1. Ưu nhược điểm của màn hình LCD
Trong bài viết "Tìm hiểu chi tiết về màn hình LCD" bạn có thể thấy nguyên tắc hoạt động của màn hình LCD kiểu ma trận thụ động PM và kiểu ma trận tích cực AM.
Thực ra ở màn hình LCD, tinh thế lỏng LC (liquid crystal) chỉ làm nhiệm vụ chặn lại hoặc là cho ánh sáng lọt qua khi tác dụng hoặc là không tác dụng điện thế lên hai cực điện ở hai đầu cột tinh thể lỏng. Còn bản thân ánh sáng phải là từ bên ngoài chiếu đến.
Nhờ có nhiều ưu điếm như có thể điều khiến tinh vi, nhanh, nhạy, ít tiêu tốn năng luợng, màn hình LCD đã trở nên phổ biến, được ưa chuộng trong mấy chục năm nay. Tuy nhiên màn hình LCD có một số nhược điểm không khắc phục được, chủ yếu là:
- Bản thân tinh thế lỏng không phát ra ánh sáng, trái lại ít nhiều che bớt ánh sáng từ ngoài đến. Do đó, khó làm cho hình ảnh hiện lên thật sáng rõ, thật tương phản.
- Tương phản ở màn hình LCD chỉ tối ưu khi nhìn vào màn hình theo hướng vuông góc và giảm rất nhanh khi nhìn nghiêng. Ta sẽ thấy ở phần sau, màn hình OLED khắc phục được hoàn toàn hai nhược điểm này đồng thời có thêm nhiều ưu điểm mới.
2. OLED đáp ứng tốt nhiều yêu cầu dùng làm màn hình phẳng,
Ở bài LED và OLED (xem tại đây) ta đã thấy LED là điốt phát sáng (light emitting diode) thường làm bằng bán dẫn hợp chất AsGa. chủ yếu ở đây là tạo ra được tiếp xúc p-n, khi tác dụng điện thế theo chiều thuận điện tử và lỗ trống đều chạy vế phía có tiếp xúc p-n, chúng gặp nhau, tái hợp thành nguyên tủ trung hòa và phát ra photon. Bán dẫn AsGa được chọn để làm LED là vì photon phát ra có bước sóng λ vào cỡ sóng ánh sáng nhìn thấy.
Với hiệu suất phát sáng rất cao, dễ điều khiển bằng điện, LED đã trở thành nguốn sáng vô cùng tiết kiệm, hiệu quả đang lấn át nhiều nguồn sáng lâu nay vẫn dùng như đèn sợi đốt, đèn huỳnh quang v.v...
Nhưng sử dụng LED làm màn hình gặp phải nhiều hạn chế. Từ phiến bán dẫn làm ra hàng triệu LED để rồi cắt ra làm thành hàng triệu đèn LED rời rạc thì dễ, nhưng trên một bề mặt như là màn hình, đồng thời làm hàng triệu triệu đèn LED nằm khít nhau để mỗi đèn LED trở thành một phần tử ảnh là rất khó, rất tốn kém. Vì vậy người ta chuyển sang dùng OLED tức là LED hữu cơ (organic light emitling diode) để làm màn hình.
OLED phát triển được là nhờ các công trình nghiên cứu ban đầu về polyme dẫn điện. Polyme gồm các chuỗi đại phân tử trong đó cacbon C đóng vai trò quan trọng và thông thường là không dẫn điện vì không có điện tử tự do. Nhưng bằng cách cắt giảm, thay thế một số liên kết trong đại phân tử polyme, người ta có thể tạo ra polyme dẫn điện loại p hay loại n, tương tự như pha tạp vào bán dẫn ròng để có bán dẫn loại p hay loại n. Cũng vậy, có thế ghép polyme dẫn điện kiểu khác nhau lại để có những hiện tượng tương tự như ở tiếp xúc p-n.
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của một OLED điển hình dùng làm phần tử ảnh ở màn hình được cho ở hình bên dưới.
Trên tấm nhựa trong suốt có phủ lớp dẫn điện (trong suốt) dùng làm anốt. Tiếp đó là hai lớp polyme dẫn điện loại p và loại n gọi là lớp dẫn và lớp phát. Tiếp đó là lớp dẫn điện dùng làm catổt.
Khi nối cực âm vào catốt và cực dương vào anốt, có thể phân tích quá trình xảy ra như sau:
1. Dòng điện tử chạy từ catốt đến anốt thông qua hai lớp polyme dẫn điện, cung cấp điện tử cho lớp phát và kéo điện tử ra khỏi lớp dẫn.
2. Điện tử bị kéo ra khỏi lớp dẫn để lại ở đó các lỗ trống (mang điện dương). Các lỗ trống này rất cần lấy điện tử ở lớp phát để lấp đầy vào cho trở thành trung hòa.
3. Lỗ trống nhảy sang lớp phát và tái hợp với điện tử ở đấy. Khi điện tử nhảy vào lỗ trống năng lượng còn thừa giải thoát ra duới dạng photon ánh sáng.
Như vậy khi tác dụng hiệu thế lên hai cực của OLED, OLED trực tiếp phát ra ánh sáng. Màu sắc của ánh sáng phát ra phụ thuộc vào loại phân tử hữu cơ ở lớp phát. Người ta có thế phủ lên OLED các lớp hữu cơ để có được màu theo ý muốn. Để chế tạo đèn LED thông thuờng, phải tạo ra được các lớp tinh thể với những quy trình nuôi cấy rất phức tạp, khó điều khiển.
Ở OLED, các loại vật liệu chính đều là chất hữu cơ, dễ dàng tạo ra các hình nhỏ, tinh vi theo kỹ thuật in phun. Mặt khác chất hữu cơ thường mếm mại dễ uốn cong. Vì vậy màn hình OLED có loại có thế cuộn lại.
Với OLED có thế làm màn hình kiểu ma trận thụ động (PMOLED) hoặc màn hình kiểu ma trận tích cực (AMOLED). ở PMOLED (hình 2) catốt và anốt được in thành các dải song song và vuông góc nhau, mỗi phần tử ảnh có 9 phần tử ảnh con, phối hợp lại để phần tử ảnh có màu trung thực. Việc điều khiển các phần tử ánh sáng, tối, có màu sắc gì là tùy thuộc việc điếu khiển các xung điện chạy theo anốt và chạy theo catốt.
PMOLED dễ chế tạo, giá thành hợp lý vì có thể sản xuất nhanh theo kiểu in phun. Hình ảnh khá sáng rõ vì ánh sáng là do bản thân OLED phát ra, nhìn nghiêng đến 135 độ vẫn còn tương phản tốt PMOLED tiêu thụ ít năng lượng hơn là PMLCD nhưng vẫn cần có nhiều mạch điều khiển ở ngoài nên tiết kiệm điện chưa là nhiều.
PMOLED rất thích hợp khi được dùng để hiển thị chữ viết, biểu tượng và đặc biệt là cho màn hình nhỏ như ở điện thoại di động.
Màn hình OLED kiểu ma trận tích cực AM tức là AMOLED (active matrix organic light emission diode) người ta chế tạo thêm cho mỗi OLED dùng làm phần tử ảnh một transito trường màng mỏng TFT (thin filn transistor) như vẽ ở hình 3.
Việc điều khiển đóng mở cho từng OLED làm phần tử ảnh được thực hiện qua transito trường nên rất nhanh chóng dứt khoát nhờ đó chất lượng các hình ảnh động tốt hơn hẳn ở PMOLED.
Cũng nhờ đóng mở bằng transito trường nên điện tiêu thụ ở AMOLED ít hẳn so với PMOLED. Với AMOLED có thể điều chỉnh tốc độ làm tươi (refresh rate) thoải mái nên hình ảnh không những sáng đẹp mà còn ít bị chớp rung.
AMOLED rất thích họp dùng làm màn hình cho máy tính, cho màn hình màn ảnh rộng, cho điện thoại di động thế hệ mới. Có thể xem đây là thành tựu công nghệ mới nhất ở lĩnh vực màn hình phẳng hiện nay.
Riêng về OLED ngoài ứng dụng để làm màn hình phẳng còn có nhiều ứng dụng rất đặc biệt như làm vải phát sáng đổi màu, chiếu sáng tự nhiên và mỹ thuật, chưa có kỹ thuật chiếu sáng nào có thể so sánh được.
Tác giả: Nguyễn Xuân Chánh
by 
0 comments: