KR20110094995A - 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템 - Google Patents

발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템 Download PDF

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Abstract

실시예는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템에 관한 것이다.
실시예에 따른 발광소자는 제1 도전형 반도체층, 활성층, 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광구조물; 상기 발광구조물 아래에 적어도 하나 이상의 금속패턴; 및 상기 금속패턴에 대응하는 패턴을 포함하며 상기 금속패턴 아래에 형성된 반사층;을 포함할 수 있다.

Description

발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템{LIGHT EMITTING DEVICE, METHOD FOR FABRICATING THE SAME, LIGHT EMITTING DEVICE PACKAGE, AND LIGHTING SYSTEM INCLUDING THE SAME}
실시예는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템에 관한 것이다.
발광소자(Light Emitting Device:LED)는 전기에너지가 빛에너지로 변환되는 특성의 p-n 접합 다이오드를 주기율표상에서 Ⅲ족과 Ⅴ족의 원소가 화합하여 생성될 수 있다. LED는 화합물 반도체의 조성비를 조절함으로써 다양한 색상구현이 가능하다.
발광소자의 효율 개선을 위해 광추출 패턴을 도입하고 있다. 예를 들어, 종래의 광 추출 패턴은 공간적으로 굴절률이 다른 유전체의 조합으로 구성될 수 있다.
그런데, 종래기술에 의하면 유전체 간 형성되는 패턴의 광 추출 능력은 양 유전체의 굴절률 차이로 인해 결정되므로, GaN 물질에 의해 제한을 받는 문제가 있다.
또한, 종래기술에 의하면 수직형 GaN LED에 형성되는 광 추출 패턴은 GaN LED 상층부에 형성되는 제한이 있어 광추출 효율에 한계가 있었다.
한편, 종래기술에 의하면 광추출 패턴이 광추출 효율의 증대의 기능은 하지만 전류밀도의 조절기능은 하지 못했다.
실시예는 광추출 효율을 증대시킬 수 있는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공하고자 한다.
또한, 실시예는 광추출 효율의 증대와 아울러 전류밀도를 조절할 수 있는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공하고자 한다.
실시예에 따른 발광소자는 제1 도전형 반도체층, 활성층, 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광구조물; 상기 발광구조물 아래에 적어도 하나 이상의 금속패턴; 및 상기 금속패턴에 대응하는 패턴을 포함하며 상기 금속패턴 아래에 형성된 반사층;을 포함할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 발광소자의 제조방법은 제1 도전형 반도체층, 활성층, 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광구조물을 형성하는 단계; 상기 발광구조물 상에 적어도 하나 이상의 금속패턴을 형성하는 단계; 및 상기 금속패턴과 대응하는 패턴을 포함하여 상기 금속패턴 상에 반사층을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 발광소자 패키지는 발광구조물, 상기 발광구조물 아래에 적어도 하나 이상의 금속패턴 및 상기 금속패턴과 대응하는 패턴을 포함하여 상기 금속패턴 아래에 형성된 반사층을 포함하는 발광소자; 및 상기 발광소자가 배치되는 패키지 몸체;를 포함한다.
또한, 실시예에 따른 조명시스템은 발광구조물, 상기 발광구조물 아래에 적어도 하나 이상의 금속패턴, 상기 금속패턴과 대응하는 패턴을 포함하여 상기 금속패턴 아래에 형성된 반사층을 포함하는 발광소자; 및 상기 발광소자가 배치되는 패키지 몸체;를 포함하는 발광소자 패키지를 구비하는 발광모듈부를 포함한다.
실시예에 따른 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템에 의하면, 광 추출 패턴을 반사층 내에 반사층과 서로 다른 금속패턴을 형성함으로써 광 추출 효율을 높일 수 있다. 또한, 이러한 반사층 내의 금속패턴은 금속 물질의 조합에 따라 전류 밀도를 조절하는 역할도 수행할 수 있다.
도 1은 제1 실시예에 따른 발광소자의 단면도.
도 2는 실시예에 따른 발광소자의 광추출 효율에 대한 도표.
도 3 내지 도 8은 제1 실시예에 따른 발광소자의 제조방법의 공정단면도.
도 9는 제2 실시예에 따른 발광소자의 단면도.
도 10은 제3 실시예에 따른 발광소자의 단면도.
도 11은 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면도.
도 12는 실시예에 따른 조명 유닛의 사시도.
도 13은 실시예에 따른 백라이트 유닛의 분해 사시도.
실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on/over)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on/over)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
(실시예)
도 1은 제1 실시예에 따른 발광소자의 단면도이다.
실시예에 따른 발광소자는 제1 도전형 반도체층(112), 활성층(114), 제2 도전형 반도체층(116)을 포함하는 발광구조물(110)과 상기 발광구조물(110) 아래에 형성된 적어도 하나 이상의 금속패턴(130) 및 상기 금속패턴(130)과 대응하는 패턴을 포함하여 상기 금속패턴(130) 아래에 형성된 반사층(142)을 포함할 수 있다.
상기 금속패턴(130)은 일정한 간격 또는 불규칙한 간격으로 배치됨으로써 광추출 효율을 높일 수 있다. 예를 들어, 상기 금속패턴(130)은 일정한 주기를 가지는 도트(dot) 형태 또는 다각형 형태로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 금속패턴(130)은 도트(dot) 형태이거나 삼각형, 사각형,오각형 등의 다각형 형태일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 금속패턴(130)은 나노미터(nm) 단위의 주기로 형성됨으로써 광추출 기능을 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 금속패턴(130)은 50nm 내지 3,000nm 이하의 주기를 가질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 금속패턴(130)은 상기 발광구조물(110)과 넌오믹컨택(non-ohmic contact)을 이루는 금속으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 금속패턴(130)과 상기 발광구조물(110)이 쇼키컨택을 형성함으로써 상기 금속패턴(130)이 전류밀도 조절할 수 있는 전류차단층의 기능을 할 수 있다.
상기 금속패턴(130)은 패드전극(150) 수직 아랫부분에 형성되는 외에 발광구조물의 전체 영역에 고르게 형성될 수 있다.
상기 반사층(142)은 Ag 또는 Ag 계열의 화합물 및 합금으로 형성되고, 상기 금속패턴(130)은 Al, Ni, Pt, Ti 중 적어도 하나로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 반사층(142)은 상기 발광구조물(110)과 접하면서 상기 금속패턴(130) 보다 두껍게 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
제2 실시예는 도 9와 같이 상기 반사층(142)의 발광구조물 내로의 침투를 방지하기 위해 상기 발광구조물(110)과 상기 금속패턴(130) 사이에 확산방지층(146)을 포함할 수 있다.
상기 확산방지층(146)은 ITO, Ni 중 적어도 하나로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 확산방지층(146)의 두께는 약 1 nm 내지 약 300 nm의 값을 가질 수 있으니 이에 한정되는 것은 아니다.
제3 실시예는 도 10과 같이 상기 발광구조물(110) 상에 광추출 패턴(P2)을 포함할 수 있다. 상기 광추출 패턴(P2)은 발광구조물(110) 상부에 형성되거나 언도프트 반도체층(120)에 형성될 수 있다.
도 2는 실시예에 따른 발광소자의 광추출 효율에 대한 도표이다.
도 2의 실험결과는 발광구조물의 굴절률(n)이 약 2.46이고, 반사층(142)으로 채용된 은(Ag)의 복소수 굴절율(n, k)이 (0.04, 2.74)이며, 금속패턴(130)으로 채용된 알루미늄(Al)의 복소수 굴절율(n, k)이 (0.64, 5.28)이고, 금속패턴(130) 사이의 주기(a)가 약 400nm이고, 금속패턴의 반지름(r)이 주기(a)의 0.35배(r=0.35a)인 조건에서 진행된 결과예이다.
실시예에 따른 발광소자에 의하면 금속패턴(130), 예를 들어 Al 패턴이 적절하게 설계되는 경우(실선), 금속패턴이 없이 반사층만 있는 경우(점선)에 비해 광 추출 효율 향상이 향상됨이 관찰되었다.
실시예에 따른 발광소자에 의하면, 광 추출 패턴을 반사층 내에 반사층과 서로 다른 금속패턴을 형성함으로써 광 추출 효율을 높일 수 있다. 또한, 이러한 반사층 내의 금속패턴은 금속 물질의 조합에 따라 전류 밀도를 조절하는 역할도 수행할 수 있다.
이하, 도 3 내지 도 8를 참조하여 제1 실시예에 따른 발광소자의 제조방법을 설명한다.
먼저, 도 3과 같이 제1 기판(105)을 준비한다. 상기 제1 기판(105)은 사파이어(Al2O3) 기판, SiC 기판 등일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제1 기판에 대해 습식세척을 하여 표면의 불순물을 제거할 수 있다.
이후, 상기 제1 기판(105) 상에 제1 도전형 반도체층(112), 활성층(114) 및 제2 도전형 반도체층(116)을 포함하는 발광구조물(110)을 형성할 수 있다.
이때, 실시예는 상기 제1 기판(105) 상에 언도프트(undoped) 반도체층(120)을 형성하고, 상기 언도프트 반도체층(120) 상에 제1 도전형 반도체층(112)을 형성함으로써 제1 기판(105)과 발광구조물(110) 간의 결정의 격자상수 차이를 줄일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1 도전형 반도체층(112)은 화학증착방법(CVD) 혹은 분자선 에피택시 (MBE) 혹은 스퍼터링 혹은 수산화물 증기상 에피택시(HVPE) 등의 방법을 사용하여 N형 GaN층을 형성할 수 있다. 또한, 상기 제1 도전형 반도체층(112)은 챔버에 트리메틸 갈륨 가스(TMGa), 암모니아 가스(NH3), 질소 가스(N2), 및 실리콘(Si)와 같은 n 형 불순물을 포함하는 실란 가스(SiH4)가 주입되어 형성될 수 있다.
상기 활성층(114)은 제1 도전형 반도체층(112)을 통해서 주입되는 전자와 이후 형성되는 제2 도전형 반도체층(116)을 통해서 주입되는 정공이 서로 만나서 활성층(발광층) 물질 고유의 에너지 밴드에 의해서 결정되는 에너지를 갖는 빛을 방출하는 층이다.
상기 활성층(114)은 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물 구조(MQW: Multi Quantum Well), 양자 선(Quantum-Wire) 구조, 또는 양자 점(Quantum Dot) 구조 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 활성층(114)은 트리메틸 갈륨 가스(TMGa), 암모니아 가스(NH3), 질소 가스(N2), 및 트리메틸 인듐 가스(TMIn)가 주입되어 InGaN/GaN 또는 InGaN/InGaN 구조를 갖는 다중 양자우물구조가 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제2 도전형 반도체층(116)은 챔버에 트리메틸 갈륨 가스(TMGa), 암모니아 가스(NH3), 질소 가스(N2), 및 마그네슘(Mg)과 같은 p 형 불순물을 포함하는 비세틸 사이클로 펜타디에닐 마그네슘(EtCp2Mg){Mg(C2H5C5H4)2}가 주입되어 p형 GaN층이 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
다음으로, 도 4와 같이 상기 발광구조물(110) 상에 금속패턴(130)을 형성한다.
예를 들어, 도 4와 같이 발광구조물(110) 상에 마스크 패턴(210)을 형성하고, 금속패턴(130)을 형성한 후, 도 5와 같이 상기 마스크 패턴(210)을 제거하는 리프트 오프 방법으로 상기 금속패턴(130)을 형성할 수 있다.
또한, 다른 방법으로 상기 발광구조물(110) 상에 금속패턴 물질(미도시)를 먼저 형성한 후 제2 마스크 패턴(미도시)을 형성하고, 상기 제2 마스크 패턴을 식각마스크로 상기 금속패턴 물질을 일부 식각함으로써 금속패턴을 형성할 수도 있다.
실시예의 금속패턴(130)은 일정한 주기를 가지는 도트(dot) 형태로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 금속패턴(130)은 나노 미터 단위의 주기로 형성됨으로써 광추출 기능을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 금속패턴(130)은 50nm 내지 3,000nm 이하의 주기를 가질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 실시예에서 상기 금속패턴(130)은 상기 발광구조물(110)과 넌오믹컨택(non-ohmic contact)을 이루는 금속으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 금속패턴(130)이 상기 발광구조물(110)과 일함수 차이에 따라 쇼키컨택을 형성하는 금속물질을 채용함으로써 전류밀도 조절할 수 있는 전류차단층의 기능을 할 수 있다.
예를 들어, 상기 금속패턴(130)은 복소수 굴절율(n,k)이 Al(0.64, 5.28), Ni(1.64, 2.71), Pt(1.85, 3.16), Ti(1.71.2.29) 금속 중 적어도 하나로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 금속패턴(130)은 패드전극(150) 수직 아랫부분에 형성되는 외에 발광구조물의 전체 영역에 고르게 형성됨으로써 발광소자 칩의 전체적인 광추출 효율의 향상에 기여할 수 있다.
다음으로, 상기 금속패턴(130) 상에 제2 전극(140)을 형성한다. 상기 제2 전극(140)은 반사층(142), 제2 기판(144) 등을 포함할 수 있다.
상기 반사층(142)은 Ag 또는 Ag 계열의 화합물 및 합금으로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 반사층(142)은 상기 발광구조물(110)과 접하면서 상기 금속패턴(130) 보다 두껍게 형성되어 상기 금속패턴(130)을 덮을 수 있다. 이에 따라 이후 형성되는 제2 기판(144)과 상기 반사층(142)이 접촉할 수 있다.
이후, 상기 반사층(142) 상에 제2 기판(144)을 형성한다. 상기 제2 기판(144)은 전기 전도성이 우수한 금속, 금속합금, 혹은 전도성 반도체 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 기판(144)은 구리(Cu), 구리합금(Cu Alloy) 또는 Si, Mo, SiGe, Ge, GaN, SiC 중 적어도 하나일 수 있다. 상기 제2 기판(144)을 형성시키는 방법은 전기화학적인 금속증착방법이나 유테틱 금속(eutectic metal)을 이용한 본딩 방법 등을 사용할 수 있다.
다음으로, 도 7와 같이 상기 언도프트 반도체층(120)이 노출되도록 상기 제1 기판(105)을 제거한다. 상기 제1 기판(105)을 제거하는 방법은 고출력의 레이저를 이용하여 제1 기판을 분리하거나 화학적 식각 방법을 사용할 수 있다. 또한, 상기 제1 기판(105)은 물리적으로 갈아냄으로써 제거할 수도 있다.
다음으로, 도 8과 같이 패드전극 영역의 오픈 공정을 진행하고, 패드전극(150)을 형성할 수 있다.
예를 들어, 상기 언도프트 반도체층(120) 상에 패드 영역을 노출하는 소정의 패턴(미도시)을 형성하고, 상기 패턴을 식각마스크로 패드 영역의 언도프트 반도체층(120)을 일부 제거하여 상기 제1 도전형 반도체층(112)의 일부를 노출하는 패드 오픈 공정을 진행할 수 있다. 이후, 상기 오픈된 패등 영역 상에 패드전극(150)을 형성할 수 있다.
실시예에 따른 발광소자 및 그 제조방법에 의하면, 광 추출 패턴을 반사층 내에 반사층과 서로 다른 금속패턴을 형성함으로써 광 추출 효율을 높일 수 있다. 또한, 이러한 반사층 내의 금속패턴은 금속 물질의 조합에 따라 전류 밀도를 조절하는 역할도 수행할 수 있다.
도 9는 제2 실시예에 따른 발광소자의 단면도이다.
제2 실시예는 상기 제1 실시예의 기술적인 특징을 채용할 수 있다.
제2 실시예는 상기 반사층(142)의 발광구조물 내로의 침투를 방지하기 위해 상기 발광구조물(110)과 상기 금속패턴(130) 사이에 확산방지층(146)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 도 4의 공정에서 발광구조물(110) 상에 확산방지층(146)을 형성한 후 금속패턴(130) 형성공정이 진행될 수 있다.
상기 확산방지층(146)은 ITO, Ni 중 적어도 하나로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 확산방지층(146)의 두께는 약 1 nm 내지 약 300 nm의 값을 가질 수 있으니 이에 한정되는 것은 아니다.
도 10은 제3 실시예에 따른 발광소자의 단면도이다.
제3 실시예는 상기 제1 실시예 및 제2 실시예의 기술적인 특징을 채용할 수 있다.
제3 실시예는 상기 발광구조물(110) 상에 광추출 패턴(P2)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 광추출 패턴(P2)은 발광구조물(110) 상부에 유전체층 등으로 형성되거나 언도프트 반도체층(120)에 형성될 수 있다.
예를 들어, 도 7에서 제1 기판(105)의 제거 후 노출되는 언도프트 반도체층(120) 상측에 광추출 패턴(P2) 공정이 진행될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 광추출 패턴(P2)은 유전체층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 산화막, 질화막 등의 유전체층(미도시)을 형성하고, 상기 유전체층을 패터닝하여 광추출 패턴(P2)을 형성할 수 있다.
또는, 상기 언도프트 반도체층(120) 상측에 소정의 패턴(미도시)을 형성하고, 광추출 패턴(P2) 공정을 진행한 후 상기 광추출 패턴을 형성하기 위한 패턴을 제거하여(lift off) 광추출 패턴(P2)을 형성할 수도 있다.
제3 실시예에 의하면 발광소자 칩 하측의 금속패턴(130)(P1)에 의한 광추출 효과에 더불어 칩 상측의 광추출 패턴(P2)의 광 추출 효과에 의해 광추출 효율이 향상될 수 있다.
도 11은 실시예들에 따른 발광소자가 설치된 발광소자 패키지를 설명하는 도면이다.
도 11을 참조하면, 실시예에 따른 발광 소자 패키지는 몸체부(205)와, 상기 몸체부(205)에 설치된 제3 전극층(210) 및 제4 전극층(220)과, 상기 몸체부(205)에 설치되어 상기 제3 전극층(210) 및 제4 전극층(220)과 전기적으로 연결되는 발광 소자(100)와, 상기 발광 소자(100)를 포위하는 몰딩부재(240)가 포함된다.
상기 몸체부(205)는 실리콘 재질, 합성수지 재질, 또는 금속 재질을 포함하여 형성될 수 있으며, 상기 발광 소자(100)의 주위에 경사면이 형성될 수 있다.
상기 제3 전극층(210) 및 제4 전극층(220)은 서로 전기적으로 분리되며, 상기 발광 소자(100)에 전원을 제공하는 역할을 한다. 또한, 상기 제3 전극층(210) 및 제4 전극층(220)은 상기 발광 소자(100)에서 발생된 빛을 반사시켜 광 효율을 증가시키는 역할을 할 수 있으며, 상기 발광 소자(100)에서 발생된 열을 외부로 배출시키는 역할을 할 수도 있다.
상기 발광 소자(100)는 도 8 내지 도 10에 예시된 수직형 타입의 발광 소자가 적용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 수평형 발광소자도 적용될 수 있다.
상기 발광 소자(100)는 상기 몸체부(205) 상에 설치되거나 상기 제3 전극층(210) 또는 제4 전극층(220) 상에 설치될 수 있다.
상기 발광 소자(100)는 와이어(230)를 통해 상기 제3 전극층(210) 및/또는 제4 전극층(220)과 전기적으로 연결될 수 있으며, 실시예에서는 수직형 타입의 발광 소자(100)가 예시되어 있으며, 한개의 와이어(230)가 사용된 것이 예시되어 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 몰딩부재(240)는 상기 발광 소자(100)를 포위하여 상기 발광 소자(100)를 보호할 수 있다. 또한, 상기 몰딩부재(240)에는 형광체가 포함되어 상기 발광 소자(100)에서 방출된 광의 파장을 변화시킬 수 있다.
실시예에 따른 발광소자 패키지는 조명시스템에 적용될 수 있다. 상기 조명시스템은 도 12에 도시된 조명유닛, 도 13에 도시된 백라이드 유닛을 포함하고, 신호등, 차량 전조등, 간판 등이 포함될 수 있다.
도 12는 실시예에 따른 조명 유닛의 사시도(1100)이다.
도 12를 참조하면, 상기 조명 유닛(1100)은 케이스몸체(1110)와, 상기 케이스몸체(1110)에 설치된 발광모듈부(1130)과, 상기 케이스몸체(1110)에 설치되며 외부 전원으로부터 전원을 제공받는 연결 단자(1120)를 포함할 수 있다.
상기 케이스몸체(1110)는 방열 특성이 양호한 재질로 형성되는 것이 바람직하며, 예를 들어 금속 재질 또는 수지 재질로 형성될 수 있다.
상기 발광모듈부(1130)은 기판(1132)과, 상기 기판(1132)에 탑재되는 적어도 하나의 발광소자 패키지(200)를 포함할 수 있다.
상기 기판(1132)은 절연체에 회로 패턴이 인쇄된 것일 수 있으며, 예를 들어, 일반 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board), 메탈 코아(Metal Core) PCB, 연성(Flexible) PCB, 세라믹 PCB 등을 포함할 수 있다.
또한, 상기 기판(1132)은 빛을 효율적으로 반사하는 재질로 형성되거나, 표면이 빛이 효율적으로 반사되는 컬러, 예를 들어 백색, 은색 등으로 형성될 수 있다.
상기 기판(1132) 상에는 상기 적어도 하나의 발광소자 패키지(200)가 탑재될 수 있다. 상기 발광소자 패키지(200) 각각은 적어도 하나의 발광 다이오드(LED: Light Emitting Diode)(100)를 포함할 수 있다. 상기 발광 다이오드(100)는 적색, 녹색, 청색 또는 백색의 유색 빛을 각각 발광하는 유색 발광 다이오드 및 자외선(UV, UltraViolet)을 발광하는 UV 발광 다이오드를 포함할 수 있다.
상기 발광모듈부(1130)는 색감 및 휘도를 얻기 위해 다양한 발광소자 패키지(200)의 조합을 가지도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 고 연색성(CRI)을 확보하기 위해 백색 발광 다이오드, 적색 발광 다이오드 및 녹색 발광 다이오드를 조합하여 배치할 수 있다.
상기 연결 단자(1120)는 상기 발광모듈부(1130)와 전기적으로 연결되어 전원을 공급할 수 있다. 도 12에 도시된 것에 따르면, 상기 연결 단자(1120)는 소켓 방식으로 외부 전원에 돌려 끼워져 결합되지만, 이에 대해 한정하지는 않는다. 예를 들어, 상기 연결 단자(1120)는 핀(pin) 형태로 형성되어 외부 전원에 삽입되거나, 배선에 의해 외부 전원에 연결될 수도 있는 것이다.
도 13은 실시예에 따른 백라이트 유닛의 분해 사시도(1200)이다.
실시예에 따른 백라이트 유닛(1200)은 도광판(1210)과, 상기 도광판(1210)에 빛을 제공하는 발광모듈부(1240)와, 상기 도광판(1210) 아래에 반사 부재(1220)와, 상기 도광판(1210), 발광모듈부(1240) 및 반사 부재(1220)를 수납하는 바텀 커버(1230)를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
상기 도광판(1210)은 빛을 확산시켜 면광원화 시키는 역할을 한다. 상기 도광판(1210)은 투명한 재질로 이루어지며, 예를 들어, PMMA(polymethyl metaacrylate)와 같은 아크릴 수지 계열, PET(polyethylene terephthlate), PC(poly carbonate), COC(cycloolefin copolymer) 및 PEN(polyethylene naphthalate) 수지 중 하나를 포함할 수 있다.
상기 발광모듈부(1240)은 상기 도광판(1210)의 적어도 일 측면에 빛을 제공하며, 궁극적으로는 상기 백라이트 유닛이 설치되는 디스플레이 장치의 광원으로써 작용하게 된다.
상기 발광모듈부(1240)은 상기 도광판(1210)과 접할 수 있으나 이에 한정되지 않는). 구체적으로는, 상기 발광모듈부(1240)은 기판(1242)과, 상기 기판(1242)에 탑재된 다수의 발광소자 패키지(200)를 포함하는데, 상기 기판(1242)이 상기 도광판(1210)과 접할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
상기 기판(1242)은 회로패턴(미도시)을 포함하는 인쇄회로기판(PCB, Printed Circuit Board)일 수 있다. 다만, 상기 기판(1242)은 일반 PCB 뿐 아니라, 메탈 코어 PCB(MCPCB, Metal Core PCB), 연성 PCB(FPCB, Flexible PCB) 등을 포함할 수도 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
그리고, 상기 다수의 발광소자 패키지(200)는 상기 기판(1242) 상에 빛이 방출되는 발광면이 상기 도광판(1210)과 소정 거리 이격되도록 탑재될 수 있다.
상기 도광판(1210) 아래에는 상기 반사 부재(1220)가 형성될 수 있다. 상기 반사 부재(1220)는 상기 도광판(1210)의 하면으로 입사된 빛을 반사시켜 위로 향하게 함으로써, 상기 백라이트 유닛의 휘도를 향상시킬 수 있다. 상기 반사 부재(1220)는 예를 들어, PET, PC, PVC 레진 등으로 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 바텀 커버(1230)는 상기 도광판(1210), 발광모듈부(1240) 및 반사 부재(1220) 등을 수납할 수 있다. 이를 위해, 상기 바텀 커버(1230)는 상면이 개구된 박스(box) 형상으로 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 바텀 커버(1230)는 금속 재질 또는 수지 재질로 형성될 수 있으며, 프레스 성형 또는 압출 성형 등의 공정을 이용하여 제조될 수 있다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 실시예를 한정하는 것이 아니며, 실시예가 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (21)

  1. 제1 도전형 반도체층, 활성층, 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광구조물;
    상기 발광구조물 아래에 적어도 하나 이상의 금속패턴; 및
    상기 금속패턴에 대응하는 패턴을 포함하며 상기 금속패턴 아래에 형성된 반사층;을 포함하는 발광소자.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 금속패턴은 일정한 간격 또는 불규칙한 간격으로 배치되는 발광소자.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 금속패턴은,
    50nm 내지 3,000nm 이하의 주기를 가지는 발광소자.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 금속패턴은
    상기 발광구조물과 넌오믹컨택(non-ohmic contact)을 이루는 금속으로 형성되는 발광소자.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 반사층은 Ag 또는 Ag 계열의 화합물 및 합금으로 형성되고,
    상기 금속패턴은 Al, Ni, Pt, Ti 중 적어도 하나로 형성되는 발광소자.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 반사층은
    상기 발광구조물과 접하면서 상기 금속패턴보다 두께가 더 크게 형성되는 발광소자.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 발광구조물과 상기 금속패턴 사이에 확산방지층을 포함하는 발광소자.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 확산방지층의 두께는 1 nm 내지 300 nm의 값을 가지는 발광소자.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 금속패턴은,
    도트(dot) 형태 또는 다각형 형태를 포함하는 발광소자.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 발광구조물 상에 광추출 패턴을 포함하는 발광소자.
  11. 제1 도전형 반도체층, 활성층, 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광구조물을 형성하는 단계;
    상기 발광구조물 상에 적어도 하나 이상의 금속패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 금속패턴과 대응하는 패턴을 포함하여 상기 금속패턴 상에 반사층을 형성하는 단계;를 포함하는 발광소자의 제조방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 금속패턴은 일정한 간격 또는 불규칙한 간격으로 배치되는 발광소자의 제조방법.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 금속패턴은
    50nm 내지 3,000nm 이하의 주기를 가지는 발광소자의 제조방법.
  14. 제11 항에 있어서,
    상기 금속패턴은
    상기 발광구조물과 넌오믹컨택(non-ohmic contact)을 이루는 금속으로 형성되는 발광소자의 제조방법.
  15. 제11 항에 있어서,
    상기 반사층은 Ag 또는 Ag 계열의 화합물 및 합금으로 형성되고,
    상기 금속패턴은 Al, Ni, Pt, Ti 중 적어도 하나로 형성되는 발광소자의 제조방법.
  16. 제11 항에 있어서,
    상기 반사층은
    상기 발광구조물과 접하면서 상기 금속패턴보다 두께가 더 크게 형성되는 발광소자의 제조방법.
  17. 제11 항에 있어서,
    상기 발광구조물과 상기 금속패턴 사이에 확산방지층을 형성하는 단계를 포함하는 발광소자의 제조방법.
  18. 제11 항에 있어서,
    상기 발광구조물 상에 광추출 패턴을 포함하는 발광소자의 제조방법.
  19. 제11 항에 있어서,
    상기 금속패턴은,
    도트(dot) 형태 또는 다각형 형태를 포함하는 발광소자의 제조방법.
  20. 제1 항 내지 제10항 중 어느 하나의 발광소자; 및
    상기 발광소자가 배치되는 패키지 몸체;를 포함하는 발광소자 패키지.
  21. 제1 항 내지 제10항 중 어느 하나의 발광소자와 상기 발광소자가 배치되는 패키지 몸체를 포함하는 발광소자 패키지를 구비하는 발광모듈부;를 포함하는 조명시스템.
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