OLED เทคโนโลยีจอภาพแห่งอนาคต มีลักษณะอย่างไร

หลายๆ คนคงเคยผ่านตามาบ้างแล้วกับเทคโนโลยี OLED แต่อาจนึกสงสัยว่ามันคืออะไรกันแน่ ซึ่งในปัจจุบันจอภาพแบบ LCD และ LED ได้มาแทนที่จอแก้วแบบ CRT เป็นที่เรียบร้อยแล้ว ด้วยข้อดีต่างๆ ที่ดีกว่าจอ CRT ทุกประการ ไม่ว่าจะเป็นความบาง, ความคมชัดของภาพ, ประหยัดพลังงานกว่า และอื่นๆ อีกมากมาย แต่ในอนาคตอันใกล้ กำลังจะมีจอชนิดใหม่ที่จะมาแทนที่ LCD (และ LED) แล้ว ก็คือจอภาพแบบ OLED นั่นเอง เนื่องจากมีอุปกรณ์หลายชนิดที่หันไปใช้จอภาพแบบ OLED กันพอสมควรแล้ว ไม่ว่าจะเป็นโทรทัศน์, สมาร์ทโฟน, แท็บเล็ต, เครื่องเกมพกพา หรือแม้กระทั่งวงการรถยนต์ ฯลฯ แต่เชื่อว่าคงมีหลายๆ ท่านที่ยังไม่ค่อยทราบว่าเจ้า OLED นั้นมันเป็นยังไง มีอะไรดี แล้วมันต่างกับ LCD ยังไงบ้าง วันนี้เราจึงพาไปทำความรู้จักกับ OLED กัน

OLED (Organic Light Emitting Diodes) คือ จอภาพที่มีลักษณะคล้ายแผ่นฟิล์ม ซึ่งมีส่วนประกอบเป็นสารอินทรีย์ที่สามารถเปล่งแสงเองได้เมื่อได้รับพลังงานไฟฟ้า เรียกว่ากระบวนการอิเล็คโทรลูมิเนเซนส์ (Electroluminescence) โดยที่ไม่ต้องพึ่งพาแสง Backlight และจะไม่มีการเปล่งแสดงในบริเวณที่เป็นภาพสีดำ ส่งผลให้สีดำนั้นดำสนิท อีกทั้งยังช่วยลดการใช้พลังงานด้วย

นอกจากนี้ จอภาพแบบ OLED ยังมีความบางกว่า LCD รวมทั้งมีความยืดหยุ่น สามารถโค้งงอได้ เนื่องจาก OLED มีโครงสร้างที่แตกต่างจาก LCD โดยโครงสร้างของ OLED นั้นประกอบด้วยสารกึ่งตัวนำไฟฟ้าที่เป็นของแข็ง ทำจากวัสดุอินทรีย์มีทั้งแบบ Polymer และโมเลกุลขนาดเล็ก ซึ่งมีความหนาเพียง 100-500 นาโนเมตรเท่านั้น (บางกว่าเส้นผมของคน 200 เท่า) และอาจมีชั้นสารอินทรีย์เป็นองค์ประกอบอยู่ 2 หรือ 3 ชั้น

รายละเอียดโครงสร้างของ OLED (แบบที่มีสารอินทรีย์ประกอบ 2 ชั้น)

1. Substrate เป็นชั้นผิวหน้าของจอภาพ อาจทำจากกระจก, ฟลอยด์โลหะ หรือพลาสติกใส ซึ่งหากทำจากฟลอยด์หรือพลาสติกใสจะทำให้ได้จอภาพที่มีความยืดหยุ่นสูง

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

3. Organic Layer ทำจากสารประกอบอินทรีย์ หรือโพลิเมอร์ของสารอินทรีย์ โดยถูกแบ่งออกเป็น 2 ชั้นย่อย ๆ ได้แก่

• Conducting Layer ทำจากโมเลกุลของสารอินทรีย์ที่เป็นสี ทำหน้าที่ส่ง Hole ของอิเล็คตรอนจาก Anode
• Emissive Layer ทำจากโมเลกุลของสารอินทรีย์ที่เป็นสี ทำหน้าที่เคลื่อนย้ายอิเล็คตรอนจาก Cathode โดยชั้นนี้เป็นชั้นที่ทำให้เกิดการเปล่งแสง

4. Cathode (ขั้วลบ) อาจทำด้วยวัสดุโปร่งใสหรือไม่ก็ได้ ขึ้นอยู่กับชนิดของ OLED เป็นตัวทำหน้าที่ปล่อยกระแสอีเล็กตรอน

หลักการทำงานของกระบวนการอิเล็คโทรลูมิเนเซนส์ (Electroluminescence)

1. จอ OLED ได้รับกระแสไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานหรือแบตเตอรี่

2. กระแสไฟฟ้าไหลจาก Cathode ผ่านชั้นสารอินทรีย์ไปยัง Anode โดย Cathode จะส่งอิเล็กตรอนให้ Emissive Layer

3. Anode ดึงอิเล็กตรอนจาก Conductive Layer ทำให้เกิด Electron Holes ขึ้น

4. ระหว่าง Emissive Layer และ Conductive Layer จะเกิดปฏิกิริยา Electron (-) รวมตัวเข้ากับ Hole (+) ขึ้น

5. เนื่องจากอิเล็กตรอนมีระดับพลังงานทีสูงกว่า Holes จึงต้องลดระดับของพลังงานของอิเล็กตรอนลง ด้วยการเปลี่ยนรูปของพลังงานไปเป็นพลังงานแสงแทน

6. จอภาพ OLED เปล่งแสงจากพลังงานแสง

สำหรับสีของแสงที่ปรากฏออกมาจะขึ้นอยู่กับชนิดของโมเลกุลของสารอินทรีย์ในชั้น Emissive layer ซึ่งในจอ Full Colour OLED จะมีสารอินทรีย์ทั้งหมด 3 ชนิด ได้แก่ สารอินทรีย์ที่ให้แสงสีแดง, เขียว และน้ำเงิน (RGB) โดยสารทั้ง 3 ชนิดนี้ถูกเคลือบอยู่บน OLED เพียงแผ่นเดียวเพื่อให้เกิดสีสันต่าง ๆ ส่วนความสว่างของแสงที่ปรากฏบนจอภาพจะขึ้นอยู่กับปริมาณของกระแสอิเล็กตรอน หากมีกระแสมากแสงก็จะมีความสว่างมากขึ้น ซึ่งปกติ OLED จะใช้กระแสไฟฟ้าที่ประมาณ 3-10 โวลต์

OLED สามารถแบ่งได้ออกเป็น 2 ประเภทหลัก ๆ คือ PMOLED และ AMOLED

PMOLED (Passive Matrix OLED) ในแต่ละชั้นจะมีลักษณะเป็นแถบแยกออกจากกัน โดยชั้นของ Cathode และ Anode จะวางในแนวขวางซึ่งกันและกัน โดยเมื่อมีกระแสไหลผ่านในแต่ละช่อง Cathode และ Anode จะทำให้ฟิล์มเกิดการเปล่งแสงบริเวณที่ขั้ว Cathode และ Anode วางตัดกัน ดังนั้นการควบคุมการเปล่งแสงของ PMOLED จึงขึ้นอยู่กับการเลือกช่องทางเดินของกระแส โดยข้อดีของ OLED ชนิดนี้คือสร้างได้ง่าย และต้องการกระแสจากวงจรภายนอก ส่งผลให้ต้องใช้พลังงานมากกว่า OLED ชนิดอื่น ๆ (แต่ก็ยังประหยัดพลังงงานมากกว่า LCD) ซึ่ง PMOLED เหมาะสำหรับทำจอภาพขนาดเล็กที่มีความกว้างประมาณ 2-3 นิ้ว อย่างเช่น จอของโทรศัพท์หรืออุปกรณ์พกพาต่าง ๆ แต่ปัจจุบันนิยมหันใช้ AMOLED กันมากกว่าแล้ว

AMOLED (Active Matrix OLED) ในแต่ละชั้นจะต่อเนื่องกันทั้งชั้น แต่ในชั้น Anode จะมีลักษณะเป็นฟิล์มบางที่เป็นวงจรในตัวเอง และควบคุมการเกิดภาพได้เอง โดย AMOLED จะใช้พลังงานน้อยกว่า PMOLED เนื่องจากลักษณะโครงสร้างที่เป็นแบบฟิล์มบาง และยังสามารถขยายให้มีขนาดใหญ่ได้ด้วย จึงทำให้ AMOLED เหมาะสำหรับทำจอภาพที่มีขนาดใหญ่ เช่น จอโทรทัศน์, จอคอมพิวเตอร์ หรือจอป้ายโฆษณาขนาดใหญ่ แต่ปัจจุบันก็นิยมใช้เป็นจอภาพของอุปกรณ์พกพาอื่น ๆ เช่นกัน

OLED ยังแบ่งเป็นประเภทย่อย ๆ ตามลักษณะการใช้งานได้อีก 4 ชนิด

1. Transparent OLED ประกอบด้วยชั้นที่โปร่งแสงทุกชั้น เมื่อปิดจอ แสงจากภายนอกจะสามารถผ่านจอได้ถึง 85% และเมื่อเปิดจอกระแสไฟฟ้าก็จะถูกส่งเข้าระบบ และเปลี่ยนเป็นแสงส่องผ่านออกมาจากจอได้ทั้งสองด้าน ซึ่งสามารถสร้างจอภาพที่มองเห็นภาพได้ทั้ง 2 ด้าน โดย Transparent OLED นี้สามารถสร้างได้ทั้งแบบ PMOLED และ AMOLED

2. Top-emitting OLED เป็นจอแบบทึบแสงหรือสะท้อนแสง โดยจอภาพแบบนี้จะเป็นแบบ AMOLED ซึ่งถูกนำไปใช้กับ Smartcard เป็นส่วนใหญ่

3. Foldable OLED ทำด้วยวัสดุที่มีความยืดหยุ่นสูง เช่น แผ่นฟลอยด์โลหะหรือพลาสติกใส มีน้ำหนักเบา และมีความทนทานสูง เหมาะใช้สำหรับโทรศัพท์ หรืออุปกรณ์พกพาต่าง ๆ เพื่อช่วยลดปัญหาหน้าจอแตก นอกจากนี้ ยังสามารถเย็บติดกับเส้นใยผ้าต่าง ๆ อย่างเสื้อผ้าได้อีกด้วย

4. White OLED เป็น OLED ที่ให้แสงสีขาว ช่วยประหยัดพลังงานและมีคุณภาพดีกว่าแสงที่ได้จาก หลอดฟลูออเรสเซนต์ ทำให้เห็นสีแท้จริง เช่นเดียวกับแสงสว่างตามธรรมชาติ และมีแนวโน้มว่าเมื่อทำให้มีขนาดใหญ่ จะสามารถใช้แทนแสงฟลูออเรสเซนต์ที่ใช้ตามบ้านและตึกต่างๆ ได้ ซึ่งจะช่วยประหยัดพลังงานมากกว่าการใช้หลอดไฟธรรมดา

จุดเด่นของ OLED

• บาง เบา และมีความยืดหยุ่นสูง
• เมื่อนำพลาสติกมาทำจอของ OLED แทนกระจก จะทำให้จอมีความยืดหยุ่นสูง สามารถปรับให้โค้งงอได้
• สามารถทำเป็นจอแบบโปร่งใส และมองเห็นได้จากทั้งสองด้าน
• ให้ความสว่างได้มากกว่าจอปกติ
• สีดำ ดำสนิทกว่าจอปกติ เนื่องจากไม่มีแสง Backlight
• เนื่องจากสามารถเปล่งแสงได้ด้วยตัวเอง
• สามารถสร้างให้เป็นขนาดใหญ่ได้ง่าย โดยมีความปลอดภัยสูง เพราะสามารถสร้างจากพลาสติกได้
• มีมุมมองกว้างถึงเกือบ 180 องศา

จุดด้อยของ OLED

ฟิล์มที่ให้กำเนิดสีน้ำเงินมีอายุการใช้งานสั้นเพียง 1,000 ชั่วโมง (แต่สำหรับสีแดง และเขียว มีอายุการใช้งานที่ยาวนานถึงประมาณ 10,000-40,000 ชั่วโมง
สารอินทรีย์ที่ใช้ทำ OLED จะเสียหายได้ง่ายเมื่อโดนน้ำหรือออกซิเจน

อย่างไรก็ตาม ในปัจจุบัน OLED ยังไม่ได้ถูกใช้อย่างแพร่หลายเท่ากับ LCD และ LED แต่คาดว่าในอนาคต OLED น่าจะเข้ามาแทนที่ LCD และ LED อย่างแน่นอน รวมทั้งอาจได้เห็นการใช้จอ OLED บนอุปกรณ์อื่น ๆ ที่เป็นนวัตกรรมใหม่ก็ได้ เช่น แว่นตา, หนังสือพิมพ์ หรือแม้กระทั่งบนผืนผ้า โดยเฉพาะจุดเด่นด้านความยืดหยุ่นที่สามารถโค้งงอได้นั้นเป็นสิ่งที่สามารถนำไปประยุกต์ใช้หลากหลายเลยทีเดียว ไม่ว่าจะเป็น แท็บเล็ตที่สามารถม้วนเก็บได้ หรือจอโทรทัศน์ที่สามารถโค้งรับกับมุมห้องได้ และในปัจจุบันเทคโนโลยี OLED นี้ก็ได้ถูกนำมาใช้ในวงการรถยนต์กันแล้ว เช่น หน้าจอของ Chevy FNR-X หรือ Audi

---