หน้าจอ OLED เปรียบเทียบกับ LCD ในด้านการใช้พลังงานอย่างไร

เทคโนโลยีหน้าจอ OLED ขับเคลื่อนการใช้พลังงานตามเนื้อหาอย่างไร

พิกเซลแบบปล่อยแสงเองทำให้ไม่ต้องใช้พลังงานแบ็คไลท์ — ข้อได้เปรียบเชิงพื้นฐานด้านประสิทธิภาพ

จอแสดงผล LCD ต้องใช้ไฟแบ็คไลท์ตลอดเวลา ซึ่งกินพลังงานประมาณ 70 ถึง 90 เปอร์เซ็นต์ของพลังงานรวม โดยไม่ขึ้นกับว่าหน้าจานั้นแสดงภาพอะไรอยู่ แต่จอ OLED ทำงานต่างออกไป เพราะพิกเซลแต่ละตัวสร้างแสงของตัวเองได้ และสามารถดับสนิทเมื่อจำเป็น ส่งผลให้เกิดสีดำแท้จริง ซึ่งหมายความว่าไม่มีการสูญเสียพลังงานจากแบ็คไลท์อีกต่อไป ทำให้การใช้พลังงานลดลงประมาณครึ่งหนึ่งเมื่อใช้โหมดสีเข้มหรือรับชมวิดีโอที่มีฉากเคลื่อนไหวจำนวนมาก หลักการทำงานของ OLED นั้นน่าสนใจมาก เพราะแทนที่จะแค่บล็อกแสงเหมือนกับ LCD พิกเซลแต่ละตัวจะปิดตัวลงโดยตรง ทำให้สามารถแสดงสีดำลึกกว่าที่จอ LCD รุ่นใดๆ จะทำได้ ประสิทธิภาพในลักษณะนี้ทำให้เทคโนโลยี OLED โดดเด่นทั้งในด้านคุณภาพของภาพและการประหยัดไฟฟ้า

ระดับภาพเฉลี่ย (Average Picture Level - APL) เป็นปัจจัยหลักที่กำหนดการใช้พลังงานของหน้าจอ OLED

ปริมาณพลังงานที่หน้าจอ OLED ใช้ไปนั้นมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับสิ่งที่เรียกว่า Average Picture Level หรือ APL ซึ่งย่อมาจากคำดังกล่าว โดยพื้นฐานแล้ว ค่านี้วัดระดับความสว่างของภาพรวมบนหน้าจอนั้นๆ เมื่อพิกเซลย่อยแต่ละตัวต้องส่องแสงสว่างมากขึ้น ก็จะทำงานหนักขึ้น ดังนั้นเมื่อเราเห็นหน้าจอลายขาวทั้งหมดที่ 100% APL พิกเซลทุกองค์ประกอบในหน้าจอกำลังทำงานอยู่ที่กำลังสูงสุด การศึกษาหลายชิ้นระบุว่า การเพิ่มจาก 20% APL เป็น 60% APL อาจทำให้การใช้พลังงานเพิ่มขึ้นประมาณ 40% สิ่งที่พบได้ทั่วไป เช่น แอปพลิเคชันตารางคำนวณ หรือเอกสารที่มีพื้นหลังสีขาว จะทำให้แบตเตอรี่ลดลงเร็วกว่าเนื้อหาที่มีโทนเข้ม เช่น รูปถ่ายที่ถ่ายตอนกลางคืน หรือภาพยนตร์ที่ถ่ายในสภาพแสงน้อย เนื่องจาก APL มีบทบาทสำคัญต่อการจัดการพลังงานของหน้าจอ OLED ผู้ผลิตจึงพิจารณาตัวเลขเหล่านี้ในการปรับแต่งอุปกรณ์ ในขณะเดียวกัน นักพัฒนาแอปพลิเคชันก็คำนึงถึง APL ขณะออกแบบอินเทอร์เฟซ เพื่อช่วยยืดอายุการใช้งานแบตเตอรี่ให้กับผู้ใช้งาน

ข้อจำกัดและข้อยกเว้น: ความไม่สมดุลของพิกเซลสีขาว, การเสื่อมสภาพตามอายุการใช้งาน, และข้อแลกเปลี่ยนในการออกแบบ UI

แม้ว่าเทคโนโลยี OLED จะมีข้อดีในแง่ของประสิทธิภาพ แต่ก็มีข้อจำกัดในโลกความเป็นจริงอยู่บ้าง การจัดเรียงพิกเซลแบบ RGBW มุ่งเน้นไปที่ซับพิกเซลสีขาวเพื่อเพิ่มระดับความสว่าง ซึ่งที่จริงแล้วกลับใช้พลังงานมากขึ้นเมื่อแสดงเนื้อหาที่มีพื้นที่สีขาวจำนวนมาก เมื่อแผงจอเริ่มเสื่อมสภาพ ก็จะต้องใช้พลังงานเพิ่มขึ้นอีก 15 ถึง 25 เปอร์เซ็นต์ เพียงเพื่อรักษาระดับความสว่างเท่าเดิมกับตอนที่ยังใหม่ ผู้ออกแบบที่ใช้จอแสดงผลเหล่านี้จึงต้องตัดสินใจอย่างยากลำบากระหว่างประสิทธิภาพกับคุณภาพ แม้ว่าองค์ประกอบอินเตอร์เฟซสีดำจะช่วยประหยัดพลังงาน แต่บางครั้งก็ทำให้เกิดปัญหาภาพสีเพี้ยนหรือเบลอขณะเปลี่ยนหน้าจอ เนื่องจากส่วนต่าง ๆ ของจอตอบสนองด้วยความเร็วที่ต่างกันเล็กน้อย โดยรวมแล้ว การประหยัดพลังงานของ OLED ขึ้นอยู่กับการใช้งานจริงในทางปฏิบัติอย่างมาก การพิจารณาเพียงแค่ตัวเลขประสิทธิภาพสูงสุดเพียงอย่างเดียว ไม่สามารถบอกเรื่องราวทั้งหมดเกี่ยวกับการใช้พลังงานจริงในสถานการณ์ประจำวันได้

เหตุใดการใช้พลังงานของ LCD จึงยังคงไม่ขึ้นกับเนื้อหา

การใช้แสงพื้นหลังแบบคงที่เป็นตัวกินพลังงานหลัก: ประมาณ 70–90% ของพลังงาน LCD ถูกใช้ไปโดยไม่ขึ้นกับภาพ

หน้าจอ LCD อาศัยแหล่งกำเนิดแสงพื้นหลังที่มีความสว่างคงที่นี้ โดยทั่วไปจะใช้พลังงานประมาณ 20 ถึง 150 วัตต์ต่อตารางเมตร ซึ่งทำงานอยู่ตลอดเวลาไม่ว่าหน้าจอจะแสดงอะไร แม้แต่ในฉากที่เป็นสีดำสนิท ส่วนของผลึกเหลวทำหน้าที่เพียงควบคุมปริมาณแสงที่ส่งผ่านเท่านั้น ไม่ได้สร้างแสงด้วยตัวเอง ดังนั้นพลังงานส่วนใหญ่จึงถูกใช้ไปกับแสงพื้นหลังนี้ โดยประมาณ 70 ถึง 90 เปอร์เซ็นต์ของไฟฟ้าทั้งหมดที่ใช้ไปจะถูกนำไปจ่ายให้กับแสงเรืองพื้นหลังนี้ ผลลัพธ์คือ ปริมาณพลังงานที่ใช้จะแทบไม่เปลี่ยนแปลงไม่ว่าผู้ใช้จะกำลังดูเซลล์แผ่นงานที่เรืองแสงสดใส หรือรับชมฉากภาพยนตร์ที่มืดสนิท อย่างไรก็ตาม จอแสดงผล OLED ทำงานต่างออกไป โดยการใช้พลังงานของ OLED จะเปลี่ยนแปลงตามเนื้อหาที่ปรากฏบนหน้าจอ ทำให้มีความแตกต่างจากเทคโนโลยี LCD แบบเดิมอย่างชัดเจนในแง่ของประสิทธิภาพ

การปรับแสงท้องถิ่นและเทคโนโลยีมินิ-LED ที่ดีขึ้น — ความก้าวหน้าในระดับปานกลาง ไม่ใช่การเปลี่ยนแปลงรูปแบบโดยสิ้นเชิง

เทคโนโลยี Mini LED พร้อมการควบคุมแสงแบบ local dimming ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของหน้าจอ LCD โดยการลดความสว่างของแบ็คไลต์ในส่วนที่มืดของภาพ อย่างไรก็ตาม การปรับปรุงเหล่านี้ยังไม่ได้เปลี่ยนวิธีการทำงานพื้นฐานของแผง LCD เลย ลองพิจารณาแม้แต่รุ่นที่มีราคาแพงที่สุด ก็มักจะมีจำนวนโซน dimming สูงสุดประมาณ 1,000 โซนเท่านั้น ซึ่งหมายความว่าพื้นที่ขนาดใหญ่ของหน้าจอนั้นจะถูกเปิดไฟพร้อมกันแทนที่จะควบคุมแยกกันเป็นรายจุด เมื่อมีสิ่งที่สว่างมากปรากฏบนหน้าจอ เราจะเห็นผลที่เรียกว่า blooming ซึ่งบริเวณรอบข้างจะสว่างเกินไปเพื่อชดเชย ระบบแบ็คไลต์เองกินไฟประมาณ 30 วัตต์ต่อตารางเมตร โดยไม่ขึ้นกับว่าเราตั้งค่าให้ต่ำแค่ไหน สรุปโดยรวมแล้ว การปรับปรุงเหล่านี้ช่วยลดการใช้พลังงานได้ราว 15 ถึง 25 เปอร์เซ็นต์เมื่อดูเนื้อหาที่มีความแตกต่างของคอนทราสต์ระหว่างพื้นที่สว่างและมืดอย่างชัดเจน แน่นอนว่าเป็นการประหยัดที่มีประโยชน์ แต่ก็ยังไม่มีอะไรเทียบเท่ากับสิ่งที่ OLED ทำได้ตามธรรมชาติ เพราะพิกเซลแต่ละตัวสามารถควบคุมการปล่อยแสงของตนเองได้ตามเนื้อหาที่แสดงบนหน้าจอ

ประสิทธิภาพของหน้าจอ OLED ในทางปฏิบัติ: สถานการณ์ที่มันนำหรือตาม

การใช้งานโหมดกลางคืนและการสตรีมวิดีโอ: ใช้พลังงานต่ำลงได้ถึง 50% เมื่อเทียบกับ LCD

หน้าจอ OLED จะแสดงศักยภาพได้ดีที่สุดเมื่อมีกิจกรรมทางภาพน้อย เช่น การตั้งค่าสำหรับการเขียนโค้ดที่ใช้พื้นหลังสีดำ แอปพลิเคชันที่เปลี่ยนเป็นสีดำทั้งหมดในเวลากลางคืน หรือภาพยนตร์ที่มีแถบสีดำขนาดใหญ่ล้อมรอบหน้าจอ เทคโนโลยีนี้สามารถปิดพิกเซลบางส่วนที่ไม่มีกิจกรรมได้โดยตรง จึงไม่สิ้นเปลืองพลังงานไปกับการส่องสว่างบริเวณที่ว่างเปล่า ประหยัดพลังงานได้ราวครึ่งหนึ่งเมื่อเทียบกับจอ LCD แบบธรรมดาที่ยังคงเรืองแสงอยู่ตลอดเวลา สำหรับผู้ที่สตรีมคอนเทนต์บ่อย ๆ สิ่งนี้มีความแตกต่างอย่างชัดเจน ตัวอย่างเช่น ฉากจากซีรีส์ Stranger Things ที่ทุกอย่างมืดสนิท ยกเว้นเงาเลือนลางที่เคลื่อนไหวเบา ๆ บนหน้าจอ ฉากเดียวกันนี้จะใช้พลังงานน้อยลงประมาณสองในสามเมื่อเปรียบเทียบกับจอ LCD ที่แสดงภาพเดียวกัน

งานที่มีความสว่างสูงและ APL สูง (เช่น ตารางคำนวณ การประชุมวิดีโอ): ช่องว่างด้านประสิทธิภาพพลังงานแคบลงหรือกลับกัน

เมื่อต้องรับมือกับเนื้อหาที่มีระดับพิกเซลเฉลี่ยสูง (APL) แผง OLED มักแสดงจุดอ่อนเมื่อเปรียบเทียบกับเทคโนโลยีการแสดงผลอื่น ๆ ลองนึกถึงพื้นหลังสเปรดชีตสีขาวไร้ที่สิ้นสุด หรือการประชุมผ่าน Zoom เต็มหน้าจอ ซึ่งเกือบทุกพิกเซลจะสว่างพร้อมกัน ส่งผลให้การใช้พลังงานเพิ่มขึ้นตามธรรมชาติ ตามผลการทดสอบล่าสุดจาก DisplayMate ในปี 2023 หน้าจอ OLED อาจใช้ไฟฟ้ามากกว่าจอ LCD ขนาดใกล้เคียงกันระหว่าง 15 ถึง 30 เปอร์เซ็นต์ เมื่อทำงานที่ความสว่างสูงสุด แม้ว่าการปรับปรุงรุ่นใหม่ๆ เช่น เทคโนโลยี LTPO จะช่วยลดการสูญเสียพลังงานจากการรีเฟรชเรตที่ไม่จำเป็นได้ดีขึ้น แต่ถึงกระนั้น LCD ก็ยังคงมีข้อได้เปรียบอยู่ในงานประเภทสำนักงานทั่วไป ที่ต้องการความสว่างของหน้าจอสม่ำเสมอเป็นระยะเวลานาน

คำถามที่พบบ่อย

ข้อได้เปรียบหลักของหน้าจอ OLED เมื่อเทียบกับ LCD คืออะไร

จอแสดงผล OLED เป็นแบบปล่อยแสงเอง หมายความว่าพิกเซลแต่ละตัวสร้างแสงของตัวเองได้ และสามารถปิดได้สนิทเพื่อให้ได้สีดำลึกยิ่งขึ้นและใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น ในทางตรงกันข้าม จอ LCD ต้องใช้แบ็คไลท์ตลอดเวลา ซึ่งใช้พลังงานมากไม่ว่าเนื้อหาของภาพจะเป็นอย่างไร

ระดับภาพเฉลี่ย (APL) ส่งผลต่อการใช้พลังงานของ OLED อย่างไร

APL วัดความสว่างโดยรวมของภาพบนหน้าจอ APL สูง (เช่น พื้นหลังสีขาว) จะทำให้การใช้พลังงานเพิ่มขึ้น เนื่องจากซับพิกเซลแต่ละตัวต้องทำงานหนักขึ้นเพื่อให้แสงสว่างมากขึ้น ในทางกลับกัน APL ต่ำจะใช้พลังงานน้อยลง

เหตุใดจอแสดงผล OLED จึงอาจใช้พลังงานมากกว่าในบางสถานการณ์

จอแสดงผล OLED อาจใช้พลังงานมากขึ้นในสถานการณ์ที่ต้องการ APL สูง เช่น พื้นหลังสีขาวทั้งหมด หรือการโทรผ่านวิดีโอแบบเต็มหน้าจอ เนื่องจากพิกเซลจำนวนมากอยู่ที่ความสว่างสูงสุด ทำให้การใช้พลังงานโดยรวมเพิ่มขึ้น

ข้อจำกัดของเทคโนโลยี OLED มีอะไรบ้าง

จอแสดงผล OLED เผชิญกับปัญหาต่างๆ เช่น การไม่สมดุลของซับพิกเซลสีขาว การเสื่อมสภาพที่เพิ่มความต้องการพลังงาน และปัญหาภาพสีซึม โดยเฉพาะในองค์ประกอบอินเตอร์เฟซสีดำ ปัจจัยเหล่านี้อาจส่งผลต่อประสิทธิภาพและคุณภาพของภาพ

มินิ-LED และการปรับแสงแบ็คไลต์แบบเฉพาะพื้นที่มีผลต่อประสิทธิภาพของ LCD อย่างไร

มินิ-LED และการปรับแสงแบ็คไลต์แบบเฉพาะพื้นที่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของ LCD โดยการลดความสว่างของแบ็คไลต์ในบริเวณที่มืดกว่าของหน้าจอ แต่ไม่ได้เปลี่ยนแปลงหลักการทำงานพื้นฐานของมัน ถึงแม้ว่าเทคโนโลยีเหล่านี้จะช่วยประหยัดพลังงานได้ แต่ก็ยังคงด้อยกว่าประสิทธิภาพโดยธรรมชาติของ OLED