利用超小型发光二极管电极组件的发光二极管灯的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及利用超小型发光二极管（L邸，Li曲t-emittingdiode)电极组件的发 光二极管灯，更详细地，设及使光提取效率极大化并W不存在短路的方式使纳米单位的超 小型发光二极管元件与超小型电极相连接的利用超小型发光二极管电极组件的发光二极 管灯。
【背景技术】
[0002] 随着1992年日本日亚化学工业的中村等人适用低溫的氮化嫁（GaN)化合物缓冲 层来成功融合出优质的单晶体氮化嫁氮化物半导体，导致发光二极管的开发变得活跃。发 光二极管作为利用化合物半导体的特性来使多个载体为电子的n型半导体结晶和多个载 体为空穴的P型半导体结晶相互接合的半导体，是将电信号变换为具有所需区域的波段的 光来显现的半导体元件。
[0003] 由于运种发光二极管半导体的光变换效率高，因此能量消耗非常少，而且上述发 光二极管半导体还具有半永久性寿命并且环保，从而作为绿色材料来被誉为光的革命。近 来，随着化合物半导体技术的发展，开发出高亮度红色、澄色、绿色、蓝色及白色发光二极 管，上述发光二极管应用于信号灯、手机、汽车前照灯、室外电子屏幕、液晶显示器背光模组 (LCDBLU，LiquidCrys1:alDisplaybackIi曲tunit),还应用于室内外照明等多个领域， 而且在国内外持续进行对上述发光二极管的研究。尤其，具有较宽带隙的氮化嫁类化合物 半导体为用于制造放射绿色、蓝色还有紫外线区域的光的发光二极管半导体的物质，可利 用蓝色发光二极管元件制造白色发光二极管元件，从而正在对此进行很多研究。
[0004] 并且，由于发光二极管半导体用于多种领域，对发光二极管半导体的研究也日益 增加，使得高功率的发光二极管半导体成为一种需求，提高发光二极管半导体的效率也变 得极为重要。但是，制造高效率高功率的蓝色发光二极管元件存在诸多困难。在提高上述 蓝色发光二极管元件的效率方面，难点缘于制造过程中的困难和所制造的蓝色发光二极管 的氮化嫁类半导体和大气之间的高折射率。首先，制造过程中的困难在于很难准备具有与 氮化嫁类半导体相同的晶格常数的基板。当氮化嫁外延层晶格常数和基板的晶格常数大为 不同的情况下，形成于基板上的氮化嫁外延层会产生很多缺陷，从而发生导致发光二极管 半导体的效率和性能下降的问题。 阳〇化]接着，由于所制造的蓝色发光二极管的氮化嫁类半导体和大气之间的高折射率， 导致从发光二极管的活性层区域放射的光无法向外部射出，而是在发光二极管的内部全反 射。全反射的光在发光二极管的内部再次被吸收，从而存在最终导致发光二极管的效率下 降的问题。将运种效率称为发光二极管元件的光提取效率，而为了解决上述问题，正进行很 多研究。
[0006] 另一方面，为了将发光二极管元件用于照明、显示器等，需要可向上述发光二极管 元件和上述元件施加电源的电极，并且，就使用目的、减少电极所占的空间或制造方法，对 发光二极管元件和互不相同的两个电极的配置进行了多种研究。
[0007] 对发光二极管元件和电极的配置的研究可分为使发光二极管元件在电极生长和 在使发光二极管元件独立生长后配置于电极。
[0008] 首先，对使发光二极管元件在电极生长的研究具有自下而上化ottom-up)方式， 良P，通过在基板上放置薄膜型下部电极，并在下部电极上依次层叠n型半导体层、活性层、 P型半导体层、上部电极后进行蚀刻的方法，或者通过在层叠上部电极之前蚀刻已层叠的各 个层后层叠上部电极的方法等来在一系列的制造过程中同时生成及配置发光二极管元件 和电极。
[0009] 接着，在使发光二极管元件独立生长后配置于电极的方法为在通过单独的工序来 使发光二极管元件独立生长制造之后，将各个发光二极管元件一一配置于图案化的电极的 方法。
[0010] 上述前一方法存在如下问题，即，从结晶学角度出发，很难实现高结晶性/高效率 的薄膜及使发光二极管元件生长，而后一方法存在由于光提取效率降低，因而有可能导致 发光效率下降的问题。
[0011] 并且，在后一方法中，存在如下问题，即，若发光二极管元件为普通的发光二极管 元件，则可通过使S维的发光二极管元件直立来使发光二极管元件与电极相连接，但若发 光二极管元件为纳米单位的超小型元件，则很难使上述超小型元件直立于电极。在由本申 请的发明人申请的韩国特许申请第2011-0040174号中，为了使纳米单位的超小型发光二 极管元件W=维的方式直立于电极来使上述超小型发光二极管元件与电极相连接，还在超 小型发光二极管元件设置有使超小型发光二极管元件容易与电极相结合的结合连接器，但 当将上述结合连接器实际体现于超小型电极时，存在很难使超小型发光二极管元件W=维 的方式直立于电极来使上述超小型发光二极管和电极相结合的问题。
[0012] 进而，独立制造的发光二极管元件需一一配置于图案化的电极，但在发光二极管 元件为大小为纳米单位的超小型发光二极管元件的情况下，存在如下问题，即，很难将发光 二极管元件配置于超小型的互不相同的两个电极的目的范围内，而且即使将发光二极管元 件配置于超小型的互不相同的两个电极，但在电极和超小型发光二极管的电连接中频频发 生由短路引起的不良现象，从而无法体现所需的电极组件。
[0013] 进而，在使发光二极管元件W=维的方式直立于电极上并在发光二极管元件的上 部形成电极的情况下，存在W下问题，即，在发光二极管元件的活性层所产生的光子因在直 立的超小型发光二极管元件的面和空气层之间所产生的折射率的差异而导致的全反射，使 得光提取下降，不仅如此，因上述在活性层产生的光子被上端的电极阻挡而无法向外部提 取，而在上述活性层的内部被吸收，从而导致光提取效率明显下降。
[0014] 韩国登录特许第10-0523740号设及利用发光二极管的灯，上述利用发光二极管 的灯包括：第一电极部，形成于基板的上部面；P型层和N型层，在第一电极的上部面W与第 一电极部电连接的方式层叠并蒸锻于上述第一电极的上部面；W及第二电极部，用于连接 上述N型层，但在利用上述发光二极管的灯中，在电极的上部依次层叠P型层和N型层来制 造发光二极管，并使发光二极管W=维的方式直立于电极来与电极相结合，而并非独立地 单独制造发光二极管。
[0015] 运是由于在独立地单独制造的发光二极管元件中，尤其，在上述发光二极管元件 的大小为纳米单位的超小型发光二极管的情况下，存在无法使发光二极管元件W=维的方 式直立于电极的上部来结合的问题，因而就此导出上述方法，但在采用上述方法的情况下， 由于电极位于发光二极管元件的上下部，因而仍无法解决在发光二极管元件发生的光子因 折射率的差异而在界面产生全反射效果W及在发光二极管元件发生的光子被电极阻挡而 无法向外部放射，并困在发光二极管元件的内部或被吸收，从而导致光提取效率下降的问 题。
【发明内容】
[0016] 技术问题
[0017] 本发明用于解决如上所述的问题，本发明所要解决的问题为提供如下发光二极管 灯，即，上述发光二极管灯可使独立制造的纳米单位大小的超小型发光二极管元件W不存 在电路短路等不良的方式与互不相同的两个电极相连接来提高光提取效率，并可使基于发 光二极管灯所包括的一部分超小型发光二极管的不良而导致的发光二极管灯的功能下降 最小化。
[0018] 并且，本发明提供如下发光二极管灯，即，使超小型发光二极管元件集中分布于目 标安装区域来被安装，而并非使超小型发光二极管元件凝聚并仅配置于特定部分，或者并 非使超小型发光二极管元件向外围扩散。
[0019] 进而，本发明提供如下发光二极管灯，即，可根据使用发光二极管灯的目的或设置 发光二极管灯的位置来改变上述二极管灯的规定部分形状。
[0020] 技术方案
[0021] 为了解决上述问题，本发明提供利用超小型发光二极管电极组件的发光二极管 灯，上述利用超小型发光二极管电极组件的发光二极管灯包括：支撑体；底座基板，设于上 述支撑体的内部；W及超小型发光二极管电极组件，包括第一电极、第二电极及多个超小型 发光二极管元件，上述第一电极形成于上述底座基板上，上述第二电极W与上述第一电极 相隔开的方式形成于与上述第一电极相同的平面上，上述多个超小型发光二极管元件与上 述第一电极和上述第二电极运双方均连接，上述超小型发光二极管元件在外部面包括绝缘 覆膜，上述绝缘覆膜至少覆盖上述超小型发光二极管元件的活性层部分的整个外部面，上 述绝缘覆膜用于防止因超小型发光二极管元件的活性层和电极相接触而发生电路短路。
[0022] 根据本发明的优选一实例，上述支撑体可呈杯子形状，上述利用超小型发光二极 管电极组件的发光二极管灯还包括巧光体，上述巧光体设于上述支撑体的内部，从超小型 发光二极管元件照射的光激发上述巧光体，上述超小型发光二极管电极组件包括紫外线发 光二极管、蓝色发光二极管、绿色发光二极管及红色发光二极管中的一种元件。
[0023] 根据本发明的再一优选一实例，可在每IOOXIOOym2单位面积的上述超小型发光 二极管电极组件中的超小型发光二极管元件的数量为2个至100000个。
[0024] 根据本发明的另一优选实例，上述超小型发光二极管元件的长度可W为IOOnm至 10Jim，纵横比为1. 2~100。
[00巧]根据本发明的还有一优选实例，上述第一电极的宽度狂)、第二电极的宽度（Y)、 第一电极和与上述第一电极相邻的第二电极之间的间距狂）及超小型发光二极管元件的 长度（H)满足如下关系式， 阳0%] 关系式1 :
[0027] 0. 5Z《H<X巧巧Z，
[0028] 其中，100nm<X《 10ym，100nm<Y《 10ym，100nm<Z《lOym。
[0029] 根据本发明的又一优选实例，本发明的利用超小型发光二极管电极组件的发光二 极管灯可包括多个超小型发光二极管电极组件，多个超小型发光二极管电极组件W线排列 或面排列的方式排列，上述多个超小型发光二极管电极组件可按颜色分别独立包括蓝色超 小型发光二极管元件、绿色超小型发光二极管元件、黄色超小型发光二极管元件及红色超 小型发光二极管元件中的至少两种颜色W上的超小型发光二极管元件。
[0030] 根据本发明的又一优选实例，在上述超小型发光二极管元件为超小型紫外线发光 二极管元件的情况下，上述巧光体的颜色可W为蓝色、黄色、绿色、班巧色及红色中的一种 W上，在上述超小型发光二极管元件为超小型蓝色发光二极管元件的情况下，上述巧光体 的颜色可W为黄色、绿色、班巧色及红色中的一种W上。
[0031] 根据本发明的又一优选实例，上述超小型发光二极管电极组件还可包括绝缘隔 板，上述绝缘隔板包围连接有超小型发光二极管元件的电极区域，上述绝缘隔板形成于底 座基板上，从上述底座基板至绝缘隔板上端为止的垂直距离为0. 1~100ym。
[0032] 根据本发明的又一优选实例，上述第一电极的宽度狂)、第二电极的宽度灯)、第 一电极和与上述第一电极相邻的第二电极之间的间距狂）及超小型发光二极管元件的长 度化）满足如下关系式， 阳03引关系式2 :
[0034] Z《H《X巧+Z，
[0035] 其中，IOOnm<X《10Jim，IOOnm<Y《10Jim，IOOnm<Z《10Jim。
[0036] 并且，为了解决上述问题，本发明提供利用超小型发光二极管电极组件的发光二 极管灯，上述利用超小型发光二极管电极组件的发光二极管灯包括：支撑体；W及超小型 发光二极管电极组件，包括第一电极、第二电极及多个超小型发光二极管元件，上述第一电 极形成于上述支撑体的上部，上述第二电极W与上述第一电极相隔开的方式形成于与上述 第一电极相同的平面上，上述多个超小型发光二极管元件与上述第一电极和第二电极运双 方均连接，上述超小型发光二极管元件在外部面包括绝缘覆膜，上述绝缘覆膜至少覆盖上 述超小型发光二极管元件的活性层部分的整个外部面，上述绝缘覆膜用于防止因超小型发 光二极管元件的活性层和电极线相接触而发生电路短路。
[0037] 根据本发明的优选一实例，上述支撑体可呈平面形状，在支撑体的至少一面涂敷 有巧光体，从超小型发光二极管元件照射的光激发上述巧光体。
[0038] 根据本发明的再一优选实例，在每IOOX100ym2单位面积的上述超小型发光二极 管电极组件中的超小型发光二极管元件的数量可W为2个至100000个。
[0039] 根据本发明的另一优选实例，上述超小型发光二极管元件的长度可W为IOOnm至 10ym，纵横比为1. 2~100。
[0040] 根据本发明的还有一实施例，上述第一电极的宽度狂)、第二电极的宽度灯)、第 一电极和与上述第一电极相邻的第二电极之间的间距狂）及超小型发光二极管元件的长 度化）可满足如下关系式， 阳OW 关系式1 :
[0042] 0. 5Z《H<X巧巧Z，
[0043] 其中，IOOnm<X《10ym，IOOnm<Y《10ym，IOOnm<Z《10ym。
[0044] 根据本发明的又一优选实例，上述利用超小型发光二极管电极组件的发光二极管 灯可包括多个超小型发光二极管电极组件，多个超小型发光二极管电极组件W线排列或面 排列的方式排列，上述多个超小型发光二极管电极组件按颜色分别独立包括蓝色超小型发 光二极管元件、绿色超小型发光二极管元件、黄色超小型发光二极管元件及红色超小型发 光二极管元件中的至少两种颜色W上的超小型发光二极管元件。
[0045] 根据本发明的又一优选实例，在上述超小型发光二极管元件为超小型紫外线发光 二极管元件的情况下，上述巧光体的颜色为蓝色、黄色、绿色、班巧色及红色中的一种W上， 在上述超小型发光二极管元件为超小型蓝色发光二极管元件的情况下，上述巧光体的颜色 为黄色、绿色、班巧色及红色中的一种W上。
[0046] 根据本发明的又一优选实例，上述超小型发光二极管电极组件还可包括绝缘隔 板，上述绝缘隔板包围连接有超小型发光二极管元件的电极区域，上述绝缘隔板形成于支 撑体上，从上述支撑体至绝缘隔板上端为止的垂直距离为0. 1~100ym。
[0047] 根据本发明的又一优选一实例，上述第一电极的宽度狂)、第二电极的宽度（Y)、 第一电极和与上述第一电极相邻的第二电极之间的间距狂）及超小型发光二极管元件的 长度（H)可满足如下关系式， W4引关系式2 :
[0049]Z《H《X巧+Z，
[00加]其中，IOOnm<X《10Jim，IOOnm<Y《10Jim，IOOnm<Z《10Jim。
[0051] W下，对本发明所记载的术语进行说明。
[0052] 在对本发明的实例进行说明的过程中，当记载各层、区域、图案或结构物形成于基 板、各层、区域、图案的"上方（on)"、"上部"、"上"、"下方（under)"、"下部"、"下"的情况下， "上方（on)"、"上部"、"上"、"下方（under)"、"下部"、"下"均包含"直接（directly)"、"间 接（indirectly)"的含义。
[0053] 在对本发明的实例进行说明的过程中，"第一电极"和"第二电极"包括可实际安装 超小型发光二极管的电极区域或者与上述区域一同来可根据在底座基板上配置电极的方 法来还可包括的电极区域。但是，本发明的超小型发光二极管电极组件意味着可实际安装 超小型发光二极管的电极区域，且可包括一个或多个下述的单位电极。
[0054] 在对本发明的实例进行说明的过程中，单位电极为配置有可通过排列超小型发光 二极管元件来独立驱动的两个电极的排列区域，单位电极面积为上述排列区域的面积。 阳化5] 在对本发明的实例进行说明的过程中，"连接"意味着超小型发光二极管元件安装 于互不相同的两个电极（例如，第一电极、第二电极）。并且，"电连接"意味着如下状态，超 小型发光二极管元件安装于互不相同的两个电极，同时可在当向电极线施加电源时，超小 型发光二极管元件发光。
[0056] 有益效果
[0057] 本发明的利用超小型发光二极管电极组件的发光二极管灯可使独立制造的纳米 单位的超小型发光二极管元件在电极之间自动排列，来克服W往的当W超小型发光二极管 元件直立的=维形状使超小型发光二极管元件与电极相结合时因难W使超小型发光二极 管元件直立而引起的生产率下降的问题及很难使超小型发光二极管元件与互不相同的电 极W-对一对应的方式相结合的难点。并且，由于与电极相连接的超小型发光二极管元件 的结构和基板的相对位置关系，即，因向超小型发光二极管元件的长度方向水平配置于基 板上的超小型发光二极管元件的排列方式，导致在超小型发光二极管元件的活性层产生的 光子中向大气中放射的光子的数量增加，从而可很大程度提高超小型发光二极管电极组件 的光提取效率。进而，可使发光二极管灯所包括的一部分超小型发光二极管的不良所导致 的发光二极管灯的功能下降最小化，并且，可根据发光二极管灯的使用目的或设置位置来 改变发光二极管的规定部分形状。此外，由于在因现有的发光二极管的形状而具有仅用作 点光源的应用范围的状态下导入超小型发光二极管，因此可体现面光源、透明光源及可弯 曲的光源等的多种