- інкубатор ідей
- Від дисплеїв для принтерів
- Народження електронного паперу
- Як влаштована електронний папір
- Не тільки книги
- Довгий шлях
Незважаючи на велику кількість екранів, люди як і раніше вважають за краще читати з паперу. Чи зможе «електронний папір» витіснити справжню?
Розробки в цій галузі налічують вже три з половиною десятка років, проте з виходом на масовий ринок довгоочікуваний нововведення повинно повністю змінити наші звички, пов'язані з читанням, листом і навчанням. Цілком можливо, що ми стоїмо на порозі такої революції, яку можна порівняти лише з аналогічним технічним дивом XV століття - винаходом друкарського верстата. Електронний папір гнучка, споживає невелику кількість енергії, дешева і технологічна, а головне - проста і зручна у використанні. Ще не встигне добігти кінця наступне десятиліття, а ми вже звикнемо і до бібліотек, вміщається на мікрочіпах, і до зникнення більшої частини друкуються на папері газет. Гряде «друга паперова революція».
інкубатор ідей
У 1970-х роках дослідний центр компанії Xerox в Пало-Альто (PARC) виступав в ролі локомотива технічного прогресу. Саме там були виношені і знайшли своє втілення такі атрибути майбутнього комп'ютерного світу, як комп'ютерна «мишка», лазерний принтер, мережа Ethernet, графічний користувальницький інтерфейс, кольорова графіка і безліч перспективних мов програмування. У 1974 році один із співробітників PARC Ніколас Шерідон розробив ще одну новинку, яка ледь не загубилася в цьому бурхливому потоці революційних винаходів, - Gyricon (від грецького - «обертається зображення»). Зрештою саме ця ідея і лягла в основу електронного паперу.
В кінці 1960-х в PARC розробляли персональний комп'ютер Alto. Це був перший в світі офісний комп'ютер для роботи з текстами, але у дивовижного апарату був один серйозний недолік - його дисплей на основі електронно-променевої трубки хоча і був кращим на той час, все одно був недостатньо яскравим і контрастним, і працювати з ним можна було тільки в затемненому приміщенні. Кільком дослідникам доручили знайти більш вдале рішення, яке дозволило б працювати при нормальному освітленні. Нік Шерідон розробив Gyricon, дисплей на основі двоколірних мікрокульок, і дисплей, заснований на електрокапілярних ефекті. Інші співробітники працювали над принципом електрофорезу (надалі розробка таких дисплеїв була припинена через дуже малого ресурсу цих пристроїв).
Від дисплеїв для принтерів
Протягом півтора років Шерідон працював паралельно і над електрокапілярних, і над технологією Gyricon, але потім вирішив зупинитися на останній і довести її до розуму. Вважаючи в подальшому повернутися і до електрокапілярних дисплею, він відклав подачу патентної заявки до початку 1990-х років. Коли ж ці заявки були опубліковані в Європі, одна з університетських дослідницьких груп відновила роботи, запропонувавши новий термін - «електроувлажненіе» (electro-wetting). Зараз цей принцип інтенсивно вивчається і його вважають перспективним кандидатом на роль «електронного паперу». Кожен піксель такого дисплея складається з білої підкладки, поверх якої розташований прозорий електрод
і (від низу до верху) шари гідрофобного ізолятора, пофарбованого масла і води. У вільному стані масло тонким шаром розподіляється по всій поверхні комірки, утворюючи чорний піксель. При подачі напруги між електродом і водою остання витісняє масло з поверхні гідрофобного покриття і змушує його прийняти компактну опуклу форму. При цьому крапля масла займає дуже малу поверхню всієї комірки, так що користувач бачить білу підкладку (білий піксель).
В даний час найбільш поширена технологія «електронного паперу», яка використовується в серійних портативних пристроях, заснована на електрофорезі. На малюнку показана схема, розроблена компанією E Ink.
Керівництво дослідницького відділу Xerox похвалило роботи Шерідона над технологією Gyricon, проте вказало йому, що виробництво дисплеїв не входить в сферу інтересів корпорації. Досліднику порадили зайнятися новими технологіями в сфері друку, щоб корпорація могла успішніше протистояти японському натиску на ринку копірів і принтерів. Шерідон розробив нову технологію електронної печатки на основі іонографія, в яку компанія вклала близько $ 150 млн. Однак буквально на порозі досвідченого виробництва першого в світі багатофункціонального офісного апарату - принтера, копіра, сканера і факсу - і цю програму закрили. «З моєї точки зору, це була фантастична недалекоглядність, - говорить Шерідон. - У компанії було безліч можливостей радикально розширити сферу впливу. У Xerox знайшлося достатньо грошей, щоб побудувати фантастичні дослідні лабораторії, зібрати найталановитіших людей, але керівництво корпорації не змогло вийти за рамки мислення, пов'язаного тільки з ринком копіювальної техніки ».
Народження електронного паперу
«Потреба в подібній технології я усвідомив ще в кінці 1980-х, - згадує Шерідон. - Розмовляючи в лабораторії, ми неодноразово обговорювали безпаперові технології, які повинні були з'явитися з масовим впровадженням персональних комп'ютерів. Але «офіс без паперу» так і залишився мрією. Навіть навпаки - персональний комп'ютер сам виявився жадібним споживачем паперу. В основному це пояснювалося прагненням до комфорту - читати документи на папері було куди приємніше, ніж розглядати їх на мерехтливому екрані. Всякий документ, який займав більше половини сторінки, люди вважали за краще роздрукувати, потім прочитати і протягом того ж дня викинути в корзину. Спостерігалася явна потреба в електронному дисплеї, який володів би властивостями паперу, - тобто в електронному папері! І ось тут я зрозумів, що Gyricon, який я винайшов ще на початку 1970-х, може виступити кандидатом на роль електронного паперу. Я зайнявся питаннями виробництва таких дисплеїв і усуненням деяких ранніх недоліків. В ту пору я працював один, не рахуючи дуже хорошого лаборанта, який був виділений мені в помічники ».
Як влаштована електронний папір
Технологія Gyricon, розроблена в 1970-х роках Ніком Шерідоном в корпорації Xerox, - це тонка пластинка гнучкого пластику, усередині якої знаходяться порожнини, наповнені маслом. Усередині кожної порожнини вільно плаває пластикова бусинка, одна півсфера якої пофарбована в білий колір і має, скажімо, позитивний заряд, а друга півсфера - в чорний колір і несе негативний заряд. Якщо до задньої площини, забезпеченою системою електродів, прикласти електричну напругу, намистинки повернуться так, що з них складеться двокольорове зображення.
Не тільки книги
Зрозуміло, з тих пір як була розроблена технологія Gyricon, розробники значно просунулися в області виробництва електронного паперу. Зараз подібні технології розробляють такі компанії, як E Ink, SiPix, Polymervision і багато інших, не рахуючи таких гігантів, як Sony, IBM, Hewlett-Packard, Philips, Fujitsu, Hitachi, Siemens, Epson. На сучасному етапі деякі з новинок, побудованих на принципі електронного паперу, являють собою лише розкішні дрібнички - такі, наприклад, наручний годинник ціною більше $ 2000, які випустила обмеженим тиражем компанія Seiko. Втім, є на ринку і більш корисні речі. Тонкі кольорові дисплеї на основі електронного паперу, які можуть використовуватися як товарні ярлики, зараз активно розробляються в компанії Siemens (до речі, технологія Gyricon спочатку передбачалася для використання в якості вивісок та рекламних щитів). «Ми розробили дуже тонкі кольорові дисплеї, які можна поліграфічним чином наносити на папір або фольгу, - пояснює співробітник компанії Siemens Тілл Мур. - Собівартість таких дисплеїв в порівнянні зі звичайними РК-дисплеями дуже невелика. Подібні вироби мають величезний ринковий потенціал в якості «інтерактивної упаковки». Наприклад, на коробці з ліками можна було б мати інструкцію із застосування на різних мовах, які змінювалися б з натисканням кнопки. У майбутньому такі дисплеї можуть застосовуватися буквально всюди - на картонній упаковці харчових продуктів, на коробках з ліками і навіть на вхідних квитках ».
Інша технологія, широко поширена в даний час в мобільних пристроях для читання, розроблена компанією E Ink, заснованої в 1997 році. Компанія взяла за основу дослідження електрофорезу, розпочаті в Media Lab Массачусетського технологічного інституту. Така конструкція містить мільйони крихітних мікрокапсул діаметром приблизно по 100 мкм. У кожній капсулі міститься прозора рідина, в якій плавають позитивно заряджені білі частинки і негативно заряджені чорні. При подачі на прозорі електроди напруги частки відповідного кольору спливають до верхівки мікрокапсули, так що для спостерігача ця зона буде виглядати як біла або чорна точка. Яскравість і дозвіл «електронного паперу», виготовленої на принципах електрофорезу, виявилися вищими, ніж у Gyricon, проте обидва методи забезпечують монохромне зображення. Для створення кольорового дисплея компанія E Ink об'єднала зусилля з японською компанією Toppan Printing, яка займається випуском кольорових фільтрів. Основний недолік електрофорезного паперу - низька швидкість оновлення малюнка. Тому такі дисплеї не підходять для демонстрації, скажімо, відео: щоб частинки перемістилися всередині мікрокапсули, потрібен певний час. Але зате при відсутності електричного поля зображення зберігається (як і у випадку з Gyricon).
Абсолютно інший принцип покладено в основу електронного паперу такими компаніями, як IBM, Philips, HP і Fujitsu, - останні вже продемонстрували публіці готові пристрої. Це модифіковані холестерические рідкі кристали (ChLCD), стабілізовані додаванням полімерних ланцюжків. Вони працюють точно так же, як звичайні рідкокристалічні дисплеї, але при виключенні живлення останнє зображення залишається видимим. Цей принцип вважається одним з фаворитів, так як РК-дисплеї виробляються масово, а отже, технологія ця дешева і відпрацьована. Крім того, дисплеї на основі ChLCD тонкі (0,8 мм), їх можна не тільки скручувати, але навіть і складати, для підтримки картинки не потрібно енергії взагалі, а для її зміни енергія витрачається в мінімальних кількостях. Зображення кольорове, має високі яскравість, контраст, дозвіл, а швидкість відновлення може бути досить висока для відтворення анімації. Так що цілком ймовірно, що в найближчому майбутньому можливість побачити «рухомі картинки» в книзі буде не тільки у героїв книг Джоан Роулінг, але і у звичайних людей.
Довгий шлях
З моменту винаходу «електронного паперу» пройшло вже 35 років, проте вироби, що використовують цю технологію, все ще не дуже поширені. «Поки жодне з технічних рішень не наблизилося до ідеалу, який являє собою справжній папір, - вважає Шерідон. - Дисплей повинен бути тонким, гнучким, зберігати зображення без споживання енергії, легко читатися при звичайному освітленні, мати високий дозвіл, контраст і білизну підкладки. Крім того, він повинен бути дешевим. Одна з основних проблем електронного паперу, незалежно від принципу і технології самих дисплеїв, - це система адресації і управління. Мені здається, що найбільші шанси завоювати своє місце в тонких і гнучких екранах на сьогоднішній день є у органічних тонкоплівкових транзисторів (OTFT). На відміну від тонкоплівкових транзисторів на базі традиційних неорганічних напівпровідників типу кремнію, OTFT працюють значно повільніше, але у випадку з електронним папером це не дуже істотно. Зате вони дешеві, мало нагріваються і дозволяють виготовляти гнучкі дисплеї великих розмірів. Так що ця технологія виглядає найбільш привабливо ».
Над розробкою «електронного паперу» працюють зараз більше десятка відомих компаній, не рахуючи безлічі більш дрібних. Після того як корпорація Xerox закрила напрямок по розробці дисплеїв Gyricon в грудні 2005 року (по чисто фінансових причин), Ніколас Шерідон веде незалежні розробки і консультує інші компанії: «Зрозуміло, мої зусилля зараз спрямовані саме на створення ідеальної електронного паперу. Для мене це виглядає як трубочка діаметром 1 см і довжиною 15-20 см. Всередині знаходиться «сувій», який легко розмотується через проріз в трубці і розправляється в плоский прямокутний лист, який зручно читати, - новини з інтернету, книги з вбудованої пам'яті. Так само легко лист згортається - просто натискаєте на кнопку. Коштувати він повинен менше $ 100, і така іграшка буде в кишені у кожного! »
Звучить як фантастика. Однак приблизно так само звучало б опис можливостей сучасного мобільного телефону років десять тому ...
За матеріалами інтернет-журналу The Future Of Things,
Стаття опублікована в журналі «Популярна механіка» ( №6, червень 2008 ).
Чи зможе «електронний папір» витіснити справжню?
