Πώς λειτουργούν οι οθόνες ηλεκτρονικού χαρτιού που έχουν οι ηλεκτρονικοί αναγνώστες (video)

Ο Sriram Peruvemba της E Ink δείχνει πόσο λεπτή είναι μια οθόνη
ηλεκτρονικού χαρτιού.

Στη φετινή έκθεση ηλεκρονικών IFA στο Βερολίνο ο Sriram Peruvemba, αντιπρόεδρος marketing της E Ink, μίλησε στον blogger Charbax για το πώς λειτουργούν οι οθόνες ηλεκτρονικού χαρτιού που χρησιμοποιούνται στους ηλεκτρονικούς αναγνώστες καθώς και για τις πωλήσεις οθονών και τις βελτιώσεις στην τεχνολογία που θα δούμε σύντομα. Η E Ink, ταϊβανέζικης ιδιοκτησίας, είναι η πρώτη εταιρεία που κατασκεύασε οθόνες ηλεκτρονικού χαρτιού για εμπορική χρήση και σήμερα κατασκευάζει περισσότερο από το 90% των οθονών για ηλεκτρονικούς αναγνώστες. Τις οθόνες της έχουν όλοι οι δημοφιλείς ηλεκτρονικοί αναγνώστες, όπως τα Kindle, οι Sony Reader, το Nook και το Kobo.

Σύμφωνα με τον Sriram Peruvemba, η E Ink υπολογίζει να πουλήσει 25 με 30 εκατομμύρια οθόνες ηλεκτρονικού χαρτιού το 2011. Το 2010 είχε πουλήσει 10 εκατομμύρια οθόνες από 3 εκατομμύρια το 2009, 1 εκατομμύριο το 2008 και 300 χιλιάδες το 2007 (έτος που το Amazon ξεκίνησε να πουλάει το Kindle). Κάθε χρόνο δηλαδή τριπλασιάζει τις πωλήσεις της και, αντίστοιχα, κάθε χρόνο ο αριθμός των ηλεκτρονικών αναγνωστών που πουλιούνται τριπλασιάζεται.
Όπως φαίνεται και από την οθόνη που δείχνει στο βίντεο, η ίδια η οθόνη είναι από πλαστικό και είναι εύκαμπτη και εξαιρετικά λεπτή. Οι οθόνες Pearl, που έχουν σήμερα οι πιο δημοφιλείς ηλεκτρονικοί αναγνώστες, έχουν πάχος 0,2 χιλιοστά (200 μικρόμετρα) και οι νεότερες οθόνες Τriton έχουν περίπου το μισό πάχος, όσο περίπου και ένα φύλλο χαρτί.
Η E Ink σχεδιάζει να αυξήσει την ανάλυση της οθόνης από 167dpi (κουκίδες ανά ίντσα, ένα iPad έχει ανάλυση 132dpi ) σε 300 dpi με νέους controllers, τα τσιπάκια που ελέγχουν την οθόνη, που κατασκευάζει η Epson. Με 300 dpi ανάλυση η οθόνη ηλεκτρονικού χαρτιού έχει καλύτερη αντίθεση (κονστράστ) από ένα χαρτόδετο (paperback) βιβλίο. Η μεγαλύτερη ανάλυση θα οδηγήσει σε καλύτερη απεικόνιση εικόνων, χαρτών και φωτογραφιών. Μια άλλη βελτίωση είναι η αντικατάσταση του γυάλινου ηλεκτρονικού κυκλώματος πάνω στο οποίο επικολλάται η οθόνη ηλεκτρονικού χαρτιού από πλαστικό, έτσι ώστε να είναι ελαφρύτερη και πιο ανθεκτική. Τέλος, οι οθόνες έγχρωμου ηλεκτρονικού χαρτιού έχουν αρχίσει να παράγονται μαζικά, παρόλο που δεν έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως σε εμπορικές συσκευές.
Όπως φαίνεται και στο βίντεο, το ηλεκτρονικό χαρτί της E Ink χρησιμοποιείται εκτός από ηλεκτρονικούς αναγνώστες σε ρολόγια, διαφημιστικές πινακίδες, δευτερεύουσες οθόνες κινητών τηλεφώνων, στικάκια USB και πιστωτικές κάρτες.
Η ιστορία του ηλεκτρονικού χαρτιού
Το ηλεκτρονικό χαρτί αναπτύχτηθηκε για πρώτη φορά τη δεκετία στο Palo Alto Research Center της Xerox (Xerox PARC), στο ίδιο μέρος όπου είχε αναπτυχθεί και ο πρώτος υπολογιστής με γραφικό περιβάλλον για το χειρισμό του (GUI), μια ιδέα που είχε δει ο Steve Jobs σε επίσκεψή του στο ερευνητικό κέντρο και μετέφερε αργότερα στους υπολογιστές Macintosh της Apple.
Όμως το ηλεκτρονικό χαρτί που παράγει η E Ink και χρησιμοποιείται στους ηλεκτρονικούς αναγνώστες είναι μια διαφορετική τεχνολογία, η ηλεκτροφορητική οθόνη που ανακαλύφτηκε τη δεκαετία του 1990 από τον Joseph Jacobson στο MIT. Ο Jacobson ήταν το 1997 συνιδρυτής της εταιρείας E Ink που δύο χρόνια αργότερα συνεργάστηκε με τη Philips για να αναπτύξει την τεχνολογία. Το 2005 η Philips πούλησε τη συμμετοχή της στην Prime View International, που το 2007 εξαγόρασε πλήρως την E Ink. H Prime View International, που δραστηριοποιείται επίσης στις μικρού και μεσαίου μεγέθους οθόνες TFT-LCD,  έχει μετονομαστεί σε E Ink Ηοldings και ανήκει στον ταϊβανέζικο όμιλο Yuen Foong Yun, μια από τις μεγαλύτερες εταιρείες παγκοσμίως στην παραγωγή χαρτιού. Η μεγαλύτερη εταιρεία κατασκευής οθονών ηλεκτρονικού χαρτιού είναι επομένως ιδιοκτησία μιας μεγάλης εταιρείας παραγωγής παραδοσιακού χαρτιού.

Ηλεκτρονικό χαρτί: οι κάψουλες με τα μαύρα και τα λευκά σωματίδια
πολώνονται με το ρεύμα που περνά από τα ηλεκτρόδια

Πώς λειτουργεί η οθόνη ηλεκτρονικού χαρτιού

Η ηλεκτροφορητική οθόνη ηλεκτρονικού χαρτιού της E Ink αποτελείται από εκατομμύρια  μικροκάψουλες με πλάτος όσο μια τρίχα περίπου μέσα στις οποίες υπάρχει διάφανο υγρό και μαύρα και λευκά σωματίδια. Για σχηματιστεί η επιφάνεια της οθόνης, οι κάψουλες περιβάλλονται από πλαστικό (ένα στρώμα υγρού πολυμερούς) που στη συνέχεια περικλείεται ανάμεσα σε δύο στρώματα ηλεκτροδίων, ένα διαφανές (η μπροστά όψη της οθόνης) και ένα αδιαφανές (η πίσω όψη). Η οθόνη παράγεται σε μεγάλων διαστάσεων ρολά τα οποία κόβονται στη συνέχεια στις επιθυμητές διαστάσεις.  Με την ηλεκτροφόρηση, το διαχωρισμό των σωματιδίων με ηλεκτρονικό ρεύμα που περνάει στιγμιαία από τα ηλεκτρόδια που βρίσκονται μπρος και πίσω από την οθόνη, έρχονται στην επιφάνεια τα μαύρα σωματίδια και αποκτά η οθόνη μαύρο χρώμα. Είναι εφικτό κάθε κάψουλα να μην έχει όλα τα μαύρα σωματίδια στην επιφάνεια και έτσι δημιουργούνται οι κλίμακες του γκρι.

Τα μέρη που απαρτίζουν την οθόνη ηλεκτρονικού χαρτιού
Πολλές κάψουλες σχηματίζουν ένα pixel.

Το χρώμα προέρχεται από την εφαρμογή πάνω στην ασπρόμαυρη οθόνη ενός φίλτρου χρωμάτος. Το φίλτρο περιλαμβάνει πράσινα, μπλε, κόκκινα και λευκά υπο-pixel, που συνδυάζονται για να δημιουργήσουν ένα έγχρωμο pixel. Αυτή τη στιγμή μπορούν να απεικονιστούν ως 4096 χρώματα σε μια έγχρωμη οθόνη ηλεκτρονικού χαρτιού.

Η εφαρμογή του φίλτρου χρώματος

Στη συνέχεια το ηλεκρονικό χαρτί επικολλάται πάνω σε ένα γυάλινο ηλεκτρονικό κυκλωμα για να σχηματιστεί η οθόνη που βλέπουμε στις συσκευές.

Καθώς δεν υπάρχει οπίσθιος φωτισμός της οθόνης, κάτι που την κάνει ιδιαίτερα ξεκούραστη για ανάγνωση, απαιτείται εξωτερικός φωτισμός για να διαβαστεί η οθόνη, όπως δηλαδή και σε ένα χάρτινο βιβλίο. Η χρήση ηλεκτρικού ρεύματος στιγμιαία κατά την αλλαγή σελίδας έχει σα συνέπεια να καταναλώνεται ελάχιστη ενέργεια και η μπαταρία ενός ηλεκτρονικού αναγνώστη να διαρκεί μέχρι και δύο μήνες. Αντίθετα με τις οθόνες που χρησιμοποιούνται στους υπολογιστές (TFT-LCD), η οθόνη ηλεκτρονικού χαρτιού έχει επίσης το πλεονέτημα ότι δε θαμπώνει (glare) κάτω από τον ήλιο σε εξωτερικούς χώρους. Το ηλεκτρονικό χαρτί από την άλλη δεν υποστηρίζει ακόμα τόσο πολλά και έντονα χρώματα όσο οι οθόνες των υπολογιστών, που έχουν εκατομμύρια και όχι χιλιάδες χρώματα. Επίσης, είναι πιο αργό στην αλλαγή της εικόνας στην οθόνη (π.χ. όταν γυρίζουμε σελίδα), αν και πρόσφατα έχουμε δει ακόμα και βίντεο ή παιχνίδια σε ηλεκτρονικούς αναγνώστες, που όμως δεν είναι ακόμη εμπορικά διαθέσιμοι.