Tìm hiểu màn hình LCD – Plasma – LED – Laser potx

Tìm hiểu màn hình LCD – Plasma – LED – Laser Ở trạng thái bìnhthường, các iondương và electronchuyển động hỗn loạn. Vận tốc tươngđối của chúngso với nhau không lớn. Khi đặt khí plasmavào giữa hai điện cực,điện trườngtác dụnglên cáchạt mang điệnsẽ làm cho chúngchuyển độngcó hướng: các electronbị hútvề phía cựcdương,các ion dương bị hút về phía cực âm. Trong quá trình chuyển động ngựocchiều nhau như vậy, các hạt mang điện va chạm vào nhauvới vậntốc tương đối rất lớn. Va chạm sẽ truyềnnăng lượng cho cácelectron ở lớp ngoài cùngcủa nguyên tử khí,làm cho các electron này nhẩy lên mức nănglượng caohơn, saumột khoảng thời gianrấtngắn,các electronsẽ tự độngchuyển xuốngmức năng lượng thấp hơnvà sinh ramột photon ánh sáng theo định luật bức xạ điện từ. Trongmàn hình plasma,người ta sử dụng khí xenonhoặc khí neon.Các chất khí này khi bị kích thích sẽ phátra tiacực tím, khôngnhìn được trực tiếp bằngmắt thường,nhưng có thể gián tiếp tạo raánh sáng khả kiến. Cũng giốngnhư màn hìnhLCD, mànhình Plasmacũng có cấu tạo từ các điểm ảnh, trong mỗi điểm ảnh cũng có ba điểm ảnh conthể hiện ba màu đỏ, xanhlá, xanh lam.Mỗi điểm ảnhlà một buồngkín, trongđó có chứa chất khí xenon hoặc neon. Tại mặt trướccủa buồng có phủ lớp phôtpho. Tại hai đầu buồng khí cũngcó hai điện cực.Khi có điện áp được đặt vào haiđiện cực, chất khí bên trong buồng kín sẽ bị ion hoá,các nguyên tử bị kích thích và phátra tia cực tím.Tia cực tímnày đập vàolớp phôtphophủ trên mặt trước củabuồng kín sẽ kích thích chất phôt pho, làm chochúng phát sáng.Ánh sáng phát rasẽ đi qualớp kính lọc màu đặt trướcmỗi buồngkín và cho ramộttrong ba màu cơ bản: đỏ, xanh lá, xanhlam. Phối hợp của ba ánh sáng này từ bađiểm ảnh con trongmỗi điểm anh sẽ cho ra màu sắc của điểm ảnh.Nhượcđiểm chủ yếu của màn hìnhPlasma sovới mànhình LCD làchúng không hiển thị được mộtđộ phân giải cao như màn hình LCDcó cùng kíchthước. Điều này do trong màn hìnhLCD, mỗi điểm ảnh con chỉ cầnmộtlớp tinh thể lỏng khá bé cũngcó thể thay đổiphương phâncực của ánhsáng một cách dễ dàng,từ đó tạođiều kiện để chế tạo các điểm ảnhvới kíchthước bé,tạo nên một số lượng lớn điểmảnh trênmột đơnvị diện tích (độ phân giải cao). Còn với màn hình Plasma,mỗi điểm ảnhcon thựcchất là mộtbuồng kín chứa khí. Thể tích của lượngkhí chứa trongmột buồngkínnày phải đạt mộtgiá trị nhấtđịnh để có thể phátra bức xạ tử ngoại đủ mạnhkhi bị kích thích lên trạng thái plasma. Chính vì thế,kích thướcmột điểm ảnh củamàn hình Plasma khálớn so với một điểm ảnh của màn hìnhLCD, dẫn đếnviệc với cùngmộtdiện tích hiển thị, số lượngđiểmảnh của màn hìnhPlasma íthơn LCD, đồng nghĩa vớiđộ phân giải thấp hơn. Màn hình thế hệ mới: LED display và Laser TV Nếu như khoảngvài năm trướcđây, màn hình tinhthể lỏng vàmàn hình Plasma đượccoi là hai định dạng màn hình thế hệ mới, thay thế cho màn hình CRT đã quá cũ kĩ.So với màn hình CRT, màn hình tinh thể lỏng và plasmacónhững ưu điểm vượt trội: kích thước nhỏ gọn, kiểu dáng ấn tượng,thiếtkế tấm phẳng, và có thể chế tạo đượcnhững màn hình với kích thướckhổng lồ. Màn hình tinhthể lỏng, plasma,kết hợpvới công nghệ truyền hình độ nét cao HDTVđang mở ra một kỉ nguyênmới trong lĩnh vực nghe nhìn,giải trí. Nhưng, khôngdừng lại ở đó, trong khi màn hình tinh thể lỏng vàplasmađang từngbước chiếm lĩnh thị trường,thì tin tức về nhữngthế hệ mànhình mới, với ưu điểm vượt trội hơn đã xuất hiện.Màn hình LEDvà Laserđang đượccoi là hai định dạng màn hìnhthế hệ mới, saukỉ nguyênLCD và Plasma. Chiếm ưu thế so với màn hình CRTtruyền thống bởi nhiều ưu điểm, nhưng màn hình LCDvàPlasma cũng cónhững nhược điểm không thể chối cãi. Thời gian đáp ứng,góc nhìn và độ tươngphản luôn làđiểm yếu chếtngườicủa màn hình LCD trongbấtcứ cuộc cạnhtranh nào với những loạimàn hìnhkhác. Mặc dùcông nghệ sảnxuất tấmpanel màn hìnhngày càng phát triển, nhưng dođặc tínhkĩ thuật của màn hìnhLCD, sẽ không có một cải tiến nàocó thể xoá bỏ hoàn toànnhững nhượcđiểm của loại màn hình này. Với màn hìnhplasma,độ phân giải, khó khăn khi sảnxuất nhữngmàn hìnhkích thước bé, giá thành caolà những nhược điểm lớn. Một cách tổng quát, tạimảng đồ hoạ cao cấp, màn hình tinhthể lỏng và plasma vẫn chưa thể cung cấpmột chấtlượng hìnhảnh, độ chân thực màusắc như những màn hình CRTtruyền thống. Đánh vào những điểm yếu đó của, màn hình LEDvà Laserrađời, kết hợp được ưu điểm của màn hìnhtinh thể lỏng, plasmalà kích thướcnhỏ gọn, kiểu dáng đẹp, vàcủa mànhình CRT là chất lượng hình ảnh tuyệthảo. Nhượcđiểm của màn hìnhLCD và Plasma, bắt nguồn từ chínhcấu tạocủahai loại màn hình này.Để tạo ra được màu sắctại mỗi điểm ảnh,cần phải tổnghợp màu sắc từ ba điểmảnh con.Màu sắc của bađiểm ảnh con này có được nhờ lọcmàu từ ánh sáng trắngphát ratừ đèn nền. Việc lọcđược chínhxác ba màu xanhlá, xanh lam,đỏ là không hề dễ dàng.Rấtkhó để chế tạo đượcnhững kínhlọc màu hoàn hảo, cóthể lọc được toàn bộ ánh sáng,chỉ chomộtánh sángđơn sắc đi qua. Bao giờ cũngcó mộtlượng nhỏ những ánhsáng đơn sắc có màu khác lọt quađược kính lọc màu. Chính những ánh sáng lọtqua ngoàimongmuốn này khiến cho màu sắc của mỗi điểm ảnh con không đạt độ chính xáctuyệt đối, dẫn đến việchiển thị màu sắc tại điểm ảnhcũng không chính xác.Hơn nữa,nhược điểm nàycòn khiếnphổ màu màmàn hình LCD cùng với Plasmacó khả năngtái tạolà khônglớn. Một màn hình LCDvới panel TNchỉ có khả năng hiểnthị thực 262 000màu sắc, ngay cả với panel PVAcao cấp,cũng chỉ hiển thị được 16.7triệu màu.So với phổ màu mà mắt người cảm nhận được, khả năng hiểnthị màu sắccủa mànhình LCD vàPlasma chỉ đạt 35-40%. Hai loại màn hình thế hệ mới,LEDvà Laser,về cấu tạochung cũngtương tự như màn hình LCDvà Plasma, baogồm các điểm ảnh,mỗiđiểm ảnh cũngcó ba điểm ảnh con, mỗi điểm ảnhcon hiển thị một màu cơ bản trong hệ màuRGB. Tuy nhiên,khác với màn hình tinh thể lỏng và plasma, màn hình LEDvà Laserkhông sử dụngphương pháplọc ánh sáng từ ánhsáng đènnền để cho ra ánh sáng đơn sắc, mà sử dụngphương phát phát trực tiếp ra ánh sáng có bước sóng mongmuốn. Nhờ việc phát ra trực tiếp ánhsáng đơn sắc,mỗi điểm ảnh consẽ cho ra một màu sắc chínhxác, và màu sắctổng hợp hiểnthị tại mỗi điểm ảnhcũng chínhxác. Màn hình LEDvà Laserđang trong giaiđoạn nghiên cứu nên hầu như rất ít nhà sản xuất công bố các đặctính kĩ thuật, nguyên lý chi tiết, nhưng về cơ bản có thể phântích hoạt động của hai loại màn hình trên như sau: Màn hình LED Màn hình LED,hiện đangđược hỗ trợ pháttriển bởi tập đoàn Samsung.LED – Light emitting Diode, điôt phát quang,là một loại điốtbán dẫncó khả năng phát ra ánh sáng khả kiến, cũngnhư các loại bức xạ hồngngoại và tử ngoại. Cấu tạocủa LED gồm haikhối bán dẫn, một khối loại p,và một khối loại nghép với nhau. Khi đặt một điện áp thuậnvào hai đầu LED, lỗ trỗngtrong khối bándẫn p và electron trong khối bándẫn n chuyển động về phía nhau. Tại mặttiếp xúcxảy ra một số tương tác giữalỗ trống và electron.Trongquá trìnhtương tácnày có thể giải phóngnăng lượng dưới dạng ánh sángkhả kiếnhoặc cácbức xạ điện từ khác như tia hồngngoại, tử ngoại. Bước sóng của ánh sáng khả kiến phátra phụ thuộc vào mức nănglượngđược giải phóng. Mức năng lượng đượcgiải phóng phụ thuộc vào cấu trúcnguyêntử của chấtlàm bán dẫn.Ngày nay, nhờ nghiên cứu về vậtliệu bán dẫn, con người có thể chế tạo được nhữngLEDcó khả năngphát ramàu sắc như mongmuốn, trong đó cóba màu cơ bản củahệ màu RGBlà xanh,xanh lá, đỏ. Ứng dụng LED trong việc sản xuấtmàn hình,mỗiđiểmảnh sẽ được cấutạo từ ba LED:xanh, xanh lá, đỏ. Nhờ điều chỉnhcường độ sáng của từngLED, có thể thayđổicường độ sáng tỉ đối củaba LED sovớinhau,nhờ đó tạo ra màu sắc tổng hợp tại mỗi điểm ảnh.Khi muốnđiểm ảnh tắt, chỉ cần tắt toàn bộ 3 LED là có thể thu được màu đen tuyệt đối, không gặp phải hiện tượng màu đenkhông chân thực do lộ sángtừ đènnền như với mànhìnhLCD. Màn hình Laser Màn hình Laserđang đượccoi là công nghệ màn hìnhthế hệ mới nhiềutriển vọng nhất,đượchỗ trợ phát triển bởi Mitsubishi. Laserlà viết tắt của cụm:Light Amplificationby StimulatedEmissionof Radiation,khuếch đại ánh sángbằng các phátxạ kích thích. Ánhsáng laser phát ra cũng dựa trên nguyên lý bứcxạ điện từ, tuy nhiên có nhiều tínhchất đặcbiệt so với ánh sáng thôngthường.Ánhsáng laser có cường độ mạnh làlaser đượctạo thànhtừ chấtrắn. Một chất rắnthích hợp,khi nhậnđược kích thích từ bên ngoài, cácelectron bên trongsẽ nhảy lên mức năng lượng cao hơn, sau đó lại nhanhchóng chuyển về mức nănglượng thấp hơn và giải phóngmột photonánh sáng. Photonnày bayra, chuyển động trong lòng khối chất rắn, lại vachạm với những nguyên tử khác, kích thích electron củanguyên tử này lên trạng thái cao hơn, sau khinhảy xuống trạng thái thấplại tiếp tục phát ra một photonkhác. Cứ như vậy tạo ra một phảnứng dây chuyền,càng ngày cànggiải phóngra nhiềuphoton. Tại mộtđầu của khối chất rắncó gắn mộtgương bán mạ. Photon gặp gương nàysẽ đi ra ngoài, tạo thànhtia Laser. Các photoncủa tia laser, do cócùng tầnsố, cùng pha,lại chuyển độngsong song với nhau nên tialaser có năng lượngrấtlớn, lại được tập trung trong một diện tíchnhỏ.Một đặcđiểm quan trọng của tialaser, là các photoncủa nósinh ra từ phản ứng dây chuyền, nên năng lượng của các photongiống nhautuyệtđối,dẫnđếnbước sóngcủa tia laserlà đồngnhất tuyệtđối. Laser heli-neon Một màn hình laser,yêu cầu phải có ba tia laser với ba màu sắc xanh,xanh lá, đỏ. Hiện nay, mới chỉ có tia laser đỏ (còn gọi là laser hồng ngọc) làphổ biến vàcó khả năng ứng dụngtrong sản xuất mànhình, cònlaser xanhvà xanhlá, do có năng lượng cao hơn nên gầnnhư không thể tạođược trong điều kiện hoạt động của một màn hình. Thayvào đó,phải sử dụng một quá trình biến đổi tần số để thuđược laser có tần số cao hơn tầnsố của tia laser gốc.Quá trìnhnày gọi là Second Harmonic Generation,lợi dụng sự tươngtác củacác photon vớivật liệu phi tuyến đặc biệt để kếthợp nănglượng vào mộtphoton mới, có nănglượnggấp đôiphoton ban đầu, haycó bước sóng nhỏ bằng một nửa.Second HarmonicGenerationiđược tìm ravào năm 1961, mộtthời giansau khi các nhà khoahọctìm được phương pháp tạo ra tia laser đỏ bằng hồng ngọc. Nhờ phương pháp này, có thể tạo rađược tia laserxanh và xanh lá. Màn hình laser,với nguyên lýhoạt động dựa vào việcphát ra cáctia laser thaycho việc dùng đèn cường độ cao (HID:highintensity discharge)trong các màn hình projector, cónhiều ưu điểm sovới các loại mànhình hiện nay như có khả năng táitạo lại một phổ màu rất rộngvới độ chính xác màusắccao (cóthể đạt đến hơn90% phổ màumà mắt người có thể cảm nhận), tiêu thụ ít nănglượng hơn màn hình LCDhayPlasma,kích thướcgọnnhẹ, tuổi thọ lâu(có thể lên đến hơn 50000 giờ). Mànhình Laser đang được nhanhchónghoàn thiện trongviệc nghiên cứu, có khả năng sẽ ramắt vào cuối năm 2007,và dần phổ biến vào nửasau năm 2008 vàđầu 2009.Theo dự đoán, một khi đưa vào sản xuất ở quymô lớn, giá thành của mànhình Laser sẽ rẻ hơn rấtnhiều so với giámànhình LCDvà Plasma hiện tại,có thể chỉ bằng mộtnửa Màn hình SED: Mẫu trưngbày thử nghiệm màn hình SEDnăm2004 Màn hình SED, một thờigian đã từng được coi là công nghệ màn hình thế hệ mớitriển vọng nhất, sovới các công nghệ khác như màn hìnhLaser, màn hình OLED… Tuy nhiên, từ saunăm 2004, với vụ rắc rốigiữa nano-proprietary(hãng phátminh ra côngnghệ SED)và Canon (hãng muabản nguyền sản xuấtmàn hình SED) do Canonđã tự ý chiasẻ công nghệ với Toshiba,các hoạtđộng nghiêncứu và đưa vào sảnxuấtmàn hình SED chậm hẳn lại. Ban đầu,Canon dự định tung ramẫu trưng bày chínhthức màn hình SED vào triểnlãm CES 2006và sản xuấtđại trà vào cuối năm 2006, đầu năm 2007.Sau đó kế hoạchnày đã bị huỷ bỏ. Việc công bố màn hình SED được dời sangtriển lãm CES2007. Tuynhiên, một năm sau,thêm một lầnnữa, kế hoạch công bố màn hình SEDbị trì hoãn, rất đáng tiếc khi mà công nghệ màn hình và truyền hình độ nét caochínhlà tiêu điểm nóngnhất củahội chợ CES 2007.MànhìnhSED đánhmấtvị thế là công nghệ màn hình thế hệ mới triển vọng nhất vào màn hình Laser.Nguyênnhân chủ yếu là giácủa màn hình SEDkhi sản xuất hàng loạt sẽ khôngthể cạnhtranh đượctrên thị trường,sau cơn sốt giảm giá chóngmặt hai loại màn hình LCD và Plasma. Màn hình SED:Surface-conductionelectron-emitter display:màn hình phát xạ điện tử dẫn bề mặt. Công nghệ SED thực chất đã được nghiên cứu từ rất lâu,vào năm 1986.Ngaysau khi màn hình CRTtrở nên phổ biến, giới khoa học đã nhận ra một số điểm yếu củaloại màn hình này, trongđó rõ rệt nhất là tần số quét quá thấpvớimột số sản phẩm có kích thước khunghình lớn.Một ý tưởng banđầu được đưa ra,đó là sử dụngnhiều súng phóng điện tử thaycho mộtsúng phóng điện tử để cải thiện tần số quét. Đó chính là ýtưởng bắt nguồncho việc nghiêncứu công nghệ màn hình SED,một cải tiến lớn từ mànhình CRT. Cấu tạo cơ bảncủa màn hình CRTbao gồm một súng phóngđiện tử, một hệ thống tạo từ trường để biến đổiquỹ đạoelectron, và một màn huỳnh quang.Ống phóngđiện tử dựa theo hiệu ứngphát xạ nhiệt electron.Khi cung cấp nănglượng cho mẫu kim loại dưới dạng nhiệt, các electron sẽ đượctruyền nănglượng để bứt ra khỏi liên kết mạngtinh thể kim loại. Các electronnày saukhi bứt ra được tăng tốc bởi một điện trường. Sau khiđượctăng tốc bởi điệntrường, electroncó quỹ đạo thẳng hướng về phía màn huỳnhquang. Trướckhi đập vàomàn huỳnh quang, electronsẽ phải bayqua một vùng từ trườngđược tạo bởihai cuộndây, một cuộn tạo từ trường ngangvà một cuộntạo từ trường dọc. Tuỳ theo cường độ củahai từ trường này,quỹ đạo của electrontrongtừ trường sẽ bị lệch đi và đậpvào màn huỳnh quang tại mộtđiểm được định trước. Toạ độ của điểm này trênmàn hình có thể được điềukhiển bởi việc điềuchỉnhcường độ dòngđiện trong haiống dây, qua đó điều chỉnh cường độ từ trườngtác dụnglên electron.Electron đậpvào màn huỳnh quang (thườnglà ZnS) sẽ khiến điểm đó phát sáng. Để tạo raba màu cơ bản trong hệ màu RGB, người ta sử dụng ba súngphóng điệntử riêng,mỗi súngtương ứng với một màu. Công nghệ màn hình SED,về cơ bản khá giốngvới màn hình CRT,cũng dựa vào sự phát sáng củachất huỳnhquangkhibị electron đập vào. Tuynhiên, màn hình SEDcó mộtcải tiến vượtbậc sovới mànhình CRT, đó là thayvì sử dụng một súngphóng điệntử để điều khiển sự phát sángcủa toànbộ điểm ảnh,màn hình SED sử dụng riêng mộtsúngphóng điện tử chotừng điểm ảnh. Với màn hìnhCRT, để có thể điều khiển một chùmtia electronquét khắp chiều ngangvà chiều dọc màn hình, yêu cầuđầu tiên là quỹ đạo củachùm tia electrontrong từ trườngphải đủ dài, tương ứng với độ lớn của mànhình. Điều này gâyra nhượcđiểm của màn hình CRT làchiều dày quálớn. Nhượcđiểm thứ haicủa màn hìnhCRT, đó là tần số quét. Do chỉ với một chùm tiaelectron, lại phảiquét suốttoàn bộ các điểm ảnhtrên màn hình để hiển thị một khunghình, nên thời gian hiển thị một khung hình sẽ càng lớnkhi số điểm ảnhcàng lớn. Điều này gây trở ngại cho việcsản xuất các màn hình có kích thước lớn. Một nhượcđiểm nữa củamàn CRT làdo chùm tia electron phải quét xungquanh một tâm,nên bề mặt màn hình là bề mặt cong(đó là hồi trước,còn giờ đâythì đã có màn CRTphẳng). Bằng việc sử dụng một súng phóng điện tử cho một điểmảnh riêngbiệt, màn hìnhSED đã khắc phụchoàn toàn ba nhượcđiểm nói trên củamàn hìnhCRT. Domỗi điểmảnh có một súngphóng điện tử riêng,nên chùm electron saukhiđược tăngtốc bởiđiện trườngsẽ tớiđập thẳng vào màn huỳnhquang mà khôngcần bay quavùngtừ trường, nên bề dàycủa màn hình SEDrất bé, chỉ ngang ngửa với màn hình LCDvà Plasma.Mỗi điểm ảnhđược điều khiển độclập bởi một súngphóng nên toànbộ điểm ảnhtrên khung hìnhsẽ hiển thị cùng một lúc, tần số hiển thị sẽ lớn hơn nhiều so với tần số quét củamàn hình CRT. Và cuối cùng,không hề có bấtcứ một quá trình“quét” nào với mànhình SED, nên hiển nhiên bề mặt màn hìnhsẽ là bề mặtphẳng. Như vậy, nhờ dựa trên công nghệ truyền thống củamànhình CRT nên màn hình SED sẽ có chất lượng hình ảnhngang ngửa màn hìnhCRT, tuy nhiên có kích thước màn hình lớn hơn, độ phân giải cao hơn, và nhỏ gọn hơn. . lớn, giá thành của mànhình Laser sẽ rẻ hơn rấtnhiều so với giámànhình LCDvà Plasma hiện tại,có thể chỉ bằng mộtnửa Màn hình SED: Mẫu trưngbày thử nghiệm màn hình SEDnăm2004 Màn hình SED, một thờigian. ảnh.Nhượcđiểm chủ yếu của màn hìnhPlasma sovới mànhình LCD làchúng không hiển thị được mộtđộ phân giải cao như màn hình LCDcó cùng kíchthước. Điều này do trong màn hìnhLCD, mỗi điểm ảnh con chỉ. íthơn LCD, đồng nghĩa vớiđộ phân giải thấp hơn. Màn hình thế hệ mới: LED display và Laser TV Nếu như khoảngvài năm trướcđây, màn hình tinhthể lỏng v màn hình Plasma đượccoi là hai định dạng màn hình