KR101807105B1 - Light emitting device - Google Patents
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Abstract
실시예에 따른 발광소자는, 지지 기판과, 지지 기판상에 형성된 제1 전극층과, 제1 전극층 상에 형성되며 제1 반도체층, 제2 반도체층 및 제1 반도체층과 제2 반도체층 사이에 배치되는 활성층을 포함한 발광 구조물과, 제2 반도체층 상에 형성된 요철부를 포함하고, 제2 반도체층은 적어도 하나의 제1 층 및 제2 층을 포함하며, 제1 층은 도펀트가 도핑된 도핑층이며, 제2 층은 도펀트가 도핑되지 않은 언도프드 층으로 형성된다.A light emitting device according to an embodiment includes a support substrate, a first electrode layer formed on the support substrate, and a second electrode layer formed on the first electrode layer, the first semiconductor layer, the second semiconductor layer, And a second semiconductor layer comprising at least one first layer and a second layer, wherein the first layer is a doped layer doped with a dopant, , And the second layer is formed of an undoped undoped layer.
Description
실시예는 발광소자에 관한 것이다. An embodiment relates to a light emitting element.
LED(Light Emitting Diode; 발광 다이오드)는 화합물 반도체의 특성을 이용해 전기 신호를 적외선, 가시광선 또는 빛의 형태로 변환시키는 소자로, 가정용 가전제품, 리모콘, 전광판, 표시기, 각종 자동화 기기 등에 사용되고, 점차 LED의 사용 영역이 넓어지고 있는 추세이다.LED (Light Emitting Diode) is a device that converts electrical signals into infrared, visible light or light using the characteristics of compound semiconductors. It is used in household appliances, remote controls, electric sign boards, displays, The use area of LED is becoming wider.
보통, 소형화된 LED는 PCB(Printed Circuit Board) 기판에 직접 장착하기 위해서 표면실장소자(Surface Mount Device)형으로 만들어지고 있고, 이에 따라 표시소자로 사용되고 있는 LED 램프도 표면실장소자 형으로 개발되고 있다. 이러한 표면실장소자는 기존의 단순한 점등 램프를 대체할 수 있으며, 이것은 다양한 칼라를 내는 점등표시기용, 문자표시기 및 영상표시기 등으로 사용된다.In general, miniaturized LEDs are made of a surface mounting device for mounting directly on a PCB (Printed Circuit Board) substrate, and an LED lamp used as a display device is also being developed as a surface mounting device type . Such a surface mount device can replace a conventional simple lighting lamp, which is used for a lighting indicator for various colors, a character indicator, an image indicator, and the like.
이와 같이 LED의 사용 영역이 넓어지면서, 생활에 사용되는 전등, 구조 신호용 전등 등에 요구되는 휘도가 높이지는 바, LED의 발광휘도를 증가시키는 것이 중요하다. As the use area of the LED is widened as described above, it is important to increase the luminance of the LED as the brightness required for a lamp used in daily life and a lamp for a structural signal is increased.
실시예는 에칭 스탑층을 포함하여 광 추출 구조를 형성하기 위한 에칭 공정시 에칭 영역이 활성층까지 침투하여 활성층이 손상되는 것을 방지할 수 있어서 신뢰성이 향상된 발광소자를 제공한다.The embodiment can prevent the active layer from being damaged due to penetration of the etching region into the active layer during the etching process for forming the light extracting structure including the etching stop layer, thereby providing a light emitting device with improved reliability.
또한, 실시예는 에칭 스탑층에 형성된 패턴을 포함하여, 에칭 스탑층에 의한 동작전압 상승이 방지된 발광소자를 제공한다.In addition, the embodiment provides a light emitting device including a pattern formed in the etching stop layer, wherein an increase in operating voltage due to the etching stop layer is prevented.
실시예에 따른 발광소자는, 지지 기판과, 지지 기판상에 형성된 제1 전극층과, 제1 전극층 상에 형성되며 제1 반도체층, 제2 반도체층 및 제1 반도체층과 제2 반도체층 사이에 배치되는 활성층을 포함한 발광 구조물과, 제2 반도체층 상에 형성된 요철부를 포함하고, 제2 반도체층은 적어도 하나의 제1 층 및 제2 층을 포함하며, 제1 층은 도펀트가 도핑된 도핑층이며, 제2 층은 도펀트가 도핑되지 않은 언도프드 층으로 형성된다.A light emitting device according to an embodiment includes a support substrate, a first electrode layer formed on the support substrate, and a second electrode layer formed on the first electrode layer, the first semiconductor layer, the second semiconductor layer, And a second semiconductor layer comprising at least one first layer and a second layer, wherein the first layer is a doped layer doped with a dopant, , And the second layer is formed of an undoped undoped layer.
실시예에 따른 발광소자는 에칭 스탑층을 포함하여 광 추출 구조 형성을 위한 에칭 공정 수행시 활성층의 손상이 방지되어 발광 휘도가 확보되고 신뢰성이 향상된다. The light emitting device according to the embodiment includes the etch stop layer to prevent the damage of the active layer during the etching process for forming the light extracting structure to secure the light emission luminance and improve the reliability.
또한, 실시예에 따른 발광소자는 에칭 스탑층에 형성된 패턴을 포함하여, 에칭 스탑층에 의한 동작전압 상승이 방지된다.Also, the light emitting device according to the embodiment includes a pattern formed in the etching stop layer, so that an increase in the operating voltage due to the etching stop layer is prevented.
도 1은 실시예에 따른 발광소자의 단면도,
도 2는 실시예에 따른 발광소자의 단면도,
도 3은 실시예에 따른 발광소자의 단면도,
도 4 내지 도 8은 실시예에 따른 발광소자의 제조공정을 나타낸 순서도,
도 9는 실시예에 따른 발광소자를 포함한 발광소자 패키지의 사시도,
도 10은 실시예에 따른 발광소자를 포함한 발광소자 패키지의 단면도,
도 11은 실시예에 따른 발광소자를 포함한 발광소자 패키지의 단면도,
도 12는 실시예에 따른 발광소자를 포함하는 조명 장치를 도시한 사시도,
도 13은 도 12의 조명 장치의 C-C' 단면을 도시한 단면도,
도 14는 실시예에 따른 발광소자를 포함하는 액정표시장치의 분해 사시도, 그리고
도 15는 실시예에 따른 발광소자를 포함하는 액정표시장치의 분해 사시도이다.1 is a cross-sectional view of a light emitting device according to an embodiment,
2 is a cross-sectional view of a light emitting device according to an embodiment,
3 is a cross-sectional view of a light emitting device according to an embodiment,
4 to 8 are flow charts showing a manufacturing process of the light emitting device according to the embodiment,
9 is a perspective view of a light emitting device package including a light emitting device according to an embodiment,
10 is a sectional view of a light emitting device package including the light emitting device according to the embodiment,
11 is a sectional view of a light emitting device package including a light emitting device according to an embodiment,
12 is a perspective view illustrating a lighting device including a light emitting device according to an embodiment,
13 is a sectional view showing a CC 'section of the illumination device of FIG. 12,
14 is an exploded perspective view of a liquid crystal display device including a light emitting device according to an embodiment, and
15 is an exploded perspective view of a liquid crystal display device including a light emitting device according to an embodiment.
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.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Thus, in some embodiments, well known process steps, well known device structures, and well-known techniques are not specifically described to avoid an undesirable interpretation of the present invention. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
본 발명에 따른 실시 예의 설명에 있어서, 각 element의 " 상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)(on or under)”으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향 뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.In the description of the embodiment according to the present invention, in the case of being described as being formed "on or under" of each element, the upper (upper) or lower (lower) or under are all such that two elements are in direct contact with each other or one or more other elements are indirectly formed between the two elements. Also, when expressed as "on or under", it may include not only an upward direction but also a downward direction with respect to one element.
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.The terminology used herein is for the purpose of illustrating embodiments and is not intended to be limiting of the present invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. It is noted that the terms "comprises" and / or "comprising" used in the specification are intended to be inclusive in a manner similar to the components, steps, operations, and / Or additions.
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.Unless defined otherwise, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used in a sense commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Also, commonly used predefined terms are not ideally or excessively interpreted unless explicitly defined otherwise.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기와 면적은 실제크기나 면적을 전적으로 반영하는 것은 아니다. The thickness and size of each layer in the drawings are exaggerated, omitted, or schematically shown for convenience and clarity of explanation. Also, the size and area of each component do not entirely reflect actual size or area.
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 안 될 것이다.Although the terms first, second, etc. may be used to describe various elements, components, regions, layers and / or regions, these elements. Ingredients. Areas. Layers and / or regions should not be limited by these terms.
또한, 실시 예에서 발광소자의 구조를 설명하는 과정에서 언급하는 각도와 방향은 도면에 기재된 것을 기준으로 한다. 명세서에서 발광소자를 이루는 구조에 대한 설명에서, 각도에 대한 기준점과 위치관계를 명확히 언급하지 않은 경우, 관련 도면을 참조하도록 한다.Further, the angle and direction mentioned in the description of the structure of the light emitting device in the embodiment are based on those shown in the drawings. In the description of the structure of the light emitting device in the specification, reference points and positional relationship with respect to angles are not explicitly referred to, refer to the related drawings.
도 1 및 도 2를 참조하면, 실시예에 따른 발광소자(100)는, 지지 기판(110)과, 지지 기판(110)상에 형성된 제1 전극층(130)과, 제1 전극층(130) 상에 형성되며 제1 반도체층(140), 제2 반도체층(160) 및 제1 반도체층(140)과 제2 반도체층(160) 사이에 배치되는 활성층(150)을 포함한 발광 구조물(170)과, 제2 반도체층(160) 상에 형성된 요철부(180)를 포함하고, 제2 반도체층(160)은 적어도 하나의 제1 층(161, 163) 및 제2 층(162)을 포함하며, 제1 층(161, 163)은 도펀트가 도핑된 도핑층이며, 제2 층(162)은 도펀트가 도핑되지 않은 언도프드 층으로 형성된다.1 and 2, a
지지기판(110)은 열전도성이 우수한 물질을 이용하여 형성할 수 있으며, 또한 전도성 물질로 형성할 수 있는데, 금속 물질 또는 전도성 세라믹을 이용하여 형성할 수 있다. 지지기판(110)은 단일층으로 형성될 수 있고, 이중 구조 또는 그 이상의 다중 구조로 형성될 수 있다.The
즉, 지지기판(110)은 금속, 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 지지기판(110)은 Si, Ge, GaAs, ZnO, SiC, SiGe, GaN, Ga2O3 와 같은 캐리어 웨이퍼로 구현될 수 있다. That is, the
이와 같은 지지기판(110)은 발광소자(100)에서 발생하는 열의 방출을 용이하게 하여 발광소자(100)의 열적 안정성을 향상시킬 수 있다.The
지지기판(100) 상에는 확산 방지층(120)이 형성될 수 있다. 확산 방지층(120)은 금속의 확산을 방지하는 물질로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 텅스텐(W), 니켈(Ni), 루테늄(Ru), 몰리브덴(Mo), 이리듐(Ir), 로듐(Rh), 탄탈(Ta), 하프늄(Hf), 지르코늄(Zr), 니오브(Nb), 바나듐(V), 철(Fe), 티타늄(Ti) 중 적어도 하나 또는 둘 이상의 합금을 포함할 수 있고, 이에 한정하지 아니한다.A
확산 방지층(120)은 발광 소자(100)의 제조 공정상 발생할 수 있는 깨짐, 또는 박리와 같은 기계적 손상을 최소화할 수 있다. 또한, 확산 방지층(120)은 지지기판(110) 또는 결합층(111)을 구성하는 금속 물질이 발광 구조물(170)으로 확산되는 것을 방지할 수 있다.The
확산 방지층(120)은 스퍼터링 증착 방법을 사용하여 형성할 수 있다. 스퍼터링 증착 방법을 사용할 경우, 이온화된 원자를 전기장에 의해 가속시켜, 전도층(120)의 소스 재료(source material)에 충돌시키면, 소스 재료의 원자들이 튀어나와 증착된다. 또한, 실시예에 따라 전기 화학적인 금속 증착 방법이나, 유테틱 메탈을 이용한 본딩 방법 등을 사용할 수도 있다. 실시예에 따라 확산 방지층(120)은 복수의 레이어로 형성될 수도 있다. The
지지기판(110)과 확산 방지층(120) 사이에는 지지기판(110)과 확산 방지층(120)의 결합을 위하여 결합층(111)이 형성될 수 있다. 결합층(111)은 예를 들어, 금(Au), 주석(Sn), 인듐(In), 은(Ag), 니켈(Ni), 나이오븀(Nb), 알루미늄(Au), 팔라듐(Pd), 및 구리(Cu) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.A
한편, 확산 방지층(120) 상에는 제1 전극(130)이 형성될 수 있으며, 제1 전극(130)은 오믹층(ohmic layer)(미도시), 반사층(reflective layer)(미도시), 본딩층(bonding layer)(미도시) 중 적어도 한 층을 포함할 수 있다. 예를 들어 제1 전극(130)은 오믹층/반사층/본딩층의 구조이거나, 오믹층/반사층의 적층 구조이거나, 반사층(오믹 포함)/본딩층의 구조일 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 예컨대, 제1 전극(130)은 본딩층상에 반사층 및 오믹층이 순차로 적층된 형태일 수 있다.A
반사층(미도시)은 오믹층(미도시) 및 본딩층(미도시) 사이에 배치될 수 있으며, 반사특성이 우수한 물질, 예를들어 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 및 이들의 선택적인 조합으로 구성된 물질 중에서 형성되거나, 상기 금속 물질과 IZO, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, ATO 등의 투광성 전도성 물질을 이용하여 다층으로 형성할 수 있다. 또한 반사층(미도시)은 IZO/Ni, AZO/Ag, IZO/Ag/Ni, AZO/Ag/Ni 등으로 적층할 수 있다. 또한 반사층(미도시)을 발광 구조물(170)(예컨대, 제1 반도체층(140)과 오믹 접촉하는 물질로 형성할 경우, 오믹층(미도시)은 별도로 형성하지 않을 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.The reflective layer (not shown) may be disposed between an ohmic layer (not shown) and a bonding layer (not shown), and may be formed of a material having excellent reflection characteristics, such as Ag, Ni, Al, Rh, Pd, , Zn, Pt, Au, Hf, and combinations thereof. Alternatively, the metal material and the transparent conductive material such as IZO, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, . Further, the reflective layer (not shown) can be laminated with IZO / Ni, AZO / Ag, IZO / Ag / Ni, AZO / Ag / Ni and the like. In addition, when a reflective layer (not shown) is formed of a material that is in ohmic contact with the light emitting structure 170 (for example, the first semiconductor layer 140), an ohmic layer (not shown) may not be formed separately, Do not.
오믹층(미도시)은 발광 구조물(170)의 하면에 오믹 접촉되며, 층 또는 복수의 패턴으로 형성될 수 있다. 오믹층(미도시)은 투광성 전극층과 금속이 선택적으로 사용될 수 있으며, 예를 들어, 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, Ag, Ni/IrOx/Au, 및 Ni/IrOx/Au/ITO 중 하나 이상을 이용하여 단층 또는 다층으로 구현할 수 있다. 오믹층(미도시)은 제1 반도체층(140)에 캐리어의 주입을 원활히 하기 위한 것으로, 반드시 형성되어야 하는 것은 아니다.The ohmic layer (not shown) is in ohmic contact with the lower surface of the
또한 제1 전극(130)은 본딩층(미도시)을 포함할 수 있으며, 이때 본딩층(미도시)은 배리어 금속(barrier metal), 또는 본딩 금속, 예를 들어, Ti, Au, Sn, Ni, Cr, Ga, In, Bi, Cu, Ag 또는 Ta 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며 이에 한정하지 않는다. In addition, the
한편, 제1 전극층(130)과 후술하는 발광 구조물(170) 사이에는 전류제한층(CBL:Current Blocking Layer)(135)이 형성될 수 있다. Meanwhile, a current blocking layer (CBL) 135 may be formed between the
전류제한층(135)은 전기 절연성을 갖는 재질, 제1 전극층(130) 또는 접착층(111)보다 전기 전도성이 낮은 재질, 및 제1 반도체층(140)과 쇼트키 접촉을 형성하는 재질 중 적어도 하나를 이용하여 형성될 수 있으며, 예를 들어 SiO2, SiOx, SiOxNy, Si3N4, Al2O3, TiOx, TiO2, Ti, Al, Cr 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The
제1 전극층(130)과 발광 구조물(170) 사이에 전류제한층(135)이 형성됨으로써, 전류 군집현상이 방지될 수 있다. 한편, 전류제한층(135)은 제2 반도체층(160)상에 형성될 수 있는 제2 전극층(185)과 수직방향으로 적어도 일 영역이 중첩되게 형성될 수 있다.The
제1 전극(130) 상에는 발광 구조물(170)이 형성될 수 있다. 발광 구조물(170)은 적어도 제1 반도체층(140), 활성층(150) 및 제2 반도체층(160)을 포함할 수 있고, 제1 반도체층(140)과 제2 반도체층(160) 사이에 활성층(150)이 개재된 구성으로 이루어질 수 있다.A
제1 반도체층(140)은 활성층(150)에 정공을 주입하도록 p형 반도체층으로 구현될 수 있다. 제1 반도체층(140)은 예를들어, 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.The
상기 제1 반도체층(140) 상에는 활성층(150)이 형성될 수 있다. 활성층(150)은 3족-5족 원소의 화합물 반도체 재료를 이용하여 단일 또는 다중 양자 우물 구조, 양자 선(Quantum-Wire) 구조, 또는 양자 점(Quantum Dot) 구조 등으로 형성될 수 있다.The
활성층(150)이 양자우물구조로 형성된 경우 예컨데, InxAlyGa1 -x- yN (0=x=1, 0 =y=1, 0=x+y=1)의 조성식을 갖는 우물층과 InaAlbGa1 -a- bN (0=a=1, 0 =b=1, 0=a+b=1)의 조성식을 갖는 장벽층을 갖는 단일 또는 다중 양자우물구조를 갖을 수 있다. 우물층은 장벽층의 밴드 갭보다 작은 밴드 갭을 갖는 물질로 형성될 수 있다.When the
활성층(150)의 위 또는/및 아래에는 도전성 클래드층(미도시)이 형성될 수 있다. 도전성 클래드층(미도시)은 AlGaN계 반도체로 형성될 수 있으며, 상기 활성층(150)의 밴드 갭보다는 큰 밴드 갭을 가질 수 있다.A conductive clad layer (not shown) may be formed on and / or below the
한편, 활성층(150)과 제1 반도체층(140) 사이에 중간층(미도시)이 형성될 수 있으며, 중간층(미도시)은 고 전류 인가시 제2 반도체층(160)으로부터 활성층(150)으로 주입되는 전자가 활성층(150)에서 재결합되지 않고 제1 반도체층(140)으로 흐르는 현상을 방지하는 전자 차단층(Electron blocking layer)일 수 있다. 중간층(미도시)은 활성층(150)에 포함된 장벽층의 밴드갭보다 큰 밴드갭을 가질 수 있으며, p 형 AlGaN 과 같은 Al 을 포함한 반도체층으로 형성될 수 있고, 이에 한정하지 아니한다. 중간층(미도시)은 활성층(150)보다 상대적으로 큰 밴드갭을 가짐으로써, 제2 반도체층(160)으로부터 주입된 전자가 활성층(150)에서 재결합되지 않고 제1 반도체층(140)으로 주입되는 현상을 방지할 수 있다. 이에 따라 활성층(150)에서 전자와 정공의 재결합 확률을 높이고 누설전류를 방지할 수 있다.An intermediate layer (not shown) may be formed between the
활성층(150) 상에는 제2 반도체층(160)이 위치할 수 있다. 제2 반도체층(160)은 n형 반도체층으로 구현될 수 있으며, 활성층(150)에 전자를 제공할 수 있다. 제2 반도체층(160)은 예를 들어, 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, Si, Ge, Sn 등의 n형 도펀트가 도핑될 수 있다.The
상술한 제1 반도체층(140), 활성층(150), 중간층(미도시) 및 제2 반도체층(160)은 예를 들어, 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 한정하지는 않는다.The
또한, 제1 반도체층(140) 및 제2 반도체층(160) 내의 도전형 도펀트의 도핑 농도는 균일 또는 불균일하게 형성될 수 있다. 즉, 복수의 반도체층은 다양한 도핑 농도 분포를 갖도록 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.In addition, the doping concentrations of the conductive dopants in the
또한, 제1 반도체층(140)이 n 형 반도체층으로 구현되고, 제2 반도체층(160)이 p형 반도체층으로 구현될 수 있으며, 제2 반도체층(160) 상에는 n형 또는 p형 반도체층을 포함하는 제3 반도체층(미도시)이 형성될 수도 있다. 이에 따라, 발광 소자(100)는 np, pn, npn, pnp 접합 구조 중 적어도 어느 하나를 가질 수 있다. The
발광 구조물(170)의 상부에는 광 추출 구조(180) 및 제2 전극층(185)이 형성될 수 있다.The
광 추출 구조(180)는 제2 반도체층(160)의 상면에 형성되거나, 또는 발광 구조물(170)의 상부에 투광성 전극층(미도시)을 형성한 후 투광성 전극층(미도시)의 상부에 형성될 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다.The
광 추출 구조(180)는 투광성 전극층(미도시), 또는 제2 반도체층(160)의 상부 표면의 일부 또는 전체 영역에 형성될 수 있다. 광 추출 구조(180)는 투광성 전극층(미도시), 또는 제2 반도체층(160)의 상면의 적어도 일 영역에 대해 에칭을 수행함으로써 형성될 수 있으며 이에 대해 한정하지 않는다. 상기 에칭 과정은 습식 또는/및 건식 에칭 공정을 포함하며, 에칭 과정을 거침에 따라서, 투광성 전극층(미도시)의 상면 또는 제2 반도체층(160)의 상면은 광 추출 구조(180)를 형성하는 요철부를 포함할 수 있다. The
요철부는 규칙적인 형상 및 배열을 갖도록 형성될 수 있으며, 불규칙한 형상 및 배열을 갖도록 형성될 수도 있고, 이에 대해 한정하지는 않는다. 요철부는 평탄하지 않는 상면으로서, 랜덤한 형상의 수개의 요철이 배열되거나 소정의 패턴을 형성하여 텍스쳐(texture) 패턴, 요철 패턴, 평탄하지 않는 패턴(uneven pattern) 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 이에 한정하지 아니한다.The concave and convex portions may be formed to have regular shapes and arrangements, and may be formed to have irregular shapes and arrangements, but the invention is not limited thereto. The concave-convex portion is a non-flat upper surface, and may include at least one of a texture pattern, a concavo-convex pattern, and an uneven pattern, in which a plurality of random irregularities are arranged or a predetermined pattern is formed, But not limited thereto.
요철부는 측 단면이 원기둥, 다각기둥, 원뿔, 다각뿔, 원뿔대, 다각뿔대 등 다양한 형상을 갖도록 형성될 수 있으며, 바람직하게 뿔 형상을 포함한다.The concave-convex portion may be formed to have various shapes such as a cylinder, a polygonal column, a cone, a polygonal pyramid, a truncated cone, a polygonal pyramid, and the like, preferably including a horn shape.
한편, 상기 광 추출 구조(180)는 PEC(photo electro chemical) 등의 방법으로 형성될 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다. 광 추출 구조(180)가 투광성 전극층(미도시)의 또는 제2 반도체층(160)의 상부면에 형성됨에 따라서 활성층(150)으로부터 생성된 빛이 투광성 전극층(미도시), 또는 제2 반도체층(160)의 상부면으로부터 전반사되어 재흡수되거나 산란되는 것이 방지될 수 있으므로, 발광소자(100)의 광 추출 효율의 향상에 기여할 수 있다.Meanwhile, the
제2 전극(185)은 적어도 하나의 패드 또는/및 소정 패턴을 갖는 전극을 포함할 수 있다. 제2 전극(185)은 제2 반도체층(160)의 상면 중 센터 영역, 외측 영역 또는 모서리 영역에 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 제2 전극(185)은 제2 반도체층(160)의 위가 아닌 다른 영역에 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. The
제2 전극(185)은 전도성 물질, 예를들어 In, Co, Si, Ge, Au, Pd, Pt, Ru, Re, Mg, Zn, Hf, Ta, Rh, Ir, W, Ti, Ag, Cr, Mo, Nb, Al, Ni, Cu, 및 WTi 중에서 선택된 금속 또는 합금을 이용하여 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다.The
한편, 상술한 바와 같이 제2 전극(185)은 전류제한층(135)과 수직방향으로 적어도 일 영역이 중첩되게 형성될 수 있다.Meanwhile, as described above, the
또한, 발광 구조물(170)의 측면에 발광 구조물(170)의 보호 및 절연을 위해 SiO2 와 같은 절연체로 형성된 패시베이션(190)이 형성될 수 있다.In order to protect and isolate the
한편, 제2 반도체층(160)은 제1 층(161, 163) 및 제2 층(162)을 포함할 수 있으며, 제1 층(161, 163)은 하나 이상의 도펀트가 도핑된 도핑(doping)층이며, 제2 층(162)은 도펀트가 도핑되지 않은 언도프드(undoped)층일 수 있다.The
도핑층은 상술한 바와 같이 Si, Ge, Sn 등의 n형 도펀트가 도핑된 층이며, 언도프드층은 도펀트가 도핑되지 아니한 층으로 형성된다. The doping layer is a layer doped with an n-type dopant such as Si, Ge, or Sn as described above, and the undoped layer is formed of a layer not doped with a dopant.
예컨대, 제2 층(162)은 도펀트가 도핑되지 않은 GaN을 포함할 수 있다. 또한, 제1 층(161, 163)은 상술한 n 형 도펀트로 도핑된 GaN 을 포함할 수 있으며, 예컨대 Si 가 도핑된 Si-GaN 을 포함할 수 있다. For example, the
제2 반도체층(160)이 적어도 하나의 제1 층(161, 163), 및 제2 층(162)을 포함함으로써, 제2 반도체층(160)은 적어도 2개의 층이 적층된 구조를 가질 수 있다. 또한, 하나의 도핑층 및 언도프드층이 적층된 2 층 구조 외에, 도 2 에 도시된 바와 같이 복수의 제1 층(161, 163, 165), 및 제2 층(162, 164)이 적층됨으로써 복수의 도핑층과 언도프드층이 교대로 적층된 다층 구조를 가질 수 있다. 따라서, 제1 도핑층, 제1 언도프드층, 제2 도핑층, 제2 언도프드층과 같이 수개의 도핑층과 수개의 언도프드층이 반복 적층된 구조를 가질 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다. 또한, 반복 적층된 횟수 및 적층 순서는 한정하지 아니한다. 아울러, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 활성층(150)과 제1 층(161)이 접하게 형성될 수 있고, 또는 활성층(150)과 제2 층(162)이 접하게 형성될 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다.The
상술한 바와 같이, 광 추출 구조(180)를 형성하기 위해서 습식 식각 방법을 사용할 때, 영역 s1, s2 와 같이 일부 영역이 과도하게 에칭되는 오버 에칭(over etching) 영역이 발생하여 요철의 깊이가 타 영역보다 깊게 형성될 수 있다. 이때, 제2 반도체층(160)이 오버 에칭되어 요철의 깊이가 제2 반도체층(160)의 두께보다 커지게 되어 활성층(150)까지 침투하게 되면, 활성층(150)의 손상과 발광소자(100)의 신뢰성 및 발광 효율 저하로 이어질 수 있다.As described above, when a wet etching method is used to form the
언도프드 층은 에칭 공정에서 에칭 깊이를 제한하는 에칭 스탑(etching stop)층으로 작용할 수 있다. 따라서, 제2 반도체층(160)이 언도프드층으로 형성된 제2 층(162)을 포함함으로써, 제2 반도체층(160) 상부에 광 추출 구조(180)를 형성하기 위해서 에칭을 수행할 때 오버 에칭에 의해서 에칭 영역이 활성층(150)까지 침투하는 것이 방지될 수 있다. 따라서 광 추출 구조(180)를 형성하기 위해 에칭 공정을 수행할 때 활성층(150)의 손상이 방지될 수 있고, 발광소자(100)의 발광 효율이 개선될 수 있다.The undoped layer may act as an etch stop layer that limits the etch depth in the etch process. Thus, when the etching is performed to form the
한편, 제2 층(164)이 1000 nm 보다 두껍게 형성될 경우, 제2 층(162)의 저항이 커져서 동작 전압이 증가할 수 있으며, 제2 층(162)이 150 nm 보다 얇게 형성될 경우 제2 층(162)이 에칭 스탑층의 역할을 확보하기 어려우므로, 제2 층(162)의 두께는 150 nm 내지 1000 nm 일 수 있다.On the other hand, when the
또한, 제1 층(161, 163)의 두께가 400 nm 보다 얇게 형성될 경우, 활성층(150)에 전자를 주입하기 어려울 수 있으며, 제1 층(161, 163)의 두께가 3000 nm 보다 두껍게 형성될 경우 발광소자(100)의 발광 효율이 저해될 수 있으므로, 제1 층(161, 163)의 두께는 400 nm 내지 3000 nm 일 수 있다. If the thickness of the
도 3은 실시예에 따른 발광소자의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of a light emitting device according to an embodiment.
도 3을 참조하면, 실시예에 따른 발광소자(200)는 적어도 하나의 패턴(268)이 형성된 제2층(262, 264)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, the
제2 층(262, 264)은 상술한 바와 같이 도펀트가 도핑되지 않은 언도프드 층으로 형성되며, 제2 층(262, 264)은 적어도 일 영역이 제거되어 형성된 패턴(268)을 포함할 수 있다. The
패턴(268)은 소정의 식각 방법에 의해서 제2 층(262, 264)의 적어도 일 영역이 제거됨으로써 형성될 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다. 패턴(268)이 형성됨으로써, 제2 층(262)은 패턴(268)이 형성되지 않은 제1 영역, 및 패턴(268)에 의해서 제2층(262, 264)이 제거된 제2 영역을 포함할 수 있다.The
패턴또한, 도 3에 도시된 바와 같이 복수의 제2 층(262, 264)이 형성된 경우 적어도 하나의 제2 층(262, 264)이 패턴(268)을 포함할 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다. Pattern Also, at least one
제2 층(262, 264)의 적어도 일 영역이 제거된 패턴(268)이 형성됨으로써, 제 2층(262, 264)의 상부 및 하부에 형성된 제1 층(261, 263, 264)이 패턴(268)을 통해서 연속적으로 형성될 수 있다. 즉, 패턴(268)은 제1 층(261, 263, 265)을 형성하는 재질에 의해서 충진될 수 있다.The
제2 층(262, 264)의 적어도 일 영역에 패턴(268)이 형성되며 패턴(268)을 통해 제2 층(262, 264)의 상부 및 하부에 형성된 제1 층(261, 263, 264)이 연속적으로 형성됨으로써, 언도프드 층으로 형성된 제2 층(262, 264)에 의한 전기적 저항 상승이 방지되며, 발광소자(200)의 동작 전압 상승이 방지될 수 있다.A
한편, 제2 층(262, 264)의 면적 대비 패턴(268)의 면적은 패턴(268)이 형성된 영역의 면적이 지나치게 클 경우 제2 층(262)의 오버 에칭 방지 효과가 달성되지 않을 수 있고, 패턴(268)이 형성된 영역의 면적이 지나치게 작을 경우 저항 상승 및 동작 전압 상승 방지 효과가 확보되지 않을 수 있으므로, 패턴(268)이 형성된 영역의 면적은 제2 층(262, 264)의 면적 대비 10% 내지 50 % 일 수 있다.On the other hand, if the area of the
한편, 제2 층(262, 264)의 적어도 일 영역에 패턴(268)이 형성됨에 따라서, 패턴(268)이 형성되어 제2 층(262, 264)이 제거된 영역은 오버 에칭 방지 효과를 달성하기 어려울 수 있으므로, 제2 층(262, 264)은 적어도 2회 이상 교대로 적층될 수 있으며, 따라서 제1 층(261, 263, 265) 및 제2 층(262, 264)의 적층 구조는 적어도 2쌍 이상 형성될 수 있다.On the other hand, as the
또한, 패턴(268)이 형성된 영역이 서로 수직적으로 중첩되면 패턴(268)이 형성된 영역에 대한 오버 에칭 차단 효과가 확보되지 않을 수 있으므로, 도 3 에 도시된 바와 같이 패턴(268)이 형성된 제2 영역과 패턴(268)이 형성되지 않은 제1 영역은 수직적으로 중첩되게 형성될 수 있다. 즉, 패턴(268)이 형성된 영역은 지그재그와 같은 형태로 배치될 수 있다.In addition, if the regions where the
또한, 제1 층(261, 263, 265)보다 저항이 큰 제2 층(262, 264)에 패턴(268)이 형성되며 패턴(268)은 제1 층(261, 263, 265)의 일 영역으로 충진됨으로써 전자가 더욱 원활히 이동할 수 있는 경로가 확보될 수 있으며, 따라서 패턴(268)이 제2 층(262, 264)의 면적에 걸쳐서 분포됨으로써 전류 확산에 기여할 수 있다. 즉, 제2 층(262, 264)에 패턴이(268)이 형성됨으로써 전류 확산이 이루어지며, 발광소자(200)의 발광 효율이 개선될 수 있다.The
도 4 내지 도 8은 실시예에 따른 발광소자에 포함될 수 있는 발광 구조물의 형성 과정을 도시하는 공정도이다. 도 4 내지 도 8은 각 공정 단계 별 발광소자의 단면도를 도시한다.4 to 8 are process diagrams illustrating a process of forming a light emitting structure that can be included in the light emitting device according to the embodiment. FIGS. 4 to 8 show cross-sectional views of the light emitting device for each process step.
우선, 도 4를 참조하면, 성장 기판(301) 상에 제2 반도체층(360)이 성장될 수 있다. Referring to FIG. 4, a
제2 반도체층(360)은 성장 기판(301) 상에 제1 도핑층(365)이 접하게 형성될 수 있다. 제1 도핑층(365)이 성장된 후 제1 언도프드층(364)이 성장되며, 이러한 과정을 통하여 언도프드층(362, 364) 및 도핑층(361, 363, 364)이 교대로 반복되게 적층될 수 있다.The
한편, 여기서는 성장 기판(301) 상에 제1 도핑층(365)이 먼저 적층되고 그 위에 제1 언도프드층(364)이 성장되는 구조를 예시하여 설명하나, 상술한 바와 같이 제1 언도프드층(364)이 먼저 성장되고 제1 도핑층(365)이 성장될 수도 있으며, 이에 한정하지 아니한다. Here, the structure in which the
이와 같이 제2 반도체층은 도핑층과 언도프드층이 반복 적층된 복층 구조를 가질 수 있다. 한편, 도 8에서는 제1 내지 제3 도핑층(361, 363, 365), 및 제1, 2 언도프드층(362, 364)이 교대로 적층되게 형성되었으나, 이에 한정하지 아니하며 제2 반도체층(360)은 임의의 수의 언도프드층 및 도핑층이 적층된 복층 구조를 가질 수 있다.Thus, the second semiconductor layer may have a multi-layer structure in which a doped layer and an undoped layer are repeatedly stacked. 8, the first through third doping layers 361, 363, and 365 and the first and second
여기서 제1 언도프드층(362), 제2 언도프드층(362) 등의 언도프드층은 도펀트가 도핑되지 않은 GaN을 포함할 수 있다. 그리고 제1 내지 제3 도핑층(361, 363, 365) 등의 도핑층은 상술한 n 형 도펀트로 도핑된 GaN 을 포함할 수 있으며, 예컨대 Si 가 도핑된 Si-GaN 을 포함할 수 있다. Here, the undoped layers such as the first
한편, 상술한 바와 같이 제1 내지 제2 언도프드층(362, 364)은 100 nm 내지 150 nm 의 두께를 가질 수 있다. 또한, 제1 내지 제3 도핑층(361, 363, 365)은 1000nm 이상의 두께를 가질 수 있다.Meanwhile, as described above, the first and second
또한, 실시예에 따라서 제1 내지 제2 언도프드층(362, 364)을 형성할 때 제1 내지 제2 언도프드층(362, 364)의 적어도 일 영역을 제거하여 패턴(368)을 형성할 수 있다. 패턴(368)은 패터닝 과정을 통해서 소정의 패턴을 이루도록 형성될 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다. 또한, 패턴(368)이 형성됨으로써 제거된 영역은 도핑층(361, 363, 365)을 형성하는 재질이 충진됨으로써, 패턴(368)을 통해서 도핑층(361, 363, 365)이 연속적으로 형성될 수 있다.Also, when forming the first and second
도 5를 참조하면, 제3 도핑층(361) 상에 활성층(350)이 형성될 수 있다. 즉, 활성층(350)은 제2 반도체층(360) 상에 형성될 수 있다. 이어서 도 6을 참조하면, 활성층(360) 상에는 제1 반도체층(340)이 형성될 수 있다. 따라서 활성층(350)은 제1 반도체층(340)과 제2 반도체층(360) 사이에 위치할 수 있다. Referring to FIG. 5, the
이후, 도 7을 참조하면, 제1 반도체층(340) 상에 지지 기판(310)을 본딩하며 성장 기판(301)을 제거할 수 있다.Referring to FIG. 7, the
지지 기판(310)과 발광 구조물(370) 사이에는 도 7에 도시된 바와 같이, 결합층(311), 확산 방지층(320), 제1 전극층(330) 및 전류 제한층(335)이 형성될 수 있다. A
성장 기판(301)은 레이저 리프트 오프(Laser Lift Off) 또는 에칭 중 적어도 하나의 방법에 의해 제거될 수 있으며, 이에 한정하지는 않는다. The
도 8을 참조하면, 발광 구조물(370)의 상면에 요철부를 갖는 광 추출 구조(380)를 형성할 수 있다. 광 추출 구조(380)는 일 예로 습식 식각 공정에 의해 형성될 수 있으며, 습식 식각 공정은 예컨대 수산화칼륨(KOH), 또는 수산화나트륨(NaOH)과 같은 식각액이 담겨 있는 용기에 성장 기판이 제거된 발광소자(300)가 담가짐으로써 수행될 수 있다. Referring to FIG. 8, a
한편, 부분적인 오버 에칭에 의하여 요철부(380)의 깊이가 타 영역보다 큰 영역 s1, s2 가 존재할 수 있다. 그러나 제2 반도체층(360) 내에 포함된 언도프드층(362, 364)이 에칭 스탑층으로 기능하여 에칭 깊이가 제한됨으로써, 에칭 깊이가 활성층(350)까지 도달하는 것이 방지될 수 있다. 또한, 도 7에 도시된 바와 같이 제2 반도체층(360)이 복수의 언도프드층(362, 364)을 포함하여 다중 에칭 스탑(multi etching stop)층을 형성하는 경우, 활성층(350)의 보호가 더욱 신뢰성있게 형성될 수 있다. 따라서, 활성층(350)의 손상이 방지되어 발광소자(300)의 신뢰성이 개선되고 발광 휘도가 향상될 수 있다.On the other hand, regions s1 and s2 in which the depth of the concave-
또한, 발광 구조물(370)의 측면에 발광 구조물(370)의 보호 및 절연을 위해 절연체로 형성된 패시베이션(390)이 형성될 수 있다.In addition, a
도 9 내지 도 11은 실시예에 따른 발광소자 패키지를 나타낸 사시도 및 단면도이다.9 to 11 are a perspective view and a cross-sectional view illustrating a light emitting device package according to an embodiment.
도 9 내지 도 11을 참조하면, 발광소자 패키지(400)는 캐비티(420)가 형성된 몸체(410), 몸체(410)에 실장되는 제1 및 제2 리드 프레임(440, 450)과, 제1 및 제2 리드 프레임(440, 450)과 전기적으로 연결되는 발광소자(430), 및 발광소자(430)를 덮도록 캐비티(420)에 충진되는 봉지재(미도시)를 포함할 수 있다. 9 to 11, the light emitting
몸체(410)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) 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 몸체(410)는 사출 성형, 에칭 공정 등에 의해 형성될 수 있으나 이에 대해 한정하지는 않는다. The
몸체(410)의 내면은 경사면이 형성될 수 있다. 이러한 경사면의 각도에 따라 발광소자(430)에서 방출되는 광의 반사각이 달라질 수 있으며, 이에 따라 외부로 방출되는 광의 지향각을 조절할 수 있다. The inner surface of the
광의 지향각이 줄어들수록 발광소자(430)에서 외부로 방출되는 광의 집중성은 증가하고, 반대로 광의 지향각이 클수록 발광소자(430)에서 외부로 방출되는 광의 집중성은 감소한다.Concentration of light emitted to the outside from the
한편, 몸체(410)에 형성되는 캐비티(420)를 위에서 바라본 형상은 원형, 사각형, 다각형, 타원형 등의 형상일 수 있으며, 모서리가 곡선인 형상일 수도 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The shape of the
발광소자(430)는 제1 리드 프레임(440) 상에 실장되며, 예를 들어, 적색, 녹색, 청색, 백색 등의 빛을 방출하는 발광소자 또는 자외선을 방출하는 UV(Ultra Violet) 발광소자일 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 또한, 발광소자(430)는 한 개 이상 실장될 수 있다.The
또한, 발광소자(430)는 그 전기 단자들이 모두 상부 면에 형성된 수평형 타입(Horizontal type)이거나, 또는 상, 하부 면에 형성된 수직형 타입(Vertical type), 또는 플립 칩(flip chip) 모두에 적용 가능하다.The
한편, 실시예에 따른 발광소자(430)는 광 추출 구조(미도시)가 형성된 발광 구조물(미도시)를 포함하고, 발광 구조물(미도시)은 에칭 스탑층의 역할을 하는 언도프드층(미도시)을 포함하여, 발광 구조물(미도시) 내의 활성층(미도시)의 손상이 방지되므로, 발광소자(430) 및 발광소자 패키지(400)의 발광 휘도 및 신뢰성이 개선될 수 있다.The
봉지재(미도시)는 발광소자(430)를 덮도록 캐비티(420)에 충진될 수 있다.The encapsulant (not shown) may be filled in the
봉지재(미도시)는 실리콘, 에폭시, 및 기타 수지 재질로 형성될 수 있으며, 캐비티(420) 내에 충진한 후, 이를 자외선 또는 열 경화하는 방식으로 형성될 수 있다.The encapsulant (not shown) may be formed of silicon, epoxy, or other resin material. The encapsulant may be filled in the
또한 봉지재(미도시)는 형광체를 포함할 수 있으며, 형광체는 발광소자(430)에서 방출되는 광의 파장에 종류가 선택되어 발광소자 패키지(400)가 백색광을 구현하도록 할 수 있다. The encapsulant (not shown) may include a phosphor, and the phosphor may be selected to be a wavelength of light emitted from the
이러한 형광체는 발광소자(430)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. The phosphor may be one of a blue light emitting phosphor, a blue light emitting phosphor, a green light emitting phosphor, a yellow green light emitting phosphor, a yellow light emitting phosphor, a yellow red light emitting phosphor, an orange light emitting phosphor, and a red light emitting phosphor depending on the wavelength of light emitted from the
즉, 형광체는 발광소자(430)에서 방출되는 제1 빛을 가지는 광에 의해 여기 되어 제2 빛을 생성할 수 있다. 예를 들어, 발광소자(430)가 청색 발광 다이오드이고 형광체가 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(400)는 백색 빛을 제공할 수 있다. That is, the phosphor may be excited by the light having the first light emitted from the
이와 유사하게, 발광소자(430)가 녹색 발광 다이오드인 경우는 magenta 형광체 또는 청색과 적색의 형광체를 혼용하는 경우, 발광소자(430)가 적색 발광 다이오드인 경우는 Cyan형광체 또는 청색과 녹색 형광체를 혼용하는 경우를 예로 들 수 있다.Similarly, when the
이러한 형광체는 YAG계, TAG계, 황화물계, 실리케이트계, 알루미네이트계, 질화물계, 카바이드계, 니트리도실리케이트계, 붕산염계, 불화물계, 인산염계 등의 공지된 형광체일 수 있다.Such a fluorescent material may be a known fluorescent material such as a YAG, TAG, sulfide, silicate, aluminate, nitride, carbide, nitridosilicate, borate, fluoride or phosphate.
제1 및 제2 리드 프레임(440, 450)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 및 제2 리드 프레임(440, 450)은 단층 또는 다층 구조를 가지도록 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.The first and second lead frames 440 and 450 may be formed of a metal material such as titanium, copper, nickel, gold, chromium, tantalum, (Pt), tin (Sn), silver (Ag), phosphorus (P), aluminum (Al), indium (In), palladium (Pd), cobalt (Co), silicon (Si), germanium , Hafnium (Hf), ruthenium (Ru), and iron (Fe). In addition, the first and second lead frames 440 and 450 may be formed to have a single-layer structure or a multi-layer structure, but the present invention is not limited thereto.
제1 제2 리드 프레임(440, 450)은 서로 이격되어 서로 전기적으로 분리된다. 발광소자(430)는 제1 및 제2 리드 프레임(440, 450)상에 실장되며, 제1 및 제2 리드 프레임(440, 450)은 발광소자(430)와 직접 접촉하거나 또는 솔더링 부재(미도시)와 같은 전도성을 갖는 재료를 통해서 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 발광소자(430)는 와이어 본딩을 통해 제1 및 제2 리드 프레임(440, 450)과 전기적으로 연결될 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다. 따라서 제1 및 제2 리드 프레임(440, 450)에 전원이 연결되면 발광소자(430)에 전원이 인가될 수 있다. 한편, 수개의 리드 프레임(미도시)이 몸체(410)내에 실장되고 각각의 리드 프레임(미도시)이 발광소자(430)와 전기적으로 연결될 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다.The first second lead frames 440 and 450 are separated from each other and electrically separated from each other. The
한편, 도 11을 참조하면, 실시예에 따른 발광소자 패키지(400)는 광학 시트(480)를 포함할 수 있으며, 광학 시트(480)는 베이스부(482) 및 프리즘 패턴(484)을 포함할 수 있다.11, the light emitting
베이스부(482)는 프리즘 패턴(484)를 형성하기 위한 지지체로서 열적 안정성이 우수하고 투명한 재질로 이루어진 것으로, 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리스틸렌, 및 폴리에폭시로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있으나 이에 한정하지 않는다.The
또한, 베이스부(482)는 형광체(미도시)를 포함할 수 있다. 일 예로 베이스부(482)를 형성하는 재질에 형광체(미도시)를 골고루 분산시킨 상태에서 이를 경화하여 베이스부(482)를 형성할 수 있다. 이와 같이 베이스부(482)를 형성하는 경우는 형광체(미도시)는 베이스부(482) 전체에 균일하게 분포될 수 있다. Further, the
한편, 베이스부(482) 상에는 광을 굴절하고, 집광하는 입체 형상의 프리즘 패턴(484)이 형성될 수 있다. 프리즘 패턴(484)을 구성하는 물질은 아크릴 레진일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.On the other hand, a three-
프리즘 패턴(484)은 베이스부(482)의 일 면에서 일 방향을 따라 상호 인접하여 평행하게 배열된 복수의 선형 프리즘을 포함하며, 선형 프리즘의 축 방향에 대한 수직 단면은 삼각형일 수 있다.The
프리즘 패턴(484)은 광을 집광하는 효과가 있기 때문에, 도 6c 의 발광소자 패키지(400)에 광학 시트(480)를 부착하는 경우는 광의 직진성이 향상되어 발광소자 패키지(400)의 광의 휘도가 향상될 수 있다.When the
한편, 프리즘 패턴(484)에는 형광체(미도시)가 포함될 수 있다.Meanwhile, the
형광체(미도시)는 분산된 상태로 프리즘 패턴(484)을 형성하는, 예를 들면 아크릴 레진과 혼합하여 페이스트 또는 슬러리 상태로 만든 후, 프리즘 패턴(484)을 형성함으로써 프리즘 패턴(484) 내에 균일하게 포함될 수 있다.A phosphor (not shown) is dispersed in the
이와 같이 프리즘 패턴(484)에 형광체(미도시)가 포함되는 경우는 발광소자 패키지(400)의 광의 균일도 및 분포도가 향상됨은 물론, 프리즘 패턴(484)에 의한 광의 집광효과 외에 형광체(미도시)에 의한 광의 분산효과가 있기 때문에 발광소자 패키지(400)의 지향각을 향상시킬 수 있다.When a phosphor (not shown) is included in the
실시 예에 따른 발광소자 패키지(400)는 복수개가 기판 상에 어레이되며, 발광소자 패키지(400)의 광 경로 상에 광학 부재인 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트 등이 배치될 수 있다. 이러한 발광소자 패키지, 기판, 광학 부재는 라이트 유닛으로 기능할 수 있다. 또 다른 실시 예는 상술한 실시 예들에 기재된 발광소자 또는 발광소자 패키지를 포함하는 표시 장치, 지시 장치, 조명 시스템으로 구현될 수 있으며, 예를 들어, 조명 시스템은 램프, 가로등을 포함할 수 있다. A light guide plate, a prism sheet, a diffusion sheet, and the like, which are optical members, may be disposed on the light path of the light emitting
도 12는 실시예에 따른 발광소자 패키지를 포함하는 조명장치를 도시한 사시도이며, 도 13는 도 12의 조명장치의 C-C' 단면을 도시한 단면도이다.FIG. 12 is a perspective view illustrating a lighting device including a light emitting device package according to an embodiment, and FIG. 13 is a cross-sectional view taken along the line C-C 'of the lighting device of FIG.
도 12 및 도 13을 참조하면, 조명장치(500)는 몸체(510), 몸체(510)와 체결되는 커버(530) 및 몸체(510)의 양단에 위치하는 마감캡(550)을 포함할 수 있다.12 and 13, the
몸체(510)의 하부면에는 발광소자 모듈(540)이 체결되며, 몸체(510)는 발광소자 패키지(544)에서 발생된 열이 몸체(510)의 상부면을 통해 외부로 방출할 수 있도록 전도성 및 열발산 효과가 우수한 금속재질로 형성될 수 있다.The light emitting
발광소자 패키지(544)는 PCB(542) 상에 다색, 다열로 실장되어 어레이를 이룰 수 있으며, 동일한 간격으로 실장되거나 또는 필요에 따라서 다양한 이격 거리를 가지고 실장될 수 있어 밝기 등을 조절할 수 있다. 이러한 PCB(542)로 MPPCB(Metal Core PCB) 또는 FR4 재질의 PCB 등을 사용할 수 있다.The light emitting
한편, 실시예에 따른 발광소자 패키지(544)는 발광소자(미도시)를 포함하며,발광소자(미도시)는 광 추출 구조(미도시)가 형성된 발광 구조물(미도시)를 포함하고, 발광 구조물(미도시)은 에칭 스탑층의 역할을 하는 언도프드층(미도시)을 포함하여, 발광 구조물(미도시) 내의 활성층(미도시)의 손상이 방지되므로, 발광소자 패키지(544) 및 조명장치(500)의 발광 휘도 및 신뢰성이 개선될 수 있다.The light emitting
커버(530)는 몸체(510)의 하부면을 감싸도록 원형의 형태로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않음은 물론이다.The
커버(530)는 내부의 발광소자 모듈(540)을 외부의 이물질 등으로부터 보호한다. 또한, 커버(530)는 발광소자 패키지(544)에서 발생한 광의 눈부심을 방지하고, 외부로 광을 균일하게 방출할 수 있도록 확산입자를 포함할 수 있으며, 또한 커버(530)의 내면 및 외면 중 적어도 어느 한 면에는 프리즘 패턴 등이 형성될 수 있다. 또한 커버(530)의 내면 및 외면 중 적어도 어느 한 면에는 형광체가 도포될 수도 있다. The
한편, 발광소자 패키지(544)에서 발생한 광은 커버(530)를 통해 외부로 방출되므로 커버(530)는 광 투과율이 우수하여야 하며, 발광소자 패키지(544)에서 발생한 열에 견딜 수 있도록 충분한 내열성을 구비하고 있어야 하는바, 커버(530)는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylen Terephthalate; PET), 폴리카보네이트(Polycarbonate; PC) 또는 폴리메틸 메타크릴레이트(Polymethyl Methacrylate; PMMA) 등을 포함하는 재질로 형성되는 것이 바람직하다.Meanwhile, since the light generated in the light emitting
마감캡(550)은 몸체(510)의 양단에 위치하며 전원장치(미도시)를 밀폐하는 용도로 사용될 수 있다. 또한 마감캡(550)에는 전원핀(552)이 형성되어 있어, 실시예에 따른 조명장치(500)는 기존의 형광등을 제거한 단자에 별도의 장치 없이 곧바로 사용할 수 있게 된다.The finishing
도 14는 실시예에 따른 발광소자를 포함하는 액정표시장치의 분해 사시도이다.14 is an exploded perspective view of a liquid crystal display device including a light emitting device according to an embodiment.
도 14는 에지-라이트 방식으로, 액정표시장치(600)는 액정표시패널(610)과 액정표시패널(610)로 빛을 제공하기 위한 백라이트 유닛(670)을 포함할 수 있다.14, the
액정표시패널(610)은 백라이트 유닛(670)으로부터 제공되는 광을 이용하여 화상을 표시할 수 있다. 액정표시패널(610)은 액정을 사이에 두고 서로 대향하는 컬러 필터 기판(612) 및 박막 트랜지스터 기판(614)을 포함할 수 있다.The liquid
컬러 필터 기판(612)은 액정표시패널(610)을 통해 디스플레이되는 화상의 색을 구현할 수 있다.The
박막 트랜지스터 기판(614)은 구동 필름(617)을 통해 다수의 회로부품이 실장되는 인쇄회로 기판(618)과 전기적으로 접속되어 있다. 박막 트랜지스터 기판(614)은 인쇄회로 기판(618)으로부터 제공되는 구동 신호에 응답하여 인쇄회로 기판(618)으로부터 제공되는 구동 전압을 액정에 인가할 수 있다.The thin
박막 트랜지스터 기판(614)은 유리나 플라스틱 등과 같은 투명한 재질의 다른 기판상에 박막으로 형성된 박막 트랜지스터 및 화소 전극을 포함할 수 있다. The thin
백라이트 유닛(670)은 빛을 출력하는 발광소자 모듈(620), 발광소자 모듈(620)로부터 제공되는 빛을 면광원 형태로 변경시켜 액정표시패널(610)로 제공하는 도광판(630), 도광판(630)으로부터 제공된 빛의 휘도 분포를 균일하게 하고 수직 입사성을 향상시키는 다수의 필름(650, 666, 664) 및 도광판(630)의 후방으로 방출되는 빛을 도광판(630)으로 반사시키는 반사 시트(640)로 구성된다.The
발광소자 모듈(620)은 복수의 발광소자 패키지(624)와 복수의 발광소자 패키지(624)가 실장되어 어레이를 이룰 수 있도록 PCB기판(622)을 포함할 수 있다.The light emitting device module 620 may include a
한편, 실시예에 따른 발광소자 패키지(624)는 발광소자(미도시)를 포함하며,발광소자(미도시)는 광 추출 구조(미도시)가 형성된 발광 구조물(미도시)를 포함하고, 발광 구조물(미도시)은 에칭 스탑층의 역할을 하는 언도프드층(미도시)을 포함하여, 발광 구조물(미도시) 내의 활성층(미도시)의 손상이 방지되므로, 발광소자 패키지(624) 및 백라이트 유닛(670)의 발광 휘도 및 신뢰성이 개선될 수 있다.The light emitting device package 624 according to the embodiment includes a light emitting device (not shown), a light emitting device (not shown) includes a light emitting structure (not shown) having a light extracting structure The structure (not shown) includes an undoped layer (not shown) serving as an etch stop layer to prevent damage to the active layer (not shown) in the light emitting structure (not shown), so that the light emitting device package 624 and the backlight The light emission luminance and reliability of the
한편, 백라이트 유닛(670)은 도광판(630)으로부터 입사되는 빛을 액정 표시 패널(610) 방향으로 확산시키는 확산필름(666)과, 확산된 빛을 집광하여 수직 입사성을 향상시키는 프리즘필름(650)으로 구성될 수 있으며, 프리즘필름(650)를 보호하기 위한 보호필름(664)을 포함할 수 있다.The
도 15는 실시예에 따른 발광소자를 포함하는 액정표시장치의 분해 사시도이다. 다만, 도 14에서 도시하고 설명한 부분에 대해서는 반복하여 상세히 설명하지 않는다.15 is an exploded perspective view of a liquid crystal display device including a light emitting device according to an embodiment. However, the parts shown and described in Fig. 14 are not repeatedly described in detail.
도 15는 직하 방식으로, 액정표시장치(700)는 액정표시패널(710)과 액정표시패널(710)로 빛을 제공하기 위한 백라이트 유닛(770)을 포함할 수 있다.15, the liquid
액정표시패널(710)은 도 14에서 설명한 바와 동일하므로, 상세한 설명은 생략한다.Since the liquid
백라이트 유닛(770)은 복수의 발광소자 모듈(723), 반사시트(724), 발광소자 모듈(723)과 반사시트(724)가 수납되는 하부 섀시(730), 발광소자 모듈(723)의 상부에 배치되는 확산판(740) 및 다수의 광학필름(760)을 포함할 수 있다.The
발광소자 모듈(723) 복수의 발광소자 패키지(722)와 복수의 발광소자 패키지(722)가 실장되어 어레이를 이룰 수 있도록 PCB기판(721)을 포함할 수 있다.The light emitting device module 723 may include a PCB substrate 721 so that a plurality of light emitting device packages 722 and a plurality of light emitting device packages 722 may be mounted to form an array.
한편, 실시예에 따른 발광소자 패키지(722)는 발광소자(미도시)를 포함하며,발광소자(미도시)는 광 추출 구조(미도시)가 형성된 발광 구조물(미도시)를 포함하고, 발광 구조물(미도시)은 에칭 스탑층의 역할을 하는 언도프드층(미도시)을 포함하여, 발광 구조물(미도시) 내의 활성층(미도시)의 손상이 방지되므로, 발광소자 패키지(722) 및 백라이트 유닛(770)의 발광 휘도 및 신뢰성이 개선될 수 있다.The light emitting
반사 시트(724)는 발광소자 패키지(722)에서 발생한 빛을 액정표시패널(710)이 위치한 방향으로 반사시켜 빛의 이용 효율을 향상시킨다.The
한편, 발광소자 모듈(723)에서 발생한 빛은 확산판(740)에 입사하며, 확산판(740)의 상부에는 광학 필름(760)이 배치된다. 광학 필름(760)은 확산 필름(766), 프리즘필름(750) 및 보호필름(764)를 포함하여 구성될 수 있다.Light generated in the light emitting element module 723 is incident on the
한편, 실시예에 따른 발광소자는 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.Meanwhile, the light emitting device according to the embodiment is not limited to the configuration and method of the embodiments described above, but the embodiments may be modified so that all or some of the embodiments may be selectively And may be configured in combination.
또한, 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.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, It will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the present invention.
100 : 발광소자 110 : 지지 기판
120 : 전도층 130 : 제1 전극
140 : 제1 반도체층 150 : 활성층
160 : 제2 반도체층 161: 제1 층
162 : 제2 층 170 : 발광 구조물
180 : 광 추출 구조 190 : 패시베이션
268 : 패턴100: light emitting element 110: support substrate
120: conductive layer 130: first electrode
140: first semiconductor layer 150: active layer
160: second semiconductor layer 161: first layer
162: second layer 170: light emitting structure
180: light extraction structure 190: passivation
268: Pattern
Claims (11)
상기 지지 기판상에 형성된 제1 전극층;
상기 제1 전극층 상에 형성되며 제1 반도체층, 제2 반도체층 및 상기 제1 반도체층과 상기 제2 반도체층 사이에 배치되는 활성층을 포함한 발광 구조물;
상기 제2 반도체층 상에 형성된 요철부;를 포함하고,
상기 제2 반도체층은 적어도 하나의 제1 층 및 제2 층을 포함하며,
상기 제1 층은 도펀트가 도핑된 도핑층이며,
상기 제2 층은 도펀트가 도핑되지 않은 언도프드 층이고,
상기 제2 층은,
제1 영역, 및 제2 영역을 포함하며,
상기 제2 영역은 상기 제2 층의 적어도 일 영역이 제거되며 상기 제1 층의 적어도 일 영역이 충진되는 패턴을 포함하는 발광소자.A support substrate;
A first electrode layer formed on the supporting substrate;
A light emitting structure formed on the first electrode layer and including a first semiconductor layer, a second semiconductor layer, and an active layer disposed between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer;
And an irregular portion formed on the second semiconductor layer,
Wherein the second semiconductor layer comprises at least one first layer and a second layer,
Wherein the first layer is a doped layer doped with a dopant,
Wherein the second layer is an undoped layer doped with no dopant,
Wherein the second layer comprises:
A first region, and a second region,
Wherein the second region includes a pattern in which at least one region of the second layer is removed and at least one region of the first layer is filled.
상기 제1 층 및 상기 제2 층은,
교대로 반복 적층되되, 적어도 2회 이상 교대로 적층된 발광소자.The method according to claim 1,
Wherein the first layer and the second layer comprise a first layer,
Wherein the light emitting element is alternately repeatedly laminated, and the light emitting element is alternately laminated at least twice.
상기 요철부의 깊이는,
상기 제2 반도체층의 두께보다 작은 발광소자.3. The method according to claim 1 or 2,
The depth of the concave-
Wherein the thickness of the second semiconductor layer is smaller than the thickness of the second semiconductor layer.
상기 제1 층의 두께는, 400 nm 내지 3000 nm 이고,
상기 제2 층의 두께는, 150 nm 내지 1000 nm 인 발광소자.3. The method according to claim 1 or 2,
The thickness of the first layer is 400 nm to 3000 nm,
And the thickness of the second layer is 150 nm to 1000 nm.
상기 패턴이 형성된 상기 제2 영역과 상기 패턴이 형성되지 않은 상기 제1 영역은 수직적으로 중첩되게 형성된 발광소자.3. The method according to claim 1 or 2,
The second region in which the pattern is formed and the first region in which the pattern is not formed are vertically overlapped.
상기 패턴이 형성된 영역의 면적은,
제2 층의 면적의 10 % 내지 50 % 인 발광소자.3. The method according to claim 1 or 2,
The area of the region where the pattern is formed,
And the second layer is 10% to 50% of the area of the second layer.
상기 제2 층은,
상기 요철부의 깊이를 제한하는 에칭 스탑층인 발광소자.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the second layer comprises:
And a light-emitting element which is an etching stop layer for limiting a depth of the concave-convex portion.
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KR1020110042521A KR101807105B1 (en) | 2011-05-04 | 2011-05-04 | Light emitting device |
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KR (1) | KR101807105B1 (en) |
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KR101643345B1 (en) * | 2015-07-28 | 2016-07-27 | 한국기술교육대학교 산학협력단 | Led module having high thermal resistance and high conductivity and a method fabricating the same |
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2011
- 2011-05-04 KR KR1020110042521A patent/KR101807105B1/en active IP Right Grant
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