Создан новый тип электронной бумаги

Электронная бумага, превосходящая предшественников по контрастности, разрешению и быстродействию, создана группой учёных под руководством профессора Джейсона Хейкенфельда (Jason Heikenfeld) из университета Цинциннати. Для достижения выдающихся параметров авторам разработки пришлось фактически придумать новый принцип работы электронной бумаги.

Увеличенный фрагмент новой электронной бумаги (фото Gamma Dynamics).

Напомним, основная масса электронных книг применяют "классическую" электронную бумагу. В её основе мириады чёрных и белых микрочастиц, всплывающих к поверхности и тонущих в толще экрана под действием меняющегося электрического заряда.

Но это не единственная технология электронной бумаги. Скажем, появившаяся в марте нынешнего года первая в мире цветная электронная книга "Флепия" использует другой принцип формирования изображения — на основе отражающих жидких кристаллов (Reflex LCD). А в декабре прошлого года группа учёных из Канады и Британии создала дисплей на базе управляемого синтетического опала, мгновенно меняющего цвет почти во всём видимом спектре. Так что поиск идеала не прекращается.

Все эти разработки объединяет одно — необычные экраны работают на отражённом свете, так же как "действует" и лист обычной бумаги с буквами и рисунками. Потому эти системы и именуют электронной бумагой. Расход энергии такими устройствами на порядки ниже классических ЖК и прочих типов экранов, а читаемость электронной бумаги только улучшается по мере роста внешней освещённости (это актуально на улице), в противовес обычным "светящим" дисплеям, которые при внешней засветке блекнут.

И вот Джейсон и его коллеги "построили" новый тип электронной бумаги. Каждый её пиксель представляет собой пустотелую герметичную гексагональную ячейку, в основе которой лежит алюминиевая пластина (она отражает свет). А в центре ячейки — крошечные полимерные колодцы, заполненные углеродными чернилами (ч/б вариант). Сверху же конструкцию прикрывает тонкоплёночный прозрачный электрод из оксида индия олова.

Напряжение, приложенное к электроду и подложке, заставляет чернила мгновенно вытечь из колодца и заполнить всю ячейку. После снятия напряжения чернила тут же собираются обратно в колодец. А поскольку резервуар занимает порядка 5% от общей видимой площади, в "свёрнутом" состоянии чернила почти не видны.

Вверху: первый прототип новой бумаги. Ячейки с вытекающим и стягивающимся обратно пигментом. Внизу: бумага с сотовыми пикселями. Чернила отступают в колодцы (кадры Gamma Dynamics).

Для получения цветных пикселей авторы проекта решили применить светофильтры, наложенные поверх ячеек.

Ширина одной точки в новом дисплее составила 100 микрометров, а разрешение экрана — 300 точек на дюйм. Это, по словам Хейкенфельда, больше, чем у большинства моделей электронных книг, имеющихся на рынке.

Но главное преимущество новинки в другом. Новая бумага отражает 55% падающего света, в то время как серийные электронные книги — 35-40%. Причём, уверяет Джейсон, новую технологию можно улучшить, подняв степень отражения света до 60%, а потом и выше (тут подразумевается именно цветной вариант дисплея). А это уже сравнимо с обычной белой бумагой: у неё — 85% отражения, которые, заметим, для новой бумаги в чёрно-белом исполнении уже не представляют трудности. Значит, такая бумага с "бегающими" чернилами будет намного ближе по восприятию к печатной продукции, чем все предыдущие варианты.

Второе колоссальное преимущество новинки — время переключения пикселей между чёрным и белым состоянием. Оно составляет всего одну миллисекунду, что даже быстрее, чем у хороших ЖК-экранов, и намного лучше, чем у традиционных электронных книг (там — десятки и сотни миллисекунд). Следовательно, новая бумага куда лучше приспособлена для воспроизведения видео.

Наконец, разработка американских учёных очень тонка и способна гнуться.

Для дальнейшего развития технологии специалисты из университета Цинциннати создали стартап Gamma Dynamics. Кроме того, голландская компания Polymer Vision и американский поставщик пигментов Sun Chemical объединили свои усилия для коммерциализации разработки Хейкенфельда, детали которой можно найти в статье учёных в Nature Photonics.