KR102100286B1 - 발광다이오드 구조 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기판과; 상기 기판 상부에 n열 m행으로 갭을 가지며 위치하며, 각각 제1 반도체층, 활성층, 제2 반도체층 그리고 제1 및 제2 전극을 포함하는 복수의 발광다이오드 셀과; 상기 복수의 발광다이오드 셀 중 상기 각 n열에 위치하는 상기 발광다이오드 셀은 서로 직렬 연결되고, 상기 n열에 위치하는 상기 발광다이오드 셀 중 최외각에 위치하는 발광다이오드 셀은 상기 갭 사이에 위치하는 패드와 각각 전기적으로 연결되도록 증착되는 발광다이오드 배선을 포함하고, 상기 복수의 발광다이오드 셀이 갖는 제1 및 제2 전극 중 직렬 연결되는 전극은 서로 인접한 발광다이오드 구조를 제공한다.
Description
본 발명은 발광다이오드 구조에 관한 것으로, 특히 발광다이오드 구조에 구비되는 다수개의 발광다이오드 칩의 연결구조에 관한 것이다.
최근, 광원으로 소형, 저소비 전력, 고신뢰성 등의 특징을 겸비한 발광다이오드(light emitting diode : LED)의 사용이 증가하고 있다. 이러한 LED는 다양한 조명용도로 활용되고 있는데, 전자제품의 디스플레이부에서부터 각종 표시기구, 차량의 조명 장치 등으로 사용범위가 점차 증가되고 있는 실정이다.
특히, 발광다이오드는 일반 조명용 형광램프를 대체하기 위하여 백색광을 인위적으로 만들어 내기도 하며, 이렇게 백색광을 구현하는 발광다이오드는 액정표시장치(liquid crystal display)의 백라이트 유닛으로서 각광 받고 있다.
발광다이오드는 크게 빛을 발하는 발광다이오드 칩과 형광체 그리고 이들을 덮는 렌즈를 포함한다.
이때, 발광다이오드 칩에 전류가 인가되면 빛이 방출되는데, 방출된 빛과 형광체에 의해 발광된 빛이 혼합되어 백색광을 발하게 되고, 백색광은 렌즈를 통해 외부로 출사되게 된다.
한편, 최근 발광다이오드는 발광효율을 더욱 향상시키기 위하여, 하나의 발광다이오드에 다수개의 발광다이오드 칩을 구비하는데, 이때, 다수개의 발광다이오드 칩은 동일한 파장의 광을 방출하거나 또는 서로 다른 파장의 광을 방출하는 발광다이오드 칩일 수 있다.
그러나, 각각의 발광다이오드 칩은 전류공급수단으로부터 작동전류를 공급받기 위하여 한 쌍의 와이어를 필요로 하게 되므로, 이렇게 하나의 발광다이오드 내부에 다수개의 발광다이오드 칩이 구비될 경우, 한정된 공간에 많은 수의 와이어를 필요로 함에 따라 와이어가 제대로 부착되지 않아 떨어지는 와이어의 오픈(open) 불량 등의 문제점을 야기하게 된다.
그리고, 다수개의 발광다이오드 칩이 구비되면 발광다이오드의 광원이 집중되지 않고 분산되어 렌즈설계가 어려워지는 문제가 발생한다.
또한, 발광다이오드 칩과 와이어는 납땜 등의 본딩(bonding)공정을 통해 연결되는데, 이러한 본딩공정은 매우 까다로워, 공정의 효율성을 저하시키게 된다.
본 발명은, 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제시된 것으로, 발광다이오드의 발광다이오드 칩이 다중 셀 구조로 분할된 발광다이오드 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.
그리고, 와이어의 오픈(open) 불량을 감소시키고, 렌즈 설계를 간소화시키며, 납땜과 같은 본딩 공정을 진행하며 발생하는 시간 및 인력과, 장비를 축소시키는데 또다른 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 기판과; 상기 기판 상부에 n열 m행으로 갭을 가지며 위치하며, 각각 제1 반도체층, 활성층, 제2 반도체층 그리고 제1 및 제2 전극을 포함하는 복수의 발광다이오드 셀과; 상기 복수의 발광다이오드 셀 중 상기 각 n열에 위치하는 상기 발광다이오드 셀은 서로 직렬 연결되고, 상기 n열에 위치하는 상기 발광다이오드 셀 중 최외각에 위치하는 발광다이오드 셀은 상기 갭 사이에 위치하는 패드와 각각 전기적으로 연결되도록 증착되는 발광다이오드 배선을 포함하고, 상기 복수의 발광다이오드 셀이 갖는 제1 및 제2 전극 중 직렬 연결되는 전극은 서로 인접한 발광다이오드 구조를 제공한다.
이때, 상기 기판이 안착되는 방열슬러그와; 상기 방열슬러그를 둘러싸는 케이스와; 상기 케이스 내부에 충진되는 형광체와; 상기 기판 내부의 발광다이오드 셀에서 방출되는 빛의 각도를 제어하는 렌즈와; 상기 패드와 전기적으로 연결되는 양극 및 음극 전극리드를 더 포함하는 발광다이오드 구조.
그리고, 상기 복수의 발광다이오드 셀은 제1 내지 제6 발광다이오드 셀을 포함하고, 상기 제1 내지 제6 발광다이오드 셀 중 1열 방향으로 배열되는 제1 내지 제3 발광다이오드 셀이 서로 직렬 연결되는 제1 셀 그룹과; 상기 제1 내지 제6 발광다이오드 셀 중 2열 방향으로 배열되는 제4 내지 제5 발광다이오드 셀이 서로 직렬 연결되는 제2 셀 그룹과; 상기 제1 및 제2 셀 그룹의 최외각 발광다이오드 셀은 패드에 전기적으로 연결되는 발광다이오드 구조.
그리고, 상기 직렬 및 병렬 연결은 직렬연결을 S라하고, 병렬연결을 P라 하면, 6S, 3S2P, 2S2P, 12S 또는 3S4P 중 하나로 연결되는 발광다이오드 구조.
그리고, 상기 패드는 50um 내지100um의 반지름과, 10nm 내지 500nm의 두께를 갖는 발광다이오드 구조.
그리고, 상기 n열에 위치하는 상기 발광다이오드 셀 중 최외각에 위치하는 발광다이오드 셀의 일부를 식각하는 발광다이오드 구조.
그리고, 상기 기판 상부로 상기 제1 전극 및 제2 전극을 노출하는 제1 및 제2 전극 콘택홀을 갖는 절연막을 더 포함하는 발광다이오드 구조.
그리고, 상기 패드는 금(Au), 은(Ag), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al) 중 어느 하나를 포함하는 금속으로 이루지는 발광다이오드 구조.
본 발명에서는, 다중 셀 구조로 분할된 발광다이오드 칩으로 인해, 발광다이오드 칩의 셀과 셀을 직렬 및 병렬로 혼합 연결하여 발광효율을 향상시키고 소비전력을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 발광다이오드 칩의 셀간 결합을 반도체공정으로 형성하여 공정의 효율을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발광다이오드를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도2은 본 발명의 실시예에 따른 발광다이오드 칩을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 3은 도2의 Ⅲ-Ⅲ을 따라 도시한 단면도이다.
도 4는 도 2의 Ⅳ-Ⅳ을 따라 도시한 단면도이다.
도2은 본 발명의 실시예에 따른 발광다이오드 칩을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 3은 도2의 Ⅲ-Ⅲ을 따라 도시한 단면도이다.
도 4는 도 2의 Ⅳ-Ⅳ을 따라 도시한 단면도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발광다이오드를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 발광다이오드(110)는 크게 빛을 발하는 발광다이오드 칩(120)과 형광체(140) 그리고 이들을 덮는 렌즈(190)를 포함한다.
이들 각각에 대해 자세히 살펴보면 먼저, 발광다이오드 칩(120)은 방열슬러그(160) 상에 안착되며 방열슬러그(160)는 하우징(housing)역할의 케이스(180)에 의해 둘러져 내부에 형광체(140)가 충진되어 있다.
케이스(180)에는 발광다이오드 칩(120)과 와이어(170) 등을 통해서 전기적으로 연결된 한 쌍의 양극 및 음극 전극리드(175a, 175b)가 마련되어 케이스(180) 외부로 노출되어 있다.
그리고 이러한 케이스(180)의 상부로는 발광다이오드 칩(120)과 형광체(140)를 비롯한 방열슬러그(160)의 반사면과 와이어(170) 등을 덮어 보호함과 동시에 발광다이오드 칩(120)으로부터 발생된 주출사광의 각도를 제어하는 렌즈(190)가 위치한다.
한 쌍의 양극 및 음극 전극리드(175a, 175b)는 외부에 마련된 발광다이오드 칩(120)의 발광을 위한 작동전류를 공급하는 전류공급수단(미도시)과 전기적으로 연결된다.
이에, 발광다이오드 칩(120)에 전류가 인가되면 빛이 방출되는데, 방출된 빛과 형광체(140)에 의해 발광된 빛이 혼합되어 백색광을 발하게 되고, 백색광은 렌즈(190)를 통해 외부로 출사되게 된다.
이때, 발광다이오드 칩(120)은 다중 셀 구조로, 내부에 직렬, 병렬 또는 직렬 및 병렬로 연결된 다수의 셀로 형성되며, 발광다이오드 칩(120)의 크기는 가로 * 세로가 1400 * 1200um 또는 1400*1200um 이다.
이와 같이, 발광다이오드 칩을 다중 셀 구조로 분할하여, 발광다이오드 칩의 셀과 셀을 직렬, 병렬 또는 직렬 및 병렬로 혼합 연결함으로써, 발광효율을 향상시키고 소비전력을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 발광다이오드 칩의 셀간 결합을 반도체공정으로 진행함으로써, 납땜과 같은 본딩 공정을 진행하는 시간 및 인력과, 장비를 축소시켜 공정의 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이하 도면을 참조하여 발광다이오드 칩(120)을 설명한다.
도2은 본 발명의 실시예에 따른 발광다이오드 칩을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 발광다이오드 칩(120)은 기판(122) 상부에 이격되는 갭(130)을 두고 3행 2열로 배열된 제1 내지 제6 발광다이오드 셀(124a 내지 124f)과, 제1 내지 제6 발광다이오드 셀(124a 내지 124f) 중 1열과 2열의 최외각 최외각 발광다이오드 셀의 갭(130)에 형성되는 제1 및 제2 패드(145a, 145b)을 포함한다.
이때, 제1 내지 제6 발광다이오드 셀(124a 내지 124f) 중 1열 방향으로 배열되는 제1 내지 제3 발광다이오드 셀(124a 내지 124c)은 서로 직렬 연결되어 제1 셀 그룹(200)으로 정의할 수 있다.
또한, 제1 내지 제6 발광다이오드 셀(124a 내지 124f) 중 2열 방향으로 배열되는 제4 내지 제6 발광다이오드 셀(124d 내지 124f)은 서로 직렬 연결되어 제2 셀 그룹(210)으로 정의할 수 있다.
그리고, 제1 셀 그룹(200)과, 제2 셀 그룹(210)은 제1 및 제2 패드(145a, 145b)에 전기적으로 연결되어 서로 병렬 연결되는데, 각 셀 그룹의 최외각에 위치하는 제1 셀 그룹(200)의 제1 발광다이오드 셀(124a)과 제2 셀 그룹(210)의 제4 발광다이오드 셀(124d) 그리고, 제1 셀 그룹(200)의 제3 발광다이오드 셀(124c)과 제2 셀 그룹(210)의 제6 발광다이오드 셀(124f)은 각각 제1 및 제2 패드(145a, 145b)와 전기적으로 연결되어, 복수개의 제1 내지 제6 발광다이오드 셀(124a 내지 124f)은 동시에 구동된다.
이때, 제1 및 제2 패드(145a, 145b)와 각 셀 그룹의 최외각에 위치하는 발광다이오드 셀들의 전기적인 연결관계에 대해 자세히 살펴보면, 제1 셀 그룹(200)의 제1 발광다이오드 셀(124a)과 제2 셀 그룹(210)의 제4 발광다이오드 셀(124d) 사이, 그리고 제1 셀 그룹(200)의 제3 발광다이오드 셀(124c)과 제2 셀 그룹(210)의 제6 발광다이오드 셀(124f) 사이에 정의되는 갭(130) 상에는 제1 및 제2 패드(145a, 145b)가 형성되어 있으며, 제1 및 제2 패드(145a, 145b)는 각각 제1 발광다이오드 셀(124a)과 제4 발광다이오드 셀(124d) 그리고 제3 발광다이오드 셀(124c)과 제6 발광다이오드 셀(124f)과 각각 전기적으로 연결된다.
도시하지 않았지만, 제1 및 제2 패드(145a, 145b)는 양극 및 음극 전극리드(175a, 175b)와 전기적으로 연결되어 외부로부터 전원이 인가된다.
따라서, 양극 및 음극 전극리드(175a, 175b)와 각 셀 그룹의 최외각에 위치하는 발광다이오드 셀들은 제1 및 제2 패드(145a, 145b)를 통해 서로 전기적으로 연결된다.
한편, 제1 내지 제6 발광다이오드 셀(124a 내지 124f) 각각은 내부에 순차적으로 제 1 반도체층(125), 활성층(미도시), 제 2 반도체층(126) 그리고 제1 및 제2 전극(127, 128)으로 구성된다.
여기서, 제 1 반도체층(125) 및 제 2 반도체층(126)은 n형 GaN층 및 p형 GaN층이 될 수 있으며, 또는 p형 GaN층 및 n형 GaN층이 될 수도 있다.
그리고, 제1 전극(127)은 제1 반도체층(125)의 일부 표면에 형성되며 제2 반도체층(126)과 접촉하지 않고, 제2전극(128)은 제2 반도체층(126)의 일부 표면에 형성된다.
여기서, 제1 및 제2 전극(127, 128)은 금(Au), 은(Ag), 니켈(Ni), 크롬(Cr) 중 어느 하나를 포함하는 금속으로 이루어질 수 있다.
그리고, 제 2 반도체층(126)이 n형 GaN층일 경우, 제 2 반도체층(126)의 상부에 형성되는 제2 전극(128)은 n형 전극층으로 이루어지며, 제 2 반도체층(126)이 p형 GaN층일 경우, 제2 전극(128)은 p형 전극층으로 이루어진다.
도시하지 않았지만, 기판(122) 상부로 각 발광다이오드 셀(124)의 제1 및 제2 전극(127, 128)을 노출하는 절연막이 형성될 수 있다. 절연막에 대해서는 추후에 다시 설명하겠다.
여기서, 활성층(미도시)은 GaN 계열 단일 양자 우물구조(single quantum well : SQW)나 다중 양자 우물구조(multi quantum well : MQW)일 수 있으며 또한 이들의 초격자(supper lattice : SL) 등의 양자구조로, 이와 같은 활성층(미도시)의 양자구조는 GaN 계열의 다양한 물질을 조합하여 이루어질 수 있고 일예로 AlGaN, AlGaN, InGaN 등이 사용될 수 있다.
이러한 활성층(미도시)에 제1 및 제2 전극(127, 128)을 통해 전계가 인가되었을 때, 전자-정공 쌍의 결합에 의하여 빛이 발생하게 된다.
이러한 제1 내지 제6 발광다이오드 셀(124a 내지 124f)은 어레이 방식으로 하나의 기판(122)에 다수가 배열되고 또한 제1 내지 제6 발광다이오드 셀(124a 내지 124f) 각각은 갭(130)을 통해 격리된다.
그리고, 제1 내지 제6 발광다이오드 셀(124a 내지 124f)의 개수는 제한되지 않으며, n열(row) 및 m행(column)으로 구비될 수 있다. 예를들어 2열 2행, 2열 3행, 2열 6행, 2열 8행, 3열 2행 3열 3행, 3열 4행, 4열 2행 또는 4열 3행으로 구성될 수 있다.
이때, 제1 내지 제6 발광다이오드 셀(124a 내지 124f)의 직렬, 병렬 또는 직렬 및 병렬의 결합의 개수는 달라질 수 있다. 직렬 연결을 S, 병렬 연결을 P라 하면, nS mP로 구성될 수 있으며, 상기 n은 행렬 형태로 배치된 복수의 발광다이오드 셀의 열의 개수이자, 직렬로 연결되는 발광다이오드 셀의 개수이다. 그리고 상기 m은 행의 개수이자, 직렬로 연결된 n개의 발광다이오드 셀로 이루어진 셀 그룹이 병렬로 연결되는 개수이다. 예를 들어, 3S2P는 직렬로 연결된 3개의 발광다이오드 셀로 이루어진 셀 그룹 2개를 병렬로 연결한 것이고, 2S2P는 직렬로 연결된 2개의 발광다이오드 셀로 이루어진 셀 그룹 2개를 병렬로 연결한 것이며, 3S4P는 직렬로 연결된 3개의 발광다이오드 셀로 이루어진 셀 그룹 4개를 병렬로 연결한 것이다.
한편, n열 m행의 발광다이오드 칩의 n열의 발광다이오드 셀은 열 방향으로 각각 직렬 연결되고, 직렬 연결된 n열의 최외각 행은 각각 병렬 연결된다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 발광다이오드 칩(120)은 제1 내지 제3 발광다이오드 셀(124a 내지 124c)이 직렬 연결된 제1 셀 그룹(200)과, 제4 내지 제6 발광다이오드 셀(124d 내지 124f)이 직렬 연결된 제2 셀 그룹(210)을 포함한다.
그리고, 직렬 연결된 제1 셀 그룹(200)과, 제2 셀 그룹(210)은 병렬로 연결된다.
좀 더 상세하게 설명하면, 제1 발광다이오드 셀(124a)의 제2 전극(128a)이 제2 발광다이오드 셀(124b)의 제1 전극(127b)에 연결되고, 제2 발광다이오드 셀(124b)의 제2 전극(128b)은 제3 발광 다이오드 셀(124c)의 제1 전극(127c)에 연결되어 직렬 연결된다.
그리고, 제4 발광다이오드 셀(124d)의 제2 전극(128d)이 제5 발광다이오드 셀(124e)의 제1 전극(127e)에 연결되고, 제5 발광다이오드 셀(124e)의 제2 전극(128e)은 제6 발광 다이오드 셀(124f)의 제1 전극(127f)에 연결되어 직렬 연결된다.
한편, 제1 내지 제6 발광다이오드 셀(124a 내지 124f)이 각각 직렬 연결될 때, 제1 내지 제6 발광다이오드 셀(124a 내지 124f)의 제1 및 제2 전극(127, 128)은 서로 직렬 연결되는 거리가 짧아지도록 인접한 전극이 마주보도록 형성된다.
더 상세하게는 제1 발광다이오드 셀(124a)의 제2 전극(128a)과 제2 발광다이오드 셀(124b)의 제1 전극(127b)이 서로 마주 대하도록 배열되고, 제2 발광다이오드 셀(124b)의 제2 전극(128b)과 제3 발광 다이오드 셀(124c)의 제1 전극(127c)이 서로 마주 대하도록 발광다이오드 셀이 배열될 수 있다.
이와 같이 발광다이오드 셀을 배열하면, 발광다이오드 셀간의 직렬 연결되는 거리가 짧아져 발광다이오드 셀의 전기적 연결이 용이하게 이루어진다.
이때, 제1 및 제4 발광다이오드 셀(124c 및 124f)은 제1 및 제4 발광다이오드 셀(124a 및 124d) 사이의 갭(130)에 형성된 제1 패드(145a)와 전기적으로 연결되고, 제3 및 제6 발광다이오드 셀(124c 및 124f)은 제3 및 제6 발광다이오드 셀(124c 및 124f)사이의 갭(130)에 형성된 제2 패드(145b)에 전기적으로 연결되어 병렬 연결된다.
이때, 제1 및 제2 패드(145a, 145b)는 기판(122) 양측의 끝단에 형성되며 제1 내지 제6 발광다이오드 셀(124a 내지 제6 124f) 중 병렬로 연결되는 발광다이오드 셀 사이의 갭(130)에 형성될 수 있다.
즉, 제1 및 제2 패드(145a, 145b)는 병렬 연결되는 제1 및 제4 발광다이오드 셀(124a, 124d) 사이의 갭(130)과, 제3 및 제6 발광다이오드 셀(124c 및 124f) 사이의 갭(130)을 중심으로 원형으로 형성될 수 있다.
제1 및 제2 패드(145a, 145b)는 예를들어 50um 내지100um의 반지름과, 10nm 내지 500nm의 두께를 갖도록 형성될 수 있다.
이때, 제1 발광다이오드 셀(124a)과 제4 발광다이오드 셀(124d)의 일부를 식각한 갭(130)에 제1 패드(145a)를 형성할 수 있으며, 제2 패드(145b)는 제3 발광다이오드 셀(124c)와 제6 발광다이오드 셀(124f)의 일부를 식각한 갭(130)에 형성할 수 있다.
이와 같이 형성된 제1 및 제2 패드(145a, 145b)는 발광다이오드 칩(120)의 제1 내지 제6 발광다이오드 셀(124a 내지 제6 124f) 사이에 형성되어 제1 및 제2 패드(145a, 145b)를 발광다이오드 칩(120)의 외각에 형성할 경우보다 발광 다이오드칩(120)의 크기를 축소시킬 수 있는 효과가 있다.
그리고, 제1 및 제2 패드(145a, 145b)는 예를들어 금(Au), 은(Ag), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al) 중 어느 하나를 포함하는 금속으로 이루어질 수 있다.
전술한 바와 같이 제1 내지 제6 발광다이오드 셀(124a 내지 124f)은 직렬, 병렬 또는 직렬 및 병렬 연결되어, 발광효율을 향상시키고 소비전력을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
그리고, 제1 내지 제6 발광다이오드 셀(124a 내지 124f)을 연결하는 발광다이오드 배선을 반도체 공정으로 금속을 증착하여 형성하면 별도의 와이어 없이 발광다이오드 셀간의 전기적인 연결이 가능하여, 발광다이오드 셀간 결합을 반도체공정으로 납땜과 같은 본딩 공정을 진행하며 발생하는 시간 및 인력과, 장비를 축소시켜 공정의 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이하 도면을 참조하여 제1 내지 제6 발광다이오드 셀(124a 내지 124f)사이의 갭(130) 간의 전기적 연결을 설명한다.
도 3은 도2의 Ⅲ-Ⅲ을 따라 도시한 단면도이고, 도 4는 도 2의 Ⅳ-Ⅳ을 따라 도시한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 발광다이오드 칩(120)의 제1 발광다이오드 셀(124a)은 기판(122) 상부에 제1 반도체층(125a), 제1 활성층(129a), 제 2 반도체층(126a) 그리고 제1 및 제2 전극(127a, 128a)이 순차적으로 적층되는 제1 내지 제4 발광다이오드 셀(124a 내지 124d)이 형성된다.
그리고, 제2 및 제3 발광다이오드 셀(124b, 124c)은 제1 발광다이오드 셀(124a)와 동일한 공정에서 동일한 물질을 적층하여 형성되며, 제2 발광다이오드 셀(124b)은 제3 반도체층(125b), 제2 활성층(129b), 제4 반도체층(126b) 그리고 제3 및 제4 전극(127b, 128b)을 포함하고, 제3 발광다이오드 셀(124c)은 제5 반도체층(125c), 제3 활성층(129c), 제6 반도체층(126c) 그리고 제5 및 제6 전극(127c, 128c)을 포함한다.
또한 제 4 다이오드 셀(124d)은 제7 반도체층(125d), 제4 활성층(129d), 제8 반도체층(126d) 그리고 제7 및 제8 전극(127d, 미도시)을 포함한다.
이와 같은 제 1반도체층(125a)과 제3, 제5, 제7 반도체층(125b, 125c, 125d), 제1 내지 제4 활성층(129a 내지 129d), 제 2 반도체층(126a)과 제4, 제6, 제8 반도체층(126b, 126c, 126d) 그리고 제1 내지 제8 전극(127a 내지 127d)은 반도체 공정을 사용하여 형성될 수 있다.
이때, 제1 발광다이오드 셀(124a)을 참조하면, 제1 전극(127a)은 제1 반도체층(125a)의 일부 표면에 형성되며 제2 반도체층(126a)과 접촉하지 않고, 제2 전극(128a)은 제2 반도체층(126a)의 일부 표면에 형성된다.
그리고, 제 2 반도체층(126a)이 p형 GaN층일 경우, 제2 전극(128a)은 p형 전극층으로 이루어진다.
그리고, 기판(122) 상부로 제1 내지 제4 발광다이오드 셀(124a 내지 124d)의 제1 및 제2 전극(127, 128), 제3 및 제4 전극(127b, 128b), 제5 및 제6 전극(127c, 128c)을 노출하는 절연막(150)이 형성된다.
좀 더 상세하게는 절연막(150)은 기판(122) 상부로 제1 내지 제4 발광다이오드 셀(124a 내지 124d)을 덮으며 형성되고, 이후 식각공정을 통해 제1 및 제2 전극(127, 128), 제3 및 제4 전극(127b, 128b), 제5 및 제6 전극(127c, 128c)을 노출하는 제1 및 제2 전극콘택홀(152a, 154a), 제3 및 제4 전극콘택홀(152b, 154b) 제5 및 제6 전극콘택홀(152c, 154c)이 형성될 수 있다.
이와 같은 절연막(150)은 발광다이오드의 빛의 방출을 위하여 투명한 재질로 이루어 질 수 있다.
그리고, 제1 및 제2 전극콘택홀(152, 154)을 통해 제1 및 제2 전극(127, 128), 제3 및 제4 전극(127b, 128b), 제5 및 제6 전극(127c, 128c)과 접촉하는 발광다이오드 배선(158)이 형성된다.
이와 같은, 발광다이오드 배선(158)은 금속을 증착하여 형성될 수 있으며, 각 발광다이오드 셀(124)간의 전기적 연결을 위해 도전성이 뛰어난 금(Au), 은(Ag), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al) 중 어느 하나를 포함하는 금속으로 이루어질 수 있다.
이때, 발광다이오드 배선(158)이 제1 내지 제4 발광다이오드 셀(124a 내지 124d)의 제1 및 제2 전극(127, 128), 제3 및 제4 전극(127b, 128b), 제5 및 제6 전극(127c, 128c)과 접촉하는 패턴에 의해 제1 내지 제4 발광다이오드 셀(124a 내지 124d)간의 직렬, 병렬 또는 직렬 및 병렬 연결이 결정될 수 있으며, 도 3에서는 직렬 연결을 도시하였고, 도 4에서는 병렬 연결을 도시하였다.
그리고, 도 3을 참조하면, 제1 내지 제3 발광다이오드 셀(124a 내지 124c)은 발광다이오드 배선(158)이 제1 발광다이오드 셀(124a)의 제2 전극(128a)과 제2 발광다이오드 셀(124b)의 제3 전극(127b)을 연결하고, 제2 발광다이오드 셀(124b)의 제4 전극(128b)은 제3 발광 다이오드 셀(124c)의 제5 전극(127c)에 연결되어 직렬 연결된다.
그리고, 도 4를 참조하면 제1 및 제4 발광다이오드 셀(124a 및 124d)을 연결하는 발광다이오드 배선(158)은 패드(145)와 전기적으로 연결되어 병렬 연결을 이룬다.
좀 더 상세하게는 제1 (124a)의 제1 전극(127a)과, 제4 발광다이오드 셀(124d)의 제7 전극(127d)은 발광다이오드 배선(158)에 접촉하며, 발광다이오드 배선(158)을 따라 제1 및 제4 발광다이오드 셀(124a 및 124d) 사이의 갭(130)에 형성되는 패드(145)와 전기적으로 연결되어 병렬 연결된다.
따라서, 내부에 다수의 발광다이오드 셀을 포함하는 단일 발광다이오드 칩(120)을 사용함에 따라 종래의 발광다이오드보다 발광효율이 향상되고, 렌즈의 설계 구성이 간단해지는 장점이 있다.
그리고, 다수의 발광다이오드 셀(124)이 별도의 와이어 없이 직렬, 병렬 또는 직렬 및 병렬로 연결로 연결되어 전기적인 연결이 가능하여 와이어의 불량을 고려하지 않아도 되어 공정의 효율성이 향상된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 통상의 기술자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110 : 발광다이오드 120 : 발광다이오드칩
130 : 갭 140 : 형광체
145 : 패드 160 : 방열플러그
170 : 와이어 170a, 170b : 양극 및 음극 전극리드
180 : 케이스 190 : 렌즈
130 : 갭 140 : 형광체
145 : 패드 160 : 방열플러그
170 : 와이어 170a, 170b : 양극 및 음극 전극리드
180 : 케이스 190 : 렌즈
Claims (8)
- 기판과;
상기 기판 상부에 n열 m행으로 갭을 가지며 위치하며, 각각 제1 반도체층, 활성층, 제2 반도체층 그리고 제1 및 제2 전극을 포함하는 복수의 발광다이오드 셀과;
상기 복수의 발광다이오드 셀 중 상기 각 n열에 위치하는 상기 발광다이오드 셀은 서로 직렬 연결되고,
상기 n열에 위치하는 상기 발광다이오드 셀 중 최외각에 위치하는 발광다이오드 셀은, 상기 갭과 인접하는 측면이 식각되며,
상기 n열에 위치하는 상기 발광다이오드 셀 중 최외각에 위치하는 발광다이오드 셀은, 상기 최외각에 위치하는 발광다이오드 셀의 측면이 식각된 영역 및 상기 갭에 위치하는 패드와, 각각 전기적으로 연결되도록 증착되는 발광다이오드 배선을 포함하고,
상기 복수의 발광다이오드 셀이 갖는 제1 및 제2 전극 중 직렬 연결되는 전극은 서로 인접한 발광다이오드 구조.
- 제1 항에 있어서,
상기 기판이 안착되는 방열슬러그와;
상기 방열슬러그를 둘러싸는 케이스와;
상기 케이스 내부에 충진되는 형광체와;
상기 기판 내부의 발광다이오드 셀에서 방출되는 빛의 각도를 제어하는 렌즈와;
상기 패드와 전기적으로 연결되는 양극 및 음극 전극리드
를 더 포함하는 발광다이오드 구조.
- 제1 항에 있어서,
상기 복수의 발광다이오드 셀은 제1 내지 제6 발광다이오드 셀을 포함하고,
상기 제1 내지 제6 발광다이오드 셀 중 1열 방향으로 배열되는 제1 내지 제3 발광다이오드 셀이 서로 직렬 연결되는 제1 셀 그룹과;
상기 제1 내지 제6 발광다이오드 셀 중 2열 방향으로 배열되는 제4 내지 제5 발광다이오드 셀이 서로 직렬 연결되는 제2 셀 그룹과;
상기 제1 및 제2 셀 그룹의 최외각 발광다이오드 셀은 패드에 전기적으로 연결되는 발광다이오드 구조.
- 제 1 항에 있어서,
상기 n 열 m 행은 3열 2행, 2열 2행, 3열 4행 중 어느 하나인 발광다이오드 구조.
- 제 1 항에 있어서,
상기 패드는 50um 내지100um의 반지름과, 10nm 내지 500nm의 두께를 갖는 발광다이오드 구조
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 기판 상부로 상기 제1 전극 및 제2 전극을 노출하는 제1 및 제2 전극 콘택홀을 갖는 절연막을 더 포함하는 발광다이오드 구조.
- 제 1 항에 있어서,
상기 패드는 금(Au), 은(Ag), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al) 중 어느 하나를 포함하는 금속으로 이루지는 발광다이오드 구조.
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