半导体发光二极管的历史及其作用
当今，发光二极管(LED,)器件作为半导体元件其与晶体三极管、集成电路一样已深入应用到了几乎所有领域。它的重要作用是把人的视线引入到了看不见的电子系统中。
一、光电二极管的发明
尼克-霍洛尼亚柯是美国通用电气公司一名普通的研究人员。1962年，他研制成世界上第一支发红光的二极管(LED-light-emitting diodes)。他认为，能获得红光也必将有可能获得其他颜色的光。1963年，他在美《读者文摘》上撰文称，未来照明及显示领域将是发光二极管的天下!
霍洛尼亚柯发明了发光二极管后的第二年，他离开通用电气公司，成为伊利诺大学电气工程教授。他想通过教育培养出更多的学生，通过他们来改进和推广发光二极管的应用。他在该大学教出的很多物理学博士成为了企业家、首席行政官或研究人员。并将其发明经过改进后成功实现了发光二极管的市场化。
1963年，霍洛尼亚柯又发明了世界上第一个发红光的半导体激光器。这种激光二极管现已成为CD、DVD、播放机、激光打印机和复印机的关键部件。从上世纪70年代起，霍洛尼亚柯开始了将发光二极管发光光谱扩展到不可见光———红外线的工作。发红外光的二极管不仅将改变长途通信系统，也将改变计算机的面貌。现今，近八十高龄的霍洛尼亚柯仍在不断追求，意图用发光二极管的方法，将大量光学开关集成在芯片上，进而实现光计算机的梦想。
霍洛尼亚柯的贡献在于给了后人以新的启发，使研究新光源、新器件开辟了新途径。现在，人们已制成能发黄、绿、蓝、白等不同色彩的发光二极管。如今用发光二极管制成的巨型显示屏风迷世界各地，显示的数字即使白天也十分清楚。而交通灯及汽车内的所有指示灯几乎全用的是发光二极管。
二、发光二极管的工作原理
半导体经过渗透杂质处理后可形成PN结，当电子由P型材料引入并与半导体内的空穴相遇时，有可能掉到较低的能带上而放出能量与能隙相同的光子，形成发光的PN结二极管。发光二极管的光线波长取决于发光材料的能隙大小。若要使二极管产生可见光，就要使材料的低能带与高能导带之间的能隙大小必须落在狭窄的范围内，大约2至3电子伏特。能量为一电子伏特的光子波长为1240纳米，其处于红外区，当能量达到3电子伏特时，发出光子的波长约为400纳米左右，呈紫色。
半导体中电子与空穴的结合可放出光子，如何把光子变成可见光且要达到足够的亮度与色彩自然成为科学界角逐的目标。一项项专利的锁定又迫使人们寻找另外的途径，因而，对半导体材料的研究探寻新的发光体的技术也就层出不穷了。而追求能发出白光的二极管或其组合物大概成了最高镜界!因为这意味着节能世界的到来。
三、蓝色发光二级管的诞生
被称为“世纪发明”的蓝色发光二极管，曾有人预言该发明在 20 世纪是不可能完成的。 1993 年，时为日亚化学工业公司员工的中村修二独立设计新型装置，用氮化镓成功研制出此半导体元件。由于蓝色发光二极管亮度高，耗电少，且由于它的诞生，使红、绿、蓝三种原色的半导体元件已均能生产，使发光二极管的大屏幕显示器更加色彩斑斓。
目前，信号机、手机画面的光源等已广泛使用蓝色发光二极管。 蓝色发光二极管的诞生亦引发了对能发更强光的蓝色激光二极管的技术研发，由于蓝色激光波长短，能存储、读取细小文字、信息，使用蓝色激光的新一代光盘将具有上一代光盘 5 倍以上的存储容量。由于蓝色发光二极管是 21 世纪电子学的核心技术，因此企业间相关专利诉讼案件接连不断。
2001 年 8 月，中村修二请求东京地方法院裁定蓝色发光二级管专利权应归属于其本人。法院于 2002 年 9 月判决该专利权属于日亚公司，中村修二不服提出上诉，要求法院裁定日亚公司应向其支付合理的发明技术使用补偿金。
2004 年 1 月 30 日，日本东京地方法院再次就继受“蓝色发光二级管” 专利权的日亚公司是否须向发明人支付补偿金一案作出判决。法庭首先评估蓝色发光二级管发明人——美国加利福尼亚大学教授中村修二在该发明中创造的等额价值应为 604 亿日圆 ( 约合 5.49 亿美圆 ) ；同时法庭支持他的请求，判决其原就职的日亚公司向其支付 200 亿日圆 ( 约合 1.82 亿美圆 ) 作为补偿金。
判决认定，蓝色发光二极管市场为日亚等 3 家公司所垄断，其中日亚公司销售额的增长，缘于其垄断了“蓝色发光二级管”专利技术以及对其它公司的不许可使用。判决还指出，在高亮度蓝色发光二极管的生产过程中，起决定性作用的是中村修二的发明技术。
中村修二： 1954 年出生于日本爱媛县濑户町。 1977 年毕业于德岛大学工学院电子工程系， 1979 年获德岛大学硕士学位，同年进入日亚化学工业公司。 1993 年成功完成了蓝色发光二极管的研发和商品化工作， 1995 年开始研发蓝色激光二极管。 1999 年离开日亚公司， 2000 年进入美国加利福尼亚大学圣巴巴拉分校任教授。曾于 2001 年获日本朝日奖， 2002 年获得美国本杰明·富兰克林金奖。
四、有机发光二极管原理及应用
有机发光二极管诞生于1979年，由柯达公司罗切斯特实验室的邓青云博士及同事范斯莱克所发明。
1、有机发光二极管(OLED)的原理
有机发光二极管(OLED)同普通发光二极管发光的原理相同，区别在于：有机发光二极管所采用的半导体材料为有机分子材料。按照分子大小区分，可分为两大类：小分子的称之为低分子OLED, 大分子的称为高分子OLED P型有机分子。当P型有机分子和N型有机分子接触时，在两者的接触面就会产生类似发光二极管一样的发光现象。此外，采用氧化铟锡作为P型接触材料。由于氧化铟锡为透明导电材料，易于载流子注入，不仅具有光线传播还具有透明性能，非常适合做P型接触材料。
OLED的典型结构非常简单：玻璃基板(或塑料基衬)上首先有一层透明的氧化铟锡阳极，上面覆盖着增加稳定性的钝化层，再向上就是P型和N型有机半导体材料，最顶层是镁银合金阴极。这些涂层都是热蒸镀到玻璃基板上的，厚度非常薄，只有100到150纳米，小于一根头发丝的1%，只 有LED的几十分之一。当在电极两端加上2V到10V的电压，PN结就可以发出相当明亮的光。这种基本结构多年来一直没有太大的变化，人们称之为柯达型。由于组成材料的分子量很小，甚至小于最小的蛋白质分子，所以柯达型的OLED又被称为低分子OLED。
第二种有机发光材料为高分子聚合物，也称为高分子发光二极管(PLED)，由英国剑桥大学的杰里米伯勒德及其同事首先发现。聚合物大多由小的有机分子以链状方式结合在一起，以旋涂法形成高分子有机发光二极管。
旋转涂布工艺采用的原理是：在旋转的圆盘上(通常为每分钟1200转至1500转)滴上数滴液体，液体会因为旋转形成的离心力而呈薄膜状分布。在这种状态下，液体凝固后便可在膜体上形成晶体管等组件。膜体的厚度可通过调节液体粘度及旋转时间来调整。旋涂之后，要采取烘干的步骤来除去溶剂。
低分子OLED与高分子OLED相比，在制作工艺上有不小的劣势。小分子或寡聚物必须由热蒸镀的方式制造元件，生产时必须使用高精度的真空系统，从而增加了制造成本。在大面积化生产时将遇到严重的问题。而高分子有机半导体材料则可以利用溶液制成贻旋转喷饰或搭配喷墨技术等方式制作元件，具有成本低且可以大面积生产的优势。
2、有机发光二极管(OLED)的应用
应用有机发光二极管(OLED)材料制作的显示器与现有的各种显示器：CRT(阴极射线管显示屏)、PDP(等离子显示屏)、LCD(液晶显示屏)相比，OLED显示器具有以下明显的优势：
1、技术优势——无辐射，超轻薄(可达1毫米以下)，柔软显示，屏幕可卷曲；
2、成本优势——OLED制造工艺比较简单，批量生产时的成本要比LCD至少节省五分之一;
3、适应性强——能在-45℃～80℃正常显示；
4、节能性强——有机材料自己发光，驱动电压低，无需后背光源，因而更加节省能源；
5、可视角大——接近180度；
6、反应速度快——OLED显示屏中的单个元素反应速度是LCD液晶屏的1000倍，可以实现精彩的视频重放，色彩炫丽，绝不会出现液晶屏上的拖曳现象；
7、外形优势——OLED的重量比LCD轻得< |
