Samsung làm thế nào để giấu được camera dưới màn hình? Bí quyết không nằm ở màn OLED hay LCD

Từ nhiều tháng nay các tin đồn cho thấy, Samsung đang phát triển một công nghệ mới cho phép đặt camera selfie phía sau màn hình. Điều này hứa hẹn sẽ mang đến một chiếc điện thoại toàn màn hình thực sự trong thời gian tới. Điều này cũng đồng nghĩa với lời khai tử cho những khiếm khuyết trên màn hình như các thiết kế tai thỏ, giọt nước hay màn hình đục lỗ. Ngay cả các giải pháp nửa vời như camera thò thụt, trượt hoặc xoay lật cũng trở nên không cần thiết.

Với những hứa hẹn sẽ tạo nên các đột phá mới cho thiết kế smartphone, người dùng đang rất mong đợi được thấy công nghệ mới này, tuy nhiên, Samsung lại tiết lộ rất ít về cách thức họ sẽ sử dụng để vượt qua các rào cản này. Nhưng đây chắc chắn là một thách thức rất khó khăn.

Các thách thức của việc đặt camera dưới màn hình

Quả thật, so với việc đặt cảm biến vân tay dưới màn hình, đặt camera selfie dưới màn hình là một thách thức lớn hơn nhiều. Cảm biến vân tay dưới màn hình chỉ cần các hình ảnh đường vân tay với độ sáng vừa đủ để xác thực người dùng, còn camera selfie cần nhiều hơn thế.

Để camera selfie dưới màn hình có được các bức ảnh chất lượng, thiết bị không chỉ cần một camera với màn hình và cảm biến tốt mà còn cần cả màn hình với các công nghệ đặc biệt, để đảm bảo ánh sáng đi từ chủ thể còn nguyên vẹn khi xuyên qua tấm nền màn hình tới camera.

Đối với màn hình LCD, điều này đã trở nên gần như bất khả thi khi phía dưới lớp chất hiển thị là tấm đèn nền chiếu sáng. Đèn chiếu sáng của tấm nền màn hình LCD sẽ làm camera không thể ghi lại được hình ảnh của chủ thể phía trước.

Cận cảnh ma trận màu trên màn hình OLED của điện thoại.

Trong khi đó màn hình OLED có thể khắc phục nhược điểm này của màn hình LCD khi nó không sử dụng tấm nền để chiếu sáng. Thay vào đó, các pixel trên màn hình OLED có khả năng tự phát sáng hoặc tắt hoàn toàn để tạo ra màu đen sâu hơn. Nhưng điều này không có nghĩa ánh sáng có thể đi xuyên qua nó một cách dễ dàng.

Nếu nhìn thật gần vào màn hình OLED, bạn sẽ thấy loại màn hình này được tạo nên từ hàng loạt pixel có kích thước nhỏ, với các màu sắc khác nhau (đỏ, xanh lục, xanh dương). Các pixel này sẽ cản trở ánh sáng đi xuyên qua tấm nền và làm cho hình ảnh camera thu được trở nên không chính xác.

Một thông số để nói lên yếu tố này là Aperture Ratio (tỷ lệ độ mở hay độ phủ sáng – nó được định nghĩa bằng tỷ lệ giữa vùng chất bán dẫn của pixel với khu vực xung quanh nó hay khoảng cách tới các pixel khác). Khi tỷ lệ này càng nhỏ, ánh sáng càng đi qua nó dễ dàng hơn.

Vùng chất bán dẫn của mỗi pixel (vùng màu xanh sẫm) càng thu hẹp lại, sẽ càng làm cho ánh sáng đi qua dễ dàng hơn.

Đối với kích thước của các pixel trên màn hình OLED hay AMOLED hiện tại (nhỏ nhất là khoảng 20 micromet), độ phủ sáng nằm trong khoảng từ 34% đến 40%. Nghĩa là nếu Samsung đặt camera selfie phía sau một màn hình AMOLED, camera này sẽ chỉ thu nhận được từ 60% đến hơn 60% hình ảnh của chủ thể cần chụp – đó sẽ là một bức selfie quá tệ nếu họ làm như vậy.

Nhưng MicroLED có thể là lời giải cho vấn đề hóc búa này

Cũng tương tự như màn hình OLED, màn hình MicroLED bao gồm các pixel có khả năng tự phát sáng. Nhưng so với OLED, MicroLED có nhiều ưu điểm hơn hẳn, như hiệu quả sử dụng năng lượng cao hơn đến 50% so với OLED, độ bão hòa màu tốt hơn, cũng như tuổi thọ cao hơn và không bị hiện tượng burn-in như thường gặp trên màn hình OLED.

Kích thước mỗi pixel MicroLED nhỏ hơn rất nhiều so với mỗi pixel LED truyền thống.

Nhưng chưa hết, màn hình MicroLED còn có một ưu thế vượt trội hơn hẳn màn hình OLED khi các pixel trên màn hình MicroLED có kích thước nhỏ hơn rất nhiều so với màn hình OLED. Trong khi các pixel của OLED bị giới hạn ở kích thước 20 micromet, mỗi pixel của MicroLED hiện có thể đạt tới kích thước 5 micromet, và thậm chí đang trong quá trình thu hẹp xuống còn 2 micromet.

Thu hẹp kích thước mỗi pixel cũng đồng nghĩa với việc khoảng cách giữa các pixel sẽ tăng lên (hay độ phủ sáng thấp hơn), ánh sáng có thể đi qua tấm nền màn hình MicroLED dễ dàng hơn. Ước tính với cùng độ phân giải, độ phủ sáng của MicroLED chỉ là 10%, cùng với hao hụt do đi qua lớp kính bảo vệ, nghĩa là nó có thể cho phép đến 80% ánh sáng đi qua những khoảng trống trên màn hình MicroLED.

Khả năng cho ánh sáng đi qua giữa các loại màn hình, với LCD chỉ là 10%, với OLED là khoảng 50%, còn với MicroLED có thể lên đến 80%.

Đây chính là điều các camera selfie dưới màn hình cần. Với 80% ánh sáng có thể đi xuyên qua màn hình để tới được cảm biến máy ảnh, bức ảnh thu được sẽ có chất lượng không thua kém gì các camera selfie thông thường – điều các nhà thiết kế smartphone trông đợi bao lâu nay có thể trở thành hiện thực.

Bên cạnh camera, các nhà sản xuất cũng có thể đặt nhiều loại cảm biến vào khác vào các khoảng trống đó, như cảm biến tiệm cận, cảm biến hồng ngoại, hay thậm chí cả loa trong màn hình. Điều này càng cho thấy tương lai của một smartphone toàn màn hình phụ thuộc nhiều vào công nghệ màn hình MicroLED như thế nào.

Chúng ta còn cách tương lai đó bao xa?

Rất khó nói chính xác về điều này, nhưng hiện tại cả Samsung và Apple đều đang tích cực tham gia vào cuộc đua hướng tới màn hình MicroLED này. Trong khi có nhiều ưu điểm vượt trội đầy hấp dẫn so với các công nghệ cũ, màn hình MicroLED lại rất khó sản xuất và có chi phí rất đắt đỏ, đặc biệt khi sản xuất trên các màn hình cỡ nhỏ (các tin đồn cho biết màn hình MicroLED sử dụng trên Apple Watch có thể có giá cao hơn từ 4 đến 6 lần so với màn OLED).

Hình ảnh bằng sáng chế của Apple về cảm biến đọc vân tay dưới màn hình cho iPhone.

Apple đã thâu tóm LuxVue, startup về công nghệ màn hình MicroLED từ năm 2014 và thậm chí còn có thông tin cho biết, họ còn lập một trung tâm nghiên cứu riêng cho loại công nghệ này. Nếu thành công, Apple còn có thể đưa đầu đọc vân tay xuống dưới màn hình MicroLED của iPhone. Hơn nữa, độ phân giải cao gấp nhiều lần của MicroLED sẽ làm nó rất phù hợp với các kính đeo thực tế ảo hoặc thực tế tăng cường – sản phẩm tin đồn khác của Apple.

Hiện tại mới chỉ có Samsung đã ra mắt các TV màn hình MicroLED từ năm ngoái, điều này cho thấy họ đã phần nào làm chủ được công nghệ màn hình này cho các tấm nền cỡ lớn, nhưng với màn hình cỡ nhỏ như smartphone hoặc smartwatch, vẫn còn nhiều trở ngại khác. Nhưng với các tin đồn về công nghệ này của Samsung, có thể họ đã rất gần đến thời điểm có một sản phẩm hoàn thiện và đạt được năng suất như ý muốn.