Tivi màn hình LCD là gì? Công nghệ màn hình LCD (P4) | Vietgadget

12/06/2011

Tivi màn hình LCD là gì? Công nghệ màn hình LCD (P4)


Màn hình LCD (viết tắt của Liquid Crystal Display) hay còn gọi là "màn hình tinh thể lỏng" với giá mềm hơn màn hình LED đang là lựa chọn của nhiều người vì nó phù hợp túi tiền, và kiểu dáng sẽ đỡ cồng kềnh hơn Plasma. Trong bài viết này mình sẽ nói sâu hơn về loại màn hình này.

LCD là gì?

Màn hình tinh thể lỏng (liquid crystal display, LCD) là loại thiết bị hiển thị cấu tạo bởi các tế bào (các điểm ảnh) chứa tinh thể lỏng có khả năng thay đổi tính phân cực của ánh sáng và do đó thay đổi cường độ ánh sáng truyền qua khi kết hợp với các kính lọc phân cực. Chúng có ưu điểm là phẳng, cho hình ảnh sáng, chân thật và tiết kiệm năng lượng.

Lịch sử, hoạt động của LCD.

Được sản xuất từ năm 1970, LCD là một loại vật chất phản xạ ánh sáng khi điện thế thay đổi. Nó hoạt động dựa trên nguyên tắc ánh sáng nền (Back Light). Nó bao gồm một lớp chất lỏng nằm giữa 2 lớp kiếng phân cực ánh sáng. Bình thường, khi không có điện áp, các tinh thể này được xếp thẳng hàng giữa hai lớp cho phép ánh sáng truyền qua theo hình xoắn ốc. Hai bộ lọc phân cực, 2 bộ lọc màu và 2 bộ cân chỉnh sẽ xác định cường độ ánh sáng đi qua và màu nào được tạo ra trên một pixel. Khi có điện áp cấp vào, lớp canh chỉnh sẽ tạo một vùng điện tích, canh chỉnh lại các tinh thể lỏng đó. Nó không cho phép ánh sáng đi qua để hiện thị lên hình ảnh tại vị trí điểm ảnh đó. Các điểm ảnh trong màn hình LCD là một transistor cực nhỏ ở 1 trong 2 chế độ: cho phép ánh sáng đi qua hoặc không. Điểm ảnh bao gồm 3 yếu tố màu: đỏ, xanh lá, xanh dương. Các màn hình LCD trước đây thường tiêu thụ điện năng nhiều, độ tương phản thấp cho đến khi các nhà khoa học người Anh tìm ra "Biphenyl" - vật liệu chính của tinh thể lỏng, thì LCD mới thực sự phổ biến.

 Cấu tạo của LCD 

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. 


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.

Có hai kiểu cấu tạo màn hình tinh thể lỏng chính, khác nhau ở thiết kế nguồn sáng.
Kiểu thứ nhất: ánh sáng được phát ra từ một đèn nền, có vô số phương phân cực như các ánh sáng tự nhiên. Ánh sáng này được cho lọt qua lớp kính lọc phân cực thứ nhất, trở thành ánh sáng phân cực phẳng chỉ có phương thẳng đứng. Ánh sáng phân cực phẳng này được tiếp tục cho truyền qua tấm thủy tinh và lớp điện cực trong suốt để đến lớp tinh thể lỏng. Sau đó, chúng tiếp tục đi tới kính lọc phân cực thứ hai; có phương phân cực vuông góc với kính lọc thứ nhất, rồi đi tới mắt người quan sát. Kiểu màn hình này thường áp dụng cho màn hình màu ở máy tính hay TV. Để tạo ra màu sắc, lớp ngoài cùng, trước khi ánh sáng đi ra đến mắt người, có kính lọc màu.

Kiểu thứ hai: chúng sử dụng ánh sáng tự nhiên đi vào từ mặt trên và có gương phản xạ nằm sau, dội ánh sáng này lại cho người xem. Đây là cấu tạo thường gặp ở các loại màn hình tinh thể lỏng đen trắng trong các thiết bị bỏ túi. Do không cần nguồn sáng nên chúng tiết kiệm năng lượng.

Các loại màn hình LCD

LCD ma trận thụ động (dual scan twisted nematic, DSTN LCD) có đặc điểm là đáp ứng tín hiệu khá chậm (300ms) và dễ xuất hiện các điểm sáng xung quanh điểm bị kích hoạt khiến cho hình có thể bị nhòe. Các công nghệ được Toshiba và Sharp đưa ra là HPD (hybrid passive display), cuối năm 1990, bằng cách thay đổi công thức vật liệu tinh thể lỏng để rút ngắn thời gian chuyển đổi trạng thái của phân tử, cho phép màn hình đạt thời gian đáp ứng 150ms và độ tương phản 50:1. Sharp và Hitachi cũng đi theo một hướng khác, cải tiến giải thuật phân tích tín hiệu đầu vào nhằm khắc phục các hạn chế của DSTN LCD, tuy nhiên hướng này về cơ bản chưa đạt được kết quả đáng chú ý.

LCD ma trận chủ động: thay thế lưới điện cực điều khiển bằng loại ma trận transistor phiến mỏng (thin film transistor, TFT LCD) có thời gian đáp ứng nhanh và chất lượng hình ảnh vượt xa DSTN LCD. Các điểm ảnh được điều khiển độc lập bởi một transistor và được đánh dấu địa chỉ phân biệt, khiến trạng thái của từng điểm ảnh có thể điều khiển độc lập, đồng thời và tránh được bóng ma thường gặp ở DSTN LCD.

Một số kinh nghiệm khi chọn mua và sử dụng màn hình LCD 

Điều đáng quan tâm nhất khi mua một màn hình LCD chính là màu sắc hiển thị của màn hình. Màu sắc càng rõ nét, tự nhiên thì chất lượng hình ảnh càng được thể hiện đẹp hơn. Để thử màu sắc, bạn có thể bật hình ảnh trái cây, từ đó xem màu sắc hiển thị có tự nhiên và hài hòa ở các gam màu hay không? Hoặc bạn có thể chuyển sang hình ảnh thiên nhiên, con người để xem xét các tông màu xám, trắng và đen hiển thị có sắc nét hay không.

Ở cách test hiển thị văn bản, bạn điều chỉnh văn bản ở size nhỏ từ 7 đến 8 pixel và xem các công cụ trên thanh Toolbar hiển thị có rõ nét hay bị mờ không. Sau đó bạn chuyển văn bản ở chữ trắng trên nền đen và chữ đen trên nền trắng để có thể đánh giá một cách chính xác các chế độ màu sắc hiển thị, độ nét của văn bản.

Ngoài màu sắc hiển thị, bạn cũng cần dựa vào các thông số kỹ thuật để đánh giá chất lượng của một màn hình LCD. Thông số kỹ thuật bao gồm khung hình, độ phân giải, độ sáng, kích thước điểm ảnh, độ tương phản, thời gian đáp ứng, góc nhìn và ngõ vào của màn hình LCD.

Khung hình chính là kích thước hiển thị của màn hình. Màn hình LCD có nhiều khung hình cho bạn chọn lựa tùy theo nhu cầu sử dụng của cá nhân từ 15” trở lên hơn. Độ phân giải của màn hình cũng là một yếu tố quan trọng để đánh giá mức độ hiển thị của hình ảnh. Một màn hình có độ phân giải càng cao thì hình ảnh hiển thị càng sắc nét.

Tuy nhiên, nếu ở độ phân giải cao hình ảnh hiển thị sẽ càng bé đi, điều này sẽ làm đôi mắt bạn phải làm việc nhiều hơn. Do vậy, bạn nên chọn những màn hình có độ phân giải cao, sau đó dùng hệ điều hành điều chỉnh lại ở độ phân giải mà bạn ưng ý, vì nếu bạn lựa chọn màn hình có độ phân giải thấp thì bạn không thể điều chỉnh ở một độ phân giải cao hơn trong hệ điều hành.

Tiếp theo là độ sáng của màn hình. Độ sáng hay còn gọi là Brightness, giá trị Brightness càng cao thì độ sáng càng tốt. Đơn vị của độ sáng là cd/m2. 1 cd/m2 được tính gần như tương đương với độ sáng của một ngọn nến. Ngược lại, kích thước điểm ảnh chính của màn hình lại là Dot Pitch hay còn được biết đến với thuật ngữ Pixel Pitch. Kích thước điểm ảnh sẽ quyết định độ phân giải của màn hình, kích thước này càng bé thì ảnh hiển thị sẽ càng rõ và sắc sảo. Thông thường một màn hình LCD có Dot Pitch khoảng 0.285mm sẽ cho một hình ảnh hiện thị rõ nét.

Một thông số nữa của màn hình LCD chính là độ tương phản. Độ tương phản thể hiện độ sáng của mỗi điểm ảnh. Ở độ tương phản 1000:1 hay 3000:1 chính là giá trị điểm ảnh sáng gấp 1000 lần hay 3000 lần chính bản thân nó khi ở độ sáng tối nhất, do vậy bạn cần chọn độ tương phản có giá trị cao. Tuy nhiên, nó cũng còn phụ thuộc vào ánh sáng của môi trường, một đặc điểm mà bạn có thể dễ dàng nhận thấy khi để ở ngoài ánh sáng mặt trời, bạn sẽ gần như không nhìn thấy hình ảnh hiển thị.

Thời gian hiển thị, hay còn gọi là thời gian phản hồi cũng quan trọng không kém. Mức thời gian này càng thấp thì hình ảnh được chuyển đổi càng nhanh, ngược lại nếu với thời gian quá cao bạn sẽ có thể quan sát được sự thay đổi của điểm ảnh, và điều này khiến bạn cảm thấy khó chịu như có “bóng ma” khi điểm ảnh thay đổi chậm. Tuy nhiên, với công nghệ hiện đại, các nhà cung cấp đều quảng bá thiết bị họ có thời gian phản hồi từ 2ms, 5ms đến 8ms, điều này giúp cho hình ảnh được chuyển đổi một cách nhanh chóng, hiệu quả.

Tiếp theo, bạn cũng cần quan tâm đến góc nhìn của màn hình, đây chính là khả năng hiển thị hình ảnh ở các góc nhìn khác nhau. Đa số các màn hình LCD đều có góc nhìn 160/160 độ ở chiều ngang và chiều dọc, tuy nhiên nếu ở các góc nhìn khác mà hình ảnh ít thay đổi hoặc gần như không biến chuyển thì cũng chấp nhận được.

Thông số cuối cùng bạn cần quan tâm là ngõ vào màn hình. Hầu hết các màn hình LCD đều có cổng D-SUB và DVI. DIV là thuật ngữ viết tắt của từ Digital Video Interface. DVI là cổng truyền tín hiệu số (digital) trực tiếp từ máy tính đến màn hình LCD mà không cần phải chuyển về tín hiệu Analog như cổng D-SUB (VGA). Cổng DVI cho hình ảnh hiển thị mượt mà hơn, tín hiệu truyền từ máy tính đến màn hình nhanh hơn so với cổng D-SUB. Tuy nhiên, nếu card đồ họa máy tính của bạn không đáp ứng chuẩn DVI thì bạn cũng có thể chuyển đổi cổng DVI sang D-SUB thông qua đầu đổi DVI to VGA adapter. Ngoài ra, các màn hình LCD cao cấp còn trang bị thêm cổng HDMI cho bạn xem phim ở chuẩn HD và Full HD.

LCD màn hình gương?

Các màn hình LCD được trang bị gương để che chắn bề mặt của màn hình, ngoài ra nó còn giúp bạn dễ dàng vệ sinh chùi rửa mà không làm hư hại đến độ bền hay màu sắc hiển thị. Màn hình gương có thể được sản xuất từ các loại kính, hoặc cao cấp hơn là làm từ Sapphire. Màn hình gương được làm từ Sapphire có thể chịu được áp lực cao với độ rắn lên đến 9H, một độ rắn mà theo các nhà vật lý học thì chỉ đứng sau độ rắn của kim cương. Như vậy lựa chọn các màn hình LCD có gương cũng là một yếu tố quan trọng không kém.

Mục đích sử dụng là gì?

- Nếu bạn sử dụng màn hình LCD vào công việc giải trí, học tập và xem phim, bạn nên chọn màn hình LCD ở chế độ Wide. Vì ở chế độ này, tầm nhìn của bạn có thể được mở rộng trong phạm vi các cửa sổ làm việc, điều này giúp bạn quan sát được toàn diện các văn bản, hình ảnh.

Với một màn hình ngang, bạn có thể thưởng thức các bộ phim chuẩn Full HD cho cổng HDMI mà hình ảnh được hiển thị thật sắc nét và chi tiết đến từng hạt bụi. Ngoài ra, bạn cũng có thể lựa chọn các màn hình LCD gắn thêm loa ngoài cho âm thanh thêm sống động, cũng như có thể lựa chọn các màn hình hỗ trợ xem TV để có thể xem các kênh truyền hình đang phát sóng.

- Nếu như bạn là một game thủ, thì lựa chọn của bạn chắc hẳn phải là màn hình LCD vuông. Vì với màn hình ở chế độ Wide, bạn sẽ khó hiển thị ở chế độ phân giải của hầu hết các game là 1024 x 768. Khi lựa chọn ở chế độ phân giải này, các màn hình LCD Wide sẽ bị co lại và mất một phần ở góc phải màn hình. Ngược lại với màn hình LCD vuông sẽ giúp bạn dễ dàng lựa chọn độ phân giải tối ưu ở 1024 x 768 hay 2048 x 1024 để khi chơi game mà không bị mất hình ảnh hiển thị.

Nguồn: Tổng hợp
Theo: Wikipedia, Vietnamnet, Vnexpress

Chia sẻ bài viết với bạn bè


0 Nhận xét:

Post a Comment