Tài liệu Những nguyên lý sáng tạo ứng dụng trong màn hình tivi

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ---------------    ------------- BÁO CÁO THU HOẠCH MÔN HỌC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐỀ TÀI: NHỮNG NGUYÊN LÝ SÁNG TẠO ỨNG DỤNG TRONG MÀN HÌNH TIVI GVHD : GS.TSKH. Hoàng Kiếm Thực hiện : Ưng Thị Ngọc Hồng -1211025 TP. Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2012 GVHD: GS. TSKH. Hoàng Kiếm LỜI MỞ ĐẦU PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Ngày nay, khi khoa học và công nghệ ngày càng phát triển, lĩnh vực viễn thông và thông tin liên lạc cũng không ngừng có những bước tiến vượt bậc. Nhu cầu về đời sống vật chất ngày càng được nâng cao . Tùy theo nhu cầu, khả năng tài chính, sở thích, v.v… mà mỗi người có thể lựa chọn cho mình một chiếc tivi phù hợp, với thiết kế, kiểu dáng và các tính năng tương ứng. Thế nhưng có lẽ ít ai trong số chúng ta khi sở hữu một chiếc tivi lại tự hỏi những câu hỏi đại loại như: “tại sao người ta lại thiết kế bộ phận này như thế này?”, “từ đâu mà người ta nghĩ ra tính năng kia?”, v.v… Sau khi tham gia chuyên đề “Phương pháp nghiên cứu khoa học và sáng tạo”, đồng thời được giới thiệu về quyển sách trình bày các thủ thuật, nguyên tắc sáng tạo cơ bản của GS. Phan Dũng, dịch từ sách nguyên bản của giáo sư người Nga Altshuller, em đã chọn đề tài “Phân tích sự vận dụng của các nguyên tắc sáng tạo cơ bản vào sản phẩm công nghệ màn hình tivi ” cho bài thu hoạch của mình. Nội dung bài thu hoạch này trình bày hai mảng nội dung chính như sau:  Quá trình thiết kế và sản xuất các sản phẩm màn hình tivi  Trình bày một cách sơ lược, khái quát về 40 nguyên tắc sáng tạo cơ bản.  Đi sâu vào phân tích sự vận dụng, áp dụng của các nguyên tắc này vào quá trình sản xuất màn hình tivi Cũng thông qua bài thu hoạch này này, em xin chân thành cảm ơn thầy Hoàng Kiếm, đã truyền dạt cho chúng em những kinh nghiệm, những bài học quý báu.Giúp em tiếp cận với khoa học sáng tạo và giúp tạo nên những buớc di dầu tiên trên con đường khoa học sáng tạo. ƯNG THỊ NGỌC HỒNG – MS: 1211025 Trang 2 GVHD: GS. TSKH. Hoàng Kiếm PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC NHẬN XÉT ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ƯNG THỊ NGỌC HỒNG – MS: 1211025 Trang 3 GVHD: GS. TSKH. Hoàng Kiếm PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC PHÂN TÍCH QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA NGHÀNH CÔNG NGHIỆP MÀN HÌNH TIVI ........ 7 I. SƠ LƯỢC QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA CÔNG NGHỆ MÀN HÌNH TIVI................... 7 1. Khái niệm Tivi .............................................................................................................. 7 2. Lịch sử phát triển ......................................................................................................... 7 3. Công Nghệ Màn Hình Tivi ............................................................................................... 8 3.1 3.1. 1. Khái niệm .......................................................................................................... 8 3.1. 2. Nguyên lý hoạt động màn hình CRT ................................................................. 9 3.1. 3. Nguyên lý hiển thị hình ảnh ............................................................................... 9 3.2 Màn hình LED ........................................................................................................10 3.2. 1. Khái niệm .........................................................................................................10 3.2. 2. Cộng nghệ màn hình LED ................................................................................10 3.2. 3. Ưu điểm ...........................................................................................................12 3.2. 4. Nhược điểm .....................................................................................................12 3.3 Màn hình LCD ........................................................................................................13 3.3. 1. Khái niệm .........................................................................................................13 3.3. 2. Công nghệ màn hình LCD................................................................................13 3.3. 3. Mục đích sử dụng.............................................................................................15 3.3. 4. Ưu điểm ...........................................................................................................16 3.3. 5. Nhược điểm .....................................................................................................16 3.4 II. Màn hình CRT ......................................................................................................... 8 Màn hình Plasma ...................................................................................................17 3.4. 1. Khái niệm: ........................................................................................................17 3.4. 2. Nguyên tắt hoạt động .......................................................................................17 3.4. 3. Ưu điểm ...........................................................................................................19 3.4. 4. Nhược điểm .....................................................................................................19 DANH SÁCH 40 NGUYÊN LÝ SÁNG TẠO TRONG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ...........20 1. Nguyên tắc phân nhỏ:.................................................................................................20 2. Nguyên tắc “tách khỏi”: ...............................................................................................20 3. Nguyên tắc phẩm chất cục bộ:....................................................................................20 4. Nguyên tắc phản đối xứng: .........................................................................................21 5. Nguyên tắc kết hợp:....................................................................................................21 6. Nguyên tắc vạn năng: .................................................................................................21 7. Nguyên tắc “chứa trong”: ............................................................................................21 ƯNG THỊ NGỌC HỒNG – MS: 1211025 Trang 4 GVHD: GS. TSKH. Hoàng Kiếm PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC 8. Nguyên tắc phản trọng lượng: ....................................................................................21 9. Nguyên tắc gây ứng suất sơ bộ: .................................................................................21 10. Nguyên tắc thực hiện sơ bộ: ...................................................................................22 11. Nguyên tắc dự phòng: .............................................................................................22 12. Nguyên tắc đẳng thế: ..............................................................................................22 13. Nguyên tắc đảo ngược:...........................................................................................22 14. Nguyên tắc cầu (tròn) hoá: ......................................................................................22 15. Nguyên tắc linh động:..............................................................................................22 16. Nguyên tắc giải “thiếu” hoặc “thừa”: ........................................................................23 17. Nguyên tắc chuyển sang chiều khác: ......................................................................23 18. Nguyên tắc sử dụng các dao động cơ học: .............................................................23 19. Nguyên tắc tác động theo chu kỳ: ...........................................................................24 20. Nguyên tắc liên tục tác động có ích .........................................................................24 21. Nguyên tắc “vượt nhanh”:........................................................................................24 22. Nguyên tắc biến hại thành lợi: .................................................................................24 23. Nguyên tắc quan hệ phản hồi:.................................................................................24 24. Nguyên tắc sử dụng trung gian: ..............................................................................24 25. Nguyên tắc tự phục vụ: ...........................................................................................25 26. Nguyên tắc sao chép (copy): ...................................................................................25 27. Nguyên tắc “rẻ” thay cho “đắt”: ................................................................................25 28. Thay thế sơ đồ cơ học: ...........................................................................................25 29. Sử dụng các kết cấu khí và lỏng: ............................................................................26 30. Sử dụng vỏ dẻo và màng mỏng: .............................................................................26 31. Sử dụng các vật liệu nhiều lỗ: .................................................................................26 32. Nguyên tắc thay đổi màu sắc: .................................................................................26 33. Nguyên tắc đồng nhất: ............................................................................................26 34. Nguyên tắc phân hủy hoặc tái sinh các phần: .........................................................26 35. Thay đổi các thông số hoá lý của đối tượng: ...........................................................27 36. Sử dụng chuyển pha: ..............................................................................................27 37. Sử dụng sự nở nhiệt: ..............................................................................................27 38. Sử dụng các chất oxy hoá mạnh: ............................................................................27 39. Thay đổi độ trơ: .......................................................................................................27 40. Sử dụng các vật liệu hợp thành (composite): ..........................................................28 ƯNG THỊ NGỌC HỒNG – MS: 1211025 Trang 5 GVHD: GS. TSKH. Hoàng Kiếm PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC III. NHỮNG NGUYÊN LÍ SÁNG TẠO ĐƯỢC ÁP DỤNG TRONG SỰ PHÁT TRIỂN CỦA CÔNG NGHỆ MÀN HÌNH TIVI ..............................................................................................28 1. Nguyên tắc phân nhỏ:.................................................................................................28 2. Nguyên tắc kết hợp:....................................................................................................28 3. Nguyên tắc vạn năng: .................................................................................................28 4. Nguyên tắc chứa trong: ..............................................................................................28 5. Nguyên tắc tự phục vụ:...............................................................................................28 6. Nguyên tắc thay thế: ...................................................................................................28 7. Nguyên tắc phân hủy hoặc tái sinh: ............................................................................29 TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................................29 ƯNG THỊ NGỌC HỒNG – MS: 1211025 Trang 6 GVHD: GS. TSKH. Hoàng Kiếm PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC PHÂN TÍCH QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA NGHÀNH CÔNG NGHIỆP MÀN HÌNH TIVI I. SƠ LƯỢC QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA CÔNG NGHỆ MÀN HÌNH TIVI 1. Khái niệm Tivi Truyền hình hay còn gọi là vô tuyến truyền hình (truyền hình không dây), máy thu hình, máy phát hình là hệ thống điện tử viễn thông có khả năng thu nhận tín hiệu sóng và tín hiệu qua đường cáp để chuyển thành hình ảnh và âm thanh (truyền thanh truyền hình) và là một loại máy phát hình truyền tải nội dung chủ yếu bằng hình ảnh sống động và âm thanh kèm theo.TV (television hay TV) là máy nhận những tín hiệu vô tuyến truyền hình (qua ăng-ten) và phát bằng hình ảnh. 2. Lịch sử phát triển Sự phát triển của công nghệ truyền hình có thể được thực hiện trên 2 phạm vi: các phát triển trên phương diện cơ học và điện tử học, và các phát triển hoàn toàn trên điện tử học. Sự phát triển thứ hai là nguồn gốc của các tivi hiện đại, nhưng những điều trên không thể thực hiện nếu không có sự phát hiện và sự thấu hiểu từ hệ thống cơ khí. Giai đoạn phát triển :  Năm 1920, hai nhà khoa học Mỹ Charles Francis Jenkins và nhà khoa học Anh John Logie Baird đã tạo ra vật mẫu thành công đầu tiên của chiếc TV.  Năm 1927, một người Mỹ trẻ tuổi là Philo Taylor Farnsworth đã phát triển th ành công phiên bản thương mại ống tia cực âm nhằm phát tín hiệu truyền hình điện tử và đây là bước đột phá trong nghệ truyền hình của nhân loại. ƯNG THỊ NGỌC HỒNG – MS: 1211025 Trang 7 GVHD: GS. TSKH. Hoàng Kiếm PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC  Năm 1930, một vài tiêu chuẩn của công nghệ TV cùng xuất hiện và cạnh tranh để thống trị thị trường non trẻ này. Một trong những sản phẩm chiếm ưu thế là chiếc EMI -Marconi. Năm 1950 có thể chạy 25 khung hình trên một giây và khá phổ biến tại Anh. Một tiêu chuẩn TV khác có thể chạy 30 khung hình trên giây và chủ yếu phát triển tại Mỹ.  Chiếc TV thương mại thành công đ ầu tiên bắt đầu xuất hiện tại các showroom ở Mỹ vào đầu những năm 1950  Ngay khi nhận thấy nội dung trên TV có giá trị khai thác, các công ty lập tức lao vào chạy đua trong ngành truyền hình. Thực tế này dẫn đến sự cần thiết phải có quy định về tần số phát sóng của các kênh.  Sức mạnh của TV là việc phát trực tiếp những bước đi lịch sử của nhà du hành Mỹ Neil Amstrong trên mặt trăng, ngày 20/1/1969  Nỗ lực phát triển TV màu xuất hiện từ đầu những năm 1950 và chiếc đầu tiên được hãng RCA giới thiệu năm 1954. Nh ưng phải đến những năm 1960 việc bán các TV màu mới bắt đầu sinh lợi. Tới năm 1974 thì TV màu đã trở thành biểu tượng cho các gia đình giàu có tại Mỹ.  Năm 1959, hãng Philco đưa vào thị trường chiếc TV chỉ có màn hình rộng 2 inch và có thể thu cả sóng radio  Năm 1980, ngành truyền hình Mỹ do 3 mạng lưới chính thống trị, trong khi khán giả tại các nước châu Âu và châu Á bị giới hạn trong các lựa chọn chương trình 3. Công Nghệ Màn Hình Tivi 3.1 Màn hình CRT 3.1. 1. Khái niệm CRT là loại màn hình dùng ống phóng tia điện tử va đập vào mặt phốt pho trên màn hình để phát sáng. Tivi CRT được chia làm hai loại: màn hình mặt nạ và màn hình Trinitron. ƯNG THỊ NGỌC HỒNG – MS: 1211025 Trang 8 GVHD: GS. TSKH. Hoàng Kiếm PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC  Màn hình mặt nạ là loại màn hình có bề mặt hơi cong, chủ yếu dùng kỹ thuật hạt màu, do đó có hình ảnh sắc nét, độ chính xác cao.  Màn hình Trinitron được sử dụng chủ yếu trong kỹ thuật dải màu, màn phẳng, khi sử dụng cho màu sắc trung thực, độ tương phản cao. Một màn hình CRT có thể hoạt động ở nhiều tần số quét và độ phân giải khác nhau 3.1. 2. 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 tia 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 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. 3.1. 3. Nguyên lý hiển thị hình ảnh 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 ống CRT. Để tạo ra một tia điện ƯNG THỊ NGỌC HỒNG – MS: 1211025 Trang 9 GVHD: GS. TSKH. Hoàng Kiếm PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC tử, ống CRT có các cuộn lái tia theo hai phương (ngang và đứng) điều khiển tia này đến các vị trí trên màn huỳnh quang. Để đảm bảo các tia điện tử thu hẹp thành dạng điểm theo kích thước điểm ảnh thiết đặt, ống CRT có các thấu kính điện từ (hoàn toàn khác biệt với thấu kính quang học) bằng các cuộn dây để hội tụ chùm tia. 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 hình tĩnh, nhiều khung hình tĩnh như vậy thay đổi sẽ tạo ra hình ảnh chuyển động. Cường độ các tia này thay đổi theo điểm ảnh cần hiển thị trên 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. 3.2 Màn hình LED 3.2. 1. Khái niệm Màn hình LED (Light Emitting Diode) được hợp thành từ nhiều điốt có khả năng phát ra ánh sáng hay tia hồng ngoại. Giống như điốt, LED được cấu tạo từ một khối bán dẫn loại p ghép với một khối bán dẫn loại n. Màn hình LED càng lớn thì càng cần nhiều LED, trong đó mỗi điểm LED là cực nhỏ, phát sáng do sự vận động của các electron bên trong môi trường bán dẫn. Để chiếu sáng toàn bộ màn hình, các đèn nền LED phải xếp tương ứng 1-1 với ma trận điểm ảnh màu. LED tiêu tốn ít điện năng hơn những thiết bị phát sáng khác. 3.2. 2. Cộng nghệ màn hình LED ƯNG THỊ NGỌC HỒNG – MS: 1211025 Trang 10 GVHD: GS. TSKH. Hoàng Kiếm PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Những tính chất riêng có đã quy đ ịnh đặc thù của công nghệ đèn LED và tạo nên những ưu điểm khiến LED đánh bại bất cứ công nghệ chiếu sáng nào đã từng tồn tại. 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 ngoại, 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 chì cho các mối hàn, ít nhất thì người dùng cũng sẽ an tâm hơn hẳn khi giảm được 1 phần tác hại không mong muốn của các vật dụng luôn theo sát bên mình trong khi làm việc hay giải trí. Nhiệt độ làm việc thấp: Nhiệt độ làm 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 nhẹ. 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 vư ợt 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 hình ảnh có chiều sâu và sống động và "đều" hơn. ƯNG THỊ NGỌC HỒNG – MS: 1211025 Trang 11 GVHD: GS. TSKH. Hoàng Kiếm PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC 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, việc thử nghiệm rất dễ dàng, hãy dùng 1 đèn công suất cao và chiếu thẳng vào màn hình của bạn và cảm nhận.. 3.2. 3. Ưu điểm TV LED cung cấp màu sắc tươi sáng, chất lượng cao, hình ảnh cực kỳ sắc nét mà không chiếm không gian. Các nhà sản xuất TV có thể sản xuất các bộ đèn nền LED mảnh mai như dao cạo. TV đèn nền LED cũng có chất lượng phát ánh sáng cao bởi vì chúng sử dụng một đi-ốt phát ánh sáng để tạo ra những hình ảnh siêu sáng. Thông thường, màn hình sử dụng đèn nền truyền thống bao gồm đèn huỳnh quang cathode lạnhh hoặc CCFL. CCFL sử dụng một chất khí tích điện để tạo ra một đèn nền, tương tự như một ánh sáng huỳnh quang. Bởi vì TV LED là công nghệ chủ đạo nên chúng đang được nhiều hãng công nghệ lớn nghiên cứu và phát triển nhiều hơn, đe dọa nơi Plasma và LCD vốn đang bành trướng. Chất lượng đèn nền cao của TV LED có thể sản xuất màu đen tốt và chất lượng hình ảnh sáng hơn so với LCD. Đèn LED có thể tốn ít điện năng hơn so với cả TV Plasma hay TV LCD thông thường. 3.2. 4. Nhược điểm TV LED khá đắt tiền. Một TV LED có thể tăng gấp đôi giá so với một TV Plasma ngay cả việc sở hữu các tính năng tương tự. TV đèn LED được cho là cung cấp chất lượng hình ảnh đáng tin cậy nhất nhưng bởi vì là một phần của công nghệ màn hình LCD mà chúng có thể nhận được những điểm ảnh bị mắc kẹt. ƯNG THỊ NGỌC HỒNG – MS: 1211025 Trang 12 GVHD: GS. TSKH. Hoàng Kiếm PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Thông tin thêm: Có 2 loại đèn nền được sử dụng bởi các nhà sản xuất TV đèn LED đó là edge lit (giúp cho ra đời những TV mỏng hơn) và làm tối cục bộ (cho phép TV đạt được độ tương phản tốt hơn và tiết kiệm nhiều năng lượng hơn). Hầu hết hiện nay các TV LCD LED được phát triển dựa trên công nghệ edge lit 3.3 Màn hình LCD 3.3. 1. Khái niệm Màn hình tinh thể lỏng (liquid crystal display, LCD) là loại thiết bị hiển thị cấu tạo 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. 3.3. 2. Công nghệ màn hình LCD Màn hình tinh thể lỏng được cấu tạo bởi các lớp xếp chồng lên nhau. Lớp dưới cùng là đèn nền, có tác dụng cung cấp ánh sáng nền (ánh sáng trắng). Đèn nền dùng trong các màn hình thông thư ờng, 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 bixenon sử dụng trên các xe hơi cao cấp. Đèn xenon không sử dụng dây tóc nóng sáng như đèn 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 trơ 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 ƯNG THỊ NGỌC HỒNG – MS: 1211025 Trang 13 GVHD: GS. TSKH. Hoàng Kiếm PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC điện giữa hai điện cực. Tia lửa điện sẽ kích thích các nguyên tử xenon lên mức năng lượng cao, sau đó chúng sẽ tự động nhảy xuống mức năng lượng thấp và phát ra ánh sáng theo định luật bức xạ điện từ. Điện áp cung cấp cho đèn xenon 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 kính lọc phân cực có quang trục phân cực ngang. Mặt trong của hai 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 phân cực dọc. Ánh sáng phân cực này tiếp tục truyền qua lớp tinh thể lỏng. Nếu giữa hai đầu lớp tinh thể lỏng không đựơc đặt một điện áp, các phân tử tinh 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 hai 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 tinh 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 này, điểm ảnh được bật sáng. Cường độ sáng của điểm ảnh phụ thuộc vào lượng ánh ƯNG THỊ NGỌC HỒNG – MS: 1211025 Trang 14 GVHD: GS. TSKH. Hoàng Kiếm PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC 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 phụ thuộc vào độ xoắn của các phân tử tinh thể lỏng. Độ xoắn của các phân tử tinh thể lỏng phụ thuộc vào điện áp đặt vào hai đầu tinh thể lỏng. Như vậy, có thể điều chỉnh 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, tuỳ thuộc vào cường độ ánh sáng tương đối của ba điểm ảnh con, dựa vào nguyên tắc phối màu phát xạ, điểm ảnh sẽ có một màu nhất định. Khi muốn 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 đổi 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 lỏng. Một nhược điểm của màn hình tinh 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 tr ạng 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. 3.3. 3. Mục đích sử dụng Nếu bạn sử dụng màn hình LCD vào công việc giải trí, học tập và xem phim, bạn nên chọn màn hình LCD ở chế độ Wide. Vì ở chế độ này, tầm nhìn của bạn có thể được mở rộng trong phạm vi các cửa sổ ƯNG THỊ NGỌC HỒNG – MS: 1211025 Trang 15 GVHD: GS. TSKH. Hoàng Kiếm PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC làm việc, điều này giúp bạn quan sát được toàn diện các văn bản, hình ảnh. Với một màn hình ngang, bạn có thể thưởng thức các bộ phim chuẩn Full HD cho cổng HDMI mà hình ảnh được hiển thị thật sắc nét và chi tiết đến từng hạt bụi. Ngoài ra, bạn cũng có thể lựa chọn các màn hình LCD gắn thêm loa ngoài cho âm thanh thêm sống động, cũng như có thể lựa chọn các màn hình hỗ trợ xem TV để có thể xem các kênh truyền hình đang phát sóng. Nếu như bạn là một game thủ, thì lựa chọn của bạn chắc hẳn phải là màn hình LCD vuông. Vì với màn hình ở chế độ Wide, bạn sẽ khó hiển thị ở chế độ phân giải của hầu hết các game là 1024 x 768. Khi lựa chọn ở chế độ phân giải này, các màn hình LCD Wide sẽ bị co lại và mất một phần ở góc phải màn hình. Ngược lại với màn hình LCD vuông sẽ giúp bạn dễ dàng lựa chọn độ phân giải tối ưu ở 1024 x 768 hay 2048 x 1024 để khi chơi game mà không bị mất hình ảnh hiển thị 3.3. 4. Ưu điểm TV LCD hiển thị một hình ảnh sống động hơn, tươi sáng và màu sắt thật hơn so với màn hình Plasma. Bởi vì đư ợc thiết kế với màn hình mờ chứ không phải là bóng thủy tinh nên khả năng phản chiếu của LCD là tốt hơn nhiều so với Plasma. Ngay cả trong một phòng với nhiều cửa sổ cung cấp nhiều ánh sáng, chất lượng hiển thị của TV LCD vẫn khá tốt. 3.3. 5. Nhược điểm Màn hình LCD tốn kém hơn so với TV Plasma. LCD cho có một phạm vi màu tốt nhưng đôi khi không cho chất lượng hiển thị sâu sắc về người da đen như là một TV Plasma và không tạo ra độ sáng như của TV LED. ƯNG THỊ NGỌC HỒNG – MS: 1211025 Trang 16 GVHD: GS. TSKH. Hoàng Kiếm PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TV LCD có kích thước rất mỏng nhưng hơi cồng kềnh so với TV LED, thậm chí TV LED còn mảnh mai hơn. TV LCD được xem là đáng tin cậy nhất nhưng chúng có thể bị ảnh hưởng bởi các điểm ảnh bị mắc kẹt và các điểm ảnh bị dữ lại. Một số điểm ảnh bị mắc kẹt có thể khiến hình ảnh xuất hiện bị mờ. Thông tin thêm: Màn hình LCD được dự định ban đầu cung cấp với mục đích duy nhất là màn hình máy tính. Do đó, chúng được tối ưu cho góc xem thẳng phía trên bởi vì đó là góc nhìn của người ngồi khi xem một màn hình máy tính. Chúng cũng tạo hiệu ứng mờ vì hầu hết các máy tính không làm việc với những nội dung đòi hỏi hình ảnh chuyển động nhanh và video, do đó thông số kỹ thuật cần thiết là tần số làm tươi. Hiện nay, LCD đã có nhiều cải thiện kể từ khi công nghệ này được đưa vào như là một thiết bị TV. 3.4 Màn hình Plasma 3.4. 1. Khái niệm: Plasma là một trong các pha (trạng thái) của vật chất. Ở trạng thái plasma, vật chất bị ion hoá rất mạnh, phần lớn các phân tử hoặc nguyên tử chỉ còn lại hạt nhân, các electron chuyển động tương đối tự do giữa các hạt nhân. Ứng dụng đặc tính này của plasma, người ta đã chế tạo ra màn hình plasma. 3.4. 2. Nguyên tắt hoạt động Ở trạng thái bình thư ờng, các ion dương và electron chuyển động hỗn loạn. Vận tốc tương đối 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 như vậy, các hạt mang điện va chạm vào nhau với vận tốc tương đối rất lớn. Va chạm sẽ truyền ƯNG THỊ NGỌC HỒNG – MS: 1211025 Trang 17 GVHD: GS. TSKH. Hoàng Kiếm PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC năng 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 rất 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 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. Cũng giống như màn hình LCD, màn hình Plasma cũng có cấu tạo từ các điểm ảnh, trong mỗi điểm ảnh cũng có ba đi ểm 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 hoặc 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 kín sẽ bị ion hoá, các nguyên tử bị kích thích và phát ra tia cực tím. Tia cực tím này đập vào lớp phôt pho phủ trên mặt trước của buồng kín sẽ kích thích chất phôt pho, làm cho chúng phát 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 kích thư ớc. Điều này do trong màn hình LCD, mỗi điểm ảnh con chỉ cần một lớp tinh thể lỏng khá bé cũng có thể thay đổi phương 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 tích (độ phân giải cao). Còn với màn hình Plasma, mỗi điểm ảnh con thực chất ƯNG THỊ NGỌC HỒNG – MS: 1211025 Trang 18 GVHD: GS. TSKH. Hoàng Kiếm PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC 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 khi 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 tích hiển thị, số lượng điểm ảnh của màn hình Plasma ít hơn LCD, đồng nghĩa với độ phân giải thấp hơn. 3.4. 3. Ưu điểm TV Plasma giúp hình ảnh hiển thị phân biệt với màu đen khá tuyệt vời. Trong nhiều trường hợp, TV plasma tốt hơn LCD và màn hình LED trong các thiết lập màu tối. TV Plasma có giá rẻ, trong nhiều trường hợp bạn có thể mua một TV Plasma 42 inch với giá chỉ bằng một màn hình LCD 32 inch. - TV Plasma cung cấp một góc nhìn rộng hơn, có nghĩa là bạn không nhất thiết phải ngồi trực tiếp phía trước của màn hình đ ể xem và đánh giá chất lượng hình ảnh. 3.4. 4. Nhược điểm Màn hình của TV Plasma khá bóng, vì vậy sẽ không phải là lý tưởng cho các phòng có nhiều cửa sổ hoặc nhiều ánh sáng. Việc ánh sáng chiếu vào là màn hình bị phản chiếu khá đáng kể, thậm chí kể cả đèn trần tiêu chuẩn, ánh sáng phòng, đèn chụp,… TV Plasma có thể tạo ra lớp phủ bóng mờ của hình ảnh tĩnh trên màn hình, đặc biệt là một hình ảnh tĩnh xem trong thời gian lâu. TV Plasma mới hiện nay đã cải thiện tính năng này và đã trang bị thêm nhiều công nghệ để chặn lại các vấn đề. Thông tin thêm: Tuổi thọ của TV Plasma cao, sản phẩm được dự kiến sẽ cung cấp tuổi thọ khoảng 30.000 – 60.000 giờ sử dụng. ƯNG THỊ NGỌC HỒNG – MS: 1211025 Trang 19 GVHD: GS. TSKH. Hoàng Kiếm PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC II. DANH SÁCH 40 NGUYÊN LÝ SÁNG TẠO TRONG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC 1. Nguyên tắc phân nhỏ: a) Chia đối tượng thành các phần độc lập. b) Làm đối tượng trở nên tháo lắp được. c) Tăng mức độ phân nhỏ đối tượng. 2. Nguyên tắc “tách khỏi”: a) Tách phần gây “phiền phức” (tính chất “phiền phức”) hay ngược lại tách phần duy nhất “cần thiết” (tính chất “cần thiết”) ra khỏi đối tượng. 3. Nguyên tắc phẩm chất cục bộ: a) Chuyển đối tượng (hay môi trường bên ngoài, tác động bên ngoài) có cấu trúc đồng nhất thành không đồng nhất. b) Các phần khác nhau của đối tượng phải có các chức năng khác nhau. c) Mỗi phần của đối tượng phải ở trong những điều kiện thích hợp nhất đối với công việc. ƯNG THỊ NGỌC HỒNG – MS: 1211025 Trang 20