Hoe werkt E-Ink

Papier is een prachtige informatiedrager omdat het gemakkelijk mee te nemen is en tekst er bijzonder goed op is te lezen. Nadeel van papier is dat het zich slechts eenmalig laat bedrukken. Met name deze eigenschap heeft tot de ontwikkeling van elektronische papiersoorten geleid. Wie ziet op welke kleine schaal de principes hiervan werken, beseft pas goed het wonder van de e-ink.

Papier

Vergeleken met de periode dat de mensheid al gebruikmaakt van papier, zijn moderne elektronische apparaten qua leeftijd nog brabbelende baby’s. De Chinezen vonden het papier namelijk ruim honderd jaar vóór Christus al uit. Het betekende een enorme revolutie, want daarvoor werden veel duurdere en bewerkelijke materialen gebruikt om schrift op kwijt te kunnen. Toen Johannes Gutenberg in de vijftiende eeuw de boekdrukkunst uitvond, kwam het gedrukte woord op papier beschikbaar voor de grote massa. Tegenwoordig wordt er jaarlijks een slordige 300 miljoen ton aan papier verbruikt. Papier is dus nog steeds een heel belangrijke informatiedrager. Toch zou het heel handig zijn als er een medium was dat qua gewicht en flexibiliteit in de buurt komt van papier, maar wel een veelvoud aan informatie kan dragen, die bovendien steeds kan worden gewijzigd.

Revolutie

Twee ondernemingen hebben beide een methode ontwikkeld om de hiervoor geschetste eigenschappen tot leven te wekken: E Ink en Xerox. E Ink kan inmiddels bogen op een aantal toepassingen. Zo zijn de e-readers van iRex Technologies (iLiad), Sony (Reader Digital Book), Amazon (Kindle), Polymer Vision (Readius), Jinke (Hanlin eReader V3) en Bookeen (Cybook Gen3) uitgerust met de elektronische inkt van E Ink. Het principe achter beide systemen is eigenlijk kinderlijk eenvoudig, al betekenen de schaal waarop deze fysische processen plaatsvinden en de chemische processen die nodig zijn om de benodigde materialen te maken een behoorlijke revolutie.

Capsules

Het elektronische papier van E Ink is gebaseerd op een enorme hoeveelheid uiterst kleine doorzichtige bollen (capsules) met een diameter van ongeveer 100 micron, hetgeen te vergelijken is met de doorsnede van een menselijk haar. Een e-reader bevat vele miljoenen van deze bolletjes. In al die capsules zitten weer vele honderden witte en zwarte pigmentdeeltjes van een nog veel kleinere omvang. De witte deeltjes zijn positief geladen, terwijl de zwarte een negatieve elektrische lading hebben. Alle deeltjes zweven in een doorzichtige vloeistof, een polymeer. Dit is de middelste laag van het elektronische papier.

Elektrische lading

Wanneer een negatieve elektrische lading wordt toegepast op een bepaalde plek van de middelste laag, bewegen de witte, positief geladen deeltjes zich daar naar de bovenkant. Tegelijkertijd zorgt een positieve lading aan de onderkant ervoor dat op dezelfde plek de zwarte deeltjes juist naar de onderkant worden getrokken. Het resultaat is dat alleen de witte deeltjes op de plek bovenaan drijven en het elektronische papier daar dus wit kleurt. Een positieve elektrische lading bovenaan, in combinatie met en negatieve aan de tegenoverliggende kant, zorgt juist voor zwarte deeltjes aan de bovenkant. Dat is het principe van elektronisch papier: door plekken aan de bovenkant positief of juist negatief op te laden, worden ze respectievelijk zwart en wit. De patronen van zwarte en witte plekken die zo ontstaan vormen het beeld op het elektronische papier.

Elektrode

Er zijn twee elektroden nodig om het hiervoor geschetste principe te kunnen uitvoeren. De middelste laag wordt daarom omgeven door twee elektrisch geleidende lagen. De bovenste laag is gemaakt van indium tin oxide, een doorzichtig en elektriciteit geleidend materiaal. De onderste laag is een uiterst vernuftige laag kunststof waarin een elektronisch circuit is verwerkt. Dit circuit bestaat uit een groot aantal schakelingen die een bepaalde plek positief of juist negatief kunnen opladen. De schakelingen zijn zodanig gerangschikt in groepen, dat het patroon dat hiermee ontstaat de pixels van het elektronische papier vormen. Het is mogelijk een kleurenversie van elektronisch papier te maken door een patroon van rode, groene en blauwe filters over de bovenste, doorzichtige laag te leggen (zie mijn verhaal over de werking van de digitale camera).

Energiezuinig

De drie lagen die hiervoor werden besproken zijn samen ongeveer twee keer zo dik als een gemiddelde papiersoort. Dit levert een voldoende flexibel materiaal op, het eerste voordeel van elektronisch papier. Ook is het beeld onder veel grotere hoeken te bekijken dan een lcd-beeldscherm, blijft tekst en beeld goed leesbaar in zonlicht en vervormt het beeld niet als er druk op wordt uitgeoefend. Maar het belangrijkste voordeel van elektronische inkt is waarschijnlijk het veel geringere energieverbruik. Een e-reader verbruikt volgens E Ink 50 tot 100 keer minder stroom dan een lcd-beeldscherm. Dit komt omdat er bij elektronische inkt slechts stroom nodig is als het beeld moet veranderen. Vasthouden van beeld kost dus geen stroom: over energiezuinig gesproken! Tot slot nog iets over de oplossing van Xerox. Die wijkt principieel weinig af van die van E Ink, alleen zijn de capsules met daarin zwart en witte deeltjes vervangen door bollen die voor de helft wit en de andere kant zwart zijn. Ook deze bollen worden op een vergelijkbare wijze bestuurd. Deze ballen liggen bij Xerox in een olieachtige substantie die weer is omgeven door een rubberen laag.

Scroll Up

Pin It on Pinterest