高性能真空熒光顯示裝置開發(fā)現(xiàn)況論文
摘要：本文對于真空熒光顯示裝置的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，并且對于真空熒光顯示裝置的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)進(jìn)行分析和闡述，并結(jié)合實(shí)際進(jìn)行了真空熒光顯示裝置開發(fā)應(yīng)用的闡述，可供有關(guān)單位參考。
關(guān)鍵詞：顯示器；平板顯示；真空熒光顯示
最近幾年中，在影像播放設(shè)備、音響設(shè)備、計(jì)量裝置、汽車時(shí)鐘、微波爐裝置、空調(diào)設(shè)備中廣泛使用了真空熒光顯示裝置，目前因?yàn)檎婵諢晒怙@示裝置在不同領(lǐng)域內(nèi)的大量使用，其生產(chǎn)數(shù)量也持續(xù)增加，伴隨著制造費(fèi)用以及原材料價(jià)格的降低使得真空熒光顯示裝置的價(jià)格有了很大程度的調(diào)整，不過因?yàn)檎婵諢晒怙@示裝置制造企業(yè)在市場中的競爭，使得真空熒光顯示裝置的價(jià)格最大限度的降低，雖然生產(chǎn)數(shù)量不斷提高，但生產(chǎn)企業(yè)的利潤卻在降低，因此對于真空熒光顯示裝置的制造企業(yè)來說，必須不斷進(jìn)行真空熒光顯示裝置的開發(fā)研究。
一、真空熒光顯示裝置發(fā)展現(xiàn)狀
通常來說，真空熒光顯示裝置為三極結(jié)構(gòu)，具體為外表覆蓋著發(fā)光粉末的陽極、絲狀或者網(wǎng)狀柵極以及絲狀值熱式氧化物陰極。具體結(jié)構(gòu)布置如1所示，基本結(jié)構(gòu)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(tài)的玻璃構(gòu)成。在前蓋玻璃板內(nèi)部一側(cè)具有透明的導(dǎo)電膜構(gòu)件和陰極支架進(jìn)行相互連接，可以進(jìn)行玻璃板電位的保持，避免玻璃板上電荷發(fā)生聚集現(xiàn)象或者避免外部電場對于陰極發(fā)射的干擾。1真空熒光顯示裝置結(jié)構(gòu)示意通過柵極以及陽極的正電位的作用下，在陰極進(jìn)行發(fā)射的電子會組成電子流，電子流的少數(shù)電子在通過柵網(wǎng)之后對陽極外表存在的發(fā)光粉進(jìn)行沖擊而出現(xiàn)發(fā)光現(xiàn)象。現(xiàn)在國內(nèi)很多領(lǐng)域使用的真空熒光顯示裝置是將字符以及數(shù)碼顯示作為基本顯示方式，在影像播放設(shè)備上不同數(shù)字和符號的顯示發(fā)光是把藍(lán)綠色作為基本色，添加濾色膜之后，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(jìn)行顯示，能夠讓使用人員在短時(shí)間內(nèi)掌握其基本構(gòu)造，在數(shù)字鐘裝置或者電子秤設(shè)備上利用七段的數(shù)碼進(jìn)行顯示，通常顏色均為藍(lán)綠色。真空熒光顯示裝置還在VCD裝置、DVD裝置、健身器材設(shè)備、空調(diào)機(jī)裝置以及吸排油煙機(jī)上得到了較為頻繁的利用，而在特殊的使用環(huán)境中對于真空熒光顯示裝置也有其相應(yīng)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?yàn)槠涫褂脳l件的需求，應(yīng)當(dāng)具有較高的發(fā)光亮度，比較理想的抗震水平，可以滿足在夏季強(qiáng)光環(huán)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(yùn)動條件下進(jìn)行順利運(yùn)行。
二、真空熒光顯示裝置特點(diǎn)
真空熒光顯示裝置最開始的產(chǎn)品外部形態(tài)和小型電子管類似，所有電極構(gòu)成整體后裝入玻璃圓管內(nèi)部，能夠?qū)τ谡麄�筆段形成的數(shù)碼進(jìn)行顯示，其主要顯示方式包括單位數(shù)碼到多位數(shù)碼，而在之后的平板結(jié)構(gòu)上多位數(shù)碼管裝置的發(fā)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，并且多利用絲網(wǎng)印刷方式。對于數(shù)量較多的生產(chǎn)過程較為理想，能夠?qū)Ψ枴⑽淖忠约皵?shù)碼進(jìn)行顯示，利用薄膜工藝進(jìn)行生產(chǎn)的陽極基本能夠?qū)崿F(xiàn)較為理想的分辨率，利用該薄膜工藝生產(chǎn)的矩陣屏能夠?qū)ξ淖忠约氨碣Y料進(jìn)行顯示，利用TFT技術(shù)生產(chǎn)的顯示屏能夠?qū)σ曨l或者像進(jìn)行顯示，顯示顏色從僅僅有藍(lán)綠色增加到多種顏色。其主要特點(diǎn)如下所示。
（一）真空熒光顯示裝置優(yōu)點(diǎn)
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(qū)動電流只有幾毫安，因此能夠利用集成電路進(jìn)行直接驅(qū)動，真空熒光顯示裝置的亮度比較高，在進(jìn)行藍(lán)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(lán)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(guī)格較大的顯示屏長度為550mm，同時(shí)真空熒光顯示裝置在顯示案時(shí)較為自由，能夠形成符號以及筆段的形態(tài)，也能夠以全矩陣顯示或者點(diǎn)矩陣的方式進(jìn)行顯示。使用低陽極工作電壓的真空熒光顯示裝置可以進(jìn)行集成電路的驅(qū)動作業(yè)，能夠?yàn)椴僮魅藛T提供較大的方便，在真空熒光顯示裝置的外部以及內(nèi)部均不能產(chǎn)生打火的情況，也不會出現(xiàn)X射線，而對于低能電子發(fā)光的存在的其他現(xiàn)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(dǎo)電水平，使得入射的電子穿越發(fā)光粉層，向陽極流動。對于低能電子的激發(fā)過程中電子的穿透深度比較小，對于陽極電壓12V情況下能夠進(jìn)行發(fā)光的ZnO、Zn而言，目前情況下電子能夠在發(fā)光體內(nèi)部滲入的深度不夠深，而發(fā)光粉正常的粒徑通常是幾微米左右，所以發(fā)光區(qū)域僅僅在發(fā)光粉的外表產(chǎn)生，因此對于在真空熒光顯示裝置中采用的發(fā)光粉而言，必須具有較為理想的外表發(fā)光效率，而對于在CRT中利用的多數(shù)發(fā)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(chǎn)生發(fā)光或者其效率比較低，該工作電壓為死區(qū)電壓。依靠陰極的射線發(fā)光機(jī)理可以得知，發(fā)光亮度和激發(fā)占空比、發(fā)光效率、陽極電流密度以及陽極電壓呈現(xiàn)正比關(guān)系，發(fā)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(fā)光效率一致的情況下，如果想要達(dá)到同樣的亮度效果其平均陽極激發(fā)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(fā)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(fā)光材質(zhì)。ZnO:Zn是比較少數(shù)的可以自身進(jìn)行導(dǎo)電的熒光粉材料，可以發(fā)藍(lán)綠色光，其發(fā)光的峰值波長為505nm，為n型半導(dǎo)體，在進(jìn)行顯示器裝置以及燒粉階段會進(jìn)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(fā)光過程造成不利影響，因此在進(jìn)行生產(chǎn)階段必須進(jìn)行較為充分的氣體清除。通常在高能量的電子激發(fā)情況下能量的轉(zhuǎn)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(fā)光效率通常不會大于15lm/W。因?yàn)閆nO:Zn的發(fā)光光譜能夠?qū)⑷靠梢姽膺M(jìn)行包含，因此能夠利用濾色片制造不同顏色的顯示屏，現(xiàn)在經(jīng)常利用的除了本身具有的藍(lán)綠色之外，還可以通過增加濾色片得到白色、黃色以及綠色。如果熒光粉的導(dǎo)電性能比較差的情況下，可以在熒光粉中加入二氧化硅或者氧化鋅等導(dǎo)電顆粒，可以有效的提高其導(dǎo)電性能，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(fā)光粉的類型比較多，而發(fā)光的顏色從藍(lán)色到紅色，顏色坐標(biāo)如表1所示。同時(shí)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(fā)光效率出現(xiàn)較大幅度的降低，進(jìn)行了非硫化物熒光粉ZnGa2O4的開發(fā)，該熒光粉的基本發(fā)光顏色是藍(lán)色，因?yàn)閲獍l(fā)達(dá)國家對于包含Cd的有害物質(zhì)進(jìn)行了較為嚴(yán)格的限制，過去經(jīng)常使用的材料無法繼續(xù)使用，所以引出必須進(jìn)行無Cd的新型發(fā)光材料的研制過程。
（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(fā)光點(diǎn)鐘包括多少開通發(fā)光的。一旦進(jìn)行開機(jī)運(yùn)行，陰極的加熱就持續(xù)保持常開狀態(tài)，如果不對驅(qū)動電路的功率損耗進(jìn)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占到整個屏功耗的三分之一以上。同時(shí)當(dāng)真空熒光顯示裝置在進(jìn)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(fā)光粉材料，因此對于全彩色的顯示屏裝置的研究和開發(fā)造成很大程度的限制，而且因?yàn)檎婵諢晒怙@示裝置的真空結(jié)構(gòu)，使得其在進(jìn)行較大面積的電視顯示屏制作過程中存在較大的障礙，因此對于真空熒光顯示裝置來說，其主要的應(yīng)用范圍為家用電器的工作狀態(tài)顯示、儀器儀表裝置的數(shù)碼和表和符號的現(xiàn)實(shí)。
（三）真空熒光顯示裝置開發(fā)
真空熒光顯示裝置通過陰極進(jìn)行觀察，電子轟擊發(fā)光粉之后發(fā)出的光線從柵極以及陰極之間通過，然后再從前蓋玻板透出，該種顯示的結(jié)果是發(fā)光位置具有一定深度的內(nèi)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(fā)光粉層以及陽極層直接從陽極基板進(jìn)行投射，沒有發(fā)光粉的部分能夠利用不透明的涂層進(jìn)行覆蓋，對不需要進(jìn)行暴露的吸氣劑、柵極以及陽極進(jìn)行遮擋，讓整個顯示界面更加整潔美觀。
三、真空熒光顯示裝置應(yīng)用分析
真空熒光顯示裝置生產(chǎn)公司研發(fā)部提出一體型VFD產(chǎn)品開發(fā),普通產(chǎn)品為避免基板邊緣有最小值,在產(chǎn)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幅要求大于最大值,所以進(jìn)行真空熒光顯示裝置的一體型設(shè)計(jì)。分離型柵網(wǎng)經(jīng)過模具向上打彎。其引腳向下打彎后固定在基板上,引腳向下打彎做成一體型,模具打彎后,整體資材的平整度無法保持,。因?yàn)榭蚣芾?柵網(wǎng)向上打彎距離不固定,造成了熒光粉亮度顯示不均勻。之后將整體資材厚度由0.1增加到0.17,柵網(wǎng)變形得到一定改善,因?yàn)橘Y材厚度增加,玻蓋和底板在Frame粘貼部位發(fā)生漏氣,產(chǎn)品真空度下降。后來又將資材厚度變回0.1,為解決模具打彎后平整度問題,在外框外側(cè)增加向上打彎,平衡了柵網(wǎng)向上打彎距離,從而柵網(wǎng)保持原有打彎高度和平整度。本項(xiàng)目有效解決了亮度不均和漏氣的不良,并滿足了客戶對更大pattern幅的要求。產(chǎn)品完成后,通過了信賴性測試和亮度測試，由于真空熒光顯示裝置一體型結(jié)構(gòu)產(chǎn)品,在組裝時(shí)只能進(jìn)行半自動生產(chǎn),后續(xù)公司將此開發(fā)定為戰(zhàn)略性開發(fā)。
四、結(jié)論
真空熒光顯示裝置自身可以發(fā)光，使用期限比較長，色彩也相對豐富，因此在國內(nèi)家用電器以及儀器儀表領(lǐng)域都具有較為廣泛的使用，對于真空熒光顯示裝置來說，想要進(jìn)一步發(fā)展必須進(jìn)行高效低壓的彩色發(fā)光材料的研制，解決藍(lán)粉的使用期限以及亮度指標(biāo)，同時(shí)還應(yīng)當(dāng)盡可能提高分辨率指標(biāo)以及提高顯示裝置的顯示區(qū)域，對于陽極基本以及玻璃進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)尤為關(guān)鍵，必須能夠承擔(dān)一個大氣壓的壓強(qiáng)，所以在面積較大的顯示屏裝置中對于陰極的防振性能以及較為理想的機(jī)械強(qiáng)度都是在進(jìn)行研究中需要考慮的問題。
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