by 1. CRT và những nhược điểm
Làm cho hình ảnh chữ viết nhanh chóng hiện lên để mắt cảm nhận được (hiển thị) là một yêu cầu quan trọng của công nghệ thông tin.
Phổ biến truớc đây là cách dùng ống tia điện tử CRT (Cathode Ray Tube). Bên trong ống chân không (Tube) có một nguồn phát ra điện tử, điện tử được tăng tốc đế tạo ra chùm tia điện tử (Cathode Ray), (hình 1) Chùm tia này chiếu vào màn huỳnh quang, chỗ chiếu vào trở thành một điểm sáng, trong tạo ảnh nguời ta gọi đó là một điểm ảnh hay đúng hơn là một phần tử ảnh pixel (picture element), ở CRT phần tử ảnh sáng nhiều hay ít là tùy thuộc tia điện tử đến mạnh hay yếu, có màu sắc gì là tuy thuộc chất liệu của màn huỳnh quang, nơi tia điện tử chiếu vào.
Hình 1. CRT
A Nguồn phát điện tửB: Ống thủy tinh hút chân không
C: Điện thế tăng tốc
E: chùm tia điện tử
F: màn huỳnh quang
Bằng cách quét tia điện tử theo hàng theo cột với tốc độ sao cho trên màn hình CRT hiện lên được 24 hình/giây, do hiện tượng lưu ảnh ở võng mạc, ta nhìn thấy được hình ảnh liên tục. Nhược điểm quan trọng của CRT là muốn cho tia điện tử quét ngang dọc được cả màn hình để tạo ảnh, nguồn phát điện tử phải cách màn hình một khoảng cỡ bằng bề ngang hoặc bề dọc của màn hình. Điều này làm cho CRT cồng kềnh, chiếm thể tích, không thể nào phẳng được.
Đó là chưa kể nhiều bất tiện khác như phải có nguồn cao thế, phải hút chân không, nguồn phát điện tử nóng v.v...
Để làm màn hình phẳng phải tạo được các phần tử ảnh trên màn hình và điều khiển được độ sáng tối của các phần tử ảnh này nhờ các đường dây dẫn nằm song song với mặt của màn hình. Để thấy cụ thể hơn ta xét chi tiết hai loại màn hình phẳng LCD và OLED.
2. Màn hình LCD. Cấu tạo phần tử ảnh ở LCD
Ở màn hình LCD mỗi phần tử ảnh được làm từ tinh thể lỏng (Liquid Crystal) và hiển thị (Display) theo cách tác dụng điện trường.
Tinh thể lỏng ở đây là loại nematic xoắn có các phân tử hình que, nếu để tự nhiên thi các que này nằm theo từng lớp song song, từ lớp này sang lớp kia hướng của các que hơi lệch nhau kiểu như bị xoắn.
Mỗi phần tử ảnh có cấu tạo như một cột tinh thể lỏng (xem hình 2,3 và 4) nằm giữa hai tấm kính phân cực. Gọi là kinh phân cực vi ở mặt kính tiếp xúc với tinh thể lỏng có dán lá polyme với rất nhiều vết xước song song trên bề mặt, các vết xước này định huớng cho các phân tử hình que tiếp xúc với chúng nằm theo phương song song với vết xước. Người ta bố trí cho vết xước ở hai tấm kính vuông góc với nhau nên ở cột tinh thể lỏng các phân tử hình que tự sắp xếp quay dần, từ đầu này cột sang đầu kia cột, phương của các que quay đúng 90° (hình 2).
Bên ngoài hai tấm kính phân cực người ta đặt hai tấm phim phân cực sao cho phương phân cực song song với các vết xước. Chiếu chùm ánh sáng không phân cực vào phần tử ảnh có cấu trúc như trên, khi qua tấm phim phân cực, chùm ánh sáng trở thành phân cực thẳng, qua tấm kính phân cực mặt phân cực quay dần theo các phân tử hình que, khi đến tấm kính phân cực thứ hai, mặt phân cực quay được 90° nên lọt qua phim phân cực rất dễ dàng (hình 2). Nếu tác dụng hiệu thế lên hai điện cực ở hai đầu cột tinh thể lỏng (hình 2 và hình 3) điện trường sinh ra sẽ làm cho các phân tử hình que của tinh thể lỏng quay song song theo phương điện trường, ánh sáng phân cực bị chặn lại, không lọt qua được (hình 3). Vậy là có thể điều khiển được độ sáng tới của phần tử ảnh ở màn hình LCD: tác dụng hiệu điện thế lên hai cực: phần tử ảnh tối; không tác dụng hiệu điện thế: phần tử ảnh sáng.
Hình 4 cho thấy chi tiết của cách dùng tinh thể lỏng để hiển thị theo kiểu 7 thanh với ánh sáng chiếu từ sau ra truớc (phản xạ).
Hình 4. LCD
* Điếu khiển ma trận các phần tử ảnh.Ở màn hình phẳng, loại đơn giản cũng có đến hàng trăm ngàn đến hàng triệu phần tử ảnh. Vậy điều khiển độ sáng tối của các phần tử ảnh như thế nào để có được hình ảnh hiện lên, ít nhất là 24 hình/giây để không bị giựt?
Không phải là cứ mỗi phần tử ảnh là có hai dây dẫn riêng nối hai điện cực. Người ta xếp các phần tử ảnh theo hàng. theo cột rất trật tự, tạo ra một ma trận (matrix) các phần tử ảnh. Dọc theo mỗi hàng cũng như dọc theo mỗi cột có một đường dẫn chung làm bằng vật liệu ITO
(indium tin oxide) là vật liệu trong suốt dẫn điện (hình 5).
Hình 5. Điều khiển các phần tử ảnh sáng tối bằng cách phát xung theo hàng và theo cột
Nếu phát một xung điện cho chạy theo đường dẫn dọc theo một hàng hay một cột, xung điện sẽ lần lượt chạy lướt qua các phần tử ảnh. Người ta đã tính toán độ lớn của xung điện sao cho hai xung điện (một chạy theo hàng, một chạy theo cột) đến phần tử ảnh cùng một lúc, điện trường sinh ra mới đủ sức làm cho các phân tử hình que của tinh thể lỏng quay theo tức là làm cho phần tử ảnh bị tối.
Thí dụ màn hình LCD của máy tính cá nhân laptop có các phần tử ảnh xếp thành 1024 cột và 768 hàng, nếu là màn hình màu thì mỗi phần tử ảnh gồm 3 phần tử con ứng với ba màu đỏ, lục, lam (RGB) nghĩa là tất cả có 1024 x 768 x 3 = 2.359.296 phần tử ảnh cần điều khiển. Có tất cả 768 x 3 đường dẫn (bằng vật liệu ITO) dọc theo hàng và 1024 x 3 đường dẫn theo cột.
Việc điều khiển độ sáng, tối ở các phần tử ảnh (phần tử con) thực chất là điều khiển việc phát các xung điện vào các đường dẫn chạy dọc theo các phần tử ảnh (theo hàng và theo cột). Các phần tử ảnh ở đây thụ động làm việc: chưa đủ điện thế - sáng, đủ điện thế: tắt. Người ta gọi ma trận các phần tử ảnh này là thụ động (passive matrix), viết tắt là PM. Cải tiến cách điều khiển người ta lắp thêm tranzito trường cho từng phần tử ảnh để điều khiển và gọi ma trận các phần tử ảnh này là ma trận tích cực AM (active matrix) có thể tìm hiểu kỹ hơn trong bài viết về màn hình OLED, tức AMOLED tại đây.
Tác giả: Nguyễn Xuân Chánh
0 comments: