Flatpaneldisplays (FPD's) zijn de standaard geworden voor toekomstige televisies. Het is een algemene trend, maar er bestaat geen strikte definitie. Over het algemeen zijn dit soort displays dun en hebben ze de vorm van een plat paneel. Er bestaan veel verschillende soorten flatpaneldisplays. Afhankelijk van het weergavemedium en het werkingsprincipe zijn er lcd-schermen (liquid crystal display), plasmadisplays (plasma display), elektrische displays (electroluminescence display, ELD), organische elektrische displays (oLED), veldemissiedisplays (field emission display, FED), projectiedisplays, enzovoort. Veel FPD-apparatuur wordt gemaakt van graniet, omdat de machinebasis van graniet betere precisie en fysieke eigenschappen heeft.
ontwikkelingstrend
Vergeleken met de traditionele CRT (kathodestraalbuis) heeft het platte beeldscherm voordelen zoals een laag gewicht, een laag energieverbruik, lage stralingsdosis, geen flikkering en is het bovendien beter voor de menselijke gezondheid. Het heeft de CRT wereldwijd ingehaald qua verkoop. Naar schatting zal de verhouding tussen de verkoopwaarde van beide in 2010 5:1 bedragen. In de 21e eeuw zullen platte beeldschermen de belangrijkste producten in de beeldschermindustrie worden. Volgens de prognose van het gerenommeerde Stanford Resources zal de wereldwijde markt voor platte beeldschermen groeien van 23 miljard dollar in 2001 tot 58,7 miljard dollar in 2006, met een gemiddelde jaarlijkse groei van 20% in de komende vier jaar.
Weergavetechnologie
Platte beeldschermen worden onderverdeeld in actieve en passieve lichtemitterende beeldschermen. Bij actieve lichtemitterende beeldschermen zendt het beeldschermmedium zelf licht uit en produceert zichtbare straling. Voorbeelden hiervan zijn plasma-displays (PDP), vacuümfluorescentiedisplays (VFD), veldemissiedisplays (FED), elektroluminescentiedisplays (LED) en organische lichtemitterende diodedisplays (OLED). Passieve lichtemitterende beeldschermen zenden zelf geen licht uit, maar gebruiken een beeldschermmedium dat wordt gemoduleerd door een elektrisch signaal. Hierdoor veranderen de optische eigenschappen van het beeldscherm, waardoor het omgevingslicht en het licht van een externe voeding (achtergrondverlichting, projectielichtbron) worden gemoduleerd en op het scherm wordt weergegeven. Voorbeelden hiervan zijn lcd-schermen (liquid crystal display), DMD-schermen (micro electromechanical system display) en EL-schermen (electronic ink display).
LCD
Vloeistofkristalschermen omvatten passieve matrix vloeistofkristalschermen (PM-LCD) en actieve matrix vloeistofkristalschermen (AM-LCD). Zowel STN- als TN-vloeistofkristalschermen behoren tot de passieve matrix vloeistofkristalschermen. In de jaren negentig ontwikkelde de actieve matrix vloeistofkristalschermtechnologie zich snel, met name de dunnefilmtransistor vloeistofkristalschermen (TFT-LCD). Als vervanger van STN-schermen heeft deze de voordelen van een snelle respons en geen flikkering, en wordt hij veel gebruikt in laptops en werkstations, televisies, camcorders en draagbare spelconsoles. Het verschil tussen AM-LCD en PM-LCD is dat bij AM-LCD schakelcomponenten aan elke pixel zijn toegevoegd, waardoor kruisinterferentie wordt voorkomen en een weergave met hoog contrast en hoge resolutie mogelijk is. De huidige AM-LCD maakt gebruik van amorfe silicium (a-Si) TFT-schakelcomponenten en een opslagcondensatorschema, waarmee een hoge grijswaarde en een ware kleurenweergave mogelijk is. De behoefte aan hoge resolutie en kleine pixels voor camera's en projectoren met een hoge pixeldichtheid heeft echter de ontwikkeling van P-Si (polysilicium) TFT-schermen (dunnefilmtransistor) gestimuleerd. De mobiliteit van P-Si is 8 tot 9 keer hoger dan die van a-Si. Het kleine formaat van P-Si TFT's is niet alleen geschikt voor displays met een hoge pixeldichtheid en hoge resolutie, maar maakt het ook mogelijk om randapparatuur op het substraat te integreren.
Kortom, LCD is geschikt voor dunne, lichte, kleine en middelgrote schermen met een laag energieverbruik en wordt veel gebruikt in elektronische apparaten zoals laptops en mobiele telefoons. 30-inch en 40-inch LCD-schermen zijn succesvol ontwikkeld en worden al in gebruik genomen. Na de grootschalige productie van LCD zijn de kosten continu gedaald. Een 15-inch LCD-monitor is al verkrijgbaar voor $500. De toekomstige ontwikkelingsrichting is om het kathodescherm van pc's te vervangen en in LCD-televisies toe te passen.
Plasma-display
Plasmaschermen zijn een lichtgevende beeldschermtechnologie die werkt volgens het principe van gasontlading (bijvoorbeeld in de atmosfeer). Plasmaschermen hebben de voordelen van kathodestraalbuizen, maar worden vervaardigd op zeer dunne structuren. De meest voorkomende productgrootte is 40-42 inch. Producten van 50 en 60 inch zijn in ontwikkeling.
vacuümfluorescentie
Een vacuümfluorescentiedisplay is een beeldscherm dat veel gebruikt wordt in audio-/videoproducten en huishoudelijke apparaten. Het is een vacuümbeeldscherm van het triode-elektronenbuistype, waarbij de kathode, het rooster en de anode in een vacuümbuis zijn ingekapseld. De elektronen die door de kathode worden uitgezonden, worden versneld door de positieve spanning die op het rooster en de anode wordt aangelegd, waardoor de fosforlaag op de anode licht uitzendt. Het rooster heeft een honingraatstructuur.
elektroluminescentie)
Elektroluminescentiedisplays worden gemaakt met behulp van solid-state dunnefilmtechnologie. Een isolerende laag wordt tussen twee geleidende platen geplaatst en daarop wordt een dunne elektroluminescentielaag aangebracht. Het apparaat gebruikt zink- of strontiumgecoate platen met een breed emissiespectrum als elektroluminescentiecomponenten. De elektroluminescentielaag is 100 micron dik en kan hetzelfde heldere weergave-effect bereiken als een OLED-display (Organic Light Emitting Diode). De typische aansturingsspanning is 10 kHz, 200 V wisselspanning, wat een duurdere driver-IC vereist. Er is met succes een microdisplay met hoge resolutie ontwikkeld dat gebruikmaakt van een actieve array-aansturing.
geleid
LED-schermen bestaan uit een groot aantal LED's, die monochroom of meerkleurig kunnen zijn. Hoogefficiënte blauwe LED's zijn nu beschikbaar, waardoor het mogelijk is om full-color LED-schermen met een groot formaat te produceren. LED-schermen kenmerken zich door een hoge helderheid, een hoog rendement en een lange levensduur, en zijn geschikt voor grote schermen voor buitengebruik. Voor middenklasse schermen zoals monitoren of PDA's (handheld computers) is deze technologie echter nog niet geschikt. De monolithische LED-chip kan wel gebruikt worden als monochroom virtueel scherm.
MEMS
Dit is een microdisplay dat is vervaardigd met behulp van MEMS-technologie. In dergelijke displays worden microscopische mechanische structuren gemaakt door halfgeleiders en andere materialen te verwerken met behulp van standaard halfgeleiderprocessen. In een digitaal micromirror-apparaat is de structuur een micromirror die wordt ondersteund door een scharnier. De scharnieren worden geactiveerd door ladingen op de platen die zijn verbonden met een van de geheugencellen eronder. De grootte van elke micromirror is ongeveer de diameter van een mensenhaar. Dit apparaat wordt voornamelijk gebruikt in draagbare commerciële projectoren en thuisbioscoopprojectoren.
veldemissie
Het basisprincipe van een veldemissiedisplay is hetzelfde als dat van een kathodestraalbuis: elektronen worden aangetrokken door een plaat en botsen met een fosforlaag op de anode, waardoor licht wordt uitgezonden. De kathode bestaat uit een groot aantal kleine elektronenbronnen die in een raster zijn gerangschikt, oftewel in de vorm van een raster van één pixel en één kathode. Net als plasmadisplays vereisen veldemissiedisplays hoge spanningen om te werken, variërend van 200V tot 6000V. Tot nu toe is het echter nog geen gangbaar plat beeldscherm geworden vanwege de hoge productiekosten van de benodigde apparatuur.
organisch licht
Bij een organische lichtemitterende diode (OLED) wordt een elektrische stroom door een of meer lagen plastic geleid om licht te produceren dat lijkt op dat van anorganische lichtemitterende diodes. Dit betekent dat een OLED-apparaat een stapel vaste films op een substraat nodig heeft. Organische materialen zijn echter zeer gevoelig voor waterdamp en zuurstof, waardoor afdichting essentieel is. OLED's zijn actieve lichtemitterende diodes met uitstekende lichtkarakteristieken en een laag energieverbruik. Ze hebben een groot potentieel voor massaproductie via een roll-by-roll-proces op flexibele substraten en zijn daarom zeer goedkoop te produceren. De technologie kent een breed scala aan toepassingen, van eenvoudige monochrome verlichting voor grote oppervlakken tot full-color videodisplays.
Elektronische inkt
E-ink-schermen zijn displays die worden aangestuurd door een elektrisch veld toe te passen op een bistabiel materiaal. Dit materiaal bestaat uit een groot aantal micro-afgesloten, transparante bolletjes met een diameter van ongeveer 100 micron, gevuld met een zwarte vloeibare kleurstof en duizenden witte titaandioxide-deeltjes. Wanneer een elektrisch veld op het bistabiele materiaal wordt aangelegd, migreren de titaandioxide-deeltjes naar een van de elektroden, afhankelijk van hun ladingstoestand. Hierdoor zendt de pixel licht uit of niet. Omdat het materiaal bistabiel is, kan het informatie maandenlang vasthouden. Doordat de werkingsstatus wordt geregeld door een elektrisch veld, kan de inhoud van het scherm met zeer weinig energie worden gewijzigd.
vlamlichtdetector
Vlamfotometrische detector FPD (Flame Photometric Detector, kortweg FPD)
1. Het principe van FPD
Het principe van FPD is gebaseerd op de verbranding van het monster in een waterstofrijke vlam, waardoor de zwavel- en fosforverbindingen na verbranding door waterstof worden gereduceerd en de aangeslagen toestanden S2* (de aangeslagen toestand van S2) en HPO* (de aangeslagen toestand van HPO) worden gegenereerd. De twee aangeslagen stoffen zenden spectra uit rond 400 nm en 550 nm wanneer ze terugkeren naar de grondtoestand. De intensiteit van dit spectrum wordt gemeten met een fotomultiplierbuis en de lichtintensiteit is evenredig met de massastroom van het monster. FPD is een zeer gevoelige en selectieve detector die veelvuldig wordt gebruikt bij de analyse van zwavel- en fosforverbindingen.
2. De structuur van FPD
FPD is een structuur die een FID en een fotometer combineert. Het begon als een FPD met één vlam. Na 1978 werd, om de tekortkomingen van de FPD met één vlam te compenseren, de FPD met twee vlammen ontwikkeld. Deze heeft twee afzonderlijke lucht-waterstofvlammen. De onderste vlam zet de moleculen van het monster om in verbrandingsproducten die relatief eenvoudige moleculen bevatten, zoals S2 en HPO; de bovenste vlam produceert luminescente fragmenten in aangeslagen toestand, zoals S2* en HPO*. Er is een venster gericht op de bovenste vlam en de intensiteit van de chemiluminescentie wordt gedetecteerd door een fotomultiplierbuis. Het venster is gemaakt van gehard glas en de vlammond van roestvrij staal.
3. De prestaties van FPD
Een FPD (Fluid Photodetector) is een selectieve detector voor de bepaling van zwavel- en fosforverbindingen. De vlam is een waterstofrijke vlam en de luchttoevoer is slechts voldoende om met 70% van de waterstof te reageren. Hierdoor is de vlamtemperatuur laag, wat de vorming van geëxciteerde zwavel- en fosforfragmenten bevordert. De stroomsnelheid van het draaggas, waterstof en lucht heeft een grote invloed op de FPD, waardoor een zeer stabiele gasstroomregeling essentieel is. Voor de bepaling van zwavelhoudende verbindingen moet de vlamtemperatuur rond de 390 °C liggen, wat de vorming van geëxciteerde S2*-verbindingen mogelijk maakt. Voor de bepaling van fosforhoudende verbindingen moet de verhouding tussen waterstof en zuurstof tussen 2 en 5 liggen, waarbij de verhouding waterstof/zuurstof afhankelijk van het monster moet worden aangepast. Ook het draaggas en het make-upgas moeten nauwkeurig worden afgesteld om een goede signaal-ruisverhouding te verkrijgen.
Geplaatst op: 18 januari 2022