Компьютерра
30.05.2011 - 05.06.2011
Статьи
Технология Gyricon: забытый электронный папирус
Евгений Лебеденко, Mobi.ru
Опубликовано 30 мая 2011 года
"Закончив чтение, он заложил между страницами использованную карточку метро и захлопнул электронную книгу".
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.
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.
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.
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.
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.
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.