KR101769077B1 - 고효율 발광 소자 - Google Patents

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Abstract

고효율 발광 소자가 제공된다. 이 발광 소자는, 제1 발광셀; 제1 발광셀과 동일 평면상에서 제1 방향을 따라 인접하여 배치된 제2 발광셀; 제1 발광셀 및 제2 발광셀 상에 서로 이격되어 배치된 복수개의 컨택홀들; 및 제1 발광셀과 제2 발광셀을 전기적으로 연결하는 제1 전극 연결부를 포함한다. 또한, 제1 전극 연결부는 제1 발광셀 상에 위치하는 제1-1 전극 연결부; 제2 발광셀 상에 위치하는 제1-2 전극 연결부; 및 제1 발광셀과 제2 발광셀 사이에서 제1-1 전극 연결부와 제1-2 전극 연결부를 연결하는 제1 중간 연결부를 포함하고, 제1-1 전극 연결부는 제2 발광셀에 인접하는 제1 발광셀의 제1 측면측과 제1 측면에 이웃한 상기 제1 발광셀의 다른 하나의 측면측의 가장자리들 상에 위치하는 제1-1 가장자리부들을 포함한다. 인접한 두 개의 발광셀을 전기적으로 연결함과 아울러, 제1-1 가장자리부들을 채택함으로써 제1 발광셀에서 전류를 고르게 분산시킬 수 있으며, 발광셀들의 순방향 전압을 일정하게 유지할 수 있어 발광 소자의 신뢰성이 개선된다.

Description

고효율 발광 소자 {LIGHT-EMITTING DEVICE WITH HIGH EFFICIENCY}
본 발명은 발광소자에 관한 것으로, 상세하게는 고효율 발광 소자에 관한 것이다.
발광 소자(LED)는 전자와 정공의 재결합원리를 이용하여, 전기적 에너지를 광으로 변환하는 고체 상태 소자이다. 발광 소자는 백라이트, 조명, 신호기, 대형 디스플레이 등에 폭넓게 이용되고 있다. 특히, 발광 다이오드는 저 전류/저 출력의 광원으로 모바일 제품에 사용되어 왔으며, 최근 활용범위가 자동차의 헤드라이트와 같은 고 전류/고 출력의 분야로 확대됨에 따라 소자의 발광 효율 개선이 더욱 요구되고 있다.
자동차의 헤드라이트에 직렬 연결된 복수의 발광 소자가 적용되는 경우, 직렬 연결된 복수의 발광소자의 양단에 상대적으로 높은 전압이 인가될 수 있다. 직렬 연결된 발광 소자들이 서로 일정한 순방향 전압 특성을 갖지 못할 경우, 순방향 전압이 낮은 발광 소자에 과도하게 높은 전압이 인가될 수 있어 발광 소자의 안정성이 떨어져 신뢰성에 나쁜 영향을 미친다.
본 발명이 해결하려는 과제는, 전류 분산 성능이 개선된 발광 소자를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 다른 과제는, 안정성이 높아 신뢰성 있는 발광 소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 제1 발광셀; 상기 제1 발광셀과 동일 평면상에서 제1 방향을 따라 인접하여 배치된 제2 발광셀; 상기 제1 발광셀 및 제2 발광셀 상에 서로 이격되어 배치된 복수개의 컨택홀들; 및 상기 제1 발광셀과 상기 제2 발광셀을 전기적으로 연결하는 제1 전극 연결부를 포함하고, 상기 제1 전극 연결부는 상기 제1 발광셀 상에 위치하는 제1-1 전극 연결부; 상기 제2 발광셀 상에 위치하는 제1-2 전극 연결부; 및 상기 제1 발광셀과 제2 발광셀 사이에서 상기 제1-1 전극 연결부와 제1-2 전극 연결부를 연결하는 제1 중간 연결부를 포함하고, 상기 제1-1 전극 연결부는 상기 제2 발광셀에 인접하는 제1 발광셀의 제1 측면측의 가장자리와 상기 제1 측면에 이웃한 상기 제1 발광셀의 다른 하나의 측면측의 가장자리들 상에 위치하는 제1-1 가장자리부들을 포함하는 발광소자가 제공된다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 제1 발광셀; 상기 제1 발광셀과 동일 평면상에서 제1 방향을 따라 인접하여 배치된 제2 발광셀, 상기 제1 발광셀 및 제2 발광셀 상에 서로 이격되어 배치된 복수개의 컨택홀들; 및 상기 제1 발광셀과 상기 제2 발광셀을 전기적으로 연결하는 제1 전극 연결부를 포함하고, 상기 제1 전극 연결부는 상기 제1 발광셀 상에 위치하는 제1-1 전극 연결부; 상기 제2 발광셀 상에 위치하는 제1-2 전극 연결부; 및 상기 제1 발광셀과 제2 발광셀 사이에서 상기 제1-1 전극 연결부와 제1-2 전극 연결부를 연결하는 제1 중간 연결부를 포함하고, 상기 제1-1 전극 연결부는 서로 평행한 복수의 제1-1 가지부들을 가지고, 상기 제1-2 전극 연결부는 서로 평행한 복수의 제1-2 가지부들을 가지며, 상기 제1-1 가지부들은 상기 제1-2 가지부들과 서로 평행하고, 상기 제1-1 가지부들 및 상기 제1-2 가지부들은 상기 제1 방향 및 상기 제1 방향에 수직한 방향에 대해 경사진 발광 소자가 제공된다.
본 발명에 의하면, 복수의 발광셀을 전기적으로 연결할 때, 발광셀들을 전기적으로 연결하는 전극 연결부가 제1 발광셀의 두 개의 측면측 가장자리 상에 배치된 가장자리부들을 포함하도록 함으로써, 전류를 제1 발광셀의 넓은 영역에 걸쳐 균일하게 분산시킬 수 있다. 또한, 제1 발광셀 및 제2 발광셀 상의 전극 연결부의 가지부들이 서로 평행하게 배치됨과 아울러, 상기 발광셀들이 배열된 방향에 대해 경사지게 배치됨으로써, 전류 분산 성능을 향상시킬 수 있다. 나아가, 인접한 발광셀들을 직렬 연결함으로써 발광 특성이 유사한 발광셀들을 하나의 발광 소자에서 사용할 수 있어 순방향 전압을 일정하게 유지할 수 있으며, 나아가, 상기 가장자리부들 및/또는 상기 가지부들을 채택함으로써 복수의 발광셀들에 균일하게 전류를 분산시킬 수 있어 발광셀들의 순방향 전압을 더욱 일정하게 할 수 있어 발광 소자의 신뢰성을 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 3은 도 1의 절취선 AA'를 따라 취해진 개략적인 단면도이다.
도 4는 도 1의 절취선 BB'를 따라 취해진 개략적인 단면도이다.
도 5는 도 1의 절취선 CC'를 따라 취해진 개략적인 단면도이다.
도 6은 도 1의 절취선 DD'를 따라 취해진 개략적인 단면도이다.
도 7은 도 1의 절취선 EE'를 따라 취해진 개략적인 단면도이다.
도 8은 도 1의 절취선 FF'를 따라 취해진 개략적인 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈을 개략적으로 도시한 평면도이다.
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 발광소자는, 제1 발광셀; 상기 제1 발광셀과 동일 평면상에서 제1 방향을 따라 인접하여 배치된 제2 발광셀; 상기 제1 발광셀 및 제2 발광셀 상에 서로 이격되어 배치된 복수개의 컨택홀들; 및 상기 제1 발광셀과 상기 제2 발광셀을 전기적으로 연결하는 제1 전극 연결부를 포함하고, 상기 제1 전극 연결부는, 상기 제1 발광셀 상에 위치하는 제1-1 전극 연결부; 상기 제2 발광셀 상에 위치하는 제1-2 전극 연결부; 및 상기 제1 발광셀과 제2 발광셀 사이에서 상기 제1-1 전극 연결부와 제1-2 전극 연결부를 연결하는 제1 중간 연결부를 포함하고, 상기 제1-1 전극 연결부는 상기 제2 발광셀에 인접하는 제1 발광셀의 제1 측면측과 상기 제1 측면에 이웃한 상기 제1 발광셀의 다른 하나의 측면측의 가장자리들 상에 위치하는 제1-1 가장자리부들을 포함한다.
제1 발광셀 상에 위치하는 상기 제1-1 전극 연결부가 제1 발광셀의 제1 측면측 및 그것에 이웃한 측면측의 가장자리들 상에 위치하는 제1-1 가장자리부들을 포함하기 때문에, 제1 발광셀 상에서 전류를 제1 발광셀의 넓은 영역에 걸쳐 균일하게 분산시킬 수 있다. 또한, 제1-1 가장자리부들을 채택함으로써 가지부들을 두 개의 이웃한 측면측으로부터 제1 발광셀 내측으로 연장할 수 있어 전류 분산 성능을 더욱 개선할 수 있다.
예컨대, 상기 제1 발광셀은 상기 제2 발광셀과 인접한 제1 측면, 상기 제1 측면에 대향하는 제2 측면, 상기 제1 측면과 상기 제2 측면의 사이에 배치되고, 서로 대향하는 제3 측면 및 제4 측면을 포함하고, 상기 제1-1 가장자리부들은 상기 제1 측면측 및 제3 측면측 가장자리들 상에 한정되어 위치할 수 있다.
몇몇 실시예들에 있어서, 상기 제1-1 전극 연결부는 상기 제1-1 가장자리부들로부터 연장되는 복수의 제1-1 가지부들을 포함하고, 상기 복수의 제1-1 가지부들은 상기 제3 측면측에 배치된 제1-1 가장자리부에서 제2 측면측으로 연장하는 가지부들, 상기 제1 측면측에 배치된 제1-1 가장자리부에서 제2 측면측으로 연장하는 가지부들 및 상기 제1 측면측에 배치된 제1-1 가장자리부에서 상기 제4 측면측으로 연장하는 제1-1 가지부들을 포함할 수 있다.
즉, 상기 제1-1 가지부들은 제2 발광셀에 인접한 제1 측면측에서 제2 측면측으로 연장하는 가지부들을 포함하며, 이에 따라, 제1 측면측에서 연장하는 가지부들의 길이를 증가시킬 수 있어 제1 발광셀 상에서 전류를 더욱 고르게 분산시킬 수 있다.
나아가, 상기 복수의 제1-1 가지부들은 서로 평행하게 배치될 수 있으며, 또한 등간격으로 배치될 수 있다. 또한, 상기 복수의 제1-1 가지부들은 상기 제1 발광셀 상의 콘택홀들 사이에 배치될 수 있다.
한편, 상기 발광 소자는 상기 제1 발광셀들에 배치된 컨택홀들을 연결하는 컨택홀 연결부를 더 포함할 수 있다. 상기 컨택홀 연결부는 상기 제1-1 가지부들 사이에 위치하고, 상기 제1-1 가지부들과 평행한 가지부들을 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 제1-1 가지부들과 상기 컨택홀 연결부가 서로 맞물린 구조로 되며, 따라서, 제1 발광셀의 전체 영역에서 전류를 고르게 분산시킬 수 있다.
한편, 상기 제2 발광셀은 상기 제1 발광셀과 인접한 제1 측면, 상기 제1 측면에 대향하는 제2 측면, 상기 제1 측면과 상기 제2 측면의 사이에 배치되고, 상기 제1 발광셀의 제3 측면과 이웃한 제3 측면 및 제3측면에 대향하는 제4 측면을 포함하고, 상기 제1-2 전극 연결부는 상기 제1 발광셀에 인접하는 제2 발광셀의 제1 측면측과 제4 측면측의 가장자리들 상에 위치하는 제1-2 가장자리부들을 포함할 수 있다.
더욱이, 상기 제1-2 전극 연결부는 상기 제1-2 가장자리부들로부터 연장되는 복수의 제1-2 가지부들을 포함하고, 상기 복수의 제1-2 가지부들은 상기 복수의 제1-1 가지부들과 평행할 수 있다. 제1-2 전극 연결부가 서로 평행한 제1-1 가지부들과 1-2 가지부들을 포함하기 때문에, 2개 이상, 3개 이상, 또는 4개 이상의 발광셀들을 일렬로 배치하여 동일 구조의 전극 연결부로 직렬 연결하는 것이 쉬우며, 각 발광셀들 상에서 전극 연결부가 대체로 동일 구조를 갖기 때문에, 발광셀들 사이의 전류 분산 특성을 균일화할 수 있다.
상기 제1-2 가지부들은 각각 상기 제2 발광셀 상의 컨택홀들을 연결할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1-2 가지부들은 제2 발광셀 상의 컨택홀들을 통해 하부 반도체층에 전기적으로 접속되고, 상기 제1-1 가지부들은 제1 발광셀의 상부 반도체층에 전기적으로 접속될 수 있다.
상기 발광소자는, 상기 제2 발광셀과 동일 평면상에서 제1 방향을 따라 인접하여 배치된 제3 발광셀; 상기 제3 발광셀 상에 서로 이격되어 배치된 복수개의 컨택홀들; 상기 제2 발광셀과 상기 제3 발광셀을 전기적으로 연결하는 제2 전극 연결부를 더 포함할 수 있으며, 상기 제2 전극 연결부는, 상기 제2 발광셀 상에 위치하는 제2-1 전극 연결부; 상기 제3 발광셀 상에 위치하는 제2-2 전극 연결부; 및 상기 제2 발광셀과 제3 발광셀 사이에서 상기 제2-1 전극 연결부와 제2-2 전극 연결부를 연결하는 제2 중간 연결부를 포함하고, 상기 제2-1 전극 연결부는 상기 제3 발광셀에 인접하는 상기 제2 발광셀의 제2 측면측과 상기 제2 발광셀의 제3 측면측의 가장자리 상에 위치하는 제2-1 가장자리부들을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2-1 전극 연결부는 상기 제2-1 가장자리부들로부터 연장되는 복수의 제2-1 가지부들을 포함하고, 상기 제2-1 가지부들은 각각 상기 제1-2 가지부들과 평행하게 배치될 수 있다.
나아가, 상기 제3 발광셀은 상기 제2 발광셀과 인접한 제1 측면, 상기 제1 측면에 대향하는 제2 측면, 상기 제1 측면과 상기 제2 측면의 사이에 배치되고, 상기 제2 발광셀의 제3 측면과 이웃한 제3 측면 및 제3측면에 대향하는 제4 측면을 포함하고, 상기 제2-2 전극 연결부는 상기 제2 발광셀에 인접하는 제3 발광셀의 제1 측면측과 제4 측면측의 가장자리들 상에 위치하는 제2-2 가장자리부들을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2-2 전극 연결부는 상기 제2-2 가장자리부들로부터 연장되는 복수의 제2-2 가지부들을 포함하고, 상기 복수의 제2-2 가지부들은 상기 복수의 제2-1 가지부들과 평행할 수 있다. 또한, 상기 제2-2 가지부들은 각각 상기 제3 발광셀 상의 컨택홀들을 연결할 수 있다.
상기 발광소자는 또한 하부 반도체층 및 상부 반도체층을 포함하며, 상기 제3 발광셀과 동일 평면상에서 제1 방향을 따라 인접하여 배치된 제4 발광셀; 상기 제4 발광셀 상에 서로 이격되어 배치된 복수개의 컨택홀들; 상기 제3 발광셀과 상기 제4 발광셀을 전기적으로 연결하는 제3 전극 연결부를 더 포함하고, 상기 제3 전극 연결부는, 상기 제3 발광셀 상에 위치하는 제3-1 전극 연결부; 상기 제4 발광셀 상에 위치하는 제3-2 전극 연결부; 및 상기 제3 발광셀과 제4 발광셀 사이에서 상기 제3-1 전극 연결부와 제3-2 전극 연결부를 연결하는 제3 중간 연결부를 포함하고, 상기 제3-1 전극 연결부는 상기 제4 발광셀에 인접하는 상기 제3 발광셀의 제2 측면측과 상기 제3 발광셀의 제3 측면측의 가장자리 상에 위치하는 제3-1 가장자리부들을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제3-1 전극 연결부는 상기 제3-1 가장자리부들로부터 연장되는 복수의 제3-1 가지부들을 포함하고, 상기 제3-1 가지부들은 각각 상기 제2-2 가지부들과 평행하게 배치될 수 있다.
나아가, 상기 제3-2 전극 연결부는 상기 제4 발광셀 상의 컨택홀들을 연결하되, 상기 개구부들을 노출시킬 수 있다.
또한, 상기 발광 소자는 제1 전극 패드 및 제2 전극 패드를 더 포함하되, 상기 제1 전극 패드는 상기 제1 발광셀의 제1 도전형 반도체층에 전기적으로 연결되고, 상기 제2 전극 패드는 상기 제4 발광셀의 제2 도전형 반도체층에 전기적으로 연결되며, 상기 제1 전극 패드는 상기 제1 및 제2 발광셀들 상에 걸쳐서 배치되고, 상기 제2 전극 패드는 상기 제3 발광셀 및 제4 발광셀 상에 걸쳐서 배치될 수 있다. 이에 따라, 4개의 발광셀들로 구성된 발광소자가 제공될 수 있으며, 제1 및 제2 전극 패드들이 각각 두 개의 발광셀들 상부에 배치되므로, 전극 패드들을 넓은 면적으로 형성할 수 있어 발광소자의 방열 효율을 개선할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광소자는, 제1 발광셀; 상기 제1 발광셀과 동일 평면상에서 제1 방향을 따라 인접하여 배치된 제2 발광셀, 상기 제1 발광셀 및 제2 발광셀 상에 서로 이격되어 배치된 복수개의 컨택홀들; 및 상기 제1 발광셀과 상기 제2 발광셀을 전기적으로 연결하는 제1 전극 연결부를 포함하고, 상기 제1 전극 연결부는, 상기 제1 발광셀 상에 위치하는 제1-1 전극 연결부; 상기 제2 발광셀 상에 위치하는 제1-2 전극 연결부; 및 상기 제1 발광셀과 제2 발광셀 사이에서 상기 제1-1 전극 연결부와 제1-2 전극 연결부를 연결하는 제1 중간 연결부를 포함하고, 상기 제1-1 전극 연결부는 서로 평행한 복수의 제1-1 가지부들을 가지고, 상기 제1-2 전극 연결부는 서로 평행한 복수의 제1-2 가지부들을 가지며, 상기 제1-1 가지부들은 상기 제1-2 가지부들과 서로 평행하고, 상기 제1-1 가지부들 및 상기 제1-2 가지부들은 상기 제1 방향 및 상기 제1 방향에 수직한 방향에 대해 경사진다.
제1 발광셀 및 제2 발광셀 상의 전극 연결부의 가지부들이 서로 평행하게 배치됨과 아울러, 상기 발광셀들이 배열된 방향에 대해 경사지게 배치됨으로써, 가지부들이 발광셀들이 배열된 방향으로 연장하는 것에 비해 발광셀들에서의 전류 분산을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 발광소자는, 상기 제2 발광셀과 동일 평면상에서 제1 방향을 따라 인접하여 배치된 제3 발광셀; 상기 제3 발광셀 상에 서로 이격되어 배치된 복수개의 컨택홀들; 및 상기 제2 발광셀과 상기 제3 발광셀을 전기적으로 연결하는 제2 전극 연결부를 포함하고, 상기 제2 전극 연결부는, 상기 제2 발광셀 상에 위치하는 제2-1 전극 연결부; 상기 제3 발광셀 상에 위치하는 제2-2 전극 연결부; 및 상기 제2 발광셀과 제3 발광셀 사이에서 상기 제2-1 전극 연결부와 제2-2 전극 연결부를 연결하는 제2 중간 연결부를 포함하고, 상기 제2-1 전극 연결부는 서로 평행한 복수의 제2-1 가지부들을 가지고, 상기 제2-2 전극 연결부는 서로 평행한 복수의 제2-2 가지부들을 가지며, 상기 제2-1 가지부들은 상기 제2-2 가지부들과 서로 평행하고, 상기 제2-1 가지부들 및 상기 제2-2 가지부들은 상기 제1-1 가지부들 및 상기 제1-2 가지부들과 평행할 수 있다.
나아가, 상기 제3 발광셀과 동일 평면상에서 제1 방향을 따라 인접하여 배치된 제4 발광셀, 상기 제4 발광셀 상에 서로 이격되어 배치된 복수개의 컨택홀들; 및 상기 제3 발광셀과 상기 제4 발광셀을 전기적으로 연결하는 제3 전극 연결부를 포함하고, 상기 제3 전극 연결부는, 상기 제3 발광셀 상에 위치하는 제3-1 전극 연결부; 상기 제4 발광셀 상에 위치하는 제3-2 전극 연결부; 및 상기 제3 발광셀과 제4 발광셀 사이에서 상기 제3-1 전극 연결부와 제3-2 전극 연결부를 연결하는 제3 중간 연결부를 포함하고, 상기 제3-1 전극 연결부는 서로 평행한 복수의 제3-1 가지부들을 가지고, 상기 제3-1 가지부들은 상기 제2-1 가지부들 및 상기 제2-2 가지부들과 평행할 수 있다.
나아가, 상기 발광소자는, 제1 전극 패드 및 제2 전극 패드를 더 포함하되, 상기 제1 전극 패드는 상기 제1 및 제2 발광셀들 상에 걸쳐서 배치되고, 상기 제2 전극 패드는 상기 제3 발광셀 및 제4 발광셀 상에 걸쳐서 배치될 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 평면도이다.
도 1을 참조하면, 발광 소자는 제1 내지 제4 발광셀(100, 200, 300. 400)을 포함하고, 상기 제1 내지 제4 발광셀(100, 200, 300. 400)은 제1 방향(1)을 따라 인접하여 배치될 수 있다. 또한, 상기 발광소자는 상기 제1 발광셀(100)과 상기 제2 발광셀(200)을 전기적으로 연결하는 제1 전극연결부(150), 상기 제2 발광셀(200)과 상기 제3 발광셀(300)을 전기적으로 연결하는 제2 전극연결부(250), 상기 제3 발광셀(300)과 상기 제4 발광셀(400)을 전기적으로 연결하는 제3 전극연결부(350)를 포함한다. 또한, 발광 소자는 기판(110), 제1 전극패드(500), 및 제2 전극패드(600)를 포함할 수 있다.
기판(110)은 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.
본 실시예에 있어서, 기판(110)은 패터닝된 사파이어 기판(PSS)일 수 있다. 기판(110)의 상면은 요철 패턴(R1, R2)을 포함할 수 있다. 요철 패턴(R1, R2)은 반도체층에서 생성된 광을 효과적으로 반사시켜, 발광 다이오드의 광 추출 효율을 개선시킬 수 있다. 요철 패턴(R1, R2)은 삼각뿔, 사각뿔, 사다리꼴 또는 반구형을 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 요철 패턴(R1)은 제1 도전형 반도체층(111,211,311,411)들과 접하며, 발광셀들 하부에 위치할 수 있으며, 구체적으로 제1 도전형 반도체층(111,211,311,411) 하부에 위치할 수 있다. 제2 요철 패턴(R2)은 제1 도전형 반도체층(111,211,311,411)과 접하지 않으며, 발광셀들 사이의 영역에 위치할 수 있다.
제1 요철 패턴(R1)의 높이와 제2 요철 패턴(R2)의 높이는 다를 수 있다. 제2 요철 패턴(R2)의 높이는 제1 요철 패턴(R1)의 높이보다 작을 수 있다. 예를 들어, 제1 요철 패턴(R1)의 높이는 1.5㎛ 내지 2㎛이며, 제2 요철 패턴(R2)의 높이는 그 보다 작을 수 있다. 또한, 제1 요철 패턴(R1)의 높이는 크게 유지되기 때문에, 발광셀들에서 생성된 광을 더욱 효과적으로 반사시킬 수 있다.
상기 제1 전극 연결부(150)는 상기 제1 발광셀 상에 위치하는 제1-1 전극 연결부(140), 상기 제2 발광셀 상에 위치하는 제1-2 전극 연결부(160) 및 상기 제1 발광셀(100)과 제2 발광셀(200) 사이에서 상기 제1-1 전극 연결부(140)와 제1-2 전극 연결부(160)를 연결하는 제1 중간 연결부(106)를 포함한다. 상기 제1-1 전극 연결부(140)는 제1-1 가장자리부(102) 및 제1-1 가지부(103)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1-2 전극 연결부(160)는 제2-1 가장자리부(201) 및 제2-1 가지부(202)를 포함할 수 있다.
상기 제2 전극 연결부(250)는 상기 제2 발광셀 상에 위치하는 제2-1 전극 연결부(240), 상기 제3 발광셀 상에 위치하는 제3-2 전극 연결부(260) 및 상기 제2 발광셀(200)과 제3 발광셀(300) 사이에서 상기 제2-1 전극 연결부(240)와 제2-2 전극 연결부(260)를 연결하는 제2 중간 연결부(205)를 포함하며, 상기 제2-1 전극 연결부는 제2-1 가장자리부(203) 및 제2-1 가지부(204)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제2-2 전극 연결부(10)는 제2-1 가장자리부(201) 및 제2-1 가지부(202)를 포함할 수 있다.
상기 제3 전극 연결부(350)는 상기 제3 발광셀 상에 위치하는 제3-1 전극 연결부(340), 상기 제4 발광셀 상에 위치하는 제3-2 전극 연결부(401) 및 상기 제3 발광셀(300)과 제4 발광셀(400) 사이에서 상기 제3-1 전극 연결부(340)와 제3-2 전극 연결부(401)를 연결하는 제3 중간 연결부(305)를 포함하며, 상기 제3-1 전극 연결부는 제3-1 가장자리부(303) 및 제3-1 가지부(304)를 포함할 수 있다.
상기 제1 발광셀(100)은 상기 제2 발광셀(200)과 인접한 제1 측면, 상기 제1 측면에 대향하는 제2 측면, 상기 제1 측면과 상기 제2 측면의 사이에 배치되고, 서로 대향하는 제3 측면 및 제4 측면을 포함한다. 상기 제2 발광셀(200)은 제1 발광셀(100)과 인접한 제1 측면, 상기 제1 측면에 대향하는 제2 측면, 상기 제1 측면과 상기 제2 측면의 사이에 배치되고, 상기 제1 발광셀(100)의 제3 측면과 이웃한 제3 측면 및 제3 측면에 대향하는 제4 측면을 포함한다. 상기 제3 발광셀(300)은 상기 제2 발광셀(200)과 인접한 제1 측면, 상기 제1 측면에 대향하는 제2 측면, 상기 제1 측면과 상기 제2 측면의 사이에 배치되고, 상기 제2 발광셀(200)의 제3 측면과 이웃한 제3 측면 및 제3 측면에 대향하는 제4 측면을 포함한다.
도 1, 도3, 도4를 참조하면, 제1 발광셀(100)은 제1 도전형 반도체층(111), 제1 도전형 반도체층(111) 상에 위치하는 활성층(112), 및 활성층(112) 상에 위치하는 제2 도전형 반도체층(113)을 포함한다. 또한, 제1 발광셀(100)은 후술하는 예비 절연층(114), 컨택 전극(115), 제1 절연층(116), 및 제2 절연층(117)을 포함한다.
상기 제1 도전형 반도체층(111), 활성층(112) 및 제2 도전형 반도체층(113)은 -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.
또한, 제1 발광셀(100)은 제2 도전형 반도체층(113) 및 활성층(112)이 부분적으로 제거되어 제1 도전형 반도체층(111)이 부분적으로 노출된 영역을 포함한다. 예를 들어, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 발광셀(100)은 제2 도전형 반도체층(113) 및 활성층(112)을 관통하여 제1 도전형 반도체층(111)을 노출시키는 복수개의 컨택홀(104)들을 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 컨택홀(104)은 제1 도전형 반도체층(111)을 원형으로 노출시킬 수 있으며, 컨택홀(104)들은 제1-1 가지부들과 나란하게 일렬로 배열될 수 있으나, 컨택홀들의 형태 및 배치는 도시된 바에 한정되는 것은 아니다. 또한, 제1 도전형 반도체층(111)이 부분적으로 노출된 영역은, 제2 도전형 반도체층(113) 및 활성층(112)을 부분적으로 제거하여 제2 도전형 반도체층(113) 및 활성층(112)을 포함하는 메사를 형성함으로써 제공될 수도 있다. 컨택홀(104) 주변에 배치된 제2 도전형 반도체층(113)의 측면 및 활성층(112)의 측면은 경사진 측면을 포함할 수 있다. 컨택홀(104)의 경사진 측면은 활성층(112)에서 생성된 광의 추출 효율을 향상시킨다. 도시하지는 않았지만, 제1 도전형 반도체층(111)과 기판(100) 사이에는 버퍼층이 형성될 수 있으며, 버퍼층은 질화물 등으로 이루어진 언도프 반도체층일 수 있어서, 제1 도전형 반도체층(111) 및 제2 도전형 반도체층(113) 격자 결함을 완화시킬 수 있다. 상기 복수개의 컨택홀(104)들로 인하여 컨택홀 연결부(101)와 제1 도전형 반도체층(111)이 접하는 영역의 면적과 수가 증가하므로 전류 분산이 효과적으로 이루어질 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 예비 절연층(114)은 컨택홀(104) 주변에 배치된 제2 도전형 반도체층(113)의 일부와 컨택홀(104)에 의해 노출된 제1 도전형 반도체층(111)의 일부를 덮을 수 있다. 예비 절연층(114)은 개구부를 포함할 수 있으며, 상기 개구부에 의해 후술할 제1 내지 제3 전극 연결부(150, 250, 350)가 배치될 영역이 정의될 수 있다. 예비 절연층(114)은 제1 내지 제3 전극 연결부(150, 250, 350) 형성 시, BOE(Buffered Oxide Etchant) 등의 식각 용매에 의해 제2 도전형 반도체층(113)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
예비 절연층(114)은 절연성의 물질을 포함할 수 있으며, 예를 들어, SiO2, SiNx, MgF2 등을 포함할 수 있다. 예비 절연층(114)은 예비 절연층(114) 상에 형성되는 다른 층들에 대한 기반층(basal layer) 역할을 할 수도 있다. 예컨대, 후술할 제1 절연층(116)이 분포 브래그 반사기를 포함하는 경우, 예비 절연층(114)은 상기 분포 브래그 반사기가 안정적으로 형성될 수 있도록 하는 기반층 역할을 할 수 있으므로, 분포 브래그 반사기의 크랙을 최소화할 수 있고, ESD(Electrostatic discharge)에 대한 내성이 개선될 수 있다. 상기 분포 브래그 반사기가 교대로 적층된 TiO2층/SiO2층의 구조를 갖는 경우, 예비 절연층(114)은 소정 두께 이상의 두께를 갖는 SiO2층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 소정 두께는 약 0.2㎛ 내지 1.0㎛일 수 있다. 우수한 품질의 분포 브래그 반사기를 형성하려면, 분포 브래그 반사기가 증착되는 기반층의 막질 및 표면 특성이 우수한 것이 좋다. 따라서, 소정 두께 이상의 두께로 예비 절연층(114)을 형성함으로써 예비 절연층(114) 상에 상기 분포 브래그 반사기를 안정적으로 제조할 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 컨택 전극(115) 은 제2 도전형 반도체층(113) 상에 인접하여 위치하며, 컨택홀(104) 주변에서 예비 절연층(114)이 제2 도전형 반도체층(113)을 덮는 영역을 제외한 제2 도전형 반도체층(113)의 대부분의 영역을 덮을 수 있다. 컨택 전극(115)은 제2 도전형 반도체층(113)과 오믹 컨택되는 것과 더불어, 광을 반사시키는 기능을 할 수 있다. 따라서, 컨택 전극(115)은 높은 반사도를 가지면서 제2 도전형 반도체층(113)과 오믹 접촉을 형성할 수 있는 금속을 포함할 수 있다. 예를 들어, Ni, Pt, Pd, Rh, W, Ti, Al, Ag, Au 및 ITO/ZnO 산화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 단일층 또는 다중층을 포함할 수 있다.
제1 절연층(116)은 컨택 전극(115) 및 컨택홀(104) 영역의 제1 도전형 반도체층(111), 활성층(112), 및 제2 도전형 반도체층(113)의 상면에 배치될 수 있다. 발광 소자가 예비 절연층(114)을 포함하는 경우, 제1 절연층(116)은 예비 절연층(114) 상에 배치되며, 컨택 전극(115)의 적어도 일부를 덮을 수 있다. 제1 절연층(116)은 컨택 전극(115)을 컨택홀 연결부(101)로부터 절연시키며, 습기 등의 외부 오염물질로부터 제1 및 제2 도전형 반도체층(111, 113)을 보호하는 역할을 한다. 또한, 도 1의 확대한 부분을 참조하면, 제1 절연층(116)은 제1-1 전극 연결부(140) 영역에서 제1-1 전극 연결부(140)와 컨택 전극(115)이 전기적으로 연결되도록 하는 개구부(116a)를 포함한다. 상기 개구부(116a)는 제1-1 가지부(103)들 보다 폭이 좁게 형성될 수 있다. 나아가, 제2 발광셀(200)의 제2-1 전극 연결부(240)의 하면 및 제3 발광셀(300)의 제3-1 전극 연결부(340)의 하면에도 상기 개구부(116a)와 대응되는 제1 절연층(216, 316)의 개구부가 형성되어 있다. 제1 절연층(116)은 SiO2 등의 산화막, SiNx 등의 질화막, 또는 MgF2의 절연막을 포함할 수 있다. 나아가 제1 절연층(116)은 저굴절 물질층과 고굴절 물질층이 교대로 적층된 분포 브래그 반사기(DBR)를 포함할 수 있다. 예컨대, SiO2/TiO2 나 SiO2/Nb2O5 등의 층을 적층함으로써 반사율이 높은 절연 반사층을 형성할 수 있다.
도 1에서 도시한 바와 같이, 컨택홀 연결부(101)는 제1 발광셀(100)의 제3 측면의 일부, 제2 측면, 제4 측면의 일부의 가장자리부 상에 위치하는 컨택홀 연결가장자리부(130)들과 상기 컨택홀 연결 가장자리부(130)들에서부터 컨택홀(104)들을 연결하도록 가지 형태로 연장하는 컨택홀 연결 가지부(131)들을 포함한다. 도 1을 참조하면, 컨택홀 연결가지부(131)들은 제1 발광셀(100)의 제2 측면측에 배치된 컨택홀 연결가장자리부(130)에서 제1 측면측으로 연장하는 가지부들, 제2 측면측에 배치된 컨택홀 연결가장자리부(130)에서 제3 측면측으로 연장하는 가지부들, 제4 측면측에 배치된 컨택홀 연결가장자리부(130)에서 제1 측면측으로 연장하는 가지부들을 포함한다. 상기 컨택홀 연결가지부(131)들은 서로 평행할 수 있다.
컨택홀 연결부(101)는 제1 절연층(116) 상 및 제1 도전형 반도체층(111) 상에 배치될 수 있으며, 제1 발광셀(100)에 배치된 컨택홀(104)들을 통하여 제 1 도전형 반도체층(111)과 전기적으로 접속한다. 또한, 컨택홀 연결부(101)는 후술하는 제2 절연층(117)의 제1 개구부(105)를 통하여 제1 전극패드(500)와 접할 수 있다. 즉, 컨택홀 연결부(101)는 제1 전극패드(500)와 제1 도전형 반도체층(111)이 전기적으로 접속되도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 제1 개구부(105)들은 컨택홀(104)들 사이에 교대로 배열되어 있고, 제1 발광셀(100) 전 영역에 개구부(105)들, 컨택홀(104)들 및 컨택홀 연결부(101)가 배치되어 있으므로, 제1 전극패드(500)와 제1 도전형 반도체층(111)이 전기적으로 연결되는데 있어서 전류분산이 효과적으로 이루어지는 역할을 할 수 있다.
컨택홀 연결부(101)와 후술하는 제1 내지 제3 전극 연결부(150, 250, 350)는 Al층과 같은 고반사 금속층을 포함할 수 있으며, 고반사 금속층은 Ti, Cr 또는 Ni 등의 접착층 상에 형성될 수 있다. 또한, 고반사 금속층 상에 Ni, Cr, Au 등의 단층 또는 복합층 구조의 보호층이 형성될 수 있다. 컨택홀 연결부(101)는 예컨대, Ti/Al/Ti/Ni/Au 의 다층 구조를 가질 수 있다. 컨택홀 연결부(101)는 금속 물질을 증착하고, 이를 패터닝하여 형성될 수 있다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 제1 내지 제3 전극 연결부와 동일 공정에서 형성될 수 있다.
도 3 및 도 4에서 도시한 바와 같이 제2 절연층(117)은 컨택홀 연결부(101), 제1 절연층(116), 제1-1 전극 연결부(140) 상에 배치될 수 있다. 제2 절연층(117)은 제 1 전극패드(500)으로부터 컨택 전극(115), 컨택홀 연결부(101), 제1-1 전극 연결부(140)의 단락을 방지하며, 외부 오염 물질이나 충격으로부터 발광 구조체를 보호하는 역할을 할 수 있다. 제2 절연층(117)은 SiO2 등의 산화막, SiNx 등의 질화막, MgF2의 절연막, 폴리이미드, 테플론, 파릴렌 등의 폴리머를 포함할 수 있다. 나아가 제1 절연층(116)은 저굴절 물질층과 고굴절 물질층이 교대로 적층된 분포 브래그 반사기(DBR)를 포함할 수 있다. 예컨대, SiO2/TiO2 나 SiO2/Nb2O5 등의 층을 적층함으로써 반사율이 높은 제2 절연층(117)을 형성할 수 있다.
제2 절연층(117)은 각각 제 1 전극패드 및 제 2 전극패드에서 제1 도전형 반도체층(111)에 전기적 접속을 허용하기 위한 개구부(105)들 및 제2 도전형 반도체층(113)에 전기적 접속을 허용하기 위한 개구부(402)들을 포함할 수 있다. 상기 개구부(105)는 제1 발광셀(100)의 컨택홀(104)들 사이의 영역 상에 형성될 수 있으며, 상기 개구부(402)는 제4 발광셀의 컨택홀들 사이의 영역 상에 형성될 수 있다.
도 1에서 도시한 바와 같이, 제1-1 전극 연결부(140)는 제1-1 가장자리부(102)들과 제1-1 가지부(103)들을 포함한다. 제1-1 전극 연결부(140)는 제1 중간 연결부(106)와 제1 발광셀(100)의 제2 도전형 반도체층(113)을 전기적으로 연결하는 역할을 한다. 제1-1 가장자리부(102)들은 제1 발광셀(100)의 제3 측면의 일부에 위치하는 가장자리부와 제1 측면측의 가장자리에 위치하는 가장자리부를 포함할 수 있다.가질 수 있다. 제1-1 가지부(103)들은 상기 제3 측면측에 배치된 제1-1 가장자리부(102)에서 제2 측면측으로 연장하는 가지부들, 상기 제1 측면측에 배치된 제1-1 가장자리부(102)에서 제2 측면측으로 연장하는 가지부들 및 상기 제1 측면측에 배치된 제1-1 가장자리부(102)에서 상기 제4 측면측으로 연장하는 가지부들을 포함한다. 이로 인하여 제1-1 전극 연결부(140)는 제1 발광셀의 컨택 전극(115)과 접하는 면적이 넓어지고 접하는 영역이 제1 발광셀(100)에 전체적으로 분산되게 된다. 그 결과, 제1 발광셀(100)과 제2 발광셀(200), 후술하는 제3 및 제4 발광셀(300,400)을 직렬 연결함에 있어서 직렬 연결된 발광 소자들이 서로 일정한 순방향 전압 특성을 갖게 되고 발광 소자의 신뢰성이 향상된다.
상기 복수의 제1-1 가지부(103)들은 서로 평행하게 배치될 수 있고, 제1 발광셀(100)의 컨택홀(104)들 사이에 배치될 수 있다. 상기 컨택홀 연결부(101)와 상기 제1-1 전극 연결부(140)는 서로 접하지 않으나, 각각의 가지부들은 서로 교대로 이웃하여 배치될 수 있다.
제1 중간 연결부(106)는 제1 발광셀(100)과 제2 발광셀(200)사이의 영역에 위치하는 제1 전극 연결부(150)의 일부로, 제1-1 전극 연결부(140)와 제1-2 전극 연결부(160)를 연결하는 역할을 한다.
도 1 및 도 5에서 도시한 바와 같이, 제1-2 전극 연결부(160)는 제2 발광셀(200)의 제1 절연층(216) 상 및 제1 도전형 반도체(211) 상에 배치될 수 있으며,제1-2 가장자리부(201)들 및 제1-2 가지부(202)들을 포함한다. 제1-2 가장자리부(201)들은 제2 발광셀(200)의 제1 측면의 일부와 제4 측면측의 가장자리들 상에 위치한다. 제1-2 가지부(202)들은 제1 측면측에 배치된 제1-2 가장자리부(201)에서 제3 측면측으로 연장하는 가지부들, 제1 측면측에 배치된 제1-2 가장자리부(201)에서 제2 측면측으로 연장하는 가지부들 및 제4 측면측에 배치된 제1-2 가장자리부(201)에서 제2 측면측으로 연장하는 제1-2 가지부(202)들을 포함한다.
상기 복수의 제1-2 가지부(202)들은 서로 평행하게 배치될 수 있고, 제2 발광셀(200)의 컨택홀(104)들을 연결한다. 또한 상기 제1-2 가지부(202)들과 상기 제2-1 가지부(204)들은 서로 접하지 않으나, 각각의 가지부들은 서로 교대로 이웃하여 배치될 수 있다.
상기 복수의 제1-2 가지부(202)들은 상기 복수의 제1-1 가지부(103)들과 평행하게 배치될 수 있고, 복수의 제1-2 가지부(202)들과 상기 복수의 제1-1 가지부(103)들은 상기 제1 방향(1) 및 상기 제1 방향(1)에 수직한 방향에 대해 경사질 수 있다.
제1-2 전극 연결부(160)는 제2 발광셀(200)의 제1 도전형 반도체층(211)과 제1 중간 연결부(106)를 연결하는 역할을 한다. 즉, 제1 전극 연결부(150)를 구성하는 제1-1 전극 연결부(140), 제1 중간 연결부(106), 제1-2 전극 연결부(160)들은 제2 발광셀(200)의 제1 도전형 반도체층(211)과 제1 발광셀(100)의 제2 도전형 반도체층(113)을 전기적으로 연결하는 역할을 하며, 가지부들이 서로의 셀 영역으로 깊숙히 연장되는 형태를 갖고 있으므로 전류 분산이 향상된다.
한편, 제2 발광셀(200)과 제3 발광셀(300)의 각각의 컨택홀(104)들, 제1 도전형 반도체층(211, 311), 활성층(212,312), 제2 도전형 반도체층(213,313), 컨택 전극(215, 315), 제1 절연층(216, 316) 및 제2 절연층(217, 317)들은, 제2 절연층들(217, 317)이 개구부(105)를 갖지 않는다는 점에서 제1 발광셀(100)과 차이가 있을 뿐, 제1 발광셀(100)의 각각의 구성과 동일한 구성 및 역할을 갖는다. 또한, 제2 발광셀(200)과 제3 발광셀(300)을 전기적으로 연결하는 제2 전극 연결부(250)도 제1 전극 연결부(150)와 대응되도록 제2-1 전극 연결부(240), 제2 중간 연결부(205) 및 제2-2 전극 연결부(260)를 포함하며, 각각의 구성 및 역할은 제1-1 전극 연결부(140), 제1 중간 연결부(105) 및 제1-2 전극 연결부(160)와 동일하다.
도 1, 도 7 및 도 8에서 도시한 바와 같이, 제3 전극 연결부(350)는 제3 발광셀(300)과 제4 발광셀(400)을 전기적으로 연결한다. 제3-1 전극 연결부(340) 및 제3 중간 연결부(305)의 구성 및 역할은 제1-1 전극 연결부(140) 및 제1 중간 연결부(105)와 동일하다. 그러나 제3-2 전극 연결부(401)는 제4 발광셀(400) 영역에 전체적으로 형성되어 있는 점에서 제1-2 및 제2-2 전극 연결부(160, 260)들과는 구성에서 차이가 있다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 제4 발광셀(400)은 제1 도전형 반도체층(411), 제1 도전형 반도체층(411) 상에 위치하는 활성층(412), 및 활성층(412) 상에 위치하는 제2 도전형 반도체층(413)을 포함한다. 또한, 제4 발광셀(400)은 예비 절연층(414), 컨택 전극(415), 제1 절연층(416), 제2 절연층(417)을 포함하며, 제3-2 전극 연결부(401)와 연결될 수 있도록 제1 도전형 반도체층(411)이 부분적으로 노출된 복수개의 컨택홀(104)들을 포함한다. 제4 발광셀(400)의 컨택홀(104)들의 구성은 제1 내지 3 발광셀(100,200,300)의 컨택홀(104)들과 동일하다.
또한, 제4 발광셀(400)은 제1 절연층(416), 제3-2 전극 연결부(401) 및 제2 절연층(417)이 부분적으로 제거되어 컨택 전극(415)이 부분적으로 노출된 영역을 포함한다. 예를 들어, 도 1 및 도 8에 도시된 바와 같이, 제4 발광셀(400) 상부에 제2 전극 패드(600)와 컨택 전극(415)이 전기적으로 연결되도록 컨택 전극(415)을 노출시키는 복수개의 개구부(402)들이 배치될 수 있다. 제2 전극 패드(600)는 컨택 전극(415)을 통해 제2 도전형 반도체층(413)에 전기적으로 연결될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 개구부(402)는 컨택 전극(415)을 원형으로 노출시킬 수 있으며, 제4 발광셀(400)에 형성된 컨택홀(104)들 사이에 배열되어 형성될 수 있으나, 개구부들의 형태 및 배치는 도시된 바에 한정되는 것은 아니다.
도 2에서 도시한 바와 같이, 제1 전극 패드(500)는 제1 및 제2 발광셀(100,200)상에 위치하며 제2 전극 패드(600)는 제3 및 제4 발광셀(300,400) 상에 위치한다. 제1 전극 패드(500)는 제1 발광셀(100) 상부의 개구부(105)들을 통하여 컨택홀 연결부(101)와 전기적으로 연결될 수 있고, 컨택홀 연결부(101)를 통하여 제1 도전형 반도체층(111)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 전극 패드(600)는 제4 발광셀(400) 상부의 개구부(402)들을 통하여 컨택 전극(415)과 전기적으로 연결될 수 있고, 컨택 전극(415)를 통하여 제2 도전형 반도체층(413)과 전기적으로 연결될 수 있다.
그리고 제1 전극 패드(500) 및 제2 전극 패드(600)는 각각 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있고, 전기적 도전성을 갖는 물질을 포함할 수 있다. 일례로, 제1 전극 패드(500) 및 제2 전극 패드(600)는 각각 Cu, Pt, Au, Ti, Cr, Ni, Al 및 Ag 중 하나 이상을 포함할 수 있으며, 또는 소결된 형태의 금속 입자들 및 금속 입자들 사이에 개재된 비금속성 물질을 포함할 수도 있다. 여기서, 제1 전극 패드(500) 및 제2 전극 패드(600)는 도금, 증착, 도팅 또는 스크린 프린팅 방법 등을 이용하여 형성될 수 있다.
제1 전극 패드(500) 및 제2 전극 패드(600)의 간격은 80㎛ 이하일 수 있다. 제1 전극 패드(500) 및 제2 전극 패드(600)가 각각 제1 및 2 발광셀(100,200), 제3 및 4 발광셀(300,400)의 대부분의 영역을 덮고 있는 경우, 접착력이 향상되고 방열 특성이 좋아지는 효과를 기대할 수 있다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 이용한 모듈의 단면도 및 평면도이다. 상기 모듈은 자동차 헤드램프에 사용될 수 있다. 상기 모듈은 전술한 발광소자(1000), 제1 및 제2 전극패드(500, 600), 하부의 제1 및 제2 도전성 패턴(1001a, 1001b), 제1 및 제2 히트싱크(1002a, 1002b), 하부 베이스(1003), 상부 베이스(1004), 공동(1006), 본딩와이어(1005a, 1005b, 1005c, 1005d)들을 포함할 수 있다.
제1 도전성 패턴(1001a) 및 제2 도전성 패턴(1001b)은 하부 베이스(1003) 상에 서로 이격되어 배치된다. 제1 도전성 패턴(1001a) 및 제2 도전성 패턴(1001b)의 일부는 상부 베이스 (1004)에 의해 정의되는 공동(1006) 바깥편에 노출되어 외부와 자유롭게 연결될 수 있다. 상부 베이스(1004)는 하부 베이스(1003) 상에 배치되며, 제1 및 제2 도전성 패턴(1001a, 1001b)의 일부가 외부에 노출되도록 제1 및 제2 도전성 패턴(1001a, 1001b)상에 형성될 수 있다. 상부 베이스(1004)의 내벽, 즉 공동(1006)쪽 벽이 경사지게 형성될 수 있다. 이에 따라, 발광 소자(1000)에서 발광된 빛을 상부 베이스(1004)의 내벽에서 반사시켜 모듈의 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 공동(1004)의 하부에 제1 및 제2 히트싱크(1002a, 1002b)가 배치된다. 제1 및 제2 히트싱크(1002a, 1002b)는 하부 베이스(1003)를 관통하여 하부 베이스(1003) 아래로 노출된다. 제1 및 제2 전극패드(500,600)는 각각 상기 제1 및 제2 히트싱크(1002a, 1002b)에 접속된다.
본딩와이어(1005a,1005b)는 각각 제1 및 제2 히트싱크(1002a, 1002b) 와 제1 및 제2 도전성 패턴(1001a,1001b)을 연결한다. 따라서, 제1 및 제2 전극패드(500,600)는 제1 및 제2 히트싱크(1002a, 1002b) 및 본딩와이어(1005a, 1005b)를 통해 제1 및 제2 도전성 패턴(1001a, 1001b)에 전기적으로 연결된다. 히트싱크(1002a,1002b)들은 금속 또는 금속 합금을 포함할 수 있고, 특히 열 전도성이 높은 금속 또는 금속 합금을 포함할 수 있다. 예를 들어, Cu, Al 및 Cu 와 Al의 합금을 포함할 수 있다. 외부 전압은 본딩와이어(1005c, 1005d)들을 통해 제1 및 제2 도전성 패턴(1001a, 1001b)으로 인가되고, 이어서 본딩와이어(1005a,1005b)들을 통해 제1 및 제2 히트싱크(1002a, 1002b)로 인가된다.
공동(1006)은 예를 들어 실리콘과 같은 포팅 재료로 채워질 수 있고, 외부의 영향으로부터 발광 소자(1000)를 보호할 수 있다. 나아가, 형광체가 공동(1006) 내에 배치되거나 발광 소자 상부에 일정 형태로 배치될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 발광 소자는 본 실시예와 같은 모듈, 특히, 차량용 헤드 램프에 적용될 수 있고, 이로 인해 헤드 램프의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
100 제1 발광셀
200 제2 발광셀
300 제3 발광셀
400 제4 발광셀

Claims (23)

  1. 제1 발광셀;
    상기 제1 발광셀과 동일 평면상에서 제1 방향을 따라 인접하여 배치된 제2 발광셀;
    상기 제1 발광셀 및 제2 발광셀 상에 서로 이격되어 배치된 복수개의 컨택홀들; 및
    상기 제1 발광셀과 상기 제2 발광셀을 전기적으로 연결하는 제1 전극 연결부를 포함하고,
    상기 제1 전극 연결부는
    상기 제1 발광셀 상에 위치하는 제1-1 전극 연결부;
    상기 제2 발광셀 상에 위치하는 제1-2 전극 연결부; 및
    상기 제1 발광셀과 제2 발광셀 사이에서 상기 제1-1 전극 연결부와 제1-2 전극 연결부를 연결하는 제1 중간 연결부를 포함하고,
    상기 제1-1 전극 연결부는 상기 제2 발광셀에 인접하는 제1 발광셀의 제1 측면측의 가장자리와 상기 제1 측면에 이웃한 상기 제1 발광셀의 다른 하나의 측면측의 가장자리상에 위치하는 제1-1 가장자리부들 및 상기 제1-1 가장자리부들로부터 연장되는 복수의 제1-1 가지부들을 포함하는 발광소자.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 발광셀은 상기 제2 발광셀과 인접한 제1 측면, 상기 제1 측면에 대향하는 제2 측면, 상기 제1 측면과 상기 제2 측면의 사이에 배치되고, 서로 대향하는 제3 측면 및 제4 측면을 포함하고, 상기 제1-1 가장자리부들은 상기 제1 측면측 및 제3 측면측 가장자리들 상에 한정되어 위치하는 발광 소자
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 복수의 제1-1 가지부들은 상기 제3 측면측에 배치된 제1-1 가장자리부에서 제2 측면측으로 연장하는 가지부들 및 상기 제1 측면측에 배치된 제1-1 가장자리부에서 상기 제4 측면측으로 연장하는 제1-1 가지부들을 포함하는 발광 소자.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 복수의 제1-1 가지부들은 서로 평행하게 배치된 발광 소자.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 복수의 제1-1 가지부들은 상기 제1 발광셀 상의 콘택홀들 사이에 배치된 발광 소자.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제1 발광셀들에 배치된 컨택홀들을 연결하는 컨택홀 연결부를 더 포함하는 발광소자.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 컨택홀 연결부는 상기 제1-1 가지부들 사이에 위치하고, 상기 제1-1 가지부들과 평행한 가지부들을 포함하는 발광 소자.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제2 발광셀은 상기 제1 발광셀과 인접한 제1 측면, 상기 제1 측면에 대향하는 제2 측면, 상기 제1 측면과 상기 제2 측면의 사이에 배치되고, 상기 제1 발광셀의 제3 측면과 이웃한 제3 측면 및 제3측면에 대향하는 제4 측면을 포함하고, 상기 제1-2 전극 연결부는 상기 제1 발광셀에 인접하는 제2 발광셀의 제1 측면측과 제4 측면측의 가장자리들 상에 위치하는 제1-2 가장자리부들을 포함하는 발광소자.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제1-2 전극 연결부는 상기 제1-2 가장자리부들로부터 연장되는 복수의 제1-2 가지부들을 포함하고, 상기 복수의 제1-2 가지부들은 상기 복수의 제1-1 가지부들과 평행한 발광소자.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제1-2 가지부들은 각각 상기 제2 발광셀 상의 컨택홀들을 연결하는 발광 소자.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제2 발광셀과 동일 평면상에서 제1 방향을 따라 인접하여 배치된 제3 발광셀,
    상기 제3 발광셀 상에 서로 이격되어 배치된 복수개의 컨택홀들;
    상기 제2 발광셀과 상기 제3 발광셀을 전기적으로 연결하는 제2 전극 연결부를 더 포함하고,
    상기 제2 전극 연결부는,
    상기 제2 발광셀 상에 위치하는 제2-1 전극 연결부;
    상기 제3 발광셀 상에 위치하는 제2-2 전극 연결부; 및
    상기 제2 발광셀과 제3 발광셀 사이에서 상기 제2-1 전극 연결부와 제2-2 전극 연결부를 연결하는 제2 중간 연결부를 포함하고,
    상기 제2-1 전극 연결부는 상기 제3 발광셀에 인접하는 상기 제2 발광셀의 제2 측면측과 상기 제2 발광셀의 제3 측면측의 가장자리 상에 위치하는 제2-1 가장자리부들을 포함하는 발광소자.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제2-1 전극 연결부는 상기 제2-1 가장자리부들로부터 연장되는 복수의 제2-1 가지부들을 포함하고,
    상기 제2-1 가지부들은 각각 상기 제1-2 가지부들과 평행하게 배치된 발광 소자.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 제3 발광셀은 상기 제2 발광셀과 인접한 제1 측면, 상기 제1 측면에 대향하는 제2 측면, 상기 제1 측면과 상기 제2 측면의 사이에 배치되고, 상기 제2 발광셀의 제3 측면과 이웃한 제3 측면 및 제3측면에 대향하는 제4 측면을 포함하고, 상기 제2-2 전극 연결부는 상기 제2 발광셀에 인접하는 제3 발광셀의 제1 측면측과 제4 측면측의 가장자리들 상에 위치하는 제2-2 가장자리부들을 포함하는 발광소자
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 제2-2 전극 연결부는 상기 제2-2 가장자리부들로부터 연장되는 복수의 제2-2 가지부들을 포함하고, 상기 복수의 제2-2 가지부들은 상기 복수의 제2-1 가지부들과 평행한 발광소자
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 제2-2 가지부들은 각각 상기 제3 발광셀 상의 컨택홀들을 연결하는 발광 소자.
  16. 청구항 15에 있어서,
    하부 반도체층 및 상부 반도체층을 포함하며, 상기 제3 발광셀과 동일 평면상에서 제1 방향을 따라 인접하여 배치된 제4 발광셀;
    상기 제4 발광셀 상에 서로 이격되어 배치된 복수개의 컨택홀들;
    상기 제3 발광셀과 상기 제4 발광셀을 전기적으로 연결하는 제3 전극 연결부를 더 포함하고,
    상기 제3 전극 연결부는,
    상기 제3 발광셀 상에 위치하는 제3-1 전극 연결부;
    상기 제4 발광셀 상에 위치하는 제3-2 전극 연결부; 및
    상기 제3 발광셀과 제4 발광셀 사이에서 상기 제3-1 전극 연결부와 제3-2 전극 연결부를 연결하는 제3 중간 연결부를 포함하고,
    상기 제3-1 전극 연결부는 상기 제4 발광셀에 인접하는 상기 제3 발광셀의 제2 측면측과 상기 제3 발광셀의 제3 측면측의 가장자리 상에 위치하는 제3-1 가장자리부들을 포함하는 발광소자.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 제3-1 전극 연결부는 상기 제3-1 가장자리부들로부터 연장되는 복수의 제3-1 가지부들을 포함하고,
    상기 제3-1 가지부들은 각각 상기 제2-2 가지부들과 평행하게 배치된 발광 소자.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 제3-2 전극 연결부는 상기 제4 발광셀 상의 컨택홀들을 연결하되, 상기 상부 반도체층을 노출시키는 개구부들을 포함하는 발광 소자.
  19. 청구항 18에 있어서,
    제1 전극 패드 및 제2 전극 패드를 더 포함하되,
    상기 제1 전극 패드는 상기 제1 발광셀의 제1 도전형 반도체층에 전기적으로 연결되고,
    상기 제2 전극 패드는 상기 제4 발광셀의 제2 도전형 반도체층에 전기적으로 연결되며,
    상기 제1 전극 패드는 상기 제1 및 제2 발광셀들 상에 걸쳐서 배치되고, 상기 제2 전극 패드는 상기 제3 발광셀 및 제4 발광셀 상에 걸쳐서 배치된 발광 소자.
  20. 제1 발광셀;
    상기 제1 발광셀과 동일 평면상에서 제1 방향을 따라 인접하여 배치된 제2 발광셀, 상기 제1 발광셀 및 제2 발광셀 상에 서로 이격되어 배치된 복수개의 컨택홀들; 및
    상기 제1 발광셀과 상기 제2 발광셀을 전기적으로 연결하는 제1 전극 연결부를 포함하고,
    상기 제1 전극 연결부는
    상기 제1 발광셀 상에 위치하는 제1-1 전극 연결부;
    상기 제2 발광셀 상에 위치하는 제1-2 전극 연결부; 및
    상기 제1 발광셀과 제2 발광셀 사이에서 상기 제1-1 전극 연결부와 제1-2 전극 연결부를 연결하는 제1 중간 연결부를 포함하고,
    상기 제1-1 전극 연결부는 서로 평행한 복수의 제1-1 가지부들을 가지고,
    상기 제1-2 전극 연결부는 서로 평행한 복수의 제1-2 가지부들을 가지며,
    상기 제1-1 가지부들은 상기 제1-2 가지부들과 서로 평행하고,
    상기 제1-1 가지부들 및 상기 제1-2 가지부들은 상기 제1 방향 및 상기 제1 방향에 수직한 방향에 대해 경사진 발광 소자.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 제2 발광셀과 동일 평면상에서 제1 방향을 따라 인접하여 배치된 제3 발광셀, 상기 제3 발광셀 상에 서로 이격되어 배치된 복수개의 컨택홀들; 및
    상기 제2 발광셀과 상기 제3 발광셀을 전기적으로 연결하는 제2 전극 연결부를 포함하고,
    상기 제2 전극 연결부는
    상기 제2 발광셀 상에 위치하는 제2-1 전극 연결부;
    상기 제3 발광셀 상에 위치하는 제2-2 전극 연결부; 및
    상기 제2 발광셀과 제3 발광셀 사이에서 상기 제2-1 전극 연결부와 제2-2 전극 연결부를 연결하는 제2 중간 연결부를 포함하고,
    상기 제2-1 전극 연결부는 서로 평행한 복수의 제2-1 가지부들을 가지고,
    상기 제2-2 전극 연결부는 서로 평행한 복수의 제2-2 가지부들을 가지며,
    상기 제2-1 가지부들은 상기 제2-2 가지부들과 서로 평행하고,
    상기 제2-1 가지부들 및 상기 제2-2 가지부들은 상기 제1-1 가지부들 및 상기 제1-2 가지부들과 평행한 발광 소자
  22. 청구항 21에 있어서,
    상기 제3 발광셀과 동일 평면상에서 제1 방향을 따라 인접하여 배치된 제4 발광셀, 상기 제4 발광셀 상에 서로 이격되어 배치된 복수개의 컨택홀들; 및
    상기 제3 발광셀과 상기 제4 발광셀을 전기적으로 연결하는 제3 전극 연결부를 포함하고,
    상기 제3 전극 연결부는
    상기 제3 발광셀 상에 위치하는 제3-1 전극 연결부;
    상기 제4 발광셀 상에 위치하는 제3-2 전극 연결부; 및
    상기 제3 발광셀과 제4 발광셀 사이에서 상기 제3-1 전극 연결부와 제3-2 전극 연결부를 연결하는 제3 중간 연결부를 포함하고,
    상기 제3-1 전극 연결부는 서로 평행한 복수의 제3-1 가지부들을 가지고,
    상기 제3-1 가지부들은 상기 제2-1 가지부들 및 상기 제2-2 가지부들과 평행한 발광 소자
  23. 청구항 21에 있어서,
    제1 전극 패드 및 제2 전극 패드를 더 포함하되,
    상기 제1 전극 패드는 상기 제1 및 제2 발광셀들 상에 걸쳐서 배치되고, 상기 제2 전극 패드는 상기 제3 발광셀 및 제4 발광셀 상에 걸쳐서 배치된 발광 소자.

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