KR20120114921A - 발광소자 - Google Patents

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KR20120114921A
KR20120114921A KR1020110032767A KR20110032767A KR20120114921A KR 20120114921 A KR20120114921 A KR 20120114921A KR 1020110032767 A KR1020110032767 A KR 1020110032767A KR 20110032767 A KR20110032767 A KR 20110032767A KR 20120114921 A KR20120114921 A KR 20120114921A
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Abstract

실시예에 따른 발광소자는, 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층 및 제1 도전형 반도체층과 제2 도전형 반도체층 사이에 형성되는 활성층을 포함한 발광구조물과, 상부 전극, 및 하부 전극을 포함하며 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제1 전극, 및 하부 전극과 적어도 활성층, 및 제1 도전형 반도체층 사이에 형성되는 절연층을 포함하고, 상부 전극은 상기 제2 도전형 반도체층의 측면 상에 형성되며, 하부 전극은 제2 도전형 반도체층의 하면 아래에 형성된다.

Description

발광소자{Light emitting device}
실시예는 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.
실시예는 동작전압이 개선되고, 광도가 향상된 발광소자를 제공한다.
실시예에 따른 발광소자는, 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층 및 제1 도전형 반도체층과 제2 도전형 반도체층 사이에 형성되는 활성층을 포함한 발광구조물과, 상부 전극, 및 하부 전극을 포함하며 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제1 전극, 및 하부 전극과 적어도 활성층, 및 제1 도전형 반도체층 사이에 형성되는 절연층을 포함하고, 상부 전극은 상기 제2 도전형 반도체층의 측면 상에 형성되며, 하부 전극은 제2 도전형 반도체층의 하면 아래에 형성된다.
실시예에 따른 발광소자는 전류확산이 용이하고, 동작전압이 개선되는 효과를 가진다.
또한, 발광구조물 상면 상에 전극패드 영역을 최소화하여, 발광소자의 광도가 향상될 수 있으며, 오버 에칭으로 인한 수율저하를 방지할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 발광소자를 평면도,
도 2는 실시예에 따른 발광소자의 단면도,
도 3은 실시예에 따른 발광소자의 단면도,
도 4는 실시예에 따른 발광소자의 단면도,
도 5 내지 도 10은 실시예에 따른 발광소자의 제조공정을 나타낸 순서도,
도 11은 실시예에 따른 발광소자를 포함한 발광소자 패키지의 사시도,
도 12는 실시예에 따른 발광소자를 포함한 발광소자 패키지의 단면도,
도 13은 실시예에 따른 발광소자를 포함한 발광소자 패키지의 단면도,
도 14는 실시예에 따른 발광소자를 포함하는 조명 시스템을 도시한 사시도,
도 15는 도 15의 조명 시스템의 C - C' 단면을 도시한 단면도,
도 16은 실시예에 따른 발광소자를 포함하는 액정표시장치의 분해 사시도, 그리고
도 17은 실시예에 따른 발광소자를 포함하는 액정표시장치의 분해 사시도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 공정 단계들, 잘 알려진 소자 구조 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명에 따른 실시 예의 설명에 있어서, 각 element의 " 상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)(on or under)”으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향 뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기와 면적은 실제크기나 면적을 전적으로 반영하는 것은 아니다.
비록 제1, 제2 등의 용어가 여러 가지 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이러한 요소들. 성분들. 영역들. 층들 및/또는 지역들은 이러한 용어에 의해 한정되어서는 안 될 것이다.
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 1 및 도 2를 참조하면, 실시예에 따른 발광소자(100)는 지지기판(110), 지지기판(110)상에 형성되는 제1 전극(130), 제1 전극(130) 상에 형성되며 제1 도전형 반도체층(141), 활성층(142) 및 제2 도전형 반도체층(143)을 포함하는 발광 구조물(140), 제2 도전형 반도체층(143)과 전기적으로 연결되고 하부 전극(151)과 상부 전극(153)을 포함하는 제2 전극(150), 및 하부 전극(151)과 제1 도전형 반도체층(141), 활성층(142) 및 제1 전극(130)의 적어도 일 영역 사이에 형성되는 절연층(160)을 포함할 수 있다.
지지기판(110)은 열전도성이 우수한 물질을 이용하여 형성할 수 있으며, 또한 전도성 물질로 형성할 수 있는데, 금속 물질 또는 전도성 세라믹을 이용하여 형성할 수 있다. 지지기판(110)은 단일층으로 형성될 수 있고, 이중 구조 또는 그 이상의 다중 구조로 형성될 수 있다.
즉, 지지기판(110)은 금속, 예를 들어 Au, Ni, W, Mo, Cu, Al, Ta, Ag, Pt, Cr중에서 선택된 어느 하나로 형성하거나 둘 이상의 합금으로 형성할 수 있으며, 서로 다른 둘 이상의 물질을 적층하여 형성할 수 있다. 또한 지지기판(110)은 Si, Ge, GaAs, ZnO, SiC, SiGe, GaN, Ga2O3 와 같은 캐리어 웨이퍼로 구현될 수 있다.
이와 같은 지지기판(110)은 발광소자(100)에서 발생하는 열의 방출을 용이하게 하여 발광소자(100)의 열적 안정성을 향상시킬 수 있다.
지지기판(100) 상에는 확산 방지층(120)이 형성될 수 있다. 확산 방지층(120)은 금속의 확산을 방지하는 물질로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 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), 철(Fe), 티타늄(Ti) 중 적어도 하나 또는 둘 이상의 합금을 포함할 수 있고, 이에 한정하지 아니한다.
확산 방지층(120)은 발광 소자(100)의 제조 공정상 발생할 수 있는 깨짐, 또는 박리와 같은 기계적 손상을 최소화할 수 있다. 또한, 확산 방지층(120)은 지지기판(110) 또는 결합층(111)을 구성하는 금속 물질이 발광 구조물(120)으로 확산되는 것을 방지할 수 있다.
확산 방지층(120)은 스퍼터링 증착 방법을 사용하여 형성할 수 있다. 스퍼터링 증착 방법을 사용할 경우, 이온화된 원자를 전기장에 의해 가속시켜, 전도층(120)의 소스 재료(source material)에 충돌시키면, 소스 재료의 원자들이 튀어나와 증착된다. 또한, 실시예에 따라 전기 화학적인 금속 증착 방법이나, 유테틱 메탈을 이용한 본딩 방법 등을 사용할 수도 있다. 실시예에 따라 확산 방지층(120)은 복수의 레이어로 형성될 수도 있다.
지지기판(110)과 확산 방지층(120) 사이에는 지지기판(110)과 확산 방지층(120)의 결합을 위하여 결합층(111)이 형성될 수 있다. 결합층(111)은 예를 들어, 금(Au), 주석(Sn), 인듐(In), 은(Ag), 니켈(Ni), 나이오븀(Nb), 알루미늄(Au), 팔라듐(Pd), 및 구리(Cu) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
한편, 확산 방지층(120) 상에는 제1 전극(130)이 형성될 수 있으며, 제1 전극(130)은 오믹층(ohmic layer)(미도시), 반사층(reflective layer)(미도시), 본딩층(bonding layer)(미도시) 중 적어도 한 층을 포함할 수 있다. 예를 들어 제1 전극(130)은 오믹층/반사층/본딩층의 구조이거나, 오믹층/반사층의 적층 구조이거나, 반사층(오믹 포함)/본딩층의 구조일 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 예컨대, 제1 전극(130)은 본딩층상에 반사층 및 오믹층이 순차로 적층된 형태일 수 있다.
반사층(미도시)은 오믹층(미도시) 및 본딩층(미도시) 사이에 배치될 수 있으며, 반사특성이 우수한 물질, 예를들어 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 및 이들의 선택적인 조합으로 구성된 물질 중에서 형성되거나, 상기 금속 물질과 IZO, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, ATO 등의 투광성 전도성 물질을 이용하여 다층으로 형성할 수 있다. 또한 반사층(미도시)은 IZO/Ni, AZO/Ag, IZO/Ag/Ni, AZO/Ag/Ni 등으로 적층할 수 있다. 또한 반사층(미도시)을 발광 구조물(140)(예컨대, 제1 도전형 반도체층(230)과 오믹 접촉하는 물질로 형성할 경우, 오믹층(미도시)은 별도로 형성하지 않을 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
오믹층(미도시)은 발광 구조물(140)의 하면에 오믹 접촉되며, 층 또는 복수의 패턴으로 형성될 수 있다. 오믹층(미도시)은 투광성 전극층과 금속이 선택적으로 사용될 수 있으며, 예를 들어, 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, Ni, Ag, Ni/IrOx/Au, 및 Ni/IrOx/Au/ITO 중 하나 이상을 이용하여 단층 또는 다층으로 구현할 수 있다. 오믹층(미도시)은 제1 도전형 반도체층(141)에 캐리어의 주입을 원활히 하기 위한 것으로, 반드시 형성되어야 하는 것은 아니다.
또한 제1 전극(130)은 본딩층(미도시)을 포함할 수 있으며, 이때 본딩층(미도시)은 배리어 금속(barrier metal), 또는 본딩 금속, 예를 들어, Ti, Au, Sn, Ni, Cr, Ga, In, Bi, Cu, Ag 또는 Ta 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며 이에 한정하지 않는다.
제1 전극(130) 상에는 발광 구조물(140)이 형성될 수 있다. 발광 구조물(140)은 적어도 제1 도전형 반도체층(141), 활성층(142) 및 제2 도전형 반도체층(143)을 포함할 수 있고, 제1 도전형 반도체층(141)과 제2 도전형 반도체층(143) 사이에 활성층(142)이 개재된 구성으로 이루어질 수 있다.
제1 도전형 반도체층(141)은 활성층(142)에 정공을 주입하도록 p형 반도체층으로 구현될 수 있다. 제1 도전형 반도체층(141)은 예를들어, 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.
상기 제1 도전형 반도체층(141) 상에는 활성층(142)이 형성될 수 있다. 활성층(142)은 3족-5족 원소의 화합물 반도체 재료를 이용하여 단일 또는 다중 양자 우물 구조, 양자 선(Quantum-Wire) 구조, 또는 양자 점(Quantum Dot) 구조 등으로 형성될 수 있다.
활성층(142)이 양자우물구조로 형성된 경우 예컨데, InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0 ≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 우물층과 InaAlbGa1 -a- bN (0≤a≤1, 0 ≤b≤1, 0≤a+b≤1)의 조성식을 갖는 장벽층을 갖는 단일 또는 다중 양자우물구조를 갖을 수 있다. 우물층은 장벽층의 밴드 갭보다 작은 밴드 갭을 갖는 물질로 형성될 수 있다.
활성층(142)의 위 또는/및 아래에는 도전성 클래드층(미도시)이 형성될 수 있다. 도전성 클래드층(미도시)은 AlGaN계 반도체로 형성될 수 있으며, 상기 활성층(142)의 밴드 갭보다는 큰 밴드 갭을 가질 수 있다.
한편, 활성층(142)과 제1 도전형 반도체층(141) 사이에 중간층(미도시)이 형성될 수 있으며, 중간층(미도시)은 고 전류 인가시 제2 도전형 반도체층(143)으로부터 활성층(142)으로 주입되는 전자가 활성층(142)에서 재결합되지 않고 제1 도전형 반도체층(141)으로 흐르는 현상을 방지하는 전자 차단층(Electron blocking layer)일 수 있다. 중간층(미도시)은 활성층(142)에 포함된 장벽층의 밴드갭보다 큰 밴드갭을 가질 수 있으며, p 형 AlGaN 과 같은 Al 을 포함한 반도체층으로 형성될 수 있고, 이에 한정하지 아니한다. 중간층(미도시)은 활성층(142)보다 상대적으로 큰 밴드갭을 가짐으로써, 제2 도전형 반도체층(143)으로부터 주입된 전자가 활성층(142)에서 재결합되지 않고 제1 도전형 반도체층(141)으로 주입되는 현상을 방지할 수 있다. 이에 따라 활성층(142)에서 전자와 정공의 재결합 확률을 높이고 누설전류를 방지할 수 있다.
활성층(142) 상에는 제2 도전형 반도체층(143)이 위치할 수 있다. 제2 도전형 반도체층(143)은 n형 반도체층으로 구현될 수 있으며, 활성층(142)에 전자를 제공할 수 있다. 제2 도전형 반도체층(143)은 예를 들어, InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤≤)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN 등에서 선택될 수 있으며, Si, Ge, Sn 등의 n형 도펀트가 도핑될 수 있다.
제2 도전형 반도체층(143)은 적어도 일 영역이 발광 구조물(140)의 측면으로 돌출되어 활성층(142) 및 제1 도전형 반도체층(141)보다 측방향으로 연장된 돌출 영역(144)을 가질 수 있다. 돌출 영역(144)은 제2 도전형 반도체층(143)의 적어도 일 영역이 발광 구조물(140)의 측면으로 돌출되도록 활성층(142) 및 제1 도전형 반도체층(141)의 일부를 제거하여 형성될 수 있고, 이에 한정하지 아니한다. 이때, 제1 도전형 반도체층(141), 및 활성층(142)의 일부를 제거하기 위해서 소정의 식각 방법을 사용할 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다.
제2 도전형 반도체층(143)이 돌출 영역(144)을 포함함으로써, 제2 도전형 반도체층(143)의 폭은 활성층(142) 및 제1 도전형 반도체층(141)의 폭보다 클 수 있으며, 제2 도전형 반도체층(143)의 하면의 적어도 일 영역은 활성층(142)과 접하지 아니하는 돌출면을 가질 수 있다. 또한, 돌출 영역(144)은 제1 도전형 반도체층(141), 및 활성층(142)의 외주를 둘러싸는 루프 형상의 평면 형상을 가질 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다.
상술한 제1 도전형 반도체층(141), 활성층(142), 중간층(미도시) 및 제2 도전형 반도체층(150)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), 스퍼터링(Sputtering) 등의 방법을 이용하여 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
또한, 제1 도전형 반도체층(141) 및 제2 도전형 반도체층(143) 내의 도전형 도펀트의 도핑 농도는 균일 또는 불균일하게 형성될 수 있다. 즉, 복수의 반도체층은 다양한 도핑 농도 분포를 갖도록 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
또한, 제1 도전형 반도체층(141)이 n 형 반도체층으로 구현되고, 제2 도전형 반도체층(143)이 p형 반도체층으로 구현될 수 있으며, 제2 도전형 반도체층(143) 상에는 n형 또는 p형 반도체층을 포함하는 제3 반도체층(미도시)이 형성될 수도 있다. 이에 따라, 발광 소자(100)는 np, pn, npn, pnp 접합 구조 중 적어도 어느 하나를 가질 수 있다.
제2 도전형 반도체층(143)의 측부 및 하부에는 제2 전극층(150)이 형성될 수 있다.
제2 전극층(150)은 상부 전극(153), 및 하부 전극(151)을 포함할 수 있다. 상부 전극(153) 및 하부 전극(151)은 별개로 형성되거나, 또는 일체로 형성될 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다. 또한, 상부 전극(153)의 적어도 일 영역은 하부 전극(151)의 일부 영역과 수직적으로 중첩되게 형성될 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다.
하부 전극(151)은 제2 도전형 반도체층(143)의 하부의 적어도 일 영역에 형성되어, 제1 도전형 반도체층(141)의 외각의 적어도 일 영역에 형성될 수 있다. 또한, 하부 전극(151)은 제1 도전형 반도체층(141)의 외주를 둘러싸게 루프 형태로 형성될 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다. 하부 전극(151)이 루프 형상을 갖는 경우, 루프의 평면 형상은 제한이 없으나, 발광소자(100)의 평면 형상을 고려하여 사각형의 형상을 이룰 수 있고, 이에 한정하지 아니한다. 하부 전극(151)의 단면 형상은 제한이 없으며, 스퍼터링 작업이나 식각 작업의 용이성을 위해 사각형일 수 있다.
하부 전극(151)의 적어도 일 영역은 상술한 제2 도전형 반도체층(143)의 돌출 영역(144)의 하면과 수직적으로 중첩될 수 있고, 제2 도전형 반도체층(143)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 도전형 반도체층(143)이 GaN으로 구성되는 경우, 제2 도전형 반도체층(143)의 하면은 Ga-face(갈륨-면) 또는 N-face(나이트라이드-면)가 될 수 있고 따라서 하부 전극(141)은 Ga-face(갈륨-면) 또는 N-face(나이트라이드-면)과 접촉할 수 있다. 이하에서는 하부 전극(151)은 Ga-face와 접촉되는 것으로 설명한다.
상부 전극(153)은, 제2 도전형 반도체층(143)의 측부의 적어도 일 영역에 형성될 수 있으며, 제2 도전형 반도체층(143)의 외측면을 둘러싸는 루프 형상의 평면 형상을 가질 수 있고, 이에 한정하지 아니한다. 또한, 상부 전극(153)이 루프 형상을 가질 때, 상기 루프는 사각형 루프일 수 있으며, 이에 한정되지 아니하고 발광소자(100)의 형상에 따라서 다양한 형상의 루프 형상을 갖도록 형성될 수 있다.
또한, 상부 전극(153)은 제2 도전형 반도체층(143)의 상면의 적어도 일 영역까지 연장되게 형성될 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다. 이때, 상술한 바와 같이 제2 도전형 반도체층(143)의 상면은 N-face 일 수 있으며, 따라서 상부 전극(153)은 제2 도전형 반도체층(143)의 N-face와 접촉할 수 있다.
또한, 제2 전극(150)의 적어도 일 영역에 와이어(190)가 연결될 수 있다. 와이어(190)는 도 2에 도시된 바와 같이 상부 전극(153)의 적어도 일 영역에 와이어 본딩될 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다.
또한, 제2 도전형 반도체층(143)의 상면에 전극패드(미도시), 또는 핑거 전극(미도시)이 형성될 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다.
상부 전극(153) 및 하부 전극(151)은 금속성 재질 예를 들면, 금(Au), 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), 인듐(In) 및 아연(Zn) 중 어느 하나 또는 둘 이상의 합금을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제2 도전형 반도체층(143)의 상면, 측면, 및 하면이 제2 전극(150)과 연결되어 전기적으로 연결됨으로서, 제2 도전형 반도체층(143)의 N-face, 및 Ga-face 가 모두 ohmic contact 를 형성할 수 있다. 따라서, 발광 구조물(140)의 오믹 특성이 향상되어 전류의 확산이 용이하게 되고, 동작전압이 개선될 수 있다. 아울러, 전류의 공급을 위해서 활성층(142)과 수직적으로 중첩되는 영역에 형성되는 전극 패드를 필요로 하지 않게 되어 발광소자(100)의 발광 효율이 향상될 수 있다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이 제2 도전형 반도체층(143)의 측면은 경사지게 형성될 수 있고, 상부 전극(153)은 제2 도전형 반도체층(143)의 측면 경사를 따라 형성될 수 있고, 이에 따라 오믹 컨택 면적이 확대되어 발광소자(100)의 동작전압이 더욱 개선될 수 있다.
또한, 하부 전극(151)과 활성층(142), 제1 도전형 반도체층(141) 및 제2 전극(130)사이에 절연층(160)이 형성될 수 있다. 따라서, 절연층(160)은 하부 전극(151)의 내주 및 제1 도전형 반도체층(141)과 활성층(142)의 외주를 따라서 형성될 수 있다.
하부 전극(151)과 활성층(142), 제1 도전형 반도체층(141) 및 제2 전극(130)사이에 절연층(160)이 형성됨으로써, 절연층(160)은 하부 전극(151)과 활성층(142), 제1 도전형 반도체층(141) 및 제2 전극(130)을 절연시켜서, 하부 전극(151)과 제1 도전형 반도체층(141)을 제외한 다른 구성요소와의 전기적 쇼트를 방지할 수 있다.
또한, 절연층(160)이 활성층(142)을 둘러싸게 형성됨으로써, Isolation 공정 시 오버 에칭(over etching)으로 인한 쇼트 및 수율저하가 방지될 수 있다.
절연층(160)은, 예를 들면 SiO2, SiOx, SiOxNy, Si3N4, TiO2 또는 Al2O3 중 적어도 하나의 재질을 포함하거나, 또는 밴드갭이 2 eV 이상인 물질로써 폴리 염화비닐, 멜라민 수지, 페놀 수지 등 합성수질 물질 등을 포함할 수 있다. 그리고, 절연층(160)의 형상은 제한이 없으나, 하부 전극(151)의 형상과 배치에 따라 다양하게 형성될 수 있다.
한편, 절연층(160)은 제1 전극(130)의 적어도 일 영역으로 삽입되게 돌출되는 돌출부(162)를 가질 수 있다.
절연층(160)이 돌출부(162)를 가짐으로써, 제1 전극(130)과 활성층(142), 및 제2 도전형 반도체층(143)이 접하여 전기적 쇼트가 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 제1 전극(130) 형성 시의 공정마진을 고려하지 않을 수 있어서 제조 공정의 편의가 개선될 수 있다.
발광 구조물(140)의 상부에는 광 추출 구조(170)가 형성될 수 있다.
광 추출 구조(170)는 제2 도전형 반도체층(143)의 상면에 형성되거나, 또는 발광 구조물(140)의 상부에 투광성 전극층(미도시)을 형성한 후 투광성 전극층(미도시)의 상부에 형성될 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다.
광 추출 구조(170)는 투광성 전극층(미도시), 또는 제2 도전형 반도체층(143)의 상부 표면의 일부 또는 전체 영역에 형성될 수 있다. 광 추출 구조(170)는 투광성 전극층(미도시), 또는 제2 도전형 반도체층(143)의 상면의 적어도 일 영역에 대해 에칭을 수행함으로써 형성될 수 있으며 이에 대해 한정하지 않는다. 상기 에칭 과정은 습식 또는/및 건식 에칭 공정을 포함하며, 에칭 과정을 거침에 따라서, 투광성 전극층(미도시)의 상면 또는 제2 도전형 반도체층(143)의 상면은 광 추출 구조(170)를 형성하는 러프니스를 포함할 수 있다.
러프니스는 규칙적인 형상 및 배열을 갖도록 형성될 수 있으며, 불규칙한 형상 및 배열을 갖도록 형성될 수도 있고, 이에 대해 한정하지는 않는다. 러프니스는 평탄하지 않는 상면으로서, 텍스쳐(texture) 패턴, 요철 패턴, 평탄하지 않는 패턴(uneven pattern) 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 이에 한정하지 아니한다.
러프니스는 측 단면이 원기둥, 다각기둥, 원뿔, 다각뿔, 원뿔대, 다각뿔대 등 다양한 형상을 갖도록 형성될 수 있으며, 바람직하게 뿔 형상을 포함한다.
한편, 상기 광 추출 구조(170)는 PEC(photo electro chemical) 등의 방법으로 형성될 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다. 광 추출 구조(170)가 투광성 전극층(미도시)의 또는 제2 도전형 반도체층(143)의 상부면에 형성됨에 따라서 활성층(142)으로부터 생성된 빛이 투광성 전극층(미도시), 또는 제2 도전형 반도체층(143)의 상부면으로부터 전반사되어 재흡수되거나 산란되는 것이 방지될 수 있으므로, 발광소자(100)의 광 추출 효율의 향상에 기여할 수 있다.
도3 및 도 4는 실시예에 따른 발광소자를 나타낸 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 실시예에 따른 발광소자(100)는 반사층(180)을 포함할 수 있다.
반사층(180)은 제2 도전형 반도체층(143)과 제2 전극(150) 사이의 적어도 일 영역에 형성될 수 있다. 따라서, 도 3에 도시된 바와 같이 상부 전극(153)과 제2 도전형 반도체층(143) 사이에 형성될 수 있으며, 또는 도 4에 도시된 바와 같이 제2 도전형 반도체층(143)의 돌출 영역(144)에 하면으로 연장되어 하부 전극(151)과 제2 도전형 반도체층(143) 사이의 적어도 일 영역에 형성될 수 있고, 이에 한정하지 아니한다.
반사층(180)은 반사특성이 우수한 물질, 예를 들어 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf, Cu 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으며, 또는 이들의 선택적인 조합으로 구성된 물질로 형성되거나, 상기 금속 물질과 IZO, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, ATO 등의 투광성 전도성 물질을 이용하여 단층, 또는 다층으로 형성할 수 있다. 또한 반사층(180)은 IZO/Ni, AZO/Ag, IZO/Ag/Ni, AZO/Ag/Ni 등으로 적층할 수 있다. 반사층(180)은 E-beam, 또는 스퍼터링(sputtering) 공정 등을 통하여 형성될 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다.
반사층(180)이 제2 도전형 반도체층(143)의 돌출 영역(144)의 외측면의 적어도 일 영역에 형성됨으로써, 활성층(142)에서 발생한 광이 제2 전극(150)에 의해서 흡수되는 것을 방지할 수 있으며, 따라서 발광소자(100)의 발광 효율이 개선될 수 있다.
도 5 내지 도 10 은 실시예에 따른 발광소자의 제조공정을 나타낸 순서도이다.
실시예에 따른 발광소자 제조방법은 다음과 같다.
도 5를 참조하면, 먼저, 성장기판(201) 상에 제1 도전형 반도체층(241), 활성층(242) 및 제2 도전형 반도체층(243)을 포함하는 발광구조물(250)을 형성한다.
성장기판(201)은 사파이어 기판(Al203), GaN, SiC, ZnO, Si, GaP, InP, 그리고 GaAs 등으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
이어서, 도 6을 참조하면, 제2 도전형 반도체층(243)의 일부가 노출될 때까지 적어도 활성층(242) 및 제1 도전형 반도체층(241)의 일부 영역을 제거할 수 있다. 이때, 활성층(242) 및 제1 도전형 반도체층(241)의 제거는 소정의 식각 방법을 사용하여 이루어질 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다. 또한. 식각되는 영역의 평면형상은 사각형 루프형상을 가질 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다.
활성층(242) 및 제1 도전형 반도체층(241)의 일부 영역이 제거됨에 따라서, 제2 도전형 반도체층(243)의 적어도 일 영역이 측방향으로 돌출된 돌출 영역(244)을 갖도록 형성될 수 있다.
도 7을 참조하면, 이후 상기 식각 작업에 의해 노출된 제2 도전형 반도체층(243)의 돌출 영역(244)에 하부 전극(241)을 형성한다. 제1 하부 전극(241)의 형성은 스퍼터링(Sputtering) 등의 방법을 이용하여 이루어질 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 8을 참조하면, 이후 절연층(260)이 하부 전극(241)과 활성층(242) 및 제1 도전형 반도체층(241) 사이에 형성되며, 하부 전극(241)과 활성층(242) 및 제1 도전형 반도체층(241)의 전기적 쇼트를 방지한다. 이때, 절연층(260)은 공정마진을 고려하여 돌출부(262)를 갖도록 형성될 수 있고, 이에 한정하지 아니한다. 이때, 절연층(260)이 활성층(242)을 둘러싸게 형성됨으로써, Isolation 공정 시 오버 에칭(over etching)으로 인한 쇼트 및 수율저하가 방지될 수 있다.
이후, 제1 도전형 반도체층(241) 및 절연층(260)상에 제1 전극(230)이 형성될 수 있다,
이어서, 도 9를 참조하면, 이후, 전도층(220) 및 결합층(211)이 형성된 지지기판(210)이 본딩 접착되며, 이때 제1 도전형 반도체층(241) 상에 배치된 성장기판(201)을 분리시킬 수 있다.
이때, 성장기판(201)은 물리적 또는/및 화학적 방법으로 제거할 수 있으며, 일 예로 LLO(laser lift off) 방식을 사용할 수 있다.
도 10을 참조하면, 제2 도전형 반도체층(243)의 외곽부 영역은 여러 개의 칩으로 나누는 에칭을 수행할 때 경사를 가지게 형성될 수 있다. 이후, 제2 도전형 반도체층(243)의 상면 및 측면 영역에 상부 전극(253)이 형성될 수 있다.
한편, 상부 전극(253)을 형성하기 전에 발광구조물(250)의 제2 도전형 반도체층(243)의 표면의 적어도 일 영역에 대해 광 추출 구조(270)를 형성해 줄 수 있다. 광 추출 구조(270)는 제2 도전형 반도체층(243)의 상면의 적어도 일 영역에 대해 에칭을 수행함으로써 형성될 수 있으며 이에 대해 한정하지 않는다. 상기 에칭 과정은 습식 또는/및 건식 에칭 공정을 포함할 수 있다. 여기서, 광 추출 구조(270)는 도 10 에 도시된 바와 같이 요철 구조를 가질 수 있으며, 도 10 에서 도시한 구조로 한정하지는 않는다.
또한, 상부 전극(253)을 형성하기 전에 제2 도전형 반도체층(243)의 돌출 영역(244)의 적어도 일 표면에 반사층(270)을 형성할 수 있고, 이에 한정하지 아니한다.
또한, 이어서 제2 전극(250)의 적어도 일 영역에 와이어 본딩이 형성되어 와이어(290)가 연결될 수 있다.
또한, 도 5 내지 도 10 에 나타낸 공정 순서에서 적어도 하나의 공정은 순서가 바뀔 수 있으며 이에 한정을 두지 않는다.
도 11 내지 도 13은 실시예에 따른 발광소자 패키지를 나타낸 사시도 및 단면도이다.
도 11 내지 도 13을 참조하면, 발광소자 패키지(300)는 캐비티(320)가 형성된 몸체(310), 몸체(310)에 실장되는 제1 및 제2 리드 프레임(340, 350)과, 제1 및 제2 리드 프레임(340, 350)과 전기적으로 연결되는 발광소자(330), 및 발광소자(330)를 덮도록 캐비티(320)에 충진되는 봉지재(미도시)를 포함할 수 있다.
몸체(310)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) 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 몸체(310)는 사출 성형, 에칭 공정 등에 의해 형성될 수 있으나 이에 대해 한정하지는 않는다.
몸체(310)의 내면은 경사면이 형성될 수 있다. 이러한 경사면의 각도에 따라 발광소자(330)에서 방출되는 광의 반사각이 달라질 수 있으며, 이에 따라 외부로 방출되는 광의 지향각을 조절할 수 있다.
광의 지향각이 줄어들수록 발광소자(330)에서 외부로 방출되는 광의 집중성은 증가하고, 반대로 광의 지향각이 클수록 발광소자(330)에서 외부로 방출되는 광의 집중성은 감소한다.
한편, 몸체(310)에 형성되는 캐비티(320)를 위에서 바라본 형상은 원형, 사각형, 다각형, 타원형 등의 형상일 수 있으며, 모서리가 곡선인 형상일 수도 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
발광소자(330)는 제1 리드 프레임(340) 상에 실장되며, 예를 들어, 적색, 녹색, 청색, 백색 등의 빛을 방출하는 발광소자 또는 자외선을 방출하는 UV(Ultra Violet) 발광소자일 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 또한, 발광소자(330)는 한 개 이상 실장될 수 있다.
또한, 발광소자(330)는 그 전기 단자들이 모두 상부 면에 형성된 수평형 타입(Horizontal type)이거나, 또는 상, 하부 면에 형성된 수직형 타입(Vertical type), 또는 플립 칩(flip chip) 모두에 적용 가능하다.
한편, 실시예에 따른 발광소자(330)는 발광소자(미도시)의 측면으로 연장된 전극(미도시)를 가져서, 동작전압이 개선되고 발광 효율이 향상되어 발광소자 패키지(300)의 광도가 향상될 수 있다.
봉지재(미도시)는 발광소자(330)를 덮도록 캐비티(320)에 충진될 수 있다.
봉지재(미도시)는 실리콘, 에폭시, 및 기타 수지 재질로 형성될 수 있으며, 캐비티(320) 내에 충진한 후, 이를 자외선 또는 열 경화하는 방식으로 형성될 수 있다.
또한 봉지재(미도시)는 형광체를 포함할 수 있으며, 형광체는 발광소자(330)에서 방출되는 광의 파장에 종류가 선택되어 발광소자 패키지(300)가 백색광을 구현하도록 할 수 있다.
이러한 형광체는 발광소자(330)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, 형광체는 발광소자(330)에서 방출되는 제1 빛을 가지는 광에 의해 여기 되어 제2 빛을 생성할 수 있다. 예를 들어, 발광소자(330)가 청색 발광 다이오드이고 형광체가 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(300)는 백색 빛을 제공할 수 있다.
이와 유사하게, 발광소자(330)가 녹색 발광 다이오드인 경우는 magenta 형광체 또는 청색과 적색의 형광체를 혼용하는 경우, 발광소자(330)가 적색 발광 다이오드인 경우는 Cyan형광체 또는 청색과 녹색 형광체를 혼용하는 경우를 예로 들 수 있다.
이러한 형광체는 YAG계, TAG계, 황화물계, 실리케이트계, 알루미네이트계, 질화물계, 카바이드계, 니트리도실리케이트계, 붕산염계, 불화물계, 인산염계 등의 공지된 형광체일 수 있다.
제1 및 제2 리드 프레임(340, 350)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 및 제2 리드 프레임(340, 350)은 단층 또는 다층 구조를 가지도록 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
제1 제2 리드 프레임(340, 350)은 서로 이격되어 서로 전기적으로 분리된다. 발광소자(330)는 제1 및 제2 리드 프레임(340, 350)상에 실장되며, 제1 및 제2 리드 프레임(340, 350)은 발광소자(330)와 직접 접촉하거나 또는 솔더링 부재(미도시)와 같은 전도성을 갖는 재료를 통해서 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 발광소자(330)는 와이어 본딩을 통해 제1 및 제2 리드 프레임(340, 350)과 전기적으로 연결될 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다. 따라서 제1 및 제2 리드 프레임(340, 350)에 전원이 연결되면 발광소자(330)에 전원이 인가될 수 있다. 한편, 수개의 리드 프레임(미도시)이 몸체(310)내에 실장되고 각각의 리드 프레임(미도시)이 발광소자(330)와 전기적으로 연결될 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다.
한편, 도 13을 참조하면, 실시예에 따른 발광소자 패키지(300)는 광학 시트(380)를 포함할 수 있으며, 광학 시트(380)는 베이스부(382) 및 프리즘 패턴(384)을 포함할 수 있다.
베이스부(382)는 프리즘 패턴(384)를 형성하기 위한 지지체로서 열적 안정성이 우수하고 투명한 재질로 이루어진 것으로, 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리스틸렌, 및 폴리에폭시로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있으나 이에 한정하지 않는다.
또한, 베이스부(382)는 형광체(미도시)를 포함할 수 있다. 일 예로 베이스부(382)를 형성하는 재질에 형광체(미도시)를 골고루 분산시킨 상태에서 이를 경화하여 베이스부(382)를 형성할 수 있다. 이와 같이 베이스부(382)를 형성하는 경우는 형광체(미도시)는 베이스부(382) 전체에 균일하게 분포될 수 있다.
한편, 베이스부(382) 상에는 광을 굴절하고, 집광하는 입체 형상의 프리즘 패턴(384)이 형성될 수 있다. 프리즘 패턴(384)을 구성하는 물질은 아크릴 레진일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
프리즘 패턴(384)은 베이스부(382)의 일 면에서 일 방향을 따라 상호 인접하여 평행하게 배열된 복수의 선형 프리즘을 포함하며, 선형 프리즘의 축 방향에 대한 수직 단면은 삼각형일 수 있다.
프리즘 패턴(384)은 광을 집광하는 효과가 있기 때문에, 도 6c 의 발광소자 패키지(300)에 광학 시트(380)를 부착하는 경우는 광의 직진성이 향상되어 발광소자 패키지(300)의 광의 휘도가 향상될 수 있다.
한편, 프리즘 패턴(384)에는 형광체(미도시)가 포함될 수 있다.
형광체(미도시)는 분산된 상태로 프리즘 패턴(384)을 형성하는, 예를 들면 아크릴 레진과 혼합하여 페이스트 또는 슬러리 상태로 만든 후, 프리즘 패턴(384)을 형성함으로써 프리즘 패턴(384) 내에 균일하게 포함될 수 있다.
이와 같이 프리즘 패턴(384)에 형광체(미도시)가 포함되는 경우는 발광소자 패키지(300)의 광의 균일도 및 분포도가 향상됨은 물론, 프리즘 패턴(384)에 의한 광의 집광효과 외에 형광체(미도시)에 의한 광의 분산효과가 있기 때문에 발광소자 패키지(300)의 지향각을 향상시킬 수 있다.
실시 예에 따른 발광소자 패키지(300)는 복수개가 기판 상에 어레이되며, 발광소자 패키지(300)의 광 경로 상에 광학 부재인 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트 등이 배치될 수 있다. 이러한 발광소자 패키지, 기판, 광학 부재는 라이트 유닛으로 기능할 수 있다. 또 다른 실시 예는 상술한 실시 예들에 기재된 발광소자 또는 발광소자 패키지를 포함하는 표시 장치, 지시 장치, 조명 시스템으로 구현될 수 있으며, 예를 들어, 조명 시스템은 램프, 가로등을 포함할 수 있다.
도 14는 실시예에 따른 발광소자 패키지를 포함하는 조명장치를 도시한 사시도이며, 도 15는 도 14의 조명장치의 C-C' 단면을 도시한 단면도이다.
도 14 및 도 15를 참조하면, 조명장치(400)는 몸체(410), 몸체(410)와 체결되는 커버(430) 및 몸체(410)의 양단에 위치하는 마감캡(450)을 포함할 수 있다.
몸체(410)의 하부면에는 발광소자 모듈(440)이 체결되며, 몸체(410)는 발광소자 패키지(444)에서 발생된 열이 몸체(410)의 상부면을 통해 외부로 방출할 수 있도록 전도성 및 열발산 효과가 우수한 금속재질로 형성될 수 있다.
발광소자 패키지(444)는 PCB(442) 상에 다색, 다열로 실장되어 어레이를 이룰 수 있으며, 동일한 간격으로 실장되거나 또는 필요에 따라서 다양한 이격 거리를 가지고 실장될 수 있어 밝기 등을 조절할 수 있다. 이러한 PCB(442)로 MPPCB(Metal Core PCB) 또는 FR4 재질의 PCB 등을 사용할 수 있다.
특히, 발광소자 패키지(444)는 발광소자(미도시)를 포함하며 한편, 실시예에 따른 발광소자(미도시)는 발광소자(미도시)의 측면으로 연장된 전극(미도시)를 가져서, 동작전압이 개선되고 발광 효율이 향상되어 발광소자 패키지(444), 및 조명장치(400)의 광도가 향상될 수 있다.
커버(430)는 몸체(410)의 하부면을 감싸도록 원형의 형태로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않음은 물론이다.
커버(430)는 내부의 발광소자 모듈(440)을 외부의 이물질 등으로부터 보호한다. 또한, 커버(430)는 발광소자 패키지(444)에서 발생한 광의 눈부심을 방지하고, 외부로 광을 균일하게 방출할 수 있도록 확산입자를 포함할 수 있으며, 또한 커버(430)의 내면 및 외면 중 적어도 어느 한 면에는 프리즘 패턴 등이 형성될 수 있다. 또한 커버(430)의 내면 및 외면 중 적어도 어느 한 면에는 형광체가 도포될 수도 있다.
한편, 발광소자 패키지(444)에서 발생한 광은 커버(430)를 통해 외부로 방출되므로 커버(430)는 광 투과율이 우수하여야 하며, 발광소자 패키지(444)에서 발생한 열에 견딜 수 있도록 충분한 내열성을 구비하고 있어야 하는바, 커버(430)는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylen Terephthalate; PET), 폴리카보네이트(Polycarbonate; PC) 또는 폴리메틸 메타크릴레이트(Polymethyl Methacrylate; PMMA) 등을 포함하는 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
마감캡(450)은 몸체(410)의 양단에 위치하며 전원장치(미도시)를 밀폐하는 용도로 사용될 수 있다. 또한 마감캡(450)에는 전원핀(452)이 형성되어 있어, 실시예에 따른 조명장치(400)는 기존의 형광등을 제거한 단자에 별도의 장치 없이 곧바로 사용할 수 있게 된다.
도 16은 실시예에 따른 발광소자를 포함하는 액정표시장치의 분해 사시도이다.
도 16은 에지-라이트 방식으로, 액정표시장치(500)는 액정표시패널(510)과 액정표시패널(510)로 빛을 제공하기 위한 백라이트 유닛(570)을 포함할 수 있다.
액정표시패널(510)은 백라이트 유닛(570)으로부터 제공되는 광을 이용하여 화상을 표시할 수 있다. 액정표시패널(510)은 액정을 사이에 두고 서로 대향하는 컬러 필터 기판(512) 및 박막 트랜지스터 기판(514)을 포함할 수 있다.
컬러 필터 기판(512)은 액정표시패널(510)을 통해 디스플레이되는 화상의 색을 구현할 수 있다.
박막 트랜지스터 기판(514)은 구동 필름(517)을 통해 다수의 회로부품이 실장되는 인쇄회로 기판(518)과 전기적으로 접속되어 있다. 박막 트랜지스터 기판(514)은 인쇄회로 기판(518)으로부터 제공되는 구동 신호에 응답하여 인쇄회로 기판(518)으로부터 제공되는 구동 전압을 액정에 인가할 수 있다.
박막 트랜지스터 기판(514)은 유리나 플라스틱 등과 같은 투명한 재질의 다른 기판상에 박막으로 형성된 박막 트랜지스터 및 화소 전극을 포함할 수 있다.
백라이트 유닛(570)은 빛을 출력하는 발광소자 모듈(520), 발광소자 모듈(520)로부터 제공되는 빛을 면광원 형태로 변경시켜 액정표시패널(510)로 제공하는 도광판(530), 도광판(530)으로부터 제공된 빛의 휘도 분포를 균일하게 하고 수직 입사성을 향상시키는 다수의 필름(550, 566, 564) 및 도광판(530)의 후방으로 방출되는 빛을 도광판(530)으로 반사시키는 반사 시트(540)로 구성된다.
발광소자 모듈(520)은 복수의 발광소자 패키지(524)와 복수의 발광소자 패키지(524)가 실장되어 어레이를 이룰 수 있도록 PCB기판(522)을 포함할 수 있다.
특히, 발광소자 패키지(524)는 발광소자(미도시)를 포함하며, 실시예에 따른 발광소자(미도시)는 발광소자(미도시)의 측면으로 연장된 전극(미도시)를 가져서, 동작전압이 개선되고 발광 효율이 향상되어 발광소자 패키지(524), 및 백라이트 유닛(570)의 광도가 향상될 수 있다.
한편, 백라이트 유닛(570)은 도광판(530)으로부터 입사되는 빛을 액정 표시 패널(510) 방향으로 확산시키는 확산필름(566)과, 확산된 빛을 집광하여 수직 입사성을 향상시키는 프리즘필름(550)으로 구성될 수 있으며, 프리즘필름(550)를 보호하기 위한 보호필름(564)을 포함할 수 있다.
도 15는 실시예에 따른 발광소자를 포함하는 액정표시장치의 분해 사시도이다. 다만, 도 14에서 도시하고 설명한 부분에 대해서는 반복하여 상세히 설명하지 않는다.
도 17 은 직하 방식으로, 액정표시장치(600)는 액정표시패널(610)과 액정표시패널(610)로 빛을 제공하기 위한 백라이트 유닛(670)을 포함할 수 있다.
액정표시패널(610)은 도 8에서 설명한 바와 동일하므로, 상세한 설명은 생략한다.
백라이트 유닛(670)은 복수의 발광소자 모듈(623), 반사시트(624), 발광소자 모듈(623)과 반사시트(624)가 수납되는 하부 섀시(630), 발광소자 모듈(623)의 상부에 배치되는 확산판(640) 및 다수의 광학필름(660)을 포함할 수 있다.
발광소자 모듈(623) 복수의 발광소자 패키지(622)와 복수의 발광소자 패키지(622)가 실장되어 어레이를 이룰 수 있도록 PCB기판(621)을 포함할 수 있다.
특히, 발광소자 패키지(622)는 발광소자(미도시)를 포함하며, 실시예에 따른 발광소자(미도시)는 발광소자(미도시)의 측면으로 연장된 전극(미도시)를 가져서, 동작전압이 개선되고 발광 효율이 향상되어 발광소자 패키지(622), 및 백라이트 유닛(670)의 광도가 향상될 수 있다.
반사 시트(624)는 발광소자 패키지(622)에서 발생한 빛을 액정표시패널(610)이 위치한 방향으로 반사시켜 빛의 이용 효율을 향상시킨다.
한편, 발광소자 모듈(623)에서 발생한 빛은 확산판(640)에 입사하며, 확산판(640)의 상부에는 광학 필름(660)이 배치된다. 광학 필름(660)은 확산 필름(666), 프리즘필름(650) 및 보호필름(664)를 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 실시예에 따른 발광소자는 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
또한, 이상에서는 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
100 : 발광소자 110 : 지지 기판
120 : 전도층 130 : 제1 전극
141 : 제1 도전형 반도체층 142 : 활성층
143 : 제2 도전형 반도체층 150 : 제2 전극
151 : 하부 전극 153 : 상부 전극

Claims (16)

  1. 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층 및 상기 제1 도전형 반도체층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 형성되는 활성층을 포함한 발광구조물;
    상부 전극 및 하부 전극을 포함하며, 상기 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제1 전극; 및
    상기 하부 전극과 적어도 상기 활성층, 및 상기 제1 도전형 반도체층 사이에 형성되는 절연층;을 포함하고,
    상기 상부 전극은 상기 제2 도전형 반도체층의 측면 상에 형성되며,
    상기 하부 전극은 상기 제2 도전형 반도체층의 하면 아래에 형성되는 발광소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상부 전극은,
    적어도 일 영역이 상기 제2 도전형 반도체층의 상면의 적어도 일 영역과 수직적으로 중첩되게 연장되는 발광소자.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 도전형 반도체층의 상면은,
    N(나이트라이드)-face 인 발광소자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 도전형 반도체층은,
    측면이 경사지게 형성된 발광소자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 도전형 반도체층의 폭은 상기 제1 도전형 반도체층 및 활성층의 폭보다 큰 발광소자.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 도전형 반도체층은,
    적어도 일 영역이 상기 발광 구조물의 측방향으로 돌출되는 돌출 영역을 포함하며,
    상기 하부 전극은,
    적어도 일 영역이 상기 돌출 영역의 하면의 적어도 일 영역과 수직적으로 중첩되는 발광소자.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 돌출 영역의 하면은,
    Ga(갈륨)-face 인 발광소자.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 돌출 영역의 하면의 평면 형상은,
    루프 형상을 갖는 발광소자.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 상부 전극과 상기 하부 전극은,
    적어도 일 영역이 수직적으로 중첩되는 발광소자.
  10. 제1항에 있어서,
    반사층;을 더 포함하며,
    상기 반사층은,
    상기 제2 도전형 반도체층과 상기 제1 전극 사이의 적어도 일 영역에 형성되는 발광소자.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 반사층은,
    Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf, Cu, IZO, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, ATO 중 적어도 하나를 포함하는 발광소자.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 상부 전극 및 상기 하부 전극은,
    일체로 형성되는 발광소자.
  13. 제1항에 있어서,
    지지 기판;을 더 포함하며,
    상기 지지 기판은,
    상기 제1 도전형 반도체층 아래에 형성되는 발광소자.
  14. 제13항에 있어서,
    제2 전극;을 더 포함하며,
    상기 제2 전극은,
    상기 지지 기판과 상기 제1 도전형 반도체층 사이에 형성되는 발광소자.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 절연층은,
    상기 하부 전극과 상기 제2 전극 사이에 형성되게 연장되는 발광소자.
  16. 제1항에 있어서,
    광 추출 구조;를 더 포함하며,
    상기 광 추출 구조는,
    상기 제2 도전형 반도체층 상에 형성되는 발광소자.
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