�ݺ�ߣ

OLED
เทคโนโลยีจอแสดงผล

จัดทําโดย
น.ส.ศรินลักษณ สุธารส รหัส 13510242

สารบัญ

หัวขอ หนา

บริษัท TDK กับจอแสดงผล OLED 1

โครงสรางและหลักการทํางาน3 2

ความเปนมาของเทคโนโลยีจอแสดงผล (Display Technology) 4

บรรณานุกรม 12

i

OLED ( Organic Light Emitting Devices)

ในระหวางงานประชุม CEATEC ในชิบะประเทศญี่ปุน บริษัท TDK ไดนําเสนอเทคโนโลยี
OLED ( Organic Light Emitting Devices) จอแสดงผลรุนใหมที่มีคุณสมบัติคลายฟลม คือมีความ
โปรงใสจนสามารถมองเห็นทะลุได และจะเปลงแสงเมื่อไดรับ พลังงานไฟฟา นอกจากนี้ยัง
สามารถแสดงภาพในขณะที่จอถูกดัดใหโคงงอไดอีกดวย ซึ่งเปนขอไดเปรียบของเทคโนโลยี
จอแสดงผลชนิดนี้ที่เหนือกวาจอที่ทําจาก แกวที่แตกราวไดงาย

โดยนอกจาก TDK จะผลิตจอแสดงผลดังกลาว เพื่อใชกับมือถือแลว TDK ยังมองวา ฟลมแสดงผล
ชนิดนี้ยังเหมาะกับเครื่องมืออิเล็กทรอนิกสที่ใชสวมใส (wearable electronics) อยางเชน แวนตา
แสดงผล Augmented Reality ที่สามารถมองเห็นสิ่งที่ตรงหนา และภาพกราฟกที่ปรากฎบน
ฟลม OLED ที่ใชแทนกระจกแกว หรือดวยความที่มันมีความยืดหยุนโคงงอได

1

ในบูธของ TDK ยังไดมีการนําเสนอสายรัดขอมือที่มาพรอมกับฟลมแสดงผลชนิดนี้รวมถึงใน
อนาคตสามารถพัฒนาเปนวิวไฟนเดอรของกลองถายรูป หรือแมแตใชหนาจอชนิดนถายรูป
สําหรับ Cameraphone ไดเลย จุดเดนของเทคโนโลยีนี้ก็คือ ภาพที่สวางสดใสจนสามารถมองเห็น
ภายใตแสงสวางในธรรมชาติ และพวกที่ชอบกม หนาดูมือถือเวลาเดินก็จะไมตกทอ เพราะจอใส :
สําหรับตนแบบที่นํามาโชวจะมีขนาด 2 และ 3.5 นิ้ว แตจะมีความละเอียดสูงถึง 200 พิกเซลตอนิ้ว

2

ทําความรูจักกับ OLED
OLED หรือ Organic Light-Emitting Diodes คือ อุปกรณที่ทําดวยฟลมของวัสดุอินทรียกึ่งตัวนํา
ที่สามารถเปลงแสงไดเองเมื่อไดรับพลังงานไฟฟา เรียกวากระบวนการ Electroluminescence
(อิเล็กโทรลูมิเนสเซนซ) เมื่อนํามาใชเปนจอภาพจึงไมจําเปนตองมี Backlight ฉายแสงดานหลังไป
ทั่วทั้งจอภาพ อยางที่ทํากันในจอ LCD หรือ Plasma ซึ่งยังทําใหจุดสีดําใดๆในภาพ ก็จะไดสีที่ดํา
สนิทมืดมิดจริงๆ เพราะไมมีแสงสวางออกมาเลยนั่นเอง ดวยคุณสมบัติเดนนีเองจึงทําใหจอแบบ
้
OLED สามารถประหยัดพลังงานไฟฟา และใหความบางที่มากกวาจอ LCD ได.

โครงสรางและหลักการทํางาน

ไดภาพจาก Howstuffwork

1. กระแสไฟฟาจะไหลจาก Cathode ผานชั้นสารอินทรียไปยัง Anode โดย Cathode จะให
กระแสelectrons แกชั้น Emissive layer ขณะเดียวกัน
2. Anode จะดึง electrons ในชั้น Conductive layer ใหเคลื่อนที่เขามา เกิดเปน electron
holes ขึ้น
3. ระหวางชั้น Emissive และ Conductive layer จะเกิดปฏิกิริยา electron (-) เขาจับคูกับ
hole (+) ขึ้น ซึ่งกระบวนนี้เอง ที่จะเกิดการคายพลังงานสวนเกินออกมา นั่นก็คือแสงสวางที่เรา
ตองการ

3

สําหรับการใหสีแกแสงนั้น จะขึ้นอยูกับชนิดของโมเลกุลสารอินทรียในชัน Emissive layer ซึ่งใน
้
การผลิตจอ Full-color OLEDs จะใชสารอินทรีย 3 ชนิด เพื่อใหไดแมสีของแสงคือน้ําเงิน, แดง และ
เขียว สวนความเขมและความสวางของแสงที่ได จะขึ้นอยูกับกระแสไฟฟาที่ใหเขาไป ใหมากแสงก็
จะสวางมาก ซึ่งโดยปกติจะใชกระแสไฟฟาที่ประมาณ 3-10 โวลต
และดวยความที่ทําจากฟลมสารอินทรียที่บางระดับนาโนเมตรนี้เอง เราจึงสามารถประกอบอุปกรณ
OLED บนวัสดุที่พับงอได เชน พลาสติกใส เกิดเปนจอภาพแบบยืดหยุน (Flexible Display) ได
ขึ้นมา ซึ่งทําใหในอนาคตเราอาจไดเห็นจอภาพแบบนี้ อยูบนเสื้อผาของเราก็เปนได

จุดเดนของ OLED
- สามารถเปลงแสงไดดวยตัวเอง ทําใหใชพลังงานนอยกวาจอแบบอื่นๆ
- จอมีความบางกวา เบากวา และมีความยืดหยุนสูงจนสามารถโคงงอได
- ใหความสวางมากกวา เนื่องจากจอทําจากพลาสติกที่มีความบางมาก การผานของแสงจึงดีกวา
- งายตอการขยายขนาด เพราะทําจากพลาสติก จึงสามารถสรางใหมีขนาดใหญได และปลอดภัย

จุดดอยของ OLED
- อายุการใชงานของฟลมที่ใหกําเนิดสีน้ําเงิน ยังมีอายุการใชงานสั้นเพียง 1,000 ชั่วโมง (แตสําหรับ
สีแดง และเขียว มีอายุการใชงานที่ยาวนาน ประมาณ 10,000 ถึง 40,000 ชั่วโมง
- ปจจุบันขั้นตอนการผลิตยังคงมีราคาสูง เนื่องจากยังไมสามารถผลิตเปนผลิตภัณฑเชิงปริมาณได
- สารอินทรียที่ใชทํา OLED จะเสียหายไดงายเมื่อโดนน้ําหรือออกซิเจน
การใชงาน OLED ในปจจุบันและอนาคต
เราจะเห็นวา เครื่องเลนเพลงดิจิตอล mp3 ในปจจุบัน เริ่มมีการใช OLED เปนจอภาพกันบางแลว
นอกจากนี้ยังนํามาใชเปนจอขนาดเล็กใหกับ โทรศัพท, PDA, กลองดิจิตอล ซึ่งมีหลายบริษัทได
ผลิตออกมาจําหนายแลว เชน Sony, Kodak. สําหรับจอภาพขนาดใหญอยางโทรทัศน หรือ
จอคอมพิวเตอร ก็มีเชน Sony, Samsung ซึ่งคาดวาจะเริ่มทําตลาดกันจริงจังในอนาคตอันใกลนี้

ความเปนมาของเทคโนโลยีจอแสดงผล (Display Technology)

ยอนกลับไปไดถึงป ค.ศ. 1908 ซึ่ง Campbell Swinton เปนผูประดิษฐ หลอดรังสีคาโธด หรือ CRT
(Cathode Ray Tubes) จนกระทั้งเมื่อถึงป ค.ศ. 1936 จึงเริ่มมีการนํา CRT มาทําโทรทัศนเปนครั้ง
แรก โดยมี 343 เสน และสามารถผลิตภาพได 30 ภาพตอวินาที เพียงพอในการหลอก สายตามนุษย
หลักการของ CRT ทําโดยการยิงลําอิเล็กตรอน ผานสนามแมเหล็ก ซึ่งใชควบคุมทิศทางของลํา
อิเล็กตรอน เมื่อลําอิเล็กตรอน ไปตกกระทบกับวัสดุซึ่ง สามารถเรืองแสงได สารเรืองแสง หรือ

4

phosphor ไดแก ZnS:Ag (สีฟา) ZnS:Cu,Al (สีเขียว) Y2O2S:Eu (สีแดง) ก็จะเกิดเปนจุดสวางขึ้นมา
โดยการผสมสีทําไดโดยการควบคุมจุดสวาง สีแดง เขียว น้ําเงิน (RGB) ใหผสมกันเปนสีตางๆ

(ภาพแสดงการทํางานของ CRT โดย Amy Walker, Department of Chemistry, Washington University)

เทคโนโลยีของ CRT นิยมใชกันมาเรื่อยๆ แมแตปจจุบัน โทรทัศนตามครัวเรือน โดยสวนใหญยัง
เปน CRT อยู ในขณะที่จอภาพคอมพิวเตอร เริ่มเปลี่ยนมาเปนจอภาพแบบ LCD แลว แตกอนจะไป
พูดถึง LCD มีเทคโนโลยีอีก ประเภทหนึ่งที่ควรกลาวถึง นั่นคือจอพลาสมา (Plasma Display) ซึ่งมา
ชวยแกปญหาของ CRT ที่มีขีดจํากัด ที่ไมสามารถทําใหมีขนาดใหญได เพราะกินไฟและมีปญหา
เรื่อง ความละเอียดของภาพ

จอพลาสมาทํางานโดยการแบงพื้นที่จอ ออกเปนเซลลเล็กๆ แตละเซลลบรรจุกาซ นีออน หรือ
ซีนอน ซึ่งเปนกาซเฉื่อย โดยที่ผนังขางหนึ่งของเซลล นั้นมีสาร phosphor ที่ใหแสงสีใดสีหนึ่งของ
RGB เคลือบอยู เมื่อตองการจะใหเซลลเรืองแสง ก็จะใสสนามไฟฟาเขาไป ทําใหกาซดังกลาวถูก
กระตุนไปอยูในสภาพพลาสมา ซึ่งจะมีการปลอยแสง UV ออกมา ซึ่งไปกระตุนให สาร phosphor
เรืองแสงขึ้นมา จอพลาสมาสามารถทําใหมีขนาดใหญ และกินไฟนอยกวาจอ CRT ก็จริง แตการ
สรางเซลลจํานวนมาก ทําใหเกิดความซับซอน ราคาของจอภาพชนิดนี้มีราคาสูง และคงเปนไปได
ยากที่จะลดราคา ลงมาไดดังที่จอ CRT และ LCD สามารถทําได

5

(Pictures from www.array-electronics.de (left) and NEC Japan (right))

LCD หรือ Liquid Crystal Display คิดคนขึ้นในป ค.ศ. 1963 ทํางานโดยอาศัยหลักการที่ วัสดุ
ประเภท Liquid Crystal นั้นมีคุณสมบัติพิเศษ ในการจัดเรียงตัวกันเปนชั้นๆ โดยการจัดเรียงตัวนั้น
สามารถเปลี่ยนได โดยใชสนามไฟฟา LCD ทํางานโดยการ นําวัสดุ Liquid Crystal ซึ่งมีสมบัติใน
การบิดสนามแมเหล็กไฟฟาของแสงได มาบรรจุระหวาง ผิวกระจก ที่ดานหนึ่งเคลือบวัสดุ Liquid
Crystal ในแนวหนึ่ง ขณะที่เคลือบผิวกระจกอีกขางดวย Liquid Crystal ใหโมเลกุล เรียงตัวไปใน
แนวตั้งฉาก เจา Liquid Crystal ที่บรรจุอยูระหวางผิวกระจกทั้งสอง ก็จะพยายามจัดเรียงตัว ให
สอดคลองกับผิวกระจกทั้งสอง ซึ่งหากนํา Polarized Filter มาวางซอน จะทําใหแสงที่วิ่งเขาไปใน
วัสดุ Liquid Crystal คอยๆ ปรับมุมโพลาไรซ จนออกไปดานตรงขามได เราจึงเห็นความใสของมัน
แตเมื่อปอนสนามไฟฟาเขาไป ระหวางผิวกระจก 2 ขาง โมเลกุล Liquid Crystal จะจัดเรียงตัวตาม
สนามไฟฟา ไมจัดเรียงตัวตาม pattern ของผิวกระจก อีกตอไป เลยทําใหแสงสองผานออกมาไมได

เทคโนโลยี LCD ไมไดผลิตแสง phorphorescence ออกมาซึ่งตางจาก เทคโนโลยี CRT และ Plasma
Display แตอาศัยแสงที่เราเรียกวา Backlight ซึ่งมาจากขางหลัง เพื่อใหเราเห็นภาพ อีกทั้งแสงที่
ออกมา เปนแสง Polarized Light ที่มีระนาบเดียวกัน ทําใหสบายตาม

6

(Picture from Dr. Amy Walker, Department of Chemistry, Washington University)

แต LCD ก็ยังมีขอเสียเปรียบ นั่นคือ มันคอนขางไวกับอุณหภูมิ (ลองทิ้งคอมพิวเตอรโนตบุค ไวใน
รถยนตแลวเอาไปจอดตากแดดสักเต็มวัน ทานอาจจะเปดออกมา แลวพบวาจอภาพเปนลายดางๆ)
แมวา LCD จะกินไฟนอยกวา CRT มากแตมันคงยังเปนอุปกรณที่กินไฟที่สุด เมื่อไปอยูในอุปกรณ
มือถือ หรือ อุปกรณเคลื่อนที่ตางๆ เชน โทรศัพทมือถือ พ็อกเก็ตพีซี เครื่องคอมพิวเตอรโนตบุค
เปนตน รวมทั้งมุมมองสําหรับการเห็นภาพ คอนขางแคบ และที่สําคัญที่สุด ที่จะทําใหมันถูกแทนที่
ดวยเทคโนโลยีตัวตอไป ก็คือ มันทําเปนจอออนไมได (Flexible Display)

7

(Picture from BASE AG.)

OLED (Organic Light Emitting Devices) เปนอุปกรณที่มีหลักการงายๆ กลาวคือ เมื่อนําวัสดุที่มี
สมบัติเปนสารเปลงแสง (Emissive Materials) ซึ่งเปนโมเลกุลอินทรีย (Organic Materials) มาวาง
ไวระหวางขั้วไฟฟาบวกและลบ วัสดุเปลงแสงนี้ มีสมบัติเปนสารกึ่งตัวนําที่มีชั้นของพลังงาน 2
ชนิด ไดแก ชั้นพลังงานที่มีอิเล็กตรอนบรรจุอยู กับ ชั้นพลังงานที่วางเปลาที่ไมมีอิเล็กตรอนบรรจุ
ประจุบวกหรือโฮล (Hole) สามารถวิ่งอยูบนชั้นพลังงานที่มีอิเล็กตรอนบรรจุอยูนี้ได ในขณะที่
ประจุลบหรืออิเล็กตรอน (electron) สามารถวิ่งไดบนชั้นพลังงานที่วางเปลานี้ ชั้นพลังงาน 2 ชนิดนี้
มีลักษณะที่ไมเชื่อมตอกัน โดยชั้นพลังงานที่วางเปลาจะอยูสูงกวาชั้นพลังงานที่มีอิเล็กตรอนบรรจุ
อยู ชั้นพลังงานบนสุดที่มีอิเล็กตรอนบรรจุอยู จะถูกแยกออกจากชั้นพลังงานวางเปลาดวยชองวาง
ของพลังงาน (Energy Gap) ซึ่งมีขนาดที่พอเหมาะ เมื่อผานสนามไฟฟาเขาไปที่ขั้วไฟฟาทั้งสอง
อิเล็กตรอนจากขั้วลบจะวิ่งไปที่ชั้นพลังงานที่วางเปลา ในขณะที่โฮล จะวิ่งจากขั้วบวกเขาไปยังชั้น
พลังงานที่มีอิเล็กตรอนบรรจุอยู จากนั้นประจุลบจะวิ่งลงมาในขณะที่ประจุบวกจะวิ่งขึ้นไปพบกัน
แลวรวมตัวกันเกิดเปนอนุภาคโฟตอนหรือแสงนั่นเอง โดยพลังงานของอนุภาคโฟตอนนั้นจะมีคา
เทากับ Energy Gap ซึ่งจะเปนตัวกําหนดสีของแสงที่เปลงออกมา เชน สีแดง ซึ่งมีพลังงานต่ํากวา สี
ฟา เปนตน สีของแสงที่เปลงออกมาขึ้นอยูกับ Energy Gap ซึ่งก็จะขึ้นอยูกับสมบัติของวัสดุ
เปลงแสงอีกที

8

หลักการทํางานของจอภาพ OLED (Picture by OSRAM AG)

ขอดีของ OLED ประการหนึ่งจากหลายๆ ประการก็คือ เราสามารถออกแบบ Energy Gap หรือสีที่
เปลงออกมาได โดยการทําวิศวกรรมโมเลกุล เชน พอลิเมอรที่เปนวัสดุเปลงแสงสีเหลืองที่ชื่อวา
PPV (Poly paraphenylenevinylene) นั้นหากนํามาทําวิศวกรรมโมเลกุล โดยการใสหมูแทนที่
ดานขางเขาไปเกิดเปน MEH-PPV ซึ่งมี Energy Gap ที่ลดลงทําใหสีเปลี่ยนมาเปนสม-แดง งานวิจัย
พัฒนาดานวิศวกรรมโมเลกุลนี้ ในประเทศไทยทํางานมากที่ ศูนยนาโนศาสตรและนาโน
เทคโนโลยี คณะวิทยาศาสตร มหาวิทยาลัยมหิดล ในขณะที่ งานทางดานสังเคราะหพอลิเมอร
เปลงแสงนี้ มีหลายกลุมในประเทศไทย ไดแก ศูนยเทคโนโลยีโลหะและวัสดุแหงชาติ (ดร. สมบุญ
สหสิทธิวัฒน), ศูนยนาโนเทคโนโลยีแหงชาติ (ดร.อุดม อัศวาภิรมย), ภาควิชาเคมี มหาวิทยาลัย
อุบลราชธานี (ดร. วินิช พรหมอารักษ), ภาควิชาเคมี จุฬาลงกรณมหาวิทยาลัย (ดร. วรวรรณ พันธุม
นาวิน) สวนการประกอบอุปกรณ OLED ในประเทศไทยนั้น ดร. สมบุญ สหสิทธิวัฒน แหง
MTEC, ดร. จิตติ หนูแกว แหง สถาบันเทคโนโลยีเจาคุณทหารลาดกระบัง และ ดร. ธนากร โอสถ
จันทร (คณะวิทยาศาสตร มหาวิทยาลัยมหิดล) เปนผูนําในศาสตรดานนี้

9

สีของแสงที่เปลงออกมาจากพลาสติก สามารถปรับไดโดยการทํา วิศวกรรมโมเลกุล (Picture by
Teerakiat Kerdcharoen, Mahidol University)

OLED อาจแบงออกเปน 2 ประเภท ขึ้นอยูกับวัสดุเปลงแสง

1. วัสดุเปลงแสงน้ําหนักโมเลกุลต่ํา ถูกคิดคนขึ้นในป ค.ศ. 1987 โดยนักวิทยาศาสตรของ
บริษัทโกดักดวยความบังเอิญ ระหวางที่กําลังทําการพัฒนาเซลลสุริยะอินทรีย โดยพวกเขา
สังเกตเห็น แสงสีเขียวที่เปลงออกมาจากรอยตอระหวางวัสดุ 2 ชนิด ที่ชนิดหนึ่งเปนตัวนําที่ดีของ
โฮล ในขณะที่อีกชนิดหนึ่งเปนตัวนําที่ดีของอิเล็กตรอน การเตรียม OLED ชนิดนี้นิยมทําดวยการ
ระเหยในสุญญากาศ (Vapor Deposition)

2. วัสดุเปลงแสงน้ําหนักโมเลกุลสูง หรือ พอลิเมอร คิดคนขึ้นครั้งแรกในป ค.ศ. 1990 ที่
มหาวิทยาลัยแคมบริดจ โดยการใชพอลิเมอรนําไฟฟาเปนวัสดุเปลงแสง ซึ่งมีขอดีคือ พอลิเมอรที่ใช
มีความสามารถในการนําไฟฟาไดดีกวา พวกโมเลกุลน้ําหนักต่ํา ทําใหสามารถใชศักยไฟฟาไมตอง
สูงมาก (เชน 2-5โวลต) อีกทั้ง มีประสิทธิภาพในการเปลี่ยนพลังงานไฟฟาเปนพลังงานแสงที่ดีกวา

10

ที่สําคัญการ๶�ตรียมอุปกร�°��สามารถทําไดในสภาวะเปยก กลาวคือ ทําการละลายพอลิเมอรใน
สารละลาย แลวนําไปทําการเคลือบปนใหเปน

1. แผนฟลมบาง ซึ่งขั้นตอนดังกลาวสามารถทําไดในหองปฏิบัติการเคมีเทานั้น ไมตองการหอง
สะอาด (Clean Room) ที่มีราคาแพงของอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร

OLED เปนอุปกรณที่ทํางานโดยอาศัยสมบัติทางนาโน กลาวคือ วัสดุอินทรียเปลงแสง ที่นํามา
ประกอบอุปกรณนั้นเปนฟลมที่บางมาก มีความหนาเพียง 100-150 นาโนเมตร ซึ่งบางกวา 1
เปอรเซ็นตของเสนผมดวยซ้ํา ขั้วไฟฟาที่นํามาประกอบ ก็สามารถทําใหบางไดในระดับใกลเคียงกัน
ดังนั้น OLED จึงมีความหนาไดนอยกวากระดาษเสียดวยซ้ํา ดวยความที่วัสดุเปลงแสง เปน
สารอินทรียเราจึงสามารถประกอบอุปกรณ OLED บนวัสดุที่พับงอได เกิดเปนเทคโนโลยีใหมที่
เรียกวา จอภาพแบบยืดหยุน (Flexible Display) การทํางานของวัสดุเปลงแสงอินทรีย ก็อาศัยสมบัติ
ระดับโมเลกุลโดยที่โครงสรางเชิงอิเล็กตรอนสามารถดัดแปลง หรือ จูน (Tune) โดยการทํา
วิศวกรรมโมเลกุล เชน การใสกิ่งกานสาขาใหแกโมเลกุล การดัดแปลงหมูแทนที่ เปลี่ยนชนิดของ
อะตอมในโมเลกุล แลวไปมีผลทําใหโครงสรางเชิงอิเล็กตรอนเปลี่ยนไปได

11

บรรณานุกรม

http://nanotech.sc.mahidol.ac.th/e-plastic/oled.html

http://www.itday.in.th/

http://www.tistr.or.th/tistrblog/?p=446

12

�ݺ�ߣ

oled

Recommended

More Related Content

Similar to oled (20)

oled