Плоские панельные дисплеи (FPD) стали основным типом телевизоров будущего. Это общая тенденция, но в мире нет строгого определения. Как правило, такие дисплеи тонкие и выглядят как плоские панели. Существует множество типов плоских панелей. В зависимости от носителя изображения и принципа работы, различают жидкокристаллические дисплеи (LCD), плазменные дисплеи (PDP), электролюминесцентные дисплеи (ELD), органические электролюминесцентные дисплеи (OLED), дисплеи с полевой эмиссией (FED), проекционные дисплеи и т.д. Многие FPD-устройства изготавливаются из гранита. Это объясняется тем, что гранитные станки обладают лучшей точностью и физическими свойствами.
тенденция развития
По сравнению с традиционными ЭЛТ (электронно-лучевыми трубками), плоские дисплеи обладают преимуществами тонкости, легкости, низкого энергопотребления, низкого уровня излучения, отсутствия мерцания и пользы для здоровья человека. По объему продаж они превзошли ЭЛТ. По оценкам, к 2010 году соотношение объемов продаж двух типов дисплеев достигнет 5:1. В XXI веке плоские дисплеи станут основными продуктами на рынке. Согласно прогнозу известной компании Stanford Resources, мировой рынок плоских 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. К первым относятся устройства отображения, в которых сам дисплей излучает свет и обеспечивает видимое излучение, включая плазменные дисплеи (PDP), вакуумные люминесцентные дисплеи (VFD), дисплеи с полевой эмиссией (FED), электролюминесцентные дисплеи (LED) и дисплеи на органических светодиодах (OLED). Вторые же означают, что они не излучают свет самостоятельно, а используют дисплей, модулированный электрическим сигналом, изменяя свои оптические характеристики, модулируя окружающий свет и свет, излучаемый внешним источником питания (подсветка, проекционный источник света), и отображая это на экране или дисплее. К таким устройствам относятся жидкокристаллические дисплеи (LCD), микроэлектромеханические дисплеи (DMD) и дисплеи на электронных чернилах (EL) и др.
ЖК-дисплей
Жидкокристаллические дисплеи включают 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 активных матричных жидкокристаллических дисплеев быстро развивалась, особенно жидкокристаллические дисплеи на тонкопленочных транзисторах (TFT-LCD). В качестве замены STN, они обладают преимуществами высокой скорости отклика и отсутствия мерцания, и широко используются в портативных компьютерах и рабочих станциях, телевизорах, видеокамерах и портативных игровых консолях. Разница между AM-LCD и PM-LCD заключается в том, что в первом случае к каждому пикселю добавлены переключающие устройства, что позволяет преодолеть перекрестные помехи и получить изображение с высокой контрастностью и высоким разрешением. В современных AM-LCD используется схема переключающих устройств на основе аморфного кремния (a-Si) TFT и накопительных конденсаторов, что позволяет получить высокий уровень серого и реализовать отображение истинных цветов. Однако потребность в высоком разрешении и малых пикселях для камер и проекционных приложений с высокой плотностью пикселей стимулировала разработку дисплеев на основе поликристаллических кремниевых тонкопленочных транзисторов (P-Si TFT). Подвижность носителей заряда в P-Si в 8-9 раз выше, чем в аморфном кремнии (a-Si). Малый размер P-Si TFT не только подходит для дисплеев с высокой плотностью и высоким разрешением, но и позволяет интегрировать периферийные схемы на подложке.
В целом, ЖК-дисплеи подходят для тонких, легких, небольших и средних по размеру экранов с низким энергопотреблением и широко используются в электронных устройствах, таких как ноутбуки и мобильные телефоны. Успешно разработаны 30- и 40-дюймовые ЖК-дисплеи, некоторые из которых уже внедрены в производство. После начала крупномасштабного производства ЖК-дисплеев их стоимость постоянно снижается. 15-дюймовый ЖК-монитор доступен за 500 долларов. В будущем планируется заменить катодные дисплеи в ПК и использовать их в ЖК-телевизорах.
Плазменный дисплей
Плазменный дисплей — это технология светоизлучения, реализуемая по принципу газового (например, атмосферного) разряда. Плазменные дисплеи обладают преимуществами электронно-лучевых трубок, но изготавливаются на очень тонких структурах. Основной размер изделий составляет 40-42 дюйма. В разработке находятся изделия размером 50-60 дюймов.
вакуумная флуоресценция
Вакуумный люминесцентный дисплей — это дисплей, широко используемый в аудио- и видеотехнике, а также в бытовой технике. Это вакуумный дисплей на основе триодной электронной лампы, в котором катод, сетка и анод заключены в вакуумную трубку. Электроны, испускаемые катодом, ускоряются положительным напряжением, подаваемым на сетку и анод, и стимулируют люминофор, нанесенный на анод, к излучению света. Сетка имеет сотовую структуру.
электролюминесценция)
Электролюминесцентные дисплеи изготавливаются с использованием твердотельной тонкопленочной технологии. Между двумя проводящими пластинами размещается изолирующий слой, на который наносится тонкий электролюминесцентный слой. В качестве электролюминесцентных компонентов в устройстве используются пластины с цинковым или стронциевым покрытием, обладающие широким спектром излучения. Толщина электролюминесцентного слоя составляет 100 микрон, что позволяет добиться такого же четкого изображения, как и у органических светодиодов (OLED). Типичное управляющее напряжение составляет 10 кГц, 200 В переменного тока, что требует более дорогостоящей микросхемы драйвера. Успешно разработан микродисплей высокого разрешения, использующий схему управления на основе активной матрицы.
вел
Светодиодные дисплеи состоят из большого количества светодиодов, которые могут быть монохромными или многоцветными. Появились высокоэффективные синие светодиоды, что позволило создавать полноцветные светодиодные дисплеи больших экранов. Светодиодные дисплеи обладают высокой яркостью, высокой эффективностью и длительным сроком службы, и подходят для больших экранов, используемых на открытом воздухе. Однако с помощью этой технологии невозможно создавать дисплеи среднего ценового сегмента для мониторов или КПК (портативных компьютеров). Тем не менее, монолитная интегральная схема светодиода может использоваться в качестве монохромного виртуального дисплея.
МЭМС
Это микродисплей, изготовленный с использованием технологии MEMS. В таких дисплеях микроскопические механические структуры создаются путем обработки полупроводников и других материалов с использованием стандартных полупроводниковых процессов. В цифровом микрозеркальном устройстве структура представляет собой микрозеркало, поддерживаемое шарниром. Его шарниры приводятся в действие зарядами на пластинах, соединенных с одной из расположенных ниже ячеек памяти. 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 люминофором, нанесенным на анод, для излучения света. Его катод состоит из большого количества крошечных источников электронов, расположенных в виде массива, то есть массива из одного пикселя и одного катода. Как и плазменные дисплеи, дисплеи с полевой эмиссией требуют для работы высоких напряжений, от 200 В до 6000 В. Однако до сих пор они не стали широко распространенными плоскими панелями из-за высокой стоимости производства оборудования.
органический свет
В органическом светодиодном дисплее (OLED) электрический ток пропускается через один или несколько слоев пластика для получения света, аналогичного свету в неорганических светодиодах. Это означает, что для OLED-устройства требуется многослойная структура из твердотельных пленок на подложке. Однако органические материалы очень чувствительны к водяному пару и кислороду, поэтому герметизация имеет важное значение. OLED-дисплеи являются активными светоизлучающими устройствами и демонстрируют превосходные световые характеристики и низкое энергопотребление. Они обладают большим потенциалом для массового производства методом рулонной печати на гибких подложках и, следовательно, очень недороги в производстве. Технология имеет широкий спектр применения, от простого монохромного освещения больших площадей до полноцветных видеографических дисплеев.
Электронные чернила
Электронные чернила (E-ink) — это дисплеи, управляемые электрическим полем, создаваемым бистабильным материалом. Они состоят из большого количества микрогерметичных прозрачных сфер, каждая диаметром около 100 микрон, содержащих чёрный жидкий краситель и тысячи частиц белого диоксида титана. При воздействии электрического поля на бистабильный материал частицы диоксида титана перемещаются к одному из электродов в зависимости от их заряда. Это приводит к тому, что пиксель либо излучает свет, либо нет. Благодаря бистабильности материала, он сохраняет информацию в течение нескольких месяцев. Поскольку его рабочее состояние контролируется электрическим полем, содержимое дисплея может изменяться с минимальными затратами энергии.
детектор пламени
Пламенно-фотометрический детектор (FPD, сокращенно FPD)
1. Принцип работы плоскопанельного дисплея
Принцип работы детектора на основе флуоресцентного детектора (FPD) основан на сгорании образца в богатом водородом пламени, в результате чего соединения, содержащие серу и фосфор, восстанавливаются водородом после сгорания, и генерируются возбужденные состояния S2* (возбужденное состояние S2) и HPO* (возбужденное состояние HPO). При возвращении в основное состояние эти два возбужденных вещества излучают спектры в области 400 нм и 550 нм. Интенсивность этого спектра измеряется с помощью фотоумножителя, и интенсивность света пропорциональна массовому расходу образца. FPD — это высокочувствительный и селективный детектор, широко используемый в анализе соединений серы и фосфора.
2. Структура FPD
ПЗУ (FPD) — это конструкция, сочетающая в себе детектор пламенной ионизации (FID) и фотометр. Изначально это было однопламенное ПЗУ. После 1978 года, чтобы компенсировать недостатки однопламенного ПЗУ, было разработано двухпламенное ПЗУ. Оно имеет два отдельных воздушно-водородных пламени: нижнее пламя преобразует молекулы образца в продукты сгорания, содержащие относительно простые молекулы, такие как S2 и HPO; верхнее пламя производит люминесцентные фрагменты в возбужденном состоянии, такие как S2* и HPO*; имеется окно, направленное на верхнее пламя, а интенсивность хемилюминесценции регистрируется фотоумножителем. Окно изготовлено из твердого стекла, а сопло пламени — из нержавеющей стали.
3. Характеристики FPD
Детектор FPD — это селективный детектор для определения соединений серы и фосфора. Его пламя богато водородом, а подача воздуха достаточна лишь для реакции с 70% водорода, поэтому температура пламени низкая, что приводит к образованию возбужденных фрагментов соединений серы и фосфора. Скорость потока газа-носителя, водорода и воздуха оказывает большое влияние на работу детектора FPD, поэтому контроль потока газа должен быть очень стабильным. Температура пламени для определения серосодержащих соединений должна составлять около 390 °C, что позволяет генерировать возбужденные S2*; для определения фосфорсодержащих соединений соотношение водорода и кислорода должно быть в пределах от 2 до 5, а соотношение водорода к кислороду следует изменять в зависимости от образца. Газ-носитель и дополнительный газ также должны быть правильно отрегулированы для получения хорошего отношения сигнал/шум.
Дата публикации: 18 января 2022 г.