Field-emission display (FED) คืออะไร? เจาะลึกเทคโนโลยีจอภาพแบบปล่อยประจุไฟฟ้า

Field-emission display (FED) หรือจอภาพแบบปล่อยประจุไฟฟ้า เป็นเทคโนโลยีจอภาพแบบแบน (Flat Panel Display) ที่ใช้แหล่งกำเนิดอิเล็กตรอนแบบปล่อยประจุไฟฟ้าในพื้นที่กว้าง เพื่อส่งอิเล็กตรอนไปกระทบกับสารฟอสฟอรัสที่มีสีสัน เพื่อสร้างภาพสีบนหน้าจอ ซึ่งหากจะอธิบายให้เข้าใจง่ายที่สุด FED คือการนำเอาหลักการทำงานของจอ CRT (Cathode-Ray Tube) มาย่อส่วนให้เป็นขนาดเล็กจิ๋วจำนวนมหาศาลในรูปแบบของปืนอิเล็กตรอนขนาดนาโน

การทำงานของจอภาพ FED

จอภาพ FED ทำงานคล้ายกับจอ CRT แบบดั้งเดิม โดยใช้แรงดันไฟฟ้าสูงเพื่อเร่งความเร็วของอิเล็กตรอนให้ไปกระตุ้นกระตุ้นสารฟอสฟอรัส แต่แทนที่จะใช้ปืนอิเล็กตรอนเพียงกระบอกเดียว FED จะใช้ตารางกริดของปืนอิเล็กตรอนขนาดนาโนจำนวนมาก

โครงสร้างของหน้าจอ FED

หน้าจอ FED ประกอบด้วยแผ่นกระจกสองแผ่นที่หันหน้าเข้าหากัน โดยแผ่นหนึ่งบรรจุตัวปล่อยประจุ (Emitters), ตัวคั่น (Spacers) และกริด (Grid) และแผ่นอีกแผ่นหนึ่งบรรจุสารฟอสฟอรัส

• การสร้างหน้าจอ: ใช้กระบวนการ Photolithography เพื่อสร้างเส้นแคโทดและสวิตช์เกต (Switching Gates) ที่ตัดกันเป็นตารางกริด ซึ่งทำให้สามารถระบุตำแหน่งของพิกเซลได้
• การปล่อยประจุ: เมื่อเกิดความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้าสูงระหว่างตัวปล่อยประจุและตะแกรงโลหะ จะเกิดการดึงอิเล็กตรอนออกจากปลายยอดของตัวปล่อยประจุ
• การควบคุมความสว่าง: ความสว่างของพิกเซลย่อย (Sub-pixel) พัลส์-วิดท์ โมดูเลชัน (Pulse-width modulation) เพื่อควบคุมจำนวนอิเล็กตรอนที่ถูกปล่อยออกมา ซึ่งคล้ายกับหลักการทำงานของจอภาพพลาสมา

เทคโนโลยี CNT-FED

CNT-FED คือการใช้ท่อคาร์บอนนาโนทูบ (Carbon Nanotubes) ที่โดปด้วยไนโตรเจนและ/หรือโบรอนเป็นตัวปล่อยประจุ ซึ่งบริษัทอย่าง Samsung ได้เคยพัฒนาเทคโนโลยีนี้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการปล่อยประจุไฟฟ้า

ข้อดีและข้อเสียของ FED

สถานะปัจจุบันของเทคโนโลยี

Sony เป็นผู้ผลักดันหลักในเทคโนโลยี FED โดยทุ่มเทการวิจัยและพัฒนาในช่วงปี 2000 และวางแผนจะผลิตจำนวนมากในปี 2009 อย่างไรก็ตาม เนื่องจากจอ LCD กลายเป็นเทคโนโลยีที่ครอบครองตลาดโลก ทำให้การพัฒนา FED ลดลง และในปี 2010 AU Optronics ได้เข้าซื้อสินทรัพย์ของ Sony ในด้าน FED ต่อมาจึงไม่มีการผลิตเชิงพาณิชย์ขนาดใหญ่เกิดขึ้น