Ugrás a tartalomhoz

3D megjelenítési technikák

Dr. Fekete Róbert Tamás, Dr. Tamás Péter, Dr. Antal Ákos, Décsei-Paróczi Annamária (2014)

BME-MOGI

Az EP (elektronikus papír) kijelzők

Az EP (elektronikus papír) kijelzők

Az e-papírt vagy elektronikus papírt a 1970-es években kezdték fejleszteni, majd több mint egy évtizedes szünet után az 1980-as évek végén újraindultak a kutatások. A létrehozását az motiválta, hogy kiváltsák a hagyományos papírra történő nyomtatást, ami a legtöbb esetben egyszeri használatot jelent. Mindezt úgy, hogy a nyomtatott anyag használatának komfort érzése megmaradjon. Az a cél, hogy a hagyományos, nyomtatott papírt kiváltsák, évtizedekre meghatározta azokat az elvárásokat, amiknek az e-papírnak meg kell felelnie, vagyis az e-papírnak minél inkább hasonlítania kell egy igazi papírra, amin nyomtatott szöveg van. Ennek alapján három fő pillére volt a fejlesztéseknek. Az e-papír hajlékony, hasonlóan, mint egy papírlap. Az e-papíron megjelenő szöveg vagy ábra hasonlóan reflektál, mint a nyomtatott papír, vagyis külső fényforrás és nem háttérvilágítás teszi láthatóvá a tartalmat. A megjelenített szöveg megtartásához nincs szükség további tápellátásra. 1974-ben Nicholas K. Sheridon Xerox PARC-nál kidolgozza a Gyricon eljárást, ami lefektette az e-papír technológia alapjait. 2004-ben a Sony piacra dobja az első e-könyv olvasóját a LIBre-t. 2006-ban Fujitsu bemutatja a 7.8”-es, színes e-papír prototípust, ami 4 szín megjelenítésére volt képes. Később szintén Japánban a Hitachi 13.1”-es, 8 szín megjelenítésére alkalmas e-papír reklámfelületeket próbált ki néhány közlekedési eszközön. 2009-ben árusítani kezdték a Fujitsu első színes e-papírral működő, hordozható eszközét,a FLEPia-t. 2012-ben a Fuji Xerox bemutatta a színszűrő nélküli, az elektroforézis elvére épülő színes e-papírt.

5.10. ábra - Az E-papír elvi vázlata


Párhuzamosan több fejlesztés is folyamatban van a különböző cégeknél, de az ezzel kapcsolatos technikai információk meglehetősen hiányosak, mert a kutatási anyagok egy részét ipari titokként kezelik. Az e-papír két fő részből áll:  az úgynevezett előlap lényegében maga a tartalommegjelenítő e-ink, míg  a másik rész a hátlap, az elektronika, ami elvégzi a tartalom létrehozását .

A Gyricon (forgókép) eljárás lényege, hogy mikrokapszulákban golyók helyezkednek el, amit olaj vesz körül, ezáltal biztosítva a szabad forgómozgást. A golyók egyik fele fekete, a másik fehér, és attól függően fordulnak el a kapszulában az alul lévő elektróda felé, hogy milyen pólusú elektromos töltést kapnak a kapszulák. Így az elektromos töltést kapó egyes mikrokapszulákban a töltésnek megfelelően a mikrogolyók fehér vagy fekete fele fordul felfelé. A szöveg előállításához egy külső egység szükséges, ami a nyomtatókhoz hasonló elven, az e-papíron a megfelelő területen, elektromos töltés segítségével létrehozta a kívánt tartalmat, ami azután meg is marad abban az állapotban. A mai e-papír fejlesztéseknél nem használják ezt a megoldást.

5.11. ábra - A Gyricon működése


Az elektroforézis jelenleg a legnagyobb teljesítőképességű, napjainkban is dinamikusan fejlődő elválasztástechnikai módszer. Erre az elvre épülő e-papír a gyártó vállalat fejlesztése, és jelenleg az e-könyv olvasóknál a legelterjedtebb és legfejlettebb monokróm technológia. A pontos technikai részletekről azonban keveset tudunk, mert a gyártó ipari titokként kezeli a részleteket. A Gyricon technológiához hasonlóan, itt szintén olajjal töltött mikrokapszulák vannak, amik nagyjából 100 mikron átmérőjűek, de egy kapszulában nem egy golyó, hanem több fekete és fehér töltéssel rendelkező ún. pigment részecskék vagy titán-dioxid szemcsék találhatók. Az első esetben a mikrokapszulák már nemcsak egy irányból, hanem alulról és felülről egyszerre kapnak ellentétes töltést, és ennek hatására a fehér részecskék az egyik irányba, a fekete részecskék pedig a másik irányba mozdulnak el az átlátszó folyadékban, így kialakítva a felületen a kívánt tartalmat. A második esetben a titán-dioxid szemcsék színezet olajban fel-le mozognak. Ha fent vannak a szemcsék, akkor világos lesz a kapszula, ha lesüllyed, akkor sötét. Ez esetben elég csak alulra tenni elektródát.

Fejlesztések történtek az elektroforézis módszerére épülő színes tartalom megjelenítésére, ahol az egyes mikrokapszulák a három alapszín alapján színszűrővel vannak ellátva, és csoportokba rendezve. Itt a három kapszula a fénykeverés elvével hozza létre a kívánt színt. Természetesen, amíg monokróm technikánál egy képalkotó alapegység az egy kapszula, a színesnél három kapszula tölti be ezt a szerepet, ami azt jelenti, hogy ugyanazon eredményhez a színes kijelzőnek háromszor jobb felbontással kell rendelkeznie. Sajnos a színes kijelzők hatásfoka és színszaturációja nem éri el a kívánt szintet. A színszűrő nélküli kapilláris elektroforézisre épülő színes papír technológiája, ahol a részecskék maguk színesek, és minden színrészecske mozgását külön kezelik.

5.12. ábra - Színszűrős kivitel működése


Az EP kijelzők előnyei:

  • Nincs háttérfény ezért napfényben is könnyen olvasható.

  • A szöveg megtartása nem igényel befektetett energiát.

  • Alacsony a fogyasztása.

  • Kontrasztosabb képet ad, mint a háttérvilágítással rendelkező kijelzők.

  • Nagy a betekintési szöge, ezért több szögből is jobban olvasható, mint a háttérvilágítással rendelkező kijelzők.

Az EP kijelzők hátrányai:

  • Sötétben kiegészítő világításra van szükség, mert nincs háttérfény.

  • Drága a színes kijelző.

  • A színes kijelzők színválasztéka igen szerény.

  • Lassú a képfrissítés, ezért videólejátszásra alkalmatlan.

Az e-papír mögött több évtizedes fejlesztés áll, és a technológia részbeni kiaknázása mindössze a 2000-es évek elején indult el, az e-könyv olvasók által. Azonban nem tekinthető úgy, hogy az e-könyv olvasókkal kapcsolatban a hosszú fejlesztési idő tervei beváltották volna az kezdeti célokat. Noha pénzügyileg az e-könyv olvasók egy fontos fejezet az e-papír fejlesztés folyamatában, de a jelenlegi felhasználás többnyire messze nem használja ki a benne rejlő lehetőségeket. Az e-papír azon képessége, hogy hajlékony és a megjelenített tartalmat megtartja energiaellátás nélkül, még nem kellően kihasznált előnyök. Annak lehetősége is fennáll, hogy a színes táblagépek olcsóságuk és gyorsaságuknál fogva, idővel átveszik ez e-könyv olvasók szerepét. Ez azonban nem befolyásolja az e-papír jövőjét, hiszen a fejlesztések messzebbre mutatnak, és később a tartalomközlő ipart forradalmasíthatja, ha az ára és a működése optimálisabb lesz. A  hétköznapi tárgyakban is megjelenhet a dinamikusan frissülő színes felület. Már ma is létezik e-papír felületet használó karkötő vagy névtábla. A további fejlődési irányt jól mutatja, hogy bár több nagy vállat is fejleszt e-papír technológiákat, mégis ezen cégek zöme szinte kizárólag a színes kijelzők kutatásába fektet pénzt.

5.13. ábra - E-book olvasó


5.14. ábra - Az e-ink elektroforézis technológia vázlata

Az e-ink elektroforézis technológia vázlata

(1. f e lső réteg, 2. átlátszó elektródaréteg, 3. átlátszó mikrokapszulák, 4. pozitív töltésű fehér pigmentek, 5. negatív töltésű fekete pigmentek, 6. átlátszó olaj, 7. elektródapixel - réteg, 8. alsó támaszréteg, 9. fény, 10. fehér, 11. fekete) en.wikipedia.org