จอแบน (FPD) ได้กลายเป็นกระแสหลักของทีวีในอนาคต เป็นเทรนด์ทั่วไป แต่ไม่มีคำจำกัดความที่ตายตัวในโลก โดยทั่วไปแล้วจอแสดงผลประเภทนี้จะบางและดูเหมือนจอแบน มีจอแสดงผลแบบจอแบนหลายประเภท ตามสื่อแสดงผลและหลักการทำงานมีจอแสดงผลคริสตัลเหลว (LCD), จอแสดงผลพลาสมา (PDP), จอแสดงผลเรืองแสงไฟฟ้า (ELD), จอแสดงผลเรืองแสงไฟฟ้าอินทรีย์ (OLED), จอแสดงผลการปล่อยสนาม (FED), จอแสดงผลแบบฉายภาพ ฯลฯ อุปกรณ์ FPD จำนวนมากทำจากหินแกรนิต เนื่องจากฐานเครื่องจักรหินแกรนิตมีความแม่นยำและคุณสมบัติทางกายภาพที่ดีกว่า
แนวโน้มการพัฒนา
เมื่อเทียบกับจอ CRT (หลอดรังสีแคโทด) แบบดั้งเดิม จอแบนมีข้อได้เปรียบคือ บาง น้ำหนักเบา ใช้พลังงานต่ำ รังสีต่ำ ไม่มีการกระพริบ และดีต่อสุขภาพของมนุษย์ มียอดขายทั่วโลกแซงหน้าจอ CRT ภายในปี พ.ศ. 2553 คาดว่าอัตราส่วนมูลค่าการขายของทั้งสองจอจะสูงถึง 5:1 ในศตวรรษที่ 21 จอแบนจะกลายเป็นผลิตภัณฑ์หลักในจอภาพ จากการคาดการณ์ของ Stanford Resources ชื่อดัง ตลาดจอแบนทั่วโลกจะเติบโตจาก 23 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในปี พ.ศ. 2544 เป็น 58.7 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในปี พ.ศ. 2549 และอัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปีจะสูงถึง 20% ในอีก 4 ปีข้างหน้า
เทคโนโลยีการแสดงผล
จอแสดงผลแบบแบนแบ่งออกเป็นจอแสดงผลแบบเปล่งแสงแบบแอคทีฟ (active light emitting display) และจอแสดงผลแบบพาสซีฟ (passive light emitting display) จอแสดงผลแบบพาสซีฟหมายถึงอุปกรณ์แสดงผลที่ตัวกลางของจอแสดงผลเปล่งแสงออกมาและให้รังสีที่มองเห็นได้ ซึ่งรวมถึงจอแสดงผลพลาสมา (PDP), จอแสดงผลฟลูออเรสเซนต์สุญญากาศ (VFD), จอแสดงผลแบบปล่อยแสงแบบสนาม (FED), จอแสดงผลแบบเรืองแสงไฟฟ้า (LED) และจอแสดงผลแบบไดโอดเปล่งแสงอินทรีย์ (OLED) ส่วนจอแสดงผลแบบโอแอลอีดีไม่ได้เปล่งแสงออกมาเอง แต่ใช้ตัวกลางของจอแสดงผลที่ควบคุมด้วยสัญญาณไฟฟ้า และเปลี่ยนลักษณะทางแสงของจอแสดงผล ปรับเปลี่ยนแสงโดยรอบและแสงที่ปล่อยออกมาจากแหล่งจ่ายไฟภายนอก (ไฟแบ็คไลท์ แหล่งกำเนิดแสงฉายภาพ) และแสดงผลบนหน้าจอ อุปกรณ์แสดงผล ได้แก่ จอแสดงผลคริสตัลเหลว (LCD), จอแสดงผลระบบไมโครอิเล็กโทรแมคคานิกส์ (DMD) และจอแสดงผลหมึกอิเล็กทรอนิกส์ (EL) เป็นต้น
จอแอลซีดี
จอแสดงผลคริสตัลเหลวประกอบด้วยจอแสดงผลคริสตัลเหลวแบบเมทริกซ์พาสซีฟ (PM-LCD) และจอแสดงผลคริสตัลเหลวแบบเมทริกซ์แอคทีฟ (AM-LCD) จอแสดงผลคริสตัลเหลวทั้งแบบ STN และ TN จัดอยู่ในประเภทจอแสดงผลคริสตัลเหลวแบบเมทริกซ์พาสซีฟ ในช่วงทศวรรษ 1990 เทคโนโลยีจอแสดงผลคริสตัลเหลวแบบเมทริกซ์แอคทีฟได้พัฒนาอย่างรวดเร็ว โดยเฉพาะอย่างยิ่งจอแสดงผลคริสตัลเหลวแบบทรานซิสเตอร์ฟิล์มบาง (TFT-LCD) จอแสดงผลนี้ถือเป็นผลิตภัณฑ์ทดแทน STN เนื่องจากมีข้อดีคือตอบสนองรวดเร็วและไม่มีการกะพริบ และนิยมใช้กันอย่างแพร่หลายในคอมพิวเตอร์พกพาและเวิร์กสเตชัน โทรทัศน์ กล้องวิดีโอ และเครื่องเล่นเกมพกพา ความแตกต่างระหว่าง AM-LCD และ PM-LCD คือ AM-LCD มีอุปกรณ์สวิตชิ่งที่เพิ่มเข้ามาในแต่ละพิกเซล ซึ่งสามารถเอาชนะสัญญาณรบกวนข้ามและให้ความคมชัดและความละเอียดสูงได้ ปัจจุบัน AM-LCD ใช้อุปกรณ์สวิตชิ่ง TFT แบบอะมอร์ฟัสซิลิคอน (a-Si) และตัวเก็บประจุแบบเก็บประจุ ซึ่งสามารถให้ระดับสีเทาสูงและให้สีที่แท้จริง อย่างไรก็ตาม ความต้องการความละเอียดสูงและพิกเซลขนาดเล็กสำหรับการใช้งานกล้องและการฉายภาพความหนาแน่นสูงเป็นแรงผลักดันให้เกิดการพัฒนาจอแสดงผล P-Si (โพลีซิลิคอน) TFT (ทรานซิสเตอร์ฟิล์มบาง) P-Si มีความคล่องตัวสูงกว่า a-Si ถึง 8-9 เท่า ขนาดเล็กของ P-Si TFT ไม่เพียงแต่เหมาะสำหรับการแสดงผลที่มีความหนาแน่นสูงและความละเอียดสูงเท่านั้น แต่ยังสามารถนำวงจรต่อพ่วงมาติดตั้งบนซับสเตรตได้อีกด้วย
โดยรวมแล้ว จอ LCD เหมาะสำหรับจอแสดงผลขนาดเล็ก น้ำหนักเบา และขนาดกลางที่ใช้พลังงานต่ำ และนิยมใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เช่น คอมพิวเตอร์โน้ตบุ๊กและโทรศัพท์มือถือ จอ LCD ขนาด 30 นิ้วและ 40 นิ้ว ได้รับการพัฒนาจนประสบความสำเร็จ และบางรุ่นก็ถูกนำไปใช้งานจริง หลังจากการผลิตจอ LCD ในปริมาณมาก ต้นทุนก็ลดลงอย่างต่อเนื่อง จอ LCD ขนาด 15 นิ้วมีจำหน่ายในราคา 500 ดอลลาร์สหรัฐฯ ทิศทางการพัฒนาในอนาคตคือการแทนที่จอแคโทดของคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลและนำมาประยุกต์ใช้ในทีวี LCD
จอพลาสม่า
จอแสดงผลพลาสมาคือเทคโนโลยีจอแสดงผลแบบเปล่งแสงที่พัฒนาขึ้นโดยใช้หลักการปลดปล่อยก๊าซ (เช่น บรรยากาศ) จอแสดงผลพลาสมามีข้อได้เปรียบเช่นเดียวกับหลอดรังสีแคโทด แต่ผลิตขึ้นบนโครงสร้างที่บางมาก ขนาดผลิตภัณฑ์หลักคือ 40-42 นิ้ว ปัจจุบันมีผลิตภัณฑ์ขนาด 50-60 นิ้วที่กำลังอยู่ในระหว่างการพัฒนา
การเรืองแสงสุญญากาศ
จอแสดงผลฟลูออเรสเซนต์สุญญากาศเป็นจอแสดงผลที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในผลิตภัณฑ์เครื่องเสียง/วิดีโอและเครื่องใช้ไฟฟ้าภายในบ้าน เป็นอุปกรณ์แสดงผลสุญญากาศชนิดหลอดอิเล็กตรอนไตรโอดที่ห่อหุ้มแคโทด กริด และแอโนดไว้ในหลอดสุญญากาศ อิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาจากแคโทดจะถูกเร่งด้วยแรงดันไฟฟ้าบวกที่จ่ายให้กับกริดและแอโนด และกระตุ้นฟอสเฟอร์ที่เคลือบอยู่บนแอโนดให้เปล่งแสง กริดมีโครงสร้างแบบรังผึ้ง
การเรืองแสงไฟฟ้า)
จอแสดงผลเรืองแสงแบบอิเล็กโทรลูมิเนสเซนต์ผลิตขึ้นโดยใช้เทคโนโลยีฟิล์มบางแบบโซลิดสเตต โดยวางชั้นฉนวนระหว่างแผ่นตัวนำ 2 แผ่น แล้ววางชั้นเรืองแสงแบบอิเล็กโทรลูมิเนสเซนต์บางๆ ลงไป อุปกรณ์นี้ใช้แผ่นเคลือบสังกะสีหรือสตรอนเซียมที่มีสเปกตรัมการแผ่รังสีกว้างเป็นส่วนประกอบของอิเล็กโทรลูมิเนสเซนต์ ชั้นเรืองแสงแบบอิเล็กโทรลูมิเนสเซนต์มีความหนา 100 ไมครอน และสามารถให้เอฟเฟกต์การแสดงผลที่ชัดเจนเช่นเดียวกับจอแสดงผลแบบไดโอดเปล่งแสงอินทรีย์ (OLED) แรงดันไฟฟ้าไดรฟ์ทั่วไปอยู่ที่ 10kHz แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ 200V ซึ่งต้องใช้ไอซีไดรเวอร์ที่มีราคาแพงกว่า ปัจจุบันมีการพัฒนาไมโครดิสเพลย์ความละเอียดสูงที่ใช้รูปแบบการขับเคลื่อนแบบแอกทีฟอาร์เรย์สำเร็จแล้ว
นำ
จอแสดงผลแบบไดโอดเปล่งแสงประกอบด้วยไดโอดเปล่งแสงจำนวนมาก ซึ่งอาจเป็นแบบสีเดียวหรือหลายสีก็ได้ ปัจจุบันมีไดโอดเปล่งแสงสีน้ำเงินประสิทธิภาพสูงให้เลือกใช้ ทำให้สามารถผลิตจอแสดงผล LED ขนาดใหญ่แบบสีเต็มรูปแบบได้ จอแสดงผล LED มีคุณลักษณะเด่นคือความสว่างสูง ประสิทธิภาพสูง และอายุการใช้งานยาวนาน เหมาะสำหรับการใช้งานกลางแจ้ง อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยีนี้ยังไม่สามารถสร้างจอแสดงผลระดับกลางสำหรับจอภาพหรือ PDA (คอมพิวเตอร์พกพา) ได้ อย่างไรก็ตาม วงจรรวมโมโนลิธิก LED สามารถใช้เป็นจอแสดงผลเสมือนแบบสีเดียวได้
เมมส์
นี่คือไมโครดิสเพลย์ที่ผลิตโดยใช้เทคโนโลยี MEMS ในจอแสดงผลประเภทนี้ โครงสร้างทางกลระดับจุลภาคถูกสร้างขึ้นโดยการประมวลผลสารกึ่งตัวนำและวัสดุอื่นๆ โดยใช้กระบวนการเซมิคอนดักเตอร์มาตรฐาน ในอุปกรณ์ไมโครมิเรอร์ดิจิทัล โครงสร้างนี้จะเป็นไมโครมิเรอร์ที่รองรับด้วยบานพับ บานพับของมันถูกกระตุ้นด้วยประจุบนแผ่นที่เชื่อมต่อกับเซลล์หน่วยความจำด้านล่าง ขนาดของไมโครมิเรอร์แต่ละอันมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณเส้นผมของมนุษย์ อุปกรณ์นี้ส่วนใหญ่ใช้ในโปรเจ็กเตอร์เชิงพาณิชย์แบบพกพาและโปรเจ็กเตอร์โฮมเธียเตอร์
การปล่อยก๊าซในสนาม
หลักการพื้นฐานของจอแสดงผลแบบปล่อยคลื่นสนามแม่เหล็ก (Field Emission Display) เหมือนกับของหลอดรังสีแคโทด กล่าวคือ อิเล็กตรอนจะถูกดึงดูดโดยแผ่นโลหะและถูกทำให้ชนกับฟอสเฟอร์ที่เคลือบอยู่บนขั้วบวกเพื่อเปล่งแสง แคโทดประกอบด้วยแหล่งกำเนิดอิเล็กตรอนขนาดเล็กจำนวนมากที่เรียงตัวกันเป็นแถวเรียง ซึ่งประกอบด้วยหนึ่งพิกเซลและหนึ่งแคโทด เช่นเดียวกับจอแสดงผลพลาสมา จอแสดงผลแบบปล่อยคลื่นสนามแม่เหล็กต้องใช้แรงดันไฟฟ้าสูงในการทำงาน ตั้งแต่ 200 โวลต์ ถึง 6,000 โวลต์ แต่จนถึงขณะนี้ยังไม่กลายเป็นจอแสดงผลแบบจอแบนในกระแสหลัก เนื่องจากต้นทุนการผลิตอุปกรณ์ที่สูง
แสงอินทรีย์
ในจอแสดงผลไดโอดเปล่งแสงอินทรีย์ (OLED) กระแสไฟฟ้าจะถูกส่งผ่านพลาสติกอย่างน้อยหนึ่งชั้นเพื่อสร้างแสงที่คล้ายกับไดโอดเปล่งแสงอนินทรีย์ ซึ่งหมายความว่าอุปกรณ์ OLED จำเป็นต้องมีแผ่นฟิล์มโซลิดสเตตวางอยู่บนวัสดุรองรับ อย่างไรก็ตาม วัสดุอินทรีย์มีความไวต่อไอน้ำและออกซิเจนมาก ดังนั้นการปิดผนึกจึงเป็นสิ่งสำคัญ OLED เป็นอุปกรณ์เปล่งแสงแบบแอคทีฟที่ให้คุณสมบัติแสงที่ยอดเยี่ยมและใช้พลังงานต่ำ มีศักยภาพสูงสำหรับการผลิตจำนวนมากในกระบวนการแบบโรล-บาย-โรลบนวัสดุรองรับที่มีความยืดหยุ่น จึงมีต้นทุนการผลิตที่ต่ำมาก เทคโนโลยีนี้มีการใช้งานที่หลากหลาย ตั้งแต่การให้แสงแบบโมโนโครมสำหรับพื้นที่ขนาดใหญ่ ไปจนถึงการแสดงผลกราฟิกวิดีโอแบบสีเต็มรูปแบบ
หมึกอิเล็กทรอนิกส์
จอแสดงผล E-ink คือจอแสดงผลที่ควบคุมโดยการใช้สนามไฟฟ้ากับวัสดุที่เสถียรสองขั้ว (bistable material) ประกอบด้วยทรงกลมโปร่งใสจำนวนมากที่ปิดผนึกด้วยไมโครซีล แต่ละทรงกลมมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 100 ไมครอน ภายในบรรจุวัสดุที่ย้อมด้วยของเหลวสีดำและอนุภาคไทเทเนียมไดออกไซด์สีขาวหลายพันอนุภาค เมื่อนำสนามไฟฟ้ามาใช้กับวัสดุที่เสถียรสองขั้ว อนุภาคไทเทเนียมไดออกไซด์จะเคลื่อนที่ไปยังขั้วไฟฟ้าใดขั้วหนึ่ง ขึ้นอยู่กับสถานะประจุของขั้วไฟฟ้า ซึ่งจะทำให้พิกเซลเปล่งแสงหรือไม่เปล่งแสง เนื่องจากวัสดุที่เสถียรสองขั้วนี้จึงสามารถเก็บรักษาข้อมูลไว้ได้นานหลายเดือน เนื่องจากสถานะการทำงานของวัสดุถูกควบคุมโดยสนามไฟฟ้า จึงสามารถเปลี่ยนแปลงเนื้อหาที่แสดงได้ด้วยพลังงานเพียงเล็กน้อย
เครื่องตรวจจับเปลวไฟ
เครื่องตรวจจับโฟโตเมตริกเปลวไฟ FPD (Flame Photometric Detector, เรียกสั้นๆ ว่า FPD)
1. หลักการของ FPD
หลักการของ FPD อิงจากการเผาไหม้ตัวอย่างในเปลวไฟที่อุดมด้วยไฮโดรเจน ทำให้สารประกอบที่มีกำมะถันและฟอสฟอรัสถูกรีดิวซ์โดยไฮโดรเจนหลังการเผาไหม้ และเกิดสถานะถูกกระตุ้นของ S2* (สถานะถูกกระตุ้นของ S2) และ HPO* (สถานะถูกกระตุ้นของ HPO) สารที่ถูกกระตุ้นทั้งสองจะแผ่สเปกตรัมประมาณ 400 นาโนเมตรและ 550 นาโนเมตรเมื่อกลับสู่สถานะพื้น ความเข้มของสเปกตรัมนี้วัดด้วยหลอดโฟโตมัลติพลายเออร์ และความเข้มของแสงจะแปรผันตามอัตราการไหลของมวลของตัวอย่าง FPD เป็นเครื่องตรวจจับที่มีความไวสูงและสามารถเลือกใช้ได้อย่างแม่นยำ ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในการวิเคราะห์สารประกอบกำมะถันและฟอสฟอรัส
2. โครงสร้างของโรค FPD
FPD เป็นโครงสร้างที่รวม FID และโฟโตมิเตอร์เข้าด้วยกัน เดิมทีเป็น FPD เปลวไฟเดี่ยว หลังจากปี พ.ศ. 2521 เพื่อชดเชยข้อบกพร่องของ FPD เปลวไฟเดี่ยว จึงได้พัฒนา FPD เปลวไฟคู่ขึ้น FPD ประกอบด้วยเปลวไฟอากาศ-ไฮโดรเจนแยกกันสองชุด เปลวไฟด้านล่างจะแปลงโมเลกุลของตัวอย่างให้เป็นผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้ที่มีโมเลกุลที่ค่อนข้างเรียบง่าย เช่น S2 และ HPO เปลวไฟด้านบนจะสร้างชิ้นส่วนสถานะกระตุ้นเรืองแสง เช่น S2* และ HPO* มีช่องมองไปยังเปลวไฟด้านบน และหลอดโฟโตมัลติพลายเออร์จะตรวจจับความเข้มของการเรืองแสงทางเคมี ช่องมองทำจากกระจกแข็ง และหัวฉีดเปลวไฟทำจากสแตนเลสสตีล
3. ประสิทธิภาพของ FPD
FPD เป็นเครื่องตรวจจับแบบเลือกสำหรับการวิเคราะห์สารประกอบกำมะถันและฟอสฟอรัส เปลวไฟของเครื่องตรวจจับเป็นเปลวไฟที่อุดมด้วยไฮโดรเจน และมีอากาศเพียงพอที่จะทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจนได้เพียง 70% เท่านั้น ดังนั้นอุณหภูมิเปลวไฟจึงต่ำจนสามารถก่อให้เกิดกำมะถันและฟอสฟอรัสที่ถูกกระตุ้นได้ เศษสารประกอบ อัตราการไหลของก๊าซพาหะ ไฮโดรเจน และอากาศมีอิทธิพลอย่างมากต่อ FPD ดังนั้นการควบคุมการไหลของก๊าซจึงควรมีเสถียรภาพมาก อุณหภูมิเปลวไฟสำหรับการวิเคราะห์สารประกอบที่มีกำมะถันควรอยู่ที่ประมาณ 390 °C ซึ่งสามารถสร้าง S2* ที่ถูกกระตุ้นได้ สำหรับการวิเคราะห์สารประกอบที่มีฟอสฟอรัส อัตราส่วนของไฮโดรเจนและออกซิเจนควรอยู่ระหว่าง 2 ถึง 5 และอัตราส่วนไฮโดรเจนต่อออกซิเจนควรเปลี่ยนแปลงตามตัวอย่างที่แตกต่างกัน ควรปรับก๊าซพาหะและก๊าซแต่งหน้าให้เหมาะสมเพื่อให้ได้อัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนที่ดี
เวลาโพสต์: 18 ม.ค. 2565