Ở bài trước,
chúng ta đã cùng tìm hiểu cách thức hoạt động cũng như các ưu nhược
điểm của 2 loại màn hình là Plasma và OLED, trong bài viết hôm nay chúng
ta sẽ dành thời gian để bàn về riêng loại màn hình LCD.
LCD là cụm từ có lẽ đã trở nên quá phổ thông với
người tiêu dùng Việt Nam, nó phổ biến đến mức mà bất kì khi nào bạn nhắc
tới màn hình mỏng với một người không mấy quan tâm về lĩnh vực phần
cứng thì gần như chắc chắn người đó sẽ gọi nó là một chiếc màn hình LCD
hay chiếc TV LCD. Âu đây cũng là hệ quả của sự phát triển quá vượt trội
của dòng màn hình LCD so với 2 loại còn lại của thị trường là Plasma và
OLED.
Chính vì chiếm tỉ lệ lớn trên thị trường nên bản
thân bên trong các dòng sản phẩm LCD cũng có đến 3 dạng công nghệ khác
nhau phân biệt dựa trên 3 loại panel mà màn hình sử dụng là TN, IPS và
VA.
LCD - TN (Twisted Nematic) Có những ưu điểm vượt trội về mặt giá thành cũng
như điện năng tiêu thụ nhưng bù lại chất lượng màu sắc thể hiện trên
loại panel TN chỉ ở mức vừa đủ nhìn.
Nguyên lý hoạt động
Trước tiên chúng ta hãy bàn tới nguồn sáng dùng
trong màn hình. Với những loại màn hình LCD đơn sắc và đơn giản như màn
hình đen trắng trên những chiếc máy tính bỏ túi thì ánh sáng được cấp từ
bên ngoài (ánh đèn học, ánh sáng mặt trời v.v...) và ở dưới đáy của tấm
màn hình người ta đặt 1 lớp phủ kim loại giúp phản quang giống như
gương để phản chiếu chính ánh sáng bên ngoài lại mắt chúng ta khiến
chúng ta nhìn được hình ảnh hiển thị trên màn hình. Loại thứ 2 là các
loại LCD thông dụng ngày nay không thể chỉ dùng ánh sáng phản chiếu để
tạo hình ảnh được nên mỗi loại màn này phải gắn kèm theo một bộ phận gọi
là đèn nền, đèn nền này có tể sử dụng các loại đèn huỳnh quang hay đèn
LED để tạo nguồn sáng cho màn hình.
Những nguồn sáng này trước tiên sẽ phải đi qua
một lớp kính lọc phân cực, lớp kính này có đặc điểm chỉ cho các tia sáng
đi qua theo 1 hướng nhất định. Sau đó những tia sáng này sẽ đi qua lớp
tinh thể lỏng TN. Đặc tính của lớp tinh thể lỏng này là nó có có khả
năng vặn xoắn các tia sáng đi ra từ lớp kính lọc phân cực đầu tiên một
góc 90 độ, sau khi đi ra khỏi lớp tinh thể lỏng này ánh sáng tiếp tục
chạy qua một lớp kính lọc màu để tạo ra 3 màu đỏ, xanh da trời và xanh
lá. Những ánh sáng sau khi đã có màu sắc cơ bản này sẽ tiếp tục đi qua
một lớp kính phân cực thứ 2 có chiều lọt sáng vuông góc với tấm thứ
nhất. Với những tia sáng không bị xoắn 90 độ khi đi qua lớp tinh thể
lỏng do lỗi kỹ thuật thì ánh sáng sẽ bị chặn lại ở lớp kính lọc phân
cực.
Khi có dòng điện cấp cho lớp tinh thể lỏng này,
các tia sáng đi qua sẽ tháo xoắn và ánh sáng đi qua sẽ bị chặn lại ở lớp
lọc phân cực phía trên. dòng điện chạy qua càng lớn thì độ tháo xoắn
càng cao đồng nghĩa với việc ánh sáng đi qua sẽ càng ít, việc điều khiển
dòng điện vô hình chung sẽ làm thay đổi độ sáng tối của ánh sáng đi tới
mắt chúng ta. Mỗi điểm ảnh trên màn hình bao gồm 3 điểm ảnh phụ với 3
màu sắc cơ bản như đã nói ở trên kết hợp với sự thay đổi độ sáng trên
mỗi điểm ảnh phụ này chúng ta sẽ được một điểm ảnh có đầy đủ màu sắc.
Điểm mạnh của loại màn hình LCD sử dụng panel TN
này chính là giá thành rất rẻ và có khả năng sản xuất hàng loạt. Ngoài
ra loại màn này còn có tốc độ đáp ứng rất cao (khoảng 2 phần nghìn
giây), khái niệm về tốc độ đáp ứng đã được trình bày trong
bài trước nên người viết xin phép không nhắc lại. Tốc độ đáp ứng cao khiến cho
hình ảnh hiển thị không bị mờ viền ở những cảnh hành động với tốc độ
cao, đồng thời cũng cho phép các nhà sản xuất có thể đẩy tốc độ refresh
khung hình lên cao hơn, đây là một lợi thế cho các loại công nghệ hiển
thị 3D sử dụng kính màn trập. Thế nhưng tốc độ đáp ứng của màn hình
thường được các nhà sản xuất đẩy lên quá đáng để trở thành một công cụ
quảng cáo nghe khá oai với những người không hiểu về công nghệ, bởi lẽ
các loại màn hình có tốc độ đáp ứng thấp hơn 10 phần nghìn giây là mắt
người đã gần như không thể cảm nhận được sự khác biệt rồi nên dù đó là
2 ms (mili giây) hay 8 ms thì trải nghiệm của chúng ta vẫn không có gì
thay đổi cả.
Mặt khác một phần cũng vì chất lượng hình ảnh của
các loại màn hình này thuộc loại thấp nhất trong số các công nghệ màn
hình hiện nay và dải màu hiển thị trên những chiếc TV LCD loại TN này
rất hẹp (hay có nghĩa là nhiều gam màu gần giống nhau sẽ được thể hiện
thành 1 màu).
Bởi lẽ, mỗi điểm ảnh phụ trong 1 điểm ảnh sẽ chỉ
có thể thể hiện được 6 bit độ sáng khác nhau, nghĩa là với một pixel phụ
màu đỏ chẳng hạn, khi điều chỉnh điện cấp vào tinh thể độ sáng của ánh
sáng khi ra khỏi lớp lọc sẽ chỉ có thể thể hiện được 64 sắc đỏ khác nhau
(6bit = 2^6). Tương tự với 2 màu xanh còn lại nên khi pha trộn những
màu sắc như vậy chúng ta sẽ thu được kết quả là dải màu sắc bị hẹp như
đã nói ở trên. Khi 2 màu khác nhau đặt rất sát nhau, mắt người sẽ có cơ
chế tự hòa 2 màu đó lại để tạo ra một vùng màu ở giữa giúp màu sắc biến
đổi đều hơn, đó là cách mà loại màn hình TN sử dụng để tạo ra được dải
màu sắc liên tục.
Một nhược điểm nữa chính là góc nhìn của loại màn
hình TN này rất tệ, chỉ cần nhìn từ các hướng không phải hướng chính
diện là màu sắc đã gần như bị thay đổi hoàn toàn. Đây có lẽ cũng chính
là lý do loại panel này thường được dùng trong các loại màn hình máy
tính hay laptop ngày trước, cái thời mà giá các loại LCD cao cấp chưa
được như bây giờ, bởi người dùng máy tính cá nhân thường ngồi chính
diện.
LCD IPS (In Plane Switching) IPS là loại công nghệ được hãng Hitachi phát
triển vào năm 1996, mục đích chính của công nghệ này chính là để khắc
phục những nhược điểm lớn của loại panel TN nói trên.
Nguyên lý hoạt động Cấu tạo của panel IPS không khác nhiều so với
loại TN từ các lớp lọc phân cực, lớp lọc màu và lớp tinh thể. Điểm khác
biệt nằm ở lớp tinh thể lỏng, các lớp này giờ đây được xếp theo hàng
ngang (đây là nguồn gốc của cụm từ "In Plane") song song với 2 lớp kính
phân cực ở trên và dưới. Các điện cực cũng phải xếp trên mặt dưới chứ
không xếp ở 2 bên như màn TN. Ban đầu khi không có dòng điện chạy qua
các điện cực, mạng tinh thể này xếp theo chiều ngang và chắn ánh sáng,
khi cho dòng điện chạy vào 2 điện cực ở mặt dưới, dòng điện sẽ tạo ra 1
từ trường giống như nam châm khiến cho các tinh thể quay đi 1 góc 90 độ
nhưng vẫn song song với mặt màn hình. Lượng điện cấp vào càng nhiều thì
tinh thể sẽ quay 1 góc càng lớn, ở vị trí 90 độ ánh sáng của đèn nền có
thể lọt qua nhiều nhất và thể hiện được độ sáng cao nhất của màu sắc.
Mỗi subpixel (điểm ảnh phụ) trong một điểm ảnh
của panel IPS có thể thể hiện tới 8 bit (2^8 =256 cấp) độ sáng tương
đương 256 mức sáng khác nhau nên khi pha trộn 3 màu chúng ta sẽ được
những dải màu rộng và liên tục hơn rất nhiều so với màn TN mà không cần
dùng đến thủ thuật đánh lừa mắt của loại TN. Đây cũng là lý do chính
khiến màn hình IPS trở thành sự lựa chọn số một cho những người làm công
việc thiết kế vì nó cho màu sắc trung thực hơn rất nhiều so với màn TN.
Khi khắc phục được những nhược điểm lớn của loại
panel TN như góc nhìn và màu sắc thì panel IPS lại vấp phải những nhược
điểm mà màn TN có thể vượt qua dễ dàng.
Thời gian để 1 điểm ảnh chuyển từ đen sang trắng
tren màn IPS chậm hơn nhiều so với màn TN (khoản từ 6 đến 16ms) nên khi
thể hiện những hoạt cảnh tốc độ cao, màn hình IPS đời cũ thường để lại
một vệt sáng của hình ảnh đáng lẽ phải tắt từ trước chạy theo mà chúng
ta vẫn gọi là hiện tượng "bóng ma".
Chính tốc độ đáp ứng chậm nên đến nay các loại
LCD sử dụng tấm nền IPS vẫn rất khó có thể đạt được tốc độ refresh tới
120 Hz để phục vụ cho các loại màn hình 3D hiện nay.
Và vì cách bố trí tinh thể của màn IPS khiến cho
ánh sáng đi qua không nhiều ngay cả khi đang ở trạng thái mở nên loại
màn hình này cần đèn nền sáng hơn bình thường để có thể tạo ra được màu
sắc tươi sáng hơn nếu không màn sẽ bị cảm giác tối và u ám. Nên thời kì
đầu của màn IPS người ta không dùng nó cho các loại thiết bị dùng pin
như laptop hay điện thoại. Nhưng dù sao đó cũng chỉ là thời kì đầu của
IPS, còn ngày nay những nhược điểm đó đã được cải tiến rất nhiều.
Các loại màn hình có mác Super IPS (S-IPS) hay
Advanced Super IPS đều là những công nghệ nhỏ giúp cải thiện tối đa
những nhược điểm của công nghệ IPS thông thường đối với loại TN nhưng
đổi lại là giá thành đắt hơn kha khá so với các loại thông thường.
LCD VA (Vertically Aligned) TN và IPS đều có những ưu nhược điểm riêng mà
không thể khắc phục hoàn toàn, nên các hãng sản xuất đã cố gắng trung
hòa cả 2 loại cộng nghệ này để tạo ra 1 thứ nằm ở giữa 2 loại panel này,
một loại panel cho tốc độ đáp ứng vừa phải để không bị hiện tượng bóng
ma nhưng vẫn có dải màu sắc trung thực và đẹp hơn màn hình TN và panel
VA ra đời.
Nguyên lý hoạt động Cấu trúc cơ bản của 1 điểm ảnh trong panel VA
cũng không có gì khác so với cấu trúc chung của màn LCD nói chung hay
màn LCD IPS nói riêng. Thay vì xếp các tinh thể song song với mặt kính
thì màn VA lại xếp các tinh thể vuông góc với mặt kính lọc (cũng là
nguồn gốc cho cụm từ "Vertically Aligned"). Các điện cực lại quay về
cách sắp xếp của màn TN trước đây là 1 trên 1 dưới để có thể tạo ra từ
trường theo chiều dọc. Khi không có dòng điện, các tinh thể sẽ chặn hoàn
toàn ánh sáng từ đèn nền đi lên, khi cấp điện từ trường sẽ làm các tinh
thể này nghiêng đi 1 chút để cho phép ánh sáng đi qua, góc nghiêng càng
lớn thì ánh sáng đi qua càng nhiều.
Các loại công nghệ phụ khác LED Thời gian gần đây rất nhiều hãng sản xuất TV dùng
các chiêu thức maketing để khiến mọi người nhầm tưởng LED là một công
nghệ màn hình mới hoàn toàn, nhưng thực chất nó chỉ là công nghệ đèn nền
mới cho ánh sáng tốt hơn và tiết kiệm điện hơn so với đèn nền huỳnh
quang vẫn được sử dụng trước đây. Công nghệ này hiện nay có 2 loại chính
là Full LED và edge LED. Edge LED là loại màn hình mà đèn LED chỉ được
bố trí xung quanh viền màn hình giống như đèn huỳnh quang và hắt sáng
vào trung tâm nên loại màn này thường có giá không khác màn hình thường
là mấy nhưng vẫn được nhiều nhà sản xuất gắn mác màn hình LED. Loại thứ 2
là Full LED, công nghệ này lợi dụng sự nhỏ bé của các bóng LED nên đã
tạo ra 1 tấm đèn LED dày đặc đặt ngay sau các lớp lọc phân cực chứ không
hắt sáng vào thông qua tấm plastic nữa nên ánh sáng ở loại màn này phủ
đều đến mọi góc cạnh của màn hình và độ sáng cũng cao hơn rất nhiều so
với Edge LED nhưng giá thành thì lại khác nhau 1 trời 1 vực.
TFT (Thin film transistor) Là công nghệ tạo ra các transistor bán dẫn bằng
nhiều lớp kim loại mỏng và nhựa xếp xen kẽ nhau. Công nghệ này chỉ đơn
giản là thay đổi cách cấp điện cho các tinh thể. Và hâu hết các loại màn
hình thông dụng hiện nay đều sử dụng công nghệ này để cấp điện cho các
tinh thể.
Qua bài viết hy vọng các bạn sẽ hiểu phần nào về
cách mà các nhả sản xuất đặt tên cho những sản phẩm công nghệ cao này
qua đó biết được đâu là thay đổi công nghệ thực sự và đâu chỉ là cái
tiến công nghệ cũ
Nguồn:
http://genk.vn/c186n2012050308511068/lcd-s-lcd-amoled-cong-nghe-moi-hay-chi-la-chieu-thuc-kinh-doanh-phan-2.chn