อะไรทำให้หน้าจอ OLED มีสีสันที่สดใส?

เทคโนโลยีพิกเซลแบบปล่อยแสงด้วยตัวเอง: หัวใจสำคัญของสีสันสดใสของ OLED

แต่ละพิกเซลย่อยสีแดง และน้ำเงินปล่อยแสงโดยไม่ต้องใช้แบ็กไลต์

หน้าจอ OLED ทำงานโดยให้พิกเซลย่อยสีแดง สีเขียว และสีน้ำเงินแต่ละตัวปล่อยแสงของตัวเองเมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน ด้วยเหตุที่ไม่จำเป็นต้องใช้แหล่งกำเนิดแสงย้อนหลัง (backlight) แยกต่างหาก จึงสามารถควบคุมความสว่างและสีของแต่ละพิกเซลได้อย่างอิสระ ในทางตรงข้าม จอแสดงผล LCD แบบทั่วไปใช้แสงสีขาวที่ส่องผ่านผลึกของเหลว (liquid crystals) และตัวกรองสี ขณะที่เทคโนโลยี OLED ทำให้พิกเซลย่อยเหล่านี้เรืองแสงได้ด้วยตนเอง โดยอาศัยวัสดุอินทรีย์พิเศษที่ออกแบบให้ปล่อยแสงในความถี่เฉพาะเจาะจง ตัวอย่างเช่น พิกเซลย่อยสีแดงจะเรืองแสงที่ความยาวคลื่นประมาณ 620 นาโนเมตร โดยไม่เกิดการปนเปกับแสงสีเขียวหรือสีน้ำเงินจากพิกเซลย่อยเพื่อนบ้าน ส่งผลให้ได้สีที่บริสุทธิ์ยิ่งกว่าที่จอแสดงผลแบบมีแหล่งกำเนิดแสงย้อนหลังแบบดั้งเดิมจะทำได้

กำจัดปัญหาแสงรั่วจากแหล่งกำเนิดแสงย้อนหลัง (backlight bleed) และการรบกวนสีระหว่างพิกเซล (color crosstalk) เพื่อให้ได้เฉดสีที่บริสุทธิ์ยิ่งขึ้น

เนื่องจากพิกเซลย่อยแต่ละพิกเซลในเทคโนโลยี OLED ควบคุมการปล่อยแสงของตัวเองได้อย่างอิสระ และสามารถปิดลงอย่างสมบูรณ์ จึงหลีกเลี่ยงปัญหาแสงรั่วจากแบ็กไลต์ (backlight bleed) และการรบกวนสีระหว่างพิกเซล (color crosstalk) ได้โดยสิ้นเชิง ทำให้ได้สีดำแท้จริง (0 nits) โดยไม่มีแสงเรือง residual glow เลย ส่งผลให้อัตราส่วนความคมชัดมีค่าที่มีประสิทธิภาพเป็นอนันต์ (effectively infinite contrast ratio) การแยกพิกเซลแต่ละตัวอย่างอิสระนี้ทำให้เกิด:

• ความอิ่มตัวของสีที่แม่นยำ เนื่องจากพิกเซลย่อยแต่ละตัวปล่อยแสงเฉพาะความยาวคลื่นที่กำหนดไว้เท่านั้น
• ปราศจากมลภาวะ เนื่องจากพิกเซลย่อยที่อยู่ใกล้เคียงกันแต่ไม่ทำงานจะไม่ปล่อยแสงรบกวนใดๆ
  ด้วยเหตุนี้ จอแสดงผลแบบ OLED จึงสามารถครอบคลุมปริมาตรสี (color volume) ได้ถึง 100–120% ของมาตรฐาน DCI-P3 ซึ่งเหนือกว่าจอ LCD ที่มีขอบเขตของสเปกตรัมสีจำกัดจากการกระจายแสงของแบ็กไลต์และความไม่สมบูรณ์ของตัวกรอง

สเปกตรัมสีพื้นฐานที่กว้างขึ้น ซึ่งเกิดจากวัสดุเรืองแสงของเทคโนโลยี OLED

สารเรืองแสงแบบฟอสฟอเรสเซนต์ (phosphorescent) และสารเรืองแสงแบบ TADF ที่ช่วยเพิ่มความบริสุทธิ์ของสเปกตรัมและขยายขอบเขตการครอบคลุมสเปกตรัมสี

หน้าจอ OLED ในปัจจุบันใช้วัสดุเรืองแสงแบบฟอสฟอเรสเซนต์ร่วมกับสารเรืองแสงชนิด TADF เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพควอนตัมภายในสูงสุด ซึ่งเทคโนโลยีใหม่เหล่านี้สามารถดักจับทั้งสถานะเอกพจน์ (singlet) และสถานะสามเท่า (triplet) ของอิเล็กตรอนที่ถูกกระตุ้นได้จริง ซึ่งเป็นสิ่งที่วัสดุเรืองแสงแบบฟลูออเรสเซนต์รุ่นเก่าไม่สามารถทำได้ในอดีต ผู้ผลิตในปัจจุบันเชี่ยวชาญด้านวิศวกรรมโมเลกุลระดับสูงมากขึ้นเรื่อยๆ โดยพวกเขาปรับแต่งสเปกตรัมการเรืองแสงลงถึงระดับซับพิกเซล เพื่อให้เกิดการทับซ้อนระหว่างช่องสีแดง เขียว และน้ำเงินน้อยที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เมื่อกล่าวถึงความแม่นยำของสเปกตรัมในที่นี้ สิ่งที่สำคัญที่สุดคือ บริษัทผู้ผลิตได้เลิกใช้ตัวกรองสีแบบดั้งเดิมไปแล้ว ด้วยการไม่มีตัวกรองเหล่านี้มาบดบังประสิทธิภาพ หน้าจอจึงรักษาระดับความสว่างไว้ได้ดีขึ้น ขณะเดียวกันก็คงความถูกต้องของสีให้ใกล้เคียงกับรูปแบบดั้งเดิมมากที่สุด ส่งผลให้เราเห็นสีหลักที่สดใสและบริสุทธิ์ยิ่งขึ้นโดยตรงจากแหล่งกำเนิดเอง แทนที่จะผ่านกระบวนการลดทอนคุณภาพทางแสงแบบใดแบบหนึ่ง

เกณฑ์การประเมินประสิทธิภาพ DCI-P3 และ Rec. 2020 เทียบกับจอแสดงผล LCD และจอแสดงผลที่เสริมด้วย QD

เมื่อพูดถึงการจำลองสี แผงหน้าจอ OLED ทิ้งแผง LCD ไว้ไกลมาก แผง OLED สามารถครอบคลุมพื้นที่สี DCI-P3 ได้ครบ 100% ซึ่งเป็นมาตรฐานที่สตูดิโอภาพยนตร์ใช้ในการปรับแต่งสีภาพยนตร์อย่างมืออาชีพ ขณะที่แผง LCD ระดับพรีเมียมส่วนใหญ่สามารถครอบคลุมพื้นที่สีเดียวกันได้เพียงประมาณ 80–90% เท่านั้น หากพิจารณาตามมาตรฐาน Rec. 2020 สำหรับการออกอากาศภาพความละเอียดสูงยิ่ง (Ultra HD) ก็จะพบว่าเรื่องราวเดียวกันนี้ก็ยังคงเป็นจริงอยู่ โดยหน้าจอ OLED สามารถครอบคลุมสเปกตรัมสีที่กว้างขึ้นนี้ได้ประมาณ 70–75% ขณะที่หน้าจอ LCD ทั่วไปทำได้เพียง 50–60% เท่านั้น และแม้แต่โมเดลที่ใช้เทคโนโลยีควอนตัมดอทขั้นสูงก็ยังจำกัดอยู่ที่ประมาณ 65–70% เท่านั้น นักวิจัยได้บรรลุความก้าวหน้าบางประการในห้องปฏิบัติการด้วยเทคโนโลยี OLED ผสมควอนตัมดอท ซึ่งสามารถเข้าใกล้ค่าการครอบคลุมสเปกตรัม Rec. 2020 ได้ถึง 90% แต่ยังคงมีปัญหาด้านอัตราผลผลิตในการผลิตจริงและความเสถียรในระยะยาว จึงยังไม่สามารถนำผลิตภัณฑ์เหล่านี้ออกวางจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ได้ในเร็ววัน สิ่งที่สำคัญที่สุดจริงๆ คือความสามารถของ OLED ในการแสดงสีอย่างสม่ำเสมอ ไม่ว่าผู้ชมจะนั่งอยู่ตำแหน่งใด หรือแม้แต่ความสว่างของหน้าจอจะเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรก็ตาม เนื่องจากหน้าจอ LCD ใช้ระบบไฟแบ็กไลต์ ซึ่งมักส่งผลต่อความแม่นยำของสีขึ้นอยู่กับมุมมองของผู้ชม แต่ปัญหานี้ไม่เกิดขึ้นกับเทคโนโลยี OLED

อัตราส่วนความคมชัดแบบไม่สิ้นสุดและสีดำแท้จริงช่วยเพิ่มความสดใสของสีที่มองเห็นได้

เทคโนโลยี OLED เข้าใกล้การมีอัตราส่วนความคมชัดแบบไม่สิ้นสุดมาก เพราะพิกเซลแต่ละตัวสามารถสร้างแสงของตัวเองได้ และสามารถปิดลงอย่างสมบูรณ์ ทำให้เกิดสีดำแท้จริง (#000000) โดยไม่มีการเรืองแสงใดๆ เลย ซึ่งแก้ปัญหาการรั่วของแสงจากแบ็กไลต์ (backlight bleeding) ที่พบได้บ่อยในหน้าจอ LCD ซึ่งแสงที่เหลืออยู่ทำให้บริเวณมืดดูจางลง และสีรอบๆ บริเวณนั้นก็หมองคล้ำลงด้วย เมื่อไม่มีแสงส่วนเกินเหล่านี้มาบดบัง โทนสีจึงโดดเด่นขึ้นอย่างชัดเจน สีแดงจะเข้มข้นยิ่งขึ้น สีน้ำเงินจะดูเข้มข้นและมีพลังมากขึ้น และสีเขียวจะโดดเด่นอย่างเป็นธรรมชาติยิ่งขึ้น ผลการทดสอบบางชุดระบุว่า ความอิ่มตัวของสีสามารถเพิ่มขึ้นได้ประมาณ 40% โดยไม่จำเป็นต้องใช้เทคนิคซอฟต์แวร์ใดๆ เพื่อให้เกิดผลดังกล่าว นี่จึงเป็นเหตุผลที่ผู้เชี่ยวชาญด้านการแทนค่าสีอย่างแม่นยำยังคงเลือกใช้ OLED เป็นตัวเลือกหลักเสมอ แม้เมื่อเทียบกับจอแสดงผลแบบควอนตัมดอท (quantum dot) ที่มีราคาแพงกว่า ก็ยังเหนือกว่าในสภาพแวดล้อมห้องปฏิบัติการส่วนใหญ่