Flachbildschirme (Flachbildschirme, FPDs) sind bei zukünftigen Fernsehgeräten weit verbreitet. Sie liegen im Trend, haben aber keine eindeutige Definition. Diese Art von Display ist in der Regel dünn und ähnelt einem Flachbildschirm. Es gibt viele Arten von Flachbildschirmen. Je nach Anzeigemedium und Funktionsprinzip unterscheidet man zwischen Flüssigkristallanzeigen (LCDs), Plasmabildschirmen (PDPs), Elektrolumineszenzanzeigen (ELDs), organischen Elektrolumineszenzanzeigen (OLEDs), Feldemissionsanzeigen (FEDs), Projektionsanzeigen usw. Viele Flachbildschirme werden aus Granit gefertigt, da die Maschinenbasis aus Granit eine höhere Präzision und bessere physikalische Eigenschaften aufweist.
Entwicklungstrend
Verglichen mit herkömmlichen Kathodenstrahlröhren (CRTs) sind Flachbildschirme dünn, leicht, stromsparend, strahlungsarm, flimmerfrei und gesundheitsfördernd. Weltweit haben sie die CRTs bereits überholt. Schätzungen zufolge wird das Verkaufsverhältnis bis 2010 5:1 betragen. Im 21. Jahrhundert werden Flachbildschirme zum Mainstream-Produkt in der Displaybranche. Laut Prognosen des renommierten Beratungsunternehmens Stanford Resources wird der weltweite Markt für Flachbildschirme von 23 Milliarden US-Dollar im Jahr 2001 auf 58,7 Milliarden US-Dollar im Jahr 2006 wachsen, wobei die durchschnittliche jährliche Wachstumsrate in den nächsten vier Jahren 20 % erreichen wird.
Display-Technologie
Flachbildschirme werden in aktive und passive Leuchtanzeigen unterteilt. Erstere bezeichnen Anzeigegeräte, bei denen das Anzeigemedium selbst Licht emittiert und sichtbare Strahlung abgibt. Dazu gehören Plasmabildschirme (PDPs), Vakuumfluoreszenzbildschirme (VFDs), Feldemissionsbildschirme (FEDs), Elektrolumineszenzbildschirme (LEDs) und organische Leuchtdiodenbildschirme (OLEDs). Letztere emittieren kein Licht selbst, sondern nutzen das Anzeigemedium, um durch ein elektrisches Signal moduliert zu werden. Ihre optischen Eigenschaften ändern sich, indem sie das Umgebungslicht und das von der externen Stromversorgung (Hintergrundbeleuchtung, Projektionslichtquelle) emittierte Licht modulieren und auf dem Bildschirm oder der Leinwand wiedergeben. Zu den Anzeigegeräten gehören Flüssigkristallanzeigen (LCDs), mikroelektromechanische Systemanzeigen (DMDs) und elektronische Tintenanzeigen (ELs).
LCD
Flüssigkristallanzeigen umfassen Flüssigkristallanzeigen mit passiver Matrix (PM-LCD) und Flüssigkristallanzeigen mit aktiver Matrix (AM-LCD). Sowohl STN- als auch TN-Flüssigkristallanzeigen gehören zu den Flüssigkristallanzeigen mit passiver Matrix. In den 1990er Jahren entwickelte sich die Technologie für Flüssigkristallanzeigen mit aktiver Matrix rasant, insbesondere die der Dünnschichttransistor-Flüssigkristallanzeigen (TFT-LCD). Als Ersatz für STN bietet es die Vorteile einer schnellen Reaktionszeit und Flimmerfreiheit und wird häufig in tragbaren Computern und Workstations, Fernsehgeräten, Camcordern und tragbaren Videospielkonsolen verwendet. Der Unterschied zwischen AM-LCD und PM-LCD besteht darin, dass bei ersterem jedem Pixel Schaltbausteine hinzugefügt werden, die gegenseitige Interferenzen überwinden und eine Anzeige mit hohem Kontrast und hoher Auflösung ermöglichen. Das aktuelle AM-LCD verwendet TFT-Schaltbausteine aus amorphem Silizium (a-Si) und ein Speicherkondensatorschema, wodurch hohe Graustufen erreicht und eine Anzeige mit echter Farbe realisiert werden kann. Der Bedarf an hoher Auflösung und kleinen Pixeln für hochdichte Kamera- und Projektionsanwendungen hat jedoch die Entwicklung von P-Si (Polysilizium) TFT (Dünnschichttransistor)-Displays vorangetrieben. Die Mobilität von P-Si ist 8- bis 9-mal höher als die von a-Si. Die geringe Größe von P-Si TFT eignet sich nicht nur für hochdichte und hochauflösende Displays, sondern ermöglicht auch die Integration peripherer Schaltungen auf dem Substrat.
LCDs eignen sich für dünne, leichte, kleine und mittelgroße Displays mit geringem Stromverbrauch und werden häufig in elektronischen Geräten wie Notebooks und Mobiltelefonen eingesetzt. 30- und 40-Zoll-LCDs wurden erfolgreich entwickelt und teilweise bereits eingesetzt. Durch die Massenproduktion von LCDs sinken die Kosten kontinuierlich. Ein 15-Zoll-LCD-Monitor ist bereits für 500 US-Dollar erhältlich. Die zukünftige Entwicklung zielt darauf ab, die Kathodenanzeige von PCs zu ersetzen und in LCD-Fernsehern zum Einsatz zu kommen.
Plasmabildschirm
Plasmadisplays sind eine lichtemittierende Displaytechnologie, die auf dem Prinzip der Gasentladung (z. B. atmosphärischer Entladung) basiert. Plasmadisplays bieten die Vorteile von Kathodenstrahlröhren, werden jedoch auf sehr dünnen Strukturen hergestellt. Die gängigsten Produktgrößen liegen zwischen 40 und 42 Zoll. 50- und 60-Zoll-Produkte sind in der Entwicklung.
Vakuumfluoreszenz
Vakuumfluoreszenzdisplays werden häufig in Audio-/Videoprodukten und Haushaltsgeräten eingesetzt. Es handelt sich um ein Vakuumdisplay in Form einer Trioden-Elektronenröhre, bei dem Kathode, Gitter und Anode in einer Vakuumröhre eingeschlossen sind. Die von der Kathode emittierten Elektronen werden durch die an Gitter und Anode angelegte positive Spannung beschleunigt und regen den auf der Anode beschichteten Leuchtstoff zur Lichtemission an. Das Gitter weist eine Wabenstruktur auf.
Elektrolumineszenz)
Elektrolumineszenzdisplays werden mithilfe der Festkörper-Dünnschichttechnologie hergestellt. Zwischen zwei leitfähigen Platten wird eine Isolierschicht platziert und eine dünne elektrolumineszierende Schicht abgeschieden. Das Gerät verwendet verzinkte oder strontiumbeschichtete Platten mit breitem Emissionsspektrum als elektrolumineszierende Komponenten. Die elektrolumineszierende Schicht ist 100 Mikrometer dick und erzielt den gleichen klaren Anzeigeeffekt wie ein OLED-Display (Organic Light Emitting Diode). Die typische Ansteuerspannung beträgt 10 kHz, 200 V Wechselspannung, was einen teureren Treiber-IC erfordert. Ein hochauflösendes Mikrodisplay mit aktivem Array-Ansteuerschema wurde erfolgreich entwickelt.
geführt
Leuchtdiodendisplays bestehen aus einer Vielzahl von Leuchtdioden, die einfarbig oder mehrfarbig sein können. Mittlerweile sind hocheffiziente blaue Leuchtdioden verfügbar, die die Herstellung vollfarbiger LED-Großbilddisplays ermöglichen. LED-Displays zeichnen sich durch hohe Helligkeit, hohe Effizienz und lange Lebensdauer aus und eignen sich für Großbilddisplays im Außenbereich. Mittelklassedisplays für Monitore oder PDAs (Handheld-Computer) lassen sich mit dieser Technologie jedoch nicht herstellen. Der monolithisch integrierte LED-Schaltkreis kann jedoch als monochromes virtuelles Display verwendet werden.
MEMS
Dies ist ein Mikrodisplay, das mit MEMS-Technologie hergestellt wird. In solchen Displays werden mikroskopische mechanische Strukturen durch die Verarbeitung von Halbleitern und anderen Materialien in Standard-Halbleiterprozessen hergestellt. Bei einem digitalen Mikrospiegelgerät ist die Struktur ein scharniergestützter Mikrospiegel. Dessen Scharniere werden durch Ladungen auf den Platten betätigt, die mit einer der darunterliegenden Speicherzellen verbunden sind. Die Größe jedes Mikrospiegels entspricht etwa dem Durchmesser eines menschlichen Haares. Dieses Gerät wird hauptsächlich in tragbaren kommerziellen Projektoren und Heimkinoprojektoren eingesetzt.
Feldemission
Das Grundprinzip eines Feldemissionsdisplays ist das gleiche wie das einer Kathodenstrahlröhre: Elektronen werden von einer Platte angezogen und kollidieren mit einer Leuchtstoffschicht auf der Anode, wodurch Licht emittiert wird. Die Kathode besteht aus einer Vielzahl winziger Elektronenquellen, die in einem Array aus einem Pixel und einer Kathode angeordnet sind. Wie Plasmadisplays benötigen Feldemissionsdisplays hohe Spannungen zwischen 200 V und 6000 V. Aufgrund der hohen Produktionskosten der entsprechenden Anlagen konnten sie sich bisher jedoch nicht als gängige Flachbildschirme etablieren.
organisches Licht
Bei organischen Leuchtdiodendisplays (OLEDs) wird elektrischer Strom durch eine oder mehrere Kunststoffschichten geleitet, um Licht zu erzeugen, das dem von anorganischen Leuchtdioden ähnelt. Für ein OLED-Gerät ist daher ein Festkörperfilm auf einem Substrat erforderlich. Organische Materialien reagieren jedoch sehr empfindlich auf Wasserdampf und Sauerstoff, weshalb eine Versiegelung unerlässlich ist. OLEDs sind aktive Leuchtdioden und zeichnen sich durch hervorragende Lichteigenschaften und einen geringen Stromverbrauch aus. Sie bieten großes Potenzial für die Massenproduktion im Rolle-für-Rolle-Verfahren auf flexiblen Substraten und sind daher sehr kostengünstig herzustellen. Die Technologie bietet ein breites Anwendungsspektrum, von einfacher monochromatischer Großflächenbeleuchtung bis hin zu vollfarbigen Videografikdisplays.
Elektronische Tinte
E-Ink-Displays werden durch Anlegen eines elektrischen Felds an ein bistabiles Material gesteuert. Es besteht aus einer Vielzahl mikroversiegelter transparenter Kugeln mit einem Durchmesser von jeweils etwa 100 Mikrometern, die eine schwarz gefärbte Flüssigkeit und Tausende von weißen Titandioxidpartikeln enthalten. Wird ein elektrisches Feld an das bistabile Material angelegt, wandern die Titandioxidpartikel je nach Ladungszustand zu einer der Elektroden. Dadurch leuchtet der Pixel. Da das Material bistabil ist, speichert es Informationen über Monate hinweg. Da sein Betriebszustand durch ein elektrisches Feld gesteuert wird, kann der Anzeigeinhalt mit sehr geringem Energieaufwand geändert werden.
Flammenlichtmelder
Flammenphotometrischer Detektor FPD (Flammenphotometrischer Detektor, kurz FPD)
1. Das Prinzip der FPD
Das Prinzip des FPD basiert auf der Verbrennung der Probe in einer wasserstoffreichen Flamme. Dabei werden die schwefel- und phosphorhaltigen Verbindungen durch Wasserstoff reduziert und die angeregten Zustände S2* (der angeregte Zustand von S2) und HPO* (der angeregte Zustand von HPO) erzeugt. Die beiden angeregten Substanzen strahlen bei ihrer Rückkehr in den Grundzustand Spektren um 400 nm und 550 nm ab. Die Intensität dieses Spektrums wird mit einem Photomultiplier gemessen. Die Lichtintensität ist proportional zum Massendurchfluss der Probe. FPD ist ein hochempfindlicher und selektiver Detektor, der häufig zur Analyse von Schwefel- und Phosphorverbindungen eingesetzt wird.
2. Die Struktur von FPD
FPD ist eine Struktur, die FID und Photometer kombiniert. Es begann als Einflammen-FPD. Nach 1978 wurde, um die Mängel des Einflammen-FPD auszugleichen, der Zweiflammen-FPD entwickelt. Er verfügt über zwei separate Luft-Wasserstoff-Flammen. Die untere Flamme wandelt Probenmoleküle in Verbrennungsprodukte um, die relativ einfache Moleküle wie S2 und HPO enthalten. Die obere Flamme erzeugt lumineszierende Fragmente im angeregten Zustand wie S2* und HPO*. Auf die obere Flamme ist ein Fenster gerichtet, und die Intensität der Chemilumineszenz wird von einem Photomultiplier erfasst. Das Fenster besteht aus Hartglas, die Flammendüse aus Edelstahl.
3. Die Leistung von FPD
FPD ist ein selektiver Detektor zur Bestimmung von Schwefel- und Phosphorverbindungen. Seine Flamme ist wasserstoffreich, und die Luftzufuhr reicht nur aus, um mit 70 % des Wasserstoffs zu reagieren. Daher ist die Flammentemperatur niedrig genug, um angeregte Schwefel- und Phosphorverbindungsfragmente zu erzeugen. Die Durchflussrate von Trägergas, Wasserstoff und Luft hat einen großen Einfluss auf FPD, daher sollte die Gasflussregelung sehr stabil sein. Die Flammentemperatur zur Bestimmung schwefelhaltiger Verbindungen sollte bei etwa 390 °C liegen, was angeregtes S2* erzeugen kann; zur Bestimmung phosphorhaltiger Verbindungen sollte das Verhältnis von Wasserstoff zu Sauerstoff zwischen 2 und 5 liegen, und das Wasserstoff-Sauerstoff-Verhältnis sollte je nach Probe geändert werden. Das Trägergas und das Zusatzgas sollten ebenfalls richtig eingestellt sein, um ein gutes Signal-Rausch-Verhältnis zu erzielen.
Veröffentlichungszeit: 18. Januar 2022