JP2011222999A - 発光素子 - Google Patents

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Abstract

【課題】スイッチ機能を含む発光素子及び発光素子パッケージを提供する。
【解決手段】発光素子１００は、第１電極１６０と、該第１電極上に発光構造物１４５と、該発光構造物上に第２電極１７０と、及び発光構造物を制御するために発光構造物上に制御スイッチ１２０と、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光素子及び発光素子パッケージに関するものである。
発光ダイオード(Light Emitting Diode：ＬＥＤ)は、電流を光に変換させる半導体発光素子である。最近、発光ダイオードは輝度が徐々に増加するようになってディスプレイ用光源、自動車用光源及び照明用光源で使用が増加し、蛍光物質を利用するか、または多様な色の発光ダイオードを組み合わせることで効率が優秀な白色光を発光する発光ダイオードも具現が可能である。
本発明の目的は、新しい構造を有する発光素子及び発光素子パッケージを提供することにある。
本発明の他の目的は、スイッチ機能を含む発光素子を提供することにある。
本発明に従う発光素子は、第１電極と、該第１電極上に発光構造物と、
前記発光構造物上に第２電極と、及び前記発光構造物を制御するために前記発光構造物上に制御スイッチを含む。
本発明によれば、発光素子は、第１電極と、該第１電極上に第１電極上の第１半導体層、該第１半導体層上の活性層及び該活性層上に第２半導体層を含む発光構造物と、該発光構造物上に第２電極と、前記発光構造物上に胴体部と、該胴体ソース領域とドレイン領域と、前記ソース領域と前記ドレイン領域との間の前記胴体部上にゲート絶縁膜と、及び前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を含んで、前記第２電極は前記ソース領域と前記ドレイン領域のうちで何れか一つに電気的に連結される。
また、本発明によれば、発光素子パッケージは、胴体と、該胴体に設置された発光素子と、及び前記発光素子を囲むモールディング部材を含んで、前記発光素子は、第１電極と、該第１電極上に発光構造物と、該発光構造物上に第２電極と、及び前記発光構造物を制御するために前記発光構造物上に制御スイッチを含む。
第１実施形態に従う発光素子の断面図である。 前記発光素子の平面図である。 図１の発光素子の動作原理を示す回路図である。 第１実施形態に従う発光素子の製造工程を説明する図面である。 第１実施形態に従う発光素子の製造工程を説明する図面である。 第１実施形態に従う発光素子の製造工程を説明する図面である。 第１実施形態に従う発光素子の製造工程を説明する図面である。 第１実施形態に従う発光素子の製造工程を説明する図面である。 第１実施形態に従う発光素子の製造工程を説明する図面である。 第１実施形態に従う発光素子の製造工程を説明する図面である。 第１実施形態に従う発光素子の製造工程を説明する図面である。 第１実施形態に従う発光素子の製造工程を説明する図面である。 第２実施形態に従う発光素子の断面図である。 実施形態らによる発光素子を含む発光素子パッケージの断面図である。 実施形態に従う表示装置を示した図面である。 実施形態に従う表示装置の他の例を示した図面である。 実施形態に従う照明装置を示した図面である。
本発明を説明するに当たって、各層(膜)、領域、パターン、または構造物が基板、各層(膜)、領域、パッド、またはパターンの“上(on)”に、または“下の(under)”に形成されることと記載される場合において、“上(on)”と“下の(under)”は、“直接（directly）”または“他の層を介して（indirectly）” 形成されることを全て含む。また、各層の上または下に対する基準は、図面を基準として説明する。
以下、添付の図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明すると、次の通りである。図面において、各層の厚さやサイズは説明の便宜及び明確性のために誇張、省略、または概略的に図示された。また、各構成要素のサイズは実際のサイズを全的に反映するものではない。
図１は、本発明の第１実施形態に従う発光素子の断面図で、図２は前記発光素子の平面図である。
図１及び図２を参照すると、第１実施形態に従う発光素子１００は、第１電極１６０、該第１電極１６０上に接着層１５８、前記第１電極１６０または前記接着層１５８上面まわりに保護部材１５５、前記接着層１５８上に反射層１５７、該反射層１５７上にオーミック接触層１５６、前記保護部材１５５及び前記オーミック接触層１５６上に発光構造物１４５、前記発光構造物１４５上に第２電極１７０及び制御スイッチ１２０、を含むことができる。
前記第１電極１６０は、その上に形成される複数の層を支持するだけでなく、電極としての機能を有することができる。言い換えれば、前記第１電極１６０は伝導性を有する支持部材を含むことができる。前記第１電極１６０は前記第２電極１７０とともに前記発光構造物１４５に電源を供給することができる。
前記第１電極１６０は、例えば、チタン(Ｔｉ)、クロム(Ｃｒ)、ニッケル(Ｎｉ)、アルミニウム(Ａｌ)、白金(Ｐｔ)、金(Ａｕ)、タングステン(Ｗ)、銅(Ｃｕ)、モリブデン(Ｍｏ)、銅-タングステン(Ｃｕ−Ｗ)及びキャリアウェハー(例:Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、ＺｎＯ、ＳｉＣ、ＳｉＧｅなど)からなるグループから選択された少なくとも一つ、または複数を含むことができる。
前記第１電極１６０は、前記発光構造物１４５下にメッキまたは/及び蒸着されるか、またはシート(sheet)形態で付着することができるが、これに対して限定しない。
前記第１電極１６０上には前記接着層１５８が形成されることができる。前記接着層１５８はボンディング層として、前記反射層１５７の下に形成される。前記接着層１５８は外側面が露出して、前記反射層１５７に接触されて、前記反射層１５７と前記第１電極１６０との間の接着力を強化にする媒介体の役割をすることができる。
前記接着層１５８はバリア金属、またはボンディング金属などを含むことができる。前記接着層１５８は、例えば、Ｔｉ、Ａｕ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ａｇ及びＴａからなるグループから選択された少なくとも一つまたは複数を含む。
但し、前記第１電極１６０がボンディング方式ではなく、メッキまたは蒸着方式によって形成する場合、前記接合層１５８は形成されないこともある。
前記反射層１５７の上面の周縁領域には、前記保護部材１５５が形成されることができる。すなわち、前記保護部材１５５は前記発光構造物１４５と、前記オーミック接触層１５６と、前記反射層１５７との間の周縁領域に形成されることができる。
前記保護部材１５５は電気絶縁性を有する材質または前記発光構造物１４５に比べて低い電気伝導性を有する材質に形成されることができる。例えば、前記保護部材１５５は、ＳｉＯ２、ＳｉｘＯｙ、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉｘＮｙ、ＳｉＯｘＮｙ、Ａｌ２Ｏ３及びＴｉＯ２からなるグループから選択された少なくとも一つを含むことができる。このような場合、前記保護部材１５５は前記発光構造物１４５と前記第１電極１６０との間の電気的なショートを防止して、発光素子１００の信頼性を向上することができる。
または、前記保護部材１５５は、接着力が良い金属材質、例えば、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉｒ及びＷからなるグループから選択された少なくとも一つを含むことができる。このような場合、前記保護部材１５５は前記発光構造物１４５と前記反射層１５７との間の接合力を強化して、前記発光素子１００の信頼性を向上することができる。また、前記保護部材１５５はチップ分離工程で複数個のチップを個別チップ単位で分離するレーザースクライビング(Laser Scribing)工程と基板をとり除くレーザーリフトオフ(ＬＬＯ)工程時、前記保護部材１５５が割れるか、または破片が発生しなくなるので、前記発光素子１００の信頼性を向上することができる。また、前記保護部材１５５が前記第１導電型半導体層１５０とオーミック接触を形成する場合、前記保護部材１５５を通じて電流が流れることができるので、前記保護部材１５５上に垂直方向に重畳される前記活性層１４０でも光が生成されることができるようになって、前記発光素子１００の発光効率をよりさらに向上することができる。例えば、前記第１導電型半導体層１５０がｐ型半導体層である場合、前記保護部材１５５は前記ｐ型半導体に対してオーミック接触を形成するＴｉ、Ｎｉ、Ｗなどのような金属を含むことができるが、これに対して限定しない。
前記第１電極１６０、または前記接着層１５８上面の周縁領域には前記保護部材１５５が形成されることができる。前記保護部材１５５は前記発光構造物１４５と前記第１電極１６０がお互いに電気的にショート(Short)されることを防止することができる。
前記保護部材１５５は、電気絶縁性を有する材質、例えば、ＳｉＯ２、ＳｉｘＯｙ、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉｘＮｙ、ＳｉＯｘＮｙ、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＩＴＯ、ＡＺＯ、ＺｎＯなどでなされた群から少なくとも一つが選択されて形成されることができる。
前記接着層１５８上には前記反射層１５７が形成されることができる。前記反射層１５７は、前記発光構造物１５７から入射された光を反射させることで前記発光素子１００の発光効率を向上することができる。
前記反射層１５７は、反射効率が高い材質、例えば、銀(Ａｇ)、アルミニウム(Ａｌ)、白金(Ｐｔ)、パラジウム(Ｐｄ)または銅(Ｃｕ)のうち少なくとも一つを含む金属または合金で形成されることができる。
前記反射層１５７は、高反射率を有する材質、例えば、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ及びＨｆからなるグループから選択された少なくとも一つまたは二つ以上の合金を含むことができるが、これに対しては限定しない。また前記反射層１５７は前記金属とともにＩＺＯ(Ｉｎ−ＺｎＯ)、ＧＺＯ(Ｇａ−ＺｎＯ)、ＡＺＯ(Ａｌ−ＺｎＯ)、ＡＧＺＯ(Ａｌ−Ｇａ−ＺｎＯ)、ＩＧＺＯ(Ｉｎ−Ｇａ−ＺｎＯ)、ＩＺＴＯ(indium zinc tin oxide)、ＩＡＺＯ(indium aluminum zinc oxide)、ＩＧＴＯ(indium gallium tin oxide)、ＡＴＯ(aluminum tin oxide)などの透明な伝導性物質を用いて多層(multi-layer)で形成することができる。すなわち、前記反射層１５７は、例えば、ＩＺＯ/Ｎｉ、ＡＺＯ/Ａｇ、ＩＺＯ/Ａｇ/Ｎｉ、ＡＺＯ/Ａｇ/Ｎｉのような多層で構成されることができる。
前記反射層１５７上には前記オーミック接触層１５６が形成されることができる。前記オーミック接触層１５６は、前記発光構造物１４５の第１導電型半導体層１５０にオーミック接触されて、前記発光構造物１４５に電源が円滑に供給されるようにする。
具体的には、前記オーミック接触層１５６は、透明な伝導性物質と金属を選択的に使用することができるし、ＩＴＯ(indium tin oxide)、ＩＺＯ(indium zinc oxide)、ＩＺＴＯ(indium zinc tin oxide)、ＩＡＺＯ(indium aluminum zinc oxide)、ＩＧＺＯ(indium gallium zinc oxide)、ＩＧＴＯ(indium gallium tin oxide)、ＡＺＯ(aluminum zinc oxide)、ＡＴＯ(antimony tin oxide)、ＧＺＯ(gallium zinc oxide)、ＩｒＯｘ、ＲｕＯｘ、ＲｕＯｘ/ＩＴＯ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｎｉ/ＩｒＯｘ/Ａｕ及びＮｉ/ＩｒＯｘ/Ａｕ/ＩＴＯからなるグループから選択された少なくとも一つ以上を用いて単層または多層で具現することができる。
一方、前記反射層１５７が前記発光構造物１４５とオーミック接触される場合、前記オーミック接触層１５６は形成されないこともある。
前記オーミック接触層１５６及び前記保護部材１５５上には前記発光構造物１４５が形成されることができる。前記発光構造物１４５は複数の３族乃至５族元素の化合物半導体材料を含むことができる。
前記発光構造物１４５は第１導電型半導体層１５０、該第１導電型半導体層１５０上に活性層１４０、該活性層１４０上に第２導電型半導体層１３０を含むことができる。
前記第１導電型半導体層１５０は、前記保護部材１５５の一部領域と前記オーミック接触層１５６上に形成されることができる。前記第１導電型半導体層１５０はｐ型ドーパントを含むｐ型半導体層であることができる。前記ｐ型半導体層は３族乃至５族元素の化合物半導体材料、例えば、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ及びＡｌＧａＩｎＰからなるグループから選択された一つを含むことができる。前記ｐ型ドーパントはＭｇ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｓｒ、Ｂａなどであることができる。前記第１導電型半導体層１５０は単層または多層に形成されることができるが、これに対して限定しない。
前記第１導電型半導体層１５０は、複数のキャリアを前記活性層１４０に供給する役割をする。
前記活性層１４０は、前記第１導電型半導体層１５０上に形成されて、単一量子井戸構造、多重量子井戸構造(ＭＱＷ：Multi Quantum Ｗell)、量子点構造または量子線構造のうちで何れか一つを含むことができるが、これに対しては限定しない。
前記活性層１４０は、前記第２導電型半導体層１３０を通じて注入される電子(または正孔)と前記第１導電型半導体層１５０を通じて注入される正孔(または電子)が再結合して(recombination)、前記活性層１４０の形成物質に従うエネルギーバンド(Energy Band)のバンドギャップ(Band Gap)に相応する波長の光を放出させる。
前記活性層１４０の量子井戸構造に形成された場合、例えばＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ((０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１))の組成式を有する井戸層とＩｎａＡｌｂＧａ１−ａ−ｂＮ((０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１、０≦ａ＋ｂ≦１))の組成式を有する障壁層を有する単一または量子井戸構造を有することができる。前記井戸層は前記障壁層のエネルギーバンドギャップより低いエネルギーバンドギャップを有する物質に形成されることができる。
前記活性層１４０は３族乃至５族元素の化合物半導体材料を用いて井戸層と障壁層の周期に形成されることができる。前記活性層１４０として使用するための化合物半導体材料としては、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮであることができる。よって、前記活性層１４０は、例えばＩｎＧａＮ井戸層/ＧａＮ障壁層の周期、ＩｎＧａＮ井戸層/ＡｌＧａＮ障壁層の周期、ＩｎＧａＮ井戸層/ＩｎＧａＮ障壁層の周期などを含むことができるが、これに対しては限定しない。
図示しなかったが、前記活性層１４０の上または/及び下には導電型クラッド層が形成されることもでき、前記導電型クラッド層はＡｌＧａＮ系半導体に形成されることができる。例えば、前記第１導電型半導体層１５０と前記活性層１４０との間にはｐ型ドーパントを含むｐ型クラッド層が形成されて、前記活性層１４０と前記第２導電型半導体層１３０との間にはｎ型ドーパントを含むｎ型クラッド層が形成されることができる。
前記導電型クラッド層は、前記活性層１４０に供給された複数のホールと複数の電子が第１導電型半導体層１５０と第２導電型半導体層１３０に移動されないようにするガイドの役割をする。よって、前記導電型クラッド層によって前記活性層１４０に供給されたホールと電子がより多く再結合して、発光素子１００の発光効率を向上することができる。
前記第２導電型半導体層１３０は、前記活性層１４０上に形成されることができる。前記第２導電型半導体層１３０はｎ型ドーパントを含むｎ型半導体層であることができる。前記第２導電型半導体層１３０は３族乃至５族元素の化合物半導体材料、例えば、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ及びＡｌＧａＩｎＰからなるグループから選択された一つを含むことができる。前記ｎ型ドーパントはＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｅ、Ｔｅなどであることができる。前記第２導電型半導体層１３０は単層または多層に形成されることができるが、これに対して限定しない。
前記第２導電型半導体層１３０の上面には光抽出効率のためにラフネスや凹凸１３１が形成されることができる。前記ラフネスや凹凸１３１は、湿式蝕刻によって形成されたランダムなパターンに形成されるか、またはパターニング工程によって形成された光結晶(photonic crystal)構造のように周期的なパターンに形成されることもでき、これに対して限定しない。
前記ラフネスや凹凸１３１は、凹な形状と凸な形状を周期的に有することができる。前記凹な形状と前記凸な形状すべてはラウンド面を有するか、または頂点で会う両側傾斜面を有することができる。
例えば、前記ラフネスや凹凸１３１は、特定波長帯の光を選択的に透過または反射する光結晶(photonic crystal)構造を有することができるし、５０ｎｍ乃至３０００ｎｍの周期を有することができるが、これに対して限定しない。
一方、前記第１導電型半導体層１５０下に前記第１導電型半導体層１５０の極性と反対である半導体層が形成されることができる。前記第１導電型半導体層１５０がｐ型半導体層であり、前記第２導電型半導体層１３０がｎ型半導体層であることができるし、その逆も可能である。よって、前記発光構造物１４５はＮ−Ｐ接合、Ｐ−Ｎ接合、Ｎ−Ｐ−Ｎ接合及びＰ−Ｎ−Ｐ接合構造のうちで少なくとも一つを含むことができる。
前記第２導電型半導体層１３０は、ｎ型半導体層のみを含むか、または前記ｎ型半導体層上にアンドープド半導体層などをさらに含むこともできるが、これに対して限定しない。
前記アンドープド半導体層は、導電型ドーパントがドーピングされなくて、前記ｎ型半導体層または前記第２導電型半導体層１３０に比べて顕著に低い電気伝導性を有する層で、前記第２導電型半導体層１３０の結晶性向上のために成長される層である。
また、前記第１導電型半導体層１５０及び前記第２導電型半導体層１３０内の導電型ドーパントのドーピング濃度は均一または不均一に形成されることができる。すなわち、前記発光構造物１４５の構造は多様に形成されることができるし、これに対して限定しない。
前記第２導電型半導体層１３０上には、前記第２電極１７０及び前記制御スイッチ１２０が形成されることができる。
前記第２電極１７０は、前記第１電極１６０とともに、前記発光素子１００に電源を提供することができる。前記第２電極１７０は、チタン(Ｔｉ)、クロム(Ｃｒ)、ニッケル(Ｎｉ)、アルミニウム(Ａｌ)、白金(Ｐｔ)、金(Ａｕ)、タングステン(Ｗ)、銅(Ｃｕ)及びモリブデン(Ｍｏ)からなるグループから選択された少なくとも一つを含む単層または多層構造に形成されることができるが、これに対して限定しない。前記第２電極１７０は蒸着またはメッキ方法によって形成されることができる。
前記制御スイッチ１２０は前記第２導電型半導体層１３０上に形成されることができる。望ましくは、前記制御スイッチ１２０は前記発光構造物１４５から放出される光の吸収を最小化するために前記第２導電型半導体層１３０の周縁領域に形成されることができる。
前記制御スイッチ１２０は、外部から印加される制御信号によって前記発光素子１００のオン/オフ動作を制御することができる。
すなわち、実施形態に従う発光素子１００は、前記制御スイッチ１２０を含んで外部から印加される制御信号によって自らオン/オフ動作が制御されることができるので、前記発光素子１００を駆動するためのドライバーＩＣチップの数量を減少させることができるし、簡単な配線によってそれぞれの発光素子１００単位で細密なオン/オフ動作の制御が可能である。
前記制御スイッチ１２０は、前記発光構造物１４５の第２導電型半導体層１３０上面に簡単な製造工程によって形成されることができる。例えば、前記制御スイッチ１２０は半導体製造工程を取り入れて、シリコンにドーピングを実施することで微細な大きさで形成することができるので、前記発光素子１００の発光効率を阻害せずに、本来の目的を達成することができる。
前記制御スイッチ１２０は、シリコン材質に形成されてｐ型ドーパントが注入された胴体部１２１と、該胴体部１２１の上部領域にｎ型ドーパントをそれぞれ注入して形成されたソース領域１２２及びドレイン領域１２３と、前記胴体部１２１、ソース領域１２２及びドレイン領域１２３の上面にゲート絶縁膜１２６と、該ゲート絶縁膜１２６上にゲート電極１２７と、前記ソース領域１２２上にソース電極１２４と、前記ドレイン領域１２３上にドレイン電極１２５を含むことができる。
すなわち、前記制御スイッチ１２０は、ＭＯＳＦＥＴスイッチであってよく、その場合、前記制御スイッチ１２０は、前記ゲート電極１２７に印加される制御信号によって前記発光素子１００のオン/オフ動作及び輝度を調節することができる。
但し、実施形態では、前記制御スイッチ１２０がＭＯＳＦＥＴの場合を中心に説明するが、前記制御スイッチ１２０の種類に対して限定するものではなく、前記制御スイッチ１２０は、例えば、ＪＦＥＴスイッチ、ＣＭＯＳスイッチ、ＢＪＴスイッチなどを含む半導体スイッチのうちで何れか一つであってよい。
前記胴体部１２１は、シリコン(Ｓｉ)材質に形成されることができるし、後述するシリコン基板をエッチングなどによって選択的にとり除くことで簡単に製造されることができる。すなわち、前記発光構造物１４５を成長するのに使われる前記シリコン基板を選択的にとり除いて、前記保護素子１１５の胴体部１２１で形成することで、製造工程を簡単で効率的に実施することができる。
また、前記胴体部１２１にはｐ型ドーパントが注入されて、前記胴体部１２１はｐ型半導体をなすことができる。前記ｐ型ドーパントは、例えば、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｂのうちで少なくとも一つを含むことができる。
前記胴体部１２１の上部には前記ソース領域１２２及びドレイン領域１２３が形成されることができる。前記ソース領域１２２及びドレイン領域１２３は、前記胴体部１２１の上部領域にｎ型ドーパントを注入することで形成されることができる。前記ｎ型ドーパントは、例えば、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂのうちで少なくとも一つを含むことができる。
一方、前記第１導電型半導体層１５０がｎ型半導体層であり、前記第２導電型半導体層１３０がｐ型半導体層である場合、前記胴体部１２１にｎ型ドーパントが注入されて、前記ソース領域１２２及びドレイン領域１２３にｐ型ドーパントが注入されることもできる。
前記胴体部１２１、ソース領域１２２及びドレイン領域１２３の上面には前記ゲート絶縁膜１２６が形成されて、前記ゲート絶縁膜１２６上には前記ゲート電極１２７が形成されることができる。
前記ゲート電極１２７には制御信号が印加されるようになって、前記ゲート絶縁膜１２６は、前記ゲート電極１２７を前記胴体部１２１、ソース領域１２２及びドレイン領域１２３と絶縁させる。
前記ゲート電極１２７は、例えば、Ａｌ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｒｈ及びＡｕからなるグループから選択された少なくとも一つを含むことができる。前記ゲート絶縁膜１２６は、例えば、ＳｉＯ２、ＨｆＯｘ、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４及びＴｉＯｘからなるグループから選択された少なくとも一つを含むことができる。
前記ゲート絶縁膜１２６の厚さは、前記ゲート電極１２７に加えられる制御信号によって前記ソース領域１２２及びドレイン領域１２３の間にチャネル(Channel)が形成されることができるように調節されることができる。前記チャネル(Channel)を通じて流れる電流によって前記発光素子１００のオン/オフが制御されるようになる。
前記ソース電極１２４及びドレイン電極１２５は、それぞれ前記ソース領域１２２及び前記ドレイン領域１２３にそれぞれ接触して形成されることができる。前記ソース電極１２４及び前記ドレイン電極１２５は、例えば、Ａｌ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｒｈ及びＡｕからなるグループから選択された少なくとも一つを含むことができる。
前記制御スイッチ１２０がスイッチ(switch)として機能することができるように、前記ソース電極１２４及びドレイン電極１２５のうち何れか一つは前記発光構造物１４５の上面に形成された前記第２電極１７０に、例えば、第１ワイヤ１８１によって電気的に連結されて、前記ソース電極１２４及びドレイン電極１２５のうち他の一つは、例えば、第２ワイヤ１８２によって外部電源に連結されることができる。前記ゲート電極１２７には、例えば、第３ワイヤ１８３が連結されて制御信号を供給するまた他の外部電源に連結されることができる。
以下、第１実施形態に従う発光素子の動作原理に対して詳しく説明する。図３は、第１実施形態に従う発光素子の動作原理を示す回路図である。
図３を参照すると、前記制御スイッチ１２０と前記発光構造物１４５はお互いに直列で連結されることができる。前記制御スイッチ１２０は前記ゲート電極１２７に印加される制御信号(Ｇ)によって前記発光構造物１４５を制御するＭＯＳＦＥＴスイッチ、ＪＦＥＴスイッチまたはＢＪＴスイッチのような半導体スイッチを含むことができる。
前記制御信号(Ｇ)は単純に前記発光素子１００のオン/オフ動作のみを制御するハイ/ロー(high/low)(または、オン/オフ)制御信号であるか、または前記発光素子１００のオン/オフ動作のみならず輝度まで調節することができる階調(gradation)制御信号であることができるが、これに対して限定しない。
オン/オフ制御信号である場合、このようなオン/オフ制御信号によって前記制御スイッチ１２１がターンオン/オフされて、ソース電極１２４、チャネル層、ドレイン電極１２５及び第２電極１７０を経由した(−)電圧、または(＋)電圧が前記発光構造物１４５の第２導電型半導体層１３０への供給が制御されることができる。この時、前記第１電極１６０に(＋)電圧、または(−)電圧が提供されるので、前記発光構造物１４５は第１電極１６０に供給された(＋)電圧または(−)電圧と第２電極１７０に供給された(−)電圧または(＋)電圧によって光が放出されることができる。
階調制御信号である場合、前記制御スイッチ１２０のターンオン時間とターンオン時間の回数が調節されて、これによって前記発光構造物１４５の光がパルス形態に放出されるようになって、階調が表現されることができる。このような階調表現方法はさまざまな形態が可能であって、実施形態はこれに対して限定しない。
前記制御信号(Ｇ)によって前記制御スイッチ１２０のソース領域１２２とドレイン領域１２３との間に形成されたチャネル(Channel)に電流が流れることができるので、前記発光素子１００のオン/オフ動作または/及び輝度が制御されることができる。
例えば、前記制御信号(Ｇ)がハイ(high)信号である場合、前記制御スイッチ１２０に形成されたチャネルに電流が流れるようになって、前記制御スイッチ１２０がターンオンされて、前記発光素子１００はオン(on)になるようになる。すなわち、前記発光構造物１４５に光の放出のための電圧が供給されることができる。反面に、前記制御信号(Ｇ)がロー(low)信号である場合、前記制御スイッチ１２０に形成されたチャネルに電流が流れなくなって、前記制御スイッチ１２０がターンオフされて、前記発光素子１００はオフ(off)されるようになる。すなわち、前記発光構造物１４５でどのような電圧も供給されない。
前述したところのように、前記発光構造物１４５の上面に簡単で効率的な製造工程によって前記制御スイッチ１２０を形成することで、前記発光素子１００のオン/オフ動作または/及び輝度を効率的に制御することができる。
以下、第１実施形態に従う発光素子の製造工程に対して詳しく説明する。
図４乃至図１２は、第１実施形態に従う発光素子の製造工程を説明する図面である。
図４を参照すると、シリコン(Ｓｉ)基板１１０上に前記発光構造物１４５を形成する。前記発光構造物１４５は、例えば、前記第２導電型半導体層１３０、活性層１４０及び第１導電型半導体層１５０を順次に積層することで形成することができる。
前記シリコン(Ｓｉ)基板１１０は、シリコン(Silicone)材質を含んで形成されることができる。前記シリコン(Ｓｉ)基板１１０は、サファイア基板などに比べて価格が安いのみではなく、加工が容易な長所などがある。
前記発光構造物１４５は、前記シリコン(Ｓｉ)基板１１０上に有機金属化学蒸着法(ＭＯＣＶＤ：Metal Organic Chemical Vapor Deposition)、化学蒸着法(ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition)、プラズマ化学蒸着法(ＰＥＣＶＤ：Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition)、分子線成長法(ＭＢＥ；Molecular Beam Epitaxy)、水素化物気相成長法(ＨＶＰＥ：Hydride Vapor Phase Epitaxy)などの方法を用いて形成されることができるし、これに対して限定しない。
一方、前記第２導電型半導体層１３０と前記シリコン(Ｓｉ)基板１１０の間の格子定数の差及び熱膨張率差を緩和するために、二つの層の間にはバッファ層(図示せず)が形成されることができる。前記バッファ層(図示せず)は、例えば、ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ(０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１)の組成式を有する半導体材料に形成されることができるし、単層または多層構造に形成されることができる。
図５を参照すると、前記保護部材１５５は、電気絶縁性を有する材質または前記発光構造物１４５に比べて低い電気伝導性を有する材質に形成されることができる。例えば、前記保護部材１５５はＳｉ０２、ＳｉｘＯｙ、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉｘＮｙ、ＳｉＯｘＮｙ、Ａｌ２Ｏ３及びＴｉＯ２からなるグループから選択された少なくとも一つを含むことができる。このような場合、前記保護部材１５５は前記発光構造物１４５と前記第１電極１６０との間の電気的なショートを防止して、発光素子１００の信頼性を向上することができる。
または、前記保護部材１５５は、接着力が良い金属材質、例えば、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉｒ及びＷからなるグループから選択された少なくとも一つを含むことができる。このような場合、前記保護部材１５５は前記発光構造物１４５と前記反射層１５７との間の接合力を強化して、前記発光素子１００の信頼性を向上することができる。また、前記保護部材１５５はチップ分離工程で複数個のチップを個別チップ単位で分離するレーザースクライビング(Laser Scribing)工程、および基板をとり除くレーザーリフトオフ(ＬＬＯ)工程時において前記保護部材１５５が割れるか、または破片が発生しなくなるので、前記発光素子１００の信頼性を向上することができる。また、前記保護部材１５５が前記第１導電型半導体層１５０とオーミック接触を形成する場合、前記保護部材１５５を通じて電流が流れることができるので、前記保護部材１５５上に垂直方向に重畳される前記活性層１４０でも光が生成されることができるようになって、前記発光素子１００の発光効率をよりさらに向上することができる。例えば、前記第１導電型半導体層１５０がｐ型半導体層である場合、前記保護部材１５５は前記ｐ型半導体に対してオーミック接触を形成するＴｉ、Ｎｉ、Ｗなどのような金属を含むことができるが、これに対して限定しない。
前記保護部材１５５はスパッタリング(Sputtering)、ＰＥＣＶＤなどの蒸着方式によって形成されることができるが、これに対して限定しない。
図６を参照すると、前記発光構造物１４５上に前記オーミック接触層１５６が形成されて、前記オーミック接触層１５６上に前記反射層１５７が形成されることができる。前記オーミック接触層１５６及び前記反射層１５７はスパッタリング(Sputtering)、ＰＥＣＶＤ、電子ビーム(E-Beam)蒸着などの蒸着方式によって形成されることができる。
前記オーミック接触層１５６は、例えば、ＩＴＯ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ａｇのうちで少なくとも一つを含むように形成されることができる。また、前記反射層１５７は、例えば、銀(Ａｇ)、アルミニウム(Ａｌ)、白金(Ｐｔ)、パラジウム(Ｐｄ)または銅(Ｃｕ)のうち少なくとも一つを含む金属または合金に形成されることができる。
図７を参照すると、前記反射層１５７及び前記保護部材１５５上には前記接着層１５８が形成されて、前記接着層１５８上に前記第１電極１６０が形成されることができる。前記第１電極１６０は伝導性を有する支持部材を含むことができる。
前記接着層１５８は前記第１電極１６０と前記発光構造物１４５との間の界面接合力を向上するために形成されることができるし、例えば、Ｔｉ、Ａｕ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｃｕ、ＡｇまたはＴａのうちで少なくとも一つを含むように形成することができる。
前記第１電極１６０は、別途のシート(sheet)形態で用意して、前記接着層１５８上にボンディング(bonding)されることができる。または、前記第１電極１６０はメッキ方式または蒸着方式によって形成されることもでき、この場合、前記接着層１５８は形成されないこともある。
前記第１電極１６０は、チタン(Ｔｉ)、クロム(Ｃｒ)、ニッケル(Ｎｉ)、アルミニウム(Ａｌ)、白金(Ｐｔ)、金(Ａｕ)、タングステン(Ｗ)、銅(Ｃｕ)、モリブデン(Ｍｏ)または不純物が注入された半導体基板のうちで少なくとも何れか一つを含むように形成されることができる。
図８を参照すると、前記シリコン(Ｓｉ)基板１１０を選択的にとり除いて前記制御スイッチの胴体部１２１を形成することができる。前記胴体部１２０は、望ましくは前記発光構造物１４５下面の周縁領域に形成されることができるが、これに対して限定しない。
前記シリコン(Ｓｉ)基板１１０は、例えば、エッチング(Etching)工程などによって選択的に除去されて前記胴体部１２１が提供されることができる。前記胴体部１２１は示されたように、多角柱形態に形成されることができるが、その形態や製造工程に対して限定しない。
以後、前記胴体部１２１は、ｐ型ドーパントが注入されてｐ型半導体に形成されることができる。または、発光構造物１４５を形成する前に図４のシリコン基板１１０にｐ型ドーパントが注入されることもできる。言い換えれば、ｐ型ドーパントは発光構造物１４５を形成する前に前記シリコン基板１１０に注入されるか、または胴体部１２０が形成された後に前記胴体部１２０に注入されることができる。
前記シリコン(Ｓｉ)基板１１０は、前記エッチング工程によって容易に除去されることができるので、レーザーリフト工程(ＬＬＯ:Laser Lift Off)のように発光素子の収率を減少させることができる工程が省略されることができて、前記発光素子１００の製造工程の信頼性が向上することができる。
一方、発光構造物を、前記シリコン(Ｓｉ)基板をベース基板にして形成しないで、例えば、サファイア基板などをベース基板にして形成して、前記サファイア基板をＬＬＯによってとり除いた後、前記発光構造物１４５に蒸着方法などによって前記胴体部１２１を形成することもでき、これに対して限定しない。
図９を参照すると、前記胴体部１２１の下部領域に選択的にｎ型ドーパントを注入することで、前記ソース領域１２２及びドレイン領域１２３を形成することができる。
前記ソース領域１２２及びドレイン領域１２３をそれぞれ所望する領域に形成するため、前記胴体部１２１にマスクパターンを形成した後、前記マスクパターンに沿って前記ｎ型ドーパントをイオン注入法(Ion Implantation)、熱拡散法(Thermal diffusion)などによって注入することができる。但し、これに対して限定しない。
図１０を参照すると、前記胴体部１２１、ソース領域１２２及びドレイン領域１２３に接触するように前記ゲート絶縁膜１２６を形成して、前記ゲート絶縁膜１２６上に前記ゲート電極１２７を形成することができる。また、前記ソース領域１２２上に前記ソース電極１２４を形成して、前記ドレイン領域１２３上に前記ドレイン電極１２５を形成することができる。これによって、前記制御スイッチ１２０が提供されることができる。
前記ゲート絶縁膜１２６は、例えば、ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)、ＡＬＤ(Atomic Layer Deposition)などの蒸着方法によって蒸着されることができる。
前記ゲート電極１２７、ソース電極１２４及びドレイン電極１２５は、例えば、ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)、電子ビーム(E-beam)蒸着、スパッタリング(Sputtering)などによって形成されることができる。但し、これに対して限定しない。
図１１を参照すると、前記発光構造物１４５にアイソレーション(Isolation)エッチングを実施して、前記発光構造物１４５の下面、すなわち、前記第２導電型半導体層１３０の上面に前記ラフネスや凹凸１３１を形成することができる。また、前記第２導電型半導体層１３０の上面に前記第２電極１７０を形成することで、第１実施形態に従う発光素子１００が提供されることができる。
前記アイソレーションエッチングによって複数個の発光素子チップが個別チップ単位に区分されることができる。
前記アイソレーションエッチングによって前記発光構造物１４５の側面が傾くようにエッチングされることができる。
これと共に、前記発光構造物１４５の上面、すなわち前記第２導電型半導体層１３０の上面に前記ラフネスや凹凸１３２を形成することができる。
前記アイソレーションエッチングは、例えば、ＩＣＰ(Inductively Coupled Plasma)のような乾式蝕刻方法によって実施されることができる。
前記ラフネスや凹凸１３２は、湿式蝕刻によってランダムな形状を有するように形成されるか、またはマスクパターンに沿って光結晶構造などを有するように形成されることもでき、これに対して限定しない。
前記第２電極１７０は、例えば、ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)、電子ビーム(E-beam)蒸着、スパッタリング(Sputtering)などの方法によって形成されることができる。
図１２を参照すると、前記制御スイッチ１２０がスイッチ(switch)として機能することができるように例えば、ワイヤ(wire)による配線が実施されることができる。但し、このような配線は実施形態に従う発光素子１００を基板などに搭載した後実施されることができるし、これに対して限定しない。
例えば、図１２に示すように、前記ソース電極１２４及びドレイン電極１２５のうち何れか一つは前記発光構造物１４５の上面に形成された前記第２電極１７０に第１ワイヤ１８１によって電気的に連結されて、前記ソース電極１２４及びドレイン電極１２５のうち他の一つは、第２ワイヤ１８２によって外部電源などに連結されることができる。また、前記ゲート電極１２７には第３ワイヤ１８３が連結されて制御信号を供給するまた他の外部電源に連結されることができる。
以下、第２実施形態に従う発光素子及びその製造方法に対して詳しく説明する。
図１３は、第２実施形態に従う発光素子の断面図である。第２実施形態に従う発光素子１００Ｂは、第１実施形態に従う発光素子１００に比べて電極の構造を除いては同一である。よって、第２実施形態で第１実施形態と同一の構成要素は同一の図面番号を付与して詳細な説明を略する。
図１３を参照すると、第２実施形態に従う発光素子１００Ｂは、第１電極１６０、該第１電極１６０上に接着層１５８、前記第１電極１６０または前記接着層１５８上面まわりのある一領域に保護部材１５５、前記接着層１５８上に反射層１５７、前記反射層１５７上にオーミック接触層１５６、前記保護部材１５５及び前記オーミック接触層１５６上に発光構造物１４５、該発光構造物１４５上に制御スイッチ１２０及び前記制御スイッチ１２０と前記発光構造物１４５の上面に形成されて前記制御スイッチ１２０及び前記発光構造物１４５を電気的に連結する第２電極１７１を含むことができる。
前記制御スイッチ１２０は、シリコン材質に形成されてｐ型ドーパントが注入された胴体部１２１と、該胴体部１２１の上部領域にｎ型ドーパントをそれぞれ注入することで形成されたソース領域１２２及びドレイン領域１２３と、前記胴体部１２１、ソース領域１２２及びドレイン領域１２３の上面にゲート絶縁膜１２６と、該ゲート絶縁膜１２６上にゲート電極１２７と、前記ソース領域１２２及びドレイン領域１２３のうち何れか一つ上にソース電極１２４を含むことができる。
前記ソース領域１２２及びドレイン領域１２３のうち他の一つには前記第２電極１７１が形成されて前記発光構造物１４５と電気的に連結されることができる。
このような場合、前記第２電極１７１が前記胴体部１２１と電気的に連結されないようにするために、前記第２電極と少なくとも前記胴体部１２１の側面との間に絶縁層１７５が形成されることができる。
前記第２電極１７１が前記胴体部１２１に電気的に連結される場合、制御スイッチ１２０の誤動作が発生されることができる。
前記絶縁層１７５は前記胴体部１２１の上面の一部領域と側面、そして前記支持パターン１２１に接する前記第２導電型半導体層１３０の上面の一部領域に形成されることができる。
前記絶縁層はＳｉ０２、ＳｉｘＯｙ、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉｘＮｙ、ＳｉＯｘＮｙ、Ａｌ２Ｏ３及びＴｉＯ２からなるグループから選択された少なくとも一つを含むことができる。
前記第２電極１７１は前記ソース領域１２２と前記ドレイン領域１２３のうち何れか一つと前記発光構造物１４５の第２導電型半導体層１３０に電気的に連結されることができる。
前記第２電極１７１は前記第２導電型半導体層１３０に電気的に連結されて、前記第２導電型半導体層１３０から延長されて前記ソース領域１２２と前記ドレイン領域１２３のうち何れか一つに電気的に連結されることができる。
前記第２電極１７１は前記絶縁層１７５上に形成されて、一端は前記第２導電型半導体層１３０に電気的に連結されて、他端は前記ソース領域１２２と前記ドレイン領域１２３のうち何れか一つに電気的に連結されることができる。
前記絶縁層１７５によって前記第２電極１７１が前記制御スイッチ１２０の胴体部１２１に電気的に連結されなくなって、制御スイッチ１２０の誤動作が発生されなくなる。
すなわち、第１実施形態では、前記ソース領域１２２及びドレイン領域１２３のうち何れか一つと発光構造物を電気的に連結するため、別途のワイヤによる配線を実施したが、第２実施形態に従う発光素子１００Ｂは前記第２電極１７１を形成することでソース領域１２２及びドレイン領域１２３のうち何れか一つと発光構造物を電気的に連結するためのワイヤを略することができる。このようなワイヤの除去によって、ワイヤによる光進行の邪魔を遮断することができる。
図１４は、実施形態らによる発光素子を含む発光素子パッケージの断面図である。
図１４を参照すると、実施形態に従う発光素子パッケージは、パッケージ胴体２０と、該パッケージ胴体２０に設置された第１リード電極３１、第２リード電極３２及び第３リード電極３３と、前記パッケージ胴体２０に設置されて、前記第１リード電極３１及び第２リード電極３２から電源の供給を受けて、前記第３リード電極３３から制御信号の供給を受ける実施形態に従う発光素子１００と、該発光素子１００を囲むモールディング部材４０を含む。
前記パッケージ胴体２０は、シリコン材質、合成樹脂材質、または金属材質を含んで形成されることができる。前記胴体２０は右から見る時に内部に傾斜面５３を有するキャビティ(cavity)５０を有する。
前記第１乃至第３リード電極３１、３２、３３は、お互いに電気的に分離することができる。例えば、前記第１及び第３リード電極３１、３３に電源が供給されて、第２リード電極３２に制御信号が供給されることができる。
前記第１及び第２リード電極３１、３２は、前記パッケージ胴体２０内部を貫通するように形成されることができる。すなわち、前記第１電極リード３１及び前記２電極リード３２は、一側末端は前記キャビティ５０内部に配置されて、他側末端は前記胴体２０の外部面に付着して外部に露出するようになる。
前記第３リード電極３３は、第１及び第２リード電極３１、３２の間の前記パッケージ胴体２０上に配置されることができる。
また、前記第１、２、３リード電極３１、３２、３３は、前記発光素子１００で発生された光を反射させることができる反射層がそれらの表面にそれぞれコーティングされて光効率を増加させることができるし、前記発光素子１００で発生された熱を外部に排出させる役割をすることもできる。
前記発光素子１００は、胴体上に直接形成されるか、または前記第１乃至第３リード電極３１、３２、３３のうち何れか一つの上に設置されることができる。例えば、前記発光素子１００の第１電極(図１参照)１６０は、前記第３リード電極３３上に配置されて、第２ワイヤ(図１参照)１８３によって制御スイッチ１２０のソース電極１２４と前記第１リード電極３１が電気的に連結されて、第３ワイヤ１８３によって制御スイッチ１２０のゲート電極１２７と第２リード電極３２が電気的に連結されることができる。
前で説明したところのように、第１ワイヤ１８１によって制御スイッチ１２０のドレイン電極１２５と第２電極１７０が電気的に連結されることができる。
前記発光素子１００の電極連結構造に対して限定しない。
前記モールディング部材４０は、前記発光素子１００をかこんで前記発光素子１００を保護することができる。また、前記モールディング部材４０には蛍光体が含まれて、前記発光素子１００で放出された光の波長を変化させることができる。
実施形態に従う発光素子または発光素子パッケージは、ライトユニットに適用されることができる。前記ライトユニットは複数の発光素子または発光素子パッケージがアレイされた構造を含んで、図１５及び図１６に示された表示装置、図１７に示された照明装置を含んで、照明灯、信号灯、車両のヘッドライト、電光板などが含まれることができる。
図１５は、実施形態に従う表示装置の分解斜視図である。
図１５を参照すると、表示装置１０００は、導光板１０４１と、該導光板１０４１に光を提供する発光モジュール１０３１と、前記導光板１０４１下に反射部材１０２２と、前記導光板１０４１上に光学シート１０５１と、該光学シート１０５１上に表示パネル１０６１と、前記導光板１０４１、発光モジュール１０３１及び反射部材１０２２を収納するボトムカバー１０１１を含むことができるが、これに限定されない。
前記ボトムカバー１０１１、反射シート１０２２、導光板１０４１、光学シート１０５１は、ライトユニット１０５０に定義されることができる。
前記導光板１０４１は、前記発光モジュール１０３１から提供された光を拡散させて面光源化させる役割をする。前記導光板１０４１は透明な材質でなされて、例えば、ＰＭＭＡ(polymethyl metaacrylate)のようなアクリル樹脂系列、ＰＥＴ(polyethylene terephthlate)、ＰＣ(poly carbonate)、ＣＯＣ(cycloolefin copolymer)及びＰＥＮ(polyethylene naphthalate)樹脂のうちで一つを含むことができる。
前記発光モジュール１０３１は、前記導光板１０４１の少なくとも一側面に配置されて前記導光板１０４１の少なくとも一側面に光を提供して、窮極的には表示装置の光源として作用するようになる。
前記発光モジュール１０３１は、少なくとも一つを含んで、前記導光板１０４１の一側面で直接または間接的に光を提供することができる。前記発光モジュール１０３１は、基板１０３３と前記に開示された実施形態に従う発光素子パッケージ３０を含んで、前記発光素子パッケージ３０は前記基板１０３３上に所定間隔にアレイされることができる。前記基板は印刷回路基板(printed circuit board)であることがあるが、これに限定しない。また、前記基板１０３３はメタルコアＰＣＢ(ＭＣＰＣＢ、Ｍｅｔａｌ Ｃｏｒｅ ＰＣＢ)、軟性ＰＣＢ(ＦＰＣＢ、Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ＰＣＢ)などを含むこともでき、これに対して限定しない。前記発光素子パッケージ３０は前記ボトムカバー１０１１の側面または放熱プレート上に搭載される場合、前記基板１０３３は除去されることができる。前記放熱プレートの一部は前記ボトムカバー１０１１の上面に接触されることができる。よって、発光素子パッケージ３０で発生された熱は放熱プレートを経由してボトムカバー１０１１に放出されることができる。
前記複数の発光素子パッケージ３０は、前記基板１０３３上に光が放出される出射面が前記導光板１０４１と所定距離が離隔されるように搭載されることができるし、これに対して限定しない。前記発光素子パッケージ３０は、前記導光板１０４１の一側面である入光部に光を直接または間接的に提供することができるし、これに対して限定しない。
前記導光板１０４１下には前記反射部材１０２２が配置されることができる。前記反射部材１０２２は前記導光板１０４１の下面に入射された光を反射させて前記表示パネル１０６１に供給することで、前記表示パネル１０６１の輝度を向上することができる。前記反射部材１０２２は、例えば、ＰＥＴ、ＰＣ、ＰＶＣレジンなどに形成されることができるが、これに対して限定しない。前記反射部材１０２２は、前記ボトムカバー１０１１の上面であることができるし、これに対して限定しない。
前記ボトムカバー１０１１は、前記導光板１０４１、発光モジュール１０３１及び反射部材１０２２などを収納することができる。このために、前記ボトムカバー１０１１は、上面が開口されたボックス(box)形状を有する収納部１０１２が具備されることができるし、これに対して限定しない。前記ボトムカバー１０１１はトップカバー(図示せず)と結合されることができるし、これに対して限定しない。
前記ボトムカバー１０１１は、金属材質または樹脂材質に形成されることができるし、プレス成形または圧出成形などの工程を用いて製造されることができる。また、前記ボトムカバー１０１１は熱伝導性が良い金属または非金属材料を含むことができるし、これに対して限定しない。
前記表示パネル１０６１は、例えば、ＬＣＤパネルとして、お互いに対向される透明な材質の第１及び第２基板、そして、第１及び第２基板の間に介在された液晶層を含む。前記表示パネル１０６１の少なくとも一面には偏光板が付着することができるし、このような偏光板の付着構造に限定しない。前記表示パネル１０６１は前記発光モジュール１０３１から提供された光を透過または遮断させて情報を表示するようになる。このような表示装置１０００は各種携帯端末機、ノートブックコンピューターのモニター、ラップトップコンピューターのモニター、テレビなどに適用されることができる。
前記光学シート１０５１は、前記表示パネル１０６１と前記導光板１０４１との間に配置されて、少なくとも一枚以上の投光性シートを含む。前記光学シート１０５１は、例えば拡散シート(diffusion sheet)、水平及び垂直プリズムシート(horizontal/vertical prism sheet)、及び輝度強化シート(brightness enhanced sheet)などのようなシートのうちで少なくとも一つを含むことができる。前記拡散シートは入射される光を拡散させ、前記水平または/及び垂直プリズムシートは入射される光を前記表示パネル１０６１に集光し、前記輝度強化シートは損失される光を再使用して輝度が向上する。また、前記表示パネル１０６１上には保護シートが配置されることができるし、これに対して限定しない。
前記発光モジュール１０３１の光経路上には光学部材として、前記導光板１０４１、及び光学シート１０５１を含むことができるし、これに対して限定しない。
図１６は、実施形態に従う表示装置を示した図面である。
図１６を参照すると、表示装置１１００は、ボトムカバー１１５２、前記に開示された発光素子パッケージ３０がアレイされた基板１１２０、光学部材１１５４、及び表示パネル１１５５を含む。
前記基板１１２０と前記発光素子パッケージ３０は、発光モジュール１０６０で定義されることができる。前記ボトムカバー１１５２、少なくとも一つの発光モジュール１０６０、光学部材１１５４はライトユニット(図示せず)で定義されることができる。
前記ボトムカバー１１５２には収納部１１５３を具備することができるし、これに対して限定しない。
前記光学部材１１５４はレンズ、導光板、拡散シート、水平及び垂直プリズムシート、及び輝度強化シートなどで少なくとも一つを含むことができる。前記導光板はＰＣ材質またはＰＭＭＡ(Poly methy methacrylate)材質でなされることができるし、このような導光板は除去されることができる。前記拡散シートは入射される光を拡散させ、前記水平及び垂直プリズムシートは入射される光を前記表示パネル１１５５に集光させ、前記輝度強化シートは損失される光を再使用して輝度が向上する。
前記光学部材１１５４は前記発光モジュール１０６０上に配置されて、前記発光モジュール１０６０から放出された光を面光源するか、または拡散、集光などを遂行するようになる。
図１７は、実施形態に従う照明装置の斜視図である。
図１７を参照すると、照明装置１５００は、ケース１５１０と、該ケース１５１０に設置された発光モジュール１５３０と、前記ケース１５１０に設置されて、外部電源から電源の提供を受ける連結端子１５２０を含むことができる。
前記ケース１５１０は、放熱特性が良好な材質に形成されることが望ましくて、例えば金属材質または樹脂材質に形成されることができる。
前記発光モジュール１５３０は、基板１５３２と、該基板１５３２に搭載される実施形態に従う発光素子パッケージ３０を含むことができる。前記発光素子パッケージ３０は、複数個がマトリックス形態または所定間隔に離隔されてアレイ（配列）されることができる。
前記基板１５３２は、絶縁体に回路パターンが印刷されたものであることができるし、例えば、一般印刷回路基板(ＰＣＢ:Printed Circuit Board)、メタルコア(Metal Core)ＰＣＢ、軟性(Flexible)ＰＣＢ、セラミックスＰＣＢ、ＦＲ-４基板などを含むことができる。
また、前記基板１５３２は、光を効率的に反射する材質で形成されるか、または表面が、光が効率的に反射するカラー、例えば白色、シルバーなどのコーティング層になることができる。
前記基板１５３２上には少なくとも一つの発光素子パッケージ３０が搭載されることができる。前記発光素子パッケージ３０それぞれは少なくとも一つのＬＥＤ(ＬＥＤ:Light Emitting Diode)チップを含むことができる。前記ＬＥＤチップは赤色、緑色、青色または白色などのような可視光線帯域の発光ダイオードまたは紫外線(ＵＶ、Ultra Violet)を発光するＵＶ発光ダイオードを含むことができる。
前記発光モジュール１５３０は、色感及び輝度を得るために多様な発光素子パッケージ３０の組み合わせを有するように配置されることができる。例えば、高演色性(ＣＲＩ)を確保するために白色発光ダイオード、赤色発光ダイオード及び緑色発光ダイオードを組み合わせて配置することができる。
前記連結端子１５２０は、前記発光モジュール１５３０と電気的に連結されて電源を供給することができる。前記連結端子１５２０はソケット方式で外部電源に回して挟まれて結合されるが、これに対して限定しない。例えば、前記連結端子１５２０はピン(pin)形態に形成されて、外部電源に挿入されるか、または配線によって外部電源に連結されることもできるものである。
実施形態によれば、発光素子製造方法は、シリコン基板上に第２導電型半導体層、活性層及び第２導電型半導体層を順次に積層して発光構造物を形成する段階と、前記発光構造物上に伝導性支持部材を形成する段階と、前記シリコン基板を選択的にとり除いてｎ型またはｐ型の導電型ドーパントのうちで何れか一つを注入して制御スイッチの胴体部を形成する段階と、前記胴体部の下部領域に前記ｎ型またはｐ型の導電型ドーパントのうちで他の一つを注入して、ソース領域及びドレイン領域を形成する段階と、及び前記胴体部、ソース領域及びドレイン領域に接触するようにゲート絶縁膜を形成して、前記ゲート絶縁膜の下にゲート電極を形成する段階と、を含む。
実施形態によれば、発光構造物の上面に簡単で効率的な製造工程によって制御スイッチを形成することで、前記発光素子のオン/オフ動作または/及び輝度を効率的に制御することができる。
実施形態によれば、スイッチ含む発光素子によって、発光素子の動作を制御するための別途のスイッチを別途の部品で発光素子と連結する必要がない。
実施形態によれば、簡単な構造と製造工程を通じてスイッチを含む発光素子が製造されることができて、発光素子の応用範囲を拡大することができる。
実施形態によれば、発光素子内にスイッチを形成することで、別途のスイッチ部品と発光素子の間の電気的連結不良可能性を基本的に遮断することができる。
以上、実施形態を中心として説明したが、これは単に例示であり、本発明を限定するのでなく、本発明が属する分野の通常の知識を有する者であれば、本実施形態の本質的な特性から外れない範囲で以上に例示されていない種々の変形及び応用が可能であることが分かる。例えば、実施形態に具体的に表れた各構成要素は変形して実施することができる。そして、このような変形及び応用に関連した差異点は特許請求範囲で規定する本発明の範囲に含まれるものと解釈されるべきである。

Claims (15)

  1. 第１電極と、
    前記第１電極上に第１半導体層、活性層及び第２半導体層を含む発光構造物と、
    前記発光構造物上に第２電極と、及び
    前記発光構造物を制御するために前記発光構造物上に制御スイッチと、
    を含むことを特徴とする発光素子。
  2. 前記制御スイッチは、制御信号に応答して前記発光構造物の動作を制御することを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
  3. 前記制御信号は、オン/オフ制御信号及び階調制御信号のうちで何れか一つであることを特徴とする請求項２に記載の発光素子。
  4. 前記制御スイッチは、半導体スイッチであることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
  5. 前記半導体スイッチは、ＭＯＳＦＥＴスイッチ、ＪＦＥＴスイッチ、ＣＭＯＳスイッチ及びＢＪＴスイッチのうちで何れか一つであることを特徴とする請求項４に記載の発光素子。
  6. 前記制御スイッチは、前記発光構造物の周縁の一部の領域に形成されることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
  7. 前記制御スイッチは、
    第１ドーパントを含む胴体部と、
    前記胴体部に第２ドーパントを含むソース領域とドレイン領域と、
    前記ソース領域と前記ドレイン領域との間の前記胴体部上にゲート絶縁膜と、及び
    前記ゲート絶縁膜上にゲート電極と、
    を含むことを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
  8. 前記胴体部は、前記発光構造物を支持するための基板から形成されたことを特徴とする請求項７に記載の発光素子。
  9. 前記胴体部は、シリコン及びサファイアのうちで何れか一つを含むことを特徴とする請求項７に記載の発光素子。
  10. 前記第１ドーパントは、前記第１半導体層と同一の極性を有することを特徴とする請求項７に記載の発光素子。
  11. 前記第２ドーパントは、前記第２半導体層と同一の極性を有することを特徴とする請求項７に記載の発光素子。
  12. 前記ソース領域と前記ドレイン領域上に前記ソース電極及びドレイン電極、
    をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の発光素子。
  13. 前記ソース電極と前記ドレイン電極のうちで何れか一つと前記第２電極との間にワイヤ、
    をさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の発光素子。
  14. 前記第１電極及び前記発光構造物の間に反射層及びオーミック接触層のうちで少なくとも一つ、
    をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
  15. 前記第２電極が接する前記発光構造物上に凹凸、
    をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
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