LCD, S-LCD, AMOLED... Bí quyết công nghệ màn hình (Phần 2)

Tiếp tục với chủ đề LCD, chúng ta sẽ tìm hiểu chi tiết hơn về nó.

LCD đã trở thành thuật ngữ quen thuộc với người tiêu dùng. Đây chính là do sự thịnh hành và phổ biến của LCD so với Plasma và OLED.

LCD đang chiếm ưu thế trên thị trường với ba dạng công nghệ chính: TN, IPS và VA.

Dù có ưu điểm về giá và tiết kiệm năng lượng, nhưng chất lượng màu của panel TN còn hạn chế.

Màn hình LCD đơn sắc thường sử dụng ánh sáng từ nguồn bên ngoài để tạo hình ảnh, với một lớp phản quang kim loại dưới màn hình giúp phản chiếu ánh sáng. Màn hình LCD hiện đại thường có đèn nền từ đèn huỳnh quang hoặc LED để sản sinh ánh sáng.

Ánh sáng từ nguồn trước tiên đi qua lớp kính lọc phân cực, sau đó qua lớp tinh thể lỏng TN. Lớp tinh thể lỏng này vặn xoắn ánh sáng 90 độ, và tiếp tục đi qua lớp kính lọc màu để tạo ra các màu cơ bản. Ánh sáng sau đó đi qua lớp kính phân cực thứ hai, với tia sáng không bị xoắn 90 độ sẽ bị chặn lại.

Khi có dòng điện cấp cho lớp tinh thể lỏng, ánh sáng sẽ được điều chỉnh thông qua lớp lọc phân cực phía trên. Điều này giúp kiểm soát độ sáng của ánh sáng đến mắt người. Mỗi điểm ảnh trên màn hình bao gồm 3 điểm ảnh phụ với 3 màu sắc cơ bản, tạo nên một hình ảnh đầy đủ màu sắc.

Màn hình LCD sử dụng panel TN có ưu điểm về giá thành rẻ và khả năng sản xuất hàng loạt. Nó có tốc độ đáp ứng cao, giúp hình ảnh không bị mờ trong các cảnh hành động nhanh. Tuy nhiên, tốc độ đáp ứng quá cao có thể chỉ là một chiến dịch quảng cáo, vì mắt người khó phân biệt giữa 2ms và 8ms.

Màn hình LCD loại TN có chất lượng hình ảnh thấp và dải màu hiển thị hẹp. Mỗi điểm ảnh chỉ có thể thể hiện 6 bit độ sáng, hạn chế khả năng hiển thị gam màu rộng.

Với mỗi điểm ảnh, chỉ có 6 bit độ sáng khác nhau, dẫn đến dải màu sắc hẹp. Khi màu sắc gần giống nhau, mắt người có cơ chế tự hòa màu, tạo ra một dải màu liên tục. Đây là cách mà màn hình TN sử dụng để tạo ra dải màu liên tục.

Một nhược điểm khá lớn của màn hình TN là góc nhìn hẹp, nếu nhìn từ các góc khác ngoài trực diện, màu sắc sẽ biến đổi đáng kể. Điều này đã khiến loại panel này phổ biến trong màn hình máy tính và laptop thời xưa khi giá LCD cao hơn hiện nay và người dùng thường ngồi trực diện màn hình.

IPS được Hitachi phát triển từ năm 1996 với mục tiêu chính là khắc phục nhược điểm chính của panel TN.

Cấu trúc của panel IPS không quá khác biệt so với TN, nhưng khác ở chỗ tinh thể lỏng được sắp xếp theo hàng ngang, song song với hai lớp kính phân cực ở trên và dưới. Khi có dòng điện, tinh thể lỏng quay 90 độ, cho phép ánh sáng từ đèn nền đi qua một cách hiệu quả.

Mỗi subpixel trên IPS có khả năng hiển thị 8 bit độ sáng, tức là 256 mức sáng khác nhau. Khi kết hợp ba màu, IPS tạo ra dải màu rộng và mượt mà hơn TN mà không cần đến các thủ thuật. Điều này khiến nó trở thành lựa chọn hàng đầu cho các nhà thiết kế với màu sắc chính xác hơn.

Dù IPS đã khắc phục nhiều nhược điểm của TN như góc nhìn và chất lượng màu sắc, nó vẫn còn một số hạn chế so với TN.

Thời gian phản hồi của màn hình IPS khi từ màu đen chuyển sang trắng lâu hơn màn hình TN (khoảng 6-16ms). Điều này khiến màn hình IPS trước đây, khi hiển thị các cảnh nhanh, thường xuất hiện hiện tượng vệt sáng kéo dài, được biết đến là 'bóng ma'.

Bởi vì tốc độ đáp ứng chậm, các màn hình LCD sử dụng IPS hiện nay gặp khó khăn khi muốn có tốc độ làm mới 120 Hz phù hợp cho màn hình 3D.

Với cấu trúc tinh thể đặc biệt, màn hình IPS cần đèn nền mạnh hơn để hiển thị màu sắc tươi sáng. Do đó, trong giai đoạn đầu, IPS không phổ biến trong các thiết bị có pin như laptop và điện thoại. Tuy nhiên, công nghệ IPS ngày nay đã được cải tiến rất nhiều.

Các công nghệ như Super IPS (S-IPS) và Advanced Super IPS được phát triển để cải thiện các hạn chế của IPS thông thường so với TN. Tuy nhiên, vì công nghệ này, giá cả cũng tăng đáng kể.

Để kết hợp ưu điểm của cả TN và IPS, các nhà sản xuất đã tạo ra một loại panel trung gian. Loại panel này có tốc độ phản hồi vừa đủ, tránh được hiện tượng bóng ma và hiển thị màu sắc rõ ràng, chân thực hơn cả TN và VA.

Nguyên lý hoạt động 

Cấu trúc điểm ảnh trong panel VA không khác gì so với màn hình LCD hoặc LCD IPS. Màn VA xếp tinh thể vuông góc với kính lọc (gốc từ 'Vertically Aligned'). Điện cực được sắp xếp 1 trên, 1 dưới giống màn hình TN truyền thống, tạo từ trường dọc. Khi không có điện, tinh thể chặn ánh sáng; khi cấp điện, chúng nghiêng để ánh sáng đi qua.

Gần đây, nhiều hãng TV sử dụng marketing để cho rằng LED là công nghệ màn hình mới. Thực ra, LED chỉ là đèn nền mới, sáng hơn và tiết kiệm điện hơn so với đèn huỳnh quang. Có 2 loại LED: Edge LED với đèn chỉ ở viền, giá tương đương màn hình thường; Full LED có ánh sáng phủ đều và độ sáng cao hơn, nhưng giá cao hơn nhiều.

Công nghệ này sử dụng transistor bán dẫn từ nhiều lớp kim loại mỏng và nhựa. Nó chỉ là cách thức cấp điện cho tinh thể. Phần lớn màn hình hiện nay đều dùng công nghệ này để cấp điện cho tinh thể.

Hy vọng bạn đã hiểu thêm về cách các nhà sản xuất đặt tên cho sản phẩm công nghệ và sự khác biệt giữa thay đổi công nghệ và cải tiến công nghệ cũ.