Магия электронных медиа

Магия электронных медиа

Электронные медиа и технология electronic ink для изготовления гибких пленочных дисплеев перестают быть научной фантастикой. По мнению исследователя в области электроники Симона Эклеса, недалек тот день, когда электронные медиа станут неотъемлемой частью нашей повседневной жизни.

Пока ученые мужи обсуждают, сможет ли цифровая печать заменить офсет или будет ли печать с переменными данными успешной, электронные медиа могут выйти на первый план.

Так называемые, electronic ink технологии уже нашли применение в США. Название electronic ink, дословно означающее электронная краска, иногда вводит в заблуждение из-за своей неточности. На самом деле это название очень тонких гибких дисплеев с такими же визуальными характеристиками (контрастность, визуальный охват и т. п.), как у печатной бумаги (paper-like). Эти дисплеи названы так по имени их разработчика — американской фирмы — Electronic Ink (E Ink).

Недавно в США разработаны органические светодиоды OLED (organic light-emitting diodes), которые представляют собой тонкие светящиеся пленки для визуализации полноцветных, анимационных и видеоизображений. Эти гибкие дисплеи потребляют очень мало энергии и могут работать от батареек.

Некоторые из подобных дисплейных пленок будут применяться вместо традиционных печатных материалов для внутренней и внешней рекламы.

Ведутся также разработки по созданию гибридных рекламных технологий, объединяющих дисплейные медиа и традиционную печать. Гибридные технологии могут найти успешное применение для изготовления с дисплейными светодиодными вставками вывесок, поздравительных открыток, упаковочной и книжной продукции.

Пробуждение интереса к электронным медиа

До сих пор не проводились широкие дискуссии о вводе специальных цифровых бумаг для выпуска электронных книг (e-books), так как большинство исследований и усилий в этой сфере направлено на создание читальных аппаратов для этого вида книжной продукции. Особенно важно, чтобы они обеспечивали высокую контрастность и стабильность качества изображений.

Джозеф Якобсон, физик-исследователь лаборатории MIT Media Lab, который в 1997 г. был соучредителем фирмы E-Ink, предсказывает, что в долгосрочном будущем для хранения изданных многостраничных книг в жестких переплетах найдут применение читальные аппараты с встроенной электроникой и чипами памяти, в которых могут храниться тысячи книг.

Менее амбициозный аппарат для чтения е-books с одностраничным дисплеем был представлен фирмой E Ink в ноябре 2001 г. Его серийный выпуск намечен на 2003 г. Аппарат включает 10-миллиметровую полупроводниковую пластину с микропроцессором и 18-сантиметровый экран E Ink. Стоимость аппарата составит около 250 ф. ст.

Несмотря на оптимистичные прогнозы, электронные книги и читальные аппараты, предназначенные для них, пока еще дорогие и не представляют собой серьезного многообъемного рынка. 

Все большее распространение получают сравнительно недавно введенные рекламные технологии для отображения цифровых и буквенно-цифровых символов. Они могут воспроизводиться на плазменных дисплеях, настенных видеоустройствах с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ), полноцветных светодиодных (LED) и жидкокристаллических дисплеях (LCD).

Пленочные гибкие дисплеи обеспечивают визуализацию текстовой и графической информации без ее долговременной фиксации, позволяют воспроизводить постоянно меняющуюся информацию, включая и светящуюся, видимую в темноте.

Продвижение в жизнь новых видов пленочных дисплеев, вероятно, в наибольшей степени будет зависеть от их стоимости.

Если новые дисплейные материалы станут достаточно дешевыми, то пленочные дисплейные технологии смогут дополнять или даже заменять печать при изготовлении рекламной, упаковочной и этикеточной продукции, например, для отображения постоянно меняющейся информации на рекламных щитах, ввода цифровых и буквенных символов в пищевую упаковку непосредственно перед датой продажи товара и т. п. 

Другой потенциальной сферой применения пленочных дисплеев могли бы быть «гибридные» книги. Отпечатанные традиционными способами книги c фиксированным содержанием дополняются гибкими дисплеями OLED для отображения дополнительной информации по интересам с интерактивным наполнением. Дисплеи OLED могут также применяться в книжных бестселлерах для оживления неподвижных изображений.

Перспективы технологии изготовления гибких дисплеев electronic ink

В ближайшие месяцы и годы дисплеи, изготовленные по технологии electronic ink, cмогут найти применение в электронных устройствах самого широкого ряда — от миниатюрных компьютеров до сотовых телефонов, от калькуляторов до цифровых часов и от бизнес-карт до авиационных и автомобильных приборных щитков.

Gyricon Media и E Ink — две ведущие фирмы по изготовлению электронных медиа и программного обеспечения для воспроизведения изображений, а также гибких дисплейных материалов.

Фирма Canon также объявила, что она работает над созданием гибких дисплеев, обеспечивающих качество воспроизведения изображений, как при печати на бумаге («paper-like display — PLD»). Дисплеи PLD соответствуют в общих чертах технологиям Gyricon и E Ink, но отличаются от них в деталях.

Сущность всех этих электронных технологий состоит в их способности обеспечивать получение изображений с такой же высокой контрастностью и неограниченными возможностями поворота изображения на дисплее, как при черно-белой печати на бумаге. При этом отмечается высокая стабильность изображений, которые сохраняются перманентными без необходимости ввода дополнительной энергии или регулирующей системы до тех пор, пока не потребуется их изменить. Альтернативно, дисплейный материал может содержать гибкую пластмассовую матрицу (двухмерный массив) для создания цифровым способом регулируемого дисплея, подобного жидкокристаллическому индикатору LCD, но гораздо дешевле, тоньше и с меньшим потреблением энергии.

Достижения в создании печатных схем позволят применять гибкие дисплеи для формирования и отображения на них изображений, передаваемых от протокола канального уровня или PDA компьютера к логическому дисплейному микропроцессору.

Дисплейный материал SmartPaper фирмы Gyricon

Фирма Gyricon Media — это независимая компания, учрежденная корпорацией Xerox в конце 2000 г. для производства гибких дисплейных материалов SmartPaper.

Xerox начала научные изыскания по созданию пленочных дисплеев около 20 лет тому назад. Тогда же для этого был организован научно-исследовательский центр Xerox’s Palo Alto Research Centre (PARC), где были созданы первые образцы гибких пленочных дисплеев, в том числе разработанный Николасом Шериданом дисплейный материал под названием Gyricon.

Работы Xerox по гибким дисплеям оживились в середине 90-х годов, по-видимому, в ответ на начало нового проекта фирмы E Ink в этой области.

В 1999 г. Xerox сделала заказ фирме 3М на изготовление гибкого дисплейного материала форматом 457х711 мм под названием SmartPaper на традиционных линиях по нанесению покрытий.

Гибкий дисплей SmartPaper представляет собой пластмассовый лист с включенными в него сегментами окруженных масляной жидкостью мельчайших твердых сферических элементов (диаметром 100 мкм и меньше), при помощи которых могут формироваться отдельные цифровые и буквенные символы. Одна сторона сферического элемента окрашена в белый цвет, а противоположная в черный (или синий). При этом обе стороны каждого сферического элемента имеют противоположные электрические заряды. Под воздействием электрического поля сферические элементы вращаются, поворачиваясь к поверхности дисплея светлой или темной стороной, формируя таким образом визуальное черно-белое изображение.

Дисплей SmartPaper отличается высокой стабильностью и не требует дополнительной подпитки энергии до замены на нем изображения на новое. Кроме того, SmartPaper не подвержен влиянию внешних помех: магнитных, от статических зарядов и сотовых телефонов. 

В настоящее время дисплеи SmartPaper выпускает фирма Gyricon в специально разработанной для этого системе MaestroSigns. Она служит для изготовления гибких дисплеев толщиной 19 мм двух типов: первый для визуализации черно-белых изображений форматом 63х125 мм по цене около 14 ф. ст. и второй — программируемый текстовой дисплей (по выбору может быть двусторонним) форматами 178х280, 266х280 и 280х356 мм по цене от 70 ф. ст. Дисплеи обоих видов могут управляться с помощью ручного контроллера. Фиксируемые на дисплее текстовые сообщения могут иметь кегль 24 п. и выше. Разрешающая способность визуализации изображений составляет пока 100 лин/дюйм, но в будущем предполагается увеличить ее до 300 лин/дюйм.

Изображения для программируемых дисплеев могут быть заданы и переданы по сети с помощью программного обеспечения MaestroWare PC.

Как утверждает фирма Gyricon, дисплеи SmartPaper не разрушаются со временем и сохраняют свои свойства в течение нескольких лет. Эти дисплеи могут применяться для наружной рекламы, сохраняя оптимальные эксплуатационные качества при температуре от 0 до 50°С. 

Гибкие дисплеи фирмы E Ink

В 1995 г. фирмой E Ink была разработана технология изготовления гибких дисплеев, которые получили название RadioPaper. Они обеспечивают воспроизведение изображений, удобочитаемость которых идентична печатным бумажным оттискам. Кроме того эти гибкие дисплеи обладают преимуществами цифровых технологий, дающими возможность передавать по линиям связи газетные заголовки, книжные бестселлеры и т. п.

Сегодня фирма E Ink ввела новые гибкие дисплеи Ink-In-Motion, которые позволяют передавать и отображать буквенно-цифровую информацию в 300 раз быстрее, работают от электрических батареек с малыми затратами электроэнергии. Эти гибкие дисплеи могут иметь формат от 106х30 до 222х180 мм.

Фирма E Ink для быстрейшей реализации своих планов в области создания эффективных дисплейных систем активно сотрудничает с другими фирмами. В частности, совместно с фирмой Lucent Technologies в ноябре 2000 г. она разработала гибкие полупроводниковые дисплеи с разрешающей способностью 256х256 пикселей. Спустя шесть месяцев E Ink в партнерстве с IBM Research представила 12,1-дюймовый черно-белый дистанционный монитор для ЭВМ с разрешающей способностью 83 точки/дюйм.

Фирма Toppan Printing Company недавно инвестировала 17,8 млн на развитие дисплейных технологий E Ink. Сотрудничество обеих фирм уже привело к созданию опытного образца гибкого дисплея, позволяющего формировать изображения с 4096 цветами (глубина цвета 12-бит, тело цветового охвата СМУ, 16 оттенков для одного канала).

Недавно фирма E Ink объявила о создании новых сегментированных гибких дисплеев, которые предназначены для отображения информации на индикаторах электронных устройств. Сегментированные дисплеи такой же высокой точности отображения информации, как LED/LCD матричные дисплеи (например, в калькуляторах), но гораздо дешевле их.

E Ink дисплеи потребляют в 500 раз меньше энергии, чем дисплеи и мониторы, применяемые сегодня.

Дисплеи фирмы Canon

Гибкие дисплеи фирмы Canon «Paper-like display» c четкостью воспроизведения изображений, как на бумаге, еще находятся в стадии разработки. 

Основные концепции их создания те же, что и дисплеев SmartPaper и E Ink: высокая контрастность изображений, стабильность и малые затраты энергии. Для воспроизведения информации на этих дисплеях используется электрофотографический способ. Частицы черного тонера с зарядовой связью распределены в жидкости между двумя гибкими пластмассовыми листами; формирование тонерных изображений происходит под воздействием электрического поля между двумя разнополюсными электродами, вмонтированными в дисплей. Тонерное изображение формируется в соответствии с цифровой формой двумерного массива, каждый элемент которого называется пикселом. Разрешающая способность дисплеев Canon составляет 210 точек/дюйм.

Тонерное изображение на дисплее остается стабильным и после снятия зарядов, т. е. изображение будет перманентным, пока его не заменят на новое путем перезарядки тонера.

Cообщается, что фирма Canon не исключает в ближайшем будущем возможности создать гибкие многослойные цветные дисплеи c использованием тонеров с цветовым охватом CMY.

Дисплеи, изготовляемые по технологии OLED

Перспективным представляется изготовление гибких дисплеев по технологии OLED. Эти дисплеи представляют собой тонкие пластмассовые листы, которые могут использоваться для отображения цветных как статичных, так и подвижных электролюминесцентных буквенно-цифровых обозначений. Дисплеи OLED управляются тонкими пленочными транзисторными электродами TFT (thin-film transistor). Для формирования отдельных цифровых и буквенных символов используются сегменты. Каждый сегмент состоит из прозрачной жидкости, заключенной между прозрачными электродами. При возникновении между ними электрического поля коэффициент отражения жидкости меняется и сегмент темнеет. Таким образом можно формировать символы, избирательно затемняя отдельные сегменты.

Первоначально дисплеи OLED предназначались для портативных ЭВМ, мобильных телефонов, калькуляторов и т. п. Потенциально эти дисплеи могут быть использованы для отображения трехмерных изображений.

Недостатком полимерных дисплеев OLED является их неустойчивость к воздействию влаги и атмосферного кислорода. В связи с этим иногда они изготовляются с защитными стеклами, в результате чего утрачивается их гибкость. Поэтому продолжаются научно-исследовательские работы по подбору полимеров для гибких OLED с улучшенными защитными свойствами.

Преимуществами OLED перед традиционными дисплеями, например, жидкокристаллическими, являются более высокая контрастность, лучшая передача цветовой гаммы (потенциально даже лучше, чем на экране с электронно-лучевой трубкой), меньшее потребление энергии, исключение необходимости подсветки дисплея с обратной стороны.

Технология изготовления дисплеев OLED развивается по двум основным направлениям.

Одно из них базируется на молекулярной природе тонких пленок органических полимеров, которые люминесцируют при воздействии зарядов. Фирмы Kodak, Sanyo, Pioneer, Motorola и другие разрабатывают дисплеи этого типа, которые уже используются в мобильных телефонах и т. п.

Фирма Cambridge Display Technology (CDT) из Великобритании развивает конкурирующее направление OLED, предполагающее создание гибких полимерных светодиодных дисплеев, получивших название LEP (Light Emitting Polymer). Стюарт Хок, менеджер по развитию бизнеса в CDT, говорит, что дисплейные схемы для LEP при этом способе могут быть отпечатаны с помощью модифицированных процессов трафаретной, глубокой, флексографской или струйной печати. В декабре 2001 г. СDT закупила у фирмы Gretag Imaging ее подразделение Litrex Corporation, которое специализируется на разработке программного обеспечения для струйной печати. Очередной задачей Litrex Corporation будет создание печатающих струйных головок с высокой разрешающей способностью, которые будут задействованы в технологии изготовления дисплеев LEP.

Cтюарт Хок также считает, что необходимо совершенствовать технологию OLED для увеличения формата LEP. Предполагается, что дисплеи LEP первого поколения будут иметь формат 660х660 мм.

Фирма Seiko-Epson разработала LEP дисплей для телевидения. Лицензии на свои новые гибкие дисплеи получили фирмы DuPont Displays, Hoechst и Philips.

Создание гибких пленочных дисплеев и расширение сфер их применения — это новое направление в развитии медиа средств для воспроизведения информации. Виды этих дисплеев нового типа очень разнообразны. Например, недавно в прессе прозвучало сообщение о создании в США дисплея, толщина которого не больше, чем у листа фольги. Такие дисплеи предполагается применять в телевизорах нового поколения. В разработке гибких дисплеев принимают участие ведущие фирмы мира. Этот способ отображения информации — только один из многочисленных видов медиа, которые в будущем могут составить серьезную конкуренцию традиционной печати на бумаге.