Technologia papieru
elektronicznego jest wynikiem połączenia wieloletniej pracy naukowców w
dziedzinie chemii, fizyki, oraz elektroniki. Obecnie możemy ją podzielić
na trzy kategorie :
e-czytniki: czyli urządzenia z ekranem
wykonanym z papieru elektronicznego, które są końcowym produktem
trafiającym do rąk klientów. Sam e-papier bez dodatkowej elektroniki i
oprogramowania jest bezużyteczny, dlatego jest dostępny w postaci
zintegrowanego urządzenia. Do tej kategorii należy zaliczyć również
przyszłe produkty i zastosowania.
e-papier: Ogólnie jest
to cienka elastyczna dwuwarstwowa folia wykorzystująca zjawisko
elektroforezy- przemieszczanie się zanurzonych w płynie cząsteczek pod
wpływem pola elektrycznego. Pomiędzy warstwami foli umieszczony jest
e-tusz (ang. e-Ink ), trzeci najważniejszy element technologii.
e-Ink : jest opatentowanym materiałem, który stanowi sedno działania
e-papieru. Głównym składnikiem są miliony mikrokapsułek o średnicy
ludzkiego włosa. Każda mikrokapsułka jest wypełniona przezroczystym
płynnym polimerem oraz białymi i czarnymi cząsteczkami o średnicy 1
mikrometra. Mikrocząsteczki posiadają niewielki ładunek elektryczny,
białe ujemny ,a czarne dodatni. Ujemne najczęściej wykonane są z
naturalnie białego dwutlenku 
tytanu,
który doskonale odbija światło i bywa również stosowany jako barwnik
zwykłego papieru. E-Ink jest obecnie najpowszechniejszym i najlepiej
dopracowanym rozwiązaniem kapsułkowania cząsteczek i barwnika,
stosowanym także przez inne firmy.
Wspomnianą
mikrokapsułkę najłatwiej wyobrazić sobie jako przezroczystą piłkę
plażową wypełnioną białymi i czarnymi piłeczkami ping pongowymi. Kiedy
patrzymy na piłkę od góry wymieszane ping pongi dają wrażenie
szarości.. Jeśli natomiast je poukładamy, białe na górze, a czarne na
dole to patrząc na piłkę plażową od góry tym razem będzie ona biała. W
momencie gdy mamy milion takich piłek i pokryjemy nimi obszar np.
boiska to sterując ułożeniem ping pongów w piłkach, boisko będzie
zmieniać kolor z czarnego na biały i odwrotnie, a pojedyncza piłka
będzie pełnić rolę piksela.. Ponieważ mikrokapsułki tak jak piłki
plażowe wypełnione ping pongami nie emitują żadnego promieniowania,
mówimy że ekran z e-papieru nie świeci jak tradycyjne wyświetlacze,
tzn. jest ekranem odbiciowym, a nie transmisyjnym. Likwiduje to powód
zmęczenia naszych oczu.
Pozostaje tylko kwestia
sterowania ułożeniem naszych ping pongów. Jak już wspomnieliśmy
e-papier jest wyświetlaczem elektroforetycznym, złożonym z dwóch warstw "foli" i milionów mikrokapsułek między nimi. Do kontrolowania koloru
kapsułek wykorzystywana jest matryca tranzystorów cienkowarstwowych
TFT. Dotychczas matryce TFT były wytwarzane na sztywnych podłożach
krzemowych i m.in. dlatego większość e-czytników nie jest elastyczna.
Problem ten jednak został już rozwiązany przez firmę polimer Vision,
produkującą elastyczne matryce TFT.
Wracając do
e-papieru, mikrokapsułki są umieszczone między dwiema równoległymi ,
przewodzącymi powierzchniami oddalonymi od siebie o ok. 10 do 100
mikrometrów. Obie są podzielone na elektrody, a każda para elektrod
umieszczonych po obu stronach odpowiada jednemu pikselowi. Ponieważ
piksel odpowiada mikrokapsułce, w efekcie każda kapsułka znajduje się
pomiędzy parą elektrod. Przykładając napięcie do odpowiedniej pary
elektrod sterujemy pikselem. Ujemne napięcie na zewnętrznej elektrodzie
(oglądanej) odpycha białe cząsteczki "ping pongi" do podstawy lokalnej
kapsułki i przyciąga czarne, naładowane dodatnio. Tym samym piksel
staje się czarny, odwrócenie napięcia powoduje efekt odwrotny i piksel
staje się biały. Gdy napięcie oddziałuje na cząsteczki odpowiednio
krótko, wtedy nie wszystkie zostaną przyciągnięte, a ich mieszanina da
kolor szary. Obecnie osiągnięto szesnastostopniową skalę szarości.
Jednak e-papier nie musi być szary, w laboratoriach są już testowane
jego kolorowe wersje. Podstawowa różnica to piksel złożony z trzech
kapsułek między parą elektrod : biało-czerwonej, biało-zielonej i
biało-niebieskiej zamiast jednej biało-czarnej.
Obecnie największym problemem technologii, który stoi na przeszkodzie
do stworzenia mobilnych giętkich, rolowanych telewizorów i
multimedialnych wyświetlaczy, jest czas przełączania obrazu. Dochodzi
on do 1s, gdy konkurencyjne technologie, jak LCD, są 1000 razy szybsze.
