Màn hình LCD và OLED

MÀN HÌNH LCD

Khái niệm cơ bản

Tinh thể lỏng (liquid crystal) mang đặc tính kết hợp giữa chất rắn và chất lỏng được Friedrich Reinitzer, nhà thảo mộc học người Áo phát hiện vào năm 1898. Trong tinh thể lỏng, trật tự sắp xếp của các phân tử giữ vai trò quyết định mức độ ánh sáng xuyên qua. Dựa trên trật tự sắp xếp phân tử và tính đối xứng trong cấu trúc, tinh thể lỏng được phân thành 3 loại: nematic, cholesteric (chiral nematic) và smectic; nhưng chỉ tinh thể nematic được sử dụng trong màn hình LCD hay màn hình tinh thể lỏng.

Màn hình LCD sử dụng ánh sáng nền phát quang để gửi ánh sáng đến các phân tử tinh thể lỏng có khả năng thay đổi tính phân cực của ánh sáng (các tinh thể lỏng phát sáng gián tiếp); từ đó thay đổi cường độ ánh sáng truyền qua khi kết hợp với các kính lọc phân cực (Hình 1). Dựa trên kiến trúc cấu tạo, LCD được chia thành 2 loại chính là LCD ma trận thụ động (DSTN LCD - Dual Scan Twisted Nematic) và LCD ma trận chủ động (TFT LCD - Thin Film Transistor) hướng đến môi trường ứng dụng phổ thông và cao cấp. Điểm khác biệt cơ bản giữa hai loại này là cách thức điều khiển mỗi điểm ảnh (pixel). DSTN LCD có đáp ứng tín hiệu khá chậm (300ms) nên không thích hợp với ứng dụng hiển thị hình ảnh chuyển động nhanh như xem phim, chơi game. Ngoài ra, khi dòng điện chạy qua một hàng trong lưới điện cực, các hàng lân cận khác có thể bị ảnh hưởng, làm xuất hiện nhiều điểm sáng “ăn theo” điểm sáng được kích hoạt. Trong khi đó đối với TFT LCD, lưới điện cực điều khiển được thay bằng ma trận transistor phiến mỏng (TFT). Mỗi điểm ảnh được điều khiển độc lập bởi một transistor và được đánh dấu địa chỉ phân biệt. Vì thế, trạng thái của từng điểm ảnh có thể điều khiển độc lập, đồng thời và tránh được hiện tượng bóng ma như ở DSTN LCD.

Công nghệ panel của LCD

Hình 1: Lớp tinh thể lỏng của màn hình được kẹp giữa các lớp điện cực, thủy tinh và kính lọc phân cực. (Nguồn: howstuffwork.com).

Ngoài các thông số kỹ thuật như độ tương phản, tần số đáp ứng, tốc độ làm tươi thì công nghệ panel là yếu tố quyết định chất lượng màn hình LCD. Hiện có 3 công nghệ panel chính là Twisted Nematic (TN), Vertical Alignment (VA) và In-Plane Switching (IPS). Ưu điểm của công nghệ panel TN là có thời gian đáp ứng rất nhanh (từ 2-5ms) nhưng khả năng hiển thị màu sắc kém và góc nhìn hạn chế nên chỉ thích hợp sử dụng trong các màn hình LCD phổ thông, không đòi hỏi cao về chất lượng hiển thị. Công nghệ panel VA có khả năng tái hiện màu sắc sặc sỡ, độ tương phản cao và mở rộng góc nhìn ra 170o theo cả hai chiều. Dựa trên công nghệ VA (Vertical Alignment), các nhà sản xuất lần lượt đưa ra thêm MVA (Multi-domain VA) và PVA (Patterned VA). Được đánh giá tốt nhất về chất lượng hiển thị so với các công nghệ panel khác, công nghệ panel IPS có khả năng thể hiện màu sắc trung thực và rất ấn tượng, gần tương đương như màn hình CRT và góc nhìn lớn nhất; nhược điểm là chi phí cao. Hiện có khá nhiều biến thể của công nghệ này như S-IPS (Super-IPS), AS-IPS (Advanced Super IPS), A-TW-IPS (Advanced True White IPS), trong đó S-IPS là phổ biến nhất.

Ghi chú: Để biết cụ thể màn hình LCD sử dụng công nghệ panel nào, bạn có thể vào trang tftcentral.co.uk, nhập model sản phẩm, tên nhà sản xuất và chọn Search để tìm thông tin liên quan.

LCD thường và LCD gương

LCD gương xuất hiện ngày càng nhiều trên thị trường và cũng được người dùng ưa chuộng. Vậy điểm khác biệt giữa LCD thường và LCD gương cũng như ưu điểm của mỗi loại là gì? Về thiết kế, tất cả màn hình LCD được phủ 1 lớp tán xạ mờ nhằm hạn chế chói mắt, giúp người dùng làm việc thoải mái hơn trong môi trường có ánh sáng phức tạp. Tuy nhiên, khuyết điểm của lớp tán xạ này là làm giảm chất lượng hình ảnh hiển thị, giảm độ tương phản, sắc độ màu của hình ảnh và hạn chế góc nhìn ngang. Công nghệ màn hình gương AR (anti-reflective) có khả năng hấp thu ánh sáng thay cho công nghệ phản xạ ánh sáng AG (anti glare) áp dụng trong các màn hình LCD thường. Lớp phủ này giúp màn hình hiển thị màu sắc đậm hơn, 2 màu đen và trắng chuẩn hơn, hình ảnh cũng sắc nét hơn. Ngoài ra, màn hình gương cũng hiển thị rõ ràng hơn khi sử dụng ngoài trời hoặc ở nơi ánh sáng mạnh.

MÀN HÌNH OLED

Khái niệm cơ bản

Công nghệ OLED (Organic Light Emitting Diode) sử dụng đi-ốt hữu cơ phát quang được Kodak nghiên cứu và phát triển từ những năm 1980. Các phân tử OLED có khả năng tự phát sáng (phát sáng trực tiếp) khi có dòng điện chạy qua nên không cần sử dụng ánh sáng nền phát quang riêng như LCD. Điều này giúp màn hình OLED tiết kiệm điện năng khá lớn so với màn hình LCD, đồng thời độ phân giải, độ tương phản và góc nhìn cũng cao hơn. Việc sản xuất màn hình OLED kích thước lớn, cực mỏng (dày chưa đến 1mm) rất dễ dàng so với màn hình LCD. Ngoài ra, loại màn hình này có thể cuộn lại, dán vào tường hoặc đem căng lên trong khung như màn hình chiếu phim.

OLED đầu tiên sử dụng các chất phân tử nhỏ (small molecule) phát ra ánh sáng mạnh nhưng có chi phí sản xuất cao do phải trải qua quá trình lắng đọng trên các tấm nền trong chân không. Kể từ năm 1990, các hợp chất cao phân tử polymer được thay thế do có chi phí sản xuất thấp hơn và thân thiện với môi trường.

Công nghệ panel của OLED

Về cơ bản, cấu tạo của màn hình OLED gồm nhiều lớp polymer mỏng dán chồng lên nhau, trong đó có một lớp bằng đi-ốt hữu cơ bị kẹp giữa 2 lớp điện cực (âm và dương) bằng kim loại trong suốt và phát ánh sáng màu khi có dòng điện nhỏ chạy qua (Hình 2). Có hai loại màn hình OLED, loại thứ nhất dùng ba loại đi-ốt màu đỏ, xanh lục, xanh dương và loại thứ hai dùng đi-ốt phát ánh sáng trắng để tạo ra màn hình đen trắng; có thể bổ sung những chất hữu cơ lọc màu (đỏ, xanh lục và xanh dương) để tạo ra màn hình màu. Cả hai loại đều tạo nên hình ảnh sáng đẹp và dễ nhìn.

Các loại OLED

Hình 2: Lớp diode hữu cơ bị kẹp giữa 2 lớp điện cực (âm và dương) có khả năng phát ánh sáng màu khi có dòng điện chạy qua. (Nguồn: howstuffwork.com)

Tương tự LCD, OLED cũng được chia thành các loại như: OLED ma trận thụ động (passive matrix OLED), OLED ma trận chủ động (active matrix OLED), OLED trong suốt (transparent OLED), OLED phát sáng đỉnh (top emitting OLED), OLED gấp được (foldable OLED), OLED trắng (white OLED). Mỗi loại có những công dụng khác nhau, chẳng hạn OLED ma trận thụ động phù hợp cho các thiết bị có màn hình nhỏ như điện thoại di động, PDA hoặc máy nghe nhạc MP3. OLED ma trận chủ động tiêu thụ ít điện năng hơn và tần suất làm tươi nhanh hơn OLED ma trận thụ động, thích hợp để sử dụng trong màn hình máy tính, TV, bảng điện tử loại lớn. OLED gấp được có tấm nền làm từ các lá kim loại mềm dẻo hoặc làm từ nhựa. OLED gấp được rất nhẹ, có tuổi thọ cao được ứng dụng trong các bộ quần áo thông minh, điện thoại di động, bộ thu GPS và màn hình OLED hoặc OLED trắng có thể dùng để chiếu sáng, thay thế đèn huỳnh quang nhằm tiết kiệm năng lượng.

Minh Quân