Chương 7: Màn Hình LCD

Bài-1: Nguyên lý của màn hình LCD

Nội dung: Nguyên lý của màn hình LCD, Các hệ thống hiển thị, Cấu trúc LCD và nguyên tắc hoạt động.

1. Nguyên lý của màn hình LCD

LCD (Liquid Crystal Display) Màn tinh thể lỏng

● Trong chương này, chúng ta sẽ tìm hiểu về nguyên lý của màn hình tinh thể lỏng, tìm hiểu cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình LCD nói chung và màn hình LCD cho điện thoại nói riêng, thực chất màn hình LCD của Điện thoại và của Máy tính là một, chúng chỉ khác nhau về kích thước.

● 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.

1

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 90o.

● Ánh sáng xuyên qua vùng không gian (khoảng trống) của phần tử sắp xếp.

● 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.

2

● 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

- 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.

3

● 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.

● 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.

2. Các hệ thống hiển thị.

Các nguyên lý 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.

4

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.

3. Cấu trúc LCD và nguyên tắc hoạt động

● Tiếp theo là miêu tả tóm tắt cấu trúc vật liệu tinh thể lỏng và quá trình chế tạo LCD.

● Cấu trúc LCD

1. Polarizing filter (Bộ lọc phân cực) Điều khiển ánh sáng đi vào và thoát ra.

5

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 90o.

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 từ xung quanh sau đó dùng lớp phản xạ để hướng ánh sáng chiếu thẳng góc với màn hình từ sau về phía trước.

● 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:

- Các điện cực X và Y sắp xếp thành hàng và dãy, mỗi điểm giao nhau có một Transistor trường, 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.

- 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.

6

● 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.

Bài-2: Các bệnh về màn hình LCD

Nội dung:

- Những hư hỏng liên quan đến màn hình LCD.

- Nguyên lý mạch điều khiển màn hình LCD.

- Nguyên lý mạch Backlight chiếu sáng màn hình, bàn phím.

- Thay cáp màn hình Samsung E700 .

1. Những hư hỏng liên quan đến màn hình LCD ?

● Một màn hình LCD bình thường sẽ cho hình ảnh sáng rõ, mầu sắc rực rỡ.

● Độ sáng của màn hình LCD là do mạch chiếu sáng từ phía sau màn hình, còn gọi là mạch

Backlight, mạch này đồng thời chiếu sáng cả bàn phím thông qua các đèn LED.

● Hình ảnh trên màn hình là do Vi xử lý điều khiển, CPU điều khiển điện áp trên các điểm ảnh khiến

cho các phần tử tinh thể lỏng xoay một góc nhất định tạo ra hình ảnh trên màn hình.

7

● Hiện tượng màn hình sang trắng không có hình điều này chứng tỏ là đèn Backlight chiếu sáng phía sau màn hình vẫn tốt nhưng mất tín hiệu điều khiển từ CPU sang màn hình.

● Với hiện tượng này bạn cần kiểm tra kỹ dây cáp tín hiệu từ CPU đi tới màn hình, chỉ cần một đường dây bị đứt là dẫn đến hiện tượng trên.

8

● Hiện tượng màn ảnh có hình nhưng tối om.

● => Có hình là chứng tỏ mạch điều khiển từ CPU sang màn hình LCD vẫn tốt.

● => Tối om là chứng tỏ màn hình mất ánh sang Backlight do các đi ốt phát quang chiếu từ phía sau màn hình.

● => Với hiện tượng này thông thường đi với hiện tượng mất ánh sáng bàn phím, bạn cần kiểm tra

mạch Backlight cấp nguồn cho Led chiếu sáng bàn phím và màn hình.

● Hiện tượng mất hình và màn hình tối đen.

● Nếu máy không lên nguồn, không hoạt động thì đây là do hỏng khối điều khiển.

● Nếu máy của bạn vẫn nghe được người khác gọi hoặc vẫn có tín hiệu dung chuông thì hiện tượng này có hai nguyên nhân:

- Đứt cáp tín hiệu từ vỉ máy lên màn hình.

- Đứt cáp tín hiệu từ CPU tới màn hình LCD đồng thời hỏng mạch cấp nguồn Backlight chiếu sáng màn hình.

9

● Đây là hiện tượng màn hình bị va đập mạnh, vỡ các tinh thể trên màn hình (hình ở trên), trường hợp này bạn cần phải thay màn hình mới.

● Hiện tượng màn hình bị ố, 10

Thông thường do máy bị nước vào, nước ngấm vào phía sau màn hình.

● Trường hợp này bạn có thể khắc phục được bằng cách:

=> Tháo màn hình ra

=> Tháo tấm phản quang phía sau màn hình, lau sạch nước và hơi ẩm.

Lớp bạc sau màn hình

Tháo lớp bạc sau màn hình, bạn sẽ nhìn thấy một tấm nhựa trong suốt ở ngay sau lớp bạc.

11

Bạn tháo lớp nhựa trong suốt và lau sạch nước ở các lớp phản quang phía dưới lớp nhựa, sau đó lắp lại như cũ

2. Nguyên lý mạch điều khiển màn hình LCD

● Hình ảnh trên mô tả hoạt động của màn hình:

+ Trường hợp 1: Màn hình bị mất tín hiệu từ CPU sang màn LCD, có thể do đứt cáp tín hiệu hoặc rắc kết nối không tiếp xúc, màn hình vẫn sáng vì có đèn Backlight chiếu sáng từ phía sau:

+ Trường hợp 2: Màn hình có hình ảnh bình thường, có tín hiệu từ CPU đưa sang màn hình, có đèn Backlight chiếu từ phía sau để màn hình phát sáng.

+ Trường hợp 3: Mất điện áp Backlight cấp cho đi ốt chiếu sáng phía sau màn hình, làm cho màn hình tối om, tuy nhiên tín hiệu từ CPU sang màn hình LCD vẫn bình thường, vì vậy vẫn có hình ảnh trên màn hình.

+ Trường hợp 4: Màn hình bị mất tín hiệu từ CPU vì vậy không có hình ảnh trên màn hình, đồng thời mất điện áp Backlight cấp cho đèn chiếu sáng màn hình, vì vậy màn hình tối om.

12

● Hiện tượng màn hình chập chờn, nguyên nhân thường do đứt ngậm cáp tín hiệu, hiện tựơng này thường gặp ở các máy màn hình gấp hoặc màn hình trượt.

3. Nguyên lý mạch Backlight chiếu sáng màn hình, bàn Phím

Mạch Backlight điều khiển cấp nguồn cho Led chiếu sáng màn hình

a) Mạch Backlight trong các máy đời thấp.

13

Mạch Backlight điều khiển các đèn chiếu sáng màn hình, bàn phím trong các máy đời thấp

b) Mạch Backlight trong các máy đời cao.

Nguyên lý hoạt động của mạch Backlight tăng áp

● Mạch Backlight tăng áp được sử dụng trong hầu hết các loại điện thoại hiện nay, mạch sử dụng một IC có khoảng 8 chân kết hợp với cuộn dây và đi ốt tạo thành mạch tăng áp.

● Khi có lệnh điều khiển từ CPU , IC tăng áp hoạt động nâng điện áp 3,7V của nguồn V.BAT lên thành 7V cung cấp cho các đèn LED màn hình và bàn phím.

● Các đèn được mắc nối tiếp, nguồn 3,7V không đủ làm sáng hai đèn LED mắc nối tiếp, khi nguồn tăng lên đến 7V, mỗi đèn có điện áp 3,5V và các đèn phát sáng bình thường.

14

Mạch tăng áp Backlight của máy Nokia 6610 gồm một IC 8 chân và một cuộn dây

4. Thay cáp màn hình Samsung E700

Màn hình và cáp màn hình máy Samsung E700

15

● Các loại máy gập như Samsung E700 thường hay bị đứt cáp tín hiệu, khi cáp tín hiệu bị đứt thường sinh hiện tượng màn ảnh sáng trắng không có hình hoặc màn ảnh chập chờn.

● Trước hết bạn hãy mua một cáp tín hiệu

Cáp tín hiệu cho màn hình E700

● Dùng máy hàn khò để tháo mối hàn của hai màn hình ra khỏi cáp tín hiệu cũ, sau đó thay cáp tín hiệu mới và hàn lại màn hình bằng mỏ hàn kim.

16