Hififorum
SED- Technologie Drucken E-Mail
Die Bildqualität wird mit jeder Displaygeneration immer besser. Spätestens, seitdem LCD- und Plasma-Bildschirme auf den Markt gekommen sind, stimmt dieser Satz nicht mehr. Denn was die Darstellung von Farben, Bewegungen und Kontrasten angeht, sind die klassischen Röhrenmonitore nicht zu Toppen. Canon und Toshiba versuchen nun, das Unmögliche zu erreichen: Die Vorteile aus beiden Display-Welten zu vereinen.

Das ist ihnen auch ziemlich eindrucksvoll gelungen, wie wir erleben durften. Als eine von weltweit sehr wenigen Redaktionen konnten wir einen ersten Blick auf die SED-Bildschirme werfen. Bevor wir auf die Technik und unsere Eindrücke zu sprechen kommen, sollte zunächst die gute alte CRT-Technologie erläutert werden.
Image
Durch die Elektronen angeregt leuchtete die Schicht, ein heller Punkt war auf der Außenseite der Röhre zu erkennen. Da negativ geladene Elektronen von der positiven Seite eines Magneten ablenken lassen, konnte Braun mithilfe der Elektromagneten den Strahl auf eine Achse ablenken. Auf dem Bildschirm, also der Außenseite der Röhre, erschien ein gerader Strahl, wenn die Magneten in schneller Folge an- und wieder ausgeschaltet wurden.

In den folgenden Jahrzehnten entwickelten Physiker aus aller Welt die Braun’sche Röhre weiter, und erfanden damit Schwarz-Weiß- und Farbfernseher. Der Farbfernseher ist mit Streifen unterschiedlich leuchtender Phosphorstreifen überzogen, eine für jede Grundfarbe: rot, grün, blau. Durch geschicktes Bestrahlen dieser Schicht wird ein Farbbild erzeugt, bei mehreren schnell aufeinander folgenden Bildern entsteht die Illusion von Bewegung. Denn das menschliche Auge und Gehirn sind zu träge, um mehr als ca. 24 Einzelbilder pro Sekunde unterscheiden zu können. Durch den Aufbau der Kathodenstrahlröhre besitzt der klassische Röhrenbildschirm eine große Stelltiefe sowie ein hohes Gewicht. Allerdings besitzt er einen großen Farbraum und eine niedrige Reaktionszeit. Schliereneffekte, wie sie LCD- und Plasma-Bildschirme zeigen, kennt ein Röhrenmonitor nicht. Sein größter Vorteil ist jedoch der hohe Kontrast: Schwarz wird dadurch erzeugt, dass einfach kein Phosphorteilchen zum Leuchten angeregt wird. Insbesondere LCD-Panels können kein reines Schwarz darstellen, weil sie eine ständige Hintergrundbeleuchtung benötigen.


Image


SED - Surface-Conduction Electron-Emitter
Display
 
Der ausgeschriebene Name ist sehr lang, das Display dafür umso kürzer. Ein SED-Panel besitzt eine Tiefe von gerade einmal neun Millimetern. Das Überraschende dabei: Im Prinzip funktionieren SED-Displays wie die altbekannten Röhrenbildschirme: Elektronen treffen auf Phosphor, die dadurch aufleuchten. Der einzige Unterschied betrifft die Elektronenkanone. Anstatt einer einzigen sind auf der Hinterseite des Panels so viele Elektronen-Emitter angebracht, wie Bildpunkte vorhanden. Bei der vollen HD-Auflösung von 1.920 x 1.080 x 3 (für die drei Farben) sind das also 6.220.800 Elektronenquellen. Dadurch entfällt das umständliche Ablenken des Elektronenstrahls durch Elektromagnete. Jeder Bildpunkt hat seine eigene Elektronenquelle. Die Idee klingt ebenso simpel wie genial. Das größte Problem ist jedoch die Beschleunigung der Elektronen, sodass sie tatsächlich den Schirm erreichen. Gelöst haben das die japanischen Ingenieure mit einem „Nano-Slit“. Dies ist ein nur wenige Nanometer breiter Spalt, zwischen dem eine Spannung angelegt wird. Ein Nanometer ist ein Millionstel Millimeter oder etwa die Länge von vier Atomen.

Elektronen werden aus dem Elektronen-Emitter herausgelöst und über mehrere Stationen beschleunigt. Im Idealfall treffen diese dann auf dem ihnen zugewiesenen Phosphor-Punkt, der etwa zwei Millimeter entfernt liegt. Reiht man nun Millionen Emitter-Phosphor-Paare nebeneinander, lassen sich theoretisch Bildschirme beliebiger Größer herstellen. 
 

Image

Ergebnis: Nur
Vorteile

Durch diese Technik werden die Vorteile von Flachbildschirmen mit denen von Röhrenmonitoren vereint: flache Bauweise und exzellente Bildqualität. Als Nebeneffekt kommen SED-Panels mit deutlich weniger Strom aus als LCD- oder Plasma-Bildschirme. Währen ein 34 Zoll großer LCD-Schirm etwa 180 W und ein Plasma-Schirm 230 W aus der Steckdose zieht, kommt ein Bildschirm mit SED-Bauweise mit nur 100 W aus.

Die SED-Technologie beerbt auch weitere Vorteile der alten CRTs (Röhrenbildschrime): Blickwinkelunabhängigkeit und extrem kurze Reaktionszeiten. Da jeder Bildpunkt von einem eigenen Elektronen-Emitter angesprochen wird, kennt SED auch keine Geometrieprobleme.



Die Leistungsdaten von Spitzengeräten im Vergleich zu SED:

 

 

SED

LCD

Plasma

Kontrast

100.000:1  8.000:1  10.000:1

Helligkeit

400 cd/m²  800 cd/m²  1.000 cd/m² 
Stromverbrauch
(relativ)
 
1  1,8  2,3 

Die Bildqualität

Die Technik verspricht sehr viel, dementsprechend erwartungsvoll gingen wir in die Präsentation von Toshiba. Aufgebaut war ein 34 Zoll großer Fernseher, bis zur Serienfertigung im nächsten Jahr sollen über 50 Zoll möglich sein. Nach einigen einleitenden Worten begann der Bildschirm zu leuchten, rechts und links davon zum Vergleich ein LCD- und Plasma-TV.

Die SED Inc., ein Gemeinschaftsunternehmen von Canon und Toshiba, hat also geschafft, was der gleichnamigen Partei nie gelungen ist: Ein großes Ganzes geformt. Nur, dass diesmal Erfindungen aus aller Welt, nicht Proletarier aller Länder, die Basis bildeten.
Wir wurden nicht enttäuscht: Weiß ist wirkliches Weiß, Schwarz echtes Schwarz. Die Helligkeitsstufen dazwischen erinnerten stark an das Vermögen heutiger Röhren-TVs, nur mit dem Unterschied einer höheren Auflösung. Auch Farben wurden sehr naturgetreu wiedergegeben, die Ausleuchtung bis in die Ecken war vorbildlich. Und Verzerrungen gab’s auch keine. Bei schnellen Bewegungen waren keine Schlieren, kein Nachleuchten zu entdecken, das Bild war jederzeit scharf. Selbst der Stromverbrauch bewegte sich in den versprochenen Regionen, wie angeschlossene Ampere-Meter bezeugten. Nach einer Viertelstunde war Vorführung vorbei. Auf Nachfrage verriet man uns auch die Preisregion, in der SED-Fernseher schweben werden: In der Herstellung werden die Bildschirme so teuer sein wie LCD-TVs, der Endpreis zunächst jedoch höher liegen.
CRT – Die Braun’sche Röhre Das Prinzip der „Cathode Ray Tube“ ist schon altbekannt: Seit 1897 existieren die Kathodenstrahlröhren, besser bekannt unter dem Namen „Braun’sche Röhre“. Der hessische Physiker Karl Ferdinand Braun entwickelte in diesem Jahr eine trichterförmige Vakuumröhre.

An einem Ende war Wolframdraht aufgewickelt, am anderen eine fluoreszierende Schicht, genauer Phosphor, aufgetragen, oben und unten je ein Elektromagnet befestigt. Kurz vor dem Draht war eine Lochblende angebracht. Erhitzte man nun das Wolfram und erzeugte zwischen Draht und Blende eine Spannung, entstand eine „Elektronenkanone“: Durch die Hitze und Stromspannung wurden Elektronen aus dem Draht ausgelöst und beschleunigt.

Da die Blende nur wenige Elektronen durchließ, verfolgten die ausgetretenen Elektronen einen geradlinigen Weg. Aufgrund des Vakuums konnten sie auch nicht von Luftmolekülen abgelenkt werden, weshalb sie die fluoreszierende Schicht an einer Stelle trafen. 
 


SED – Eine neue Technologie schreibt Geschichte

Die von Toshiba und Canon entwickelte "Surface-Conduction-Electron-Emitter-Display"-Technologie (SED) basiert - wie auch die klassischen Röhrenfernseher (Cathode Ray Tubes: CRT) - auf der gezielten Emission von Elektronen, die eine in die Glasoberfläche des Bildschirms integrierte fluoreszierende Schicht aus Phosphor beim Auftreffen zum Leuchten bringen.

Bildröhren müssen sich jedoch mit einem einzigen gebündelten Elektronenstrahl begnügen, der dann je nach Auftreffpunkt horizontal und vertikal abgelenkt wird und so Zeile für Zeile das Bild aufbaut. SED dagegen verfügt über die gleiche Anzahl von Elektronen-Emittern wie Bildpunkte auf dem Schirm vorhanden sind. Dies macht das Ablenken des Elektronenstrahls überflüssig und ermöglicht so die Produktion von Displaygrößen, die mit klassischen Bildröhren undenkbar waren. Das Herzstück der SED-Technologie besteht aus einem nur wenige Nanometer breiten Spalt (dem so genannten Nano-Slit). Dort werden die Elektronen durch das Anlegen einer bestimmten Stromspannung beschleunigt, durch ein Vakuum geschleudert und treffen auf eine zweite phosphorbeschichtete Glasplatte, den eigentlichen Bildschirm. Das Auftreffen auf diese Leuchtschicht erzeugt einen sichtbaren Bildpunkt.

Vorteile der SED-Technologie

Die innovative SED-Technologie durchbricht die Einschränkungen herkömmlicher Display-Designs und überzeugt durch eine zukunftsweisende Kombination exzellenter Features: Wie bei der Bildröhre werden extrem schnelle Reaktionszeiten von unter einer Millisekunde erreicht. Zudem kommen SED-TV-Geräte ohne separate Hintergrundbeleuchtung aus, für das Leuchten sorgt allein das Auftreffen der Elektronen auf die Phosphorschicht. Dadurch ist die Bildqualität nicht mehr abhängig vom Blickwinkel und das Bild ist gleichmäßig ausgeleuchtet. So gibt es im Wohnzimmer keine Logen- und Parkettplätze mehr – der direkt vor dem Bildschirm platzierte Heimkinofan profitiert ebenso von der brillanten Bildqualität wie die seitlich neben ihm sitzenden. Für eine maximale Farbtreue und damit lebensechte Farben wird beim SED-TV das gleiche Leuchtmittel (Phosphor) eingesetzt wie bei klassischen Röhrenfernsehern. Zusätzlich bietet die neue Technologie ein bisher von Flatpanels unerreichtes Kontrastverhältnis von 8.600:1. Dank der "Multi-Elektronen-Kanone" von SED-Geräten wird jeder Bildpunkt des Panels (Pixel) direkt adressiert, Konvergenz- und Geometriefehler sowie Linearitätsprobleme klassischer Bildröhren gehören somit der Vergangenheit an. Gleichzeitig ermöglicht SED durchschnittlich ein Drittel des Stromverbrauchs eines Plasma-Panels und zwei Drittel eines LCD-Panels bei gleicher Panelgröße. SED bietet damit einem anspruchsvollen und umweltbewussten Publikum alle Vorteile künftigen High-Definition-Home-Entertainments. Die neue Flatpanel-Technologie beschränkt sich jedoch nicht nur auf die Unterhaltungselektronik, sondern kann zum Beispiel auch in Computer-Displays gewinnbringend eingesetzt werden.

SED Inc. visiert Massenproduktion für 2007 in Himeji an

Im Oktober 2004 haben Canon und Toshiba gemeinsam die SED Inc. mit dem Ziel gegründet, den raschen Aufbau der Massenproduktion von SED-TV-Geräten zu realisieren sowie deren zeitnahe Markteinführung zu forcieren. Die erste SED-Panel-Pilot-Produktion ist für August 2005 in Hiratsuka (Japan) angesetzt. SED-Endgeräte werden mit einer geplanten monatlichen Kapazität von 3.000 Stück im Laufe des ersten Halbjahres 2006 in Serie gehen. Voraussichtlich im Januar 2007 nimmt eine weitere Anlage in Himeji (Japan) die Massenproduktion von SED-Panels auf. Bei einer anfänglichen monatlichen Produktionskapazität von 15.000 Stück soll die Toshiba-Fabrik bis zum Ende des Jahres 2007 mit 70.000 Stück ihre volle monatliche Kapazität erreichen. Erst kürzlich hat Toshiba im Einverständnis mit Canon seine Fabrik in Himeji als voraussichtlichen Standort für die Massenproduktion von SED-Panels angekündigt. Das 183.000 Quadratmeter große Produktionsgebiet ist logistisch günstig gelegen. Zudem können die CRT-Spezialisten aus Himeji ihr Know-How in der Produktion von Röhren-Fernsehern für die Fertigung von SED-Panels gewinnbringend einsetzen. Der Investmentplan für den Bau neuer Fertigungsanlagen in Himeji wird von der SED Inc., Toshiba und Canon einvernehmlich ausgearbeitet.

Facts & Figures

  • SED-Technologie revolutioniert Flatpanel-Markt
  • Flache Bauweise
  • Volle HDTV Auflösung von 1.920 x 1.080 Pixeln
  • Hoher Kontrast
  • Bewegungsscharfe Bilder aufgrund der geringen Reaktionszeit
  • Natürliche Farbdarstellung durch Phosphorbeschichtung
  • Keine Hintergrundbeleuchtung notwendig, dadurch blickwinkelunabhängig
  • Korrekte Konvergenz, Geometrie und Linearität durch direkte Adressierung der Pixel
  • Geringer Stromverbrauch
  • In allen physikalisch machbaren Größenklassen produzierbar

Wie funktioniert die SED-Fernseher Technologie?


Das Display funktioniert ähnlich wie eine Kathodenstrahlröhre. Doch statt mit einem einzigen Elektronen-Emitter arbeitet ein FED mit je einem Emitter für jedes Subpixel.


Ein Elektronen-Emitter besitzt eine ebene Struktur und einen Emitterbereich, der aus einer ultradünnen Schicht aus Palladiumoxid (PdO), einer Elektrodenschicht und einem Glassubstrat besteht. Die Palladiumoxid-Schicht weist einen wenige Nanometer breiten Schlitz auf. Setzt man die Elektroden unter Spannung, dann tritt in diesem winzigen Schlitz ein Tunneleffekt auf. Dieser emittiert dann Elektronen, die im elektrischen Feld einer von außen angelegten Hochspannung beschleunigen und auf ein gegenüberliegendes, phosphorbeschichtetes Glassubstrat geschossen werden.
Im Gegensatz zu Bildröhren kommt die FED-Technologie ohne Elektronenstrahl-Ablenkung aus. Dadurch sind große Displays auch für die Wandmontage geeignet. Im Jahr 2006 will Canon mit Toshiba gemeinsam die neue Technologie in Japan und den USA auf den Markt bringen.
Ein großes Manko der herkömmlichen Röhrenmonitore ist deren enormer Platzbedarf. SED-Displays sollen die Vorzüge der Elektronenstrahlröhre beibehalten, aber gleichzeitig so flach wie LCD- oder Plasmadisplays sein. Um dies zu erreichen darf der Bildschirm nicht mehr durch eine zentrale Elektronenquelle zum Leuchten angeregt werden. Bei SED-Displays sollen Millionen winziger Kohlenstoff-Nanoröhrchen durch Anlegen einer Spannung Elektronen emittieren, die eine Phosphorschicht zum Leuchten bringen und so ein Bild erzeugen.

Herkömmliche Elektronenquellen (CRT)

Bei einem herkömmlichen Röhrenbildschirm (auch CRT-Monitor) werden die Elektronen aus einer zentralen Quelle "abgefeuert" und mittels elektrostatischer Ablenkplatten auf einen Phosphorschirm geschossen.Da man den Elektronenstrahl nicht beliebig stark ablenken kann, muss die Elektronenquelle in einem relativ großen Abstand zum Phosphorschirm platziert sein. Das heißt, dass ein Bildschirm mit zunehmender Bilddiagonale auch zunehmend tiefer und voluminöser wird. Damit ist klar, dass bei einem flachen Röhrenbildschirm jeder Bildpunkt mittels einer eigenen, miniaturisierten Elektronenquelle "befeuert" werden muss.Die Erzeugung des Elektronenstrahls erfolgt in CRT-Monitoren mittels Thermoemission. Ein geeigneter Draht wird auf bis zu 2000° Celsius erhitzt, so dass die im Draht enthaltenen Elektronen ins Vakuum hinauskatapultiert werden, ähnlich wie das bei einer Glühbirne der Fall ist. Wie an den hohen Temperaturen unschwer zu erkennen, wird bei dieser Technik viel Wärme freigesetzt, was eine Miniaturisierung der Elektronenquelle von vorneherein unmöglich macht.

Nanoröhrchen als Lösung

Der sogenannte Feldemissionsprozess beschreibt die Elektronenemission durch das Anlegen eines sehr starken elektrischen Feldes. Dieses ermöglicht den Austritt der Elektronen aus einem Festkörper. Die elektrische Feldstärke, die zur Elektronenemission benötigt wird, liegt bei 25 Millionen Volt pro Zentimeter. Derart hohe Feldstärken können an ebenen, glatten Oberflächen nicht erzeugt werden.Es werden "Spitzen" dazu benötigt, an deren Enden das angelegte elektrische Feld verstärkt wird. Kohlenstoff-Nanoröhrchen kann man sich als winzige, röhrenförmige Moleküle vorstellen. Sie bestehen aus reinem Kohlenstoff und sind einwandig oder mehrwandig in sich verschachtelt. Je nach Struktur sind die Röhrchen halbleitend oder metallisch. Mit nur wenigen Nanometern Durchmesser und einer Länge von einigen Mikrometern (Millionstelmeter) besitzen sie die ideale "spitze" Struktur, die zur Verstärkung des elektrischen Feldes benötigt wird.

 

 

Suchen auf hifi.ch

Newsletter






Spectral Music Box