ĐỀ tài tìm HIỂU về các CÔNG NGHỆ màn HÌNH cảm ỨNG

Hình 2.1Cần một tác động 1 lực thì màn hình sẽ ghi nhận vị trí đang nhấnVì cấu tạo kĩ thuật như vậy nên màn hình cảm ứng điện trở có rất nhiều nhược điểm như:+ Lớp màn điện trở làm cho m

KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

CÔNG NGHỆ MÀN HÌNH CẢM ỨNG Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Đức Hiểu

Nhóm sinh viên: Lương Công Tuấn Anh

Vũ Thị Mai

Đào Duy Sơn

Nguyễn Viết Toán

MÔN : CHUYÊN ĐỀ THỰC TẬP CƠ SỞ

Lớp: 1410A02

Hà Nội- 2015

Mục Lục

I Khái niệm về màn hình cảm cảm ứng 3

II Một số loại màn hình cảm ứng 4

1.Cảm ứng điện trở 4

2.Cảm ứng điện dung 5

3 Cảm ứng điện dung đa điểm 7

4 Cảm ứng hồng ngoại 10

5.Cảm ứng dạng âm thanh 11

III Một số loại màn hình phổ biến hiện nay 11

1.LCD 11

2.IPS 14

3.LED 15

4.OLED 18

5 AMOLED 19

6 SUPER AMOLED 21

I Khái niệm về màn hình cảm cảm ứng

- E.A Johnson được cho là người đầu tiên phát minh ra công nghệ màn hình cảm ứng vào năm 1965 Sau đó, máy tính bảng áp dụng công nghệ này đã được cấp bằng sáng chế vào năm 1969

Hình 1.1

-Màn hình cảm ứng là loại màn hình có thể đáp ứng lại sự điều khiển của người dùngthông qua thao tác tiếp xúc của ngón tay hay những chiếc bút cảm ứng trong các điệnthoại trước đây Bao gồm khá nhiều loại như cảm ứng điện dung, điện trở, hồng ngoại,sóng âm…, nhưng đối với điện thoại di dộng, smartphone hay máy tính bảng, hai côngnghệ cảm ứng điện dung và điện trở được sử dụng nhiều hơn cả

Hình 2.1Cần một tác động 1 lực thì màn hình sẽ ghi nhận vị trí đang nhấn

Vì cấu tạo kĩ thuật như vậy nên màn hình cảm ứng điện trở có rất nhiều nhược điểm như:+ Lớp màn điện trở làm cho màn hình cảm ứng điện trở bị giảm 30% độ sáng do đó khi

ra nắng rất khó đọc được nội dung, do đó nó chỉ sử dụng trong một số các thiết bị điệnthoại cao cấp đời cũ và các thiết bị di động cảm ứng giá rẻ

+ Một lý do khác khiến các nhà sản xuất loại bỏ đần các loại màn hình cảm ứng điện trở

ra khỏi các thiết bị đi động là khả năng cảm ứng đa điểm của nó rất kém khi ghi nhậncảm cảm ứng 2 điểm trở lên trên màn hình dường như gặp độ trễ khá cao Do đó, nókhông thể thích hợp trong các trò chơi đòi hỏi nhiều điểm một lúc

+ Vì cần một lực tác động "mạnh" để 2 "lớp" có thể chạm vào nhau để màn hình có thểghi nhận được vị trí đang nhấn do đó lâu dần, ở các vị trí được sử dụng nhiều nó sẽ tạo racác vết "hằn" xuống rất xấu Tình trạng này có thể được khắc phục khi các nhà sản xuấtchuyển màn hình nhựa sang màn hình kính

+ Tuy có những nhược điểm như vậy nhưng màn hình điện trở vẫn tồn tại song songcùng màn hình hình cảm ứng điện dung vì giá thành của màn hình điện trở là khá rẻ, rẻhơn 50% so với màn hình điện dung cùng cỡ, ngoài ra màn hình điện trở dễ thay thế bảotrì, nhưng lý do chính vẫn là vì độ bền và khả năng hoạt động tốt trong môi trường -15°Cđến +45°C Do đó nó vẫn được sử dụng trong các thiết bị công cộng, ATM, các thiết bịcảm ứng ở vùng lạnh, các máy tính xách tay cảm ứng chuẩn quân đội

2.Cảm ứng điện dung

- Quay lại với màn hình cảm ứng điện dung, trái ngược với cảm ứng điện trở phụ thuộcvào áp lực cơ học từ ngón tay hay bút cảm ứng, màn hình cảm ứng điện dung sử dụng cácthuộc tính điện từ của thân thể con người Một màn hình cảm ứng điện dung thường đượctạo bởi một lớp cách điện như kính, bao phủ bởi một vật liệu dẫn điện trong suốt ở mặtbên trong

- Do cơ thể người dẫn điện nên màn hình điện dung có thể sử dụng tính dẫn điện này làmđầu vào Khi bạn chạm vào một màn hình cảm ứng điện dung bằng ngón tay, bạn gây nên

sự thay đổi tại trường điện từ của màn hình

-Về bản chất cảm ứng điện dung có 2 loại , một là đơn điểm, không thể nhận được quá 1chạm cùng lúc, và loại còn lại thì có thể, được gọi là đa điểm (multi-touch)

Hình 2.2 Bảng điều khiển SmartHome BKAV sử dụng cảm ứng điện dung đơn điểm

- Cảm ứng điện dung đơn điểm được tìm thấy trên các điện thoại cảm ứng điện dung đờiđầu, các thiết bị gia đình cao cấp, nhưng hiện tại chúng ta rất khó bắt gặp nó vì giáthành sản xuất cao nhưng khả năng tương tác không cao nên các nhà sản xuất đã loại trừ

nó ra khỏi làng di động.( Hệ thống điều khiển nhà smarthome BKAV)

3 Cảm ứng điện dung đa điểm.

- Công nghệ cảm ứng điện dung đa điểm đã xuất hiện từ rất lâu nhưng mọi người chưabiết đến nó nhiều.Chỉ khi mà chiếc iPhone 2G được giới thiệu lần đầu tiên năm 2007 tạonên làn sóng mạnh mẽ các smartphone, các thiết bị cảm ứng, máy tính bảng, máy vi tính

sử dụng màn hình cảm ứng điện dung đa điểm

- Nó có lẽ là loại màn hình cảm ứng mà chúng ta gặp nhiều nhất hiện với ưu điểm đađiểm của mình nó cho phép người dùng trải nghiệm tốt hơn.(LG PRADA sử dụng côngnghệ này đầu tiên)

Hình 2.3.1

- Màn hình cảm ứng điện dung tạ tạo ra lợi thế lớn là màn hình có thể chống trầy, chống

mồ hôi và bụi bẩn

-Đáng tiếc, hạn chế của công nghệ này là không thể sử dụng những vật cứng để chạmvào, như cây bút, cây tăm có nghĩa là bạn không thể sử dụng găng tăng trong mua đônglạnh để sử dụng đối với cảm ứng này

-Các thế hệ màn hình sau này đã được nhà sản xuất cải tiến để có thể sử dụng được găngtay để cảm ứng trên màn hình

- Lợi thế của màn hình điện dung thể hiện rõ khi nó chỉ thể hiện 92% ánh sáng của mànhình.Bạn có thể thể thấy điều này khi sử dụng iPhone dưới nắng, hình ảnh vẫn chân thật

- Đồng thời để bảo vệ tốt hơn màn hình cảm ứng, người ta sử dụng kính có thể chịu đượckhả năng chống trầy sướt cao thay vì nhựa như màn hình cảm ứng điện trở, GorillaGlass được cho là loại kính chịu lưc mỏng, nhẹ, bền được sử dụng hầu hết trên cácSmartphone hiện nay, ngoài ca còn có Sapphire được dùng cho các sản phẩm cao cấphoặc các chi tiết nhỏ như mặt kính camera và Touch ID trên iPhone.

- Bên cạnh rất nhiều ưu điểm, thì cảm ứng điện dung cũng có nhiều nhược điểm như giáthành sản xuất đắt, không thể hoạt dộng trong môi trường quá lạnh, cũng như khó bảo trì,thay thế khi hư lỗi

-Tuy có những ưu điểm và nhược điểm nhưng tùy mục đích sử dụng mà nhà sản xuất lựachọn để sử dụng cho sản phẩm đáp ứng tốt các nhu cầu sử dụng của người dung

4 Cảm ứng hồng ngoại

- Đây là cảm ứng đắt nhất,và không phổ biến

- Các cảm ứng được bố trí ở trên và xung quanh màn hình, tạo thành tia hồng ngoại khichạm vào thì lưới hồng ngoại bị đứt và thiết bị xác định được vị trí tương tác

- Hạn chế là cảm ứng hồng ngoại có giá thành cao

- Cảm ứng có độ bền cùng như tuổi thọ trung bình cao hơn các cảm ứng khác

Hình 2.4

- Cơ chế hoạt động nghệ này là nhận diện âm thanh được tạo ra khi người khi người sửdụng chạm vào màn hình và chuyển đổi thành kí hiệu điện Tín hiệu này được số hóabằng thiết bị điều khiển rồi được so sang với âm thanh đã được lập trình từ trước chotừng vị trí trên màng hình.

- Giá thành của cảm ứng này tương đối thấp Ngoài ra màn hình có khả năng chống xước

và chống nước, chống bụi bẩn

III Một số loại màn hình phổ biến hiện nay

1.LCD

- Đây là màn hình tinh thể lỏng, được cấu tạo bởi 4 lớp :

+ Bảo vệ bên ngoài

Hình 3.1

- Màn hình này nó được sử dụng ma trận động Tức là từ diungf để miêu tả các tiềm ảnh

và được sắp xếp và nó được sử dụng công nghệ TFT Và từ công nghệ này mà nó đượcchia làm hai loại :

* Loại 1: Twisted Nematic (TN) LCD.

-Các nhà sản xuất không thường sử dụng cái tên là TN LCD mà họ gọi là màn TFT LCD.TFT LCD nó có một vài yếu điểm hơn so vs màn hình khác Nó cho góc nhìn và độtương phản và màu sắc hẹp hơn so với màn hình IPS Tuy nhiên đây không phải mànhình xấu Cái màn hình này nó có ưu điểm là dể sản xuất, áp dụng trên smartphonethường thấy Được sử dụng theo phương thức xoắn các tế bào tinh thể trong màn hình lại.-Từ màn hình TN LCD mà các nhà sản xuất sony hay Samsung họ nghĩ ra một tinh thểlàm tăng chất lượng của loại màn hình này lên Đó là màn hình super LCD Đây là mộtbiến thể của LCD , nhưng cho khả năng tương phản tốt , màu ấm hơn so với trước Tuynhiên , màn hình náy tiêu thụ nhiều điện năng hơn so với Amoled Loại màn hình naychúng ta thương thấy các dòng One của HTC

* Loại 2: IPS ( In-Place Switching ) LCD

-Đây là loại màn hình được sử dụng rất phổ biến trên Smartphone hiện nay Màn hìnhđược cấu tạo từ tế bào xoắn tinh thể Tuy nhiên thì nó có tổ chức hơn so vs màn hình TNLCD Nó cho chất lượng hình ảnh tốt hơn IPS màn hình LCD là cao hơn bình thườnghiển thị TFT LCD với góc nhìn rộng hơn và tiêu thụ điện năng thấp hơn dẫn đến một tuổithọ pin được cải thiện nhiều

-IPS-LCD là tốn kém hơn bình thường màn hình TFT LCD và do đó chỉ được tìm thấytrên điện thoại thông minh cao hơn Độ phân giải cao (640 x 960 pixel) phiên bản của IPSLCD được sử dụng trong Apple iPhone 4 và được gọi là Retina Display vì chất lượnghình ảnh rực rỡ của nó

2.IPS

- Màn hình IPS được dùng trong các sản phẩm cao cấp của Samsung hay Sony, bởi vì nócho chất lượng hình ảnh hơn hẳn so với các sản phẩm khác Nó được cấu tạo từ cácphương pháp chất lượng cao

- LED (viết tắt của Light Emitting Diode, có nghĩa là đi ốt phát quang) là các điốt có khả

năng phát ra ánh sáng hay tia hồng ngoại, tử ngoại Cũng giống như điốt, LED được cấutạo từ một khối bán dẫn loại p ghép với một khối bán dẫn loại n

Hình 3.3.1-LED hoạt động giống như các loại điốt bán dẫn loại p-n Đó là sự chuyển động qua lạilẫn nhau của các lỗ trống (tích điện +) và các điện tử tự do (tích điện -) nhằm cân bằngđiện tích giữa 2 khối bán dẫn: khối p và khối n Quá trình này diễn ra liên tục và tạo ra 2trạng thái xen kẽ ở mỗi lớp: tích điện + (thừa lỗ trống, thiếu điện tử), tích điện - (thiếu lỗtrống, thừa điện tử), tất nhiên sự cân bằng điện tích có xảy ra nhưng chỉ trong 1 th.giancực ngắn

-Ứng dụng của LED hiện nay khá rộng rãi trong các thiết bị điện, điện tử như TV LED,đèn trang trí, đèn giao thông, dùng trong remote ở các đồ điện tử thông dụng (LED hồngngoại).

Hình 3.3.2 Công nghệ LED được sử dụng trong TV.

- Điểm mạnh của LED là gọn nhẹ, bền, tiết kiệm năng lượng

- Tuy nhiên LED đã xuất hiện 1 số điểm yếu như dễ bị hỏng do điện thế ngược (do tíchchất định hướng-điốt của nó), ưu điểm tiết kiệm năng lượng (ít phát nhiệt) dẫn đến điểmyếu của đèn giao thông sử dụng LED: ở những vùng có tuyết, do ít phát nhiệt nên các đèngiao thông ko đủ đốt nóng chảy tuyết bám trên đèn, làm tài xế ko thấy được đèn giaothông, gây bất tiện, có thể khiến tắc nghẽn giao thông

 Sự khác nhau giữa màn hình LED và LCD

Về độ chính xác màu

Với công nghệ đèn nền LED trắng (một màu) thì giữa LCD và LED không thấy sự khác biệt đáng kể Tuy nhiên, màn hình LED dùng đèn nền LED 3 màu RGB mới còn màn hình LCD sử dụng đèn huỳnh quang chiếu phía sau nên màu sắc trên màn hình LED trở nên rực rỡ và trung thực hơn Đây là điểm mạnh nhất của màn hình LED mà hiện giờ chưa hãng nào theo kịp được

 Về góc nhìn

Mặc dù LCD đã liên tục được cải thiện góc nhìn những năm gần đây, nhưng đây vẫn làmột điểm yếu lớn chủ yếu do bản chất vấn đề công nghệ LCD thế hệ cũ thường chỉ hiểnthị tốt ở 30 độ tính từ trung tâm, càng ra ngoài rìa độ tương phản càng giảm Màn LED đãkhắc phục nhược điểm này với góc nhìn lớn hơn nhiều, ngang bằng với công nghệPlasma

Tiêu thụ điện năng

Mức tiêu thụ điện năng của màn hình LED giảm 40% so với LCD thông thường Đây là yếu tố quan trọng khẳng định mặt ưu việt của LED

 Về giá thành

Tuy nhiên giá thành của màn hình LED vẫn cao hơn so với mặt bằng chung các màn hìnhLCD.

- OLED (Organic Light-Emitting Diode - Điốt phát quang hữu cơ) là công nghệ tân tiến

hơn LED với hiệu suất chiếu sáng cao hơn, tuổi thọ dài hơn

Hình 3.4 Hình ảnh minh họa công nghệ OLED

-Các tấm OLED đạt được độ mỏng ấn tượng (~1.7mm) và hầu như không tỏa nhiệt khi phát sáng nên OLED hiện là công nghệ đang thu hút nhiều nhà thiết kế thiết bị phát sáng, kiến trúc sư Màn hình OLED tạo ra ánh sáng khuyếch tán đồng bộ và hoạt động được trên những tấm vật liệu siêu mỏng

-Ứng dụng: OLED hiện đang được sử dụng làm màn hình điện thoại di động, 1 số ít model TV gần đây của Samsung, Sharp, Panasonic và gần đây là Zune HD của

Microsoft

5 AMOLED

-AMOLED (Active Matrix Organic Light-Emitting Diode - Điốt phát quang hữu cơ ma

trận động) là công nghệ màn hình tiên tiến nhất hiện nay

-Có thể hiểu, công nghệ AMOLED sử dụng các pixel OLED gắn trên một tấm film bándẫn mỏng (TFT) nhằm tạo nên một ma trận pixel, cho phép hiển thị tín hiệu dưới tácđộng của dòng electron với công dụng tạo nên một loạt các công tắc kiểm soát các pixel.-Về ưu điểm, có thể kể sơ lược các ưu điểm nổi bật của AMOLED so với các loại khác:+Hình ảnh có độ tương phản cao, gia tăng độ chi tiết & độ sâu của hình ảnh

+Thời gian đáp ứng nhanh, góc nhìn rộng

+Ít chịu ảnh hưởng từ môi trường ngoài, vẫn hiển thị hình ảnh tốt dưới ánh sáng trực tiếp.+Chịu tác dụng lực cơ học tốt hơn các loại công nghệ màn hình khác, tạo nên độ bền cao.-Ứng dụng: Samsung là công ty đầu tiên nghiên cứu và phát triển công nghệ Amoled trêncác sản phẩm của mình

Hình 3.5 Samsung Galaxy S sử dụng công nghệ màn hình Amoled

-Các sản phẩm của Samsung sử dụng công nghệ AMOLED đã hiển thị hình ảnh rất tốtnhư Omnia, Omnia II, Omnia HD Trong khi đó các nhà sản xuất điện thoại di động lớnkhác cũng đang thúc đẩy việc ứng dụng công nghệ AMOLED cho sản phẩm của mìnhnhư Nokia, Apple iPhone, v.v

-AMOLED rất hữu dụng trong lĩnh vực, với khả năng uốn cong nhờ tính chất dẻo của vậtliệu, độ bền cao, tiết kiệm điện gấp 2-3 lần sản phẩm TFT, LCD, ko phát nhiệt, ko thảikhí carbonic, các công nghệ này sẽ góp phần đáng kể vào việc giảm thiểu khí thải gâyhiệu ứng nhà kính, không gây ô nhiễm môi trường.Từ đó các nhà sản xuất tạo ra các biếnthể khác

6 SUPER AMOLED

- Super AMOLED là công nghệ hiển thị được nhắc đến khá nhiều trong thời gian gầnđây Tuy nhiên có thể các bạn chỉ quan tâm đến những trải nghiệm thực tế mà không biếthết các đặc tính quan trọng tạo nên sức mạnh hiển thị tuyệt đối của loại màn hình này

- Super AMOLED là từ viết tắt của cụm từ Super Active-Matrix Organic Light-EmittingDiode, đây là một công nghệ được phát triển từ AMOLED

- AMOLED được tạo thành bởi một lớp kính cảm ứng bên ngoài lớp hiển thị thì SuperAMOLED đã loại bỏ đi được một trong 2 thành phần đó, tức là nó tích hợp sẵn các phần

tử cảm ứng ngay trên màn hình hiển thị Chỉ một thay đổi nhỏ nhưng Super AMOLED đãtrở thành công nghệ hiển thị trên di động được đánh giá tốt nhất hiện nay

- Samsung đã cố gắng tối ưu hóa hiệu năng hoạt động của Super AMOLED Vì thế cho

dù AMOLED đã có rấ nhiều ưu điểm nhưng Super AMOLED còn mạnh hơn thế nữa: + Giảm 20% điện năng tiêu thụ

+ Phản xạ ít hơn 80% lượng ánh sáng mặt trời

+Góc nhìn gần như tuyệt đối

+ Sáng hơn 20%

+ Độ tương phản 100,000:1

- Trong khi thời lượng sử dụng đang là vấn đề được quan tâm hàng đầu đối vớismartphone, Super AMOLED đã khắc phục gần như hoàn toàn Còn về góc nhìn và độtương phản, Super AMOLED thậm chí còn vượt qua nhiều mẫu HD TV cao cấp trên thịtrường

-Super AMOLED có thể nói là màn hình hiển thị tốt nhất hiện nay dưới ánh sáng trựctiếp của mặt trời Điều này có thể hiểu như sau: Các màn hình thông thường do có mộtlớp kính bảo vệ, dù có là rất mỏng thì nó cũng là nguyên nhân gây ra hiện tượng chiếtxuất Ánh sáng chiếu vào, các tia màu sắc khác nhau sẽ tạo ra một góc chiết quang khácnhau gây khó khăn cho việc quan sát màn hình Hơn nữa, ở một góc nhìn nào đó, ánhsáng sẽ bị phản xã hoàn toàn làm cho góc nhìn nhỏ hơn rất nhiều

-Thực tế các thử nghiệm cho thấy rất rõ điều này Super AMOLED do được tích hợp cácphần tử cảm ứng lên màn hình hiển thị và đã không gặp phải bất cứ khó khăn nào tronghầu hết các điều kiện

Hình 3.6