Dzięki kolorowym ekranom czytniki e-booków stałyby się naprawdę interesujące, umożliwiając użytkownikom przeglądanie szykownych magazynów, oglądanie filmów i zdjęć. Obecnie w tego rodzaju urządzeniach stosowane są trzy rodzaje kolorowych wyświetlaczy. Niestety nie zawsze udaje się połączyć wysoką jakość obrazu z niskim poborem energii i szybkością odświeżania wystarczającą do płynnego odtwarzania filmów.
Wyświetlacze niemal wszystkich dostępnych w sprzedaży czytników e-książek są oparte o technologię E-Ink. Wykorzystuje ona elektroforezę (szczegóły na infografice powyżej), czyli zjawisko wędrówki naładowanych elektrycznie cząstek w ośrodku.
Zobacz rownież:
Test czytników e-booków.
Elektroforeza: krople barwnego atramentu
Technologia E-Ink wykorzystuje ekrany składające się z tzw. mikrokapsułek wypełnionych zabarwioną na ciemno cieczą. Pływają w niej maleńkie, naładowane elektrycznie cząsteczki, które silnie odbijają światło i dzięki temu wydają się białe. Mikrokapsułki znajdują się między dwiema przewodzącymi powierzchniami: górna, stanowiąca wierzchnią część wyświetlacza, jest wykonana z przeźroczystego materiału. Gdy do tych powierzchni zostanie przyłożone napięcie, naładowane cząsteczki wędrują elektroforetycznie do elektrody o przeciwnym ładunku. Kiedy zgromadzą się one przy wierzchniej warstwie ekranu, padające nań światło zostanie odbite i punkt będzie wydawał się biały. Z kolei gdy cząsteczki zostaną przyciągnięte w dół, światło będzie absorbowane przez ciemny płyn i punkt przybierze czarną barwę.
Ta technika ma wielką zaletę: cząsteczki zachowują swoją pozycję tak długo, aż do elektrod nie zostanie podane napięcie o przeciwnej polaryzacji. Oznacza to, że wyświetlanie strony książki nie zużywa prądu – energia jest pobierana tylko podczas przewijania stron. Tego rodzaju materiał określa się jako bistabilny.
Stworzenie działających na tej samej zasadzie ekranów kolorowych jest dość proste. W górnej płytce wyświetlacza nad każdą mikrokapsułką umieszcza się filtr barwny – czerwony, zielony lub niebieski. Dzięki temu odbite światło nie wydaje się białe, ale przyjmuje kolor filtra. W ten sposób możliwe jest wyświetlanie wielu odcieni tak jak na monitorze LCD. Przeszkodą nie do pokonania jednak niewielka szybkość, z jaką cząsteczki przemieszczają się między elektrodami. Zmiana jasności każdego punktu ekranu wykonanego w technologii elektroforezy trwa dość długo. Przekartkowanie e-książki może zajmować kilka sekund, ale oglądanie filmu na tego typu wyświetlaczu jest niemożliwe. Poza tym, obraz na kolorowych ekranach wykonanych w tej technologii ma niską jasność i kontrast, gdyż określony kolor może być wyświetlany najwyżej na jednej trzeciej wszystkich pikseli.
Elektrozwilżanie: olej w ruchu
W technologii elektrozwilżania (electrowetting, szczegóły na infografice powyżej), w jakiej wykonane są na przykład wyświetlacze Liquavista, wykorzystuje się mieszaninę wody i oleju. W kapsułkach, których spód jest wykonany z bardzo jasnego, białego materiału, znajduje się woda. Na górnej ściance kapsułki oraz nad jej białym dnem znajdują się przeźroczyste elektrody. Dolna elektroda jest oddzielona od wody hydrofobowym (odpychającym wodę) izolatorem, na którym z kolei znajduje się najważniejszy element: zabarwiony olej. Gdy elektroda nie jest zasilana, olej pokrywa całą powierzchnię dna kapsułki, a odbite w nim światło przyjmuje jego barwę. Po podaniu napięcia olej skupia się w postaci małej kropli przy krawędzi kapsułki i widoczna staje się biała powierzchnia refleksyjna – kapsułka wydaje się biała. Umieszczając w sąsiadujących komórkach matrycy olej o różnych barwach można uzyskać wiele kolorów pikseli. Opracowane zostały też wersje ekranów, w których różnobarwne kapsułki są umieszczone w trzech warstwach jedna nad drugą, a ostateczny kolor punktu jest uzyskiwany poprzez nałożenie na siebie tych trzech kolorów.
Ekrany w technologii elektrozwilżania są tanie w produkcji, bardzo cienkie i osiągają obecnie czas reakcji poniżej 50 milisekund, co niemal wystarcza do płynnego wyświetlania ruchomego obrazu (25 klatek na sekundę, czyli 1 klatka co 40 milisekund. Tego rodzaju wyświetlacze nie są jednak bistabilne – kropla oleju nie rozlewa się po komórce tak długo, jak długo elektrody są zasilane prądem, co skraca czas działania akumulatora.
Jedną z najbardziej obiecujących technologii produkcji kolorowego e-papieru zastosowała firma Qualcomm w wyświetlaczach “Mirasol”. To tzw. IMOD (Interferometric Modulator Display) – wyświetlacze interferencyjne, w których nie znajdziemy ani zabarwionych cieczy, ani kolorowych filtrów.
Zobacz również:
Test czytników e-booków.
Interferencja: przesuwne płytki
Zmiana barw jest tu osiągana poprzez modulację interferencji. Światło pada najpierw na przepuszczalną taflę szkła, a następnie odbija się od umieszczonej pod nią lustrzanej membrany. Odległość między szkłem a membraną powoduje zmianę długości fali świetlnej, co sprawia że światło odbite od ekranu przybiera określoną barwę, na przykład czerwoną. W ten sposób cały element matrycy wydaje się czerwony. Energia elektryczna jest wykorzystywana do przesuwania membrany – wraz ze zmniejszaniem jej odstępu od warstwy szkła zmniejsza się jednocześnie długość fali świetlnej aż do momentu, kiedy przechodzi ona w zakres ultrafioletu i staje się niewidoczna dla ludzkiego oka – wtedy punkt wydaje się czarny.
Również w tej technologii ostateczne barwy są wytwarzane w grupach sąsiadujących ze sobą różnokolorowych subpikseli. Ekrany IMOD są bistabilne, niezwykle szybkie (czas reakcji rzędu kliku nanosekund), a dzięki minimalnej odległości między szkłem a membraną zużywają bardzo mało prądu. Na ekranach tego typu można oglądać zarówno książki, jak i sekwencje wideo. Dotychczas istnieją jedynie prototypy, ale jeszcze w tym roku na rynku powinny pojawić się pierwsze urządzenia wyposażone w kolorowe wyświetlacze IMOD.