KR100956227B1 - 모니터용 포토다이오드 일체형 발광장치 - Google Patents

모니터용 포토다이오드 일체형 발광장치 Download PDF

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그리고리 오누쉬킨
양정자
이영진
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Abstract

본 발명은, 기판과, 상기 기판 상에 순차적으로 형성된 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 구비하며, 적어도 상기 제2 도전형 반도체층 및 활성층을 전기적으로 분리시키는 격리부에 의해 발광다이오드부와 포토다이오드부를 분할되는 반도체 적층체와, 상기 발광다이오드부의 제1 및 제2 도전형 반도체층에 접속되도록 형성된 제1 및 제2 LED 전극과, 상기 포토다이오드부의 제1 및 제2 도전형 반도체층에 접속되도록 형성된 제1 및 제2 PD 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 모니터용 포토다이오드 일체형 발광장치를 제공한다.

Description

모니터용 포토다이오드 일체형 발광장치{LIGHT EMITTING DEVICE WITH MONITORING PHOTODIODE}
본 발명은 포토다이오드 일체형 발광장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 광출력을 안정화하기 위해서 실제 출력되는 광량을 모니터링하는 포토다이오드와 일체화된 발광장치에 관한 것이다.
최근에, 발광다이오드(light emitting diode)는 다른 광원에 비해 고출력, 고효율이 가능하므로, 차세대 조명용 광원 등으로 활용되고 있다. 일반적으로, 조명용 광원은 단순한 표시자(indicator)용 광원과 달리, 광출력의 안정성을 유지할 것이 요구된다.
하지만, 발광다이오드는 자체 발열 등으로 인한 온도 변화에 의해 광출력과 중심파장이 달라지므로, 광원으로 사용되는 발광다이오드를 실시간 피드백제어를 통해 광출력과 중심파장을 일정하게 유지할 수 있도록 모니터용 포토다이오드와 단일 패키지로 제공된다.
종래에는 단순히 발광다이오드가 구비된 동일한 리드 프레임 상에서 포토다 이오드를 인접하게 실장하는 형태가 사용되어 왔다. 이 경우에, 발광다이오드 패키지와 포토다이오드 패키지가 분리되어 리드프레임 상에 배치되므로, 소정의 물리적 이격이 불가피하며, 이로 인해 높은 광접속효율을 기대하기 어렵다.
또한, 그 사이에 다른 외부환경의 변화로 인해 검출되는 광에 많은 노이즈가 개입될 여지가 있으므로, 높은 신뢰성을 기대하기 어렵다는 문제가 있다.
본 발명은 상술된 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 보다 간소화된 공정을 통해 제조가능하면서도 광검출부인 포토다이오드로 집속되는 광량을 증가시킬 수 있는 모니터용 포토다이오드 일체형 발광장치를 제공하는데 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위해서, 본 발명은,
기판과, 상기 기판 상에 순차적으로 형성된 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 구비하며, 적어도 상기 제2 도전형 반도체층 및 활성층을 전기적으로 분리시키는 격리부에 의해 발광다이오드부와 포토다이오드부를 분할되는 반도체 적층체와, 상기 발광다이오드부의 제1 및 제2 도전형 반도체층에 접속되도록 형성된 제1 및 제2 LED 전극과, 상기 포토다이오드부의 제1 및 제2 도전형 반도체층에 접속되도록 형성된 제1 및 제2 PD 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 모니터용 포토다이오드 일체형 발광장치를 제공한다.
바람직하게, 상기 발광다이오드부에 해당하는 반도체 적층체는 상기 포토다이오드부에 해당하는 반도체 적층체를 둘러싸도록 형성된다. 이로써 포토다이오드로 향하는 광량을 크게 증가시킬 수 있다.
바람직하게, 상기 발광다이오드부에 해당하는 반도체 적층체는 상기 포토다이오드부에 해당하는 반도체 적층체의 점유면적보다 큰 점유면적을 갖는다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 기판은 전기적 절연성을 갖는 기판일 수 있으며, 발광다이오드부와 포토다이오드부를 정의하는 격리부를 형성하는 형태에 따라서 크게 2가지 실시형태로 구분될 수 있다.
제1 실시형태에서는, 상기 격리부는 깊은 메사에칭을 이용하여 상기 기판이 노출되도록 상기 제1 도전형 반도체층까지 제거되어 얻어질 수 있다. 이 경우에, 발광다이오드부와 포토다이오드 각각에 해당하는 반도체 적층체가 서로 이격되어 완전히 분리된 형태를 갖는다.
바람직하게, 상기 격리부는 상기 제거된 영역에 형성되는 절연물질을 포함할 수 있다. 이 경우에, 상기 제2 LED 전극과 상기 제2 PD 전극에 연결되도록 상기 격리부의 절연물질 상에 형성된 공통전극을 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 발광다이오드부는 나머지 하나의 제1 LED 전극을 이용하여 독립적으로 구동될 수 있다.
이와 달리, 제2 실시형태에서, 상기 격리부는 얕은 메사에칭을 이용하여 상기 제1 도전형 반도체층 부분이 노출되도록 상기 제1 도전형 반도체층의 일부까지 제거되어 이루어질 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 LED 전극과 상기 제1 PD 전극은 상기 격리부에 의해 노출된 제1 도전형 반도체층 부분에 형성된다. 이 경우에, 상기 제1 LED 전극과 상기 제1 PD 전극은 하나의 공통전극으로 제공될 수 있다. 여기서, 상기 발광다이오드부는 나머지 하나의 제1 LED 전극을 이용하여 독립적으로 구동될 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에서, 상기 기판은 전도성 기판일 수 있다.
상기 전도성 기판은 특정 도전형(n형) 불순물이 도프된 GaAs, GaN와 같은 성장용 기판일 수 있으나, 필요에 따라, 다른 성장용 기판에 에피택셜층을 형성한 후에, 이를 전도성 기판에 접합시키는 형태로 구현될 수 있다. 이 경우에, 상기 기판과 상기 제1 도전형 반도체층 사이에는 도전성 접합층이 형성될 수 있다.
이 경우에, 상기 전도성 기판은 상기 제1 PD 전극 및 상기 제1 LED 전극의 공통 전극구조로 제공될 수 있다.
또한, 본 실시형태에서, 상기 격리부는 상기 기판이 노출되도록 상기 제1 도전형 반도체층까지 제거되어 이루어질 수 있으며, 이와 달리, 상기 격리부는 상기 제1 도전형 반도체층 부분이 노출되도록 상기 제1 도전형 반도체층의 일부까지 제거되어 이루어질 수 있다.
상기 격리부는 상기 제거된 영역에 형성되는 절연물질을 포함할 수 있다. 바람직하게, 상기 절연물질은 광투과성을 갖는 절연물질일 수 있다.
본 발명에 따르면, 발광부와 광검출부를 동일한 반도체 적층체로 구현함으로 써 보다 간소화된 공정을 통해 제조될 수 있는 모니터용 포토다이오드를 제공한다. 특히, 구조적으로 변경하여 광검출부인 포토다이오드로 집속되는 광량을 증가시킴으로써 광검출부인 포토다이오드가 발광부와 동일한 반도체 적층체일 경우에 문제로 제기되는 낮은 검출효율을 해결할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 구체적으로 설명한다.
도1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 포토다이오드 일체형 발광장치를 나타내는 단면도이다.
도1에 도시된 포토다이오드 일체형 발광장치(10)는, 기판(11)과, 상기 기판(11) 상에 순차적으로 형성된 제1 도전형 반도체층(13a,13b), 활성층(14a,14b) 및 제2 도전형 반도체층(15a,15b)을 구비한 반도체 적층체를 포함한다.
본 실시형태에 사용된 기판(11)은 사파이어 기판과 같은 전기적 절연성 기판이다. 상기 반도체 적층체는 시키는 격리부(I1)에 의해 발광다이오드부(A)와 포토다이오드부(B)를 분할된다. 즉, 발광다이오드부(A)와 포토다이오드부(B)을 구성하는 각 층이 동일한 성장공정에서 형성된 동일한 층으로 이해될 수 있다.
본 실시형태에 채용된 격리부(I1)는 깊은 메사에칭(deep mesa etching)에 의해 상기 기판(11) 상면영역까지 노출되도록 제1 도전형 반도체층까지 제거함으로써 형성된다. 이와 같이, 발광다이오드부와 포토다이오드 각각에 해당하는 반도체 적층체가 서로 이격되어 완전히 분리된 형태를 갖는다. 본 실시형태와 같이, 상기 격리부(I1)는 상기 제거된 영역에 형성되는 절연물질층(18)을 포함할 수 있다.
발광장치(10)의 주요기능은 광을 방출하는 것이므로, 상기 발광다이오드부(A)에 해당하는 반도체 적층체를 상기 포토다이오드부(B)에 해당하는 반도체 적층체보다 큰 점유면적을 갖도록 격리부(I1)를 형성하는 것이 바람직하다. 점유면적으로 볼 때에, 포토다이오드부의 점유면적이 발광다이오드부의 점유면적의 20%이하 수준으로 설계하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 발광장치(10)는 상기 발광다이오드부(A)에 해당되는 제1 및 제2 도전형 반도체층(13a,15a)에 접속되도록 형성된 제1 및 제2 LED 전극(16a,17a)과, 상기 포토다이오드부(B)에 해당되는 제1 및 제2 도전형 반도체층(13b,15b)에 접속되도록 형성된 제1 및 제2 PD 전극(16b,17b)을 포함한다.
상기 제1 및 제2 LED 전극(16a,17a)에 의해서 발광다이오드부(A)를 독립적으로 구동시킬 수 있다. 상기 발광다이오드부(A)의 활성층(14a)에서 생성된 광이 상기 포토다이오드부(B)의 활성층(14b)에 도달하고, 상기 제1 및 제2 PD 전극(16b,17b)을 통해서 상기 포토다이오드부(B)에 감지된 광전압은 측정될 수 있다.
본 실시형태와 같이, 상기 제2 LED 전극(17a)과 상기 제2 PD 전극(17b)에 연결되도록 상기 격리부(I1)의 절연물질(18) 상에 공통전극(19)을 형성될 수 있다. 여기서, 발광다이오드부(A)의 독립적인 구동은 나머지 하나의 제1 LED 전극(16a)을 이용하여 구현될 수 있다.
도2a는 청색 LED에서의 EL세기와 광전압특성을 비교하는 그래프이다. 도2a에 도시된 그래프를 통해서, 동일한 공정에서 성장된 제1 도전형 반도체층/활성층/제2 도전형 반도체층을 갖는 반도체 적층체를 각각 발광다이오드(EL세기특성)와 포토다이오드(광전압특성)로 구현할 때에 특성치로 이해할 수 있다.
도2a를 참조하면, 청색 활성층의 EL 세기특성은 "EL"로 표시된 바와 같이 약 430㎚ ∼ 약 510㎚의 파장스펙트럼을 나타내며, 동일한 청색 활성층의 광전압 특성은 "PV"로 표시된 바와 같이 약 300㎚ ∼ 약 460㎚의 파장스펙트럼을 나타낸다.
2개의 파장스펙트럼이 서로 중첩된 영역(O)은 도2b에 도시된 바와 같이 약 430㎚ ∼ 약 460㎚의 파장스펙트럼을 표시될 수 있다. 즉, 이러한 중첩된 영역(O)이 존재한다는 사실은 발광다이오드와 동일한 층을 갖는 포토다이오드가 그 발광다이오드의 방출파장광을 검출할 수 있다는 것을 의미한다.
그러나, 도2a 및 도2b에 나타난 바와 같이, 그 중첩된 영역(O)은 다소 제한적이므로, 실제 포토다이오드와 발광다이오드를 동일한 활성층을 갖도록 구현하는 경우에 포토다이오드의 높은 광감지성을 기대하기 어렵다.
따라서, 포토다이오드에서 발광다이오드의 방출파장을 적절하게 검출하기 위해서는, 발광다이오드의 충분한 광량을 포토다이오드까지 도달할 수 있도록 설계할 필요가 있다.
포토다이오드에 도달하는 광량을 증가시키는 방안으로서, 상기 발광다이오드부에 해당하는 반도체 적층체는 상기 포토다이오드부에 해당하는 반도체 적층체를 둘러싸도록 형성된다. 이로써 포토다이오드로 향하는 광량을 크게 증가시킬 수 있다.
또한, 발광다이오드와 포토다이오드를 분할하는 격리부를 얕게 형성하여 기판을 경유하지 않고 발광다이오드에서 생성된 광을 포토다이오드로 직접 진행되도록 보장함으로써 포토다이오드로의 광집속율을 향상시킬 수 있다.
도3a 및 도3b는 본 발명의 제2 실시형태로서 광집속율을 개선한 포토다이오드 일체형 발광장치를 나타내는 단면도 및 평면도이다.
도3a에 도시된 포토다이오드 일체형 발광장치(30)는, 기판(31)과, 상기 기판(31) 상에 순차적으로 형성된 제1 도전형 반도체층(33a,33b), 활성층(34a,34b) 및 제2 도전형 반도체층(35a,35b)을 구비한 반도체 적층체를 포함한다.
상기 기판(31)은 사파이어 기판과 같은 전기적 절연성 기판일 수 있다. 동일 한 성장공정에서 형성된 반도체 적층체는 시키는 격리부(I2)에 의해 발광다이오드부(A)와 포토다이오드부(B)를 분할된다. 포토다이오드부(B)는 발광다이오드부(A)로 둘러싸도록 형성하여 높은 광집속율을 보장할 수 있다.
바람직하게는 도3b에 도시된 바와 같이, 발광다이오드부(A)의 센터영역에 포토다이오드부(B)가 위치하도록 격리부(I2)를 형성하여 충분한 광량이 포토다이오드부(B)에 도달하도록 할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는 포토다이오드로의 광집속율을 향상시키기 위해서 얕은 메사에칭(shallow mesa etching)을 이용하여 격리부(I2)를 형성하는 방안을 제공한다. 즉, 도3a에 도시된 바와 같이, 상기 격리부(I2)는 상기 제1 도전형 반도체층(33)의 일부영역이 노출되도록 형성된다.
도1에 도시된 형태에서는, 발광다이오드부(A)에서 생성된 광의 주요부분은 기판(11)과 제1 도전형 반도체층(13)의 계면으로부터 반사되므로(예, 사파이어기판은 GaN보다 낮은 굴절률을 가짐), 매우 제한적인 광량만이 L1으로 표시된 경로와 같이 기판(11)을 통해 포토다이오드(B)에 전달된다. 따라서, 포토다이오드(B)로 충분한 광량이 도달하는 것을 기대하기 어렵다.
반면에, 본 실시형태에서는, 격리부(I2)에 의해 발광다이오드부(A)와 포토다이오드부(B)로 분리되더라도, 상기 격리부(I2)는 얕은 메사에칭에 의해 형성되므로 상기 발광다이오드부(A)와 상기 포토다이오드부(B) 사이에 제1 도전형 반도체 층(33)에 의한 경로가 확보된다. 따라서, L2로 표시된 바와 같이 포토다이오드부(B)로 많은 광량이 도달가능하므로, 보다 향상된 광집속율을 기대할 수 있다.
본 실시형태에서, 상기 발광다이오드의 제1 도전형 반도체층에 접속되는 제1 LED 전극과 상기 포토다이오드의 제1 도전형 반도체층에 접속되는 제1 PD 전극은 상기 격리부(I2)에 의해 노출된 제1 도전형 반도체층(33)에 형성될 수 있으며, 본 실시형태와 같이, 제1 LED 전극과 제2 PD 전극은 하나의 공통전극(36)으로 구현될 수 있다.
본 실시형태에 따른 발광장치(30)는 상기 발광다이오드부(A)에 해당되는 제2 도전형 반도체층(35a)에 접속되는 제2 LED 전극(37a)과, 상기 포토다이오드부(B)에 해당되는 제2 도전형 반도체층(35b)에 접속되는 제2 PD 전극(37b)을 포함한다.
상기 제2 LED 전극(37a)에 의해서 발광다이오드부(A)를 독립적으로 구동시킬 수 있다. 상기 발광다이오드부(A)의 활성층(34a)에서 생성된 광이 상기 포토다이오드부(B)의 활성층(34b)에 도달하고, 상기 공통전극 및 상기 제2 PD 전극(36,37b)을 통해서 상기 포토다이오드부(B)에 감지된 광전압은 측정될 수 있다.
바람직하게, 본 실시형태와 같이, 발광다이오드부(A)가 전체 면적에 걸쳐 효율적으로 발광될 수 있도록 LED에 관련된 전극(36,37a)을 연장되는 형태로 형성할 수 있다. 본딩전극(39a, 39b)을 적절한 위치에 형성할 수 있다.
도4는 얕은 메사에칭에 의해 광전압효과를 확인하기 위한 LED 어레이에 대한 회로를 나타낸다.
도4에 도시된 회로와 같이 연결된 6개의 LED 셀(A1,A2,B1,B2,C1,C2)을 갖는 발광장치를 구현하였다. 여기서, 2개의 LED 셀(A1,A2) 중 제1 LED 셀(A1)은 도3a에서 설명된 얕은 메사에칭을 이용하여 주위의 LED 셀과 분리되도록 형성하는 반면에, 다른 제2 LED 셀(A2)은 도1에서 설명된 깊은 메사에칭을 이용하여 주위의 LED 셀과 완전히 분리되도록 구현하였다.
이 때에, C1-B1-B2-C2로 진행되도록 전압을 인가할 경우에, 상기 제1 및 제2 LED 셀은 역전압이 인가되는 것으로 이해될 수 있다. 발광되는 LED 셀(B1,B2,C1,C2)에 각각 2.8V 전압이 인가되면, 이론적으로 볼 때에는 제1 및 제2 LED 셀에는 각각 -5.6V의 역전압이 인가되는 것으로 해석할 수 있다.
하지만, 도5에 나타난 바와 같이, 제1 LED 셀(A1)에서 인가전압은 오히려 +2.2V로 측정되었으며, 제2 LED 셀(A2)에서 인가전압이 -13.4V로 측정되었다.
상기 제1 LED 셀(A1)에서 순방향 전압이 측정되는 것은 도2a에서 설명된 바와 같이 광전효과(photo-voltaic effect)에 의한 결과로서 상기 제1 LED 셀이 포토다이오드로서 작용하였다는 것으로 이해할 수 있다.
또한, 제2 LED 셀(B)에서는 광전효과가 나타나지 않는 반면에, 제1 LED 셀에 서 나타났다. 이러한 현상은 앞서 설명된 격리부 형성방법에 따른 광집속율의 차이로 설명될 수 있다. 즉, 상기 제1 LED 셀(A1)이 얕은 메사에칭을 갖도록 분리되므로 반도체층을 통해 제1 LED 셀(A1)로의 광경로가 보장될 수 있으나, 깊은 메사에칭으로 분리된 제2 LED 셀(A2)은 그러하지 않기 때문이다.
상술된 실시형태에서는, 기판이 절연기판으로서 측방향(lateral)구조의 발광장치로서 예시되어 있으나, 본 발명은 전도성 기판을 사용하는 수직(vertical)구조의 발광장치에도 적용될 수 있다.
도6a 및 도6b는 각각 본 발명의 제3 실시형태에 따른 포토다이오드와 일체된 수직형 발광장치를 나타내는 단면도 및 평면도이다.
도6a에 도시된 포토다이오드 일체형 발광장치(60)는, 기판(61)과, 상기 기판(61) 상에 형성된 반도체 적층체를 포함한다. 본 실시형태에서, 상기 반도체 적층체는 제1 도전형 반도체층(65a,65b), 활성층(64a,64b) 및 제2 도전형 반도체층(63a,63b)를 포함한다.
본 실시형태에서는, 상기 전도성 기판(61)과 상기 제1 도전형 반도체층(65a,65b) 사이에는 도전성 접합층(62)이 형성될 수 있다. 이는 다른 성장용 기판에 에피택셜층을 형성한 후에, 이를 전도성 기판(61)에 접합시키는 형태로 이해 할 수 있다. 본 실시형태와 달리, 전도성 기판을 특정 도전형(n형) 불순물이 도프된 GaAs, GaN와 같은 성장용 기판으로 사용하여 직접 반도체 적층체를 성장시키는 방법을 사용할 수 있다.
동일한 성장공정에서 형성된 반도체 적층체는 격리부(I3)에 의해 발광다이오드부(A)와 포토다이오드부(B)를 분할된다. 도6b에 도시된 바와 같이, 포토다이오드부(B)는 발광다이오드부(A)로 둘러싸도록 형성하여 높은 광집속율을 보장할 수 있다.
본 실시형태에 채용된 격리부(I3)는 상기 제1 도전형 반도체층까지 완전히 제거되어 이루어질 수 있으나, 필요에 따라 상기 제1 도전형 반도체층 부분이 노출되도록 상기 제1 도전형 반도체층의 일부까지만 제거하여 격리부를 형성할 수도 있다.
본 실시형태에서 반도체 적층체는 질화물 단결정과 같은 육방정계일 수 있으며, 그 결정면에 따라 도6b에 도시된 바와 같이 격리부(I3)도 육각형상으로 형성될 수 있다.
상기 격리부(I3)는 상기 제거된 영역에 형성되는 절연물질(68)을 포함할 수 있다. 바람직하게, 상기 절연물질(68)은 광투과성을 갖는 절연물질일 수 있다.
본 실시형태에서, 상기 전도성 기판(61)은 제1 PD 전극 및 제1 LED 전극의 공통 전극구조로 제공될 수 있다. 또한, 발광장치(60)는 상기 발광다이오드부(A)에 해당되는 제2 도전형 반도체층(65a)에 접속되는 제2 LED 전극(66a)과, 상기 포토다이오드부(B)에 해당되는 제1 도전형 반도체층(65b)에 접속되는 제1 PD 전극(66b)을 포함한다.
이와 같이, 본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이며, 이 또한 첨부된 청구범위에 기재된 기술적 사상에 속한다 할 것이다.
도1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 포토다이오드 일체형 발광장치를 나타내는 단면도이다.
도2a는 동일한 활성층에서의 광전압과 EL세기를 비교하는 그래프이며, 도2b는 도2a의 그래프에서 중첩된 영역을 확대하여 표시한 그래프이다.
도3a 및 도3b는 각각 본 발명의 제2 실시형태에 따른 포토다이오드 일체형 발광장치를 나타내는 단면도 및 평면도이다.
도4는 광전압효과를 확인하기 위한 LED 어레이에 대한 회로를 나타낸다.
도5는 도4의 어레이에서 깊은 메사에칭된 셀과 얕은 메사에칭된 셀에서 나타나는 광전압효과를 비교하는 그래프이다.
도6a 및 도6b는 각각 본 발명의 제3 실시형태에 따른 포토다이오드 일체형 발광장치를 나타내는 단면도 및 평면도이다.

Claims (17)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 순차적으로 형성된 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 구비하며, 적어도 상기 제2 도전형 반도체층 및 활성층을 전기적으로 분리시키는 격리부에 의해 발광다이오드부와 포토다이오드부로 분할되는 반도체 적층체;
    상기 발광다이오드부의 제1 및 제2 도전형 반도체층에 접속되도록 형성된 제1 및 제2 LED 전극; 및
    상기 포토다이오드부의 제1 및 제2 도전형 반도체층에 접속되도록 형성된 제1 및 제2 PD 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 모니터용 포토다이오드 일체형 발광장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발광다이오드부에 해당하는 반도체 적층체는 상기 포토다이오드부에 해당하는 반도체 적층체를 둘러싸도록 형성된 것을 특징으로 하는 모니터용 포토다이오드 일체형 발광장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 발광다이오드부에 해당하는 반도체 적층체는 상기 포토다이오드부에 해당하는 반도체 적층체의 점유면적보다 큰 점유면적을 갖는 것을 특징으로 하는 모니터용 포토다이오드 일체형 발광장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 전기적 절연성을 갖는 기판인 것을 특징으로 하는 모니터용 포토다이오드 일체형 발광장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 격리부는 상기 기판이 노출되도록 상기 제1 도전형 반도체층까지 제거되어 이루어진 것을 특징으로 하는 모니터용 포토다이오드 일체형 발광장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 격리부는 상기 제거된 영역에 형성되는 절연물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 모니터용 포토다이오드 일체형 발광장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 LED 전극과 상기 제2 PD 전극에 연결되도록 상기 격리부의 절연물질 상에 형성된 공통전극을 더 포함하는 것을 특징을 하는 모니터용 포토다이오드 일체형 발광장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 격리부는 상기 제1 도전형 반도체층 부분이 노출되도록 상기 제1 도전형 반도체층의 일부까지 제거되어 이루어진 것을 특징으로 하는 모니터용 포토다이오드 일체형 발광장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 LED 전극과 상기 제1 PD 전극은 상기 격리부에 의해 노출된 제1 도전형 반도체층 부분에 형성된 것을 특징을 하는 모니터용 포토다이오드 일체형 발광장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 LED 전극과 상기 제1 PD 전극은 하나의 공통전극으로 제공되는 것을 특징으로 하는 모니터용 포토다이오드 일체형 발광장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 전도성 기판인 것을 특징으로 하는 모니터용 포토다이오드 일체형 발광장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 기판과 상기 제1 도전형 반도체층 사이에는 도전성 접합층이 형성되는 것을 특징으로 하는 모니터용 포토다이오드 일체형 발광장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 전도성 기판은 상기 제1 PD 전극 및 상기 제1 LED 전극의 공통 전극구조로 제공되는 것을 특징으로 하는 모니터용 포토다이오드 일체형 발광장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 격리부는 상기 기판이 노출되도록 상기 제1 도전형 반도체층까지 제거되어 이루어진 것을 특징으로 하는 모니터용 포토다이오드 일체형 발광장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 격리부는 상기 제1 도전형 반도체층 부분이 노출되도록 상기 제1 도전형 반도체층의 일부까지 제거되어 이루어진 것을 특징으로 하는 모니터용 포토다이오드 일체형 발광장치.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 격리부는 상기 제거된 영역에 형성되는 절연물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 모니터용 포토다이오드 일체형 발광장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 절연물질은 광투과성을 갖는 절연물질인 것을 특징으로 하는 모니터용 포토다이오드 일체형 발광장치.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08162669A (ja) * 1994-12-06 1996-06-21 Nippondenso Co Ltd スーパールミネッセントダイオード
JP2001203419A (ja) * 2000-01-21 2001-07-27 Sumitomo Electric Ind Ltd 発光装置
KR100587019B1 (ko) * 2005-02-25 2006-06-08 삼성전기주식회사 모니터용 포토다이오드 일체형 발광 다이오드 패키지
KR100709787B1 (ko) * 2005-10-07 2007-04-19 광전자 주식회사 수광소자 및 전기적 기능소자를 포함하는 발광다이오드

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08162669A (ja) * 1994-12-06 1996-06-21 Nippondenso Co Ltd スーパールミネッセントダイオード
JP2001203419A (ja) * 2000-01-21 2001-07-27 Sumitomo Electric Ind Ltd 発光装置
KR100587019B1 (ko) * 2005-02-25 2006-06-08 삼성전기주식회사 모니터용 포토다이오드 일체형 발광 다이오드 패키지
KR100709787B1 (ko) * 2005-10-07 2007-04-19 광전자 주식회사 수광소자 및 전기적 기능소자를 포함하는 발광다이오드

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