Flexible gadgets are one step closer

*น.ส.ภัทรวดี บุตรเมืองปัก ID No.5510211078

Flexible gadgets are one step closer
นักวิจัยจากออสเตรเลียพัฒนาวัสดุทำอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ต่อยอดทำมือถือหรือแท็บเล็ตที่ตกแต่ไม่แตก หรือผลิตเป็นเสื้อผ้าที่มีลูกเล่นได้

แทนที่จะผลิตชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์บนวัสดุแข็งอย่างซิลิกอน ทีมวิจัยจากกลุ่มวิจัยวัสดุของมหาวิทยาลัยสถาบันเทคโนโลยีหลวงเมลเบิร์น (RMIT University) ออสเตรเลีย ได้เปลี่ยนไปใช้พื้นผิววัสดุที่ยืดหยุ่นได้ และได้ตีพิมพ์ผลงานลงวารสารเนเจอร์พับลิชิงกรุ๊ปสเอเชียแมทีเรียลส์ (Nature Publishing Group's Asia Materials) ซึ่งเป็นวารสารชั้นนำด้านวัสดุศาสตร์ระดับเอเชีย-แปซิฟิก
ทีมวิจัยควบคุมให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ระดับไมโครและนาโนรับรู้สัญญาณ ทำหน้าที่เป็นชนวนและสร้างพลังงานได้โดยการควบคุมชั้นโปร่งแสงของวัสดุออกไซด์ที่มีความหนาระดับนาโนเมตร และบางกว่าเส้นผมมนุษย์ 100 เท่า แต่ปัญหาคือวัสดุออกไซด์เหล่านี้เปราะบางและต้องผ่านกระบวนการที่มีความร้อนสูง และมักจะเกิน 300 องศาเซลเซียส ทำให้ไม่สามารถรวมเข้ากับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบยืดหยุ่นได้ ทว่า ฟิลิปป์ กูทรัฟ (Philipp Gutruf) หัวหน้าทีมวิจัยกล่าวว่า กระบวนการพัฒนาขึ้นใหม่ที่ RMIT ได้ปลดปล่อยศักยภาพของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบยืดหยุ่นออกมาได้อย่างเต็มที่ และยังให้วิธีที่จะรวมวัสดุเข้าด้วยกันได้ โดยเขาอธิบายว่าทีมวิจัยได้พบปรากฏการณ์เชิงสถาปัตยกรรมระดับไมโคร ซึ่งแผ่นวัสดุออกไซด์ระดับไมโครจะเลื่อนเหลื่อมกันเหมือนแผ่นเปลือกโลก เพื่อปลดปล่อยความเครียดและรักษา

flickr:10674434566

รูปภาพที่ 1 : อุปกรณ์อีเล็กทรอนิกส์โปร่งใสที่ยืดหยุ่นได้ผลงานนักวิจัยจากออสเตรเลีย (Philipp Gutruf)

“วิธีการที่พัฒนาขึ้นมาใหม่นั้นได้เอาชนะความท้าทายในการรวมวัสดุออกไซด์เข้ากับอุปกร์ณอิเล็กทรอนิกส์ที่บิดงอได้ ปูทางสู่สิ้นคาอิเล็กทรอนิกส์ที่บิดงอได้ รวมถึงการประยุกต์อื่นๆ ที่น่าตื่นเต้น” กูทรัฟ ซึ่งได้รับทุนวิจัยเอนเดฟเวอร์ (Australian Government Endeavour International Postgraduate Research Scholarship) จากรัฐบาลออสเตรเลียกล่าว

flickr:10674457445

รูปภาพที่ 2 : ลักษณะพื้นผิววัสดุออกไซด์ ซึ่งเลื่อนเหลื่อมกันคล้ายแผ่นเปลือกโลก (Philipp Gutruf)
ทางด้าน ดร.มาธุ พัสการัน (Dr Madhu Bhaskaran) ที่ปรึกษาและหัวหน้าร่วมกลุ่มวิจัย กล่าวว่า ความสำเร็จครั้งนี้ได้ใช้วัสดุยอดนิยม 2 ชนิดคือ อินเดียมทินออกไซด์วัสดุโปร่งแสงนำไฟฟ้าได้ และ ซิลิโคนคล้ายยาง ซึ่งเป็นวัสดุทดแทนทางชีวภาพ (biocompatible material) เธอกล่าวอีกว่าการรวมวัสดุออกไซด์กับวัสดุทดแทนทางชีวภาพนี้ สร้างศักยภาพในการสร้างอุปกรณ์ทางชีวการแพทย์ ไว้คอยตรวจตราหรือกระตุ้นประสาทและอวัยวะในร่างกายได้ และมีโอกาสที่จะพัฒนาต่อเป็นจอแสดงผลแบบยืดหยุ่น เซลล์แสงอาทิตย์ และอุปกรณ์เก็บพลังงานได้

ส่วนของการวิเคราะห์และการศึกษาเพิ่มเติม

จากการวิเคราะห์ของทีมวิจัยจากกลุ่มวิจัยวัสดุของมหาวิทยาลัยสถาบันเทคโนโลยีหลวงเมลเบิร์น (RMIT University) ประเทศออสเตรเลียนั้น ก็จะเห็นได้ว่าช่วงปีนี้นั้นทั้ง LG และ SAMSUNG ต่างทยอยส่งสมาร์ทโฟนที่หน้าจอมีความโค้งงอได้ถึงแม้ว่าอาจจะยังไม่ได้โค้งงอได้ตามในแบบนวนิยายเชิงวิทยาศาสตร์ก็ตาม หลังจากการออกจำหน่ายอย่างเป็นทางการของทั้งสองค่ายโทรศัพท์ชื่อดังสัญชาติเกาหลีใต้นั้นก็เป็นที่น่าสังเกตได้ว่า ระยะหลังนั้ประเทศเกาหลีใต้มีการพัฒนาด้านเทคโนโลยีเป็นอย่างมาก ถ้าเป็นสิบปีก่อนหน้านี้จะต้องเป็นประเทศชั้นนำอย่างสหรัฐอเมริกาหรือ บริษัทมือถือยักษ์ใหญ่ต่างๆ อย่างไรก็ตามหลังจากที่มีการวางจำหน่ายอย่างเป็นทางการก็เกิดการวิเคราะห์วิจารย์ถึงประสิทธิภาพของระบบจอโค้งว่าจะสามารถว่าจะออกมาดีอย่างสมความตั้งใจของบริษัทหรือไม่?

• Galaxy Round จาก SAMSUNG

flickr:10674611483
รูปภาพที่ 3 : SAMSUNG Galaxy Round

หลังจากการมาของ Galaxy Round สมาร์ทโฟนจอโค้งตัวแรกของซัมซุงที่ทำออกมาขายจริง ก็มีคนตั้งคำถามว่าหน้าจอโค้งนั้นให้อะไรกับสมาร์ทโฟนบ้าง ตอนนี้มีผู้เชี่ยวชาญด้านหน้าจออย่าง DisplayMate มาทดสอบหน้าจอโค้งของ Galaxy Round แล้ว
DisplayMate บอกว่าหน้าจอโค้งของ Galaxy Round นั้นโดยสเปคแล้วเหมือนกับหน้าจอของ Galaxy Note 3 ต่างกันแค่รูปทรงเท่านั้น ความโค้งของหน้าจอ Galaxy Round นั้นไม่ได้มีรัศมีความโค้งมากนัก เมื่อวางในแนวราบขอบซ้ายขวาสูงกว่าตรงกลางหน้าจอเพียง 2.66 มม. เท่านั้น แต่การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยนี้กลับทำให้หน้าจอของ Galaxy Round นั้นมีอัตราการสะท้อนแสงต่ำกว่าสมาร์ทโฟนอื่นอย่างมาก ทีมทดสอบของ DisplayMate ใช้วิธีการปิดหน้าจอ และเดินไปตามสภาพแวดล้อมที่มีแสงต่างๆ กันทั้งในร่ม และกลางแจ้ง ผลปรากฏว่าหน้าจอโค้งแบบนี้สามารถตัดแสงสะท้อนจากภายนอกได้ทั้งด้านข้าง และแสงสะท้อนแนวตรงที่ลดลงเนื่องจากพื้นที่สะท้อนแสงแคบกว่าหน้าจอแบน และต้องไม่ลืมว่าแต่เดิมหน้าจอของ Galaxy Round ก็มีอัตราการสะท้อนต่ำกว่า 5% อยู่แล้ว (เพราะใช้หน้าจอเดียวกันกับ Galaxy Note 3) อีกปัจจัยนึงที่ทำให้แสงสะท้อนน้อยลงเนื่องมาจากการผลิตหน้าจอยืดหยุ่นเองก็มีส่วนด้วย โดยหน้าจอแบบนี้มีเลเยอร์น้อยชั้นกว่าหน้าจอทั่วไป ไม่มีชั้นกระจกเหมือนหน้าจอปกติ และใช้พลาสติกเข้ามาแทน ซึ่งจะไม่ใสสะท้อนแสงเหมือนกับกระจก ปิดท้ายด้วยส่วนที่ไม่เกี่ยวกับการสะท้อนแสงคือทั้งหมดที่รวมมานี้ทำให้หน้าจอยืดหยุ่นนั้นดูโดดจากตัวเครื่องมากกว่าสมาร์ทโฟนอื่นที่ใช้ชั้นกระจก
การที่แสงสะท้อนบนหน้าจอลดลงนอกจากจะทำให้ผู้ใช้ดูหน้าจอได้ง่ายขึ้นแล้ว ตัวเครื่องเองก็ไม่ต้องเร่งความสว่างมากสู้กับแสงภายนอกมากนัก ด้วยวิธีนี้ทำให้ลดการบริโภคแบตเตอรี่ไปได้อีกทางด้วย
แม้ตอนนี้ Galaxy Round เองจะยังวางขายแค่ในเกาหลีใต้เท่านั้น เนื่องจากไม่สามารถผลิตหน้าจอได้มากพอแก่การขยายตลาด แต่ถ้าสามารถผลิตได้มากขึ้น ซัมซุงมีแผนจะพาสมาร์ทโฟนรุ่นนี้ไปขายต่างประเทศในอีกไม่ช้า
• G Flex จาก LG

flickr:10674508186

รูปภาพที่ 4 : LG G Flex

แอลจีเปิดตัวสมาร์ทโฟนรุ่นล่าสุด “แอลจี จี แฟล็กซ์” ด้วยหน้าจอขนาด 6 นิ้ว โดยจะเริ่มวางจำหน่ายผ่านโอเปอเรเตอร์เกาหลีใต้ 3 รายในช่วงเดือนพฤศจิกายน ปี2556
แอลจีระบุว่า สมาร์ทโฟนหน้าจอโค้งจะทำให้ผู้ใช้มีประสบการณ์ชมวิดีโอที่แปลกใหม่กว่าหน้าจอปกติ ขณะเดียวกัน แอลจียังใช้แบตเตอรี่ที่โค้งงอได้กับสมาร์ทโฟนรุ่นนี้ด้วย เรียกว่าเป็นก้าวแรกของการเปลี่ยนแปลงรูปแบบอุปกรณ์หรือฟอร์มแฟกเตอร์ของสมาร์ทโฟนที่น่าจับตา อย่างไรก็ตาม แอลจียอมรับว่าแผงวงจรและส่วนประกอบอื่นภายในจี แฟล็กซ์ ยังเป็นแผ่นตรงที่ยังท้าทายให้แอลจีพัฒนาต่อไปในอนาคต การเปิดตลาดสมาร์ทโฟนจอโค้งนั้นได้รับความสนใจจากผู้ผลิตหลายรายเนื่องจากเป็นโอกาสที่จะเปลี่ยนตลาดสมาร์ทโฟนไฮเอนด์และตลาดอุปกรณ์ไอทีทั่วไป สิ่งที่เกิดขึ้นคือทั้งซัมซุงและแอลจีต่างชิงเปิดตลาดก่อนผู้ผลิตรายอื่นแม้ว่าจะยังขาดการพัฒนาฟีเจอร์สำคัญที่ทำให้สมาร์ทโฟนหน้าจอโค้งไม่มีจุดขายที่แข็งแรงเท่าที่ควร เช่นเดียวกับต้นทุนการผลิตที่ยังสูงมากเมื่อเทียบกับสมาร์ทโฟนทั่วไป สำหรับ จี แฟล็กซ์ นั้นมีคุณสมบัติภายในคล้าย “จี ทู (LG G2)” หลายส่วน ตัวเครื่องใช้ชิป 2.26 GHz Quad-Core Qualcomm Snapdragon 800 (MSM 8974) หน้าจอโค้ง Curved P-OLED ขนาด 6 นิ้ว ความละเอียด 1,280x720 พิกเซล หน่วยความจำ 2GB LP DDR3 RAM กล้องดิจิตอลด้านหลัง 13 ล้านพิกเซล กล้องหน้า 2.1 ล้านพิกเซล แบตเตอรี่ 3,500mAh ระบบปฏิบัติการ Android Jelly Bean 4.2.2 ขนาดเครื่อง 160.5 x 81.6 x 7.9 - 8.7 มม น้ำหนัก 177 กรัม รองรับ NFC มีสีเดียวคือ สีเงิน Titan Silver

เทคโนโลยี OLED

flickr:10674395776

รูปภาพที่ 5 : OLED Technology
เป็นเทคโนโลยีที่ทั้ง SAMSUNG และ LG เลือกใช้ในการผลิตมือถือจอโค้ง OLED ย่อมาจาก Organic Light-Emitting Diodes คือ นวัตกรรมของจอภาพ ที่พัฒนาขึ้นมาในรูปแบบคล้ายกับฟิล์ม มีความโปร่งใสจนสามารถมองเห็นทะลุได้ และจะเปล่งแสงเมื่อได้รับ พลังงานไฟฟ้า นอกจากนี้ยังสามารถแสดงภาพในขณะที่จอถูกดัดให้โค้งงอได้อีกด้วย โดยมีวัสดุอินทรีย์กึ่งตัวนำที่สามารถเปล่งแสงได้เองเมื่อได้รับพลังงานไฟฟ้าในการทำงาน กระบวนการที่เทคโนโลยี OLED ในส่วนที่วัสดุอินทรีย์กึ่งตัวนำทำการเปล่งแสงขึ้นมา เรียกว่า อิเล็กโทรลูมิเนสเซนซ์
(Electroluminescence) กระบวนการดังกล่าวจะลดขั้นตอนการทำงานที่ซับซ้อนในบางส่วน เช่น จอภาพที่แสดงผลไม่จำเป็นต้องใช้แสง Back Light ในการฉายแสงด้านหลังจอภาพทั้งหมดเหมือนกลวิธีที่ LCD หรือ Plasma ทำกัน ทำให้เกิดการประหยัดแสงในจุดที่เป็นสีดำ เพราะจะไม่มีอินทรียสารไปเร่งการเปล่งแสง ทำให้สีที่เป็นสีดำจะเป็นสีดำจากจุดที่ไม่เกิดแสง ในสีอื่นนั้นก็เป็นการเปล่งแสงออกมาจากแหล่งกำเนิดโดยตรง คุณสมบัติดังกล่าวทำให้การแสดงผลจอภาพแบบ OLED ประหยัดพลังงานไฟฟ้า และให้ความบางที่มากกว่าเทคโนโลยีจอภาพ LCD ที่ใช้การเรืองแสง การบังแสง และปล่อยแสงบางสีออกมาผสมกันทำให้เกิดภาพ ซึ่งหากวัดดูแล้วจะพบว่าเทคโนโลยี OLED นั้นจะให้แสง และสีที่สมจริงที่สุด ประหยัดพลังงานที่สุด

OLED มีหลักการทำงานอย่างไร?
1. กระแสไฟฟ้าจะไหลจาก Cathode ผ่านชั้นสารอินทรีย์ไปยัง Anode โดย Cathode จะให้กระแสelectrons แก่ชั้น Emissive layer ขณะเดียวกัน
2. Anode จะดึง Electrons ในชั้น Conductive layer ให้เคลื่อนที่เข้ามา เกิดเป็น Electron holes ขึ้น
3. ระหว่างชั้น Emissive และ Conductive layer จะเกิดปฏิกิริยา Electron (-) เข้าจับคู่กับ hole (+) ขึ้น ซึ่งกระบวนนี้เอง ที่จะเกิดการคายพลังงานส่วนเกินออกมา นั่นก็คือแสงสว่างที่เราต้องการ

flickr:10674577615
รูปภาพที่ 6 : OLED Structure - Passive Matrix – Active Matrix

สำหรับการให้สีแก่ลำแสงนั้น ขึ้นอยู่กับชนิดของโมเลกุลสารอินทรีย์ในชั้น Emissive layer ซึ่งในการผลิตจอ Full-Color OLEDs จะใช้สารอินทรีย์ 3 ชนิด เพื่อให้ได้แม่สีของแสงคือน้ำเงิน, แดง และเขียว ในส่วนความเข้มและความสว่างของแสงที่ได้ จะขึ้นอยู่กับกระแสไฟฟ้าที่ให้เข้าไป ให้มากแสงก็จะสว่างมาก ซึ่งโดยปกติจะใช้กระแสไฟฟ้าที่ประมาณ 3-10 โวลต์ และด้วยความที่ทำจากฟิล์มสารอินทรีย์ที่บางระดับนาโนเมตรนี้เอง เราจึงสามารถประกอบอุปกรณ์ OLED บนวัสดุที่พับงอได้ เช่น พลาสติกใส เกิดเป็นจอภาพแบบยืดหยุ่น (Flexible Display) ได้ขึ้นมา ซึ่งทำให้ในอนาคตเราอาจได้เห็นจอภาพแบบนี้ อยู่บนเสื้อผ้าของเราก็เป็นได้
อนาคตของเทคโนโลยี OLED
ในยุคแรกของการนำเทคโนโลยี OLED มาใช้นั้น ยังมีปัจจัยในเรื่องของราคา เพราะราคาที่สูงเกินไปทำให้ OLED ในยุคแรกนั้นถูกนำมาใช้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ขนาดเล็ก จำพวก โทรศัพท์มือถือที่รองรับ 3Gs และ GPRs ไปจนถึงอุปกรณ์จำพวก รีโมทคอนโทรล และกล้องดิจิตอล แต่ในตอนนี้ได้มีหลายบริษัทมองเห็นความก้าวหน้า และอนาคตที่น่าจพต่อยอดเทคโนโลยีตัวนี้ได้ในอนาคต เริ่มหันมาลงทุนพัฒนาแพลตฟอร์มของอุปกรณ์ และนวัตกรรมที่รองรับการแสดงผลผ่าน OLED จำนวนมาก
ล่าสุดบริษัท TDK U.S.A. ได้นำเสนอนวัตกรรมจอแสดงผลที่สามารถงอได้ และโปร่งใสเหมือนฟิลม์และเปล่งแสงเมือ่ได้รับกระแสไฟฟ้าออกมา และวางแผนที่จะพัฒนานวัตกรรมตัวนี้ให้เป็นที่จักทั่วโลกไม่เกินปลายปี 2011 ซึ่งนอกจากจอภาพที่คล้ายฟิลม์อย่างเดียวแล้ว TDK ยังวางแผนรุกตลาดของจอภาพบนสมาร์ทโฟนที่ฐานตลาดกำลังได้รับความนิยมในปัจจุบัน และเตรียมต่อยอดไปถึงเทคโนโลยี Augmented Reality อย่างแว่นตาที่มองเห็นชั้นข้อมูลสารสนเทศเหมือนในภาพยนตร์

flickr:10674459245
รูปภาพที่ 7 : OLED Technology

อนาคตของเทคโนโลยี OLED นั้นอาจจะต้องใช้เวลาในการพัฒนาอีกระยะหนึ่ง แต่คงไม่นานเกินรอเพราะภาคอุตสาหกรรมทั่วโลกนั้นยังคงมุ่งหน้าออกแบบนวัฒกรรมใหม่ออกมาอย่างไม่ขาดสายที่แน่นอนคือถ้าขึ้นชื่อว่าเป็นนวัตกรรมเพื่ออนาคตที่ประหยัดพลังงานแล้ตอนนี้น่าจะเป็นสิ่งสำคัญอันดับต้นที่ต้องพัฒนาเลยทันที

Reference:
http://www.sciencealert.com.au/news/20132310-24929.html
http://www.blognone.com/node/50396
http://www.daydev.com/2011/oled-nanotechnology.html
http://www.manager.co.th/Cyberbiz/viewNews.aspx?NewsID=9560000134441
วารสารวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ปีที่ 22 ฉบับที่ 4 (ตุลาคม-ธันวาคม 2550)

Unless otherwise stated, the content of this page is licensed under Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 License