E-ink¶

Электронная бумага (англ. electronic paper, e-paper; также E-Ink — по названию технологии и компании-производителя E Ink Holdings) — класс дисплеев, отображающих информацию за счёт отражённого света, а не излучаемого, что обеспечивает визуальное сходство с обычной бумагой. Ключевыми особенностями таких экранов являются низкое энергопотребление (питание требуется только для смены изображения) и сохранение картинки на экране при полном отключении питания (эффект бистабильности).

¶Принцип работы

Наиболее распространённая технология электронной бумаги — электрофоретическая, разработанная на основе исследований 1970-х годов в компании Xerox (PARC) и коммерциализированная в 1990-х годах корпорацией E Ink Corporation (ныне E Ink Holdings, Тайвань).

Дисплей состоит из тонкой плёнки, содержащей миллионы микрокапсул диаметром около 40–50 микрометров. Каждая капсула заполнена прозрачной жидкостью, в которой взвешены частицы двух типов: белые (диоксид титана, заряжены положительно) и чёрные (углеродные пигменты, заряжены отрицательно). Под действием электрического поля, создаваемого тонкоплёночными транзисторами (TFT) на подложке, частицы одного цвета всплывают к верхней поверхности капсулы, формируя видимое изображение. После снятия напряжения частицы удерживаются на месте за счёт электростатических сил, что и обеспечивает бистабильность.

¶История

• 1974 год — Николас Шерidon (Xerox PARC) создал первый прототип электрофоретического дисплея.
• 1997 год — основана компания E Ink Corporation (Массачусетс, США), выделившаяся из MIT Media Lab.
• 2004 год — выпущена первая коммерческая электронная книга на базе E-Ink — Sony Librié (продавалась только в Японии).
• 2007 год — выход Amazon Kindle первого поколения, что сделало технологию массовой.
• 2010-е годы — развитие цветных версий (E Ink Triton, затем Kaleido), а также дисплеев для рекламных вывесок и транспорта.

В 2009 году E Ink Holdings выкупила компанию Prime View International, став монополистом в производстве электрофоретических матриц.

¶Характеристики и виды

Основные параметры дисплеев E-Ink:

• Контрастность — обычно 10:1–15:1 (значительно ниже, чем у LCD/OLED).
• Частота обновления — от 0,1 до 1 секунды (для чёрно-белых режимов), что делает технологию непригодной для видео.
• Энергопотребление — ток потребляется только при перерисовке; при статичной картинке — практически нулевой.
• Углы обзора — близки к 180°.
• Читаемость при ярком солнечном свете — превосходная, поскольку используется отражённый свет.

Разновидности технологии:

• E Ink Carta — стандарт для электронных книг (разрешение до 300 ppi).
• E Ink Kaleido — цветная версия с цветовым фильтром поверх чёрно-белой матрицы (разрешение по цвету снижено в 2–3 раза).
• E Ink Gallery — полноцветная технология на основе цветных пигментов (несколько тысяч цветов).
• E Ink Mobius — гибкие матрицы на пластиковой подложке.

¶Применение

Основная сфера применения — устройства для чтения (электронные книги): Amazon Kindle, Kobo, PocketBook, «Литрес» и другие. Также технология используется в:

• электронных ценниках в розничной торговле;
• рекламных вывесках и информационных табло (в том числе на остановках транспорта);
• умных часах (например, Pebble, некоторые модели Garmin);
• электронных этикетках и медицинских браслетах;
• экспериментальных устройствах для заметок (reMarkable, Onyx Boox Note).

¶Преимущества и недостатки

Преимущества:

• минимальное энергопотребление и длительное время автономной работы;
• безопасность для глаз (отсутствие мерцания и излучения синего света);
• читаемость при прямом солнечном свете;
• тонкость и лёгкость конструкции.

Недостатки:

• медленное обновление экрана (не подходит для динамического контента);
• ограниченная цветопередача;
• хрупкость (особенно у стеклянных подложек);
• чувствительность к низким температурам (замедление реакции частиц);
• эффект «остаточного изображения» при длительном отображении статичной картинки.

¶Перспективы

Разработчики E Ink Holdings работают над увеличением частоты обновления (технология E Ink Spectra для цветной рекламы), созданием гибких и сворачиваемых дисплеев, а также интеграцией электронной бумаги в архитектурные поверхности и одежду. В 2020-х годах технология рассматривается как альтернатива LCD-экранам в устройствах для чтения и офисных приложениях благодаря снижению зрительной нагрузки.

¶Источники

• Комиссарова Е. В. «Технологии отображения информации: электронная бумага». — М.: Радио и связь, 2012.
• Chen Y., Au J. et al. «Flexible Active-Matrix Electronic Ink Display». — SID Symposium Digest, 2003.
• Материалы компании E Ink Holdings (официальный сайт, технические спецификации).