Ein Vacuum Fluorescent Display (VFD) [Abbildung 1] ist eine Displaytechnologie, die auf demselben Funktionsprinzip wie eine Kathodenstrahlröhre (CRT) basiert. Das zentrale Steuerelement ist ein Gitter mit regelbarer Spannung. Die von der Kathode emittierten Elektronen werden durch das elektrische Feld des Steuergitters zur Anode beschleunigt. Beim Auftreffen der Elektronen auf die mit Leuchtstoff beschichtete Anode wird sichtbares Licht mit einer bestimmten Wellenlängenverteilung erzeugt. Die Displayhelligkeit kann durch die Steuerung der Gitterspannung angepasst werden. Mehrere Vakuumfluoreszenz-Elemente werden in Arrays oder definierten Mustern angeordnet, um ein VFD zu bilden.

Abbildung 1: VFD Modul

VFD war eine der bedeutenden Technologien in der Entwicklung von Displays und wurde weit verbreitet in Haushaltsgeräten, DVD-Playern, Mikrowellen, Büroautomationsgeräten, industriellen Messgeräten und Fahrzeuganzeigen eingesetzt. Mit der Weiterentwicklung der Displaytechnologie wurden jedoch die Einschränkungen von VFD zunehmend deutlich. Eine der größten Herausforderungen ist die Dicke des VFD-Moduls [Abbildung 2].

Da elektronische Produkte zunehmend dünner und leichter werden, ist die Reduzierung der Display-Moduldicke zu einem wichtigen Designfaktor geworden.

Ein weiterer Nachteil von VFD ist die begrenzte Auswahl an Anzeigefarben. Da VFD Leuchtstoffe zur Erzeugung verschiedener Farben verwendet, sind die verfügbaren Farben typischerweise auf Grün, Gelb und Weiß beschränkt.

Auch hinsichtlich des Kontrasts weist VFD Einschränkungen auf. Um den Kontrast zu verbessern, wird häufig eine dunkle Abdeckung vor dem VFD angebracht, wodurch jedoch gleichzeitig die Displayhelligkeit reduziert wird.

Der Stromverbrauch von VFD ist ebenfalls relativ hoch, da Elektronen auf den Leuchtstoff innerhalb der Vakuumröhre treffen. Die Energie wird dabei sowohl in sichtbares Licht als auch in Wärme umgewandelt, wodurch die Lichtumwandlungseffizienz vergleichsweise gering ist.

Darüber hinaus ist die Lebensdauer von VFD aufgrund der Materialeigenschaften begrenzt. Durch den kontinuierlichen Elektronenbeschuss wird der Leuchtstoff allmählich abgebaut. Dadurch nimmt die Displayhelligkeit mit der Zeit ab und die Farbdarstellung kann sich verändern.

Abbildung 2: Vergleich von VFD- und PM-OLED-Modulen

Aufgrund dieser Einschränkungen sucht der Markt zunehmend nach Alternativen zu VFD. WINSTAR bietet VFD-Ersatzlösungen mit PM-OLED-Modulen, die die wesentlichen Einschränkungen von VFD effektiv lösen. Wie in [Tabelle 1] dargestellt, bietet der Austausch von VFD-Modulen durch PM-OLED-Module zahlreiche Vorteile.

Der wichtigste Vorteil ist die deutliche Reduzierung der Moduldicke. Ein typisches VFD-Modul besitzt eine Dicke von etwa 15 mm, während ein COG-PM-OLED-Modul nur etwa 1,5 mm dick ist und damit ungefähr ein Zehntel der Dicke eines VFD-Moduls erreicht. Diese besonders dünne Bauweise ist ideal für Anwendungen, bei denen kompakte und leichte Produkte erforderlich sind.

PM-OLED-Module bieten zudem eine größere Auswahl an Anzeigefarben als VFD. Da OLED eine selbstemittierende Displaytechnologie ist, kann ein Kontrastverhältnis von bis zu 10.000:1 erreicht werden, was etwa dem Zehnfachen eines VFD-Moduls entspricht. Darüber hinaus verfügt die organische Leuchtschicht von OLED über eine höhere Energieumwandlungseffizienz, wodurch der Stromverbrauch eines PM-OLED-Moduls deutlich reduziert werden kann und nur etwa 25 % eines VFD-Moduls beträgt.

PM-OLED-Module bieten außerdem eine längere Lebensdauer als VFD-Module [Hinweis 1]. Bei VFD führt der kontinuierliche Elektronenbeschuss des Leuchtstoffs an der Innenwand der Vakuumröhre zu einer fortschreitenden Verschlechterung und einem schnellen Helligkeitsverlust. Die geschätzte Lebensdauer eines VFD beträgt etwa 30.000 Stunden. Im Vergleich dazu bieten PM-OLED-Module eine deutlich längere Lebensdauer: etwa 100.000 Stunden für gelbe und grüne Displays sowie etwa 50.000 Stunden für weiße und rote Displays. Dies entspricht einer etwa 1,5- bis über 3-fach längeren Lebensdauer gegenüber einem VFD-Modul.

Hinweis 1: Die Lebensdauer wird als Betriebszeit definiert, bis die Displayhelligkeit auf 50 % des ursprünglichen Wertes abgesunken ist.

Tabelle 1: Vergleich der Parameter von PM-OLED und VFD

Viele Kunden möchten bestehende VFD-Module durch PM-OLED-Module ersetzen und dabei die vorhandene mechanische Konstruktion des Produkts einschließlich Modulabmessungen, Dicke und Schnittstelle beibehalten, wie in [Abbildung 3] dargestellt.

WINSTAR unterstützt Kunden bei der Entwicklung kundenspezifischer PM-OLED-Module, die an die mechanischen Abmessungen und elektrischen Schnittstellen bestehender VFD-Module angepasst sind. Darüber hinaus können Kunden auch ein geeignetes Ersatzmodell aus dem Standard-Produktportfolio von WINSTAR auswählen.

Wenn die gleiche Einbaudicke erforderlich ist, können Distanzstücke zum schlanken PM-OLED-Modul hinzugefügt werden, um die gleiche Einbauhöhe wie beim VFD zu erreichen. Auch die Displayauflösung und die Modulschnittstelle können an das ursprüngliche VFD-Design angepasst werden, wodurch ein schneller Austausch und eine einfache Plug-and-Play-Umsetzung ermöglicht werden.

Abbildung 3: Beispiel einer kundenspezifischen OLED-Modulersatzlösung