KR101754910B1 - 발광소자 - Google Patents

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Abstract

실시예는 발광소자에 관한 것이다. 실시예에 따른 발광소자는, 기판과, 기판상에 순차적으로 형성된 제1 반도체층, 제2 반도체층 및 제1 반도체층과 제2 반도체층 사이에 활성층을 포함하는 발광구조물과, 발광 구조물상에 형성되는 투명층, 투명층 상의 일부에 형성되는 제1 반사층을 포함한다. 이에 의하여, 발광소자의 측면 발광 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

발광소자{Light emitting device}
실시예는 광투광층 및 반사층을 포함하는 발광소자에 관한 것이다.
LED(Light Emitting Diode: 발광소자)는 화합물 반도체의 특성을 이용해 전기 신호를 적외선, 가시광선 등의 빛의 형태로 변환시키는 소자로, 후레쉬용 고휘도 광원, 휴대용 전자제품(휴대폰, 캠코더, 디지털 카메라 및 태블릿 PC)에 사용되는 액정 디스플레이(LCD)의 백라이트, 전광판용 광원, 조명 및 스위치 조명의 광원, 표시등, 교통신호등의 광원등으로 그 사용 범위가 확대되어, 관련 기술 개발이 가속화되고 있다.
최근 직접 천이형 화합물 반도체를 이용하여 고휘도 청색광의 발광이 가능한 발광소자가 개발되었다. 이러한 발광소자의 칩에서 방출된 청색광의 일부를 흡수하여 황색, 핑크, 또는 붉은 색의 발광이 가능한 형광물질인 무기물계 형광물질 또는 유기물계 형광물질을 이용하여 넓은 범위 내에서 색온도가 조절될 수 있는 백색 발광소자(White LED)가 개발되어 발광소자를 광원으로 널리 응용할 수 있게 되었다.
청색 발광소자를 형광물질과 함께 사용하여 백색 발광을 하는 발광소자를 생산할 수 있다. 다만, 종래의 백색 발광소자의 경우, 청색 발광소자 칩으로부터 방출되는 광은 에폭시 수지를 통과하면서 에폭시 수지 내에 분산되어 있는 형광물질 입자를 여기시키고, 형광물질 입자의 특성에 따라 여러 파장의 빛이 방출되게 된다. 이렇게 형성된 빛과 형광 물질에 흡수되지 않은 청색 파장이 합쳐지면 백색 광이 구현될 수 있다. 이러한 과정에서 소정의 광손실이 발생하고, 광이 에폭시 수지를 통과할 때 에폭시 수지에서 일정 양의 광흡수가 발생하며, 이러한 광흡수의 정도는 광의 이동 경로가 커지면 더욱 커지게 된다.
실시예는, 기울기를 갖는 투명성층 및 반사층을 구비하여 측면 발광 효율을 향상시킬 수 있는 발광소자를 제공할 수 있다.
실시예에 따른 발광소자는, 기판과, 기판상에 순차적으로 형성된 제1 반도체층, 제2 반도체층 및 제1 반도체층과 제2 반도체층 사이에 활성층을 포함하는 발광구조물과, 발광 구조물상에 형성되는 투명층, 투명층 상의 일부에 형성되는 제1 반사층을 포함한다.
실시예에 따르면, 광투과층을 구비하여, 반도체층과의 굴절률차이를 이용하여 반도체층에서 발광한 빛을 발광소자 측면으로 방사하여, 발광소자의 측면 발광 효율을 향상 시킬 수 있다.
또한, 빛이 발광소자 측면으로 발광함에 따라, 발광소자 외부의 측면에 도포된 형광체의 이용도를 증가시킬 수 있다.
또한, 광투과층에 기울기를 주고, 상부면에 반사층을 구비하여, 발광 구조물에서 발광하여 진행하는 빛의 경로를 변경시켜, 발광소자의 측면 발광 효율을 높힐 수 있는 장점이 있다.
또한, 광투과층 상부면에 반사층을 구비하여, 발광소자 외부로 방출된 빛이 형광체에 반사되어, 다시 발광소자 내부로 들어오는 현상을 막아 발광효율을 높힐 수 있는 장점이 있다.
도 1 내지 도 2는 실시예에 따른 발광소자의 구조를 도시한 단면도이다.
도 3은 실시예에 따른 발광소자에서 빛의 이동경로를 도시한 도이다.
도 4 내지 도5는 실시예에 따른 발광소자의 단면을 도시한 단면도이다.
도 6은 실시예에 따른 발광소자패키지의 단면을 도시한 단면도이다.
도 7a은 실시예에 따른 조명장치를 도시한 사시도이며, 도 7b는 도 7a의 조명장치의 A-A' 단면을 도시한 단면도이다.
도 8은 실시예에 따른 액정표시장치의 분해 사시도이다.
도 9는 실시예에 따른 액정표시장치의 분해 사시도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 공정 단계들, 잘 알려진 소자 구조 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
비록 제1, 제2 등의 용어가 여러 가지 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이러한 요소들. 성분들. 영역들. 층들 및/또는 지역들은 이러한 용어에 의해 한정되어서는 안된다는 것을 이해할 것이다.
도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장, 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
이하에서는, 실시예를 첨부된 도 1 내지 도 9를 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 2는 실시예에 따른 발광소자의 구조를 도시한 단면도이다.
발광소자(100)는 기판(110), 기판(110)상에 위치하는 제2 결합층(112), 제2 결합층(112)위에 위치하는 금속층(140)과, 금속층(140)의 위에 위치하는 제2 반사층(120)과, 제2 반사층(120)과 동일한 폭을 갖고 제2 반사층(120) 위에 위치하는 오믹층(130), 오믹층(130)과 금속층(140)위에 위치하는 발광 구조물(150), 발광 구조물(150)과 금속층(140) 사이에 배치되는 보호층(170), 발광 구조물(150)위의 광투과층(180), 광투과층(180) 상부면의 경사부(185), 광투과층(180)상의 제1 결합층(195) 및 제1 결합층(195)상의 제1 반사층(190)을 포함할 수 있다.
기판(110)은 열전도성이 우수한 물질을 이용하여 형성할 수 있으며, 또한 전도성 물질로 형성할 수 있는데, 금속 물질 또는 전도성 세라믹을 이용하여 형성할 수 있다. 기판(110)은 단일층으로 형성될 수 있고, 이중 또는 그 이상의 다중 구조로 형성될 수 있다.
기판(110)은 예를 들어, Au, Ni, W, Mo, Cu, Al, Ta, Ag, Pt, Cr중에서 선택된 어느 하나로 형성하거나 둘 이상의 합금으로 형성할 수 있으며, 서로 다른 둘 이상의 물질을 적층하여 형성할 수 있다. 또한, 기판(110)은 Si, Ge, GaAs, ZnO, SiC, SiGe, GaN, Ga2O3 와 같은 캐리어 웨이퍼로 형성될 수 있다.
이와 같은 기판(110)의 두께는 30~200μm로 형성하는 것이 바람직하며, 발광 소자(100)에서 발생하는 열의 방출을 용이하게 하여 발광소자(100)의 열적 안정성을 향상시킬 수 있다.
제2 결합층(112)은, 금속층(140)에 기판(110)이 잘 붙을 수 있도록 적층되며, 제2 결합층(112)은 인듐(In), 주석(Sn), 은(Ag), 니오브(Nb), 니켈(Ni), 금(Au), 구리(Cu)중 적어도 하나 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다.
이 때, 기판(110)을 결합하는 경우, 금속층(140)과 제2 반사층(120)사이, 제2 반사층(120)과 오믹층(130)사이에는 금속이 하부 층으로 전이되는 것을 방지하기 위한 확산방지층(미도시)이 형성될 수도 있다.
제2 반사층(120)은, 은(Ag), 알루미늄(Al), 납(Pb), 로듐(Rh)중 적어도 하나 또는 이들의 합금으로 이루어져, 기판(110) 쪽으로 이동하는 빛을 반사시킨다. 따라서, 발광 구조물(150)을 통해 발광하는 발광소자(100)의 발광 효율을 증가시킬 수 있다.
오믹층(130)은 예컨대, 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/IrOx/Au, 및 Ni/IrOx/Au/ITO, Pt, Ni, Au, Rh, Pd 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 제2 반사층(120)과 오믹층(130)은 폭 및 길이가 동일한 것으로 설명하지만, 폭 및 길이 중 적어도 하나가 상이할 수 있으며 이에 한정을 두지 않는다.
이때, 제2 반사층(120) 및 오믹층(130)의 외주부 측면에는 보호층(170)이 접하게 형성될 수 있다. 보호층(170)은 금속물질 및 절연물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 금속물질인 경우에는 오믹층(130)을 이루는 물질보다 전기 전도성이 낮은 물질을 사용하여, 오믹층(130)에 인가되는 전원이 보호층(170)으로 인가되지 않도록 할 수 있다.
보호층(170)은, 산화알루미늄(Al2O3), 산화실리콘(SiO2), 질화실리콘(Si3N4) 및 산화티탄(TiOx), 산화인듐주석(ITO, Indium Tin Oxide), 알루미늄산화아연(AZO, Aluminum Zinc Oxide), 인듐 아연 산화물(IZO, Indium Zinc Oxide), 규소화합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 접착력을 증가시키기 위하여, 티탄(Ti), 니켈(Ni), 백금(Pt), 납(Pb), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 텅스텐(W), 철(Fe), 몰리브덴(Mo), 바나듐(V) 중 적어도 하나로 이루어 질 수 있다.
또한, 제2 반도체층(153)이 p형 반도체층인 경우, 비교적 높은 에너지 밴드갭을 갖기 때문에, p형 반도체층과의 접촉저항을 낮추며, 광 방출면인 n형 반도체층의 상면으로의 유효휘도를 향상시키는 오믹컨택층(미도시)이 형성될 수 있다.
금속층(140)은 티탄(Ti), 니켈(Ni), 백금(Pt), 납(Pb), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 텅스텐(W), 철(Fe), 몰리브덴(Mo), 바나듐(V) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
절연물질 대신 금속으로 된 금속층(140)을 구비함으로써, 반도체층과의 접착력(Adhesion)을 향상 시킬 수 있다.
또한, 금속층(140)은 결합층(112)내부의 물질이 오믹층(130) 및 제2 반사층(120)으로 확산되는 것을 방지할 수 있다.
발광 구조물(150)은 오믹층(130) 및 보호층(170) 일부에 접하며, 제1 반도체층(151), 활성층(152) 및 제2 반도체층(153)을 포함할 수 있고, 제1 반도체층(151)과 제2 반도체층(153) 사이에 활성층(152)이 개재된 구성으로 이루어질 수 있다.
제1 반도체층(151)은 n형 반도체층일 수 있으며, InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN 등에서 선택될 수 있고, Si, Ge, Sn 등의 n형 도펀트가 도핑될 수 있다.
언도프드 반도체층(미도시)은 n형 반도체층의 결정성 향상을 위해 형성되는 층으로, n형 도펀트가 도핑되지 않아 n형 반도체층에 비해 낮은 전기전도성을 갖는 것을 제외하고는 n형 반도체층과 같다.
예컨대, 900℃의 성장온도에서 NH3와 트리메탈갈륨(TMGa)을 공급하여, 소정 두께로 도펀트를 포함하지 않은 언도프드 반도체층이 형성된다.
제1 반도체층(151)은 NH3, TMGa, Si와 같은 n형 도펀트를 포함한 사일렌(SiH4) 가스를 공급하여 형성할 수 있으며, 다층막으로 형성할 수 있고, 클래드층이 더 포함될 수 있다.
한편, 제1 반도체층(151) 상부에는 니켈(Ni) 등으로 전극패드(160)가 형성될 수 있고, 전극패드(160)가 형성되지 않은 제1 반도체층(151)의 표면 일부 영역 또는 전체 영역에 대해 소정의 식각 방법으로 광 추출효율을 향상시키기 위한 요철(158)을 형성해 줄 수 있다. 전극패드(160)는 요철(158)이 형성되지 않는 평탄한 면에 형성될 수도 있고, 요철(158)이 형성된 상부면에 형성될 수 있으며 이에 한정을 두지 않는다.
전극패드(160)는 Cr, Ti, Al, In, Ta, Pd, Co, Ni, Si, Ge, Ag, Cu, Au 및 이들 중 둘 이상의 합금으로 구성된 물질 중에서 한 층 또는 복수의 층으로 형성될 수 있다. 예를들어, 전극 패드(160)는 제1 반도체층(151)상에 형성된 Cr, V, W 또는 Ti층 및 상기 Cr, V, W 또는 Ti층 상에 형성된 Au층으로 이루어지는 2층 구조로 형성될 수 있다.
한편, 전극패드(160)와 제1 반도체층(151)사이에는 전극패드(160)로부터 주입되는 전류를 확산시켜 전극패드(160) 하부에 전류밀도가 집중되는 것을 방지할 수 있는 투명전극층(미도시)이 위치할 수 있다. 투명전극층(미도시)은 전류를 확산시킬 수 있는 도전성을 가져야 하며, 빛을 잘 투과시킬 수 있어야 한다. 예를 들어, 투명전극층(미도시)은 인듐-주석계 산화물(ITO), 인듐산화물(IO), 주석계 산화물(SnO2), 아연계 산화물(ZnO), 및 인듐-아연계 산화물(IZO)로 구성된 그룹으로부터 선택된 산화물로 이루어질 수 있다.
제1 반도체층(151)의 아래에는 활성층(152)이 형성될 수 있다. 활성층(152)은 전자와 정공이 재결합되는 영역으로, 전자와 정공이 재결합함에 따라 낮은 에너지 준위로 천이하며, 그에 상응하는 파장을 가지는 빛을 생성할 수 있다.
활성층(152)은 예를 들어, InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 가지는 반도체 재료를 포함하여 형성할 수 있으며, 단일 양자 우물 구조 또는 다중 양자 우물 구조(MQW : Multi Quantum Well)로 형성될 수 있다.
따라서, 더 많은 전자가 양자우물층의 낮은 에너지 준위로 모이게 되며, 그 결과 전자와 정공의 재결합 확률이 증가 되어 발광효과가 향상될 수 있다. 또한, 양자선(Quantum wire)구조 또는 양자점(Quantum dot)구조를 포함할 수도 있다.
활성층(152) 아래에는 제2 반도체층(153)이 형성될 수 있다. 제2 반도체층(153)은 p형 반도체층으로 구현되어, 활성층(152)에 정공을 주입할 수 있다. 예를 들어, p형 반도체층은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN 등에서 선택될 수 있으며, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등의 p형 도펀트가 도핑될 수 있다.
한편, 발광 구조물(150)은 제2 반도체층(153) 하부에 n형 반도체층 또는 p형 반도체층을 포함할 수 있다. 이에 따라 발광 구조물(150)은 p-n 접합, n-p 접합, p-n-p 접합 및 n-p-n 접합 구조 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
한편, 상술한 제1 반도체층(151), 활성층(152) 및 제2 반도체층(153)은 유기금속 화학 증착법(MOCVD; Metal Organic Chemical Vapor Deposition), 화학 증착법(CVD; Chemical Vapor Deposition), 플라즈마 화학 증착법(PECVD; Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition), 분자선 성장법(MBE; Molecular Beam Epitaxy), 수소화물 기상 성장법(HVPE; Hydride Vapor Phase Epitaxy), 스퍼터링(Sputtering) 등의 방법을 이용하여 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지 않는다.
실시예에서는 발광 구조물(150)이 n형 도펀트를 포함하는 n형 질화물 반도체층과, n형 질화물 반도체층 상부에 형성된 활성층과, 활성층 상부에 p형 도펀트를 포함하는 p형 질화물 반도체층을 포함하는 것을 중심으로 설명하였으나 이에 대해 한정하지는 않으며, 발광 구조물(150)의 적층 구조 및 재질은 다양하게 변형 가능하다
한편, 발광소자의 광효율인 외부양자효율은 내부양자효율과 광추출효율의 곱에 의해 결정되므로, 광추출효율을 높이기 위해, 표면 요철형성(Surface Texturing), 플립칩(Flip-Chip)구조, 광결정(Photo-Crystal), 반사방지막(Anti-reflection layer)등을 사용한다.
제1 반도체층(151)상에 배치되는 광투과층(180)은 산화알루미늄(Al2O3), 산화실리콘(SiO2)중 적어도 하나로 이루어질 수 있다. 산화알루미늄(Al2O3), 산화실리콘(SiO2)의 특징은 투과율이 70%이상이며, 제1 반도체층(151)과의 굴절률의 차이가 있어야 한다. 다만, 광투과층(180)을 구성하는 물질은 산화알루미늄(Al2O3), 산화실리콘(SiO2)에 한정되지 않으며, 투과율이 100%에 가까운 물질로 구성되는 것이 바람직하다. 투과율이 70%이하인 경우, 측방향으로 방사되는 빛을 얻는 효과보다 투과되지 못하고 상쇄되는 빛의 양이 더 커서 광투과층(180)의 배치로 인하여 오히려 효율이 떨어지게 될 수 있다. 따라서, 광투과층(180)은 최소한 투과율이 70%이상이 되는 물질로 이루어지도록 해야 한다.
한편, 광투과층(180)의 두께는 칩의 사이즈에 따라 가변할 수 있으며 일 예로, 칩의 크기가 1000×1000㎛인 경우, 1/4정도의 크기인 250㎛의 두께를 갖게 될 수 있다. 두께가 너무 얇은 경우, 어느정도의 측방향 방사효과를 가질 수 있으나, 칩 사이즈에 따라 더 많은 빛을 측방향으로 방사시킬 수 있도록 하기 위하여 광투과층(180)의 두께를 조절할 수 있다.
광투과층(180)은 상부면에 소정의 기울기를 갖는 경사부(185)를 포함한다. 즉, 광투과층(180)의 경사부(185)는, 양의 기울기 또는 음의 기울기를 가질 수도 있고, 양의 기울기, 음의 기울기 및 영의 기울기를 모두 가질 수도 있다.
즉, 경사부(185)가 수평면과 이루는 각도나 경사부의 방향은 도면에 도시한 바대로 한정되지 않고, 다양한 각도나 방향으로 구현될 수 있다.
또한, 광투과층(180)은 전극패드(160)에 와이어(165)를 연결하기 위한 홀을 구비할 수 있다. 전극패드(160)는 복수개 연결될 수 있으므로, 와이어(165)를 연결하기 위한 복수의 홀을 구비할 수 있다.
광투과층(180)의 상부면의 일부에는 제1 반사층(190)이 위치할 수 있다. 제1 반사층(190)은, Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 및 이들 중 둘 이상의 합금으로 구성된 물질 중에서 한 층 또는 복수의 층으로 형성될 수 있다.
활성층(152)에서 수직 방향으로 발광한 빛이, 요철(158) 및 광투과층(180)을 거치면서 굴절하며, 직진하여 진행하는 경우, 제1 반사층(190)에 반사되어, 발광소자(100)의 측면을 통하여 빛이 방출됨에 따라, 발광소자(100)의 발광효율을 증가시킬 수 있다.
한편, 전극패드(160)가 위치하는 부분에 전류밀도가 상대적으로 높으므로, 전극패드(160)가 위치하는 부분에서 가장 많은 양의 빛이 방출되고, 수직형 발광소자에서 방출된 빛은 직진하는 바, 전극패드(160)가 위치하는 부분은 가장 발광 효율이 좋으므로, 제1 반사층(190)을 광투과층(180)중 전극패드(160)가 하부에 위치하고 있는 부분에는 배치시키지 않을 수 있다.
또한, 제1 반사층(190)은 광투과층(180)상에 패턴화될 수 있다. 최대한 수직발광하는 빛을 측방으로 이동시키지 않도록 하고, 발광한 빛이 수직 방향으로 방사되도록 제1 반사층(190)에 패턴을 주어, 제1 반사층(190) 물질에 반사되는 빛과, 제1 반사층(190)의 물질이 비어있는 부분의 경우 그대로 투과할 수 있다.
제1 반사층(190)의 두께는 5nm 내지는 2㎛일 수 있다. 제1 반사층(190)의 두께가 5nm보다 얇은 경우, 빛을 반사하는 기능이 약해지고, 2㎛이상인 경우 반사용도에 불필요한 두께를 갖게 되는 것이므로, 제1 반사층(190)의 두께는 5nm 내지는 2㎛일 수 있다.
제1 반사층(190)과 광투과층(180)의 사이에는 이 두 층간의 결합을 위한 제1 결합층(195)이 배치될 수 있다. 제1 결합층(195)은, 광투과층(180)에에 제1 반사층(190)이 잘 붙을 수 있도록 적층되며, 제1 결합층(195)은 크롬(Cr), 티탄(Ti), 바나듐(V), 백금(Pt), 인듐(In), 주석(Sn), 아연(Zn)중 적어도 하나로 이루어질 수 있다. 다만, 제1 반사층(190)의 반사도를 저하시키지 않기 위해 가능한 얇은 두께로 형성되는 것이 바람직하다.
제1 반사층(190)을 구비함으로써, 발광 구조물(150)에서 발광한 빛이 진행하다가 제1 반사층(190)에 반사되어 발광 구조물(150)의 측면으로 진행할 수 있다. 발광소자(100)를 이후에 패키지에 부착하여, 형광체를 도포시키는 경우, 수직형 발광소자에서 양 측면에 도포된 형광체는 거의 이용을 하지 못하는 문제점이 있었으나, 제1 반사층(190) 및 광투과층(180)을 통하여, 빛이 반사 및 굴절되어 발광소자(100)의 양 측면에 도포된 형광체도 이용이 가능할 수 있다.
형광체 이용 효율이 증가하면서, 청색 발광소자를 이용한 백색 변환 효율도 증가시킬 수 있다.
도 3은 실시예에 따른 발광소자에서 빛의 이동경로를 도시한 도이다.
도면을 참조하면, 도 1에 도시한 발광소자(100)의 활성층(152)에서 발광한 빛은 제1 반도체층(151)과 광투과층(180)의 굴절률이 달라서 제1 반도체층(151)과 광투과층(180)과의 계면에서 굴절한다. 굴절한 빛은 같은 물질 내에서 직진한다.
광투과층(180)과의 계면에서 빛이 굴절됨에 따라, 발광소자(100)의 측방으로 빛이 방사될 수 있다. 따라서, 발광소자(100)측면에 도포된 형광체(240)에 소정 파장을 가진 광파가 부딪히고, 광파의 파장이 변화하여 가시광선이 발광 될 수 있다.
또한, 광투과층(180) 중앙에 제1 반사층(190)이 배치되지 않은 부분으로 빛이 방출된 이후, 도포되어 있던 형광체(240)에 부딪혀 반사된 빛이 광투과층(180)내부로 다시 입사되지 않고, 광투과층(180)상부의 제1 반사층(190)에서 반사되어 발광소자(100)외부로 빛이 발광되므로, 발광소자(100)의 발광효율을 향상시킬 수 있다.
도 4는 실시예에 따른 발광소자의 단면을 도시한 단면도이다.
도 4의 실시예에 따른 발광소자(100)는, 제1 반도체층(151)상부에 복수의 전극패드(160)가 배치되며, 제1 반도체층(151)상부에 배치되는 광투과층(180)은 전극패드(160)에 와이어(165)를 연결하기 위한 홀을 구비할 수 있다. 전극패드(160)는 복수개 연결될 수 있으므로, 와이어(165)를 연결하기 위한 복수의 홀을 구비할 수 있다.
광투과층(180)의 상부면의 일부에는 제1 반사층(190)이 위치할 수 있다. 전극패드(160)에 와이어(165) 연결을 위해 광투과층(180)의 일부에 구비된 홀이 배치된 부분은 제1 반사층(190)이 위치할 광투과층(180)이 존재하지 않으므로, 홀이 배치된 부분이외의 일부분에 제1 반사층(190)이 배치되며, 제1 반사층(190)이 배치되는 광투과층(180)은 경사를 가져야 한다.
광투과층(180) 상부면의 경사부(185)에 배치되는 제1 반사층(190) 및 경사부(185)가 수평면과 이루는 각은 5° 내지는 85°를 가질 수 있다. 경사부(185) 및 제1 반사층(190)이 수평면과 이루는 각이 0°에 가깝게되면, 발광구조물(150)에서 발광한 빛이 제1 반사층(190)에 부딪혀 그대로 다시 발광구조물(150)내부로 입사할 확률이 높아진다. 발광 구조물(150)내부로 빛이 흡수된다는 것은 발광 소자의 발광 효율을 감소시키므로, 경사부(185) 및 제1 반사층(190)이 수평면과 이루는 각은 최소한 5°보다는 큰 것이 바람직하다.
또한, 경사부(185) 및 제1 반사층(190)이 수평면과 직교하게 되는 경우, 제1 반사층(190)의 반사효과를 볼 수 없게 된다. 따라서 경사부(185) 및 제1 반사층(190)이 수평면과 이루는 각은 최대한 85°보다 작은 것이 바람직하다.
또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 제1 반사층(190)은 광투과층(180)상에 패턴화될 수 있다. 최대한 수직발광하는 빛을 측방으로 이동시키지 않도록 하고, 발광한 빛이 수직 방향으로 방사되도록 제1 반사층(190)에 패턴을 주어, 제1 반사층(190) 물질에 반사되는 빛과, 제1 반사층(190)의 물질이 비어있는 부분의 경우 그대로 투과할 수 있도록 할 수 있다. 복수의 전극패드(160)가 구비됨에 따라, 제1 반사층(190)은 광투과층(180)상의 경사부(185)부분이 각기 다른 기울기를 가지고 형성되어 위치되어 있을 수 있다.
제1 반사층(190)은, 은(Ag), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 로듐(Rh)중 적어도 하나 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다. 활성층(152)에서 수직 방향으로 발광한 빛이, 요철(158) 및 광투과층(180)을 거치면서 굴절하며, 직진하여 진행하는 경우, 제1 반사층(190)에 반사되어, 발광소자(100)의 측면을 통하여 빛이 방출됨에 따라, 발광소자(100)의 발광효율을 증가시킬 수 있다.
전극패드(160)가 위치하는 부분에 전류밀도가 상대적으로 높으므로, 전극패드(160)가 위치하는 부분에서 가장 많은 양의 빛이 방출되고, 수직형 발광소자에서 방출된 빛은 직진하는 바, 전극패드(160)가 위치하는 부분은 가장 발광 효율이 좋으므로, 제1 반사층(190)을 광투과층(180)중 전극패드(160)가 하부에 위치하고 있는 부분에는 배치시키지 않을 수 있다.
제1 반사층(190)의 두께는 5nm 내지는 2㎛일 수 있다. 제1 반사층(190)의 두께가 5nm보다 얇은 경우, 빛을 반사하는 기능이 약해지고, 2㎛이상인 경우 반사용도에 불필요한 두께를 갖게 되는 것이므로, 제1 반사층(190)의 두께는 5nm 내지는 2㎛일 수 있다.
제1 반사층(190)과 광투과층(180)의 사이에는 이 두 층간의 결합을 위한 제1 결합층(195)이 배치될 수 있다. 제1 결합층(195)은, 광투과층(180)에에 제1 반사층(190)이 잘 붙을 수 있도록 적층되며, 제1 결합층(195)은 크롬(Cr), 티탄(Ti), 바나듐(V), 백금(Pt), 인듐(In), 주석(Sn), 아연(Zn)중 적어도 하나로 이루어질 수 있다.
제1 반사층(190)을 구비함으로써, 발광 구조물(150)에서 발광한 빛이 진행하다가 제1 반사층(190)에 반사되어 발광 구조물(150)의 측면으로 진행할 수 있다. 발광소자(100)를 이후에 패키지에 부착하여, 형광체를 도포시키는 경우, 수직형 발광소자에서 양 측면에 도포된 형광체는 거의 이용을 하지 못하는 문제점이 있었으나, 제1 반사층(190) 및 광투과층(180)을 통하여, 빛이 반사 및 굴절되어 발광소자(100)의 양 측면에 도포된 형광체도 이용이 가능할 수 있다.
형광체 이용 효율이 증가하면서, 청색 발광소자를 이용한 백색 변환 효율도 증가시킬 수 있다.
도 4에 도시된 실시예에 따른 발광소자는 도 1에 도시된 실시예에 따른 발광소자와 전극패드(160)의 개수에 따른 차이점이 있을 뿐, 이외의 설명은 동일하게 적용되는 바 생략하기로 한다.
도 5(a) 내지 도 5(d)는 실시예에 따른, 광투과층이 구비하는 경사부(185)의 다양한 형태를 도시한 도이다.
광투과층(180)이 구비하는 경사부(185)가 수평면과 이루는 기울기는 양의 기울기만을 가질 수도, 음의 기울기만을 가질 수도 있으며, 양의 기울기 및 음의 기울기를 동시에 갖고 형성될 수도 있고, 더불어 수평면과 이루는 각도가 0°인 경우도 있을 수 있다. 동일한 경사를 갖는 면적은 도면에 한정되지 않고, 각도가 계단형으로 변하여, 파라볼라 형태를 갖게 될 수도 있다.
더불어 계단식으로 양의 기울기 혹은 음의 기울기를 갖는 경우, 각 계단이 갖는 기울기에 따라 상부면에 제1 반사층(190)도 같은 경사로 형성될 수 있다.
도 5(a)내지 도 5(d)는 광투과층(180)이 구비하는 경사부(185)의 기울기가 한쪽 방향으로만 형성되어 거의 대부분의 빛을 한쪽 측면으로만 반사시켜 측면 방사시킬 수 있는 광투과층(180)의 형태를 도시한 것이다. 제1 반도체층(151)상에 형성된 전극패드(160)의 대응하는 부분의 광투과층(180)에는 홀이 구비되어 전극패드(160)에 본딩되는 와이어(165)가 지날 수 있는 통로가 형성될 수도 있다. 즉, 본딩 방식에 따라 와이어(165)가 지날 수 있는 홀이 구비될 수도 있다.
또한, 전극패드(160)에 대응하는 부분 외의 광투과층(180) 상부면에는 제1 반사층(190)이 형성될 수 있다. 특히 도 5(c) 및 도 5(d)에서 도시한 실시예에 따른 발광소자의 제1 반사층(190)은 광투과층(180)상에 패턴화되어 있을 수 있다. 최대한 수직으로 발하는 빛을 측방으로 이동시키지 않도록 하고, 발광한 빛이 수직 방향으로 방사되도록 제1 반사층(190)에 패턴을 주어, 제1 반사층(190) 물질에 반사되는 빛과, 제1 반사층(190)의 물질이 비어있는 부분의 경우 그대로 투과할 수 있도록 할 수 있다. 복수의 전극패드(160)가 구비됨에 따라, 제1 반사층(190)은 광투과층(180)상의 경사부(185)부분이 각기 다른 기울기를 가지고 형성되어 위치되어 있을 수 있다.
도 6은 실시예에 따른 발광소자를 포함하는 발광소자 패키지의 단면을 도시한 단면도이다.
도 6을 참조하면, 실시예에 따른 발광소자 패키지(200)는 캐비티가 형성된 몸체(210), 몸체(210)의 바닥면에 실장된 광원부(220) 및 캐비티에 충진되는 수지층(230)를 포함할 수 있고, 수지층(230)은 형광체(240)를 포함할 수 있다.
몸체(210)는 폴리프탈아미드(PPA:Polyphthalamide)와 같은 수지 재질, 실리콘(Si), 알루미늄(Al), 알루미늄 나이트라이드(AlN), 액정폴리머(PSG, Photo Sensitive Glass), 폴리아미드9T(PA9T), 신지오택틱폴리스티렌(SPS), 금속 재질, 사파이어(Al2O3), 베릴륨 옥사이드(BeO), 인쇄회로기판(PCB, Printed Circuit Board), 세라믹 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 몸체(210)는 사출 성형, 에칭 공정 등에 의해 형성될 수 있으나 이에 대해 한정하지는 않는다.
몸체(210)의 내측면은 경사면이 형성될 수 있다. 이러한 경사면의 각도에 따라 광원부(220)에서 방출되는 광의 반사각이 달라질 수 있으며, 이에 따라 외부로 방출되는 광의 지향각을 조절할 수 있다.
몸체(210)에 형성되는 캐비티를 위에서 바라본 형상은 원형, 사각형, 다각형, 타원형 등의 형상일 수 있으며, 특히 모서리가 곡선인 형상일 수도 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
광원부(220)는 몸체(210)의 바닥면에 실장되며, 일 예로 광원부(220)는 도 1에서 도시하고 설명한 발광소자일 수 있다. 발광소자는 예를 들어, 적색, 녹색, 청색, 백색 등의 빛을 방출하는 유색 발광 소자 또는 자외선을 방출하는 UV(Ultra Violet) 발광 소자일 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 또한, 발광 소자는 한 개 이상 실장될 수 있다.
한편, 도 1에서 설명한 바와 같이, 발광구조물(150)상에 광투과층(180)과, 기울기를 갖는 광투과층(180) 및 광투과층(180) 상부면에 형성되는 제1 반사층(190)을 구비함으로써, 발광소자(100)에서의 측면 발광 효율을 높힐 수 있는 발광소자를 구비할 수 있다.
한편, 몸체(210)는 제1 전극(252) 및 제2 전극(254)을 포함할 수 있다. 제1 전극(252) 및 제2 전극(254)은 광원부(220)와 전기적으로 연결되어 광원부(220)에 전원을 공급할 수 있다.
제1 전극(252) 및 제2 전극(254)은 서로 전기적으로 분리되며, 광원부(220)에서 발생된 빛을 반사시켜 광 효율을 증가시킬 수 있고, 또한 광원부(220)에서 발생된 열을 외부로 배출시킬 수 있다.
도 6에는 광원부(220)가 제2 전극(254) 상에 설치되고, 제1 전극(252)에는 와이어로 본딩된 것을 도시하나, 이에 한정되지 않으며, 광원부(220)와 제1 전극(252) 및 제2 전극(254)은 와이어 본딩 방식, 플립칩 방식 또는 다이 본딩 방식 중 어느 하나에 의해 전기적으로 연결될 수도 있다.
이러한 제1 전극(252) 및 제2 전극(254)은 금속 재질, 예를 들어, 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag), 인(P), 알루미늄(Al), 인듐(In), 팔라듐(Pd), 코발트(Co), 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 하프늄(Hf), 루테늄(Ru), 철(Fe) 중에서 하나 이상의 물질 또는 합금을 포함할 수 있다. 또한, 제1 전극(252) 및 제2 전극(254)은 단층 또는 다층 구조를 가지도록 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
수지층(230)은 캐비티에 충진될 수 있으며, 형광체(240)를 포함할 수 있다. 수지층(230)은 투명한 실리콘, 에폭시, 및 기타 수지 재질로 형성될 수 있으며, 캐비티 내에 충진한 후, 이를 자외선 또는 열 경화하는 방식으로 형성될 수 있다.
형광체(240)는 광원부(220)에서 방출되는 광의 파장에 따라 종류가 선택되어 발광소자 패키지(200)가 백색광을 구현하도록 할 수 있다.
수지층(230)에 포함되어 있는 형광체(240)는 광원부(220)에서 방출되는 광의 파장에 따라 청색 발광 형광체, 청록색 발광 형광체, 녹색 발광 형광체, 황녹색 발광 형광체, 황색 발광 형광체, 황적색 발광 형광체, 오렌지색 발광 형광체, 및 적색 발광 형광체중 하나가 적용될 수 있다.
즉, 형광체(240)는 광원부(220)에서 방출되는 제1 빛을 가지는 광에 의해 여기 되어 제2 빛을 생성할 수 있다. 예를 들어, 광원부(220)가 청색 발광 다이오드이고 형광체(240)가 황색 형광체인 경우, 황색 형광체는 청색 빛에 의해 여기되어 황색 빛을 방출할 수 있으며, 청색 발광 다이오드에서 발생한 청색 빛 및 청색 빛에 의해 여기 되어 발생한 황색 빛이 혼색됨에 따라 발광소자 패키지(200)는 백색 빛을 제공할 수 있다.
이와 유사하게, 광원부(220)가 녹색 발광 다이오드인 경우는 magenta 형광체 또는 청색과 적색의 형광체(240)를 혼용하는 경우, 광원부(220)가 적색 발광 다이오드인 경우는 Cyan형광체 또는 청색과 녹색 형광체를 혼용하는 경우를 예로 들 수 있다.
이러한 형광체(240)는 YAG계, TAG계, 황화물계, 실리케이트계, 알루미네이트계, 질화물계, 카바이드계, 니트리도실리케이트계, 붕산염계, 불화물계, 인산염계 등의 공지된 것일 수 있다.
도 7a는 실시예에 따른 조명장치를 도시한 사시도이며, 도 7b는 도 7a의 조명장치의 A-A' 단면을 도시한 단면도이다.
이하에서는, 실시 예에 따른 조명장치(300)의 형상을 보다 상세히 설명하기 위해, 조명장치(300)의 길이방향(Z)과, 길이방향(Z)과 수직인 수평방향(Y), 그리고 길이방향(Z) 및 수평방향(Y)과 수직인 높이방향(X)으로 설명하기로 한다.
즉, 도 7b는 도 7a의 조명장치(300)를 길이방향(Z)과 높이방향(X)의 면으로 자르고, 수평방향(Y)으로 바라본 단면도이다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 조명장치(300)는 몸체(310), 몸체(310)와 체결되는 커버(330) 및 몸체(310)의 양단에 위치하는 마감캡(350)을 포함할 수 있다.
몸체(310)의 하부면에는 발광소자모듈(340)이 체결되며, 몸체(310)는 발광 소자(344)에서 발생된 열이 몸체(310)의 상부면을 통해 외부로 방출할 수 있도록 전도성 및 열발산 효과가 우수한 금속재질로 형성될 수 있다.
발광소자 패키지(344)는 PCB기판(342) 상에 다색, 다열로 실장될 수 있어 어레이를 이룰 수 있으며, 동일한 간격으로 실장되거나 또는 필요에 따라 다양한 이격 거리를 가지고 실장될 수 있어 밝기 등을 조절할 수 있다. 이러한 PCB기판(342)으로는 MCPCB(Metal Core PCB) 또는 FR4 재질의 PCB 등을 사용할 수 있다.
한편, 실시예의 발광소자 패키지(344)는, 발광구조물(150)상에 광투과층(180)과, 기울기를 갖는 광투과층(180) 및 광투과층(180) 상부면에 형성되는 제1 반사층(190)을 구비함으로써, 측면 발광 효율을 높힐 수 있는 발광 소자를 구비할 수 있다.
커버(330)는 몸체(310)의 하부면을 감싸도록 원형의 형태로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않음은 물론이다.
커버(330)는 내부의 발광소자모듈(340)을 외부의 이물질 등으로부터 보호한다. 또한, 커버(330)는 발광소자 패키지(344)에서 발생한 광의 눈부심을 방지하고, 외부로 광을 균일하게 방출할 수 있도록 확산입자를 포함할 수 있으며, 또한 커버(330)의 내면 및 외면 중 적어도 어느 한 면에는 프리즘 패턴 등이 형성될 수 있다. 또한 커버(330)의 내면 및 외면 중 적어도 어느 한 면에는 형광체가 도포될 수도 있다.
한편, 발광소자 패키지(344)에서 발생한 광은 커버(330)를 통해 외부로 방출되므로 커버(330)는 광투과율이 우수하여야하며, 발광 소자에서 발생한 열에 견딜 수 있도록 충분한 내열성을 구비하고 있어야 하는바, 커버(330)는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylen Terephthalate; PET), 폴리카보네이트(Polycarbonate; PC) 또는 폴리메틸 메타크릴레이트(Polymethyl Methacrylate; PMMA) 등을 포함하는 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
마감캡(350)은 몸체(310)의 양단에 위치하며 전원장치(미도시)를 밀폐하는 용도로 사용될 수 있다. 또한 마감캡(350)에는 전원핀(352)이 형성되어 있어, 실시예에 따른 조명장치(300)는 기존의 형광등을 제거한 단자에 별도의 장치 없이 곧바로 사용할 수 있게 된다.
도 8은 실시예에 따른 액정표시장치의 분해 사시도이다.
도 8은 에지-라이트 방식으로, 액정 표시 장치(400)는 액정표시패널(410)과 액정표시패널(410)로 빛을 제공하기 위한 백라이트 유닛(470)을 포함할 수 있다.
액정표시패널(410)은 백라이트 유닛(470)으로부터 제공되는 광을 이용하여 화상을 표시할 수 있다. 액정표시패널(410)은 액정을 사이에 두고 서로 대향하는 컬러 필터 기판(412) 및 박막 트랜지스터 기판(414)을 포함할 수 있다.
컬러 필터 기판(412)은 액정표시패널(410)을 통해 디스플레이 되는 화상의 색을 구현할 수 있다.
박막 트랜지스터 기판(414)은 구동 필름(417)을 통해 다수의 회로부품이 실장되는 인쇄회로기판(418)과 전기적으로 접속되어 있다. 박막 트랜지스터 기판(414)은 인쇄회로기판(418)으로부터 제공되는 구동 신호에 응답하여 인쇄회로기판(418)으로부터 제공되는 구동 전압을 액정에 인가할 수 있다.
박막 트랜지스터 기판(414)은 유리나 플라스틱 등과 같은 투명한 재질의 다른 기판상에 박막으로 형성된 박막 트랜지스터 및 화소 전극을 포함할 수 있다.
백라이트 유닛(470)은 빛을 출력하는 발광소자모듈(420), 발광소자모듈(420)로부터 제공되는 빛을 면광원 형태로 변경시켜 액정표시패널(410)로 제공하는 도광판(430), 도광판(430)으로부터 제공된 빛의 휘도 분포를 균일하게 하고 수직 입사성을 향상시키는 다수의 필름(450, 466, 464) 및 도광판(430)의 후방으로 방출되는 빛을 도광판(430)으로 반사시키는 반사 시트(440)로 구성된다.
발광소자 모듈(420)은 복수의 발광소자 패키지(424)가 실장되어 어레이를 이룰 수 있도록 PCB기판(422)을 포함할 수 있다.
한편, 실시예의 발광소자 패키지(424)는, 발광구조물(150)상에 광투과층(180)과, 기울기를 갖는 광투과층(180) 및 광투과층(180) 상부면에 형성되는 제1 반사층(190)을 구비함으로써, 측면 발광 효율을 높힐 수 있는 발광소자를 구비할 수 있다.
한편, 백라이트유닛(470)은 도광판(430)으로부터 입사되는 빛을 액정 표시 패널(410) 방향으로 확산시키는 확산필름(466)과, 확산된 빛을 집광하여 수직 입사성을 향상시키는 프리즘필름(450)으로 구성될 수 있으며, 프리즘필름(450)를 보호하기 위한 보호필름(464)을 포함할 수 있다.
도 9는 실시예에 따른 액정표시장치의 분해 사시도이다. 다만, 도 8에서 도시하고 설명한 부분에 대해서는 반복하여 상세히 설명하지 않는다.
도 9는 직하 방식으로, 액정 표시 장치(500)는 액정표시패널(510)과 액정표시패널(510)로 빛을 제공하기 위한 백라이트 유닛(570)을 포함할 수 있다.
액정표시패널(510)은 도 8에서 설명한 바와 동일하므로, 상세한 설명은 생략한다.
백라이트 유닛(570)은 복수의 발광소자모듈(523), 반사시트(524), 발광소자모듈(523)과 반사시트(524)가 수납되는 하부 섀시(530), 발광소자모듈(523)의 상부에 배치되는 확산판(540) 및 다수의 광학필름(560)을 포함할 수 있다.
발광소자모듈(523)은 복수의 발광소자 패키지(522)가 실장되어 어레이를 이룰 수 있도록 PCB기판(521)을 포함할 수 있다.
한편, 실시예의 발광소자 패키지(522)는, 발광구조물(150)상에 광투과층(180)과, 기울기를 갖는 광투과층(180) 및 광투과층(180) 상부면에 형성되는 제1 반사층(190)을 구비함으로써, 측면 발광 효율을 높힐 수 있는 발광소자를 구비할 수 있다.
반사 시트(524)는 발광소자 패키지(522)에서 발생한 빛을 액정표시패널(510)이 위치한 방향으로 반사시켜 빛의 이용 효율을 향상시킨다.
한편, 발광소자모듈(523)에서 발생한 빛은 확산판(540)에 입사하며, 확산판(540)의 상부에는 광학 필름(560)이 배치된다. 광학 필름(560)은 확산 필름(566), 프리즘필름(550) 및 보호필름(564)를 포함하여 구성된다.
즉, 실시 예에 따른 발광 소자(100)는 패키지 내에 실장될 수 있으며, 발광 소자(100)가 실장된 발광소자 패키지는 복수개가 기판 상에 어레이되며, 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. 또 다른 실시 예는 상술한 실시 예들에 기재된 발광 소자 또는 발광 소자 패키지를 포함하는 표시 장치, 지시 장치, 조명 시스템으로 구현될 수 있으며, 예를 들어, 조명 시스템은 램프, 가로등을 포함할 수 있다.
이상에서는 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
100 : 발광 소자 110 : 기판
120 : 제2 반사층 130 : 오믹층
140 : 금속층 150 : 발광 구조물
151 : 제1 반도체층 152 : 활성층
153 : 제2 반도체층 158 : 요철
160 : 전극패드 180 : 광투과층
185 : 경사부 190 : 제1 반사층
195 : 제1 결합층 240 : 형광체

Claims (14)

  1. 전도성 기판;
    상기 기판상에 제1 반도체층, 제2 반도체층 및 상기 제1 반도체층과 상기 제2 반도체층 사이에 활성층을 포함하는 발광 구조물;
    상기 발광 구조물상에 투명층;
    상기 제1 반도체층 상의 일측에 배치되는 전극패드;
    하부에 상기 전극패드가 위치하지 않는 상기 투명층 상의 일부에 배치되는 제1 반사층;
    상기 제1 반도체층 아래에 배치되는 오믹층;
    상기 오믹층 아래에 배치되는 제2 반사층; 및
    상기 오믹층 및 상기 제2 반사층의 외주부 측면에 접하여 배치되는 보호층;을 포함하는 발광소자.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 투명층의 상부면은 소정의 기울기를 갖는 경사부를 포함하는 발광 소자.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 경사부는, 양의 기울기 또는 음의 기울기를 갖는 발광 소자.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 경사부는, 양의 기울기, 음의 기울기 및 영의 기울기를 갖는 발광 소자.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 투명층은, 상기 전극패드에 와이어를 연결하기 위한 홀을 구비하는 발광 소자.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 투명층은 이산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3)중 적어도 하나로 이루어진 발광 소자.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 반사층은,
    상기 투명층상에 패턴화되는 발광 소자.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 반사층과 상기 투명층 사이의 제1 결합층을 더 포함하며,
    상기 제1 결합층은 크롬(Cr), 티탄(Ti), 바나듐(V), 백금(Pt), 인듐(In), 주석(Sn), 아연(Zn)중 적어도 하나로 이루어진 발광 소자.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 반사층의 두께는 5nm 내지 2㎛인 발광 소자.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 반사층 아래의 금속층;을 더 포함하는 발광 소자.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 기판과 상기 금속층을 결합하는 제2 결합층을 더 포함하는 발광 소자.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 금속층은,
    니켈(Ni), 납(Pb), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), V(바나듐), 철(Fe), 몰리브덴(Mo) 중 적어도 하나로 이루어진 발광소자.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 발광 구조물의 상부에는 상기 투명층과 접하는 요철을 포함하는 발광 소자.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 보호층은 금속물질을 포함하는 발광 소자

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