KR102163978B1 - 발광소자 및 이를 구비하는 조명 시스템 - Google Patents
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Abstract
실시예의 발광소자는 제 1 도전형 반도체층; 상기 제 1 도전형 반도체층 내에 배치된 적어도 하나 이상의 형광체층; 상기 제 1 도전형 반도체층 상에 배치된 활성층; 및 상기 활성층 상에 배치된 제 2 도전형 반도체층; 을 포함하고, 상기 형광체층은 규칙 또는 불규칙적인 패턴의 얇은 필름 형태를 갖는 것을 특징으로 한다.
이러한 실시예에 따르면, 형광체층을 발광소자 내에 배치하여 다양한 파장대역의 빛을 방출할 수 있고, 또한, 복수의 형광체층을 발광소자 내에 배치하여 연색성 높은 백색광을 얻을 수 있는 장점이 있다.
이러한 실시예에 따르면, 형광체층을 발광소자 내에 배치하여 다양한 파장대역의 빛을 방출할 수 있고, 또한, 복수의 형광체층을 발광소자 내에 배치하여 연색성 높은 백색광을 얻을 수 있는 장점이 있다.
Description
실시예는 발광소자에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 발광 효율 및 연색성을 향상시키기 위해 형광체층을 포함하는 발광소자 및 이를 구비하는 조명 시스템에 관한 것이다.
발광소자(Light Emitting Device)는 전기에너지가 빛 에너지로 변환되는 특성의 p-n 접합 다이오드로서, 주기율표상에서 Ⅲ족과 Ⅴ족 등의 화합물 반도체로 생성될 수 있고 화합물 반도체의 조성비를 조절함으로써 다양한 색상구현이 가능하다.
발광소자는 순방향전압 인가 시 n층의 전자와 p층의 정공(hole)이 결합하여 전도대(Conduction band)와 가전대(Valance band)의 밴드갭 에너지에 해당하는 만큼의 에너지를 발산하는데, 이 에너지는 주로 열이나 빛의 형태로 방출되며, 빛의 형태로 발산되면 발광소자가 되는 것이다.
예를 들어, 질화물 반도체는 높은 열적 안정성과 폭넓은 밴드갭 에너지에 의해 광소자 및 고출력 전자소자 개발 분야에서 큰 관심을 받고 있다. 특히, 질화물 반도체를 이용한 청색(Blue) 발광소자, 녹색(Green) 발광소자, 자외선(UV) 발광소자 등은 상용화되어 널리 사용되고 있다.
일반적으로 발광소자는 기판 상에 질화물 계의 n형 반도체층, 활성층 p형 반도체층을 순차적으로 적층되어 형성된다.
그런데, 기판 상에 반도체층 성장시 기판과 반도체층의 격자 상수 차이 및 열팽창 계수 차이로 인하여 전위(Dislocation) 발생 및 크랙(Crack)이 발생되어 발광 효율이 낮아지고 발광소자의 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있다.
한편, 백색광을 방출하는 LED는 패키지 내에 배치된 발광소자 상에 형광체를 도포하여 형광체로부터 발광하는 2차 광원을 이용하는 방법으로서, 청색 LED에 황색을 내는 YAG:Ce 형광체를 도포하여 백색광을 얻는 방식이 일반적이다.
하지만, 이와 같이 패키지에 형광체를 도포한 발광소자가 리플렉터(reflector) 또는 렌즈(lens)를 채용한 조명기구를 이용하여 피사체에 광을 비추게 되면, 비춰지는 광의 가장자리를 따라 옐로우 링(yellow ring)이 발생되는 문제가 있다.
그리고, 일반적으로 형광체는 모체 재료에 규산염(Silicate), 인산염, 알루민산염 또는 황화물을 사용하고, 발광 중심에 천이 금속 또는 희토류 금속을 사용한 것이 널리 알려져 있다. 예를 들어, 규산염(Silicate) 형광체는 BLU, 조명용으로 사용 중에 있는데, 규산염 형광체는 수분에 취약하여, 패키지에서 형광체가 노출되는 경우 소자의 신뢰성이 문제될 수 있다.
또한, 종래의 백색 LED 백라이트는 청색 LED칩과 황색 형광체를 조합한 것으로서, 녹색과 적색 성분이 결여되어 부자연스러운 색상을 표현할 수밖에 없어 휴대 전화, 노트북 PC의 화면에 이용하는 정도로 한정되어 적용되고 있다.
실시예는 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 실시예는 발광소자 내에 형광체층을 적어도 한층 이상 배치하여, 다양한 파장 대역의 빛을 방출하는 발광소자를 제공하고자 한다.
또한, 실시예는 신뢰성 향상되고, 휘도가 높은 형광체 조성물 및 이를 포함하는 발광장치를 제공하고자 한다.
실시예의 발광소자는 제 1 도전형 반도체층; 상기 제 1 도전형 반도체층 내에 배치된 적어도 하나 이상의 형광체층; 상기 제 1 도전형 반도체층 상에 배치된 활성층; 및 상기 활성층 상에 배치된 제 2 도전형 반도체층; 을 포함하고, 상기 형광체층은 규칙 또는 불규칙적인 패턴의 얇은 필름 형태를 갖는 것을 특징으로 한다.
다른 측면에서 실시예의 발광소자는 제 1 성장층, 상기 제 1 성장층 상에 제 2 성장층 및 제 2 성장층 상에 제 3 성장층을 포함하는 제 1 도전형 반도체층; 상게 제 1 성장층 상에 배치된 제 1 형광체층과, 상기 제 2 성장층 상에 배치된 제 2 형광체층을 포함하는 형광체층; 상기 제 1 도전형 반도체층 상에 배치된 활성층; 및 상기 활성층 상에 배치된 제 2 도전형 반도체층; 을 포함하고, 상기 형광체층은 규칙 또는 불규칙적인 패턴의 얇은 필름 형태를 갖는 것을 특징으로 한다.
또 다른 측면에서 실시예의 발광소자는 기판; 상기 기판 상에 배치된 버퍼층; 상기 버퍼층 상에 배치된 제 1 도전형 반도체층; 상기 제 1 도전형 반도체층 상에 배치된 활성층; 및 상기 활성층 상에 배치된 제 2 도전형 반도체층; 을 포함하고, 상기 버퍼층 또는 제 1 도전형 반도체층 내에는 적어도 하나 이상의 규칙 또는 불규칙적인 패턴의 얇은 필름 형태를 갖는 형광체층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
형광체층을 발광소자 내에 배치하여 다양한 파장대역의 빛을 방출할 수 있는 장점이 있다.
또한, 복수의 형광체층을 발광소자 내에 배치하여 연색성 높은 백색광을 얻을 수 있는 장점이 있다.
그리고, 상기 형광체층을 이용하여 질화물 반도체층을 측방 과성장방식으로 형성하여, 양질의 반도체층을 얻을 수 있는 장점이 있다.
실시예는 신뢰성 향상되고, 휘도가 높은 형광체 조성물 및 이를 포함하는 발광장치를 제공하고자 한다.
도 1은 제 1 실시예에 따른 발광소자(100)의 단면도이다.
도 2는 다른 실시예에 따른 제 1 도전형 반도체층(120)의 단면을 나타낸다.
도 3은 실시예에 따른 형광체층(200)의 수평 단면을 나타낸다.
도 4는 다른 실시예에 따른 형광체층(200)의 수평 단면을 나타낸다.
도 5는 실시예에 따른 제 1 도전형 반도체층(120)의 두개의 수평면을 사시도로 나타낸 것이다.
도 6은 다른 실시예의 발광소자(100)의 단면을 나타낸다.
도 7은 제 1 형광체층(210)을 증착한 모습을 나타내며, 도 8은 제 2 성장층(122)을 형성하는 모습을 나타내며, 도 9는 제 2 형광체층(220)을 증착한 모습을 나타내며, 도 10은 제 3 성장층(123)을 형성하는 모습을 나타낸다.
도 11은 측방 과성장 의해 성장된 반도체층의 단면을 나타낸다.
도 12(a)는 단일층으로 형광체층(200)으로 구성된 발광소자(100)의 CRI를 나타내고, 도 12(a)두개의 형광체층(200)으로 구성된 경우의 CRI를 나타낸다.
도 13은 제 2 실시예에 따른 수평형 발광소자의 사시도를 나타낸다.
도 14는 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면도이다.
도 15는 실시예에 따른 발광소자가 구비된 조명 시스템의 실시예를 나타낸 분해 사시도이다.
도 2는 다른 실시예에 따른 제 1 도전형 반도체층(120)의 단면을 나타낸다.
도 3은 실시예에 따른 형광체층(200)의 수평 단면을 나타낸다.
도 4는 다른 실시예에 따른 형광체층(200)의 수평 단면을 나타낸다.
도 5는 실시예에 따른 제 1 도전형 반도체층(120)의 두개의 수평면을 사시도로 나타낸 것이다.
도 6은 다른 실시예의 발광소자(100)의 단면을 나타낸다.
도 7은 제 1 형광체층(210)을 증착한 모습을 나타내며, 도 8은 제 2 성장층(122)을 형성하는 모습을 나타내며, 도 9는 제 2 형광체층(220)을 증착한 모습을 나타내며, 도 10은 제 3 성장층(123)을 형성하는 모습을 나타낸다.
도 11은 측방 과성장 의해 성장된 반도체층의 단면을 나타낸다.
도 12(a)는 단일층으로 형광체층(200)으로 구성된 발광소자(100)의 CRI를 나타내고, 도 12(a)두개의 형광체층(200)으로 구성된 경우의 CRI를 나타낸다.
도 13은 제 2 실시예에 따른 수평형 발광소자의 사시도를 나타낸다.
도 14는 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면도이다.
도 15는 실시예에 따른 발광소자가 구비된 조명 시스템의 실시예를 나타낸 분해 사시도이다.
실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on/over)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on/over)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
(
실시예
)
도 1은 제 1 실시예에 따른 발광소자(100)의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 실시예에 따른 발광소자(100)는 제 1 도전형 반도체층(120)과, 상기 제 1 도전형 반도체층(120) 내에 배치된 형광체층(200)과, 상기 제 1 도전형 반도체(120) 상에 배치된 활성층(130)과, 상기 활성층(130) 상에 배치된 제 2 도전형 반도체층(140)을 포함한다.
일반적으로 이러한 발광소자(100)를 이용하여 백색광을 얻기 위하여, 상기 발광소자(100)를 패키지 내에 배치한 다음 상기 발광소자(100) 상에 형광체를 도포한다. 상기 형광체는 발광소자(100)에서 방출된 빛의 파장을 변환하여 2차 광원을 방출하고, 상기 2차 광원과 발광소자(100)에서 바로 방출된 1차 광원이 합쳐져 백색광을 얻을 수 있다.
그런데, 이렇게 발광소자(100) 상에 패키지에 형광체를 도포하는 경우, 비춰지는 광의 가장자리를 따라서 옐로우 링(Yellow ring)이 발생되는 문제점이 있다.
또한, 2가지 파장 대역의 빛을 조합하여 백색광을 얻는 경우, 연색성 떨어져 양질의 백색광을 방출할 수 없는 문제점이 발생한다.
한편, 이러한 질화물계 발광소자(100)는 사파이어나 실리콘 기판 상에 상기 제 1 도전형 반도체층(120)과 활성층(130)을 성장시키는데, 상기 기판과 상기 제 1 도전형 반도체층(120)의 격자 불일치, 열팽창 계수의 차이 및 상기 제 1 도전형 반도체층(120)과 상기 활성층(130)의 격자 불일치, 열팽창 계수의 차이에 의하여, 반도체층에 스트레인(Starin)이 가해질 수 있다. 그리고, 이러한 스트레인에 의하여, 상기 반도체층 내에 전위(Dislocation) 및 크랙(Crack)이 발생하여, 소자의 신뢰성이 하락하고 발광 효율이 저하될 수 있다.
실시예는 이러한 문제점을 극복하기 위하여, 제 1 도전형 반도체층(120) 내에 적어도 하나 이상의 형광체층(200)을 배치하여 패키지 상에 별도의 형광체 구성 없이 백색광을 방출할 수 있고, 2층 이상의 형광체층(200)을 구성하여 연색성을 향상시킬 수 있는 발광소자(100)를 제안하고자 한다.
또한, 이러한 형광체층(200)을 이용하여 상기 제 1 도전형 반도체층(120)의 일부를 측방 과성장시킴으로써, 전위나 크랙을 제거하여 소자의 신뢰성을 높이고 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
이하에서는 이러한 발광소자(100)의 구성요소들을 구체적으로 설명하기로 한다.
제 1 도전형
반도체층
(120)
먼저, 상기 제 1 도전형 반도체층(120)은 예를 들어, n형 도펀트를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 제 1 도전형 반도체층(120)은 화합물 반도체로 구현될 수 있다. 상기 제 1 도전형 반도체층(120)은 예로서 II족-VI족 화합물 반도체 또는 III족-V족 화합물 반도체로 구현될 수 있다.
상기 제 1 도전형 반도체층(120)은 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 구현될 수 있다. 상기 제 1 도전형 반도체층(120)은, 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 등에서 선택될 수 있으며, Si, Ge, Sn, Se, Te 등의 n형 도펀트가 도핑될 수 있다.
그리고, 상기 제 1 도전형 반도체층(120)의 적어도 일부는 측방 과성장(Epitaxial Lateral Overgrowth;ELOG) 방식으로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 제 1 도전형 반도체층(120)은 기판 상에 성장한 제 1 성장층(121)과, 상기 제 1 성장층(121) 상에 배치된 제 1 형광체층(210)을 이용하여 측방 과성장된 제 2 성장층(122)을 포함하도록 구성될 수 있다.
나아가, 상기 제 1 도전형 반도체층(120)은 상기 제 2 성장층(122) 상에 배치된 제 2 형광체층(220)을 이용하여 측방 과성장된 제 3 성장층(123)을 포함할 수 있다.
이때, 상기 제 1 형광체층(210)과 제 2 형광체층(220)을 오버랩되지 않게 배치하여 전위를 좀더 효과적으로 제거할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술한다.
한편, 상기 형광체층(200)이 배치되지 않아 노출된 제 1 성장층(121)을 통해 측방 과성장한 제 2 성장층(122)은 제 2 형광체층(220) 또는 활성층(130)을 성장시키기 위하여, 머지된 후 상면이 평평하게 형성되어야 한다. 이를 위하여, 측방 과성장된 제 2 성장층(122)은 0.5um 이상의 두께로 형성되는 것이 바람직하다.
마찬가지로, 상기 제 3 성장층(123)도 머지된 후 상면이 평평하게 형성되기 위하여, 0.5um 이상의 두께로 형성되는 것이 바람직하다.
이렇게 형성된 제 1 도전형 반도체층(120)은 전위를 효과적으로 제거하여 소자의 신뢰성을 높이고 발광효율을 향상시킬 수 있다.
형광체층
(200)
이러한 제 1 도전형 반도체층(120) 내에는 적어도 하나 이상의 형광체층(200)이 배치된다.
상기 형광체층(200)은 활성층(130)에서 발광되는 제 1 파장 대역의 빛을 입사 받고 제 2 파장 대역의 빛을 방출하는 역할을 한다. 이러한 상기 형광체층(200)은 유기물 형광체 또는 무기물 형광체를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 형광체층(200)은 상기 활성층(130)에서 발광되는 청색 파장 대역의 빛을 황색 파장 대역의 빛으로 방출하는 황색 형광체층(200)을 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 활성층(130)에서 발광되는 청색파장 대역의 빛과 상기 형광체층(200)에서 방출되는 황색 파장 대역의 빛이 혼합되어 백색 파장 대역의 빛을 제공할 수 있다.
다른 예로서, 상기 적색 형광체, 녹색 형광체, 청색 형광체 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있으며, 예컨대 백색 발광을 위해 녹색 및 적색 형광체를 포함할 수 있다.
실시예에서 상기 형광체층(200)은 복수의 층을 포함하도록 구성되어, 상기 복수의 층 마다 다른 파장 대역의 빛을 제공함으로써, 연색성을 향상시킬 수 있다.
예를 들어, 상기 형광체층(200)이 2 층으로 구성되는 경우, 제 1 형광체층(210)은 황색 형광체를, 제 2 형광체층(220)은 적색 형광체층(200)을 포함하도록 구성되어, 활성층(130)이 청색 빛을 방출하는 경우 3 파장 대역의 빛이 혼합될 수 있으므로 연색성이 높은 양질의 백색광을 제공할 수 있다.
도 2는 다른 실시예에 따른 제 1 도전형 반도체층(120)의 단면을 나타낸다.
상기 형광체층(200)은 내부에 입자(230)로 질소(N)와 산소(O)를 포함할 수 있으며, Ca, Mg, Sr, Ba, Ra의 원소 중에서 선택된 적어도 1종 이상의 원소와, Si, Ge, C, Sn의 원소 중에서 선택된 적어도 1종 이상의 원소와, B, Al, Ga, In의 원소 중에서 선택된 적어도 1종 이상의 원소를 포함할 수 있고, 희토류 원소 중에서 선택된 적어도 하나의 원소를 포함할 수 있다. 상기의 산소는 소정 중에 혼입될 수 있으며, 활성화제의 확산, 입사 성장, 결정성 향상의 효과를 촉진하게 된다.
한편, 이러한 형광체층(200)은 제 1 도전형 반도체층(120) 내에 배치되어야 하기 때문에, 규칙 또는 불규칙하게 패턴된 얇은 필름 형태다.
예를 들어, 상기 형광체층(200)은 규칙적인 패턴으로 메쉬 패턴, 스트라이프 패턴 또는 격자형 패턴으로 형성될 수 있으며, 불규칙적인 패턴으로 방사형 패턴으로 형성될 수 있다.
이렇게 패턴된 얇은 필름으로 형광체층(200)을 형성하기 위하여, 상기 형광체층(200)은 실리케이트(Silicate)계 물질로 제 1 도전형 반도체 내에 증착될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 실리케이트계 물질은 수증기에 취약하여 패키지 내에 형성되는 경우 손상 우려가 있지만, 상기 제 1 도전형 반도체층(120) 내에 형성되는 경우에 손상 우려가 없는 장점이 있다.
이하 상기 형광체층(200)의 다양한 패턴을 도 3 내지 도 6을 참조하여 설명한다.
도 3은 실시예에 따른 형광체층(200)의 수평 단면을 나타낸다.
도 3을 참조하면, 상기 형광체층(200)은 상기 제 1 도전형 반도체층(120) 내의 일 수평면 상에 바(211)(Bar) 형태로 나열된 스트라이프(Stripe) 패턴으로 형성될 수 있다.
이러한 형광체층(200)은 박막증착(Sputtering) 방식으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 형광체층(200)은 상기 제 1 도전형 반도체층(120)의 제 1 성장층(121) 상에 스트라이프 패턴의 포토 마스크를 형성한 후 RF 박막증착(RF Sputtering)을 통해 얇은 필름 형태로 형성될 수 있다.
이후, 질소 분위기에서 1000도씨 정도로 어닐링(Annealing) 공정을 한 후 상기 포토 마스크를 제거함으로써, 상기 제 1 성장층(121) 상에 스트라이프 패턴의 얇은 필름으로 상기 형광체층(200)을 배치할 수 있다.
그리고, 바(211) 사이에 노출된 제 1 성장층(121)과 형광체층(200)을 통해 다시 상기 제 1 도전형 반도체층(120)의 제 2 성장층(122)을 성장시킬 수 있다. 즉, 이때, 상기 제 2 성장층(122)은 바(211) 사이에서 노출된 제 1 성장층(121)을 통해 측방 과성장하여 형성될 수 있다.
이렇게 성장된 제 2 성장층(122)은 상기 형광체층(200)에 의해 차단된 전위와, 측방 과성장을 통해 밴딩된 전위가 제거될 수 있어서, 양질의 질화물 반도체층으로 성장될 수 있다.
도 4는 다른 실시예에 따른 형광체층(200)의 수평 단면을 나타낸다.
도 4를 참조하면, 상기 형광체층(200)은 상기 제 1 도전형 반도체층(120) 내의 일 수평면 상에 메쉬 패턴(Mesh pattern)으로 형성될 수 있다.
도 4에서 상기 형광체층(200)의 패턴은 원형(212)으로 도시되었지만, 삼각형, 사각형, 다각형 또는 타원형 등 다양한 형태의 메쉬 패턴으로 형성될 수 있다.
이러한 메쉬 패턴 형광체층(200)은 박막증착 방식을 통해 얇은 필름으로 상기 제 1 도전형 반도체층(120) 내에 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 형광체층(200)은 상기 제 1 도전형 반도체층(120)의 제 1 성장층(121) 상에 메쉬 패턴의 포토 마스크를 배치한 후 RF 박막증착 방식으로 얇은 필름으로 형성할 수 있다.
이후, 질소 분위기에서 1000도씨 정도로 어닐링 공정을 하여, 상기 제 1 성장층(121) 상에 메쉬 패턴의 얇은 필름으로 상기 형광체층(200)을 배치할 수 있다.
그리고, 메쉬 패턴 사이에 노출된 제 1 성장층(121)을 통해 다시 상기 제 1 도전형 반도체층(120)의 제 2 성장층(122)을 성장시킬 수 있다. 즉, 이때, 상기 제 2 성장층(122)은 메쉬 패턴 사이에 노출된 제 1 성장층(121)에서 측방 과성장하여 형성될 수 있다.
이렇게 성장된 제 2 성장층(122)은 상기 형광체층(200)에 의해 차단된 전위와, 측방 과성장을 통해 밴딩된 전위가 제거될 수 있어서, 양질의 질화물 반도체층으로 성장될 수 있다.
도 5는 실시예에 따른 제 1 도전형 반도체층의 두개의 수평면을 사시도로 나타낸 것이다.
상기 형광체층(200)은 제 1 도전형 반도체층(120) 내에 적어도 두개 이상의 층으로 형성될 수 있다.
도 5를 보면, 상기 형광체층(200)은 제 1 성장층(121) 상에 배치된 제 1 형광체층(210)과, 제 2 성장층(122) 상에 형성된 제 2 형광체층(220)을 포함할 수 있다.
상기 제 1 형광체층(210)을 수직 이동시켰을 때 상기 제 2 형광체층(220)은 상기 제 1 형광체층(210)과 만나지 않도록 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 제 1 형광체층(210)이 스트라이프 패턴(211)으로 배치되었을 때, 상기 제 2 형광체층(220)의 스트라이프 패턴(221)은 상기 제 1 형광체층(210)의 스트라이프 패턴(211) 사이에 배치되어 서로 오버랩되지 않을 수 있다.
이러한 구조로 형성된 형광체층(200)은 제 1 형광체층(210) 사이를 통과하여 연장되는 전위를 제 2 형광체층(220)에서 제거할 수 있으므로, 양질의 제 1 도전형 반도체층(120)을 형성할 수 있다.
또한, 상기 제 2 형광체층(220)을 이용하여, 상기 제 2 성장층(122)과 마찬가지로 제 1 도전형 반도체층(120)의 제 3 성장층(123)을 측방 과성장 방식으로 형성할 수 있다.
한편, 상기 제 1 형광체층(210)과 상기 제 2 형광체층(220)은 서로 다른 파장 대역의 빛을 방출하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 상기 활성층(130)이 청색광을 방출할 때, 상기 제 1 형광체층(210)이 황색 형광체층일 때, 상기 제 2 형광체층(220)은 적색 형광체층일 수 있다. 이렇게 형성된 발광소자(100)는 3 파장 대역의 빛을 방출할 수 있어서, 연색성 높은 백색광을 방출할 수 있다.
도 6은 다른 실시예의 발광소자(100)의 단면을 나타낸다.
수직형 발광소자의 경우, 상기 발광소자(100)는 제 1 도전형 반도체층(120)의 하부에 배치된 전극 패드(150)를 더 포함할 수 있다.
상기 전극 패드(150)는 상기 제 1 도전형 반도체층(120)의 하부에 형성될 수 있는데, 이러한 경우, 상기 전극 패드(150) 주위에 전류가 집중되어 전류 스프레딩이 원활하게 이루어질 수 없어서 발광 효율이 하락될 수 있다.
이를 방지하기 위하여, 상기 형광체층(200)은 상기 전극 패드(150)에 대응되는 영역에 전류를 차단하는 역할을 하는 전류차단 형광체층(223)을 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제 1 형광체층(210)이 형성된 수평면에서 상기 전극 패드가 오버랩(Overlap)되는 영역에 전류차단 형광체층(223)의 패턴을 형성할 수 있다.
이때, 상기 전류차단 형광체층(223)이 과다하게 크게 형성되어 이후 제 1 도전형 반도체층(120)의 성장을 방해할 수 있으므로, 상기 전류차단 형광체층(223)의 일부에 채널(224)(Channel)을 배치할 수 있다.
즉, 상기 전류차단 형광체층(223)을 수직 관통하는 채널(224)을 형성하여, 상기 채널(224)을 통해 제 1 도전형 반도체층(120)의 제 2 성장층(122)이 원활하게 측방 과성장될 수 있다.
이러한 상기 전류차단 형광체층(223)은 상기 전극 패드(150) 주위에 전하가 집중되는 것을 방지하여, 전류 스프레딩을 향상시킬 수 있으므로, 발광효율을 향상시킬 수 있다.
활성층(130)
한편, 상기 제 1 도전형 반도체층(120) 상에는 활성층(130)이 배치된다.
상기 활성층(130)은 상기 제 1 도전형 반도체층(120)을 통해서 주입되는 전자(또는 정공)와 상기 제 2 도전형 반도체층(140)을 통해서 주입되는 정공(또는 전자)이 서로 만나서, 상기 활성층(130)의 형성 물질에 따른 에너지 밴드(Energy Band)의 밴드갭(Band Gap) 차이에 의해서 빛을 방출하는 층이다. 상기 활성층(130)은 단일 우물 구조, 다중 우물 구조, 양자점 구조 또는 양자선 구조 중 어느 하나로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 활성층(130)은 화합물 반도체로 구현될 수 있다. 상기 활성층(130)은 예로서 II족-VI족 또는 III족-V족 화합물 반도체로 구현될 수 있다. 상기 활성층(130)은 예로서 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 구현될 수 있다. 상기 활성층(130)이 상기 다중 우물 구조로 구현된 경우, 상기 활성층(130)은 복수의 우물층과 복수의 장벽층이 적층되어 구현될 수 있으며, 예를 들어, InGaN 우물층/GaN 장벽층의 주기로 구현될 수 있다.
제 2 도전형
반도체층
(140)
그리고, 상기 활성층(130) 상에는 제 2 도전형 반도체층(140)이 배치될 수 있다.
상기 제 2 도전형 반도체층(140)은 예를 들어, p형 반도체층으로 구현될 수 있다. 상기 제 2 도전형 반도체층(140)은 화합물 반도체로 구현될 수 있다. 상기 제 2 도전형 반도체층(140)은 예로서 II족-VI족 화합물 반도체 또는 III족-V족 화합물 반도체로 구현될 수 있다.
상기 제 2 도전형 반도체층(140)은 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 구현될 수 있다. 상기 제 2 도전형 반도체층(140)은, 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 등에서 선택될 수 있으며, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등의 p형 도펀트가 도핑될 수 있다.
상기 제 1 도전형 반도체층(120)이 p형 반도체층을 포함하고 상기 제 2 도전형 반도체층(140)이 n형 반도체층을 포함할 수도 있다. 또한, 상기 제 2 도전형 반도체층(140) 아래에는 n형 또는 p형 반도체층을 포함하는 반도체층이 더 형성될 수도 있다. 이에 따라, 상기 발광 구조물은 np, pn, npn, pnp 접합 구조 중 적어도 어느 하나를 가질 수 있다.
상기 제 1 도전형 반도체층(120) 및 상기 제 2 도전형 반도체층(140) 내의 불순물의 도핑 농도는 균일 또는 불균일하게 형성될 수 있다. 즉, 상기 발광 구조물의 구조는 다양하게 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
그 밖게, 도면에는 도시되지 않았지만, 상기 제 2 도전형 반도체층(140) 상에는 투광성 전극층이 더 배치될 수 있고, 상기 투광성 전극층 상에는 제 2 전극 패드가 더 배치될 수 있다.
제조 방법
이하, 도 7 내지 도 10을 참조하여, 실시예에 따른 발광소자(100) 제조방법을 설명하기로 한다.
실시예에 따른, 도 7은 제 1 형광체층(210)을 증착한 모습을 나타내며, 도 8은 제 2 성장층(122)을 형성하는 모습을 나타내며, 도 9는 제 2 형광체층(220)을 증착한 모습을 나타내며, 도 10은 제 3 성장층(123)을 형성하는 모습을 나타낸다.
실시예에 따른 발광소자(100) 제조방법에 의하면, 도 7과 같이, 사파이어 기판 또는 실리콘 기판 위에 제 1 도전형 반도체층(120)의 제 1 성장층(121)을 성장시킨다. 이때, 상기 제 1 성장층(121)과 상기 기판과의 격자 상수차이 때문에 전위(D1, D2)가 발생된다.
그리고, 상기 제 1 성장층(121) 상에 일정 패턴의 얇은 막 형상으로 제 1 형광체층(210)을 배치한다. 상기 제 1 형광체층(210)에 의하여, 전위 중 일부(D1)은 제거될 수 있다.
이러한 형광체층(200)은 박막증착 방식으로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 제 1 형광체층(210)은 상기 제 1 성장층(121) 상에 스트라이프 패턴의 포토 마스크를 형성한 후 RF 박막증착을 방식으로 형성되어 얇은 필름 형태를 가질 수 있다.
이후, 질소 분위기에서 1000도씨 정도로 어닐링 공정을 한 후 상기 포토 마스크를 제거함으로써, 상기 제 1 성장층(121) 상에 스트라이프 패턴의 얇은 필름으로 상기 제 1 형광체층(210)을 형성할 수 있다.
그리고, 도 6과 같이 상기 스트라이프 패턴 사이에 노출된 제 1 성장층(121)을 통해 다시 상기 제 1 도전형 반도체층(120)의 제 2 성장층(122)을 측방 과성장시킬 수 있다.
이렇게 성장된 제 2 성장층(122)은 상기 제 1 형광체층(210)에 의해 차단된 전위(D1)와, 측방 과성장을 통해 밴딩된 전위(D2)가 제거될 수 있어서, 양질의 질화물 반도체층으로 성장될 수 있다.
상기 제 2 성장층(122)이 일정 이상 측방 과성장 되면 머지(merge)된 후 평평한 상면을 가질 수 있을 때까지 성장하는 것이 바람직하다. 이를 위해, 상기 제 2 성장층(122)은 0.5um 이상의 두께로 형성될 수 있다.
도 9와 같이, 상기 제 2 성장층(122)이 형성된 후에는, 상기 제 2 성장층(122) 상에 제 2 형광체층(220)이 배치된다.
상기 제 2 형광체층(220)은 상기 제 1 형광체층(210)과 다른 파장대역의 빛을 방출하도록 구성되는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.
그리고, 상기 제 2 형광체층(220)은 상기 제 1 형광체층(210)의 패턴과 오버랩되지 않도록 배치될 수 있다.
이를 통해, 상기 제 1 형광체층(210) 패턴의 빈 공간으로 성장되는 전위(D3)가 상기 제 2 형광체층(220)에서 차단될 수 있다.
이후, 도 10과 같이 상기 제 2 형광체층(220)을 이용하여, 상기 제 1 도전형 반도체층(120)의 제 3 성장층(123)이 측방 과성장될 수 있다.
상기 제 3 성장층(123)도 제 2 성장층(122)과 마찬가지로, 머지(merge)된 후 평평한 상면을 가질 수 있을 때까지 성장하기 위하여, 0.5um 이상의 두께로 형성되는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.
이후, 상기 제 3 성장층(123) 상에 활성층(130)과 제 2 도전형 반도체층(140)이 순차적으로 적층되어, 반도체층을 형성할 수 있다.
효과
도 11은 측방 과성장 의해 성장된 반도체층의 단면을 나타낸다.
도 11을 참조하면, 상기 형광체층(200) 패턴 간격에 따라 측방 과성장 방식으로 성장된 상기 제 1 도전형 반도체층(120)의 단층을 촬영(AFM)하였을 때의 이미지이다.
상기 촬영 이미지를 보면, 적색에 가까운 픽셀은 전위를 나타내며, 노란색에 가까운 픽셀은 전위가 없는 결정을 나타낸다. 그리고, 상기 채널 사이의 간격이 좁을수록 상기 제 1 도전형 반도체층(120)에서 전위가 효과적으로 차단되고 있음을 알 수 있다.
이를 통해, 측방 과성장한 제 1 도전형 반도체층(120)은 일반적인 에피 공정에 따라서 성장한 도전형 반도체층에 비해 결정 내의 전위를 제거하여, 안정적인 결정 구조를 갖고있음을 알 수 있고, 이후 활성층(130)은 이러한 제 1 도전형 반도체층(120) 상에 형성되어 양질의 결정으로 형성될 것을 알 수 있다.
도 12(a)는 단일층으로 형광체층(200)으로 구성된 발광소자(100)의 연색성을 나타내고, 도 12(b)는 두개의 형광체층(200)으로 구성된 경우의 연색성을 나타낸다.
도 12(a)를 보면, 상기 형광체층(200)이 한 개로 구성된 경우, 발광소자(100)에서 방출되는 빛의 파장대역은 활성층(130)에서 방출되는 단파장 대역과 형광층에서 변환된 장파장 대역에서 CRI(Color Rendering Index:CRI)가 피크치를 갖는 것을 확인할 수 있다.
이러한 경우, 단파장과 장파장의 중간 대역의 CRI가 낮아 연색성이 낮아져, 발광소자(100)의 백색광의 연색성이 떨어지는 것을 알 수 있다.
반면, 도 12(b)를 보면, 상기 형광체을 두 층으로 구성하여, 세 파장 대역에서 CRI가 피크치를 가짐으로써, 발광소자(100)의 백색광의 연색성이 향상된 것을 확인할 수 있다.
즉, 상기 형광체층(200)을 복수의 층으로 구성함으로써, 양질의 백색광을 얻을 수 있는 효과가 있다.
제 2
실시예
도 13은 제 2 실시예에 따른 수평형 발광소자의 사시도를 나타낸다.
도 13을 참조하면, 수평형 발광소자(300)는 기판(310)과, 상기 기판(310) 상에 버퍼층(320)과, 상기 버퍼층(320) 내에 적어도 하나 이상의 형광체층(400)과, 상기 버퍼층(320) 상에 제 1 도전형 반도체층(330)과, 상기 제 1 도전형 반도체층(330) 상에 활성층(340)과, 상기 활성층(340) 상에 제 2 도전형 반도체층(350)과, 상기 제 2 도전형 반도체층 (350) 상에 투광성 전극층(360)과, 상기 투광성 전극층(360) 상에 제 2 전극 패드(370)와, 상기 제 1 도전형 반도체층(330) 상의 제 2 전극 패드(380)를 포함한다.
상기 제 1 실시예에서 설명한 반도체층은 수평형 발광소자(300)에도 그대로 적용될 수 있다. 그러므로, 중복되는 설명에 대해서는 기재를 생략하며, 이하에서는 수평형 발광소자(300) 적용에 따른 차이를 중심으로 설명한다.
상기 수평형 발광소자(300)의 경우, 기판(310)과 버퍼층(320)이 제거되지 않을 수 있다.
그러므로, 상기 형광체층 (400)은 제 1 도전형 반도체층(330) 뿐만 아니라, 상기 버퍼층(320)에도 형성될 수 있다.
좀더 상세히, 상기 기판(310)은 열전도성이 뛰어난 물질로 형성될 수 있으며, 전도성 기판 또는 절연성 기판일 수 있다. 예를 들어, 상기 기판(310)은 사파이어(Al2O3), SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, GaP, InP, Ge, and Ga203 중 적어도 하나를 사용할 수 있다.
이러한 기판(310)은 질화물 반도체층과 격자 상수 및 열팽창 계수의 차이가 있으므로, 질화물 반도체층 성장 전 상기 기판(310) 상에 버퍼층(320)을 배치할 수 있다.
이러한 버퍼층(320)은 예컨대, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.
그리고, 상기 버퍼층(320) 상에는 제 1 도전형 반도체층(330)이 배치된다.
상기 형광체층(400)은 상기 버퍼층(320) 또는 제 1 도전형 반도체층(330) 내에 배치될 수 있다.
상기 형광체층(400)이 복수 층으로 구성되는 경우, 상기 버퍼층(320) 및 제 1 도전형 반도체층(330)에 각각 배치되는 것도 가능할 것이다.
상기 형광체층(400)은 앞서 설명한 바와 같이, 수평형 발광소자(300) 내에 형성되어, 옐로우 링 문제를 해결할 수 있다. 또한, 이렇게 형성된 형광체층(400)을 이용하여, 버퍼층(320) 또는 제 1 도전형 반도체층(330)을 측방 과성장(ELOG) 방식으로 형성하여 전위를 제거할 수 있다.
또한, 적어도 둘 이상의 형광체층(400)을 버퍼층(320) 또는 제 1 도전형 반도체층(330) 내에 형성하여, 수평형 발광소자(300)에서 방출되는 백색광의 연색성을 향상시킬 수 있다.
도 14는 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면도이다.
발광 소자 패키지(500)는 패키지 몸체부(505)와, 상기 패키지 몸체부(505) 상에 배치된 제3 전극층(513) 및 제4 전극층(514)과, 상기 패키지 몸체부(505) 상에 배치되어 상기 제3 전극층(513) 및 제4 전극층(514)과 전기적으로 연결되는 발광 소자(100)와, 상기 발광 소자(100)를 포위하는 몰딩부재(530)가 포함된다.
상기 패키지 몸체부(505)는 실리콘 재질, 합성수지 재질, 또는 금속 재질을 포함하여 형성될 수 있으며, 상기 발광 소자(100)의 주상에 경사면이 형성될 수 있다.
상기 제3 전극층(513) 및 제4 전극층(514)은 서로 전기적으로 분리되며, 상기 발광 소자(100)에 전원을 제공하는 역할을 한다. 또한, 상기 제3 전극층(513) 및 제4 전극층(514)은 상기 발광 소자(100)에서 발생된 빛을 반사시켜 광 효율을 증가시키는 역할을 할 수 있으며, 상기 발광 소자(100)에서 발생된 열을 외부로 배출시키는 역할을 할 수도 있다.
상기 발광 소자(100)는 상기 패키지 몸체부(505) 상에 배치되거나 상기 제3 전극층(513) 또는 제4 전극층(514) 상에 배치될 수 있다.
상기 발광 소자(100)는 상기 제3 전극층(513) 및/또는 제4 전극층(514)과 와이어 방식, 플립칩 방식 또는 다이 본딩 방식 중 어느 하나에 의해 전기적으로 연결될 수도 있다. 실시예에서는 상기 발광 소자(100)가 상기 제3 전극층(513) 및 제4 전극층(514)과 각각 와이어를 통해 전기적으로 연결된 것이 예시되어 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 몰딩부재(530)는 상기 발광 소자(100)를 포위하여 상기 발광 소자(100)를 보호할 수 있다.
또한, 상기 몰딩부재(530)에는 형광체(532)가 더 포함되어 상기 발광 소자(100)에서 방출된 광의 파장을 변화시킬 수 있다. 상기 형광체층(200)과 다른 파장 대역의 빛을 방출하는 형광체를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 형광체층(200)이 황색 형광체를 포함하는 경우, 상기 몰딩부재(530)는 적색 형광체를 포함하여, 연색성을 향상시킬 수 있다.
도 15는 실시예에 따른 발광소자가 구비된 조명 시스템의 실시예를 나타낸 분해 사시도이다.
도 15에 도시된 바와 같이, 실시예에 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 실시예에 따른 발광소자(100) 또는 발광소자 패키지(200)를 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, 폴리카보네이트는 내광성, 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 광원부(2210), 연결 플레이트(2230), 커넥터(2250)를 포함할 수 있다.
상기 부재(2300)는 상기 방열체(2400)의 상면 상에 배치되고, 복수의 광원부(2210)들과 커넥터(2250)이 삽입되는 가이드홈(2310)들을 갖는다. 상기 가이드홈(2310)은 상기 광원부(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)를 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 갖는다.
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), 연장부(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 상에 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 연장부(2670)는 상기 베이스(2650)의 다른 일 측에서 외부로 돌출된 형상을 갖는다. 상기 연장부(2670)는 상기 내부 케이스(2700)의 연결부(2750) 내부에 삽입되고, 외부로부터의 전기적 신호를 제공받는다. 예컨대, 상기 연장부(2670)는 상기 내부 케이스(2700)의 연결부(2750)의 폭과 같거나 작게 제공될 수 있다. 상기 연장부(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.
상기에서는 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 실시예의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 실시예는 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음은 이해할 수 있을 것이다.
100: 발광소자 110: 기판
120: 제 1 도전형 반도체층 130: 활성층
140: 제 2 도전형 반도체층 200: 형광체층
300: 수평형 발광소자 400: 형광체층
120: 제 1 도전형 반도체층 130: 활성층
140: 제 2 도전형 반도체층 200: 형광체층
300: 수평형 발광소자 400: 형광체층
Claims (12)
- 전극 패드 상에 배치되는 제 1 도전형 반도체층;
상기 제 1 도전형 반도체층 내에 배치된 적어도 하나 이상의 형광체층;
상기 제 1 도전형 반도체층 상에 배치된 활성층; 및
상기 활성층 상에 배치된 제 2 도전형 반도체층; 을 포함하고,
상기 형광체층은 규칙 또는 불규칙적인 패턴의 얇은 필름 형태를 갖고,
상기 제 1 도전형 반도체층은,
제 1 성장층;
상기 제 1 성장층 상에 배치되는 제 2 성장층; 및
상기 제 2 성장층 상에 배치되는 제 3 성장층을 포함하고,
상기 형광체층은,
상기 제 1 및 제 2 성장층 사이에 배치되며 수평 방향으로 이격된 복수의 제 1 형광체층;
상기 제 2 및 제 3 성장층 사이에 배치되며 수평 방향으로 이격된 제 2 형광체층; 및
상기 제 1 및 제 2 성장층 사이에 배치되며 이격된 상기 복수의 제 1 형광체층 사이에 배치되 전류차단 형광체층을 포함하고,
상기 제 1 형광체층은 상기 제 2 형광체층과 수직 방향으로 오버랩되지 않는 영역에 배치되고,
상기 전류차단 형광체층은 상기 제 1 형광체층과 이격되며 상기 전극 패드와 수직 방향으로 오버랩되는 영역에 배치되는 발광소자. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 및 제 3 성장층은 측방 과성장 방식을 통해 형성된 발광소자. - 제 1 항에 있어서,
상기 형광체층은 바가 나열된 스트라이프 패턴, 메쉬 패턴, 격자 패턴 또는 방사형 패턴을 갖는 발광소자. - 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 전류차단 형광체층을 관통하는 채널이 배치된 발광소자. - 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 성장층 및 제 3 성장층의 두게는 0.5um 이상인 발광소자. - 삭제
- 삭제
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