Kolorowy E-papier – Jak to działa?

O e-papierze opowiadaliśmy już wielokrotnie. To temat, który z wraz z upływem czasu i szybkim rozwojem tej technologii staje się coraz bardziej interesujący. Nie tylko opisywaliśmy co ciekawsze moduły EPD (Electronic Paper Display), ale także historię powstania i ewolucję tych rozwiązań oraz ich przykładowe zastosowania w wybranych środowiskach. Wszędzie wspominaliśmy o kolorowych wariantach e-papieru – dziś pora przyjrzeć się im bliżej.

Aby móc opisać działanie kolorowych modułów EPD, należy przyjrzeć się najpierw podstawowym przedstawicielom tej technologii, czyli ich czarno-białym odpowiednikom. Obecne większość e-papierowych wyświetlaczy bazuje na pierwowzorze stworzonym przez Josepha Jacobsona, późniejszego założyciela firmy E Ink. Jego zmodyfikowane warianty stanowią podstawę współczesnych rozwiązań e-papierowych. Ich działanie opiera się na zjawisku elektroforezy, czyli ruchu cząstek fazy rozproszonej w nieruchomej fazie rozpraszającej pod wpływem pola elektrycznego.

Elektroniczny atrament tworzą mikrokapsułki o średnicy ludzkiego włosa. Każda z nich zawiera dodatnio naładowane cząstki białe i ujemnie naładowane cząstki czarne, które są zawieszone w przejrzystej cieczy. Same kapsułki również umieszczone są w płynie, tworząc „atrament”, który pokrywa obwód elektroniczny. Po przyłożeniu napięcia w każdej komórce cząsteczki z pigmentem przemieszczają się w górę lub w dół tworząc pożądany obraz.

Dodatkowy kolor

Kwestią czasu było zanim rozwiązania operujące tylko w skali szarości przestaną być wystarczające. Zarówno w aplikacjach przemysłowych, jaki i w elektronice konsumenckiej, zaczęto dostrzegać zapotrzebowanie na moduły EPD wykorzystujące szerszą gamę kolorów. Firma E Ink – będąca już wtedy światowym liderem technologii e-papieru i pozostająca nim do dzisiaj – zaczęła szybko reagować poprzez wprowadzanie na rynek kolejnych innowacji.

Pierwszymi kolorowymi rozwiązaniami w ofercie E Ink były wyświetlacze typu Spectra, w których obok czarnego i białego pigmentu wprowadzono trzeci – do wyboru żółty lub czerwony. Przykładami takich rozwiązań w ofercie Unisystemu są odpowiednio moduły USE0154-BWYH-01 (żółty) oraz USE0154-BWRH-01 (czerwony). Wraz z kolejnymi generacjami tej serii modułów EPD, pojawiła się również możliwość równoczesnego wykorzystania obydwu tych dodatkowych kolorów równocześnie.

Od jednego dodatkowego pigmentu, przez 4096 barw…

W 2010 roku E Ink przedstawił model Triton, potrafiący prezentować treści wykorzystując skalę szarości oraz 4096 barw. Możliwość wyświetlania tak dużej w przypadku e-papieru ilości kolorów uzyskano poprzez zastosowanie w module filtra RGB. Odbijane światło przyjmuje dzięki niemu barwę czerwoną, zieloną lub niebieską, które po połączeniu są w stanie stworzyć wspomnianą powyżej paletę odcieni. Stopień nasycenia i kontrastu w przypadku tej technologii jest jednak ograniczony. Zarówno pierwszy Triton, jak i jego kolejna generacja – Triton 2, zostały wykorzystane w czytnikach e-booków, jednak nie zyskały szerokiej rzeszy fanów.

Model Kaleido, następca Tritona, został zaprezentowany w 2019 roku. Bazą tego rozwiązania był ponownie e-papierowy wyświetlacz operujący w skali szarości na który nałożone są zaawansowane kolorowe filtry. Tym razem jednak zostały one wykonane z plastiku, a nie ze szkła, jak w przypadku Tritona. W 2021 roku E Ink zaprezentował ulepszoną generację – Kaleido Plus (znaną także jako Kaleido 2 lub New Kaleido). Tego typu moduły EPD mogą doskonale sprawdzić się w kolorowych czytnikach elektronicznych – nie tylko książek, czasopism czy komiksów, lecz również np. raportów z tabelami i diagramami.

…aż do 32 000 kolorów.

Przełomem w rozwoju technologii okazały się dwa ostatnie modele zaprezentowane przez E Ink. Konstrukcja Advanced Color ePaper (ACeP) bazowała na wykorzystaniu czterech pigmentów (cyan, magenta, żółty i biały) w każdej kapsule. Cząsteczki nie są identyczne – różnią się m.in. rozmiarem, biegunowością, ładunkiem, a zmiany napięcia powodują przemieszczanie odpowiednich kolorów na powierzchnię wyświetlacza. Jednocześnie zrezygnowano ze stosowania warstwy kolorowego filtra na powierzchni ekranu. ACeP umożliwia wyświetlanie aż do 32 000 kolorów – to obecnie najdoskonalsze z do tej pory opracowanych rozwiązań odtwarzających wyżej wspomnianą gamę barw na e-papierze.

Kolorowy e-papier – nie tak różowy

Niestety, Advanced Color ePaper nie jest perfekcyjną technologią – jej główną wadą jest ciągle dość wolny proces odświeżania treści. Pigmenty nakładane są warstwami, co sprawia, że obraz pojawia się po ok. 30 sekundach (w zależności od temperatury otoczenia). To niewątpliwie obszar, który wciąż wymaga udoskonalenia.

Innym kierunkiem rozwoju dającym szerokie możliwości jest stworzenie elastycznego ekranu, który po przeczytaniu treści możemy po prostu złożyć i schować. E Ink zaprezentował prototyp elastycznego e-papieru, jednak nadal ma on sporo ograniczeń (m.in. cenę).

Jak wykorzystać moduły EPD?

Wyświetlacze e-papierowe bardzo długo były kojarzone tylko z czytnikami e-booków. Obecnie coraz częściej znajdują zastosowanie w szeroko rozumianej przestrzeni publicznej, np. w systemach digital signage. W aplikacjach retailowych mogą występować nie tylko w formie etykiet cenowych, lecz także nośników reklam. Nawet jeden dodatkowy kolor w tego typu modułach nie tylko uatrakcyjni sposób w jaki wyświetlane są informacje, ale może potencjalnie znacznie rozszerzyć możliwości takiego urządzenia.

Rozwiązania wykorzystujące EPD z powodzeniem znajdą zastosowanie jako ekrany w kioskach i totemach, np. kasach samoobsługowych, automatach sprzedających, parkometrach i biletomatach. W przestrzeni biurowej znajdują zastosowanie jako karty-klucze (badge) dla pracowników, a także elementy systemów nawigacji wewnątrz budynków czy systemów rezerwacji sal konferencyjnych. Etykiety e-papierowe stają się coraz popularniejsze także w logistyce i transporcie – zarówno w systemach informacji pasażerskiej, jak i np. jako etykiety transportowe ułatwiające kontrolę łańcucha dostaw.

Skontaktuj się z nami, aby dowiedzieć się więcej o rozwiązaniach e-papierowych.