Download chapter 8 monitor

1
2
Characterictis & Types
 Characterictis
 A monitor or display (sometimes called a visual display unit) is an
output standard device for computers. The monitor comprises the
display device, circuitry, and an enclosure. The display device in
modern monitors is typically a thin film transistor liquid crystal
display (TFT-LCD) thin panel, while older monitors use a cathode
ray tube about as deep as the screen size.
 Types
 Technologies
• CRT monitor (Cathode Ray Tube)
• LCD monitor (Liquid crystal display)
• Plasma monitor
• Touchscreen
• OLED monitor (Organic Light-Emitting Diode)
 Adjustments
• Analog
• Digital
3
Cathode Ray Tube - CRT
4
Structure
5
6
Structure
7
Characteristics
 Resolution
 Is the number of pixels displayed on the screen, is calculated
by the number of horizontal pixels x vertical pixel.
 Ex: 800x600, 1024x768
 Dot Pitch
 The distance between the center pixels.
 VGA monitors have Dot Pitch 0.28 mm
8
Characteristics
 Refresh rate
 Is the number of screen redraw images per second
 Ex: 60Hz, 70 Hz, …
 Colour Depth
 Number of colors displayed on a pixel
 Ex: 16.800.000 colors, 65.000 colors, ...
9
Standard of monitor
-
10
VGA (Video Graphics Array): 640x480 pixels
SVGA (Super VGA): 800x600 pixels
XGA (Extended Graphics Array): 1024x768 pixels
SXGA (Super XGA): 1280x1024 pixels
UXGA (Ultra XGA): 1600x1200 pixels
QXGA (Quad XGA): 2048x1536 pixels
QSXGA (Quad SXGA): 2560x2048 pixels
QUXGA (Quad UXGA): 3200x2400 pixels
WXGA (Wide XGA): wide 1366x768 pixels
WSXGA+ (Wide SXGA+): wide 1680x1050 pixels
WUXGA (Wide UXGA): wide 1920x1200 pixels
WQUXGA (Wide QUXGA): wide 3840x2400 pixels
11
Structure
 Liquid crystal display is composed of
six layers
 Polarizing filter layer optical axis is
horizontally polarized. - Layer 1
 Layer 2 and 4 is thin glass plates .
Inside surface of glass coated with
a transparent electrode.
 Layer 3 -Twisted nematic liquid
crystal.
 Second layer glass polarizing
filters are polarized along the
optical axis – Layer 5
 Layer is a light background,
provides the background light
(white light) – Layer 6
 Is the outermost layer of color filters
12
Operations
13
TYPES OF LCD MONITOR
 Passive-matrix
addressed LCDs
 Active matrix
technologies
14
Passive-matrix addressed LCDs
 Small monochrome displays such as those
digital watches and pocket calculators, or
older laptop screens.
 Have a passive-matrix structure employing
super-twisted nematic (STN) or doublelayer STN (DSTN) technology.
15
Active matrix LCD
 Twisted nematic (TN)
 Twisted nematic displays contain liquid crystal elements
which twist and untwist at varying degrees to allow light to
pass through.
 In-plane switching (IPS)
 In-plane switching is an LCD technology which aligns the
liquid crystal cells in a horizontal direction. In this method, the
electrical field is applied through each end of the crystal, but
this requires two transistors for each pixel instead of the
single transistor needed for a standard thin-film transistor
(TFT) display.
16
 Advanced fringe field switching (AFFS)
 Advanced fringe field switching is a technology similar to IPS
or S-IPS offering superior performance and colour gamut with
high luminosity.
 Vertical alignment (VA)
 Vertical alignment displays are a form of LCDs in which the
liquid crystal material exists in a vertical state . When no
voltage is applied, the liquid crystal cell remains
perpendicular to the substrate creating a black display. When
voltage is applied, the liquid crystal cells shift to a horizontal
position, parallel to the substrate, allowing light to pass
through and create a white display.
17
Characteristics
 Response time
 Is a time for a transition from color
pixels to color.
 If response time is too high can
cause the phenomenon of "ghost"
on the screen
 Contrast:
 Contrast is ratio the white lightest
and the darkest color on the screen.
Ex: 2000:1, 10.000:1, 15.000:1...
 Viewing angles
 About 1600 C
18
Characteristics
 Response rate
 Total time a pixel turn on and then turn off and turn on again.
This time is measured in milliseconds (ms). Ex: 5ms, 8ms,
12ms, 16ms…
 Widescreen
 A type of screen is longer than the horizontal and vertical
screen narrower
 Death pixel
 That is when pixels show only a single color in three colors:
green, red or blue.
19
Interfaces
 D-Sub (D-subminiature)
 DVI- Digital Visual
Interface
20
Công nghệ Plasma
 Plasma là gì?
 Plasma là những chất khí có chứa các ion (các nguyên tử
mang điện tích) và các điện tử chuyển động tự do.
 Nguyên lý hoạt động
 Trong điều kiện thường, tổng điện tích âm và dương của
nguyên tử trung hoà với nhau, tức là luôn bằng không.
 Nếu cho một dòng điện (dòng các điện tử tự do) chạy qua
chất khí thì tình trạng cân bằng sẽ biến mất. Các điện tử tự
do va chạm với nguyên tử khí làm cho các điện tử ở lớp vỏ
ngoài cùng của nguyên tử đó bắn ra. Khi bị mất một hoặc vài
điện tử, nguyên tử trở thành phần tử mang điện dương (gọi
là ion dương) vì số hạt proton lớn hơn số điện tử còn lại
trong nguyên tử. Khi đó chất khí trở thành plasma.
21
 Trong khí plasma, các điện tử mang điện âm sẽ bị hút
về phía cực dương và các ion dương sẽ chạy về phía
cực âm. Khi chuyển động hỗ loạn như vậy, các hạt
này luôn va chạm vào nhau và vào các nguyên tử khí
khác. Va chạm truyền năng lượng cho các điện tử ở
lớp vỏ ngoài cùng của nguyên tử khí làm cho điện tử
này nhảy lên mức năng lượng cao hơn. Nguyên tử có
các điện tử như vậy gọi là các nguyên tử được kích
thích. Chúng không ở trong trạng thái kích thích lâu
mà nhanh chóng trở về trạng thái tự nhiên, giải
phóng ra năng lượng dưới dạng một hạt ánh sáng gọi
là hạt photon. Chất khí sử dụng trong màn hình
plasma là khí xenon hoặc khí neon khi được kích
thích phát ra các tia cực tím. Mắt người không thể
nhìn thấy các tia này. Nhưng người ta có thể dùng
các tia này để tạo ra ánh sáng nhìn thấy.
22
Màn hình Plasma
 Cấu tạo
23
Cấu tạo
24
Cấu tạo
25
Cấu tạo
 Một ma trận các tế bào (các ô) chứa khí
xeon hoặc neon
 Lớp điện cực trong suốt nằm giữa hai lớp
kính và kẹp giữa các tế bào
 Các điện cực nằm sát tấm kính phía sau được gọi là các
điện cực địa chỉ (address electrode)
 Các điện cực nằm sát tấm kính phía trước được gọi là các
điện cực hiển thị (display electrode)
 Bao quanh các điện cực hiển thị là một lớp vật liệu điện môi
để cách điện.
 Lớp bảo vệ bằng MgO nằm giữa các tế bào
và điện cực
26
Nguyên lý hoạt động
 Khi hai điện cực nào đó được cấp điện, một dòng điện
sẽ chạy qua chất khí trong tế bào ở chỗ hai điện cực
giao nhau làm chất khí phát ra các tia cực tím (tia
UV).
 Tia cực tím này sẽ kích thích chất phốt-pho phủ ở
thành của các tế bào phát sáng.
 Mỗi “điểm ảnh” trên màn hình plasma bao gồm ba tế
bào độc lập có ba màu khác nhau là đỏ, xanh lục và
xanh thẫm (RGB). Ba tế bào này phát sáng cùng
nhau. Màu sắc của điểm ảnh là tổng hợp của cả ba
màu.
 Bằng cách thay đổi cường độ dòng điện chạy qua mỗi
tế bào, người ta thay đổi được cường độ ánh sáng của
màu đó.
 Do vậy sự tổng hợp của ba màu cơ bản với cường độ
khác nhau sẽ tạo ra bất kỳ màu nào mong muốn.
27
Ưu điểm
 Có thể chế tạo những màn hình cực lớn với
chất liệu cực mỏng.
 Do mỗi điểm ảnh được ‘thắp sáng’ riêng biệt
nên hình ảnh rất sáng, tuyệt đối phẳng và có
thể quan sát được dưới mọi góc độ
28
Nhược điểm
 Nhược điểm lớn nhất của màn hình plasma
là giá còn quá cao. Với giá từ 4.000$ đến
30.000$
 Phần lớn màn hình plasma không phải là TV
mà chỉ là thiết bị hiển thị
 Để biến nó thành TV, bạn cần lắp thêm một
anten và một bộ giải mã, ví dụ VCR
29
Màn hình OLED
30
Màn hình OLED
Organic Light-Emitting Diode: điốt phát sáng
hữu cơ
31
Cấu tạo
 Tấm nền (substrate)
 Làm từ nhựa trong, thủy tinh, ... Tấm nền có tác dụng chống đỡ
cho OLED.
 Anode (trong suốt) – điện cực âm
 Anode sẽ lấy đi các electron (hay tạo ra các lỗ trống mang điện
dương) khi có một dòng điện chạy qua thiết bị.
 Các lớp hữu cơ - các lớp này được tạo thành từ các
phân tử hữu cơ hay polymer.
 Lớp dẫn (conductive layer) - lớp này được làm từ các phân tử
hữu cơ dẻo có nhiệm vụ truyền tải các lỗ trống từ anode. Một
polymer dẫn được sử dụng trong các OLED là polyaniline.
 Lớp phát sáng (emissive layer) - lớp này được làm từ các phân
tử hữu cơ dẻo (nhưng khác loại với lớp dẫn) có nhiệm vụ truyền tải
các electron từ cathode. Một loại polymer dùng trong lớp phát sáng
là polyfluorence.
 Cathode (có thể trong suốt hoặc không tùy thuộc vào
loại OLED) – điện cực dương
 Cathode sẽ tạo ra các electron khi có dòng điện chạy qua thiết
bị.
32
33
Nguyên lý hoạt động của OLED
 Nguồn điện cung cấp một dòng điện cho OLED.
 Một dòng các electron chạy từ cathode qua các lớp
hữu cơ tới anode:


Cathode sẽ truyền các electron cho lớp các phân tử hữu cơ phát
quang.
Anode sẽ lấy các electron từ lớp các phân tử hữu cơ dẫn (điều
này giống với việc truyền các lỗ trống mang điện dương cho lớp
dẫn).
 Tại biên giữa lớp phát quang và lớp dẫn, các electron
gặp các lỗ trống:


Khi một electron gặp một lỗ trống, nó sẽ tái hợp với lỗ trống này
(hay nó rơi vào mức năng lượng của nguyên tử lỗ trống bị mất
một electron).
Khi sự tái hợp xảy ra, electron tái hợp sẽ tạo ra một năng lượng
dưới dạng một photon ánh sáng.
 OLED phát ra ánh sáng và màu của ánh sáng phụ
thuộc vào kiểu phân tử hữu cơ của lớp phát quang
34
35
Phân loại
 Hiện nay có một số loại OLED sau:






36
OLED ma trận thụ động (passive-matrix OLED)
OLED ma trận chủ động (active-matrix OLED)
OLED trong suốt (Transparent OLED)
OLED phát sáng đỉnh (Top-emitting OLED)
OLED gấp được (Foldable OLED)
OLED trắng (White OLED)
OLED ma trận thụ động (PMOLED)
 PMOLED có các dải cathode, các dải lớp hữu cơ và các dải
anode. Các dải anode được xếp vuông góc với các dải
cathode. Phần giao nhau giữa cathode và anode tạo thành
các pixel (điểm ảnh) tại đó ánh sáng được phát ra
37
OLED ma trận chủ động (AMOLED)
 AMOLED có đầy đủ các lớp cathode, lớp phân tử hữu cơ và
lớp anode. Tuy nhiên lớp anode sẽ phủ lên một tấm mạng
lưới các transitor film mỏng (thin film transitor hay TFT)
tạo thành một ma trận các pixel.
38
OLED trong suốt (Transparent OLED)
 OLED trong suốt được cấu tạo hoàn toàn từ các thành phần
trong suốt. Khi một OLED trong suốt được bật lên, nó sẽ
cho phép ánh sáng phát ra theo cả hai hướng. Một OLED
trong suốt có thể là kiểu ma trận thụ động hoặc ma trận
chủ động. Công nghệ OLED này có thể được dùng làm màn
hiển thị trên kính ô tô hay máy bay (head-up display).
39
OLED phát sáng đỉnh (Top-emitting OLED)
 Các OLED phát sáng đỉnh có một tấm nền đục hoặc có thể
phản xạ. Các OLED này phù hợp nhất với kiểu thiết kế ma
trận động. Các nhà chế tạo có thể sử dụng các OLED phát
sáng đỉnh trong các thẻ thông minh.
40
OLED gấp được (Foldable OLED)
 OLED gấp được có tấm nền làm từ các lá kim loại mềm dẻo
hoặc làm từ nhựa. Các OLED gấp được rất nhẹ và có tuổi
thọ cao. Có khả năng các màn OLED sẽ trở thành chất liệu
cho các bộ quần áo thông minh khi các bộ quần áo này
được tích hợp các chip máy tính, điện thoại di động, bộ thu
GPS và màn hình OLED.
41
OLED trắng (White OLED)
 OLED trắng phát ra ánh sáng trắng sáng hơn, đồng nhất
hơn và hiệu quả năng lượng hơn ánh sáng phát ra bởi đèn
huỳnh quang. Có thể dùng để thay thế các đèn huỳnh
quang hiện đang được dùng nhiều trong các toàn nhà và
căn hộ.
42
Ưu và nhược điểm của OLED
 Ưu điểm:
 Các lớp hữu cơ nhựa của OLED mỏng hơn, nhẹ hơn và mềm
dẻo hơn các lớp tinh thể của LED hay LCD.
 Tấm nền của OLED có thể làm bằng nhựa thay vì bằng thủy tinh
được dùng cho LED và LCD nên có thể mềm dẻo hơn
 OLED sáng hơn LED. Bởi vì các lớp hữu cơ của OLED mỏng hơn
nhiều các lớp tinh thể vô cơ tương ứng của LED
 Bởi vì OLED không cần chiếu sáng nền nên chúng tiêu thụ ít điện
năng hơn nhiều so với LCD (hầu hết điện năng cho LCD dùng cho
chiếu sáng nền). Ưu điểm này đặc biệt quan trọng đối với các thiết
bị sử dụng pin như điện thoại di động, PDA hay máy tính xách tay.
 OLED được chế tạo dễ dàng hơn và có thể được làm thành các
tấm có kích thước lớn.
 OLED có góc nhìn rộng hơn, vào khoảng 170°. Do các LCD hoạt
động bằng cách chặn ánh sáng nên chúng có một tầm nhìn hạn
chế ở những góc nhìn nhất định.
43
Ưu và nhược điểm của OLED
 Nhược điểm:
 Thời gian sống - trong khi các tấm film OLED xanh lục và
đỏ có thời gian sống lâu (khoảng 10 000 đến 40 000 giờ), thì
các tấm film xanh da trời hiện tại có thời gian sống ít hơn
nhiều (chỉ khoảng 1000 giờ).
 Chế tạo - Hiện tại các công đoạn chế tạo vẫn còn rất đắt.
 Nước - nước có thể dễ dàng làm hỏng OLED
44
Màn hình cảm ứng
 Màn hình cảm ứng là các loại màn hình được tích
hợp thêm một lớp cảm biến (hoặc sử dụng các
phương pháp khác) trên bề mặt để cho phép
người sử dụng có thể điều khiển, làm việc với
máy tính.
 Hiện nay thì sự cảm ứng mới chỉ đáp ứng bằng
điều khiển "một chạm“ - trong một thời điểm thì
chỉ có một toạ độ được xác định
 Trong tương lai thì có lẽ rằng màn hình cảm ứng
sẽ cho phép điều khiển "đa chạm“
45
Cấu tạo
 Mọi hệ thống Touchscreen gồm 03 thành
phần chính :
 Tấm cảm ứng Touchscreen , đặt trên màn hình hiển thị mà
phát ra điện áp thích hợp theo vị trí, độ chính xác khi nó
được chạm vào.
 Phần điều khiển Touchscreen, xử lí những tín hiệu nhận
được từ phần cảm biến và truyền những dữ liệu được chạm
vào tới bộ vi xử lí của máy tính, thông thường dùng giao diện
USB .
 Phần mềm điều khiển, cung cấp giao diện với hệ điều hành
để chuyển những dữ liệu được chạm thành dữ liệu của chuột
, bản chất của nó là cho phép tấm cảm ứng mô phỏng thành
Mouse .
46