Vooral dankzij het succes van de e-readers is elektronisch papier al lang geen nichetechnologie meer. Het aantal toepassingen zou in de toekomst nog flink kunnen uitgebreid worden. Maar dan moeten de ingenieurs wel nog een paar hardnekkige problemen kunnen oplossen.

Al in de tweede eeuw voor Christus beschikten de Chinezen over papier. Vergeleken daarmee staat het e-paper nog altijd in de kinderschoenen. De allereerste incarnatie van deze technologie werd begin jaren zeventig ontwikkeld in het legendarische Palo Alto Research Center van Xerox (inderdaad, hetzelfde onderzoekscentrum waar Steve Jobs een paar jaar later het idee voor de computermuis zou ‘lenen’). Het papier van Xerox bestond uit twee flinterdunne laagjes plastic waartussen miljoenen minuscule partikels in een soort olie zweefden. Die partikels bestonden uit een witte en een zwarte helft. De zwarte helft was positief geladen, de witte negatief. Door de bovenste laag plastic kon men positieve en negatieve stroomladingen sturen. Waar die negatief was, draaiden de zwarte, positieve helften van de partikels zich naar boven. En omgekeerd: waar ze positief was, draaiden de witte, negatieve geladen helften zich naar boven. Op die manier kon men letters maken met een soort van pixels. Elke pixel bleef wit of zwart tot er een nieuwe stroomlading door het scherm gaat. Door de lading te variëren was het zelfs mogelijk om grijstinten te vormen.

Echt geweldig bruikbaar waren die eerste e-papier-schermen nog niet. Het werkte wel allemaal, maar het contrast en de resolutie waren niet bepaald om over naar huis te schrijven. Zoals wel vaker bij Xerox bleef de uitvinding jarenlang stof vergaren en deed men er verder niet veel mee. Het bedrijf splitste de technologie uiteindelijk af naar een aparte dochteronderneming (Gyricon), maar die heeft ondertussen al weer lang de deuren gesloten. Pas tegen eind jaren negentig kwam het idee van het elektronisch papier plotseling weer opzetten. Bedrijven als E-Ink, Fujitsu en Mirasol gooiden zich allemaal op de nieuwe markt, maar het basisidee van Xerox (witte en zwarte beeldpunten vormen door positieve en negatieve stroomladingen) is altijd min of meer het uitgangspunt gebleven.

De grote doorbraak van het elektronisch papier kwam er door de opgang van de e-readers van bedrijven als Amazon, Sony en Kobo. Dat zij voor elektronisch papier en niet voor lcd-schermen kozen voor hun apparaten, had zo zijn redenen. Doordat e-papier vooral van plastic gebruikmaakt, is het bijvoorbeeld een stuk lichter dan het gemiddelde lcd-scherm, waar nog een hoop glas rond zit. Ook de kijkhoek van e-papier is heel wat beter en de schermen blijven ook buiten, in zonlicht, perfect leesbaar. Omdat er geen backlight achter zit is, is e-papier minder vermoeiend voor de ogen van de lezer. En nog een niet te versmaden voordeel: doordat er enkel elektriciteit verbruikt wordt bij het ‘verversen’ van het scherm, is e-papier zeer zuinig. De batterij van een gemiddelde e-reader houdt het gemakkelijk een maand of zelfs nog langer uit bij normaal gebruik.

Dat wil niet zeggen dat e-papier al perfect is, verre van zelfs. Het contrast en de helderheid kunnen bijvoorbeeld nog altijd beter, maar in de labo’s van de fabrikanten wordt vooral gewerkt aan kleurenschermen en schermen die videobeelden kunnen afspelen. E-papier in kleur bestaat al, maar omdat de technologie in wezen monochroom is en maar met twee kleuren werkt (zwart en wit) moet men daarvoor alle mogelijke goocheltoeren uithalen met kleurenfilters en polarisatiefilters. Het resultaat zijn schermen die duurder, dikker en minder handzaam zijn en fletse, vale kleuren.

Ook video afspelen blijft een lastige opgave. Het verversen van de elektrisch geladen inktdeeltjes gebeurt immers nog altijd niet snel genoeg om bewegende beelden mogelijk te maken. Een procedé om daar een mouw aan te passen is de zogenaamde ‘electrowetting’-technologie. Het is een soort kruising tussen e-papier en een lcd-scherm waarbij echter geen gebruik wordt gemaakt van vloeibare kristallen, maar van een soort zwarte olie. Door stroom door die oliedruppels te sturen verandert hun vorm en verandert ook de hoeveelheid licht die ze doorlaten naar een kleurenfilter. Wanneer men dat idee toepast op drie subpixels, een rode, een groene en een blauwe, heeft men een kleurenscherm. Schermen die van deze techniek gebruikmaken, combineren de voordelen van een lcd-scherm (een hoge verversingsfrequentie en mooie kleuren) met die van e-papier (een laag verbruik en perfecte leesbaarheid in zonlicht). Niet voor niets dus dat Amazon begin dit jaar het in electrowetting gespecialiseerd bedrijfje Liquivista overkocht van Samsung. Wanneer deze technologie echter de markt zal halen, blijft voorlopig koffiedik kijken.

Op dit moment zijn er, naast e-readers, nog heel wat toepassingen die al van e-papier gebruikmaken. Het materiaal duikt al op in supermarkten (waar ze de papieren prijslabels op de rekken vervangen), in horloges (waar een trage verversing van het scherm niet uitmaakt), in de behuizing van USB-sticks (waar ze aanduiden hoeveel geheugen je nog over hebt) en in gsm’s en smartphones (de Russische Yotaphone bijvoorbeeld is een Android-telefoon met gewoon lcd-scherm en een e-paper-scherm op de rug). Wanneer men echter er in zou slagen om daar zowel video als kleur aan te voegen, bekomt men een soort ‘heilige graal’ van de schermen, eentje waarmee bijvoorbeeld de aloude droom van een ‘echte’ elektronische krant met video, geluid en interactieve toepassingen werkelijkheid wordt.

De grootste hinderpaal daarbij echter zou wel eens niet de technologie, maar wel de consument kunnen zijn. Lcd-schermen zijn nu al alomtegenwoordig in tablets waarvan de prijs al onder de 200 euro duikt. De vraag is dus wel of de eindgebruikers binnen enkele jaren nog wakker zullen liggen van e-papier dat, ook al is het beter, waarschijnlijk ook heel wat duurder zal zijn.

Bij het onderzoekscentrum IMEC in Heverlee kent men de uitdagingen rond e-papier maar al te goed. Ook hier heeft men veel onderzoek gedaan naar e-papier, maar die focus is nu grotendeels verlegd naar plastic oled-schermen. Ingenieur Jan Genoe van Imec toont zich dan ook een koele minnaar van het e-papier. “Die traagheid en het gebrek aan kleur zijn fundamentele problemen van e-papier, die zich niet zo eenvoudig laten oplossen”, zegt hij. “Een e-reader met een zwart-wit-scherm is prima om een boek te lezen, maar de consument wil een universeel display waarop hij kan lezen en kan surfen en een film kan kijken. Voor specifieke toepassingen als een smart watch zie ik het e-papier nog een toekomst hebben, maar de rest…”

Nog een verfijning waar bij Imec volop aan gewerkt wordt, zijn flexibele, buigbare schermen. “Die zijn oprolbaar, maar, wat minstens zo belangrijk is, ook zo goed als onbreekbaar”, zegt Genoe. “Dat is natuurlijk een enorm voordeel tegenover het rigide glas, dat toch breekbaar blijft, ook al doen bedrijven als Corning (met zijn Gorilla Glass, red.) er alles aan om glas steviger te maken.”

Maar alweer: ook in dit domein ligt de focus voor Imec op oled en niet meer op e-paper.

Frederic Petitjean