Как устроены электронные чернила

Как устроены электронные чернила

Разбираем технологию e-ink

Это статья об оборудовании и технологиях формирования компьютерных изображений. Таких технологий много: лучевые трубки, жидкокристаллические панели, светодиоды и даже плазма. Все они имеют слабые места: они требуют постоянной подачи энергии и излучают свет. Это не проблема, если энергии много и свет не мешает. Но если энергии мало и устройство не должно светиться само по себе, все эти технологии не подходят. 

Есть экраны, которым нужно в сто раз меньше энергии и которые могут показывать изображение несколько лет без потребности в электричестве. Речь о дисплее на электронных чернилах (e-ink). Объясняем, как они работают и где применяются.

Зачем понадобился новый вид экранов

Все традиционные виды экранов светятся. Например, в жидкокристаллическом экране это сделано так: есть слой с изображением, а за ним есть слой с подсветкой. Подсветка светит сквозь слой с изображением, как солнце светит сквозь витраж, и получается иллюзия светящейся картинки. Если подсветку отключить, то изображение станет очень тёмным, едва различимым.

Подсветка создаёт дополнительную нагрузку на глаза, потому что ей нужно «побеждать» яркость окружающего света. По этой же причине экран потребляет много энергии: нужно бороться с яркостью окружающего мира.

Как устроены электронные чернила

Когда мы воспринимаем информацию на бумаге, всё работает принципиально иначе: в глаза попадает отражённый свет. Где-то светит солнце, лампа или свеча, она создаёт свет, он отражается от бумаги. Из-за того, что свет по-разному отражается от белого фона страницы и тёмных букв, мы легко распознаём, что там написано. 

Нагрузка на глаза от отражённого света гораздо ниже: при чтении в глаза попадает тот же самый объём света и нет лишнего источника яркого освещения. 

Электронные чернила как раз для этого и созданы: чтобы использовать не собственное свечение, а отражение окружающего света. 

Как устроены электронные чернила
Как устроены электронные чернила
Отражённый свет от дисплея на электронных чернилах и на телефоне с минимальной подсветкой. Если подсветку выключить совсем, то с телефона почитать уже не получится

Как устроен e-ink-дисплей

Электронные чернила работают так: 

  1. Весь экран делится на множество маленьких ячеек с белым и чёрным материалом. Он похож на порошок или на маленькие капсулы с пигментом.
  2. Белый пигмент имеет положительный заряд, а чёрный — отрицательный. 
  3. Снизу, под каждой ячейкой, находятся электроды, которые могут выдавать положительный или отрицательный заряд.
  4. Если заряд отрицательный, то вниз устремляются положительные белые частицы, а чёрные отправляются наверх. Так на экране становится виден чёрный пиксель.
  5. Объединяясь, такие пиксели формируют буквы, линии и любые изображения точно так же, как это делают обычные экраны.

Как устроены электронные чернила

После того как пигмент прилип к нужной части экрана, можно не подавать напряжение на электроды — они будут там удерживаться сами за счёт накопленного заряда. Благодаря этому у таких экранов сверхнизкое энергопотребление — достаточно подать ток на долю секунды, чтобы сформировать новое изображение. Потом ток можно отключить. В таком состоянии пигмент может находиться на экране устройства несколько лет, вообще не тратя заряд батареи.

Как устроены электронные чернила
Электронные чернила крупным планом, фото trashbox.ru

Поверхность такого экрана хорошо отражает падающий свет — почти так же, как бумага. Так как чаще всего используются только чёрные и белые пигменты, то изображение получается чёрно-белым, как будто нарисованное чернилами на бумаге, отсюда и название.

Как устроены электронные чернила
Планшет на электронных чернилах. Кажется, что изображение нарисовано карандашом на бумаге

Плюсы и минусы технологии

Плюсы электронных чернил:

  • сверхнизкое энергопотребление — электронные читалки могут работать от одного заряда несколько месяцев;
  • нет световой нагрузки на глаза, поэтому читать текст с такого экрана комфортнее, чем с планшета или телефона;
  • простота программирования пикселей — в самом простом случае это просто матрица, которая заполнена нулями и единицами;
  • для управления таким устройством достаточно медленного процессора, потому что экран невозможно обновлять слишком часто.

Но и минусы у технологии тоже есть:

  • экран хрупкий;
  • чем больше экран, тем дороже устройство. Стоимость экрана на 10–12 дюймов в несколько раз выше, чем экрана на 5–6 дюймов;
  • сложно сделать цветное изображение с той же насыщенностью, что у ЖК-экранов; 
  • для обновления информации на экране нужно не менее секунды, поэтому такой экран не подходит для просмотра видео или активных онлайн-сервисов.

Где применяются такие экраны

Сейчас экраны на электронных чернилах чаще всего используются в двух областях:

  • Электронные книги. 
  • Ценники в розничных магазинах.

Ещё есть графические планшеты с такими экранами, но широкого распространения они пока не получили из-за высокой цены.

Как устроены электронные чернила
Электронный ценник в магазине

Текст:

Михаил Полянин

Редактор:

Максим Ильяхов

Художник:

Даня Берковский

Корректор:

Ирина Михеева

Вёрстка:

Кирилл Климентьев

Соцсети:

Алина Грызлова

Получите ИТ-профессию
В «Яндекс Практикуме» можно стать разработчиком, тестировщиком, аналитиком и менеджером цифровых продуктов. Первая часть обучения всегда бесплатная, чтобы попробовать и найти то, что вам по душе. Дальше — программы трудоустройства.
Начать карьеру в ИТ
Получите ИТ-профессию Получите ИТ-профессию Получите ИТ-профессию Получите ИТ-профессию
easy