KR20120044037A - 발광소자 - Google Patents

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KR20120044037A
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Abstract

실시 예에 따른 발광소자는 발광소자의 저전류 특성 및 ESD 특성을 향상시키기 용이한 구조를 갖도록, 실시 예는, 기판, 상기 기판 상에 순차적으로 배치된 제1 반도체층, 활성층 및 제2 반도체층을 포함하는 발광구조물을 포함하고, 상기 기판 상에는, 측면이 라운딩되고 상기 측면으로 이루어진 꼭지점을 포함하는 요철패턴이 형성된 발광소자를 제공한다.

Description

발광소자{Light-emitting device}
실시 예는 발광소자에 관한 것이다.
LED(Light Emitting Diode; 발광 다이오드)는 화합물 반도체의 특성을 이용해 전기 신호를 적외선, 가시광선 또는 빛의 형태로 변환시키는 소자로, 가정용 가전제품, 리모콘, 전광판, 표시기, 각종 자동화 기기 등에 사용되고, 점차 LED의 사용 영역이 넓어지고 있는 추세이다.
보통, 소형화된 LED는 PCB(Printed Circuit Board) 기판에 직접 장착하기 위해서 표면실장소자(Surface Mount Device)형으로 만들어지고 있고, 이에 따라 표시소자로 사용되고 있는 LED 램프도 표면실장소자 형으로 개발되고 있다. 이러한 표면실장소자는 기존의 단순한 점등 램프를 대체할 수 있으며, 이것은 다양한 칼라를 내는 점등표시기용, 문자표시기 및 영상표시기 등으로 사용된다.
이와 같이 LED의 사용 영역이 넓어지면서, 생활에 사용되는 전등, 구조 신호용 전등 등에 요구되는 휘도가 높이지는 바, LED의 발광휘도를 증가시키는 것이 중요하다.
실시 예는, 발광소자의 저전류 특성 및 ESD 특성을 향상시키기 용이한 구조를 갖는 발광소자를 제공할 수 있다.
실시 예에 따른 발광소자는 기판, 상기 기판 상에 순차적으로 배치된 제1 반도체층, 활성층 및 제2 반도체층을 포함하는 발광구조물을 포함하고, 상기 기판 상에는, 측면이 라운딩되고 상기 측면으로 이루어진 꼭지점을 포함하는 요철패턴이 형성될 수 있다.
실시 예에 따른 발광소자는, 측면이 라운딩되어 꼭지점을 포함하는 요철패턴이 형성된 기판 상에 발광구조물을 성장시키며, 발광구조물 상에서 요철패턴의 꼭지점에 대응하는 위치에 홀이 형성된 투광성전극층을 배치함으로써, 투광성 전극층 상에 배치되는 전극으로부터 인가되는 전류가 발광소자 성장시 요철패턴의 꼭지점에 의해 발광구조물의 최상위 층까지 형성되는 누설 경로로 인가되지 않음으로써, 저전류 특성 및 ESD 내성 산포를 개선할 수 있으며 내부 발광 효율 및 외부 발광 효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1은 실시 예에 따른 발광소자의 절단면을 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 발광소자의 전류이동을 나타내는 동작도이다.
도 3은 도 2에 나타낸 기판 및 투광성 전극층에 대한 실시 예를 나타내는 사시도이다.
도 4는 실시 예에 따른 발광소자를 포함하는 발광소자 패키지의 절단면을 나타낸 단면도이다.
도 5는 실시 예에 따른 발광소자를 포함하는 조명 장치를 나타낸 사시도이다.
도 6은 도 5의 조명장치의 A-A' 단면을 나타낸 단면도이다.
도 7은 제1 실시 예에 따른 발광소자를 포함하는 액정표시장치의 분해 사시도이다.
도 8는 제2 실시 예에 따른 발광소자를 포함하는 액정표시장치의 분해 사시도이다.
실시 에 대한 설명에 앞서, 본 명세서에서 언급하는 각 층(막), 영역, 패턴, 또는 구조물들의 기판, 각 층(막) 영역, 패드, 또는 패턴들의 "위(on)", "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "위(on)"와, "아래(under)"는 직접(directly)", 또는 "다른 층을 개재하여(indirectly)" 형성되는 모든것을 포함한다. 또한, 각 층의 위, 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서, 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의, 및 명확성을 위하여 과장되거나, 생략되거나, 또는 개략적으로 도시되었다. 따라서, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
또한, 본 명세서에서 발광소자의 구조를 설명하는 과정에서 언급하는 각도와 방향은 도면에 기재된 것을 기준으로 한다. 명세서에서 발광소자를 이루는 구조에 대한 설명에서, 각도에 대한 기준점과 위치관계를 명확히 언급하지 않은 경우, 관련 도면을 참조하도록 한다.
도 1은 실시 예에 따른 발광소자의 절단면을 나타내는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 발광소자(100)는 기판(110), 기판(110) 상에 배치되며, 제1 반도체층(122), 제2 반도체층(124) 및 제1, 2 반도체층(122, 124) 사이에 배치되는 활성층(126)을 포함하는 발광구조물(120)을 포함할 수 있다.
기판(110)은 질화물 반도체 단결정을 성장시키기에 적합한 기판으로서, 바람직하게, 사파이어를 포함하는 투광성을 갖는 재질을 이용하여 형성되며. 사파이어 이외에, 기판(110)은 징크 옥사이드(zinc oxide, ZnO), 갈륨 나이트라이드(gallium nitride, GaN), 실리콘 카바이드(silicon carbide, SiC) 및 알루미늄 나이트라이드(AlN)로 형성될 수 있다.
기판(110) 상에는 기판(110)과 발광구조물(120) 간의 격자 부정합을 완화하는 버퍼층(112)이 위치할 수 있다. 버퍼층(112)은 저온 분위기에서 형성할 수 있으며, GaN, InN, AlN, AlInN, InGaN, AlGaN, 및 InAlGaN 과 같은 재질 중 선택할 수 있다.
여기서, 기판(110)은 발광구조물(120)이 배치되기 이전에 캐미컬 애칭, 레이저 빔을 이용한 스크래칭으로 요철패턴(z_1 ~ z_n)을 형성하거나, 포토레이스터를 도포한 후 패터닝을 수행하여 사진 식각을 통하여 요철패턴(z_1 ~ z_n)을 형성할 수 있으며, 요철패턴(z_1 ~ z_n)을 형성할 수 있으며, 이때, 식각 방법은 건식 식각 및 습식 식각 방법 중 어느 하나일 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
이때, 요철패턴(z_1 ~ z_n)은 측면이 라운딩되어 곡면을 이루며, 최상위가 꼭지점으로 형성될 수 있다. 또한, 요철패턴(z_1 ~ z_n)은 하부 형상이 원형 또는 다각형 형상을 이룰 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
요철패턴(z_1 ~ z_n)은 발광구조물(120)에서 발생되는 광을 스캐터링함으로써 발광소자(100)의 발광면으로 방출되는 광을 증가시킴으로써 외부 양자효율을 증가시킬 수 있으며, 최상위의 꼭지점에 의한 횡방향의 성장이 수직관통형 디스로케이션의 방향을 바꾸어 밀도를 감소시켜 결정 결함을 감소시킬 수 있게 된다.
또한, 요철패턴(z_1 ~ z_n) 상에는 버퍼층(112) 및 발광구조물(120)이 성장되며, 이때 요철패턴(z_1 ~ z_n) 사이의 평탄한 기판(110)에서부터 요철패턴(z_1 ~ z_n)의 최상위에 해당되는 꼭지점 부위까지 버퍼층(112) 및 발광구조물(120)이 성장될 수 있다.
즉, 버퍼층(112) 및 발광구조물(120)에 포함된 제1 반도체층(122), 제2 반도체층(124) 및 제1, 2 반도체층(122, 124) 사이에 배치되는 활성층(126) 각각이 요철패턴(z_1 ~ z_n)의 최상위에 해당되는 꼭지점에서 병합(merge)되어 선형 형태로 하나의 누설 경로(leakage path)가 형성될 수 있다.
이때, 요철패턴(z_1 ~ z_n)은 최상위의 꼭지점에서 기판(110)의 평판한 면이 시작되는 지점까지의 거리(C, chord), 라운딩 반경에 따른 원의 반지름(R, radius)을 통하여, 라운딩 면과 최상위의 꼭지점에서 기판(110)의 평판한 면이 시작되는 지점까지의 거리(C)의 면에 대한 높이차(B, rise)를 산출할 수 있다.
이는, 하기의 [수학식 1]에 의해 산출될 수 있다.
Figure pat00001
즉, [수학식 1]은 상술한 바와 같이, 모서리의 라운딩된 부분에 대한 높이차(B)을 나타낸 것이며, 반지름(R, radius)과 거리(C, chord)에 의해 결정될 수 있다.
발광구조물(120)는 제1 반도체층(122), 제2 반도체층(124) 및 제1, 2 반도체층(122, 124) 사이에 배치된 활성층(126)을 포함할 수 있다.
즉, 제1 반도체층(122)은 버퍼층(112) 상에 배치되며, NH3, TMGa, Si와 같은 제1 도펀트를 포함한 사일렌(SiH4) 가스를 공급하여 형성할 수 있으며, 다층막으로 형성할 수 있고, 클래드층이 더 포함될 수 있다.
제1 반도체층(122)은 n형 반도체층을 포함하여 형성되어 활성층(126)에 전자를 제공할 수 있으며, 제1 반도체층(122)은 제1 도전형 반도체층으로만 형성되거나, 제1 도전형 반도체층 아래에 언도프트 반도체층(미도시)을 더 포함할 수 있으나, 이에 대해 한정을 두지 않는다.
제1 도전형 반도체층은 예를 들어, n형 반도체층은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN 등에서 선택될 수 있으며, Si, Ge, Sn 등의 n형 도펀트가 도핑될 수 있다.
언도프트 반도체층은 제1 도전형 반도체층의 결정성 향상을 위해 형성되는 층으로, n형 도펀트가 도핑되지 않아 제1 도전형 반도체층에 비해 낮은 전기전도성을 갖는 것을 제외하고는 제1 도전형 반도체층과 같다.
따라서, 제1 반도체층(122)에는 활성층(126) 및 제2 반도체층(124)이 순차적으로 적층될 수 있다.
먼저, 활성층(126)은 전자와 정공이 재결합되는 영역으로, 전자와 정공이 재결합함에 따라 낮은 에너지 준위로 천이하며, 그에 상응하는 파장을 가지는 빛을 생성할 수 있다.
활성층(126)은 예를 들어, InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 가지는 반도체 재료를 포함하여 형성할 수 있으며, 단일 양자 우물 구조 또는 다중 양자 우물 구조(MQW : Multi Quantum Well)로 형성될 수 있다. 우물층은 장벽층의 밴드갭보다 낮은 밴드갭을 갖는 물질로 형성될 수 있다. 또한, 양자선(Quantum wire)구조 또는 양자점(Quantum dot)구조를 포함할 수도 있다.
제2 반도체층(124)은 상술한 활성층(126)에 정공을 주입하며, 제2 반도체층(124)은 예를 들어, p형 반도체층으로 구현될 수 있는데, p형 반도체층은 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN 등에서 선택될 수 있으며, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등의 p형 도펀트가 도핑될 수 있다.
상술한 제1 반도체층(122), 활성층(126) 및 제2 반도체층(124)은 예를 들어, 유기금속 화학 증착법(MOCVD; Metal Organic Chemical Vapor Deposition), 화학 증착법(CVD; Chemical Vapor Deposition), 플라즈마 화학 증착법(PECVD; Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition), 분자선 성장법(MBE; Molecular Beam Epitaxy), 수소화물 기상 성장법(HVPE; Hydride Vapor Phase Epitaxy) 등의 방법을 이용하여 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
또한, 제2 반도체층(124) 상에는 n형 또는 p형 반도체층을 포함하는 제3 도전형 반도체층(미도시)이 형성될 수도 있으며 이에 따라, 발광소자(100)는 np, pn, npn, pnp 접합 구조 중 적어도 어느 하나를 가질 수 있다.
제1 반도체층(122) 및 제2 반도체층(124) 내의 도전형 도펀트의 도핑 농도는 균일 또는 불균일하게 형성될 수 있다. 즉, 복수의 반도체층의 구조는 다양하게 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
또한, 상술한 바와는 달리 제1 반도체층(122)이 p형 반도체층을 포함하고, 제2 반도체층(124)이 n형 반도체층을 포함할 수도 있다. 즉, 제1 반도체층(122)과 제2 반도체층(124)은 활성층(126)을 중심으로 서로 형성되는 위치가 바뀌어도 무방하나, 하기에서는 제1 반도체층(122)이 n형 반도체층을 포함하여 형성되고 기판(110) 상에 적층되는 것으로 기술한다.
활성층(126)과 제2 반도체층(124) 및 제1 반도체층(122)은 일부가 메사 식각되어 제1 반도체층(122)의 일부가 노출되고, 노출된 제1 반도체층(122) 상면 일측에는 티탄(Ti) 등으로 이루어지는 제1 전극(130)이 형성될 수 있다.
또한, 제2 반도체층(124) 상에는 투광성전극층(150)이 형성될 수 있으며, 투광성전극층(150)의 외측 일면에는 니켈(Ni) 등으로 이루어진 제2 전극(140)이 형성될 수 있다.
투광성 전극층(150)은 ITO, IZO(In-ZnO), GZO(Ga-ZnO), AZO(Al-ZnO), AGZO(Al-Ga ZnO), IGZO(In-Ga ZnO), IrOx, RuOx, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au 및 Ni/IrOx/Au/ITO 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으며, 제2 반도체층(124)의 외측 일면 전체 또는 일부에 형성됨으로써, 전류군집현상을 방지할 수 있다.
투광성 전극층(150)은 요철패턴(z_1 ~ z_n)은 최상위의 꼭지점에 대응하는 위치에 홀(152)이 형성될 수 있다.
즉, 홀(152)의 하부에는 요철패턴(z_1 ~ z_n)은 최상위의 꼭지점에 의해 수직방향으로 상기 누설 경로가 형성됨에 따라, 제2 전극(140)으로부터 공급되는 전류가 투광성 전극층(150)으로 확산되어 제2 반도체층(124)으로 공급하는 경우, 상기 누설 경로에 상기 전류가 집중되지 않도록 할 수 있다.
실시 예에 나타낸 발광소자(20)는 수평형 타입의 발광소자를 나타낸 것이며, 수직형 타입의 발광소자 중 와이어 본딩이 가능한 발광소자도 사용할 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
도 2는 도 1에 나타낸 발광소자의 전류이동을 나타내는 동작도이고, 도 3은 도 2에 나타낸 기판 및 투광성 전극층에 대한 실시 예를 나타내는 사시도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 발광소자(100)는 제2 전극(140)으로부터 공급되는 전류(i)가 투광성 전극층(150)에 형성된 복수의 홀(152)에 의해 확산되어 제2 반도체층(124)로 공급된다.
이때, 기판(110) 상에 형성된 요철패턴(z_1 ~ z_n)의 최상위의 꼭지점은 발광구조물(120)의 최상층인 제2 반도체층(124)까지 누설경로(i_d)를 생성할 수 있다.
여기서, 요철패턴(z_1 ~ z_n)의 최상위의 꼭지점은 홀(152)과 대응되도록 배치됨에 따라 투광성 전극층(150)에 의해 확산된 전류(i)가 누설경로(i_d)를 통하여 기판(110)으로 누설되는 않게 된다.
또한, 제2 반도체층(122)은 전류(i)가 공급되더라고 전자의 확산 이동도가 낮으므로, 누설경로(i_d)에 의한 누설이 발생되지 않는다.
여기서, 도 3은 기판(110) 및 투광성 전극층(150)을 나타낸 것이며, 기판(110)과 투광성 전극층(150) 사이에 발광구조물(120)이 배치되며, 도 3에서는 발광구조물(120)을 생략한다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 기판(110)은 투광성 전극층(150)에 형성된 복수의 홀(152)에 대응하는 위치에 요철패턴(z_1 ~ z_n)이 형성된다.
이때, 도 1에 나타낸 바와 같이, 홀(152)은 요철패턴(z_1 ~ z_n)의 최상위의 꼭지점은 홀(152)의 중앙에 배치되도록 함으로써, 발광소자(100) 성장시 생성되는 누설 경로에 의해 제2 전극(140)으로부터 공급되는 전류가 상기 누설 경로로 공급되는 것을 방지할 수 있다.
여기서, 요철패턴(z_1 ~ z_n)은 하부 형상이 원형 및 다각형으로 형성될 수 있으며, 도 3에서는 원형을 갖는 것으로 설명하나 이에 한정을 두지 않는다.
또한, 복수의 홀(152)의 형상은 원기둥 형상인 것으로 나타내었으나, 다각형 기둥 형상으로 형성될 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
여기서, 투광성 전극층(150)은 제1 전극(130)과 제1 반도체층(122) 사이에 배치될 수 있으머, 복수의 홀(152)이 형성되거나, 격자 패턴이 형성될 수 있으며, 복수의 전극 라인과 상기 복수의 전극 라인을 연결하는 연결 전극 라인이 형성될 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
이때, 상기 복수의 전극 라인은 스트라이프 구조로 형성되며, 상기 연결 전극 라인은 상기 복수의 전극 라인 사이를 서로 전기적으로 연결할 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
또한, 투광성 전극층(152)은 스트라이프 구조로만 이루어지는 경우, 제2 전극(140)의 하부에만 배치될 수 있을 것이다.
도 4는 실시 예에 따른 발광소자를 포함하는 발광소자 패키지의 절단면을 나타낸 단면도이다.
도 4를 참조하면, 발광소자 패키지(200)는 캐비티가 형성된 몸체(210), 몸체(210)의 바닥면에 실장된 발광소자(220) 및 상기 캐비티에 충진되는 수지물(230)을 포함할 수 있고, 수지물(230)은 형광체(240)를 포함할 수 있다.
몸체(210)는 폴리프탈아미드(PPA:Polyphthalamide)와 같은 수지 재질, 실리콘(Si), 알루미늄(Al), 알루미늄 나이트라이드(AlN), 액정폴리머(PSG, photo sensitive glass), 폴리아미드9T(PA9T), 신지오택틱폴리스티렌(SPS), 금속 재질, 사파이어(Al2O3), 베릴륨 옥사이드(BeO), 인쇄회로기판(PCB, Printed Circuit Board), 세라믹 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 몸체(210)는 사출 성형, 에칭 공정 등에 의해 형성될 수 있으나 이에 대해 한정하지는 않는다.
몸체(210)의 내측면은 경사면이 형성될 수 있다. 이러한 경사면의 각도에 따라 발광소자(220)에서 방출되는 광의 반사각이 달라질 수 있으며, 이에 따라 외부로 방출되는 광의 지향각을 조절할 수 있다.
몸체(210)에 형성되는 캐비티를 위에서 바라본 형상은 원형, 사각형, 다각형, 타원형 등의 형상일 수 있으며, 특히 모서리가 곡선인 형상일 수도 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
발광소자(220)는 몸체(210)의 바닥면에 실장되며, 일 예로 발광소자(220)는 도 1에 나타내고 설명한 발광소자일 수 있다. 발광소자(220)는 예를 들어, 적색, 녹색, 청색, 백색 등의 빛을 방출하는 유색 발광 소자 또는 자외선을 방출하는 UV(Ultra Violet) 발광 소자일 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 또한, 발광 소자는 한 개 이상 실장될 수 있다.
한편, 몸체(210)는 제1 전극(252) 및 제2 전극(254)을 포함할 수 있다. 제1 전극(252) 및 제2 전극(254)은 발광소자(220)와 전기적으로 연결되어 발광소자(220)에 전원을 공급할 수 있다.
제1 전극(252) 및 제2 전극(254)은 서로 전기적으로 분리되며, 발광소자(220)에서 발생된 빛을 반사시켜 광 효율을 증가시킬 수 있고, 또한 발광소자(220)에서 발생된 열을 외부로 배출시킬 수 있다.
이러한 제1 전극(252) 및 제2 전극(254)은 금속 재질, 예를 들어, 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag), 인(P), 알루미늄(Al), 인듐(In), 팔라듐(Pd), 코발트(Co), 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 하프늄(Hf), 루테늄(Ru), 철(Fe) 중에서 하나 이상의 물질 또는 합금을 포함할 수 있다. 또한, 제1 전극(252) 및 제2 전극(254)은 단층 또는 다층 구조를 가지도록 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
수지물(230)은 캐비티에 충진될 수 있으며, 형광체(240)를 포함할 수 있다. 수지물(230)은 투명한 실리콘, 에폭시, 및 기타 수지 재질로 형성될 수 있으며, 캐비티 내에 충진한 후, 이를 자외선 또는 열 경화하는 방식으로 형성될 수 있다.
형광체(240)는 발광소자(220)에서 방출되는 광의 파장에 따라 종류가 선택되어 발광소자패키지(200)가 백색광을 구현하도록 할 수 있다.
수지물(230)에 포함되어 있는 형광체(240)는 발광소자(220)에서 방출되는 광의 파장에 따라 청색 발광 형광체, 청록색 발광 형광체, 녹색 발광 형광체, 황녹색 발광 형광체, 황색 발광 형광체, 황적색 발광 형광체, 오렌지색 발광 형광체, 및 적색 발광 형광체중 하나가 적용될 수 있다.
즉, 형광체(240)는 발광소자(220)에서 방출되는 제1 빛을 가지는 광에 의해 여기 되어 제2 빛을 생성할 수 있다. 예를 들어, 발광소자(220)가 청색 발광 다이오드이고 형광체(240)가 황색 형광체인 경우, 황색 형광체는 청색 빛에 의해 여기되어 황색 빛을 방출할 수 있으며, 청색 발광 다이오드에서 발생한 청색 빛 및 청색 빛에 의해 여기 되어 발생한 황색 빛이 혼색됨에 따라 발광소자 패키지(200)는 백색 빛을 제공할 수 있다.
이와 유사하게, 발광소자(220)가 녹색 발광 다이오드인 경우는 magenta 형광체 또는 청색과 적색의 형광체(240)를 혼용하는 경우, 발광소자(220)가 적색 발광 다이오드인 경우는 Cyan형광체 또는 청색과 녹색 형광체를 혼용하는 경우를 예로 들 수 있다.
이러한 형광체(240)는 YAG계, TAG계, 황화물계, 실리케이트계, 알루미네이트계, 질화물계, 카바이드계, 니트리도실리케이트계, 붕산염계, 불화물계, 인산염계 등의 공지된 것일 수 있다.
도 5는 실시 예에 따른 발광소자를 포함하는 조명 장치를 나타낸 사시도이며, 도 6은 도 5의 조명장치의 A-A' 단면을 나타낸 단면도이다.
이하에서는, 실시 예에 따른 조명장치(300)의 형상을 보다 상세히 설명하기 위해, 조명장치(300)의 길이방향(Z)과, 길이방향(Z)과 수직인 수평방향(Y), 그리고 길이방향(Z) 및 수평방향(Y)과 수직인 높이방향(X)으로 설명하기로 한다.
즉, 도 6은 도 5의 조명장치(300)를 길이방향(Z)과 높이방향(X)의 면으로 자르고, 수평방향(Y)으로 바라본 단면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 조명장치(300)는 몸체(310), 몸체(310)와 체결되는 커버(330) 및 몸체(310)의 양단에 위치하는 마감캡(350)을 포함할 수 있다.
몸체(310)의 하부면에는 발광소자모듈(340)이 체결되며, 몸체(310)는 발광소자모듈(340)에서 발생된 열이 몸체(310)의 상부면을 통해 외부로 방출할 수 있도록 전도성 및 열발산 효과가 우수한 금속재질로 형성될 수 있다.
발광소자모듈(340)은 PCB기판(342)과 발광소자(미도시)를 포함하는 발광소자패키지(344)를 포함하며, 발광소자패키지(344)는 PCB기판(342) 상에 다색, 다열로 실장될 수 있어 어레이를 이룰 수 있고, 동일한 간격으로 실장되거나 또는 필요에 따라 다양한 이격 거리를 가지고 실장되어 밝기 등을 조절할 수 있다. 이러한 PCB기판(342)으로는 MCPCB(Metal Core PCB) 또는 FR4 재질의 PCB 등을 사용할 수 있다.
커버(330)는 몸체(310)의 하부면을 감싸도록 원형의 형태로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않음은 물론이다.
커버(330)는 내부의 발광소자모듈(340)을 외부의 이물질 등으로부터 보호한다. 또한, 커버(330)는 발광소자패키지(344)에서 발생한 광의 눈부심을 방지하고, 외부로 광을 균일하게 방출할 수 있도록 확산입자를 포함할 수 있으며, 또한 커버(330)의 내면 및 외면 중 적어도 어느 한 면에는 프리즘 패턴 등이 형성될 수 있다. 또한 커버(330)의 내면 및 외면 중 적어도 어느 한 면에는 형광체가 도포될 수도 있다.
한편, 발광소자패키지(344)에서 발생한 광은 커버(330)를 통해 외부로 방출되므로 커버(330)는 광투과율이 우수하여야하며, 발광소자패키지(344)에서 발생한 열에 견딜 수 있도록 충분한 내열성을 구비하고 있어야 하는바, 커버(330)는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylen Terephthalate; PET), 폴리카보네이트(Polycarbonate; PC) 또는 폴리메틸 메타크릴레이트(Polymethyl Methacrylate; PMMA) 등을 포함하는 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
마감캡(350)은 몸체(310)의 양단에 위치하며 전원장치(미도시)를 밀폐하는 용도로 사용될 수 있다. 또한 마감캡(350)에는 전원핀(352)이 형성되어 있어, 실시예에 따른 조명장치(300)는 기존의 형광등을 제거한 단자에 별도의 장치 없이 곧바로 사용할 수 있게 된다.
도 7은 제1 실시 예에 따른 발광소자를 포함하는 액정표시장치의 분해 사시도이다.
도 7은 에지-라이트 방식으로, 액정표시장치(400)는 액정표시패널(410)과 액정표시패널(410)로 빛을 제공하기 위한 백라이트 유닛(470)을 포함할 수 있다.
액정표시패널(410)은 백라이트 유닛(470)으로부터 제공되는 광을 이용하여 화상을 표시할 수 있다. 액정표시패널(410)은 액정을 사이에 두고 서로 대향하는 컬러 필터 기판(412) 및 박막 트랜지스터 기판(414)을 포함할 수 있다.
컬러 필터 기판(412)은 액정표시패널(410)을 통해 디스플레이되는 화상의 색을 구현할 수 있다.
박막 트랜지스터 기판(414)은 구동 필름(417)을 통해 다수의 회로부품이 실장되는 인쇄회로기판(418)과 전기적으로 접속되어 있다. 박막 트랜지스터 기판(414)은 인쇄회로기판(418)으로부터 제공되는 구동 신호에 응답하여 인쇄회로기판(418)으로부터 제공되는 구동 전압을 액정에 인가할 수 있다.
박막 트랜지스터 기판(414)은 유리나 플라스틱 등과 같은 투명한 재질의 다른 기판상에 박막으로 형성된 박막 트랜지스터 및 화소 전극을 포함할 수 있다.
백라이트 유닛(470)은 빛을 출력하는 발광소자모듈(420), 발광소자모듈(420)로부터 제공되는 빛을 면광원 형태로 변경시켜 액정표시패널(410)로 제공하는 도광판(430), 도광판(430)으로부터 제공된 빛의 휘도 분포를 균일하게 하고 수직 입사성을 향상시키는 다수의 필름(450, 466, 464) 및 도광판(430)의 후방으로 방출되는 빛을 도광판(430)으로 반사시키는 반사 시트(440)로 구성된다.
발광소자모듈(420)은 복수의 발광소자패키지(424)와 복수의 발광소자패키지(424)가 실장되어 어레이를 이룰 수 있도록 PCB기판(322)을 포함할 수 있다.
한편, 발광소자패키지(424)에 포함되는 발광소자는 도 1에서 상술한바 생략한다.
한편, 백라이트유닛(470)은 도광판(430)으로부터 입사되는 빛을 액정 표시 패널(410) 방향으로 확산시키는 확산필름(466)과, 확산된 빛을 집광하여 수직 입사성을 향상시키는 프리즘필름(450)으로 구성될 수 있으며, 프리즘필름(450)를 보호하기 위한 보호필름(464)을 포함할 수 있다.
도 8은 제2 실시 예에 따른 발광소자를 포함하는 액정표시장치의 분해 사시도이다.
다만, 도 7에서 도시하고 설명한 부분에 대해서는 반복하여 상세히 설명하지 않는다.
도 8은 직하 방식으로, 액정표시장치(500)는 액정표시패널(510)과 액정표시패널(510)로 빛을 제공하기 위한 백라이트 유닛(570)을 포함할 수 있다.
액정표시패널(510)은 도 7에서 설명한 바와 동일하므로, 상세한 설명은 생략한다.
백라이트 유닛(570)은 복수의 발광소자모듈(523), 반사시트(524), 발광소자모듈(523)과 반사시트(524)가 수납되는 하부 섀시(530), 발광소자모듈(523)의 상부에 배치되는 확산판(540) 및 다수의 광학필름(560)을 포함할 수 있다.
발광소자모듈(523) 복수의 발광소자패키지(522)와 복수의 발광소자패키지(522)가 실장되어 어레이를 이룰 수 있도록 PCB기판(521)을 포함할 수 있다.
반사 시트(524)는 발광소자패키지(522)에서 발생한 빛을 액정표시패널(510)이 위치한 방향으로 반사시켜 빛의 이용 효율을 향상시킨다.
한편, 발광소자모듈(523)에서 발생한 빛은 확산판(540)에 입사하며, 확산판(540)의 상부에는 광학 필름(560)이 배치된다. 광학 필름(560)은 확산 필름(566), 프리즘필름(550) 및 보호필름(564)를 포함하여 구성될 수 있다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 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 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 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 여러가지의 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 (8)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 순차적으로 배치된 제1 반도체층, 활성층 및 제2 반도체층을 포함하는 발광구조물;을 포함하고,
    상기 기판 상에는,
    측면이 라운딩되고 상기 측면으로 이루어진 꼭지점을 포함하는 요철패턴이 형성된 발광소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 반도체층은, 일부 상면이 노출되며,
    상기 제1 반도체층의 노출된 상기 일부 상면에 배치된 제1 전극;을 포함하는 발광소자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 반도체층 상에 배치되며, 상기 요철패턴의 상기 꼭지점에 대응하는 위치에 홀이 형성된 투광성 전극층;을 포함하는 발광소자.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 홀의 폭은,
    상기 요철패턴의 폭보다 작은 발광소자.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 홀이 형상은,
    원형 또는 다각형 형상인 발광소자.
  6. 제 3 항에 있어서, 상기 홀의 중앙에는,
    상기 꼭지점이 배치된 발광소자.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 투광성 전극층의 일부 상면에 배치된 제2 전극;을 포함하고,
    상기 홀은,
    상기 제2 전극의 하부에만 형성된 발광소자.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 요철패턴의 라운딩된 측면의 높이는, 하기의 [수학식]에 의해 산출되는 발광소자;
    [수학식]
    Figure pat00002

    (R; 라운딩된 원의 반지름, C; 라운딩된 측면의 길이, B; 라운딩된 측면의 높이).
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