CHƯƠNG 3 KIẾN TRÚC PHẦN CỨNG
3.4.1 Màn hình LCD
LCD (Liquid Crytal Display) nghĩa là màn hình tinh thể lỏng. Có bốn lớp chính trong một tấm màn hình LCD: lớp bảo vệ bên ngoài, lớp (hoặc nhiều lớp) phân cực, lớp tinh thể lỏng và đèn nền. Lớp bảo vệ bên ngoài có nhiệm vụ bảo vệ các linh kiện khác khỏi bị hư hỏng và thường được làm từ nhựa hoặc kính.
Lớp phân cực giúp lớp tinh thể lỏng truyền ánh sáng chính xác tới mắt người xem.
Hình 3.23: Sơ đồ đơn giản của một tấm nền LCD TFT
Phần quan trọng nhất chính là lớp tinh thể lỏng, nơi điều khiển màu sắc xuyên qua và hình ảnh hiển thị. Khi dòng điện đi qua lớp tinh thể, các tế bào tinh thể lỏng được ghép với bộ lọc đỏ, xanh da trời hoặc xanh lá, tương ứng với điểm ảnh con của màn hình và được "xoắn" để ánh sáng đi qua với những cường độ khác nhau. Các tinh thể sẽ lọc ánh sáng từ đèn nền thành những màu sắc khác nhau và kết hợp nhiều tinh thể cạnh nhau sẽ cho ra dải hàng triệu màu.
Lớp đèn nền gần như luôn là đèn nền LED và tuy có nhiều loại đèn nền LED nhưng loại đèn nền LED màu trắng được sử dụng phổ biến nhất. Lớp đèn nền rất mỏng và các đèn nền LED màu trắng được đặt ngay phía sau lớp tinh thể lỏng để cung cấp ánh sáng cho các tinh thể lọc thành màu. Loại đèn nền LED RGB (gồm các màu đỏ, xanh da trời và xanh lá) cũng được sử dụng và có khả năng tái tạo màu sắc tốt hơn loại đèn nền màu trắng nhưng giá thành cao hơn và cũng ít được dùng trong điện thoại thông minh.
Các màn hình LCD được sử dụng trên điện thoại thông minh đều thuộc loại active matrix (ma trận động) và chúng đều sử dụng công nghệ TFT (thin- film transistor). TFT cho phép tái tạo màu sắc thực hơn và độ tương phản cũng như tốc độ hiển thị nhanh hơn. Công nghệ TFT cũng có 2 loại khác nhau
3.4.1.1. Twisted Nematic (TN) LCD
bào tinh thể được "xoắn" trong màn hình để tái tạo lại màu sắc và thường được dùng cho các điện thoại thông minh giá rẻ do dễ sản xuất.
Nếu so với loại màn hình LCD còn lại là In-Plane Switching (IPS), màn hình TN có góc nhìn hẹp hơn, màu sắc và độ tương phản cũng kém hơn do đó không được sử dụng cho các điện thoại thông minh đắt tiền. Tuy nhiên, những màn hình LCD của máy tính hay TiVi thì chủ yếu sử dụng tấm màn hình loại TN. Hình ảnh hiển thị của tấm màn hình TN không hề xấu nhưng nó vẫn xếp sau những công nghệ khác.
Loại màn hình TN chất lượng cao nhất là Super LCD hay S-LCD do Sony và Samsung sản xuất có độ tương phản và màu sắc trung thực hơn hẳn so với tấm nền TN bình thường. Hiện nay, thế hệ Super LCD 2 đã xuất hiện.
3.4.1.2. In-Plane Switching (IPS) LCD
Các màn hình IPS LCD sử dụng phương pháp xoắn các tế bào tinh thể có tổ chức hơn và cung cấp hình ảnh chất lượng hơn nên thường được dùng trong các điện thoại thông minh cao cấp. Các ưu thế chính của màn hình IPS LCD so với màn hình TN là góc nhìn tốt hơn và màu sắc trung thực hơn do các tấm nền này hoạt động giúp làm giảm hiện tượng chuyển màu khi thay đổi góc nhìn. Các màn hình IPS có tỉ lệ tương phản cao hơn so với màn hình TN và trong một số trường hợp có thể so sánh với công nghệ AMOLED.
Hình 3.24: HTC One X với màn hình Super LCD 2 IPS với chất lượng cao
Hầu hết màn hình IPS trên điện thoại thông minh là Super IPS (S-IPS) hoặc Advanced Super IPS (AS-IPS). Đôi khi các nhà sản xuất gọi các màn hình của họ là IPS LCD hoặc TFT IPS LCD nhưng nhiều trường hợp sử dụng tên riêng như:
- Retina - từ được dùng cho các tấm màn hình IPS do LG sản xuất cho Apple có mật độ điểm ảnh cao được sử dụng trong một vài sản phẩm IPhone, iPad, Macbook
- NOVA - từ để tiếp thị của LG sử dụng cho những màn hình IPS LCD của hãng này có khả năng cho độ sáng tới 700 nits, cao hơn phần lớn các màn hình khác.
- Super LCD 2 – thế hệ tấm màn hình S-LCD thứ hai do Sony sản xuất sử dụng công nghệ IPS thay vì TN. Super LCD 2 cho màu sắc rất trung thực, độ tương phản cao, độ sáng và góc nhìn rất tốt do làm giảm kích thước và khoảng cách giữa các lớp thành phần và được một số tổ chức đánh giá là màn hình điện thoại thông minh tốt nhất hiện nay.
3.4.1.3. Các ưu nhược điểm của màn hình LCD
LCD là một trong hai loại màn hình lớn nên nếu biết được những điểm tốt và hạn chế về loại màn hình này sẽ rất hữu ích trong việc lựa chọn điện thoại thông minh.
Ưu điểm: - Giá thành rẻ
- Màn hình IPS LCD có khả năng tái tạo màu sắc chính xác. - Ít bị hiện tượng biến đổi màu
- Có thể đạt độ sáng cao giúp dễ nhìn khi xem ngoài trời Nhược điểm:
- Do cần có đèn nền nên màn LCD khó đạt được tỉ lệ tương phản cao và màu đen tuyệt đối
- Màn hình TN LCD có góc nhìn kém
- Trong một số trường hợp, màn hình LCD tiêu tốn nhiều điện năng và kích cỡ dày.
3.4.2. Màn hình AMOLED
Nếu cơ chế hoạt động của LCD khá phức tạp với nhiều lớp kết hợp với nhau, cơ chế hoạt động của AMOLED đơn giản hơn nhiều. AMOLED, viết tắt của cụm từ Active-Matrix Organic Light-Emitting Diode, là màn hình phát các
màu trực tiếp từ các đèn đi-ốt hữu cơ (organic diode) không cần tới lớp phân cực, tinh thể hay đèn nền như màn hình LCD. Nhờ cơ chế này, AMOLED có một số ưu điểm so với công nghệ LCD.
Cách thức hoạt động của màn hình AMOLED rất đơn giản: lớp bóng bán dẫn (transistor) ở dưới điều khiển dòng điện đi qua lớp đi-ốt hữu cơ ở trên, khi có dòng điện thì các đi-ốt ở lớp này sẽ phát sáng. Cường độ sáng có thể điều chỉnh bằng dòng điện trên các bóng bán dẫn, từ đó có thể tạo ra hàng triệu màu sắc giống như màn hình LCD.
Hình 3.24: Sơ đồ tấm hiển thị AMOLED
Do các đi-ốt tự chúng phát sáng nên không cần thêm đèn nền để lọc màu. Điều này không chỉ giúp tiết kiệm điện mà còn giúp màn hình mỏng hơn, một đặc điểm quan trọng khi mà các điện thoại thông minh đang đua nhau trở thành sản phẩm mỏng nhất. Khi hiển thị màu đen, các đèn đi-ốt chỉ cần ngừng phát sáng và lúc đó không có nguồn sáng nào.
Tất nhiên, màn hình AMOLED cũng có những nhược điểm. Khi các điểm ảnh con (subpixel) màu xanh nhạt, xanh lá cây và màu đỏ được dùng để tạo ra đầy đủ các dải màu, nó đòi hỏi cần sử dụng các hợp chất hữu cơ khác nhau. Đặc tính của những hợp chất này rất khác nhau do đó rất khó để kiểm soát cường độ sáng phát ra từ các đi-ốt cho đều nhau ở bước sóng chính xác.
Điều này dẫn tới một số vấn đề. Giả sử đi-ốt phát ra 1 trong 3 màu sáng hơn các diode khác, màn hình sẽ bị biến màu đôi chút. Thường thì các đi-ốt phát ánh sáng xanh dương là nguyên nhân khiến cho các trang web có nền trắng bị ngả sang màu xanh. Thêm nữa, dù cho màn hình AMOLED thường cho màu sắc rất rực rỡ, song độ chính xác của màu sắc lại không được bằng màn IPS LCD.
Vấn đề cuối cùng là thời gian sử dụng của mỗi loại đèn đi-ốt khác nhau: do mỗi màu là một hợp chất hữu cơ khác nhau nên chúng sẽ chỉ "sống" (phát
ánh sáng) trong một thời gian và lượng thời gian cụ thể còn tùy thuộc vào màu. Ở thế hệ AMOLED đời đầu, các đèn đi-ốt phát sáng màu xanh dương "chết" nhanh gấp đôi đi-ốt màu xanh lá, tuy nhiên nhờ sự phát triển của công nghệ mà những thế hệ AMOLED gần đây không còn gặp vấn đề tương tự. Dù sao thì độ chính xác của màu sắc vẫn là vấn đề cần được cải thiện.
Cũng giống như màn hình LCD, có một số thương hiệu về màn hình AMOLED:
- Super AMOLED – thế hệ màn hình đầu tiên do Samsung sản xuất tích hợp điều khiển cảm ứng vào màn hình và có khả năng hiển thị tốt trong ánh nắng
- Super AMOLED Plus – thế hệ màn hình AMOLED mới của Samsung thay thế màn hiển thị ma trận PenTile bằng ma trận RGB, giúp hiển thị màu chuẩn xác hơn.
- HD Super AMOLED – một loại màn hình khác do Samsung sản xuất sử dụng ma trận PenTile. Chữ "HD" cho biết độ phân giải những màn hình này đều đạt đến chuẩn HD với mật độ điểm ảnh cao
- ClearBlack AMOLED – công nghệ được Nokia sử dụng. Đây là loại màn hình AMOLED dùng công nghệ "ClearBlack", lớp phân cực chống chói giúp hiển thị tốt ngoài nắng