Próbujesz przetestować telefon na słońcu. To nie działa. Blask wypala obraz, jasność automatycznie zwiększa się do desperackiego maksimum, a bateria szybko się rozładowuje. To denerwujące.
Papier elektroniczny – co leniwie nazywamy E-inkem – wcale nie boi się słońca. Co więcej, im jaśniejsze światło, tym wyraźniejszy staje się tekst.
To nie magia. To jest fizyka. Mianowicie fizyka zapożyczona ze zwykłego papieru, a nie z diod LED. Jeśli kiedykolwiek zastanawiałeś się, dlaczego e-czytniki działają lepiej na słońcu lub które urządzenia naprawdę czerpią korzyści z tej technologii, odpowiedź kryje się w maleńkiej cieczy zawieszonej w milionach mikrokapsułek.
Opowiemy Ci, jak doszliśmy od kręcenia plastikowymi kulkami do ekranu, który właśnie czytasz.
Różnica między e-papierem a e-atramentem
Na początek poprawmy błąd terminologiczny. Terminy „papier elektroniczny” (E-papier) i „E-Ink” są często używane zamiennie, jednak nie jest to prawdą.
Papier elektroniczny to szeroka kategoria technologii wyświetlania. Pomyśl o tym jak o „papieru cyfrowym”.
E-Ink jest firmą. I marka.
To jest sytuacja Kleenexu. Mówisz: „Potrzebuję serwetki”, ale masz na myśli dowolną papierową serwetkę. W świecie wyświetlaczy mówisz „E-Ink”, ale zwykle masz na myśli dowolny wyświetlacz elektroforetyczny wyprodukowany przez firmę E Ink Corporation, która dominuje na rynku.
Aby zrozumieć, dlaczego jest to ważne, musisz wiedzieć, co zastępuje ta technologia.
Większość nowoczesnych ekranów to wyświetlacze LCD (ciekłokrystaliczne). Przepuszczają światło przez kryształy. Stale wymagają zasilania, aby utrzymać obraz. Brak zasilania – brak obrazu. Pożerają baterię i oślepiają na ulicy.
E-papier działa odwrotnie. Nie emituje światła. Ona go odzwierciedla. Podobnie jak zwykły papier.
Historia: od obracających się koralików po mikrokapsułki
Marzenie zaczęło się w latach 70. XX wieku w Xerox PARC (Centrum Badawcze Palo Alto). Cel był prosty: stworzyć ekran, który po wyświetleniu obrazu zużywa zero energii.
Badacz firmy Xerox, Nick Sheridan, opracował technologię Gyricon.
Wyobraź sobie arkusz przezroczystego plastiku. Wewnątrz znajdują się miliony maleńkich kuleczek. Jedna strona kuli jest czarna, druga biała. Mają przeciwne ładunki elektryczne. Po przyłożeniu napięcia obracają się.
To wszystko.
Gdy przestaną się obracać, pozostają na swoim miejscu. Nie wymaga zasilania. Obraz zostanie przechwycony. Na zawsze.
Pomysł był elegancki. Ale tworzenie miliardów doskonałych kul? To był koszmar. Xerox próbował skomercjalizować technologię oznakowania, ale była ona zbyt droga. Zamknęli spółkę zależną w 2005 roku.
Jednak koncepcja przyjęła się.
Przenieś się szybko do lat 90. XX wieku w MIT Media Lab. Fizyk Joseph Jackson nie lubił piłek. Chciał cząstek w cieczy.
Opracował atrament elektroforetyczny.
Oto jak to działa: Wewnątrz każdej mikrokapsułki znajduje się przezroczysty olej. Unoszą się w nim naładowane cząstki. Czarne cząstki mają ładunek ujemny, białe cząstki mają ładunek dodatni (lub odwrotnie).
Dostarczamy prąd. Przeciwieństwa się przyciągają. Czarne cząsteczki osadzają się na tylnej ścianie, białe unoszą się do przodu. Widzisz biel. Odwróć ładunek. Czarne pływają. Widzisz czerń.
Zostało to opatentowane i opublikowane w czasopiśmie Nature w 1998 roku. Zadziałało. To było trwałe. Dało się wydrukować.
Jackson opuścił MIT i założył E Ink Corporation. Reszta to historia handlu detalicznego.
Jak bistabilność oszczędza baterię
Kluczową koncepcją czyniącą tę technologię użyteczną jest bistabilność.
W przypadku wyświetlaczy LCD trzeba odświeżać piksele tysiące razy na sekundę, aby utrzymać obraz na ekranie. Jeśli wyłączysz zasilanie, ekran zgaśnie.
W przypadku e-atramentu cząsteczki pigmentu pozostają tam, gdy już osiądą. Mają bezwładność. Nie poruszają się, chyba że je popchniesz.
Więc włączasz czytnik, przewracasz stronę. Wybuch energii porusza cząstki. Strona jest aktualizowana. Zatrzymaj się. czytasz. Elektrycznie urządzenie jest zasadniczo „martwe”, ale tekst jest nadal widoczny.
To oznacza:
1. Bateria wytrzymuje tygodnie, a nie godziny.
2. Brak wytwarzania ciepła.
3. Doskonała widoczność w bezpośrednim świetle słonecznym.
Dlaczego to działa w słońcu? Ponieważ Twoje oczy potrzebują kontrastu. Słońce zapewnia światło. Ekran dostarcza po prostu ciemny atrament. Wyświetlacz LCD musi walczyć ze słońcem za pomocą podświetlenia. E-papier wykorzystuje słońce jako źródło światła.
Od prototypu do kieszeni: efekt Kindle’a
Wczesne dema E Ink nie były książkami. To były znaki.
Wyobraź sobie znak drogowy, który zmienia się elektronicznie. Aktualizujesz tekst, piksele przełączają się i urządzenie nie zużywa energii przez resztę dnia.
Pierwszym prawdziwym urządzeniem konsumenckim był Sony LIBRIé z 2004 roku (tylko Japonia). Zadziałało, ale wymagało połączenia z komputerem w celu przesłania plików. To był demonstrator techniczny, a nie pełny produkt.
Potem pojawił się Amazon.
Listopad 2007. Oryginał Kindle.
Nie był to pierwszy czytelnik. Nie było to pierwsze urządzenie z E-inkem. Ale było to pierwsze urządzenie, które łączyło w sobie trzy rzeczy:
* Ekran.
* Księgarnia.
* Dostawa bezprzewodowa (początkowo za pośrednictwem sieci AT&T 3G).
Przed Kindle nosiłeś przy sobie fizyczną książkę. Jest ciężka. Masz jeden. Może dwa.
Po Kindle nosisz ze sobą bibliotekę.
Oto praktyczny sprawdzian rzeczywistości dla podróżnych. Jesteś na Świętej Helenie (odległej wyspie na Atlantyku). Wchodzisz na statek, na którym przez kilka tygodni nie będzie Wi-Fi. Panikujesz.
Wbiegasz na pokład statku. Uzyskaj sieć 3G. Pobierz całą serię Gry o Tron. Umawiasz się na miesiąc.
Nie da się tego zrobić w przypadku zwykłych książek w miękkiej oprawie.
Kindle sprzedawał nie tylko e-czytniki. Sprzedawał ekosystem. Sony, Barnes & Noble (Nook), Kobo rzucili się w tę niszę. Wolumen sprzedaży wzrósł. Produkcja stała się tańsza. Ceny spadły.
Czy E-Ink może wyświetlać kolory? Albo wideo?
Przez długi czas E-ink oznaczał czerń, biel i kilka odcieni szarości.
Jeśli chcesz stworzyć szary kolor, nie możesz po prostu przyciemnić żarówki. Używasz **ditheringu przestrzennego. Urządzenie włącza i wyłącza cząstki układające się w określony wzór tak szybko i gęsto, że oko postrzega je jako szare.
Kolor przyszedł później.
Firma E Ink opracowała technologię ACeP (Advanced Color ePaper). Zamiast czerni/bieli masz cząsteczki kilku pigmentów: cyjan, magenta, żółty i biały.
Sekwencje naprężeń sortują te cząstki na powierzchnię.
Wynik? Tak, to kolor. Nie, nie jest jasno. Wygląda jak drukowany atrament. Jest wyciszony. Wygląda jak papier.
Cyfrowe ramki artystyczne wiszą teraz w salonach. Przez Internet możesz zmieniać „obrazek” co godzinę. Zużywają prawie zero prądu. Dobrze wyglądają w świetle słonecznym. Nie kłują w oczy o 3 nad ranem.
Czy to zastąpi Twój telewizor? Nie.
Czy można zhakować ekran E-ink, aby odtwarzać filmy w częstotliwości 60 Hz? Niektórzy hakerzy próbowali. Otrzymujesz rozmazany obraz z duchami, niską rozdzielczością i migotaniem czarno-białym. To okropne.
Nie oczekuj, że telefon z e-atramentem będzie wyświetlał filmy. Zobaczysz telefony z e-atramentem do czytania e-maili w jasnym świetle słonecznym. To wszystko.
Dlaczego nie zobaczysz tego wszędzie (i to jest w porządku)
Papier elektroniczny ma słabość.
Częstotliwość aktualizacji.
Nawet najszybsze modele pozostają w tyle za iPadem. Jest błysk. Ekran na chwilę się rozjaśnia. Następnie pojawia się nowa treść. To rozprasza podczas szybkiego przewijania.
Nie jest zaprojektowany tak, aby był gładki. Został zaprojektowany tak, aby był statyczny.
Jeśli potrzebujesz ekranu do:
* Dane statyczne (pogoda, notowania giełdowe, kalendarz)
* Odczyty
* Oznakowanie zewnętrzne
E-ink wygrywa.
Jeśli potrzebujesz:
Gry
Wideo
* Szybkie przewijanie
Wygrywają LCD, OLED lub MicroLED.
Technologia ta wpisuje się w bardzo specyficzną niszę. To nie jest „przyszłość wszystkich ekranów”. To najlepszy możliwy papier cyfrowy.
Rozejrzyj się. Zaczynasz to widzieć wszędzie. Na etykietach sklepów spożywczych, które aktualizują ceny bez zmiany okablowania półek. Na elektronicznych metkach cenowych. Na przenośnych wyświetlaczach na placach budowy, gdzie słońce świeci na pracowników przez cały dzień.
Jest cicho. To skuteczne. I wreszcie, pozwala nam patrzeć na ekrany w świetle dziennym bez mrużenia oczu.
To coś znaczy, prawda?
Może.
Nie spodziewaj się jednak, że w najbliższym czasie zastąpi on Twój telewizor. Fizyka światła odbitego jest na to zbyt spokojna.
