Η επίπεδη οθόνη (FPD) έχει γίνει το κυρίαρχο στοιχείο των τηλεοράσεων του μέλλοντος. Είναι η γενική τάση, αλλά δεν υπάρχει αυστηρός ορισμός στον κόσμο. Γενικά, αυτό το είδος οθόνης είναι λεπτή και μοιάζει με επίπεδη οθόνη. Υπάρχουν πολλοί τύποι επίπεδων οθονών. Σύμφωνα με το μέσο προβολής και την αρχή λειτουργίας, υπάρχουν οθόνες υγρών κρυστάλλων (LCD), οθόνες πλάσματος (PDP), οθόνες ηλεκτροφωταύγειας (ELD), οθόνες οργανικής ηλεκτροφωταύγειας (OLED), οθόνες εκπομπής πεδίου (FED), οθόνες προβολής κ.λπ. Πολλοί εξοπλισμοί FPD κατασκευάζονται από γρανίτη. Επειδή η βάση μηχανής από γρανίτη έχει καλύτερη ακρίβεια και φυσικές ιδιότητες.
τάση ανάπτυξης
Σε σύγκριση με την παραδοσιακή CRT (καθοδική λυχνία), η επίπεδη οθόνη έχει τα πλεονεκτήματα της λεπτής, ελαφριάς, χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας, χαμηλής ακτινοβολίας, έλλειψης τρεμοπαίγματος και ευεργετικής για την ανθρώπινη υγεία. Έχει ξεπεράσει την CRT σε παγκόσμιες πωλήσεις. Μέχρι το 2010, εκτιμάται ότι η αναλογία της αξίας πωλήσεων των δύο θα φτάσει το 5:1. Τον 21ο αιώνα, οι επίπεδες οθόνες θα γίνουν τα κύρια προϊόντα στην οθόνη. Σύμφωνα με την πρόβλεψη της διάσημης Stanford Resources, η παγκόσμια αγορά επίπεδων οθονών θα αυξηθεί από 23 δισεκατομμύρια δολάρια ΗΠΑ το 2001 σε 58,7 δισεκατομμύρια δολάρια ΗΠΑ το 2006 και ο μέσος ετήσιος ρυθμός ανάπτυξης θα φτάσει το 20% τα επόμενα 4 χρόνια.
Τεχνολογία οθόνης
Οι επίπεδες οθόνες ταξινομούνται σε ενεργές οθόνες εκπομπής φωτός και παθητικές οθόνες εκπομπής φωτός. Η πρώτη αναφέρεται στη συσκευή προβολής όπου το ίδιο το μέσο προβολής εκπέμπει φως και παρέχει ορατή ακτινοβολία, η οποία περιλαμβάνει οθόνη πλάσματος (PDP), οθόνη φθορισμού κενού (VFD), οθόνη εκπομπής πεδίου (FED), οθόνη ηλεκτροφωταύγειας (LED) και οθόνη οργανικής διόδου εκπομπής φωτός (OLED). Η δεύτερη σημαίνει ότι δεν εκπέμπει φως από μόνη της, αλλά χρησιμοποιεί το μέσο προβολής για να διαμορφωθεί από ένα ηλεκτρικό σήμα, και τα οπτικά του χαρακτηριστικά αλλάζουν, διαμορφώνουν το φως περιβάλλοντος και το φως που εκπέμπεται από την εξωτερική τροφοδοσία (οπίσθιος φωτισμός, πηγή φωτός προβολής) και το εκτελούν στην οθόνη προβολής ή στην οθόνη. Συσκευές προβολής, συμπεριλαμβανομένης της οθόνης υγρών κρυστάλλων (LCD), της οθόνης μικροηλεκτρομηχανικού συστήματος (DMD) και της οθόνης ηλεκτρονικής μελάνης (EL) κ.λπ.
οθόνη υγρού κρυστάλλου
Οι οθόνες υγρών κρυστάλλων περιλαμβάνουν οθόνες υγρών κρυστάλλων παθητικής μήτρας (PM-LCD) και οθόνες υγρών κρυστάλλων ενεργής μήτρας (AM-LCD). Τόσο οι οθόνες υγρών κρυστάλλων STN όσο και οι TN ανήκουν στις οθόνες υγρών κρυστάλλων παθητικής μήτρας. Τη δεκαετία του 1990, η τεχνολογία οθονών υγρών κρυστάλλων ενεργής μήτρας αναπτύχθηκε ραγδαία, ειδικά οι οθόνες υγρών κρυστάλλων με τρανζίστορ λεπτής μεμβράνης (TFT-LCD). Ως προϊόν αντικατάστασης της STN, έχει τα πλεονεκτήματα της γρήγορης ταχύτητας απόκρισης και της μη τρεμοπαίγματος, και χρησιμοποιείται ευρέως σε φορητούς υπολογιστές και σταθμούς εργασίας, τηλεοράσεις, βιντεοκάμερες και κονσόλες βιντεοπαιχνιδιών. Η διαφορά μεταξύ AM-LCD και PM-LCD είναι ότι η πρώτη έχει συσκευές μεταγωγής που προστίθενται σε κάθε pixel, οι οποίες μπορούν να ξεπεράσουν τις διασταυρούμενες παρεμβολές και να επιτύχουν οθόνη υψηλής αντίθεσης και υψηλής ανάλυσης. Η τρέχουσα AM-LCD υιοθετεί συσκευή μεταγωγής TFT άμορφου πυριτίου (a-Si) και σχήμα πυκνωτή αποθήκευσης, τα οποία μπορούν να επιτύχουν υψηλό επίπεδο γκρι και να επιτύχουν οθόνη πραγματικού χρώματος. Ωστόσο, η ανάγκη για υψηλή ανάλυση και μικρά pixel για εφαρμογές κάμερας και προβολής υψηλής πυκνότητας έχει οδηγήσει στην ανάπτυξη οθονών TFT (τρανζίστορ λεπτής μεμβράνης) P-Si (πολυσίλικον). Η κινητικότητα του P-Si είναι 8 έως 9 φορές υψηλότερη από αυτή του a-Si. Το μικρό μέγεθος της οθόνης TFT P-Si δεν είναι κατάλληλο μόνο για οθόνες υψηλής πυκνότητας και υψηλής ανάλυσης, αλλά και για την ενσωμάτωση περιφερειακών κυκλωμάτων στο υπόστρωμα.
Συνολικά, η οθόνη LCD είναι κατάλληλη για λεπτές, ελαφριές, μικρές και μεσαίες οθόνες με χαμηλή κατανάλωση ενέργειας και χρησιμοποιείται ευρέως σε ηλεκτρονικές συσκευές όπως φορητούς υπολογιστές και κινητά τηλέφωνα. Έχουν αναπτυχθεί με επιτυχία οθόνες LCD 30 και 40 ιντσών και ορισμένες έχουν τεθεί σε χρήση. Μετά την παραγωγή LCD σε μεγάλη κλίμακα, το κόστος μειώνεται συνεχώς. Μια οθόνη LCD 15 ιντσών είναι διαθέσιμη στην τιμή των 500 δολαρίων. Η μελλοντική της κατεύθυνση ανάπτυξης είναι η αντικατάσταση της καθοδικής οθόνης των υπολογιστών και η εφαρμογή της σε τηλεοράσεις LCD.
Οθόνη πλάσματος
Η οθόνη πλάσματος είναι μια τεχνολογία οθόνης εκπομπής φωτός που υλοποιείται με την αρχή της εκκένωσης αερίου (όπως η ατμόσφαιρα). Οι οθόνες πλάσματος έχουν τα πλεονεκτήματα των καθοδικών σωλήνων, αλλά κατασκευάζονται σε πολύ λεπτές δομές. Το κύριο μέγεθος των προϊόντων είναι 40-42 ίντσες. 50 προϊόντα 60 ιντσών βρίσκονται σε εξέλιξη.
φθορισμός κενού
Μια οθόνη φθορισμού κενού είναι μια οθόνη που χρησιμοποιείται ευρέως σε προϊόντα ήχου/βίντεο και οικιακές συσκευές. Είναι μια συσκευή οθόνης κενού τύπου τριοδικού σωλήνα ηλεκτρονίων που ενθυλακώνει την κάθοδο, το πλέγμα και την άνοδο σε έναν σωλήνα κενού. Τα ηλεκτρόνια που εκπέμπονται από την κάθοδο επιταχύνονται από τη θετική τάση που εφαρμόζεται στο πλέγμα και την άνοδο και διεγείρουν τον φώσφορο που είναι επικαλυμμένος στην άνοδο για να εκπέμψει φως. Το πλέγμα υιοθετεί μια κυψελοειδή δομή.
ηλεκτροφωταύγεια)
Οι ηλεκτροφωταυγείς οθόνες κατασκευάζονται με τεχνολογία λεπτής μεμβράνης στερεάς κατάστασης. Ένα μονωτικό στρώμα τοποθετείται ανάμεσα σε 2 αγώγιμες πλάκες και εναποτίθεται ένα λεπτό ηλεκτροφωταυγές στρώμα. Η συσκευή χρησιμοποιεί πλάκες επικαλυμμένες με ψευδάργυρο ή στρόντιο με ευρύ φάσμα εκπομπής ως ηλεκτροφωταυγή εξαρτήματα. Το ηλεκτροφωταυγές στρώμα της έχει πάχος 100 μικρά και μπορεί να επιτύχει το ίδιο καθαρό αποτέλεσμα οθόνης με μια οθόνη οργανικής διόδου εκπομπής φωτός (OLED). Η τυπική τάση οδήγησης είναι 10KHz, τάση 200V AC, η οποία απαιτεί πιο ακριβό ολοκληρωμένο κύκλωμα οδήγησης. Έχει αναπτυχθεί με επιτυχία μια μικροοθόνη υψηλής ανάλυσης που χρησιμοποιεί ένα σχήμα οδήγησης ενεργού πίνακα.
οδήγησε
Οι οθόνες διόδων εκπομπής φωτός αποτελούνται από μεγάλο αριθμό διόδων εκπομπής φωτός, οι οποίες μπορούν να είναι μονοχρωματικές ή πολύχρωμες. Έχουν γίνει διαθέσιμες μπλε δίοδοι εκπομπής φωτός υψηλής απόδοσης, καθιστώντας δυνατή την παραγωγή οθονών LED μεγάλης οθόνης πλήρους χρώματος. Οι οθόνες LED έχουν τα χαρακτηριστικά υψηλής φωτεινότητας, υψηλής απόδοσης και μεγάλης διάρκειας ζωής και είναι κατάλληλες για οθόνες μεγάλης οθόνης για εξωτερική χρήση. Ωστόσο, δεν μπορούν να κατασκευαστούν οθόνες μεσαίας εμβέλειας για οθόνες ή PDA (φορητούς υπολογιστές) με αυτήν την τεχνολογία. Ωστόσο, το μονολιθικό ολοκληρωμένο κύκλωμα LED μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως μονοχρωματική εικονική οθόνη.
MEMS
Πρόκειται για μια μικροοθόνη που κατασκευάζεται με τεχνολογία MEMS. Σε τέτοιες οθόνες, οι μικροσκοπικές μηχανικές δομές κατασκευάζονται με την επεξεργασία ημιαγωγών και άλλων υλικών χρησιμοποιώντας τυπικές διαδικασίες ημιαγωγών. Σε μια ψηφιακή συσκευή μικροκατοπτρισμού, η δομή είναι ένας μικροκάτοπτρος που υποστηρίζεται από μια άρθρωση. Οι άρθρώσεις του ενεργοποιούνται από φορτία στις πλάκες που συνδέονται με ένα από τα κελιά μνήμης παρακάτω. Το μέγεθος κάθε μικροκατοπτρισμού είναι περίπου η διάμετρος μιας ανθρώπινης τρίχας. Αυτή η συσκευή χρησιμοποιείται κυρίως σε φορητούς εμπορικούς προβολείς και προβολείς οικιακού κινηματογράφου.
εκπομπή πεδίου
Η βασική αρχή μιας οθόνης εκπομπής πεδίου είναι η ίδια με αυτή ενός καθοδικού σωλήνα, δηλαδή, τα ηλεκτρόνια έλκονται από μια πλάκα και αναγκάζονται να συγκρούονται με ένα φώσφορο επικαλυμμένο στην άνοδο για να εκπέμψουν φως. Η κάθοδός της αποτελείται από έναν μεγάλο αριθμό μικροσκοπικών πηγών ηλεκτρονίων διατεταγμένων σε μια διάταξη, δηλαδή, με τη μορφή μιας διάταξης ενός pixel και μιας καθόδου. Όπως και οι οθόνες πλάσματος, οι οθόνες εκπομπής πεδίου απαιτούν υψηλές τάσεις για να λειτουργήσουν, που κυμαίνονται από 200V έως 6000V. Αλλά μέχρι στιγμής, δεν έχει γίνει μια mainstream επίπεδη οθόνη λόγω του υψηλού κόστους παραγωγής του εξοπλισμού κατασκευής της.
οργανικό φως
Σε μια οθόνη οργανικής διόδου εκπομπής φωτός (OLED), ένα ηλεκτρικό ρεύμα διέρχεται από ένα ή περισσότερα στρώματα πλαστικού για να παράγει φως που μοιάζει με ανόργανες διόδους εκπομπής φωτός. Αυτό σημαίνει ότι αυτό που απαιτείται για μια συσκευή OLED είναι μια στοίβα μεμβράνης στερεάς κατάστασης σε ένα υπόστρωμα. Ωστόσο, τα οργανικά υλικά είναι πολύ ευαίσθητα στους υδρατμούς και το οξυγόνο, επομένως η σφράγιση είναι απαραίτητη. Οι OLED είναι ενεργές συσκευές εκπομπής φωτός και παρουσιάζουν εξαιρετικά χαρακτηριστικά φωτός και χαρακτηριστικά χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας. Έχουν μεγάλο δυναμικό για μαζική παραγωγή σε μια διαδικασία roll-by-roll σε εύκαμπτα υποστρώματα και επομένως είναι πολύ φθηνές στην κατασκευή. Η τεχνολογία έχει ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών, από απλό μονοχρωματικό φωτισμό μεγάλης επιφάνειας έως οθόνες γραφικών βίντεο πλήρους χρώματος.
Ηλεκτρονικό μελάνι
Οι οθόνες E-ink είναι οθόνες που ελέγχονται με την εφαρμογή ηλεκτρικού πεδίου σε ένα δισταθές υλικό. Αποτελούνται από έναν μεγάλο αριθμό μικροσφραγισμένων διαφανών σφαιρών, με διάμετρο περίπου 100 μικρά η καθεμία, που περιέχουν ένα μαύρο υγρό βαμμένο υλικό και χιλιάδες σωματίδια λευκού διοξειδίου του τιτανίου. Όταν εφαρμόζεται ηλεκτρικό πεδίο στο δισταθές υλικό, τα σωματίδια διοξειδίου του τιτανίου θα μεταναστεύσουν προς ένα από τα ηλεκτρόδια ανάλογα με την κατάσταση φόρτισής τους. Αυτό προκαλεί την εκπομπή φωτός ή όχι του εικονοστοιχείου. Επειδή το υλικό είναι δισταθές, διατηρεί πληροφορίες για μήνες. Δεδομένου ότι η κατάσταση λειτουργίας του ελέγχεται από ένα ηλεκτρικό πεδίο, το περιεχόμενο της εμφάνισής του μπορεί να αλλάξει με πολύ λίγη ενέργεια.
ανιχνευτής φωτός φλόγας
Φωτομετρικός Ανιχνευτής Φλόγας FPD (Φωτομετρικός Ανιχνευτής Φλόγας, FPD για συντομία)
1. Η αρχή της FPD
Η αρχή της FPD βασίζεται στην καύση του δείγματος σε φλόγα πλούσια σε υδρογόνο, έτσι ώστε οι ενώσεις που περιέχουν θείο και φώσφορο να ανάγονται από υδρογόνο μετά την καύση και να παράγονται οι διεγερμένες καταστάσεις S2* (η διεγερμένη κατάσταση του S2) και HPO* (η διεγερμένη κατάσταση του HPO). Οι δύο διεγερμένες ουσίες ακτινοβολούν φάσματα περίπου 400nm και 550nm όταν επιστρέφουν στην βασική κατάσταση. Η ένταση αυτού του φάσματος μετριέται με έναν φωτοπολλαπλασιαστή και η ένταση του φωτός είναι ανάλογη με τον ρυθμό ροής μάζας του δείγματος. Η FPD είναι ένας εξαιρετικά ευαίσθητος και επιλεκτικός ανιχνευτής, ο οποίος χρησιμοποιείται ευρέως στην ανάλυση ενώσεων θείου και φωσφόρου.
2. Η δομή της FPD
Η FPD είναι μια δομή που συνδυάζει FID και φωτόμετρο. Ξεκίνησε ως FPD μονής φλόγας. Μετά το 1978, προκειμένου να αντισταθμιστούν τα μειονεκτήματα της FPD μονής φλόγας, αναπτύχθηκε η FPD διπλής φλόγας. Έχει δύο ξεχωριστές φλόγες αέρα-υδρογόνου, η κάτω φλόγα μετατρέπει τα μόρια του δείγματος σε προϊόντα καύσης που περιέχουν σχετικά απλά μόρια όπως S2 και HPO4. Η άνω φλόγα παράγει φωταυγή θραύσματα διεγερμένης κατάστασης όπως S2* και HPO4. Υπάρχει ένα παράθυρο που στοχεύει στην άνω φλόγα και η ένταση της χημειοφωταύγειας ανιχνεύεται από έναν φωτοπολλαπλασιαστή. Το παράθυρο είναι κατασκευασμένο από σκληρό γυαλί και το ακροφύσιο φλόγας είναι κατασκευασμένο από ανοξείδωτο χάλυβα.
3. Η απόδοση του FPD
Το FPD είναι ένας επιλεκτικός ανιχνευτής για τον προσδιορισμό ενώσεων θείου και φωσφόρου. Η φλόγα του είναι πλούσια σε υδρογόνο και η παροχή αέρα επαρκεί μόνο για να αντιδράσει με το 70% του υδρογόνου, επομένως η θερμοκρασία της φλόγας είναι χαμηλή για να παραχθεί διεγερμένο θείο και φώσφορος. Θραύσματα ενώσεων. Ο ρυθμός ροής του φέροντος αερίου, του υδρογόνου και του αέρα έχει μεγάλη επίδραση στο FPD, επομένως ο έλεγχος της ροής του αερίου θα πρέπει να είναι πολύ σταθερός. Η θερμοκρασία της φλόγας για τον προσδιορισμό ενώσεων που περιέχουν θείο θα πρέπει να είναι περίπου 390 °C, γεγονός που μπορεί να παραγάγει διεγερμένο S2*. Για τον προσδιορισμό ενώσεων που περιέχουν φώσφορο, η αναλογία υδρογόνου και οξυγόνου θα πρέπει να είναι μεταξύ 2 και 5 και η αναλογία υδρογόνου προς οξυγόνο θα πρέπει να αλλάζει ανάλογα με τα διαφορετικά δείγματα. Το φέρον αέριο και το αέριο συμπλήρωσης θα πρέπει επίσης να ρυθμίζονται σωστά για να επιτευχθεί καλή αναλογία σήματος προς θόρυβο.
Ώρα δημοσίευσης: 18 Ιανουαρίου 2022