關鍵字一:OLED
OLED稱為有機發光二極管,是基于有機半導體材料的發光二極管。OLED由于具有全固態、主動發光、高對比、超薄、低功耗、無視角限制、響應速度快、工作溫度范圍寬、易于實現柔性和大面積、功耗低等諸多優點。目前OLED已在手機終端等小尺寸顯示領域得到應用,在大尺寸電視和照明領域的發展潛力也得到業界的認可。
OLED,正是從2012年正式登上了照明的舞臺,雖然目前只是一個小角色,但是對LED有不小的替代威脅。
在4月的法蘭克福展上,Philips首次展示出最新OLED技術的Lumiblade OLED GL350面板,每片GL350OLED面板尺寸約155平方公分,亮度可達115LM。
而在2012年5月8日-11日的美國拉斯維加斯照明展上,Philips再次展出了一個OLED鏡子的產品,它會自動感應人體的接近與否,自動把周圍的OLED光源模組做調整,中間變暗變成具備鏡子的效果。成功的將智慧燈具和OLED的概念整合在一起。
作為全球照明市場領導品牌的Philips,押寶OLED的意味非常明顯。
但是,OLED應用于照明領域,光效卻是一個不小的考驗。在顯示領域OLED亮度達到100——300cd/cm2就可以得到應用,然而在照明用途中,亮度至少要達到1000——3000cd/cm2。未來幾年,OLED與LED在照明領域的此消彼長的速率,將取決于OLED光效追趕的進度。
關鍵字二:PSS
PSS(Patterned Sapphire Substrate),也就是在藍寶石襯底上生長干法刻蝕用掩膜,用標準的光刻制程將掩膜刻出圖形,利用ICP刻蝕技術刻蝕藍寶石,并去掉掩膜,再在其上生長GaN材料,使GaN材料的縱向發展變為橫向。一方面可以有效減少GaN外延材料的位元錯密度,從而減小有源區的非輻射復合,提升內量子效率,減小反向漏電流,提高LED的壽命;另一方面有源區發出的光,經GaN和藍寶石襯底接口多次散射,改變了全反射光的出射角,增加了倒裝LED的光從藍寶石襯底出射的幾率,從而提高了光的提取效率。
因此,PSS一時間成為外延廠商爭相采用的提升亮度的主流技術,迅速的普及化,到2013年下半年PSS已經占到了全世界LED用藍寶石基板的近八成。
而上半年的時候,藍寶石襯底平片價格跌入低谷,襯底廠商普遍的陷入虧損。而PSS因為市場需求強勁,一時間市場價格超過平片2倍以上,吸引藍寶石基板廠加碼部署,期望以此突破營收虧損的困境。然而隨著新增產能逐漸投入使用,PSS價格下降的速度也是驚人之快。
而一些大廠此時已經考慮采用更為先進的nPSS技術,nPSS的pitch不到1um,亮度能比PSS再提升3%到10%。而壓印要比蝕刻的成本更低出1美金以上,穩定性及一致性表現也要好。期待靠PSS來拯救頹勢的襯底廠恐怕又一次要失望,不過技術進步的路徑誰又能猜得到?
關鍵字三:非藍寶石襯底
除開CREE成功的商業化SiC襯底之外,人們已經習慣了襯底材料就是藍寶石了。不過來到2013年,非藍寶石襯底方案第一次對藍寶石襯底的地位發起了有威脅的挑戰。
最有威脅的挑戰無疑來自硅襯底,2013年1月12日,歐司朗宣傳在150mm的硅片上成功長出GaN的外延,切成1mm2在350mA下亮度可以達到140lm,該項目是德國聯邦教育和研究部資助的“硅上氮化鎵”專案的一部分。
而東芝的動作就更快一步,2013年12月中,原來并不涉足封裝的東芝直接開賣LED,而芯片正是采用與美國普瑞(Bridgelux)合作的在8寸硅基板上生長的LED芯片。東芝共發布了四款現行產品的規格書,包括一款色溫3000K,一款色溫4000K及兩款色溫5000K的LED產品。其中在典型正向電壓為2.9V時,350mA驅動色溫5000K,顯色指數為70的型號為TL1F1-NW0的LED,光效達到110lm/W。
中國廠商晶能光電經過多年在硅襯底領域的耕耘,在2013年推出的發光效率超過120lm/W硅基大功率LED芯片產品,這對渴望自主知識產權的國產芯片是一個極大的利好消息。
在中國工信部公布的2013年第十二屆資訊產業重大技術發明評選結果中,晶能光電(江西)有限公司《硅襯底氮化鎵基LED材料及大功率芯片技術》專案被評為資訊產業重大技術發明,并納入《電子資訊產業發展基金專案指南》,享受國家電子資訊產業發展基金專案資金扶持。
而GaN基同質外延也并不示弱,在2013年7月3日,首爾半導體全球首次發布了“npola”,單顆亮度達到500lm,中村修二博士專程去首爾去為發布會站臺。而中村博士參與創辦的SORAA公司更是以前瞻性的GaN-on-GaNLED技術獲得了美國DOE下屬的能源轉換機構ARPA-E(Advanced Research Projects Agency-Energy)的資助。
而CREE在所謂SC3這種新一代技術平臺下,連續推出多款刷新業界光效的量產LED產品,12月更推出XLamp系列MK-R在1W和25°C溫度的條件下,可提供高達200lm/W的發光效率。再次提振SiC襯底LED在光效競賽中綜合實力排頭地位。
非藍寶石襯底方案,不僅僅是一次次為產業界所共同關注,各國政府也都將之作為重要的基礎研究而納入政策視野,入選十大理所當然。