В электронной бумаге используются шарики-капсулы, наполненные черными и белыми гранулами, которые всплывают наверх в прозрачной жидкости, когда к ячейке прикладывается заряд. Такой экран хорошо видно на солнце, но читать с него в полной темноте невозможно, так как по своим свойствам он напоминает обыкновенную бумагу.
Поскольку эти технологии — LED-экраны и электронные чернила — имеют отличные друг от друга принципы работы, их развитие пошло разными путями. О том, как развивались технологии подсветки ридеров и LED-дисплеи, мы расскажем далее.
Наш мегаобзор на GT для ONYX BOOX Cleopatra 3 (с регулировкой «теплоты» подсветки)
Эволюция дисплеев
Считается, что история современных дисплеев берет свое начало в 1897 году, когда Карл Фердинанд Браун (Karl Ferdinand Braun), немецкий физик и лауреат Нобелевской премии, создал первый электронно-лучевой прибор с вакуумной трубкой, поток электронов которой формировал изображения при столкновении со специальным экраном.
Позже в 1907 году британский исследователь Генри Джозеф Раунд (Henry Joseph Round) открыл свойство электролюминесценции — естественный феномен, который позже ляжет в основу LED-технологии. В то же время российский ученый Борис Розинг оформил патент на «способ электрической передачи изображений». А в период с 1925 по 1928 год шотландский инженер Джон Лоуги Бэрд (John Logie Baird) провел серию презентаций, в результате которых показал возможность отрисовки с помощью электронно-лучевой трубки лиц людей и движущихся объектов. Также в 1939 году Бэрд показал цветное телевидение на базе ЭЛТ. Картинка формировалась за счет диска из цветных фильтров, вращающегося перед экраном.
Спустя двадцать лет, в 61 году XX века, Роберт Байард (Robert. Biard) и Гари Питтман (Gary Pittman) из компании Texas Instruments запатентовали инфракрасный диод, излучение которого было невидимым для человеческого глаза (излучение давал арсенид галлия). Через год американский ученый Ник Холоньяк (Nick Holonyack) изобрел первый светодиод, свет которого был видим. После этого Ник получил прозвище «отец LED».
В 1964 году были изобретен первый LCD-дисплей и плазменная панель (PDP). Дальнейшие разработки в сфере LCD-технологий привели к созданию Джеймсом Фергасоном (James Lee Fergason) первых LCD-часов. Что касается плазменных панелей, то они не приобрели особой популярности до 90-х годов, пока цифровые технологии не стали более распространены.
Какое-то время спустя (в конце 80-х), исследователи из Eastman Kodak разработали технологию OLED (organic light-emitting diode), основанную на органических светодиодах. OLED позволила смотреть на дисплей под любым углом без потери качества изображения.
Позднее она развилась в технологию AMOLED, которая увеличила разрешение и улучшила цветопередачу OLED-дисплеев. На сегодняшний день существуют экраны версий Super AMOLED, HD Super AMOLED, Super AMOLED Advanced и др, которые нашли применение в мобильных устройствах (смартфонах, планшетах) и отличаются друг от друга особенностями расположения тач-сенсоров. OLED-экраны встречаются в таких устройствах, как Google Pixel 2, Samsung Galaxy S8 и многих других.
Развитие подсветки экранов электронных книг
Экран электронной читалки хорошо виден на солнце, поскольку по своим качествам напоминает бумагу — чем ярче источник света, тем четче и контрастнее текст. Однако читать с него в полной темноте нельзя — он требует наличия стороннего источника света, например, настольной лампы (или чехла с лампой, которые предлагают некоторые компании).
Однако это снижает портативность гаджета или (в случае чехла) добавляет еще одно устройство, о заряде которого нужно беспокоиться. Поэтому разработчики электронных ридеров начали создавать решения, которые бы подсветили экран в темном помещении.
Первый шаг в этом направлении сделали в Sony. В 2008 году компания представила ридер PRS-700 с технологией front-lit. Инженеры Sony расположили LED-огни, которые подсвечивали дисплей, по краям экрана. Поскольку технология была новой, японской компании не удалось её грамотно реализовать. Экран подсвечивался неравномерно, а его голубоватый оттенок мешал чтению. Также устройство имело довольно высокую стоимость — 400 долларов — поэтому плохо продавалось. Компания получила огромное число негативных отзывов от своих клиентов, потому зареклась добавлять подсветку в последующие устройства.
Долгое время ничего подобного больше не появлялось. Но в 2012 году Barnes and Noble представили Simple Touch с технологией Glowlight, которую они купили у компании Flex Lighting. Вместо того чтобы направлять свет с боков, как сделали Sony, B&N расположили диоды, которые светили сверху вниз, в верхней части экрана. Также появилась возможность управлять интенсивностью подсветки, чтобы не мешать окружающим при чтении ночью.
При этом технология оказалась энергоэффективной. Для освещения 6-дюймового экрана использовались восемь светодиодов. На тот момент Nook Simple Touch требовала заряда раз в два месяца, и добавление светодиодов не сильно сказалось на длительности работы. Как выглядела эта подсветка, можно посмотреть в этом видео.
Сразу за Barnes and Noble — 1 октября 2012 года — свою читалку с подсветкой представила компания Amazon. Продукт назывался Amazon Kindle Paperwhite. Экран Paperwhite похож на бутерброд и состоит из трех слоев: дисплея E Ink и емкостного тач-скрина, поверх которых располагается «световод» (light guide) — команда Amazon называет его «оптоволокном, выполненным в форме листа бумаги». В нижней части устройства установлены четыре светодиода, излучение от которых рассеивается световодом по всему экрану.
Одновременно с Amazon, ридер с подобной технологией выпустила компания ONYX BOOX — модель получила название Aurora (позднее к Amazon и ONYX «присоединилась» компания Kobo с продуктом Glo). Это была первая (официально представленная) читалка в России с экраном E Ink Pearl HD и функцией подсветки MOON Light. Aurora стала одним из самых популярных ридеров в России и самым продаваемым ридером ONYX — устройство получило премию «Продукт Года» как лучший гаджет для чтения электронной литературы.
ONYX BOOX i62ML Aurora
В подсветке MOON Light тоже используется рефлективный метод распределения света, когда светопроводящий слой размещается над экраном. Светодиоды направлены в торец световода, и свет преломляется в сторону экрана. Затем он поглощается темными символами, отражается от светлых поверхностей и достигает глаза. Это создает впечатление, что отображаемый на дисплее текст освещен внешним источником света.
Будущее технологий подсветки ридеров
Как отмечает нейробиолог Джордж Брейнард (George Brainard) из Университета Томаса Джефферсона, синее излучение мешает выработке в организме мелатонина, регулирующего сон. Чтобы подсветка ридера меньше влияла на здоровье читателя, компания ONYX разработала технологию MOON Light+. В ней используются два ряда светодиодов: холодного и теплого цвета, яркость которых регулируется независимо. Это позволяет выбрать более теплый оттенок подсветки при чтении ночью, а при чтении днем — более холодный.
Немного о технологиях электронных книг ONYX BOOX
Первой читалкой в России с возможностью регулировки «теплоты» подсветки стала ONYX BOOX Cleopatra 3 (наш мегаобзор на GT). Модель Cleopatra 3 имеет сенсорный 6,8-дюймовый экран E Ink Carta с разрешением 1080x1440 пикселей. За регулировку цветовой гаммы отвечают восемь «холодных» и семь «теплых» диодов, интенсивность подсветки которых регулируют два «ползунка» в настройках. Еще здесь имеется функция SNOW Field, снижающая количество артефактов при частичной перерисовке изображений.
Решения с разными режимами подсветки развивают и другие производители ридеров. Недавно свой продукт с возможностью регулировки оттенка подсветки представила и компания Kobo — это ридер Aura One. В устройстве также установлены светодиоды с бело-голубым и желтоватым освещением.
Можно с уверенностью сказать, что технологии подсветки экранов будут совершенствоваться и дальше, поскольку сейчас появляются новые решения на базе электронной бумаги, например ридеры с гибкими экранами E Ink. Каким образом будет реализована передача света от источника к дисплею в таких решениях, покажет время.
P.S. На этой неделе мы опубликовали подробный обзор на ридер ONYX BOOX Cleopatra 3, в котором обратили внимание на внешний вид устройства, его производительность и интерфейс.
P.P.S. Другие обзоры читалок ONYX BOOX:
Комментарии (25)
KatbertW
21.01.2018 16:52А что не так? Экраны современных смартфонов строятся на OLED (https://www.ixbt.com/news/2018/01/15/novyj-flagmanskij-smartfon-sony-poluchit-displej-oled.html), излучающих свет, а матрица в используемых ранее LCD все также подсвечивалась диодами (https://en.wikipedia.org/wiki/LED-backlit_LCD)
rub_ak
21.01.2018 17:14В используемых ранее? В общем понятно всё.
KatbertW
21.01.2018 18:04+4Да, в используемых ранее, потому что флагманские модели клепают на OLED и останавливаться не собираются
Nuwen
21.01.2018 18:17«Флагманские модели» это ещё далеко не все современные «планшеты и смартфоны». AMOLED дороже, либо имеет меньшее разрешение при том же ценовом сегменте смартфона и подвержен выгоранию. Так что рано хоронить LCD, только из-за того, что автор статьи невнятно составил первую фразу.
AVI-crak
21.01.2018 18:15-2Ага, а раньше были кинескопы. Я так тоже умею писать, совершенно точный ответ не имеющий смысловой нагрузки.
Между прочим «развитие» подсветки прошло несколько этапов, совершенно незаметных для потребителя, так-же как и для автора статьи.
Сначала были лампы накаливания. Это не хохма, это реальные коммерческие изделия. Некоторые были дико дорогими, такие как проекционные телевизоры. Для равномерного распределения света использовался бутерброд из стекла (не пластика!!). Поверхность каждого стекла обрабатывалась по разному. Первое было рифлёным, с достаточно глубокими гранями, второе матовым, третье тоже рифлёным — но уже мелкой сеткой, и последнее -матовое. Вес дикий, всё очень хрупкое и в металле.
Потом догадались применить лампы дневного света, точнее объёмного света. Это такая дико громадная лампа в форме надгробной плиты — во всю площадь жк панели. С ней уже применялись пластиковые рассеивали, но без поляризаторов — просто матовые плёнки.
Вот когда научились делать поляризаторы — толщина жк телевизоров сразу уменьшилась. Собственно сделать поляризатор не сложно, его прокатывают между горячими вальцами, буквально вдавливая структуру с валиков. Прикол — делается эта операция при пониженном атмосферном давлении, и сразу с целой бобиной плёнки. Рисунок на валиках изготавливается фотоспособом, почти как микросхемы — но только на металле.
Потом изобрели поликарбонат, отчего жк телевизоры не убавили в весе, но зато стали намного компактнее. В этом случае лампы находились не позади экрана, а светили в торец пластины из поликарбоната. Было выпущено огромное количество офисных мониторов с этой технологией, а так-же телевизоров и прочей фигни. Особый прикол — если оставить отпечаток жирного пальца на рассеивающей пластине — то он (отпечаток) будет светиться как прожектор. За что многие ремонтники получали по кумполу.
Светодиоды сами по себе изобретены достаточно давно, в том числе и ультарфиолетовые. Их между прочим проще всего изготавливать, можно даже сказать — что они были всегда.
Но технология белых светиков сдвинулась с места с изобретением «мягкого» люминофора. Именно мягкого в физическом смысле. Потому как при работе светодиод достаточно сильно деформируется, на самом деле это микроны — но этого достаточно для отрыва проволочек.
Можно ещё упомянуть грибки из поликорбаната, которые применяются во всех современных жк телевизорах. Эти грибки рассеивают свет сетика, но не вверх — а в стороны, и частично в низ. На матрицу попадает отражённый от бумаги и частично модулированный белый свет, уже без ультрафиолета. Бумага пропитанная разноколиберной химией — преобразует остатки ультрафиолета в видимый свет. Эта бумага является задним экраном для света от светиков.
Вот как можно было написать статью.Nuwen
21.01.2018 18:30А ещё для LCD использовали EL-подсветку — такую электролюминесцентную плёнку, которую до сих пор можно купить на али. Очень красиво смотрелось в часах.
tormozedison
21.01.2018 23:10В "Пальмах" и "Псионах" в частности, а также в некоторых телефонах Ericsson и практически всех пейджерах.
Да, а ещё в ленинградских домовых знаках:
http://old-lighting.ru/ru/content/leningradskiy-domovoy-znak-tip-2
Oxyd
22.01.2018 18:00Ух ты! Я таких домовых знаков ни разу не видел, в основном застал тип-3 и даже местами видел тип-1, но такие видать действительно редкость.
nickName0
21.01.2018 18:47Спасибо за интересный комментарий.
Можно получше узнать о некоторых технологических особенностях.
Oxyd
22.01.2018 06:40Начали за здравие, а закончили за упокой ©. Вместо полноценного исторического обзора получилась не сильно удачная реклама. Даже в комментах больше топика чем в самом топике.
betrachtung
22.01.2018 11:23Никогда не понимал, зачем нужна подсветка в электронной книге. Сам раньше пользовался Nook и Kindle, но, обнаружив, что читаю в основном вечером перед сном, переключился на более щадящие в таких условиях LCD. Читаю с телефона и доволен.
Bruce_Lee
22.01.2018 13:35Чем же они более щадящие?
betrachtung
22.01.2018 16:07Тем, что серые буквы на чёрном фоне на LCD читаются при куда меньшей яркости подсветки. Не так режут глаз. В то время как для E-Ink наиболее комфортным решением оказывается включение прикроватной лампы, иначе контраст между экраном и окружающей средой болезненно велик.
Лучше всего для чтения в темноте должны подходить AMOLED (у них чёрный не светится вовсе), но у них яркость через ШИМ регулируется, поэтому на минимальной яркости частота экрана может быть уже довольно утомляющей (сам не пробовал, но отзывы противоречивые).Bruce_Lee
22.01.2018 16:59К сожалению, все современные LCD-смартфоны также имеют ШИМ-подсветку. А внешняя лампа как раз нивелирует туннельный эффект и рекомендуется при чтении в тёмное время всегда независимо от устройства, с которого читаете. Кстати, серые буквы на черном фоне — это несколько точечных источников, да ещё и мерцающих… Щадящим этот режим точно не назовёшь.
(сам не пробовал, но отзывы противоречивые)
И не пробуйте :) Из-за разных свойств светодиодов разного цвета их приходится питать сигналом разной частоты, что даёт побочные гармоники спектра общей освещенности, в т.ч. на достаточно низкой для обнаружения глазом частоте.
Ну и к слову сказать, смартфон вообще лучше подальше от тела держать, а уж никак не читать с него. Для информации:
http://www.who.int/features/qa/30/ru/Nuwen
22.01.2018 17:53К сожалению, все современные LCD-смартфоны также имеют ШИМ-подсветку.
К сожалению, все современные применяющиеся в быту источники искусственного освещения так или иначе мерцают. Даже лампы накаливания изменяют яркость с частотой переменного тока в сети. Причём, я ни разу не видел подсветку современных телефонов, которая не прошла бы «карандашный тест», а в то же время обычные источники освещения заваливают его в половине случаев. Впрочем, вред умеренного мерцания для глаз всё равно не доказан.
несколько точечных источников, да ещё и мерцающих
В чём вред точечных источников, если они умеренно контрастны с фоном? Изображение на сетчатке так и так состоит из массива точечных источников.
побочные гармоники спектра общей освещенности, в т.ч. на достаточно низкой для обнаружения глазом частоте.
Доказательства вреда низких для обнаружения глазом частот в студию.
смартфон вообще лучше подальше от тела держать
А вы сами то читали информацию по своей ссылке? В любом случае, шапочка из фольги всегда должна быть надета на голову того, кто заботится о своём здоровье и учитывает все пока не открытые риски.
Bruce_Lee
22.01.2018 19:17К сожалению, все современные применяющиеся в быту источники искусственного освещения так или иначе мерцают.
Не пользуйтесь лампами, которые не проходят карандашный тест. Пользуйтесь лампами с коэффициентом пульсации меньше 5%. Лучшие сейчас дают уже даже 0,5%.
Доказательства вреда низких для обнаружения глазом частот в студию.
Вас в Гугле забанили? Масса статей на эту тему.
Вот, например, https://www.quarta-rad.ru/useful/vse-o-lampax-i-drugix-istochnikax-sveta/chem-vredna-pulsaciya-lamp/#vred-pulsacii
В чём вред точечных источников, если они умеренно контрастны с фоном?
Они именно неумеренно контрастны с фоном. И чем темнее фон, тем неумеренней.
А вы сами то читали информацию по своей ссылке?
Конечно, ВОЗ по понятным причинам не может запретить сотовые телефоны. Но читаем внимательно:
«МАИР классифицировала радиочастотные поля как возможный канцероген для людей (Группа 2В)»
«Есть некоторые признаки повышенного риска развития глиомы у людей, сообщающих о самом высоком показателе пользования мобильными телефонами, составляющем 10% кумулятивных часов»
"… человек, пользующийся мобильным телефоном на расстоянии 30-40 см от тела, например, при отправке или чтении текстовых сообщений, пользовании Интернетом или устройством громкой связи, подвергается гораздо меньшему воздействию радиочастотных полей, чем человек, прижимающий телефон к голове."
Знаете, что такое излучаемая мощность 2 Вт? Некоторые передатчики БС на такой мощности работают. А их даже на крышах жилых домов запрещено ставить. При этом любой смартфон с поддержкой GSM-900 это выдаёт. Делайте выводы.
Nuwen
22.01.2018 19:55Не пользуйтесь лампами, которые не проходят карандашный тест. Пользуйтесь лампами с коэффициентом пульсации меньше 5%.
Ну, то есть, чтение с бумажных книг или ридеров на E-Ink при свете ламп накаливания заведомо вреднее чем чтение с LCD, поскольку коэффициент пульсаций у ЛН составляет до 20%, а у светодиодов до 8%? Тем более ШИМ у светодиодных подсветок работает, конечно же, не на 50Hz, а чаще всего на 240Hz, что близко к порогу в 300Hz, за которым вред мерцания вообще не обнаружен. Есть так же экраны с частотами в килогерцы.
Они именно неумеренно контрастны с фоном. И чем темнее фон, тем неумеренней.
Контрастность и яркость любых экранов смартфонов настраивается в широких пределах, чего нельзя сказать об E-Ink экранах. Там всегда только максимальная контрастность. С бумажными страницами то же самое. Максимум — бумага может быть не белая а с оттенком. Но это уж как повезёт.
Конечно, ВОЗ по понятным причинам не может запретить сотовые телефоны.
По каким это понятным? Почему эти понятные причины не помешали запретить, например, ДДТ, несмотря на то, что с помощью этого химиката были спасены тысячи жизней? По вашей ссылке исследования проводились 15 лет, а в этой статье исследуют уже 29 лет, и выводы те же — не стоит пользоваться телефоном за рулём и на проезжей части. Связь с раковыми заболеваниями не обнаружена. А вы всё советуете телефон подальше от себя держать. Зачем он вообще тогда нужен?
Basil_Sydney
22.01.2018 11:56Кто то ещё с ридеров читает. Забавно, но я как человек читающий огромное количество книг( настоящий читатель по жизни) ни разу в них не нуждался. Для кого же выпускают сии устройства?
ProRunner
22.01.2018 15:13Кто то ещё с бумаги читает. Забавно, но я как человек читающий огромное количество книг (настоящий читатель по жизни) давно в них не нуждался. Для кого же печатают сии тома?
rub_ak
Дальше можно не читать.
rub_ak
Я даже не удивлен реакции.