ก่อนอื่นเรามาทำความรู้จักเทคโนโลยี OLED กันก่อนว่ามีรายละเอียดเบื้องต้นที่สำคัญและมีข้อดีข้อเสียอะไรบ้าง
ปัจจุบันหากกล่าวถึงจอภาพที่เป็นที่นิยม และรู้จักกันดีคงหนีไม่พ้นจอ LCD
หรือ Liquid Crystal Display แต่อีกไม่นานจอ LCD หรือว่า LED ก็จะถูกแทนที่ด้วยจอ
OLED ซึ่งมีคุณสมบัติพิเศษมากกว่าลองจินตนาการถึงทีวีที่มีความกว้างขนาด
80 นิ้ว แต่มีความหนาแค่ 1 ใน 4 นิ้ว ประหยัดไฟกว่าทีวีปกติที่ใช้กันอยู่
แถมยังม้วนเก็บได้ หรือแม้กระทั่งจอภาพที่ติดอยู่กับเสื้อผ้าเองก็ตาม ซึ่งในเบื้องลึกถึงความเป็นมาของ OLED จะมีรายระเอียดดังต่อไปนี้
OLED หรือ Organic light-emitting diodes
เป็นจอภาพที่ทำด้วยฟิลม์บางของสารประกอบอินทรีย์
และเปล่งแสงเมื่อได้รับพลังงานไฟฟ้า OLED ให้ความสว่างได้มากกว่า
สมจริงกว่า และประหยัดพลังงานกว่าจอปกติที่ใช้กันทั่วไปหรือแม้กระทั่งจอ
LCD หรือ LED โครงสร้างของ OLED จะมีลักษณะคล้ายกับแซนวิส (Sandwich)ซึ่ง OLEDs
ประกอบด้วยสารกึ่งตัวนำไฟฟ้าที่เป็นของแข็ง
ทำจากวัสดุอินทรีย์มีทั้งที่เป็น Polymer และ โมเลกุลขนาดเล็ก
ที่มีความหนาประมาณ 100-500 นาโนเมตร หรือบางกว่าเส้นผมของคน 200 เท่า
โครงสร้างลักษณะ แซนวิส ของ OLED อาจมีชั้นสารอินทรีย์ 2 ชั้น หรือ 3
ชั้นเป็นองค์ประกอบ ซึ่งในที่นี้จะขอกล่าวถึงแบบที่เป็น 2 ชั้น
โดยองค์ประกอบทั้งหมดของจอมีดังนี้

- Substrate ชั้นนี้เป็นชั้นที่เป็นหน้าของจอ ทำจาก กระจก หรือ ฟลอย์ ถ้าทำจากพลาสติกใส จะทำให้จอ OLEDs มีความยืดหยุ่นได้สูง
- Anode (ขั้วบวก) ทำด้วยวัสดุโปร่งใส (Indium Tinn Oxide ; ITO) ซึ่งทำหน้าที่ดึงอิเล็กตรอน เมื่อมีการไหลของกระแสอิเล็กตรอน
- Organic layer หรือชั้นของสารอินทรีย์ ซึ่งทำจากสารประกอบอินทรีย์ หรือโพลิเมอร์ของสารอินทรีย์ ในชั้นนี้จะประกอบด้วย 2 ส่วนคือ
- conducting layer ซึ่งทำจากโมเลกุลของสารอินทรีย์ที่เป็นสี
ทำหน้าที่ส่ง hole ของอิเล็คตรอนจาก anode
ซึ่งมีหลายชนิดตัวอย่างของสารในชั้นนี้ เช่น polyaniline
- Emissive layer ในชั้นนี้ก็เป็นสารอินทรีย์แต่แตกต่างจากชั้น
conducting layer โดยจะทำหน้าที่เคลื่อนย้ายอิเล็คตรอนจาก cathode
ชั้นนี้เป็นชั้นที่ทำให้เกิดการเปล่งแสง
ตัวอย่างของสารที่นำมาใช้ในชั้นนี้เช่น polyfluorene
- Cathode (ขั้วลบ) ชั้นนี้อาจโปร่งใสหรือไม่ก็ได้
ขึ้นอยู่กับชนิดของ OLED ชั้นนี้ทำหน้าที่เป็นตัวให้อีเล็กตรอน
ทำให้เกิดการไหลของอิเล็กตรอน
การสร้างชั้นของสารอินทรีย์ สามารถทำได้ 3 วิธีดังนี้
- Vacuum desposition หรือ vacuum thermal evaporation (VTE)
ทำในสภาพสุญญากาศโดย ค่อย ๆ ให้ความร้อนแก่สารอินทรีย์เพื่อให้เกิดการระเหย
จากนั้นโมเลกุลของสารอินทรีย์จะไปจับตัวเป็นแผ่นฟิลม์
บนแผ่นจอที่ถูกทำให้เย็น
ซึ่งเป็นวิธีการที่แพงเนื่องจากต้องใช้สารอินทรีย์เป็นจำนวนมาก
- Organic vapor phase desposition (OVPD) ทำในสภาวะที่มีความดันต่ำ
มีความร้อนภายใน มีก๊าซพาหะ และโมเลกุลของสารอินทรีย์ที่ระเหยอยู่
จากนั้นโมเลกุลของสารอินทรีย์จะจับตัวเป็นแผ่นฟิลม์บางบนแผ่นจอที่เย็น
การใช้ก๊าซพาหะจะช่วยลดค่าใช้จ่ายในการผลิต OLED
- Inkjet printing โดยการสเปร์ยสารอินทรีย์ลงบนแผ่นจอ
หลักการคล้ายกับการที่หมึกพ่นลงบนกระดาษระหว่างที่มีการพิมพ์
วิธีนี้จะสามารถควบคุมสารอินทรีย์ให้ลงตามตำแหน่งที่ต้องการจึงไม่จำเป็น
ต้องใช้สารอินทรีย์จำนวนมากเหมือน 2 วิธีข้างต้น ซึ่งช่วยลดต้นทุนในการผลิต
และสามารถที่จะสร้าง OLED ที่มีขนาดใหญ่เพื่อให้เป็นจอทีวี หรือ
จอภาพขนาดใหญ่ได้
OLED เปล่งแสงได้ด้วยกระบวนการที่เรียกว่า
อิเล็คโทรลูมิเนเซนส์(electroluminescence) โดยมีลำดับดังนี้ คือ

1.เมื่อแบตเตอรี่หรือแหล่งพลังงานให้กระแสไฟฟ้าผ่าน OLED
2. กระแสไฟฟ้าผ่านจาก cathode ไปยัง ขั้ว anode ผ่านชั้นของสารอินทรีย์ (กระแสไฟฟ้าคือการไหลของอิเล็กตรอน)
- cathode จะให้อิเล็กตรอนแก่ชั้นของสารอินทรีย์ emissive layer
- anode จะเคลื่อนย้ายอิเล็กตรอน จาก conductive layer (ทำให้เกิด อิเล็กตรอน holes ในชั้น conductive layer )
3. ที่บริเวณจุดเชื่อมต่อของชั้น emissive และ conductive layer ที่นี้อิเล็กตรอนจะรวมตัวเข้ากับ hole
- เนื่องจากอิเล็กตรอนมีระดับพลังงานทีสูงกว่า holes จึงต้องมีการลดระดับของพลังงานลง
- การลดระดับพลังงานของอิเล็กตรอนคือการเปลี่ยนรูปของพลังงานไปสู่รูปพลังงานอื่น เช่น ความร้อน
หรือ แสง ในกรณีนี้จะเปลี่ยนเป็นพลังงานแสง
4. OLED เกิดการเปล่งแสง
5. สีของแสงที่ปรากฏออกมาจะขึ้นอยู่กับชนิดของโมเลกุลของสารอินทรีย์ในชั้น
emissive layer ซึ่งในการผลิต จอ full colour OLED จะใช้สารอินทรีย์หลาย 3
ชนิด ในชั้น emissive layer ได้แก่ สารอินทรีย์ที่ให้แสงสีน้ำเงิน แดง
และเขียว สารทั้ง 3 ชนิดนี้จะถูกเคลือบอยู่บน OLED
เพียงหนึ่งแผ่นเพื่อให้เกิดสีสันต่าง ๆ
6. ความเข้มของแสง
และความสว่างที่ปรากฏจะขึ้นอยู่กับกระแสอิเล็กตรอนที่เกิดขึ้น
หากมีกระแสมากแสงก็จะมีความสว่างมากขึ้น โดยปกติจะใช้กระแสไฟฟ้าที่ประมาณ
3-10 โวลต์
สำหรับตัว OLED มีอยู่สองประเภทคือ
- Passive matrix OLED Displays
- Active matrix OLED Displays
แบ่งตามลักษณะของการใช้งาน ออกเป็น Passive matrix OLED (PMOLED) PMOLED ในแต่ละชั้นจะมีลักษณะเป็นแถบแยกออกจากกัน ทั้งชั้นของ
cathode ชั้นของสารอินทรีย์ และชั้นของ anode โดยชั้นของ cathode และ anode
จะวางในแนวขวางซึ่งกันและกัน ตรงกลางจะมีชั้นของสารอินทรีย์ดังภาพข้างล่าง

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

OLED ยังแบ่งออกตามลักษณะการใช้งาน ดังต่อไปนี้ คือ
1.Transparent OLED
จะประกอบด้วยชั้นที่โปร่งแสงทุกชั้น (ทั้งจอ cathode และ anode)
เมื่อปิดจอ แสงจากภายนอกจะสามารถผ่านจอ Transparent OLEDได้ถึง 85 %
และเมื่อเปิดจอกระแสไฟฟ้าก็จะถูกส่งเข้าระบบ
และเปลี่ยนเป็นแสงส่องผ่านออกมาจากจอได้ทั้งสองด้านซึ่งด้วเทคนิคนี้จะ
สามารถสร้างจอภาพ (Display) ที่มองเห็นภาพได้ทั้ง 2 ด้าน Transparent OLED
สามารถสร้างได้จากทั้งแบบ active และ passive matrix
โครงสร้างของ Transparent OLED เป็นดังนี้


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

3.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
4.White OLED เป็น OLED ที่ให้แสงขาว ซึ่งประหยัด และมีคุณภาพดีกว่าแสงที่ได้จาก
หลอดฟลูออเรสเซนต์ ซึ่ง OLED ประเภทนี้จะทำให้เห็นสีแท้จริง
เช่นเดียวกันแสงสว่างตามธรรมชาติมีแนวโน้มว่าเมื่อทำให้ OLED นี้มีขนาดใหญ่
จะสามารถใช้แทนแสงฟลูออเรสเซนต์ ที่ใช้ตามบ้านและตึกต่าง ๆ
ซึ่งจะช่วยประหยัดพลังงานมากกว่าการใช้หลอดไฟธรรมดา

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 OLED จะเสียหายได้ง่ายเมื่อโดนน้ำ 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

ประวัติความเป็นมา
เริ่มจากในปี ค.ศ 1950 มีการวิจัยถึงการค้นพบความสว่างเรืองแสงในวัสดุอินทรีย์ที่ประเทศฝรั่งเศสเป็นครั้งแรกของโลก ต่อเนื่องมาจนถึงปี 1987 มีสองวิศวกรของบริษัทโกดัก คือ Ching W. Tang และ Steven Van Slyke นำเอาผลการวิจัยมาค้นคว้าและพัฒนาเป็นเทคโนโลยี OLED แต่ที่เป็นจุดเริ่มจริงๆเลย ก็คือในปี ค.ศ 1996 บริษัท ไพโอเนียร์ของญี่ปุ่น ได้นำเทคโนโลยี OLED มาใช้เป็นจอแสดงผลขนาดเล็กระดับตวามละเอียดไม่มากนักคือ 256 x 64 ในเครื่องเสียงติดรถยนต์ของไพโอเนียร์ เป็นครั้งแรกของโลกเลยก็ว่าได้ ในชื่อ PMOLED
ซึ่งจนถึงปัจจุบันนี้ มีการนำเอาเทคโนโลยี OLED มาใช้เพิ่มขึ้นมากเรื่อยๆอาทิ จอภาพของโทรศัพท์มือถือ เป็นต้น ซึ่งในระยะแรกๆจอภาพ OLED ส่วนใหญ่จะแสดงผลเป็นจอขนาดเล็กเท่านั้น ยังไม่พัฒนาเป็นจอภาพขนาดใหญ่ แต่ในความเป็นจริงแล้วเทคโนโลยี OLED มีหลายๆประเทศทั่วโลก รวมทั้งบริษัทใหญ่ๆหลายบริษัทต่างก็ซุ่ม ทำโครงการวิจัยและพัฒนากันอยู่อย่างเงียบๆกันมานานแล้ว ในส่วนของประเทศไทยเราเองก็มีการทำการวิจัยกันหลายหน่วยงาน อาทิเช่น
- ศูนย์นาโนศาสตร์และนาโนเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยมหิดล
- ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ (MTEC)
- ศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งประเทศไทย (NANOTEC)
- จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, ด้านการสังเคราะห์โพลิเมอร์เปล่งแสง
- มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีเจ้าคุณทหารลาดกระบัง
- มหาวิทยาลัยอุบลราชธานี
ที่มาของข้อมูล :
http://www.nanotec.or.th/nanotec_th/index.php?status=knowledge&s_status=k_01#
http://en.wikipedia.org/wiki/OLED
cybertheater.com