Màn hình "QLED" mà Samsung mới đăng kí thương hiệu là gì, nó khác gì với TV lượng tử hiện nay?

Mới đây có thông tin rằng Samsung sẽ không còn theo đuổi OLED nữa mà chuyển sang một công nghệ mới tên là QLED. Chữ Q ở đây viết tắt cho Quantum - lượng tử - bởi vì công nghệ này sử dụng các chấm lượng tử để làm các điểm ảnh phát sáng. TV dùng chấm lượng tử cũng đã có mặt trên thị trường vài năm nay, giờ thì tới cả tablet, smartphone hay laptop cũng có. Nhưng một màn hình lượng tử thật sự sẽ ra sao, nó khác gì so với màn hình lượng tử hiện nay?

Tóm tắt nội dung chính:

• Chấm lượng tử (quantum dot - QD) là những hạt vật chất kích thước nano
• Chấm lượng tử dùng trong một số TV và màn hình laptop, tablet hiện nay nằm ở lớp đèn nền. Bản chất màn hình vẫn là LCD, chấm lượng tử chỉ đóng vai trò một tấm phim hoặc một ống tube với mục đích cải thiện chất lượng hình ảnh. Màu đỏ sẽ ra đúng màu đỏ hơn, tương tự cho xanh dương và xanh lá.
• Chấm lượng tử dùng trong các TV "QLED" tương lai sẽ nằm thẳng trong điểm ảnh. Sony từng muốn làm điều này nhưng chưa được.
• OLED và QLED đều dùng các điểm ảnh có khả năng tự phát sáng, không cần đèn nền như là LCD. Điểm khác biệt đó là OLED dùng chất hữu cơ để phát sáng, QLED dùng chất vô cơ. Sony có công nghệ LED vô cơ CLEDIS nhưng nguồn phát sáng chỉ mới xuống tới mức micromet, chưa được nanomet.
• Hiện chưa có sản phẩm QLED nào được ra mắt theo kiểu thương mại hóa, do việc sản xuất còn khó và các vấn đề liên quan tới chi phí, lợi ích kinh tế
• Chưa có so sánh nào về mặt hình ảnh giữa QLED và OLED

Chấm lượng tử là gì?

Chấm lượng tử không phải là một phát minh mới. Nó đã được tìm ra hơn 30 năm trước bởi nhà khoa học người Nga Alexander Efros và Aleksey Ekimov, cùng với đó là Louis Brus (khi đó Brus đang làm việc trong một dự án ở Bell Labs nhằm cải tiến transitor). Các nhà khoa học này nhận thấy rằng một phản ứng trong dung môi sẽ tạo ra các hạt có kích thước khác nhau, và tùy vào kích thước đó mà họ có thể thu được bất kì màu nào trong dải quang phổ ánh sáng.

Bằng cách tinh chỉnh lại các công thức hóa lý, người ta có thể tạo ra các hạt (còn gọi là các chấm) với khả năng phát ra ánh sáng màu xanh dương, xanh lá, đỏ và nhiều màu khác khi áp điện vào. Kích thước của chấm cũng có ảnh hưởng tới màu của nó. Trước đây, dải màu của chấm lượng tử đã tỏ ra cực kì hữu hiệu trong ngành sản xuất pin mặt trời bởi chúng giúp hấp thụ ánh sáng tốt hơn. Còn trong lĩnh vực quang y học, chấm lượng tử khi được pha trộn với nhau sẽ giúp cải thiện các kính hiển vi điện tử.

Chấm lượng tử trong TV hiện nay: nằm ở đèn nền, còn bản chất vẫn là TV LCD

Trước khi đi vào QLED, chúng ta hãy xem thử chấm lượng tử đang được các hãng xài cho TV như thế nào. Năm 2013, Sony giới thiệu một công nghệ tên là Triluminos dùng cho màn hình LCD cỡ mười mấy inch, tức là để dùng cho laptop. Nó được Sony quảng bá là sản phẩm tiêu dùng đầu tiên có chấm lượng tử. Sau đó, hãng mang Triluminos lên các dòng TV cao cấp của mình trong năm 2014. Tới cuối năm 2014, đầu năm 2014, nhiều công ty khác cũng tiếp bước Sony, trong đó có Samsung, LG, TCL và một số tên tuổi khác nữa. Amazon Kindle Fire HDX, Asus Zenbook NX500, VAIO Fit 13A cũng là một vài sản phẩm dùng chấm lượng tử.

Có một thứ bạn cần lưu ý, đó là chấm lượng tử dùng trong những chiếc TV này đều nằm ở LỚP ĐÈN NỀN, không phải nằm trong panel LCD dùng để hiển thị nội dung cho chúng ta xem. Các màn hình LCD đèn nền LED hiện nay sử dụng bóng LED xanh dương cường độ cao được phủ một lớp phốt-pho nhằm tạo ánh sáng trắng. Ánh sáng sau đó sẽ đi qua một bộ lọc với ba màu cơ bản là đỏ, xanh dương, xanh lá và kiến tạo nên hình ảnh bạn thấy trên màn hình. Tuy nhiên, thành phần này có tính lọc lựa không cao, ví dụ như filter màu đỏ vẫn cho phép một ít ánh sáng cam đi qua. Khi màu đỏ và xanh không thuần khiết được trộn lại, chúng cho ra hình ảnh với màu trông có vẻ nhợt nhạt. Nhưng do hiệu quả về mặt thiết kế, điện năng và chi phí sản xuất nên người ta vẫn tiếp tục xài TV LCD đèn nền LED cho đến tận ngày hôm nay. Một số hãng bổ sung thêm công nghệ local dimming để làm tối đèn ở một vài khu vực nhất định nhưng chỉ cho các dòng TV cao cấp mà thôi.


Trong khi đó, TV "quantom dot" thì sẽ xài các bóng LED không có lớp phủ đặt trong một ống thủy tinh với đầy các chấm lượng tử đỏ và xanh lá. Hai loại chấm này sẽ hấp thụ một phần ánh sáng xanh dương từ đèn nền rồi phát xạ thành màu đỏ và xanh lá thuần khiết. Với phương pháp này, ánh sáng đi qua bộ lọc đỏ sẽ mang đúng màu đỏ, tương tự như thế cho các màu còn lại. Kết quả là chúng ta có được mức độ tái tạo màu chính xác hơn, hình ảnh đẹp hơn so với việc dùng đèn LED phốt-pho. Ngoài ra có một cách triển khai màn hình lượng tử khác được hãng 3M áp dụng, đó là đặt tấm phim với các chấm lượng tử lên trên đèn. Nguyên tắc hoạt động của giải pháp này cũng tương tự như khi đặt trực tiếp chấm lượng tử vào đèn nền.



Chấm lượng tử trong TV QLED tương lai: nằm ngay trong điểm ảnh

Quay trở về với Sony, công ty đầu tiên đưa chấm lượng tử vào thiết bị tiêu dùng. Ý định ban đầu của Sony là dùng các chấm lượng tử để tạo ra những pixel trên màn hình luôn, chúng sẽ phát sáng nhờ vào dòng điện được áp vào thông qua transitor. Mặc dù QD Vision, công ty cung cấp chấm lượng tử cho Sony, đã phát triển được nguyên mẫu của loại màn hình này nhưng trong thực tế thì rất khó để sản xuất ở kích thước lớn, chính vì vậy mà hai công ty mới chuyển sang sử dụng chấm lượng tử ở đèn nền. QD Vision hứa hẹn sản phẩm của mình có thể cung cấp màu sắc giống như màn hình CRT loại tốt và đạt gần đến mức của màn hình OLED.

Đây chính là nền tảng cho công nghệ QLED: sử dụng pixel lượng tử. Và do các điểm ảnh này đã có khả năng tự phát sáng nên người ta không cần làm đèn nền như là LCD. Hiện tại OLED cũng không cần đèn nền, nhờ vậy mà QLED và OLED đều tạo được độ đen cao với mức tương phản tốt do những vùng hình ảnh màu đen thì điểm ảnh sẽ tắt đi hoàn toàn. Kết hợp với các lợi ích về sự chính xác màu sắc như đã nói ở trên, có thể bạn đã đoán ra được vì sao có tin đồn rằng Samsung muốn bỏ OLED để về chơi với QLED.
Điểm khác biệt giữa QLED và OLED về mặt cấu tạo nằm ở loại hóa chất dùng để tạo ra điểm ảnh. OLED dùng hợp chất hữu cơ để làm vật liệu phát sáng, vậy nên mới có chữ O - organic. Một ví dụ về chất hữu cơ được dùng trong sản xuất OLED là Tris (8-hydroxyquinolinato) aluminium (C27H18AlN3O3). Trong khi đó, QLED dùng các hợp chất vô cơ, ví dụ như InP/ZnS hay CuInS/ZnS. Lúc trước người ta có dùng CdSe để tạo chấm lượng nhưng do nó có chứa nguyên tố Cadimi độc hại nên không phù hợp để làm ra sản phẩm thương mại.

Sony hồi đầu năm nay ra mắt công nghệ tên CLEDIS. Nó là bước kế tiếp của công nghệ Crystal LED mà hãng từng giới thiệu vào năm 2012 với một nguyên mẫu TV. CLEDIS cũng dùng các điểm ảnh tự phát sáng và không cần đèn nền. Sony không nói công khai vật liệu bên trong các đèn LED này là vô cơ hay hữu cơ, nhưng do Sony từng chia sẻ rằng đã có thời gian họ phân vân giữa Crystal LED và OLED nên chúng ta có thể tạm cho rằng CLEDIS dùng chất vô cơ. CLEDIS nhắm tới các màn hình dùng trong lĩnh vực chuyên nghiệp, đặt ở studio, nhà máy, bảo tàng hơn chứ không dùng cho sản phẩm tiêu dùng. Có lẽ do giá cả đắt đỏ. Dù vậy, CLEDIS vẫn có những vượt trội so với LCD như sáng hơn, tương phản cao hơn rất nhiều và màu sắc tốt hơn.

Nhưng CLEDIS không phải là QLED, vì nó không dùng chấm lượng tử mà vẫn còn dùng các ô LED với kích thước micromet, trong khi yêu cầu của chấm lượng tử theo định nghĩa phải xuống tới nanomet. Sony cũng chẳng nhắc gì tới chữ quantum trên các trang web nói về CLEDIS.



Hiện tại vẫn chưa có bất kì màn hình QLED thật sự nào được giới thiệu hay bán ra. Quy trình sản xuất TV QLED cũng chưa được hãng nào nói tới một cách chính thức, nếu có đề cập thì cũng chủ yếu là trong giai đoạn phát triển sản phẩm. Do chấm lượng tử cần phải được sản xuất ở cấp độ vật liệu nano nên rõ ràng đây không phải chuyện đơn giản. Mọi chuyện càng phức tạp hơn khi bạn phải sản xuất với sản lượng lớn và chi phí cần đủ thấp nếu không sẽ chẳng có ai mua sản phẩm của bạn cả. Đó là một bài toán mà các hãng như Samsung, Sony, LG phải giải quyết. Tin đồn về vụ Samsung chơi với QLED cũng nói là phải tới năm 2018 hoặc 2019 thì những chiếc TV dạng này mới bắt đầu xuất hiện.

Có thể đọc tới đây bạn sẽ đặt ra câu hỏi là màn hình lượng tử cho màu đẹp hơn LCD, sáng hơn TV LCD, độ tương phản tốt hơn LCD, còn nếu so với OLED thì sao? Rất tiếc là mình không tìm được bất kì tài liệu nào so sánh giữa TV OLED với QLED, cũng như chưa được chứng kiến và so sánh tận mắt nên câu trả lời của mình là không biết. Chỉ tìm được thông tin rằng chất phát sáng lượng tử tốt hơn chất phát sáng hữu cơ ở các điểm sau:

• Độ sáng cao hơn, có thể gấp tới 20 lần
• Dải màu phát ra chính xác hơn
• Hạn chế rò rỉ photon tốt hơn, tức là màu được bảo toàn tốt hơn
• Độ bền cao hơn, lâu bị ăn mòn hơn

Điều tương tự cũng đã diễn ra với OLED, do kĩ thuật sản xuất thương mại quá đắt đỏ khiến giá thành TV đội lên nên nhiều hãng đã không còn tập trung vào OLED cỡ lớn mặc cho những lợi ích mà nó mang lại. Tới đây bạn có thể thấy rằng việc nghiên cứu ra công nghệ ngon là một chuyện, còn đưa nó vào thị trường lại là một chuyện rất rất khác và có thành công hay không lại là một vấn đề khác nữa. Mình vẫn rất hi vọng QLED sẽ thành công, bởi khi đó chúng ta sẽ có TV xịn hơn, đẹp hơn, coi đã mắt hơn. Hãy chờ xem sao!

Xem thên: Các công nghệ trong tấm nền của TV