KR102374671B1 - 발광 다이오드 - Google Patents

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Abstract

발과 다이오드가 개시된다. 발광 다이오드는, 베이스; 제2 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층 상에 위치하는 활성층, 및 활성층 상에 위치하는 제1 도전형 반도체층을 포함하며, 베이스 상에 위치하는 발광 구조체; 발광 구조체의 하면에 형성되며, 제1 도전형 반도체층이 부분적으로 노출되는 적어도 하나의 홈; 적어도 제2 도전형 반도체층의 하면에 위치하며, 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 접속되는 제2 전극; 제2 전극 및 발광 구조체의 하면을 부분적으로 덮되, 적어도 하나의 홈에 대응하는 적어도 하나의 개구부를 포함하는 절연층; 및 홈에 노출된 제1 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되며, 절연층을 적어도 부분적으로 덮는 제1 전극을 포함하고, 베이스는, 지지절연체; 및 지지절연체 매립되며, 제1 전극에 전기적으로 연결된 복수의 벌크 전극을 포함한다.

Description

발광 다이오드 {LIGHT EMITTING DIODE}
본 발명은 발광 다이오드에 관한 것으로, 상세하게는, 복수의 벌크 전극을 포함하는 발광 다이오드에 관한 것이다.
발광 다이오드는 전자와 정공의 재결합으로 발생되는 광을 발하는 무기 반도체 소자로서, 최근, 디스플레이, 자동차 램프, 일반 조명 등의 여러 분야에서 사용되고 있다.
발광 다이오드는 전극이 배치되는 위치, 또는 상기 전극이 외부 리드와 연결되는 방식 등에 따라서 수평형 발광 다이오드, 수직형 발광 다이오드 또는 플립칩(flip-chip)형 발광 다이오드 등으로 분류될 수 있다.
수평형 발광 다이오드는 제조 방법이 비교적 간단하여 가장 폭넓게 사용된다. 이러한 수평형 발광 다이오드는 성장기판이 하부에 그대로 형성되어 있다. 상기 발광 다이오드의 성장 기판으로서 사파이어 기판이 가장 폭 넓게 사용되는데, 사파이어 기판은 열전도성이 낮아서 발광 다이오드의 열 방출이 어렵다. 이에 따라, 발광 다이오드의 접합 온도가 높아지고, 내부 양자 효율이 저하되며, 고전류 구동용으로 부적합하다.
상술한 수평형 발광 다이오드의 문제점을 해결하고자, 수직형 발광 다이오드 또는 플립칩형 발광 다이오드가 개발되고 있다. 특히, 수직형 발광 다이오드에 있어서, 하부 반도체층과 상부의 반도체층이 각각 다른 도전형으로 형성되고, 각각의 상, 하부 반도체층에 연결된 전극이 요구된다. 따라서 수직형 발광 다이오드의 제조 시, 성장 기판을 반도체층으로부터 분리하는 공정이 필수적으로 필요하다.
일반적으로, 성장 기판을 반도체층으로 분리하기 전에, 성장 기판의 분리시 반도체층이 파손되는 것을 방지하기 위하여 금속 기판을 성장 기판의 반대 측에 위치하도록 반도체층에 본딩한다. 이후, 레이저 리프트 오프, 화학적 리프트 오프, 또는 응력 리프트 오프 등의 방법을 이용하여 성장 기판을 반도체층으로부터 분리한다. 금속 기판과 반도체층은 별도의 본딩층이 개재되어 서로 본딩되며, 이때 본딩층은 소정의 본딩 온도 이상에서 상온으로 냉각되는 과정을 거쳐 금속 기판과 반도체층을 본딩시킨다.
그런데, 금속 기판과 반도체층, 예를 들어, 질화갈륨계 반도체층은 서로 열팽창계수(Coefficient of Thermal Expansion)가 달라, 상기 본딩 온도에서 상온으로 냉각될 때 반도체층이 휘는 보잉(bowing) 현상이 발생한다. 이러한 보잉 현상은 성장 기판을 대면적으로 분리하는 경우 더욱 심화된다. 성장 기판을 대면적으로 분리하는 경우, 보잉 현상에 의한 반도체층이 파손될 가능성이 크므로 웨이퍼 레벨에서 성장 기판을 분리하는 것이 어렵다. 이러한 보잉에 의한 반도체층의 파손을 방지하기 위하여, 웨이퍼를 소자 단위로 분할한 후 개별 발광 다이오드에 대해서 성장 기판을 분리하게 된다. 이에 따라, 종래의 수직형 발광 다이오드 제조 방법은 공정이 복잡하고, 공정 비용이 높다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 복수의 벌크 전극을 포함하는 베이스를 통해, 발광 다이오드 제조 시 발생할 수 있는 발광 다이오드의 손상이 최소화된 발광 다이오드를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 복수의 벌크 전극을 통해 방열 효율이 향상된 발광 다이오드를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 발광 다이오드는, 베이스; 제2 도전형 반도체층, 상기 제2 도전형 반도체층 상에 위치하는 활성층, 및 상기 활성층 상에 위치하는 제1 도전형 반도체층을 포함하며, 상기 베이스 상에 위치하는 발광 구조체; 상기 발광 구조체의 하면에 형성되며, 상기 제1 도전형 반도체층이 부분적으로 노출되는 적어도 하나의 홈; 적어도 상기 제2 도전형 반도체층의 하면에 위치하며, 상기 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 접속되는 제2 전극; 상기 제2 전극 및 상기 발광 구조체의 하면을 부분적으로 덮되, 상기 적어도 하나의 홈에 대응하는 적어도 하나의 개구부를 포함하는 절연층; 및 상기 홈에 노출된 제1 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되며, 상기 절연층을 적어도 부분적으로 덮는 제1 전극을 포함하고, 상기 베이스는, 지지절연체; 및 상기 지지절연체 매립되며, 상기 제1 전극에 전기적으로 연결된 복수의 벌크 전극을 포함한다.
상기 벌크 전극은 방열부 및 전극부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 전극부는 상기 방열부를 둘러싸도록 배치될 수 있다.
몇몇 실시예들에 있어서, 상기 전극부는 적어도 2개 이상으로 형성되며, 상기 방열부는 상기 전극부들 사이에 위치할 수 있다.
상기 제2 전극은 상기 제2 도전형 반도체층에 접촉하는 제2 컨택층 및 상기 제2 컨택층을 덮는 제2 커버층을 포함할 수 있고, 상기 제2 커버층의 일부는 상기 발광 구조체의 일 측면으로부터 연장되어 그 상부가 노출될 수 있다.
또한, 상기 발광 다이오드는, 상기 발광 구조체의 일 측면으로부터 연장되어 노출된 제2 커버층 상에 위치하는 제2 전극 패드를 더 포함할 수 있다.
상기 벌크 전극은 금속 또는 금속입자들을 포함할 수 있다.
상기 지지절연체는 EMC 및 세라믹 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 베이스는 10 내지 100㎛ 범위 내의 두께를 가질 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 발광 장치는, 기판; 및 발광 다이오드를 포함하되, 상기 발광 다이오드는, 베이스; 제2 도전형 반도체층, 상기 제2 도전형 반도체층 상에 위치하는 활성층, 및 상기 활성층 상에 위치하는 제1 도전형 반도체층을 포함하며, 상기 베이스 상에 위치하는 발광 구조체; 상기 발광 구조체의 하면에 형성되며, 상기 제1 도전형 반도체층이 부분적으로 노출되는 적어도 하나의 홈; 적어도 상기 제2 도전형 반도체층의 하면에 위치하며, 상기 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 접속되는 제2 전극; 상기 제2 전극 및 상기 발광 구조체의 하면을 부분적으로 덮되, 상기 적어도 하나의 홈에 대응하는 적어도 하나의 개구부를 포함하는 절연층; 및 상기 홈에 노출된 제1 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되며, 상기 절연층을 적어도 부분적으로 덮는 제1 전극을 포함하고, 상기 베이스는, 지지절연체; 및 상기 지지절연체 매립되며, 상기 제1 전극에 전기적으로 연결된 복수의 벌크 전극을 포함한다.
상기 벌크 전극은 방열부 및 전극부를 포함할 수 있다.
상기 기판은, 본체부, 제1 리드 전극 및 제2 리드 전극을 포함할 수 있고, 상기 발광 다이오드의 벌크 전극은 상기 제1 리드와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제1 리드 전극은, 상기 본체부 상에 위치하는 제1 상부 전극; 상기 본체부 아래에 위치하는 제1 하부 전극; 및 상기 제1 상부 전극과 제1 하부 전극을 전기적으로 연결하는 제1 비아 전극을 포함할 수 있다.
또한, 상기 발광 다이오드는 상기 제1 리드 상에 위치할 수 있고, 상기 제1 비아 전극은 상기 벌크 전극의 방열부의 아래에 위치할 수 있다.
상기 기판은 상기 본체부 상에 위치하는 방열 패드를 더 포함할 수 있고, 상기 방열 패드는 상기 방열부와 접할 수 있다.
또한, 상기 방열 패드는 상기 제1 리드 전극과 이격될 수 있다.
몇몇 실시예들에 있어서, 상기 기판은, 벌크 금속 형태의 제1 및 제2 리드 전극; 및 상기 제1 및 제2 리드 전극의 사이에 위치하는 절연층을 포함할 수 있고, 상기 전극부는 상기 제1 리드 전극과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 기판은 벌크 금속 형태의 방열 전극을 더 포함할 수 있고, 상기 방열 전극은 상기 방열부와 접할 수 있다.
상기 방열부는 상기 전극부에 둘러싸이도록 배치될 수 있고, 상기 방열 전극은 상기 제1 리드 전극에 둘러싸이도록 배치될 수 있다.
본 발명에 따르면, 발광 다이오드 제조 과정에서 성장 기판을 분리하더라도 반도체층에 발생하는 보잉 현상을 방지할 수 있고, 이에 따라, 웨이퍼 레벨에서 대면적으로 성장 기판을 반도체층으로부터 분리할 수 있어, 제조된 발광 다이오드의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 발광 다이오드의 베이스가 복수의 벌크 전극을 포함하되, 상기 벌크 전극이 전극부 및 방열부를 포함하여, 방열 효율이 향상된 발광 다이오드가 제공될 수 있다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 평면도, 저면도 및 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 발광 다이오드의 베이스를 설명하기 위한 저면도들이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 다이오드가 적용된 발광 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 다이오드가 적용된 발광 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 다이오드가 적용된 발광 장치를 설명하기 위한 단면도 및 평면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 조명 장치에 적용한 예를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 디스플레이 장치에 적용한 예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 디스플레이 장치에 적용한 예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 헤드 램프에 적용한 예를 설명하기 위한 단면도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 또한, 하나의 구성요소가 다른 구성요소의 "상부에" 또는 "상에" 있다고 기재된 경우 각 부분이 다른 부분의 "바로 상부" 또는 "바로 상에" 있는 경우뿐만 아니라 각 구성요소와 다른 구성요소 사이에 또 다른 구성요소가 있는 경우도 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 평면도, 저면도 및 단면도이다. 구체적으로, 도 1은 본 실시예의 발광 다이오드의 상면을 도시하는 평면도이고, 도 2는 상기 발광 다이오드의 하부면을 도시하는 저면도이며, 도 3은 도 1의 X-X선에 대응하는 부분의 단면을 도시한다. 또한, 도 4는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 발광 다이오드의 베이스를 설명하기 위한 저면도들이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 발광 다이오드는 발광 구조체(120), 적어도 하나의 홈(120h), 제1 전극(230), 제2 전극(240), 절연층(250), 및 베이스(270)를 포함한다. 나아가, 상기 발광 다이오드는, 제2 전극 패드(280) 및 패시베이션층(290)을 더 포함할 수 있다.
발광 구조체(120)는 제1 도전형 반도체층(121), 활성층(123) 및 제2 도전형 반도체층(125)을 포함하며, 제1 도전형 반도체층(121)은 제2 도전형 반도체층(125) 상에 위치하고, 활성층(123)은 제1 및 제2 도전형 반도체층(121, 125) 사이에 개재될 수 있다. 또한, 발광 구조체(120)는 그 상면에 형성되는 거칠어진 표면(121a)을 더 포함할 수 있다.
제1 도전형 반도체층(121)과 제2 도전형 반도체층(125)은 Ⅲ-Ⅴ 계열 화합물 반도체를 포함할 수 있고, 예를 들어, (Al, Ga, In)N과 같은 질화물계 반도체를 포함할 수 있다. 제1 도전형 반도체층(121)은 n형 불순물 (예를 들어, Si)이 도핑된 n형 반도체층을 포함할 수 있고, 제2 도전형 반도체층(125)은 p형 불순물 (예를 들어, Mg)이 도핑된 p형 반도체층을 포함할 수 있다. 또한, 그 반대일 수도 있다. 활성층(123)은 다중양자우물 구조(MQW)를 포함할 수 있으며, 상기 다중양자우물구조에서 원하는 피크 파장의 광을 방출하도록, 상기 다중양자우물 구조를 이루는 원소 및 그 조성이 조절될 수 있다.
발광 구조체(120)의 표면, 즉 제1 도전형 반도체층(121)의 상면에는 표면 거칠기가 증가되어 형성된 거칠어진 표면(121a)가 형성될 수 있다. 거칠어진 표면(121a)는 건식 식각, 습식 식각, 전기화학 식각 등 다양한 방법 중 적어도 하나를 이용하여 제1 도전형 반도체층(121)의 표면에 표면 처리 공정을 수행하여 제공될 수 있다. 거칠어진 표면(121a)가 형성됨으로써 상기 발광 다이오드의 상면으로 방출되는 광의 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
적어도 하나의 홈(120h)은 발광 구조체(120)의 하면에 형성될 수 있고, 상기 적어도 하나의 홈(120h)은, 도 12에 도시된 바와 같이, 복수 개로 형성될 수 있다. 적어도 하나의 홈(120h)은 발광 구조체(120)의 하면으로부터 일부 영역이 제거되어 형성된 것일 수 있고, 상기 홈(120h) 내에는 제1 도전형 반도체층(121)이 노출될 수 있다. 또한, 홈(120h)의 측면에는 제2 도전형 반도체층(125) 및 활성층(123)이 노출될 수 있으며, 상기 홈(120h)의 측면은 경사질 수 있다. 홈(120h)이 경사진 측면을 가짐으로써, 홈(120h)의 측면 상에 위치하는 제1 전극(230) 및 절연층(250)의 스텝 커버리지 특성이 향상될 수 있다.
적어도 하나의 홈(120h)이 복수 개로 형성되는 경우, 홈(120h)들의 형태는 다양하게 조절될 수 있다. 후술하는 바와 같이, 홈(120h)을 통해 제1 전극(230)이 제1 도전형 반도체층(121)과 전기적으로 연결되므로, 발광 다이오드 구동 시 전류 분산 형태 및 전류 분산 밀도를 고려하여 홈(120h)들의 배치 형태가 다양하게 변형될 수 있다. 예를 들어, 홈(120h)들의 형태는 복수의 닷(dot) 형태, 복수의 스트라이프 형태, 또는 닷 형태와 스트라이프 형태가 혼합된 형태 등일 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
제2 전극(240)은 적어도 제2 도전형 반도체층(125)의 하면의 하부에 위치하여 제2 도전형 반도체층(125)과 전기적으로 연결될 수 있고, 제2 전극(240)의 일부는 발광 구조체(120)의 측면으로부터 연장되어 그 상면이 노출될 수 있다. 또한, 제2 전극(240)은 제2 컨택층(241) 및 제2 커버층(243)을 포함할 수 있다.
제2 컨택층(241)은 제2 도전형 반도체층(125)의 하면 상에 위치하며, 이에 따라, 제2 컨택층(241)은 제2 도전형 반도체층(125)과 접촉하여 오믹 컨택될 수 있다. 제2 컨택층(241)은 제2 도전형 반도체층(125)과 오믹 접촉을 형성하는 물질을 포함할 수 있고, 예를 들어, 금속성 물질 및 도전성 산화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제2 컨택층(241)이 금속성 물질을 포함하는 경우, 제2 도전형 반도체층(125)과 오믹 컨택되는 것과 더불어, 광을 반사시키는 기능을 할 수 있다. 따라서, 상기 제2 컨택층(241)은 높은 반사도를 가지면서 제2 도전형 반도체층(125)과 오믹 접촉을 형성할 수 있는 금속을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 컨택층(241)은 Ni, Pt, Pd, Rh, W, Ti, Al, Mg, Ag 및 Au 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 제2 컨택층(241)이 도전성 산화물을 포함하는 경우, 상기 도전성 산화물은 제2 도전형 반도체층(125)과 오믹 컨택할 수 있다. 상기 도전성 산화물은 ITO, ZnO, AZO, IZO 등을 포함할 수 있다. 이때, 제2 커버층(243)은 제2 컨택층(241)을 덮으며, 광 반사성 물질을 포함하여 광을 발광 구조체(120)의 상부로 반사시킬 수 있다. 제2 커버층(243)은, 예를 들어, Au, Ni, Ti, W, Pt, Cu, Pd, Ta 및 Cr 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있다.
또한, 제2 컨택층(241)은 제2 도전형 반도체층(125)과의 접촉 저항이 다른 물질들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 컨택층(241)은 제2 도전형 반도체층(125)과 오믹 컨택을 형성하며 상대적으로 접촉 저항이 낮은 오믹 컨택층과, 상기 오믹 컨택층을 덮는 반사층을 포함할 수 있다. 이때, 반사층은 제2 도전형 반도체층(125)과 오믹 컨택을 형성할 수도 있으나, 상기 반사층과 제2 도전형 반도체층(125) 간의 접촉 저항은 상기 오믹 컨택층과 제2 도전형 반도체층(125)간의 접촉 저항보다 높을 수 있다.
구체적으로, 상기 오믹 컨택층은 제2 도전형 반도체층(125)과 오믹 컨택을 형성하며, 접촉 저항이 상대적으로 낮은 물질을 포함할 수 있고, 예를 들어, Ni, Pt, Mg, Ni/Au 및 도전성 산화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이때, 상기 도전성 산화물은 ITO, IZO, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, IrOx, RuOx, RuOx/ITO, MgO, ZnO 등을 포함할 수 있다. 오믹 컨택층은 규칙적인 복수의 아일랜드 패턴으로 형성될 수 있으며, 각각의 아일랜드 형태의 오믹 컨택층은 반구형의 형태를 가질 수 있다. 이와 달리, 오믹 컨택층은 불규칙적인 복수의 아일랜드 패턴으로 형성될 수 있고, 이때, 각각의 아일랜드 형태 및 크기 역시 일정하지 않을 수 있다. 또한, 오믹 컨택층은 단일의 필름 형태로 형성될 수도 있다.
반사층은 오믹 컨택층을 덮도록 형성되며, 반사층의 적어도 일부는 제2 도전형 반도체층(125)과 접촉될 수 있다. 반사층은 광에 대한 반사도가 높고, 전기전도성을 가지며, 제2 도전형 반도체층(125)과 오믹 컨택을 형성할 수 있는 물질을 포함할 수 있고, 예를 들어, Ag 및/또는 Al을 포함할 수 있다. 반사층이 제2 도전형 반도체층의 하면 상에 형성됨으로써, 발광 구조체(120)에서 방출되는 광을 발광 다이오드의 상부쪽으로 반사시켜 발광 다이오드의 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 반사층과 제2 도전형 반도체층(125)의 사이에 개재된 오믹 컨택층이 형성되어, 제2 전극(240)과 제2 도전형 반도체층(125) 간의 접촉 저항을 감소시킬 수 있다.
제2 커버층(243)은 제2 도전형 반도체층(125)의 하면 상에 위치하며, 제2 컨택층(241)을 적어도 부분적으로 덮을 수 있다. 또한, 제2 커버층(243)은 적어도 하나의 홀(120h)을 제외한 영역의 아래에서 일체로 형성될 수 있다. 나아가, 제2 커버층(243)의 일부는 발광 구조체(120)의 아래에 위치하지 않고, 발광 구조체(120)의 측면으로부터 연장되어 노출될 수 있다.
제2 커버층(243)은 제2 컨택층(241)과 다른 물질 간의 상호 확산을 방지할 수 있다. 따라서, 제2 컨택층(241)에 외부의 다른 물질이 확산되어 제2 컨택층(241)의 반사율이 감소하고, 저항이 증가하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 제2 커버층(243)은 2차적인 광 반사기 역할을 할 수도 있다. 즉, 제2 컨택층(241)이 형성되지 않은 영역으로 향하는 광들의 일부가 제2 커버층(243)이 위치하는 영역으로 향하는 경우, 제2 커버층(243)은 이러한 광들을 반사시키는 역할도 할 수 있다. 따라서, 제2 커버층(243)은 외부의 불순물이 제2 컨택층(241)으로 침투하는 것을 방지할 수 있고, 광 반사성 특성을 갖는 물질을 포함할 수 있고, 예를 들어, Au, Ni, Ti, W, Pt, Cu, Pd, Ta 및 Cr 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 단일층 또는 다중층을 포함할 수도 있다.
나아가, 제2 커버층(243)의 일부는 발광 구조체(120)의 측면으로부터 연장되어 노출될 수 있고, 상기 노출된 제2 커버층(243) 부분은 제2 전극 패드(280)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이와 관련하여서는 후술하여 상세하게 설명한다.
절연층(250)은 발광 구조체(120)의 아래에 위치할 수 있고, 제2 전극(240)을 덮을 수 있다. 또한, 절연층(250)은 홈(120h)의 측면을 덮을 수 있고, 제1 도전형 반도체층(121)의 일부를 노출시킬 수 있도록, 홈(120h)이 위치하는 부분에 대응하여 위치한 적어도 하나의 개구부를 포함할 수 있다. 따라서, 상기 개구부를 통해 제1 도전형 반도체층(121) 하면의 일부가 절연층(250)에 덮이지 않고 노출될 수 있다.
절연층(250)은 제1 전극(230)과 제2 전극(240)의 사이에 개재될 수 있고, 제1형 및 제2형 전극(230, 240)을 절연시킬 수 있다. 따라서, 절연층(240)은 절연성의 물질을 포함할 수 있으며, 예를 들어, SiO2 또는 SiNx을 포함할 수 있다. 나아가, 절연층(250)은 다중층을 포함할 수 있고, 굴절률이 다른 물질이 교대로 적층된 분포 브래그 반사기를 포함할 수도 있다. 절연층(250)이 분포 브래그 반사기를 포함하는 경우, 발광 다이오드의 아래 방향으로 향하는 광이 더욱 효과적으로 상부로 반사되어, 발광 다이오드의 발광 효율이 더욱 개선될 수 있다.
제1 전극(230)은 절연층(250) 및 발광 구조체(120)의 아래에 위치할 수 있고, 절연층(250)의 하면을 덮을 수 있다. 또한, 제1 전극(230)은 홈(120h)에 대응하는 부분에 위치하는 절연층(250)의 개구부를 통해 제1 도전형 반도체층(121)과 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 전극(230)은 제1 컨택층(231)과 제1 커버층(233)을 포함할 수 있고, 제1 커버층(233)은 제1 컨택층(231)을 적어도 부분적으로 덮을 수 있다. 따라서, 도 14에 도시된 바와 같이, 제1 컨택층(231)은 제1 커버층(233)과 절연층(250)의 사이에 위치할 수 있고, 또한, 제1 컨택층(231)은 절연층(250)의 개구부를 통해 제1 도전형 반도체층(121)과 접촉할 수 있다. 제1 커버층(233)이 제1 컨택층(231)을 적어도 부분적으로 덮도록 형성됨으로써, 후술하는 베이스(270)로부터 일부 불순물이 제1 컨택층(231)으로 확산되는 것을 방지할 수 있다.
제1 컨택층(231)은 제1 도전형 반도체층(121)과 오믹 컨택될 수 있고, 나아가, 광을 반사시키는 역할을 할 수도 있다. 이에 따라, 제1 컨택층(231)은 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있고, Ti/Al, Ni/Al, Cr/Al, 및 Pt/Al의 적층 구조 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 나아가, Al의 응집을 방지하기 위하여 Ni, W, Pt, Cu, Ti, Pd, Ta, Au 등을 더 포함할 수 있다. 또한, 제1 컨택층(231)은 ITO와 같은 도전성 산화물을 포함할 수도 있다.
제1 커버층(233)은 제1 컨택층(231)에 외부의 불순물이 확산되는 것을 방지할 수 있고, 또한, 제1 컨택층(231)과 전기적으로 연결되며, 광을 반사시키는 역할도 할 수 있다. 이에 따라, 제1 커버층(233)은 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있고, Ni, W, Pt, Cu, Ti, Pd, Ta, Au 등을 포함할 수 있다.
베이스(270)는 제1 전극(230)의 하부에 위치한다. 베이스(270)는 벌크 전극(260) 및 지지절연체(265)를 포함할 수 있다. 벌크 전극(260)은 제1 전극(230)에 전기적으로 연결될 수 있고, 지지절연체(265)는 벌크 전극(260)의 측면을 덮어 벌크 전극(260)을 지지하는 역할을 할 수 있다. 이하, 베이스(270)와 관련하여 더욱 상세하게 설명한다.
벌크 전극(260)은 상부의 제1 전극(230)에 전기적으로 접촉될 수 있고, 하부로 연장되어 지지절연체(265)를 적어도 부분적으로 관통하는 형태로 형성될 수 있다. 이에 따라, 벌크 전극(260)의 하면은 지지절연체(265)의 하부에 노출될 수 있고, 나아가, 벌크 전극(260)의 하면은 지지절연체(265) 하면과 나란한(flush) 높이를 가질 수 있다. 벌크 전극(260)은 적어도 2개 이상의 복수로 형성될 수 있고, 복수의 벌크 전극(260)들은 서로 이격된다. 이격된 복수의 벌크 전극(260)들의 사이에는 지지절연체(265)의 일부가 개재될 수 있다.
또한, 복수의 벌크 전극(260)은 방열부(261)와 전극부(263)를 포함할 수 있다. 방열부(261)와 전극부(263)는 서로 이격된다. 방열부(261)는 발광 구조체(120)에서 발생하는 열을 방출하는 역할을 하고, 전극부(263)는 발광 구조체(120)와 전기적으로 연결되어 외부 전원을 공급하는 역할을 할 수 있다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 방열부(261)와 전극부(263) 각각은 열 방출 기능과 전원 공급 기능 모두를 수행할 수 있다. 예를 들어, 전극부(263)는 상기 발광 다이오드가 실장되는 별도의 기판(예컨대, PBC)의 도전 패턴에 접촉되어 발광 다이오드에 전원을 공급하는 기능을 함과 동시에, 상기 도전 패턴을 통해 발광 구조체(120)에서 발생하는 열을 방출하는 기능을 할 수 있다. 한편, 방열부(261)는 상기 발광 다이오드가 실장되는 별도의 기판(예컨대, PBC)의 방열 수단(예컨대, 히트 싱크)에만 연결되어 방열 기능만 수행할 수도 있으나, 방열부(261) 역시 상기 도전 패턴에 접촉되어 발광 다이오드에 전원을 공급하는 기능을 더 할 수도 있다.
방열부(261)와 전극부(263)는 다양한 구조로 형성될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 방열부(261)는 전극부(263)에 둘러싸인 형태로 배치될 수 있다. 이때, 방열부(261)는 발광 다이오드의 중앙 부분에 위치할 수 있고, 전극부(263)는 방열부(261)를 둘러싸되, 방열부(261)로부터 이격되어 배치될 수 있다. 이와 달리, 방열부(261)와 전극부(263)의 배치는 도 4에 도시된 바와 같을 수도 있다. 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 방열부(261)와 전극부(263)는 기다란 형상으로 서로 나란하게 배치될 수 있고, 방열부(261)는 2개의 전극부(263)들 사이에 위치할 수 있다. 이때, 방열부(261)의 수평 단면적은 전극부(263)의 수평 단면적과 대체로 동일할 수 있다. 또한, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 전극부(263)들은 발광 다이오드의 일 모서리와 상기 일 모서리에 반대하여 위치하는 타 모서리에 인접하여 배치되며, 방열부(261)는 전극부(263)들 사이에 배치될 수 있다. 이때, 방열부(261)의 수평 단면적은 전극부(263)의 수평 단면적에 비해 더 클 수 있다. 이 경우, 발광 다이오드의 열 방출 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
벌크 전극(260)은 금속 또는 금속 입자들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 벌크 전극(260)은 증착 또는 도금 등의 방식으로 형성된 금속층으로 형성될 수도 있고, 미세한 금속 입자들이 소결되거나 다양한 공지의 방식으로 응집된 형태로 형성될 수도 있다.
지지절연체(265)는 벌크 전극(260)의 측면을 적어도 부분적으로 덮는다. 지지절연체(265)는 전기적으로 절연성을 가진다. 지지절연체(265)는 벌크 전극(260)을 지지하며, 상기 발광 다이오드 제조 시, 성장 기판을 발광 구조체(120)로부터 분리하는 과정에서 발광 구조체(120)를 지지할 수 있다. 지지절연체(265)는, 예를 들어, EMC(Epoxy Molding Compound), Si 수지와 같은 물질을 포함할 수 있다. 또한, 지지절연체(265)는 TiO2입자와 같은 광 반사성 및 광 산란 입자를 포함할 수도 있다. 이와 달리, 지지절연체(265)는 세라믹 물질을 포함할 수도 있다.
또한, 지지절연체(265)와 발광 구조체(120) 간의 열팽창 계수 차이는 복수의 벌크 전극(260)과 발광 구조체(120) 간의 열팽창 계수 차이보다 작을 수 있다. 이에 따라, 발광 구조체(120)의 열팽창 계수와 상대적으로 유사한 열팽창 계수를 갖는 지지절연체(265)를 포함하는 베이스(260)가 지지 기판의 역할을 한다. 뿐만 아니라, 베이스가, 사이에 절연지지체(265)가 배치된 복수의 벌크 전극들을 포함하여, 성장 기판 분리 과정에서 발생할 수 있는 스트레스 및 스트레인을 완화할 수 있다. 따라서, 성장 기판 분리 과정에서 발광 구조체(120)의 보잉 현상이 최소화된다. 이에 따라, 본 실시예들에 따른 발광 다이오드 제조 시, 웨이퍼 레벨에서 성장 기판의 분리가 가능하다. 나아가, 발광 구조체(120)에 인가되는 응력이 최소화되어 성장 기판 분리 후에 발생할 수 있는 발광 구조체(120)의 손상이 방지된다. 따라서 본 발명의 발광 다이오드는 결함이 최소화된 양질의 발광 구조체(120)를 포함하여, 높은 신뢰성 및 효율을 갖는 발광 다이오드가 제공될 수 있다.
또한, 베이스(260)는, 발광 구조체(120)로부터 성장 기판 분리 시 발생되는 응력을 지지하여, 발광 구조체(120)에 발생하는 손상을 방지할 수 있는 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 베이스(260)의 두께는 10 내지 100㎛ 범위 내의 두께일 수 있다.
한편, 벌크 전극(260)은 금속층(260s)을 더 포함할 수 있다. 금속층(260s)은 벌크 전극(260)의 상부에 위치하여, 제1 전극(230)과 접할 수 있다. 금속층(260s) 은 벌크 전극(260)의 형성 방법에 따라 달라 질 수 있으며, 이하, 상세하게 설명한다.
도금을 이용하여 벌크 전극(260)을 형성하는 경우를 먼저 설명한다. 제1 전극(230) 하면의 전면에 스퍼터링과 같은 방법으로 시드 메탈을 형성한다. 상기 시드 메탈은 Ti, Cu, Au, Cr 등을 포함할 수 있고, 상기 시드 메탈은 UBM층(under bump metallization layer)와 같은 역할을 할 수 있다. 예컨대, 상기 시드 메탈은 Ti/Cu 적층 구조를 가질 수 있다. 이어서, 상기 시드 메탈 상에 마스크를 형성하되, 상기 마스크는 지지절연체(265)가 형성되는 영역에 대응하는 부분을 마스킹하고, 벌크 전극(260)이 형성되는 영역을 오픈한다. 다음, 도금 공정을 통해 상기 마스크의 오픈 영역 내에 벌크 전극(260)을 형성하고, 이후 식각 공정을 통해 상기 마스크 및 시드 메탈을 제거함으로써 벌크 전극(260)이 제공될 수 있다. 이때, 제거되지 않고 벌크 전극(260)과 제1 전극(230)의 사이에 잔류하는 시드 메탈은 금속층(260s)으로 형성된다.
또한, 스크린 프린팅 방법을 이용하여 벌크 전극(260)을 형성하는 경우는 다음과 같다. 제1 전극(230) 하면의 적어도 일부 상에, 스퍼터링과 같은 증착 및 패터닝 방식, 또는 증착 및 리프트 오프 방법을 통해 UBM층을 형성한다. 상기 UBM층은 벌크 전극(260)이 형성될 영역 상에 형성될 수 있으며, (Ti 또는 TiW)층과 (Cu, Ni, Au 단일층 또는 조합)층을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 UBM층은 Ti/Cu 적층 구조를 가질 수 있다. 상기 UBM층은 금속층(260s)에 대응한다. 이어서, 마스크를 형성하되, 상기 마스크는 지지절연체(265)가 형성되는 영역에 대응하는 부분을 마스킹하고, 벌크 전극(260)이 형성되는 영역을 오픈한다. 다음, 스크린 프린팅 공정을 통해 Ag 페이스트, Au 페이스트, Cu 페이스트와 같은 물질을 상기 오픈 영역 내에 형성하고, 이를 경화시킨다. 이후 식각 공정을 통해 상기 마스크를 제거함으로써 벌크 전극(260)이 제공될 수 있다. 이 경우, 벌크 전극(260)은 상기 금속 페이스트 물질로부터 유래된 금속 입자들을 포함할 수 있다.
한편, 상기 발광 다이오드는 발광 구조체(120) 상에 위치하는 파장변환층(미도시)을 더 포함할 수 있다. 파장변환층은 형광체 및 수지를 포함할 수 있으며, 상기 형광체는 수지와 혼합되어, 수지 내에 무작위로 또는 균일하게 배치될 수 있다. 파장변환층는 발광 구조체(120)에서 방출된 광을 다른 파장의 광으로 변환시킬 수 있다. 이에 따라, 백색 발광 다이오드를 구현할 수 있다.
상기 수지는 에폭시 수지나 아크릴 수지와 같은 폴리머 수지, 또는 실리콘 수지를 포함할 수 있으며, 형광체를 분산시키는 매트릭스 역할을 할 수 있다.
형광체는 발광 구조체(120)에서 방출된 광을 여기시켜 다른 파장의 광으로 변환시킬 수 있다. 상기 형광체는 통상의 기술자에게 널리 알려진 다양한 형광체들을 포함할 수 있고, 예를 들어, 가넷형 형광체, 알루미네이트 형광체, 황화물 형광체, 산질화물 형광체, 질화물 형광체, 불화물계 형광체, 규산염 형광체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
제2 전극 패드(280)는 발광 구조체(120)의 측면과 이격되어 위치할 수 있고, 또한, 제2 커버층(243)이 노출된 영역 상에 위치할 수 있다. 제2 전극 패드(280) 하면의 적어도 일부는 제2 커버층(243)과 접촉되어 전기적으로 연결될 수 있다.
패시베이션층(290) 발광 구조체(120)의 상면 및 측면을 덮을 수 있다. 또한, 제2 패드 전극(280)의 측면을 부분적으로 덮을 수 있다. 패시베이션층(290)은 발광 구조체(120)를 외부로부터 보호할 수 있고, 또한, 제1 도전형 반도체층(121) 상면의 거칠어진 표면(121a)의 경사보다 완만한 경사를 갖는 표면을 가질 수 있다. 이에 따라, 발광 구조체(120)의 상면에서의 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다. 패시베이션층(290)은 투광성 절연 물질을 포함할 수 있고, 예를 들어, SiO2를 포함할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 다이오드가 적용된 발광 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 5를 참조하면, 상기 발광 장치는 발광 다이오드 및 기판(300)을 포함한다.
발광 다이오드는 상술한 실시예들에 따른 발광 다이오드 중 하나일 수 있으며, 본 실시예에서는 도 1 내지 도 3의 실시예에 따른 발광 다이오드가 적용된 경우로 설명한다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
기판(300)은 본체부(310), 제1 리드 전극(320) 및 제2 리드 전극(330)을 포함할 수 있다. 또한, 제1 리드 전극(320)은 제1 상부 전극(321), 제1 비아 전극(323) 및 제1 하부 전극(325)을 포함할 수 있고, 제2 리드 전극(330)은 제2 상부 전극(331), 제2 비아 전극(333) 및 제2 하부 전극(335)을 포함할 수 있다.
본체부(310)는 절연성 물질을 포함할 수 있고, 또한, 열전도율이 높은 물질을 포함할 수 있다. 본체부(310)는 고 열전도성 폴리머 물질 및/또는 세라믹 물질을 포함할 수 있고, 예컨대, 본체부(310)는 AlN 세라믹을 포함할 수 있다.
제1 상부 전극(321)은 본체부(310)의 상면 상에 위치할 수 있고, 제1 하부 전극(325)은 본체부(310)의 하면 상에 위치할 수 있다. 이때, 제1 비아 전극(323)은 본체부(310)를 관통하여 제1 상부 및 제1 하부 전극(321, 325)을 전기적으로 연결할 수 있다. 이와 유사하게, 제2 상부 전극(331)은 본체부(310)의 상면 상에 위치할 수 있고, 제2 하부 전극(335)은 본체부(310)의 하면 상에 위치할 수 있다. 이때, 제2 비아 전극(323)은 본체부(310)를 관통하여 제2 상부 및 제2 하부 전극(331, 335)을 전기적으로 연결할 수 있다.
제1 상부 전극(321)은 발광 다이오드가 실장되는 영역을 제공한다. 도시된 바와 같이, 발광 다이오드는 제1 상부 전극(321) 상에 실장될 수 있고, 이에 따라, 제1 상부 전극(321)은 발광 다이오드의 벌크 전극(260)과 전기적으로 연결된다. 본 실시예의 경우, 벌크 전극(260)의 방열부(261)와 전극부(263)는 모두 제1 리드 전극(320)에 전기적으로 연결될 수 있다. 이때, 제1 비아 전극(323)은 방열부(261)의 아래에 위치할 수 있고, 방열부(261) 및 제1 비아 전극(323)이 대체로 직선 경로로 도통될 수 있다. 이에 따라, 방열부(261) 및 제1 비아 전극(323)을 통해 열이 기판(300)의 하부로 효과적으로 방출될 수 있다.
한편, 제2 리드 전극(330)은 제1 리드 전극(320)과 이격되어 전기적으로 절연된다. 제2 리드 전극(330)은 와이어(285)를 통해 발광 다이오드와 전기적으로 연결될 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 다이오드가 적용된 발광 장치를 설명하기 위한 단면도이다. 본 실시예의 발광 장치는, 도 5의 발광 장치와 비교하여 기판(400)의 구조 및 구성에 있어서 차이가 있다. 이하 차이점을 중심으로 본 실시예의 발광 장치에 대해 설명하며, 동일한 내용에 대한 상세한 설명은 생략한다.
상기 발광 장치는, 발광 다이오드 및 기판(400)을 포함한다.
기판(400)은 본체부(410), 제1 리드 전극(421), 방열 패드(423) 및 제2 리드 전극(430)을 포함할 수 있다.
본체부(410)는 절연성 물질을 포함할 수 있고, 또한, 열전도율이 높은 물질을 포함할 수 있다. 본체부(410)는 고 열전도성 폴리머 물질 및/또는 세라믹 물질을 포함할 수 있고, 예컨대, 본체부(410)는 AlN 세라믹을 포함할 수 있다. 또한, 본체부(410) 상하 방향으로 관통하는 홀(410h)을 포함할 수 있다.
제1 리드 전극(421)은 본체부(410)의 상면, 본체부(410)의 측면, 홀(410h)의 측면 및 본체부(410)의 하면을 따라 배치될 수 있다. 도시된 바와 같이, 제1 리드 전극(421)은 본체부(410)의 상면과 하면에서 전기적 연결을 제공할 수 있는 형태로 형성될 수 있다. 본체부(410)의 상면에 위치하는 제1 리드 전극(421) 상에는 발광 다이오드가 위치할 수 있다. 발광 다이오드는 본체부(410) 상에 실장되며, 이에 따라, 제1 리드 전극(421)과 벌크 전극(260)은 전기적으로 연결될 수 있다. 특히, 제1 리드 전극(421)은 벌크 전극(260)의 전극부(263)와 접촉되어 전기적 연결을 형성할 수 있다. 또한, 제1 리드 전극(421)은 복수로 형성될 수도 있고, 단일 개체로 형성될 수도 있다. 제1 리드 전극(421)이 단일 개체로 형성되는 경우, 제1 리드 전극(421)은 방열 패드(423)와 이격되며 방열 패드(423)의 측면을 둘러싸는 형태로 형성될 수 있다.
방열 패드(423)는 본체부(410) 상에 위치한다. 방열 패드(423)는 벌크 전극(260)의 방열부(261)와 접촉할 수 있다. 이에 따라, 방열부(261)를 통해 방열 패드(423)로 열이 효과적으로 전달될 수 있고, 방열 패드(423)에 전달된 열은 본체부(410)를 통해 외부로 방출될 수 있다. 다만, 방열 패드(423)의 형태는 이에 제한되지 않으며, 방열 패드(423)는 본체부(410)를 관통하여 본체부(410)의 하부까지 연장되는 형태로 형성될 수도 있다. 본 실시예의 경우, 방열 패드(423)와 제1 리드 전극(421)은 서로 이격되어 전기적으로 절연될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제2 리드 전극(430)은 본체부(410)의 상면, 홀(410h)의 측면 및 본체부(410)의 하면을 따라 형성될 수 있다. 제2 리드 전극(430)은 와이어(285)를 통해 발광 다이오드와 전기적으로 연결될 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 다이오드가 적용된 발광 장치를 설명하기 위한 단면도 및 평면도이다. 특히, 도 7b는 기판(500)의 평면도를 도시한다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 발광 장치는 발광 다이오드 및 기판(500)을 포함한다.
기판(500)은 절연부(510), 제1 리드 전극(521), 방열 전극(523) 및 제2 리드 전극(530)을 포함한다.
제1 리드 전극(521), 방열 전극(523) 및 제2 리드 전극(530)은 각각 벌크 금속 형태로 형성될 수 있다. 이에 따라, 제1 리드 전극(521)과 제2 리드 전극(530)은 그것들 사이에 위치하는 절연부(510)에 의해 서로 전기적으로 절연될 수 있으며, 이때, 절연부(510)는 제1 및 제2 리드 전극(521, 530)의 측면들 사이에 개재된 형태로 위치할 수 있다. 제1 리드 전극(521), 방열 전극(523) 및 제2 리드 전극(530)이 벌크 금속 형태로 제공되므로, 제1 리드 전극(521), 방열 전극(523) 및 제2 리드 전극(530) 각각의 상면과 하면은 각각 기판(500)의 상면과 하면에 노출된다.
한편, 방열 전극(523)과 제1 리드 전극(521) 사이에도 절연부(510)가 개재될 수 있고, 따라서 방열 전극(523)은 제1 리드 전극(521)과 전기적으로 절연될 수 있다. 또한, 방열 전극(523) 및 제1 리드 전극(521)은 각각 벌크 전극(260)의 방열부(261) 및 전극(263)의 위치에 대응하도록 형성될 수 있다. 예컨대, 도 5b에 도시된 바와 같이, 방열 전극(523)은 제1 리드 전극(521)에 둘러싸인 형태로 위치될 수 있고, 도 1 내지 도 3의 발광 다이오드가 제1 리드 전극(521) 및 발열 전극(523) 상에 위치할 수 있다. 이때, 제1 리드 전극(521)은 벌크 전극(260)의 전극부(263)와 접촉하고, 방열 전극(523)은 벌크 전극(260)의 방열부(261)와 접촉할 수 있다.
제2 리드 전극(530)은 제1 리드 전극(521)으로부터 이격될 수 있고, 와이어(285)를 통해 발광 다이오드와 전기적으로 연결될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드를 조명 장치에 적용한 예를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 조명 장치는, 확산 커버(1010), 발광 다이오드 모듈(1020) 및 바디부(1030)를 포함한다. 바디부(1030)는 발광 다이오드 모듈(1020)을 수용할 수 있고, 확산 커버(1010)는 발광 다이오드 모듈(1020)의 상부를 커버할 수 있도록 바디부(1030) 상에 배치될 수 있다.
바디부(1030)는 발광 다이오드 모듈(1020)을 수용 및 지지하여, 발광 다이오드 모듈(1020)에 전기적 전원을 공급할 수 있는 형태이면 제한되지 않는다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 바디부(1030)는 바디 케이스(1031), 전원 공급 장치(1033), 전원 케이스(1035), 및 전원 접속부(1037)를 포함할 수 있다.
전원 공급 장치(1033)는 전원 케이스(1035) 내에 수용되어 발광 다이오드 모듈(1020)과 전기적으로 연결되며, 적어도 하나의 IC칩을 포함할 수 있다. 상기 IC칩은 발광 다이오드 모듈(1020)로 공급되는 전원의 특성을 조절, 변환 또는 제어할 수 있다. 전원 케이스(1035)는 전원 공급 장치(1033)를 수용하여 지지할 수 있고, 전원 공급 장치(1033)가 그 내부에 고정된 전원 케이스(1035)는 바디 케이스(1031)의 내부에 위치할 수 있다. 전원 접속부(115)는 전원 케이스(1035)의 하단에 배치되어, 전원 케이스(1035)와 결속될 수 있다. 이에 따라, 전원 접속부(115)는 전원 케이스(1035) 내부의 전원 공급 장치(1033)와 전기적으로 연결되어, 외부 전원이 전원 공급 장치(1033)에 공급될 수 있는 통로 역할을 할 수 있다.
발광 다이오드 모듈(1020)은 기판(1023) 및 기판(1023) 상에 배치된 발광 다이오드(1021)를 포함한다. 발광 다이오드 모듈(1020)은 바디 케이스(1031) 상부에 마련되어 전원 공급 장치(1033)에 전기적으로 연결될 수 있다.
기판(1023)은 발광 다이오드(1021)를 지지할 수 있는 기판이면 제한되지 않으며, 예를 들어, 배선을 포함하는 인쇄회로기판일 수 있다. 기판(1023)은 바디 케이스(1031)에 안정적으로 고정될 수 있도록, 바디 케이스(1031) 상부의 고정부에 대응하는 형태를 가질 수 있다. 발광 다이오드(1021)는 상술한 본 발명의 실시예들에 따른 발광 다이오드들 및 발광 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
확산 커버(1010)는 발광 다이오드(1021) 상에 배치되되, 바디 케이스(1031)에 고정되어 발광 다이오드(1021)를 커버할 수 있다. 확산 커버(1010)는 투광성 재질을 가질 수 있으며, 확산 커버(1010)의 형태 및 광 투과성을 조절하여 조명 장치의 지향 특성을 조절할 수 있다. 따라서 확산 커버(1010)는 조명 장치의 이용 목적 및 적용 태양에 따라 다양한 형태로 변형될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드를 디스플레이 장치에 적용한 예를 설명하기 위한 단면도이다.
본 실시예의 디스플레이 장치는 표시패널(2110), 표시패널(2110)에 광을 제공하는 백라이트 유닛(BLU1) 및, 상기 표시패널(2110)의 하부 가장자리를 지지하는 패널 가이드(2100)를 포함한다.
표시패널(2110)은 특별히 한정되지 않고, 예컨대, 액정층을 포함하는 액정표시패널일 수 있다. 표시패널(2110)의 가장자리에는 상기 게이트 라인으로 구동신호를 공급하는 게이트 구동 PCB가 더 위치할 수 있다. 여기서, 게이트 구동 PCB는 별도의 PCB에 구성되지 않고, 박막 트랜지스터 기판상에 형성될 수도 있다.
백라이트 유닛(BLU1)은 적어도 하나의 기판(2150) 및 복수의 발광 다이오드(2160)를 포함하는 광원 모듈을 포함한다. 나아가, 백라이트 유닛(BLU1)은 바텀커버(2180), 반사 시트(2170), 확산 플레이트(2131) 및 광학 시트들(2130)을 더 포함할 수 있다.
바텀커버(2180)는 상부로 개구되어, 기판(2150), 발광 다이오드(2160), 반사 시트(2170), 확산 플레이트(2131) 및 광학 시트들(2130)을 수납할 수 있다. 또한, 바텀커버(2180)는 패널 가이드(2100)와 결합될 수 있다. 기판(2150)은 반사 시트(2170)의 하부에 위치하여, 반사 시트(2170)에 둘러싸인 형태로 배치될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고, 반사 물질이 표면에 코팅된 경우에는 반사 시트(2170) 상에 위치할 수도 있다. 또한, 기판(2150)은 복수로 형성되어, 복수의 기판(2150)들이 나란히 배치된 형태로 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 단일의 기판(2150)으로 형성될 수도 있다.
발광 다이오드(2160)는 상술한 본 발명의 실시예들에 따른 발광 다이오드들 및 발광 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 발광 다이오드(2160)들은 기판(2150) 상에 일정한 패턴으로 규칙적으로 배열될 수 있다. 또한, 각각의 발광 다이오드(2160) 상에는 렌즈(2210)가 배치되어, 복수의 발광 다이오드(2160)들로부터 방출되는 광을 균일성을 향상시킬 수 있다.
확산 플레이트(2131) 및 광학 시트들(2130)은 발광 다이오드(2160) 상에 위치한다. 발광 다이오드(2160)로부터 방출된 광은 확산 플레이트(2131) 및 광학 시트들(2130)을 거쳐 면 광원 형태로 표시패널(2110)로 공급될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 발광 다이오드는 본 실시예와 같은 직하형 디스플레이 장치에 적용될 수 있다.
도 10은 일 실시예에 따른 발광 다이오드를 디스플레이 장치에 적용한 예를 설명하기 위한 단면도이다.
본 실시예에 따른 백라이트 유닛이 구비된 디스플레이 장치는 영상이 디스플레이되는 표시패널(3210), 표시패널(3210)의 배면에 배치되어 광을 조사하는 백라이트 유닛(BLU2)을 포함한다. 나아가, 상기 디스플레이 장치는, 표시패널(3210)을 지지하고 백라이트 유닛(BLU2)이 수납되는 프레임(240) 및 상기 표시패널(3210)을 감싸는 커버(3240, 3280)를 포함한다.
표시패널(3210)은 특별히 한정되지 않고, 예컨대, 액정층을 포함하는 액정표시패널일 수 있다. 표시패널(3210)의 가장자리에는 상기 게이트 라인으로 구동신호를 공급하는 게이트 구동 PCB가 더 위치할 수 있다. 여기서, 게이트 구동 PCB는 별도의 PCB에 구성되지 않고, 박막 트랜지스터 기판상에 형성될 수도 있다. 표시패널(3210)은 그 상하부에 위치하는 커버(3240, 3280)에 의해 고정되며, 하부에 위치하는 커버(3280)는 백라이트 유닛(BLU2)과 결속될 수 있다.
표시패널(3210)에 광을 제공하는 백라이트 유닛(BLU2)은 상면의 일부가 개구된 하부 커버(3270), 하부 커버(3270)의 내부 일 측에 배치된 광원 모듈 및 상기 광원 모듈과 나란하게 위치되어 점광을 면광으로 변환하는 도광판(3250)을 포함한다. 또한, 본 실시예의 백라이트 유닛(BLU2)은 도광판(3250) 상에 위치되어 광을 확산 및 집광시키는 광학 시트들(3230), 도광판(3250)의 하부에 배치되어 도광판(3250)의 하부방향으로 진행하는 광을 표시패널(3210) 방향으로 반사시키는 반사시트(3260)를 더 포함할 수 있다.
광원 모듈은 기판(3220) 및 상기 기판(3220)의 일면에 일정 간격으로 이격되어 배치된 복수의 발광 다이오드(3110)를 포함한다. 기판(3220)은 발광 다이오드(3110)를 지지하고 발광 다이오드(3110)에 전기적으로 연결된 것이면 제한되지 않으며, 예컨대, 인쇄회로기판일 수 있다.
발광 다이오드(3110)는 상술한 본 발명의 실시예들에 따른 발광 다이오드 및 발광 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 광원 모듈로부터 방출된 광은 도광판(3250)으로 입사되어 광학 시트들(3230)을 통해 표시패널(3210)로 공급된다. 도광판(3250) 및 광학 시트들(3230)을 통해, 발광 다이오드(3110)들로부터 방출된 점 광원이 면 광원으로 변형될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 발광 다이오드는 본 실시예와 같은 에지형 디스플레이 장치에 적용될 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드를 헤드 램프에 적용한 예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 11을 참조하면, 상기 헤드 램프는, 램프 바디(4070), 기판(4020), 발광 다이오드(4010) 및 커버 렌즈(4050)를 포함한다. 나아가, 상기 헤드 램프는, 방열부(4030), 지지랙(4060) 및 연결 부재(4040)를 더 포함할 수 있다.
기판(4020)은 지지랙(4060)에 의해 고정되어 램프 바디(4070) 상에 이격 배치된다. 기판(4020)은 발광 다이오드(4010)를 지지할 수 있는 기판이면 제한되지 않으며, 예컨대, 인쇄회로기판과 같은 도전 패턴을 갖는 기판일 수 있다. 발광 다이오드(4010)는 기판(4020) 상에 위치하며, 기판(4020)에 의해 지지 및 고정될 수 있다. 또한, 기판(4020)의 도전 패턴을 통해 발광 다이오드(4010)는 외부의 전원과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 발광 다이오드(4010)는 상술한 본 발명의 실시예들에 따른 발광 다이오드 및 발광 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
커버 렌즈(4050)는 발광 다이오드(4010)로부터 방출되는 광이 이동하는 경로 상에 위치한다. 예컨대, 도시된 바와 같이, 커버 렌즈(4050)는 연결 부재(4040)에 의해 발광 다이오드(4010)로부터 이격되어 배치될 수 있고, 발광 다이오드(4010)로부터 방출된 광을 제공하고자하는 방향에 배치될 수 있다. 커버 렌즈(4050)에 의해 헤드 램프로부터 외부로 방출되는 광의 지향각 및/또는 색상이 조절될 수 있다. 한편, 연결 부재(4040)는 커버 렌즈(4050)를 기판(4020)과 고정시킴과 아울러, 발광 다이오드(4010)를 둘러싸도록 배치되어 발광 경로(4045)를 제공하는 광 가이드 역할을 할 수도 있다. 이때, 연결 부재(4040)는 광 반사성 물질로 형성되거나, 광 반사성 물질로 코팅될 수 있다. 한편, 방열부(4030)는 방열핀(4031) 및/또는 방열팬(4033)을 포함할 수 있고, 발광 다이오드(4010) 구동 시 발생하는 열을 외부로 방출시킨다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 발광 다이오드는 본 실시예와 같은 헤드 램프, 특히, 차량용 헤드 램프에 적용될 수 있다.
이상에서, 본 발명의 다양한 실시예들에 대하여 설명하였지만, 상술한 다양한 실시예들 및 특징들에 본 발명이 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 특허청구범위에 의한 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형과 변경이 가능하다.

Claims (19)

  1. 베이스;
    제2 도전형 반도체층, 상기 제2 도전형 반도체층 상에 위치하는 활성층, 및 상기 활성층 상에 위치하는 제1 도전형 반도체층을 포함하며, 상기 베이스 상에 위치하는 발광 구조체;
    상기 발광 구조체의 하면에 형성되며, 상기 제1 도전형 반도체층이 부분적으로 노출되는 적어도 하나의 홈;
    적어도 상기 제2 도전형 반도체층의 하면에 위치하며, 상기 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 접속되는 제2 전극;
    상기 제2 전극 및 상기 발광 구조체의 하면을 부분적으로 덮되, 상기 적어도 하나의 홈에 대응하는 적어도 하나의 개구부를 포함하는 절연층; 및
    상기 홈에 노출된 제1 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되며, 상기 절연층을 적어도 부분적으로 덮는 제1 전극을 포함하고,
    상기 베이스는,
    지지절연체; 및
    상기 지지절연체에 매립되며, 상기 제1 전극에 전기적으로 연결된 복수의 벌크 전극을 포함하며,
    상기 제2 전극은 상기 제2 도전형 반도체층에 접촉하는 제2 컨택층 및 상기 제2 컨택층을 덮는 제2 커버층을 포함하고,
    상기 제2 커버층의 일부는 상기 발광 구조체의 일 측면으로부터 연장되어 그 상부가 노출되는 발광 다이오드.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 벌크 전극은 방열부 및 전극부를 포함하는 발광 다이오드.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 전극부는 상기 방열부를 둘러싸도록 배치된 발광 다이오드.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 전극부는 적어도 2개 이상으로 형성되며, 상기 방열부는 상기 전극부들 사이에 위치하는 발광 다이오드.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 발광 구조체의 일 측면으로부터 연장되어 노출된 제2 커버층 상에 위치하는 제2 전극 패드를 더 포함하는 발광 다이오드.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 벌크 전극은 금속 또는 금속입자들을 포함하는 발광 다이오드.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 지지절연체는 EMC 및 세라믹 물질 중 적어도 하나를 포함하는 발광 다이오드.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 베이스는 10 내지 100㎛ 범위 내의 두께를 갖는 발광 다이오드.
  10. 기판; 및
    발광 다이오드를 포함하되,
    상기 발광 다이오드는,
    베이스;
    제2 도전형 반도체층, 상기 제2 도전형 반도체층 상에 위치하는 활성층, 및 상기 활성층 상에 위치하는 제1 도전형 반도체층을 포함하며, 상기 베이스 상에 위치하는 발광 구조체;
    상기 발광 구조체의 하면에 형성되며, 상기 제1 도전형 반도체층이 부분적으로 노출되는 적어도 하나의 홈;
    적어도 상기 제2 도전형 반도체층의 하면에 위치하며, 상기 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 접속되는 제2 전극;
    상기 제2 전극 및 상기 발광 구조체의 하면을 부분적으로 덮되, 상기 적어도 하나의 홈에 대응하는 적어도 하나의 개구부를 포함하는 절연층; 및
    상기 홈에 노출된 제1 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되며, 상기 절연층을 적어도 부분적으로 덮는 제1 전극을 포함하고,
    상기 베이스는,
    지지절연체; 및
    상기 지지절연체에 매립되며, 상기 제1 전극에 전기적으로 연결된 복수의 벌크 전극을 포함하며
    상기 제2 전극은 상기 제2 도전형 반도체층에 접촉하는 제2 컨택층 및 상기 제2 컨택층을 덮는 제2 커버층을 포함하고,
    상기 제2 커버층의 일부는 상기 발광 구조체의 일 측면으로부터 연장되어 그 상부가 노출되는, 발광 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 벌크 전극은 방열부 및 전극부를 포함하는 발광 장치.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 기판은, 본체부, 제1 리드 전극 및 제2 리드 전극을 포함하고,
    상기 발광 다이오드의 벌크 전극은 상기 제1 리드와 전기적으로 연결되는 발광 장치.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 제1 리드 전극은,
    상기 본체부 상에 위치하는 제1 상부 전극;
    상기 본체부 아래에 위치하는 제1 하부 전극; 및
    상기 제1 상부 전극과 제1 하부 전극을 전기적으로 연결하는 제1 비아 전극을 포함하는 발광 장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 발광 다이오드는 상기 제1 리드 상에 위치하고,
    상기 제1 비아 전극은 상기 벌크 전극의 방열부의 아래에 위치하는 발광 장치.
  15. 청구항 12에 있어서,
    상기 기판은 상기 본체부 상에 위치하는 방열 패드를 더 포함하고,
    상기 방열 패드는 상기 방열부와 접하는 발광 장치.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 방열 패드는 상기 제1 리드 전극과 이격된 발광 장치.
  17. 청구항 11에 있어서, 상기 기판은,
    벌크 금속 형태의 제1 및 제2 리드 전극; 및
    상기 제1 및 제2 리드 전극의 사이에 위치하는 절연층을 포함하고,
    상기 전극부는 상기 제1 리드 전극과 전기적으로 연결된 발광 장치.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 기판은 벌크 금속 형태의 방열 전극을 더 포함하고, 상기 방열 전극은 상기 방열부와 접하는 발광 장치.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 방열부는 상기 전극부에 둘러싸이도록 배치되고, 상기 방열 전극은 상기 제1 리드 전극에 둘러싸이도록 배치되는 발광 장치.
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