CHƯƠNG I. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ VÀ CẤU TẠO NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG TIVI LCD 1. Giới thiệu cấu trúc nguyên lý hoạt động chung của màn hình tinh thể lỏng LCD .1 - Cấu trúc của màn hình tinh thể lỏng Màn hình tinh thể lỏng có nhiều lớp nhưng được chia làm hai phần chính: Phần tạo ánh sáng nền: có chức năng tạo ra nguồn ánh sáng trắng chiếu từ phía sau (Backlight) chiếu qua tấm LCD để soi sáng hình ảnh mầu. Tấm LCD là nơi mà các điểm mầu được điều khiển để cho ánh sáng xuyên qua nhiều hay ít, từ đó tái tạo lại ánh sáng của hình ảnh lúc ban đầu.
Tấm LCD là nơi tạo lên hình ảnh mầu chúng được cấu tạo từ các lớp như sau: Màng phân cực phía trên. Tấm CF (Đây là tấm điện cực chung) Lớp LC (Lyquied Crystal) - Lớp tinh thể lỏng Tấm TFT (Thin Film Transistor) - Các Transistor màng mỏng Màng phân cực phía dưới 3 Sinh Viên : Nguyễn Sĩ Tùng DCL 2501 Đồ án Tốt nghiệp Trường Đại học Quản lý và Công nghệ Hải Phòng Phần tạo ánh sáng nền, bao gồm các lớp: Lăng kính - đây là lớp tăng cường độ ánh sáng lên 1,5 đến 1,8 lần Lớp khuếch tán ánh sáng - lớp này tập trung ánh sáng thu được từ sau lớp dẫn sáng. Tấm dẫn sáng - truyền ánh sáng từ một phía ra khắp màn hình Lớp phản xạ - phản xạ toàn bộ ánh sáng về phía trước Đèn cao áp - tạo ánh sáng nền cho màn hình Hình 1.2 – Màn hình tinh thể lỏng gồm hai phần chính - Phần tạo ánh sáng nền và phần LCD Panel 1. Giới thiệu màn hình LCD công nghệ TFT.
TFT (Thin Film Transistor) là màn hình tinh thể lỏng sử dụng công nghệ Transistor màng mỏng Trên màn hình được cấu tạo nên từ các điểm mầu R, G và B Cứ ba điểm mầu RGB đứng cạnh nhau tạo nên một điểm ảnh (1 pixel) Trên mỗi điểm mầu người ta sử dụng một Transistor để điều khiển các tinh thể lỏng sao cho cường độ ánh sáng xuyên qua có thể thay đổi được. Với Transistor thông thường nó chiếm mất diện tích của điểm mầu, vì vậy phần trong suốt cho phép ánh sáng xuyên qua bị thu hẹp lại, cường độ ánh sáng bị giảm. Hiện nay người ta sử dụng các Transistor màng mỏng, các cực của Transistor trở nên trong suốt và cho phép ánh sáng xuyên qua, khi đó các Transistor vẫn điều khiển được các điểm mầu nhưng chúng không che khuất ánh sáng, vì vậy diện tích ánh sáng hiệu dụng tăng lên, chi tiết ảnh có thể thu nhỏ hơn trước, với công nghệ này người ta có thể sản xuất được các màn hình có độ sáng tốt hơn và nét hơn. 4 Sinh Viên : Nguyễn Sĩ Tùng DCL 2501 Đồ án Tốt nghiệp Trường Đại học Quản lý và Công nghệ Hải Phòng Hình 1.1- Cấu tạo màn hình LCD TFT 1.3 Cấu tạo của các điểm ảnh trên màn hình.
Nếu độ phân giải của màn hình tối đa là 1024 x 768 thì có nghĩa là màn hình đó có 1024 điểm ảnh xếp theo chiều ngang và 768 điểm ảnh xếp theo chiều dọc. Các chi tiết nhỏ nhất trên màn hình bao giờ cũng sử dụng ít nhất là một điểm ảnh: Ví dụ một dấu chấm (. ) này sử dụng một điểm ảnh. Mỗi điểm ảnh có độ rộng khoảng 250 đến 300 micro mét (khoảng 0,25 đến 0,3mm),kích thước nhỏ như vậy nhưng chúng lại được cấu tạo nên từ 3 điểm mầu R, G, B(đỏ, xanh lá cây và xanh lơ) Trong mỗi điểm mầu có một Transistor điều khiển, dữ liệu được đưa vào cực S cònlệnh bật tắt transistor được đưa vào cực G Các điểm mầu có cấu tạo giống nhau và chỉ khác nhau ở tấm lọc mầu đặt trên cùng để tạo ra mầu đỏ hay mầu xanh lá cây hoặc mầu xanh lơ.
5 Sinh Viên : Nguyễn Sĩ Tùng DCL 2501 Đồ án Tốt nghiệp Trường Đại học Quản lý và Công nghệ Hải Phòng Hình 1.1 - Cấu trúc của một điểm ảnh trên màn hình LCD Các điểm mầu có cấu tạo giống nhau và chỉ khác nhau ở tấm lọc mầu đặt trên cùng để tạo ra mầu đỏ hay mầu xanh lá cây hoặc mầu xanh lơ. Quy tắc điều khiển ánh sáng đi qua điểm mầu trên LCD Người ta sử dụng hai màng phân cực được xẻ rãnh rồi đặt chúng lệch nhau một góc 90o - Ở giữa hai màng phân cực là các tinh thể lỏng, khi ở trạng thái tự do (không có điện áp điều khiển) thì các tinh thể lỏng sẽ xoắn theo khe rãnh của các màng phân cực, nếu có ánh sáng chiếu qua thì tia sáng sẽ bị đổi hướng theo chiều xoắn của các tinh thể lỏng và kết quả là ánh xáng xuyên qua được hai lớp màng phân cực. - Bên trong các màng phân cực là các tấm điện cực, ở giữa các điện cực là lớp tinh thể lỏng, khi đưa vào hai lớp điện cực một điện áp điều khiển, dưới tác dụng của từ trường các tinh thể lỏng sẽ duỗi ra theo một trật tự mới thẳng hàng, khi đó ánh sáng đi qua màng phân cực thứ nhất và đi thẳng theo các tinh thể lỏng và kết quả là bị màng phân cực thứ 2 chặn lại. - Tuỳ theo giá trị điện áp chênh lệch giữa hai điện cực mà các tinh thể lỏng sẽ duỗi ra nhiều hay ít, 6 Sinh Viên : Nguyễn Sĩ Tùng DCL 2501 Đồ án Tốt nghiệp Trường Đại học Quản lý và Công nghệ Hải Phòng khiến cho tỷ lệ ánh sáng xuyên qua bị thay đổi, như vậy để điều khiển cường độ sáng của điểm mầu người ta thay đổi điện áp đặt vào hai điện cực.1 - Sử dụng tinh thể lỏng để điều khiển ánh sáng đi qua hai lớp màng phân cực được sẻ rãnh vuông góc.
Sự khác nhau về nguyên lý phát sáng giữ hai loại màn hình. Trong đèn hình CRT người ta dùng tia điện tử quét qua lớp chất phát quang để tạo ra ánh sáng còn trong đèn hình LCD thì người ta sử dụng tinh thể lỏng có sự điều khiển của điện áp để điều khiển lýợng ánh sáng xuyên qua điểm mầu nhiều hay ít, bên ngoài các điểm mầu người ta sử dụng tấm lọc mầu để lọc racác mầu cơ bản như đỏ, xanh lá cây hoặc xanh lơ.1 - Sự khác nhau về nguyên lý giữa hai loại màn hình CRT và LCD 7 Sinh Viên : Nguyễn Sĩ Tùng DCL 2501 Đồ án Tốt nghiệp Trường Đại học Quản lý và Công nghệ Hải Phòng 1. Nguyễn lý tấm lọc mầu trên tấm LCD. Mỗi điểm ảnh có ba điểm mầu giống hệt nhau cả về kích thước và cấu tạo, điểm khác nhau duy nhất là tấm lọc mầu đặt ở phía trên mỗi điểm mầu đó.
- Khi ánh sáng trắng xuyên qua tấm lọc mầu đỏ sẽ cho một điểm mầu đỏ. - Khi ánh sáng trắng xuyên qua tấm lọc mầu xanh lá sẽ cho một điểm mầu xanh lá. - Khi ánh sáng trắng xuyên qua tấm lọc mầu xanh lơ sẽ cho một điểm mầu xanh lơ. Ba điểm mầu đỏ - xanh lá - xanh lơ xếp cạnh nhau sẽ tạo nên một điểm ảnh (1 Pixel).
Một điểm mầu thì chỉ cho một mầu duy nhất có cường độ sáng thay đổi từ tắt cho đến sáng bão hoà, một điểm mầu của màn hình 16 triệu mầu nó thay đổi được 256 mức sáng, mức thấp nhất là tắt và mức cao nhất là sáng bão hoà. Nhưng một điểm ảnh lại cho vô số mầu sắc, nếu mỗi điểm mầu thay đổi được 256 mức sáng thì một điểm ảnh sẽ cho số mầu sắc bằng tích của ba điểm mầu = 256 x 256 x 256 = 16772216 mầu (16,7 triệu mầu).1 - Tấm lọc mầu và chức năng của tấm lọc mầu. 8 Sinh Viên : Nguyễn Sĩ Tùng DCL 2501 Đồ án Tốt nghiệp Trường Đại học Quản lý và Công nghệ Hải Phòng 1. Nguyên lý tấm phân cực trên mỗi điểm mầu.
Trên mỗi điểm mầu, các phần tử tinh thể lỏng được đặt giữa hai tấm phân cực trên và dưới, thông thường hai tấm phân cực được sẻ rãnh vuông góc với nhau, ở trạng thái tự do thì các tinh thể lỏng sẽ bị xoắn một góc 90o , khi ánh sáng xuyên qua, ánh sáng bị xoắn theo lớp tinh thể lỏng và kết quả là ánh sáng đi qua được hai lớp của tấm phân cực. Khi đặt một điện áp chênh lệch vào hai tấm phân cực, dưới tác dụng của điện trường các tinh thể lỏng duỗi thẳng ra và ánh sáng đi theo một đường thẳng, khi đó ánh sáng đi qua lớp phân cực phía dưới nhưng lại bị tấm phân cực phía trên chặn lại.1 - Tấm phân cực trên mỗi điểm mầu thường được sẻ rãnh vuông góc. Cấu trúc và nguyên lý hoạt động của bộ phận tạo ánh sáng nền Để tạo ra nguồn sánh trắng từ phía sau, người ta sử dụng đèn huỳnh quang Katot lạnh, đèn này tương tự như một bóng tuýp nhưng không có sợi đốt và hoạt động ở điện áp rất cao gọi là bóng cao áp, đèn này có điện áp hoạt động từ 600VAC đến 1000V với màn hình 14" và 15" hoặc từ 1300V đến 1500V với màn hình 17" và 19". Trên máy thường có bộ cáo áp (INVERTER) có chức năng tạo ra điện áp cao thế để cung cấp cho các bóng cao áp trên màn hình.
9 Sinh Viên : Nguyễn Sĩ Tùng DCL 2501 Đồ án Tốt nghiệp Trường Đại học Quản lý và Công nghệ Hải Phòng Hình 1.1 - Bóng cao áp (CCFL) và hai kiểu thết kế ánh sáng nền. Người ta sử dụng bóng cao áp (đèn huỳnh quang katot lạnh) để tạo ánh sáng nền, để giảm độ dầy của màn hình thì các bóng cao áp thường được thiết kế đặt ở bên cạnh, cạnh trên và cạnh dưới của màn hình, tuy nhiên với kiểu thiết kế này thì màn hình có cấu trúc khá phức tạp và cho hiệu xuất ánh sáng kém. Với các màn hình đặt bóng cao áp từ phía sau thì có thể cho hiệu xuất ánh sáng tốt hơn, cấu trúc của màn hình cũng đơn giản hơn, tuy nhiên kích thước của màn hình sẽ dầy hơn. Cấu trúc và nguyên lý hoạt động của bộ phận tạo ánh sáng nền.
10 Sinh Viên : Nguyễn Sĩ Tùng DCL 2501 Đồ án Tốt nghiệp Trường Đại học Quản lý và Công nghệ Hải Phòng Hình 1.2 - Cấu trúc của bộ phận tạo ánh sáng nền.3 - Chức năng của các lớp trong bộ phận tạo ánh sáng nền. Giới thiệu kiến trúc nguyên lý hoạt động của mô hình kiểu trực tiếp. Loại trực tiếp: Nguồn sáng đi vào bảng trực tiếp từ bên dưới. Sử dụng tấm khuếch tán b.