Zasada działania papieru elektronicznego

Technologia papieru elektronicznego jest wynikiem połączenia wieloletniej pracy naukowców w dziedzinie chemii, fizyki, oraz elektroniki. Obecnie możemy ją podzielić na trzy kategorie :

e-czytniki: czyli urządzenia z ekranem wykonanym z papieru elektronicznego, które są końcowym produktem trafiającym do rąk klientów. Sam e-papier bez dodatkowej elektroniki i oprogramowania jest bezużyteczny, dlatego jest dostępny w postaci zintegrowanego urządzenia. Do tej kategorii należy zaliczyć również przyszłe produkty i zastosowania.

e-papier: Ogólnie jest to cienka elastyczna dwuwarstwowa folia wykorzystująca zjawisko elektroforezy- przemieszczanie się zanurzonych w płynie cząsteczek pod wpływem pola elektrycznego. Pomiędzy warstwami foli umieszczony jest e-tusz (ang. e-Ink ), trzeci najważniejszy element technologii.

e-Ink : jest opatentowanym materiałem, który stanowi sedno działania e-papieru. Głównym składnikiem są miliony mikrokapsułek o średnicy ludzkiego włosa. Każda mikrokapsułka jest wypełniona przezroczystym płynnym polimerem oraz białymi i czarnymi cząsteczkami o średnicy 1 mikrometra. Mikrocząsteczki posiadają niewielki ładunek elektryczny, białe ujemny ,a czarne dodatni. Ujemne najczęściej wykonane są z naturalnie białego dwutlenku tytanu, który doskonale odbija światło i bywa również stosowany jako barwnik zwykłego papieru. E-Ink jest obecnie najpowszechniejszym i najlepiej dopracowanym rozwiązaniem kapsułkowania cząsteczek i barwnika, stosowanym także przez inne firmy.

Wspomnianą mikrokapsułkę najłatwiej wyobrazić sobie jako przezroczystą piłkę plażową wypełnioną białymi i czarnymi piłeczkami ping pongowymi. Kiedy patrzymy na piłkę od góry wymieszane ping pongi dają wrażenie szarości.. Jeśli natomiast je poukładamy, białe na górze, a czarne na dole to patrząc na piłkę plażową od góry tym razem będzie ona biała. W momencie gdy mamy milion takich piłek i pokryjemy nimi obszar np. boiska to sterując ułożeniem ping pongów w piłkach, boisko będzie zmieniać kolor z czarnego na biały i odwrotnie, a pojedyncza piłka będzie pełnić rolę piksela.. Ponieważ mikrokapsułki tak jak piłki plażowe wypełnione ping pongami nie emitują żadnego promieniowania, mówimy że ekran z e-papieru nie świeci jak tradycyjne wyświetlacze, tzn. jest ekranem odbiciowym, a nie transmisyjnym. Likwiduje to powód zmęczenia naszych oczu.

Pozostaje tylko kwestia sterowania ułożeniem naszych ping pongów. Jak już wspomnieliśmy e-papier jest wyświetlaczem elektroforetycznym, złożonym z dwóch warstw „foli” i milionów mikrokapsułek między nimi. Do kontrolowania koloru kapsułek wykorzystywana jest matryca tranzystorów cienkowarstwowych TFT. Dotychczas matryce TFT były wytwarzane na sztywnych podłożach krzemowych i m.in. dlatego większość e-czytników nie jest elastyczna. Problem ten jednak został już rozwiązany przez firmę polimer Vision, produkującą elastyczne matryce TFT.

Wracając do e-papieru, mikrokapsułki są umieszczone między dwiema równoległymi , przewodzącymi powierzchniami oddalonymi od siebie o ok. 10 do 100 mikrometrów. Obie są podzielone na elektrody, a każda para elektrod umieszczonych po obu stronach odpowiada jednemu pikselowi. Ponieważ piksel odpowiada mikrokapsułce, w efekcie każda kapsułka znajduje się pomiędzy parą elektrod. Przykładając napięcie do odpowiedniej pary elektrod sterujemy pikselem. Ujemne napięcie na zewnętrznej elektrodzie (oglądanej) odpycha białe cząsteczki „ping pongi” do podstawy lokalnej kapsułki i przyciąga czarne, naładowane dodatnio. Tym samym piksel staje się czarny, odwrócenie napięcia powoduje efekt odwrotny i piksel staje się biały. Gdy napięcie oddziałuje na cząsteczki odpowiednio krótko, wtedy nie wszystkie zostaną przyciągnięte, a ich mieszanina da kolor szary. Obecnie osiągnięto szesnastostopniową skalę szarości. Jednak e-papier nie musi być szary, w laboratoriach są już testowane jego kolorowe wersje. Podstawowa różnica to piksel złożony z trzech kapsułek między parą elektrod : biało-czerwonej, biało-zielonej i biało-niebieskiej zamiast jednej biało-czarnej.

Obecnie największym problemem technologii, który stoi na przeszkodzie do stworzenia mobilnych giętkich, rolowanych telewizorów i multimedialnych wyświetlaczy, jest czas przełączania obrazu. Dochodzi on do 1s, gdy konkurencyjne technologie, jak LCD, są 1000 razy szybsze.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *