Je leest:

Philips maakt elektronisch ‘papier’ aan de lopende band

Philips maakt elektronisch ‘papier’ aan de lopende band

Auteur: | 2 februari 2004

Philips produceert flexibele kunststoffen beeldschermen – ‘elektronisch papier’ – met een eerste prototype productielijn in Eindhoven. De technologie is gebaseerd op die van het Amerikaanse E-ink en Philips’ eigen expertise op het gebied van polymere elektronica.

Philips heeft op de Eindhovense ‘High Tech Campus’ – naast de laboratoria van Philips Research – een testfabriek operationeel voor de productie van elektronisch papier. Per jaar produceert deze prototype-fabriek 5000 kleine maar zeer dunne en flexibele beeldschermen. Een echte productielijn met een capaciteit van meer dan een miljoen stuks is in de ontwerpfase. Details over de achterliggende technologie verschenen deze week in het wetenschappelijk tijdschrift Nature Materials.

Elektronisch papier is de heilige graal van producenten van computerdisplays. Steeds groter, helderder en platter worden die, maar nog steeds lijken ze voor geen vierkante meter op de meest vriendelijke informatiedrager die we kennen: papier. Geen wonder dus dat het ‘papierloze kantoor’. dat in de beginjaren van de kantoorautomatisering werd voorspeld, nog ver te zoeken is. Sterker nog, de vraag naar printers is de laatste jaren alleen maar gestegen omdat we de informatie die we met zijn allen in computers opslaan en verwerken bij voorkeur ook even in ‘hardcopy’ opslaan: op papier dus.

Platter, groter, scherper…. ….. maar een krant blijft handiger.

E-ink

Prints op papier zijn helder, hebben een hoge resolutie en een hoog contrast maar bovenal: papier is ‘hanteerbaar’, tastbaar en flexibel. Om die vorm en functionaliteit van papier te evenaren moeten displayproducenten hele nieuwe wegen inslaan. Philips is al behoorlijk ver ‘en route’ met de ontwikkeling van elektronica in kunststof, die een zeer dun en buigzaam display mogelijk maakt. De polymere elektronica is de ‘motor’ achter de flexibele display-technologie. Ieder beeldpunt van het display wordt namelijk ‘geschakeld’ door een dunne-film-transistor (thin film transistor; TFT) in een dunne elektronische kunststoffolie. Op de kunststoffolie met de TFT’s plakt Philips een folie met een ‘elektronische inkt’ die – afhankelijk van de ‘schakeltoestand’ van de individuele TFT’s – een beeldpunt naar believen zwart of wit maakt.

In de toekomst moet het natuurlijk ook in kleur, maar dat kan nu nog niet. Philips maakt in de nieuwe fabriek gebruik van de niet zo heel veelzijdige technologie van het Amerikaanse bedrijf E-ink. Ondertussen wordt in de Eindhovense laboratoria hard gewerkt aan vervolmaking van een elektronische inkt op basis van het ‘electrowetting’ principe waarmee veelkleurige en ook veel snellere displays mogelijk zijn.

De technologie van E-ink is gebaseerd op minuscule bolletjes (doorsnede ca. 0,1 mm) vastgezet in een kunststof matrix. Ieder bolletje bevat een vloeistof met zwarte en witte deeltjes die behalve in kleur ook in elektrische eigenschappen verschillen. Door een elektrisch veld aan te leggen met behulp van elektronische componenten onder de E-ink folie zijn – afhankelijk van de aard van dat veld – de witte of de zwarte bolletjes naar de zichtbare bovenzijde te verplaatsen. De witte bolletjes reflecteren opvallend licht, zodat het elektronische display ook in zonlicht gewoon te gebruiken is. Beeld: E-ink

Met de nieuwe fabriek op Philips’ Eindhovense High Tech Campus zet de elektronicagigant een belangrijke stap op weg naar goedkope, in massa verkrijgbare flexibele displays. Fabriek is trouwens een groot woord: het is een bescheiden productielijn met een capaciteit van 5000 stuks per jaar – zo’n honderd per week. De fabrieks’hal’ is dan ook niet meer dan een kleine cleanroom met een oppervlak van 200 vierkante meter. Maar het is een eerste stap op weg naar een echte fabriek die vele honderdduizenden exemplaren per jaar produceert. De huidige lijn levert de ingenieurs informatie over de mate waarin de technologie is op te schalen en welke productieproblemen overwonnen moeten worden om een product van hoge kwaliteit te fabriceren. Deze ontwikkeling vindt plaats binnen het bedrijf Polymer Vision dat Philips speciaal voor de flexibele displays in het leven heeft geroepen.

Het nieuwe elektronische ‘papier’ van Philips Polymer Vision is al wel dun en buigzaam maar voorlopig nog klein, alleen in zwart-wit en nog niet geschikt voor bewegende beelden. Beeld: Polymer Vision

Prestatie

De schermpjes die van de prototype-lijn rollen hebben een diagonaal van 5 inch (12,7 cm) en dat is nog erg klein voor de toepassingen waarin Philips het elektronische papier een gouden toekomst voorspelt. Een A4-tje is dan het minste wat je zou verwachten en voor een elektronische krant zou het ‘tabloid’-formaat van de Metro of de Spits wenselijk zijn. Dat haalt het elektronicaconcern nog lang niet: een de prototypes die nu uit de nieuwe fabriek rollen zijn niet groter dan een A7-tje. Dat krijg je als je een vel A4 papier driemaal dubbelvouwt. Het E-papier is dus acht maal (23) kleiner dan een A4.

Het scherm bevat 320×240 pixels (beeldpunten) en dat betekent een resolutie van 85 dpi (beeldpunten per inch). Ook dat is nog veel te weinig voor een echt elektronisch papier dat de markt zal gaan veroveren. Een laptop met een goed scherm haalt al ongeveer het dubbele en is dan nog in kleur ook. Om onder alle omstandigheden goed leesbaar te zijn is 150 dpi echt het minimum. En drukwerk – waar het elektronische papier tenslotte echt mee moet concurreren – heeft een kwaliteit van minstens 300 dpi. Er is dus nog een lange weg te gaan.

Dit alles neemt niet weg dat Philips nu een behoorlijke prestatie neerzet. Voor de 76.800 beeldpunten van het kleine scherm zijn evenzovele TFT’s nodig en het bedrijf claimt dat nog niet eerder zoveel elementen tegelijk in polymere elektronica werden vervaardigd. Bovendien liggen de pixels veel dichter bij elkaar dan tot nu toe mogelijk was. De schermen zijn ook erg dun: 350 micrometer (0,35 millimeter, ongeveer drie velletjes ‘gewoon’ 80-grams papier). De folie met de TFT’s is 20 micrometer dik en de folie met de elektronische inkt heeft een dikte van 200 micrometer.

De Polymer Vision folie laat zich nu oprollen tot een kokertje met een minimale diameter van 2 cm. De technologen willen dat verbeteren tot minder dan 1 cm. Het materiaal zal dan nog slechts 100 micrometer dik zijn, zo verwacht het bedrijf. General Manager Bas van Rens toont in een via de website van het bedrijf te bekijken filmpje een aantal toepassingsvoorbeelden van zo’n oprolbaar schermpje. Het zou bijvoorbeeld een handig mee te nemen accesoire kunnen zijn bij volgende generaties i-mode of UMTS mobiele telefoons. Opgeborgen in een schokvrij kokertje in tas of binnenzak kan de gebruiker van zo’n telefoon dan altijd over een veel groter beeldscherm beschikken dan ooit in de telefoon zelf zou passen.

Functionaliteit geïntegreerd

Om informatie uit een computer op een beeldscherm zichtbaar te maken zijn onder andere beeldscherm-‘drivers’ nodig – elektronicahardware die onontbeerlijk is voor het aansturen van de beeldpunten op het scherm. Op de route naar volledig autonome schermen van elektronisch papier zullen dergelijke componenten in de folie geïntegreerd moeten worden. Philips rapporteert in Nature Materials van 1 februari met de vervaardiging van zogenaamde ‘shift registers’ in polymere elektronica een volgende belangrijke stap op weg naar kunststof schermen waarop die functionaliteit geïntegreerd is. Shift registers zijn belangrijke bouwstenen in de hardware drivers die voor de besturing nodig zijn. Deze door Philips op de elektronische folie gerealiseerde componenten zijn volgens het bedrijf de grootste tot nu toe gepubliceerde actieve schakelingen in polymere elektronica.

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 02 februari 2004

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.