Ми весь день дивимось у екрани. РК-панелі, світлодіодні та плазмові дисплеї – ми навіть не замислюємося про них. А як же папір? Папір – це найдавніша технологія відображення інформації. Винайдена в Китаї близько 105 н.е., вона не просто змінила спосіб запису інформації; вона демократизувала знання. До появи паперу книги являли собою шовкові сувої. Дорогі. Важкі. Доступні лише багатим. Грамотність залишалася нішевою навичкою.
Сьогодні ми споживаємо близько 280 мільйонів тонн паперу на рік. Це еквівалентно 56 трлн аркушів стандартного офісного паперу формату Letter з покриттям. Спробуйте прожити один день. У вас не вийде.
Папір, як і раніше, перевершує ноутбук по портативності. Вона коштує копійки. Не потребує електрики. Але є недоліки. Ви не можете редагувати надрукований текст. Ви не можете носити 10 книг у кишені. Вчені нарешті закрили цю прогалину за допомогою електронного черні, технології, яка обіцяє замінити статичні сторінки на цифрову гнучкість.
Зміст
Як працює електронна чернь
Головна проблема паперу – її сталість. Коли чорнило вступає в контакт з волокнами, воно залишається на місці. Електронна чернь перевертає цей принцип. Вона використовує мікрокапсули, заповнені зарядженими частинками, завислими в рідині. Коли ви прикладаєте електричне поле, частинки рухаються. Білі частинки піднімаються нагору. Чорні опускаються вниз. Ви отримаєте чіткий текст. Розбірливий текст. Текст, який можна змінити.
Це не наукова фантастика. Вона існує у електронних книгах. Вона є на полицях.
«Папір не вимагає зовнішнього джерела живлення. Проте є певні обмеження. Не можна змінити слова, надруковані на папері.»
Чому це важливо для звичайних користувачів
Вам може бути не важлива фізика мікрокапсул. Вам важливо носити із собою свою бібліотеку. Уявіть тонкий пристрій, який може вмістити тисячі книг. Більше не потрібно тягати важкі коробки. Більше немає проблеми нестачі фізичного простору для полиць.
Чинник вартості також величезний. Виробництво екранів на основі електронного черні у великих масштабах дешевше, ніж традиційне виробництво паперу. Купівля книг у цифровому вигляді усуває витрати на друк, доставку та зберігання. Ціни знижуються.
Але справа не лише у книгах. Давайте подумаємо про етикетки. Цінові бірки в магазині. Оновлення цифрової реклами видалено. Електронна чернь не випромінює світло. Вона відбиває світло, як папір. Це означає, що її можна читати навіть за прямого сонячного світла. Ваші очі не втомляться. Читайте годинами, не турбуючись про підсвічування РК-екрана.
Обмеження «постійного» оцифрування
Чи це ідеально? Ні. У електронному черні є затримка. Швидкість поновлення дуже повільна. Ви не можете дивитися відео. Це не телевізор. А як щодо тексту? Статичні дані? Вона перевершує планшет. Краще за телефон. Вона відчувається як папір, але поводиться як код.
Ми відходимо від ідеї, що екрани потребують підсвічування. Ми рухаємося до дисплеїв, які імітують середовище, на яке люди покладалися протягом 2000 років. Просто із можливістю змінювати вміст.
Як працює дисплей на електронному чорнилі
Компанії Cambridge’s E Ink і Palo Alto’s Xerox конкурують за створення ідеального електронного чорнила, і результат виявляється оманливо простим. Коли ви капаєте рідиною на поверхню, вона працює як звичайне чорнило. Але якщо придивитися, фізика процесу повністю змінюється. Секрет криється у трьох спеціальних компонентах, які дозволяють цим речовинам перебудовуватись за командою.
Кожна крапля містить мільйони мікроскопічних капсул. Ці порожнини заповнені маслянистою рідиною. У цій рідині зважено забарвлені частинки з негативним зарядом. Під час подачі напруги ці частинки починають рухатися.
Як електронне чорнило створює зображення для гнучких екранів
Уявіть цифрову книгу. Ці сторінки – не папір. Це дуже тонкий листок пластику. На цю поверхню наносяться електронне чорнило і діляться на дрібніші одиниці. Ці комірки працюють так само, як пікселі на екрані комп’ютера.
Під кожним осередком розташовані мікроелектронні схеми. Ці ланцюги керують зарядом. При подачі позитивної чи негативної напруги система змушує заряджені частинки у мікрокапсулах переміщатися. Так формується текст чи зображення.
E Ink використовує наочні та зрозумілі аналогії для пояснення процесу. Уявіть пляжний м’яч. Усередині кожного м’яча знаходяться сотні білих настільних тенісних кульок. Простір між ними заповнений синім фарбником.
Подивіться на верхню частину пляжного м’яча. Білі настільні тенісні кульки піднімаються на поверхню. Загальний вигляд стає білуватим. Подивіться на нижню частину. Синій барвник виступає на передньому плані. М’яч стає синім.
Чому підхід Xerox відрізняється від технології мікрокапсулювання E Ink
Компанії Xerox і E Ink пішли різними шляхами до досягнення подібних результатів. Метод мікрокапсулювання E Ink заснований на фізичному переміщенні частинок рідкому середовищі. Візуальна зміна залежить від того, які частки виявляються найближчими до спостерігача.
Ця відмінність важлива для виробників. Воно визначає гнучкість кінцевого екрана. Також це впливає виробничі витрати. Обидві компанії доводять, що цифровий папір більше не є науковою фантастикою. Це завдання матеріалознавства, яке необхідно вирішувати у реальному часі.
Ця технологія ґрунтується на базових принципах електростатики. Заряди притягуються. Одноіменні заряди відштовхуються. Чорнило реагують. Екран оновлюється. Зображення залишається до надходження наступного сигналу.
Немає підсвічування. Для підтримки зображення не потрібна енергія. Це перевага. Проте матеріали, необхідних виробництва таких екранів, дороги. Виробництво розширюється повільно.
Ми чекаємо на зниження цін. Цього ще не сталося. Пластикові листи тендітні. Формули чорнила є комерційною таємницею. Перегони тривають.
Хто переможе? Вирішує ринок. Технологія вже існує. Їй просто потрібно стати доступною.
Уявіть собі поле із тисячами надувних куль. Тепер уявіть, як тенісний м’яч стрибає між верхом та низом цих куль. Якщо ви можете керувати цим рухом, можна змінити колір всього поля. Це принцип, який лежить в основі технології E Ink. Це хитрий, хоч і дещо безглуздий спосіб візуалізації того, що насправді відбувається на мікроскопічному рівні.
Як працюють мікрокапсули
Насправді це не гігантські надувні кулі. Мікрокапсули мають ширину всього 100 мікрон. На одному квадратному дюймі «папір» міститься близько 100 000 з них. Усередині кожної крихітної капсули знаходяться сотні крихітних частинок пігменту.
В даний час прототип використовує білі чіпи та синє чорнило. Мета полягає в тому, щоб розробити інші кольорові чорнила для використання в кольорових дисплеях, але в даний час вони в основному чорно-білі.
Трюк у тому, що з подачі електричного заряду чіпи починають рухатися. Вони або піднімаються вгору або притягуються вниз.
- Чіпи зверху = білий вигляд.
- Чіпи знизу = темний вигляд (видні лише чорнило).
Слова створюються шляхом розміщення цих патернів. Пропозиції. Сторінки.
Компанія Xerox працює в цій галузі з 1970-х років. Вони називають це електронним папером (e-paper). Проте, їх методи відрізняються. Замість барвистих чіпів у темній рідині використовуються мікросфери, які з одного боку чорні, а з іншого — білі. Електричний заряд перевертає їх. Чорний стає білим. Білий стає чорним. Щоб використовувати цю технологію для створення цифрових книг, Xerox розробляє гумові листи, що плавають у маслянистій рідині.
Вирішення проблеми проводки
Якою є головна перешкода на шляху створення по-справжньому цифрової книги? Проведення. Заряд повинен створюватися для кожного пікселя, але сторінка повинна бути тонкою, як папір. Це складно.
E Ink на крок попереду. Вони уклали угоду з Lucent Technologies про використання пластикових транзисторів. Ці транзистори можна друкувати безпосередньо на сторінці. Вони забезпечують заряд, необхідний перемикання чіпів E Ink. Нема складних схем. Просто надрукуйте їх.
Мрія про самодруковану книгу
Святим Граалем цієї технології є книги, які автоматично форматуються. Я читаю «Старий і море». Готово. Потім вона автоматично заміниться останньою книгою про Гаррі Поттера за допомогою бездротового завантаження з бази даних комп’ютера.
Генеральний директор E Ink Джим Іуліано передбачає, що це може стати реальністю у 2003 чи 2004 році. Xerox мала трохи іншу ідею. Ідея полягала в установці пристрою пам’яті в корінець книги. Це дозволяє користувачам перемикатися між 10 книгами, що зберігаються на пристрої.
Йдеться не лише про романи. Подумайте про вашу щоденну газету. Ця технологія може покласти край традиційній доставці. Більше жодних газет, які викидаються з вікна велосипеда. Натомість високотехнологічний кур’єр натискає на кнопку. Щоранку тисячі електронних газет оновлюються одночасно.
Вона виглядає як папір. Вона відчувається як папір. Але ваші пальці не забруднюються чорнилом. І вам не доведеться переробляти стоси старих газет.
Крім книг: мобільні телефони та рекламні щити
Перш ніж цифрові книги стануть основним пристроєм для читання, E Ink націлена на мобільні телефони, КПК, пейджери та цифровий годинник. Motorola надала фінансову підтримку для цього.
Чому варто перейти на електронне чорнило для цих пристроїв?
- Низьке енергоспоживання
- Гнучкість
- Читання
E Ink випустила свій перший продукт у 1999 році, Immedia large-area displays (великі дисплеї Immedia). Ці рекламні щити споживають всього 0,1 Вт потужності. Це означає, що лампа потужністю 100 Вт може живити 1000 рекламних щитів Immedia. У невеликих пристроях електронне чорнило споживає в 50–100 разів менше енергії, ніж РК-дисплеї. Чому? Тому що енергія потрібна лише тоді, коли дисплей змінюється. Після встановлення він утримує зображення. Цифрові книги дозволяють переглядати той самий текст протягом тижнів без необхідності підзарядки.
Це чорнило можна друкувати практично на чому завгодно. Стіни. Рекламні щити. Етикетки товарів. Футболки. Уявіть можливість миттєво змінити свої цифрові шпалери за допомогою рекламного щита. Або рулонні дисплеї для електронних пристроїв завдяки гнучкості чорнила.
Читання та дозвіл
Електронне чорнило дбайливіше впливають на очі. Імітують друкований текст. Традиційні комп’ютерні дисплеї виблискують. Це негаразд.
Але є проблема. Дозвіл малотиражних видань слід покращити. Xerox досягла 200 пікселів на дюйм (dpi). Це більш ніж удвічі перевищує роздільну здатність стандартних РК-дисплеїв. Друковані транзистори Lucent повинні допомогти підвищити дозвіл E Ink ще більше, наблизивши його до того, що друковані книги.
Спільне існування, а не заміна
Розробники не очікують, що всі спалять папір або викинуть монітори в день запуску продукту. Електронне чорнило працює разом із традиційним папером та РК-дисплеями. Вони не замінять всі overnight (за одну ніч).
Але в довгостроковій перспективі це може вплинути на видавничу індустрію. Папір змінюється. Повільно. Але правда.
