盡管TFT LCD顯示屏具有薄而輕、省電、壽命長(zhǎng)、亮度高等優(yōu)點(diǎn)，目前也正逐漸取代CRT成為PC顯示器的霸主，且正以其多樣化的優(yōu)點(diǎn)滿足人們的各種需求大舉侵入平板電視市場(chǎng)；但其存在視角窄、黑水平深度不夠問(wèn)題，因此對(duì)比度不足。由于它是靠TFT LCD分子的排列與偏振過(guò)濾器來(lái)調(diào)節(jié)背光的，所以橫看時(shí)會(huì)出現(xiàn)兩側(cè)顏色變淡的視角問(wèn)題。另一個(gè)缺點(diǎn)是無(wú)法顯示純正的黑色，因?yàn)樵陲@示黑色圖像時(shí)，TFT LCD顯示屏無(wú)法將背照光完全遮斷，仔細(xì)觀察會(huì)發(fā)現(xiàn)黑色部分有少許的白色。

PDP顯示屏的最大特點(diǎn)是其屏幕大。PDP電視巨頭——松下電機(jī)的下個(gè)目標(biāo)是推出100吋的產(chǎn)品。而PDP顯示屏的致命弱點(diǎn)則是由于沒(méi)有偏振過(guò)濾器，外部光線在反射到屏幕上時(shí)會(huì)造成圖像模糊的現(xiàn)象。此外，PDP顯示屏在發(fā)光效率、能耗、壽命等方面需要改進(jìn)和提高。PDP顯示屏具有比LCD更寬的視角；但是，PDP電視與尺寸相當(dāng)?shù)?CRT電視一樣，耗電量很大；且不能長(zhǎng)時(shí)間顯示靜止圖像，否則會(huì)發(fā)生燒蝕。目前看來(lái)，PDP電視的發(fā)展是良好的，但是業(yè)界形成一個(gè)共識(shí)：10年后，會(huì)從低端的LCD和高端的DLP(數(shù)字光處理)形成雙向壓力，PDP體將成為無(wú)足輕重的技術(shù)。

正是由于PDP電視和TFT LCD電視存在缺陷，不少公司早已著手新型平板顯示的研發(fā)，以使電視機(jī)能達(dá)到更為理想的狀態(tài)。這些新興顯示技術(shù)包括LED、OLED、LCOS、FED、SED、VFD等。其中，SED（Surface-conduction Electron-emitter Display）顯示技術(shù)在沉默多年后頻頻亮相，使世人對(duì)其刮目相看。

FED顯示原理與SED

FED (Field Emission Display)稱為場(chǎng)發(fā)射顯示技術(shù)。而場(chǎng)發(fā)射技術(shù)相關(guān)研究的歷史已有一百多年。人們于1897年便發(fā)現(xiàn)金屬或半導(dǎo)體在高電場(chǎng)下有電子射出現(xiàn)象。場(chǎng)發(fā)射電極理論最早于1928年提出。繼而以半導(dǎo)體制作技術(shù)制造出場(chǎng)發(fā)射電極組件，以場(chǎng)發(fā)射電極為顯示器的技術(shù)于1968年提出后，吸引了后續(xù)研究者投入研發(fā)。而場(chǎng)發(fā)射電極是于1991年由法國(guó)LETI公司展出一款以場(chǎng)發(fā)射電極技術(shù)制成的顯示器成品后，才受到高度注意，并吸引了像Candescent、Pixtech、Micron、Ricoh、Motorola、Samsung、Philips等公司的投入，也使得FED加入眾多平板顯示器技術(shù)的行列。而第一個(gè)全彩FED試制品由Motorola公司于1997年推出。

FED的發(fā)光原理近似CRT，并且都是在真空環(huán)境中發(fā)射電子。FED的發(fā)光方式，是作為陰極的后面板放電，發(fā)射電子到前面板的螢光層上，激發(fā)磷光體發(fā)光。CRT的熱陰極產(chǎn)生電子，由電壓加速聚成電子束，并利用電磁場(chǎng)控制電子射出方向的偏轉(zhuǎn)，將電子束在磷光屏幕上進(jìn)行掃瞄以使之發(fā)光。由于要預(yù)留電子束的掃瞄空間，因此CRT體積較大，又因?yàn)橐蝺?nèi)部真空狀態(tài)，需要使用厚玻璃，因此增加了重量。

FED則是利用與象素?cái)?shù)量相當(dāng)?shù)陌l(fā)射電極將電子發(fā)射到屏幕上。發(fā)射電極是按規(guī)律排列的，電子直接射出而無(wú)需偏轉(zhuǎn)，大大減小內(nèi)部空間。同時(shí)FED使用襯墊粉(Spacer)支撐前、后面板，在維持內(nèi)部真空的同時(shí)也縮減了玻璃基板的厚度，使重量也隨之減輕。

SED屬于FED的一種。此外，目前正進(jìn)行研發(fā)中的FED技術(shù)尚有薄膜(Spindt)型、彈道電子表面發(fā)射(Ballistic Electron Surface emitting display, BSD)型及碳納米管(Carbon Nano Tube, CNT)型等多種。

1) Spindt型是FED最早的構(gòu)造設(shè)計(jì)方式，作為FED發(fā)射體主流有30多年的歷史。它采用圓錐形發(fā)射電極，其材料通常為鉬(Mo)，直徑為1um。Futaba公司投入Spindt型FED的研究，預(yù)計(jì)2006年可以進(jìn)入量產(chǎn)階段，但主要是生產(chǎn)11吋或更小尺寸的面板，應(yīng)用在汽車或工業(yè)設(shè)備。

2) CNT型FED具有低導(dǎo)通電場(chǎng)、高發(fā)射電流密度以及高穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，適合作為電子供應(yīng)源。碳奈米管有單壁奈米管(SWNT) 和多壁奈米管(MWNT) 兩種。SWNT的電子射出效果較佳，但是穩(wěn)定性較差；MWNT則相反。

3) BSD型FED是由松下電工與東京農(nóng)工大學(xué)共同開(kāi)發(fā)的技術(shù)。其陰極的多孔性多晶硅層PPS (Porous poly-Si)中有微結(jié)晶粒，表面有一薄氧化層。當(dāng)在陰極與陽(yáng)極間加電壓時(shí)，陰極電子注入PPS層并進(jìn)入多晶硅的微結(jié)晶之間，電子加速運(yùn)動(dòng)得到高能量而放出。由于外加電壓集中在微結(jié)晶的氧化層表面，在這薄層表面形成強(qiáng)電場(chǎng)，電子得以加速射出，此現(xiàn)象即為“彈道電子傳導(dǎo)”。由于高能量電子是從陰極垂直方向飛出，不需要作偏向調(diào)整，因此有很好的電子束方向性，同時(shí)結(jié)構(gòu)也簡(jiǎn)單。但是BSD型FED對(duì)離子轟炸較為敏感。BSD FED被松下視為下一代顯示器的重心。但其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程較SED為慢，目前松下電工已成功在PDP電視玻璃基板上開(kāi)發(fā)出高畫質(zhì)的BSD顯示器，下一階段將是應(yīng)用于開(kāi)發(fā)大尺寸自發(fā)光顯示器。

僅與CNT FED比較，SED就具有低驅(qū)動(dòng)電壓、無(wú)需集束電極、均勻亮度高等優(yōu)點(diǎn)。尤其是無(wú)需集束電極有效地降低了制作成本。多一個(gè)電極意味著需增加兩次光罩與一層絕緣層和金屬層的制作，從而增加20%左右的制作成本。隨著LCD與PDP技術(shù)與市場(chǎng)起飛，F(xiàn)ED幾乎消失在FPD的討論話題中。而由佳能與東芝合資的“SED株式會(huì)社”在近兩年推出的36吋SED樣機(jī)，重新炒熱FED話題。

SED同時(shí)又被稱為SCE，其技術(shù)來(lái)源于表面?zhèn)鲗?dǎo)發(fā)射電子的理論機(jī)制(Surface Conduction Emission)。1965年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)在不連續(xù)金屬薄膜施以偏壓會(huì)產(chǎn)生電子發(fā)射的現(xiàn)象。佳能則從1986年起開(kāi)始研究其結(jié)構(gòu)，隨后與東芝共同開(kāi)發(fā)SED技術(shù)。1996年成功試產(chǎn)小尺寸SED面板，證實(shí)以SED技術(shù)制作FPD顯示器的可能性。

SED利用高速的電子撞擊熒光粉發(fā)光，和其它FED一樣有與象素?cái)?shù)量相當(dāng)?shù)陌l(fā)射陰極，由于沒(méi)有CRT所必需的偏轉(zhuǎn)線圈，所以非常適合用來(lái)制作平板電視機(jī)。并且由于SED比其它FED組件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低(噴墨印刷與絲網(wǎng)印刷技術(shù)的利用)，適合制作大尺寸面板。

SED電子射出的關(guān)鍵在于含有超微細(xì)PdO(氧化鈀)粒子的薄膜中極微細(xì)的裂隙。當(dāng)電子源射出的電子傳導(dǎo)到另一電極表面時(shí)，會(huì)有部分電子被彈性散射到兩玻璃基板之間；這時(shí)前玻璃基板上所加的陽(yáng)極高壓將使電子加速而產(chǎn)生穿隧效應(yīng)(Tunneling Effect)。電子這時(shí)由裂隙射出，并藉加速電壓撞向陽(yáng)極的磷光體使之發(fā)光。

SED面板的制作

SED面板在構(gòu)造上就是將功能類似CRT電子槍的電子發(fā)射源按象素量排列在玻璃基板之上，另一片玻璃基板則涂上RGB三色螢光體，再將兩片玻璃基板貼合，并把基板間的微薄空間抽成真空并將四周加以密封。其面板的制作與其它FED類的面板制作方式基本雷同，都是由上下兩塊面板構(gòu)成，因此可把制作分成三部分：前面板制作、后面板制作及真空封合。

前面板制作第一步是形成Black Matrix遮光層；第二步是形成濾光膜；第三步是在基板上涂RGB三色熒光粉，并作為陽(yáng)極；最后是MB成膜。前面板制作技術(shù)較為成熟，只是熒光粉材料仍在不斷改良，以延長(zhǎng)其壽命與增強(qiáng)色彩的鮮艷性。

后面板制作側(cè)重于場(chǎng)發(fā)射組件的建造。一般通過(guò)絲網(wǎng)印刷法(Screen Printing)在后基板上制作對(duì)應(yīng)每個(gè)像素的金屬電極，并用噴墨印刷的方法在金屬電極間制作PdO薄膜電子發(fā)射陰極。

SED發(fā)射陰極的制作重點(diǎn)在PdO薄膜中裂縫的生成。首先利用噴墨印刷法（Ink-Jet）形成PdO膜，再制作納米裂縫。納米裂縫制作的第一步是在PdO膜上加約10V的脈沖電壓，沿著環(huán)狀薄膜的直徑會(huì)形成亞微米裂縫，施加電壓直到薄膜裂成兩部分；第二步是施加微量惰性氣體于真空中以防止象素受損，再加以約22V脈沖電壓，加強(qiáng)穿遂電流直到納米裂縫形成。裂縫的最終寬度約為4～6nm，可通過(guò)控制源極氣體加以調(diào)整大小。

在金屬電極間加上10幾伏的電壓，極間將形成超高電場(chǎng)，PdO膜中的電子會(huì)被牽引出來(lái)，形成電子發(fā)射。由于金屬電極是沿著同一塊玻璃基板排列，所以剛發(fā)射出來(lái)的電子是在玻璃基板表面?zhèn)鲗?dǎo)的。這是被命名為表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射顯示器的原因，也是SED與其它的FED的區(qū)別所在。

SED的構(gòu)造看來(lái)簡(jiǎn)單，但漫長(zhǎng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中卻遭遇不少困難。一般CRT的電壓雖是3萬(wàn)伏特，但電子槍到螢光體的距離卻有30～50公分，而SED的電子發(fā)射素子到螢光體之間的距離僅2mm，控制其間的高壓就相當(dāng)困難。

此外，這2mm的空間必須抽成真空，這正是SED生產(chǎn)上的難關(guān)。由2005年中佳能收購(gòu)NEC旗下真空設(shè)備廠商ANELVA，以強(qiáng)化佳能的真空設(shè)備制造技術(shù)，可見(jiàn)高真空度對(duì)于SED相當(dāng)重要。此外，要支撐兩片玻璃基板以維持一定間隔必須使用襯墊粉(Spacer)，但令人驚異的是，55吋SED也只有在橫向位置使用數(shù)個(gè)襯墊粉，更增加制造上的困難度。

而在真空封合制作，佳能采取的方式則是買下Candescent所有的專利，為SED的發(fā)展掃除了技術(shù)和專利的雙重障礙。Candescent公司之前是由索尼所投資的子公司，主要是生產(chǎn)薄膜式FED產(chǎn)品，但是因LCD面板發(fā)展快速，而于2004年宣布破產(chǎn)，隨后進(jìn)行清算。其相關(guān)專利于2004年8月進(jìn)行標(biāo)售，佳能則以1,134萬(wàn)美金買下所有專利權(quán)。直到佳能于2004年10月份展出成熟的SED電視試制品，業(yè)界才明了佳能此舉的緣由。

SED成本低廉

SED是將PDP及TFT LCD零組件結(jié)構(gòu)中，集各自低成本長(zhǎng)處于一身，并集自發(fā)光、視角大、黑色表現(xiàn)強(qiáng)、響應(yīng)快、亮度高與低耗電等優(yōu)點(diǎn)于一身的FPD顯示技術(shù)。

就目前大尺寸FPD兩大主流PDP和TFT LCD電視而言，它們的材料及成本分布各有高低。若單純將FPD顯示模塊成本區(qū)分為面板及驅(qū)動(dòng)回路部分，TFT LCD面板成本約占顯示模塊整體模塊材料成本比例的7成。特別是LCD電視超過(guò)30吋以上之后，背光模塊成本愈顯昂貴。尺寸愈大則需要愈多的冷陰極燈管(Cold Cathode Fluorescent Lamp, CCFL)，增加了背光模塊的價(jià)格，同時(shí)增加了耗電量。可見(jiàn)，TFT LCD尺寸愈大，材料成本及耗電量愈高。

PDP方面，驅(qū)動(dòng)回路方面的材料成本則占整體模塊成本7成，與TFT LCD恰好相反。因?yàn)镻DP須以高壓驅(qū)動(dòng)，所以需要使用價(jià)格昂貴的高壓驅(qū)動(dòng)IC及大容量電容，這也是PDP降低價(jià)格與耗電量的最大障礙。而SED則同時(shí)具備PDP和TFT LCD在成本方面的各自優(yōu)點(diǎn)。東芝和佳能稱SED制造成本只有PDP和LCD的二分之一到三分之一。SED器件基本上是平面結(jié)構(gòu)，可完全采用印刷工藝生產(chǎn)，使材料成本大大降低，與PDP相當(dāng)。而在驅(qū)動(dòng)回路方面，SED使用約10V的驅(qū)動(dòng)電壓，因此驅(qū)動(dòng)IC及電容要求與TFT LCD接近，其驅(qū)動(dòng)回路成本比例估計(jì)與TFT LCD接近。

SED性能突出

由于CRT是目前最成熟的顯示技術(shù)，因此CRT電視的亮度、對(duì)比及反應(yīng)速度都是FPD技術(shù)發(fā)展的目標(biāo)，也是須超越的對(duì)手。目前在CES 2006、CEATEC JAPAN2005中展出的36吋SED分辨率是WXGA級(jí)，對(duì)比度則高達(dá)100,000：1，亮度為430cd/m2，響應(yīng)速度為1ms以下，視角上下左右各160度，耗電量則為130W。

SED顯示器最主要的特點(diǎn)就是對(duì)比度高，這是由它的發(fā)光原理決定的。由于發(fā)光原理和CRT相同，所以SED顯示器具有CRT高對(duì)比度的特點(diǎn)，這是TFT LCD和PDP顯示器所無(wú)法比擬的。PDP一般在3,000：1左右、TFT LCD僅在1,000：1左右。SED高達(dá)100,000：1對(duì)比度，據(jù)稱已達(dá)測(cè)量?jī)x器的極限，而這也是目前CRT等級(jí)的性能表現(xiàn)。佳能與東芝認(rèn)為其實(shí)SED的瞬間亮度表現(xiàn)優(yōu)于CRT，對(duì)比表現(xiàn)也應(yīng)優(yōu)于CRT。由于SED的對(duì)比表現(xiàn)極佳，因此灰階也達(dá)到10位，相較TFT LCD目前使用的8位色階占有優(yōu)勢(shì)。

傳統(tǒng)的CRT的構(gòu)造的缺陷使CRT圖像輪廓對(duì)焦不準(zhǔn)而產(chǎn)生失真。而SED顯示屏的每個(gè)象素都有光線照明，使得圖像邊角處的猶如中間處般清晰。

TFT LCD的一大問(wèn)題即為黑色顯示水平不夠深，因?yàn)長(zhǎng)CD是非自發(fā)光技術(shù)，需靠微薄的TFT LCD發(fā)光，而TFT LCD不可能將背光模塊的光線完全擋住。因此在全黑表現(xiàn)上，一直有漏光問(wèn)題。因?yàn)镾ED的發(fā)光完全可控，不存在TFT LCD顯示的背光泄漏或PDP顯示的預(yù)放電問(wèn)題，所以黑色表現(xiàn)力大大提高。

SED的高效構(gòu)造只為需要發(fā)光的部分提供照明，因此節(jié)省了耗電。這種低耗電特性不單對(duì)于暗黑圖像而言，同時(shí)適于明亮的圖像。SED發(fā)光效率可達(dá)5lm/W，使其耗電量只有同規(guī)格的PDP和TFT LCD顯示器的一半。而42吋SED顯示器的能耗比36吋CRT電視還要低。

SED顯示技術(shù)由電子撞擊熒光粉發(fā)光，屬于自發(fā)光器件，不存在TFT LCD顯示的可視角不夠和響應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題。其響應(yīng)時(shí)間在1ms以下，幾乎看不到拖尾與輪廓模糊等現(xiàn)象；觀看SED電視免受視角局限，無(wú)論是在上下左右的位置都可以看到清晰的圖像。同時(shí)，由于SED屬于自發(fā)光器件，無(wú)需CRT的偏離電子束的磁軛和LCD中的背光模組，使顯示器的厚度大為減小，只有幾公分。此外，SED顯示器只需增加電子發(fā)射極的數(shù)量就可以輕松實(shí)現(xiàn)大尺寸屏幕。

SED技術(shù)挑戰(zhàn)：商品化
 
就佳能與東芝發(fā)展SED的時(shí)間表來(lái)觀察，SED于2007年開(kāi)始大量生產(chǎn)時(shí)，TFT LCD及PDP應(yīng)已站穩(wěn)在FPD市場(chǎng)中地位，SED要拓展FPD市場(chǎng)，難度相當(dāng)大。TFT LCD及PDP能成為現(xiàn)今FPD的兩大主流，眾多廠商的投入是其壯大重要因素之一�，F(xiàn)在只有佳能及東芝兩家投入SED，在發(fā)展初期始終顯得勢(shì)單力薄。另外，生產(chǎn)初期因規(guī)模不大，亦難以繼續(xù)降低SED零組件成本及生產(chǎn)設(shè)備價(jià)格方面。預(yù)計(jì)佳能與東芝會(huì)通過(guò)技術(shù)授權(quán)方式，拉攏其它廠商加入SED生產(chǎn)行列，一面可擴(kuò)大SED陣營(yíng)，另一面亦可加速SED市場(chǎng)發(fā)展�，F(xiàn)在由于LCD市場(chǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，消費(fèi)者也逐漸適應(yīng)LCD的畫質(zhì)表現(xiàn)。一般來(lái)說(shuō)LCD的亮度及NTSC值表現(xiàn)較高，與傳統(tǒng)的CRT電視相比，畫面表現(xiàn)更為明亮，顏色更鮮艷。佳能與東芝則認(rèn)為L(zhǎng)CD的畫質(zhì)參雜太多人為的要素，具備CRT電視技術(shù)特性的SED電視才能完美重現(xiàn)自然的影像。

SED同樣具有FED發(fā)展中的一些問(wèn)題。我們知道SED只是FED的一種，唯一區(qū)別就是起牽引電子作用的柵極不是與電子發(fā)射陰極平行排列在下玻璃基板上，而是制作在電子發(fā)射陰極和陽(yáng)極(上玻璃基板)之間，因此僅僅是電極制作工藝的區(qū)別。FED的發(fā)展除了受到陰極和柵極制造工藝的困擾之外，還有面板內(nèi)部的支撐問(wèn)題與真空保持、膠合等問(wèn)題。從FED的命運(yùn)來(lái)看，這些問(wèn)題同樣也是SED需要解決的。

雖然SED的制造成本要低于LCD和PDP，但是總成本里面還應(yīng)該加入研發(fā)成本。新技術(shù)的發(fā)展并非一蹴而就，從佳能1986年開(kāi)始研究陰極發(fā)射算起已連續(xù)投入了20年；而為能與現(xiàn)時(shí)TFT LCD、PDP等FPD技術(shù)的量產(chǎn)規(guī)模相提并論，佳能與東芝的合作也耗費(fèi)了5年以上，這應(yīng)該是一筆不小的投入。按照佳能和東芝的計(jì)劃，SED真正量產(chǎn)要到2007年，到那時(shí)候LCD和PDP廠家可能已經(jīng)賺回了研發(fā)費(fèi)用，甚至連生產(chǎn)線的折舊費(fèi)都已經(jīng)回來(lái)了。所以SED在上市伊始在價(jià)格上可能并不占優(yōu)勢(shì)。而且TFT LCD在中小尺寸市場(chǎng)、PDP在大尺寸市場(chǎng)上正在逐步穩(wěn)固各自的地位。同時(shí)TFT LCD與PDP的價(jià)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。

雖然SED擁有較為突出的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，但由于這種技術(shù)目前還沒(méi)有商品化，相比松下于2006年就可以月產(chǎn)40萬(wàn)臺(tái)的PDP，短期內(nèi)SED電視還不能夠?qū)PD市場(chǎng)造成很大的沖擊。在技術(shù)尚未成熟、成本依舊高昂的同時(shí)，包括TCL、創(chuàng)維、長(zhǎng)虹在內(nèi)的彩電巨頭仍持觀望態(tài)度，等待技術(shù)成熟時(shí)再考慮切入SED電視。