KR100974923B1 - 발광 다이오드 - Google Patents

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KR100974923B1
KR100974923B1 KR20070026697A KR20070026697A KR100974923B1 KR 100974923 B1 KR100974923 B1 KR 100974923B1 KR 20070026697 A KR20070026697 A KR 20070026697A KR 20070026697 A KR20070026697 A KR 20070026697A KR 100974923 B1 KR100974923 B1 KR 100974923B1
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김종규
윤여진
이준희
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서울옵토디바이스주식회사
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Abstract

본 발명은 기판; 상기 기판상에 형성된 적어도 2개의 발광셀;을 포함하며; 상기 발광셀은, 각각 제1 도전형 하부 반도체층; 상기 제1 도전형 하부 반도체층상에 형성된 제2 도전형 상부 반도체층; 상기 제2 도전형 상부 반도체층의 적어도 일부가 제거되어 노출된 상기 제1 도전형 하부 반도체층에 형성된 하부 전극; 및 상기 제2 도전형 상부 반도체층에 형성된 상부 전극;을 포함하고, 동일 발광셀내 하부 전극 및 상부 전극은 대각선 방향으로 대향하는 코너에 인접하여 배치되는 발광 다이오드를 제공한다.
발광 다이오드, 전류분산, 투명전극, 상부전극

Description

발광 다이오드{LIGHT EMITTING DIODE}

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전극 구조를 가지는 발광 다이오드를 설명하기 위한 평면도.

도 2는 도 1의 절취선 A-A를 따라 취해진 단면도.

도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 발광셀들의 직렬 어레이를 가지는 발광 다이오들 설명하기 위한 개략도.

도 4는 본 발명의 실시예들에서 사용되는 발광셀들을 설명하기 위한 부분단면도.

도 5는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 발광셀들의 직렬 어레이를 설명하기 위한 개략도.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 발광 다이오드의 전극 구조를 보여주는 사진.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 발광 다이오드의 전극 구조와 비교하기 위한 비교예에 의한 발광 다이오드의 전극 구조를 보여주는 사진.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 발광 다이오드의 발광 효율을 보여주는 그래프.

도 9는 비교예에 의한 발광 다이오드의 발광 효율을 보여주는 그래프.

본 발명은 발광 다이오드에 관한 것으로, 상세하게는 상부 전극 및 하부 전극이 발광 다이오드에서 차지하는 영역을 작게 설계함으로써 상부 전극 및 하부 전극에 의해 발광 다이오드로부터 방출되는 광이 차단되는 영역을 줄이고 발광 영역이 좀더 확보되게 함으로써 발광효율이 개선시킨 발광 다이오드에 관한 것이다.

질화갈륨(GaN) 계열의 발광 다이오드가 약 10년 이상 적용되고 개발되어 왔다. GaN 계열의 LED는 LED 기술을 상당히 변화시켰으며, 현재 천연색 LED 표시소자, LED 교통 신호기, 백색 LED 등 다양한 응용에 사용되고 있다. 최근, 고효율 백색 LED는 형광 램프를 대체할 것으로 기대되고 있으며, 특히 백색 LED의 효율(efficiency)은 통상의 형광램프의 효율에 유사한 수준에 도달하고 있다.

일반적으로, 발광 다이오드는 순방향 전류에 의해 광을 방출하며, 직류전류의 공급을 필요로 한다. 따라서, 발광 다이오드는, 교류전원에 직접 연결하여 사용할 경우, 전류의 방향에 따라 온/오프를 반복하며, 그 결과 연속적으로 빛을 방출하지 못하고, 역방향 전류에 의해 쉽게 파손되는 문제점이 있다.

이러한 발광 다이오드의 문제점을 해결하여, 고전압 교류전원에 직접 연결하여 사용할 수 있는 발광 다이오드가 국제공개번호 WO 2004/023568(Al)호에 "발광 성분들을 갖는 발광소자"(LIGHT-EMITTING DEVICE HAVING LIGHT-EMITTING ELEMENTS)라는 제목으로 사카이 등(SAKAI et. al.)에 의해 개시된 바 있다.

상기 WO 2004/023568(Al)호에 따르면, LED들(발광셀들)이 사파이어 기판과 같은 단일의 절연성 기판상에 2차원적으로 직렬연결되어 LED 어레이를 형성한다. 이러한 두개의 LED 어레이들이 상기 사파이어 기판 상에서 역병렬로 연결된다.

질화갈륨 계열의 발광 다이오드는 일반적으로 사파이어와 같은 기판 상에 에피층들을 성장시키어 형성되며, N형 반도체층, P형 반도체층 및 이들 사이에 개재된 활성층을 포함한다. 한편, N형 반도체층 상에 N-전극이 형성되고, P형 반도체층 상에 P-전극이 형성된다. 발광 다이오드는 전극들을 통해 외부 전원에 전기적으로 연결되어 구동된다. 이때, 전류는 P-전극에서 상기 반도체층들을 거쳐 N-전극으로 흐른다.

일반적으로 P형 반도체층은 높은 비저항을 가지므로, P형 반도체층 내에서 전류가 고르게 분산되지 못하고, P-전극이 형성된 부분에 전류가 집중되며, 모서리를 통해 전류가 집중적으로 흐르는 문제점이 발생된다. 전류집중은 발광영역의 감소로 이어지고, 결과적으로 발광효율을 저하시킨다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, P형 반도체층 상에 비저항이 낮은 투명전극층을 형성하여 전류분산을 도모하는 기술이 사용된다. P-전극으로부터 유입된 전류가 투명전극층에서 분산되어 상기 P-형 반도체층으로 유입되기 때문에 발광 다이오드의 발광영역을 넓힐 수 있다.

그러나, 투명전극층은 광을 흡수하기 때문에 그 두께가 제한되며, 따라서 전류분산에 한계가 있다. 특히 고출력을 위해 사용되는 약 1㎟ 이상의 대면적 발광 다이오드에서 투명전극층을 이용한 전류분산은 한계가 있다.

한편, 전류는 반도체층들을 통해 흘러서 N-전극으로 빠져 나간다. 이에 따라, N형 반도체층에서 N-전극이 형성된 부분에 전류가 집중되며, 이는 반도체층 내에서 흐르는 전류가 N-전극이 형성된 영역 근처에 집중되는 것을 의미한다. 따라서, N형 반도체층 내의 전류집중을 개선할 수 있는 발광 다이오드가 또한 요구된다.

한편, 일반적으로 발광 다이오드에 형성되는 P형 전극 및 N형 전극은 발광 다이오드로부터 방출되는 광을 차단하게 된다. 이에 따라 발광 다이오드의 광효율을 향상시킬 수 있는 P형 전극 및 N형 전극의 구조에 대한 개선이 필요하다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 동작시 흐르는 전류를 고르게 분산시키고 광효율을 향상시킬 수 있는 전극 구조를 가지는 발광 다이오드를 제공하는 데 있다.

이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 의하면, 기판; 상기 기판상에 형성된 적어도 2개의 발광셀;을 포함하며; 상기 발광셀은, 각각 제1 도전형 하부 반도체층; 상기 제1 도전형 하부 반도체층상에 형성된 제2 도전형 상부 반도체층; 상기 제2 도전형 상부 반도체층의 적어도 일부가 제거되어 노출된 상기 제1 도전형 하부 반도체층에 형성된 하부 전극; 및 상기 제2 도전형 상부 반도체층에 형성된 상부 전극;을 포함하고, 동일 발광셀내 하부 전극 및 상부 전극은 대각선 방향으로 대향하는 코너에 인접하여 배치되는 발광 다이오드가 제공된다.
바람직하게는, 상기 발광셀의 전극배치는 인접하는 발광셀의 전극배치와 서로 대칭일 수 있다.
바람직하게는, 상기 발광셀의 하부 전극은 인접하는 발광셀의 상부 전극과 전기적으로 연결될 수 있다.
바람직하게는, 상기 적어도 2개의 발광셀은 직렬로 연결될 수 있다.
바람직하게는, 상기 발광 다이오드는, 상기 직렬로 연결된 적어도 2개의 발광셀 이외에 추가적인 발광셀을 포함하며; 상기 직렬로 연결된 발광셀중 하나의 하부 전극이 상기 추가적인 발광셀의 상부 전극에 전기적으로 연결될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제2 도전형 상부 반도체층과 상기 상부 전극 사이에 투명전극층이 개재될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 기판상에 각각 위치하고, 복수개의 발광셀들을 직렬 연결하는 제1 연결 수단들을 포함하며, 상기 제1 연결수단들에 의해 연결된 적어도 두개의 직렬 어레이들이 교류전원의 순방향과 역방향에 동작하도록 연결되며, 상기 발광셀들은 제1 도전형 화합물 반도체층으로 이루어진 하부 반도체층과, 상기 하부 반도체층상에 형성된 제2 도전형 화합물 반도체층으로 이루어진 상부 반도체층과, 상기 하부 반도체층과 상기 상부 반도체층 사이에 개재된 활성층과, 일부분이 노출된 상기 하부 반도체층 상에 형성된 하부 전극과 상기 상부 반도체층상에 형성된 투명 전극층과 투명전극층상에 형성된 상부 전극을 포함하며, 상기 상부 전극 및 상기 하부 전극이 서로 대각선 위치에 배치되는 발광셀을 포함하는 발광 다이오드가 제공된다.
바람직하게는, 서로 대각선 위치에 대치되는 전극을 포함하는 발광셀과 전극 배치 형상이 대칭인 인접하는 발광셀을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 발광 다이오드는 순방향에 동작하도록 연결된 발광셀 어레이와 역방향에 동작하도록 연결된 발광셀 어레이를 전기적으로 연결하는 제2 연결수단들을 포함하며, 순방향 동작시 역방향 전압이 인가된 어레이군 내의 특정 어레이에 과전압이 인가되는 것을 방지할 수 있다.

삭제

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전극 구조를 가지는 발광 다이오드를 설 명하기 위한 평면도이고, 도 2는 도 1의 절취선 A-A를 따라 취해진 단면도이다.

도 2를 참조하면, 기판(51) 상에 제 1 도전형 하부 반도체층(55), 활성층(57) 및 제 2 도전형 상부 반도체층(59)을 포함한다.

활성층(57)은 단일 양자웰 또는 다중 양자웰일 수 있으며, 요구되는 발광 파장에 따라 그 물질 및 조성이 선택된다. 예컨대, 활성층은 질화갈륨 계열의 화합물 반도체로 형성될 수 있다. 한편, 하부 및 상부 반도체층(55, 59)은 활성층(57)에 비해 밴드갭이 큰 물질로 형성되며, 질화갈륨 계열의 화합물 반도체로 형성될 수 있다. 이하의 도면들에서 발광 다이오드(1a)는 본 발명의 기본 사상을 벗어나지 않는 상태에서 발광셀(1)로 적절하게 도시될 것이다.

한편, 하부 반도체층(55)과 기판(51) 사이에 버퍼층(53)이 개재될 수 있다. 버퍼층(53)은 기판(51)과 하부 반도체층(55)의 격자부정합을 완화시키기 위해 채택된다. 버퍼층(53)은 도시된 바와 같이 서로 이격될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 버퍼층(53)이 절연성이거나 저항이 큰 물질로 형성된 경우, 서로 연속적일 수 있다.

상부 반도체층(59)은, 도시한 바와 같이, 하부 반도체층(55)의 일부 영역 상부에 위치하며, 활성층은 상부 반도체층(59)과 하부 반도체층(55) 사이에 개재된다. 또한, 상부 반도체층(59) 상에 투명전극층(61)이 위치할 수 있다. 투명전극층(61)은 인디움틴산화막(ITO) 또는 Ni/Au 등의 물질로 형성될 수 있다.

한편, 기판(51)의 제 1 모서리(도 1에서 아래 왼쪽 모서리) 부분의 노출된 하부 반도체층(55) 상에 하부 전극(65)이 위치한다. 한편, 상부 반도체층(59) 상에 투명전극층(61)이 형성되고, 기판의 제 2 모서리(도 1에서 위 오른쪽 모서리) 부분 의 투명전극층(61) 상에 상부 전극(64)이 위치한다.

하부 반도체층이 N형인 경우, 하부 전극(65)은 리프트 오프 기술을 사용하여 Ti/Al으로 형성될 수 있다.

투명전극층(61)은, ITO 또는 Ni/Au로 형성되어, 투광성을 가지며, 아울러 상부 반도체층에 오믹콘택되어 콘택저항을 낮춘다. 그러나, 상부 전극(64)은 투광성을 갖지 못하며, 또한 상부 반도체층에 오믹콘택되지 못한다. 따라서, 상부 전극(64)을 직접 상부 반도체층(59)에 접하게 함으로써, 상부 전극(64) 아래로 전류가 흐르는 것을 방지할 수 있으며, 이에 따라, 발생된 광이 상부전극(64)에 의해 흡수되어 손실되는 것을 방지할 수 있다.

이에 더하여, 상부 반도체층(59)의 모서리에서 상부전극(64)이 상부 반도체층(59)과 접하도록 함으로써, 모서리를 따라 전류가 집중적으로 흐르는 것을 더욱 방지할 수 있어 전류분산을 개선할 수 있다.

아울러, 상부 전극(64) 및 하부 전극(65)은 기판(51)의 서로 대향하는 모서리쪽에 위치하도록 배치되어 있다. 이에 따라, 상부 전극(64)에 의한 전류가 투명전극층(61) 내에 균일하게 전류가 분산될 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 발광셀들의 직렬 어레이를 가지는 발광 다이오들 설명하기 위한 개략도이다. 직렬 어레이들은 단일칩(50) 내에 배치된다.

도 3을 참조하면, 단일칩(50)은 기판(51)을 포함한다. 기판(51)은 절연기판이거나, 상면에 절연층을 갖는 도전성 기판일 수 있다. 기판(51) 상에 복수개의 발광셀들(1)이 배치된다. 발광셀들은 배선에 의해 서로 직렬 연결되어 직렬 어레이(61)를 형성한다. 직렬 어레이(61)의 양단부에 본딩패드들(71)이 배치될 수 있다. 본딩패드들(71)은 직렬 어레이(61)의 양단부에 각각 전기적으로 연결된다.

본 발명의 실시예들에 있어서, 단일칩(50) 내의 발광셀들은 단일 기판 상에서 모두 직렬 연결될 수 있다. 따라서, 단일 기판 상에 발광셀들(1)을 형성하는 공정 및 상기 발광셀들을 연결하는 배선들을 형성하는 공정이 단순화된다.

도 4는 본 발명의 실시예들에서 사용되는 발광셀들을 설명하기 위한 부분단면도로서, 스텝커버 공정에 의해 형성된 배선들에 의해 발광셀들이 직렬 연결된 것을 설명하기 위한 부분 단면도이다. 그러나, 스텝커버 공정외에도 에어브리지 공정에 의해 형성된 배선들에 의해 발광셀들을 직렬 연결할 수 도 있다.

도 3을 참조하면, 기판(51) 상에 복수개의 발광셀들(1)이 서로 이격되어 위치한다. 발광셀들 각각은 제 1 도전형 화합물 반도체층으로 이루어진 하부 반도체층(55), 활성층(57) 및 제 2 도전형 화합물 반도체층으로 이루어진 상부 반도체층(59)을 포함한다. 활성층(57)은 단일 양자웰 또는 다중 양자웰일 수 있으며, 요구되는 발광 파장에 따라 그 물질 및 조성이 선택된다. 예컨대, 활성층(57)은 질화갈륨 계열의 화합물 반도체로 형성될 수 있다. 한편, 하부 및 상부 반도체층(55, 59)은 활성층(57)에 비해 밴드갭이 큰 물질로 형성되며, 질화갈륨 계열의 화합물 반도체로 형성될 수 있다.

한편, 하부 반도체층(55)과 기판(51) 사이에 버퍼층(53)이 개재될 수 있다. 버퍼층(53)은 기판(51)과 하부 반도체층(55)의 격자부정합을 완화시키기 위해 채택된다. 버퍼층(53)은 도시된 바와 같이 서로 이격될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 버퍼층(53)이 절연성이거나 저항이 큰 물질로 형성된 경우, 서로 연속적일 수 있다.

상부 반도체층(59)은, 도시한 바와 같이, 하부 반도체층(55)의 일부 영역 상부에 위치하며, 활성층은 상부 반도체층(59)과 하부 반도체층(55) 사이에 개재된다. 또한, 상부 반도체층(59) 상에 투명전극층(61)이 위치할 수 있다. 투명전극층(61)은 인디움틴산화막(ITO) 또는 Ni/Au 등의 물질로 형성될 수 있다.

한편, 배선들(87)이 발광셀들(1)을 전기적으로 연결한다. 배선들(87)은 하나의 발광셀의 하부 반도체층(55)과 그것에 이웃하는 발광셀의 투명전극층(61)을 연결한다. 배선들은 도시한 바와 같이, 투명전극층(61) 상에 형성된 전극패드(64)와 하부 반도체층(55)의 노출된 영역 상에 형성된 전극패드(65)를 연결할 수 있다.

발광셀들(1)을 연결하는 배선들은 스텝커버 공정에 의해 형성될 수 있다. 즉, 배선들(87)을 접촉시키기 위한 부분들을 제외하고, 발광셀들의 모든 층들 및 기판(51)은 절연층(85)으로 덮혀진다. 그리고, 배선들(87)이 절연층(85) 상에서 패터닝되어 발광셀들을 전기적으로 연결한다.

예컨대, 절연층(85)은 전극패드들(64, 65)을 노출시키는 개구부들을 가지며, 배선들(87)은 개구부들을 통해 이웃하는 발광셀들의 전극패드들(64, 65)을 서로 연결하여 발광셀들을 직렬 연결한다. 배선들(87)에 의해 단일 기판(51) 상에서 발광셀들이 직렬 연결된 직렬 어레이(도 3의 61)가 형성된다.

이상에서 기판 상에 하나의 직렬 어레이를 갖는 단일칩을 이용한 교류용 발광 다이오드에 대해 설명하였으나, 기판 상에 직렬 어레이들이 역병렬로 연결된 단 일칩들을 이용하여 교류용 발광소자를 구성할 수도 있다.

도 5는 단일 기판 상에 역병렬로 연결된 직렬어레이들을 갖는 단일칩(100)을 이용한 교류용 발광 다이오드를 설명하기 위한 개략도이다.

도 5를 참조하면, 기판(51) 상에 발광셀들(1)이 직렬 연결된 두 개의 직렬 어레이들(61a, 61c)이 배치된다. 직렬 어레이들(61a, 61c)은 본딩패드들(71a, 71b) 사이에서 서로 역병렬로 연결된다.

이러한 단일칩들(100)이 제 1 연결수단에 의해 서로 직렬로 연결됨으로써 적어도 두 개의 어레이군들이 형성된다. 제 1 연결수단은 본딩패드들을 직접 연결하는 본딩와이어일 수 있다. 즉, 단일칩들을 패키지에 실장하고, 단일칩들을 본딩와이어로 연결함으로써 어레이군들을 형성할 수 있다. 또한, 앞서 설명한 바와 같이, 각각의 단일칩(100)을 패키지에 실장하고, 패키지들을 직렬 연결함으로써 어레이군들을 형성할 수 있으며, 단일칩들과 패키지들을 이용하여 직렬 어레이군들을 다양하게 형성할 수 있다.

한편, 동일한 기판 상에 형성된 어레이들(61a, 61c) 사이에서 대응하는 발광셀들(1)은 제 2 연결수단들(105)에 의해 전기적으로 연결된다. 제 2 연결수단들(105)은 역방향 전압이 인가된 어레이 내의 발광셀들에 과전압이 인가되는 것을 방지한다. 상기 제 2 연결수단들(105)은 인접한 발광셀들(1)이 공유하는 제 1 도전형 하부반도체층일 수 있으며, 이와 달리, 기판 상에 인접한 발광셀들을 연결하도록 형성된 배선들일 수 있다.

본 실시예에 따르면, 역병렬로 연결된 발광셀들의 직렬 어레이들을 갖는 단 일칩(100)들을 직렬 연결하여 어레이군들을 형성함으로써, 단일 기판 상의 직렬 어레이 내의 발광셀들의 수를 감소시킬 수 있다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 발광 다이오드의 전극 구조를 보여주는 사진이다.

도 6을 참조하면, 기판상에 여러 개의 발광셀들이 어레이로 배치되어 있다. 각 발광셀들은 스텝커버 공정을 통해 연결수단에 의해 전기적으로 서로 연결되어 있다.

각 발광셀에 구비되는 상부 전극 및 하부 전극들은 서로 대향하는 모서리에 배치되어 있으며, 발광셀에서 상부 전극 및 하부 전극들이 차지하는 비율이 비교적 작음을 볼 수 있다. 아울러, 인접셀과 서로 대칭 구조로 배치되어 있음을 볼 수 있다.

각 발광셀에 구비되는 상부 전극 및 하부 전극들은 서로 대향하는 모서리에 배치되어 있음에 따라, 두개의 발광셀들을 전기적으로 연결할 때 연결수단의 길이를 최소로 되도록 각 발광셀을 배치하는 것이 가능하다.

예를 들어 제 1 발광셀(1), 제 2 발광셀(2), 제 3 발광셀(3)이 나란히 배치되어 있다. 이때, 제 1 발광셀(1)에는 좌측하부 모서리에 하부 전극이 배치되어 있고 우측상부 모서리에 상부 전극이 배치되어 있다. 한편, 제 2 발광셀(2)에는 좌측상부 모서리에 하부 전극이 배치되어 있고 우측하부에 상부 전극이 배치되어 있다. 한편, 제 3 발광셀(3)에는 좌측하부 모서리에 하부 전극이 배치되어 있고 우측상부에 상부 전극이 배치되어 있다.

아울러, 제 4 발광셀(4)에는 좌측상부 모서리에 상부 전극이 배치되어 있고 우측하부에 하부 전극이 배치되어 있다. 제 3 발광셀(3) 및 제 4 발광셀(4)은 연결수단에 의해 연결되어 있다.

이와 같이 각 발광셀마다 서로 대향하는 모서리에 상부 전극 및 하부 전극이 배치되어 있음에 따라 교류 발광 다이오드를 제조할때의 공정을 간소화시키고 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

아울러, 각 발광셀마다 서로 대향하는 모서리에 배치된 상부 전극 및 하부 전극의 크기가 작음에 따라 상부 전극 및 하부 전극에 의해 발광 다이오드로부터 방출되는 광이 차단되는 영역이 적고 발광 영역이 넓다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 발광 다이오드의 전극 구조와 비교하기 위한 비교예에 의한 발광 다이오드의 전극 구조를 보여주는 사진이다.

도 7을 참조하면, 비교예에 따른 발광 다이오드에 배치된 각 발광셀에는 상부 전극 및 하부 전극이 서로 대항하는 면의 가장자리에 길쭉하게 형성되어 있다. 도 6에 비하여 상부 전극 및 하부 전극이 발광셀에서 차지하는 비율이 훨씬 많음을 볼 수 있다. 따라서, 상부 전극 및 하부 전극이 차지하는 영역이 넓음에 따라 상대적으로 발광영역이 줄었다는 것을 알 수 있다.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 발광 다이오드의 발광 효율을 보여주는 그래프이고, 도 9는 비교예에 의한 발광 다이오드의 발광 효율을 보여주는 그래프이다.

즉, 도 6에 도시된 본 발명의 일실시예에 따른 발광 다이오드에 구비되는 각 발광셀로부터 출력되는 광파워를 나타낸 것으로, 광파워별 발광셀의 개수를 보여준다.

또한, 도 9는 도 7에 도시된 비교예에 따른 발광 다이오드에 구비되는 각 발광셀로부터 출력되는 광파워를 나타낸 것으로, 광파워별 발광셀의 개수를 보여준다. 이때, 도 6 및 도 7에 도시된 각 발광셀의 크기를 동일한 크기로 하였다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 발광 다이오드에 구비된 각 발광셀의 광파워는 평균 135㎽로 측정되었다. 한편, 도 9를 참조하면 비교예에 의한 발광 다이오드에 구비된 각 발광셀의 광파워는 평균 119㎽로 측정되었다.

이러한 비교결과를 통해 본 발명의 일실시예에 따른 발광 다이오드가 비교에에 따른 발광 다이오드에 비하여 발광효율이 우수함을 알 수 있다.

이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.

본 발명에 의하면, 상부 전극 및 하부 전극이 발광 다이오드에서 차지하는 영역을 작게 설계함으로써 상부 전극 및 하부 전극에 의해 발광 다이오드로부터 방출되는 광이 차단되는 영역을 줄이고 발광 영역이 좀더 확보되게 함으로써 발광효율이 개선되게 하였다.

또한, 발광 다이오드의 상부 전극 및 하부 전극을 서로 대향하는 모서리에 배치함으로써 전류 분산을 최대화할 수 있도록 하였다.

아울러, 교류 발광 다이오드의 안정적인 동작을 위해 발광셀간에 전기적으로 연결하는 경우에도 각 발광셀의 상부 전극 및 하부 전극이 각 모서리에 배치됨에 따라, 임의의 위치에 있는 발광셀의 상부 전극과 해당 발광셀에 인접하는 다른 발광셀의 하부 전극간에 최단의 경로로 연결 회로를 구성할 수 있어 교류 발광 다이오드의 공정을 간소화시키고 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Claims (9)

  1. 기판;
    상기 기판상에 형성된 적어도 2개의 발광셀; 및
    상기 적어도 2개의 발광셀들을 연결하는 배선들을 포함하며;
    상기 발광셀은, 각각
    제1 도전형 하부 반도체층;
    상기 제1 도전형 하부 반도체층상에 형성된 제2 도전형 상부 반도체층;
    상기 제2 도전형 상부 반도체층의 적어도 일부가 제거되어 노출된 상기 제1 도전형 하부 반도체층에 형성된 하부 전극; 및
    상기 제2 도전형 상부 반도체층에 형성된 상부 전극;을 포함하고,
    동일 발광셀내 하부 전극 및 상부 전극은 대각선 방향으로 대향하는 코너에 인접하여 배치되며,
    상기 배선들은 스텝커버 공정에 의해 형성되어,
    상기 배선들을 접촉시키기 위한 부분들을 제외하고, 상기 발광셀들의 모든 층들 및 상기 기판은 절연층으로 덮혀지며,
    상기 배선들은 상기 절연층상에서 패터닝되어 상기 발광셀들을 전기적으로 연결하도록 구성되며,
    상기 절연층은 상기 상부 전극 및 하부 전극들을 노출시키는 개구부들을 가지며, 상기 배선들은 상기 개구부들을 통해 이웃하는 발광셀들의 전극들을 서로 연결하여 발광셀들을 직렬 연결하도록 구성된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 발광셀의 전극배치는 인접하는 발광셀의 전극배치와 서로 대칭인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 발광셀의 하부 전극은 인접하는 발광셀의 상부 전극과 전기적으로 연결됨을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 2개의 발광셀은 직렬로 연결됨을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 직렬로 연결된 적어도 2개의 발광셀 이외에 추가적인 발광셀을 포함하며;
    상기 직렬로 연결된 발광셀중 하나의 하부 전극이 상기 추가적인 발광셀의 상부 전극에 전기적으로 연결됨을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 도전형 상부 반도체층과 상기 상부 전극 사이에 투명전극층이 개재됨을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  7. 기판상에 각각 위치하고, 복수개의 발광셀들을 직렬 연결하는 제1 연결 수단들을 포함하며,
    상기 제1 연결수단들에 의해 연결된 적어도 두개의 직렬 어레이들이 교류전원의 순방향과 역방향에 동작하도록 연결되며,
    상기 발광셀들은 제1 도전형 화합물 반도체층으로 이루어진 하부 반도체층과, 상기 하부 반도체층상에 형성된 제2 도전형 화합물 반도체층으로 이루어진 상부 반도체층과, 상기 하부 반도체층과 상기 상부 반도체층 사이에 개재된 활성층과, 일부분이 노출된 상기 하부 반도체층 상에 형성된 하부 전극과 상기 상부 반도체층상에 형성된 투명 전극층과 투명전극층상에 형성된 상부 전극을 포함하며,
    상기 상부 전극 및 상기 하부 전극이 서로 대각선 위치에 배치되는 발광셀을 포함하되,
    상기 제1 연결수단들은 스텝커버 공정에 의해 형성되어,
    상기 제1 연결수단들을 접촉시키기 위한 부분들을 제외하고, 상기 발광셀들의 모든 층들 및 상기 기판은 절연층으로 덮혀지며,
    상기 제1 연결수단들은 상기 절연층상에서 패터닝되어 상기 복수개의 발광셀들을 전기적으로 연결하도록 구성되며,
    상기 절연층은 상기 상부 전극 및 하부 전극들을 노출시키는 개구부들을 가지며, 상기 제1 연결수단들은 상기 개구부들을 통해 이웃하는 발광셀들의 전극들을 서로 연결하여 상기 복수개의 발광셀들을 직렬 연결하도록 구성된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  8. 청구항 7에 있어서,
    서로 대각선 위치에 대치되는 전극을 포함하는 발광셀과 전극 배치 형상이 대칭인 인접하는 발광셀을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  9. 청구항 7 또는 청구항 8에 있어서,
    순방향에 동작하도록 연결된 발광셀 어레이와 역방향에 동작하도록 연결된 발광셀 어레이를 전기적으로 연결하는 제2 연결수단들을 포함하며, 순방향 동작시 역방향 전압이 인가된 어레이군 내의 특정 어레이에 과전압이 인가되는 것을 방지하는 발광 다이오드.
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