Экраны e-ink электронных книг ("электронная бумага", "электронные чернила") - их преимущества и недостатки

СмартПульс - держите руку на пульсе высоких технологий! То, что доктор прописал!
Характеристики, тесты, обзоры смартфонов, планшетов, электронных книг, плееров и другой мобильной техники. Разборка, ремонт, решение проблем.

 


  Главная - Статьи - Экраны e-ink электронных книг ("электронная бумага", "электронные чернила") - их преимущества и недостатки



Обзоры:

 Мобильные телефоны, смартфоны и планшеты

Alcatel

ASUS

Chuwi

DEXP

Digma

Doogee

Fujitsu

Homtom

Leagoo

Lenovo

Motorola

Nomu

Oukitel

Philips

UleFone

UMIDIGI (UMI)

Vernee

Xiaomi

Zopo
 

Электронные книги

ONYX BOOX
 

Фото- и видеокамеры

Canon PowerShot G9 X

Panasonic Lumix DMC-FT5

Gmini MagicEye HDS4000

SONY DSC-W830
 

Аудио

Игровая гарнитура Logitech G35

Усилитель-плеер Kentiger HY-502S (Kentiger HY-502)

Спортивные наушники с микрофоном (гарнитура) SONY MDR-AS210AP

Bluetooth-гарнитура JBL E45BT с возможностью кабельного подключения

Bluetooth-гарнитура с возможностью кабельного подключения SVEN AP-B570MV
 

Разное

Твердотельный накопитель (SSD) Transcend TS128GSSD360S 128 GB

Твердотельный накопитель (SSD) Kingston SM2280S3G2/240G

Внешний аккумулятор 3cott 3C-PB-78CR2L

Электросамокат Razor E300

Электровелосипед Airwheel R3 

 

Статьи

Новости IT

Обзоры РУНЕТа


Экраны e-ink электронных книг ("электронная бумага", "электронные чернила") - их свойства, преимущества и недостатки

Читать книги в электронном виде можно как на специализированных устройствах - ридерах (в народе чаще называемых "читалками"), так и на "универсальных" устройствах - планшетах и смартфонах.

Генеральный вопрос для пользователя - есть ли между ними отличия; и если есть - то какие?

Отличия между экранами "читалок" (ридеров, букридеров, электронных книг) и планшетов (или смартфонов) есть, и очень большие.

Они начинаются от способа формирования изображения и до подсветки и энергопотребления.

Разбор отличий начнём с изучения принципа действия экранов на электронных чернилах (e-ink).

Схематично принцип их работы показан на следующей картинке:

Принцип работы экрана e-ink на "электронных чернилах"
(использовано изображение с официального сайта компании E Ink Holdings Inc., перевод на русский Smartpuls.ru)

Экран электронной книги состоит из электрически заряженных частиц чёрного и белого пигмента, несущих заряды разных знаков.

Соответственно, при приложении напряжения в направлении сверху вниз одни частицы поднимаются вверх и становятся видны, а другие - "тонут" вниз и из поля зрения пропадают. Так формируется изображение.

Из этого принципа работы сразу проистекают несколько выводов:

1. Изображение на экране будет хорошо различимо при внешнем свете, и чем он ярче - тем лучше (у смартфонов и планшетов - наоборот).

2. Экран "читалки" будет довольно медленным, так как требуется время на механическое перемещение частиц (в типовом случае время полной смены изображения составляет 0.3 - 0.5 с).

3. Не совсем очевидный, но факт: после снятия напряжения частицы пигмента не "разбредаются", а остаются на месте. В связи с этим e-ink экраны не потребляют энергию при показе статичных изображений; энергия тратится только при их смене.

4. Подсветка экрана возможна только сверху. Подсветка снизу (сквозь экран) работать не будет, так как, независимо от рисунка сформированного изображения, свет будет проходить через одинаковое количество и чёрного, и белого пигмента.

5. Создать e-ink экран с цветным изображением будет очень непросто (поскольку видов заряда - только два (положительный и отрицательный), а видов пигмента должно быть минимум четыре (красный, зелёный, синий, чёрный).

Теперь сравним микроструктуру экранов e-ink с экранами планшетов (смартфонов).

Так выглядит структура экрана e-ink под микроскопом (экран ридера ONYX BOOX Cleopatra 3):

Микрофография структуры экрана e-ink электронной книги

На этой фотографии надо обратить внимание, что между отдельными пикселями изображения нет зазоров, они расположены вплотную друг к другу. На фотографии заметны также тонкие проводники вспомогательного назначения (бывают не на всех экранах электронных книг).

А теперь, для сравнения, - структура экрана смартфона (взят IPS-экран смартфона Philips S397):

Микрофотография структуры IPS TFT экрана смартфона

Здесь между пикселями имеются промежутки. Из этого проистекает, что при пользовании смартфоном с близкого расстояния на сетчатке глаз пользователя тоже будут участки "недосвеченные" и "пересвеченные" (что вряд ли будет способствовать сохранению здоровья).

 При наблюдении с достаточно удалённого расстояния соседние пиксели будут сливаться друг с другом, и эта проблема уже не будет актуальной.
 

Все экраны e-ink имеют матовую поверхность

Если в планшетах и ноутбуках матовый экран можно найти только в наиболее дорогих моделях, то экраны e-ink все поголовно выпускаются с матовыми экранами.

Это помогает снизить уровень бликов от внешних источников света, "размазывая" их отражения.
 

Сенсорные e-ink экраны не имеют воздушного зазора между сенсорной поверхностью и экраном

Экраны e-ink выпускаются как с сенсорной чувствительностью, так и без неё.

В экранах с наличием сенсорной чувствительность сенсорный слой всегда делается без воздушного промежутка с собственно экраном; это тоже помогает уменьшить уровень бликов за счёт уменьшения числа отражающих поверхностей.

В планшетах и смартфонах также применяется аналогичная технология, там она называется "One Glass Solution" (OGS) или "in cell".

Посмотреть на сравнение матового экрана электронной книги без воздушного промежутка между слоями с экраном планшета (без применения данных технологий) можно на следующем фото:

Дисплей (экран) "читалки" Onyx Boox Chronos
(Использовано изображение из обзора электронной книги ONYX BOOX Chronos, © Smartpuls.ru)
 

 

Как устроена подсветка экранов электронных книг?

Для организации подсветки в верхнем слое экрана организуется дополнительный прозрачный слой, в торце которого располагаются светодиоды подсветки (обычно - в нижней части экрана).

Свет от этих светодиодов распространяется в этом слое, как в световоде, подсвечивая экран.

Последнее новшество в технологиях подсветки - подсветка с регулируемым цветовым тоном (т.н. "цветовой температурой").

Для этого в системе подсветки располагаются светодиоды двух цветов: желтого (оранжевого) - для создания "тёплого" тона; и голубого (бело-голубого) - для создания "холодного" тона.

Регулировка яркости обычно делается раздельной для обоих тонов, благодаря чему пользователь может настроить желаемый для себя оттенок экрана.

Увидеть светодиоды подсветки можно, если посмотреть на экран под острым углом сверху (для примера - экран электронной книги ONYX BOOX Faust):

Холодные и тёплые светодиоды подсветки в электронной книге Onyx Boox Faust
(Использовано изображение из обзора электронной книги ONYX BOOX Faust, © Smartpuls.ru)

Энергозатраты на работу подсветки оказываются в электронных книгах ниже, чем в смартфонах и планшетах за счёт того, что в экранах e-ink  свет от подсветки и внешний свет действуют сообща; в то время как в смартфонах и планшетах внешний свет только создаёт помехи, а свет подсветки обязательно должен его "пересилить".

 

Небьющиеся экраны e-ink

Основным (можно сказать, монопольным) производителем экранов e-ink, компанией E Ink Holdings Inc.освоено производство экранов на пластиковой основе. Такие экраны не разбиваются в типовых ситуациях, когда гибель обычного экрана на стеклянной основе была бы неизбежна.

Тем не менее, испортить такой экран тоже можно, просто для этого потребуется приложить большие усилия. :)

К недостаткам таких экранов надо отнести то, что они по технологическим причинам не выпускаются в варианте с подсветкой.
 

Трудности создания цветных экранов e-ink

На первый взгляд, в создании цветных экранов для электронных книг нет никаких трудностей: можно сделать их так же, как в экранах смартфонов - составить из трёх пикселей разного цвета (красного, зеленого, синего):


(Использовано изображение из Википедии. Автор: Gerald Senarclens de Grancy - собственная работа, CC BY 3.0, подлинник изображения)

И вот тут начинаются проблемы на физическом уровне.

Если в чёрно-белом экране белый пиксель отражает весь спектр света, то в экране, составленном из пикселей трёх разных цветов, каждый пиксель будет отражать только 1/3 часть падающего света!

Как результат, экран будет слишком тёмным.

Тем не менее, такие экраны были выпущены и даже использовались в серийных электронных книгах.

Экран в них, действительно, был тёмным; а пригодность к употреблению достигалась за счёт подсветки. При выключенной же подсветке, фактически, пользоваться книгой при обычном освещении в помещении было невозможно; см. фото в сравнении со стандартной чёрно-белой электронной книгой:

E-ink цветной экран электронной книги
(Использовано изображение из обзора электронной книги PocketBook Color Lux)

Несмотря на не очень удачные первые эксперименты с цветом, тема электронных книг с цветным экраном не закрыта.

Цветные экраны продолжают совершенствоваться, и на выставке CES-2019 уже была представлена новая модель цветного ридера Onyx Youngy Boox:

Электронная книга с цветным экраном Onyx Youngy Boox
(Использовано изображение с сайта helpix.ru)

В данной электронной книге хорошая яркость изображения достигнута, предположительно, за счёт более бледных цветов экрана (увеличена доля белого).

Такой экран с диагональю 13.3 дюйма серийно выпускается производителем и предлагается отдельно по цене $799 (см. экран на официальном сайте производителя eink.com).
 

Итоги и выводы

По итогам всего сказанного выше можно обозначить возможные области применения экранов на электронных чернилах e-ink:

- электронные книги;

- циферблаты электронных часов, экраны погодных станций, указатели и знаки в помещениях с массовым присутствием людей;

- электронные ценники.

Что касается применения цветных экранов e-ink, то пока что данная область находится в стадии экспериментов и спрогнозировать их массовое внедрение затруднительно.

Вступайте в группу SmartPuls.Ru  Контакте! Анонсы статей и обзоров, актуальные события и мысли о них.

     Ваш Доктор.
 


      Порекомендуйте эту страницу друзьям и одноклассникам                      

 

В комментариях запрещены, как обычно, флуд, флейм и оффтопик.
Также запрещено нарушать общепринятые нормы и правила поведения, в том числе размещать экстремистские призывы, оскорбления, клевету, нецензурные выражения, пропагандировать или одобрять противозаконные действия. Соблюдение законов - в Ваших же интересах!

  Комментарии вКонтакте:

 

   Комментарии FaceBook:

При копировании (перепечатке) материалов активная ссылка на источник (сайт SmartPuls.ru) обязательна!


     
  Доктора! (Администрация сайта - контакты и информация)
  Группа SmartPuls.Ru  Контакте - анонсы обзоров, актуальные события и мысли о них