SED顯示技術,SED顯示技術原理是什么?
SED顯示技術,SED顯示技術原理是什么?
??? 談到平板顯示技術,多數人可能只知道液晶和等離子,有人可能還知道有機發光二極管(OLED)顯示技術、電致發光EL顯示技術和電子紙,但對SED這種顯示技術,知道的人可能就不多了。在畫質上,SED全面勝過了液晶和等離子電視,而且功耗也比同尺寸的液晶和等離子電視低得多。SED的橫空出世,讓人們又多了一個選擇。那么,SED究竟是個什么樣的技術呢?讓我們先來了解一下吧。
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SED顯示原理
SED中文名稱是“表面傳導電子發射顯示(Surface-conduction Electron-emitter Display)”,其發光原理與傳統的CRT顯示器有相似之處,也是利用陰極發射電子,然后通過電場加速,使電子轟擊熒光粉發出亮光。但SED在結構上與CRT完全不同,是一種平板式顯示器,厚度比液晶和等離子顯示器都要薄。
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SED工作原理
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同樣是利用帶電粒子轟擊熒光粉,但SED產生電子的原理與CRT顯示器有很大的不同。CRT的電子槍通過加熱金屬陰極,使它具有表面活性,生成活潑電子,然后利用陽極把電子從陰極上拉出來,并利用偏轉線圈讓電子束在熒光屏的水平和垂直兩個方向上同時進行掃描,生成一幅完整的畫面。
相比之下,SED不僅沒有掃描裝置,而且產生電子的方式也不同。SED屏幕上的每個像素內都有一個屬于自己的電子發射裝置(陰極),這個電子發射裝置其實就是一個寬度約為5nm(納米)的碳納米間隙。由于間隙寬度極小,只要在間隙兩端施加10伏特左右的電壓便能產生電子流(這與閃存芯片中存儲元的充放電原理相同,被稱作“F-N隧道效應”)。此時,如果給金屬背板(陽極)施加一個正電壓,與陰極之間形成一個電場,電子流便會在電場力的作用下逃離間隙,奔向陽極,轟擊熒光粉,發出熒光。
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SED的電子源可靠嗎?
前面我們已經提到,SED通過碳納米間隙中的隧道效應產生電流,然后利用陽極和陰極之間的電場改變電子的運動軌跡。我們知道,閃存也是利用隧道效應進行數據存取的,由于其充放電過程會導致浮置柵極介質的氧化降解,因此NAND型閃存的讀寫壽命為100萬次左右,而NOR型閃存因為通過熱電子注入方式寫入數據,壽命更短,只有10萬次。SED中的碳納米間隙在放電瞬間是否會產生電火花,從而導致介質氧化降解,從而縮短SED面板的壽命,這是最讓人放心不下的地方。
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SED像素
為了延長電子源的壽命,佳能的工程師們在SED介質材料的選擇上可謂挖空心思,甚至將鉑金(鉑,Pt)都給用上了。SED像素中的電極材料是鉑,而碳納米間隙兩端的材料則是鈀。鉑在1800℃的高溫下也不會氧化,鋼鐵廠、玻璃廠常用它作為熱電偶套管或輔助加熱電極。碳納米間隙是利用氧化鈀(PdO)分解得到的。作為一種性能非常穩定的導電材料,氧化鈀常被用作厚膜電阻中的導電相,溫度超過820℃時,氧化鈀分解為金屬鈀。碳納米間隙正是利用了氧化鈀的這種特性,以電脈沖形成的熱量加工出來的。加工過程中氧化鈀被分解為金屬鈀,冷卻后因收縮而產生裂隙,形成放電間隙。這樣就讓碳納米間隙的壽命達到了60000小時。
特殊的制作工藝,加上性能穩定的材料,保證了常溫下SED面板的工作穩定性。
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比液晶、等離子優勢更明顯
在顯示器、電視機市場上,這些年來CRT技術雖然十分成熟,但因體積和功耗方面的問題,市場表現已顯出疲態,取而代之的是液晶和等離子這兩種平板顯示器。但是,這兩種平板顯示技術也并非完美的顯示技術,特別在顯示質量、功耗和價格方面都還遠沒有達到令人滿意的地步。SED的出現,其卓越的表現無疑讓人們產生了對這種新型顯示產品的期待。日本靜岡大學納米視覺研究中心先進納米機械實驗室主任中本正幸教授指出,SED將在未來自發光型顯示器以及納米技術時代,具有廣泛的產品應用空間。他認為,SED將是全彩高畫質電視產品的極佳選擇。與傳統的平板顯示技術相比,SED在性能和成本方面具有優勢。
從顯示質量上來說,SED采用與普通電視顯像管同樣的熒光粉,亮度可達400cd/m2,在色彩飽和度及銳利度方面,都是液晶和等離子電視所難以匹敵的。而且SED由電子轟擊熒光粉發光,屬于自發光器件,不存在液晶顯示的可視角不夠和響應時間過長的問題。SED發光完全可控,不存在液晶顯示的背光泄漏或等離子顯示的預放電問題,黑亮度只有0.04cd/㎡,暗處對比度高達10000∶1,黑色表現力極強。
在功耗方面,SED的發光效率可達5lm/W,耗電量只有同尺寸等離子或液晶顯示器的一半左右。
在成本方面,SED的結構基本上是平面結構,不同于液晶和等離子的立體化結構,因此可以采用先進的印刷工藝進行批量制造,從而提高生產效率并降低成本。來自TRI(拓璞產研)的研究報告指出,40英寸的SED面板成本可以控制在600美元,而同尺寸液晶和等離子面板的成本則在700美元左右(2008年)。不過,考慮前期研發費用投入的因素,SED目前的成本還比較高,不過到了2010年就能夠與液晶和等離子持平。隨著生產規模的擴大,SED的成本優勢會愈發顯著。
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好東西為何遲遲不上市?
看到這里,有人可能要問了:既然SED這么好,為什么市場上見不到呢?我可以告訴你,作為SED的發明者,佳能公司早在1986年就開始SED相關技術的研發,但當時缺乏半導體芯片和其他電路技術的支持,SED一直沒有走出實驗室。
1999年,東芝公司與佳能就SED顯示技術簽署了合作協議,雙方共同將該技術推向實用化。佳能經歷過噴墨打印機漫長而艱辛的獨立研發,在微細加工技術上積累了雄厚的實力,而東芝在電視技術上有很強的研發實力,兩家合作開發SED顯示技術,可謂珠聯璧合,對推進SED的產業化極為有利。又經過幾年的聯合攻關,SED終于到了成熟階段。2004年9月14日,東芝與佳能聯合宣布將成立集研發、生產和銷售SED面板及電視設備、顯示設備于一體的合資公司SED Inc.(雙方各占50%股份)。
SED公司借助于佳能和東芝雙方強大的研發力量,SED產品眼看就要推出了。可是就在這個節骨眼上,美國Nano-Proprietary公司與佳能公司在SED面板制造工藝的專利授權方面產生了意見分歧,一紙訴狀將佳能告上法庭。2007年5月3日,美國法院做出裁定,“佳能公司將Nano-Proprietary公司的受權范圍擴大到了東芝等其他日本廠商,違反了協議,Nano-Proprietary公司有權終止與佳能的協議。”佳能在輸掉官司之后,只好讓東芝退出SED有限公司的股份。在發生了這樣的變故之后,原定于2007年第四季度SED產品上市的計劃泡了湯。
業內人士認為,SED發展道路之所以一波三折,為官司所困只是問題的冰山一角,國際利益集團想方設法阻止下一代顯示技術的上市,才是深層次的原因。有消息稱,早在兩三年前,就有電視制造商打算購買SED技術并將其封存,因為SED電視一旦投產,對液晶和等離子制造商來說無疑是致命的打擊。假如說SED的某些關鍵技術專利被其他公司擁有,而這些公司從自身利益考慮,抱有打死也不賣的想法,將給SED的未來蒙上陰影。不過,近期有一條好消息傳來,說佳能公司已經開發出一種非碳制造工藝以避免采用Nano-Proprietary公司的專利技術。即便在關鍵技術上取得了突破性進展,佳能公司也并未公布SED電視的上市時間,可能其中仍有變數吧。
面對來自OLED、EL等新型顯示技術的挑戰,SED的命運會怎樣?佳能會采取哪些戰略突出重圍?讓我們拭目以待。
SED顯示技術SED(Surface-conduction Electron-emitter Display)表面傳導電子發射顯示器是FED (field emission displays)顯示技術家族中的一員,FED技術是從如何將顯像管變得更薄開始著手開發的。FED雖然在市場上失敗了,但在技術上相當成功,各種將CRT平面化的技術都是由FED技術發展而來的。比如三星、三菱和摩托羅拉一直在開發的碳納米管FED技術carbon nanotube FED (CNT-FED)。飛利浦、日立和先鋒公司也在研制類似FED的技術。還有就是我們今天要講的SED技術。SED在最初研制時也被稱作surface conduction emitter (SCE),佳能公司在1986年開始SED技術的研發,從1999年起佳能與日本最大的半導體生產商東芝公司一起開發SED顯示器。今年10月佳能和東芝共同投資組建了SED公司,總投資達到18.2億美元。新組建的SED公司將在2005年正式將SED顯示器商品化,開始生產主要供大尺寸平板電視使用的SED面板。
SED顯示技術-SED顯示原理????
SED顯示技術SED的基本顯示原理同CRT相同,都是由電子撞擊熒光材料而發光,但電子撞擊的方式卻不一樣。CRT顯像管是將一個電子槍射出的電子束在偏轉線圈的強大磁場下偏離原來方向,依次去轟擊熒光材料。而SED則是將涂有熒光材料的玻璃板與鋪有大量微型電子發射器即電子槍的玻璃底板平行擺放,大量的微型電子發射器就像液晶或等離子顯示器的像素一樣。SED顯示器的關鍵是微型電子發射器之間的縫隙,這個縫隙只有幾納米的寬度,在施加電壓的情況下會產生隧道效應,從而使發射器發射電子,電子在電壓的作用下撞擊熒光材料從而發光。由于SED顯示器不需要發射電子束,從而使厚度可以做得相當薄,目前公開的試驗機型的厚度比液晶和等離子顯示器都要薄。
SED顯示技術-SED的技術特點????
SED顯示技術SED顯示器最主要的特點就是對比度高,這是由它的發光原理決定的。由于發光原理和CRT相同,所以SED顯示器具有CRT高對比度的特點,這是液晶和等離子顯示器所無法比擬的。目前公布的SED面板的對比度高達8600:1,灰階為10位。SED不存在反應時間的問題,幾乎看不到拖尾與輪廓模糊等現象。它沒有CRT的散焦現象,視角也很大。由于不需要電子束的偏離,使顯示器的厚度大大減小。和液晶相比,SED不需要背光,所以厚度比液晶顯示器還要薄,從而實現了平板化。在能耗方面SED同樣具有優勢,它的能耗相當低,42英寸SED顯示器的能耗比36英寸CRT電視還要低。在大畫面方面,SED顯示器只需增加微型電子發射器的數量就可以輕松實現大畫面。由于以上的眾多特點,佳能和東芝公司準備將SED技術作為一個新的適應高清晰內容的平板顯示器標準。
SED顯示技術-SED的前景????
SED顯示技術具有CRT的畫面質量和平板電視的厚度使得SED被認為最有可能成為下一代顯示器。佳能和東芝投巨資組建SED公司也預示著SED的美好前景。兩家公司希望在2005年SED產品的月生產量達到3000塊,并在2008年時提高到180萬塊/年,到2010年達到300萬塊/年。2007年的收入預計可達到300億日元,并在2010年提高到2000億日元。DisplaySearch市場調查公司的最新調查預計,2008年平板顯示器市場的收入將從2003年的427億美元提高到972億美元。盡管在理論和樣機上SED表現出來的影像要比液晶和等離子更清晰,但目前還很難說SED已經完全達到了投產水平。而且液晶在中小尺寸市場、等離子在大尺寸市場上正在逐步穩固各自的地位。同時液晶與等離子的價格正在急速下降,SED能否得到普及,要看它是否有足夠的能力與前兩者相抗衡。
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