«Наука и Техника» [журнал для перспективной молодежи], 2007 № 03 (10)

Нагрянувшая внезапно цифровая эпоха принесла с собой массу вещей, которые позволили значительно усовершенствовать привычные способы обработки информации. Канули в лету бухгалтерские счеты, пишущие машинки уже разместились на музейных полках, рядом «присматривают» себе уютные места пленочные фото- и видеокамеры. Но привычки за пару лет не поменяешь! Умом понять все прелести цифрового формата документов мы еще в состоянии, но вековой здравый смысл так и шепчет: хорошо то, что можно увидеть и пощупать.

Поэтому ситуация только ухудшилась: легкость создания цифровых документов и простота их перевода в бумажный формат привели к тому, что вместо снижения потребления бумаги наблюдается резкий рост и процветание целлюлозно-бумажной промышленности. Понятно, что если так и будет продолжаться, то никаких лесов не хватит, а нам придется придумывать новые способы дыхания. Своеобразным промежуточным решением может стать введение в обиход гибридного варианта — электронной бумаги, обладающей свойствами цифрового документа, но внешне напоминающей привычное средство хранения информации. Причем, такой тандем позволяет новым материалам получать совершенно уникальные свойства.

На данный момент существует пять основных принципов реализации электронной бумаги.

Первый из них — электронные чернила. Заключается принцип действия электронных чернил в использовании такого физического явления, как электрофорез (рис. 1).

Рис 1.Принцип работы электронной бумаги E-ink

Активный слой экрана содержит миниатюрные (примерно в толщину человеческого волоса) прозрачные капсулы с черными и белыми частичками, которые по-разному реагируют на изменение электрического потенциала: позитивно заряженные белые частицы притягиваются к отрицательно заряженным электродам, а негативно заряженные черные — к контактам, имеющим положительный заряд. Таким образом, в зависимости от значения электрического потенциала пользователь будет наблюдать на экране электронно-чернильного дисплея появление белых или черных пятен. Сформировав матрицу управляющих электродов и расположив над ней активную область экрана с микрокапсулами, можно создавать довольно большие и сложные изображения. Они остаются на дисплее даже при отсутствии питания, требующегося только для изменения картинки — такая экономия энергии является немаловажным преимуществом для портативных устройств. Впрочем, данная разработка не лишена и недостатков, главный из которых — слишком большая инерционность. Четырех кадров в секунду явно маловато для отображения видео, хотя для текстовой информации этого достаточно, тем более что разрешение 170 dpi (точек на дюйм и отсутствие мерцания создают все условия для комфортного чтения.

Следующая разновидность электронной бумаги называется Gyricon. Она представляет собой тонкий слой полиэтилена с множеством микроскопических шариков, рассеянных по поверхности слоя (рис. 2).

Рис 2.Принцип работы электронной бумаги Gyricon

Они находятся в заполненных жидкой субстанцией впадинах, где могут свободно вращаться. Каждый раскрашен в два цвета, чаще всего — в черный и белый. Шарики обладают электрическим зарядом и реагируют на электромагнитное поле, обращаясь к наблюдателю в каждый момент какой-то одной стороной. На листе цифровой бумаги может образовываться любая комбинация двух цветов, в зависимости от определенного электромагнитного поля на его поверхности. Это изображение остается до тех пор, пока не будет создано другое электромагнитное поле.

Третий вид основан на так называемом электросмачивании. Каждый пиксель электронной бумаги — это взвешенная в водянистой среде капелька масла, которая в обычных условиях растекается по всей ячейке, образуя под действием сил поверхностного натяжения пленку на воде. Если же создать электрическое поле достаточной величины, масло начнет собираться в каплю, освобождая при этом больше половины водной поверхности (рис 3).

Рис 3.Принцип работы электронной бумаги на электросмачивании

Подложка-электрод выполнена из водоотталкивающего материала, так что масло прилипает к ней, а после исчезновения напряжения тут же растекается обратно. Ячейки разделены перегородками толщиной около 5 мкм (тоже примерно толщина человеческого волоса), а сверху вся эта конструкция герметично закрыта слоем стекла с напыленным вторым электродом. Поэтому дисплей пока получается не гибким, а жестким. Однако разработчики утверждают, что вместо стекла удастся использовать полимерные пленки, и тогда экран можно будет сворачивать в трубочку и класть в карман.