Patrzysz na swój telefon. Spoglądasz na laptopa. Sprawdzasz telewizor. Twoje oczy są przyklejone do wyświetlacza LCD, LED lub plazmowego. Często zapomina się, że oryginalny, zaawansowany technologicznie wyświetlacz był pierwotnie papierem.
Chińscy wynalazcy stworzyli go w 105 r. n.e. Ten wynalazek na zawsze zmienił sposób, w jaki ludzie się komunikują. Bez papieru książki nadal byłyby jedwabnymi zwojami. Tylko bogaci mogli sobie pozwolić na umiejętność czytania i pisania. Wszyscy pozostali pozostali w ciemności.
Papier jest obecnie wszędzie. Nie da się przed nią ukryć. W tym roku świat zużył około 280 milionów ton papieru. Liczbę tę szacuje Krajowe Stowarzyszenie Kupców Papieru w Anglii. Odpowiada to 56 bilionom arkuszy papieru formatu Letter. To oszałamiająca ilość martwej materii drzewnej.
Przez 2000 lat atrament na papierze był jedynym sposobem wyświetlania tekstu i obrazów. Nadal wygrywa w przenośności. Nadal wygrywa ceną. I nie wymaga kabla sieciowego. Papier ma jednak także swoje wady. Po wydrukowaniu nie można go zmienić bez pozostawienia śladów. Nie możesz nosić w kieszeni tysiąca książek.
Naukowcy naprawiają to. Rozwijają papier elektroniczny (e-ink). Oczekuje się, że technologia ta zastąpi papier. Teraz możesz nosić swoją bibliotekę ze sobą w cienkim i lekkim urządzeniu. Może to również sprawić, że wyświetlacze komputerowe będą tańsze. Tak działa ta magia.
Jak działa e-papier
E-papier to nie magia. To jest fizyka i chemia. Oparty jest na mikrokapsułkach. Te kapsułki są małe. Zawierają naładowane cząsteczki pigmentu. Cząsteczki te poruszają się po przyłożeniu pola elektrycznego.
Pomyśl o tym jak o grupie ludzi. Niektórzy mają na sobie czarne koszule. Niektórzy mają na sobie białe koszule. Kiedy przesuniesz je na bok, czarne koszulki znajdą się na zewnątrz. Pchnij w przeciwnym kierunku, a białe koszulki znajdą się w środku. Możesz zmienić obraz, zmieniając kierunek pola.
Tworzy to statyczny obraz. Wygląda jak zadrukowany papier. Ale w przeciwieństwie do papieru jest przechowywany bez zasilania. Obraz pozostaje. Możesz przewracać strony. Możesz także wyłączyć urządzenie. Oszczędzaj energię.
Dlaczego jest to ważne dla zwykłych użytkowników?
Można by pomyśleć, że dotyczy to tylko e-booków. To jest błędne. Obszar zastosowań papieru elektronicznego rozszerza się jeszcze bardziej. Może zastąpić szklane ekrany. Szkło pęka. E-papier – nie. Jest elastyczna. Bardzo trwałe.
Dla studentów oznacza to jedno urządzenie zamiast 10 ciężkich podręczników. Dla podróżujących oznacza to mniejszą wagę. Oznacza to mniej odpadów papierowych dla planety. Efekt ekologiczny jest znaczący. Przestajemy wycinać lasy. Przestajemy przewozić ciężkie książki przez oceany.
Technologia jest bardzo blisko. Jest bardzo blisko. Stoimy u progu nowej ery. Papier nie zniknie z dnia na dzień. Ale nie jest już królem informacji. E-papier nabiera tempa. Jest cicha. Jest energooszczędny. I jest gotowy, aby zająć miejsce Twojej książki.
E Ink i Xerox konkurują o określenie przyszłości technologii wyświetlaczy, ale ich podejście do rozwoju e-atramentu ujawnia interesujące różnice w filozofii projektowania. Obie firmy mają siedziby w głównych ośrodkach technologicznych Cambridge i Palo Alto, ale prawdziwa historia kryje się w chemii zawartej w butelkach z atramentem.
Na pierwszy rzut oka ten e-liquid wygląda jak zwykły tusz do drukarki. Jest ciemna. Jest płynny. Ale jeśli przyjrzysz się uważnie, zobaczysz złożony system, który można przebudować na polecenie. Podstawowy mechanizm opiera się na trzech wspólnych elementach:
- Mikrokapsułki (lub wgłębienia) działają jak pojedyncze piksele.
- Tusz lub zawiesina olejowa wypełnia te ubytki.
- Mikrokulki zawierające ujemnie naładowane barwniki unoszą się w zawiesinie.
To nie magia. To jest elektrostatyka. Atrament ten można aplikować na podłoża elastyczne w taki sam sposób, jak zwykły tusz na papierze. W książkach cyfrowych podkładami są bardzo cienkie plastikowe arkusze. Cała strona jest pokryta tym tuszem i podzielona na siatkę przypominającą papier milimetrowy. Każda komórka działa jak piksel i jest podłączona do mikroelektroniki wbudowanej bezpośrednio w plastikowy arkusz.
Ładując specjalne urządzenia mikroelektroniczne, system manipuluje mikrokapsułkami, tworząc tekst lub obrazy. Rezultatem jest wyświetlacz, który nie wymaga podświetlenia.
Technologia E-ink: piłka plażowa i piłeczka do ping-ponga
E Ink wyjaśnił swoją technologię za pomocą prostej analogii i wyjaśnił, dlaczego e-papier nie emituje światła. Wyobraź sobie miliony przezroczystych piłek plażowych. Każda piłeczka wypełniona jest setkami maleńkich białych piłeczek pingpongowych i niebieską płynną farbą.
Patrząc na piłkę plażową z góry, wyraźnie widać białą piłeczkę pingpongową na powierzchni. Piłka wygląda na białą.
Patrząc od dołu, dominuje niebieski barwnik. Piłka wygląda na niebieską.
Na tym właśnie polega istota metody E Ink. Po przyłożeniu ładunku dodatniego na powierzchnię wypływają ujemnie naładowane białe kulki. Odwrócenie ładunku powoduje pojawienie się niebieskiego barwnika. Piksele zmieniają kolor w zależności od tego, który element zostanie przesunięty do przodu. Ponieważ jest to wyświetlacz bistabilny, może pomieścić obraz bez zużywania energii.
Jednocześnie Xerox wybiera inną ścieżkę. Chociaż głównym celem jest elektryczna zmiana układu cząstek, podejście do uzyskania wyświetlaczy o wysokim kontraście i szybkich częstotliwościach odświeżania różni się od modelu perełek i cieczy firmy E Ink. Obecnie skupiają się na integracji tych technologii z większymi obiegami dokumentów i wyspecjalizowanymi wyświetlaczami.
Dlaczego jest to ważne dla zwykłych użytkowników?
Różnice pomiędzy tymi technologiami nie są jedynie kwestią akademicką. To wpływa na sposób, w jaki czytamy. E Ink został zaprojektowany z myślą o czytelności w świetle słonecznym i efektywności energetycznej. Analogia do piłki plażowej wyjaśnia, dlaczego e-papier wygląda jak prawdziwy papier. Nie emituje światła. Odbija otaczające światło.
Dla użytkowników oznacza to, że urządzenie będzie działać tygodniami na jednym ładowaniu. Oznacza to również, że Twoje oczy nie będą się męczyć, nawet jeśli będziesz czytać przez dłuższy czas. Technologia ta nie jest przeznaczona do tworzenia jasnego wyświetlacza o wysokiej częstotliwości odświeżania do gier. Został zaprojektowany tak, aby zapewnić spójny, papierowy interfejs użytkownika dla tekstu.
W miarę udoskonalania swoich metod różnica między papierem cyfrowym a fizycznym stale się zmniejsza. Atrament już istnieje. Pytanie nie brzmi już, czy to działa, ale kto jest właścicielem standardu.
Twórz cyfrowe strony, korzystając z technologii E Ink i Xerox
Wyobraź sobie pole usiane tysiącami nadmuchiwanych piłek. Teraz wyobraź sobie małą piłeczkę do tenisa stołowego poruszającą się pomiędzy górą i dołem tych piłek. Kolor pola się zmienia. Jest to podstawowa zasada technologii wyświetlaczy E Ink.
W rzeczywistości wszystkiego jest znacznie mniej. Te mikrosfery mają tylko 100 mikronów szerokości. Na cal kwadratowy przypada około 100 000 takich cząstek. Każda kapsułka zawiera setki fragmentów barwnika. Wczesne prototypy wykorzystywały białe chipy i niebieski atrament. Celem jest stworzenie kolorowego wyświetlacza.
Ładunek elektryczny określa położenie żetonów. Albo idą w górę, albo idą w dół. W górę? Biały. W dół? Widz widzi ciemny atrament. Tekst tworzony jest przy użyciu wzoru białych i ciemnych kolorów.
Xerox opracowuje własną wersję. Nazywają to e-papierem. Rozwój rozpoczął się w latach 70-tych. Zamiast pływających odprysków farby stosuje się mikroskopijne perełki. Jedna strona jest czarna, druga biała. Ładunek elektryczny wiruje piłkę. Strona zmienia kolor z czarnego na biały. Xerox produkuje arkusze gumy do książek cyfrowych. Małe kuleczki unoszą się w nich w oleistej cieczy.
Problem z okablowaniem
Stworzenie e-booka to trudne zadanie. Strony muszą być podłączone do źródła ładunku elektrycznego. Strony powinny pozostać cienkie jak papier. E Ink jest pionierem w tej dziedzinie. Zawarła umowę z firmą Lucent Technologies, która przyznała jej prawo do stosowania tranzystorów plastikowych. Te drobne elementy są drukowane bezpośrednio na kartce. Zapewniają ładunek elektryczny potrzebny chipowi E Ink do zmiany kolorów.
Święty Graal cyfrowego czytania
Marzeniem jest stworzenie eBooka, który będzie w stanie automatycznie formatować treść. Czytelnicy przewracają strony jak zwykłe papierowe. Czytasz Stary człowiek i morze. Następnie możesz bezprzewodowo pobrać Harry’ego Pottera. Dyrektor generalny E Ink, Jim Iuliano, przewidział to w 2003 lub 2004 roku.
Xerox planuje zainstalować urządzenia pamięci masowej na grzbiecie książki. Użytkownicy mogą przełączać się pomiędzy 10 książkami przechowywanymi na urządzeniu.
Ta zmiana dotyczy nie tylko książek. Może także zaprzestać wydawania gazet. Koniec z wyrzucaniem papierowych gazet przez okno samochodu. Zaawansowany technologicznie kurier naciska przycisk. Każdego ranka aktualizowane są jednocześnie tysiące gazet elektronicznych. Wyglądają jak papier. W dotyku przypominają papier. Nie ma na nich żadnych plam. Do recyklingu nie jest potrzebny kosz na śmieci.
Poza książkami: telefony i znaki
Przed pojawieniem się książek cyfrowych rynkami docelowymi E Ink były telefony komórkowe, urządzenia PDA (osobiste asystenty cyfrowe), pagery i zegarki cyfrowe. Motorola zapewniła wsparcie finansowe. E Ink ma trzy zalety w porównaniu z obecnymi typami wyświetlaczy:
- Niskie zużycie energii
- Elastyczność
- Czytelność
Firma E Ink wypuściła swój pierwszy produkt, wielkopowierzchniowy panel wyświetlacza Immedia w 1999 roku. Znaki te zużywają jedynie 0,1 wata mocy. 100-watowa żarówka wystarczy do zasilenia 1000 takich znaków.
W urządzeniach przenośnych E Ink zużywa od 50 do 100 razy mniej energii niż ekrany LCD. Energia jest zużywana tylko wtedy, gdy zmienia się obraz. E-booki pozwalają na przeglądanie tego samego tekstu bez konieczności ładowania przez kilka tygodni.
Atramentem można drukować na dowolnej powierzchni. Ściany. Billboardy. Etykiety produktów. Koszulki. Właściciele domów mogą zmieniać tapetę cyfrową za pomocą sygnałów. Elastyczność pozwala na tworzenie zwijanych wyświetlaczy dla elektroniki.
Czytelność i rozdzielczość
E-ink jest łagodniejszy dla oczu. Imituje drukowany tekst. Xerox i E Ink wymagają wyższej rozdzielczości, aby umożliwić drukowanie w mniejszych rozmiarach. Monitory Xerox mają rozdzielczość 200 dpi. Jest to dwukrotnie większa rozdzielczość niż w przypadku standardowego ekranu LCD. Drukowane tranzystory Lucenta powinny pomóc E Ink osiągnąć rozdzielczość porównywalną z drukowanymi książkami.
Deweloperzy nie oczekują, że ludzie od razu zrezygnują z papieru i ekranów. E-ink będzie działał równolegle z tradycyjnymi metodami. Wpływ na branżę wydawniczą może sięgać wielu miliardów dolarów.
