ฉบับที่แล้วได้พูดถึงหลักการ การแสดงภาพของสื่อแสดงภาพแบบต่างๆ ได้แก่
- CRT
- LCD
- PDP
- Quantum-Dot
ใครยังไม่ได้ได้อ่าน ลองหาอ่านได้ตามนิตยสารฉบับเดือนที่แล้ว เผื่อจะได้พอทราบแนวคิดพื้นฐานการออกแบบจอภาพตั้งแต่แรกๆ ส่วนฉบับนี้ก็จะมาต่อในเรื่องเทคโนโลยีของการแสดงภาพในแบบอื่นๆที่เหลือซึ่งได้แก่
- OLED
- LCoS
- DLP
- Laser
มาเริ่มกันจากเทคโนโลยีใหม่อีกตัวที่เริ่มคุ้นเคยชื่อกันแล้วตามโฆษณาขายจอทีวีว่าOLED ซึ่งชื่อเต็มๆของมันคือ Organic Light-Emitting Diode หรือชื่ออย่างเป็นทางการของมันจะเรียกสั้นๆว่าOEL(organic electro-luminescent)แต่ในชีวิตจริงเรามักจะคุ้นกับO-L-E-Dเสียมากกว่า
หลักการคร่าวๆก็คือจะใช้เทคโนโลยีที่สารอินทรีย์จะเปล่งแสงได้เองเมื่อรับพลังงานไฟฟ้าเข้าไป(organic light-emitting diode technology) ดังนั้นเทคโนโลยีนี้จึงไม่ต้องการพึ่งพาไฟด้านหลัง(backlighting)เหมือนเทคโนโลยีอื่นๆ ซึ่งก็จะคล้ายๆกับจอพลาสมาที่ไม่ต้องการแสงจากทางด้านหลังเหมือนกันเพราะแต่ละpexelสามารถเปล่งแสงได้ด้วยตัวของมันเอง มันจึงทำให้จอOLEDนี้มีความดำที่ดีเนื่องจากเมื่อไม่ต้องใช้pixelไหนก็สามารถปิดกระแสไฟตรงนั้นได้เลยทำให้ไม่มีแสงออกมา เพราะบางทีการใช้ไฟที่ส่องมาจากด้านหลังอาจมีแสงเล็ดลอดออกมาได้ถึงแม้จะทำการปิดpixelนั้นๆแล้ว ดังนั้นจอOLEDมันจึงมีcontrast ratiosที่สูงมากทำให้ภาพมีความสวยงาม
นอกจากนี้แล้วมันยังทำให้การตอบสนอง(response rate)ของจอประเภทนี้ทำได้รวดเร็ว สีสันมีความแม่นยำสูง ข้อดีอีกอย่างคือสามารถทำจอOLEDได้บางมากๆเนื่องจากตัวโครงสร้างของวัสดุอินทรีย์ที่ใช้มีโมเลกุลขนาดเล็กมาก(OLEDs,AMOLEDs) มีความหนาแค่ประมาณ 100-500นาโนเมตร คิดง่ายๆก็บางกว่าเส้นผมมนุษย์หลายร้อยเท่า มันจึงพัฒนาเพื่อทำเป็นจอที่มีความบางระดับแผ่นฟิล์ม สามารถดัดโคงงอได้ หรือทำเป็นจอบางๆใสๆเหมือนในหนังที่เราเห็นบ่อยๆว่าเวลาจะแสดงความทันสมัยเขาจะใช้จอแบบใสๆกัน ในปัจจุบันเทคโนโลยีOLEDนี้ได้เริ่มนำมาใช้มากขึ้นในการทำจอที่มีสีสันในขนาดเล็กๆเช่นในหน้าจอวิทยุติดรถยนต์ หน้าจอกล้องดิจิตอล หน้าจอโทรศํพท์มือถือเป็นต้น เพราะนอกเหนือจากข้อดีข้างต้นแล้วมันยังกินไฟน้อย สามารถให้มุมของการมองที่กว้าง(wide viewing angle)อีกด้วย
แต่ไม่ใช่ว่าOLEDจะดีไปเสียหมด มันก็ยังมีปัญหาสำหรับโทคโนโลยีนี้อยู่โดยเฉพาะในเรื่องของ OLEDสีน้ำเงินที่มีอายุการใช้งานน้อยแค่ประมาณพันกว่าชั่วโมงเท่านั้นในขณะที่ OLEDสีแดงและสีเขียวมีอายุการใช้งานยาวนานถึง 10,000-40,000ชั่วโมงกันเลยทีเดียว มันจึงส่งผลให้อายุการใช้งานของจอประเภทนี้สั้น และจะมีปัญหาเรื่องความสมดุลย์ของสีเมื่อเริ่มใช้งานยาวนานมากขึ้น ส่วนตัวสารอินทรีย์ของOLEDก็สามารถถูกทำลายได้ง่ายเมื่อสัมผัสกับความชื้น นอกเหนือจากนี้ก็อาจจะเจอปัญหาเรื่องภาพค้างเนื่องจากเปิดภาพเดิมทิ้งไว้เป็นเวลานานๆ(screen burn in)เช่นเดียวกับจอพลาสมาอย่างที่กล่าวไว้แล้วเหมือนกัน ซึ่งก็ต้องตามดูต่อไปว่าปัญหาเหล่านี้จะสามารถแก้ไขได้ในระดับไหนในอนาคตเมื่อนำมาใช้ในอุตสาหกรรมมากขึ้นและมีราคาต้นทุนการผลิตที่ถูกลง และที่สำคัญอีกนานแค่ไหน…..
ต่อมาคือเทคโนโลยีDLP หรือชื่อเต็มๆDigial Light Processing เชื่อว่าแทบทุกคนที่คลุกคลีอยู่กับHome theaterต้องคุ้นเคยกับเทคโนโลยีนี้ไม่มากก็น้อยเพราะเป็นเทคโนโลยีที่ใช้ในจอโปรเจคเตอร์และทีวีมาร่วมสิบปีแล้ว เป็นการพัฒนาของบริษัทTexas Instruments(TI) ภายใต้การผลิตของDr.Larry Hornbeckตั้งแต่ปี1987 โดยใช้เทคโนโลยีที่เป็นdigitalทั้งหมด และน่าจะเป็นnanotechnologyตัวแรกที่ใช้ในอุตสาหกรรมการแสดงภาพ หัวใจของมันก็คือตัวchipที่เรียกว่าDMD ที่มีขนาดใหญ่เท่ากับนิ้วหัวแม่มือแต่เชื่อไหมครับว่าเจ้าตัวchipนี้บรรจุกระจกขนาดเล็กๆที่บิดไปมาได้มากกว่า2ล้านชิ้นอยู่ในนั้น(ที่ความละเอียดระดับ1080p) โดยขนาดของกระจกแต่ละชิ้นจะเท่ากับ16×16ไมครอน
นึกภาพง่ายๆก็ประมาณหนึ่งในห้าของความหนาของเส้นผมเราลองดูภาพที่เทียบกับขามดดูสิครับ โอ้แม่เจ้านึกไม่ออกเลยว่าผลิตกันมาได้อย่างไรเรียกได้ว่าใช้เทคโนโลยีวิศวกรรมขั้นสูงมากในการผลิตเลย และนับตั้งแต่ปี1996เป็นต้นมาทาง TI ได้ขายเจ้าchipนี้ที่อยู่ในเครื่องฉายภาพแบบต่างๆไปมากกว่าแปดล้านเครื่องแล้ว
หลักการทำงานของมันก็คือเมื่อสัญญาณdigital videoส่งมาที่chipว่าจะให้เปิดหรือปิดแสงตรงpixelนั้นๆ ตัวกระจกชิ้นเล็กๆที่อยู่บนchipก็จะถูกสั่งให้เปิดแสงโดยการหมุนให้กระจกสะท้อนแสงออกไปยังเลนส์ แต่ถ้าถูกสั่งให้ปิดแสงตัวกระจกก็หันหมุนให้แสงไปกระทบที่ตัวดูดซับแสงแทน(light absorber) โดยการหมุนของกระจกนี้จะหมุนกลับไปมาหลายหมื่นครั้งต่อวินาทีทีเดียว ส่วนแสงที่จะมากระทบกับกระจกจะมาจากหลอดไฟแล้วผ่านวงล้อสี ที่มีสีแดง เขียว น้ำเงินและขาว หรือบางทีอาจจะมีถึงเจ็ดสีเลย เพื่อเลือกเอาสีใดสีหนึ่งตกลงไปบนกระจกสะท้อนแสง เมื่อDMDชิปมีการบิดของกระจกสัมพันธ์กับการหมุนของวงล้อที่มีความเร็วระดับหลายพันรอบต่อนาทีก็จะทำให้เกิดแสงที่ต้องการในpixelนั้นๆซึ่งหลักการนี้เป็นหลักการของSingle Chip DLP
แต่มีอีกแบบหนึ่งที่เราเรียกกันว่า Three Chip DLPที่หลักการจะต่างกับSingle Chip DLPโดย ตัวThree Chipจะไม่มีการใช้วงล้อสีเลย แต่จะใช้prismเพื่อแยกแสงออกเป็นสีพื้นฐานสามสีคือแดง เขียวและน้ำเงิน และแสงในแต่ละสีจะถูกส่งไปยังDLP Chipของตัวเอง แล้วแต่ละchipก็จะทำการประมวลผลของแสงแต่ละสีแยกกันเลย แล้วนำเอาแสงแต่ละสีมารวมกันเพื่อส่งผ่านตัวเลนส์สู่จอภาพต่อไป
จากหลักการของThree Chip DLPจะเห็นได้ว่าไม่ต้องการในส่วนของวงล้อสีที่หมุน ทำให้ภาพที่ออกมามีความแน่นอนและคุณภาพมากกว่าSingle Chip DLP ที่การใช้วงล้อสีหมุนจะทำให้เกิดRainbow effectหรือแสงสีต่างๆหลุดออกมาได้ถ้าวงล้อสีกับการหมุนของกระจกในDMDชิปไม่สัมพันธ์กัน แต่ในปัจจุบันได้มีการพัฒนาแบบต่างๆเพื่อลดRainbow effectลง ทั้งปรับความเร็วการหมุน เพิ่มจำนวนสีบนวงล้อ ก็แทบจะเห็นRainbow effectน้อยลงมาก หรือจะเห็นได้แค่ในคนบางคนเท่านั้น แต่ที่เลี่ยงไม่ได้ก็คือการที่เราจ้องภาพที่เกิดจากการหมุนของวงล้อมากๆจะทำให้เกิดอาการล้าที่สายตาหรือปวดตาได้ง่าย ส่วนข้อเสียอื่นๆเล็กน้อยก็คืออาจจะเห็นScreen door effectหรือเห็นเป็นตารางของpixelได้บ้างในรุ่นที่ออกแบบมาไม่ดี แต่ข้อดีของSingle Chip DLPก็คือจะให้ภาพที่คม สดใสเพราะอาศัยการสะท้อนของกระจกเลย แถมราคาในปัจจุบันไม่แพงมากเนื่องจากมีความนิยมใช้กันมากขึ้น ซึ่งจะต่างจากThree chip DLPที่จะมีราคาแพงมากอย่างในปัจจุบันถ้าที่ความละเอียดระดับ1080p ราคาของThree chip DLPนี่ราคาว่ากันเป็นหลักล้านบาทเลยทีเดียว แต่เท่าที่ผมเคยดูภาพมาต้องบอกว่าภาพที่ได้จากThree chip DLPนี่ถือว่าเทพมาก เนื่องจากเป็นการสะท้อนแสงของกระจกโดยแสงจะผ่านchipในแต่ละสีของใครของมันเลย ภาพจึงมีความแน่นอนมาก มีความสวยงาม คุณภาพดี มีความคมชัดสูง และ ที่สำคัญไม่มีrainbow effectเพราะไม่มีส่วนใดของเครื่องที่เคลื่อนไหว ทำให้เวลาดูภาพไม่เกิดอาการล้าสายตาเหมือนกับSingle chip DLP
มาถึงอีกตัวที่มาใหม่ก็คือ DLP Laser Technology ได้ถูกเปิดตัวใช้เพื่อเป็นจอแสดงภาพเมื่อปี2006 ลักษณะการใช้งานก็เหมือนกับthree chip DLP โดยที่แสงแม่สีแต่ละสีจะมาจากแสงlaserผ่านDMD chipแต่ละตัว ไม่ต้องมีการใช้วงล้อสีแต่อย่างใด
แต่ปัญหาใหญ่ของการใช้แสงlaserเพื่อเป็นแหล่งกำเนิดแสงสำหรับDLP ก็คือลำแสงlaser สีน้ำเงินและเขียวแท้ๆ ยังไม่สามารถผลิตออกมาได้ตรงๆเนื่องจากความยากในการผลิตที่ต้องหาแหล่งpowerมหาศาลในอุณหภูมิห้องปกติ และปัญหาเรื่องอายุการใช้งาน ดังนั้นจึงต้องอาศัยการเริ่มต้นจากแสงlaserสีแดงแล้วทำการเปลี่ยนคลื่นความถี่ของมันเพื่อแปลงให้มันกลายเป็นแสงสีเขียวและน้ำเงิน แต่อย่างไรก็ตามก็ยังถือว่าแสงจากlaserให้ความกว้างของเฉดสีที่ดี และเที่ยงตรง และถ้าไม่นับว่าเครื่องจะมีอุณหภูมิสูงแล้ว laserถือว่าเป็นการใช้พลังงานที่คุ้มค่าเมื่อเทียบกับแสงที่ออกมากับพลังงานที่ใช้ไป อายุการใช้งานของLight sourceก็ยาวนาน
เมื่อพูดถึงเทคโนโลยีDLPในปัจจุบันเราก็อาจจะไม่ได้ตื่นเต้นเท่าไร่เพราะก็เห็นได้โดยทั่วไปในเครื่องprojector หรือทีวีในระดับราคาที่ไม่แพงมากนัก แต่รู้ไหมครับว่าเทคโนโลยีDLPนี้เป็นเทคโนโลยีที่เปลี่ยนการชมภาพยนต์ในโรงภาพยนต์ครั้งใหญ่ของโลกและการผลิตภาพยนต์ของอุตสาหกรรมภาพยนต์ในช่วงไม่กี่สิบปีมานี้ ลองมาฟังความยิ่งใหญ่ของเทคโนโลยีนี้กันดู อย่างที่ผมกล่าวไว้เมื่อย่อหน้าก่อนนี้ว่าผู้ประดิษฐ์คิดค้นเทคโนโลยีนี้คือ Dr.Larry Hornbeck วิศวกรที่ทำงานให้กับTexas Instruments(TI) ซึ่งในงานประกาศผลรางวัลOscarล่าสุดครั้งที่87 ในปี2015 เขาได้รับรางวัลออสการ์ในด้านวิทยาศาสต์และเทคโนโลยี(Academy Awards of Merit®, Scientific and Technical Achievement)
Dr.Hornbeckได้เดินขึ้นpodiumบนเวทีออสการ์พร้อมชู DMD chipขนาดเท่าแสตมป์ที่เขาประดิษฐ์ขึ้นและก็พูดว่า”ไม่น่าเชื่อเลยว่ามันมีกระจกแบบดิจิตอลเล็กๆอยู่ถึง8ล้านชิ้นอยู่บนตัวนี้ แล้วใครจะคิดอีกว่าสิ่งประดิษฐ์นี้จะเปลี่ยนโลกของการชมภาพยนต์ไป” ที่เขากล่าวเช่นนี้ก็เพราะว่าสิ่งประดิษฐ์ของเขามีผลต่อการเปลี่ยนแปลงอย่างมากในการผลิต การจำหน่าย และการรับชมของอุตสาหกรรมภาพยนต์ที่เปลี่ยนจากการใช้ฟิล์ม35-mm มาเป็นระบบdigital cinemaและใช้DMDchip ในปัจจุบันนี้นับได้ว่าเกือบทั่วโลกแล้วที่เปลี่ยนจากระบบฟิล์มเป็นระบบdigital ซึ่งในโรงdigital cinemaมากกว่าแปดในสิบโรงจะพบว่าใช้ระบบDLP Cinema technology ที่เป็นอย่างนี้ก็เพราะDLP Cinema technology ให้ภาพที่สว่าง สีสันสดใสเมื่อเทียบกับฟิล์ม 35-mmแบบเดิม ทั้งยังง่ายต่อสตูดิโอในการจัดเก็บ จัดจำหน่ายจ่ายแจกไปยังโรงภาพยนต์ต่างๆ ส่วนผู้ชมก็จะได้รับประสบการณ์การรับชมที่ใกล้เคียงกับที่ผู้สร้างได้ตั้งใจสร้างสรรค์ผลงานมากขึ้น
Dr.Larry Hornbeckเล่าให้ฟังว่าเขาได้ความคิดนี้ตอนเขากำลังขับรถปิ๊กอัพ Chevyไปตามถนนช่วงปี ค.ศ.1977 เขาได้สังเกตุเห็นแสงสะท้อนจากกระจกที่ประตูมันเปิด-ปิด ทำให้เกิดแสงสะท้อนที่เปิดปิดไปมา และเมื่อเขานั่งชมฟุตบอลอยู่บนสเตเดียมเขาก็ได้สังเกตุเห็นแฟนฟุตบอลหมุนflash cardsไปมาทำให้เกิดแสงสะท้อนที่เปิดๆปิดๆ Dr.Hornbeckบอกว่าเวลาที่เขาค้นพบนั้นความรู้สึกของเขามันช่าง”EUREKA”มาก จนเขาได้นำความคิดนี้ไปปรึกษากับทีมวิศวกรของTexas Instruments และจึงเริ่มมีการพัฒนาDMD chipตั้งแต่บัดนั้นเป็นต้นมา ซึ่งการพัฒนาในช่วงแรกๆนั้นมันท้าทายและยากลำบากมากเนื่องจากเทคโนโลยีในด้านการผลิตยังไม่สามารถทำงานชิ้นเล็กๆ และต้องการความแม่นยำสูงระดับนี้ได้ จนกระทั่งเมื่อปี ค.ศ.1987 Texas Instrumentsจึงสามารถพัฒนา DMDออกมาเป็น DLP chipที่เรารู้จักได้ในที่สุด หลังจากนั้นก็มีการพัฒนาปรับปรุงมาเรื่อยๆจนถึงปัจจุบัน และล่าสุดที่งานCEDIA 2015ที่ Dallas ทางTexas Instrumentได้นำ 4K DMD chipที่ยังเป็นตัวต้นแบบเอาใส่ไว้ในกล่องอลูมิเนียมธรรมดามาแสดง โดยที่ยังเป็นsingle-chip projectorsอยู่ส่วนตัว 3-chip designกำลังอยู่ในช่วงพัฒนาเนื่องจากติดที่ความยุ่งยากในเรื่องการเรียงsubpixel แต่แค่เป็นตัวsingle-chip คนที่ไปชมงานแล้วได้ดู chipตัวใหม่ของTI ล้วนแต่บอกว่าให้ภาพที่สว่าง คมชัด สีสันสวยงาม ตามแบบฉบับของDLPเลยทีเดียว
เทคโนโลยีสุดท้ายที่จะพูดถึงก็คือ LCoS หรือ Liquid Crystal on Silicon โดยเทคโนโลยีนี้เกิดจากการประยุกต์เอาเทคโนโลยีของLCDและDLP เพื่อเอาข้อดีของทั้งLCD และ DLPมาใช้ ซึ่งหลายๆบริษัทได้นำเทคโนโลยีนี้ไปใช้กับผลิตภัณฑ์แสดงภาพของตัวเองและเรียกชื่อแบบต่างๆกันไปเช่นD-ILAหรือHD-ILA
หลักการคร่าวๆก็คือLCoSประกอบไปด้วยชั้นของliquid crystal(เทคโนโลยีของLCD) ที่วางไว้บนวัสดุที่มีการสะท้อนแสงสูง(เทคโนโลยีreflectiveของDLP) ส่วนด้านล่างจะเป็นวงจรอิเล็คโทรนิคที่ใช้เพื่อกระตุ้นPixel โดยทั่วไปLCoS chipจะใช้3chipแยกจากกันในแต่ละแม่สีหลัก แล้วค่อยเอาแสงมารวมกันผ่านเลนส์ไปยังจอภาพ ข้อดีของจอภาพแบบLCoSก็คือให้สีที่สวยงาม, มีcontrast ratiosสูง, มีช่องว่างระหว่างpixelsน้อยทำให้ไม่มีscreen door effect และมีความเร็วของpixelในการแสดงภาพสูง(response times)ทำให้ได้ภาพที่มีการเคลื่อนไหวได้smoothใกล้เคียงจากฟิล์มภาพยนต์ อย่างไรก็ตามอาจจะมีบ้างในจอLCoSที่คุณไม่ดีเท่าไหร่ที่พบว่ามีการค้างของภาพ(image lag)เมื่อเจอกับฉากที่มีวัตถุเคลื่อนไหวเร็วๆเช่นในฉากระเบิดหรือเล่นกีฬา ส่วนปัญหาเรื่องburn inที่เป็นภาพค้างติดหน้าจอก็ไม่ค่อยเจอซักเท่าไร่ ดังนั้นจะเห็นได้ว่าข้อดีเหล่านี้ของจอภาพLCoSได้มาจากการเอาข้อดีของDLPและLCDมารวมกัน ส่วนข้อเสียของจอLCoSก็มีเหมือนกันคือ Contrast ratioที่โฆษณาไว้ก็จะแตกต่างกันไปตามแต่ละบริษัท และบางทีบางบริษัทก็จะเอาค่าContrast ratioที่เป็นDynamic contrast ratioซึ่งได้มีการลดขนาดรูรับแสงของเครื่องตามความสว่างของภาพปรากฏ ทำให้แสงที่ออกมาน้อยในฉากมืดแต่ไม่ได้เป็นค่าnative contrast ratioจริงๆ ค่าจะมากเกินค่าContrast ratioจริงๆของเครื่อง ดังนั้นเราก็ควรดูภาพด้วยตาตัวเองจะดีที่สุด อย่าดูแต่Specของเครื่องอย่างเดียว และปัญหาอีกอย่างหนึ่งของจอLCoSก็คือสีและแสงทั่วทั้งจอไม่สม่ำเสมอกัน เช่นจุดสีขาวมาตรฐาน(D65)ที่จุดหนึ่งอาจจะสว่างหรือมืดกว่าอีกจุดที่อยู่บริเวณอื่นๆของจอภาพ ดังนั้นcalibratorก็ควรต้องระวังในจุดนี้ด้วยเมื่อต้องทำการปรับภาพของจอประเภทLCoSนี้
ทั้งหมดนี้ก็เป็นเทคโนโลยีของจอภาพที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบัน ซึ่งจะเห็นว่าเทคโนโลยีแต่ละแบบก็จะมีจุดเด่นจุดด้อยของตัวมันเองอยู่ เราในฐานะผู้บริโภคก็ควรจะมีความรู้บ้างเพื่อให้เราสามารถเลือกใช้จอได้เหมาะสมกับวัตถุประสงค์ในการใช้งานของเรา เพื่อทำให้เกิดประโยชน์สูงสุดครับ
