มาแล้ว OLED เทคโนโลยีมาแรงแซงทางตรง

[อ.สำราญ ชนะบุตร]

OLED
                                                                       เคดิตคุณวรวุธ ม่วงเจริญ

   OLED เทคโนโลยีเพื่อจอภาพบาง ตอนที่ 1  ปัจจุบัน หากกล่าวถึงจอภาพที่เป็นที่นิยม และรู้จักกันดีคงหนีไม่พ้นจอ LCD   หรือ Liquid Crystal Display แต่อีกไม่นานจอ LCD ก็จะถูกแทนที่ด้วยจอ OLED ซึ่งมีคุณสมบัติพิเศษมากกว่าลองจินตนาการถึงทีวีที่มีความกว้างขนาด 80 นิ้ว แต่มีความหนาแค่ 1 ใน 4 นิ้ว ประหยัดไฟกว่าทีวีปกติที่ใช้กันอยู่ แถมยังม้วนเก็บได้ หรือแม้กระทั่งจอภาพที่ติดอยู่กับเสื้อผ้า สิ่งเหล่านี้จะสามารถเป็นจริงได้ด้วย OLED

OLED คืออะไร

   OLED หรือ Organic light-emitting diodes  เป็นจอภาพที่ทำด้วยฟิล์มบางของสารประกอบอินทรีย์ และเปล่งแสงเมื่อได้รับพลังงานไฟฟ้า OLED ให้ความสว่างได้มากกว่า สมจริงกว่า และประหยัดพลังงานกว่าจอปกติที่ใช้กันทั่วไปหรือแม้กระทั่งจอ LCD

องค์ประกอบของ OLED

    โครงสร้างของ OLED จะมีลักษณะคล้ายกับแซนวิส (Sandwich) ซึ่ง OLED ประกอบด้วยสารกึ่งตัวนำไฟฟ้าที่เป็นของแข็ง ทำจากวัสดุอินทรีย์มีทั้งที่เป็น Polymer และ small molecule มีความหนาประมาณ 100-500 นาโนเมตร หรือบางกว่าเส้นผมของคน 200 เท่า โครงสร้างลักษณะ sandwich ของ OLED อาจมีชั้นสารอินทรีย์ 2 ชั้น หรือ 3 ชั้นเป็นองค์ประกอบ ซึ่งในที่นี้จะขอกล่าวถึงแบบที่เป็น 2 ชั้น โดยองค์ประกอบทั้งหมดของจอมีดังนี้

[อ.สำราญ ชนะบุตร]

1.Substrate ชั้นนี้เป็นชั้นที่เป็นหน้าของจอ ทำจาก กระจก หรือ ฟลอย์ ถ้าทำจากพลาสติกใส จะทำให้จอ OLED มีความยืดหยุ่นได้สูง

2.Anode (ขั้วบวก) ทำด้วยวัสดุโปร่งใส (Indium Tinn Oxide ; ITO) ซึ่งทำหน้าที่ดึงอิเล็กตรอน เมื่อมีการไหลของกระแสอิเล็กตรอน

3.Organic layer หรือชั้นของสารอินทรีย์ ซึ่งทำจากสารประกอบอินทรีย์ หรือโพลิเมอร์ของสารอินทรีย์ ในชั้นนี้จะประกอบด้วย 2 ส่วนคือ

 -  conducting layer ซึ่งทำจากโมเลกุลของสารอินทรีย์ที่เป็นสี ทำหน้าที่ส่ง hole ของอิเล็กตรอนจาก anode ซึ่งมีหลายชนิดตัวอย่างของสารในชั้นนี้ เช่น polyaniline

 -   Emissive layer ในชั้นนี้ก็เป็นสารอินทรีย์แต่แตกต่างจากชั้น conducting layer โดยจะทำหน้าที่เคลื่อนย้ายอิเล็กตรอนจาก cathode ชั้นนี้เป็นชั้นที่ทำให้เกิดการเปล่งแสง ตัวอย่างของสารที่นำมาใช้ในชั้นนี้เช่น polyfluorene

4.Cathode (ขั้วลบ) ชั้นนี้อาจโปร่งใสหรือไม่ก็ได้ ขึ้นอยู่กับชนิดของ OLED ชั้นนี้ทำหน้าที่เป็นตัวให้อิเล็กตรอน ทำให้เกิดการไหลของอิเล็กตรอน

วิธีการสร้างชั้นสารอินทรีย์สำหรับ OLED

การสร้างชั้นของสารอินทรีย์ สามารถทำได้ 3 วิธีดังนี้

1.   Vacuum desposition หรือ vacuum thermal evaporation (VTE) ทำในสภาพสุญญากาศโดย ค่อย ๆ ให้ความร้อนแก่สารอินทรีย์เพื่อให้เกิดการระเหย จากนั้นโมเลกุลของสารอินทรีย์จะไปจับตัวเป็นแผ่นฟิล์ม บนแผ่นจอที่ถูกทำให้เย็น ซึ่งเป็นวิธีการที่แพงเนื่องจากต้องใช้สารอินทรีย์เป็นจำนวนมาก

2.   Organic vapor phase desposition (OVPD) ทำในสภาวะที่มีความดันต่ำ มีความร้อนภายใน มีก๊าซพาหะ และโมเลกุลของสารอินทรีย์ที่ระเหยอยู่ จากนั้นโมเลกุลของสารอินทรีย์จะจับตัวเป็นแผ่นฟิลม์บางบนแผ่นจอที่เย็น การใช้ก๊าซพาหะจะช่วยลดค่าใช้จ่ายในการผลิต OLED

3.   Inkjet printing โดยการสเปร์ยสารอินทรีย์ลงบนแผ่นจอ หลักการคล้ายกับการที่หมึกพ่นลงบนกระดาษระหว่างที่มีการพิมพ์ วิธีนี้จะสามารถควบคุมสารอินทรีย์ให้ลงตามตำแหน่งที่ต้องการจึงไม่จำเป็น ต้องใช้สารอินทรีย์จำนวนมากเหมือน 2 วิธีข้างต้น ซึ่งช่วยลดต้นทุนในการผลิต และสามารถที่จะสร้าง OLED ที่มีขนาดใหญ่เพื่อให้เป็นจอทีวี หรือ จอภาพขนาดใหญ่ได้

[อ.สำราญ ชนะบุตร]

OLED เทคโนโลยีเพื่อจอภาพบาง ตอนที่ 3
แบ่งตามชนิด
Passive matrix OLED Displays
Active matrix OLED Displays
แบ่งตามการใช้งาน
•   Transparent OLED
•   Top-emitting OLED
•   Foldable OLED
•   White OLED

Passive matrix OLED (PMOLED)

   PMOLED ในแต่ละชั้นจะมีลักษณะเป็นแถบแยกออกจากกัน ทั้งชั้นของ cathode ชั้นของสารอินทรีย์ และชั้นของ anode โดยชั้นของ cathode และ anode จะวางในแนวขวางซึ่งกันและกัน ตรงกลางจะมีชั้นของสารอินทรีย์ดังภาพ



[ไฟล์แนบถูกลบโดยผู้ดำเนินการ]

[อ.สำราญ ชนะบุตร]

   การทำงานของ PMOLEDs เมื่อมีการปล่อยกระแสไหลผ่านในแต่ละช่อง cathode และ anode จะมีการเปล่งแสงของฟิล์มบาง ณ ตำแหน่งที่ขั้ว cathode และ anode วางตัดกัน ดังนั้นการควบคุมการเปล่งแสงของ OLED ชนิดนี้จึงขึ้นกับการเลือกช่องทางเดินของกระแส ข้อดีของ OLED ชนิดนี้คือสร้างได้ง่าย แต่ต้องใช้พลังงานมากกว่า OLED ชนิดอื่น ๆ และต้องการกระแสจากวงจรภายนอก OLED ชนิดนี้เหมาะสำหรับทำจอภาพขนาดเล็ก ความกว้าง ประมาณ 2-3 นิ้ว ซึ่งจะพบได้ในโทรศัพท์ PDA และเครื่องเล่น MP3 ขนาดเล็ก แต่ถึงแม้จะใช้กระแสนอกวงจรแต่ OLED ชนิดนี้ก็ยังประหยัดพลังงานกว่า LCD ที่ใช้กันอยู่ทั่วไป

Active matrix OLED (AMOLED)

    AMOLEDs จะเป็นชั้นที่ต่อเนื่องทั้งชั้น ทั้งชั้นของ cathode ชั้นของสารอินทรีย์ และชั้น anode แต่ในชั้น anode จะมีลักษณะเป็นฟิล์มบาง (thin film transistor, TFT) ซึ่งฟิล์มบางนี้จะเป็นวงจรในตัวเองและควบคุมการเกิดภาพได้เองลักษณะของ OLED ชนิดนี้แสดงดังภาพ


[ไฟล์แนบถูกลบโดยผู้ดำเนินการ]

[อ.สำราญ ชนะบุตร]

          AMOLEDs ใช้พลังงานน้อยกว่า PMOLEDs เนื่องจากลักษณะโครงสร้างแบบฟิล์มบาง ไม่เพียงแต่จะต้องการพลังงานน้อย แต่ AMOLEDs ยังสามารถขยายให้มีขนาดใหญ่ได้ด้วยเหตุนี้ Active matrix OLEDs จึงเหมาะสำหรับทำจอวีดีโอ จอคอมพิวเตอร์ จอทีวีขนาดใหญ่ หรือป้ายโฆษณาขนาดใหญ่

หากแบ่งตามการใช้งานจะเป็นดังนี้

Transparent OLED

    จะประกอบด้วยชั้นที่โปร่งแสงทุกชั้น (ทั้งจอ cathode และ anode) เมื่อปิดจอ แสงจากภายนอกจะสามารถผ่านจอ Transparent OLEDได้ถึง 85 % และเมื่อเปิดจอกระแสไฟฟ้าก็จะถูกส่งเข้าระบบ และเปลี่ยนเป็นแสงส่องผ่านออกมาจากจอได้ทั้งสองด้านซึ่งด้วยเทคนิคนี้จะ สามารถสร้างจอภาพ (Display) ที่มองเห็นภาพได้ทั้ง 2 ด้าน Transparent OLED สามารถสร้างได้จากทั้งแบบ active และ passive matrix
โครงสร้างของ Transparent OLED เป็นดังนี้


[ไฟล์แนบถูกลบโดยผู้ดำเนินการ]

[อ.สำราญ ชนะบุตร]

Top-emitting OLED
    ทำด้วยจอทึบแสง หรือสะท้อนแสง โดยปกติจอภาพแบบนี้จะเป็นพวก Active matrix ส่วนใหญ่จอแบบนี้จะถูกนำไปใช้กับ smart card โครงสร้างจอประเภทนี้แสดงดังรูป


[ไฟล์แนบถูกลบโดยผู้ดำเนินการ]

[อ.สำราญ ชนะบุตร]

Foldable OLED

    เป็น OLED ที่จอทำด้วยวัสดุที่มีความยืดหยุ่นสูง เช่น แผ่นฟลอยด์โลหะ หรือ พลาสติก OLED ประเภทนี้จะมีน้ำหนักเบา และมีความทนทานสูง เหมาะจะใช้สำหรับ โทรศัพท์ และ PDA เพื่อช่วยลดปัญหาหน้าจอแตก ซึ่งเป็นปัญหาที่พบมากเมื่อโทรศัพท์ถูกส่งไปซ่อม นอกจากนั้น OLED แบบนี้ยังสามารถเย็บติดกับเส้นใยผ้าเพื่อทำเป็นเสื้อผ้าฉลาด เช่น เสื้อผ้าช่วยชีวิตที่ต่อกับคอมพิวเตอร์ชิพสามารถตรวจสอบความผิดปกติของร่าง กายได้ หรือโทรศัพท์ที่ติดอยู่บนผ้าได้


White OLED

    เป็น OLED ที่ให้แสงขาว ซึ่งประหยัด และมีคุณภาพดีกว่าแสงที่ได้จาก หลอดฟลูออเรสเซนต์ ซึ่ง OLED ประเภทนี้จะทำให้เห็นสีแท้จริง เช่นเดียวกันแสงสว่างตามธรรมชาติมีแนวโน้มว่าเมื่อทำให้ OLED นี้มีขนาดใหญ่ จะสามารถใช้แทนแสงฟลูออเรสเซนต์ ที่ใช้ตามบ้านและตึกต่าง ๆ ซึ่งจะช่วยประหยัดพลังงานมากกว่าการใช้หลอดไฟธรรมดา

[อ.สำราญ ชนะบุตร]

OLED เทคโนโลยีเพื่อจอภาพบาง ตอนที่ 4

จุดเด่น และจุดด้อยของ OLED

OLED มีจุดเด่น เหนือกว่าจอภาพแบบอื่น ๆ ดังนี้

- ชั้นจอ และชั้นของสารอินทรีย์ที่นำมาใช้ใน OLED มีความบางกว่า เบากว่า และมีความยืดหยุ่นสูงกว่า จอปกติที่ใช้กันโดยทั่วไป

- เนื่องจากชั้นกำเนิดแสงของ OLED มีความบาง มีน้ำหนักน้อยมาก OLED และเมื่อนำพลาสติกมาทำจอของ OLED แทนกระจก จะทำให้จอสามารถยืดหยุ่นได้อย่างดี

- OLED ให้ความสว่างมากกว่า จอปกติ เนื่องจากสามารถนำพลาสติกที่มีความบางมากมาทำจอได้ ทำให้การผ่านของแสงเกิดขึ้นได้ดี ซึ่งสำหรับจอปกตินั้นทำด้วยแก้ว ซึ่งแก้วจะดูดซับแสงบางส่วนไว้ทำให้แสงที่ออกมามีความสว่างลดลง

- OLED สามารถเปล่งแสงได้ด้วยตัวเองทำให้ใช้พลังงานน้อยกว่าจอแบบอื่น ๆ

- OLED ง่ายต่อการขยายขนาด เพราะสามารถสร้างจอ OLED จากพลาสติกได้ ซึ่งสามารถสร้างให้เป็นขนาดใหญ่ได้โดยมีความปลอดภัยสูง เทียบกับจอธรรมดาซึ่งทำได้ยากมาก

- OLED มีมุมมองกว้างถึงประมาณ 170 องศา ซึ่งกว้างกว่ามุมมองของจอปกติที่มีมุมมองประมาณ 130 องศา เนื่องจาก OLED สามารถเปล่งแสงได้ด้วยตัวเองทำให้มีมุมมองที่กว้างขึ้นกว่าเดิม

จุดด้อยของ OLED

    จากที่กล่าวมาดูเหมือนว่า OLED จะมีความสมบูรณ์พร้อมแต่ก็ยังมีปัญหาบางประการที่นักวิทยาศาสตร์จำเป็นจะ ต้องแก้ไข เพื่อให้เกิดความสมบูรณ์ยิ่งขึ้น

- อายุการใช้งาน ฟิล์มที่ให้กำเนิดสี แดง และสีเขียวของ OLED จะมีอายุการใช้งานที่ยาวนาน ประมาณ 10,000 ถึง 40,000 ชั่วโมง แต่ สำหรับสีน้ำเงิน จะมีอายุการใช้งานสั้นเพียง 1,000 ชั่วโมง

- ณ. ปัจจุบันขั้นตอนการผลิตยังคงมีราคาสูงเนื่องจากยังไม่สามรถผลิตเป็นผลิตภัณฑ์เชิงปริมาณได้

- สารอินทรีย์ที่ใช้ทำ OLEDจะเสียหายได้ง่ายเมื่อโดนน้ำ หรือ ออกซิเจน

การใช้งาน OLED ในปัจจุบัน และอนาคต

    ปัจจุบัน OLED ถูกนำมาใช้เป็นจอภาพขนาดเล็ก สำหรับ โทรศัพท์ PDA และ กล้องดิจิตอล ซึ่งมีหลายบริษัทได้ผลิตออกมาจำหน่ายแล้ว เช่น บริษัท Sony บริษัท Kodak ยังมีอีหลายบริษัทที่มีการผลิต จอ TV และ จอคอมพิวเตอร์ต้นแบบที่มีขนาดใหญ่ เช่น บริษัท Samsung ซึ่งการวิจัย และพัฒนาเกี่ยวกับ OLED กำลังเกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว ซึ่งในอนาคตจอภาพที่ใช้อยู่อาจเป็นจอแบบ OLED ทั้งหมด เนื่องจากคุณสมบัติที่โดดเด่นทั้งในด้านความเร็ว ความเหมือนจริง หนังสือพิมพ์ในอนาคตอาจเป็นจอ OLED ที่สามารถแสดงข่าวสดได้อย่างรวดเร็ว และมีลักษณะเหมือนกับหนังสือพิมพ์ปัจจุบันคือ สามารถม้วนเก็บใส่ลงในกระเป๋าเสื้อผ้า หรือกระเป๋าเอกสารได้


[ไฟล์แนบถูกลบโดยผู้ดำเนินการ]

[PJ.จ่าส่ง โพนทรายชิตี้]

     สุดยอดเลยครับ

[DR Computer(โคราช)]

เตรียมตัวเตรียมใจ จะได้ซ่อมแล้ว

[วิชัย (ชุมพร)]

 

[สว่าน(สมุทรสาคร)]