Màn hình plasma

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.88 MB, 26 trang )

Tổng Quan Về Hiển Thị Hình Ảnh
Hiển thị (nói đầy đủ là kỹ thuật hiển thị tin tức) là khâu cuối cùng của truyền đưa
tin tức. Kỹ thuật hiển thị được sử dụng rộng rãi trong thông tin, trong máy tính, trong các
thiết bị đồ dùng gia đình. Đến nay, kỹ thuật hiển thị phát triển cơ bản hình thành 2 nhánh
lớn:
 Hiển thị trực tiếp
 Hiển thị rọi hình (chiếu hình)
Hiển thị rọi hình lại chia thành 2 loại: loại rọi mặt trước và rọi mặt sau.
Trong loại rọi mặt trước, thì khán giả và thiết bị rọi hình ảnh cùng về một phía đối
với màn ảnh. Mắt người xem được hình ảnh do các tia sáng phản xạ từ màn hình đến mắt.
Do tia sáng phản xạ qua môi trường đến mắt khán giả, nên chất lượng hình chịu ảnh
hưởng nhiều của môi trường. Môi trường càng tối thì mắt càng dễ quan sát hình ảnh.
Trong loại rọi mặt sau, thiết bị rọi hình ảnh và mắt người ở 2 bên đối nhau so với
màn ảnh. Mắt người quan sát trực tiếp từ nguồn tia sáng rọi. Do tia sáng rọi truyền từ
nguồn sáng đến màn trong phòng tối nên không chịu ảnh hưởng của môi trường.
Thiết bị truyền thông mà chúng ta thường quen dùng trong gia đình là chiếc tivi.
Đối với màn hình có đường chéo nhỏ hơn 60inch thì thường dùng ống tia âm cực CRT
rọi trực tiếp, hoặc màn tinh thể lỏng LCD (liquid crystal display) hoặc màn Plasma. Kỹ
thuật hiển thị ở đây là hiển thị rọi hình. Kỹ thuật rọi hình của 3 loại này đều dùng kỹ
thuật vi hiển thị và nguyên lý khuếch đại quang học. Đối với thiết bị hiển thị có kích cỡ
đường chéo lớn hơn 60inch đều thực hiện bằng ma trận điểm ảnh gồm các điốt phát
quang LED.
Theo phương pháp này, một khung hình sẽ được chia ra làm vô số các điểm ảnh
(pixel) nhỏ. Các điểm ảnh có dạng hình vuông, có kích thước rất nhỏ. Kích thước “thực”
của một điểm ảnh là: 0.01x0.01 (cm). Tuy nhiên kích thước thực này phần lớn chỉ có ý
nghĩa lý thuyết, vì hầu như chúng ta ít khi quan sát được các điểm ảnh tại kích thước thực
của chúng, một phần do chúng quá bé, một phần do kích thước quan sát của điểm ảnh
phụ thuộc vào độ phân giải: với cùng một diện tích hiển thị, độ phân giải (số lượng điểm
ảnh) càng lớn thì kích thước quan sát được của chúng càng bé. Kích thước của một khung
hình được cho bởi số lượng điểm ảnh theo chiều ngang và số lượng điểm ảnh theo chiều
dọc. Ví dụ kích thước khung hình 1600x1200 (pixel) có nghĩa khung hình đó sẽ được

hiển thị bởi 1600 điểm ảnh theo chiều ngang và 1200 điểm ảnh theo chiều dọc. Thực
chất, giá trị về số lượng pixel chỉ mang ý nghĩa kích thước (image dimension), còn độ
phân giải (resolution) được cho bởi số lượng điểm ảnh hiển thị trên diện tích một inch
vuông. Độ phân giải càng cao, hình ảnh được hiển thị sẽ càng nét. Độ phân giải đạt đến
giá trị độ phân giải thực khi mà một pixel được hiển thị với đúng kích thước thực của nó
(kích thước thực của pixel đựơc lấy sao cho ở một khoảng cách nhất định, pixel đó đựơc
nhìn dưới một góc xấp xỉ bằng năng suất phân li của mắt người). Nếu độ phân giải bé hơn
giá trị độ phân giải thực, mắt người sẽ có cảm giác hình ảnh bị sạn, không nét. Nếu độ
phân giải cao hơn độ phân giải thực, trên lý thuyết, độ nét và độ chi tiết của hình ảnh sẽ
tăng lên, tuy nhiên thực sự mắt người không cảm nhận được hoàn toàn sự khác biệt này.
Một cách đơn giản ta có thể hiểu các pixel nằm sát nhau tạo ra hình ảnh. Ở thí dụ
trong hình bên cạnh mỗi đèn LED được coi là một pixel chúng phát sáng theo thứ tự nào
đó sẽ tạo ra ảnh hay chữ. Ở đây các LED nằm xa nhau nên quí vị thấy từ chấm một. Nếu
như người ta chế tạo những đèn LED thật nhỏ và đặt thật gần nhau thì thì ảnh sẽ sắc nét

hơn, sẽ không còn thấy từ chấm khi nhìn từ một khoảng cách đủ xa (quí vị nhìn tấm hình
có chữ Open). Hình ICE CREAM có số pixel ít, hình Open có số pixels nhiều nên nét
liên tục hơn.

Từ đó chúng ta thấy rằng nếu số lượng pixel trên tấm ảnh càng nhiều thì ảnh càng
sắc nét.
Quy tắc phối màu cơ bản trong màn hình hiển thị hình ảnh:
Mắt người cảm nhận hình ảnh dựa vào hai yếu tố, màu sắc và độ sáng (chói) của
hình ảnh. Màn hình muốn hiển thị được hình ảnh thì cũng phải tái tạo lại được hai yếu tố
thị giác này của hình ảnh. Về màu sắc, mắt người có khả năng cảm nhận hơn 4 tỉ sắc độ
màu khác nhau, trong đó có một phổ màu khoảng hơn 30 triệu màu được cảm nhận rõ rệt
nhất. Muốn tái tạo lại hình ảnh chân thực, màn hình hiển thị cần phải có khả năng hiển thị
ít nhất là khoảng 16 triệu màu. Bình thường, khi muốn tạo ra một màu sắc, người ta sử
dụng kĩ thuật lọc màu từ ánh sáng trắng, mỗi bộ lọc màu sẽ cho ra một màu. Tuy nhiên,

với kích thước vô cùng bé của điểm ảnh, việc đặt 16 triệu bộ lọc màu trước một điểm ảnh
là gần như vô vọng. Chính vì thế, để hiển thị màu sắc một cách đơn giản nhưng vẫn cung
cấp khá đầy đủ dải màu, người ta sử dụng phương pháp phối hợp màu từ các màu cơ bản.
Hệ các màu cơ bản phải thoả mãn điều kiện tái tạo được một phổ màu rộng từ các màu
thành phần, và các màu thành phần, khi được tổng hợp với cùng tỉ lệ phải tạo ra một
trong hai màu sơ cấp là màu đen (loại trừ của tất cả màu sắc) hoặc màu trắng (tổng hoà
của tất cả màu sắc).
Về các màu cơ bản, trong các tài liệu mỹ thuật cổ điển thường đề cập đến ba màu
cơ bản vàng, đỏ, xanh lam. Màu đỏ hợp với màu vàng sẽ tạo ra màu da cam, màu xanh
với đỏ tạo ra màu tím, màu vàng với xanh tạo ra xanh lá. Tiếp tục từ các màu trên, phối
hợp với nhau sẽ ra được tất cả các màu khác. Tuy nhiên, hệ 3 màu cơ bản của mỹ thuật
cổ điển ngày nay đã tỏ ra có nhiều nhược điểm trong các ứng dụng kĩ thuật. Thứ nhất, với
mỗi lần phối hợp màu, màu thu được thường bị xỉn đi, gây khó khăn trong việc tái tạo lại
những màu sắc “tươi” như xanh lá mạ, vàng chanh..., và nhược điểm quan trọng nhất, khi
chồng ba màu cơ bản vàng, đỏ, xanh lam với cường độ giống nhau lên nhau thì không thu
được màu đen hoàn toàn. Yếu điểm này đã khiến cho hệ màu đỏ, vàng, xanh lam bây giờ
chỉ còn tồn tại trong sách vở, và hầu như không có một ứng dụng kĩ thuật thực tế nào.
Thay vào đó, ngày nay có hai hệ màu được sử dụng rất phổ biến là hệ màu RGB và hệ
màu CMYK. Cơ sở để xây dựng nên hai hệ màu cơ bản này dựa trên nguyên lý
phốimàuphát xạ và phối màu hấp thụ của ánh sáng.
Về hai nguyên lý phối màu trên, cần nói qua về cơ chế mắt cảm nhận màu. Màu
sắc mà mắt cảm nhận đựơc phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng chiếu tới mắt. Bước
sóng của ánh sáng chiếu tới mắt lại phụ thuộc vào bản chất nguồn sáng. Có hai loại
nguồn sáng, đó là nguồn sáng sơ cấp và nguồn sáng thứ cấp. Nguồn sáng sơ cấp là các
nguồn sáng có khả năng tự phát ra sóng ánh sáng, còn nguồn sáng thứ cấp là nguồn sáng
1

phát ra ánh sáng bằng cách phản xạ lại ánh sáng từ nguồn sáng sơ cấp. Khi quan sát một
nguồn sáng sơ cấp, màu sắc mà mắt người quan sát được chính là màu của ánh sáng mà

nguồn sáng phát ra, còn khi quan sát nguồn sáng thứ cấp, màu sắc quan sát được là màu
mà nguồn sáng thứ cấp không có khả năng hấp thụ từ nguồn sáng sơ cấp. Ví dụ: khi quan
sát ánh sáng đỏ phát ra từ đèn led, chúng ta có cảm nhận màu đỏ thì ánh sáng từ đèn led
phát ra có bước sóng nằm trong vùng ánh sáng đó. Còn khi quan sát một tấm bảng màu
đỏ, ta có cảm nhận màu đỏ bởi tấm bảng đã hấp thụ hầu hết các bước sóng khác (xanh,
tím, vàng...) từ nguồn sáng sơ cấp, chỉ có màu đỏ là không hấp thụ được và truyền đến
mắt chúng ta. Màu sắc của nguồn sáng sơ cấp luôn không đổi, còn màu sắc của nguồn
sáng thứ cấp lại thay đổi phụ thuộc vào màu sắc của nguồn sáng sơ cấp. Chiếu sáng
nguồn sáng thứ cấp bằng các nguồn sáng sơ cấp có màu khác nhau sẽ thu được ánh sáng
thứ cấp khác nhau.
Phối màu phát xạ là hình thức phối màu sử dụng cho các nguồn sáng sơ cấp, còn
phối màu hấp thụ là hình thức phối màu sử dụng cho các nguồn sáng thứ cấp. Chúng
khác nhau cơ bản: cơ chế của phối màu phát xạ là cộng màu, còn cơ chế của phối màu
hấp thụ là trừ màu. Có thể kiểm chứng điều này một cách đơn giản: theo định nghĩa, ánh
sáng trắng là tổng hoà của vô số ánh sáng đơn sắc có màu sắc khác nhau, có bước sóng từ
0.4 đến 0.7um. Tuy nhiên, chúng ta chỉ có thể thu được ánh sáng trắng nếu chiếu các
chùm sáng chồng lên nhau (các chùm sáng được phát ra từ các nguồn sáng sơ cấp), còn
nếu chồng các màu sắc lên nhau bằng cách tô chúng lên một tờ giấy, tất nhiên sẽ chẳng
bao giờ nhận được màu trắng, mà ngược lại, còn ra màu đen. Lý do là quá trình tô màu
sắc lên tờ giấy không phải quá trình “tổng hợp” các màu, mà ngược lại, là quá trình “loại
trừ” các màu. Khi loại trừ hết tất cả các màu thì rõ ràng chỉ còn màu đen.
Minh hoạ nguyên tắc phối màu phát xạ:

Phối màu phát xạ được sử dụng trong các thiết bị phát ra ánh sáng như các loại
đèn, các loại màn hình. Các ánh sáng có màu khác nhau, khi chiếu chồng lên nhau sẽ tạo
2

ra ánh sáng có màu sắc khác. Ba màu cơ bản của cơ chế phối màu phát xạ trong các màn
hình là màu đỏ, xanh lam và xanh lá (RGB). Theo hình trên, sự kết hợp màu sắc có vẻ

hơi lạ: màu đỏ cộng màu xanh lá lại ra màu vàng ? Cần chú ý, nguyên lý phối màu phát
xạ chỉ đúng khi được quan sát trực tiếp từ các nguồn sáng sơ cấp như màn hình, đèn, còn
khi quan sát quá trình phối màu trên giấy hoặc trên màn chiếu, thực chất chúng ta đang
quan sát một nguồn sáng thứ cấp nên hiển nhiên nguyên lý phối màu phát xạ trông khá vô
lý. Tổng hoà của ba màu cơ bản trong phối màu phát xạ là màu trắng.
Minh hoạ nguyên tắc phối màu hấp thụ:

Phối màu hấp thụ được sử dụng trong các ứng dụng mà con người phải quan sát
các nguồn sáng thứ cấp, như in báo, vẽ tranh... Nguyên lý của phối màu hấp thụ là trừ
màu. Lớp vật liệu đỏ sẽ hấp thụ tất cả các màu sắc, ngoại trừ màu đỏ, nên chúng ta nhìn
được màu đỏ. Phối màu hấp thụ dựa trên 4 màu cơ bản: CMYK: vàng, xanh lơ, hồng,
đen. Về lý thuyết, chỉ cần ba màu vàng, xanh lơ, hồng là có thể tạo ra dải màu khá trung
thực. Sau này, trong kĩ thuật in ấn, màu đen được thêm vào để có thể điều chỉnh một cách
chi tiết hơn độ sáng tối của màu. Có thể thấy ứng dụng của hệ màu CMYK trong các máy
in màu: chúng chỉ có 4 hộp mực, tương ứng với 4 màu này để có thể in ra tất cả các màu
sắc của bức tranh.
Như vậy, cơ chế phối màu trong các màn hình là cơ chế phối màu phát xạ, dựa
trên ba màu cơ bản là màu đỏ, xanh lam, xanh lá. Dựa trên ba màu này, màn hình có thể
tái tạo lại gần như toàn bộ dải màu sắc mà mắt người cảm nhận được. Đó là về màu sắc,
còn yếu tố thứ hai của hình ảnh là độ sáng, sẽ được điều chỉnh bởi một đèn nền.
Trên đây là những nguyên tắc, và yêu cầu chung đối với một màn hình hiển thị
bất kỳ. Sau đây ta sẽ đi tìm hiểu nguyên tắc cấu tạo, hoạt động và những đặc tính của
màn hình hiển thị Plasma.

3

Màn Hình Hiển Thị Plasma
Plasma Là Gì?
Trước khi tìm hiểu về màn hình hiển thị plasma ta cần tìm hiểu Plasma là gì:

Điều mà chúng ta có thể khẳng định được với nhau đó là: Plasma đơn giản cũng
là một trong những dạng tồn tại của vật chất. Plasma là những chất khí có chứa các ion
mang điện tích dương (các nguyên tử mang điện tích) và các điện tử mang điện tích âm
chuyển động tự do. Tất nhiên nó có những đặc điểm riêng và chính những đặc điểm này
đem lại cho con người biết bao ứng dụng hữu ích và cũng đem lại cho con người không
kém phần rắc rối. Hữu ích thì chúng ta sẽ kể ra sau vì chắc chắn rằng cái rắc rối sẽ đến
trước. Vậy đó là những rắc rối gì? Cái mà chúng ta có thể nhìn rõ trước mắt đó là một
chuỗi phép tính phức tạp và nhàm chán. Để nghiên cứu về dạng vật chất này người ta
phải dùng đến hệ phương trình Maxwel-Boltzman.
Plasma - trạng thái thứ tư của vật chất - là sự tụ họp của các hạt (chủ yếu là các
electron và ion) có cùng một tính chất (ví dụ như sóng) thống trị và quyết định sự hoạt
động của hệ thống.

Với sự phát triển của khoa học công nghệ, plasma đóng vai trò to lớn trong việc
phát triển các ứng dụng công nghệ tiên tiến. Plasma có mặt trong hầu hết các ứng dụng
công nghệ cao (high-technology).
Một ví dụ điển hình là dùng dầu plasma nhiệt độ cao (high-temperature plasma)
trong Công nghệ hóa lỏng. Còn plasma nhiệt độ thấp (low-temperature plasma) được sử
dụng trong quá trình chế tạo vật liệu bao gồm cả việc cấy (etching) các mô hình phức tạp
dùng cho các các linh kiện vi điện tử và vi quang, dùng trong các công nghệ lắng đọng
trong các lĩnh vực tạo ma sát, từ, quang, chất dẫn điện, chất cách điện, chất polyme, các
màng mỏng xúc tác.
Ngoài ra, plasma cũng rất quan trọng trong chiếu sáng, tạo sóng vi ba, hủy các
chất thải độc hại, các chất hóa học, laze và các bộ gia tốc tân tiến phục vụ cho việc
nghiên cứu các hạt cơ bản.
Trong điều kiện thường, các chất khí đều được tạo thành từ các phân tử trung hoà
về điện (không mang điện). Khi đó trong mỗi nguyên tử, số hạt proton mang điện dương
có trong hạt nhân nguyên tử đúng bằng số điện tử mang điện âm ở lớp vỏ, quay xung
4

quanh hạt nhân. Do vậy 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.

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 hỗn 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 thường 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. Đèn huỳnh quang là một trong những ứng dụng
plasma không tính đến thời gian tồn tại của plasma.
Sơ đồ đơn giản của một đèn huỳnh
quang:
Đèn huỳnh quang là một ống chứa
khí ở áp suất thấp được bịt kín hai đầu bởi
hai điện cực.
Cung cấp một điện thế nào đó giữa
hai điện cực và xảy ra sự phóng điện. Khí
bị ion hóa và bức xạ ra tia tử ngoại .
Tia tử ngoại sinh ra đập vào chất
phát quang trên thành ống và làm cho chất

phát quang bức xạ ra ánh sáng nhìn thấy.
5

Tuy nhiên đòi hỏi một điện thế cao để khởi động phóng điện(điện thế khởi động
hoặc điện thế dẫn). Sau khi sự khởi động phóng điện xảy ra điện áp cung cấp có thể sụt
xuống
Vấn đề khó khăn cớt lõi của các công nghệ sử dụng plasma, đó chính là thời gian
tồn tại của plasma là cực ngắn (vài phần triệu đến vài phần vạn giây đồng hồ) với năng
lượng tập trung rất lớn.
Chiếc TV đầu tiên đã ra đời được
gần 80 năm nhưng hầu hết TV đều được
chế tạo từ cùng một công nghệ sử dụng
đèn hình hay còn gọi là ống tia ca-tốt
(CRT). Đèn hình là một ống thuỷ tinh
lớn hình cái phễu được rút hết không khí,
bên trong có một súng bắn ra tia điện tử
và các bộ phận lái tia. Tia điện tử là dòng
các hạt electron mang điện âm. Khi đi
đến bề mặt đèn hình, các điện tử đập vào
lớp phốt-pho làm cho chúng phát sáng.
Hình ảnh được tạo nên bằng cách chiếu
sáng lần lượt các vùng khác nhau có phủ
các lớp phốt-pho tạo màu khác nhau của
đèn hình.
Đèn hình tạo ra hình ảnh sắc nét và màu sắc rực rỡ nhưng chúng cũng có những
điểm yếu của chúng. Đèn hình thường to và nặng. Muốn tăng kích thước màn ảnh, phải
tăng độ dài của ống hình để tia điện tử có thể quét hết bề mặt đèn hình. Kết quả là TV
ống hình loại lớn cực kỳ nặng và cồng kềnh, có khi chiếm hết cả một căn phòng.
Tuy thế, chúng vẫn được sử dụng ờ hầu hết các studio lớn trên thế giới, vì màn

hình LCD tuy gọn, vẫn chưa có được quang ảnh và độ đáp ứng mạnh như CRT.
Công nghệ màn hình plasma đã giải quyết trọn vẹn vấn đề trên. Màn hình plasma
thường có kích thước lớn, nhưng chỉ dày khoảng 15 cm và khá nhẹ. Bạn dễ dàng treo nó
lên tường như một bức tranh.

6

Lịch Sử Của truyền Hình Plasma

Màn hình plasma
Cơ sở bước đầu cho các màn hình hiển thị truyền hình plasma được phát triển đầu
tiên vào tháng 7 năm 1964 ở Đại học Illinois (của Mỹ). Các hiển thị đầu tiên này chẳng
có gì ngoài các điểm sáng được tạo ra trong phòng thí nghiệm thực nghiệm. Từ đó trở đi,
công nghệ này được phát triển và cải thiện, và tới cuối những năm 1960 thì nó đủ hoàn
chỉnh để cho phép các nhà khoa học cấu trúc thành các hình ảnh đồ hoạ. Phát triển tiếp
thêm đã bị giới hạn, khi mà các nhà khoa học thực hiện thấy các vật liệu có khả năng đã
cho ra hình ảnh màn hình plasma nhỏ và chất lượng hình ảnh thấp.
Ngày nay, sự cải thiện trong xử
lý số liệu tốc độ cao, các vật liệu công
nghệ cao và công nghệ sản xuất cao
cấp đã tạo ra các hiển thị hình ảnh
plasma có đầy đủ các mầu sắc, ánh
sáng ở các kích thước lên tới 60 inch.
Và như vậy, truyền hình Plasma là
công nghệ hiển thị mới nhất và là cách
tốt nhất để đạt đựơc các hiển thị hình
ảnh trên màn hình phẳng với chất
lượng hình ảnh xuất sắc ở các kích
thước màn hình rộng với khả năng xem

được trong mọi môi trường. Truyền
hình Plasma được tạo thành bởi một
mảng các tế bào, mà người ta hay gọi
là các điểm ảnh, tại đó là sự kết hợp của 3 điểm thành phần, tương ứng với các mầu đỏ
(red), xanh lục (green) và xanh lam (blue).

7

Bước 1: Điện tử định hướng Bước 2: Khí trong trạng thái Bước 3: Khi va đập vào sẽ
buộc khí chuyển sang trạng plasma dịch chuyển va đập gây ra mỗi phần tử điểm
thái plasma.
vào các phosphorởmiền
ảnh tạo thành ánh sáng
không tĩnhđiện.
đỏ,xanh lụcvà xanh lam.
Khí ở trong trạng thái plasma được dùng để định hướng đập vào phốt pho trong
mỗi phần tử điểm ở trong màn hình để tạo ra các ánh sáng mầu (đỏ, lục hoặc lam).
Những photpho này giống như các kiểu được dùng trong các màn hình Ống Tia Điện tử
(CRT) và màn hình máy tính PC. Ta có thể nhận được các mầu động, đậm sắc như mong
muốn. Mỗi phần tử điểm trong hình ảnh plashma được điều khiển riêng bởi các điện tử
mạnh để tạo ra hàng tỷ mầu khác nhau. Tất cả điều này có nghĩa rằng ta nhận được các
hình ảnh hoàn hảo và mầu sắc như mong đợi trong hiển thị hình ảnh plasma mà độ
dầy chưa đầy 6 inch.

Cấu Tạo Và Hoạt Động Của Màn Hình Plasma
Tấm Panel hiển thị Plasma - PDP (Plasma Display Panel) tương tự như ống phóng
điện tử CRT ở chỗ dùng Phosphor để phát sáng và tương tự như màn hình LCD khi
chúng dùng lưới toạ độ kiểu X,Y bằng những điện cực riêng biệt bằng lớp cách điện
MgO và xung quanh được trộn lẫn khí trơ ví dụ như : Argon , Neon hoặc Xeon cho mỗi

thành phần riêng lẻ của hình ảnh.
Trong màn hình plasma, người ta sử dụng khí xenon hoặc khí neon. Các chất khí
này khi bị kích thích sẽ phát ra tia cực tím, không nhìn được trực tiếp bằng mắt thường,
nhưng có thể gián tiếp tạo ra ánh sáng khả kiến.
Tế bào plasma: Khí xenon hoặc neon trong màn hình Plasma được chứa trong
hàng trăm ngàn những “căn phòng” nhỏ gọi là các tế bào, nằm giữa hai tấm kính. Các
điện cực dài nằm giữa hai tấm kính và kẹp giữa các tế bào.
Điện cực địa chỉ : Các điện cực nằm sát tấm kính phía sau được gọi là các điện
cực địa chỉ (address electrode). Chúng nằm song song với nhau theo chiều ngang.
Điện cực hiển thị: Các điện cực nằm sát tấm kính phía trước được gọi là các điện
cực hiển thị (display electrode). Chúng trong suốt và nằm theo chiều thẳng đứng.
Bao quanh các điện cực hiển thị là một lớp vật liệu điện môi để cách điện. Nằm
giữa các tế bào và điện cực hiển thị còn có một lớp bảo vệ bằng MgO. Các điện cực hiển
thị và các điện cực địa chỉ phối hợp với nhau tạo thành một lưới, ở mỗi mắt lưới là một tế
bào.

8

Để ion hoá chất khí của một tế bào nào đó, bộ xử lý của màn hình sẽ nạp điện cho
hai thanh điện cực tương ứng giao nhau tại tế bào đó. Thời gian nạp/phóng điện rất
nhanh, hàng ngàn chu kỳ trong khoảng vài phần trăm giây. Dòng điện chạy qua tế bào
nào sẽ làm cho tế bào đó phát sáng. Các tế bào được cho phát sáng liên tiếp nhau với tốc
độ rất nhanh, tạo cho ta cảm giác toàn bộ màn hình phát sáng liên tục.

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.
9

Nguyên tắc làm việc chúng làm việc dựa trên nguyên lí điện áp cao truyền qua khí
áp suất thấp và phát sáng. Về bản chất, PDP có thể xem như là một ma trận ống đèn
huỳnh quang nhỏ được điều khiển rất phức tạp. Mỗi một Pixel, hoặc một Cell, bao gồm
tụ điện nhỏ cùng với 3 điện cực. Sự phát tán điện qua điện cực là nguyên nhân những khí
trơ bịt kín trong mỗi Cell bị chuyển thành Plasma ở dạng Ion hoá. Plasma là chất
dẫn điện trung gian, những thành phần Ion hoá cao bao gồm điện tử, Ion dương và những
thành phần trung gian. Mỗi Cell của Plasma hoạt động nó phát ra ánh sáng tia tử ngoại
UV (ultraviolet) sau đó sẽ đập và tác động lên Phosphor tương ứng với các màu cơ bản
RGB trên bề mặt, khi đó mặt Plasma sẽ sáng lên.
Bên trong mỗi một Cell có 3 ô nhỏ, mỗi một ô gồm Phosphor Đỏ, Phosphor Xanh
nước biển, Phosphor Xanh lá cây. Cấu trúc cơ bản của một điểm phát xạ, có thể nhìn thấy
rõ trên hình vẽ:

Các quá trình diễn ra trong sự hoạt động của các tế bào bao gồm:
Sự thiết lập trạng thái ban đầu bằng sự phóng điện xóa: Không thể điều khiển
các chấm điểm nếu sự phóng điện còn dư. Như
vậy đầu tiên tất cả các điện tích còn dư được
xóa hết bởi sự thiết lập trạng thái ban đầu.
Sự thiết lập, nạp điện (tường điện
thế),xung dạng hình nón cung cấp cho điện cực
duy trì và sự phóng điện ngắn. Sau đó sự nạp
điện (tường điện thế) đã được thiết lập. Từ sub
field thứ 2, đó là hàm thiết lập tường điện tích
còn dư.

10

Ghi (địa chỉ), đòi hỏi sự chọn lọc phát xạ của điểm ảnh:
Xung điện dữ liệu là được tích điện dương
ở đầu vào điện cực dữ liệu và ngay lập tức điện
cực quét được tích điện âm ở đầu vào.
Điều đó có nghĩa là xung điện thế tổng
giữa điện cực dữ liệu và điện cực quét là điện thế
bắt đầu phóng điện. Sự phóng điện là tác động
vào điểm ảnh và ion hóa khí.
Sau khi những xung vào tới, Ions và
electrons lúc này được phát bởi sự phóng điện nạp
trên lớp điện môi xung quanh các điện cực.
Sự nạp điện này gọi là cường điện thế
(Pilot voltage). Sự điều khiển này gọi là “ghi”
trong đó “1” được đặt nhớ trong điểm ảnh.
Sự duy trì bằng bức xạ ánh sáng nhìn thấy: Quá trình duy trì gồm 5 bước
Bước1: Xung điện tích âm duy trì là đầu vào
của điện cực quét và điện cực duy trì và điện thế
giữa hai điện cực trở thành xung duy trì và tường
điện thế. Sau đó sự phóng điện lại lặp lại. (Tuy nhiên
nếu tường điện thế không nạp điện lên phần tử điểm
ảnh thì không thể có xung duy trì)

Bước2: Ion và điện tử phát ra bởi quá trình
phóng điện duy trì 1 là nạp trên tường điểm ảnh(điện
môi) xung quang các điện cực.

11

Bước 3: Đây là sự nạp điện sẽ dẫn tới hiệu điện
thế phóng điện
Sự phân cực dương của sự nạp điện lần thứ 2 là
dự trữ từ sự thiết lập tường phóng điện.

Bước4: Xung duy trì phân cực dương là đầu vào
giữa điện cực duy trì và điện cực quét và phóng điện tái
khởi động

Bước5: Ion và electron trong phát bởi phóng điện
duy trì lần 2 là nạp điện cho tường điểm ảnh(điện môi)
xung quanh các điện cực

Các xung dùng trong quá trình duy trì
được thể hiện như hình vẽ:
Các xung duy trì kết thúc này xen kẽ
nhau.
Như vậy chúng ta gọi đây là một dạng
điều khiển hệ thống điều khiển xoay chiều.(Có
một hệ thống khác gọi là một chiều khi mà điện
khi là cung cấp chỉ là một chiều )

12

Sự thiết lập, ghi và duy trì
tạo thành một hàm tròn gọi là

Sub-field.
Giai đoạn thiết lập và ghi
gọi là giai đoạn địa chỉ.
Vòng Sub-Field chính là
chìa khóa của chương trình tái
sản xuất hình ảnh PDP

Có thể tóm tắt các quá trình hoạt động của các tế bào qua các sơ đờ sau:

Hình 1

Hình 2

Hình 3

Hình 4

Để phát ra màu thì cường độ của mỗi màu RGB phải được điều khiển độc lập.
Trong khi công việc này đối với đèn ống phóng điện tử CRT bằng sự điều biến dòng tia
điện tử và khi đó phát ra tia sáng. Đối với PDP thực hiện trộn màu bằng điều chế xung
mã PCM (pulse code modulation). Dựa trên bảng 256 màu cơ bản, mỗi một màu được
hiển thị dựa theo độ rộng và cường độ của xung PCM. Trong mỗi một độ rộng của xung
màu người ta dùng mã hoá 8-bit nên tạo được 256 mức độ rộng xung. Trong mỗi một
cường độ của xung người ta cũng ,mã hoá thành 8-bit. Như thế tổng số màu có thể kết
hợp được lên tới :
256 x 256 x 256 = 16.777.216 ( màu ).

13

Trên thực tế PDP toả ánh sáng dùng Phosphor thì đạt được góc nhìn tốt nhất và
màu sắc tuyệt vời. Ban đầu, PDP có vấn đề trong trường họp nhiễu giữa PCM và những
hình ảnh chuyển động nhanh. Về sau vấn đề này được giải quyết bằng sự tinh chỉnh lại để
phối hợp trong PCM. Những màn hình Plasma đầu tiên gặp một vấn đề mang tính truyền
thống tức là độ tương phản thấp. Trong trường hợp như vậy người ta cung cấp cho mỗi
Cell một mức điện áp thấp ban đầu cố định. Không cung cấp điện áp thấp ban đầu cho
mỗi Cell thì chúng sẽ bị thời gian đáp ứng giảm xuống .
Vào cuối năm 1990 , Fujitsu đã giảm bớt được vấn đề này bằng công nghệ mới
để tăng độ tương phản lên từ 70:1 tới 400:1 . Năm 2000 một vài hãng sản xuất tuyên bố
tạo được hình ảnh với độ tương phản lên tới 500:1 .
Hình dưới là cấu tạo thành phần của Plasma do Fujitsu đưa ra :

14

Quy Trình Sản Xuất TV Plasma
Cơng nghệ plasma, hiện chiếm 18% thị trường màn hình phẳng toàn cầu, giành ưu
thế với các sản phẩm trên 50 inch. Tuần trước, hãng Matsushita của Nhật đã đầu tư 2,5 tỷ
USD để xây dựng nhà máy chế tạo màn hình loại này lớn nhất thế giới.
Ba hãng Matsushita, LG Electronics và Samsung SDI cũng đã sản xuất hơn 1,4
triệu tấm nền mỗi tháng cho TV plasma trong trong năm 2006. Vậy những hệ thống này
được hình thành như thế nào?

Quy trình bắt đầu bằng việc sản xuất những tấm kính mỏng. Mỗi tấm "mẹ"
thường được cắt thành 6 tấm con 42 inch hoặc 4 tấm 50 inch. Đôi khi, họ giữ cả tấm lớn
để tạo ra TV trên 100 inch.

Một tấm nền plasma gồm hai phiến kính kẹp giữa lớp khí gas có khả năng biến
các tín hiệu điện tử thành thể plasma (loại khí có số lượng các hạt mang điện âm - dương
tương đương nhau) để sản sinh ánh sáng sống động mà mắt thường có thể quan sát được.

Chất nền ở mặt sau phiến kính cũng được phủ các chất hóa học lân tinh đỏ, xanh lục và
xanh lam để tạo ra những màu sắc khác nhau.

15

Một điện cực sẽ đóng vai trò như bộ chuyển mạch ánh sáng. Plasma sẽ phát ra
ánh cực tím, kích thích chất hóa học tạo nên những màu sắc ánh sáng khác nhau. Nhờ đó,
không như màn hình tinh thể lỏng, các thiết bị plasma không cần đến đèn nền.

Các kỹ sư sẽ dùng máy tính khởi động robot để in chất hóa học lân tinh lên chất
nền phía sau màn hình plasma.

16

Các bảng mạch được phủ chất hóa học, đóng vai trò truyền tín hiệu đến từng điểm
ảnh (pixel), sẽ được đưa vào tấm nền plasma để tạo thành module cuối cùng cho các hãng
sản xuất TV.

Công nhân đóng gói module màn hình plasma, đặt chúng vào hộp và gửi cho nhà
sản xuất TV để họ trang bị thêm bộ tín hiệu truyền hình, loa, bảng điều khiển, vỏ... và
làm nên một hệ thống hoàn chỉnh.

Các nhân viên kiểm tra chất lượng đang đánh giá lại tình trạng của các TV
plasma.

17

Cuối cùng, TV plasma sẽ đến tay người tiêu dùng và trở thành trung tâm trong hệ
thống giải trí gia đình.

Những Hạn Chế Trong Công Nghệ Plasma
Sự tái tạo ảnh chuyển động bởi PDP cho chúng ta thấy một số vấn đề đối với PDP
 Đầu tiên là sự tái tạo điểm tối.
 Thứ hai là sự nhiễu loạn ảnh chuyển động (Lỗi nhiễu và màu).
 Thứ ba là hiện tượng lưu ảnh.
 Thứ tư là PDP đòi hỏi tiêu thụ công suất cao.
Đầu tiên là sự tái tạo điểm đen:
Từ hình vẽ ta thấy: Đối với
hiển thị CRT, nếu màn hình ở chế độ
“0” nghĩa là không có sự phát xạ.
Tuy nhiên đối với PDP, điểm
ảnh đen vẫn có sự phát xạ nhỏ
PDP cần sự phóng điện thiết
lập tại một trường nhỏ làm cho tín
hiệu dữ liệu tất cả bằng “0”. Điều đó
có nghĩa là xảy ra phóng điện 8 lần
tại một trường.
Đây là hiệu ứng mặt sau của
hệ thống điều khiển trường nhỏ.
Nhiễu xạ ảnh chuyển động:
Chúng ta có thể quan sát thấy hiện tượng chuyển động của ảnh. Chúng ta gọi là
Nhiễu loạn chuyển động ảnh(MPD)
Lập luận của vấn đề này là sự liên quan giữa thời gian khác nhau của phát xạ
những điểm ảnh và sự cảm nhận thấy được của mắt người.
Đây là nguyên nhân gây bởi hệ thống điều khiển trường nhỏ.

18

Ví dụ như:
Nếu đây là một đặc tính tín hiệu trắng nhưng nó gồm 128 bậc (50% mức trung
bình của ảnh trên màn hình APL)
và 127 bậc (49% APL) độ trắng
vùng.
Nếu những mức này khác
nhau theo vùng sang phải, xuất
hiện nhiễu đen có thể nhìn thấy.
Bởi vì thời gian phát xạ
của vùng 127 bậc và vùng 128
bậc là không tương ứng với nhau.
Vùng 127 bậc sử dụng từ
trường nhỏ thứ nhất tới trường
nhỏ thứ 7
Vùng bậc 128 chỉ sử dụng
trường nhỏ thứ 8.
Vẫn trên một ảnh, điểm ảnh là
sự lặp lại của phát xạ và ngắt.
Tuy nhiên khi ảnh chuyển động
tới mặt phải, sự ngắt được thực hiện
cho hai ô rìa.
Chu kì ngắt dài có thể quan sát
thấy nhiễu đen, gọi là giả nhiễu.

Đây là hiện tượng xảy ra với vài
màu tự nhiên.
Mức xanh là hơi khác so với đỏ
thẫm khi chuyển động.

Thời gian phát xạ điểm ảnh đỏ là
không thay đổi trong nhưng thời gian phát
xạ điểm xanh là thay đổi.
Đồng thời ô điểm xanh ngắt, chỉ có
điểm đỏ là phát xạ.
Như thế có thể nhìn thấy đường đỏ
(nhiễu) qua mắt người.
Hiện tượng lưu ảnh:
Là hiện tượng mà hình ảnh vẫn còn lưu lại trên màn hình trong một khoảng thời
gian khi mà ảnh này đã tắt trên màn hình. Vết lưu này có thể là vĩnh viễn kết quả là tạo ra
một bóng ma của hình ảnh vĩnh viễn lưu trên đó. Tuy nhiên, ở các TV Plasma mới, căn
bệnh này đã được loại trừ, một phần là nhờ các chương trình bảo vệ màn hình hữu hiệu,
19

Màn hình plasma

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về