Tổng quan về công nghệ LCD :các thuộc tính và những bộ m ạch cơ bản

LCD Monitor Nhóm SV lớp KSTN-DTVT-K52
1
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
Trung tâm đào tạo Tài Năng
-------
ثث
------













CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ


CHUYÊN ĐỀ : MÀN HÌNH LCD





Giảng viên hướng dẫn: Thạc sĩ Đinh Thị Nhung.

Nhóm sinh viên: Phạm Văn Chí.
Lê Thái Hưng.
Nguyễn Duy Linh.
Lê Anh Văn.
Lớp KSTN-ĐTVT-K52.






Hà Nội, 05/2009


LCD Monitor Nhóm SV lớp KSTN-DTVT-K52
2
LỜI NÓI ĐẦU.

Màn hình là thiết bị ngoại vi không thể thiếu đối với rất nhiều nguồn phát tín
hiệu, từ các vật dụng nhỏ bé như đồng hồ, điện thoại, máy tính cầm tay cho đến
những thứ lớn hơn như TV, máy tính cá nhân, bảng báo hiệu, giải trí điện tử... Hòa
vào “luồng gió số hóa”, công nghệ màn hình đang tạo nên cơn cuồng phong mới để
lột bỏ lớp áo “tương tự” đã mặc suốt hơn 100 năm qua. Ra đời cách nay hơn 100 năm,
công nghệ CRT (đèn tia âm cực) đã tạo ra bước ngoặt lịch sử cho ngành truyền thông.
Không đơn thuần trao đổi cho nhau những hàng chữ tĩnh lặng hoặc giọng nói, con
người đã có thể truyền hình ảnh cho nhau ở những khoảng cách vượt xa khỏi trí tưởng
tượng. Máy tính ra đời, màn hình CRT cũng đã mang lại những dòng chữ, hình ảnh
trực quan thay thế cho lối giao tiếp thô sơ qua giấy đục lỗ trước đó. Ưu điểm là vậy
song CRT vẫn mang nhiều khuyết điểm cố hữu như tiêu thụ nhiều điện năng; điều
khiển tia điện tử rất khó chính xác; độ hội tụ và màu sắc thay đổi không đồng đều

theo thời gian; mạch điện cao áp và từ trường mạnh tạo ra vùng sóng điện từ có hại;
kích thước cồng kềnh (màn hình CRT 20' chiếm không gian lớn hơn cả thùng
CPU).LCD đã ra đời theo đà phát triển của công nghệ số.
Tinh thể lỏng (liquid crystal) mang đặc tính kết hợp giữa chất rắn và chất lỏng
được Friedrich Reinitzer, nhà thảo mộc học người Áo, phát hiện vào năm 1898. Trong
tinh thể lỏng, trật tự sắp xếp của các phân tử giữ vai trò quyết định mức độ ánh sáng
xuyên qua. Dựa trên trật tự sắp xếp phân tử và tính đối xứng trong cấu trúc, tinh thể
lỏng được phân thành 3 loại: nematic, cholesteric (chiral nematic) và smectic; nhưng
chỉ tinh thể nematic được sử dụng trong màn hình LCD (Liquid Crystal Display).
Ngành công nghiệp sản xuất LCD chỉ thật sự bắt đầu phát triển vào năm 1960, khi
giới khoa học phát hiện ra phương pháp điều khiển hướng phân bố phân tử tinh thể
lỏng bằng điện trường. Dựa trên kiến trúc cấu tạo, LCD được phân chia thành dòng
sản phẩm DSTN (Dual Scan Twisted Nematic) và TFT (Thin Film Transistor) lần
lượt hướng đến môi trường ứng dụng phổ thông và cao cấp.
Trong bài viết này,chúng em sẽ tìm hiểu “Tổng quan về công nghệ LCD :các
thuộc tính và những bộ mạch cơ bản”..Trong quá trình học môn Cấu kiện điện tử
và lựa chọn đề tài bài tập lớn ,bài viết không tránh khỏi những thiếu sót,chúng em xin
gửi lời cám ơn Thạc sĩ Đinh Thị Nhung,giảng viên khoa ĐTVT đã đọc và tư vấn để
bài viết này được hoàn chỉnh.

Nhóm sinh viên
KSTN-ĐTVT-K52.
LCD Monitor Nhóm SV lớp KSTN-DTVT-K52
3
MỤC LỤC

I. TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT LCD. Trang
1. Lịch sử phát triển...............................................................................................4
2. Đặc tính kỹ thuật. .............................................................................................5
3. Phân loại. ........................................................................................................10

4. Nguyên lý hoạt động. .....................................................................................15

II. TỔNG QUAN VỀ MẠCH MÀN HÌNH LCD.
1.Sơ đồ khối tổng quát........................................................................................24
2.Bộ mạch nguồn. ..............................................................................................26
3.Bộ mạch cao áp................................................................................................29
4.Bộ mạch khởi động . .......................................................................................36
5.Đèn chiếu sáng ngược......................................................................................38
6. Mainboard – Logic board – Scalar board – AD board....................................40
7. Màn hiển thị LCD. .........................................................................................43

III. SỰ KHÁC NHAU GIỮA CÁC CÔNG NGHỆ.
1.LCD & CRT. ..................................................................................................48
2.LCD & Plasma. ..............................................................................................51
3.LCD & OLED. ...............................................................................................54

KẾT LUẬN
TÀI LIỆU THAM KHẢO.
PHỤ LỤC.
LCD Monitor Nhóm SV lớp KSTN-DTVT-K52
4
I. TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT LCD.
1.
LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN.
1.1. Vật liệu tinh thể lỏng
• Năm 1888, Austrian Botanist Freidrich Reinitzer đã
khám phá ra tinh thể lỏng. Một loại vật liệu dẫn sáng
quan trọng
1.2. Thời kỳ 1900 – 1970.
Đây là thời kỳ sơ khai của LCD. Bắt đầu với việc nghiên

cứu tính chất của tinh thể lỏng.
• Mặc dù tìm ra tinh thể lỏng tương đối sớm nhưng bắt
đầu từ năm 1958, bằng bài báo của Dr. Glenn Brown
người ta mới chú ý đến vật liệu này.
• Kỷ nguyên của tinh thể lỏng bắt đầu từ năm 1963 khi
lần đầu tiên Richard và Geogre Heilmeier đưa ra đề
xuất dùng vật liệu tinh thể lỏng trong hiển thị hình
ảnh
• Năm 1967 đánh dấu bởi sự kiện James Fergason tìm
ra “twisted nematic”. Ông là người đầu tiên chế tạo ra
màn hình hiển thị đầu tiên
• Tiếp theo đó chiếc LCD vận hành đầu tiên dựa trên chế độ Dynamic Scattering
Mode (DSM) được nhóm của George Heilmeier (Mỹ) công bố năm 1968.
1.3.
Thời kỳ 1970 – 1980.
Thập kỷ 70 đánh dấu bởi việc ứng dụng của nó trong việc
hiển thị chữ số.
• Năm 1972, công ty International Liquid Crystal
(ILIXCO) sản xuất ra chiếc đồng hồ sử dụng ý
tưởng của Fergasom
• Năm 1973, công ty Sharp sản xuất ra máy tính bỏ túi sử dụng màn hình DSM
LCD
• Năm 1979, Walter Spear và Peter Le Comber chế tạo ra màn hình màu đầu tiên
dùng công nghệ TFT LCD
1.4.
Thời kỳ 1980 – 2000
Bắt đầu thời đại của màn hình LCD dùng trong thương mại
• Năm 1985, Seiko – Epson giới thiệu chiếc ti vi thương
mại đầu tiên sử dụng màn hình màu LCD. Nhưng lúc
này chúng chỉ có 2 inch đường chéo.

Geogre Heilmeier
LCD Monitor Nhóm SV lớp KSTN-DTVT-K52
5
• Năm 1992, Sharp phát triển chiếc màn hình TFT
LCD 16.5 inch đa phương tiện đầu tiên
1.5.
Từ năm 2000 – nay:
Màn hình LCD dần thay thế CRT. Kích thước màn hình
và cấu tạo cũng như chất lượng không ngừng được nâng
cao.

2. ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT.
Màn hình LCD bao gồm sáu lớp: đèn nền , tấm kính phân cực trên, tấm TFT, 1
lớp dung dich tinh thể lỏng, tấm kính lọc sắc và tấm kính phaan cực thứ hai.


Nguồn sáng huỳnh quang hay còn gọi là đèn nền được đặt sau cùng. Ánh sáng
được phát ra từ đèn nền đầu tiên đi qua lớp kính phân cực thứ nhất, tại đây ánh sáng
bị phân cực.
Ánh sáng phân cực sau đó sẽ đi qua 1 lớp tinh thể lỏng. lớp tinh thể lỏng chứa hàng
triệu hạt tinh thể lỏng được sắp xếp trong các ô. Các ô này được xếp thành hàng dọc
theo màn hình; một hoặc một vài ô tạo nên 1 điểm ảnh (điểm nhỏ nhất có thể phân
biệt cảu màn hình). Dòng điện bao quanh cạnh màn hình tạo nên điện trường làm
xoắn các phân tử tinh thể đồng thời mặt phẳng phân cực của ánh sáng cũng xoay theo
và cho phép ánh sáng đi qua tấm kính phân cực thứ hai. Mỗi phân tử tinh thể vừa cho
phép ánh sáng truyền qua vừa có thể cản lại. Tập hợp các tinh thể tạo nên hình ảnh
chúng ta thấy.

2.1. Kích thước màn hình:
Khi bạn mua một màn hình CRT 17 inch, bạn thông thường chỉ thấy hình ảnh

hiển thị trên một vùng rộng khoảng 16 inch( vùng nhìn thấy) hay hơn 1 chút tùy theo
LCD Monitor Nhóm SV lớp KSTN-DTVT-K52
6
nhãn hiệu và nhà sản xuất. Sự khác biệt giữa kích thước màn hình và kích thước
“vùng nhìn thấy” liên quan đến cấu tạo của màn hình CRT : thông thường bóng đèn
hình của màn hình CRT luôn có khung viền đen bao quanh làm giảm độ rộng vùng
nhìn thấy.
Không giống màn hình CRT, kích thước của màn hình lcd là kích thước thực sự
, tức là nếu bạn mau 1 màn hình 17’’ lcd, bạn sẽ thực sự có 17’’ vùng nhìn thấy. Đây
là kích thước vùng hiển thị của màn hình được đo từ góc dưới đến góc trên đối diện.
Dưới đây là một số so sánh về kích thước giữa CRT và LCD:
17” CRT = 15” TFT
19” CRT = 17”-18.4” TFT
21” CRT = 19”-20” TFT
Lưu ý quy đổi trên không luôn luôn chính xác nhưng đúng cho hầu hết các
trường hợp. Ngày nay, màn hình 15’’ và 17’’ LCD đang ngày càng hiếm trên thị
trường bởi vì các nhà sản xuất hiện đang tập trung vào loại 19’’ hoặc hơn nữa. Đồng
thời họ cũng nghiêng về ưu tiên các loại màn hình rộng ( Widescreen ) hơn. Kích
thước của một màn hình rộng ( wide) LCD

2.2. Thời gian đáp ứng:
Thời gian đáp ứng là chỉ số mà rất nhiều người , đặc biệt là các game thủ , quan
tâm hàng đầu khi chọn mua 1 chiếc màn hình. Nó là khoảng thời gian cần thiết để một
diểm ảnh chuyển từ màu đen ( không hoạt động) sang màu trắng ( hoạt động hoàn
toàn) rồi lại quay về màu đen một lần nữa. Một cách dễ hiểu, đó là tốc độ của điểm
ảnh từ chuyển từ một màu này sang một màu khác đồng thời nó cũng là tốc độ mà
hình ảnh được vẽ lại tren màn hình. Sự biến chuyển này càng nhanh càng tốt. Điều
này làm giảm hiệu ứng bóng mờ trong phim và game ( rất hay xảy ra với các màn
hình co thời gian đáp ứng chậm) đặc biệt trong những pha hành động nhanh.
LCD Monitor Nhóm SV lớp KSTN-DTVT-K52

7
Thời gian đáp ứng được đo bằng mili giây (ms). Số này càng nhỏ càng nhỏ
chứng tỏ thòi gian chuyển đổi càng nhanh ( vi dụ 16 ms nhanh hơn 25 ms). Bạn có thẻ
vào bất cứ cửa hàng bán máy vi tính nào, lấy một tờ giới thiệu va bạn sẽ thấy dòng
chữ nhỏ được in bên cạnh giá màn hình LCD. Nó chỉ ra thòi gian đáp ứng riêng của
mỗi màn hình. Thông thường thời gian đáp ứng càng nhỏ thì giá màn hình đó càng
cao.
2.3. Độ phân giải
Cấu trúc của các loại màn hình, bao gồm LCD,Plasma CRT, xác định bao nhiêu
điểm ảnh đồng thời hiển thị ở cùng 1 thời điểm. Màn hình hiển thị hình ảnh sắc nét
nhất khi ở độ phân giải thực. Đó là số điểm ảnh theo hàng ngang và hàng dọc tạo nên
ma trận hiển thị của màn hình LCD.
Điều chỉnh màn hình máy tính về độ phân giải thấp hơn độ phân giải thực sẽ
gây nên màn hình phải co nhỏ hơn kích thước vùng hiển thị hoặc nó phải thực hiện
ngoại suy. Phép ngoại suy này sẽ ghép các điểm ảnh của màn hình vỡi nhau để cùng
hiển thị một điểm ảnh mà nó muốn hiển thị. Tuy nhiên chất lượng hình ảnh ko thể so
sánh khi ở độ phân giải thực.
Dưới đây là một số độ phân giải thực phổ biến trong các màn hình CLD hiện
nay:

14-15": 1024x768 (XGA)
17-19": 1280x1024 (SXGA)
20"+: 1600x1200 (UXGA)

19” (Widescreen): 1440x900 (WXGA+)
20” (Widescreen): 1680x1050 (WSXGA+)
24” (Widescreen): 1920x1200 (WUXGA)
30” (Widescreen): 2560x1600.
2.4. Độ tương phản
Độ tương phản là công cụ marketing hiệu quả của các nhà sản xuất và nó cũng

là thứ mà khách hàng không dễ nắm rõ. Độ tương phản liên quan đến sự khác biệt khi
so sánh giá trị màu trắng ở mức sáng nhất của màn hình với mức màu đen tối nhất của
nó. Tất nhiên, độ tương phản càng lớn càng tốt. Độ tương phản cao hơn sẽ có màu sắc
trung thực hơn vói ít hơn. Tiêu chuẩn cho các model cấp thấp thông thường là 700:1.
Còn các chuyên gia khuyên cáo đô tương phản nên là 1000:1 hoặc cao hơn,
Tuy nhiên bạn hãy cẩn thận với giới kinh doanh vì đôi khi họ có thể đánh lừa
bạn. Một số công nghệ thổi phồng khả năng điều khiển động độ tương phản và đưa ra
độ tương là 30000:1 hoặc hơn nữa.
2.5. Độ sáng
Độ sáng cho thấy màu trắng tại mức sáng nhất mà màn hình có thể hiển thị. Độ
sáng của 1 màn hình lcd thông thường cũng là quá sáng để cảm thấy thoải mái khi dử
dụng. Chúng ta có thể chỉnh độ sáng trên OSD (On Screen Display). Độ sáng cao
không chỉ giúp năng cao đô tương phản mà còn rất có ích trong các cảnh tối trong
phim/game ( khi đó rát khó để phân biệt giữa các cảnh vật/
LCD Monitor Nhóm SV lớp KSTN-DTVT-K52
8
2.6. Góc nhìn
Màn hình CRT có thể nhìn ở hầu như mọi góc nhưng đó là vấn đề với màn hình
LCD. Góc nhìn thực sự đáng quan tâm nếu bạn muốn cho phép nhiều người cùng xem
1 man hình. Khi bạn sử dụng màn hình LCD, hình ảnh bạn thấy thay đổi theo góc và
khoảng cách đến màn hình. Ở tại góc nào đó, bạn có thể nhận ra hnhf ảnh trên màn
hình mờ đi thậm chí biến mất hoặc thay đổi màu sắc. Nguyên nhân của hiện tượng
này là màn hình LCD tạo nên hình ảnh bởi 1 tấm phim mà khi có dòng điên chạy qua
mỗi điểm ảnh, nó sẽ phát ra màu sắc. vấn đề với tấm phim của mh là màu sắc của tấm
phim chỉ có thể được hiển thị chính xác nếu nhìn thẳng vào.
Màn hình thường được đánh giá bởi góc nhìn lớn nhất có thể trước khi hình ảnh
bắt đầu mờ đi hoặc đổi màu theo cả phương ngang va phương dọc. góc nhìn 180 độ
tức là hnhf ảnh trên màn hình có thể trông thấy rõ ràng từ bất cứ góc độ nào trước
màn hình. Đa số mh hiện nay đều có góc nhìn tối thiểu theo phương ngang là 10 độ và
theo phương dọc là 120 độ. Góc nhìn càng rộng càng thuận lợi cho bạn làm việc

2.7. Kết nối số và kết nối tương tự:
Hai kiểu giao tiếp thông dụng hiện nay giữa màn hình máy tính và máy tính
(thông qua bo mạch đồ hoạ) là: D-Sub và DVI:
• D-Sub là kiểu truyền theo tín hiệu tương tự ( cổng giao tiếp D-SUB có 15 chân
xắp xếp thành 3 hàng ), tất cả các màn hình CRT và rất nhiều mh sử dụng giao
tiếp này.
• DVI là kiểu truyền theo tín hiệu số( cổng giao tiếp gồm 24 chân), đa phần màn
hình LCD hiện nay sử dụng chuẩn này, phần còn lại vẫn sử dụng theo D-Sub.
Kiểu giao tiếp này có ưu điểm hơn so với kiểu D-Sub là có thể cho chất lượng
ảnh tốt hơn. Tuy nhiên để sử dụng kiểu DVI đòi hỏi bo mạch đồ hoạ phải hỗ trợ
chuẩn này (đa số các bo mạch đồ hoạ rời đều có cổng DVI, tuy nhiên bo mạch
đồ hoạ tích hợp sẵn trên bo mạch chủ phần nhiều là không hỗ trợ chuẩn này).


Giao tiếp DVI Giao tiếp D-SUB
Ngoài ra trên một số mh cao cấp hay tivi LCD, để truyền tải phim ảnh hay
game có độ nét cao (chuẩn HD , độ phân giải của hình ảnh là 1920*1080) thường sủ
dụng giao tiếp HDMI. Trên thực tế, HDMI là DVI cộng thêm những tính năng sau
đây:
- Âm thanh (tối đa 8 kênh âm thanh không nén).
LCD Monitor Nhóm SV lớp KSTN-DTVT-K52
9
- Đầu cắm nhỏ hơn.
- Hỗ trợ dải màu YUV.
- CEC (Consumer Electronics Control).
- CEA-861B InfoFrame.
- Vậy nên ưu điểm lớn nhất của HDMI là tích hợp tín hiệu âm thanh và cho hình
ảnh rõ nét hơn
2.8. Tuổi thọ màn hình
Tuổi thọ màn hình là thời gian sủ dụng cảu màn hình để đèn nền mất đi 50% độ

sáng như lúc ban đầu. Thông thường mh có tuổi thọ cao hơn màn hình CRT. Trung
bình tuổi thọ của 1 màn hình LCD là 50000 giờ so sánh với từ 15000 đến 20000 giờ
của màn hình CRT. Do đó sử dụng màn hình LCD là kinh tế hơn nếu xét về lâu dài.
2.9. Điểm chết trong màn hình LCD
Do công nghệ chế tạo các loại màn hình cũng như các sản phẩm khác thì đều có
các lỗi sai hỏng, tuy nhiên điểm chết trong màn hình LCD thì lại là các lỗi có thể
được chấp nhận ở một số lượng nhất định nhằm tránh loại bỏ các sản phẩm mà chi phí
sản xuất của nó còn cao. Số lượng điểm chết thì là một tiêu chí rất quan trọng trong
đánh giá một màn hình LCD, bởi vì một màn hình xuất hiện các điểm chết thì không
thể sửa chữa được, và nó tồn tại suốt đời của chiếc màn hình đó

Ở màn hình loại CRT thì không có khái niệm về điểm chết bởi nguyên lý hiển
thị của chúng không phụ thuộc vào các điểm ảnh cố định như ở màn hình LCD.

Điểm chết có thể là điểm chết đen hoặc điểm chết trắng, loại
điểm chết này rất quan trọng trong chế độ bảo hành của các loại màn
hình máy tính, chẳng hạn như với một số hãng sản xuất cho phép 3
điểm chết trắng và 5 điểm chết đen, nhưng một số hãng đã kiểm tra
và loại bỏ các điểm chết trước khi bán sản phẩm (hoặc cho phép đổi
lại các sản phẩm trước đó)
[1]
. Trong thời gian trước đây thì tỷ lệ xuất
hiện điểm chết của màn hình LCD chiếm khoảng 30% tổng sản
phẩm xuất xưởng nên các hãng sản xuất có các thái độ riêng về vấn
đề này.
•
Điểm chết đen được coi là một điểm ảnh chỉ xuất hiện màu đen trong mọi
trường hợp hiển thị, tức là nó như một chấm bẩn nhỏ trên màn hình LCD bình
thường mà ta có thể thỉnh thoảng nhìn thấy - nhưng nó hoàn toàn màu đen. Các
điểm chết đen chúng ít lộ và dễ lẫn vào hình ảnh bởi đa phần các hình ảnh được

hiển thị trên một nền có màu sắc nào đó không phải hoàn toàn là màu trắng.
•
Điểm chết trắng là các điểm mà lúc nào cũng phát ra một màu trắng, chúng rất
dễ lộ nên thường gây ra sự khó chịu từ người sử dụng. Tôi nhận thấy rằng nếu

Một điểm chết
đen
LCD Monitor Nhóm SV lớp KSTN-DTVT-K52
10
như chỉ soạn thảo văn bản hoặc duyệt web thì có lẽ các điểm chết trắng có lẽ
không quan trọng, nhưng nếu xem một bức ảnh tối màu thì điều đó thật tệ.
Để kiểm tra các điểm chết trên các màn hình LCD, tốt nhất dùng các phần mềm
chuyên dụng (rất dễ tìm các phần mềm kiểu này bởi chúng thường miễn phí do sự đơn
giản của nó có thể chỉ là hiển thị các màu sắc khác nhau thay đổi theo thời gian), hoặc
nếu không có các phần mềm, người sử dụng có thể tạo các ảnh toàn một màu đen,
toàn một màu trắng, toàn một màu khác và xem nó ở chế độ chiếm đầy màn hình (full
screen) để kiểm tra và đếm các điểm chết.
3. PHÂN LOẠI.
Có 2 kiểu hiện thị màu sắc cơ bản của LCD là :ma trận thụ động và ma trận
chủ động.


Trên bảng điều khiển màu sắc của LCD,mỗi điểm ảnh được tạo bởi 3 ô tinh thể
lỏng.Những điểm ảnh không chắc sẽ tạo ra những màu sắc ta nhìn thấy.Tia sáng trắng
chuyển qua mỗi điểm ảnh,được lọc để lấy màu sắc chỉ định.Mặt trước của màn hình
được phủ lớp chất lọc màu ,trước mỗi ô màu đỏ -lục-xanh (dot). Tia sáng chiếu tới ô
lọc tạo ra màu sắc hiển thị trên LCD.
Mỗi ô hoặc điểm ảnh phụ (subpixel -1 pixel bao gồm 3 điểm phụ hợp lại) ,có
thể được định vị một cách riêng rẽ với một điện áp điều khiển.Chẳng hạn, như 1
pannel chuẩn SXGA ( 1280 x 1024 ) có khoảng 4 triệu điểm phụ ( sub pixel) :1280

x1024 x3 .Nếu có 7 điểm chết thì tỉ lệ điểm chết là cực nhỏ : 0.00018 % trên tổng số 4
triệu sub pixel

(1280 Horizontal Pixels) x (1024 Vertical Pixels) x (3 sub-pixels per pixel) =
3,932,160 sub-pixels
[(7 non-performing pixels) / (3,932,160 sub-pixels)] x 100% = 0.00018 %
LCD Monitor Nhóm SV lớp KSTN-DTVT-K52
11
LCD được chia thành 2 dòng sản phẩm chính:
3.1. LCD MA TRẬN THỤ ĐỘNG (DSTN)
Những màn hình LCD dùng ma trận thụ động - Passive (DSTN , CSTN ... )
dùng trong máy tính xách tay có chất lượng hình ảnh không sắc nét và không có góc
nhìn rộng như những màn hình Active . Thành phần của chúng có nhiều lớp .
Đầu tiên là tấm kính phủ lớp Oxide kim loại. Vật chất có độ trong suốt cao để
không gây cản trở tính trung thực của hình ảnh. Hoạt động này là những lưới gồm hàn
và cột điện cực cho dòng điện đi qua cần thể kích hoạt những thành phần trên màn
hình . Có một lớp Polyme có những khe song song với nhau để định hướng những
phân tử tinh thể lỏng theo hướng thích hợp và cung cấp thành phần cơ bản là những
phân tử tinh thể lỏng trong đó .




Sườn của nó được dán bằng Epoxy , bên trong nó được phủ đầy bằng những
tinh thể lỏng giữa những tấm ( trạng thái chân không ) trước khi chúng được dán
lại.Trước kia quá trình này hay bị lỗi và kết quả là nhiều điểm Pixel bị lỗi tại những vị
trí mà tinh thể lỏng bị lỗi trên màn hình hiển thị.
LCD Monitor Nhóm SV lớp KSTN-DTVT-K52
12

Tiếp theo là lớp phân cực được gắn mặt ngoài của mỗi tấm kính để định hướng
của lớp liên kết . Đối với DSTN , lớp định hướng liên kết lớp giữa 90 độ và 270 độ ,
phụ thuộc vào sự quay của lớp tinh thể bên trong . Có ánh sáng đằng sau ( Backlight
)được đưa thêm vào , thông thường là ống huỳnh quang Cold-Cathode được gắn ở
sườn trên và sườn dưới của Panel .

Hình ảnh xuất hiện trên màn hình được tạo ra do ánh sáng xuyên qua những lớp
của Panel . Khi không có nguồn cung cấp qua tấm LCD Panel , ánh sáng từ Backlight
phan cực thẳng đứng bằng bộ lọc phía sau và khúc xạ bằng những móc xích phân tử
trong tinh thể lỏng mà hiện lên từ lọc phân cực nằm ngang ra phía trước . Khi cung
cấp một điện áp những tinh thể được tập hợp lại do đó ánh sáng không thể đi qua kết
quả là những Pixel bị tối . Màn hình hiển thị LCD màu dùng thêm bộ lọc màu : Đỏ ,
Xanh nước biển , Xanh lá cây thành những thành phần tách rời và tạo nên Pixel nhiều
màu khác nhau .
LCD Monitor Nhóm SV lớp KSTN-DTVT-K52
13


Chính vì lẽ đó mà đáp ứng của LCD rất chậm đối với màn hình Passive .Trong
khi đó sự thay đổi nội dung xuất hiện trên màn hình đối với tín hiệu Video hoặc do
tốc độ của chuột máy tính rất nhanh nên tạo thành những bóng ma , vết bóng trên màn
hình tại những điểm mà thời gian đáp ứng không kịp thay đổi .

Vào cuối năm 1990 , có vài phương án thay đổi đối với LCD để tăng tốc độ
thời gian đáp ứng và tăng cường độ tương phản . Toshiba và Sharp cùng phát triển
kiểu màn hình LCD có tên là HPD (Hybrid passive display) dùng côngthức khác của
vật liệu tinh thể lỏng để nâng cao chất lượng hình ảnh và có tăng giá thành một chút .
Tính dẻo ( tính nhầy ) của tinh thể lỏng giảm xuống có nghĩa là có thể thay đổi trạng
thái của phân tử tinh thể lỏng tăng lên nó cho phép HPD có chất lượng hình tốt hơn so
với DSTN những chưa bằng màn hình LCD với ma trân Active . Ví dụ , mỗi điểm

DSTN có thời gian đáp ứng là 300ms , của HPD là 150ms và của TFT ( LCD với ma
trận Active ) là 25ms . Độ tương phản tử 40:1 tới 50:1 và nhiễu xuyên âm cũng được
cải thiện . Hướng giải quyết thứ hai tập trung cải tiến giải thuật phân tích tín hiệu hình
ở đầu vào, gồm Sharp Addressing của Sharp và High Performance Addressing (HPA)
của Hitachi, nhưng kết quả thu được chưa đủ sức thuyết phục.

3.2. LCD MA TRẬN CHỦ ĐỘNG (TFT-Thin film transistor).
Trong màn hình TFT , hay còn gọi là ma trận Active ( Active Matrix ) , ma trận
Transistor được nối tới tấm LCD - một transistor ứng với một màu (RGB) của mỗi
một Pixel . Những Transistor này điều khiển những Pixel nó laọi trừ vấn đề bóng ma
và tốc độ đáp ứng chậm của những màn hình LCD mà không phải kiểu TFT . Kết quả
LCD Monitor Nhóm SV lớp KSTN-DTVT-K52
14
khi sử dụng màn hình kiểu TFT thì thời gian đáp ứng giảm xuống còn 25ms , độ
tương phản lên tới từ 200:1 tới 400:1 và cường độ sáng từ 200 cd/m2 tới 250cd/m2
( candela per square metre )..


Những thành phần tinh thể lỏng của mỗi một Pixel được sắp xếp trong trạng
thái bình thường của chúng ( khi không có điện áp cung cấp ) ánh sáng đi qua bộ lọc
Passive bị phân cực và đi qua màn hình . Khi có điện áp cung cấp qua những thành
phần tinh thể lỏng , chúng bị xoắn 90 độ tương ứng với điện áp cung cấp , sự thay đổi
phân cực như vậy mà chúng ngăn không cho ánh sáng đi qua . Những transistor điều
khiển độ xoắn và do đó thay đổi cường độ của Đỏ , Xanh lá cây , Xanh nước biển
tương ứng với mỗi thành phần của Pixel để hiển thị những điểm của hình ảnh .

Màn hình TFT mỏng hơn LCD thông thường , cho cường độ sáng cao hơn , có
tần số làm tươi đạt được bằng với tần số của màn hình ống phóng điện tử CRT và
nhanh hơn gấp 10 lần so với màn hình DSTN hiện thời . Màn hình kiểu VGA với độ
LCD Monitor Nhóm SV lớp KSTN-DTVT-K52

15
phân giải 640 x 480 cần tới 921.000 transistor ( 640x480x3) , với độ phân giải 1024 x
768 cần tới 2.359.296 transistor ( 1024x768x3 ).

Với một Panel ma trận transistor đầu đủ trọn vẹn không bị hỏng một transistor
nào là một bài toán khó , cho nên sản xuất ra một tấm Panel TFT đắt hơn so với
DSTN hiện tại . Đó cũng là nguyên nhân tại sao mà màn hình TFT sẽ có một vài Pixel
trên đó bị lỗi , tuỳ theo nhà sản xuất mà công bố số điểm lỗi tối đa trên màn hình của
họ .

Có hai hiện tượng mà những Pixel của màn hình TFT bị thiếu sót :
•
Điểm Pixel ánh sáng tại đó xuất hiện một hoặc một vài chỗ ngẫu nhiên màu Đỏ
, Xanh nước biển hoặc những thành phần Pixel màu Xanh lá cây trên tấm Panel
khi màn hình ở chế độ tối hoàn toàn .
•
Những Pixel bị lỗi hoặc bị chết tại đó sẽ xuất hiện những điểm màu đen trên
nền trắng.
Những lỗi chung trước kia hầu hết là do thỉnh thoảng Transistor tại vị trí trên
màn bị hỏng ở trạng thái bị ngắn mạch và kết quả tại vị trí đó Pixel sẽ sáng ( Đỏ ,
Xanh lá cây hoặc Xanh nước biển ) . Thật không may mắn những transistor bị hỏng
đó chúng ta không thể sửa chữa được sau khi lắp ráp thành phẩm . Nó chỉ bị Disable
những Transistor bị hỏng bằng tia Laser , khi đó tại những điểm này sẽ là những điểm
đen trên nền trắng .
Nhà sản xuất sẽ công bố những điểm Pixel bị hỏng tối đa trên tấm Panel của họ
để người dùng có thể chấp nhận được . Ví dụ đối với màn hình có độ phân giải 1024 x
768 tương đương với 2.359.296 transistor mà có 20 Pixel bị lỗi tương đương với
0.0008% .
4. NGUYÊN LÝ MÀN HÌNH LCD.

4.1. TINH THỂ LỎNG.
● Các phần tử tinh thể lỏng sắp xếp dọc theo khe rãnh.
- Ở trạng thái tự nhiên, các phần tử tinh thể lỏng sắp xếp không theo trật tự nào cả.
- Khi được tiếp cận với bề mặt có khe rãnh, các phần tử tinh thể lỏng sắp xếp song
song dọc theo
khe rãnh.
LCD Monitor Nhóm SV lớp KSTN-DTVT-K52
16

Trạng thái tự nhiên Khi tiếp cận với bề mặt có khe rãnh

● Khi các tinh thể lỏng đan xen vào giữa các phiến trên và phiến dưới chúng sắp xếp
thẳng hàng với khe rãnh lần lượt theo hướng "a" và "b".

Các phần tử phía trên dọc theo chiều "a" còn phía dưới dọc theo chiều khác là "b"
đẩy tinh thể lỏng
sắp xếp theo một cấu trúc xoay 90
0
.
● Ánh sáng xuyên qua vùng không gian (khoảng trống) của phần tử sắp xếp.

LCD Monitor Nhóm SV lớp KSTN-DTVT-K52
17
● Ánh sáng cũng xoay khi xuyên suốt, hệt như các tinh thể lỏng xoay.

● Ánh sáng xuyên qua các tinh thể lỏng, tiếp đó hướng vào các phần tử đã sắp xếp
xoay 90
o
như
Hình vẽ => ánh sáng cũng xoay 90o xuyên qua các tinh thể lỏng.

● Ánh sáng bẻ uốn cong 90o như các phân tử khi xoay.

● Các phần tử sắp xếp khi có điện trường đặt vào.


Khi có điện trường đặt vào, tinh thể lỏng cấu trúc lại làm xoay ánh sáng khi xuyên
qua.

● Cấu trúc phân tử trong các tinh thể lỏng sắp xếp một cách dễ dàng khi có điện
trường đặt vào hoặc
điện cực Anot ngoài tác dụng. Khi có điện áp đặt, các phân tử tự sắp xếp theo chiều
dọc (dọc theo
điện trường) và ánh sáng cũng xuyên suốt dọc theo chiều sắp xếp của phân tử.

● Chắn sáng với 2 bộ lọc phân cực (Polarizing filters - bộ lọc phân cực)
- Khi có điện áp đặt vào, kết hợp cả 2 bộ lọc phân cực làm xoay tinh thể lỏng trở
thành 1 hiển thị LCD.
LCD Monitor Nhóm SV lớp KSTN-DTVT-K52
18

- Ánh sáng sẽ xuyên qua khi hai bộ lọc phân cực sắp xếp với trục phân cực như hình
vẽ trái.
- Ánh sáng sẽ bị chặn khi 2 bộ lọc phân cực sắp xếp với trục phân cựn như hình vẽ
phải.

● Màn hình LCD
Kết hợp cả hai bộ lọc phân cực và sự xoay của tinh thể lỏng tạo lên một màn hình tinh
thể lỏng.

LCD Monitor Nhóm SV lớp KSTN-DTVT-K52
19
● Polarizing Filters: Bộ lọc phân cực.
● Alighnment layers: Sắp xếp lớp.
● Voltage: Điện áp.
● Light: Ánh sang.

● Khi hai bộ lọc phân cực sắp xếp dọc suốt theo hướng vuông góc với trục điện cực,
ánh sáng đi vào
từ phía trên, đổi hướng 90o dọc theo hướng đường hình soắn ốc của các phân tử tinh
thể lỏng, vì
vậy ánh sáng xuyên qua bộ lọc dưới.

● Khi có điện áp đặt vào, các phân tử tinh thể lỏng nắn thẳng trên đường ra từ hình
đường soắn ốc
và dừng, đổi hướng rẽ của ánh sáng, do vậy đã ngăn cản ánh sáng xuyên qua bộ lọc
dưới (bộ lọc
thấp)

● Hình vẽ miêu tả nguyên lý điển hình xoay màn hình tinh thể lỏng trong LCD, các
tinh thể lỏng nơi
mà các phân tử xoay hình đường soắn ốc là đan xen giữa hai bộ lọc điện cực (phân
cực). Khi có điện
áp đặt vào ánh sáng bị chắn và màn hình xuất hiện đen.


4.2. CÁC HỆ THỐNG HIỂN THỊ.
Các ký tự , chữ số và đồ hoạ được hiển thị cơ bản dựa theo 3 phương pháp hiển thị:
a)
Hệ thống thanh đoạn

Hiển thị độ dài sắp xếp theo dạng hình số "8" để hiển thị số.


b)
Hệ thống ma trận điểm (hiển thị ký tự)
Hiển thị sắp xếp thao các hàng và các cột để hiển thị ký tự.
LCD Monitor Nhóm SV lớp KSTN-DTVT-K52
20

c)
Hệ thống ma trận điểm (hiển thị đồ hoạ)
Hiển thị sắp xếp theo các hàng và các cột để hiển thị đồ hoạ.

Nguyên lý hiển thị mầu

Mầu được hiển thị nhờ các bộ lọc mầu dành cho mỗi thành phần hiển thị, trong
hệ thống ma trận điểm, các điểm mầu đỏ (R) , xanh lá (G), xanh dương (B) nhận
được do sử dụng các bộ lọc mầu, ba mầu cơ bản trên kết hợp lại cho ta một điểm ảnh,
mỗi điểm mầu sẽ cho một mầu có cường độ sáng khác nhau, một điểm ảnh có thể cho
vô số mầu và là mầu tổng hợp được từ ba mầu cơ bản trên.
LCD Monitor Nhóm SV lớp KSTN-DTVT-K52
21

4.3.

CẤU TRÚC LCD VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG.
Tiếp theo là miêu tả tóm tắt cấu trúc vật liệu tinh thể lỏng và quá trình chế tạo
LCD.
a) Cấu trúc LCD :

1. Polarizing filter (Bộ lọc phân cực): Điều khiển ánh sáng đi vào và thoát ra.
2. Glass substrate (Hợp chất thuỷ tinh đặc biệt) Lọc chặn điện từ các điện cực.
3. Transparent electrodes (Điện cực trong suốt) Là các thanh dẫn điện trong
suốt cho phép ánh sáng xuyên qua.
4. Alignment layer (Sắp xếp lớp) Là hai bề mặt có rãnh, ở giữa là các phân tử
tinh thể lỏng, Các phân tử được sắp xếp theo hình soắn ốc 90
0.

5. Liquid crystals (Các tinh thể lỏng).
6. Spacer (Khoảng trống) Duy trì khoảng cách đều giữa các tấm kính.
7. Color filter (Bộ lọc mầu) Mầu được lọc và thể hiện khi dùng các bộ lọc R, G
và B.
8. Backlighting (Ánh sáng phía sau) Ánh sáng được chiếu từ phía sau màn hình
xuyên qua các lớp trên, ở màn hình điện thoại, người ta sử dụng ánh sáng chiếu
LCD Monitor Nhóm SV lớp KSTN-DTVT-K52
22
từ xung quanh sau đó dùng lớp phản xạ để hướng ánh sáng chiếu thẳng góc với
màn hình từ sau về phía trước.
b) Nguyên tắc hoạt động
.

- Active element (Transistor) - Phần tử tích cực (Transistor).
- X Electronic - Điện cực X.
- Y Electronic - Điện cực Y.
- Light - Ánh sang.

• Cấu tạo:
o Các điện cực X và Y sắp xếp thành hàng và dãy, mỗi điểm giao nhau có
một Transistor trường,
o Chân S đấu vào điện cực Y, chân G đấu vào điện cực X , khi Transistor

dẫn thì chân D sẽ có điện áp bằng điện cực Y tạo ra một điện áp chênh
lệch với đế trên của LCD.
LCD Monitor Nhóm SV lớp KSTN-DTVT-K52
23
o Mỗi Transistor sẽ điều khiển một điểm mầu , các tín hiệu ngắt mở được
đưa đến điện cực X, tín hiệu Video được đưa đến điện cực Y, điện áp
chênh lệch giữa điện cực X và Y sẽ làm Transistor dẫn tạo ra một điểm
mầu có cường độ sang nhất định.
• Mỗi điểm mầu do một Transistor điều khiển, mỗi điểm mầu sẽ phát ra một mầu
có cường độ sáng khác nhau, cường độ sáng phụ thuộc vào tín hiệu Video đặt
vào điện cực Y.
• Ba điểm mầu mang ba mầu khác nhau R(đỏ), G (Xanh lá) và B (Xanh lơ) tạo
lên một điểm ảnh, khi thay đổi cường độ sáng của các điểm mầu sẽ tạo ra cho
điểm ảnh có vô số mầu sắc khác nhau (Nguyên lý trộn mầu trong tự nhiên).
• Màn hình điện thoại có độ phân giải là 96 x 128 nghĩa là sẽ có 96 x 128 =
12338 điểm ảnh <=> hoặc có 12338x3 = 37014 điểm mầu.


H×nh 8 : Nguyªn lý ho¹t ®éng cña mµn LCD mµu
•
Nguyªn lý ho¹t ®éng
M¹c
h
®iÖn
®iÒu
khiÓn
Tr-êng hîp 1 : §iÖn ¸p
®iÒu khiÓn ë møc nhá
nhÊt (0V)
Tr-êng hîp 1 :

§iÖn ¸p ®iÒu khiÓn
ë møc trung b×nh
(1.5V)
Tr-êng hîp 1 :
§iÖn ¸p ®iÒu
khiÓn ë møc lín
nhÊt(3.5V)
§iÓm s¸ng
tr¾ng
§iÓm s¸ng
trung b×nh
§iÓm tèi
®en
0V
LCD Monitor Nhóm SV lớp KSTN-DTVT-K52
24
II. TỔNG QUAN VỀ MÀN HÌNH LCD
1. Sơ đồ khối tổng quát của màn hình LCD.


Sơ đồ khối tổng quát của Monitor LCD
1. POWER (Khối nguồn):
Khối nguồn của màn hình Monitor LCD có chức năng cung cấp các điện áp
DC ổn định cho cácc bộ phận của máy, bao gồm:
- Điện áp 12V cung cấp cho khối cao áp
- Điện áp 5V cung cấp cho Vi xử lý và các IC nhớ
- Điện áp 3,3V cung cấp cho mạch xử lý tín hiệu Video
Khối nguồn có thể được tích hợp trong máy cũng có thể được thiết kế ở dạng
Adapter bên ngoài rồi đưa vào máy điện áp 12V hoặc 19V DC
2. MCU (Micro Control Unit – Khối vi xử lý)

Khối vi xử lý có chức năng điều khiển các hoạt động chung của máy, bao gồm
các điều khiển:
- Điều khiển tắt mở nguồn
- Điều khiển tắt mở khối cao áp
LCD Monitor Nhóm SV lớp KSTN-DTVT-K52
25
- Điều khiển thay đổi độ sáng, độ tương phản
- Xử lý các lệnh từ phím bấm
- Xử lý tín hiệu hiển thị OSD
- Tích hợp mạch xử lý xung đồng bộ
3. INVERTER (Bộ đổi điện – Khối cao áp)
- Có chức năng cung cấp điện áp cao cho các đèn huỳnh quang Katot lạnh để
chiếu sáng màn hình
- Thực hiện tắt mở ánh sáng trên màn hình
- Thực hiện thay đổi độ sáng trên màn hình
4. ADC (Mạch Analog Digital Converter)
Mạch này có chức năng đổi các tín hiệu hình ảnh R, G , B từ dạng tương tự
sang tín hiệu số rồi cung cấp cho mạch Scaling
5. SCALING (Xử lý tín hiệu Video, chia tỷ lệ khung hình)
Đây là mạch xử lý tín hiệu chính của máy, mạch này sẽ phân tích tín hiệu
video thành các giá trị điện áp để đưa lên điều khiển các điểm ảnh trên
màn hình, đồng thời nó cũng tạo ra tín hiệu Pixel Clock – đây là tín
hiệu quét qua các điểm ảnh
6. LVDS (Low Voltage Differential Signal)
Đây là mạch xử lý tín hiệu vi phân điện áp thấp, mạch thực hiện đổi tín
hiệu ảnh số thành điện áp đưa lên điều khiển các điểm ảnh trên màn
hình, tạo tín hiệu quét ngang và quét dọc trên màn hình, mạch này
thường gắn liền với đèn hình.
7. LCD PANEL (Màn hình tinh thể lỏng)
- Đây là toàn bộ phần hiển thị LCD và các lớp tạo ánh sáng nền của đèn hình

-Phần hiển thị LCD sẽ tái tạo lại ánh sáng cho các điểm ảnh, sau đó sắp
xếp chúng lại theo chật tự ban đầu để tái tạo hình ảnh ban đầu.
- Phần tạo ánh sáng nền sẽ tạo ra ánh sáng để chiếu sáng lớp hiển thị.


NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC KHỐI.
Bài viết sẽ trình bày những điểm cơ bản về hoạt động của các khối mạch chính
của LCD.Theo các mục tóm lược cơ bản sau:
-Chức năng của khối.
-Các mạch trong khối.
-Hình ảnh thực tế.
-Nguyên lý hoạt động.