发光二极管及其制造方法和包含其的液晶显示器

摘要

一种发光二极管，包括：在基板上且由金属材料制成的第一格栅层；在所述第一格栅层上的p‑n半导体多层膜；和在所述p‑n半导体多层膜上且由金属材料制成的第二格栅层，其中所述第一格栅层包括基底层、和从所述基底层突出且沿第一方向的多条第一格栅线，其中所述第二格栅层包括沿第二方向的多条第二格栅线，且其中所述p‑n半导体多层膜包括有源层、在所述第一格栅层与所述有源层之间的n型半导体层、以及在所述第二格栅层与所述有源层之间的p型半导体层。

权利要求

1.一种发光二极管，包括：

在基板上的第一格栅层，所述第一格栅层由金属材料制成；

在所述第一格栅层上的p-n半导体多层膜；和

在所述p-n半导体多层膜上的第二格栅层，所述第二格栅层由金属材料制成，其中所述第一格栅层包括基底层、和从所述基底层突出且沿第一方向的多条第一格栅线，其中所述多条第一格栅线的每一条都形成为具有实心突部的形状，并且由与所述基底层相同的材料制成，其中所述第二格栅层包括沿第二方向的多条第二格栅线和在相邻的第二格栅线之间的多个开口，且其中所述p-n半导体多层膜包括有源层、在所述第一格栅层与所述有源层之间的n型半导体层、以及在所述第二格栅层与所述有源层之间的p型半导体层。

2.根据权利要求1所述的二极管，其中所述第一和第二方向成45±5度的夹角。

3.根据权利要求1所述的二极管，其中所述第二格栅线的间距为300纳米或更小。

4.根据权利要求1所述的二极管，其中所述第一和第二格栅层被供给驱动电压。

5.一种制造发光二极管的方法，所述方法包括：

在基板上形成第一格栅层，所述第一格栅层由金属材料制成；

在所述第一格栅层上形成p-n半导体多层膜；和

在所述p-n半导体多层膜上形成第二格栅层，所述第二格栅层由金属材料制成，其中所述第一格栅层包括基底层、和从所述基底层突出且沿第一方向的多条第一格栅线，其中所述多条第一格栅线的每一条都形成为具有实心突部的形状，并且由与所述基底层相同的材料制成，其中所述第二格栅层包括沿第二方向的多条第二格栅线和在相邻的第二格栅线之间的多个开口，且其中所述p-n半导体多层膜包括有源层、在所述第一格栅层与所述有源层之间的n型半导体层、以及在所述第二格栅层与所述有源层之间的p型半导体层。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述第一和第二方向成45±5度的夹角。

7.根据权利要求5所述的方法，其中所述第二格栅线的间距为300纳米或更小。

8.根据权利要求5所述的方法，其中所述第一和第二格栅层被供给驱动电压。

9.一种液晶显示器，包括：

液晶面板；

包括发光二极管并给所述液晶面板提供光的背光单元；和

在所述液晶面板与所述背光单元之间的偏振片，

其中所述发光二极管包括在基板上且由金属材料制成的第一格栅层、在所述第一格栅层上的p-n半导体多层膜、和在所述p-n半导体多层膜上且由金属材料制成的第二格栅层，其中所述第一格栅层包括基底层、和从所述基底层突出且沿第一方向的多条第一格栅线，其中所述多条第一格栅线的每一条都形成为具有实心突部的形状，并且由与所述基底层相同的材料制成，其中所述第二格栅层包括沿第二方向的多条第二格栅线和在相邻的第二格栅线之间的多个开口，其中所述p-n半导体多层膜包括有源层、在所述第一格栅层与所述有源层之间的n型半导体层、以及在所述第二格栅层与所述有源层之间的p型半导体层，且其中所述偏振片的偏振轴垂直于所述第二方向。

10.根据权利要求9所述的显示器，其中所述第一和第二方向成45±5度的夹角。

11.根据权利要求9所述的显示器，其中所述第二格栅线的间距为300纳米或更小。

12.根据权利要求9所述的显示器，其中所述第一和第二格栅层被供给驱动电压。

13.一种发光二极管，包括：

在基板上的第一格栅层，所述第一格栅层由金属材料制成；

在所述第一格栅层上的p-n半导体多层膜；和

在所述p-n半导体多层膜上的第二格栅层，所述第二格栅层由金属材料制成，其中所述第一格栅层包括基底层、从所述基底层突出且沿第一方向的多条第一格栅线、以及从所述基底层突出且沿第三方向的多条第三格栅线，其中所述多条第一格栅线的每一条都形成为具有实心突部的形状，并且由与所述基底层相同的材料制成，其中所述第二格栅层包括沿第二方向的多条第二格栅线和在相邻的第二格栅线之间的多个开口，且其中所述p-n半导体多层膜包括有源层、在所述第一格栅层与所述有源层之间的n型半导体层、以及在所述第二格栅层与所述有源层之间的p型半导体层。

14.根据权利要求13所述的二极管，其中所述第一和第三方向彼此交叉，且所述第一和第三方向的每个都与所述第二方向成45±5度的夹角。

15.根据权利要求13所述的二极管，其中所述第二格栅线的间距为300纳米或更小。

16.根据权利要求13所述的二极管，其中所述第一和第二格栅层被供给驱动电压。

17.一种制造发光二极管的方法，所述方法包括：

在基板上形成第一格栅层，所述第一格栅层由金属材料制成；

在所述第一格栅层上形成p-n半导体多层膜；和

在所述p-n半导体多层膜上形成第二格栅层，所述第二格栅层由金属材料制成，其中所述第一格栅层包括基底层、从所述基底层突出且沿第一方向的多条第一格栅线、以及从所述基底层突出且沿第三方向的多条第三格栅线，其中所述多条第一格栅线的每一条都形成为具有实心突部的形状，并且由与所述基底层相同的材料制成，其中所述第二格栅层包括沿第二方向的多条第二格栅线和在相邻的第二格栅线之间的多个开口，且其中所述p-n半导体多层膜包括有源层、在所述第一格栅层与所述有源层之间的n型半导体层、以及在所述第二格栅层与所述有源层之间的p型半导体层。

18.根据权利要求17所述的方法，其中所述第一和第三方向彼此交叉，且所述第一和第三方向的每个都与所述第二方向成45±5度的夹角。

19.根据权利要求17所述的方法，其中所述第二格栅线的间距为300纳米或更小。

20.根据权利要求17所述的方法，其中所述第一和第二格栅层被供给驱动电压。

21.一种液晶显示器，包括：

液晶面板；

包括发光二极管并给所述液晶面板提供光的背光单元；和

在所述液晶面板与所述背光单元之间的偏振片，

其中所述发光二极管包括在基板上且由金属材料制成的第一格栅层、在所述第一格栅层上的p-n半导体多层膜、和在所述p-n半导体多层膜上且由金属材料制成的第二格栅层，其中所述第一格栅层包括基底层、从所述基底层突出且沿第一方向的多条第一格栅线、以及从所述基底层突出且沿第三方向的多条第三格栅线，其中所述多条第一格栅线的每一条都形成为具有实心突部的形状，并且由与所述基底层相同的材料制成，其中所述第二格栅层包括沿第二方向的多条第二格栅线和在相邻的第二格栅线之间的多个开口，其中所述p-n半导体多层膜包括有源层、在所述第一格栅层与所述有源层之间的n型半导体层、以及在所述第二格栅层与所述有源层之间的p型半导体层，且其中所述偏振片的偏振轴垂直于所述第二方向。

22.根据权利要求21所述的显示器，其中所述第一和第三方向彼此交叉，且所述第一和第三方向的每个都与所述第二方向成45±5度的夹角。

23.根据权利要求21所述的显示器，其中所述第二格栅线的间距为300纳米或更小。

24.根据权利要求21所述的显示器，其中所述第一和第二格栅层被供给驱动电压。

说明书

发光二极管及其制造方法和包含其的液晶显示器

[0001] 本申请是申请号为201110195764.7的发明专利申请的分案申请。

[0002] 本申请要求2010年7月13日提交的韩国专利申请10-2010-0067397的优先权，为了所有目的在此援引该专利申请的全部内容作为参考。

技术领域

[0003] 本发明涉及一种发光二极管，尤其涉及一种发光二极管、发光二极管的制造方法和包含该发光二极管的液晶显示器。

背景技术

[0004] 近来，因为发光二极管(LED)具有小尺寸、低功耗、高可靠性等，所以LED是广泛使用的显示装置。氮化物半导体用作LED的材料。

[0005] 图1是图解根据现有技术的氮化物半导体LED的示图。

[0006] 参照图1，氮化物半导体LED 37包括在基板21上的缓冲层23、n(负)型半导体层25、有源层27、p(正)型半导体层29、透明电极31、n型金属电极35和p型金属电极33。

[0007] 因为氮化物半导体LED 37使用绝缘体的蓝宝石基板21，所以为了形成电极33和35，以台阶形状部分蚀刻n型半导体层25，因而所述电极以顶-顶(top-top)方式布置。

[0008] 换句话说，n型金属电极35形成在暴露的n型半导体层25的一角，p型金属电极33形成在透明电极31上。

[0009] 氮化物半导体LED 37通过来自p型金属电极33的空穴和来自n型金属电极35的电子的结合而发光。LED 37广泛用于需要光源的各个领域，如广告板、液晶显示器(LCD)等。

[0010] 然而，因为从LED 37发射的光是类似自然散射光的非偏振光，所以对于如LCD等需要特定偏振光的显示装置，需要额外的材料，例如偏振片。

[0011] 然而，在该情形中，来自LED 37的光穿过偏振片损耗了大约40％到50％。因此，降低了显示装置的亮度。为了防止所述亮度降低，提出了增加LED 37发射的光的亮度。然而，这导致功耗的增加。

发明内容

[0012] 因此，本发明涉及一种基本上克服了由于现有技术的限制和缺点而导致的一个或多个问题的发光二极管、发光二极管的制造方法及包含该发光二极管的液晶显示器。

[0013] 本发明的优点是提供了一种能改善光损耗的发光二极管、发光二极管的制造方法及包含该发光二极管的液晶显示器。

[0014] 在下面的描述中将列出本发明的其它的特征和优点，这些特征和优点的一部分从所述描述将是显而易见的，或者可从本发明的实施领会到。通过说明书、权利要求以及附图中特别指出的结构可实现和获得本发明的这些和其他优点。

[0015] 为了获得这些和其它的优点并根据本发明的目的，如这里具体表示和广义描述的，一种发光二极管，包括：在基板上且由金属材料制成的第一格栅层；在所述第一格栅层上的p-n半导体多层膜；和在所述p-n半导体多层膜上且由金属材料制成的第二格栅层，其中所述第一格栅层包括基底层、和从所述基底层突出且沿第一方向的多条第一格栅线，其中所述第二格栅层包括沿第二方向的多条第二格栅线，且其中所述p-n半导体多层膜包括有源层、在所述第一格栅层与所述有源层之间的n型半导体层、以及在所述第二格栅层与所述有源层之间的p型半导体层。

[0016] 在另一个方面中，一种制造发光二极管的方法，包括：在基板上形成由金属材料制成的第一格栅层；在所述第一格栅层上形成p-n半导体多层膜；和在所述p-n半导体多层膜上形成由金属材料制成的第二格栅层，其中所述第一格栅层包括基底层、和从所述基底层突出且沿第一方向的多条第一格栅线，其中所述第二格栅层包括沿第二方向的多条第二格栅线，且其中所述p-n半导体多层膜包括有源层、在所述第一格栅层与所述有源层之间的n型半导体层、以及在所述第二格栅层与所述有源层之间的p型半导体层。

[0017] 在另一个方面中，一种液晶显示器，包括：液晶面板；包括发光二极管并给所述液晶面板提供光的背光单元；和在所述液晶面板与所述背光单元之间的偏振片，其中所述发光二极管包括在基板上且由金属材料制成的第一格栅层、在所述第一格栅层上的p-n半导体多层膜、和在所述p-n半导体多层膜上且由金属材料制成的第二格栅层，其中所述第一格栅层包括基底层、和从所述基底层突出且沿第一方向的多条第一格栅线，其中所述第二格栅层包括沿第二方向的多条第二格栅线，其中所述p-n半导体多层膜包括有源层、在所述第一格栅层与所述有源层之间的n型半导体层、以及在所述第二格栅层与所述有源层之间的p型半导体层，且其中所述偏振片的偏振轴垂直于所述第二方向。

[0018] 在另一个方面中，一种发光二极管，包括：在基板上且由金属材料制成的第一格栅层；在所述第一格栅层上的p-n半导体多层膜；和在所述p-n半导体多层膜上且由金属材料制成的第二格栅层，其中所述第一格栅层包括基底层、从所述基底层突出且沿第一方向的多条第一格栅线、以及从所述基底层突出且沿第三方向的多条第三格栅线，其中所述第二格栅层包括沿第二方向的多条第二格栅线，且其中所述p-n半导体多层膜包括有源层、在所述第一格栅层与所述有源层之间的n型半导体层、以及在所述第二格栅层与所述有源层之间的p型半导体层。

[0019] 在另一个方面中，一种制造发光二极管的方法，包括：在基板上形成由金属材料制成的第一格栅层；在所述第一格栅层上形成p-n半导体多层膜；和在所述p-n半导体多层膜上形成由金属材料制成的第二格栅层，其中所述第一格栅层包括基底层、从所述基底层突出且沿第一方向的多条第一格栅线、以及从所述基底层突出且沿第三方向的多条第三格栅线，其中所述第二格栅层包括沿第二方向的多条第二格栅线，且其中所述p-n半导体多层膜包括有源层、在所述第一格栅层与所述有源层之间的n型半导体层、以及在所述第二格栅层与所述有源层之间的p型半导体层。

[0020] 在另一个方面中，一种液晶显示器，包括：液晶面板；包括发光二极管并给所述液晶面板提供光的背光单元；和在所述液晶面板与所述背光单元之间的偏振片，其中所述发光二极管包括在基板上且由金属材料制成的第一格栅层、在所述第一格栅层上的p-n半导体多层膜、和在所述p-n半导体多层膜上且由金属材料制成的第二格栅层，其中所述第一格栅层包括基底层、从所述基底层突出且沿第一方向的多条第一格栅线、以及从所述基底层突出且沿第三方向的多条第三格栅线，其中所述第二格栅层包括沿第二方向的多条第二格栅线，且其中所述p-n半导体多层膜包括有源层、在所述第一格栅层与所述有源层之间的n型半导体层、以及在所述第二格栅层与所述有源层之间的p型半导体层，且其中所述偏振片的偏振轴垂直于所述第二方向。

[0021] 应当理解，本发明前面的一般性描述和下面的详细描述都是例示性的和解释性的，意在对要求保护的内容提供进一步的解释。

附图说明

[0022] 给本发明提供进一步理解并组成说明书一部分的附图图解了本发明的实施方式并与说明书一起用于解释本发明的原理。

[0023] 在附图中：

[0024] 图1是图解根据现有技术的氮化物半导体LED的示图；

[0025] 图2是图解根据本发明第一个实施方式的LED元件的示图；

[0026] 图3是沿图2的线III-III的剖面图；

[0027] 图4是图解根据本发明第一实施方式的LED的层叠结构的示图；

[0028] 图5是图解根据本发明第一实施方式的LED的剖面图；

[0029] 图6是图解根据本发明第一实施方式的LED的偏振特性的示图；

[0030] 图7A到7H是图解根据本发明第一实施方式的LED的剖面图；

[0031] 图8是图解根据本发明第二实施方式的LED的层叠结构的示图；

[0032] 图9是图解使用根据本发明实施方式的LED的LCD的剖面图。

具体实施方式

[0033] 现在将详细参考本发明的例示性实施方式，附图中图解了这些实施方式。

[0034] 图2是图解根据本发明第一实施方式的LED元件的示图，图3是沿图2的线III-III的剖面图。

[0035] 参照图2和3，在LED元件141中，在印刷电路板(PCB)149上形成反射框143，反射框143包括一空间。具有偏振特性的LED 130位于反射框143的所述空间中并与PCB149相对，配线部151位于LED130和PCB149之间。荧光材料147包围LED 130。

[0036] 在荧光材料147和LED 130上配置透镜145，以均匀发射来自LED 130的光。

[0037] 当给LED 130施加电力时，光从LED 130发射出，入射到荧光材料147上并穿过透镜145到达外部。

[0038] 伴随着光从LED130发射到外部，反射框143散发出高温热量。反射框143可由具有高反射率的材料制成。

[0039] 具有热辐射特性的金属芯PCB可用作PCB 149。可采用其中使用以红色、绿色、蓝色等着色的透明合成树脂的LED元件141。

[0040] 将进一步参照图4和5详细解释具有偏振特性的LED 130。

[0041] 图4是图解根据本发明第一实施方式的LED的层叠结构的示图，图5是图解根据本发明第一实施方式的LED的剖面图。

[0042] 参照图4和5，LED 130包括在基板121上的第一和第二格栅层131和133、以及在第一和第二格栅层131和133之间的p-n(正-负)半导体多层膜135。可在第二格栅层133上形成透明保护层137以保护LED 130。

[0043] 第一格栅层131可由具有高反射率的金属材料制成。例如，第一格栅层131可由铝(Al)、银(Ag)、金(Au)、钯(Pd)或铂(Pt)或它们的混合物制成，但并不限于此。第一格栅层131可具有大约2位数纳米到大约3位数纳米的厚度。

[0044] 第一格栅层131包括基底层131a和从基底层131a突出并沿第一方向的多条第一格栅线GW1。凹槽GR位于相邻的第一格栅线GW1之间并沿所述第一方向。

[0045] 因为第一格栅线GW1和凹槽GR交替布置，所以第一格栅层131具有不平坦的剖面形状。

[0046] 第一格栅线GW1可具有例如个位数纳米的宽度尺寸。因为第一格栅线GW1具有纳米尺寸，所以可称作纳米线。

[0047] 第二格栅层133包括沿第二方向的多条第二格栅线GW2。第二格栅层133可由铝(Al)、银(Ag)、金(Au)、钯(Pd)或铂(Pt)或它们的混合物制成，但并不限于此。第二格栅层133可具有大约2位数纳米的厚度到大约3位数纳米的厚度。

[0048] 开口OP位于相邻的第二格栅线GW2之间并沿所述第二方向。开口P暴露出第二格栅层133下面的层。

[0049] 在第二格栅线GW2的至少一端，多条第二格栅线GW2可相互连接。

[0050] 第二格栅线GW2可具有例如个位数纳米的宽度尺寸。第二格栅线GW2之间的布置间隔，即间距可为300纳米或更小。此外，间距可为从LED 130发射的光的波长的一半或更小。

[0051] 第一和第二格栅层131和133可用作电极，所述电极被供给有用于LED130的驱动电压。例如，第一格栅层131用作第一电极，即n型电极，第二格栅层133用作第二电极，即p型电极。

[0052] 第一和第二格栅线GW1和GW2的延伸方向，即长度方向彼此平行或交叉。优选第一和第二格栅线GW1和GW2成大约45±5度的夹角。

[0053] 第一和第二格栅线GW1和GW2的每个都可具有诸如三角形、四边形等多边形形状、圆形形状、或其他几何形状。

[0054] p-n半导体多层膜135可由III-V族半导体材料，例如III-V族氮化物半导体材料制成。

[0055] p-n半导体多层膜135可包括多个半导体层，例如，n型半导体层135a、p型半导体层135b和有源层135c。n型半导体层135a可在第一格栅层131的顶表面上，p型半导体层135b可在第二格栅层133的底表面上，有源层135c可位于n型半导体层135a和p型半导体层135b之间。

[0056] 在p-n半导体多层膜135的多层之中的相邻层可由相同的材料或不同的材料制成。换句话说，p-n半导体多层膜135可包括至少一个单质结结构或至少一个异质结结构。在本实施方式中，优选构成异质结，这可提高电子浓度和空穴浓度，并且因而可提高发光效率。

[0057] 在p-n半导体多层膜135中，n型氮化镓(GaN)层可用作n型半导体层135a，p型氮化镓(GaN)层可用作p型半导体层135b。有源层135c可具有多量子阱(MQW)结构。例如，氮化铟镓/氮化镓(InGaN/GaN)层可用作有源层135c。

[0058] 蓝宝石基板、硅(Si)基板、砷化镓(GaAs)基板、碳化硅(SiC)基板或氮化镓(GaN)基板可用作基板121。基板121可是透明的或不透明的。

[0059] 当提供驱动电压到如上所述的LED 130的第一和第二格栅层131和133时，n型半导体层135a的电子和p型半导体层135b的空穴在有源层135c处结合从而发光。有源层135发射非偏振光，可通过第一和第二格栅层131和133将该非偏振光转换为预定方向上的线性偏振光。因此，最终从LED 130发射线性偏振光。进一步参照图6详细解释LED 130的偏振特性。

[0060] 图6是图解根据本发明第一实施方式的LED的偏振特性的示图。

[0061] 参照图6，当给第一和第二格栅层131和133施加电压时，来自n型半导体层135a的电子和来自p型半导体层135b的空穴在有源层135c处结合，从而发射光L1。

[0062] 从有源层135c发射的光L1是非偏振态的。非偏振光L1分为s偏振光和p偏振光，s偏振光具有与第二格栅线GW2的延伸方向平行的偏振方向，p偏振光具有与第二格栅线GW2的延伸方向垂直(即第二格栅线GW2的宽度方向)的偏振方向。

[0063] 对于p偏振光，当其入射到第二格栅层133上时，第二格栅层133中的自由电子沿纳米线的宽度方向上的振动在空间上受到限制。换句话说，因为第二格栅线GW2的宽度比长度小的多，可以忽略不计，所以自由电子沿宽度方向上的振动受到限制。因此，入射的大部分p偏振光穿过第二个格栅层133，没有穿过第二格栅层133的极少量p偏振光被第二个格栅层133吸收或反射。因而，大部分p偏振光L2穿过第二个格栅层133并发射出。

[0064] 对于s偏振光，当其入射到第二格栅层133上时，第二个格栅层133中的自由电子沿纳米线的延伸方向，即长度方向振动，因而显示出较高的金属反射特性。因此，入射的大部分s偏振光不会穿过第二个格栅层133，而是被第二格栅层133反射，且入射的极少量s偏振光被第二格栅层133吸收。这样，s偏振光基本上被第二格栅层133反射。

[0065] 被第二格栅层133反射的s偏振光L3入射到第一格栅层131。第一格栅层131用作偏振转换层以及反射层。换句话说，因为在第一格栅层131中配置了突出且沿第一方向延伸的第一格栅线GW1，所以第一格栅层131具有不平坦的形状，因而用作偏振转换层。此外，因为第一格栅层131由具有高反射率的金属材料制成，所以用作反射层。

[0066] 因此，入射到第一格栅层131上的大部分光L3被反射且其偏振被转换。例如，当s偏振光入射到第一格栅层131上时，s偏振光被转换为p偏振和s偏振光。因此，入射的s偏振光大部分被反射，反射光包括p偏振分量和s偏振分量。

[0067] 被第一格栅层131反射的反射光L4再次入射到第二格栅层133上。参照第二格栅层133的上述特性，在反射光L4之中，p偏振分量(即p偏振光)被发射，而s偏振分量(即s偏振光)被反射。

[0068] 通过重复上述过程，LED130中产生的光作为p偏振光发射。这样，在第一实施方式中，通过第一和第二格栅层131和133之间的反射，进行光的再利用过程，因而产生的大部分光可被转换成预定的偏振光并被发射。

[0069] 根据第二个格栅线GW2的间距p的调整，可调整LED 130发射的光的波长范围。例如，为了使来自LED 130的光的波长范围变宽或变窄，适当调整第二个格栅线GW2的间距p。因此，可提供具有理想波长范围的光。

[0070] 参照图7A到7H解释根据本发明第一实施方式的LED的制造方法。

[0071] 图7A到7H是图解根据本发明第一实施方式的LED的剖面图。

[0072] 参照图7A，在基板121上沉积第一金属材料，形成第一金属层122。然后，在第一金属层122上形成第一光刻胶层，使用光掩模进行光刻工序。因此，形成第一光刻胶图案171。

[0073] 参照图7B，使用第一光刻胶图案作为蚀刻掩模蚀刻第一金属层122。进行该蚀刻工序以便部分移除第一金属层122。因此，形成了第一格栅层131，所述第一格栅层131包括移除了第一金属层122的凹部和没有移除第一金属层122的突部。凹部是凹槽GR，突部是第一格栅线GW1。凹槽GR和第一格栅线GW1沿第一方向延伸。

[0074] 参照图7C，进行剥离工序以便移除第一光刻胶图案171。

[0075] 参照图7D，在第一格栅层131上形成p-n半导体多层膜135。例如，通过MOCVD(金属有机化学汽相沉积)方法、MBE(分子束外延)方法、VPE(汽相外延)方法等，顺序形成n型半导体层135a、有源层135c和p型半导体层135b。

[0076] 然后，在p-n半导体多层膜135上形成第二光刻胶层180。

[0077] 参照图7E，对第二光刻胶层180进行光刻工序，形成第二光刻胶图案181。

[0078] 参照图7F，在具有第二光刻胶图案181的基板121上沉积第二金属材料，形成第二金属层123。第二金属层123形成在第二光刻胶图案181上并填充第二光刻胶图案181的开口。

[0079] 参照图7G，进行移除第二光刻胶图案181的工序。该工序称作掀离(lift-off)工序。因此，移除了保留在第二光刻胶图案181上的第二金属层123，而仍保留了第二光刻胶图案181的开口中的第二金属层123。因此，形成了包括沿第二方向的第二格栅线GW2的第二格栅层133。因为移除了第二光刻胶图案181，所以在相邻的第二格栅线GW2之间形成开口OP。

[0080] 参照图7H，在第二格栅层133上形成保护层137。保护层137可由有机绝缘材料或无机绝缘材料制成。

[0081] 通过上述工序，可制造根据第一实施方式的LED 130。

[0082] 在上述工序中，使用光刻工序形成第一和第二格栅层131和133。然而，光刻工序是形成第一和第二格栅层131和133的一个例子，还可采用其他各种方法。例如，可使用激光干涉构图法、纳米印刷法、自组装法、选择性插入和分散纳米粒子法、热沉积纳米粒子法等。

[0083] 图8是图解根据本发明第二实施方式的LED的层叠结构的示图。

[0084] 参照图8，除第一格栅层131的构造之外，第二实施方式的LED 130与第一实施方式的LED相同。因此，省略与第一实施方式的部件相同的部件的解释。

[0085] 第二实施方式的LED 130包括在基板121上的第一和第二格栅层131和133、以及在第一和第二格栅层131和133之间的p-n半导体多层膜135。此外，与第一实施方式相同，可在第二格栅层133上形成透明保护层以保护LED 130。

[0086] 第一格栅层131可由具有高反射率的金属材料制成。

[0087] 第一格栅层131包括基底层131a、从基底层131a突出并沿第一方向的多条第一格栅线GW1、以及从基底层131a突出并沿第三方向的多条第三格栅线GW3。第一和第三格栅线GW1和GW3彼此交叉。第一和第三格栅线GW1和GW3限定了由它们包围的凹槽GR。

[0088] 因为第一格栅线GW1和凹槽GR交替布置且第三格栅线GW3和凹槽GR交替布置，所以第一格栅层131具有不平坦的剖面形状。

[0089] 第一和第三格栅线GW1和GW3的每个可具有例如个位数纳米的宽度尺寸。因为第一和第三格栅线GW1和GW3的每个都具有上述纳米尺寸，所以可称作纳米线。

[0090] 第二格栅层133包括沿第二方向的多条第二格栅线GW2。

[0091] 开口OP位于相邻的第二格栅线GW2之间并沿第二方向。开口OP暴露出第二格栅层133下面的层。

[0092] 在第二格栅线GW2的至少一端，多条第二格栅线GW2可相互连接。

[0093] 第二格栅线GW2可具有例如个位数纳米的宽度尺寸。第二格栅线GW2之间的布置间隔，即间距可为300纳米或更小。此外，间距可为从LED 130发射的光的波长的一半或更小。

[0094] 第一和第二格栅层131和133可用作电极，所述电极被供给有用于LED130的驱动电压。例如，第一格栅层131用作第一电极，即n型电极，第二格栅层133用作第二电极，即p型电极。

[0095] 第一或第三格栅线GW1或GW3和第二格栅线GW2的延伸方向，即长度方向彼此平行或交叉。优选第一和第二格栅线GW1和GW2成大约45±5度的夹角，第三和第二格栅线GW3和GW2成大约45±5度的夹角。在该情形中，第一和第三格栅线GW1和GW3成大约90度的夹角。

[0096] 第一到第三格栅线GW1到GW3的每个都可具有诸如三角形、四边形等多边形形状、圆形形状、或其他几何形状。

[0097] p-n半导体多层膜135可由III-V族半导体材料，例如III-V族氮化物半导体材料制成。

[0098] 如第一实施方式中所述，p-n半导体多层膜135可包括多个半导体层，例如，n型半导体层(图5的135a)、p型半导体层(图5的135b)和有源层(图5的135c)。

[0099] 将详细解释根据本发明第二实施方式的LED 130的偏振特性。

[0100] 当给第一和第二格栅层131和133施加电压时，来自n型半导体层的电子和来自p型半导体层的空穴在有源层处结合，从而发射光L1。

[0101] 从有源层135c发射的光L1是非偏振态的。非偏振光L1分为s偏振光和p偏振光，s偏振光具有与第二格栅线GW2的延伸方向平行的偏振方向，p偏振光具有与第二格栅线GW2的延伸方向垂直(即第二格栅线GW2的宽度方向)的偏振方向。

[0102] 对于p偏振光，当其入射到第二格栅层133上时，第二格栅层133中的自由电子沿纳米线的宽度方向上的振动在空间上受到限制。换句话说，因为第二格栅线GW2的宽度比长度小的多，可以忽略不计，所以自由电子沿宽度方向上的振动受到限制。因此，入射的大部分p偏振光穿过第二个格栅层133，没有穿过第二格栅层133的很少量p偏振光被第二个格栅层133吸收或反射。因而，大部分p偏振光L2穿过第二个格栅层133并被发射出。

[0103] 对于s偏振光，当其入射到第二格栅层133上时，第二个格栅层133中的自由电子沿纳米线的延伸方向，即长度方向振动，因而显示出较高的金属反射特性。因此，入射的大部分s偏振光不会穿过第二个格栅层133，而是被第二格栅层133反射，且入射的很少量s偏振光被第二格栅层133吸收。这样，s偏振光基本上被第二格栅层133反射。

[0104] 被第二格栅层133反射的s偏振光L3入射到第一格栅层131上。第一格栅层131用作偏振转换层以及反射层。换句话说，因为在第一格栅层131中配置了突出且沿第一方向延伸的第一格栅线GW1，所以第一格栅层131具有不平坦的形状，因而用作偏振转换层。此外，因为在第一格栅层131中进一步配置了与第一格栅线GW1交叉的第三格栅线GW3，所以偏振转换特性改善成比第一实施方式的更好。

[0105] 此外，因为第一格栅层131由具有高反射率的金属制成，所以用作反射层。

[0106] 因此，入射到第一格栅层131上的大部分光L3被反射且其偏振被转换。例如，当s偏振光入射到第一格栅层131上时，s偏振光被转换为p偏振和s偏振光。因此，入射的s偏振光大部分被反射，反射光包括p偏振分量和s偏振分量。

[0107] 被第一格栅层131反射的反射光L4再次入射到第二格栅层133上。参照第二格栅层133的上述特性，在反射光L4之中，p偏振分量(即p偏振光)被发射，而s偏振分量(即s偏振光)被反射。

[0108] 通过重复上述过程，LED 130中产生的光作为p偏振光发射。这样，在第二实施方式中，通过第一和第二格栅层131和133之间的反射，进行光的再利用过程，因而产生的大部分光可被转换成预定的偏振光并被发射。

[0109] 进一步参照图9解释使用根据本发明上述实施方式的LED 130的LCD。

[0110] 图9是图解使用根据本发明实施方式的LED的LCD的剖面图。

[0111] 进一步参照图9，LCD 200包括液晶面板210、给液晶面板210提供光的背光单元260、以及第一和第二偏振片251和252。

[0112] 液晶面板210包括第一和第二基板220和230、以及在第一和第二基板220和230之间的液晶层240。

[0113] 第一基板220可称作阵列基板。尽管图中没有示出，但可在第一基板220上形成彼此交叉以限义像素区域的栅极线和数据线。可在第一基板220的像素区域中形成与栅极线和数据线连接的开关晶体管和与开关晶体管连接的像素电极。

[0114] 第二基板230可称作滤色器基板或对向基板。尽管图中没有示出，但可在第二基板230上形成黑矩阵、滤色器层和公共电极。黑矩阵可对应于栅极线和数据线以及开关晶体管。滤色器层可对应于像素区域。公共电极可形成在滤色器层上并面对像素电极。

[0115] 第一和第二偏振片251和252可分别在第一和第二基板220和230的外表面上。第一和第二偏振片251和252具有各自的偏振轴。因此，第一和第二偏振片251和252的每个都透过与其偏振轴平行地偏振化的光。

[0116] 背光单元260包括多个LED元件141。LED元件141可安装在印刷电路板149上。LED元件141包括根据第一或第二实施方式的LED 130。

[0117] 尽管图中没有示出，但背光单元260可包括在第一偏振片251与LED元件141之间的至少一个光学片。例如，所述至少一个光学片可包括扩散片和棱镜片。

[0118] 如上所述，LED 130将其中产生的非偏振光转换为预定的偏振光，例如与第二格栅线GW2的长度方向垂直地偏振化的光。

[0119] 来自LED 130的偏振光入射到第一偏振片251上。第一偏振片251的偏振轴与偏振光的偏振方向基本相同。换句话说，第一偏振片251的偏振轴与第二格栅线GW2的宽度方向平行，即与第二格栅线GW2的长度方向垂直。

[0120] 根据第一偏振片251的偏振轴的这种构造，从LED元件141发射的几乎所有光都能穿过第一偏振片251。换句话说，通过第一偏振片251的光的损耗率接近0％。因此，与现有技术相比，LED 130的光的损耗率显著降低。此外，不再需要现有技术中增加电力以补偿光损耗的手段，因而在功耗方面是有效的。

[0121] 参照图9解释制造LCD 210的方法。

[0122] 单独制造第一和第二基板220和230，然后将其间具有液晶层240的第一和第二基板220和230彼此结合，因而制成液晶面板210。给液晶面板210的相应外表面粘附第一和第二偏振片251和252。

[0123] 使用例如顶壳、底壳、主支架等组件，组装具有偏振片251和252的液晶面板210和包括LED元件141的背光单元260。在组装过程中，可进行将驱动电路组件与液晶面板210连接的工序。

[0124] 通过上述工序，可制成LCD 210。

[0125] 在不脱离本发明的精神或范围的情况下，本发明可进行各种修改和变化，这对于本领域技术人员来说是显而易见的。因而，本发明意在覆盖落入所附权利要求及其等价物范围内的本发明的修改和变化。