KR20120045533A - 발광소자, 발광소자 패키지 및 조명시스템 - Google Patents

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Abstract

실시 예에 따른 발광소자, 발광소자 패키지 및 조명 시스템은, 발광구조물과 채널층 사이의 결합력을 증가시키기 용이한 구조를 갖도록, 실시 예는 기판, 기판, 상기 기판 상에 전극층, 상기 기판 상에 순차적으로 배치되는 제1 반도체층, 활성층 및 제2 반도체층을 포함하는 발광구조물, 상기 기판 및 상기 발광구조물 사이에 배치되며, 홈 패턴이 형성된 채널층 및 상기 홈 패턴 내에 배치되며, 상기 제1 반도체층에 접촉되는 절연층을 포함하는 발광소자를 제공한다.

Description

발광소자, 발광소자 패키지 및 조명시스템{Light emitting device, Light emitting device package and Lighting system}
실시 예는 발광소자, 발광소자 패키지 및 조명시스템에 관한 것이다.
발광소자의 대표적인 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, 신뢰성이 향상된 발광소자, 발광소자 패키지 및 조명시스템를 제공함에 있다.
실시 예에 따른 발광소자는, 기판, 상기 기판 상에 전극층, 상기 기판 상에 순차적으로 배치되는 제1 반도체층, 활성층 및 제2 반도체층을 포함하는 발광구조물, 상기 기판 및 상기 발광구조물 사이에 배치되며, 홈 패턴이 형성된 채널층 및 상기 홈 패턴 내에 배치되며, 상기 제1 반도체층에 접촉되는 절연층을 포함할 수 있다.
실시 예에 따른 발광소자는, 전극층의 외주부 측면에 배치되며, 발광구조물에 포함된 제1 반도체층에 일부가 접하며, 제1 반도체층에 접하지 않는 홈이 형성된 채널층을 배치하고, 상기 홈에 절연층을 형성함으로써, 금속 재질로 이루어진 채널층에 의해 제1 반도체층과의 접촉면적을 확대할 수 있으며, 절연층에 의해 발광구조물에 포함된 활성층과의 쇼트를 방지하여 신뢰성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1은 실시 예에 따른 발광소자의 상면을 나타내는 상면도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 A-A 방향으로의 절단면을 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 1에 나타낸 B-B 방향으로의 절단면을 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 1에 나타낸 채널층에 대한 부분 사시도이다.
도 5는 실시 예에 따른 발광소자를 포함하는 발광소자 패키지의 절단면을 나타낸 단면도이다.
도 6은 실시 예에 따른 발광소자를 포함하는 조명 장치를 나타낸 사시도이다.
도 7은 도 9의 조명장치의 A-A' 단면을 나타낸 단면도이다.
도 8은 제1 실시 예에 따른 발광소자를 포함하는 액정표시장치의 분해 사시도이다.
도 9는 제2 실시 예에 따른 발광소자를 포함하는 액정표시장치의 분해 사시도이다.
실시 예에 대한 설명에 앞서, 실시 예에서 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, 실시 예에서 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 상면을 나타내는 상면도이고, 도 2는 도 1에 나타낸 A-A 방향으로의 절단면을 나타내는 단면도이며, 도 3은 도 1에 나타낸 B-B 방향으로의 절단면을 나타내는 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 발광소자(100)는 기판(110) 및 기판(110) 상에 발광구조물(160)을 포함할 수 있다.
기판(110)은 열전도성이 우수한 물질을 이용하여 형성할 수 있으며, 또한 전도성 물질로 형성할 수 있는데, 금속 물질 또는 전도성 물질을 이용하여 형성할 수 있다. 기판(110)은 단일층으로 형성될 수 있고, 이중 구조 또는 그 이상의 다중 구조로 형성될 수 있다.
실시 예에서, 기판(110)은 전도성을 갖는 것으로 설명하나, 전도성을 갖지 않을 수도 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
즉, 기판(110)은 예를들어, 금(Au), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 탄탈(Ta), 은(Ag), 백금(Pt), 크롬(Cr) 구리-텅스텐(Cu-W) 및 캐리어 웨이퍼(예를들어, Si, Ge, GaAs, ZnO, GaN, Ga2O3, SiC, SiGe 등)중에서 선택된 어느 하나로 형성하거나 둘 이상의 합금으로 형성할 수 있으며, 서로 다른 둘 이상의 물질을 적층하여 형성할 수 있다.
이와 같은 기판(110)은 발광소자(100)에서 발생하는 열의 방출을 용이하게 하여 발광소자(100)의 열적 안정성을 향상시킬 수 있다.
기판(110) 상에는 접착층(111)이 적층될 수 있으며, 이에 접착층(111)은 전류 인가중에 전극층(140)의 원자가 전기장에 의해 이동하는 일렉트로마이그레이션(electromigration) 현상을 최소화하기 위해 형성한다. 또한, 접착층(111)은 하부 물질과의 접착력이 우수한 금속 물질 또는 접착재 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
접착층(111) 상에는 전류의 확산을 방지하는 확산방지층(미도시)이 형성될 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
접착층(111)은 접착력이 우수한 금속 물질로 이루어질수 있다. 예를들어, 접착층(111)은 인듐(In), 주석(Sn), 은(Ag), 니오브(Nb), 니켈(Ni), 알루미늄(Au), 구리(Cu) 중 적어도 하나이며, 상기 확산 방지층은 예를들어 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 텅스텐(W), 니켈(Ni), 루테늄(Ru), 몰리브덴(Mo), 이리듐(Ir), 로듐(Rh), 탄탈(Ta), 하프늄(Hf), 지르코늄(Zr), 니오브(Nb), 바나듐(V) 중 적어도 하나 또는 둘 이상의 합금을 이용할 수 있다. 따라서, 접착층(111)은 단층 또는 다층 구조로 형성할 수 있다.
발광구조물(160)은 제1 반도체층(162), 제2 반도체층(164) 및 제1, 2 반도체층(162, 164) 사이에 활성층(166)이 개재된 구성으로 이루어지는 것으로 설명한다.
제1 반도체층(162)은 p형 반도체층으로 구현될 수 있으며, 활성층(152)에 캐리어(Carrier)를 주입할 수 있다. 예를 들어 제1 반도체층(162)은 InxAlyGa(1-x-y)N (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.
제1 반도체층(162)의 상부에는 활성층(166)이 형성될 수 있다.
활성층(166)은 전자와 정공이 재결합되는 영역을 포함하며, 전자와 정공이 재결합함에 따라 낮은 에너지 준위로 천이하며, 그에 상응하는 파장을 가지는 빛을 생성할 수 있다.
활성층(166)은 예를 들어, InxAlyGa(1-x-y)N (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.
상기 우물층은 상기 장벽층의 밴드 갭보다 낮은 밴드 갭을 갖는 물질로 형성될 수 있다.
활성층(166)의 위 또는/및 아래에는 도전형 클래드층(미도시)이 형성될 수도 있으며, 상기 도전형 클래드층은 AlGaN계 반도체로 형성될 수 있다.
활성층(166)의 상부에는 제2 반도체층(164)이 형성될 수 있다.
제2 반도체층(164)은 n형 반도체층으로 구현될 수 있으며, 활성층(166)에 캐리어를 주입할 수 있다. n형 반도체층은 GaN층, AlGaN층, InGAN층 등과 같은 GaN계 화합물 반도체 중 어느 하나로 이루어질 수 있고, n형 도펀트가 도핑될 수 있다.
제2 반도체층(164)은 예를들어, InxAlyGa(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 InAlGaN, GaN, AlGaN, InGaN, AlN, InN 등에서 선택될 수 있으며, Si, Ge, Sn 등의 n형 도펀트가 도핑될 수 있다.
한편, 발광 구조물(160)은 제2 도전형 반도체층(164) 상에 상기 제2도전형 반도체층과 극성이 반대인 제3 도전형 반도체층을 포함할 수 있다. 또한 제1 도전형 반도체층(162)이 P형 반도체층이고, 제2 도전형 반도체층(164)이 N형 반도체층으로 구현될 수도 있다. 이에 따라 발광 구조물(160)은 N-P 접합, P-N 접합, N-P-N 접합 및 P-N-P 접합 구조 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
여기서, 기판(110)과 발광구조물(160) 사이에는 반사막(130) 및 전극층(140)이 형성될 수 있다.
반사막(130)은 발광구조물(160)의 활성층(166)에서 발생된 광 중 일부가 기판(110) 방향으로 향하는 경우, 발광소자(100)의 상부 방향으로 향하도록 광을 반사시켜 발광소자(100)의 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
따라서, 반사막(130)은 예를 들어, Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au 또는 Hf 중 적어도 하나를 포함하는 금속 또는 합금으로 형성될 수 있다. 또는, 상기 금속 또는 합금과 ITO, IZO, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, ATO 등의 투광성 전도성 물질을 이용하여 다층으로 형성할 수 있으며, 구체적으로는, IZO/Ni, AZO/Ag, IZO/Ag/Ni, AZO/Ag/Ni, Ag/Cu, Ag/Pd/Cu 등으로 적층될 수 있다.
전극층(140)은 제1 반도체층(162)에 오믹 접촉되어 발광구조물(160)에 전원이 원활히 공급되도록 한다. 전극층(140)은 투광성 전도층과 금속을 선택적으로 사용할 수 있으며, 예를들어, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide), IrOx, RuOx, RuOx/ITO, 니켈(Ni), 백금(Pt), 루테늄(Ru), 이리듐(Ir), 로듐(Rh), 탄탈(Ta), 몰리브덴(Mo), 티탄(Ti), 은(Ag), 텅스텐(W), 구리(Cu), 크롬(Cr), 팔라듐(Pd), 바나듐(V), 코발트(Co), 니오브(Nb), 지르코늄(Zr), Ni/IrOx/Au, 또는 Ni/IrOx/Au/ITO 중 적어도 하나를 이용하여 단층 또는 다층으로 구현할 수 있다.
한편, 반사막(130)과 전극층(140)은 서로 상이한 폭을 가지고 형성될 수 있으며, 동시 소성 과정을 거쳐 형성되기 때문에 접합력이 우수할 수 있다.
실시 예에서, 반사막(130)과 전극층(140)의 폭은 서로 상이한 것으로 설명하였으나, 서로 동일할 수 있으며, 이에 한정을 두지 않으며, 전극층(140)의 형상에 대하여도 한정을 두지 않는다.
여기서, 전극층(140)은 외주부 측면으로 돌출된 돌출부(미도시)가 형성될 수 있다.
전극층(140)의 중심부에는 전류제한층(170)이 배치될 수 있도록 홈이 형성될 수 있다.
전류제한층(170)은 전극패드(180)와 수직 방향으로 적어도 일부가 중첩되도록 형성될 수 있으며, 이에 따라 전극패드(180)와 기판(110) 사이의 최단 거리로 전류가 집중되는 현상을 완화하여 발광 소자(100)의 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
전류제한층(170)은 전기 절연성을 갖는 재질, 반사막(130) 또는 접착층(111)보다 전기 전도성이 낮은 재질 및 제1 도전형 반도체층(162)과 쇼트키 접촉을 형성하는 재질 중 적어도 하나를 이용하여 형성될 수 있으며, 예를 들어, ITO, IZO, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, ATO, ZnO, SiO2, SiOx, SiOxNy, Si3N4, Al2O3, TiOx, TiO2, Ti, Al, Cr 중 적어도 하나를 포함한다.
한편, 전류제한층(170)은 반사막(130)과 전극층(140)사이에 형성될 수도 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
여기서, 실시 예에서 전류제한층(170)은 전극층(140) 상에 배치되는 것으로 설명하였으나, 전류제한층(170)은 채널층(120)으로 형성할 수 있다. 즉, 채널층(120)은 반사측(130) 및 전극층(140)이 수직적으로 분리된 경우, 채널층(120)이 분리된 반사층(130) 및 전극층(140)의 양측면에 접하여 제1 반도체층(162)에 접촉되어 전류제한층(170) 역할을 할 수 있다.
여기서, 접착층(111)과 발광구조물(160) 사이에는 반사막(130) 및 전극층(140)의 외주부 측면에 홈 패턴(미도시)이 형성된 채널층(120)이 형성될 수 있다.
채널층(120)은 예를들어, 금속물질 및 절연물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 상기 금속물질인 경우에는 전극층(140)을 이루는 물질보다 전기 전도성이 낮은 물질을 사용하여, 전극층(140)에 인가되는 전원이 채널층(120)으로 인가되지 않도록 할 수 있다.
이러한, 채널층(120)은 티탄(Ti), 니켈(Ni), 백금(Pt), 납(Pb), 로듐(Rh), 이리듐(Ir) 및 텅스텐(W) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이때, 채널층(120)의 상기 홈 패턴 내에는 절연층(150)이 형성될 수 있으며, 채널층(120)은 상기 홈 패턴을 제외한 부분이 제1 반도체층(162)에 접촉되어 발광구조물(160)의 에칭 공정시 에칭 스탑을 인식하기 용이하게 할 수 있다.
실시 예에서, 상기 홈 패턴은 사각형 형상으로 나타내었으나, 다각형 형상 또는 원 형상 또는 에지부에 곡률을 갖는 형상을 가질 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
또한, 상기 홈 패턴은 서로 이격된 제1, 2 홈(미도시)을 포함하며, 상기 제1, 2 홈의 형상 및 폭 중 적어도 하나는 동일할 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
상기 홈 패턴은 제1 반도체층(162)과 중첩되는 영역의 채널층(120)에 형성될 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
그리고, 절연층(150)은 채널층(120)이 금속 물질인 경우 제1 반도체층(162)의 두께가 얇으므로 활성층(166)과 쇼트 발생을 방지할 수 있으므로, 신뢰성이 향상될 수 있다.
절연층(150)은 산화알루미늄(Al2O3), 산화실리콘(SiO2), 질화실리콘(Si3N4), 알루미늄나이트라이드(AlN) 및 산화티탄(TiOx) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 절연층(150)은 상기 홈 패턴의 형상과 동일하게 형성될 수 있으며, 상기 홈 패턴의 내부에만 형성되는 것이 바람직할 것이다.
제2 반도체층(164)의 상부에는 니켈(Ni) 등으로 전극패드(180)가 형성될 수 있고, 전극패드(180)가 형성되지 않은 제2 반도체층(164)의 표면 일부 영역 또는 전체 영역에 대해 소정의 식각 방법으로 광 추출효율을 향상시키기 위한 요철 패턴(168)을 형성해 줄 수 있다.
여기서, 전극패드(180)는 요철 패턴(168)이 형성되지 않는 평탄한 면에 형성되거나, 또는 요철(168)이 형성된 상부면에 형성될 수 있으며 이에 한정을 두지 않는다.
전극패드(180)은 요철 패턴(168)의 형상에 따라 전극 배치가 변경될 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
또한, 상술한 바와는 달리 실시 예에서 제2 반도체층(164)이 p형 반도체층으로 구현되고, 제1 반도체층(162)이 n형 반도체층으로 구현될 수 있으며, 이에 한정하지 않는다.
즉, 상술한 바와 같이, 도 2 및 도 3을 비교해 보면 채널층(120)에 상기 홈 패턴이 형성된 부분에는 절연층(150)이 제1 반도체층(162)과 접촉되며, 상기 홈 패턴이 형성되지 않는 부분에는 채널층(120)이 제1 반도체층(162)에 접촉되는 것을 알 수 있다.
이와 같이, 채널층(120)과 절연층(150)은 제1 반도체층(162)과 교대로 접촉됨에 따라 발광구조물(160)의 에칭 공정시 에칭 스탑을 인식하기 용이해질 수 있다.
또한, 채널층(120)은 절연층(150) 및 제1 반도체층(162)과의 접촉 면적이 확대할 수 있으며, 그에 따라 결합력을 증가시킬 수 있다.
도 4는 도 1에 나타낸 채널층에 대한 부분 사시도이다.
도 4를 참조하면, 채널층(120)은 반사막(130) 및 전극층(140)이 배치되는 제1 영역(s1) 및 제1 영역(s)을 감싸는 제2 영역(s2)을 포함할 수 있다.
여기서, 제2 영역(s2)에는 제1 반도체층(162)에 접촉되는 복수의 돌기(d) 및 돌기(d)들 사이에 제1, 2 홈(h1, h2)을 포함하는 복수의 홈(미도시)이 형성된 홈 패턴(h)을 포함할 수 있다.
돌기(d)는 제1 반도체층(162)과 접촉되어 결합력을 증대시킬 수 있으며, 홈 패턴(h)에는 절연층(150)이 형성될 수 있다.
즉, 홈 패턴(h)은 양측이 개방된 상태로 나타내었으나, 홈 형상이 다각형 형상으로 좌, 우, 상, 하 측면이 모두 닫힌 상태로 나타낼 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
이때, 제1, 2 홈(h1, h2)은 서로 다른 폭으로 형성될 수 있으며, 이에 한정을 두지않는다.
여기서, 절연층(150)은 홈 패턴(h) 내에만 형성될 수 있으며, 홈 패턴(h) 보다 작게 형성될 수 있다.
즉, 절연층(150)은 도 1에 나타낸 바와 같이, 제1 반도체층(162)과 중첩될 수 있으며, 중첩되지 않을 수 있으며 이에 한정을 두지 않는다.
도 5는 실시 예에 따른 발광소자를 포함하는 발광소자 패키지의 절단면을 나타낸 단면도이다.
도 5를 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 6은 실시 예에 따른 발광소자를 포함하는 조명 장치를 나타낸 사시도이며, 도 7은 도 6의 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 7은 도 6의 조명장치(300)를 길이방향(Z)과 높이방향(X)의 면으로 자르고, 수평방향(Y)으로 바라본 단면도이다.
도 6 및 도 7을 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 8은 제1 실시 예에 따른 발광소자를 포함하는 액정표시장치의 분해 사시도이다.
도 8은 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 9는 제2 실시 예에 따른 발광소자를 포함하는 액정표시장치의 분해 사시도이다.
다만, 도 8에서 도시하고 설명한 부분에 대해서는 반복하여 상세히 설명하지 않는다.
도 9는 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 8에서 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
실시 예에서, 조명 장치 및 백라이트 유닛은 조명 시스템에 포함될 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
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 (9)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 전극층;
    상기 기판 상에 순차적으로 배치되는 제1 반도체층, 활성층 및 제2 반도체층을 포함하는 발광구조물;
    상기 기판 및 상기 발광구조물 사이에 배치되며, 홈 패턴이 형성된 채널층; 및
    상기 홈 패턴 내에 배치되며, 상기 제1 반도체층에 접촉되는 절연층;을 포함하는 발광소자.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 홈 패턴의 홈 형상은,
    원 형상, 다각형 형상 및 에지부에 곡률을 가지는 형상 중 적어도 하나인 발광소자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 홈 패턴은, 제1, 2 홈;을 포함하며,
    상기 제1, 2 홈의 폭은,
    서로 다른 발광소자.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 홈 패턴은,
    상기 제1 반도체층의 하부에만 형성된 발광소자.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 채널층은,
    상기 전극층보다 전도성이 낮은 금속 재질인 발광소자.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 채널층은,
    티탄(Ti), 니켈(Ni), 백금(Pt), 납(Pb), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 철(Fe), 몰리브덴(Mo), 바나듐(V) 및 텅스텐(W) 중 적어도 하나를 포함하는 발광소자.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 절연층은,
    ITO, IZO, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, ATO, ZnO, SiO2, SiOx, SiOxNy, Si3N4, Al2O3, TiOx, TiO2, Ti, Al, Cr, AlN 중 적어도 하나를 포함하는 발광소자.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 채널층과 상기 전극층 사이에 반사막;을 더 포함하며,
    상기 반사막은,
    Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au 및 Hf 중 적어도 하나를 포함하는 발광소자.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극층과 상기 제1 반도체층 사이에 전류제한층;을 더 포함하며,
    상기 전류제한층은,
    ITO, IZO, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, ATO, ZnO, SiO2, SiOx, SiOxNy, Si3N4, Al2O3, TiOx, TiO2, Ti, Al, Cr, AlN, 티탄(Ti), 니켈(Ni), 백금(Pt), 납(Pb), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 철(Fe), 몰리브덴(Mo), 바나듐(V) 및 텅스텐(W) 중 적어도 하나를 포함하는 발광소자.
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