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

Tìm hiểu màn hình LCD – Plasma – LED – Laser Nhiệm vụ của màn hình là tái tạo lại hình ảnh. Để tái tạo lại hình ảnh, phương pháp phổ biến nhất hiện nay là hiển thị hình ảnh dựa vào bản đồ ma trận điểm ảnh. Theo phương pháp này, một khung hình sẽ được chia ra làm vô số các điểm ảnh nhỏ. Các điểm ảnh có dạng hình vuông, có kích thước rất nhỏ. Kích thước “thực” của một điểm ảnh là: 0.01×0.01 (cm). Tuy nhiên kích thước thực này phần lớn chỉ có ý nghĩa lý thuyết, vì hầu như chúng ta ít khi quansát được các điểmảnh tại kích thước thựccủa chúng,một phần dochúng quá bé, mộtphần do kích thước quan sát của điểm ảnh phụ thuộc vào độ phân giải: với cùng mộtdiện tíchhiển thị, độ phân giải (số lượng điểm ảnh) càng lớnthì kích thước quansát được của chúngcàng bé. Kích thước của một khung hình được chobởi số lượng điểmảnh theo chiều ngangvà số lượng điểm ảnh theochiều dọc. Ví dụ kích thước khung hình 1600×1200(pixel) cónghĩa khunghình đó sẽ được hiển bị bởi 1600 điểm ảnh theo chiều ngangvà 1200 điểm ảnhtheo chiều dọc. Nhiều người lầm tưởng giá trị 1600×1200trên chính là độ phân giải của hình ảnh. Thực chất, giátrị về số lượngpixel chỉ mang ýnghĩa kích thước(image dimension), còn độ phân giải (resolution)được chobởi số lượng điểm ảnh hiểnthị trên diện tích mộtinch vuông. Độ phân giải càng cao, hình ảnh được hiểnthị sẽ càng nét. Độ phân giải đạt đếngiá trị độ phângiải thực khimà mộtpixel đượchiển thị với đúng kíchthước thực của nó (kích thước thực của pixel đựơc lấy saocho ở một khoảng cách nhất định, pixelđó đựơc nhìndưới một gócxấp xỉ bằng năngsuất phânli của mắtngười). Nếu độ phân giải bé hơn giá trị độ phân giải thực, mắt ngườisẽ có cảm giác hìnhảnh bị sạn, khôngnét. Nếuđộ phân giải cao hơn độ phân giải thực, trên lý thuyết, độ nét và độ chi tiết của hình ảnh sẽ tăng lên, tuy nhiên thực sự mắt người khôngcảm nhận được hoàn toàn sự khác biệt này. Mắtngười cảm nhận hìnhảnh dựa vào hai yếu tố,màu sắc vàđộ sáng(chói) của hình ảnh. Màn hìnhmuốn hiển thị đượchìnhảnh thì cũng phải tái tạo lại được haiyếutố thị giác nàycủahìnhảnh. Về màusắc,mắt ngườicó khả năng cảm nhận hơn 4 tỉ sắc độ màu khác nhau, trong đó có một phổ màu khoảnghơn 30triệu màu được cảm nhận rõ rệt nhất. Muốn tái tạo lại hình ảnh chân thực,mànhình hiển thị cần phải có khả nănghiểnthị ít nhất là khoảng16 triệu màu. Bìnhthường,khi muốntạo ra một màu sắc, người ta sử dụngkĩ thuật lọc màu từ ánhsáng trắng, mỗi bộ lọc màu sẽ cho ramột màu.Tuy nhiên,với kíchthước vô cùng bé của điểm ảnh, việc đặt 16 triệu bộ lọcmàu trước một điểm ảnh là gần như vô vọng. Chínhvì thế,để hiển thị màusắcmột cáchđơn giản nhưng vẫncung cấp khá đầy đủ dải màu, ngườita sử dụng phươngpháp phối hợp màu từ các màu cơ bản. Hệ cácmàu cơ bản phải thoả mãnđiều kiệntái tạo được một phổ màu rộng từ các màuthành phần,và cácmàu thànhphần, khiđược tổng hợp với cùngtỉ lệ phải tạo ra một trong hai màu sơ cấplà màuđen (loại trừ của tấtcả màu sắc) hoặcmàu trắng (tổng hoà của tất cả màu sắc). Về các màu cơ bản, trong các tài liệu mỹ thuật cổ điển thườngđề cập đến ba màu cơ bản vàng, đỏ,xanh lam.Màu đỏ hợp với màu vàng sẽ tạo ra màu da cam, màu xanhvới đỏ tạo ra màu tím, màuvàng với xanhtạora xanh lá.Tiếp tục từ các màu trên,phối hợp với nhausẽ rađược tất cả các màu khác.Tuy nhiên,hệ 3màu cơ bản của mỹ thuật cổ điển ngàynay đã tỏ ra có nhiều nhược điểm trong các ứng dụngkĩ thuật. Thứ nhất, vớimỗi lần phối hợp màu, màu thu được thườngbị xỉnđi, gây khókhăn trong việc tái tạo lại những màu sắc“tươi” như xanh lámạ, vàng chanh…, và nhược điểm quantrọng nhất, khi chồng ba màu cơ bản vàng,đỏ, xanh lam vớicường độ giống nhaulên nhauthì không thu được màu đen hoàn toàn. Yếu điểm nàyđã khiến cho hệ màu đỏ,vàng, xanhlam bây giờ chỉ còn tồn tại trong sáchvở, và hầu như không có một ứng dụngkĩ thuật thực tế nào. Thayvào đó, ngàynaycó haihệ màu đượcsử dụng rất phổ biến là hệ màu RGBvàhệ màu CMYK. Cơ sở để xây dựngnên hai hệ màu cơ bản này dựa trên nguyên lý phối màu phát xạ và phối màu hấp thụ của ánhsáng. Về hai nguyên lý phối màutrên, cần nói qua về cơ chế mắt cảmnhận màu. Màu sắc mà mắtcảm nhận đựơc phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng chiếu tới mắt.Bước sóng của ánh sángchiếu tới mắt lại phụ thuộc vào bản chấtnguồn sáng. Có hai loại nguồnsáng, đó là nguồn sángsơ cấp và nguồn sáng thứ cấp. Nguồn sáng sơ cấp là các nguồn sáng có khả năngtự phát ra sóng ánh sáng, còn nguồn sáng thứ cấp là nguồn sáng phát ra ánh sáng bằng cách phản xạ lạiánh sángtừ nguồnsáng sơ cấp. Khi quansát một nguồn sáng sơ cấp,màu sắc mà mắt người quan sát được chính là màu củaánh sáng mà nguồn sáng phátra, còn khiquan sát nguồnsáng thứ cấp, màu sắc quan sát được là màu mà nguồnsángthứ cấp không có khả năng hấpthụ từ nguồnsáng sơ cấp. Ví dụ: khiquan sát ánhsángđỏ phát ra từ đèn led, chúng ta cócảm nhậnmàu đỏ thì ánhsáng từ đèn led phát ra có bước sóng nằm trong vùngánh sángđó. Cònkhi quan sát một tấm bảng màuđỏ, ta có cảm nhận màu đỏ bởi tấm bảngđã hấp thụ hầu hết cácbước sóng khác (xanh,tím, vàng…) từ nguồn sángsơ cấp,chỉ có màu đỏ là không hấp thụ được và truyền đến mắtchúng ta. Màu sắc của nguồn sáng sơ cấp luôn không đổi, còn màusắc của nguồnsáng thứ cấp lại thay đổi phụ thuộc vàomàu sắc của nguồn sáng sơ cấp. Chiếusáng nguồn sáng thứ cấp bằngcác nguồn sáng sơ cấp có màukhác nhausẽ thu được ánh sángthứ cấpkhác nhau. Phối màu phát xạ là hình thức phối màu sử dụng chocác nguồnsángsơ cấp, còn phối màu hấpthụ là hìnhthứcphối màu sử dụngcho các nguồnsángthứ cấp. Chúng khác nhau cơ bản: cơ chế của phối màuphát xạ là cộng màu, còn cơ chế của phốimàu hấp thụ làtrừ màu. Có thể kiểm chứngđiều này một cách đơn giản: theo định nghĩa, ánh sángtrắnglà tổng hoà của vô số ánhsáng đơn sắc có màusắc khác nhau, có bước sóng từ 0.4 đến 0.7um. Tuynhiên, chúng ta chỉ có thể thuđượcánh sáng trắng nếuchiếu các chùm sáng chồnglên nhau(các chùmsáng được phát ra từ các nguồn sáng sơ cấp), còn nếu chồngcác màu sắc lênnhau bằng cách tô chúng lên mộttờ giấy, tất nhiênsẽ chẳngbao giờ nhận được màutrắng, mà ngược lại, còn ra màuđen. Lý do là quá trìnhtô màu sắc lên tờ giấy không phải quá trình“tổng hợp” cácmàu, mà ngược lại, là quá trình“loại trừ” các màu. Khi oại trừ hết tất cả các màu thì rõ ràng chỉ cònmàu đen. Minh hoạ nguyêntắc phối màu phát xạ Phối màu phát xạ được sử dụng trongcác thiết bị phát ra ánh sáng như các loại đèn,các loại màn hình. Các ánh sángcó màu khác nhau, khichiếu chồng lên nhau sẽ tạo ra ánh sáng có màu sắc khác. Ba màucơ bản của cơ chế phốimàuphát xạ trongcác màn hình làmàu đỏ, xanh lam và xanh lá (RGB). Theo hình trên, sự kết hợp màu sắc có vẻ hơi lạ: màu đỏ cộng màuxanh lá lại ra màu vàng? Cầnchú ý, nguyênlý phốimàu phát xạ chỉ đúngkhi được quan sáttrực tiếp từ các nguồn sáng sơ cấp như màn hình, đèn,còn khiquan sát quá trình phối màu trên giấy hoặc trên màn chiếu, thực chất chúng ta đang quansát một nguồn sáng thứ cấpnên hiển nhiên nguyênlý phốimàu phát xạ trông khá vôlý. Tổng hoà củaba màu cơ bản trong phối màu phát xạ là màu trắng. Minh hoạ nguyêntắc phối màu hấp thụ Phối màu hấp thụ được sử dụngtrong các ứng dụngmà con người phải quan sát cácnguồn sángthứ cấp, như in báo, vẽ tranh… Nguyên lý củaphối màu hấp thụ là trừ màu. Lớp vật liệu đỏ sẽ hấp thụ tất cả các màu sắc, ngoại trừ màu đỏ, nên chúng ta nhìn đượcmàu đỏ. Phối màuhấp thụ dựa trên 4 màu cơ bản:CMYK:vàng, xanh lơ, hồng, đen. Về lý thuyết, chỉ cần ba màu vàng, xanhlơ, hồnglà có thể tạo ra dải màu khá trung thực. Saunày, trong kĩ thuậtin ấn, màu đen đượcthêm vào để có thể điều chỉnhmột cách chi tiết hơn độ sáng tối của màu. Có thể thấy ứngdụng của hệ màu CMYKtrong các máy in màu: chúngchỉ có4 hộpmực, tương ứng với 4 màu này để có thể in ratất cả các màu sắc của bứctranh. Như vậy, cơ chế phối màu trong các mànhình là cơ chế phối màu phát xạ,dựa trên ba màu cơ bảnlà màu đỏ,xanh lam,xanh lá. Dựa trên bamàu này, màn hìnhcó thể tái tạo lại gần như toàn bộ dải màusắc mà mắt người cảm nhận được. Đó là về màu sắc,còn yếu tố thứ hai của hìnhảnh là độ sáng, sẽ đựơc điều chỉnh bởi một đèn nền. Màn hình LCD: Do hìnhảnh được mã hoá vàhiển thị dưới dạngbản đồ ma trận điểmảnh, nên mànhình LCD cũng phải được cấu tạotừ cácđiểm ảnh. Mỗi điểm ảnh trên màn hình LCD sẽ hiển thị một điểm ảnh của khunghình. Trong mỗi điểm ảnh trên màn hình LCD, cóba điểm ảnhcon (subpixel),mỗi điểm ảnh hiển thị một trong ba màu: đỏ, xanh lá, xanh lam. Để nắm được nguyên lý hoạtđộng củamàn hình LCD, ta xét một số khái niệm sau: • Ánhsáng phâncực: theo lý thuyết sóng ánh sángcủa Huyghen, Fresnel và Maxwell,ánhsáng là một loại sóng điện từ truyền trong không gian theo thời gian. Phương dao động của sóng ánhsáng làphương dao động của từ trường và điện trường (vuông gócvới nhau).Dọc theophương truyền sóng,phương daođộng của ánh sáng có thể lệch nhau mộtgóc tuỳ ý. Xét tổng quát,ánh sáng bình thường có vô số phương daođộng khácnhau. Ánh sáng phân cực là ánh sáng chỉ có một phương dao độngduy nhất, gọi là phương phân cực. • Kínhlọc phân cực: là loại vật liệu chỉ cho ánh sáng phâncực đi qua.Lớp vật liệu phân cực cómột phương đặcbiệt gọi là quang trụcphân cực. Ánh sáng có phươngdao động trùng với quang trụcphân cựcsẽ truyền toàn bộ qua kính lọc phân cực. Ánh sáng có phương daođộng vuông gócvới quang trục phân cựcsẽ bị chặn lại. Ánh sángcó phương daođộng hợp vớiquang trục phân cực một góc 0<φ<90sẽ truyền một phần qua kínhlọc phân cực. Cườngđộ ánhsáng truyền qua kính lọcphân cựcphụ thuộc vào góc hợp bởi phương phân cực của ánh sáng và quangtrục phâncực của kính lọc phân cực. • Tinh thể lòng: được phát hiện bởi một nhà thực vật người áo năm1888. Khi nóiđếnkhái niệmtinh thể, ta thườngliên tưởngtới vật chất ở thể rắn và có một cấu trúc hình học trong không gian nhất định. Tuynhiên với tinh thể lỏng thì khác.Tinh thể lỏng không có cấu trúcmạng tinhthể cố định như các vậtrắn, mà các phân tử cóthể chuyển động tự dotrong một phạm vi hẹp như mộtchất lỏng. Các phân tử trong tinhthể lỏng liên kếtvới nhau theotừngnhóm vàgiữa các nhóm có sự liên kết và định hướngnhất định,làm cho cấu trúc của chúng có phần giống cấu trúctinh thể. Vật liệu tinhthể lỏngcó mộttính chất đặc biệt là có thể làm thay đổi phươngphân cực của ánhsáng truyền qua nó,tuỳ thuộc vào độ xoắn của các chùmphân tử. Độ xoắn này có thể điều chỉnh bằng cách thay đổi điện áp đặtvào hai đầu tinhthể lỏng. Các lớp cấu tạo màn hình LCD Quay trở lại cấu tạo mànhình tinh thể lỏng. Màn hình tinhthể lỏng được cấu tạo bởi các lớp xếpchồng lên nhau. Lớp dưới cùng là đèn nền, có tác dụng cung cấp ánh sáng nền (ánhsáng trắng). Đèn nền dùng trong các màn hình thông thường, có độ sáng dưới1000cd/m2 thường làđèn huỳnh quang. Đối vớicác màn hình công cộng, đặt ngoài trời, cần độ sángcaothì có thể sử dụng đèn nền xenon. Đèn nền xenon về mặt cấu tạo khá giốngvới đèn phabi-xenon sử dụng trên các xe hơi cao cấp. Đèn xenon khôngsử dụngdây tóc nóng sáng như đènVonframhay đèn halogen,mà sử dụng sự phát sángbởi nguyên tử bị kích thích, theo định luật quangđiện và mẫu nguyên tử Bo.Bên trong đèn xenonlà haibản điện cực, đặt trong khí trơ xenontrongmột bìnhthuỷ tinhthạchanh. Khi đóngnguồn,cấp cho hai điện cực một điện áp rất lớn, cỡ 25 000V. Điện ápnày vượt ngưỡng điện áp đánh thủng của xenon và gâyra hiện tượng phóngđiện giữa hai điện cực.Tialửa điện sẽ kích thích các nguyêntử xenon lên mứcnănglượng cao, sau đó chúng sẽ tự độngnhảy xuốngmức năng lượng thấp và phát ra ánh sáng theo định luậtbức xạ điện từ. Điện áp cung cấp chođènxenon phải rất lớn,thứ nhất để vượtqua ngưỡng điện áp đánh thủng để sinh ra tia lửa điện, thứ haiđể kích thích các nguyêntử khí trơ lên mức nănglượngđủ cao để ánh sáng do chúng phát ra khi quay trở lại mức năng lượng thấp có bước sóng ngắn. Lớpthứ hai là lớp kính lọc phân cựccó quang trục phân cực dọc, kế đến là mộtlớp tinh thể lỏng đượckẹp chặt giữa haitấm thuỷ tinh mỏng,tiếp theolà lớp kínhlọc phân cựccó quang trục phâncực ngang.Mặt trong của hai tấm thuỷ tinh kẹp tinh thể lỏng có phủ một lớpcác điện cựctrongsuốt.Ta xét nguyên lý hoạt động của màn hình LCD với một điểm ảnhcon: ánh sáng đi ra từ đèn nền là ánhsáng trắng, có vôsố phương phân cực. Sau khi truyền qua kính lọc phân cực thứ nhất, chỉ còn lại ánh sáng có phương phân cựcdọc. Ánhsángphân cực này tiếp tục truyền qua lớp tinhthể lỏng. Nếu giữahai đầu lớp tinh thể lỏng khôngđựơc đặtmột điện áp, các phân tử tinhthể lỏng sẽ ở trạngthái tự do, ánh sángtruyền quasẽ không bị thayđổi phương phân cực.Ánh sáng có phươngphân cực dọc truyền tới lớp kính lọc thứ hai có quangtrục phân cựcngangsẽ bị chặnlại hoàn toàn.Lúc này,điểm ảnh ở trạng thái tắt. Cấu tạo một điểmảnhcon Nếu đặtmột điện áp giữa hai đầu lớp tinhthể lỏng, các phân tử sẽ liênkết và xoắn lại với nhau. Ánhsángtruyền qualớp tinhthể lỏng đựơcđặt điện áp sẽ bị thayđổi phương phân cực.Ánh sáng sau khi bị thay đổi phương phân cực bởi lớp tinh thể lỏng truyền đến kínhlọc phâncực thứ haivàtruyền quađược mộtphần. Lúc này,điểmảnh được bật sáng. Cường độ sáng của điểmảnh phụ thuộc vào lượng ánh sáng truyền qua kính lọc phân cực thứ hai.Lượng ánh sáng này lại phụ thuộcvào góc giữa phươngphân cựcvà quang trụcphân cực. Góc này lại phụ thuộcvào độ xoắn của cácphân tử tinh thể lỏng. Độ xoắn củacác phân tử tinh thể lỏng phụ thuộc vào điện áp đặt vào hai đầu tinhthể lỏng. Như vậy, có thể điều chỉnhcường độ sáng tại một điểm ảnhbằng cách điều chỉnh điện áp đặtvào hai đầu lớp tinh thể lỏng. Trước mỗi điểm ảnh con có mộtkính lọcmàu, cho ánh sáng ra màuđỏ, xanhlá và xanhlam.Với một điểmảnh, tuỳ thuộc vào cườngđộ ánh sáng tương đối củaba điểm ảnh con, dựavào nguyên tắc phối màu phát xạ, điểm ảnh sẽ có một màu nhất định.Khi muốn thay đổi màu sắc củamột điểm ảnh, ta thayđổi cường độ sáng tỉ đối của ba điểm ảnh con sovớinhau. Muốn thay đổi độ sáng tỉ đốinày, phải thayđổi độ sáng của từng điểm ảnh con, bằng cách thayđổi điện áp đặt lên haiđầu lớp tinh thể lỏng.Mộtnhượcđiểm của màn hình tinh thể lỏng, đó chính là tồn tại một khoảng thời gian để một điểm ảnhchuyển từ màu này sang màu khác (thời gian đáp ứng–responsetime). Nếuthời gianđáp ứng quácao có thể gây nênhiện tượng bóng ma với một số cảnh có tốc độ thay đổi khung hình lớn. Khoảng thời gian này sinhra do saukhi điện áp đặt lên haiđầu lớptinh thể lỏng đựoc thay đổi, tinh thể lỏng phải mất một khoảngthời gianmới cóthể chuyển từ trạngthái xoắn ứngvới điện áp cũ sangtrạng thái xoắn ứng với điện áp mới. Thôngqua việc tái tạo lại màu sắc của từngđiểmảnh , chúng ta có thể tái tạo lại toànbộ hình ảnh. Màn hình Plasma: [...].. .Plasma: Plasma là một trong các pha (trạng thái) của vật chất Ở trạng thái plasma, vật chất bị ion hoá rất mạnh, phần lớn các phân tử hoặc nguyên tử chỉ còn lại hạt nhân, các electron chuyển động tương đối tự do giữa các hạt nhân Ứng dụng đặc tính này của plasma, người ta đã chế tạo ra màn hình plasma . Tìm hiểu màn hình LCD – Plasma – LED – Laser Nhiệm vụ của màn hình là tái tạo lại hình ảnh. Để tái tạo lại hình ảnh, phương pháp phổ biến nhất hiện nay là hiển thị hình ảnh dựa vào. màu sắc,còn yếu tố thứ hai của hình nh là độ sáng, sẽ đựơc điều chỉnh bởi một đèn nền. Màn hình LCD: Do hình nh được mã hoá vàhiển thị dưới dạngbản đồ ma trận điểmảnh, nên mànhình LCD cũng phải được cấu. cũng phải được cấu tạotừ cácđiểm ảnh. Mỗi điểm ảnh trên màn hình LCD sẽ hiển thị một điểm ảnh của khunghình. Trong mỗi điểm ảnh trên màn hình LCD, cóba điểm ảnhcon (subpixel),mỗi điểm ảnh hiển thị