KR101818753B1 - Light emitting device - Google Patents
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Abstract
실시예에 따른 발광소자는, 제1 반도체층, 제2 반도체층 및 제1 반도체층과 제2 반도체층 사이에 배치되는 활성층을 포함한 발광구조물을 포함하고, 제2 반도체층은 중간층을 포함하며, 중간층과 제2 반도체층은 p-n 접합을 형성한다.A light emitting device according to an embodiment includes a light emitting structure including a first semiconductor layer, a second semiconductor layer, and an active layer disposed between the first and second semiconductor layers, wherein the second semiconductor layer includes an intermediate layer, The intermediate layer and the second semiconductor layer form a pn junction.
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.
공개특허 2002-0039041 에서는 n-p 접합 다이오드를 이용하여 오믹특성을 향상시킨 발광소자에 관해 개시한다. 여기서, n-p 접합에 의해서 반도체층과 금속 전극 사이의 오믹접촉이 개선될 수 있다. 그러나, 이동도가 낮은 정공에 의해 발광소자의 발광 효율 개선에 한계가 있다.Open No. 2002-0039041 discloses a light emitting device in which an n-p junction diode is used to improve the ohmic characteristics. Here, the ohmic contact between the semiconductor layer and the metal electrode can be improved by the n-p junction. However, improvement in luminous efficiency of the light emitting device is limited by holes having low mobility.
실시예는 정공 주입 효율이 개선되고 발광 효율이 향상된 발광소자를 제공한다.The embodiment provides a light emitting device having improved hole injection efficiency and improved light emitting efficiency.
실시예에 따른 발광소자는, 제1 반도체층, 제2 반도체층 및 제1 반도체층과 제2 반도체층 사이에 배치되는 활성층을 포함한 발광구조물을 포함하고, 제2 반도체층은 중간층을 포함하며, 중간층과 제2 반도체층은 p-n 접합을 형성한다.A light emitting device according to an embodiment includes a light emitting structure including a first semiconductor layer, a second semiconductor layer, and an active layer disposed between the first and second semiconductor layers, wherein the second semiconductor layer includes an intermediate layer, The intermediate layer and the second semiconductor layer form a pn junction.
실시예에 따른 발광소자는 제2 반도체층이 중간층을 포함하며, 중간층과 제2 반도체층이 p-n 접합을 형성함으로써, 제2 반도체층의 정공 주입 효율이 증대되어 발광소자의 발광 효율이 개선될 수 있다.In the light emitting device according to the embodiment, the second semiconductor layer includes an intermediate layer, and the pn junction is formed between the intermediate layer and the second semiconductor layer, thereby increasing the hole injection efficiency of the second semiconductor layer and improving the luminous efficiency of the light emitting device have.
아울러, 중간층에 의한 EBL 효과의 개선으로 전자 오버플로잉(electron overflowing) 현상이 방지될 수 있다.In addition, improvement of the EBL effect by the intermediate layer can prevent electron overflowing phenomenon.
또한, 중간층이 공핍 영역을 형성하여 전류 스프레딩(current spreading) 이 개선될 수 있다.Further, the intermediate layer forms a depletion region, and the current spreading can be improved.
도 1은 실시예에 따른 발광소자를 나타낸 도면,
도 2는 실시예에 따른 발광소자의 부분 단면도,
도 3은 실시예에 따른 발광소자의 에너지 밴드 다이어그램을 나타낸 도면,
도 4a 는 종래 기술에 따른 발광소자의 광도를 나타낸 도면,
도 4b 는 실시예에 따른 발광소자의 광도를 나타낸 도면,
도 5a 는 종래 기술에 따른 발광소자의 내부 양자 효율을 나타낸 도면,
도 5b 는 실시예에 따른 발광소자의 내부 양자 효율을 나타낸 도면,
도 6a 는 종래 기술에 따른 발광소자의 전자 농도 분포를 나타낸 도면,
도 6b 는 실시예에 따른 발광소자의 전자 농도 분포를 나타낸 도면,
도 7 은 실시예에 따른 발광소자를 나타낸 도면,
도 8 은 실시예에 따른 발광소자의 부분 단면도,
도 9 는 실시예에 따른 발광소자의 에너지 밴드 다이어그램을 나타낸 도면,
도 10 은 실시예에 따른 발광소자를 포함한 발광소자 패키지의 사시도,
도 11 은 실시예에 따른 발광소자를 포함한 발광소자 패키지의 단면도,
도 12 는 실시예에 따른 발광소자를 포함한 발광소자 패키지의 단면도,
도 13 은 실시예에 따른 발광소자를 포함하는 조명 시스템을 도시한 사시도,
도 14 는 도 13의 조명 시스템의 C -C' 단면을 도시한 단면도,
도 15 는 실시예에 따른 발광소자를 포함하는 액정표시장치의 분해 사시도, 그리고
도 16 은 실시예에 따른 발광소자를 포함하는 액정표시장치의 분해 사시도이다.1 is a view illustrating a light emitting device according to an embodiment,
2 is a partial cross-sectional view of a light emitting device according to an embodiment,
3 is an energy band diagram of a light emitting device according to an embodiment,
4A is a diagram illustrating a luminous intensity of a conventional light emitting device,
FIG. 4B is a view showing the luminous intensity of the light emitting device according to the embodiment,
5A is a diagram showing the internal quantum efficiency of the light emitting device according to the related art,
FIG. 5B is a diagram showing the internal quantum efficiency of the light emitting device according to the embodiment,
FIG. 6A is a view showing an electron concentration distribution of a conventional light emitting device,
FIG. 6B is a view showing the electron concentration distribution of the light emitting device according to the embodiment,
7 is a view illustrating a light emitting device according to an embodiment,
8 is a partial cross-sectional view of a light emitting device according to an embodiment,
9 is a diagram showing an energy band diagram of a light emitting device according to an embodiment,
10 is a perspective view of a light emitting device package including a light emitting device according to an embodiment,
11 is a sectional view of a light emitting device package including a light emitting device according to an embodiment,
12 is a sectional view of a light emitting device package including the light emitting device according to the embodiment,
13 is a perspective view showing an illumination system including a light emitting device according to an embodiment,
14 is a cross-sectional view showing the C-C 'cross-section of the illumination system of FIG. 13,
15 is an exploded perspective view of a liquid crystal display device including a light emitting device according to an embodiment, and
16 is an exploded perspective view of a liquid crystal display device including a light emitting device according to an embodiment.
실시예에 대한 설명에서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴이나 타 구조물의 "위(on)"에, "아래(under)"에, 상측(upper)에, 또는 하측(lower)에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "위(on)", "아래(under)", 상측(upper), 및 하측(lower)은 "직접(directly)" 또는 "다른 층, 또는 구조물을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다.In the description of the embodiments, it is to be understood that each layer (film), region, pattern or structure may be referred to as being "on", "under", or "on" Quot; on ", " under ", " upper ", and lower " lower " directly "or" indirectly "through " another layer, or structure ".
또한 각 층, 또는 구조물들간의 위치관계에 대한 설명은 본 명세서, 또는 본 명세서에 첨부되는 도면을 참조하도록 한다.Further, the description of the positional relationship between the respective layers or structures is referred to the present specification or the drawings attached hereto.
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.
도 1은 실시예에 따른 발광소자의 단면도이고, 도 2 는 도 1 의 A 영역의 부분 확대도이며, 도 3 은 실시예에 따른 발광소자의 에너지 밴드 다이어그램이다.FIG. 1 is a cross-sectional view of a light emitting device according to an embodiment, FIG. 2 is a partially enlarged view of an A region of FIG. 1, and FIG. 3 is an energy band diagram of a light emitting device according to an embodiment.
도 1을 참조하면, 발광소자(100)는 지지부재(110), 지지부재(110) 상에 배치되는 발광 구조물(150)을 포함할 수 있으며, 발광구조물(160)은 제1 반도체층(120), 활성층(130), 및 제2 반도체층(140)을 포함할 수 있다.1, the
지지부재(110)는 광 투과적 성질을 가지는 재질, 예를 들어 사파이어(Al2O3), GaN, ZnO, AlO 중 어느 하나를 포함하여 형성될 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다. 또한, 사파이어(Al2O3) 지지부재에 비해 열전도성이 큰 SiC 지지부재일 수 있다. The
한편, 지지부재(110)의 상측 면에는 광 추출 효율을 높이기 위해 PSS(PSS : Patterned SubStrate) 구조가 마련될 수 있다. 본 명세서에서 언급되는 지지부재 (110)는 PSS 구조를 가지거나, 또는 가지지 않을 수 있다.On the other hand, a PSS (Patterned SubStrate) structure may be provided on the upper surface of the
한편, 지지부재(110) 상에는 지지부재(110)와 제1 반도체층(120) 사이의 격자 부정합을 완화하고 반도체층이 용이하게 성장될 수 있도록 하는 버퍼층(미도시)이 위치할 수 있다. 버퍼층(미도시)은 저온 분위기에서 형성할 수 있으며, 반도체층과 지지부재와의 격자상수 차이를 완화시켜 줄 수 있는 물질로 이루어 질 수 있다. 예를 들어, GaN, InN, AlN, AlInN, InGaN, AlGaN, 및 InAlGaN 과 같은 재질 중 선택할 수 있으며 이에 한정되지 않는다. .A buffer layer (not shown) may be disposed on the
버퍼층(미도시)은 지지부재(110)상에 단결정으로 성장할 수 있으며, 단결정으로 성장한 버퍼층(미도시)은 버퍼층(미도시)상에 성장하는 제1 반도체층(120)의 결정성을 향상시킬 수 있다.A buffer layer (not shown) may be grown as a single crystal on the supporting
버퍼층(미도시) 상에는 제1 반도체층(120), 활성층(130), 및 제2 반도체층(140)을 포함한 발광 구조물(150)이 형성될 수 있다.A
버퍼층(미도시) 상에는 제1 반도체층(120)이 위치할 수 있다. 제1 반도체층(120)은 n형 반도체층으로 구현될 수 있으며, 활성층(130)에 전자를 제공할 수 있다. 제1 반도체층(120)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, Se, Te 등의 n형 도펀트가 도핑될 수 있다.The
또한, 제1 반도체층(120)아래에 언도프트 반도체층(미도시)을 더 포함할 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 언도프트 반도체층은 제1 반도체층(120)의 결정성 향상을 위해 형성되는 층으로, n형 도펀트가 도핑되지 않아 제1 반도체층(120)에 비해 낮은 전기전도성을 갖는 것을 제외하고는 제1 반도체층(120)과 같을 수 있다.Further, the
상기 제1 반도체층(120) 상에는 활성층(130)이 형성될 수 있다. 활성층(130)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(130)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.If the
활성층(130)의 위 또는/및 아래에는 도전성 클래드층(미도시)이 형성될 수 있다. 도전성 클래드층(미도시)은 AlGaN계 반도체로 형성될 수 있으며, 상기 활성층(130)의 밴드 갭보다는 큰 밴드 갭을 가질 수 있다.A conductive clad layer (not shown) may be formed on and / or below the
제2 반도체층(140)은 활성층(130)에 정공을 주입하도록 p형 반도체층으로 구현될 수 있다. 제2 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
한편, 제2 반도체층(140)은 전자 차단층(Electron blocking layer)(142)을 포함할 수 있다. 전자 차단층(142)은 고 전류 인가시 제1 반도체층(120)으로부터 활성층(130)으로 주입되는 전자가 활성층(130)에서 재결합되지 않고 제2 반도체층(140)으로 흐르는 현상을 방지할 수 있다. 전자 차단층(142)은 활성층(130)보다 상대적으로 큰 밴드갭을 가짐으로써, 제1 반도체층(120)으로부터 주입된 전자가 활성층(130)에서 재결합되지 않고 제2 반도체층(140)으로 주입되는 전자 오버플로잉(electron overflowing)현상을 방지할 수 있다. 이에 따라 활성층(130)에서 전자와 정공의 재결합 확률을 높이고 누설전류를 방지할 수 있다.Meanwhile, the
한편, 전자 차단층(Electron blocking layer)(142)은 활성층(130)에 포함된 장벽층의 밴드갭보다 큰 밴드갭을 가질 수 있으며, 예를들어, AlGaN 과 같은 Al 을 포함한 반도체층으로 형성될 수 있고, 이에 한정하지 아니한다.On the other hand, the
제2 반도체층(140)은 중간층(144)을 포함할 수 있다.The
중간층(144)은 제2 반도체층(140) 내에 배치되며 소정의 두께를 갖는 층을 형성할 수 있다.The
한편, 중간층(144)이 제2 반도체층(140) 내에 형성됨에 따라서, 도 2 에 도시된 바와 같이 제2 반도체층(140)은 중간층(144)과 활성층(130) 사이의 제1 영역(146), 및 전자 차단층(142) 상의 제2 영역(148)을 포함할 수 있다. 2, the
제1 영역(146)의 두께는 활성층(130)과 중간층(144) 사이의 이격거리를 나타내며, 6 nm 내지 12 nm 의 두께를 가질 수 있다.The thickness of the
한편, 중간층(144)은 도 2 에 도시된 바와 같이 전자 차단층(142)과 접하게 형성될 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다.Meanwhile, the
중간층(144)과 제2 반도체층(140)의 타 영역 사이에는 p-n 접합(p-n junction) 이 형성될 수 있다.A p-n junction may be formed between the
예컨대, 중간층(144)은 n 형 반도체층일 수 있다. 즉, 중간층(144)은 예컨대 Si, Ge, Sn, Se, Te 과 같은 n 형 도펀트로 도핑될 수 있다. For example, the
제2 반도체층(140) 내에 중간층(144)이 형성됨에 따라서, 도 3 에 도시된 바와 같이 페르미 준위의 평형을 유지하기 위해 밴드의 휨 현상이 발생한다. 또한, 중간층(144)은 주변에 형성된 제2 반도체층(140)의 가전도대의 전자를 흡수하여 결과적으로 제2 반도체층(140)에 더욱 큰 농도의 정공을 생성할 수 있다. 따라서 제2 반도체층(140)이 활성층(130)에 더욱 많은 정공을 제공할 수 있다. 제2 반도체층(140) 내에 형성된 중간층(144)에 의해서 활성층(130)에 제공되는 정공의 양이 증가할 수 있고, 따라서 발광소자(100)의 발광 효율이 개선될 수 있다. 아울러, 정공 주입 효율이 개선됨에 따라서 전자 오버플로잉 현상이 방지되어 발광소자(100)의 신뢰성이 개선될 수 있다.As the
아울러, 중간층(144)과 전자 차단층(142)이 접하게 형성되는 경우, 도 3에 도시된 바와 같이 중간층(144)에 의한 밴드의 휨 현상으로 형성된 밴드의 우물 영역과 전자 차단층(142)에 의한 밴드의 장벽 영역이 더해져 더욱 큰 밴드 장벽이 형성될 수 있다. 따라서, 활성층(130)에서 재결합되지 않은 전자가 제2 반도체층(140)으로 넘어오는 전자 오버플로잉 현상이 더욱 효율적으로 방지될 수 있다.In addition, when the
또한, 제2 반도체층(140) 내에 중간층(144)이 배치되고 제2 반도체층(140)과 중간층(144) 사이에 p-n 접합이 형성됨에 따라서 중간층(144)은 공핍 영역을 형성할 수 있다. 따라서, 중간층(144)은 전류 스프레딩(current spreading)을 개선하여 활성층(130)의 넓은 영역에 걸쳐서 전자와 정공의 재결합이 이루어지게 할 수 있다. 따라서, 발광소자(100)의 발광 효율이 개선될 수 있다.The
한편, 중간층(144)은 지나치게 두꺼울 경우 발광소자(100)의 동작전압 상승을 야기하거나, 또는 제2 반도체층(140)의 정공 제공을 저해할 수 있다. 한편, 중간층(144)이 지나치게 얇을 경우 정공 생성 효과가 확보되지 않을 수 있다. 따라서 중간층(144)은 1 nm 내지 25 nm 의 두께를 가질 수 있다.On the other hand, if the
한편, 중간층(144)이 지나치게 높은 농도로 도핑될 경우 발광소자(100)의 동작전압 상승을 야기하거나, 또는 제2 반도체층(140)의 정공 제공을 저해할 수 있다. 한편, 중간층(144)이 지나치게 낮은 농도로 도핑될 경우 정공 생성 효과가 확보되지 않을 수 있다. 따라서, 중간층(144)은 1 × 1018 / cm3 내지 3 × 1018 / cm3 의 도핑 농도를 가질 수 있다.On the other hand, when the
상술한 제1 반도체층(120), 활성층(130), 및 제2 반도체층(140)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(120) 및 제2 반도체층(140) 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(120)이 p형 반도체층으로 구현되고, 제2 반도체층(140)이 n형 반도체층으로 구현될 수 있으며, 제2 반도체층(140) 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
한편, 활성층(130)과 제2 반도체층(140)은 일부가 제거되어 제1 반도체층(120)의 일부가 노출될 수 있고, 노출된 제1 반도체층(120) 상에는 제1 전극(160)이 형성될 수 있다. 즉, 제1 반도체층(120)은 활성층(130)을 향하는 상면과 지지부재(110)을 향하는 하면을 포함하고, 상면은 적어도 일 영역이 노출된 영역을 포함하며, 제1 전극(160)은 상면의 노출된 영역상에 배치될 수 있다.The
한편, 제1 반도체층(120)의 일부가 노출되게 하는 방법은 소정의 식각 방법을 사용할 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다. 또한, 식각방법은 습식 식각, 건식 식각방법을 사용할 수 있다.Meanwhile, a method of exposing a part of the
또한, 제2 반도체층(140) 상에는 제2 전극(170)이 형성될 수 있다.Also, a
한편, 제1 및 2 전극(160, 170)은 전도성 물질, 예를 들어 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 금속을 포함할 수 있으며, 또는 이들의 합금을 포함할 수 있고, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며 이에 한정하지 아니한다.The first and
도 4a 는 실시예에 따른 발광소자의 광도를 나타내며, 도 4b 는 종래 기술에 따른 발광소자의 광도를 나타낸 도면이다.FIG. 4A shows the luminous intensity of the light emitting device according to the embodiment, and FIG. 4B shows the luminous intensity of the conventional light emitting device.
도 4a 및 도 4b 를 참조하면, 종래기술에 따른 발광소자에 비해 실시예에 따른 발광소자는 광도가 향상된 것을 확인할 수 있다.4A and 4B, it can be seen that the luminous intensity of the light emitting device according to the embodiment is improved as compared with the luminous device according to the related art.
도 5a 는 실시예에 따른 발광소자의 내부 양자 효율을 나타내며, 도 5b 는 종래 기술에 따른 발광소자의 내부 양자 효율을 나타낸 도면이다.FIG. 5A shows the internal quantum efficiency of the light emitting device according to the embodiment, and FIG. 5B shows the internal quantum efficiency of the light emitting device according to the related art.
도 5a 및 도 5b 를 참조하면, 종래기술에 따른 발광소자에 비해 실시예에 따른 발광소자는 내부 양자 효율이 향상된 것을 확인할 수 있다.5A and 5B, it can be seen that the internal quantum efficiency is improved in the light emitting device according to the embodiment compared to the light emitting device according to the related art.
도 6a 는 실시예에 따른 발광소자의 전자 농도 분포를 나타내며, 도 6b 는 종래 기술에 따른 발광소자의 전자 농도 분포를 나타낸 도면이다.FIG. 6A shows the electron concentration distribution of the light emitting device according to the embodiment, and FIG. 6B shows the electron concentration distribution of the light emitting device according to the related art.
실시예에 따른 발광소자는 제2 반도체층이 n 형 도펀트로 도핑된 중간층을 포함함으로써 전자 차단 효과가 우수해질 수 있다. 따라서, 활성층에서 재결합되지 않은 전자가 활성층을 넘어 제2 반도체층으로 넘어오는 전자 오버플로잉이 방지될 수 있으며, 제2 반도체층의 전자 농도가 작아질 수 있고, 발광소자의 신뢰성이 개선될 수 있다.In the light emitting device according to the embodiment, the second semiconductor layer includes an intermediate layer doped with an n-type dopant, so that the electron blocking effect can be enhanced. Therefore, the electron overflow in which the electrons not recombined in the active layer pass over the active layer to the second semiconductor layer can be prevented, the electron concentration of the second semiconductor layer can be reduced, and the reliability of the light emitting element can be improved have.
도 6a 및 도 6b 를 참조하면, 종래 기술에 따른 발광소자에 비해 실시예에 따른 발광소자는 p 형 반도체층의 전자 농도 분포가 더욱 낮은 것을 확인할 수 있다.6A and 6B, it can be seen that the electron concentration distribution of the p-type semiconductor layer is lower than that of the conventional light emitting device.
도 7 은 실시예에 따른 발광소자를 나타낸 도면이며, 도 8 은 도 7의 B 영역을 나타낸 부분 확대도이고, 도 9는 실시예에 따른 발광소자의 에너지 밴드 다이어그램을 나타낸 도면이다.FIG. 7 is a view showing a light emitting device according to an embodiment, FIG. 8 is a partially enlarged view showing a region B in FIG. 7, and FIG. 9 is a diagram showing an energy band diagram of a light emitting device according to an embodiment.
도 7 을 참조하면, 실시예에 따른 발광소자(200)는 지지부재(210), 지지부재(210) 상에 배치되는 제1 전극층(220), 제1 반도체층(230), 활성층(240) 및 제2 반도체층(250)을 포함한 발광 구조물(260), 및 제2 전극층(280)을 포함할 수 있다.7, the
지지부재(210)는 열전도성이 우수한 물질을 이용하여 형성할 수 있으며, 또한 전도성 물질로 형성할 수 있는데, 금속 물질 또는 전도성 세라믹을 이용하여 형성할 수 있다. 지지부재(210)는 단일층으로 형성될 수 있고, 이중 구조 또는 그 이상의 다중 구조로 형성될 수 있다.The
즉, 지지부재(210)는 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 지지부재(210)는 Si, Ge, GaAs, ZnO, SiC, SiGe, GaN, Ga2O3 와 같은 캐리어 웨이퍼로 구현될 수 있다.That is, the
이와 같은 지지부재(210)는 발광소자(200)에서 발생하는 열의 방출을 용이하게 하여 발광소자(200)의 열적 안정성을 향상시킬 수 있다.Such a
한편, 지지부재(210) 상에는 제1 전극층(220)이 형성될 수 있으며, 제1 전극층(220)은 오믹층(ohmic layer)(미도시), 반사층(reflective layer)(미도시), 본딩층(bonding layer)(미도시) 중 적어도 한 층을 포함할 수 있다. 예를 들어 제1 전극층(220)은 오믹층/반사층/본딩층의 구조이거나, 오믹층/반사층의 적층 구조이거나, 반사층(오믹 포함)/본딩층의 구조일 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 예컨대, 제1 전극층(220)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(260)(예컨대, 제1 반도체층(230))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 in ohmic contact with the light emitting structure 260 (for example, the first semiconductor layer 230), an ohmic layer (not shown) may not be formed separately, I do not.
오믹층(미도시)은 발광 구조물(260)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(230)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 전극층(220)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. The
발광 구조물(260)은 적어도 제1 반도체층(230), 활성층(240) 및 제2 반도체층(250)을 포함할 수 있고, 제1 반도체층(230)과 제2 반도체층(250) 사이에 활성층(240)이 게재된 구성으로 이루어질 수 있다. The
상기 제1 전극층(220) 상에는 제1 반도체층(230)이 형성될 수 있다. 상기 제1 반도체층(230)은 p형 도펀트가 도핑된 p형 반도체층으로 구현될 수 있다. 상기 p형 반도체층은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0 ≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN 등에서 선택될 수 있으며, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등의 p형 도펀트가 도핑될 수 있다.The
한편, 제1 반도체층(230)은 전자 차단층(Electron blocking layer)(232)을 포함할 수 있다. 전자 차단층(Electron blocking layer)(232)은 고 전류 인가시 제2 반도체층(250)으로부터 활성층(130)으로 주입되는 전자가 활성층(240)에서 재결합되지 않고 제1 반도체층(230)으로 흐르는 현상을 방지할 수 있다. 전자 차단층(232)은 활성층(240)보다 상대적으로 큰 밴드갭을 가짐으로써, 제2 반도체층(250)으로부터 주입된 전자가 활성층(240)에서 재결합되지 않고 제1 반도체층(230)으로 주입되는 전자 오버플로잉(electron overflowing)현상을 방지할 수 있다. 이에 따라 활성층(240)에서 전자와 정공의 재결합 확률을 높이고 누설전류를 방지할 수 있다.Meanwhile, the
한편, 전자 차단층(Electron blocking layer)(232)은 활성층(240)에 포함된 장벽층의 밴드갭보다 큰 밴드갭을 가질 수 있으며, 예를들어, AlGaN 과 같은 Al 을 포함한 반도체층으로 형성될 수 있고, 이에 한정하지 아니한다.On the other hand, the
중간층(234)은 제1 반도체층(230) 내에 배치되며 소정의 두께를 갖는 층을 형성할 수 있다.The
한편, 중간층(234)이 제1 반도체층(230) 내에 형성됨에 따라서, 도 8 에 도시된 바와 같이 제1 반도체층(230)은 중간층(234)과 활성층(240) 사이의 제1 영역(236), 및 중간층(234)과 제1 전극(220) 사이의 제2 영역(238)을 포함할 수 있다. 8, the
제1 영역(236)의 두께는 활성층(240)과 중간층(234) 사이의 이격거리를 나타내며, 6 nm 내지 12 nm 의 두께를 가질 수 있다.The thickness of the
한편, 중간층(234)은 도 8 에 도시된 바와 같이 전자 차단층(232)과 접하게 형성될 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다.Meanwhile, the
중간층(234)은 n 형 반도체층일 수 있다. 즉, 중간층(234)은 예컨대 Si, Ge, Sn, Se, Te 과 같은 n 형 도펀트로 도핑될 수 있다. The
n 형 반도체층으로 형성된 중간층(234)이 제1 반도체층(230) 내에 형성됨으로써, 중간층(234)과 제1 반도체층(230)의 타 영역 사이에는 p-n 접합 (p-n junction) 이 형성될 수 있다. an
제1 반도체층(230) 내에 중간층(234)이 형성됨에 따라서, 도 9 에 도시된 바와 같이 페르미 준위의 평형을 유지하기 위해 밴드의 휨 현상이 발생한다. 또한, 중간층(234)은 주변에 형성된 제1 반도체층(230)의 가전도대의 전자를 흡수하여 결과적으로 제1 반도체층(230)에 더욱 큰 농도의 정공을 생성할 수 있다. 따라서 제1 반도체층(230)이 활성층에 더욱 많은 정공을 제공할 수 있다. 제1 반도체층(230) 내에 형성된 중간층(234)에 의해서 활성층(230)에 제공되는 정공의 양이 증가할 수 있고, 따라서 발광소자(200)의 발광 효율이 개선될 수 있다.As the
한편, 전자는 정공에 비해 이동도가 높기 때문에 활성층(230)에서 전자와 정공의 재결합에 필요한 정공이 부족할 수 있다. 또한, 전자의 과잉 주입으로 인해 전자가 활성층(230)을 넘어 제1 반도체층(230)으로 넘어오는 전자 오버플로잉 현상이 발생할 수 있다. 제1 반도체층(230) 내에 형성된 중간층(234)에 의해서, 전자 오버플로잉 현상이 방지되어 발광소자(200)의 신뢰성이 개선될 수 있다.On the other hand, since electrons have higher mobility than holes, holes necessary for recombination of electrons and holes in the
아울러, 중간층(234)과 전자 차단층(232)이 접하게 형성되는 경우, 도 9에 도시된 바와 같이 중간층(234)에 의한 밴드의 휨 현상으로 형성된 밴드의 우물 영역과 전자 차단층(232)에 의한 밴드의 장벽 영역이 더해져 더욱 큰 밴드 장벽이 형성될 수 있다. 따라서, 활성층(230)에서 재결합되지 않은 전자가 제1 반도체층(230)으로 넘어오는 전자 오버플로잉 현상이 더욱 효율적으로 방지될 수 있다.In addition, when the
또한, 제1 반도체층(230) 내에 중간층(234)이 배치되고 제1 반도체층(230)과 중간층(234) 사이에 p-n 접합이 형성됨에 따라서 중간층(234)은 저항이 높은 절연체와 같이 기능할 수 있다. 따라서, 중간층(234)은 전류 스프레딩(current spreading)을 개선하여 활성층(230)의 넓은 영역에 걸쳐서 전자와 정공의 재결합이 이루어지게 할 수 있다. 따라서, 발광소자(200)의 발광 효율이 개선될 수 있다.In addition, since the
한편, 중간층(234)은 지나치게 두꺼울 경우 동작전압 상승을 야기하거나, 또는 제1 반도체층(230)의 정공 제공을 저해할 수 있다. 한편, 중간층(234)이 지나치게 얇을 경우 정공 생성 효과가 확보되지 않을 수 있다. 따라서 중간층(234)은 1 nm 내지 25 nm 의 두께를 가질 수 있다.On the other hand, if the
한편, 중간층(234)이 지나치게 높은 농도로 도핑될 경우 동작전압 상승을 야기하거나, 또는 제1 반도체층(230)의 정공 제공을 저해할 수 있다. 한편, 중간층(234)이 지나치게 낮은 농도로 도핑될 경우 정공 생성 효과가 확보되지 않을 수 있다. 따라서, 중간층(234)은 1 × 1018 / cm3 내지 3 × 1018 / cm3 의 도핑 농도를 가질 수 있다.On the other hand, if the
상기 제1 반도체층(230) 상에는 활성층(240)이 형성될 수 있다. 상기 활성층(240)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
상기 활성층(240)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 양자우물구조를 갖을 수 있다. 상기 우물층은 상기 장벽층의 밴드 갭보다 작은 밴드 갭을 갖는 물질로 형성될 수 있다.The
상기 활성층(240)의 위 또는/및 아래에는 도전형 클래드층(미도시)이 형성될 수 있다. 상기 도전형 클래드층(미도시)은 AlGaN계 반도체로 형성될 수 있으며, 상기 활성층(240)의 밴드 갭보다는 큰 밴드 갭을 가질 수 있다.A conductive clad layer (not shown) may be formed on and / or below the
활성층(240) 상에는 제2 반도체층(250)이 형성될 수 있다. 상기 제2 반도체층(250)은 n형 반도체층으로 구현될 수 있으며, 상기 n형 반도체층은 예컨데, InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0 ≤y≤1, 0≤x+y≤≤≤의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN 등에서 선택될 수 있으며, 예를 들어, Si, Ge, Sn, Se, Te와 같은 n형 도펀트가 도핑될 수 있다. A
제2 반도체층(250)상에는 제2 반도체층(250)과 전기적으로 연결된 제2 전극층(280)이 형성될 수 있으며, 제2 전극층(280)은 적어도 하나의 패드 또는/및 소정 패턴을 갖는 전극을 포함할 수 있다. 제2 전극층(280)은 제2 반도체층(250)의 상면 중 센터 영역, 외측 영역 또는 모서리 영역에 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 제2 전극층(280)은 상기 제2 반도체층(250)의 위가 아닌 다른 영역에 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. A
제2 전극층(280)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, 발광 구조물(260)은 제2 반도체층(250) 상에 제2 반도체층(250)과 반대의 극성을 갖는 제3 반도체층(미도시)을 포함할 수 있다. 또한 제1 반도체층(230)이 n 형 반도체층이고, 제2 반도체층(250)이 p 형 반도체층으로 구현될 수도 있다. 이에 따라 발광 구조층(270)은 N-P 접합, P-N 접합, N-P-N 접합 및 P-N-P 접합 구조 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.Meanwhile, the
발광 구조물(260)의 상부에는 광 추출 구조(270)가 형성될 수 있다.The
광 추출 구조(270)는 제2 반도체층(250)의 상면에 형성되거나, 또는 발광 구조물(260)의 상부에 투광성 전극층(미도시)을 형성한 후 투광성 전극층(미도시)의 상부에 형성될 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다.The
광 추출 구조(270)는 투광성 전극층(미도시), 또는 제2 반도체층(250)의 상부 표면의 일부 또는 전체 영역에 형성될 수 있다. 광 추출 구조(270)는 투광성 전극층(미도시), 또는 제2 반도체층(250)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(250)의 상면은 광 추출 구조(270)를 형성하는 러프니스를 포함할 수 있다. 러프니스는 랜덤한 크기로 불규칙하게 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 러프니스는 평탄하지 않는 상면으로서, 텍스쳐(texture) 패턴, 요철 패턴, 평탄하지 않는 패턴(uneven pattern) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The
러프니스는 측 단면이 원기둥, 다각기둥, 원뿔, 다각뿔, 원뿔대, 다각뿔대 등 다양한 형상을 갖도록 형성될 수 있으며, 이에 한정하지 않는다.The roughness may be formed to have various shapes such as a cylindrical surface, a polygonal column, a cone, a polygonal pyramid, a truncated cone, a polygonal pyramid, and the like, but is not limited thereto.
한편, 상기 광 추출 구조(270)는 PEC(photo electro chemical) 등의 방법으로 형성될 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다. 광 추출 구조(270)가 투광성 전극층(미도시)의 또는 제2 반도체층(250)의 상부면에 형성됨에 따라서 활성층(240)으로부터 생성된 빛이 투광성 전극층(미도시), 또는 제2 반도체층(250)의 상부면으로부터 전반사되어 재흡수되거나 산란되는 것이 방지될 수 있으므로, 발광소자(200)의 광 추출 효율의 향상에 기여할 수 있다.Meanwhile, the
발광 구조물(260)의 측면 및 상부 영역에는 패시베이션(미도시)이 형성될 수 있으며, 패시베이션(미도시)은 절연성 재질로 형성될 수 있다.Passivation (not shown) may be formed on the side and upper regions of the
도 10 내지 도 12 는 실시예에 따른 발광소자 패키지를 나타낸 사시도 및 단면도이다.10 to 12 are a perspective view and a cross-sectional view illustrating a light emitting device package according to an embodiment.
도 10 내지 도 12 를 참조하면, 발광소자 패키지(500)는 캐비티(520)가 형성된 몸체(510), 몸체(510)에 실장되는 제1 및 제2 리드 프레임(540, 550)과, 제1 및 제2 리드 프레임(540, 550)과 전기적으로 연결되는 발광소자(530), 및 발광소자(530)를 덮도록 캐비티(520)에 충진되는 봉지재(미도시)를 포함할 수 있다. 10 to 12, the light emitting
몸체(510)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(510)는 사출 성형, 에칭 공정 등에 의해 형성될 수 있으나 이에 대해 한정하지는 않는다. The
몸체(510)의 내면은 경사면이 형성될 수 있다. 이러한 경사면의 각도에 따라 발광소자(530)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(530)에서 외부로 방출되는 광의 집중성은 증가하고, 반대로 광의 지향각이 클수록 발광소자(530)에서 외부로 방출되는 광의 집중성은 감소한다.Concentration of light emitted to the outside from the
한편, 몸체(510)에 형성되는 캐비티(520)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(530)는 제1 리드 프레임(540) 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(530)는 한 개 이상 실장될 수 있다.The
또한, 발광소자(530)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
봉지재(미도시)는 발광소자(530)를 덮도록 캐비티(520)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(520) 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(530)에서 방출되는 광의 파장에 종류가 선택되어 발광소자 패키지(500)가 백색광을 구현하도록 할 수 있다. In addition, 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(530)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 sulfur 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(530)에서 방출되는 제1 빛을 가지는 광에 의해 여기 되어 제2 빛을 생성할 수 있다. 예를 들어, 발광소자(530)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(500)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(530)가 녹색 발광 다이오드인 경우는 magenta 형광체 또는 청색과 적색의 형광체를 혼용하는 경우, 발광소자(530)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(540, 550)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(540, 550)은 단층 또는 다층 구조를 가지도록 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.The first and second lead frames 540 and 550 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). Also, the first and second lead frames 540 and 550 may be formed to have a single layer or a multilayer structure, but the present invention is not limited thereto.
제1 및 제2 리드 프레임(540, 550)은 서로 이격되어 서로 전기적으로 분리된다. 발광소자(530)는 제1 및 제2 리드 프레임(540, 550) 중 적어도 하나에 실장되며, 제1 및 제2 리드 프레임(540, 550)은 발광소자(530)와 직접 접촉하거나 또는 솔더링 부재(미도시)와 같은 전도성을 갖는 재료를 통해서 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 발광소자(530)는 와이어 본딩을 통해 제1 및 제2 리드 프레임(540, 550)과 전기적으로 연결될 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다. 따라서 제1 및 제2 리드 프레임(540, 550)에 전원이 연결되면 발광소자(530)에 전원이 인가될 수 있다. 한편, 수개의 리드 프레임(미도시)이 몸체(510)내에 실장되고 각각의 리드 프레임(미도시)이 발광소자(530)와 전기적으로 연결될 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다.The first and second lead frames 540 and 550 are electrically separated from each other. The
한편, 도 12 를 참조하면, 실시예에 따른 발광소자 패키지(500)는 광학 시트(580)를 포함할 수 있으며, 광학 시트(580)는 베이스부(582) 및 프리즘 패턴(584)을 포함할 수 있다.12, the light emitting
베이스부(582)는 프리즘 패턴(584)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(582)는 형광체(미도시)를 포함할 수 있다. 일 예로 베이스부(582)를 형성하는 재질에 형광체(미도시)를 골고루 분산시킨 상태에서 이를 경화하여 베이스부(582)를 형성할 수 있다. 이와 같이 베이스부(582)를 형성하는 경우는 형광체(미도시)는 베이스부(582) 전체에 균일하게 분포될 수 있다. Further, the
한편, 베이스부(582) 상에는 광을 굴절하고, 집광하는 입체 형상의 프리즘 패턴(584)이 형성될 수 있다. 프리즘 패턴(584)을 구성하는 물질은 아크릴 레진일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.On the other hand, a three-
프리즘 패턴(584)은 베이스부(582)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(584)은 광을 집광하는 효과가 있기 때문에, 도 12의 발광소자 패키지(500)에 광학 시트(580)를 부착하는 경우는 광의 직진성이 향상되어 발광소자 패키지(500)의 광의 휘도가 향상될 수 있다.When the
한편, 프리즘 패턴(584)에는 형광체(미도시)가 포함될 수 있다.Meanwhile, the
형광체(미도시)는 분산된 상태로 프리즘 패턴(584)을 형성하는, 예를 들면 아크릴 레진과 혼합하여 페이스트 또는 슬러리 상태로 만든 후, 프리즘 패턴(584)을 형성함으로써 프리즘 패턴(584) 내에 균일하게 포함될 수 있다.The phosphors (not shown) are dispersed in the
이와 같이 프리즘 패턴(584)에 형광체(미도시)가 포함되는 경우는 발광소자 패키지(500)의 광의 균일도 및 분포도가 향상됨은 물론, 프리즘 패턴(584)에 의한 광의 집광효과 외에 형광체(미도시)에 의한 광의 분산효과가 있기 때문에 발광소자 패키지(500)의 지향각을 향상시킬 수 있다.When a phosphor (not shown) is included in the
실시 예에 따른 발광소자 패키지(500)는 복수개가 기판 상에 어레이되며, 발광소자 패키지(500)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 13 은 실시예에 따른 발광소자 패키지를 포함하는 조명장치를 도시한 사시도이며, 도 14 는 도 13 의 조명장치의 C-C' 단면을 도시한 단면도이다.FIG. 13 is a perspective view illustrating a lighting device including a light emitting device package according to an embodiment, and FIG. 14 is a cross-sectional view taken along the line C-C 'of the lighting device of FIG.
도 13 및 도 14 를 참조하면, 조명장치(600)는 몸체(610), 몸체(610)와 체결되는 커버(630) 및 몸체(610)의 양단에 위치하는 마감캡(650)을 포함할 수 있다.13 and 14, the
몸체(610)의 하부면에는 발광소자 모듈(640)이 체결되며, 몸체(610)는 발광소자 패키지(644)에서 발생된 열이 몸체(610)의 상부면을 통해 외부로 방출할 수 있도록 전도성 및 열발산 효과가 우수한 금속재질로 형성될 수 있다.A light emitting
발광소자 패키지(644)는 기판(642) 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 기판(642)으로 MCPCB(Metal Core PCB) 또는 FR4 재질의 PCB 등을 사용할 수 있다.The light emitting
발광소자 패키지(644)는 연장된 리드 프레임(미도시)를 포함하여 향상된 방열 기능을 가질 수 있으므로, 발광소자 패키지(644)의 신뢰성과 효율성이 향상될 수 있으며, 발광소자 패키지(644)를 포함하는 조명장치(600)의 사용 연한이 연장될 수 있다.The light emitting
커버(630)는 몸체(610)의 하부면을 감싸도록 원형의 형태로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The
커버(630)는 내부의 발광소자 모듈(640)을 외부의 이물질 등으로부터 보호한다. 또한, 커버(630)는 발광소자 패키지(644)에서 발생한 광의 눈부심을 방지하고, 외부로 광을 균일하게 방출할 수 있도록 확산입자를 포함할 수 있으며, 또한 커버(630)의 내면 및 외면 중 적어도 어느 한 면에는 프리즘 패턴 등이 형성될 수 있다. 또한 커버(630)의 내면 및 외면 중 적어도 어느 한 면에는 형광체가 도포될 수도 있다. The
한편, 발광소자 패키지(644)에서 발생한 광은 커버(630)를 통해 외부로 방출되므로 커버(630)는 광 투과율이 우수하여야 하며, 발광소자 패키지(644)에서 발생한 열에 견딜 수 있도록 충분한 내열성을 구비하고 있어야 하는바, 커버(630)는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylen Terephthalate; PET), 폴리카보네이트(Polycarbonate; PC) 또는 폴리메틸 메타크릴레이트(Polymethyl Methacrylate; PMMA) 등을 포함하는 재질로 형성될 수 있다..Since the light generated in the light emitting
마감캡(650)은 몸체(610)의 양단에 위치하며 전원장치(미도시)를 밀폐하는 용도로 사용될 수 있다. 또한 마감캡(650)에는 전원핀(652)이 형성되어 있어, 실시예에 따른 조명장치(600)는 기존의 형광등을 제거한 단자에 별도의 장치 없이 곧바로 사용할 수 있게 된다.The finishing
도 15 는 실시예에 따른 발광소자를 포함하는 액정표시장치의 분해 사시도이다.15 is an exploded perspective view of a liquid crystal display device including a light emitting device according to an embodiment.
도 15 는 에지-라이트 방식으로, 액정표시장치(700)는 액정표시패널(710)과 액정표시패널(710)로 빛을 제공하기 위한 백라이트 유닛(770)을 포함할 수 있다.15, the
액정표시패널(710)은 백라이트 유닛(770)으로부터 제공되는 광을 이용하여 화상을 표시할 수 있다. 액정표시패널(710)은 액정을 사이에 두고 서로 대향하는 컬러 필터 기판(712) 및 박막 트랜지스터 기판(714)을 포함할 수 있다.The liquid
컬러 필터 기판(712)은 액정표시패널(710)을 통해 디스플레이되는 화상의 색을 구현할 수 있다.The
박막 트랜지스터 기판(714)은 구동 필름(717)을 통해 다수의 회로부품이 실장되는 인쇄회로 기판(718)과 전기적으로 접속되어 있다. 박막 트랜지스터 기판(714)은 인쇄회로 기판(718)으로부터 제공되는 구동 신호에 응답하여 인쇄회로 기판(718)으로부터 제공되는 구동 전압을 액정에 인가할 수 있다.The thin
박막 트랜지스터 기판(714)은 유리나 플라스틱 등과 같은 투명한 재질의 다른 기판상에 박막으로 형성된 박막 트랜지스터 및 화소 전극을 포함할 수 있다. The thin
백라이트 유닛(770)은 빛을 출력하는 발광소자 모듈(720), 발광소자 모듈(720)로부터 제공되는 빛을 면광원 형태로 변경시켜 액정표시패널(710)로 제공하는 도광판(730), 도광판(730)으로부터 제공된 빛의 휘도 분포를 균일하게 하고 수직 입사성을 향상시키는 다수의 필름(752, 766, 764) 및 도광판(730)의 후방으로 방출되는 빛을 도광판(730)으로 반사시키는 반사 시트(747)로 구성된다.The backlight unit 770 includes a light emitting element module 720 that outputs light, a
발광소자 모듈(720)은 복수의 발광소자 패키지(724)와 복수의 발광소자 패키지(724)가 실장되어 어레이를 이룰 수 있도록 기판(722)을 포함할 수 있다.The light emitting device module 720 may include a substrate 722 such that a plurality of light emitting device packages 724 and a plurality of light emitting device packages 724 are mounted to form an array.
한편, 백라이트 유닛(770)은 도광판(730)으로부터 입사되는 빛을 액정 표시 패널(710) 방향으로 확산시키는 확산필름(766)과, 확산된 빛을 집광하여 수직 입사성을 향상시키는 프리즘필름(752)으로 구성될 수 있으며, 프리즘필름(752)를 보호하기 위한 보호필름(764)을 포함할 수 있다.The backlight unit 770 includes a
도 16 은 실시예에 따른 발광소자를 포함하는 액정표시장치의 분해 사시도이다. 다만, 도 15 에서 도시하고 설명한 부분에 대해서는 반복하여 상세히 설명하지 않는다.16 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. 15 are not repeatedly described in detail.
도 16 은 직하 방식으로, 액정표시장치(800)는 액정표시패널(810)과 액정표시패널(810)로 빛을 제공하기 위한 백라이트 유닛(870)을 포함할 수 있다.16, the liquid
액정표시패널(810)은 도 15에서 설명한 바와 동일하므로, 상세한 설명은 생략한다.Since the liquid
백라이트 유닛(870)은 복수의 발광소자 모듈(823), 반사시트(824), 발광소자 모듈(823)과 반사시트(824)가 수납되는 하부 섀시(830), 발광소자 모듈(823)의 상부에 배치되는 확산판(840) 및 다수의 광학필름(860)을 포함할 수 있다.The
발광소자 모듈(823)은 복수의 발광소자 패키지(822)와 복수의 발광소자 패키지(822)가 실장되어 어레이를 이룰 수 있도록 기판(821)을 포함할 수 있다.The light emitting device module 823 may include a
특히, 발광소자 패키지(822)는 발광소자(미도시)를 포함하며 발광소자(미도시)는 활성층(미도시)을 포함하며, 활성층(미도시)은 복수의 우물층을 포함하는 다중 양자 우물 구조를 갖고, 복수의 우물층은 P 형 반도체층에 인접한 우물층의 밴드갭이 크게 형성됨으로써, 발광소자 패키지(822) 및 백라이트 유닛(870)의 발광 효율이 개선될 수 있다.In particular, the light emitting
반사 시트(824)는 발광소자 패키지(822)에서 발생한 빛을 액정표시패널(810)이 위치한 방향으로 반사시켜 빛의 이용 효율을 향상시킨다.The
한편, 발광소자 모듈(823)에서 발생한 빛은 확산판(840)에 입사하며, 확산판(840)의 상부에는 광학 필름(860)이 배치된다. 광학 필름(860)은 확산 필름(866), 프리즘필름(850) 및 보호필름(864)를 포함하여 구성될 수 있다.Light generated in the light emitting element module 823 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 120 : 제1 반도체층
130 : 활성층 140 : 제2 반도체층
142 : 전자 차단층 144 : 중간층100: light emitting device 120: first semiconductor layer
130: active layer 140: second semiconductor layer
142: electron blocking layer 144: intermediate layer
Claims (10)
상기 제2 반도체층은 중간층을 포함하며,
상기 중간층과 상기 제2 반도체층은 p-n 접합을 형성하며,
상기 제2 반도체층은 전자 차단층을 포함하는 발광소자.And a light emitting structure including a first semiconductor layer, a second semiconductor layer, and an active layer disposed between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer,
Wherein the second semiconductor layer comprises an intermediate layer,
Wherein the intermediate layer and the second semiconductor layer form a pn junction,
And the second semiconductor layer includes an electron blocking layer.
상기 제2 반도체층은 p 형 도펀트로 도핑되며,
상기 중간층은 n 형 도펀트로 도핑되는 발광소자.The method according to claim 1,
The second semiconductor layer is doped with a p-type dopant,
Wherein the intermediate layer is doped with an n-type dopant.
상기 제2 반도체층은 제1 영역을 포함하며,
상기 제1 영역은 상기 중간층과 상기 활성층 사이에 형성되며,
상기 제1 영역의 두께는,
6 nm 내지 12 nm 인 발광소자.The method according to claim 1,
Wherein the second semiconductor layer comprises a first region,
Wherein the first region is formed between the intermediate layer and the active layer,
The thickness of the first region may be,
6 nm to 12 nm.
상기 전자 차단층은,
상기 활성층보다 큰 밴드갭을 갖는 발광소자.The method according to claim 1,
Wherein the electron blocking layer
And has a band gap larger than that of the active layer.
상기 전자 차단층은
상기 중간층과 접하게 형성되는 발광소자.The method according to claim 1,
The electron blocking layer
And the light emitting element is formed in contact with the intermediate layer.
상기 중간층은
상기 활성층과 상기 전자 차단층 사이에 형성되는 발광소자.The method according to claim 1,
The intermediate layer
And a light emitting layer formed between the active layer and the electron blocking layer.
상기 중간층의 두께는,
1 nm 내지 25 nm 이며,
상기 중간층의 도핑 농도는,
1 × 1018 /cm3 내지 3 × 1018/cm3 인 발광소자.
The method according to claim 1,
The thickness of the intermediate layer,
1 nm to 25 nm,
The doping concentration of the intermediate layer,
1 x 10 18 / cm 3 to 3 x 10 18 / cm 3 .
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