Màn hình LCD là gì? Ưu nhược điểm và ứng dụng

Màn hình LCD là gì?

Màn hình tinh thể lỏng LCD (Liquid Crystal Display) được cấu tạo từ các tế bào (các điểm ảnh) chứa tinh thể lỏng, có khả năng thay đổi tính phân cực của ánh sáng và cường độ ánh sáng truyền qua khi kết hợp với các loại kính lọc phân cực. Đơn giản hơn, LCD sử dụng đèn nền để tạo ánh sáng, không tự phát sáng.

Cấu tạo của màn hình LCD

Màn hình LCD gồm 6 lớp xếp chồng lên nhau:

1. Kính lọc phân cực thẳng đứng có tác dụng lọc ánh sáng tự nhiên khi vào.
2. Lớp kính có điện cực ITO.
3. Lớp tinh thể lỏng.
4. Lớp kính có điện cực ITO chung.
5. Kính lọc phân cực nằm ngang.
6. Gương phản xạ, tác dụng phản xạ lại ánh sáng với người quan sát.

Màn hình LCD hiển thị màu sắc nhờ vào những điểm ảnh chứa tinh thể lỏng có thể thay đổi màu sắc và cường độ ánh sáng. Các điểm ảnh này hiển thị màu sắc theo quy tắc phối màu phát xạ từ 3 màu lam, lục và đỏ, bật tắt liên tục để tạo ra một điểm màu, tập hợp nhiều điểm màu cho ra một hình ảnh hiển thị trên màn hình LCD.

Nguyên lý hoạt động của màn hình LCD

Màn hình LCD hoạt động dựa trên nguyên tắc ánh sáng nền, bao gồm một lớp chất lỏng nằm giữa 2 lớp kiếng phân cực ánh sáng. Đèn nền cung cấp nguồn sáng phía sau màn hình. Ánh sáng này bị phân cực, chỉ một nửa ánh sáng chiếu qua lớp tinh thể lỏng. Các tinh thể lỏng này có thể "xoắn" khi dòng điện chạy qua, chặn ánh sáng phân cực khi tắt, nhưng lại phản xạ các loại ánh sáng đỏ, lục hoặc lam khi được kích hoạt.

LCD sử dụng đèn nền và các pixel được bật và tắt điện tử trong khi các tinh thể lỏng để xoay ánh sáng phân cực, từ đó có thể tạo ra hình ảnh.

Các loại màn hình LCD

TN (Twisted Nematic)

Màn hình TN là loại màn hình được sử dụng phổ biến nhất trong sản xuất LCD. TN thường rẻ hơn và cung cấp thời gian phản hồi tuyệt vời, rất lý tưởng để chơi game có nhịp độ nhanh. Thời gian phản hồi của các tấm TN hiện tại có thể đạt mức thấp nhất là 1ms. Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất của nó là có khả năng tái tạo màu sắc, góc nhìn và tỷ lệ tương phản kém nhất so với bất kỳ công nghệ màn hình LCD hiện đại nào.

IPS (In Plane Switching)

IPS được coi là công nghệ LCD tổng thể tốt nhất nhờ vào chất lượng hình ảnh, độ chính xác màu sắc và góc nhìn. Chúng rất phù hợp cho thiết kế đồ họa và các ứng dụng khác đòi hỏi khả năng tái tạo màu sắc nhất quán và chính xác. Màn hình IPS mang đến góc nhìn tốt nhất so với bất kỳ công nghệ nào của LCD hiện nay, với góc nhìn rộng lên đến 178 độ.

VA (Vertical Alignment)

Công nghệ VA mang lại khả năng tái tạo màu tốt hơn và góc nhìn rộng hơn so với TN, nhưng lại có thời gian phản hồi chậm hơn. Chúng cũng cho góc nhìn lớn và khả năng tái tạo màu sắc tốt, mặc dù không bằng IPS. Thời gian phản hồi của VA thường kém hơn so với TN hoặc IPS và đã có báo cáo về một số tấm nền VA bị độ trễ đầu vào, vì vậy công nghệ VA thường không phải là lựa chọn tốt nhất để chơi game tốc độ nhanh.

AFFS (Advanced Fringe Field Switching)

Được gọi là chuyển mạch trường rìa (FFS) cho đến năm 2003, AFFS - Công nghệ chuyển đổi trường rìa tiên tiến - tương tự như IPS hoặc S-IPS đều mang lại hiệu suất vượt trội và gam màu với độ sáng cao. Sự thay đổi màu sắc và độ lệch do rò rỉ ánh sáng được khắc phục bằng cách tối ưu hóa gam trắng, giúp tăng cường tái tạo màu trắng/xám. Ưu điểm của công nghệ này là có khả năng tái tạo màu vượt trội hơn so với màn hình IPS.

Màn hình ma trận chủ động và thụ động

• Màn hình ma trận chủ động có thể thay thế lưới điện cực điều khiển bằng loại ma trận transistor phiến mỏng (TFT LCD) với thời gian đáp ứng nhanh và chất lượng hình ảnh tuyệt vời. Các điểm ảnh được điều khiển độc lập bởi một transistor. Vì được đánh dấu địa chỉ phân biệt nên trạng thái của từng điểm ảnh có thể điều khiển độc lập, đồng thời và tránh được bóng ma thường gặp ở DSTN LCD.
• Màn hình ma trận thụ động (DSTN LCD) thường đáp ứng tín hiệu khá chậm (300ms) mà lại dễ xuất hiện các điểm sáng xung quanh điểm bị kích hoạt nên không thể tránh khỏi khả năng hình ảnh bị nhòe.

Ưu và nhược điểm của màn hình LCD

Ưu điểm

• Màn hình LCD cung cấp độ tương phản, độ sáng và độ phân giải cao. Vì vậy, chất lượng hình ảnh hầu như thể hiện được sự trung thực, sắc nét và sống động.
• Màn hình LCD thân thiện với môi trường và cả sức khỏe của người dùng.
• Chi phí sản xuất cũng như giá thành không quá cao, áp dụng trong nhiều lĩnh vực và là linh kiện quan trọng cho các thiết bị điện tử như tivi, máy tính, điện thoại,...

Nhược điểm

• Kích thước dày vì phải đặt đến 3 lớp kính.
• LCD có hạn chế về mật độ điểm ảnh. Màu sắc hiển thị ngoài trời nắng gắt thường sẽ bị giảm.
• Màn hình LCD tiêu hao năng lượng nhiều hơn do có sử dụng đèn nền.

Màn hình LCD có trên những thiết bị nào?

Vì giá thành của màn hình LCD khá rẻ nên nó được áp dụng rộng rãi trên những dòng điện thoại thông minh, máy tính, laptop, máy tính bảng, máy ảnh hay đồng hồ thông minh.

Kết luận

Màn hình LCD là một công nghệ phổ biến với nhiều ưu điểm như độ tương phản cao, độ sáng và độ phân giải tốt, thân thiện với môi trường và sức khỏe. Tuy nhiên, nó cũng có nhược điểm như kích thước dày và tiêu hao năng lượng nhiều hơn. Hiểu rõ về cấu tạo, nguyên lý hoạt động và các loại màn hình LCD sẽ giúp bạn lựa chọn thiết bị phù hợp với nhu cầu của mình.