“จอแสดงผล OLED” ก้าวที่กำลังมาแรงของนาโนเทคโนโลยี

และแล้วยุคของจอภาพ LED ก็มาถึง  …หลังจากที่ผมเคยนำเสนอเทคโนโลยีของจอภาพแบบ OLED นี้ลงวารสาร ว&ท. ของ วว. ไปเมื่อปี 2550 …วันนี้คนไทยได้รู้จักกับจอภาพเทคโนโลยี LED จริงจังแล้วในคอนซูมเมอร์โพรดักซ์ อย่าง โทรทัศน์สี และโทรศัพท์มือถือ พีดีเอ  ดังนั้นเราจะมาทบทวนทำความรู้จักกับเทคโนโลยีนี้กันอีกครั้งนึงให้เข้ากับเทรนด์ในเวลานี้…

ขณะที่จอภาพแบบ LCD กำลังได้รับความนิยม เป็นสินค้าที่ดูทันสมัยไฮเทคในบ้านเราเวลานี้ ไม่ว่าจะเป็นโทรทัศน์หรือจอคอมพิวเตอร์ ด้วยคุณสมบัติที่ดีกว่าจออ้วน CRT ที่อายุกว่าร้อยปีแล้ว ไปทุกด้าน ไหนจะทั้งบางกว่า เบากว่า ถนอมสายตา ประหยัดพลังงานและพื้นที่การจัดวาง อะไรก็ดีไปหมด (เว้นเพียงค่าตัว) แต่เหนือฟ้าก็ยังมีฟ้า เพราะเทคโนโลยีการแสดงผลที่ทันสมัยเข้ากับยุคนาโนในวันนี้จริงๆ นั้น ยิ่งมีคุณสมบัติล้ำกว่าที่กล่าวมาข้างต้นอีกมาก มากพอที่จะเข้ามาปฏิวัติวงการจอทื่อๆเหลี่ยมๆ กันเลยทีเดียว.วันนี้เรากำลังพูดถึงก้าวที่กำลังมาของ OLED

ทำความรู้จักกับ OLED

OLED หรือ Organic Light-Emitting Diodes คือ อุปกรณ์ที่ทำด้วยฟิล์มของวัสดุอินทรีย์กึ่งตัวนำ ที่สามารถเปล่งแสงได้เองเมื่อได้รับพลังงานไฟฟ้า เรียกว่ากระบวนการ Electroluminescence (อิเล็กโทรลูมิเนสเซนซ์) เมื่อนำมาใช้เป็นจอภาพจึงไม่จำเป็นต้องมี Backlight ฉายแสงด้านหลังไปทั่วทั้งจอภาพ อย่างที่ทำกันในจอ LCD หรือ Plasma ซึ่งยังทำให้จุดสีดำใดๆในภาพ ก็จะได้สีที่ดำสนิทมืดมิดจริงๆ เพราะไม่มีแสงสว่างออกมาเลยนั่นเอง ด้วยคุณสมบัติเด่นนี้เองจึงทำให้จอแบบ OLED สามารถประหยัดพลังงานไฟฟ้า และให้ความบางที่มากกว่าจอ LCD ได้.

โครงสร้างและหลักการทำงาน

• 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

สำหรับการให้สีแก่แสงนั้น จะขึ้นอยู่กับชนิดของโมเลกุลสารอินทรีย์ในชั้น Emissive layer ซึ่งในการผลิตจอ Full-color OLEDs จะใช้สารอินทรีย์ 3 ชนิด เพื่อให้ได้แม่สีของแสงคือน้ำเงิน, แดง และเขียว

ส่วนความเข้มและความสว่างของแสงที่ได้ จะขึ้นอยู่กับกระแสไฟฟ้าที่ให้เข้าไป ให้มากแสงก็จะสว่างมาก ซึ่งโดยปกติจะใช้กระแสไฟฟ้าที่ประมาณ 3-10 โวลต์

และด้วยความที่ทำจากฟิล์มสารอินทรีย์ที่บางระดับนาโนเมตรนี้เอง เราจึงสามารถประกอบอุปกรณ์ OLED บนวัสดุที่พับงอได้ เช่น พลาสติกใส เกิดเป็นจอภาพแบบยืดหยุ่น (Flexible Display) ได้ขึ้นมา ซึ่งทำให้ในอนาคตเราอาจได้เห็นจอภาพแบบนี้ อยู่บนเสื้อผ้าของเราก็เป็นได้

อ่านรายละเอียดต่อ… คลิก จุดเด่นของ OLED

– สามารถเปล่งแสงได้ด้วยตัวเอง ทำให้ใช้พลังงานน้อยกว่าจอแบบอื่นๆ
– จอมีความบางกว่า เบากว่า และมีความยืดหยุ่นสูงจนสามารถโค้งงอได้
– ให้ความสว่างมากกว่า เนื่องจากจอทำจากพลาสติกที่มีความบางมาก การผ่านของแสงจึงดีกว่า
– ง่ายต่อการขยายขนาด เพราะทำจากพลาสติก จึงสามารถสร้างให้มีขนาดใหญ่ได้ และปลอดภัย

จุดด้อยของ OLED

– อายุการใช้งานของฟิล์มที่ให้กำเนิดสีน้ำเงิน ยังมีอายุการใช้งานสั้นเพียง 1,000 ชั่วโมง  (แต่สำหรับสีแดง และเขียว มีอายุการใช้งานที่ยาวนาน ประมาณ 10,000 ถึง 40,000 ชั่วโมง
– ปัจจุบันขั้นตอนการผลิตยังคงมีราคาสูง เนื่องจากยังไม่สามารถผลิตเป็นผลิตภัณฑ์เชิงปริมาณได้
– สารอินทรีย์ที่ใช้ทำ OLED จะเสียหายได้ง่ายเมื่อโดนน้ำหรือออกซิเจน

การใช้งาน OLED ในปัจจุบันและอนาคต

เราจะเห็นว่า เครื่องเล่นเพลงดิจิตอล mp3 ในปัจจุบัน เริ่มมีการใช้ OLED เป็นจอภาพกันบ้างแล้ว นอกจากนี้ยังนำมาใช้เป็นจอขนาดเล็กให้กับ โทรศัพท์, PDA, กล้องดิจิตอล ซึ่งมีหลายบริษัทได้ผลิตออกมาจำหน่ายแล้ว เช่น Sony, Kodak. สำหรับจอภาพขนาดใหญ่อย่างโทรทัศน์ หรือจอคอมพิวเตอร์ ก็มีเช่น Sony, Samsung ซึ่งคาดว่าจะเริ่มทำตลาดกันจริงจังในอนาคตอันใกล้นี้

หรือจะเป็นคีย์บอร์ดคอมพิวเตอร์ ที่สามารถปรับเปลี่ยนตัวอักษรหรือภาษาบนหน้าคีย์ได้ตามใจ เพราะแต่ละคีย์กดที่มี 114 ปุ่ม ล้วนทำจาก OLEDs ทั้งสิ้น ซึ่งรวมแล้วมีราคาค่าตัวราว 48,800 บาท 🙂

จะเห็นว่าการวิจัยและพัฒนาเกี่ยวกับ OLED กำลังเกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว ทำให้ต่อไปเราอาจได้เห็นอุปกรณ์ธรรมดาในวันนี้ กลับไม่ธรรมดาขึ้นมาได้ วันหนึ่งเราอาจหยิบหนังสือพิมพ์จอ OLED ส่วนตัวมาอ่านและดูภาพข่าวล่าสุดได้ทันทีทุกเวลา และที่สำคัญยังพับหรือม้วนเก็บลงในกระเป๋าได้เหมือนเดิม หรือเราอาจจะไม่ได้เห็นหลอดไฟตามเพดานกันอีกต่อไป เมื่อทั้งเพดานกลายเป็นแผง OLED ที่ให้แสงสว่างแทน ที่น่าสนใจในบ้านเราคือ อาจได้เห็นพี่วินมอเตอร์ไซต์ ใส่เสื้อจอโฆษณาเคลื่อนที่ก็เป็นได้ !!

แต่ใช่ว่าเทคโนโลยีฟังยากเหล่านี้จะวิจัยกันได้เฉพาะต่างประเทศ เพราะความจริงแล้วในประเทศไทยของเราก็มีหน่วยงานวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีด้านนี้อยู่หลายแห่งด้วยกัน อย่างทางด้านวิศวกรรมโมเลกุลเพื่อเปลี่ยนสีของแสงที่เปล่งออกมานั้น มีการวิจัยกันที่ศูนย์นาโนศาสตร์และนาโนเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยมหิดล  หรือด้านการสังเคราะห์โพลิเมอร์เปล่งแสงเพื่อผลิตเป็นอุปกรณ์ OLED นี้ มีทั้งที่ ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ (MTEC) , ศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งประเทศไทย (NANOTEC) , จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย , มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีเจ้าคุณทหารลาดกระบัง และมหาวิทยาลัยอุบลราชธานี ซึ่งเป็นเรื่องที่น่าชื่นชมมากๆ และขอเป็นกำลังใจให้กับนักวิจัยไทยทุกท่านครับ

————————————————
คัดลอกตัดตอนจากบทความที่เคยลงตีพิมพ์ใน วารสารวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ปีที่ 22 ฉบับที่ 4 (ตุลาคม-ธันวาคม 2550)