E-papier, czyli jak działają czytniki e-booków?

Technologia e-papieru została opracowana już w latach 70-tych przez firmę Xerox. Początkowo znana była pod nazwą Gyricon i miała zrewolucjonizować rynek monitorów komputerowych. Te ambitne plany okazały się jednak ślepą uliczką, co doprowadziło do zarzucenia projektu. Współczesne czytniki e-booków korzystają z technologii opracowanej w latach 90-tych w laboratorium MIT Media Lab, na słynnym Massachusetts Insitute of Technology (MIT).

Pierwszy czytnik e-booków zaprojektowała w 2004 roku firma Sony, a szerszą popularność urządzenia te zawdzięczają koncernowi Amazon. Polskim akcentem w branży czytników są inkBOOKi, oferowane przez markę MIDIA, należącą do wrocławskiej firmy Arta Tech. Stosowane we wszystkich tych urządzeniach ekrany EPD (Electronic Paper Display) świetnie nadają się do wyświetlania tekstu. Są matowe, a ich faktura i barwa, przywodzą na myśl skojarzenia z kartką papieru. Największym producentem ekranów EPD jest założona w 1992 roku firma E Ink.

Bezpieczny dla wzroku i energooszczędny

Czym wyróżnia się e-papier? Przede wszystkim charakterystycznym, mocno kontrastowym i wyraźnym obrazem wyświeltanym w 16 odcieniach szarości. Dzięki szerokim kątom widzenia tekst wyświetlany na ekranie jest doskonale czytelny, bez względu na to w jakiej pozycji trzymamy czytnik e-booków. Poza tym technologia ta nie męczy wzroku, co pozwala na długie i komfortowe czytanie. Istnieje także kolorowy e-papier, ale ze względu na liczne technologiczne ograniczenia, nie jest ona na chwilę obecną powszechnie wykorzystywany.

Papier elektroniczny jest wyjątkowo energooszczędny, co różni go od tradycyjnych wyświetlaczy LCD jakie znajdziemy w innych urządzeniach mobilnych, np. smartfonach lub tabletach. Jest to możliwe dzięki zupełnie innym zasadom na jakich działa urządzenie z ekranem EPD. Ekran LCD w tablecie wymaga ciągłego zasilania, gdyż w trakcie wyświetlania obrazu odświeża się nawet kilkadziesiąt razy na sekundę.

Tymczasem ekran wykonany z papieru elektronicznego praktycznie nie pobiera energii, poza zasilaniem niezbędnym do obsługi wewnętrznych procesów. Jak to możliwe? Podczas wyświetlania statycznego obrazu e-papier nie wymaga odświeżania. Otwierając książkę na czytniku, można ją wyświetlać nawet przez pół dnia bez większego wpływu na baterię. Dopiero w momencie zmiany stron ekran jest odświeżany.

Właśnie dlatego czytając obszerną, kilkusetstronicową powieść na tablecie, raczej nie obędzie się bez ładowarki. W przypadku czytnika e-booków zdążymy przeczytać kilka, jeśli nie kilkanaście takich powieści. Czas pracy urządzenia liczony jest bowiem nie w godzinach, ale w tygodniach. Czytanie staje się dzięki temu znacznie bardziej komfortowe.

Tajemnica tkwi w mikrokapsułkach

No dobrze, ale czym tak naprawdę jest e-papier? Korzystając z mikroskopu dostrzeglibyśmy w jego strukturze miliony mikrokapsułek wypełnionych cząsteczkami białego oraz czarnego pigmentu. Pigment zawieszony jest w przeźroczystej cieczy. Upraszczając, jedna mikrokapsułka to odpowiednik jednego piksela na ekranie czytnika.

Mikrokapsułka są umieszczone w obwodzie elektrycznym, składającym się z elektrod sterujących. Zamknięte w nich cząsteczki pigmentu są wrażliwe na pole elektryczne. Białe są naładowane dodatnio, a czarne ujemnie. Każda zmiana przyłożonego napięcia w elektrodach powoduje ich ruch, a efekcie zmianę koloru mikrokapsułki. Statyczny obraz wyświetlany na ekranie EPD to nic innego, jak efekt "zamrożenia" aktualnego układu cząsteczek pigmentu w mikrokapsułkach. Stąd też niewielkie zużycie energii, co przekłada się na długi czas pracy czytnika na baterii.

Doświetlenie zamiast podświetlenia

Kluczową cechą papieru elektronicznego jest fakt, że nie emituje on światła, a czarny pigment w mikrokapsułkach jest widoczny zarówno w świetle naturalnym, jak i sztucznym, identycznie jak w drukowanej książce. Ekrany LCD w tabletach muszą świecić, gdyż bez tego nie mogłyby wyświetlać obrazu. Co więcej, tablety mają ekran chroniony szklaną powłoką, która przy intensywnym świetle słonecznym działa jak lustro.

Ekrany w czytnikach e-booków mogą być wyposażone w doświetlenie. Znajdują się w bardziej zaawansowanych modelach, tj. inkBOOK Obsidian, inkBOOK 8, Kindle Paperwhite czy Kobo Aura. Pozwala ono na komfortowe korzystanie z urządzenia w pochmurny dzień lub wieczorem, bez konieczności sięgania po lampkę nocną. Doświetlenie wykorzystuje diody LED świecące na ekran z góry. Takie rozwiązanie jest przyjazne dla wzroku, gdyż nie razi w oczy. Doświetlenie w ekranie EPD warto odróżnić od podświetlenia obecnego w matrycach LCD, gdzie diody są zdecydowanie mocniejsze i zupełnie inaczej umieszczone.

Ekran dotykowy

Większość z dostępnych na rynku czytników e-booków wyposażona jest w ekrany pojemnościowe typu multitouch. Niektóre z nich bazują na popularnym systemie operacyjnym Android i wykorzystują gesty, które bardzo dobrze znamy ze smartfonów oraz tabletów. Wspierają również aplikacje mobilne.

Tablety i czytniki e-booków dużo łączy, ale równie dużo dzieli. Czytniki są urządzeniami znacznie bardziej wyspecjalizowanymi. Potrafią rewelacyjnie radzić sobie z książkami, dokumentami, czarno-białymi komiksami i grafikami. Można na nich również przeglądać strony internetowe oraz komfortowo czytać długie artykuły i elektroniczne wydania gazet czy magazynów. Niestety, nie oferują możliwości wygodnego obejrzenia animacji oraz materiałów wideo. Także przeglądanie internetu, chociaż jest jak najbardziej możliwe, jest mało wygodne.

Nie tylko czytniki e-booków

Rozwój technologii elektronicznego papieru sprawił, że ma ona zastosowanie nie tylko w czytnikach e-booków. W australijskim Sydney stosuje się znaki drogowe wyposażone w panele z papieru elektronicznego, które wyświetlają istotne dla kierowców komunikaty, informując m.in. o dostępności miejsc parkingowych w najbliższej okolicy.

E-papier stosowany jest również w plakietkach reklamowych i panelach sterujących. Jego energooszczędność sprawia, że powstają coraz to ciekawsze koncepcje jego wykorzystania w przyszłości.

Z kolei firma Sony w ubiegłym roku opracowała innowacyjny zegarek Sony FES Watch – projekt finansowany częściowo w ramach crowdfundingu. W urządzeniu nie tylko koperta, ale również pasek zostały uzbrojone w e-papierowe wyświetlacze. Najnowszy pomysł Sony to uniwersalny pilot HUIS, który zamiast przycisków fizycznych ma dotykowy panel sterujący z e-papieru.

Jednym z najciekawszych i prawdopodobnie najbardziej zwariowanych pomysłów na wykorzystanie papieru elektronicznego, jest integracja kolorowych, elastycznych ekranów EPD w obuwiu. Dzięki temu można dowolnie zmieniać kolorystykę butów. Pomysł ten na poziomie koncepcyjnym realizuje start-up Shiftwear.

E-papier to wciąż nieco tajemnicza i często niedoceniana technologia. Zdecydowanie jednak zasługuje jednak na naszą uwagę, ponieważ otwiera przed nami zupełnie nowe możliwości. Nie tylko w zakresie czytania treści elektronicznych, choć tu zastosowanie e-papieru jest najbardziej widoczne. Mikrokapsułki z pigmentem mogą stać się dla nas przepustką do lepszej przyszłości. Takiej, w której będziemy mogli czytać co tylko chcemy i gdzie tylko chcemy, oszczędzając przy tym energię, i chroniąc nasze lasy.

Źródło: MIDIA