ทำความรู้จักกับ E-Ink E-Paper หรือ E-Label

E-Paper (กระดาษอิเล็กทรอนิกส์) ได้รับการพัฒนาครั้งแรกในทศวรรษ 1970 โดย Nick Sheridon ที่ศูนย์วิจัย Palo Alto ของบริษัท Xerox กระดาษอิเล็กทรอนิกส์แผ่นถูกเรียกว่า Gyricon (ภาษากรีก แปลว่า “ภาพหมุน”) ประกอบด้วยโพลีเอทิลีนทรงกลมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางระหว่าง 75 ถึง 106 ไมโครเมตร แต่ละทรงกลมเป็นอนุภาค Janus ที่ประกอบด้วยพลาสติกสีดำที่มีประจุลบอยู่ด้านหนึ่งและพลาสติกสีขาวที่มีประจุบวกอยู่อีกด้านหนึ่ง (เม็ดบีดแต่ละเม็ดเป็นไดโพล) ลูกบีดทรงกลมถูกฝังอยู่ในแผ่นซิลิโคนโปร่งใส โดยแต่ละทรงกลมจะแขวนอยู่ในฟองน้ำมันเพื่อให้สามารถหมุนได้อย่างอิสระ ขั้วของแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับอิเล็กโทรดแต่ละคู่จะกำหนดว่าด้านสีขาวหรือสีดำหงายขึ้น ซึ่งจะทำให้พิกเซลที่ใช้แสดงผลมีลักษณะเป็นสีขาวหรือสีดำ 

แต่เวลานั้น บริษัท Xerox ไม่ได้สนใจเรื่องกระดาษอิเล็กทรอนิกส์มากนัก ผลงานของ Sheridon จึงถูกเก็บเข้าลิ้นชัก จนกระทั่ง 15 ปีต่อมา Xerox ได้หันมาสนใจเทคโนโลยีในการพิมพ์ใหม่ๆ แนวคิดของเชอริดอนจึงเริ่มเป็นที่จับตามอง และในที่สุดเขาก็สามารถสร้างต้นแบบของE-Paper ที่สามารถใช้งานซ้ำได้สำเร็จในปี ค.ศ. 1998

เพื่อเป็นการนำต้นแบบมาผลิตในเชิง พาณิชย์ จึงมีการก่อตั้งบริษัท Gyricon Media ขึ้นในเดือนธันวาคมปี ค.ศ. 2000 โดยมีบริษัท Xerox เป็นผู้ถือหุ้นรายใหญ่ บริษัทฯ นำผลงานชิ้นแรกออกแสดงในงาน GlobalShop ในเมืองชิคาโกเมื่อเดือนมีนาคม ผลิตภัณฑ์ดังกล่าวเป็นป้ายแสดงราคาสินค้าขนาด 11×14 นิ้ว เหมือนกับที่เราเห็นได้ทั่วๆ ไปตามห้างสรรพสินค้า แต่สิ่งที่ต่างออกไปคือข้อความบนป้ายสามารถเปลี่ยนแปลงได้เรื่อยๆ โดยไม่ต้องเปลี่ยนตัวป้ายเหมือนการใช้กระดาษ โดยมันใช้พลังงานจาก battery AA 3 ก้อน จ่ายไฟได้นานถึงสองปี ราคาขายที่ตั้งไว้คือ 89.99 เหรียญสหรัฐ ผลิตภัณฑ์ชิ้นนี้ทำตลาดในชื่อ SmartPaper มันได้รับการติดตั้งทดสอบเป็นเวลาหกเดือนในห้างสรรพสินค้าแห่งหนึ่งในนิวเจอร์ซีย์ ความละเอียดของป้ายแผ่นนี้คือ 100 จุดต่อนิ้ว (ความละเอียดในงานพิมพ์บนกระดาษธรรมชาติอยู่ราวๆ 1,200 จุดต่อนิ้ว) มันประกอบบนแผ่นอลูมิเนียมเพื่อความคงทน จึงไม่มีความอ่อนตัว หรืออาจจะเรียกได้ว่ามันเป็น กระดาษ “แข็ง” อิเล็กทรอนิกส์เสียมากกว่า

Sheridon หวังว่าในปี 2002 E-paper จะสามารถเปลี่ยนแปลงการแสดงผลได้ง่ายขึ้นด้วยการ ใช้เครือข่ายไร้สาย เหตุผลก็คือมันจะช่วยลดค่าใช้จ่ายในการเปลี่ยนป้ายสำหรับลูกค้ารายใหญ่ๆ อย่าง Federated Department Store ที่มีค่าใช้จ่ายในการเปลี่ยนป้ายโฆษณาสูงถึสัปดาห์ละ 250,000 ดอลล่าสหรัฐ นอกจากนี้เครือข่ายไร้สายยังช่วยให้การเปลี่ยนป้ายราคาสินค้าทำได้สะดวกยิ่งขึ้น เพราะตัวเลขบนป้ายราคาจะตรงกับตัวเลขที่จุดชำระเงินเสมอ

Sheridon  คาดการณ์ว่า อีกไม่กี่ปีข้างหน้าเราน่าจะได้เห็น E-paper ที่มีความยืดหยุ่นสูง มีความอ่อนตัวพอจะม้วนหรืองอได้ ซึ่งจะเหมาะสำหรับหนังสือพิมพ์หรือนิตยสารในอนาคต E-paper แบบอ่อนนี้ อาจประกอบบนแผ่นพลาสติกแทนการใช้แผ่นอลูมิเนียมแข็ง การพัฒนาความละเอียดของงานพิมพ์ให้สูงขึ้นสามารถทำได้โดยการประดิษฐ์ลูกบีดให้เล็กลง ส่วนการพิมพ์สี Sheridon ใช้เทคโนโลยีการผสมสีโดยฟิล์มใสติดฟิลเตอร์สีฟ้า ม่วง และเหลือง ซึ่งสามารถเลือกได้โดยการควบคุมด้วยแรงดันไฟฟ้า

อย่างไรก็ตาม Sheridon ก็ยอมรับว่าปัจจุบัน E-paper ยังไม่มีทางให้ความรู้สึกเหมือนกับจริงๆเหมือนกับกระดาษธรรมชาติ ไม่ว่าจะเป็นเรื่องของน้ำหนักหรือผิวสัมผัส แต่หากคิดในทางกลับกัน E-paper ก็สามารถนำมาใช้งานแทนกระดาษธรรมชาติได้มากมายโดยไม่จำเป็นต้องมีคุณสมบัติเหมือนกระดาษธรรมชาติทุกประการ

ส่วนการพัฒนา E-paper จากบริษัทอื่นๆ ก็ทยอยปล่อยนวตกรรมใหมๆ เกี่ยวกับ E-paper ออกมาเช่นกัน เช่น ที่งานนิทรรศการ FPD 2008 exhibition, บริษัท Soken ของญี่ปุ่นได้สาธิตการติดวอลเปเปอร์แบบอิเล็กทรอนิกส์โดยใช้เทคโนโลยีนี้ หรือ ในปี 2007 บริษัท Visitret Displays ในประเทศเอสโตเนียกำลังพัฒนาจอแสดงผลประเภทนี้โดยใช้โพลีไวนิลิดีนฟลูออไรด์ (PVDF) เป็นวัสดุสำหรับทรงกลม ซึ่งช่วยเพิ่มความเร็วของภาพเคลื่อนไหวได้เป็นอย่างมาก และลดการจ่ายแรงดันไฟฟ้าควบคุมที่จำเป็นลงได้ ซึ่งจะเห็นได้ว่าเทคโนโลยีนี้มีการพัฒนาต่อยอดและพัฒนาอย่างต่อเนื่องเพื่อให้มีประสิทธิภาพในการใช้งานมากยิ่งขึ้นขึ้นต่อไปในอนาคต

ประวัติความเป็นมาของ E-Ink

ในปี 1995 Joseph Jacobson (โจเซฟ จาคอบสัน) นักวิจัยแห่ง Stanford University มีแนวคิดในการประดิษฐ์หนังสือจากกระดาษ อิเล็กทรอนิกส์หลายร้อยแผ่น ซึ่งสามารถกำหนดให้แสดงเนื้อหาของ เช่น คัมภีร์ไบเบิล หนังสือทฤษฎีสัมพันธภาพของไอไสตล์ หรือหนังสืออื่นๆ อีกนับไม่ถ้วนที่สามารถใส่ลงไปยังชิพหน่วยความจำได้ กระดาษของ Jacobson ใช้เทคโนโลยีที่เรียกว่า “Electrophoresis” โดยหลักการทำงานของมันคือการใช้ electromagnetic field (สนามแม่เหล็กไฟฟ้า) เหนี่ยวนำอนุภาคเล็กๆ ที่ลอยอยู่ในชั้นของเหลวใส เขาประดิษฐ์ microcapsule โดยใช้โพลิเมอร์ใสบรรจุของเหลวสีฟ้าและสารไททาเนียมไดออกไซด์ซึ่งมีสีขาว ประจุบวกของไททาเนียมไดออกไซด์จะเกาะอยู่บริเวณผิวหน้าทำให้ปรากฏเป็นสีขาวเหมือนกระดาษ เมื่อใช้ประจุไฟฟ้าลบเหนี่ยวนำผิวด้านหลัง สารไททาเนียมไดออกไซด์จะหลุดจากผิวหน้า สร้างรอยเหมือนหมึกพิมพ์สีน้ำเงินบนผิวหน้า Jacobson เรียกสิ่งประดิษฐ์ของเขาว่า “Electrophoretic Ink” หรือ “e-ink”

ในปีเดียวกัน เขาได้รับข้อเสนอให้ดำรงตำแหน่งผู้ช่วยศาสตราจารย์ที่ Massachusetts Institute of Technology (สถาบันเทคโนโลยีแห่งแมสซาชูเซ็ตต์) และดำเนินการค้นคว้า E-ink อย่างต่อเนื่อง โดยมี J. D. Albert และ Barrett Comiskey นักศึกษาปริญญาตรีเป็นผู้ช่วยวิจัย ในปี 1997 ทั้งสาม และ Russell J. Wilcox นักธุรกิจจากโรงเรียนธุรกิจ Harvard ร่วมกันก่อตั้งบริษัท E Ink ขึ้นมา ผลงานของพวกเขาโดดเด่นมากจนสามารถดึงดูดความสนใจของนักลงทุนได้อย่างมาก รวมไปถึงบริษัท MOTOROLA หรือแม้แต่ฝ่ายวิจัยของกระทรวงกลาโหมสหรัฐ

ปัจจุบันผู้ดูแลฝ่ายวิจัยและพัฒนาของ E Ink คือ Michael D. McCreary เขาอธิบายว่าแผนการพัฒนาผลิตภัณฑ์ของบริษัทเริ่มต้นด้วยผลิตภัณฑ์ประเภทป้ายโฆษณา ขั้นต่อไปคือการพัฒนาการแสดงผลความละเอียดสูงสำหรับอุปกรณ์พกพา ต้นแบบหน่วยแสดงผลดังกล่าวสามารถนำไปใช้กับโทรศัพท์หรือคอมพิวเตอร์มือถือ พีดีเอ มันมีความละเอียด 80 จุดต่อนิ้ว และมองเห็นได้ชัดเจนกว่าจอแบบ LCD

ต่อมาบริษัท Phillips Components  หนึ่งในบริษัทย่อยของเครือ Phillips ตัดสินใจเลือกใช้เทคโนโลยีของ E Ink เพื่อผลิตจอแสดงผลให้กับเครื่อง PDA และ E-Book (หนังสืออิเล็กทรอนิกส์) ข้อดีของมันคือมันใช้พลังงานเพียงหนึ่งในร้อยของหน้าจอแบบ LCD ที่ใช้กันอยู่ในขณะนั้น จึงทำให้อุปกรณ์พกพาเหล่านี้ใช้งานได้ยาวนานขึ้นมาก

สำหรับเรื่องความอ่อนตัวของกระดาษ E Ink ใช้เทคโนโลยีทรานซิสเตอร์พลาสติกของบริษัท Lucent Technologies, Inc. ซึ่งเป็นหนึ่งในหุ้นส่วนของ E Ink ส่วนตัวต้นแบบที่นำมาสาธิตมีขนาด 5×5 นิ้ว ซึ่งความหนาประมาณแผ่นรองเมาส์ โดยมีความละเอียดอยู่ที่ 256 จุดต่อนิ้ว การสาธิตครั้งนี้แสดงให้เห็นว่าเทคโนโลยีไมโครแคปซูลของ E Ink สามารถนำมาใช้กับแผ่นยางพลาสติกที่มีความยืดหยุ่นได้

ต่อมาในเดือนเมษายน E Ink และบริษัท IBM ซึ่งเป็นหุ้นส่วนอีกรายหนึ่งร่วมกันพัฒนากระดาษอิเล็กทรอนิกส์ความละเอียด 83 จุดต่อนิ้วได้สำเร็จ มันมีขนาดเส้นทแยงมุม 12.1 นิ้ว ซึ่งใหญ่พอๆ กับจอโน๊ตบุ๊คทั่วไป ในครั้งนี้ E Ink ได้พัฒนา microcapsule ที่สามารถเปลี่ยนสีได้เร็วขึ้นจากเดิมถึงสิบเท่า และเปลี่ยนสีพื้นจากสีน้ำเงินเป็นสีดำเพื่อให้ได้ภาพที่มีความคมชัดมากยิ่งขึ้น

หนึ่ง เดือนต่อมา E Ink และบริษัท Toppan Printing ในประเทศญี่ปุ่น นำต้นแบบที่แสดงผลเป็นสีออกมาแนะนำ ต้นแบบตัวนี้ใช้ฟิลเตอร์สีของบริษัททอปปังซึ่งเป็นเทคโนโลยีเดียวกันกับที่ ใช้ในจอแสดงผลของโน๊ตบุ๊คในปัจจุบัน มันแสดงสีได้แปดสี แต่ด้วยเทคโนโลยีดังกล่าว E Ink คาดว่าจะสามารถทำให้มันแสดงสีได้ 4096 สี ซึ่งพอจะเทียบได้กับจอแสดงผลของคอมพิวเตอร์มือถือทั้งหลายที่ใช้อยู่ในขณะนั้น

จากบทความที่กล่าวมา ทั้ง E-paper และ E ink นั้นมีประวัติความเป็นมาที่อาจจะแตกต่างกัน แต่ก็เป็นเทคโนโลยีเดียวกันมีความแตกต่างกันเพียงลักษณะการเรียกเนื่องจากคำว่า E-paper จะเป็นชื่อเรียกทั้วไปของกระดาษอิเล็กทรอนิกส์ส่วนคำว่า E ink นั้นเป็นชื่อเฉพาะเจาะจงของชื่อบริษัท E ink แต่ทั้งนี้ทั้งนั้นก็จะเห็นว่าในปัจจุบันไม่ว่าจะเรียกอย่างไร ก็เป็นอันเข้าใจได้ว่ามันคือเทคโนโลยีของกระดาษอิเล็กทรอนิกส์เช่นเดียวกัน

ที่ 2Cs เรามีผลิตภัณฑ์ที่น่าสนใจเกี่ยวกับ E-paper สามารถเข้าไปชมรายละเอียดได้ ที่นี่