高性能真空熒光顯示裝置開(kāi)發(fā)現況論文
摘要：本文對于真空熒光顯示裝置的發(fā)展現狀進(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，并結合實(shí)際進(jìn)行了真空熒光顯示裝置開(kāi)發(fā)應用的闡述，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，在影像播放設備、音響設備、計量裝置、汽車(chē)時(shí)鐘、微波爐裝置、空調設備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(lǐng)域內的大量使用，其生產(chǎn)數量也持續增加，伴隨著(zhù)制造費用以及原材料價(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整，不過(guò)因為真空熒光顯示裝置制造企業(yè)在市場(chǎng)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(lái)說(shuō)，必須不斷進(jìn)行真空熒光顯示裝置的開(kāi)發(fā)研究。
一、真空熒光顯示裝置發(fā)展現狀
通常來(lái)說(shuō)，真空熒光顯示裝置為三極結構，具體為外表覆蓋著(zhù)發(fā)光粉末的陽(yáng)極、絲狀或者網(wǎng)狀柵極以及絲狀值熱式氧化物陰極。具體結構布置如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(tài)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(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)生聚集現象或者避免外部電場(chǎng)對于陰極發(fā)射的干擾。1真空熒光顯示裝置結構示意通過(guò)柵極以及陽(yáng)極的正電位的作用下，在陰極進(jìn)行發(fā)射的電子會(huì )組成電子流，電子流的少數電子在通過(guò)柵網(wǎng)之后對陽(yáng)極外表存在的發(fā)光粉進(jìn)行沖擊而出現發(fā)光現象�，F在國內很多領(lǐng)域使用的真空熒光顯示裝置是將字符以及數碼顯示作為基本顯示方式，在影像播放設備上不同數字和符號的顯示發(fā)光是把藍綠色作為基本色，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)間內掌握其基本構造，在數字鐘裝置或者電子秤設備上利用七段的數碼進(jìn)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、健身器材設備、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(huán)境中對于真空熒光顯示裝置也有其相應的要求，比如在汽車(chē)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(fā)光亮度，比較理想的抗震水平，可以滿(mǎn)足在夏季強光環(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動(dòng)條件下進(jìn)行順利運行。
二、真空熒光顯示裝置特點(diǎn)
真空熒光顯示裝置最開(kāi)始的產(chǎn)品外部形態(tài)和小型電子管類(lèi)似，所有電極構成整體后裝入玻璃圓管內部，能夠對于整個(gè)筆段形成的數碼進(jìn)行顯示，其主要顯示方式包括單位數碼到多位數碼，而在之后的平板結構上多位數碼管裝置的發(fā)光材料、引線(xiàn)以及陽(yáng)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(lèi)，并且多利用絲網(wǎng)印刷方式。對于數量較多的生產(chǎn)過(guò)程較為理想，能夠對符號、文字以及數碼進(jìn)行顯示，利用薄膜工藝進(jìn)行生產(chǎn)的陽(yáng)極基本能夠實(shí)現較為理想的分辨率，利用該薄膜工藝生產(chǎn)的矩陣屏能夠對文字以及表資料進(jìn)行顯示，利用TFT技術(shù)生產(chǎn)的顯示屏能夠對視頻或者像進(jìn)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(diǎn)如下所示。
�。ㄒ唬┱婵諢晒怙@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(yáng)極的電壓為12~20V，所有電路的驅動(dòng)電流只有幾毫安，因此能夠利用集成電路進(jìn)行直接驅動(dòng)，真空熒光顯示裝置的亮度比較高，在進(jìn)行藍綠色顯示情況下是1000~2000cd/m2，在汽車(chē)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(huì )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(cháng)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(yáng)極工作電壓的真空熒光顯示裝置可以進(jìn)行集成電路的驅動(dòng)作業(yè)，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(chǎn)生打火的情況，也不會(huì )出現X射線(xiàn)，而對于低能電子發(fā)光的存在的其他現象是電子能量不夠大，無(wú)法越過(guò)鋁膜層，所以真空熒光顯示裝置無(wú)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(fā)光粉層，向陽(yáng)極流動(dòng)。對于低能電子的激發(fā)過(guò)程中電子的穿透深度比較小，對于陽(yáng)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中利用的多數發(fā)光粉，其外表電子的無(wú)輻射月前可以讓其在不超過(guò)2kV的陽(yáng)極電壓情況下不產(chǎn)生發(fā)光或者其效率比較低，該工作電壓為死區電壓。依靠陰極的射線(xiàn)發(fā)光機理可以得知，發(fā)光亮度和激發(fā)占空比、發(fā)光效率、陽(yáng)極電流密度以及陽(yáng)極電壓呈現正比關(guān)系，發(fā)光亮度指的是人眼所能夠察覺(jué)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，如果想要達到同樣的亮度效果其平均陽(yáng)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是比較少數的可以自身進(jìn)行導電的熒光粉材料，可以發(fā)藍綠色光，其發(fā)光的峰值波長(cháng)為505nm，為n型半導體，在進(jìn)行顯示器裝置以及燒粉階段會(huì )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(guò)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(huì )大于15lm/W。因為ZnO:Zn的發(fā)光光譜能夠將全部可見(jiàn)光進(jìn)行包含，因此能夠利用濾色片制造不同顏色的顯示屏，現在經(jīng)常利用的除了本身具有的藍綠色之外，還可以通過(guò)增加濾色片得到白色、黃色以及綠色。如果熒光粉的導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電顆粒，可以有效的提高其導電性能，該種方式是得到低壓熒光粉的理想做法，目前較為常見(jiàn)的發(fā)光粉的類(lèi)型比較多，而發(fā)光的顏色從藍色到紅色，顏色坐標如表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)光效率出現較大幅度的降低，進(jìn)行了非硫化物熒光粉ZnGa2O4的開(kāi)發(fā)，該熒光粉的基本發(fā)光顏色是藍色，因為國外發(fā)達國家對于包含Cd的有害物質(zhì)進(jìn)行了較為嚴格的限制，過(guò)去經(jīng)常使用的材料無(wú)法繼續使用，所以引出必須進(jìn)行無(wú)Cd的新型發(fā)光材料的研制過(guò)程。
�。ǘ┱婵諢晒怙@示裝置缺陷
真空熒光顯示裝置仍具有尚未解決的'問(wèn)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(yáng)極功率以及柵極功率等。無(wú)論發(fā)光點(diǎn)鐘包括多少開(kāi)通發(fā)光的。一旦進(jìn)行開(kāi)機運行，陰極的加熱就持續保持常開(kāi)狀態(tài)，如果不對驅動(dòng)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(gè)屏功耗的三分之一以上。同時(shí)當真空熒光顯示裝置在進(jìn)行低陽(yáng)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(cháng)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(kāi)發(fā)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(jìn)行較大面積的電視顯示屏制作過(guò)程中存在較大的障礙，因此對于真空熒光顯示裝置來(lái)說(shuō)，其主要的應用范圍為家用電器的工作狀態(tài)顯示、儀器儀表裝置的數碼和表和符號的現實(shí)。
�。ㄈ┱婵諢晒怙@示裝置開(kāi)發(fā)
真空熒光顯示裝置通過(guò)陰極進(jìn)行觀(guān)察，電子轟擊發(fā)光粉之后發(fā)出的光線(xiàn)從柵極以及陰極之間通過(guò)，然后再從前蓋玻板透出，該種顯示的結果是發(fā)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(guò)發(fā)光粉層以及陽(yáng)極層直接從陽(yáng)極基板進(jìn)行投射，沒(méi)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(yáng)極進(jìn)行遮擋，讓整個(gè)顯示界面更加整潔美觀(guān)。
三、真空熒光顯示裝置應用分析
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(kāi)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計。分離型柵網(wǎng)經(jīng)過(guò)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(wú)法保持,。因為框架拉伸,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,因為資材厚度增加,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(lái)又將資材厚度變回0.1,為解決模具打彎后平整度問(wèn)題,在外框外側增加向上打彎,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。本項目有效解決了亮度不均和漏氣的不良,并滿(mǎn)足了客戶(hù)對更大pattern幅的要求。產(chǎn)品完成后,通過(guò)了信賴(lài)性測試和亮度測試，由于真空熒光顯示裝置一體型結構產(chǎn)品,在組裝時(shí)只能進(jìn)行半自動(dòng)生產(chǎn),后續公司將此開(kāi)發(fā)定為戰略性開(kāi)發(fā)。
四、結論
真空熒光顯示裝置自身可以發(fā)光，使用期限比較長(cháng)，色彩也相對豐富，因此在國內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(lái)說(shuō)，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，解決藍粉的使用期限以及亮度指標，同時(shí)還應當盡可能提高分辨率指標以及提高顯示裝置的顯示區域，對于陽(yáng)極基本以及玻璃進(jìn)行優(yōu)化設計尤為關(guān)鍵，必須能夠承擔一個(gè)大氣壓的壓強，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械強度都是在進(jìn)行研究中需要考慮的問(wèn)題。
參考文獻
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