Битва за чернила

Представив в 2004 году электронную книгу LIBRIe на экране E Ink, японская компания Sony совершила, не побоюсь этого слова, революцию. После десятилетий существования информационных дисплеев, сначала на электроннолучевых трубках, а в последние полторы декады на жидкокристаллических панелях, мы впервые получили в своё пользование экраны, удобство чтения с которых практически не отличается от обычной бумаги.

Компания Sony настолько верила в перспективу технологии, что долгое время запрещала продавать экраны E Ink другим разработчикам, предоставляя существенную фору своим электронным книгам и не страшась конкуренции. Решение о поставках на сторону принималось на высочайшем уровне коллегиально всей тёплой компанией участников производственного процесса: Sony, Philips и японской Toppan Printing. Только по прошествии четырёх лет дисплеи E Ink попали в руки действительно крупного производителя — Amazon (книги Kindle), до этого же момента они разве что ограниченно поставлялись китайским компаниям Jinke Electronics (модели под марками Hanlin, Lbook) и Netronix (модели под марками Pocketbook, Orsio, Explay). К этому времени электрофоретические экраны уже выпускала тайваньская компания Prime View International (PVI), выкупившая бизнес у неповоротливой от собственной значимости компании Philips, что и поспособствовало обеспечению доступности экранов E Ink для широкого круга разработчиков: в отличие от Philips, компании PVI пришлось шевелиться, ведь на горизонте уже стали появляться альтернативные технологии.

Сегодня моделей электронных книг на экранах E Ink настолько много, что уследить за всеми не представляется возможным. Технология «электронных чернил» компании E Ink за шесть лет коммерческого развития заслуженно стала лидирующей в нише электронных книг. Но раз процесс пошёл, появление альтернативы — это лишь вопрос времени. Текущий год как раз и обещает стать годом перемен для конкурентов E Ink. До конца 2010 года планируется продать порядка 10 млн. электронных книг — это хорошая цифра для привлечения инвесторов, чем гарантированно воспользуются разработчики конкурирующих технологий. Возможно, и нам вскоре предстоит познакомиться с электронными книгами на основе технологий, отличных от E Ink. Предваряя обзоры будущих устройств, познакомимся с основными направлениями, способными составить конкуренцию разработке одноимённой американской компании.

Чтобы было от чего отталкиваться, вкратце напомним: экран E Ink представляет собой массив микрокапсул с прозрачной жидкостью, в которой свободно плавает двухцветная разнозаряженная взвесь — отрицательно заряженные чёрные и положительно заряженные белые частички краски.

Управляя зарядами на подложке, как одни, так и другие частички можно заставить всплыть к лицевой поверхности экрана или, наоборот, потонуть в его глубине. В итоге, текст на таком экране выглядит как напечатанный обычной типографской краской (ведь по сути, именно краску мы и видим), а белый пигмент отражает свет подобно бумажному листу, не создавая бликов, неизменных попутчиков всех попавших под источник внешнего освещения обычных экранов. Наконец, если мы снимем напряжение с ячейки, частицы краски останутся там же, где и были — то есть, для удержания картинки нам не придётся тратить энергию (это свойство экрана называется бистабильностью).

Все представленные ниже технологии также имеют эти два свойства: во-первых, информация на них легко читается на ярком солнечном свете, во-вторых, для удержания картинки им либо вообще не требуется энергия, либо её количество минимально.

Холестерические жидкие кристаллы

Экраны на холестерических жидких кристаллах далеко не новость, но начнём мы именно с них. Электронную книгу на экране ChLCD (Cholesteric Liquid Crystal Display) выпускает японская компания Fujitsu. Помимо того, что это единственная на данный момент на рынке электронная книга на холестерических жидких кристаллах (не снятая с производства, а такие были), она ещё и единственная серийно производимая цветная книга:

Впрочем, объёмы производства книги Fujitsu FLEPia весьма скромны: на период с апреля 2009 по апрель 2010 года компания запланировала выпустить 50 тысяч устройств. Рынок сбыта — Япония. Цена модели с 8-дюймовым экраном высока — порядка 1100 долларов США без учёта налогов, а 12-дюймовое устройство должно было стать дороже чуть ли не вдвое — но так и не поступило в продажу.

Ограниченные продажи и дороговизна — признак недостаточной зрелости технологии, как с точки зрения выпуска приемлемых по потребительским качествам экранов, так и в плане себестоимости. Основные трудности возникли с получением белого цвета и, как следствие, низкой отражательной способностью (белизной экрана). Забегая вперёд, отметим, теоретическая максимально возможная рефлективность ChLCD — 50 %. В реальных продуктах это значение опускается до 35 % или ниже, в то время как отражательная способность экранов E Ink последнего поколения уверенно превышает 40 %.

Трудности трудностями, однако технология продолжает развиваться. Целевой нишей ChLCD-панелей считаются электронные ценники, рекламные и информационные табло, панели цифровых гаджетов, включая флэшки, навигаторы и тому подобные устройства, которые способны выиграть от экранов с памятью.

До появления электронных книг на экранах E Ink среди производителей устройств для электронного чтения холестерические жидкие кристаллы пользовались заметным спросом. Этим грешили китайские и гонконгские компании. Например, Argosy с моделями 600-й серии (в нашей продаже модели Kolin I-Library EB 683) или уже упоминавшаяся выше компания Jinke Electronics. Последняя, до связи с E Ink, успела выпустить две модели на монохромных ChLCD: S6 и L12. Пример такого экрана в составе модели Hanlin L12 можно видеть на картинке ниже:

Кстати, первый подход к книге, получившей впоследствии имя Lbook, также был осуществлён с использованием ChLCD-панели (модель IVY Reader). В целом, начиная с 2004 года и к настоящему времени, в нише электронных книг с монохромными экранами технология E Ink не оставила шанса ChLCD. Слово «монохромным» подчеркнём особо. В отличие от E Ink, с его 16 градациями серого в современном исполнении, управлять Ch-ячейкой для получения аналогичного числа градаций очень и очень сложно. Поэтому ChLCD уверенно закрепились в нише экранов, каждая точка которых имеет два состояния — включено или выключено, белый или чёрный.

Существенный выигрыш панелей на монохромных холестерических жидких кристаллах заключается в низкой себестоимости экранов — примерно вдвое дешевле, чем у экранов E Ink. В первую очередь дешевизна объясняется использованием пассивных подложек для управления пикселями: если в активно-матричных подложках для управления каждым пикселем экрана E Ink необходима своя транзисторная группа, то для управления пикселями ChLCD достаточно простой решётки из токопроводящих электродов (столбец/колонка).

К сожалению, малая себестоимость производства ChLCD оказалась нивелирована такими недостатками, как медленным, даже в сравнении с E Ink, обновлением экрана (особенно у экранов, в которых таки реализовано отображение градаций серого), худшими углами обзора и высокой чувствительностью к колебаниям рабочих температурам. Впрочем, современные монохромные холестерические панели по таким параметрам, как белизна и контрастность экрана, демонстрируют прекрасные результаты — зачастую не хуже, чем у E Ink. Также ушла в прошлое цветная (зелёная) окраска подложки. Белизна фона современных ChLCD, как видно на примере электронного ценника Citizen, особых нареканий не вызывает:

И всё же, повторимся, в нише электронных книг монохромные ChLCD уже проиграли. Пока они избавятся от всех имеющихся недостатков, электрофоретические экраны ещё больше потеряют в цене и улучшат свои потребительские характеристики. Судя по всему, холестерики рискуют проиграть и цветным электронным книгам. Судите сами, цветной E Ink может и уступает по качеству отображения цвета цветным ChLCD (та же Fujitsu FLEPia), но скорость обновления холестерических экранов ниже всякой критики: картинка в 64 цвета формируется в течение 1,8 секунды в один проход (вдвое дольше обновления экрана E Ink); картинка из 4096 цветов формируется в два прохода в течение 5 секунд; наконец, на «полноцвет» из 260000 цветов требуются три прохода и 8 (!) секунд.

К тому же, с чрезмерно длительным обновлением экрана говорить о существенной экономии от бистабильности как-то несерьёзно — за то время, что экран будет перерисовываться, энергии он успеет потребить достаточно. Даже для 64-цветного режима срок жизни аккумулятора электронной книги Fujitsu FLEPia не превышает 40 часов при скорости перелистывания страниц раз в минуту (итого, 2400 страниц). Двух- и трёхпроходные режимы израсходуют заряд батарей ещё быстрее. А вот книжек с экраном E Ink хватает на число листаний в три-четыре раза больше — до 10000 страниц.

Всё ли потеряно? Отнюдь. Выше мы уже приводили области применения ChLCD — это наружная реклама и мелкая электроника. О перспективности направления можно судить хотя бы по тому, что тему холестерических экранов как дисплеев с памятью разрабатывает больше всего компаний, включая Fujitsu, Fuji Xerox, Hitachi, Kent Display, Kodak, Varitronix, ZBD Display, LC-TEC Displays и Citizen Watch.

Завершая тему холестерических жидких кристаллов, проясним принцип работы цветного экрана ChLCD. В качестве наиболее жизнеспособного примера рассмотрим экран электронной книги Fujitsu FLEPia, разработанный американской компанией Kent Display.

Структура слоя экрана ChLCD Kent Display подобна структуре экрана E Ink. И тот, и другой представляют собой массив кое-как упорядоченных в одной плоскости микрокапсул:

Справа, в виде «икры минтая» — это только что выдавленные через мембрану-решето 18-мкм микрокапельки раствора холестерических жидких кристаллов. Впоследствии они проходят стадию полимеризации, в процессе которой заключаются внутрь герметичных полимерных микрокапсул. В свою очередь, слой накрепко сцепленных между собой микрокапсул покрывается ламинатом из полимерной плёнки (правое изображение).

Прочность получившегося монохромного экрана-плёнки настолько велика, что без проблем выдерживает серьёзное давление и усилия на изгиб. Поскольку подложка ChLCD пассивная, достаточно нанести на плёнку сетку из прозрачного полимерного проводника и всё — дисплей готов к употреблению! Такому экрану можно придать любую форму или нанести на стекло, на пластиковую подложку, да хоть на футболку. Побочным направлением (или в дальнейшем — основным, как знать) для ChLCD обещает стать оснащение электробытовых товаров электронным аналогом кожи хамелеона. Тончайшим слоем ChLCD можно покрыть устройство любой формы, что приведёт, например, к появлению телефонов, оперативно меняющих цвет корпуса в тон лаку ногтей:

Что ещё интересно отметить, управляющая сетка из полимерного проводника наносится при комнатной температуре методом струйной печати, что значительно упрощает и удешевляет процесс производства экранов ChLCD. В законченном виде однослойный монохромный ChLC-экран имеет следующий вид:

Ламинат с микрокапсулами, дополнительно усиленный пластиковыми вставками-шариками, после нанесения с обеих сторон плёнки сетки из прозрачных пластиковых электродов, с каждой из сторон ещё и укрепляется прозрачными поликарбонатными накладками (субстратом), сравнимыми по толщине с «информационным» слоем. Другим обязательным атрибутом нижней стороны каждого ChLC-экрана является поглощающий свет чёрный слой. Изображённые на рисунке в виде символа песочных часов жидкие холестерические кристаллы демонстрируют состояние раствора в одном из устойчивых положений — конфокальном (focal-conic), практически полностью пропускающем падающий свет (до 95 %), после чего тот целиком поглощается чёрной подложкой. Такие точки будут видны на экране как чёрные.

В другой устойчивой фазе — планарной — холестерические жидкие кристаллы отражают падающий свет с максимальным коэффициентом 50%. В идеале, в планарной фазе пикселей мы должны видеть на экране белые точки. На практике ChLC-экраны едва-едва избавились от зелёных тонов и пытаются избавиться от серых. Зато свойство холестерических кристаллов избирательно отражать свет определённой длины волны пригодилось для создания цветных ChLC-экранов. Для этого собирается бутерброд из трёх слоёв монохромных ChLC-плёнок, где каждый слой заполняется раствором холестерических кристаллов, отражающих свет своей длины волны:

Нижний слой в планарном состоянии кристаллов отражает красный цвет, средний слой — зелёный, а верхний — синий, реализуя, таким образом, аддитивную модель цветового синтеза, когда все три цвета в сумме дают белый (правая картинка). В отличие от традиционной дисплейной аддитивной модели, когда каждый пиксель состоит из трёх субпикселей: красного, синего и зелёного, трёхслойный ChLC-пиксель не тратит отведённое ему пространство экрана на субпиксели. Падающий свет превращается в цветное пятнышко всегда строго одной и той же площади. Это позволяет считать цветные ChLC-экраны одними из самых ярких среди экранов с памятью. Проблема лишь в том, что заметная часть падающего света поглощается промежуточными слоями и системой электродов. На выходе, как мы отмечали выше, оказываются едва выше 35 % падающего света.

Кроме выигрыша в яркости, трёхслойная реализация цветного экрана позволяет не потерять в разрешении. Плёнки E Ink, например, для реализации каждого цветного пикселя вынуждены опираться сразу на четыре субпикселя — красный, синий, зелёный и белый, что резко снижает разрешающую способность цветного E Ink:

Зато потери света в накладном цветофильтре при переотражении падающего света от белой взвеси в микрокапсулах экрана E Ink минимальны и дополнительно компенсируются отсутствующим в аддитивной схеме белым субпикселем. Правда, что цветные E Ink, что цветные ChLCD — оба не способны преодолеть цветовой охват 10 % NTSC, завязнув где-то на уровне 5—7 %.

Остаётся добавить, что состав холестерических жидких кристаллов представляет собой слоистую структуру, где каждый слой состоит из ориентированных в одном направлении «нитей» молекул. Свойство холестериков отталкиваться вершинами приводит к тому, что каждый нижний слой немного сдвинут по горизонтали по или против часовой стрелки:

Таким образом, вертикаль раствора холестериков напоминает пакет «дисков» со сдвинутыми по спирали вершинами молекул. Такое состояние — устойчивое планарное — максимально отражает свет в видимом диапазоне. Приложив на короткое время к раствору напряжение, спираль можно распрямить, и нити холестериков сформируют устойчивую вертикально ориентированную конфокальную структуру, которая не препятствует прохождению света к нижним уровням.

Нематики с памятью

Среди жидких кристаллов эффект памяти был обнаружен также у нематического материала. Нематики давно и широко применяются при создании обычных ЖК-мониторов. Каждый из вас, кто сейчас читает эту статью с ЖК-монитора, смотрит на экран с тем или иным составом нематических жидких кристаллов.

Заставить спиралевидные нити «Super Twisted Nematic» принимать два устойчивых положения смогла французская компания Nemoptic (технология BiNem, Bistable Nematic). Как и обычные STN-экраны, применяемые в недорогих телефонах и в информационных табло измерительной и бытовой техники, матрицы BiNem пассивные. Основное отличие STN BiNem от обычных STN LCD — в очень тонком зазоре между двумя прозрачными стенками подложек — порядка 1—2 мкм, тогда как традиционный STN дисплей имеет зазор между подложками 20—25 мкм. Основная трудность при изготовлении BiNem-панелей, таким образом, заключается в необходимой чрезвычайной точности изготовления экранов. Зазор настолько мал, что возникает риск короткого замыкания верхнего и нижнего токопроводящих слоёв, да и заполнить столь тесное пространство жидкокристаллическим материалом проблематично.

Зачем нужны такие мучения? Во-первых, STN BiNem панели можно выпускать на обычном оборудовании, на котором уже десятилетиями производятся привычные STN-панели. При этом оптические свойства Bistable Nematic заметно выше качества STN-экранов: как по отражательной способности, так и по углам обзора и контрастности. Но главное, BiNem-панели могут месяцами удерживать картинку без необходимости подвода питания, тогда как обычные STN требуют постоянного питания для регенерации изображения.

Увы, замечательные качества французской технологии не нашли отклика среди производителей электронных книг. В 2002 году Nemoptic попыталась было работать с тайваньской компанией Picvue Electronics, но к настоящему времени от последней даже в интернете осталось не так много следов. В 2007 году Nemoptic нашла более надёжного партнёра — японскую компанию Seiko Instruments, а в 2008 заключила с ней обширное кросс-лицензионное соглашение. Согласно договорённости, Seiko обязалась на своих заводах наладить выпуск широкого спектра патентованных экранов STN BiNem, но с тех пор таковые ни разу не были востребованы в качестве дисплеев для электронных книг. Очевидно, «благодарить» за это надо экраны E Ink, превосходящие по оптическим качествам экраны Nemoptic.

За исключением двух прототипов экранов для электронных книг, о которых мы поговорим ниже, технология BiNem гарантированно найдёт применение в экранах с памятью для электронных ценников, телефонов, мелкой электроники и информационно-рекламных табло. В последнем случае нельзя не учитывать такую особенность технологии Nemoptic, как возможность работать с тыловой подсветкой, что в принципе нереализуемо в конкурирующих бистабильных технологиях. От тыловой подсветки выиграют, прежде всего, цветные BiNem-экраны: хотя количество цветов не превысит 32К, они будут достаточно яркими. Разумеется, BiNem-экраны с подсветкой будут уже не в полной мере соответствовать тем критериям, которые мы указали в начале статьи — их энергопотребление будет сравнительно велико именно из-за подсветки.

Неспособность компании найти заказы на «книжные» экраны привела к тому, что Nemoptic создала только два реальных прототипа BiNem-экранов: чёрно-белый формата A4 и цветной диагональю 5,1 дюйма. Чёрно-белый экран BD 500 действительно поражает размерами:

Дисплей со сторонами 210x297 мм имеет разрешение 1650x2340 пикселей с шагом 200 точек на дюйм. На этом восхищённые возгласы стихают. Отражательная способность экрана равна 30 % — как у первого поколения экранов E Ink. К тому же, время обновления экранов BiNem сильно зависит от температуры окружающей среды: так, если при 25 °C время перерисовки экрана примерно равно 1 секунде, то уже при 10 градусах оно приближается к 2 секундам, а управляющее напряжение требуется повышать с 15 В до 25 В. Компания работает над снижением вязкости раствора жидких кристаллов и над их температурной зависимостью, но пока — вот так.

По умолчанию бистабильность жидкокристаллических растворов предполагает только два состояния — пропускаем свет и не пропускаем, отчего повысить число градаций на них — настоящая головная боль. Зато с градациями серого на экранах Nemoptic немного проще, чем с отображением полутонов на экранах с холестерическими жидкими кристаллами. Модулируя импульс записи, Nemoptic добивается того, что каждый пиксель BiNem может принимать один из 32 оттенков. В сочетании с накладными цветными фильтрами число отображаемых цветов, таким образом, превышает 32 тысячи.

Необходимо отметить, что эффект серого на экранах BiNem довольно своеобразен. Компания называет его «эффектом шторки». Каждый шаг градации буквально выглядит так, как будто яркий пиксель «окна» постепенно от одного края к другому затягивают чёрной шторкой. От этого экраны BiNem невысокого разрешения обладают явно выраженной полосатостью.

Поскольку мы подошли к BiNem-цвету, посмотрим, что собой представляет прототип цветного 5,1-дюймового экрана Nemoptic BD 1000:

Как и всех цветных «бумагоподобных» экранов, кроме ChLCD, разрешение цветного экрана Nemoptic оставляет желать лучшего — 100 точек на дюйм. Впрочем, это лучше, чем у многих прототипов цветных E Ink, у которых разрешение попадало в диапазон 50—70 точек на дюйм, тогда как серийные чёрно-белые E Ink могут похвастаться разрешением от 160 до 200 точек на дюйм.

С яркостью дела тоже обстоят не лучшим образом. К сожалению, компания не уточняет числа отражательной способности, заявляя лишь об улучшении данного показателя на 20 % по отношению к цветным BiNem предыдущего поколения. Добиться лучшей белизны цветного экрана компании Nemoptic помог, как и в цветных E Ink, нехитрый способ введения в аддитивную схему RGB четвёртого — белого — пикселя. Учитывая, что чёрно-белый экран BiNem без накладных цветных фильтров отражает 30 % падающего света, маловероятно, что такой же экран с цветным фильтром, свет через который проходит дважды, может похвастаться той же самой белизной. Рискнём предположить, что отражательная способность цветных BiNem не намного превышает 20 %.

Всё вышесказанное о нематиках с памятью привело к закономерному результату. Появись эта технология лет за пять-десять до выхода E Ink, она бы имела неплохой шанс на успех. Впрочем, в областях, отличных от выпуска дисплеев для электронных книг, технология BiNem наверняка будет пользоваться популярностью.

В заключение рассказа о бистабильных нематических жидких кристаллах объясним принцип работы технологии. Как мы уже отмечали, особенностью технологии BiNem является чрезвычайно малый зазор между подложками (и токопроводящими контактами). Зазор не превышает 2 мкм и равен длине одной спирали жидких кристаллов. С внутренней стороны в подложках протравлены или процарапаны микрощётками канавки — так называемое ориентирующее покрытие, причём канавки в верхней подложке повёрнуты относительно нижних на 90 градусов.

Концы спиралей жидких кристаллов удобно ложатся в верхнюю (master) и нижнюю (slave) канавки. При этом сцепление в верхней части таково, что спираль крепится намертво, тогда как в нижней канавке при определённых условиях конец спирали можно заставить проскользнуть до следующего положения или предыдущего. Таким образом, спираль ЖК может принимать два устойчивых состояния — нескрученное (U — untwisted) и скрученное на 180 градусов (T — twisted):

В одном случае ячейка пропускает свет, и он отражается к наблюдателю (белая точка), в другом поглощается материалом (чёрная точка). Какое из состояний будет отражать или поглощать свет, зависит от типа и ориентации поляризаторов на лицевой стороне и на стороне отражения.

В первоначальном состоянии концы молекулы ЖК-спирали лежат каждая в своей канавке и развёрнуты друг относительно друга на 90 градусов. Передний фронт импульса выстраивает домены ЖК-молекул вдоль линий силового поля, и если напряжение превышает силу разрыва связи (ступенька на импульсе), скрученная на 90 градусов спираль вырывает нижний конец из канавки и распрямляется. После снятия поля спираль оказывается в устойчивом нескрученном состоянии:

Если управляющий импульс имеет другую форму, нижний конец спирали молекулы под его действием и действием внутренних сил проворачивается ещё на 90 градусов, и после снятия поля концы спирали оказываются развёрнутыми на 180 градусов — ЖК-материал принимает второе устойчивое состояние. Регулируя высоту ступеньки, добиваются промежуточных поворотов спирали, чем повышают число градаций серого.

Экраны Pixel Qi

Строго говоря, экраны компании Pixel Qi никак не относятся к экранам с памятью. Не считая некой доработки, о которой ниже — это обычные недорогие TN-матрицы, имя которым — легион. Тем не менее, компания в описании технологии употребляет такой термин, как «режим электронной бумаги». Это уже вызвало путаницу. В описаниях разработки или устройств на основе экранов Pixel Qi частенько можно встретить слова «e-paper», «гибридные экраны» и «электронные книги». Да что там! Прямо на сайте компании прямо написано: «E-Paper with Color and Video». На деле же вся хитрость экранов Pixel Qi заключается в комбинации рефлективного ЖК-экрана и экрана с подсветкой. При хорошем внешнем освещении подобный подход позволяет отказаться от тыловой подсветки, сэкономив на заряде батарей ноутбука, но никак не от принципа работы TN-матрицы, требующей регулярной регенерации любой картинки

Как всё это выглядит на практике? По словам очевидцев — как печатный текст, нанесённый на зеркало (из-за того, что отражённый свет подчиняется законам зеркального отражения, а не рассеивается). Совсем не похоже на E Ink, не так ли? И всё же, раз уж мы упомянули технологию Pixel Qi, проясним для себя, как она работает и какие у неё преимущества. Как-никак, а продукция на основе экранов 3qi появится уже в текущем году. И это будут не только ноутбуки (и мифический 75-долларовый ученический лэптоп), но также планшетные компьютеры и, по всей видимости, электронные книги. Например, уже анонсированная книга-планшет Adam компании Notion Ink:

На официальном сайте компании Pixel Qi искомая информация об одноимённой технологии отсутствует напрочь. Между тем, не секрет, что основатель компании Мэри Лу Джепсен (Mary Lou Jepsen) до работы в Pixel Qi являлась техническим директором некоммерческого проекта OLPC (One Laptop per Child, ноутбук — каждому ребёнку). В ученическом ноутбуке XO-1 как раз впервые и был реализован комбинированный или гибридный экран, способный работать в двух режимах — монохромном высокого разрешения без подсветки и цветном низкого разрешения с подсветкой. Очевидно, базовые принципы новых экранов 3qi те же, что и в экранах XO-1. На рисунке ниже представлена схема одного пикселя такого экрана:

За исключением двух конструктивных особенностей, каждый пиксель гибридного экрана представляет собой обычный набор из пары поляризаторов, пары стеклянных подложек и пары групп управляющих электродов. Внутри всего этого добра залит раствор обычного TN ЖК-материала. Первая особенность пикселя заключается в том, что только средняя его часть пропускает свет от источника тыловой подсветки. Непрозрачные края пикселя покрыты зеркальным материалом, так что, когда пиксель открыт, он не только пропускает свет подсветки, но и отражает свет, падающий от внешнего источника.

Вторая особенность пикселя гибридного экрана вытекает из первой — цветной фильтр перенесён с лицевой стороны экрана на сторону нижнего субстрата. Таким образом, цвет возможен только при работающей тыловой подсветке, тогда как в ярком внешнем освещении экран будет выглядеть монохромным (чёрно-белым) и подсветку рекомендуется отключить.

На практике гибридный экран выглядит чёрно-белым только при ярком прямом солнечном свете — но такой уровень освещения неприемлем для глаз. В тени или в помещении «цветная» подсветка будет бороться с внешним приглушенным освещением, что проявится в виде цветных разводов вокруг чёрных букв либо, в случае полного отключения подсветки, в невысокой яркости экрана. В темноте, естественно, изображение может быть только цветным — отключив подсветку в кромешной тьме, мы вообще ничего не увидим.

И всё бы ничего: читаем книги в чёрно-белом режиме, а фильм или игру запускаем в цветном (несбыточная мечта экранов E Ink), только есть у технологии гибридных экранов одна неприятная особенность. Заключается она в том, что разрешения в монохромном и цветном режимах отличаются примерно на треть. В чёрно-белом режиме шаг пикселя равен 200 точек на дюйм, в цветном — не более 150 точек на дюйм. Это происходит оттого, что каждый пиксель гибридного экрана играет роль субпикселя и часть его площади загромождена «зеркалами» для работы пикселя в монохромном режиме. Таким образом, если в обычном TN LCD каждый пиксель состоит из плотной группы вертикальных субпикселей (рисунок справа), R, G, и B пиксели в гибридном экране разнесены друг от друга достаточно далеко (левое изображение):

Как видим, «цветной пиксель» на гибридном экране представляет собой сильно вытянутый по горизонтали прямоугольник из трёх RGB-квадратов — это, а также диагональная ориентация основных цветов приводит к заметной «сетчатости» экрана, трудности использования технологий субпиксельного сглаживания, подобных ClearType, и так далее. С «чёрно-белым пикселем» — на рисунке он выглядит чёрным квадратом — всё в порядке: шаг «зеркала» равномерный, разрешение высокое.

В настоящий момент данных о параметрах коммерческих экранов 3qi нет. Надо полагать, что по потребительским характеристикам они окажутся лучше экранов лэптопа XO-1. Тем не менее, экраны Pixel Qi будут страдать от тех же «особенностей», что и экраны ученических лэптопов: слабого присутствия цвета в монохромном режиме; плавающего разрешения (по мере увеличения яркости подсветки и снижения внешнего освещения); заведомо худшим в сравнении с обычными ЖК-экранами разрешением в цветном режиме и несколько непривычной «текстуре» цветного изображения. Компания может называть такие экраны «бумажными», но мы от этого воздержимся. Считать ли возможность воспроизведения полноцветного видео на экранах Pixel Qi плюсом — с этим вопросом явно не стоит обращаться к любителям чтения. Не поймут.

Продолжение следует