Cấu tạo – nguyên tắc hoạt động một số loại màn hình LCD – Plasma – LED – Laser [P2]


Màn hình LCD:


Do hình ảnh được mã hoá và hiển thị dưới dạng bản đồ ma trận điểm ảnh, nên màn hình LCD cũng phải được cấu tạo từ các điểm ảnh. Mỗi điểm ảnh trên màn hình LCD sẽ hiển thị một điểm ảnh của khung hình. Trong mỗi điểm ảnh trên màn hình LCD, có ba điểm ảnh con (subpixel), mỗi điểm ảnh hiển thị một trong ba màu: đỏ, xanh lá, xanh lam. Để nắm được nguyên lý hoạt động của màn hình LCD, ta xét một số khái niệm sau:

• Ánh sáng phân cực: theo lý thuyết sóng ánh sáng của Huyghen, Fresnel và Maxwell, ánh sáng là một loại sóng điện từ truyền trong không gian theo thời gian. Phương dao động của sóng ánh sáng là phương dao động của từ trường và điện trường (vuông góc với nhau). Dọc theo phương truyền sóng, phương dao động của ánh sáng có thể lệch nhau một góc tuỳ ý. Xét tổng quát, ánh sáng bình thường có vô số phương dao động khác nhau. Ánh sáng phân cực là ánh sáng chỉ có một phương dao động duy nhất, gọi là phương phân cực.

• Kính lọc phân cực: là loại vật liệu chỉ cho ánh sáng phân cực đi qua. Lớp vật liệu phân cực có một phương đặc biệt gọi là quang trục phân cực. Ánh sáng có phương dao động trùng với quang trục phân cực sẽ truyền toàn bộ qua kính lọc phân cực. Ánh sáng có phương dao động vuông góc với quang trục phân cực sẽ bị chặn lại. Ánh sáng có phương dao động hợp với quang trục phân cực một góc 0<φ<90 sẽ truyền một phần qua kính lọc phân cực. Cường độ ánh sáng truyền qua kính lọc phân cực phụ thuộc vào góc hợp bởi phương phân cực của ánh sáng và quang trục phân cực của kính lọc phân cực.

• Tinh thể lòng: được phát hiện bởi một nhà thực vật người áo năm 1888. Khi nói đến khái niệm tinh thể, ta thường liên tưởng tới vật chất ở thể rắn và có một cấu trúc hình học trong không gian nhất định. Tuy nhiên với tinh thể lỏng thì khác. Tinh thể lỏng không có cấu trúc mạng tinh thể cố định như các vật rắn, mà các phân tử có thể chuyển động tự do trong một phạm vi hẹp như một chất lỏng. Các phân tử trong tinh thể lỏng liên kết với nhau theo từng nhóm và giữa các nhóm có sự liên kết và định hướng nhất định, làm cho cấu trúc của chúng có phần giống cấu trúc tinh thể. Vật liệu tinh thể lỏng có một tính chất đặc biệt là có thể làm thay đổi phương phân cực của ánh sáng truyền qua nó, tuỳ thuộc vào độ xoắn của các chùm phân tử. Độ xoắn này có thể điều chỉnh bằng cách thay đổi điện áp đặt vào hai đầu tinh thể lỏng.

Các lớp cấu tạo màn hình LCD

Quay trở lại cấu tạo màn hình tinh thể lỏng. Màn hình tinh thể lỏng được cấu tạo bởi các lớp xếp chồng lên nhau. Lớp dưới cùng là đèn nền, có tác dụng cung cấp ánh sáng nền (ánh sáng trắng). Đèn nền dùng trong các màn hình thông thường, có độ sáng dưới 1000cd/m2 thường là đèn huỳnh quang. Đối với các màn hình công cộng, đặt ngoài trời, cần độ sáng cao thì có thể sử dụng đèn nền xenon. Đèn nền xenon về mặt cấu tạo khá giống với đèn pha bi-xenon sử dụng trên các xe hơi cao cấp. Đèn xenon không sử dụng dây tóc nóng sáng như đèn Vonfram hay đèn halogen, mà sử dụng sự phát sáng bởi nguyên tử bị kích thích, theo định luật quang điện và mẫu nguyên tử Bo. Bên trong đèn xenon là hai bản điện cực, đặt trong khí trơ xenon trong một bình thuỷ tinh thạch anh. Khi đóng nguồn, cấp cho hai điện cực một điện áp rất lớn, cỡ 25 000V. Điện áp này vượt ngưỡng điện áp đánh thủng của xenon và gây ra hiện tượng phóng điện giữa hai điện cực. Tia lửa điện sẽ kích thích các nguyên tử xenon lên mức năng lượng cao, sau đó chúng sẽ tự động nhảy xuống mức năng lượng thấp và phát ra ánh sáng theo định luật bức xạ điện từ. Điện áp cung cấp cho đèn xenon phải rất lớn, thứ nhất để vượt qua ngưỡng điện áp đánh thủng để sinh ra tia lửa điện, thứ hai để kích thích các nguyên tử khí trơ lên mức năng lượng đủ cao để ánh sáng do chúng phát ra khi quay trở lại mức năng lượng thấp có bước sóng ngắn.
Lớp thứ hai là lớp kính lọc phân cực có quang trục phân cực dọc, kế đến là một lớp tinh thể lỏng được kẹp chặt giữa hai tấm thuỷ tinh mỏng, tiếp theo là lớp kính lọc phân cực có quang trục phân cực ngang. Mặt trong của hai tấm thuỷ tinh kẹp tinh thể lỏng có phủ một lớp các điện cực trong suốt. Ta xét nguyên lý hoạt động của màn hình LCD với một điểm ảnh con: ánh sáng đi ra từ đèn nền là ánh sáng trắng, có vô số phương phân cực. Sau khi truyền qua kính lọc phân cực thứ nhất, chỉ còn lại ánh sáng có phương phân cực dọc. Ánh sáng phân cực này tiếp tục truyền qua lớp tinh thể lỏng. Nếu giữa hai đầu lớp tinh thể lỏng không đựơc đặt một điện áp, các phân tử tinh thể lỏng sẽ ở trạng thái tự do, ánh sáng truyền qua sẽ không bị thay đổi phương phân cực. Ánh sáng có phương phân cực dọc truyền tới lớp kính lọc thứ hai có quang trục phân cực ngang sẽ bị chặn lại hoàn toàn. Lúc này, điểm ảnh ở trạng thái tắt.

Cấu tạo một điểm ảnh con

Nếu đặt một điện áp giữa hai đầu lớp tinh thể lỏng, các phân tử sẽ liên kết và xoắn lại với nhau. Ánh sáng truyền qua lớp tinh thể lỏng đựơc đặt điện áp sẽ bị thay đổi phương phân cực. Ánh sáng sau khi bị thay đổi phương phân cực bởi lớp tinh thể lỏng truyền đến kính lọc phân cực thứ hai và truyền qua được một phần. Lúc này, điểm ảnh được bật sáng. Cường độ sáng của điểm ảnh phụ thuộc vào lượng ánh sáng truyền qua kính lọc phân cực thứ hai. Lượng ánh sáng này lại phụ thuộc vào góc giữa phương phân cực và quang trục phân cực. Góc này lại phụ thuộc vào độ xoắn của các phân tử tinh thể lỏng. Độ xoắn của các phân tử tinh thể lỏng phụ thuộc vào điện áp đặt vào hai đầu tinh thể lỏng. Như vậy, có thể điều chỉnh cường độ sáng tại một 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 màu, cho ánh sáng ra màu đỏ, xanh lá và xanh lam.Với một điểm ảnh, tuỳ thuộc vào cường độ ánh sáng tương đối của ba điểm ảnh con, dựa vào nguyên tắc phối màu phát xạ, điểm ảnh sẽ có một màu nhất định. Khi muốn thay đổi màu sắc của một điểm ảnh, ta thay đổi cường độ sáng tỉ đối của ba điểm ảnh con so với nhau. Muốn thay đổi độ sáng 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 lỏng. Một nhược điểm của màn hình tinh thể lỏng, đó chính là tồn tại một khoảng thời gian để một điểm ảnh chuyển từ màu này sang màu khác (thời gian đáp ứng – response time). Nếu thời gian đáp ứng quá cao có thể gây nên hiện tượng bóng ma với một số cảnh có tốc độ thay đổi khung hình lớn. Khoảng 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 một khoảng thời gian mới có thể chuyển từ trạng thái xoắn ứng với điện áp cũ sang trạng thái xoắn ứng với điện áp mới. Thông qua việc tái tạo lại màu sắc của từng điểm ảnh , chúng ta có thể tái tạo lại toàn bộ hình ảnh.

member ThangMMM – HDVietNam.com

Phần 1 —-> nhấn chọn để xem

Phần 2 —> nhấn chọn để xem

Phần 3 —> nhấn chọn để xem

Advertisements

Trả lời

Mời bạn điền thông tin vào ô dưới đây hoặc kích vào một biểu tượng để đăng nhập:

WordPress.com Logo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản WordPress.com Đăng xuất / Thay đổi )

Twitter picture

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Twitter Đăng xuất / Thay đổi )

Facebook photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Facebook Đăng xuất / Thay đổi )

Google+ photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Google+ Đăng xuất / Thay đổi )

Connecting to %s

Up ↑

%d bloggers like this: