E-skin - електронна шкіра майбутнього
 |
| Перед нами не новий зразок дисплея і не рідкокристалічний затвор, як можна подумати, а один з нових прототипів довільно змінює прозорість (або відображення і навіть колір) оболонки для самих різних предметів - "електронна шкіра" (Фото Philips). |
Уявіть, що корпус телефону змінює колір при отриманні дзвінка, а боки електрочайника - відтінок у міру нагрівання води. Уявіть, що віконне скло автоматично регулює освітленість і показує візерунки, що створюють в кімнаті різьблену тінь, а стіни у вітальні і борта автомобіля, поводяться немов шкіра хамелеона. Все це вже стоїть на порозі з появою нової технології.
Про схожі речі не раз писали фантасти. Але ті, хто вже пробував побачити, як можна було б реалізувати такі винаходи, як правило думали про величезні дисплеях. Інерція мислення, як не крути. Тим часом розтягувати на вікна і стіни навіть найсучасніші екрани (на кшталт органічних) - занадто марнотратно. І вага конструкції буде великий, і споживання енергії виявиться немаленьке. Про ціну краще не згадувати. Навіть дисплей на весь корпус телефону або чайника - це занадто складно для існуючих гнучких і тонких екранів.
Інженери та вчені з Нідерландів вирішили це завдання по-своєму. Вони розсудили: нам не потрібні дисплеї в традиційному розумінні, обійдемося простий пасивної (що відбиває або прозорою) поверхнею, колір (або світлопропускання) якої можна регулювати електронікою. І голландці не тільки розсудили, а й створили бажане.
Перші зразки так званої електронної шкіри (e-skin) продемонстрували днями в роботі фахівці з дослідницького підрозділу знаменитої електронної компанії - Philips Research.
Малі та великі панелі, взаємодія яких зі світлом можна міняти під управлінням комп`ютера, голландські фахівці називають узагальненим терміном Digital Surfaces. Це можуть бути і поверхні приладів, і стільниці, стіни і вікна, інтерактивні стінки меблів або корпусу побутових приладів. Такі пристрої Philips ділить на активні (що володіють випромінюють елементами системи, близькі за будовою до традиційних дисплеям) і пасивні, які не випромінюють, а тільки відображають зовнішній світ або пропускають його наскрізь. Останні, за задумом компанії, і повинні незабаром отримати потужне прискорення з появою електронної шкіри, такий як на цьому знімку (фото Philips). |
E-skin є глибокою еволюцією непогано вже зарекомендувала себе технології електронного паперу. Тільки в останній мікрочастинки "електронного чорнила" спливали або тонули в товщі панелі, і відбувалося це під дією електричного поля, прикладеного перпендикулярно поверхні пристрою. А в e-skin частки чорних або кольорових чорнил зміщуються по горизонталі під впливом поля, паралельного склу (або полімерної плівці). Такий поворот всього принципу "на бік" відкрив перед розробниками "е-шкіри" цікаві перспективи.
Відео: Електронна шкіра з Дисплеєм. сенсаційний винахід
Зауважимо, фактично перед нами переосмислення проекту професора Хейкенфельда з США, тільки у власних експериментах голландці пішли далі - вони придумали не один, а відразу кілька варіацій такої "просунутої" електронного паперу.
 |
Найпростіший варіант "шкіри", Перемикається між чорним і прозорим станом (знімок із збільшенням). У прозорому вигляді помітні лінійні електроди, біля яких "паркуються" заряджені частинки чорнила, коли включено напруга (фото Philips). |
В e-skin може бути всього два фігурних електрода (в межі), які розміщені по обидва боки від тонкої порожнини між стінками панелі, заповненої плаваючими частинками барвника. Електроди можуть бути нанесені на внутрішню поверхню скла або плівки у вигляді ледь помітного на око малюнка різного ступеня складності. У будь-якому випадку за відсутності напруги чорнило рівномірно розподіляються за обсягом осередку, надаючи електронної шкірі той чи інший колір і рівень світлопропускання в залежності від параметрів обраних частинок.
Коли на двох електродах з`являється напруга, чорнило концентровано збираються у одного з них (вибір залежить від полярності прикладеної поля). В результаті левова частка площі панелі виявляється прозорою.
Якщо під нею лежить відображає плівка (срібляста, біла і так далі), "е-шкіра" буде виблискувати, а без такої - просто перетвориться в прозоре скло з ледь видимим оці "залишковим" малюнком в тих місцях, куди збилися частки керованого пігменту.
Відео: Шкіра
При цьому в одну і ту ж комірку можна заправити пару різних за кольором чорнила, по-різному реагують на прикладена поле. Залежно від підключеного, скажімо, до прямокутної сітці з електродів напруги така "шкіра" може продемонструвати невеликий ряд мозаїк.
 |
Один із прототипів електронної шкіри, в якому паралельні і перпендикулярні ряди електродів формують малюнок "Шахова дошка". Полярність прикладеної напруги визначає колір шашечок. Що важливо, світлопропускання у прозорих ділянок такого керованого шару перевищує 50%, що краще, ніж у більшості зразків електронного паперу. Правда, час перемикання - близько секунди, але для декоративних додатків, потреб сигналізації (згадаймо той же вхідний дзвінок на телефоні) або для побудови великих інтерактивних поверхонь в будинку, "створюють настрій", - Цього цілком вистачить (фотографії Philips). |
Один з привабливих кроків проекту: автори "шкіри" порахували, що зовсім не варто гнатися за числом пікселів, що виводиться (а ніхто не сумнівається, що e-skin в деякому сенсі є екраном). Поки одні компанії нарощують дозвіл електронного паперу мало не до друкованих стандартів, голландці пішли в протилежному напрямку. Вони заявили, що для ряду додатків число пікселів можна скоротити до мінімуму, створюючи в електронній шкірі відносно великі (за мірками дисплеїв) осередки, здатні формувати нескладні малюнки та візерунки.
Зокрема, Philips поекспериментувати з шестикутними осередками (які вперше ми побачили у того ж Хейкенфельда). Всі стінки сот в такій панелі являють собою єдиний електрод № 1, а точки в центрі кожного осередку об`єднані провідним шаром в електрод № 2. Відповідно, в залежності від включеного напрямку електричного поля або його відсутності чорнило в таких осередках або рівномірно заповнюють обсяг, або збираються тонкими жилками уздовж стінок, або все перебігають всередину точок. Виходить три стану "шкіри".
Цікаво, що інженери спробували альтернативне розміщення бічних електродів в осередках, крім вже описаної шестикутної схеми. Ряд малюнків призводить до скорочення загальної поверхні електродів, а від цього залежить ступінь прозорості або затемнення панелі. На них же впливає і матеріал стінок, який сам по собі може бути прозорим чи ні.
 |
Три стану електронної шкіри зі звичайними шестикутними осередками і варіант з альтернативної розкладкою "бічних" електродів, що не збігаються зі стінками пікселів (фотографії Philips). |
На кількох експериментальних зразках e-skin її творці показали, що світлопропускання такої панелі може змінюватися від 0,1% до 85%.
Точні межі можливостей кожної моделі залежать від малюнка електродів, підібраних матеріалів для стінок, стекол і, звичайно ж, від кольору використаних чорнила.
 |
У цьому чорно-білому зразку e-skin світлопропускання перемикається між рівнями в 1% і 70%, даючи контрастність сімдесят до одного (фотографії Philips). |
На цьому голландці не заспокоїлися і придумали трюк, який до цих пір електронному папері вдавався погано. Згадаймо, як правило вона перемикає свої пікселі між парою фіксованих станів (тому такий папір в основному чорно-біла). Створення кольорових варіантів або навіть моделей, здатних показати хоча б кілька градацій сірого, вимагає істотного розширення набору контактів (щоб перемикати площа і перелік задіяних спеціальних осередків).
І без того непроста папір-дисплей ще більше ускладнюється, що тягне за собою підвищення числа кроків, за які на поверхню плівок або стекол наносяться малюнки з провідних доріжок. Також збільшується складність керуючої мікросхеми. така "папір" існує, але це шлях технології в сторону традиційних мікросхем, тобто напрямок, якого голландці якраз намагалися уникнути.
І вони знайшли вихід, що дозволяє забезпечити виведення декількох градацій сірого при дуже малому числі контактів. Замість того щоб змушувати частки чорнила бігати всередині ряду ізольованих осередків, вони віддали фарбі на відкуп увесь "плавальний басейн" оптом, а на його верхній стороні завдали тонку сітку з ряду простих лінійних електродів (від них йдуть всього два проводка - один від всіх парних рядів разом, другий від всіх непарних).
Різні комбінації прикладених напруг (це, до речі, всього частки вольта) призводять до того, що частинки чорнила формують окремі зграйки або у дна (там розташований єдиний на весь "екран" прозорий електрод), або у поверхні, причому ще й в зграйки різного розміру. Ось і готова шкіра з декількома рівнями прозорості.
 |
Схема комірки з перемиканням між декількома градаціями сірого і дослідний зразок такого варіанту e-skin (ілюстрації Philips). |
Philips мріє, що тонкі і компактні варіанти такої "шкіри" підуть на обробку мобільників, MP3-плеєрів та іншої невеликої техніки. Зауважте, мова не йде про заміну традиційного екрана. Перемикати колір навчать сам корпус, який, наприклад, може змінювати свій вигляд під час вступу дзвінка або SMS.
Відео: The SkinBook
Аналогічно можна змусити "червоніти" гарячий чайник. Більш того, оскільки електронна шкіра вміє показувати малюнки, нею можна "обернути" ігрові приставки. І тоді сама гра буде завантажувати в пам`ять консолі декоративний малюнок, який за стилем виявиться гідним обрамленням: граєте в військову стрілялку - отримаєте приставку в камуфляжній забарвленням. А плеєр, оснащений камерою, може виводити на свою поверхню малюнок зі столу, одягу або сусідніх шпалер, уподібнюючись до хамелеона. Чому б і ні?
Аналогічно можна було б змінювати забарвлення медичної техніки (магнітного томографа, наприклад), якщо це буде потрібно для заспокоєння маленьких пацієнтів, міркує Philips. Білий в звичайному стані апарат натисканням кнопки можна перетворити в квітковий луг.
 |
Мобільні та домашні додатки e-skin (ілюстрації Philips). |
"Але при цьому технологія масштабируема", - Стверджує провідний вчений Philips Research Карл-Мішель Ленссен (Kars-Michiel Lenssen).
На протилежному краю знаходяться великоформатні "вироби майбутнього", В яких також виявляться важливі простота і дешевизна системи і її ультранизьким витрата енергії. Philips міркує, що на основі e-skin можна створити інтерактивні шибки наступного покоління або новий варіант якихось інтерактивних шпалер. Загалом, яка змінює свою яскравість і колір поверхню стане в нагоді там, де потрібно не великий екран для демонстрації футбольного матчу, а просто стильний елемент оформлення інтер`єру, здатний змінюватися під настрій господаря, ситуацію або просто час доби.
Ще кузова автомобілів, покриті e-skin, могли б міняти свій колір за бажанням водія. Так само як можна було б створювати "хамелеон" стіни будинків.
При такому застосуванні e-skin зовсім не важливі і порівняно невелике число пікселів (або практично повна відсутність таких), і скромна швидкість перемикання. Зате простота виготовлення панелі і надійність технології вийде на перший план. Тому у електронної шкіри є всі шанси дістатися до практичного застосування.
E-skin офіційно була представлена минулого тижня на конференції по дисплеям (International Display Workshops 2009), що пройшла в Японії. Детальніше про електронну шкірі можна дізнатися в прес-релізі компанії і статті (PDF-документ) авторів технології в Proceeding of IDW (фото Philips). |
