KR101913712B1 - Light emitting diode - Google Patents
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Abstract
실시예에 따른 발광소자는 기판; 기판 상에 배치되며 기둥 형태인 버퍼기둥부를 포함하는 버퍼층; 및 버퍼층의 상에 배치되며 제1 반도체층, 제2 반도체층, 및 제1 반도체층과 제2 반도체층 사이에 배치되는 활성층을 포함하는 발광구조물;을 포함한다.A light emitting device according to an embodiment includes a substrate; A buffer layer disposed on the substrate and including a columnar buffer portion; And a light emitting structure disposed on the buffer 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.
Description
실시예는 발광 소자에 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, display boards, 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.
LED 반도체는 육방 정계의 구조를 갖는 사파이어(Sapphire)나 실리콘카바이드(SiC)등의 이종 기판에서 금속유기화학기상증착법(MOCVD) 또는 분자선 증착법(molecular beam epitaxy; MBE) 등의 공정을 통해 성장된다. LED semiconductors are grown by a process such as MOCVD or molecular beam epitaxy (MBE) on a substrate such as sapphire or silicon carbide (SiC) having a hexagonal system structure.
LED 는 폭 넓은 파장대의 빛을 발생시킬 수 있다. LED 는 파랑색, 빨강색 등의 가시광선 영역 뿐 만 아니라, 자외선 파장대역의 빛도 발생시킬 수 있다.LEDs can generate light in a wide range of wavelengths. LEDs can generate not only visible light regions such as blue and red but also ultraviolet light.
따라서, LED는 발생시키는 빛의 파장대 별로 광추출효율을 극대화시키기 위한 노력이 계속되고 있다.Therefore, efforts are being made to maximize the light extraction efficiency by the wavelength band of the light generated by the LED.
실시예는 광효율이 개선된 발광소자를 제공한다.The embodiment provides a light emitting device with improved light efficiency.
실시예에 따른 발광소자는 기판; 기판 상에 배치되며 기둥 형태인 버퍼기둥부를 포함하는 버퍼층; 및 버퍼층의 상에 배치되며 제1 반도체층, 제2 반도체층, 및 제1 반도체층과 제2 반도체층 사이에 배치되는 활성층을 포함하는 발광구조물;을 포함한다.A light emitting device according to an embodiment includes a substrate; A buffer layer disposed on the substrate and including a columnar buffer portion; And a light emitting structure disposed on the buffer 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.
실시에에 따른 발광소자는 버퍼층을 기둥형태로 형성하여 활성층을 기판의 C 축과 대응하게 형성할 수 있다.In the light emitting device according to the embodiment, the buffer layer may be formed in a column shape so that the active layer may be formed to correspond to the C axis of the substrate.
실시예에 따른 발광소자는 활성층을 기판의 C 축과 대응하게 형성하여 TM mode의 빛의 추출량을 극대화할 수 있다.The light emitting device according to the embodiment can maximize the extraction amount of TM mode light by forming the active layer to correspond to the C axis of the substrate.
실시예에 따른 발광소자는 자외선 파장의 빛에서 강해지는 활성층의 측면으로 발산되는 TM mode의 빛을 활용하여 광추출량을 극대화할 수 있다.The light emitting device according to the embodiment can maximize the light extraction amount by utilizing the TM mode light emitted to the side of the active layer which is strengthened in the ultraviolet wavelength light.
실시예에 따른 발광소자는 자외선 파장의 빛을 발생시켜 살균기능을 가질 수 있다.The light emitting device according to the embodiment may generate a light having an ultraviolet wavelength to have a sterilizing function.
도 1a 및 도 1b 는 기판, 및 질화물 반도체층의 결정 구조를 설명하기 위한 참조도면으로서 육방결정구조의 면과 축을 도시한 도면,
도 2 는 실시예에 따른 발광소자가 발생시키는 빛의 모드를 나타내는 그래프,
도 3 은 실시예에 따른 발광소자의 구조를 도시한 단면도,
도 4 는 실시예에 따른 발광소자의 구조를 도시한 단면도,
도 5 는 실시예에 따른 발광소자의 전극 연결 구조를 도시한 단면도,
도 6 은 실시예에 따른 발광소자의 구조를 도시한 단면도,
도 7 은 실시예에 따른 발광소자의 전극 연결 구조를 도시한 단면도,
도 8a 는 실시예의 발광 소자를 포함한 발광소자 패키지를 나타낸 사시도,
도 8b 는 실시예의 발광 소자를 포함한 발광소자 패키지를 나타낸 단면도,
도 9a 는 실시예에 따른 발광소자 모듈을 포함하는 조명장치를 도시한 사시도,
도 9b 는 실시예에 따른 발광소자 모듈을 포함하는 조명장치를 도시한 단면도,
도 10 은 실시예에 따른 발광소자 모듈을 포함하는 백라이트 유닛을 도시한 분해 사시도, 그리고
도 11 는 실시예에 따른 발광소자 모듈을 포함하는 백라이트 유닛을 도시한 분해 사시도이다.Figs. 1A and 1B are diagrams showing planes and axes of a hexagonal crystal structure as a reference for explaining a crystal structure of a substrate and a nitride semiconductor layer,
2 is a graph showing a mode of light generated by the light emitting device according to the embodiment,
3 is a cross-sectional view illustrating a structure of a light emitting device according to an embodiment,
4 is a cross-sectional view showing a structure of a light emitting device according to an embodiment,
5 is a cross-sectional view illustrating an electrode connection structure of a light emitting device according to an embodiment,
6 is a cross-sectional view showing a structure of a light emitting device according to an embodiment,
7 is a cross-sectional view illustrating an electrode connection structure of a light emitting device according to an embodiment,
8A is a perspective view showing a light emitting device package including the light emitting device of the embodiment,
8B is a cross-sectional view illustrating a light emitting device package including the light emitting device of the embodiment,
9A is a perspective view illustrating a lighting device including a light emitting device module according to an embodiment,
FIG. 9B is a cross-sectional view showing a lighting device including a light emitting device module according to the embodiment,
10 is an exploded perspective view showing a backlight unit including a light emitting device module according to an embodiment, and FIG.
11 is an exploded perspective view showing a backlight unit including a light emitting device module 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 be apparent from and elucidated with reference to the embodiments described hereinafter in conjunction with 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 방향뿐 만 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 the upward direction but also the downward direction based on 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 1a 및 도 1b 는 기판, 및 질화물 반도체층의 결정 구조를 설명하기 위한 참조도면으로서 육방결정구조의 면과 축을 도시한 도면으로, 육방결정구조의 C 면{0001} 과 M 면{1-100}을 도시한다.FIGS. 1A and 1B are views showing planes and axes of a hexagonal crystal structure as a reference for explaining a crystal structure of a substrate and a nitride semiconductor layer, wherein C plane {0001} and M plane {1-100 }.
질화물 반도체층 및 그의 합금들은 육방정계 결정구조 (특히, hexagonal wurzite structure)에서 가장 안정적이다. 이러한 결정구조는 도 1 에서 도시하는 바와 같이, 서로에 대하여 120도 회전 대칭을 가지며, C-축[0001]에 대하여 모두 수직인 세 개의 기본 축[a1, a2, a3]들로 표시된다.The nitride semiconductor layer and its alloys are most stable in a hexagonal crystal structure (especially a hexagonal wurzite structure). This crystal structure is represented by three basic axes [a 1 , a 2 , a 3 ] which are 120 degrees rotationally symmetrical with respect to each other and which are all perpendicular to the C-axis [0001] do.
결정방향지수는 [0000], 한 결정방향지수와 등가인 결정방향지수의 Family지수는 <0000>로 표시하고, 면방향지수는 (0000), 한 면방향지수와 등가인 면방향지수의 Family지수는 {0000}로 표시한다. The family index of the crystal orientation index is represented by < 0000 >, the face orientation index is represented by (0000), the Family Index of the face orientation index equivalent to the one- Is denoted by {0000}.
도 1a 및 도 1b 를 참조하면, 기판과 질화물 반도체층은 육방결정구조일 수 있다. 즉, 기판은 육방결정구조를 갖는 물질, 예를 들어 사파이어(Al2O3), SiC, GaAs, GaN, ZnO 등의 물질로 형성될 수 있다.Referring to FIGS. 1A and 1B, the substrate and the nitride semiconductor layer may have a hexagonal crystal structure. That is, the substrate may be formed of a material having a hexagonal crystal structure, such as sapphire (Al 2 O 3 ), SiC, GaAs, GaN, ZnO, or the like.
도시된 결정 구조의 기판에서 질화물 반도체층을 성장할 때, 질화물 반도체층을 C-면{0001} 방향으로 성장 시 질화물 박막의 성장이 용이하며, 고온에서 안정하기 때문에 질화물 성장용 기판으로 주로 사용된다.When the nitride semiconductor layer is grown on the substrate having the crystal structure shown in the figure, the nitride thin film is easily grown when growing the nitride semiconductor layer in the C-plane {0001} direction, and is mainly used as a substrate for nitride growth because it is stable at high temperature.
M-면{1-100}은 (1-100)면 뿐만 아니라, 육방정계 결정구조를 C-축[0001]을 축으로 60도씩 회전시켰을 때 나오는 결정면, 즉 (-1100), (10-10), (-1010), (01-10), (0-110) 면도 M-면{1-100} 에 속한다.The M-plane {1-100} is not only a (1-100) plane but also a crystal plane which is obtained when the hexagonal crystal structure is rotated by 60 degrees around the C-axis [0001] ), (-1010), (01-10), and (0-110) shaves belong to the M-plane {1-100}.
도 2 는 실시예에 따른 발광소자가 발생시키는 빛의 모드와 빛의 세기를 나타내는 그래프이다.2 is a graph showing modes of light and intensity of light generated by the light emitting device according to the embodiment.
도 2 를 참조하면, 그래프의 가로축은 빛의 파장이고, 세로축은 빛의 세기이다. 이때, 일점 쇄선은 TM mode 의 빛이고 실선은 TE mode 의 빛을 나타낸다.Referring to FIG. 2, the abscissa of the graph is the wavelength of light, and the ordinate is the intensity of light. At this time, the one-dot chain line indicates the light of the TM mode and the solid line indicates the light of the TE mode.
TM mode 의 빛의 경우 활성층의 상면과 수평방향으로 빛이 진행할 수 있고, TE mode 의 빛의 경우 활성층의 상면과 수직방향으로 빛이 진행할 수 있다.In the case of the TM mode light, the light can proceed in the horizontal direction with the top surface of the active layer. In the case of the TE mode light, the light can proceed in the direction perpendicular to the upper surface of the active layer.
TE mode 의 빛의 경우 300 nm 내지 400 nm 의 파장대역에서 최대가 되고, 300nm 이하의 빛인 경우에는 빛의 세기가 줄어든다.TE mode light is maximum in the wavelength range of 300 nm to 400 nm, and light intensity is less than 300 nm in the wavelength range of 300 nm to 400 nm.
그에 비하여 TM mode 의 빛의 경우 빛의 파장이 줄어듦에 따라서 빛의 세기가 점점 강해짐을 알 수 있다.On the other hand, in the case of the TM mode light, the intensity of light gradually increases as the wavelength of light decreases.
결과적으로 발광소자가 발생시키는 빛이 자외선 파장대역인 경우 활성층의 수평방향으로 진행되는 빛이 활성층의 수직방향으로 진행되는 빛보다 강해짐을 알 수 있다.As a result, when the light generated by the light emitting device is in the ultraviolet wavelength band, the light traveling in the horizontal direction of the active layer is stronger than the light traveling in the vertical direction of the active layer.
도 3 은 실시예에 따른 발광소자(100)의 구조를 도시한 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing the structure of the
도 3 을 참조하면, 실시예에 따른 발광소자(100)는 기판(110), 기판(110) 상에 배치되며 버퍼기둥부(122)를 포함하는 버퍼층(120), 및 버퍼층(120) 상에 배치되며 제1 반도체층(132), 제2 반도체층(136), 및 제1 반도체층(132)과 제2 반도체층(136) 사이에 배치되는 활성층(134)을 포함하는 발광구조물(130)을 포함한다.3, a
기판(110)은 발광구조물(130)을 지지할 수 있다. 기판(110)은 발광구조물(130)을 성장시키기 위한 기반이 될 수 있으나, 이에 한정하지 아니한다. 발광구조물(130)은 기판(110) 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 기판(110)의 C 면 상에 발광구조물(130)이 배치될 수 있다. 기판(110)은 발광구조물(130)에서 발생하는 열을 전달받을 수 있다. 기판(110)은 열전도성이 높은 물질로 형성될 수 있으며 광 투과적 성질을 가질 수 있다. 기판(110)은 광투과성 물질을 사용하거나 포함할 수 있으며, 일정두께 이하로 형성하는 경우 광 투과적 성질을 가질 수 있으나, 이에 한정하지 아니한다. 발광소자(100)의 광추출 효율을 향상시키기 위해 기판(110)의 굴절율은 제1 반도체층(132)의 굴절율보다 작을 수 있으나, 이에 한정하지 아니한다.The
기판(110)은 광 투과적 성질을 가지는 재질일 수 있다. 예를 들어, 기판(110)은 사파이어(Al2O3), 갈륨나이트라이드(GaN),산화아연(ZnO), SiC, Si, GaP, InP, Ga203, 도전성 기판 및 GaAs 등으로 이루어진 군에서 어느 하나를 포함하여 형성될 수 있으나, 이에 한정하지 아니한다. 예를 들어, 기판(110)은 사파이어(Al2O3)에 비해 열전도성이 큰 탄화규소(SiC)로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 아니한다. 기판(110)은 발광소자(100)에서 발생하는 열의 방출을 용이하게 하여 발광소자(100)의 열적 안정성을 향상시킬 수 있다.The
기판(110)은 광 추출 효율을 높이기 위해서, 상면에 요철구조가 형성될 수 있다. 기판(110)의 상면에 형성된 요철구조는 PSS(Patterned Sapphire Substrate) 구조일 수 있으나, 이에 한정하지 아니한다. 기판(110)은 상면의 요철구조가 돌출된 구조인 돌출부(112)를 포함할 수 있다. The
기판(110)은 발광소자(100)의 이용방식에 따라 하면에 광추출구조가 형성될 수 있으나, 이에 한정하지 아니한다.돌출부(112)는 기판(110)의 상면이 반구형태로 돌출된 형태일 수 있으나 이에 한정하지 않는다. 돌출부(112) 상에는 버퍼층(120)이 배치될 수 있다. The
버퍼층(120)은 기판(110)과 제1 반도체층(132)사이에 배치될 수 있다. 버퍼층(120)은 기판(110)과 제1 반도체층(132)사이에 존재하는 격자상수의 차이를 완화시키기 위해 기판(110)과 제1 반도체층(132) 사이에 배치되어 제1 반도체층(132)의 결정성을 향상시킬 수 있다.The
버퍼층(120)은 기판(110)과 제1 반도체층(132) 사이의 격자상수 차이를 완화시킬 수 있는 물질, 예를 들어 GaN, InN, AlN, AlInN, InGaN, AlGaN, 및 InAlGaN 중 선택할 수 있으며 이에 한정되지 않는다.버퍼층(120)은 기판(110) 상에 단결정으로 형성될 수 있으나, 이에 한정하지 아니한다. 버퍼층(120)은 기판(110)의 C 면 상에 형성될 수 있다.The
버퍼층(120)은 버퍼기둥부(122)를 포함할 수 있다. 예를 들어 버퍼기둥부(122)는 상면의 일 영역이 기둥 형태로 높게 형성될 수 있다. 버퍼층(120)은 상면에 복수의 버퍼기둥부(122)가 형성될 수 있으며 형태와 개수에 대해서는 한정하지 아니한다. 버퍼기둥부(122)는 버퍼층(120)을 형성하는 물질과 동일한 물질로 이루어 질 수 있으며 이에 한정하지 아니한다. 예를 들어, 버퍼기둥부(122)는 AlN을 포함하여 형성될 수 있다.The
버퍼층(120)은 펄스 방식(ALE : Atomic Layer Epitaxy) 으로 기판(110) 상에 형성될 수 있다. 버퍼층(120)은 고온에서 형성될 수 있다. 예를 들어, 버퍼층(120)은 1200℃ 내지 1600 ℃에서 형성될 수 있다. 버퍼층(120)은 트리메틸-알루미늄(TMAl)과 암모니아(NH3)를 이용하여 수소분위기 하에서 형성될 수 있으며 10 Torr 내지 100 Torr 의 압력에서 형성될 수 있으나, 그 공정에 한정하지 아니한다.The
버퍼기둥부(122)는 기판(110) 상에 형성되는 돌출부(112) 상에 형성될 수 있다. 예를 들어, 버퍼기둥부(122)는 돌출부(112)상에 기판의 C 축에 대응하여 형성될 수 있다. 펄스 방식(ALE : Atomic Layer Epitaxy) 으로 버퍼층(120)을 기판(110) 상에 형성시키는 경우, 알루미늄(Al)의 낮은 표면이동도(Surface Mobility)로 인해 킹크(Kink) 가 많은 돌출부(112) 상에 버퍼기둥부(122)가 형성될 수 있다. 기판(110) 상의 돌출부(112)의 개수, 간격 또는 크기를 조절하여 버퍼기둥부(122)의 개수, 간격 또는 크기를 조절할 수 있다. The
버퍼 기둥부(122)상에 발광구조물(130)이 배치될 수 있다. 버퍼기둥부(122)가 기판(110)의 C 축에 대응하여 배치될 경우 발광구조물(130)도 기판(110)의 C 축에 대응하여 배치될 수 있으나 이에 한정하지 않는다. C 축과 대응하는 것은 C축과 평행하는 것일 수 있으며, 공정에서 발생하는 공정오차 범위 내의 형태를 포함할 수 있다.The
버퍼기둥부(122)는 육방정계 결정구조일 수 있다. 예를 들어, 버퍼기둥부(122)는 버퍼기둥부(122)의 M 면{1-100} 과 C 면{0001}상에 발광구조물(130)이 배치될 수 있다.The
버퍼층(120)은 버퍼기둥부(122)가 기판(110) 상에 복수로 형성될 수 있다. 버퍼층(120)은 서로 다른 버퍼기둥부(122) 사이의 기판(110) 상에 배치되는 바닥부(124)를 포함할 수 있다. 바닥부(124) 상에 발광구조물(130)이 배치될 수 있다. 바닥부(124)는 발광구조물(130)과 기판(110)의 격자정수의 차이를 완화할 수 있으며 발광구조물(130)이 높은 박막 품질을 갖도록 할 수 있다. The
버퍼기둥부(122)의 높이는 5 ㎛ 내지 20 ㎛ 일 수 있다. 버퍼기둥부(122)의 높이가 5 ㎛ 이하인 경우는 기판(110)의 C 축과 대응하게 배치되는 활성층(134)의 길이가 줄어들어 자외선 파장대역의 빛이 활성층(134)의 수평방향으로 발산하는 TM mode 의 빛을 활용하는 정도가 줄어들어 광추출 효율이 떨어질 수 있고, 높이가 20 ㎛ 이상인 경우에는 성장이 어렵고, 충격에 취약해질 수 있으며, 기판(110)의 C 축과 대응하게 배치되는 발광구조물(130)에 전체적으로 전류를 공급하기 어려워질 수 있다.The height of the
버퍼기둥부(122)의 폭은 1 ㎛ 내지 3 ㎛ 일 수 있다. 버퍼기둥부(122)의 폭이 1 ㎛ 이하인 경우는 외부 충격에 과도하게 취약해질 수 있고, 폭이 3 ㎛ 이상이 되는 경우에는 자외선 파장대의 빛을 발생시키는 발광구조물(130)에서 활성층(134)의 수직방향으로 발산하는 TE mode 의 빛의 양이 적어 광추출효율이 떨어질 수 있다.The width of the
버퍼층(120)은 복수의 버퍼기둥부(122)를 포함할 수 있고, 서로 다른 버퍼기둥부(122) 사이의 거리는 3 ㎛ 내지 10 ㎛ 일 수 있다. 버퍼기둥부(122)의 사이의 거리가 3 ㎛ 이하인 경우에는 기판(110)의 C 축과 대응하여 버퍼기둥부(122)의 측면에 형성되는 발광구조물(130) 사이의 거리가 너무 좁아 단락(short)의 확률이 높아져 결함의 가능성이 발생할 수 있고, 10 ㎛ 이상인 경우에는 버퍼기둥부(122) 사이에 배치된 바닥부(124) 상에 배치된 발광구조물(130)의 비율이 높아져 TM mode 빛이 발광구조물(130)의 측방으로 발산되어 광추출 효율이 떨어질 수 있다.The
버퍼층(120)의 상에는 발광구조물(130)이 배치될 수 있다. 발광구조물(130)은 버퍼기둥부(122)와 바닥부(124) 상에 배치될 수 있으며 예를 들어, 버퍼기둥부(122)의 적어도 측면 또는 상면과 바닥부(124) 상에 배치될 수 있다. 발광구조물(130)은 제1 반도체층(132), 활성층(134) 및 제2 반도체층(136)을 포함할 수 있고, 제1 반도체층(132)과 제2 반도체층(136) 사이에 활성층(134)이 개재된 구성으로 이루어질 수 있다.The
제1 반도체층(132)은 n형 반도체층으로 구현될 수 있으며, 상기 n형 반도체층은 예컨데, InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 GaN(Gallium nitride), AlN(Aluminium nitride), AlGaN(Aluminium gallium nitride), InGaN(Indium gallium nitride), InN(Indium nitride), InAlGaN, AlInN 등에서 선택될 수 있다. 제1 반도체층(132)은 예를 들어, 규소(Si), 게르마늄(Ge), 주석(Sn), 셀레늄(Se), 텔루늄(Te)와 같은 n형 도펀트가 도핑될 수 있다. The first semiconductor layer 132 may be implemented as an n-type semiconductor layer, the n-type semiconductor layer is for example, In x Al y Ga 1 -x- y N (0≤x≤1, 0≤y≤1, (AlN), AlGaN (Indium Gallium Nitride), InGaN (Indium Gallium Nitride), InN (Indium Nitride), or the like, InAlGaN, AlInN, and the like. The first semiconductor layer 132 may be doped with an n-type dopant such as, for example, silicon (Si), germanium (Ge), tin (Sn), selenium (Se) or tellurium (Te).
활성층(134)은 제1 반도체층(132) 상에 형성될 수 있다. 활성층(134)은 3족-5족, 2족-6족 원소의 화합물 반도체 재료를 이용하여 이종 접합 구조(double hetero junction), 단일 또는 다중 양자 우물 구조, 양자 선(Quantum-Wire) 구조, 또는 양자 점(Quantum Dot) 구조 등으로 형성될 수 있다.The
활성층(134)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 가질 수 있다. 상기 우물층은 상기 장벽층의 밴드 갭보다 작은 밴드 갭을 갖는 물질로 형성될 수 있다.When the
활성층(134)은 자외선 파장의 빛을 발생시킬 수 있다. 활성층(134)은 300 nm 이하의 파장대역의 빛을 발생시킬 수 있다. 활성층(134)은 제1 반도체층(132)에서 전달받은 전자와 제2 반도체층(136)에서 전달받은 정공이 에너지 밴드갭에 따라서 재결합되어 빛을 발생시킬 수 있다. The
활성층(134)은 자외선 파장대역의 빛을 발생시키는 경우 활성층(134)의 수평방향으로 진행되는 빛이 강해질 수 있다. 활성층(134)은 TM mode 의 빛을 발산하여 기판(110)의 C 축과 대응하는 방향으로 발산되는 빛의 양이 최대가 되도록 할 수 있다.When the
활성층(134)의 위 또는/및 아래에는 도전성 클래드층(미도시)이 형성될 수 있다. 도전성 클래드층(미도시)은 활성층(134)의 장벽층의 밴드 갭보다 더 넓은 밴드 갭을 가지는 반도체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도전성 클래드층은 GaN, AlGaN, InAlGaN 또는 초격자 구조 등을 포함할 수 있다. 또한, 도전성 클래드층은 n형 또는 p형으로 도핑될 수 있다.A conductive clad layer (not shown) may be formed on and / or below the
제2 반도체층(136)은 활성층(134) 상에 형성될 수 있다. 제2 반도체층(136)은 p형 도펀트가 도핑된 p형 반도체층으로 구현될 수 있다. 제2 반도체층(136)은 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 GaN(Gallium nitride), AlN(Aluminium nitride), AlGaN(Aluminium gallium nitride), InGaN(Indium gallium nitride), InN(Indium nitride), InAlGaN, AlInN 등에서 선택될 수 있으며 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba) 등의 p형 도펀트가 도핑될 수 있다.The
제1 반도체층(132), 활성층(134) 및 제2 반도체층(136)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) 등의 방법을 이용하여 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.The first semiconductor layer 132, the
발광구조물(130)은 제1 반도체층(132) 및 제2 반도체층(136) 내의 도전형 도펀트의 도핑 농도가 균일 또는 불균일하게 형성될 수 있으나, 이에 한정하지 아니한다. 발광구조물(130)의 층간구조는 다양하게 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지 아니한다.The
발광구조물(130)은 제2 반도체층(136)상에 제2 반도체층(136)과 반대의 극성을 갖는 제3 반도체층(미도시)을 포함할 수 있다. 발광구조물(130)은 제1 반도체층(132)이 p 형 반도체층이고, 제2 반도체층(136)이 n 형 반도체층으로 구현될 수도 있다. 이에 따라, 발광구조물(130)은 N-P 접합, P-N 접합, N-P-N 접합 및 P-N-P 접합 구조 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The
제2 반도체층(136) 상에는 투광성 전극층(미도시)이 배치될 수 있으나, 이에 한정하지 아니한다.A light-transmitting electrode layer (not shown) may be disposed on the
투광성 전극층(미도시)은 ITO, IZO(In-ZnO), GZO(Ga-ZnO), AZO(Al-ZnO), AGZO(Al-Ga ZnO), IGZO(In-Ga ZnO), IrOx, RuOx, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au 및 Ni/IrOx/Au/ITO 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으며, 제2 반도체층(136)의 상부에 형성됨으로써, 전류군집현상을 방지할 수 있다.The transparent electrode layer (not shown) is ITO, IZO (In-ZnO) , GZO (Ga-ZnO), AZO (Al-ZnO), AGZO (Al-Ga ZnO), IGZO (In-Ga ZnO), IrO x, RuO x , RuO x / ITO, Ni / IrO x / Au and Ni / IrO x / Au / ITO and is formed on the
바닥부(124) 상에 배치된 활성층(134) 및 제2 반도체층(136)은 일 영역이 제거될 수 있다. 예를 들어, 기판(110)의 C 면과 대응하게 배치된 활성층(134) 및 제2 반도체층(136)은 일 영역이 제거될 수 있다. 활성층(134) 및 제2 반도체층(136)이 기판(110)의 C 면과 대응하는 것은 서로 평행하는 것일 수 있으며, 형성과정에서 근사적으로 발생할 수 있는 공정오차 범위를 포함할 수 있다. 활성층(134) 및 제2 반도체층(136)이 제거되어 노출된 제1 반도체층(132) 상에는 제1 전극층(140)이 배치될 수 있다.One region of the
제1 전극층(140)은 제1 반도체층(132)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 전극층(140)은 외부에서 연결된 전원으로부터 공급받은 전류를 제1 반도체층(132)에 제공할 수 있다.The
이때, 활성층(134) 및 제2 반도체층(136)과 제1 전극층(140)의 사이에는 절연층(160)이 배치될 수 있다. 절연층(160)은 활성층(134) 및 제2 반도체층(136)과 제1 전극층(140)을 서로 이격시킬 수 있다. 절연층(160)은 전기전도성이 작은 물질로 형성될 수 있다.At this time, the insulating
기판(110)의 C 축과 대응하게 배치된 활성층(134)에서 발생되는 TM mode 의 빛의 방출을 방해하지 않도록 제1 전극층(140)은 바닥부(124) 상에 배치되어, 발광소자(100)의 광추출 효율을 극대화할 수 있다.The
제2 전극층(150)은 제2 반도체층(136)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 전극층(150)은 외부에서 제공된 전원으로부터 공급받은 전류를 제2 반도체층(136)에 공급할 수 있다.The
제2 전극층(150)은 버퍼기둥부(122) 상에 배치된 제2 반도체층(136) 상에 배치될 수 있다. 제2 전극층(150)은 제2 반도체층(136)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 전극층(150)은 외부에서 제공된 전원으로부터 공급받은 전류를 제2 반도체층(136)에 공급할 수 있다. 제2 전극층(150)은 투광성 전극층(미도시)의 일부가 제거되어 노출된 제2 반도체층(136)의 일면과 전기적으로 연결되거나, 또는 투광성 전극층(미도시)에 연결되어 제2 반도체층(136)과 전기적으로 연결될 수 있다.The
제2 전극층(150)은 기판(110)의 C 축과 대응하게 배치된 활성층(134)에서 발생되는 TM mode 의 빛의 방출을 방해하지 않도록 버퍼기둥부(122) 상에 배치된 제2 반도체층(136) 상에 배치되어, 발광소자(100)의 광추출 효율을 극대화할 수 있다.The
제2 반도체층(136)은 제2 전극층(150)으로부터 전류를 제공받을 수 있다. 제2 반도체층(136)의 상면에는 광 추출 구조가 형성될 수 있으나 이에 한정하지 않는다.The
한편, 제1 및 2 전극층(140, 150)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 second electrode layers 140 and 150 may be formed of a conductive material such as In, Co, Si, Ge, Au, Pd, Pt, Ru, Re, Mg, Zn, Hf, Ta, , A metal selected from Ti, Ag, Cr, Mo, Nb, Al, Ni, Cu, and WTi or an alloy thereof and may be formed as a single layer or a multilayer .
도 4 는 다른 실시예에 따른 발광소자(200)를 도시한 단면도이다.4 is a cross-sectional view illustrating a
도 4 를 참조하면, 실시예에 따른 발광소자(200)는 버퍼층(220)이 버퍼기둥부(222)와 제1층(224)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4, the
발광구조물(230)은 버퍼기둥부(222) 상부 또는 측부에 배치될 수 있다.The
버퍼층(220)은 기판(210) 상에 배치되는 제1층(224)을 포함하고, 버퍼기둥부(222)는 제1 층 상에 형성될 수 있다. 제1층(224)를 형성한 이후에 제1층(224)의 상에 버퍼기둥부(222)를 형성할 수 있다. 버퍼층(220)은 기판(210)과 발광구조물(230)의 격자정수 차이를 완화하여 결정결함을 최소화할 수 있다. 제1 전극(240) 및 제2 전극(250)의 배치관계는 도 3 에 대한 실시예와 동일하므로 추가로 상세하게 설명하지 아니한다.The
도 5 는 다른 실시예에 따른 발광소자(300)를 도시한 단면도이다.5 is a cross-sectional view illustrating a
도 5 를 참조하면, 실시예에 따른 발광소자(300)는 기판(310)상에 버퍼층(322, 324)이 배치될 수 있다. 버퍼층(322, 324)은 바닥부(324)와 일영역이 돌출된 버퍼기둥부(322)를 포함할 수 있다. 버퍼층(322, 324)과 버퍼기둥부(322)는 상술한 물질을 포함하여 형성될 수 있으나 이에 한정하지 않는다. 예를 들어, 버퍼기둥부(322)는 알루미늄나이트라이드(AlN)를 포함할 수 있다. 버퍼층(322, 324) 과 버퍼기둥부(322)의 적어도 측부 또는 상부에 발광구조물(330)이 배치될 수 있다. 제2 전극층(350)은 바닥부(324) 상에 배치된 제2 반도체층(336) 상에 배치될 수 있다. Referring to FIG. 5, a
제2 전극층(350)은 제2 반도체층(336)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 전극층(350)은 제2 반도체층 상에 배치되어 제2 반도체층(336)과 전기적으로 연결되거나 제2 반도체층(336)상의 투광성 전극층(미도시) 상에 배치되어 제2 반도체층(336)과 전기적으로 연결될 수 있으나, 이에 한정하지 아니한다. 제2 전극층(350)은 외부에서 제공된 전원으로부터 공급받은 전류를 제2 반도체층(336)에 공급할 수 있다.The
제2 전극층(350)은 바닥부(324) 상에 배치되어 기판(310)의 C 축과 대응하게 배치된 활성층(334)에서 발생되는 TM mode 의 빛의 방출을 원활하게 하여, 발광소자(300)의 광추출 효율을 극대화할 수 있다.The
제1 전극층(340)은 제1 반도체층(332)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 전극층(340)은 외부에서 제공된 전원으로부터 공급받은 전류를 제1 반도체층(332)에 공급할 수 있다.The
제1 전극층(340)은 버퍼기둥부(322) 상에 배치된 활성층(334) 및 제2 반도체층(336)의 일 영역이 제거되어 노출된 제1 반도체층(332) 상에 배치될 수 있다. 제1 전극층(340)은 제1 반도체층(332)의 일면과 전기적으로 연결될 수 있다. The
이때, 활성층(334) 및 제2 반도체층(336)과 제1 전극층(340)의 사이에는 절연층(360)이 배치될 수 있다. 절연층(360)은 활성층(334) 및 제2 반도체층(336)과 제1 전극층(340)을 서로 이격시킬 수 있다. 절연층(360)은 전기전도성이 작은 물질로 형성될 수 있다.At this time, the insulating
제1 전극층(340)은 버퍼기둥부(322) 상에 배치된 제1 반도체층(332) 상에 배치되어 기판(310)의 C 축과 대응하게 배치된 활성층(334)에서 발생되는 TM mode 의 빛의 방출을 원활하게 하여, 발광소자(300)의 광추출 효율을 극대화할 수 있다.The
도 6 은 다른 실시예에 따른 발광소자(400)를 도시한 단면도이다.6 is a cross-sectional view illustrating a
도 6 을 참조하면, 실시예에 따른 발광소자(400)는 상면의 일 영역이 돌출된 기둥부가 형성되는 기판(410), 기둥부의 측면에 배치되며 제1 반도체층(432), 제2 반도체층(436), 및 제1 반도체층(432)과 제2 반도체층(436) 사이에 배치되는 활성층(434)을 포함하는 발광구조물(430)을 포함한다.Referring to FIG. 6, the
기판(410)에는 상면의 일 영역에 돌출된 기둥부(412)가 형성될 수 있다. 기판(410)은 복수의 기둥부(412)를 포함할 수 있다. The
기판(410)은 기둥부(412) 및 기판바닥부(414)를 포함할 수 있다. 기둥부(412) 는 기판바닥부(414) 상에 배치될 수 있다.The
발광구조물(430)은 제1 반도체층(432), 제2 반도체층(436), 및 제1 반도체층(432)과 제2 반도체층(436)의 사이에 배치되는 활성층(434)을 포함할 수 있다. 제1 반도체층(432), 제2 반도체층(436) 및 활성층(434)은 위에서 설명하였으므로 추가로 상세하게 설명하지 아니한다.The
발광구조물(430)은 기둥부(412)의 적어도 측면 또는 상면에 배치될 수 있다. 발광구조물(430)은 일 영역이 기판(410)의 C 축과 대응하게 배치된 기둥부(412)의 측면에 배치될 수 있다. 이 경우 활성층(434)은 기둥부(412)의 기판(410)의 C 축과 평행할 수 있다. 활성층(434)은 TM mode 의 빛을 발산하여 기판(410)의 C 축방향으로 발산되는 빛의 양이 최대가 되도록 할 수 있다. The
발광구조물(430)은 기둥부(412)의 상면 또는 기판바닥부(414)상에 배치될 수 있다. 발광구조물(430)은 기판(410)의 C 면과 평행할 수 있으나, 공정오차범위를 포함할 수 있다. 발광구조물(430)의 상면에는 투광성 전극층(미도시)이 배치될 수 있다.The
투광성 전극층(미도시)은 제2 반도체층(436)의 상부에 배치되어, 전류군집현상을 방지할 수 있으나, 이에 한정하지 아니한다.The light-transmitting electrode layer (not shown) may be disposed on the
버퍼층(420)은 기판(410)과 발광구조물(430)의 사이에 배치될 수 있다. 버퍼층(420)은 기둥부(412)의 측면에 배치되는 경우에는 기판(410)의 C 축과 평형할 수 잇고, 기둥부(412)의 상면 또는 기판바닥부(414)에 배치되는 경우에는 기판(410)의 C면과 평행할 수 있다. 버퍼층(420)은 기판(410) 상에 배치될 수 있으며, 예를 들어, 기둥부(412)를 감싸듯 형성될 수 있으나 이에 한정하지 않는다.The
버퍼층(420)은 기판(410)과 발광구조물(430)의 격자정수 차이를 완화하여 발광구조물(430)의 격자 결함을 최소화할 수 있다.The
제1 전극층(440)은 제1 반도체층(432)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 전극층(440)은 외부에서 연결된 전원으로부터 공급받은 전류를 제1 반도체층(432)에 제공할 수 있다.The
제1 전극층(440)은 기판(410)의 기판바닥부(414) 상에 배치된 활성층(434) 및 제2 반도체층(436)의 일 영역이 제거되어 노출된 제1 반도체층(432) 상에 배치될 수 있다. The
이때, 활성층(434) 및 제2 반도체층(436)과 제1 전극층(440)의 사이에는 절연층(460)이 배치될 수 있다. 절연층(460)은 활성층(434) 및 제2 반도체층(436)과 제1 전극층(440)을 서로 이격시킬 수 있다. 절연층(460)은 전기전도성이 작은 물질로 형성될 수 있다.At this time, an insulating
제1 전극층(440)은 기판바닥부(414) 상에 배치되어 기판(110)의 C 축과 대응하게 배치된 활성층(434)에서 발생되는 TM mode 의 빛의 방출을 원활하게 하여, 발광소자(400)의 광추출 효율을 극대화할 수 있다.The
제2 전극층(450)은 제2 반도체층(436)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 전극층(450)은 외부에서 제공된 전원으로부터 공급받은 전류를 제2 반도체층(436)에 공급할 수 있다.The
제2 전극층(450)은 기둥부(412) 상에 배치된 제2 반도체층(436) 상에 배치될 수 있다. 제2 전극층(450)은 투광성 전극층(미도시)의 일부가 제거되어 노출된 제2 반도체층(436)의 일면과 전기적으로 연결되거나, 또는 투광성 전극층(미도시)에 연결되어 제2 반도체층(436)과 전기적으로 연결될 수 있다.The
제2 전극층(450)은 기둥부(412) 상에 배치된 제2 반도체층(436) 상에 배치되어 기판(110)의 C 축과 대응하게 배치된 활성층(434)에서 발생되는 TM mode 의 빛의 방출을 원활하게 하여, 발광소자(400)의 광추출 효율을 극대화할 수 있다.The
제2 반도체층(436) 상에는 광 추출 구조가 형성될 수 있으나 이에 한정하지 않는다.The light extracting structure may be formed on the
도 7 은 다른 실시예에 따른 발광소자(500)를 도시한 단면도이다.7 is a cross-sectional view illustrating a
도 7 을 참조하면, 제2 전극층(550)은 기판(510)의 기판바닥부(514) 상에 배치될 수 있다. 제2 전극층(550)은 제2 반도체층(536) 상에 배치될 수 있다. 또는, 제2 전극층(550)은 투광성 전극층(미도시) 상에 배치되어 제2 반도체층(536)과 전기적으로 연결될 수 있으나, 이에 한정하지 아니한다.Referring to FIG. 7, the
발광구조물(530)은 기둥부(512)의 상부 또는 측부에 배치될 수 있다.The
제2 전극층(550)은 제2 반도체층(536)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 전극층(550)은 외부에서 제공된 전원으로부터 공급받은 전류를 제2 반도체층(536)에 공급할 수 있다.The
제2 전극층(550)은 기판바닥부(514) 상에 배치되어 기판(510)의 C 축과 대응하게 배치된 활성층(534)에서 발생되는 TM mode 의 빛의 방출을 원활하게 하여, 발광소자(500)의 광추출 효율을 극대화할 수 있다.The
제1 전극층(540)은 제1 반도체층(532)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 전극층(540)은 외부에서 제공된 전원으로부터 공급받은 전류를 제1 반도체층(532)에 공급할 수 있다.The
제1 전극층(540)은 기둥부(512) 상에 배치된 활성층(534) 및 제2 반도체층(536)의 일영역이 제거되어 노출된 제1 반도체층(532) 상에 배치될 수 있다. 제1 전극층(540)은 제1 반도체층(532)과 전기적으로 연결될 수 있다. The
이때, 활성층(534) 및 제2 반도체층(536)과 제1 전극층(540)의 사이에는 절연층(560)이 배치될 수 있다. 절연층(560)은 활성층(534) 및 제2 반도체층(536)과 제1 전극층(540)을 서로 이격시킬 수 있다. 절연층(560)은 전기전도성이 작은 물질로 형성될 수 있다.At this time, an insulating
제1 전극층(540)은 기둥부(512) 상에 배치된 제1 반도체층(532) 상에 배치되어 기판(510)의 C 축과 대응하게 배치된 활성층(534)에서 발생되는 TM mode 의 빛의 방출을 원활하게 하여, 발광소자(500)의 광추출 효율을 극대화할 수 있다.The
도 8a는 실시예에 따른 발광소자를 포함한 발광소자 패키지를 나타낸 사시도이며, 도 8b는 실시예에 따른 발광소자를 포함한 발광소자 패키지의 단면을 도시한 단면도이다.8A is a perspective view illustrating a light emitting device package including the light emitting device according to the embodiment, and FIG. 8B is a cross-sectional view illustrating a light emitting device package including the light emitting device according to the embodiment.
도 8a 및 도 8b 를 참조하면, 실시예에 따른 발광소자 패키지(600)는 캐비티가 형성된 몸체(610), 몸체(610)에 실장된 제1 및 제2 전극(640, 650), 제1 및 제2 전극과 전기적으로 연결되는 발광소자(620) 및 캐비티에 형성되는 봉지재(630)를 포함할 수 있고, 봉지재(630)는 형광체(미도시)를 포함할 수 있다.8A and 8B, the light emitting
몸체(610)는 폴리프탈아미드(PPA:Polyphthalamide)와 같은 수지 재질, 실리콘(Si), 알루미늄(Al), 알루미늄 나이트라이드(AlN), 액정폴리머(PSG, photo sensitive glass), 폴리아미드9T(PA9T), 신지오택틱폴리스티렌(SPS), 금속 재질, 사파이어(Al2O3), 베릴륨 옥사이드(BeO), 인쇄회로기판(PCB, Printed Circuit Board), 세라믹 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 몸체(610)는 사출 성형, 에칭 공정 등에 의해 형성될 수 있으나 이에 대해 한정하지는 않는다.The
몸체(610)의 내측면은 경사면이 형성될 수 있다. 이러한 경사면의 각도에 따라 발광소자(620)에서 방출되는 광의 반사각이 달라질 수 있으며, 이에 따라 외부로 방출되는 광의 지향각을 조절할 수 있다. The inner surface of the
몸체(610)에 형성되는 캐비티를 위에서 바라본 형상은 원형, 사각형, 다각형, 타원형 등의 형상일 수 있으며, 모서리가 곡선인 형상일 수도 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The shape of the cavity formed in the
봉지재(630)는 캐비티에 충진될 수 있으며, 형광체(미도시)를 포함할 수 있다. 봉지재(630)는 투명한 실리콘, 에폭시, 및 기타 수지 재질로 형성될 수 있으며, 캐비티 내에 충진한 후, 이를 자외선 또는 열 경화하는 방식으로 형성될 수 있다. The
형광체(미도시)는 발광소자(620)에서 방출되는 광의 파장에 따라 종류가 선택되어 발광소자 패키지(600)가 백색광을 구현하도록 할 수 있다.The phosphor (not shown) may be selected according to the wavelength of the light emitted from the
봉지재(630)에 포함되어 있는 형광체(미도시)는 발광소자(620)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 fluorescent material (not shown) included in the
즉, 형광체(미도시)는 발광소자(620)에서 방출되는 제1 빛을 가지는 광에 의해 여기 되어 제2 빛을 생성할 수 있다. 예를 들어, 발광소자(620)가 청색 발광 다이오드이고 형광체(미도시)가 황색 형광체인 경우, 황색 형광체는 청색 빛에 의해 여기되어 황색 빛을 방출할 수 있으며, 청색 발광 다이오드에서 발생한 청색 빛 및 청색 빛에 의해 여기 되어 발생한 황색 빛이 혼색됨에 따라 발광소자 패키지(600)는 백색 빛을 제공할 수 있다. That is, the phosphor (not shown) may be excited by the light having the first light emitted from the
이와 유사하게, 발광소자(620)가 녹색 발광 다이오드인 경우는 magenta 형광체 또는 청색과 적색의 형광체(미도시)를 혼용하는 경우, 발광소자(620)가 적색 발광 다이오드인 경우는 Cyan형광체 또는 청색과 녹색 형광체를 혼용하는 경우를 예로 들 수 있다.Similarly, when the
이러한 형광체(미도시)는 YAG계, TAG계, 황화물계, 실리케이트계, 알루미네이트계, 질화물계, 카바이드계, 니트리도실리케이트계, 붕산염계, 불화물계, 인산염계 등의 공지된 것일 수 있다.Such a phosphor (not shown) may be a known one such as YAG, TAG, sulfide, silicate, aluminate, nitride, carbide, nitridosilicate, borate, fluoride or phosphate.
한편, 몸체(610)에는 제1 전극(640) 및 제2 전극(650)이 실장될 수 있다. 제1 전극(640) 및 제2 전극(650)은 발광소자(620)와 전기적으로 연결되어 발광소자(620)에 전원을 공급할 수 있다.Meanwhile, the
제1 전극(640) 및 제2 전극(650)은 서로 전기적으로 분리되며, 발광소자(620)에서 발생된 빛을 반사시켜 광 효율을 증가시킬 수 있고, 또한 발광소자(620)에서 발생된 열을 외부로 배출시킬 수 있다.The
도 8b 에는 발광소자(620)가 제1 전극(640) 상에 실장되었으나, 이에 한정되지 않으며, 발광소자(620)와 제1 전극(640) 및 제2 전극(650)은 와이어 본딩(wire bonding) 방식, 플립 칩(flip chip) 방식 또는 다이 본딩 방식 중 어느 하나에 의해 전기적으로 연결될 수도 있다.The
이러한 제1 전극(640) 및 제2 전극(650)은 금속 재질, 예를 들어, 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag), 인(P), 알루미늄(Al), 인듐(In), 팔라듐(Pd), 코발트(Co), 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 하프늄(Hf), 루테늄(Ru), 철(Fe) 중에서 하나 이상의 물질 또는 합금을 포함할 수 있다. 또한, 제1 전극(640) 및 제2 전극(650)은 단층 또는 다층 구조를 가지도록 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.The
발광소자(620)는 제1 전극(640) 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(620)는 한 개 이상 실장될 수 있다.The
또한, 발광소자(620)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, 발광소자(620)는 자외선 파장의 빛에서 강해지는 활성층의 측면으로 발산되는 TM mode의 빛을 활용하여 광추출량을 극대화할 수 있고, 발광소자(620) 및 발광소자 패키지(600)의 발광 효율이 개선될 수 있다.Meanwhile, the
실시예에 따른 발광소자 패키지(600)는 복수개가 기판 상에 어레이되며, 발광소자 패키지(600)의 광 경로 상에 광학 부재인 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트 등이 배치될 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
이러한 발광소자 패키지(600), 기판, 광학 부재는 라이트 유닛으로 기능할 수 있다. 또 다른 실시 예는 상술한 실시 예들에 기재된 발광소자또는 발광소자 패키지(600)를 포함하는 표시 장치, 지시 장치, 조명 시스템으로 구현될 수 있으며, 예를 들어, 조명 시스템은 램프, 가로등을 포함할 수 있다. The light emitting
도 9a는 실시예에 따른 발광소자를 포함하는 조명 시스템을 도시한 사시도이며, 도 9b는 도 9a의 조명 시스템의 C-C' 단면을 도시한 단면도이다.FIG. 9A is a perspective view showing an illumination system including a light emitting device according to an embodiment, and FIG. 9B is a cross-sectional view showing a C-C 'cross section of the illumination system of FIG. 9A.
즉, 도 9b 는 도 9a의 조명 시스템(700)을 길이방향(Z)과 높이방향(X)의 면으로 자르고, 수평방향(Y)으로 바라본 단면도이다.9B is a cross-sectional view of the
도 9a 및 도 9b를 참조하면, 조명 시스템(700)은 몸체(710), 몸체(710)와 체결되는 커버(730) 및 몸체(710)의 양단에 위치하는 마감캡(750)을 포함할 수 있다.9A and 9B, the
몸체(710)의 하부면에는 발광소자 모듈(743)이 체결되며, 몸체(710)는 발광소자 패키지(744)에서 발생한 열이 몸체(710)의 상부면을 통해 외부로 방출할 수 있도록 전도성 및 열발산 효과가 우수한 금속재질로 형성될 수 있고, 이에 한정하지 아니한다.A light emitting
특히, 발광소자 패키지(744)는 발광소자(미도시)를 포함하며, 발광소자(미도시)는 자외선 파장의 빛에서 강해지는 활성층의 측면으로 발산되는 TM mode의 빛을 활용하여 광추출량을 극대화할 수 있고, 발광소자 패키지(744) 및 조명 시스템(700)의 발광 효율이 개선될 수 있다.In particular, the light emitting
발광소자 패키지(744)는 기판(742) 상에 다색, 다열로 실장되어 모듈을 이룰 수 있으며, 동일한 간격으로 실장되거나 또는 필요에 따라서 다양한 이격 거리를 가지고 실장될 수 있어 밝기 등을 조절할 수 있다. 이러한 기판(742)으로 MCPCB(Metal Core PCB) 또는 FR4 재질의 PCB 를 사용할 수 있으나 이에 한정하지 않는다.The light emitting
커버(730)는 몸체(710)의 하부면을 감싸도록 원형의 형태로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않음은 물론이다.The
커버(730)는 내부의 발광소자 모듈(743)을 외부의 이물질 등으로부터 보호한다. 또한, 커버(730)는 발광소자 패키지(744)에서 발생한 광의 눈부심을 방지하고, 외부로 광을 균일하게 방출할 수 있도록 확산입자를 포함할 수 있으며, 또한 커버(730)의 내면 및 외면 중 적어도 어느 한 면에는 프리즘 패턴 등이 형성될 수 있다. 또한 커버(730)의 내면 및 외면 중 적어도 어느 한 면에는 형광체가 도포될 수도 있다. The
한편, 발광소자 패키지(744)에서 발생하는 광은 커버(730)를 통해 외부로 방출되므로, 커버(730)는 광투과율이 우수하여야 하며, 발광소자 패키지(744)에서 발생하는 열에 견딜 수 있도록 충분한 내열성을 구비하고 있어야 하는 바, 커버(730)는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylen?Terephthalate;PET), 폴리카보네이트(Polycarbonate;PC), 또는 폴리메틸 메타크릴레이트(Polymethyl Methacrylate; PMMA) 등을 포함하는 재질로 형성되는 것이 바람직하다.Since the light generated in the light emitting
마감캡(750)은 몸체(710)의 양단에 위치하며 전원장치(미도시)를 밀폐하는 용도로 사용될 수 있다. 또한 마감캡(750)에는 전원 핀(752)이 형성되어 있어, 실시예에 따른 조명 시스템(700)은 기존의 형광등을 제거한 단자에 별도의 장치 없이 곧바로 사용할 수 있게 된다.The finishing
도 10는 실시예에 따른 발광소자를 포함하는 액정 표시 장치의 분해 사시도이다.10 is an exploded perspective view of a liquid crystal display device including a light emitting device according to an embodiment.
도 10는 에지-라이트 방식으로, 액정 표시 장치(800)는 액정표시패널(810)과 액정표시패널(810)로 빛을 제공하기 위한 백라이트 유닛(870)을 포함할 수 있다.10, the liquid
액정표시패널(810)은 백라이트 유닛(870)으로부터 제공되는 광을 이용하여 화상을 표시할 수 있다. 액정표시패널(810)은 액정을 사이에 두고 서로 대향하는 컬러 필터 기판(812) 및 박막 트랜지스터 기판(814)을 포함할 수 있다.The liquid crystal display panel 810 can display an image using light provided from the
컬러 필터 기판(812)은 액정표시패널(810)을 통해 디스플레이되는 화상의 색을 구현할 수 있다.The color filter substrate 812 can realize the color of the image to be displayed through the liquid crystal display panel 810. [
박막 트랜지스터 기판(814)은 구동 필름(817)을 통해 다수의 회로부품이 실장되는 인쇄회로기판(818)과 전기적으로 접속되어 있다. 박막 트랜지스터 기판(814)은 인쇄회로기판(818)으로부터 제공되는 구동 신호에 응답하여 인쇄회로기판(818)으로부터 제공되는 구동 전압을 액정에 인가할 수 있다.The thin film transistor substrate 814 is electrically connected to a printed
박막 트랜지스터 기판(814)은 유리나 플라스틱 등과 같은 투명한 재질의 다른 기판상에 박막으로 형성된 박막 트랜지스터 및 화소 전극을 포함할 수 있다. The thin film transistor substrate 814 may include a thin film transistor and a pixel electrode formed as a thin film on another substrate of a transparent material such as glass or plastic.
백라이트 유닛(870)은 빛을 출력하는 발광소자 모듈(820), 발광소자 모듈(820)로부터 제공되는 빛을 면광원 형태로 변경시켜 액정표시패널(810)로 제공하는 도광판(830), 도광판(830)으로부터 제공된 빛의 휘도 분포를 균일하게 하고 수직 입사성을 향상시키는 다수의 필름(850, 860, 864) 및 도광판(830)의 후방으로 방출되는 빛을 도광판(830)으로 반사시키는 반사 시트(840)로 구성된다.The
발광소자 모듈(820)은 복수의 발광소자 패키지(824)와 복수의 발광소자 패키지(824)가 실장되어 모듈을 이룰 수 있도록 인쇄회로기판(822)을 포함할 수 있다.The light emitting device module 820 may include a printed
특히, 발광소자 패키지(824)는 발광소자(미도시)를 포함하며, 발광소자(미도시)는 자외선 파장의 빛에서 강해지는 활성층의 측면으로 발산되는 TM mode의 빛을 활용하여 광추출량을 극대화할 수 있고, 발광소자 패키지(824) 및 백라이트 유닛(870)의 발광 효율이 개선될 수 있다.In particular, the light emitting device package 824 includes a light emitting element (not shown), and the light emitting element (not shown) maximizes the light extraction amount by utilizing the TM mode light emitted to the side of the active layer, And the luminous efficiency of the light emitting device package 824 and the
한편, 백라이트유닛(870)은 도광판(830)으로부터 입사되는 빛을 액정 표시 패널(810) 방향으로 확산시키는 확산필름(860)과, 확산된 빛을 집광하여 수직 입사성을 향상시키는 프리즘필름(850)으로 구성될 수 있으며, 프리즘필름(850)를 보호하기 위한 보호필름(864)을 포함할 수 있다.The
도 11은 실시예에 따른 발광소자를 포함하는 액정 표시 장치의 분해 사시도이다. 다만, 도 10에서 도시하고 설명한 부분에 대해서는 반복하여 상세히 설명하지 않는다.11 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. 10 are not repeatedly described in detail.
도 11은 직하 방식으로, 액정 표시 장치(900)는 액정표시패널(910)과 액정표시패널(910)로 빛을 제공하기 위한 백라이트 유닛(970)을 포함할 수 있다.11, the liquid
액정표시패널(910)은 도 10에서 설명한 바와 동일하므로, 상세한 설명은 생략한다.Since the liquid crystal display panel 910 is the same as that described with reference to FIG. 10, detailed description is omitted.
백라이트 유닛(970)은 복수의 발광소자 모듈(923), 반사시트(924), 발광소자 모듈(923)과 반사시트(924)가 수납되는 하부 섀시(930), 발광소자 모듈(923)의 상부에 배치되는 확산판(940) 및 다수의 광학필름(960)을 포함할 수 있다.The
발광소자 모듈(923) 복수의 발광소자 패키지(922)와 복수의 발광소자 패키지(922)가 실장되어 모듈을 이룰 수 있도록 인쇄회로기판(921)을 포함할 수 있다.The light emitting
특히, 발광소자 패키지(922)는 발광소자(미도시)를 포함하며, 발광소자(미도시)는 자외선 파장의 빛에서 강해지는 활성층의 측면으로 발산되는 TM mode의 빛을 활용하여 광추출량을 극대화할 수 있고, 발광소자 패키지(922) 및 백라이트 유닛(970)의 발광 효율이 개선될 수 있다.In particular, the light emitting
반사 시트(924)는 발광소자 패키지(922)에서 발생한 빛을 액정표시패널(910)이 위치한 방향으로 반사시켜 빛의 이용 효율을 향상시킨다.The
한편, 발광소자 모듈(923)에서 발생한 빛은 확산판(940)에 입사하며, 확산판(940)의 상부에는 광학 필름(960)이 배치된다. 광학 필름(960)은 확산 필름(966), 프리즘필름(950) 및 보호필름(964)를 포함하여 구성된다.The light emitted from the light emitting
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.The configuration and the method of the embodiments described above are not limitedly applied, but the embodiments may be modified so that all or some of the embodiments are selectively combined so that various modifications can be made. .
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, but, on the contrary, It should be understood that various modifications may be made by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the present invention.
110: 기판 120: 버퍼층(120)
130: 발광구조물 132: 제1 반도체층
134: 활성층 136: 제2 반도체층
140: 제1 전극층 150 : 제2 전극층
160: 절연층110: substrate 120: buffer layer 120:
130: light emitting structure 132: first semiconductor layer
134: active layer 136: second semiconductor layer
140: first electrode layer 150: second electrode layer
160: insulating layer
Claims (27)
상기 기판 상에 배치되는 제1층 및 상기 제1층 상에 기둥 형태로 형성되는 버퍼기둥부를 포함하는 버퍼층; 및
상기 제1층 상에 배치되며 제1 반도체층, 제2 반도체층, 및 상기 제1 반도체층과 상기 제2 반도체층 사이에 배치되는 활성층을 포함하는 발광구조물;을 포함하고,
상기 제1층 상에 배치된 상기 활성층 및 상기 제2 반도체층의 일 영역이 제거되어 노출된 상기 제1 반도체층 상에 배치되는 제1 전극층;
상기 버퍼기둥부의 상에 배치된 제2 반도체층과 전기적으로 연결되는 제2 전극층; 및
상기 제1 전극층의 양측면에 형성되어 상기 활성층 및 상기 제2 반도체층과 접하는 절연층;을 더 포함하고,
상기 버퍼층은 복수의 상기 버퍼기둥부를 포함하고,
상기 제1 전극층은 상기 복수의 버퍼기둥부 사이에 배치되고,
상기 제2 전극층은 상기 복수의 버퍼기둥부의 상면과 수직방향으로 중첩되어 배치되는 발광소자.Board;
A buffer layer including a first layer disposed on the substrate and a buffer pillar portion formed in a columnar shape on the first layer; And
And a light emitting structure disposed on the first 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,
A first electrode layer disposed on the exposed first semiconductor layer with one region of the active layer and the second semiconductor layer disposed on the first layer removed;
A second electrode layer electrically connected to a second semiconductor layer disposed on the buffer pillar; And
And an insulating layer formed on both sides of the first electrode layer and in contact with the active layer and the second semiconductor layer,
Wherein the buffer layer includes a plurality of buffer pillars,
Wherein the first electrode layer is disposed between the plurality of buffer pillars,
And the second electrode layer is disposed so as to overlap with the upper surface of the plurality of buffer pillar portions in the vertical direction.
상기 버퍼기둥부 및 활성층은 일 영역이 상기 기판의 C 축과 대응하도록 배치되는 발광소자.The method according to claim 1,
And the buffer pillar and the active layer are disposed so that one region corresponds to the C axis of the substrate.
상기 발광구조물은 상기 버퍼기둥부를 감싸도록 형성되는 발광소자.The method according to claim 1,
Wherein the light emitting structure is formed to surround the buffer pillar portion.
상기 버퍼기둥부의 높이는 5 내지 20 ㎛ 이고, 상기 버퍼기둥부의 폭은 1 내지 3 ㎛ 인 발광소자.The method according to claim 1,
Wherein a height of the buffer pillar is 5 to 20 mu m and a width of the buffer pillar is 1 to 3 mu m.
상기 복수의 버퍼기둥부 사이의 거리는 3 내지 10 ㎛ 인 발광소자.The method according to claim 1,
And the distance between the plurality of buffer pillars is 3 to 10 mu m.
상기 버퍼기둥부는 육방정계 결정구조이고, 알루미늄나이트라이드(AlN)를 포함하는 발광소자.The method according to claim 1,
Wherein the buffer pillar portion has a hexagonal crystal structure and includes aluminum nitride (AlN).
상기 활성층은 자외선 파장의 빛을 발생하는 발광소자.The method according to claim 1,
Wherein the active layer generates light having an ultraviolet wavelength.
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