내가 알고 싶은 것들

괜찮아- 모든 것이 잘 될 꺼야

VFD(Vacuum Fluorescent Dispiay)는 무엇인가?

댓글 0

[소자]

2011. 12. 29.

 

1. VFD의 기초
VFD는(Vacuum Fluorescent Dispiay)의 약자이며, 일반적으로 형광 표시관이라고 하여 진공관

기술을 응용한 표시 소자이다. VFD의 표시 원리를 그림으로 나타내면 그림 3-64와 같다

 

 

 1) VFD의 표시원리
VFD패널에 전압을 걸게 되면 필라멘트(Filament)에서 600~650℃ 정도의 열이 발생하게 된다.
여기서, 발생한 열에 의해서 열전자(-)가 발생한다. 그리드(Grid) 전극이 (+)인 경우 도포한

형광체에 전자가 충돌하여 발광하게 된다.

 

그리드 부가 (-) 전압인 경우 (-) 끼리의 반발 작용에 의해 전자가 그리드 부를 통과하지 못해

발광하지 못하게 되고, 그리드 부가 (+)이지만 형광체가 있는 애노드 부가 (-)인 경우도 발광하지 않게 된다.


형광 표시관은 주로 오디오, 비디오 등의 표시부나 자동차용 시계, 카오디오 등에 많이 사용되고 있다.


VFD는 표시가 선명하고, 자체 발광표시 소자이다. 당연히 LCD는 어두운 장소에서 백 라이트를

필요로 하지만, VFD는 그 자체에서 발광하기 때문에 백 라이트가 필요 없고, 많은 컬러 형광체가 준비되어 있어 다색화가 용이하다.


요구에 따라 문자나 패턴뿐만 아니라, 색상이나 디자인도 자유스럽게 구현할 수 있다.

밝기면에서, 우수하여 표시범위가 뛰어나고 응답 속도가 빠르며, 저전압, 저전력으로 구동이 가능하다.


① 형광체(Phosphor) : 외부 에너지를 흡수하여 가시광을 방출하는 물질이다.
② 필라멘트(Filament) : 전구, 전자관 속에서 전류를 흘려 빛, 열전자를 방출하는 가는 금속선이다.

                                주로 텅스텐이나 니켈이 사용된다. 녹는 점이 높고 증기압이 낮으며, 적당한 전기 저항값을 가진다.
③ 그리드(Grid) : 음극(캐소드)극과 양극(애오드) 사이에 위치하며, 격자처럼 생긴데서 그리드(격자)라는 이름이 붙은 진공관 전극이다.
④ 애노드(Anode ) : 전기 기기에서 일반적으로 양(-)의 극이다.

 

 위(-40℃.85℃)가 넓고 수명이 1만시간 이상의 특성을 가지고 있기 때문에 다양한 분야에 적용되고 있다.
단점으로는, 메모리 기능이 없어 대용량의 디스플레이에서는 표시하기 어렵고, 진공을 이용하기 때문에

대형화, 박막화, 경량화 하기는 어렵다는 점이다.


2. VFD의 제조방법

1) VFD의 제조공정
형광 표시판 제조 공정 중 애노드 기판은 유리판에 각 표시 세그먼트와 전기를 통하게 하는 후막의 배선 패턴의 형성에서부터

표시부의 형광체 패턴 형성까지 스크린 인쇄를 하며, 그리드 메시(Grid Mesh)를 소성 고착하여 제작한다.


2) VFD의 제조공정 순서


① 유리준비
유리를 규정 치수로 절단하여 준비한다. 유리는 VFD의 전극 및 다른 주요 부품을 형성하기 위한 중요한 요소로 표소지자의 재료이다.

 유리는 기본적으로 피인쇄체로서 유리위에 전극, 절연층, 형광층을 형성하기 위해 인쇄 및 소성 등의 과정을 실시한다.

그러므로, 이때 사용하는 소성 온도에 견디는 내열성을 가지고 있어야 한다.

② 세척

준비된 유리판에 세척, 건조를 충분히 하고 배선 패턴 형성을 준비한다.

③ 배선 패턴인쇄
배선 패턴을 형성하는 방식으로는 후막 방식과 박막 방식 두 종류로 크게 나눌 수 있다.

후막 방식은, 은분말과 유리 분말을 혼합하여 페이스트 상태로 만든 것을 스크린인쇄하여 패턴을 형성하는 것이고,

박막 방식은 유리면에 알루미늄을 증착시킨 후, 에칭에 의해 패턴을 형성하는 것이다.

두 방식은 제조 방법이 다를 뿐만 아니라, 박막 방식은 고정세 패턴의 형성에 적당하고,

후막 방식은 대체로 200 이상의 경우에 적당하다. 근래에는 표시 패턴의 고밀도화와 함께 박막 방식이 많이 사용되게 되었다.

두 가지 방식 모두 일정한 크기의 유리 기판에 다수의 패턴을 배치하여 생산하고 있고, 완성 후에 일정한 크기로 절단된다.

④ 절연층 인쇄
배선 패턴과 도전 패턴이 교차할 때, 양쪽의 절연성을 유지 시키기 위해 유리기판보다 연화점이 낮은

유리 분말과 용제를 혼합하여 페이스트 상태로 만든것을 스크린인쇄를 한다. 절연층은 각세그먼트와

그리드 메시를 접속한 배선부의 스루 홀(Through Hole)이 메워지지 않도록 스크린인쇄에 의해 후막 인쇄를 한다.

절연층은 당연히 내전압성이 우수해야 하므로, 두께와 치밀한 표면 상태를 유지시켜야 한다. 따라서, 소성 온도와 시간 관리가 중요하다.

 ⑤ 형광체 패턴인쇄(표시 패턴부)

형광체도 절연층과 도전 패턴등과 동일하게 후막 기술에 의한 스크린인쇄를 하지만,

형광체는 그 발광 특성에 악영향을 주지 않는 용제를 혼합하여 페이스트 모양으로 만든 것을 이용한다.

근래에는 동일 관내에 여러 가지 색의 형광체가 사용되는 품종이 많아지고 있어서, 바인더를 건조시키고 나서

색의 수만큼 반복하는 인쇄기술이 확립되어 있다. 또 녹색 이외의 컬러 형광체는 대부분이 황화물계의 조성이

사용되고 있기 때문에, 형광체 소성 조건이 품질에 영향을 끼치지 않도록 하는 조건이 설정되어 있다.


⑥ 그리드 설치
그리드 메시는 유리 기판 위의 에노드와 적절한 간격을 유지하도록 끝 부분, 그 외의 보조 부분을 정형한 후 형광체 완성 기판에 직접 설치된다.

⑦ 필라멘트 설치(제품 완성)
필라멘트는 표시에 장애가 되지 않도록 지름 20정도의 텅스텐에 바륨(Ba), 스트론튬(Sr), 칼슘(Ca)의 산화물 피막이 도포된 것으로 구성되어 있다.
필라멘트(캐소드)에 전압을 걸면, 캐소드는 600.650℃로 가열된 후 열전자를 방출하는 역할을 한다.

이것 외에도 밀봉, 배기, 에이징(Aging), 핀 공정 검사, 품질검사, 신뢰성검사 공정 등이 있다.