KR20010029991A - 발광 소자, 발광 소자의 제작 방법, 및 발광 소자를사용한 발광 장치와 표시부 - Google Patents
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Abstract
석영 유리(quartz glass)로 이루어진 기판 위에, n형 AlGaN의 비 단결정체(non-single crystal body)로 형성된 n형 클래딩층(cladding layer), ZnO로 이루어진 복수의 미결정(micro-crystal)을 포함하는 발광층, 및 p형 BN의 비 단결정체로 형성된 p형 클래딩층이 순차적으로 스택(stack)된다. n형 클래딩층과 p형 클래딩층 사이에, 미결정들 간의 간격을 메우는 방식으로 절연층이 형성되어, 누설 전류의 발생을 방지한다. 절연층은, n형 클래딩층의 표면을 산화시켜 형성된다. 발광층이 결정도가 향상된 미결정들을 포함하기 때문에, 발광 효율(emission efficiency)을 높일 수 있고, 발광층, n형 클래딩층, p형 클래딩층, 및 기판을 형성하기 위한 재료의 선택 범위를 넓힐 수 있으며, 큰 면적을 갖는 공통 기판 위에 소자 어레이를 형성할 수 있다.
Description
본 발명은 미결정(micro-crystal)들을 사용하는 발광 소자, 발광 소자의 제작 방법, 및 상기 발광 소자를 사용하는 발광 장치와 표시부에 관한 것이다.
GaAs, GaAsP 혼합 결정, GaAlAs 혼합 결정, 및 GaP 등의 반도체 장치를 사용한 발광 소자가 개발되어 왔다. 이러한 발광 소자는 n형 반도체층, 발광층, 및 P형 반도체층이 순차적으로 기판 상에 퇴적된 구조를 갖는다. 이 발광 소자에 순방향으로 전압 바이어스가 인가되면, 발광 소자 내에서 전자들이 양극성 홀(hole)들과 재결합하여, 광을 발산한다. 종래의 제작 방법에서, n형 반도체층, 발광층, 및 P형 반도체층 각각은, 에픽택셜 성장에 의해 기판 상에 형성된 단결정체로 이루어진다. 따라서, 이 기판도 단결정체로 이루어진다.
n형 반도체층, 발광층, 및 P형 반도체층 각각이 단결정체로 이루어진 이러한 종래의 발광 소자를 제작하는 방법에서, 층의 양호한 결정도(crystallinity)를 보장하기 위해 층과 기판 사이에서 격자의 정렬 또는 결정 구조의 정렬이 필수적이고; 에피택셜 성장 조건이 매우 제한되고, 결함들의 발생을 방지하기 위해 에피택셜은 고온에서 실시되어야 하며, 그 결과 기판 재료의 종류가 매우 제한(즉, 기판 재료 선택의 자유도가 작게됨)된다. 따라서, 종래의 발광 소자에서는 석영이나 유리가 기판용으로 사용될 수 없으므로, 큰 면적을 갖는 공통 기판 상에 형성된 소자 어레이를 제작하는 것이 불가능하다.
또한, 발광 재료, n형 반도체층, 및 P형 반도체층를 형성하기 위한 재료가 기판 재료에 의해 제한되고, 상기한 층들을 형성하기 위한 재료 선택의 자유도가 작게된다. 이에 따라 발산 광의 파장이 제한되는 문제가 발생한다. 또한, 전술한 바와 같이 결함들을 줄이기 위한 다양한 시도들이 있었지만, 결함들이 완전히 제거되기는 어렵다. 잔류 결함들은 비 발광 센터(non-luminescence center)들로서 기능하며, 발광 효율(emission efficiency)이 저하되고 발광 소자의 성능이 저하된다.
본 발명의 목적은, 발광 효율을 향상시킬 수 있고, 재료들의 선택 범위를 넓힐 수 있고, 큰 면적을 갖는 공통 기판 상에 소자 어레이를 형성할 수 있는 발광 소자; 이 발광 소자의 제작 방법; 및 이 발광 소자를 사용한 발광 장치와 표시부를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제1 실시예에 따라, 제1 도전형 층; 제2 도전형 층; 및 반도체로 이루어진 복수의 미결정을 포함하고 제1 도전형 층과 제2 도전형 층 사이에 형성되는 결정층을 포함하는 발광 소자가 제공된다. 이러한 구성으로, 상기 미결정층은 결함이 거의 없는 복수의 미결정으로 구성되기 때문에, 이 미결정층의 결정도는 향상될 수 있으며, 그 결과 발광 효율을 향상시키고 서비스 수명을 연장한다. 기판과의 격자 정렬을 고려할 필요가 없으므로, 원하는 발광 파장 등에 따라 적합한 재료를 선택하는 것이 가능하다. 각 미결정의 그레인 크기가 작게됨에 따라 입자 크기 효과에 의해 미결정층의 밴드갭(band gap)이 넓어지기 때문에, 발산 광의 파장을 짧게 하는 것이 가능하다. 예를 들어, ZnO로 이루어진 미결정을 사용해서 자외선 영역의 광 발산을 얻는 것이 가능하다. 자외선 영역의 발광을 가능하게 하는 발광 소자는 살균 램프용 광원으로 사용될 수 있다. 또한, 제1 도전형 층 및 제2 도전형 층 각각이 단결정체로 형성될 필요가 없기 때문에, 각 층들의 선택 범위가 확장될 수 있으며, 제1 도전형 층 및 제2 도전형 층 각각이 무기 반도체, 유기 반도체, 또는 도전성 수지의 비 단결정체로 형성될 수 있기 때문에, 저온에서 용이하게 형성될 수 있다.
상기한 발광 소자에서, 미결정층은 서로 다른 반도체로 이루어진 두 종류 또는 그 이상의 미결정들을 포함할 수 있다. 이러한 구성으로, 서로 다른 파장을 갖는 여러 종류의 발광 획득의 효과를 얻을 수 있다.
상기한 발광 소자에서, 미결정층은 층 구조를 각각 갖는 미결정들을 포함할 수 있다. 이러한 구성으로, 발광 효율을 더 높이는 효과를 얻을 수 있다.
상기한 발광 소자에서, 제1 도전형 층과 제2 도전형 층 중 적어도 하나는 비 단결정체, 또는 유기 반도체와 도전성 수지 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다. 이러한 구성으로, 제1 도전형 층과 제2 도전형 층 중 적어도 하나를 저온에서 용이하게 형성하는 효과를 얻을 수 있다.
상기한 발광 소자에서, 제1 도전형 층과 제2 도전형 층 중 적어도 하나는, 상기 도전형 층의 밴드갭이 미결정층에 근접할수록 작아지는 방식으로 스택된 복수의 층들을 가질 수 있다. 이러한 구성으로, 발광 효율을 더 높이는 효과를 얻을 수 있다.
상기한 발광 소자에서, 제1 도전형 층과 제2 도전형 층 중 적어도 하나는 접착층(adhesive layer)을 가질 수 있다. 이러한 구성으로, 전극의 접착성을 향상하는 효과를 얻을 수 있다.
상기한 발광 소자에서, 제1 도전형 층과 제2 도전형 층 중 적어도 하나는 전극층을 가질 수 있다. 이러한 구성으로, 금속 또는 그목 합금으로 이루어진 전극을 새로 형성할 필요가 제거되어 소자 구조와 제작 단계들을 간단하게 하는 효과를 얻을 수 있다.
상기한 발광 소자에서, 제1 도전형 층과 제2 도전형 층 사이에 접촉을 방지하기 위한 절연층이, 미결정층의 미결정들 간에 간격을 두고 형성될 수 있다. 이러한 구성으로, 제1 도전형 층과 제2 도전형 층 간의 누설 전류를 줄일 수 있고, 따라서, 전자들과 양극 홀들이 미결정들 내로 효과적으로 주입될 수 있다. 결과적으로, 발광 효율을 높일 수 있다.
상기한 발광 소자에서, 기판은 비결정질(amorphous) 또는 플라스틱 재료로 이루어질 수 있다. 이러한 구성으로, 기판의 면적을 용이하게 확대시킬 수 있으며, 따라서 큰 면적을 갖는 공통 기판 위에 소자 어레이를 형성할 수 있다.
상기한 발광 소자에서, 기판은, 금속, 반도체, 또는 실리콘 카바이드로 이루어질 수 있다. 이러한 구성으로, 전체 미결정층에 균일한 전압을 인가하여 미결정층 전체 표면으로부터 균일한 발광을 생성하고 제작 단계들을 더욱 단순하게 할 수 있는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 기판의 면적을 용이하게 확대하여 큰 면적을 갖는 기판 위에 소자 어레이를 형성하는 효과를 얻을 수 있다.
상기한 발광 소자에서, 제1 도전형 층과 제2 도전형 층 사이에 확산 방지층이 형성될 수 있다. 이러한 구성으로, 기판과 제1 도전형 층 간의 성분들의 확산을 방지하여 발광 소자의 품질을 향상하는 효과를 얻은 수 있다.
상기한 발광 소자에서, 제1 도전형 층과 기판 사이에 보조 전극(auxiliary electrode)이 형성될 수 있다. 이러한 구성으로, 전체 미결정층을 통해 전압을 균일하게 인가하여 미결정층의 전 표면으로부터 발광을 균일하게 생성하는 효과를 얻을 수 있다.
상기한 발광 소자는 인광층을 더 포함할 수 있다. 이러한 구성으로, 인광층 재료를 변경하여 발광의 색을 용이하게 변경하고, 따라서 인광층 재료의 선택 범위를 넓히고 발광의 색을 범위를 넓히는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 제2 특징에 따라, 제1 도전형 클래딩층; 제2 도전형 클래딩층; 및 복수의 미결정을 포함하고 제1 도전형 클래딩층과 제2 도전형 클래딩층 사이에 형성된 발광층을 포함하는 발광 소자가 제공된다. 이러한 구성으로, 본 발명의 제1 특징에 따른 발광 소자에 의해 얻은 효과들에 대응하는 동일한 효과들을 얻을 수 있다. 또한, 이 발광 소자에서, 제1 도전형 클래딩 층과 제2 도전형 클래딩 층 사이에 절연층이 제공된다. 이러한 구성으로, 본 발명의 제1 특징에 따른 발광 소자에 의해 얻은 효과들에 대응하는 동일한 효과들을 얻을 수 있다.
본 발명의 제3 특징에 따라, 제1 도전형 층을 형성하는 단계; 제1 도전형 층 위에 반도체로 이루어진 복수의 미결정을 포함하는 미결정층을 형성하는 단계; 및 제1 도전형 층 위에 미결정층을 개재하여 제2 도전형 층을 형성하는 단계를 포함하는 발광 소자 제작 방법이 제공된다. 이러한 구성으로, 본 발명의 발광 소자를 용이하게 제작하여 본 발명의 발광 소자를 용이하게 구현하는 효과를 얻을 수 있다.
상기한 제작 방법에서, 미결정층의 형성 후에, 산소 함유 부위기, 질소 함유 분위기, 또는 수소 함유 분위기에서의 열처리가 실시된다. 이러한 구성으로, 미결정들의 결정도를 향상하는 효과를 얻는다.
상기한 제작 방법에서, 제1 도전형 층과 제2 도전형 층 중 적어도 하나는 무기 반도체, 또는 유기 반도체와 도전성 수지 중 적어도 하나의 비 단결정체로 이루어질 수 있다. 이러한 구성으로, 제1 도전형 층과 제2 도전형 층 중 적어도 하나를 저온에서 용이하게 형성하는 효과를 얻을 수 있다.
상기한 제작 방법에서, 제1 도전형 층의 형성 후에, 제1 도전형 층의 표면은 산화 또는 질화될 수 있다. 이러한 구성으로, 절연층을 용이하게 형성하여 본 발명의 발광 소자를 용이하게 구현하는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 제4 특징에 따라, 제1 도전형 클래딩층을 형성하는 단계; 발광층을 형성하는 단계; 절연층을 형성하는 단계; 및 제2 도전형 클래딩층을 형성하는 단계를 포함하는 발광 소자의 제작 방법이 제공된다. 이러한 구성으로, 본 발명의 용이하게 제작하여 본 발명의 발광 소자를 용이하게 구현하는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 제5 특징에 따라, 상호 간에 스택된 복수의 발광 소자를 포함하는 발광 장치가 제공된다. 이러한 구성으로, 서로 다른 색의 발광을 하는 복수의 발광 소자들이 한 평면에 배치된 발광 장치와 비교하여, 화소들을 보다 선명하게 하여 고정밀 표시부(high precision display unit)을 얻는 효과를 얼을 수 있다.
본 발명의 제6 실시예에 따라, 본 발명의 발광 소자를 포함하는 표시부가 제공된다. 이러한 구성으로, 유리 등의 비결정질 재료, 플라스틱 재료, 또는 금속으로 이루어진 기판을 사용하여 큰 면적을 갖는 공통 기판 위에 소자 어레이를 배치하는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 발광 소자의 제1 실시예에 따른 발광 다이오드의 구성을 도시한 단면도.
도 2는 도 1에 도시된 발광 다이오드의 밴드갭 구조를 도시한 도면.
도 3a에서 3d는 도 1에 도시한 발광 다이오드를 제작하는 순차적 단계들을 도시한 단면도.
도 4는 본 발명의 발광 소자의 제2 실시예에 따른 발광 다이오드의 구성을 도시한 단면도.
도 5는 본 발명의 발광 소자의 제3 실시예에 따른 발광 다이오드의 구성을 도시한 단면도.
도 6은 도 5에 도시된 발광 다이오드의 밴드갭 구조를 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 발광 소자의 제4 실시예에 따른 발광 다이오드의 구성을 도시한 단면도.
도 8은 본 발명의 발광 소자의 제5 실시예에 따른 발광 다이오드의 구성을 도시한 단면도.
도 9는 본 발명의 발광 소자의 제6 실시예에 따른 발광 다이오드의 구성을 도시한 단면도.
도 10은 본 발명의 발광 소자의 제7 실시예에 따른 발광 다이오드의 구성을 도시한 단면도.
도 11은 본 발명의 발광 소자의 제8 실시예에 따른 발광 다이오드의 구성을 도시한 단면도.
도 12는 본 발명의 발광 소자의 제9 실시예에 따른 발광 다이오드의 구성을 도시한 단면도.
도 13은 본 발명의 발광 소자의 제10 실시예에 따른 발광 다이오드의 구성을 도시한 단면도.
도 14는 본 발명의 발광 소자의 제11 실시예에 따른 발광 다이오드의 구성을 도시한 단면도.
도 15는 도 14에 도시된 발광 다이오드의 밴드갭 구조를 도시한 도면.
도 16은 본 발명의 발광 소자의 제12 실시예에 따른 발광 다이오드의 구성을 도시한 단면도.
도 17은 본 발명의 발광 소자의 제13 실시예에 따른 발광 다이오드의 구성을 도시한 단면도.
도 18은 본 발명의 발광 소자의 제14 실시예에 따른 발광 다이오드의 구성을 도시한 단면도.
도 19는 본 발명의 발광 소자의 제15 실시예에 따른 발광 다이오드의 구성을 도시한 단면도.
도 20은 본 발명의 발광 소자의 제16 실시예에 따른 발광 다이오드의 구성을 도시한 단면도.
도 21은 본 발명의 발광 소자의 제17 실시예에 따른 발광 다이오드의 구성을 도시한 단면도.
도 22는 본 발명의 발광 소자의 제18 실시예에 따른 발광 다이오드의 구성을 도시한 단면도.
도 23은 본 발명의 발광 소자의 제19 실시예에 따른 발광 다이오드의 구성을 도시한 단면도.
도 24는 본 발명의 발광 장치의 제1 실시예의 구성을 도시한 단면도.
도 25는 본 발명의 표시부의 제1 실시예의 구성을 도시한 개략도.
도 26은 도 25에 도시한 표시부를 I-I 선을 따라 절취한 단면도.
도 27은 본 발명의 표시부의 제2 실시예의 구성을 도시한 단면도.
도 28은 본 발명의 표시부의 제3 실시예의 구성을 도시한 단면도.
도 29는 본 발명의 표시부의 제4 실시예의 구성을 도시한 단면도.
도 30은 본 발명의 표시부의 제5 실시예의 구성을 도시한 단면도.
도 31은 본 발명의 표시부의 제6 실시예의 구성을 도시한 단면도.
도 32는 본 발명의 표시부의 제7 실시예의 구성을 도시한 개략도.
〈도면의 주요 부분에 대한 설명〉
11: 기판
12: 제1 도전형 클래딩층
13: 발광층
13a: 미결정(micro-crystal)
14: 제2 도전형 클래딩층
15: 절연층
16: 제1 전극
17: 제2 전극
이하로, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들이 설명될 것이다.
[발광 소자의 제1 실시예]
도 1은 본 발명의 발광 소자의 제1 실시예에 따른 발광 다이오드(LED; 10)의 단면 구조를 도시한다. 발광 다이오드(10)는, 기판(11)의 한 평면 위에, 제1 도전형 층으로서 제1 도전형 클래딩층(12), 미결정층으로서 발광층(13), 및 제2 도전형 층으로서 제2 도전형 클래딩층(14)이 순차적으로 스택 구조로 형성된다. 이 실시예에서, 제1 도전형은 n형이고 제2 도전형은 p형이다.
기판(11)은 스택 방향으로 0.5 mm 두께(이하로, 간단히 "두께"라고 함)를 가지며, 투명 재료, 예를 들어, 석영 유리 또는 실리케이트 유리, 결정질 석영, 또는 사파이어 등의 유리로 이루어진다. 이러한 투명 재료로 이루어진 기판(11)은 기판(11) 측으로부터 광이 발산되도록 한다는 점에서 장점이 있다. 기판(11)의 재료는 투명 재료에 한정되지 않으며 유리 이외의 비결정질 재료가 될 수도 있다. 기판을 형성하기 위한 재료로서 비결정질 재료의 사용은 기판(11)의 면적을 용이하게 증가시킬 수 있다는 장점이 있다.
제1 도전형 클래딩층(12)는 1 ㎛ 두께를 가지며, 실리콘(Si) 등의 n형 불순물로 도핑된 n형 AlGaN 또는 n형 GaN으로 이루어진다. 부가적으로, n형 AlGaN 또는 n형 GaN은, 비 단결정체, 예를 들어, 다결정체, 비결정체, 또는 이들의 혼합물의 형태로 클래딩층(12)을 형성하기 위한 재료로 사용된다. 상기한 n형 AlGaN 내의 알루미늄의 성분은 50 mol% 또는 그 이하의 범위에 있다.
발광층(13)은 ZnO로 이루어진 복수의 미결정(13a)들을 포함한다. 여기서, 용어 "미결정(micro-crystals)"은 단결정 구조 또는 다결정 구조를 갖는 미립자들(micro-particles)을 의미하며, 발광을 일으킨다. 각 미결정(13a)의 그레인 크기(즉, 단결정 하나의 그레인 크기)는 결함들이 없는 결정을 얻기 위해 바람직하게는 100 nm 또는 그 이하의 범위에 있다. 거의 한 층의 미결정(13a)들은 스택 방향으로 형성된다.
제2 도전형 클래딩층(14)은 0.5 ㎛ 두께이며, 마그네슘(Mg) 등의 p형 불순물로 도핑된 p형 BN의 비 단결정체, 또는 아연(Zn) 등의 p형 불순물로 도핑된 p형 AlN의 비 단결정체로 형성된다. 이 경우에, 이 실시예에 따라, 제1 도전형 클래딩층(12) 및 제2 도전형 클래딩층(14) 각각은 질소(N)를 포함하는 무기 반도체로 이루어지며, 발광 소자(13)는 산소(O)를 포함하는 무기 반도체로 이루어진다.
절연층(15)은, 제1 도전형 클래딩층(12)과 제2 도전형 클래딩층(14) 간의 접촉을 방지하기 위해 발광층(13)의 미결정(13a)들 사이의 간극을 메우는 방식으로, 제1 도전형 클래딩층(12)과 제2 도전형 클래딩층(14) 사이에 형성된다. 절연층(15)은 발광층(13)의 미결정(13a) 각각의 그레인 크기 보다 작은 두께이며, 알루미늄(Al), 갈륨(Ga) 및 산소(O)의 화합물, 또는 갈륨과 산소의 화합물로 이루어진다.
제1 전극(16)은, 제1 도전형 클래딩층(12)의, 기판(11)과 반대 방향측 면에 형성된다. 제1 전극(16)은, 제1 도전형 클래딩층(12) 상에 티타늄(Ti)층, 알루미늄(Al)층, 백금(Pt)층 및 금(Au)층을 순차적으로 스택하고, 이 층들을 가열에 의해 함금화함으로써 형성되며, 그 결과 제1 도전형 클래딩층(12)에 전기적으로 접속된다. 제2 전극(17)은, 제2 도전형 클래딩층(14)의, 기판(11)과 반대 방향측 면에 형성된다. 제2 전극(17)은, 제2 도전형 클래딩층(14) 상에 니켈(Ni)층, 백금층 및 금층을 순차적으로 스택하고, 이 층들을 가열에 의해 함금화함으로써 형성되며, 그 결과 제2 도전형 클래딩층(12)에 전기적으로 접속된다. 즉, 제1 전극은 n측 전극으로서 기능하고, 제2 전극(17)은 p측 전극으로 기능한다.
도 2는 발광 다이오드(10)의 밴드갭 구조를 나타낸다. 도 2에서, 실선은 제1 도전형 클래딩층(12), 발광층(13) 및 제2 도전형 클래딩층(14)의 밴드갭들을 나타내고, 파선은 절연층(15)의 밴드갭 구조를 나타낸다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 발광층(13)의 밴드갭은 제1 도전형 클래딩층(12) 및 제2 도전형 클래딩층(14)의 밴드갭들 각각보다 작고, 절연층(15)의 밴드갭은 발광층(13)의 배드갭보다 크다. 즉, 제2 도전형 클래딩층(14)과 제1 도전형 클래딩층(12) 사이에서, 발광층(13)을 통해 전류가 흐른다.
제1 도전형 클래딩층(12), 제2 도전형 클래딩층(14) 및 절연층(15) 각각의 밴드갭은 그 층을 형성하기 위한 재료로 결정되고, 발광층(13)의 밴드갭[즉, 미결정(13a)]은 미결정(13a)들을 형성하기 위한 재료와 미결정들의 그레인 크기에 의해 결정된다. 일반적으로, 각 미결정(13a)의 그레인 크기가 작을수록 발광층(13)의 밴드갭은 넓어진다. 발광 다이오드(10)의 발광 파장은 발광층(13)의 밴드갭에 의해 결정된다. 이 실시예에서, 발광층(13)의 밴드갭은 약 3.3 eV 이고, 발광 파장은 약 380 nm 이다.
전술한 바와 같이 구성된 발광 다이오드(10)는 다음의 절차에 따라 제작될 수 있다.
도 3a에서 3d는 발광 다이오드(10)를 제작하는 순차적인 단계들을 나타낸다. 우선 도 3a를 참조하면, 석영 유리로 이루어진 기판(11)이 마련되고, n형 AlGaN 또는 n형 GaN의 비 단결정체로 형성된 제1 도전형 클래딩층(12)이 기판(11)의 한 면에 스퍼터링 공정, 화학 기상 증착(CVD) 공정, 분자 빔 에피택시(molecular beam epitaxy; MBE) 공정, 또는 레이저 피착(laser deposition) 공정에 의해 형성된다. 이 단계에서, 기판(11)의 온도는 600℃ 또는 그 이하로 설정된다. 이는, 제1 도전형 클래딩층(12)이 비 단결정체로 형성되므로 기판(11)의 온도가 그다지 높을 필요가 없기 때문이다. 따라서, 기판(11)이 유리와 같은 비결정질(amorphous) 재료로 이루어지면, 이러한 재료는 제1 도전형 클래딩층(12)이 형성되는 온도에서 충분히 견딜 수 있다. 다음에, 제1 도전형 클래딩층(12)에 도핑된 불순물의 활성이(activation) 불충분하다면, 레이저 어닐링 공정이 부가적으로 실시된다.
도 3b를 참조하면, 발광층(13)은 제1 도전형 클래딩층(12)의, 기판(11)과 반대 방향측 면에, 전해 피착(electrodeposition) 공정, MBE 공정, 또는 레이저 피착 공정에 의해 ZnO으로 이루어진 복수의 미결정(13a)들을 피착함으로써, 또는 용매에 분산된 ZnO로 이루어진 복수의 미결정(13a)으로 이 층(12)에 피복함으로써 형성된다. 이 단계에서, 각 미결정의 그레인 크기, 제1 도전형 클래딩층(12)에 대한 미결정(13a)들의 커버 비율(covering ratio), 미결정(13a)들의 스택 수(즉, 발광층(13)의 두께)는, 각각, 다음 조건들을 만족시킴으로써 제어된다: 즉, 용액의 순도 및 온도, 전해 화학 공정의 처리 시간; 기판(11)의 온도, 대기압, 및 MBE 공정 또는 레이저 피착 공정에 대한 피착률; 점성, 및 피복 공정에 대한 용매의 농도 등.
도 3c를 참조하면, 발광층(13)의 형성에 후속해서 산소 함유 분위기의 가열, 예를 들어 산소 플라즈마 처리가 수행된다. 이 열처리와 함께, 발광층(13)의 미결정(13a)들 내에 존재하는 산소 공(oxygen vacancy)들을 인터폴레이트(interpolate)하여, 미결정(13a)들의 결정도를 향상시키고, 또한 제1 도전형 클래딩층(12)의, 미결정(13a)들과 접촉하지 않는 부분의 표면은 산화되어, 알루미늄, 갈륨, 및 산소, 또는 갈륨과 산소의 화합물으로 이루어진 절연층(15)을 형성한다. 산소 함유 분위기 중에서의 열처리 후에, 바람직하게는, 발광층(13) 내의 미결정층(13a)들에 잔류하는 산소 공들을 더 인터폴레이트하기 위해, 수소 함유 분위기 중에서의 열처리, 예를 들어, 수소 플라즈마 처리가 수행되어, 미결정(13a)들의 결정도가 더 향상된다. 산소 및 수소를 사용하는 이들 열처리는 산소 공들에 의해 형성되는 도너들과 연관된 도너 억셉터 재결합에 기인한 녹색광(파장: 510 nm) 발광을 비활성화 시킨다[T. Sekiguchi et al.: Jpn. J. Appl. Phys., 36, L289 (1997)].
도 3d를 참조하면, 산소 함유 분위기 및 수소 함유 분위기 내의 열처리 후에, p형 BN 또는 p형 AIN의 비 단결정체로 형성된 제2 도전형 클래딩층(14)이, 스퍼터링 공정, CVD 공정, MBE 공정, 또는 레이저 피착 공정에 의해, 발광층(13)과 절연층(15)을 개재하여, 제1 도전형 클래딩층의, 기판(11)과 반대측 면에 형성된다. 이 단계에서, 기판(11)은 온도는 600℃ 또는 그 이하로 설정된다. 그 이유는, 제2 도전형 클래딩층(14)이 또한 비 단결정체로 형성되므로, 기판(11)의 온도가 그다지 높을 필요가 없기 때문이다. 이에 따라, 기판(11)이 유리와 같은 비결정질 재료로 이루어지면, 이러한 재료는 제2 도전형 클래딩층(14)이 형성되는 온도에서 충분히 견딜 수 있다. 다음에, 제2 도전형 클래딩층(14)에 도핑된 불순물의 활성도(activation)가 불충분하다면, 레이저 어닐링 공정이 부가적으로 실시된다.
제2 도전형 클래딩층(14)의 형성 후에, 제2 도전형 클래딩층(14), 발광층(13), 및 절연층이 순차적으로 포토리소그래피 및 에칭에 의해 선택적으로 제거되어, 제1 전극(16)이 형성될 위치에 대응하는 제1 도전형 클래딩층(12)의 일부를 노출한다. 이 단계에서, 제1 도전형 클래딩층(12)의 일부가 선택적으로 제거될 수 있다. 제1 도전형 클래딩층(12)의 일부의 노출 후에, 제2 도전형 클래딩층(14) 위에, 그리고, 에칭에 의해 노출된, 제1 도전형 클래딩층(12)의 일부 위에 레지스트막(도시 생략)이 형성되고, 레지스트 막 내의, 제1 전극이 형성될 위치에 개구가 형성된다. 다음에, 티타늄층, 알루미늄층, 백금층, 및 금층이, 진공 증착 공정에 의해 전 표면에 순차적으로 증착되고, 리프트 오프(lift-off)공정에 의해, 그 곳에 형성된 금속층들과 함께 레지스트막이 제거되어, 제1 전극(16)을 형성한다. 결과적으로, 제1 전극(16)의 형성과 마찬가지로, 제2 도전형 클래딩층(14) 위에, 니켈층, 백금층 및 금층을 순차적으로 증착함으로써 제2 전극(17)이 선택적으로 형성된다. 결과적인 구조는 열처리 되고, 제2 전극(17) 및 제1 전극(16) 각각을 형성하는 금속들을 함금화 된다. 이 방식으로, 도 1의 발광 다이오드(10)가 제작된다.
이 발광 다이오드(10)의 작동이 아래에 설명될 것이다.
이 발광 다이오드(10)에서, 제1 전극(16)과 제2 전극(17) 사이에 특정 전압이 인가될 때, 발광층(13)의 미결정(13a)에 전류가 주입되어 미결정(13a)들에서의 전자-양극 홀 재결합에 따라 발광을 생성한다. 미결정(13a)들이 결함을 거의 갖지 않기 때문에, 고 효율로 발광할 수 있다. 발광 파장은 발광층(13)의 밴드갭에 의해 결정된다. 이 실시예에서, 발광 파장은 380 nm 정도로 설정된다. 제2 도전형 클래딩층(14)과 제1 도전형 클래딩층(12) 사이에 절연층(15)이 형성되기 때문에, 제2 도전형 클래딩층(14)과 제1 도전형 클래딩층(12) 사이의 누설 전류가 감소되어, 전류가 미결정(13a)들을 통해 효율적으로 흐른다. 즉, 전자들과 양극 홀들이 미결정(13a) 내에 효율적으로 주입된다.
발광 다이오드(10)는 조명 장치, 표시부, 또는 살균 램프에 대한 광원으로서 유용하다.
이 경우에, 이 실시예의 발광 다이오드(10)에 따라, 발광층(13)이 복수의 미결정(13a)으로 구성되기 때문에, 발광층(13)의 결정도가 향상될 수 있고, 발광 효율을 향상되고, 서비스 수명을 연장할 수 있다. 기판(11)과의 격자 정렬을 고려할 필요가 없기 때문에, 원하는 발광 파장 등에 따라 적합한 재료를 선택할 수 있다. 입자 크기 효과에 의해, 각 미결정(13a)들의 그레인 크기가 작아짐에 따라 발광층(13)의 밴드갭은 넓어지기 때문에, 발광의 파장을 짧게 하는 것이 가능하다. 예를 들어, ZnO로 이루어진 미결정(13a)들을 사용하여 자외선 영역에서의 발광을 얻는 것이 가능하다. 자외선 영역에서의 발광을 가능하게 하는 발광 다이오드(10)는 살균 램프용 광원으로 사용될 수 있다.
또한, 발광 다이오드(10)는, 제1 도전형 클래딩층(12) 및 제2 도전형 클래딩층(14) 각각이 단결정체로 형성될 필요가 없기 때문에, 제1 도전형 클래딩층(12) 및 제2 도전형 클래딩층(14) 각각을 형성하기 위한 재료의 선택 범위가 확장될 수 있다는 장점이 있다. 예를 들어, 각 클래딩층(12 및 14)은 저온에서 비 단결정체로 형성될 수 있다. 이는, 기판(11)용 재료의 선택 범위가 확장될 수 있음을 뜻한다. 보다 구체적으로, 기판(11)은 유리와 같은 비결정질 재료로 이루어질 수 있다. 기판(11) 재료로 비결정질 재료를 사용할 수 있다면, 큰 면적을 갖는 공통 기판(11) 위에 소자 어레이를 형성하는 것이 가능하게 된다. 이러한 발광 다이오드(10)의 또 다른 장점은, 발광층(13)의 미결정(13a)들 사이의 간격을 메우기 위해 절연층(15)이 제공되기 때문에, 제2 도전형 클래딩층(14)과 제1 도전형 클래딩층(12) 사이의 누설 전류가 감소되어, 그 결과 전자들 및 양극 홀들이 미결정(13a)들로 효율적으로 주입된다는 것이다. 그 결과, 발광 효율을 향상시키는 것이 가능하다.
이 실시예의 발광 다이오드(10) 제작 방법에 따라, 이 발광 다이오드는 기판(11) 위에 순차적으로 제1 도전형 클래딩층(12) 및 발광층(13)을 스택하고, 절연층(15)을 형성하고, 제2 도전형 클래딩층(14)을 형성하는 단계들을 포함하기 때문에, 전술한 구조를 갖는 발광 다이오드(10)가 용이하게 제작될 수 있다. 특히, 발광층(13)의 형성 후에 열처리가 산소 함유 분위기에서 실시되기 때문에, 절연층(15)이 용이하게 형성될 수 있고, 또한 미결정(13a)들의 결정도가 향상될 수 있다. 이 실시예에 따라, 산소 함유 분위기에서의 열처리 후에 수소 함유 분위기에서의 열처리가 실시되기 때문에, 미결정(13a)들의 결정도는 더 향상될 수 있다.
〈발광 소자의 제2 실시예〉
도 4는 본 발명의 발광 소자의 제2 실시예에 따른 발광 다이오드(10)의 단면 구조를 나타낸다. 이 발광 다이오드(10)는, 발광층(13)의 구조를 제외하고서는, 제1 실시예에서의 발광 다이오드와 동일한 구조를 가지며, 제1 실시예에서 설명된 방법과 동일하게 제작될 수 있고, 제1 실시예에서 설명된 것과 동일한 어플리케이션들에 적용될 수 있다. 이 실시예에서, 제1 실시예에서와 대응하는 부분은 동일한 도면 부호로 나타내며, 자세한 설명은 생략된다.
발광층(13)은, ZnO으로 이루어진 복수의 미결정(13a)들을 포함하며, 또한 TiO2로 이루어진 복수의 미결정(13b)들을 포함한다. 더 구체적으로는, 발광층(13)은, 서로 다른 반도체들로 이루어진 두 종류의 미결정(13a, 13b)을 포함하며, 두개의 밴드갭을 갖는다. ZnO으로 이루어진 미결정(13a)들의 밴드갭은 대략 3.3 eV이고, TiO2로 이루어진 미결정(13b)들의 밴드갭은 대략 2.9 eV이다.
이 발광 다이오드(10)에서, 제1 및 제2 전극(16, 17)에 특정 전압이 인가되면, 발광층(13)의 미결정(13a, 13b)들에 전류가 주입되어, 미결정 모두(13a, 13b)에서 발광을 생성한다. 미결정들(13a, 13b)이 서로 다른 반도체들로 이루어지기 때문에, 그 밴드갭은 서로 다르게 된다. 결과적으로, 미결정들(13a, 13b)은 서로 다른 파장(약 380 nm, 약 430 nm)을 갖는 두 종류의 광을 각각 방출한다. 부가적으로, TiO2로 이루어진 미결정(13b)은, 이것이 스토크스(stokes)의 큰 이동의 발생을 야기할 때, 저온에서 530 nm 파장을 갖는 발광을 생성한다[N. Hosaka et al. : J. Luminescence, 72-74, 874 (1997)].
여기서, 이 실시예에 따라, 제1 실시예에서의 효과들에 부가적으로, 발광층(13)의 미결정들(13a, 13b)이 서로 다른 반도체들로 이루어질 수 있기 때문에, 서로 다른 파장을 갖는 두 종류의 광을 얻는 효과를 얻을 수 있다.
이 실시예에서, 발광층(13)이 두 종류의 미결정들(13a, 13b)을 포함하는 예를 설명하였다. 그러나, 발광층(13)은 서로 다른 반도체들로 이어진 세 종류 혹은 그 이상의 복수의 미결정들을 포함할 수 있다. 미결정들을 형성하기 위한 재료들의 구체적인 예들은, ZnO 및 TiO2뿐만 아니라 ZnSe, CdS, CdSe, InN, GaAsP 혼합 결정 ,및 α-SiC을 포함할 수 있다. 발광 다이오드(10)의 발광 파장들의 수는 발광층(13)을 구성하는 미결정들이 종류를 늘림으로써 늘어날 수 있다.
〈발광 소자의 제3 실시예〉
도 5는 본 발명의 발광 소자의 제3 실시예에 따른 발광 다이오드(10)의 단면 구조를 나타낸다. 이 발광 다이오드(10)는, 발광층(13)의 구조를 제외하고서는, 제1 실시예에서의 발광 다이오드와 동일한 구조를 가지며, 제1 실시예에서 설명된 방법과 동일하게 제작될 수 있고, 제1 실시예에서 설명된 것과 동일한 어플리케이션들에 적용될 수 있다. 이 실시예에서, 제1 실시예에서와 대응하는 부분은 동일한 도면 부호로 나타내며, 자세한 설명은 생략된다.
발광층(13)은, 내부층(13c)과 이 내부층(13c) 표면에 형성된 표면층(13d)을 갖는 이중 층 구조를 각각 갖는 복수의 미결정(13a)들을 포함한다. 내부층(13c)은 발광부로서 기능하며, 표면층(13d)은 내부층(13c)의 발광 효율을 높이도록 기능한다. 표면층(13d)용 재료는 표면층(13d)의 밴드갭이 내부층(13c)의 밴드갭 보다 작도록, 그리고 제1 도전형 클래딩층(12)과 제2 도전형 클래딩층(14) 각각의 밴드갭 보다 크도록 선택된다. 더 구체적으로는, 내부층(13c)은 도핑되지 않은 ZnO으로 이루어지며, 표면층(13d)은 Mg 도핑된 ZnO로 이루어진다. 내부층(13c)은 도핑되지 않은 CdS로 이루어질 수도 있고, 표면층(13d)은 도핑되지 않은 ZnS로 이루어질 수 있다.
도 6은 이 발광 다이오드(10)의 밴드갭 구조를 나타낸다. 도 6에서, 실선은 제1 도전형 클래딩층(12), 발광층(13), 및 제2 도전형 클래딩층(14)의 밴드갭들을 나타내며, 파선은 절연층(15)의 밴드갭을 나타낸다. 발광층(13)의 밴드갭에 있어서, 내부층(13c)의 밴드갭은 표면층(13d)의 밴드갭보다 작다. 제1 실시예에서와 마찬가지로, 발광층(13)의 밴드갭은, 제1 도전형 클래딩층(12), 제2 도전형 클래딩층(14), 및 절연층(15) 각각의 밴드갭 보다 작다.
이 발광 다이오드(10)에서, 제1 및 제2 전극(16, 17)에 특정 전압이 인가되면, 발광층(13)의 미결정(13a)들에 전류가 주입되어, 미결정(13a)에서 발광을 생성한다. 이 실시예에서, 각 미결정(13a)들이 내부층(13c)과 표면층(13d)으로 이루어지기 때문에, 발광층(13)의 밴드갭은 계단식으로 변화하여, 그 결과, 발광 다이오드(10)의 발광 효율이 향상된다.
여기서, 이 실시예에 따라, 제1 실시예에서의 효과들에 부가적으로, 발광층(13)이 이중 층 구조를 갖는 미결정(13a)들로 이루어질 수 있기 때문에, 발광 효율이 더 향상된 효과를 얻을 수 있다. 이 실시예가 또한 전술한 제2 실시예에 적용될 수 있다.
〈발광 소자의 제4 실시예〉
도 7은 본 발명의 발광 소자의 제4 실시예에 따른 발광 다이오드(10)의 단면 구조를 나타낸다. 이 발광 다이오드(10)는, 제1 도전형 클래딩층(12), 발광층(13), 제2 도전형 클래딩층(14), 절연층(15) 및 제1 전극(16)의 재료들에 있어 제1 실시예와 다른 한 예이다. 이 실시예에서, 제1 실시예에서와 대응하는 부분은 동일한 도면 부호로 나타내었고, 자세한 설명은 생략한다.
제1 도전형 클래딩층(12)은 탄소(C)와 같은 n형 불순물로 도핑된 n형 BN의 비 단결정체로 형성된다. 발광층(13)은 GaN으로 이루어진 복수의 미결정(13a)들을 포함한다. 제2 도전형 클래딩층(14)은 마그네슘과 같은 p형 불순물로 도핑된 p형 BN의 비 단결정체로 형성된다. 절연층(15)은 붕소(B)와 산소의 화합물로 이루어진다. 즉, 이 실시예에 따라, 제1 도전형 클래딩층(12), 발광층(13), 제2 도전형 클래딩층(14) 각각은 질소를 함유하는 무기 반도체로 이루어지고, 제1 도전형 클래딩층(12)과 제2 도전형 클래딩층(14)은 그 도전형을 제외하고는 동일한 반도체 재료들로 이루어진다.
이 실시예에서, 제1 도전형 클래딩층(12), 발광층(13), 제2 도전형 클래딩층(14), 및 절연층(15)이 상기한 재료들로 이루어지지만, 발광층(13)의 밴드갭은, 제1 실시예에서와 마찬가지로, 제1 도전형 클래딩층(12), 제2 도전형 클래딩층(14), 및 절연층(15) 각각 보다 작다.
제1 전극은 제2 전극과 동일한 구조를 가지며, 이 구조는, 제1 도전형 클래딩층(12) 위에, 니켈층, 백금층, 및 금층을 순차적으로 스택하고 이들을 가열하여 합금화함으로써 얻는다.
전술한 바와 같이 제작된 발광 다이오드(10)는 다음의 절차로 구성된다.
우선, 기판(11)이 마련되고, n형 BN의 비 단결정체로 형성된 제1 도전형 클래딩층(12)이, 기판(11)의 한 면에, 스퍼터링 공정 또는 레이저 피착 공정에 의해 형성된다. 이 단계에서, 제1 실시예에서와 같이, 기판(11)의 온도는 600℃ 또는 그 이하로 설정된다. 제1 실시예에서와 마찬가지로, 제1 도전형 클래딩층(12)에 도핑된 불순물의 활성이 불충분하다면, 레이저 어닐링 공정이 부가적으로 실시된다.
그 후에, GaN으로 이루어진 복수의 미결정(13a)들이, 제1 도전형 클래딩층(12)의, 기판(11)과 반대 방향측 면에, 스퍼터링 공정, MBE 공정, 또는 레이저 피착 공정에 의해 피착되어 발광층(13)을 형성한다. 이 단계에서, 각 미결정(13a)의 그레인 크기, 제1 도전형 클래딩층(12)에 대한 미결정(13a)들의 커버 비율, 미결정(13a)들의 스택 수(즉, 발광층(13)의 두께)는, 기판(11)의 온도, 대기압, 및 피착률 등의 조건들을 조절함으로써 제어된다.
발광층(13)의 형성에 후속해서, 질소 함유 분위기의 가열 처리, 예를 들어 질소 플라즈마 처리가 수행되어 발광층(13)의 미결정(13a)들 내에 존재하는 질소 공들을 인터폴레이트하여, 미결정(13a)들의 결정도를 향상시킨다. 질소 함유 분위기에서의 열처리 후에, 산소 함유 분위기에서의 열처리, 예를 들어, 산소 플라즈마 처리가 수행됨으로써, 제1 도전형 클래딩층(12)의, 미결정(13a)들과 접촉하지 않는 부분의 표면이 산화되어, 붕소과 산소의 화합물으로 이루어진 절연층(15)을 형성한다. 산소 함유 분위기에서의 열처리 중에, 미결정(13a)들의 표면들은 얇게 산화된다. 이러한 관점으로부터, 미결정(13a)들이 많은 결함을 갖는다면 이들이 쉽게 산화되기 때문에, 질소 함유 분위기에서의 열처리 후에 산소 함유 분위기에서의 열처리가 필수적이다.
산소 함유 분위기 중에서의 열처리 후에, 바람직하게는, 미결정(13a)들의 표면에 형성된 산화막을 제거하고 미결정층(13a)들에 잔류하는 산소 공들을 더 인터폴레이트하기 위해, 수소 함유 분위기 중에서의 열처리, 예를 들어, 수소 플라즈마 처리가 수행된다. 수소 함유 분위기 내의 열처리 후에, p형 BN의 비 단결정체로 형성된 제2 도전형 클래딩층(14)이, 스퍼터링 공정 또는 레이저 피착 공정에 의해, 발광층(13)과 절연층(15)을 개재하여, 제1 도전형 클래딩층의, 기판(11)과 반대측 면에 형성된다. 제1 실시예에서와 같이, 제2 도전형 클래딩층(14)에 도핑된 불순물의 활성이 불충분하다면, 레이저 어닐링 공정이 부가적으로 실시된다.
제2 도전형 클래딩층(14)의 형성 후에, 제1 실시예와 마찬가지로, 제2 도전형 클래딩층(14), 발광층(13), 및 절연층이 순차적으로 포토리소그래피 및 에칭에 의해 선택적으로 제거되어, 제1 전극(16)이 형성될 위치에 대응하는 제1 도전형 클래딩층(12)의 일부를 노출한다. 제1 도전형 클래딩층(12)의 일부의 노출 후에, 제1 실시예에서와 마찬가지로, 니켈층, 백금층 및 금층이 순차적으로 증착됨으로써, 제1 및 제2 전극(16, 17)이 선택적으로 형성된다. 결과적인 구조는 열처리 되고, 제2 전극(17) 및 제1 전극(16) 각각을 형성하는 금속들을 함금화 된다. 이 방식으로, 이 실시예의 발광 다이오드(10)가 제작된다.
이 발광 다이오드(10)는 제1 실시예의 발광 다이오드와 동일한 기능 및 효과를 가지며, 제1 실시예에 서술된 것과 동일한 어플리케이션에 사용될 수 있다. 또한 이 실시예는 전술한 제2 및 제3 실시예들에 적용될 수 있다.
〈발광 소자의 제5 실시예〉
도 8은 본 발명의 발광 소자의 제5 실시예에 따른 발광 다이오드(10)의 단면 구조를 나타낸다. 이 발광 다이오드(10)는, 제1 도전형 클래딩층(12), 발광층(13), 제2 도전형 클래딩층(14), 절연층(15) 및 제1 전극(16)의 재료들에 있어 제1 실시예와 다른 한 예이다. 이 실시예에서, 제1 실시예에서와 대응하는 부분은 동일한 도면 부호로 나타내었고, 자세한 설명은 생략한다.
제1 도전형 클래딩층(12)은 알루미늄(Al)과 같은 n형 불순물로 도핑된 n형 Ga2O3또는 β-Ga2O3의 비 단결정체로 형성된다. 발광층(13)은 InN으로 이루어진 복수의 미결정(13a)들을 포함한다. 제2 도전형 클래딩층(14)은 질소와 같은 p형 불순물로 도핑된 p형 ZnO의 비 단결정체로 형성된다. 절연층(15)은 갈륨과 질소의 화합물, 또는 알루미늄, 갈륨, 및 질소의 화합물로 이루어진다. 즉, 이 실시예에 따라, 제1 도전형 클래딩층(12)과 제2 도전형 클래딩층(14) 각각은 산소를 함유하는 무기 반도체로 이루어지고, 발광층(13)은 질소를 함유하는 무기 반도체로 이루어진다.
이 실시예에서, 제1 도전형 클래딩층(12), 발광층(13), 제2 도전형 클래딩층(14), 및 절연층(15)이 상기한 재료들로 이루어지지만, 발광층(13)의 밴드갭은, 제1 실시예에서와 마찬가지로, 제1 도전형 클래딩층(12), 제2 도전형 클래딩층(14), 및 절연층(15) 각각 보다 작다.
제1 전극은, 제1 도전형 클래딩층(12) 위에, Ni-Cr 합금층, 및 금층을 순차적으로 스택하고 이들을 가열하여 합금화함으로써 얻는다.
전술한 바와 같이 제작된 발광 다이오드(10)는 다음의 절차로 구성된다.
우선, 기판(11)이 마련되고, β-Ga2O3또는 n형 Al 도핑된 Ga2O3의 비 단결정체로 형성된 제1 도전형 클래딩층(12)이, 기판(11)의 한 면에, 스퍼터링 공정, CVD 공정, MBE 공정 또는 레이저 피착 공정에 의해 형성된다. 이 단계에서, 제1 실시예에서와 같이, 기판(11)의 온도는 600℃ 또는 그 이하로 설정된다. 제1 실시예에서와 마찬가지로, 제1 도전형 클래딩층(12)에 도핑된 불순물의 활성이 불충분하다면, 레이저 어닐링 공정이 부가적으로 실시된다.
그 후에, InN으로 이루어진 복수의 미결정(13a)들이, 제1 도전형 클래딩층(12)의, 기판(11)과 반대 방향측 면에, 스퍼터링 공정, MBE 공정, 또는 레이저 피착 공정에 의해 피착되어 발광층(13)을 형성한다. 이 단계에서, 각 미결정(13a)의 그레인 크기, 제1 도전형 클래딩층(12)에 대한 미결정(13a)들의 커버 비율, 미결정(13a)들의 스택 수(즉, 발광층(13)의 두께)는, 기판(11)의 온도, 대기압, 및 피착률 등의 조건들을 조절함으로써 제어된다.
발광층(13)의 형성에 후속해서, 질소 함유 분위기의 가열 처리, 예를 들어 질소 플라즈마 처리가 수행되어 발광층(13)의 미결정(13a)들 내에 존재하는 질소 공들을 인터폴레이트하여, 미결정(13a)들의 결정도를 향상시키고, 또한 제1 도전형 클래딩층(12)의, 미결정(13a)들과 접촉하지 않는 부분의 표면을 질화시켜서, 알루미늄, 갈륨, 및 질소의 화합물으로 이루어진 절연층(15)을 형성한다. 질소 함유 분위기 중에서의 열처리 후에, 발광층(13) 내의 미결정층(13a)들에 잔류하는 질소 공들을 인터폴레이트하기 위해, 수소 함유 분위기 중에서의 열처리, 예를 들어, 수소 플라즈마 처리가 수행되어, 미결정(13a)들의 결정도가 더 향상된다.
산소 함유 분위기 및 수소 함유 분위기 내의 열처리 후에, p형 ZnO의 비 단결정체로 형성된 제2 도전형 클래딩층(14)이, 스퍼터링 공정, CVD 공정, MBE 공정 또는 레이저 피착 공정에 의해, 발광층(13)과 절연층(15)을 개재하여, 제1 도전형 클래딩층의, 기판(11)과 반대측 면에 형성된다. 제1 실시예에서와 같이, 제2 도전형 클래딩층(14)에 도핑된 불순물의 활성이 불충분하다면, 레이저 어닐링 공정이 부가적으로 실시된다.
제2 도전형 클래딩층(14)의 형성 후에, 제1 실시예와 마찬가지로, 제2 도전형 클래딩층(14), 발광층(13), 및 절연층이 순차적으로 포토리소그래피 및 에칭에 의해 선택적으로 제거되어, 제1 전극(16)이 형성될 위치에 대응하는 제1 도전형 클래딩층(12)의 일부를 노출한다. 제1 도전형 클래딩층(12)의 일부의 노출 후에, 제1 실시예에서와 마찬가지로, Ni-Cr층과 금층을 순차적으로 증착함으로써 제1 전극(16)이 선택적으로 형성되고, 니켈층, 백금층 및 금층이 순차적으로 증착됨으로써, 제2 전극(17)이 선택적으로 형성된다. 결과적인 구조는 열처리 되고, 제2 전극(17) 및 제1 전극(16) 각각을 형성하는 금속들을 함금화 된다. 이 방식으로, 이 실시예의 발광 다이오드(10)가 제작된다.
이 발광 다이오드(10)는 제1 실시예의 발광 다이오드와 동일한 기능 및 효과를 가지며, 제1 실시예에 서술된 것과 동일한 어플리케이션에 사용될 수 있다. 또한 이 실시예는 전술한 제2 및 제3 실시예들에 적용될 수 있다.
〈발광 소자의 제6 실시예〉
도 9은 본 발명의 발광 소자의 제6 실시예에 따른 발광 다이오드(10)의 단면 구조를 나타낸다. 이 발광 다이오드(10)는, 기판(11), 제1 도전형 클래딩층(12), 발광층(13), 제2 도전형 클래딩층(14), 절연층(15),제1 전극(16) 및 제2 전극(17)의 재료들에 있어 제1 실시예와 다른 한 예이다. 이 실시예에서, 제1 실시예에서와 대응하는 부분은 동일한 도면 부호로 나타내었고, 자세한 설명은 생략한다.
기판(11)은 제1 실시예에서와 같이, 유리, 석영 또는 사파이어일 수 있으며, 플라스틱 재료일 수도 있다. 이는, 제1 도전형 클래딩층(12)과 제2 도전형 클래딩층(14) 각각이 후술될 바와 같이 유기 반도체로 이루어지므로, 저온에서 제작될 수 있기 때문이다. 기판(11) 재료로 프라스틱 재료를 사용하는 것은 기판(11)의 면적을 용이하게 확대하고 기판(11)의 재료 비용을 절감하는 측면에서 장점이 있다.
제1 도전형 클래딩층(12)은 폴리피롤(polypyrrole) 또는 폴리(poly; p-phenylene) 등의 π 결합 고중합체의 복합체에 p형 첨가제를 첨가함으로써 얻은 p형 π 결합 고중합 복합체(π conjugated high polymer complex)로 형성된다. p형 첨가제에 대한 구체적인 예들은 요오드(I2), 브롬(Br2), 또는 브롬화 요오드(IBr) 등의 할로겐과, 염화 철(FeCl3), 염화 알루미늄(AlCl3), 불화 비소(AsF5), 또는 염화 주석(SnCl3) 등의 금속 화합물을 포함한다. 제2 도전형 클래딩층(14)은 폴리(poly; p-phenylene), 폴리(poly; 2, 5-pyridinediyl), 또는 폴리(poly; quinoline) 등의 π 결합 고중합체의 복합체에 n형 첨가제를 첨가함으로써 얻은 p형 π 결합 고중합 복합체로 형성된다. n형 첨가제에 대한 구체적인 예들은 리튬(Li), 칼륨(K), 및 나트륨(Na) 등의 금속들을 포함한다.
이 실시예에 따라, 제1 도전형 클래딩층(12)과 제2 도전형 클래딩층(14) 각각은 유기 반도체로 이루어지고, 제1 도전형은 p형이고, 제2 도전형은 n형이다.
절연층(15)은 폴리이미드 등의 유기 화합물로 이루어진다. 이 실시예에서, 제1 도전형 클래딩층(12), 제2 도전형 클래딩층(14), 및 절연층(15)이 상기한 재료들로 이루어지지만, 발광층(13)의 밴드갭은, 제1 실시예에서와 마찬가지로, 제1 도전형 클래딩층(12), 제2 도전형 클래딩층(14), 및 절연층(15) 각각 보다 작다.
제1 전극(16)은, ITO[인듐(In), 주석(Sn) 및 산소의 화합물인 인듐 주석 산화물] 또는 산화 주석(SnO2)으로 이루어진다. 제2 전극(17)은, 인듐, 알루미늄, 마그네슘, 금, 또는 백금 등의 금속, 또는 MgIn(마그네슘과 인듐의 합금), AlLi(알루미늄과 리튬의 합금), MgAg(마그네슘과 은의 합금) 등의 합금으로 이루어진다. 부가적으로, 이 실시예에 따라, 제1 전극(16)은 p측 전극으로서 기능하고, 제2 전극(17)은 n측 전극으로서 기능한다.
전술한 바와 같이 제작된 발광 다이오드(10)는 다음의 절차로 구성된다.
기판(11)이 마련되고, p형 π 결합 고중합 복합체로 형성된 제1 도전형 클래딩층(12)이, 기판(11)의 한 면에, 피복 공정, 진공 증착 공정,또는 레이저 피착 공정에 의해 형성된다. 다음에, 제1 실시예에서와 같이, ZnO로 이루어진 복수의 미결정(13a)들이 제1 도전형 클래딩층(12)의, 기판(11)과 반대 방향층 면에 형성되어 발광층(13)을 형성한다. 폴리이미드로 이루어진 절연층(15)은, 제1 도전형 클래딩층(12)의, 발광층(13)이 형성된 측에, 피복 공정, 진공 증착 공정, 또는 레이저 피착 공정에 의해 형성된다. 그 후에, 절연층(15)은 부분적으로 에칭되어, 절연층(15)으로부터 발광층(13)의 일부를 노출시키고, n형 π 결합 고중합 복합체로 이루어진 제2 도전형 클래딩층(14)이, 제1 도전형 클래딩층(12)의, 기판(11)과 반대 방향측 면에, 발광층(13)과 절연층(15)을 개재하여, 피복 공정, 진공 증착 공정 또는 레이저 피착 공정에 의해 형성된다. 제2 도전형 클래딩층(14) 형성 후에, 제1 실시예에서와 마찬가지로, 제2 도전형 클래딩층(14), 발광층(13), 및 절연층(15)이, 순차적으로 리소그래피와 에칭에 의해 선택적으로 제거되어, 제1 전극(16)이 형성될 위치에 대응하는 제1 도전형 클래딩층(12)의 일부를 노출한다. 그 후에, 제1 전극(16) 및 제2 전극(17)이 증착에 의해 선택적으로 형성된다. 이러한 방식으로, 이 실시예의 발광 다이오드(10)가 제작된다.
이 발광 다이오드(10)는 제1 실시예의 발광 다이오드와 동일한 기능 및 효과를 가지며, 제1 실시예에 서술된 것과 동일한 어플리케이션에 적용될 수 있다. 또한 이 실시예에 따라, 제1 도전형 클래딩층(12)과 제2 도전형 클래딩층(14) 각각이 유기 반도체로 이루어지기 때문에, 이들은 저온에서 형성될 수 있다. 결과적으로, 기판(11) 재료의 선택 범위가 넓어질 수 있다. 예를 들어, 기판(11)은 프라스틱 재료로 이루어질 수 있다. 기판(11) 재료로서 플라스틱 재료를 사용하면, 적은 비용으로 큰 면적을 갖는 공통 기판(11) 상에 소자 어레이를 형성하는 것이 가능하다. 이 실시예는 전술한 제2 및 제3 실시예들에 적용될 수 있다.
〈발광 소자의 제7실시예〉
도 10은 본 발명의 발광 소자의 제7 실시예에 따른 발광 다이오드(10)의 단면 구조를 나타낸다. 이 발광 다이오드(10)는, 기판(11), 제1 도전형 클래딩층(12), 발광층(13), 제2 도전형 클래딩층(14), 절연층(15),제1 전극(16) 및 제2 전극(17)의 재료들에 있어 제1 실시예와 다른 한 예이다. 이 실시예에서, 제1 실시예에서와 대응하는 부분은 동일한 도면 부호로 나타내었고, 자세한 설명은 생략한다.
기판(11)은 제6 실시예에서와 같이, 유리, 석영 또는 사파이어일 수 있으며, 플라스틱 재료일 수도 있다. 제1 도전형 클래딩층(12)은, 전형적으로, 황화 구리(CuS) 등의 금속 황화물의 순도가 높은 입자들인 도체와, 폴리비닐 알콜 등의 고중합 화합물을 혼합하여 얻을 수 있는 p형 도전성 수지로 이루어진다. 발광층(13)은 InN으로 이루어진 복수의 미결정(13a)을 포함한다. 제2 도전형 클래딩층(14)은, 전형적으로, 황화 수은(HgS) 등의 금속 황화물의 순도가 높은 입자들인 도체와, 폴리비닐 알콜 등의 고중합 화합물을 혼합하여 얻을 수 있는 n형 도전성 수지로 이루어진다. 즉, 이 발광 다이오드(10)에 따라, 제1 도전형 클래딩층(12)과 제2 도전형 클래딩층(14) 각각은 도전성 수지로 이루어지고, 제1 도전형 클래딩층(12)은 p형 클래딩층으로 구성되고, 제2 도전형 클래딩층(14)은 n형 클래딩층으로 구성된다.
절연층(15)은, 제6 실시예에서와 마찬가지로, 폴리이미드 등의 유기 화합물로 이루어진다. 이 실시예에서, 제1 도전형 클래딩층(12), 제2 도전형 클래딩층(14), 및 절연층(15)이 상기한 재료들로 이루어지지만, 발광층(13)의 밴드갭은, 제1 실시예에서와 마찬가지로, 제1 도전형 클래딩층(12), 제2 도전형 클래딩층(14), 및 절연층(15) 각각 보다 작다.
제1 전극(16) 및 제2 전극(17)을 형성하는 재료는, 제6 실시예에서와 동일하다. 제6 실시예에서와 마찬가지로, 제1 전극(16)은 p측 전극으로서 기능하고, 제2 전극(17)은 n측 전극으로서 기능한다.
전술한 바와 같이 제작된 발광 다이오드(10)는 다음의 절차로 구성된다.
기판(11)의 한 면에, 금속 황화물의 고순도 입자들을 함유하는 유기 용액(organo-sol)으로 피복되고, 이 유기 용액을 건조하여, p형 도전성 수지로 이루어진 제1 도전형 클래딩층(12)을 형성한다. InN으로 이루어진 복수의 미결정(3a)들이 제1 도전형 클래딩층(12) 위에 피착되어, 발광층(13)이 형성되고, 그 후에, 폴리이미드로 이루어진 절연층(150이 형성된다. 이 절연층(15)은 부분적으로 에칭되어, 절연층(15)으로부터 발광층(13)의 일부를 노출 시킨다. 절연층(15)과, 발광층(13)의 노출 부분은 금속 황화물의 고순도 입자들을 함유하는 유기 용액으로 피복되고, 이 유기 용액을 건조하여 n형 도전성 수지로 이루어진 제2 도전형 클래딩층(14)을 형성한다. 그 후에, 제1 도전형 클래딩층(12)의 일부가 리소그래피와 에칭에 의해 노출되어, 제1 도전형 클래딩층(12)과 제2 도전형 클래딩층(14)이 선택적으로 형성된다. 이러한 방식으로, 이 실시예의 발광 다이오드(10)가 제작된다.
이 발광 다이오드(10)는 제1 실시예의 발광 다이오드와 동일한 기능 및 효과를 가지며, 제1 실시예에 서술된 것과 동일한 어플리케이션에 적용될 수 있다. 또한 이 실시예에 따라, 제1 도전형 클래딩층(12)과 제2 도전형 클래딩층(14) 각각이 도전성 수지로 이루어지기 때문에, 이들은 저온에서 형성될 수 있다. 이 실시예는 전술한 제2 및 제3 실시예들에 적용될 수 있다.
〈발광 소자의 제8 실시예〉
도 11은 본 발명의 발광 소자의 제8 실시예에 따른 발광 다이오드(10)의 단면 구조를 나타낸다. 이 발광 다이오드(10)는, 기판(11), 제1 도전형 클래딩층(12), 발광층(13), 제2 도전형 클래딩층(14), 절연층(15),제1 전극(16) 및 제2 전극(17)의 재료들에 있어 제1 실시예와 다른 한 예이다. 이 실시예에서, 제1 실시예에서와 대응하는 부분은 동일한 도면 부호로 나타내었고, 자세한 설명은 생략한다.
기판(11)은 제6 실시예에서와 같이, 유리, 석영 또는 사파이어일 수 있으며, 플라스틱 재료일 수도 있다. 제1 도전형 클래딩층(12)은, 유기 폴리실란(organo-polysilane) 또는 실라닐렌 기 중합체(silanylene based polymer) 등의 고중합 실리콘 유도체(high polymer silicon derivative)에 p형 첨가제를 첨가함으로써 얻는 p형 고중합 실리콘 유도체로 이루어진다. p형 첨가제에 대한 구체적인 예들은 요오드 등의 할로겐과, 염화 철, 염화 알루미늄, 불화 비소, 또는 염화 주석 등의 금속 화합물을 포함할 수 있다. 제2 도전형 클래딩층(14)은, n형 불순물이 첨가된 n형 π 결합 고중합 복합체 또는 고중합 금속 복합체, 또는 고중합 화합물에 도체를 첨가함으로써 얻는 n형 도전성 수지로 형성된다. 즉, 이 발광 다이오드(10)에 따라, 제1 도전형 클래딩층(12)은 유기 반도체로 이루어진 p형 클래딩층으로 구성되고, 제2 도전형 클래딩층(14)은 유기 반도체 또는 도전성 수지로 이루어진 n형 클래딩층으로 구성된다.
절연층(15)은, 제6 실시예에서와 마찬가지로, 폴리이미드 등의 유기 화합물로 이루어진다. 이 실시예에서, 제1 도전형 클래딩층(12), 제2 도전형 클래딩층(14), 및 절연층(15)이 상기한 재료들로 이루어지지만, 발광층(13)의 밴드갭은, 제1 실시예에서와 마찬가지로, 제1 도전형 클래딩층(12), 제2 도전형 클래딩층(14), 및 절연층(15) 각각 보다 작다.
제1 전극(16) 및 제2 전극(17)을 형성하는 재료는, 제6 실시예에서와 동일하다. 부가적으로, 제6 실시예에서와 마찬가지로, 제1 전극(16)은 p측 전극으로서 기능하고, 제2 전극(17)은 n측 전극으로서 기능한다.
전술한 바와 같이 구성된 발광 다이오드(10)는 제6 실시예에서와 동일한 절차로 제작된다. 이 발광 다이오드(10)는 제1 실시예의 발광 다이오드와 동일한 기능 및 효과를 가지며, 제1 실시예에 서술된 것과 동일한 어플리케이션에 적용될 수 있다. 또한 이 실시예에 따라, 제1 도전형 클래딩층(12)이 유기 반도체로 이루어지고, 제2 도전형 클래딩층(14)이 유기 반도체 또는 도전성 수지로 이루어지기 때문에, 이들은 저온에서 형성될 수 있다. 이 실시예는 전술한 제2 및 제3 실시예들에 적용될 수 있다.
〈발광 소자의 제9 실시예〉
도 12은 본 발명의 발광 소자의 제9 실시예에 따른 발광 다이오드(10)의 단면 구조를 나타낸다. 이 발광 다이오드(10)는, 기판(11), 제1 도전형 클래딩층(12), 발광층(13), 제2 도전형 클래딩층(14), 절연층(15), 제1 전극(16) 및 제2 전극(17)의 재료들에 있어 제1 실시예와 다른 한 예이다. 이 실시예에서, 제1 실시예에서와 대응하는 부분은 동일한 도면 부호로 나타내었고, 자세한 설명은 생략한다.
기판(11)은, 제6 실시예에서와 같이, 유리, 석영 또는 사파이어일 수 있으며, 플라스틱 재료일 수도 있다. 제1 도전형 클래딩층(12)은, 고중합 금속 복합체에 p형 첨가제를 첨가함으로써 얻는 p형 고중합 금속 복합체로 이루어진다. 고중합 복합체들의 특정인 예들은, 철, 니켈, 구리(Cu), 아연(Zn), 백금, 납(Pd), 크롬(Cr), 루비듐(Ru), 로듐(Rh), 실리콘, 게르마늄(Ge), 또는 주석(Sn) 등의 금속; 또는 이들의 유도체를 함유하는 금속 프탈로시아닌(phthalocyanine)을 포함한다. p형 첨가제들의 구체적인 예들은, 요오드, 브롬, 또는 브롬화 요오드 등의 할로겐과, 염화 철, 염화 알루미늄, 불화 비소, 또는 염화 주석 등의 금속 화합물을 포함할 수 있다.
발광층(13)은 CdSe로 이루어진 복수의 미결정(13a)을 포함한다. 제2 도전형 클래딩층(14)은, 고중합 금속 복합체에 n형 불순물을 첨가함으로써 얻는 n형 고중합 금속 복합체로 이루어진다. 고중합 금속 복합체들의 구체적인 예들은, 금속 프탈로시아닌, 페릴렌 안료(perylene pigment), 및 코발트(Co) 등의 금속을 함유하는 포르피린(porphyrin) 금속 복합물을 포함할 수 있다. n형 첨가제로서, 요오드 등의 할로겐이 사용된다. 즉, 이 발광 다이오드(10)에 따라, 제6 실시예에서와 마찬가지로, 제1 도전형 클래딩층(12)과 제2 도전형 클래딩층(14) 각각은 유기 반도체로 이루어지고, 제1 도전형 클래딩층(12)은 p형 클래딩층으로 구성되고, 제2 도전형 클래딩층(14)은 n형 클래딩층으로 구성된다.
절연층(15)은, 제6 실시예에서와 마찬가지로, 폴리이미드 등의 유기 화합물로 이루어진다. 이 실시예에서, 제1 도전형 클래딩층(12), 제2 도전형 클래딩층(14), 및 절연층(15)이 상기한 재료들로 이루어지지만, 발광층(13)의 밴드갭은, 제1 실시예에서와 마찬가지로, 제1 도전형 클래딩층(12), 제2 도전형 클래딩층(14), 및 절연층(15) 각각 보다 작다.
제1 전극(16) 및 제2 전극(17)을 형성하는 재료는, 제6 실시예에서와 동일하다. 부가적으로, 제6 실시예에서와 마찬가지로, 제1 전극(16)은 p측 전극으로서 기능하고, 제2 전극(17)은 n측 전극으로서 기능한다.
전술한 바와 같이 구성된 발광 다이오드(10)는 제6 실시예에서와 동일한 절차로 제작된다. 이 발광 다이오드(10)는 제1 실시예의 발광 다이오드와 동일한 기능 및 효과를 가지며, 제1 실시예에 서술된 것과 동일한 어플리케이션에 적용될 수 있다. 또한 이 실시예에 따라, 제1 도전형 클래딩층(12) 및 제2 도전형 클래딩층(14)이 유기 반도체로 이루어지기 때문에, 이들은 저온에서 형성될 수 있다. 이 실시예는 전술한 제2 및 제3 실시예들에 적용될 수 있다.
〈발광 소자의 제10 실시예〉
도 13은 본 발명의 발광 소자의 제10 실시예에 따른 발광 다이오드(10)의 단면 구조를 나타낸다. 이 발광 다이오드(10)는, 기판(11), 제1 도전형 클래딩층(12), 발광층(13), 제2 도전형 클래딩층(14), 절연층(15), 제1 전극(16) 및 제2 전극(17)의 재료들에 있어 제1 실시예와 다른 한 예이다. 이 실시예에서, 제1 실시예에서와 대응하는 부분은 동일한 도면 부호로 나타내었고, 자세한 설명은 생략한다.
기판(11)은, 제6 실시예에서와 같이, 유리, 석영 또는 사파이어일 수 있으며, 플라스틱 재료일 수도 있다. 제1 도전형 클래딩층(12)은, 제6 실시예에서와 같이, p형 π 결합 고중합 복합체로 이루어질 수 있다. 발광층(13)은 InS로 이루어진 복수의 미결정(13a)을 포함한다. 제2 도전형 클래딩층(14)은, 제6 실시예에서와 같이, n형 π 결합 고중합 복합체로 이루어진다. 절연층(15)은, 제6 실시예에서와 마찬가지로, 폴리이미드 등의 유기 화합물로 이루어진다. 제1 전극(16) 및 제2 전극(17)을 형성하는 재료는, 제6 실시예에서와 동일하다. 즉, 이 실시예에서는, 발광층(13) 재료를 제외하고는 제6 실시예에서와 동일한 구조를 갖는다.
전술한 바와 같이 구성된 발광 다이오드(10)는 제6 실시예에서와 동일한 절차로 제작될 수 있다. 이 발광 다이오드(10)는 제1 실시예의 발광 다이오드와 동일한 기능 및 효과를 가지며, 제1 실시예에 서술된 것과 동일한 어플리케이션에 적용될 수 있다. 또한 이 실시예에 따르면, 제1 도전형 클래딩층(12) 및 제2 도전형 클래딩층(14)이 저온에서 형성될 수 있다. 이 실시예는 전술한 제2 및 제3 실시예들에 적용될 수 있다.
〈발광 소자의 제 11 실시예〉
도 14는 본 발명의 발광 소자의 제11 실시예에 따른 발광 다이오드(10)의 단면 구조를 나타낸다. 이 발광 다이오드(10)는, 제1 도전형 클래딩층(12)과 제2 도전형 클래딩층(14)의 구조에 있어서, 그리고 제1 전극 재료에 있어서, 제1 실시예의 발광 다이오드와 동일하다. 이 발광 다이오드(10)는, 제1 실시예에서와 동일한 절차로 제작될 수 있으며, 제1 실시예에서와 동일한 어플리케이션들에 적용될 수 있다. 이 실시예에서, 제1 실시예에서와 대응하는 부분은 동일한 도면 부호로 나타내며, 자세한 설명은 생략된다.
제1 도전형 클래딩층(12)은, 기판(11) 상에 순차적으로 스택된 제1층(12a) 및 제2층(12b)으로 구성된 다층 구조를 갖는다. 제1층(12a)은 0.4 ㎛ 두께이고 탄소 등의 n형 불순물로 도핑된 n형 BN의 비단결정체로 이루어진다. 제2층(12b)은 0.1 ㎛ 두께이고 실리콘 등의 n형 불순물로 도핑된 n형 AlGaN의 비 단결정체로 이루어진다.
제2 도전형 클래딩층(14)은, 발광층(11) 상에 순차적으로 스택된 제1층(14a) 및 제2층(14b)으로 구성된 다층 구조를 갖는다. 제1층(14a)은 0.1 ㎛ 두께이고 마그네슘 등의 p형 불순물로 도핑된 p형 AlGaN의 비단결정체로 이루어진다. 제2층(12b)은 0.4 ㎛ 두께이고 마그네슘 등의 p형 불순물로 도핑된 p형 BN의 비 단결정체로 이루어진다.
제1 전극은 n측 전극으로서 기능하고, 제1 도전형 클래딩층(12) 상에 순차적으로 티타늄층, 니켈층, 백금층, 및 금층을 스택하고 이들을 가열함으로써 합금화하여 얻는 구조를 갖는다.
도 15은 이 발광 다이오드(10)의 밴드갭 구조를 나타낸다. 도 15에서, 실선은 제1 도전형 클래딩층(12), 발광층(13), 및 제2 도전형 클래딩층(14)의 밴드갭들을 나타내며, 파선은 절연층(15)의 밴드갭을 나타낸다. 제1 도전형 클래딩층(12)의 밴드갭 구조에 있어서, 제1층(12a)의 밴드갭은 대략 6.2 eV이고 제2층(12b)의 밴드갭은 대략 3.4 에서 4.8 eV의 범위에 있다. 즉, 발광층(13)측 면에 있는 제2층(12b)의 밴드갭이 반대측 면에 있는 제1층(12a)의 밴드갭 보다 작다. 제2 도전형 클래딩층(12)에 있어서, 제1층(14a)의 밴드갭은 대략 3.4에서 4.8 eV의 범위에 있고 제2층(14b)의 밴드갭은 대략 6.2 eV이다. 즉, 발광층(13)측 면에 있는 제1층(14a)의 밴드갭이 반대측 면에 있는 제2층(14b)의 밴드갭 보다 작다. 발광층(13)측 면에 있는 층들(12b, 14a) 각각의 밴드갭은 반대측 면에 있는 층들(12a, 14b) 각각의 밴드갭이 작기 때문에, 전하들의 주입 효율(injection efficiency)을 향상시킬 수 있고, 따라서 발광 효율을 향상시킨다. 발광층(13)의 밴드갭은 대략 3.3 eV이며, 이는, 제1 실시예에서와 마찬가지로, 제1 도전형 클래딩층(12), 제2 도전형 클래딩층(14), 및 절연층(15) 각각의 밴드갭 보다 작다.
이 발광 다이오드(10)에서, 제1 및 제2 전극(16, 17)에 특정 전압이 인가되면, 발광층(13)의 미결정(13a)들에 전류가 주입되어, 미결정(13a)에서 발광을 생성한다. 이 실시예에 따르면, 제1 도전형 클래딩층(12)과 제2 도전형 클래딩층(14) 각각은 다층 구조를 가지며, 발광층(13)측으로 계단식으로 감소하는 밴드갭을 가지기 때문에, 그 결과, 전하들의 주입 효율이 향상되고 발광 효율이 향상된다.
여기서, 이 실시예에 따라, 제1 실시예에서의 효과들에 부가적으로, 제1 도전형 클래딩층(12)과 제2 도전형 클래딩층(14) 각각은 다층 구조를 가지며, 발광층(13)측으로 계단식으로 감소하는 밴드갭을 가지기 때문에, 발광 효유을 향상시키는 효과를 얻는 것이 가능하다. 이 실시예가 또한 전술한 제2에서 제5 실시예에 적용될 수 있다.
〈발광 소자의 제12 실시예〉
도 16은 본 발명의 발광 소자의 제12 실시예에 따른 발광 다이오드(10)의 단면 구조를 나타낸다. 이 발광 다이오드(10)는, 제1 도전형 클래딩층(12)과 제2 도전형 클래딩층(14)의 구성과, 기판(11), 발광층(13), 절연층(15), 제1 전극(16) 및 제2 전극(17)용 재료를 제외하고서, 제1 실시예의 발광 다이오드와 동일한 구조를 갖는다. 이 발광 다이오드(10)는, 제1 실시예에서와 동일한 절차로 제작될 수 있으며, 제1 실시예에서와 동일한 어플리케이션들에 적용될 수 있다. 이 실시예에서, 제1 실시예에서와 대응하는 부분은 동일한 도면 부호로 나타내며, 자세한 설명은 생략된다.
제1 도전형 클래딩층(12)은, 기판(11) 상에 순차적으로 스택된 제1층(12a) 및 제2층(12b)으로 구성된 다층 구조를 갖는다. 제1층(12a)은 0.4 ㎛ 두께이고 p형 첨가제가 첨가된 p형 폴리디메틸실란(polydimethylsilane)으로 이루어진다. 제2층(12b)은 0.1 ㎛ 두께이고 p형 첨가제가 첨가된 p형(p-phenylene)으로 이루어진다. 제1층(12a)의 밴드갭은 대략 3.5 eV이고 제2층(12b)의 밴드갭은 대략 3.2 eV이다.
제2 도전형 클래딩층(14)은, 발광층(11) 상에 순차적으로 스택된 제1층(14a) 및 제2층(14b)으로 구성된 다층 구조를 갖는다. 제1층(14a)은 0.4 ㎛ 두께이고 n형 첨가제가 첨가된 n형 폴리(p-phenylene)로 이루어 진다. 제2층(14b)은 0.1 ㎛ 두께이고 n형 첨가제가 첨가된 n형 폴리디메틸실란으로 이루어 진다. 제1층(14a)의 밴드갭은 대략 3.2 eV이고 제2층(14b)의 밴드갭은 대략 3.5 eV이다. 즉, 이 실시예에 따르면, 제1 도전형 클래딩층(12)과 제2 도전형 클래딩층(14) 각각은, 유기 반도체로 이루어진 다층 구조를 가지며, 발광층(13)측으로 감소하는 밴드갭 구조를 갖는다.
제1 도전형 클래딩층(12)과 제2 도전형 클래딩층(14) 각각이 유기 반도체로 이루어지는 제6 실시예에서와 같이, 기판(11)은 유리, 석영, 사파이어, 또는 플라스틱으로 이루어진다. 발광층(13)은 InN으로 이루어진 복수의 미결정(13a)을 포함한다. 절연층(15)은, 제6 실시예에서와 같이, 폴리 이미드 등의 유기 화합물로 이루어 진다. 발광층(13)의 밴드갭은 대략 1.9 eV이고, 이는, 제1 실시예에서와 같이, 제1 도전형 클래딩층(12), 제2 도전형 클래딩층(14), 및 절연층(15) 각각의 밴드갭 보다 작다.
제1 전극(16)과 제2 전극(17)은 제6 실시예에서와 동일한 재료로 이루어진다. 제 6실시예에서와 마찬가지로, 제1 전극(16)은 p측 전극으로서 기능하고, 제2 전극(17)은 n측 전극으로서 기능한다.
전술한 바와 같이 구성된 발광 다이오드(10)는 제6 실시예에서와 동일한 절차로 제작될 수 있다. 이 발광 다이오드(10)는 제1 실시예의 발광 다이오드와 동일한 기능을 하며, 제1 실시예에서와 동일한 동일한 어플리케이션에 적용될 수 있다. 또한, 이 실시예에 따르면, 제1 도전형 클래딩층(12)과 제2 도전형 클래딩층(14) 각각은 다층 구조를 가지며, 발광층(13)측으로 계단식으로 감소하는 밴드갭을 가지기 때문에, 그 결과, 전하들의 주입 효율이 향상되고 발광 효율이 향상된다.
여기서, 이 실시예에 따라, 제1 실시예에서의 효과들에 부가적으로, 제1 도전형 클래딩층(12)과 제2 도전형 클래딩층(14) 각각이 유기 반도체로 이루어지기 때문에 이들은 저온에서 제작될 수 있다. 제1 도전형 클래딩층(12)과 제2 도전형 클래딩층(14) 각각은 다층 구조를 가지며, 발광층(13)측으로 계단식으로 감소하는 밴드갭을 가지기 때문에, 발광 효율이 더 향상될 수 있다. 이 실시예가 또한 전술한 제2, 제3, 및 제6에서 제10 실시예들에 적용될 수 있다.
〈발광 소자의 제13 실시예〉
도 17은 본 발명의 발광 소자의 제13 실시예에 따른 발광 다이오드(10)의 단면 구조를 나타낸다. 이 발광 다이오드(10)는, 제1 도전형 클래딩층(12)과 제2 도전형 클래딩층(14)의 구성과, 기판(11), 발광층(13), 절연층(15), 제1 전극(16) 및 제2 전극(17)용 재료를 제외하고서, 제1 실시예의 발광 다이오드와 동일한 구조를 갖는다. 이 발광 다이오드(10)는, 제1 실시예에서와 동일한 절차로 제작될 수 있으며, 제1 실시예에서와 동일한 어플리케이션들에 적용될 수 있다. 이 실시예에서, 제1 실시예에서와 대응하는 부분은 동일한 도면 부호로 나타내며, 자세한 설명은 생략된다.
제1 도전형 클래딩층(12)은, 기판(11) 상에 순차적으로 스택된 제1층(12a) 및 제2층(12b)으로 구성된 다층 구조를 갖는다. 제1층(12a)은 0.4 ㎛ 두께이고 p형 첨가제가 첨가된 p형 폴리피롤(polypyrrole)로 이루어진다. 제2층(12b)은 0.1 ㎛ 두께이고 p형 첨가제가 첨가된 p형(p-phenylene)으로 이루어진다. 제1층(12a)의 밴드갭은 대략 3.6 eV이고 제2층(12b)의 밴드갭은 대략 3.2 eV이다.
제2 도전형 클래딩층(14)은, 발광층(11) 상에 순차적으로 스택된 제1층(14a) 및 제2층(14b)으로 구성된 다층 구조를 갖는다. 제1층(14a)은 0.1 ㎛ 두께이고 n형 첨가제가 첨가된 n형 폴리(p-phenylene)로 이루어 진다. 제2층(14b)은 0.4 ㎛ 두께이고 n형 첨가제가 첨가된 n형 폴리퀴놀린(polyquinoline)으로 이루어 진다. 제2층(14b)은 제2 전극(17)에 강하게 접착되고, 따라서, 제2 전극층(17)에 대한 접착성을 향상시키기 위한 접착층(adhesive layer)으로서 기능한다. 제1층(14a)과 제2층(14b)의 밴드갭은 대략 3.2 eV이다. 즉, 이 실시예에 따르면, 제1 도전형 클래딩층(12)과 제2 도전형 클래딩층(14) 각각은, 유기 반도체로 이루어진 다층 구조를 갖고, 발광층(13)측으로 감소하는 밴드갭 구조를 가지며, 제2 도전형 클래딩층(14)은 제2 전극(17)측 면에 접착층을 갖는다.
제1 도전형 클래딩층(12)과 제2 도전형 클래딩층(14) 각각이 유기 반도체로 이루어지는 제6 실시예에서와 같이, 기판(11)은 유리, 석영, 사파이어, 또는 플라스틱으로 이루어진다. 발광층(13)은 InN으로 이루어진 복수의 미결정(13a)을 포함한다. 절연층(15)은, 제6 실시예에서와 같이, 폴리 이미드 등의 유기 화합물로 이루어 진다. 발광층(13)의 밴드갭은 대략 1.9 eV이고, 이는, 제1 실시예에서와 같이, 제1 도전형 클래딩층(12), 제2 도전형 클래딩층(14), 및 절연층(15) 각각의 밴드갭 보다 작다. 제1 전극(16)과 제2 전극(17)은 제6 실시예에서와 동일한 재료로 이루어진다. 제6 실시예에서와 마찬가지로, 제1 전극(16)은 p측 전극으로서 기능하고, 제2 전극(17)은 n측 전극으로서 기능한다.
전술한 바와 같이 구성된 발광 다이오드(10)는 제6 실시예에서와 동일한 절차로 제작될 수 있다. 이 발광 다이오드(10)는 제1 실시예의 발광 다이오드와 동일한 기능을 하며, 제1 실시예에서와 동일한 동일한 어플리케이션에 적용될 수 있다. 또한, 이 실시예에 따르면, 제1 도전형 클래딩층(12)은 다층 구조를 가지며, 발광층(13)측으로 계단식으로 감소하는 밴드갭을 가지기 때문에, 그 결과, 전하들의 주입 효율이 향상되고 발광 효율이 향상된다.
여기서, 이 실시예에 따라, 제1 실시예에서의 효과들에 부가적으로, 제1 도전형 클래딩층(12)과 제2 도전형 클래딩층(14) 각각이 유기 반도체로 이루어지기 때문에 이들은 저온에서 제작될 수 있다. 제1 도전형 클래딩층(12)이 다층 구조를 가지며, 발광층(13)측으로 계단식으로 감소하는 밴드갭을 가지기 때문에, 발광 효율이 더 향상될 수 있다. 또한, 제2 도전형 클래딩층(14)이 다층 구조를 갖고 제2 전극(17)측 면에 접착층을 갖기 때문에, 제2 전극(17)을 접착성을 향상시킬 수 있다. 이 실시예가 또한 전술한 제2에서 제12 실시예들에 적용될 수 있다.
〈발광 소자의 제14 실시예〉
도 18은 본 발명의 발광 소자의 제14 실시예에 따른 발광 다이오드(10)의 단면 구조를 나타낸다. 이 발광 다이오드(10)는, 제2 도전형 클래딩층(14)의 구성(다층 구조를 가짐)과, 제2 전극의 생략과, 기판(11), 발광층(13), 절연층(15), 및 제1 전극(16)용 재료를 제외하고서, 제1 실시예의 발광 다이오드와 동일한 구조를 갖는다. 이 실시예에서, 제1 실시예에서와 대응하는 부분은 동일한 도면 부호로 나타내며, 자세한 설명은 생략된다.
제1 도전형 클래딩층(12)과 제2 도전형 클래딩층(14) 각각이 유기 반도체로 이루어지는 제6 실시예에서와 같이, 기판(11)은 유리, 석영, 사파이어, 또는 플라스틱으로 이루어진다. 제1 도전형 클래딩층(12)은, p형 첨가제가 첨가된 p형 폴리(p-phenylene) 등의 유기 반도체로 이루어진다. 제1 도전형 클래딩층(12)의 밴드갭은 대략 3.2 eV이다. 발광층(13)은 InN으로 이루어진 복수의 미결정(13a)을 포함한다.
제2 도전형 클래딩층(14)은, 발광층(11) 상에 순차적으로 스택된 제1층(14a) 및 제2층(14b)으로 구성된 다층 구조를 갖는다. 제1층(14a)은 0.1 ㎛ 두께이고 n형 첨가제가 첨가된 n형 폴리퀴놀린으로 이루어 진다. 제2층(14b)은 0.4 ㎛ 두께이고 n형 첨가제가 첨가된 n형 폴리(p-phenyline)로 이루어 진다. 제2층(14b)은 강전도성을 갖고, 제2 전극(n측 전극)으로서 기능하는 전극으로 간주된다. 제1층(14a)과 제2층(14b)의 밴드갭은 대략 3.2 eV이다.
절연층(15)은, 제6 실시예에서와 같이, 폴리 이미드 등의 유기 화합물로 이루어 진다. 이 실시예에서, 제1 도전형 클래딩층(12), 발광층(13), 제2 도전형 클래딩층(14), 및 절연층(15)이 전술한 재료들로 이루어지지만, 발광층(13)의 밴드갭은, 제1 실시예에서와 같이, 제1 도전형 클래딩층(12), 제2 도전형 클래딩층(14), 및 절연층(15) 각각의 밴드갭 보다 작다.
제1 전극(16)은, 제6 실시예에서와 같이, ITO 또는 산화 주석(SnO2)으로 이루어진다. 제1 전극은 p측 전극으로서 기능한다.
전술한 바와 같이 구성된 발광 다이오드(10)는 제6 실시예에서와 동일한 절차로 제작될 수 있다. 이 발광 다이오드(10)는 제1 실시예의 발광 다이오드와 동일한 기능을 하며, 제1 실시예에서와 동일한 어플리케이션에 적용될 수 있다. 또한, 이 실시예에 따르면, 제1 도전형 클래딩층(12)과 제2 도전형 클래딩층(14) 각각이 유기 반도체로 이루어지기 때문에, 이들은 저온에서 형성될 수 있고, 전극층을 포함하는 제2 도전형 클래딩층(14)이 다층 구조를 가지기 때문에, 금속 또는 금속 합금으로 이루어진 제2 전극을 새로 형성할 필요가 없으므로, 소자 구조와 제작 단계들을 간단하게 할 수 있다. 이 실시예가 또한 전술한 제2에서 제13 실시예들에 적용될 수 있다.
〈발광 소자의 제15 실시예〉
도 19는 본 발명의 발광 소자의 제15 실시예에 따른 발광 다이오드(10)의 단면 구조를 나타낸다. 이 발광 다이오드(10)는, 기판(11)과 제1 도전형 클래딩층(12) 사이에 확산 방지층(21)이 제공되는 점을 제외하고는 제1 실시예의 발광 다이오드와 동일한 구조를 가지며, 제1 실시예에서와 동일한 어플리케이션에 대해 사용될 수 있다. 이 실시예에서, 제1 실시예에서와 대응하는 부분은 동일한 도면 부호로 나타내며, 자세한 설명은 생략된다.
기판(11)과 제1 도전형 클래딩층(12) 사이의 성분들의 확산을 방지하기 위해 , 그리고 기판(11)과 제1 도전형 클래딩층(12) 사이의 접착성을 향상시키기 위해 확산 방지층(21)이 제공된다. 확산 방지층(21)은 수 nm 두께이고 질화 티타늄(Ti3N4) 또는 질화 실리콘(Si3N4)으로 이루어진다.
전술한 바와 같이 구성된 발광 다이오드(10)는 제1 실시예에서와 동일한 절차로 제작될 수 있다. 부가적으로, 확산 방지층(21)이 스퍼터링 공정, CVD 공정, 또는 레이저 피착 공정에 의해 형성된다.
이 발광 다이오드(10)에 따르면, 제1 전극(16)과 제2 전극(17)에 특정 전압이 인가되면, 발광층(13)의 미결정(13a)들로 전류가 주입되어, 미결정(13a)에서 발광을 생성한다. 이 실시예에서, 확산 방지층(21)이 제공되기 때문에, 기판(11)과 제1 도전형 클래딩층(12) 사이의 성분들의 확산이 방지될 수 있고, 기판(11)과 제1 도전형 클래딩층(12) 사이의 접착성을 보장하여, 발광 다이오드(10)의 품질을 보장한다.
여기서, 이 실시예에 따라, 제1 실시예에서의 효과에 부가적으로, 확산 방지층(21)이 제공되기 때문에, 기판(11)과 제1 도전형 클래딩층(12) 사이의 성분들의 확산이 방지될 수 있고, 기판(11)과 제1 도전형 클래딩층(12) 사이의 접착성을 보장하여, 발광 다이오드(10)의 품질을 보장한다. 이 실시예는 전술한 제2 에서 제14 실시예들에 적용될 수 있다.
〈발광 소자의 제16 실시예〉
도 20는 본 발명의 발광 소자의 제16 실시예에 따른 발광 다이오드(10)의 단면 구조를 나타낸다. 이 발광 다이오드(10)는, 기판(11)과 제1 도전형 클래딩층(12) 사이에 보조 전극(22)이 제공되는 점을 제외하고는 제1 실시예의 발광 다이오드와 동일한 구조를 가지며, 제1 실시예에서와 동일한 어플리케이션에 대해 사용될 수 있다. 이 실시예에서, 제1 실시예에서와 대응하는 부분은 동일한 도면 부호로 나타내며, 자세한 설명은 생략된다.
제1 전극(16)을 보조하기 위한 보조 전극(22)은 발광층(13)의 전체 표면을 통해 전류가 균일하게 흐르도록 기능한다. 보조 전극(22)은 0.2 ㎛ 두께이고 산화 주석(SnO2) 등의 도전 재료로 이루어 진다. 보조 전극(22)이, 산화 주석과 같은 확산 방지 기능을 갖는 재료로 이루어지면, 확산 방지층으로서 기능할 수 있다.
전술한 바와 같이 구성된 발광 다이오드(10)는 제1 실시예에서와 동일한 절차로 제작될 수 있다. 부가적으로, 보조 전극(22)이 스퍼터링 공정, CVD 공정, 또는 진공 증착 공정에 의해 형성된다.
이 발광 다이오드(10)에 따르면, 제1 전극(16)과 제2 전극(17)에 특정 전압이 인가될 때, 발광층(13)의 미결정(13a)들로 전류가 주입되어, 미결정(13a)에서 발광을 생성한다. 이 실시예에서, 보조 전극(22)이 제공되기 때문에, 발광층(13)의 전 표면을 통해 전류를 균일하게 인가할 수 있으므로, 발광층(13) 전 표면을 통해 균일한 발광을 생성할 수 있다.
여기서, 이 실시예에 따라, 제1 실시예에서의 효과에 부가적으로, 보조 전극(22)이 제공되기 때문에, 발광층(13)의 전 표면을 통해 전류를 균일하게 인가할 수 있으므로, 발광층(13) 전 표면을 통해 균일한 발광을 생성할 수 있다. 이 실시예는 전술한 제2 에서 제15 실시예들에 적용될 수 있다.
〈발광 소자의 제17 실시예〉
도 21는 본 발명의 발광 소자의 제17 실시예에 따른 발광 다이오드(10)의 단면 구조를 나타낸다. 이 발광 다이오드(10)는, 제1 전극으로서 기능하기 위해 기판(11)이 도전 재료로 이루어지고 제1 실시예에서의 제1 전극이 생략된다는 점을 제외하고는 제1 실시예의 발광 다이오드와 동일한 구조를 가진다. 이러한 발광 다이오드(10)는 제1 실시예에 따른 발광 다이오드와 동일한 기능 및 효과를 가지며, 제1 실시예에서와 동일한 어플리케이션에 적용될 수 있다. 이 실시예에서, 제1 실시예에서와 대응하는 부분은 동일한 도면 부호로 나타내며, 자세한 설명은 생략된다.
기판(11)은 금속, 반도체, 불순물로 도핑된 실리콘 카바이드(doped-SiC) 등의 도전성 재료로 이루어진다. 기판(11)용 재료로서, 기판(11)이 고온에서 제작될 수 있돌고 하기 위해서, 바람직하게는, 텅스텐(W) 또는 탄탈륨(Ta) 등의 고융점 금속(refractory metal)이 사용되고, 또는 저비용이고 쉽게 얻을 수 있는 철(Fe)이 사용되는 것도 바람직하며, 이에 따라 공통 기판(11) 위에 큰 면적으로 소자 어레이가 형성되는 것을 가능하게 한다. 기판(11)을 형성하기 위한 반도체로서는, 기판이 고온에서 제작될 수 있고 비용이 저렴하고 쉽게 구할 수 있기 때문에 실리콘이 바람직하다. 기판(11) 재료로 사용되는 반도체는 기판의 저항을 줄이기 위해 불순물(여기서 n형 불순물)로 도핑된다. 기판(11)이 반도체 또는 실리콘 카바이드로 이루어지면, 반도체 또는 실리콘 카바이드는 단결정체 또는 비 단결정체의 형태로 사용될 수 있다. 그러나, 용이하게 얻을 수 있고, 기판(11)이 고온에서 제작될 수 있고, 큰 면적을 갖는 공통 기판(11) 상에 소자 어레이를 형성할 수 있으므로 비 단결정체 형태의 사용이 바람직하다.
여기서, 이 실시예에 따라, 제1 실시예에서의 효과에 부가적으로, 기판(11)이 제1 전극(n측 전극)으로서 기능하기 때문에, 발광층(13)의 전 표면을 통해 전류를 균일하게 인가할 수 있으므로, 발광층(13) 전 표면을 통해 균일한 발광을 생성할 수 있고, 제작 단계들을 단순하게 할 수 있다. 특히, 기판(11) 재료로 철을 사용하는 것은, 저 비용으로 큰 면적을 갖는 공통 기판(11) 상에 소자 어레이를 형성하는 것을 가능하게 한다. 기판(11) 재료로 실리콘 또는 실리콘 카바이드를 사용하는 것은, 고온에서도 기판이 높지 않은 비용으로 안정적으로 제작될 수 있다는 장점과, 큰 면적을 갖는 공통 기판(11) 상에 소자 어레이를 형성할 수 있다는 장점이 있다. 이 실시예는 전술한 제2에서 제15 실시예들에 적용될 수 있다.
〈발광 소자의 제18 실시예〉
도 22는 본 발명의 발광 소자의 제18 실시예에 따른 발광 다이오드(10)의 단면 구조를 나타낸다. 이 발광 다이오드(10)는, 인광층(phosphor layer)이 제공된다는 점과, 발광층(13) 재료가 제1 실시예와 다르다는 점을 제외하고는 제1 실시예의 발광 다이오드와 동일한 구조를 가진다. 이러한 발광 다이오드(10)는 제1 실시예에서와 동일한 어플리케이션에 적용될 수 있다. 이 실시예에서, 제1 실시예에서와 대응하는 부분은 동일한 도면 부호로 나타내며, 자세한 설명은 생략된다.
발광층(13)은 GaN으로 이루어진 복수의 미결정(13a)들을 포함한다. 인광층(23)은 제2 도전형 클래딩층(14)의, 기판(11)과 반대 방향측 면에 형성된다. 인광층(23) 재료의 구체적 예들은, 유러퓸(Eu)이 첨가된 BaMgAl10O17(이하로 BaMgAl10O17: Eu 라고 함) 등의 무기 인광체(inorganic phosphor), 구리(Cu)와 은(Ag)이 첨가된 ZnS(이하로 ZnS: Cu, Ag 라고 함), 또는 유로퓸이 첨가된 YO2S2(이하로 YO2S2: Eu 라고 함); 및 쿠마린 1(cumarine 1), 쿠마린 6, 또는 로다민 101(rhodamine 101) 등의 유기 인광 물질을 포함할 수 있다. 자외선으로 여기될 때, 이러한 인광 물질은 발광을 생성한다. BaMgAl10O17: Eu와 쿠마린 1은 청색 발광을 생성하고; ZnS: Cu, Ag와 쿠마린 6은 녹색 발광을 생성하고; YO2S2: Eu와 로다민 101은 적색 발광을 생성한다.
이 발광 다이오드(10)는 제1 실시예에서와 동일한 절차로 제작될 수 있다. 그러나, 발광층(13) 형성 단계 이후의 절연층(15) 형성 단계에서, 제4 실시예에 설명된 바와 같이, 질소 함유 분위기에서의 열처리 후에 산소 분위기에서의 열처리가 실시되는 것이 바람직하며, 수소 분위기에서의 열처리가 필요에 따라 더 실시될 수 있다. 부가적으로, MBE 공정 또는 레이저 피착 공정에 의해 인광층(23)이 형성된다.
이 발광 다이오드(10)에 따라, 제1 전극(16)과 제2 전극(17) 사이에 특정 전압이 인가될 때, 발광층(13)의 미결정(13a)들에서 발광이 생성된다. 발광층(13)에서 생성된 광으로 인광층(23)이 발광되어, 여기에 기인한, 인광 물질에 종속하는 색의 광을 생성한다.
여기서, 이 실시예에 따라, 제1 실시예에서의 효과에 부가적으로, 인광층(23)이 제공되기 때문에, 인광층(23)의 인광 재료를 변화시킴으로써 발광의 색을 용이하게 바꾸는 것이 가능하다. 결과적으로, 재료의 선택 범위를 넓히는 것이 가능하고, 또한 발광의 색의 선택 범위를 넓히는 것이 가능하다. 이 실시예는 전술한 제2에서 제17 실시예들에 적용될 수 있다.
〈발광 소자의 제19 실시예〉
도 23은 본 발명의 발명 소자의 제19 실시예에 따른 반도체 레이저(LD)를 나타낸다. 이 반도체 레이저(30)는, 한 쌍의 반사기(31, 32)를 제외하고서는, 제1 실시예의 발광 다이오드(10)와 그 구조 및 효과가 동일하다. 이 실시예에서, 제1 실시예에서와 동일한 부분은 동일한 도면 부호로 나타내었으며, 자세한 설명은 생략한다.
반사기(31)는 기판(11)과 제1 도전형 클래딩층(12) 사이에 형성되고, 반사기(32)는 제2 도전형 클래딩층(14)의, 기판(11)과 반대 방향층 면에 형성된다. 도시되지는 않았지만, 반사기(31, 32) 각각은 하나 또는 그 이상의 저굴절 지수층과 선택적으로 스택되는 하나 또는 그 이상의 고굴절 지수층으로 형성되거나, 이들 층 중 어느 한 종류로 형성된다. 각 반사기(31, 32)의 굴절 지수는 저굴절 지수층들과 고굴절 지수층들의 스택 수에 따라 제어된다. 반사기(31)의 굴절 지수는 반사기(32)의 굴절 지수보다 작다. 따라서, 광은 반사기들(31, 32)의 쌍 사이에서 왕복하는 동안에 증폭되고, 최종적으로 반사기(32)를 떠난다. 저굴절 지수층을 형성하기 위한 재료들의 구체적인 예들은, 이산화 실리콘(SiO2), 불화 칼슘(CaF), 및 불화 마그네슘(MgF2)을 포함할 수 있고, 고굴절 지수층을 형성하기 위한 재료들의 구체적인 예들은, 산화 세슘(CeO2), 황화 아연(ZnS), 산화 하프늄(HfO2), 및 산화 탄탈륨(TaO2)을 포함할 수 있다.
이 반도체 레이저(30)는 제1 실시예에서 설명된 것과 동일한 절차로, 예를 들어, 스퍼터링 공정 또는 CVD 공정에 의해 제작될 수 있다.
이 반도체 레이저(30)에 따르면, 제1 전극(16)과 제2 전극(17) 사이에 특정 전압이 인가될 때, 발광층(13)의 미결정(13a)들에 전류가 주입되어 이 미결정(13a)들에서 발광을 생성한다. 발광층(13)에 의해 생성된 광은 반사기들(31, 32)의 쌍 사이에서 왕복하는 동안에 증폭되고, 최종적으로 반사기(32)를 떠난다.
이러한 방식으로, 본 발명은 발광 다이오드 뿐만 아니라 반도체 레이저에 적용될 수 있다. 이 실시예는 제1 실시예 뿐 아니라 제2 에서 제18 실시예들에 적용될 수 있다.
〈발광 장치의 제1 실시예〉
도 24는 본 발명의 발광 장치의 제1 실시예의 단면 구조를 나타낸다. 이 발광 장치(100)는, 공통 기판(111) 위에 복수의 발광 다이오드(110, 120, 130)가 순차적으로 스택된 구조를 가지며, 여기서 절연부 막 121, 131이 다이오드 110과 120 사이에, 그리고 다이오드 120과 130 사이에 각각 형성된다. 발광 다이오드 각각(110, 120, 130)은, 발광층들(113, 123, 133)을 형성하기 위한 재료들을 제외하고는 발광 소자의 제1 실시예에 따른 발광 다이오드와 동일한 구조를 갖는다. 따라서, 제1 실시예의 발광 다이오드(10)에 대응하는 발광 다이오드(110)의 부분은 발광 다이오드(10)의 부분에 대응하는 도면 부호들에 "100"을 더한 도면 부호로 나타내고, 발광 다이오드 110, 120의 부분은 발광 다이오드(110)의 부분에 대응하는 도면 부호들에 "10" 또는 "20"을 더한 도면 부호로 나타낸다. 이 실시예에서, 제1 실시예와 대응하는 부분에 대한 자세한 설명은 생략한다.
발광층(113, 123 및 133)은 각각 다른 재료로 이루어진 미결정(113a, 123a, 133a)들을 포함한다. 예를들어, 발광층(113)은 InN으로 이루어진 미결정(113a)을 갖고; 발광층(123)은 ZnO으로 이루어진 미결정(123a)을 갖고; 발광층(133)은 GaN으로 이루어진 미결정(133a)을 갖는다. 이러한 구성으로, 발광 다이오드(110)는 적색 발광을, 발광 다이오드(120)은 녹색 발광을, 발광 다이오드(130)은 청색 발광을 생성한다. 발광 다이오드(120)에 의해 생성된 발광은 도너와 억셉터의 레벨 간의 천이(transition)의 결과인 도너-억셉터 쌍 방출에 기인하고, 발광 다이오드(110, 130)에 의해 생성된 발광은 각각 밴드갭 간의 천이의 결과인 밴드 간 방출에 기인한다.
기판(11)에 직접 스택된 발광 다이오드(110)가 가장 크고, 발광 다이오드(110)에 스택된 발광 다이오드(120)은 발광 다이오드(110)보다 작고, 발광 다이오드(120)에 스택된 발광 다이오드(130)은 발광 다이오드(120) 보다 작다. 상부 발광 다이오드(예를 들어, 발광 다이오드 120, 130)로 커버되지 않은 하부 발광 다이오드(예를 들어, 발광 다이오드 110)의 일부는 발광 평면을 형성한다. 절여부 막들 각각은(121, 131) 이산화 실리콘(SiO2)으로 이루어진다.
전술한 바와 같이 구성된 발광 장치(100)는 다음의 절차로 제작된다.
발광 장치의 제1 실시예에서와 같이, 제1 도전형 클래딩층(112)이 기판(111)의 한 면에 형성되고, 발광층(113)이 그 위에 형성된다. 그 결과적인 구조에 질소 함유 분위기에서의 열처리와 산소 함유 분위기에서의 열처리를 행하여, 절연층(115)을 형성한다. 그 후에 필요에 따라 수소 함유 분위기에서의 열처리를 행한다. 다음에, 발광 소자의 제1 실시예에서와 같이, 제2 도전형 클래딩층(114)이 발광층(113)과 절연층(115) 위에 형성된다.
제2 도전형 클래딩층(114)의 형성 후에, 절연부 막(121)이 CVD 공정으로 형성된다. 그 후에, 제1 도전형 클래딩층(122), 발광층(123), 절연층(125), 및 제2 도전형 클래딩층(124)이 절연부 막(121) 위에 유사하게 형성된다. 이 경우에, 절연층(125)의 형성 단계에서, 질소 함유 분위기에서의 열처리는 수행되지 않는다. 다음에, 절연부 막(131)이 제2 도전형 클래딩층(124) 위에 형성된다. 그 후에, 제1 도전형 클래딩층(132), 발광층(133), 절연층(135), 및 제2 도전형 클래딩층(134)이 절연부 막(131) 위에 유사하게 형성된다.
제1 도전형 클래딩층(112)으로부터 제2 도전형 클래딩층(134)까지 복수의 층의 형성 후에, 제2 도전형 클래딩층(134, 124, 114), 절연층(135, 125, 115), 발광층(133, 123, 113), 제1 도전형 클래딩층(132, 122), 및 절연부 층(131,121)들이 리소그래피 및 에칭에 의해 선택적으로 제거되고, 제1 전극들(116, 126, 136) 및 제2 전극들(117, 127, 137)들이 각각 형성된다. 이러한 방식으로, 도 24의 발광 장치(100)가 제작된다.
이 발광 장치(100)에 따르면, 제1 전극들(116, 126, 136) 및 제2 전극들(117, 127, 137) 사이에 특정 전압이 인가되면 미결정들(113a, 123a, 133a)에서 발광이 생성된다. 미결정들(113a, 123a, 133a)이 전술한 서로 다른 재료로 이루어지기 때문에, 발광 다이오드(110, 120, 130)은 적, 녹, 청 세가지의 발광을 각각 생성한다.
이 방식에서, 이 실시예의 발광 장치(100)에 따르면, 발광 다이오드(110, 120, 130)들이 기판(111) 위에 순차적으로 스택되기 때문에, 공통 기판(111) 상에 서로 다른 종류의 발광을 생성하는 복수의 발광 다이오드(110, 120, 130)를 형성하는 것이 가능하다. 따라서, 이 발광 장치(100)를 사용하는 컬러 표시부는 화소들이 서로 다른 종류의 발광을 하는 복수의 발광 다이오드가 한 평면에 평행하게 배열되어 있는 컬러 표시부의 화소들 보다 더 선명하다.
이 발광 장치에서, 발광 다이오드 각각(110, 120, 130)은, 발광 소자의 제2 에서 제19 실시예의 발광 다이오드와 동일한 구조의 발광 다이오드로 대체될 수 있다.
〈표시부의 제1 실시예〉
도 25는 본 발명의 표시부의 제1 실시예의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다. 이 표시부는 적색 발광을 하는 복수의 발광 다이오드(210), 녹색 발광을 하는 복수의 발광 다이오드(220), 창섹 발광을 하는 복수의 발광 다이오드(230)을 포함한다. 발광 다이오드(210, 220, 230)는 공통 기판(211) 상에 M행 ×N열(M, N은 2 이상의 정수임)의 어레이로 배치된다. 이 어레이에서, 같은 열에 배치된 발광 다이오드 210(220, 230)은 적색(녹색, 청색) 발광을 하고, 같은 행에 배치된 발광 다이오드 210, 220, 230은 적색, 녹색, 청색으로 순서로 반복되는 발광을 한다.
도 26은 도 25의 I-I 선을 따라 절취한 단면 구조를 나타낸다. 이 발광 다이오드(210, 220, 230) 각각은, 발광층(213, 223, 233) 각각이 서로 다른 재료로 이루어지는 점을 제외하고는 발광 소자의 제1 실시예에 따른 발광 다이오드와 동일한 구조를 갖는다. 따라서, 제1 실시예의 발광 다이오드(10)에 대응하는 발광 다이오드(210)의 부분은 발광 다이오드(10)의 부분에 대응하는 도면 부호들에 "200"을 더한 도면 부호로 나타내고, 발광 다이오드 220, 230의 부분은 발광 다이오드(210)의 부분에 대응하는 도면 부호들에 "10" 또는 "20"을 더한 도면 부호로 나타낸다. 이 실시예에서, 제1 실시예와 대응하는 부분에 대한 자세한 설명은 생략한다.
발광층(213, 223 및 233)은 각각 다른 재료로 이루어진 미결정(213a, 223a, 233a)들을 포함한다. 예를들어, 발광 다이오드(210)는 InN으로 이루어진 미결정(213a)을 갖고; 발광 다이오드(220)는 ZnO으로 이루어진 미결정(223a)을 갖고; 발광 다이오드(230)는 GaN으로 이루어진 미결정(233a)을 갖는다. 제1 전극(216, 226, 236)은 도선(201)을 통해 열 방향으로 확장하는 공통 배선 패턴(202)에 접속되고, 제2 전극(217, 227, 237)은 행 방향으로 확장하는 공통 배선 패턴으로서 도선(203)에 접속된다.
전술한 바와 같이 구성된 표시부는 다음의 절차로 제작될 수 있다.
우선, 발광 소자의 제1 실시예에서와 마찬가지로, 제1 도전형 클래딩층(212, 222, 232)을 형성하기 위한 제1 도전형 형성층이 기판(211)의 한 층 위에 형성된다. 제1 도전형 형성층의, 발광 다이오드(210)를 형성하기 위한 영역 이외의 부분은 마스크로 커버되고, 발광 소자의 제1 실시예와 같이, 발광층(213)이 제1 도전형 형성층 상에 형성된다. 발광층(213)의 형성 이후에 질소 함유 분위기에서의 열처리 및 산소 함유 분위기에서의 열처리가 실시되어, 절연층(215)을 형성한다. 산소 함유 분위기에서의 열처리 후에 필요에 따라 수소 함유 분위기에서의 열처리가 실시된다. 다음에, 마스크로 커버될 부분이 이동되고, 발광층(223), 절연층(225), 발광층(233) 및 절연층(235)이 순차적으로 형성된다. 절연층(225)의 형성 단계에서, 질소 함유 분위기에서의 열처리는 수행되지 않는다.
발광층들(213, 223, 233)과 절연층들(215, 225, 235)의 형성 후에, 발광 소자의 제1 실시예와 같이, 제2 도전형 클래딩층(214, 224, 234)을 형성하기 위한 제2 도전형 형성층이 전 표면에 걸쳐 형성된다. 제2 도전형 형성층의 형성 후에, 스택된 이 층들은 리소그래피 및 에칭에 의해 선택적으로 제거되어, 제1 도전형 클래딩층(212, 222, 223)과 제2 도전형 클래딩층(214, 224, 234)을 형성한다. 그 후에, 제1 전극(216, 226, 236), 제2 전극(217, 227, 237), 및 열 방향으로 확장하는 공통 배선 패턴(202)이 형성된다. 제1 전극(216, 226, 236)은 도선(201)을 통해 공통 배선 패턴(202)에 접속되고, 제2 전극(217, 227, 237)은 공통 배선 패턴으로서 도선(203)에 접속된다. 이러한 방식으로, 도 25의 표시부가 제작된다.
이 표시부에 따르면, 제1 전극들(216, 226, 236)과 제2 전극들(217, 227, 237) 사이에 특정 전압이 인가될 때, 미 결정들(213a, 223a, 233a)에서 발광이 생성된다. 결과적으로, 발광 다이오드들(210, 220, 230)은 각각 적, 녹, 청, 세 종류의 발광을 생성한다.
이러한 방식에서, 이 실시예의 표시부에 따르면, 이 표시부가 본 발명의 발광 다이오드를 채택하기 때문에, 공통 기판으로서, 유리 등의 비결정질 재료로 이루어진 기판(211)을 사용하는 것이 가능하고, 따라서 큰 면적을 갖는 공통 기판(211) 상에 소자 어레이를 형성하는 것이 가능하다.
〈표시부의 제2 실시예〉
도 27은 본 발명의 표시부의 제2 실시예의 단면 구조를 나타낸다. 이 표시부는, 제2 도전형 클래딩층(114)들(214, 224, 234) 위에 인광층들(218, 228, 238)이 제공된다는 점과, 발광층들(213, 223, 233)의 재료들이 서로 다르다는 점을 제외하고는 제1 실시예의 표시부와 동일한 구조를 가진다. 이 실시예에서, 제1 실시예에서와 대응하는 부분은 동일한 도면 부호로 나타내며, 자세한 설명은 생략된다.
발광층들(213, 223, 233)은 각각 GaN으로 이루어진 복수의 미결정(213a, 223a, 233a)들을 포함한다. 발광 다이오드(210)의 인광층(218)은 YO2S2: Eu로 이루어 지고; 발광 다이오드(220)의 인광층(228)은 ZnS: Cu, Ag로 이루어 지고; 발광 다이오드(230)의 인광층(238)은 BaMgAl10O17: Eu로 이루어 진다.
이 표시부는 제1 실시예의 표시부와 동일한 절차로 제작될 수 있다. 발광층 213, 223 및 233이 동일한 재료, 즉 GaN로 이루어지기 때문에, 이들은 어떤 마스크의 사용없이도 동시에 형성될 수 있다. 인광층들(218, 228, 238)은 MBE 공정 또는 레이저 피착 공정에 의해 형성된다. 이 표시부는, 인광층들(218, 228, 238)이 발광층들(213, 223, 233)에 의해 생성된 광선으로 조사되어 인광 재료들에 대응하는 색의 광을 생성한다는 점을 제외하고, 제1 실시예의 표시부와 동일한 기능을 갖는다.
여기서, 이 실시예에 따라, 제1 실시예에서의 효과에 부가적으로, 인광층들(218, 228, 238)이 제공되기 때문에, 인광층들(218, 228, 238)의 인광 재료를 변화시킴으로써 발광의 색을 용이하게 바꾸는 것이 가능하다. 결과적으로, 동일한 기판 상에, 서로 다른 색의 발광을 가능하게 하는 발광 다이오드들(210, 220, 230)을 용이하게 형성하는 것이 가능하다.
〈표시부의 제3 실시예〉
도 28은 본 발명의 표시부의 제3 실시예의 단면 구조를 나타낸다. 이 표시부는 인광층들(218, 228, 238)을 이루는 재료들을 제외하고는 제2 실시예의 표시부와 동일하다. 이 실시예에서, 제2 실시예의 부분들에 대응하는 부분들은 동일한 도면 부호들로 나타내며, 자세한 설명은 생략한다.
이 실시예에서, 인광층 218은 로다민 101으로 이루어 지고; 인광층 228은 쿠마린 6으로 이루어지고; 인광층 238은 쿠마린 1로 이루어진다. 이 표시부는 제2 실시예의 표시부와 동일한 절차로 제작될 수 있고, 제2 실시예의 표시부와 동일한 기능 및 효과를 갖는다.
〈표시부의 제4 실시예〉
도 29는 본 발명의 표시부의 제4 실시예의 단면 구조를 나타낸다. 이 표시부는, 발광 다이오드들(210, 220)의 제2 도전형 클래딩층(214, 224) 위에 인광층들(218, 228)이 제공된다는 점과, 발광층들(213, 223)의 재료가 제1 실시예와 다르다는 점을 제외하고는 제1 실시예의 표시부와 동일한 구조를 가진다. 즉, 이 표시부는 인광층 218 및 228로부터 적색 및 녹색의 발광을 생성하여, GaN으로 이루어진 미결정들(223a)로부터 청색 발광을 생성하도록 제작된다. 이 표시부는 제1 실시예의 표시부와 동일한 효과를 얻도록 한다. 이 실시예에서, 제2 실시예에서와 대응하는 부분은 동일한 도면 부호로 나타내며, 자세한 설명은 생략된다.
발광층들(213, 223)은 GaN으로 이루어진 복수의 미결정(213a, 223a)들을 포함한다. 이 미결정들(213a, 223a) 각각의 그레인 크기는, 제1 실시예의 발광층(233)과 동일한 발광층(233)의 미결정(233a)의 그레인 크기 보다 작다. 발광들(213, 223)은 각각 인광층(218, 228)을 여기하는 자외선을 생성한다. 인광층(218)은 로다민 101로 이루어지고, 인광층 228은 ZnS: Cu, Ag로 이루어진다.
이 표시부는 제1 실시예의 표시부와 동일한 절차에 따라 제작될 수 있다. 인광층(218, 228)은 MBE 공정 또는 레이저 피착 공정에 의해 형성된다. 이 표시부는, 인광층 218, 228이 발광층 213, 223에 의해 생성된 광선으로 조사되어 인광 재료에 대응하는 색의 발광을 생성한다는 점을 제외하고는 제1 실시예의 표시부와 동일한 기능을 갖는다.
〈표시부의 제5 실시예〉
도 30은 본 발녕의 표시부의 제5 실시예의 단면 구조를 나타낸다. 이 표시부는, 동일한 색의 발광을 하는 발광 다이오드 210(220, 230)의 열 각각이 공통 기판 211(221, 231) 상에 형성된다는 점과, 발광 다이오드 210, 220, 230 각각의 구성이 제1 실시예의 발광 다이오드 210, 220, 230 각각의 구성과 부분적으로 다르다는 점을 제외하고서는, 제1 실시예의 표시부와 동일한 구조를 갖는다. 이 실시예에서, 제1 실시예의 부분들에 대응하는 부분들은 동리한 도면 부호로 표시되고, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
발광 다이오드(210)는, 발광 다이오드(210)의 성분들을 형성하기 위한 재료들을 제외하고는 제1 실시예의 발광 다이오드와 동일한 구성을 갖는다. 기판(211)은 유리로 이루어진다. 제1 도전형 클래딩층(212)은 알루미늄 등의 n형 불순물로 도핑된 n형 Ga2O3로 이루어진다. 발광층(213)은 InN으로 이루어진 복수의 미결정(213a)을 포함한다. 제2 도전형 클래딩층(214)은 AlCuO2로 이루어진다. 절연층(215)은 알루미늄, 갈륨, 및 질소의 화합물로 이루어진다. 제1 전극(216)은 제1 도전형 크래딩층(212) 상에 크롬층, 니켈층, 및 금층을 순차적으로 스택하고 이들을 합금화 하여 형성된다.
발광 다이오드(220)는 발광 다이오드(220)의 성분들을 형성하기 위한 재료들을 제외하고는, 발광 장치의 제1 실시예의 발광 다이오드와 동일한 구성을 갖는다. 기판(221)은, 플라스틱 재료로 이루어진다. 제1 도전형 클래딩층(222)은 리튬 등의 n형 첨가제가 첨가된 n형 폴리퀴놀린으로 이루어진다. 발광층(223)은, ZnO로 이루어진 복수의 미결정(223a)을 포함한다. 제2 도전형 클래딩층(224)은 염화 철 등의 p형 첨가제가 첨가된 폴리피롤로 이루어진다. 절연층(225)은 폴리이미드로 이루어진다. 제1 전극(226)은 산화 주석으로 이루어진다. 제2 전극(227)은 알루미늄과 리튬의 화합물로 이루어진다.
발광 다이오드(230)는, 인광층(238)이 제공되는 점과, 다이오드(230)의 성분들을 형성하기 위한 재료들이 발광 소자의 제1 실시예의 다이오드와 서로 다르다는 점과, 제1 실시예의 제1 전극이 생략된다는 점을 제외하고는, 발광 소자의 제1 실시예의 발광 다이오드와 동일한 구성을 갖는다. 기판(231)은 알루미늄, 구리, 은, 스테인레스 강, 또는 황동 등으로 이루어지며, 제1 전극으로서 기능한다. 제1 도전형 클래딩층(232)은 실리콘 등의 n형 불순물로 도핑된 n형 GaN 또는 n형 AlGaN으로 이루어진다. 발광층(233)은, ZnO로 이루어진 복수의 미결정(233a)을 갖는다. 제2 도전형 클래딩층(234)은 마그네슘 등의 p형 불순물로 도핑된 p형 BN으로 이루어 진다. 절연층(235)은, 알루미늄, 갈륨, 및 산소의 화합물로 이루어진다. 제2 전극(237)은, 제2 도전형 클래딩층(234) 위에 니켈층, 백금층, 및 금층을 순차적으로 스택하고 이들을 가열하여 합금화함으로써 형성된다.
발광 다이오드 210(220, 230)의 각 열은 공통 기판 211(221, 231) 상에 형성된다. 이들 기판(211, 221, 231)은 마운팅 기판(mounting substrate; 204) 상에 마운트 된다. 발광 다이오드 210, 220의 제1 전극 216, 226은 도선(201)을 통해 공통 배선 패턴(202)에 접속된다. 발광 다이오드(230)에 있어서, 기판(2310은 열 방향으로 확장하는 공통 배선 패턴(202)으로서 사용된다.
전술한 바와 같이 구성된 표시부는 다음의 절차들에 따라 제작될 수 있다.
발광 다이오드(210, 220, 230)는 제1 실시예의 표시부와 동일한 절차로 제작된다. 부가적으로, 발광 다이오드(220)의 제1 도전형 클래딩층(222), 제2 도전형 클래딩층(224), 및 절연층(225) 각각은 유기 재료로 이루어 지며, 피복 공정, 진공 증착 공정, 또는 레이저 피착 공정에 의해 형성된다. 다음에, 발광 다이오드(210, 220, 230)는 열 방향으로 확장하는 선들을 따라 서로 분리되고, 마운팅 기판(204) 위에 마운트된다. 제1 전극(216, 226)은 도선(201)을 통해 공통 배선 패턴(202)에 접속되고, 제2 전극(217, 227, 237)은 공통 배선 패턴으로서 도선(203)에 접속된다. 이러한 방식으로, 도 30의 표시부가 제작된다.
이 표시부는, 발광 다이오드(230)가 인광층(238)으로부터의 발광을 이용한다는 점을 제외하고는 제1 실시예의 표시부와 동일한 기능을 갖는다. 이러한 방식으로, 이 실시예의 표시부에 따라, 이 표시부가 본 발명의 발광 다이오드를 사용하기 때문에, 기판 211(221, 231)은 발광 다이오드 210(220, 230)의 각 열에 고통으로 사용될 수 있다. 부가적으로, 기판은 발광 다이오드 210(220, 230)의 각 열에 고통으로 사용될 수 있다. 발광 다이오드(230)의 기판(231)이 금속으로 이루어지기 때문에, 공통 배선 패턴(202)으로 사용될 수 있다. 결과적으로, 표시부의 구성을 단순화하는 것이 가능하고, 표시부의 제작을 용아하게 하는 것이 가능하다.
〈표시부의 제6 실시예〉
도 31은 본 발명의 표시부의 제6 실시예의 단면 구조를 나타낸다. 이 표시부는, 기판(211)이 도전성 재료로 이루어지고 발광 다이오드의 각 열 또는 각 행에 공통으로 사용된다는 점과, 기판(211)과 제1 도전형 클래딩층 각각(212, 222, 232)의 사이에 확산 방지층(241)이 제공된다는 점을 제외하고는, 제1 실시예의 표시부와 동일한 구성을 갖는다. 이 표시부는 제1 실시예의 표시부와 동일한 기능을 갖고, 제1 실시예의 표시부와 동일한 절차로 제작될 수 있다. 이 실시예에서, 제1 실시예의 부분들에 대응하는 부분들을 동일한 도면 부호로 나타내며, 자세한 설명은 생략한다.
기판(211)은 알루미늄, 구리, 은, 스테인레스 강, 또는 황동 등의 금속으로 이루어지며, 제1 전극 및 행 방향으로 확장하는 공통 배선 패턴으로서 기능한다. 확산 방지층(241)은, 산화 주석으로 이루어진다. 발광 다이오드 210(220, 230)의 각 행, 또는 발광 다이오드(210, 220, 230)의 각 열이 공통 기판(211) 위에 배치되고 마운팅 기판(204) 위에 마운트된다. 재2 전극(217, 227, 237)은 가 행 또는 각 열에 대해 도선(203)에 접속된다. 도 31의 예에서, 발광 다이오드(210, 220, 230)의 각 열은 공통 기판(211) 상에 배치된다.
이러한 방식에서, 이 실시예의 표시부에 따라, 이 표시부가 본 발명의 발광 다이오드를 사용하기 때문에, 기판(211)은, 제5 실시예에 설명된 금속으로 이루어질 수 있고, 공통 배선 패턴으로 사용될 수 있고, 그 결과 표시부의 구성을 단순하게 할 수 있고, 이 표시부를 유용하게 하는 것이 가능하다.
〈표시부의 제7 실시예〉
도 32는 본 발명의 표시부의 제7 실시예의 개략적인 구성을 나타낸다. 이 표시부는 본 발명의 발광 장치(100)를 복수로 포함한다. 이들 발광 장치(100)는 공통 기판(111) 상에 어레이로 배치되는 방식으로 형성된다. 발광 장치(100)의 각 행 또는 각 열이 공통 기판(111) 상에 형성될 수 있거나; 또는 발광 장치(100) 각각이 기판(111) 상에 형성될 수 있다. 이 발광 장치(100)가 전술한 바와 같은 복수의 기판(111) 위에 형성되면, 기판(111)은 마운팅 기판(도시 생략) 위에 발광 장치(100)들이 어레이로 배치되는 방식으로 형성된다. 각 발광 장치(100)의 제1 전극(116, 126, 136)은 도선을 통해 행 방향으로 확장하는 방식으로 기판(111) 또는 마운팅 기판 위에 형성된 공통 배선 패턴(205)에 접속되고, 제2 전극(117, 127, 137)은 도선을 통해 열 방향으로 확장하는 방식으로 기판(111) 또는 마운팅 기판 위에 형성된 공통 배선 패턴(206, 207, 208)에 접속된다.
이러한 방식으로, 이 실시예의 표시부에 따라, 이 표시부가 본 발명의 발광 장치를 사용하기 때문에, 서로 다른 색의 발광을 가능하게 하는 발광 다이오드들이 한 평면에 배치되는 제1에서 제6 실시예 각각에 설명된 표시부와 비교하여 보다 선명한 화소들을 얻는 것이 가능하고, 따라서 고 정밀도의 컬러 표시부을 얻는 것이 가능하다.
본 발명의 바람직한 실시예들이 설명되었지만, 이러한 설명은 단지 예시적인 것이며, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고서 다양한 변형들이 가능할 것이다. 예를 들어, 본 발명에 따라, 제1 도전형 클래딩층, 발광층, 제2 도전형 클래딩층, 및 절연층을 형성하기 위한 재료는 전술한 실시예들에 설명된 재료들에 한정되지 않는다. 구체적으로, 발광층은, 아연, 마그네슘, 카드뮴(Cd), 망간(Mn), 수은(Hg), 및 베릴륨(Be)을 포함하는 그룹으로부터 선택된 Ⅱ족 원소들 중 적어도 한 종류와, 산소, 셀레늄(Se),황(S), 및 테릴륨(Te)을 포함하는 그룹으로부터 선택된 Ⅵ족 원소들 중 적어도 한 종류를 함유하는 Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체; 붕소, 알루미늄, 갈륨, 및 인듐을 포함하는 그룹으로부터 선택된 Ⅲ족 원소들 중 적어도 한 종류와, 질소, 인(P), 비소(As), 안티몬(Ab), 비스무쓰(Bi)를 포함하는 그룹으로부터 선택된 Ⅴ족 원소들 중 적어도 한 종류를 함유하는 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체로 이루어진다.
이들 실시예에서, 미결정들의 거의 한 층은 스택 방향으로 형성되어 발광층을 형성하지만; 둘 또는 그 이상의 미결정층들이 스택될 수도 있다.
발광 소자의 제1에서 제5, 제11, 제15에서 제19 실시예들에서, 제1 도전형 클래딩층의 도전형은 p형으로 간주되고, 제2 도전형 클래딩층의 도전형은 n형으로 간주되지만; 제1 도전형 클래딩층의 도전형이 p형으로 간주되고, 제2 도전형 클래딩층의 도전형이 n형으로 간주될 수도 있다.
발광 소자의 제1에서 제5, 제11, 제15에서 제1 실시예들에서, 제1 도전형 클래딩층 및 제2 도전형 클래딩층 각각이 무기 반도체의 비 단결정체로 이루어지지만; 제1 도전형 클래딩층 또는 제2 도전형 클래딩층 중 어느 하나만이 무기 반도체의 비 단결정체로 이루어질 수도 있다. 대안적으로, 제1 도전형 클래딩층 및 제2 도전형 클래딩층 각각이 무기 반도체의 단결정체로 이루어질 수도 있다.
발광 소자의 제6에서 제10, 제12에서 제14 실시예들에서, 제1 도전형 클래딩층 및 제2 도전형 클래딩층 각각이 유기 반도체 또는 도전성 수지로 이루어질 수 있지만; 제1 도전형 클래딩층 또는 제2 도전형 클래딩층 중 어느 하나만이 유기 반도체 또는 도전성 수지로 이루어질 수도 있다. 대안적으로, 제1 도전형 클래딩층 및 제2 도전형 클래딩층 중 하나는 유기 반도체로, 나머지가 도전성 수지로 이루어질 수도 있다. 제1 도전형 클래딩층 및 제2 도전형 클래딩층 각각이 유기 반도체로 이루어지는 경우에, 두 클래딩층은 모두 동일한 유기 반도체 또는 서로 다른 유기 반도체로 이루어질 수 있다.
제12에서 제14 실시예들에서, 제1도전형 클래딩층과 제2 도전형 클래딩층 중 적어도 하나는 유기 반도체들로 이루어지는 다층 구조를 갖지만; 이 다층 구조 중 적어도 한 층은 도전성 수지로 이루어질 수 있다.
제11에서 제13 실시예들에서, 제1 도전형 클래딩층과 제2 도전형 클래딩층 각각은 다층 구조를 갖지만; 제1 도전형 클래딩층 또는 제2 도전형 클래딩층 중 어느 하나만이 다층 구조를 가질 수도 있다.
발광 소자의 제11에서 제14 실시예들에서, 제1 도전형 클래딩층 또는 제2 도전형 클래딩층이 2중 층 구조를 갖지만; 클래딩층은 3 또는 그 이상의 층들을 포함하는 다층 구조일 수 있다. 이 경우에, 클래딩층의 밴드갭을 발광층 근처일수록 더 좁아지도록 설정함으로써, 제11 및 제12 실시예들에서와 같이, 발광 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기한 클래딩층은, 그 밴드갭이 발광층 근처일수록 좁아지도록 스택되는 복수의 층에 부가적으로, 접착층과 전극층 중 적어도 하나를 포함할 수도 있다.
전술한 실시예들에서, 제1 도전형 클래딩층과 제2 도전형 클래딩 사이에 절연층이 형성되지만; 제1 도전형 클래딩층과 제2 도전형 클래디층 사이에 누설 전류와 연관된 문제가 없다면, 절연층은 생략될 수도 있다.
발광 소자의 제1 실시예에서, 발광층은 제1 도전형 클래딩층을 용매에 분산된 복수의 미결정으로 피복함으로써 형성된다. 이 경우에, 연소 후에 절연막을 형성하는 SOG(Spin On Glass) 등의 재료를 용매로 사용함으로써, 절연층을 용이하게 형성하는 것이 가능하다.
발광 소자의 제18 실시예와 표시부의 제15 실시예에서, 제2 도전형 클래딩층 위에 인광층이 제공되지만; 이 인광층이 발광층으로부터 방출된 광으로 방사되는 한은 다른 지점에 배치될 수도 있다. 예를 들어, 이 인광층은 제2 도전형 클래딩층 등으로부터 분리될 수 있으며, 분리 홀더(separate holder)에 의해 지지될 수 있다.
발광 장치의 제1 실시예와 표시부의 제1에서 제7 실시예에서, 본 발명은 복수의 색의 발광을 생성하는 경우에 적용되지만; 본 발명은 단일 색의 발광을 생성하는 경우에도 적용될 수 있다.
표시부의 제1에서 제7 실시예에서, 본 발명의 발광 다이오드는 어레이로 배치되지만; 본 발명의 발광 다이오드는 표시부에 부분적으로 사용될 수도 있다. 즉, 본 발명의 표시부는, 본 발명의 발광 다이오드와, 본 발명의 발광 다이오드와 다른 구성을 갖는 다른 발광 다이오드들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
발광 장치의 제1 실시예와 표시부의 제1에서 제7 실시예에서, 발광 다이오드의 구성이 구체적으로 설명되고 있지만; 나머지 실시예들에 설명된 본 발명의 다른 구성을 갖는 임의의 발광 소자가 사용될 수 있다.
표시부의 제1에서 제7 실시예에서, 모든 발광 소자들이 공통 기판 상에 배치되거나, 발광 소자들의 각 행 또는 각 열이 공통 기판 상에 배치되지만; 발광 소자들은 기판들에 독립적으로 배치되고 이 기판들이 마운팅 기판 상에 마운트될 수도 있다.
본 발명의 발광 소자는, 결정도가 향상된 미결정들을 포함하기 때문에, 발광 효율(emission efficiency)을 높일 수 있고, 발광층, n형 클래딩층, p형 클래딩층, 및 기판을 형성하기 위한 재료의 선택 범위를 넓힐 수 있으며, 큰 면적을 갖는 공통 기판 위에 소자 어레이를 형성할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 발광 소자를 사용하는 발광 장치 또는 표시부를 제작할 수 있다.
Claims (53)
- 제1 도전형 층;제2 도전형 층; 및반도체로 이루어진 복수의 미결정(micro-crystal)을 포함하고, 상기 제1 도전형 층과 상기 제2 도전형층 사이에 형성된 미결정층을 포함하는 발광 소자.
- 제1항에 있어서, 상기 미결정층의 미결정들 각각의 그레인 크기는 100 nm 이하의 범위에 있는 발광 소자.
- 제1항에 있어서, 상기 미결정층은, 상기 제1 도전형 층과 상기 제2 도전형 층 각각의 밴드갭보다 작은 밴드갭을 갖는 발광 소자.
- 제1항에 있어서, 상기 미결정층은 서로 다른 반도체로 이루어진 미결정들 중 두 종류 이상을 포함하는 발광 소자.
- 제1항에 있어서, 상기 미결정층은 층 구조를 각각 갖는 미결정들을 포함하는 발광 소자.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 도전형 층과 상기 제2 도전형 층 중 적어도 하나는 비 단결정(non-single crystal) 구조를 갖는 무기(inorganic) 반도체로 이루어지는 발광 소자.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 도전형 층과 상기 제2 도전형 층 각각은, 질소를 함유하는 무기 반도체로 이루어지고, 상기 미결정층은 산소를 함유하는 무기 반도체로 이루어지는 발광 소자.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 도전형 층, 상기 제2 도전형 층, 상기 미결정 층 각각은 질소를 함유하는 무기 반도체로 이루어지는 발광 소자.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 도전형 층과 상기 제2 도전형 층 각각은 산소를 함유하는 무기 반도체로 이루어지고, 상기 미결정층은 질소를 함유하는 무기 반도체로 이루어지는 발광 소자.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 도전형 층과 상기 제2 도전형 층 중 적어도 하나는 유기(organic) 반도체와 도전성 수지(conductive resin) 중 적어도 하나로 이루어지는 발광 소자.
- 제10항에 있어서, 상기 유기 반도체는 π결합 고중합 복합체(πconjugated high polymer complex), 고중합 실리콘 유도체(high polymer silicon derivative) 및 고중합 금속 복합체(high polymer metal complex) 중 적어도 한 종류인 발광 소자.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 도전형 층과 상기 제2 도전형 층 중 적어도 하나는 다층(multi-layer) 구조를 갖는 발광 소자.
- 제12항에 있어서, 상기 제1 도전형 층과 상기 제2 도전형 층 중 적어도 하나는, 상기 미결정층에 근접 부분일수록 상기 도전형 층의 밴드갭이 작아지는 방식으로 스택(stack)된 복수의 층들을 갖는 발광 소자.
- 제12항에 있어서, 상기 제1 도전형 층과 상기 제2 도전형 층 중 적어도 하나에 제공되는 전극을 더 포함하고, 상기 전극이 배치된 상기 제1 도전형 층과 상기 제2 도전형 층 중 적어도 하나는, 상기 다층 구조 내에, 상기 전극의 접착성을 향상시키기 위한 접착층(adhesive layer)을 갖는 발광 소자.
- 제12항에 있어서, 상기 제1 도전형 층과 상기 제2 도전형 층 중 적어도 하나는, 상기 다층 구조 내에 전극으로서 기능하는 전극층을 갖는 발광 소자.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 도전형 층과 상기 제2 도전형 층 간의 접촉을 방지 하기 위한 절연층을 더 포함하고, 상기 절연층은 상기 미결정층의 상기 미결정들 사이에 간격을 두고 형성되는 발광 소자.
- 제16항에 있어서, 상기 절연층은 상기 미결정층의 밴드갭보다 큰 밴드갭을 갖는 발광 소자.
- 제16항에 있어서, 상기 제1 도전형 층과 상기 제2 도전형 층 각각은 질소를 함유하는 무기 반도체로 이루어지고, 상기 절연층은 산소를 포함하는 무기 반도체로 이루어지는 발광 장치.
- 제16항에 있어서, 상기 제1 도전형 층과 상기 제2 도전형 층 각각은 산소를 포함하는 무기 반도체로 이루어지고, 상기 절연층은 질소를 함유하는 무기 반도체로 이루어지는 발광 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 도전형 층, 상기 미결정층 및 상기 제2 도전형 층이 형성되는 기판을 더 포함하는 발광 장치.
- 제20항에 있어서, 상기 기판은 비결정질(amorphous) 재료 또는 플라스틱 재료로 이루어지는 발광 소자.
- 제20항에 있어서, 상기 기판은 금속, 반도체, 또는 실리콘 카바이드로 이루어지는 발광 소자.
- 제20항에 있어서, 상기 제1 도전형 층과 상기 제2 도전형 층 사이에 형성된 확산 방지층을 더 포함하는 발광 소자.
- 제20항에 있어서, 상기 제1 도전형 층과 상기 기판 사이에 형성된 보조 전극(auxiliary electrode)을 더 포함하는 발광 소자.
- 제1항에 있어서, 인광층(phosphor layer)을 더 포함하는 발광 소자.
- 제1항에 있어서, 공진기를 형성하기 위한 한 쌍의 반사기(reflector)를 더 포함하는 발광 소자.
- 제1 도전형 클래딩층(cladding layer);제2 도전형 클래딩층;복수의 미결정들을 포함하고, 상기 제1 도전형 클래딩층과 상기 제2 도전형 클래딩층 사이에 형성된 발광층; 및상기 제1 도전형 클래딩층과 상기 제2 도전형 클래딩층 사이에 형성되고, 상기 발광층의 두께보다 작은 두께를 갖는 절연층을 포함하는 발광 소자.
- 제1 도전형 층을 형성하는 단계;상기 제1 도전형 층 위에 반도체로 이루어진 복수의 미결정들을 포함하는 미결정층을 형성하는 단계; 및상기 제1 도전형 층 위에 상기 미결정층을 개재하여 제2 도전형 층을 형성하는 단계를 포함하는 발광 소자 제작 방법.
- 제28항에 있어서, 상기 미결정층 형성 단계는, 각각 100 nm 이하의 그레인 크기를 갖는 미결정들을 사용하여 미결정층을 형성하는 단계를 포함하는 방법.
- 제28항에 있어서, 상기 미결정층 형성 단계는, 산소를 함유하는 무기 반도체로 이루어진 미결정들을 사용하고 산소 함유 분위기에서의 열처리를 실시하여 미결정층을 형성하는 단계를 포함하는 방법.
- 제28항에 있어서, 상기 산소 함유 분위기에서의 열처리는 산소 플라즈마 처리인 방법.
- 제28항에 있어서, 상기 미결정층 형성 단계는 질소를 함유하는 무기 반도체로 이루어진 미결정들을 사용하고 질소 함유 분위기에서의 열처리를 실시하여 미결정층을 형성하는 단계를 포함하는 방법.
- 제32항에 있어서, 상기 질소 함유 분위기에서의 열처리는 질소 플라즈마 처리인 방법.
- 제28항에 있어서, 상기 미결정층에 수소 함유 분위기에서의 열처리를 실시하는 단계를 더 포함하는 방법.
- 제34항에 있어서, 상기 수소 함유 분위기에서의 열처리는 수소 플라즈마 처리인 방법.
- 제28항에 있어서, 상기 제1 도전형 층과 상기 제2 도전형 층 중 적어도 하나는 비 단결정 구조를 갖는 무기 반도체로 이루어진 방법.
- 제28항에 있어서, 상기 제1 도전형 층과 상기 제2 도전형 층 중 적어도 하나는 유기 반도체와 도전성 수지 중 적어도 하나로 이루어진 방법.
- 제28항에 있어서, 상기 미결정층의 상기 미결정들 사이에 간격을 두고서, 상기 제1 도전형 층과 상기 제2 도전형 층 간의 접촉을 방지하기 위한 절연층을 형성하는 단계를 더 포함하는 방법.
- 제38항에 있어서, 상기 절연층 형성 단계는, 질소를 함유하는 무기 반도체로 이루어진 제1 도전형 층을 형성하고 상기 제1 도전형 층의 표면을 산화하여 절연층을 형성하는 단계를 포함하는 방법.
- 제38항에 있어서, 상기 절연층 단계는, 산소를 함유하는 무기 반도체로 이루어진 제1 도전형 층을 형성하고 상기 제1 도전형 층의 표면을 질화하여 절연층을 형성하는 단계를 포함하는 방법.
- 제28항에 있어서, 기판 위에, 상기 제1 도전형 층, 상기 미결정층 및 상기 제2 도전형 층을 형성하는 단계를 더 포함하는 방법.
- 제41항에 있어서, 상기 기판 위에 확산 방지층을 형성하는 단계와, 상기 기판 위에 상기 확산 방지층을 개재하여 상기 제1 도전형 층을 형성하는 단계를 더 포함하는 방법.
- 제41항에 있어서, 상기 기판 위에 보조 전극을 형성하는 단계와, 상기 기판 위에 상기 보조 전극을 개재하여 상기 제1 도전형 층을 형성하는 단계를 더 포함하는 방법.
- 제28항에 있어서, 인광층을 형성하는 단계를 더 포함하는 방법.
- 제28항에 있어서, 공진기를 구성하는 한 쌍의 반사기를 더 포함하는 방법.
- 제1 도전형 클래딩층을 형성하는 단계;상기 제1 도전형 클래딩층 위에, 복수의 미결정들을 포함하는 발광층을 형성하는 단계;상기 제1 도전형 클래딩층 위에, 상기 발광층의 두께보다 작은 두께를 갖는 절연층을 형성하는 단계; 및상기 제1 도전형 클래딩층 위에, 상기 발광층과 상기 절연층을 개재하여 제2 도전형 클래딩층을 형성하는 단계을 포함하는 방법.
- 상호 간에 스택된 복수의 발광 소자를 포함하는 발광 장치에 있어서,상기 발광 소자들 각각은, 제1 도전형 층, 제2 도전형 층, 및 반도체로 이루어진 복수의 미결정을 포함하고 상기 제1 도전형 층과 상기 제2 도전형 층 사이에 형성된 미결정층을 포함하는 발광 장치.
- 상호 간에 스택된 복수의 발광 소자를 포함하는 발광 장치에 있어서,상기 발광 소자들 각각은 제1 도전형 클래딩층, 제2 도전형 클래딩층, 반도체로 이루어진 복수의 미결정을 포함하며 상기 제1 도전형 클래딩층과 상기 제2 도전형 클래딩층 사이에 형성된 발광층, 및 상기 발광층의 두께보다 작은 두께를 갖는 절연층을 포함하는 발광 장치.
- 제1 도전형 층, 제2 도전형 층, 및 반도체로 이루어진 복수의 미결정을 포함하며 상기 제1 도전형 층과 상기 제2 도전형 층 사이에 형성된 미결정층을 포함하는 발광 소자를 적어도 하나 포함하는 표시부(display unit).
- 제49항에 있어서, 상기 적어도 하나의 발광 소자가 인광층을 더 포함하는 표시부.
- 제49항에 있어서, 상기 적어도 하나의 발광 소자가 공통 기판 위에 형성된 표시부.
- 제49항에 있어서, 복수의 상기 발광 소자들을 스택함으로써 형성된 발광 장치를 적어도 하나 포함하는 표시부.
- 제1 도전형 클래딩층, 제2 도전형 클래딩층, 및 반도체로 이루어진 복수의 미결정을 포함하며 상기 제1 도전형 클래딩층과 상기 제2 도전형 클래딩층 사이에 형성된 발광층, 및 상기 발광층의 두께 보다 작은 두께를 갖는 절연층을 포함하는 발광 소자를 적어도 하나 포함하는 표시부.
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