Как работает монохромный экран YotaPhone

«Электронные чернила»: теория и практика

Приоритет в изобретении «электронных чернил» принадлежит корпорации Xerox. Широкое распространение эта технология получила в 1990-е годы благодаря компании E Ink Corporation. А в России стала особенно знаменита после того, как ее использовали при разработке и изготовлении первого отечественного смартфона YotaPhone.

В декабре 2013 года в нашей стране и ряде государств Европы поступили в продажу первые российские смартфоны, выпущенные компанией Yota Devices, 25 процентов которой принадлежит Ростеху. Главной отличительной особенностью и несомненным преимуществом гаджета по сравнению с аналогичными устройствами, производимыми в мире, является наличие двух экранов, в одном из которых, монохромном, используются так называемые «электронные чернила» (другое равнозначное наименование – «электронная бумага», или соответственно e-ink и e-paper).

Данная технология имеет целый ряд неоспоримых достоинств. Дисплей на основе e-ink тратит в 4–5 раз меньше энергии, чем обычный экран. Энергия расходуется только на обновление изображения, поэтому экран из «электронной бумаги» работает постоянно, всегда остается включенным. Его не нужно периодически активировать, чтобы увидеть поступившие сообщения.

Что же такое «электронные чернила», или «электронная бумага»? Строго говоря, это технология отображения информации, разработанная для имитации обычной печати на бумаге и основанная на явлении электрофореза. Технически точный термин звучит так: электрофоретический индикатор. А в простых словах, это прозрачный жидкий гель, содержащий микрокапсулы, наполненные белыми микрочастицами и синими чернилами. Частицы заряжены отрицательно, поэтому реагируют на электрические импульсы.

Е-ink появились в 1970-х годах в процессе совершенствования жидкокристаллических дисплеев. Последние обладали в то время существенными недостатками: большими световыми потерями, низкими яркостью и контрастностью получаемого изображения, малым углом обзора. И еще они не могли хранить отображаемую информацию.

Первым разработчиком «электронной бумаги» стал Ник Шеридон из компании Xerox. Он назвал свое изобретение «Гирикон» (Gyricon). Его «электронная бумага» состояла из полиэтиленовых сфер, размер которых сравним с шириной человеческого волоса – от 20 до 100 мкм в диаметре. Каждая из сфер, в свою очередь, состояла из отрицательно заряженной черной и положительно заряженной белой половины. Сферы помещались в прозрачный силиконовый лист, который заполнялся маслом, чтобы сферы свободно вращались. При перелистывании страниц или при выборе в меню электромагнитное поле воздействует на экран и переорганизовывает черные и белые частички соответственно совершаемым действиям.

Таким образом, появление изображения на «электронной бумаге» очень похоже на обычное письмо карандашом по стандартному листку. Роль первого здесь выполняют твердые пигментные частицы. Второго – микроструктурный материал, дисперсно рассеивающий свет подобно волокнам бумаги. Угол обзора получается практически такой же, как и при письме. Эффект памяти обеспечивается удержанием пигментных частиц на поверхности твердого тела (подложки) силами Ван-дер-Ваальса.

Другой тип «электронной бумаги» появился в 90-е годы прошлого века. Ее создателем является Джозеф Якобсон, который впоследствии основал компанию E Ink Corporation и совместно с Philips стал продавать эту технологию по всему миру. Фактически Якобсон лишь усовершенствовал «электронную бумагу» Шеридона и улучшил ее потребительские качества. Он предложил создавать изображение путем погружения электрически заряженных белых частиц в черную не проводящую ток жидкость. При воздействии электромагнитного поля (при перелистывании страниц, выборе в меню) заряженные белые частички передвигаются к поверхности черной жидкости или погружаются глубже, в зависимости от полярности воздействующего электромагнитного поля.

Сегодня используются обе технологии изготовления «электронной бумаги» – E-ink и SiPix – близкие по сути, но различные по способам работы.

Помимо телефонов, «электронная бумага» применяется в электронных книгах и газетах, в дисплеях смарт-карт, в уличных плакатах и объявлениях.

Ростех