tiểu luận các nguyên tắc sáng tạo áp dụng trong tin học lịch sử phát triển của màn hình máy tính

Ngoài các buổi học được giảng viên truyền đạt trực tiếp trên lớp, các họcviên được giao tìm hiểu các ch ủ đề liên quan đến m ôn học để thấu hiểu sâu sắctừng vấn đề đó và trình bày lại nh

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU K HOA HỌC

TIỂU LUẬN MÔN HỌC

MSHV: 1112039

Tháng 12/2012

MỤC LỤC

LỜI CÁM ƠN 5

NHẬN XÉT CỦA GI ẢNG VIÊ N 6

LỜI NÓI ĐẦU 7

PHẦN I D ẪN NHẬP 8

PHẦN II NỘI DUNG 10

2.1 CÁC NGUYÊN T ẮC SÁNG TẠO 10

2.1.1 Nguyên tắc phân nhỏ 10

2.1.2 Nguyên tắc tách khỏi 10

2.1.3 Nguyên tắc phẩm chất c ục bộ 10

2.1.4 Nguyên tắc phản đối xứng 10

2.1.5 Nguyên tắc kết hợp 10

2.1.6 Nguyên tắc vạn n ăn g 10

2.1.7 Nguyên tắc chứa trong 11

2.1.8 Nguyên tắc phản trọng lượn g 11

2.1.9 Nguyên tắc gây ứn g suất sơ bộ 11

2.1.10 Nguyên tắc thực hi ện sơ bộ 11

2.1.11 Nguyên tắc dự phòng 11

2.1.12 Nguyên tắc đẳn g thế 11

2.1.13 Nguyên tắc đảo ngược 11

2.1.14 Nguyên tắc cầ u (tròn) hóa 12

2.1.15 Nguyên tắc linh động 12

2.1.16 Nguyên tắc thiế u hoặc t hừa 12

2.1.17 Nguyên tắc ch uyển san g chiề u khác 12

2.1.18 Nguyên tắc sử dụn g các dao động cơ học 12

2.1.19 Nguyên tắc tác độn g theo chu kỳ 13

2.1.20 Nguyên tắc liên tục tác độn g có ích 13

2.1.21 Nguyên tắc vượt nhanh 13

2.1.22 Nguyên tắc biến hại thành lợi 13

2.1.23 Nguyên tắc quan h ệ phản hồi 13

2.1.24 Nguyên tắc sử dụn g trung gian 13

2.1.25 Nguyên tắc tự phục vụ 13

2.1.26 Nguyên tắc sao ch ép 13

2.1.27 Nguyên tắc rẻ thay cho đắt 14

2.1.28 Nguyên tắc thay thế sơ đồ cơ học 14

2.1.29 Nguyên tắc sử dụn g các kết cấu kh í và lỏn g 14

2.1.30 Nguyên tắc sử dụn g vỏ dẻo v à màng mỏn g 14

2.1.31 Nguyên tắc sử dụn g các vật liệu nhiều lỗ 14

2.1.32 Nguyên tắc thay đổi m àu sắc 14

2.1.33 Nguyên tắc đồn g nhất 15

2.1.34 Nguyên tắc phân h ủy hoặc tái sinh các phần 15

2.1.35 Nguyên tắc thay đổi các thông số hoá lý c ủa đối t ượn g 15

2.1.36 Nguyên tắc sử dụn g ch uy ển pha 15

2.1.37 Nguyên tắc sử dụn g sự nở nhiệt 15

2.1.38 Nguyên tắc sử dụn g các ch ất oxi hóa mạnh 15

2.1.39 Nguyên tắc thay đổi độ trơ 15

2.1.40 Nguyên tắc sử dụn g các vật liệu hợp thành 16

2.2 ÁP DỤNG M ỘT SỐ NGUYÊN TẮC SÁNG T ẠO TRON G PHÁT TRIỂN MÀN HÌN H MÁY T ÍNH 16

2.2.1 Tổng quan về m àn hình máy tính 16

2.2.2 Một số loại màn hình m áy tính thông dụng 16

2.2.2.1 Màn hình CRT 16

2.2.2.2 Màn hình PLASM A 18

2.2.2.3 Màn hình L CD 20

2.2.2.4 Màn hình LED 24

2.2.3 Một số thông số kỹ thuật của m àn hình máy tính 26

2.2.4 Quá trình phát triển của màn hình m áy tính 29

2.2.5 Các n guyên tắc sán g tạo được áp dụng để phát triển m àn hình máy tính 43

PHẦN III KẾT LUẬN 46

LỜI CÁM ƠN

Em xin chân thành cám ơn GS T SKH Hoàng Vă n Kiếm về những trithức và

những kinh nghiệm quý báu m à thầy đã truyền đạt lại cho lớp trong phạm vi môn học

Phương pháp nghiên cứu khoa học thuộc chương trình đào tạo cao học ngành Côn g n ghệ

thông tin tại trường Đại họ c Khoa học Tự nh iên – Đại học Quốc gia T hành phố Hồ Chí Minh Tác giả cũn g xin cám ơn các anh, chị và các bạn trong lớp cao họ c khóa 22/2012 về những ý kiến đón g góp trong quá trình học tập và trao đổi trên lớp

Với khả năng và thời gian có hạn, tiểu luận ch ắc chắn còn có những thiếu sót nhất định, k ính mong T hầy và các anh chị góp ý để tác giả có điều kiện hoàn thiện hơn

TP Hồ Chí Minh, 12/2012

Học vi ên thực hiện

T rần Chánh Trực

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN

LỜI NÓI ĐẦU

Phươn g pháp nghiên cứu khoa học là m ột m ôn học bắt buộcthuộc ch ươn g trình đào tạo cao học n gành Công nghệ thông tin t ại trườn g Đạihọ c Khoa học Tự nhi ên – Đại học Quốc gia T P HCM, hệ ph ươn g thức đào tạo có làm luận v ăn tốt nghiệp

Ngoài các buổi học được giảng viên truyền đạt trực tiếp trên lớp, các họcviên được giao tìm hiểu các ch ủ đề liên quan đến m ôn học để thấu hiểu sâu sắctừng vấn đề đó và trình bày lại nhữn g hi ểu biết thông qua một bài tiểu luận.Qua t hời gian tìm hiểu, n ghiên cứu tài liệu, em đã đúc kết lại nh ữn g vấn đềcơ bản, quan trọng nhất của v ấn đề n ghiên cứu

và trình bày lại trong bài tiểuluận này với ch ủ đề “C ác ngu yên tác sáng tạo áp dụng trong Tin học: sự pháttriển các thế hệ Màn hình máy tính”

Để thực hiện tiểu luận này, tài liệu tham khảo ch ính là các bài giản g m ôn

Phươngp háp nghiên cứ u k hoa học của GS T SKH Hoàn g Văn Kiếm ,giảng viên phụ

trách môn học này Ngoài ra, bài viết cũn g tham khảo thêm mộtsố tài liệu kh ác có liên quan đến chủ đề của tiểu luận được liệt kê ở phần tài liệu thamkhảo, cũn g như các nguồn khác trên internet

PHẦN I DẪN NHẬP

Chính sự sán g tạo đã giúp con n gười thoát khỏi cảnh “tăm tối” của thời kỳ ăn lông

ở lỗ, sáng tạo đã đưa con n gười đi hết tầm cao này đến tầm cao khá c, đưa n ền văn minh của con người ngày càn g hiện đại Sán g tạo căn nguy ên xuất phát từ ý tưởng và niềm mơ ước Con người khi n gước nhìn lên bầu trời, ước có một ngày chúng ta có thể bay được như chim, nhìn x uốn g nước, ước gì ta có thể lặn được như cá, và thở được dưới nước, nhìn đàn v ịt bơi tung tăn g trên m ặt hồ lại n ghĩ làm sao ta có thể nổi trên mặt nước được như chúng Thế là từ nhữn g ý tưởng, mơ ước đó, ngày nay ta có máy bay, bay gần như kh ắp địa cầu như ch im , t a có tàu ngầm lặt như cá và nh ữn g con tàu biển tấp nập giao t hươn g trên biển c ũng như ph ục v ụ hàng triệu triệu lượt khách du lịch

Trong lĩnh vực kinh tế, một ý tưởng nhỏ, có thể m ang lại một lợi nh uật khổng lồ,

do ý tưởn g sáng tạo đó đã tạo ra được 1 cuộc các mạng lớn làm thay đổ i đến hình dán g, chất lượn g sản phẩm , hàng hó a, hoặc dịch v ụ Đơn cử là chiếc điện thoại thông minh iPhone của h ãng Apple, nó là sản phẩm sán g tạo của thiên tài Steve Jobs Trong lĩnh vực y

tế, thành quả sán g tạo của nhiều y bác sĩ đã tạo nên các loại thuố c đặc chủn g đẩy lùi biết bao căn bệnh mà chỉ cách đây khôn g lâu là thảm họa của con n gười, ví dụ như lao, sốt rét…Sáng tạo cũn g dầndần tác động tích cực v ào đời sống của con người

Gần đây, khoa học sáng tạo được nhắc đến khá nh iều Vậy sán g tạo được hiểu như thế nào? M ỗi người chúng ta làm việc, học tập luôn mong muốn cải tiến côn g việc, cải tiến phươn g thức học tập, … sao cho hiệu quả n gày càn g cao và tiết kiệm t hời gian, s ức lực, chi phí Vì vậy, đòi hỏi chúng ta luôn khôn g n gười suy n ghĩ để sáng tạo, để tìm ra cách t hực hiện, giải quyết vấn đề một cách t ốt hơn, đơn giản hơn, nhanh chón g h ơn Sán g tạo gắn liền với đổi m ới, đưa ra cái mới, các ý tưởngm ới, các phươn g án mới, lựa chọn mới, cách thức m ới Tóm lại, sáng t ạo là tạo ra được cái mới, có ích hơn, tốt hơn Sự sáng tạo không phân biệt giai cấp, không phân biệt tầng lớp, không phân biệt giai đoạn lịch sử

Tin học có t hể nói là một trong những lĩnh vực có nhiều sán g tạo T ừ khi tin học mới ra đời đến nay, chỉ hơn 20 n ăm , nhưn g những thành tựu và lợi ích của nó m an g lại từ sán g tạo h ết sức to lớn Với tốc độ phát triển của tin họ c hiện nay, nó càn g kích thích sáng tạo của con n gười nh iều hơn nữa, v à ngày càng có nhiều thành quả khôn g những tron g lĩnh vực này mà còn trong những lĩnh vực kh ác

Để minh chứn g cho sự sáng tạo áp dụn g trong Tin học và để thấy được bản chấtcủa các nguyên tắc sáng tạo cũn g như việc áp dụn g các n guyên tắc đó m ột cách cụ thểnhư thế nào, bài viết đề cập đến một khía cạnh nhỏ trong Tin học, đó là quá trình rađời và phát

triển của “màn hình máy tính” – một thiết bị không thể thiếu c ủa m ột hệthống máy tính

cũn g như nhiều h ệ thống khác.Nộ i dung chính của tiểu luận bao gồm 3 phần:

Phần I: Giới thiệu tóm tắt cácn guyên tắc sán g t ạo, trong đó nhấn mạnh đến các

nguyên tắc đã được áp dụngđể ph át triển màn hình máy tính

Phần II: phần tiếp theo trình bày quá trình phát triểnc ủa chuột m áy tính và sự áp

dụn g c ác n guyên tắc sán g tạo trong đó, phần cuối cùng làm ột vài nhận xét

Phần III: Kết luận

PHẦN II NỘI DUNG

2.1 CÁC NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO

Phần này điểm qua các nguy ên tắc sán g tạo t rong khoa học kỹ thuật Trong đó, sẽ tập t rung v ào các nguyên t ắc đã được áp dụn g trong việc phát triển các thế hệ màn hình máy tính

2.1.1 Nguyên tắc phân nhỏ

 Chi a đối tượn g thành các phần độc lập

 Làm đối tượn g trở nên tháo lắp được

 Tăng mức độ phân nhỏ đối tượn g

 Các phần khác nhau c ủa đối tượn g phải có các chức năn g khác nh au

 Mỗi phần của đối tượng phải ở trong những điều kiện thích hợp nhất đốivới công v iệc

2.1.7 Nguyên tắc chứa trong

 Một đối tượn g được đặt bên trong đối tượn g khác và bản thân nó lại ch ứađối tượng thứ ba

 Một đối tượn g ch uyển động x uy ên suốt bên trong đối tượn g khác

2.1.9 Nguyên tắc gây ứng s uất sơ bộ

Gây ứn g suất trước với đối tượn g để chống lại ứng suất không cho phép hoặckhông mong muốn khi đối tượng làm việc (hoặc gây ứn g suất trước để khi làm việc sẽdùn g ứng suất ngược lại)

2.1.10 Nguyên tắc thực hiện sơ bộ

 Thực hiện trước sự thay đổi cần có, hoàn toàn hoặc từng phần, đối với đốit ượng

 Cần sắp xếp đối tượn g trước, sao cho ch ún g có thể hoạt động từ vị tríthuận lợi nhất, không m ất thời gian dịch ch uy ển

2.1.11 Nguyên tắc dự phòng

Bù đắp độ tin cậy không lớn của đối tượn g bằn g cách ch uẩn bị trước các phươn gtiện báo động, ứn g cứu, an toàn

2.1.12 Nguyên tắc đẳng thế

Thay đổi điều kiện làm việc để khôn g phải n ân g lên hay hạ xuống các đối t ượn g

2.1.13 Nguyên tắc đảo ngược

 Thay vì hành độn g như yêu cầu bài toán, hành độn g n gược lại (ví dụ,khôn g làm nóng m à làm lạnh đố i tượng)

 Làm phần ch uyển động của đố i tượng (hay m ôi trườn g bên n go ài) thành đứng yên và ngược lại, phần đứng yên thành chuyển độn g

2.1.14 Nguyên tắc c ầu (tròn) hóa

 Ch uyển nhữn g phần thẳn g của đối tượng thành con g, mặt phẳng thành mặtcầu, kết cấu hình hộp thành kết cấu hình cầu

 Sử dụn g các con lăn, viên bi, vòn g xoắn

 Ch uyển sang chuyển độg quay, sử dung lực ly tâm

2.1.15 Nguyên tắc linh độ ng

 Cần thay đổi các đặt trưng của đố i tượng hay m ôi trườn g bên ngoài saocho chúng tối ưu trong từng giai đoạn làm việc

 Phân chia đối t ượng thành từng phần, có khả năng dịch ch uyển với nhau

2.1.16 Nguyên tắc thiếu hoặc thừa

Nếu như khó nhận được 100% hiệu quả cần thiết, nên nhận ít hơn hoặc nhiều hơn“m ột chút” L úc đó bài toán có thể trở nên đơn giản hơn và dễ giải hơn

2.1.17 Nguyên tắc c huyển sang chiều k hác

 Nhữn g khó khăn do ch uyển động (hay sắp xếp) đối tượng theo đườn g(m ột chiều) sẽ được khắ c phục nếu cho đối t ượn g khả năng di ch uy ển trênmặt phẳng (hai chiều) T ươn g tự, nhữn g bài toán liên quan đến ch uyểnđộng (hay sắp xếp) các đố i tượng trên mặt phẳng sẽ được đơn giản hoá khich uyển san g không gian (ba chiều)

 Ch uyển các đố i tượn g có kết cấu một tầng thành nhiều tần g

 Đặt đố i tượng nằm n ghiên g

 Sử dụn g m ặt sau c ủa diện tích cho trước

 Sử dụn g các luồn g ánh sáng tới diện tích bên cạnh hoặc tới mặt sau củadiện tích cho trước

2.1.18 Nguyên tắc sử dụng các dao độ ng cơ học

 Làm đối tượn g dao động N ếu đã có dao động, tăng tầng số dao độn g (đếntầng

số siêu âm )

 Sử dụn g tầng số cộn g hưởng

 Thay vì dùng các bộ r un g cơ học, dùng các bộ r ung áp điện

 Sử dụn g siêu âm kết hợp với trường điện từ

2.1.19 Nguyên tắc tác độ ng theo chu k ỳ

 Ch uyển tác động liên tục thành tác động theo ch u kỳ (xung)

 Nếu đã có tác độn g theo chu kỳ, hãy thay đổi ch u kỳ

 Sử dụn g các khoảng thời gian giữa các x un g để thực hiện tác động khác

2.1.20 Nguyên tắc liên tục tác độ ng có ích

 Thực hiện côn g vi ệc một cách liên t ục (tất cả các ph ần của đối tượn g cầnluôn luôn làm việc ở chế độ đủ tải)

 Khắc phục vận hành khôn g tải v à trung gian

 Ch uyển ch uyển động tịnh tiến qua lại thành chuyển độn g qua

2.1.21 Nguyên tắc vượt nhanh

 Vượt qua các giai đoạn có hại ho ặc n guy hiểm với vận tốc lớn

 Vượt nhanh để có được hi ệu ứn g cần thiết

2.1.22 Nguyên tắc biến hại thành lợi

 Sử dụn g nhữn g tác nhân có hại (thí dụ tác độn g có hại của m ôi trường) đểthu được h iệu ứn g có lợi

 Khắc phục tác nhân có h ại bằng cách kết hợp nó với tác nhân có hại kh ác

 Tăng cườn g tác nhân có h ại đến mức nó không còn có h ại nữa

2.1.23 Nguyên tắc quan hệ phản hồ i

 Thiết lập quan hệ phản hồi

 Nếu đã có quan hệ ph ản hồi, hãy thay đổi nó

2.1.24 Nguyên tắc sử dụng trung gian

Sử dụn g đối tượn g trung gian, ch uyển tiếp

2.1.25 Nguyên tắc tự phục v ụ

 Đối tượng ph ải tự ph ục v ụ bằng cách thực h iện các thao tác ph ụ trợ, sửach ữa

 Sử dụn g phế liệu, chát thải, năn g lượng dư

2.1.26 Nguyên tắc sao chép

 Thay vì sử dụng những cái không được phép, phức tạp, đắt tiền, khôngtiện lợi hoặc dễ vỡ, sử dụn g bản sao

 Thay thế đối tượn g hoặc hệ các đối tượng bằn g bản sao quang học (ảnh,hình vẽ) với các tỷ lệ c ần thiết

 Nếu không thể sử dụn g bản sao quang học ở vùn g biẻu kiến (v ùng ánh sán g nhìn thấy được bằn g m ắt thường), ch uyển san g sử dụng các bản sao

 Hồng n goại ho ặc tử n goại

2.1.27 Nguyên tắc rẻ thay cho đắt

Thay thế đối tượn g đắt tiền bằn g bộ các đối tượng rẻ có chất lượn g kém hơn (thídụ như về tuổi thọ)

2.1.28 Nguyên tắc thay thế sơ đồ cơ học

 Thay thế sơ đồ cơ học bằn g điện, quang, nhiệt, âm hoặc mùi vị

 Sử dụn g điện trường, từ trườn g và điện từ trườn g trong tươn g tác với đốitượn g

 Ch uyển các trườn g đứn g yên sang chuyển độn g, các trường cố định sangthay đổi theo thời gian, các trườn g đồng nhất san g có cấu tr úc nhất định

 Sử dụn g các vỏ dẻo v à m àng mỏng thay cho các kết cấu khối

 Cách ly đối tượn g với môi trườn g bên n goài bằn g các vỏ dẻo và m àngmỏng

2.1.31 Nguyên tắc sử dụng các v ật liệu nhiều lỗ

 Làm đối t ượn g có nhi ều lỗ ho ặc sử dụn g thêm những chi tiết có nhiề u lỗ(miếng đệm, t ấm phủ…)

 Nếu đối tượn g đã có nhiều lỗ, sơ bộ tẩm nó bằn g chất nào đó

2.1.32 Nguyên tắc thay đổi màu sắc

 Thay đổi màu sắc của đối tượng hay môi trườn g bên n goài

 Thay đổi độ trong suốt c ủa c ủa đối tượn g hay m ôi trườn g bên n goài

 Để có thể quan sát được nh ững đối tượng hoặc nhữn g quá trình, sử dụn g các chất phụ gia m àu, huỳnh quang

 Nếu c ác ch ất phụ gia đó đã được sử dụn g, dùng các nguyên tử đánh dấu

 Sử dụn g các hình vẽ, ký hiệu thích h ợp

2.1.33 Nguyên tắc đồng nhất

Nhữn g đố i tượng, tương tác với đối tượn g cho trước, ph ải được làm t ừ cùng mộtvật liệu (hoặc từ vật liệu gần về các tính chất) với vật liệu chế tạo đối tượn g cho trước

2.1.34 Nguyên tắc phân hủy hoặc tái sinh các phần

 Phần đối tượn g đã hoàn thành nhiệm v ụ hoặc trở nên không c àn thiết phả itự phân hủy (ho à tan, bay hơi…) ho ặc phải biến dạng

 Các phần mất m át của đối tượn g phải được ph ục hồi trực tiếp trong quátrình làm việc

2.1.35 Nguyên tắc thay đổi các thông số hoá lý của đố i tượng

 Thay đổi trạn g thái đối tượn g

 Thay đổi nồng độ hay độ đậm đặc

 Thay đổi độ dẻo

 Thay đổi nhiệt độ, thể tích

2.1.36 Nguyên tắc sử dụng chuyển pha

Sử dụn g các hiện tượng nảy sinh trong quá trình ch uyển pha như: thay đổi thểtích, toả hay hấp thu nhiệt lượn g

2.1.37 Nguyên tắc sử dụng s ự nở nhiệt

 Sử dụn g sự n ở (hay co) nhiệt của các vật liệu

 Nếu đã dùng sự n ở nhiệt, sử dụn g vớ i vật liệu có các hệ số nở nhiệt khácnhau

2.1.38 Nguyên tắc sử dụng các chất oxi hóa mạnh

 Thay không khí thườn g bằn g không khí giàu oxy

 Thay không khí giàu oxy bằn g ch ính oxy

 Dùng các bức xạ ion hoá tác độn g lên khôn g khí ho ặc oxy

 Thay oxy giàu ozon (hoặc oxy bị ion hoá) bằng chính o zon

2.1.39 Nguyên tắc thay đổi độ trơ

 Thay môi trường thông thườn g bằng môi trườn g tr ung hoà

 Đưa thêm vào đối tượng các phần, các chất, phụ gia tr ung hoà

 Thực hiện quá trình trong ch ân khôn g

đã có Hơn nữa m ột màn hình tốt ngoài sự đảm bảo về kỹ thuật còn có ý ngh ĩa bảo vệ sức khoẻ cho n gười sử dụng, đặc biệt là cho đôi mắt Hầu hết tất cả thời gian làm việc trên m áy tính của bạn đều tiếp xúc với màn hình

2.2.2 Một số loại màn hình máy tính thô ng dụng

2.2.2.1 Màn hình CRT

CRT l à gì?

CRT là loại m àn hình phổ biến nhất trong khoảng 8-10 năm trước đây Hiện n ay thì màn hình CRT ngày càn g ít người dùn g hơn và t hay thế bằn g c ác lo ại màn hình Plasm a, LCD v à Le d, bởi màn hình CRT tuy cho mà u sắc tr un g thực nh ưn g lại chiếm diện tích quá lớn so với các loại màn hình khác

Nguyê n lý hoạt động màn hình CRT

Màn hình CRT hoạt động theo nguy ên lý ống phón g chùm điện tử (ống CRT, nên thường đặt tên cho loại này là "loại CRT ") Màn hình CRT sử dụn g phần màn huỳnh quan g dùn g để hiển thị các điểm ảnh, để các điểm ảnh phát sán g theo đúng màu sắc cần hiển thị cần các tia điện tử tác động vào ch úng để tạo ra sự phát xạ ánh sáng Ốn g phón g CRT sẽ tạo ra các tia điện tử đập vào màn h uỳnh quan g để hiển thị các điểm ảnh theo mong muốn

Để tìm hiểu nguy ên lý hiển thị hình ảnh của c ác m àn hình CRT, ta hãy xem nguyên lý để

hiển thị hình ảnh c ủa một màn hình đơn sắc (đen trắng), các n guyên lý m àn hình CRT m àu đều dựa trên nền tảng này

Nguyê n lý hiển thị hình ảnh của màn hình đen-trắn g

Ở các màn hình CRT cổ điển: T oàn bộ lớp huỳnh quan g trên bề mặt chỉ hiển phát

xạ một m àu duy nhất với các mứ c than g x ám khác nhau để tạo r a các điểm ảnh đen trắng Một điểm ảnh được phân thành các cườn g độ sáng khác nha u sẽ được điều khiển bằn g chùm tia điện tử có cườn g độ khác nha u

Ch ùm tia điện tử được x uất phát từ một ống phát của đèn hình T ại đây có m ột dây tóc (kiểu giốn g dây tóc bóng đèn sợi đốt ) được nun g nóng, các điện tử tự do trong kim loại của sợi dây tóc nhảy khỏi bề mặt và bị h út vào điện trường tạo ra trong ốn g CRT Để tạo ra một tia điện tử, ống CRT có các cuộn lái tia theo hai phương (n gang và đứn g) điều khiển tia này đến các vị t rí trên màn huỳnh quang

Để đảm bảo cá c tia điện tử thu hẹp thành dạng điểm theo kích thước điểm ảnh thiết đặt, ốn g CRT có các thấu kính điện từ (hoàn toàn khác biệt vớ i thấu kính quang học) bằng các cuộn dây để hội t ụ ch ùm t ia

Tia điện tử được quét lên bề mặt lớp huỳnh quang theo từng hàng, lần lượt từ trên xuống dưới, từ trái qua phải một cách rất nhanh để tạo ra c ác khung h ình tĩnh, nhiều khung hình tĩnh như vậy thay đổ i sẽ tạo ra hình ảnh ch uyển động

Cườn g độ các tia này t hay đổi theo điểm ảnh cần hiển t hị t rên m àn hình, với các điểm ảnh màu đen các tia n ày có c ườn g độ thấp nhất (hoặc khôn g có), v ới các điểm ảnh trắng thì tia này lớn đến giới hạn, với các thang màu xám thì t uỳ theo m ức độ sáng mà tia

có cường độ khác nha u

Nguyê n lý hiển thị hình ảnh của m àn hình m àu

Nguyên lý hiển thị hình ảnh của màn hình màu loại CRT giống với màn hình đen trắng đã trình bày ở trên Các m àu sắc được hi ển thị theo n guyên tắc phối màu phát xạ: Mỗi m ột màu xác định được ghép bởi ba màu cơ bản

Trên màn hình hiển thị lớp h uỳnh quang của màn hình đen trắn g được thay bằn g các lớp phát xạ m àu dọc từ trên xuống dưới m àn h ình ( điều n ày hoàn toàn có thể quan sát được bằn g mắt thường)

F igure 1 Các thành phần cơ b ản của m àn hình CRT

2.2.2.2 Màn hình PLASMA

Plasma là gì?

Plasma là m ột trong c ác ph a (t rạn g thái) của vật ch ất Ở trạng thái plasma, vật chất

bị ion hoá r ất m ạnh, phần lớn các ph ân tử hoặc n guyên tử ch ỉ còn lại h ạt nhân, các electron chuy ển độn g tươn g đối tự do giữa các h ạt nhân Ứng dụng đặc tính này c ủa pl asma, n gười

ta đã ch ế tạo ra màn hình plasma

Hoạt động

Ở trạng thái bình thườn g, các ion dương và electron chuyển độn g hỗn loạn Vận tốc tương đố i c ủa chúng so với nhau khôn g lớn Khi đặt khí plasma vào giữa hai điện cực, điện trường tác dụn g lên các h ạt mang điện sẽ làm cho chúng ch uyển độn g có h ướn g: các electron bị hút về phía cực dươn g, các ion dươn g bị h út về phía cực âm Trong quá trình chuy ển độn g n gược chiều nha u nh ư v ậy, các hạt mang điện va chạm v ào nhau với vận tốc tương đối rất lớn Va chạm sẽ tr uyền n ăng lượn g cho các electron ở lớp ngoài cùn g c ủa nguyên tử khí, làm cho các electron này nhẩy lên m ức năn g lượn g cao hơn, sau m ột khoảng thời gian r ất ngắn, các electron sẽ tự độn g ch uy ển x uốn g m ức n ăn g lượng thấp hơn

và sinh ra một photon ánh sáng theo định luật bức x ạ điện từ T rong m àn hình p lasm a, người ta sử dụn g khí xenon ho ặc khí neon Các chất khí này khi bị kích thích sẽ phát ra tia cực tím , không nhìn được trực tiếp bằn g m ắt thường, nhưng có thể gián tiếp tạo r a ánh sán g khả k iến

Cũn g giống như m àn hình LCD, màn hình Plasma c ũng có cấu tạo t ừ c ác điểm ảnh, trong m ỗi điểm ảnh cũng có ba điểm ảnh con thể hiện ba màu đỏ, xanh lá, xanh lam M ỗi điểm ảnh là một buồn g kín, trong đó có chứa chất khí xenon ho ặc n eon T ại m ặt trước c ủa buồn g có phủ lớp phôt pho T ại hai đầu buồng khí cũn g có h ai điện cực Khi có điện áp được đặt vào hai điện cực, chất khí bên trong buồn g k ín sẽ bị ion hoá, các nguyên tử bị

kích thích và ph át ra tia cực tím Tia c ực tím này đập vào lớp phôt pho ph ủ trên mặt trước của buồng kín sẽ k ích t hích ch ất phôt pho, làm cho chún g ph át sán g Ánh sán g phát ra sẽ đi qua lớp kính lọc m àu đặt trước m ỗi buồn g kín và cho ra một trong ba m àu cơ bản: đỏ, xanh

lá, xanh lam Phối hợp của ba ánh sáng n ày từ ba điểm ảnh con trong mỗi điểm anh sẽ cho

ra m àu sắc c ủa điểm ảnh Nhược điểm chủ y ếu c ủa màn hình Plasm a so v ới m àn hình LCD

là ch ún g khôn g hiển thị được một độ phân giải c ao như màn hình L CD có c ùn g k ích thước Điều này do trong màn hình L CD, m ỗi điểm ảnh con chỉ cần m ột lớp t inh thể lỏn g khá bé cũn g có thể thay đổi ph ương phân cực của ánh sán g một cách dễ dàng, từ đó tạo điều kiện

để chế tạo các điểm ảnh với kích thước bé, tạo nên một số lượng lớn điểm ảnh trên m ột đơn vị diện t ích (độ phân giải cao) Còn v ới màn hình Plasma, mỗi điểm ảnh con t hực chất

là m ột buồn g kín chứa khí T hể tích của lượn g khí chứa trong một buồng kín này phải đạt một giá trị nhất định để có thể phát r a bức x ạ tử ngoại đủ m ạnh kh i bị kích thích lên trạng thái plasma Chính vì thế, kích thước một điểm ảnh c ủa m àn hình Plasm a khá lớn so với một điểm ảnh của màn hình L CD, dẫn đến việc với cùng một diện t ích hiển thị, số lượn g điểm ảnh của m àn hình Plasm a ít hơn LCD, đồn g n ghĩa với độ phân giải thấp hơn

Figure 2 Công ngh ệ màn hình Plasma

Chất l ượng hình ảnh của Pl asma

Với công n ghệ Plasm a, m ỗi điểm ảnh bao gồm các màu cơ bản đỏ, lục, lam kết hợp với nhau để hiển thị hàn g tỷ màu sắc giúp hình ảnh chính xác h ơn so với L CD hay LED Ngoài ra, T V Plasma chi ếm ưu thế ở độ tươn g phản siêu cao, cho m àu đen đạt gần m ức hoàn hảo cùn g độ quét hình lên đến 600 Hz giúp n gười x em cảm nhận tốt hơn trong các cảnh ch uyển độn g nhanh

TV Plasm a có nhược điểm là thườn g x ảy ra h iện tượng cháy hình " burn-in" Khi người dùn g để T V hiển thị một hình tĩnh trong 30 phút, ảnh này sẽ lưu lại ở dạn g vệt mờ trên T V sau đó v ài n gày ho ặc có khi cả thán g Hiện tượng này xuất hiện vì phốt-pho ở trong màn hình bị đốt nóng trong khoản g thời gian dài dẫn đến mất khả năng phát sán g, t ạo

ra vệt mờ

Tiêu thụ điện năng, lí do để chọn loại tivi này

Vấn đề t iêu thụ điện năn g có lẽ là vấn đề đán g quan tâm nhất trên Tivi Plasm a, lượng điện t iêu thụ của một chiếc tivi Plasma cao gấp 3 - 4 lần so v ới m àn hình LED và lượng nhiệt tỏa ra từ tivi cũn g lớn hơn

Tuy điện n ăn g tiêu th ụ cao đến thế nh ưng nhìn v ào cái giá có thể thấy màn hình Plasm a có cái giá hấp dẫn hơn rất nhiều so với tivi màn hình LCD và m àn hình LED Ngoài ra nếu bạn cần một tivi có m àu sắc trun g thực, thường xuyên xem phim hành động

và không quá ch ú trọng vào kiểu dáng có thể chọn Plasm a Tuy nh iên bạn cần phải cân nhắc sống ch ung với lũ do tivi có hi ện tượng cháy hình, lượn g điện năn g tiêu thụ v à hơi nóng c ủa tivi là kh á lớn

2.2.2.3 Màn hình LCD

Màn hình LCD (viết tắt của Liquid Crystal Display) hay còn gọi là "màn hình tinh thể lỏng" v ới giá mềm hơn m àn hình LE D đan g là lựa chọn của nhiề u người vì nó ph ù hợp túi tiền, và kiểu dáng sẽ đỡ cồng kềnh hơn Plasma

LC D l à gì?

Màn hình tinh thể lỏn g (li qui d crystal display, L CD) là lo ại thiết bị hiển thị cấu t ạo bởi các tế bào (các điểm ảnh) chứa tinh thể lỏng có khả năn g thay đổi tính phân cực của ánh sáng và do đó thay đổi cường độ ánh sán g tr uyền qua khi kết hợp với các kính lọc phân cực Ch úng có ưu điểm là phẳn g, cho hình ảnh sáng, chân thật và tiết kiệm năng lượng

Lịch sử, hoạt động của LCD

Được sản x uất từ năm 1970, LCD là một loại vật chất phản xạ ánh sáng kh i điện thế thay đổi Nó hoạt độn g dựa trên nguyên tắc ánh sáng nền (Back Light) Nó bao gồm một lớp chất lỏng nằm giữa 2 lớp kiến g phân cực ánh sáng Bình thườn g, khi khôn g có điện áp, các tinh thể này được xếp thẳng hàn g giữa hai lớp cho phép ánh sán g truyền qua theo hình xoắn ốc Hai bộ lọc ph ân c ực, 2 bộ lọc màu và 2 bộ cân chỉnh sẽ xác định cườn g

độ ánh sán g đi qua và mà u nào được tạo ra trên m ột pixel Khi có điện áp cấp vào, lớp canh chỉnh sẽ tạo m ột vùng điện tích, canh ch ỉnh lại các tinh t hể lỏng đó Nó không cho phép ánh sán g đi qua để hiện thị lên hình ảnh tại vị trí điểm ảnh đó Các điểm ảnh trong màn hình LCD là m ột transistor cực nhỏ ở 1 trong 2 chế độ: cho phép ánh sáng đi qua hoặc không Điểm ảnh bao gồm 3 yế u tố màu: đỏ, xanh lá, xanh dươn g Các màn hình LCD trước đây thường tiêu thụ điện năng nhiề u, độ tươn g ph ản thấp cho đến khi các nhà khoa học người Anh tìm ra "Biphenyl" - vật liệu chính của tinh thể lỏng, thì L CD mới thực sự phổ biến

Cấu tạo của LCD

F igure 3 Cấu tạo của màn h ình LCD

Lớp dưới cùng là đèn n ền, có t ác dụn g cun g cấp ánh sán g nền (ánh sán g trắng) Đèn nền dùn g trong các m àn hình thông thường, có độ sáng dưới 1000c d/m 2 thường là đèn huỳnh quan g Đối v ới các màn hình công cộn g, đặt ngo ài trời, c ần độ sáng cao thì có t hể sử dụn g đèn nền x enon Đèn nền xenon v ề mặt cấ u tạo khá giốn g v ới đèn pha bi-xenon sử dụn g trên các xe hơi cao cấp Đèn xenon không sử dụn g dây tóc nón g sáng nh ư đèn

Vonfram hay đèn halogen, mà sử dụng sự phát sán g bởi n guyên t ử bị kích thích, theo định luật quan g điện và m ẫu n guyên tử Bo Bên trong đèn xenon là hai bản điện cực, đặt trong khí t rơ xenon trong một bình thuỷ tinh thạch anh Khi đóng n guồn, cấp cho hai điện cực một điện áp rất lớn, cỡ 25 000V Điện áp này vượt ngưỡn g điện áp đánh thủng của xenon

và gây ra hiện tượng phón g điện giữa ha i điện cực Tia lửa điện sẽ kích thích các n guy ên tử xenon lên mức năng lượn g c ao, sau đó chúng sẽ tự độn g nh ảy xuống mức năn g lượn g thấp

và phát ra ánh sán g theo định luật bức x ạ điện từ Đ iện áp cun g cấp cho đèn x enon phải rất lớn, thứ nhất để v ượt qua n gưỡn g điện áp đánh thủn g để sinh ra tia lửa điện, thứ hai để kích thích các nguyên t ử khí trơ lên mức năng lượn g đủ cao để ánh sáng do chún g phát ra khi quay trở lại m ức n ăn g lượng thấp có bước sóng ngắn

Lớp thứ hai là lớp kính lọ c phân cực có quan g tr ục phân c ực dọc, k ế đến là m ột lớp tinh thể lỏn g được kẹp chặt giữa hai tấm thuỷ tinh mỏng, tiếp theo là lớp k ính lọc phân cực có quang tr ục phân cực n gan g M ặt trong của ha i tấm t huỷ tinh kẹp tinh thể lỏng

có phủ m ột lớp các điện c ực trong suốt T a xét nguyên lý hoạt độn g c ủa m àn hình LCD với m ột điểm ảnh con: ánh sán g đi ra từ đèn nền là ánh sáng trắn g, có vô số ph ươn g phân cực Sau khi truyền qua kính lọ c phân cực thứ nhất, chỉ còn lại ánh sán g có ph ươn g ph ân cực dọc Ánh sáng phân cực n ày tiếp tục truyền qua lớp tinh thể lỏng Nếu giữa hai đầu lớp tinh thể lỏn g không đựơc đặt m ột điện áp, các phân t ử tinh thể lỏng sẽ ở trạng thái tự

do, ánh sán g truyền qua sẽ khôn g bị thay đổi phương phân cực Ánh sán g có phương phân cực dọ c tr uyền tới lớp kính lọc t hứ h ai có quan g trục phân cực ngang sẽ bị chặn lại hoàn toàn Lúc này, điểm ảnh ở trạng thái tắt

Nếu đặt m ột điện áp giữa hai đầu lớp tinh thể lỏng, các phân t ử sẽ liên kết và xoắn lại với nhau Ánh sán g truyền qua lớp tinh thể lỏng đựơc đặt điện áp sẽ bị thay đổi phương phân cực Ánh sáng sau khi bị thay đổi phươn g phân cực bởi lớp tinh thể lỏng truyền đến kính lọc phân cực thứ hai và truyền qua được m ột phần L úc n ày, điểm ảnh được bật sán g Cườn g độ sán g c ủa điểm ảnh phụ thuộc vào l ượng ánh sán g truyền qua kính lọc phân cực thứ hai Lượn g ánh sáng này lại ph ụ th uộc vào gó c giữa phươn g phân cực và quang trục phân cực Góc này lại ph ụ thuộc vào độ xoắn của các phân tử tinh thể lỏng Độ xoắn của các ph ân tử tinh thể lỏng phụ th uộc vào điện áp đặt vào h ai đầu tinh thể lỏn g Như v ậy, có thể điều ch ỉnh cường độ sáng tại m ột điểm ảnh bằng cách điều chỉnh điện áp đặt vào hai đầu lớp tinh thể lỏng Trước mỗi điểm ảnh con có một kính lọc m àu, cho ánh sán g ra m àu

đỏ, xanh lá và xanh lam Với một điểm ảnh, t uỳ thuộc v ào cườn g độ ánh sáng tươn g đối c ủa

ba điểm ảnh con, dựa vào nguyên tắc phối m àu phát xạ, điểm ảnh sẽ có m ột m àu nhất định Khi m uốn thay đổi m àu sắc của m ột điểm ảnh, ta thay đổi cườn g độ sáng tỉ đối của ba điểm ảnh con so với nha u Muốn thay đổ i độ sán g tỉ đối này, phải thay đổi độ sáng của từng điểm ảnh con, bằng cách thay đổi điện áp đặt lên hai đầu lớp tinh thể lỏn g Một nhược điểm của màn hình tinh thể lỏng, đó chính là tồn tại m ột khoảng thời gian để một điểm ảnh chuyển từ màu này sang màu khác (t hời gian đáp ứng – re sponse tim e) Nếu thời gian đáp

ứn g quá cao có thể gây nên hiện tượng bón g ma với m ột số cảnh có tốc độ thay đổi khung hình lớn Kho ảng thời gian này sinh ra do sau khi điện áp đặt lên hai đầu lớp tinh thể lỏng đựoc thay đổi, tinh thể lỏng phải mất m ột khoảng thời gian mới có thể ch uyển từ trạng thái xoắn ứng với điện áp cũ san g trạng thái xoắn ứng với điện áp mới T hông qua việc tái tạo lại màu sắc của từng điểm ảnh, chún g ta có thể tái tạo lại toàn bộ hình ảnh

Có hai kiểu cấ u tạo m àn hình tinh thể lỏng chính, khác nhau ở thiết kế nguồn sán g

Kiểu thứ nhất: ánh sáng được phát ra từ m ột đèn nền, có vô số phươn g ph ân cực

như các ánh sáng tự nhiên Ánh sán g n ày được cho lọt qua lớp kính lọc phân cực thứ nhất, trở thành ánh sáng phân cực phẳng chỉ có phương thẳng đứn g Ánh sán g phân cực phẳng này được tiếp tục cho truyền qua tấm thủy tinh và lớp điện cực trong suốt để đến lớp tinh thể lỏng Sau đó, ch úng tiếp tục đi tới kính lọc phân cực thứ hai; có phương phân cực vuông gó c với kính lọc thứ nhất, rồi đi tới mắt người quan sát Kiểu màn hình n ày thườn g

áp dụn g cho màn hình m àu ở m áy tính hay TV Để t ạo ra màu sắc, lớp ngo ài cùng, trước khi ánh sáng đi ra đến mắt người, có kính lọc m àu

Kiểu thứ hai: chúng sử dụn g ánh sán g tự nhi ên đi vào từ m ặt trên và có gương

phản xạ nằm sau, dộ i ánh sán g này lại cho n gười xem Đây là cấu tạo thường gặp ở các loại màn hình tinh thể lỏng đen trắng trong các thiết bị bỏ túi Do không cần n guồn sán g nên chúng tiết kiệm năng lượn g

Các loại màn hình LCD

LCD ma trậ n thụ độ ng ( dual scan twisted nematic, DST N L CD) có đặc điểm là

đáp ứn g tín hiệu khá chậm (300ms) và dễ xuất hiện các điểm sáng xung quanh điểm bị kích hoạt khiến cho hình có thể bị nhòe Các công nghệ được Toshiba v à Sharp đưa ra là HPD (hybrid passive disp lay), cuối năm 1990, bằn g cách thay đổi công thức vật liệu tinh thể lỏng để r út n gắn thời gian chuyển đổi trạn g thái của phân tử, cho ph ép màn hình đạt thời gian đáp ứng 150ms và độ tươn g phản 50:1 Sharp và Hitachi cũn g đi theo một hướng