Các nguyên tắc sáng tạo áp dụng trong tin học: lịch sử phát triển của màn hình máy tính

ượng hay môi trường bên ngoài.  Để có thể quan sát được những đối tượng hoặc những quá trình, sử dụng các chất phụ gia màu, huỳnh quang.  Nếu các chất phụ gia đó đã được sử dụng, dùng các nguyên tử đánh dấu. Phương pháp nghiên cứu khoa học GVHD: GS. TSKH. Hoàng Văn Kiếm Học viên: Trần Chánh Trực – K21 – 1112039 Trang 15  Sử dụng các hình vẽ, ký hiệu thích hợp. 2.1.33. Nguyên tắc đồng nhất Những đố i tượng, tương tác với đối tượng cho trước, phải được làm từ cùng mộtvật liệu (hoặc từ vật liệu gần về các tính chất) với vật liệu chế tạo đối tượng cho trước. 2.1.34. Nguyên tắc phân hủy hoặc tái sinh các phần  Phần đối tượng đã hoàn thành nhiệm vụ hoặc trở nên không càn thiết phả itự phân hủy (hoà tan, bay hơi…) ho ặc phải biến dạng.  Các phần mất mát của đối tượng phải được ph ục hồi trực tiếp trong quátrình làm việc. 2.1.35. Nguyên tắc thay đổi các thông số hoá lý của đối tượng  Thay đổi trạng thái đối tượng.  Thay đổi nồng độ hay độ đậm đặc.  Thay đổi độ dẻo  Thay đổi nhiệt độ, thể tích. 2.1.36. Nguyên tắc sử dụng chuyển pha Sử dụng các hiện tượng nảy sinh trong quá trình chuyển pha như: thay đổi thểtích, toả hay hấp thu nhiệt lượng... 2.1.37. Nguyên tắc sử dụng sự nở nhiệt  Sử dụng sự nở (hay co) nhiệt của các vật liệu.  Nếu đã dùng sự nở nhiệt, sử dụng vớ i vật liệu có các hệ số nở nhiệt khácnhau. 2.1.38. Nguyên tắc sử dụng các chất oxi hóa mạnh  Thay không khí thường bằng không khí giàu oxy.  Thay không khí giàu oxy bằng ch ính oxy.  Dùng các bức xạ ion hoá tác động lên không khí hoặc oxy.  Thay oxy giàu ozon (hoặc oxy bị ion hoá) bằng chính o zon. 2.1.39. Nguyên tắc thay đổi độ trơ  Thay môi trường thông thường bằng môi trường trung hoà.  Đưa thêm vào đối tượng các phần, các chất, phụ gia trung hoà.  Thực hiện quá trình trong chân không. Phương pháp nghiên cứu khoa học GVHD: GS. TSKH. Hoàng Văn Kiếm Học viên: Trần Chánh Trực – K21 – 1112039 Trang 16 2.1.40. Nguyên tắc sử dụng các vật liệu hợp thành Chuyển từ các vật liệu đồng nhất sang sử dụng những vật liệu hợp thành(composite). Hay nói chung sử dụng các vật liệu mới. 2.2. ÁP DỤNG MỘT SỐ NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO TRONG PHÁT TRIỂN MÀN HÌNH MÁY TÍNH 2.2.1. Tổng quan về màn hình máy tính Màn hình máy tính (hay Monitor) là thiết bị ngoại vi dùng h iển thị thông tin (văn bản, hình ảnh…) từ PC đến người sử dụng, nó giúp chúng ta có thể giao t iếp với máy tính. Mặc dù màn h ình máy tính không quyết định sự nhanh chậm của máy nhưng nó là thiết bị quan trọng kết xuất mọi thông tin dạng hình ảnh để người sử dụng có thể giao tiếp, một màn hình chất lượng thấp có thể sẽ không thể h iện được tất cả các kết quả tốt mà máy tính đã có. Hơn nữa một màn hình tốt ngoài sự đảm bảo về kỹ thuật còn có ý ngh ĩa bảo vệ sức khoẻ cho người sử dụng, đặc biệt là cho đôi mắt. Hầu hết tất cả thời gian làm việc trên máy tính của bạn đều t iếp xúc với màn hình. 2.2.2. Một số loại màn hình máy tính thông dụng 2.2.2.1. Màn hình CRT CRT là gì? CRT là loại màn hình phổ biến nhất trong khoảng 8-10 năm trước đây. Hiện n ay thì màn hình CRT ngày càng ít người dùng hơn và thay thế bằng các loại màn hình Plasma, LCD và Led, bởi màn hình CRT tuy cho màu sắc trung thực nhưng lại chiếm diện tích quá lớn so với các loại màn hình khác. Nguyên lý hoạt động màn hình CRT. Màn hình CRT hoạt động theo nguyên lý ống phóng chùm điện tử (ống CRT, nên thường đặt tên cho loại này là "loại CRT"). Màn hình CRT sử dụng phần màn huỳnh quang dùng để hiển thị các điểm ảnh, để các điểm ảnh phát sáng theo đúng màu sắc cần hiển thị cần các tia điện tử tác động vào chúng để tạo ra sự phát xạ ánh sáng. Ống phóng CRT sẽ tạo ra các t ia điện tử đập vào màn huỳnh quang để hiển thị các điểm ảnh theo mong muốn. Để tìm hiểu nguyên lý hiển thị hình ảnh của các màn hình CRT, ta hãy xem nguyên lý để Phương pháp nghiên cứu khoa học GVHD: GS. TSKH. Hoàng Văn Kiếm Học viên: Trần Chánh Trực – K21 – 1112039 Trang 17 hiển thị hình ảnh của một màn hình đơn sắc (đen trắng), các nguyên lý màn hình CRT màu đều dựa trên nền tảng này. Nguyên lý hiển thị hình ảnh của màn hình đen-trắng Ở các màn hình CRT cổ điển: Toàn bộ lớp huỳnh quang trên bề mặt chỉ hiển phát xạ một màu duy nhất với các mức thang xám khác nhau để tạo ra các điểm ảnh đen trắng. Một điểm ảnh được phân thành các cường độ sáng khác nhau sẽ được điều khiển bằng chùm tia điện tử có cường độ khác nhau. Chùm tia điện tử được xuất phát từ một ống phát của đèn hình. Tại đây có một dây tóc (kiểu giống dây tóc bóng đèn sợi đốt) được nung nóng, các điện tử tự do trong kim loại của sợi dây tóc nhảy khỏi bề mặt và bị hút vào điện trường tạo ra trong ốn g CRT. Để tạo ra một tia điện tử, ống CRT có các cuộn lái tia theo hai phương (ngang và đứng) điều khiển tia này đến các vị t rí trên màn huỳnh quang. Để đảm bảo các t ia điện tử thu hẹp thành dạng điểm theo kích thước điểm ảnh thiết đặt, ốn g CRT có các thấu kính điện từ (hoàn toàn khác biệt vớ i thấu kính quang học) bằng các cuộn dây để hội t ụ chùm t ia. Tia điện tử được quét lên bề mặt lớp huỳnh quang theo từng hàng, lần lượt từ trên xuống dưới, từ trái qua phải một cách rất nhanh để tạo ra các khung h ình tĩnh, nhiều khung hình tĩnh như vậy thay đổ i sẽ tạo ra hình ảnh chuyển động. Cường độ các tia này thay đổi theo điểm ảnh cần hiển thị t rên màn hình, với các điểm ảnh màu đen các tia này có cường độ thấp nhất (hoặc không có), với các điểm ảnh trắng thì tia này lớn đến giới hạn, với các thang màu xám thì tuỳ theo mức độ sáng mà tia có cường độ khác nhau. Nguyên lý hiển thị hình ảnh của màn hình màu Nguyên lý hiển thị hình ảnh của màn hình màu loại CRT giống với màn hình đen trắng đã trình bày ở trên. Các màu sắc được hiển thị theo n guyên tắc phối màu phát xạ: Mỗi một màu xác định được ghép bởi ba màu cơ bản. Trên màn hình hiển thị lớp huỳnh quang của màn hình đen trắng được thay bằng các lớp phát xạ màu dọc từ trên xuống dưới màn h ình (điều n ày hoàn toàn có thể quan sát được bằng mắt thường). Phương pháp nghiên cứu khoa học GVHD: GS. TSKH. Hoàng Văn Kiếm Học viên: Trần Chánh Trực – K21 – 1112039 Trang 18 Figure 1. Các thành phần cơ bản của màn hình CRT 2.2.2.2. Màn hình PLASMA Plasma là gì? Plasma là một trong các ph a (t rạng thái) của vật chất. Ở trạng thái plasma, vật chất bị ion hoá r ất mạnh, phần lớn các phân tử hoặc n guyên tử ch ỉ còn lại h ạt nhân, các electron chuyển động tương đối tự do giữa các hạt nhân. Ứng dụng đặc tính này của plasma, n gười ta đã chế tạo ra màn hình plasma. Hoạt động Ở trạng thái bình thường, các ion dương và electron chuyển động hỗn loạn. Vận tốc tương đố i của chúng so với nhau không lớn. Khi đặt khí plasma vào giữa hai điện cực, điện trường tác dụng lên các hạt mang điện sẽ làm cho chúng chuyển động có hướng: các electron bị hút về phía cực dương, các ion dương bị hút về phía cực âm. Trong quá trình chuyển động ngược chiều nhau nh ư vậy, các hạt mang điện va chạm vào nhau với vận tốc tương đối rất lớn. Va chạm sẽ truyền n ăng lượng cho các electron ở lớp ngoài cùng của nguyên tử khí, làm cho các electron này nhẩy lên mức năng lượng cao hơn, sau một khoảng thời gian r ất ngắn, các electron sẽ tự động chuyển xuống mức năng lượng thấp hơn và sinh ra một photon ánh sáng theo định luật bức xạ điện từ. Trong màn hình p lasma, người ta sử dụng khí xenon ho ặc 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 k iến. Cũng giống như màn hình LCD, màn hình Plasma cũng có cấu tạo từ các điểm ảnh, trong mỗi điểm ảnh cũng có ba điểm ảnh con thể hiện ba màu đỏ, xanh lá, xanh lam. Mỗi điểm ảnh là một buồng kín, trong đó có chứa chất khí xenon ho ặc neon. Tại mặt trước của buồng có phủ lớp phôt pho. Tại hai đầu buồng khí cũng có hai điện cực. Khi có điện áp được đặt vào hai điện cực, chất khí bên trong buồng k ín sẽ bị ion hoá, các nguyên tử bị Phương pháp nghiên cứu khoa học GVHD: GS. TSKH. Hoàng Văn Kiếm Học viên: Trần Chánh Trực – K21 – 1112039 Trang 19 kích thích và ph át ra t ia cực tím. Tia cực tím này đập vào lớp phôt pho phủ trên mặt trước của buồng kín sẽ k ích thích chất phôt pho, làm cho chúng ph át sáng. Ánh sáng phát ra sẽ đi qua lớp kính lọc màu đặt trước mỗi buồng kín và cho ra một trong ba màu cơ bản: đỏ, xanh lá, xanh lam. Phối hợp của ba ánh sáng này từ ba điểm ảnh con trong mỗi điểm anh sẽ cho ra màu sắc của điểm ảnh. Nhược điểm chủ yếu của màn hình Plasma so với màn hình LCD là chúng không hiển thị được một độ phân giải cao như màn hình LCD có cùng k ích thước. Điều này do trong màn hình LCD, mỗi điểm ảnh con chỉ cần một lớp t inh thể lỏn g khá bé cũng có thể thay đổi ph ương phân cực của ánh sáng một cách dễ dàng, từ đó tạo điều kiện để chế tạo các điểm ảnh với kích thước bé, tạo nên một số lượng lớn điểm ảnh trên một đơn vị diện t ích (độ phân giải cao). Còn với màn hình Plasma, mỗi điểm ảnh con thực chất là một buồng kín chứa khí. Thể tích của lượng khí chứa trong một buồng kín này phải đạt một giá trị nhất định để có thể phát ra bức xạ tử ngoại đủ mạnh kh i bị kích thích lên trạng thái plasma. Chính vì thế, kích thước một điểm ảnh của màn hình Plasma khá lớn so với một điểm ảnh của màn hình LCD, dẫn đến việc với cùng một diện t ích hiển thị, số lượng điểm ảnh của màn hình Plasma ít hơn LCD, đồng nghĩa với độ phân giải thấp hơn. Figure 2. Công nghệ màn hình Plasma Phương pháp nghiên cứu khoa học GVHD: GS. TSKH. Hoàng Văn Kiếm Học viên: Trần Chánh Trực – K21 – 1112039 Trang 20 Chất lượng hình ảnh của Plasma Với công nghệ Plasma, mỗi điểm ảnh bao gồm các màu cơ bản đỏ, lục, lam kết hợp với nhau để hiển thị hàng tỷ màu sắc giúp hình ảnh chính xác hơn so với LCD hay LED. Ngoài ra, TV Plasma chiếm ưu thế ở độ tương phản siêu cao, cho màu đen đạt gần mức hoàn hảo cùng độ quét hình lên đến 600 Hz giúp người xem cảm nhận tốt hơn trong các cảnh chuyển động nhanh. TV Plasma có nhược điểm là thường xảy ra h iện tượng cháy hình "burn-in". Khi người dùng để T V hiển thị một hình t ĩnh trong 30 phút, ảnh này sẽ lưu lại ở dạng vệt mờ trên TV sau đó vài ngày hoặc có khi cả tháng. Hiện tượng này xuất hiện vì phốt-pho ở trong màn hình bị đốt nóng trong khoảng thời gian dài dẫn đến mất khả năng phát sáng, tạo ra vệt mờ. Tiêu thụ điện năng, lí do để chọn loại tivi này Vấn đề t iêu thụ điện năng có lẽ là vấn đề đáng quan tâm nhất trên Tivi Plasma, lượng điện t iêu thụ của một chiếc tivi Plasma cao gấp 3 - 4 lần so với màn hình LED và lượng nhiệt tỏa ra từ tivi cũng lớn hơn. Tuy điện năng tiêu thụ cao đến thế nhưng nhìn v ào cái giá có thể thấy màn hình Plasma có cái giá hấp dẫn hơn rất nhiều so với tivi màn hình LCD và màn hình LED. Ngoài ra nếu bạn cần một tivi có màu sắc trung thực, thường xuyên xem phim hành động và không quá chú trọng vào kiểu dáng có thể chọn Plasma. Tuy nh iên bạn cần phải cân nhắc sống chung với lũ do tivi có hiện tượng cháy hình, lượng điện năng tiêu thụ và hơi nóng của tivi là kh á lớn. 2.2.2.3. Màn hình LCD 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 ph ù hợp túi tiền, và kiểu dáng sẽ đỡ cồng kềnh hơn Plasma. LCD là gì? Màn hình tinh thể lỏn g (liquid crystal display, LCD) là loại thiết bị hiển thị cấu t ạo 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. Phương pháp nghiên cứu khoa học GVHD: GS. TSKH. Hoàng Văn Kiếm Học viên: Trần Chánh Trực – K21 – 1112039 Trang 21 Lịch sử, hoạt động của LCD Được sản xuất từ năm 1970, LCD là một loại vật chất phản xạ ánh sáng kh i 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 ch ỉnh 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 ph ản 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 Figure 3. Cấu tạo của màn h ình LCD Lớp dưới cùng là đèn nền, có t ác 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 Phương pháp nghiên cứu khoa học GVHD: GS. TSKH. Hoàng Văn Kiếm Học viên: Trần Chánh Trực – K21 – 1112039 Trang 22 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 t rơ 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 ha i điện cực. Tia lửa điện sẽ kích thích các nguyên tử xenon lên mức năng lượng cao, sau đó chúng sẽ tự độn g nhảy xuống mức năng lượng thấp và phát ra ánh sáng theo định luật bức x ạ điện từ. Điện áp cung cấp cho đèn x enon 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 k ính lọc phân cực có quang trục phân cực ngang. Mặt trong của ha i 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 ph ân cực dọc. Ánh sáng phân cực này tiếp tục truyền qua lớp tinh thể lỏng. Nếu giữa hai đầu lớp t inh thể lỏng không đựơc đặt một điện áp, các phân tử t inh 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 h ai 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 t inh 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 n ày, 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 ph ụ thuộc vào độ xoắn của các phân tử tinh thể lỏng. Độ xoắn của các phân tử t inh thể lỏng phụ thuộc vào điện áp đặt vào hai đầu t inh thể lỏng. Như vậy, có thể điều ch ỉnh 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, t uỳ thuộc v ào cường độ ánh sáng tương đối của Phương pháp nghiên cứu khoa học GVHD: GS. TSKH. Hoàng Văn Kiếm Học viên: Trần Chánh Trực – K21 – 1112039 Trang 23 ba điểm ảnh con, dựa vào nguyên tắc phối màu phát xạ, điểm ảnh sẽ có một màu nhất định. Khi m uốn 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 đổ i 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 lỏn g. Một nhược điểm của màn hình t inh 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, dộ i 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 n guồn 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 disp lay), 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 Phương pháp nghiên cứu khoa học GVHD: GS. TSKH. Hoàng Văn Kiếm Học viên: Trần Chánh Trực – K21 – 1112039 Trang 24 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 ch ỉ 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. 2.2.2.4. Màn hình LED LED là gì? LED (viết tắt của: Light Emitting Diode) được cấu tạo từ một khối bán dẫn loại p ghép với một khối bán dẫn loại n, đèn LED tạo ra nhiều ánh sáng hơn, tỏa nhiệt ít hơn so với các thiết bị chiếu sáng kh ác vì vậy cũng tiêu thụ ít điện năng hơn. Lịch sử của công nghệ LED. Công nghệ LED lần đầu tiên được nhà khoa học Oleg Lo sev phát minh ra ở Nga vào năm 1920. Bóng đèn LED được giới thiệu thương mại hóa lần đầu tiên ở Mỹ năm 1962. Nick Holonyak Jr - được xem là cha đẻ của công nghệ đèn đa sắc LED - đã hợp tác cùng với M. Geogre Crawford ở Trường Đại học I llinois (Hoa Kỳ) để hoàn thiện hết các màu sắc sẵn có của LED. Kể từ đó, công nghệ đèn chiếu LED được gắn liền với sự phát triển của công nghệ chiếu nền trong những chiếc TV. Sau này, đèn LED tiếp t ục được phát triển rộng rãi và bắt đầu được áp dụng trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau. Cấu tạo màn hình LED. Để ch iếu sáng hình ảnh trên toàn bộ màn hình t ivi các đèn nền LED phải xếp tương ứng 1-1 với ma trận điểm ảnh màu, việc sắp xếp như vậy cho phép điều chỉnh độ sáng chính xác đến từng điểm ảnh trên toàn bộ màn hình, mang lại sự tương phản tốt hơn và loại bỏ được h iện tượng lệch màu tại các góc, v ì thế mà một màn hình tivi càng lớn thì càng cần nhiều điểm LED. Phương pháp nghiên cứu khoa học GVHD: GS. TSKH. Hoàng Văn Kiếm Học viên: Trần Chánh Trực – K21 – 1112039 Trang 25 Figure 4. Cấu tạo của điốt Công nghệ màn hình LED. Những tính chất riêng có đã quy định đặc thù của công nghệ đèn LED và tạo nên những ưu điểm khiến LED đánh bại bất cứ công nghệ ch iếu sáng nào đã từng tồn t ại. Tiêu thụ điện năng thấp so với ánh sáng thông thường. Tiết kiệm mức thấp nhất , hiệu suất chiếu sáng cao hơn nữa tiết kiệm khoảng 75% điện so với đèn chiếu sáng thông thường. Thân thiện với môi trường: Không tia cực tím, không bức xạ tia hồng ngoạ i, phát nhiệt của ánh sánh thấp, không chứa thủy ngân và những chất có hại…, không gây ô nhiễm môi trường. Không sử dụng thủy ngân, giảm thiểu tối đa việc sử dụng ch ì cho các mối hàn, ít nhất thì người dùng cũng sẽ an tâm hơn hẳn kh i giảm được 1 phần tác hại không mong muốn của các vật dụng luôn theo sát bên mình trong kh i làm việc hay giải trí. Nhiệt độ làm việc thấp: Nhiệt độ l àm việc của bóng đèn LED cao hơn nhiệt độ môi trường khoảng 5 – 80C, thấp hơn so với đèn huỳnh quang thông thường là khoảng 13 – 250C. Tuổi thọ cao: Vượt qua 50,000 giờ (tương đương với 6 năm thắp sáng liên tục). Theo các tài liệu về đặc tả các tiêu chuẩn kỹ thuật của công nghệ LED thì ít nhất màn hình của bạn cũng sẽ có tuổi thọ cao hơn 2 lần so với các sản phẩm LCD cũ. Mỏng và nhẹ: các sản phẩm sử dụng công nghệ LED thường có ưu điểm là thiết kế mỏng và trọng lượng nh ẹ. Phương pháp nghiên cứu khoa học GVHD: GS. TSKH. Hoàng Văn Kiếm Học viên: Trần Chánh Trực – K21 – 1112039 Trang 26 Chất lượng hình ảnh : Màu đen rất chân thực trong khi màu trắng vẫn có được độ sáng cần thiết, điều này tạo nên sự tương phản rất cao - thể hiện qua thông số độ tương phản động (DCR) của đã vượt qua mức 10.000.000:1, gấp hàng chục lần so với công nghệ tốt nhất của LCD - giúp các sản phẩm màn hình công nghệ LED có h ình ảnh có ch iều sâu và sống động và " đều" hơn. Đa dụng: Một điểm rất đặc trưng của các màn hình công nghệ LED chính là khả năng thể hiện hình ảnh rất tốt ngay cả trong điều kiện môi trường có độ sáng cao, v iệc thử nghiệm rất dễ dàng, hãy dùng 1 đèn côn g suất cao và chiếu thẳng vào màn hình của bạn và cảm nhận. 2.2.3. Một số thông số kỹ thuật của màn hình máy tính  Viewable area: vùng hiển thị hình ảnh, văn bản trên màn hình mà người dùng có thể nhìn thấy được. Những chỉ số về độ rộng của màn h ình mà chúng ta vẫn thấy như 15inches, 17inches chính là số đo đường chéo của màn hình, cũng chính là độ rộng vùng hiển thị, tuy cùng chỉ số nh ưng màn độ rộng màn hình LCD thường to hơn LCD một chút, thường là khoảng 1/2inch, do màn hình CRT thường nhỏ hơn so với k ích thước được thông báo một chút.  Resolution: độ phân giải của màn hình, t ính bằng số lượng các điểm ảnh trên đường ngang (row) và đường dọc (column). Ví dụ màn hình hỗ trợ các độ phân giải 640x480, 1024x768, 1280x1024,… Các màn hình LCD thường ch ỉ hiển thị tối ưu ở một độ phân giải nhất định, t uy vậy chúng ta vẫn có thể tùy chỉnh ở các độ phân giải khác, tất nhiên khi đó chất lượng hình ảnh sẽ không thể bằng độ phân giải tối ưu. Ví dụ độ phân giải tối ưu của màn hình là 1280x1024 nếu chỉnh xuống 1024x768 thì chất lượng hình ảnh sẽ k ém đi một chút, không đáng kể. Tuy nhiên với một số chương trình bạn nên chỉnh màn hình với độ phân giải tối ưu để có chất lượng hình ảnh tốt nhất.  Pixel: là điểm ảnh, điểm sáng hiển thị màu trên màn hình.  Colour Depth (Độ sâu của màu): số lượng màu hiển thị trên 1 điểm ảnh. Ví dụ: 16,8 triệu màu, 65.000 màu,…  Refresh Rate : Tốc độ làm tươi h ình ảnh hay gọi là tần số quét của màn h ình, là số lần "vẽ lại" hình ảnh trong 1 giây từ trên xuống dưới cho tất cả các điểm ảnh. Chất phosphor giữ cho độ sáng điểm ảnh vừa đủ để mắt người không cảm nhận Phương pháp nghiên cứu khoa học GVHD: GS. TSKH. Hoàng Văn Kiếm Học viên: Trần Chánh Trực – K21 – 1112039 Trang 27 được sự thay đổi này. Thông số này rất quan trọng, nó càng cao thì mắt người dùng không bị mỏi. Mỗi loại màn hình có thể hỗ trợ các tần số quét khác nhau (50 Hz, 60 Hz, 72 Hz, 85 Hz, 90 Hz, 100 Hz, …). Màn h ình LCD thường sử dụng tàn số quét 60Hz.  Respect ratio: tỉ số giữa ch iều cao và chiều rộng của màn hình giúp hình ảnh không bị kéo dãn khi được thể h iện ở những kh ung h ình khác nhau, thông thường tỉ số này là4:3.  Power Consumption: công suất tiêu thụ điện của màn hình.  Dot pitch: là khoảng cách giữa tâm các điểm ảnh, khoảng cách càng nhỏ màn hình có độ phân giải càng cao, hình ảnh hiển thị càng sắc nét. Ví dụ: 0.31mm, 0.28mm, 0.27mm, 0.26mm, và 0.25mm bạn sẽ thấy các thông số này ở các màn hình CRT. Đây là một t rong các yếu tố quan trọng để đánh giá chất lượng các màn hình CRT. Ở các màn hình LCD các bạn sẽ không thấy các thông số này ví nó gần như không có ý nghĩa với các màn hình LCD và theo một ngh ĩa nào đó thì nó không tồn tại với các màn hình LCD. Ngoài các thông số trên màn hình LCD còn có các thông số quan trọng sau:  Contrast (Độ tương phản): Tỉ lệ tương phản là sự khác biệt giữa màu sáng trắng mạnh nhất và màu tối nhất trên màn hình. Một màn hình LCD có độ tương phản cao sẽ cho màu sắc hình ảnh đẹp hơn. Các chi tiết sẽ xuất hiện rõ ràng hơn. Các loại màn hình LCD trên thị trường có độ tương phản rất lớn, từ 1200:1 tới 2000:1. Độ tương phản là yếu tố hàng đầu để đánh giá các màn hình LCD, con số càng cao thì hình ảnh càng sắc nét và rõ ràng.  Viewing angles(Góc nhìn): Nếu đã từng nhìn qua màn hình LCD, bạn sẽ nhận thấy khi nhìn lệch đi một góc, màu sắc trên màn hình sẽ bị biến đổi, ở một số loại màn hình rẻ t iền, có thể bạn sẽ không còn nhìn thấy gì nữa. Tuy nhiên góc nhìn không phải là yếu tố quan trọng nhất để chọn màn hình LCD vì đa số người dùng máy tính đều ngồi trực diện màn hình, tuy đôi lúc có thể hơi lệch một chút nhưng việc đó không gây khó khăn gì đố i với các loại LCD hiện đại.Góc nhìn của LCD được xác định theo chiều dọc và chiều ngang, các màn hình LCD hiện nay đã khắc phục rất nhiều t ình trạng này, h ầu hết các màn hình đều có góc nhìn là 160 độ, thậm chí một số loại màn hình còn đưa ra con số 180 Phương pháp nghiên cứu khoa học GVHD: GS. TSKH. Hoàng Văn Kiếm Học viên: Trần Chánh Trực – K21 – 1112039 Trang 28 độ, tức là có thể nhìn từ mọi hướng. Với màn hình panel TN, nếu nhìn theo chiều dọc, từ dưới lên thì góc nhìn hơi hẹp, nó sẽ bị đảo ngược màu, tuy nhiên nó cũng không quan trọng lắm nếu bạn không để màn hình cao hơn tầm mắt, và thường là như thế.  Response rate(Tần số đáp ứng): Tần số đáp ứng của màn hình LCD được tính bằng tổng thời gian một điểm ảnh sáng lên và sau đó tắt đi. Thường thì thời gian bật (ri sing time) nhanh hơn thời gian tắt (falling t ime). Bật tắt ở đây không có nghĩa như từ on/off thông thường mà là thời gian để một màu hiện lên trên 1 điểm ảnh (pixel) và thời gian để màu đó hoàn toàn biến mất. Thơi gian này thường đượ tính bằng mili giây, bạn có thể thấy trên các thông số tron g báo giá như 5ms, 8ms, 12ms, 16ms…con số này càn g thấp thì càng tốt , hầu hết các màn hình LCD hiện nay đều có thời gian đáp ứn g là 8ms, và một số loại cao cấp là 5ms, hay hơn nữa là 2ms, dù 8ms, 5ms, 2ms thì các con số này hoàn toàn chấp nhận được.  Brightness(Độ sáng): Độ sáng tính bằng đơn vị cd/m2 bạn có thể hình dung 1cd/m2=độ sáng của một ngọn nến/1m2. Tất cả các loại màn hình LCD đều sáng hơn rất nhiều so với CRT, có thể bạn sẽ cảm thấy khá nhức mắt khi mới làm việc với LCD. Tuy nhiên một khi đã quen, bạn sẽ cảm thấy LCD nhìn rất “sướng”. Một chi tiết mà bạn cần chú ý đó là độ sáng mặc định của các màn hình khi xuất xưởng đều giống nhau. Ví dụ, các màn hình Hitachi đều có độ sáng ở mức tối đa 100% và thiết lập này sẽ làm bạn cảm thấy nhức mắt rất nhanh. Hãy kiểm tra thiết lập và đảm bảo nó được đặt ở mức phù hợp, thường thì vào khoảng 60-80 là vừa (tùy vào độ sáng môi trường). Một số trò chơi có thể sẽ rất tối khi bạn sử dụng màn hình LCD, để khắc phục bạn phải thay đổi một thông số cũng liên quan đến độ sáng là gamma.  Widescreen: Một số loại màn hình LCD được chế tạo đặc biệt cho nhu cầu xem phim thường được gọi là wide screen (màn ảnh rộng), thường có chiều ngang dài hơn và chiều dọc hẹp h ơn màn hình thông thường. Đối với những loại này, cách tính kích thước theo đường chéo v ẫn đúng nhưng độ phân giải chuẩn cũng như diện tích hiển thị hơi khác một chút.  D-Sub(Giao tiếp tương tự) và DVI (giao tiếp số): Tất cả các loại màn hình LCD đều được kết nối với máy tính thông qua một trong hai k iểu giao tiếp - Phương pháp nghiên cứu khoa học GVHD: GS. TSKH. Hoàng Văn Kiếm Học viên: Trần Chánh Trực – K21 – 1112039 Trang 29 tương tự qua ngõ VGA thông dụng, giao t iếp số qua cổng DVI hiện được hỗ trợ trên các card đồ họa cao cấp. Để sử dụng giao tiếp DVI, bạn ph ải có cổng DVI trên màn hình và trên máy tính qua card màn hình. Một cáp DVI sẽ đảm nhận việc nố i hai cổng này lại với nhau. Một số loại màn LCD mặc dù có hỗ trợ giao tiếp DVI nhưng lại không bán kèm cáp. Tuy nhiên với giao tiếp số DVI, bạn sẽ có chất lượng hình ảnh cao và nét hơn. Mặc dù sự khác biệt không lớn nhưng để ý thật kĩ, có thể bạn sẽ vẫn nhận ra. Sự khác biệt này do khi dùng giao t iếp tương tự, tín hiệu số từ card đồ họa phải chuyển qua dạng tương tự, đi qua dây cáp rồi lại phải chuyển về dạng số trước khi xuất ra màn hình. 2.2.4. Quá trình phát triển của màn hình máy tính Lịch sử màn hình máy tính trải qua 70 năm phát triển từ thuở sơ khai là các băng giấy hay bìa đục lỗ cho đến các ống CRT và công nghệ LCD, LED hiện đại như ngày nay. Trong khi hầu hết các máy tính ra đời đầu tiên đều có một máy in kết quả ra giấy thì thuở sơ khai của màn hình số lại bị hạn chế bởi các bóng đèn báo nhấp nháy. Chúng là các bóng đèn chỉ thị bật hoặt tắt khi máy tính xử lý c ác câu lệnh hay truy cập đến các vùng nhớ. Figure 5. Thiết bị cuối ZUSE 23 ( 1941) chỉ bao gồm các đèn báo để biểu diễn đầu ra của chương trình máy tính. Nó vẫn còn được trang bị cho các máy tính điện tử ở những năm 1950 như máy Univac I (1951). Phương pháp nghiên cứu khoa học GVHD: GS. TSKH. Hoàng Văn Kiếm Học viên: Trần Chánh Trực – K21 – 1112039 Trang 30 Bìa đục lỗ vừa là đầu ra, vừa là đầu vào ENIAC là một trong số các máy tính điện tử đầu tiên sử dụng bìa đục lỗ để thể hiện cho cả đầu vào lẫn đầu ra của một chương trình máy tính. Để viết một chương trình, n gười vận hành máy tính sẽ soạn thảo trên một chiếc máy giống nh ư máy đánh chữ, mỗi câu lệnh sẽ được mã hóa bằng cách tự động đục các lỗ trên các thẻ bằng giấy. Sau đó, người ta sẽ thả một số lượng lớn các tấm bìa chi chít lỗ đó vào máy tính để nó có thể đọc và thực hiện chương trình. Phía đầu ra, kết quả cũng được mã hóa bằng việc đục lỗ các bìa và sau đó những người vận hành sẽ giải mã nó với một thiết bị như bộ lập bảng IBM 405 ( bên phải ảnh) để đếm và in các giá trị của tấm bìa lên một băng giấy. Figure 6. Bên trái: một nữ vận hành máy tính đang cho các tấm bìa đục lỗ vào máy ENIAC (1947 ). Bên phải: Bộ lập bảng IBM 405 giúp người vận hành tính kết quả của đầu ra. Băng giấy thay cho các tấm bìa đục lỗ Để thay thế cho các bìa đục lỗ, nhiều máy tính sau đó đã sử dụng một băng giấy dài cũng được đục lỗ để biểu diễn cho một chương trình máy tính. Nguyên lí không hề thay đổi, người vận hành máy tính sẽ cho chạy băng giấy qua một chiếc máy như trong ảnh, kết quả chương trình cũng được lưu trên một băng giấy đục lỗ v à dựa trên băng giấy này, một máy đánh chữ điện tử sẽ đánh ra kết quả bằng ngôn ngữ mà nhà lập trình dễ dàng hiểu được. Phương pháp nghiên cứu khoa học GVHD: GS. TSKH. Hoàng Văn Kiếm Học viên: Trần Chánh Trực – K21 – 1112039 Trang 31 Figure 7.Máy in điện báo CREED 75 (1958) sử dụng băng giấy đục lỗ thay cho các tấm bìa đục lỗ. Thuở sơ khai của màn hình CRT Các ống tia ca-tốt (CRT) xuất hiện lần đầu tiên trong máy tính lại được dùng trong bộ nhớ chứ không phải ở bộ phận hiển thị. Không lâu sau đó, người ta đã nhận r a rằng chúng có thể được sử dụng để hiện thị nội dung của bộ nhớ dựa trên CRT (như hai máy tính ở bên trái). Figure 8.Các thiết bị dùng CRT làm màn hình hiển thị đơn giản: màn hình SW AC 1950), thiết bị cuối Ferranti Mark 1 Star ( 1951), SAGE (1957) và PDP-1 (1960). Phương pháp nghiên cứu khoa học GVHD: GS. TSKH. Hoàng Văn Kiếm Học viên: Trần Chánh Trực – K21 – 1112039 Trang 32 Sau đó, các máy radar và máy hiện sóng đã được lắp vào các ống CRT để hiện thị một màn hàn hình đồ họa đơn giản (không có màu sắc và chỉ thể hiện được các vec-tơ), điển hình là hệ thống SAGE và PDP-1. Máy điện báo trở thành “màn hình” Trước khi có máy tính điện tử, từ năm 1902, các máy điện báo đánh chữ được sử dụng để trao đổ i nội dung các văn bản. Đây là dạng máy đánh chữ điện tử có thể giao tiếp (truyền tín hiệu) vớ i các máy khác thông qua các đường dây điện (sau này còn qua sóng radio) và sử dụng một loại mã đặc biệt. Figure 9. Một máy điện báo đánh chữ ASR-33 (1962) được sử dụng làm "màn hình" máy tính. Cho đến những năm 1950, các kĩ sư đã nối trực tiếp máy điện báo lên máy tính để dùng nó như một thiết bị hiển thị. Các máy điện báo sẽ in r a kết quả liên t ục của một phiên làm việc của máy tính. Đây vẫn là dạng giao điện đầu ra rẻ nhất đối với các máy tính cho đến giữa những năm 1970. Glass Teletype Tại một thời điểm ở những năm 1960, các k ĩ sư nhận ra rằng họ có thể sử dụng các ống CRT để tạo thành một “tờ giấy ảo” thay cho tờ giấy thật của máy điện báo. Glass teletype là cái tên đầu tiên cho thiết bị đầu ra dạng này. Phương pháp nghiên cứu khoa học GVHD: GS. TSKH. Hoàng Văn Kiếm Học viên: Trần Chánh Trực – K21 – 1112039 Trang 33 Dạng màn h ình video này hiển thị nhanh và linh động hơn so với dùng giấy nên nó đã trở thành phương pháp vượt trội để thể hiện giao diện của máy tính trong nửa đầu những năm 1970. Thiết bị đầu ra được nối với máy tính qua dây cáp, thường chỉ truyền các đoạn mã biểu diễn kí tự văn bản chứ không phải đồ họa. Cho đến những năm 1980, một số màn hình mới được hỗ trợ màu sắc. Figure 10. Uniscope 300(1964) và ADM-3(1975) là các glass teletype sử dụng CRT để hiển thị kết quả chương trình máy tính Video phức hợp ra đời Những chiếc máy điện báo đánh chữ (kể cả những chiếc có đầu ra là băng giấy) cũng là cả một gia tài. Tìm kiếm một biện pháp thay thế rẻ hơn, Don Lanscaster, Lee Felsenstein và Steve Wozniak đã cùng lúc đưa ra một ý tưởng: xây dựng một thiết bị cuố i giá rẻ là màn hình video CCTV. Phương pháp nghiên cứu khoa học GVHD: GS. TSKH. Hoàng Văn Kiếm Học viên: Trần Chánh Trực – K21 – 1112039 Trang 34 Figure 11.Các thiết bị cuối hiển thị video đầu tiên: CT-1024 (1974 ) và sau đó là Sol-20 và Apple I vào năm 1976. Không lâu sau đó, Wozniak và Felsenstein đã lần lượt cho ra mắt các thiết bị hiển thị đầu ra v ideo là Apple I và Sol-20. Những chiếc máy tính đầu tiên có màn hình video được sản xuất vào năm 1976. Màn hình video phức hợp nở rộ Ngoài các màn hình ti-vi RF, nhiều loại máy tính cá nhân (PC) đã được hỗ trợ các màn hình video phức hợp cho chất lượng hình ảnh cao hơn. Cuộc cách mạng PC đem đến luồng gió mới, các nhà sản xuất máy tính như App le, Commodore, Radio Shack, TI đều bắt tay thiết kế và đóng nhãn các màn hình video một màu hoặc có đa màu cho các hệ thống máy t ính của mình. Figure 12. Màn hình video phức hợp TRS-80 (1977) và Commodore 1702 ( 1983). Hầu hết các màn hình như vậy đều có thể thay thế hoàn toàn được cho nhau. Phương pháp nghiên cứu khoa học GVHD: GS. TSKH. Hoàng Văn Kiếm Học viên: Trần Chánh Trực – K21 – 1112039 Trang 35 Ti-vi được dùng làm màn hình máy tính Vào cuối những năm 1970, bắt đầu nảy sinh ý tưởng sử dụng chính màn hình ti-vi làm đầu ra video cho máy tính. Một số doanh nghiệp đã mạnh dạn sản xuất các bộ điều biến RF cho Aplle II để chuyển video phức hợp sang một dạng các tín hiệu mà ti-vi có thể “hiểu” được. Figure 13.Bộ điều biến RF Apple II ( 1977) được nối với một chiếc ti-vi đang hiển thị kết quả chương trình. Hệ thống Atari 800 ra mắt năm 1979 bao gồm một bộ điều biến RF gắn t rong máy tính và một số thiết bị cần thiết khác. Tuy nhiên, băng thông cho đầu r a bị giới hạn nên độ phân giải thấp hơn, vì vậy phần lớn máy t ính vẫn tránh làm việc với các màn hình t i-vi. Màn hình plasma xuất hiện Những năm 1960, công nghệ màn hình plasma bắt đầu nổi lên. Công nghệ này sử dụng một loại khí mang điện bị giữ giữa hai tấm gương, khi một điện tích được tạo ra tại một vị trí xác định, một vùng sáng sẽ xuất hiện. Một trong những thiết bị sớm nhất sử dụng màn hình plasma là PLATO IV. Đầu tiên, các công ty như IBM hay GRID đã thử nghiệm với các màn hình tương đố i nhẹ và mỏng trên các máy tính xách tay. Công nghệ này chưa bao giờ được áp dụng cho PC nhưng sau này nó lại xuất hiện trong các bộ ti-vi màn hình phẳng. Phương pháp nghiên cứu khoa học GVHD: GS. TSKH. Hoàng Văn Kiếm Học viên: Trần Chánh Trực – K21 – 1112039 Trang 36 Figure 14. Các thiết bị cuối sử dụng công nghệ plasma: PLATO IV (1972), GRID Compass 1101 ( 1982) và IBM 3290 (1983). Kỉ nguyên của LCD hé lộ Một công nghệ màn hình chưa từng có, màn hình tinh thể lỏng (LCD), đã xuất hiện trong những năm 1960 và ra mắt lần đầu tiên trên thị trường vào những năm 1970 ở trong máy tính bỏ túi và đồng hồ đeo tay. Figure 15. Máy tính bỏ túi SHARP PC-1211 (1980), TRS-80 Model 100 (1983) và Toshiba T1000 ( 1987) là các thiết bị sử dụng màn hình LCD đầu tiên. Phương pháp nghiên cứu khoa học GVHD: GS. TSKH. Hoàng Văn Kiếm Học viên: Trần Chánh Trực – K21 – 1112039 Trang 37 Các máy tính xách tay đầu tiên của những năm 1980 đã tận dụng LCD với v iệc xuất hiện rất nhiều các màn hình mỏng, nhẹ và tiết kiệm năng lượng. Các LCD đời đầu thường chỉ có một màu và có độ tượng ph ản yếu. Các tiêu chuẩn màn hình của IBM Năm 1981, các máy tính cá nhân của IBM gắn trực tiếp một màn hình video một màu theo tiêu chuẩn MDA và phải cảnh t ranh với một số thiết bị đầu r a video sắc nét khác. Với các đồ họa có màu sắc, IBM đã thiết kế bộ điều hợp CGA nối tới một màn hình video phức hợp IBM 5153. Figure 16. Màn hình IBM 5151 (1981) sử dụng thiết kế MDA và UBM 5153 (1983 ) sử dụng thiết kế EGA. Năm 1984, IBM cho giới thiệu EGA, một tiêu chuẩn màn h ình mới có độ phân giải cao hơn và nhiều màu sắc hơn. Các tiêu ch uẩn video khác của IBM tiếp t ục được hoàn thiện trong những năm 1980 nhưng chúng không đạt được thành công như MDA và EGA. Phương pháp nghiên cứu khoa học GVHD: GS. TSKH. Hoàng Văn Kiếm Học viên: Trần Chánh Trực – K21 – 1112039 Trang 38 Các màn hình của Macintosh Figure 17. Máy tính Macintosh I ( 1984) có màn hình đen trắng và gắn liền với CPU trong khi màn hình Macintosh II (1987 ) đã tách biệt và hiển thị màu sắc RGB. Chiếc máy tính Macintosh đầu tiên ra đời năm 1987 bao gồm một màn hình Mac đen-trắng 9 inch hiển thị đồ họa ảnh nhị phân 512x342 pixe l. Macintosh II ra đời cùng năm đã ch ính thức hỗ trợ màu sắc đồng thời tách biệt riêng màn hình với CPU. Tiêu chuẩn video của Mac II cũng tương tự như VGA. Các màn hình Mac tiếp tục phát triển theo thời gian và luôn luôn nổi t iếng với màu sắc đẹp và có độ nét cao. Các màn hình RGB Những năm 1980 chứng kiến sự ra mắt của những màn hình RGB mang đồ họa màu sắc, có độ ph ân giải cao v à sắc nét cạnh tranh với các máy tính IBM và Macintosh. Các loạt sản phẩm Atari ST và Commondore Amiga thuộc số này, người sử dụng đã cảm thấy khá thỏa mãn về đồ họa máy tính của những sản phẩm này. Phương pháp nghiên cứu khoa học GVHD: GS. TSKH. Hoàng Văn Kiếm Học viên: Trần Chánh Trực – K21 – 1112039 Trang 39 Figure 18.Màn hình Commodore 1084 (1985 ) và màn h ình Atari 5C1224 ( 1986). Những đối mới giúp thống nhất các loại màn hình Thời kì đầu của các máy tính cá nhân của IBM, có rất nhiều các thiết kế hiển thị khác nhau cho các màn hình máy t ính như MDA, CGA, EGA,… Để giải quyết vấn đề này, NEC đã phát minh ra màn hình đa đồng bộ hóa đầu tiên hỗ trợ các độ phân giải, tần số quét và tốc độ làm tươi khác nhau trong cùng một màn hình. Khả năng này nhanh chóng đã trở thành t iêu chuẩn trong ngành công nghiệp. Năm 1987, IBM đã cho giới thiệu tiêu chuẩn VGA và các màn hình VGA đầu tiên với dòng máy tính PS/2. Kể từ đó, hầu hết mọi tiêu chuẩn video analog đều kí hiệu là VGA. Figure 19. Màn hình đa đồng bộ hóa của NEC (1985) và màn hình IBM B513 VGA (1987 ). Phương pháp nghiên cứu khoa học GVHD: GS. TSKH. Hoàng Văn Kiếm Học viên: Trần Chánh Trực – K21 – 1112039 Trang 40 Màn hình LCD cho laptop tiếp tục cải tiến Figure 20.Các laptop Altima NSX ( 1990) và Extensa 570CDT ( 1996) có màn hình LCD với màu sắc đẹp hơn nhiều so với trước đó. Khi các màn h ình LCD mới xuất hiện, chúng là các công nghệ đơn sắc có độ tương phản thấp và tốc độ làm tươi chậm. T rong suốt các thập kỉ 1980 và 1990, công nghệ LCD được thúc đẩy bởi sự bùng nổ của máy tính xách tay đã liên tục được cải tiến. Chúng đã hiển thị được độ tương phản cao hơn, các góc nhìn tốt hơn và màu sắc đẹp hơn. Công nghệ LCD sớm muộn sẽ nhảy sang một thị trường tiềm năng hơn, máy tính để bàn. Kỉ nguyên của màn hình VGA Vào giữa nh ững năm 1990, đã có thêm nhiều cải tiến và phát t riển đối với màn hình cho PC. Đây là kỉ nguyên của màn h ình VGA đa đồng bộ hóa, có màu sắc và giá r ẻ, có khả năng xử lí trên một phạm vi rộng độ phân giải. Các nhà sản xuất bắt đầu thử nghiệm với nhiều kích thước (từ 14-21 inch và hơn nữa) và tỉ lệ màn ảnh (tỉ lệ 4:3 hoặc theo tỉ lệ của trang giấy theo chiều dọc). Một số màn hình CRT phẳng đã ra đời vào cuố i những năm 1990. Phương pháp nghiên cứu khoa học GVHD: GS. TSKH. Hoàng Văn Kiếm Học viên: Trần Chánh Trực – K21 – 1112039 Trang 41 Figure 21.Bên trái là một màn hình có tỉ lệ màn ảnh đặt theo đúng một trang giấy. Bên phải là một màn hình màu theo tỉ lệ 4:3. LCD cho máy tính bàn Các công ty máy tính đã có các thử nghiệm về màn hình LCD dành cho máy tính bàn từ những năm 1980 vớ i một số lượng nhỏ. Những màn hình kiểu này có giá thành khá cao và hiệu suất hoạt động cũng kém hơn so với các màn hình CRT phổ biến lúc đấy. Figure 22. Các màn hình LCD dành cho máy tính bàn của các hãng điện tử ViewSonic ( bên trái), IBM (ở giữa) và Apple (bên phải). Điều này đã bị thay đổi từ khoảng năm 1997 khi một số công ty như ViewSonic, IBM và Apple cho giới thiệu các màn hình LCD màu có chất lượng đã đủ để cạnh tranh với các màn hình CRT và giá thành của chúng đã ở mức hợp lý. Các màn hình LCD giúp tiết kiệm không gian làm việc, tiêu tốn ít điện và sinh nhiệt cũng ít hơn nên nhanh chóng được nhiều để ý tới. Phương pháp nghiên cứu khoa học GVHD: GS. TSKH. Hoàng Văn Kiếm Học viên: Trần Chánh Trực – K21 – 1112039 Trang 42 Màn hình máy tính ngày nay Từ năm 2007, các màn hình LCD dành cho máy tính bàn đã vượt doanh thu bán ra so với các màn hình CRT và thị trường của nó tiếp t ục được mở rộng. Ngày nay, các màn hình LCD đã trở thành tiêu chuẩn phổ biến nh ất cho ngành công nghiệp máy tính. Gần đây, màn hình LCD ngày càng r ẻ hơn và thậm chí các nhà sản xuất đã thiết kế cả các màn hình đôi như trong ảnh trên. Figure 23. Màn hình LCD đã trở nên phổ biến, xuất hiện nhiều thiết kế độc đáo như màn hình đôi, màn hình 3D. Ngành công nghiệp đang có xu hướng nhắm tới các màn hình có khả năng hỗ trợ 3D và có tốc độ làm tươi siêu nhanh.Ngoài ra, ranh giới giữa màn hình máy tính và những chiếc ti-vi đang dần vị xóa nhòa. Bây giờ bạn đã có thể dễ dàng mua được một chiếc ti-vi màn hình phẳng, độ nét cao 42 inch với giá 999 USD trở xuống có thể nối với máy tính của bạn.Có lẽ đầu óc của một số người cách đây nửa thế kỷ sẽ nổ tung với những ý tưởng kiểu như vậy, vì thời đó “màn hình ” máy t ính của họ vẫn còn là các trang giấy hay các tấm bìa đục lỗ. Phương pháp nghiên cứu khoa học GVHD: GS. TSKH. Hoàng Văn Kiếm Học viên: Trần Chánh Trực – K21 – 1112039 Trang 43 Sau đây là bảng tóm tắt quá trình phát triển của màn hình máy tính Thông số Quá trình phát triển Loại màn hình Giấy, bìa đục lỗ CRT PLASMA LCD LED Kính thước đèn hình Càng ngày càng nhỏ dần Công nghệ Giấy Tia điện từ Plasma Nhiều lớp Diot Viewable area Ngày càng t ăng, kích t hước càng lớn, đa dạng: 4:3, 16:9, 22:9 Độ phân gi ải Ngày càng cao; hiện nay là full HD và super HD. Tiêu thụ điện năng Ngày càng ít hơn. Độ sâu của màu Ngày càng nhiều, thể hiện màu s ắc càng phong phú. Góc nhìn Ngày càng rộng (hiện nay là 178o-178o) Tốc độ refresh Ngày càng cao. Độ tương phản Ngày càng cao. Hiện nay lên đến 50 t riệu. Các ngõ xuất ra Ngày càng đa dạng : RBG VGA  DVI  HDMI… 2.2.5. Các nguyên tắc sáng tạo được áp dụng để phát triển màn hình máy tính Nguyên tắc phản đối xứng Màn hình máy tính càng ngày với hình dạng càng bắt mắt, quy tắc đối xứng trong hình dạng của các màn hình hiện đại ngày nay dường như bị loại bỏ, thay vào đó là những hình dạng bất đố i xứng, v í dụ, các nút điều khiển (hoặc nút cảm ứng) được đặt ở 1 góc phải bên dưới màn hình, tạo sự cách điệu và cũng tiện cho việc sử dụng cũng như thiết kế dây, mạch bên tron g. Nguyên tắc tách khỏi Các màn hình máy tính ban đầu, muốn điều khiển phải dùng các nút bấm trực tiếp hoặc thao tác trực tiếp trên màn hình, ngày nay, các côn g nghệ không dây phát triển mạnh, các nút bấm gần như biến mất, thay vào đó là các nút cảm ứng, các remote control điều khiển từ xa, hoặc thậm chí ra lệnh bằng giọng nói. Nguyên tắc kết hợp Phương pháp nghiên cứu khoa học GVHD: GS. TSKH. Hoàng Văn Kiếm Học viên: Trần Chánh Trực – K21 – 1112039 Trang 44 Màn hình máy tính ban đầu có ít chức năng, ít nút điều khiển, ít cổng giao t iếp, càng ngày, các nhà sản xuất càng tăng thêm các tiện ích, kết hợp nhiều tính năng vào cái màn hình máy tính, ví dụ thêm cổng VGA, RBG, HDMI, USB, LAN…có màn hình còn tích hợp cả loa để người dùng có thể nghe nhạc và giải trí khi làm việc. Nguyên tắc chứa trong Các màn hình CRT thời xưa, còn có các nút đưa ra ngoài, dần dần các nút được che lại vừa tạo thẩm mỹ, vừa gọn gàng, đẹp mắt. Các màn hình LCD, LED hiện nay cũng vậy, các cổng giao tiếp thường được giấu bên trong, đằng sau thân màn hình rất tinh tế. Kể cả dây dẫn t ín hiệu,… cũng có các khớp rảnh để cặp v ào, t iện việc sử dụng. Nguyên tắc phẩm chất cục bộ Việc sử dụng chuột một thời gian dài sẽ làm cho người dùng mỏi tay, chai tay(phần tì lên mặt bàn) nên người ta đã tạo ra những miếng kê chuột tiện lợi, có thêmphần kê tay cho đỡ mỏi. Nguyên tắc vạn năng Để làm tăng tính tiện dụng sử dụng màn hình máy tính, người ta bổ sung thêm một số chứcnăng remote control của màn hình bằng cách k ết hợp các phím chức năng như: mở trình duyệt web, trình chiếu file trực tiếp từ USB, tăng/giảm âm lượng loa trên màn hình, … và cho ra đời các dòng màn hình đa phương tiện. Nguyên tắc phản trọng lượng Tùy vào mục đích sử dụng của các màn hình máy tính khi h iển thị thông tin mà người ta đặt chúng ở những nơi khác nhau, ví dụ ở sân bay, có rất nhiều màn hình máy tính được treo trên cao để thông báo cho hành khách ngày giờ khởi hành của các chuyến bay, các màn hình này muốn treo được trên cao, phải có các giá đỡ theo quy tắc đòn bẩy, chắc chắn, để làm giảm trọng lượng của chúng, để có thể treo trên cao và có thể xoay nhiều chiều một cách linh hoạt. Nguyên tắc thay đổi các thông số lý hóa Phương pháp nghiên cứu khoa học GVHD: GS. TSKH. Hoàng Văn Kiếm Học viên: Trần Chánh Trực – K21 – 1112039 Trang 45 Các màn hình thời xưa, kích thước r ất to, chất liệu đa phần là kim loại, ngày nay vỏ màn hình được sản xuất bằng các loại nhựa cao cấp, composite…vừa nhẹ, bền, đẹp, dễ thay thế, giá thành giảm. Phương pháp nghiên cứu khoa học GVHD: GS. TSKH. Hoàng Văn Kiếm Học viên: Trần Chánh Trực – K21 – 1112039 Trang 46 PHẦN III. KẾT LUẬN Trong tiểu luận này, 40 nguyên tắc sáng tạo đã được trình bày, giới thiệu sơ lược các loại màn hình máy tính chính yếu, cấu tạo, cũng như cách thức hoạt động của chúng, quá trình phát triển của màn hình máy tính và sự áp dụng các n guyên tắcsáng tạo để phát triển. Nhờ vào đó ta thấy sự ảnh hưởng mạnh mẽ của nghiên cứu và sang tạo khoa học đã mang lại cho con người rất nhiều tiện ích cũng như nhiều thành tựu trong lĩnh vực tin học nói riêng và các lĩnh vực khác nói chung. Qua các hoạt động sang tạo khoa học, đã góp phần sản sinh ra của cải, các lợi ích, giá trị gia tăng, sản ph ẩm cho cuộc sống, cho xã hộ i, góp phần nâng cao chất lượng cuộc sống, nâng cao đời sống vật chất cũng như tinh thần của con người. Vì vậy việc nghiên cứu, và sáng tạo khoa học cần được kh uyến khích, áp dụng, và phổ biến vào các chương trình giáo dục, đào t ạo cũng như thực tiễn của đời sống hằng ngày của chúng ta.