KR101028612B1 - 발광소자 - Google Patents

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KR101028612B1
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배덕규
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Abstract

광추출효율이 높은 발광소자가 제안된다. 제안된 발광소자는 제1반도체층, 활성층, 제2반도체층, 제1반도체층 상의 제1전극부 및 제2반도체층 상의 제2전극부를 포함하고, 제1전극부 및 제2전극부 중 적어도 하나는 외부전원과 연결되는 전극패드 및 복수의 전극핑거를 포함하는 전극아암을 포함한다.

Description

발광소자{Light-emitting device}
본 발명은 발광소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 광추출효율이 높은 발광소자에 관한 것이다.
발광소자는 소자 내에 포함되어 있는 물질이 빛을 발광하는 소자로서, 발광다이오드(Light emitting diode, LED)와 같이 다이오드를 이용하여 반도체를 접합한 형태로 전자/정공 재결합에 따른 에너지를 광으로 변환하여 방출하는 소자이다. 이러한 발광소자는 현재 조명, 표시장치 및 광원으로서 널리 이용되며 그 개발이 가속화되고 있는 추세이다.
특히, 최근 그 개발 및 사용이 활성화된 질화갈륨(GaN)계 발광다이오드를 이용한 휴대폰 키패드, 사이드 뷰어, 카메라 플래쉬 등의 상용화에 힘입어, 최근 발광다이오드를 이용한 일반 조명 개발이 활기를 띠고 있다. 대형 TV의 백라이트 유닛 및 자동차 전조등, 일반 조명 등 그의 응용제품이 소형 휴대제품에서 대형화, 고출력화, 고효율화, 신뢰성화된 제품으로 진행하여 해당 제품에 요구되는 특성을 나타내는 광원을 요구하게 되었다.
LED는 반도체층 사이에 활성층을 포함하고, 각 반도체층의 극성에 따른 전극을 설치하여, 외부전원을 연결하여 발광한다. 전극은 외부전원과 직접적인 연결을 위하여 일반적으로 패드 형상으로 구현되는 전극패드 및 전류분산을 위한 추가적인 전극형태를 더 포함한다.
이렇게 전류분산을 위하여 추가적인 전극을 설치하는 경우, 전류분산이 효율적으로 될 수록 활성층에서의 발광 또한 효율이 높아지게 되나 전극으로 인하여 발광된 빛이 발광소자 외부로 추출되지 못하고 내부로 반사되는 경우가 발생한다. 전류분산이 효율적이도록 하기 위하여는 전류분산을 위한 전극의 면적이 더 넓어질 필요가 있는데 면적이 넓어짐에 따라 광의 외부추출효율은 낮아진다. 또한, 전류분산을 위한 전극의 면적이 작아지면 광의 외부추출효율은 높아지나 전류분산효율이 낮아 발광효율 또한 낮아지게 되어 문제점이 발생한다.
전류분산을 위하여는 반도체층 상에 투명한 전극층을 더 추가하는 것도 한 방법이나, 이 경우 광추출을 위하여 투명성을 나타내면서도 전류분산성능이 우수하여야 하는 조건이 있다. 따라서, 소재면에서의 한계 때문에 재료비용상이나 제조공정비용상에서는 불리한 점이 많다.
따라서, 발광소자에서 전극의 전류분산효율을 높이면서 광추출효율 또한 증가시키기 위한 기술의 개발이 요청된다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 광추출효율이 높고, 형광체층의 활용도가 높은 고효율의 발광소자를 제공하는데 있다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 발광소자는 제1반도체층, 활성층, 제2반도체층, 제1반도체층 상의 제1전극부 및 제2반도체층 상의 제2전극부를 포함하는 발광소자로서, 제1전극부 및 제2전극부 중 적어도 하나는 외부전원과 연결되는 전극패드 및 서로 이격되어 형성된 복수의 전극핑거로 하나의 전극라인을 형성하는 전류분산을 위한 전극아암을 포함한다.
전극핑거가 이격되어 형성되는 이격공간의 너비 및 전극핑거의 너비의 비율은 1:1 내지 1:2 수 있고, 전극핑거의 너비는 0.5㎛ 내지 3㎛일 수 있다.
전극핑거의 단면은 하면의 길이가 상면의 길이보다 길거나 같을 수 있다.
복수의 전극핑거 중 적어도 2이상의 전극핑거는 서로 같은 단면적을 갖을 수 있다. 복수의 전극핑거 중 적어도 2이상의 전극핑거는 서로 다른 단면적을 갖을 수 있다. 또는, 전극아암은 서로 다른 단면적을 갖는 2개의 전극핑거 쌍이 교번하여 형성될 수 있다.
제1반도체층 및 제2반도체층 중 전극아암이 형성된 반도체층은 전극아암에 대응하는 영역의 높이가 다른 영역보다 높을 수 있다.
제1반도체층 및 제2반도체층 중 전극핑거가 형성된 반도체층은 전극핑거에 대응하는 영역의 높이가 다른 영역보다 높을 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 제1반도체층, 활성층, 제2반도체층, 제1반도체층 상의 제1전극부 및 제2반도체층 상의 제2전극부를 포함하는 발광부로서, 제1전극부 및 제2전극부 중 적어도 하나는 외부전원과 연결되는 전극패드 및 서로 이격되어 형성된 복수의 전극핑거로 하나의 전극라인을 형성하는 전류분산을 위한 전극아암을 포함하는 발광부; 및 발광부로부터의 광에 의해 여기되어 발광하는 형광체를 포함하는 형광체층;을 포함하는 발광소자가 제공된다. 발광소자는 백색발광소자일 수 있다.
발광부는 청색을 발광할 수 있고, 형광체는 황색형광체, 적색형광체 및 녹색형광체 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
본 발명에 따른 발광소자는 광이 추출되는 면에 형성되는 전극이 미세 핑거 형태로 형성되므로, 전체면적이 동일하여 전류분산효과가 유사한 경우에도 전극핑거 간의 공간으로 광을 추출할 수 있어서 광추출효율이 우수하다.
또한, 활성층에서 발광된 광에 의해 여기되는 형광체층이 형성된 발광소자의 경우, 형광체를 사용할 수 없는 영역이 감소함에 따라 형광체층을 보다 효율적으로 사용할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 발광소자의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 발광소자의 평면도이다.
도 3a는 도 2의 A-A' 단면도이고, 도 3b는 도 3a에서 전극핑거 상단에서의 광회절을 도시한 도면이다.
도 4 내지 도 6b는 각각 본 발명의 다른 실시예들에 따른 전극핑거의 단면을 나타낸 도면들이다.
도 7a는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 발광소자의 단면도이고, 도 7b는 도 7a의 D영역 확대도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 특정 패턴을 갖도록 도시되거나 소정두께를 갖는 구성요소가 있을 수 있으나, 이는 설명 또는 구별의 편의를 위한 것이므로 특정패턴 및 소정두께를 갖는다고 하여도 본 발명이 도시된 구성요소에 대한 특징만으로 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 발광소자의 사시도이다.
본 발명의 일실시예에 따르는 발광소자(100)는 제1반도체층(110), 활성층(120), 제2반도체층(130), 제1반도체층(110) 상의 제1전극부(140) 및 제2반도체층(130) 상의 제2전극부(150)를 포함한다. 발광소자는 제2반도체층 상에 직접 제2전극부가 형성될 수 있으나, 일반적으로 발광소자의 지지를 위하여 도 1에서와 같이, 제2반도체층(130) 및 제2전극부(150) 사이에 도전성인 지지기판(160)을 포함할 수 있다. 또한, 도 1에서 발광소자(100)는 수직형 발광소자로서 도시되어 있으나, 이와 달리 수평형 발광소자일 수도 있다.
제1반도체층(110) 및 제2반도체층(130)은, 예를 들면, GaN계반도체, ZnO계반도체, GaAs계반도체, GaP계반도체, 및 GaAsP계반도체와 같은 반도체로 구성되어 각각 p형 반도체층 및 n형 반도체층으로 구현될 수 있다. 반도체층의 형성은 공지의 성막방법, 예를 들면, 분자선 에피택시(Molecular beam epitaxy, MBE)방법을 이용하여 수행될 수 있다. 이외에도, 반도체층들은 III-V 족 반도체, II-VI 족 반도체 및 Si로 구성된 군으로부터 적절히 선택되어 구현될 수 있다.
n형 반도체층의 불순물로는 예를 들어, Si, Ge, 및 Sn 중 선택하여 사용할 수 있다. 한편, p형 반도체층의 불순물로는, Mg, Zn, 및 Be 중 선택하여 사용할 수 있다.
활성층(120)은 발광을 활성화시키는 층으로서, 제1반도체층(110) 및 제2반도체층(130)의 에너지 밴드 갭보다 적은 에너지 밴드 갭을 갖는 물질을 이용하여 형성한다. 예를 들어 제1반도체층(110) 및 제2반도체층(130)이 GaN계 화합물 반도체인 경우, GaN계 화합물 반도체의 에너지 밴드 갭보다 적은 에너지 밴드 갭을 갖는 InGaN계 화합물 반도체를 이용하여 활성층(120)을 형성할 수 있다. 이때, 활성층(120)의 특성상, 불순물은 도핑되지 않는 것이 바람직하며, 장벽의 높이나 우물층의 두께, 조성, 우물의 개수를 조정하여 파장이나 양자효율을 조절할 수 있다.
제1반도체층(110) 상의 제1전극부(140) 및 제2반도체층(130) 상의 제2전극부(150)는 각각 제1반도체층(110) 및 제2반도체층(130)에 외부 전원을 연결하여 전류를 인가하기 위한 전극이다.
지지기판(160)은 발광소자(100)가 수직형 발광소자인 경우, 반도체층과 활성층을 지지하기 위한 기판이고, 수평형 발광소자인 경우, 반도체층과 활성층을 성장시키고 지지하기 위한 기판이다. 기판은 사파이어 또는 스피넬(MgAl2O4)과 같은 부도전성 기판, 또는 SiC, Si, ZnO, GaAs, GaN, 및 금속기판과 같은 도전성 기판 등을 이용할 수 있다. 이 중, 수직형 발광소자의 경우에는 Ni, Cu 또는 Si 기판과 같은 도전성 기판을 사용할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 발광소자는 두개의 전극부 중 적어도 하나가 외부전원과 연결되는 전극패드 및 서로 이격되어 형성된 복수의 전극핑거들로 하나의 전극라인을 형성하는 전류분산을 위한 전극아암을 포함한다. 즉, 본 발명에서 전극부는 전류인가용 전극패드 및 전류분산을 위한 전극아암을 포함한다. 전극아암은 전류분산을 위한 것으로, 균일한 전류분산을 위하여 전극패드로부터 반도체층 상으로 길게 연장되어 형성되어 라인형태로 구현된다. 이러한 전극아암은 하나의 전극라인이면서 복수의 전극핑거를 포함한다. 발광소자는 이러한 전극아암을 2 이상 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 발광소자(100)는 제1전극부(140)가 전극패드 및 전극아암을 포함하고 있다. 도 1의 발광소자(100)는 제1전극부(140)만이 전극패드 및 전극아암을 포함하고 있는 것으로 도시되어 있으나, 제2전극부(150) 또한 전극패드 및 전극아암을 포함할 수 있고 제1전극부(140) 및 제2전극부(150) 동시에 전극패드 및 전극아암을 포함할 수 있음은 자명하다. 전극아암 및 전극패드에 대하여는 도 2를 참조하여 이하에서 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 발광소자의 평면도이다. 도 2에는 제1반도체층(110) 상에 형성된 제1전극부(140)가 도시되어 있다. 제1전극부(140)는 전극패드(141) 및 복수의 전극핑거(143a, 143b, 143c, 143d, 143e)를 포함하는 전극아암(142)을 포함한다. 도 2의 전극아암(142)은 5개의 전극핑거(143a, 143b, 143c, 143d, 143e)를 포함하도록 도시되어 있으나 전극핑거의 수는 이에 한정되는 것은 아니다.
전극패드(141)는 제1반도체층(110)에 전류를 인가할 수 있도록 외부전원과 연결되는 전극이다. 외부전원과의 연결은 예를 들면 와이어 본딩 등을 통하여 수행되는데, 그에 따라 전극패드(141)는 도 2에서와 같이 원형으로 구현될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
전극아암(142)은 전극패드(141)로부터 연장되어 제1반도체층(110) 상에 라인형태로 길게 형성된다. 전극아암(142)의 형태는 제1반도체층(110)에 전류를 분산시킬 수 있는 형태라면 어떤 형태든지 가능하고 도 2에서의 형태는 설명의 편의를 위한 일실시예일 뿐이다.
전극아암(142)은 복수의 전극핑거(143a, 143b, 143c, 143d, 143e)를 포함한다. 전극핑거(143a, 143b, 143c, 143d, 143e)는 전극아암(142)보다 작은 면적을 갖는 미세전극으로 구현된다. 전극아암(142)은 전극핑거(143a, 143b, 143c, 143d, 143e)로 세분되어 이들은 하나의 전극라인으로 형성된다. 즉, 전극아암의 너비가 좁아진 것이라기 보다는 여러개의 미세전극이 모여 하나의 전극라인처럼 전류분산기능을 수행한다. 전극핑거(143a, 143b, 143c, 143d, 143e)에 대하여는 이하에서 도 3a 및 도 3b를 참조하여 더 설명하기로 한다. 전극핑거(143a, 143b, 143c, 143d, 143e)는 서로 이격되어 형성되며, 균일한 광추출을 위하여 서로 평행하게 형성되는 것이 바람직하다.
도 3a는 도 2의 A-A' 단면도이고 도 3b는 도 3a에서 전극핑거 상단에서의 광회절을 도시한 도면이다. 도 3a에서, 제1반도체층(110) 상에 각각의 전극핑거(143a, 143b, 143c, 143d, 143e)가 서로 간격을 두면서 형성되어 있다. 본 명세서에서 전극아암(142)은 전극핑거(143a, 143b, 143c, 143d, 143e) 및 각각의 전극핑거(143a, 143b, 143c, 143d, 143e)가 서로 이격되어 형성되는 이격공간을 포함하는 개념이다. 전극핑거(143a, 143b, 143c, 143d, 143e) 간에 이격된 부분은 제1반도체층(110)이 노출되어 있으므로 노출된 부분으로 광이 추출될 수 있다. 즉, 전극핑거(143a, 143b, 143c, 143d, 143e)간에 형성된 공간으로 광이 추출되어 전극아암이 하나로 형성되는 경우보다 높은 광추출효율을 갖는다.
전극핑거(143a, 143b, 143c, 143d, 143e) 각각의 너비(Wf)는 제1반도체층(110)에 원하는 수준의 전류분산을 하기 위한 최소한의 너비일 수 있다. 다만, 전극핑거(143a, 143b, 143c, 143d, 143e)의 너비(Wf)는, 제조공정상의 문제점이나 최소한의 전류분산 및 이하에서 설명할 광의 회절현상을 고려하여 0.5㎛ 내지 3㎛인 것이 바람직하다. 광추출효율 및 전류분산을 고려하면, 전극핑거가 이격되어 형성되는 이격공간의 너비 및 전극핑거의 너비의 비율은 1:1 내지 1:2인 것이 바람직하다.
도 3b을 참조하면, 제1반도체층(110)으로부터의 광이 전극핑거(143a, 143b, 143c, 143d, 143e) 각각의 상단에서 회절되는 것을 알 수 있다. 제1전극핑거(143a)를 예로 들면, 제1전극핑거(143a)의 측면에 평행하게 직진하는 직진광(L1)은 전극핑거(143a)의 상단 모서리 부분에서 회절현상을 일으킬 수 있다. 회절된 회절광(L2)은 제1전극핑거(143a)의 상부로 회절될 수 있다. 즉, 제1전극핑거(143a)의 좌측 및 우측 상단 모서리 모두에서 광이 회절한다.
전극아암(142)이 미세 전극핑거(143a, 143b, 143c, 143d, 143e)로 형성되지 않고, 하나의 전극으로 형성되는 경우에는 전극아암(142)의 최외곽에서만 광이 회절된다. 그러나, 본 발명에서와 같이 전극아암(142)이 전극핑거(143a, 143b, 143c, 143d, 143e)를 포함하는 경우, 각각의 전극핑거(143a, 143b, 143c, 143d, 143e) 상단에서는 광이 회절현상을 일으킨다.
즉, 전극아암(142)이 하나의 형태인 경우에는 하나의 전극핑거에서 광이 회절현상을 일으키는 효과를 갖는다. 그러나, 전극아암(142)이 복수의 전극핑거를 갖는 경우, 도 3b에서와 같이 각각의 전극핑거(143a, 143b, 143c, 143d, 143e)의 상단에서 광이 회절된다. 전극아암(142)의 상부에 형광체(미도시)가 존재하는 경우를 고려하여 보면, 회절된 광에 의하여 전극핑거(143a, 143b, 143c, 143d, 143e)의 상부로 진행하는 회절광에 의해 형광체가 여기될 수 있다. 따라서, 제1전극핑거(143a) 상단의 형광체를 사용하지 못하는 형광체 미사용영역(B)이 각각의 전극핑거에서 최소화될 수 있어 형광체 이용효율이 극대화된다. 이에 대하여는 도 7a 및 도 7b를 참조하여 이하에서 설명하기로 한다.
도 4 내지 도 6b는 각각 본 발명의 다른 실시예들에 따른 전극핑거의 단면을 나타낸 도면들이다.
도 4에서, 제1반도체층(210)상의 전극핑거(243)의 단면은 하면의 길이(d1)가 상면의 길이(d2)보다 길다. 전극핑거의 단면적이 동일하다고 가정하고, 도 4에서와 같이 상면의 길이(d2)보다 하면의 길이(d1)가 긴 경우를 고려하자. 전극핑거(243)는 하면의 길이(d1)가 길기 때문에 제1반도체층(210)과의 접촉면적을 고려하면 전극핑거의 상면 및 하면의 길이가 동일한 경우보다 접촉면이 넓다.
전극핑거(243)의 제1반도체층(210)과의 접촉면이 넓으므로 전류분산효과가 더 높다. 그러나, 전극핑거 간의 간격(d3)은 전극핑거의 상면 및 하면의 길이가 동일한 경우보다 좁기 때문에 전극핑거 간의 공간으로 추출되는 광량은 작다.
따라서, 광추출효율보다는 전류분산효율을 높이는 것을 목적으로 하는 경우 에는 전극핑거의 형태를 도 4와 같이 구현할 수 있다.
도 5a 및 도 5b에는 복수의 전극핑거 중 적어도 2이상의 전극핑거는 서로 같은 단면적을 갖거나, 서로 다른 단면적을 갖는 발광소자가 도시되어 있다.
도 5a 및 도 5b에서, 제1반도체층(410, 510) 상의 전극핑거(443a, 443b, 443c, 443d, 443e, 543a, 543b, 543c, 543d, 543e, 543f) 중 적어도 2개의 전극핑거의 단면적은 같거나 서로 다르다.
도 5a에서, 제1전극핑거(443a) 및 제5전극핑거(443e)의 단면적은 동일하고, 제2전극핑거(443b), 제3전극핑거(443c), 및 제4전극핑거(443d)의 단면적은 동일하다. 제1전극핑거(443a) 및 제5전극핑거(443e)의 단면적은 제2전극핑거(443b), 제3전극핑거(443c), 및 제4전극핑거(443d)의 단면적보다 작다. 따라서, 전극아암의 내부에서 전류분산효과가 높은 것을 목적으로 하는 경우에는 도 5a와 같이 단면적이 작은 전극핑거(443a, 443e)를 외부에 배치하고, 단면적이 큰 전극핑거(443b, 443c, 443d)를 내부에 배치시킬 수 있다.
도 5b에서, 제1전극핑거(543a) 및 제6전극핑거(543f)의 단면적은 동일하고, 제2전극핑거(543b), 제3전극핑거(543c), 제4전극핑거(543d) 및 제5전극핑거(543e)의 단면적은 동일하다. 제1전극핑거(543a) 및 제6전극핑거(543f)의 단면적은 제2전극핑거(543b), 제3전극핑거(543c), 제4전극핑거(543d) 및 제5전극핑거(543e)의 단면적보다 크다. 따라서, 전극아암의 내부에서 상대적으로 광추출효과가 높고, 형광체 미사용영역을 감소시키고자 하는 것을 목적으로 하는 경우에는 도 5b와 같이 단면적이 작은 전극핑거를 내부에 배치하고, 단면적이 큰 전극핑거를 외부에 배치시킬 수 있다.
도 5c에서, 제1전극핑거(643a), 제3전극핑거(643c) 및 제5전극핑거(643e)의 단면적은 동일하고, 제2전극핑거(643b), 제4전극핑거(643d) 및 제6전극핑거(643f)의 단면적은 동일하다. 제1전극핑거(643a), 제3전극핑거(643c) 및 제5전극핑거(643e)의 단면적은 제2전극핑거(643b), 제4전극핑거(643d) 및 제6전극핑거(643f)의 단면적보다 작다. 즉, 서로 다른 면적을 갖는 2개의 전극핑거 쌍이 교번하여 형성된다.
따라서, 광추출효과 및 전류분산효과를 골고루 분산시키고자 하는 것을 목적으로 하는 경우에는 도 5c와 같이 단면적이 서로 다른 전극핑거를 쌍으로 하여 교번하여 배치시킬 수 있다.
도 6a에서는 제1반도체층(710)에 전극아암(742)이 형성되어 있는 영역의 높이가 다른 영역보다 높게 도시되어 있다. 전극아암(742)은 전극핑거(743a, 743b, 743c, 743d, 743e)를 포함한다. 제1반도체층(710)은 전극핑거(743a, 743b, 743c, 743d, 743e) 중 제1전극핑거(743a) 및 제5전극핑거(743e)의 외부측면에서 일부 제거되어 있다.
제1전극핑거(743a) 및 제5전극핑거(743e)의 외부측면에서 하측으로 연장된 제1반도체층(710) 부분은 도 3a에서와 같은 전극아암(142)이 평면의 제1반도체층(110)에 형성된 경우와 비교하여 광추출효율이 높다. 즉, 제1반도체층(710) 중 제거되어 노출된 측면영역(C)을 통하여 광추출이 가능하다.
이를 위하여 제1반도체층(710)은 전극아암(742)이 형성된 후에, 전극아암(742) 영역을 제외하고 에칭될 수 있다. 또는, 제1반도체층(710)은 전극아암(742)이 형성되기 전에 전극아암(742)이 형성될 영역을 제외하고 에칭될 수 있다.
도 6b에서는 전극아암 전체가 아닌 각각의 전극핑거(843a, 843b, 843c, 843d, 843e)에 대응하는 영역의 제1반도체층(810)이 다른 영역보다 높게 형성되어 있다. 즉, 각각의 전극핑거(843a, 843b, 843c, 843d, 843e) 아래부분에 제1반도체층(810) 중 제거되어 노출된 측면영역이 존재한다.
따라서, 도 6a에서는 전극아암(742)의 외곽부분의 전극핑거들(743a, 743e)에서만 광추출효율이 증가하나, 도 6b에서는 모든 전극핑거(843a, 843b, 843c, 843d, 843e) 아래부분에서 광추출효율이 증가하게 되므로 광추출효율이 더욱 증가하게 된다.
도 7a는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 발광소자의 단면도이다. 본 발명의 다른 측면에 따르면, 제1반도체층(910), 활성층(920), 제2반도체층(930), 제1전극부(940) 및 제2전극부(950)를 포함하는 발광부로서, 제1전극부(940) 및 제2전극부(950) 중 적어도 하나는 외부전원과 연결되는 전극패드(941) 및 서로 이격되어 형성된 복수의 전극핑거(943)로 하나의 전극라인을 형성하는 전류분산을 위한 전극아암(942)을 포함하는 발광부; 및 발광부로부터의 광에 의해 여기되어 발광하는 형광체(971)를 포함하는 형광체층(970);을 포함하는 발광소자가 제공된다. 발광소자는 제2반도체층 상에 직접 제2전극부가 형성될 수 있으나, 일반적으로 발광소자의 지지를 위하여 도 7에서와 같이, 제2반도체층(930) 및 제2전극부(950) 사이에 도전성인 지지기판(960)을 포함할 수 있다. 또한, 도 7a에서 발광소자(900)는 수직형 발광소자로서 도시되어 있으나, 이와 달리 수평형 발광소자일 수도 있다.
도 7a의 발광소자는 활성층(920)으로부터의 광에 의해 여기되어 이와 다른 파장의 광을 발광하는 형광체(971)를 포함하는 형광체층(970)을 더 포함한다. 따라서, 형광체층(970)을 포함하는 발광소자에서는 활성층(920)으로부터의 광과 형광체(971)로부터의 광이 혼합되어 얻어진다.
형광체(971)는 질화물계, 산화물계, 또는 황화물계 형광체 중 원하는 파장에 따라 사용할 수 있다. 형광체(971)는 황색형광체, 녹색형광체 또는 적색형광체일 수 있다. 일반적으로 형광체층(970)은 투명한 수지 등과 같은 분산물질(972)에 형광체를 균일하게 분산시키고 이를 발광부 상에 위치시켜 형성한다.
발광소자(900)가 특히 백색발광소자인 경우, 활성층(920)으로부터의 광이 청색광이면 형광체(971)는 황색형광체이거나 녹색 및 적색형광체의 혼합형광체일 수 있다.
도 7b는 도 7a의 D 영역의 확대도이다. 제1반도체층(910) 상에 복수개의 전극핑거(943)가 형성되어 있다. 제1반도체층(910) 상면에는 형광체(971)가 위치하고 있어, 제1반도체층(910)으로부터 추출된 광에 의해 여기되어 흡수한 광의 파장과 다른 파장의 광을 발생시킨다. 제1반도체층(910) 상에는 전극핑거(943)가 복수개 형성되어 있으므로 제1반도체층(910)으로부터 진행하는 광은 전극핑거(943)의 상단에서 회절된다. 전극핑거(943) 각각의 모서리로부터 회절된 회절광들(L3, L3', L4, L4')은 전극핑거(943) 상부의 형광체를 사용하지 못하는 E 영역을 형성한다. 전극핑거(943)의 상단에는 모두 형광체 미사용영역(E)이 형성되어 있다.
그러나, 만약 발광소자(900)의 전극아암이 도 7a과 달리 하나의 전극라인형태인 경우를 가정하자. 이 경우, 회절광은 각각의 전극핑거가 아닌 하나의 전극라인의 외곽의 모서리에서만 얻는 회절광 L3 및 L3' 뿐일 것이다. 즉, 전극핑거(943)가 서로 이격되어 형성되어 있으므로 얻을 수 있는 회절광 L4 및 L4'는 얻을 수 없다. 따라서, 최외곽의 회절광 두개(L3, L3')로 형성되는 형광체를 사용하지 못하는 영역은 F 영역이 될 것이다.
도 7b에서 각각의 전극핑거(943)의 E 영역을 모두 합하여도 F 영역보다 훨씬 작은 영역임을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 발광소자의 경우, 형광체 미사용영역이 감소하므로 형광체를 효과적으로 사용할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니라, 첨부된 청구범위에 의해 해석되어야 한다. 또한, 본 발명에 대하여 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
100 발광소자
110 제1반도체층
120 활성층
130 제2반도체층
140 제1전극부
141 전극패드
142 전극아암
143a, 143b, 143c, 143d, 143e 전극핑거
150 제2전극부
160 지지기판
970 형광체층
971 형광체
L1 직진광
L2, L3, L3',L4, L4' 회절광
B, E, F 형광체 미사용영역

Claims (14)

  1. 제1반도체층, 활성층, 제2반도체층, 상기 제1반도체층 상의 제1전극부 및 상기 제2반도체층 상의 제2전극부를 포함하는 발광소자로서,
    상기 제1전극부 및 상기 제2전극부 중 적어도 하나는, 외부전원과 연결되는 전극패드 및 서로 이격되어 형성된 복수의 전극핑거로 하나의 전극라인을 형성하는 전류분산을 위한 전극아암을 포함하고,
    상기 전극핑거의 단면은 하면의 길이가 상면의 길이보다 길거나 같은 것을 특징으로 하는 발광소자.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극핑거가 이격되어 형성되는 이격공간의 너비 및 상기 전극핑거의 너비의 비율은 1:1 내지 1:2인 것을 특징으로 하는 발광소자.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극핑거의 너비는 0.5㎛ 내지 3㎛인 것을 특징으로 하는 발광소자.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 전극핑거 중 적어도 2이상의 전극핑거는 서로 같은 단면적을 갖는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 전극핑거 중 적어도 2이상의 전극핑거는 서로 다른 단면적을 갖는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극아암은 서로 다른 단면적을 갖는 2개의 전극핑거 쌍이 교번하여 형성된 것을 특징으로 하는 발광소자.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1반도체층 및 상기 제2반도체층 중 상기 전극아암이 형성된 반도체층은 상기 전극아암에 대응하는 영역의 높이가 다른 영역보다 높은 것을 특징으로 하는 발광소자.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 전극핑거는 서로 평행하게 형성된 것을 특징으로 하는 발광소자.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1반도체층 및 상기 제2반도체층 중 상기 전극핑거가 형성된 반도체층은 상기 전극핑거에 대응하는 영역의 높이가 다른 영역보다 높은 것을 특징으로 하는 발광소자.
  11. 제1반도체층, 활성층, 제2반도체층, 상기 제1반도체층 상의 제1전극부 및 상기 제2반도체층 상의 제2전극부를 포함하는 발광부로서,
    상기 제1전극부 및 상기 제2전극부 중 적어도 하나는, 외부전원과 연결되는 전극패드 및 서로 이격되어 형성된 복수의 전극핑거로 하나의 전극라인을 형성하는 전류분산을 위한 전극아암을 포함하고, 상기 전극핑거의 단면은 하면의 길이가 상면의 길이보다 길거나 같은 것을 특징으로 하는 발광부; 및
    상기 발광부로부터의 광에 의해 여기되어 발광하는 형광체를 포함하는 형광체층;을 포함하는 발광소자.
  12. 청구항 11에 있어서,
    백색발광소자인 것을 특징으로 하는 발광소자.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 발광부는 청색을 발광하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 형광체는 황색형광체, 적색형광체 및 녹색형광체 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 발광소자.
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