צג שטוח (FPD) הפך למיינסטרים של טלוויזיות עתידיות. זהו טרנד כללי, אך אין הגדרה חד משמעית בעולם. באופן כללי, סוג זה של תצוגה דק ונראה כמו צג שטוח. ישנם סוגים רבים של צגים שטוחים. בהתאם למדיום התצוגה ועקרון הפעולה, ישנם צג גביש נוזלי (LCD), צג פלזמה (PDP), צג אלקטרולומינסנציה (ELD), צג אלקטרולומינסנציה אורגנית (OLED), צג פליטת שדה (FED), צג הקרנה וכו'. ציוד FPD רב עשוי מגרניט. מכיוון שלבסיס מכונת הגרניט יש דיוק ותכונות פיזיקליות טובות יותר.
מגמת פיתוח
בהשוואה ל-CRT (שפופרת קרני קתודה) המסורתית, לצג השטוח יתרונות של דק, קל, צריכת חשמל נמוכה, קרינה נמוכה, חוסר ריצוד ויתרונות לבריאות האדם. הוא עקף את ה-CRT במכירות העולמיות. ההערכה היא שעד שנת 2010 היחס בין שווי המכירות של השניים יגיע ל-5:1. במאה ה-21, צגי השטוח יהפכו למוצרי המיינסטרים בתחום הצגים. על פי תחזית סטנפורד ריסורס המפורסמת, שוק צגי השטוח העולמי יגדל מ-23 מיליארד דולר בשנת 2001 ל-58.7 מיליארד דולר בשנת 2006, וקצב הצמיחה השנתי הממוצע יגיע ל-20% בארבע השנים הבאות.
טכנולוגיית תצוגה
צגי פאנל שטוחים מסווגים לצגים פולטי אור אקטיביים וצגים פולטי אור פסיביים. הראשון מתייחס להתקן התצוגה שבו מדיום התצוגה עצמו פולט אור ומספק קרינה נראית, הכוללת צג פלזמה (PDP), צג פלואורסצנטי ואקום (VFD), צג פליטת שדה (FED), צג אלקטרולומינסנציה (LED) וצג דיודה פולטת אור אורגנית (OLED). השני פירושו שהוא אינו פולט אור בעצמו, אלא משתמש במדיום התצוגה כדי להיות מווסת על ידי אות חשמלי, והמאפיינים האופטיים שלו משתנים, מווסתים את אור הסביבה ואת האור הנפלט מספק הכוח החיצוני (תאורה אחורית, מקור אור הקרנה), ומבצעים זאת על מסך התצוגה או המסך. התקני תצוגה, כולל צג גביש נוזלי (LCD), צג מערכת מיקרו-אלקטרומכנית (DMD) וצג דיו אלקטרוני (EL) וכו'.
LCD
צגי גביש נוזלי כוללים צגי גביש נוזלי מטריצת פסיבית (PM-LCD) וצגי גביש נוזלי מטריצת אקטיבית (AM-LCD). צגי גביש נוזלי STN ו-TN שייכים לצגי גביש נוזלי מטריצת פסיבית. בשנות ה-90, טכנולוגיית צגי גביש נוזלי מטריצת אקטיבית התפתחה במהירות, במיוחד צגי גביש נוזלי טרנזיסטור סרט דק (TFT-LCD). כמוצר חלופי ל-STN, יש להם יתרונות של מהירות תגובה מהירה וחוסר ריצוד, והוא נמצא בשימוש נרחב במחשבים ניידים ותחנות עבודה, טלוויזיות, מצלמות וידאו וקונסולות משחקי וידאו ניידות. ההבדל בין AM-LCD ל-PM-LCD הוא שלראשון יש התקני מיתוג שנוספו לכל פיקסל, שיכולים להתגבר על הפרעות צולבות ולהשיג תצוגה ברזולוציה גבוהה וניגודיות גבוהה. ה-AM-LCD הנוכחי מאמץ התקן מיתוג TFT מסיליקון אמורפי (a-Si) וסכימת קבלי אחסון, שיכולים להשיג רמת אפור גבוהה ולהגשים תצוגת צבע אמיתית. עם זאת, הצורך ברזולוציה גבוהה ופיקסלים קטנים עבור יישומי מצלמה והקרנה בצפיפות גבוהה הניע את פיתוח צגי TFT (טרנזיסטור סרט דק) של P-Si (פוליסיליקון). הניידות של P-Si גבוהה פי 8 עד 9 מזו של a-Si. גודלו הקטן של TFT של P-Si מתאים לא רק לתצוגה בצפיפות גבוהה וברזולוציה גבוהה, אלא גם ניתן לשלב מעגלים היקפיים על המצע.
בסך הכל, LCD מתאים לצגים דקים, קלים, קטנים ובינוניים עם צריכת חשמל נמוכה, והוא נמצא בשימוש נרחב במכשירים אלקטרוניים כמו מחשבים ניידים וטלפונים ניידים. מסכי LCD בגודל 30 אינץ' ו-40 אינץ' פותחו בהצלחה, וחלקם הוכנסו לשימוש. לאחר ייצור בקנה מידה גדול של LCD, העלות ירדה בהתמדה. צג LCD בגודל 15 אינץ' זמין תמורת 500 דולר. כיוון הפיתוח העתידי שלו הוא להחליף את תצוגת הקתודה של המחשב האישי וליישם אותה בטלוויזיות LCD.
תצוגת פלזמה
צג פלזמה הוא טכנולוגיית תצוגה פולטת אור הממומשת על פי עקרון פריקת גז (כגון אטמוספירה). לצגי פלזמה יש את היתרונות של שפופרות קרן קתודית, אך הם מיוצרים על מבנים דקים מאוד. גודל המוצר הנפוץ הוא 40-42 אינץ'. 50 מוצרים בגודל 60 אינץ' נמצאים בפיתוח.
פלואורסצנציה ואקום
צג פלואורסצנטי בוואקום הוא צג הנמצא בשימוש נרחב במוצרי אודיו/וידאו ובמכשירי חשמל ביתיים. זהו מכשיר תצוגה בסגנון טריודה מסוג שפופרת אלקטרונים, העוטף את הקתודה, הרשת והאנודה בתוך שפופרת ואקום. האלקטרונים הנפלטים מהקתודה מואצים על ידי המתח החיובי המופעל על הרשת והאנודה, ומגרים את הזרחן המצופה על האנודה לפלוט אור. הרשת מאמצת מבנה דמוי חלת דבש.
אלקטרולומינסנציה)
צגים אלקטרולומינסנטיים מיוצרים באמצעות טכנולוגיית שכבה דקה במצב מוצק. שכבת בידוד מונחת בין שתי לוחות מוליכות ושכבה דקה אלקטרולומינסנטית מופקדת. המכשיר משתמש בלוחות מצופים אבץ או מצופים סטרונציום בעלי ספקטרום פליטה רחב כרכיבים אלקטרולומינסנטיים. שכבת האלקטרולומינסנט שלו בעובי של 100 מיקרון ויכולה להשיג את אותו אפקט תצוגה ברור כמו צג דיודה פולטת אור אורגנית (OLED). מתח ההנעה הטיפוסי שלו הוא 10 קילו-הרץ, מתח AC של 200 וולט, הדורש מעגל משולב (IC) יקר יותר. פותחה בהצלחה צג מיקרו ברזולוציה גבוהה המשתמש בסכמת הנעה של מערך פעיל.
הוביל
צגי דיודה פולטת אור מורכבים ממספר רב של דיודות פולטות אור, שיכולות להיות מונוכרומטיות או רב-צבעוניות. דיודות פולטות אור כחולות יעילות במיוחד הפכו זמינות, מה שמאפשר לייצר צגי LED בעלי מסך גדול בצבע מלא. לצגי LED יש מאפיינים של בהירות גבוהה, יעילות גבוהה ואורך חיים ארוך, והם מתאימים לתצוגות מסך גדול לשימוש חיצוני. עם זאת, לא ניתן לייצר צגים בטווח הביניים עבור צגים או מחשבי כף יד (PDA) בעזרת טכנולוגיה זו. עם זאת, ניתן להשתמש במעגל משולב מונוליטי LED כתצוגה וירטואלית מונוכרומטית.
MEMS
זהו מיקרו-צג המיוצר בטכנולוגיית MEMS. בצגים כאלה, מבנים מכניים מיקרוסקופיים מיוצרים על ידי עיבוד מוליכים למחצה וחומרים אחרים באמצעות תהליכי מוליכים למחצה סטנדרטיים. במכשיר מיקרו-מראה דיגיטלי, המבנה הוא מיקרו-מראה הנתמך על ידי ציר. הצירים שלו מופעלים על ידי מטענים על הלוחות המחוברים לאחד מתאי הזיכרון שמתחת. גודל כל מיקרו-מראה הוא בערך קוטר של שערה אנושית. התקן זה משמש בעיקר במקרנים מסחריים ניידים ובמקרני קולנוע ביתי.
פליטת שדה
העיקרון הבסיסי של צג פליטת שדה זהה לזה של שפופרת קרן קתודית, כלומר, אלקטרונים נמשכים על ידי לוחית ומתנגשים בזרחן המצופה על האנודה כדי לפלוט אור. הקתודה שלו מורכבת ממספר רב של מקורות אלקטרונים זעירים המסודרים במערך, כלומר, בצורת מערך של פיקסל אחד וקתודה אחת. בדומה לצגי פלזמה, צגי פליטת שדה דורשים מתחים גבוהים כדי לפעול, הנעים בין 200 וולט ל-6000 וולט. אך עד כה, הם לא הפכו לצג שטוח מיינסטרים עקב עלות הייצור הגבוהה של ציוד הייצור שלהם.
אור אורגני
בצג דיודה פולטת אור אורגנית (OLED), זרם חשמלי מועבר דרך שכבה אחת או יותר של פלסטיק כדי לייצר אור הדומה לדיודות פולטות אור אנאורגניות. משמעות הדבר היא שמה שנדרש עבור התקן OLED הוא ערימת סרט במצב מוצק על גבי מצע. עם זאת, חומרים אורגניים רגישים מאוד לאדי מים וחמצן, ולכן איטום חיוני. OLEDs הם התקנים פולטי אור פעילים ומציגים מאפייני אור מצוינים וצריכת חשמל נמוכה. יש להם פוטנציאל גדול לייצור המוני בתהליך גליל אחר גליל על מצעים גמישים ולכן הם זולים מאוד לייצור. לטכנולוגיה מגוון רחב של יישומים, החל מתאורה מונוכרומטית פשוטה בעלת שטח גדול ועד לתצוגות גרפיקה וידאו בצבע מלא.
דיו אלקטרוני
צגי דיו אלקטרוני (E-ink) הם צגים הנשלטים על ידי הפעלת שדה חשמלי על חומר דו-יציב. הם מורכבים ממספר רב של כדורים שקופים אטומים במיקרו, כל אחד בקוטר של כ-100 מיקרון, המכילים חומר צבוע בנוזל שחור ואלפי חלקיקים של טיטניום דיאוקסיד לבן. כאשר שדה חשמלי מופעל על החומר הדו-יציב, חלקיקי הטיטניום דיאוקסיד ינדו לעבר אחת האלקטרודות בהתאם למצב הטעינה שלהם. זה גורם לפיקסל לפלוט אור או לא. מכיוון שהחומר דו-יציב, הוא שומר מידע במשך חודשים. מכיוון שמצב העבודה שלו נשלט על ידי שדה חשמלי, ניתן לשנות את תוכן התצוגה שלו עם מעט מאוד אנרגיה.
גלאי אור להבה
גלאי פוטומטרי להבה FPD (גלאי פוטומטרי להבה, בקיצור FPD)
1. עקרון ה-FPD
עקרון ה-FPD מבוסס על בעירה של הדגימה בלהבה עשירה במימן, כך שהתרכובות המכילות גופרית וזרחן מצטמצמות על ידי מימן לאחר הבעירה, ונוצרים המצבים המעוררים של S2* (המצב המעורר של S2) ו-HPO* (המצב המעורר של HPO). שני החומרים המעוררים מקרינים ספקטרום סביב 400 ננומטר ו-550 ננומטר כשהם חוזרים למצב היסוד. עוצמת הספקטרום נמדדת באמצעות שפופרת מכפיל, ועוצמת האור פרופורציונלית לקצב זרימת המסה של הדגימה. FPD הוא גלאי רגיש וסלקטיבי ביותר, הנמצא בשימוש נרחב בניתוח תרכובות גופרית וזרחן.
2. מבנה ה-FPD
FPD הוא מבנה המשלב FID ופוטומטר. הוא התחיל כ-FPD בעל להבה אחת. לאחר 1978, כדי לפצות על החסרונות של FPD בעל להבה אחת, פותח FPD בעל להבה כפולה. יש לו שתי להבות אוויר-מימן נפרדות, הלהבה התחתונה הופכת מולקולות דגימה לתוצרי בעירה המכילים מולקולות פשוטות יחסית כמו S2 ו-HPO4; הלהבה העליונה מייצרת שברי מצב מעורר זורחים כמו S2* ו-HPO4, ישנו חלון המכוון ללהבה העליונה, ועוצמת הכימילומינסנציה מזוהה על ידי שפופרת מכפיל. החלון עשוי מזכוכית קשה, ופיה הלהבה עשויה מפלדת אל-חלד.
3. ביצועי ה-FPD
FPD הוא גלאי סלקטיבי לקביעת תרכובות גופרית וזרחן. הלהבה שלו היא להבה עשירה במימן, ואספקת האוויר מספיקה רק כדי להגיב עם 70% מהמימן, כך שטמפרטורת הלהבה נמוכה כדי לייצר גופרית וזרחן מעוררים. שברי תרכובת. קצב הזרימה של גז נשא, מימן ואוויר משפיע רבות על FPD, ולכן בקרת זרימת הגז צריכה להיות יציבה מאוד. טמפרטורת הלהבה לקביעת תרכובות המכילות גופרית צריכה להיות בסביבות 390 מעלות צלזיוס, מה שיכול לייצר S2* מעורר; לקביעת תרכובות המכילות זרחן, יחס המימן והחמצן צריך להיות בין 2 ל-5, ויש לשנות את יחס המימן לחמצן בהתאם לדגימות שונות. יש להתאים כראוי את גז הנשא ואת גז ההשלמה כדי לקבל יחס אות לרעש טוב.
זמן פרסום: 18 בינואר 2022