KR101761835B1 - 고효율 발광 다이오드 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드는 제2 도전형 반도체층, 상기 제2 도전형 반도체층 상면에 위치하는 활성층, 및 상기 활성층 상면에 위치하는 제1 도전형 반도체층을 포함하는 발광 구조체, 상기 제1 도전형 반도체층과 전기적으로 접속되는 적어도 하나의 제1 전극, 상기 발광 구조체의 하면에 위치하는 전류 차단층; 및 상기 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 접속되는 제2 전극을 포함하며, 상기 제2 전극은, 상기 제2 도전형 반도체층과 접하는 제1 반사 금속층, 상기 전류 차단층의 하면 및 상기 제1 반사 금속층의 하면을 덮으며 상기 제2 도전형 반도체층의 일부와 접하는 제2 반사 금속층, 및 상기 제2 반사 금속층과 상기 제2 도전형 반도체층의 접촉저항은 상기 제1 반사 금속층과 상기 제2 도전형 반도층의 접촉저항보다 클 수 있다.

Description

고효율 발광 다이오드{LIGHT-EMITTING DIODE WITH HIGH EFFICIENCY}
본 발명은 발광 다이오드에 관한 것으로, 특히 반사 금속층을 포함하여 광 추출 효율이 개선된 발광 다이오드에 관한 것이다.
발광 다이오드(LED)는 전기적 에너지를 광으로 변환하는 고체 상태 소자이다. 발광 다이오드는 백라이트 등에 사용하는 각종 광원, 조명, 신호기, 대형 디스플레이 등에 폭넓게 이용되고 있다. 조명용 LED 시장이 확대되고 그 활용 범위가 고전류, 고출력 분야로 확대됨에 따라, 모듈과 같은 외부 구조체와 LED의 반도체층을 전기적으로 연결하기 위한 전극의 신뢰성을 향상시키고 발광 다이오드의 광 추출 효율을 향상시키기 위한 전극 기술 개발이 필요하다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 장벽 금속층에 의한 광 흡수가 방지되어 광 추출 효율이 개선될 수 있는 발광 다이오드를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 제2 도전형 반도체층의 하면이 서로 다른 전기적 접합 특성을 가지는 영역들을 포함하여 전류 분산 효율이 개선된 발광 다이오드를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 제2 도전형 반도체층에 접속되는 전극의 박리를 방지하여 신뢰성이 개선된 발광 다이오드를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드는, 제2 도전형 반도체층, 상기 제2 도전형 반도체층 상면에 위치하는 활성층, 및 상기 활성층 상면에 위치하는 제1 도전형 반도체층을 포함하는 발광 구조체, 상기 제1 도전형 반도체층과 전기적으로 접속되는 적어도 하나의 제1 전극, 상기 발광 구조체의 하면에 위치하는 전류 차단층; 및 상기 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 접속되는 제2 전극을 포함하며, 상기 제2 전극은, 상기 제2 도전형 반도체층과 접하는 제1 반사 금속층, 상기 전류 차단층의 하면 및 상기 제1 반사 금속층의 하면을 덮으며 상기 제2 도전형 반도체층의 일부와 접하는 제2 반사 금속층을 포함하고, 상기 제2 반사 금속층과 상기 제2 도전형 반도체층의 접촉저항은 상기 제1 반사 금속층과 상기 제2 도전형 반도체층의 접촉저항보다 클 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드는, 제2 도전형 반도체층, 상기 제2 도전형 반도체층 상면에 위치하는 활성층, 및 상기 활성층 상면에 위치하는 제1 도전형 반도체층을 포함하는 발광 구조체, 상기 발광 구조체의 상면에 위치하며 상기 제1 도전형 반도체층과 전기적으로 접속되는 적어도 하나의 제1 전극, 상기 발광 구조체의 하면에 위치하는 전류 차단층, 및 상기 발광 구조체의 하면에 위치하며 상기 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 접속되는 제2 전극을 포함하며, 상기 제2 전극은, 상기 제2 도전형 반도체층과 접하는 제1 반사 금속층, 및 상기 전류 차단층의 하면 및 상기 제1 반사 금속층의 하면을 덮는 제2 반사 금속층을 포함하며, 상기 전류 차단층과 상기 제2 반사 금속층의 접착력은 상기 전류 차단층과 상기 제1 반사 금속층의 접착력보다 클 수 있다.
본 발명에 따르면, 제2 도전형 반도체층의 하면이 서로 다른 전기적 접합 특성을 가지는 영역들을 포함할 수 있어서 전류 분산 효율이 개선될 수 있다. 이에 따라 순방향 전압이 감소하고 출력 전력이 증가할 수 있다. 또한, 전류 차단층과 제2 반사 금속층의 높은 접착력에 의해 제2 전극의 박리가 방지될 수 있어서 발광 다이오드의 신뢰성이 개선될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 평면도들이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 도 2의 발광 다이오드의 일부분(I)을 확대한 확대도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 및 종래 발광 다이오드의 성능을 비교한 그래프들이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드를 조명 장치에 적용한 예를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드를 디스플레이 장치에 적용한 예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 발광 다이오드를 디스플레이 장치에 적용한 예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드를 헤드 램프에 적용한 예를 설명하기 위한 단면도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 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 수도 있다. 또한, 하나의 구성요소가 다른 구성요소의 "상부에" 또는 "상에" 있다고 기재된 경우 각 부분이 다른 부분의 "바로 상부" 또는 "바로 상에" 있는 경우뿐만 아니라 각 구성요소와 다른 구성요소 사이에 또 다른 구성요소가 개재된 경우도 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드는, 제2 도전형 반도체층, 상기 제2 도전형 반도체층 상면에 위치하는 활성층, 및 상기 활성층 상면에 위치하는 제1 도전형 반도체층을 포함하는 발광 구조체, 상기 제1 도전형 반도체층과 전기적으로 접속되는 적어도 하나의 제1 전극, 상기 발광 구조체의 하면에 위치하는 전류 차단층; 및 상기 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 접속되는 제2 전극을 포함하며, 상기 제2 전극은, 상기 제2 도전형 반도체층과 접하는 제1 반사 금속층, 상기 전류 차단층의 하면 및 상기 제1 반사 금속층의 하면을 덮으며 상기 제2 도전형 반도체층의 일부와 접하는 제2 반사 금속층을 포함하고, 상기 제2 반사 금속층과 상기 제2 도전형 반도체층의 접촉저항은 상기 제1 반사 금속층과 상기 제2 도전형 반도체층의 접촉저항보다 클 수 있다.
상기 제1 반사 금속층은 상기 전류 차단층과 이격되어 위치할 수 있다.
상기 제2 반사 금속층은 Al을 포함하며, 상기 Al은 상기 전류 차단층, 상기 제1 반사 금속층 및 상기 제2 도전형 반도체층과 접할 수 있다.
상기 발광 다이오드는 상기 제2 반사 금속층의 하면에 위치하는 장벽 금속층을 더 포함하며, 상기 장벽 금속층은 Ni을 포함할 수 있다.
상기 전류 차단층은 상기 제2 도전형 반도체층과 접하는 제1 영역을 포함하고, 상기 제1 반사 금속층은 상기 제2 도전형 반도체층과 접하는 제2 영역을 포함하고, 상기 제2 반사 금속층은 상기 제2 도전형 반도체층과 접하는 제3 영역을 포함하고, 상기 제1 영역, 상기 제2 영역 및 상기 제3 영역은 각각 서로 다른 전기적 접합 특성을 가질 수 있다.
상기 제3 영역과 상기 제2 반사 금속층은 쇼트키 접합 특성을 가질 수 있다.
상기 제3 영역의 면적은 상기 제2 영역의 면적보다 작을 수 있다.
상기 제2 반사 금속층의 일부는 상기 전류 차단층의 측면을 덮을 수 있다.
상기 전류 차단층의 측면은 경사진 면을 포함할 수 있다.
상기 제2 반사 금속층은 상기 발광 구조체의 측면보다 돌출된 돌출부를 포함할 수 있다.
상기 발광 다이오드는 상기 발광 구조체의 상면 및 측면에 위치하는 절연층을 더 포함할 수 있다.
상기 전류 차단층의 일부는 상기 돌출부 상면에 위치할 수 있다.
상기 절연층과 상기 전류 차단층은 서로 접할 수 있다.
상기 절연층과 상기 전류 차단층은 동일한 물질로 형성될 수 있다.
몇몇 실시예들에 있어서, 상기 제1 전극은 전극 패드 및 상부 연장부를 포함할 수 있으며, 상기 상부 연장부는 상기 전류 차단층과 중첩하는 영역을 포함할 수 있다. 또한, 상기 상부 연장부와 상기 전류 차단층을 중첩했을 때, 상기 전류 차단층은 상기 상부 연장부의 양측에 위치하는 폭을 갖도록 상기 상부 연장부보다 큰 폭을 가질 수 있다. 특히, 상기 상부 연장부의 양측에 위치하는 전류 차단층의 폭은 상기 상부 연장부의 폭과 같거나 그것보다 클 수 있다. 전류 차단층의 폭을 상부 연장부의 폭보다 3배 이상으로 크게 함으로써 발광 다이오드의 넓은 영역에 걸쳐 전류를 고르게 분산시킬 수 있으며, 이에 따라 광 출력을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드는 제2 도전형 반도체층, 상기 제2 도전형 반도체층 상면에 위치하는 활성층, 및 상기 활성층 상면에 위치하는 제1 도전형 반도체층을 포함하는 발광 구조체, 상기 발광 구조체의 상면에 위치하며 상기 제1 도전형 반도체층과 전기적으로 접속되는 적어도 하나의 제1 전극, 상기 발광 구조체의 하면에 위치하는 전류 차단층, 및 상기 발광 구조체의 하면에 위치하며 상기 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 접속되는 제2 전극을 포함하며, 상기 제2 전극은, 상기 제2 도전형 반도체층과 접하는 제1 반사 금속층, 및 상기 전류 차단층의 하면 및 상기 제1 반사 금속층의 하면을 덮는 제2 반사 금속층을 포함하며, 상기 전류 차단층과 상기 제2 반사 금속층의 접착력은 상기 전류 차단층과 상기 제1 반사 금속층의 접착력보다 클 수 있다.
상기 제2 반사 금속층은 Al을 포함할 수 있다.
상기 제2 반사 금속층의 일부는 상기 전류 차단층의 측면을 덮으며, 상기 전류 차단층을 상기 제1 반사 금속층으로부터 분리시킬 수 있다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 평면도들, 단면도 및 그래프들이다. 도 1(a)는 발광 다이오드의 상부에서 내려다본 평면도이며, 도 1(b)는 발광 다이오드 중 후술할 제2 반사 금속층의 하부 구조를 상부에서 내려다본 평면도이다. 도 2는 도 1의 A-A'선에 대응하는 부분의 단면을 도시한 단면도이고, 도 3은 도 2의 일부분(I)을 확대한 확대도이다. 도 4(a)는 본 발명의 일 실시예에 다른 발광 다이오드의 순방향 전압과 종래 발광 다이오드의 순방향 전압을 비교한 그래프이며, 도 4(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드의 출력 전력과 종래 발광 다이오드의 출력 전력을 비교한 그래프이다.
도 1 내지 도 3를 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 다이오드는 발광 구조체(110), 제1 전극(120), 전류 차단층(130), 제2 전극(140)을 포함하며, 나아가 절연층(170) 및 기판(160)을 더 포함할 수 있다.
발광 구조체(110)는 제2 도전형 반도체층(113), 제2 도전형 반도체층(113) 상면에 위치하는 활성층(112), 및 활성층(112) 상면에 위치하는 제1 도전형 반도체층(111)을 포함할 수 있다. 제1 도전형 반도체층(111), 활성층(112) 및 제2 도전형 반도체층(113)은 Ⅲ-Ⅴ 계열 화합물 반도체를 포함할 수 있고, 예를 들어, (Al, Ga, In)N과 같은 질화물계 반도체를 포함할 수 있다. 제1 도전형 반도체층(111)은 n형 불순물(예를 들어, Si)을 포함할 수 있고, 제2 도전형 반도체층(113)은 p형 불순물(예를 들어, Mg)을 포함할 수 있다. 또한, 그 반대일 수도 있다. 활성층(112)은 다중양자우물 구조(MQW)를 포함할 수 있고, 원하는 피크 파장의 광을 방출하도록 그 조성비가 결정될 수 있다. 활성층(112)은 특히 InGaN 우물층을 채택하여 청색광 또는 근자외선을 방출할 수 있다.
발광 구조체(110)는 성장 기판(미도시) 상에 제1 도전형 반도체층(111), 활성층(112), 및 제2 도전형 반도체층(113)을 순차적으로 적층하여 형성될 수 있다. 성장 기판은 제1 도전형 반도체층(111), 활성층(112), 및 제2 도전형 반도체층(113)을 성장시킬 수 있는 기판이면 한정되지 않으며, 예를 들어, 사파이어 기판, 실리콘 카바이드 기판, 질화갈륨 기판, 질화알루미늄 기판, 실리콘 기판 등일 수 있다. 특히, 본 실시예에 있어서, 성장 기판은 패터닝된 사파이어 기판(PSS)일 수 있다. 성장 기판은 발광 구조체로부터 제거될 수 있으며, 이 경우, 발광 구조체(110)의 상면은 기판의 패턴을 따른 형상을 가질 수 있다. 구체적으로, 성장 기판이 굴곡진 패턴을 포함하는 경우, 발광 구조체(110)의 상면 역시 굴곡진 형상을 포함할 수 있다
발광 구조체(110)의 측면은 경사진 면을 포함할 수 있다. 도 2를 참조하면, 상기 경사진 면은 상기 제1 도전형 반도체층(111)의 하면과 90° 이하의 각을 가질 수 있으며, 예를 들어 60°일 수 있다. 발광 구조체(110)의 경사진 면은 발광 구조체(110)에서 형성된 광의 외부로의 방출을 개선시키는 역할을 한다. 경사진 면은 발광 다이오드들을 개별화시키기 위한 다이싱 공정을 통해 형성될 수 있으며, 나아가 별도의 식각 공정이 추가로 진행될 수 있다.
제1 전극(120)은 발광 구조체(110)의 상면에 위치할 수 있다. 제1 전극(120)은 적어도 하나 이상일 수 있으며, 제1 도전형 반도체층(111)과 전기적으로 접속될 수 있다. 제1 전극(120)은 Ni, Al, Au, Cr 등의 단층 또는 복합층 구조일 수 있다. 제1 전극(120)은 발광 구조체(110) 상에 금속 물질을 증착하고, 이를 패터닝하여 형성될 수 있다.
제1 전극(120)의 하면은 제1 도전형 반도체층(111)의 상면과 접한다. 제1 도전형 반도체층(111)의 상면이 패턴을 포함하는 경우, 제1 전극(120)의 상면은 제1 도전형 반도체층(111)의 상면의 패턴에 대응하는 형상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 도전형 반도체층(111)의 상면이 굴곡진 패턴을 포함하는 경우, 상기 굴곡진 패턴 상에 위치한 제1 전극(120)의 상면 역시 굴곡진 형상을 포함할 수 있다. 이 경우, 제1 전극(120)에 와이어가 결합될 시, 제1 전극(120) 상면의 형상에 의해 와이어가 제1 전극(120)에 안정적으로 접착될 수 있다.
제1 전극(120)은 적어도 하나의 본딩패드(121) 및 상부 연장부(122)를 포함할 수 있다.
본딩패드(121)는 발광 구조체(110)에 인가된 전류를 외부로 흘려 보내는 역할을 한다. 본 실시예에서 본딩패드(121)는 발광 구조체(110)의 일 측면에 인접하여 위치할 수 있다. 구체적으로, 제1 도전형 반도체층(111)은 제1 측면(111a) 및 제1 측면(111a)과 반대방향에 위치한 제2 측면(111b)을 포함하며, 본딩패드(121)는 제1 측면(111a)에 인접하여 위치할 수 있다. 본 실시예에서 본딩패드(121)는 두 개이나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 하나 이거나, 셋 이상일 수도 있다.
상부 연장부(122)는 본딩패드(121)로부터 연장되어 위치할 수 있다. 상부 연장부(122)는 발광 다이오드에 인가된 전류가 본딩패드(121) 근처에 밀집되는 것을 방지하는 역할을 한다. 구체적으로, 상부 연장부(122)의 일부는 제1 도전형 반도체층(111)의 네 측면을 따라 위치할 수 있다. 나아가, 상부 연장부(122)의 다른 일부는 제2 측면(111b)에 인접한 상부 연장부(122)와 본딩패드(121) 사이에 위치할 수 있다.
전류 차단층(130)은 발광 구조체(110)의 하면에 위치할 수 있다. 전류 차단층(130)은 제1 전극(120)과 수직 방향으로 적어도 일부가 중첩할 수 있다. 전류 차단층(130)은 제2 도전형 반도체층(113)과 접하는 제1 영역(113a)을 포함할 수 있다. 전류 차단층(130)은 발광 다이오드에 인가된 전류가 제1 전극(120) 주위의 반도체층에 밀집되어, 전류 분산 효율이 저하되는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다. 또한, 제1 영역(113a)은 제1 전극(120)과 수직 방향으로 중첩할 수 있다. 이 경우, 전류 밀집 현상이 더욱 효과적으로 개선될 수 있다. 특히, 전류 차단층(130)의 폭을 상부 연장부(122)의 폭보다 넓게 함으로써 전류를 효율적으로 분산시켜 광 출력을 개선할 수 있다. 특히, 전류 차단층(130)과 상부 연장부(122)를 중첩시켰을 때, 상부 연장부(122)의 바깥쪽에 위치하는 전류 차단층(130)의 폭이 적어도 상부 연장부(122)의 폭을 초과할 수 있다. 따라서, 전류 차단층(130)의 폭은 상부 연장부(122)의 폭보다 3배를 초과할 수 있으며, 이때, 광 출력이 크게 향상된다. 예를 들어, 제1 전극(120)의 상부 연장부(122)의 폭이 15㎛인 경우, 전류 차단층(130)의 폭은 약 45㎛를 초과하며, 상부 연장부(122)는 전류 차단층(130)의 중앙영역 상부에 배치될 수 있다. 다만, 전류 차단층(130)의 폭을 과도하게 크게 하면 순방향 전압이 증가하므로, 상부 연장부(121)의 폭의 4배 이하로 조절하는 것이 바람직하다. 상부 연장부(122)와 그 아래에 배치된 전류 차단층(130)의 폭을 조절하는 것은, 상부 연장부(122)의 모든 영역에 대해 적용될 수 있으나, 일부 영역에 대해서 적용할 수도 있다. 특히, 상부 연장부(122) 중 제2 측면(111b)에 인접한 상부 연장부(122)와 본딩패드(121)를 연결하는 상부 연장부(121)와 같이 발광 다이오드의 가장자리보다는 발광 다이오드의 내측에 위치하는 상부 연장부(122) 및 전류 차단층(130)에 적용할 수 있다.
전류 차단층(130)은 절연성을 가질 수 있으며, 절연성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전류 차단층(130)은 SiOx 또는 SiNx을 포함할 수 있고, 또는 굴절률이 다른 절연성 물질층들이 적층된 분포 브래그 반사기(DBR)를 포함할 수도 있다. 즉, 전류 차단층(130)은 일정 파장을 갖는 광에 대하여 광 투과성을 가질 수도 있고, 광 반사성을 가질 수도 있다. 전류 차단층(130)은 화학기상증착(CVD) 등의 기술을 사용하여 단일층 또는 다중층으로 형성될 수도 있다.
전류 차단층(130)은 제2 도전형 반도체층(113)을 노출시키는 적어도 하나의 개구부(130a)를 포함할 수 있다. 도 1(b)를 참조하면, 개구부(130a)는 사각형일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 원형일 수도 있다. 개구부(130a)는 마스크를 사용하거나, 전류 차단층(130) 증착 후 식각을 통해 형성될 수 있으나, 이에 한정된 것은 아니다.
전류 차단층(130)의 측면은 경사진 면을 포함할 수 있다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 전류 차단층(130)의 하면과 전류 차단층(130)의 측면이 이루는 각은 90°보다 크며, 180°보다 작을 수 있다. 전류 차단층(130)의 측면이 경사진 면을 포함하는 경우, 후술할 제2 반사 금속층(141) 중 전류 차단층(130)의 측면을 덮는 부분이 전류 차단층(130) 측면의 경사진 면을 따라 위치하게 되어 활성층(112)에서 생성된 광을 발광 구조체(110)의 상부를 향해 더 효과적으로 반사시킬 수 있다. 또한, 상기 구조는 전류 차단층(130)과 제2 반사 금속층(141)과의 접합 면적을 증가시킬 수 있으므로, 발광 다이오드의 기계적인 신뢰성이 향상될 수 있다.
제2 전극(140)은 발광 구조체(110)의 하면에 위치할 수 있다. 제2 전극(140)은 제2 도전형 반도체층(113)과 전기적으로 접속될 수 있다. 제2 전극(140)은 제1 반사 금속층(141), 제2 반사 금속층(142) 및 장벽 금속층(143)을 포함할 수 있다.
제1 반사 금속층(141)은 제2 도전형 반도체층(113)과 접할 수 있다. 나아가, 제1 반사 금속층(141)은 제2 도전형 반도체층(113)과 오믹 접합을 이룰 수 있다. 제1 반사 금속층(141)은 개구부(130a)를 통해 제2 도전형 반도체층(113)과 오믹 접합하는 제2 영역(113b)을 포함한다. 제1 반사 금속층(141)은 전류 차단층(130)과 이격되어 위치할 수 있다.
제1 반사 금속층(141)은 제1 반사 금속층(141)은 발광 구조체(110)에서 발생된 광을 반사시키는 금속 또는 합금을 포함할 수 있다. 예컨대, 제1 반사 금속층(141)은 Ag, Ag 합금, Ni/Ag, NiZn/Ag, TiO/Ag, Ni/Ag/Ni/Ti층을 포함할 수 있으며, 증착 및 패터닝하여 형성될 수 있다. 특히, Ni은 제2 도전형 반도체층(113)이 p형 반도체층일 때, 제2 도전형 반도체층(113)에 오믹 접합한다. Ni은 발광 구조체(110)에서 발생된 광에 대한 반사율이 낮아 Ag의 반사율을 떨어뜨리므로, 그 두께를 얇게 형성할 필요가 있다. 제1 반사 금속층(141)은 전자선 증착법, 진공 증착법, 스퍼터법(sputter) 또는 금속유기화학 기상증착(MOCVD) 등의 기술을 이용하여 형성될 수 있다.
제2 반사 금속층(142)은 전류 차단층(130) 및 제1 반사 금속층(141)을 덮을 수 있다. 구체적으로, 제2 반사 금속층(142)은 전류 차단층(130)의 하면과 측면 및 제1 반사 금속층(141)의 하면과 측면을 덮도록 위치할 수도 있다. 제2 반사 금속층(142)은 전류 차단층(130) 및 제1 반사 금속층(141)과 접할 수 있다. 나아가, 제2 반사 금속층(142)은 개구부(130a)를 통해 제2 도전형 반도체층(113)의 일부와 접할 수 있다. 구체적으로, 제2 반사 금속층(142)은 제1 반사 금속층(141)과 전류 차단층(130)이 이격되어 제2 도전형 반도체층(113) 하부가 노출된 영역에 접하는 제3 영역(113c)을 포함한다.
제2 반사 금속층(142)은 전류 차단층(130)과 후술할 장벽 금속층(143) 사이 및/또는 제1 반사 금속층(141)과 장벽 금속층(143) 사이에 위치할 수 있다.
제2 반사 금속층(142)은 제1 반사 금속층(141)의 금속과 반사율이 다른 금속을 포함할 수 있다. 구체적으로, 제1 반사 금속층(141)이 Ag를 포함하는 경우, 제2 반사 금속층(142)는 Al을 포함할 수 있다. Ag의 반사율은 약 98.9%, Al의 반사율은 약 90.3%이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 제1 영역(113a), 제2 영역(113b) 및 제3 영역(113c)은 각각 서로 다른 전기적 접합 특성을 가질 수 있으며, 나아가, 서로 다른 반사특성을 가질 수도 있다. 구체적으로, 제1 영역(113a), 제2 영역(113b) 및 제3 영역(113c)의 서로 다른 전기적 접합 특성에 의해 각 영역마다 접촉 저항이 달라질 수 있다.
제3 영역(113c), 즉 제2 반사 금속층(142)과 제2 도전형 반도체층(113)의 접촉 저항은 제2 영역(113b), 즉 제1 반사 금속층(141)과 제2 도전형 반도체층(113)의 접촉 저항보다 클 수 있다. 따라서, 제2 반사 금속층(142)은 광을 반사시키는 역할뿐만 아니라 전류를 분산시켜 순방향 전압을 감소시키는 역할을 동시에 수행할 수 있다.
제2 반사 금속층(142)은 제1 반사 금속층(141)보다 일함수가 큰 금속으로 형성될 수 있다. 구체적으로, 제2 반사 금속층(142)은 제2 도전형 반도체층(113)과 쇼트키 접합을 이룰 수 있다. 전류 차단층(130)이 제2 도전형 반도체층(113)과 접하는 제1 영역(113a)이 넓어지면 제2 전극(140)에서 반사하는 면적이 줄어들어 광 추출 효율이 줄어들 수 있다. 반대로, 제1 영역(113a)이 좁아지면 발광 다이오드의 전류 분산의 효율이 낮아진다. 제2 반사 금속층(142)이 제3 영역(113c)에서 쇼트키 접합을 이루는 경우, 오믹 접합하는 제2 영역(113b)을 통하여 대부분의 전류가 제2 전극(140)으로 인가될 수 있다. 또한, 제3 영역(113c)이 발광 구조체(110)에서 생성된 광을 반사시키는 역할을 동시에 할 수 있으므로, 상기와 같은 구조는 전류 차단층(130)의 면적을 최소화하면서도 전류 분산 및 광 추출 효율을 개선시킬 수 있다.
더욱이, Al을 포함하는 제2 반사 금속층(142)을 사용하면서, 제2 반사 금속층(142)과 제2 도전형 반도체층(113)이 오믹 접합을 이루도록 할 수 있다. 그러나 이 경우, 제2 반사 금속층(142)이 제2 도전형 반도체층(113)에 오믹 접합하기 위해서는, 700도 이상의 고온에서 열처리 공정이 필요하다. 이때, 발광 구조체(110)가 열에 의해 손상되는 문제가 발생할 수 있다. 그러나 본 발명의 실시예들은 제2 반사 금속층(142)이 광 반사 특성을 가지는 한 제2 도전형 반도체층(113)에 오믹 접합이 아닌 쇼트키 접합을 이루는 것을 허용한다. 따라서, 상기 제1 반사 금속층(142)에 대한 열처리 공정은 생략될 수 있으며, 발광 구조체(110)에서 생성된 광 중 제2 전극(140)에 의해 반사되는 광의 양을 최대화할 수 있다. 즉, 제2 반사 금속층(142)이 없는 경우에 비해 광 반사가 가능한 제2 전극(140)의 유효 면적이 증가될 수 있으므로, 광 추출 효율이 개선될 수 있다.
제3 영역(113c)의 면적은 제2 영역(113b)의 면적보다 작을 수 있다. 따라서, 제2 도전형 반도체층(113)과 쇼트키 접합하는 제3 영역(113c)의 면적이 작기 때문에 발광 다이오드의 전체 저항이 감소할 수 있으므로, 순방향 전압(Vf)이 더욱 낮아질 수 있다.
한편, 전류 차단층(130)이 분포 브래그 반사기(DBR)를 포함하는 경우, 전류 차단층(130)은 넓은 파장 영역 대의 광을 반사시킬 수 있다. 특히, 활성층(112)에서 근자외선 등의 광을 방출할 경우에도 분포 브래그 반사기(DBR)를 이용하여 반사시킬 수 있어 광 추출 효율을 개선할 수 있다. 한편, 상기 전류 차단층(130) 아래에 위치하는 제2 반사 금속층(142)은 전류 차단층(130)을 투과한 광을 반사시켜 광 추출 효율을 개선시킨다. 특히, 전류 차단층(130)이 분포 브래그 반사기(DBR)인 경우, 상기 제2 반사 금속층(142)은 전류 차단층(130)과 함께 활성층(112)에서 방출된 거의 전 파장 대의 광을 반사시킬 수 있다. 예를 들어, 활성층(112)에서 방출되는 광이 근자외선인 경우에도, 상기 전류 차단층(130)과 제2 반사 금속층(142)을 이용하여 높은 반사율을 유지할 수 있다. 나아가, 상기 제2 반사 금속층(142)과 전류 차단층(130)의 조합은 다양한 입사각으로 전류 차단층(130)에 입사되는 광에 대해서도 높은 반사율을 유지할 수 있다.
한편, 제2 반사 금속층(142)과 전류 차단층(130)의 접착력은 제1 반사 금속층(141)과 전류 차단층(130)의 접착력보다 클 수 있다. 구체적으로, 제1 반사 금속층(141)이 Ag를 포함하며 제2 반사 금속층(142)이 Al을 포함하는 경우, 제2 반사 금속층(142)의 Al과 전류 차단층(130)의 접착력은 제1 반사 금속층(141)의 Ag와 전류 차단층(130)의 접착력보다 클 수 있다. 제2 반사 금속층(142)의 일부는 전류 차단층(130)의 하면 및 측면을 덮을 수 있다. 따라서, 전류 차단층(130)의 하면 및 측면으로 투과된 광을 제2 반사 금속층(142)에 의해 반사될 수 있다. 더욱이 전류 차단층(130)과 접착력이 약한 제1 반사 금속층(141) 대신 제2 반사 금속층(142)이 전류 차단층(130)과 접할 수 있으므로, 제2 전극(140)이 전류 차단층(130)으로부터 박리되는 문제가 개선될 수 있어서 발광 다이오드의 신뢰성이 향상된다.
제2 반사 금속층(142)은 전자선 증착법, 진공 증착법, 스퍼터법(sputter) 또는 금속유기화학 기상증착(MOCVD) 등의 기술을 이용하여 형성될 수 있다.
장벽 금속층(143)은 제2 반사 금속층(142)의 하면에 위치할 수 있다. 장벽 금속층(143)은 제2 반사 금속층(142)에 의해 제1 반사 금속층(141) 및 전류 차단층(130)으로부터 이격될 수 있다. 장벽 금속층(143)이 전류 차단층(130)과 접하여 형성하는 경우, 전류 차단층(130)을 통과한 빛이 장벽 금속층(143)에 흡수될 수 있다. 그러나 장벽 금속층(143)에 비해 상대적으로 높은 반사율을 가지는 제2 반사 금속층(142)이 전류 차단층(130)과 장벽 금속층(143) 사이에 배치되므로, 광이 장벽 금속층(143)에서 흡수되어 손실되는 것을 방지할 수 있다.
장벽 금속층(143)은 제1 반사 금속층(141)의 Ag가 제1 반사 금속층 외부로 확산되는 것을 방지하는 역할을 한다. 장벽 금속층(143)은 Ni, Cr, Ti, Pt, Au 또는 그 복합층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 3을 참조하면, 장벽 금속층(143)은 Ni층(143a)과 Ti층(143b)이 반복적으로 적층된 구조를 포함할 수 있다. 상기 장장벽 금속층(143), 특히 Ni층(143a)은 활성층(112)에서 방출된 광에 대한 흡수율이 높기 때문에, 활성층(112)에서 방출된 광이 Ni층(143a)에 입사되는 것을 방지할 필요가 있다. 이를 위해, 본 발명의 실시예들은 제2 반사 금속층(142)을 전류 차단층(130)과 장벽 금속층(143) 사이에 배치하며, 또한, 제2 반사 금속층(142)이 제2 도전형 반도체층(113)에 접하도록 배치하여 Ni층(143a)이 제2 도전형 반도체층(113)에 직접 접촉하는 것을 방지한다. 장벽 금속층(143)은 전자선 증착법, 진공 증착법, 스퍼터법(sputter) 또는 금속유기화학 기상증착(MOCVD) 등의 기술을 이용하여 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 발광 다이오드는 절연층(170)을 더 포함할 수 있다. 절연층(170)은 발광 구조체(110)의 상면 및 측면에 위치할 수 있다. 절연층(170)은 발광 구조체(110)를 외부 충격 및 오염물질로부터 보호하는 역할을 한다. 절연층(170)은 제1 전극(120)을 노출시키는 적어도 하나의 개구부(170a)를 포함할 수 있다. 개구부(170a)를 통해 제1 전극(120)은 외부에 노출되어 와이어 등에 연결될 수 있다. 절연층(170)은 SiOx 또는 SiNx을 포함할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 나아가, 절연층(170)은 전류 차단층(130)과 동일한 물질일 수 있다.
본 발명에 따른 발광 다이오드는 기판(160)을 더 포함할 수 있다. 기판(160)은 장벽 금속층(143)의 하면에 위치할 수 있다. 기판(160)은 장벽 금속층(143)을 보호하는 역할을 할 수 있다. 또한, 발광 구조체(110)로부터 기판(미도시)을 분리하기 위해 발광 구조체(110)를 지지하는 역할을 할 수 있다. 기판(160)은 Cu 등의 도전성 금속을 포함할 수 있다. 도 2를 참조하면, 기판(160)은 접착성 물질(150)을 통해 장벽 금속층(143)의 하면에 위치할 수 있다. 접착성 물질(150)은 AuSn 등의 본딩 금속을 포함할 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 발광 다이오드가 종래 발광 다이오드에 비해 순방향 전압(Vf) 및 출력 전력(Power)이 향상된 것을 보여준다. 구체적으로, 실시예로 본 발명에 따른 발광 다이오드를, 비교예로 제2 반사 금속층(142)을 포함하지 않는 점을 제외하고는 본 발명의 발광 다이오드와 동일한 종래 발광 다이오드를 사용하였다. 각 발광 다이오드들은 1000㎛×1000㎛ 크기이며, 제1 반사 금속층(141)은 Ni/Ag/Ni/Ti(3Å/2000Å/200Å/3000Å), 전류 차단층(130)은 SiO2(8000Å), 장벽 금속층(143)은 Ti/Ni(14층, 1.4㎛) 및 Au(50Å)로 이루어졌으며, 실시예는 제2 반사 금속층(142)을 더 포함하며 제2 반사 금속층(142)은 Al(2000Å)으로 이루어졌다.
도 4(a)를 참조하면, 실시예의 순방향 전압은 3.041V 이고, 비교예의 순방향 전압은 3.104V 이므로, 본 발명에 따른 발광 다이오드의 순방향 전압이 감소한 것을 알 수 있다. 또한, 도 4(b)를 참조하면, 실시예의 출력 전력은 621.6mW 이고, 비교예의 출력 전력은 615.7mW 이므로, 본 발명에 따른 발광 다이오드의 출력 전력이 증가한 것을 알 수 있다. 이는 제2 반사 금속층(142)에 의해 광 추출 효율이 개선될 수 있음을 나타낸다.
한편, 상부 연장부(122)의 폭을 15㎛로 고정하고, 전류 차단층(130)의 폭을 23, 30, 50 및 70㎛로 변화시켜 VF 및 광 출력을 측정하였다. 전류 차단층의 폭을 23㎛로 한 것을 기준으로, 전류 차단층(130)의 폭이 증가함에 따라 광 출력이 향상되는 경향을 나타냈으며 VF도 약간 증가하였다. 특히, 전류 차단층(130)의 폭이 50㎛에서 VF는 1% 미만의 미소한 증가를 보이지만, 광 출력은 약 3.2%의 높은 증가를 보였다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다. 도 5의 발광 다이오드는 도 1 내지 도 3을 통해 설명한 발광 다이오드와 유사하나, 제1 도전형 반도체층(111)의 상면이 거칠어진 표면(R)을 포함하는 점에서 차이가 있다. 거칠어진 표면(R)은 발광 구조체(110)에서 형성된 광이 제1 도전형 반도체층(111)의 상면에서 반사되어 발광 다이오드 내부로 되돌아오는 것을 방지하는 역할을 하므로, 발광 다이오드의 광 추출 효율이 개선될 수 있다. 구체적으로, 제1 도전형 반도체층(111)의 상면 중 제1 전극(120)과 접하지 않는 부분은 거칠어진 표면(R)을 포함할 수 있다. 발광 구조체(110)의 상면 중 제1 전극(120)이 위치하는 부분, 즉 제1 도전형 반도체층(111)의 상면 중 제1 전극(120)의 하면과 접하는 부분이 거칠어진 표면(R)을 포함하는 경우, 거칠어진 표면(R)을 따라 제1 전극(120) 물질이 발광 구조체(110) 내부에 지나치게 깊숙하게 위치하게 된다. 이 경우, 발광 다이오드의 내부 양자 효율이 감소될 수 있으며, 발광 다이오드의 신뢰성이 저하되는 문제가 발생한다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다. 도 6의 발광 다이오드는 도 1 내지 도 3을 통해 설명한 발광 다이오드와 유사하나, 제2 반사 금속층(142)의 측면이 발광 구조체(110)의 측면보다 돌출된 점에서 차이가 있다. 구체적으로, 제2 반사 금속층(142)은 발광 구조체(110) 측면보다 돌출된 돌출부(P)를 포함할 수 있다. 제2 반사 금속층(142)의 상면은 발광 구조체(110)의 하면보다 넓을 수 있다. 따라서, 발광 구조체(110)의 측면을 통해 방출되는 광 중 일부가 제2 반사 금속층(142)에 의해 반사되어, 발광 다이오드의 상부를 향할 수 있다. 따라서 광 추출 효율이 개선될 수 있다.
도 6을 참조하면, 전류 차단층(130)의 일부는 돌출부(P) 상면에 위치할 수 있다. 이에 따라, 돌출부(P)의 상면이 외부의 충격 및 오염물질로부터 보호될 수 있다. 나아가, 절연층(170)과 전류 차단층(130)은 서로 접할 수 있다. 구체적으로, 절연층(170)의 일부는 돌출부(P) 상면에 위치한 전류 차단층(130)과 접할 수 있다. 이 경우, 절연층(170)의 측면 및 전류 차단층(130)의 측면으로부터 발광 구조체(110)까지의 거리가 커질 수 있으므로, 외부 오염물질의 침투가 더욱 효과적으로 방지되며, 외부의 충격으로부터 발광 구조체(110)가 더욱 효과적으로 보호될 수 있다. 나아가, 절연층(170)과 전류 차단층(130)은 동일한 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 전류 차단층(130)이 SiO2 인 경우, 절연층(170)도 SiO2 일 수 있다. 이 경우, 절연층(170)과 전류 차단층(130)의 강한 접착력에 의해 절연층(170) 또는 전류 차단층(130)의 박리가 효과적으로 방지될 수 있으며, 외부 오염물질이 발광 다이오드 내부로 침투하는 것이 더욱 효과적으로 방지될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드를 조명 장치에 적용한 예를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 조명 장치는, 확산 커버(1010), 발광 소자 모듈(1020) 및 바디부(1030)를 포함한다. 바디부(1030)는 발광 소자 모듈(1020)을 수용할 수 있고, 확산 커버(1010)는 발광 소자 모듈(1020)의 상부를 커버할 수 있도록 바디부(1030) 상에 배치될 수 있다.
바디부(1030)는 발광 소자 모듈(1020)을 수용 및 지지하여, 발광 소자 모듈(1020)에 전기적 전원을 공급할 수 있는 형태이면 제한되지 않는다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 바디부(1030)는 바디 케이스(1031), 전원 공급 장치(1033), 전원 케이스(1035), 및 전원 접속부(1037)를 포함할 수 있다.
전원 공급 장치(1033)는 전원 케이스(1035) 내에 수용되어 발광 소자 모듈(1020)과 전기적으로 연결되며, 적어도 하나의 IC칩을 포함할 수 있다. 상기 IC칩은 발광 소자 모듈(1020)로 공급되는 전원의 특성을 조절, 변환 또는 제어할 수 있다. 전원 케이스(1035)는 전원 공급 장치(1033)를 수용하여 지지할 수 있고, 전원 공급 장치(1033)가 그 내부에 고정된 전원 케이스(1035)는 바디 케이스(1031)의 내부에 위치할 수 있다. 전원 접속부(115)는 전원 케이스(1035)의 하단에 배치되어, 전원 케이스(1035)와 결속될 수 있다. 이에 따라, 전원 접속부(115)는 전원 케이스(1035) 내부의 전원 공급 장치(1033)와 전기적으로 연결되어, 외부 전원이 전원 공급 장치(1033)에 공급될 수 있는 통로 역할을 할 수 있다.
발광 소자 모듈(1020)은 기판(1023) 및 기판(1023) 상에 배치된 발광 다이오드(1021)를 포함한다. 발광 소자 모듈(1020)은 바디 케이스(1031) 상부에 마련되어 전원 공급 장치(1033)에 전기적으로 연결될 수 있다.
기판(1023)은 발광 다이오드(1021)를 지지할 수 있는 기판이면 제한되지 않으며, 예를 들어, 배선을 포함하는 인쇄회로기판일 수 있다. 기판(1023)은 바디 케이스(1031)에 안정적으로 고정될 수 있도록, 바디 케이스(1031) 상부의 고정부에 대응하는 형태를 가질 수 있다. 발광 다이오드(1021)는 상술한 본 발명의 실시예들에 따른 발광 다이오드들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
확산 커버(1010)는 발광 다이오드(1021) 상에 배치되되, 바디 케이스(1031)에 고정되어 발광 다이오드(1021)를 커버할 수 있다. 확산 커버(1010)는 투광성 재질을 가질 수 있으며, 확산 커버(1010)의 형태 및 광 투과성을 조절하여 조명 장치의 지향 특성을 조절할 수 있다. 따라서 확산 커버(1010)는 조명 장치의 이용 목적 및 적용 태양에 따라 다양한 형태로 변형될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드를 디스플레이 장치에 적용한 예를 설명하기 위한 단면도이다.
본 실시예의 디스플레이 장치는 표시패널(2110), 표시패널(2110)에 광을 제공하는 백라이트 유닛(BLU1) 및, 상기 표시패널(2110)의 하부 가장자리를 지지하는 패널 가이드(2100)를 포함한다.
표시패널(2110)은 특별히 한정되지 않고, 예컨대, 액정층을 포함하는 액정표시패널일 수 있다. 표시패널(2110)의 가장자리에는 상기 게이트 라인으로 구동신호를 공급하는 게이트 구동 PCB가 더 위치할 수 있다. 여기서, 게이트 구동 PCB(2112, 2113)는 별도의 PCB에 구성되지 않고, 박막 트랜지스터 기판상에 형성될 수도 있다.
백라이트 유닛(BLU1)은 적어도 하나의 기판(2150) 및 복수의 발광 다이오드(2160)를 포함하는 광원 모듈을 포함한다. 나아가, 백라이트 유닛(BLU1)은 바텀커버(2180), 반사 시트(2170), 확산 플레이트(2131) 및 광학 시트들(2130)을 더 포함할 수 있다.
바텀커버(2180)는 상부로 개구되어, 기판(2150), 발광 다이오드(2160), 반사 시트(2170), 확산 플레이트(2131) 및 광학 시트들(2130)을 수납할 수 있다. 또한, 바텀커버(2180)는 패널 가이드(2100)와 결합될 수 있다. 기판(2150)은 반사 시트(2170)의 하부에 위치하여, 반사 시트(2170)에 둘러싸인 형태로 배치될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고, 반사 물질이 표면에 코팅된 경우에는 반사 시트(2170) 상에 위치할 수도 있다. 또한, 기판(2150)은 복수로 형성되어, 복수의 기판(2150)들이 나란히 배치된 형태로 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 단일의 기판(2150)으로 형성될 수도 있다.
발광 다이오드(2160)는 상술한 본 발명의 실시예들에 따른 발광 다이오드들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 발광 다이오드(2160)들은 기판(2150) 상에 일정한 패턴으로 규칙적으로 배열될 수 있다. 또한, 각각의 발광 다이오드(2160) 상에는 렌즈(2210)가 배치되어, 복수의 발광 다이오드(2160)들로부터 방출되는 광을 균일성을 향상시킬 수 있다.
확산 플레이트(2131) 및 광학 시트들(2130)은 발광 다이오드(2160) 상에 위치한다. 발광 다이오드(2160)로부터 방출된 광은 확산 플레이트(2131) 및 광학 시트들(2130)을 거쳐 면 광원 형태로 표시패널(2110)로 공급될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 발광 다이오드는 본 실시예와 같은 직하형 디스플레이 장치에 적용될 수 있다.
도 9는 일 실시예에 따른 발광 다이오드를 디스플레이 장치에 적용한 예를 설명하기 위한 단면도이다.
본 실시예에 따른 백라이트 유닛이 구비된 디스플레이 장치는 영상이 디스플레이되는 표시패널(3210), 표시패널(3210)의 배면에 배치되어 광을 조사하는 백라이트 유닛(BLU2)을 포함한다. 나아가, 상기 디스플레이 장치는, 표시패널(3210)을 지지하고 백라이트 유닛(BLU2)이 수납되는 프레임(240) 및 상기 표시패널(3210)을 감싸는 커버(3240, 3280)를 포함한다.
표시패널(3210)은 특별히 한정되지 않고, 예컨대, 액정층을 포함하는 액정표시패널일 수 있다. 표시패널(3210)의 가장자리에는 상기 게이트 라인으로 구동신호를 공급하는 게이트 구동 PCB가 더 위치할 수 있다. 여기서, 게이트 구동 PCB는 별도의 PCB에 구성되지 않고, 박막 트랜지스터 기판상에 형성될 수도 있다. 표시패널(3210)은 그 상하부에 위치하는 커버(3240, 3280)에 의해 고정되며, 하부에 위치하는 커버(3280)는 백라이트 유닛(BLU2)과 결속될 수 있다.
표시패널(3210)에 광을 제공하는 백라이트 유닛(BLU2)은 상면의 일부가 개구된 하부 커버(3270), 하부 커버(3270)의 내부 일 측에 배치된 광원 모듈 및 상기 광원 모듈과 나란하게 위치되어 점광을 면광으로 변환하는 도광판(3250)을 포함한다. 또한, 본 실시예의 백라이트 유닛(BLU2)은 도광판(3250) 상에 위치되어 광을 확산 및 집광시키는 광학 시트들(3230), 도광판(3250)의 하부에 배치되어 도광판(3250)의 하부방향으로 진행하는 광을 표시패널(3210) 방향으로 반사시키는 반사시트(3260)를 더 포함할 수 있다.
광원 모듈은 기판(3220) 및 상기 기판(3220)의 일면에 일정 간격으로 이격되어 배치된 복수의 발광 다이오드(3110)를 포함한다. 기판(3220)은 발광 다이오드(3110)를 지지하고 발광 다이오드(3110)에 전기적으로 연결된 것이면 제한되지 않으며, 예컨대, 인쇄회로기판일 수 있다. 발광 다이오드(3110)는 상술한 본 발명의 실시예들에 따른 발광 다이오드를 적어도 하나 포함할 수 있다. 광원 모듈로부터 방출된 광은 도광판(3250)으로 입사되어 광학 시트들(3230)을 통해 표시패널(3210)로 공급된다. 도광판(3250) 및 광학 시트들(3230)을 통해, 발광 다이오드(3110)들로부터 방출된 점 광원이 면 광원으로 변형될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 발광 다이오드는 본 실시예와 같은 에지형 디스플레이 장치에 적용될 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드를 헤드 램프에 적용한 예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 10을 참조하면, 상기 헤드 램프는, 램프 바디(4070), 기판(4020), 발광 다이오드(4010) 및 커버 렌즈(4050)를 포함한다. 나아가, 상기 헤드 램프는, 방열부(4030), 지지랙(4060) 및 연결 부재(4040)를 더 포함할 수 있다.
기판(4020)은 지지랙(4060)에 의해 고정되어 램프 바디(4070) 상에 이격 배치된다. 기판(4020)은 발광 다이오드(4010)를 지지할 수 있는 기판이면 제한되지 않으며, 예컨대, 인쇄회로기판과 같은 도전 패턴을 갖는 기판일 수 있다. 발광 다이오드(4010)는 기판(4020) 상에 위치하며, 기판(4020)에 의해 지지 및 고정될 수 있다. 또한, 기판(4020)의 도전 패턴을 통해 발광 다이오드(4010)는 외부의 전원과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 발광 다이오드(4010)는 상술한 본 발명의 실시예들에 따른 발광 다이오드를 적어도 하나 포함할 수 있다.
커버 렌즈(4050)는 발광 다이오드(4010)로부터 방출되는 광이 이동하는 경로 상에 위치한다. 예컨대, 도시된 바와 같이, 커버 렌즈(4050)는 연결 부재(4040)에 의해 발광 다이오드(4010)로부터 이격되어 배치될 수 있고, 발광 다이오드(4010)로부터 방출된 광을 제공하고자하는 방향에 배치될 수 있다. 커버 렌즈(4050)에 의해 헤드 램프로부터 외부로 방출되는 광의 지향각 및/또는 색상이 조절될 수 있다. 한편, 연결 부재(4040)는 커버 렌즈(4050)를 기판(4020)과 고정시킴과 아울러, 발광 다이오드(4010)를 둘러싸도록 배치되어 발광 경로(4045)를 제공하는 광 가이드 역할을 할 수도 있다. 이때, 연결 부재(4040)는 광 반사성 물질로 형성되거나, 광 반사성 물질로 코팅될 수 있다. 한편, 방열부(4030)는 방열핀(4031) 및/또는 방열팬(4033)을 포함할 수 있고, 발광 다이오드(4010) 구동 시 발생하는 열을 외부로 방출시킨다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 발광 다이오드는 본 실시예와 같은 헤드 램프, 특히, 차량용 헤드 램프에 적용될 수 있다.

Claims (18)

  1. 제2 도전형 반도체층, 상기 제2 도전형 반도체층 상면에 위치하는 활성층, 및 상기 활성층 상면에 위치하는 제1 도전형 반도체층을 포함하는 발광 구조체;
    상기 제1 도전형 반도체층과 전기적으로 접속되는 적어도 하나의 제1 전극;
    상기 발광 구조체의 하면에 위치하는 전류 차단층; 및
    상기 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 접속되는 제2 전극을 포함하며,
    상기 제2 전극은,
    상기 제2 도전형 반도체층과 접하는 제1 반사 금속층; 및
    상기 전류 차단층의 하면 및 상기 제1 반사 금속층의 하면을 덮으며 상기 제2 도전형 반도체층의 일부와 접하는 제2 반사 금속층을 포함하고,
    상기 제2 반사 금속층과 상기 제2 도전형 반도체층의 접촉저항은 상기 제1 반사 금속층과 상기 제2 도전형 반도체층의 접촉저항보다 큰 발광 다이오드.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 반사 금속층은 상기 전류 차단층과 이격되어 형성된 발광 다이오드.
  3. 청구항 1에 있어서,상기 제2 반사 금속층은 Al을 포함하며,
    상기 Al은 상기 전류 차단층, 상기 제1 반사 금속층 및 상기 제2 도전형 반도체층과 접하는 발광 다이오드.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제2 반사 금속층의 하면에 위치하는 장벽 금속층을 더 포함하며,
    상기 장벽 금속층은 Ni을 포함하는 발광 다이오드.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 전류 차단층은 상기 제2 도전형 반도체층과 접하는 제1 영역을 포함하고,
    상기 제1 반사 금속층은 상기 제2 도전형 반도체층과 접하는 제2 영역을 포함하고,
    상기 제2 반사 금속층은 상기 제2 도전형 반도체층과 접하는 제3 영역을 포함하고,
    상기 제1 영역, 상기 제2 영역 및 상기 제3 영역은 각각 서로 다른 전기적 접합 특성을 가지는 발광 다이오드.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제3 영역과 상기 제2 반사 금속층은 쇼트키 접합을 이루는 발광 다이오드.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제3 영역의 면적은 상기 제2 영역의 면적보다 작은 발광 다이오드.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 반사 금속층의 일부는 상기 전류 차단층의 측면을 덮는 발광 다이오드.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 전류 차단층의 측면은 경사진 면을 포함하는 발광 다이오드.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 반사 금속층은 상기 발광 구조체의 측면보다 돌출된 돌출부를 포함하는 발광 다이오드.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 발광 구조체의 상면 및 측면에 위치하는 절연층을 더 포함하는 발광 다이오드.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 전류 차단층의 일부는 상기 돌출부 상면에 위치하는 발광 다이오드.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 절연층과 상기 전류 차단층은 서로 접하는 발광 다이오드.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 절연층과 상기 전류 차단층은 동일한 물질로 형성된 발광 다이오드.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 전극은 전극 패드 및 상부 연장부를 포함하되,
    상기 상부 연장부는 상기 전류 차단층과 중첩하는 영역을 포함하고,
    상기 상부 연장부와 상기 전류 차단층을 중첩했을 때, 상기 전류 차단층은 상기 상부 연장부의 양측에 위치하는 폭을 갖도록 상기 상부 연장부보다 큰 폭을 갖고,
    상기 상부 연장부의 양측에 위치하는 전류 차단층의 폭은 상기 상부 연장부의 폭과 같거나 그것보다 큰 발광 다이오드.
  16. 제2 도전형 반도체층, 상기 제2 도전형 반도체층 상면에 위치하는 활성층, 및 상기 활성층 상면에 위치하는 제1 도전형 반도체층을 포함하는 발광 구조체;
    상기 발광 구조체의 상면에 위치하며 상기 제1 도전형 반도체층과 전기적으로 접속되는 적어도 하나의 제1 전극;
    상기 발광 구조체의 하면에 위치하는 전류 차단층; 및
    상기 발광 구조체의 하면에 위치하며 상기 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 접속되는 제2 전극을 포함하며,
    상기 제2 전극은,
    상기 제2 도전형 반도체층과 접하는 제1 반사 금속층; 및
    상기 전류 차단층의 하면 및 상기 제1 반사 금속층의 하면을 덮는 제2 반사 금속층을 포함하며,
    상기 전류 차단층과 상기 제2 반사 금속층의 접착력은 상기 전류 차단층과 상기 제1 반사 금속층의 접착력보다 크고,
    상기 제2 반사 금속층은 Al을 포함하는 발광 다이오드.
  17. 삭제
  18. 청구항 16에 있어서,
    상기 제2 반사 금속층의 일부는 상기 전류 차단층의 측면을 덮으며, 상기 전류 차단층을 상기 제1 반사 금속층으로부터 분리시키는 발광 다이오드.
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