TWI820559B - 超薄型led電極組件及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明涉及發光二極體（LED）電極組件，更具體地，涉及超薄型LED電極組件及其製造方法。

Description

超薄型LED電極組件及其製造方法
本發明涉及發光二極體（LED）電極組件，更具體地，涉及超薄型LED電極組件及其製造方法。
微型LED和奈米LED可實現優秀的色彩和高效率，由於它們是環保物質，用作各種光源、顯示器的核心材料。根據這些市場情況，近來進行用於研發新型奈米棒型LED結構或通過新的製造工序塗敷外殼的奈米電纜LED的研究。同時，正在進行關於用於實現覆蓋奈米棒外部面的保護膜的高效率、高穩定性的保護膜材料的研究或者關於有利於後續工序的配體材料的研究研發。
根據這種材料領域的研究，近來，利用紅色、綠色、藍色微型LED的顯示器電視已商用化。利用微型LED的顯示器、各種光源具有高性能特性和理論壽命和效率非常長且高的優點，但是，需在有限區域的小型化的電極上一一單獨配置微LED，因此，當考慮高成本和高工序不良率、低生產率時，以拾取和放置（pick and place）技術將微型LED配置於電極上而實現的電極組件因工序技術的限制而難以製造為從智能手機到電視的真正含義的高分辨率商用顯示器或具有各種大小、形狀、亮度的光源。同時，與微型LED相比更小的奈米LED更加難以通過如微型LED的拾取和放置（pick and place）技術一一單獨配置於電極上。
為了克服這種困難，本發明人在韓國授權專利公報第10-1490758號中公開了通過如下的製程製造的微型LED電極組件，即，將混合有奈米棒型LED的溶液滴在電極上後，在互不相同的兩個電極之間形成電場（electric field），將多個奈米棒型LED元件磁排列在電極上。
但是，在公開的技術中，隨着通過電場排列LED元件，必須具有LED元件沿着一方向長長地形成且縱橫比大的棒狀形狀，如上所述的縱橫比大的棒型LED元件容易快速沉降於溶劑中，因此，難以使LED元件油墨畫，從而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平躺組裝元件，即，使元件內的各個半導體層的堆疊方向與電極的主表面平行地組裝，提取光的面積少，由此具有效率不佳的問題。對此進行具體說明，已知奈米棒型LED元件的製造方法如下：通過奈米圖案工序和混合乾式蝕刻／濕式蝕刻來以自上而下（top-down）的方法製造LED晶圓，或者以自下而上（bottom-up）的方法直接在基板上生長。在這種奈米棒型LED中，LED長軸與堆疊方向，即，p-GaN/InGaN多量子阱（MQW）/n-GaN堆疊結構中的各個層的堆疊方向一致，因此，發光面積窄，由於發光面積窄，相對地，表面缺陷對效率下降有顯著影響，難以使電子-電洞的複合速度最優化，由此具有發光效率顯著低於原來的晶圓所具有的效率的問題。
進而，為了使奈米棒型LED元件發光而形成的互不相同的兩個電極需形成在相同平面上，因此，具有電極設計不易的問題。 現有技術文獻 專利文獻
專利文獻1：韓國授權專利公報第10-1490758號
發明所欲解決之問題
本發明為了解決如上所述的問題而提出，其目的在於，提供如下的超薄型LED電極組件製造方法及由此實現的超薄型LED電極組件：適合油墨化，發光面積寬，最小化或防止表面缺陷引起的效率降低，容易通過電子-電洞的複合速度最優化的超薄型LED元件實現大面積的LED電極組件。
並且，本發明的再一目的在於，提供如下的超薄型LED電極組件及其製造方法：通過增加發光面積來保持高效率，且改善亮度。
進而，本發明的另一目的在於，提供如下的超薄型LED電極組件及其製造方法：改善電極排列設計及電極實現容易性。 解決問題之技術手段
為了實現如上所述的目的，本發明提供超薄型LED電極組件，其包括：下部電極線，包括第一電極；多個超薄型LED元件，包括第一導電性半導體層、光活性層、第二導電性半導體層，作為多個層的堆疊方向的厚度與垂直於堆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，沿着多個層的堆疊方向豎立配置在第一電極上；以及上部電極線，包括配置於上述多個超薄型LED元件上的第二電極。
根據本發明的一實施例，在上述超薄型LED元件的厚度方向的一側及第一電極內的將要配置超薄型LED元件的配置區域中的任意一側或兩側還包括排列誘導層，上述排列誘導層用於沿着厚度方向豎立配置超薄型LED元件，上述排列誘導層可以為磁性層、電荷層或鍵合層。
並且，上述超薄型LED元件的最大面面積可以為16μm 2以下。
並且，上述超薄型LED元件的厚度可以為2.7μm以下，更加優選為可以是2.0μm以下，進一步更加優選為可以是0.2 ~ 1.0μm。
並且，在上述超薄型LED元件中，第一導電性半導體層為n型III族氮化物半導體層，在與與光活性層相鄰的第一導電性半導體層的一側面相對的相對面上還可包括電子延遲層，使得在光活性層複合的電子與電洞的數量平衡。
並且，上述電子延遲層可包含選自由CdS、GaS、ZnS、CdSe、CaSe、ZnSe、CdTe、GaTe、SiC、ZnO、ZnMgO、SnO 2、TiO 2、In 2O 3、Ga 2O 3、Si、聚對苯撐乙烯撐（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)）組成的組中的一種以上。
並且，上述第一導電性半導體層為摻雜的n型III族氮化物半導體層，上述電子延遲層可以為摻雜濃度低於上述第一導電性半導體層的摻雜濃度的III族氮化物半導體。
並且，本發明還可包括保護膜，上述保護膜包圍上述超薄型LED元件的暴露的側面。
並且，上述超薄型LED元件的第一導電性半導體層為n型III族氮化物半導體層，第二導電性半導體層為p型III族氮化物半導體層，上述超薄型LED元件還可包括電洞推膜以及電子推膜中的至少一個膜，上述電洞推膜通過包圍第二導電性半導體層的暴露的側面或者第二導電性半導體層的暴露的側面和光活性層的至少一部分的暴露的側面來將暴露的側面表面側的電洞移動至中心側，上述電子推膜包圍上述第一導電性半導體層的暴露的側面來使暴露的側面表面側的電子移動至中心側。
並且，超薄型LED元件包括上述電洞推膜和電子推膜兩者，上述電子推膜可作為包圍第一導電性半導體層、光活性層及第二導電性半導體層的側面的最外層膜來設置。
並且，上述電洞推膜可包含選自由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。
並且，上述電子推膜可包含選自由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，本發明提供超薄型LED電極組件製造方法，其包括：步驟（1），準備包括第一電極的下部電極線；步驟（2），在上述第一電極上處理包含多個超薄型LED元件的油墨組合物，上述超薄型LED元件包括堆疊的第一導電性半導體層、光活性層、第二導電性半導體層，且作為堆疊方向的厚度與垂直於堆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；步驟（3），將上述超薄型LED元件沿着厚度方向豎立組裝在第一電極上；以及步驟（4），形成包括第二電極的上部電極線，以與組裝在第一電極的超薄型LED元件的一側相對的相對側電連接。
根據本發明的一實施例，在超薄型LED元件的厚度方向的一側及將要配置超薄型LED元件的第一電極內的配置區域上還設置磁性層，在上述步驟（3）中，可沿着垂直於第一電極的主表面的方向形成磁場，來將超薄型LED元件移動至上述配置區域並沿着厚度方向豎立配置。
並且，在超薄型LED元件的厚度方向的一側還設置帶有正電荷或負電荷的第一電荷層，在將要配置超薄型LED元件的第一電極內的配置區域上還設置帶有與上述第一電荷層相反的電荷的第二電荷層，在上述步驟（3）中，可沿着垂直於第一電極的主表面的方向形成電場，來將超薄型LED元件移動至上述配置區域並沿着厚度方向豎立配置。
並且，在上述步驟（3）中，在超薄型LED元件的厚度方向的一側及將要配置超薄型LED元件的第一電極內的配置區域之間，通過藉助鍵合層的化學鍵將超薄型LED元件豎立組裝在配置區域上，上述鍵合層設置於超薄型LED元件的厚度方向的一側及上述配置區域中的一側或兩側。
以下，定義在本發明中使用的術語。
在說明本發明的實現例時，在記載為形成於各個層、區域、圖案或基板、各層、區域、多個圖案的“上側（on）”、“上部”、“上”、“下側（under）”、“下部”、“下”的情況下，“上側（on）”、“上部”、“上”、“下側（under）”、“下部”、“下”均包括“直接（directly）”和“間接（indirectly）”的含義。 對照先前技術之功效
在本發明的超薄型LED電極組件中，可通過使超薄型LED元件油墨化來通過噴墨印刷實現，可更加容易地實現大面積的電極組件。並且，相比於利用現有的棒型LED元件的電極組件，有利於通過增加元件的發光面積來實現高亮度和光效率。並且，可在增加元件的發光面積的同時大大減少暴露在表面的光活性層面積，由此可防止表面缺陷引起的效率降低或者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，使用的LED元件可使根據電子及電洞速度不均勻的電子-電洞複合速度最優化，由此實現進一步得以改善的發光效率，從而可廣泛應用於各種照明、光源、顯示器等。
本發明是在以下國家研發事業的支持下進行研究的，國家研發事業的詳細信息如下。
［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］骨幹研究員支持事業 ［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］ ［課題執行機構名稱］國民大學產學合作團 ［研究期間］2021.03.01 ~ 2022.02.28 ［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 ［課題執行機構名稱］國民大學產學合作團 ［研究期間］2021-01-01 ~ 2021-12-31
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。本發明能夠以各種不同的實施方式實現，並不限定於在此說明的實施例。
參照圖1及圖2，本發明一實施例的超薄型LED電極組件1000包括：下部電極線310，包括第一電極311、312；多個超薄型LED元件101，配置於上述第一電極311、312上；及上部電極線320，包括以與上述超薄型LED元件101的上部相接觸的方式配置的第二電極321、322。
首先，在具體說明各個結構之前，對用於使超薄型LED元件發光的電極線進行說明。
超薄型LED電極組件1000包括隔着超薄型LED元件101相向地配置在上部和下部的上部電極線320和下部電極線310。上述上部電極線320和下部電極線310並不是沿着水平方向排列，因此，突破了將以具有超小厚度、寬度的方式實現的兩種電極以具有微米或奈米單位的間隔的方式沿着水平方向配置在有限的平面內的現有的通過電場感應的電極組件的複雜的電極線，從而可簡化電極設計，並可更加容易實現。
尤其，如圖1及圖2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型LED元件101的上部面電接觸的方式設置就可，因此，具有電極的設計或實現非常容易的優點。尤其，圖1示出第二電極321、322是獨立的，但還能夠以使僅配置一個第二電極來與所配置的所有超薄型LED元件的上部面相接觸的方式實現，因此，與以往相比，具有可大大簡化電極線來實現的優點。
並且，上述下部電極線310及上部電極線320分別可設置多個第一電極311、312和第二電極321、322，它們的數量、間隔、配置形狀等可根據所要實現的LED電極組件的大小等適當變形，因此，本發明並不特別限定其。
並且，在上述上部電極線320以與安裝在上述下部電極線310上的超薄型LED元件101的上部電接觸的方式設計的情況下，數量、配置形狀等並無限制。但是，如圖1，若下部電極線310沿着一方向並排排列，上部電極線320能夠以垂直於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，因此，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可具有在通常的LED電極組件中使用的電極的材質、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。作為一例，上述第一電極311、312和第二電極321、322各自獨立地可以為鋁、鉻、金、銀、銅、石墨烯、氧化銦錫（ITO）或它們的合金等，寬度可以為2μm～50μm，厚度可以為0.1μm～100μm，但可根據所期望的LED電極組件的大小等適當變更。
根據本發明的一實施例，在第一電極311、312上可形成將要配置超薄型LED元件101的配置區域S 1、S 2、S 3、S 4。上述配置區域S 1、S 2、S 3、S 4可根據目的以多種不同方式設置，如圖1所述，可隔着規定間隔在配置區域之間隔開設置，或者，與圖1所示的不同地，第一電極311、312上的全部區域還可成為配置區域。
之後，對配置於如上所述的下部電極線310與上部電極線320之間的超薄型LED元件101進行說明。
參照圖3及圖4，本發明一實施例的超薄型LED元件101包括第一導電性半導體層10、光活性層20以及第二導電性半導體層30，除此之外，還可包括：第二電極層60，形成於第一導電性半導體層10下側；第一電極層40，形成於第二導電性半導體層30的上側；以及排列誘導層70，形成於第二導電性半導體層30側的最外側。
如上所述的多個層沿着任意一方向堆疊，作為堆疊方向的厚度與垂直於上述堆疊方向的橫截面中的長軸的長度之間之比滿足1:0.5～1:1.5，優選地，可滿足1:0.8～1:1.2，更優選地，可滿足1:0.9～1:1.1，由此，當由噴墨用油墨實現超薄型LED元件時，表達分散介質中的優秀的分散性，不會長時間沉澱，且有利於保持分散狀態。並且，由於這種適合油墨化的幾何結構，無需額外添加用於保持分散狀態的添加劑，從而具有可事先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。進而，當將包含超薄型LED元件的油墨印刷在下部電極線310上時，現有的縱橫比大的奈米棒型LED元件的大部分元件平躺位於電極上，超薄型LED元件具有可減少平躺排列在電極上的概率的優點。並且，當沿着厚度方向組裝在電極上時，減少多個元件組裝的方向互不相同的概率，換言之，減少p型導電性半導體層與n型導電性半導體層的方向沿着互不相同的方向組裝在第一電極上的概率，因此，可減少逆向排列引起的漏電，由此，具有可提高壽命的優點。其中，上述長軸的長度的含義如下：當橫截面形狀為圓形時，指直徑，當橫截面形狀為橢圓形時，指長軸的長度，當橫截面的形狀為多邊形時，指最長邊的長度。另外，在超薄型LED元件的橫截面在厚度方向上不同時，上述橫截面是指橫截面中的最大的面。
並且，在上述橫截面中，短軸的長度與長軸的長度之比也可滿足1:0.5～1: 1.5，優選地，可滿足1:0.8～1:1.2，更優選地，可滿足1:0.9～1:1.1，由此，可更有利於實現如上所述的本發明的目的。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比超出1:0.5～1:1.5的情況下，也難以保持LED元件長時間分散在分散介質的狀態，從而並不適合油墨化。並且，為了使這種具有並不適合油墨化的幾何結構的LED元件長時間分散在分散介質中，應還包含添加劑，由於使用添加劑，具有可能發生污染驅動電極或電路基板的風險。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，在圖3中示出，超薄型LED元件101的垂直於多個層的堆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，超薄型LED元件101的形狀可以為圓柱，但並不局限於此，需明確的是，不僅可以為六面體、八面體、十面體等多面體，還可以為具有星形面的非典型形狀。
根據本發明的一實施例，超薄型LED元件101在油墨化時沉降速度慢，由此具有可持續保持分散狀態的分散保持性能優秀，從而最大面面積可以為16μm 2以下，更優選為9μm 2以下，更加優選為4μm 2以下，進一步優選為0.1μm 2～2.5μm 2。其中，最大面面積是指將LED元件垂直投影的面積中的最大值。若最大面面積大於16μm 2，沉降速度快，從而具有保持性能降低的風險，並不適合製作為油墨，為了油墨化而需還包含額外的添加劑，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，超薄型LED元件101的厚度可以為2.7μm以下，更加優選為可以是2.0μm以下，進一步更加優選為可以是0.2 ~ 1.0μm，由此，當油墨化時，可更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，電子與電洞之間結合的位置超出光活性層20，從而可降低發光效率。尤其，在蝕刻大面積的LED晶圓來實現多個超薄型LED元件的情況下，第一導電性半導體層、光活性層、第二導電性半導體層的厚度已在LED晶圓狀態下確定，與已確定的晶圓內的各層的厚度不同地，僅蝕刻一部分來實現超薄型LED元件，來使發光效率達到規定水平，因此，不可避免地會發生這種問題。這種電子與電洞之間結合的位置變化是在導電性半導體層移動的電子與電洞的速度之差引起的。例如，在作為n型GaN的導電性半導體層中，電子的流動性為200cm 2/Vs，與此相反地，在作為p型GaN的導電性半導體層中，電洞的流動性僅為5cm 2/Vs，由於如上所述的電子-電洞速度的不平衡，電子與電洞結合的位置根據作為p型GaN的導電性半導體層的厚度與作為n型GaN的導電性半導體層的厚度不同，並可脫離光活性層。
參照圖6說明其，在堆疊n型GaN導電性半導體層210、光活性層220及p型GaN導電性半導體層230的直徑約為600nm的LED元件200中，考慮n型GaN導電性半導體層210的電子流動性及p型GaN導電性半導體層230的電洞流動性，當以使光活性層220中的位置A 2中複合的電子與電洞的數平衡的方式設計厚度時，n型GaN導電性半導體層210的厚度h必然很厚，由此，除非將p型GaN導電性半導體層230的厚度實現得非常薄，否則實現棒型LED元件的可能性非常高。換言之，在以使複合的電子與電洞的數平衡的位置成為光活性層220的方式設計各層的厚度的LED元件的情況下，垂直於厚度方向的橫截面的長軸的長度越小，LED元件的厚度與橫截面的長軸的長度之間的縱橫比不可避免地變大，由此，即使在光活性層中複合的電洞與電子的數平衡，也並不適合由油墨實現。並且，當以適合由油墨實現的方式將n型GaN導電性半導體層210的厚度實現得薄時，複合的電子與電洞的數形成平衡的位置可在p型GaN導電性半導體層230中的任意位置A 3形成，因此可降低發光效率。
由此，為了在具有適合由油墨實現的幾何結構的同時防止在上述光活性層中複合的電洞與電子的數形成平衡而降低發光效率，在本發明的一實施例中提供的超薄型LED元件還可包括與n型導電性半導體層側相鄰的電子延遲層。參照圖7，當將第一導電性半導體層稱為n型導電半導體時，超薄型LED元件102可將電子延遲層50設置於第一導電性半導體層10上，由此，即使將第一導電性半導體層10的厚度實現得薄，也可防止發光效率的減少。並且，變薄的第一導電性半導體層10的厚度減少電子沿着第一導電性半導體層10的厚度方向移動時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。
作為一例，上述電子延遲層50可包含選自由CdS、GaS、ZnS、CdSe、CaSe、ZnSe、CdTe、GaTe、SiC、ZnO、ZnMgO、SnO 2、TiO 2、In 2O 3、Ga 2O 3、Si、聚對苯撐乙烯撐及其衍生物、聚苯胺、聚（3-烷基噻吩）及聚對苯撐組成的組中的一種以上。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型導電性半導體層的材質、電子延遲層的材質等適當變更。
以下，對本發明一實施例的超薄型LED元件101、102的各層進行具體說明。
第一導電性半導體層10及第二導電性半導體層30中的一個可以為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LED中採用的公知的半導體層。作為一例，上述n型半導體層和p型半導體層可包含稱為III族氮化物材料的多個III-V族半導體，尤其，鎵、鋁、銦及氮的二元、三元及四元合金。
作為一例，第一導電性半導體層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，可從InAlGaN、GaN、AlGaN、InGaN、AlN、InN等選擇一種以上，可摻雜第一導電摻雜劑（例：Si、Ge、Sn等）。根據本發明的優選一實現例，上述第一導電性半導體層10的厚度可以為50nm～150nm，但並不局限於此。
並且，第二導電性半導體層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，可從InAlGaN、GaN、AlGaN、InGaN、AlN、InN等選擇一種以上，可摻雜第二導電摻雜劑（例：Mg）。根據本發明的優選一實現例，上述第二導電性半導體層30的厚度可以為100nm～1800nm，但並不局限於此。
並且，位於上述第一導電性半導體層10與第二導電性半導體層30之間的光活性層20可由單量子阱結構或多量子阱結構形成。上述光活性層20可不受限地使用在照明、顯示器等使用的通常的LED元件中包括的光活性層。在上述光活性層20的上側和／或下側還可形成摻雜有導電摻雜劑的包覆層（未圖示），摻雜有上述導電摻雜劑的包覆層可由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、下側的導電性半導體層向光活性層移動的電子與電洞在光活性層中產生電子-電洞對的結合，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，在上述的第一導電性半導體層10的下部可設置第二電極層60。或者，在第一導電性半導體層10與第二電極層60之間還可設置電子延遲層50。並且，在上述的第二導電性半導體層30的上部可設置第一電極層40。
上述第一電極層40及上述第二電極層60可不受限地使用在照明、顯示器等使用的通常的LED元件中包括的電極層。上述第一電極層40及上述第二電極層60各自獨立地可以為由Cr、Ti、Al、Au、Ni、氧化銦錫及它們的氧化物或合金中的一種形成的單層、或混合兩種以上的單層、或兩種以上的材質分別形成層的複合層。作為一例，如圖4所示，超薄型LED元件102可在第二導電性半導體層30上設置堆疊氧化銦錫層的第一電極層40及Ti/Au複合層41的第一電極複合層42。並且，上述第一電極層40及上述第二電極層60各自獨立地具有10nm～500nm的厚度，但並不局限於此。
並且，在超薄型LED元件的厚度方向的一側及第一電極311、312內的將要配置超薄型LED元件的配置區域S 1、S 2、S 3、S 4中的任意一側或兩側可形成用於沿着厚度方向豎立配置超薄型LED元件的排列誘導層。上述排列誘導層執行如下的作用，即，誘導超薄型LED元件101移動至第一電極311、312上的期望的區域，例如，移動至配置區域S 1、S 2、S 3、S 4上，將超薄型LED元件101豎立排列在第一電極311、312上。上述排列誘導層可形成於超薄型LED元件101側和／或第一電極311、312上的期望的區域，例如，配置區域S 1、S 2、S 3、S 4上。
對僅在第一電極311、312上形成排列誘導層的情況進行說明，在此情況下的排列誘導層可以為與超薄型LED元件101的金屬部分，如一例，第一電極層和／或第二電極層化學鍵的鍵合層。在此情況下，如一例，上述鍵合層可以為以使硫醇基暴露在外部的方式形成的層。
並且，對在超薄型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5c所示，可在第一電極層40上還可包括排列誘導層70。上述排列誘導層70的層材質可根據具體的誘導及結合方式不同。例如，排列誘導層70可以為帶有正電荷或負電荷的電荷層，具體地，如圖5a所示，可以為帶有負電荷的電荷層71。在上述電荷層71中，通過後述的電泳方式，超薄型LED元件可誘導至第一電極上並在其豎立組裝。或者，如圖5b所示，排列誘導層可以為鍵合層72，暴露在鍵合層72的官能團可與設置於第一電極上的其他官能團形成化學鍵，或者，可在金屬材質的第一電極上化學結合，作為一例，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可組裝在第一電極311、312上。
另外，在設置於超薄型LED元件上的排列誘導層70為電荷層71的情況下，在第一電極311、312內的配置區域上，可設置帶有與設置於超薄型LED元件的電荷層71的電荷相反的電荷的電荷層，由此，具有可將超薄型LED元件更好地誘導至配置區域的同時更好地豎立誘導超薄型LED元件的優點。上述電荷層只要由在帶有正電荷或負電荷的同時適合形成層或膜的材質形成的情況下不受限。
並且，在設置於超薄型LED元件上的排列誘導層70為磁性層73的情況下，在上述第一電極311、312內的配置區域上還可包括磁性層，由此，具有可將超薄型LED元件更好地誘導至配置區域的同時更好地豎立誘導超薄型LED元件的優點。上述磁性層可以為鐵磁性物質或順磁性物質。
另外，在圖3及圖4中，示出排列誘導層70的位置位於第一電極層40上，但並不局限於此，還能夠以位於第二電極層60上的方式配置。換言之，排列誘導層70可設置於超薄型LED元件，來成為超薄型LED元件的厚度方向的任意一側，即，最上層或最下層。
並且，當將平行於堆疊方向的面稱為側面時，在超薄型LED元件101中還可包括包圍元件側面的保護膜80。上述保護膜80執行保護第一導電性半導體層10、光活性層20及第二導電性半導體層30的表面的功能。並且，如後述的超薄型LED元件的一製造方法，在沿着厚度方向蝕刻LED晶圓後分離多個LED柱的工序中，可執行保護第一導電性半導體層10的作用。作為一例，上述保護膜80可包含氮化硅（Si 3N 4）、二氧化硅（SiO 2）、氧化鋁（Al 2O 3）、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。上述保護膜5的厚度可以為5nm～100nm，更優選為30nm～100nm，由此，在後述的分離LED柱的工序中，有利於保護第一導電性半導體層10。
另外，如圖8所示，本發明一實施例的超薄型LED元件103除作為保護膜的保護功能之外，為了具有進一步得以提高的發光效率，可設置有由電洞推膜81和電子推膜82構成的保護膜80’，上述電洞推膜81通過包圍第二導電性半導體層30的暴露的側面或者第二導電性半導體層30的暴露的側面和光活性層20的至少一部分的暴露的側面來將暴露的側面表面側的電洞移動至中心側，上述電子推膜82包圍第一導電性半導體層10的暴露的側面來使暴露的側面表面側的電子移動至中心側。
從第一導電性半導體層10移動至光活性層20的電荷的一部分和從第二導電性半導體層30移動至光活性層20的電洞的一部分可沿着側面的表面移動，在此情況下，由於在表面中存在的缺陷，發生電子或電洞的淬火，由此，具有發光效率降低的風險。在此情況下，即使設置保護膜，具有無法避免在設置保護膜前在元件表面發生的缺陷引起的淬火的問題。但是，當保護膜80’由電洞推膜81和電子推膜82構成時，將電子和電洞集中在元件中心側，並以朝向光活性層方向移動的方式誘導，由此，即使元件表面在形成保護膜前具有缺陷，也具有可防止表面缺陷引起的發光效率損失的優點。
作為一例，上述電洞推膜81可包含選自由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，上述電子推膜82可包含選自由Al 2O 3、HfO 2、SiN x、SiO 2、ZrO 2、Sc 2O 3、AlN x及Ga 2O 3組成的組中的一種以上。
並且，如圖8所示，在超薄型LED元件包括電洞推膜81和電子推膜82兩者的情況下，電子推膜82可作為包圍第一導電性半導體層10、光活性層20及第二導電性半導體層30的側面的最外層膜來設置。
並且，上述電洞推膜81和電子推膜82各自獨立地可具有1nm～50nm的厚度。
另外，需明確的是，如上所述的超薄型LED元件的第一導電性半導體層10、光活性層20、第二導電性半導體層30可作為超薄型LED元件的最小組件來包括，在各個層的上側／下側還可包括其他熒光體層、量子點層、其他主動層、半導體層、電洞阻擋層和／或電極層。
如上所述的超薄型LED電極組件1000可通過後述的製造方法製造。具體地，製造方法可包括：步驟（1），準備包括第一電極的下部電極線；步驟（2），在上述第一電極上處理包含多個超薄型LED元件的油墨組合物，上述超薄型LED元件包括堆疊的第一導電性半導體層、光活性層、第二導電性半導體層，且作為堆疊方向的厚度與垂直於堆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；步驟（3），將上述超薄型LED元件沿着厚度方向豎立組裝在第一電極上；以及步驟（4），形成包括第二電極的上部電極線，來與上述一側相對的超薄型LED元件的相對側電連接。以下，在說明製造方法時，將省略在如上所述的超薄型LED電極組件1000中說明的內容。
作為本發明的步驟（1），執行準備包括第一電極311、312的下部電極線310的步驟。
上述第一電極311、312可通過公知的方法以公知的各種電極圖案實現，本發明對其並無特殊限制。作為一例，如圖1，能夠以多個第一電極311、312隔着規定間隔隔開來並排排列的圖案實現。上述第一電極311、312可在基板400上形成，並且上述基板400可以使用例如玻璃基板、水晶基板、藍寶石基板、塑料基板及可彎曲的柔韌的聚合物膜中的一種。作為一例，上述基板400可透明。但是，並不限定於所列舉的種類，可使用通常能夠形成電極的基板的任意一種。
上述基板400的面積不受限，可考慮形成於基板400上的第一電極311、312的面積來變更。並且，基板400的厚度可以為100μm至1mm，但並不局限於此。
接着，作為本發明的步驟（2），執行如下的步驟，即，在上述第一電極311、312上處理包含多個超薄型LED元件101的油墨組合物，上述超薄型LED元件包括堆疊的第一導電性半導體層10、光活性層20、第二導電性半導體層30，且作為堆疊方向的厚度與垂直於堆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。
上述超薄型LED元件101由使多個油墨化的油墨組合物準備，由多個超薄型LED元件101組成的超薄型LED元件集合體100可通過在圖9及圖10中示出的第一製造方法或在圖11中示出的第二製造方法製造。在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有用地選擇第一製造方法，若未摻雜n型III族氮化物半導體層，可利用第二製造方法。
在第一製造方法和第二製造方法中，製造LED晶圓100a至包括多個LED結構物的晶圓（圖9的100h，圖11的100h）的工序為止是通用的，在從晶圓分離形成的LED結構物的方法具有差異。通過第一製造方法說明從LED晶圓100a至製造包括多個LED結構物的晶圓（圖9的100h，圖11的100h）的工序為止。
首先，參照圖9對第一製造方法進行說明。第一製造方法可包括：步驟（A），準備LED晶圓100a（圖9的（a）部分）；步驟（B），以使垂直於在單個LED結構物堆疊多個層的方向的平面具有期望的形狀和大小的方式對LED晶圓100a的上部進行圖案化後（圖9的（b）部分、（c）部分），沿着垂直方向蝕刻第一導電性半導體層10的至少一部分厚度為止，由此形成多個LED結構物（圖9的（d）部分～（h）部分）；步驟（C），形成保護膜，來包圍各個LED結構物的暴露面，並使相鄰的LED結構物之間的第一部分的上部面暴露在外部（圖9的（i）部分～（j）部分）；步驟（D），將LED晶圓浸漬於電解液後，使與電源的一端子電連接的電源的剩餘端子與浸漬於上述電解液的電極電連接後，施加電源來在上述第一部分形成多個氣孔（圖9的（k）部分）；以及步驟（E），向上述LED晶圓施加超聲波，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晶圓100a已商用化，可不受限地使用能夠購入的。作為一例，上述LED晶圓100a至少可包括基板1、第一導電性半導體層10、光活性層20、第二導電性半導體層30。在此情況下，上述第一導電性半導體層10可以為n型III族氮化物半導體層，第二導電性半導體層30可以為p型III族氮化物半導體層。並且，在蝕刻n型III族氮化物半導體層後，可通過步驟（C）至步驟（E）分離在LED晶圓上蝕刻後剩餘的LED結構物，來實現期望的厚度，因此，LED晶圓內的n型III族氮化物半導體層的厚度也不受限，當選擇晶圓時，可不考慮是否具有單獨的犧牲層。
並且，上述LED晶圓100a內的各層可具有控制面（c面）結晶結構。並且，上述LED晶圓100a可經過清洗工序，清洗工序可適當採用通常的晶圓的清洗溶液和清洗工序，因此，本發明並不特別限制其。作為一例，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性半導體層30上形成第一電極層40的步驟。上述第一電極層40可通過在半導體層上形成電極的通常的方法形成，作為一例，可由通過濺射的沉積形成。如上所述，作為一例，上述第一電極層40的材質可以為氧化銦錫，能夠以約150nm的厚度形成。上述第一電極層40在沉積工序後還可進行快速熱處理（rapid thermal annealing）工序，作為一例，可在600℃的溫度下處理10分鐘，但是，可考慮電極層的厚度、材質等來適當調整，因此，本發明並不特別限制其。
接着，作為步驟（B），可在LED晶圓的上部進行圖案化，來使垂直於在單個LED結構物堆疊多個層的方向的平面具有期望的形狀和大小（圖9的（b）部分～（c）部分）。具體地，可在第一電極層40的上部面形成遮罩圖案層，上述遮罩圖案層可由在蝕刻LED晶圓時使用的公知的方法及材質形成，圖案層的圖案可適當應用通常的光微影法或奈米壓印法等來形成。
作為一例，如圖9的（f）部分所示，遮罩圖案層可以為在第一電極層40上形成規定圖案的第一遮罩層2、第二遮罩層3及樹脂圖案層4’的堆疊體。簡要說明形成遮罩圖案層的方法，作為一例，通過在第一電極層40上沉積第一遮罩層2及第二遮罩層3來形成，將成為樹脂圖案層4’的來源的樹脂層4形成於第二遮罩層3上後（圖9的（b）部分、（c）部分），通過反應離子蝕刻（RIE，reactive ion etching）等的通常方法去除樹脂層4的殘留樹脂部分4a後（圖9的（d）部分），通過根據樹脂圖案層4’的圖案依次蝕刻第二遮罩層3和第一遮罩層2（圖9的（e）部分、（f）部分）來形成。在此情況下，作為一例，第一遮罩層2可由二氧化硅形成，第二遮罩層3可以為鋁、鎳等的金屬層，這些蝕刻可分別由反應離子蝕刻及電感耦合等離子體（ICP，inductively coupled plasma）執行。另外，當蝕刻第一遮罩層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可通過奈米壓印法形成，再製造與期望的規定圖案模板相應的模具後，在模具處理樹脂來形成樹脂層後，在第一電極層40上轉錄樹脂層4來使樹脂層4位於形成有第一遮罩層2和第二遮罩層3的晶圓堆疊體100b上後，可通過去除模具來實現形成樹脂層4的晶圓堆疊體100c。
另外，對通過奈米壓印法形成圖案的方法進行說明，但並不局限於此，圖案可通過利用公知的感光物質的光微影法形成，或者還可通過公知的雷射干涉微影、電子束微影等形成。
之後，如圖9的（g）部分所示，根據形成於第一電極層40上的遮罩圖案層2、3的圖案，沿着垂直於LED晶圓100f的面的方向蝕刻作為n型III族氮化物半導體層的第一導電性半導體層10的一部分厚度為止，由此可製造形成有LED結構物的LED晶圓100g，在此情況下，蝕刻可通過如電感耦合等離子體的通常的乾式蝕刻法和KOH/TAMH濕式蝕刻執行。在這種蝕刻過程中，可去除構成遮罩圖案層的作為Al的第二遮罩層3，之後，可通過去除構成存在於LED晶圓100g內各個LED結構物的第一電極層40上的遮罩圖案層的作為二氧化硅的第一遮罩層2來製造形成有多個LED結構物的LED晶圓100h。
之後，作為步驟（C），執行如下的步驟，即，形成保護膜80a，來在形成有多個LED結構物的LED晶圓100h中以規定厚度包圍各個LED結構物的暴露面，並使相鄰的LED結構物之間的第一部分a的上部面S 1暴露在外部（圖9的（i）部分、（j）部分）。上述保護膜80a用於防止執行後述的步驟（D）而引起的LED結構物的損傷，與此同時，當繼續殘留在從LED晶圓分離的LED結構物的側面時，還執行保護以單個分離的LED結構物的側面表面免受外部刺激的功能。
參照圖10說明步驟（C）至步驟（E），上述步驟（C）具體可通過下述步驟執行：步驟C-1，向形成有多個LED結構物的LED晶圓100h上沉積保護膜材料，由此使保護膜80a以規定厚度包圍各個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的保護膜，由此使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為將保護膜材料沉積在形成有多個LED結構物的LED晶圓100h上的步驟（圖10的（a）部分）。在此情況下，保護膜材料可以為不受後述的步驟（D）的電解液化學侵害的公知的材料，作為一例，可不受限地使用如上所述的保護膜80的材質，作為一例，可包含選自由氮化硅、二氧化硅、氧化鋁、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、氮化鋁及氮化鎵組成的組中的一種以上。並且，通過保護膜材料的沉積形成的保護膜80a的厚度可以為5nm～100nm，更優選為30nm～100nm。若保護膜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，當保護膜80a的厚度大於100nm時，具有製造成本增加且LED結構物之間相連的問題。
之後，步驟C-2為通過去除沉積在相鄰的LED結構物之間的第一部分a的上部面S1的保護膜來將LED結構物之間的第一部分a的上部面S1暴露在外部的步驟（圖10的（b）部分）。由於執行步驟C-1，在相鄰的LED結構物之間的第一部分a的上部面S1也沉積保護膜材料，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性半導體層10相接觸，從而無法在第一部分a形成期望的氣孔。由此，執行通過去除覆蓋上述第一部分a的上部面S1的保護膜材料並使其暴露在外部的步驟，在此情況下，保護膜材料的去除可考慮保護膜材料來通過公知的乾式蝕刻方法或濕式蝕刻方法執行。
另外，根據本發明的一實施例，在步驟（C）中形成的保護膜80a為用於防止執行步驟（D）引起的LED結構物的損傷的臨時保護膜，在步驟（D）與步驟（E）之間還可包括再去除上述臨時保護膜後形成包圍LED結構物的側面的表面保護膜的步驟。即，如圖9所示，在步驟（C）中，保護膜5’僅作為用於防止步驟（D）中的LED結構物損傷的臨時保護膜設置（圖9的（i）部分～（k）部分），在執行步驟（E）之前去除後，用於執行防止LED結構物表面損傷的功能的表面保護膜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，在如圖9所示的一部分實施例中，具有形成兩次保護膜的麻煩，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選擇。並且，當執行後述的步驟（D）時，保護膜可能會部分發生侵害，當將發生侵害的保護膜殘留在最終獲得的單個LED結構物來用作表面保護膜時，具有難以適當形成表面保護功能的情況，因此，在去除執行步驟（D）的保護膜後再次設置保護膜可根據情況有利。
說明如上所述的在圖9中示出的製造工序，將臨時保護膜材料5沉積在形成有多個LED結構物的LED晶圓100h上後（圖9的（i）部分），可通過蝕刻在沉積有保護膜材料5的LED晶圓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導電性半導體層10的第一部分a的上部面S1上沉積的臨時保護膜材料5來形成用於保護多個LED結構物的側面與上部的作為臨時保護膜的保護膜5’。之後執行後述的步驟（D）（圖9的（k）部分）後，通過蝕刻去除保護膜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膜，將保護膜材料沉積在LED晶圓100l上後，可通過去除形成於各個LED結構物的保護膜材料來形成包圍LED結構物的側面的保護膜80（圖9的（m）部分）。在此情況下，不僅可去除形成於LED結構物的上部的保護膜材料，還可一同去除在LED晶圓100m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導電性半導體層10的第一部分a的上部面S1上沉積的保護膜材料，由此，在後述的步驟（E）中，產生氣泡的溶劑可與第一部分a的上部面S1接觸，通過超聲波產生的氣泡進而滲透到形成於第一部分a的氣孔P，從而可通過氣泡分離LED結構物。
另外，臨時保護膜材料及表面保護膜材料與如上所述的保護膜的材料說明相同，所實現的膜厚度也能夠以如上所述的保護膜的厚度範圍實現。
接着，作為第一製造方法的步驟（D），執行如下的步驟，即，將LED晶圓浸漬在電解液後，將與電源的任意一端子電連接的電源的剩餘端子與浸漬於上述電解液的電極電連接後，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說明，將形成有保護膜80a的LED晶圓100h 2與電源的任意一端子，作為一例，與正極電連接，將電源的剩餘端子，作為一例，負極與浸漬於電解液的電極電連接後，施加電源來製造在作為摻雜的n型III族氮化物半導體的第一導電性半導體層10的第一部分a形成有多個氣孔P的LED晶圓100h 3。在此情況下，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性半導體層10的第一部分a的上部面S 1開始形成，並可沿着厚度方向及與各個LED結構物的下部相對應的第一部分a側的側面方向形成。
在上述步驟（D）中使用的電解液可包含選自由草酸、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，更優選地，可使用草酸，由此，可具有可使第一導電性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，作為一例，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，直到與各個LED結構物的下部相對應的第一部分a側為止可順暢地形成氣孔P，由此，可通過步驟（E）更加容易地從晶圓分離LED結構物。更優選地，電壓可以為10V以上，更優選地，可施加30V以下的電壓。若施加小於3V的電壓，則即使增加電源的施加時間，無法順暢地在與各個LED結構物的下部相對應的第一部分a側形成氣孔，由此，難以通過後述的步驟（E）分離，或者，即使分離，也使各個LED結構物的分離的一截面的形狀不同，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，氣孔可形成至摻雜的n型III族氮化物半導體層的第一部分a之後的LED結構物的下端部的第二部分b為止，由此，可導致發光特性的降低。並且，在後述的步驟（E）中，優選地，LED結構物的分離可在摻雜的n型III族氮化物半導體層的第一部分a與第二部分b之間的邊界位置形成，但由於形成於第二部分b側的氣孔，超出上述邊界位置，來可在第二部分b側的任意位置發生分離，從而具有可能獲得具有厚度薄於最初設計的n型半導體層的厚度的n型半導體層的LED結構物的風險。並且，與根據電壓的強度的效果相似地，在電源的施加時間也變長時，具有氣孔形成至期望的部分之外的第二部分b為止的風險，相反地，在施加時間變短時，由於無法順暢地形成氣孔，可能難以分離LED結構物。
在步驟（D）之後且後述的步驟（E）之前，還可包括如下的步驟，即，製造去除保護膜80a中的形成於各個LED結構物的上部面的保護膜的LED晶圓100h 4，來從晶圓分離LED結構物後與第一電極層40側電連接。並且，僅去除形成於LED結構物的上部面的保護膜，因此，形成於LED結構物的側面的保護膜80殘留，從而可執行保護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，還可包括如下的步驟，即，在LED結構物的第一電極層40上形成其他層，作為一例，上述其他層可以為在作為氧化銦錫堆疊第一電極層40還以第一電極層材料形成的Ti/Au複合層或排列誘導層70（參照9的（n）部分）。
之後，作為第一製造方法的步驟（E），執行如下的步驟，即，通過向LED晶圓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。在此情況下，超聲波直接施加在形成有氣孔的LED晶圓100h 4，或者，可將形成有氣孔的LED晶圓100h 4浸漬於溶劑來間接施加超聲波。但是，在利用超聲波本身引起的物理外力使第一部分a的氣孔P塌陷的方式中，無法使氣孔順暢地塌陷，當以使塌陷順暢的方式過度形成氣孔時，具有將氣孔形成至LED結構物的第二部分b為止的風險，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）可利用超聲波化學（sonochemistry）方法執行，具體地，將LED晶圓100h 4浸漬於產生氣泡的溶液（或溶劑）76後，向上述產生氣泡的溶液（或溶劑）76施加超聲波，通過超聲波的化學機制，可通過生成及生長的氣泡在氣孔中破裂時產生的能量使氣孔塌陷來分離多個LED結構物。對其具體說明，超聲波沿着聲波的移動方向交替產生相對高的壓力部分和相對低的壓力部分，產生的氣泡在通過高壓力部分和低壓力部分的同時重複壓縮和膨脹，並生長至具有更高的溫度和壓力的氣泡後塌陷，當塌陷時，作為一例，成為產生4000K水平的高溫度和1000大氣壓水平的高壓力的局部熱點，利用如上所述的能量使在LED晶圓中產生的氣孔塌陷，從而可從晶圓分離LED結構物。最終，超聲波在產生氣泡的溶液（或溶劑）生成氣泡並使其生長，僅執行將所產生的氣泡移動及滲透到第一部分a的氣孔P的功能，之後，通過在具有滲透至氣孔P的高溫度和壓力的不穩定狀態的氣泡破裂時產生的外力，並可通過氣孔P塌陷的氣孔塌陷機制容易從LED晶圓分離多個LED結構物，由此，可獲得包括多個超薄型LED元件101’的LED集合體100’。
上述產生氣泡的溶液（或溶劑）76可不受限地使用施加超聲波時產生氣泡並以能夠具有高壓力和溫度的方式生長的溶液（或溶劑），優選地，可使用蒸汽壓為100mmHg（20℃）以下的產生氣泡的溶液（或溶劑），作為另一例，可使用蒸汽壓為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℃）以下的產生氣泡的溶液（或溶劑）。當使用蒸汽壓大於100mmHg（20℃）的溶劑時，短時間內無法很好地分離，因此延長製造時間，並具有生產成本增加的風險。作為一例，滿足如上所述的物性的產生氣泡的溶液76可以為選自由γ-丁基內酯、丙烯、甘油、甲基、醚、乙酸酯、甲基吡咯烷酮及2-甲氧基乙醇組成的組中的一種以上。另外，產生氣泡的溶液（或溶劑）還可使用常溫條件下，作為一例，20℃的溫度下的蒸汽壓為100mmHg的溶液（或溶劑），與此不同地，需明確的是，可通過調整執行步驟（E）的條件來將上述條件中的產生氣泡的溶液（或溶劑）的蒸汽壓調節為100mmHg以下（作為一例，低溫度條件等），由此可執行步驟（E）。在此情況下，可使用的溶劑的種類限制可增加，作為一例，還可使用如水、丙酮、氯仿、醇類的溶劑。
並且，在步驟（E）中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，能夠以成為在氣泡塌陷時生成高壓力和溫度的局部熱點的方式使氣泡生長及塌陷的頻率施加，作為一例，可以為10kHz～2MHz，所施加的超聲波的施加時間可以為1分鐘～24小時，由此，容易從LED晶圓分離LED結構物。即使所施加的超聲波的波長在該範圍內，但在強度低或施加時間短的情況下，具有存在未從LED晶圓分離的LED結構物或者未分離的LED結構物的數量增加的風險。並且，在所施加的超聲波的強度大且施加時間長的情況下，具有LED結構物受損的風險。
另外，為了在第一導電性半導體層10上形成第二電極層60，在執行如上所述的步驟（E）前，還可執行如下的步驟，即，為了在第一導電性半導體層10上形成其他層，例如，第二電極層60或電子延遲層（未圖示），將支撐膜9附着在LED晶圓100n上（圖9的（o）部分），之後，可通過執行步驟（E）來以附着支撐膜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的狀態通過沉積等公知的方法在多個LED結構物的上部形成第二電極層60後（圖9的（q）部分），當去除支撐膜時，可獲得多個超薄型LED元件101集合體100。
之後，參照圖11對通過第二製造方法製造超薄型LED元件的方法進行說明。
如上所述，利用LED晶圓形成LED晶圓100h的方法與第一製造方法相同，上述LED晶圓100h形成有多個LED結構物。之後，形成有多個LED結構物的LED晶圓100h可通過如下的步驟執行：步驟（ⅰ），形成絕緣膜8，來覆蓋多個LED結構物的暴露的側面（圖11的（b）部分）；步驟（ⅱ），去除形成於第一導電性半導體層10的上部的絕緣膜的一部分，來使相鄰的LED結構物之間的第一導電性半導體層10的上部面S1暴露（圖11的（c）部分）；步驟（ⅲ），通過暴露的第一導電性半導體層上部S1沿着厚度方向進一步蝕刻上述第一導電性半導體層10，來形成朝向形成有絕緣膜8’的LED柱的第一導電性半導體層下方暴露規定厚度的側面的第一導電性半導體層部分（圖11的（c）部分）；步驟（ⅳ），對於側面暴露的上述第一導電性半導體層部分，從兩側面朝向中心側蝕刻（圖11的（d）部分）；步驟（ⅴ），去除上述絕緣膜8（圖11的（e）部分）；步驟（ⅵ），在多個LED結構物的側面形成保護膜80（圖11的（f）部分）；步驟（ⅶ），通過去除形成於多個LED結構物的上部的保護膜來使第一電極層40暴露（圖11的（g）部分）；步驟（ⅷ），在第一電極層40上形成排列誘導層70（圖11的（h）部分）；以及步驟（ⅸ），從LED晶圓分離多個LED結構物，由此製造包括多個超薄型LED元件101’的超薄型LED集合體100’。另外，如上所述的第二製造方法可適當利用製造LED元件的公知的方法執行，對於其的具體說明，由本發明的發明人申請的申請號為第2020-0050884號全部內容通過引用結合在本申請中，本發明將省略對於第二製造方法的各個步驟的具體說明。
在此情況下，在步驟（ⅸ）中，多個LED結構物的分離可以為利用切割機構的切割或使用黏合膜的脫離。
另外，如通過圖8詳述，作為保護膜，可形成由提高發光效率的電洞推膜81和電子推膜82構成的保護膜80’，參照圖12說明其製造方法。
與如上所述的圖9至圖11的不同之處如下：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性半導體層10的一部分為止，先僅蝕刻至第二導電性半導體層30或光活性層20一部分為止或光活性層20為止（圖12的（a）部分），之後，再蝕刻至第一導電性半導體層10的一部分厚度為止（圖12的（c）部分），將沉積膜材料並去除多個LED結構物之間的膜材料的過程執行兩次（圖12的（b）部分、（d）部分、（e）部分）。
具體地，執行如下的工序，即，當沿着垂直方向蝕刻LED晶圓時，並不蝕刻至作為n型半導體的第一導電性半導體層10一部分為止，先僅蝕刻至第二導電性半導體層30或第二導電性半導體層30和光活性層20一部分或光活性層20為止（圖12的（a）部分），沉積電洞推膜材料81a後（圖12的（b）部分），去除形成於LED結構物之間的電洞推膜材料。之後可執行如下的工序，即，再蝕刻至第一導電性半導體層10的規定厚度為止（圖12的（c）部分），接着，在形成有電洞推膜81b的LED結構物上沉積電子推膜材料82a後（圖12的（d）部分），再次去除形成於LED結構物之間S1的電子推膜材料（圖12的（e）部分）。之後，可通過執行在如上所述的圖9至圖11中分離LED結構物的工序（圖9的（k）部分以下、圖10的（d）部分以下）或者在圖11中分離LED結構物的工序（圖11的（d）部分以下）來從LED晶圓分離超薄型LED元件103。
通過如上所述的方法獲得的超薄型LED元件101、102、103可由油墨組合物實現。上述油墨組合物還可包含在公知的噴墨用油墨組合物中提供的分散介質、其他添加劑等，本發明並不特別限定其。但是，如上所述，上述超薄型LED元件101、102、103具有如下的優點，即，厚度與垂直於堆疊方向的橫截面的長軸長度滿足如上所述的特定比例，由此，當油墨化時，延遲沉澱，從而可長時間保持分散狀態。並且，分散在油墨組合物的超薄型LED元件101、102、103的濃度、油墨組合物的黏度能夠以適合印刷油墨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型LED元件的油墨組合物印刷在第一電極上的裝置，可以為採用壓電方式或靜電方式等公知的方式的裝置，本發明並不特別限定噴墨印刷裝置及利用其來在第一電極上印刷的具體方法。
之後，作為本發明的步驟（3），執行如下的步驟，即，通過對第一電極311、312上進行處理，例如，將通過噴墨印刷裝置印刷的超薄型LED元件101、102、103沿着厚度方向豎立組裝在第一電極311、312上。
分散在油墨組合物的多個超薄型LED元件101、102、103印刷在第一電極傷後，並非所有超薄型LED元件位於將要配置超薄型LED元件的第一電極內的配置區域上。並且，即使超薄型LED元件101、102、103位於上述配置區域內，並非所有超薄型LED元件沿着厚度方向豎立配置在第一電極上。
由此，如在超薄型LED電極組件1000中詳述，在上述超薄型LED元件101、102、103的厚度方向的一側及第一電極311、312內的將要配置超薄型LED元件的配置區域中的任意一側或兩側還可包括用於沿着厚度方向豎立配置超薄型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為帶有正電荷或負電荷的電荷層71的情況下，印刷包括超薄型LED元件的油墨組合物後，或者，與印刷一同或印刷前通過電泳方式將超薄型LED元件104移動至上述配置區域，並以沿着厚度方向豎立配置的方式可沿着垂直於第一電極311的主表面的方向形成電場。並且，為了有利於使超薄型LED元件向上述配置區域移動及豎立配置，當將設置於超薄型LED元件的電荷層稱為帶有正電荷或負電荷的第一電荷層時，在上述第一電極內的配置區域上可設置帶有與上述第一電荷層相反的電荷的第二電荷層。作為一例，上述第一電荷層和第二電荷層的厚度可以為0.1nm～500nm，以帶有電荷的程度形成厚度就可，因此，本發明並不特別限定其。
並且，通過電泳方式將超薄型LED元件向配置區域內移動及豎立配置的電場的強度也可考慮油墨組合物中的超薄型LED元件的數量、大小等適當變更，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為鍵合層72的情況，可通過藉助上述鍵合層72的化學鍵，將超薄型LED元件105豎立組裝在配置區域上。在此情況下，上述鍵合層72可設置於超薄型LED元件105的厚度方向的一側和／或上述配置區域上。並且，作為一例，上述鍵合層能夠以使硫醇基、胺基、羧基、脫氧核糖核酸（DNA）單鏈（single strand）等向外部暴露的方式形成，具體地，可通過氨基乙硫醇（aminoethanethiol）、1,2-乙二硫醇（1,2-ethanedithiol）、1,4-丁二硫醇（1,4-butanedithiol）、巰基丙酸（3-mercaptopropionic acid）、NH 2封端的脫氧核糖核酸單鏈等的化合物形成。並且，上述化學鍵可以為共價鍵或非共價鍵，作為一例，在硫醇基暴露在外部的鍵合層的情況下，可通過非共價鍵與作為金屬的第一電極結合。並且，當胺基與羧基結合來形成酰胺（amide）結合時，反應速度非常慢，因此，可通過添加1-乙基-3-（3-二甲氨基丙基）碳二亞胺（1-Ethyl-3-(3-Dimethylaminopropyl) Carbodiimide，EDC）來形成羧基活性酯中間體後，添加作為強親核體的伯胺來迅速形成酰胺結合。並且，為了利用EDC來使酯中間體穩定化，可使用磺基N-羥基琥珀酰亞胺（sulfo N-Hydroxysuccinimide，NHS）來穩定地進行酰胺結合。並且，上述化學鍵可以為共價鍵或非共價鍵，作為一例，在硫醇基暴露在外部的鍵合層的情況下，可通過非共價鍵與作為金屬的第一電極結合。並且，上述鍵合層可包括形成於超薄型LED元件側的第一鍵合層和形成於第一電極側的第二鍵合層，可通過第一鍵合層內的第一銜接物與第二鍵合層內的第二銜接物之間的互補結合將超薄型LED元件豎立組裝在第一電極上。
或者，參照圖15說明上述排列誘導層70為磁性層73的情況，印刷包含超薄型LED元件的油墨組合物，來通過磁力將超薄型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後，或者以印刷一同或印刷前沿着垂直於第一電極311的主表面的方向形成磁場。並且，還可在上述第一電極內的配置區域上形成磁性層，來有利於使超薄型LED元件106向上述配置區域移動及豎立配置。上述磁性層可以為順磁性物質或鐵磁性物質。並且，上作為一例，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在第一電極311、312上的超薄型LED元件104、105、106固定在第一電極311、312及與第一電極311、312歐姆（Ohmic）接觸的步驟。作為一例，上述固定及歐姆接觸可通過第一電極與超薄型LED元件之間的界面快速熱處理（RTA，Rapid Thermal Annealing）工序執行。或者，在第一電極311、312內的配置區域上還設置具有低熔點的固定層後，在配置區域上豎立配置超薄型LED元件104、105、106後，施加熱量來使上述固定層熔融及固化，由此，可使超薄型LED元件104、105、106牢固地固定在第一電極311、312上。作為一例，上述固定層可以為使用電氣電子材料的常規焊料材料。
另外，為了改善超薄型LED元件104、105、106與第一電極311、312之間的電連接性，在步驟（3）後還可執行形成導電用金屬層500的步驟。上述導電用金屬層500通過應用利用感光物質的光微影法工序將將要沉積導電用金屬層的線圖案化後，沉積導電用金屬層，或者將沉積的金屬層圖案化後蝕刻來製造。相應工序可適當採用公知的方法來執行，由本發明的發明人發明韓國專利申請第10-2016-0181410號的全部內容通過引用結合在本申請中。
並且，為了與在後述的步驟（4）中形成的上部電極線320的電絕緣，還可執行在下部電極線310上形成規定厚度的絕緣層600的步驟。上述絕緣層600可通過沉積公知的絕緣材料來形成，作為一例，可通過等離子體增強化學汽相沉積（PECVD）製程沉積如SiO 2、SiN x的絕緣材料，或者可通過金屬有機化學氣相沉積（MOCVD）製程沉積如AlN、GaN的絕緣材料，或者可通過原子層沉積（ALD）製程沉積如Al2O、HfO 2、ZrO 2等的絕緣材料。另外，優選地，上述絕緣層600以並不覆蓋豎立組裝的超薄型LED元件104、105、106的上部面的方式形成，為此，通過沉積將絕緣層形成至並不覆蓋超薄型LED元件104、105、106的上部面的厚度為止，或者將絕緣層沉積至覆蓋超薄型LED元件104、105、106的上部面的厚度為止，之後，以使超薄型LED元件104、105、106的上部面暴露為止執行乾式蝕刻。
接着，作為本發明的步驟（4），執行如下的步驟，即，在與第一電極311、312電連接的超薄型LED元件104、105、106的一側形成包括第二電極321、322的上部電極線320，來與其相對的相對側電連接。上述上部電極線320可通過如下的方式實現，即，利用公知的光微影法將電極線圖案化後，沉積電極物質或沉積電極物質後進行乾式蝕刻和／或濕式蝕刻。在此情況下，電極物質可以為用作電氣電子材料的電極的通常的電極物質，本發明並不特別限定其。
利用以上詳述的超薄型LED元件的超薄型LED電極組件1000可不受限地用於使用LED的各種電氣電子部件、電氣電子設備，例如，照明、顯示器、醫療設備、美容設備等。
通過下述實施例更具體地說明本發明，下述實施例並不限制本發明的範圍，這應解釋為有助於理解本發明。 準備例1
準備了在基板上依次堆疊未摻雜的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（厚度為4μm）、光活性層（厚度為0.45μm）及p型III族氮化物半導體層（厚度為0.05μm）的通常的LED晶圓（Epistar）。在準備的LED晶圓上依次沉積氧化銦錫作為第一電極層（厚度為0.15μm）、SiO 2作為第一遮罩層（厚度為1.2μm）、Al作為第二遮罩層（厚度為0.2μm）後，使用奈米壓印設備將轉錄有圖案的SOG樹脂層轉錄在第二遮罩層上。之後，使用反應離子蝕刻固化SOG樹脂層，通過反應離子蝕刻對樹脂層的殘留樹脂部分進行蝕刻來形成樹脂圖案層。之後，根據圖案，利用電感耦合等離子體蝕刻第二遮罩層，並利用反應離子蝕刻蝕刻第一遮罩層。之後，利用電感耦合等離子體蝕刻第一電極層、p型III族氮化物半導體層、光活性層後，接着，將摻雜的n型III族氮化物半導體層蝕刻至0.78μm的厚度後，為了使蝕刻的摻雜的n型III族氮化物半導體層側面垂直於層面，通過KOH濕式蝕刻製造了形成有多個LED結構物（直徑為850nm，高度為850nm）的LED晶圓。之後，在形成有多個LED結構物的LED晶圓上沉積作為SiN x的保護膜材料（參照圖16的掃描電子顯微鏡照片，以LED結構物側面為基準，沉積厚度為52.5nm、72.5nm），之後，通過反應離子刻蝕機去除形成於多個LED結構物之間的保護膜材料來暴露摻雜的n型III族氮化物半導體層第一部分a的上部面S1。
之後，將形成有臨時保護膜的LED晶圓浸漬於0.3M的作為草酸水溶液的電解液後，與電源的正極端子相連接，使浸漬於電解液的鉑電極與負極端子相連接後，施加10V的電壓5分鐘，由此，如圖17的掃描電子顯微鏡照片，從摻雜的n型III族氮化物半導體層的第一部分a的表面至600nm的深度位置為止形成多個氣孔。之後，通過反應離子蝕刻去除臨時保護膜後，以LED結構物側面為基準，將作為Al 2O 3的表面保護膜以50nm的厚度再沉積在LED晶圓，通過電感耦合等離子體去除形成於多個LED結構物的上部的表面保護膜和形成於摻雜的n型III族氮化物半導體層第一部分a的表面S1上部的表面保護膜，從而暴露摻雜的n型III族氮化物半導體層第一部分a的上部面S1和LED結構物的上部面。之後，將LED晶圓浸漬在作為γ-丁基內酯的產生氣泡的溶液後，利用以40kHz的頻率照射10分鐘的超聲波而生成的氣泡使形成在摻雜的n型III族氮化物半導體層的氣孔塌陷，由此，製造了如圖18的掃描電子顯微鏡照片的從晶圓分離多個LED結構物且包括多個超薄型LED元件的超薄型LED元件集合體。並且，如圖19，可確認在晶圓上不存在未分離的LED結構物。 比較準備例1
通過通常的方法，利用LED晶圓製造了直徑為650nm且高度為4.2μm的具有與實施例1相同的堆疊結構的棒型LED元件集合體。 實驗例1
將通過準備例1和比較準備例1製造的LED元件集合體分別加入至丙酮後，以100W的條件照射超聲波並分散後，通過測定吸光度來在2小時的時間內每隔15分鐘確認了LED元件的分散狀態，利用測量的結果將在380nm～780nm的可見光區域的光譜面積歸一化並以如圖20的各個時間的吸光度曲線圖示出。
如可通過圖20確認，可知與比較例1的棒型LED元件相比，實施例1的超薄型LED元件在丙酮溶劑中的長時間分散保持性優秀。 實施例1
通過與在準備例1製造的超薄型LED元件相同的方法製造，在通過超聲波從LED晶圓分離之前，在第一電極層還形成Ti/Au層（厚度為10nm/100nm）作為電極層後，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鍵合層的超薄型LED元件集合體。
之後，在包含超薄型LED元件集合體的油墨組合物浸漬包括第一電極的下部電極線，並以規定時間將超薄型LED元件豎立組裝在第一電極上。在此情況下，所使用的超薄型LED元件的直徑為750nm、高度為1.1μm。之後，作為起到絕緣體作用的絕緣層形成1.4μm～1.6μm的SiO 2後，為了使超薄型LED元件的n-GaN暴露300nm～400nm，蝕刻以相應厚度形成的絕緣層後，在暴露的超薄型LED元件的上部沉積150nm的用作透明電極的AZO或氧化銦錫，由此在超薄型LED元件的上部形成包括第二電極的上部電極線，從而製造了長寬分別為0.3mm的超薄型LED電極組件。 實驗例2
向在實施例1中製造的超薄型LED電極組件的上部電極線和下部電極線施加電源，拍攝發光的超薄型LED電極組件的照片並在圖21中示出。
以上，對本發明的一實施例進行了說明，但本發明的思想並不局限於在本說明書中提出的實施例，理解本發明的思想的普通技術人員可在相同思想的範圍內通過結構要素的附加、變更、刪除、追加等容易提出其他實施例，這也包含在本發明的思想範圍內。
1:基板 2:第一遮罩層 3:第二遮罩層 4:樹脂層 4a:殘留樹脂部分 4’:樹脂圖案層 5:保護膜材料 5’:保護膜 9:支撐膜 10:第一導電性半導體層 20:光活性層 30:第二導電性半導體層 40:第一電極層 41:Ti/Au複合層 42:第一電極複合層 50:電子延遲層 60:第二電極層 70:排列誘導層 71:電荷層 72:鍵合層 73:磁性層 80、80a、80b:保護膜 81:電洞推膜 82:電子推膜 100、101、103、104、105、106:超薄型LED元件 100a、100b、100c、100d、100e、100f、100g、100h、100i、100j、100k、100l、100m、100n、100o、100p、100q、100h 1、100h 2、100h 3、100h 4、100h 5、100h 6、100h 7、100h 8:LED晶圓 100’:LED集合體 101’:超薄型LED元件 210:n型GaN導電性半導體層 220:光活性層 230:p型GaN導電性半導體層 310:下部電極線 311、312:第一電極 320:上部電極線 321、322:第二電極 400:基板 500:導電用金屬層 600:絕緣層 1000:超薄型LED電極組件 A 2、A 3:位置 h:厚度 P:氣孔 S 1、S 2、S 3、S 4:配置區域 X-X':邊界線 Y-Y':邊界線
[圖1及圖2]為關於本發明一實施例的超薄型LED電極組件的圖，圖1為超薄型LED電極組件的俯視圖，圖2為圖1的X-X'邊界線的剖視圖。
[圖3]為在本發明的一實施例中使用的超薄型LED元件的立體圖。
[圖4]為根據圖3的Y-Y'邊界線的剖視圖。
[圖5a至圖5c]為關於可設置於在本發明的一實施例中使用的超薄型LED元件的排列誘導層的多個實施例的圖。
[圖6]為用於說明LED元件中的電子與電洞的平衡的示意圖。
[圖7]為在本發明的一實施例中使用的超薄型LED元件的立體圖。
[圖8]為在本發明的一實施例中使用的超薄型LED元件的剖視圖。
[圖9及圖10]為關於在本發明的一實施例中使用的超薄型LED元件的第一製造方法的示意圖。
[圖11]為關於在本發明的一實施例中使用的超薄型LED元件的第二製造方法的示意圖。
[圖12]為在本發明的一實施例中使用的超薄型LED元件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超薄型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及圖17]為在本發明的一實施例中使用的超薄型LED元件製造方法中特定步驟中的掃描電子顯微鏡（SEM）照片。
[圖18]為關於在本發明的一實施例中使用的超薄型LED元件的掃描電子顯微鏡照片。
[圖19]為關於在本發明的一實施例中使用的超薄型LED元件的製造過程中製造超薄型LED元件後剩餘的LED晶圓的掃描電子顯微鏡照片。
[圖20]為利用將超薄型LED元件和棒型LED元件分別分散於丙酮的油墨組合物中按照時間測量的每個波長的吸光度使將380nm～780nm可見光區域的光譜面積標準化的各個時間的吸光度曲線圖。
310:下部電極線
311、312:第一電極
320:上部電極線
321、322:第二電極
1000:超薄型LED電極組件
S1、S2、S3、S4:配置區域
X-X':邊界線

Claims (15)

  1. 一種超薄型LED電極組件，其特徵在於，包括：下部電極線，包括第一電極；多個超薄型LED元件，包括第一導電性半導體層、光活性層、第二導電性半導體層，作為多個層的堆疊方向的厚度與垂直於堆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，具有4.0μm2的最大面面積，且沿着多個層的堆疊方向豎立配置在第一電極上，其中所述最大面面積是垂直投影的面積中的最大值；以及上部電極線，包括配置於上述多個超薄型LED元件上的第二電極。
  2. 如請求項1之超薄型LED電極組件，其特徵在於，在上述超薄型LED元件的厚度方向的一側及第一電極內的將要配置超薄型LED元件的配置區域中的一側或兩側還包括排列誘導層，上述排列誘導層用於沿着厚度方向豎立配置超薄型LED元件，上述排列誘導層為磁性層、電荷層或鍵合層。
  3. 如請求項1之超薄型LED電極組件，其特徵在於，上述超薄型LED元件的厚度為2μm以下。
  4. 如請求項1之超薄型LED電極組件，其特徵在於，在上述超薄型LED元件中，第一導電性半導體層為n型III族氮化物半導體層，在與與光活性層相鄰的第一導電性半導體層的一側面相對的相對面上還包括電子延遲層，使得在光活性層複合的電子與電洞的數量平衡。
  5. 如請求項4之超薄型LED電極組件，其特徵在於，上述電子延遲層包含選自由CdS、GaS、ZnS、CdSe、CaSe、ZnSe、CdTe、GaTe、SiC、ZnO、ZnMgO、SnO2、TiO2、In2O3、Ga2O3、Si、聚對苯撐乙烯撐及其衍生物、聚苯胺、 聚(3-烷基噻吩)及聚對苯撐組成的組中的一種以上。
  6. 如請求項4之超薄型LED電極組件，其特徵在於，上述第一導電性半導體層為摻雜的n型III族氮化物半導體層，上述電子延遲層為摻雜濃度低於上述第一導電性半導體層的摻雜濃度的III族氮化物半導體。
  7. 如請求項1之超薄型LED電極組件，其特徵在於，還包括保護膜，上述保護膜包圍上述超薄型LED元件的暴露的側面。
  8. 如請求項1之超薄型LED電極組件，其特徵在於，上述超薄型LED元件的第一導電性半導體層為n型III族氮化物半導體層，第二導電性半導體層為p型III族氮化物半導體層，上述超薄型LED元件還包括電洞推膜以及電子推膜中的至少一個膜，上述電洞推膜通過包圍第二導電性半導體層的暴露的側面、或者第二導電性半導體層的暴露的側面和光活性層的至少一部分的暴露的側面來將暴露的側面表面側的電洞移動至中心側，上述電子推膜包圍上述第一導電性半導體層的暴露的側面來使暴露的側面表面側的電子移動至中心側。
  9. 如請求項8之超薄型LED電極組件，其特徵在於，超薄型LED元件包括上述電洞推膜和電子推膜兩者，上述電子推膜作為包圍第一導電性半導體層、光活性層及第二導電性半導體層的側面的最外層膜來設置。
  10. 如請求項8之超薄型LED電極組件，其特徵在於，上述電洞推膜包含選自由AlNX、ZrO2、MoO、Sc2O3、La2O3、MgO、Y2O3、Al2O3、Ga2O3、TiO2、ZnS、Ta2O5及n-MoS2組成的組中的一種以上。
  11. 如請求項8之超薄型LED電極組件，其特徵在於，上述電子推膜包含選自由Al2O3、HfO2、SiNx、SiO2、ZrO2、Sc2O3、AlNx及Ga2O3組成的組中的一種以上。
  12. 一種超薄型LED電極組件製造方法，其特徵在於，包括： 步驟(1)，準備包括第一電極的下部電極線；步驟(2)，在上述第一電極上處理包含多個超薄型LED元件的油墨組合物，上述超薄型LED元件包括堆疊的第一導電性半導體層、光活性層、第二導電性半導體層，且作為堆疊方向的厚度與垂直於堆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且具有4.0μm2的最大面面積，其中所述最大面面積是垂直投影的面積中的最大值；步驟(3)，將上述超薄型LED元件沿着厚度方向豎立組裝在第一電極上；以及步驟(4)，形成包括第二電極的上部電極線，以與組裝在第一電極的超薄型LED元件的一側相對的相對側電連接。
  13. 如請求項12之超薄型LED電極組件製造方法，其特徵在於，在超薄型LED元件的厚度方向的一側及將要配置超薄型LED元件的第一電極內的配置區域上還設置磁性層，在上述步驟(3)中，沿着垂直於第一電極的主表面的方向形成磁場，來將超薄型LED元件移動至上述配置區域並沿着厚度方向豎立配置。
  14. 如請求項12之超薄型LED電極組件製造方法，其特徵在於，在超薄型LED元件的厚度方向的一側還設置帶有正電荷或負電荷的第一電荷層，在將要配置超薄型LED元件的第一電極內的配置區域上還設置帶有與上述第一電荷層相反的電荷的第二電荷層，在上述步驟(3)中，沿着垂直於第一電極的主表面的方向形成電場，來將超薄型LED元件移動至上述配置區域並沿着厚度方向豎立配置。
  15. 如請求項12之超薄型LED電極組件製造方法，其特徵在於，在上述步驟(3)中，在超薄型LED元件的厚度方向的一側及將要配置超薄型LED元件的第一電極內的配置區域之間，通過藉助鍵合層的化學鍵將超薄型 LED元件豎立組裝在配置區域上，上述鍵合層設置於超薄型LED元件的厚度方向的一側及上述配置區域中的一側或兩側。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201347164A (zh) * 2012-05-14 2013-11-16 Nat Univ Tsing Hua 發光二極體顯示器與其製造方法
US9281298B2 (en) * 2014-02-10 2016-03-08 Nthdegree Technologies Worldwide Inc. Process for forming ultra-micro LEDS
US9368549B1 (en) * 2015-09-02 2016-06-14 Nthdegree Technologies Worldwide Inc. Printed mesh defining pixel areas for printed inorganic LED dies
KR20180095709A (ko) * 2016-02-08 2018-08-27 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 이차 전지용 정극 활물질, 이차 전지용 정극, 이차 전지, 전지 팩, 전동 차량, 전력 저장 시스템, 전동 공구 및 전자 기기
TW201838203A (zh) * 2017-03-20 2018-10-16 香港商香港北大青鳥顯示有限公司 藉由堆疊微型發光二極體的層來製造半導體元件

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9773761B2 (en) 2013-07-09 2017-09-26 Psi Co., Ltd Ultra-small LED electrode assembly and method for manufacturing same
KR101436123B1 (ko) * 2013-07-09 2014-11-03 피에스아이 주식회사 초소형 led를 포함하는 디스플레이 및 이의 제조방법
KR101672781B1 (ko) * 2014-11-18 2016-11-07 피에스아이 주식회사 수평배열 어셈블리용 초소형 led 소자, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 수평배열 어셈블리
KR101878615B1 (ko) * 2017-11-30 2018-08-17 서울대학교산학협력단 수명이 향상된 양자점 발광 다이오드 및 그의 제조방법
KR102546733B1 (ko) * 2018-03-30 2023-06-23 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치
KR102626051B1 (ko) * 2018-08-14 2024-01-19 삼성디스플레이 주식회사 발광 소자, 발광 소자를 포함하는 픽셀 구조체 및 그 제조 방법
KR102608987B1 (ko) * 2018-09-07 2023-12-05 삼성디스플레이 주식회사 발광 소자, 그의 제조 방법, 및 발광 소자를 구비한 표시 장치
KR102654268B1 (ko) * 2018-10-10 2024-04-03 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치
KR102704785B1 (ko) * 2019-01-15 2024-09-10 삼성디스플레이 주식회사 발광 장치, 이를 포함하는 표시 장치 및 표시 장치의 제조 방법
JP6694222B1 (ja) * 2019-03-18 2020-05-13 アルディーテック株式会社 半導体チップ集積装置の製造方法、半導体チップ集積装置、半導体チップインクおよび半導体チップインク吐出装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201347164A (zh) * 2012-05-14 2013-11-16 Nat Univ Tsing Hua 發光二極體顯示器與其製造方法
US9281298B2 (en) * 2014-02-10 2016-03-08 Nthdegree Technologies Worldwide Inc. Process for forming ultra-micro LEDS
US9490407B2 (en) * 2014-02-10 2016-11-08 Nthdegree Technologies Worldwide Inc. Process for forming ultra-micro LEDS
US9368549B1 (en) * 2015-09-02 2016-06-14 Nthdegree Technologies Worldwide Inc. Printed mesh defining pixel areas for printed inorganic LED dies
KR20180095709A (ko) * 2016-02-08 2018-08-27 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 이차 전지용 정극 활물질, 이차 전지용 정극, 이차 전지, 전지 팩, 전동 차량, 전력 저장 시스템, 전동 공구 및 전자 기기
TW201838203A (zh) * 2017-03-20 2018-10-16 香港商香港北大青鳥顯示有限公司 藉由堆疊微型發光二極體的層來製造半導體元件

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