高效能真空熒光顯示裝置開發現況論文
高效能真空熒光顯示裝置開發現況論文
摘要：本文對於真空熒光顯示裝置的發展現狀進行了分析，並且對於真空熒光顯示裝置的優點和缺點進行分析和闡述，並結合實際進行了真空熒光顯示裝置開發應用的闡述，可供有關單位參考。
關鍵詞：顯示器；平板顯示；真空熒光顯示
最近幾年中，在影像播放裝置、音響裝置、計量裝置、汽車時鐘、微波爐裝置、空調裝置中廣泛使用了真空熒光顯示裝置，目前因為真空熒光顯示裝置在不同領域內的大量使用，其生產數量也持續增加，伴隨著製造費用以及原材料價格的降低使得真空熒光顯示裝置的價格有了很大程度的調整，不過因為真空熒光顯示裝置製造企業在市場中的競爭，使得真空熒光顯示裝置的價格最大限度的降低，雖然生產數量不斷提高，但生產企業的利潤卻在降低，因此對於真空熒光顯示裝置的製造企業來說，必須不斷進行真空熒光顯示裝置的開發研究。
一、真空熒光顯示裝置發展現狀
通常來說，真空熒光顯示裝置為三極結構，具體為外表覆蓋著發光粉末的陽極、絲狀或者網狀柵極以及絲狀值熱式氧化物陰極。具體結構佈置如1所示，基本結構放置在真空密封的腔體中，該真空密封腔體是有邊框裝置以及兩塊平板形態的玻璃構成。在前蓋玻璃板內部一側具有透明的導電膜構件和陰極支架進行相互連線，可以進行玻璃板電位的保持，避免玻璃板上電荷發生聚集現象或者避免外部電場對於陰極發射的干擾。1真空熒光顯示裝置結構示意透過柵極以及陽極的正電位的作用下，在陰極進行發射的電子會組成電子流，電子流的少數電子在透過柵網之後對陽極外表存在的發光粉進行衝擊而出現發光現象。現在國內很多領域使用的真空熒光顯示裝置是將字元以及數碼顯示作為基本顯示方式，在影像播放裝置上不同數字和符號的顯示發光是把藍綠色作為基本色，新增濾色膜之後，包括金黃色、白色以及綠色，所有顯示部件都利用和部件基本功能相互匹配的案進行顯示，能夠讓使用人員在短時間內掌握其基本構造，在數字鐘裝置或者電子秤裝置上利用七段的數碼進行顯示，通常顏色均為藍綠色。真空熒光顯示裝置還在VCD裝置、DVD裝置、健身器材裝置、空調機裝置以及吸排油煙機上得到了較為頻繁的利用，而在特殊的使用環境中對於真空熒光顯示裝置也有其相應的要求，比如在汽車駕駛平臺上使用的真空熒光顯示裝置因為其使用條件的需求，應當具有較高的發光亮度，比較理想的抗震水平，可以滿足在夏季強光環境下的工作需求，可以在室外溫度差別較大的情況下以及運動條件下進行順利執行。
二、真空熒光顯示裝置特點
真空熒光顯示裝置最開始的產品外部形態和小型電子管類似，所有電極構成整體後裝入玻璃圓管內部，能夠對於整個筆段形成的數碼進行顯示，其主要顯示方式包括單位數碼到多位數碼，而在之後的平板結構上多位數碼管裝置的發光材料、引線以及陽極可以直接印在平板玻璃外表而該平板玻璃通常為外殼使用的元此類，並且多利用絲網印刷方式。對於數量較多的生產過程較為理想，能夠對符號、文字以及數碼進行顯示，利用薄膜工藝進行生產的陽極基本能夠實現較為理想的解析度，利用該薄膜工藝生產的矩陣屏能夠對文字以及表資料進行顯示，利用TFT技術生產的顯示屏能夠對影片或者像進行顯示，顯示顏色從僅僅有藍綠色增加到多種顏色。其主要特點如下所示。
（一）真空熒光顯示裝置優點
真空熒光顯示裝置的工作電壓比較低，柵極以及陽極的電壓為12~20V，所有電路的驅動電流只有幾毫安，因此能夠利用積體電路進行直接驅動，真空熒光顯示裝置的亮度比較高，在進行藍綠色顯示情況下是1000~2000cd/m2，在汽車上使用的平視顯示裝置其亮度通常為10000cd/m2，藍色以及紅色為100cd/m2，通常都不會存在視角上的制約。真空熒光顯示裝置的厚度通常為6~10mm，普通DVD使用的顯示屏尺寸通常為75mm*14mm*6.3mm，規格較大的顯示屏長度為550mm，同時真空熒光顯示裝置在顯示案時較為自由，能夠形成符號以及筆段的形態，也能夠以全矩陣顯示或者點矩陣的方式進行顯示。使用低陽極工作電壓的真空熒光顯示裝置可以進行積體電路的驅動作業，能夠為操作人員提供較大的方便，在真空熒光顯示裝置的外部以及內部均不能產生打火的情況，也不會出現X射線，而對於低能電子發光的存在的其他現象是電子能量不夠大，無法越過鋁膜層，所以真空熒光顯示裝置無法和CRT一樣，利用熒光粉外表鍍鋁膜確保熒光粉層的表面電位，僅僅能夠利用熒光粉自身的較為理想的導電水平，使得入射的電子穿越發光粉層，向陽極流動。對於低能電子的激發過程中電子的穿透深度比較小，對於陽極電壓12V情況下能夠進行發光的ZnO、Zn而言，目前情況下電子能夠在發光體內部滲入的深度不夠深，而發光粉正常的粒徑通常是幾微米左右，所以發光區域僅僅在發光粉的外表產生，因此對於在真空熒光顯示裝置中採用的發光粉而言，必須具有較為理想的外表發光效率，而對於在CRT中利用的多數發光粉，其外表電子的無輻射月前可以讓其在不超過2kV的陽極電壓情況下不產生髮光或者其效率比較低，該工作電壓為死區電壓。依靠陰極的射線發光機理可以得知，發光亮度和激發佔空比、發光效率、陽極電流密度以及陽極電壓呈現正比關係，發光亮度指的是人眼所能夠察覺到的亮度，真空熒光顯示裝置的工作電壓較低，是CRT工作電壓的1/100，在兩者發光效率一致的情況下，如果想要達到同樣的亮度效果其平均陽極激發電流密度通常為幾百倍，所以真空熒光顯示裝置是低壓大電流的發光元件，必須可以提供比較大的電流的陰極以及可以承受電流轟擊的發光材質。ZnO:Zn是比較少數的可以自身進行導電的熒光粉材料，可以發藍綠色光，其發光的峰值波長為505nm，為n型半導體，在進行顯示器裝置以及燒粉階段會進行較多氣體的吸收，比如氧氣、一氧化碳、二氧化碳以及水汽，對發光過程造成不利影響，因此在進行生產階段必須進行較為充分的氣體清除。通常在高能量的電子激發情況下能量的轉換效率為7%，流明效率為25lm/W，但是在真空熒光顯示裝置中的發光效率通常不會大於15lm/W。因為ZnO:Zn的發光光譜能夠將全部可見光進行包含，因此能夠利用濾色片製造不同顏色的顯示屏，現在經常利用的除了本身具有的藍綠色之外，還可以透過增加濾色片得到白色、黃色以及綠色。如果熒光粉的導電效能比較差的情況下，可以在熒光粉中加入二氧化矽或者氧化鋅等導電顆粒，可以有效的提高其導電效能，該種方式是得到低壓熒光粉的理想做法，目前較為常見的發光粉的型別比較多，而發光的顏色從藍色到紅色，顏色座標如表1所示。同時為了降低熒光粉受到電子激勵作用而釋放出硫化物氣體使得氧化物陰極中毒和發光效率出現較大幅度的降低，進行了非硫化物熒光粉ZnGa2O4的開發，該熒光粉的基本發光顏色是藍色，因為國外發達國家對於包含Cd的有害物質進行了較為嚴格的限制，過去經常使用的材料無法繼續使用，所以引出必須進行無Cd的新型發光材料的研製過程。
（二）真空熒光顯示裝置缺陷
真空熒光顯示裝置仍具有尚未解決的'問題，比如其陰極的功耗較高，真空熒光顯示裝置的主要功耗包括陰極加熱功率、陽極功率以及柵極功率等。無論發光點鐘包括多少開通發光的。一旦進行開機執行，陰極的加熱就持續保持常開狀態，如果不對驅動電路的功率損耗進行考慮，則真空熒光顯示裝置自身的陰極加熱功耗基本上可以佔到整個屏功耗的三分之一以上。同時當真空熒光顯示裝置在進行低陽極電壓的工作情況下，很難尋找到較為理想的效率比較高且使用期限也比較長的發光粉材料，因此對於全綵色的顯示屏裝置的研究和開發造成很大程度的限制，而且因為真空熒光顯示裝置的真空結構，使得其在進行較大面積的電視顯示屏製作過程中存在較大的障礙，因此對於真空熒光顯示裝置來說，其主要的應用範圍為家用電器的工作狀態顯示、儀器儀表裝置的數碼和表和符號的現實。
（三）真空熒光顯示裝置開發
真空熒光顯示裝置透過陰極進行觀察，電子轟擊發光粉之後發出的光線從柵極以及陰極之間透過，然後再從前蓋玻板透出，該種顯示的結果是發光位置具有一定深度的內凹，對視角造成影響，而投射性真空熒光顯示裝置的光是透過發光粉層以及陽極層直接從陽極基板進行投射，沒有發光粉的部分能夠利用不透明的塗層進行覆蓋，對不需要進行暴露的吸氣劑、柵極以及陽極進行遮擋，讓整個顯示介面更加整潔美觀。
三、真空熒光顯示裝置應用分析
真空熒光顯示裝置生產公司研發部提出一體型VFD產品開發,普通產品為避免基板邊緣有最小值,在產品整體尺寸固定的前提下,顯示部分幅有最大值。部分使用者對pattern幅要求大於最大值,所以進行真空熒光顯示裝置的一體型設計。分離型柵網經過模具向上打彎。其引腳向下打彎後固定在基板上,引腳向下打彎做成一體型,模具打彎後,整體資材的平整度無法保持,。因為框架拉伸,柵網向上打彎距離不固定,造成了熒光粉亮度顯示不均勻。之後將整體資材厚度由0.1增加到0.17,柵網變形得到一定改善,因為資材厚度增加,玻蓋和底板在Frame貼上部位發生漏氣,產品真空度下降。後來又將資材厚度變回0.1,為解決模具打彎後平整度問題,在外框外側增加向上打彎,平衡了柵網向上打彎距離,從而柵網保持原有打彎高度和平整度。本專案有效解決了亮度不均和漏氣的不良,並滿足了客戶對更大pattern幅的要求。產品完成後,通過了信賴性測試和亮度測試，由於真空熒光顯示裝置一體型結構產品,在組裝時只能進行半自動生產,後續公司將此開發定為戰略性開發。
四、結論
真空熒光顯示裝置自身可以發光，使用期限比較長，色彩也相對豐富，因此在國內家用電器以及儀器儀表領域都具有較為廣泛的使用，對於真空熒光顯示裝置來說，想要進一步發展必須進行高效低壓的彩色發光材料的研製，解決藍粉的使用期限以及亮度指標，同時還應當儘可能提高解析度指標以及提高顯示裝置的顯示區域，對於陽極基本以及玻璃進行最佳化設計尤為關鍵，必須能夠承擔一個大氣壓的壓強，所以在面積較大的顯示屏裝置中對於陰極的防振效能以及較為理想的機械強度都是在進行研究中需要考慮的問題。
參考文獻
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