フラットパネルディスプレイ（FPD）は、将来のテレビの主流となりつつあります。これは一般的なトレンドですが、世界には厳密な定義はありません。一般的に、この種のディスプレイは薄く、平面パネルのように見えます。フラットパネルディスプレイには多くの種類があり、表示媒体と動作原理に応じて、液晶ディスプレイ（LCD）、プラズマディスプレイ（PDP）、エレクトロルミネッセンスディスプレイ（ELD）、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ（OLED）、フィールドエミッションディスプレイ（FED）、プロジェクションディスプレイなどがあります。多くのFPD機器は花崗岩で作られています。これは、花崗岩の機械基盤が優れた精度と物理的特性を持っているためです。
開発動向
従来のCRT（ブラウン管）と比較して、フラットパネルディスプレイは薄型、軽量、低消費電力、低放射、ちらつきなし、そして人体への健康への配慮といった利点を有しています。世界販売台数ではCRTを上回っており、2010年には両者の販売台数の比率が5:1に達すると予測されています。21世紀には、フラットパネルディスプレイがディスプレイの主流製品となるでしょう。著名なスタンフォード・リソーシズの予測によると、世界のフラットパネルディスプレイ市場は2001年の230億米ドルから2006年には587億米ドルに拡大し、今後4年間の年平均成長率は20%に達すると予想されています。
ディスプレイ技術
フラットパネルディスプレイは、アクティブ発光ディスプレイとパッシブ発光ディスプレイに分類されます。前者は、表示媒体自体が発光して可視光線を提供する表示装置を指し、プラズマディスプレイ（PDP）、真空蛍光ディスプレイ（VFD）、電界放出ディスプレイ（FED）、エレクトロルミネッセンスディスプレイ（LED）、有機発光ダイオードディスプレイ（OLED）などが含まれます。後者は、それ自体は発光せず、表示媒体を電気信号で変調することで光学特性が変化し、周囲光や外部電源（バックライト、投影光源）から放出される光を変調して、表示画面やスクリーンに映し出す表示装置です。液晶ディスプレイ（LCD）、微小電気機械システムディスプレイ（DMD）、電子インク（EL）ディスプレイなどが含まれます。
液晶
液晶ディスプレイには、パッシブマトリックス液晶ディスプレイ（PM-LCD）とアクティブマトリックス液晶ディスプレイ（AM-LCD）があります。STN液晶ディスプレイとTN液晶ディスプレイはどちらもパッシブマトリックス液晶ディスプレイに属します。1990年代には、アクティブマトリックス液晶ディスプレイ技術、特に薄膜トランジスタ液晶ディスプレイ（TFT-LCD）が急速に発展しました。STNの代替製品として、応答速度が速く、ちらつきがないなどの利点があり、ポータブルコンピュータやワークステーション、テレビ、カムコーダ、携帯型ビデオゲーム機に広く使用されています。AM-LCDとPM-LCDの違いは、前者は各ピクセルにスイッチングデバイスが追加されており、相互干渉を克服し、高コントラストと高解像度の表示を実現できることです。現在のAM-LCDは、アモルファスシリコン（a-Si）TFTスイッチングデバイスとストレージコンデンサ方式を採用しており、高階調を実現し、トゥルーカラー表示を実現しています。しかし、高密度カメラやプロジェクション用途における高解像度と微細ピクセルへのニーズが、P-Si（ポリシリコン）TFT（薄膜トランジスタ）ディスプレイの開発を牽引してきました。P-Siの移動度はa-Siの8～9倍です。P-Si TFTは小型であるため、高密度・高解像度ディスプレイに適しているだけでなく、周辺回路を基板上に集積することも可能です。
総じて言えば、LCDは薄型、軽量、低消費電力、小型・中型ディスプレイに適しており、ノートパソコンや携帯電話などの電子機器に広く使用されています。30インチや40インチのLCDが開発に成功し、一部は実用化されています。LCDの大量生産化に伴い、コストは継続的に低下しており、15インチのLCDモニターは500ドルで入手可能です。今後の発展方向としては、PCの陰極線管ディスプレイを置き換え、液晶テレビに応用することが挙げられます。
プラズマディスプレイ
プラズマディスプレイは、ガス（大気など）の放電原理によって実現される発光ディスプレイ技術です。プラズマディスプレイはブラウン管の利点を備えながら、非常に薄い構造で製造されています。主流の製品サイズは40～42インチで、50～60インチの製品も開発中です。
真空蛍光
真空蛍光表示管は、オーディオ・ビデオ製品や家電製品に広く使用されているディスプレイです。陰極、グリッド、陽極を真空管内に封入した三極電子管型真空表示素子です。陰極から放出された電子は、グリッドと陽極に印加された正電圧によって加速され、陽極に塗布された蛍光体を刺激して発光させます。グリッドはハニカム構造を採用しています。
発光
ELディスプレイは、固体薄膜技術を用いて製造されます。2枚の導電板の間に絶縁層を挟み、薄いEL層を堆積します。このデバイスは、EL部品として、幅広い発光スペクトルを持つ亜鉛コーティングまたはストロンチウムコーティングされた基板を使用しています。EL層の厚さは100ミクロンで、有機発光ダイオード（OLED）ディスプレイと同等の鮮明な表示効果を実現します。駆動電圧は通常10KHz、200V ACであるため、より高価なドライバICが必要となります。アクティブアレイ駆動方式を用いた高解像度マイクロディスプレイの開発に成功しました。
導かれた
発光ダイオードディスプレイは、多数の発光ダイオードで構成されており、単色または多色の発光ダイオードから構成されています。高効率の青色発光ダイオードが利用可能になり、フルカラーの大画面LEDディスプレイの製造が可能になりました。LEDディスプレイは高輝度、高効率、長寿命という特徴を持ち、屋外での使用に適した大画面ディスプレイに適しています。しかし、この技術では、モニターやPDA（ハンドヘルドコンピュータ）などのミッドレンジディスプレイは実現できません。しかし、LEDモノリシック集積回路は、単色の仮想ディスプレイとして使用できます。
MEMS
これはMEMS技術を用いて製造されるマイクロディスプレイです。このようなディスプレイでは、標準的な半導体プロセスを用いて半導体などの材料を処理することで、微細な機械構造が作製されます。デジタル・マイクロミラー・デバイスでは、ヒンジで支えられたマイクロミラーが構造を形成します。ヒンジは、下部のメモリセルに接続されたプレート上の電荷によって駆動されます。各マイクロミラーのサイズは、人間の髪の毛の直径とほぼ同じです。このデバイスは、主にポータブルな業務用プロジェクターやホームシアタープロジェクターに使用されています。
電界放出
電界放出ディスプレイの基本原理はブラウン管と同じで、電子がプレートに引き寄せられ、陽極に塗布された蛍光体と衝突することで発光します。陰極は、多数の微小な電子源がアレイ状に配置されており、1つのピクセルと1つの陰極が1つずつ配列された構造をしています。プラズマディスプレイと同様に、電界放出ディスプレイの動作には200Vから6000Vに及ぶ高電圧が必要です。しかし、製造装置の高コストがネックとなり、これまでフラットパネルディスプレイの主流にはなっていませんでした。
有機光
有機発光ダイオードディスプレイ（OLED）では、電流を1層以上のプラスチック層に流すことで、無機発光ダイオードに似た光を生成します。つまり、OLEDデバイスには基板上に固体フィルムを積層する必要があります。しかし、有機材料は水蒸気や酸素に非常に敏感であるため、封止が不可欠です。OLEDは能動発光デバイスであり、優れた光特性と低消費電力を特徴としています。フレキシブル基板を用いたロールバイロール方式による大量生産が可能で、製造コストも非常に安価です。この技術は、単純な単色の大面積照明からフルカラーのビデオグラフィックディスプレイまで、幅広い用途に応用可能です。
電子インク
Eインクディスプレイは、双安定材料に電界をかけることで制御されるディスプレイです。このディスプレイは、直径約100ミクロンの多数のマイクロシールされた透明球で構成されており、その中には黒色の液体染料と数千個の白色二酸化チタン粒子が含まれています。双安定材料に電界をかけると、二酸化チタン粒子は電荷状態に応じて一方の電極に向かって移動します。これにより、ピクセルが発光したり消灯したりします。この材料は双安定であるため、情報は何ヶ月も保持されます。動作状態は電界によって制御されるため、非常に少ないエネルギーで表示内容を変えることができます。
炎光検出器
炎光光度計 FPD（炎光光度計、略して FPD）
1. FPDの原理
FPDの原理は、試料を水素を豊富に含む炎中で燃焼させることです。燃焼後、硫黄およびリンを含む化合物は水素によって還元され、S2*（S2の励起状態）およびHPO*（HPOの励起状態）の励起状態が生成されます。2つの励起物質は、基底状態に戻る際に400nm付近と550nm付近のスペクトルを放射します。このスペクトルの強度は光電子増倍管で測定され、その光強度は試料の質量流量に比例します。FPDは高感度かつ選択性の高い検出器であり、硫黄化合物およびリン化合物の分析に広く使用されています。
2. FPDの構造
FPDはFIDと分光光度計を組み合わせた構造で、当初はシングルフレームFPDとして開発されました。1978年以降、シングルフレームFPDの欠点を補うために、デュアルフレームFPDが開発されました。デュアルフレームFPDは2つの独立した空気-水素炎を備え、下側の炎はサンプル分子をS2やHPOなどの比較的単純な分子を含む燃焼生成物に変換します。上側の炎はS2*やHPO*などの発光励起状態フラグメントを生成します。上側の炎に向けられた窓があり、光電子増倍管によって化学発光の強度を検出します。窓は硬質ガラス製、炎ノズルはステンレス鋼製です。
3. FPDの性能
FPDは、硫黄およびリン化合物の測定に用いられる選択的検出器である。その炎は水素を多く含んだ炎であり、供給される空気は70%の水素と反応するのに十分であるため、炎の温度が低く、励起された硫黄およびリンが発生する。化合物の断片。キャリアガス、水素および空気の流量はFPDに大きな影響を与えるため、ガス流量制御は非常に安定している必要がある。硫黄含有化合物の測定における炎の温度は、励起S2*を生成できる約390℃であるべきである。リン含有化合物の測定では、水素と酸素の比率は2〜5であるべきであり、水素と酸素の比率は異なるサンプルに応じて変更する必要がある。また、良好な信号対雑音比を得るために、キャリアガスとメイクアップガスも適切に調整する必要がある。
投稿日時: 2022年1月18日