chương 4:MONITOR docx

Nguyên lý hoạt động Màn hình CRT được cấu tạo từ một ống phóng điện tử và màn hình 6 bằng thuỷ tinh và bên trong được hút chân không  Cụm đầu phóng điện tử bao gồm 3 ống phóng để phón

MONITOR

• Màn hình ống phóng tia âm cực CRT (Cathode Ray Tube)

• Màn hình tinh thể lỏng LCD (Liquid crystal display)

Phân loại

 Các màn hình màu theo các chuẩn phổ biến ngày nay:

- VGA (Video Graphics Array): 640x480 pixels

- SVGA (Super VGA): 800x600 pixels

- XGA (Extended Graphics Array): 1024x768 pixels

- SXGA (Super XGA): 1280x1024 pixels

- UXGA (Ultra XGA): 1600x1200 pixels

- QXGA (Quad XGA): 2048x1536 pixels

- QSXGA (Quad SXGA): 2560x2048 pixels

- QUXGA (Quad UXGA): 3200x2400 pixels

- WXGA (Wide XGA): màn hình rộng 1366x768 pixels

- WSXGA+ (Wide SXGA+): màn hình rộng 1680x1050 pixels

- WUXGA (Wide UXGA): màn hình rộng 1920x1200 pixels

- WQUXGA (Wide QUXGA): màn hình rộng 3840x2400 pixels

Màn hình CRT

 Cấu tạo

Cấu tạo

Màn hình

Điện áp cao

Ống chân không

Các thấu kính

từ làm lệch theo chiều đứng

Các thấu kính

từ làm lệch theo chiều ngang

Chùm electron Sợi đốt

Cực âm(1) Lưới quét từ

Cấu tạo của màn hình (7)

Nguyên lý hoạt động

 Màn hình CRT được cấu tạo từ một ống phóng điện tử và màn

hình (6) bằng thuỷ tinh và bên trong được hút chân không

 Cụm đầu phóng điện tử bao gồm 3 ống phóng để phóng ra 3

chùm tia điện tử (2) (tương ứng với 3 màu) Trong mỗi ống có một sợi đốt đốt (kiểu giống dây tóc bóng đèn sợi đốt )

 Khi làm việc thì sợi đốt được nung nóng đến nhiệt độ nhất

định để các điện tử tự do của sợi dây đốt nhảy khỏi bề mặt và chuyển động trong ống chân không đến cụm màn hình (7)

Khi đó, các điện tử này được nằm trong một điện trường có hiệu điện thế rất lớn giữa (1) và (5) và bị hút vào điện trường

đó tạo thành các chùm tia điện tử (2).

Nguyên lý hoạt động

 Để tạo ra các chùm tia điện tử trên theo một hướng nhất định

thì trong ống phóng CRT có cụm thấu kính từ (3) theo phương đứng và phương ngang.

 Hệ thấu kính này “lái” các chùm tia điện tử này theo các tọa

độ khác nhau đến các điểm nhất định trên màn hình (7) – là một lưới các lỗ.

 Các chùm tia sáng xuyên qua các lỗ này và chúng đập vào lớp

phốt pho (8) mà ở đó sẽ hiển thị đối với các màu sắc khác

nhau dựa trên 3 màu cơ bản (RGB)

 Mỗi lỗ trên mặt nạ (7) là một điểm ảnh (pixel), tương ứng với

ba màu đỏ-xanh lục-xanh lam và sự phối hợp của 3 màu này

sẽ cho ta hình ảnh cần hiển thị

Các yếu tố ảnh hưởng đến màn hình

 Độ phân giải

 Là số điểm ảnh (Pixel) được hiển thị trên màn hình, được

tính bằng số điểm ảnh theo chiều ngang X số điểm ảnh theo

chiều dọc

 Dot Pitch - Khoảng cách giữa tâm các điểm ảnh

 Dot pitch càng nhỏ thì hình ảnh càng sắc nét Màn hình VGA thường có Dot Pitch là 0.28 mm

Ba công nghệ hiển thị hình ảnh khác nhau và cách tính kích thước điểm ảnh trên màn hình CRT Phần mũi tên màu trắng là biểu thị cách tính " dot pitch "

Các yếu tố ảnh hưởng đến màn hình

 Tần số quét (refresh rate)

 Là số lần màn hình tiến hành vẽ lại hình ảnh trên một giây

 Vd: 60Hz, 70 Hz, …

 Colour Depth (Độ sâu của màu):

 Số lượng màu hiển thị trên 1 điểm ảnh Ví dụ: 16,8 triệu màu, 65.000 màu,…

• Lớp thứ hai là lớp kính lọc phân cực có quang trục phân cực dọc – lớp 5

• Lớp thứ 3 là lớp tinh thể lỏng được kẹp chặt giữa hai tấm thuỷ tinh mỏng (2 và 4) Mặt trong của hai tấm thuỷ tinh

có phủ một lớp điện cực trong suốt

• Lớp kính lọc phân cực có quang trục phân cực ngang – lớp 1

• Ngoài cùng là lớp kính lọc màu

Cấu tạo

Nguyên lý hoạt động

Ánh sán g

Ánh sáng

Ánh sáng

Ánh s áng

Nguyên lý hoạt động

 Nếu giữa hai đầu lớp tinh thể lỏng không đựơc đặt một điện

áp, các phân tử tinh thể lỏng sẽ ở trạng thái tự do, ánh sáng truyền qua sẽ không bị thay đổi phương phân cực Ánh sáng

có phương phân cực dọc truyền tới lớp kính lọc thứ hai có quang trục phân cực ngang sẽ bị chặn lại hoàn toàn Lúc này, điểm ảnh ở trạng thái tắt

 Nếu đặt một điện áp giữa hai đầu lớp tinh thể lỏng, các phân

tử sẽ liên kết và xoắn lại với nhau Ánh sáng truyền qua lớp tinh thể lỏng sẽ bị thay đổi phương phân cực Ánh sáng sau khi bị thay đổi phương phân cực bởi lớp tinh thể lỏng truyền đến kính lọc phân cực thứ hai(kính lọc phân cực ngang) và truyền qua được một phần Lúc này, điểm ảnh được bật sáng

Nguyên lý hoạt động

 Có thể điều chỉnh cường độ sáng tại một điểm ảnh bằng

cách điều chỉnh điện áp đặt vào hai đầu lớp tinh thể lỏng

 Ánh sáng sau khi truyền qua lớp kính lọc ngang thì truyền đến

lớp kính lọc màu gồm 3 màu cơ bản là: màu đỏ, xanh lá và

xanh lam.

 Với một điểm ảnh, tuỳ thuộc vào cường độ ánh sáng tương đối

của điểm ảnh và dựa vào nguyên tắc phối màu phát xạ, điểm ảnh sẽ có một màu nhất định và được hiển thị lên màn hình.

Các yếu tố ảnh hưởng

 Thời gian đáp ứng – response time

 Là khoảng thời gian để một điểm ảnh chuyển từ màu này sang màu khác

 Nếu thời gian đáp ứng quá cao có thể gây nên hiện tượng

bóng ma với một số cảnh có tốc độ thay đổi khung hình lớn

 Độ tương phản:

 Độ tương phản (Contrast): Tỉ lệ tương phản là sự khác biệt giữa màu sáng trắng mạnh nhất và màu tối nhất trên màn hình Vd: 2000:1, …

 Góc nhìn (Viewing angles)

 Hầu hết các màn hình LCD đều có góc nhìn là 160 độ

 Ví dụ: 5ms, 8ms, 12ms, 16ms…

 Widescreen

 Là loại màn hình thường có chiều ngang dài hơn và chiều dọc hẹp hơn màn hình thông thường

 Giao tiếp tương tự (D-Sub) và giao tiếp số (DVI)

 Điểm ảnh chết(Death pixel)

 Đó là khi điểm ảnh chỉ có khả năng hiển thị một màu nhất

định (xanh, đỏ hoặc xanh da trời)

 Trong điều kiện thường, tổng điện tích âm và dương của

nguyên tử trung hoà với nhau, tức là luôn bằng không

 Nếu cho một dòng điện (dòng các điện tử tự do) chạy qua chất khí thì tình trạng cân bằng sẽ biến mất Các điện tử tự

do va chạm với nguyên tử khí làm cho các điện tử ở lớp vỏ ngoài cùng của nguyên tử đó bắn ra Khi bị mất một hoặc vài điện tử, nguyên tử trở thành phần tử mang điện dương (gọi

là ion dương) vì số hạt proton lớn hơn số điện tử còn lại trong nguyên tử Khi đó chất khí trở thành plasma

 Trong khí plasma, các điện tử mang điện âm sẽ bị hút về phía cực dương

và các ion dương sẽ chạy về phía cực âm Khi chuyển động hỗ loạn như vậy, các hạt này luôn va chạm vào nhau và vào các nguyên tử khí khác Va chạm truyền năng lượng cho các điện tử ở lớp vỏ ngoài cùng của nguyên

tử khí làm cho điện tử này nhảy lên mức năng lượng cao hơn Nguyên tử

có các điện tử như vậy gọi là các nguyên tử được kích thích Chúng không

ở trong trạng thái kích thích lâu mà nhanh chóng trở về trạng thái tự nhiên, giải phóng ra năng lượng dưới dạng một hạt ánh sáng gọi là hạt photon Chất khí sử dụng trong màn hình plasma là khí xenon hoặc khí neon khi được kích thích phát ra các tia cực tím Mắt người không thể nhìn thấy các tia này Nhưng người ta có thể dùng các tia này để tạo ra ánh sáng nhìn thấy

Màn hình Plasma

 Cấu tạo

Cấu tạo

Cấu tạo

Cấu tạo

 Một ma trận các tế bào (các ô) chứa khí xeon hoặc neon

 Lớp điện cực trong suốt nằm giữa hai lớp kính và kẹp giữa các

tế bào

 Các điện cực nằm sát tấm kính phía sau được gọi là các

điện cực địa chỉ (address electrode)

 Các điện cực nằm sát tấm kính phía trước được gọi là các

điện cực hiển thị (display electrode)

 Bao quanh các điện cực hiển thị là một lớp vật liệu điện môi

để cách điện

 Lớp bảo vệ bằng MgO nằm giữa các tế bào và điện cực

Nguyên lý hoạt động

 Khi hai điện cực nào đó được cấp điện, một dòng điện sẽ chạy qua chất

khí trong tế bào ở chỗ hai điện cực giao nhau làm chất khí phát ra các tia cực tím (tia UV)

 Tia cực tím này sẽ kích thích chất phốt-pho phủ ở thành của các tế bào

phát sáng

 Mỗi “điểm ảnh” trên màn hình plasma bao gồm ba tế bào độc lập có ba

màu khác nhau là đỏ, xanh lục và xanh thẫm (RGB) Ba tế bào này phát sáng cùng nhau Màu sắc của điểm ảnh là tổng hợp của cả ba màu

 Bằng cách thay đổi cường độ dòng điện chạy qua mỗi tế bào, người ta thay

đổi được cường độ ánh sáng của màu đó

 Do vậy sự tổng hợp của ba màu cơ bản với cường độ khác nhau sẽ tạo ra

bất kỳ màu nào mong muốn

Ưu điểm

 Có thể chế tạo những màn hình cực lớn với chất liệu cực

mỏng.

 Do mỗi điểm ảnh được ‘thắp sáng’ riêng biệt nên hình ảnh rất

sáng, tuyệt đối phẳng và có thể quan sát được dưới mọi góc độ

Màn hình OLED

Màn hình OLED

Organic Light-Emitting Diode: điốt phát sáng

hữu cơ

 Anode (trong suốt) – điện cực âm

 Anode sẽ lấy đi các electron (hay tạo ra các lỗ trống mang điện

dương) khi có một dòng điện chạy qua thiết bị.

 Các lớp hữu cơ - các lớp này được tạo thành từ các phân tử hữu cơ hay

polymer

hữu cơ dẻo có nhiệm vụ truyền tải các lỗ trống từ anode Một polymer dẫn được sử dụng trong các OLED là polyaniline.

tử hữu cơ dẻo (nhưng khác loại với lớp dẫn) có nhiệm vụ truyền tải các electron từ cathode Một loại polymer dùng trong lớp phát sáng

Nguyên lý hoạt động của OLED

 Nguồn điện cung cấp một dòng điện cho OLED.

 Một dòng các electron chạy từ cathode qua các lớp hữu cơ tới anode:

 Cathode sẽ truyền các electron cho lớp các phân tử hữu cơ phát quang.

 Anode sẽ lấy các electron từ lớp các phân tử hữu cơ dẫn (điều này giống với việc truyền các lỗ trống mang điện dương cho lớp dẫn).

 Tại biên giữa lớp phát quang và lớp dẫn, các electron gặp các lỗ trống:

 Khi một electron gặp một lỗ trống, nó sẽ tái hợp với lỗ trống này (hay nó rơi vào mức năng lượng của nguyên tử lỗ trống bị mất một electron).

 Khi sự tái hợp xảy ra, electron tái hợp sẽ tạo ra một năng lượng dưới dạng một photon ánh sáng.

 OLED phát ra ánh sáng và màu của ánh sáng phụ thuộc vào kiểu phân tử

hữu cơ của lớp phát quang

Phân loại

 Hiện nay có một số loại OLED sau:

 OLED ma trận thụ động (passive-matrix OLED)

 OLED ma trận chủ động (active-matrix OLED)

 OLED trong suốt (Transparent OLED)

 OLED phát sáng đỉnh (Top-emitting OLED)

 OLED gấp được (Foldable OLED)

 OLED trắng (White OLED)

OLED ma trận thụ động (PMOLED)

được xếp vuông góc với các dải cathode Phần giao nhau giữa cathode và anode tạo thành các pixel (điểm ảnh) tại đó ánh sáng được phát ra

OLED ma trận chủ động (AMOLED)

lớp anode sẽ phủ lên một tấm mạng lưới các transitor film mỏng (thin film transitor hay TFT) tạo thành một ma trận các pixel.

OLED trong suốt (Transparent OLED)

OLED trong suốt được bật lên, nó sẽ cho phép ánh sáng phát ra theo cả hai hướng Một OLED trong suốt có thể là kiểu ma trận thụ động hoặc ma trận chủ động

Công nghệ OLED này có thể được dùng làm màn hiển thị trên kính ô tô hay máy bay (head-up display).

OLED phát sáng đỉnh (Top-emitting OLED)

này phù hợp nhất với kiểu thiết kế ma trận động Các nhà chế tạo có thể sử dụng các OLED phát sáng đỉnh trong các thẻ thông minh

OLED gấp được (Foldable OLED)

OLED gấp được rất nhẹ và có tuổi thọ cao Có khả năng các màn OLED sẽ trở

thành chất liệu cho các bộ quần áo thông minh khi các bộ quần áo này được tích hợp các chip máy tính, điện thoại di động, bộ thu GPS và màn hình OLED.

OLED trắng (White OLED)

lượng hơn ánh sáng phát ra bởi đèn huỳnh quang Có thể dùng để thay thế các đèn huỳnh quang hiện đang được dùng nhiều trong các toàn nhà và căn hộ

Ưu và nhược điểm của OLED

 Ưu điểm:

 Các lớp hữu cơ nhựa của OLED mỏng hơn, nhẹ hơn và mềm

dẻo hơn các lớp tinh thể của LED hay LCD.

 Tấm nền của OLED có thể làm bằng nhựa thay vì bằng thủy tinh được dùng cho LED và LCD nên có thể mềm dẻo hơn

 OLED sáng hơn LED Bởi vì các lớp hữu cơ của OLED mỏng hơn

nhiều các lớp tinh thể vô cơ tương ứng của LED

 Bởi vì OLED không cần chiếu sáng nền nên chúng tiêu thụ ít điện

năng hơn nhiều so với LCD (hầu hết điện năng cho LCD dùng cho

chiếu sáng nền) Ưu điểm này đặc biệt quan trọng đối với các thiết

bị sử dụng pin như điện thoại di động, PDA hay máy tính xách tay.

 OLED được chế tạo dễ dàng hơn và có thể được làm thành các

tấm có kích thước lớn

 OLED có góc nhìn rộng hơn, vào khoảng 170° Do các LCD hoạt

động bằng cách chặn ánh sáng nên chúng có một tầm nhìn hạn chế ở những góc nhìn nhất định

Ưu và nhược điểm của OLED

 Nhược điểm:

 Thời gian sống - trong khi các tấm film OLED xanh lục và

đỏ có thời gian sống lâu (khoảng 10 000 đến 40 000 giờ), thì các tấm film xanh da trời hiện tại có thời gian sống ít hơn nhiều (chỉ khoảng 1000 giờ)

 Chế tạo - Hiện tại các công đoạn chế tạo vẫn còn rất đắt.

 Nước - nước có thể dễ dàng làm hỏng OLED

Màn hình cảm ứng

 Màn hình cảm ứng là các loại màn hình được tích hợp thêm

một lớp cảm biến (hoặc sử dụng các phương pháp khác) trên

bề mặt để cho phép người sử dụng có thể điều khiển, làm việc với máy tính.

 Hiện nay thì sự cảm ứng mới chỉ đáp ứng bằng điều khiển

"một chạm“ - trong một thời điểm thì chỉ có một toạ độ được xác định

 Trong tương lai thì có lẽ rằng màn hình cảm ứng sẽ cho phép

điều khiển "đa chạm“

 Phần điều khiển Touchscreen, xử lí những tín hiệu nhận

được từ phần cảm biến và truyền những dữ liệu được chạm vào tới bộ vi xử lí của máy tính, thông thường dùng giao

diện USB

 Phần mềm điều khiển, cung cấp giao diện với hệ điều hành

để chuyển những dữ liệu được chạm thành dữ liệu của chuột , bản chất của nó là cho phép tấm cảm ứng mô phỏng thành Mouse