Электронные чернила - уникальная технология дисплеев, позволяющая создавать изображение путем отражения света, а не излучения. Благодаря этому электронные чернила обладают свойствами: сверхнизким энергопотреблением, отсутствием дискомфорта для глаз и способностью сохранять статичное изображение годами.
Предпосылки создания электронных чернил
Традиционные дисплеи, такие как ЖК-панели, LED и OLED дисплеи, создают изображение путем излучения света. Для этого им требуется постоянная подача электроэнергии. Кроме того, они создают дополнительную нагрузку на глаза из-за яркости.
В то же время обычная бумага отражает окружающий свет, не нагружая зрение. Это послужило толчком для создания технологии электронных чернил, которая бы имитировала свойства бумаги.
Принцип работы традиционных дисплеев и их недостатки
В традиционных дисплеях, например ЖК, используется подсветка, просвечивающая сквозь слой с изображением. Это требует постоянной подачи энергии, а также создает дополнительную нагрузку на глаза, так как подсветке нужно "преодолевать" яркость окружающего освещения.
Основные недостатки такого подхода:
- Высокое энергопотребление
- Дискомфорт для глаз из-за яркой подсветки
- Невозможность долго работать без подачи энергии
Концепция электронных чернил как отражающих, а не излучающих экранов
В отличие от традиционных дисплеев, электронные чернила создают изображение за счет отражения внешнего освещения, а не собственной подсветки.
Это позволяет добиться свойств, схожих с обычной бумагой:
- Низкое энергопотребление - не нужно "бороться" с внешним светом
- Комфорт для глаз - нет яркой подсветки
- Сохранение статичного изображения долгое время без подачи энергии
Такой подход послужил основой для создания технологии электронных чернил.
История создания: от Gyricon до E Ink Corporation
Первая технология электронной бумаги под названием Gyricon была разработана в 1970-х годах в исследовательском центре Xerox. Она использовала вращающиеся цветные сферы со встроенным зарядом.
В 1990-х Джей Альберт, Баррет Комиски и другие изобрели еще один тип электронных чернил на основе микрокапсул с частицами и красящим маслом. На его базе они основали компанию E Ink Corporation.
Эта технология использовала явление электрофореза — перемещение заряженных частиц под действием электрического поля.
Благодаря применению гибких пластиковых листов вместо хрупкого стекла удалось создать гибкие экраны на основе электронных чернил.
Устройство электронных чернил: микрокапсулы, заряженные частицы, электроды
Ключевыми элементами электронных чернил являются:
- Микрокапсулы с заряженными белыми и черными частицами
- Электроды под каждой "ячейкой", создающие электрическое поле
- Подложка из пластика или стекла
При подаче отрицательного поля белые частицы движутся к низу капсулы, обнажая черные, и наоборот — так формируется изображение по принципу матрицы.
После этого электричество можно отключить, а изображение сохранится годами за счет накопленного заряда частиц.
Преимущества технологии
К достоинствам электронных чернил относятся:
- Сверхнизкое энергопотребление - требуется только на смену картинки
- Отсутствие дискомфорта для глаз
- Сохранение статичного изображения в течение лет
- Простота и дешевизна производства
- Устойчивость к механическим повреждениям (в гибких дисплеях)
Эти достоинства обуславливают растущую популярность технологии электронных чернил.
Имеющиеся недостатки
Однако есть и недостатки:
- Хрупкость стеклянных дисплеев
- Высокая стоимость экранов большой площади
- Медленное обновление изображения - около 1 секунды
- Невозможность отображения видео и анимации
По этим причинам электронные чернила не годятся для смартфонов, планшетов и других "активных" устройств отображения информации.
Области применения электронных чернил на данный момент
На данном этапе электронные чернила нашли применение в двух основных областях:
- Электронные книги и ридеры
- Ценники в розничной торговле
Рассмотрим их подробнее.
Электронные книги и ридеры
Наиболее массовое применение электронные чернила получили в электронных книгах и ридерах, таких как Amazon Kindle. Благодаря отражательной технологии читать с экрана такого устройства значительно комфортнее, чем с обычного планшета.
Кроме того, ридеры на электронных чернилах обладают огромной автономностью - до нескольких недель без подзарядки. Это делает их идеальными устройствами для чтения в дороге или в отпуске.
Ценники в розничной торговле
Еще одно перспективное применение технологии - электронные ценники в магазинах. В отличие от бумажных, они позволяют оперативно менять цены, а благодаря крайне низкому энергопотреблению не требуют частой замены батареек.
Крупные розничные сети вроде MediaMarkt уже активно внедряют такие системы.
Перспективы
В планах производителей - расширение функционала электронных чернил.
В частности, ведутся разработки:
- Гибких цветных дисплеев
- Мониторов с диагональю до 25 дюймов
- Технологий для наружной рекламы
Это позволит применять электронные чернила в сферах, недоступных сейчас из-за технических ограничений.
Новые области применения в будущем
Помимо упомянутых выше перспективных направлений, в будущем электронные чернила смогут использоваться:
- В системах отображения информации в общественном транспорте
- Для цифровых плакатов и баннеров на улицах
- В качестве "второго экрана" для desktop ПК
- Для дизайнерских проектов в интерьере - "цифровые обои" и пр.
По мере совершенствования технологии и снижения стоимости производства новые области применения электронных чернил будут только расширяться.
Сравнение электронных чернил и жидкокристаллических дисплеев
Основное отличие электронных чернил от ЖК-дисплеев заключается в принципе формирования изображения. Если ЖК-матрицы используют встроенную подсветку, то электронные чернила работают за счет отражения внешнего освещения.
Благодаря этому электронные чернила обладают следующими преимуществами:
- Значительно меньшее энергопотребление
- Отсутствие дискомфорта для глаз при чтении
- Способность долго хранить статичное изображение без подачи энергии
Однако у ЖК есть свои сильные стороны - высокая скорость обновления, возможность отображать видео и анимацию, цветность.
Преимущества электронных чернил для здоровья
Многочасовое использование традиционных дисплеев может негативно сказываться на зрении из-за постоянной яркой подсветки.
Электронные чернила лишены этого недостатка, поскольку работают по принципу обычной бумаги. Согласно исследованиям, чтение с экрана на основе e-ink вызывает меньше усталости глаз.
Перспективные разработки в сфере электронных чернил
Сейчас ведутся активные исследования по улучшению характеристик технологии электронных чернил, в частности:
- Повышение скорости смены изображения
- Создание гибких и растяжимых дисплеев
- Удешевление производства
Это позволит расширить сферы использования электронных чернил и сделать их конкурентоспособнее по сравнению с жидкокристаллическими и OLED панелями.
Экологичность электронных чернил
В отличие от традиционных дисплеев, в составе электронных чернил отсутствуют токсичные вещества, такие как ртуть, свинец, кадмий.
Кроме того, за счет крайне низкого энергопотребления технология электронных чернил является более "зеленой". Это делает ее перспективной с точки зрения охраны окружающей среды.
Коммерческий потенциал электронных чернил
Несмотря на ряд недостатков, технология электронных чернил обладает большим коммерческим потенциалом в связи со следующими факторами:
- Растущий рынок электронных книг, где e-ink является наиболее подходящей технологией дисплеев
- Потребность ритейла в цифровизации и внедрении "умных" систем, таких как электронные ценники
- Перспективы применения в сфере наружной рекламы благодаря низкому энергопотреблению
Ряд крупных технологических компаний, таких как E Ink и Amazon, вкладывают значительные средства в развитие электронных чернил. Это также свидетельствует о потенциале данной технологии.
Препятствия на пути распространения технологии
Существуют определенные факторы, замедляющие еще более активное распространение электронных чернил:
- Высокая стоимость производства, особенно дисплеев большой площади
- Невозможность отображать видео и анимацию
- Консерватизм некоторых потребителей, привыкших к традиционным ЖК и бумажным носителям
Однако по мере совершенствования технологии эти барьеры будут преодолеваться.
Перспективы применения в рекламе и медиа
Благодаря уникальному сочетанию низкого энергопотребления, долговечности изображения и возможности создавать гибкие дисплеи, электронные чернила могут найти широкое применение в сфере:
- Наружной рекламы
- Оформления витрин магазинов
- Цифровых баннеров на выставках и конференциях
По мере совершенствования технологии, она также сможет использоваться для создания интерактивного принта, гибких дисплеев в общественном транспорте и даже "умной" одежды.
Выводы
Подводя итог, отметим уникальность технологии электронных чернил, сочетающей достоинства как цифровых, так и печатных носителей информации. Несмотря на ряд недостатков, ее потенциал очень велик. Можно ожидать, что в ближайшие годы электронные чернила займут еще более заметное место на рынке технологий отображения информации.
