TW202318383A - Ar、vr設備用高分辨率超薄led顯示器及其製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明公開一種高分辨率超薄LED顯示器及其製造方法。本發明涉及通過引入超薄LED元件來具有非常高的分辨能力及光學特性的顯示器、以及能夠以非常低的不良率製造高分辨率超薄LED顯示器的製造方法的發明。
Description
本發明涉及應用於增強現實（AR）及虛擬現實（VR）設備的顯示器，涉及通過將顯示器的LED元件應用於超薄LED來確保高分辨能力的高分辨率超薄LED顯示器及其製造方法。
增強現實（AR）、虛擬現實（VR）技術為同時展現現實世界及虛擬圖像或者展現虛擬現實的技術，其是在現實世界中疊加（Overlap）虛擬物體來展現的技術。在與現實世界的物體疊加時的虛擬圖像具有非常高的真實感的情況下，可以達到佩戴人員難以區分現實世界的圖像與虛擬實現的圖像的程度，將面向這一點的技術還稱為混合現實（Mixed Reality，MR）技術。增強現實技術為融合現實環境和虛擬環境的複合型虛擬現實系統（Hybrid VR system），目前，在多個國家中積極研究研發。
AR、VR技術通過投影由計算機圖形等生成的虛擬圖像等的信息的方式實現。虛擬圖像執行增強現實環境的特定元素的視覺效果或顯示與現實世界相關的信息的作用。這種增強現實技術應用於如眼鏡或頭盔等可穿戴設備（Wearable Device）中所搭載的顯示器等。當然，AR、VR設備包括目前智能手機的所有功能，進而，具有使佩戴人員的視覺信息的認知能力最大化的功能。主要全球企業以今後所有計算接口都將成為AR、VR顯示器的期望進行大規模投資開發。但是，以往或目前開發中的AR、VR設備中使用的顯示器具有低的分辨能力，因此，以往或目前開發中的AR、VR設備具有分辨率不高的問題。
當為了用作AR、VR顯示器而比較亮度、反應速度、分辨能力、對比度等時，相比於現有的LCD、LCoS、DLP及OLED，微型LED被認為是最有效的顯示器，但在微型LED的情況下，為了製造高分辨率顯示器，為了滿足顯示器的分辨能力而周知的是需要1μm～5μm的尺寸的微型LED，當利用其製造子像素時，當傳輸微型LED時，會產生工藝不良（像素內LED元件缺損、對齊錯誤等）引起的顯示器暗點，從而發生顯示器不良的問題（參照圖1的A部分）。
目前研發的微型LED的種類繁多，尤其，各種LED中的微型LED及納米LED可實現優秀的色彩感及高效率，其是環保物質，因此，被用作各種光源、顯示器的核心材料。針對這種市場情況，最近正在進行通過新型納米棒LED結構或新型製造工藝研發塗敷有殼的納米電纜LED的研究。
隨着這些材料領域的研究，最近，將利用紅色、綠色、藍色微型LED的顯示屏電視（TV）也商用。利用微型LED的顯示器、各種光源具有高性能特性及理論壽命及效率非常高的優點，但需在有限區域的小型化的電極上一一單獨配置微型LED，因此，針對由取放（pick and place）技術在電極上配置微型LED來實現的電極組件，當考慮高成本及高工藝不良率、低生產率時，由於工藝技術的限制，難以由真正意義上的高分辨率商用顯示器或具有各種大小、形狀、亮度的光源製造智能手機到電視。並且，更難以由與微型LED相同的取放技術在電極上一一單獨配置實現得小於微型LED的納米LED。
為了克服這種難點，在本發明人發明的韓國授權專利公報第10-1490758號中公開了一種超小型LED電極組件，其通過如下的工藝製造：向電極上加入混合有納米棒型LED的溶液后，在互不相同的兩個電極之間形成電場（electric field），使多個納米棒型LED元件在電極上磁性對齊。
但是，在公開的技術中，隨着通過電場對齊LED元件，必須具有LED元件沿着一方向長長地形成的縱橫比大的棒狀的形狀，如上所述的縱橫比大的棒狀的LED元件在溶劑中容易快速沉降，難以使LED元件墨水化，由此，難以通過噴墨印刷實現大面積的電極組件。並且，隨着在互不相同的兩個電極上卧式組裝元件，即，使元件內的各半導體層的層疊方向與電極的周面平行地組裝，提取光的面積少而具有效率不佳的問題。對此進行具體說明，針對納米棒型LED元件，將LED晶片通過混合納米圖案工藝與乾式蝕刻/濕式蝕刻來以自上而下（top-down）的方法製造或者在基板（基材）上直接以自下而上（bottom-up）的方法生長的方法是周知的。在這種納米棒型LED中，LED長軸與層疊方向，即，p-GaN/InGaN多量子阱（MQW）/n-GaN、p-GaN/InGaN多量子阱/n-GaN/InGaN層疊結構中的各層的層疊方向一致，因此，發光面積窄，由於發光面積窄，相對錶面缺陷對效率降低具有較大影響，難以使電子-空穴的複合速度最優化，具有發光效率與原來晶片所具有的效率相比大大降低的問題。進而，需將為了使納米棒型LED元件發光而形成的互不相同的兩個電極形成於相同的平面上，因此，具有電極設計不易的問題。
現有技術文獻
專利文獻
韓國授權專利公報第10-1490758號（公開日：2019年03月26日）
發明所欲解決之問題
本發明的發明人研發解決了由微型LED製造的顯示器的低分辨能力及像素內的LED元件缺損、對齊錯誤等引起的顯示器不良問題的新型超薄LED電極組件，並提供應用這種超薄LED電極組件的AR、VR設備用顯示器及其製造方法。
解決問題之技術手段
用於解決如上所述的問題的本發明的高分辨率超薄LED顯示器包括超薄LED電極組件，上述超薄LED電極組件包括：多個下部電極，形成於基材上；多個像素單元（pixel unit），形成於上述下部電極上；絕緣層，形成於上述基材及多個像素單元的上部；以及多個上部電極，形成於上述絕緣層上，上述多個像素單元分別包括子像素單元（sub-pixel unit），上述子像素單元包括多個超薄LED元件。
作為本發明的優選一實施例，上述子像素單元包括3個以上的超薄LED元件，上述超薄LED元件可包括選自超薄藍色LED元件、超薄綠色LED元件及超薄紅色LED元件中的一種以上。
作為本發明的優選一實施例，上述多個像素單元分別包括3個至4個子像素單元，上述3個至4個子像素單元可分別包括3個至30個超薄LED元件。
作為本發明的優選一實施例，上述3個至4個子像素單元分別可以為圓形、長方形或正方形。
作為本發明的優選一實施例，上述3個至4個子像素單元的橫向與縱向的長度比分別可以為1:1.0～1:10.0。
作為本發明的優選一實施例，上述多個像素單元分別包括3個子像素單元，上述3個子像素單元可包括：第一子像素單元，包括超薄藍色LED元件；第二子像素單元，包括超薄紅色LED元件；以及第三子像素單元，包括超薄紅色LED元件。
作為本發明的優選一實施例，上述3個至4個子像素單元均可包括超薄藍色LED元件。
作為本發明的優選一實施例，在上述3個至4個子像素單元均包括超薄藍色LED元件的情況下，選自綠色色變層及紅色色變層中的一種以上的色變層還可層疊於上部電極的上部。
作為本發明的優選一實施例，在上部電極與色變層之間還可形成有選自短波過濾器（SWPF）及長波過濾器（LWPF）中的一種以上的過濾器。
作為本發明的優選一實施例，構成本發明的高分辨率超薄LED顯示器的上述子像素單元的多個超薄LED元件可以分別層疊有第一導電半導體層、光活性層及第二導電半導體層。
作為本發明的優選一實施例，能夠以將上述超薄LED元件的第一導電半導體層朝向下部電極的方向的方式豎立配置於子像素單元內。
作為本發明的優選一實施例，上述超薄LED元件的橫截面形態可包括選自圓形、橢圓形及多邊形（三邊形、四邊形、五邊形、六邊形、八邊形、十邊形、梯形、菱形、星形等）中的一種以上的形態，多個超薄LED元件可由橫截面呈相同形態的元件構成或者可由橫截面呈互不相同的形態的元件混合而構成。
作為本發明的優選一實施例，上述超薄LED元件包括選自如下LED元件中的一種以上，點（Dot）型LED元件或盤（Disc）型LED元件，厚度沿着多個層的層疊方向為2000nm以下，上述點型LED元件的上述厚度與垂直於層疊方向的橫截面中的長軸的長度之間的比為1:0.5～1:1.5，或者，上述盤型LED元件的上述厚度與垂直於層疊方向的橫截面中的長軸的長度之間的比為1:1.5～1:5.0；以及微-納米鰭（micor-nanofin）LED元件，厚度沿着多個層的層疊方向為100nm～2000nm，且垂直的橫截面中的長軸的長度為100nm～6000nm，上述厚度與上述長軸的長度之間的比為1:3以上。
作為本發明的優選一實施例，上述LED電極組件包括：下部電極線，包括單個或多個下部電極；多個超薄LED元件，沿着多個層的層疊方向豎立配置於下部電極上；以及上部電極線，配置於上述多個超薄LED元件上，包括單個或多個下部電極。
作為本發明的優選一實施例，上述超薄LED元件可在厚度方向的一側及下部電極內將要配置超薄LED元件的配置區域中的任一側或兩側還包括排列誘導層，其沿着厚度方向豎立配置超薄LED元件。
作為本發明的優選一實施例，上述排列誘導層可以為磁性層、電荷層或結合層。
作為本發明的優選一實施例，上述超薄LED元件的最大面的面積可以為子像素麵積的1/3以下。
作為本發明的優選一實施例，上述超薄LED元件的第一導電半導體層為n型III族氮化物半導體層，在與第一導電半導體層（其與光活性層相鄰）的一側面相向的相對面上還可包括電子延遲層，以使在光活性層中複合的電子與空穴的數達到平衡。
作為本發明的優選一實施例，上述電子延遲層還可以為摻雜濃度低於上述第一導電半導體層的III族氮化物半導體。
作為本發明的優選一實施例，上述超薄LED元件的第二導電半導體層為p型III族氮化物半導體層，在與第二導電半導體層（其與光活性層相鄰）的一側面相向的相對面上還可包括電子延遲層，以使在光活性層中複合的電子與空穴的數達到平衡。
作為本發明的優選一實施例，上述電子延遲層還可包括選自CdS、GaS、ZnS、CdSe、CaSe、ZnSe、CdTe、GaTe、SiC、ZnO、ZnMgO、SnO
2、TiO
2、In
2O
3、Ga
2O
3、Si、聚對苯乙烯撐（poly(para-phenylene vinylene）及其衍生物、聚苯胺（polyaniline），聚3-烷基噻吩（poly(3-alkylthiophene））及聚對苯撐（poly(paraphenylene））中的一種以上。
作為本發明的優選一實施例，上述超薄LED元件的第一導電半導體層為n型III族氮化物半導體層，第二導電半導體層為p型III族氮化物半導體層，還可包括如下包膜中的至少一個：空穴推動包膜，包圍第二導電半導體層的暴露的側面或第二導電半導體層的暴露的側面及光活性層的至少一部分的暴露的側面來將暴露的側面的表面側的空穴移動至中心側；以及電子推動包膜，包圍上述第一導電半導體層的暴露的側面來將暴露的側面的表面側的電子移動至中心側。
作為本發明的優選一實施例，上述超薄LED元件包括上述空穴推動包膜及電子推動包膜兩者，上述電子推動包膜可以被配置成包圍第一導電半導體層、光活性層及第二導電半導體層的側面的最外包膜。
作為本發明的優選一實施例，上述空穴推動包膜還可包括選自AlN
X、ZrO
2、MoO、Sc
2O
3、La
2O
3、MgO、Y
2O
3、Al
2O
3、Ga
2O
3、TiO
2、ZnS、Ta
2O
5及n-MoS
2中的一種以上。
作為本發明的優選一實施例，上述電子推動包膜還可包括選自Al
2O
3、HfO
2、SiN
x、SiO
2、ZrO
2、Sc
2O
3、AlN
x及Ga
2O
3中的一種以上。
作為本發明的優選一實施例，在上述超薄LED元件為微-納米鰭型LED元件的情況下，微-納米鰭型LED元件在第二導電半導體層的上部還可層疊有極化誘導層。
作為本發明的優選一實施例，在上述超薄LED元件為微-納米鰭型LED元件的情況下，微-納米鰭型LED元件的第一導電半導體層或極化誘導層可以被配置成與相鄰的至少兩個的下部電極相接觸。
作為本發明的優選一實施例，上述極化誘導層可以被配置成微-納米鰭型LED元件的長度方向的兩端的電極性互不相同。
作為本發明的優選一實施例，上述極化誘導層由沿着微-納米鰭型LED元件的長度方向相鄰配置的第一極化誘導層及第二極化誘導層製成，上述第一極化誘導層與第二極化誘導層的電極性可以互不相同。此時，如一例，上述第一極化誘導層為ITO，第二極化誘導層可以為金屬、電介質或半導體。
作為本發明的優選一實施例，上述微-納米鰭型LED元件的長度為100nm～6000nm，厚度可以為100nm～2000nm。
作為本發明的優選一實施例，微-納米鰭型LED元件的長度與厚度之比可以為3:1以上。
作為本發明的優選一實施例，在微-納米鰭型LED元件的第一導電半導體層的下部面沿着元件的長度方向還可形成有具有規定的寬度及厚度的突出部。
作為本發明的優選一實施例，上述突出部的寬度可形成為具有相比於微-納米鰭型LED元件的寬度50％以下的長度。
作為本發明的優選一實施例，上述微-納米鰭型LED元件的發光面積可超出微-納米鰭型LED元件的縱切面面積的2倍。
作為本發明的優選一實施例，在上述超薄LED元件（點型、盤型和/或微-納米鰭型的LED元件）的第一導電半導體層（n型導電半導體層）部分可形成有氣孔（pore）。
作為本發明的優選一實施例，上述LED電極組件還可形成於柔性基材上。
作為本發明的優選一實施例，前文中說明的本發明的高分辨率超薄LED顯示器可具有450PPI～3000PPI（每英寸像素（pixel per inch））的分辨能力。
作為本發明的優選一實施例，前文中說明的本發明的高分辨率超薄LED顯示器可使用於AR、VR設備用顯示面板。
本發明的另一目的涉及包括超薄LED電極組件的高分辨率超薄LED顯示器的製造方法，超薄LED電極組件可通過執行包括如下步驟的工藝來形成：步驟（1），準備包括下部電極的下部電極線；步驟（2），在下部電極上形成多個像素單元；以及步驟（3），以與超薄LED元件（其與組裝在下部電極的超薄LED元件的一側相向）的相對側電連接的方式形成包括上部電極的上部電極線。
在步驟（2）與步驟（3）之間還可包括如下的步驟：在每個像素單元內的上述超薄LED元件的周圍填充絕緣體來形成絕緣層。
作為本發明的優選一實施例，步驟（2）的每個上述像素單元由包括多個超薄LED元件的子像素單元形成，上述子像素單元可通過噴墨印刷法、激光支持傳輸印刷法、印章傳輸印刷法、磁場誘導印刷法和/或電場誘導印刷法在下部電極上執行印刷來形成多個超薄LED元件。
作為本發明的優選一實施例，在上述印刷法為激光支持多芯片傳輸印刷法的情況下，可執行包括如下步驟的工藝：步驟（1），準備形成於基材上的多個下部電極；以及步驟（2），通過激光支持多芯片傳輸印刷法在上述下部電極上轉印多個像素單元來形成。
作為本發明的優選一實施例，針對上述激光支持多芯片傳輸印刷法，在上述步驟（2）中，上述每個像素單元可包括多個超薄LED元件。
作為本發明的優選一實施例，針對上述激光支持多芯片傳輸印刷法，上述步驟（2）可通過如下的方式執行轉印：通過掩膜的開口向轉印膜（transfer film）的一側面照射激光來將超薄LED元件轉印在下部電極上，由此，在下部電極上形成包括多個超薄LED元件的像素單元，上述轉印膜包括施主膜（donor film）以及排列在上述施主膜的上部的多個超薄LED元件，可通過向施主膜的下部方向照射激光來執行轉印。
作為本發明的優選一實施例，針對上述激光支持多芯片傳輸印刷法，上述多個超薄LED元件分別層疊有第二導電半導體層、光活性層及第一導電半導體層，上述超薄LED元件的第二導電半導體層或第一導電半導體層可以朝向施主膜的方向豎立配置。
作為本發明的優選一實施例，針對上述激光支持多芯片傳輸印刷法，上述施主膜可包括聚二甲基硅氧烷印章（Polydimethylsiloxane stamp）膜、包括動態釋放層（dynamic release layer）的聚酰亞胺膜、彈性聚合微型結構印章膜或形狀記憶高分子膜（shape memory polymer film）。
作為本發明的優選一實施例，針對上述激光支持多芯片傳輸印刷法，當執行步驟（2）的轉印時，上述掩膜形成有多個開口，分別通過上述多個開口照射激光，由此，可通過每個開口在下部電極上同時轉印3個以上的超薄LED元件。
作為本發明的優選一實施例，在上述印刷法為噴墨印刷法且超薄LED元件為點型LED元件或盤型LED元件的情況下，步驟（2）還可執行如下的步驟：步驟（2-1），在上述下部電極上處理包括多個超薄LED元件的墨水組合物；以及步驟（2-2），在下部電極上沿着厚度方向豎立組裝超薄LED元件。
作為本發明的優選一實施例，在上述步驟（2-1）中，在超薄LED元件的厚度方向的一側及將要配置超薄LED元件的下部電極內的配置區域上還設置磁性層，在上述步驟（2-2）中，還可沿着垂直於下部電極的周面的方向形成磁場來使超薄LED元件沿着厚度方向豎立組裝在下部電極上，以便將超薄LED元件移動至上述配置區域並沿着厚度方向豎立配置。
作為本發明的優選一實施例，在上述步驟（2-1）中，在超薄LED元件的厚度方向的一側還設置有帶正電荷或負電荷的第一電荷層，在將要配置超薄LED元件的下部電極內的配置區域上還設置帶與上述第一電荷層相反的電荷的第二電荷層，在上述步驟（2-2）中，將超薄LED元件移動至上述配置區域，可沿着垂直於下部電極的周面的方向形成電場，以便沿着厚度方向豎立配置。
作為本發明的優選一實施例，在上述步驟（2-2）中，通過由結合層（位於超薄LED元件的厚度方向的一側及將要配置超薄LED元件的下部電極內的配置區域之間）為媒介的化學結合，超薄LED元件豎立組裝在配置區域上，上述結合層可設置於超薄LED元件的厚度方向的一側及上述配置區域中的任一側或兩側。
作為本發明的優選一實施例，在上述印刷法為噴墨印刷法且超薄LED元件為微-納米鰭型LED元件的情況下，上述LED電極組件可通過執行包括如下步驟的工藝來製造：步驟（1），向包括沿着水平方向以規定間隔隔開的多個下部電極的下部電極線上，投入包含多個微-納米鰭型LED元件的墨水組合物；步驟（2），向上述下部電極線施加組裝電壓，以使上述溶液中的微-納米鰭型LED元件的第一導電半導體層或極化誘導層與相鄰的至少兩個下部電極相接觸的方式進行磁性對齊；以及步驟（3），在磁性對齊的多個微-納米鰭型LED元件上形成上部電極線。
作為本發明的優選一實施例，上述步驟（2）還可執行包括如下步驟的工藝：步驟（2-1），向上述下部電極線施加組裝電壓，以使上述溶液中的微-納米鰭型LED元件的第一導電半導體層或極化誘導層與相鄰的至少兩個下部電極相接觸的方式進行磁性對齊；步驟（2-2），形成通電用金屬層，上述通電用金屬層用於連接與至少兩個下部電極相接觸的各個微-納米鰭型LED元件的第一導電半導體層或極化誘導層的側面與上述至少兩個下部電極之間；以及步驟（2-3），不覆蓋磁性對齊的多個微-納米鰭型LED元件的上部面，由此在下部電極線上形成絕緣層。
以下，定義本發明中所使用的術語。
根據本發明的實例的說明，在描述為各層、區域、圖案或基材形成於各層、區域、多個圖案的“上（on）”、“上部”、“上”、“下（under）”、“下部”、“下”的情況下，“上（on）”、“上部”、“上”、“下（under）”、“下部”、“下”包括“直接（directly）”及“間接（indirectly）”兩種含義。
另外，本發明是在以下國家研發事業的支持下進行研究的。
1. [支持該發明的國家研究開發事業]
[課題固有編號]1711130702
[課題編號]2021R1A2C2009521
[部門名稱]科學技術信息通信部
[課題管理（專業）機構名稱]韓國國家研究基金會
[研究事業名稱]中堅研究員支持事業
[研究課題名稱]Dot-LED材料及顯示器原創/應用技術開發
[貢獻率]1/2
[課題執行機構名稱]國民大學產學合作團
[研究期間]2021年03月01日～2022年02月28日
2. [支持該發明的國家研究開發事業]
[課題固有編號]1711105790
[課題編號]2016R1A5A1012966
[部門名稱]科學技術信息通信部
[課題管理（專業）機構名稱]韓國國家研究基金會
[研究事業名稱]工程學領域（S/ERC）
[研究課題名稱]使用混合設備的晝夜節律ICT研究中心
[貢獻率]1/2
[課題執行機構名稱]國民大學產學合作團
[研究期間]2021年01月01日～2021年12月31日
對照先前技術之功效
本發明的應用於高分辨率超薄LED顯示器的超薄LED元件在增加元件的發光面積的同時大大減少表面的暴露的光活性層面積，可防止表面缺陷引起的效率降低或使表面缺陷引起的效率降低最小化，從而可實現質量優秀的電極組件。進而，所使用的LED元件可使電子及空穴速度的不均勻引起的電子-空穴複合效率降低及由其導致的發光效率的降低最小化，並可更加容易地實現電極組件。
如上所述，相比於以往的微型LED等的以往的LED顯示器，利用超薄LED元件製造的本發明的超薄LED顯示器具有厚度減少、響應速度提高、領區提高、視角增大、亮度增加的效果，並且，可降低製造子像素時產生的LED元件缺損、對齊錯誤等引起的顯示器不良率。
以下將參照相關圖式，說明依本發明較佳實施例，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。
以下，詳細說明本發明的實施例，使得本發明所屬技術領域的普通技術人員容易實施本發明的實施例。本發明可由各種不同的實施方式實現，並不限定於在此說明的實施例。
如圖1的A部分中的簡圖所示，在利用以往的微型LED元件製造的顯示器中，當形成電極LED組件時，每個像素包括一個或少量的微型LED元件，因此，具有因LED元件傳輸遺漏（缺損）、脫離電極線（對齊錯誤）等而產生暗點的問題。但是，如圖1的B部分中的簡圖所示，本發明利用超薄LED元件製造電極LED組件，由此，由一個像素單元內的多個子像素構成，並且，使一個子像素由多個超薄LED元件構成，由此，即使LED元件的一部分被傳輸遺漏或者一部分脫離電極線，因沒有像素單元內的缺損或對齊錯誤的LED元件的操作不產生暗點等，從而可防止顯示器不良。進而，是可提供能夠確保高分辨率（ppi）的高分辨率LED顯示器的發明。
如上所述，本發明的高分辨率超薄LED顯示器包括引入超薄LED元件的超薄LED電極組件。
如圖2a的簡圖所示，上述超薄LED電極組件包括超薄LED電極組件，上述超薄LED電極組件包括：多個下部電極310，形成（設置）於基材400上；多個像素單元，形成於上述下部電極上；絕緣層600，形成於上述基材及多個像素單元的上部；以及多個上部電極320，形成於上述絕緣層上，上述每個像素單元包括子像素單元，上述子像素單元包括多個超薄LED元件100。
上述子像素單元包括3個以上的超薄LED元件，優選地，包括3個～30個超薄LED元件，更優選地，包括10個～30個超薄LED元件，上述超薄LED元件可包括選自超薄藍色LED元件、超薄綠色LED元件及超薄紅色LED元件中的一種以上的LED元件。
並且，上述每個像素單元包括3個至4個子像素單元，上述3個至4個子像素單元分別可包括3個以上的超薄LED元件，優選地，可包括3個～30個超薄LED元件，更優選地，可包括10個～30個超薄LED元件。
如優選一實例，如圖2b的簡圖所示，在像素單元由3個子像素單元構成的情況下，可由第一子像素單元、第二子像素單元及第三子像素單元構成。
上述2個～3個子像素單元分別可以為長方形或正方形，在長方形的情況下，上述3個至4個子像素單元的橫向與縱向的長度比分別可以為1:1.0～1:10.0。
並且，每個像素單元還可包括：第一子像素單元，包括超薄藍色LED元件；第二子像素單元，包括超薄綠色LED元件；以及第三子像素單元，包括超薄紅色LED元件。
並且，在顯示器為藍源成彩型顯示器的情況下，構成每個像素單元的2個～3個上述子像素單元還可均包括超薄藍色LED元件，在此情況下，選自綠色色變層及紅色色變層中的一種以上的色變層還可層疊於上部電極的上部。
上述綠色色變層可無限制地使用通常用於藍源成彩方式的，如優選一例，可包括選自SrGa
2S
4:Eu、(Sr,Ca）
3SiO
5:Eu、(Sr,Ba,Ca）SiO
4:Eu、Li
2SrSiO
4:Eu、Sr
3SiO
4:Ce,Li、β-SiALON:Eu、CaSc
2O
4:Ce、Ca
3Sc
2Si
3O
12:Ce、Caα-SiALON:Yb、Caα-SiALON:Eu、Liα-SiALON:Eu、Ta
3Al
5O
12:Ce、Sr
2Si
5N
8:Ce、SrSi
2O
2N
2:Eu、BaSi
2O
2N
2:Eu、Ba
3Si
6O
12N
2:Eu、γ-AlON:Mn及γ-AlON:Mn,Mg中的一種以上的熒光體，但並不局限於此。
上述綠色色變層可無限制地使用通常用於藍源成彩方式的，如優選另一例，可包括選自InP/ZnSe/ZnS量子點、InP/GaP/ZnS量子點、ZnSe/ZnS量子點及CsPbBr
3納米粒子、CS
3MnBr
5納米粒子中的一種以上的量子點或納米粒子，並不局限於此。
上述紅色色變層可無限制地使用用於藍源成彩方式的，如優選一例，可包括(Sr,Ca）AlSiN
3:Eu、CaAlSiN
3:Eu、(Sr,Ca）S:Eu、CaSiN
2:Ce、SrSiN
2:Eu、Ba
2Si
5N
8:Eu、CaS:Eu、CaS:Eu,Ce、SrS:Eu、SrS:Eu,Ce及Sr
2Si
5N
8:Eu中的一種以上的熒光體，並不局限於此。並且，如上述紅色色變層的另一例，可包括選自InP/ZnSe/ZnS量子點、InP/GaP/ZnS量子點、ZnSe/ZnS量子及CsPb(Br,I）
3納米粒子、CsMnBr
3納米粒子中的一種以上的量子點或納米粒子，但並不局限於此。
並且，在上述上部電極與色變層之間還可形成有選自短波過濾器及長波過濾器中的一種以上的過濾器。上述短波過濾器可以為重複高折射/低折射材料的薄膜的多層膜，如優選一例，可以為[0.5SiO
2/TiO
2/0.5SiO
2]
m（m＝重複層數，m為7以上），並不限定於此。並且，上述長波過濾器可以為重複高折射/低折射材料的薄膜的多層膜，如優選一例，可以為[0.5TiO
2/SiO
2/0.5TiO
2]
m（m＝重複層數，m為7以上）。
構成上述子像素單元的多個超薄LED元件分別為層疊有第一導電半導體層、光活性層及第二導電半導體層的LED元件，上述超薄LED元件的第一導電半導體層能夠以朝向下部電極的方向的方式豎立配置於子像素單元內。
上述超薄LED元件的橫截面形態可包括選自圓形、橢圓形及多邊形（三邊形、四邊形、五邊形、六邊形、八邊形、十邊形、梯形、菱形、星形等）中的一種以上的形態，多個超薄LED元件可由橫截面呈相同形態的元件構成或者可由橫截面呈互不相同的形態的元件混合而構成子像素單元。
並且，上述超薄LED元件可以為點型或盤型的LED元件（第一型），或者可以為微-納米鰭型LED元件（第二型）。
在本發明中，上述超薄LED元件還可包括排列誘導層，其用於在厚度方向的一側及下部電極內的將要配置超薄LED元件的配置區域中的任一側或兩側，沿着厚度方向豎立配置超薄LED元件。
並且，上述排列誘導層可以為磁性層、電荷層或結合層。
並且，在上述超薄LED元件中，最大面的面積可以為子像素麵積的1/3以下，優選為1/50～1/3，更優選為1/30～1/3。
上述超薄LED元件的第一導電半導體層為n型III族氮化物半導體層，在與第一導電半導體層（其與光活性層相鄰）的一側面相向的相對面上還可包括電子延遲層，使得在光活性層中複合的電子與空穴達到平衡。
並且，上述電子延遲層還可以為摻雜濃度低於上述第一導電半導體層的III族氮化物半導體。
並且，上述超薄LED元件的第二導電半導體層為p型III族氮化物半導體層，在與第二導電半導體層（其與光活性層相鄰）的一側面相向的相對面上還可包括電子延遲層，使得在光活性層中複合的電子與空穴的數達到平衡。
並且，上述電子延遲層還可包括選自CdS、GaS、ZnS、CdSe、CaSe、ZnSe、CdTe、GaTe、SiC、ZnO、ZnMgO、SnO
2、TiO
2、In
2O
3、Ga
2O
3，Si、聚對苯乙烯撐及其衍生物、聚苯胺、聚3-烷基噻吩及聚對苯撐中的一種以上。
並且，上述超薄LED元件的第一導電半導體層為n型III族氮化物半導體層，第二導電半導體層為p型III族氮化物半導體層，還可包括如下包膜中的至少一個：空穴推動包膜，包圍第二導電半導體層的暴露的側面或第二導電半導體層的暴露的側面及光活性層的至少一部分的暴露的側面來將暴露的側面的表面側的空穴移動至中心側；以及電子推動包膜，包圍上述第一導電半導體層的暴露的側面來將暴露的側面的表面側的電子移動至中心側。
並且，上述超薄LED元件包括上述空穴推動包膜及電子推動包膜兩者，上述電子推動包膜還可以被配置成包圍第一導電半導體層、光活性層及第二導電半導體層的側面的最外包膜。
並且，上述空穴推動包膜還可包括選自AlN
X、ZrO
2、MoO、Sc
2O
3、La
2O
3、MgO、Y
2O
3、Al
2O
3、Ga
2O
3、TiO
2、ZnS、Ta
2O
5及n-MoS
2中的一種以上。
並且，上述電子推動包膜還可包括選自Al
2O
3、HfO
2、SiN
x、SiO
2、ZrO
2、Sc
2O
3、AlN
x及Ga
2O
3中的一種以上。
在上述超薄LED電極組件中，上述基材優選為柔性（flexible）基材。
並且，上述LED電極組件還可由封裝材料封裝（encapsulation）。
包括前述所說明的超薄LED電極組件的高分辨率超薄LED顯示器執行包括如下步驟的工藝來形成：步驟（1），準備包括下部電極的下部電極線；步驟（2），在下部電極上形成多個像素單元；以及步驟（3），以與超薄LED元件（其與組裝在下部電極的超薄LED元件的一側相向）的相對側電連接的方式形成包括上部電極的上部電極線。
在步驟（2）與步驟（3）之間還可包括如下的步驟：在每個像素單元內的上述超薄LED元件的周圍填充絕緣體來形成絕緣層。
上述步驟（2）的每個像素單元由包括多個超薄LED元件的子像素單元形成，上述子像素單元可通過噴墨印刷法、激光支持傳輸印刷法、印章傳輸印刷法、磁場誘導印刷法和/或電場誘導印刷法在下部電極上執行印刷來形成多個超薄LED元件。
上述印刷法中的激光支持多芯片傳輸印刷法的優選一實例的說明如下。
本發明的超薄LED電極組件可通過執行包括如下步驟的工藝來製造：步驟（1），準備形成於基材上的多個下部電極；以及步驟（2），通過激光支持多芯片傳輸印刷法在上述下部電極上轉印多個像素單元來形成。
並且，執行步驟（2）后，還可執行包括如下步驟的工藝：步驟（3），在上述超薄LED元件的周圍填充絕緣體來形成絕緣層；以及步驟（4），以與超薄LED元件（其組裝在下部電極）的一側相向的超薄LED元件的相對側電連接的方式形成上部電極。
步驟（2）的上述每個像素單元由包括多個超薄LED元件的子像素單元形成，上述子像素單元可通過激光支持多芯片傳輸印刷法在下部電極上執行印刷來形成多個超薄LED元件。
更加具體地說明如下，在上述激光支持多芯片傳輸印刷法中，通過形成有多個開口的掩膜的開口向轉印膜（transfer film）的一側面照射激光來將超薄LED元件轉印在下部電極上，由此，可在下部電極上形成包括多個超薄LED元件的像素單元，上述轉印膜包括施主膜及排列在上述施主膜的上部的多個超薄LED元件，並可在施主膜的下部方向照射激光來執行轉印。
並且，分別通過上述多個開口照射激光，由此，可通過每個開口在下部電極上同時轉印3個以上的超薄LED元件，這可調節超薄LED元件的量，上述超薄LED元件通過調節掩膜的開口大小及形成於轉印膜的施主膜上的超薄LED元件的配置、數量和/或LED元件的大小等來轉印。
此時，轉印膜包括施主膜及排列在上述施主膜的上部的多個超薄LED元件，可在施主膜的下部方向照射激光來執行。
並且，上述多個超薄LED元件分別層疊有第二導電半導體層、光活性層及第一導電半導體層，若在上述轉印膜的施主膜方向照射激光來轉印超薄LED元件，則超薄LED元件內層的順序發生逆轉，由此，可形成及配置在下部電極上以第一導電半導體層、光活性層及第二導電半導體層的順序層疊的形態的超薄LED元件。
此時，可通過各種方法執行激光支持多芯片傳輸印刷法，如前所說明，優選地，根據激光支持多芯片傳輸印刷法使用轉印膜內的施主膜。
上述施主膜可包括聚二甲基硅氧烷印章膜、包括動態釋放層的聚酰亞胺膜、彈性聚合微型結構印章膜或形狀記憶高分子膜。
利用上述轉印膜，通過激光支持多芯片傳輸印刷法在下部電極上形成像素單元（或子像素單元），由此，當通過以往的噴墨印刷法等形成像素單元時，可防止以高比例發生的像素單元（或子像素單元）內超薄LED元件的pn結點（junction）翻轉的問題。
由從掩膜的相同開口照射的激光同時轉印在下部電極上的多個超薄LED元件形成一個像素單元或形成一個子像素單元，2個或3個上述子像素單元可形成一個像素單元。
前述所說明的本發明的高分辨率超薄LED顯示器可具有450PPI～3000PPI的分辨能力，優選地，可具有600PPI～2000PPI的分辨能力，更優選地，可具有800PPI～2000PPI的分辨能力。如圖1的A部分所示，當製造以往的微型1000PPI以下的顯示器時，也具有產生LED元件的缺損、對齊錯誤等引起的暗點的問題，但如圖1的B部分的簡圖所示，在本發明中，當製造1000PPI～3000PPI以上的顯示器時，包括子像素單元內的多個LED元件，並可防止LED元件缺損、對齊錯誤引起的暗點產生等的不良。
並且，本發明的高分辨率超薄LED顯示器可具有100000cd/m
2以上的亮度（brightness），且具有0.1ms以下的快速響應時間，可應用於各種顯示器，優選地，可應用於AR、VR設備的顯示器。
以下，將上述超薄-LED電極組件分為使用上述第一型超薄LED元件（點型或盤型超薄LED元件）及第二型超薄LED元件（微-納米鰭超薄LED元件）的情況，並對優選一實例進行說明。
[第一型（點型或盤型）超薄LED電極元件及LED電極組件]
以下，參照圖2a及圖2b說明由第一型超薄LED元件製造的LED電極組件。
本發明一實施例的超薄LED電極組件1000包括：下部電極線310，包括下部電極311、312；多個超薄LED元件101，配置於上述下部電極311、312上；以及上部電極線320，包括以與上述超薄LED元件101的上部相接觸的方式配置的上部電極321、322。
首先，在具體說明各結構之前，對用於使超薄LED元件發光的電極線進行說明。
超薄LED電極組件1000包括隔着超薄LED元件101相向配置於上部及下部的上部電極線320及下部電極線310。上述上部電極線320及下部電極線310並不是沿着水平方向排列，因此，避免將以具有超小型的厚度、寬度的方式實現的兩種電極以具有微型或納米單位間隔的方式沿着水平方向配置於有限面積的平面內的以往的電場感應引起的電極組件的複雜的電極線，從而可使電極設計非常簡單且更加容易地實現。
尤其，如圖2a及圖2b所示，與下部電極線310的電極設計無關地，上部電極線320以能夠與所配置的超薄LED元件101的上部面電接觸的方式配置就可，因此，具有電極的設計或實現非常容易的優點。尤其，圖2示出上部電極321、322是獨立的，還可實現為與僅由一個上部電極配置的所有超薄LED元件的上部面相接觸，相比於以往，具有可使電極線非常簡化來實現的優點。
並且，上述下部電極線310及上部電極線320分別可設置有多個下部電極311、312及上部電極321、322，它們的數量、間隔、配置形狀等可考慮所要實現的LED電極組件的大小等來適當變形，因此，本發明並不特別限定其。
並且，在將上述上部電極線320設計為與封裝在上述下部電極線310上的超薄LED元件101的上部電接觸的情況下，數量、配置形狀等不受限。但是，如圖2a，在下部電極線310沿着一方向並排排列的情況下，上部電極線320可排列成垂直於上述一方向，這種電極配置為現有的顯示器等中廣泛使用的電極配置，具有可直接使用以往的顯示器領域的電極配置及控制技術的優點。
並且，上述下部電極線310及上部電極線320可具有通常的LED電極組件中使用的電極的材料、形狀、寬度、厚度，可利用公知的方法製造，因此，本發明並不具體限制其。如一例，上述下部電極311、312及上部電極321、322各自獨立地可以為鋁、鉻、金、銀、銅、石墨烯、ITO、AZO或它們的合金等，寬度可以為0.1μm～50μm，厚度可以為0.1μm～100μm，但可考慮目的LED電極組件的大小等來適當變更。
根據本發明的一實施例，在下部電極311、312上可形成將要配置超薄LED元件101的配置區域S1、S2、S3、S4。上述配置區域S1、S2、S3、S4可根據目的以多種方式設置，如圖2a所示，可隔着規定間隔隔開設置於配置區域之間，或者，與圖2a所示的不同地，下部電極311、312上的整個區域還可以成為配置區域。
之後，對配置於上述的下部電極線310與上部電極線320之間的超薄LED元件101進行說明。
參照圖3及圖4進行說明，本發明一實施例的超薄LED元件101包括第一導電半導體層10、光活性層20及第二導電半導體層30，此外，還可包括：上部電極層60，形成於第一導電半導體層10下；下部電極層40，形成於第二導電半導體層30上；以及排列誘導層70，形成於第二導電半導體層30側的最外層側。
上述的多個層沿着任一方向層疊，在點型LED中，作為層疊方向的厚度與垂直於上述層疊方向的橫截面中的長軸的長度之間的比滿足1:0.5～1:1.5，優選地，滿足1:0.8～1:1.2，更優選地，可滿足1:0.9～1:1.1。
並且，在盤型LED中，作為層疊方向的厚度與垂直於上述層疊方向的橫截面中的長軸的長度之間的比滿足1:1.5～1:5.0，優選地，滿足1:1.5～1:3.0，更優選地，可滿足1:1.5～1:2.5。由此，當噴墨用墨水實現超薄LED元件時，在分散介質內表現出優秀的分散性，並不長時間沉澱，且有利於保持分散狀態。
並且，由於適合這種墨水化的幾何結構，不需要額外的用於保持分散狀態的添加劑，具有可提前預防額外的添加劑引起的下部電極線310或電路基板的污染的優點。進而，當將包含超薄LED元件的墨水印刷在下部電極線310上時，在以往的縱橫比大的納米棒型LED元件中，幾乎大部分的元件卧式位於電極上，超薄LED元件具有可降低卧式排列在電極上的概率的優點。並且，在沿着厚度方向組裝在電極上時，降低組裝多個元件的方向互不相同的概率，換言之，p型導電半導體層與n型導電半導體層的方向沿着互不相同的方向組裝在下部電極上的概率，因此，可降低逆向排列引起的電性隱患，由此，具有可提高壽命的優點。其中，在橫截面形狀為圓形的情況下，上述長軸的長度是指直徑，在橫截面形狀為橢圓形的情況下，上述長軸的長度是指長軸的長度，在橫截面形狀為多邊形的情況下，上述長軸的長度是指最長邊的長度。另外，在超薄LED元件的橫截面沿着厚度方向不同的情況下，上述橫截面是指橫截面中最大的面。
並且，上述橫截面中的短軸的長度與長軸的長度之間的比也滿足1:0.5～1:1.5，優選地，滿足1:0.8～1:1.2，更優選地，可滿足1:0.9～1:1.1，由此，更有利於實現上述的本發明的目的。即使厚度與長軸的長度之間的比例滿足1:0.5～1:1.5，在橫截面中的短軸的長度與長軸的長度之間的比例超出1:0.5～1:1.5的情況下，LED元件難以在分散介質中長時間保持分散狀態，因此，不適合墨水化。並且，為了使具有不適合這種墨水化的幾何結構的LED元件長時間保持分散介質中的分散狀態，還需包含添加劑，並具有引起使用添加劑導致的驅動電極或電路基板被污染的問題。其中，橫截面中的短軸的長度是指垂直於長軸的軸的長度中的最長的長度。
另外，圖3中所示的超薄LED元件101示出垂直於多個層的層疊方向的橫截面的大小相同，但並不局限於此，橫截面的大小可根據厚度不同。
並且，如圖3所示，超薄LED元件101的形狀可以為圓柱體，但並不局限於此，不僅是六面體、八面體、十面體等多面體，具有星形狀的非定型形狀也無妨。
根據本發明的一實施例，在超薄LED元件101中，墨水化時的沉降速度慢，可持續保持分散狀態的分散保持性能優秀，因此，最大面的面積可以為25μm
2以下，更優選為9μm
2以下，更加優選為4μm
2以下，進而優選為0.1μm
2～2.5μm
2。其中，最大面的面積是指投影LED元件的面積中的最大值。若最大面的面積大於25μm
2，沉降速度快，具有分散保持性能降低的隱患，不適合製造為墨水，或者，為了墨水化還含有額外的添加劑，或者，具有需使用特定分散介質的限制。
根據本發明的一實施例，超薄LED元件101的厚度可以為2.5μm以下，更優選為1.5μm以下，由此，當墨水化時，更加適合長時間保持分散狀態。
但是，在LED元件的情況下，當將厚度實現得薄時，電子與空穴之間結合的位置脫離光活性層20，從而可降低光效率。尤其，在通過蝕刻大面積的LED晶片來實現多個超薄LED元件的情況下，第一導電半導體層、光活性層、第二導電半導體層的厚度已在LED晶片狀態下確定，以與已確定的晶片內各層的厚度不同的方式僅蝕刻一部分來實現超薄LED元件，以使發光效率達到規定水平，因此，這些問題必然會發生。這種電子與空穴之間結合的位置的位置變化是移動導電半導體層的電子與空穴的速度差而發生。例如，在作為n型GaN的導電半導體層中，電子的移動性為200cm
2/Vs，相反，在作為p型GaN的導電半導體層中，空穴的移動性僅為5cm
2/Vs，由於如上所述的電子-空穴速度不均衡，電子與空穴結合的位置根據作為p型GaN的導電半導體層的厚度及作為n型GaN的導電半導體層的厚度不同，並可脫離光活性層。
對此，參照圖6進行說明，在層疊有n型GaN導電半導體層210、光活性層220及p型GaN導電半導體層230的直徑約為600nm的LED元件200中，考慮n型GaN導電半導體層210的電子移動性及p型GaN導電半導體層230的空穴移動性，當以使在光活性層220內的位置A
2中複合的電子與空穴達到平衡的方式設計厚度時，n型GaN導電半導體層210的厚度h必須很厚，由此，除非將p型GaN導電半導體層230的厚度實現得非常薄，實現棒狀LED元件的可能性非常高。換言之，在以使複合的電子與空穴的數達到平衡的位置成為光活性層220的方式涉及各層的厚度的LED元件的情況下，垂直於厚度方向的橫截面的長軸長度越小，LED元件的厚度與橫截面的長軸長度之間的縱橫比就增加，由此，即使在光活性層中複合的空穴與電子的數達到平衡，也不適合實現墨水。並且，當為了適合實現墨水而使n型GaN導電半導體層210的厚度實現得薄時，複合的電子與空穴的數達到平衡的位置可在p型GaN導電半導體層230內的任意位置A
3形成，從而可降低發光效率。
由此，設置於本發明的一實施例的超薄LED元件具有適合實現為墨水的幾何結構，並且，在上述光活性層中複合的空穴與電子的數達到平衡，由此，為了防止發光效率的降低，可在與n型導電半導體層側相鄰的位置還可包括電子延遲層。對此，參照圖7進行說明，當第一導電半導體層為n型導電半導體時，超薄LED元件102可將電子延遲層50設置於第一導電半導體層10上，由此，即使將第一導電半導體層10的厚度實現得薄，也可防止發光效率的降低。並且，變薄的第一導電半導體層10的厚度可降低電子沿着第一導電半導體層10的厚度方向移動的過程中被表面缺陷捕獲的概率，從而具有可使發光損失最小化的優點。
如一例，上述電子延遲層50可包括選自CdS、GaS、ZnS、CdSe、CaSe、ZnSe、CdTe、GaTe、SiC、ZnO、ZnMgO、SnO
2、TiO
2、In
2O
3、Ga
2O
3、Si、聚對苯乙烯撐及其衍生物、聚苯胺、聚3-烷基噻吩及聚對苯撐中的一種以上。並且，上述電子延遲層50的厚度可以為1nm～100nm，但並不局限於此，可考慮n型導電半導體層的材料、電子延遲層的材料等來適當變更。
以下，具體說明本發明一實施例的超薄LED元件101、102的各層。
第一導電半導體層10及第二導電半導體層30中的一個為n型半導體層，另一個可以為p型半導體層，上述n型半導體層及p型半導體層可不受限地使用在發光二極管中採用的公知的半導體層。如一例，上述n型半導體層及p型半導體層可包括稱為III族氮化物材料的III-V族半導體，尤其，鎵、鋁、銦及氮的二元、三元及四元合金。
如一例，第一導電半導體層10可以為n型半導體層，在此情況下，n型半導體層可以為具有In
xAl
yGa
1-x-yN（0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x＋y≤1）的組成式的半導體材料，例如，可以為選自InAlGaN、GaN、AlGaN、InGaN、AlN，InN等中的一種以上，可摻雜第一導電摻雜物（例：Si、Ge、Sn等）摻雜。根據本發明的優選一實例，上述第一導電半導體層10的厚度可以為100nm～1800nm，但並不局限於此，優選地，第一導電半導體層10的厚度可厚於或等於上述第二導電半導體層30的厚度。
並且，第二導電半導體層30可以為p型半導體層，在此情況下，上述p型半導體層可以為具有In
xAl
yGa
1-x-yN（0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x＋y≤1）的組成式的半導體物質，例如，可以為選自InAlGaN、GaN、AlGaN、InGaN、AlN、InN等中的一種以上，可摻雜第二導電摻雜物（例：Mg）。根據本發明的優選一實例，上述第二導電半導體層30的厚度可以為50nm～150nm，但並不局限於此，優選地，第二導電半導體層30的厚度可薄於或等於上述第一導電半導體層10的厚度。
並且，位於上述第一導電半導體層10與第二導電半導體層30之間的光活性層20能夠以單量子阱或多量子阱結構形成。上述光活性層20可不受限地使用用於照明、顯示器等中的通常的LED元件中所包括的光活性層。在上述光活性層20的上方和/或下方還可形成摻雜有導電摻雜物的金屬保護層（未圖示），摻雜有上述導電摻雜物的金屬保護層可由AlGaN層或InAlGaN層實現。此外，AlGaN、AlInGaN等的物質也可用作光活性層20。在這種光活性層20中，當向元件施加電場時，分別位於光活性層的上方、下方的從導電半導體層移動至光活性層的電子與空穴在光活性層中產生電子-空穴對的結合，從而發光。根據本發明的優選一實施例，上述光活性層20的厚度可以為50nm～200nm，但並不局限於此。
另外，在上述的第一導電半導體層10的下部可設置上部電極層60。或者，在第一導電半導體層10與上部電極層60之間還可設置電子延遲層50。並且，在上述的第二導電半導體層30的上部可設置下部電極層40。
上述下部電極層40及上述上部電極層60可不受限地使用通常的LED元件中包括的電極層。上述下部電極層40及上述上部電極層60各自獨立地為由Cr、Ti、Al、Au、Ni、ITO及它們的氧化物或合金中的一種形成的單獨層或者混合兩種以上的單獨層或者兩種以上的材料分別形成層的複合層。如一例，如圖4所示，超薄LED元件102可在第二導電半導體層30上設置層疊有ITO電極層及Ti/Au複合層41的下部電極層40。並且，上述下部電極層40及上述上部電極層60的厚度各自獨立地可以為10nm～500nm，但並不局限於此。
並且，在超薄LED元件的厚度方向的一側及下部電極311、312內的將要配置超薄LED元件的配置區域S1、S2、S3、S4中的任一側或兩側可形成用於沿着厚度方向豎立配置超薄LED元件的排列誘導層。上述排列誘導層執行如下的作用：誘導超薄LED元件101移動至下部電極311、312上的目標區域，例如，配置區域S1、S2、S3、S4上，將超薄LED元件101豎立排列在下部電極311、312上。上述排列誘導層可形成於超薄LED元件101側和/或下部電極311、312上的目標區域，例如，可形成於配置區域S1、S2、S3、S4上。
對僅在下部電極311、312上形成排列誘導層的情況進行說明，此時的排列誘導層可以為與超薄LED元件101的金屬部分，如一例，下部電極層和/或上部電極層化學結合的結合層。此時，如一例，上述結合層可以為以使硫醇基暴露在外部的方式形成的層。
並且，對在超薄LED元件101上形成排列誘導層的情況進行說明，如圖3及圖5a至圖5c所示，在下部電極層40上還可包括排列誘導層70。上述排列誘導層70的材質可根據具體誘導及結合方式變得不同。例如，排列誘導層70可以為帶正電荷或負電荷的電荷層，具體地，如圖5a所示，可以為帶負電荷的電荷層71。在上述電荷層71中，通過後述的電泳方式，超薄LED元件誘導至下部電極上並可豎立組裝在其。或者，如圖5b所示，排列誘導層可以為結合層72，暴露在結合層72的官能團與配置於第一電極上的其他官能團形成化合結合，或者，可在金屬材料的下部電極上化學結合，如一例，可通過吸附結合。並且，如圖5c所示，上述排列誘導層70可以為磁性層73，在磁場下，磁性層73可組裝在下部電極311、312上。
另外，在設置於超薄LED元件上的排列誘導層70為電荷層71的情況下，在下部電極311、312內的配置區域上可設置帶與設置於超薄LED元件的電荷層71的電荷相反的電荷的電荷層，由此，具有更好地將超薄LED元件誘導至配置區域，並且，可將超薄LED元件更好地豎立誘導的優點。上述電荷層由在帶正電荷或負電荷的同時適合形成層或包膜的材料形成的情況下不受限。
並且，在設置於超薄LED元件上的排列誘導層70為磁性層73的情況下，在上述下部電極311、312內的配置區域上還可包括磁性層，由此，具有更好地將超薄LED元件誘導至配置區域，並且，更好地豎立超薄LED元件的優點。上述磁性層為強磁性體或順磁性體。
另外，圖3及圖4中示出了排列誘導層70位於下部電極層40上，但並不局限於此，還可配置成將排列誘導層70位於上部電極層60上。換言之，排列誘導層70能夠以成為超薄LED元件的厚度方向的任一側，即，頂層或底層的方式設置於超薄LED元件。
並且，在超薄LED元件101中，當將平行於層疊方向的面稱為側面時，還可包括包圍元件的側面的保護包膜80。上述保護包膜80執行保護第一導電半導體層10、光活性層20及第二導電半導體層30的表面的功能。並且，如後述的超薄LED元件的一製造方法，在沿着厚度方向蝕刻LED晶片後分離多個LED柱體的工藝中，可執行保護第一導電半導體層10的作用。
如一例，上述保護包膜80可包括選自氮化硅（Si
3N
4）、二氧化硅（SiO
2）、氧化鋁（Al
2O
3）、二氧化鉿（HfO
2）、氧化鋯（ZrO
2）、氧化釔（Y
2O
3）、二氧化鈦（TiO
2）、氮化鋁（AlN）及氮化鎵（GaN）中的一種以上。上述保護包膜80的厚度可以為5nm～100nm，更優選為30nm～100nm，由此，在後述的分離LED柱體的工藝中，可有利於保護第一導電半導體層10。
另外，如圖8所示，為了除具有作為保護包膜的保護功能之外還具有得以提高的發光效率，本發明一實施例的超薄LED元件103可配置有保護包膜80’，上述保護包膜80’包括：空穴推動包膜81，包圍第二導電半導體層30的暴露的側面或者第二導電半導體層30的暴露的側面及光活性層20的至少一部分的暴露的側面，來將暴露的側面的表面側的空穴移動至中心側；以及電子推動包膜82，包圍第一導電半導體層10的暴露的側面，來將暴露的側面的表面側的電子移動至中心側。
從第一導電半導體層10移動至光活性層20的電荷的一部分及從第二導電半導體層30移動至光活性層20的空穴的一部分可沿着側面的表面移動，在此情況下，由於存在於表面中的缺陷，發生電子或空穴的猝滅，由此，具有發光效率降低的隱患。在此情況下，即使設置保護包膜，也具有無法避免設置保護包膜前在元件的表面產生的缺陷引起的猝滅的問題。但是，當由空穴推動包膜81及電子推動包膜82構成保護包膜80’時，將電子及空穴集中在元件的中心側，來誘導其沿着光活性層的方向移動，由此，即使在形成保護包膜之前在元件的表面存在缺陷，也具有可防止表面缺陷引起的發光效率的損失的優點。
如一例，上述空穴推動包膜81可包括選自由AlN
X、ZrO
2、MoO、Sc
2O
3、La
2O
3、MgO、Y
2O
3、Al
2O
3、Ga
2O
3、TiO
2、ZnS、Ta
2O
5及n-MoS
2組成的組中的一種以上，上述電子推動包膜82可包括選自由Al
2O
3、HfO
2、SiN
x、SiO
2、ZrO
2、Sc
2O
3、AlNx及Ga
2O
3組成的組中的一種以上。
並且，如圖8所示，在超薄LED元件設置有空穴推動包膜81及電子推動包膜82兩者的情況下，電子推動包膜82可設置為包圍第一導電半導體層10、光活性層20及第二導電半導體層30的側面的最外包膜。
並且，上述空穴推動包膜81及電子推動包膜82的厚度各自獨立地可以為1nm～50nm。
另外，上述的超薄LED元件的第一導電半導體層10、光活性層20、第二導電半導體層30可作為超薄膜LED元件的最小組件來包括，在各層的上/下還可包括其他熒光體層、量子點層、其他活性層、半導體層、空穴塊層和/或電極層。
當通過噴墨印刷法製造上述的超薄LED電極組件1000時，可通過後述的製造方法製造。具體地，可通過執行如下的步驟來製造：步驟（1），準備包括下部電極的下部電極線；步驟（2），在下部電極上形成多個像素單元；以及步驟（3），以與超薄LED元件（其與組裝在下部電極的超薄LED元件的一側相向）的相對側電連接的方式形成包括上部電極的上部電極線。
並且，上述步驟（2）還可執行如下的步驟：步驟（2-1），在上述下部電極上處理包括多個超薄LED元件的墨水組合物；以及步驟（2-2），在下部電極上沿着厚度方向豎立組裝超薄LED元件。
在以下的製造方法的說明中，將省略在上述的超薄LED電極組件1000中所說明的內容。
作為本發明的步驟（1），執行準備包括下部電極311、312的下部電極線310的步驟。
上述下部電極311、312可通過公知的方法由公知的各種電極圖案實現，本發明並不特別限定其。如一例，如圖1，多個下部電極311、312能夠以隔着規定間隔並排地隔開配置的圖案實現。上述下部電極311、312可形成於基材（或基板）400上，如一例，上述基材400可使用玻璃基材、水晶基材、藍寶石基材、塑料基材及可彎曲的柔性聚合物膜中的任一種。如另一例，上述基材400可透明。但是，並不限定於所例舉的種類，可使用通常形成電極的基材的任一種類。
上述基材（或基板）400的面積不受限，可考慮形成於基材400上的下部電極311、312的面積來改變。並且，基材400的厚度可以為100μm至1mm，但並不局限於此。
之後，在本發明的步驟（2）的步驟（2-1）中，上述超薄LED元件包括層疊的第一導電半導體層10、光活性層20、第二導電半導體層30，層疊方向的厚度與垂直於層疊方向的橫截面中的長軸的長度之間的比可以為1:0.5～1:1.5或1:1.5～1:5.0。並且，執行在上述下部電極311、312上處理包括多個上述超薄LED元件101的墨水組合物的步驟。
上述超薄膜LED元件101由多個墨水化的墨水組合物準備，由多個超薄膜LED元件101組成的超薄膜LED元件集合體100可通過圖9及圖10中所示的製造方法1或圖11中所示的製造方法2製造。當n型III族氮化物半導體層為摻雜的n型III族氮化物半導體層時，可選擇製造方法1，在n型III族氮化物半導體層未摻雜的情況下，可使用製造方法2。
在製造方法1及製造方法2中，從LED晶片100a到製造包括多個LED結構物的晶片（圖9的100h，圖11的100h）工藝為止是相同的，但從晶片分離所形成的LED結構物的方法具有差異。對從LED晶片100a到製造包括多個LED結構物的晶片（圖9的100h，圖11的100h）工藝為止，通過製造方法1進行說明。
首先，參照圖9對製造方法1進行說明。
製造方法1可包括：步驟（A），準備LED晶片100a（圖9的（a）部分）；步驟（B），以使垂直於在單個LED結構物中層疊多個層的方向的平面具有目標形狀及大小的方式將LED晶片100a的上部圖案化后（圖9的（b）部分、（c）部分），沿着垂直方向蝕刻至第一導電半導體層10的至少一部分厚度為止，從而形成多個LED結構物（圖9的（d）部分～（h）部分）；步驟（C），以包圍每個LED結構物的暴露面且將相鄰的LED結構物之間的第一部分的上部面暴露在外部的方式形成保護包膜（圖9的（i）部分～（j）部分）；步驟（D），將LED晶片浸漬於電解液后，將與電源的一端子電連接的電源的另一端子與浸漬於上述電解液中的電極電連接后，施加電源來在上述第一部分形成多個氣孔（pore）（圖9的（k）部分）；步驟（E），向上述LED晶片施加超聲波，從形成有多個氣孔的第一部分分離多個LED結構物（圖9的（o）部分）。
在步驟（A）中準備的LED晶片100a已商用化，可無限制地使用能夠入手的。如一例，上述LED晶片100a至少包括基材1、第一導電半導體層10、光活性層20及第二導電半導體層30。此時，上述第一導電半導體層10可以為n型III族氮化物半導體層，第二導電半導體層30可以為p型III族氮化物半導體層。並且，以成為目標厚度的方式蝕刻n型III族氮化物半導體層后，可通過步驟（C）至步驟（E）分離LED晶片上的蝕刻后剩餘的LED結構物，因此，LED晶片內的n型III族氮化物半導體層的厚度也不受限，當選擇晶片時，可不考慮額外的犧牲層的存在與否。
並且，上述LED晶片100a內的各層可具有c-平面（plane）結晶結構。
並且，上述LED晶片100a可以為已進行清洗工藝的，清洗工藝可適當採用通常的晶片的清洗溶液及清洗工藝，因此，本發明並不特別限定其。如一例，上述清洗溶液可以為異丙醇、丙酮及鹽酸，但並不局限於此。
之後，在執行步驟（B）之前，可執行在作為p型III族氮化物半導體層的第二導電半導體層30上形成下部電極層40的步驟。上述下部電極層40可通過在半導體層上形成電極的通常方法形成，如一例，可由通過濺射的沉積來形成。如上所述，上述下部電極層40的材料可以為ITO，能夠以約150nm的厚度形成。上述下部電極層40在沉積工藝后，還可進行快速熱處理（rapid thermal annealing）工藝，如一例，可在600℃的溫度下處理10分鐘，但可考慮電極層的厚度、材料等來適當調整，因此，本發明並不特別限定其。
接着，作為步驟（B），以使將垂直於在單個LED結構物中層疊多個層的方向的平面具有目標形狀和大小的方式將LED晶片的上部圖案化（圖9的（b）部分～（c）部分）。具體地，可在下部電極層40的上部面形成掩膜圖案層，上述掩膜圖案層可通過蝕刻LED晶片時使用的公知的方法及材料形成，圖案層的圖案可通過適當應用通常的光刻工藝或納米壓印工藝等來形成。
如一例，如圖9的（f）部分所示，掩膜圖案層可以為在下部電極層40上形成規定圖案的第一掩膜層2、第二掩膜層3及樹脂圖案層4’的層疊體。簡要說明形成掩膜圖案層的方法，如一例，通過沉積在下部電極層40上形成第一掩膜層2及第二掩膜層3，將成為樹脂圖案層4’的來源的樹脂層4形成於第二掩膜層3上后（圖9的（b）部分、（c）部分），通過如反應性離子刻蝕（reactive ion etching，RIE）等的常規方法去除樹脂層4的殘留樹脂部分4a后（圖9的（d）部分），通過根據樹脂圖案層4’的圖案分別蝕刻第二掩膜層3及第一掩膜層2（圖9的（e）部分、（f）部分）來形成。此時，如一例，第一掩膜層2可由二氧化硅形成，第二掩膜層3可以為鋁、鎳等的金屬層，這些蝕刻分別可由RIE及感應耦合等離子體（inductively coupled plasma ICP）執行。另外，當蝕刻第一掩膜層2時，還可去除樹脂圖案層4'（參照100f）。
並且，成為樹脂圖案層4’的來源的樹脂層4可通過納米壓印工藝形成，在所目標的規定圖案模板製造相應模具后，在模具處理樹脂來形成樹脂層后，使其以在下部電極層40上設置第一掩膜層2及在形成有第二掩膜層3的晶片層疊體100b上設置樹脂層4的方式轉印樹脂層4后，通過去除模具，由此，可實現形成有樹脂層4的晶片層疊體100c。
另外，對通過納米壓印工藝形成圖案的方法進行了說明，但並不限定於此，圖案可通過利用公知的感光物質的光刻形成，或者，還可通過公知的激光干涉蝕刻、電子束蝕刻等形成。
之後，如圖9的（g）部分所示，根據形成於下部電極層40上的掩膜圖案層2、3的圖案並沿着垂直於LED晶片100f的面的方向，蝕刻至作為n型III族氮化物半導體層的第一導電半導體層10的一部分厚度，由此，可製造形成有LED結構物的LED晶片100g，此時，蝕刻可通過如ICP的常規乾式蝕刻法及KOH/TAMH濕式蝕刻執行。在這種蝕刻過程中，可去除作為構成掩膜圖案層的Al的第二掩膜層3，之後，去除構成LED晶片100g內各個LED結構物的下部電極層40上存在的掩膜圖案層的作為二氧化硅的第一掩膜層2，由此，可製造形成有多個LED結構物的LED晶片100h。
之後，作為步驟（C），可執行在形成有多個LED結構物的LED晶片100h，以由規定厚度包圍每個LED結構物的暴露面且將相鄰的LED結構物之間的第一部分a的上部面S
1暴露在外部的方式形成保護包膜80a的步驟（圖9的（i）部分、（j）部分）。上述保護包膜80a用於防止後述的執行步驟（D）引起的LED結構物的損傷，與此同時，當從LED晶片分離的LED結構物繼續殘留在側面時，還可執行保護分離為單個的LED結構物的側面表面免於外部刺激的功能。
參照圖10對步驟（C）至步驟（E）進行說明，具體地，上述步驟（C）可通過執行如下的步驟來執行：步驟（C-1），在形成有多個LED結構物的LED晶片100h上沉積保護包膜材料，使得保護包膜80a以規定厚度包圍每個LED結構物的暴露面；以及步驟（C-2），去除沉積在相鄰的LED結構物之間的第一部分a的上部面S
1的保護包膜，將LED結構物之間的第一部分a的上部面S
1暴露在外部。
上述步驟（C-1）為將保護包膜材料沉積在形成有多個LED結構物的LED晶片100h上的步驟（圖10的（a）部分）。此時，保護包膜材料可以為後述步驟的未受到電解液的化學侵害的公知的材料，如一例，可不受限地使用上述的保護包膜80的材料，如一例，可包括選自氮化硅、二氧化硅、氧化鋁、二氧化鉿、氧化鋯、氧化釔、氧化鑭（La
2O
3）、氧化鈧（Sc
2O
3）及二氧化鈦、氮化鋁及氮化鎵中的一種以上。並且，通過保護包膜材料的沉積形成的保護包膜80a的厚度可以為5nm～100nm，更優選為30nm～100nm。若保護包膜80a的厚度小於5nm，則難以防止後述的步驟（D）的電解液引起的LED結構物的侵害，當保護包膜80a的厚度大於100nm時，可存在製造費用的增加、LED結構物之間相連的問題。
接着，步驟（C-2）為去除沉積在相鄰的LED結構物之間的第一部分a的上部面S
1的保護包膜來將LED結構物之間的第一部分a的上部面S
1暴露在外部的步驟（圖10的（b）部分）。由於執行步驟（C-1），相鄰的LED結構物之間的第一部分a的上部面S
1也沉積保護包膜材料，由此，電解液無法與作為n型III族氮化物半導體的第一導電半導體層10相接觸，從而無法在第一部分a形成目標氣孔。因此，執行通過去除覆在上述第一部分a的上部面S
1的保護包膜材料來暴露在外部的步驟，此時，考慮保護包膜材料，可通過公知的乾式或濕式蝕刻方法執行保護包膜材料的去除。
另外，根據本發明的一實施例，在步驟（C）中形成的保護包膜80a為用於防止執行步驟（C）而引起的LED結構物的損傷的臨時保護包膜，在步驟（D）與步驟（E）之間還可包括去除上述臨時保護包膜后形成包圍LED結構物的側面的表面保護包膜的步驟。即，如圖9所示，步驟（C）的保護包膜5'僅作為用於防止步驟（D）中的LED結構物損傷的臨時保護包膜而設置（圖9的（i）部分～（k）部分），在執行步驟（E）之前去除后執行防止LED結構物的表面損傷的功能的表面保護包膜80能夠以覆蓋LED結構物的側面的方式形成（圖9的（m）部分）。
另外，圖9所示的一部分實施例具有形成兩次保護包膜的麻煩，但，可考慮所製造的LED結構物的平面形狀、大小、LED結構物之間的間隔來考慮。並且，當執行後述的步驟（D）執行，可部分發生保護包膜的侵害，當將發生侵害的保護包膜殘留在最終獲得的單個LED結構物來用作表面保護包膜時，具有難以適當執行表面保護功能的情況，在去除執行步驟（D）的保護包膜后，再次設置保護包膜根據情況更有利。
說明如上所述的圖9中所示的製造工藝，將臨時保護包膜材料5沉積在形成有多個LED結構物的LED晶片100h上后（圖9的（i）部分），對沉積在第一導電半導體層10（其為沉積有保護包膜材料5的LED晶片100i的相鄰的LED結構物之間的作為摻雜的n型III族氮化物半導體層）的第一部分a的上部面S
1上的臨時保護包膜材料5進行蝕刻，由此，可形成保護多個LED結構物的側面及上部的作為臨時保護包膜的保護包膜5’。執行後述的步驟（D）（圖9的（k）部分）后，通過蝕刻去除保護包膜5’（圖9的（l）部分），作為用於保護LED結構物的表面的表面保護包膜，將保護包膜材料沉積在LED晶片100l上后，去除形成於每個LED結構物的上部的保護包膜材料，從而可形成包圍LED結構物的側面的保護包膜80（圖9的（m）部分）。此時，不僅可去除形成於LED結構物的上部的保護包膜材料，還可一同去除沉積在第一導電半導體層10（其為LED晶片100m的作為相鄰的LED結構物之間的摻雜的n型III族氮化物半導體層）的第一部分a的上部面S
1上的保護包膜材料，由此，後述的步驟（3）中的氣泡產生溶劑可與第一部分a的上部面S
1相接觸，通過超聲波產生的氣泡可滲透至形成於第一部分a的氣孔P，從而可通過氣泡分離LED結構物。
另外，臨時保護包膜材料及表面保護包膜材料與上述的保護包膜的材料說明相同，所實現的包膜厚度也能夠以上述的保護包膜的厚度範圍實現。
之後，作為製造方法1的步驟（D），執行如下的步驟：將LED晶片浸漬於電解液后，將與電源的任一端子電連接的電源的另一端子與浸漬於上述電解液的電極電連接后，施加電源來在上述第一部分形成多個氣孔。
具體地，參照圖10進行說明，將形成有保護包膜80a的LED晶片100h
2與電源的任一端子，如一例，與陽極電連接，將電源的另一端子，如一例，陰極與浸漬於電解液的電極電連接后，施加電源，從而可製造在作為摻雜的n型III族氮化物半導體的第一導電半導體層10的第一部分a形成多個氣孔P的LED晶片100h
3。此時，氣孔P從與電解液直接接觸的作為摻雜的n型III族氮化物半導體的第一導電半導體層10的第一部分a的上部面S
1開始沿着厚度方向及與每個LED結構物的下部對應的第一部分a側側面方向形成。
在上述步驟（D）中使用的電解液可包括選自由草酸、磷酸、亞硫酸、硫酸、碳酸、乙酸、亞氯酸、氯酸、溴酸、亞硝酸及硝酸組成的組中的一種以上的氧酸，更優選地，可使用草酸，由此，具有可使第一導電半導體層的損傷最小化的優點。並且，上述電極可使用鉑（Pt）、碳（C）、鎳（Ni）及金（Au）等，如一例，可以為鉑電極。並且，在步驟（D）中，３V以上的電壓可作為電源施加１分鐘～24小時，由此，直到與每個LED結構物的下部對應的第一部分a側為止順暢地形成氣孔P，從而，可通過步驟（E）從晶片更加容易地分離LED結構物。更優選地，電壓可以為10V以上，更加優選地，可施加30V以下。
當施加小於３V的電壓時，即使增加電源的施加時間，也無法在與每個LED結構物的下部對應的第一部分a側順暢地形成氣孔，因此，難以通過後述的步驟（E）分離，即使分離，每個LED結構物的分離的一截面的形狀可不同，由此，多個LED結構物難以表達均勻的特性。並且，在施加大於30V的電壓的情況下，氣孔可形成至與摻雜的n型III族氮化物半導體層的第一部分a相連的作為LED結構物的下端部的第二部分b為止，由此，可誘發發光特性的降低。並且，優選地，在後述的步驟（E）中，LED結構物的分離在摻雜的n型III族氮化物半導體層的第一部分a與第二部分b之間的邊界位置進行，但由於形成於第二部分b側的氣孔，可在超出上述邊界位置的第二部分b側的任一位置進行分離，從而難以獲得具有厚度薄於超薄設計的n型半導體層的厚度的n型半導體層的LED結構物。並且，對於電源的施加時間，與根據電壓強度的效果類似地，在施加時間變長的情況下，具有氣孔形成至目標部分之外的第二部分b為止的隱患，相反，在施加時間變短的情況下，難以順暢地形成氣孔，從而難以分離LED結構物。
在步驟（D）之後且後述的步驟（E）之前，還可執行如下的步驟：從晶片分離LED結構物后，以能夠與下部電極層40側電連接的方式製造去除形成於保護包膜80a中的各個LED結構物的上部面的保護包膜的LED晶片100h
4。並且，僅去除形成於LED結構物的上部面的保護包膜，因此，殘留形成於LED結構物的側面的保護包膜80，由此可執行保護LED結構物的側面免受外部影響的功能。
並且，在步驟（D）之後且後述的步驟（E）之前，還可執行在LED結構物的下部電極層40上形成其他層的步驟，如一例，上述其他層還可以為由下部電極層材料形成於作為ITO層的下部電極層40的Ti/Au複合層或排列誘導層70（參照圖9的（n）部分）。
之後，作為製造方法1的步驟（E），執行通過向LED晶片100h
4施加超聲波來從形成有多個氣孔P的第一部分a分離多個LED結構物的步驟。此時，超聲波可直接施加至形成有氣孔的LED晶片100h
4，或者，可將形成有氣孔的LED晶片100h
4浸漬於溶劑，並間接施加超聲波。但是，利用超聲波本身的物理外力使第一部分a的氣孔P崩解的方式無法順暢地進行氣孔的崩解，當為了順暢地進行崩解而過度形成氣孔時，具有氣孔形成至LED結構物的第二部分b為止的隱患，從而可導致降低LED結構物的質量的副作用。
由此，根據本發明的一實施例，上述步驟（E）可通過超聲波化學（sonochemistry）方法執行，具體地，將LED晶片100h
4浸漬於氣泡形成溶液（或溶劑）76后，向上述氣泡形成溶液（或溶劑）76施加超聲波，並通過由超聲波化學機制生成且在生長的氣泡在氣孔中爆炸時產生的能量崩解氣孔，從而可分離多個LED結構物。對此進行具體說明，超聲波沿着聲波的移動方向交替產生相對高的壓力部分及相對低的壓力部分，所產生的氣泡在通過高壓力部分及低壓力部分的同時重複壓縮和膨脹，從而生長為具有更高的溫度及壓力的氣泡並崩解，當崩解時，如一例，成為產生4000K水平的高溫度及1000大氣壓水平的高壓力的局部熱點，利用如上所述的崩解在LED晶片中產生的氣孔，從而可從晶片分離LED結構物。最終，超聲波在氣泡形成溶液（或溶劑）中生成氣泡並使其生長，並僅執行將所產生的氣泡移動及滲透至第一部分a的氣孔P的功能，之後，通過滲透至氣孔P的具有高溫度及壓力的不穩定狀態的氣泡爆炸時產生的外力使氣孔P崩解的氣孔崩解機制，可容易從LED晶片分離多個LED結構物，由此，可獲得包括多個超薄LED元件101’的LED集合體100’。
可不受限地使用溶液（或溶劑）：當施加超聲波時，上述氣泡形成溶液（或溶劑）76產生氣泡，並使氣泡具有高壓力及溫度，優選地，氣泡形成溶液（或溶劑）可使用蒸汽壓力為100mmHg（20℃）以下的，如另一例，可使用蒸汽壓力為80mmHg（20℃）以下、60mmHg（20℃）以下、50mmHg（20℃）以下、40mmHg（20℃）以下、30mmHg（20℃）以下、20mmHg（20℃）以下或10mmHg（20℃）以下的。當使用蒸汽壓力大於100mmHg（20℃）的溶劑時，可能在短時間內無法正常地分離，由此具有製造時間延長、生產費用增加的隱患。如一例，滿足如上所述的物性的氣泡形成溶液76可以為選自由γ-丁基丙酮、丙二醇甲醚乙酸酯、甲基吡咯烷酮及2－甲基乙醇組成的組中的一種以上。另外，可使用常溫氣泡形成溶液（或溶劑），如一例，可使用20℃的溫度下的蒸汽壓力為100mmHg的溶液（或溶劑），但與此不同地，可通過調整執行步驟（E）的條件，以使上述條件下的氣泡形成溶液（或溶劑）的蒸汽壓力成為100mmHg以下的方式進行調節（如一例，低的溫度條件等）來執行步驟（E）。在此情況下，可使用的溶劑的種類可更廣泛，如一例，可使用如水、丙酮、氯仿、醇類的溶劑。
並且，向步驟（E）施加的超聲波的波長能夠以引起超聲波化學的區域，具體地，以能夠氣泡崩解時成為生成高壓力及溫度的局部熱點的方式使氣泡生長及崩解的頻率施加，如一例，可以為20kHz～2MHz所施加的超聲波的施加時間可以為1分鐘～24小時，由此，可容易從LED晶片分離LED結構物。在即使所施加的超聲波的波長在範圍內，但強度低或施加時間短的情況下，具有存在無法從LED晶片分離的LED結構物或者未分離的LED結構物的數增加的隱患。並且，在所施加的超聲波的強度大或施加時間長的情況下，具有LED結構物受損的隱患。
在通過上述步驟（D）形成的氣孔及步驟（E）的超聲波施加分離的每個LED結構物的第一導電半導體層（n型導電半導體層）可形成有氣孔（pore）。
另外，為了在第一導電半導體層10上形成上部電極層60，在執行上述的步驟（E）之前，還可執行如下的步驟：為了在第一導電半導體層10上形成其他層，例如上部電極層60或電子延遲層（未圖示），將支撐膜9附着於LED晶片100n上（圖9的（o）部分），之後，執行步驟（E），能夠以附着有支撐膜9的狀態分離多個LED結構物（圖9的（p）部分）。之後，在附着有支撐膜9的狀態下，通過沉積等公知的方法在多個LED結構物的上部形成上部電極層60后（圖9的（q）部分），當去除支撐膜時，可獲得多個超薄LED元件101的集合體100。
之後，參照圖11對通過製造方法2製造超薄LED元件的方法進行說明。
如上所述，利用LED晶片形成LED晶片100h（形成有多個LED結構物）的方法與製造方法1相同。之後，形成有多個LED結構物的LED晶片100h可通過如下的步驟製造：步驟（ⅰ），以覆蓋多個LED結構物的暴露的側面的方式形成絕緣薄膜8（圖11的（b）部分）；步驟（ⅱ），去除形成於第一導電半導體層10的上部的絕緣包膜的一部分，使得相鄰的LED結構物之間的第一導電半導體層10的上部面S
1暴露（圖11的（c）部分）；步驟（ⅲ），通過暴露的第一導電半導體層的上部面S
1，還沿着厚度方向蝕刻上述第一導電半導體層10，由此形成側面以相當於規定厚度的長度朝向形成有絕緣包膜8’的LED柱體的第一導電半導體層的下方暴露的第一導電半導體層部分（圖11的（c）部分）；步驟（ⅳ），從兩側面朝向中心側蝕刻側面暴露的上述第一導電半導體層部分（圖11的（d）部分）；步驟（ⅴ），去除上述絕緣薄膜8（圖11的（e）部分）；步驟（ⅵ），在多個LED結構物的側面形成保護包膜80（圖11的（f）部分）；步驟（ⅶ），去除形成於多個LED結構物的上部的保護包膜，使得下部電極層40暴露（圖11的（g）部分）；步驟（ⅷ），在下部電極層40上形成排列誘導層70（圖11的（h）部分）；以及步驟（ⅸ），從LED晶片分離多個LED結構物，製造包括多個超薄LED元件100"的超薄LED集合體100"。另外，上述的製造方法2可適當使用製造LED元件的公知的方法來執行，對於其的具體說明，本發明的發明人申請的韓國專利申請號為第2020-0050884號的全部內容通過引用結合在本申請中，本發明將省略對於製造方法2的各步驟的具體說明。
此時，在步驟（ⅸ）中，多個LED結構物的分離可以為利用切割器具的切割或利用粘結膜的脫離。
另外，如通過圖8詳述，作為保護包膜，可形成由提高發光效率的空穴推動包膜81及電子推動包膜82構成的保護包膜80’，將參照圖12說明其製造方法。
與上述的圖9至圖11的差異在於，當沿着垂直方向蝕刻時，並不蝕刻至作為n型半導體的第一導電半導體層10的一部分，第一次蝕刻至第二導電半導體層30或光活性層20的一部分或光活性層20為止（圖12的（a）部分）后，第二次蝕刻至第一導電半導體層10的一部分厚度為止（圖12的（c）部分），執行兩側沉積包膜材料並去除多個LED結構物之間的包膜材料的過程（圖12的（b）部分、（d）部分、（e）部分）。
具體地，執行如下的工藝：當沿着垂直方向蝕刻LED晶片時，並不蝕刻至作為n型半導體的第一導電半導體層10的一部分為止，第一次蝕刻至第二導電半導體層30或第二導電半導體層30及光活性層20的一部分或光活性層20為止（圖12的（a）部分），沉積空穴推動包膜材料81a后（圖12的（b）部分），去除形成於LED結構物之間的空穴推動包膜材料。之後，可執行如下的工藝：再次第二次蝕刻至第一導電半導體層10的規定厚度為止（圖12的（c）部分），接着，在形成有空穴推動包膜81b的LED結構物上沉積電子推動包膜材料82a后（圖12的（d）部分），再次去除形成於LED結構物之間S
1的電子推動包膜材料（圖12的（e）部分）。之後，可執行上述的圖9至圖11中的分離LED結構物的工藝（圖9的（k）部分以下，圖10的（d）部分以下）或圖11中的分離LED結構物的工藝（圖11的（d）部分以下）來從LED晶片分離超薄LED元件103。
通過上述的方法獲得的超薄LED元件101、102、103可由墨水組合物實現。上述墨水組合物還可包括公知的噴墨用墨水組合物中所配置的分散介質、其他添加劑等，本發明並不特別限定其。但如上所述，上述超薄LED元件101、102、103的厚度與垂直於層疊方向的橫截面的長軸長度滿足上述的特定比例，由此，具有墨水化時的沉澱延遲而長時間保持分散狀態的優點。並且，分散在墨水組合物中的超薄LED元件101、102、103的濃度、墨水組合物的粘度能夠以適合印刷墨水組合物的噴墨印刷裝置的方式設計，本發明並不特別限定其。並且，上述噴墨印刷裝置為可將包含超薄LED元件的墨水組合物印刷在下部電極上的裝置，可以為採用壓電方式或靜電方式等的公知的方式，因此，本發明並不特別限定噴墨印刷裝置及利用其印刷在下部電極上的具體方法。
之後，作為本發明的步驟（2-2），執行如下的步驟：在下部電極311、312上進行處理，例如，使通過噴墨印刷裝置印刷的超薄LED元件101、102、103沿着厚度方向豎立並組裝在下部電極311、312上。
分散在墨水組合物中的多個超薄LED元件101、102、103印刷在下部電極上后，在將要配置超薄LED元件的下部電極內的配置區域上並不是配置所有超薄LED元件。並且，即使超薄LED元件101、102、103位於上述配置區域內，並不是所有超薄LED元件沿着厚度方向豎立配置於下部電極上。
由此，如在超薄LED電極組件1000中的說明，上述超薄LED元件101、102、103可在厚度方向的一側及下部電極311、312內將要配置超薄LED元件的配置區域中的任一側或兩側還可包括沿着厚度方向豎立配置超薄LED元件101、102、103的排列誘導層70。
具體地，參照圖13進行說明，在上述排列誘導層70為帶正電荷或負電荷的電荷層71的情況下，印刷包括超薄LED元件的墨水組合物后，為了與印刷一同或印刷前開始通過電泳方式將超薄LED元件104移動至上述配置區域並使其沿着厚度方向豎立配置，可沿着垂直於下部電極311的周面的方向形成電場。並且，為了有利於使超薄LED元件移動至上述配置區域且使其豎立配置，當將設置於超薄LED元件的電荷層為帶正電荷或負電荷的第一電荷層時，在上述下部電極內的配置區域上可設置帶與上述第一電荷層相反的電荷的第二電荷層。如一例，上述第一電荷層及第二電荷層的厚度可以為0.1nm～500nm，但厚度以能夠帶電荷的程度形成即可，本發明並不特別限定其。
並且，通過電泳方式將超薄LED元件移動至配置區域內且使其豎立配置的電場的強度也可考慮墨水組合物內的超薄LED元件的數量、大小等來適當變更，因此，本發明並不特別限定其。
或者，參照圖14說明上述排列誘導層70為結合層72的情況，通過由上述結合層72介導的化學結合，超薄LED元件105可豎立組裝在配置區域上。此時，上述結合層72可設置於超薄LED元件105的厚度方向的一側和/或上述配置區域上。
並且，如一例，上述結合層可以為使硫醇基、氨基、羧基、DNA單鏈（single strand）等暴露在外部的方式形成的，具體地，可以為通過氨基乙硫醇（aminoethanethiol）、1,2-二烷基二硫醇（1,2-ethanedithiol）、1,4-丁烷二硫醇（1,4-butanedithiol）、巰基丙酸（3-mercaptopropionic acid）、NH
2封端的DNA單鏈等的化合物形成的。並且，上述化學結合可以為共價鍵和或非共價鍵和，如一例，在硫醇基暴露在外部的結合層的情況下，可通過非共價鍵和與作為金屬的下部電極結合。並且，當氨基與羧基結合來形成酰胺（amide）鍵時，反應速度非常慢，因此，通過添加1-乙基-3-（3-二甲基氨基丙基）碳酸二酰胺（1-Ethyl-3-（3-Dimethylaminopropyl） Carbodiimide，EDC）來將羧基形成為活性酯中間體后，添加作為強親核試劑的伯胺，從而可快速形成酰胺鍵。並且，為了利用EDC使酯中間體穩定化，使用N-羥基磺酸琥珀酰亞胺（sulfo N-Hydroxysuccinimide，NHS）來使酰胺鍵穩定地進行。並且，上述化學結合可以為共價鍵和或非共價鍵和，如一例，在硫醇基暴露在外部的結合層的情況下，可通過非共價鍵和與作為金屬的下部電極結合。並且，上述結合層可包括形成於超薄LED元件側的第一結合層及形成於下部電極側的第二結合層，可通過第一結合層內的第一連接基團與第二結合層內的第二連接基團之間的互補結合，超薄LED元件可豎立組裝在下部電極上。
或者，參照圖15說明上述排列誘導層70為磁性層73的情況，為了通過磁力將超薄LED元件106移動至上述配置區域並使其沿着厚度方向豎立配置，印刷包括超薄LED元件的墨水組合物后，與印刷一同或印刷前開始沿着垂直於下部電極311的周面的方向形成磁場。並且，為了有利於使超薄LED元件106移動至上述配置區域且使其豎立配置，還可在上述下部電極內的配置區域上形成磁性層。上述磁性層可以為順磁性體或強磁性體。並且，如一例，上述磁性層73的厚度可以為0.1nm～500nm，本發明並不特別限定其。
之後，還可執行將豎立配置於下部電極311、312上的超薄LED元件104、105、106固定在下部電極311、312及與下部電極311、312歐姆接觸的步驟。如一例，上述固定及歐姆接觸可通過下部電極與超薄LED元件之間的界面的快速熱處理（Rapid Thermal Annealing，RTA）工藝執行。或者，在下部電極311、312內的配置區域上還設置具有低熔點的固定層后，在配置區域上豎立配置超薄LED元件104、105、106后，施加熱量來使上述固定層熔融及固化，從而可將超薄LED元件104、105、106牢固地固定在下部電極311、312上。如一例，上述固定層可以為使用電性材料的常規焊料。
另外，為了改善超薄LED元件104、105、106與下部電極311、312之間的電連接性，在步驟（2-2）后，還可包括形成通電用金屬層500的步驟。上述通電用金屬層500可通過應用使用感光物質的光刻工藝來使將要沉積通電用金屬層的線圖案化后，沉積通電用金屬層或者將沉積的金屬層圖案化后，進行蝕刻來製造。該工藝可適當採用公知的方法來執行，本發明的發明人申請的韓國專利申請號為第10-2016-0181410號的全部內容通過引用結合在本申請中。
並且，在步驟（2）與步驟（3）的工藝之間，為了與上部電極線320的電絕緣，還可執行在下部電極線310上以規定厚度形成絕緣層600的步驟。上述絕緣層600可通過公知的絕緣材料的沉積形成，如一例，通過等離子體增強化學汽相沉積（PECVD）工藝沉積如SiO
2、SiN
x的絕緣材料，或者通過金屬有機化學氣相沉積（MOCVD）工藝沉積如AlN、GaN的絕緣材料，或者可通過原子層沉積（ALD）工藝沉積Al
2O、HfO
2、ZrO
2等的絕緣材料。另外，優選地，上述絕緣層600以不覆蓋豎立組裝的超薄LED元件104、105、106的上部面的方式形成，為此，以不覆蓋超薄LED元件104、105、106的上部面的厚度為止，通過沉積形成絕緣層，或者以覆蓋超薄LED元件104、105、106的上部面的厚度為止沉積絕緣層后，直到超薄LED元件104、105、106的上部面暴露為止，可執行乾式蝕刻。
之後，作為本發明的步驟（3），執行以與超薄LED元件104、105、106（其與下部電極311、312電連接）的一側相向的相對側電連接的方式形成包括上部電極321、322的上部電極線320的步驟。上述上部電極線320進行利用公知的光刻的電極線圖案化后，沉積電極物質或沉積電極物質，並可通過乾式和/或濕式蝕刻來實現。此時，電極物質可以為用作電材料的電極的常規電極物質，本發明並不特別限定其。
接着，對微-納米鰭型超薄LED電極元件及利用其的LED電極組件的優選一實例進行說明。
[第二型（微-納米鰭）超薄LED電極元件及LED電極組件]
以下，參照圖16及圖17說明由第二型超薄LED元件製造的LED電極組件內的子像素單元。圖16的空格部分表示LED電極組件內的一個像素單元，上述像素單元通過簡圖示出包括6個微-納米鰭型LED電極元件的子像素單元由3個（第一子像素單元～第三子像素單元）構成。
本發明一實施例的微-納米鰭型LED電極組件1001包括：下部電極線200，包括隔着規定間隔沿着水平方向隔開的多個電極211、212、213、214；多個微-納米鰭型LED元件107，配置於上述下部電極線200上；以及上部電極線300，以與上述微-納米鰭型LED元件107的上部相接觸的方式配置。
首先，在具體說明各結構之前，對將微-納米鰭型LED元件磁性對齊並使其發光的電極線進行說明。
微-納米鰭型LED電極組件1001包括隔着微-納米鰭型LED元件107相向配置於上部及下部的上部電極線300及下部電極線200。上述上部電極線300及下部電極線200並不是沿着水平方向排列，因此，避免將兩種電極（其以具有超小型的厚度、寬度的方式實現）以具有微型或納米單位間隔的方式沿着水平方向配置於限定的面積的平面內的現有的電場感應引起的電極組件的複雜的電極線，可使電極設計非常簡化，且更加容易地實現。
對此進行具體說明，現有的通過電場感應將元件磁性對齊而實現的電極組件也將沿着水平方向隔開的多個電極用作組裝電極，並在上述組裝電極上封裝棒狀超小型LED元件，將相同的電極，即，組裝電極直接用作驅動電極，相反，設置於本發明的一實施例的上述下部電極線200執行組裝電極的功能，但僅使第一導電半導體層側的面或第二導電半導體層側面與下部電極線200接觸，因此，僅通過下部電極線200，無法使微-納米鰭型LED元件107發光，因此有別於現有的通過電場感應的電極組件。這種區別在電極設計的自由度、電極設計的容易性方面誘發顯著差異。
即，在將組裝電極及驅動電極用作相同的電極的情況下，需要實現具有可在有限的區域的平面內封裝儘可能多的棒狀超小型LED元件的結構且以微型-納米大小的間隔施加互不相同的電壓的電極，因此，在電極結構的設計或實現方面不容易。
但是，當驅動包括在本發明中的下部電極線200時，施加相同種類的電源（如一例，（＋）或（-）電源），因此，下部電極線200內下部電極211、212、213、214之間的電短路的隱患少。
並且，以往，單個棒狀超小型LED元件的兩端部分別與相鄰的電極一一對應並接觸，才能在沒有電短路的狀態下發光。由此，在單個棒狀超小型LED元件橫跨3個或4個相鄰的電極來配置的情況下，棒狀超小型LED元件的光活性層必然與電極相接觸，因此，隨着短路的發生，具有應考慮其來設計電極的麻煩。但是，在包括在本發明的微-納米鰭型LED元件107中，第一導電半導體層側或第二導電半導體層側的面與下部電極線相接觸，因此，即使橫跨多個相鄰的下部電極211、212、213、214來配置，也不發生電短路，由此，具有可更加容易地設計下部電極線200的優點。
並且，如圖16所示，上部電極線300以能夠與所配置的微-納米鰭型LED元件107的上部面電接觸的方式配置就可，因此，具有電極的設計或實現非常容易的優點。尤其，圖16示出了上部電極線300分為第一上部電極301及第二上部電極302而實現，還能夠與以僅由一個上部電極配置的所有微-納米鰭型LED元件的上部面相接觸的方式實現，從而具有相比於以往，使電極非常簡化來實現的優點。
上述下部電極線200為以與微-納米鰭型LED元件107的厚度方向的上部面或下部面接觸的方式使微-納米鰭型LED元件107磁性對齊的組裝電極，同時，執行與後述的上部電極線300一同使微-納米鰭型LED元件107發光而設置的驅動電極之一的功能。
並且，上述下部電極線200包括隔着規定間隔沿着水平方向隔開的多個下部電極211、212、213、214來實現。上述下部電極211、212、213、214的數量及電極之間的間隔考慮作為組裝電極的功能、元件的長度等來以適當設置的數量及間隔包括電極211、212、213、214。
並且，包括在上述下部電極線200的多個下部電極211、212、213、214隻要是沿着水平方向隔開的配置就沒有具體的電極配置方面的限制，如一例，可具有多個電極沿着一方向以規定間隔隔開並排配置的結構。
另外，相鄰的電極211、212之間的間隔可小於微-納米鰭型LED元件100、107的長度，在相鄰的兩個電極之間等於或大於微-納米鰭型LED元件的長度的情況下，能夠以微-納米鰭型LED元件夾在相鄰的兩個電極之間的形態磁性對齊，在此情況下，發生電極的側面與暴露在微-納米鰭型LED元件的側面的光活性層之間的接觸引起的電短路的隱患大，因此不優選。
並且，上述上部電極線300在設計為與封裝在上述下部電極線200上的多個微-納米鰭型LED元件107的上部電接觸的情況下，數量、配置、形狀等不受限。但如圖16，在下部電極線200沿着一方向並排排列的情況下，以能夠垂直於上部電極線300的上述一方向的方式排列，這種電極配置為以往在顯示器等廣泛使用的電極配置，具有可直接使用以往的顯示器領域的電極配置及控制技術的優點。
另外，圖16僅示出第一上部電極301及第二上部電極302來示出了覆蓋包括第一上部電極301及第二上部電極302的上部電極線300僅覆蓋一部分元件，這是為了便於說明而省略的，還具有配置在微-納米鰭型LED元件的上部的未圖示的上部電極。
上述下部電極線200及上部電極線300可具有在通常的LED電極組件中使用的電極的材料、形狀、寬度、厚度，可利用公知的方法製造，因此，本發明並不具體限制其。如一例，上述電極可以為鋁、鉻、金、銀、銅、石墨烯、ITO或它們的合金等，寬度可以為2μm～50μm，厚度可以為0.1μm～100μm，可考慮目標LED電極組件的大小等來適當變更。
之後，對配置於上述的下部電極線200與上部電極線300之間的微-納米鰭型LED元件107進行說明。
參照圖17至圖19進行說明，本發明一實施例的微-納米鰭型LED元件107為如下的棒狀元件：以相互垂直的X軸、Y軸、Z軸為基準，當將X軸方向稱為長度、將Y軸方向稱為寬度、將Z軸方向稱為厚度時，長度成為長軸且厚度成為短軸的長度大於厚度；是沿着厚度方向依次層疊第一導電半導體層10、光活性層20、第二導電半導體層30及極化誘導層90的元件。
更具體地，微-納米鰭型LED元件107在由長度及寬度形成的X-Y平面具有規定形狀，垂直於上述平面的方向成為厚度方向，沿着厚度方向層疊各層。在這種結構的微-納米鰭型LED元件中，即使將暴露在側面的部分的光活性層20的厚度設置得薄，由於長度及寬度所形成的平面，具有可確保更寬的發光面積的優點。並且，由此，本發明一實施例的微-納米鰭型LED元件100的發光面積可具有大於微-納米鰭型LED元件的縱切面面積的2倍的發光面積。其中，縱切面為平行於作為長度方向的X軸方向的截面，在寬度恆定的元件的情況下，可以為上述X-Y平面。
具體地，參照圖20a及圖20b進行說明，圖20a中示出的第一棒狀元件1'及圖20b中所示的第二棒狀元件1''均具有層疊第一導電半導體層10、光活性層20及第二導電半導體層30的結構，是長度ℓ及厚度m相同且光活性層的厚度h也相同的棒狀元件。但是，其結構差異在於，第一棒狀元件1'沿着厚度方向層疊第一導電半導體層10、光活性層20及第二導電半導體層30，相反，第二棒狀元件1''沿着長度方向層疊各層。
但是，兩個元件1'、1''在發光面積方面具有大差異，如一例，假設長度ℓ為4500nm、厚度m為600nm、光活性層20的厚度h為100nm時，與發光面積相對應的第一棒狀元件1'的光活性層20的表面面積與第二棒狀元件1''的光活性層20的表面面積比為6.42μm
2:0.75μm
2，微-納米鰭型LED元件(1')的發光面積大約8.56倍。並且，在整個光活性層的發光面積中，對於暴露在外部的的光活性層20的表面積的比例，第一棒狀元件1'與第二棒狀元件1''相似，但是所增加的光活性層20的未暴露的表面積的絕對值變得很大，因此，對於暴露的表面積的激子的影響減少得多，因此，相比於水平排列棒狀元件(1'')，微-納米鰭型LED元件(1')的表面缺陷對於激子的影響顯著小，因此，針對發光效率及亮度，可評價為相比於水平排列棒狀元件(1'')，微-納米鰭型LED元件(1')顯著優秀。同時，在第二棒狀元件1''的情況下，沿着厚度方向蝕刻沿着厚度方向層疊導電半導體層及光活性層的晶片來實現，最終，長元件長度與晶片厚度應，為了使元件的長度增加，所蝕刻的深度不可避免的增加，蝕刻深度越大，發生元件表面的缺陷的可能性高，最終，即使第二棒狀元件1''的暴露的光活性層的面積小於第一棒狀元件1'，產生表面缺陷的可能性更大，因此，當考慮表面缺陷產生可能性增加引起的發光效率降低時，針對發光效率及亮度，第一棒狀元件1'最終更加優秀。
進而，針對注入至第一導電半導體層10及第二導電半導體層30中的任一個的空穴及注入至另一個的電子的移動距離，第一棒狀元件1'短於第二棒狀元件1''，由此，通過電子和/或空穴移動過程中的壁面的缺陷，電子和/或空穴被捕獲的概率降低，從而可使發光損失最小化，並且，有利於使電子-空穴速度不平衡引起的發光損失。並且，在第二棒狀元件1''的情況下，發生圓形棒狀結構引起的強光路徑行為，因此，由電子-空穴生成的光的路徑沿着長度方向諧振來在長度方向的兩末端發光，由此，在卧式配置元件的情況下，通過強側面發光輪廓，前向發光效率不佳，相反在第一棒狀元件1'的情況下，在上部面及下部面發光，因此，具有表達優秀的前向發光效率的優點。
如上述的第一棒狀元件1'，本發明的微-納米鰭型LED元件107沿着厚度方向層疊導電半導體層10、30及光活性層20，並且為如下的棒狀：將長度實現得比厚度長，由此，具有得以提高的發光面積，同時，即使暴露的光活性層20的面積略微增加，厚度小於長度，因此，所蝕刻的深度淺，可降低在暴露的光活性層20的表面產生缺陷的可能性，從而有利於使缺陷引起的發光效率的降低最小化或防止。
圖17中示出上述平面為長方形，但並不局限於此，可無限制地採用菱形、平行四邊形、梯形等常規的四邊形的形狀至橢圓形等的。
本發明一實施例的微-納米鰭型LED元件107具有長度及寬度的微型或納米單位的大小，如一例，元件的長度可以為100nm～6000nm，寬度可以為100nm～3000nm。並且，厚度可以為100nm～2000nm。上述長度及寬度的標準可根據平面的形狀不同，如一例，在上述平面為菱形、平行四邊形的情況下，兩個對角線中的一個為長度、另一個為寬度，在梯形的情況下，高度、上側邊及下側邊中的長的為長度，垂直於長的邊的短的邊為寬度。或者，在上述平面的形狀為橢圓形的情況下，橢圓的長軸為長度，短軸為寬度。
此時，微-納米鰭型LED元件100的厚度與長度之比為1:3以上，更優選為1:6以上，長度可能更大，由此，具有通過電場與下部電極更加容易地磁性對齊的優點。在微-納米鰭型LED元件100的厚度與長度之比小於1:3，即，長度變小的情況下，難以通過電場將元件在電極上磁性對齊，元件並不固定於下部電極上，從而具有工藝缺陷引起的電接觸短路的問題。但是，厚度與長度之比可以為1:15以下，由此，可有利於實現對於通過電場磁性對齊的扭轉力的優化等本發明的目的。
並且，上述平面中的寬度與長度之比也優選為1:3以上，更優選為1:6以上，長度可能更大，由此，具有可通過電場與下部電極更容易地磁性對齊的優點。但是，寬度與長度之比可以為1:15以下，由此，有利於對於通過電場磁性對齊的扭轉力的優化。
並且，上述微-納米鰭型LED元件107的寬度可等於或大於厚度，由此，當微-納米鰭型LED元件利用電場在下部電極線上對齊時，具有可使卧式對齊最小化或防止卧式對齊的優點。在微-納米鰭型LED元件卧式對齊的情況下，即使實現了一端及另一端分別與相鄰的兩個下部電極211/212、213/214接觸的對齊及封裝，因電極與元件內暴露的側面的光活性層相接觸而發生的電短路，具有無法使元件發光的隱患。
並且，上述微-納米鰭型LED元件107可以為長度方向兩端的大小不同的元件，如一例，可以為具有作為長度的高度大於上側邊及下側邊的等邊梯形的四邊形平面的棒狀元件，因上側邊與下側邊的長度之差，最終可產生堆積在元件的長度方向的兩端的正電荷與負電荷之差，由此，具有可通過電場更容易地磁性對齊的優點。
並且，在上述微-納米鰭型LED元件107的第一導電半導體層10的下部面中，可沿着元件的長度方向形成具有規定寬度及厚度的突出部11，或者可不形成突出部。
上述突出部11將在後述的製造方法的說明中具體說明，但可通過如下的方式生成：沿着厚度方向蝕刻晶片后，為了從晶片上分離蝕刻的LED部分，從蝕刻的LED部分的下端部兩側面朝向作為中心部的內側沿着水平方向蝕刻而成。上述突出部11有助於執行對於微-納米鰭型LED元件的前向發光提取的改善功能。並且，上述突出部11有助於如下的對齊控制：當將微-納米鰭型LED元件在下部電極線上磁性對齊時，以使作為與形成有突出部11的元件的一側面相向的相對面的極化誘導層90位於下部電極線200上的方式控制對齊。進而，極化誘導層位於下部電極線200上，在形成有突出部11的元件的一側面上形成上部電極線300，隨着增加與所形成的上部電極線300的接觸面積，上述突出部11有利於改善上部電極線300與微-納米鰭型LED元件100之間的機械結合力。
此時，上述突出部11的寬度可以為微-納米鰭型LED元件的寬度的50％以下，更優選為，能夠以微-納米鰭型LED元件的寬度的30％以下形成，由此，可更容易分離在LED晶片上蝕刻的微-納米鰭型LED元件部分。在微-納米鰭型LED元件的寬度大於50％而形成突出部的情況下，可能並不容易分離LED晶片上蝕刻的微-納米鰭型LED元件部分，在並不是目標部分的部分中發生分離，從而可降低量產性，並具有降低所生成的多個微-納米鰭型LED元件的均勻性。另外，突出部11的寬度能夠以微-納米鰭型LED元件的寬度的10％以上形成。在突出部的寬度以小於微-納米鰭型LED元件的寬度的10％形成的情況下，容易從LED晶片上分離，但在進行後述的側面蝕刻時（參照圖21（g）部分、圖21（i）部分），因過度蝕刻，具有蝕刻至不應蝕刻的第一導電半導體層的一部分為止的隱患，並可能不表達上述的突出部11的效果。並且，具有因濕式蝕刻溶液損傷元件的隱患，因此，可發生將分散在具有強鹼性的高危險性蝕刻溶液內的微-納米鰭型LED元件與濕式蝕刻溶液分離來清洗的問題。另外，上述突出部11的厚度可具有相當於第一導電半導體層的厚度的10％～30％的厚度，由此，能夠以目標厚度及質量形成第一導電半導體層，更有利於表達通過上述的突出部11的效果。其中，上述第一導電半導體層的厚度是指以未形成突出部的第一導電半導體層的下部面為基準的厚度。
如具體一例，上述突出部11的寬度可以為50nm～300nm，厚度可以為50nm～900nm。
以下，對包括在微-納米鰭型LED元件107中的各層進行說明。
微-納米鰭型LED元件包括第一導電半導體層10及第二導電半導體層30。所使用的導電半導體層可不受限地使用用於照明、顯示器等的常規LED元件中採用的導電半導體層。根據本發明的優選一實施例，上述第一導電半導體層10及第二導電半導體層30中的任一個包括至少一個n型半導體層，另一導電半導體層可包括至少一個p型半導體層。
在上述第一導電半導體層10包括n型半導體層的情況下，上述n型半導體層可使用具有In
xAl
yGa
1-x-yN（0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x＋y≤1）的組成式的半導體材料，例如，可選擇InAlGaN、GaN、AlGaN、InGaN、AlN、InN等中的一種以上，可摻雜第一導電摻雜物（例：Si、Ge、Sn等）。根據本發明的優選一實例，上述第一導電半導體層10的厚度可以為1.5μm～5μm，但並不局限於此，優選地，第一導電半導體層10的厚度等於或厚於上述第二導電半導體層30的厚度。
在上述第二導電半導體層30包括p型半導體層的情況下，上述p型半導體層可使用具有In
xAl
yGa
1-x-yN（0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x＋y≤1）的組成式的半導體物質，例如，可選擇InAlGaN、GaN、AlGaN、InGaN、AlN、InN等中的一種以上，可摻雜第二導電摻雜物（例：Mg）。根據本發明的優選一實例，上述第二導電半導體層30的厚度可以為0.01μm～0.30μm，但並不局限於此，優選地，第二導電半導體層30的厚度可薄於或等於上述第一導電半導體層10的厚度。
根據本發明的一實施例，上述第一導電半導體層10及第二導電半導體層30中的一個包括p型GaN半導體層，另一個包括n型GaN半導體層，上述p型GaN半導體層的厚度可以為10nm～350nm，上述n型GaN半導體層的厚度可以為100nm～3000nm，由此，如圖21b，注入至p型GaN半導體層的空穴及注入至n型GaN半導體層的電子的移動距離與沿着長度方向層疊半導體層及光活性層的棒狀元件相比更短，由此，通過移動過程中的壁面的缺陷，降低電子和/或空穴被捕獲的概率，從而可使發光損失最小化，並有利於使電子-空穴速度不均衡引起的發光損失。
之後，上述光活性層20形成於第一導電半導體層10的上部，可由單量子阱或多量子阱結構形成。上述光活性層20可不受限地使用用於照明、顯示器等的通常的LED元件中包括的光活性層。在上述光活性層20的上方和/或下方還可形成摻雜有電摻雜物的金屬保護層（未圖示），摻雜有上述導電摻雜物的金屬保護層可由AlGaN層或InAlGaN層實現。除此之外，AlGaN、AlInGaN等的物質也可用於光活性層20。在這種光活性層20中，當向元件施加電場時，從分別位於光活性層的上側、下側的導電半導體層移動至光活性層的電子與空穴在光活性層中發生電子-空穴對的結合，從而發光。根據本發明的優選一實施例，上述光活性層20的厚度可以為30nm～300nm，但並不局限於此。
接着，形成於上述的第二導電半導體層30上的極化誘導層90為沿着元件的長度方向兩端具有互不相同的電極性而使通過電場的磁性對齊更容易的層，同時，在使用金屬等的材料的情況下，提高導電，從而可兼有作為電極層的功能。
並且，在上述極化誘導層90中，沿着元件的長度方向在上述極化誘導層90的一端側配置第一極化誘導層91，在上述極化誘導層90的另一端側可配置第二極化誘導層92，上述第一極化誘導層91與第二極化誘導層92的電極性可互不相同。如一例，上述第一極化誘導層91為ITO，第二極化誘導層92可以為金屬、電介質或半導體。並且，上述極化誘導層90的厚度可以為50nm～500nm，但並不局限於此。上述第一極化誘導層91及第二極化誘導層92可將第二導電半導體層30的上部面等分來以相同的面積配置，但並不局限於此，第一極化誘導層91及第二極化誘導層92中的一個能夠以更大的面積配置。
上述的第一導電半導體層10、光活性層20、第二導電半導體層30及極化誘導層90可作為LED元件的最小組件包括，在各層的上方/下方還可包括其他熒光體層、活性層、半導體層、空穴塊層和/或電極層。
另外，根據本發明的一實施例，還可包括以覆蓋上述光活性層20的暴露面的方式形成於上述微-納米鰭型LED元件的側面上的保護包膜80。上述保護包膜80為用於保護光活性層20的暴露面的膜，至少包括光活性層20的所有暴露面，如一例，可覆蓋微-納米鰭型LED元件的兩側面、前端面及後端面。優選地，上述保護包膜80可包括氮化硅、二氧化硅、氧化鋁、二氧化鉿、氧化鋯、氧化釔及二氧化鈦、氮化鋁及氮化鎵中的一種以上，更優選地，由上述成分組成且透明，但並不限定於此。根據本發明的優選一實施例，上述保護包膜80的厚度可以為5nm～100nm，但並不局限於此。
上述的微-納米鰭型LED元件107可由後述的製造方法製造，但並不局限於此。具體地，微-納米鰭型LED元件可通過執行包括如下步驟的方法來製造：步驟（A），準備在基材上依次層疊第一導電半導體層、光活性層及第二導電半導體層的LED晶片；步驟（B），在上述LED晶片的第二導電半導體層上，形成以使電極性互不相同的區域相鄰的方式進行圖案化的極化誘導層；步驟（C），單個元件具有平面（其具有納米或微型大小的長度及寬度），以使垂直於上述平面的厚度小於上述長度的方式沿着厚度方向蝕刻LED晶片，由此形成多個微-納米鰭型LED柱體；以及步驟（D），從上述基材分離上述多個微-納米鰭型LED柱體。
參照圖21進行說明，首先，作為本發明的步驟（A），執行在基材（未圖示）上依次層疊第一導電半導體層10、光活性層20及第二導電半導體層30的LED晶片51的步驟。
對於設置於上述LED晶片51的各層的說明與上述內容相同，因此，將省略具體說明，以未說明的部分為中心進行說明。
首先，LED晶片51內的上述第一導電半導體層10的厚度可厚於上述的微-納米鰭型LED元件100中的第一導電半導體層10的厚度。並且，上述LED晶片51內各層可具有c-平面結晶結構。
上述LED晶片51可以為進行清洗工藝的，清洗工藝可適當採用通常的晶片的清洗溶液及清洗工藝，因此，本發明並不特別限定其。如一例，上述清洗溶液可以為異丙醇、丙酮及鹽酸，但並不局限於此。
之後，作為本發明的步驟（B），如圖21的（b）部分及（c1）部分/（c2）部分，執行在上述LED晶片51的第二導電半導體層30上形成極化誘導層90的步驟。具體地，上述極化誘導層90可以為在上述LED晶片的第二導電半導體層上，以使電極性互不相同的區域相鄰的方式進行圖案化。更具體地，上述步驟（B）可包括：步驟B-1），如圖22的（b）部分，在第二導電半導體層30上形成第一極化誘導層91；步驟B-2），根據規定圖案沿着厚度方向蝕刻上述第一極化誘導層91；以及步驟B-3），如圖21的（c1）部分、圖21的（c2）部分，在所蝕刻的陰刻部分形成第二極化誘導層92。
首先，作為步驟B-1），執行在第二導電半導體層30上形成第一極化誘導層91的步驟。上述第一極化誘導層91可以為形成於半導體層上的常規電極層，如一例，可以為Cr、Ti、Ni、Au、ITO等，優選為透明側面中的ITO。第一極化誘導層91可通過形成電極的常規方法形成，如一例，可由通過濺射的沉積形成。如一例，在使用ITO的情況下，能夠以約150nm的厚度沉積，沉積工藝后，還可進行快速熱處理工藝，如一例，可在600℃的溫度下處理10分鐘，可考慮第一極化誘導層91的厚度、材料等適當調節，因此，本發明並不特別限定。
之後，作為步驟B-2），執行根據規定圖案沿着厚度方向蝕刻上述第一極化誘導層91的步驟。該步驟為準備將要形成後述的第二極化誘導層92的位置的步驟，可考慮元件內的第一極化誘導層91與第二極化誘導層92的面積比例、配置形態來形成上述圖案。如一例，如圖22的（d）部分中可確認，上述圖案能夠以使第一極化誘導層91及第二極化誘導層92並排交替配置的方式形成。上述圖案可適當應用常規光刻工藝或納米壓印工藝等來形成，因此，本發明將省略對於其的具體說明。
上述蝕刻可考慮所選擇的第一極化誘導層91的材料並採用適當的公知的蝕刻方法來執行。如一例，在上述第一極化誘導層91為ITO的情況下，可通過濕式蝕刻進行蝕刻。此時，所蝕刻的厚度蝕刻至第二導電半導體層30的上部面為止，即，沿着厚度方向蝕刻所有ITO，但並不局限於此。具體地，沿着厚度方向僅蝕刻一部分的ITO，在所蝕刻的陰刻部分可形成第二極化誘導層92，在此情況下，能夠以作為ITO的第一極化誘導層91及第二極化誘導層92層疊的2層結構形成元件的一端的上部層。
之後，作為步驟B-3），在所形成的陰刻部分形成第二極化誘導層92的步驟。上述第二極化誘導層92可不受限地使用電極性與所選擇的第一極化誘導層91不同的材料且用於通常的LED的物質，如一例，可以為金屬、電介質或半導體，具體地，可以為鎳或鉻。它們的形成方法可根據材質適當採用沉積等公知的方法，本發明並不特別限定其。
接着，作為本發明的步驟（C），執行如下的步驟：單個元件具有平面（其具有納米或微型大小的長度及寬度），以使垂直於上述平面的厚度小於上述長度的方式沿着厚度方向蝕刻LED晶片51，由此形成多個微-納米鰭型LED柱體52。
具體地，上述步驟（C）包括：步驟C-1），在極化誘導層90的上部面形成掩膜圖案層61，使得單個元件成為具有納米或微型大小的長度及寬度的規定形狀的平面（圖22的（d）部分）；步驟C-2），根據上述圖案沿着厚度方向蝕刻至第一導電半導體層10的一部分厚度為止，由此形成多個微-納米鰭型LED柱體52（圖21的（e）部分）；步驟C-3），以覆蓋上述微-納米鰭型LED柱體52的暴露的側面的方式形成絕緣包膜62（圖21的（f）部分）；步驟C-4），以暴露相鄰的微-納米鰭型LED柱體52之間的第一導電半導體層10的上部面（圖21（f）部分的A）的方式去除形成於第一導電半導體層10的上部的絕緣包膜62的一部分（圖21的（g）部分）；步驟C-5），通過暴露的第一導電半導體層的上部（圖21（g）部分的A），沿着厚度方向進一步蝕刻上述第一導電半導體層10，形成側面以規定厚度朝向形成有絕緣包膜62的微-納米鰭型LED柱體的第一導電半導體層的下方暴露的第一導電半導體層部分（圖21（h）部分的B）（圖21的（h）部分）；步驟C-6），從兩側面朝向中心側蝕刻側面暴露的上述第一導電半導體層部分（圖21（h）部分的B）（圖21的（i）部分）；以及步驟C-7），去除配置於極化誘導層90的上部的掩膜圖案層61及覆蓋側面的絕緣包膜62（圖21的（j）部分）。
首先，作為步驟C-1），可執行如下的步驟（圖21的（d）部分）：以使單個元件成為具有納米或微型大小的長度及寬度的規定形狀的方式在極化誘導層90的上部面形成掩膜圖案層61。
上述掩膜圖案層61為以成為所實現的LED元件的目標平面形狀的方式形成圖案的層，可由蝕刻LED晶片時使用的公知的方法及材料形成。如一例，上述掩膜圖案層61可以為SiO
2硬掩膜圖案層，簡要說明形成其的方法，可通過如下的步驟形成：形成未在極化誘導層90上圖案化的SiO
2硬掩膜層；在上述SiO
2硬掩膜層上形成金屬層；在上述金屬層上形成規定圖案；根據上述圖案蝕刻上述金屬層及SiO
2硬掩膜層；以及去除金屬層。
上述掩膜層為成為掩膜圖案層61的來源的層，如一例，SiO
2可通過沉積形成。上述掩膜層的厚度能夠以0.5μm～3μm形成，如一例，能夠以1.2μm形成。並且，如一例，上述金屬層可以為鋁層，上述鋁層可通過沉積形成。在所形成的金屬層上形成的規定圖案用於實現掩膜圖案層的圖案，可以為通過常規方法形成的圖案。如一例，上述圖案可以為通過利用感光物質的光刻形成或者通過公知的納米壓印工藝、激光干涉蝕刻、電子束蝕刻等形成的圖案。之後，執行根據所形成的圖案蝕刻金屬層及SiO
2硬掩膜層的步驟，如一例，上述金屬層可利用ICP蝕刻，SiO
2硬掩膜層或印刷的聚合物層可由如RIE的乾式蝕刻法進行蝕刻。
之後，可執行去除所蝕刻的SiO
2硬掩膜層的上部的金屬層、其他感光物質層或因壓印工藝殘留的聚合物層的步驟。上述去除可根據材料由常規的濕式蝕刻或乾式蝕刻方法執行，本發明將省略對於其的具體說明。
圖21的（d）部分為在極化誘導層90上將SiO
2硬掩膜層61圖案化的俯視圖，之後作為步驟C-2），可執行如下的步驟：如圖21的（e）部分，根據上述圖案沿着LED晶片51的厚度方向蝕刻至第一導電半導體層10的一部分厚度為止，來形成多個微-納米鰭型LED柱體52。上述蝕刻可通過如ICP的常規乾式蝕刻法執行。
之後，作為步驟C-3），如圖21的（f）部分，可執行以覆蓋上述微-納米鰭型LED柱體52的暴露的側面的方式形成絕緣包膜62的步驟。覆在側面的絕緣包膜62可通過沉積形成，如一例，其材料可以為SiO
2，但並不局限於此。上述絕緣包膜62執行作為側面掩膜層的功能，具體地，如圖21的（i）部分，在為了分離微-納米鰭型LED柱體52而蝕刻第一導電半導體層部分B的工藝中，殘留微-納米鰭型LED柱體52的側面，並防止根據蝕刻工藝的損傷。上述絕緣包膜62的厚度可以為100nm～600nm，但並不局限於此。
接着，作為步驟C-4），如圖21的（g）部分，執行以使相鄰的微-納米鰭型LED柱體52之間的第一導電半導體層10的上部面（圖21（g）部分的A）暴露的方式去除形成於第一導電半導體層10的上部的絕緣包膜62的一部分。上述絕緣包膜62的去除可考慮材料通過適當的蝕刻法執行如一例，SiO
2的絕緣包膜62可通過如RIE的乾式蝕刻去除。
之後，作為步驟C-5），如圖21的（h）部分，執行如下的步驟：通過暴露的第一導電半導體層的上部（圖21（g）部分的A），沿着厚度方向進一步蝕刻上述第一導電半導體層10，由此形成側面以規定厚度朝向形成有絕緣包膜62的微-納米鰭型LED柱體的第一導電半導體層的下方暴露的第一導電半導體層部分（圖21（h）部分的B）。如上所述，第一導電半導體層10的暴露的部分（B）為在後述的步驟中沿着水平於基材（基板）的方向進行側面蝕刻的部分。如一例，沿着厚度方向進一步蝕刻第一導電半導體層10的工藝可通過如ICP的乾式蝕刻法進行。
接着，作為步驟C-6），如圖21的（i）部分，可執行沿着水平於基材的方向對側面暴露的上述第一導電半導體層部分（圖21（h）部分的B）進行側面蝕刻的步驟。上述側面蝕刻可通過濕式蝕刻執行，如一例，上述濕式蝕刻可利用甲基氫氧化銨（TMAH）溶液以60℃～100℃的溫度執行。
之後，進行側面方向的濕式蝕刻后，作為步驟C-7），如圖21的（j）部分，可執行去除配置於極化誘導層90的上部的掩膜圖案層61及覆蓋側面的絕緣包膜62的步驟。配置於上部的掩膜圖案層61及絕緣包膜62的材料均可以為SiO
2，可通過濕式蝕刻去除。如一例，上述濕式蝕刻可利用緩衝氧化物刻蝕液（Buffer oxide etchant，BOE）執行。
根據本發明的一實施例，在上述的步驟（C）與步驟（D）之間，作為步驟（E），如圖21的（k）部分，還可執行在多個微-納米鰭型LED柱體的側面形成保護包膜80的步驟。如一例，上述保護包膜80可通過沉積形成，厚度可以為10nm～100nm，如一例，可由90nm形成，材料可以為氧化鋁。在使用氧化鋁的情況下，作為上述沉積的一例，可使用ALD工藝。並且，為了使沉積的保護包膜80僅形成於多個微-納米鰭型LED柱體的側面，可通過蝕刻，如一例，通過如ICP的乾式蝕刻法去除位於除側面之外的剩餘部分的保護包膜80。另外，圖21的（l）部分示出了上述保護包膜80包圍整個側面，在側面，除光活性層之外的整個剩餘部分或一部分剩餘部分未形成上述保護包膜80。
之後，作為本發明的步驟（D），如圖21的（m）部分，執行從上述基材分離上述多個微-納米鰭型LED柱體80的步驟。上述分離可以為利用切割器具的切割或利用粘結膜的脫離，本發明並不特別限定其。
並且，針對前述所說明的第二型（微-納米鰭）超薄LED電極元件的製造方法，步驟（D）的分離步驟包括：如第一型（點型或盤型）超薄LED電極元件的製造，將LED晶片浸漬於電解液后，將與電源的一端子電連接的電源的另一端子與浸漬於上述電解液中的電極電連接后，施加電源來在上述第一部分形成多個氣孔；以及向上述LED晶片施加超聲波，從形成有多個氣孔的第一部分分離多個LED結構物，從而，還可從基材獲得多個微-納米鰭型LED柱體80。
並且，在每個微-納米鰭型LED柱體的第一導電半導體層（或n型導電半導體層）部分可形成有氣孔。
另外，如圖16所示，微-納米鰭型LED元件107能夠以使層疊各層的厚度方向上的一側面中的極化誘導層側的元件的一側面與下部電極線200的相鄰兩個電極211/212、213/214相接觸的方式配置，作為與下部電極線200接觸的元件的一側面相向的相對面的第一導電半導體層10可與上部電極線300相接觸。此時，由於形成於第一導電半導體層10的一側面的突出部，能夠以更高的概率使極化誘導層90與下部電極線200相接觸的方式配置。
並且，在下部電極線200中，在單位電極面積，即，在下部電極線200上排列微-納米鰭型LED元件且在微-納米鰭型LED元件上配置上部電極線300來可單獨驅動的區域的面積優選為1μm
2至100cm
2，更優選為4μm
2至100mm
2，單位電極的面積並不局限於上述面積。
根據本發明的一實施例，如圖16所示，為了降低配置於下部電極線200上的微-納米鰭型LED元件107之間的接觸電阻，還可包括用於使與下部電極線200相接觸的微-納米鰭型LED元件107的極化誘導層90與下部電極線200之間相連接的通電用金屬層500。上述通電用金屬層500可以為銀、鋁、金等的導電金屬層，如一例，能夠以約10nm的厚度形成。
並且，在與相當於在下部電極線200上磁性對齊的微-納米鰭型LED元件107的上部面的第一導電半導體層10電接觸的上部電極線300之間的空間還可包括絕緣層600。上述絕緣層600防止沿着垂直方向相向的兩個電極線200、300之間的電接觸，執行使上部電極線300的實現更加容易的功能。
上述絕緣層600可不受限地使用執行常規絕緣功能的材料。優選地，可以為透明材料，如一例，可以為由SiO
2、SiN
x、Al
2O、HfO
2、ZrO
2等的絕緣材料形成的層。
上述的本發明一實施例的微-納米鰭型LED電極組件1001可通過執行包括如下步驟的工藝來製造：步驟（1），在包括隔着規定間隔沿着水平方向隔開的多個下部電極211、212、213、214的下部電極線200上，加入包括多個微-納米鰭型LED元件107的墨水組合物；步驟（2），向上述下部電極線200施加組裝電壓，以使上述溶液內的微-納米鰭型LED元件107的上述第一導電半導體層10或極化誘導層90與相鄰的至少17個下部電極211/212、213/214相接觸的方式進行磁性對齊；以及步驟（3），在磁性對齊的多個微-納米鰭型LED元件107上形成上部電極線300。
步驟（1）的上述微-納米鰭型LED元件具有平面（其具有納米或微型大小的長度及寬度），作為垂直於上述平面的厚度小於上述長度的棒狀元件，可沿着厚度方向依次層疊第一導電半導體層10、光活性層20、第二導電半導體層30及極化誘導層90。
步驟（1）的包括上述多個微-納米鰭型LED元件107的溶液可包括多個微-納米鰭型LED元件107以及執行將上述元件分散且使上述元件在下部電極線的電極上移動的功能的溶劑。此時，溶液可以為墨水或糊劑狀，可利用噴墨向下部電極線200上加入上述溶液。另外，以元件加入至與溶劑混合的溶液為例說明了步驟（1），但元件先加入至下部電極線后，加入溶劑，最終，還包括加入溶液的相同的情況。
上述溶劑可以為選自由丙酮、水、醇類及甲苯組成的組中的一種以上，更優選為丙酮。但是，溶劑的種類並不局限於上述基材，可不受限地使用對微-納米鰭型LED元件沒有物理影響、化學影響且很好地蒸發的溶劑。優選地，相對於100重量份的溶劑，可添加0.001重量份至100重量份的微-納米鰭型LED元件。若加入小於0.001重量份的微-納米鰭型LED元件，連接於下部電極的微-納米鰭型LED元件的數少，難以發揮微-納米鰭型LED電極組件的正常功能，具有為了克服其而需多次滴加溶液的問題，若微-納米鰭型LED元件加入量大於100重量份，具有微-納米鰭型LED元件各自的對齊受到妨礙的問題。
之後，作為步驟（2），執行如下的步驟：向上述下部電極線200施加組裝電壓，以使上述溶液內的微-納米鰭型LED元件107的上述第一導電半導體層10或極化誘導層90與相鄰的至少17個下部電極211/212、213/214相接觸的方式進行磁性對齊。
上述步驟（2）為如下的步驟：在多個微-納米鰭型LED元件中，由於因相鄰的下部電極211/212、213/214的電位差而形成的電場的誘導，在微-納米鰭型LED元件誘導電荷，沿着微-納米鰭型LED元件的長度方向，以元件的中心為中心，誘導越接近兩末端側帶互不相同的電荷，從而進行磁性對齊，以使下部電極線的多個下部電極中相鄰的兩個下部電極中的一個與另一個之間，或者第一組（由相鄰的兩個以上的下部電極組成）第二組（與上述第一組相鄰且由相鄰的兩個以上的下部電極組成）之間形成電位差的方式施加電源。此時，對於所施加的組裝電壓的強度、種類等，本發明的發明人申請的韓國專利申請號為第10-2013-41080912號、第10-2016-0092737號、第10-2016-0073572號等通過引用結合在本申請中。
之後，作為本發明的步驟（3），執行在磁性對齊的多個微-納米鰭型LED元件107上形成上部電極線300的步驟。上述上部電極線300可在利用公知的光刻進行電極線圖案化后沉積電極物質或者沉積電極物質後進行乾式和/或濕式蝕刻來實現。此時，電極物質的說明與上述的下部電極線的電極物質的說明相同，因此，以下將省略。
另外，在上述的步驟（2）與步驟（3）之間，還可包括：步驟（2-2），形成用於將與下部電極線200相接觸的各個微-納米鰭型LED元件107的極化誘導層90與下部電極線200相連接的通電用金屬層500；以及步驟（2-3），以不覆蓋磁性對齊的微-納米鰭型LED元件107的上部面的方式在下部電極線200上形成絕緣層600。
上述通電用金屬層500可通過如下的方式製造：應用利用感光物質的光刻工藝，使將要沉積通電用金屬層的線圖案化后，沉積通電用金屬層，或者，使沉積的金屬層圖案化后蝕刻。該工藝可適當採用公知的方法來執行，本發明的發明人申請的韓國專利申請號為第10-2016-41181910號通過引用結合在本申請中。
還可執行如下的步驟：形成通電用金屬層500后，不覆蓋磁性對齊的微-納米鰭型LED元件107的上部面，從而可在下部電極線200上形成絕緣層600。上述絕緣層600可通過公知的絕緣材料的沉積形成，如一例，可通過PECVD工藝沉積如SiO
2、SiN
x的絕緣材料，或可通過MOCVD工藝沉積如AlN、GaN的絕緣材料，或可通過ALD工藝沉積如Al
2O、HfO
2、ZrO
2等的絕緣材料。另外，上述絕緣層600能夠以不覆蓋磁性對齊的微-納米鰭型LED元件107的上部面的水平形成，為此，以不覆蓋上部面的厚度，通過沉積形成絕緣層，或者以覆蓋上部面的方式沉積后，以暴露元件的上部面為止執行乾式蝕刻。
以下，通過實施例更具體地說明本發明，但下述實施例並不限制本發明的範圍，這應解釋為幫助理解本發明。
[
實施例]
準備例 1：製造第一型超薄LED元件
準備了在基材上依次層疊未摻雜的n型III族氮化物半導體層、摻雜Si的n型III族氮化物半導體層（厚度：４μm）、光活性層（厚度：0.45μm）及p型III族氮化物半導體層（厚度：0.05μm）的常規LED晶片（Epistar）。
在準備的LED晶片上依次層疊作為下部電極層的ITO（厚度：0.15μm）、作為第一掩膜層的SiO
2（厚度：1.2μm）、作為第二掩膜層的Al（厚度：0.2μm）后，使用納米壓印涉筆將轉印有圖案的SOG樹脂層轉印在第二掩膜層上。
接着，通過KOH濕式蝕刻製造了形成有多個LED結構物（直徑：850nm，高度：850nm）的LED晶片，從而，使用RIE固化SOG樹脂層，通過RIE蝕刻樹脂層的殘留樹脂部分來形成樹脂圖案層。之後，根據圖案，利用ICP蝕刻第二掩膜層，利用RIE蝕刻第一掩膜層。之後，利用ICP蝕刻下部電極層、p型III族氮化物半導體層、光活性層后，接着，將摻雜的n型III族氮化物半導體層蝕刻至厚度0.78μm為止后，使所蝕刻的摻雜的n型III族氮化物半導體層的側面垂直於層面。
之後，在形成於多個LED結構物的LED晶片上沉積作為SiN
x的保護包膜材料（參照圖23的SEM圖片，LED結構物側面的基準沉積厚度為52.5nm、72.5nm），接着，通過反應離子蝕刻（Reative ion etcher）去除形成於多個LED結構物之間的保護包膜材料，從而暴露摻雜的n型III族氮化物半導體層的第一部分a的上部面S
1。
接着，將形成有臨時保護包膜的LED晶片浸漬於0.3M的作為草酸水溶液的電解液后與電源的陽極端子相連，並使陰極端子與浸漬於電解液中的鉑電極相連后，施加10V的電壓5分鐘，如圖24的SEM圖片，從摻雜的n型III族氮化物半導體層的第一部分a的表面到深度600nm的位置為止，形成了多個氣孔。之後，通過RIE去除臨時保護包膜后，以LED結構物側面基準厚度50nm將作為Al
2O
3的表面保護包膜再次沉積在LED晶片，通過ICP去除形成於多個LED結構物的上部的表面保護包膜及形成於摻雜的n型III族氮化物半導體層的第一部分a的表面S
1的上部的表面保護包膜，從而暴露摻雜的n型III族氮化物半導體層的第一部分a的上部面S
1及LED結構物的上部面。
之後，將LED晶片浸漬於作為γ-丁基丙酮的氣泡形成溶液后，利用以40kHz的頻率照射超聲波10分鐘而生成的氣泡，崩解形成於摻雜的n型III族氮化物半導體層的氣孔，如圖25的SEM圖片，製造了從晶片分離多個LED結構物且包括多個超薄LED元件的超薄LED元件集合體。並且，如圖25，可確認在晶片上不存在未分離的LED結構物。
比較準備例 1：棒狀LED元件
通過常規方法，利用LED晶片製造了直徑為650nm、高度為4.2μm的具有與實施例1相同的層疊結構的棒狀LED元件集合體。
實驗例1
將通過準備例1及比較準備例1製造的LED元件集合體分別加入至丙酮后，以100W的條件照射超聲波並分散后，以15分鐘的間隔通過測量2小時的吸光度來確認了LED元件的分散狀態，利用所測量的結果將380nm～780nm可見光區域的光譜面積歸一化，並在圖26中由按照時間的吸光度圖表示出。
如可通過圖26所確認，可知，相比於比較準備例1的棒狀LED元件，準備例1的超薄LED元件的丙酮溶劑中的長時間分散保持性更優秀。
實施例1：超薄LED電極組件的製造
通過與在準備例1中製造的超薄LED元件相同的方法製造，在通過超聲波從LED晶片分離之前，在下部電極層上還形成Ti/Au層（厚度為10nm/100nm）作為電極層后，在Ti/Au層上處理1,2-乙二硫醇（1,2-ethanedithiol），從而準備了形成有暴露硫醇基的結合層的超薄LED元件集合體。
接着，在包含超薄LED元件集合體的墨水組合物浸漬包括下部電極的下部電極線，由此，在規定時間內，在下部電極上豎立組裝超薄LED元件。此時使用的超薄LED元件使用直徑為750nm、高度為1.1μm的。
之後，作為執行絕緣體作用的絕緣層，以1.4μm～1.6μm形成SiO
2后，為了將超薄LED元件的n-GaN暴露300nm～400nm，蝕刻以相應厚度形成的絕緣層后，在暴露的超薄LED元件的上部沉積150nm的用作透明電極的AZO或ITO，由此在超薄LED元件的上部形成包括上部電極的上部電極線，從而製造橫向、縱向分別為0.3mm的超薄LED電極組件。
在上述超薄LED電極組件中，一個像素單元由3個子像素單元構成，3個子像素單元由包括超薄藍色LED元件的第一子像素單元、包括超薄紅色LED元件的第二子像素單元以及包括超薄紅色LED元件的第三子像素單元構成。並且，3個子像素單元分別包括6個超薄LED元件。
實驗例2
向在實施例1中製造的超薄LED電極組件的上部電極線及下部電極線施加電源，且製造了發光的約1000PPI的超薄LED電極組件，並可確認像素內未產生暗點。
以上，說明了本發明的優選一實施例，但本發明可進行各種修改、變更且可使用等同技術方案，可適當改變上述實施例來同樣適用，這是明確的。因此，上述描述內容並不限定由發明要求保護範圍的限定內容定義的本發明的範圍。
以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。
1,400:基材（或基板）
1':第一棒狀元件
1'':第二棒狀元件
2:第一掩膜層
3:第二掩膜層
4:樹脂層
4a:殘留樹脂部分
4’:樹脂圖案層
5,5a:保護包膜材料
5’,80,80a,80’:保護包膜
8,8’:絕緣薄膜
9:支撐膜
10:第一導電半導體層
11:突出部
20:光活性層
30:第二導電半導體層
40:下部電極層
41:複合層
50:電子延遲層
51:LED晶片
52:微-納米鰭型LED柱體
60:上部電極層
61:掩膜圖案層
62:絕緣包膜
70:排列誘導層
71:電荷層
72:結合層
73,73’:磁性層
76:溶液（或溶劑）
81,81b:空穴推動包膜
81a:空穴推動包膜材料
82:電子推動包膜
82a:電子推動包膜材料
90:極化誘導層
91:第一極化誘導層
92:第二極化誘導層
100,100’,101,101’,102,103,104,105,106,107,100a,100f,100g,100h,100h
1,100h
2,100h
3,100h
4,100h
5,100h
6,100h
7,100h
8,100i,100k,100l,100m,100n,100o,100p,100q:超薄LED元件
100b,100c,100d,100e:晶片層疊體
200,310:下部電極線
211,212,213,214,311,312:下部電極（或第一電極）
210:n型GaN導電半導體層
220:光活性層
230:p型GaN導電半導體層
300,320:上部電極線
301,302,321,322:上部電極（或第二電極）
500:通電用金屬層
600:絕緣層
1000,1001:超薄LED電極組件
a:第一部分
b:第二部分
A
1,A
2,A
3:位置
h,m:厚度
ℓ:長度
P:氣孔
S1、S2、S3、S4:配置區域
S
1:上部面
S
2:側面
X-X’,Y-Y':割面線
圖1的A部分及B部分分別為示出傳輸用於製造顯示器的LED元件時的工藝不良的例的簡圖，A部分為使用以往的微型LED元件時產生的不良例，B部分為使用本發明的超薄LED元件而使用LED元件時產生的不良例。
圖2a及圖2b分別為本發明一實施例的利用超薄LED元件（第一型、點型、盤型）的超薄LED電極組件的圖，圖2a為超薄LED電極組件的俯視圖，圖2b為根據圖2a的X-X'割面線的剖視圖。
圖3為本發明的一實施例中所使用的超薄LED元件（第一型）的立體圖。
圖4為根據圖3的Y-Y'割面線的剖視圖。
圖5a至圖5c為可設置於本發明的一實施例中所使用的超薄LED元件（第一型）的排列誘導層的多個實施例的圖。
圖6為用於說明LED元件中的電子與空穴的平衡的示意圖。
圖7為本發明的一實施例中所使用的超薄LED元件（第一型）的立體圖。
圖8為本發明的一實施例中所使用的超薄LED元件（第一型）的剖視圖。
圖9及圖10分別為本發明的一實施例中所使用的超薄LED元件（第一型）的製造方法1的示意圖。
圖11為本發明的一實施例中所使用的超薄LED元件（第一型）的製造方法2的示意圖。
圖12為本發明的一實施例中所使用的超薄LED元件（第一型）的一製造方法的示意圖。
圖13至圖15為示出本發明一實施例的利用超薄LED元件（第二型、微-納米鰭型）的超薄LED電極組件製造方法的一步驟的多個實施例的示意圖。
圖16為本發明一實施例的微-納米鰭型LED電極組件的圖，其中，A為微-納米鰭型LED電極組件的俯視圖，B為根據A的X-X'割面線的剖視圖。
圖17為本發明的一實施例中所包括的微-納米鰭型LED元件的立體圖。
圖18為根據圖17的X-X'割面線的剖視圖。
圖19為根據圖17的Y-Y'割面線的剖視圖。
圖20a及圖20b分別為沿着厚度方向層疊第一導電半導體層、光活性層、第二導電半導體層的第一棒狀元件的示意圖及沿着長度方向層疊第一導電半導體層、光活性層、第二導電半導體層的第二棒狀元件的示意圖。
圖21為本發明的一實施例中所包括的微-納米鰭型LED元件的製造工藝的示意圖。
圖22及圖23分別為本發明的一實施例中所使用的超薄LED元件（第一型）製造方法的特定步驟中的掃描電子顯微鏡（SEM）圖片。
圖24為本發明的一實施例中所使用的超薄LED元件（第一型）的SEM圖片。
圖25為本發明的一實施例中所使用的超薄LED元件（第一型）的製造過程中製造超薄LED元件后剩餘的LED晶片的SEM圖片。
圖26為在將超薄LED元件（第一型）及棒狀LED元件分別分散在丙酮的墨水組合物中，利用逐時測量的各波長的吸光度來將380nm～780nm可見光區域的光譜面積歸一化的逐時吸光度圖表。
100:超薄LED元件
310:下部電極線
311,312:下部電極
320:上部電極線
321,322:上部電極
400:基材
600:絕緣層
1000:超薄LED電極組件
S1、S2、S3、S4:配置區域
X-X’:割面線
Claims (19)
- 一種AR、VR設備用高分辨率超薄LED顯示器，其中，包括超薄LED電極組件，上述超薄LED電極組件包括： 多個下部電極，形成於基材上； 多個像素單元，形成於上述下部電極上； 絕緣層，形成於上述基材及多個像素單元的上部；以及 多個上部電極，形成於上述絕緣層上， 其中，上述多個像素單元分別包括子像素單元，上述子像素單元包括多個超薄LED元件。
- 如請求項1所述的LED顯示器，其中，上述子像素單元包括3個以上的超薄LED元件，上述超薄LED元件包括選自超薄藍色LED元件、超薄綠色LED元件及超薄紅色LED元件中的一種以上。
- 如請求項1所述的LED顯示器，其中，上述多個像素單元分別包括3個至4個子像素單元，上述3個至4個子像素單元分別包括3個至30個超薄LED元件。
- 如請求項3所述的LED顯示器，其中，上述3個至4個子像素單元分別為圓形、長方形或正方形。
- 如請求項3所述的LED顯示器，其中，上述多個像素單元分別包括3個子像素單元，上述3個子像素單元包括： 第一子像素單元，包括超薄藍色LED元件； 第二子像素單元，包括超薄绿色LED元件；以及 第三子像素單元，包括超薄紅色LED元件。
- 如請求項3所述的LED顯示器，其中，上述3個至4個上述子像素單元均包括超薄藍色LED元件。
- 如請求項6所述的LED顯示器，其中，選自綠色色變層及紅色色變層中的一種以上的色變層還層疊於上述上部電極的上部。
- 如請求項1所述的LED顯示器，其中，構成上述子像素單元的多個超薄LED元件分別層疊有第一導電半導體層、光活性層及第二導電半導體層，以將上述超薄LED元件的上述第一導電半導體層朝向上述下部電極的方向的方式豎立配置於上述子像素單元內。
- 如請求項1所述的LED顯示器，其中，上述超薄LED元件包括選自如下LED元件中的一種以上： 點型LED元件或盤型LED元件，厚度沿着多個層的層疊方向為2000nm以下，上述點型LED元件的上述厚度與垂直於層疊方向的橫截面中的長軸的長度之間的比為1:0.5～1:1.5，上述盤型LED元件的上述厚度與垂直於層疊方向的橫截面中的長軸的長度之間的比為1:1.5～1:5.0；以及 微-納米鰭型LED元件，厚度沿着多個層的層疊方向為100nm～2000nm，且垂直的橫截面中的長軸的長度為100nm～6000nm，上述厚度與上述長軸的長度之間的比為1:3以上。
- 如請求項9所述的LED顯示器，其中，在上述超薄LED元件的厚度方向的一側及上述下部電極內將要配置上述超薄LED元件的配置區域中的任一側或兩側還包括排列誘導層，其沿着厚度方向豎立配置上述超薄LED元件，上述排列誘導層為磁性層、電荷層或結合層。
- 如請求項8所述的LED顯示器，其中，上述超薄LED元件的上述第一導電半導體層為n型III族氮化物半導體層，在上述第一導電半導體層與上述光活性層相鄰的一側面相向的相對面上還包括電子延遲層，以使在上述光活性層中複合的電子與空穴的數達到平衡。
- 如請求項11所述的LED顯示器，其中，上述第一導電半導體層為摻雜的n型III族氮化物半導體層，上述電子延遲層為摻雜濃度小於上述第一導電半導體層的III族氮化物半導體。
- 如請求項8所述的LED顯示器，其中，上述超薄LED元件的上述第二導電半導體層為p型III族氮化物半導體層，在上述第二導電半導體層與上述光活性層相鄰的一側面相向的相對面上還包括電子延遲層，以使在上述光活性層中複合的電子與空穴的數達到平衡。
- 如請求項8所述的LED顯示器，其中，上述超薄LED元件的上述第一導電半導體層為n型III族氮化物半導體層，上述第二導電半導體層為p型III族氮化物半導體層，上述的AR、VR設備用高分辨率超薄LED顯示器還包括如下包膜中的至少一個： 空穴推動包膜，包圍上述第二導電半導體層的暴露的側面或上述第二導電半導體層的暴露的側面及上述光活性層的至少一部分的暴露的側面來將暴露的側面的表面側的空穴移動至中心側；以及 電子推動包膜，包圍上述第一導電半導體層的暴露的側面來將暴露的側面的表面側的電子移動至中心側。
- 如請求項14所述的LED顯示器，其中，上述超薄LED元件包括上述空穴推動包膜及上述電子推動包膜兩者，上述電子推動包膜被配置成包圍上述第一導電半導體層、上述光活性層及上述第二導電半導體層的側面的最外包膜。
- 如請求項9所述的LED顯示器，其中，在上述超薄LED元件為微-納米鰭型LED元件的情況下，上述微-納米鰭型LED元件在上述第二導電半導體層的上部還層疊有極化誘導層。
- 如請求項16所述的LED顯示器，其中，在上述超薄LED元件為微-納米鰭型LED元件的情況下，上述微-納米鰭型LED元件的上述第一導電半導體層或上述極化誘導層被配置成與相鄰的至少兩個的上述下部電極相接觸。
- 如請求項1至17中任一項所述的LED顯示器，其具有450PPI～3000PPI的分辨能力，上述PPI為每英寸像素。
- 一種AR、VR設備用高分辨率超薄LED顯示器的製造方法， 其中，上述高分辨率超薄LED顯示器包括超薄LED電極組件，上述超薄LED電極組件執行包括如下步驟的工藝： 步驟（1），準備包括下部電極的下部電極線； 步驟（2），在上述下部電極上形成多個像素單元，其中，每個上述像素單元由包括多個超薄LED元件的子像素單元形成，上述子像素單元通過噴墨印刷法、激光支持傳輸印刷法、印章傳輸印刷法、磁場誘導印刷法或電場誘導印刷法在上述下部電極上執行印刷來形成上述多個超薄LED元件； 步驟（3），在上述每個像素單元內的上述超薄LED元件的周圍填充絕緣體來形成絕緣層；以及 步驟（4），形成上部電極線，使得上述上部電極線的上部電極和與組裝在上述下部電極的上述超薄LED元件的一側相向的超薄LED元件的相對側電連接。
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