破繭欲出的平板顯示技術(shù) SED技術(shù)解析

破繭欲出的平板顯示技術(shù)

    談到平板顯示技術(shù)，我們多數(shù)人可能只知道液晶和等離子，有人可能還知道有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）顯示技術(shù)、電致發(fā)光EL顯示技術(shù)和電子紙，但對SED這種顯示技術(shù)，知道的人可能就不多了。在畫質(zhì)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也低得多。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(shù)呢？讓我們先來了解一下它。

    與CRT原理相似的SED技術(shù)：SED中文名稱是“表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射顯示（Surface-conduction Electron-emitter Display）”，其發(fā)光原理與傳統(tǒng)的CRT顯示器十分相似，也是利用陰極發(fā)射電子，然后通過電場加速，使電子撞擊熒光粉發(fā)出亮光。但SED在結(jié)構(gòu)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。

    同樣是利用帶電粒子轟擊熒光粉，但SED產(chǎn)生電子的機(jī)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(zhuǎn)線圈讓電子束在熒光屏的水平和垂直兩個方向上同時進(jìn)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(chǎn)生電子的方式也不同。

    SED屏幕上的每個像素中都有一個屬于自己的電子發(fā)射裝置（陰極），這個電子發(fā)射裝置其實就是一個寬度約為5nm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(chǎn)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(yīng)”）。

    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(fā)出熒光。

SED的電子源的可靠性分析

    前面我們已經(jīng)提到，SED通過碳納米間隙中的隧道效應(yīng)產(chǎn)生電流，然后利用陽極和陰極之間的電場改變電子的運(yùn)動軌跡。我們知道，閃存也是利用隧道效應(yīng)進(jìn)行數(shù)據(jù)存取的，由于其充放電過程會導(dǎo)致浮置柵極介質(zhì)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(shù)據(jù)，壽命更短，只有10萬次。SED中的亞微米間隙在放電瞬間是否會產(chǎn)生電火花，從而導(dǎo)致介質(zhì)氧化降解，從而縮短SED面板的壽命呢？這是最讓人放心不下的地方。

    為了延長電子源壽命，佳能的工程師們在SED在介質(zhì)材料的選擇上可謂挖空心思，甚至將白金（鉑，Pt）都給用上了。讓我們看看圖3，這是SED面板單一像素的剖面圖。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(wěn)定的導(dǎo)電材料，氧化鈀常被用作厚膜電阻中的導(dǎo)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(chǎn)生裂隙，形成放電間隙。

    特殊的制作工藝，加上性能穩(wěn)定的材料，保證了常溫下SED面板的工作穩(wěn)定性（間隙壽命大約為60,000小時）。

比液晶、等離子優(yōu)勢更明顯

    在顯示器、電視機(jī)市場上，這些年來CRT技術(shù)雖然十分成熟，但因體積和功耗方面的問題，市場表現(xiàn)已顯出疲態(tài)，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(shù)也并非完美的顯示技術(shù)，特別在顯示質(zhì)量、功耗和價格方面都還遠(yuǎn)沒有達(dá)到令人滿意的地步。SED的出現(xiàn)，其卓越的表現(xiàn)無疑讓人們產(chǎn)生了這種新型顯示產(chǎn)品的期待。日本靜岡大學(xué)納米視覺研究中心先進(jìn)納米機(jī)械實驗室主任中本正幸教授指出，SED將在未來自發(fā)光型顯示器以及納米技術(shù)時代，具有廣泛的產(chǎn)品應(yīng)用空間。他認(rèn)為，SED將是全彩高畫質(zhì)電視產(chǎn)品的極佳選擇。與傳統(tǒng)的平板顯示技術(shù)相比，SED在性能和成本方面具有優(yōu)勢。

    從顯示質(zhì)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(dá)400cd/m2，但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由電子撞擊熒光粉發(fā)光，屬于自發(fā)光器件，不存在液晶顯示的可視角不夠和響應(yīng)時間過長的問題。SED發(fā)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(yù)放電問題，黑亮度只有0.04cd/m2，暗處對比度高達(dá)10000:1，黑色表現(xiàn)力極強(qiáng)。

    在功耗方面，SED的發(fā)光效率可達(dá)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(jié)構(gòu)基本上是平面結(jié)構(gòu)，不同于液晶和等離子的立體化結(jié)構(gòu)，因此可以采用先進(jìn)的印刷工藝進(jìn)行批量制造，從而提高生產(chǎn)效率并降低成本。來自TRI（拓璞產(chǎn)研）的研究報告指出，40英寸SED面板的成本可以控制在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(fā)費(fèi)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(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，SED的成本優(yōu)勢會愈發(fā)顯著。

SED顯示技術(shù)為何遲遲不上市？

SED顯示技術(shù)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(fā)明者，佳能公司早在1986年就開始SED相關(guān)技術(shù)的研發(fā)，但當(dāng)時缺乏CRT技術(shù)、半導(dǎo)體芯片和其他電路技術(shù)的支持，SED一直都沒有走出實驗室。

    1999年，東芝公司與佳能就SED顯示技術(shù)簽署了合作協(xié)議，雙方共同將該技術(shù)推向?qū)嵱没�。佳能�?jīng)歷過噴墨打印機(jī)的漫長而艱辛的獨(dú)立研發(fā)，在微細(xì)加工技術(shù)上積累了雄厚的實力，而東芝在搞了電視技術(shù)上有很強(qiáng)的研發(fā)實力，兩家合作開發(fā)SED顯示技術(shù)，可謂珠聯(lián)璧合，對推進(jìn)SED的產(chǎn)業(yè)化極為有利。又經(jīng)過幾年的聯(lián)合攻關(guān)，SED終于到了成熟收獲的階段。2004年9月14日，東芝與佳能聯(lián)合宣布將成立集研發(fā)、生產(chǎn)和銷售SED面板及電視設(shè)備、顯示設(shè)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(qiáng)大的研發(fā)力量，SED產(chǎn)品眼看就要噴薄而出了�？墒蔷驮谶@個節(jié)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(quán)方面產(chǎn)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公司的授權(quán)范圍擴(kuò)大到了東芝等其他日本廠商，違反了授權(quán)協(xié)議，Nano-Proprietary公司有權(quán)終止與佳能的授權(quán)協(xié)議�！奔涯茉谳�?shù)艄偎局�后，只好讓東芝退出SED有限公司的股份。在發(fā)生了這樣的變故之后，原定于2007年第四季度SED產(chǎn)品上市的計劃泡了湯。

    業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，SED發(fā)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(tuán)想方設(shè)法阻止下一代顯示技術(shù)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(shù)并將其封存，因為SED電視一旦投產(chǎn)，對液晶和等離子制造商來說無疑是致命打擊。假如說SED的某些關(guān)鍵技術(shù)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(jīng)開發(fā)出一種非碳制造工藝以避免采用Nano-Proprietary公司的專利技術(shù)。即便在關(guān)鍵技術(shù)上取得了突破性進(jìn)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(shù)吧。

    面對來自O(shè)LED、EL等新型顯示技術(shù)的挑戰(zhàn)，SED的命運(yùn)會怎樣？佳能會采取哪些步驟突出重圍？讓我們拭目以待。