KR20110138727A - 발광 소자, 발광 소자 제조방법, 발광 소자 패키지, 조명 시스템, 및 레이저 스크라이빙 방법 - Google Patents

발광 소자, 발광 소자 제조방법, 발광 소자 패키지, 조명 시스템, 및 레이저 스크라이빙 방법 Download PDF

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Abstract

실시예에 따른 발광 소자는 기판; 상기 기판 상에 제1 도전형의 반도체층, 활성층, 및 제2 도전형의 반도체층을 포함하는 발광 구조층; 상기 제1 도전형의 반도체층 상에 제1 전극 및 상기 제2 도전형의 반도체층 상에 제2 전극을 포함하고, 상기 기판은 복수의 측면을 포함하고, 상기 복수의 측면 중 적어도 이웃하는 두 측면에는 상기 기판의 상면으로부터 깊이가 상이한 멜팅 영역이 형성된다.

Description

발광 소자, 발광 소자 제조방법, 발광 소자 패키지, 조명 시스템, 및 레이저 스크라이빙 방법{LIGHT EMITTING DEVICE, A METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME, LIGHT EMITTING DEVICE PACKAGE, LIGHTING SYSTEM, LASER SCRIBING METHOD}
본 발명은 발광 소자, 발광 소자 제조방법, 발광 소자 패키지, 조명 시스템, 및 레이저 스크라이빙 방법에 관한 것이다.
최근, 발광 소자로써 LED(Light Emitting Diode)를 이용한 장치가 많이 연구되고 있다.
LED는 화합물 반도체의 특성을 이용하여 전기 신호를 빛으로 변환시키는 것으로, 제1 도전형의 반도체층, 활성층, 제2 도전형의 반도체층이 적층되어 전원이 인가됨에 따라 상기 활성층에서 빛을 방출한다.
실시예는 새로운 구조를 갖는 발광 소자, 발광 소자 제조방법, 발광 소자 패키지, 조명 시스템, 및 레이저 스크라이빙 방법을 제공한다.
실시예는 광 추출 효율이 향상된 발광 소자, 발광 소자 제조방법, 발광 소자 패키지, 조명 시스템, 및 레이저 스크라이빙 방법을 제공한다.
실시예는 기판에 발생되는 크랙이 감소된 발광 소자, 발광 소자 제조방법, 발광 소자 패키지, 조명 시스템, 및 레이저 스크라이빙 방법을 제공한다.
실시예에 따른 발광 소자는 기판; 상기 기판 상에 제1 도전형의 반도체층, 활성층, 및 제2 도전형의 반도체층을 포함하는 발광 구조층; 상기 제1 도전형의 반도체층 상에 제1 전극 및 상기 제2 도전형의 반도체층 상에 제2 전극을 포함하고, 상기 기판은 복수의 측면을 포함하고, 상기 복수의 측면 중 적어도 이웃하는 두 측면에는 상기 기판의 상면으로부터 깊이가 상이한 멜팅 영역이 형성된다.
실시예는 새로운 구조를 갖는 발광 소자, 발광 소자 제조방법, 발광 소자 패키지, 조명 시스템, 및 레이저 스크라이빙 방법을 제공할 수 있다.
실시예는 광 추출 효율이 향상된 발광 소자, 발광 소자 제조방법, 발광 소자 패키지, 조명 시스템, 및 레이저 스크라이빙 방법을 제공할 수 있다.
실시예는 기판에 발생되는 크랙이 감소된 발광 소자, 발광 소자 제조방법, 발광 소자 패키지, 조명 시스템, 및 레이저 스크라이빙 방법을 제공할 수 있다.
도 1 내지 도 6은 실시예에 따른 발광 소자 및 그 제조방법을 설명하는 도면.
도 7 내지 도 9는 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 방법을 설명하는 도면.
도 10은 실시예들에 따른 발광 소자를 포함하는 발광 소자 패키지를 설명하는 도면.
도 11은 실시예에 따른 발광 소자 또는 발광 소자 패키지를 사용한 백라이트 유닛을 도시하는 도면.
도 12는 실시예에 따른 발광 소자 또는 발광 소자 패키지를 사용한 조명 유닛의 사시도.
본 발명에 따른 실시예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "위(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "위(on)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 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.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 실시예에 따른 발광 소자 및 그 제조방법에 대해 상세히 설명하도록 한다.
도 1 내지 도 6은 실시예에 따른 발광 소자 및 그 제조방법을 설명하는 도면이다. 먼저, 도 6을 참조하여 실시예에 따른 발광 소자에 대해 설명하도록 한다.
실시예에 따른 발광 소자(200)는 기판(10) 상에 언도프트 반도체층(20), 상기 언도프트 반도체층(20) 상에 제1 도전형의 반도체층(30), 활성층(40), 제2 도전형의 반도체층(50)을 포함하는 발광 구조층(60)이 형성되고, 상기 제1 도전형의 반도체층(30) 상에 제1 전극(70)이 형성되고, 상기 제2 도전형의 반도체층(50) 상에 제2 전극(80)이 형성된다.
또한, 상기 기판(10) 상에는 복수의 돌기(10a)가 형성된다. 상기 돌기(10a)는 반구 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 돌기(10a)은 상기 기판(10)을 선택적으로 제거함으로써 형성될 수도 있다. 상기 돌기(10a)는 상기 활성층(40)에서 방출된 빛이 산란되도록 하여 발광 소자(200)의 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다. 상기 돌기(10a)는 다양한 수와 형태를 가질 수 있으며, 반드시 형성되어야 하는 것은 아니다.
상기 기판(10)은 예를 들어, 사파이어 기판(Al2O3) SiC, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP, Ge 중 적어도 하나로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 예를 들어, 상기 기판(10)은 상기 발광 구조층(60)이 성장되는 성장 기판으로서 기능을 하며, 상기 사파이어 기판이 사용될 수도 있다.
상기 언도프트 반도체층(20)은 상기 기판(10) 상에서 수직 방향 및 수평 방향으로 성장하여 상기 돌기(10a)를 덮는다.
상기 언도프트 반도체층(20)은 의도적으로 제1 도전형의 불순물을 주입하지는 않았으나, 제1 도전형의 전도 특성을 가질 수도 있는 질화물층이며, 예를 들어, 상기 언도프트 질화물층(20)은 Undoped-GaN층으로 형성될 수도 있다.
상기 언도프트 반도체층(20)과 상기 기판(10) 사이에 버퍼층이 형성될 수도 있다. 또한, 상기 언도프트 반도체층(20)은 반드시 형성되어야 하는 것은 아니며, 형성되지 않을 수도 있다.
상기 제1 도전형의 반도체층(30)은 예를 들어, n형 반도체층을 포함할 수 있다. 상기 제1 도전형의 반도체층(30)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0 ≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 InAlGaN, GaN, AlGaN, AlInN, InGaN, AlN, InN 등에서 선택될 수 있으며, Si, Ge, Sn 등의 n형 도펀트가 도핑될 수 있다.
상기 활성층(40)은 상기 제1 도전형의 반도체층(30)을 통해서 주입되는 전자(또는 정공)와 상기 제2 도전형의 반도체층(50)을 통해서 주입되는 정공(또는 전자)이 서로 만나서, 상기 활성층(40)의 형성 물질에 따른 에너지 밴드(Energy Band)의 밴드갭(Band Gap) 차이에 의해서 빛을 방출하는 층이다.
상기 활성층(40)은 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물 구조(MQW : Multi Quantum Well), 양자점 구조 또는 양자선 구조 중 어느 하나로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 활성층(40)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0 ≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 형성될 수 있다. 상기 활성층(40)이 상기 다중 양자 우물 구조로 형성된 경우, 상기 활성층(40)은 복수의 우물층과 복수의 장벽층이 적층되어 형성될 수 있으며, 예를 들어, InGaN 우물층/GaN 장벽층의 주기로 형성될 수 있다.
상기 활성층(40)의 위 및/또는 아래에는 n형 또는 p형 도펀트가 도핑된 클래드층(미도시)이 형성될 수도 있으며, 상기 클래드층(미도시)은 AlGaN층 또는 InAlGaN층으로 구현될 수 있다.
상기 제2 도전형의 반도체층(50)은 예를 들어, p형 반도체층으로 구현될 수 있다. 상기 제2 도전형의 반도체층(50)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0 ≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 InAlGaN, GaN, AlGaN, InGaN, AlInN, AlN, InN 등에서 선택될 수 있으며, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등의 p형 도펀트가 도핑될 수 있다.
한편, 상기 제1 도전형의 반도체층(30)이 p형 반도체층을 포함하고 상기 제2 도전형의 반도체층(50)이 n형 반도체층을 포함할 수도 있다. 또한, 상기 제2 도전형의 반도체층(50) 상에는 n형 또는 p형 반도체층을 포함하는 제3 도전형의 반도체층(미도시)이 형성될 수도 있으며, 이에 따라, 상기 발광 구조층(60)는 np, pn, npn, pnp 접합 구조 중 적어도 어느 하나를 가질 수 있다. 또한, 상기 제1 도전형의 반도체층(30) 및 상기 제2 도전형의 반도체층(50) 내의 불순물의 도핑 농도는 균일 또는 불균일하게 형성될 수 있다. 즉, 상기 발광 구조층(60)의 구조는 다양하게 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1 전극(70)은 상기 제1 도전형의 반도체층(30) 상에 배치되고 상기 제2 전극(80)은 상기 제2 도전형의 반도체층(50) 상에 배치되어 각각 상기 활성층(40)에 전원을 제공한다.
실시예에 따른 발광 소자(200)는 상기 기판(10)의 인접한 측면들의 서로 다른 위치에 멜팅 영역이 배치된다. 이에 대해서는 도 7 내지 도 9에서 보다 상세히 설명하도록 한다.
도 1 내지 도 6을 참조하여 실시예에 따른 발광 소자 제조방법에 대해 설명하도록 한다.
도 1을 참조하면, 상기 기판(10)이 준비되고, 상기 기판(10) 상에 상기 돌기(10a)를 형성한다. 상기 돌기(10a)는 상기 기판(10)을 선택적으로 제거하여 형성할 수도 있으며, 반드시 형성되어야 하는 것은 아니다.
도 2를 참조하면, 상기 돌기(10a)가 형성된 상기 기판(10) 상에 상기 언도프트 반도체층(20)을 형성하고, 상기 언도프트 반도체층(20) 상에 제1 도전형의 반도체층(30), 활성층(40), 및 제2 도전형의 반도체층(50)을 포함하는 발광 구조층(60)이 성장된다.
상기 언도프트 반도체층(20)은 상기 기판(10) 상에서 수직 방향 및 수평 방향 성장을 통해 상기 돌기(10a)를 덮는다.
상기 제1 도전형의 반도체층(30)은 Si와 같은 n형 불순물을 포함하는 GaN 기반 반도체층으로 형성될 수 있으며, 상기 제2 도전형의 반도체층(50)은 Mg와 같은 p형 불순물을 포함하는 GaN 기반 반도체층으로 형성될 수 있다.
상기 활성층(40)은 암모니아(NH3), 트리메틸갈륨(TMGa), 트리메틸인듐(TMIn)을 공급하여 형성한 단일양자우물구조 또는 다중양자우물구조를 갖는 InGaN층/GaN층으로 형성될 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 제2 도전형의 반도체층(50), 활성층(40) 및 제1 도전형의 반도체층(30)의 일부를 제거하는 메사 식각을 진행한다. 상기 메사 식각에 의해 상기 제1 도전형의 반도체층(30)의 일부는 상측 방향으로 노출된다.
그리고, 상기 제1 도전형의 반도체층(30) 상에 제1 전극(70)을 형성하고, 상기 제2 도전형의 반도체층(50) 상에 제2 전극(80)을 형성한다.
도 5를 참조하면, 도 4에 도시된 구조물을 칩 단위로 분리하기 위하여 상기 기판(10), 언도프트 반도체층(20), 제1 도전형의 반도체층(30)에 대해 레이저 스크라이빙 공정을 수행한다.
상기 레이저 스크라이빙 공정에는 레이저 발생기(100)가 사용될 수 있다. 상기 레이저 발생기(100)는 레이저가 상기 기판(10)의 내부에서 포커싱되도록 하여 상기 레이저가 포커싱된 부분이 결정질에서 비정질로 변화되어 멜팅 영역이 형성되도록 한다. 따라서, 상기 기판(10)을 약화시켜 외부 충격에 의해 브레이킹될 수 있도록 한다.
실시예에서는 스텔스 레이저(Stealth Laser) 공법을 이용하여 상기 기판(10)의 내부에 메틸 영역을 형성한다.
도 7 내지 도 9는 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 방법을 설명하는 도면이다. 도 7과 도 8에서는 기판의 두께 차이에 따른 레이저 스크라이빙 방법이 예시되어 있다.
도 7을 참조하면, 상기 레이저 스크라이빙 공정을 통해 칩 단위로 상기 기판(10)이 분리된다. 상기 칩 단위로 분리된 기판(10)은 제1 측면(11), 제2 측면(12), 제3 측면(13), 및 제4 측면(14)을 포함할 수 있으며, 대략적으로 평면상의 형태가 사각형 형태를 가진 육면체 형상으로 형성될 수 있다.
상기 기판(10)에 대하여 레이저 스크라이빙을 하는 경우 사각형 형태로 상기 레이저 발생기(100) 또는 기판(10)을 이동시키면서 레이저를 조사하여 상기 기판(10)의 측면에 멜팅 영역을 형성한다. 이때, 상기 레이저의 포커싱 위치를 동일한 깊이로 하는 경우 상기 제1 측면(11)에 형성되는 멜팅 영역(11a)과 상기 제2 측면(12)에 형성되는 멜팅 영역(12a)이 만나는 모서리 부분에서 상기 기판(10)의 손상이 크기 때문에 이후의 브레이킹 공정에서 상기 기판(10)의 두 측면이 만나는 모서리 부분에서 크랙이 발생될 수 있다.
마찬가지로, 상기 제2 측면(12)과 제3 측면(13)이 만나는 모서리 부분, 상기 제3 측면(13) 및 제4 측면(14)이 만나는 모서리 부분, 상기 제4 측면(14) 및 제1 측면(11)이 만나는 모서리 부분에서는 중첩되는 레이저 조사에 의해 손상이 많이 발생될 수 있다.
따라서, 실시예에서는 상기 기판(10)에 대해 레이저 스크라이빙 공정을 진행함에 있어서, 상기 기판(10)의 제1 측면(11)에 형성되는 멜팅 영역(11a)과 상기 기판(10)의 제2 측면(12)에 형성되는 멜팅 영역(12a)이 서로 중첩되지 않도록 하거나 중첩되는 영역을 최소화하도록 하여 상기 기판(10)이 레이저 조사에 의해 손상되는 것을 감소시킨다. 이와 같은 방법은 상기 기판(10)의 제2 측면(12)과 제3 측면(13), 제3 측면(13)과 제4 측면(14), 제4 측면(14)과 제1 측면(11)에도 마찬가지로 적용될 수 있다. 즉, 상기 레이저 스크라이빙 공정은 상기 기판(10)에 제1 방향 및 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 조사되는 레이저의 포커싱 깊이가 상기 기판의 상면으로부터 서로 상이하도록 진행한다.
따라서, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제1 측면(11)에 형성되는 멜팅 영역(11a)은 상기 기판(10)의 상면으로부터 제1 깊이로 형성되고, 상기 제1 측면(11)과 이웃하는 상기 제2 측면(12)에 형성되는 멜팅 영역(12a)은 상기 기판(10)의 상면으로부터 상기 제1 깊이보다 얕은 제2 깊이로 형성되도록 할 수 있다.
상기 기판(10)은 40~80㎛의 두께로 형성될 수 있으며, 상기 멜팅 영역(11a,12a)의 폭은 10~40㎛로 형성될 수 있다.
도 8을 참조하면, 도 8에 도시된 기판(10)은 도 7에 도시된 기판(10)보다 두껍게 형성된다. 예를 들어, 도 8에 도시된 기판(10)은 50~120㎛의 두께로 형성될 수 있다.
상기 기판(10)의 두께가 두꺼운 경우에 상기 기판(10)의 한 측면에 두개 이상의 멜팅 영역이 존재할 수도 있다.
예를 들어, 상기 기판(10)의 제1 측면(11)에는 제1 멜팅 영역(11a)과 제2 멜팅 영역(11b)이 형성될 수 있으며, 상기 제1 멜팅 영역(11a)과 제2 멜팅 영역(11b)은 서로 이격된다. 또한, 상기 기판(10)의 제2 측면(12)에는 제1 멜팅 영역(12a)과 제2 멜팅 영역(12b)이 형성될 수 있으며, 상기 제1 멜팅 영역(12a)과 제2 멜팅 영역(12b)은 서로 이격된다.
상기 기판(10)의 제1 측면(11)에 형성되는 제1,2 멜팅 영역(11a,11b)과 상기 기판(10)의 제2 측면(12)에 형성되는 제1,2 멜팅 영역(12a.12b)이 서로 중첩되지 않도록 하거나 중첩되는 영역을 최소화하도록 하여 상기 기판(10)이 레이저 조사에 의해 손상되는 것을 감소시킨다. 이와 같은 방법은 상기 기판(10)의 제2 측면(12)과 제3 측면(13), 제3 측면(13)과 제4 측면(14), 제4 측면(14)과 제1 측면(11)에도 마찬가지로 적용될 수 있다.
도 9는 실시예에 따른 스크라이빙 방법이 적용된 기판의 두 측면을 평면상에 도시한 도면이다.
상기 기판(10)의 제1 측면(11)에 형성된 제1 멜팅 영역(11a)의 폭(h1)은 10~40㎛로 형성될 수 있으며, 상기 기판(10)의 제2 측면(12)에 형성된 제2 멜팅 영역(12a)의 폭(h2)은 10~40㎛로 형성될 수 있다. 상기 제1 멜팅 영역(11a)과 제2 멜팅 영역(12a)은 수평방향으로 서로 중첩되지 않거나 중첩되는 영역이 최소화되도록 레이저가 포커싱된다.
상기 제1 멜팅 영역(11a)과 제2 멜팅 영역(12a)이 수평 방향으로 중첩되는 영역의 폭(d)은 상기 제1 멜팅 영역(11a) 또는 제2 멜팅 영역(12a)의 폭보다 작다. 예를 들어, 상기 제1 멜팅 영역(11a)과 제2 멜팅 영역(12a)이 수평 방향으로 중첩되는 영역의 폭(d)은 30㎛ 이하가 될 수 있다.
이와 같은 방법으로 레이저 스크라이빙을 수행하면 상기 기판(10)의 손상이 감소되어 브레이킹 공정에서 상기 기판(10)에 크랙이 발생되는 것을 감소시킬 수 있다.
도 7 내지 도 9와 같이 상기 기판(10)의 내부에 레이저를 조사한 후 상기 기판(10)에 외력을 가하여 브레이킹 공정을 진행하면 상기 기판(10)에 크랙이 발생되는 것을 감소시키면서 도 6에 도시된 바와 같은 발광 소자(200)가 제작될 수 있다.
실시예에 따른 레이저 스크라이빙 방법을 적용하여 발광 소자(200)를 제작하는 경우, 상기 기판(10)의 손상없이 레이저 스크라이빙이 가능하므로, 보다 두꺼운 기판(10)을 사용하는 것이 가능하다. 상기 기판(10)이 두꺼워지는 경우, 즉 두꺼운 기판(10)을 적용하는 경우 측면으로 광이 방출되는 영역을 증가시켜 광 효율이 높은 발광 소자(200)를 제작할 수 있다.
도 10은 실시예들에 따른 발광 소자를 포함하는 발광 소자 패키지를 설명하는 도면이다.
도 10을 참조하면, 실시예에 따른 발광 소자 패키지(600)는 패키지 몸체(300)와, 상기 패키지 몸체(300)에 설치된 제1 도전층(310) 및 제2 도전층(320)과, 상기 패키지 몸체(300)에 설치되어 상기 제1 도전층(310) 및 제2 도전층(320)과 전기적으로 연결되는 발광 소자(200)와, 상기 발광 소자(200)를 포위하는 몰딩부재(500)가 포함된다.
상기 패키지 몸체(300)는 실리콘 재질, 합성수지 재질, 또는 금속 재질을 포함하여 형성될 수 있으며, 상기 발광 소자(200)의 주위에 경사면이 형성될 수도 있다.
상기 제1 도전층(310) 및 제2 도전층(320)은 서로 전기적으로 분리되며, 상기 발광 소자(200)에 전원을 제공하는 역할을 한다. 또한, 상기 제1 도전층(310) 및 제2 도전층(320)은 상기 발광 소자(200)에서 발생된 빛을 반사시켜 광 효율을 증가시키는 역할을 할 수 있으며, 상기 발광 소자(200)에서 발생된 열을 외부로 배출시키는 역할을 할 수도 있다.
상기 발광 소자(200)는 도 6에 도시된 바와 같은 실시예에 따른 발광 소자가 적용될 수 있으며, 상기 발광 소자(200)는 상기 패키지 몸체(300) 상에 설치되거나 상기 제1 도전층(310) 또는 제2 도전층(320) 상에 설치될 수 있다.
상기 발광 소자(200)는 두개의 와이어(400)를 통해 상기 제1 도전층(310) 및/또는 제2 도전층(320)과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 몰딩부재(500)는 상기 발광 소자(200)를 포위하여 상기 발광 소자(200)를 보호할 수 있다. 또한, 상기 몰딩부재(500)에는 형광체가 포함되어 상기 발광 소자(200)에서 방출된 광의 파장을 변화시킬 수 있다.
실시예에 따른 발광 소자 패키지(600)는 광 추출 효율이 향상된 발광 소자(200)가 적용되므로 우수한 광 효율을 가질 수 있다.
실시예에 따른 발광 소자 패키지(600)는 복수개가 기판 상에 어레이되며, 상기 발광 소자 패키지(600)에서 방출되는 광의 경로 상에 광학 부재인 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트, 형광 시트 등이 배치될 수 있다. 이러한 발광 소자 패키지, 기판, 광학 부재는 백라이트 유닛으로 기능하거나 조명 유닛으로 기능할 수 있으며, 예를 들어, 조명 시스템은 백라이트 유닛, 조명 유닛, 지시 장치, 램프, 가로등을 포함할 수 있다.
도 11은 실시예에 따른 발광 소자 또는 발광 소자 패키지를 사용한 백라이트 유닛을 도시하는 도면이다. 다만, 도 11의 백라이트 유닛(1100)은 조명 시스템의 한 예이며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 11을 참조하면, 상기 백라이트 유닛(1100)은 바텀 프레임(1140)과, 상기 바텀 프레임(1140) 내에 배치된 광가이드 부재(1120)와, 상기 광가이드 부재(1120)의 적어도 일 측면 또는 하면에 배치된 발광 모듈(1110)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 광가이드 부재(1120) 아래에는 반사시트(1130)가 배치될 수 있다.
상기 바텀 프레임(1140)은 상기 광가이드 부재(1120), 상기 발광 모듈(1110) 및 상기 반사시트(1130)가 수납될 수 있도록 상면이 개구된 박스(box) 형성으로 형성될 수 있으며, 금속 재질 또는 수지 재질로 형성될 수 있으나 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 발광 모듈(1110)은 기판(700)과, 상기 기판(700)에 탑재된 복수개의 발광 소자 패키지(600)를 포함할 수 있다. 상기 복수개의 발광 소자 패키지(600)는 상기 광가이드 부재(1120)에 빛을 제공할 수 있다. 실시예에서 상기 발광 모듈(1110)은 상기 기판(700) 상에 발광 소자 패키지(600)가 설치된 것이 예시되어 있으나, 실시예에 따른 발광 소자(200)가 직접 설치되는 것도 가능하다.
도시된 것처럼, 상기 발광 모듈(1110)은 상기 바텀 프레임(1140)의 내측면들 중 적어도 어느 하나에 배치될 수 있으며, 이에 따라 상기 광가이드 부재(1120)의 적어도 하나의 측면을 향해 빛을 제공할 수 있다.
다만, 상기 발광 모듈(1110)은 상기 바텀 프레임(1140)의 아래에 배치되어, 상기 광가이드 부재(1120)의 밑면을 향해 빛을 제공할 수도 있으며, 이는 상기 백라이트 유닛(1100)의 설계에 따라 다양하게 변형 가능하므로 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 광가이드 부재(1120)는 상기 바텀 프레임(1140) 내에 배치될 수 있다. 상기 광가이드 부재(1120)는 상기 발광 모듈(1110)로부터 제공받은 빛을 면광원화 하여, 표시 패널(미도시)로 가이드할 수 있다.
상기 광가이드 부재(1120)는 예를 들어, 도광판(LGP, Light Guide Panel) 일 수 있다. 상기 도광판은 예를 들어 PMMA(polymethyl metaacrylate)와 같은 아크릴 수지 계열, PET(polyethylene terephthlate), PC(poly carbonate), COC 및 PEN(polyethylene naphthalate) 수지 중 하나로 형성될 수 있다.
상기 광가이드 부재(1120)의 상측에는 광학 시트(1150)가 배치될 수도 있다.
상기 광학 시트(1150)는 예를 들어 확산 시트, 집광 시트, 휘도상승 시트, 및 형광 시트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 광학 시트(1150)는 상기 확산 시트, 집광 시트, 휘도상승 시트 및 형광 시트가 적층되어 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 확산 시트(1150)는 상기 발광 모듈(1110)에서 출사된 광을 고르게 확산시켜주고, 상기 확산된 광은 상기 집광 시트에 의해 표시 패널(미도시)로 집광될 수 있다. 이때 상기 집광 시트로부터 출사되는 광은 랜덤하게 편광된 광인데, 상기 휘도상승 시트는 상기 집광 시트로부터 출사된 광의 편광도를 증가시킬 수 있다. 상기 집광 시트는 예를 들어, 수평 또는/및 수직 프리즘 시트일 수 있다. 또한, 상기 휘도상승 시트는 예를 들어, 조도 강화 필름(Dual Brightness Enhancement film) 일 수 있다. 또한, 상기 형광 시트는 형광체가 포함된 투광성 플레이트 또는 필름이 될 수도 있다.
상기 광가이드 부재(1120)의 아래에는 상기 반사시트(1130)가 배치될 수 있다. 상기 반사시트(1130)는 상기 광가이드 부재(1120)의 하면을 통해 방출되는 빛을 상기 광가이드 부재(1120)의 출사면을 향해 반사할 수 있다.
상기 반사시트(1130)는 반사율이 좋은 수지 재질, 예를 들어, PET, PC, PVC 레진 등으로 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 12는 실시예에 따른 발광 소자 또는 발광 소자 패키지를 사용한 조명 유닛의 사시도이다. 다만, 도 12의 조명 유닛(1200)은 조명 시스템의 한 예이며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 12를 참조하면, 상기 조명 유닛(1200)은 케이스 몸체(1210)와, 상기 케이스 몸체(1210)에 설치된 발광 모듈(1230)과, 상기 케이스 몸체(1210)에 설치되며 외부 전원으로부터 전원을 제공받는 연결 단자(1220)를 포함할 수 있다.
상기 케이스 몸체(1210)는 방열 특성이 양호한 재질로 형성되는 것이 바람직하며, 예를 들어 금속 재질 또는 수지 재질로 형성될 수 있다.
상기 발광 모듈(1230)은 기판(700)과, 상기 기판(700)에 탑재되는 적어도 하나의 발광 소자 패키지(600)를 포함할 수 있다. 실시예에서 상기 발광 모듈(1110)은 상기 기판(700) 상에 발광 소자 패키지(600)가 설치된 것이 예시되어 있으나, 실시예에 따른 발광 소자(200)가 직접 설치되는 것도 가능하다.
상기 기판(700)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(700)은 빛을 효율적으로 반사하는 재질로 형성되거나, 표면이 빛이 효율적으로 반사되는 컬러, 예를 들어 백색, 은색 등으로 형성될 수 있다.
상기 기판(700) 상에는 상기 적어도 하나의 발광 소자 패키지(600)가 탑재될 수 있다. 상기 발광 소자 패키지(600)는 각각 적어도 하나의 발광 다이오드(LED: Light Emitting Diode)를 포함할 수 있다. 상기 발광 다이오드는 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 발광 모듈(1230)은 색감 및 휘도를 얻기 위해 다양한 발광 다이오드의 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. 또한, 상기 발광 모듈(1230)에서 방출되는 광의 진행 경로 상에는 형광 시트가 더 배치될 수 있으며, 상기 형광 시트는 상기 발광 모듈(1230)에서 방출되는 광의 파장을 변화시킨다. 예를 들어, 상기 발광 모듈(1230)에서 방출되는 광이 청색 파장대를 갖는 경우 상기 형광 시트에는 황색 형광체가 포함될 수 있으며, 상기 발광 모듈(1230)에서 방출된 광은 상기 형광 시트를 지나 최종적으로 백색광으로 보여지게 된다.
상기 연결 단자(1220)는 상기 발광 모듈(1230)와 전기적으로 연결되어 전원을 공급할 수 있다. 도 12에 도시된 것에 따르면, 상기 연결 단자(1220)는 소켓 방식으로 외부 전원에 돌려 끼워져 결합되지만, 이에 대해 한정하지는 않는다. 예를 들어, 상기 연결 단자(1220)는 핀(pin) 형태로 형성되어 외부 전원에 삽입되거나, 배선에 의해 외부 전원에 연결될 수도 있는 것이다.
상술한 바와 같은 조명 시스템은 상기 발광 모듈에서 방출되는 광의 진행 경로 상에 광가이드 부재, 확산 시트, 집광 시트, 휘도상승 시트 및 형광 시트 중 적어도 어느 하나가 배치되어, 원하는 광학적 효과를 얻을 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 조명 시스템은 광 추출 효율이 우수한 실시예에 따른 발광 소자 또는 발광 소자 패키지를 포함함으로써 우수한 광 효율을 가질 수 있다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 제1 도전형의 반도체층, 활성층, 및 제2 도전형의 반도체층을 포함하는 발광 구조층;
    상기 제1 도전형의 반도체층 상에 제1 전극 및 상기 제2 도전형의 반도체층 상에 제2 전극을 포함하고,
    상기 기판은 복수의 측면을 포함하고, 상기 복수의 측면 중 적어도 이웃하는 두 측면에는 상기 기판의 상면으로부터 깊이가 상이한 멜팅 영역이 형성되는 발광 소자.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 기판은 적어도 이웃하는 제1 측면과 제2 측면을 포함하고, 상기 제1 측면에 형성된 제1 멜팅 영역은 상기 제2 측면에 형성된 제2 멜팅 영역과 수평 방향으로 중첩되지 않거나 일부만 중첩되는 발광 소자.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제1 측면에 형성된 제1 멜팅 영역은 서로 이격되어 상기 제1 측면의 두 부분에 형성되고, 상기 제2 측면에 형성된 제2 멜팅 영역은 서로 이격되어 상기 제2 측면의 두 부분에 형성되고,
    상기 제1 측면에 형성된 두 부분의 제1 멜팅 영역과 상기 제2 측면에 형성된 두 부분의 제2 멜팅 영역은 수평 방향으로 중첩되지 않거나 일부만 중첩되는 발광 소자.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 기판은 사각형 형태로 배치되는 제1 측면, 제2 측면, 제3 측면, 및 제4 측면을 포함하고, 상기 제1 측면, 제2 측면, 제3 측면, 및 제4 측면에는 각각 멜팅 영역이 형성되고,
    상기 제1 측면, 제2 측면, 제3 측면, 및 제4 측면 중 이웃하는 적어도 두 측면에 형성된 멜팅 영역은 수평 방향으로 중첩되지 않거나 일부만 중첩되는 발광 소자.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 제1 측면에 형성되는 제1 멜팅 영역 및 상기 제2 측면에 형성되는 제2 멜팅 영역의 폭은 10~40㎛로 형성되고,
    상기 제1 멜팅 영역과 제2 멜팅 영역이 수평 방향으로 중첩되는 영역의 폭은 30㎛ 이하인 발광 소자.
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