O papel electrónico reflecte a luz ambiente em vez de emitir luz própria, criando um aspecto mais próximo da tinta comum sobre papel. Esta abordagem pode proporcionar uma leitura confortável, amplos ângulos de visão e legibilidade sob luz solar directa.

Um Ecrã que Reflecte a Luz

Os ecrãs planos convencionais consomem energia para emitir luz. O papel electrónico funciona de forma diferente: reflecte a luz já existente à sua volta.

Esta diferença altera a relação visual entre um ecrã e uma página.

Um ecrã ideal de papel electrónico mantém-se legível sob luz solar directa, sem que a imagem pareça esbater-se. Por reflectir a luz ambiente, o papel electrónico pode imitar o aspecto da tinta sobre papel, em vez de apresentar uma superfície iluminada.

Muitas tecnologias de papel electrónico conseguem conservar texto e imagens estáticos indefinidamente sem electricidade.

Electroforese: Mover Pigmento com Electricidade

Uma das principais vias para o papel electrónico é o ecrã electroforético, ou EPD. Este forma imagens ao reorganizar partículas de pigmento carregadas através de um campo eléctrico aplicado.

Num EPD simples, partículas de dióxido de titânio, com cerca de um micrómetro de diâmetro, encontram-se dispersas em óleo de hidrocarbonetos. O óleo contém também um corante escuro, surfactantes e agentes de carregamento que conferem carga eléctrica às partículas. Esta mistura fica entre duas placas condutoras paralelas, separadas por um intervalo de 10 a 100 micrómetros.

Quando é aplicada tensão entre as placas, as partículas carregadas deslocam-se para a placa com carga oposta. Se se deslocarem para a face frontal do ecrã, voltada para o leitor, o ecrã parece branco, porque as partículas de titânia dispersam a luz de volta para o leitor. Se se deslocarem para a parte posterior, o ecrã parece escuro, porque o corante absorve a luz. 

Um ecrã torna-se uma imagem quando o eléctrodo traseiro é dividido em pequenos elementos de imagem, ou píxeis. A aplicação da tensão adequada a cada área cria um padrão de regiões que reflectem e absorvem luz.

Das Partículas às Páginas

Os ecrãs electroforéticos são considerados exemplos de excelência de papel electrónico devido ao seu aspecto semelhante ao do papel e ao baixo consumo energético. São normalmente controlados com tecnologia de transístores de película fina baseados em MOSFET, frequentemente utilizada para criar imagens de elevada densidade.

A tecnologia também tornou possível uma característica prática associada ao papel: a persistência. Muitas tecnologias de papel electrónico conseguem manter texto e imagens estáticos indefinidamente sem electricidade. Assim, a página não é apenas uma projecção temporária. Depois de formada, a imagem pode permanecer no lugar.

O papel electrónico tem aplicações para além dos livros. Entre elas contam-se etiquetas electrónicas de prateleira, sinalização digital, horários em paragens de autocarro, painéis publicitários electrónicos, ecrãs de smartphones e leitores electrónicos de livros e revistas digitais. A tecnologia E Ink está disponível em escala de cinzentos e a cores, sendo utilizada em leitores electrónicos, sinalização digital, relógios inteligentes, telemóveis, etiquetas electrónicas de prateleira e painéis arquitectónicos.

Microcápsulas e a Ascensão da E Ink

A história inicial do papel electrónico inclui o Gyricon, desenvolvido na década de 1970 por Nick Sheridon, no Centro de Investigação de Palo Alto da Xerox. O Gyricon utilizava pequenas esferas de polietileno, cada uma com um lado preto carregado negativamente e um lado branco carregado positivamente, suspensas em óleo dentro de uma folha transparente de silicone. A tensão determinava qual dos lados coloridos ficava voltado para cima, fazendo cada ponto parecer branco ou preto.

Na década de 1990, uma equipa de estudantes de licenciatura do MIT concebeu e desenvolveu protótipos de outra forma de tinta electrónica: o ecrã electroforético microencapsulado. O trabalho envolveu Barrett Comiskey, J.D. Albert, Joseph Jacobson, Jeremy Rubin e Russ Wilcox.

A ideia inicial consistia em pequenas esferas metade brancas e metade pretas, que rodavam para tornar visível o lado pretendido. Durante as experiências, Albert criou esferas inteiramente brancas, e Comiskey explorou o carregamento e o encapsulamento destas partículas em microcápsulas misturadas com corante escuro. O resultado foi um sistema de microcápsulas que podia ser aplicado a uma superfície e carregado de forma independente para criar imagens a preto e branco.

O MIT apresentou uma primeira patente para o ecrã electroforético microencapsulado em Outubro de 1996, seguida de uma segunda patente em Março de 1997. Albert, Comiskey, Jacobson, Wilcox e Rubin fundaram a E Ink Corporation em 1997.

A microencapsulação resolveu desafios práticos identificados em anteriores ecrãs baseados em partículas. Segundo o resumo do artigo da Nature citado, a microencapsulação resolveu problemas de durabilidade e permitiu fabricar um ecrã electrónico biestável apenas por impressão.

Dispositivos de Leitura e uma Superfície Digital Diferente

Os ecrãs electroforéticos baseados em TFT tornaram-se comuns nos leitores electrónicos. Entre os exemplos comerciais incluem-se os ecrãs utilizados no Amazon Kindle, Barnes & Noble Nook, Sony Reader, Kobo eReader e iRex iLiad. O Motorola Fone também utilizava esta tecnologia, enquanto o Motorola F3 usava E Ink no ecrã para beneficiar do consumo energético extremamente reduzido.

A E Ink é uma marca de tecnologia de ecrãs de papel electrónico comercializada pela E Ink Corporation. A sua tecnologia é produzida sob a forma de película e integrada em ecrãs, permitindo aplicações em telemóveis, relógios, revistas, dispositivos vestíveis e leitores electrónicos.

O resultado não é apenas um livro digital colocado num ecrã. É um sistema de visualização baseado na reflexão, em partículas de pigmento carregadas e em imagens que podem permanecer visíveis depois de a tensão deixar de ser aplicada. Isto faz da tinta electrónica um ponto de encontro distinto entre o controlo digital e a experiência visual familiar da tinta sobre papel.

Conclusão

Através da electroforese, os campos eléctricos reorganizam partículas carregadas para produzir áreas claras e escuras que reflectem ou absorvem a luz ambiente. Com os ecrãs electroforéticos microencapsulados, este princípio tornou-se uma base prática para ecrãs de baixo consumo, semelhantes ao papel, utilizados em leitores electrónicos e em muitas outras aplicações de visualização.

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