Ви дивитеся на свій телефон. Ви кидаєте погляд на ноутбук. Ви перевіряєте телевізор. Ваші очі прикуті до РК-екрана, світлодіодного або плазмового дисплея. Часто забувають, що папір спочатку був оригінальним високотехнологічним дисплеєм.
Китайські винахідники створили їх у 105 року н.е. Цей винахід назавжди змінив спосіб спілкування людей. Без паперу книги, як і раніше, були б шовковими сувоями. Тільки багаті могли дозволити собі грамотність. Решта залишалася в невіданні.
Папір скрізь у наші дні. Від неї неможливо сховатися. Цього року у світі було спожито близько 280 млн. тонн паперу. Цю цифру оцінює Національна асоціація торговців папером Англії. Це еквівалентно 56 трлн аркушів паперу формату Letter. Це приголомшлива кількість мертвої деревної маси.
Протягом 2000 років чорнило на папері було єдиним способом відображення тексту та зображень. Вона, як і раніше, виграє в портативності. Вона, як і раніше, виграє в ціні. І для неї не потрібний мережевий кабель. Проте папер має і свої недоліки. Після друку її не можна змінити, не залишивши слідів. Ви не можете носити у кишені тисячу книг.
Вчені виправляють це. Вони розробляють електронний папір (e-ink). Очікується, що ця технологія замінить папір. Тепер ви можете носити свою бібліотеку із собою у тонкому та легкому пристрої. Це також може зробити дисплеї комп’ютерів дешевшими. Ось як працює ця магія.
Як працює електронний папір
Електронний папір – це не магія. Це фізика та хімія. Вона ґрунтується на мікрокапсулах. Ці капсули малі. Вони містять заряджені частинки пігменту. Ці частинки рухаються, коли ви прикладаєте електричне поле.
Уявіть це як групу людей. Деякі одягнені у чорні сорочки. Деякі – у білі сорочки. Коли ви штовхаєте їх в один бік, чорні сорочки опиняються зовні. Виштовхуйте в протилежному напрямку, і білі сорочки виявляться всередині. Ви можете змінити зображення, змінивши напрямок поля.
Це створює статичне зображення. Воно виглядає як надрукований папір. Але, на відміну паперу, воно зберігається без харчування. Зображення залишається. Ви можете перегортати сторінки. Ви також можете вимикати пристрій. Економте енергію.
Чому це важливо для звичайних користувачів
Можливо, ви думаєте, що це стосується лише електронних книг. Це негаразд. Область застосування електронного паперу розширюється ще далі. Вона може замінити скляні екрани. Скло б’ється. Електронний папір – ні. Вона гнучка. Дуже міцна.
Для студентів це означає один пристрій замість 10 важких підручників. Для мандрівників це означає меншу вагу. Для планети це означає менше паперових відходів. Екологічний ефект значний. Ми перестаємо вирубувати ліси. Ми перестаємо перевозити тяжкі книги через океани.
Технологія дуже близька. Вона дуже близька. Ми перебуваємо на порозі нової ери. Папір не зникне відразу. Але вона більше не є королем інформації. Електронний папір набирає обертів. Вона тиха. Вона енергоефективна. І вона готова посісти місце вашої книги.
E Ink і Xerox змагаються за те, щоб визначити майбутнє технологій відображення, проте їх підходи до розробки електронного чорнила виявляють цікаві відмінності у філософії дизайну. Обидві компанії базуються у великих технологічних центрах — Кембриджі та Пало-Альто, але справжня історія криється в хімії, укладеній у пляшках із чорнилом.
На перший погляд ця електронна рідина виглядає як звичайне принтерське чорнило. Вона темна. Вона рідка. Але якщо придивитися, можна побачити складну систему, здатну перебудовуватись за командою. Основний механізм заснований на трьох загальних компонентах:
- Мікрокапсули (або порожнини) діють як окремі пікселі.
- Чорнила або масляна суспензія заповнюють ці порожнини.
- Мікросфери, що містять негативно заряджені барвники, плавають у суспензії.
Не магія. Це електростатика. Це чорнило можна наносити на гнучкі підкладки так само, як звичайне чорнило на папір. У цифрових книгах такими підкладками є дуже тонкі пластикові листи. Вся сторінка покривається цим чорнилом і поділяється на сітку, подібну до міліметрового паперу. Кожен осередок працює як піксель і підключений до мікроелектроніки, вбудованої безпосередньо в пластиковий лист.
При подачі спеціального заряду на мікроелектронні пристрої система маніпулює мікрокапсулами, формуючи текст або зображення. В результаті виходить дисплей, що не вимагає підсвічування.
Технологія E-ink: пляжний м’яч та кулька для пінг-понгу
E Ink пояснила свою технологію за допомогою простої аналогії та пояснила, чому електронний папір не випромінює світло. Уявіть мільйони прозорих пляжних м’ячів. Кожен м’яч наповнений сотнями крихітних білих кульок для пінг-понгу та синьою рідкою фарбою.
Якщо дивитися зверху на пляжний м’яч, можна чітко побачити білу кульку для пінг-понгу на поверхні. М’яч виглядає білим.
Якщо дивитись знизу, домінує синій барвник. М’яч виглядає синім.
У цьому вся суть методу E Ink. При подачі позитивного заряду негативно заряджені білі сфери піднімаються поверхню. Реверсування заряду призводить до появи синього барвника. Пікселі змінюють колір залежно від того, який компонент висувається вперед. Оскільки це бістабільний дисплей, він може утримувати зображення без споживання енергії.
У той же час, Xerox вибирає інший шлях. Хоча основна мета полягає в електричній перестановці частинок, підхід до досягнення висококонтрастних дисплеїв зі швидкою частотою оновлення відрізняється від моделі E Ink з кульками та рідиною. Їх фокус на сьогоднішній день спрямований на інтеграцію цих технологій у більші робочі процеси з документами та спеціалізовані дисплеї.
Чому це важливо для звичайних користувачів
Різниця між цими технологіями — це не просто академічне питання. Це впливає на те, як ми читаємо. E Ink розроблена з пріоритетом читання при яскравому сонячному світлі та енергоефективності. Аналогія з пляжним м’ячем пояснює, чому електронний папір виглядає як справжній папір. Вона не випромінює світло. Вона відбиває навколишнє світло.
Для користувачів це означає, що пристрій працюватиме тижнями від одного заряду. Це також означає, що очі не втомлюються, навіть якщо ви читатимете протягом тривалого часу. Ця технологія не призначена для створення яскравого дисплея з високою частотою оновлення ігор. Вона створена для формування стійкого, схожого на папір інтерфейсу користувача для тексту.
Розрив між цифровим та фізичним папером продовжує скорочуватися у міру того, як обидві компанії вдосконалюють свої методи. Чорнило вже існує. Питання вже не в тому, чи це працює, а в тому, хто володіє стандартом.
Створення цифрових сторінок з використанням технологій E Ink та Xerox
Уявіть собі поле, посипане тисячами надувних м’ячів. Тепер уявіть, як маленька настільна тенісна кулька переміщається між верхом і низом цих м’ячів. Колір поля змінюється. Це базовий принцип технології дисплеїв E Ink.
Насправді все набагато менше. Ці мікросфери мають ширину всього 100 мікронів. На одному квадратному дюймі розміщується близько 100 000 таких частинок. Кожна капсула містить сотні фрагментів барвника. Ранні прототипи використовували білі чіпи та синє чорнило. Метою є створення кольорового дисплея.
Електричний заряд визначає положення чіпів. Вони або піднімаються вгору або опускаються вниз. Вгорі? Білий колір. Внизу? Глядач бачить темне чорнило. Текст створюється за допомогою візерунка з білих та темних кольорів.
Компанія Xerox розробляє свою власну версію. Вони називають її e-paper. Розробка розпочалася у 1970-х роках. Замість плаваючих чіпів фарби використовуються мікроскопічні кульки. Один бік чорний, інший — білий. Електричний заряд обертає кульку. Сторінка змінюється із чорного на білий колір. Xerox виробляє гумові листи для “цифрових книг”. Вони плавають маленькі кульки в маслянистої рідини.
Проблема прокладання проводів
Створення електронної книги – складне завдання. Сторінки мають бути підключені до джерела заряду. При цьому сторінки повинні бути тонкими, як папір. Компанія E Ink є піонером у цій галузі. Вона уклала контракт з Lucent Technologies, який надав право використовувати пластикові транзистори. Ці елементи друкуються безпосередньо на сторінці. Вони забезпечують електричний заряд, необхідний чіпу E Ink для зміни кольорів.
Святий Грааль цифрового читання
Мрія полягає у створенні електронної книги, яка може автоматично форматувати контент. Читачі перевертають сторінки так само, як і звичайні паперові. Ви читаєте «Старий і море». Потім можна бездротовим способом завантажити «Гаррі Поттера». Генеральний директор E Ink Джим Юліано передбачив це у 2003 чи 2004 році.
Плани Xerox передбачають встановлення пристроїв зберігання даних на корінець книги. Користувачі можуть перемикатися між 10 книг, які зберігаються на пристрої.
Ця зміна зачіпає не лише книги. Можливо, припиниться поширення газет. Більше не потрібно викидати паперові газети із вікна автомобіля. Високотехнологічний кур’єр натискає кнопку. Щоранку тисячі електронних газет оновлюються одночасно. Вони виглядають як папір. На дотик вони як папір. На них немає плям. Не потрібний сміттєвий бак для переробки.
За межами книг: телефони та вивіски
До появи цифрових книг цільовими ринками E Ink були мобільні телефони, КПК (персональні цифрові помічники), пейджери та цифровий годинник. Компанія Motorola надала фінансову підтримку. E Ink має три переваги в порівнянні з поточними типами дисплеїв:
- Низьке енергоспоживання
- Гнучкість
- Читання
E Ink випустила свій перший продукт, велику площу дисплейну панель Immedia, в 1999 році. Ці вивіски споживають всього 0,1 Вт потужності. Лампи розжарювання потужністю 100 Вт достатньо для живлення 1000 таких вивісок.
У портативних пристроях E Ink споживає в 50-100 разів менше енергії, ніж РК-екрани. Енергія споживається лише у момент зміни зображення. Електронні книги дозволяють переглядати той самий текст без підзарядки протягом декількох тижнів.
Чорнило можна використовувати для друку на будь-якій поверхні. Стіни. Рекламні щити. Етикетки товарів. Футболки. Домовласники можуть змінювати свої цифрові шпалери за допомогою сигналів. Гнучкість дозволяє створювати дисплеї, що згортаються, для електроніки.
Читання та дозвіл
E-ink дбайливіше ставиться до очей. Він імітує друкований текст. Xerox та E Ink вимагають більш високої роздільної здатності, щоб забезпечити можливість друку меншого розміру. Монітори Xerox мають показник 200 dpi. Це вдвічі більше за роздільну здатність стандартного РК-екрана. Друковані транзистори від Lucent повинні допомогти E Ink досягти дозволу, який можна порівняти з друкованими книгами.
Розробники не очікують, що люди одразу відмовляться від паперу та екранів. E-ink працюватиме паралельно з традиційними методами. Вплив на видавничу індустрію може становити багато мільярдів доларів.
