Чому вичерпалися електронне чорнило або історія однієї неперспективною технології

Дякую вам за підтримку!

або Історія однієї неперспективною технології

Звідки вони виникають.

Електронні чорнило ... Чи не правда, багато хто з нас не раз чули це загадкове словосполучення. Пам'ятається, не так давно деякі особливо гарячі голови :), що наповнюють новинні розділи сайтів і друкованих видань, навіть обіцяли нам, що незабаром ринок буде рясніти дисплеями, створеними із застосуванням технології електронного чорнила (electronic ink display, EID). Що ж трапилося, чому про таких дисплеях нічого не чути? Давайте спробуємо розібратися в цьому питанні.

Негайно, в тому ж році, створюється корпорація E-Ink (E-Ink Corporation) завданнями якої було подальше вдосконалення розробленої технології та її комерціалізація (тобто отримання прибутку від пристроїв (дисплеїв), створених з використанням принципів електронного чорнила). Штаб-квартира E-Ink розташувалася в Кембриджі, штат Массачусетс. Компанією також був відкритий офіс в Японії, в Токіо. Офіційною метою роботи новоствореної компанії, як заявляли її представники, була розробка засобів візуальної комунікації наступного покоління.

І як ними пишуть

«Засоби візуальної комунікації наступного покоління» - звучить багатообіцяюче. На базі яких технологічних досягнень грунтувався такий амбітний план?

Потрібно відзначити, що принцип роботи дисплея на електронному чорнилі надзвичайно простий. Цей пристрій формування зображення працює наступним чином: активний шар екрану містить мініатюрні прозорі капсули з чорними і білими частинками (пігментом). Краса вимагає жертв частки по-різному реагують на появу електричного потенціалу: позитивно заряджені білі частинки притягуються до негативно заряджених електродів, а негативно заряджені чорні # 151; до контактів, які мають позитивний заряд.

Використовувані в електронному чорнилі мікрокапсули з пігментом дуже малі - їх діаметр приблизно дорівнює діаметру людської волосини. У нейтральному стані позитивно заряджені білі і негативно заряджені чорні частинки пігменту знаходяться всередині мікрокапсул в довільному положенні. Але, наприклад, коли деякого тильному ділянці активної області екрана з електронно-чорнильним шаром надається позитивний електричний заряд, у всіх мікрокапсулах на цій ділянці білі частинки пігменту переміщаються у фронтальну частину. У той же самий час електричне поле тягне чорні частки на «задню» сторону мікрокапсул, і вони будуть приховані від погляду користувача. В результаті дії такого процесу користувач зможе спостерігати появу на екрані електронно-чорнильного дисплея білої плями - точки, пікселя білого кольору. Помінявши полярність прикладеної електричного потенціалу, можна домогтися того, щоб чорні частинки пігменту виявилися на лицьовій стороні капсул, а білі - на тильній. Тоді на тому ж місці на екрані дисплея сформується чорна пляма. Зрозуміло, що, сформувавши керуючу електродами матрицю (наприклад, подібну використовуваної в ЖК-дисплеях, або просто символьну або сегментну) і розташувавши над нею активну область екрану з мікрокапсулами, можна буде створювати на електронно-чорнильному екрані досить великі і складні зображення.

Даси, даси, даси, не шкодуй.

Зрозуміло, розвиток будь-якої технології неможливо без фінансових вливань в НДДКР. Компанія E-Ink своєчасно дбала про пошук партнерів і укладання стратегічних угод для комерційного просування дисплеїв на електронному чорнилі на масовий ринок.

Відповідно до досягнутої взаємної згоди, Philips Venture Capital і Philips Components зобов'язалися здійснити інвестиції в E-Ink, а також допомогти в розвитку дослідницької програми, з метою довести технологічні напрацювання до стадії комерційної реалізації. Договором передбачалося, що компанія E-Ink займеться власне самими електронними чорнилами, а в Philips зосередяться на розробці активно-матричних керуючих панелей і електронно-чорнильних дисплеїв в цілому. За умовами угоди підрозділ Philips Components отримувало глобальні ексклюзивні права в світовому масштабі на виробництво модулів для створюваних дисплеїв.

Однак цього не сталося. Далі ми спробуємо розібратися, чому такого не сталося, а поки повернемося до сонму компаній, які підтримали E-Ink Corporation в її благородній, в общем-то, починанні.

E-Ink вдалося також домовитися і з Air Products and Chemicals, Inc. компанії заявили про об'єднання зусиль з розробки матеріалів наступного покоління для дисплеїв на електронному чорнилі.

Знайшла E-Ink спільну мову і з Lucent / Bell Labs. В рамках співпраці з цією компанією, E-Ink була ліцензована технологія пластикових транзисторів Bell Labs. У свою чергу Lucent's New Ventures Group здійснила багатомільйонну інвестицію в E-Ink. Компанії почали активно співпрацювати в розробці електронного паперу на основі технології гнучких пластикових електронних дисплеїв, що створюються в процесі друку екранів, який дуже схожий на звичну технологію струменевого друку чорнилом на папері.

чималі гідності

Безумовно, дисплеї на електронному чорнилі були чисто «паперовим» проектом, покликаним викачати гроші з інвесторів. Технологія електронного чорнила дійсно існує, її розвивали і вдосконалювали. Давайте подивимося, які переваги вона обіцяла в результаті свого впровадження.

Технологія дисплеїв на електронному чорнилі була покликана забезпечити повноцінне візуальне інформаційне спілкування користувачів з різними електронними пристроями, шляхом реалізації умов читання інформації з екранів всіляких пристроїв, немов зі звичайного паперового листа.

Так-так, дисплей на електронному чорнилі за своїми «образотворчим» характеристиками схожий з самим звичним для читання носієм # 151; паперовими сторінками. Тому що розглядається технологію ще іноді називають технологією «електронного паперу».

Виходячи з цього, екрани мобільних пристроїв з такими дисплеями повинні були б бути легким для читання, а ще їх можна було виконати не просто портативними, але і гнучкими (пам'ятаєте привнесені в розробку технології Lucent / Bell Labs?).

Значною перевагою дисплеїв на електронному чорнилі є і те, що стан пігментних частинок в мікрокапсулах дуже стабільно. Створене на електронно-чорнильному екрані зображення може стійко зберігатися досить тривалий час, аж до декількох тижнів (!), Не вимагаючи при цьому будь-яких витрат енергії. Дисплеї будь-яких інших типів на таке просто не здатні. З цього випливає, що дисплеї на електронному чорнилі відрізняються вкрай низьким енергоспоживанням, а споживана такими пристроями потужність багато в чому залежить саме від частоти зміни картинки на екрані.

Звичайно, гнучкість таких дисплеїв теж можна порахувати важливою перевагою - приємно взяти з собою великий екран, звернувши його в трубочку :).

Також, і це важливо, виробником було заявлено, що прототипи електронно-чорнильних дисплеїв від E-Ink ударостійкі і дуже довговічні. Крім того, важливим плюсом могло стати те, що масове виготовлення таких дисплеїв обіцяло бути дуже дешевим. Як ви пам'ятаєте, завдяки залученню розробок від Lucent / Bell Labs, по одному з варіантів реалізації технології дисплеїв на електронному чорнилі, ці самі «чорнило» просто друкуються на поверхні екрану, формуючи тонку плівку активного шару. Саме ця плівка потім «управляється» електричною схемою дисплея для формування матриці пікселів.

Важлива і універсальність: технологію електронного чорнила можна було використовувати як для створення найпростіших символьних і сегментних дисплеїв, так і для виготовлення більш «просунутих» графічних екранів, в тому числі керованих за допомогою активної TFT матриці. Значним гідністю таких дисплеїв могло б виявитися те, що, завдяки використанню електронного чорнила, можна домогтися дуже високої роздільної здатності екрану.

Оскільки розміри мікрокапсул з пігментом невеликі, граничне дозвіл електронно-чорнильного екрану фактично визначається здатністю використовуваної керуючої електронної матриці, а тут можливості для поліпшення характеристик дуже великі.

Переваги технології EID ми можемо оцінити, подивившись на характеристики одного з прототипів дисплеїв на електронному чорнилі, про який свого часу розповів журнал Nature. Це 3-х дюймовий гнучкий дисплей з роздільною здатністю 160 х 240 пікселів. Всі пристрій розміщено на підкладці з дуже тонкого листа нержавіючої сталі. Безпосередньо над листом знаходиться тонкий ізольований шар керуючих електродів, над яким, в свою чергу, вже нанесений шар електронного чорнила з мікрокапсулами. Даний монохромний дисплей має товщину всього 0.3 мм - конкуруючим технологіям таке і не снилося. А якщо додати до сказаного той факт, що даний дисплей дуже гнучкий - він в робочому стані (!) Може бути скручений в трубочку діаметром півтора сантиметра без найменшої втрати якості зображення - то, здавалося б, конкурентам нічого робити на терені, де присутній настільки революційна технологія.

Але дивимося характеристики далі. На екрані пристрою «нова» текстова сторінка формується за чверть секунди. Малувато буде. 4 кадри в секунду # 151; це, знаєте, дуже нехороший показник навіть для екранів мобільних пристроїв.

Ага, так може бути причина загадкового «не поява» на масовому ринку дисплеїв з технологією EID криється якраз в недоліках, властивих цій самій технології електронного чорнила? Давайте спробуємо об'єктивно подивитися на властиві електронно-чорнильним дисплеям «пороки».

І великі недоліки

Нагадую, інерційність в загальному випадку визначає наскільки швидко «старе» зображення на екрані дисплея може бути змінено «новим»; чим менше цей параметр у пристрої, тим краще.

У розглянутої вище моделі електронно-чорнильного дисплея заявлена ​​частота зміни кадрів приблизно 4 в секунду, що відповідає інерційності в 250 мс. Це дуже велика інерційність - наприклад, у не найкращих сучасних ЖК-дисплеїв така знаходиться на рівні близько 25 мілісекунд, тобто в 10 разів краще (мова в даному випадку йде про одну й ту ж затримки при перемиканні пікселя з абсолютно чорного кольору абсолютно білим і навпаки).

Ще один цікавий момент. Створені E-Ink дисплеї не потребують підсвічуванні, вони працюють у відбитому світлі, прямо як справжня папір :) Це віднесено виробником до безумовних переваг даної технології. Так, це надзвичайно вдало з точки зору енергозбереження # 151; в мобільних пристроях відпадає необхідність витрачати заряд акумуляторів на підсвічування екрану. Однак тут виникає і друге велике але. Виходить що яскравість, контраст і перенесення кольорів дисплеїв на електронному чорнилі сильно залежать від умов зовнішнього освітлення. Але ж воно для дисплеїв, особливо в разі мобільних пристроїв, оптимально далеко не завжди. А про актуальність підсвічування екрану в темний час доби або при роботі в умовах погано освітлених приміщень і говорити не доводиться.

Що стосується гнучкості дисплеїв E-Ink, то це їхня перевага і поготів не можна назвати незаперечною. Існують, наприклад, гнучкі ЖК-екрани, хоча до гнучкості дисплеїв створених за технологією EID вони, звичайно, не дотягують. Однак, відверто кажучи, для дисплея вміння згинатися - не найголовніша, а часом навіть і шкідлива особливість. Адже гнучкий екран запросто може демонструвати спотворені, викривлені зображення. Уявіть, ви дивитеся на дисплей, щоб отримати насолоду від дійсно плоским зображенням, за яке ще недавно так активно боролися всі виробники моніторів :), а гнучкий екран візьми, і викривити з якої-небудь причини. Наприклад, він був довго згорнуть або викривлений, і придбав «пам'ять форми». Ви давай екран рівняти - а він знову вигинається. Скажіть, хіба приємно буде дивитися на «криве» зображення? І просто страшно подумати, що буде, якщо гнучкий екран ненароком помнеться :)

Як бачимо, недоліки дисплеїв на електронному чорнилі вельми істотні. Саме з цієї причини E-Ink, ймовірно, так і не вдалося знайти жодного виробника техніки, якого задовольнили б характеристики пропонованих компанією дисплеїв створених за EID технології. А тому споживачі так і не побачили електронного чорнила в масово випускаються електронних пристроях.

Акуратно виведений висновок

Є технології, які випереджають свій час. Є й такі, які від нього відстають. Ймовірно, технологія електронного чорнила відноситься саме до останніх # 151; з'явися вона на п'ять років раніше, можливо, у неї і були б непогані перспективи на ринку. А зараз.

Тепер на місце під сонцем претендують дисплеї створювані за технологією OLED (Organic Light Emitting Device, органічні світловипромінюючі пристрої на основі полімерів. Вони обіцяють бути дуже економічними, дуже тонкими і не менш гнучкими, ніж електронно-чорнильні дисплеї. А з урахуванням високої яскравості і контрастності , можливостей передачі кольору, що забезпечуються широких кутів огляду, а також готовності OLED дисплеїв працювати при будь-яких умовах зовнішнього освітлення, у дисплеїв створених за технологією EID просто не залишається жодних шансів вистояти в конкурент ної боротьби.