ทำความรู้จักกับหน้าจอบนสมาร์ทโฟน (AMOLED, IPS, TFT, LCD, LED)

Medmayom

ทำความรู้จักกับหน้าจอบนสมาร์ทโฟน (AMOLED, IPS, TFT, LCD, LED)

ผู้ผลิตอุปกรณ์เทคโนโลยีไม่ว่าจะเป็นแท็บเล็ต โทรศัพท์ ทีวี หรือจอคอมพิวเตอร์ มักพยายามโน้มน้าวให้คนทั่วไปทราบว่าอุปกรณ์ของพวกเขามีการแสดงผลที่ดีกว่าของเจ้าอื่น โดยพยายามสร้างชื่อเรียกหรือคำย่อที่ฟังดูมีสไตล์และบ่งบอกถึงความยิ่งใหญ่ของเทคโนโลยี คุณผู้อ่านคงเคยได้ยินมาบ้าง เช่น Super AMOLED, PenTile, LED, IPS, SUPER-IPS คำเหล่านี้บางคำเป็นชื่อที่ใช้เรียกเทคโนโลยีที่ถูกต้อง แต่บางคำก็เป็นเพียงแค่ชื่อเรียกในการตลาดเท่านั้น เรามาทำความรู้จักกับเทคโนโลยีหน้าจอแบบดิจิตอลว่ามันทำงานกันอย่างไรและทำไมถึงเรียกเช่นนั้น
ในความเป็นจริงแล้ว คุณอาจจะพบหน้าจอแสดงผลแบบดิจิตอลในชีวิตประจำวันเพียง 3 ประเภทเท่านั้น คือ LCD, OLED และ plasma
Plasma
ในปัจจุบันเราจะพบจอแสดงผลแบบ plasma เฉพาะในทีวีที่มีความละเอียดสูงและมีขนาดใหญ่มากเท่านั้น (HDTVs) ซึ่งจอ plasma มีความคมชัดที่ยอดเยี่ยม จอ plasma ไม่เปลี่ยนสีหรือเปลี่ยนความสว่างแม้จะดูจากด้านข้าง จึงเหมาะสำหรับสถานที่สาธารณะเช่นในสนามกีฬาหรือโดมกว้างที่มีคนดูจำนวนมาก ซึ่งในตลาดจะจำหน่ายจอ Plasma HDTV ราคาค่อนข้างสูงกว่าจอ LCD ในขนาดเท่ากัน ส่วนต่างของราคามาจากการที่จอ plasma ใช้เวลาสั้นมากในการตอบสนอง (หมายถึงการเปลี่ยนสีของพิกเซลอย่างรวดเร็ว) ซึ่งจะทำให้จอมีอาการเบลอน้อยมากๆ
น่าเสียดายทีจอ plasma มีข้อเสียบางอย่างที่เสียเปรียบจอแบบอื่น นั่นคือมันไม่สามารถนำไปใช้กับอุปกรณ์ที่มีขนาดเล็กได้ เนื่องจากมันหนาและหนัก แถมยังกินไฟเกินกว่าจะนำไปใส่ในสมาร์ทโฟนหรือแท็บเล็ต นอกจากนี้ยังเป็นเรื่องยากที่จะบีบเอาจุดพิกเซลจำนวนมากใส่ลงไปในจอ plasma ที่มีขนาดเล็กทำให้อุปกรณ์นั้นจะพบกับปัญหาความละเอียดต่ำในที่สุด ซึ่งในผิวด้านบนของเทคโนโลยี plasma จะมีช่องว่างระหว่างจุดพิกเซลซึ่งปกติแล้วผู้ใช้งานจะมองไม่เห็นช่องว่างนี้เมื่อนั่งห่างออกไป 10 ฟุตจากหน้าจอทีวีขนาดใหญ่ แต่ถ้าเป็นบนเครื่องแล็ปท็อปหรือ พีซี มันสามารถตรวจพบได้อย่างแน่นอน

วิธีการทำงาน: จอ plasma ประกอบขึ้นจากแผ่นแก้วสองชุดวางชิดกัน ช่องว่างนี้จะถูกแบ่งออกเป็นเซลล์แสงกว้าง 100-200 ไมครอน มีชั้นผนังกั้นไว้ โดยใช้ขั้วไฟฟ้าในแนวกระจกคอยควบคุมตำแหน่งของเซลล์เหล่านั้น แต่ละเซลล์จะบรรจุก๊าซที่ผสมระหว่างก๊าซซีนอนและก๊าซเฉื่อยอื่นๆ กลไกการทำงานของจอภาพพลาสมา จะมีการเรืองแสงขึ้นเองเหมือนการทำงานของหลอดไฟฟลูออเรสเซนต์ กล่าวคือ ก๊าซในเซลล์เหล่านี้เมื่อถูกกระตุ้นด้วยแรงดันไฟฟ้าจะเกิดการไอออนไนซ์ขึ้นทำให้ก๊าซแตกประจุและปล่อยแสงอุลตราไวโอเล็ตออกมา สารเรืองแสงจะดูดซับอุลตราไวโอเล็ตและสร้างสีที่มองเห็นได้ด้วยตา ทำให้เรามองเห็นเป็นภาพได้

จอแสดงผลแบบดิจิตอลที่ใช้อุปกรณ์สมาร์ทโฟน
OLED (Organic Light-Emitting Diode) ไดโอดเปล่งแสงชีวภาพเป็นเทคโนโลยีที่ถูกนำมาใช้ในการแสดงผลแบบดิจิตอล ผู้ใช้มักจะพบ OLED ที่มีชื่อเรียกในการตลาดว่า AMOLED ซึ่ง "AM" มาจากคำว่า Active Matrix
จอแสดงภาพแบบ OLED นั้นแบ่งตามชนิดได้ 2 ประเภทคือ
- Passive matrix OLED Displays (PMOLED) มักพบในจอ PDA แบบเก่าและเครื่องเล่น MP3 ขนาดเล็ก จอมือถือใหม่ๆ มักจะใช้อีกแบบหนึ่งมากกว่า
- Active matrix OLED Displays (AMOLED) ถูกนำไปใช้ในสมาร์ทโฟนและแท็บเล็ตในปัจจุบันหลายๆ รุ่น ภายในมีลักษณะเป็นแผ่นฟิล์มบาง มีวงจรในตัวเอง สามารถควบคุมการเกิดภาพได้เองภายในชั้นฟิล์ม
AMOLED
ข้อดีคือ มีความคมชัดมาก ให้สีสันสดใส แสดงผลสีดำได้คมชัด มีเวลาตอบสนองที่รวดเร็ว มีองศาในการมองที่กว้าง และประหยัดพลังงานโดยใช้พลังงานน้อยกว่าแบบแรกและยังสามารถขยายให้มีขนาดใหญ่ได้ จึงถูกนำไปใช้ทำจอวิดีโอ คอมพิวเตอร์ ทีวีขนาดใหญ่ หรอป้ายโฆษณาขนาดใหญ่ด้วย
ข้อเสียคือ ค่าใช้จ่ายมีราคาแพงกว่าจอ LCD หรือ plasma และยังมีปัญหากับสีฟ้าอยู่บ่อยครั้ง ซึ่งเมื่อใช้งานไปนานๆ ไดโอดสีน้ำเงินจะมีประสิทธิภาพน้อยลง แต่ก็ได้รับการแก้ไขให้ดีขึ้นเรื่อยๆ ใน AMOLED รุ่นล่าสุดในปัจจุบัน ความสมดุลของสีในการใช้งานระยะยาวยังคงเป็นสิ่งที่ท้าทายผู้ผลิต และที่ควรรู้ไว้ก็คือจอแบบ AMOLED จะกินไฟมากกว่า LCD เมื่อต้องแสดงผลสีขาว (ซึ่งหน้าเว็บปกติหรือโปรแกรมประยุกต์ส่วนใหญ่มักจะมีสีขาว จึงไม่น่าแปลกใจที่แบตจะหมดไว)
Super AMOLED และ Super AMOLED Plus เป็นชื่อในการตลาดสำหรับการพัฒนามาตรฐานเทคโนโลยี OLED ซึ่งอาจมีการเปลี่ยนแปลงรูปแบบที่แตกต่างกันของสีแดง สีฟ้า สีเขียว หรือ subpixels หรือ การเพิ่มความไวต่อการสัมผัส แต่อย่างไรก็ตามยังคงอยู่บนพื้นฐานของ OLED อยู่ดี

LCD (Liquid Crystal Displays) หรือจอแบบแอลซีดี มักถูกใช้ทำเป็นจอของ HDTV หลายๆ รุ่น รวมถึงจอภาพของเครื่องคอมพิวเตอร์ โน็ตบุ๊ค แท็บเล็ตและมือถือด้วย ซึ่งเทคโนโลยีนี้ได้รับการปรับปรุงอย่างมากมายในช่วงหลายๆ ปีนี้ ขอกล่าวถึงรูปแบบของ LCD ที่สำคัญๆ 3 แบบ ได้แก่ LCD twisted nemetic (TN), LCD In-Plane Swiching (IPS) และ LCD patterned verical alignment (VA)
- LCD: Twisted Nematic (TN หรือ TN-Film) เป็นจอแสดงผลที่มีราคาไม่แพงและง่ายต่อการผลิต มีการตอบสนองที่ค่อนข้างรวดเร็ว แต่ก็ยังไม่ใกล้เคียงกับ OLED หรือ plasma ซึ่งเวลาตอบสนองที่รวดเร็วช่วยลดการเบลอเมื่อวัตถุเคลื่อนที่อย่างรวดเร็วในจอ และมีอัตรารีเฟรชที่สูงซึ่งเป็นสิ่งที่จำเป็นสำหรับการแสดงผลรูปแบบ 3D น่าเสียดายที่ TN ให้คุณภาพต่ำที่สุดเมื่อมองโดยรวม เพราะมีช่วงของสีที่แคบ โดยแต่ละ subpixel จะมีสีแดง สีเขียว สีน้ำเงินเพียง 64 เฉดสี เท่านั้นเอง หากไม่สามารถแสดงผลสีที่ได้รับมาก็จะมีกระบวนการ "dithering" หรือการดึงจุดพิกเซลที่อยู่ติดกันให้ไล่สีใกล้เคียงกับข้อมูลมากที่สุด TN มีองศาในการมองไม่ค่อยดี หากมองจากด้านข้างสีอาจจะเลื่อนไปบ้าง หากดูจากด้านล่างมักจะมืด หากดูจากด้านบนมันจะเห็นลางๆ ซึ่งสามารถไปพิสูจน์ได้จากเครื่องแล็บท็อปหลายๆ รุ่น สาเหตุมาจากเทคโนโลยี LCD TN นั้นมีการบิดของแสง (polarized) ผ่านตัวกรองหลายชั้น ทำให้แสง (สี) ที่ได้ออกมามีมุมมองที่เห็นชัดเจนเพียงแค่ด้านเดียว (มองตรงๆ)

- LCD: In-Plane Switching (IPS) Hitachi พัฒนาเทคโนโลยี IPS มาตั้งแต่ปี 1996 เพื่อต่อสู้กับปัญหาเครื่องซักผ้าที่มองไม่ค่อยเห็นแผงควบคุม ซึ่งตอนนั้นเป็นจอ LCD TN ที่ยังคงพบอยู่ในปัจจุบัน และโดนต่อว่าเรื่องมุมมองที่จำกัดเกินไป ตั้งแต่นั้นมาก็มีการปรับแต่งและปรับปรุงวิธีการใหม่ขึ้นเช่นซูเปอร์ IPS (S-IPS) แอดวานซ์ ซูเปอร์ IPS (AS-IPS) และ IPS Pro วันนี้จอแบบ LCD IPS ได้พัฒนาไปหลายสายพันธุ์แต่ยังคงใช้ชื่อเรียกกันว่า IPS ซึ่งปัจจุบัน LG กลายเป็นผู้ผลิตจอ IPS ที่ใช้บนอุปกรณ์ส่วนใหญ่ที่โฆษณาว่ามีหน้าจอสัมผัสแบบ IPS หน้าจอแบบ IPS มีข้อดีที่สำคัญหลายๆ อย่างที่เอามาจากหน้าจอแบบ TN เช่นผลิตได้ไม่ยากและมีขนาดแพงกว่าจอแบบ TN เล็กน้อยเท่านั้น ซึ่ง subpixel สีแดง สีเขียว สีฟ้า สามารถแสดงสีได้ชนิดละ 8 บิต (256 ระดับ) และเพิ่มเติมความสว่างให้ชัดเจนมากขึ้น ทำให้ไม่ต้องไปใช้เทคนิคการไล่สีให้ขัดใจด้วยช่วงสีที่กว้างเพียงพอ ทำให้บรรดานักถ่ายภาพ ศิลปิน โปรดปรานจอแบบนี้อย่างมาก และเครื่อง PC ชั้นนำจะมีจอแบบ IPS สำหรับนักถ่ายภาพ นักออกแบบ และยังถูกนำไปใช้งานการพิมพ์และงานอื่นๆ มากมาย ด้วยองศาในการมองที่กว้างมาก ผู้ใช้จะเห็นสีที่เหมาะสมและคมชัดแม้ว่ามองจากมุมไหนก็ตาม ข้อดีนี้ทำให้จอ IPS นำไปใช้ในสมาร์ทโฟนและแท็บเล็ตอย่างเช่น iPhone 4, iPhone 4S, iPad 2, new iPad, Amazon Kindle Fire และ Asus Eee Pad Transformer Prime เหล่านี้เป็นเพียงแค่บางส่วนเท่านั้นที่ใช้งานจอ IPS แต่ก็ใช่ว่าจะมีข้อดีเพียงอย่างเดียว โดยทั่วไปแล้วจอ IPS จะมีสีไม่สดใส่เท่าจอแบบ TN (หากมองตรงๆ) และจอ IPS ก็ยังทำอัตรา refresh ได้ไม่ค่อยดีนักเมื่อเทียบกับแบบ TN ซึ่งคุณสมบัติดังกล่าวเป็นสิ่งจำเป็นมากที่สุดสำหรับการแสดงผลในแบบ 3D ทำให้กราฟิกที่เคลื่อนไหวอย่างรวดเร็วในบางครั้งอาจจะมีสีผิดเพี้ยนหลุดออกมาให้เห็นบ้าง แต่จอแบบ IPS ก็ได้ถูกพัฒนาอย่างต่อเนื่องเพื่อลดปัญหาดังกล่าว แต่นั่นก็ทำให้มีราคาแพงขึ้นตามเช่นกัน

- LCD: Vertically Aligned (VA) เป็นจอชนิดหนึ่งที่อยู่ระหว่าง IPS (ช้าแต่คุณภาพสูง) และ TN (สว่าง ความเร็วสูง แต่มีคุณภาพต่ำ) จอแบบ VA สามารถแสดงความสว่างได้ 8 บิทต่อ subpixel แต่ไม่มีความกว้างของสีเยอะเท่าแบบ IPS พูดง่ายๆ ก็คืออยู่กึ่งกลางระหว่างจอ LCD สองแบบแรก จอแบบ LCD VA ถูกแบ่งย่อยอีกเป็นหลายชนิด แต่โดยภาพรวมคือให้ภาพสีดำที่ดำมืดสนิทและมีอัตราส่วนความคมชัดที่ดีมาก

คำที่เกี่ยวข้องที่มักพบบ่อยๆ
เชื่อว่าคนจำนวนมากจะสับสนกับตัวย่อ และชื่อต่างๆ เมื่ออ่านรายละเอียดเกี่ยวกับการแสดงผลแบบดิจิตอล ศัพท์เทคนิคจำนวนมากถูกตั้งขึ้นเพื่อใช้ในการตลาด ด้านล่างนี้เป็นคำอธิบายสั้นๆ ให้เข้าใจตรงกันมากขึ้น
LED (light-emitting diode) : คือชนิดของไฟที่อยู่เบื้องหลังของจอ LCD เป็น 1 ใน 2 ประเภทที่สำคัญ ไฟประเภทแรกคือ CCFL (cold cathode flourescent lamp) ใช้เทคโนโลยีเช่นเดียวกับหลอดไฟนีออนภายในบ้าน บางและแบน ไฟอีกประเภทคือ LED (light-emitting diode) ซึ่งประเภทนี้ทำให้จอทีวีมีช่วงสีที่กว้างขึ้น ยืดอายุการใช้งาน และใช้พลังงานต่ำ ทีวีบางรุ่นมี LEDs เฉพาะแนวขอบ (ถูกเรียกทางการตลาดว่า edge-lit LED) แต่ไม่ค่อยได้รับความนิยม
TFT : (thin-film transister) ทรานซิสเตอร์ที่มีฟิล์มบางเป็นสารตั้งต้น คล้ายแก้ว ถูกเคลือบด้วยแผ่นฟิล์มบางๆ ของโลหะซิลิคอนหรือพลาสติก มักถูกนำไปใช้คู่กับหน้าจอ LCD ของสมาร์ทโฟน เพื่อขับเซลล์ของ LCD ออกมา โดยถูกออกแบบให้มีแผ่นฟิล์มขนาดใหญ่ภายในมีทรานซิสเตอร์ขนาดเล็กและตัวเก็บประจุ ปัจจุบันจอแบบ AMOLED และ จอ LCD ส่วนใหญ่จะมี TFT เป็นส่วนประกอบ
Active matrix : เป็นระบบการควบคุม subpixel (จุดพิกเซลย่อย) ของทรานซิสเตอร์แต่ละชุดและตัวเก็บประจุ (เช่นใน TFT) จะช่วยให้ควบคุมแรงดันได้แม่นยำมากขึ้นและมีการเปลี่ยนแปลงกระแสไฟเร็วกว่าเทคโนโลยีแบบ passive-matrix (เกือบทั้งหมดของจอแสดงผลดิจิตอลในปัจจุบันเป็นแบบ active matrix)
Passive matrix : เทคโนโลยีช่วยควบคุมแรงดันไฟฟ้าของแต่ละ subpixels ด้วยรูปแบบตารางที่เรียบง่ายของวัสดุที่เป็นสื่อตัวนำไฟฟ้า ไม่ค่อยพบเห็นเทคโนโลยีนี้ในจอ LCD ปัจจุบันแล้วเนื่องจากราคาของ TFT ได้ถูกลงมากและมีคุณภาพดีขึ้น ซึ่ง Passive matrix มีความแม่นยำและการตอบสนองของพิกเซลน้อยกว่าแบบ Active matrix
การจัดเรียง subpixel แบบมาตรฐาน ประกอบไปด้วยจุดพิกเซลสีแดง สีเขียว และสีน้ำเงิน บนจอแสดงผลดิจิตอลทั้งหมด จะประกอบไปด้วยจุดพิกเซลหลายๆ จุดเรียงกันอยู่บนหน้าจอ และภายในจุดพิกเซลจะมี subpixels ซึ่งโดยปกติจะประกอบด้วยสีแดง สีเขียว และสีฟ้า จากรูปแสดงการเปลี่ยนแปลงความสว่างของ subpixel ทั้งสามสีในการผลิตเฉดสีต่างๆ ออกมา ที่เราไม่เห็นเพราะว่า subpixels มีขนาดเล็กเกินไปที่จะมองด้วยตาเปล่า เราสามารถมองเห็นการผสมสีของ subpixel ออกมาเป็นสีผสมสีหนึ่ง ซึ่งหน้าจอแสดงผลบางอย่างอาจจะมี subpixel ที่สี่ ซึ่งใช้แสดงสีขาวหรือสีเหลือง แต่ก็พบได้ยาก

การจัดวาง subpixel แบบ PenTile ถูกเปิดเผยขึ้นครั้งแรกผ่านสมาร์ทโฟน Google Nexus One ซึ่งใช้จอแสดงผลแบบ AMOLED และมีการเรียงตัวของ subpixel สีแดง เขียว น้ำเงิน ที่ต่างจากปกติที่มักจะยาวเท่าๆ กันและเรียงต่อกันเป็นสี่เหลี่ยมผืนผ้า แต่รูปแบบการเรียง subpixel แบบ PenTile จะมี subpixel ที่มีขนาดต่างกัน และมีจำนวนน้อยกว่าแบบปกติ โดยทำงานร่วมกับตัวควบคุมการแสดงผลแบบพิเศษ ซึ่งเป้าหมายก็คือการผลิตจุดพิกเซลจำนวนมากด้วยจำนวน subpixel ที่น้อยลง

การกำหนดความละเอียดจอแสดงผลแบบ Pentile นำไปสู่การโต้เถียงอย่างรุนแรง บ้างก็ว่าเป็นเทคโนโลยีที่อาศัย subpixels ของจุดข้างเคียงมาช่วยแสดงผลให้จุดพิกเซลนั้นแสดงสีได้ชัดขึ้น อย่างไรก็ตามในตอนนี้ PenTile ได้กลายเป็นเครื่องหมายการค้าของ Samsung ไปเรียบร้อยแล้ว