SED显示技术,SED显示技术原理是什么?

SED显示技术,SED显示技术原理是什么?

    谈到平板显示技术，多数人可能只知道液晶和等离子，有人可能还知道有机发光二极管（OLED）显示技术、电致发光EL显示技术和电子纸，但对SED这种显示技术，知道的人可能就不多了。在画质上，SED全面胜过了液晶和等离子电视，而且功耗也比同尺寸的液晶和等离子电视低得多。SED的横空出世，让人们又多了一个选择。那么，SED究竟是个什么样的技术呢？让我们先来了解一下吧。

 
SED显示原理
　　SED中文名称是“表面传导电子发射显示（Surface-conduction Electron-emitter Display）”，其发光原理与传统的CRT显示器有相似之处，也是利用阴极发射电子，然后通过电场加速，使电子轰击荧光粉发出亮光。但SED在结构上与CRT完全不同，是一种平板式显示器，厚度比液晶和等离子显示器都要薄。
 
SED工作原理

 
　　同样是利用带电粒子轰击荧光粉，但SED产生电子的原理与CRT显示器有很大的不同。CRT的电子枪通过加热金属阴极，使它具有表面活性，生成活泼电子，然后利用阳极把电子从阴极上拉出来，并利用偏转线圈让电子束在荧光屏的水平和垂直两个方向上同时进行扫描，生成一幅完整的画面。
　　相比之下，SED不仅没有扫描装置，而且产生电子的方式也不同。SED屏幕上的每个像素内都有一个属于自己的电子发射装置（阴极），这个电子发射装置其实就是一个宽度约为5nm（纳米）的碳纳米间隙。由于间隙宽度极小，只要在间隙两端施加10伏特左右的电压便能产生电子流（这与闪存芯片中存储元的充放电原理相同，被称作“F-N隧道效应”）。此时，如果给金属背板（阳极）施加一个正电压，与阴极之间形成一个电场，电子流便会在电场力的作用下逃离间隙，奔向阳极，轰击荧光粉，发出荧光。
 
SED的电子源可靠吗？
　　前面我们已经提到，SED通过碳纳米间隙中的隧道效应产生电流，然后利用阳极和阴极之间的电场改变电子的运动轨迹。我们知道，闪存也是利用隧道效应进行数据存取的，由于其充放电过程会导致浮置栅极介质的氧化降解，因此NAND型闪存的读写寿命为100万次左右，而NOR型闪存因为通过热电子注入方式写入数据，寿命更短，只有10万次。SED中的碳纳米间隙在放电瞬间是否会产生电火花，从而导致介质氧化降解，从而缩短SED面板的寿命，这是最让人放心不下的地方。
 
SED像素
　　为了延长电子源的寿命，佳能的工程师们在SED介质材料的选择上可谓挖空心思，甚至将铂金（铂，Pt）都给用上了。SED像素中的电极材料是铂，而碳纳米间隙两端的材料则是钯。铂在1800℃的高温下也不会氧化，钢铁厂、玻璃厂常用它作为热电偶套管或辅助加热电极。碳纳米间隙是利用氧化钯（PdO）分解得到的。作为一种性能非常稳定的导电材料，氧化钯常被用作厚膜电阻中的导电相，温度超过820℃时，氧化钯分解为金属钯。碳纳米间隙正是利用了氧化钯的这种特性，以电脉冲形成的热量加工出来的。加工过程中氧化钯被分解为金属钯，冷却后因收缩而产生裂隙，形成放电间隙。这样就让碳纳米间隙的寿命达到了60000小时。
　　特殊的制作工艺，加上性能稳定的材料，保证了常温下SED面板的工作稳定性。
 
比液晶、等离子优势更明显
　　在显示器、电视机市场上，这些年来CRT技术虽然十分成熟，但因体积和功耗方面的问题，市场表现已显出疲态，取而代之的是液晶和等离子这两种平板显示器。但是，这两种平板显示技术也并非完美的显示技术，特别在显示质量、功耗和价格方面都还远没有达到令人满意的地步。SED的出现，其卓越的表现无疑让人们产生了对这种新型显示产品的期待。日本静冈大学纳米视觉研究中心先进纳米机械实验室主任中本正幸教授指出，SED将在未来自发光型显示器以及纳米技术时代，具有广泛的产品应用空间。他认为，SED将是全彩高画质电视产品的极佳选择。与传统的平板显示技术相比，SED在性能和成本方面具有优势。
　　从显示质量上来说，SED采用与普通电视显像管同样的荧光粉，亮度可达400cd/m2，在色彩饱和度及锐利度方面，都是液晶和等离子电视所难以匹敌的。而且SED由电子轰击荧光粉发光，属于自发光器件，不存在液晶显示的可视角不够和响应时间过长的问题。SED发光完全可控，不存在液晶显示的背光泄漏或等离子显示的预放电问题，黑亮度只有0.04cd/㎡，暗处对比度高达10000∶1，黑色表现力极强。
　　在功耗方面，SED的发光效率可达5lm/W，耗电量只有同尺寸等离子或液晶显示器的一半左右。
　　在成本方面，SED的结构基本上是平面结构，不同于液晶和等离子的立体化结构，因此可以采用先进的印刷工艺进行批量制造，从而提高生产效率并降低成本。来自TRI（拓璞产研）的研究报告指出，40英寸的SED面板成本可以控制在600美元，而同尺寸液晶和等离子面板的成本则在700美元左右（2008年）。不过，考虑前期研发费用投入的因素，SED目前的成本还比较高，不过到了2010年就能够与液晶和等离子持平。随着生产规模的扩大，SED的成本优势会愈发显著。
 
好东西为何迟迟不上市？
　　看到这里，有人可能要问了：既然SED这么好，为什么市场上见不到呢？我可以告诉你，作为SED的发明者，佳能公司早在1986年就开始SED相关技术的研发，但当时缺乏半导体芯片和其他电路技术的支持，SED一直没有走出实验室。
　　1999年，东芝公司与佳能就SED显示技术签署了合作协议，双方共同将该技术推向实用化。佳能经历过喷墨打印机漫长而艰辛的独立研发，在微细加工技术上积累了雄厚的实力，而东芝在电视技术上有很强的研发实力，两家合作开发SED显示技术，可谓珠联璧合，对推进SED的产业化极为有利。又经过几年的联合攻关，SED终于到了成熟阶段。2004年9月14日，东芝与佳能联合宣布将成立集研发、生产和销售SED面板及电视设备、显示设备于一体的合资公司SED Inc.（双方各占50％股份）。
　　SED公司借助于佳能和东芝双方强大的研发力量，SED产品眼看就要推出了。可是就在这个节骨眼上，美国Nano-Proprietary公司与佳能公司在SED面板制造工艺的专利授权方面产生了意见分歧，一纸诉状将佳能告上法庭。2007年5月3日，美国法院做出裁定，“佳能公司将Nano-Proprietary公司的受权范围扩大到了东芝等其他日本厂商，违反了协议，Nano-Proprietary公司有权终止与佳能的协议。”佳能在输掉官司之后，只好让东芝退出SED有限公司的股份。在发生了这样的变故之后，原定于2007年第四季度SED产品上市的计划泡了汤。
　　业内人士认为，SED发展道路之所以一波三折，为官司所困只是问题的冰山一角，国际利益集团想方设法阻止下一代显示技术的上市，才是深层次的原因。有消息称，早在两三年前，就有电视制造商打算购买SED技术并将其封存，因为SED电视一旦投产，对液晶和等离子制造商来说无疑是致命的打击。假如说SED的某些关键技术专利被其他公司拥有，而这些公司从自身利益考虑，抱有打死也不卖的想法，将给SED的未来蒙上阴影。不过，近期有一条好消息传来，说佳能公司已经开发出一种非碳制造工艺以避免采用Nano-Proprietary公司的专利技术。即便在关键技术上取得了突破性进展，佳能公司也并未公布SED电视的上市时间，可能其中仍有变数吧。
　　面对来自OLED、EL等新型显示技术的挑战，SED的命运会怎样？佳能会采取哪些战略突出重围？让我们拭目以待。

SED显示技术SED（Surface-conduction Electron-emitter Display）表面传导电子发射显示器是FED (field emission displays)显示技术家族中的一员，FED技术是从如何将显像管变得更薄开始着手开发的。FED虽然在市场上失败了，但在技术上相当成功，各种将CRT平面化的技术都是由FED技术发展而来的。比如三星、三菱和摩托罗拉一直在开发的碳纳米管FED技术carbon nanotube FED (CNT-FED)。飞利浦、日立和先锋公司也在研制类似FED的技术。还有就是我们今天要讲的SED技术。SED在最初研制时也被称作surface conduction emitter (SCE)，佳能公司在1986年开始SED技术的研发，从1999年起佳能与日本最大的半导体生产商东芝公司一起开发SED显示器。今年10月佳能和东芝共同投资组建了SED公司，总投资达到18.2亿美元。新组建的SED公司将在2005年正式将SED显示器商品化，开始生产主要供大尺寸平板电视使用的SED面板。

SED显示技术-SED显示原理    

SED显示技术SED的基本显示原理同CRT相同，都是由电子撞击荧光材料而发光，但电子撞击的方式却不一样。CRT显像管是将一个电子枪射出的电子束在偏转线圈的强大磁场下偏离原来方向，依次去轰击荧光材料。而SED则是将涂有荧光材料的玻璃板与铺有大量微型电子发射器即电子枪的玻璃底板平行摆放，大量的微型电子发射器就像液晶或等离子显示器的像素一样。SED显示器的关键是微型电子发射器之间的缝隙，这个缝隙只有几纳米的宽度，在施加电压的情况下会产生隧道效应，从而使发射器发射电子，电子在电压的作用下撞击荧光材料从而发光。由于SED显示器不需要发射电子束，从而使厚度可以做得相当薄，目前公开的试验机型的厚度比液晶和等离子显示器都要薄。

SED显示技术-SED的技术特点    

SED显示技术SED显示器最主要的特点就是对比度高，这是由它的发光原理决定的。由于发光原理和CRT相同，所以SED显示器具有CRT高对比度的特点，这是液晶和等离子显示器所无法比拟的。目前公布的SED面板的对比度高达8600:1，灰阶为10位。SED不存在反应时间的问题，几乎看不到拖尾与轮廓模糊等现象。它没有CRT的散焦现象，视角也很大。由于不需要电子束的偏离，使显示器的厚度大大减小。和液晶相比，SED不需要背光，所以厚度比液晶显示器还要薄，从而实现了平板化。在能耗方面SED同样具有优势，它的能耗相当低，42英寸SED显示器的能耗比36英寸CRT电视还要低。在大画面方面，SED显示器只需增加微型电子发射器的数量就可以轻松实现大画面。由于以上的众多特点，佳能和东芝公司准备将SED技术作为一个新的适应高清晰内容的平板显示器标准。

SED显示技术-SED的前景    

SED显示技术具有CRT的画面质量和平板电视的厚度使得SED被认为最有可能成为下一代显示器。佳能和东芝投巨资组建SED公司也预示着SED的美好前景。两家公司希望在2005年SED产品的月生产量达到3000块，并在2008年时提高到180万块/年，到2010年达到300万块/年。2007年的收入预计可达到300亿日元，并在2010年提高到2000亿日元。DisplaySearch市场调查公司的最新调查预计，2008年平板显示器市场的收入将从2003年的427亿美元提高到972亿美元。尽管在理论和样机上SED表现出来的影像要比液晶和等离子更清晰，但目前还很难说SED已经完全达到了投产水平。而且液晶在中小尺寸市场、等离子在大尺寸市场上正在逐步稳固各自的地位。同时液晶与等离子的价格正在急速下降，SED能否得到普及，要看它是否有足够的能力与前两者相抗衡。