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1. Qué es la tinta electrónica

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QUÉ ES LA TINTA ELECTRÓNICA
Y CÓMO FUNCIONA

A nadie resultará extraña la confusión que se ha generado alrededor de la tecnología de papel electrónico (ePaper). Con razón, podríamos pensar que el ePaper es cualquier virtualización o digitalización del papel impreso, es decir, bien una simulación digital o bien una fotografía (escaneada y/o digitalizada) del mismo. Sin embargo, no es así: el ePaper es un componente electrónico basado en tecnología electroforética.

La electroforesis es un fenómeno electroquinético, en el que unas determinadas partículas son forzadas a dispersarse en el interior de un fluido, bajo la influencia de un campo eléctrico uniforme. Sus aplicaciones de laboratorio son muy variadas: desde la separación de proteínas (y otras macromoléculas), especialmente en análisis de ADN y ARN, hibridación y, entre otras varias, el desarrollo de papel electrónico o ePaper.

1.1. Una esfera electroforética

Aunque lo veremos con mayor detenimiento en una «Breve historia de Eink», podemos ir adelantado información para entender cómo funciona. Los primeros bosquejo para desarrollar un papel electrónico, cuyo parecido con el auténtico papel impreso resultase incuestionable, data de los años 1970s. Sin embargo, no fue hasta 1990s que se dieron las circunstancias apropiadas para conseguirlo.

Gyricon partícula Janus

La idea era construir una especie de sandwich, en cuyo interior se alineasen un determinado número de partículas electroforéticas (a modo de pixeles) y que, al pasar un determinado voltaje por su coordenada correspondiente, éstas se girasen para producir patrones en blanco y negro.

Casi 30 años más tarde, un joven visionario fue llevado a los laboratorios del M.I.T. (Massachusetts Institute of Technology), una de las más prestigiosas universidades tecnológicas, reconocida internacionalmente. Para llevar a cabo el proyecto, tomó a dos jóvenes estudiantes de grado (uno de la rama de matemáticas y otro de la rama de ingeniería mecánica), con el propósito de hacer realidad del papel electrónico.

Fracasaron varias veces, por supuesto, pero a finales de 1990s el M.I.T. titulaba la primera patente de papel electrónico (hasta lo mencionaron en la prestigiosa revista Nature). La esfera electroforética fue uno más de los ensayos fallidos de la junta directiva de la empresa que hoy conocemos como Eink.

que es la tinta electronica
tinta-electronica

Habían conseguido crear esferas completamente blancas, pero siguieron trabajando sobre la idea. Al final, aquellas esferas contenían pigmentos ionizados que se dispersaban (en vez de girarse) al pasar un determinado voltaje sobre su coordenada. ¡Voilàààà! Al confeccionar una película llena de estas minúsculas esferas e integrarla a un circuito, consiguieron crear el primer papel electrónico funcional.

Con el tiempo Eink, ya constituida, prosiguió investigando y financiándose. Aquí es donde entra todo ese laberinto de generaciones y evoluciones de tinta electroforética (Vizplex, Pearl, Carta, Mobius…). En fin, son muchísimas y las comentaremos en sus correspondientes artículos.

2. Papel electrónico

El ePaper es un módulo de pantalla de tinta electroforética, compuesto de unas microcápsulas (las esferitas de tinta electroforética), alineadas sobre un TFT y cubiertas por una lámina protectora.

Un TFT (Thin Film Transistor) es una finísima lámina repleta de transistores (como en las pantallas LCD), sobre la que se instala la película (film) de microcups de tinta electroforética. Pueden hacerse en varios materiales, hoy se hacen de plástico flexible (como Eink Mobius), lo que permite aligerar muchísimo el peso, además de prevenir daños serios contra golpes.

En cuanto al color, Eink desarrolló una primera tecnología llamada Triton que aplicaba una CFA (Color Filter Array) de vidrio para obtener patrones de color. En 2019 desarrolló la nueva Kaleido que utiliza una nueva versión de aquella primera CFA, en plástico y con mayor nitidez. El PocketBook Color es el primer eReader que utiliza Kaleido para ofrecer una lectura detallada a ampia gama de color.

tinta electrónica a color

Una CFA es una tecnología que ya existía (al igual que el TFT), no sólo en pantallas LCD. La primera CFA se aplicó por primera vez ya a los televisores de tubo de rayos catódicos: ¡un clásico reutilizado!

Con todo esto en mano, no es difícil imaginar por qué el papel electrónico se parece tanto al papel impreso. A continuación veremos brevemente otras tecnologías de visualización que sí emiten luz (al contrario que el ePaper).

3. ePaper vs. Otras tecnologías

Desde las primeras tecnologías de pantalla han corrido ríos de tinta. Los primeros monitores no mecánicos, fueron los tubos de rayos catódicos o CRTs (Cathode Ray Tubedesde 1922, a los que ya implementaron color en 1954. Apenas diez años más tarde, aparecían las primeras pantallas de plasma (1961) y poco después las primeras pantallas LED (1968).  Las pantallas de cristal líquido o LCD (Liquid Crystal Display), aparecieron por primera vez en 1971 para crear un reloj digital, aunque su tecnología no llevaría TFT (la primera versión de todas las evoluciones LCD posteriores) hasta 1981, década en la que ya se experimentaba con la tinta electroforética y el papel electrónico).

3.1. Monitores CRT (Tubo de Rayos Catódicos)

Estos monitores funcionaban con un «cañón de electrones» (el propio tubo de rayos catódico) que eran disparados a gran velocidad contra una pantalla luminiscente (fósforo) que se iluminaba en aquellas coordenadas en la que impactaban los electrones (el primer concepto de subpixel, en realidad).

Imágenes recuperadas de Meyers (2018), CompTIA A+

Al establecer unas coordenadas (subpixeles), en las que los electrones golpeaban o no, se dibujaban las imágenes al completo, de arriba hacia abajo y de izquierda hacia la derecha. La velocidad con la que era capaz de actualizar la imagen, se llamó tasa de refresco y fue una de las primeras mediciones empleadas para calcular el rendimiento del monitor.

Imágenes recuperadas de Meyers (2018), CompTIA A+

Para obtener imágenes a color en estos CRT, se añadieron dos cañones de electores para un total de tres (uno por cada color de subpixel, RGB para rojo, verde y azul). Cada uno de estos cañones, disparaba sus electrones a las coordenadas específicas en una CFA (matriz para filtrar color) que estaba justo después de la pantalla luminiscente (fósforo). Si te interesa, puedes saber más sobre el funcionamiento de estas pantallas en este enlace.

3.2. Pantallas de Plasma

Las pantallas de plasma contaba con varias capas que hacían de contenedor para una sustancia gaseosa (argón, neón, xenón) que, por influjo de un voltaje determinado se convertía en plasma. Esta forma de obtener luz emanaba un montón de calor, lo que se traducía en un gran estrés para quien estuviese delante de la pantalla durante horas. Además, sobre todo cuando emitía una imagen constante durante horas, este calor desgastaba la pantalla creando un efecto fantasma ghostingrazón por la que se dejaron de fabricar.

3.2. Pantallas de LED

Aunque pueda pensarse que son un desarrollo nuevo, lo cierto es que ya llevan su tiempo en desarrollo (desde 1968), tranquilamente. El concepto de una pantalla de LED es que cada diodo (Light Emitting Diode) representa un pixel. Por supuesto, también emiten luz y, de forma innovadora en los últimos tiempos, se utiliza en las pantallas LCD para retroiluminar la imagen, haciéndola más nítida y suave.

3.3. Pantallas de LCD

La primera LCD (pantalla de cristal líquido), data de 1971. Su desarrollo se debió a la necesidad de conseguir computadoras portátiles (laptops), aunque su primer ensayo fue en un reloj digital: algo robusto, pero perfectamente funcional.

Hoy existen muchas tecnologías LCD, con diferentes matrices (activas o pasivas), pero en lo más básico, una LCD se compone de un TFT (película fina de transistores o thin film transistor) por cuyas coordenadas circula un voltaje que ilumina los diferentes subpixeles (RGB) para mostrar un patrón luminoso determinado.

que es un monitor - que es una pantalla - como funciona

3.4. Pantallas Eink

Las pantallas Eink de tinta electroforética funcionan, en su matriz TFT de forma similar  a las LCD. Sin embargo, lo que las diferencia de otras tecnologías es su capacidad para dibujar patrones sin emisión de luz, lo que hace que se parezcan realmente al papel impreso y puedan ser leídas en casi cualquier condición luminosa, bajo la radiación directa de luz solar y sin reflejos

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La gran mayoría de eReaders, para posibilitar la lectura en condiciones de poca luz, incorporan una retroiluminación que consiste en instalar LEDs en el marco enfocados hacia la pantalla: la luz no se dirige a tus ojos, sino que iluminan el dispositivo de forma similar a lo que resultaría de situar un foco sobre un libro.

Por supuesto, esta tecnología no es de exclusiva aplicación a dispositivos de lectura (eReaders y eNotes), sino que se ha implementado en ámbitos tan diversos como etiquetas electrónicas para tiendas (retail SHELFs), arquitectura inteligente, privacidad y largo etcétera que veremos en otro artículo.

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