Deuxième article: l'évolution du papier électronique

Les développements dans ce domaine se poursuivent depuis trois décennies et demie. Néanmoins, grâce à l’accès au marché de masse, l’innovation tant attendue devrait complètement changer nos habitudes de lecture, d’écriture et d’apprentissage. Il est possible que nous soyons à la veille d'une révolution qui ne peut être comparée qu'à un miracle technique similaire du 15ème siècle: l'invention de la presse à imprimer. Le papier électronique est flexible, consomme une quantité d'énergie négligeable, est bon marché et technologique, et surtout, il est simple et facile à utiliser. La prochaine décennie n'aura pas le temps de s'achever et nous nous habituerons à la fois aux bibliothèques adaptées aux puces et à la disparition de la plupart des journaux imprimés sur papier. A venir "deuxième révolution du papier".

Incubateur d'idées

Dans les années 1970, le Centre de recherche Xerox Palo Alto (PARC) a été le moteur du progrès technologique. C'est là que les attributs du futur monde informatique, tels qu'une souris d'ordinateur, une imprimante laser, un réseau Ethernet, une interface utilisateur graphique, des graphiques couleur et de nombreux langages de programmation prometteurs, ont été présentés et intégrés. En 1974, Nicholas Sheridon, l'un des employés du PARC, a mis au point une autre nouveauté qui s'est presque perdue dans ce flot turbulent d'inventions révolutionnaires - Gyricon (du grec - "image en rotation"). En fin de compte, c'est cette idée qui a formé la base du papier électronique.

À la fin des années 1960, PARC développa l'ordinateur personnel Alto. Il s’agissait du premier ordinateur de bureau au monde à utiliser des textes, mais l’impressionnant appareil présentait un inconvénient majeur: son écran à tube cathodique, bien qu’il fût le meilleur à l’époque, n’était toujours pas suffisamment brillant et contrasté, et vous pouviez travailler avec cet affichage. C'était seulement dans une pièce sombre. Plusieurs chercheurs ont été invités à trouver une meilleure solution qui fonctionnerait dans des conditions d'éclairage normales. Nick Sheridon a développé Gyricon, un afficheur basé sur des microsphères bicolores et un afficheur basé sur l'effet électrocapillaire. Les employés restants ont travaillé sur le principe de l'électrophorèse (à l'avenir, le développement de tels écrans a été arrêté en raison de la très petite ressource de ces appareils).

Des présentoirs aux imprimantes

Pendant un an et demi, Sheridon a travaillé simultanément sur l'électrocapillarité et la technologie Gyricon, mais a ensuite décidé de s'attarder sur cette dernière et de la rappeler. Considérant de revenir à la présentation électrocapillaire à l’avenir, il a reporté le dépôt de la demande de brevet au début des années 1990. Lorsque ces applications ont été publiées en Europe, l'un des groupes de recherche universitaires a repris ses travaux, proposant un nouveau terme - «électro-mouillage». Ce principe est actuellement étudié de manière intensive et est considéré comme un candidat prometteur pour le rôle de "papier électronique". Chaque pixel d’un tel afficheur est constitué d’un substrat blanc sur lequel se trouve une électrode transparente.

et (de bas en haut) des couches d'un isolant hydrophobe, de l'huile peinte et de l'eau. À l'état libre, une fine couche d'huile est répartie sur toute la surface de la cellule, formant un pixel noir. Lorsque la tension est appliquée entre l'électrode et l'eau, cette dernière déplace l'huile de la surface du revêtement hydrophobe et l'oblige à prendre une forme convexe compacte. Dans ce cas, une goutte d'huile occupe une très petite surface de la cellule entière, de sorte que l'utilisateur voit un substrat blanc (pixel blanc).

Actuellement, la technologie la plus courante du "papier électronique" utilisée dans les dispositifs portables en série est basée sur l'électrophorèse. La figure montre un circuit développé par E Ink.

Xerox Research Management a loué le travail de Sheridon sur la technologie Gyricon, mais lui a fait remarquer que la production d’affichages n’était pas dans l’intérêt de la société. Le chercheur a été invité à adopter de nouvelles technologies dans le secteur de l’imprimerie afin que la société puisse mieux résister à l’attaque japonaise sur le marché des copieurs et imprimantes. Sheridon a développé une nouvelle technologie d'impression électronique basée sur l'ionographie, dans laquelle la société a investi environ 150 millions de dollars, mais ce programme a été fermé sur le point de lancer la production pilote du premier appareil de bureau multifonctionnel au monde - imprimantes, photocopieuses, numériseurs et télécopieurs. «De mon point de vue, c'était une prévoyance fantastique», dit Sheridon. - La société a eu de nombreuses opportunités d'élargir radicalement sa sphère d'influence. "Xerox a trouvé suffisamment d’argent pour construire des laboratoires de recherche fantastiques et rassembler des personnes talentueuses, mais le leadership de la société ne pouvait aller au-delà de la réflexion associée au marché de la copie."

La naissance du papier électronique

«J'ai reconnu le besoin d'une telle technologie à la fin des années 1980», se souvient Sheridon. - En parlant en laboratoire, nous avons discuté à plusieurs reprises des technologies sans papier, censées apparaître avec l'introduction massive d'ordinateurs personnels. Mais le «bureau sans papier» restait un rêve. Au contraire, l'ordinateur personnel lui-même s'est avéré être un consommateur de papier gourmand. Cela était principalement dû au désir de confort - la lecture de documents sur papier était beaucoup plus agréable que de les afficher sur un écran scintillant. Tout document occupant plus de la moitié de la page était imprimé, puis lu et jeté dans le panier dans la même journée. Il était clairement nécessaire de disposer d’un affichage électronique doté de fonctions papier, c’est-à-dire de papier électronique! Et puis j'ai réalisé que Gyricon, que j'avais inventé au début des années 1970, pourrait être candidat au rôle du papier électronique. J'ai abordé les problèmes de fabrication de tels présentoirs et abordé certaines des failles du début. A cette époque, je travaillais seul, sans compter le très bon assistant de laboratoire qui m'a été affecté en tant qu'assistant. "

Comment fonctionne le papier électronique

La technologie de Gyricon, développée dans les années 1970 par Nick Sheridon de Xerox Corporation, consiste en une mince plaque de plastique souple contenant des cavités remplies d'huile. Une perle en plastique flotte librement à l'intérieur de chaque cavité, dont l'un des hémisphères est coloré en blanc et porte, par exemple, une charge positive, tandis que le deuxième hémisphère est noir et porte une charge négative. Si une tension électrique est appliquée au fond de panier équipé du système d'électrodes, les billes pivoteront de manière à former une image à deux couleurs.


Pas seulement des livres

Bien entendu, depuis que la technologie Gyricon a été développée, les développeurs ont considérablement progressé dans la production de papier électronique. De telles technologies sont maintenant développées par des sociétés telles que E Ink, SiPix, Polymervision et bien d’autres, sans compter les géants tels que Sony, IBM, Hewlett-Packard, Philips, Fujitsu, Hitachi, Siemens, Epson. Au stade actuel, certaines des innovations basées sur le principe du papier électronique ne sont que des bibelots de luxe - telles que, par exemple, des montres d'un prix supérieur à 2 000 dollars, publiées par Seiko en édition limitée. Cependant, il y a plus de choses utiles sur le marché. Des écrans couleur fins basés sur du papier électronique, qui peuvent être utilisés comme étiquettes de produits, sont maintenant activement développés par Siemens (en passant, la technologie Gyricon était initialement destinée à être utilisée comme signalisation et panneaux d'affichage). «Nous avons développé des écrans couleur très minces pouvant être imprimés sur du papier ou du papier aluminium», explique Till Moore, employé de Siemens. - Le coût de tels écrans par rapport aux écrans LCD conventionnels est très faible. Ces produits ont un potentiel de marché énorme en tant que «paquet interactif». Par exemple, sur une boîte contenant des médicaments, on pourrait avoir des instructions pour les utiliser dans différentes langues, lesquelles changeraient en un clic de souris. À l'avenir, de tels présentoirs pourront être utilisés pratiquement partout: sur des emballages en carton, sur des boîtes de médicaments et même sur des tickets d'entrée. ”

Une autre technologie actuellement largement utilisée dans les lecteurs mobiles est développée par E Ink, fondée en 1997. La société s’est basée sur les études d’électrophorèse lancées au Mass Lab du Massachusetts Institute of Technology. Cette conception contient des millions de minuscules microcapsules d'environ 100 microns de diamètre. Chaque capsule contient un liquide clair dans lequel flottent des particules blanches chargées et des particules noires chargées négativement. Lorsque la tension est appliquée aux électrodes transparentes, les particules de la couleur correspondante flottent au sommet de la microcapsule. Ainsi, pour l'observateur, cette zone ressemblera à un point blanc ou noir. La luminosité et la résolution du «papier électronique», réalisées sur la base de l'électrophorèse, se sont révélées supérieures à celles de Gyricon. Cependant, les deux méthodes fournissent une image monochrome. Pour créer un écran couleur, E Ink a uni ses forces à Toppan Printing, une société japonaise qui fabrique des filtres colorés. Le principal inconvénient du papier d'électrophorèse est le faible taux de rafraîchissement de l'image. Par conséquent, de tels affichages ne sont pas adaptés à la démonstration, par exemple, d'une vidéo: il faut un certain temps pour que les particules se déplacent à l'intérieur de la microcapsule. Mais en l'absence de champ électrique, l'image est préservée (comme c'est le cas avec Gyricon).

Des sociétés telles que IBM, Philips, HP et Fujitsu ont posé les principes fondamentaux du papier électronique: ces derniers ont déjà présenté des appareils prêts à l'emploi au public. Ce sont des cristaux liquides cholestériques modifiés (ChLCD) stabilisés par l'addition de chaînes polymères. Ils fonctionnent exactement comme les écrans LCD classiques, mais lorsque vous mettez l’appareil hors tension, la dernière image reste visible. Ce principe est considéré comme l’un des favoris, car les écrans LCD sont produits en série. Cette technologie est donc peu coûteuse et bien développée. De plus, les écrans à base de ChLCD sont minces (0, 8 mm), ils peuvent non seulement être tordus, mais même pliés, de l’énergie n’est pas nécessaire pour conserver l’image, et elle est consommée en quantité minimale pour la changer. L'image est en couleur, avec une luminosité, un contraste, une résolution élevés et le taux de rafraîchissement peut être assez élevé pour que l'animation soit lue. Il est donc probable que dans un avenir proche, l’opportunité de voir des «images en mouvement» dans le livre ne sera pas seulement parmi les héros des livres de Joan Rowling, mais également parmi les gens ordinaires.

Long chemin

35 ans ont passé depuis l'invention du «papier électronique». Toutefois, les produits utilisant cette technologie ne sont toujours pas très répandus. "Jusqu'à présent, aucune des solutions techniques n'a été proche de l'idéal de ce vrai document", a déclaré Sheridon. - L’affichage doit être fin, flexible, enregistrer l’image sans consommation d’énergie, être facile à lire sous un éclairage normal, avoir une haute résolution, un contraste et une blancheur du support. En plus, ça devrait être pas cher. Le système d'adressage et de contrôle constitue l'un des principaux problèmes du papier électronique, quels que soient le principe et la technologie des écrans eux-mêmes. Il me semble que les transistors organiques en couche mince (OTFT) ont aujourd'hui les meilleures chances de gagner leur place sur les écrans minces et flexibles. Contrairement aux transistors à couches minces basés sur des semi-conducteurs inorganiques traditionnels tels que le silicium, les OTFT fonctionnent beaucoup plus lentement, mais dans le cas du papier électronique, cela n’est pas trop important. Mais ils sont bon marché, ne chauffent pas beaucoup et vous permettent de faire des affichages flexibles de grandes tailles. Donc, cette technologie est la plus attrayante. ”

Plus d'une douzaine d'entreprises renommées travaillent au développement du "papier électronique", sans compter les nombreuses plus petites. Après la fermeture de la ligne d’affichage Gyricon par Xerox en décembre 2005 (pour des raisons purement financières), Nicholas Sheridon dirige le développement indépendant et conseille d’autres sociétés: «Bien entendu, mes efforts visent maintenant spécifiquement à créer le papier électronique parfait. Pour moi, cela ressemble à un tube de 1 cm de diamètre et de 15 à 20 cm de long. À l’intérieur, il y a un «défilement» qui se déroule facilement dans une fente du tube et se développe en une feuille rectangulaire plate facile à lire - des nouvelles d’Internet, des livres de la mémoire intégrée. Il est également facile de plier la feuille - il suffit d'appuyer sur le bouton. Il devrait coûter moins de 100 dollars, et un tel jouet sera dans la poche de tous! »

Cela ressemble à un fantasme. Cependant, une description des capacités d'un téléphone mobile moderne il y a une dizaine d'années sonne à peu près de la même façon ...

D'après des documents du magazine en ligne The Future Of Things, //www.tfot.info/

L'article a été publié dans la revue Popular Mechanics (n ° 6, juin 2008).

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