Màn hình OLED Tiêu thụ Năng lượng So với LCD Như thế Nào?

Công nghệ Màn hình OLED Dẫn đến Việc Sử dụng Năng lượng Phụ thuộc vào Nội dung

Các điểm ảnh tự phát sáng loại bỏ năng lượng đèn nền — lợi thế hiệu quả cơ bản

Màn hình LCD cần ánh sáng nền liên tục, tiêu tốn khoảng 70 đến 90 phần trăm tổng năng lượng của chúng bất kể nội dung hiển thị trên màn hình là gì. Tuy nhiên, màn hình OLED hoạt động theo cách khác vì mỗi điểm ảnh tự phát ra ánh sáng và có thể tắt hoàn toàn khi cần thiết, từ đó tạo ra các vùng đen thực sự. Điều này có nghĩa là không còn hao phí năng lượng do đèn nền, giúp giảm mức tiêu thụ điện khoảng một nửa khi sử dụng chế độ tối hoặc xem video có nhiều cảnh chuyển động. Cách thức hoạt động của OLED cũng khá thú vị. Thay vì chỉ chặn ánh sáng như màn hình LCD, các điểm ảnh riêng lẻ đơn giản là tắt đi, cho phép tạo ra màu đen sâu hơn nhiều so với bất kỳ tấm nền LCD nào có thể đạt được. Hiệu quả như vậy khiến công nghệ OLED nổi bật cả về chất lượng hình ảnh lẫn tiết kiệm điện năng.

Mức trung bình của hình ảnh (Average Picture Level - APL) là yếu tố chính quyết định mức tiêu thụ điện năng của màn hình OLED

Lượng năng lượng mà các màn hình OLED tiêu thụ có liên quan mật thiết đến một thông số gọi là Mức trung bình của hình ảnh, hay còn viết tắt là APL. Về cơ bản, thông số này đo độ sáng tổng thể của hình ảnh hiển thị trên màn hình. Mỗi điểm ảnh nhỏ phải hoạt động mạnh hơn khi cần phát sáng rực hơn, do đó khi chúng ta xem một màn hình trắng hoàn toàn ở mức 100% APL, mọi thành phần trong màn hình đều đang hoạt động hết công suất. Các nghiên cứu chỉ ra rằng việc tăng từ 20% APL lên 60% APL có thể làm tăng mức tiêu thụ điện năng khoảng 40%. Những thứ thường ngày như ứng dụng bảng tính hoặc tài liệu có nền trắng sẽ làm hao pin nhanh hơn nhiều so với nội dung tối như ảnh chụp ban đêm hoặc phim quay trong điều kiện ánh sáng yếu. Vì APL đóng vai trò rất lớn trong cách màn hình OLED quản lý năng lượng, các nhà sản xuất thiết bị sử dụng các con số này để tối ưu hóa sản phẩm, đồng thời các nhà phát triển ứng dụng cũng cân nhắc đến APL khi thiết kế giao diện nhằm giúp tiết kiệm thời lượng pin cho người dùng.

Hạn chế và ngoại lệ: mất cân bằng điểm ảnh màu trắng, hiện tượng lão hóa và các thỏa hiệp trong thiết kế giao diện người dùng

Mặc dù công nghệ OLED mang lại lợi ích về hiệu suất, nhưng cũng có một số hạn chế trong thực tế. Bố trí điểm ảnh RGBW tập trung vào các điểm con màu trắng để tăng độ sáng, điều này thực tế lại tiêu tốn nhiều năng lượng hơn khi hiển thị nội dung có nhiều vùng màu trắng. Khi các màn hình già đi, chúng bắt đầu cần thêm từ 15 đến 25 phần trăm điện năng chỉ để duy trì mức độ sáng như lúc mới. Các nhà thiết kế làm việc với những màn hình này phải đưa ra những lựa chọn khó khăn giữa hiệu quả và chất lượng. Trong khi các yếu tố giao diện người dùng màu đen tiết kiệm năng lượng, đôi khi chúng lại gây ra hiện tượng loang màu khó chịu trong quá trình chuyển đổi màn hình do các phần khác nhau của màn hình phản hồi với tốc độ hơi khác nhau. Nhìn chung, mức tiết kiệm năng lượng của OLED phụ thuộc rất nhiều vào cách sử dụng thực tế. Việc chỉ xem xét các con số hiệu suất tối đa sẽ không cho thấy toàn bộ câu chuyện về mức tiêu thụ điện năng thực tế trong các tình huống hàng ngày.

Tại sao mức tiêu thụ điện năng của LCD vẫn chủ yếu không phụ thuộc vào nội dung

Độ sáng nền cố định: khoảng 70–90% năng lượng LCD bị tiêu thụ bất kể hình ảnh hiển thị

Màn hình LCD phụ thuộc vào đèn nền có độ sáng không đổi này, thường ở mức khoảng 20 đến 150 watt trên mét vuông, và đèn nền này tiếp tục hoạt động bất kể nội dung nào được hiển thị trên màn hình, ngay cả khi chỉ toàn màu đen. Phần tinh thể lỏng chỉ điều chỉnh lượng ánh sáng đi qua thay vì tự tạo ra ánh sáng, do đó phần lớn năng lượng vẫn dành cho đèn nền. Khoảng từ 70 đến có thể tới 90 phần trăm tổng điện năng sử dụng cuối cùng được dùng để duy trì ánh sáng nền này. Hệ quả là lượng điện tiêu thụ gần như không thay đổi dù người dùng đang xem các ô bảng tính phát sáng mạnh hay đang xem một cảnh phim hoàn toàn tối đen. Tuy nhiên, màn hình OLED hoạt động khác biệt. Mức tiêu thụ điện của chúng thực sự thay đổi tùy theo nội dung hiển thị trên màn hình, khiến chúng khác biệt rõ rệt so với công nghệ LCD truyền thống về mặt hiệu suất năng lượng.

Cải tiến độ sáng cục bộ và đèn LED mini—những cải thiện khiêm tốn, không phải bước đột phá mang tính cách mạng

Công nghệ Mini LED cùng với tính năng điều chỉnh độ sáng cục bộ giúp màn hình LCD hiệu quả hơn bằng cách giảm ánh sáng nền ở những vùng tối của hình ảnh. Tuy nhiên, những cải tiến này không thay đổi cách thức hoạt động cơ bản của các tấm nền LCD. Hãy xem xét ngay cả những mẫu đắt tiền nhất hiện có, chúng thường chỉ đạt tối đa khoảng 1000 vùng điều chỉnh độ sáng. Điều đó có nghĩa là những phần lớn trên màn hình được bật sáng đồng thời thay vì được kiểm soát riêng lẻ. Khi một vật thể quá sáng xuất hiện trên màn hình, ta sẽ thấy hiện tượng gọi là 'blooming' (rò sáng), khi khu vực xung quanh trở nên quá sáng do bù trừ. Hệ thống đèn nền tiêu thụ khoảng 30 watt mỗi mét vuông bất kể mức độ sáng được đặt thấp đến đâu. Nhìn chung, những cải tiến này giúp giảm tiêu thụ điện năng khoảng 15 đến 25 phần trăm khi xem nội dung có nhiều sự tương phản giữa vùng sáng và tối. Đây chắc chắn là mức tiết kiệm hữu ích, nhưng không gì có thể so sánh với khả năng hiển thị tự nhiên của màn hình OLED, vì mỗi điểm ảnh trên OLED tự điều chỉnh lượng ánh sáng phát ra dựa trên nội dung thực tế đang hiển thị trên màn hình.

Hiệu suất Màn hình OLED trong Thực tế: Các Tình huống Khi Nó Vượt Trội hoặc Kém Hơn

Ứng dụng chế độ tối và phát trực tuyến video: tiêu thụ năng lượng thấp hơn tới 50% so với LCD

Màn hình OLED thực sự tỏa sáng khi hình ảnh không có nhiều hoạt động. Hãy nghĩ đến các thiết lập lập trình với nền tối, các ứng dụng chuyển sang màu đen hoàn toàn vào ban đêm, hoặc những bộ phim có dải đen lớn bao quanh màn hình. Công nghệ này đơn giản là tắt hẳn các khu vực pixel nơi không có nội dung, do đó không lãng phí năng lượng để chiếu sáng những khoảng trống. Mức tiết kiệm năng lượng có thể đạt khoảng một nửa so với màn hình LCD thông thường vốn luôn phát sáng bất kể nội dung hiển thị. Đối với người dùng thường xuyên xem video trực tuyến, điều này tạo nên sự khác biệt rõ rệt. Lấy ví dụ một cảnh từ phim Stranger Things, nơi mọi thứ đều tối đen trừ vài bóng đổ rùng rợn di chuyển trên màn hình. Cảnh tương tự đó sẽ tiêu thụ ít hơn khoảng hai phần ba lượng điện năng trên màn hình OLED so với mức mà một màn hình LCD sử dụng khi hiển thị cùng nội dung.

Các tác vụ sáng, độ APL cao (bảng tính, cuộc gọi video): khoảng cách tiết kiệm năng lượng thu hẹp hoặc đảo ngược

Khi xử lý nội dung có mức độ điểm ảnh trung bình cao (APL), các tấm nền OLED thường cho thấy điểm yếu của mình so với các công nghệ hiển thị khác. Hãy nghĩ đến những bảng tính trắng vô tận hoặc các cuộc gọi Zoom toàn màn hình, nơi gần như mọi điểm ảnh đều phát sáng cùng lúc, điều này tự nhiên làm tăng tiêu thụ điện năng. Theo các bài kiểm tra gần đây từ DisplayMate năm 2023, màn hình OLED thực tế có thể tiêu thụ nhiều điện hơn từ 15 đến 30 phần trăm so với màn hình LCD có kích thước tương đương khi chạy ở độ sáng tối đa. Một số cải tiến mới hơn như công nghệ LTPO đã giúp cải thiện tình hình bằng cách giảm lượng điện hao phí do tốc độ làm tươi không cần thiết, nhưng ngay cả với những tiến bộ này, LCD vẫn giữ lợi thế trong hầu hết các công việc văn phòng đòi hỏi độ sáng màn hình ổn định trong thời gian dài.

Câu hỏi thường gặp

Ưu điểm chính của màn hình OLED so với LCD là gì?

Màn hình OLED tự phát sáng, nghĩa là mỗi điểm ảnh tạo ra ánh sáng riêng và có thể tắt hoàn toàn để cho màu đen sâu hơn và tiết kiệm năng lượng hiệu quả hơn. Trong khi đó, màn hình LCD cần đèn nền liên tục tiêu thụ nhiều năng lượng bất kể nội dung hình ảnh.

Mức độ hình ảnh trung bình (APL) ảnh hưởng như thế nào đến mức tiêu thụ điện năng của màn hình OLED?

APL đo độ sáng tổng thể của hình ảnh trên màn hình. APL cao hơn (ví dụ: nền trắng) dẫn đến mức tiêu thụ điện năng tăng do mỗi điểm ảnh phụ phải hoạt động mạnh hơn để phát sáng rực hơn. Ngược lại, APL thấp hơn thì tiêu thụ ít điện năng hơn.

Tại sao màn hình OLED có thể tiêu thụ nhiều điện năng hơn trong một số trường hợp nhất định?

Màn hình OLED có thể tiêu thụ nhiều điện năng hơn trong các tình huống yêu cầu APL cao, chẳng hạn như nền trắng hoàn toàn hoặc cuộc gọi video toàn màn hình, vì nhiều điểm ảnh hơn ở độ sáng tối đa, làm tăng mức tiêu thụ năng lượng tổng thể.

Những hạn chế của công nghệ OLED là gì?

Các màn hình OLED đối mặt với những thách thức như mất cân bằng điểm ảnh trắng, lão hóa làm tăng nhu cầu năng lượng và nguy cơ nhòe màu, đặc biệt ở các yếu tố giao diện người dùng màu đen. Những yếu tố này có thể ảnh hưởng đến hiệu suất và chất lượng hình ảnh.

Mini-LED và điều chỉnh độ sáng cục bộ ảnh hưởng thế nào đến hiệu suất của LCD?

Mini-LED và điều chỉnh độ sáng cục bộ cải thiện hiệu suất của LCD bằng cách giảm đèn nền ở những vùng tối hơn trên màn hình, nhưng chúng không thay đổi nguyên lý hoạt động cơ bản của nó. Mặc dù mang lại tiết kiệm nhất định, các công nghệ này vẫn kém hiệu quả hơn so với hiệu quả vốn có của OLED.