LED顯示屏的原理和應用

　　LED顯示屏基本原理 

　　發(fā)光二極管（LED）是由三五族化合物半導體為材料制成的光電元件，其核心是PN結。正向電壓下，電子由N區注入P區，空穴由P區注入N區，進(jìn)入對方的區域的部分少數載流子與多數載流子復合而發(fā)光。形成PN結的材料性質(zhì)（禁帶寬度）決定了發(fā)出光的波長(cháng)，對于可見(jiàn)光來(lái)說(shuō)，即決定了光的顏色。

　　LED的主要特點(diǎn)有：體積小、耗電量低、使用壽命長(cháng)、高亮度低熱量、環(huán)保耐用等特點(diǎn)。在適當的電流和電壓下工作，LED的使用壽命可長(cháng)達10萬(wàn)小時(shí)。

　　LED的分類(lèi)和應用

　　根據所發(fā)出的光的類(lèi)型，LED可分為可見(jiàn)光LED和不可見(jiàn)光LED兩種。

　　可見(jiàn)光LED包括紅、橙、黃、綠、藍、紫光LED。其中紅光LED材料以GaP（二元系）、AlGaAs（三元系）和AlGaInP（四元系）為主；藍/白光LED材料以GaN為主。

　　LED的應用非常廣泛，主要包括：

　　1、LED顯示屏：室內外廣告牌、體育計分牌、信息顯示屏等；

　　2、信號指示燈：全國各大、中城市的市內交通信號燈、高速公路、鐵路和機場(chǎng)信號燈，電子設備功能指示；

　　3、光色照明：室外景觀(guān)照明和室內裝飾照明；

　　4、專(zhuān)用普通照明：便攜式照明(手電筒、頭燈)、低照度照明(廊燈、門(mén)牌燈、庭用燈)、閱讀照明(飛機、火車(chē)、汽車(chē)的閱讀燈)、顯微鏡燈、照相機閃光燈、臺燈、路燈；

　　5、安全照明：礦燈、防爆燈、應急燈、安全指標燈；

　　6、背光源：液晶顯示器、液晶電視背光源。

　　7、汽車(chē)用燈：包括車(chē)內照明和車(chē)外照明，車(chē)內包括儀表板、電裝產(chǎn)品指示燈（開(kāi)關(guān)、音響等）、開(kāi)關(guān)背光源、閱讀燈以及外部剎車(chē)燈、尾燈、側燈及頭燈等。

　　8、其它應用：消費用，如兒童閃光鞋、圣誕樹(shù)LED燈等。

　　LED產(chǎn)業(yè)鏈

　　LED產(chǎn)業(yè)鏈從上游到下游行業(yè)的進(jìn)入門(mén)檻逐步降低。上游為單晶片及其外延，中游為L(cháng)ED芯片加工，下游為封裝測試以及應用。其中，上游和中游技術(shù)含量較高，資本投入密度大，為國際競爭最激烈、經(jīng)營(yíng)風(fēng)險最大領(lǐng)域。在LED產(chǎn)業(yè)鏈中，LED外延片與芯片約占行業(yè)70%利潤，LED封裝約占10~20%，而LED應用大概也占10~20%。

　　單晶片為制造LED的基底，也稱(chēng)作襯底，多采用藍寶石、碳化硅、GaAs、GaP為材料。外延片為在單晶上生長(cháng)多層不同厚度的單晶薄膜，如AlGaAs、AlGaInP、GaInN等，用以實(shí)現不同顏色或波長(cháng)的LED。常見(jiàn)的外延方法有液相外延法（LPE）、氣相外延法（VPE）以及金屬有機化學(xué)汽相沉積（MOCVD）等，其中VPE和LPE技術(shù)都已相當成熟，可用來(lái)生長(cháng)一般亮度LED。而生長(cháng)高亮度LED必須采用MOCVD方法。目前全球MOVCD的主要制造廠(chǎng)家為德國的AIXTRON公司和美國VEECO公司，前者約占60%~70%的國際市場(chǎng)份額，后者占據30%~40%。日本廠(chǎng)家生產(chǎn)的設備基本限于日本國內銷(xiāo)售。

　　中游主要是芯片設計和加工。中游廠(chǎng)商根據LED的性能需求進(jìn)行器件結構和工藝設計，通過(guò)外延片擴散、然后金屬鍍膜，再進(jìn)行光刻、熱處理、形成金屬電極，接著(zhù)將基板磨薄拋光后進(jìn)行切割。

　　下游包括LED芯片的封裝測試和應用。LED封裝是指將外引線(xiàn)連接到LED芯片的電極上，形成LED器件，封裝起著(zhù)保護LED芯片和提高光取出效率的作用。LED封裝技術(shù)是從半導體分立器件的封裝技術(shù)基礎上發(fā)展而來(lái)。目前LED產(chǎn)品的封裝類(lèi)型主要有Lamp型、插入式（ThroughHole）、表面安裝型（SMD）、直接粘接式（DirectBonding）等。其中SMD型LED體積比其它傳統型LED小，因此SMD型主要用于手機屏幕背光源及手機按鍵，受手機需求影響較大。