Плоские экраны (FPD) стали основным направлением в производстве телевизоров будущего. Это общая тенденция, но в мире нет строгого определения. Как правило, такие экраны тонкие и выглядят как плоская панель. Существует множество типов плоских экранов. В зависимости от носителя изображения и принципа работы различают жидкокристаллические (LCD), плазменные (PDP), электролюминесцентные (ELD), органические электролюминесцентные (OLED), полевые эмиссионные (FED), проекционные экраны и т. д. Многие устройства FPD изготавливаются из гранита. Благодаря гранитному основанию станка, они обладают лучшей точностью и физическими свойствами.
тенденция развития
По сравнению с традиционными ЭЛТ (электронно-лучевыми трубками), плоскопанельные дисплеи обладают такими преимуществами, как тонкий, лёгкий, низкое энергопотребление, низкий уровень излучения, отсутствие мерцания и польза для здоровья человека. Они превзошли ЭЛТ по мировым продажам. Ожидается, что к 2010 году соотношение продаж этих двух видов достигнет 5:1. В XXI веке плоскопанельные дисплеи станут основным продуктом в индустрии дисплеев. По прогнозу известного Stanford Resources, мировой рынок плоскопанельных дисплеев вырастет с 23 миллиардов долларов США в 2001 году до 58,7 миллиардов долларов США в 2006 году, а среднегодовой темп роста достигнет 20% в течение следующих 4 лет.
Технология отображения
Плоские дисплеи подразделяются на активные и пассивные. Первые относятся к устройствам отображения, в которых сама среда отображения излучает свет и обеспечивает видимое излучение. К ним относятся плазменные дисплеи (PDP), вакуумные флуоресцентные дисплеи (VFD), дисплеи с полевой эмиссией (FED), электролюминесцентные дисплеи (LED) и дисплеи на органических светодиодах (OLED). Вторым типом устройств отображения является устройство, которое не излучает свет самостоятельно, а использует среду отображения для модуляции электрическим сигналом, изменяя свои оптические характеристики, модулируя окружающее освещение и свет, излучаемый внешним источником питания (подсветка, проекционный источник света), и отображая это на экране. Устройства отображения включают в себя жидкокристаллические дисплеи (ЖКД), микроэлектромеханические дисплеи (DMD) и дисплеи на электронных чернилах (EL) и т. д.
ЖК-дисплей
Жидкокристаллические дисплеи включают в себя пассивные матричные жидкокристаллические дисплеи (PM-LCD) и активные матричные жидкокристаллические дисплеи (AM-LCD). Как STN, так и TN жидкокристаллические дисплеи относятся к пассивным матричным жидкокристаллическим дисплеям. В 1990-х годах технология активно-матричных жидкокристаллических дисплеев быстро развивалась, особенно жидкокристаллические дисплеи на тонкопленочных транзисторах (TFT-LCD). Как продукт замены STN, он обладает преимуществами высокой скорости отклика и отсутствия мерцания и широко используется в портативных компьютерах и рабочих станциях, телевизорах, видеокамерах и игровых приставках. Разница между AM-LCD и PM-LCD заключается в том, что у первого к каждому пикселю добавлены коммутационные устройства, которые могут преодолевать перекрестные помехи и получать высококонтрастное и высокое разрешение отображения. Текущий AM-LCD использует аморфный кремниевый (a-Si) TFT коммутационный аппарат и схему накопительного конденсатора, которые могут достигать высокого уровня серого и реализовывать истинное цветопередачу. Однако потребность в высоком разрешении и малых размерах пикселей для высокоплотных камер и проекционных устройств привела к разработке дисплеев на основе поликремния (P-Si) и тонкоплёночных транзисторов (TFT). Подвижность P-Si в 8-9 раз выше, чем у a-Si. Небольшие размеры P-Si TFT не только подходят для дисплеев с высокой плотностью и разрешением, но и позволяют интегрировать периферийные схемы на подложку.
В целом, ЖК-дисплеи подходят для создания тонких, лёгких, небольших и средних дисплеев с низким энергопотреблением и широко используются в таких электронных устройствах, как ноутбуки и мобильные телефоны. Были успешно разработаны и внедрены в эксплуатацию 30- и 40-дюймовые ЖК-дисплеи. После начала крупномасштабного производства ЖК-дисплеев их стоимость постоянно снижается. 15-дюймовый ЖК-монитор доступен по цене 500 долларов. Дальнейшее развитие ЖК-дисплеев направлено на замену катодных дисплеев ПК и их применение в ЖК-телевизорах.
Плазменный дисплей
Плазменный дисплей — это технология светоизлучающих дисплеев, основанная на принципе газового (например, атмосферного) разряда. Плазменные дисплеи обладают преимуществами электронно-лучевых трубок, но изготавливаются на очень тонких структурах. Основной размер выпускаемых изделий — 40–42 дюйма. В разработке находятся изделия с диагональю 50–60 дюймов.
вакуумная флуоресценция
Вакуумный флуоресцентный дисплей — это устройство отображения, широко используемое в аудио-, видеоаппаратуре и бытовой технике. Это вакуумный дисплей на основе триодной электронной трубки, в котором катод, сетка и анод заключены в вакуумную трубку. Принцип его действия заключается в том, что электроны, испускаемые катодом, ускоряются положительным напряжением, приложенным к сетке и аноду, и возбуждают люминофор, нанесенный на анод, для излучения света. Сетка имеет сотовую структуру.
электролюминесценция)
Электролюминесцентные дисплеи изготавливаются по технологии твердотельных тонкоплёночных кристаллов. Между двумя проводящими пластинами размещается изолирующий слой, на который наносится тонкий электролюминесцентный слой. В качестве электролюминесцентных компонентов в устройстве используются оцинкованные или стронциевые пластины с широким спектром излучения. Толщина электролюминесцентного слоя составляет 100 микрон, что позволяет добиться такого же чёткого изображения, как и у дисплеев на органических светодиодах (OLED). Типичное напряжение питания составляет 10 кГц и 200 В переменного тока, что требует более дорогостоящей микросхемы драйвера. Разработан микродисплей высокого разрешения с использованием схемы управления активной матрицей.
вел
Светодиодные дисплеи состоят из большого количества светодиодов, которые могут быть монохромными или многоцветными. Появились высокоэффективные синие светодиоды, что позволило создавать полноцветные широкоэкранные светодиодные дисплеи. Светодиодные дисплеи обладают высокой яркостью, эффективностью и долговечностью и подходят для использования в качестве широкоэкранных дисплеев для наружного применения. Однако с помощью этой технологии невозможно изготовить дисплеи среднего класса для мониторов или КПК (карманных компьютеров). Однако монолитная интегральная схема светодиода может использоваться в качестве виртуального монохромного дисплея.
МЭМС
Это микродисплей, изготовленный с использованием технологии МЭМС. В таких дисплеях микроскопические механические структуры изготавливаются путём обработки полупроводников и других материалов с использованием стандартных полупроводниковых технологий. В цифровом микрозеркальном устройстве структура представляет собой микрозеркало, установленное на шарнире. Шарниры приводятся в действие зарядами на пластинах, соединённых с одной из ячеек памяти, расположенных ниже. Размер каждого микрозеркала приблизительно равен диаметру человеческого волоса. Это устройство в основном используется в портативных коммерческих проекторах и проекторах для домашних кинотеатров.
полевая эмиссия
Основной принцип работы дисплея с полевой эмиссией аналогичен принципу работы электронно-лучевой трубки: электроны притягиваются пластиной и сталкиваются с фосфором, покрытым на аноде, излучая свет. Катод дисплея состоит из множества мельчайших источников электронов, расположенных в виде матрицы, состоящей из одного пикселя и одного катода. Как и плазменные дисплеи, дисплеи с полевой эмиссией требуют для работы высокого напряжения – от 200 до 6000 В. Однако до сих пор они не стали широко распространенными плоскими дисплеями из-за высокой стоимости оборудования для их производства.
органический свет
В органических светодиодных дисплеях (OLED) электрический ток пропускается через один или несколько слоев пластика, создавая свечение, напоминающее свечение неорганических светодиодов. Это означает, что для OLED-устройства требуется твердотельная пленка, нанесенная на подложку. Однако органические материалы очень чувствительны к водяному пару и кислороду, поэтому герметизация крайне важна. OLED-дисплеи являются активными светоизлучающими устройствами и обладают превосходными световыми характеристиками и низким энергопотреблением. Они обладают большим потенциалом для массового производства методом рулонной печати на гибких подложках и, следовательно, очень недороги в производстве. Эта технология имеет широкий спектр применения: от простого монохромного освещения большой площади до полноцветных видеодисплеев.
Электронные чернила
Дисплеи на электронных чернилах (E-ink) управляются электрическим полем, приложенным к бистабильному материалу. Они состоят из множества микрогерметичных прозрачных сфер диаметром около 100 микрон, содержащих чёрный жидкий краситель и тысячи частиц белого диоксида титана. При приложении электрического поля к бистабильному материалу частицы диоксида титана перемещаются к одному из электродов в зависимости от их заряда. Это приводит к тому, что пиксель излучает свет или нет. Благодаря бистабильности материала информация сохраняется в нём в течение нескольких месяцев. Поскольку его рабочее состояние управляется электрическим полем, содержимое дисплея может изменяться с минимальными затратами энергии.
детектор пламени
Пламенно-фотометрический детектор FPD (пламенно-фотометрический детектор, сокращенно FPD)
1. Принцип FPD
Принцип работы плоских фотометрических детекторов основан на сжигании образца в богатом водородом пламени, в результате чего соединения, содержащие серу и фосфор, восстанавливаются водородом после сгорания, и образуются возбуждённые состояния S2* (возбуждённое состояние S2) и HPO* (возбуждённое состояние HPO). При возвращении в основное состояние оба возбуждённых вещества излучают спектры около 400 нм и 550 нм. Интенсивность этого спектра измеряется с помощью фотоумножителя, а интенсивность света пропорциональна массовому расходу образца. ПФД — высокочувствительный и селективный детектор, широко используемый для анализа соединений серы и фосфора.
2. Структура ФПД
ПФД представляет собой конструкцию, сочетающую в себе ПИД и фотометр. Изначально это был однопламенный ПФД. После 1978 года, чтобы компенсировать недостатки однопламенного ПФД, был разработан двухпламенный ПФД. Он имеет два отдельных воздушно-водородных пламени: нижнее пламя преобразует молекулы образца в продукты сгорания, содержащие относительно простые молекулы, такие как S₂ и HPO₂; верхнее пламя производит люминесцентные фрагменты в возбуждённом состоянии, такие как S₂* и HPO₂*. Имеется окно, направленное на верхнее пламя, а интенсивность хемилюминесценции регистрируется с помощью фотоумножительной трубки. Окно изготовлено из прочного стекла, а сопло пламени – из нержавеющей стали.
3. Производительность FPD
ПФД — селективный детектор для определения соединений серы и фосфора. Его пламя богато водородом, а подачи воздуха достаточно только для реакции с 70% водорода, поэтому температура пламени низкая для образования возбуждённых серы и фосфора. Фрагменты соединений. Расход газа-носителя, водорода и воздуха оказывает большое влияние на ПФД, поэтому управление потоком газа должно быть очень стабильным. Температура пламени для определения серосодержащих соединений должна быть около 390 °C, что может генерировать возбуждённый S2*; для определения фосфорсодержащих соединений соотношение водорода и кислорода должно быть от 2 до 5, а соотношение водорода и кислорода следует изменять в зависимости от различных образцов. Газ-носитель и подпиточный газ также должны быть правильно отрегулированы для получения хорошего соотношения сигнал/шум.
Время публикации: 18 января 2022 г.