Mellékleteink: HUP | Gamekapocs
Keres

A holnap sztárja: az elektronikus papír

Bányai György, 2009. augusztus 17. 13:05
Ez a cikk több évvel ezelőtt születetett, ezért előfordulhat, hogy a tartalma már elavult.
Frissebb anyagokat találhatsz a keresőnk segítségével:

Az elektronikus papír előtt még igen rögös út áll, a technológia ugyanis közel sem érett. A magas kontraszt és a fogyasztás nélküli megjelenítés problémáját már megoldották a mérnökök, de a kijelzők képességein van még mit csiszolni. Cikkünk a legfontosabb technológiákon fut át.

Az újranyomtatható papír

Az elektronikus papír fejlődése egészen 1970-es évekig nyúlik vissza, a technológiát akkoriban a mostanitól eltérő módon értelmezték, mely a háttérvilágítás és az állandó képfrissítés szükségtelenségét azonban a mai napig megőrizte. Ez a két jellemző az e-papírt a jövőben is megkülönbözteti majd az többi kijelzőtől. Nicholas K. Sheridon a Xerox Palo Alto Research Centerben 1974-ben alkotta meg a Gyricont, az első elektronikusan újrahasznosítható papírt, mely tartalmát több ezerszer válthatta. Egyes mai könyvolvasókhoz hasonlóan a Gyricon pixeleiben is apró minikapszulák forogtak az olajban aszerint fordítva fekete vagy fehér felüket az olvasó elé, hogy milyen töltést kaptak.

A kép, vagy szöveg törléséhez és újraírásához szükséges eszköz olyan volt mint egy printer és ahhoz hasonlóan is működött, csak épp a tintapatron helyett elektromos áram hozta létre a tatalmat. A "nyomtatóból" kivett lap aztán hagyományos papírként volt használható, igaz, a rajta megjelenő csekély felbontás miatt inkább tömegek által olvasható, nagyméretű információs panelekként képzelték a termék jövőjét. A Gyricon már a múlté, fejlesztését 2005-ben pénzügyi okokra hivatkozva leállították.

A mai e-bookolvasók az alapelvet tekintve nem különböznek sokban a Gyricontól, azonban az elektromos töltést létrehozó rétegek ma már a kijelző alá és fölé kerültek, tehát a képet nem egy külső készülék hozza létre. Természetesen a felső réteg átlátszó annak érdekében, hogy a kapszulák által kirajzolt képet ne takarja el semmi. A felbontás is nőtt, az oldalunkon korábban tesztelt Koobe könyvolvasó 800x600 képpontnyi információt jelenít meg, ráadásul  egy képponton belül több elektróda használatával alkalmas a szürkeárnyalatok megjelenítésére is.

Az elektronikus papír ma tehát a könyvolvasók megjelenítője, amelyeken a hagyományos papírhoz hasonlóan a fény visszaverődésével válik olvashatóvá a szöveg. Maga a panel több, egymástól jól elkülöníthető állapottal rendelkezik, ahol a fényt nagyobb részben elnyelő pixelek formálják a betűket, illetve az ábrákat. Egységes technológia nem létezik, azonban az elektronikus papírok közös jellemzője, hogy csak akkor fogyaszanak áramot, amikor a megjelenő tartalom változik, ezt követően a kép megőrzéséhez nincs szükség energiára, a panel állapota stabil, és a környezeti fény teszi láthatóvá a szöveget, képeket.

A kijelzők jelenlegi fejlettségi szintjén azonban az előnyök mellé hátrányok is társulnak, a kép kirajzolása ugyanis még nem elég gyors ahhoz, hogy mozgóképet jelenítsünk meg rajta. ahogyan a színpaletta is szegényes, így fotókhoz sem alkalmas még az e-papír. A flexibilis panelek fejlesztése mellett épp a sebesség növelése az, ami mostanában a fejlesztőket leköti, biztosak lehetünk benne, hogy az egyre olcsóbb termékek jobbá is válnak az elkövetkezendő években. A színes panelek is közelednek, ezeknél a színek előállítása nem okoz azonban nagy fejtörést, mindössze egy színszűrő réteg is elég, na meg persze a háromszoros felbontás, hiszen ezeknél a kijelzőknél egy pixel már három (zöld, piros és kék) alképpontból áll.

Technológia

Az elektronikus papírok technológiája és a gyártási folyamat jelenleg nem tartozik a legjobban dokumentált területek közé, így pontos ismertetésük sem könnyű feladat. A cégek, mint a piacvezető E Ink Corporation féltve őrzik titkaikat. Ezek a titkolt információk a kapszulák létrehozásának módjához, ezeknek a hordozóba ágyazásához, illetve magához az elektroforézishez, tehát ahhoz a fizikai fogalomhoz köthetők, mely leírja, hogy az elektromos töltéssel rendelkező részecskék miképp mozdulnak el az erőtérben, mely alapján elválaszthatók egymástól a különböző nagymolekulák, vagy jelen esetben a pigmentrészecskék.

Ezekben a kijelzőkben titán-dioxid részecskék mozognak színezett szénhidrogén-alapú olajban. Attól függően fehér vagy fekete egy képpont, hogy a panel látható oldalán a titán-dioxid részecskék, vagy az olaj van túlsúlyban, hiszen a két anyag fényelnyelő tulajdonságai lényegesen különböznek egymástól. Ha az elektródák képelemenként képesek egymástól eltérő feszültségre, a képtartalom nem csak egész felületén teljes fehéret és feketét jelentheti, mert a pixelek egymástól eltérő állapotot is felvehetnek. Ennek eredménye, hogy a kijelzőn értelmezhető információ jelenik meg. Ezeknél a kijelzőknél elég volt a panel egyik (alsó) oldalán elhelyezni az elektródákat, mert a fehér színű részecskéket elég volt a fekete színt adó olajban alulra vonzani.

Az 1997-ben alapított E Ink Corporation pozitív töltésű fehér és negatív töltésű fekete pigmentrészecskéket is alkalmaz, melyek átlátszó folyadékban változtatják az elektromos töltés hatására a helyzetüket - ilyen kijelző található a Sony és az Amazon könyvolvasóiban is, becslések szerint az E Inkké a piac jelenleg 90 százaléka. A részecskék vándorlásához azonban idő kell, jóval több, mint amennyit az LCD-kijelzők kristályainak sorba rendezése igényel, az e-papír filmnézéshez ma még túl lassú. Egy 800x600 képpontos fejlett panel válaszideje milliszekundumok helyett tizedmásodpercekben mérhető - vagyis szemmel követhető sebességű.

Ez a kedvezőtlen tulajdonság amellett, hogy statikus tartalmak - mint amilyen egy könyv oldala - megjelenítéséhez már elegendő, sajnos gátolja olyan felhasználói felületek alkalmazását, amik a navigációhoz nem gombokat, hanem mondjuk gyorsan mozgó egérmutatót használnak, ezért jellemzően fizikailag is megnyomható gombok segítségével navigálhatunk a termékek menüjében. E kedvezőtlen tulajdonság miatt az olvasni kívánt sorokat nem görgethetjük, helyette lapozásnál a teljes oldalak cserélődnek. Ennek ellenére olyan készülék is van, melynek panele érintésérzékeny és még rajzolhatunk is rá.

Hibrid megközelítés

A jövőben olyan kijelzőkkel is találkozhatunk majd, melyek válaszideje megközelítheti az LCD-kijelzőkét. Az aktív mátrix vezérlésű, egyfajta koleszterikus (koleszterol-származékot tartalmazó) folyadékkristályos panel lehetővé teszi a felhasználó számára, hogy váltogasson a hagyományos, videovisszajátszására is alkalmas, és a statikus megjelenítésű e-papír funkciók közt. A Samsung Electronics még kezdetleges stádiumban lévő, 10,2 hüvelykes panelje mindössze 320x240 pixeles felbontással rendelkezik, és 64 szín megjelenítésére képes, miközben válaszideje 25 milliszekundum. Dinamikus módban hagyományos LCD-panelként működik, míg memóriamódban megjegyzi a kirajzolt képet, és megnöveli a megjelenítő réteg reflektivitását, így megszüntethető a tápellátás anélkül, hogy elfelejtené a képet, vagy háttérvilágítás hiányában az olvashatatlanná válna.

A királis nematikus LCD-nek is hívott megoldás koncepciója, hogy a folyadékkristályok úgy rétegeződnek vékonyan egymásra, hogy a kristálymolekulák tengelyei párhuzamosak egy rétegen belül, és az egyes rétegek egymáshoz képest periodikusan elfordulnak, vagyis spirálisak. Ebből következően egy bizonyos rétegszámot követően egy teljes, 360 fokos fordulat következik be, ami a periódus hossza.

A trükk az, hogy a periódus térbeli hosszát a spirális struktúra csavarásával, vagyis az egyes rétegek relatív elfordulásának szabályozásán keresztül manipulálni lehet, például elektromossággal és hővel. Mivel a koleszterikus folyadékkristály molekulák megváltoztatják a fény polarizációját, ezzel egy, a fény hullámhosszát, azaz színét közvetlenül szabályozni képes rendszert, mely ráadásul egyedi optikai tulajdonságként stabil reflektív állapotba is küldhető. A kijelző még nem alkalmas kereskedelmi használatra, felbontása alacsony, színpalettája szegényes, frissítési ideje lassú, a csapásirány azonban egyértelmű: az általános célú kijelzőket kell e-papír képességekkel beoltani. A Samsung leszögezte, hogy a hagyományos, az E Ink által is képviselt megközelítés a korlátozott alkalmazhatóság miatt nem érdekli.

Zárszó

Az e-papír előtt még hosszú út áll, mire tömegesen, általános célból alkalmazhatóvá válik a hétköznapokban is, az Amazon és Sony olvasóinak kereskedelmi sikerei - több százezer darabot értékesítettek már - azt jelzik, hogy már a nem is olyan távoli jövőben nagy változásokat okozhat szövegolvasási szokásainkban a technológia. A vállalatok dollár tízmilliókat ölnek kutatás-fejlesztésbe, és egyre több cég jut a kereskedelmi termelés közelébe különféle színes, hajlékony kijelzőkkel.

Az e-papír kijelzők nem csak elektronikus könyvolvasókban, hanem egyéb termékekben is feltűntek már, ráadásul ezek némelyike már több éve bemutatkozott a piacon és nem csak az adott termékkategória legdrágább termékei között, hanem akár a legolcsóbb modelleknél is. A Motorola 2006 negyedik negyedévében mutatta be azt a belépőszintű mobiltelefonját, mely elsőként alkalmazta az e-papír kijelzőt, igaz, a telefonban megjelent változat épphogy csak használható volt. A kijelzőn borzalmas módon, digitális órákhoz hasonlóan, két sorban, hét szegmensből álló karakterek alkottak szavakat, amiknek csak 6 karaktere fért el a kijelzőn. A mobil természetesen ettől még telefonként állta a sarat és a kijelzője tökéletes volt arra, hogy megismerjük azt a kontrasztot, amit a technológia nyújtani képes. A mobil mellett van már példa karórára és USB-kulcsra is.

Az alkalmazhatósági területek is kreativitást igényelnek, hiszen a könyv- és újságolvasók mellett számos lehetőség nyílhat például a hirdetési vagy információs felületekként történő hasznosításra, vagy mobil eszközökhöz hordozható másodlagos kijelzőnek, vezeték nélküli összeköttetéssel. A tankönyvek és a könyvtárak a jövőben bitekben tárolhatók, ezért még a környezetünk is fellélegezhet, több fa, több erdő úszhatja meg a kivágást. Az irodákban a nyomtatás minimalizálható, azok is kényelmesen olvashatják a dokumentumokat, akik a monitort nem szeretik, és eddig minden e-mailt vagy szöveget kinyomtattak. A papírmentesebb iroda tehát közelebb van mint valaha, nem beszélve azokról a területekről, melyek szintén élvezhetik a technológia által nyújtott előnyöket: pár év múlva akár a sarki zöldséges is írhatja a gyümölcsök közé szúrt elektronikus papírra az árait, ha akarja.