Monitor ในยุคปัจจุบัน

จอภาพ(Monitor)  มีความสำคัญสำหรับการแสดงผลข้อมูลให้กับทางด้านสายตา  ไม่ว่าจะเป็น  ภาพ  แสง  สี ตัวหนังสือ  ถือได้ว่าเป็นอุปกรณ์ในการแสดงผลหลักเลยก็ว่าได้หากไม่มีก็ไม่สามารถที่จะตรวจสอบสถานะต่างๆได้  และด้วยการแสดงผลที่ต้องมีคุณภาพจึงมีเทคโนโลยีต่างๆ  ที่พัฒนาขึ้นจากที่เคยเป็นจอขาวดำเหมือนเมื่อก่อน  แต่ก็ได้เป็นสี  โดยทั่วไปแล้วจอภาพที่เราใช้อยู่มีหลายแบบ  ทั้ง CRT  LCD LED และ OLED 

1.จอ CRT (Cathode Ray Tube)

จอ CRT เป็นจอรุ่นเก่ามาก เมื่อก่อนเราจะพบว่าเป็นขาวดำแต่ได้พัฒนามาเป็นสีที่สามารถจะเห็นรายละเอียดมากกว่าเดิม จอ CRT การทำงานเป็นเหมือนจอโทรทัศน์รุ่นเก่าที่มีขนาดใหญ่มีด้านหลังที่ยื่นออกไปเพราะว่าใช้การฉายแสงอิเล็กตรอนของหลอดภาพในการแสดงผลและในการยิงแสงแต่ละครั้งจำเป็นต้องใช้เวลาจึงทำให้เราเห็นภาพไม่นิ่งอาจจะดูเหมือนสั่นตลอดเวลาและทำให้อาจจะมีอาการปวดตาโดยแสงที่เกิดขึ้นจะเป็นสี  แดง  เขียว  และ  น้ำเงิน  เกิดจากการผสมสีสามสีเหล่านี้จึงทำให้เกิดเป็นสีต่างๆ บนจอภาพให้เราเห็นสำหรับความละเอียดภาพนั้นมีหน่วยเป็น พิกเซล คือเป็นจุดของการแสดงผลหากมีจำนวนมากก็จะทำให้ภาพเรามีความชัดเจนมากเนื่องจากการทำงานดังกล่าวทำให้เกิดความร้อนและใช้พลังงานสูงมากมีขนาดใหญ่น้ำหนักมากและยังมีรังสีแผ่กระจายออกมาได้จึงได้พัฒนาเทคโนโลยีมาใหม่และยกเลิกการผลิตไปแล้วจึงไม่ค่อยมีขายตามท้องตลาดจะมีเพียงแค่ของมือสองเท่านั้น

สำหรับภายในหลอด CRT จะประกอบด้วย

รูปการทำงานของปืนอิเล็คตรอน

1. ปืนอิเล็คตรอน ซึ่งจะสร้างให้เกิดลำแสงอิเล็คตรอน โดยจะมีเจ้าปืน- อิเล็คตรอนอยู่ทั้งหมดสามกระบอก เดากันได้ง่ายๆ ครับว่าใช้สำหรับแม่สี ทั้งสาม (แดง, เขียว, น้ำเงิน)

2. Anodes จะเป็นตัวเร่งความเร็วของอิเล็คตรอนที่ถูกยิงออกมา

3. Deflecting Coils เป็นตัวที่จะสร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้าอ่อนๆ ขึ้น เพื่อใช้เป็นตัวควบคุมทิศทางของอิเล็คตรอนที่ถูกยิงออกมา

นอกจากนี้แล้ว ก็ยังมีตัวที่เรียกว่า slot mask หรือ shadow mask ซึ่งเป็น แผ่นโลหะที่มีรูจำนวนมาก รูเหล่านี้จะทำหน้าที่บังคับให้ลำแสงอิเล็คตรอน เรียงกันเป็นระเบียบ

ข้อดี

• รองรับการแสดงผลได้หลากหลาย
• มีอัตราค่า Refresh Rate ที่สูงกว่า
• สีสันสดใส คมชัดกว่า 

 ข้อเสีย

• ขนาดใหญ่ น้ำหนักมาก
• สิ้นเปลืองพลังงานมากกว่า
• มีความร้อนสูง 

2.จอ LCD (Liquid Crystal Display)

จอ LCD  มีการใช้เทคโนโลยีแทนการใช้หลอดภาพซึ่งเมื่อก่อนราคาสูงมากแต่ปัจจุบันราคาถูกกว่าเดิมจึงสามารถที่จะมาแทนจอรุ่นเก่าได้  ในยุคแรกๆเราอาจจะเห็นผลิตไว้สำหรับคอมพิวเตอร์แบบพกพาจำพวกโน๊คบุ๊คเท่านั้นหรือว่ามือถือ การทำงานโดยใช้ผลึกของเหลวกึ่งของแข็งในการแสดงภาพและใช้หลอดไฟในการส่องแสงสว่างให้กับจอออกมาจึงทำให้เราเป็นภาพต่างๆ  และด้วนเห็นนี้จึงสามารถที่จะมองเห็นด้วยความละเอียดกว่าโดยภาพที่ปรากฏขึ้นเกิดจากแสงที่ถูกปล่อยออกมาจากหลอดไฟด้านหลังของจอภาพ (Black Light) ผ่านชั้นกรองแสง (Polarized filter) แล้ววิ่งไปยัง คริสตัลเหลวที่เรียงตัวด้วยกัน 3 เซลล์คือ แสงสีแดง แสงสีเขียวและแสงสีนํ้าเงิน กลายเป็นพิกเซล (Pixel) ที่สว่างสดใสเกิดขึ้น แต่เนื่องจากมีข้อจำกัด  อย่างเช่นการมองไม่ถูกมุมอาจจะทำให้สีที่เราเห็นนั้นผิดไปและไม่ชัดในบางมุมด้วย และอาจจะแสดงผลที่ช้ากว่าจอ CRT จึงมีการระบุความเร็วในการแสดงผลไว้กับรายละเอียดการเลือกซื้อด้วย  ระยะเวลาในการใช้งานมีข้อจำกัดด้วย  แต่ด้วยไม่มีรังสี  ใช้ความร้อนและพลังงานน้อยกว่า และมีเทคโนโลยีในการรองรับการทำงานแบบใหม่  สามารถที่จะดูหนังได้สมจริง มีขนาดที่เล็ก  จึงทำให้ได้รับความนิยม

หลักการทำงานโดยทั่วไปของจอ LCD 

รูปภาพแสดงส่วนประกอบของจอ LCD 

โดยการทำงานของจอ LCD ทั่วๆไปนั้น ภายในจะประกอบไปด้วยผลึกเหลวเรียงตัวกันอยู่ภายใน โดยมีลักษณะกึ่งแข็ง กึ่งเหลว และมีความโปร่งใสในตัว  จะต้องมีแหล่งกำเนิดแสงจากหลอดที่อยู่ด้านหลังจอ เรียกว่าหลอดCCFL (cold-cathode fluorescent lamps) ซึ่งเป็นแสงสีขาว โดยแสงนี้จะผ่านแผ่น Diffuser ทำหน้าที่กระจายแสงให้ทั่วเท่ากันทั้งจอ จากนั้นจะผ่าน Polarizer เพื่อกรองแสงเฉพาะคลื่นแสงแนวนอน และในส่วนชั้นผลึกเหลวจะถูกกระตุ้นจากกระแสไฟฟ้าและเกิดการบิดตัวขึ้น และแสงจะส่องผ่านผลึกเหลวและเกิดการหักเหแสง จากนั้นแสงจะส่องผ่านฟิลเตอร์ สามสี คือ แดง เขียว น้ำเงิน จากนั้นผ่านตัว Polarizer ชั้นนอกอีกชั้น ซึ่งชั้นนี้จะกรองเฉพาะคลื่นแสงแนวตั้ง 

รูปภาพแสดงการบิดตัวของผลึกเหลวเพื่อหักเหคลื่นแสง

บริเวณที่ผลึกเหลวบิดตัว90องศา(หรือมากกว่า)บริเวณนั้นจะมีแสงผ่านจาก Backlight มาก จะเกิดเป็นความสว่างของจอ 
บริเวณที่ผลึกเหลวบิดตัวน้อย บริเวณนั้นจะมีแสงผ่านจาก Backlight ออกมาน้อย
บริเวณที่ผลึกเหลวไม่บิดตัว บริเวณนั้นจะไม่มีแสงผ่านจาก Backlight ออกมาเลย

และเหตุการณ์ทั้งสามนี้ จะเกิดการผสมสีจากปริมาณแสงที่สามารถผ่านออกมาได้จากผลึกเหลวและผ่านฟิลเตอร์สีและเกิดเป็นภาพให้เราเห็นขึ้นมานั่นเอง 

ข้อดี

• ขนาดเล็กและการแสดงผลสว่างกว่า
• ประหยัดพลังงาน
• ไม่ระคายเคืองสายตา ช่วยถนอมสายตาในการใช้งานเป็นเวลานาน 

ข้อด้อย

• การแสดงผลภาพถูกจำกัดขนาดการแสดงผลไว้
• อาจแสดงภาพเบลอได้หากมีการเคลื่อนไหวอย่างรวดเร็ว (ต้องเลือกรุ่นที่มีค่า Response Times ต่ำ)
• ลดความสดใสและคมชัดของภาพ สีสันไม่สดใสเท่าจอแบบ CRT 

3.จอ LED (Light Emitting Diode)

จอ LED ใช้ระบบการฉายภาพด้วยหลอดไฟขนาดเล็ก ซึ่งได้มีการนำเทคโนโลยีของหลอดไฟ LED ไปใช้กับการทำเป็นไฟท้ายรถของรถยนต์ชื่อดัง โดยต้นกำเนิดของการใช้การฉายภาพแบบนี้ก็คือ หลอด LED จะทำหน้าที่เป็นตัวกำเนิดแสง และมีผลึกคริสตัลที่เป็นของแข็งกึ่งเหลว 3 สีคือสีแดง น้ำเงินและเขียว คอยบิดตัวกันเป็นองศาและเพื่อให้แสงไฟจากหลอด LED ส่องผ่านมาเพื่อทำให้ฉายออกไปเป็นภาพสีสันที่สวยงามบนหน้าจอได้นั่นเองจอ LED ที่ได้รับการพัฒนาต่อจาก LCD มีหลักการทำงานที่รูปแบบเดียวกันแต่ว่าใช้หลอด LED ที่เป็นหลดขนาดเล็กมาในการส่องแสงแทนการใช้หลอดไฟแบบ LCD จึงทำให้สามารถที่จะประหยัดไฟกว่าและความร้อนน้อยกว่า  และที่สำคัญสามารถที่จะสานต่อเทคโนโลยีได้มากกว่า  ปัจจุบันจึงมาแทนจอแบบ LCD มากกว่าจะเห็นได้ว่าในปัจจุบันจะใช้จอภาพที่ทำจาก LED มากกว่าและสามารถที่จะพัฒนาการเชื่อมต่อสัญญาณภาพแบบใหม่ที่ให้ความละเอียดสูง และสามารถที่จะใช้งานในรูปแบบ 3D ได้ด้วย

คุณสมบัติเฉพาะของ LED

• เป็นตัวกำเนิดแสงที่มีมุมเฉพาะในการกระจายของแสง 
• สีของแสงที่เปล่งออกมา กำหนดได้จากความยาวคลื่น 
• ให้ความเข้มแสงสูง 
• ประหยัดพลังงาน 
• อายุการใช้งานยาวนาน 

4.จอ OLED (Organic Light Emitting Diodes)

OLED คือจอภาพที่มีลักษณะคล้ายแผ่นฟิล์ม ซึ่งมีส่วนประกอบเป็นสารอินทรีย์ที่สามารถเปล่งแสงได้เอง เรียกว่า กระบวนการอิเล็คโทรลูมิเนเซนส์ (Electroluminescence) โดยไม่ต้องพึ่งพาแสง Backlight และไม่มีการเปล่งแสงในบริเวณที่เป็นภาพสีดำ อีกทั้งยังช่วยประหยัดพลังงานอีกด้วย โดยโครงสร้างของ OLED นั้น ประกอบด้วยสารกึ่งตัวนำไฟฟ้าที่เป็นของแข็ง ทำจากวัสดุอินทรีย์มีทั้งแบบ Polymer และโมเลกุลขนาดเล็ก ซึ่งมีความหนาเพียง 100 – 500 นาโนเมตรเท่านั้น (บางกว่าเส้นผมของคน 200 เท่า) และอาจมีชั้นสาร

อินทรีย์เป็นองค์ประกอบอยู่ 2 หรือ 3 ชั้น

รายละเอียดโครงสร้างของ OLED

1. Substrate เป็นชั้นผิวหน้าจอภาพ อาจทำจากกระจก ฟลอยด์ โลหะ หรือพลาสติกใส โดยการทำจากฟลอยด์หรือพลาสติกใสจะทำให้ได้จอภาพที่มีความยืดหยุ่นสูง

2. Anode (ขั้วบวก) ทำด้วยวัสดุโปร่งใส (Indium Tinn Oxide ; ITO) เป็นตัวทำหน้าที่ดึงกระแสอิเล็กตรอน

3. Organic Layer ทำจากสารประกอบอินทรีย์หรือโพลิเมอร์ของสารอินทรีย์ โดยถูกแบ่งออกเป็น 2 ชั้นย่อยๆ ได้แก่

     •   Conducting Layer ทำจากโมเลกุลของสารอินทรีย์ที่เป็นสี ทำหน้าที่ส่ง Hole ของอิเล็คตรอนจาก Anode

     •   Emissive Layer ทำจากโมเลกุลของสารอินทรีย์ที่เป็นสี ทำหน้าที่เคลื่อนย้ายอิเล็คตรอนจาก Cathode โดยชั้น
          นี้เป็นชั้นที่ทำให้เกิดการเปล่งแสง

4. Cathode (ขั้วลบ) อาจทำด้วยวัสดุโปร่งใสหรือไม่ก็ได้ ขึ้นอยู่กับชนิดของ OLED เป็นตัวทำหน้าที่ปล่อยกระแสอิเล็คตรอน

หลักการทำงานของกระบวนการอิเล็คโทรลูมิเนเซนส์ (Electroluminescence)

1. จอ OLED ได้รับกระแสไฟฟ้าจากแบตเตอรี่

2. กระแสไฟฟ้าไหลจาก Cathode ผ่านชั้นสารอินทรีย์ไปยัง Anode โดย Cathode จะส่งอิเล็คตรอนให้ Emissive Layer

3. Anode ดึงอิเล็คตรอนจาก Conductive Layer ทำให้เกิด Electron Holes ขึ้น

4. ระหว่าง Emissive Layer และ Conductive Layer จะเกิดปฏิกิริยา Electron (-) รวมตัวเข้ากับ Hole (+)

5. เนื่องจากอิเลิคตรอนมีระดับพลังงานสูง Holes จึงต้องลดระดับของพลังงานของอิเล็คตรอนลง ด้วยการเปลี่ยนรูปของพลังงานไปเป็นพลังงานแสงแทน

6. จอภาพ OLED เปล่งแสงจากพลังงานแสง

OLED สามารถแบ่งออกเป็น 2 ประเภทหลักๆ คือ PMOLED และ AMOLED

PMOLED (Passive Matrix OLED) ในแต่ละชั้นจะมีลักษณะเป็นแถบแยกออกมาจากกัน โดยชั้นของ Cathode และ Anode จะวางในแนวขวางซึ่งกันและกัน โดยเมื่อมีกระแสไหลผ่านในแต่ละช่อง Cathode และ Anode จะทำให้ฟิล์มเปล่งแสงบริเวณที่ขั้ว Cathode และ Anode วางตัดกัน ดังนั้นการควบคุมการเปล่งแสงของ PMOLED จึงขึ้นอยู่กับการเลือกช่องทางเดินของกระแส โดยข้อดีของ OLED ชนิดนี้คือสร้างได้ง่าย และต้องการกระแสจากวงจรภายนอกส่งผลให้ต้องใช้พลังงานมากกว่า OLED ชนิดอื่นๆ (แต่ก็ยังประหยัดพลังงานมากกว่าจอ LCD) ซึ่ง PMOLED เหมาะสำหรับทำจอภาพขนาดเล็กที่มีความกว้างประมาณ 2-3 นิ้ว แต่ความนิยมหันไปใช้ AMOLED กันมากกว่าแล้ว

AMOLED (Active Matrix OLED) ในแต่ละชั้นจะต่อเนื่องกันทั้งชั้น แต่ในชั้น Anode จะมีลักษณะเป็นฟิล์มบางที่เป็นวงจรในตัวเอง และควบคุมการเกิดภาพได้เอง โดย AMOLED จะใช้พลังงานน้อยกว่า PMOLED เนื่องจากลักษณะโครงสร้างที่เป็นแบบฟิล์มบางและยังสามารถขยายให้มีขนาดใหญ่ได้ด้วยจึงทำให้ AMOLED เหมาะสำหรับทำจอภาพที่มีขนาดหน้าจอใหญ่ เช่นจอโทรทัศน์ จอคอมพิวเตอร์

ข้อดี

     •   เบา บาง และมีความยืดหยุ่นสูง

     •   ภาพสีสันสดใส สีดำดำสนิท

     •   มุมมองภาพสุดยอด มุมมอง 178 องศา

     •   บางเฉียบแบบได้ใจวัยรุ่น

     •   สีดำก็ดำสนิท ไม่มี backlight รั่วเหมือน LCD TV

ข้อเสีย

     •   เงาสะท้อนมากพอสมควร

     •   การแสดงผลที่มืดจมยังมีให้เห็นในหลายฉากที่เป็นฉากมืด

สรุป หน้าจอต่างๆก็ต่างมีคุณสมบัติข้อดีข้อเสียตามวัสดุลักษณะ ตัวจอภาพเองอยู่ที่การทำงานว่าควรใช้แบบไหน หน้าจอสมัยนี้คุณภาพก็มาพร้อมกับราคาที่แพงแล้วแต่การใช้งาน อนาคตอาจจะมีจอที่ดีกว่าออกมาเพราะปัจจุบันโลกได้ก้าวไกลเกินฝันแล้วความฝันที่อดีตเคยเป็นแค่ความฝันก็อาจจะเป็นความจริง

อ้างอิง 

http://www.vcharkarn.com/blog/91812

http://www.nextproject.net/contents/print.aspx?00094

https://sites.google.com/site/praphapornv57540085/

http://www.thaiwebsocial.com

https://www.jib.co.th/web/index.php/tech/readNews/18288/index.html