KR102098363B1 - 발광소자 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 발광소자는 도전성 기판; 상기 도전성 기판 상에 배치되는 제1 반도체층 및 제2 반도체층; 상기 제1 반도체층과 상기 제2 반도체층 사이에 위치하여, 빛이 생성되는 활성층 ; 상기 제2 반도체층과 전기적으로 연결되는 제2 전극; 상기 활성층에서 생성된 빛을 상부 방향으로 반사시키며, 상기 제1 반도체층과 전기적으로 연결되는 제1 전극; 및 상기 제1 전극 상에 적어도 상기 제2 전극과 수직방향으로 중첩되게 배치되는 전류차단부를 포함하고, 상기 전류차단부와 제1 반도체층의 두께는 하기 보강간섭조건을 만족한다.
여기서, 보강간섭조건은, 2(φ1+φ2)+φ3 = 2Nπ ± π/2 (φn= 2πnd/λ) 이고, φ1은 제1 반도체층을 통과하는 데 따른 위상차, φ2는 전류차단부를 통과하는 데 따른 위상차, φ3은 금속반사층에서 반사되는 데 따른 위상차, N은 정수, n은 각 층에서의 굴절률, λ는 생성된 빛의 파장, d는 각 층의 두께를 나타낸다.

Description

발광소자 {Light Emitting Device}
본 발명은 발광소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광 추출 효율을 향상시키는 발광소자에 관한 것이다.
발광소자의 대표적인 예로, 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.
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 점등표시기, 문자표시기 및 영상표시기 등으로 사용된다.
이와 같이 LED의 사용 영역이 넓어지면서, 생활에 사용되는 전등, 구조 신호용 전등 등에 요구되는 휘도가 높이지는 바, LED의 발광 휘도를 증가시키는 것이 중요하다.
발광소자는 순방향전압 인가시 n층의 전자(electron)와 p층의 정공(hole)이 결합하여 전도대(Conduction band)와 가전대(Valance band)의 에너지 갭에 해당하는 만큼의 에너지를 발산하는데, 주로 열이나 빛의 형태로 방출되며, 빛의 형태로 발산되면 LED가 되는 것이다.
질화물 반도체는 높은 열적 안정성과 폭넓은 밴드갭 에너지에 의해 광소자 및 고출력 전자소자 개발분야에서 큰 관심을 받고 있다. 특히, 질화물 반도체를 이용한 청색(Blue) 발광소자, 녹색(Green) 발광소자, 자외선(UV) 발광소자 등은 상용화되어 널리 사용되고 있다.
발광소자의 광효율을 높이기 위해서는 반도체층에 수평적으로 고르게 전류를 공급하는 것이 중요한 이슈가 되고 있다. 전극과 가까운 영역에만 전류가 밀집되어 발생하는 결함, 비효율적인 열발산 및 광효율 저하 현상을 개선하는 것이 필요하다.
한편, 광효율을 향상시키기 위해 발광소자 내에서 생성된 빛의 일부가 전반사로 인해 외부로 추출되지 않고 내부의 열로 소멸되는 것을 방지하는 것이 중요하다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 발광소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전류차단부의 두께를 조절하여 발광효율 및 신뢰성을 향상시키는 발광소자에 관한 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 발광소자는 도전성 기판; 상기 도전성 기판 상에 배치되는 제1 반도체층 및 제2 반도체층; 상기 제1 반도체층과 상기 제2 반도체층 사이에 위치하여, 빛이 생성되는 활성층 ; 상기 제2 반도체층과 전기적으로 연결되는 제2 전극; 상기 활성층에서 생성된 빛을 상부 방향으로 반사시키며, 상기 제1 반도체층과 전기적으로 연결되는 제1 전극; 및 상기 제1 전극 상에 적어도 상기 제2 전극과 수직방향으로 중첩되게 배치되는 전류차단부를 포함하고, 상기 전류차단부와 제1 반도체층의 두께는 하기 보강간섭조건을 만족한다.
여기서, 보강간섭조건은, 2(φ1+φ2)+φ3 = 2Nπ ± π/2 (φn= 2πnd/λ) 이고, φ1은 제1 반도체층을 통과하는 데 따른 위상차, φ2는 전류차단부를 통과하는 데 따른 위상차, φ3은 금속반사층에서 반사되는 데 따른 위상차, N은 정수, n은 각 층에서의 굴절률, λ는 생성된 빛의 파장, d는 각 층의 두께를 나타낸다.
실시예는, 발광구조물 내에 전류차단부를 형성하여, 전극 주변에 전류 몰림 현상 및 열화 현상을 방지하여, 전기적 특성을 개선시킬 수 있다.
또한, 실시예는 전류차단부의 두께를 조절하여, 전자-정공의 재결합률을 높일 수 있다.
또한, 실시예는 광 추출 효율 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다..
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 빛의 간섭효과를 설명하는 광 진행 경로를 도시한 도면이다.
도 3은 전류차단부의 두께에 따른 내부양자효율 및 광 추출 효율을 도시한 그래프이다.
도 4는 전류차단부의 두께에 따른 변하는 외부양자효율을 도시한 그래프이다.
도 5는 전류차단부의 두께에 따른 변하는 광출력 전력 및 외부양자효율을 도시한 그래프이다.
도 6은 전류차단부의 두께에 따른 간섭무늬를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광소자를 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 발광소자를 포함한 발광소자 패키지를 도시한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 발광소자를 갖는 표시장치의 분해 사시도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 발광소자를 갖는 표시장치를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 발광소자를 갖는 조명장치의 분해 사시도이다.
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 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성 요소들과 다른 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 구성요소의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
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 및/또는 동작은 하나 이상의 다른 구성요소, 단계 및/또는 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
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.
도면에서 각 구성요소의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기와 면적은 실제크기나 면적을 전적으로 반영하는 것은 아니다.
또한, 실시예의 구조를 설명하는 과정에서 언급하는 각도와 방향은 도면에 기재된 것을 기준으로 한다. 명세서에서 실시예를 이루는 구조에 대한 설명에서, 각도에 대한 기준점과 위치관계를 명확히 언급하지 않은 경우, 관련 도면을 참조하도록 한다.
이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 발광소자 패키지를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
실시예에 따른 발광소자(100)는 도전성 기판(110), 도전성 기판(110) 상에 배치되는 제1 반도체층(131) 및 제2 반도체층(135), 제1 반도체층(131)과 제2 반도체층(135) 사이에 위치하여, 빛이 생성되는 활성층(133), 상기 제2 반도체층과 전기적으로 연결되는 제2 전극(140), 상기 활성층에서 생성된 빛을 상부 방향으로 반사시키며, 상기 제1 반도체층과 전기적으로 연결되는 제1 전극(120) 및 상기 제1 전극(120) 사이에 적어도 상기 제2 전극(140)과 수직방향으로 배치되며, 상기 제1 전극(120)보다 전기 전도율이 낮은 전류차단부(170)를 포함한다. 그리고 상기 전류차단부(170)를 통과한 빛은 제1 전극(120)에서 반사되어 활성층(133) 상면에서 간섭효과가 나타난다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자(100A)를 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 도전성 기판(110)은 발광구조물(130)을 지지하며, 제2전극층(140)과 함께 발광구조물(130)에 전원을 제공할 수 있다
도전성 기판(110)은 열전도성이 우수한 물질 또는 전도성 물질로 형성 될 수 있으며, 예를 들어, 금(Au), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 탄탈(Ta), 은(Ag), 백금(Pt), 크롬(Cr), Si, Ge, GaAs, ZnO, GaN, Ga2O3 또는 SiC, SiGe, CuW 중에서 선택된 어느 하나로 형성하거나 둘 이상의 합금으로 형성할 수 있으며, 서로 다른 둘 이상의 물질을 적층하여 형성할 수 있다. 즉 도전성 기판(110)은 캐리어 웨이퍼로 구현될 수도 있다.
이와 같은 도전성 기판(110)는 발광소자(100)에서 발생하는 열의 방출을 용이하게 하여 발광소자(100)의 열적 안정성을 향상시킬 수 있다.
실시예에서, 도전성 기판(110)은 전도성을 갖는 것으로 설명하나, 전도성을 갖지 않을 수도 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
도전성 기판(110) 상에는 발광구조물(130)에 전원을 공급하는 제1 전극(120)을 포함한다. 제1 전극(120)에 대한 자세한 설명은 후술한다.
발광구조물(130)은 제1 반도체층(131)과, 제2 반도체층(135)과, 제1 반도체층(131)과 제2 반도체층(135) 사이의 활성층(133)으로 이루어진다.
제2 반도체층(135)은 n형 반도체층으로 구현될 수 있으며, n형 반도체층은 예컨대, 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, 예를 들어, Si, Ge, Sn, Se, Te와 같은 n형 도펀트가 도핑될 수 있다. 또한, 제2 반도체층(135)은 (AlXGa1-X)0.5In0.5P 의 조성식을 갖는 반도체 재료에서 선택될 수도 있다.
한편, 제2 반도체층(135)상에는 제2 반도체층(135)과 전기적으로 연결된 제 2전극(140)이 배치될 수 있으며, 제2 전극(140)은 적어도 하나의 패드 또는/및 소정 패턴을 갖는 전극을 포함할 수 있다. 제2 전극(140)은 제2 반도체층(135)의 상면 중 센터 영역, 외측 영역 또는 모서리 영역에 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 제2 전극(140)은 제2 반도체층(135)의 위가 아닌 다른 영역에 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
제2 전극(140)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 금속 또는 합금을 이용하여 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다.
제 2전극(140)이 형성되지 않은 제2 반도체층(135)의 표면 일부 영역 또는 전체 영역에 대해 소정의 식각 방법으로 광 추출효율을 향상시키기 위한 요철 패턴(150)을 형성해 줄 수 있다.
요철 패턴(150)은 제2 반도체층(135)의 상면의 적어도 일 영역에 대해 에칭을 수행함으로써 형성될 수 있으며 이에 대해 한정하지 않는다. 에칭 과정은 습식 또는/및 건식 에칭 공정을 포함하며, 에칭 과정을 거침에 따라서, 제2 반도체층(135)의 상면은 요철 패턴(150)을 포함할 수 있다. 요철 패턴(150)은 랜덤한 크기로 불규칙하게 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 요철 패턴(150)은 평탄하지 않는 상면으로서, 텍스쳐(texture) 패턴, 요철 패턴, 평탄하지 않는 패턴(uneven pattern) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
요철 패턴(150)은 측 단면이 원기둥, 다각기둥, 원뿔, 다각뿔, 원뿔대, 다각뿔대 등 다양한 형상을 갖도록 형성될 수 있으며, 뿔 형상을 포함한다.
한편, 요철 패턴(150)은 PEC(photo electro chemical) 등의 방법으로 형성될 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다. 요철 패턴(150)은 제2 반도체층(135)의 상부면에 형성됨에 따라서 활성층(133)으로부터 생성된 빛이 제2 반도체층(135)의 상부면으로부터 전반사되어 재흡수되거나 산란되는 것이 방지될 수 있으므로, 발광소자(100)의 광 추출 효율의 향상에 기여할 수 있다.
제2 반도체층(135)의 아래에는 활성층(133)이 형성될 수 있다.
활성층(133)은 전자와 정공이 재결합되는 영역으로, 전자와 정공이 재결합함에 따라 낮은 에너지 준위로 천이하며, 그에 상응하는 파장을 가지는 빛을 생성할 수 있다.활성층(133)은 예를 들어, InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 가지는 반도체 재료를 포함하여 형성할 수 있으며, 단일 양자 우물 구조 또는 다중 양자 우물 구조(MQW: Multi Quantum Well)로 형성될 수 있다. 또한, 활성층(133)은 (AlXGa1-X)0.5In0.5P 의 조성식을 갖는 반도체 재료에서 선택될 수도 있다.
따라서, 더 많은 전자가 양자우물층의 낮은 에너지 준위로 모이게 되며, 그 결과 전자와 정공의 재결합 확률이 증가 되어 발광효과가 향상될 수 있다. 또한, 양자선(Quantum wire)구조 또는 양자점(Quantum dot)구조를 포함할 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 활성층(133)에서 생성된 광은 바로 상부 방향으로 향하거나, 제1 전극에서 반사된 후 상부방향으로 이동할 수 있다. 이 때, 광의 경로차가 특정 조건을 만족하면 보강간섭 효과가 나타날 수 있다.
활성층(133) 아래에는 제1 반도체층(131)이 형성될 수 있다.
제1 반도체층(131)은 p형 반도체층으로 구현되어, 활성층(133)에 정공을 주입할 수 있다. 예를 들어 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, C 등의 p형 도펀트가 도핑될 수 있다. 또한, 제1 반도체층(131)은 (AlXGa1-X)0.5In0.5P 의 조성식을 갖는 반도체 재료에서 선택될 수도 있다.
또한 제1 반도체층(131)의 아래에는 제3 반도체층(미도시)을 형성할 수도 있다. 여기서 제3 반도체층은 제2 반도체층(135)과 극성이 반대인 반도체층으로 구현될 수 있다.
한편, 상술한 제2 반도체층(135), 활성층(133) 및 제1 반도체층(131)은 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.
또한, 상술한 바와는 달리 실시예에서 제2 반도체층(135)이 p형 반도체층으로 구현되고, 제1 반도체층(131)이 n형 반도체층으로 구현될 수 있으며, 이에 한정하지 않는다. 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.
또한, 발광구조물(130)의 외주면 중 일부 영역 또는 전체 영역은 외부의 충격 등으로부터 보호하고, 전기적 쇼트를 방지할 수 있도록 패시베이션(160)이 형성 될 수도 있다.
제1 반도체층(131)은 제1 전극(120)과 전기적으로 연결된다.
제1 전극(120)은 금속과 투광성 전도층을 선택적으로 사용할 수 있으며, 발광구조물(130)에 전원을 제공한다. 제1 전극(120)은 전도성 재질을 포함하여 형성될 수 있다. 예를 들면, 니켈(Ni), 백금(Pt), 루테늄(Ru), 이리듐(Ir), 로듐(Rh), 탄탈(Ta), 몰리브덴(Mo), 티탄(Ti), 은(Ag), 텅스텐(W), 구리(Cu), 크롬(Cr), 팔라듐(Pd), 바나듐(V), 코발트(Co), 니오브(Nb), 지르코늄(Zr), 산화인듐주석(ITO, Indium Tin Oxide), 알루미늄산화아연(AZO, aluminum zinc oxide), 인듐 아연 산화물(IZO, Indium Zinc Oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide) ), IrOx, RuOx, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, 또는 Ni/IrOx/Au/ITO 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 전극(120)은 투명 전극층(123)(ohmic layer) 및 금속 반사층(125)(reflective layer) 중 적어도 한 층을 포함할 수 있다
투명 전극층(123)은 도전성 기판(110) 또는 금속 반사층(125)에서 반사되는 빛이 투과되면서 도전성을 가지는 재질일 수 있다. 예를 들면, 투명 전극층(123)은 In2O3, SnO2, ZnO, ITO, CTO, CuAlO2, CuGaO2 및 SrCu2O2 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제1 전극(120)은 전류차단부(170)를 포함한다.
전류차단부(170)은 발광구조물(140)의 아래에 제2전극층(140)과 수직 방향으로 적어도 일영역이 중첩되게 배치되며, 투명 전극층(123) 및 금속 반사층(125)보다 전기 전도율이 낮을 수 있다. 전류차단부(170)은 예를 들면, 산화알루미늄(Al2O3), 산화실리콘(SiO2), 질화실리콘(Si3N4), 산화티탄(TiOx), 산화인듐주석(ITO, Indium Tin Oxide), 알루미늄산화아연(AZO, aluminum zinc oxide) 및 인듐 아연 산화물(IZO, Indium Zinc Oxide) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
전류차단부(170)은 상기 투명 전극층(123) 내부에 형성될 수 있다.
전류차단부(170)은 고 전류 인가 시 제2 반도체층(135)으로부터 활성층(133)으로 주입되는 전자가 활성층(133)에서 재결합되지 않고, 제1 전극(120)으로 흐르는 현상을 방지할 수 있다. 전류차단부(170) 활성층(133)보다 상대적으로 큰 밴드갭을 가짐으로써, 제2 반도체층(135)으로부터 주입된 전자가 활성층(133)에서 재결합되지 않고 제1 반도체층(131)으로 주입되는 현상을 방지할 수 있다. 이에 따라 활성층(133)에서 전자와 정공의 재결합 확률을 높이고 누설전류를 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 전류차단부(170)는 활성층 상면에서 간섭 현상을 발생시켜 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다. 전류차단부(170)를 통과한 빛은 제1 전극(120)에서 반사되어 활성층(133) 상면에서 활성층(133)에서 제2 반도체층(135)으로 향하는 빛과 보강간섭 현상이 일어난다. 전류차단부(170)의 두께에 따라 광 추출 효율이 달라질 수 있다.
구체적으로, 전류차단부(170)는 투명 전극층(123)의 두께와 같은 두께를 가질 수 있다.
제1 전극(120)은 금속 반사층(125)을 포함한다. 금속 반사층(125)은 투명 전극층(123)의 아래에 형성되어 활성층(133)에서 반사되는 광 중 도전성 기판(110)으로 향하는 광을 발광구조물(140)의 상부로 반사시킨다.
금속 반사층(125)은 반사특성이 우수한 물질, 예를 들어 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 및 이들의 선택적인 조합으로 구성된 물질 중에서 형성되거나, 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.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 빛의 간섭효과를 설명하는 광 진행 경로를 도시한 단면도이다.
도 2를 참조하면, 전류차단부를 통과한 빛은 제1 전극에서 반사되어 활성층 상면에서 간섭효과가 나타날 수 있다.
활성층(133)에서 생성된 빛은 제2 반도체층(135)으로 향하거나, 제1 반도체 층으로 향한다. 제 1반도체층(131)과 전류차단부(170)을 통과한 빛은 금속 반사층(125)에서 반사되어, 제2 반도체(135)층으로 향하게 된다. 이 때, 활성층(133)에서 금속 반사층(125)에서 반사된 빛과 제2 반도체층(135)으로 향하는 빛의 위상차가 2?의 정수배가 되면 보강 간섭이 일어난다.
금속에서 반사되는 보강간섭조건은 2(φ1+φ2)+φ3 = 2Nπ ± π/2 이다. 여기서, φ1은 제1 반도체층(131)을 통과하면서 발생하는 위상차, φ2는 제1 전극(120)을 통과하면서 발생하는 위상차를 나타내는 항이다. φ3는 금속 반사층(125)에서 반사되면서 발생하는 위상차이고, 식의 우변에서 알 수 있듯, ±π/2만큼의 위상차가 발생한다. 위의 식을 정리하면, 2(φ1+φ2)=2Nπ로 나타낼 수 있고, N은 정수이다.
φ1=2πn1d1/λ, φ2=2πn2d2/λ이므로, 위의 보강간섭조건을 만족하는 제1 반도체층(131)과 전류차단부(170)의 두께를 유도할 수 있다. 여기서 n1,n2는 각각 제1 반도체층(131)과 전류차단부(170)의 굴절률을 나타내고, d1,d2는 각각 제1 반도체층(131)과 전류차단부(170)의 두께를 나타낸다. 전류차단부(170)의 두께는 투명 전극층(123)의 두께와 같을 수 있다.
위의 λ는 활성층(133)에서 생성되는 빛의 파장을 나타낸다. 상기 활성층(133)에서 생성된 빛은 UV 혹은 청색, 녹색 발광소자에서 생성되어, 400nm 내지 520nm의 파장을 가질 수 있다.
식의 양변을 정리하면, n1d1+n2d2 = λN/2 으로 정리할 수 있다. 제1 반도체층(131)과 전류차단부(170)의 두께의 합이 다음의 식을 만족할 때, 보강간섭을 일으킨다.
즉, 제1 반도체층(131)의 두께와 전류차단부(170)의 두께를 조절하여, 보강간섭조건을 만족시키면, 빛 추출 효율을 높일 수 있다. 전류차단부(170)은 전기적 특성 뿐만 아니라, 빛 추출 효율을 높이는 데에도 기여할 수 있다.
상기 제1 반도체층의 두께는 100 내지 300nm 일 수 있다.
도 3 내지 도 6은 수직형 발광소자 구조에서 제1 반도체층(131)의 두께를 110nm로 고정한 후, 전류차단부(170)의 두께를 0에서부터 210nm까지 변화시켜 가면서, 발광 효율과 관련이 있는 인자들의 변화를 그래프로 나타낸 도면이다. 도 3 내지 도 4는 시뮬레이션을 통해 얻은 그래프이고, 도 5 내지 도 6은 실험을 통해 얻은 그래프이다.
도 3은 전류차단부(170)의 두께에 따른 내부양자효율 및 광 추출 효율을 도시한 그래프이다.
도 3을 참조하면, 전류차단부(170)의 두께에 따라 내부양자효율 및 광 추출 효율이 증가, 감소를 반복한다. 그리고 내부양자효율과 광 추출 효율이 최대, 최소가 되는 전류차단부(170)의 두께 지점이 있다. 내부양자효율과 광 추출 효율은 전류차단부(170)의 두께가 약 25nm인 지점에서 최대값이 되고, 약 100nm인 지점에서 최소값이 된다. 여기서 내부양자효율(Internal quantum efficiency)은 발광소자를 통과하는 전자들의 수에 대한 발광소자(100)에서 방출되는 광자의 수의 비율을 나타낸다. 내부양자효율은 발광소자를 구성하는 물질의 특성과 관련된 양으로, 성장 과정 중에 발생하는 반도체 물질 내의 결합 여부와 전류 주입의 효율성 등에 의해 결정된다. 광 추출 효율(extraction efficiency)은 활성층(133)에서 생성된 광자가 광결정 구조를 뚫고 외부로 방출될 확률을 나타낸다. 즉, 반도체 내에서 생성된 빛이 실제로 관찰하고자 하는 외부 매질까지 빠져 나오는 효율을 일컫는 것으로, 아무런 구조적 변화가 도입되지 않은 경우 단순히 반도체와 외부 매질 사이의 굴절률 차이로 결정된다.
도 4는 전류차단부(170)의 두께에 따라 변하는 외부양자효율을 도시한 그래프이다.
도 4를 참조하면, 도 3과 같이 외부양자효율(External quantum efficiency)은 전류차단부(170)의 두께가 약 25nm인 지점에서 최대값이 되고, 약 100nm인 지점에서 최소값이 된다. 외부양자효율(EQE)은 내부양자효율과 광추출효율 및 주입효율을 곱한 값이다. 주입효율(Injection efficiency)은 발광소자(100)를 통과하는 전자들이 활성층(133)으로 주입될 확률을 의미한다.
도 5은 전류차단부(170)의 두께에 따라 변하는 광출력 전력 및 외부양자효율을 도시한 그래프이다.
도 5를 참조하면, 전류차단부(170)과 제1 반도체층(131)의 두께의 합이 0.67λn일 때, 보강간섭이 일어나 광학 출력 전력(Optical output power)(Mw)과 광 추출효율이 최대가 되고, 전류차단부(170)의 두께가 1.01λn일 ?, 상쇄간섭이 일어나 광 출력 전력과 광 추출 효율이 최소가 된다. 여기서, λn는 활성층(133) 내에서의 파장을 나타낸다. λ= n ×λn으로 나타낼 수 있고, 활성층(133)에서의 굴절률 n은 약 2.5이다.
도 6은 전류차단부(170)의 두께에 따른 간섭무늬를 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 전류차단부(170)과 제1 반도체층(131)의 두께의 합이 0.67λn일 때, 보강간섭이 일어나 중앙에서 간섭무늬가 또렷하게 형성된다. 반면, 전류차단부(170)과 제1 반도체층(131)의 두께의 합이 1.01λn일 때, 상쇄간섭이 일어나 중앙에 간섭무늬가 형성되지 않는다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광소자를 도시한 단면도이다.
도 7을 참조하면, 발광소자는 복수의 전류차단부(170)는 복수개가 배치될 수 있으며, 특정 패턴을 이룰 수 있다. 이러한 특정 패턴은 주기적인 구조를 가지는 광결정을 이루도록 할 수 있다. 홀 각각의 폭은 2 내지 20㎛ 일 수 있다 상술한 홀의 폭이 20 ㎛ 보다 크면, 저항이 높아져 발광 효율이 떨어지고, 홀의 폭이 2 ㎛ 보다 작으면, 정공 재결합 효율이 낮아지기 때문이다.
전류차단부(170)에 생성된 복수의 전류 차단부가 차지하는 면적은 전체 면적의 17 내지 24%를 차지한다. 전류차단부(170)가 차지하는 면적이 너무 크면, 저항이 높아져 발광 효율이 떨어지고, 면적이 너무 좁아도, 정공 재결합 효율이 낮아진다. 이 때, 면적은 발광 소자를 위에서 내려다 보았을 때 발광구조물의 전체 수평 면적을 기준으로 한 것이다. 활성층(133)과의 거리가 가깝기 때문에 광 추출 효율에 영향을 줄 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 발광소자를 포함하는 발광소자 패키지를 도시한 단면도이다.
도 8을 참조하면, 실시예에 따른 발광소자패키지(300)는 캐비티가 형성된 몸체(310), 몸체(310)의 캐비티에 실장된 광원부(320) 및 캐비티에 충진되는 봉지재(350)를 포함할 수 있다.
몸체(310)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(310)는 사출 성형, 에칭 공정 등에 의해 형성될 수 있으나 이에 대해 한정하지는 않는다.
광원부(320)는 몸체(310)의 바닥면에 실장되며, 일 예로 광원부(320)는 도 1 내지 도 2 및 도 8에서 도시하고 설명한 발광소자 중 어느 하나일 수 있다. 발광소자는 예를 들어, 적색, 녹색, 청색, 백색 등의 빛을 방출하는 유색 발광 소자 또는 자외선을 방출하는 UV(Ultra Violet) 발광 소자일 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 또한, 발광 소자는 한 개 이상 실장될 수 있다.
몸체(310)는 제1 전극(330) 및 제2 전극(340)을 포함할 수 있다. 제1 전극(330) 및 제2 전극(340)은 광원부(320)와 전기적으로 연결되어 광원부(320)에 전원을 공급할 수 있다.
또한, 제1 전극(330) 및 제2 전극(340)은 서로 전기적으로 분리되며, 광원부(320)에서 발생된 빛을 반사시켜 광 효율을 증가시킬 수 있고, 또한 광원부(320)에서 발생된 열을 외부로 배출시킬 수 있다.
도 8에는 제1 전극(330)과 제2 전극(340) 모두가 와이어(360)에 의해 광원부(320)와 본딩된 것을 도시하나, 이에 한정하지 않으며, 특히 수직형 발광소자의 경우는 제1 전극(330) 및 제2 전극(340) 중 어느 하나가 와이어(360)에 의해 광원부(320)와 본딩될 수 있으며, 플립칩 방식에 의해 와이어(360) 없이 광원부(320)와 전기적으로 연결될 수도 있다.
이러한 제1 전극(330) 및 제2 전극(340)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(330) 및 제2 전극(340)은 단층 또는 다층 구조를 가지도록 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
봉지재(350)는 캐비티에 충진될 수 있으며, 형광체(미도시)를 포함할 수 있다. 봉지재(350)는 투명한 실리콘, 에폭시, 및 기타 수지 재질로 형성될 수 있으며, 캐비티 내에 충진한 후, 이를 자외선 또는 열 경화하는 방식으로 형성될 수 있다.
형광체(미도시)는 광원부(320)에서 방출되는 광의 파장에 따라 종류가 선택되어 발광소자패키지(300)가 백색광을 구현하도록 할 수 있다.
봉지재(350)에 포함되어 있는 형광체(미도시)는 광원부(320)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.
즉, 형광체(미도시)는 광원부(320)에서 방출되는 제1 빛을 가지는 광에 의해 여기 되어 제2 빛을 생성할 수 있다. 예를 들어, 광원부(320)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 발광소자패키지(300)는 백색 빛을 제공할 수 있다.
실시예에 따른 발광 소자는 조명 시스템에 적용될 수 있다. 상기 조명 시스템은 복수의 발광 소자가 어레이된 구조를 포함하며, 도 10및 도 11에 도시된 표시 장치, 도 12에 도시된 조명 장치를 포함하고, 조명등, 신호등, 차량 전조등, 전광판 등이 포함될 수 있다.
도 9는 실시 예에 따른 발광 소자를 갖는 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 9를 참조하면, 실시예에 따른 표시 장치(1000)는 도광판(1041)과, 상기 도광판(1041)에 빛을 제공하는 광원 모듈(1031)와, 상기 도광판(1041) 아래에 반사 부재(1022)와, 상기 도광판(1041) 위에 광학 시트(1051)와, 상기 광학 시트(1051) 위에 표시 패널(1061)과, 상기 도광판(1041), 광원 모듈(1031) 및 반사 부재(1022)를 수납하는 바텀 커버(1011)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 바텀 커버(1011), 반사시트(1022), 도광판(1041), 광학 시트(1051)는 라이트유닛(1050)으로 정의될 수 있다.
상기 도광판(1041)은 빛을 확산시켜 면광원화 시키는 역할을 한다. 상기 도광판(1041)은 투명한 재질로 이루어지며, 예를 들어, PMMA(polymethylmethacrylate)와 같은 아크릴 수지 계열, PET(polyethylene terephthalate), PC(poly carbonate), COC(cycloolefin copolymer) 및 PEN(polyethylene naphtha late) 수지 중 하나를 포함할 수 있다.
상기 광원 모듈(1031)은 상기 도광판(1041)의 적어도 일 측면에 빛을 제공하며, 궁극적으로는 표시 장치의 광원으로써 작용하게 된다.
상기 광원 모듈(1031)은 적어도 하나를 포함하며, 상기 도광판(1041)의 일 측면에서 직접 또는 간접적으로 광을 제공할 수 있다. 상기 광원 모듈(1031)은 기판(1033)과 상기에 개시된 실시 예에 따른 발광 발광 소자(1035)를 포함하며, 상기 발광 소자(1035)는 상기 기판(1033) 상에 소정 간격으로 어레이될 수 있다.
상기 기판(1033)은 회로패턴(미도시)을 포함하는 인쇄회로기판(PCB, Printed Circuit Board)일 수 있다. 다만, 상기 기판(1033)은 일반 PCB 뿐 아니라, 메탈 코어 PCB(MCPCB, Metal Core PCB), 연성 PCB(FPCB, Flexible PCB) 등을 포함할 수도 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 소자(1035)는 상기 바텀 커버(1011)의 측면 또는 방열 플레이트 상에 탑재될 경우, 상기 기판(1033)은 제거될 수 있다. 여기서, 상기 방열 플레이트의 일부는 상기 바텀 커버(1011)의 상면에 접촉될 수 있다.
그리고, 상기 복수의 발광 소자(1035)는 상기 기판(1033) 상에 빛이 방출되는 출사면이 상기 도광판(1041)과 소정 거리 이격되도록 탑재될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 소자(1035)는 상기 도광판(1041)의 일측 면인 입광부에 광을 직접 또는 간접적으로 제공할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 도광판(1041) 아래에는 상기 반사 부재(1022)가 배치될 수 있다. 상기 반사 부재(1022)는 상기 도광판(1041)의 하면으로 입사된 빛을 반사시켜 위로 향하게 함으로써, 상기 라이트유닛(1050)의 휘도를 향상시킬 수 있다. 상기 반사 부재(1022)는 예를 들어, PET, PC, PVC 레진 등으로 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 반사 부재(1022)는 상기 바텀 커버(1011)의 상면일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 바텀 커버(1011)는 상기 도광판(1041), 광원 모듈(1031) 및 반사 부재(1022) 등을 수납할 수 있다. 이를 위해, 상기 바텀 커버(1011)는 상면이 개구된 박스(box) 형상을 갖는 수납부(1012)가 구비될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 바텀 커버(1011)는 탑 커버와 결합될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 바텀 커버(1011)는 금속 재질 또는 수지 재질로 형성될 수 있으며, 프레스 성형 또는 압출 성형 등의 공정을 이용하여 제조될 수 있다. 또한 상기 바텀 커버(1011)는 열 전도성이 좋은 금속 또는 비 금속 재료를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 표시 패널(1061)은 예컨대, LCD 패널로서, 서로 대향되는 투명한 재질의 제 1 및 제 2기판, 그리고 제 1 및 제 2기판 사이에 개재된 액정층을 포함한다. 상기 표시 패널(1061)의 적어도 일면에는 편광판이 부착될 수 있으며, 이러한 편광판의 부착 구조로 한정하지는 않는다. 상기 표시 패널(1061)은 광학 시트(1051)를 통과한 광에 의해 정보를 표시하게 된다. 이러한 표시 장치(1000)는 각 종 휴대 단말기, 노트북 컴퓨터의 모니터, 랩탑 컴퓨터의 모니터, 텔레비젼 등에 적용될 수 있다.
상기 광학 시트(1051)는 상기 표시 패널(1061)과 상기 도광판(1041) 사이에 배치되며, 적어도 한 장의 투광성 시트를 포함한다. 상기 광학 시트(1051)는 예컨대 확산 시트, 수평 및 수직 프리즘 시트, 및 휘도 강화 시트 등과 같은 시트 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 확산 시트는 입사되는 광을 확산시켜 주고, 상기 수평 또는/및 수직 프리즘 시트는 입사되는 광을 표시 영역으로 집광시켜 주며, 상기 휘도 강화 시트는 손실되는 광을 재사용하여 휘도를 향상시켜 준다. 또한 상기 표시 패널(1061) 위에는 보호 시트가 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
여기서, 상기 광원 모듈(1031)의 광 경로 상에는 광학 부재로서, 상기 도광판(1041), 및 광학 시트(1051)를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 10은 실시 예에 따른 발광 소자를 갖는 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면, 표시 장치(1100)는 바텀 커버(1152), 상기에 개시된 발광 소자(1124)가 어레이된 기판(1120), 광학 부재(1154), 및 표시 패널(1155)을 포함한다.
상기 기판(1120)과 상기 발광 소자(1124)는 광원 모듈(1160)로 정의될 수 있다. 상기 바텀 커버(1152), 적어도 하나의 광원 모듈(1160), 광학 부재(1154)는 라이트유닛(1150)으로 정의될 수 있다. 상기 바텀 커버(1152)에는 수납부(1153)를 구비할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기의 광원 모듈(1160)은 기판(1120) 및 상기 기판(1120) 위에 배열된 복수의 발광 소자(1124)를 포함한다.
여기서, 상기 광학 부재(1154)는 렌즈, 도광판, 확산 시트, 수평 및 수직 프리즘 시트, 및 휘도 강화 시트 등에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 도광판은 PC 재질 또는 PMMA(polymethyl methacrylate) 재질로 이루어질 수 있으며, 이러한 도광판은 제거될 수 있다. 상기 확산 시트는 입사되는 광을 확산시켜 주고, 상기 수평 및 수직 프리즘 시트는 입사되는 광을 표시 영역으로 집광시켜 주며, 상기 휘도 강화 시트는 손실되는 광을 재사용하여 휘도를 향상시켜 준다.
상기 광학 부재(1154)는 상기 광원 모듈(1160) 위에 배치되며, 상기 광원 모듈(1160)로부터 방출된 광을 면 광원하거나, 확산, 집광 등을 수행하게 된다.
도 11은 실시 예에 따른 발광소자를 갖는 조명장치의 분해 사시도이다.
도 11을 참조하면, 실시 예에 따른 조명 장치는 커버(2100), 광원 모듈(2200), 방열체(2400), 전원 제공부(2600), 내부 케이스(2700), 소켓(2800)을 포함할 수 있다. 또한, 실시 예에 따른 조명 장치는 부재(2300)와 홀더(2500) 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 상기 광원 모듈(2200)은 실시 예에 따른 발광소자를 포함할 수 있다.
예컨대, 상기 커버(2100)는 벌브(bulb) 또는 반구의 형상을 가지며, 속이 비어 있고, 일 부분이 개구된 형상으로 제공될 수 있다. 상기 커버(2100)는 상기 광원 모듈(2200)과 광학적으로 결합될 수 있다. 예를 들어, 상기 커버(2100)는 상기 광원 모듈(2200)로부터 제공되는 빛을 확산, 산란 또는 여기 시킬 수 있다. 상기 커버(2100)는 일종의 광학 부재일 수 있다. 상기 커버(2100)는 상기 방열체(2400)와 결합될 수 있다. 상기 커버(2100)는 상기 방열체(2400)와 결합하는 결합부를 가질 수 있다.
상기 커버(2100)의 내면에는 유백색 도료가 코팅될 수 있다. 유백색의 도료는 빛을 확산시키는 확산재를 포함할 수 있다. 상기 커버(2100)의 내면의 표면 거칠기는 상기 커버(2100)의 외면의 표면 거칠기보다 크게 형성될 수 있다. 이는 상기 광원 모듈(2200)로부터의 빛이 충분히 산란 및 확산되어 외부로 방출시키기 위함이다.
상기 커버(2100)의 재질은 유리(glass), 플라스틱, 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리카보네이트(PC) 등일 수 있다. 여기서, 폴리카보네이트는내광성, 내열성, 강도가 뛰어나다. 상기 커버(2100)는 외부에서 상기 광원 모듈(2200)이 보이도록 투명할 수 있고, 불투명할 수 있다. 상기 커버(2100)는 블로우(blow) 성형을 통해 형성될 수 있다.
상기 광원 모듈(2200)은 상기 방열체(2400)의 일 면에 배치될 수 있다. 따라서, 상기 광원 모듈(2200)로부터의 열은 상기 방열체(2400)로 전도된다. 상기 광원 모듈(2200)은 발광소자(2210), 연결 플레이트(2230), 커넥터(2250)를 포함할 수 있다.
상기 부재(2300)는 상기 방열체(2400)의 상면 위에 배치되고, 복수의 발광소자(2210)들과 커넥터(2250)이 삽입되는 가이드홈(2310)들을 갖는다. 상기 가이드홈(2310)은 상기 발광소자(2210)의 기판 및 커넥터(2250)와 대응된다.
상기 부재(2300)의 표면은 빛 반사 물질로 도포 또는 코팅된 것일 수 있다. 예를 들면, 상기 부재(2300)의 표면은 백색의 도료로 도포 또는 코팅된 것일 수 있다. 이러한 상기 부재(2300)는 상기 커버(2100)의 내면에 반사되어 상기 광원 모듈(2200)측 방향으로 되돌아오는 빛을 다시 상기 커버(2100) 방향으로 반사한다. 따라서, 실시 예에 따른 조명 장치의 광 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 부재(2300)는 예로서 절연 물질로 이루어질 수 있다. 상기 광원 모듈(2200)의 연결 플레이트(2230)는 전기 전도성의 물질을 포함할 수 있다. 따라서, 상기 방열체(2400)와 상기 연결 플레이트(2230) 사이에 전기적인 접촉이 이루어질 수 있다. 상기 부재(2300)는 절연 물질로 구성되어 상기 연결 플레이트(2230)와 상기 방열체(2400)의 전기적 단락을 차단할 수 있다. 상기 방열체(2400)는 상기 광원 모듈(2200)로부터의 열과 상기 전원 제공부(2600)로부터의 열을 전달받아 방열한다.
상기 홀더(2500)는 내부 케이스(2700)의 절연부(2710)의 수납홈(2719)을 막는다. 따라서, 상기 내부 케이스(2700)의 상기 절연부(2710)에 수납되는 상기 전원 제공부(2600)는 밀폐된다. 상기 홀더(2500)는 가이드 돌출부(2510)를 갖는다. 상기 가이드 돌출부(2510)는 상기 전원 제공부(2600)의 돌출부(2610)가 관통하는 홀을 구비할 수 있다.
상기 전원 제공부(2600)는 외부로부터 제공받은 전기적 신호를 처리 또는 변환하여 상기 광원 모듈(2200)로 제공한다. 상기 전원 제공부(2600)는 상기 내부 케이스(2700)의 수납홈(2719)에 수납되고, 상기 홀더(2500)에 의해 상기 내부 케이스(2700)의 내부에 밀폐된다.
상기 전원 제공부(2600)는 돌출부(2610), 가이드부(2630), 베이스(2650), 돌출부(2670)를 포함할 수 있다.
상기 가이드부(2630)는 상기 베이스(2650)의 일 측에서 외부로 돌출된 형상을 갖는다. 상기 가이드부(2630)는 상기 홀더(2500)에 삽입될 수 있다. 상기 베이스(2650)의 일 면 위에 다수의 부품이 배치될 수 있다. 다수의 부품은 예를 들어, 외부 전원으로부터 제공되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 직류변환장치, 상기 광원 모듈(2200)의 구동을 제어하는 구동칩, 상기 광원 모듈(2200)을 보호하기 위한 ESD(ElectroStatic discharge) 보호 소자 등을 포함할 수 있으나 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 돌출부(2670)는 상기 베이스(2650)의 다른 일 측에서 외부로 돌출된 형상을 갖는다. 상기 돌출부(2670)는 상기 내부 케이스(2700)의 연결부(2750) 내부에 삽입되고, 외부로부터의 전기적 신호를 제공받는다. 예컨대, 상기 돌출부(2670)는 상기 내부 케이스(2700)의 연결부(2750)의 폭과 같거나 작게 제공될 수 있다. 상기 돌출부(2670)에는 "+ 전선"과 "- 전선"의 각 일 단이 전기적으로 연결되고, "+ 전선"과 "- 전선"의 다른 일 단은 소켓(2800)에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 내부 케이스(2700)는 내부에 상기 전원 제공부(2600)와 함께 몰딩부를 포함할 수 있다. 몰딩부는 몰딩 액체가 굳어진 부분으로서, 상기 전원 제공부(2600)가 상기 내부 케이스(2700) 내부에 고정될 수 있도록 한다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.

Claims (14)

  1. 도전성 기판;
    상기 도전성 기판 상에 배치되는 제1 반도체층 및 제2 반도체층;
    상기 제1 반도체층과 상기 제2 반도체층 사이에 위치하여, 빛이 생성되는 활성층 ;
    상기 활성층에서 생성된 빛을 상부 방향으로 반사시키며, 상기 제1 반도체층과 전기적으로 연결되는 제1 전극;
    상기 제2 반도체층과 전기적으로 연결되는 제2 전극; 및
    상기 제1 전극 상에 적어도 상기 제2 전극과 수직방향으로 중첩되게 배치되는 전류차단부를 포함하고, 상기 전류차단부와 제1 반도체층의 두께는 하기 보강간섭조건을 만족하는 발광소자.
    여기서, 보강간섭조건은, 2(φ1+φ2)+φ3 = 2Nπ ± π/2 이고 φ1= 2πn1d1/λ이고, φ2=2πn2d2/λ 이며, φ1은 제1 반도체층을 통과하는 데 따른 위상차, φ2는 전류차단부를 통과하는 데 따른 위상차, φ3은 금속반사층에서 반사되는 데 따른 위상차, N은 정수, n1은 제1 반도체층에서의 굴절률, n2는 전류차단부의 굴절률, λ는 생성된 빛의 파장, d1은 제1 반도체층의 두께, d2는 전류차단부의 두께를 나타낸다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전류차단부는 상기 제1 전극 보다 전기 전도율이 낮은 발광소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전류차단부를 통과한 빛은 상기 활성층에서 상기 제2 반도체층으로 향하는 빛과 보강간섭효과가 나타나는 발광소자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 반도체층의 두께는 100 내지 300nm 인 발광소자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전류차단부는 산화알루미늄(Al2O3), 산화실리콘(SiO2), 질화실리콘(Si3N4), 산화티탄(TiOx), 알루미늄산화아연(AZO, aluminum zinc oxide) 및 인듐 아연 산화물(IZO, Indium Zinc Oxide) 중 적어도 하나를 포함하는　발광소자.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전류차단부가 복수개가 배치되는 발광소자.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 전류차단부의 폭은 2 내지 20 ㎛ 인 발광소자.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 전류차단부의 총 면적은 발광구조물 전체 면적의 17 내지 24%를 차지하는 발광소자.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 반도체층은 p형 도펀트로 도핑되고, 상기 제2 반도체층은 n형 도펀트로 도핑되는 발광소자.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제2 반도체층의 상면에는 광 추출 효율을 향상시키는 요철 패턴이 형성되는 발광소자.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1전극은,
    금속 반사층과,
    상기 금속 반사층 상에 위치되는 투명 전극층을 포함하는 발광소자.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 전류차단부는 상기 투명 전극층의 내부에 위치되는 발광소자.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 전류차단부와 상기 투명 전극층의 두께는 동일한 발광소자.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 발광소자를 포함하는 발광소자 패키지.
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