Электронная бумага - технология отображения информации, которая имитирует обычную печать на бумаге и базируется на явлении перемещения дисперсных частиц в жидкой среде под действием внешнего электрического поля. Такое явление имеет название электрофореза. Данный вид бумаги формирует изображение в отражённом свете, как обычная бумага, и, в отличие от ЖК-дисплеев, имеет свойство сохранять изображение текста и графики на протяжении довольно долгого времени, при этом не потребляя электроэнергии и затрачивая её лишь на изменение изображения. В отличие от обычной бумаги, технология позволяет произвольно изменять записанное изображение.

Принцип действия электронной бумаги

Впервые электронная бумага была разработана Ником Шеридоном в 1970-х годах в Центре исследований компании Xerox. Первая электронная бумага была названа Gyricon, в ее состав входили полиэтиленовые сферы диаметром от 20 до 100 мкм (такая субстанция - первый пример e-ink) В состав каждой сферы входила отрицательно заряженная черная и положительно заряженная белая половина. Все сферы помещались в прозрачный силиконовый лист, который наполнялся маслом, для свободного вращения сфер. То, какой стороной повернется сфера, определяла полярность подаваемого напряжения на каждую пару электродов, давая, таким образом, черный или белый цвет точки на дисплее.

Более совершенными стали электрофоретические дисплеи. Их изобретателем является Джозеф Якобсон, основатель корпорации E Ink, которая вместе с Philips Components в 1992 году разработала и вывела на рынок подобную технологию. Устройства E-paper являются одними из первых примеров использования таких дисплеев.

Благодаря собственным габаритам и низкому энергопотреблению, они стали применяться в устройствах Amazon Kindle, Sony Librie, Sony Reader и iRex iLiad, в которых использованы электрофоретические дисплеи с активными матрицами высокого разрешения. Сделаны они на основе пленки компании E Ink.

Кроме E Ink, созданием таких дисплеев занимается калифорнийская фирма SiPix. Совместно со SmartDisplayer они придумали пластиковую карту со встроенной микросхемой, которая была оборудована электрофоретическим дисплеем. В 1996 году их изобретение получило премию Society for Information Display Gold Award.

Electro-wetting

Электроувлажнение - специальная технология, которая с помощью электрического тока контролирует форму границы между разделенным водой цветным маслом. Когда напряжение не поступает, масло создает тонкую пленку между водой и водоотталкивающим изолирующим покрытием электрода, что в результате создает цветной пиксель. Когда между электродом и водой появляется напряжение, межфазное натяжение меняется, вода сдвигает масло в сторону и появляется прозрачный пиксель.

Дисплеи, базирующиеся на электроувлажнении, обладают несколькими весомыми преимуществами. Во-первых, переключение между белым и цветным отражением происходит со скоростью, которой достаточно для того чтобы воспроизводить видеоконтент. Помимо этого, разработка чрезвычайно энергосберегающая, а дисплей довольно тонкий. Во-вторых, контрастность этих устройств не уступает, а иногда и превосходит иные отражающие дисплеи. К тому же данная разработка в будущем разрешит создать дисплеи в 4 раза ярче, чем отражающие ЖК и в 2 раза более яркие, нежели уже существующие различные передовые разработки в данной отрасли.

Бистабильные LCD

Некоторые фирмы издают электронную бумагу, функционирование которой базируется на принципе работы бистабильного жидкокристаллического дисплея. Так, компания Nemoptic выпускает черно-белые и цветные ЖК e-paper-дисплеи по данной технологии. Ее название - BiNem. Суть заключается вот в чем: существует два стабильных состояния - Uniform (U) и Twisted (T), которые избираются методом запуска обычного импульса. Когда один из вариантов выбран, он сохраняется без дополнительного потребления энергии до того момента, пока следующим импульсом не будет изменен на иной. Бистабильные дисплеи имеют высокую отражающую способность и разрешение, достигающее 200 пикселей/дюйм.

Менее распространенные технологии

Электронную бумагу изготавливают еще с применением холестерических жидкокристаллических дисплеев, а также прозрачных проводящих пленок. Некоторые исследователи пробуют сделать e-paper на базе органических транзисторов, интегрированных в эластичный субстрат, в том числе простую бумагу.

Проводятся исследования и цветной электронной бумаги, состоящей из тонкого цветного оптического фильтра, добавленного к монохромному дисплею. Сегодня такие дисплеи уже можно увидеть на коммерческих устройствах.

Преимущества и недостатки

Главным козырем электронной бумаги по сравнению с иными цифровыми девайсами, оборудованными ЖК-дисплеями, по праву можно считать значительно большее время работы без подзарядки.

Технология, на основе которой разработана электронная бумага, дает возможность экономить энергию, потребляя ее только в том случае, когда на дисплее происходит изменение отображаемых данных.

На данный момент одним из минусов дисплеев, разработанных на основе электронной бумаги, можно считать значительное время обновления по сравнению с обычными ЖК-экранами. Данный недостаток не дает возможности производителям "поставить на службу" более технологичные элементы интерфейса, такие как анимированные меню, скроллинг, указатели мыши и т. д., которые повсеместно встречаются на компактных персональных устройствах.

Подобная техническая недоработка больше всего проявляется на способности материалов, из которых создана цифровая бумага, отображать интенсифицированную часть огромного текстового либо графического материала на небольшом экране.

Кроме всего, недостаточно яркий текст на e-paper-мониторе, да еще и чтение в плохо освещенном помещении довольно сильно сказывается на зрении, глаза попросту устают. А вот у технологии, на основе которой созданы жидкокристаллические дисплеи, данный конструктивный недостаток утрачен. Поэтому контрастность таких экранов в недостаточной освещенности только повышается, а графическая информация гораздо лучше воспринимается глазами.

Превосходство над жидкокристаллическими дисплеями

Электронная бумага отличается:

• низким энергопотреблением;
• наилучшей читабельностью: из-за маленьких размеров пикселя пользователь получает высочайшую яркость и контрастность;
• электронные чернила могут быть нанесены на любую поверхность, начиная от стен и досок объявлений и заканчивая майками и ценниками в розничных магазинах;
• их консистенция дает возможность сделать цилиндрические дисплеи, информативные на все 360°

Применение электронной бумаги

Электронные книги

В 2006 году на рынок впервые было выставлено устройство для чтения электронных книг iRex iLiad, которое позволяло открывать документы в PDF и HTML форматах, а 2007 г. к ним добавился еще и Mobipocket PRC.

В этом же году компания Amazon выпустили свое устройство, для чтения основанное на электронной бумаге - Amazon Kindle.

Газеты

Газета De Tijd в 2006 году представила выпуск электронной версии для ограниченного круга подписчиков с целью проведения маркетингового исследования. Это издание - первый опыт использования электронной бумаги в газетах.

Ежедневная французская газета Les Echos в 2007 году заявила, что начинает выпуск электронной версии газеты на подписной основе. Изданием было предложено 2 варианта для своих читателей: подписка на год с использованием iRex iLiad или использование легкого девайса от Ganaxa, который был специально разработан и адаптирован для этой газеты.

Цифровые учебники

В 2007 году специалисты из Голландии начали проект по замене традиционных учебников на электронные книги с целью сокращения государственных расходов на печать и доставку книг. Подобное нововведение лишило студентов необходимости носить множество тяжелых книг.

В свою очередь, Беларусь также провела подобный эксперимент. Так, 160 учащихся из Беларуси испытывали модель обучения с использованием индивидуальных электронных устройств в учреждениях общего среднего образования. В ходе данного проекта предполагалось создание в школах среды электронного обучения, в которой учителя и учащиеся используют компьютеры и соответствующее программное обеспечение для совместной учебной деятельности через чаты, сетевые сервисы, а также ресурсы интернета.

Наручные часы

В 2005 году Seiko выпустила целый спектр наручных часов SVRD001, в которых применялся гибкий электрофоретический экран, а в 2010 году, эта же фирма выпустила второе поколение известных часов на базе электронных чернил, с экраном и активной матрицей. Компания Phosphor выпустила несколько серий часов с применением эластичных электрофоретических дисплеев основанных на технологии электронных чернил.

Встроенные в банковские карты дисплеи

Гибкие карты с дисплеями дают возможность своим владельцам генерировать одноразовый пароль, чтобы снизить риск мошенничества при совершении различных банковских операций.

Мобильные телефоны

Электронная бумага также может использоваться в качестве дисплея для недорогих моделей мобильных телефонов. Motorola Motofone стал первым примером такого мобильного телефона.

Перспективы

В наше время большое количество фирм разрабатывают электронную бумагу. Основная их задача состоит в создании оптимальной оболочки, подходящих чернил для ее наполнения, а также разработки адекватной электроники для активации электронных чернил.

Создание электронной бумаги, по словам производителей, будет более дешевое и простое в сравнении с традиционной индустрией ЖК-дисплеев. Цифровая книга, безусловно, лучший продукт, в котором используется электронная бумага.

Заключение

Безупречные показатели контрастности и четкости, незначительное потребление электроэнергии, относительно умеренный вес, эластичная конструкция и самое главное - дешевое производство. В скором времени данные параметры дадут возможность производителям электронных устройств с радостью использовать подобные e-paper-дисплеи в портативных гаджетах и информационных экранах.

Если принимать во внимание качество отображаемой информации и экономические преимущества этой технологии, то читатели останутся в выигрыше от такой модернизации.

Ольга БЕСПОЯСЬКО