TR Ư Ờ N G Đ Ạ I H Ọ C N A M CẦ N TH Ơ Tạ p chí K hoa họ c và K inh tế ph át triể n số 13
C Ô N G N G H Ệ T Ấ M N Ề N M À N H Ì N H 10 N Ă M T R Ở L Ạ I Đ Â Y
H u ỳ n h B á L ộ c 3, L ê H o à n g P h o n g 4
T ó m tắ t: Tấ m nề n là m ộ t thàn h p h ầ n qu a n trọ n g củ a m à n hình. M ỗ i tấ m n ề n s ẽ có n h ữ n g
ư u nh ư ợ c điể m kh ác n h a u dà n h ch o các n h u cầ u r iê n g biệ t. N g ư ờ i s ử d ụ n g th ư ờ n g ch ỉ qu a n tâm
đ ế n n h ữ n g thô n g s ố c ủ a n h à sả n x u ấ t m à bỏ q u a y ế u tố tấ m nề n, kh iế n ch o việ c s ử dụ n g k h ô n g
đư ợ c tố i ư u. N g o à i ra, n h ữ n g c ô n g n gh ệ trên m à n h ìn h cũ n g rấ t qu an trọ n g vì đ ây cũ n g là y ế u tố
q u yế t đị nh ch ấ t lư ợ n g h iể n thị cũ n g n h ư tậ n d ụ n g đ ư ợ c h ế t k h ả n ă n g c ủ a m à n hình. Đ ề tài n à y s ẽ
đ ư a ra cái nh ìn tổ n g thể về c ấ u trú c tấ m nề n và các cô n g ng hệ đ ư ợ c áp d ụ n g trên đó.
T ừ k h ó a : tấ m nề n, IP S , TN, VA.
A b s t r a c t : The p a n e l is an im p o r ta n t co m p o n e n t o f the display. E a c h p a n e l h a s d iffere n t
a d va n ta g es a n d d isa d v a n ta g e s f o r s p e c ific n eeds. U sers is o ften on ly in te r e s te d in the
p a ra m e te r s p r o v id e d by m a nu fa cturers, b u t ig n o re the ba sic co m p o n en ts o f p a n e l elem ent. T his
p r o b le m m a k es the use n o t op tim al. I n a dd ition , the tec h n o lo g y c o n d u c te d o n sc re en s is also
ve ry im p o rtan t b eca use this is also the d e c id in g fa c to r f o r d isp la y q u a lity a s w e ll a s m a k in g f u ll
use o f th e sc ree n 's cap ab ilities. T his a rticle w ill g ive a n o verview o f the p a n e l stru c tu re a n d the
tech n o lo g ies a p p lie d o n it.
K e y w o r d s : The p a n el, IPS , TN, VA.
1. T ổ n g q u a n v ề t ấ m n ề n m à n h ìn h
Trên thị trư ờ ng hiệ n nay có rấ t nhiề u loạ i m àn hình vớ i nhiề u tên gọ i khác nhau như O led,
A m oled, L C D hay R etina củ a Apple. V ớ i nhiề u tên gọ i như vậ y như ng thự c tế thì đó chỉ là nhữ ng
cách để nhậ n dạ ng thư ơ n g hiệ u hoặ c quả ng bá, bả n chấ t các loạ i m àn hình đó v ẫ n làm từ các tấ m
nề n như TN, IPS, V A, ... v à nhữ ng biế n th ể củ a chúng. N hiề u ngư ờ i khi m ua các loạ i m àn hình
th ư ờ n g bỏ qua các chỉ số về tấ m nề n dù đây là m ộ t phầ n quan trọ ng trong m àn hình, ả nh hư ở ng
nhiề u đế n chấ t lư ợ ng hiể n thị . P hầ n sau đây sẽ giúp hiể u rõ hơ n v ề tác dụ ng củ a tấ m nề n m àn hình
cũng như cấ u tạ o v à các m ặ t ư u điể m , hạ n chế củ a từ ng loạ i tấ m nề n. N goài ra, nhữ n g công nghệ
đư ợ c áp dụ ng trên m àn hình sử dụ ng các tấ m nề n cũng sẽ đư ợ c nói đế n.
M ỗ i loạ i m àn h ìn h sẽ có m ộ t cấ u trúc khác nhau, ví dụ n h ư m àn h ình L C D sẽ b ao gồ m
các thành p hầ n như m ạ ch in, IC điề u k h iể n drive, đèn, tấ m p h ả n xạ , tấ m dẫ n sáng, lăn g k ính
kh u ế ch tán ánh sáng, tấ m L C D và trên cùn g sẽ là tấ m nề n. N hữ n g m àn hình k h ác n h au sẽ có
cấ u tạ o khác nhau , n hư n g cơ b ả n là sẽ v ẫ n có v ài thành ph ầ n n h ư L C D ở trê n và k hác b iệ t lớ n
3 G iả ng viên K h oa K ỹ th uậ t - C ôn g nghệ , Trư ờ ng Đ ạ i họ c N am C ầ n Thơ
4 Sinh viên K h oa K ỹ thu ậ t - C ông nghệ , T rư ờ ng Đ ạ i họ c N a m C ầ n Thơ
19
TR Ư Ờ N G Đ Ạ I H Ọ C N A M CẦ N TH Ơ Tạ p chí K hoa họ c và K inh tế p hát triể n số 13
sẽ nằ m ở tấ m nề n. T ấ m nề n ch ính là nơ i hiể n thị h ìn h ả nh cuố i cùng. V ì vậ y, đây là th ành phầ n
quan trọ n g vì nó h iể n thị h ìn h ả nh cuố i c ù ng đế n m ắ t ngư ờ i dùng.
2 . C á c lo ạ i t ấ m n ề n m à n h ìn h
M ỗ i tấ m nề n sẽ có nh ữ n g ư u n h ư ợ c điể m v à đặ c điể m kh ác n h au nên tù y v ào ph ân khúc,
nhu cầ u sử dụ n g m à n hà sả n x u ấ t sử dụ n g các loạ i tấ m n ề n k h ác nhau. M ỗ i tấ m nề n m àn h ình
sẽ có n h ữ n g yế u tố cơ b ả n n hư góc nh ìn, m àu sắ c, thờ i g ian đáp ứ n g v à tỉ lệ tư ơ n g phả n. Ở ph ân
khú c g iá rẻ , các sả n phẩ m sẽ thư ờ n g dùn g tấ m nề n T N và dùng tấ m nề n IP S hoặ c V A ch o các
sả n ph ẩ m tầ m tru n g h o ặ c cao cấ p. L ý do các nhà sả n xu ấ t dùn g tấ m n ề n k h ác nhau cho các p hân
khú c sẽ đư ợ c giả i th ích ngay sau đây.
2.1. Trư ớ c năm 2010
Tấ m nề n cấ u trúc tin h th ể lỏ n g d ạ ng x o ắ n - T w isted N em a tic (TN ): Đ ây là tấ m nề n đã
x u ấ t h iệ n rấ t lâ u v à rấ t dễ thấ y trên các sả n p h ẩ m tro n g p h ân k húc tầ m tru ng. Ư u điể m đầ u tiên
củ a tấ m nề n này đó ch ính là giá th àn h rẻ , giúp cho chi phí sả n x u ấ t th ấ p đi v à k éo th eo giá thành
b á n lẻ cũng giả m , g iúp tố i ư u doanh số . T ấ m n ề n T N thư ờ ng p hổ b iế n ở các sả n phẩ m có độ
ph â n giả i 1920 x10 8 0, sau này do c ô n g ngh ệ p h át triể n n ên v ẫ n có n h ữ n g tấ m n ề n T N có độ
ph â n giả i cao h ơ n như ng k há ít. N g o ài ra, ư u điể m củ a tấ m nề n này còn là tố c độ p hả n hồ i
nh a n h hơ n nế u so vớ i V A v à IPS v à có th ể h o ạ t độ ng trê n tầ n số quét 120hz. V ớ i ư u điể m này
nên n h ữ n g sả n ph ẩ m sử dụ ng tấ m nề n T N kh á phù h ợ p vớ i các gam e th ủ FP S [1].
N h ư n g như ợ c điể m củ a tấ m nề n cũn g kh á nh iề u vì đây là sả n p h ẩ m g iá rẻ . N hư ợ c đ iể m
dễ thấ y n hấ t chính là góc nh ìn kh ô ng đư ợ c tố t, m àu sẽ k há x ấ u hoặ c khô n g n h ìn th ấ y n ế u đứ ng
ở các gó c nghiêng, chỉ có th ể nh ìn trự c diệ n. Sau này các n hà sả n x u ấ t đ ã cả i tiế n v à n â n g cao
tấ m n ề n T N n h ư n g cũ n g chỉ giả m th iể u đ ư ợ c m ộ t p hầ n k h u yế t điể m này. N g oài ra, khi bị tác
độ ng v ậ t lí lên m àn h ình thì k hu v ự c đó sẽ bị b iế n đổ i m àu sắ c nên tấ m nề n T N th ư ờ n g k hông
đư ợ c dùng cho m àn hình cả m ứ ng. M àu sắ c h iể n thị cũng k hôn g đư ợ c chính xác do tiêu chuẩ n
m àu sắ c đạ t chu ẩ n cầ n phả i có tớ i R G B 24 b it tron g khi m àn hình T N chỉ h iể n thị đư ợ c tố i đa
8 b it trên m ỗ i k ê n h R G B [2]. Vì điề u này n ên đ ây kh ô ng phả i m àn hình p h ù hợ p vớ i các công
việ c đồ họ a, thiế t kế .
H ìn h 1: Tinh thể lỏ ng trên màn hình dùng tấ m nề n TN
20
TR Ư Ờ N G Đ Ạ I H Ọ C N A M CẦ N TH Ơ Tạ p chí K hoa họ c và K inh tế p hát triể n số 13
M àn hình cấ u trúc tin h th ể lọ c x ế p dọ c - V ertical A lign m en t (V A ): Đ ây là phiên b ả n đầ u
tiê n củ a V A là M V A đ ư ợ c p h át triể n bở i F ujitsu tron g năm 1998, sau đó có nhiề u phiên bả n
nân g cấ p qu a từ n g năm vớ i các tê n gọ i n hư M ulti-d o m ain V ertical A lig nm en t (M V A ), Prem ium
M V A (P-M vA ), S uper M V A (S-M vA ), A d v anced M V A (A M V A ) [3].
V A là tấ m n ề n đư ợ c thừ a h ư ở n g nh ữ ng đặ c điể m củ a cả T N v à IPS như n g ở m ứ c độ trun g
bình. V A có kh ả năng h iể n thị m àu sắ c tố t hơ n T N n hư n g lạ i dư ớ i IPS. M àn h ình V A có góc
nhìn kh á rộ ng n hư IPS n h ư ng v ề độ phả n hồ i thì vẫ n th ua các m àn h ình dù n g tấ m nề n TN. M àn
hìn h V A sử dụ ng 8 b it m àu trên m ỗ i k ên h R G B nên v ề độ chính xác m àu sắ c v ẫ n cao h ơ n so
vớ i T N n h ư n g v ẫ n kh ôn g chi tiế t bằ ng IPS.
C ác tin h th ể lỏ ng trên m àn h ìn h V A đ ư ợ c xế p thẳ n g h à n g vớ i tấ m k ính, kh ác vớ i IPS v à
TN. C ách sắ p x ế p n ày đú n g nh ư tên gọ i củ a n ó v à g iúp cho m àn h ình V A có thể hiể n thị m àu
đen rấ t tố t, đư ợ c đ en sâu hơ n khi tấ m k ín h v à tinh thể lỏ n g vuô ng g ó c vớ i nhau, khiế n cho ánh
sán g k h ông thể lọ t qua. Đ iề u này giúp m àn hình V A có độ tư ơ n g p h ả n cao hơ n IPS, đ ư ợ c S ony
v à Sam sung áp d ụ ng nh iề u trê n các sả n p h ẩ m củ a m ình [4]. V ớ i các ư u đ iể m như hiể n thị m àu
sắ c đẹ p, góc n h ìn rộ ng v à có tầ n số q u é t cao nên V A cũ n g đư ợ c k h á nhiề u ga m e th ủ ư a chuộ ng.
H ìn h 2: Tinh thể lỏ ng trên màn hình dùng tấ m nề n VA
P atterned V ertical A lig n m en t (PV A ): Đ ầ u n h ữ n g n ăm 2000, để th a y th ế M V A S am sun g
đã p h át triể n tấ m n ề n vớ i tên gọ i là P V A . C ác th ô n g số trên hai tấ m nề n này khác nhau v à k há
độ c lậ p nh ư ng P V A vẫ n có n h ữ ng đặ c đ iể m tư ơ n g tự tấ m nề n V A . Sau n ày khi áp dụ ng
M agicS peed vào tấ m n ề n P V A đã giúp cho thờ i gian đáp ứ n g đư ợ c cả i thiệ n h ơ n rấ t nhiề u.
B ả n n â n g cấ p đầ u tiên củ a P V A là S uper Patte rned V ertical A lign m en t (S -P V A ) v ào năm
2004 nh ư n g đây cũng chỉ là p h ầ n m ở rộ ng, n ân g cấ p n h ỏ vớ i M ag icS p e e d giúp cho m àn hìn h
sử dụ ng tấ m nề n này p h ù hợ p hơ n vớ i v iệ c chơ i gam e n hư n g v ề m ặ t góc nhìn v ẫ n còn hạ n ch ế
21
TR Ư Ờ N G Đ Ạ I H Ọ C N A M CẦ N TH Ơ Tạ p chí K hoa họ c và K inh tế p hát triể n số i3
[5]. N ăm 2009, m ộ t tấ m nề n th ế hệ m ớ i d ự a trên P V A tê n là cP V A đ ư ợ c Sam sung sả n x uấ t vớ i
công n g h ệ đơ n g iả n hơ n so vớ i S -PV A , giú p tố i ư u chi phí sả n x u ấ t v à g iá thà n h sả n phẩ m .
F ram e R ate C o ntrol trên cP V A có k hả năng tạ o lên đế n 16,7 triệ u m àu. N ăm 201 4 là năm cuố i
cùng m à tấ m nề n P V A đư ợ c phát triể n. V ào năm này, Sam sung đã cho ra đờ i S V A dự a trên cấ u
trúc PV A , đư ợ c sử dụ n g trên các m àn hình cong tỉ lệ 21:9 v à độ ph ân giả i lên đế n U ltra H D .
Sam su n g là m ộ t trong n hữ ng n h à sả n x u ấ t cuố i cùng còn sả n x u ấ t m àn hình P V A trong năm
2014 vì sau năm này là sự phổ b iế n củ a IPS.
In P lan e Sw itchin g (IPS): N ăm 1996, h ãng H itach i p h át m inh ra tấ m nề n IPS nhằ m khắ c
phụ c nhữ n g n h ư ợ c điể m cố h ữ u củ a T N n h ư cả i th iệ n góc nh ìn v à nâng cao ch ấ t lư ợ n g h iể n thị
m àu sắ c [ó]. C ó rấ t n h iề u tấ m n ề n p hát triể n từ IPS nh ư ng nổ i b ậ t nh ấ t là S-IPS đư ợ c L G sả n
x u ấ t v à o năm 1998, dự a trên nhữ ng đặ c điể m củ a IP S th ô ng th ư ờ n g và các thủ y tin h thể đư ợ c
gắ n k ế t vớ i nhau. T hờ i gian sau, S-IPS trở nên phổ b iế n và g iá th ành k h á rẻ ở n h ữ ng kích th ư ớ c
m àn hình 30 inch trở xuố n g . M ỗ i tấ m n ề n lu ô n tồ n tạ i nh ữ n g ư u n h ư ợ c điể m khác nhau v à ở
IPS n hư ợ c điể m chính là thờ i g ian đáp ứ n g khá chậ m . B an đầ u tố c độ phả n hồ i củ a IPS lên đế n
60m s, v ề giai đoạ n sau các k ĩ sư củ a L G đã cả i th iệ n x u ố n g còn 2 5m s v à sau đó là 16ms. Đ ộ
tư ơ n g phả n ban đ ầ u củ a IP S cũng k hô n g đ ư ợ c cao, chỉ tầ m 500 - 600:1 n h ư n g vớ i sự ph á t triể n
kh ô ng n gừ n g nghĩ, điề u này cũ ng đã đư ợ c cả i thiệ n.
IPS-0FF (100% Brightness) IPS-0N {50% Brightness) fPS-ON (0% Brightness)
H ìn h 3: Cách tấ m nề n IPS hoạ t độ ng khi ở các mứ c độ sáng khác nhau
V ào n ăm 2 0 02, m ộ t ph iên b ả n n âng cấ p dự a trên S-IPS có tên gọ i là A dv an ced S uper IPS
(A S -IP S ) đư ợ c trình làng. T ấ m nề n n ày có nh ữ ng nâng cấ p đán g kể nh ư tăn g 30% ánh sáng
truyề n v ào từ đèn n ề n v à áp dụ ng th ê m cô n g ng h ệ R T C (O verdriv e C ircuitry - O D C ), g iúp cho
tố c độ p h ả n hồ i chỉ còn 5m s [7].
N ăm 2006 - 200 7, bằ n g việ c th ay đổ i cách b ố trí điể m ả nh v à giả m chiề u rộ n g điệ n cự c
để hạ n chế rò rỉ ánh sáng đã tạ o ra m ộ t khái n iệ m điể m ả nh m ớ i vớ i tên gọ i H -IP S , c ộ n g thêm
việ c áp dụ ng cô n g ng h ệ A dv an ced T ru e W id e (A -TW ) v ào tấ m nề n IPS đã giúp cho v iệ c hiể n
thị sắ c đen ở các góc n h ìn đ ư ợ c sâu v à đề u h ơ n [8]. H ầ u như các m àn h ình dù ng tấ m nề n IP S
hiệ n n a y đề u áp dụ n g nhữ n g ngu yên lí này trên m àn hình củ a m ình.
Đ ể giả m th iể u chi phí sả n x u ấ t và tố i ư u g iá th ành sả n phẩ m , n ăm 2009 L G đã ph á t triể n
m ộ t tấ m n ề n m àn hình tên là e-IP S [9]. Tấ m n ề n này cơ bả n vẫ n có n h ữ n g đặ c điể m củ a IPS
thôn g th ư ờ n g như n g đã rú t gọ n cấ u trúc sub-pixel v à tă n g ánh sáng, đèn nề n h iệ u năn g cũng sẽ
22
TR Ư Ờ N G Đ Ạ I H Ọ C N A M CẦ N TH Ơ Tạ p chí K hoa họ c và K inh tế p hát triể n số 13
th ấ p hơ n. N h ư ợ c điể m củ a e-IP S ch ính là g óc nhìn sẽ nhỏ hơ n nế u so v ớ i S-IP S th ô ng thư ờ n g
v à các điể m ả n h m àu đen sẽ thay đổ i thành m àu xám . V iệ c ra đờ i củ a e-IPS giúp ch o L G có thể
cạ nh tranh vớ i các đố i thủ vì chấ t lư ợ n g hiể n thị củ a các tấ m n ề n IPS luô n cao hơ n các m àn
hình dùng tấ m nề n T N v à cP V A củ a Sam sung.
V à o giai đoạ n 200 9 - 201 0, U H -IPS đ ư ợ c giớ i thiệ u ra thị trư ờ ng. Đ ây nh ư là m ộ t b ả n
nân g cấ p củ a H -IP S v à e-IP S vì n ó chỉ có m ộ t sự kh ác b iệ t đó là tăn g độ rộ n g m ở củ a các điể m
ả nh p h ụ lên đế n 18%. Đ iề u này làm đèn n ề n LE D có thể giả m đi v à m àn hình có thể duy trì độ
sáng tố t hơ n. C ũng trong năm 2010, m ộ t khái niệ m tấ m nề n m ớ i đư ợ c ra m ắ t vớ i tên gọ i S-IPS II.
T ấ m nề n này có tỉ lệ độ m ở củ a các điể m ả nh p hụ cao hơ n cả U H -IPS , vớ i con số cao hơ n chín h
xác là 11,6% . V iệ c này cũng đồ n g ng h ĩa giúp cho các chỉ số độ sáng đư ợ c cả i thiệ n v à tỉ lệ đèn
nề n L E D giả m đi giúp tiế t kiệ m năng lư ợ ng.
2.2. Sau năm 2010
A d vanced H ig h-P erfo rm an ce IPS (A H -IP S): Đ ây v ẫ n là tấ m nề n m àn h ìn h đư ợ c kế thừ a
v à ph á t triể n từ IPS, đư ợ c L G đư a ra thị trư ờ n g v ào n ăm 2011 để dàn h cho các sả n phẩ m sử
dụ ng m àn h ình nhỏ n h ư sm artph o n e v à table. M àn hình R etina củ a A pp le th ự c ch ấ t cũng dự a
trên nh ữ n g tấ m n ề n này v à dùng công n ghệ củ a m ình để nân g m ậ t độ điể m ả nh v à P P I lên cao
hơ n so vớ i các sả n p h ẩ m dùng tấ m nề n cù n g loạ i. C ác k ĩ sư v ẫ n chú trọ n g p hát triể n v ề m ặ t ch ấ t
lư ợ n g và hiệ u năng nên tấ m nề n A H -IP S v ẫ n đ ư ợ c cả i th iệ n v ề m ặ t truyề n tả i án h sáng và năng
lư ợ n g tiê u th ụ so vớ i các phiên b ả n trư ớ c. A H -IP S thờ i gian n ày đ ặ c b iệ t đư ợ c phổ b iế n v à ư a
chuộ n g bở i các n hà sả n x u ấ t m àn hình m áy tín h v à sm artphone, n h ấ t là vào năm 20 1 4 - 2015.
Thờ i g ian phả n hồ i củ a A H -IP S c ũ n g đã tiệ m cậ n 5m s, m ộ t bư ớ c đ ộ t p h á lớ n so vớ i 16m s nh ữ n g
năm 2000. N hư n g 5m s là v ẫ n khôn g đủ đáp ứ n g tố t đế n trả i nghiệ m củ a n h ữ ng tác v ụ chơ i
gam e m ặ c dù tầ n số q u ét đã đ ư ợ c n âng cấ p. A H -IP S củ a L G đư ợ c áp d ụ n g trên rấ t n h iề u các
sả n phẩ m có kích th ư ớ c lên đ ế n 34 inch v à độ p h ân giả i 5120 x 2880.
H ìn h 4: Tinh thể lỏ ng trên màn hình dùng tấ m nề n H-IPS
23