KR20110033477A

KR20110033477A - 전파 발광셀 및 반파 발광셀을 갖는 교류용 발광 다이오드

Info

Publication number: KR20110033477A
Application number: KR20090090994A
Authority: KR
Inventors: 갈대성; 서원철
Original assignee: 서울옵토디바이스주식회사
Priority date: 2009-09-25
Filing date: 2009-09-25
Publication date: 2011-03-31
Also published as: KR101106137B1

Abstract

단일 기판 상에 전기적으로 연결된 복수개의 발광셀들을 갖는 교류용 발광 다이오드가 개시된다. 이 발광 다이오드는, 제1의 한 쌍의 반파 발광셀들, 전파 발광셀 및 제2의 한 쌍의 반파 발광셀들을 포함한다. 상기 전파 발광셀은 상기 제1의 한 쌍의 반파 발광셀들과 상기 제2의 한 쌍의 반파 발광셀들 사이에 위치하여 상기 제1의 한 쌍의 반파 발광셀들 및 제2의 한 쌍의 반파 발광셀들에 전기적으로 연결되고, 상기 제1의 한 쌍의 반파 발광셀들은 서로 애노드 단자 또는 캐소드 단자를 공유한다. 이에 따라, 반파 발광셀에 인가되는 역방향 전압을 감소시킬 수 있으며 발광 면적을 증가시킬 수 있다.

발광 다이오드, 반파 발광셀, 전파 발광셀, 애노드, 캐소드

Description

전파 발광셀 및 반파 발광셀을 갖는 교류용 발광 다이오드{AC LIGHT EMITTING DIODE HAVING FULL-WAVE LIHGT EMITTING CELL AND HALF-WAVE LIGHT EMITTING CELL}

본 발명은 화합물 반도체 발광 다이오드에 관한 것으로, 특히 전파 발광셀 및 반파 발광셀을 갖는 교류용 발광 다이오드에 관한 것이다.

화합물 반도체 발광 다이오드, 예컨대 질화갈륨 계열의 발광 다이오드는 표시소자 및 백라이트로 널리 이용되고 있으며, 기존의 전구 또는 형광등에 비해 소모 전력이 작고 수명이 길어, 백열전구 및 형광등을 대체하여 일반 조명 용도로 그 사용 영역을 넓히고 있다.

발광 다이오드는 교류 전원하에서 전류의 방향에 따라 온/오프를 반복한다. 따라서, 발광 다이오드를 교류 전원에 직접 연결하여 사용할 경우, 발광 다이오드가 연속적으로 빛을 방출하지 못하며, 역방향 전류에 의해 쉽게 파손되는 문제점이 있다.

이러한 발광 다이오드의 문제점을 해결하여, 고전압 교류 전원에 직접 연결하여 사용할 수 있는 발광 다이오드(칩)가 국제공개번호 WO 2004/023568(Al)호에 " 발광 성분들을 갖는 발광소자"(LIGHT-EMITTING DEVICE HAVING LIGHT-EMITTING ELEMENTS)라는 제목으로 사카이 등(SAKAI et. al.)에 의해 개시된 바 있으며, 다양한 구조의 교류용 발광 다이오드들이 개발되고 있다.

상기 WO 2004/023568(Al)호에 따르면, LED들이 사파이어 기판과 같은 절연성 기판상에서 금속배선들에 의해 2차원적으로 직렬연결된 LED 어레이들을 형성한다. 이러한 두 개의 LED 어레이들이 상기 기판상에서 역병렬로 연결되어, AC 파워 서플라이에 의해 연속적으로 광을 방출한다.

한편, 상기 WO 2004/023568(Al)호에 개시된 바에 따르면, 교류 전원의 반주기 동안 하나의 어레이가 구동되고, 다음 반주기 동안 다른 어레이가 구동된다. 즉, 교류 전원의 위상이 변하는 동안 발광 다이오드 내의 1/2의 발광셀들이 구동된다. 따라서, 발광셀들의 사용효율이 50%를 넘지 못한다.

한편, 기판상의 발광셀들을 이용하여 브리지 정류기를 만들고, 브리지 정류기의 두 개의 노드들 사이에 직렬연결된 발광셀들의 어레이를 배치하여 교류 전원하에서 구동되는 발광 다이오드가 대한민국 공개특허공보 제10-2006-1800호에 개시된바 있다. 이에 따르면, 브리지 정류기에 연결된 발광셀들의 어레이가 교류 전원의 위상 변화와 무관하게 전파 발광하여 발광셀들의 사용효율을 높일 수 있다.

그러나 브리지 정류기에 연결된 발광셀들의 수를 증가시킬 경우, 브리지 정류기 내의 특정 발광셀에 고전압의 역방향 전압이 인가되어 브리지 정류기의 발광셀이 파손되고, 그 결과 발광 다이오드가 파손될 수 있다. 이를 방지하기 위해 브리지 정류기에 연결된 발광셀들의 어레이 내의 발광셀 수를 감소시킬 수 있으나, 이 경우, 고전압 교류 전원하에서 구동되는 발광다이오드를 제공하기 어렵다. 한편, 브리지 정류기를 이루는 발광셀들의 수를 증가시켜 역방향 전압을 감소시킬 수 있으나, 그에 따라 다시 발광셀들의 사용효율이 떨어진다.

한편, 고전압 교류용 발광 다이오드의 칩 면적 대비 발광 출력을 향상시키려는 노력 및 신뢰성을 개선하려는 노력이 계속되고 있다. 특히, 사각형의 평면 윤곽을 갖는 칩의 한정된 면적 내에 복수개의 발광셀들을 적절히 배열하여 발광 면적을 증대시키고, 이들을 배선을 이용하여 효과적으로 연결한 발광 다이오드가 요구되고 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 발광셀에 인가되는 역방향 전압을 최소화하면서 유효 발광 면적을 증가시킬 수 있는 교류용 발광 다이오드를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 단일의 발광셀에 인가되는 역방향 전압을 최소화하도록 발광셀들의 배열 구조를 개선한 교류용 발광 다이오드를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 발광셀들에 균일한 순방향 전압이 인가될 수 있는 교류용 발광 다이오드를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 태양에 따르면, 단일 기판 상에 전기적으로 연결된 복수개의 발광셀들을 갖는 교류용 발광 다이오드가 제공된다. 이 발광 다이오드는, 제1의 한 쌍의 반파 발광셀들, 전파 발광셀 및 제2의 한 쌍의 반파 발광셀들을 포함한다. 상기 전파 발광셀은 상기 제1의 한 쌍의 반파 발광셀들과 상기 제2의 한 쌍의 반파 발광셀들 사이에 위치하여 상기 제1의 한 쌍의 반파 발광셀들 및 제2의 한 쌍의 반파 발광셀들에 전기적으로 연결되고, 상기 제1의 한 쌍의 반파 발광셀들은 서로 애노드 단자 또는 캐소드 단자를 공유한다.

여기서, 반파 발광셀은 교류 전원의 반주기 동안 순방향 전압이 인가되어 광을 방출하는 발광셀을 의미하고, 전파 발광셀은 교류 전원의 전주기 동안 순방향 전압이 인가되어 광을 방출하는 발광셀을 의미한다. 전파 발광셀들을 채택함으로써 유효 발광 면적이 증가한다. 더욱이, 애노드 단자 또는 캐소드 단자를 공유하는 발광셀들의 쌍을 채택함으로써, 애노드 단자 또는 캐소드 단자 형성 면적을 감소시킬 수 있어 발광 면적을 증가시킬 수 있다.

상기 제1행 내의 한 쌍의 반파 발광셀들, 상기 제2행 내의 전파 발광셀 및 상기 제3행 내의 한 쌍의 반파 발광셀들 각각의 애노드 단자와 캐소드 단자 사이의 거리는 실질적으로 동일할 수 있다. 이에 따라, 각 발광셀들에 인가되는 순방향 전압을 대체로 동일하게 유지할 수 있다. 또한, 상기 제1행 내의 한 쌍의 반파 발광셀들, 상기 전파 발광셀 및 상기 제3행 내의 한 쌍의 반파 발광셀들이 점유하는 면적은 실질적으로 동일할 수 있다.

상기 제1의 한 쌍의 반파 발광셀들 각각은 애노드 단자와 캐소드 단자를 갖되, 서로 캐소드 단자를 공유하며, 제1행 내에 배열되고, 상기 전파 발광셀은 애노드 단자와 캐소드 단자를 갖고 제2행 내에 배열되고, 상기 제2의 한 쌍의 반파 발광셀들 각각은 애노드 단자와 캐소드 단자를 갖고, 제3행 내에 배열될 수 있다. 또한, 상기 전파 발광셀의 애노드 단자는 상기 제1행 내의 한 쌍의 반파 발광셀들에 의해 공유된 캐소드 단자에 전기적으로 연결되고, 상기 전파 발광셀의 캐소드 단자는 상기 제3행 내의 한 쌍의 반파 발광셀들의 애노드 단자들에 전기적으로 연결된다.

여기서 "애노드 단자" 및 "캐소드 단자"는 각각 발광셀 내로 전류가 유입 및/또는 유출되는 발광셀의 양측 단자들을 의미한다. 상기 애노드 단자 및 캐소드 단 자는 발광셀 상에 위치한다. 예컨대, 발광셀 상에 형성된 n-전극 패드가 캐소드 단자, p-전극 패드가 애노드 단자가 된다.

또한, 상기 제3행 내의 한 쌍의 반파 발광셀들은 서로 애노드 단자를 공유할 수 있다. 반파 발광셀들이 애노드 단자를 공유함으로써 애노드 단자 형성을 위한 면적을 감소시킬 수 있으며 따라서 발광 면적을 증가시킬 수 있다.

몇몇 실시예들에 있어서, 상기 발광 다이오드는, 각각 애노드 단자와 캐소드 단자를 갖고, 상기 제1행 내의 한 쌍의 발광셀들에 인접하여 제1행 내에 배치된 다른 한 쌍의 반파 발광셀들; 애노드 단자와 캐소드 단자를 갖고, 상기 전파 발광셀에 인접하여 제2행 내에 배치된 다른 전파 발광셀; 및 각각 애노드 단자와 캐소드 단자를 갖되, 서로 캐소드 단자를 공유하며, 상기 제3행 내의 한 쌍의 발광셀들에 인접하여 제3행 내에 배치된 다른 한 쌍의 반파 발광셀들을 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 다른 전파 발광셀은 상기 제1행의 다른 한 쌍의 반파 발광셀들과 상기 제3행의 다른 한 쌍의 반파 발광셀들 사이에 위치하고, 상기 다른 전파 발광셀의 애노드 단자는 상기 제3행 내의 다른 한 쌍의 반파 발광셀들에 의해 공유된 캐소드 단자에 전기적으로 연결되고, 상기 다른 전파 발광셀의 캐소드 단자는 상기 제1행 내의 다른 한 쌍의 반파 발광셀들의 애노드 단자들에 전기적으로 연결되고, 상기 제1행 내의 다른 한 쌍의 반파 발광셀들 중 하나의 반파 발광셀의 캐소드 단자는 상기 제1행 내의 한 쌍의 반파 발광셀들 중 하나의 반파 발광셀의 애노드 단자에 전기적으로 연결되고, 상기 제3행 내의 다른 한 쌍의 반파 발광셀들 중 하나의 반파 발광셀의 애노드 단자는 상기 제3행 내의 한 쌍의 반파 발광셀들 중 하나의 반 파 발광셀의 캐소드 단자에 전기적으로 연결된다.

상기 제1행 내의 다른 한 쌍의 반파 발광셀들은 애노드 단자를 서로 공유할 수 있다. 애노드 단자를 서로 공유함으로써 애노드 단자 형성에 필요한 면적을 줄일 수 있으며, 따라서 발광 면적을 증가시킬 수 있다.

다른 실시예들에 있어서, 상기 발광 다이오드는, 각각 애노드 단자와 캐소드 단자를 갖되, 서로 캐소드 단자를 공유하며, 상기 제1행 내의 한 쌍의 발광셀들에 인접하여 제1행 내에 배치된 다른 한 쌍의 반파 발광셀들; 애노드 단자와 캐소드 단자를 갖고, 상기 전파 발광셀에 인접하여 제2행 내에 배치된 다른 전파 발광셀; 상기 전파 발광셀과 상기 다른 전파 발광셀 사이에 배치된 또 다른 전파 발광셀; 및 각각 애노드 단자와 캐소드 단자를 갖고, 상기 제3행 내의 한 쌍의 발광셀들에 인접하여 제3행 내에 배치된 다른 한 쌍의 반파 발광셀들을 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 다른 전파 발광셀은 상기 제1행의 다른 한 쌍의 반파 발광셀들과 상기 제3행의 다른 한 쌍의 반파 발광셀들 사이에 위치하고, 상기 다른 전파 발광셀의 애노드 단자는 상기 제1행 내의 다른 한 쌍의 반파 발광셀들에 의해 공유된 캐소드 단자에 전기적으로 연결되고, 상기 다른 전파 발광셀의 캐소드 단자는 상기 제3행 내의 다른 한 쌍의 반파 발광셀들의 애노드 단자들에 전기적으로 연결되고, 상기 제1행 내의 한 쌍의 반파 발광셀들 중 하나의 반파 발광셀의 애노드 단자 및 상기 제1행 내의 다른 한 쌍의 반파 발광셀들 중 하나의 반파 발광셀의 애노드 단자는 상기 제2행 내의 또 다른 전파 발광셀의 캐소드 단자에 전기적으로 연결되고, 상기 제3행 내의 한 쌍의 반파 발광셀들 중 하나의 반파 발광셀의 캐소드 단자 및 상기 제3행 내의 다른 한 쌍의 반파 발광셀들 중 하나의 반파 발광셀의 캐소드 단자는 상기 제2행 내의 또 다른 전파 발광셀의 애노드 단자에 전기적으로 연결된다.

또한, 상기 제3행 내의 한 쌍의 반파 발광셀들 중 하나의 반파 발광셀과 상기 제3행 내의 다른 한 상의 반파 발광셀들 중 하나의 반파 발광셀은 캐소드 단자를 공유할 수 있다. 따라서, 캐소드 단자를 형성하기 위한 면적을 더욱 감소시킬 수 있으며, 그 결과 발광 면적을 더욱 증가시킬 수 있다.

본 발명의 다른 태양에 따르면, 단일 기판 상에 전기적으로 연결된 복수개의 발광셀들을 갖는 교류용 발광 다이오드가 제공된다. 이 발광 다이오드는, 본딩 패드들과, 상기 본딩 패드들 사이에서 서로 전기적으로 결합된 복수개의 기본 유닛들을 포함한다. 상기 기본 유닛들은, 제1의 한 쌍의 반파 발광셀들, 전파 발광셀 및 제2의 한 쌍의 반파 발광셀들을 포함한다. 또한, 상기 전파 발광셀은 상기 제1의 한 쌍의 반파 발광셀들과 상기 제2의 한 쌍의 반파 발광셀들 사이에 위치하여 상기 제1의 한 쌍의 반파 발광셀들 및 제2의 한 쌍의 반파 발광셀들에 전기적으로 연결되고, 상기 제1의 한 쌍의 반파 발광셀들은 서로 애노드 단자 또는 캐소드 단자를 공유한다.

특정 실시예에 있어서, 상기 제1의 한 쌍의 반파 발광셀들 각각은 애노드 단자와 캐소드 단자를 갖되, 서로 캐소드 단자를 공유하고, 상기 전파 발광셀은 애노드 단자와 캐소드 단자를 갖고, 상기 제2의 한 쌍의 반파 발광셀들 각각은 애노드 단자와 캐소드 단자를 갖고, 상기 전파 발광셀의 애노드 단자는 상기 제1의 한 쌍의 반파 발광셀들에 의해 공유된 캐소드 단자에 전기적으로 연결되고, 상기 전파 발광셀의 캐소드 단자는 상기 제2의 한 쌍의 반파 발광셀들의 애노드 단자들에 전기적으로 연결될 수 있다.

몇몇 실시예들에 있어서, 하나의 기본 유닛에 결합된 다른 하나의 기본 유닛은 상기 하나의 기본 유닛에 180도 회전하여 결합될 수 있다. 또한, 기본 유닛들 사이에 결합된 기본 유닛의 제2의 한 쌍의 반파 발광셀들은 애노드 단자를 공유할 수 있다.

몇몇 실시예들에 있어서, 복수개의 기본 유닛들이 서로 행을 바꾸어 배열될 수 있다. 또한, 서로 다른 행에 배열된 복수개의 기본 유닛들은 서로 직렬 연결 또는 병렬 연결될 수 있다. 나아가, 서로 다른 행에 배열된 복수개의 기본 유닛들은 거울면 대칭 구조를 이룰 수 있다.

한편, 상기 발광 다이오드는 기본 유닛들 사이에 배치된 추가의 전파 발광셀을 더 포함할 수 있으며, 기본 유닛들이 상기 추가의 전파 발광셀을 통해 서로 결합될 수 있다.

본 발명에 따르면, 캐소드 전극을 공유하는 발광셀들의 쌍을 채택함으로써 발광 면적을 증가시킬 수 있다. 또한, 반파 발광셀들의 쌍들 사이에 전파 발광셀이 배치된 기본 유닛들을 서로 연결함으로써, 반파 발광셀들에 각각에 인가되는 역방향 전압이 두개의 발광셀들에 인가되는 순방향 전압과 대체로 동일하게 유지할 수 있다. 또한, 특정 구조의 발광셀들의 유닛들을 이용하여 발광셀들을 서로 연결함으로써 단위 면적 내에 발광셀들을 고집적화할 수 있다. 나아가, 발광셀들의 전극간 거리를 균일하게 하여 발광셀들 사이에서 순방향 전압이 대체로 동일하게 하여 발광 다이오드의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 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, 층 및 영역의 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

본 발명의 일 태양에 따른 교류용 발광 다이오드는 특정 구조를 갖는 발광셀들의 기본 유닛을 포함한다. 본 발명의 실시예들에 따른 기본 유닛은 반파 발광셀들과 전파 발광셀을 포함하며, 브지지 정류기와 유사한 형태를 갖는다. 복수개의 기본 유닛들이 다양한 형태로 서로 전기적으로 연결되어 교류용 발광 다이오드를 구성할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 교류용 발광 다이오드에 사용될 수 있는 발광셀들의 기본 유닛(1000)을 설명하기 위한 평면도이고, 도 2는 도 1의 절취선 A-A를 따라 취해진 단면도들이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 기본 유닛(1000)은 기판(21)상에 배치되며, 한 쌍의 반파 발광셀들(100a, 100b), 전파 발광셀들(200) 및 한 쌍의 반파 발광셀들(300)을 포함하며, 상기 발광셀들(100a, 100b, 200, 300)은 배선들(1221, 2231) 에 의해 서로 전기적으로 연결된다.

상기 발광셀들은 각각 애노드 단자와 캐소드 단자를 포함한다. 여기서 "애노드 단자" 및 "캐소드 단자"는 각각 발광셀 내로 전류가 유입 및/또는 유출되는 발광셀의 양측 단자들을 의미한다. 이러한 애노드 단자 및 캐소드 단자는 발광셀 상에 위치한다. 예컨대, 상기 캐소드 단자는 발광셀의 n형 반도체층(23) 상에 형성된 전극 패드(120, 320)일 수 있으며, 상기 애노드 단자는 p형 반도체층(27) (또는, 상기 p형 반도체층 상에 투명전극층(29)이 형성된 경우, 상기 투명 전극층) 상에 형성된 전극 패드(110, 310)일 수 있다. 설명의 편의를 위해, 이하에서는 반파 발광셀들(100a, 100b)의 애노드 단자가 p-전극 패드(110)이고, 캐소드 단자가 n-전극 패드(120)이며, 전파 발광셀들(200)의 애노드 단자가 p-전극 패드(210)이고, 캐소드 단자가 n-전극 패드(220)이고, 반파 발광셀들(300)의 애노드 단자가 p-전극 패드(310)이고, 캐소드 단자가 n-전극 패드(320)인 것으로 설명한다. 이하에서 전극 패드들과 배선들을 서로 구분하여 설명하지만, 전극 패드들(110, 120, 210, 220, 310, 320)이 별도로 형성되지 않고 배선들이 직접 전극 패드들의 위치에 형성될 수도 있다.

반파 발광셀들(100a, 100b)은 서로 쌍(100)을 이루며, 캐소드 단자(120)를 서로 공유한다. 이것은 반파 발광셀들(100a, 100b)이 n형 반도체층(23)을 공유하는 것을 의미한다. 상기 발광셀들(100a, 100b)은 서로 대향하도록 배치되며, 또한 서로 대향하는 애노드 단자들(110)을 갖고, 그 중간 위치에 공유된 캐소드 단자(120)를 갖는다. 한편, 반파 발광셀들(300)은 애노드 단자(110) 및 캐소드 단자(120)를 독립적으로 갖는다. 상기 반파 발광셀들(300)은 서로 쌍을 이루어 대향하여 배열되며, 서로 분리되어 있다.

상기 반파 발광셀들(100a, 100b)과 반파 발광셀들(300) 사이에 전파 발광셀(200)이 위치한다. 전파 발광셀(200)은 애노드 단자(210)와 캐소드 단자(220)를 가지며, 애노드 단자(210)가 반파 발광셀들(100a, 100b)에 의해 공유된 캐소드 단자(120)에 배선(1221)을 통해 전기적으로 연결되고, 캐소드 단자(220)가 반파 발광셀들(300)의 애노드 단자들(310)에 배선들(2231)을 통해 전기적으로 연결된다.

상기 반파 발광셀들(100a, 100b)은 하나의 행(제1행) 내에 배열되고, 전파 발광셀(200)은 다른 행(제2행) 내에 배열되고, 반파 발광셀들(300)은 또 다른 행(제3행) 내에 배열된다.

도 2를 참조하면, 반파 발광셀들(100a, 100b)은 하부 반도체층(23), 활성층(25) 및 상부 반도체층(27)을 포함한다. 상기 활성층(25)은 단일 양자웰 구조 또는 다중 양자웰 구조일 수 있으며, 요구되는 발광 파장에 따라 그 물질 및 조성이 선택된다. 예컨대, 상기 활성층은 AlInGaN 계열의 화합물 반도체, 예컨대 InGaN로 형성될 수 있다. 한편, 상기 하부 및 상부 반도체층(23, 27)은 상기 활성층(25)에 비해 밴드갭이 큰 AlInGaN 계열의 화합물 반도체, 예컨대 GaN를 포함한다. 한편, 상기 하부 반도체층(23)과 상기 기판(21) 사이에 버퍼층(도시하지 않음)이 개재될 수 있다.

상기 상부 반도체층(27)은 상기 하부 반도체층(23)의 일부 영역 상부에 위치하며, 상기 활성층(25)은 하부 반도체층(25)과 상부 반도체층(27) 사이에 개재된 다. 상기 하부 반도체층(23)은 n형 반도체층이고, 상기 상부 반도체층(27)은 p형 반도체층일 수 있다. 이때, 상기 상부 반도체층(27) 상에 투명전극층(29)이 위치할 수 있다. 상기 투명전극층(29)은 인디움틴산화막(ITO) 또는 Ni/Au 등의 물질로 형성될 수 있다. 상기 반파 발광셀들(100a, 100b) 상에 애노드 단자들(110)이 각각 위치하며, 반파 발광셀들(100a, 100b)의 중간에 캐소드 단자(120)가 위치한다.

전파 발광셀(200) 및 반파 발광셀(300)들은 캐소드 단자를 독립적으로 갖는 것을 제외하면 반파 발광셀(100a 또는 100b)과 동일한 구조를 갖는다.

한편, 상기 발광셀들(100a, 100b, 200, 300)의 측벽은 절연층(31)으로 덮힌다. 절연층(31)은 배선들(1221, 2231)로부터 발광셀들을 절연시킨다. 절연층(31)은 투명전극층(29)을 덮을 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 절연층(31)은 투명전극층(29)을 노출시키는 개구부를 가질 수도 있다. 상기 절연층(31)은 또한 기판(23)의 노출면을 덮을 수 있다.

여기서 설명된 상기 기본 유닛(1000)은 본 발명의 실시예들에 따른 교류용 발광 다이오드에서 사용될 수 있으며, 복수개의 기본 유닛들이 서로 연결될 수 있다. 상기 기본 유닛은 또한 특정 실시예에 적합하게 변형될 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 교류용 발광 다이오드에서 상기 기본 유닛의 변형예(2000)를 설명하기 위한 평면도이고, 도 4는 도 3의 절취선 B-B를 따라 취해진 단면도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 기본 유닛의 변형예(2000)는 대체로 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 기본 유닛(1000)과 유사하다. 다만, 도 1의 반파 발광셀 들(300)과 달리 반파 발광셀들(300a, 300b)이 애노드 단자(310)를 공유한다. 반파 발광셀들(300a, 300b)이 애노드 단자(310)를 공유한다는 것은 반파 발광셀들(300a, 300b)이 하부 반도체층(23), 활성층(25), 상부 반도체층(27) 및 투명 전극층(29)을 공유하는 것을 의미한다. 다만, 캐소드 단자들(320)은 서로 독립적으로 대향하여 배치된다.

애노드 단자(310)를 공유하는 반파 발광셀들(300a, 300b)의 쌍은 특정 조건, 예컨대, 캐소드 단자들(320)이 각각 인접한 반파 발광셀의 애노드 단자들에 전기적으로 연결되는 조건하에서 사용될 수 있다. 이에 대해서는 도 9를 참조하여 뒤에서 상세히 설명된다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 교류용 발광 다이오드를 설명하기 위한 평면도이고, 도 6은 도 5의 등가회로도이다. 여기서는 하나의 기본 유닛(1000)을 갖는 교류용 발광 다이오드에 대해 설명한다.

본 실시예에 따른 교류용 발광 다이오드는 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 기본 유닛(1000)의 발광셀들(100a, 100b, 200, 300)을 포함하며, 중복을 피하기 위해 상세한 설명은 생략한다.

한편, 기판(21) 상에 본딩 패드들(50a, 50b)이 위치한다. 본딩 패드들(50a, 50b)은 외부로부터 상기 교류용 발광 다이오드에 교류 전류를 유입하기 위해 본딩 와이어, 범프들이 접속되는 패드들이다.

제1행의 반파 발광셀(100a)의 애노드 단자(110)가 배선(5011)을 통해 본딩 패드(50a)에 전기적으로 연결되고, 제3행의 반파 발광셀들(300) 중 하나의 반파 발 광셀의 캐소드 단자(320)가 본딩 패드(50a)에 전기적으로 연결된다. 또한, 제1행의 반파 발광셀(100b)의 애노드 단자(110)가 배선(5011)을 통해 본딩 패드(50b)에 전기적으로 연결되고, 제3행의 반파 발광셀들(300) 중 다른 하나의 반파 발광셀의 캐소드 단자(320)가 배선(5032)을 통해 본딩 패드(50b)에 전기적으로 연결된다.

본딩 패드 연장선들(50e)이 각각 상기 본딩 패드들(50a, 50b)로부터 연장될 수 있으며, 도시된 바와 같이, 본딩 패드(50a)로부터 연장된 본딩 패드 연장선(50e)이 반파 발광셀(300)의 캐소드 단자(320)에 전기적으로 연결되고, 본딩 패드(50b)로부터 연장된 본딩 패드 연장선(50e)이 반파 발광셀(100b)의 애노드 단자(110)에 연결된 배선(5011)에 연결될 수 있다.

상기 본딩 패드들(50a, 50b) 및 본딩 패드 연장선들(50e)은 하부 반도체층(23) 상에 형성될 수 있으며, 그 결과, 캐소드 전극들(120, 220, 320)과 동일 평면 상에 위치할 수 있다. 또한, 본딩 패드들(50a, 50b), 본딩 패드 연장선들(50e) 및 배선들(5011, 5032, 1221, 2231)은 모두 동일한 공정으로 함께 형성될 수 있다.

나아가, 본딩 패드(50b)가 반파 발광셀(300)과 이격되어 형성되고 배선(5032)을 통해 반파 발광셀(300)의 캐소드 단자에 전기적으로 연결될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 본딩 패드(50b)가 반파 발광셀(300)의 캐소드 단자(320) 위치에 형성될 수 있다. 따라서, 캐소드 단자(320)와 본딩 패드(50b)를 별개로 형성할 필요가 없어 발광 면적을 더욱 증가시킬 수 있다.

또한, 본딩 패드(50b)로부터 연장된 본딩 패드 연장선(50e)이 배선(5011)을 통해 반파 발광셀(100b)의 애노드 단자에 전기적으로 연결되는 것으로 설명했지만, 연장선(50e)이 반파 발광셀(100b)의 애노드 단자(110)에 직접 연결될 수도 있다. 따라서, 반파 발광셀(100b)과 본딩 패드 연장선(50e)을 연결하기 위한 배선(5011)을 형성할 필요가 없으며, 이에 따라 반파 발광셀들(100a, 100b)을 더 크게 형성할 수 있어 발광 면적을 증가시킬 수 있다.

한편, 반파 발광셀들(100a, 100b)의 애노드 단자(110)와 캐소드 단자(120) 사이의 거리는 전파 발광셀(200)의 애노드 단자(210)와 캐소드 단자(220) 사이의 거리 및 반파 발광셀들(300)의 애노드 단자(310)와 캐소드 단자(320) 사이의 거리와 실질적으로 동일할 수 있다. 애노드 단자와 캐소드 단자 사이의 거리를 균일하게 함으로써 발광셀들(100a, 100b, 200, 300)에 각각 인가되는 순방향 전압을 대체로 균일하게 유지할 수 있다.

또한, 반파 발광셀들(100a, 100b, 300)의 발광 면적은 서로 실질적으로 동일할 수 있으며, 전파 발광셀(200)의 발광 면적은 반파 발광셀들의 발광 면적보다 상대적으로 클 수 있다. 예컨대, 전파 발광셀(200)의 발광 면적은 반파 발광셀들(100a, 100b)의 발광 면적의 합 또는 반파 발광셀들(300)의 발광 면적의 합과 실질적으로 동일할 수 있다. 전파 발광셀(200)의 발광 면적이 반파 발광셀들에 비해 상대적으로 크기 때문에, 전파 발광셀(200) 내의 전류 밀도를 상대적으로 낮출 수 있다. 전류 밀도가 낮을 수록 발광셀의 발광 효율이 향상되므로, 전파 발광셀(200)의 발광 효율을 상대적으로 증가시킬 수 있으며, 따라서 발광 다이오드의 전체 발광 효율을 높일 수 있다.

도 6을 참조하면, 본딩 패드들(50a, 50b)에 교류 전원이 연결되면, 교류 구 동의 반주기 동안은 본딩 패드(50a)와 본딩 패드(50b) 사이에서 반파 발광셀(100a), 전파 발광셀(200) 및 반파 발광셀들(300) 중 하나(300)에 순방향 전압이 인가되고, 교류 구동의 나머지 반주기 동안은 본딩 패드(50a)와 본딩 패드(50b) 사이에서 반파 발광셀(100b), 전파 발광셀(200) 및 반파 발광셀들(300) 중 다른 하나(300)에 순방향 전압이 인가된다.

즉, 본 실시예에 따른 교류용 발광 다이오드 동작시, 전파 발광셀(200)은 전주기 동안 동작하며 반파 발광셀들(100a, 100b, 300)은 반주기 동안 동작하게 된다.

한편, 교류 구동의 반주기 동안, 반파 발광셀(100b) 및 반파 발광셀들(300) 중 다른 하나에 역방향 전압이 인가되고, 교류 구동의 나머지 반주기 동안, 반파 발광셀(100a) 및 반파 발광셀들(300) 중 다른 하나에 역방향 전압이 인가된다. 이때, 반파 발광셀들(100a, 100b, 300)에 인가되는 역방향 전압은 각각 반파 발광셀들(100a, 100b, 300) 중 하나와 전파 발광셀(200)에 인가되는 순방향 전압의 합과 대체로 동일하다. 따라서, 반파 발광셀들에 인가되는 역방향 전압이 두개의 발광셀에 인가되는 순방향 전압의 합을 초과하지 않도록 제한할 수 있어 발광 다이오드의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

여기서, 상기 발광셀들(100a, 100b)이 캐소드 단자를 공유하는 것으로 설명했지만, 애노드 단자를 공유할 수도 있다. 이 경우, 캐소드 단자들(120)이 각각 발광셀들(100a, 100b) 상에 위치하여 본딩 패드들(50a, 50b)에 전기적으로 연결되며, 전파 발광셀(200) 및 반파 발광셀들(300)은 서로 방향을 바꾸어 전기적으로 연결된 다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 교류용 발광 다이오드를 설명하기 위한 평면도이고, 도 8은 도 7의 등가회로도이다.

도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 교류용 발광 다이오드는 도 1의 발광셀들의 기본 유닛들 3개, 즉 제1 내지 제3 기본 유닛들(1000a, 1000b, 1000c)가 서로 직렬 연결된 구조를 가지며 양단에 각각 본딩 패드들(50a, 50b)이 접속되어 있다.

본 실시예에 있어서, 하나의 기본 유닛에 연결되는 다른 기본 유닛은 180도 회전하여 상기 하나의 기본 유닛에 결합된다. 즉, 제2 기본 유닛(1000b)을 사이에 두고 제1 기본 유닛(1000a)과 제3 기본 유닛(1000c)이 양단에 배치되며, 제2 기본 유닛(1000b)은 제1 및 제3의 기본 유닛(1000a, 1000c)에 대해 180도 회전하여 제1 및 제3 기본 유닛(1000a, 1000c)에 결합되어 있다.

상술하면, 제1 기본 유닛 및 제3 기본 유닛은 도 1에서 설명한 기본 유닛과 동일한 구조로 배열된 발광셀들(100a, 100b, 200, 300)을 갖는다. 즉, 반파 발광셀들(100a, 100b)은 제1행 내에 배치되며, 전파 발광셀(200)은 제2행 내에 배치되고, 반파 발광셀들(300)은 제3행 내에 배치된다.

이와 달리, 제2 기본 유닛(1000b)은 도 1에서 설명한 기본 유닛에 대해 180도 회전한 구조로 배열된 발광셀들(100a, 100b, 200, 300)을 갖는다. 즉, 상기 제2 기본 유닛에서, 각각 애노드 단자(310)와 캐소드 단자(320)을 갖는 한 쌍의 반파 발광셀들(300)이 제1행 내에 배치되고, 전파 발광셀(200)이 제2행 내에 배치되며, 서로 캐소드 단자를 공유하는 한 쌍의 발광셀들이 제3행 내에 배치된다. 상기 전파 발광셀(200)은 상기 제1행의 한 쌍의 반파 발광셀들(300)과 상기 제3행의 한 쌍의 반파 발광셀들(100a, 100b) 사이에 위치한다. 또한, 상기 전파 발광셀(200)의 애노드 단자(210)는 상기 제3행 내의 한 쌍의 반파 발광셀들(100a, 100b)에 의해 공유된 캐소드 단자(120)에 전기적으로 연결되고, 상기 전파 발광셀(200)의 캐소드 단자(220)는 상기 제1행 내의 한 쌍의 반파 발광셀들(300)의 애노드 단자들(320)에 전기적으로 연결된다.

한편, 상기 제2 기본 유닛(1000b)의 한 쌍의 반파 발광셀들(300) 중 하나의 반파 발광셀의 캐소드 단자(320)는 배선(3211)을 통해 상기 제1 기본 유닛(1000a)의 반파 발광셀(100b)의 애노드 단자(110)에 전기적으로 연결되고, 상기 제2 기본 유닛(1000b)의 반파 발광셀(100b)의 애노드 단자(110)는 배선(3211)을 통해 제1 기본 유닛(1000a)의 한 쌍의 반파 발광셀들(300) 중 하나의 반파 발광셀의 캐소드 단자(320)에 전기적으로 연결된다. 또한, 상기 제2 기본 유닛(1000b)의 한 쌍의 반파 발광셀들(300) 중 다른 하나의 반파 발광셀의 캐소드 단자(320)는 배선(3211)을 통해 상기 제3 기본 유닛(1000c)의 반파 발광셀(100a)의 애노드 단자(110)에 전기적으로 연결되고, 상기 제2 기본 유닛(1000b)의 반파 발광셀(100a)의 애노드 단자(110)는 배선(3211)을 통해 제3 기본 유닛(1000c)의 한 쌍의 반파 발광셀들(300) 중 하나의 반파 발광셀의 캐소드 단자(320)에 전기적으로 연결된다.

본딩 패드(50a)는 도 5를 참조하여 설명한 바와 같이, 제1 기본 유닛(1000a)의 반파 발광셀들(100a, 300)에 전기적으로 연결되며, 본딩 패드(50b)는 제3 기본 유닛(1000c)에 전기적으로 연결된다. 여기서, 본딩 패드(50b)가 제3 기본 유 닛(1000c)의 반파 발광셀(300)의 캐소드 단자(320) 위치에 형성된 것을 도시하였다.

본 실시예에 있어서, 인접하는 기본 유닛들을 서로 180도 회전하여 결합한 구조를 채택함으로써, 기본 유닛들을 연결하는 배선들(3211)의 크기를 감소시킬 수 있어 배선 형성을 위한 발광 면적의 감소를 완화할 수 있으며, 따라서 발광 면적 감소를 방지할 수 있다.

도 8을 참조하면, 본딩 패드들(50a, 50b)에 교류 전원이 연결되면 반파 발광셀들(100a, 100b, 300)은 반주기 동안 구동되고 전파 발광셀들(200)은 전주기 동안 구동된다.

한편, 교류 전원이 연결되어 구동되는 반주기 동안 일부 반파 발광셀들에는 역방향 전압이 인가된다. 이때, 전파 발광셀들(200) 사이에 위치하는 두개의 반파 발광셀들(100b와 300, 또는 100a와 300)에 인가되는 역방향 전압은 두개의 전파 발광셀들(200)과 두개의 반파 발광셀들(100b와 300, 또는 100a와 300)에 인가되는 역방향 전압의 합과 대체로 유사하다. 따라서, 각 반파 발광셀에 인가되는 역방향 전압은 도 6을 참조하여 설명한 바와 유사하게, 두개의 발광셀에 인가되는 순방향 전압의 합을 초과하지 않도록 제한할 수 있어 발광 다이오드의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

본 실시예에 있어서, 3개의 기본 유닛들이 본딩 패드들(50a, 50b) 사이에서 서로 결합된 것을 설명했지만, 기본 유닛들의 개수는 특별히 제한되는 것은 아니다.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 교류용 발광 다이오드를 설명하기 위한 평면도이다.

도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 교류용 발광 다이오드는 도 7을 참조하여 설명한 교류용 발광 다이오드와 대체로 유사하며, 다만, 제1 기본 유닛(1000a)과 제3 기본 유닛(1000c) 사이에 위치하는 제2 기본 유닛(1000b)이 도 3을 참조하여 설명한 변형된 기본 유닛(2000)의 형태를 취하는 점에 차이가 있다.

즉, 제2 기본 유닛(1000b)은 제1 기본 유닛 또는 제3 기본 유닛이 180도 회전된 형태를 취하나, 제2 기본 유닛(1000b)의 반파 발광셀들(300a, 300b)은, 도 3에서 설명한 바와 같이, 애노드 단자(310)를 공유한다.

본 실시예의 교류용 발광 다이오드와 같이, 기본 유닛들 사이에 위치하는 기본 유닛의 경우, 반파 발광셀들(300)은 애노드 단자(310)를 서로 공유할 수 있다.

애노드 단자(310)를 공유하는 반파 발광셀들(300a, 300b)을 채택함으로써, 반파 발광셀들(300)을 서로 분리할 필요가 없고 또한 애노드 단자(310)를 형성하기 위한 면적을 감소시킬 수 있으므로 발광 면적을 더욱 증가시킬 수 있다.

도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 교류용 발광 다이오드를 설명하기 위한 평면도이고, 도 11은 도 10의 등가회로도이다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 제1 내지 제3 기본 유닛들(1000a, 1000b, 1000c)이 도 7을 참조하여 설명한 바와 같이 서로 결합된다. 이에 더하여, 제4 내지 제6 기본 유닛들(1000d, 1000e, 1000f)이 행을 바꾸어 서로 결합되어 있다. 행을 달리하는 기본 유닛들의 수는 동일한 것이 바람직하다.

제4 내지 제6 기본 유닛들(1000d, 1000e, 1000f)은 제1 내지 제3 기본 유닛들(1000a, 1000b, 1000c)과 거울면 대칭을 이루도록 배열되어 있으며, 본딩 패드들(50a, 50b)이 각각 제1 기본 유닛(1000a) 및 제4 기본 유닛(1000d)에 접속되어 있다.

또한, 제3 기본 유닛(1000c)의 반파 발광셀(100b)의 애노드 단자(310)는 제6 기본 유닛(1000f)의 반파 발광셀(300)의 캐소드 단자(320)에 전기적으로 연결되고, 제3 기본 유닛(1000c)의 반파 발광셀(300)의 캐소드 단자(320)는 제6 기본 유닛(1000f)의 반파 발광셀(100b)의 애노드 단자(110)에 전기적으로 연결된다. 여기서, 제3 기본 유닛(1000c)의 반파 발광셀(100b)의 애노드 단자(310)와 제6 기본 유닛(1000f)의 반파 발광셀(300)의 캐소드 단자(320), 그리고 제3 기본 유닛(1000c)의 반파 발광셀(300)의 캐소드 단자(320)와 제6 기본 유닛(1000f)의 반파 발광셀(100b)의 애노드 단자(110)는 다양한 방식으로 배선들을 이용하여 전기적으로 연결될 수 있다.

예컨대, 배선(3211a)이 제3 기본 유닛(1000c)의 반파 발광셀(100b)의 애노드 단자((110)와 제3 기본 유닛(1000c)의 반파 발광셀(300)의 캐소드 단자(320)를 서로 연결하고, 배선(3211c)이 제6 기본 유닛(1000f)의 반파 발광셀(100b)의 애노드 단자(110)와 제6 기본 유닛(1000f)의 반파 발광셀(300)의 캐소드 단자(320)를 서로 연결하고, 배선(3211b)이 제3 기본 유닛(1000c)의 반파 발광셀(300)의 캐소드 단자(320)와 제6 기본 유닛(1000f)의 반파 발광셀(300)의 캐소드 단자(320)을 서로 연결할 수 있다. 이에 따라, 제3 기본 유닛(1000c)의 반파 발광셀들(100b, 300) 및 제6 기본 유닛(1000f)의 반파 발광셀들(100b, 300)이 함께 전기적으로 연결된다.

도시된 바와 같이, 배선들(3211a, 3211b)은 전파 발광셀들(200)의 하부 반도체층(23) 상부를 가로지를 수 있으며, 절연층(31)에 의해 전파 발광셀들(200)로부터 절연된다.

본 실시예에 있어서, 배선(3211b)에 의해 연결되는 제3 기본 유닛 및 제6 기본 유닛의 반파 발광셀들(300)은 하부 반도체층(23)을 공유할 수 있으며, 캐소드 단자를 공유할 수 있다. 따라서, 캐소드 단자(320)를 형성하는 경우, 배선(3211b) 형성은 생략될 수 있다.

또한, 본 실시예에 있어서, 제2 기본 유닛(1000b) 및 제5 기본 유닛(1000e) 내의 반파 발광셀들(300)은, 도 9를 참조하여 설명한 바와 같이, 서로 애노드 단자를 공유할 수 있다.

도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 교류용 발광 다이오드를 설명하기 위한 평면도이고, 도 13은 도 12의 등가회로도이다.

도 12 및 도 13을 참조하면, 본 실시예에 따른 교류용 발광 다이오드는 도 10을 참조하여 설명한 교류용 발광 다이오드와 대체로 유사하나, 제4 내지 제6 기본 유닛들(1000d~1000f)이 제1 내지 제3 기본 유닛들(1000a~1000c)과 동일한 구조로 행을 바꾸어 배열된 것에 차이가 있다. 즉, 제1 내지 제3 기본 유닛들(1000a~1000c)이 행을 바꾸어 반복되어 있다.

또한, 도 10을 참조하여 설명한 바와 같이, 배선(3211a)이 제3 기본 유닛(1000c)의 반파 발광셀(100b)의 애노드 단자(110)와 반파 발광셀(300)의 캐소드 단자(320)를 연결하고, 배선(3211c)이 제6 기본 유닛(1000f)의 반파 발광셀(100b)의 애노드 단자(110)와 반파 발광셀(300)의 캐소드 단자(320)를 연결할 수 있다. 배선(3211)이 제3 기본 유닛(1000c)의 반파 발광셀(300)의 캐소드 단자(320)와 제6 기본 유닛(1000f)의 반파 발광셀(100b)의 애노드 단자(110)을 연결한다. 이에 따라, 제3 기본 유닛(1000c)의 반파 발광셀들(100b, 300)과 제6 기본 유닛(1000f)의 반파 발광셀들(100b, 300)이 서로 전기적으로 연결된다.

본 실시예에 따르면, 도 10을 참조하여 설명한 것과 유사한 형태의 교류용 발광 다이오드가 제공될 수 있다.

도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 교류용 발광 다이오드를 설명하기 위한 평면도이고, 도 15는 도 14의 등가회로도이다.

도 14 및 도 15를 참조하면, 도 10을 참조하여 설명한 바와 같이, 기본 유닛들(1000a~1000f)이 기판(21) 상에 배열된다. 제1 내지 제3 기본 유닛들과 제4 내지 제6 기본 유닛들은 거울면 대칭 구조를 가질 수 있다.

한편, 제1 기본 유닛(1000a) 및 제4 기본 유닛(1000d)이 본딩 패드(50a)에 공통으로 접속되고, 제3 기본 유닛(1000c) 및 제6 기본 유닛(1000f)이 본딩 패드(50b)에 공통으로 접속된다.

즉, 제1 기본 유닛(1000a)의 반파 발광셀(100a)의 애노드 단자(110) 및 반파 발광셀(300)의 캐소드 단자(320)와, 제4 기본 유닛(1000d)의 반파 발광셀(100a)의 애노드 단자(110) 및 반파 발광셀(300)의 캐소드 단자(320)가 공통으로 본딩 패드(50a)에 전기적으로 연결되고, 제3 기본 유닛(1000c)의 반파 발광셀(100b)의 애노드 단자(110) 및 반파 발광셀(300)의 캐소드 단자(320)와, 제6 기본 유닛(1000f)의 반파 발광셀(100b)의 애노드 단자(110) 및 반파 발광셀(300)의 캐소드 단자(320)가 공통으로 본딩 패드(50b)에 전기적으로 연결된다.

이에 따라, 제1 내지 제3 기본 유닛들(1000a~1000c)과 제4 내지 제6 기본 유닛들(1000d~1000f)이 본딩 패드들(50a, 50b) 사이에서 병렬 연결된 교류용 발광 다이오드가 제공된다.

본딩 패드들(50a, 50b)는 각각 하나씩 형성될 수 있으나, 도시된 바와 같이, 2개씩 또는 더 많은 수로 형성될 수도 있다.

본 실시예에 있어서, 제1 내지 제3 기본 유닛들과 제4 내지 제6 기본 유닛들이 서로 거울면 대칭 구조로 배열된 것을 도시하였으나, 도 12를 참조하여 설명한 바와 같이, 제4 내지 제6 기본 유닛들이 제1 내지 제3 기본 유닛들과 동일하게 배열될 수도 있다.

본 실시예에 있어서, 제2 기본 유닛(1000b) 및 제5 기본 유닛(1000e) 내의 반파 발광셀들(300)은, 도 9를 참조하여 설명한 바와 같이, 서로 애노드 단자를 공유할 수 있다.

또한, 본 실시예에 있어서, 제3 기본 유닛 및 제6 기본 유닛의 반파 발광셀들(300)은 하부 반도체층(23)을 공유할 수 있으며, 캐소드 단자를 공유할 수 있다. 따라서, 캐소드 단자(320)를 형성하는 경우, 제3 기본 유닛과 제6 기본 유닛을 연결하는 배선 형성은 생략될 수 있다. 나아가, 제1 기본 유닛 및 제4 기본 유닛의 반파 발광셀들(300) 또한 하부 반도체층(23)을 공유할 수 있으며, 캐소드 단자를 공유할 수 있다. 따라서, 제1 기본 유닛과 제4 기본 유닛을 연결하는 배선 형성은 생략될 수 있다.

도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 교류용 발광 다이오드를 설명하기 위한 평면도이고, 도 17은 도 16의 등가회로도이다.

도 16 및 도 17을 참조하면, 제1 내지 제3 기본 유닛들(1000a~1000c)과 제4 내지 제6 기본 유닛들(1000d~1000f)이 행을 바꾸어 배열되어 있다. 앞의 실시예들에 있어서, 제2 기본 유닛이 제1 및 제3 기본 유닛들(1000a, 1000c)에 대해 180도 회전하여 제1 및 제3 기본 유닛들에 결합되는 것으로 설명하였으나, 본 실시예에 있어서, 제2 기본 유닛(1000b)은 제1 내지 제3 기본 유닛들(1000a, 1000c)과 동일한 구조로 제1 및 제3 기본 유닛들에 결합되며, 제5 기본 유닛(1000e)의 경우도 동일하다.

한편, 각 기본 유닛들 내의 반파 발광셀들(300)은 서로 분리되어 있으며, 인접한 반파 발광셀들(300)은 캐소드 단자(320)를 공유할 수 있다. 따라서, 발광 면적을 증가시킬 수 있다.

한편, 인접한 기본 유닛들은 추가의 전파 발광셀(200a)을 통해 결합된다. 즉, 제1 기본 유닛(1000a)의 반파 발광셀(100b)의 애노드 단자(110) 및 제2 기본 유닛(1000b)의 반파 발광셀(100a)의 애노드 단자(110)는 모두 추가의 전파 발광 셀(200a)의 캐소드 단자(220)에 전기적으로 연결되고, 제1 기본 유닛(1000a)의 반파 발광셀(300) 및 제2 기본 유닛(1000b)의 반파 발광셀에 의해 공유된 캐소드 단자(320)가 추가의 전파 발광셀(200a)의 애노드 단자(220)에 전기적으로 연결된다. 제2 기본 유닛(1000b)과 제3 기본 유닛(1000c) 사이에도 추가의 전파 발광셀(200a)이 개재되어 이들 유닛을 결합시키며, 제4 내지 제6 기본 유닛들도 추가의 전파 발광셀들(200)을 통해 서로 결합된다.

상기 추가의 전파 발광셀들(200a)은 기본 유닛들 내의 전파 발광셀들(200)과 비교하여 캐소드 단자 및 애노드 단자의 위치가 반대로 배치된다. 이에 따라, 기본 유닛들 내의 전파 발광셀들(200)과 추가의 전파 발광셀들(200a)이 서로 교대로 배치된다.

한편, 제3 기본 유닛(1000c)과 제6 기본 유닛(1000f)은 도 10을 참조하여 설명한 바와 같이 배선들(3211a~3211c)을 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.

본 실시예에 있어서, 제1 내지 제3 기본 유닛들과 제4 내지 제6 기본 유닛들이 서로 거울면 대칭 구조로 배열된 것을 도시하였지만, 앞서 설명한 바와 같이, 제4 내지 제6 기본 유닛들이 제1 내지 제3 기본 유닛들과 동일하게 배열될 수 있다.

본 실시예에 따르면, 추가의 전파 발광셀들(200a)을 이용하여 기본 유닛들을 서로 연결함으로써 제한된 칩 면적 내에서 본딩 패드들(50a, 50b) 사이에서 직렬 연결되는 발광셀들의 수를 증가시킬 수 있다. 따라서, 고전압 교류 전원에서 구동할 수 있는 발광 다이오드가 제공될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 교류용 발광 다이오드에 사용될 수 있는 발광셀들의 기본 유닛을 설명하기 위한 평면도이다.

도 2는 도 1의 절취선 A-A를 따라 취해진 단면도이다.

도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 교류용 발광 다이오드에 사용될 수 있는 발광셀들의 기본 유닛의 변형예를 설명하기 위한 평면도이다.

도 4는 도 3의 절취선 B-B를 따라 취해진 단면도이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 교류용 발광 다이오드를 설명하기 위한 평면도이다.

도 6은 도 5의 등가회로도이다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 교류용 발광 다이오드를 설명하기 위한 평면도이다.

도 8은 도 7의 등가회로도이다.

도 9은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 교류용 발광 다이오드를 설명하기 위한 평면도이다.

도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 교류용 발광 다이오드를 설명하기 위한 평면도이다.

도 11은 도 10의 등가회로도이다.

도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 교류용 발광 다이오드를 설명하기 위한 평면도이다.

도 13은 도 12의 등가회로도이다.

도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 교류용 발광 다이오드를 설명하기 위한 평면도이다.

도 15은 도 14의 등가회로도이다.

도 16는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 교류용 발광 다이오드를 설명하기 위한 평면도이다.

도 17은 도 16의 등가회로도이다.

Claims

단일 기판 상에 전기적으로 연결된 복수개의 발광셀들을 갖는 교류용 발광 다이오드에 있어서,

제1의 한 쌍의 반파 발광셀들;

전파 발광셀; 및

제2의 한 쌍의 반파 발광셀들을 포함하고,

상기 전파 발광셀은 상기 제1의 한 쌍의 반파 발광셀들과 상기 제2의 한 쌍의 반파 발광셀들 사이에 위치하여 상기 제1의 한 쌍의 반파 발광셀들 및 제2의 한 쌍의 반파 발광셀들에 전기적으로 연결되고,

상기 제1의 한 쌍의 반파 발광셀들은 서로 애노드 단자 또는 캐소드 단자를 공유하는 발광 다이오드.
청구항 1에 있어서, 상기 제1행 내의 한 쌍의 반파 발광셀들, 상기 제2행 내의 전파 발광셀 및 상기 제3행 내의 한 쌍의 반파 발광셀들 각각의 애노드 단자와 캐소드 단자 사이의 거리가 동일한 발광 다이오드.
청구항 1에 있어서,

상기 제1의 한 쌍의 반파 발광셀들 각각은 애노드 단자와 캐소드 단자를 갖되, 서로 캐소드 단자를 공유하며, 제1행 내에 배열되고,

상기 전파 발광셀은 애노드 단자와 캐소드 단자를 갖고 제2행 내에 배열되고,

상기 제2의 한 쌍의 반파 발광셀들 각각은 애노드 단자와 캐소드 단자를 갖고, 제3행 내에 배열되고,

상기 전파 발광셀의 애노드 단자는 상기 제1행 내의 한 쌍의 반파 발광셀들에 의해 공유된 캐소드 단자에 전기적으로 연결되고,

상기 전파 발광셀의 캐소드 단자는 상기 제3행 내의 한 쌍의 반파 발광셀들의 애노드 단자들에 전기적으로 연결된 발광 다이오드.
청구항 3에 있어서, 상기 제3행 내의 한 쌍의 반파 발광셀들은 서로 애노드 단자를 공유하는 발광 다이오드.
청구항 3에 있어서,

각각 애노드 단자와 캐소드 단자를 갖고, 상기 제1행 내의 한 쌍의 발광셀들에 인접하여 제1행 내에 배치된 다른 한 쌍의 반파 발광셀들;

애노드 단자와 캐소드 단자를 갖고, 상기 전파 발광셀에 인접하여 제2행 내에 배치된 다른 전파 발광셀; 및

각각 애노드 단자와 캐소드 단자를 갖되, 서로 캐소드 단자를 공유하며, 상기 제3행 내의 한 쌍의 발광셀들에 인접하여 제3행 내에 배치된 다른 한 쌍의 반파 발광셀들을 더 포함하고,

상기 다른 전파 발광셀은 상기 제1행의 다른 한 쌍의 반파 발광셀들과 상기 제3행의 다른 한 쌍의 반파 발광셀들 사이에 위치하고,

상기 다른 전파 발광셀의 애노드 단자는 상기 제3행 내의 다른 한 쌍의 반파 발광셀들에 의해 공유된 캐소드 단자에 전기적으로 연결되고,

상기 다른 전파 발광셀의 캐소드 단자는 상기 제1행 내의 다른 한 쌍의 반파 발광셀들의 애노드 단자들에 전기적으로 연결되고,

상기 제1행 내의 다른 한 쌍의 반파 발광셀들 중 하나의 반파 발광셀의 캐소드 단자는 상기 제1행 내의 한 쌍의 반파 발광셀들 중 하나의 반파 발광셀의 애노드 단자에 전기적으로 연결되고,

상기 제3행 내의 다른 한 쌍의 반파 발광셀들 중 하나의 반파 발광셀의 애노드 단자는 상기 제3행 내의 한 쌍의 반파 발광셀들 중 하나의 반파 발광셀의 캐소드 단자에 전기적으로 연결된 발광 다이오드.
청구항 5에 있어서, 상기 제1행 내의 다른 한 쌍의 반파 발광셀들은 애노드 단자를 서로 공유하는 발광 다이오드.
청구항 3에 있어서,

각각 애노드 단자와 캐소드 단자를 갖되, 서로 캐소드 단자를 공유하며, 상기 제1행 내의 한 쌍의 발광셀들에 인접하여 제1행 내에 배치된 다른 한 쌍의 반파 발광셀들;

애노드 단자와 캐소드 단자를 갖고, 상기 전파 발광셀에 인접하여 제2행 내에 배치된 다른 전파 발광셀;

상기 전파 발광셀과 상기 다른 전파 발광셀 사이에 배치된 또 다른 전파 발광셀; 및

각각 애노드 단자와 캐소드 단자를 갖고, 상기 제3행 내의 한 쌍의 발광셀들에 인접하여 제3행 내에 배치된 다른 한 쌍의 반파 발광셀들을 더 포함하고,

상기 다른 전파 발광셀은 상기 제1행의 다른 한 쌍의 반파 발광셀들과 상기 제3행의 다른 한 쌍의 반파 발광셀들 사이에 위치하고,

상기 다른 전파 발광셀의 애노드 단자는 상기 제1행 내의 다른 한 쌍의 반파 발광셀들에 의해 공유된 캐소드 단자에 전기적으로 연결되고,

상기 다른 전파 발광셀의 캐소드 단자는 상기 제3행 내의 다른 한 쌍의 반파 발광셀들의 애노드 단자들에 전기적으로 연결되고,

상기 제1행 내의 한 쌍의 반파 발광셀들 중 하나의 반파 발광셀의 애노드 단자 및 상기 제1행 내의 다른 한 쌍의 반파 발광셀들 중 하나의 반파 발광셀의 애노드 단자는 상기 제2행 내의 또 다른 전파 발광셀의 캐소드 단자에 전기적으로 연결되고,

상기 제3행 내의 한 쌍의 반파 발광셀들 중 하나의 반파 발광셀의 캐소드 단자 및 상기 제3행 내의 다른 한 쌍의 반파 발광셀들 중 하나의 반파 발광셀의 캐소드 단자는 상기 제2행 내의 또 다른 전파 발광셀의 애노드 단자에 전기적으로 연결된 발광 다이오드.
청구항 7에 있어서, 상기 제3행 내의 한 쌍의 반파 발광셀들 중 하나의 반파 발광셀과 상기 제3행 내의 다른 한 상의 반파 발광셀들 중 하나의 반파 발광셀은 캐소드 단자를 공유하는 발광 다이오드.
단일 기판 상에 전기적으로 연결된 복수개의 발광셀들을 갖는 교류용 발광 다이오드에 있어서,

본딩 패드들; 및

상기 본딩 패드들 사이에서 서로 전기적으로 결합된 복수개의 기본 유닛들을 포함하되, 상기 기본 유닛은

제1의 한 쌍의 반파 발광셀들;

전파 발광셀; 및

제2의 한 쌍의 반파 발광셀들을 포함하고,

상기 전파 발광셀은 상기 제1의 한 쌍의 반파 발광셀들과 상기 제2의 한 쌍의 반파 발광셀들 사이에 위치하여 상기 제1의 한 쌍의 반파 발광셀들 및 제2의 한 쌍의 반파 발광셀들에 전기적으로 연결되고,

상기 제1의 한 쌍의 반파 발광셀들은 서로 애노드 단자 또는 캐소드 단자를 공유하는 발광 다이오드.
청구항 9에 있어서,

상기 제1의 한 쌍의 반파 발광셀들 각각은 애노드 단자와 캐소드 단자를 갖되, 서로 캐소드 단자를 공유하고,

상기 전파 발광셀은 애노드 단자와 캐소드 단자를 갖고,

상기 제2의 한 쌍의 반파 발광셀들 각각은 애노드 단자와 캐소드 단자를 갖고,

상기 전파 발광셀의 애노드 단자는 상기 제1의 한 쌍의 반파 발광셀들에 의해 공유된 캐소드 단자에 전기적으로 연결되고,

상기 전파 발광셀의 캐소드 단자는 상기 제2의 한 쌍의 반파 발광셀들의 애노드 단자들에 전기적으로 연결된 발광 다이오드.
청구항 10에 있어서, 하나의 기본 유닛에 결합된 다른 하나의 기본 유닛은 상기 하나의 기본 유닛에 180도 회전하여 결합된 발광 다이오드.
청구항 10에 있어서, 기본 유닛들 사이에 결합된 기본 유닛의 제2의 한 쌍의 반파 발광셀들은 애노드 단자를 공유하는 발광 다이오드.
청구항 10에 있어서, 복수개의 기본 유닛들이 서로 행을 바꾸어 배열된 발광 다이오드.
청구항 13에 있어서, 서로 다른 행에 배열된 복수개의 기본 유닛들은 서로 직렬 연결된 발광 다이오드.
청구항 13에 있어서, 서로 다른 행에 배열된 복수개의 기본 유닛들은 서로 병렬 연결된 발광 다이오드.
청구항 13에 있어서, 서로 다른 행에 배열된 복수개의 기본 유닛들은 거울면 대칭 구조를 이루는 발광 다이오드.
청구항 10에 있어서, 기본 유닛들 사이에 배치된 추가의 전파 발광셀을 더 포함하되, 기본 유닛들이 상기 추가의 전파 발광셀을 통해 서로 결합된 발광 다이오드.