Paul van Gerven
25 February 2008

Qualcomm heeft elektronisch papier ontwikkeld dat videobeelden kan afspelen. Tot nu toe schakelden de bistabiele pixels in e-papier daar niet snel genoeg voor.

Qualcomm heeft elektronisch papier (e-papier) ontwikkeld dat in staat is videobeelden op hoge kwaliteit af te spelen. Om de pixels snel genoeg te laten schakelen, gebruiken de Amerikanen micro-elektromechanische systemen. De schakelsnelheid bedraagt enkele tientallen microseconden. Dat is ruim een orde van grootte sneller dan de huidige generatie e-papier.

Er valt te twisten over de vraag of Qualcomms vinding echt e-papier is. Het begrip wordt nogal eens voor verschillende zaken toegepast. Zo kan het gebeuren dat elektronisch papier niet per se flexibel hoeft te zijn. Het Interferometric Modulation (Imod)-display van Qualcomm is dat ook niet. Wel heeft het bistabiele pixels, die na een switch hun toestand behouden zonder stroom te verbruiken, en een hoge resolutie. Dat zijn ook kenmerken die als basis dienen voor de kwalificatie ’e-papier‘.

Zelf verdedigt Qualcomm de naamkeuze met het argument dat zijn scherm op basis van reflectie werkt, net als gewoon papier. Een backlight zoals in lcd-schermen is dan ook niet aanwezig. In combinatie met de hoge resolutie resulteert dat in een rustig beeld. Ideaal om teksten vanaf te lezen, vindt Qualcomm, en dus is het elektronisch papier. De Amerikanen schieten echter hun eigen definitie voorbij door het toevoegen van videofunctionaliteit. Daarmee willen ze e-papier uit zijn nichemarkt trekken en een geschikte kandidaat maken voor multimediadisplays in draagbare toestellen.

Qualcomm_phone web
Een van de voordelen van e-papier is de uitstekende leesbaarheid van het display in fel zonlicht.

Het Imod-scherm werkt volgens een vergelijkbaar principe als het kleurrijke laagje olie op water. Wanneer een lichtbundel op de oliefilm valt, splitst de straal in tweeën. Een deel wordt direct gereflecteerd, een ander deel pas wanneer het het wateroppervlak bereikt. Door het verschil in afgelegde afstand, zijn de twee lichtbundels na reflectie een beetje uit fase ten opzichte van elkaar. Daardoor treedt interferentie op, waarbij sommige golflengtes worden versterkt en andere verzwakt. Het resultaat is de waarneming van kleur. Welke kleur hangt af van de dikte van de film.

 advertorial 

The waves of Agile

Derk-Jan de Grood has created a rich source of knowledge for Agile coaches and leaders. With practical tips to create a learning organization that delivers quality solutions with business value. Order The waves of Agile here.

Het display van Qualcomm bestaat ook uit twee reflecterende lagen die geïncorporeerd zitten in een Mems-structuur. Ertussen zit gewoon lucht. De toplaag is maar gedeeltelijk reflectief, zodat een deel van het licht dat op de cel valt ook op de onderste laag terechtkomt. Daar wordt het gereflecteerd. De afstand tussen de lagen is precies zo afgestemd dat dat dankzij het interferentiepatroon een primaire kleur oplevert.

Om alle andere kleurschakeringen te maken, bestaat elke pixel uit drie typen cellen: blauwe, groene en rode. CRT- en lcd-schermen regelen de kleur af door de lichtintensiteit te moduleren. Veel groen en veel rood en nauwelijks blauw levert zo bijvoorbeeld een gele schakering op. Daarom verbruiken deze displays continu stroom. Voor e-papier is dat onacceptabel. Ook een andere bekende manier om de intensiteit te regelen, namelijk de cellen heel snel aan- en uit te zetten, is voor e-papier ongeschikt.

Qualcomm_Imod_display web
Door elke pixel te verdelen in drie kleurcellen en die weer op te splitsen in subpixels, regelt het e-papier van Qualcomm de kleurintensiteit via het aantal subpixels dat aan- of uitstaat.

Qualcomm deelde daarom elke pixel niet alleen op in verschillende kleurcellen, maar elke kleurcel op zijn beurt ook weer in verschillende subpixels. Hoeveel subpixels er aanstaan, bepaalt zodoende de intensiteit van een kleur. Het aan- of uitschakelen van elke subpixel gaat via een elektromechanische schakelaar die de beide lagen op elkaar legt, waardoor het interferentie-effect verloren gaat. Na het schakelen blijft de cel vanzelf in de geselecteerde stand staan. Daarom gebruikt hij geen stroom en laat Qualcomms technologie zelfs Oled achter zich qua energiezuinigheid.

Er zijn ook nadelen. Het gebruik van Mems-technologie sluit het maken van grote schermen vrijwel zeker uit. Qualcomm zegt zich inderdaad volledig op kleine displays te richten. Bovendien, zegt medeoprichter Johan Feenstra van het Eindhovense Liquavista in een artikel van MIT Technology Review, gaat het energievoordeel verloren bij het vertonen van video. ’Bistabiliteit is alleen nuttig bij beelden die niet vaak hoeven te worden ververst‘, aldus Feenstra. Liquavista werkt ook aan e-papier met videomogelijkheden.

Feenstra zei overigens net als Qualcomm te geloven dat video een bredere markt creëert voor e-papierdisplays. Hij vond COO Guido Aelbers van Polymer Vision, ontwikkelaar van ’echt‘ flexibel elektronisch papier, aan zijn zijde. Beiden benadrukten wel dat lcd-technologie zich ook nog voortdurend verbetert en bovendien zakt in prijs.

Qualcomm heeft inmiddels klanten gevonden voor de eerste versie van het Mems-scherm. Een monochrome versie komt terecht in een Bluetooth-headset van Audiovox, die deze maand uitkomt. Volgend jaar brengt het Chinese Hisense er een telefoon mee uit. Een echte fullcolourversie moet rap daarop volgen.