LED顯示屏的原理和應用

發光二極管（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，進入對方的區域的部分少數載流子與多數載流子復合而發光。形成PN結的材料性質（禁帶寬度）決定了發出光的波長，對于可見光來說，即決定了光的顏色。
　　LED的主要特點有：體積小、耗電量低、使用壽命長、高亮度低熱量、環保耐用等特點。在適當的電流和電壓下工作，LED的使用壽命可長達10萬小時。
　　LED的分類和應用
　　根據所發出的光的類型，LED可分為可見光LED和不可見光LED兩種。
　　可見光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、鐵路和機場信號燈，電子設備功能指示；
　　3、光色照明：室外景觀照明和室內裝飾照明；
　　4、專用普通照明：便攜式照明（手電筒、頭燈）、低照度照明（廊燈、門牌燈、庭用燈）、閱讀照明（飛機、火車、汽車的閱讀燈）、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、汽車用燈：包括車內照明和車外照明，車內包括儀表板、電裝產品指示燈（開關、音響等）、開關背光源、閱讀燈以及外部剎車燈、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LED燈等。
　　LED產業鏈
　　LED產業鏈從上游到下游行業的進入門檻逐步降低。上游為單晶片及其外延，中游為LED芯片加工，下游為封裝測試以及應用。其中，上游和中游技術含量較高，資本投入密度大，為國際競爭最激烈、經營風險最大領域。在LED產業鏈中，LED外延片與芯片約占行業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多層不同厚度的單晶薄膜，如AlGaAs、AlGaInP、GaInN等，用以實現不同顏色或波長的LED。常見的外延方法有液相外延法（LPE）、氣相外延法（VPE）以及金屬有機化學汽相沉積（MOCVD）等，其中VPE和LPE技術都已相當成熟，可用來生長一般亮度LED。而生長高亮度LED必須采用MOCVD方法。目前全球MOVCD的主要制造廠家為德國的AIXTRON公司和美國VEECO公司，前者約占60%~70%的國際市場份額，后者占據30%~40%。日本廠家生產的設備基本限于日本國內銷售。
　　中游主要是芯片設計和加工。中游廠商根據LED的性能需求進行器件結構和工藝設計，通過外延片擴散、然后金屬鍍膜，再進行光刻、熱處理、形成金屬電極，接著將基板磨薄拋光后進行切割。
　　下游包括LED芯片的封裝測試和應用。LED封裝是指將外引線連接到LED芯片的電極上，形成LED器件，封裝起著保護LED芯片和提高光取出效率的作用。LED封裝技術是從半導體分立器件的封裝技術基礎上發展而來。目前LED產品的封裝類型主要有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。