KR20120057670A - 발광 소자, 발광 소자 제조방법, 발광 소자 패키지 및 조명 시스템 - Google Patents

발광 소자, 발광 소자 제조방법, 발광 소자 패키지 및 조명 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20120057670A
KR20120057670A KR1020100072803A KR20100072803A KR20120057670A KR 20120057670 A KR20120057670 A KR 20120057670A KR 1020100072803 A KR1020100072803 A KR 1020100072803A KR 20100072803 A KR20100072803 A KR 20100072803A KR 20120057670 A KR20120057670 A KR 20120057670A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light emitting
layer
semiconductor layer
emitting device
conductive semiconductor
Prior art date
Application number
KR1020100072803A
Other languages
English (en)
Inventor
김성균
범희영
추성호
송준오
Original Assignee
엘지이노텍 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지이노텍 주식회사 filed Critical 엘지이노텍 주식회사
Priority to KR1020100072803A priority Critical patent/KR20120057670A/ko
Publication of KR20120057670A publication Critical patent/KR20120057670A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
    • H01L33/38—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes with a particular shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
    • H01L33/40—Materials therefor
    • H01L33/42—Transparent materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2933/0083—Periodic patterns for optical field-shaping in or on the semiconductor body or semiconductor body package, e.g. photonic bandgap structures

Abstract

실시예에 따른 발광 소자는 기판; 상기 기판 상에 배치되고, 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층 및 상기 제1 도전형 반도체층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 배치되는 활성층을 포함하는 발광 구조층; 상기 발광 구조층 상에 복수의 개구부를 포함하는 투광성 전극층; 및 상기 복수의 개구부를 통하여 상기 발광 구조층 상에 배치되는 박막층;을 포함한다.

Description

발광 소자, 발광 소자 제조방법, 발광 소자 패키지 및 조명 시스템{LIGHT EMITTING DEVICE, METHOD FOR FABRICATING THE LIGHT EMITTING DEVICE, LIGHT EMITTING DEVICE PACKAGE AND LIGHTING SYSTEM}
본 발명은 발광 소자, 발광 소자 제조방법, 발광 소자 패키지 및 조명 시스템에 관한 것이다.
Ⅲ-Ⅴ족 질화물 반도체(group Ⅲ-Ⅴ nitride semiconductor)는 물리적, 화학적 특성으로 인해 발광 다이오드(LED) 또는 레이저 다이오드(LD) 등의 발광 소자의 핵심 소재로 각광을 받고 있다. Ⅲ-Ⅴ족 질화물 반도체는 통상 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질로 이루어져 있다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)는 화합물 반도체의 특성을 이용하여 전기를 적외선 또는 빛으로 변환시켜서 신호를 주고 받거나, 광원으로 사용되는 반도체 소자의 일종이다.
이러한 질화물 반도체 재료를 이용한 LED 혹은 LD의 광을 얻기 위한 발광 소자에 많이 사용되고 있으며, 핸드폰의 키패드 발광부, 전광판, 조명 장치 등 각종 제품의 광원으로 응용되고 있다.
실시예는 새로운 구조를 갖는 발광 소자 및 그 제조방법, 발광 소자 패키지, 조명 시스템을 제공한다.
실시예는 광추출 효율이 개선된 반도체 발광 소자 및 그 제조방법, 발광 소자 패키지, 조명 시스템을 제공한다.
실시예에 따른 발광 소자는 기판; 상기 기판 상에 배치되고, 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층 및 상기 제1 도전형 반도체층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 배치되는 활성층을 포함하는 발광 구조층; 상기 발광 구조층 상에 복수의 개구부를 포함하는 투광성 전극층; 및 상기 복수의 개구부를 통하여 상기 발광 구조층 상에 배치되는 박막층;을 포함한다.
실시예에 따른 발광 소자 제조방법은 제1 도전형 반도체층, 활성층, 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광 구조층을 형성하는 단계; 상기 발광 구조층 상에 복수의 개구부를 포함하도록 형성되는 투광성 전극층을 형성하는 단계; 그리고, 상기 복수의 개구부를 통하여 상기 발광 구조층 상에 박막층을 형성하는 단계;를 포함한다.
실시예에 따른 발광 소자 패키지는 패키지 몸체; 상기 패키지 몸체에 설치된 제1 전극층 및 제2 전극층; 및 상기 제1 전극층 및 제2 전극층에 전기적으로 연결된 발광 소자를 포함하고 상기 발광 소자는 기판; 상기 기판 상에 배치되고, 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층 및 상기 제1 도전형 반도체층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 배치되는 활성층을 포함하는 발광 구조층; 상기 발광 구조층 상에 복수의 개구부를 포함하는 투광성 전극층; 및 상기 복수의 개구부를 통하여 상기 발광 구조층 상에 배치되는 박막층;을 포함한다.
실시예는 새로운 구조를 갖는 발광 소자 및 그 제조방법, 발광 소자 패키지, 조명 시스템을 제공할 수 있다.
실시예는 광추출 효율이 개선된 반도체 발광 소자 및 그 제조방법, 발광 소자 패키지, 조명 시스템을 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발광 소자의 측 단면도
도 2 내지 도 6은 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법을 설명하는 도면
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 소자의 측 단면도
도 8은 실시예에 따른 발광 소자를 포함하는 발광 소자 패키지의 단면도
도 9는 실시예들에 따른 발광 소자 패키지를 포함하는 백라이트 유닛을 도시하는 도면
도 10은 실시예들에 따른 발광 소자 또는 발광 소자 패키지를 포함하는 조명 유닛의 사시도.
실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조층들이 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 도면을 참조하여 실시예에 따른 발광 소자 및 발광 소자 제조방법, 발광 소자 패키지 및 조명 시스템에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발광 소자(100)의 측 단면도이다.
도 1을 참조하면, 발광소자(100)는 성장 기판(110), 상기 성장 기판(110) 위에 반도체층(120), 상기 반도체층(120) 위에 제1 도전형 반도체층(130), 상기 제1 도전형 반도체층(130) 위에 활성층(140), 상기 활성층(140) 위에 제2 도전형 반도체층(150)을 포함하는 발광 구조층(145), 상기 제2 도전형 반도체층(150) 위에 복수의 개구부(170)를 포함하는 투광성 전극층(160), 상기 복수의 개구부(170)에 형성되는 박막층(180), 상기 제1 도전형 반도체층(130) 및 제2 도전형 반도체층(150)과 각각 전기적으로 연결되는 제1전극(132) 및 제2전극 (152)을 포함한다.
상기 반도체 발광소자(100)는 복수의 화합물 반도체층, 예컨대 ?-?족 원소의 화합물 반도체층을 이용한 LED를 포함하며, 상기 LED는 청색, 녹색, 또는 적색 등과 같은 광을 방출하는 유색 LED이거나 UV LED일 수 있다. 상기 LED의 방출 광은 실시예의 기술적 범위 내에서 다양한 반도체를 이용하여 구현될 수 있다.
성장 기판(110)은 화합물 반도체가 성장될 수 있는 절연 재질 또는 전도성 재질의 성장 기판이다. 상기 성장 기판(110)은 사파이어 기판(Al203), GaN, SiC, ZnO, Si, GaP, InP, Ga203 또는 GaAs 중에서 선택될 수 있다.
상기 성장 기판(110) 위에 상기 성장 기판(110)과 그 위에 형성되는 발광 구조층(145) 사이의 격자 상수의 차이를 줄여주기 위해 반도체층(120)을 형성할 수 있다. 상기 반도체층(120)은 Ⅱ족 내지 Ⅵ족 원소의 화합물 반도체를 이용한 층 또는 패턴으로 형성될 수 있으며, 예컨대, 버퍼층 또는 언도프드 반도체층으로 형성될 수 있다. 상기 언도프드 반도체층은 예컨대, 도핑하지 않는 GaN계 반도체로 형성될 수 있다.
상기 반도체층(120) 위에는 제1 도전형 반도체층(130), 상기 제1 도전형 반도체층(130) 위에 활성층(140), 상기 활성층(140) 위에 제2 도전형 반도체층(150)이 형성될 수 있다. 상기 발광 구조층(145)은 상기 제1 도전형 반도체층(130), 활성층(140), 제2 도전형 반도체층(150)을 포함하며, 상기 제1,2 도전형 반도체층(110,130)으로부터 제공되는 전자 및 정공이 상기 활성층(120)에서 재결합(Recombination)됨으로써 빛을 생성할 수 있다.
상기 제2 도전형 반도체층(150) 위에는 투광성 전극층(160)이 형성될 수 있다. 상기 투광성 전극층(160)은 상기 발광 구조층(145)으로 인가되는 전류를 확산시켜 주기 위한 전류 확산층으로 기능할 수 있으며, 투광성 및 전도성의 물질을 포함할 수 있다.
상기 투광성 전극층(160) 위에는 제2 전극(152)을 형성할 수 있고 상기 제2 전극(152)은 상기 제2 도전형 반도체층(150)에 전류를 공급할 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(130) 위에는 제1 전극(132)이 형성되며, 상기 제1 전극(132)은 상기 제1 도전형 반도체층(130)에 전류를 공급해 준다.
상기 투광성 전극층(160)은 복수의 개구부(170)를 갖도록 형성되고 상기 복수의 개구부(170)에는 박막층(180)이 형성될 수 있다. 상기 개구부(170)는 원 또는 다각형의 형상으로 형성될 수 있고, 이에 대해 한정하지 않는다. 상기 박막층(180)의 두께는 상기 투광성 전극층(160)보다 얇게 형성될 수 있고, 두껍게 형성되어 제2 전극(152)과 접촉할 수도 있다. 상기 복수의 개구부(170)는 일정한 주기를 갖도록 형성될 수도 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예에 따른 발광 소자(100)는 굴절율이 제2 도전형 반도체층(150)보다 낮은 박막층(180)을 형성함으로써, 상기 활성층(140)에서 생성된 빛이 상기 제2 도전형 반도체층(150)과 상기 투광성 전극층(160)과의 계면에서 굴절율의 차이로 인해 전반사되는 양을 감소시켜 광추출 효율을 개선하는 효과가 있다.
도 2 내지 도 6은 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
도 2를 참조하면, 성장 기판(110) 위에 반도체층(120), 제1 도전형 반도체층(130), 활성층(140), 제2 도전형 반도체층(150)이 형성될 수 있다. 상기 성장 기판(110)은 화합물 반도체가 성장될 수 있는 절연 재질 또는 전도성 재질의 성장 기판이다. 상기 성장 기판(110)은 사파이어 기판(Al203), GaN, SiC, ZnO, Si, GaP, InP, Ga203 또는 GaAs 중에서 선택될 수 있다. 이하, 실시 예에서는 상기 성장 기판(110)으로서 사파이어와 같은 절연 기판을 그 예로 설명하기로 한다.
상기 성장 기판(110) 위에는 요철 패턴 또는 광 추출 구조가 형성될 수 있으며, 이러한 형상은 렌즈 형상, 기둥 형상, 뿔 형상 등으로 형성될 수 있다. 상기 성장 기판(110)의 두께는 100~400㎛ 정도이며, 상기 성장 기판(110) 하면의 래핑 또는/및 폴리싱에 따라 달라질 수 있다.
다음으로, 상기 성장 기판(110) 위에 반도체층(120)을 형성할 수 있다. 상기 반도체층(120)은 Ⅱ족 내지 Ⅵ족 원소의 화합물 반도체를 이용한 층 또는 패턴으로 형성될 수 있으며, 그 재질은 ZnO, GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 등으로 형성될 수 있다. 상기 반도체층(120)은 예컨대, 버퍼층 또는 언도프드 반도체층으로 형성될 수 있으며, 상기 버퍼층은 기판과의 격자 상수의 차이를 줄여주게 된다. 상기 언도프드 반도체층은 예컨대, 도핑하지 않는 GaN계 반도체로 형성될 수 있다. 상기 반도체층(120)은 형성하지 않을 수 있으며, 이하 설명의 편의를 위해 반도체층(120)을 개재한 구조로 설명하기로 한다.
이후, 상기 반도체층(120) 위에는 순서대로 제1 도전형 반도체층(130), 상기 제1 도전형 반도체층(130) 위에 활성층(140), 상기 활성층(140) 위에 제2 도전형 반도체층(150)이 형성될 수 있다. 상기 각 층의 위 또는 아래에는 다른 반도체층이 더 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1 도전형 반도체층(130)은 제1 도전형 도펀트가 도핑된 Ⅲ-Ⅴ족 원소의 화합물 반도체 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1), 예컨대 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 등에서 선택될 수 있다. 상기 제1 도전형이 N형 반도체인 경우, 상기 제1 도전형 도펀트는 Si, Ge, Sn, Se, Te 등과 같은 N형 도펀트를 포함한다. 상기 제1 도전형 반도체층(130)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1 도전형 반도체층(130) 위에는 활성층(140)이 형성되며, 상기 활성층(140)은 단일 양자 우물 구조 또는 다중 양자 우물 구조로 형성될 수 있다. 상기 활성층(140)은 양자 선(Quantum wire) 또는 양자점(Quantum dot) 구조로 형성될 수 있다. 상기 활성층(140)은 Ⅲ-Ⅴ족 원소의 화합물 반도체 재료를 이용하여 우물층과 장벽층의 주기, 예를 들면 InGaN 우물층/GaN 장벽층의 주기, InGaN 우물층/AlGaN 장벽층의 주기, 및 InGaN 우물층/InGaN 장벽층의 주기 중 적어도 하나의 주기를 포함할 수 있다.
상기 활성층(140)의 위 또는/및 아래에는 도전형 클래드층이 형성될 수 있으며, 상기 도전형 클래드층은 GaN계 반도체로 형성되거나 상기 활성층(140)와 밴드 갭이 다른 물질로 형성될 수 있다.
상기 제1 도전형 반도체층(130)과 상기 활성층(140)은 동일한 면적 또는 다른 면적으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 활성층(140) 위에는 상기 제2 도전형 반도체층(150)이 형성되며, 상기 제2 도전형 반도체층(150)은 제2 도전형 도펀트가 도핑된 Ⅲ-Ⅴ족 원소의 화합물 반도체 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1), 예컨대 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 등에서 선택될 수 있다. 상기 제2 도전형이 P형 반도체인 경우, 상기 제2 도전형 도펀트는 Mg, Zn 등과 같은 P형 도펀트를 포함한다. 상기 제2 도전형 반도체층(150)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있고, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 3을 참조하면, 상기 제1 도전형 반도체층(130)이 노출되도록 상기 제1 도전형 반도체층(130), 활성층(140), 제2 도전형 반도체층(150)의 일부가 식각될 수 있다. 식각은 습식식각 또는 건식식각을 이용할 수 있으며 본 실시예에서는 메사 형태로 식각되었으나 이에 한정하지는 않는다.
도 4를 참조하면, 상기 제2 도전형 반도체층(150) 위에 투광성 전극층(160)이 형성될 수 있다. 상기 투광성 전극층(160)은 상기 제2 도전형 반도체층(150)의 상면 중 적어도 50% 이상의 영역에 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 투광성 전극층(160)은 상기 성장 기판(110) 및 반도체층(120)이 제거된 경우, 상기 제1 도전형 반도체층(130)의 하면에 적어도 50% 이상 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 본 실시예에서는 설명의 편의를 위해 상기 투광성 전극층(160)은 상기 제2 도전형 반도체층(150) 위에 배치된 예로 설명하기로 한다. 상기 투광성 전극층(160)은 상기 제2 도전형 반도체층(150)의 상면에 러프니스 또는 패턴이 형성된 경우, 불규칙한 표면 상태로 형성될 수 있다.
상기 투광성 전극층(160)은 상기 발광 구조층(145)으로 인가되는 전류를 확산시켜 주기 위한 전류 확산층으로 기능할 수 있으며, 투광성 및 전도성의 물질을 포함할 수 있다. 상기 투광성 전극층(160)은 투광성 금속 산화물 또는 투광성 금속 질화물 계열을 포함하며, 예컨대 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), ITON(ITO Nitride), IZON(IZO Nitride)와 같은 물질 중에서 선택적으로 형성될 수 있다. 이하 실시 예는 상기 투광성 전극층(160)을 ITO를 그 예로 하여 설명하기로 한다. 상기 투광성 전극층(160)의 위 또는 아래 등에는 다른 물질층 예컨대, 금속층, 절연층이 더 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 투광성 전극층(160)의 굴절률은 1.7 내지 2.1의 굴절률을 가질 수 있고 30nm 내지 70nm의 두께로 형성될 수 있다. 그리고 상기 투광성 전극층(160)은 스퍼터링, e-beam, MOCVD 등과 같은 장비를 선택적으로 이용하여 증착될 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 투광성 전극층(160)이 개구부(170)를 형성하도록 상기 투광성 전극층(160)의 일부를 식각할 수 있다. 상기 식각 과정에 의하여 상기 제2 도전형 반도체층(150)이 노출될 수 있다. 본 실시예에서 상기 개구부(170)는 원(circle)의 형상으로 형성되었으나 다각형으로 형성될 수도 있으며 이에 대해 한정하지 않는다.
도 6을 참조하면, 상기 투광성 전극층(160) 위에 제2 전극(152)을 형성할 수 있다. 상기 제2 전극(152)은 전기적으로 연결된 상기 제2 도전형 반도체층(150)에 전류를 공급한다. 상기 제2 전극(152)은 상기 투광성 전극층(160)의 일부 위에 배치될 수 있고, 상기 개구부(170)를 매립하여 제2 도전형 반도체층(150)과 접촉하여 배치될 수도 있다.
상기 제2 전극(152)은 적어도 하나의 패드를 포함할 수 있다. 상기 제2 전극(152)은 Ti, Al, In, Ta, Pd, Co, Ni, Si, Ge, Ag, Au, Hf, Pt, Ru 또는 Au 등 중 어느 하나 또는 복수의 물질을 혼합한 금속으로 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 실시 예는 상기 제2 전극(152)이 상기 투광성 전극층(160) 위에 배치한 구조를 그 예로 설명하였으나, 상기 제2 전극(152)은 칩의 소정 위치에 배치되고 상기 투광성 전극층(160) 및/또는 상기 제2 도전형 반도체층(150)에 전기적으로 연결되는 형태로 구현될 수 있다.
상기 제1 도전형 반도체층(130) 위에는 제1 전극(132)이 형성되며, 상기 제1 전극(132)은 상기 제1 도전형 반도체층(130)에 전류를 공급해 준다. 상기 제1 전극(132)의 재질은 Cu, Ti, Cr, Ta, Al, In, Pd, Co, Ni, Ge, Ag 또는 Au 중 적어도 하나의 물질을 포함하는 금속으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 실시예는 제1 전극(132)이 상기 제1 도전형 반도체층(130) 위에 형성하였으나, 상기 제1 도전형 반도체층(130)의 위, 아래, 측면 등에 전기적으로 연결되는 전극 패턴으로 구현할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
다음으로, 상기 개구부(170)에 박막층(180)을 형성할 수 있다. 상기 박막층(180)은 MxOy, MxOyNz(x,y,z는 정수)의 물질로 형성할 수 있고, 각각, M은 메탈, O는 산소, N은 질소를 의미한다. 상기 메탈은 도체 또는 부도체를 이루는 Si, Al, Mg, Ti, Ga, In, Ni, Cr, Cu 등 산화되는 물질로 형성될 수 있다.
상기 박막층(180)의 두께는 3Å 내지 10μm의 범위로 형성될 수 있으며, 1.1 내지 2.4 범위의 굴절율을 가질 수 있고, 바람직하게는 1.5 내지 1.8 범위의 굴절율을 가질 수 있다. 상기 굴절율은 몰딩부재(도 8의 40)의 굴절율보다 크고 상기 제2 도전형 반도체층(150)의 굴절율보다 작다.
본 실시예에서 상기 박막층(180)은 제2 도전형 반도체층(150)의 상부에 형성되었으나 제1 도전형 반도체층(130)에 형성될 수도 있다.
상술한 바와 같이, 실시예에 따른 발광 소자(100)는 굴절율이 제2 도전형 반도체층(150)보다 낮은 박막층(180)을 형성함으로써, 상기 활성층(140)에서 생성된 빛이 상기 제2 도전형 반도체층(150)과 상기 투광성 전극층(160)과의 계면에서 굴절율의 차이로 인해 전반사되는 양을 감소시켜 광추출 효율을 개선하는 기능을 한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 소자의 측 단면도이다.
도 7을 참조하면, 발광소자(100)는 성장 기판(110), 상기 성장 기판(110) 위에 반도체층(120), 상기 반도체층(120) 위에 제1 도전형 반도체층(130), 상기 제1 도전형 반도체층(130) 위에 활성층(140), 상기 활성층(140) 위에 제2 도전형 반도체층(150)을 포함하는 발광 구조층(145), 상기 제2 도전형 반도체층(150) 위에 복수의 개구부(170)를 포함하도록 형성하는 투광성 전극층(160), 상기 복수의 개구부(170)에서 상기 개구부(170)보다 높게 적층되도록 형성된 박막층(180), 상기 제1 도전형 반도체층(130)과 상기 제2 도전형 반도체층(150) 위에 각각 형성되는 제1전극(132) 및 제2전극(152)을 포함한다.
도 1과는 다른 조건은 동일하고 상기 박막층(180)이 상기 투광성 전극층(160)보다 높게 형성되어 상기 제2 전극(152)과 접촉하도록 형성되는 구성이 상이하다. 상기와 같이 굴절율이 낮은 박막층(180)이 상기 투광성 전극층(160)보다 높게 형성되어 굴절율(Grade Index)의 차이를 크게 또는 작게 형성할 수 있으므로 광추출 효율의 개선효과가 뛰어나다.
실시예에서는 수평형 발광 소자를 중심으로 설명하고 있으나 이에 한정되는 것은 아니며 수직형 발광 소자, 플립칩 발광 소자, 비아홀 구조를 갖는 발광 소자 등에 적용될 수도 있다.
도 8은 도 1의 칩을 패키징한 발광 소자 패키지를 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 발광 소자 패키지는 몸체부(20)와, 상기 몸체부(20)에 설치된 제1 전극층(31) 및 제2 전극층(32)과, 상기 몸체부(20)에 설치되어 상기 제1 전극층(31) 및 제2 전극층(32)과 전기적으로 연결되는 실시 예에 따른 발광 소자(100)와, 상기 발광 소자(100)를 포위하는 몰딩부재(40)를 포함한다.
상기 몸체부(20)는 실리콘 재질, 합성수지 재질, 또는 금속 재질을 포함하여 형성될 수 있다. 또한 상기 몸체부(20)는 세라믹 기판, 금속 기판, 플렉시블 기판 등을 포함할 수 있다.
상기 몸체부(20)에는 소정 깊이의 홈인 캐비티를 형성하거나 형성하지 않을 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 몸체부(20)의 캐비티에는 발광 소자(100)의 주위에 경사면이 제공할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1전극층(31) 및 제2전극층(32)은 상기 몸체부(20)에 배치되며 서로 전기적으로 분리되며, 상기 발광 소자(100)에 전원을 제공한다. 또한, 상기 제1전극층(31) 및 제2 전극층(32)은 상기 발광 소자(100)에서 발생된 빛을 반사시켜 광 효율을 증가시킬 수 있으며, 상기 발광 소자(100)에서 발생된 열을 외부로 배출시키는 역할을 할 수도 있다.
상기 발광 소자(100)는 상기 몸체부(20) 상에 설치되거나 상기 제1 리드전극(31) 또는 제2전극층(32) 상에 설치될 수 있다.
상기 발광 소자(100)는 상기 제1 전극층(31) 및 제2전극층(32)에 복수의 와이어를 이용한 본딩 방식, 하나의 와이어와 다이본딩 방식을 이용한 방식, 플립 칩 방식, 와이어없이 다이본딩하는 방식 중에서 선택적으로 사용할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 몰딩부재(40)는 상기 발광 소자(100)를 포위하여 상기 발광 소자(100)를 보호할 수 있다. 또한, 상기 몰딩부재(40)에는 형광체가 포함되어 상기 발광 소자(100)에서 방출된 광의 파장을 변화시킬 수 있다. 상기 몰딩부재(40)는 캐비티에 배치되거나 렌즈 형상으로 돌출될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 몰딩부재(40)는 발광소자(100) 위에 배치되며, 상기 투광성 전극층(160)의 굴절률보다 낮은 굴절률을 갖는 실리콘 또는 에폭시와 같은 투광성 수지 재질로 형성될 수 있다. 상기 몰딩부재(40)는 발광 소자 위에 1000nm 이상으로 형성될 수 있다.
도 9는 실시예에 따른 발광 소자 또는 발광 소자 패키지를 포함하는 백라이트 유닛을 도시하는 도면이다. 다만, 도 9의 백라이트 유닛(1100)은 조명 시스템의 한 예이며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 9를 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(300)과, 상기 기판(300)에 탑재된 복수개의 실시예들에 따른 발광 소자 패키지(200)를 포함할 수 있다. 상기 복수개의 발광 소자 패키지(200)는 상기 광가이드 부재(1120)에 빛을 제공할 수 있다.
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 10은 실시예들에 따른 발광 소자 또는 발광 소자 패키지를 포함하는 조명 유닛의 사시도이다. 다만, 도 10의 조명 유닛(1200)은 조명 시스템의 한 예이며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 10을 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(300)과, 상기 기판(300)에 탑재되는 적어도 하나의 실시예에 따른 발광 소자 패키지(200)를 포함할 수 있다.
상기 기판(300)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(300)은 빛을 효율적으로 반사하는 재질로 형성되거나, 표면이 빛이 효율적으로 반사되는 컬러, 예를 들어 백색, 은색 등으로 형성될 수 있다.
상기 기판(300) 상에는 상기 적어도 하나의 실시예에 따른 발광 소자 패키지(200)가 탑재될 수 있다. 상기 발광 소자 패키지(200)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. 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 있다.
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, 실시예들에 따른 조명 시스템은 실시예들에 따른 발광 소자 패키지를 포함함으로써 신뢰성이 향상될 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 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 (11)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 배치되고, 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층 및 상기 제1 도전형 반도체층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 배치되는 활성층을 포함하는 발광 구조층;
    상기 발광 구조층 상에 복수의 개구부를 포함하는 투광성 전극층; 및
    상기 복수의 개구부를 통하여 상기 발광 구조층 상에 배치되는 박막층;을 포함하는 발광 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 투광성 전극층은 상기 발광 구조물의 상기 제2 도전형 반도체층 상에 배치되고,
    상기 박막층의 굴절율은 상기 제2 도전형 반도체층보다 작은 발광 소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 박막층의 굴절율은 1.1 내지 2.4의 범위를 갖는 발광 소자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 박막층의 두께는 3Å 내지 10μm의 범위를 갖는 발광 소자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 박막층은 MxOy, MxOyNz(x,y,z는 정수, M은 메탈, O는 산소, N은 질소)의 물질 중 적어도 하나를 포함하여 형성되는 발광 소자.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 박막층은 상기 투광성 전극층의 상면을 덮는 발광 소자.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 개구부는 원 또는 다각형의 단면을 갖는 발광 소자.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 투광성 전극층은, 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), ITON(ITO Nitride) 또는 IZON(IZO Nitride)중 적어도 하나로 이루어진 발광 소자.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 박막층의 두께는 상기 투광성 전극층의 두께보다 작은 발광 소자.
  10. 제1 도전형 반도체층, 활성층, 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광 구조층을 형성하는 단계;
    상기 발광 구조층 상에 복수의 개구부를 포함하도록 형성되는 투광성 전극층을 형성하는 단계; 그리고,
    상기 복수의 개구부를 통하여 상기 발광 구조층 상에 박막층을 형성하는 단계;를 포함하는 발광 소자 제조방법.
  11. 실시예에 따른 발광소자는 기판; 상기 기판 상에 배치되고, 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층 및 상기 제1 도전형 반도체층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 배치되는 활성층을 포함하는 발광 구조층; 상기 발광 구조층 상에 복수의 개구부를 포함하는 투광성 전극층; 및 상기 복수의 개구부를 통하여 상기 발광 구조층 상에 배치되는 박막층;을 포함한다.
KR1020100072803A 2010-07-28 2010-07-28 발광 소자, 발광 소자 제조방법, 발광 소자 패키지 및 조명 시스템 KR20120057670A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100072803A KR20120057670A (ko) 2010-07-28 2010-07-28 발광 소자, 발광 소자 제조방법, 발광 소자 패키지 및 조명 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100072803A KR20120057670A (ko) 2010-07-28 2010-07-28 발광 소자, 발광 소자 제조방법, 발광 소자 패키지 및 조명 시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20120057670A true KR20120057670A (ko) 2012-06-07

Family

ID=46609430

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100072803A KR20120057670A (ko) 2010-07-28 2010-07-28 발광 소자, 발광 소자 제조방법, 발광 소자 패키지 및 조명 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20120057670A (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150097954A (ko) * 2014-02-19 2015-08-27 엘지이노텍 주식회사 발광소자 및 이를 포함하는 발광소자 패키지
USD966351S1 (en) 2019-03-12 2022-10-11 Samsung Electronics Co., Ltd. Refrigerator

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150097954A (ko) * 2014-02-19 2015-08-27 엘지이노텍 주식회사 발광소자 및 이를 포함하는 발광소자 패키지
USD966351S1 (en) 2019-03-12 2022-10-11 Samsung Electronics Co., Ltd. Refrigerator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101114191B1 (ko) 발광소자
JP5443465B2 (ja) 発光素子、発光素子の製造方法、及び発光素子パッケージ
KR101683898B1 (ko) 발광 소자
KR101039879B1 (ko) 발광소자 및 그 제조방법
KR101081062B1 (ko) 발광 소자, 발광 소자 제조방법 및 발광 소자 패키지
KR101154709B1 (ko) 발광 소자, 발광 소자 제조방법, 발광 소자 패키지 및 조명 시스템
US20110204397A1 (en) Light emitting device, light emitting device package, method of manufacturing light emitting device, and lighting system
KR101798231B1 (ko) 발광 소자
KR101916020B1 (ko) 발광소자, 발광 소자 제조방법 및 발광 소자 패키지
KR101064064B1 (ko) 발광 소자
KR20130028291A (ko) 발광소자 및 발광 소자 패키지
KR101843420B1 (ko) 발광소자, 발광 소자 제조방법 및 발광 소자 패키지
KR20120048413A (ko) 발광 소자 및 발광 소자 패키지
KR20120039412A (ko) 발광 소자, 발광 소자 제조방법, 발광 소자 패키지 및 조명 시스템
KR101054983B1 (ko) 발광 소자, 발광 소자 제조방법, 발광 소자 패키지
KR20110139445A (ko) 발광 소자, 발광 소자 제조방법, 발광 소자 패키지 및 조명 시스템
KR20120057670A (ko) 발광 소자, 발광 소자 제조방법, 발광 소자 패키지 및 조명 시스템
KR20110118333A (ko) 발광 소자, 발광 소자 제조방법, 발광 소자 패키지, 및 조명 시스템
KR20130072753A (ko) 발광소자, 발광 소자 제조방법 및 발광 소자 패키지
KR102034710B1 (ko) 발광 소자
KR101683901B1 (ko) 발광 소자, 발광 소자 제조방법, 발광 소자 패키지 및 조명 시스템
KR101734544B1 (ko) 발광소자 패키지
KR20120042516A (ko) 발광 소자, 발광 소자 제조방법, 발광 소자 패키지 및 조명 시스템
KR101830950B1 (ko) 발광소자
KR101683906B1 (ko) 발광 소자, 발광 소자 제조방법, 발광 소자 패키지 및 조명 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application