Τι είναι η οθόνη E Ink;

Όταν η Amazon παρουσίασε το πρώτο Kindle στον κόσμο το 2007, δημιούργησε μόνη της την αγορά ηλεκτρονικών αναγνωστών. Παρόλο που συσκευές όπως το Kindle και το Kobo δεν μπορούν να ανταγωνιστούν ένα tablet υψηλής τεχνολογίας όσον αφορά το βάθος χρώματος 24 bit ή τον ρυθμό ανανέωσης 60 Hz, εκτοξεύουν αυτές τις συσκευές από το νερό όσον αφορά τη διάρκεια ζωής της

μπαταρία

ς, παίρνοντας μια διαφορετική προσέγγιση στις εμφανίσεις τους.

Μια ιστορία δύο οθονών

Οι οθόνες που έχετε συνηθίσει στα tablet και τα τηλέφωνά σας ονομάζονται οθόνες εκπομπής. Οι περισσότερες οθόνες τηλεφώνου χρησιμοποιούν οθόνη υγρών κρυστάλλων (LCD) ή τεχνολογία οργανικών διόδων εκπομπής φωτός (OLED). Στις οθόνες LCD, μια σειρά από LED χρησιμοποιείται ως οπίσθιος φωτισμός. Αυτό το φως φιλτράρεται από ένα στρώμα από εκατομμύρια μικροσκοπικά κόκκινα, πράσινα και μπλε υποπίξελ LCD για τη δημιουργία μιας εικόνας. Οι οθόνες OLED χρησιμοποιούν λεπτά στρώματα οργανικών υλικών που εκπέμπουν φως όταν τους εφαρμόζεται ηλεκτρισμός. Λεπτές λωρίδες OLED που εκπέμπουν κόκκινο, πράσινο και μπλε φως είναι διατεταγμένες σε μια οθόνη για να δημιουργούν υποπίξελ.

Από την πλευρά των καταναλωτών, η κύρια διαφορά μεταξύ της τεχνολογίας οθόνης LCD και OLED είναι ότι οι OLED έχουν καλύτερη αντίθεση μεταξύ σκούρων και φωτεινών χρωμάτων λόγω της έλλειψης οπίσθιου φωτισμού. Όμως, επειδή και οι δύο τεχνολογίες βασίζονται στην παραγωγή φωτός για τη δημιουργία μιας εικόνας, οι οθόνες μπορεί να είναι δυσδιάκριτες σε έντονο φως, ειδικά στο άμεσο ηλιακό φως.

Οι ηλεκτρονικοί αναγνώστες χρησιμοποιούν ένα διαφορετικό είδος τεχνολογίας απεικόνισης που ονομάζεται e-paper. Αντί να εκπέμπουν φως μέσω LED, αντανακλούν το φως του περιβάλλοντος γύρω τους. Έτσι, αντί να είναι πιο δύσκολα ορατές σε έντονο φως, οι εικόνες γίνονται πιο ευδιάκριτες. Η τεχνολογία ανακλαστικής οθόνης μπορεί να επιτευχθεί με πολλούς τρόπους, αλλά ο ηλεκτρονικός αναγνώστης στο τραπεζάκι σας τροφοδοτείται σχεδόν σίγουρα από μια ηλεκτροφορητική οθόνη E Ink.

Ένα E Ink για να τους κυβερνά όλους

Στην καρδιά των οθονών e-paper της E Ink βρίσκονται εκατομμύρια μικροκάψουλες γεμάτες με ηλεκτρικά φορτισμένα σωματίδια λευκού και μαύρου μελανιού που αιωρούνται σε ένα διαφανές λάδι. Τα αρνητικά φορτισμένα λευκά σωματίδια ενεργούν ως λευκό σε μια σελίδα, ενώ τα θετικά φορτισμένα μαύρα σωματίδια ενεργούν ως μελάνι. Ένα επάνω και κάτω στρώμα ηλεκτροδίων στριμώχνει τις γεμάτες με μελάνι κάψουλες και ελέγχει πού εμφανίζεται το μελάνι μέσω ηλεκτρικού πεδίου. Η διαδικασία χρήσης ηλεκτρικού πεδίου για τον έλεγχο της κίνησης των σωματιδίων σε ένα ρευστό είναι γνωστή ως ηλεκτροφόρηση.

Η φύση της ηλεκτροφόρησης προκαλεί επίσης τη σημαντικά μεγαλύτερη διάρκεια ζωής της μπαταρίας των ηλεκτρονικών αναγνωστών σε σύγκριση με συσκευές που χρησιμοποιούν οθόνες LCD. Ενώ οι οθόνες LCD απαιτούν συνεχή είσοδο ρεύματος (το μεγαλύτερο μέρος τροφοδοτεί τους οπίσθιους φωτισμούς LED), οι ηλεκτροφορητικές οθόνες χρησιμοποιούν ρεύμα μόνο για να ανανεώνουν την οθόνη. Αυτό σημαίνει ότι καθώς διαβάζετε το ηλεκτρονικό σας βιβλίο, ο ηλεκτρονικός αναγνώστης βρίσκεται σε κατάσταση αναστολής λειτουργίας μεταξύ των γυρισμάτων της σελίδας και εάν εξαντληθεί η ισχύς του, διατηρεί την τελευταία του εικόνα επ’ αόριστον.

Για να επιτύχουν έγχρωμη απεικόνιση, οι εμπορικοί ηλεκτρονικοί αναγνώστες χρησιμοποιούν το ίδιο τέχνασμα που χρησιμοποιούν οι

αισθητήρες

έγχρωμης κάμερας για την ανίχνευση χρώματος: μια συστοιχία φίλτρων χρώματος (CFA). Το CFA είναι μια επικάλυψη με μοτίβο από φίλτρα κόκκινου, πράσινου, μπλε και καθαρού χρώματος, που επιτρέπει μόνο σε συγκεκριμένα μήκη κύματος φωτός να περάσουν. Κάτω από το CFA, το e-paper περιορίζεται στην εμφάνιση είτε μαύρης είτε λευκής χρωστικής ουσίας, αλλά με την ενεργοποίηση της λευκής χρωστικής κάτω από το κόκκινο και το μπλε τμήμα του CFA, το e-paper μπορεί να γίνει μωβ.

Πηγή: Reddit/flyBallon_123

Τα CFA δεν είναι χωρίς προβλήματα. Ένα από αυτά είναι ότι μειώνουν τη συνολική ανάλυση της οθόνης. Απαιτούνται μεταξύ τεσσάρων και εννέα ασπρόμαυρων εικονοστοιχείων για την παραγωγή ενός έγχρωμου εικονοστοιχείου. Ένα άλλο πρόβλημα είναι η απώλεια φωτεινότητας αφού το φως χάνεται περνώντας μέσα από το CFA, αντανακλάται από τις e-χρωστικές και περνώντας ξανά από το CFA.

Οι νεότερες οθόνες Kaleido μετριάζουν αυτά τα προβλήματα με μερικούς τρόπους, αλλά δεν τα εξαλείφουν. Το πρώτο κόλπο που χρησιμοποιεί το E Ink είναι να τοποθετήσει το CFA πιο κοντά στο στρώμα μελανιού της οθόνης. Αντί για εκτύπωση σε γυάλινο υπόστρωμα όπως έγινε για τις οθόνες Triton, το CFA τυπώνεται στο πλαστικό που καλύπτει τα ηλεκτρόδια. Ίσως το πιο σημαντικό, οι οθόνες Kaleido έχουν ένα μπροστινό φως σχεδιασμένο να αντανακλά το περισσότερο δυνατό φως πίσω στον αναγνώστη.

Παρά αυτές τις βελτιώσεις στο σχεδιασμό, οι οθόνες ηλεκτρονικού χαρτιού που βασίζονται σε CFA είναι πιο σκούρες από τις οθόνες χωρίς CFA. Οι πιο πρόσφατες έγχρωμες οθόνες από το E Ink εξαλείφουν το CFA και χρησιμοποιούν ένα e-ink με τέσσερις χρωστικές (κυανό, ματζέντα, κίτρινο και λευκό) αντί για δύο. Αυτές οι χρωστικές ελέγχονται ηλεκτροφορητικά, αλλά το E Ink χρησιμοποιεί σωματίδια διαφορετικών μεγεθών και φορτίων και αντικαθιστά τις σφαιρικές κάψουλες που χρησιμοποιούνται στο παραδοσιακό χαρτί του με τραπεζοειδή κύπελλα, τα οποία επιτρέπουν λεπτότερο έλεγχο στις κατακόρυφες θέσεις των χρωστικών στα κύπελλα. Τα tablet με αυτήν την τεχνολογία, την οποία η E Ink αποκαλεί Gallery 3, μόλις τώρα εμφανίζονται στις καταναλωτικές συσκευές.

Ο ευρύς κόσμος του ηλεκτρονικού χαρτιού

Δεν υπάρχει αμφιβολία ότι το E Ink και οι οθόνες του κυριαρχούν στην αγορά των ηλεκτρονικών αναγνωστών, αλλά υπάρχουν εναλλακτικές λύσεις στις πανταχού παρούσες ηλεκτροφορητικές οθόνες. Ορισμένες από αυτές τις τεχνολογίες ανακλαστικής οθόνης πωλήθηκαν σε ηλεκτρονικά προγράμματα ανάγνωσης σε ένα χρόνο, μερικές δεν έφτασαν ποτέ στην αγορά και τουλάχιστον μία είναι διαθέσιμη για αγορά αυτήν τη στιγμή.

Συμβολομετρική διαμόρφωση

Η οθόνη Mirasol της Qualcomm έφτασε πιο κοντά στο να βρει μια θέση στην αγορά. Το Mirasol λειτουργούσε με βάση την αρχή της συμβολομετρικής διαμόρφωσης για την παραγωγή έγχρωμων δισταθερών εικόνων. Ουσιαστικά, καθώς το φως φτάνει στην οθόνη, ένα μέρος του αντανακλάται από την επιφάνεια και ένα μέρος αντανακλάται από τους υπόγειους καθρέφτες. Η διάταξη των κατόπτρων είναι τοποθετημένη έτσι ώστε τα κύματα φωτός που αντανακλώνται από αυτήν να παρεμβαίνουν στα κύματα φωτός που ανακλώνται από την επιφάνεια. Ανάλογα με τη θέση των κατόπτρων, η παρεμβολή μπορεί να δημιουργήσει ένα ορατό χρώμα (κόκκινο, πράσινο ή μπλε) ή να το διαμορφώσει εκτός του ορατού φάσματος (μαύρο). Αυτή η οπτική αρχή είναι επίσης υπεύθυνη για τον ιριδισμό.

Πηγή: Qualcomm

Μόνο λίγες συσκευές που χρησιμοποιούν την τεχνολογία Mirasol έφτασαν στην αγορά. Κανένα από αυτά δεν είχε μεγάλη επιτυχία, παρά το γεγονός ότι το Mirasol είχε πιο ζωντανό χρώμα από αυτό που πρόσφερε τότε το E Ink και ταχύτερο ρυθμό ανανέωσης. Η Qualcomm διέκοψε επίσημα την παραγωγή Mirasol το 2013.

Ηλεκτροφόρηση

Στις πρώτες μέρες των ηλεκτρονικών αναγνωστών, η Bridgestone (ναι, η εταιρεία ελαστικών) ανέπτυξε μια τεχνολογία που ονομάζεται οθόνη υγρής σκόνης, την οποία διέθεσε στο εμπόριο ως Aerobee. Αντί να αιωρήσει τη χρωστική ουσία σε ένα ρευστό όπως έκανε το E Ink, η Aerobee χρησιμοποίησε αέρα, καθιστώντας τον χρόνο απόκρισης της οθόνης της ταχύτερο από τις σύγχρονες οθόνες E Ink. Η Bridgestone στόχευσε την επιχειρηματική αγορά και όχι την καταναλωτική αγορά με τις οθόνες της Aerobee, αλλά εγκατέλειψε εντελώς την τεχνολογία e-paper το 2012 χωρίς να κυκλοφορήσει κάποιο προϊόν.

Οι Reinkstone και Topjoy κυκλοφόρησαν ηλεκτρονικούς αναγνώστες βασισμένους σε μια τεχνολογία που ονομάζεται

εμφάνιση ηλεκτρονικού πολτού

(DES). Εναιωρεί τις χρωστικές του στο πλάσμα αντί για λάδι ή αέρα και τις διαχωρίζει με “cofferdams” αντί για κάψουλες ή κύπελλα. Σύμφωνα με τον διανομέα του, Good Display, οι οθόνες DES μπορούν να λειτουργήσουν σε μεγαλύτερο εύρος θερμοκρασιών, με υψηλότερη ανάλυση, πιο έντονη αντίθεση και χαμηλότερη κατανάλωση ενέργειας. Παρά αυτή τη δυνατότητα, η DES δεν έχει ακόμη βρει επιτυχία στην αγορά, με το

Το Reinkstone R1 έρχεται στα 700 $

σε μικτές

κριτικές

. Το Topjoy Butterfly, το οποίο ήταν

χρηματοδοτήθηκε πλήρως στο Kickstarter το 2021

εξακολουθεί να έχει χρηματοδότες που δεν έχουν λάβει τις συσκευές τους (και αυτοί που έχουν δεν είναι ευχαριστημένοι με αυτό που έλαβαν).

Ανακλαστική οθόνη υγρών κρυστάλλων

Από όλες τις τεχνολογίες ανακλαστικής οθόνης που έχουν αμφισβητήσει το E Ink όλα αυτά τα χρόνια, μόνο η ανακλαστική LCD (RLCD) είναι διαθέσιμη σε καταναλωτικές συσκευές. Η επιστήμη πίσω από τα RLCD είναι παρόμοια με τις εκπομπές LCD, καθώς ένα στρώμα LCD είναι υπεύθυνο για τη δημιουργία των κόκκινων, πράσινων και μπλε υποεικονοστοιχείων στην οθόνη, αλλά αντί για έναν οπίσθιο φωτισμό LED που φωτίζει αυτά τα υποπίξελ, το στρώμα πίσω από την οθόνη LCD αντανακλά το φως του περιβάλλοντος.

Μπορεί να θυμάστε αυτόν τον τύπο οθόνης από την πρωτοβουλία One

Laptop

per Child ή τις οθόνες Pixel Qi που βρήκαν το δρόμο τους σε μερικά

προϊόντα

. Πρόσφατα, το RLCD έχει χρησιμοποιηθεί σε έξυπνα ρολόγια όπως το Amazfit Bip και το Garmin Fenix. Η σύγχρονη τεχνολογία RLCD ονομάζεται συχνά “transflective” επειδή επιτρέπει τη μετάδοση φωτός LED μέσω του ανακλαστικού στρώματος της οθόνης, καθιστώντας την ορατή σε σενάρια χαμηλού φωτισμού.

Οι πιο πρόσφατες μετακλαστικές οθόνες ενσωματώνουν επίσης τεχνολογία μνήμης σε εικονοστοιχεία (MIP). Η ιδέα πίσω από τις συσκευές MIP είναι ότι κάθε υποεικονοστοιχείο έχει ένα κύκλωμα μνήμης ενός bit, που σημαίνει ότι δεν χρειάζεται να ενημερώνεται κάθε ανανέωση εάν αυτό που εμφανίζει δεν αλλάζει, καθιστώντας τις συμβατές με MIP μετακλαστικές οθόνες δισταθερές και επομένως αποδοτικές. Ωστόσο, οι μεγαλύτερες οθόνες RLCD που βασίζονται σε MIP έχουν μέγεθος μόνο περίπου τέσσερις ίντσες, επομένως είναι πολύ μικρές για έναν ηλεκτρονικό αναγνώστη ή ένα tablet.

Μπορείτε να αγοράσετε τον ηλεκτρονικό αναγνώστη με RLCD,

το Eyemoo EPaper S1

, για $500. Λειτουργεί σε Android και μπορεί να εμφανίσει τα πλήρη 16,7 εκατομμύρια χρώματα του χρωματικού χώρου RGB. Μπορείτε ακόμα να βρείτε το Hisense Q5, ένα μονόχρωμο tablet RLCD, με μόλις $400 στο eBay.

Μπορεί να υπάρχει μόνο ένα

Υπάρχουν μερικοί λόγοι που οι ηλεκτροφορητικές οθόνες της E Ink έχουν κυριαρχήσει στην καταναλωτική αγορά. Πρώτα από όλα είναι η Amazon. Είχε τους πόρους κεφαλαίου για να αγοράσει εκατοντάδες χιλιάδες οθόνες για τις συσκευές Kindle της, πράγμα που σημαίνει ότι η E Ink ήταν γεμάτη μετρητά για να αναπτύξει τις οθόνες της. Η Amazon διέθετε επίσης την ψηφιακή υποδομή για να διευκολύνει την απόκτηση βιβλίων, καθιστώντας εύκολο να παραβλέψουμε ότι υπήρχε σε ένα κλειστό οικοσύστημα. Επίσης, δεν χάλασε που η Oprah το ονόμασε ένα από τα αγαπημένα της πράγματα το 2008.

Για οποιαδήποτε άλλη τεχνολογία να βρει μια θέση, θα πρέπει να επιβιώσει αρκετά για να επιλύσει τα προβλήματα στην πρώτη γενιά οθονών. Οι κατασκευαστές που κατασκευάζουν e-readers θα πρέπει επίσης να δημιουργήσουν αξιόπιστες συσκευές με ανοιχτά οικοσυστήματα λογισμικού. Ο μόνος λόγος που το Kindle ξεφεύγει από το να είναι τόσο κλειδωμένο είναι λόγω της τεράστιας βιβλιοθήκης του Amazon. Τέλος, πρέπει να προσφέρει κάτι που δεν προσφέρει το E Ink, είτε είναι φωτεινότερα χρώματα είτε χαμηλότερες τιμές. Οι καταναλωτές χρειάζονται έναν λόγο για να δοκιμάσουν κάτι νέο. Μέχρι να συμβεί αυτό, οι καλύτεροι ηλεκτρονικοί αναγνώστες στην αγορά θα συνεχίσουν να παράγονται με το E Ink.