진공 형광 디스플레이

Vacuum fluorescent display
비디오 카세트 레코더에 사용되는 전형적인 진공 형광 디스플레이의 전경
이미지 오른쪽에 있는 판금 스프링에 의해 장력을 받는 여러 필라멘트를 강조 표시하는 VFD 확대
CD 및 듀얼 카세트 Hi-Fi에서 진공 형광 디스플레이를 사용합니다.외부 자외선 조명으로 인해 모든 세그먼트가 보입니다.
다른 VFD 튜브
7 segments 8 segments (Sharp EL-8) 16 segments
7 세그먼트
0		 8 세그먼트
(선명한 EL-8)		 16 세그먼트
0

진공 형광 디스플레이(VFD)는 한때 비디오 카세트 레코더, 자동차 라디오 및 전자레인지와 같은 가전 기기에 일반적으로 사용되었던 디스플레이 장치입니다.

VFD는 음극선 튜브와 거의 비슷하지만 훨씬 낮은 전압에서 작동하는 음극 발광의 원리에 따라 작동합니다.VFD의 각 튜브는 캐소드 [1][2]필라멘트로부터 방출되는 전자에 의해 충격을 받는 인광 코팅된 탄소 양극을 가진다.사실 VFD의 각 튜브는 메시 제어 [3]그리드가 있기 때문에 3극 진공 튜브입니다.

액정 디스플레이와 달리 VFD는 고콘트라스트의 매우 밝은 빛을 발하며 다양한 색상의 디스플레이 소자를 지원할 수 있습니다.VFD의 표준 조명 수치는 약 640cd/m이며2, 고휘도 VFD는 4,000cd2/m에서 작동하며, 실험 유닛은 드라이브의 전압과 [3]타이밍에 따라 35,000cd/m까지2 작동합니다.색상(인광체의 성질을 결정함)과 디스플레이 밝기의 선택은 튜브의 수명에 큰 영향을 미칩니다. 튜브의 수명은 선명한 빨간색 VFD의 경우 1,500시간에서 [3]더 일반적인 녹색의 경우 30,000시간까지 다양합니다.카드뮴은 과거에 VFD의 인광에 일반적으로 사용되었지만, 현재의 RoHS 준거 VFD는 극소량의 희토류 [4]금속을 도핑한 알칼리 토질과 극소량의 III족 금속으로 구성된 인광을 사용하여 이 금속을 구조에서 제거했습니다.

VFD는 7 세그먼트 숫자, 멀티 세그먼트 영숫자를 표시하거나 닷 매트릭스로 만들어 다른 영숫자와 기호를 표시할 수 있습니다.실제로 표시할 수 있는 이미지의 모양에는 제한이 거의 없습니다. 양극의 인광 모양에만 의존합니다.

최초의 VFD는 [5]Philips가 1959년에 작성한 단일 표시 DM160이었습니다.최초의 멀티 세그먼트 VFD는 1967년의 일본제 한 자리수의 7 세그먼트 장치였습니다.디스플레이는 계산기와 다른 가전제품에서 [6]보편화되었습니다.1980년대 후반에는 연간 [7]수억 개의 유닛이 생산되었다.

설계.

수평 텅스텐 와이어 3개와 제어 그리드가 있는 VFD 디짓의 매크로 이미지

이 장치는 고진공 상태에서 유리 엔벨로프에 포장된 뜨거운 음극(필라멘트), 그리드 및 양극(인광)으로 구성됩니다.음극은 알칼리 토류 금속 산화물(바륨,[2] 스트론튬 및 칼슘[8][9] 산화물)로 코팅된 미세한 텅스텐 와이어로 구성되어 있으며, 전류에 의해 650°C로[2] 가열될 때 전자를 방출합니다.이러한 전자는 얇은(두께 50미크론)[2] 스테인리스강으로 구성된 그리드(광화학 가공 사용)에 의해 제어되고 확산됩니다.전자가 인광 코팅된 양극판에 충돌하면 형광을 발하며 빛을 방출합니다.기존 진공관의 주황색 빛을 내는 음극과 달리 VFD 음극은 훨씬 낮은 온도에서 효율적인 방출체이므로 기본적으로 [10]보이지 않습니다.양극은 전기 전도성 트레이스가 있는 유리판(각 트레이스는 단일 인디케이터 세그먼트에 연결됨)으로 구성되어 있으며, 절연체는 부분적으로 에칭되어 흑연과 같은 도체로 채워지고, 그 다음에 인광체로 코팅됩니다.이것에 의해, 트레이스에서 세그먼트(segment)로 에너지가 전달됩니다.인광체의 모양에 따라 VFD 세그먼트의 모양이 결정됩니다.가장 널리 사용되는 형광체는 아연 도프 구리 활성 산화 [2]아연으로, 505 nm의 피크 파장에서 빛을 발생시킵니다.

산화물이 적용되는 음극선은 텅스텐 또는 루테늄-텅스텐 합금으로 만들어집니다.캐소드 내의 산화물은 공기 중에 안정적이지 않기 때문에 캐소드에 탄산염으로 도포되고 캐소드는 VFD의 진공상태에서 전류를 흘려 캐소드를 가열하여 [2][9]산화물로 변환합니다.

작동 원리는 진공관 3극과 동일합니다.전자는 그리드와 플레이트가 모두 [11]음극에 대해 양의 전위에 있는 경우에만 주어진 플레이트 요소에 도달할 수 있습니다(그리고 "조명").이것에 의해, 복수의 그리드와 플레이트가 매트릭스를 형성하는 멀티플렉스 디스플레이로서 디스플레이를 편성할 수 있어 필요한 신호 핀의 수를 최소한으로 억제할 수 있습니다.오른쪽에 표시된 VCR 디스플레이의 예에서는 그리드가 한 번에 한 자리만 조명되도록 배치되어 있다.모든 자릿수의 모든 유사한 플레이트(예를 들어 모든 자릿수의 왼쪽 하단 플레이트)가 병렬로 연결되어 있습니다.디스플레이를 구동하는 마이크로프로세서는, 그 자리수의 그리드에 정전압을 인가하고 나서, 적절한 플레이트에 정전압을 인가하는 것으로, 자리수를 유효하게 합니다.전자는 그 자릿수의 그리드를 통해 흐르고 양의 전위에 있는 판에 부딪힙니다.마이크로프로세서는 이러한 방식으로 숫자를 비춘다.이러한 속도로 모든 숫자가 영속적인 시력을 통해 동시에 빛나는 착각을 일으킬 수 있습니다.

추가 표시기(이 예에서는 "VCR", "Hi-Fi", "STEREO", "SAP" 등)는 추가 자릿수의 세그먼트 또는 기존 자릿수의 두 개 또는 추가 세그먼트인 것처럼 배열되며 실제 자릿수와 동일한 다중화 전략을 사용하여 스캔됩니다.이러한 추가 표시기 중 일부는 예를 들어 주황색 등 다른 색의 빛을 방출하는 형광체를 사용할 수 있습니다.

대부분의 VFD가 방출하는 빛은 다양한 색상을 포함하고 있으며, 제품 설계자의 변덕에 따라 짙은 녹색 또는 짙은 파란색을 제공하기 위해 종종 필터링될 수 있습니다.VFD에 사용되는 인광기는 CRT의 [12]수천 볼트에 비해 약 50 볼트의 전자 에너지만으로 허용 가능한 밝기를 방출해야 하기 때문에 음극선 디스플레이와 다릅니다.VFD의 절연층은 일반적으로 검은색이지만 디스플레이를 투명하게 하기 위해 제거할 수 있습니다.드라이버 IC를 내장한 AMVFD 디스플레이는, 높은 화상의 휘도와 픽셀수를 필요로 하는 애플리케이션에 사용할 수 있습니다.서로 다른 색상의 인광기를 겹쳐 쌓을 수 있어 계조 및 다양한 색상의 조합을 실현할 수 있다.하이브리드 VFD는 고정 디스플레이 세그먼트와 그래픽 VFD를 모두 동일한 장치에 포함합니다.VFD의 전면 및 후면 플래스 패널에 디스플레이 세그먼트, 그리드 및 관련 회로가 있을 수 있으며, 양쪽 패널에 중앙 캐소드를 사용하여 세그먼트 밀도를 높일 수 있습니다.또한 세그먼트를 후면 대신 전면에만 배치할 수 있어 시야각과 [13][14][15][16][17][18][19][20]밝기가 향상됩니다.[21]

사용하다

밝기 이외에도 VFD는 견고하고 저렴하며 다양한 맞춤형 메시지를 표시하도록 쉽게 구성할 수 있다는 장점이 있습니다.또한 LCD와 달리 액정을 재배치하는 응답 시간에 제약받지 않고 저온, 영하의 온도에서도 정상적으로 기능할 수 있기 때문에 실외기기에 매우 적합합니다.는 추운 기후에 있습니다.초기 이러한 디스플레이의 주요 단점은 단순한 LCD보다 훨씬 더 많은 전력(0.2와트)을 소비한다는 것이었습니다.이는 계산기와 같은 배터리 작동 장비에 있어 중대한 단점으로 간주되었기 때문에 VFD는 AC 전원 또는 중량의 충전 배터리로 구동되는 장비에 주로 사용되었습니다.

미국 자동차인 1990년대 Mercury Grand Marquis의 디지털 대시보드 클러스터

1980년대에 이 디스플레이는 자동차, 특히 자동차 제조업체들이 속도계나 주행 기록계 같은 차량 계측기를 위한 디지털 디스플레이를 실험하던 차에 사용되기 시작했습니다.그 좋은 예가 1980년대 초에 만들어진 고급 스바루 자동차(스바루 애호가들은 디지털 대시보드라고 부른다)이다.VFD의 밝기는 자동차에서 사용하기에 매우 적합합니다.Reno Espace 및 이전 모델인 Sciety는 VFD 패널을 사용하여 라디오 및 멀티 메시지 패널을 비롯한 모든 기능을 대시보드에 표시했습니다.그것들은 햇빛이 비치는 곳에서도 읽을 수 있을 만큼 밝을 뿐만 아니라 밤에 사용할 수 있는 어두운 곳에서도 읽을 수 있습니다.이 패널은 일반적인 파란색/녹색 및 진한 파란색, 빨간색 및 노란색/주황색의 4가지 색상을 사용합니다.

이 기술은 1979년부터 1980년대 중반까지 휴대용 전자 게임기에도 사용되었다.이 게임들은 밝고 선명한 디스플레이를 특징으로 했지만 저렴하게 제조될 수 있는 가장 큰 진공 튜브의 크기는 디스플레이의 크기를 상당히 작게 유지했고, 종종 확대된 프레넬 [citation needed]렌즈를 사용해야 했다.이후의 게임들은 정교한 다색 디스플레이를 가지고 있었지만, 초기의 게임들은 투명 필터를 사용하여 형광체에 의해 방출되는 (보통 밝은 파란색) 빛의 색을 변화시켜 색 효과를 얻었다.높은 전력 소비와 높은 제조 비용은 비디오 게임 디스플레이로서의 VFD의 종말에 기여했습니다.LCD 게임은 저렴한 가격에 제조할 수 있으며 배터리(또는 AC 어댑터)를 자주 교체할 필요가 없으며 휴대성도 훨씬 뛰어났습니다.1990년대 후반부터 백라이트 컬러 액티브 매트릭스 LCD 디스플레이는 임의의 색상으로 임의의 이미지를 저비용으로 재현할 수 있게 되었습니다.이는 고정 컬러 고정 문자 VFD에 비해 현저한 장점입니다.이것이 VFD의 인기가 하락하는 주요 이유 중 하나이며, VFD는 계속 만들어지고 있다.많은 저가 DVD 플레이어에는 여전히 VFD가 탑재되어 있습니다.

1980년대 중반 이후 VFD는 고휘도 사양의 소형 디스플레이를 필요로 하는 애플리케이션에 사용되었지만, 현재는 고휘도 유기 발광 다이오드(OLED)의 채택으로 VFD가 시장에서 밀려나고 있습니다.

진공 형광 디스플레이는 한때 전 세계 오티스 엘리베이터 회사와 북미의 몽고메리 엘리베이터 회사에 의해 엘리베이터 바닥 표시기로 일반적으로 사용되었다(전자는 1980년대 초반부터 2000년대 중반까지 (보통 2개) 16-세그먼트 디스플레이, 후자는 1980년대 중반부터 1990년대 중반까지 (보통 3개) 10-세그먼트 디스플레이의 형태로).x14 도트 표시).

널리 사용되는 고정 문자 VFD 외에 개별적으로 주소 지정 가능한 픽셀 배열로 이루어진 그래픽 타입도 이용할 수 있습니다.이러한 보다 정교한 디스플레이는 임의의 이미지를 표시할 수 있는 유연성을 제공하며, 일부 유형의 소비자 기기에서는 여전히 유용한 선택이 될 수 있습니다.

멀티플렉싱을 VFD에서 사용하여 디스플레이를 [2]구동하는 데 필요한 연결 수를 줄일 수 있습니다.

앰프로 사용

몇몇 라디오 아마추어들은 VFD를 3극 [22][23][24]증폭기로 사용할 수 있는 가능성을 실험해 왔습니다.2015년 Korg는 VFD 기술을 기반으로 한 아날로그 오디오 앰프 부품인 Nutube를 출시했습니다.Nutube는 Vox의 기타[25] 앰프나 Apex Sangaku 헤드폰 [26]앰프 등의 애플리케이션에 사용됩니다.Nutube는 Korg에 의해 판매되지만 Noritake [27]Itron에 의해 제조됩니다.

페이드

페이딩은 때때로 VFD에서 문제가 됩니다. 방출 감소와 인광 효율의 감소로 인해 시간이 지남에 따라 광출력이 감소합니다.이것이 얼마나 빨리, 얼마나 멀리 떨어지는지는 VFD의 구축과 운영에 따라 달라집니다.일부 장비에서는 VFD 출력이 손실되면 장비가 작동하지 않을 수 있습니다.디스플레이 드라이버 칩을 사용하여 VFD 구동에 필요한 전압을 낮춤으로써 페이딩 속도를 늦출 수 있습니다.캐소드의 증발과 오염으로 인해 페이딩이 발생할 수도 있습니다.유황을 함유한 인광은 [2]퇴색되기 쉽다.

방출은 보통 필라멘트 전압을 높임으로써 복구할 수 있습니다.33%의 전압 상승으로 중간 정도의 페이드 현상을 수정할 수 있으며 66%의 부스트 심각 [citation needed]페이드 현상을 수정할 수 있습니다.이는 필라멘트를 사용할 때 눈에 띄게 만들 수 있지만, 일반적인 녹색-파란색 VFD 필터는 필라멘트에서 나오는 빨간색 또는 주황색 빛을 줄이는 데 도움이 됩니다.

역사

VFD, LCD, LED 등 널리 사용되는 3가지 디스플레이 기술 중 VFD가 가장 먼저 개발되었습니다.그것은 초기 휴대용 계산기에 사용되었다.LED 디스플레이는 VFD를 대체하여 사용합니다.사용하는 LED가 매우 작기 때문에 배터리 지속시간이 길어집니다.다만, 초기 LED 디스플레이는 모든 디스플레이 세그먼트에서 균일한 휘도 레벨을 달성하는 데 문제가 있었습니다.그 후 LCD가 LED를 대체하여 소비전력을 더욱 낮췄습니다.

최초의 VFD는 Philips가 1959년에 작성한 단일 표시 DM160이었습니다.트랜지스터에 의해 쉽게 구동될 수 있기 때문에 네온보다 운전이 쉽고 전구보다 수명이 길기 때문에 컴퓨터 용도에 적합했다.1967년의 일본식 한 자리수 7 세그먼트 디스플레이는, DM160에는 나선형의 와이어 양극이 있기 때문에, Philips DM70/DM71 Magic Eye에 가까웠습니다.일본의 7세그먼트 VFD는 Nixies 또는 Panaplex 네자리의 경우와 마찬가지로 데스크톱 계산기 디스플레이에 특허 로열티를 지불할 필요가 없음을 의미합니다.영국에서는 Philips 디자인이 Mullard에 의해 제조 및 판매되었습니다(제2차 세계대전 이전에도 Philips가 거의 모든 것을 소유하고 있습니다).

러시아의 IV-15 VFD 튜브는 DM160과 매우 유사합니다.DM160, DM70/DM71 및 러시아제 IV-15(VFD 패널 등)를 트라이오드로 사용할 수 있습니다.따라서 DM160은 최소 VFD 및 최소 3극 밸브입니다.IV-15는 모양이 약간 다릅니다(비교는 DM160과 IV-15의 사진을 참조).

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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  11. ^ Elektrotechnik Tabellen Kommunikationselektronik (3rd ed.). Braunschweig, Germany: Westermann. 1999. p. 110. ISBN 3142250379.
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  25. ^ "Vox MV50 AC guitar amplifier". Retrieved 11 March 2018.
  26. ^ "The Sangaku headphone amplifier". Retrieved 11 March 2018.
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외부 링크

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