KR20130007171A - 발광 소자, 발광 소자 패키지, 및 라이트 유닛 - Google Patents

발광 소자, 발광 소자 패키지, 및 라이트 유닛 Download PDF

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Abstract

실시 예에 따른 발광 소자는, 제1 도전형 반도체층, 활성층, 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광구조물; 상기 발광구조물 위의 제1 영역에 배치된 전극; 상기 발광구조물 아래에 배치된 반사전극; 을 포함하고, 상기 제1 영역은 상기 발광구조물의 상부 면 외곽 둘레이고, 상기 전극이 배치된 상기 발광구조물의 상기 제1 영역은 평탄하고, 상기 전극이 배치되지 않은 상기 발광구조물 위의 제2 영역에 요철이 제공된다.

Description

발광 소자, 발광 소자 패키지, 및 라이트 유닛{LIGHT EMITTING DEVICE, LIGHT EMITTING DEVICE PACKAGE, AND LIGHT UNIT}
실시 예는 발광 소자, 발광 소자 패키지 및 라이트 유닛에 관한 것이다.
발광 소자의 하나로서 발광 다이오드(LED: Light Emitting Diode)가 많이 사용되고 있다. 발광 다이오드는 화합물 반도체의 특성을 이용해 전기 신호를 적외선 또는 가시광선과 같은 빛의 형태로 변환한다.
최근, 발광 소자의 광 효율이 증가됨에 따라 표시장치, 조명기기를 비롯한 다양한 분야에 사용되고 있다.
실시 예는 새로운 구조를 갖는 발광 소자, 발광 소자 패키지 및 라이트 유닛을 제공한다.
실시 예는 광 추출 효율을 향상시키고 광이 추출되는 지향각을 넓힐 수 있는 발광 소자, 발광 소자 패키지 및 라이트 유닛을 제공한다.
실시 예에 따른 발광 소자는, 제1 도전형 반도체층, 활성층, 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광구조물; 상기 발광구조물 위의 제1 영역에 배치된 전극; 상기 발광구조물 아래에 배치된 반사전극; 을 포함하고, 상기 제1 영역은 상기 발광구조물의 상부 면 외곽 둘레이고, 상기 전극이 배치된 상기 발광구조물의 상기 제1 영역은 평탄하고, 상기 전극이 배치되지 않은 상기 발광구조물 위의 제2 영역에 요철이 제공된다.
실시 예에 따른 발광 소자는, 제1 도전형 반도체층, 상기 제1 도전형 반도체층 아래에 활성층, 상기 활성층 아래에 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광구조물; 상기 제1 도전형 반도체층 위의 제1 영역에 배치된 제1 전극; 상기 제2 도전형 반도체층에 전기적으로 연결된 제2 전극; 을 포함하고, 상기 제1 도전형 반도체층의 상부 표면은 연속적인 기울기 변화를 갖는 곡면을 포함하고, 상기 제1 영역은 상기 발광구조물의 상부 면 외곽 둘레이다.
실시 예에 따른 발광 소자 패키지는, 몸체; 상기 몸체 위에 배치된 발광 소자; 상기 발광 소자에 전기적으로 연결된 제1 리드 전극 및 제2 리드 전극; 을 포함하고, 제1 도전형 반도체층, 활성층, 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광구조물; 상기 발광구조물 위의 제1 영역에 배치된 전극; 상기 발광구조물 아래에 배치된 반사전극; 을 포함하고, 상기 제1 영역은 상기 발광구조물의 상부 면 외곽 둘레이고, 상기 전극이 배치된 상기 발광구조물의 상기 제1 영역은 평탄하고, 상기 전극이 배치되지 않은 상기 발광구조물 위의 제2 영역에 요철이 제공된다.
실시 예에 따른 발광 소자 패키지는, 몸체; 상기 몸체 위에 배치된 발광 소자; 상기 발광 소자에 전기적으로 연결된 제1 리드 전극 및 제2 리드 전극; 을 포함하고, 따른 발광 소자는, 제1 도전형 반도체층, 상기 제1 도전형 반도체층 아래에 활성층, 상기 활성층 아래에 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광구조물; 상기 제1 도전형 반도체층 위의 제1 영역에 배치된 제1 전극; 상기 제2 도전형 반도체층에 전기적으로 연결된 제2 전극; 을 포함하고, 상기 제1 도전형 반도체층의 상부 표면은 연속적인 기울기 변화를 갖는 곡면을 포함하고, 상기 제1 영역은 상기 발광구조물의 상부 면 외곽 둘레이다.
실시 예에 따른 라이트 유닛은, 기판; 상기 기판 위에 배치된 발광 소자; 상기 발광 소자로부터 제공되는 빛이 지나가는 광학 부재; 를 포함하고, 제1 도전형 반도체층, 활성층, 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광구조물; 상기 발광구조물 위의 제1 영역에 배치된 전극; 상기 발광구조물 아래에 배치된 반사전극; 을 포함하고, 상기 제1 영역은 상기 발광구조물의 상부 면 외곽 둘레이고, 상기 전극이 배치된 상기 발광구조물의 상기 제1 영역은 평탄하고, 상기 전극이 배치되지 않은 상기 발광구조물 위의 제2 영역에 요철이 제공된다.
실시 예에 따른 라이트 유닛은, 기판; 상기 기판 위에 배치된 발광 소자; 상기 발광 소자로부터 제공되는 빛이 지나가는 광학 부재; 를 포함하고, 따른 발광 소자는, 제1 도전형 반도체층, 상기 제1 도전형 반도체층 아래에 활성층, 상기 활성층 아래에 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광구조물; 상기 제1 도전형 반도체층 위의 제1 영역에 배치된 제1 전극; 상기 제2 도전형 반도체층에 전기적으로 연결된 제2 전극; 을 포함하고, 상기 제1 도전형 반도체층의 상부 표면은 연속적인 기울기 변화를 갖는 곡면을 포함하고, 상기 제1 영역은 상기 발광구조물의 상부 면 외곽 둘레이다.
실시 예는 새로운 구조를 갖는 발광 소자, 발광 소자 패키지 및 라이트 유닛을 제공할 수 있다.
실시 예는 광 추출 효율을 향상시키고 광이 추출되는 지향각을 넓힐 수 있는 발광 소자, 발광 소자 패키지 및 라이트 유닛을 제공할 수 있다.
도 1은 실시 예에 따른 발광 소자의 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 발광 소자의 I-I'에 따른 단면도이다.
도 3 및 도 4는 도 1의 발광구조물의 예를 설명하는 도면이다.
도 5 내지 도 11은 실시 예에 따른 발광 소자 제조방법을 설명하는 도면이다.
도 12는 실시 예에 따른 발광 소자가 적용된 발광 소자 패키지를 나타낸 도면이다.
도 13은 실시 예에 따른 발광 소자가 적용된 표시장치의 예를 나타낸 도면이다.
도 14는 실시 예에 따른 발광 소자가 적용된 표시장치의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 15는 실시 예에 따른 발광 소자가 적용된 조명 장치의 예를 나타낸 도면이다.
실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "하/아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on)"와 "하/아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 하/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 실시 예들에 따른 발광 소자, 발광 소자 패키지, 라이트 유닛 및 발광 소자 제조방법에 대해 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 실시 예에 따른 발광 소자의 평면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 발광 소자의 I-I'에 따른 단면도이다.
실시 예에 따른 발광 소자(100)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 발광구조물(10), 전극(20), 오믹접촉층(40), 반사전극(50)을 포함할 수 있다.
상기 발광구조물(10)은 제1 도전형 반도체층(11), 활성층(12), 제2 도전형 반도체층(13)을 포함할 수 있다. 예로써, 상기 제1 도전형 반도체층(11)이 제1 도전형 도펀트로서 n형 도펀트가 첨가된 n형 반도체층으로 형성되고, 상기 제2 도전형 반도체층(13)이 제2 도전형 도펀트로서 p형 도펀트가 첨가된 p형 반도체층으로 형성될 수 있다. 또한 상기 제1 도전형 반도체층(11)이 p형 반도체층으로 형성되고, 상기 제2 도전형 반도체층(13)이 n형 반도체층으로 형성될 수도 있다.
상기 제1 도전형 반도체층(11)은 예를 들어, n형 반도체층을 포함할 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(11)은 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, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 등에서 선택될 수 있으며, Si, Ge, Sn, Se, Te 등의 n형 도펀트가 도핑될 수 있다.
상기 활성층(12)은 상기 제1 도전형 반도체층(11)을 통해서 주입되는 전자(또는 정공)와 상기 제2 도전형 반도체층(13)을 통해서 주입되는 정공(또는 전자)이 서로 만나서, 상기 활성층(12)의 형성 물질에 따른 에너지 밴드(Energy Band)의 밴드갭(Band Gap) 차이에 의해서 빛을 방출하는 층이다. 상기 활성층(12)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(12)은 예로서 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 구현될 수 있다. 상기 활성층(12)이 상기 다중 양자 우물 구조로 구현된 경우, 상기 활성층(12)은 복수의 우물층과 복수의 장벽층이 적층되어 구현될 수 있으며, 예를 들어, InGaN 우물층/GaN 장벽층의 주기로 구현될 수 있다.
상기 제2 도전형 반도체층(13)은 예를 들어, p형 반도체층으로 구현될 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(13)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 구현될 수 있다. 예를 들어 상기 제2 도전형 반도체층(13)은 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 등에서 선택될 수 있으며, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등의 p형 도펀트가 도핑될 수 있다.
한편, 상기 제1 도전형 반도체층(11)이 p형 반도체층을 포함하고 상기 제2 도전형 반도체층(13)이 n형 반도체층을 포함할 수도 있다. 또한, 상기 제2 도전형 반도체층(13) 아래에는 n형 또는 p형 반도체층을 포함하는 반도체층이 더 형성될 수도 있다. 이에 따라, 상기 발광구조물(10)은 np, pn, npn, pnp 접합 구조 중 적어도 어느 하나를 가질 수 있다. 또한, 상기 제1 도전형 반도체층(11) 및 상기 제2 도전형 반도체층(13) 내의 불순물의 도핑 농도는 균일 또는 불균일하게 형성될 수 있다. 즉, 상기 발광구조물(10)의 구조는 다양하게 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
또한, 상기 제1 도전형 반도체층(11)과 상기 활성층(12) 사이에는 제1 도전형 InGaN/GaN 슈퍼래티스 구조 또는 InGaN/InGaN 슈퍼래티스 구조가 형성될 수도 있다. 또한, 상기 제2 도전형 반도체층(13)과 상기 활성층(12) 사이에는 제2 도전형의 AlGaN층이 형성될 수도 있다.
상기 발광구조물(10) 아래에 상기 오믹접촉층(40)과 상기 반사전극(50)이 배치될 수 있다. 상기 발광구조물(10) 위에 상기 전극(20)이 배치될 수 있다. 상기 전극(20)과 상기 반사전극(50)은 상기 발광구조물(10)에 전원을 제공할 수 있다.
상기 전극(20)은 상기 발광구조물(10) 위의 제1 영역에 배치될 수 있다. 상기 제1 영역은 상기 발광구조물(10)의 상부면 외곽 둘레일 수 있다. 상기 전극(20)이 배치된 상기 발광구조물(10)의 상기 제1 영역은 평탄하게 제공될 수 있다. 상기 전극(20)이 배치되지 않은 상기 발광구조물(10) 위의 제2 영역에는 요철이 제공될 수 있다. 상기 제2 영역은 평탄하게 제공될 수도 있으며, 곡면으로 제공될 수도 있다. 상기 제2 영역에 제공된 요철은 평탄면 또는 곡면에 미세 패턴으로 형성될 수 있다.
상기 전극(20)의 폭(a)은 예를 들어 20 마이크로 미터 내지 50 마이크로 미터로 제공될 수 있다. 이와 같이 상기 전극(20)의 폭이 기존 발광 소자의 일반적인 전극 폭인 10 마이크로 미터 내지 20 마이크로 미터에 비하여 더 넓게 제공될 수 있다. 이에 따라 실시 예에 따른 발광소자는 상기 전극(20)의 면저항(sheet resistance)을 낮출 수 있게 되므로 순방향 동작전압을 낮출 수 있게 된다. 또한, 상기 발광구조물(10)의 상부면 외곽 둘레에 상기 전극(20)을 배치시킴으로써, 상기 발광구조물(10)의 상부면 방향으로 추출되는 광량은 약간 줄어들 수도 있지만, 상기 전극(20)에 의하여 상기 발광구조물(10)의 상부 측면으로 좀 더 많은 빛이 추출될 수 있게 된다. 이에 따라 실시 예에 따른 발광 소자에 의하면 지향각을 확장시킬 수 있게 된다. 이에 따라, 실시 예에 따른 발광 소자가 발광 소자 패키지에 적용되는 경우, 좀 더 넓은 지향각을 갖는 백색광원을 제공할 수 있게 된다.
상기 오믹접촉층(40)은 상기 발광구조물(10)과 오믹 접촉이 되도록 형성될 수 있다. 또한 상기 반사전극(50)은 상기 발광구조물(10)로부터 입사되는 빛을 반사시켜 외부로 추출되는 광량을 증가시키는 기능을 수행할 수 있다.
상기 오믹접촉층(40)은 예컨대 투명 도전성 산화막층으로 형성될 수 있다. 상기 오믹접촉층(40)은 예로서 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), AZO(Aluminum Zinc Oxide), AGZO(Aluminum Gallium Zinc Oxide), IZTO(Indium Zinc Tin Oxide), IAZO(Indium Aluminum Zinc Oxide), IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide), IGTO(Indium Gallium Tin Oxide), ATO(Antimony Tin Oxide), GZO(Gallium Zinc Oxide), IZON(IZO Nitride), ZnO, IrOx, RuOx, NiO 중에서 선택된 적어도 하나의 물질로 형성될 수 있다.
상기 반사전극(50)은 고 반사율을 갖는 금속 재질로 형성될 수 있다. 예컨대 상기 반사전극(50)은 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Cu, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하는 금속 또는 합금으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 반사전극(50)은 상기 금속 또는 합금과 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) 등의 투광성 전도성 물질을 이용하여 다층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 실시 예에서 상기 반사전극(50)은 Ag, Al, Ag-Pd-Cu 합금, 또는 Ag-Cu 합금 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 발광구조물(10)과 상기 오믹접촉층(40) 사이에 아이솔레이션층(80)이 더 배치될 수 있다. 상기 아이솔레이션층(80)은 상기 발광구조물(10)의 하부 둘레 및 상기 오믹접촉층(40) 위에 배치될 수 있다. 상기 아이솔레이션층(80)은 예를 들어, 전기 절연성을 갖는 재질 또는 상기 발광 구조물(10)에 비해 낮은 전기 전도성을 갖는 재질로 형성될 수 있다. 상기 아이솔레이션층(80)은 예컨대 산화물 또는 질화물로 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 아이솔레이션층(80)은 Si02, SixOy, Si3N4, SixNy, SiOxNy, Al2O3, TiO2, ITO, AZO, ZnO 등으로 이루어진 군에서 적어도 하나가 선택되어 형성될 수 있다. 상기 아이솔레이션층(80)은 채널층으로 지칭될 수도 있다.
상기 반사전극(50) 아래에 본딩층(60)과 전도성 지지부재(70)가 배치될 수 있다. 상기 본딩층(60)은 베리어 금속 또는 본딩 금속 등을 포함하며, 예를 들어, Ti, Au, Sn, Ni, Cr, Ga, In, Bi, Cu, Ag 또는 Ta 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 전도성 지지부재(70)는 실시 예에 따른 발광 소자를 지지하며, 외부 전극과 전기적으로 연결되어 상기 발광구조물(10)에 전원을 제공할 수 있다. 상기 전도성 지지부재(70)는 예를 들어, Ti, Cr, Ni, Al, Pt, Au, W, Cu, Mo, Cu-W 또는 불순물이 주입된 반도체 기판인 캐리어 웨이퍼(예: Si, Ge, GaN, GaAs, ZnO, SiC, SiGe 등) 중에서 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.
상기 발광구조물(10) 위에는 보호층이 더 배치될 수 있다. 상기 보호층은 산화물 또는 질화물로 구현될 수 있다. 상기 보호층은 예를 들어, SiO2, SiOx, SiOxNy, Si3N4, Al2O3 와 같이 투광성 및 절연성을 갖는 재질로 형성될 수 있다. 상기 보호층은 상기 발광구조물(10)의 측면에 제공될 수 있다. 또한 상기 보호층은 상기 발광구조물(10)의 측면뿐만 아니라 상부에도 제공될 수 있다.
상기 발광구조물(10)의 상부 표면은 평면으로 제공되거나 곡면으로 제공될 수 있다. 상기 발광구조물(10)의 상부 표면은 연속적인 기울기 변화를 갖는 곡면을 포함할 수 있다. 이와 같이 상기 발광구조물(10)의 상부 표면이 평면이 아니라 굴곡을 갖는 곡면으로 제공되는 경우에 광 추출 효율을 더욱 향상시킬 수 있게 된다. 이는 상기 발광구조물(10)을 통하여 전파되는 빛이 상기 발광구조물(10)의 상부 표면에 입사됨에 있어 입사각에 변화가 발생됨으로써 상기 발광구조물(10)의 상부 표면이 평면으로 제공되는 경우에 비하여 외부로 추출될 수 있는 광량이 증가하게 되는 것이다. 또한, 외부로 추출되는 광량이 증가 될 뿐만 아니라 광 추출 각도가 더 넓어지게 된다. 즉, 상기 발광구조물(10)의 상부 표면이 곡면으로 형성됨에 따라 빛이 추출되는 지향각의 폭이 더 넓어질 수 있게 된다.
상기 발광구조물(10)의 상부 표면은 제1방향의 단면 상부가 연속적인 기울기 변화를 갖는 곡선을 포함하고, 제2방향의 단면 상부가 연속적인 기울기 변화를 갖는 곡선을 포함할 수 있다. 여기서 상기 제2방향은 상기 제1방향에 대한 수직방향일 수 있다. 또한 상기 제2방향은 상기 제1방향에 대하여 수직방향이 아닌 임의의 각을 갖는 방향일 수도 있다.
실시 예에 따른 발광 소자는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 발광구조물(10)의 단면 상부가 연속적인 기울기 변화를 갖는 곡선을 포함할 수 있다. 또한 상기 발광구조물(10)의 상기 제1 도전형 반도체층(11) 상부 표면에 요철(11a)이 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 요철(11a)은 상기 제1 도전형 반도체층(11)의 상부 표면에 미세 패턴으로 제공될 수 있다. 이와 같이 상기 제1 도전형 반도체층(11)의 상부 표면에 상기 요철(11a)이 제공됨에 따라, 상기 제1 도전형 반도체층(11)을 통하여 외부로 추출되는 광량을 더욱 증가시킬 수 있게 된다. 또한, 외부로 추출되는 광량이 증가 될 뿐만 아니라 광 추출 각도가 더 넓어지게 된다. 즉, 상기 제1 도전형 반도체층(10)의 상부 단면이 곡선으로 형성됨에 따라 빛이 추출되는 지향각의 폭이 더 넓어질 수 있게 된다.
상기 요철(11a)은 높이가 0.8 내지 1.2 마이크로 미터의 크기로 제공될 수 있다. 또한 상기 요철(11a)의 주기는 0.8 내지 1.2 마이크로 미터의 크기로 제공될 수 있다. 예컨대, 상기 제1 도전형 반도체층(11)의 상부 표면은 물결 모양의 굴곡으로 제공될 수 있으며, 물결 모양의 상부 표면에 상기 미세 요철(11a)이 더 제공될 수 있다.
또한 상기 발광구조물(10)의 상부 표면은 제1방향의 단면 상부가 연속적인 기울기 변화를 갖는 곡선을 포함하고, 제2방향의 단면 상부가 서로 다른 기울기를 갖는 직선을 포함할 수 있다. 여기서 상기 제2방향은 상기 제1방향에 대한 수직방향일 수 있다. 또한 상기 제2방향은 상기 제1방향에 대하여 수직방향이 아닌 임의의 각을 갖는 방향일 수도 있다.
실시 예에 따른 발광 소자는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 발광구조물(10)의 단면 상부가 서로 다른 기울기를 갖는 직선을 포함할 수 있다. 또한 상기 발광구조물(10)의 상기 제1 도전형 반도체층(11) 상부 표면에 요철(11a)이 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 요철(11b)은 상기 제1 도전형 반도체층(11)의 상부 표면에 미세 패턴으로 제공될 수 있다. 이와 같이 상기 제1 도전형 반도체층(11)의 상부 표면에 상기 요철(11b)이 제공됨에 따라, 상기 제1 도전형 반도체층(11)을 통하여 외부로 추출되는 광량을 더욱 증가시킬 수 있게 된다. 또한, 외부로 추출되는 광량이 증가 될 뿐만 아니라 광 추출 각도가 더 넓어지게 된다. 즉, 상기 제1 도전형 반도체층(10)의 상부 단면이 기울기를 갖는 직선으로 형성됨에 따라 빛이 추출되는 지향각의 폭이 더 넓어질 수 있게 된다.
상기 요철(11b)은 높이가 0.8 내지 1.2 마이크로 미터의 크기로 제공될 수 있다. 또한 상기 요철(11b)의 주기는 0.8 내지 1.2 마이크로 미터의 크기로 제공될 수 있다. 예컨대, 상기 제1 도전형 반도체층(11)의 상부 표면은 서로 다른 기울기를 갖는 직선으로 제공될 수 있으며, 상기 직선 모양의 상부 표면에 상기 미세 요철(11b)이 더 제공될 수 있다.
또한 실시 예에 따른 발광 소자에 있어, 상기 발광구조물(10)의 상부 표면은 소정 형상의 반복된 곡면을 포함할 수 있다. 즉, 상기 발광구조물(10)의 상부 표면은 물결 모양의 형상이 반복되어 구현될 수 있다. 또한 상기 발광구조물(10)의 상부 표면은 구면 렌즈 형상, 오목 렌즈 형상, 볼록 렌즈 형상, 렌티큘러 렌즈 형상 등의 다양한 형상이 반복되어 제공될 수 있다.
예컨대, 상기 발광구조물(10)의 상부 표면에 오목 형상의 구면을 갖는 굴곡을 형성하는 경우, 약 1 내지 2 마이크로 미터 정도의 높이 및 10 내지 50 마이크로 미터의 폭을 주기로 갖는 곡면을 형성하고, 상기 곡면에 미세 요철을 형성할 수 있다.
이상의 설명에서는 상기 발광구조물(10)의 상부에 상기 전극(20)이 배치되고 상기 발광구조물(10)의 하부에 상기 반사전극(50)이 배치된 수직형 구조의 발광 소자를 기준으로 설명하였다. 그러나, 본 실시 예에 따른 발광 소자는 상기 발광구조물(10)을 이루는 상기 제1 도전형 반도체층(11)에 전기적으로 연결된 제1전극 및 상기 발광구조물(10)을 이루는 상기 제2 도전형 반도체층(13)에 전기적으로 연결된 제2전극의 위치 및 형상은 다양하게 변형될 수 있다. 또한, 본 실시 예에 따른 발광 소자는 제1전극 및 제2전극이 동일 방향으로 노출된 수평형 구조의 발광 소자에도 적용될 수 있다.
그러면 도 5 내지 도 11을 참조하여 실시 예에 따른 발광 소자 제조방법을 설명하기로 한다.
실시 예에 따른 발광 소자 제조방법에 의하면, 도 5에 도시된 바와 같이, 성장기판(5) 위에 상기 제1 도전형 반도체층(11), 상기 활성층(12), 상기 제2 도전형 반도체층(13)을 형성한다. 상기 제1 도전형 반도체층(11), 상기 활성층(12), 상기 제2 도전형 반도체층(13)은 발광구조물(10)로 정의될 수 있다.
상기 성장기판(5)은 예를 들어, 사파이어 기판(Al2O3), SiC, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP, Ge 중 적어도 하나로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제1 도전형 반도체층(11)과 상기 성장기판(5) 사이에는 버퍼층이 더 형성될 수 있다.
예로써, 상기 제1 도전형 반도체층(11)이 제1 도전형 도펀트로서 n형 도펀트가 첨가된 n형 반도체층으로 형성되고, 상기 제2 도전형 반도체층(13)이 제2 도전형 도펀트로서 p형 도펀트가 첨가된 p형 반도체층으로 형성될 수 있다. 또한 상기 제1 도전형 반도체층(11)이 p형 반도체층으로 형성되고, 상기 제2 도전형 반도체층(13)이 n형 반도체층으로 형성될 수도 있다.
상기 제1 도전형 반도체층(11)은 예를 들어, n형 반도체층을 포함할 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(11)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 형성될 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(11)은, 예를 들어 InAlGaN, GaN, AlGaN, AlInN, InGaN, AlN, InN 등에서 선택될 수 있으며, Si, Ge, Sn 등의 n형 도펀트가 도핑될 수 있다.
상기 활성층(12)은 상기 제1 도전형 반도체층(11)을 통해서 주입되는 전자(또는 정공)와 상기 제2 도전형 반도체층(13)을 통해서 주입되는 정공(또는 전자)이 서로 만나서, 상기 활성층(12)의 형성 물질에 따른 에너지 밴드(Energy Band)의 밴드갭(Band Gap) 차이에 의해서 빛을 방출하는 층이다. 상기 활성층(12)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(12)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 형성될 수 있다. 상기 활성층(12)이 상기 다중 양자 우물 구조로 형성된 경우, 상기 활성층(12)은 복수의 우물층과 복수의 장벽층이 적층되어 형성될 수 있으며, 예를 들어, InGaN 우물층/GaN 장벽층의 주기로 형성될 수 있다.
상기 제2 도전형 반도체층(13)은 예를 들어, p형 반도체층으로 구현될 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(13)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 형성될 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(13)은, 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 도전형 반도체층(11)이 p형 반도체층을 포함하고 상기 제2 도전형 반도체층(13)이 n형 반도체층을 포함할 수도 있다. 또한, 상기 제2 도전형 반도체층(13) 위에는 n형 또는 p형 반도체층을 포함하는 반도체층이 더 형성될 수도 있으며, 이에 따라, 상기 발광구조물(10)은 np, pn, npn, pnp 접합 구조 중 적어도 어느 하나를 가질 수 있다. 또한, 상기 제1 도전형 반도체층(11) 및 상기 제2 도전형 반도체층(13) 내의 불순물의 도핑 농도는 균일 또는 불균일하게 형성될 수 있다. 즉, 상기 발광구조물(10)의 구조는 다양하게 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
또한, 상기 제1 도전형 반도체층(11)과 상기 활성층(12) 사이에는 제1 도전형 InGaN/GaN 슈퍼래티스 구조 또는 InGaN/InGaN 슈퍼래티스 구조가 형성될 수도 있다. 또한, 상기 제2 도전형 반도체층(13)과 상기 활성층(12) 사이에는 제2 도전형의 AlGaN층이 형성될 수도 있다.
이어서, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제2 도전형 반도체층(13) 위에 아이솔레이션층(80)을 형성한다. 상기 아이솔레이션층(80)은 예를 들어, 전기 절연성을 갖는 재질 또는 상기 발광 구조물(10)에 비해 낮은 전기 전도성을 갖는 재질로 형성될 수 있다. 상기 아이솔레이션층(80)은 예컨대 산화물 또는 질화물로 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 아이솔레이션층(80)은 Si02, SixOy, Si3N4, SixNy, SiOxNy, Al2O3, TiO2, ITO, AZO, ZnO 등으로 이루어진 군에서 적어도 하나가 선택되어 형성될 수 있다. 상기 아이솔레이션층(80)은 채널층으로 지칭될 수도 있다.
그리고, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 아이솔레이션층(80) 위에 오믹접촉층(40)을 형성한다.
상기 오믹접촉층(40)은 상기 발광구조물(10)과 오믹 접촉이 되도록 형성될 수 있다. 상기 오믹접촉층(40)은 예컨대 투명 도전성 산화막층으로 형성될 수 있다. 상기 오믹접촉층(40)은 예로서 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), AZO(Aluminum Zinc Oxide), AGZO(Aluminum Gallium Zinc Oxide), IZTO(Indium Zinc Tin Oxide), IAZO(Indium Aluminum Zinc Oxide), IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide), IGTO(Indium Gallium Tin Oxide), ATO(Antimony Tin Oxide), GZO(Gallium Zinc Oxide), IZON(IZO Nitride), ZnO, IrOx, RuOx, NiO 중에서 선택된 적어도 하나의 물질로 형성될 수 있다.
이어서, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 오믹접촉층(40) 위에 반사전극(50), 본딩층(60) 및 전도성 지지부재(70)를 형성한다.
상기 반사전극(50)은 고 반사율을 갖는 금속 재질로 형성될 수 있다. 예컨대 상기 반사전극(50)은 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Cu, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하는 금속 또는 합금으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 반사전극(50)은 상기 금속 또는 합금과 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) 등의 투광성 전도성 물질을 이용하여 다층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 실시 예에서 상기 반사전극(50)은 Ag, Al, Ag-Pd-Cu 합금, 또는 Ag-Cu 합금 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 본딩층(60)은 베리어 금속 또는 본딩 금속 등을 포함하며, 예를 들어, Ti, Au, Sn, Ni, Cr, Ga, In, Bi, Cu, Ag 또는 Ta 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 전도성 지지부재(70)는 실시 예에 따른 발광 소자를 지지하며, 외부 전극과 전기적으로 연결되어 상기 발광구조물(10)에 전원을 제공할 수 있다. 상기 전도성 지지부재(70)는 예를 들어, Ti, Cr, Ni, Al, Pt, Au, W, Cu, Mo, Cu-W 또는 불순물이 주입된 반도체 기판인 캐리어 웨이퍼(예: Si, Ge, GaN, GaAs, ZnO, SiC, SiGe 등) 중에서 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.
다음으로 상기 발광구조물(10)로부터 상기 성장기판(5)을 제거한다. 하나의 예로서, 상기 성장기판(5)은 레이저 리프트 오프(LLO: Laser Lift Off) 공정에 의해 제거될 수 있다. 레이저 리프트 오프 공정(LLO)은 상기 성장기판(5)의 하면에 레이저를 조사하여, 상기 성장기판(5)과 상기 발광구조물(10)을 서로 박리시키는 공정이다.
이어서, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 발광구조물(10)의 제1 도전형 반도체층(11) 위에 식각 패턴(93)을 형성한다. 상기 식각 패턴(93)의 상부면 전체 영역이 평탄면으로 형성될 수도 있으나, 여기서는 상기 식각 패턴(93)의 상부면이 곡면을 포함하는 경우를 기준으로 설명한다.
상기 식각 패턴(93)은 예컨대 포토리소그라피 공정을 통하여 형성될 수 있다. 상기 식각 패턴(93)은 포토리소그라피 공정을 수행함에 있어 위치에 따른 노광 세기를 미세하게 조절하는 그레이 스케일 패이즈 마스크(gray scale phase maks) 기법을 적용함으로써 위치에 따라 미세한 높이의 차이를 갖는 곡면으로 구현될 수 있다.
상기 식각 패턴(93)의 상부 표면은 연속적인 기울기 변화를 갖는 곡면을 포함할 수 있다. 상기 식각 패턴(93)의 외곽 둘레는 평탄면으로 제공될 수 있다. 상기 식각 패턴(93)의 상부 표면은 제1방향의 단면 상부가 연속적인 기울기 변화를 갖는 곡선을 포함하고, 제2방향의 단면 상부가 연속적인 기울기 변화를 갖는 곡선을 포함할 수 있다. 또한, 상기 식각 패턴(93)의 상부 표면은 제1방향의 단면 상부가 연속적인 기울기 변화를 갖는 곡선을 포함하고, 제2방향의 단면 상부가 서로 다른 기울기를 갖는 직선을 포함할 수 있다. 상기 제2방향은 상기 제1방향에 대한 수직방향일 수 있다. 또한 상기 제2방향은 상기 제1방향에 대하여 수직방향이 아닌 임의의 각을 갖는 방향일 수 있다.
실시 예에 따른 상기 식각 패턴(93)의 상부 표면은 소정 형상의 반복된 곡면을 포함할 수 있다. 예로서 상기 식각 패턴(93)의 상부 표면은 물결 모양의 형상이 반복되어 구현될 수 있다. 또한 상기 식각 패턴(93)의 상부 표면은 구면 렌즈 형상, 오목 렌즈 형상, 볼록 렌즈 형상, 렌티큘러 렌즈 형상 등의 다양한 형상이 반복되어 제공될 수 있다.
예컨대 상기 식각 패턴(93)의 상부 표면에 오목 형상의 구면을 갖는 굴곡을 형성하는 경우, 약 1 내지 2 마이크로 미터 정도의 높이 및 10 내지 50 마이크로 미터의 폭을 주기로 갖는 곡면을 형성할 수 있다.
다음으로, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 발광구조물(10)의 제1 도전형 반도체층(11)에 대한 식각 공정을 수행하여 상기 제1 도전형 반도체층(11)의 상부면에 연속적인 기울기 변화를 갖는 곡면을 형성할 수 있다.
상기 식각 공정은 예를 들어 건식 식각 공정에 의하여 수행될 수 있다. 상기 식각 공정을 통하여 상기 식각 패턴(93)의 형상이 상기 제1 도전형 반도체층(11)의 상부 표면에 구현될 수 있게 된다.
즉, 상기 제1 도전형 반도체층(11)의 상부면 외곽 둘레는 평탄면으로 형성되고, 상기 제1 도전형 반도체층(11)의 외곽 둘레를 제외한 표면은 연속적인 기울기 변화를 갖는 곡면으로 구현될 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(11)의 상부 표면은 제1방향의 단면 상부가 연속적인 기울기 변화를 갖는 곡선을 포함하고, 제2방향의 단면 상부가 연속적인 기울기 변화를 갖는 곡선을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1 도전형 반도체층(11)의 상부 표면은 제1방향의 단면 상부가 연속적인 기울기 변화를 갖는 곡선을 포함하고, 제2방향의 단면 상부가 서로 다른 기울기를 갖는 직선을 포함할 수 있다. 상기 제2방향은 상기 제1방향에 대한 수직방향일 수 있다. 또한 상기 제2방향은 상기 제1방향에 대하여 수직방향이 아닌 임의의 각을 갖는 방향일 수 있다.
실시 예에 따른 상기 제1 도전형 반도체층(11)의 상부 표면은 소정 형상의 반복된 곡면을 포함할 수 있다. 예로서 상기 제1 도전형 반도체층(11)의 상부 표면은 물결 모양의 형상이 반복되어 구현될 수 있다. 또한 상기 제1 도전형 반도체층(11)의 상부 표면은 구면 렌즈 형상, 오목 렌즈 형상, 볼록 렌즈 형상, 렌티큘러 렌즈 형상 등의 다양한 형상이 반복되어 제공될 수 있다.
예컨대 상기 제1 도전형 반도체층(11)의 상부 표면에 오목 형상의 구면을 갖는 굴곡을 형성하는 경우, 약 1 내지 2 마이크로 미터 정도의 높이를 갖는 구면 경사를 10 내지 50 마이크로 미터의 주기로 곡면을 형성할 수 있다.
그리고, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 제1 도전형 반도체층(11)의 상부 표면에 요철 및 전극(20)을 형성한다.
상기 제1 도전형 반도체층(11)의 상부 표면에 형성되는 상기 요철은 예로서 습식 식각 공정에 의하여 형성될 수 있다. 상기 요철은 높이가 0.8 내지 1.2 마이크로 미터의 크기로 제공될 수 있다. 또한 상기 요철의 주기는 0.8 내지 1.2 마이크로 미터의 크기로 제공될 수 있다. 상기 요철의 단면은 예로서 삼각형 형상으로 형성될 수 있다. 또한 상기 요철의 공간적인 형상은 원뿔 형상, 육각뿔 형상 등으로 형성될 수 있다. 상기 요철의 형상은 상기 발광구조물(10)의 결정 성장 면의 특성에 맞추어 식각 속도 차이의 결과가 반영된 형상으로 구현될 수 있다. 예로서 상기 요철의 단면을 이루는 삼각형 형상은 표면으로부터 돌출된 꼭지점이 수직 방향을 향하도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 발광구조물(10)의 적어도 측면에 보호층을 형성할 수 있다. 상기 보호층은 상기 발광구조물(10)이 외부 전극이나 상기 전극(20) 등과 전기적으로 쇼트되는 것을 방지할 수 있다.
상기 보호층은 산화물 또는 질화물로 구현될 수 있다. 상기 보호층은 예를 들어, SiO2, SiOx, SiOxNy, Si3N4, Al2O3 와 같이 투광성 및 절연성을 갖는 재질로 형성될 수 있다. 상기 보호층은 예를 들어, 전자빔 증착, PECVD, 스퍼터링과 같은 증착 방식에 의해 형성될 수 있다.
또한 상기 발광구조물(10)에 전기적으로 연결된 전극(20)을 형성한다. 상기 전극(20)은 상기 반사전극(50)과 함께 상기 발광구조물(10)에 전원을 제공한다.
상기 전극(20)은 상기 발광구조물(10) 위의 제1 영역에 배치될 수 있다. 상기 제1 영역은 상기 발광구조물(10)의 상부면 외곽 둘레일 수 있다. 상기 전극(20)이 배치된 상기 발광구조물(10)의 상기 제1 영역은 평탄하게 제공될 수 있다. 상기 전극(20)이 배치되지 않은 상기 발광구조물(10) 위의 제2 영역에는 요철이 제공될 수 있다. 상기 제2 영역은 평탄하게 제공될 수도 있으며, 곡면으로 제공될 수도 있다. 상기 제2 영역에 제공된 요철은 평탄면 또는 곡면에 미세 패턴으로 형성될 수 있다.
상기 전극(20)의 폭(a)은 예를 들어 20 마이크로 미터 내지 50 마이크로 미터로 제공될 수 있다. 이와 같이 상기 전극(20)의 폭이 기존 발광 소자의 일반적인 전극 폭인 10 마이크로 미터 내지 20 마이크로 미터에 비하여 더 넓게 제공될 수 있다. 이에 따라 실시 예에 따른 발광소자는 상기 전극(20)의 면저항(sheet resistance)을 낮출 수 있게 되므로 순방향 동작전압을 낮출 수 있게 된다. 또한, 상기 발광구조물(10)의 상부면 외곽 둘레에 상기 전극(20)을 배치시킴으로써, 상기 발광구조물(10)의 상부면 방향으로 추출되는 광량은 약간 줄어들 수도 있지만, 상기 전극(20)에 의하여 상기 발광구조물(10)의 상부 측면으로 좀 더 많은 빛이 추출될 수 있게 된다. 이에 따라 실시 예에 따른 발광 소자에 의하면 지향각을 확장시킬 수 있게 된다. 이에 따라, 실시 예에 따른 발광 소자가 발광 소자 패키지에 적용되는 경우, 좀 더 넓은 지향각을 갖는 백색광원을 제공할 수 있게 된다.
도 12는 실시 예에 따른 발광 소자가 적용된 발광 소자 패키지를 나타낸 도면이다.
도 12를 참조하면, 실시 예에 따른 발광 소자 패키지는 몸체(120)와, 상기 몸체(120)에 배치된 제1 리드전극(131) 및 제2 리드전극(132)과, 상기 몸체(120)에 제공되어 상기 제1 리드전극(31) 및 제2 리드전극(32)과 전기적으로 연결되는 실시 예에 따른 발광 소자(100)와, 상기 발광 소자(100)를 포위하는 몰딩부재(140)를 포함한다.
상기 몸체(120)는 실리콘 재질, 합성수지 재질, 또는 금속 재질을 포함하여 형성될 수 있으며, 상기 발광 소자(100)의 주위에 경사면이 형성될 수 있다.
상기 제1 리드전극(131) 및 제2 리드전극(132)은 서로 전기적으로 분리되며, 상기 발광 소자(100)에 전원을 제공한다. 또한, 상기 제1 리드전극(131) 및 제2 리드전극(132)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 몸체(120) 위에 배치되거나 상기 제1 리드전극(131) 또는 제2 리드전극(132) 위에 배치될 수 있다.
상기 발광 소자(100)는 상기 제1 리드전극(131) 및 제2 리드전극(132)과 와이어 방식, 플립칩 방식 또는 다이 본딩 방식 중 어느 하나에 의해 전기적으로 연결될 수도 있다.
상기 몰딩부재(140)는 상기 발광 소자(100)를 포위하여 상기 발광 소자(100)를 보호할 수 있다. 또한, 상기 몰딩부재(140)에는 형광체가 포함되어 상기 발광 소자(100)에서 방출된 광의 파장을 변화시킬 수 있다.
실시 예에 따른 발광소자 또는 발광 소자 패키지는 복수 개가 기판 위에 어레이될 수 있으며, 상기 발광 소자 패키지의 광 경로 상에 광학 부재인 렌즈, 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트 등이 배치될 수 있다. 이러한 발광 소자 패키지, 기판, 광학 부재는 라이트 유닛으로 기능할 수 있다. 상기 라이트 유닛은 탑뷰 또는 사이드 뷰 타입으로 구현되어, 휴대 단말기 및 노트북 컴퓨터 등의 표시 장치에 제공되거나, 조명장치 및 지시 장치 등에 다양하게 적용될 수 있다. 또 다른 실시 예는 상술한 실시 예들에 기재된 반도체 발광소자 또는 발광 소자 패키지를 포함하는 조명 장치로 구현될 수 있다. 예를 들어, 조명 장치는 램프, 가로등, 전광판, 전조등을 포함할 수 있다.
실시 예에 따른 발광 소자는 라이트 유닛에 적용될 수 있다. 상기 라이트 유닛은 복수의 발광 소자가 어레이된 구조를 포함하며, 도 13 및 도 14에 도시된 표시 장치, 도 15에 도시된 조명 장치를 포함할 수 있다.
도 13을 참조하면, 실시 예에 따른 표시 장치(1000)는 도광판(1041)과, 상기 도광판(1041)에 빛을 제공하는 발광 모듈(1031)과, 상기 도광판(1041) 아래에 반사 부재(1022)와, 상기 도광판(1041) 위에 광학 시트(1051)와, 상기 광학 시트(1051) 위에 표시 패널(1061)과, 상기 도광판(1041), 발광 모듈(1031) 및 반사 부재(1022)를 수납하는 바텀 커버(1011)를 포함할 수 있다.
상기 바텀 커버(1011), 반사시트(1022), 도광판(1041), 광학 시트(1051)는 본 실시 예에 따른 라이트 유닛(1050)으로 정의될 수 있다.
상기 도광판(1041)은 빛을 확산시켜 면광원화 시키는 역할을 한다. 상기 도광판(1041)은 투명한 재질로 이루어지며, 예를 들어, PMMA(polymethyl metaacrylate)와 같은 아크릴 수지 계열, PET(polyethylene terephthlate), PC(poly carbonate), COC(cycloolefin copolymer) 및 PEN(polyethylene naphthalate) 수지 중 하나를 포함할 수 있다.
상기 발광모듈(1031)은 상기 도광판(1041)의 적어도 일 측면에 빛을 제공하며, 궁극적으로는 표시 장치의 광원으로써 작용하게 된다.
상기 발광모듈(1031)은 적어도 하나가 제공될 수 있으며, 상기 도광판(1041)의 일 측면에서 직접 또는 간접적으로 광을 제공할 수 있다. 상기 발광 모듈(1031)은 기판(1033)과 위에서 설명된 실시 예에 따른 발광 소자(100)를 포함할 수 있다. 상기 발광 소자(100)는 상기 기판(1033) 위에 소정 간격으로 어레이될 수 있다.
상기 기판(1033)은 회로패턴을 포함하는 인쇄회로기판(PCB, Printed Circuit Board)일 수 있다. 다만, 상기 기판(1033)은 일반 PCB 뿐 아니라, 메탈 코어 PCB(MCPCB, Metal Core PCB), 연성 PCB(FPCB, Flexible PCB) 등을 포함할 수도 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 소자(100)는 상기 바텀 커버(1011)의 측면 또는 방열 플레이트 위에 제공될 경우, 상기 기판(1033)은 제거될 수 있다. 여기서, 상기 방열 플레이트의 일부는 상기 바텀 커버(1011)의 상면에 접촉될 수 있다.
그리고, 상기 다수의 발광 소자(100)는 빛이 방출되는 출사면이 상기 도광판(1041)과 소정 거리 이격되도록 탑재될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 소자(200)는 상기 도광판(1041)의 일측면인 입광부에 광을 직접 또는 간접적으로 제공할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 도광판(1041) 아래에는 상기 반사 부재(1022)가 배치될 수 있다. 상기 반사 부재(1022)는 상기 도광판(1041)의 하면으로 입사된 빛을 반사시켜 위로 향하게 함으로써, 상기 라이트 유닛(1050)의 휘도를 향상시킬 수 있다. 상기 반사 부재(1022)는 예를 들어, PET, PC, PVC 레진 등으로 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 반사 부재(1022)는 상기 바텀 커버(1011)의 상면일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 바텀 커버(1011)는 상기 도광판(1041), 발광모듈(1031) 및 반사 부재(1022) 등을 수납할 수 있다. 이를 위해, 상기 바텀 커버(1011)는 상면이 개구된 박스(box) 형상을 갖는 수납부(1012)가 구비될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 바텀 커버(1011)는 탑 커버와 결합될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 바텀 커버(1011)는 금속 재질 또는 수지 재질로 형성될 수 있으며, 프레스 성형 또는 압출 성형 등의 공정을 이용하여 제조될 수 있다. 또한 상기 바텀 커버(1011)는 열 전도성이 좋은 금속 또는 비 금속 재료를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 표시 패널(1061)은 예컨대, LCD 패널로서, 서로 대향되는 투명한 재질의 제1 및 제2 기판, 그리고 제1 및 제2 기판 사이에 개재된 액정층을 포함한다. 상기 표시 패널(1061)의 적어도 일면에는 편광판이 부착될 수 있으며, 이러한 편광판의 부착 구조로 한정하지는 않는다. 상기 표시 패널(1061)은 광학 시트(1051)를 통과한 광에 의해 정보를 표시하게 된다. 이러한 표시 장치(1000)는 각 종 휴대 단말기, 노트북 컴퓨터의 모니터, 랩탑 컴퓨터의 모니터, 텔레비젼 등에 적용될 수 있다.
상기 광학 시트(1051)는 상기 표시 패널(1061)과 상기 도광판(1041) 사이에 배치되며, 적어도 한 장의 투광성 시트를 포함한다. 상기 광학 시트(1051)는 예컨대 확산 시트, 수평 및 수직 프리즘 시트, 및 휘도 강화 시트 등과 같은 시트 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 확산 시트는 입사되는 광을 확산시켜 주고, 상기 수평 또는/및 수직 프리즘 시트는 입사되는 광을 표시 영역으로 집광시켜 주며, 상기 휘도 강화 시트는 손실되는 광을 재사용하여 휘도를 향상시켜 준다. 또한 상기 표시 패널(1061) 위에는 보호 시트가 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
여기서, 상기 발광 모듈(1031)의 광 경로 상에는 광학 부재로서, 상기 도광판(1041), 및 광학 시트(1051)를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 14는 실시 예에 따른 표시 장치의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 14를 참조하면, 표시 장치(1100)는 바텀 커버(1152), 상기에 개시된 발광 소자(100)가 어레이된 기판(1020), 광학 부재(1154), 및 표시 패널(1155)을 포함한다.
상기 기판(1020)과 상기 발광 소자(100)는 발광 모듈(1060)로 정의될 수 있다. 상기 바텀 커버(1152), 적어도 하나의 발광 모듈(1060), 광학 부재(1154)는 본 실시 예에 따른 라이트 유닛으로 정의될 수 있다.
상기 바텀 커버(1152)에는 수납부(1153)를 구비할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
여기서, 상기 광학 부재(1154)는 렌즈, 도광판, 확산 시트, 수평 및 수직 프리즘 시트, 및 휘도 강화 시트 등에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 도광판은 PC 재질 또는 PMMA(Poly methy methacrylate) 재질로 이루어질 수 있으며, 이러한 도광판은 제거될 수 있다. 상기 확산 시트는 입사되는 광을 확산시켜 주고, 상기 수평 및 수직 프리즘 시트는 입사되는 광을 표시 영역으로 집광시켜 주며, 상기 휘도 강화 시트는 손실되는 광을 재사용하여 휘도를 향상시켜 준다.
상기 광학 부재(1154)는 상기 발광 모듈(1060) 위에 배치되며, 상기 발광 모듈(1060)로부터 방출된 광을 면 광원하거나, 확산, 집광 등을 수행하게 된다.
도 15는 실시 예에 따른 조명 장치의 사시도이다.
도 15를 참조하면, 조명 장치(1500)는 케이스(1510)와, 상기 케이스(1510)에 설치된 발광모듈(1530)과, 상기 케이스(1510)에 설치되며 외부 전원으로부터 전원을 제공받는 연결 단자(1520)를 포함할 수 있다.
상기 케이스(1510)는 방열 특성이 양호한 재질로 형성될 수 있으며, 예를 들어 금속 재질 또는 수지 재질로 형성될 수 있다.
상기 발광 모듈(1530)은 기판(1532)과, 상기 기판(1532)에 제공되는 실시 예에 따른 발광 소자(100)를 포함할 수 있다. 상기 발광 소자(100)는 복수 개가 매트릭스 형태 또는 소정 간격으로 이격 되어 어레이될 수 있다.
상기 기판(1532)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, FR-4 기판 등을 포함할 수 있다.
또한, 상기 기판(1532)은 빛을 효율적으로 반사하는 재질로 형성되거나, 표면이 빛이 효율적으로 반사되는 컬러, 예를 들어 백색, 은색 등의 코팅층될 수 있다.
상기 기판(1532)에는 적어도 하나의 발광 소자(100)가 배치될 수 있다. 상기 발광 소자(100) 각각은 적어도 하나의 LED(LED: Light Emitting Diode) 칩을 포함할 수 있다. 상기 LED 칩은 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 발광모듈(1530)은 색감 및 휘도를 얻기 위해 다양한 발광 소자(100)의 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.
상기 연결 단자(1520)는 상기 발광모듈(1530)과 전기적으로 연결되어 전원을 공급할 수 있다. 상기 연결 단자(1520)는 소켓 방식으로 외부 전원에 결합되지만, 이에 대해 한정하지는 않는다. 예를 들어, 상기 연결 단자(1520)는 핀(pin) 형태로 형성되어 외부 전원에 삽입되거나, 배선에 의해 외부 전원에 연결될 수도 있는 것이다.
실시 예는 상기 발광 소자(200)가 패키징된 후 상기 기판에 탑재되어 발광 모듈로 구현되거나, LED 칩 형태로 탑재되어 패키징하여 발광 모듈로 구현될 수 있다.
이상에서 실시 예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시 예에 포함되며, 반드시 하나의 실시 예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시 예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시 예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시 예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 예에 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.
10... 발광구조물
11... 제1 도전형 반도체층
12... 활성층
13... 제2 도전형 반도체층
20... 전극
40... 오믹접촉층
50... 반사전극
60... 본딩층
70... 전도성 지지부재
80... 아이솔레이션층

Claims (16)

  1. 제1 도전형 반도체층, 활성층, 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광구조물;
    상기 발광구조물 위의 제1 영역에 배치된 전극;
    상기 발광구조물 아래에 배치된 반사전극;
    을 포함하고,
    상기 제1 영역은 상기 발광구조물의 상부 면 외곽 둘레이고, 상기 전극이 배치된 상기 발광구조물의 상기 제1 영역은 평탄하고, 상기 전극이 배치되지 않은 상기 발광구조물 위의 제2 영역에 요철이 제공된 발광 소자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 발광구조물의 상기 제2 영역은 연속적인 기울기 변화를 갖는 곡면을 포함하고, 상기 곡면에 상기 요철이 제공된 발광 소자.
  3. 제1항에 있어서, 상기 발광구조물의 상기 제2 영역은 제1 방향의 단면 상부가 연속적인 기울기 변화를 갖는 곡선을 포함하고, 제2 방향의 단면 상부가 연속적인 기울기 변화를 갖는 곡선을 포함하는 발광 소자.
  4. 제1항에 있어서, 상기 발광구조물의 상기 제2 영역은 제1 방향의 단면 상부가 연속적인 기울기 변화를 갖는 곡선을 포함하고, 제2 방향의 단면 상부가 서로 다른 기울기를 갖는 직선을 포함하는 발광 소자.
  5. 제1항에 있어서, 상기 발광구조물의 상기 제2 영역은 소정 형상의 반복된 곡면을 포함하는 발광 소자.
  6. 제1항에 있어서, 상기 전극의 폭은 20 마이크로 미터 내지 50 마이크로 미터인 발광 소자.
  7. 제1 도전형 반도체층, 상기 제1 도전형 반도체층 아래에 활성층, 상기 활성층 아래에 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광구조물;
    상기 제1 도전형 반도체층 위의 제1 영역에 배치된 제1 전극;
    상기 제2 도전형 반도체층에 전기적으로 연결된 제2 전극;
    을 포함하고,
    상기 제1 도전형 반도체층의 상부 표면은 연속적인 기울기 변화를 갖는 곡면을 포함하고, 상기 제1 영역은 상기 발광구조물의 상부 면 외곽 둘레인 발광 소자.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제1 전극이 배치된 상기 제1 도전형 반도체층의 상기 제1 영역은 평탄하고, 상기 제1 전극이 배치되지 않은 상기 제1 도전형 반도체층의 제2 영역에 요철이 제공된 발광 소자.
  9. 제7항에 있어서, 상기 제1 도전형 반도체층의 상부 표면은 제1방향의 단면 상부가 연속적인 기울기 변화를 갖는 곡선을 포함하고, 제2방향의 단면 상부가 연속적인 기울기 변화를 갖는 곡선을 포함하는 발광 소자.
  10. 제7항에 있어서, 상기 제1 도전형 반도체층의 상부 표면은 제1 방향의 단면 상부가 연속적인 기울기 변화를 갖는 곡선을 포함하고, 제2 방향의 단면 상부가 서로 다른 기울기를 갖는 직선을 포함하는 발광 소자.
  11. 제7항에 있어서, 상기 제1 도전형 반도체층의 상부 표면은 소정 형상의 반복된 곡면을 포함하는 발광 소자.
  12. 제1항 또는 제7항에 있어서, 상기 요철은 높이가 0.8 내지 1.2 마이크로 미터인 발광 소자.
  13. 제1항 또는 제7항에 있어서, 상기 요철은 주기가 0.8 내지 1.2 마이크로 미터인 발광 소자.
  14. 제7항에 있어서, 상기 제1 전극의 폭은 20 마이크로 미터 내지 50 마이크로 미터인 발광 소자.
  15. 몸체;
    상기 몸체 위에 배치되며, 제1항 내지 제11항, 제14항 중의 어느 한 항에 의한 발광 소자;
    상기 발광 소자에 전기적으로 연결된 제1 리드 전극 및 제2 리드 전극;
    을 포함하는 발광 소자 패키지.
  16. 기판;
    상기 기판 위에 배치되며, 제1항 내지 제11항, 제14항 중의 어느 한 항에 의한 발광 소자;
    상기 발광 소자로부터 제공되는 빛이 지나가는 광학 부재;
    를 포함하는 라이트 유닛.
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