I display a schermo piatto (FPD) sono diventati la tecnologia dominante nei televisori del futuro. Rappresentano la tendenza generale, ma non esiste una definizione univoca a livello mondiale. In genere, questo tipo di display è sottile e ha l'aspetto di un pannello piatto. Esistono molti tipi di display a schermo piatto. A seconda del mezzo di visualizzazione e del principio di funzionamento, si distinguono display a cristalli liquidi (LCD), display al plasma (PDP), display a elettroluminescenza (ELD), display a elettroluminescenza organica (OLED), display a emissione di campo (FED), display a proiezione, ecc. Molte apparecchiature FPD sono realizzate in granito, poiché le basi in granito offrono una maggiore precisione e migliori proprietà fisiche.
tendenza di sviluppo
Rispetto ai tradizionali tubi catodici (CRT), i display a schermo piatto presentano i vantaggi di essere sottili, leggeri, a basso consumo energetico, con basse emissioni di radiazioni, senza sfarfallio e quindi benefici per la salute umana. Hanno superato i CRT nelle vendite globali. Si stima che entro il 2010 il rapporto tra il valore di vendita dei due tipi di display raggiungerà 5:1. Nel XXI secolo, i display a schermo piatto diventeranno i prodotti di punta nel settore. Secondo le previsioni della rinomata Stanford Resources, il mercato globale dei display a schermo piatto aumenterà da 23 miliardi di dollari nel 2001 a 58,7 miliardi di dollari nel 2006, con un tasso di crescita medio annuo del 20% nei successivi 4 anni.
Tecnologia di visualizzazione
I display a schermo piatto si classificano in display a emissione di luce attiva e display a emissione di luce passiva. I primi si riferiscono a dispositivi di visualizzazione in cui il supporto di visualizzazione stesso emette luce e fornisce radiazione visibile, tra cui display al plasma (PDP), display a fluorescenza sottovuoto (VFD), display a emissione di campo (FED), display a elettroluminescenza (LED) e display a diodi organici a emissione di luce (OLED). I secondi, invece, non emettono luce autonomamente, ma utilizzano un supporto di visualizzazione modulato da un segnale elettrico, le cui caratteristiche ottiche cambiano, modulano la luce ambientale e la luce emessa da un'alimentazione esterna (retroilluminazione, sorgente luminosa di proiezione) e la proiettano sullo schermo. Tra i dispositivi di visualizzazione si annoverano display a cristalli liquidi (LCD), display a sistema microelettromeccanico (DMD) e display a inchiostro elettronico (EL).
TV
I display a cristalli liquidi includono display a cristalli liquidi a matrice passiva (PM-LCD) e display a cristalli liquidi a matrice attiva (AM-LCD). Sia i display a cristalli liquidi STN che TN appartengono alla categoria dei display a cristalli liquidi a matrice passiva. Negli anni '90, la tecnologia dei display a cristalli liquidi a matrice attiva si è sviluppata rapidamente, in particolare quella dei display a cristalli liquidi a transistor a film sottile (TFT-LCD). Come prodotto sostitutivo degli STN, presenta i vantaggi di una rapida velocità di risposta e dell'assenza di sfarfallio, ed è ampiamente utilizzato in computer portatili e workstation, televisori, videocamere e console per videogiochi portatili. La differenza tra AM-LCD e PM-LCD risiede nel fatto che i primi integrano dispositivi di commutazione in ogni pixel, superando così le interferenze incrociate e ottenendo un'elevata risoluzione e un contrasto elevato. Gli attuali AM-LCD adottano dispositivi di commutazione TFT in silicio amorfo (a-Si) e uno schema con condensatori di accumulo, che consentono di ottenere un'elevata gamma di grigi e una visualizzazione a colori fedeli. Tuttavia, la necessità di alta risoluzione e pixel di piccole dimensioni per applicazioni di fotocamere e proiettori ad alta densità ha spinto lo sviluppo dei display TFT (transistor a film sottile) in P-Si (polisilicio). La mobilità del P-Si è da 8 a 9 volte superiore a quella dell'a-Si. Le dimensioni ridotte dei TFT in P-Si non solo li rendono adatti a display ad alta densità e alta risoluzione, ma consentono anche l'integrazione di circuiti periferici sul substrato.
In definitiva, la tecnologia LCD è adatta a display sottili, leggeri, di piccole e medie dimensioni con basso consumo energetico ed è ampiamente utilizzata in dispositivi elettronici come computer portatili e telefoni cellulari. Sono stati sviluppati con successo display LCD da 30 e 40 pollici, e alcuni sono già in uso. Dopo la produzione su larga scala, il costo degli LCD si è ridotto costantemente. Un monitor LCD da 15 pollici è disponibile a 500 dollari. La sua futura direzione di sviluppo è quella di sostituire i display a catodo catodico dei PC e di applicarla ai televisori LCD.
Schermo al plasma
I display al plasma sono una tecnologia di visualizzazione a emissione di luce realizzata secondo il principio della scarica di gas (come l'atmosfera). I display al plasma presentano i vantaggi dei tubi catodici, ma sono realizzati su strutture molto sottili. Le dimensioni standard dei prodotti sono di 40-42 pollici. Sono in fase di sviluppo prodotti da 50 e 60 pollici.
fluorescenza sottovuoto
Un display a fluorescenza sottovuoto è un display ampiamente utilizzato in prodotti audio/video ed elettrodomestici. Si tratta di un dispositivo di visualizzazione a tubo elettronico a triodo che racchiude catodo, griglia e anodo all'interno di un tubo sottovuoto. Gli elettroni emessi dal catodo vengono accelerati dalla tensione positiva applicata alla griglia e all'anodo, stimolando il fosforo depositato sull'anodo a emettere luce. La griglia adotta una struttura a nido d'ape.
elettroluminescenza)
I display elettroluminescenti sono realizzati utilizzando la tecnologia a film sottile a stato solido. Uno strato isolante viene posizionato tra due piastre conduttive e viene depositato un sottile strato elettroluminescente. Il dispositivo utilizza piastre rivestite di zinco o stronzio con un ampio spettro di emissione come componenti elettroluminescenti. Il suo strato elettroluminescente ha uno spessore di 100 micron e può ottenere lo stesso effetto di visualizzazione nitido di un display a diodi organici a emissione di luce (OLED). La sua tensione di pilotaggio tipica è di 10 kHz, 200 V CA, il che richiede un circuito integrato di pilotaggio più costoso. È stato sviluppato con successo un microdisplay ad alta risoluzione che utilizza uno schema di pilotaggio ad array attivo.
guidato
I display a diodi a emissione di luce (LED) sono costituiti da un gran numero di LED, che possono essere monocromatici o multicolore. Grazie alla disponibilità di LED blu ad alta efficienza, è possibile realizzare display a LED a colori di grandi dimensioni. I display a LED si distinguono per elevata luminosità, alta efficienza e lunga durata, risultando adatti per display di grandi dimensioni destinati all'uso esterno. Tuttavia, questa tecnologia non consente la realizzazione di display di fascia media per monitor o PDA (computer palmari). Ciononostante, i circuiti integrati monolitici a LED possono essere utilizzati come display virtuali monocromatici.
MEMS
Si tratta di un microdisplay realizzato con tecnologia MEMS. In questi display, le strutture meccaniche microscopiche vengono fabbricate mediante la lavorazione di semiconduttori e altri materiali utilizzando processi standard per semiconduttori. In un dispositivo a micromirror digitale, la struttura è costituita da un micromirror supportato da una cerniera. Le cerniere sono azionate da cariche presenti sulle piastre collegate a una delle celle di memoria sottostanti. Le dimensioni di ciascun micromirror sono approssimativamente pari al diametro di un capello umano. Questo dispositivo è utilizzato principalmente nei proiettori commerciali portatili e nei proiettori per home theater.
emissione di campo
Il principio di base di un display a emissione di campo è lo stesso di quello di un tubo catodico: gli elettroni vengono attratti da una piastra e fatti collidere con un fosforo depositato sull'anodo per emettere luce. Il suo catodo è composto da un gran numero di minuscole sorgenti di elettroni disposte in una matrice, ovvero in una matrice di un pixel e un catodo. Proprio come i display al plasma, i display a emissione di campo richiedono tensioni elevate per funzionare, che vanno da 200 V a 6000 V. Tuttavia, finora non si sono affermati come display a schermo piatto di uso comune a causa degli elevati costi di produzione delle relative apparecchiature.
luce organica
Nei display a diodi organici a emissione di luce (OLED), una corrente elettrica attraversa uno o più strati di plastica per produrre luce simile a quella dei diodi inorganici a emissione di luce. Ciò significa che per un dispositivo OLED è sufficiente una pila di film allo stato solido su un substrato. Tuttavia, i materiali organici sono molto sensibili al vapore acqueo e all'ossigeno, quindi la sigillatura è essenziale. Gli OLED sono dispositivi a emissione di luce attivi e presentano eccellenti caratteristiche luminose e bassi consumi energetici. Hanno un grande potenziale per la produzione di massa con un processo roll-by-roll su substrati flessibili e sono quindi molto economici da produrre. Questa tecnologia ha una vasta gamma di applicazioni, dalla semplice illuminazione monocromatica di grandi aree ai display grafici video a colori.
Inchiostro elettronico
I display a inchiostro elettronico (e-ink) sono display controllati applicando un campo elettrico a un materiale bistabile. Sono costituiti da un gran numero di microsfere trasparenti sigillate, ciascuna di circa 100 micron di diametro, contenenti un materiale liquido nero colorato e migliaia di particelle di biossido di titanio bianco. Quando viene applicato un campo elettrico al materiale bistabile, le particelle di biossido di titanio migrano verso uno degli elettrodi a seconda del loro stato di carica. Questo fa sì che il pixel emetta luce o meno. Essendo il materiale bistabile, conserva le informazioni per mesi. Poiché il suo stato di funzionamento è controllato da un campo elettrico, il contenuto del display può essere modificato con un consumo energetico minimo.
rilevatore di fiamma
Rivelatore fotometrico a fiamma (FPD, in breve rivelatore fotometrico a fiamma)
1. Il principio dell'FPD
Il principio del rivelatore a diodi a fluoroforo (FPD) si basa sulla combustione del campione in una fiamma ricca di idrogeno, in modo che i composti contenenti zolfo e fosforo vengano ridotti dall'idrogeno dopo la combustione, generando gli stati eccitati S2* (stato eccitato di S2) e HPO* (stato eccitato di HPO). Le due sostanze eccitate emettono radiazioni spettrali intorno a 400 nm e 550 nm quando ritornano allo stato fondamentale. L'intensità di questo spettro viene misurata con un tubo fotomoltiplicatore e l'intensità luminosa è proporzionale alla portata massica del campione. L'FPD è un rivelatore altamente sensibile e selettivo, ampiamente utilizzato nell'analisi dei composti di zolfo e fosforo.
2. La struttura di FPD
Il rivelatore a diodi a ionizzazione di fiamma (FPD) è una struttura che combina un rivelatore a ionizzazione di fiamma (FID) e un fotometro. Inizialmente era un FPD a fiamma singola. Dopo il 1978, per ovviare alle carenze del FPD a fiamma singola, è stato sviluppato un FPD a doppia fiamma. Questo dispositivo è dotato di due fiamme separate di aria e idrogeno: la fiamma inferiore converte le molecole del campione in prodotti di combustione contenenti molecole relativamente semplici come S2 e HPO; la fiamma superiore produce frammenti luminescenti allo stato eccitato come S2* e HPO*. Una finestra orientata verso la fiamma superiore permette di rilevare l'intensità della chemiluminescenza tramite un tubo fotomoltiplicatore. La finestra è realizzata in vetro temperato, mentre l'ugello della fiamma è in acciaio inossidabile.
3. Le prestazioni di FPD
Il rivelatore a diodi a fluoro (FPD) è un rivelatore selettivo per la determinazione di composti di zolfo e fosforo. La sua fiamma è ricca di idrogeno e l'apporto d'aria è sufficiente solo a far reagire il 70% dell'idrogeno, quindi la temperatura della fiamma è bassa per generare frammenti di composti di zolfo e fosforo eccitati. La portata del gas vettore, dell'idrogeno e dell'aria ha una grande influenza sull'FPD, quindi il controllo del flusso di gas deve essere molto stabile. La temperatura della fiamma per la determinazione di composti contenenti zolfo dovrebbe essere intorno ai 390 °C, che può generare S2* eccitato; per la determinazione di composti contenenti fosforo, il rapporto idrogeno/ossigeno dovrebbe essere compreso tra 2 e 5 e il rapporto idrogeno/ossigeno deve essere modificato in base ai diversi campioni. Anche il gas vettore e il gas di compensazione devono essere opportunamente regolati per ottenere un buon rapporto segnale/rumore.
Data di pubblicazione: 18 gennaio 2022