Đề tài Tổng quan về công nghệ LCD - Các thuộc tính và những bộ mạch cơ bản

động - Passive (DSTN , CSTN ... ) dùng trong máy tính xách tay có chất lượng hình ảnh không sắc nét và không có góc nhìn rộng như những màn hình Active . Thành phần của chúng có nhiều lớp . Đầu tiên là tấm kính phủ lớp Oxide kim loại. Vật chất có độ trong suốt cao để không gây cản trở tính trung thực của hình ảnh. Hoạt động này là những lưới gồm hàn và cột điện cực cho dòng điện đi qua cần thể kích hoạt những thành phần trên màn hình . Có một lớp Polyme có những khe song song với nhau để định hướng những phân tử tinh thể lỏng theo hướng thích hợp và cung cấp thành phần cơ bản là những phân tử tinh thể lỏng trong đó . Sườn của nó được dán bằng Epoxy , bên trong nó được phủ đầy bằng những tinh thể lỏng giữa những tấm ( trạng thái chân không ) trước khi chúng được dán lại.Trước kia quá trình này hay bị lỗi và kết quả là nhiều điểm Pixel bị lỗi tại những vị trí mà tinh thể lỏng bị lỗi trên màn hình hiển thị. LCD Monitor Nhóm SV lớp KSTN-DTVT-K52 12 Tiếp theo là lớp phân cực được gắn mặt ngoài của mỗi tấm kính để định hướng của lớp liên kết . Đối với DSTN , lớp định hướng liên kết lớp giữa 90 độ và 270 độ , phụ thuộc vào sự quay của lớp tinh thể bên trong . Có ánh sáng đằng sau ( Backlight )được đưa thêm vào , thông thường là ống huỳnh quang Cold-Cathode được gắn ở sườn trên và sườn dưới của Panel . Hình ảnh xuất hiện trên màn hình được tạo ra do ánh sáng xuyên qua những lớp của Panel . Khi không có nguồn cung cấp qua tấm LCD Panel , ánh sáng từ Backlight phan cực thẳng đứng bằng bộ lọc phía sau và khúc xạ bằng những móc xích phân tử trong tinh thể lỏng mà hiện lên từ lọc phân cực nằm ngang ra phía trước . Khi cung cấp một điện áp những tinh thể được tập hợp lại do đó ánh sáng không thể đi qua kết quả là những Pixel bị tối . Màn hình hiển thị LCD màu dùng thêm bộ lọc màu : Đỏ , Xanh nước biển , Xanh lá cây thành những thành phần tách rời và tạo nên Pixel nhiều màu khác nhau . LCD Monitor Nhóm SV lớp KSTN-DTVT-K52 13 Chính vì lẽ đó mà đáp ứng của LCD rất chậm đối với màn hình Passive .Trong khi đó sự thay đổi nội dung xuất hiện trên màn hình đối với tín hiệu Video hoặc do tốc độ của chuột máy tính rất nhanh nên tạo thành những bóng ma , vết bóng trên màn hình tại những điểm mà thời gian đáp ứng không kịp thay đổi . Vào cuối năm 1990 , có vài phương án thay đổi đối với LCD để tăng tốc độ thời gian đáp ứng và tăng cường độ tương phản . Toshiba và Sharp cùng phát triển kiểu màn hình LCD có tên là HPD (Hybrid passive display) dùng côngthức khác của vật liệu tinh thể lỏng để nâng cao chất lượng hình ảnh và có tăng giá thành một chút . Tính dẻo ( tính nhầy ) của tinh thể lỏng giảm xuống có nghĩa là có thể thay đổi trạng thái của phân tử tinh thể lỏng tăng lên nó cho phép HPD có chất lượng hình tốt hơn so với DSTN những chưa bằng màn hình LCD với ma trân Active . Ví dụ , mỗi điểm DSTN có thời gian đáp ứng là 300ms , của HPD là 150ms và của TFT ( LCD với ma trận Active ) là 25ms . Độ tương phản tử 40:1 tới 50:1 và nhiễu xuyên âm cũng được cải thiện . Hướng giải quyết thứ hai tập trung cải tiến giải thuật phân tích tín hiệu hình ở đầu vào, gồm Sharp Addressing của Sharp và High Performance Addressing (HPA) của Hitachi, nhưng kết quả thu được chưa đủ sức thuyết phục. 3.2. LCD MA TRẬN CHỦ ĐỘNG (TFT-Thin film transistor). Trong màn hình TFT , hay còn gọi là ma trận Active ( Active Matrix ) , ma trận Transistor được nối tới tấm LCD - một transistor ứng với một màu (RGB) của mỗi một Pixel . Những Transistor này điều khiển những Pixel nó laọi trừ vấn đề bóng ma và tốc độ đáp ứng chậm của những màn hình LCD mà không phải kiểu TFT . Kết quả LCD Monitor Nhóm SV lớp KSTN-DTVT-K52 14 khi sử dụng màn hình kiểu TFT thì thời gian đáp ứng giảm xuống còn 25ms , độ tương phản lên tới từ 200:1 tới 400:1 và cường độ sáng từ 200 cd/m2 tới 250cd/m2 ( candela per square metre ).. Những thành phần tinh thể lỏng của mỗi một Pixel được sắp xếp trong trạng thái bình thường của chúng ( khi không có điện áp cung cấp ) ánh sáng đi qua bộ lọc Passive bị phân cực và đi qua màn hình . Khi có điện áp cung cấp qua những thành phần tinh thể lỏng , chúng bị xoắn 90 độ tương ứng với điện áp cung cấp , sự thay đổi phân cực như vậy mà chúng ngăn không cho ánh sáng đi qua . Những transistor điều khiển độ xoắn và do đó thay đổi cường độ của Đỏ , Xanh lá cây , Xanh nước biển tương ứng với mỗi thành phần của Pixel để hiển thị những điểm của hình ảnh . Màn hình TFT mỏng hơn LCD thông thường , cho cường độ sáng cao hơn , có tần số làm tươi đạt được bằng với tần số của màn hình ống phóng điện tử CRT và nhanh hơn gấp 10 lần so với màn hình DSTN hiện thời . Màn hình kiểu VGA với độ LCD Monitor Nhóm SV lớp KSTN-DTVT-K52 15 phân giải 640 x 480 cần tới 921.000 transistor ( 640x480x3) , với độ phân giải 1024 x 768 cần tới 2.359.296 transistor ( 1024x768x3 ). Với một Panel ma trận transistor đầu đủ trọn vẹn không bị hỏng một transistor nào là một bài toán khó , cho nên sản xuất ra một tấm Panel TFT đắt hơn so với DSTN hiện tại . Đó cũng là nguyên nhân tại sao mà màn hình TFT sẽ có một vài Pixel trên đó bị lỗi , tuỳ theo nhà sản xuất mà công bố số điểm lỗi tối đa trên màn hình của họ . Có hai hiện tượng mà những Pixel của màn hình TFT bị thiếu sót : · Điểm Pixel ánh sáng tại đó xuất hiện một hoặc một vài chỗ ngẫu nhiên màu Đỏ , Xanh nước biển hoặc những thành phần Pixel màu Xanh lá cây trên tấm Panel khi màn hình ở chế độ tối hoàn toàn . · Những Pixel bị lỗi hoặc bị chết tại đó sẽ xuất hiện những điểm màu đen trên nền trắng. Những lỗi chung trước kia hầu hết là do thỉnh thoảng Transistor tại vị trí trên màn bị hỏng ở trạng thái bị ngắn mạch và kết quả tại vị trí đó Pixel sẽ sáng ( Đỏ , Xanh lá cây hoặc Xanh nước biển ) . Thật không may mắn những transistor bị hỏng đó chúng ta không thể sửa chữa được sau khi lắp ráp thành phẩm . Nó chỉ bị Disable những Transistor bị hỏng bằng tia Laser , khi đó tại những điểm này sẽ là những điểm đen trên nền trắng . Nhà sản xuất sẽ công bố những điểm Pixel bị hỏng tối đa trên tấm Panel của họ để người dùng có thể chấp nhận được . Ví dụ đối với màn hình có độ phân giải 1024 x 768 tương đương với 2.359.296 transistor mà có 20 Pixel bị lỗi tương đương với 0.0008% . 4. NGUYÊN LÝ MÀN HÌNH LCD. 4.1. TINH THỂ LỎNG. ● Các phần tử tinh thể lỏng sắp xếp dọc theo khe rãnh. - Ở trạng thái tự nhiên, các phần tử tinh thể lỏng sắp xếp không theo trật tự nào cả. - Khi được tiếp cận với bề mặt có khe rãnh, các phần tử tinh thể lỏng sắp xếp song song dọc theo khe rãnh. LCD Monitor Nhóm SV lớp KSTN-DTVT-K52 16 Trạng thái tự nhiên Khi tiếp cận với bề mặt có khe rãnh ● Khi các tinh thể lỏng đan xen vào giữa các phiến trên và phiến dưới chúng sắp xếp thẳng hàng với khe rãnh lần lượt theo hướng "a" và "b". Các phần tử phía trên dọc theo chiều "a" còn phía dưới dọc theo chiều khác là "b" đẩy tinh thể lỏng sắp xếp theo một cấu trúc xoay 900. ● Ánh sáng xuyên qua vùng không gian (khoảng trống) của phần tử sắp xếp. LCD Monitor Nhóm SV lớp KSTN-DTVT-K52 17 ● Ánh sáng cũng xoay khi xuyên suốt, hệt như các tinh thể lỏng xoay. ● Ánh sáng xuyên qua các tinh thể lỏng, tiếp đó hướng vào các phần tử đã sắp xếp xoay 90o như Hình vẽ => ánh sáng cũng xoay 90o xuyên qua các tinh thể lỏng. ● Ánh sáng bẻ uốn cong 90o như các phân tử khi xoay. ● Các phần tử sắp xếp khi có điện trường đặt vào. Khi có điện trường đặt vào, tinh thể lỏng cấu trúc lại làm xoay ánh sáng khi xuyên qua. ● Cấu trúc phân tử trong các tinh thể lỏng sắp xếp một cách dễ dàng khi có điện trường đặt vào hoặc điện cực Anot ngoài tác dụng. Khi có điện áp đặt, các phân tử tự sắp xếp theo chiều dọc (dọc theo điện trường) và ánh sáng cũng xuyên suốt dọc theo chiều sắp xếp của phân tử. ● Chắn sáng với 2 bộ lọc phân cực (Polarizing filters - bộ lọc phân cực) - Khi có điện áp đặt vào, kết hợp cả 2 bộ lọc phân cực làm xoay tinh thể lỏng trở thành 1 hiển thị LCD. LCD Monitor Nhóm SV lớp KSTN-DTVT-K52 18 - Ánh sáng sẽ xuyên qua khi hai bộ lọc phân cực sắp xếp với trục phân cực như hình vẽ trái. - Ánh sáng sẽ bị chặn khi 2 bộ lọc phân cực sắp xếp với trục phân cựn như hình vẽ phải. ● Màn hình LCD Kết hợp cả hai bộ lọc phân cực và sự xoay của tinh thể lỏng tạo lên một màn hình tinh thể lỏng. LCD Monitor Nhóm SV lớp KSTN-DTVT-K52 19 ● Polarizing Filters: Bộ lọc phân cực. ● Alighnment layers: Sắp xếp lớp. ● Voltage: Điện áp. ● Light: Ánh sang. ● Khi hai bộ lọc phân cực sắp xếp dọc suốt theo hướng vuông góc với trục điện cực, ánh sáng đi vào từ phía trên, đổi hướng 90o dọc theo hướng đường hình soắn ốc của các phân tử tinh thể lỏng, vì vậy ánh sáng xuyên qua bộ lọc dưới. ● Khi có điện áp đặt vào, các phân tử tinh thể lỏng nắn thẳng trên đường ra từ hình đường soắn ốc và dừng, đổi hướng rẽ của ánh sáng, do vậy đã ngăn cản ánh sáng xuyên qua bộ lọc dưới (bộ lọc thấp) ● Hình vẽ miêu tả nguyên lý điển hình xoay màn hình tinh thể lỏng trong LCD, các tinh thể lỏng nơi mà các phân tử xoay hình đường soắn ốc là đan xen giữa hai bộ lọc điện cực (phân cực). Khi có điện áp đặt vào ánh sáng bị chắn và màn hình xuất hiện đen. 4.2. CÁC HỆ THỐNG HIỂN THỊ. Các ký tự , chữ số và đồ hoạ được hiển thị cơ bản dựa theo 3 phương pháp hiển thị: a) Hệ thống thanh đoạn Hiển thị độ dài sắp xếp theo dạng hình số "8" để hiển thị số. b) Hệ thống ma trận điểm (hiển thị ký tự) Hiển thị sắp xếp thao các hàng và các cột để hiển thị ký tự. LCD Monitor Nhóm SV lớp KSTN-DTVT-K52 20 c) Hệ thống ma trận điểm (hiển thị đồ hoạ) Hiển thị sắp xếp theo các hàng và các cột để hiển thị đồ hoạ. Nguyên lý hiển thị mầu Mầu được hiển thị nhờ các bộ lọc mầu dành cho mỗi thành phần hiển thị, trong hệ thống ma trận điểm, các điểm mầu đỏ (R) , xanh lá (G), xanh dương (B) nhận được do sử dụng các bộ lọc mầu, ba mầu cơ bản trên kết hợp lại cho ta một điểm ảnh, mỗi điểm mầu sẽ cho một mầu có cường độ sáng khác nhau, một điểm ảnh có thể cho vô số mầu và là mầu tổng hợp được từ ba mầu cơ bản trên. LCD Monitor Nhóm SV lớp KSTN-DTVT-K52 21 4.3. CẤU TRÚC LCD VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG. Tiếp theo là miêu tả tóm tắt cấu trúc vật liệu tinh thể lỏng và quá trình chế tạo LCD. a) Cấu trúc LCD : 1. Polarizing filter (Bộ lọc phân cực): Điều khiển ánh sáng đi vào và thoát ra. 2. Glass substrate (Hợp chất thuỷ tinh đặc biệt) Lọc chặn điện từ các điện cực. 3. Transparent electrodes (Điện cực trong suốt) Là các thanh dẫn điện trong suốt cho phép ánh sáng xuyên qua. 4. Alignment layer (Sắp xếp lớp) Là hai bề mặt có rãnh, ở giữa là các phân tử tinh thể lỏng, Các phân tử được sắp xếp theo hình soắn ốc 900. 5. Liquid crystals (Các tinh thể lỏng). 6. Spacer (Khoảng trống) Duy trì khoảng cách đều giữa các tấm kính. 7. Color filter (Bộ lọc mầu) Mầu được lọc và thể hiện khi dùng các bộ lọc R, G và B. 8. Backlighting (Ánh sáng phía sau) Ánh sáng được chiếu từ phía sau màn hình xuyên qua các lớp trên, ở màn hình điện thoại, người ta sử dụng ánh sáng chiếu LCD Monitor Nhóm SV lớp KSTN-DTVT-K52 22 từ xung quanh sau đó dùng lớp phản xạ để hướng ánh sáng chiếu thẳng góc với màn hình từ sau về phía trước. b) Nguyên tắc hoạt động. - Active element (Transistor) - Phần tử tích cực (Transistor). - X Electronic - Điện cực X. - Y Electronic - Điện cực Y. - Light - Ánh sang. · Cấu tạo: o Các điện cực X và Y sắp xếp thành hàng và dãy, mỗi điểm giao nhau có một Transistor trường, o Chân S đấu vào điện cực Y, chân G đấu vào điện cực X , khi Transistor dẫn thì chân D sẽ có điện áp bằng điện cực Y tạo ra một điện áp chênh lệch với đế trên của LCD. LCD Monitor Nhóm SV lớp KSTN-DTVT-K52 23 o Mỗi Transistor sẽ điều khiển một điểm mầu , các tín hiệu ngắt mở được đưa đến điện cực X, tín hiệu Video được đưa đến điện cực Y, điện áp chênh lệch giữa điện cực X và Y sẽ làm Transistor dẫn tạo ra một điểm mầu có cường độ sang nhất định. · Mỗi điểm mầu do một Transistor điều khiển, mỗi điểm mầu sẽ phát ra một mầu có cường độ sáng khác nhau, cường độ sáng phụ thuộc vào tín hiệu Video đặt vào điện cực Y. · Ba điểm mầu mang ba mầu khác nhau R(đỏ), G (Xanh lá) và B (Xanh lơ) tạo lên một điểm ảnh, khi thay đổi cường độ sáng của các điểm mầu sẽ tạo ra cho điểm ảnh có vô số mầu sắc khác nhau (Nguyên lý trộn mầu trong tự nhiên). · Màn hình điện thoại có độ phân giải là 96 x 128 nghĩa là sẽ có 96 x 128 = 12338 điểm ảnh hoặc có 12338x3 = 37014 điểm mầu. H×nh 8 : Nguyªn lý ho¹t ®éng cña mµn LCD mµu • Nguyªn lý ho¹t ®éng M¹c h ®iÖn ®iÒu khiÓn Tr•êng hîp 1 : §iÖn ¸p ®iÒu khiÓn ë møc nhá nhÊt (0V) Tr•êng hîp 1 : §iÖn ¸p ®iÒu khiÓn ë møc trung b×nh (1.5V) Tr•êng hîp 1 : §iÖn ¸p ®iÒu khiÓn ë møc lín nhÊt(3.5V) §iÓm s¸ng tr¾ng §iÓm s¸ng trung b×nh §iÓm tèi ®en 0V LCD Monitor Nhóm SV lớp KSTN-DTVT-K52 24 II. TỔNG QUAN VỀ MÀN HÌNH LCD 1. Sơ đồ khối tổng quát của màn hình LCD. Sơ đồ khối tổng quát của Monitor LCD 1. POWER (Khối nguồn): Khối nguồn của màn hình Monitor LCD có chức năng cung cấp các điện áp DC ổn định cho cácc bộ phận của máy, bao gồm: - Điện áp 12V cung cấp cho khối cao áp - Điện áp 5V cung cấp cho Vi xử lý và các IC nhớ - Điện áp 3,3V cung cấp cho mạch xử lý tín hiệu Video Khối nguồn có thể được tích hợp trong máy cũng có thể được thiết kế ở dạng Adapter bên ngoài rồi đưa vào máy điện áp 12V hoặc 19V DC 2. MCU (Micro Control Unit – Khối vi xử lý) Khối vi xử lý có chức năng điều khiển các hoạt động chung của máy, bao gồm các điều khiển: - Điều khiển tắt mở nguồn - Điều khiển tắt mở khối cao áp LCD Monitor Nhóm SV lớp KSTN-DTVT-K52 25 - Điều khiển thay đổi độ sáng, độ tương phản - Xử lý các lệnh từ phím bấm - Xử lý tín hiệu hiển thị OSD - Tích hợp mạch xử lý xung đồng bộ 3. INVERTER (Bộ đổi điện – Khối cao áp) - Có chức năng cung cấp điện áp cao cho các đèn huỳnh quang Katot lạnh để chiếu sáng màn hình - Thực hiện tắt mở ánh sáng trên màn hình - Thực hiện thay đổi độ sáng trên màn hình 4. ADC (Mạch Analog Digital Converter) Mạch này có chức năng đổi các tín hiệu hình ảnh R, G , B từ dạng tương tự sang tín hiệu số rồi cung cấp cho mạch Scaling 5. SCALING (Xử lý tín hiệu Video, chia tỷ lệ khung hình) Đây là mạch xử lý tín hiệu chính của máy, mạch này sẽ phân tích tín hiệu video thành các giá trị điện áp để đưa lên điều khiển các điểm ảnh trên màn hình, đồng thời nó cũng tạo ra tín hiệu Pixel Clock – đây là tín hiệu quét qua các điểm ảnh 6. LVDS (Low Voltage Differential Signal) Đây là mạch xử lý tín hiệu vi phân điện áp thấp, mạch thực hiện đổi tín hiệu ảnh số thành điện áp đưa lên điều khiển các điểm ảnh trên màn hình, tạo tín hiệu quét ngang và quét dọc trên màn hình, mạch này thường gắn liền với đèn hình. 7. LCD PANEL (Màn hình tinh thể lỏng) - Đây là toàn bộ phần hiển thị LCD và các lớp tạo ánh sáng nền của đèn hình -Phần hiển thị LCD sẽ tái tạo lại ánh sáng cho các điểm ảnh, sau đó sắp xếp chúng lại theo chật tự ban đầu để tái tạo hình ảnh ban đầu. - Phần tạo ánh sáng nền sẽ tạo ra ánh sáng để chiếu sáng lớp hiển thị. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC KHỐI. Bài viết sẽ trình bày những điểm cơ bản về hoạt động của các khối mạch chính của LCD.Theo các mục tóm lược cơ bản sau: -Chức năng của khối. -Các mạch trong khối. -Hình ảnh thực tế. -Nguyên lý hoạt động. LCD Monitor Nhóm SV lớp KSTN-DTVT-K52 26 2. POWER SUPPLY BOARD. Việc chuyển đổi chế độ năng lượng để sử dụng cho màn hình LCD là cần thiết. Nó có thể được tiến hành bên ngoài hoặc trong (đính kèm) màn hình LCD. Ở đây thông dụng là loại đính kèm máy nên ta sẽ tìm hiểu sâu về nó 2.1. Chức năng của khối nguồn: Bộ chuyển đổi có chức năng chuyển dòng xoay chiều (~220V AC) thành một chiều để cung cấp cho các thiết bị cần thiết trong màn hình LCD. Khối nguồn cung cấp các mức điện áp một chiều cho các bộ phận của máy, bao gồm các điện áp: 12V cung cấp cho mạch INVERTER (Mạch cao áp) 5V cung cấp cho Vi xử lý 3,3V cung cấp cho mạch xử lý hình ảnh 2.2. Các mạch trong khối nguồn (loại trong LCD) Sơ đồ giản lược khối nguồn Hình ảnh khối nguồn trong màn hình LCD LCD Monitor Nhóm SV lớp KSTN-DTVT-K52 27 Mạch lọc nhiễu - Có chức năng lọc bỏ nhiễu cao tần bám theo đường dây điện không để chúng lọt vào trong máy làm hỏng linh kiện và gây nhiễu trên màn hình Mạch chỉnh lưu - Có chức năng đổi điện áp AC 220V thành điện áp DC 300V (ở Mỹ là điện áp DC 155V) cung cấp cho nguồn xung hoạt động Mạch dao động - Có chức năng tạo ra xung dao động cao tần để điều khiển đèn Mosfet ngắt mở tạo ra dòng biến thiên chạy qua cuộn biến áp xung. Đèn Mosfet Q - Ngắt mở dưới sự điều khiển của xung dao động để tạo ra dòng điện sơ cấp chạy qua biến áp xung Mạch hồi tiếp - Lấy mẫu điện áp đầu ra rồi tạo ra điện áp sai lệch hồi tiếp về mạch dao động để tự động điều khiển đèn công suất hoạt động sao cho điện áp ra được ổn định khi điện áp vào hoặc dòng tiêu thụ thay đổi. Biến áp xung - Ghép giữa cuộn sơ cấp, hồi tiếp và thứ cấp để thực hiện điều khiển điện áp đồng thời lấy ra nhiều mức điện áp khác nhau theo ý muốn 2.3. Hình ảnh khối nguồn trên một số máy thực tế Ta lấy ví dụ với màn hình Acer và AOC. Ngay dưới đây là hình ảnh khối nguồn trong màn hình Acer LCD Monitor Nhóm SV lớp KSTN-DTVT-K52 28 Khối nguồn và khồi cao áp trên Monitor LCD AOC 2.4. Nguyên lý hoạt động của khối nguồn Khối nguồn Monitor LCD thường hoạt động theo nguyên lý nguồn xung, sử dụng cặp IC dao động kết hợp với đèn công suất Mosfet Nguồn chia làm hai phần là sơ cấp và thứ cấp, hai phần này có điện áp chênh lệch khoảng 300V, bên sơ cấp thường có cảnh báo “Nguy hiểm” sờ vào sẽ bị giật, còn bên thứ cấp được nối với mass của máy. Như sơ đồ bộ nguồn ở dưới đây, bên sơ cấp có mầu hồng và bên thứ cấp có mầu xanh. Do trình độ còn hạn chế, em xin trình bày cụ thể các mạch trong dịp khác. LCD Monitor Nhóm SV lớp KSTN-DTVT-K52 29 Loại riêng bên ngoài (bên ngoài màn hình hay đính kèm máy) Dòng ra của bộ nguồn ngoài thường là 12, 14 hoặc 18 V với amperes khác nhau, từ 2 đến 4A. Điện áp và cường độ dòng điện ra của bộ nguồn tốt nhất là phù hợp với điện áp và cường độ dòng điện vào của màn hình LCD. Sau khi vào màn hình, các điện áp và cường độ này một lần nữa sẽ đi qua vài bộ điều chỉnh điện áp để đưa ra điện áp 5, 3,3 và 2,5V như bộ nguồn trong. 3. INVERTER BOARD – BOARD CAO ÁP. Ở các LCD đời mới, bo cao áp nằm chung với bo nguồn. Còn các LCD đời củ thì bo cao áp có thể nằm riêng như hình bên dưới. LCD Monitor Nhóm SV lớp KSTN-DTVT-K52 30 Board cao áp trong LCD được thiết kế theo 4 dạng thông dụng như sau: 1) Kiểu Buck Royer 2) Kiểu kéo đẩy (Lái trực tiếp) 3) Kiểu Nữa cầu -Half bridge (Lái trực tiếp) 4) Toàn cầu – Full bridge (Lái trực tiếp) Các kiểu 2, 3, 4 hiện nay được dùng nhiều hơn do tính ổn định và ít tốn linh kiện hơn. 3.1. Buck Royer Inverter: Sơ đồ khối kiểu Buck Yoyer LCD Monitor Nhóm SV lớp KSTN-DTVT-K52 31 - Để đốt sáng các bóng cao áp (back light), nhiệm vụ của bo cao áp là chuyển điện áp 12V DC từ mạch nguồn lên đến hàng trăm thậm chí hàng ngàn vôn AC. - Mỗi mạch cao áp cấp cao áp cho từng bóng cao áp riêng biệt (đối với các LCD có 2 hay 4 bóng cao áp). Mạch dạng này bao gồm: IC điều xung (hay còn gọi IC inverter), Mosfet Buck kênh P, cuộn dây Buck và Diode Buck, cặp Transistor kéo đẩy… LCD Monitor Nhóm SV lớp KSTN-DTVT-K52 32 Nói cho phức tạp, thực chất nó như dạng một cái “tăng phô” điện tử. Tuy nhiên, ở đây nó được thiết kế để họat động ở tần số từ 30 đến 70 Khz với mạch hồi tiếp để họat động ổn định. Các MOSFET thì đạng đôi và đóng gói như dạng IC 8 chân cắm hoặc 8 chân dán SMD. 3.2. Dạng kéo đẩy (Lái trực tiếp) Lọai này chủ yếu sử dụng 1 cặp mosfet ngược kênh và trên thực tế thì 2 mosfet này cũng được đóng gói như 1 IC 8 chân cắm hoặc 8 chân dán SMD. LCD Monitor Nhóm SV lớp KSTN-DTVT-K52 33 3.3. Dạng nửa cầu – Half Bridge Inverter (Lái trực tiếp). Dạng này thì cũng tương tự như như dạng kéo đẩy nhưng khác nhau ở chổ chỉ cần 1 cuộn dây bên sơ mà thôi. LCD Monitor Nhóm SV lớp KSTN-DTVT-K52 34 3.4. Dạng toàn cầu – Full Bridge Inverter (Lái trực tiếp) Lọai này thường thấy trong các LCD đời mới, nó chạy đến 2 MOSFET đôi 8 chân cho 1 bóng cao áp. Mạch toàn cầu thực tế: LCD Monitor Nhóm SV lớp KSTN-DTVT-K52 35 MOFET đổi: LCD Monitor Nhóm SV lớp KSTN-DTVT-K52 36 4. MẠCH KHỞI ĐỘNG: START CIRCUIT TÍNH KỸ THUẬT. Hầu hết các Màn hình LCD đều có một mạch khởi động (On/off signal) để gởi một tín hiệu điều khiển việc đóng ngắt mạch nguồn của board ao áp. Tín hiệu này mức thấp ~ 0v (tắt) và mức cao trong khoảng từ 2v – 5v (mở). Nếu là tín hiệu là 0 Volts (tức tắt), thì board cao áp sẽ không họat động và dĩ nhiên bóng cao áp sẽ không sáng lên. Tương ứng nếu tín hiệu này = 2v-5v (là “mở”) thì board cao áp sẽ họat động và bóng cao áp sẽ sáng lên. (Mạch khởi động): Ở sơ đồ thực tế dưới đây, khi ta cắp cáp VGA và bật nguồn LCD, board xử lý hình sẽ gởi tín hiệu “ON signal” về cho board cao áp (khoảng 2-5V tùy Màn hình LCD) qua R751 kích dẫn Q751. Q751 dẫn kéo theo Q752 dẫn. Nguồn 12 Volts sẽ chạy qua Q752 và cấp cho chân VCC của IC TL1451ACN (Inverter IC). Trong đó 12V từ nguồn chính sẽ qua cầu chì F751 loại linh kiện dán SMD (2A/125V). Nếu không có tín hiệu “On signal” này thì Q751 sẽ không dẫn, Q752 cũng sẽ không dẫn, không có điện áp sẽ chạy vào cấp nguồn VCC cho IC, IC không họat động -> Màn hình LCD sẽ không họat động. LCD Monitor Nhóm SV lớp KSTN-DTVT-K52 37 LCD Monitor Nhóm SV lớp KSTN-DTVT-K52 38 5. ĐÈN CHIẾU SÁNG NGƯỢC (BACKLIGHT LAMPS ) LCD panel không thể tự phát sáng được. Vì vậy, một đèn nền (đèn backlight) cung cấp ánh sáng từ phía sau là yêu cầu bình thường. Các nền hệ thống bao gồm một đèn pháp sáng; một bảng điều khiển phân phối ánh sáng đều cho toàn bộ bề mặt hình LCD; và một nguồn cung cấp. Đèn backlights có thể có trong nhiều loại và hình dạng khác nhau. Hinh ảnh bên trong màn hình LCD (đèn backlight phía sau nằm bên phải) Hiện nay, hầu hết các đèn đều sử dụng bộ phận phát sáng là bóng huỳnh quang được gọi là đèn huỳnh quang cathode lạnh (CCFL – cold cathode fluorescent lamp). LCD Monitor Nhóm SV lớp KSTN-DTVT-K52 39 Nó được gọi như vậy vì CCFL không cần thiết đốt nóng những sợi tóc để tạo ra ánh sáng (phân biệt với đèn huỳnh quang cathode nóng). Hơn nữa, điện cực ở đầu bóng có nhiệt độ tương đối thấp trong khi phát sáng. CCFL có tuổi thọ dài (khoảng 50000 giờ). Nguồn cung cấp điện áp xoay chiều cho CCFL. Hiện tượng màn hình đỏ (Display Reddish) và nhấp nháy (Display Flicker) Thông thường hiện tượng màn hình đỏ và nhấp nháy trong LCD gây ra bởi một số lỗi của đèn backlight. Trong những màn hình LCD không có mạch phản hồi (Feedback Circuit) ở mạch cao áp (inverter board); mặc dù đèn backlight bị trục trặc, màn hình LCD vẫn hoạt động tiếp và không bao giờ tắt. Điều này khác hẳn với những màn hình LCD có mạch phản hồi. Bởi vì nếu màn hình có một chút nhấp nháy (gây ra bởi đèn backlight) cũng khiến cho màn hình LCD tăt ngay lập tức Hiện tượng đen ở đầu đèn có thể làm màn hình LCD nhấp nháy và tắt Mạch cao áp có mạch phản hồi (từ phía trước và phía sau) LCD Monitor Nhóm SV lớp KSTN-DTVT-K52 40 6. MAIN BOARD-A/D BOARD. Theo tiếng Việt thì gọi là bo mạch chính nhiệm vụ chính là nhận tín hiểu RGB Analog rồi chuyển đổi thành tín hiệu Digital cấp cho mạch điều khiển, mạch lái rồi xuất lên LCD Panel. Trên bo gồm có: IC giao tiếp (Scalar), MCU (microcontroller unit), EEprom, thạch anh, mạch ổn áp, và một số linh kiện dán (SMD). Các mạch ổn áp nguồn trên bo bao gồm: 2v5, 3v3 và 5v. Trên bo còn có các đường tín hiệu khác như: không hiển thị (no display), tự động cân chỉnh… Mô hình chung của main board của LCD LCD Monitor Nhóm SV lớp KSTN-DTVT-K52 41 6.1. IC giao tiếp: Nó bao gồm Pre-Amp, ADC (chuyển đổi analog sang digital), tự động cân chỉnh (Auto Adjustment), PLL (Phase Locked Loop), các hiển thị trên màn hình (On Screen Display -OSD)… Chuyển đổi tín hiệu màu RGB sang 8 bit hay 16 bit tùy thuộc vào MCU đang dùng để cấp cho IC điều khiển panel LCD. Chức năng tự động cân chỉnh tần số, phase, vị trí ngang / dọc và cân bằng trắng… khi chuyển đổi độ phân giải. Ở các monitor LCD đời củ, các chức năng này không nằm chung 1 IC mà chia thành nhiều IC khác nhau. 6.2. MCU (Microcontroller Unit): MCU giống như một máy tính nhỏ có chứa trong nó một IC và một chương trình để các nhiệm vụ cụ thể. Nó bao gồm một CPU, SRAM, DAC, bộ chuyển đổi dòng điện (A/D conveter) và một Flash ROM chuyên dụng (chứa một chương trình 64k-byte) Vị trí của MCU trong mạch 6.3. EEprom: EEPROM viết tắt của Electrical E