发光二极体教材

Introduction of GaN LED PROCESS主講人 :Jack ChungSenior Application EngineerMIC發光二極體在日常生活上的應用發光二極體的優點 :1)體積小、2)耗電量少、3)發熱量少、4)壽命長。發光二極體的沿革發光二極體的沿革Nakamura who break the bulb發光二極體的沿革發光二極體的沿革發光二極體的沿革發光原理藍光發光二極體的製作工藝微影製程基板光阻基板光罩光阻基板曝光移除光罩正光阻負光阻藍光發光二極體的製作工藝浮離 ( Lift Off )光阻圖形蒸鍍浮離藍光發光二極體的製作工藝基板N_GaN基板P_GaNN_GaN基板藍光發光二極體的製作工藝蝕刻N型接觸P型接觸藍光發光二極體的製作工藝金 墊二氧化矽減薄藍光發光二極體的製作工藝切割 上視圖崩裂 切割 側視圖藍光發光二極體的製作工藝波長 460470nm電壓 3.23.5V波長 470480nm電壓 3.23.5V波長 460470nm電壓 3.53.8V分類藍光發光二極體的製作工藝藍光發光二極體的製作工藝發光二極體的產業分類上游 原料 單晶成長 單晶棒 (GaAs， GaP， Al2O3) 切割、研磨、 拋 光 單晶片 磊晶片生長 (LPE、 MOCVD) 外延片中游 金屬蒸鍍 光罩蝕刻 熱處理（ PN電極製作） 研磨磨薄 切割 崩裂下游 晶粒黏著 打線 樹脂封膠 剪 腳 成品（ Lamp）發光二極體的產業分類工作環境磊晶部晶粒製程部後晶粒製程部光電物理部發光二極體的未來Visible LED Forecast by Market Sector (US$ Millions)Market Sector 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003CAGRAutomotive 138 212 235 258 278 294 304 7.5%Communications 438 437 434 455 480 524 568 5.4%Computer Equips. 426 406 435 480 541 624 729 12.4%Consumer 320 290 297 309 326 346 369 5.0%Industrials 156 145 151 158 168 179 193 5.9%Signs 361 434 522 598 680 760 843 14.2%Illuminations 0 0 7 21 42 87 148 116.7%Total 1839 1924 2081 2279 2515 2813 3155 10.4%* CAGR = compound annual growth rate發光二極體的未來Cost Comparison of Incandescent vs. White LED LightingIncandescent White LED LightingInitial cost per lumen 0.05 c 50 cInitial cost per 1000 lumen-hour* 0.07 c 0.50 cElectricity cost per 1000 lumen-hour* 0.71 c 0.40 cTotal Cost per 1000 lumen-hour 0.77 c 0.90 c* Based on 750-hour rated lifetime of incandescent bulb and 100,000-hour LED lifetime* Based on 17lm/W light bulb efficiency, 30lm/W LED efficiency, and 12 c/kWh price of electricity發光二極體的未來Illumination Market Forecast (US$ Millions)1998 1999 2000 2001 2002 2003White 0 2 9 21 52 99Color 0 4 12 21 34 49Total 0 7 21 42 86 148發光二極體的未來以市場發展趨勢來看，廠商鎖定以下五項： 汽車車燈市場、交通號誌及交通資訊顯示器、全彩發光二極體顯示屏、省電元件、及小型化應用家電 。分析如下汽車車燈市場發光二極體應用於汽車的第三煞車燈，目前係以使用砷化鋁鎵紅色發光二極體為主，然而波長660nm的砷化鋁鎵紅色發光二極體對人眼的刺激較強，容易產生不舒適的感覺。因此，波長為 620nm的磷化鋁鎵銦橘紅色發光二極體的推出，已吸引了歐美汽車業者的注意，目前由於價格較高，約是砷化鋁鎵紅色發光二極體的 23倍，尚未為業者廣泛採用，但未來幾年隨著價格的降低，將逐漸取代目前的砷化鋁鎵紅色發光二極體於第三煞車燈的應用。除了第三煞車燈外，汽車的左右尾燈、車邊標示燈、左右方向燈皆可使用高亮度磷化鋁鎵銦橘紅色或黃色發光二極體。而汽車儀表板上亦需要各種顏色的高亮度發光二極體來顯示汽車速率、引擎轉速等訊息，此外，車內的照明，也可以使用高亮度紅、綠、藍發光二極體的混色成白光來達成。預計到西元 2000年，若全世界每年生產的汽車有 20%也就是1,000萬輛採用發光二極體為光源，以一部汽車需使用 200個高亮度發光二極體計算，則每年約需要 20億個高亮度發光二極體，差不多可為全世界發光二極體業者帶來 4億美元的產值。發光二極體的未來交通號誌及交通資訊顯示器這方面的應用包含紅、黃、綠燈，鐵路平交道小型信號燈、路障或彎路的安全警示燈，一般道路及高速公路上使用的交通資訊顯示板及大樓停車場車輛進出控制的紅、綠燈等。使用高亮度發光二極體所組裝的紅、黃、綠燈的主要理由是省能源，不祇亮度上可以達到辨識所需的要求，且不像使用白熾鎢絲燈需要一凹面反射鏡，此反射鏡在陽光照射下會反射太陽光，而造成疑似點燈的現象，影響到人們對於紅、黃、綠的辨識能力。依據 NIKKEI ELECTRONICS 雜誌資料顯示，目前全世界約有 2,000萬座紅、黃、綠燈，每一個燈預計需要使用 200顆 LED，故一座紅、黃、綠燈約需 600顆 LED，如果再考慮每年新設或舊有更換的紅、黃、綠燈數目，每年大約有 200萬座，而每座更新成本約 1.5萬臺幣，估計約有 300億的銷售市場，這對於高亮度發光二極體而言，將是一頗重要的發展市場。發光二極體的未來全彩發光二極體顯示屏色彩的基本三顏色是紅、綠、藍，目前高亮度發光二極體已可以產生紅、綠、藍三顏色的光，而由其組成的全彩色發光二極體顯示幕，所能表現的色彩較目前彩色電視機更豐富。其應用範圍以大型彩色顯示器為主，如戶外型廣告顯示幕、運動場、賽馬場、大型演唱會等的現場實況轉播用顯示幕以及政令宣傳之大型顯示看板。發光二極體的未來省電元件原低亮度發光二極體可使用的地方，若採用高亮度發光二極體，因其可在較低的電流下操作而達到相同的亮度，故可節省電力的消耗，使其在使用電池操作應用上具有顯著的優點。此外，由於耗電較少、產生的熱較少、對於系統的穩定度及可靠性也較佳，因此，也擴大其應用於行動電話之顯示器、 LCD的背光光源、彩色掃瞄器的光源及工業儀表的顯示器等用途。發光二極體的未來小型化應用家電在小型化方面