Màn hình ghép LCD

I. Tìm hiểu cách thức hoạt động của màn hình ghép LCD

LCD là một trong những công nghệ video wall phổ biến nhất hiện nay. Công nghệ LCD đã trở nên quen thuộc với hầu hết mọi người do nó được sử dụng rộng rãi trong màn hình máy tính cá nhân và TV. Màn hình LCD, hay màn hình tinh thể lỏng, là một màn hình phẳng sử dụng các đặc tính điều biến ánh sáng của tinh thể lỏng để hiển thị một hình ảnh. Mỗi pixel của màn hình LCD bao gồm một lớp phân tử tinh thể lỏng được xếp giữa hai điện cực trong suốt và hai bộ lọc phân cực. Khi một điện trường được đặt vào, các tinh thể lỏng xoắn lại hoặc định hướng lại, cho phép ánh sáng đi qua và tạo ra hình ảnh có màu hoặc đơn sắc.

Vì các tinh thể lỏng không tự phát ra ánh sáng, nên các tấm LCD phải sử dụng đèn nền nằm ở mặt sau của kính LCD. CCFL (huỳnh quang lạnh), một công nghệ đèn nền cũ hơn, vẫn có thể được sử dụng trong màn hình máy tính xách tay. Tuy nhiên, hầu hết các màn hình LCD cỡ lớn được sử dụng trong video wall đều là đèn nền LED. Trong hệ thống này, đèn LED (điốt phát quang) chiếu qua các tinh thể lỏng để tạo ra hình ảnh. Một màn hình ghép công nghệ LCD được xây dựng từ một loạt các tấm màn hình LCD có viền hẹp, chỉ từ 0.88 đến 3.5mm để tạo ra một màn hình hiển thị hình ảnh quy mô lớn.

Các tấm nền riêng lẻ được sử dụng trong các bức tường video LCD thường có kích thước từ 42” đến 60” theo đường chéo

Hầu hết các màn hình LCD trên thị trường hiện nay đều sử dụng công nghệ LCD TFT (màng mỏng bóng bán dẫn), một sơ đồ ma trận hoạt động trong đó mỗi điểm ảnh được điều khiển bởi một đến bốn bóng bán dẫn. Hai loại chính của TFT LCD

Các tấm nền thường được sử dụng trong các bức tường video LCD là TN (Twisted Nematic) và IPS (In-Plane Switching). Hai công nghệ này khác nhau ở cách các phân tử tinh thể lỏng của chúng di chuyển trong mối quan hệ với mặt phẳng bảng điều khiển. Trong tấm nền TN, các phân tử tinh thể di chuyển song song với mặt phẳng, trong khi trong IPS, chúng di chuyển vuông góc với nó. Sự khác biệt này tạo ra một số khác biệt trong cách thức hoạt động của màn hình TN và IPS LCD và có thể là một yếu tố quan trọng trong việc lựa chọn bức tường video LCD lý tưởng. Các sắc thái của hiệu suất TN và IPS LCD sẽ được khám phá thêm bên dưới.

Trong đèn nền toàn mảng, phổ biến trong các màn hình LED-LCD đời đầu, các hàng đèn LED được trải dài trên toàn bộ mặt sau của màn hình và được chia thành một số vùng được điều khiển riêng bằng tính năng làm mờ cục bộ (local dimming), cho phép các phần của đèn nền được mờ đi trong khi những vị trí khác vẫn được chiếu sáng. Tính năng này đã giúp cải thiện tỷ lệ tương phản và màu đen trong các màn hình LED-LCD đời đầu, nhưng dẫn đến việc màn hình tương đối dày và khá đắt.

LED-LCD chiếu sáng trực tiếp (đôi khi chỉ đơn giản là “có đèn nền”) đã được phát triển như một giải pháp thay thế hợp lý hơn cho các màn hình full-array rộng rãi. Chúng có tổng số đèn LED ít hơn ở mặt sau của màn hình và một số thiếu chức năng làm mờ cục bộ. Các màn hình chiếu sáng trực tiếp thường thậm chí còn dày hơn so với các sản phẩm tiền nhiệm toàn mảng vì vì sử dụng ít đèn LED hơn nên chúng phải được di chuyển ra xa màn hình hơn để cung cấp độ phủ ánh sáng cần thiết. Tuy nhiên, chúng cũng có nhiều lợi thế về độ đồng đều trên toàn màn hình, về độ sáng và đặc biệt đối với nhưng  kiểu màn hình có tính năng làm mờ cục bộ được tích hợp sẵn sẽ cung cấp tỷ lệ tương phản tuyệt vời cho màn hình.

Màn hình LED-LCD chiếu sáng cạnh có cơ chế chiếu sáng màn hình từ các cạnh của tấm nền thay vì toàn bộ mặt sau.

Tín hiệu ánh sáng sau đó chuyển qua tấm nền để hiển thị hình ảnh. Màn hình LCD LED chiếu sáng cạnh có thể cực kỳ mỏng so với các kiểu chiếu sáng trực tiếp. Tuy nhiên, chúng có thể thiếu sự đồng nhất về độ sáng và mức độ tương phản tuyệt vời của màn hình chiếu sáng trực tiếp vì các đèn LED không được bố trí đồng đều trên mặt sau của màn hình.

II. Đặc điểm và Hiệu suất

1. Hiệu suất trực quan

• Độ phân giải

Các hệ thống Videowall LCD mang một số lợi thế về hiệu suất hình ảnh. Một lợi thế chính là độ phân giải. Màn hình LCD có tổng độ phân giải cao nhất trong tất cả các công nghệ màn hình hiện tại, với hầu hết các màn hình từ 47 đến 55 inch có độ phân giải thấp nhất là 1920x1080 (full HD) và một số màn hình cung cấp độ phân giải cao tới 3840x2160 (4K) hoặc thậm chí 7680x4320 (8K). Những độ phân giải siêu cao này có được nhờ mật độ điểm ảnh cao, hoặc PPI (pixel trên inch) mà công nghệ LCD có thể cung cấp.

Do mật độ điểm ảnh cao, LCD có thể tạo ra hình ảnh chi tiết sắc nét cho phép người xem có thể dễ dàng phân biệt các loại văn bản và hình ảnh mà không bị mỏi mắt. PPI cao này cũng cho phép tiếp cận và xem các bức tường video LCD ở khoảng cách cực kỳ gần mà không làm giảm chất lượng hình ảnh. Trên các loại màn hình có PPI thấp hơn, văn bản và hình ảnh có thể khó phân biệt ở khoảng cách gần.

Các bức tường video LCD có thể được cho là có độ phân giải “xếp chồng lên nhau” vì mỗi bảng điều khiển bổ sung sẽ tăng tổng độ phân giải của bức tường video. Điều này đại diện cho một lợi thế đáng kể so với các hệ thống dựa trên phép chiếu, trong đó hình ảnh được chiếu chỉ đơn giản là trải dài trên một bề mặt lớn hơn, làm giảm mật độ điểm ảnh.

• Độ sáng

Nhiều tấm nền LCD có thể cung cấp độ sáng cao và mức độ sáng có thể được điều chỉnh nhanh chóng và dễ dàng. Vì lý do này, LCD là một lựa chọn hiển thị phổ biến cho các môi trường có ánh sáng xung quanh đáng kể có thể làm trôi màn hình dựa trên hình chiếu. Độ sáng tối đa của màn hình LCD giảm dần theo thời gian, nhưng các cài đặt độ sáng cao hơn có thể được sử dụng để bù đắp điều này nếu ban đầu màn hình không hoạt động ở mức độ sáng đầy đủ.

• Tỷ lệ tương phản và độ sâu màu

Màn hình LCD ban đầu không thể cung cấp tỷ lệ tương phản tuyệt vời và mức độ màu đen có sẵn trong các công nghệ như LED View trực tiếp và plasma. Điều này là do một số ánh sáng do đèn nền tạo ra vẫn có thể nhìn thấy phía sau các pixel đã tắt hoàn toàn, khiến vùng đen xuất hiện hơi xám. Tuy nhiên, vấn đề này đã được cải thiện đáng kể trong những năm qua. Màn hình LCD chất lượng cao hiện nay, đặc biệt là IPS, có thể cung cấp mức độ tương phản cao và màu đen sâu.

• Góc nhìn

Công nghệ LCD cũng có thể cung cấp góc nhìn cực rộng. Tấm nền IPS LCD cung cấp góc nhìn đặc biệt tuyệt vời với màu sắc và ánh sáng giảm tối thiểu, giúp hình ảnh dễ nhìn hơn từ xa hoặc từ ngoài trục.

Màn hình TN LCD cung cấp góc nhìn hạn chế hơn, khiến màu sắc điểm ảnh bị đảo ngược ở các góc cực hạn. Điều này làm cho IPS LCD trở thành sự lựa chọn ưu việt cho môi trường phòng điều khiển lớn, trong đó nhiều người vận hành sẽ cần một cái nhìn rõ ràng về màn hình ghép.

• Xuất hiện trên máy ảnh

Khi xem trên máy ảnh, các công nghệ hiển thị cũ hơn như CRT (ống tia âm cực) thường xuất hiện nhấp nháy hoặc hiển thị các đường quét. Sự cố này là do sự chênh lệch giữa tốc độ làm tươi của máy ảnh và tốc độ làm mới của hình ảnh hiển thị mà máy ảnh đang thu lại. Bởi vì nhiều màn hình cũ có tốc độ làm tươi cố định, chúng không thể được điều chỉnh để phù hợp với máy ảnh đang quay chúng. Tuy nhiên, hầu hết các công nghệ hiển thị hiện đại, bao gồm cả LCD, không bị vấn đề này vì tốc độ làm tươi của màn hình có thể được đồng bộ với tốc độ làm tươi của máy ảnh. Do đó, màn hình LCD hiển thị chắc chắn và ổn định và không hiển thị các đường quét hoặc các hiện vật khác khi xem trên máy ảnh.

• Tái tạo và đồng nhất màu sắc

Về khả năng tái tạo màu sắc, hoặc mức độ màu sắc có thể được hiển thị chính xác, các hệ thống màn hình khác nhau tùy thuộc vào việc sử dụng tấm nền TN hay IPS. Hầu hết các tấm nền TN chỉ hiển thị 6 bit trên mỗi màu RGB và như vậy chỉ có thể thể hiện 70% (tổng số 18 bit) của 24 bit màu có sẵn từ các cạc đồ họa.

Tính đồng nhất về màu sắc thường được thể hiện khá tốt trong từng tấm LCD riêng lẻ, mặc dù ban đầu có thể cần phải hiệu chỉnh màu sắc khi lắp đặt màn hình ghép để đảm bảo sự đồng nhất chính xác trên nhiều tấm nền. Mặc dù độ sáng của tấm nền LCD sẽ giảm theo thời gian, nhưng màu sắc nhìn chung vẫn nhất quán. Điều này thể hiện một lợi thế so với các hệ thống dựa trên hình chiếu, có thể bị thay đổi màu sắc nặng theo thời gian.

Màn hình LCD có thể gặp một số vấn đề nhỏ về lưu ảnh, mặc dù chúng không dễ bị ảnh hưởng như màn hình plasma. Trong các ứng dụng mà hình ảnh tĩnh được hiển thị trong một khoảng thời gian dài, các pixel có thể mất khả năng trở lại trạng thái như ban đầu. Tuy nhiên, sự tồn tại của hình ảnh này nói chung là nhỏ và tạm thời.

Các điểm ảnh chết và bị kẹt cũng có thể xảy ra trên màn hình LCD, thường là do lỗi bóng bán dẫn. Các pixel bị kẹt có thể khiến một pixel phụ duy nhất xuất hiện "bị kẹt" trên một màu nhất định, trong khi các pixel chết có thể xuất hiện vĩnh viễn màu trắng hoặc đen. Các pixel bị kẹt đôi khi có thể được sửa bằng phần mềm hoặc phương pháp vật lý, hoặc cuối cùng có thể tự sửa. Điểm ảnh chết khó sửa hơn.

Tuy nhiên, hầu hết các nhà sản xuất LCD sẽ thay thế một màn hình có một số lỗi điểm ảnh phụ nhất định và một số nhà sản xuất có chính sách không khoan nhượng đối với những lỗi này. Điểm ảnh chết hoặc bị kẹt nói chung là một mối quan tâm nhỏ trừ khi màn hình ghép được lắp đặt và quan sát ở gần và các khuyết điểm như vậy có thể sẽ dễ dàng nhận thấy. Trong các môi trường lớn hơn, các lỗi pixel riêng lẻ hiếm khi được chú ý trong quá trình sử dụng thường xuyên.

• Thời gian đáp ứng

Thời gian phản hồi, được đo bằng mili giây, là phép đo lượng thời gian mà một pixel trên màn hình cần để thay đổi. Màn hình có thời gian phản hồi thấp hơn có thể thực hiện chuyển đổi nhanh hơn và hiển thị ít giả mạo hình ảnh hơn.

Mặc dù thời gian phản hồi của LCD đã được cải thiện đáng kể trong những năm qua, nhưng nó vẫn có phần chậm hơn so với nhiều công nghệ cạnh tranh. Thời gian đáp ứng tối thiểu cho các màn hình LCD mới nhất là khoảng 1 mili giây, trong khi một số máy chiếu DLP cung cấp thời gian phản hồi rất thấp, chỉ trong micro giây. Tuy nhiên, sự phân biệt này có thể không nhìn thấy bằng mắt người, vì vậy thời gian phản hồi của màn hình LCD ngày nay hiếm khi được coi là một bất lợi cho hầu hết các ứng dụng video wall. Công nghệ TN và IPS đã từng thay đổi đáng kể về thời gian phản hồi, với TN LCD có thời gian phản hồi nhanh hơn nhiều so với IPS LCD. Tuy nhiên, sự chênh lệch đã được giảm bớt trong những năm gần đây và bây giờ có rất ít sự khác biệt thực tế trong hầu hết các trường hợp sử dụng.

• Tương tác chạm

Màn hình LCD có thể được cấu hình để cung cấp khả năng điều khiển đa chạm, cho phép người dùng tương tác trực tiếp với nội dung hiển thị. Mặc dù hầu hết các công nghệ hiển thị có thể được tích hợp thêm chức năng cảm ứng, nhưng LCD là duy nhất ở chỗ cảm ứng thường có thể được cung cấp bởi nhà sản xuất, loại bỏ thời gian cài đặt bổ sung và chi phí tích hợp bên thứ ba. Cảm ứng cung cấp khả năng tương tác cao hơn và có thể là một bổ sung quý giá cho các ứng dụng xây dựng bài trình bày, nghiên cứu và giáo dục.

• Viền màn hình

Một nhược điểm thường được nhắc đến của các màn hình ghép LCD là chiều rộng khung viền. So với các loại máy chiếu, màn hình LED hoặc hệ thống chiếu hỗn hợp, các tấm LCD có viền dày hơn, hoặc xuất hiện các đường nối, xuất hiện xung quanh mỗi bảng trong mảng. Đối với các ứng dụng trong đó các biểu đồ hoặc đồ thị chi tiết được hiển thị, viền ghép có thể bị coi là một trở ngại. Chúng cũng có thể làm giảm tác dụng của nội dung 3D trong các ứng dụng mô phỏng và thực tế ảo. Trong một số trường hợp, khách hàng có thể đơn giản thấy viền màn hình gây khó chịu trong quá trình sử dụng màn hình.

Tuy nhiên, các nhà sản xuất màn hình LCD đã biết rõ về yếu điểm này và đã đạt được những tiến bộ đáng kể trong việc giảm độ dày viền ghép với mỗi thế hệ thống màn hình mới. Một số màn hình LCD hiện tại cung cấp độ rộng khung viền thấp tới 3,5mm – 0.88mm, giảm đáng kể so với các mẫu 5mm và 7mm trước đó.

2. Mối quan tâm về không gian, môi trường và thẩm mỹ

• Footprint

Ngoài Bezels, các màn hình ghép LCD có thể mang lại một số lợi thế về mặt không gian và thẩm mỹ. Có lẽ rõ ràng nhất trong số này là dấu chân tối thiểu của chúng. Các bức tường video LCD có độ sâu cực kỳ nông, có thể hẹp tới 4 inch khi được gắn trên tường. Các bức tường video LCD cực kỳ tiết kiệm không gian khi so sánh với các hệ thống hình khối chiếu, yêu cầu tối thiểu 24 inch và không thể treo tường hoặc hệ thống chiếu phía sau hỗn hợp, có thể chiếm 14 inch trở lên và cần có phòng riêng hoặc khép kín không gian.

• Kích thước và hình dạng

​​​​​​​Các màn hình ghép LCD cung cấp nhiều lựa chọn về kích thước và hình dạng. Chúng có khả năng mở rộng cực cao và có thể dễ dàng bằng cách chỉ cần thêm các tấm LCD bổ sung vào mảng. Ngoài ra, do độ mỏng cao của tấm nền LCD, nên có rất nhiều lựa chọn lắp đặt. Các hệ thống màn hình ghép LCD có thể được đặt tự do, treo tường, âm tường hoặc thậm chí di động. Chúng cũng có thể được xây dựng trên một bán kính cong để phù hợp với kiến trúc để tiết kiệm không gian.

3. Dễ triển khai

• ​​​​​​​Cân nặng

Các tấm LCD dễ lắp và căn chỉnh, và vì ít cần bảo dưỡng sau khi lắp đặt nên rất hiếm khi phải căn chỉnh lại. Tuy nhiên, trong khi các màn hình LCD riêng lẻ có trọng lượng nhẹ, tổng trọng lượng có thể trở nên đáng kể tùy thuộc vào kích thước của video wall. Có thể cần phải có một bức tường kết cấu chắc chắn để giữ trọng lượng của một hệ thống màn hình ghép LCD hoàn chỉnh một cách an toàn. Tương tự, các loại giá đỡ có thể cần được gắn vào cấu trúc tòa nhà để tăng độ ổn định.

• Độ mở rộng

​​​​​​​Các màn hình ghép LCD có thể dễ dàng mở rộng theo thời gian, làm cho chúng trở thành một giải pháp tuyệt vời cho các tổ chức có hạn chế về ngân sách có thể muốn mở rộng hệ thống của họ trong tương lai. Tuy nhiên, nên lập kế hoạch trước cho các phần mở rộng như vậy, có tính đến các yêu cầu gia tăng về không gian và điện của hệ thống mở rộng để giảm thiểu việc xây dựng sau này. Ngoài ra, vì màn hình LCD liên tục được các nhà sản xuất phát triển và cải tiến, nên tiến hành mở rộng càng sớm càng tốt để đảm bảo tính khả dụng của màn hình gốc và giảm thiểu sự chênh lệch độ sáng giữa màn hình cũ và màn hình mới.

4. Độ tin cậy và khả năng phục hồi

• ​​​​​​​Độ tin cậy

​​​​​​​Các màn hình ghép LCD có thể cung cấp độ tin cậy cao và có khả năng hoạt động 24/7 mà không cần thời gian ngừng hoạt động. Điều này mang lại cho LCD một lợi thế to lớn so với các hệ thống chiếu dựa trên đèn, đòi hỏi thời gian ngừng hoạt động của hệ thống thường xuyên để thay thế và làm mát đèn.

Độ tin cậy của công nghệ LCD một phần là do tuổi thọ lâu dài của nguồn sáng LED và không có các bộ phận tiêu hao cần được bảo trì thường xuyên. Một số màn hình LCD cao cấp thậm chí còn cung cấp nguồn điện dự phòng cho từng màn hình riêng lẻ, đảm bảo hoạt động liên tục ngay cả khi nguồn điện bị xâm phạm. Ngoài ra, các tấm nền LED-LCD hiện đại tạo ra tương đối ít nhiệt, đặc biệt trái ngược với tấm nền CCFL-LCD và plasma thời kỳ đầu. Màn hình LCD sử dụng nguồn điện từ xa vượt trội hơn về mặt này vì nguồn điện được đặt cách xa bảng hiển thị, làm giảm mức nhiệt.

• Khả năng phục hồi, khả năng phục vụ và tuổi thọ

​​​​​​​​​​​​​​Các hệ thống màn hình ghép có tuổi thọ cực cao, với một số hệ thống có MTBF (thời gian trung bình giữa các lần hỏng hóc) trên 100.000 giờ khi được sử dụng 24/7 (CineMassive, 2014). Bởi vì màn hình LCD được cấu tạo từ các thiết bị điện tử ở trạng thái rắn không có bộ phận chuyển động, chúng rất bền với các tác nhân gây áp lực từ môi trường như rung động, độ ẩm, ánh sáng UV, đồng thời có thể dễ dàng vận chuyển với rủi ro tối thiểu