发光二极管LED显示技术ppt课件

.
16
16
• LED晶片材料:发光半导体，具有单向导电性 • 对LED材料的要求：
− 1）电子与空穴的数量尽量多 − 2）要求电子与空穴复合时放出的能量应与所需要的发
光波长相对应
• 晶片的组成：磷化镓(GaP)、镓铝砷(GaAlAs)、砷 化镓(GaAs)、氮化镓（GaN）、等材料组成，其内 部结构具有单向导电性。
• 到20世纪90年代早期，采用铟铝磷化镓生产出了桔红、橙、 黄和绿光的LED。
• 90年代中期，出现了超亮度的氮化镓LED，随即又制造出 能产生高强度的绿光和蓝光铟氮镓Led。
.
10
10
• 1972年，斯坦福大学的赫伯·马洛斯卡（Herb Maruska ）与威利·怀恩斯（Wally Rhines），以及该校的材料科 学与工程学博士研究生们研发出了第一种能发出蓝紫 光的LED，这种LED的材料为掺镁（Mg）的氮化镓， 发出的光太弱，不足以投入实际使用。
• 发光效率：
− =源自文库ice
.
17
17
提高出光效率
• LED材料折射率很高 n = 3.6 • 反射率=(n1-n2)2/(n1+n2)2 • 提高外部出光效率的方法：降低反射率，提高透过
• 二十世纪50年代，英国科学家在电致发光的实验中使用半 导体砷化镓发明了第一个具有现代意义的LED,并于60年代 面世。第一个商用LED仅仅只能发出不可视的红外光，但 迅速应用于感应与光电领域。
• 60年代末，在砷化镓基体上使用磷化物发明了第一个可见
的红光LED。磷化镓的改变使得LED更高效、发出的红光更
• LED发光机理：电子与空穴发生复合时放出的能量
P
内建电场 空间电荷区
N
+++ ++ +++ ++ +++ ++ +++ ++
空穴
扩散
电子
.
15
漂移
15
能带理论简要介绍
• 能带内的电子可以连续存在，能带之间无电子存在。 • 较高能量的区域为填满电子的能带称为导带，较低能
量的区域填满电子的能带称为价带。导带和价带之间 就是禁带。 • 带隙/能隙，导带最低点和价带最高点的能量之差。
亮，甚至产生出橙色的光。
.
9
9
• 到70年代中期，磷化镓被使用作为发光光源，随后就发出 灰白绿光。LED采用双层磷化镓芯片(一个红色另一个是绿 色)能够发出黄色光。就在此时，俄国科学家利用金刚砂制 造出发出黄光的LED。尽管它不如欧洲的LED高效。但在70 年代末，它能发出纯绿色的光。
• 80年代早期到中期对砷化镓磷化铝的使用使得第一代高亮 度的LED的诞生，先是红色，接着就是黄色，最后为绿色。
No Image
.
12
12
• 超亮度蓝光芯片是白光LED的核心，在这个发光芯片上抹 上荧光磷，然后荧光磷通过吸收来自芯片上的蓝色光源再 转化为白光。就是利用这种技术制造出任何可见颜色的光。 今天在LED市场上就能看到生产出来的新奇颜色，如粉红 色。
• 然而，LED的发展不单纯是它的颜色还有它的亮度，像计 算机一样，遵守摩尔定律的发展。每隔18个月它的亮度就 会增加一倍。早期的LED只能应用于指示灯、早期的计算 器显示屏和数码手表。今天，白光LED发光效率最高已超 过100lm/W, 市场应用领域的白光LED光效一般约在70lm/W 左右，已经远远超过传统节能灯，如今超亮LED已广泛用 于照明中，LED时代已经来临。
− 亮度高 − 工作电压低 − 功耗小 − 小型化 − 寿命长 − 耐冲击 − 性能稳定。
• LED的发展前景极为广阔，目前正朝着更高亮度、更 高耐气候性、更高的发光密度、更高的发光均匀性， 可靠性、全色化方向发展。
.
3
3
.
4
4
.
5
5
.
6
6
白色LED照明灯
地砖灯
手电筒 . 7
礼品灯 7
360° LED环形显示器
.
13
13
4.1 发光二极管基本知识
• 半导体光源的物理基础 • 发光二极管的结构 • 发光二极管的驱动 • 发光二极管的特点及应用
.
14
14
4.1.1半导体光源的物理基础
• 发光二极管（LED）：固态半导体器件 • 核心：半导体的晶片
− P型半导体：空穴占主导地位 − N型半导体：电子占主导地位
.
8
8
LED发展简史
• 1907年Henry Joseph Round第一次在一块碳化硅里观察到电 致发光现象。由于发出的黄光太暗，不适合实际应用，研 究被摒弃了
• 1936年,George Destiau出版了一个关于硫化锌粉末发射光的 报告。随着电流的应用和广泛的认识，最终出现了“电致 发光”这个术语。
• 1980年代初，已是年过五旬的赤崎勇带着学生天野浩 重启了有关氮化镓的研究。1986年，他们成功制出了 以前被认为不可能制造出的氮化镓晶体。1989年，他 们发现这将电流通入晶体的话，后者的发光可以得到 增强。随后，日亚化学工业的员工中村修二注意到了 赤崎勇师徒的研究成果。他顺着师徒的研究方向，最 终在1993年制出了高亮度的蓝光LED。
• LED显示屏（LED panel）是一种通过控制大量半导体发 光二极管的显示方式，靠灯的亮灭来显示。用来显示文 字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种 信息的显示屏幕。
.
2
2
• LED显示屏不仅可以用于室内环境还可以用于室外环 境，具有投影仪、电视墙、液晶显示屏无法比拟的优 点。
• LED之所以受到广泛重视而得到迅速发展，是与它本 身所具有的优点分不开的。这些优点概括起来是：
• 2014年，蓝光LED的发明人中村修二与天野浩与赤崎 勇获得了该年度的. 诺贝尔物理学奖。 11
11
2014 诺贝尔物理学奖
• 官方获奖理由
• for the invention of efficient blue light-emitting diodes which has enabled bright and energy-saving white light sources
第4章 发光二极管(LED)显示技术
• 4.1 发光二极管基本知识 • 4.2 发光二极管显示器件
.
1
1
引言
• LED就是light emitting diode ，发光二极管的英文缩写， 简称LED。
• LED是一种固态发光，是利用半导体或类似结构把电能 转换成光能的元件，属于低场下的注入式电致发光。