KR101163861B1 - 발광소자, 전극 구조 및 발광 소자 패키지 - Google Patents

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Abstract

실시 예는 발광소자 및 이를 구비한 발광 소자 패키지에 관한 것이다.
실시 예에 따른 발광소자는, 전도성 지지부재; 상기 전도성 지지부재 위에 전극층; 상기 전극층 위에 제2도전형 반도체층, 상기 제2도전형 반도체층 위에 활성층, 및 상기 활성층 위에 제1도전형 반도체층을 포함하는 화합물 반도체층; 상기 제1도전형 반도체층 위에 전극; 및 상기 제1도전형 반도체층과 상기 전극의 사이에 형성된 광 가이드층을 포함한다.

Description

발광소자, 전극 구조 및 발광 소자 패키지{LIGHT EMITTING DEVICE, ELECTRODE STRUCTURE AND LIGHT EMITTING DEVICE PACKAGE HAVING THE SAME}
실시 예는 발광소자, 전극 구조 및 발광 소자 패키지에 관한 것이다.
Ⅲ-Ⅴ족 질화물 반도체(group Ⅲ-Ⅴ nitride semiconductor)는 물리적, 화학적 특성으로 인해 발광 다이오드(LED) 또는 레이저 다이오드(LD) 등의 발광 소자의 핵심 소재로 각광을 받고 있다. Ⅲ-Ⅴ족 질화물 반도체는 통상 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질로 이루어져 있다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode : LED)는 화합물 반도체의 특성을 이용하여 전기를 적외선 또는 빛으로 변환시켜서 신호를 주고 받거나, 광원으로 사용되는 반도체 소자의 일종이다.
이러한 질화물 반도체 재료를 이용한 LED 혹은 LD는 광을 얻기 위한 발광 소자에 많이 사용되고 있으며, 핸드폰의 키패드 발광부, 전광판, 조명 장치 등 각종 제품의 광원으로 응용되고 있다.
실시 예는 광 추출 효율을 개선시켜 주는 전극을 갖는 발광소자, 전극 구조 및 발광 소자 패키지를 제공한다.
실시 예는 화합물 반도체층과 전극 사이에 상기 전극의 일부와 오버랩되는 광 가이드층을 포함하는 발광소자, 전극 구조 및 발광 소자 패키지를 제공한다.
실시 예에 따른 발광소자는, 전도성 지지부재; 상기 전도성 지지부재 위에 전극층; 상기 전극층 위에 제2도전형 반도체층, 상기 제2도전형 반도체층 위에 활성층, 및 상기 활성층 위에 제1도전형 반도체층을 포함하는 화합물 반도체층; 상기 제1도전형 반도체층 위에 전극; 및 상기 제1도전형 반도체층과 상기 전극의 사이에 형성된 광 가이드층을 포함한다.
실시 예에 따른 전극 구조는, 화합물 반도체층 위에 투광성의 광 가이드층; 및 상기 투광성의 광 가이드층 위에 비 투광성의 전극을 포함하며, 상기 전극은 상기 화합물 반도체층의 상면에 접촉된 하부; 및 상기 광 가이드층의 상면에 접촉된 상부를 포함하며, 상기 광 가이드층은 상기 전극의 하부에 접촉된 제1면, 상기 전극의 하부와 비 접촉되며 광이 출사되는 제2면, 상기 전극의 상부 하면에 전체 면이 접촉된 제3면, 및 상기 화합물 반도체층의 상면에 접촉되는 제4면을 포함한다.
실시 예에 따른 발광 소자 패키지는, 몸체; 상기 몸체 위에 적어도 하나의 리드 전극; 및 상기 리드 전극에 전기적으로 연결된 발광 소자를 포함하며, 상기 발광 소자는 전도성 지지부재; 상기 전도성 지지부재 위에 전극층; 상기 전극층 위에 제2도전형 반도체층, 상기 제2도전형 반도체층 위에 활성층, 및 상기 활성층 위에 제1도전형 반도체층을 포함하는 화합물 반도체층; 상기 제1도전형 반도체층 위에 전극; 및 상기 제1도전형 반도체층과 상기 전극의 사이에 형성된 광 가이드층을 포함한다.
실시 예는 광 추출 효율을 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예는 반도체층의 표면에서의 광 추출 효율을 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예는 칩 표면의 전극 접촉 영역을 줄여줄 수 있다.
도 1은 제1실시 예에 따른 화합물 반도체층 위의 전극 구조를 나타낸 측 단면도이다.
도 2는 도 1의 평면도이다.
도 3은 제2실시 예에 따른 화합물 반도체층 위의 전극 구조를 나타낸 측 단면도이다.
도 4는 제3실시 예에 따른 화합물 반도체층 위의 전극 구조를 나타낸 측 단면도이다.
도 5는 제4실시 예에 따른 화합물 반도체층 위의 전극 구조를 나타낸 측 단면도이다.
도 6은 제5실시 예에 따른 화합물 반도체층 위의 전극 구조를 나타낸 측 단면도이다.
도 7은 제6실시 예에 따른 화합물 반도체층 위의 전극 구조를 나타낸 측 단면도이다.
도 8 내지 도 10은 제7실시 예에 따른 화합물 반도체층 위의 전극 구조를 나타낸 측 단면도이다.
도 11은 제8실시 예에 따른 화합물 반도체층 위의 전극 구조를 나타낸 측 단면도이다.
도 12 내지 도 21은 제9실시 예로서, 화합물 반도체층 위의 전극 구조를 나타낸 평면도이다.
도 22는 제10실시 예에 따른 발광소자를 나타낸 측 단면도이다.
도 23은 제11실시 예에 따른 발광소자를 나타낸 측 단면도이다.
도 24는 제12실시 예에 따른 발광소자를 나타낸 측 단면도이다.
도 25는 제13실시 예에 따른 발광소자를 나타낸 측 단면도이다.
도 26은 제14실시 예에 따른 발광소자를 나타낸 측 단면도이다.
도 27은 제15실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 나타낸 측 단면도이다.
도 28은 실시 예에 따른 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 29는 실시 예에 따른 표시 장치의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 30은 실시 예에 따른 조명 장치를 나타낸 도면이다.
실시 예를 설명함에 있어서, 각 층의 위 또는 아래에 대한 설명은 도면을 기준으로 설명하며, 각 층의 두께는 일 예이며, 도면의 두께로 한정하지는 않는다. 또한 실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "위(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "위(on)"와 "아래(under)"는 "directly"와 "indirectly"의 의미를 모두 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 제1실시 예에 따른 반도체층 위의 전극 구조를 나타낸 단면도이며, 도 2는 도 1의 평면도이다.
도 1을 참조하면, 화합물 반도체층(10) 위에는 전극(20) 및 광 가이드층(30)이 형성된다. 상기 화합물 반도체층(10)은 화합물 반도체 예컨대, 3족 원소와 5족 원소의 화합물로서, 예컨대 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, 및 AlInN 중 적어도 하나를 포함한다.
상기 화합물 반도체층(10)은 N형 도펀트가가 도핑될 수 있다. 상기 화합물 반도체층(10)은 Si, Ge, Sn, Se, Te 등의 N형 도펀트를 포함하는 N형 반도체층으로 구현될 수 있다. 또는 상기 화합물 반도체층(10)은 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등을 포함한 P형 반도체층로 구현될 수 있다.
상기 화합물 반도체층(10)은 도전형의 반도체를 이용하여 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 또한 상기 화합물 반도체층(10)은 발광 구조물을 포함할 수 있으며, 예컨대 상층부터 N형 반도체층, 활성층, 및 P형반도체층의 순으로 적층되거나 N형 반도체층, 활성층, P형 반도체층, 및 N형 반도체층의 순으로 적층되는 구조를 포함할 수 있다.
상기 전극(20)은 패드이거나 상기 패드와 연결된 암(Arm) 전극으로 형성될 수 있다. 상기 전극(20)은 Cr, Ti, Al, In, Ta, Pd, Co, Ni, Si, Ge, Ag, Cu 및 Au 중 어느 하나 또는 복수의 물질을 혼합하여 단층 또는 다층으로 형성할 수 있다. 상기 전극(20)은 화합물 반도체층(10)과의 오믹 접촉, 본딩층 간의 접착성, 반사 특성, 전도성 특성 등을 고려하여 상기 물질 등에서 선택될 수 있다.
상기 전극(20)은 패드인 경우, 단일개 또는 복수개로 배치될 수 있으며, 복수의 패드는 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 전극(20)은 탑 측에서 보면, 바 형상, 꺾여진 라인 형상, 적어도 한 부분이 곡면인 형상, 다각 형상, 곡면과 다각형이 혼합된 형상, 매트릭스 형상, 암(Arm)을 갖는 형상 등의 중 어느 한 형상 또는 혼합 형상으로 형성될 수 있다.
상기 전극(20)의 암(arm) 전극 형상은 원 형상, 다각형 형상, 곡면과 비 구면이 혼합된 형상 중 어느 한 형상으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 전극(20)은 하부(21)와 상부(22)를 포함하며, 상기 하부(21)는 상기 화합물 반도체층(10)의 상면에 접촉(예: 오믹 접촉)되며, 상기 상부(22)는 상기 하부(21) 위에 상기 하부(21)의 하면보다 넓은 면적을 갖는 상면을 포함할 수 있으며, 이 경우 상기 상부(22)는 상기 광 가이드층(30)의 위를 커버하게 된다.
상기 전극(20)의 상부(22)는 상기 하부(21) 위에 상기 하부(21)의 폭(D1)보다 넓은 폭(D2)으로 형성된다. 즉, 상기 전극(20)의 상면 폭(또는 면적)은 하부 하면 폭(또는 면적)보다 넓게 형성된다.
상기 전극(20)과 상기 화합물 반도체층(10)의 사이에는 광 가이드층(30)이 형성된다. 상기 광 가이드층(30)은 상기 전극(20) 아래에 오버랩되도록 임베디드되며, 상기 전극(20)의 하부(21)의 적어도 한 면에 접촉되며 적어도 하나의 광 출사면을 구비한다.
상기 광 가이드층(30)은 상기 전극(20)의 하부(21) 둘레 중 적어도 한 면에 접촉된 제1면(S1), 상기 광 가이드층(30)의 둘레 중 상기 전극(20)의 하부(21)에 비 접촉된 제2면(S2), 상기 전극(20)의 상부 하면에 접촉된 제3면(S3), 상기 화합물 반도체층(10)의 상면에 접촉된 제4면(S4)을 포함한다.
상기 광 가이드층(30)의 제2면(S2)은 상기 제1면(S1)의 반대측 면을 포함하며, 광이 투과되는 개구영역인 출사면을 포함한다. 상기 광 가이드층(30)의 제2면(S2)은 1측면 이상 예컨대, 도 2와 같이 3개의 측면이 될 수 있다.
상기 광 가이드층(30)의 제3면(S3) 전체는 상기 전극(20)의 상부(22) 하면에 접촉될 수 있다. 이는 상기 광 가이드층(30)의 제3면(S3)와 상기 전극(20)의 한 측면이 동일 평면 상에 배치될 수 있다.
상기 전극(20)의 제2면(S2) 중 적어도 한 면은 상기 전극(20)으로부터 소정 간격 이격될 수 있으며, 그 간격은 1~10㎛로 형성될 수 있다. 상기 광 가이드층(30)의 제2면(S2)은 경사면, 구면, 및 평탄한 면 중 적어도 한 형태로 형성될 수 있다. 상기 전극(20)의 제2면(S2) 면적은 상기 제1면(S1) 면적보다 크게 형성될 수 있다. 상기 광 가이드층(30)에서 상기 제3면(S3)의 면적은 상기 제4면(S4)의 면적과 동일하다.
상기 광 가이드층(30)은 질화물 및 산화물 등과 같은 투광성 물질이거나, Ag을 포함하는 반사 금속으로 이루어질 수 있다. 상기 산화물은 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), ZnO, SiO2, SiOx, Al2O3 , TiOX 등을 포함하거나, 상기 질화물은 IZON(IZO nitride), SiOxNy, Si3N4 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 산화물 및 질화물은 광이 투과되므로, 상기 화합물 반도체층(10)을 통해 입사되는 일부 광이 굴절되거나 투과되어, 외부로 추출될 수 있다. 또한 상기 Ag를 포함하는 반사 금속은 상기 화합물 반도체층(10)과의 계면으로 입사되는 광을 다른 방향으로 반사시켜 주어, 광의 흡수를 방지하거나, 광의 임계각을 변화시켜 줄 수 있다. 실시 예는 광을 내부로 가이드하거나 광의 반사를 가이드하는 구조물을 광 가이드층(30)으로 정의할 수 있다.
상기 광 가이드층(30)은 상기 전극(20)의 상부(22)와 상기 화합물 반도체층(10) 사이에 배치되어, 상기 전극(20)과 상기 화합물 반도체층(10)의 접촉 면적을 줄여주며, 상기 화합물 반도체층(10)으로 입사되는 광을 상기 광 가이드층(30)을 통해 추출시켜 줄 수 있다.
여기서, 상기 전극(20)의 전류 주입 효율은 상기 전극(20)과 상기 화합물 반도체층(10)의 접촉 면적에 비례하여 계속 증가하지 않고, 특정 영역에서의 전류 주입 효율의 증가에 따라 내부 양자 효율이 비례하여 증가되지 않는다. 이에 따라 상기 전극(20)의 하부(21)의 접촉 면적을 늘리더라도 전류 주입 효율의 개선 정도에 비해 광 추출 효율을 더 저하시키는 원인이 될 수 있다. 상기 전극(20)의 전류 주입 효율은 전극 패턴이 분포되는 형상에 의해 더 좌우된다.
상기 전극(20)은 상기 화합물 반도체층(10)의 표면 예컨대, N-face에 접촉된다. 상기 전극(20)의 하부(21)는 적어도 한 변이 1~3㎛ 이하의 폭(D1)으로 상기 화합물 반도체층(10)에 접촉될 수 있다. 상기 전극(20)의 하부(21)의 폭(D1)은 상기 상부(22)의 적어도 한 변의 폭(D2)의 10~90% 정도로 형성될 수 있다. 상기 전극(20)의 두께는 수 ㎛ 이하 예컨대, 5㎛ 이하로 형성할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 전극(20)의 하부(21)의 폭(D1)과 상기 광 가이드층(30)의 폭(D3)에 대한 비율(D1:D3)은 1:9 ~ 9:1 정도로 형성될 수 있다. 상기 광 가이드층(30)의 폭(D3)이 증가하면 할수록 상기 하부(21)에 의한 광 흡수를 줄이고, 광 추출 효율을 개선시켜 줄 수 있다. 이때 상기 전극(20)의 패턴 폭을 단순하게 좁게할 경우, 동작 전압이 상승할 수 있어, 동작 전압과 전류 주입 효율을 고려하여 전극 하부(21)의 폭을 설정할 수 있다.
또한 상기 전극(20)의 하부(21)는 적어도 한 변의 폭(D1)은 상기 광 가이드층(30)의 한 변의 폭(D3)의 1/9 ~ 9/9 비율로 형성되거나, 상기 광 가이드층(30)의 폭(D3)은 상기 전극(20)의 하부(21)의 폭(D1)의 1/9 ~ 9/9 비율로 형성될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 칩 탑 측에서 보면, 상기 전극(20)의 폭(D2) 즉, 선 폭(D2)은 수십 ㎛ 이하로 형성될 수 있다. 상기 광 가이드층(30)은 상기 전극(20)의 외측으로 노출되지 않는 형태로 상기 전극(20)의 하부와 평행하게 형성될 수 있다. 상기 광 가이드층(30)의 두께는 상기 전극(20)의 두께 미만으로 형성될 수 있다.
상기 전극(20)의 일측 하부가 광 가이드층(30)에 오버랩됨으로써, 상기 화합물 반도체층(10)의 내부에서 그 표면으로 진행하는 일부 광은 상기 광 가이드층(30)을 통해 외부로 추출되거나 화합물 반도체층(10)의 내부로 반사시켜 줄 수 있다. 상기 광 가이드층(30)은 상기 전극(20)에 의한 광 흡수를 방지하여, 외부로 추출될 수 있도록 가이드해 주게된다.
실시 예에 따른 전극 구조는 화합물 반도체층(10) 위에 접촉된 전극(20) 및 광 가이드층(30)을 포함하며, 상기 광 가이드층(30)의 상면(S3) 또는 하면(S4) 면적은 상기 전극(20)의 상면 면적의 10~90% 범위로 형성될 수 있다.
상기 광 가이드층(30)은 상기 전극(20) 위에서 가해지는 본딩에 따른 외부 충격을 완화시켜 줄 수 있다.
도 3은 제2실시 예에 따른 반도체층 위의 전극 예를 나타낸 도면이다. 상기 제2실시 예를 설명함에 있어서, 제1실시 예와 동일한 부분에 대해서는 제1실시 예를 참조하며, 중복 설명은 생략하기로 한다.
도 3을 참조하면, 화합물 반도체층(10) 위에는 전극(20)이 형성되며, 상기 화합물 반도체층(10)과 상기 전극(20) 사이에 광 가이드층(31)이 형성된다. 상기 광 가이드층(31)은 하면인 제4면(S4) 폭(D6)(또는 하면 면적)이 상면인 제3면(S3) 폭(D5)(또는 상면 면적)보다 넓은 구조 예컨대, 사다리꼴 형상 등과 같은 다각형 형상을 포함할 수 있다.
상기 광 가이드층(31)의 하면 폭(D6)을 더 넓게 형성할 수 있어, 입사면적 또는 반사 면적을 증가시켜 줄 수 있다. 이에 따라 광 가이드층(31)에 의한 광 추출 효율은 증가될 수 있다.
상기 광 가이드층(31)의 외측 면인 제2면(S2)은 제1실시 예보다 넓은 면적으로 형성될 수 있어, 광 추출 효율을 개선시켜 줄 수 있다. 또한 상기 광 가이드층(31)의 외측 면인 제2면(S2)은 상기 전극(20)의 측면으로부터 이격되어 배치될 수 있으며, 이 경우 상기 광 가이드층(31)을 통한 광 추출 효율은 개선될 수 있다.
도 4는 제3실시 예에 따른 반도체층 위의 전극 예를 나타낸 단면도이다. 상기 제3실시 예는 제1실시 예를 참조하여 설명하기로 한다.
도 4를 참조하면, 광 가이드층(30A)은 볼록한 렌즈형 또는 반구형 등과 같은 형상으로 형성될 수 있다. 상기 광 가이드층(30A)은 상기 전극(20)의 아래에 하나 또는 복수로 형성될 수 있으며, 복수의 광 가이드층(30A)은 상기 전극(20)의 아래에 서로 이격될 수 있다.
상기 광 가이드층(30A)은 산화물 또는 질화물 등과 같은 투광성 물질로 이루어질 수 있으며, 이는 제1실시 예를 참조하기로 한다.
상기 광 가이드층(30A)은 상기 화합물 반도체층(10)의 상면에 접촉되며, 그 접촉 비율은 제1실시 예를 참조하기로 한다. 또한 상기 광 가이드층(30A)의 외측 구면(S21)은 표면적이 넓고 볼록 렌즈 형상으로 형성되어, 광의 추출 면적을 개선시켜 줄 수 있다.
상기 광 가이드층(30A)은 상기 전극(20)의 아래에 오버랩됨으로써, 상기 화합물 반도체층(10)을 통해 입사되는 광을 렌즈 형상의 구면(S21)을 통해 방출할 수 있다. 상기 광 가이드층(30A)은 반구형 형상으로 형성되어, 본딩에 따른 외부 충격을 더 완화시켜 줄 수 있다.
도 5는 제4실시 예이다.
도 5를 참조하면, 상기 화합물 반도체층(10)의 상면에 러프니스(12)를 형성할 수 있다. 상기 러프니스(12)는 삼각 형상의 요철 패턴 등으로 형성될 수 있으며, 이러한 러프니스(12)는 광 추출 효율을 개선시켜 줄 수 있다.
상기 화합물 반도체층(10)의 상면 일부는 평탄면(14)으로 형성될 수 있으며, 상기 평탄 면(14) 위에는 상기 광 가이드층(30) 또는/및 상기 전극(20)이 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 화합물 반도체층(10)과 상기 전극(20) 사이의 계면은 광 흡수를 방지하기 위해 러프니스로 형성할 수 있으며, 상기 화합물 반도체층(10)과 투광성의 광 가이드층(30) 사이의 계면은 광의 입사를 위해 평탄하게 형성될 수 있다. 상기 화합물 반도체층(10)과 반사성의 광 가이드층(30) 사이의 계면은 광의 반사를 위해 러프니스하게 형성될 수 있으며, 이 경우 광의 임계각을 변화시켜 줄 수 있다.
즉, 상기 광 가이드층(30)과 상기 화합물 반도체층(10)의 접촉 계면은 광의 투과 또는 반사를 위해 평탄하거나 러프니스로 형성할 수 있다.
도 6을 제5실시 예이다.
도 6을 참조하면, 화합물 반도체층(10) 위의 전극(20)은 하부(21)와 상부(22) 사이에 굴곡부(23)를 포함한다. 상기 광 가이드층(30)에 의해 상기 전극(20)의 하부(21)와 상기 상부(22)가 수직하게 형성되지 않고, 상기 굴곡부(23)를 갖는 구조로 형성될 수 있다.
도 7은 제6실시 예에 이다.
도 7을 참조하면, 전극(20)과 다층 구조의 광 가이드층(30B)은 화합물 반도체층(10) 위에 형성되며, 상기 전극(20)의 일부가 상기 광 가이드층(30B)에 오버랩되게 배치된다. 상기 전극(20)은 패드 또는 암 전극일 수 있다. 상기 광 가이드층(30B)은 투광성 물질 또는 반사 물질로 형성되어, 광의 투과 또는/및 반사를 통해 광 추출 효율을 개선시켜 줄 수 있다.
상기 광 가이드층(30B)은 다층 구조를 포함하며, 제1층(32)은 상기 화합물 반도체층(10) 위에 형성되고 입사되는 광을 가이드하고, 제2층(34)은 상기 제1층(32) 위에 형성되며 상기 제1층(32)을 통해 입사되는 광을 투과시키거나 반사시켜 줄 수 있다. 상기 제1층(32)은 투광성 산화물(예: ITO, IZO, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, ATO, GZO)로 형성될 수 있으며, 상기 제2층(34)은 절연층(ZnO, SiO2, SiOx, Al2O3) 또는 Ag을 포함하는 반사금속으로 형성될 수 있다.
상기 제1층(32)은 질화물 반도체층의 굴절률보다 낮은 제1굴절률(n1)을 갖는 물질층이고, 상기 제2층(34)은 제1굴절률(n1)보다 낮은 제2굴절률(n2)을 갖는 물질층으로 형성되어, 광의 투과를 유도할 수 있다.
상기 광 가이드층(30B)은 다층 구조인 경우, 굴절률 차이가 점차 낮아지는 물질 예컨대, 제1층(32)에 ITO를 형성하고, 제2층(34)에 Si02로 형성될 수 있다. 이에 따라 상기 화합물 반도체층(10)을 통해 방출된 광은 상기 광 가이드층(30B)의 제1층(32) 및 제2층(34)을 통해 외부로 추출될 수 있다. 또한 상기 광 가이드층(30B)의 제2층(34)이 반사물질인 경우, 제1층(32)을 통해 입사된 광을 반사시켜 줄 수 있다.
도 8 내지 도 10은 제7실시 예이다.
도 8 내지 도 10을 참조하면, 화합물 반도체층(10) 위에 전극(20A)이 형성되고, 상기 전극(20A)의 하부(21) 둘레에 광 가이드층(30C)이 형성된다.
상기 전극(20A)의 하부(21)는 상기 광 가이드층(30C)의 사이에 형성되며, 상부(22)는 상기 광 가이드층(30C) 위에 형성된다. 상기 광 가이드층(30C)은 상기 전극(20A)의 하부(21)의 양 측면 또는 모든 측면에 형성될 수 있다. 상기 광 가이드층(30C)이 네 측면에 형성된 경우, 도 9와 같이 구현될 수 있다. 상기 광 가이드층(30C)이 양 측면에 형성된 경우, 도10과 같이 구현될 수 있다.
상기 전극(20A)의 하부(21)는 상기 광 가이드층(30C)를 통해 상기 화합물 반도체층(10)에 접촉되고, 상부(22)는 상기 광 가이드층(30C) 위에 형성된다. 즉, 상기 전극(20A)의 단면 형상은 T자 형상으로 형성될 수 있으며, 상기 광 가이드층(30C)의 외측은 원형 또는 다각형 형상으로 형성될 수 있다.
도 11은 제8실시 예이다.
도 11을 참조하면, 화합물 반도체층(10)의 위에는 투광성 전극층(40)이 형성되며, 상기 투광성 전극층(40) 위에는 광 가이드층(30)이 형성된다.
상기 광 가이드층(30) 위에는 전극(20)의 일부가 형성된다. 상기 전극(20)의 하부(21)의 하단은 상기 투광성 전극층(40)의 통과하여 상기 화합물 반도체층(10) 위에 면 접촉된다. 상기 전극(20)의 상부(22)는 상기 하부(21) 및 상기 광 가이드층(30)의 위에 형성된다.
상기 투광성 전극층(40)은 상기 화합물 반도체층(10)의 상면에 60~95% 정도를 커버할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 화합물 반도체층(10)을 통해 방출된 광은 상기 투광성 전극층(40) 및 상기 광 가이드층(30)을 통해 추출될 수 있다. 상기 투광성 전극층(40) ITO, IZO, IZON, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, ATO, GZO 등 중에서 선택적으로 형성될 수 있으며, 상기 광 가이드층(30)은 ITO, IZO, IZON, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, ATO, GZO, ZnO, SiO2, SiOx, Al2O3 , TiOX, SiOxNy, Si3N4, Ag을 포함하는 반사 금속 중에서 선택적으로 형성될 수 있다.
도 12 내지 도 21은 제9실시 예로서, 전극의 변형 예이다.
도 12를 참조하면, 화합물 반도체층(10)의 상면에는 복수의 암(25,26,27)을 갖는 전극(20D) 및 상기 암(25,26,27)의 일부 아래에 오버랩되는 광 가이드층(30)을 포함한다.
상기 전극(20D)에는 패드(24)가 형성되고, 상기 패드(24)를 중심으로 복수의 암(25,26,27)이 센터 방향 및 사이드 방향으로 분기된다.
상기 전극(20D)의 패드부(24) 및 암(25,26,27)의 아래에는 광 가이드층(30)(사선 영역)이 배치된다. 상기 광 가이드층(30)은 상기 전극(20D)과 상기 화합물 반도체층(10)의 사이에 형성되어 상기 전극(20D)과 화합물 반도체층(10)의 접촉 비율을 줄여주게 된다.
칩의 탑 측에서 보면, 상기 광 가이드층(30)은 상기 전극(20D)의 상면 면적에 비해 10~90%의 비율로 형성되거나, 상기 전극(20D)이 상기 화합물 반도체층(10)에 접촉되는 면적에 비해 10~90%의 비율로 접촉될 수 있다. 이에 따라 상기 광 가이드층(30)은 상기 전극(20D)에 의해 흡수되는 광은 줄여주고, 광 추출 효율은 개선시켜 줄 수 있다.
상기 광 가이드층(30)은 상기 화합물 반도체층(10)과 상기 전극(20D)이 접촉되는 면적을 줄여줌으로써, 상기 화합물 반도체층(10)의 표면을 통한 광 추출 효율을 개선시켜 줄 수 있다.
도 13을 참조하면, 화합물 반도체층(10)의 일부 모서리에 전극(50)을 형성하고, 상기 전극(50)에는 패드부(54)가 형성된다. 상기 전극(50)의 아래에는 광 가이드층(55)이 형성된다. 상기 광 가이드층(55)은 상기 전극(50)의 내측 또는/및 외측 아래에 형성되어, 상기 화합물 반도체층(10)으로부터 방출된 광을 효율적으로 가이드하게 된다.
도 14를 참조하면, 전극(60)은 패드부(64)를 중심으로 방사형으로 분기된 복수의 암(62)을 포함한다. 상기 광 가이드층(65)은 상기 전극(60)의 일측 및 타측 아래에 개구면을 갖고 형성되어, 상기 전극(60) 측으로 입사되는 일부 광을 외부로 추출시켜 준다.
도 15를 참조하면, 전극(70)은 반구형 형상이며 패드부(74)를 중심으로 소정 곡률의 암 전극(74)이 형성된 구조이다. 광 가이드층(75)은 상기 전극(70)의 아래에 상기 전극(70)의 상면 면적에 비해 10~90% 범위로 형성되어, 상기 전극(70)에 의한 흡수를 줄이고, 광 추출 효율을 개선시켜 줄 수 있다.
상기 전극(70)은 상기 화합물 반도체층(10)과의 접촉 영역을 10%~90%로 균일하게 접촉될 수 있다.
도 16을 참조하면, 전극(80)은 탑 측에서 보면, 센터 방향 일측에서 타측으로 마름모 형상을 갖고 형성될 수 있다. 상기 전극(80) 중 넓은 면적을 갖는 일측은 패드부(84)로 사용할 수 있으며, 타측은 암(82)으로 사용할 수 있다. 상기 전극(80)의 아래 양측에는 광 가이드층(85)이 상기 전극(80)의 상면 대비 10~90% 작게 형성될 수 있다. 상기 전극(80)의 하부는 상기 광 가이드층(85) 사이 또는 일측을 따라 배치될 수 있다.
도 17을 참조하면, 전극(90)은 탑 측면에서 보면, 화합물 반도체층(10)의 한 변을 대응되는 길이와 소정 폭으로 형성된다. 상기 전극(90)의 외측 아래에는 광 가이드층(95)이 부분 오버랩되게 형성된다. 상기 광 가이드층(95)은 상기 전극(90)의 상면 대비 10~90% 범위로 작게 형성된다.
상기 전극(90)의 폭은 일측에서 타측으로 갈수록 점차 좁아지는 형상으로 형성될 수 있으며, 상기 광 가이드층(95)은 상기 전극(90)의 외측 양쪽에 배치되고 타측으로 갈수록 폭이 좁아지게 형성될 수 있다. 이때 상기 전극(90)과 상기 화합물 반도체층(10)의 접촉 면적은 상기 폭의 변동에 관계없이 일정한 폭으로 접촉될 수 있으며, 이는 실시 예에 따라 변동될 수 있다.
도 18을 참조하면, 전극(100)은 탑 측에서 보면 삼각형 형상으로 형성되며, 그 일측 아래에는 광 가이드층(105)이 부분 오버랩되게 형성된다. 상기 전극(100)의 하부는 일정한 폭으로 상기 화합물 반도체층(10) 위에 접촉된다.
도 19를 참조하면, 전극(110)은 화합물 반도체층(10)의 상면 둘레를 따라 폐 루프 또는 오픈 루프 형상으로 형성된 암(114)과, 적어도 한 코너에 형성된 패드부(112)를 포함한다. 상기 전극(110)의 일측 아래에는 광 가이드층(115)가 형성되며, 상기 광 가이드층(115)은 상기 암 전극(114)과 일부 오버랩되게 상기 암 전극을 따라 형성될 수 있다.
도 20을 참조하면, 전극(120)은 화합물 반도체층(10)의 상면 둘레를 따라 폐 루프 또는 오픈 루프 형상으로 형성된 사이드 암(123)과, 상기 사이드 암(123)으로부터 내측 방향으로 분기된 내측 암(124)과, 적어도 한 코너에 형성된 패드부(122)를 포함한다.
상기 전극(120)의 외측 아래에는 광 가이드층(125)이 형성된다. 상기 광 가이드층(125)은 상기 사이드 암(123) 및 내측 암(124)의 일부를 따라 부분 오버랩되게 형성된다. 이러한 광 가이드층(125)과 상기 전극(120)의 오버랩 영역은 광 추출 효율에 따라 달라질 수 있다.
도 21을 참조하면, 전극(130)은 적어도 양 코너에 배치되며, 암(132) 및 패드(131)를 포함한다. 광 가이드층(135)은 상기 전극(130)의 외측 일부 아래에 오버랩되게 형성된다.
도 22는 제10실시 예에 따른 발광소자를 나타낸 측 단면도이다. 상기 제10실시 예를 설명함에 있어서, 상기에 개시된 실시 예의 전극 구조 및 광 가이드층의 구조를 선택적으로 적용할 수 있다.
도 22를 참조하면, 발광소자는 발광 구조물(235), 전극(223), 광 가이드층(225), 전극층(240), 채널층(250), 본딩층(260) 및 전도성 지지부재(270)를 포함한다.
상기 발광 구조물(235)은 제 1도전형 반도체층(210), 활성층(220), 제 2도전형 반도체층(230)을 포함하며, 상기 제 1 및 제2도전형 반도체층(210,230) 사이에 활성층(220)이 개재된 구성이다. 또한 상기 발광 구조물(235)은 상기 제2도전형 반도체층(230)의 아래에 제1도전형의 제3반도체층을 더 포함할 수 있다. 이러한 발광 구조물(235)은 상기 제1 내지 제9실시 예에 개시된 반도체층으로 정의될 수 있다.
상기 제 1도전형 반도체층(210)은 제1도전형 도펀트가 도핑된 적어도 하나의 반도체층으로 구현될 수 있으며, 상기 반도체층은 3족-5족 화합물 반도체이며 예컨대, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 제1도전형 반도체층(210)은 N형 반도체층인 경우, 상기 제1도전형 도펀트는 N형 도펀트가 되며, 상기 N형 도펀트는 Si, Ge, Sn, Se, Te 등을 포함한다.
상기 제1도전형 반도체층(210)의 상면에는 전극(223)이 형성된다. 상기 제1도전형 반도체층(210)의 상면 일부 또는 전 영역에는 요철 형태의 러프니스(212)가 형성될 수 있다.
상기 제1도전형 반도체층(210)의 상면은 N-Face 면으로서, 전극(223)이 접촉된다. 상기 전극(223)은 오믹 접촉되며, 일부가 본딩 패드로 사용된다. 상기 전극(223)은 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있으며, 소정 선 폭을 갖는 암 전극이 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 전극(223)은 상기 제1도전형 반도체층(210)에 접촉되는 면적은 상기 전극(223)의 상면 면적의 10~90% 범위로 적게 접촉될 수 있다.
상기 전극(223)은 Cr, Ti, Al, In, Ta, Pd, Co, Ni, Si, Ge, Ag, Cu 및 Au 중 어느 하나 또는 복수의 혼합 물질로 단층 또는 다층으로 형성할 수 있다. 상기 전극(223)은 제1도전형 반도체층(210)과의 오믹 접촉, 본딩층 간의 접착성, 반사 특성, 전도성 특성 등을 고려하여 상기 물질 등에서 선택될 수 있다.
상기 전극(223)은 패드인 경우, 단일개 또는 복수개로 배치될 수 있으며, 복수의 패드는 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 전극(223)의 암 구조는 상부에서 보면, 예들 들면, 직선형 암, 곡선형 암, 직선 및 곡선형 암이 혼합된 구조, 1개의 암에서 복수개로 분기한 암 구조, 다각형 함, 줄무늬형 암, 격자형상 암, 도트형상 암, 마름모형상 암, 평행사변형 암, 메쉬형 암, 스트라이프형 암, 십자형 암, 방사형 암, 원형 암, 상기 암들 중 복수개의 암이 혼합된 구조 중 적어도 한 형태를 포함할 수 있으며, 상기 형태로 한정하지는 않는다. 이러한 암을 갖는 전극(223)은 반도체층에 균일한 전원을 공급할 수 있어, 전류가 한 곳에 집중되는 것을 방지할 수 있다.
상기 전극(223)은 하부(221)와 상부(222)를 포함하며, 상기 하부(221)는 상기 제1도전형 반도체층(210)의 상면에 접촉되며, 상기 상부(222)는 상기 하부(21) 및 광 가이드층(225)의 위에 형성된다.
상기 상부(222)는 상기 하부(221) 위에 상기 하부(221)의 폭보다 넓은 폭으로 형성된다. 즉, 상기 전극(223)의 상면은 하면보다 적어도 1.5배 이상 넓은 구조로 형성될 수 있다.
상기 전극(223)과 상기 제1도전형 반도체층(210)의 사이에는 광 가이드층(225)이 형성된다. 상기 광 가이드층(225)은 질화물 및 산화물 등과 같은 투광성 물질이거나, Ag 등을 포함하는 반사 금속으로 이루어질 수 있다. 상기 산화물은 ITO, IZO, IZON, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, ATO, GZO, ZnO, SiO2, SiOx, Al2O3 , TiOX 등을 포함하거나, 상기 질화물은 SiOxNy, Si3N4 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 산화물 및 질화물은 투광성 구조물로 정의될 수 있어, 입사되는 광을 내부로 가이드하여 광이 추출되도록 한다. 또한 상기 반사 물질은 상기 제1도전형 반도체층(210)과의 계면에서 상기 광을 다른 방향으로 반사시켜 주어, 광의 흡수를 방지하게 된다.
상기 광 가이드층(225)은 하면이 상기 제1도전형 반도체층(210)에 접촉되고, 일부 측면은 상기 전극(223)의 내측에 접촉되며, 일부 측면은 외부에 노출된다.
상기 광 가이드층(225)은 상기 전극(223)과 상기 제1도전형 반도체층(210) 사이에 배치되어, 상기 전극(223)과 상기 제1도전형 반도체층(210)의 접촉 면적을 줄여주게 된다.
여기서, 상기 전극(223)은 상기 제1도전형 반도체층(210)과의 접촉은 전류 주입 효율을 결정하게 되며, 상기 전류 주입 효율은 상기 전극(223)과 상기 제1도전형 반도체층(210)의 접촉 면적에 비례하여 증가하지 않기 때문에, 상기 전극(223)과의 접촉 면적을 증가하는 것은 전류 추출 효율을 방해하는 원인이 된다. 이에 따라 상기 전극(223)의 접촉 면적은 전류 주입 효율에 영향을 주지 않는 범위 내에서 접촉시키고, 그 이외의 부분은 상기 광 가이드층(225)을 배치할 수 있다. 이때의 광 가이드층(225)은 상기 전극(223)의 접착력과 전류 주입 효율을 고려하여 형성될 수 있다. 이러한 전극 구조와 광 가이드층(225)의 구조는 상기에 개시된 실시예를 선택적으로 적용할 수 있다.
상기 전극(223)은 상기 제1도전형 반도체층(210)의 표면 예컨대, N형 반도체층인 경우 N-face에 접촉된다. 상기 전극(223)의 적어도 한 변인 하부(221)는 3㎛ 이하의 폭으로 상기 제1도전형 반도체층(210)에 접촉될 수 있다. 또한 상기 전극(223)의 하부(221)의 폭은 상기 상부(222)의 폭의 10~90% 정도로 형성될 수 있다.
상기 전극(223)의 두께는 수 ㎛ 이하 예컨대, 5㎛ 이하로 형성할 수 있으며, 상기 광 가이드층(225)의 두께는 상기 전극(223)의 두께 이하로 형성될 수 있다.
상기 전극(223)의 하부(221)와 상기 광 가이드층(225)의 비율은 1:9 정도로 형성할 수 있으며, 상기 광 가이드층(225)의 접촉 면적은 상기 전극(223)의 상면 이하 예컨대, 상기 전극(223)의 상면의 10~90%로 형성될 수 있다. 이에 따라 상기 전극(223)의 하부(221)의 폭은 상기 광 가이드층(225)의 폭의 1/9 ~ 9/9 범위로 형성되거나, 상기 광 가이드층(225)의 폭은 상기 전극(223)의 하부(221)의 폭의 1/9 ~ 9/9로 형성될 수 있다.
여기서, 칩 탑 측에서 보면, 상기 전극(223)의 폭 즉, 하나의 선 폭은 수십 ㎛ 이하로 형성될 수 있다.
칩 상부에서 보면, 상기 광 가이드층(225)의 외측 면은 상기 전극(223)의 하부(221)의 반대 측면을 갖는 적어도 한 측면을 포함하며, 외측으로 돌출될 수 있다.
상기 전극(223)의 아래 일부에 광 가이드층(225)이 오버랩됨으로써, 상기 제1도전형 반도체층(210)의 내부에서 그 표면으로 진행하는 일부 광은 상기 광 가이드층(225)을 통해 외부로 추출될 수 있다. 상기 광 가이드층(225)은 상기 전극(223)에 의한 광 흡수를 방지하여, 외부로 추출될 수 있도록 가이드 역할을 한다.
상기 제 1도전형 반도체층(210) 아래에는 상기 활성층(220)이 형성된다. 상기 활성층(220)은 단일 또는 다중 양자우물(MQW) 구조로 형성된다. 상기 활성층(220)은 3족-5족 화합물 반도체 재료를 이용하여 우물층과 장벽층의 주기를 형성되며, 예컨대, InGaN 우물층/GaN 장벽층의 주기 또는 AlGaN 우물층/GaN 장벽층의 주기를 포함할 수 있다.
상기 활성층(220)은 발광시키는 빛의 파장에 따른 밴드 캡 에너지를 갖는 재료로 선택되며, 예를 들면, 파장이 460~470nm의 청색 발광의 경우, InGaN 우물층/GaN 장벽층을 한 주기로 하여, 단일 또는 다중 양자 우물 구조로 형성될 수 있다. 상기 활성층(220)은 청색 파장의 광, 레드 파장의 광, 녹색 파장의 광 등의 유색 광을 발광하는 재료를 포함할 수 있다.
상기 활성층(220)의 위 또는/및 아래에는 도전형 클래드층이 형성될 수 있으며, 상기 도전형 클래드층은 AlGaN층을 포함할 수 있다.
상기 활성층(220) 아래에는 상기 제2도전형 반도체층(230)이 형성될 수 있다. 상기 제 2도전형 반도체층(230)은 제2도전형 도펀트가 도핑된 적어도 하나의 반도체층으로 구현될 수 있으며, 상기 반도체층은 3족-5족 화합물 반도체이며 예컨대, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(230)은 P형 반도체층인 경우, 상기 제2도전형 도펀트는 P형 도펀트가 되며, 상기 P형 도펀트는 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등을 포함할 수 있다.
상기 제 2도전형 반도체층(230) 위에는 제1도전형 예컨대, N형 반도체층이 더 형성될 수 있다. 상기 발광 구조물(235)은 N-P 접합 구조, P-N 접합 구조, N-P-N 접합 구조, P-N-P 접합 구조 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
상기 발광 구조물(235)은 측면(A1)이 수직하거나 경사지게 형성될 수 있다.
상기 제 2도전형 반도체층(230)의 아래에는 채널층(250) 및 전극층(240)이 형성된다.
상기 채널층(250)은 아이솔레이션 에칭 영역, 채널 영역 또는 칩 경계 부분에 형성될 수 있다.
상기 채널층(250)은 내측이 상기 제2도전형 반도체층(230)과 상기 전극층(240) 사이에 배치되고, 외측 상면이 상기 발광 구조물(235)의 외부 영역에 개방되도록 노출되고 외측 하면이 상기 전극층(240) 위에 형성된다.
상기 채널층(250)은 상기 제2도전형 반도체층(230)의 하면 둘레에 형성될 수 있으며, 전도성 물질 또는 비 전도성 물질로 형성될 수 있으며, 상기 채널층(250)이 전도성 물질인 경우 구동 전압을 낮추어 줄 수 있으며, 그 물질은 ITO, IZO, IZON, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, ATO, GZO 중에서 선택될 수 있다.
상기 채널층(250)은 상기 전극층(240) 또는 상기 본딩층(260)보다 전기 전도성이 낮은 물질, 상기 제2도전형 반도체층(230)과 쇼트키 접촉을 형성하는 물질, 또는 전기 절연성 물질로 형성될 수 있으며, 투명 전도성 산화막으로 형성되거나, Ti, Ni, Pt, Pd, Rh, Ir, W 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 채널층(250)은 예컨대, ITO, IZO, IZON, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, ATO, GZO, SiO2, SiOx, SiOxNy, Si3N4, Al2O3, TiO2 등과 같은 물질로 형성될 수 있다.
상기 채널층(250)은 상기 제2도전형 반도체층(230)의 아래 둘레를 따라 소정 형상 예컨대, 프레임 형상, 고리 형상, 루프 형상 등으로 형성될 수 있다.
상기 채널층(250)은 예컨대, 상기 채널층(250)이 ITO와 같은 투광성 물질인 경우, 아이솔레이션 에칭 등의 과정에서 조사되는 레이저가 투과됨으로써, 상기 발광 구조물(235)의 외측에 전기적인 영향을 주지 않게 되므로, 전기적인 특성이 개선될 수 있어, 발광 효율이 개선될 수 있다.
상기 채널층(250)은 상기 본딩층(260) 또는 상기 전도성 지지부재(270)와 상기 발광 구조물(235) 사이의 간격을 이격시켜 줄 수 있다. 또한 상기 채널층(250)은 상기 제2도전형 반도체층(230)와의 접착력을 개선시켜 줄 수 있다.
상기 전극층(240)은 오믹 특성과 반사 특성을 갖는 물질을 포함하는 접촉층으로서, 오믹층은 상기 제2도전형 반도체층(230)의 아래에 오믹 접촉되고, 반사층은 입사되는 광을 반사시켜 줄 수 있다. 상기 오믹층은 ITO, IZO, IZON, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, ATO, GZO 등과 같은 물질이거나 Ni, Ag 등의 금속을 이용할 수 있다. 상기 반사층은 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 및 그 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질로 이루어진 적어도 하나의 층을 포함하는 구조로 형성될 수 있다.
상기 전극층(240) 또는 상기 본딩층(260)은 상기 채널층(250)의 아래에 형성될 수 있다. 상기 전극층(240)은 반사 금속을 통해 상기 발광 구조물(235)을 통해 입사되는 광을 반사시켜 주어, 광 추출 효율을 개선시켜 줄 수 있다.
상기 본딩층(260)은 상기 전극층(240)의 아래에 베리어 금속 또는 본딩 금속으로 사용할 수 있으며, 그 물질은 예를 들어, Ti, Au, Sn, Ni, Cr, Ga, In, Bi, Cu, Ag 또는 Ta 중 적어도 하나를 포함하도록 형성할 수 있다.
상기 본딩층(260)의 아래에는 전도성 지지부재(270)가 형성될 수 있다. 상기 전도성 지지부재(270)는 구리, 금, 캐리어 웨이퍼(예: Si, Ge, GaAs, ZnO, SiC 등) 등과 같은 물질로 형성될 수 있다. 상기 전도성 지지부재(270)의 두께 또는 강도에 따라 상기 전도성 지지부재(270)는 형성되지 않을 수 있거나, 두 층이 단일 층으로 형성될 수 있다. 또한 상기 전도성 지지부재(270)는 전도성 시트로 구현될 수 있다.
상기 발광소자(200)의 제조 과정은 간략하게 설명하면, 성장 기판(미도시)에 제1도전형 반도체층(210), 활성층(220) 및 제2도전형 반도체층(230)을 성장시킨 후, 상기 제2도전형 반도체층(230) 상에 채널층(250), 전극층(240), 본딩층(260) 및 전도성 지지부재(270)를 형성하게 된다. 이후, 상기 성장 기판은 물리적 방법(예: Laser lift off) 또는/및 화학적 방법(습식 에칭 등)으로 제거되고, 아이솔레이션 에칭의 전 또는 후에 광 가이드층(225) 및 전극(223)을형성한 다음, 개별 칩으로 분리될 수 있다.
도 23은 제11실시 예에 따른 발광소자를 나타낸 측 단면도이다. 제11실시 예를 설명함에 있어서, 제10실시 예와 동일한 부분에 대해서는 제10실시 예를 참조하며, 중복 설명은 생략하기로 한다.
도 23을 참조하면, 발광소자(202)는 제1도전형 반도체층(210)의 상면에 러프니스(212)가 형성된다. 여기서, 상기 러프니스(212)는 상기 전극(223)이 접촉되는 표면을 포함하고, 상기 광 가이드층(225)이 접촉되는 표면(S5)에는 형성되지 않는다. 이에 따라 상기 광 가이드층(225)의 평탄한 표면(S5)으로 광의 입사를 유도하여 광 추출 효율을 개선시켜 줄 수 있다. 또한 상기 전극(223)의 아래에 형성된 러프니스(212)에 의해 광을 흡수를 줄여줄 수 있다.
도 24는 제12실시 예에 따른 발광소자를 나타낸 측 단면도이다. 제12실시 예를 설명함에 있어서, 제10실시 예와 동일한 부분에 대해서는 제10실시 예를 참조하며, 중복 설명은 생략하기로 한다.
도 24를 참조하면, 발광소자(203)는 전극(223)과 대응되는 위치에 전류 블록킹층(245)을 구비할 수 있다. 상기 전류 블록킹층(245)은 상기 전극층(240) 내부 또는 상기 본딩층(260) 내부에 형성될 수 있다. 또한 상기 전류 블록킹층(245)은 상기 전극층(240)과 상기 본딩층(260) 사이에 배치되거나, 상기 전극층(240)과 상기 제2도전형 반도체층(230) 사이에 배치될 수 있다.
상기 전류 블록킹층(245)은 상기 전극층(240) 또는 상기 본딩층(260)보다 전기 전도성이 낮은 물질을 이용하여 형성될 수 있으며, 예컨대 ITO, IZON, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, ATO, GZO, ZnO, SiO2, SiOx, SiOxNy, Si3N4, Al2O3 , TiO2 중 적어도 하나를 포함한다. 여기서, 상기 전극층(240)이 ITO인 경우, 상기 전류 블록킹층(245)은 ZnO, SiO2등의 절연 물질로 형성될 수 있다.
상기 전류 블록킹층(245)은 상기 전극(223)의 패턴에 따라 형성될 수 있으며, 상기 전극(223)의 하부(221)에 대응되는 영역에 형성될 수 있으며, 그 크기는 변경될 수 있다.
도 25는 제13실시 예에 따른 발광소자를 나타낸 측 단면도이다. 제13실시 예를 설명함에 있어서, 제10실시 예와 동일한 부분에 대해서는 제10실시 예를 참조하며, 중복 설명은 생략하기로 한다.
도 25를 참조하면, 발광소자(204)는 N-P-N 또는 P-N-P 타입의 발광 구조물을 포함한다. 상기 발광 구조물(235A)은 제1도전형 반도체층(210), 상기 제1도전형 반도체층(210)의 아래에 활성층(220)이 형성되고, 상기 활성층(220) 아래에 제2도전형 반도체층(230)이 형성되며, 상기 제2도전형 반도체층(230)의 아래에 제3도전형 반도체층(232)이 형성된다.
상기 제1도전형 반도체층(210) 및 상기 제3도전형 반도체층(232)은 N형 반도체층으로 구현된 경우, 상기 제2도전형 반도체층(230)은 P형 반도체층으로 형성될 수 있으며, 이의 반대의 도전형 타입으로 구현될 수 있다.
상기 제3도전형 반도체층(232)의 아래 내측에는 전극층(240A)이 형성되고, 아래 둘레에는 채널층(250)이 형성된다.
상기 채널층(250) 및 상기 전극층(240A)의 아래에는 상기 본딩층(260)이 형성되고, 상기 본딩층(260)의 아래에는 전도성 지지부재(270)가 형성된다. 상기 전극층(240A)은 상기 제3도전형 반도체층(232)에만 접촉됨으로써, 상기 전극층(240A)의 박리 문제를 해결할 수 있다.
도 26은 제14실시 예에 따른 발광소자를 나타낸 측 단면도이다. 제14실시 예를 설명함에 있어서, 제10실시 예를 참조하며, 중복 설명은 생략하기로 한다.
도 26을 참조하면, 발광소자(205)는 발광 구조물(235)의 둘레에 절연층(280)이 형성된 구조를 포함한다.
상기 절연층(280)은 SiO2, SiOx, SiOxNy, Si3N4, Al2O3 , TiO2 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 절연층(280)의 상단은 상기 제1도전형 반도체층(210)의 상면 둘레를 덮고 있으며, 하단은 상기 채널층(250) 위에 형성된다. 이에 따라 상기 절연층(280)은 상기 발광 구조물(235)의 둘레에서의 층간 쇼트를 방지할 수 있다. 여기서, 상기 절연층(280)의 형성 과정은 상기 광 가이드층(225)과 동일 물질인 경우, 동일 공정으로 형성할 수 있다.
상기 제1내지 제14실시 예에 따른 발광소자는 수지 재질이나 실리콘과 같은 반도체 기판, 절연 기판, 세라믹 기판 등에 패키징되고, 지시 장치, 조명 장치, 표시 장치 등의 광원으로 사용될 수 있다.
도 27은 제15실시 예로서, 상기 실시 예에 개시된 발광소자를 갖는 발광 소자 패키지의 단면도이다.
도 27을 참조하면, 발광 소자 패키지(500)는 몸체(511)와, 상기 몸체(511)에 설치된 제1리드전극(512) 및 제2리드전극(513)과, 상기 몸체(511)에 설치되어 상기 제1리드전극(512) 및 제2리드전극(513)과 전기적으로 연결되는 실시 예에 따른 발광 소자(200)와, 상기 발광 소자(200)를 포위하는 몰딩 부재(517)를 포함한다.
상기 몸체(511)는 실리콘 재질, 합성수지 재질, 또는 금속 재질을 포함하여 형성될 수 있으며, 상부가 개방된 캐비티 구조를 갖고 상기 발광 소자(200)의 주위에 경사면이 형성될 수 있다.
상기 제1리드 전극(512) 및 제2리드 전극(513)은 서로 전기적으로 분리되며, 상기 발광 소자(200)에 전원을 제공한다. 또한, 상기 제1리드 전극(512) 및 제2 리드 전극(513)은 상기 발광 소자(200)에서 발생된 빛을 반사시켜 광 효율을 증가시킬 수 있으며, 상기 발광 소자(200)에서 발생된 열을 외부로 배출시키는 역할을 할 수도 있다. 상기 제1리드전극(512,513)은 리드 프레임 구조, 쓰루 홀 구조, 도금층 중 적어도 하나를 포함하여 구현할 수 있다.
상기 발광 소자(200)는 상기 몸체(511) 상에 설치되거나 상기 제1 리드전극(512) 또는 제2리드 전극(513) 상에 설치될 수 있다.
상기 발광 소자(200)는 와이어를 통해 상기 제1 리드 전극(512)과 전기적으로 연결되며, 제2리드 전극(513)와는 다이 본딩 형태로 연결될 수 있다.
상기 몰딩부재(517)는 상기 발광 소자(200)를 포위하여 상기 발광 소자(200)를 보호할 수 있다. 또한, 상기 몰딩부재(517)에는 형광체가 포함되어 상기 발광 소자(200)에서 방출된 광의 파장을 변화시킬 수 있다.
실시 예에 따른 반도체 발광소자 또는 발광 소자 패키지는 복수개가 기판 상에 어레이되며, 상기 발광 소자 패키지의 광 경로 상에 광학 부재인 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트 등이 배치될 수 있다. 이러한 발광 소자 패키지, 기판, 광학 부재는 라이트 유닛으로 기능할 수 있다. 상기 라이트 유닛은 탑뷰 또는 사이드 뷰 타입으로 구현되어, 휴대 단말기 및 노트북 컴퓨터 등의 표시 장치에 제공되거나, 조명장치 및 지시 장치 등에 다양하게 적용될 수 있다. 또 다른 실시 예는 상술한 실시 예들에 기재된 반도체 발광소자 또는 발광 소자 패키지를 포함하는 조명 시스템으로 구현될 수 있으며, 예를 들어, 조명 시스템은 램프, 가로등을 포함할 수 있다.
상기 실시 예(들)에 따른 반도체 발광소자는 수지 재질이나 실리콘과 같은 반도체 기판, 절연 기판, 세라믹 기판 등에 패키징되고, 지시 장치, 조명 장치, 표시 장치 등의 광원으로 사용될 수 있다. 또한 상기 각 실시 예는 각 실시 예로 한정되지 않고, 상기에 개시된 다른 실시 예에 선택적으로 적용될 수 있으며, 각 실시 예로 한정하지는 않는다.
실시예에 따른 발광 소자 패키지는 라이트 유닛에 적용될 수 있다. 상기 라이트 유닛은 복수의 발광 소자 패키지가 어레이된 구조를 포함하며, 도 28 및 도 29에 도시된 표시 장치, 도 30에 도시된 조명 장치를 포함하고, 조명등, 신호등, 차량 전조등, 전광판 등이 포함될 수 있다.
도 28는 실시 예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 28을 참조하면, 실시예에 따른 표시 장치(1000)는 도광판(1041)과, 상기 도광판(1041)에 빛을 제공하는 발광 모듈(1031)와, 상기 도광판(1041) 아래에 반사 부재(1022)와, 상기 도광판(1041) 위에 광학 시트(1051)와, 상기 광학 시트(1051) 위에 표시 패널(1061)과, 상기 도광판(1041), 발광 모듈(1031) 및 반사 부재(1022)를 수납하는 바텀 커버(1011)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 바텀 커버(1011), 반사시트(1022), 도광판(1041), 광학 시트(1051)는 라이트 유닛(1050)으로 정의될 수 있다.
상기 도광판(1041)은 빛을 확산시켜 면광원화 시키는 역할을 한다. 상기 도광판(1041)은 투명한 재질로 이루어지며, 예를 들어, PMMA(polymethyl metaacrylate)와 같은 아크릴 수지 계열, PET(polyethylene terephthlate), PC(poly carbonate), COC(cycloolefin copolymer) 및 PEN(polyethylene naphthalate) 수지 중 하나를 포함할 수 있다.
상기 발광모듈(1031)은 상기 도광판(1041)의 적어도 일 측면에 빛을 제공하며, 궁극적으로는 표시 장치의 광원으로써 작용하게 된다.
상기 발광모듈(1031)은 적어도 하나를 포함하며, 상기 도광판(1041)의 일 측면에서 직접 또는 간접적으로 광을 제공할 수 있다. 상기 발광 모듈(1031)은 기판(1033)과 상기에 개시된 실시 예에 따른 발광 소자 패키지(100)를 포함하며, 상기 발광 소자 또는 발광 소자 패키지(100)는 상기 기판(1033) 상에 소정 간격으로 어레이될 수 있다. 즉, 상기 기판(1033) 위에는 발광 소자가 칩 또는 패키지 형태로 어레이될 수 있다.
상기 기판(1033)은 회로패턴(미도시)을 포함하는 인쇄회로기판(PCB, Printed Circuit Board)일 수 있다. 다만, 상기 기판(1033)은 일반 PCB 뿐 아니라, 메탈 코어 PCB(MCPCB, Metal Core PCB), 연성 PCB(FPCB, Flexible PCB) 등을 포함할 수도 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 소자 패키지(100)는 상기 바텀 커버(1011)의 측면 또는 방열 플레이트 상에 탑재될 경우, 상기 기판(1033)은 제거될 수 있다. 여기서, 상기 방열 플레이트의 일부는 상기 바텀 커버(1011)의 상면에 접촉될 수 있다.
그리고, 상기 다수의 발광 소자 패키지(100)는 상기 기판(1033) 상에 빛이 방출되는 출사면이 상기 도광판(1041)과 소정 거리 이격되도록 탑재될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 소자 패키지(100)는 상기 도광판(1041)의 일측면인 입광부에 광을 직접 또는 간접적으로 제공할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 도광판(1041) 아래에는 상기 반사 부재(1022)가 배치될 수 있다. 상기 반사 부재(1022)는 상기 도광판(1041)의 하면으로 입사된 빛을 반사시켜 위로 향하게 함으로써, 상기 라이트 유닛(1050)의 휘도를 향상시킬 수 있다. 상기 반사 부재(1022)는 예를 들어, PET, PC, PVC 레진 등으로 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 반사 부재(1022)는 상기 바텀 커버(1011)의 상면일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 바텀 커버(1011)는 상기 도광판(1041), 발광모듈(1031) 및 반사 부재(1022) 등을 수납할 수 있다. 이를 위해, 상기 바텀 커버(1011)는 상면이 개구된 박스(box) 형상을 갖는 수납부(1012)가 구비될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 바텀 커버(1011)는 탑 커버와 결합될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 바텀 커버(1011)는 금속 재질 또는 수지 재질로 형성될 수 있으며, 프레스 성형 또는 압출 성형 등의 공정을 이용하여 제조될 수 있다. 또한 상기 바텀 커버(1011)는 열 전도성이 좋은 금속 또는 비 금속 재료를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 표시 패널(1061)은 예컨대, LCD 패널로서, 서로 대향되는 투명한 재질의 제 1 및 제 2기판, 그리고 제 1 및 제 2기판 사이에 개재된 액정층을 포함한다. 상기 표시 패널(1061)의 적어도 일면에는 편광판이 부착될 수 있으며, 이러한 편광판의 부착 구조로 한정하지는 않는다. 상기 표시 패널(1061)은 광학 시트(1051)를 통과한 광에 의해 정보를 표시하게 된다. 이러한 표시 장치(1000)는 각 종 휴대 단말기, 노트북 컴퓨터의 모니터, 랩탑 컴퓨터의 모니터, 텔레비젼 등에 적용될 수 있다.
상기 광학 시트(1051)는 상기 표시 패널(1061)과 상기 도광판(1041) 사이에 배치되며, 적어도 한 장의 투광성 시트를 포함한다. 상기 광학 시트(1051)는 예컨대 확산 시트, 수평 및 수직 프리즘 시트, 및 휘도 강화 시트 등과 같은 시트 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 확산 시트는 입사되는 광을 확산시켜 주고, 상기 수평 또는/및 수직 프리즘 시트는 입사되는 광을 표시 영역으로 집광시켜 주며, 상기 휘도 강화 시트는 손실되는 광을 재사용하여 휘도를 향상시켜 준다. 또한 상기 표시 패널(1061) 위에는 보호 시트가 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
여기서, 상기 발광 모듈(1031)의 광 경로 상에는 광학 부재로서, 상기 도광판(1041), 및 광학 시트(1051)를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 29는 실시 예에 따른 표시 장치를 나타낸 도면이다. 도 29의 설명에 개시된 패키지는 도 27의 패키지를 참조하기로 한다.
도 29을 참조하면, 표시 장치(1100)는 바텀 커버(1152), 상기에 개시된 발광 소자 패키지(100)가 어레이된 기판(1120), 광학 부재(1154), 및 표시 패널(1155)을 포함한다.
상기 기판(1120)과 상기 발광 소자 패키지(100)는 발광 모듈(1060)로 정의될 수 있다. 상기 바텀 커버(1152), 적어도 하나의 발광 모듈(1060, 광학 부재(1154)는 라이트 유닛으로 정의될 수 있다. 상기 기판(1120) 위에는 발광 소자가 칩 또는 패키지 형태로 어레이될 수 있다.
상기 바텀 커버(1152)에는 수납부(1153)를 구비할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
여기서, 상기 광학 부재(1154)는 렌즈, 도광판, 확산 시트, 수평 및 수직 프리즘 시트, 및 휘도 강화 시트 등에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 도광판은 PC 재질 또는 PMMA(Poly methy methacrylate) 재질로 이루어질 수 있으며, 이러한 도광판은 제거될 수 있다. 상기 확산 시트는 입사되는 광을 확산시켜 주고, 상기 수평 및 수직 프리즘 시트는 입사되는 광을 표시 영역으로 집광시켜 주며, 상기 휘도 강화 시트는 손실되는 광을 재사용하여 휘도를 향상시켜 준다.
도 30은 실시 예에 따른 조명 장치의 사시도이다.
도 30을 참조하면, 조명 장치(1500)는 케이스(1510)와, 상기 케이스(1510)에 설치된 발광모듈(1530)과, 상기 케이스(1510)에 설치되며 외부 전원으로부터 전원을 제공받는 연결 단자(1520)를 포함할 수 있다.
상기 케이스(1510)는 방열 특성이 양호한 재질로 형성되는 것이 바람직하며, 예를 들어 금속 재질 또는 수지 재질로 형성될 수 있다.
상기 발광 모듈(1530)은 기판(1532)과, 상기 기판(1532)에 탑재되는 실시 예에 따른 발광소자 또는 발광 소자 패키지(200)를 포함할 수 있다. 상기 발광 소자 패키지(200)는 복수개가 매트릭스 형태 또는 소정 간격으로 이격되어 어레이될 수 있다. 상기 기판(1532) 위에는 발광 소자가 칩 또는 패키지 형태로 어레이될 수 있다.
상기 기판(1532)은 절연체에 회로 패턴이 인쇄된 것일 수 있으며, 예를 들어, 일반 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board), 메탈 코아(Metal Core) PCB, 연성(Flexible) PCB, 세라믹 PCB 등을 포함할 수 있다.
또한, 상기 기판(1532)은 빛을 효율적으로 반사하는 재질로 형성되거나, 표면이 빛이 효율적으로 반사되는 컬러, 예를 들어 백색, 은색 등의 코팅층될 수 있다.
상기 기판(1532) 상에는 적어도 하나의 발광소자 패키지(200)가 탑재될 수 있다. 상기 발광소자 패키지(200) 각각은 적어도 하나의 LED(LED: Light Emitting Diode) 칩을 포함할 수 있다. 상기 LED 칩은 적색, 녹색, 청색 또는 백색의 유색 빛을 각각 발광하는 유색 발광 다이오드 및 자외선(UV, UltraViolet)을 발광하는 UV 발광 다이오드를 포함할 수 있다.
상기 발광모듈(1530)은 색감 및 휘도를 얻기 위해 다양한 발광소자 패키지(200)의 조합을 가지도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 고 연색성(CRI)을 확보하기 위해 백색 발광 다이오드, 적색 발광 다이오드 및 녹색 발광 다이오드를 조합하여 배치할 수 있다.
상기 연결 단자(1520)는 상기 발광모듈(1530)과 전기적으로 연결되어 전원을 공급할 수 있다. 상기 연결 단자(1520)는 소켓 방식으로 외부 전원에 돌려 끼워져 결합되지만, 이에 대해 한정하지는 않는다. 예를 들어, 상기 연결 단자(1520)는 핀(pin) 형태로 형성되어 외부 전원에 삽입되거나, 배선에 의해 외부 전원에 연결될 수도 있는 것이다.
이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시 예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 화합물 반도체층, 20,20A,70,80,120,130,223: 전극, 30,30A,30B,30C,65,75,115,225: 광 가이드층, 21:하부, 22: 상부, 12:러프니스, 40:투광성 전극층, 235:발광 구조물

Claims (41)

  1. 전도성 지지부재;
    상기 전도성 지지부재 위에 전극층;
    상기 전극층 위에 제2도전형 반도체층, 상기 제2도전형 반도체층 위에 활성층, 및 상기 활성층 위에 제1도전형 반도체층을 포함하는 화합물 반도체층;
    상기 제1도전형 반도체층 위에 전극; 및
    상기 제1도전형 반도체층과 상기 전극의 사이에 형성된 광 가이드층을 포함하며,
    상기 전극은 상기 광 가이드층의 둘레 중 적어도 한 면에 접촉된 하부; 및 상기 광 가이드층의 위에 접촉된 상부를 포함하며,
    상기 광 가이드층은 상기 전극의 상부 아래에 면 접촉된 제3면; 및 상기 제1도전형 반도체층의 상면에 접촉된 제4면을 포함하며,
    상기 광 가이드층의 제4면의 면적은 상기 전극의 상면 면적보다 10~90% 작게 형성되는 발광 소자.
  2. 전도성 지지부재;
    상기 전도성 지지부재 위에 전극층;
    상기 전극층 위에 제2도전형 반도체층, 상기 제2도전형 반도체층 위에 활성층, 및 상기 활성층 위에 제1도전형 반도체층을 포함하는 화합물 반도체층;
    상기 제1도전형 반도체층 위에 전극; 및
    상기 제1도전형 반도체층과 상기 전극의 사이에 형성된 광 가이드층을 포함하며,
    상기 전극은 상기 광 가이드층의 둘레 중 적어도 한 면에 접촉된 하부; 및 상기 광 가이드층의 위에 접촉된 상부를 포함하며,
    상기 전극의 하부는 상기 제1도전형 반도체층에 접촉되며,
    상기 광 가이드층은 상기 전극의 하부 중 적어도 한 측면과 접촉된 제1면; 및 상기 광 가이드층의 둘레에 상기 전극의 하부와 비 접촉된 제2면을 포함하며,
    상기 전극은 패드, 및 상기 패드에 연결된 암(Arm) 전극을 포함하며,
    상기 광 가이드층은 상기 패드 및 상기 암 전극의 아래에 형성되는 발광 소자.
  3. 제1항에 있어서, 상기 전극의 하부는 상기 제1도전형 반도체층에 접촉되며,
    상기 광 가이드층은 상기 전극의 하부 중 적어도 한 측면과 접촉된 제1면, 및 상기 광 가이드층의 둘레에 상기 전극의 하부와 비 접촉된 제2면을 포함하는 발광 소자.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 광 가이드층의 제2면은 상기 제1면의 반대측 면을 포함하는 발광 소자.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 광 가이드층에서 상기 제2면의 면적은 상기 제1면의 면적보다 큰 발광 소자.
  6. 제2항에 있어서, 상기 광 가이드층은 상기 전극의 상부 아래에 면 접촉된 제3면; 및 상기 제1도전형 반도체층의 상면에 접촉된 제4면을 포함하는 발광 소자.
  7. 제3항 또는 제6항에 있어서, 상기 광 가이드층에서 상기 제3면의 면적은 상기 제4면의 면적과 동일한 면적으로 형성된 발광 소자.
  8. 제3항 또는 제6항에 있어서, 상기 광 가이드층에서 상기 제4면의 면적은 상기 제3면의 면적보다 큰 면적으로 형성된 발광 소자.
  9. 제6항에 있어서, 상기 광 가이드층의 제4면의 면적은 상기 전극의 상면 면적보다 10~90% 작게 형성되는 발광 소자.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 광 가이드층은 상기 전극의 하부 양측에 형성되는 발광 소자.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 광 가이드층은 상기 전극의 상부 아래에 복수개로 형성되는 발광 소자.
  12. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 광 가이드층의 제2면은 광이 투과되는 면을 포함하는 발광 소자.
  13. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 광 가이드층의 두께는 상기 전극의 두께 미만으로 형성되는 발광 소자.
  14. 제2항에 있어서, 상기 제1도전형 반도체층에 접촉된 상기 전극의 하면 면적은 상기 전극의 상면 면적의 10~90%로 형성되는 발광 소자.
  15. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 제1도전형 반도체층에 접촉된 상기 전극의 하면 폭은 1㎛ ~ 3㎛인 발광 소자.
  16. 제15항에 있어서, 상기 광 가이드층의 제2면은 상기 전극의 외 측면보다 더 외측에 형성되는 발광 소자.
  17. 제16항에 있어서, 상기 광 가이드층의 제2면과 상기 전극의 외 측면 사이의 간격은 1~10㎛인 발광 소자.
  18. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 광 가이드층의 제2면은 경사진 면, 구면, 또는 평탄한 면 중 적어도 하나를 포함하는 발광 소자.
  19. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 가이드층은 투광성 산화물, 투광성 질화물, 또는 투광성 절연물질 중 적어도 하나를 포함하는 발광 소자.
  20. 제19항에 있어서, 상기 광 가이드층은 ITO, IZO, IZON, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, ATO, GZO, SiO2, SiOx, SiOxNy, Si3N4, Al2O3 , TiO2 중 적어도 하나를 포함하는 발광 소자.
  21. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 광 가이드층은 상기 전극의 상부 아래에 임베디드된 다각형 형상 또는 반구형 형상을 포함하는 발광 소자.
  22. 제1항에 있어서, 상기 전극의 두께는 5㎛ 이하로 형성되며,
    상기 전극의 상부는 패드인 발광 소자.
  23. 제2항에 있어서, 상기 암 전극은 직선형 암 형상, 곡선형 암 형상, 직선 및 곡선형 암이 혼합된 암 형상, 1개의 암에서 복수개로 분기한 가지형 암 형상, 다각형 암 형상, 격자형상 암 형상, 도트형 암 형상, 마름모형 암 형상, 평행사변형상의 암, 메쉬형 암 형상, 스트라이프형 암 형상, 십자형 암 형상, 방사형 암 형상, 원형 암 형상, 및 상기 암 형상들 중 복수의 암 형상이 혼합된 형상 중 적어도 하나를 포함하는 발광 소자.
  24. 제23항에 있어서, 상기 광 가이드층은 상기 패드 및 상기 암 전극의 아래에 상기 전극의 형상을 따라 형성되는 발광 소자.
  25. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전극은 상기 제1도전형 반도체층 위의 센터 영역, 적어도 한 코너 영역, 또는 상면 둘레 중 적어도 한 영역에 형성되는 발광 소자.
  26. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전극은 Cr, Ti, Al, In, Ta, Pd, Co, Ni, Si, Ge, Ag, Cu 및 Au 중 어느 하나 또는 복수의 물질을 혼합하여 단층 또는 다층 구조를 포함하는 발광 소자.
  27. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1도전형 반도체층은 N형 반도체층을 포함하며, 상기 제2도전형 반도체층은 P형 반도체층을 포함하는 발광 소자.
  28. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 가이드층과 상기 제1도전형 반도체층의 사이에 투광성 전극층을 포함하며, 상기 투광성 전극층은 상기 제1도전형 반도체층 상면의 60%~95%의 영역에 형성되는 발광 소자.
  29. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2도전형 반도체층의 둘레에 투광성 물질을 포함하는 채널층을 포함하는 발광 소자.
  30. 제29항에 있어서, 상기 채널층은 ITO, IZO, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, ATO, GZO, SiO2, SiOx, SiOxNy, Si3N4, Al2O3 , TiO2 중 적어도 하나를 포함하며,
    상기 전극층은 ITO, IZO, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, ATO, GZO, Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 중 어느 하나 및 이들의 선택적인 조합으로 구성된 물질 중 적어도 하나를 포함하는 발광 소자.
  31. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전극층과 상기 전도성 지지부재 사이에 본딩층을 포함하는 발광 소자.
  32. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2도전형 반도체층과 상기 전극층 사이에 상기 전극의 하부와 대응되는 전류 블록킹층을 포함하는 발광 소자.
  33. 제32항에 있어서, 상기 전류 블록킹층은 산화물 또는 절연물을 포함하는 발광 소자.
  34. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전극층은 상기 제2도전형 반도체층의 아래에 접촉된 오믹층, 및 상기 오믹층 아래에 반사층을 포함하는 발광 소자.
  35. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1도전형 반도체층 상면에 러프니스를 포함하는 발광 소자.
  36. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 가이드층은 상기 제1도전형 반도체층 위에 상기 제1도전형 반도체층의 굴절률보다 낮은 제1굴절률을 갖는 투광성의 제1층과; 및 상기 제1층과 상기 전극의 하부 사이에 상기 제1층의 굴절률보다 낮은 굴절률을 가지는 투광성의 제2층을 포함하는 발광 소자.
  37. 화합물 반도체층 위에 투광성의 광 가이드층; 및
    상기 투광성의 광 가이드층 위에 비 투광성의 전극을 포함하며,
    상기 전극은 상기 화합물 반도체층의 상면에 접촉된 하부; 및 상기 광 가이드층의 상면에 접촉되며 상기 전극의 하부 위에 상기 전극의 하부보다 넓은 폭으로 형성된 상부를 포함하며,
    상기 광 가이드층은 상기 전극의 하부에 접촉된 제1면, 상기 전극의 하부와 비 접촉되며 광이 출사되는 제2면, 상기 전극의 상부 하면에 전체 면이 접촉된 제3면, 및 상기 화합물 반도체층의 상면에 접촉되는 제4면을 포함하며,
    상기 광 가이드층의 상면 면적은 상기 전극 상면의 면적의 10~90%로 형성되는 발광 소자의 전극 구조.
  38. 제37항에 있어서, 상기 광 가이드층의 제2면과 상기 전극의 외 측면 사이의 간격은 1~10㎛인 발광 소자의 전극 구조.
  39. 제 37항에 있어서, 상기 광 가이드층은 투광성 산화물, 투광성 질화물, 또는 투광성 절연물질 중 적어도 하나를 포함하는 발광 소자의 전극 구조.
  40. 제 37항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전극은 패드 및 상기 패드로부터 분기된 적어도 하나의 암(Arm) 전극을 포함하며,
    상기 광 가이드층은 상기 패드 및 상기 암 전극의 아래에 형성되는 발광 소자의 전극 구조.
  41. 몸체;
    상기 몸체 위에 적어도 하나의 리드 전극; 및
    상기 리드 전극에 전기적으로 연결된 발광 소자를 포함하며,
    상기 발광 소자는 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 발광 소자를 포함하는 발광 소자 패키지.
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