Hârtia electronică ( ing. e-paper, electronic paper ; de asemenea electronic ink , ing. e-ink ) este o tehnologie de afișare a informațiilor concepută pentru a simula tipărirea convențională pe hârtie și bazată pe fenomenul de electroforeză . Spre deosebire de LCD-urile transflective , care utilizează un lumen pentru a forma o imagine cu un strat reflectorizant suplimentar și necesită o alimentare continuă cu energie electrică pentru a menține un anumit nivel de transparență a pixelilor, hârtia electronică formează o imagine în lumină reflectată ca hârtia obișnuită și poate stoca o imagine de text și grafică pentru o perioadă de timp suficient de lungă, fără a consuma energie electrică și a o cheltui doar pentru schimbarea imaginii. Spre deosebire de hârtia tradițională, tehnologia vă permite să schimbați în mod arbitrar imaginea înregistrată.
Hârtia electronică a fost dezvoltată în procesul de îmbunătățire a dispozitivelor de afișare a informațiilor. Afișajele LCD la momentul creării hârtiei electronice erau deja unul dintre cele mai economice dispozitive, având în modul static consum la nivelul unităților de microamperi și chiar mai puțin, și nu necesitau energie pentru a emite lumină, deoarece erau ușoare. dispozitive de modulare. Dar, în primul rând, au avut pierderi mari de lumină din cauza prezenței a două polarizatoare în designul lor și a densității optice relativ scăzute a LCD -urilor „on” - ceea ce are ca rezultat o luminozitate destul de scăzută cu contrastul imaginii rezultate și o vizualizare destul de mică. unghi; în al doilea rând, nu au putut stoca informațiile afișate: deși această sarcină ar putea fi transferată către elemente CMOS economice din punct de vedere static , având în vedere că acest tip de afișaj în sine are un consum redus în modul static, datorită caracteristicilor fizico-chimice ale moleculelor LCD-urilor utilizate practic, pentru a pentru a evita distrugerea moleculelor, este necesară o alimentare cu tensiune alternativă (mod dinamic), care, datorită naturii capacitive a celulei LCD, duce la o creștere vizibilă a consumului de energie sau, în cazul LCD-urilor speciale rezistente la curent continuu , a condus la o complicație puternică pentru circuitele dispozitivelor cu afișaje mari - nejustificată din punct de vedere economic din cauza limitărilor tehnologiei disponibile la acel moment. [unu]
Crearea tehnologiei „hârtiei electronice” a fost menită să depășească aceste limitări. Imaginea de pe ea este formată în același mod ca scrierea pe hârtie obișnuită cu un creion - particule solide de pigment pe (c) un material microstructural care dispersează lumina ca fibrele de hârtie, datorită căruia unghiul de vizualizare este aproape același cu cel al obișnuitului hârtie – o depășește cu mult pe cea a afișajelor plate cu cristale lichide. Hârtia electronică este, de asemenea, un dispozitiv de modulare a luminii cu proprietățile sale pozitive inerente și funcționează în forma sa pură în lumină reflectată, fără transformări intermediare ale fluxului luminos [2] - ca o foaie obișnuită cu text imprimat sau o imagine, ca urmare a căreia se obțin luminozitate și contrast ridicat ale imaginii rezultate. Efectul de memorie este asigurat de reținerea particulelor de pigment pe suprafața unui corp solid (substrat) de către forțele van der Waals [3] .
Din punct de vedere tehnic, termenul exact este un indicator electroforetic, deoarece aproape toate modificările acestei tehnologii folosesc fenomenul de electroforeză [3] .
Hârtia electronică a fost dezvoltată pentru prima dată la Centrul de Cercetare Palo Alto al Xerox de către Nick Sheridon în anii 1970 . Prima hârtie electronică, numită Gyricon ( ing. Gyricon ), a constat din sfere de polietilenă cu diametrul cuprins între 20 și 100 de microni . Fiecare sferă a constat dintr-o jumătate neagră încărcată negativ și o jumătate albă încărcată pozitiv [4] . Toate sferele au fost plasate într-o foaie transparentă de silicon , care a fost umplută cu ulei pentru a permite sferelor să se rotească liber. Polaritatea tensiunii aplicate fiecărei perechi de electrozi a determinat de ce parte se întorcea sfera, dând astfel un punct alb sau negru pe afișaj [5] .
În anii 1990, JD Albert , Barrett Comiskey, Joseph Jacobson, Jeremy Rubin și Russell Wilcox au inventat un alt tip de hârtie electronică. Ulterior, au co-fondat E Ink Corporation , care, împreună cu Philips , a dezvoltat și a adus tehnologia pe piață doi ani mai târziu.
Principiul de funcționare a fost următorul: particule albe încărcate electric au fost plasate în microcapsule umplute cu ulei colorat. În versiunile timpurii, cablajul de bază controla dacă particulele albe se aflau în partea de sus a capsulei (deci era albă pentru privitor) sau în partea de jos (spectatorul vedea culoarea uleiului) [6] . A fost de fapt o reutilizare a tehnologiei de afișare electroforetice deja binecunoscute (de la electro- și greacă φορέω - a transfera), dar utilizarea capsulelor a făcut posibilă realizarea afișajului folosind foi de plastic flexibile în loc de sticlă.
De obicei, hârtia electronică colorată constă din filtre optice subțiri colorate [7] care sunt adăugate la afișajul monocrom descris mai sus. Setul de puncte este împărțit în triade, constând de obicei din cele trei culori standard CMYK : cyan , magenta și galben. Spre deosebire de afișajele cu iluminare din spate, unde sunt folosite RGB și adăugarea de culori, culorile sunt formate în e-ink prin scădere, ca și în imprimare.
Prima companie care a reușit să aducă pe piață o astfel de tehnologie este în continuare aceeași E Ink. Matricea sa Triton, care produce câteva mii de nuanțe de culoare, este deja folosită de cititori.
La începutul anului 2011, a fost anunțat primul eReader, folosind tehnologia mult așteptată de la Qualcomm Mirasol. Împreună cu compania Kyobo book, au adus pe piață un E-reader cu această tehnologie numită Kyobo eReader. [opt]
Prima tehnologie e-paper care a intrat pe piața de masă.
În a doua generație, timpul de răspuns, consumul de energie și contrastul au fost îmbunătățite.
În a treia generație, a apărut o imagine color.
Tehnologii de hârtie electronică similare cu E-Ink, dar care funcționează pe principii ușor diferite.
Avantajul este o durată de viață mai mare a bateriei, care este mai bună decât alte dispozitive electronice cu afișaje. Un ecran bazat pe hârtie electronică consumă energie atunci când informațiile afișate se modifică (cum ar fi întoarcerea paginilor), în timp ce un ecran LCD obișnuit consumă energie tot timpul.
În prezent, afișajele bazate pe hârtie electronică au timpi de reîmprospătare foarte lungi (de ordinul a 200 ms în 2011 [9] ), comparativ cu LCD -urile . Acest lucru îi împiedică pe producători să utilizeze elemente complexe de interfață interactivă (meniuri animate și indicatori de mouse, defilare ) care sunt utilizate pe scară largă pe PDA-uri . Cel mai mult, acest lucru afectează capacitatea hârtiei electronice de a afișa o bucată mărită de text sau imagini mari pe un ecran mic.
Un alt dezavantaj al acestei tehnologii este susceptibilitatea ecranului la deteriorarea mecanică [10] , deși acest lucru nu se aplică tuturor modificărilor unor astfel de ecrane. Într-adevăr, afișajele create de E-ink folosind tehnologiile E-ink Vizplex, E-ink Pearl se bazează pe un substrat de sticlă fragil foarte subțire, totuși, în tehnologia E-ink Flex, substratul de sticlă este înlocuit cu unul din plastic și astfel de ecrane poate fi chiar îndoit puțin. Ele sunt mult mai puțin susceptibile la deteriorarea din cauza impacturilor și deformărilor decât E-ink Vizplex, E-ink Pearl [11] .
În 2013, a fost realizat un studiu care a arătat că citirea pe un ecran LCD ( la studiu a participat Kindle Fire HD ) provoacă mai multă oboseală oculară decât E-ink (folosind studiul Kindle Paperwhite ca exemplu ) sau cărțile de hârtie [12] .
Un studiu anterior din 2012, care compară, de asemenea, LCD și E-ink, nu a găsit nicio diferență semnificativă în efectele asupra vederii și oboselii ochilor [13] . Studiul a concluzionat că nu tehnologia în sine, ci calitatea imaginii era mai importantă pentru citire.
Hârtia electronică este ușoară, durabilă, iar afișajele bazate pe ea pot fi flexibile (deși nu la fel de flexibile ca hârtia obișnuită). Aplicațiile vizate includ cărți electronice , care pot stoca versiuni digitale ale multor opere literare, semnalizare electronică, publicitate exterioară și interioară.
Companiile de tehnologie inventează noi tipuri de hârtie electronică și caută modalități de implementare a acestei tehnologii. De exemplu, modificarea afișajelor cu cristale lichide, a afișajelor electrocromice (sticlă inteligentă), precum și a echivalentului electronic al jucăriei pentru copii „ Ecran magic ”, pe care apare imaginea datorită aderenței filmului la substrat, dezvoltat de către Universitatea Japoneză din Kyushu. Într-o formă sau alta, hârtia electronică a fost dezvoltată de Gyricon (desprins de la Xerox ), Philips , Kent Displays ( afișaje colesterice ( eng. cholesteric )), Nemoptic (bistabil nematic ( ing. bistabil nematic) - BiNem - tehnologie), NTERA ( afișaje electrocromice NanoChromics), E Ink și SiPix Imaging ( electroforetic ) și multe altele.
Fujitsu și-a prezentat documentul electronic la o expoziție la Forumul Internațional de la Tokyo .
E Ink Corporation , împreună cu Philips și Sony , a adus cea mai mare contribuție la introducerea și popularizarea hârtiei electronice. În octombrie 2005, a anunțat că va furniza kituri pentru dezvoltatori constând din ecrane de 6 inchi 800x600 începând cu 1 noiembrie 2005.
Introducerea tehnologiei E-ink a provocat o creștere semnificativă a pieței cărților electronice. Deja în 2006, au fost produse mai multe modele. Un număr mult mai mare de prototipuri este anunțat în fiecare an.
În februarie 2016, cotidianul financiar belgian De Tijd din Antwerp a anunțat intenția de a vinde o versiune electronică a ziarului pentru selectarea abonaților. A fost prima aplicație de acest fel a hârtiei electronice. La începutul lui 2007, New York Times a început să testeze aproximativ 300 de ziare electronice proprii [14] .
În 2006, Motorola a introdus telefonul Motorola F3, care folosește un ecran segmentat de la E Ink Corporation [15] . YotaDevices a lansat și smartphone-ul rusesc Yotafon [16 ] .
La sfârșitul anului 2013, a intrat în vânzare Sony DPT-S1 , un „sistem de hârtie digitală” portabil pentru utilizatorii de afaceri, cu un ecran de 13,3 inchi de la E Ink Corporation și posibilitatea de a adăuga note scrise de mână folosind un stylus [17] .
Compania japoneză Toppan Printing, împreună cu Ministerul de Interne și Biroul de Comunicații, testează postere pe hârtie electronică . Consumul de energie electrică al unui poster de 3,2 x 1,0 metri este raportat la 24 de wați [18] .
Din 2013-2014, ecranele electronice de hârtie au câștigat popularitate ca înlocuitor pentru etichetele tradiționale de preț în magazinele cu amănuntul. În februarie 2017, există peste 15 producători de etichete electronice de preț în lume, magazinele unui număr de lanțuri de retail sunt deja echipate cu astfel de dispozitive, în special MediaMarkt din Rusia și Kohl's din SUA.
Pe străzile din California, mașinile cu numere digitale au început să câștige popularitate. Numerele constau dintr-un afișaj (care poate afișa și alte informații), un cip și chiar o baterie. Dispozitivele folosesc aceeași tehnologie care a fost folosită pentru a crea cititoare Kindle.
Prețul unor astfel de numere este de 700 USD, excluzând costul de instalare și, prin urmare, este puțin probabil ca această dezvoltare să devină produsă în masă și să poată intra pe piața mondială în viitorul apropiat. [19]
| Tehnologii de afișare | |
|---|---|
| Afișează video |
|
| Non-video |
|
| Afișări 3D |
|
| Static |
|
| Vezi si |
|
| Cărți electronice ( dispozitive și documente ) | |
|---|---|
| Seria de dispozitive | |
| Formate de fișiere | |
| Catalogori | |
| Biblioteci | |
| Vezi si | |