Graphene – tương lai của màn hình hiển thị trên các thiết bị di động

Graphene – tương lai của màn hình hiển thị trên các thiết bị di động

samsung_galaxy_s4_i9500_vs_sony_xperia_z_21

Đi cùng với sự phát triển của thiết bị bi động, ngày nay khi nhìn lại những gì đã làm được, ngành công nghiệp sản xuất phần tử hiển thị hình ảnh có thể tự hào về sự phát triển rất nhanh của mình. Ngày nay các bạn đều có thể tìm thấy rất dễ dàng một chiếc smartphone sở hữu màn hình với độ phân giải có khi còn cao hơn cả chiếc TV đang dùng ở nhà. Nhưng đó không phải là tất cả của vấn đề. Phần lớn người dùng ngày nay thì thường có xu hướng luôn muốn chiếc điện thoại của mình có màn hình độ phân giải lớn hơn và lớn hơn nữa, cho dù với kích thước phần lớn hiện nay chỉ rơi vào cỡ 4  – 6 inch thì họ cũng có khó thể phân biệt nổi sự khác biệt giữa Full HD và 4K, trừ khi bạn là người dùng điện thoại qua kính lúp.

ppi
Sự gia tăng chóng mặt của mật độ điểm ảnh trên màn hình các thiết bị di động

Nhưng nếu đứng ở vị trí nhà sản xuất, họ lại có một mối quan tâm khác thiết thực hơn nhiều, đó là chi phí. Vâng, đương nhiên là các nhà sản xuất – họ đang làm kinh doanh, không phải đi từ thiện. Với tốc độ phát triển như hiện nay thì việc sản xuất ra một tấm panel 8K, 16K hoặc thậm chí là 69K đi nữa thì cũng chỉ là vấn đề thời gian mà thôi. Tuy nhiên thì họ không thể cứ đâm đầu phát triển theo cái hướng này khi mà cái vấn đề cơ bản nhất, đó là giá thành vật liệu thô đầu vào còn khá cao.

Như các bạn đã biết (nếu chưa biết thì bây giờ sẽ biết), hiện nay công nghệ sản xuất tấm hiển thị chia thành 2 loại chính và được sử dụng nhiều nhất hiện nay, đó là OLED và LCD ( tất cả những cái như TFT, VA, SVA, IPS, … mà các CPSer đang dùng bản chất đều là LCD đó). Dù là loại nào, dù dùng công nghệ nào đi nữa thì chúng đều phải sử dụng chung một vật liệu chính, đó là Indium Tin Oxide (ITO).

ITO có thể nói là một vật liệu chính và thiết yếu bậc nhất trong ngành sản xuất này. Từ OLED, LCD, tấm cảm ứng, gần như mọi nơi trên điện thoại của bạn đều có dấu vết của ITO. Hiện nay công nghệ ngày càng phát triển, vật liệu này không chỉ đơn thuần bó gối trong các panel LCD nữa mà còn được ứng dụng rất rộng rãi trong các ngành khác nữa.

Indium-20-year-price-chart

Tuy nhiên thì tài nguyên không phải lúc nào cũng là vô tận. Nếu chỉ tính riêng trong lịch sử phát triển của panel hiển thị thì giá ITO đã phi mã không phanh, điều này ngày càng trở thành một gánh nặng lớn với các nhà sản xuất khi mà xu hướng thị trường hiện nay chuộng smartphone có màn hình ngày càng to. Panel càng to thì chi phí sản xuất càng lớn, chưa kể đến xác suất lỗi cũng sẽ tăng tỉ lệ thuận theo kích thước màn hình. Với cái đà này, không sớm thì muộn các đại gia của chúng ta cũng móm hết cả loạt.

Thêm vào đó thì trong những năm gần đây các bạn có thể nhìn thấy sự đi lên nhanh chóng của xu hướng sử dụng các panel hiển thị có thể uốn dẻo (flexible). Và đây lại tiếp tục là điểm yếu thứ hai của ITO khi mà những panel sử dụng vật liệu này khá mỏng manh và chịu lực kém. Tất cả những yếu điểm này khiến các nhà sản xuất đang phải gấp rút đi tìm một giải pháp thay thế mới cho vấn đề này, trong số đó thì graphene có vẻ như là thứ đang được kì vọng và hứa hẹn nhất hiện nay.

graphene_bendy_display_rtr3cw81_ah_60460
Flexible display – xu hướng của tương lai

 Mọi chuyện về Graphene được bắt đầu từ năm 2004 khi hai nhà khoa học Andre Geim và Konstantin Novoselov quyết định thử sức mình với việc nghiên cứu về vật liệu này. Cuối cùng may mắn đã mỉm cười khi họ đã dành được giải Nobel Vật lý cho công trình nghiên cứu về vật liệu mới này.

Vậy Graphene là gì ? Về cơ bản thì đây là một vật liệu với cấu trúc bao gồm nhiều nguyên tử carbon sắp xếp theo cấu trúc tổ ong và tạo thành một “tấm” graphene với độ dày chỉ 0.33 nm – mỏng hơn 1 triệu lần so với sợi tóc. Tuy nhiên thì độ mỏng ấn tượng này không phải là thứ mà các nhà khoa học quan tâm, vì lý do chính khiến họ quan tâm đó là nhờ graphene sở hữu một số đặc tính vật lý và cơ học rất thú vị và có tiềm năng rất lớn trong việc ứng dụng vào ngành sản xuất thiết bị hiển thị.

GrapheneSheet

Về lý thuyết thì Graphene cứng hơn gấp 300 lần so với thép, tức là còn kinh khủng hơn cả kim cương. Nói một cách hình tượng thì bạn sẽ cần một trọng lượng nặng tương đương cỡ một con voi để có thể phá vỡ một dải Graphene đặt trên mũi kim ! Tuy nhiên dù khỏe đến như vậy nhưng điều tuyệt vời là Graphene vẫn có khả năng kéo dãn ra đến 20% chiều dài ban đầu, nhờ vậy nó rất dẻo và thậm chí thể chịu được một lúc lâu trước khi bị gãy hoàn toàn.

Một tính chất quan trọng nữa của loại vật liệu này đó là sở hữu khả năng dẫn điện tốt tương đương đồng, còn dẫn nhiệt thì thuộc vào dạng tốt hơn bất kì vật liệu nào từng được biết tới nay. Cuối cùng là có độ trong suốt rất tốt với chỉ 2,3% ánh sáng bị hấp thụ khi truyền qua.

Với những tính chất này thì sẽ rất lý tưởng nếu áp dụng nó vào lĩnh vực sản xuất màn hình hiển thị. Như mình đã nói ở trên thì graphene có vẻ như là lý tưởng nhất nếu được đưa vào các màn hình dẻo. Trong thực tế hiện nay thì OLED có vẻ như là loại panel được “làm dẻo” nhiều nhất. Cho đến hiện nay thì OLED vẫn sử dụng ITO làm điện cực anode, tuy nhiên chính vì vậy mà khiến cho OLED có độ sáng khá thấp và khiến cho toàn bộ panel trở nên mỏng manh dễ vỡ hơn rất nhiều.

OLED-Structure
Cấu trúc một panel OLED hiện nay

Đây là những nhược điểm cố hữu của OLED từ trước đến nay, nhưng trong tương lai có thể tất cả những vấn đề khó chịu này có thể biến mất hoàn toàn với vật liệu Graphene mới. Trong tương lai sẽ xuất hiện những panel OLED có chất lượng hiển thị tốt hơn, bền bỉ hơn trong khi giá thành lại có thể được giảm xuống kha khá.

Và chắc hẳn người dùng chúng ta không ai khác sẽ là người hưởng lợi nhiều nhất từ công nghệ này. Bạn có thể dần tưởng tượng đến một chiếc điện thoại siêu phàm có thể dùng để ném chó mèo hoặc đóng đinh vào tường mà màn hình vẫn không bị vỡ thành từng mảnh như hiện nay.

Tuy nhiên thì việc ngồi một chỗ và tưởng tưởng về viễn cảnh tươi đẹp đó trước mắt cũng là tất cả những điều mà chúng ta có thể làm được. Vẫn còn rất nhiều vấn đề mà các nhà nghiên cứu còn cần phải giải quyết trước khi biến được cái mớ lý thuyết trên giấy kia trở thành thực tế và có thể đưa vào sản xuất hàng loạt với số lượng lớn. Công nghệ ngày một phát triển mạnh hơn, và chúng ta chính là những người được hưởng lợi từ điều đó.

 

Mời bạn tham gia group Facebook của Sforum.vn cùng nhau trao đổi, thảo luận các thông tin hot về thị trường công nghệ Việt Nam, tham gia ngay tại: Sforum – Sunsee Tech.