นวัตกรรมจอภาพใหม่ "Retina E-paper" พัฒนาพิกเซลขนาดเล็กที่สุด ความละเอียดสูงสุดที่ตามนุษย์มองเห็นได้

วันที่ 23 ตุลาคมที่ผ่านมา ทีมนักวิจัยจากประเทศสวีเดน ซึ่งประกอบด้วยนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยชาลเมอร์ส (Chalmers University of Technology), มหาวิทยาลัยโกเธนเบิร์ก (University of Gothenburg) และมหาวิทยาลัยอุปป์ซาลา (Uppsala University) ได้ประกาศความสำเร็จในการพัฒนาเทคโนโลยีจอภาพใหม่ที่มีขนาดพิกเซลเล็กที่สุดเท่าที่เคยมีมา และมีความละเอียดสูงสุดเท่าที่สายตามนุษย์จะสามารถรับรู้ได้ นวัตกรรมนี้ถูกเรียกว่า "Retina E-paper" และถูกตีพิมพ์ในวารสาร Nature

ก้าวข้ามขีดจำกัดของความละเอียด

ความต้องการจอภาพที่สามารถส่งผ่านภาพและวิดีโอที่มีความแม่นยำสูงนั้นเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง เนื่องจากมีการถ่ายโอนข้อมูลที่ซับซ้อนมากขึ้นในสังคม โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเทคโนโลยีเสมือนจริง (Virtual Reality) หรือความเป็นจริงเสริม (Augmented Reality) ซึ่งต้องใช้จอภาพขนาดเล็กที่อยู่ใกล้ตา อย่างไรก็ตาม ความละเอียดที่ทำได้ในปัจจุบันถูกจำกัดเนื่องจากพิกเซลทั่วไป เช่น ในจอ micro-LED จะทำงานได้ไม่ดีหากมีขนาดเล็กกว่า 1 ไมโครเมตร

และเพื่อเอาชนะข้อจำกัดนี้ นักวิจัยจึงได้นำเสนอ Retina E-paper ซึ่งเป็นจอภาพสะท้อนแสง หรือกระดาษอิเล็กทรอนิกส์ (Electronic paper) ชนิดใหม่ จอภาพนี้ใช้พิกเซลที่มีขนาดประมาณ 560 นาโนเมตร โดยรวมพื้นที่จอแสดงผลมีขนาดเทียบได้กับรูม่านตาของมนุษย์ และมีความละเอียดเกินกว่า 25,000 ppi หน่วยวัดพิกเซลต่อนิ้ว

ศาสตราจารย์ แอนเดรียส ดาห์ลิน (Andreas Dahlin) จากภาควิชาเคมีและวิศวกรรมเคมีแห่งมหาวิทยาลัยชาลเมอร์ส อธิบายว่า ความละเอียดที่สูงนี้มีความสำคัญอย่างยิ่ง "นี่หมายความว่าแต่ละพิกเซลโดยประมาณจะสอดคล้องกับตัวรับแสง (Photoreceptor) เพียงตัวเดียวในดวงตา นั่นคือเซลล์ประสาทในจอประสาทตาที่แปลงแสงให้เป็นสัญญาณทางชีวภาพ" และเสริมว่า "มนุษย์ไม่สามารถรับรู้ความละเอียดที่สูงไปกว่านี้ได้"

หลักการทำงานของพิกเซลขนาดจิ๋ว

พิกเซลในเทคโนโลยีนี้ ซึ่งถูกเรียกอีกชื่อว่า "Metapixels" สร้างสีโดยใช้อนุภาคนาโน ที่มีส่วนประกอบของ ทังสเตนออกไซด์ (Tungsten oxide) ขนาดและการจัดเรียงของอนุภาคเหล่านี้ควบคุมวิธีการกระเจิงและการสะท้อนแสง ซึ่งเป็นหลักการเดียวกับที่พบในขนที่สวยงามของนกตัวเล็ก

คุณสมบัติหลักของเทคโนโลยีนี้คือ

• การสร้างสี โดยอนุภาคนาโนสามารถควบคุมการกระจายและสะท้อนสีของแสงได้ ทำให้สามารถสร้างพิกเซลสีแดง สีเขียว และสีน้ำเงิน เพื่อใช้ในการสร้างทุกสีได้
• การประหยัดพลังงานและคุณสมบัติ หน้าจอภาพเป็นแบบพาสซีฟ (Passive) หมายความว่าไม่มีแหล่งกำเนิดแสงในตัวเอง แต่สีของพิกเซลจะปรากฏขึ้นเมื่อแสงโดยรอบมากระทบกับโครงสร้างเล็ก ๆ บนพื้นผิว
• การเปลี่ยนสถานะ อนุภาคทังสเตนออกไซด์สามารถสลับสถานะจากฉนวนเป็นโลหะได้ตามสภาวะทางไฟฟ้า โดยการใช้แรงดันไฟฟ้าอ่อน ๆ สามารถ "ปิด" อนุภาคเหล่านี้ทำให้พวกมันเปลี่ยนเป็นสีดำได้

คุนลี่ สยง (Kunli Xiong) รองศาสตราจารย์ และผู้ช่วยศาสตราจารย์อาวุโสจากภาควิชาวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมวัสดุแห่งมหาวิทยาลัยอุปป์ซาลา (Uppsala University) กรุงสต็อกโฮล์ม ผู้ริเริ่มโครงการและเป็นหัวหน้าผู้เขียนงานวิจัยกล่าวว่า "เทคโนโลยีที่เราพัฒนาขึ้นนี้สามารถมอบวิธีการใหม่ ๆ ในการโต้ตอบกับข้อมูลและโลกรอบตัวเราได้" และอาจช่วยขยายความเป็นไปได้ในการสร้างสรรค์ปรับปรุงการทำงานร่วมกันทางไกล และแม้กระทั่งเร่งการวิจัยทางวิทยาศาสตร์

การสาธิตและผลกระทบในอนาคต

การแสดงประสิทธิภาพของเทคโนโลยี Retina E-paper นักวิจัยได้สร้างภาพผลงานศิลปะที่มีชื่อเสียง "The Kiss" ของกุสตาฟ คลิมต์ (Gustav Klimt) ขึ้นใหม่บนพื้นที่ผิวที่มีขนาดประมาณ 1.4 x 1.9 มิลลิเมตร ขนาดของภาพนี้เปรียบเทียบแล้วเล็กกว่าขนาดภาพบนสมาร์ทโฟนมาตรฐานถึง 1/4000 ส่วน

ศาสตราจารย์ จิโอวานนี่ โวลเป้ (Giovanni Volpe) จากภาควิชาฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยโกเธนเบิร์ก กล่าวว่านี่คือ "ก้าวสำคัญในการพัฒนาจอภาพที่สามารถย่อขนาดให้เล็กลงได้ในขณะที่ปรับปรุงคุณภาพและลดการใช้พลังงาน" แม้ว่าเทคโนโลยีนี้ยังคงต้องได้รับการปรับปรุงเพิ่มเติม แต่เขาเชื่อว่า Retina E-paper จะมีบทบาทสำคัญในวงการและจะส่งผลกระทบต่อเราทุกคนในที่สุด

นักวิจัยระบุว่าความก้าวหน้านี้ปูทางสำหรับการสร้างโลกเสมือนจริงที่สายตามนุษย์แทบจะแยกไม่ออกความจริง