Ξεκινάει η κατασκευή e-paper από οργανική ύλη

Από την ιστοσελίδα του Nature, 27 Ιανουαρίου 2004

Μια νέα μορφή εύκαμπτων οθονών είναι η απάντηση της ηλεκτρονικής βιομηχανίας Philips στο πρόβλημα του μεγέθους της οθόνης σε φορητούς υπολογιστές και τα κινητά τηλέφωνα. Το νέο e-paper βασίζεται σε πολυμερή οργανικά ηλεκτρονικά.

Το εύκαμπτο χαρτί μπορεί να μεταβάλει την εικόνα του 75 φορές το δευτερόλεπτο

Υπάρχει στόχος η οθόνη από ηλεκτρονικό χαρτί να ξεκινήσει σύντομα, χάρις σε μια νέα τεχνική, που αναπτύχθηκε από την Philips στο Άιντχόβεν της Ολλανδίας.

Οι σημερινοί φορητοί υπολογιστές δυσκολεύονται να μικρύνουν ακόμη περισσότερο λόγω της οθόνης. Από την άλλη μεριά, το μικρό μέγεθος των οθονών στα κινητά τηλέφωνα τα εμποδίζει να παίξουν το ρόλο των μικρών φορητών υπολογιστών.

Οι ερευνητές σχεδίασαν τη δημιουργία λεπτών και εύκαμπτων φύλλων του e-paper χρησιμοποιώντας φτηνά και ελαφριά οργανικά υλικά που μάλιστα δεν απαιτούν  δαπανηρές μεθόδους παραγωγής, χρησιμοποιούνται δε και στη συμβατική μικροηλεκτρονική του πυριτίου. Έτσι, ο χρήστης θα τυλίγει την οθόνη σαν ένα ρολό χαρτί.

Το ηλεκτρονικό χαρτί μοιάζει με ένα εύκαμπτο πλαστικό φύλλο που τυπώνεται με ασπρόμαυρο κείμενο ή εικόνες. Αλλά το "μελάνι" του (αναπτύχθηκε από τη γνωστή εταιρεία E Ink) μπορεί να ρυθμιστεί εκ νέου άμεσα για να εμφανίσει διαφορετικές λέξεις ή εικόνες. Μια απλή σελίδα δε θα μπορούσε να στεγάσει μια ολόκληρη βιβλιοθήκη σε μορφή pdf ή μια εφημερίδα που θα κατεβαίνει από το δίκτυο.

Το νέο "οργανικό" ηλεκτρονικό χαρτί που παρουσιάστηκε από την ομάδα της Philips μπορεί να εμφανίσει εικόνες μέχρι και 75 φορές το δευτερόλεπτο,  γρηγορότερα από μια συνηθισμένη τηλεοπτική οθόνη. Η ανάλυση του πρωτοτύπου είναι 64x64 pixels. Για σύγκριση, μια συνηθισμένη οθόνη υπολογιστών έχει 800x600 pixels.

Μπορεί η ποιότητά τους τώρα να μην συναγωνίζεται τις σημερινές οθόνες, αλλά για το είδος των τυλιγόμενων οθονών που προορίζονται είναι αρκετά καλή σαν ξεκίνημα. Το βάρος του δε είναι μόνο 1 γραμμάριο. Αν τροφοδοτηθεί από μια κανονική μπαταρία, που χρησιμοποιείται και στα φορητά ηλεκτρονικά, μπορεί να λειτουργεί συνεχώς για 20 ώρες, αλλά η ομάδα της Philips θέλει να βρει τρόπους για να μειώσει ακόμα την κατανάλωση ισχύος.

Η εύκαμπτη οθόνη που τυλίγεται (rollable displays) από e-paper, έχει παρουσιαστεί στην αγορά εδώ και αρκετά χρόνια. Το προϊόν όμως της Philips χρησιμοποιεί μια μορφή ηλεκτρονικού μελανιού που επινοήθηκε το 1998 από μια ομάδα στο Τεχνολογικό Ίδρυμα της Μασαχουσέτης. Το e-ink (όπως λέγεται) αποτελείται από κοίλες, διαφανείς πλαστικές κάψες που περιέχουν μαύρες και λευκές σκόνες χρωστικών ουσιών. Οι κόκκοι τους έχουν ηλεκτρικά φορτία, και είτε το μαύρο είτε το λευκό χρώμα μπορεί να φθάσει  στο μπροστινό μέρος της κάψας με την αλλαγή των ηλεκτρονικών συσκευών, που είναι ενσωματωμένες στο πίσω μέρος του "e-paper".

Οι νέες εύκαμπτες οθόνες μάλιστα είναι ανώτερες των οθονών των υγρών κρυστάλλων, γιατί δεν περιορίζουν την οπτική γωνία των αναγνωστών. Μπορούν, δηλαδή, να είναι ορατές από οποιαδήποτε γωνία.

Αυτά τα ηλεκτρονικά στοιχεία είναι το δύσκολο μέρος του προβλήματος. Οι παλιότερες συσκευές εμφάνισης του e-ink είχαν χρησιμοποιήσει συμβατικά τρανζίστορ πυριτίου για να μετατρέψουν τα pixels. Τέτοια τρανζίστορ φτιάχνονται από σκληρά και εύθραυστα υλικά πάνω σε βάσεις πυριτίου με τη χρήση πολύ καθαρού περιβάλλοντος και σε υψηλό κενό. Αυτές οι συνθήκες είναι που καθιστούν την κατασκευή τους ακριβή και δύσκολη.

Φτηνή μέθοδος

Για να κάνουν τη διαδικασία κατασκευής απλούστερη και φτηνότερη, ο Gerwin Gelinck και οι συνάδελφοι του στην Philips έφτιαξαν τα ηλεκτρονικά στοιχεία του κυκλώματός τους από ένα οργανικό υλικό, το pentacene, το οποίο μπορεί να δράσει ως ημιαγωγός όπως και το πυρίτιο. Οι λεπτές ταινίες (φιλμς) του υλικού αυτού μπορούν να επιστρωθούν πάνω στο εύκαμπτο πλαστικό υπόστρωμα, απλά ψεκάζοντας το με ένα διάλυμα του οργανικού υλικού πάνω από το πλαστικό.

Οι ερευνητικές ομάδες θεωρούν ότι μπορούν να χρησιμοποιήσουν το ίδιο οργανικό υλικό για να κάνουν μερικά από τα στοιχεία του κυκλώματος, που ελέγχουν πότε το ηλεκτρονικό μελάνι θα πέφτει ή θα σταματάει. Μάλιστα, αν αυτό το ηλεκτρονικό κύκλωμα γίνει μέρος του ίδιου του "χαρτιού" τότε το κόστος του θα μειωθεί πάρα πολύ.

Η Philips έχει σχηματίσει μια θυγατρική επιχείρηση την Polymer Vision, για να μετατρέψει την πειραματική συσκευή σε βιομηχανική διαδικασία. Η Polymer Vision οργανώνει τώρα μια πειραματική γραμμή παραγωγής, και ελπίζει σύντομα να φτιάχνει περισσότερες από 5.000 οθόνες e-paper ετησίως.