耕創(chuàng)電子-LED全彩顯示屏前景
發(fā)光二極管(LED)是近幾年來迅速崛起的半導體光電器件,它具有體積小、重量輕、電壓低、電流小、亮度高和發(fā)光響應(yīng)速度快等優(yōu)點,容易與晶體管和集成電路配套使用,可以在許多領(lǐng)域得到應(yīng)用,因而在全球市場上十分走俏。LED技術(shù)在近年來不斷獲得新的突破,應(yīng)用范圍不斷拓寬,已成為新世紀極具發(fā)展?jié)摿Φ碾娮赢a(chǎn)品之一。
藍綠白LED三足鼎立
計算機顯示屏已經(jīng)普遍采用液晶顯示。有源矩陣液晶顯示器是當前已經(jīng)大量生產(chǎn)的產(chǎn)品,可以顯示色彩豐富的電視圖像,但需要較暗的背景,視角較小,尤其是用它制造大尺寸顯示屏的成本較高,因此,發(fā)光二極管將成為一種更佳的平面顯示器件。目前,發(fā)光二極管的年銷售量已超過20億美元,到2003年有望突破50億美元大關(guān),全球LED市場前景廣闊,吸引了諸多廠商參與LED新產(chǎn)品的開發(fā)生產(chǎn),市場競爭日趨激烈。
高亮度的紅光(GaAs和GaAsP)和黃光(InAlGaP)發(fā)光二極管(LED)早已大量生產(chǎn),長期來因缺少高亮度的藍與綠光而難以呈現(xiàn)豐富的色彩,近年來高亮度的藍與綠光發(fā)光二極管技術(shù)大有長進,產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高,給LED市場增光添彩。
廠商們開發(fā)的Ⅲ—V族如鋁、銦、鎵的氮化物AlN、InN、GaN等,其能帶隙寬為1.9—6.2eV,能夠產(chǎn)生綠光、藍光和紫外光,成為制造LED的極佳材料。除了以上幾種氮化物外,對Ⅱ—Ⅵ族材料也進行了研究。主要是用硒化鋅ZnSe制造多層異質(zhì)結(jié)構(gòu)可發(fā)出藍綠光,實際上器件襯底都用GaAs,因其晶格與ZnSe較匹配,也較易購得到3英寸直徑的片子。美國廠商曾開發(fā)出以ZnSe為襯底,ZnTeSe為有源層的發(fā)光二極管,輸出512nm深綠光,而 ZnSe不像GaAs,它對該波長的光是透明的,加上10mA電流時可獲得1.3mW,即外部量子效率達5.3%,因而其亮度比用Ⅲ—Ⅴ族氮化物制造的 LED亮度更高。此外,Ⅲ—Ⅴ族氮化物LED已有較長的壽命試驗記錄,它比GaAs材料更硬、尤其適合于制作耐高溫器件。
在各種制造LED的材料當中,尤其以氮化鎵(GaN)為代表的第三代半導體材料最為引人注目,GaN發(fā)光效率高,抗輻射性能和耐熱性能極佳,強度和硬度高,并且耐酸性強,是一種極具應(yīng)用價值的半導體材料,因此,氮化鎵材料及其合金最適宜于制造短波長發(fā)光器件,發(fā)光波長范圍包括綠、藍、紫等多種波段,普遍用來制造藍光和綠光LED。引人注目的是,在藍光LED技術(shù)的基礎(chǔ)上以藍光激發(fā)YAG熒光材料而制造成功的白光LED漸成新寵,深受廣大用戶歡迎,有望成為照明領(lǐng)域的一支新軍,因此,目前在全球LED市場上,藍、綠、白光LED正在開始形成三足鼎立的態(tài)勢,成為最具發(fā)展?jié)摿Φ腖ED產(chǎn)品。
我國LED蓬勃發(fā)展
我國在LED領(lǐng)域的研究開發(fā)工作成績斐然。目前我國的普綠和高亮度純紅LED已經(jīng)基本實現(xiàn)商品化,但是,高亮度的純藍、純綠LED在我國尚屬空白。目前世界上只有美國Cree公司和日本Nichia公司等少數(shù)幾家廠商能夠生產(chǎn)藍光和綠光LED。我國國家光電子工藝中心正在從事以Ⅲ~Ⅴ族半導體量子阱結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的新一代光電子器件研究開發(fā),承擔國家863計劃項目“藍光LED研制和產(chǎn)業(yè)化技術(shù)”;我國方大集團與科研院所合作,率先在我國將第三代半導體材料(GaN)用來研制LED,將綠光LED、白光LED等科研成果實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。該集團首期將投資8000萬元,形成年產(chǎn)1.2億支藍光LED的生產(chǎn)能力,在 LED市場上重拳出擊。近幾年來我國LED顯示屏的生產(chǎn)已經(jīng)逐步形成行業(yè)規(guī)模,市場規(guī)模每年約為3.5億~4億人民幣。
我國臺灣LED產(chǎn)業(yè)非常發(fā)達,早在90年代初已經(jīng)名列世界第三位。目前臺灣LED產(chǎn)品市場占有率已達28%,超過了美國,位居世界LED市場第二位,產(chǎn)品 80%以上外銷,主要銷往韓國、日本、美國和歐洲等地。目前臺灣LED業(yè)主要是向全彩化、高亮度和大型化的方向發(fā)展。
近年來,LED顯示屏的關(guān)鍵控制技術(shù)隨著超大規(guī)模集成電路(VLSI)的發(fā)展而日趨完善,EPLD、DSP以及FPGA已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用,一些廠商正在研發(fā)專用的LED控制集成電路。LED顯示屏與LCD、PDP等同類平板顯示屏產(chǎn)品比較,由于LED產(chǎn)品具有性能穩(wěn)定、壽命較長、功耗較小以及價格低廉等優(yōu)勢,因此在各種實際應(yīng)用中具有較強的市場競爭力,其市場前景十分廣闊。
藍綠白LED三足鼎立
計算機顯示屏已經(jīng)普遍采用液晶顯示。有源矩陣液晶顯示器是當前已經(jīng)大量生產(chǎn)的產(chǎn)品,可以顯示色彩豐富的電視圖像,但需要較暗的背景,視角較小,尤其是用它制造大尺寸顯示屏的成本較高,因此,發(fā)光二極管將成為一種更佳的平面顯示器件。目前,發(fā)光二極管的年銷售量已超過20億美元,到2003年有望突破50億美元大關(guān),全球LED市場前景廣闊,吸引了諸多廠商參與LED新產(chǎn)品的開發(fā)生產(chǎn),市場競爭日趨激烈。
高亮度的紅光(GaAs和GaAsP)和黃光(InAlGaP)發(fā)光二極管(LED)早已大量生產(chǎn),長期來因缺少高亮度的藍與綠光而難以呈現(xiàn)豐富的色彩,近年來高亮度的藍與綠光發(fā)光二極管技術(shù)大有長進,產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高,給LED市場增光添彩。
廠商們開發(fā)的Ⅲ—V族如鋁、銦、鎵的氮化物AlN、InN、GaN等,其能帶隙寬為1.9—6.2eV,能夠產(chǎn)生綠光、藍光和紫外光,成為制造LED的極佳材料。除了以上幾種氮化物外,對Ⅱ—Ⅵ族材料也進行了研究。主要是用硒化鋅ZnSe制造多層異質(zhì)結(jié)構(gòu)可發(fā)出藍綠光,實際上器件襯底都用GaAs,因其晶格與ZnSe較匹配,也較易購得到3英寸直徑的片子。美國廠商曾開發(fā)出以ZnSe為襯底,ZnTeSe為有源層的發(fā)光二極管,輸出512nm深綠光,而 ZnSe不像GaAs,它對該波長的光是透明的,加上10mA電流時可獲得1.3mW,即外部量子效率達5.3%,因而其亮度比用Ⅲ—Ⅴ族氮化物制造的 LED亮度更高。此外,Ⅲ—Ⅴ族氮化物LED已有較長的壽命試驗記錄,它比GaAs材料更硬、尤其適合于制作耐高溫器件。
在各種制造LED的材料當中,尤其以氮化鎵(GaN)為代表的第三代半導體材料最為引人注目,GaN發(fā)光效率高,抗輻射性能和耐熱性能極佳,強度和硬度高,并且耐酸性強,是一種極具應(yīng)用價值的半導體材料,因此,氮化鎵材料及其合金最適宜于制造短波長發(fā)光器件,發(fā)光波長范圍包括綠、藍、紫等多種波段,普遍用來制造藍光和綠光LED。引人注目的是,在藍光LED技術(shù)的基礎(chǔ)上以藍光激發(fā)YAG熒光材料而制造成功的白光LED漸成新寵,深受廣大用戶歡迎,有望成為照明領(lǐng)域的一支新軍,因此,目前在全球LED市場上,藍、綠、白光LED正在開始形成三足鼎立的態(tài)勢,成為最具發(fā)展?jié)摿Φ腖ED產(chǎn)品。
我國LED蓬勃發(fā)展
我國在LED領(lǐng)域的研究開發(fā)工作成績斐然。目前我國的普綠和高亮度純紅LED已經(jīng)基本實現(xiàn)商品化,但是,高亮度的純藍、純綠LED在我國尚屬空白。目前世界上只有美國Cree公司和日本Nichia公司等少數(shù)幾家廠商能夠生產(chǎn)藍光和綠光LED。我國國家光電子工藝中心正在從事以Ⅲ~Ⅴ族半導體量子阱結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的新一代光電子器件研究開發(fā),承擔國家863計劃項目“藍光LED研制和產(chǎn)業(yè)化技術(shù)”;我國方大集團與科研院所合作,率先在我國將第三代半導體材料(GaN)用來研制LED,將綠光LED、白光LED等科研成果實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。該集團首期將投資8000萬元,形成年產(chǎn)1.2億支藍光LED的生產(chǎn)能力,在 LED市場上重拳出擊。近幾年來我國LED顯示屏的生產(chǎn)已經(jīng)逐步形成行業(yè)規(guī)模,市場規(guī)模每年約為3.5億~4億人民幣。
我國臺灣LED產(chǎn)業(yè)非常發(fā)達,早在90年代初已經(jīng)名列世界第三位。目前臺灣LED產(chǎn)品市場占有率已達28%,超過了美國,位居世界LED市場第二位,產(chǎn)品 80%以上外銷,主要銷往韓國、日本、美國和歐洲等地。目前臺灣LED業(yè)主要是向全彩化、高亮度和大型化的方向發(fā)展。
近年來,LED顯示屏的關(guān)鍵控制技術(shù)隨著超大規(guī)模集成電路(VLSI)的發(fā)展而日趨完善,EPLD、DSP以及FPGA已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用,一些廠商正在研發(fā)專用的LED控制集成電路。LED顯示屏與LCD、PDP等同類平板顯示屏產(chǎn)品比較,由于LED產(chǎn)品具有性能穩(wěn)定、壽命較長、功耗較小以及價格低廉等優(yōu)勢,因此在各種實際應(yīng)用中具有較強的市場競爭力,其市場前景十分廣闊。