Компьютерра PDA N113 (28.05.2011-03.06.2011)

Сегодня, когда электронные книги из экзотики превратились в обыденность, читать такую фразу по меньшей мере непривычно. Планшетообразный форм-фактор современных читалок настолько устоялся, что трудно представить такое устройство в виде обычной многостраничной книги. А ведь стоило проказнице-судьбе повернуться лицом не к технологии E Ink, основе всех нынешних ридеров, а к ее конкурентке - и сегодня мы использовали бы в наших гаджетах не электронные чернила, а электронную бумагу. Или, если говорить точнее, электронную бумагу многоразового использования (ERP - electronic reusable paper). И, поверьте, не только в качестве экранов-страниц электронных книг, но и в повседневной бумажной волоките, ведь по своим свойствам лист ERP практически не отличается от настоящей бумаги: гибкий, сколь угодно долго сохраняющий нанесенное на него изображение, отлично читаемый при ярком свете, не требующий сложных электронных компонентов или источника питания и, самое главное, пригодный для многократной записи и стирания информации.

Технология изготовления такой электронной бумаги, разработанная в семидесятых годах, называется Gyricon. Сегодня она забыта почти настолько же прочно, насколько забыта, например, методика изготовление папируса.

Кручу верчу, прилипнуть хочу

На самом деле, первоначально Gyricon разрабатывался для совершенно другой цели. В 1974 году сотрудник исследовательского центра Xerox PARC Николас Шеридон (Nicolas K. Sheridon) предложил эту технологию в качестве альтернативы ЭЛТ-дисплея, применявшегося в разрабатываемой Xerox персоналке Alto - компьютере, во многом опередившем свое время.

Вот что писал Николас Шеридон о мотивах разработки Gyricon: "Электронно-лучевые трубки семидесятых были очень тусклыми. Мне хотелось найти для дисплея Alto материал, который имел бы как можно больше общего с обычной бумагой. Искать замену бумаге у меня даже в мыслях не было".

В поисках идеи для нового дисплея Шеридон обратился к технологии лазерной печати, которую тогда же разрабатывали в Xerox. В лазерном принтере частицы тонера выстраиваются в нужных местах бумажного листа под воздействием электрического заряда. В основе Gyricon лежит похожий принцип, только "тонер" находился не снаружи, а внутри "листа".

Роль тонера выполняли микроскопические шарики (диаметр - около 100 микрометров). Каждый шарик был двухцветным (bichromal) - наполовину белым, наполовину окрашенным любым другим цветом. Шеридон и сотрудники его лаборатории научились встраивать их в тонкий слой вспененного эластомера, прикрыв его сверху и снизу прозрачной пластиковой пленкой. Получившийся сэндвич был очень тонким (0,4 миллиметра), а каждый его квадратный дюйм хаотично заполняли около четверти миллиона шариков.

Внутри страницы Gyricon скрываются миллионы двухцветных шариков

Основной трудностью, с которой столкнулись "бумажных дел мастера", была необходимость размещения каждого шарика в отдельной полости, которая была всего на 25% больше самого шарика. Масло, заполняющее полость, позволяло шарику свободно вращаться. Именно это вращение и дало название технологии. Gyricon и гироскоп - слова однокоренные. В их основе лежит греческое слово gyro - вращаться.

Вот так выглядит прослойка листа Gyricon на микрофотографии

Как же на листе Gyricon формировалось изображение? Окрашенные половинки шариков были заряжены разнополюсными зарядами. Прикладывая к разным участкам листа разный заряд, можно было заставить шарики повернуться нужной стороной и тем самым сформировать картинку.

Получившееся на листе изображение сохранялось до тех пор, пока к нему не прикладывали противоположный по знаку заряд. Почему свободно вращающиеся в масляной полости шарики длительное время оставались в нужном положении? Всё дело в адгезии - сцеплении двух разнороднородных поверхностей под воздействием ван-дер-ваальсовых межмолекулярных сил. Проще говоря, шарики прилипали к поверхности полости.

Схема листа-дисплея Gyricon

В теории все звучит очень просто и красиво. На практике же Шеридону с командой пришлось экспериментальным путем преодолевать массу трудностей. Например, решать, что делать со взаимным влиянием зарядов расположенных рядом шариков или с неравномерностью вращения шариков на границах приложения к поверхности Gyricon разнополюсных зарядов. Именно из-за последней проблемы изображения на "бумаге" Gyricom выглядели размыто. Хаотичность расположения шариков в массе эластомера тоже отрицательно сказывалась на контрастности. Однако со временем инженеры преодолели и эту проблему. Во втором поколении Gyricon им удалось добится практически равномерного распределения шариков всего в двух слоях.

Второе поколение "бумаги" Gyricon (справа) было значительно контрастнее первого