Article (Электронная бумага)

1) Электронная бумагаЭлектронная бумага — технология отображения информации, разработанная для имитацииобычной печати на бумаге и основанная на явлении электрофореза. В отличие от плоскихжидкокристаллических дисплеев, которые излучают свет, электронная бумага отражает егокак реальная бумага, что делает её удобной для просмотра и даёт больший угол обзора.Многие технологии электронной бумаги могут отображать статичный текст или изображениебесконечно долго, потребляя энергию лишь на их изменение.2) Впервые электронная бумага была разработана в 1970ых Ником Шериданом висследовательском центре компании Xerox в Пало Альто(калифорния), и называлась Jyricon.Она состояла из тонкого слоя прозрачного пластика с миллионами маленьких (порядка70-100 мкм) шариков (бусинок) внутри, распределённых случайно подобно частицам тонера.Эти шарики, находящиеся в заполненной маслом полости, могут свободно в ней вращаться.3) Каждый шарик — частица Януса, т.е.

состоит из двух частей с разными свойствами: шариксостоит их половинок разных цветов (чёрный-белый, красный-белый) и заряженых разнымизнаками, т.е. шарик образует электрический диполь. Когда на поверхность страницыподавалось напряжение, шарики поворачивались одной из сторон к наблюдателю. Такимобразом можно создавать на поверхность изображения или текст. Причем положениесохранялось, пока не подавалось новое напряжение.EPD — electrophoretic displayСовременные же технологии электронной бумаги используют явление электрофореза4) Электрофорез — это электрокинетичеcкое явление перемещения частиц дисперсной фазы(коллоидных или белковых растворов) в жидкой или газообразной среде под действиемвнешнего электрического поля.

Впервые было открыто профессорами Московскогоуниверситета Страховым(Пётр Иванович) и Рейссом(Фёдор Фёдорович) в 1809 году.С помощью электрофореза удаётся покрывать мелкими частицами поверхность, обеспечиваяглубокое проникновение в углубления и поры. Различают две разновидности электрофореза:катафорез — когда обрабатываемая поверхность имеет отрицательный электрический заряд(то есть подключена к отрицательному контакту источника тока, являясь катодом) и анафорез— когда заряд поверхности положительный.Электрофорез применяют в физиотерапии, для окраски автомобилей, в химическойпромышленности, для осаждения дымов и туманов, для изучения состава растворов и др.5) Простейшая реализация технологии на основе электрофореза — это частицы диоксидатитана размером примерно 1 мкм в углеводородном масле, куда также добавляются тёмнаякраска, поверхностно-активные вещества и charging agent, чтобы частицы приобрели заряд.Затем эта смесь помещается между двумя проводящими пластинами с зазором в 10-100 мкммежду ними.

Когда на пластины подаётся напряжение, частицы начинают двигаться согласноявлению электрофореза к противоположно заряженой пластине. Когда частицы нафронтальной стороне(на которую мы смотрим), то свет отражается от частиц титана идисплей оказывается белым. Если же частицы на задней стороне, то свет абсорбируется втёмной краске и мы видим тёмный дисплей. Воздействуя на отдельные участки разныминапряжениями, мы можем получить необходимый шаблон отражающих и абсорбирующихповерхностей.Подобного рода дисплеи — основа электронной бумаги, ибо они похожи на бумагу ипотребляют мало энергии.6) В 1990ых появился другой тип электронной бумаги, изобретённый ДжозефомЯкобсоном, который позже организовал корпорацию E-Ink Corporation, которая совместно сPhilips через два года вывела эту технологию на рынок. Они использовали микрокапсулы,заполненные электрически зараженными белыми частицами, плавающие в цветномминеральном масле(нефтяные масла).

В ранних версиях, электрическая схема определяла,будут ли белые частицы наверху капсул, делая экран белым, или внизу, так что мы видимцвет масла. Т.е. по сути эта технология не отличается от простейшего EPD. Ноиспользование микрокапсул позволило сделать дисплей на гибком пластике, вместо стекла.7) Одна из первых версий электронной бумаги состояла из слоя очень маленьких капсул,порядка 40мкм в диаметре. Каждая капсула содержала масляный раствор чернойкраски(электронные чернила) и многочисленные частицы диокисда титана, плавающие внем.

Частицы слегка заряжены отрицательно и имеют естественный белый цвет.Микрокапсулы содержатся в слое жидкого полимера, зажатые между двумя массивамиэлектродов, верхний из которых прозрачный(собственно, дисплей). Оба массива согласованытак, что вся страница разделена на пиксели, а каждому пикселю соответствует параэлектродов с двух сторон.

Страницы ламинируются прозрачным пластиком для защиты. Витоге получаем страницы 80 мкм толщиной, что в два раза толще реальной бумаги.Современные страницы требуют лишь один слой электродов под микрокапсулами.Но тем не менее, время обновления страницы на 2011 год составляет 200мс, что непозволяет им не только проигрывать видео, но и даже воспроизводить анимацию. Тем болееучитывая «ghost image» эффект.EWD — Electro-wetting displays8)Ещё одна широко применяемая технология — использование электрокапельныхчернил(EWD). Технология основана на управлении формой точечного взаимодействия воды смаслом подаваемым напряжением: когда напряжения нет, цветное масло формирует тонкуюплёнку между водой и гидрофобным изоляционным покрытием электрода, в результате чегомы видим цвет.

Когда же напряжение подаётся, поверхностное натяжение между водой ипокрытием меняется, состояние ячейки становится нестабильным и вода вытесняет масло. Витоге получаем частично прозрачный пиксель, и если подложка белая, то белый цвет. Так какразмер пикселя маленький, то мы видим только очень яркие и очень контрастные элементы ине замечаем переходные состояния. Эта технология имеет ряд преимуществ: сменасостояний достаточно быстрая для воспроизведения видео; низковольтная и маломощнаятехнология; дисплей может быть плоским и тонким; контрастность и отражательнаяспособность лучше, чем у других отражающих типов дисплеев; в 4 раза ярче, чем reflectiveLCD;9) EWD позволяет использовать два цвета в одном субпикселе независимо друг от друга,путём построения стека двух независимо управляемых цветных масляных слоя + цветовойфильтр.

Использует цвета cyan, magenta, yellow (CMYK model)..