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LED显示屏技术现状及发展
中心议题:
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LED显示屏技术现状 LED显示屏发展状况
LED显示屏是发光二极管主要应用领域之一,近年来发展迅速。目前,LED显示屏制作技术先进,售价低,国外公司很难在大陆竞争市场。据不完全统计,1998年我国LED显示屏生产厂商有150多家,制造各类显示屏约五万平方米,实现产值14亿元,LED产业取得了举世瞩目的成绩。近年来,在产品结构、制作技术、产品质量、量产水平、市场占有等方面,紧逼日本的态势,在世界LED产业中紧挨美国、日本之后,位居世界第三。五年来,每年平均增长达20%以上,1997年台湾十大光电产品中占第四位,产值18870百万元新币,EpistarCorp已经开发成功用于全彩色灯和显示器的红色、绿色、蓝色芯片,这些芯片光强超过70mcd。一家正在投产的公司,利用MOVPE技术生产InGaAlp超亮度的发光材料和芯片。台湾有七家生产LED芯片的公司,生产各色传统芯片,占世界产量的七成以上。
发光二极管的应用十分普遍,由于工作电压低、耗电省、色彩丰富、价格低,因而受到电气工程师和科研人员的欢迎。早期,传统的产品发光效率低,光强一般几个到几十个mcd,适宜使用在室内场合,在家电、仪器仪表、通讯设备、微机及玩具等方面应用。由于应用技术日趋发展,传统产品出现新的应用商机,正在流行的LED圣诞灯,由于造型新颖,有鸭嘴型圣诞灯、多彩球型灯、珠廉窗灯,而且色彩丰富,不易碎破,低压使用的安全性,近期在香港等东南亚地区销势强劲,受到人们普遍的欢迎,正在威胁和替代现有闪电灯泡的圣诞市场。
一种受到儿童欢迎的闪光鞋,利用走睡时LED闪烁发光,非常醒目,既有单色光、也有双色光。在工业产品方面,发光二极管型AD11指示灯在电源柜上普遍使用,种产品采用多芯片集成组成光源,有红黄绿三种颜色,经电容降压后,可以使用220V、280V电源,江苏一家制造商介绍,该公司年销售达到10M只以上,每年需要(200~300)MLED芯片,市场还有扩张的潜力。由于主动发光指示清晰,寿命长,耗电少等特点,很受用户欢迎,不久可以全部替代电泡型AD11产品。总之,传统发光二极管的市场不仅会随着原有应用面产品的成长而提升,而且新的应用面1
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开拓了市场商机。
先进的发光管
随着新材料及半导体工业技术的发展,自1994年起以新型可见光材料InGaAlP和InGaN为主流,实现了高亮度、多色化,加之封装技术的改进,显示信息大型化,出现了LED产品新的应用领域,带来了更多的市场商机。这些产品使得LED应用由室内使用提升到户外使用,能在阳光强烈的场合下清晰显示,发光效率极高,光强超过1000mcd,同时满足了全彩色显示和便携产品低功耗要求。这些先进的发光管包括以下各种类型。
(1)蓝色、绿色发光二极管
蓝色LED材料有碳化硅(Suc)、氮化镓(GaN)及铟氮镓(InGaN)三元材料等。采用InGaN/AlGaN结构制成的蓝色发光灯峰值波长470nm,法向光强达到2000mcd;绿色发光灯峰值波长520nm,法向光强可达5000mcd。其中,还有峰值波长500nm的蓝绿色(交通绿)发光灯,在蓝色发光的基础上,包封时在其芯片上添加几mg的萤光物质转换成白色,白光二极管是微型白炽灯的最佳替代品,价格虽比电泡贵,但不易破碎,更加省电,工作时几乎不发热,可以连续照明10多年,这些产品在日本、德国、美国及台湾等著名的光电子公司生产并推向市场。
(2)新颖的四次元发光二极管
八十年代后期开发上市的GaAlAs材料,制成红色发光管,首先实现超高亮度的要求,发光强度超过1000mcd,但是光衰较大,因此应用范围受到限制。九十年代开发成功的InGaAlP四次元材料,制成产品可以获得红、橙、黄、琥珀四种颜色,发光效率极高,并且高温性能很好,是户外使用的理想产品。
(3)新品种LED及功率发光二极管
工作电流为70mA,发出极强的光束,视角较大,一般为(40~70)度,用于汽车标志灯;贴片式(SMD)LED在小电流下工作;一般为(1~2)mA,有足够亮度,可节省便携式产品的耗电量;恒压发光二极管,制作时将电阻封装在内部,使用时不需限流电阻,一般工作在12V以下,使用者十分方便,同样在封装时封进一块集成电路,一般在5V以下工作,当通电时会闪烁发光,可以作为状态显示,使用也很方便。这种集群LED芯片、器件、元件可以制成发光模块,实现特定的功能要求,利用LED多芯片的集群组成多彩色灯具,典型的红、绿、蓝三色可以组成全色灯,2
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在三色中间交合处呈现白色光。
这些新器件的出现,拓展了LED的应用领域。首先是交通讯号显示光源的应用,具有抗震耐冲击,光响应速度快,省电寿命长等特点;其次是汽车工业的应用,汽车使用白炽灯不耐振动撞击,易损坏,使用寿命短,经常需要更换,1987年开始,我国开始在汽车上安装高位刹车灯,由于LED响应速度快,可以及早提醒司机刹车,减少汽车追尾事故,增加安全性,在汽车仪表板及各种照明部分的光源,都可有超高亮度发光灯来担当,在发达国家,使用LED制造的中央后置高位刹车灯已成为汽车的标准件,美国HP公司在1996年推出的LED汽车尾灯模组可以随意组合成各种汽车尾灯;
第三是LED背光源,特别是高效侧部发光的背光源最为引人注目,LED作为LCD背光源应用,具有寿命长,出光效率高,无干扰和性价比高等特点,有电子手表、手机、BP机、电子计算器、刷卡机等广泛应用,随着便携电子产品日趋小型化,LED背光源更具优势,在手机中都选用LED背光源,因此背光源制作技术将向更薄型、低功耗、均匀一致方面发展,LED侧部背光板的厚度可做到0.7mm~3.5mm,出光效率达到50%~70%,并且有绿色、红色、蓝色及各种混合色随客户选用,不久可能出现厚度相同于EL的超薄背光源;
第四是人们最感兴趣的LED照明光源,直接目标是LED光源替代白炽灯和萤光灯,这种趋势已从局部领域和由小到大开始替代,日本通产省号召全国节约能源,正在计划替代白炽灯的发光二极管项目(称为照亮日本的项目),头五年的预算为50亿日元,如果LED替代半数的白炽灯和萤光灯,每年可节约相当于60亿升原油的能源(相当于五个1.35×106kW核电站的发电量),并可减少二氧化碳和其它温室气体的产生,改善人们生活居住的环境,因此人们正面临照明变革,期待LED给人们带来福音。
由于发光二极管产业不断涌现新技术、新产品、新的应用,呈现了朝阳工业的欣欣向荣的景象,LED产业会得到持续发展。
①制造厂商会在超高亮、全彩色技术面扩张投资,提升产能,从业人员会有增加,我国(包括台湾和香港地区)将成为世界LED的主要产地,预计占世界总量的六成以上,五年之后产值达到七十亿元,超高亮度LED会有30%速度增长,而传统LED也会以5%~10%的速度增长。
②目前,许多色别的发光二极管都达到烛光级水平,随着器件结构的改进;发光效率的飞速提高;今后LED发展的主流是照明光源;开始在一些领域取代白炽灯,3