Εμφάνιση κινούμενων εικόνων στα e-paper

Από σελίδα του PhysicsWeb, 25 Σεπτεμβρίου 2003

Οι φυσικοί στο τμήμα ερευνών της Philips στην Ολλανδία έχουν αναπτύξει μια νέα τεχνολογία, που ονομάστηκε ηλεκτροεφύγρανση (electrowetting), για να κάνουν ηλεκτρονικό χαρτί (e-paper) τέτοιο που θα μπορούσε να εμφανίσει κινούμενες εικόνες.

Ο Robert Hayes και ο Johan Feenstra λένε ότι η ηλεκτρονική τεχνική που χρησιμοποιούν θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να κάνει μια οθόνη που να είναι τέσσερις φορές φωτεινότερη από τις οθόνες των υγρών κρυστάλλων (LCD) που χρησιμοποιούνται στα κινητά τηλέφωνα. Η προσέγγισή τους αυτή στηρίζεται στη χρησιμοποίηση χαμηλών τάσεων για να κινήσει μια χρωματισμένη ταινία λαδιού (R A Hayes and B J Feenstra 2003 Nature 425 383).

Μικροσκοπικά σημεία που ταξινομούνται κατά στήλες και σειρές στο χαρτί μπορούν να αλλάξουν χρώματα ακριβώς σε 10 χιλιοστά του δευτερολέπτου. Αλλά προτού μπορέσει η εφαρμογή να ξεκινήσει οι ερευνητές χρειάζονται να επινοήσουν ένα σύστημα για να ελέγξει τις γρήγορες μεταβολές του κάθε σημείου.

Το ηλεκτρονικό χαρτί συνδυάζει τα πλεονεκτήματα του συμβατικού χαρτιού με την ικανότητα να χειρίζονται ηλεκτρονικά οι πληροφορίες που εμφανίζονται στο χαρτί. Ερευνητές έχουν φτιάξει ήδη ηλεκτρονικό χαρτί αλλά είναι πολύ ακριβό και πολύ αργό στην αλλαγή των χρωμάτων.

Η αρχή της τεχνικής αυτής είναι η χρήση ενός λεπτού στρώματος ελαίου, που βρίσκεται πάνω σε μια αδιάβροχη επιφάνεια. Με την εφαρμογή ρεύματος χαμηλής τάσης το στρώμα αυτό τεντώνεται δημιουργώντας μια ημιδιαφονή επιφάνεια. Για να έχουν οι φυσικοί μια έγχρωμη εικόνα χρησιμοποιούν τρία τέτοια στρώματα με διαφορετικούς χρωματισμούς που ο συνδυασμός τους δίνει το επιθυμητό αποτέλεσμα.

Η εφαρμογή

Οι Hayes και Feenstra ξεκίνησαν χρησιμοποιώντας ένα λευκό πολυμερές φύλλο σαν υπόστρωμα επενδύοντας το με μία στρώση ηλεκτροδίων και έναν υδροφοβικό μονωτικό φθοροπολυμερές. Το στρώμα των ηλεκτροδίων που αποτελείται από οξείδιο ινδίου-κασσίτερου ήταν πάχους ακριβώς 15 nm. Τότε έκαναν μικρά "τοιχώματα" για να καθορίσουν τα πίξελ και πρόσθεσαν ένα στρώμα  χρωματισμένου λαδιού - πάχους περίπου 10 μικρά - που εν συνεχεία καλύφθηκε από ένα στρώμα νερού.

Όταν δεν υπήρχε τάση το χρωματισμένο λάδι σχηματίζει μια επίπεδη ταινία μεταξύ του νερού και του φθοροπολυμερούς, το οποίο οδηγεί σε ένα χρωματισμένο πίξελ. Όταν οι ερευνητές όμως εφαρμόζουν τάση -- περίπου -20 βολτ μεταξύ του ηλεκτροδίου και του νερού -- η ενδιάμεση τάση μεταξύ του νερού και του φθοροπολυμερούς αλλάζει. Αυτό σημαίνει ότι το σύστημα δεν είναι πλέον σταθερό και το νερό αναγκάζει το λάδι να κινηθεί προς τη μία πλευρά, εκθέτοντας κατά συνέπεια τη λευκή επιφάνεια από κάτω.

Η αλλαγή μεταξύ λευκών και χρωματισμένων ειδώλων διαρκεί λιγότερο από 10 χιλιοστά του δευτερολέπτου. Αυτός μάλιστα ο χρόνος είναι αρκετά γρήγορος για τηλεοπτικές εμφανίσεις. Επιπλέον, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι εάν πρόσθεταν ένα δεύτερο στρώμα λαδιού, θα μπορούσαν να βελτιώσουν ακόμα περισσότερο την αντανακλαστικότητα - τέσσερις φορές αυτής μιας οθόνης LCD.

"Για να είναι επιτυχείς οι αντανακλαστικές οθόνες θα πρέπει να χρησιμοποιηθεί υψηλή αντανακλαστικότητα και η δυνατότητα κινούμενων εικόνων", είπε ο Hayes. "Η νέα τεχνολογία οθονών είναι ένα σημαντικό βήμα και στις δύο αυτές κατευθύνσεις."

Το ζευγάρι των επιστημόνων λέει ότι, επίσης, το ηλεκτρονικό χαρτί τους, θα είναι χρήσιμο για οθόνες κινητών και φορητών υπολογιστών. "Ελπίζουμε τώρα να προχωρήσουμε στη μαζική βιομηχανική παραγωγή τους," συνεχίζει ο Hayes.