OLED là gì? Công nghệ này có nguyên lý như thế nào?

1. Khái niệm

OLED là viết tắt của Organic Light-Emitting Diode còn được gọi là đi -ốt phát quang điện hữu cơ (organic EL) , là một loại Diode phát sáng (LED) trong đó lớp phát xạ điện quang là một màng thuốc (film) làm bằng vật liệu là một loại chất bán dẫn hữu cơ có khả năng phát sáng khi có dòng điện chạy qua. Lớp phát sáng này, được đặt giữa hai điện cực và thường thì ít nhất một trong hai điện cực này là trong suốt. OLED được dùng với vai trò hiển thị số (digital display) trong các thiết bị như màn hình của tivi, máy vi tính, điện thoại di động, máy chơi điện tử cầm tay, và thiết bị kỹ thuật số hỗ trợ cá nhân (PDA).

OLED có hai dòng chủ yếu. Dòng thứ nhất có vật liệu chủ yếu bao hàm các phân tử kích thước nhỏ và dòng thứ hai sử dụng polyme. Khi thêm các ion động vào một diode phát sáng hữu cơ, người ta tạo được các tế bào hóa điện phát sáng (light-emitting electrochemical cell - LEC) với cách thức hoạt động khác các diode phát sáng hữu cơ một chút. Thiết bị hiển thị dùng diode phát sáng hữu cơ có thể sử dụng cơ chế xác định địa chỉ (addressing) ma trận thụ động (PMOLED) hay chủ động (AMOLED). Diode dùng ma trận chủ động có thể giúp hiển thị các màn hình lớn hơn và độ phân giải cao hơn loại thụ động, nhưng nó yêu cầu phải có một bảng nối đa năng dạng tranzito màng mỏng để có thể bật hay tắt các điểm ảnh.

OLED có thể hoạt động mà không cần ngược sáng (backlight), tức là nó có thể hiển thị màu đen mức độ đậm. OLED có thể nhỏ hơn và nhẹ hơn một màn hình tinh thể lỏng (LCD). Trong môi trường ánh sáng yếu, diode phát sáng hữu cơ có thể có tỉ lệ tương phản cao hơn so với màn hình tinh thể lỏng, bất kể màn hình tinh thể lỏng sử dụng đèn huỳnh quang cathode lạnh hay diode phát sáng ngược sáng. (Theo Wikipedia)

2. Lịch sử

Thiết bị diode phát sáng hữu cơ đầu tiên được ghi nhận bởi Eastman Kodak, do Đặng Thanh Vân (鄧青雲, Ching W. Tang) và Steven Van Slyke sáng chế năm 1987. Thiết bị này có một thiết kế khá mới lạ, đó là màng hữu cơ bao gồm hai lớp riêng biệt, một lớp tải truyền lỗ trống và một lớp tải truyền điện tử, và hiện tượng tái tổ hợp và phát quang sẽ xảy ra ở khu vực giữa hai lớp hữu cơ này; thiết kế này sẽ giúp giảm hiệu điện thế tối thiểu (để cho thiết bị hoạt động) và cải thiện hiệu suất của thiết bị - thiết kế này mở đường cho dòng diode phát sáng hữu cơ hiện nay.

Nghiên cứu về các vật liệu polyme có khả năng điện phát quang cho ra kết quả là báo cáo khoa học của J. H. Burroughes và các đồng sự khác vào năm 1990 tại Phòng thí nghiệm Cavendish ở Cambridge, có nội dung nói về một loại màng polyme phát ra ánh sáng xanh lục, có hiệu suất cao, sử dụng vật liệu là các tấm màng 100 nm làm bằng poli(p-phenylen vinylen).

3. Nguyên lý

Một diode phát sáng hữu cơ loại thông thường bao hàm một tấm vật liệu hữu cơ đặt giữa hai điện cực âm (Cathode) và dương (anode), tất cả chúng được đặt trong một khối chất nền. Các phân tử hữu cơ của diode có khả năng dẫn điện nhờ vào hiện tượng phản cục bộ hóa (delocalize) của các electron pi, gây ra bởi sự cộng hưởng (conjugation) của nhiều phần khác nhau của các obitan của cả phân tử hữu cơ.

Khả năng dẫn điện của các vật liệu hữu cơ trong diode không hoàn toàn giống nhau, có những vật liệu dẫn điện tốt nhưng cũng có vật liệu cách điện, vì vậy nhìn chung màng hữu cơ của diode là loại bán dẫn hữu cơ. Obitan đầy điện tử có mức năng lượng cao nhất (HOMO) và obitan trống có mức năng lượng thấp nhất (LUMO) của các bán dẫn hữu cơ này tương ứng với dải hóa trị và dải dẫn của các bán dẫn vô cơ. (Theo Wikipedia)

Màn hình OLED - Lịch sử hình thành

Màn hình OLED chính là công nghệ hàng đầu được thương hiệu Sony ra mắt vào năm 2004, trước đó nó đã được lên kế hoạc để nghiên cứu và sản xuất từ năm 1990. Tuy nhiên với chi phí đầu tư đắt đỏ, OLED thời đó không thực sự nhận được sự quan tâm của khách hàng, vì vậy nhà sản xuất đã cho tạm dừng và chú trọng vào các dòng màn hình khác phù hợp hơn vào thời điểm đó như Micro LED.

Cho tới những năm 2017, 2018, màn OLED đã có sự quay lại ngoạn mục thông qua sản phẩm TV OLED A1E hay các dòng máy Xperia, công nghệ này đã trở thành xu hướng được khách hàng quan tâm. Hiện nay, LG là nhà sản xuất tấn nền OLED lớn nhất toàn cầu, cung cấp hơn 73% tấm nền OLED chó các hãng từ Nhật Bản, Trung Quốc,...

Màn hình OLED bao gồm một lớp vật liệu hữu cơ với thành phần chủ yếu là hạt carbon (điểm ảnh phụ) nằm giữa hai điện cực, tự động phát sáng mỗi khi có dòng tiện chạy qua. Mỗi điểm ảnh phụ có một dạng cấu tạo khác nhau để tạo thành 3 màu cơ bản của màn hình. 3 điểm ảnh phụ này sẽ kết hợp với nhau để tạo thành 1 điểm ảnh hoàn chỉnh. Khi dòng điện chạy qua lớp vật liệu hữu cơ này với các cường độ khác nhau sẽ tạo nên các cường độ ánh sáng tăng giảm tương ứng, từ đó màn hình sẽ thể hiện các màu sắc, độ sáng tối khác nhau gần như tức khắc nên tốc độ đáp ứng của màn hình OLED thường cao hơn các màn LCD thông thường.

Do không phụ thuộc vào đèn nền giống như các công nghệ màn hình trước đây nên màn hình OLED mỏng hơn, nhẹ hơn, tiết kiệm điện năng và tỏa nhiệt không đáng kể. Đặc biệt, tấm nền hữu cơ của màn hình OLED có độ đàn hồi cao nên có thể tùy biến sản xuất linh hoạt thành các dạng màn hình cong ở nhiều góc độ khác nhau. Ngoài ra, mỗi điểm ảnh đều có thể kiểm soát khả năng phát sáng hoặc không giúp cho việc thể hiện màu đen tốt hơn, nhờ vậy độ tương phản của màn hình OLED cũng rất cao.

Có thể nói, màn hình OLED hội tụ hầu hết các ưu điểm của màn hình Plasma và LED khi cho màu sắc sống động, độ chi tiết cao, màu đen sâu và tần số quét cao. Độ mỏng của công nghệ OLED giúp các nhà sản xuất có thể cho ra các thiết bị có kiểu dáng mỏng, gọn và nhẹ hơn, ứng dụng được trên nhiều sản phẩm ở nhiều kích thước lớn nhỏ khác nhau. Màn hình OLED tiết kiệm điện năng hơn và góc nhìn cũng rộng hơn các công nghệ màn hình trước đây. (Theo Wikipedia)

Đặc điểm cấu tạo của màn hình OLED

Công nghệ OLED sử dụng 1 tấm OLED có bảo vệ bằng kính hoặc nhựa ở lớp trên cùng và dưới cùng, được cấu tạo cụ thể với 4 thành phần chính:

  • Tấm nền: Làm từ thủy tinh hoặc nhựa với nhiệm vụ chống đỡ và chịu lực cho các bộ phận khác
  • Anode: Tạo ra các khoảng trong để chứa điện tích dương khi có dòng điện xuất hiện
  • Cathode: Giữ vai trò tạo ra các điện tích âm (electron) khi có dòng điện đi qua
  • Lớp dẫn hữu cơ: Gồm lớp dẫn và lớp phát sáng, lớp dẫn tạo thành từ các paha tử hữu cơ dẻo giúp vận chuyển các chỗ trống từ Anode, lớp phát sáng sẽ truyền electronh từ Cathode.

Cấu tạo của màn OLED

Ưu nhược điểm công nghệ màn hình OLED

Sau khi được ra mắt những năm gần đây, màn OLED được rất nhiều khách hàng quan tâm, nổi lên như một xu hướng công nghệ hiện đại. Vậy loại màn hình sử dụng công nghệ OLED này có gì đặc biệt, ưu nhược điểm ra sao?

1. Ưu điểm

Tiết kiệm điện năng: Màn hình OLED chỉ cần sử dụng dòng điện lớn để phát sáng đèn nền màn hình như các công nghệ trước đó. Có khả năng tạo màu đen trên màn hình bằng cách tắt hoàn hoàn các điểm ảnh giúp tiết kiệm năng lượng hơn trong quá trình này. Màn hình tinh thể lỏng lọc ánh sánh phát ra qua một backlight, chỉ để một phần nhỏ ánh sáng chạy qua, và vì vậy nó không thể hiển thị màu đen thuần đúng nghĩa. Trong khi đó, diode phát sáng hữu cơ có thể hiển thị màu đen đơn giản bằng cách... không phát sáng và không tiêu thụ điện năng, và sắc đen này là trung thực. Do không sử dụng thiết bị backlight, màn hình dùng diode sẽ có khối lượng thấp hơn và sẽ ít tốn kém hơn. 

Màn OLED tiết kiệm năng lượng

Chất lượng hình ảnh vượt trội: OLED có bộ lọc màu sắc riêng, các gam màu rộng, màu đen sâu hơn, kết hợp với đèn nền sẽ tọa ra độ tương phản cao, tầm nhìn góc rộng, gần 90 độ trên tấm màn. Đặc biệt chất lượng hình ảnh vô cùng sắc nét, số lượng điểm ảnh lớn. Màn hình OLED có thể có tỉ lệ tương phản nhân tạo rất cao và góc nhìn rộng hơn so với màn hình tinh thể lỏng. Các điểm ảnh màu do diode tạo ra hiển thị rất chính xác và không bị trượt, kể cả khi góc nhìn của người xem đạt đến 90 độ so với pháp tuyến.

Chất lượng vượt trội của màn OLED

Siêu bền, siêu nhẹ: Bằng cách tối ưu loại bỏ đèn nền và lớp màn trập, lớp kính nặng, OLED sử dụng tấm nền nhựa bền, khó nứt vỡ, cùng với đó các tấm film OLED chịu được nhiệt độ hoạt động rộng, tăng cao tuổi thọ và độ bền.  

Sử dụng tấm nền nhựa nên màn OLED có độ bền, nhẹ

Tối ưu độ mỏng thiết bị: Như đã nói loại màn này đã loại bỏ các cấu trúc cồng kềnh kém hiệu quả rất mỏng, tạo thiết kế vô cùng ấn tượng, sang trọng, trở thành loại màn hình mỏng nhất thế giới. 

Thiết kế đẹp với màn hình mỏng

2. Nhược điểm

Bên cạnh nhiều ưu điểm nổi bật như kể trên thị màn hình OLED cũng tồn tại những điểm hạn chế mà khách hàng cần nắm bắt được trước khi chọn mua hay quyết định lựa chọn sản phẩm.

  • Chi phí hiện tại còn cao: việc sản xuất và ứng dụng các diode phát sáng hữu cơ hiện vẫn còn trải qua các công đoạn tiêu tốn rất nhiều chi phí. Ví dụ, đối với các màn hình AMOLED, người ta vẫn phải sản xuất các bảng nối đa năng polisilicon nhiệt độ thấp (LTPS). Các LTPS lại cần được ủ nóng và tôi từ nguyên liệu silic vô định hình. So với công đoạn tương tự của việc sản xuất màn hình tinh thể lỏng, sản xuất OLED kéo dài hơn nhiều. Và việc sản xuất chất nền kính diện tích bề mặt lớn coi như là bất khả thi.
  • Tuổi thọ: trở ngại kỹ thuật lớn nhất trong việc ứng dụng diode phát sáng hữu cơ là tuổi thọ khá thấp của vật liệu hữu cơ. Một báo cáo năm 2008 cho thấy màn hình TV dùng OLED sau khi sử dụng 1000 giờ thì khả năng phát sáng lam giảm 12%, sáng đỏ giảm 7% và sáng lục giảm 8%. Đặc biệt, các diode phát sáng xanh lam sẽ mất một nửa khả năng phát quang sau khi sử dụng chừng 14.000 giờ (ứng với 5 năm nếu mỗi ngày dùng 8 giờ), xét trong trường hợp dùng cho màn hình phẳng. Tuổi thọ như thế này là thấp hơn so với màn hình tinh thể lỏng, màn hình dùng diode phát sáng vô cơ, hay màn hình hiển thị plasma (PDF) - mỗi loại này chỉ mất một nửa khả năng phát sáng sau khi sử dụng chừng 25.000 - 40.000 giờ, tùy theo phiên bản và hãng sản xuất. 
  • Màu sắc chưa cân bằng: do diode phát sáng xanh lam có tuổi thọ thấp hơn nhiều so với các màu khác, mức độ phát sáng xanh lam sẽ sụt rất nhanh so với các màu còn lại và khiến việc hiển thị màu của màn hình OLED bị tổn hại, sự tổn hại có thể nhiều hơn là so với việc giảm độ sáng nói chung. Vấn đề này có thể được khắc phục một phần bằng cách điều chỉnh độ cân bằng của các màu, tuy nhiên điều này cần đến các thiết bị điều khiển dòng điện tân tiến và sự tương tác với người dùng, điều này khiến một số người tiêu dùng khó chấp nhận. Một cách xử lý thông dụng hơn là thay đổi kích cỡ của các tiểu điểm ảnh đỏ, lam, lục, nhằm thay đổi mật độ các điểm ảnh, do đó đạt được sự cân bằng về tuổi thọ trong điều kiện phát sáng tối đa. Ví dụ, tiểu điểm ảnh màu lam có thể to gấp đôi màu lục, và màu đỏ thì lớn hơn màu lục 10%.
  • Hư hỏng do ngấm nước: Nước có thể dễ dàng làm hỏng các vật liệu hữu cơ trong diode, vì vậy việc cải tiện khả năng chống thấm nước là điều cực kì quan trọng. Ngấm nước có thể làm giảm tuổi thọ các màn hình OLED dẻo. Tiêu tốn năng lượng: diode phát sáng hữu cơ chỉ tốn 40% điện năng so với màn hình tinh thể lỏng khi thể hiện màu đen, và tốn 60-80% điện năng khi thể hiện các màu khác. Tuy nhiên, việc phát màu trắng (ví dụ phông nền trắng của văn bản) có thể tốn điện năng gấp ba lần màn hình tinh thể lỏng.

Ứng dụng công nghệ màn hình OLED là gì?

Hiện nay, công nghệ màn hình OLED được ứng dụng vô cùng rộng rãi, nâng cao chất lượng sản phẩm cũng như trải nghiệm với người sử dụng. Màn OLED được ứng dụng linh hoạt trong các thiết bị điện tử khác nhau như:

a. Tivi: Rất nhiều tập đoàn công nghệ điện tử lớn hiện nay áp dụng màn OLED trong các sản phẩm ti vi đời mới nhất của mình như LG, Panasonic, Sony,... Sử dụng tấm nền mongrc nhẹ, họa tiết chân thực, sắc nét đến khó tin khiến cho tivi sử dụng công nghệ này nhanh chóng “cháy hàng”

Tivi sử dụng màn OLED

b. Điện thoại: Không chỉ ti vi mà hiện nay các thiết bị điện thoại thông minh cũng được ứng dụng công nghệ OLED một cách rộng rãi. Ông trùm công nghệ lớn điện thoại Samsung đã trang bị màn hình OLED cho các thiết bị mới ra mắt của hãng như dòng Galaxy S8, S8 Plus và Note 8.

Các dòng điện thoại iPhone có ứng dụng công nghệ màn OLED bao gồm: X, XS, XS Max, 11 Pro, 11 Pro Max, 12,  12 mini,  12 Pro, 12 Pro Max, 13, 13 mini, 13 Pro, 13 Pro Max, 14, 14 Plus hay iPhone 14 Pro 128GB hoặc iPhone 14 Pro Max.

 

Điện thoại ứng dụng công nghệ OLED

c. Laptop: Màn hình laptop của các thương hiệu như Asus cũng rất ưa chuộng OLED, nhờ vậy thiết kế máy tính trở nên nhỏ gọn, tinh tế và giàu tính thẩm mỹ.

Màn hình laptop sử dụng OLED

Ngoài ra công nghệ OLED cũng được áp dụng cho các thiết bị điện tử khác như máy ảnh kỹ thuật số, tai nghe VR, máy tính bảng,...

So sánh màn 3 công nghệ màn hình hot nhất hiện nay

Hiện nay trên thị trường đang nổi lên với 3 công nghệ màn hình gồm có OLED, LCD; LED. Vậy trong 3 loại này, loại nào tốt hơn? Chúng tôi sẽ đưa ra bảng so sánh khách quan dựa trên các tiêu chí đánh giá khác nhau để cho bạn có được cái nhìn công tâm nhất nhé!

Loại màn hình OLED LCD LED
Nguyên lý Diode phát sáng kết hợp sử dụng lớp phát xạ điện quang làm phát sáng ngay khi có dòng điện chạy qua Phát sáng thông qua ánh sáng đèn nền phát quang và các hạt tinh thể lỏng Dùng diode phát sáng tương tự như pixel để hiện thị hình ảnh
Thiết kế Mỏng Dày Mỏng
Màu sắc Rực rỡ hơn màu thật Giống màu thật Màu rực rỡ và đẹp mắt
Tuổi thọ Khoảng 20.000 -50.000 giờ Khoảng 50.000 giờ Khoảng 100.000 giờ
Tiêu thụ điện năng Ít Nhiều Ít
Góc nhìn Độ nét và màu sắc ngay cả khi nhìn ở góc nghiêng 40 độ Khác biệt khi thay đổi góc nghiêng 40 độ GDi chuyển góc nhìn chất lượng sẽ bị giảm
Giá thành Khá cao Trung bình Cao

 

Trên đây là thông tin chi tiết giải đáp công nghệ OLED là gì, nguyên lý hoạt động màn hình OLED cũng như so sánh chúng với các loại màn hình khác trên thị trường. Nếu quý vị có bất cứ thắc mắc nào xin hãy liên hệ ngay tới Hotline:  0909.090.518 - 0979.466.275 để được HanoiMobile hỗ trợ và phản hồi nhanh chóng nhất nhé!

Đọc thêm các bài viết khác mà chúng tôi chia sẻ: 

Có thể bạn quan tâm đến dịch vụ thay/ép kính iPhone tại HanoiMobile: