İnsanoğlu için en önemli buluşlardan birisi olan kağıt, milattan sonra 1. yüzyılda Çin’de yapılmıştır. İcadından yaklaşık olarak 1900 yıl sonra ise kağıt artık elektronik ortamda ürün inovasyonuna örnek teşkil eden yeni versiyonu ile insanlığa “merhaba” diyor.
En son üretilen ve “i2R E-Paper” olarak adlandırılan, Tayvanlı bilim adamları tarafından geliştirilen elektronik kağıt, silinebilir özellikte ve 260 kez kullanılabilir şekilde üretilmiş.Fax makinelerinde kullanılan termal yazıcıların benzerinin kullanıldığı elektronik kağıt üzerine yazılan yazılar bir düğme ile silinebilecek özellikte geliştirilmiş.Elektronik ürünler genelde belli bir ağırlığın üzerinde olmasına karşın bu kağıtlar çok hafif ve daha yumuşak. A4 büyüklüğündeki bir e-kağıdın maliyetinin 2 dolar civarında olduğu ve tüketici ile 2 yıl içinde tanışacağı belirtiliyor.
Peki Tayvanlılar bu elektronik kağıdı nasıl geliştirmiş?Bu kağıtlar geliştirilirken görüntü cihazlarında tercih edilen elektrot kullanılmamış. Kolestrik likid kristal içeren plastik bir filmle kaplanan kağıtların baskı aşamasında arka ışık gerektirmemesi ve farklı renklerde üretilmesi kolaylıklar arasında yer alıyor.
Peki elektronik kağıt yeni bir teknoloji mi?Bugüne kadar elektronik kağıt için birçok teknoloji geliştirildi.Gyricon olarak adlandırılan elektronik kağıt ilk olarak 1970 yılında Xerox’un Palo Alto Araştırma Merkezi’nde çalışan Nick Sheridon tarafından geliştirilmiştir. Gyricon’da genelde 75 ila 106 mikrometre (Milimetrenin binde birine (1/1000 mm, 10^-3 mm), metrenin milyonda birine (1/1000000 m, 10^-6 m) eşit uzunluk birimi) arasında değişen polietilen kürelerden oluşmaktaydı. Her küre bir tarafı beyaz plastik pozitif yüklü, diğer tarafı ise siyah plastik negatif yüklü parçacıklardan oluşmaktadır. Küreler şeffaf silikon sayfasına gömülmüştür, her küre serbestçe dönüş yapmalarını sağlayacak yağ balonuna asılı şekilde yer almaktadır. Yağlı ortam kürelerin serbestçe hareket etmesini, dönmesini sağlar.
Bu kağıtta, voltajın polaritesi (Polarite, Işığın, ve tüm diğer elektromanyetik dalgaların özelliklerinden biridir, titreşim açısıdır, normal şartlarda insan gözü tarafından algılanmaz) ve kürenin beyaz veya siyah yüzünün yukarıya dönük olup olmadığına göre daha sonra belirlenen ve böylece piksel ya da siyah beyaz bir görünüm veren her bir çift elektrota uygulanır. Elektrot çiftine uygulanan gerilimin polaritesine bağlı olarak kürelerin siyah ya da beyaz yönü üste döner. Böylece piksel siyah veya beyaz olarak görünür. Küçük alanlara uygulanan farklı gerilimler de ekran üzerinde istenilen şekil ve görüntülerin elde edilmesini sağlar.
2008 yılında gerçekleştirilen FBD (Flat Panel Display) fuarında Japon şirketi Soken bu teknolojiyi kullanarak elektronik duvar kağıdı ile bir duvar yapmıştır.
Tayvan’da üretilenin aksine bugüne kadar geliştirilmiş elektronik kağıtlar, kağıt üzerindeki mürekkep görünümünü taklit eden ekran teknolojisine örnek teşkil etmektedir. Geleneksel arkadan aydınlatmalı düz panel ekranların aksine elektronik kağıt sıradan bir kağıt gibi ışığı yansıtır.Esnek elektronik kağıdın görüntü arka yüzünde plastik yüzeyler ve plastik elektronik kullanılmaktadır. Geleneksel ekranlara kıyasla daha rahat okunabilir ve ortamdaki ışığı yansıtmak yerine kendi ışığını yansıtır özelliktedir. İdeal bir elektronik kağıt doğrudan güneş ışığı altında okunabilir özellikte olmalıdır.2008 yılı itibariyle e-kağıtlarda kontrast oranı (görüntüdeki en parlak bölüm ile en karanlık bölüm arasındaki fark) gazetelerdeki gibiydi ancak yeni geliştirilen görüntülerle daha iyi kontrast oranları yakalanabilmektedir. Tam renkli görünümü sağlamak için üreticiler arasında sürekli bir rekabet söz konusudur.
Elektronik Kağıdın GeliştirilmesiE-Ink Corporation’ın kurucularından Joseph Jacobson tarafından 1990 larda icat edilen elektronik kağıt 2 yıl sonra Philips Components tarafından geliştirilmiş ve pazarlanmıştır.Elektronik kağıt 2005 yılında Prime View İnternational’a satılmış ve aynı zamanda patenti alınmıştır. Elektronik kağıtta kullanılan küçük mikrokapsüller, renkli yağa tutulu vaziyette bulunan elektrik yüklü beyaz parçacıklardan oluşmuştur. Mikrokapsüller altta ve üstte yer alan iki elektrot dizisi arasına sıkışmış sıvı polimer tabakada düzenlenmiştir, üstte yer alan dizi şeffaftır. Levha, korunması için şeffaf plastik ile kaplanır. Kalınlık olarak 80 mikrometre civarında ölçülür, sıradan kağıdın 2 katı kadar bir kalınlığa sahiptir.
Elektrotların ağı ekran devre sistemine bağlıdır, bu sistem belirlenmiş elektrot çiftlerine bir gerilim uygulandığında elektronik mürekkep aktif veya pasif olarak kullanılmaya başlanır. Yüzeye negatif yük uygulanması ile birlikte elektrotlar parçacıkları lokal kapsülün altına iter, siyah boyayı yüzeye çıkmaya zorlar ve pixellere siyah bir görünüm verir. Oluşan ters gerilim tam zıt bir etki yaratır, yani parçacıklar yüzeyden içe doğru itilmeye zorlanır, pixeller beyaz bir görünüm alır. Sonuç olarak görüntü oluşur ve daha iyi renk kontrolü sağlanır.
Elektronik Kağıt Çeşitleri
Ticari anlamda elektroforetik ekran örnekleri arasında, yüksek çözünürlüklü aktif matris görüntüleri içeren Amazon Kindle, Barnes&Noble Nook, Sony Librie, Sony Reader ve iRex iLiad gibi elektronik kitaplar yer almaktadır. E-ink Corporation tarafından üretilen bu ekranlar elektroforetik görüntüleme filminden yapılır.
Electro-wetting EkranlarElectro-wetting ekranın dayanak noktası uygulanan gerilim ile yüzeye hapsedilmiş su-yağ şeklinin kontrolüdür. Gerilim uygulanmadığında renklendirilmiş yağ, su ile hydrophobic (su geçirmez) yalıtılmış elektrot arasında bir tabaka olarak yer alır ve sonuçta renkli pixeller ortaya çıkar. Elektrode ve su arasına gerilim uygulandığında yalıtım ile su arasındaki ara yüzey gerilimi değişiklik gösterir. Sonuç olarak yoğunluk hali uzun süre istikrarlı bir şekilde kalmaz ve suyun yağ tarafına geçmesine sebep olur. Bu sonuç kısmen şeffaf pixeller için söz konusudur.
Eğer yansıtıcı özellikte olan beyaz yüzey değiştirilebilir öğeler altında kullanılırsa beyaz pixel ortaya çıkar. Pixellerin küçük boyutlarda olması nedeniyle kullanıcı sadece yüksek parlaklıkta ve kontrastta değiştirilebilir öğeler elde edilen ve yansıtıcı ekran temelini oluşturan ortalama bir yansımayı deneyimler.
Elektro-wetting temelli ekranlar birçok cazip özelliklere sahiptir. Beyaz ve renkli yansıma arasındaki değişim, video içeriklerinin görüntülenmesinde hız kazandırır.Düşük voltaj uygulandığında ekranların düz ve zayıf görüntü vermesi ise kaçınılmazdır. Yansıtma ve kontrastlık özelliği diğer yansıtma ekranlarına göre daha iyi sonuçlar vermektedir, aynı zamanda elektronik kağıtlarda da işe yaramaktadır.
Yanısıra, bu teknoloji LCD lere göre 4 kat, gelişmekte olan teknolojilere göre ise 2 kat daha yüksek parlaklık oranına sahiptir. Çok renkli ekranlarda ideal ekran olarak sunulmaktadır.
Electrofluidic EkranlarElectrofluidic ekranlar Elektrowetting ekranların bir türüdür. Bu ekranlar küçük bir rezervuar içinde sulu pigment yapısının dağılımı şeklinde yer alırlar. Söz konusu rezervuar <5-10% oranında görüntülenebilen pixellerden oluşur ve bu yüzden de pigmentlerin büyük çoğunluğu görünmez.
Electrofluidic EkranlarElectrofluidic ekranlar Elektrowetting ekranların bir türüdür. Bu ekranlar küçük bir rezervuar içinde sulu pigment yapısının dağılımı şeklinde yer alırlar. Söz konusu rezervuar <5-10% oranında görüntülenebilen pixellerden oluşur ve bu yüzden de pigmentlerin büyük çoğunluğu görünmez.
Voltaj bu ekran çeşidinde elektro mekanik olarak kullanılır, pigment rezervuardan çekilir ve alt tabakanın arkasında doğrudan bir film şeridi gibi yayılır. Sonuç olarak, alışılagelmiş pigmentlerin kağıda basılmış hali gibi ekran renkli ve parlak görünür. Sıvı yüzey üzerindeki gerilim kaldırıldığında ise pigment yayılımının rezervuara doğru hızlı bir geri dönüşü gözlenir.
Elektronik Kağıt hangi alanlarda kullanılıyor?Elektronik kağıtlar esnek olmaları nedeniyle bir çok değişik yüzeyde kullanılabilmektedir.E-kitap, e-dergi, e-gazete (kitap ve elektronik kağıt dijital sürümlerini görüntülemek için kullanılan elektronik okuyucularda), kol saatleri, elektronik görüntü uygulamaları, perakende mağazalarındaki elektronik fiyatlama etiketleri, dijital tabela, otobüs duraklarındaki zaman tabloları, elektronik ilan-reklam panoları, cep telefonu ekranlarında yaygın olarak kullanılmaktadır.
Hayatımızı ne yönde değiştirecek?E-kağıdın kullanımın artması ile birlikte kesilen ağaç sayısında azalma yaşanacak. Bu hayatımızda çok önemli bir değişiklik. Endüstriyel Teknoloji Araştırma Enstitüsü Görüntü Teknoloji Merkezi Genel Müdürü John Chen, e-kağıdın ticari aşamaya getirilmesi halinde ülkeler için büyük ağaç tasarrufu sağlanacağını dile getiriyor.
Elektonik kağıdın dezavantajları nelerdir?Elektronik kağıt, LCD ekranlar gibi, diğer görüntüleme teknolojileri ile karşılaştırıldığında çok düşük bir tazeleme ( refresh ) oranına sahiptir. Bu özellik üreticilerin mobil cihazlar üzerinde gelişmiş interaktif uygulamaları ( hızlı ve hareketli menülerin kullanımı ile ilgili) üretmelerini önler. Örneğin, dökümanlara sorunsuz zoom yapılması mümkün değildir.
Diğer bir dezavantaj ise, ekranın bir parçasında refresh yapıldığında görüntü gölgesinin görülmesi. Bu tür görüntüler ve efektler (ghost images) hayalet görüntüler- efektler “gölgelenme” olarak terminolojide yerini bulmuştur. Ekran yanmasını andıran bu sorun ekranın birçok defalar refresh edilmesiyle aşılabilir. Her bir pixeli beyaza, sonra siyaha, sonra da beyaza dönüştürmek pixel kontrastının normalleşmesine yardımcı olur. Bu yüzden flash teknolojisindeki bir çok cihaza yeni resim veya görüntü yüklerken tüm ekran siyah beyazdır.
Tek boyutlu olması, düz olması ve renklerin yeterli olmaması da diğer dez avantajlarındandır.
Elektonik kağıdın avantajları
Elektronik kağıtta düşük güç kullanımı vardır. Güç kullanımına sadece ekran güncellemeleri olduğunda ihtiyaç duyulur. Esneklik. Diğer bir çok ekrana göre daha iyi okunabilir özelliktedir. Gerçek kağıtlar gibi dizayn edilmiştir, kıvırıp rulo yapılabilirsiniz. Yazı-görüntü saklayabilir. Defalarca kez silinip tekrar yazma imkanı sağlar ve yıpranmaz. Matbaa, dağıtım v.s masrafları olmadığından ürün maliyetinin düşmesini sağlar.
Elektronik mürekkep herhangi bir yüzey üzerine basılabilir, bu yüzden kullanım alanı geniştir; duvarlar, bilboardlar, ürün etiketleri, t-shirtler, dijital fotoğraf çerçeveleri, bilgi panoları v.s Mürekkebin esnek olması sarılabilir, rulo ekranların üretilmesini de mümkün kılmaktadır.
UygulamalarBirçok şirket elektronik kağıdı elektronik mürekkep ile birlikte geliştirmektedir. Tüm elektronik kağıt teknolojileri aşağıda değineceğim genel zorluklarla karşılaşmaktadır,- Kapsülleme için yöntem- Kapsülü doldurmak için bir mürekkep veya aktif madde- Mürekkebi etkinleştirmek için elektronik teknolojisi
Elektronik mürekkep esnek veya sert malzemeler için uygulanabilir. Esnek ekranlar için, ince bir taban, esnek ve ciddi bir aşınma karşısında yeterince sert olan bir malzeme gerekir. Çok ince plastik kullanılan malzemeler arasındadır. Mürekkebin kapsülleme yöntemi ve sonrasında yüzeye uygulanması metodu şirketler arasında farklılık gösterir. Bu süreçler karmaşıktır ve endüstri sırları da çoktur. Bununla birlikte, elektronik kağıt yapımı LCD yapımından daha az karmaşık ve maliyet açıcından bakıldığında da daha ucuzdur.
Elektronik kağıt ile ilgili bir çok yaklaşım vardır, bir çok şirket bu alanda teknolojiler geliştirmiştir. Mevcut teknolojiler dışında elektronik kağıt üretimi için kullanılan teknolojiler; likid kristal ekranlardaki değişiklikleri de içeren teknolojiler, elektrochromic ekranlar ve Kyushu Üniversitesi’ndeki Etch A Sketch (plastik çerçeve içinde düz ve kalın gri ekran) şeklinde sıralanabilir.
Elektronik kağıt örnekleri
Kol saatleri2005 Aralık ayında Seiko firması Spectrum SVRD001 isimli esnek elektroforetik ekranlı kol saatini piyasaya sürmüştür. Aynı firma Mart 2010 da 2. nesil elektronik mürekkepli ünlü saatini de piyasaya sürmüştür. Hong Kong ta ise esnek elektroforetik ekranlı ve elektronik mürekkepli Phosfor saatlerini 3 seri halinde piyasaya sürmüştür.
Elektronik Kitaplar- 2004 yılında Sony firması ilk olarak elektronik kağıt ekranlı elektronik kitap okuyucu Librié EBR-1000EP yi Japonya’da piyasaya sürmüştür.- 2006 yılında yine aynı firma PRS-500 elektronik kitap okuyucuyu bu sefer Amerika’da piyasaya sürmüş, 2007 yılında ise yeni versiyonunu lanse etmiştir. 2008 yılında ise dokunmatik PRS-700BC yi üretmiştir.- iRex iLiad isimli e-kitap ( PDF ve HTML formatlı ) tüketicinin beğenisine sunulmuştur. Okuyucu ilk defa bu e-kitapla PDF ve HTML formatlarında kitap okuma imkanı bulmuştur. 2007 de ise bu e-kitap PRC format ile desteklendi ancak fiyatlandırma hala bir sorun olarak karşımıza çıkıyor. Ancak rakip ürün olarak piyasaya sürülen Cybook ile birlikte fiyatlarda neredeyse %50 oranında azalma gözlenmiştir.- 2007 yılı sonlarında ise Amazon firması elektronik kağıt ekranlı e-kitabının, meşhur Amazon Kindle’ın üretim ve pazarlamasına başlamıştır.
2009 da ise Kindle-2 piyasaya sürülmüş, hemen ardından daha geniş ekranlı KindleDX pazarda yer bulmuştur. 2010 da ise 3.nesil Kindle piyasaya sürülmüştür.
- 2009 yılında Barnes&Noble, Android işletim sistemli Barnes & Noble Nook u piyasaya sürmüştür. Bu e-kitapta diğer büyük firmaların ürettiği e-kitaplardan farklı olarak değiştirilebilir pil, ayrılabilir dokunmatik ekran ve ana elektronik kağıt okuma ekranının altında renkli LCD yer almaktadır.
Gazeteler2006 yılında Flemen gazetesi De Tijd elektronik versiyonunu ( iRex iLiad’ın lansman öncesi halini kullanarak ) sınırlı bir pazarlama çalışması ile dağıtmıştır. Bu yenilikle elektronik mürekkep gazete yayıncılığında ilk kez uygulanma imkanı bulmuştur.
2007 de ise Fransız Les Échos gazetesi aboneleriyle sınırlı olarak elektronik kağıt versiyonunu resmi olarak duyurmuştur. Gazetenin 2 cazip teklifi vardır, 1 yıllık abonelik ve 176 gr ağırlığındaki okuma cihazı. Günlük haberleri okuyabilmek için 2 farklı işlem platformu sunulmaktaydı, ilki Ganaxa tarafından yeni geliştirilmiş GİH isimli elektronik mürekkebe dayalı platform, diğeri ise Les Echos tarafından geliştirilen platform.
Ocak 2008 den itibaren ise Hollanda’nın günlük gazetesi -NRC Handelsblad- iRex iLiad ile okuyuculara dağıtılmaktadır.
Smart Kartlara gömülü ekranlarFinansal alanda esnek ekran kartları kart sahiplerine online bankacılığın azaltılması ve işlemlerde dolandırıcılığın önlenmesi için tek kullanımlık şifre oluşturulmasını sağlar. Elektornik kağıt bu alanda veri güvenliğinin sağlanması için basit ve ince anahtarlıklar olarak sunulabiliyor. Dünyanın ilk gömülü ekranlı akıllı kartı, Innovative Card Technologies ve nCryptone tarafından 2005 yılında geliştirilmiştir.
Durum GöstergeleriUSB flaş gibi bazı aygıtlar durum bilgilerinin görüntülenmesi için elektronik kağıdı kullanabiliyor. Örneğin elektronik kağıt kullanılmış aygıtlar, kullanılabilir depolama alanını göstergeli bir şekilde kullanıcıya sunabiliyor.
Cep TelefonlarıMotorola’nın düşük ücretli cep telefonu olan Motorola F3 te siyah beyaz, ve alfanumerik elektroforetik ekran kullanımı söz konusudur.Samsung Alias 2 ise tuş takımı içinde elektronik mürekkep içeren bir cep telefonudur. Bu özelliğiyle de tuş takımı karakter setlerinin değiştirilmesine ve farklı görüntü modları arasında gezinmeye olanak verir.
Elektronik raf etiketleriElektronik kağıt tabanlı raf etiketleri, perakende mağazalarında fiyatların dijital gösteriminde kullanılır. Bu etiketlerde fiyat değişimini iki yönlü telsiz aracılığıyla yapılır.
Görüldüğü üzere elektronik kağıtlar hayatımıza girdikçe yaşamımız farkedilir derecede kolaylaşacak. Çevreci özellikleriyle de dikkat çeken elektronik kağıtlar önümüzdeki günlerde farklı örneklerle çokça karşımıza çıkacak.
Meryem ARSLAN