Cùng v!i bàn phắm và chu t, màn hình là m t thi:t b) không th5 thi:u ựư1c trong máy vi tắnh. Công ngh" ch: t o và ng d-ng c a màn hình rJt ựa d ng. Chương trình này ch ựK c p kỖ ự:n các lo i màn hình thông d-ng:
Ớ Màn hình tia âm c[c (CRTZ cathode ray tube),
Ớ Màn hình tinh th5 lVng (LCD Z liquid crystal display), Ớ Màn hình plasma (plasma display),
a) Các thông s1 cơ b n c a các lo;i màn hình Vùng hi3n thf hình nh (Viewable area):
Vùng hi5n th) trên màn hình mà ngưXi dùng có th5 nhìn thJy ựư1c.
đ phân gi i c a màn hình (Resolution):
đ phân gi i c a màn hình, tắnh b*ng sB lư1ng các ựi5m nh trên ựưXng ngang (row) và ựưXng dNc (column). Vắ d- màn hình hY tr1 các ự phân gi i 640x480, 1024x768, 1280x1024,Ầ
đi3m nh (Pixel): là ựi5m nh, ựi5m sáng hi5n th) màu trên màn hình.
Kho ng cách giha tâm các ựi3m nh (Dot pitch): kho ng cách này càng nhV màn hình có ự phân gi i càng cao, hình nh hi5n th) càng s/c nét. Vắ d-: 0 .31mm, 0.28mm, 0.27mm, 0.26mm, 0.25mm, Ầ
đ sâu c a màu (Colour Depth): sB lư1ng màu hi5n th) trên 1 ựi5m nh. Vắ d-: 16,8 tri"u màu, 65.000 màu,Ầ
Refresh Rate: tBc ự làm tươi hình nh hay gNi là t n sB quét c a màn hình, là sB l n "vI l i" hình nh trong 1 giây tU trên xuBng dư!i cho tJt c các ựi5m nh. ChJt phosphor gi; cho ự sáng ựi5m nh vUa ự ự5 m/t ngưXi không c m nh n ựư1c s[ thay ựOi này. Thông sB này rJt quan trNng, nó càng cao thì m/t ngưXi dùng không b) mVi. MYi lo i màn hình có th5 hY tr1 các t n sB quét khác nhau (50 Hz, 60 Hz, 72 Hz, 85 Hz, 90 Hz, 100 HzẦ).
Respect ratio: t sB gi;a chiKu r ng và chiKu cao c a màn hình giúp hình nh không b) kéo dãn khi ựư1c th5 hi"n q nh;ng khung hình khác nhau, thông thưXng t sB này là 4:3.
Power Consumption: công suJt tiêu th- ựi"n c a màn hình Ph n t? nhV nhJt c a m t nh hay m t thi:t b) hi5n th) nh gNi là ựi5m nh pixel (picture element). Khái ni"m này xuJt hi"n trong quá trình nghiên c u và phát tri5n màn hình Bng tia âm c[c. Kắch thư!c m t ựi5m nh trên màn hình CRT ph- thu c vào các tham sB
Ớ Kắch thư!c chùm tia ựi"n t?, Ớ Kắch thư!c h t photpho, Ớ ChiKu dày l!p photpho.
Kắch thư!c ngang và dNc v!i ựơn v) là m t ựi5m nh ựư1c gNi là kắch thư!c màn hình. Màn hình VGA cơ b n có kắch thư!c 640x480 ựi5m nh.
Đ phân gi i ựư1c ự)nh nghĩa là kắch thư!c chi ti:t nhV nhJt và ựo ựư1c c a m t thi:t b) hi5n th). M t tham sB ự5 ựo ự phân gi i là sB ựi5m nh trên m t ựơn v) chiKu dài (inch hay centimet), ựư1c gNi là m t ự ựi5m nh. M t ự ựi5m nh thưXng g2p ựư1c tắnh theo sB ựi5m nh trên m t inch, vi:t t/t là dpi (dot per inch). Ta c n tránh nh m lẠn gi;a kắch thư!c màn hình và ự phân gi i. Đ phân gi i ựư1c phân lo i như sau:
Ớ Phân gi i thJp (<50 dpi).
Chương II: Các b ph n cơ b n c a máy tắnh Ớ Phân gi i cao (71dpi Z 120dpi ). Ớ Phân gi i siêu cao (>l20 dpi)
Kắch thư!c ựi5m nh không còn là tham sB ựBi v!i lo i màn hình ma tr n ựi5m (dot matrix display) như màn hình LCD ngày nay. Đi5m nh a các màn hình này luôn là hình vuông và kắch thư!c màn hình thưXng là 640x480, 800x600, 1024x768, 1280x1024,Ầ. Kắch thư!c ựi5m nh c n ựư1c thi:t k: ự5 tỜ l" chiKu ngang và chiKu dNc c a màn hình là 4:3.
M t màu bJt kỳ có th5 bi5u diẶn qua ba màu cơ b n: ựV, xanh l-c, xanh nư!c bi5n tuỳ theo ự ự m nh t (gray scale). Đ sâu màu (color depth) là sB màu có th5 hi5n th) ựư1c cho m t ựi5m nh. Tuỳ theo sB bit ựư1c dùng ự5 hi5n th) màu ta phân lo i màn hình theo m u như sau:
Ớ Đen tr/ng 1 bit (2 màu), Ớ Màu CGA 4 bit (16 màu),
Ớ Màu gi (pseudo color) 8 bit (256 màu), Ớ Màu (high color) 16 bit,
Ớ Màu th t (true color) 24 bit
Ớ Màu siêu th t (highest color) 32 bit
TBc ự quét màn hình còn gNi là t n sB làm tươi (refresh rate) là m t tham sB quan trNng và ựòi hVi nhiKu vJn ựK khó gi i quy:t tU công ngh" màn hình cũng như công ngh" b ựiKu khi5n màn hình. Đ5 m/t thưXng phân bi"t ựư1c thay ựOi t[ nhiên trên màn hình, toàn b màn hình ắt nhJt ph i ựư1c th5 hi"n l i ắt nhJt 30 l n m t giây. ĐiKu này có nghĩa là màn hình c n có t n sB làm tươi tBi thi5u là 30Hz. T n sB làm tươi c a màn hình VGA n*m trong kho ng 30 ự:n 60Hz, thXi gian tTn t i m t nh nhV hơn 33 ms. T n sB này không cao l/m nhưng ựã là thách th c l!n cho màn hình, nhJt là các lo i ch m như LCD. M t ựi5m nh LCD c n tU 50 ự:n 250 ms ự5 thay ựOi tr ng thái
b) Màn hình tia âm ccc CRT
Chương II: Các b ph n cơ b n c a máy tắnh
đư1c phát minh bqi nhà v t lý ngưXi đ c Oarl Ferdinand Braun vào năm 1879. CJu t o cơ b n c a màn hình CRT như trong hình 2.18, bao gTm m t súng phóng ựi"n t?, m t h" thBng t o tU trưXng ự5 bi:n ựOi quỖ ự o electron, và m t màn huỳnh quang. Ịng phóng ựi"n t? d[a theo hi"u ng phát x nhi"t electron. Khi cung cJp năng lư1ng cho mẠu kim lo i dư!i d ng nhi"t, các electron sI ựư1c truyKn năng lư1ng ự5 b t ra khVi liên k:t m ng tinh th5 kim lo i. Các electron này sau khi b t ra ựư1c tăng tBc bqi m t ựi"n trưXng. Sau khi ựư1c tăng tBc bqi ựi"n trưXng, electron có quỖ ự o th|ng hư!ng vK phắa màn huỳnh quang. Trư!c khi ự p vào màn huỳnh quang, electron sI ph i bay qua m t vùng tU trưXng ựư1c t o bqi hai cu n dây, m t cu n t o tU trưXng ngang và m t cu n t o tU trưXng dNc. Tuỳ theo cưXng ự c a hai tU trưXng này, quỖ ự o c a electron trong tU trưXng sI b) l"ch ựi và ự p vào màn huỳnh quang t i m t ựi5m ựư1c ự)nh trư!c. To ự c a ựi5m này trên màn hình có th5 ựư1c ựiKu khi5n bqi vi"c ựiKu ch nh cưXng ự dòng ựi"n trong hai Bng dây, qua ựó ựiKu ch nh cưXng ự tU trưXng tác d-ng lên electron. Electron ự p vào màn huỳnh quang (thưXng là ZnS) sI khi:n ựi5m ựó phát sáng. đ5 t o ra ba màu cơ b n trong h" màu RGB, ngưXi ta s? d-ng ba súng phóng ựi"n t? riêng, mYi súng tương ng v!i m t màu
Hình 2.18. CJu t o màn hình CRT MÀN HÌNH TINH THS LTNG
Tinh th5 lVng ựư1c m t nhà th[c v t hNc ngưXi ÁO, Friedrich Reinitzer, phát hi"n vào cuBi th: kỜ 19. M t thXi gian ng/n sau, khái ni"m tinh th5 lVng ựư1c nhà v t lý hNc ngưXi Đ c Otto Lehmann nh/c ự:n l n ự u tiên.
TU năm 1971, màn hình tinh th5 lVng ựư1c ng d-ng trong nhiKu lĩnh v[c: TV, máy nh sB, màn hình máy tắnh .v.v. Ngày nay, màn hình tinh th5 lVng ự5 bàn hay màn hình máy tắnh xách tay ựư1c ch: t o tU hai nguyên t/c chắnh:
Ớ DSTN (dualZscan twisted nematic) Ớ TFT (thin film transistor)
Tinh th5 lVng LCD (liquid crystal display) là chJt lVng h;u cơ mà phân t? c a nó có kh năng phân c[c ánh sáng dẠn ự:n thay ựOi cưXng ự sáng. TrưXng tĩnh ựi"n ựư1c dùng ự5 ựiKu khi5n hư!ng phân t? tinh th5 lVng.
Do hình nh ựư1c mã hoá và hi5n th) dư!i d ng b n ựT ma tr n ựi5m nh, nên màn hình LCD cũng ph i ựư1c cJu t o tU các ựi5m nh. MYi ựi5m nh trên màn hình LCD sI hi5n th) m t ựi5m nh c a khung hình. Trong mYi ựi5m nh trên màn hình LCD, có ba ựi5m nh con (subpixel), mYi ựi5m nh hi5n th) m t trong ba màu: ựV, xanh lá, xanh lam. đ5 n/m ựư1c nguyên lý ho t ự ng c a màn hình LCD, ta xét m t sB khái ni"m sau:
Ớ Ánh sáng phân ccc: theo lý thuy:t sóng ánh sáng c a Huyghen, Fresnel và Maxwell, ánh sáng là m t lo i sóng ựi"n tU truyKn trong không gian theo thXi gian. Phương dao ự ng c a sóng ánh sáng là phương dao ự ng c a tU trưXng và ựi"n trưXng (vuông góc v!i nhau). DNc theo phương truyKn sóng, phương dao ự ng c a ánh sáng có th5 l"ch nhau m t góc tuỳ ý. Xét tOng quát, ánh sáng bình thưXng có vô sB phương dao ự ng khác nhau. Ánh sáng phân c[c là ánh sáng ch có m t phương dao ự ng duy nhJt, gNi là phương phân c[c.
Ớ Kắnh lkc phân ccc: là lo i v t li"u ch cho ánh sáng phân c[c ựi qua. L!p v t li"u phân c[c có m t phương ự2c bi"t gNi là quang tr-c phân c[c. Ánh sáng có phương dao ự ng trùng v!i quang tr-c phân c[c sI truyKn toàn b qua kắnh lNc phân c[c. Ánh sáng có phương dao ự ng vuông góc v!i quang tr-c phân c[c sI b) ch2n l i. Ánh sáng có phương dao ự ng h1p v!i quang tr-c phân c[c m t góc 0<φ<90 sI truyKn m t ph n qua kắnh lNc phân c[c. CưXng ự ánh sáng truyKn qua kắnh lNc phân c[c ph- thu c vào góc h1p bqi phương phân c[c c a ánh sáng và quang tr-c phân c[c c a kắnh lNc phân c[c.
Ớ Tinh th3 l:ng: tinh th5 lVng không có cJu trúc m ng tinh th5 cB ự)nh như các v t r/n, mà các phân t? có th5 chuy5n ự ng t[ do trong m t ph m vi hỚp như m t chJt lVng. Các phân t? trong tinh th5 lVng liên k:t v!i nhau theo tUng nhóm và gi;a các nhóm có s[ liên k:t và ự)nh hư!ng nhJt ự)nh, làm cho cJu trúc c a chúng có ph n giBng cJu trúc tinh th5. V t li"u tinh th5 lVng có m t tắnh chJt ự2c bi"t là có th5 làm thay ựOi phương phân c[c c a ánh sáng truyKn qua nó, tuỳ thu c vào ự xo/n c a các chùm phân t?. đ xo/n này có th5 ựiKu ch nh b*ng cách thay ựOi ựi"n áp ự2t vào hai ự u tinh th5 lVng
Màn hình tinh th5 lVng ựư1c cJu t o bqi các l!p x:p chTng lên nhau như trong hình 2.19. L!p dư!i cùng (l!p 6) là ựèn nKn, có tác d-ng cung cJp ánh sáng nKn (ánh sáng tr/ng). đèn nKn dùng trong các màn hình thông thưXng, có ự sáng dư!i 1000cd/m2 thưXng là ựèn huỳnh quang. đBi v!i các màn hình công c ng, ự2t ngoài trXi, c n ự sáng cao thì có th5 s? d-ng ựèn nKn xenon. đèn nKn xenon vK m2t cJu t o khá giBng v!i ựèn pha biZxenon s? d-ng trên các xe hơi cao cJp. đèn xenon không s? d-ng dây tóc nóng sáng như ựèn Vonfram hay ựèn halogen, mà s? d-ng s[ phát sáng bqi nguyên t? b) kắch thắch, theo ự)nh lu t quang ựi"n và mẠu nguyên t? Bo. Bên trong ựèn xenon là hai b n ựi"n c[c, ự2t trong khắ trơ xenon trong m t bình thuỜ tinh th ch anh. Khi ựóng nguTn, cJp cho hai ựi"n c[c m t ựi"n áp rJt l!n, c6 25 000V. đi"n áp này
Chương II: Các b ph n cơ b n c a máy tắnh
vư1t ngư6ng ựi"n áp ựánh th ng c a xenon và gây ra hi"n tư1ng phóng ựi"n gi;a hai ựi"n c[c. Tia l?a ựi"n sI kắch thắch các nguyên t? xenon lên m c năng lư1ng cao, sau ựó chúng sI t[ ự ng nh y xuBng m c năng lư1ng thJp và phát ra ánh sáng theo ự)nh lu t b c x ựi"n tU. đi"n áp cung cJp cho ựèn xenon ph i rJt l!n, th nhJt ự5 vư1t qua ngư6ng ựi"n áp ựánh th ng ự5 sinh ra tia l?a ựi"n, th hai ự5 kắch thắch các nguyên t? khắ trơ lên m c năng lư1ng ự cao ự5 ánh sáng do chúng phát ra khi quay trq l i m c năng lư1ng thJp có bư!c sóng ng/n.
Hình 2.19. Các l!p cJu t o màn hình LCD
L!p th hai (l!p 5) là l!p kắnh lNc phân c[c có quang tr-c phân c[c ngang, k: ự:n là m t l!p tinh th5 lVng (l!p 3)ựư1c kỚp ch2t gi;a hai tJm thuỜ tinh mVng (l!p 4 và 2), ti:p theo là l!p kắnh lNc phân c[c có quang tr-c phân c[c dNc (l!p 1). M2t trong c a hai tJm thuỜ tinh kỚp tinh th5 lVng có ph m t l!p các ựi"n c[c trong suBt. Ta xét nguyên lý ho t ự ng c a màn hình LCD v!i m t ựi5m nh con: ánh sáng ựi ra tU ựèn nKn là ánh sáng tr/ng, có vô sB phương phân c[c. Sau khi truyKn qua kắnh lNc phân c[c th nhJt, ch còn l i ánh sáng có phương phân c[c ngang. Ánh sáng phân c[c này ti:p t-c truyKn qua l!p tinh th5 lVng. N:u gi;a hai ự u l!p tinh th5 lVng không ự[ơc ự2t m t ựi"n áp, các phân t? tinh th5 lVng
Chương II: Các b ph n cơ b n c a máy tắnh
sI q tr ng thái t[ do, ánh sáng truyKn qua sI không b) thay ựOi phương phân c[c. Ánh sáng có phương phân c[c ngang truyKn t!i l!p kắnh lNc th hai có quang tr-c phân c[c dNc sI b) ch2n l i hoàn toàn. Lúc này, ựi5m nh q tr ng thái t/t.
N:u ự2t m t ựi"n áp gi;a hai ự u l!p tinh th5 lVng, các phân t? sI liên k:t và xo/n l i v!i nhau. Ánh sáng truyKn qua l!p tinh th5 lVng ự[ơc ự2t ựi"n áp sI b) thay ựOi phương phân c[c. Ánh sáng sau khi b) thay ựOi phương phân c[c bqi l!p tinh th5 lVng truyKn ự:n kắnh lNc phân c[c th hai và truyKn qua ựư1c m t ph n. Lúc này, ựi5m nh ựư1c b t sáng. CưXng ự sáng c a ựi5m nh ph- thu c vào lư1ng ánh sáng truyKn qua kắnh lNc phân c[c th hai. Lư1ng ánh sáng này l i ph- thu c vào góc gi;a phương phân c[c và quang tr-c phân c[c. Góc này l i ph- thu c vào ự xo/n c a các phân t? tinh th5 lVng. đ xo/n c a các phân t? tinh th5 lVng ph- thu c vào ựi"n áp ự2t vào hai ự u tinh th5 lVng.
Như v y, có th5 ựiKu ch nh cưXng ự sáng t i m t ựi5m nh b*ng cách ựiKu ch nh ựi"n áp ự2t vào hai ự u l!p tinh th5 lVng. Trư!c mYi ựi5m nh con có m t kắnh lNc màu, cho ánh sáng ra màu ựV, xanh lá và xanh lam.V!i m t ựi5m nh, tuỳ thu c vào cưXng ự ánh sáng tương ựBi c a ba ựi5m nh con, d[a vào nguyên t/c phBi màu phát x , ựi5m nh sI có m t màu nhJt ự)nh. Khi muBn thay ựOi màu s/c c a m t ựi5m nh, ta thay ựOi cưXng ự sáng t ựBi c a ba ựi5m nh con so v!i nhau. MuBn thay ựOi ự sáng t ựBi này, ph i thay ựOi ự sáng c a tUng ựi5m nh con, b*ng cách thay ựOi ựi"n áp ự2t lên hai ự u l!p tinh th5 lVng.
M t như1c ựi5m c a màn hình tinh th5 lVng, ựó chắnh là tTn t i m t kho ng thXi gian ự5 m t ựi5m nh chuy5n tU màu này sang màu khác (thXi gian ựáp ng Ờ response time). N:u thXi gian ựáp ng quá cao có th5 gây nên hi"n tư1ng bóng ma v!i m t sB c nh có tBc ự thay ựOi khung hình l!n. Kho ng thXi gian này sinh ra do sau khi ựi"n áp ự2t lên hai ự u l!p tinh th5 lVng ự[oc thay ựOi, tinh th5 lVng ph i mJt m t kho ng thXi gian m!i có th5 chuy5n tU tr ng thái xo/n ng v!i ựi"n áp cũ sang tr ng thái xo/n ng v!i ựi"n áp m!i. Thông qua vi"c tái t o l i màu s/c c a tUng ựi5m nh , chúng ta có th5 tái t o l i toàn b hình nh.
MÀN HÌNH TFT
Màn hình LCD màu hay còn gNi là màn hình ma tr n chJm (dot matrix display) có ựi"n c[c và b lNc màu riêng cho tUng ựi5m tinh th5 lVng. MYi ựi5m nh sI bao gTm ba ựi5m màu riêng bi"t. Màn hình ma tr n ch ự ng (active matrix display) tBi ưu hoá quá trình ự)nh ự)a ch và n p tUng ựi5m nh. Màn hình ma tr n ch ự ng dùng m t transistor màng mVng TFT (thinZfilm transistor) làm công t/c chuy5n m ch cho tUng ựi5m màu. Transistor ựóng m ch rJt nhanh (trong vài micrô giây), t- ựi"n m/c song song v!i nó sI gi; tr ng thái dòng m ch lâu hơn trong khi transistor c a các dòng khác ti:p t-c ựóng m ch. Màn hình TFT ựư1c s n xuJt theo công ngh" vi ựi"n t? và ch a vi m ch ựiKu khi5n ngay trên màn hình.
MÀN HÌNH PLASMA
Nguyên t/c màn hình plasma giBng nguyên t/c ựèn Neon. Màn hình plasma thưXng có màu ự2c trưng là xanh hay vàng ựV. Màn hình plasma gTm nhiKu ô khắ trơ ựư1c hàn kắn tương ng v!i các ựi5m nh. MYi Ô khắ trơ có hai ựi"n c[c. Khi hi"u ựi"n th: vư1t