KR102187487B1 - 발광소자 및 이를 구비한 조명 장치 - Google Patents

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Abstract

실시 예에 개시된 발광 소자는, 제1도전형 반도체층, 상기 제1도전형 반도체층 아래에 제2도전형 반도체층, 및 상기 제1도전형 반도체층과 상기 제2도전형 반도체층 사이에 제1활성층을 포함하며, 질화물 기반의 발광 구조층; 상기 제1도전형 반도체층에 전기적으로 연결된 제1전극; 상기 제2도전형 반도체층 아래에 접촉된 전도성 재질의 접촉층; 상기 접촉층 아래에 배치된 반사층; 상기 반사층 아래에 배치된 캡핑층; 및 상기 캡핑층 아래에 배치된 전도성의 지지부재를 포함하며, 상기 반사층은 상기 제2도전형 반도체층의 두께보다 두껍고, 상기 접촉층의 두께의 90배 이상 두꺼운 두께를 포함한다.

Description

발광소자 및 이를 구비한 조명 장치{LIGHT EMITTING DEVICE AND LIGHTING DEVICE HAVING THEREOF}
실시 예는 발광소자 및 이를 구비한 조명 장치에 관한 것이다.
Ⅲ-Ⅴ족 질화물 반도체(group Ⅲ-Ⅴ nitride semiconductor)는 물리적, 화학적 특성으로 인해 발광 다이오드(LED) 또는 레이저 다이오드(LD) 등의 발광 소자의 핵심 소재로 각광을 받고 있다. Ⅲ-Ⅴ족 질화물 반도체는 통상 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질로 이루어져 있다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)는 화합물 반도체의 특성을 이용하여 전기를 적외선 또는 빛으로 변환시켜서 신호를 주고 받거나, 광원으로 사용되는 반도체 소자의 일종이다.
이러한 질화물 반도체 재료를 이용한 LED 혹은 LD는 광을 얻기 위한 발광 소자에 많이 사용되고 있으며, 핸드폰의 키 패드 발광부, 표시 장치, 전광판, 조명 장치 등 각종 제품의 광원으로 응용되고 있다.
실시 예는 광도가 개선된 발광 소자를 제공한다.
실시 예는 발광 구조층 아래에 배치된 반사층의 리세스 깊이가 반사층 두께보다 작은 발광 소자를 제공한다.
실시 예는 발광 구조물 아래에 배치된 반사층에 관통 홀을 갖지 않는 발광 소자를 제공한다.
실시예에 따른 발광 소자는, 제1도전형 반도체층, 상기 제1도전형 반도체층 아래에 제2도전형 반도체층, 및 상기 제1도전형 반도체층과 상기 제2도전형 반도체층 사이에 제1활성층을 포함하며, 질화물 기반의 발광 구조층; 상기 제1도전형 반도체층에 전기적으로 연결된 제1전극; 상기 제2도전형 반도체층 아래에 접촉된 전도성 재질의 접촉층; 상기 접촉층 아래에 배치된 반사층; 상기 반사층 아래에 배치된 캡핑층; 및 상기 캡핑층 아래에 배치된 전도성의 지지부재를 포함하며, 상기 반사층은 상기 제2도전형 반도체층의 두께보다 두껍고, 상기 접촉층의 두께의 90배 이상 두꺼운 두께를 포함한다.
실시 예는 발광 소자의 광 출력을 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예는 발광 구조층 아래에 배치된 반사층의 반사도를 개선시켜 줄 수 있는 발광 소자를 제공한다.
실시 예는 발광 소자의 광학적 특성 저하를 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예는 발광 소자, 이를 구비한 발광 소자 패키지, 조명 장치, 및 표시 장치의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
도 1은 제1실시예에 따른 발광소자를 나타낸 측 단면도이다.
도 2는 도 1의 발광 소자의 반사층을 나타낸 부분 확대도이다.
도 3 내지 도 5는 도 2의 발광 소자에서 열 처리에 따른 반사층의 변화를 나타낸 도면이다.
도 6 내지 도 9는 비교 예에 따른 반사층의 두께에서 열 처리 온도에 따른 표면을 나타낸 도면이다.
도 10 내지 도 14는 비교 예 및 실시 예에 따른 반사층의 두께 변화에 따른 표면을 나타낸 도면이다.
도 15의 (A)-(D)는 Ag의 결정학적 구조 및 열 에너지에 따른 결정 방향이 변형된 예를 나타낸 도면이다.
도 16은 실시 예 및 비교 예에 따른 반사층의 증착 후, 반사층의 두께 차이에 따른 밀도를 비교한 그래프이다.
도 17은 실시 예 및 비교 예에 따른 반사층의 열 처리 후, 반사층의 두께 차이에 따른 밀도를 비교한 그래프이다.
도 18은 실시 예에 따른 반사층의 두께에서의 웨이퍼 내에서의 평균 및 인접한 발광소자들의 광 출력을 비교한 도면이다.
도 19는 실시 예 및 비교 예에 따른 웨이퍼에서의 열 처리 후 및 본딩 공정 후의 반사도를 비교한 표이다.
도 20은 도 19의 반사층의 두께에 따른 반사도를 나타낸 도면이다.
도 21은 실시 예 및 비교 예에 있어서, 파장에 따른 반사도를 비교한 그래프이다.
도 22는 제2실시 예에 따른 발광 소자의 측 단면도이다.
도 23은 실시 예의 발광 소자를 구비한 발광소자 패키지를 나타낸 도면이다.
도 24는 도 23의 발광 소자 패키지를 구비한 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 25는 도 23의 발광 소자 패키지를 구비한 표시 장치의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 26은 도 23의 발광 소자 패키지를 구비한 조명장치를 나타낸 도면이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 실시 예에 따른 발광소자 및 그 제조방법에 대해서 상세하게 설명한다. 실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on)"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. 도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
도 1은 제1실시 예에 따른 발광소자를 나타낸 측 단면도이다.
도 1을 참조하면, 발광소자(100)는 복수의 화합물 반도체층(110,120,130)을 갖는 발광 구조층(135), 제1전극(115), 접촉층(148), 반사층(152), 캡핑층(154), 본딩층(156), 및 지지부재(158)을 포함한다.
상기 발광소자(100)는 화합물 반도체 예컨대, Ⅱ족 내지 Ⅵ족 원소의 화합물 반도체를 포함하는 LED(Light emitting diode)이다. 상기 발광소자(100)는 예를 들면, Ⅲ-Ⅴ족 원소 및 Ⅱ-Ⅵ족 원소의 화합물 반도체를 포함하는 발광 구조층(135)을 포함한다. 상기 발광 소자(100)는 가시 광선 대역 또는 자외선 대역을 광을 방출하게 된다.
상기 발광 구조층(135)의 측면 및 상면에는 절연층(190)이 형성될 수 있으며, 상기 절연층(190)은 Ⅲ-Ⅴ족 원소의 화합물 반도체층의 굴절률보다는 낮은 굴절률을 갖는 층이며, 예들 들어 SiO2, SiOx, SiOxNy, Si3N4, Al2O3, TiO2 중에서 선택될 수 있다.
상기 제1전극(115)는 상기 발광 구조층(135) 위에 형성될 수 있다. 상기 제1전극(115)은 패드이거나, 상기 패드에 연결된 분기 구조의 전극 패턴을 포함할 수 있다. 상기 제1전극(115)의 패드는 단일 개 또는 복수로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제1전극(115)은 그 상면에 요철 형태의 러프니스가 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제1전극(115)의 하면은 상기 발광 구조층(135)의 광 추출 구조(112)에 의해 요철 형상으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제1전극(115)은 금속, 예를 들어 Cr, Ti, Al, In, Ta, Pd, Co, Ni, Si, Ge, Ag, Cu 및 Au 중 어느 하나 또는 복수의 물질을 혼합하여 단층 또는 다층으로 형성할 수 있다.
상기 발광 구조층(135)은 제1도전형 반도체층(110), 활성층(120) 및 제2도전형 반도체층(130)을 포함하며, 상기의 층 구조 이외의 다른 층들을 더 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 발광 구조층(135)은 성장 기판 상에 성장될 수 있으며, 성장 장비는 전자빔 증착기, PVD(physical vapor deposition), CVD(chemical vapor deposition), PLD(plasma laser deposition), 이중형의 열증착기(dual-type thermal evaporator) 스퍼터링(sputtering), MOCVD(metal organic chemical vapor deposition) 등에 의해 형성할 수 있으며, 이러한 장비로 한정하지는 않는다.
상기 제 1도전형 반도체층(110)은 제1도전형 도펀트가 도핑된 Ⅲ-Ⅴ족 원소의 화합물 반도체 예컨대, GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP, GaP 등에서 선택될 수 있다. 상기 제1도전형 반도체층(110)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체층을 포함할 수 있다. 상기 제1도전형 반도체층(110)이 n형 반도체층이며, 제1도전형의 도펀트는 Si, Ge, Sn, Se, Te 등과 같은 n형 도펀트를 포함한다. 상기 제1도전형 반도체층(110)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제1도전형 반도체층(110)의 상면은 광 추출 효율을 위해 광 추출 구조(112)와 같은 러프니스 또는 패턴이 형성될 수 있으며, 또한 전류 확산과 광 추출을 위해 투명 전극층이 선택적으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제1도전형 반도체층(110)은 상기 제1전극(115)와 연결될 수 있다.
상기 활성층(120)은 상기 제1도전형 반도체층(110) 아래에 형성되며, 단일 양자 우물 구조, 다중 양자우물 구조, 양자 선(Quantum-wire) 구조, 또는 양자 점(Quantum dot) 구조 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 상기 활성층(120)은 II-VI족 원소 및 Ⅲ-Ⅴ족 원소의 화합물 반도체 재료를 이용하여 우물층과 장벽층의 주기로 형성될 수 있다. 상기 활성층(120), 예를 들면 InGaN 우물층/GaN 장벽층의 주기, InGaN 우물층/AlGaN 장벽층의 주기, 또는 InGaN 우물층/InGaN 장벽층의 주기로 형성될 수 있다. 상기 장벽층은 상기 우물층의 밴드 갭보다 넓은 밴드 갭을 갖는 물질로 형성될 수 있다. 상기 활성층(120)은 가시광선 대역의 광 및 자외선 대역의 광 중 적어도 하나의 피크 파장을 발광할 수 있다.
상기 활성층(120)의 위 또는/및 아래에는 제1클래드층 또는/및 제2클래드층이 형성될 수도 있으며, 상기 제1 및 제2클래드층은 GaN계 반도체로 형성될 수 있으며, 그 밴드 갭은 상기 활성층(120)의 장벽층의 밴드 갭보다 넓게 형성될 수 있다.
상기 제 2도전형 반도체층(130)은 상기 활성층(120) 아래에 형성되며, 제2도전형 도펀트가 도핑된 III-V족 원소의 화합물 반도체 예컨대, GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP, GaP 등에서 선택될 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(130)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체층을 포함할 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(130)은 p형 반도체층이며, 상기 제2도전형 도펀트는 Mg, Zn 등과 같은 p형 도펀트를 포함한다. 상기 제2도전형 반도체층(130)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있고, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 발광 구조층(135)의 측면은 그 하면에 대해 수직하거나 경사지게 형성될 수 있다. 여기서, 상기 발광 구조층(135)의 상면 너비는 하면 너비와 동일하거나 더 넓게 형성될 수 있다.
상기 발광 구조층(135)은 상기 제 2도전형 반도체층(130) 아래에 제1도전형의 반도체층을 더 포함할 수 있으며, 상기 제1도전형의 반도체층은 상기 제2도전형 반도체층과 반대의 극성을 가질 수 있다. 또한 상기 제 1도전형 반도체층(110)이 p형 반도체층이고, 상기 제 2도전형 반도체층(130)이 n형 반도체층으로 구현될 수도 있다. 이에 따라 상기 발광 구조층(135)은 n-p 접합, p-n 접합, n-p-n 접합, 및 p-n-p 접합 구조 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위해 상기 발광 구조층(135)의 최 하층은 제2도전형 반도체층이 배치된 예로 설명하기로 한다.
한편, 상기 제2도전형 반도체층(130)의 아래에는 복수의 도전층이 배치될 수 있으며, 상기 복수의 도전층은 제2전극층(160)으로 정의될 수 있다. 상기 제2전극층(160)은 접촉층(148), 반사층(152), 캡핑층(154), 본딩층(156) 및 지지부재(158)을 포함한다.
상기 접촉층(148)은 발광 구조층(135)과 반사층(152) 사이에 배치되며, 상기 제2도전형 반도체층(130)의 하면과 접촉된다. 상기 접촉층(148)의 너비는 상기 제2도전형 반도체층(130)의 하면 너비와 동일하거나 다를 수 있다.
상기 접촉층(152)은 투명한 전도성 재질로 형성되며, 상기 제2도전형 반도체층(130)과 오믹 접촉될 수 있다. 상기 접촉층(148)은 3~40nm의 두께 예컨대, 3nm~10nm 범위로 형성될 수 있으며, 그 물질은 전도성 산화물, 전도성 질화물을 포함하며, 예컨대 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZON(IZO nitride), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 접촉층(148)의 아래에는 반사층(152)이 형성되며, 상기 반사층(152)은 상기 접촉층(148)의 하면 전체 또는 하면 일부에 형성될 수 있다.
상기 반사층(152)은 상기 접촉층(148)과 전기적으로 연결되며, 전원을 공급하게 된다. 상기 반사층(152)의 일부는 상기 접촉층(148)을 관통하여 상기 제2도전형 반도체층(130)과 접촉될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 반사층(152)의 너비는 상기 발광 구조층(135)의 너비와 동일하거나 더 넓은 너비로 형성될 수 있다. 상기 반사층(152)의 너비가 상기 접촉층(148)보다 넓은 경우, 입사되는 광을 효과적으로 반사시켜 줄 수 있다. 이에 따라 광 추출 효율은 개선될 수 있다.
상기 반사층(152)은 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 및 이들의 선택적인 조합으로 구성된 물질을 선택적으로 이용하여 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 상기 반사층(152)은 바람직하게, Ag 또는 Ag 합금을 포함한다.
상기 반사층(152)은 상기 제2도전형 반도체층(130)의 두께보다 두꺼운 두께이거나, 상기 접촉층(148)의 두께의 20배 이상 예컨대, 90배 이상의 두께로 형성될 수 있다. 상기 반사층(152)의 두께는 700~1500nm의 범위로서, 예컨대 800~1400nm일 수 있거나 또는 900~1300nm 범위로 형성될 수 있다. 상기 반사층(152)이 700nm 미만인 경우, 열 처리로 인한 복수의 구멍 및 리세스가 형성될 수 있으며, 상기 구멍 각각은 반사층을 관통하는 구조로 형성되며, 상기 구멍의 형상은 캡핑층에서 볼 때 비 정형 형상으로 형성될 수 있다. 또한 상기 반사층(152)이 1500nm을 초과한 경우 발광 소자의 두께가 두꺼워지고, 반사도의 차이가 거의 없게 된다. 실시 예는 상기 반사층(152)은 내부에 상기 반사층(152)를 관통하는 구멍이 형성되지 않는 두께로 형성될 수 있으며, 즉 상기 비정형 형상의 구멍을 갖지 않는 반사층(152)으로 형성될 수 있다. 여기서, 비정형 형상의 구멍은 열 처리에 의해 형성된 구멍으로서, 에칭에 의한 구멍과 다른 형상을 갖는다.
상기 캡핑층(154)은 상기 반사층(152)과 본딩층(156) 사이에 배치되며, 상기 반사층(152)의 하면에 접촉되고 상기 반사층(152)를 보호하게 된다. 즉, 상기 캡핑층(154)은 상기 본딩층(156)의 물질이 제조 공정 중 확산되어 상기 반사층(152)에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다. 상기 캡핑층(154)은 금속으로 형성될 수 있으며, 예컨대 Au, Cu, Ni, Ti, Ti-W, Cr, W, Pt, V, Fe, Mo 물질 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 캡핑층(154)의 두께는 40내지 500nm 범위 예컨대, 40nm 내지 60nm 범위로 형성될 수 있다. 상기 반사층(152)은 상기 캡핑층(154)의 15배 이상으로 두껍게 형성될 수 있다.
상기 본딩층(156)은 상기 캡핑층(154)과 상기 지지부재(158) 사이에 배치될 수 있으며, 베리어 금속 또는 본딩 금속 등을 포함하며, 예를 들어, 본딩 금속 예를 들어, Sn, Ga, In, Bi, Cu, Ni, Ag, Mo, Al, Au, Nb, W, Ti, Cr, Ta, Al, Pd, Pt, Si, Al-Si, Ag-Cd, Au-Sb, Al-Zn, Al-Mg, Al-Ge, Pd-Pb, Ag-Sb, Au-In, Al-Cu-Si, Ag-Cd-Cu, Cu-Sb, Cd-Cu, Al-Si-Cu, Ag-Cu, Ag-Zn , Ag-Cu-Zn, Ag-Cd-Cu-Zn, Au-Si, Au-Ge, Au-Ni, Au-Cu, Au-Ag-Cu, Cu-Cu2 O, Cu-Zn, Cu-P, Ni-B, Ni-Mn-Pd, Ni-P, Pd-Ni 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 본딩층(156)의 두께는 5~9㎛ 범위로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 지지부재(158)는 상기 본딩층(156) 아래에 배치되며, 기판과 접착 부재로 접착될 수 있다. 상기 지지부재(158)는 금속 또는 캐리어 기판 예를 들어, Ti, Cr, Ni, Al, Pt, Au, W, Cu, Mo, Cu-W 또는 불순물이 주입된 캐리어 기판으로 구현될 수 있다. 상기 캐리어 기판은 예컨대, Si, Ge, GaN, GaAs, ZnO, SiC, SiGe 중에서 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다. 상기 지지부재(158)은 발광 소자(100)를 지지하기 위한 층으로서, 그 두께는 제2전극층(160)의 두께의 80% 이상이며, 30㎛ -300㎛ 범위로 형성될 수 있다.
도 2와 같이, 발광 구조층(135) 아래에 배치되며, 접촉층(148) 아래에 배치된 반사층(152)은 평탄한 상면(10)과 요철 구조의 하면(20)을 포함한다. 상기 발광 구조층(135)로부터 방출되는 광은 모든 방향으로 방출되며, 상기 반사층(152)은 접촉층(148)을 통해 투과되는 광(L1)을 반사시켜 준다. 상기 반사된 광은 상기 반사층(152)과 상기 접촉층(148) 사이의 계면에서 방출되므로, 상기 반사층(152)에 관통 구멍이 형성될 경우, 반사도는 저하될 수 있다.
상기 반사층(152)의 하면(20)은 돌출부(21) 및 리세스(23)를 포함하며, 상기 리세스(23)는 상기 발광 구조층(135) 방향으로 볼록하게 형성되며, 상기 돌출부(21)는 상기 리세스(23) 사이의 영역에서 상기 캡핑층(156) 방향으로 돌출된다.
상기 반사층(152)은 상기 리세스(23)에서의 두께(T2)는 상기 리세스(23)의 깊이(T3)보다 클 수 있다. 상기 리세스(23)의 깊이(T3)는 예컨대, 상기 반사층(152)의 두께(T1)의 50% 미만으로 형성될 수 있다. 상기 리세스(23)의 깊이(T3)는 400nm 이하 예컨대, 10nm~400nm범위로 형성될 수 있다. 상기 반사층(152)의 두께(T1)는 상기 돌출부(21)의 두께와 동일할 수 있다. 실시 예는 상기 반사층(152)의 리세스(23)의 깊이(T3)가 상기 리세스(23) 영역의 두께(T2) 보다 얇게 형성되므로, 상기 반사층(152) 내에는 관통 구멍은 형성되지 않는다. 이에 따라 광 반사도를 저하를 방지할 수 있다.
상기 반사층(152)의 요철 구조에 의해 상기 캡핑층(154)은 요철 구조 또는 요철 층으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 3 내지 도 5는 실시 예에 따른 반사층의 제조 공정을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 발광 구조층(135)을 형성한 다음, 상기 발광 구조층(135) 상에 접착층(148)을 형성하게 된다. 상기 접착층(148)은 스퍼터 또는 증착 방식으로 형성될 수 있다. 상기 접촉층(148)은 투광성의 전도성 산화물 또는 전도성 질화물 중 어느 하나를 포함하며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 접촉층(148) 위에는 반사층(152)이 형성되며, 상기 반사층(152)은 E-beam(electron beam) 방식으로 증착하거나 스퍼터링 방식 또는 도금 방식으로 형성할 수 있다. 상기 반사층(152)은 반사도가 70% 이상인 금속 예컨대, Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 및 이들의 선택적인 합금으로 구성된 물질 중에서 형성될 수 있으며, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 또한 상기 반사층(152)은 예컨대, Ag 또는 Ag 합금으로 형성될 수 있다. 이때의 반사층의 하면 및 상면은 평탄한 면으로 형성된다.
상기 반사층(152)를 700nm 내지 1500nm 범위의 두께로 형성한 다음, 접착 특성이나 전기적인 특성을 개선하기 위해, 도 4 및 도 5와 같이 열 처리를 수행하게 된다. 상기 열 처리 온도는 300도 내지 500도 범위이다.
도 4와 같이, 반사층(152)에 300℃±50℃로 열 처리하면, 반사층(152)의 하면은 평탄한 면으로 형성되며, 상면(20)은 돌출부(21) 및 리세스(23)가 나타나게 된다. 이는, 열 처리시 반사층(152)은 열 에너지의 해소를 위해 표면적을 최소화하려고 유동하게 되며, 이에 따라 반사층(152) 내에는 리세스(23) 및 돌출부(21)의 사이즈가 작은 사이즈로 형성된다. 이후, 도 5와 같이 반사층(152)에 500℃±50℃로 열 처리하면, 반사층(152)의 상면(20)은 도 4의 리세스(23) 및 돌출부(21)의 사이즈보다 큰 사이즈를 갖는 요철 구조가 형성될 수 있다. 즉, 도 5의 돌출부(21) 간의 간격(D2)은 도 4의 돌출부(21) 간의 간격(D1)보다 넓을 수 있다. 이때 도 5의 반사층(152)에 형성된 리세스(23) 및 돌출부(21)의 개수는 도 4에 비해 작아지게 되며, 관통된 구멍은 형성되지 않게 된다. 이에 따라 반사층(152)에 관통된 구멍이 형성되지 않게 형성됨으로써, 광학적 및 전기적 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 상기 도 5의 돌출부(21)의 곡률(R2)은 도 4의 돌출부(21)의 곡률(R2)보다 클 수 있다.
상기 반사층(152) 위에는 캡핑층(154)이 형성되며, 상기 캡핑층(154)은 스퍼터 또는 증착 방식으로 형성될 수 있으며, 상기 캡핑층(154) 위에는 본딩층이 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
이때 본딩층 및 지지부재를 본딩할 때, 열과 압력이 가해질 수 있으나, 반사층의 특성 저하는 발생되지 않게 된다. 이는 본딩 공정의 열이 상기 반사막의 열 온도보다 낮기 때문에 상기 반사층의 표면 변화는 크지 않게 된다.
도 6 내지 도 10은 비교 예의 반사층의 제조 공정을 나타낸 도면이다.
도 6은 Ag 반사층(51)의 두께를 200nm로 증착한 후 열 처리전 상태이며, 도 7은 반사층(51)이 300℃로 열 처리된 경우, 반사층(51) 내에 복수의 구멍(52)이 형성된다. 그리고, 도 8과 같이, 반사층(51)이 500℃로 열 처리된 경우, 상기 반사층(51) 내의 구멍(53)의 사이즈는 더 증가하게 된다. 이는 Ag 반사층(51)을 형성한 다음, 열 처리를 하게 되면, 반사층은 열 에너지의 해소를 위해 표면적을 최소화하려고 유동하게 되며, 이에 따라 반사층(51) 내에는 구멍(52,53)들이 형성된다. 이후 열 처리 온도를 증가하게 되면, 상기 구멍(52,53)들의 사이즈는 더 커지게 되며, 반사층(51)의 돌출부들의 너비는 더 커지게 된다. 그러므로, 도 8의 고온에서 열 처리된 구멍(53)의 너비는 도 7의 저온에서 열 처리된 구멍(52)의 너비보다 넓게 형성될 수 있다. 도 9와 같이, 반사층(51)은 표면적을 최소화하기 위해 반구 형상의 돌출부로 변형됨을 알 수 있다. 이러한 구멍(52,53)들을 갖는 반사층(51)에 의해 광 반사도는 저하될 수 있다. 또한 상기 반사층(51) 내에 뭉치는 돌출부들이 많을수록 전기적 접촉이 저하되므로, 전기적인 신뢰성을 떨어뜨린다. 그리고, 비교 예는 얇은 두께의 반사층(51)을 형성한 다음, 본딩 공정을 수행할 때, 추가적인 열 처리에 따른 스트레스로 인해 반사층(51)의 특성 저하가 발생되는 문제가 있다.
도 10 내지 도 14는 반사층의 두께에 따른 반사층의 표면을 나타낸 도면이다.
도 10 및 도 11은 비교 예의 반사층으로서, 도 10은 반사층(61)의 두께가 200nm인 경우, 400℃로 열 처리하면 반사층(61)의 구멍(61A)들이 형성된다. 도 11은 반사층(62)의 두께가 500nm인 경우, 400℃로 열 처리하면 반사층(62)의 구멍(62A)들이 형성된다. 여기서, 상기 도 10 및 도 11을 보시는 바와 같이, 반사층(61,62)의 두께가 두꺼울수록 구멍(61A, 62A)의 사이즈는 작아지고, 상기 구멍(61A, 62A)의 개수는 감소하게 된다.
도 12 및 도 13은 실시 예에 따른 반사층의 두께이다. 도 12는 반사층(63)의 두께가 700nm인 경우, 400℃로 열 처리하면 반사층(63)에는 구멍이 존재하지 않고, 리세스 및 돌출부(63B)들이 형성된다. 도 13은 반사층(63)의 두께가 700nm인 경우, 400℃로 열 처리하면 반사층(63)에는 구멍이 존재하지 않고, 리세스 및 돌출부(63B)들이 형성된다. 도 14는 반사층(65)의 두께를 1100nm로 형성한 다음, 400℃로 열 처리한 것이며, 반사층(65) 내에는 관통된 구멍이 존재하지 않게 된다. 도 12부터 도 14와 같이, 반사층(63,64,65)의 두께를 증가하면 할수록 열에 대한 안정성으로 인해 돌출부(63B,64B,65B)의 크기가 증가한 반면, 돌출부의 개수는 감소하게 된다. 이는 반사층(63,64,65)의 두께가 700nm부터 점차 두꺼울수록 열 에너지의 해소가 충분하기 때문에, 뭉치는 현상이 줄어들게 된다.
도 15는 (A)-(D)는 Ag의 결정학적 구조 및 열 에너지에 따른 결정 방향이 변형된 예를 나타낸 도면이다.
도 15의 (A)는 Ag의 면심입방구조(FCC: Face centered cubic)이며, (B)(C)(D) 중에서 가장 조밀한 원자 충진 방향은 방향(111)이 된다. 즉, Ag에 열 처리등과 같이 열 에너지가 가해지면 결정 방향(110 또는 100)이 방향(111)으로 변화하게 된다. 이러한 Ag 반사층이 방향(111)로 일정한 방향성을 갖게 되면, Ag의 반사도는 개선될 수 있다.
도 16 및 도 17은 Ag의 결정 방향을 측정 장비 예컨대, XRD(X-ray diffraction)로 측정한 결과, Ag의 두께에 따른 차이를 나타낸다. 도 16은 Ag 반사층이 200nm, 500nm, 700nm, 900nm, 1100nm인 경우, 열 처리 전의 밀도를 나타낸 도면이며, 도 17은 열 처리 후의 밀도를 나타낸 도면이다.
도 16 및 도 17과 같이, Ag 반사층은 900nm 내의 두께에서 방향(111)의 밀도가 가장 높게 나타난다. 이에 따라 900nm 내외의 Ag 반사층의 두께인 경우, Ag 반사층의 결정성이 가장 좋게 나타남을 알 수 있다.
도 18은 실시 예에 따른 반사층의 두께에서의 웨이퍼 내에서의 평균 및 인접한 발광소자들의 광 출력을 비교한 도면이다.
도 18을 참조하면, (A)는 웨이퍼 내의 평균 광 출력이며, (B)(C)는 웨이퍼 내에서 인접한 두 칩을 비교한 도면으로서, 비교 예(Ref)의 광 출력에 비해 900nm 두께를 갖는 반사층의 광 출력이 증가됨을 알 수 있다. 실제적인 광 출력은 2.5% 상승함을 알 수 있다.
도 19는 실시 예 및 비교 예에 따른 웨이퍼에서의 열 처리 후 및 본딩 공정 후의 반사도를 비교한 표이며, 도 20는 도 19의 반사층의 두께별 반사도를 나타낸 도면이다.
도 19 및 도 20과 같이, 반사층(예: Ag)의 두께가 200nm 500nm, 900nm 및 1300nm이고, 400℃의 열 처리후 및 본딩 후의 반사도 차이(Δreflectance)를, 웨이퍼 1, 2, 3으로 비교하면, 각 웨이퍼 1, 2, 3에서 반사층의 두께가 900nm일 때, 200nm의 두께에 비해 차이가 적게 나타남을 알 수 있다. 즉, 반사층을 형성한 다음, 본딩 공정을 수행할 때, 열 및 압력에 의한 스트레스에 의한 영향이 적음을 알 수 있다.
즉, 200~500nm인 경우 Ag 반사막을 400℃의 온도에서 열 처리에서 견디더라도, 본딩 공정에서 열 분해가 발생되어 반사도가 저하가 발생됨을 알 수 있다. 실시 예는 900nm 이상의 두께에서 열 처리 후 본딩 과정을 진행하더라도, 추가적인 반사도 저하는 발생하지 않는 것을 알 수 있다.
도 21은 비교 예 및 실시 예에 따른 파장에 따른 반사도를 비교한 도면이다.
도 21과 같이, 실시 예는 900nm의 반사층의 두께이고, 비교 예는 200nm의 반사층의 두께이며, 열 처리 및 본딩 후의 결과를 비교한 그래프이다. 비교 예의 반사층은 본딩 전과 후의 차이가 실시 예의 반사층에 비해 크게 나타남을 알 수 있다.
도 22는 제2실시 예에 따른 발광소자를 나타낸 측 단면도이다.
도 22를 참조하면, 발광소자는 복수의 화합물 반도체층(110,120,130)을 갖는 발광 구조층(135), 제1전극(116), 접촉층(148), 반사층(152), 페시베이션층(171), 캡핑층(154), 본딩층(174), 및 지지부재(175)을 포함한다.
상기 발광 구조층(135) 아래에 접촉층(148), 반사층(152) 및 캡핑층(154)가 배치되며, 상기 접촉층(148), 반사층(152) 및 캡핑층(154)은 제2도전형 반도체층(130)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 접촉층(148), 반사층(152) 및 캡핑층(154)은 제2전극층(150)으로 정의할 수 있다.
제1전극(116)은 상기 발광 구조층(135)의 측벽 외측에 하나 또는 복수로 배치될 수 있으며, 상기 접촉층(148), 반사층(152) 및 캡핑층(154) 중 적어도 하나와 접촉될 수 있다. 상기 접촉층(148), 반사층(152) 및 캡핑층(154)은 제1실시 예의 설명을 참조하기로 한다. 실시 예는 반사층(152)의 두께는 상기 제2도전형 반도체층(130)의 두께보다 두꺼운 두께이거나, 상기 접촉층(148)의 두께보다 20배 이상의 두께로 형성될 수 있다. 상기 반사층(152)의 두께는 700~1500nm의 범위로서, 예컨대 800~1400nm일 수 있거나 또는 900~1300nm 범위로 형성될 수 있다. 상기 반사층(152)이 700nm 미만인 경우, 열 처리로 인한 복수의 구멍 및 리세스가 형성될 수 있으며, 상기 구멍 각각은 반사층을 관통하는 구조로 형성되며, 상기 구멍의 형상은 캡핑층에서 볼 때 비 정형 형상으로 형성될 수 있다. 또한 상기 반사층(152)이 1500nm을 초과한 경우 발광 소자의 두께가 두꺼워지고, 반사도의 차이가 거의 없게 된다.
실시 예는 상기 반사층(152)은 내부에 상기 반사층(152)를 관통하는 구멍이 형성되지 않는 두께로 형성될 수 있으며, 즉 상기 비정형 형상의 구멍을 갖지 않는 반사층(152)으로 형성될 수 있다. 여기서, 비정형 형상의 구멍은 열 처리에 의해 형성된 구멍으로서, 에칭에 의한 구멍과 다른 형상을 갖는다. 여기서, 상기 비 정형 구멍은 반사층(152)의 두께와 동일한 깊이이며, 비아 홀(170)과 구분될 수 있다.
상기 발광 구조층(135)와 상기 제2전극층(150) 내에는 비아 홀(170)이 형성되며, 상기 비아 홀(170)은 상기 캡핑층(154)부터 제1도전형 반도체층(110)의 하부까지 형성될 수 있으며, 그 둘레에는 페시베이션층(171)이 형성된다.
상기 페시베이션층(171)은 제2전극층(150)과 제1전극층(160A) 사이에 배치되며, 전기적으로 절연시켜 준다.
상기 제1전극층(160A)은, 전도층(173), 본딩층(174) 및 지지부재(175)를 포함하며, 상기 전도층(173)은 상기 제1도전형 반도체층(110)의 하부 내에 배치되고, 상기 제1도전형 반도체층(110)과 접촉된다. 상기 본딩층(174)의 일부(74)는 상기 발광 구조층(135)의 하부까지 연장되고, 상기 전도층(173)과 접촉된다.
상기 지지부재(175)는 상기 본딩층(174)의 아래에 배치되며 발광 소자를 지지하게 된다.
한편, 도 23은 실시 예에 따른 발광소자가 적용된 발광소자 패키지를 나타낸 도면이다.
도 23을 참조하면, 실시 예에 따른 발광소자 패키지는 몸체(120)와, 상기 몸체(120)에 배치된 제1 리드전극(131) 및 제2 리드전극(132)과, 상기 몸체(120)에 제공되어 상기 제1 리드전극(131) 및 제2 리드전극(132)과 전기적으로 연결되는 실시 예에 따른 발광소자(100)와, 상기 발광소자(100)를 포위하는 몰딩부재(140)를 포함할 수 있다.
상기 몸체(120)는 실리콘 재질, 합성수지 재질, 또는 금속 재질을 포함하여 형성될 수 있으며, 상기 발광소자(100)의 주위에 경사면을 갖는 캐비티를 구비할 수 있다.
상기 제1 리드전극(131) 및 제2 리드전극(132)은 서로 전기적으로 분리되며, 상기 발광소자(100)에 전원을 제공한다. 또한, 상기 제1 리드전극(131) 및 제2 리드전극(132)은 상기 발광소자(100)에서 발생된 빛을 반사시켜 광 효율을 증가시킬 수 있으며, 상기 발광소자(100)에서 발생된 열을 외부로 배출시키는 역할을 할 수도 있다.
상기 발광소자(100)는 상기 몸체(120) 위에 배치되거나 상기 제1 리드전극(131) 또는 제2 리드전극(132) 위에 배치될 수 있다.
상기 발광소자(100)는 상기 제1 리드전극(131) 및 제2 리드전극(132)과 와이어 방식, 플립칩 방식 또는 다이 본딩 방식 중 어느 하나에 의해 전기적으로 연결될 수도 있다.
상기 몰딩부재(140)는 상기 발광소자(100)를 포위하여 상기 발광소자(100)를 보호할 수 있다. 또한, 상기 몰딩부재(140)에는 형광체가 포함되어 상기 발광소자(100)에서 방출된 광의 파장을 변화시킬 수 있다.
실시 예에 따른 발광소자 또는 발광소자 패키지는 복수 개가 기판 위에 어레이될 수 있으며, 상기 발광소자 패키지의 광 경로 상에 광학 부재인 렌즈, 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트 등이 배치될 수 있다. 이러한 발광소자 패키지, 기판, 광학 부재는 라이트 유닛으로 기능할 수 있다. 상기 라이트 유닛은 탑뷰 또는 사이드 뷰 타입으로 구현되어, 휴대 단말기 및 노트북 컴퓨터 등의 표시 장치에 제공되거나, 조명장치 및 지시 장치 등에 다양하게 적용될 수 있다.
또 다른 실시 예는 상술한 실시 예들에 기재된 발광소자 또는 발광소자 패키지를 포함하는 조명 장치로 구현될 수 있다. 예를 들어, 조명 장치는 램프, 가로등, 전광판, 전조등을 포함할 수 있다. 또한, 실시 예에 따른 조명 장치는 자동차 전조등뿐만 아니라 후미등에도 적용될 수 있다.
실시 예에 따른 발광소자는 라이트 유닛에 적용될 수 있다. 상기 라이트 유닛은 복수의 발광소자가 어레이된 구조를 포함하며, 도 24 및 도 25에 도시된 표시 장치, 도 26에 도시된 조명 장치를 포함할 수 있다.
도 24를 참조하면, 실시 예에 따른 표시 장치(1000)는 도광판(1041)과, 상기 도광판(1041)에 빛을 제공하는 발광 모듈(1031)과, 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), 발광 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 라이트 유닛(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(polymethyl metaacrylate)와 같은 아크릴 수지 계열, PET(polyethylene terephthlate), PC(poly carbonate), COC(cycloolefin copolymer) 및 PEN(polyethylene naphthalate) 수지 중 하나를 포함할 수 있다.
상기 발광모듈(1031)은 상기 도광판(1041)의 적어도 일 측면에 빛을 제공하며, 궁극적으로는 표시 장치의 광원으로써 작용하게 된다.
상기 발광모듈(1031)은 바텀 커버(1011) 내에 적어도 하나가 제공될 수 있으며, 상기 도광판(1041)의 일 측면에서 직접 또는 간접적으로 광을 제공할 수 있다. 상기 발광 모듈(1031)은 기판(1033)과 위에서 설명된 실시 예에 따른 발광소자 또는 발광소자 패키지(200)를 포함할 수 있다. 상기 발광소자 패키지(200)는 상기 기판(1033) 위에 소정 간격으로 어레이될 수 있다.
상기 기판(1033)은 회로패턴을 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 발광소자 패키지(200)는 상기 바텀 커버(1011)의 측면 또는 방열 플레이트 위에 제공될 경우, 상기 기판(1033)은 제거될 수 있다. 여기서, 상기 방열 플레이트의 일부는 상기 바텀 커버(1011)의 상면에 접촉될 수 있다.
그리고, 상기 다수의 발광소자 패키지(200)는 빛이 방출되는 출사면이 상기 도광판(1041)과 소정 거리 이격되도록 탑재될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광소자 패키지(200)는 상기 도광판(1041)의 일측면인 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 라이트 유닛(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), 발광모듈(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 제1 및 제2 기판, 그리고 제1 및 제2 기판 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 발광 모듈(1031)의 광 경로 상에는 광학 부재로서, 상기 도광판(1041) 및 광학 시트(1051)를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 25는 실시 예에 따른 표시 장치의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 25를 참조하면, 표시 장치(1100)는 바텀 커버(1152), 상기에 개시된 발광소자(100)가 어레이된 기판(1020), 광학 부재(1154), 및 표시 패널(1155)을 포함한다. 상기 기판(1020)과 상기 발광소자 패키지(200)는 발광 모듈(1060)로 정의될 수 있다. 상기 바텀 커버(1152)에는 수납부(1153)를 구비할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
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(Poly methy 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 발광 모듈(1060) 위에 배치되며, 상기 발광 모듈(1060)로부터 방출된 광을 면 광원하거나, 확산, 집광 등을 수행하게 된다.
도 26은 실시 예에 따른 조명장치를 나타낸 도면이다.
도 26을 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 발광소자 패키지를 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 위에 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)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 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 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 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.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 발광 소자 110: 제1도전형 반도체층
115: 제1전극 120: 활성층
130: 제2도전형 반도체층 135: 발광 구조층
148: 접촉층 152: 반사층
154: 캡핑층 156:본딩층
170: 지지 부재

Claims (9)

  1. 제1도전형 반도체층, 상기 제1도전형 반도체층 아래에 제2도전형 반도체층, 및 상기 제1도전형 반도체층과 상기 제2도전형 반도체층 사이에 제1활성층을 포함하며, 질화물 기반의 발광 구조층;
    상기 제1도전형 반도체층에 전기적으로 연결된 제1전극;
    상기 제2도전형 반도체층 아래에 접촉된 전도성 재질의 접촉층;
    상기 접촉층 아래에 배치된 반사층;
    상기 반사층 아래에 배치된 캡핑층;
    상기 캡핑층 아래에 배치된 본딩층; 및
    상기 본딩층 아래에 배치된 전도성의 지지부재를 포함하며,
    상기 반사층은 상기 제2도전형 반도체층의 두께보다 두껍고, 상기 접촉층의 두께의 90배 이상 두꺼운 두께를 포함하며,
    상기 반사층은 900nm 내지 1300nm 범위의 두께로 가지며,
    상기 반사층의 하면은 복수의 돌출부 및 복수의 리세스를 갖고,
    상기 복수의 리세스의 깊이는 상기 반사층의 두께의 50% 미만이며,
    상기 복수의 리세스의 깊이는 상기 리세스의 영역 상에 위치한 상기 반사층의 두께보다 얇게 제공되며,
    상기 캡핑층의 상면과 하면은 요철 구조를 갖고 상기 반사층과 상기 본딩층에 접촉되며,
    상기 복수의 돌출부 각각은 볼록한 곡면을 가지며,
    상기 복수의 리세스 각각은 오목한 곡면을 갖는 발광 소자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 반사층의 폭은 상기 제2 도전형 반도체층의 폭보다 넓으며,
    상기 반사층은 Ag인 발광 소자.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 반사층은 상기 캡핑층의 두께의 15배 이상의 두께를 가지며,
    상기 반사층은 평탄한 상면을 포함하며,
    상기 캡핑층은 상기 반사층의 하면과 상기 본딩층의 상면에 접촉되며, 요철 층으로 형성되며,
    상기 본딩층의 상면은 요철 구조로 형성되며,
    상기 본딩층의 하면은 평탄한 발광 소자.

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