利用超小型發(fā)光二極管電極組件的發(fā)光二極管燈的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設及利用超小型發(fā)光二極管（L邸，Li曲t-emittingdiode)電極組件的發(fā) 光二極管燈，更詳細地，設及使光提取效率極大化并W不存在短路的方式使納米單位的超 小型發(fā)光二極管元件與超小型電極相連接的利用超小型發(fā)光二極管電極組件的發(fā)光二極 管燈。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著1992年日本日亞化學工業(yè)的中村等人適用低溫的氮化嫁（GaN)化合物緩沖 層來成功融合出優(yōu)質(zhì)的單晶體氮化嫁氮化物半導體，導致發(fā)光二極管的開發(fā)變得活躍。發(fā) 光二極管作為利用化合物半導體的特性來使多個載體為電子的n型半導體結(jié)晶和多個載 體為空穴的P型半導體結(jié)晶相互接合的半導體，是將電信號變換為具有所需區(qū)域的波段的 光來顯現(xiàn)的半導體元件。
[0003] 由于運種發(fā)光二極管半導體的光變換效率高，因此能量消耗非常少，而且上述發(fā) 光二極管半導體還具有半永久性壽命并且環(huán)保，從而作為綠色材料來被譽為光的革命。近 來，隨著化合物半導體技術(shù)的發(fā)展，開發(fā)出高亮度紅色、澄色、綠色、藍色及白色發(fā)光二極 管，上述發(fā)光二極管應用于信號燈、手機、汽車前照燈、室外電子屏幕、液晶顯示器背光模組 (LCDBLU，LiquidCrys1:alDisplaybackIi曲tunit),還應用于室內(nèi)外照明等多個領(lǐng)域， 而且在國內(nèi)外持續(xù)進行對上述發(fā)光二極管的研究。尤其，具有較寬帶隙的氮化嫁類化合物 半導體為用于制造放射綠色、藍色還有紫外線區(qū)域的光的發(fā)光二極管半導體的物質(zhì)，可利 用藍色發(fā)光二極管元件制造白色發(fā)光二極管元件，從而正在對此進行很多研究。
[0004] 并且，由于發(fā)光二極管半導體用于多種領(lǐng)域，對發(fā)光二極管半導體的研究也日益 增加，使得高功率的發(fā)光二極管半導體成為一種需求，提高發(fā)光二極管半導體的效率也變 得極為重要。但是，制造高效率高功率的藍色發(fā)光二極管元件存在諸多困難。在提高上述 藍色發(fā)光二極管元件的效率方面，難點緣于制造過程中的困難和所制造的藍色發(fā)光二極管 的氮化嫁類半導體和大氣之間的高折射率。首先，制造過程中的困難在于很難準備具有與 氮化嫁類半導體相同的晶格常數(shù)的基板。當?shù)尥庋訉泳Ц癯?shù)和基板的晶格常數(shù)大為 不同的情況下，形成于基板上的氮化嫁外延層會產(chǎn)生很多缺陷，從而發(fā)生導致發(fā)光二極管 半導體的效率和性能下降的問題。 陽〇化]接著，由于所制造的藍色發(fā)光二極管的氮化嫁類半導體和大氣之間的高折射率， 導致從發(fā)光二極管的活性層區(qū)域放射的光無法向外部射出，而是在發(fā)光二極管的內(nèi)部全反 射。全反射的光在發(fā)光二極管的內(nèi)部再次被吸收，從而存在最終導致發(fā)光二極管的效率下 降的問題。將運種效率稱為發(fā)光二極管元件的光提取效率，而為了解決上述問題，正進行很 多研究。
[0006] 另一方面，為了將發(fā)光二極管元件用于照明、顯示器等，需要可向上述發(fā)光二極管 元件和上述元件施加電源的電極，并且，就使用目的、減少電極所占的空間或制造方法，對 發(fā)光二極管元件和互不相同的兩個電極的配置進行了多種研究。
[0007] 對發(fā)光二極管元件和電極的配置的研究可分為使發(fā)光二極管元件在電極生長和 在使發(fā)光二極管元件獨立生長后配置于電極。
[0008] 首先，對使發(fā)光二極管元件在電極生長的研究具有自下而上化ottom-up)方式， 良P，通過在基板上放置薄膜型下部電極，并在下部電極上依次層疊n型半導體層、活性層、 P型半導體層、上部電極后進行蝕刻的方法，或者通過在層疊上部電極之前蝕刻已層疊的各 個層后層疊上部電極的方法等來在一系列的制造過程中同時生成及配置發(fā)光二極管元件 和電極。
[0009] 接著，在使發(fā)光二極管元件獨立生長后配置于電極的方法為在通過單獨的工序來 使發(fā)光二極管元件獨立生長制造之后，將各個發(fā)光二極管元件一一配置于圖案化的電極的 方法。
[0010] 上述前一方法存在如下問題，即，從結(jié)晶學角度出發(fā)，很難實現(xiàn)高結(jié)晶性/高效率 的薄膜及使發(fā)光二極管元件生長，而后一方法存在由于光提取效率降低，因而有可能導致 發(fā)光效率下降的問題。
[0011] 并且，在后一方法中，存在如下問題，即，若發(fā)光二極管元件為普通的發(fā)光二極管 元件，則可通過使S維的發(fā)光二極管元件直立來使發(fā)光二極管元件與電極相連接，但若發(fā) 光二極管元件為納米單位的超小型元件，則很難使上述超小型元件直立于電極。在由本申 請的發(fā)明人申請的韓國特許申請第2011-0040174號中，為了使納米單位的超小型發(fā)光二 極管元件W=維的方式直立于電極來使上述超小型發(fā)光二極管元件與電極相連接，還在超 小型發(fā)光二極管元件設置有使超小型發(fā)光二極管元件容易與電極相結(jié)合的結(jié)合連接器，但 當將上述結(jié)合連接器實際體現(xiàn)于超小型電極時，存在很難使超小型發(fā)光二極管元件W=維 的方式直立于電極來使上述超小型發(fā)光二極管和電極相結(jié)合的問題。
[0012] 進而，獨立制造的發(fā)光二極管元件需一一配置于圖案化的電極，但在發(fā)光二極管 元件為大小為納米單位的超小型發(fā)光二極管元件的情況下，存在如下問題，即，很難將發(fā)光 二極管元件配置于超小型的互不相同的兩個電極的目的范圍內(nèi)，而且即使將發(fā)光二極管元 件配置于超小型的互不相同的兩個電極，但在電極和超小型發(fā)光二極管的電連接中頻頻發(fā) 生由短路引起的不良現(xiàn)象，從而無法體現(xiàn)所需的電極組件。
[0013] 進而，在使發(fā)光二極管元件W=維的方式直立于電極上并在發(fā)光二極管元件的上 部形成電極的情況下，存在W下問題，即，在發(fā)光二極管元件的活性層所產(chǎn)生的光子因在直 立的超小型發(fā)光二極管元件的面和空氣層之間所產(chǎn)生的折射率的差異而導致的全反射，使 得光提取下降，不僅如此，因上述在活性層產(chǎn)生的光子被上端的電極阻擋而無法向外部提 取，而在上述活性層的內(nèi)部被吸收，從而導致光提取效率明顯下降。
[0014] 韓國登錄特許第10-0523740號設及利用發(fā)光二極管的燈，上述利用發(fā)光二極管 的燈包括：第一電極部，形成于基板的上部面；P型層和N型層，在第一電極的上部面W與第 一電極部電連接的方式層疊并蒸鍛于上述第一電極的上部面；W及第二電極部，用于連接 上述N型層，但在利用上述發(fā)光二極管的燈中，在電極的上部依次層疊P型層和N型層來制 造發(fā)光二極管，并使發(fā)光二極管W=維的方式直立于電極來與電極相結(jié)合，而并非獨立地 單獨制造發(fā)光二極管。
[0015] 運是由于在獨立地單獨制造的發(fā)光二極管元件中，尤其，在上述發(fā)光二極管元件 的大小為納米單位的超小型發(fā)光二極管的情況下，存在無法使發(fā)光二極管元件W=維的方 式直立于電極的上部來結(jié)合的問題，因而就此導出上述方法，但在采用上述方法的情況下， 由于電極位于發(fā)光二極管元件的上下部，因而仍無法解決在發(fā)光二極管元件發(fā)生的光子因 折射率的差異而在界面產(chǎn)生全反射效果W及在發(fā)光二極管元件發(fā)生的光子被電極阻擋而 無法向外部放射，并困在發(fā)光二極管元件的內(nèi)部或被吸收，從而導致光提取效率下降的問 題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016] 技術(shù)問題
[0017] 本發(fā)明用于解決如上所述的問題，本發(fā)明所要解決的問題為提供如下發(fā)光二極管 燈，即，上述發(fā)光二極管燈可使獨立制造的納米單位大小的超小型發(fā)光二極管元件W不存 在電路短路等不良的方式與互不相同的兩個電極相連接來提高光提取效率，并可使基于發(fā) 光二極管燈所包括的一部分超小型發(fā)光二極管的不良而導致的發(fā)光二極管燈的功能下降 最小化。
[0018] 并且，本發(fā)明提供如下發(fā)光二極管燈，即，使超小型發(fā)光二極管元件集中分布于目 標安裝區(qū)域來被安裝，而并非使超小型發(fā)光二極管元件凝聚并僅配置于特定部分，或者并 非使超小型發(fā)光二極管元件向外圍擴散。
[0019] 進而，本發(fā)明提供如下發(fā)光二極管燈，即，可根據(jù)使用發(fā)光二極管燈的目的或設置 發(fā)光二極管燈的位置來改變上述二極管燈的規(guī)定部分形狀。
[0020] 技術(shù)方案
[0021] 為了解決上述問題，本發(fā)明提供利用超小型發(fā)光二極管電極組件的發(fā)光二極管 燈，上述利用超小型發(fā)光二極管電極組件的發(fā)光二極管燈包括：支撐體；底座基板，設于上 述支撐體的內(nèi)部；W及超小型發(fā)光二極管電極組件，包括第一電極、第二電極及多個超小型 發(fā)光二極管元件，上述第一電極形成于上述底座基板上，上述第二電極W與上述第一電極 相隔開的方式形成于與上述第一電極相同的平面上，上述多個超小型發(fā)光二極管元件與上 述第一電極和上述第二電極運雙方均連接，上述超小型發(fā)光二極管元件在外部面包括絕緣 覆膜，上述絕緣覆膜至少覆蓋上述超小型發(fā)光二極管元件的活性層部分的整個外部面，上 述絕緣覆膜用于防止因超小型發(fā)光二極管元件的活性層和電極相接觸而發(fā)生電路短路。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選一實例，上述支撐體可呈杯子形狀，上述利用超小型發(fā)光二極 管電極組件的發(fā)光二極管燈還包括巧光體，上述巧光體設于上述支撐體的內(nèi)部，從超小型 發(fā)光二極管元件照射的光激發(fā)上述巧光體，上述超小型發(fā)光二極管電極組件包括紫外線發(fā) 光二極管、藍色發(fā)光二極管、綠色發(fā)光二極管及紅色發(fā)光二極管中的一種元件。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明的再一優(yōu)選一實例，可在每IOOXIOOym2單位面積的上述超小型發(fā)光 二極管電極組件中的超小型發(fā)光二極管元件的數(shù)量為2個至100000個。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實例，上述超小型發(fā)光二極管元件的長度可W為IOOnm至 10Jim，縱橫比為1. 2~100。
[00巧]根據(jù)本發(fā)明的還有一優(yōu)選實例，上述第一電極的寬度狂)、第二電極的寬度（Y)、 第一電極和與上述第一電極相鄰的第二電極之間的間距狂）及超小型發(fā)光二極管元件的 長度（H)滿足如下關(guān)系式， 陽0%] 關(guān)系式1 :
[0027] 0. 5Z《H<X巧巧Z，
[0028] 其中，100nm<X《 10ym，100nm<Y《 10ym，100nm<Z《lOym。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明的又一優(yōu)選實例，本發(fā)明的利用超小型發(fā)光二極管電極組件的發(fā)光二 極管燈可包括多個超小型發(fā)光二極管電極組件，多個超小型發(fā)光二極管電極組件W線排列 或面排列的方式排列，上述多個超小型發(fā)光二極管電極組件可按顏色分別獨立包括藍色超 小型發(fā)光二極管元件、綠色超小型發(fā)光二極管元件、黃色超小型發(fā)光二極管元件及紅色超 小型發(fā)光二極管元件中的至少兩種顏色W上的超小型發(fā)光二極管元件。
[0030] 根據(jù)本發(fā)明的又一優(yōu)選實例，在上述超小型發(fā)光二極管元件為超小型紫外線發(fā)光 二極管元件的情況下，上述巧光體的顏色可W為藍色、黃色、綠色、班巧色及紅色中的一種 W上，在上述超小型發(fā)光二極管元件為超小型藍色發(fā)光二極管元件的情況下，上述巧光體 的顏色可W為黃色、綠色、班巧色及紅色中的一種W上。
[0031] 根據(jù)本發(fā)明的又一優(yōu)選實例，上述超小型發(fā)光二極管電極組件還可包括絕緣隔 板，上述絕緣隔板包圍連接有超小型發(fā)光二極管元件的電極區(qū)域，上述絕緣隔板形成于底 座基板上，從上述底座基板至絕緣隔板上端為止的垂直距離為0. 1~100ym。
[0032] 根據(jù)本發(fā)明的又一優(yōu)選實例，上述第一電極的寬度狂)、第二電極的寬度燈)、第 一電極和與上述第一電極相鄰的第二電極之間的間距狂）及超小型發(fā)光二極管元件的長 度化）滿足如下關(guān)系式， 陽03引關(guān)系式2 :
[0034] Z《H《X巧+Z，
[0035] 其中，IOOnm<X《10Jim，IOOnm<Y《10Jim，IOOnm<Z《10Jim。
[0036] 并且，為了解決上述問題，本發(fā)明提供利用超小型發(fā)光二極管電極組件的發(fā)光二 極管燈，上述利用超小型發(fā)光二極管電極組件的發(fā)光二極管燈包括：支撐體；W及超小型 發(fā)光二極管電極組件，包括第一電極、第二電極及多個超小型發(fā)光二極管元件，上述第一電 極形成于上述支撐體的上部，上述第二電極W與上述第一電極相隔開的方式形成于與上述 第一電極相同的平面上，上述多個超小型發(fā)光二極管元件與上述第一電極和第二電極運雙 方均連接，上述超小型發(fā)光二極管元件在外部面包括絕緣覆膜，上述絕緣覆膜至少覆蓋上 述超小型發(fā)光二極管元件的活性層部分的整個外部面，上述絕緣覆膜用于防止因超小型發(fā) 光二極管元件的活性層和電極線相接觸而發(fā)生電路短路。
[0037] 根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選一實例，上述支撐體可呈平面形狀，在支撐體的至少一面涂敷 有巧光體，從超小型發(fā)光二極管元件照射的光激發(fā)上述巧光體。
[0038] 根據(jù)本發(fā)明的再一優(yōu)選實例，在每IOOX100ym2單位面積的上述超小型發(fā)光二極 管電極組件中的超小型發(fā)光二極管元件的數(shù)量可W為2個至100000個。
[0039] 根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實例，上述超小型發(fā)光二極管元件的長度可W為IOOnm至 10ym，縱橫比為1. 2~100。
[0040] 根據(jù)本發(fā)明的還有一實施例，上述第一電極的寬度狂)、第二電極的寬度燈)、第 一電極和與上述第一電極相鄰的第二電極之間的間距狂）及超小型發(fā)光二極管元件的長 度化）可滿足如下關(guān)系式， 陽OW 關(guān)系式1 :
[0042] 0. 5Z《H<X巧巧Z，
[0043] 其中，IOOnm<X《10ym，IOOnm<Y《10ym，IOOnm<Z《10ym。
[0044] 根據(jù)本發(fā)明的又一優(yōu)選實例，上述利用超小型發(fā)光二極管電極組件的發(fā)光二極管 燈可包括多個超小型發(fā)光二極管電極組件，多個超小型發(fā)光二極管電極組件W線排列或面 排列的方式排列，上述多個超小型發(fā)光二極管電極組件按顏色分別獨立包括藍色超小型發(fā) 光二極管元件、綠色超小型發(fā)光二極管元件、黃色超小型發(fā)光二極管元件及紅色超小型發(fā) 光二極管元件中的至少兩種顏色W上的超小型發(fā)光二極管元件。
[0045] 根據(jù)本發(fā)明的又一優(yōu)選實例，在上述超小型發(fā)光二極管元件為超小型紫外線發(fā)光 二極管元件的情況下，上述巧光體的顏色為藍色、黃色、綠色、班巧色及紅色中的一種W上， 在上述超小型發(fā)光二極管元件為超小型藍色發(fā)光二極管元件的情況下，上述巧光體的顏色 為黃色、綠色、班巧色及紅色中的一種W上。
[0046] 根據(jù)本發(fā)明的又一優(yōu)選實例，上述超小型發(fā)光二極管電極組件還可包括絕緣隔 板，上述絕緣隔板包圍連接有超小型發(fā)光二極管元件的電極區(qū)域，上述絕緣隔板形成于支 撐體上，從上述支撐體至絕緣隔板上端為止的垂直距離為0. 1~100ym。
[0047] 根據(jù)本發(fā)明的又一優(yōu)選一實例，上述第一電極的寬度狂)、第二電極的寬度（Y)、 第一電極和與上述第一電極相鄰的第二電極之間的間距狂）及超小型發(fā)光二極管元件的 長度（H)可滿足如下關(guān)系式， W4引關(guān)系式2 :
[0049]Z《H《X巧+Z，
[00加]其中，IOOnm<X《10Jim，IOOnm<Y《10Jim，IOOnm<Z《10Jim。
[0051] W下，對本發(fā)明所記載的術(shù)語進行說明。
[0052] 在對本發(fā)明的實例進行說明的過程中，當記載各層、區(qū)域、圖案或結(jié)構(gòu)物形成于基 板、各層、區(qū)域、圖案的"上方（on)"、"上部"、"上"、"下方（under)"、"下部"、"下"的情況下， "上方（on)"、"上部"、"上"、"下方（under)"、"下部"、"下"均包含"直接（directly)"、"間 接（indirectly)"的含義。
[0053] 在對本發(fā)明的實例進行說明的過程中，"第一電極"和"第二電極"包括可實際安裝 超小型發(fā)光二極管的電極區(qū)域或者與上述區(qū)域一同來可根據(jù)在底座基板上配置電極的方 法來還可包括的電極區(qū)域。但是，本發(fā)明的超小型發(fā)光二極管電極組件意味著可實際安裝 超小型發(fā)光二極管的電極區(qū)域，且可包括一個或多個下述的單位電極。
[0054] 在對本發(fā)明的實例進行說明的過程中，單位電極為配置有可通過排列超小型發(fā)光 二極管元件來獨立驅(qū)動的兩個電極的排列區(qū)域，單位電極面積為上述排列區(qū)域的面積。 陽化5] 在對本發(fā)明的實例進行說明的過程中，"連接"意味著超小型發(fā)光二極管元件安裝 于互不相同的兩個電極（例如，第一電極、第二電極）。并且，"電連接"意味著如下狀態(tài)，超 小型發(fā)光二極管元件安裝于互不相同的兩個電極，同時可在當向電極線施加電源時，超小 型發(fā)光二極管元件發(fā)光。
[0056] 有益效果
[0057] 本發(fā)明的利用超小型發(fā)光二極管電極組件的發(fā)光二極管燈可使獨立制造的納米 單位的超小型發(fā)光二極管元件在電極之間自動排列，來克服W往的當W超小型發(fā)光二極管 元件直立的=維形狀使超小型發(fā)光二極管元件與電極相結(jié)合時因難W使超小型發(fā)光二極 管元件直立而引起的生產(chǎn)率下降的問題及很難使超小型發(fā)光二極管元件與互不相同的電 極W-對一對應的方式相結(jié)合的難點。并且，由于與電極相連接的超小型發(fā)光二極管元件 的結(jié)構(gòu)和基板的相對位置關(guān)系，即，因向超小型發(fā)光二極管元件的長度方向水平配置于基 板上的超小型發(fā)光二極管元件的排列方式，導致在超小型發(fā)光二極管元件的活性層產(chǎn)生的 光子中向大氣中放射的光子的數(shù)量增加，從而可很大程度提高超小型發(fā)光二極管電極組件 的光提取效率。進而，可使發(fā)光二極管燈所包括的一部分超小型發(fā)光二極管的不良所導致 的發(fā)光二極管燈的功能下降最小化，并且，可根據(jù)發(fā)光二極管燈的使用目的或設置位置來 改變發(fā)光二極管的規(guī)定部分形狀。此外，由于在因現(xiàn)有的發(fā)光二極管的形狀而具有僅用作 點光源的應用范圍的狀態(tài)下導入超小型發(fā)光二極管，因此可體現(xiàn)面光源、透明光源及可彎 曲的光源等的多種