KR20130014195A - 발광소자 및 발광소자 패키지 - Google Patents
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Abstract
실시예는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템에 관한 것이다.
실시예에 따른 발광소자는 기판; 상기 기판상에 형성된 제1 도전형 반도체층; 상기 제1 도전형 반도체층 상에 활성층; 상기 활성층 상에 제2 도전형 반도체층;을 포함하며, 상기 기판의 저면은 상기 활성층에서 발광된 빛의 파장의 1/10 이하의 표면거칠기(RMS)를 가질 수 있다.
실시예에 따른 발광소자는 기판; 상기 기판상에 형성된 제1 도전형 반도체층; 상기 제1 도전형 반도체층 상에 활성층; 상기 활성층 상에 제2 도전형 반도체층;을 포함하며, 상기 기판의 저면은 상기 활성층에서 발광된 빛의 파장의 1/10 이하의 표면거칠기(RMS)를 가질 수 있다.
Description
실시예는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템에 관한 것이다.
발광소자(Light Emitting Device)는 전기에너지가 빛에너지로 변환되는 특성의 소자로서, 예를 들어 질화물반도체 박막기반의 발광소자는 화합물 반도체의 조성비를 조정하여 적색, 녹색, 청색 및 자외선 등 다양한 파장(색)의 빛을 구현할 수 있으며, 형광물질을 이용하거나 색을 조합함으로써 효율이 좋은 백색 빛을 구현할 수 있다.
또한, 질화물반도체 박막기반의 발광소자는 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저소비전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경친화성의 장점이 있다. 따라서, LCD(Liquid Crystal Display) 표시 장치의 백라이트를 구성하는 냉음극관(CCFL: Cold Cathode Fluorescence Lamp)을 대체하는 발광 다이오드 백라이트, 형광등이나 백열 전구를 대체할 수 있는 백색 발광 다이오드 조명 장치, 자동차 헤드 라이트 및 신호등에까지 응용이 확대되고 있다.
질화물반도체 발광소자 응용범위의 확대는 발광소자의 고효율화 기술개발을 요구하며, 고출력, 고효율 발광소자 구현에 있어서 중요한 기술적 문제 중의 하나는 발광된 빛에 대한 외부 광추출 효율을 증대시키는 것이다.
한편, 종래기술에 의하면 발광소자 칩이 소정의 패키지 바디에 페이스트(paste)를 개재하여 실장되는 경우, 발광소자 칩에서 발광된 빛이 페이스트로 입사되어 광손실이 발생하는 문제가 있다.
실시예는 고출력, 고효율의 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공하고자 한다.
실시예에 따른 발광소자는 기판; 상기 기판상에 형성된 제1 도전형 반도체층; 상기 제1 도전형 반도체층 상에 활성층; 상기 활성층 상에 제2 도전형 반도체층;을 포함하며, 상기 기판의 저면은 상기 활성층에서 발광된 빛의 파장의 1/10 이하의 표면거칠기(RMS)를 가질 수 있다.
실시예에 의하면, 고출력, 고효율의 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면도.
도 2는 제1 실시예에 따른 발광소자와 페이스트의 확대 단면도.
도 3은 제2 실시예에 따른 발광소자와 페이스트의 확대 단면도.
도 4는 실시예에 따른 발광소자와 종래기술의 광도 비교도.
도 5는 실시예에 따른 조명 유닛의 사시도.
도 6은 실시예에 따른 백라이트 유닛의 사시도.
도 2는 제1 실시예에 따른 발광소자와 페이스트의 확대 단면도.
도 3은 제2 실시예에 따른 발광소자와 페이스트의 확대 단면도.
도 4는 실시예에 따른 발광소자와 종래기술의 광도 비교도.
도 5는 실시예에 따른 조명 유닛의 사시도.
도 6은 실시예에 따른 백라이트 유닛의 사시도.
실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on/over)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on/over)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/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.
(실시예)
도 1은 실시예에 따른 발광소자 패키지(200)의 단면도이며, 도 2는 실시예에 따른 발광소자(100)와 페이스트(210)의 확대 단면도이다.
실시예에 따른 발광소자 패키지(200)는 패키지 몸체(205)와, 상기 패키지 몸체(205) 상에 구비되는 페이스트(210)(도 2 참조)와, 상기 페이스트(210) 상에 배치되는 발광소자(100) 및 상기 발광소자(100)와 전기적으로 연결되는 하나 이상의 전극층(213, 214)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 실시예에 따른 발광소자 패키지(200)는 패키지 몸체부(205)와, 상기 패키지 몸체부(205)에 설치된 제3 전극층(213) 및 제4 전극층(214)과, 상기 패키지 몸체부(205) 상에 배치되어 상기 제3 전극층(213) 및 제4 전극층(214)과 전기적으로 연결되는 발광소자(100)와, 상기 발광소자(100)를 포위하는 몰딩부재(230)를 포함할 수 있다.
상기 패키지 몸체부(205)는 실리콘 재질, 합성수지 재질, 또는 금속 재질을 포함하여 형성될 수 있으며, 상기 발광 소자(100)의 주위에 경사면이 형성될 수 있다.
상기 제3 전극층(213) 및 제4 전극층(214)은 서로 전기적으로 분리되며, 상기 발광 소자(100)에 전원을 제공하는 역할을 한다. 또한, 상기 제3 전극층(213) 및 제4 전극층(214)은 상기 발광 소자(100)에서 발생된 빛을 반사시켜 광 효율을 증가시키는 역할을 할 수 있으며, 상기 발광 소자(100)에서 발생된 열을 외부로 배출시키는 역할을 할 수도 있다.
상기 발광 소자(100)는 수평형 타입의 발광 소자가 적용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 발광 소자(100)는 상기 패키지 몸체부(205) 상에 설치되거나 상기 제3 전극층(213) 또는 제4 전극층(214) 상에 설치될 수 있다.
상기 발광 소자(100)는 상기 제3 전극층(213), 제4 전극층(214)과 와이어 방식, 플립칩 방식 또는 다이 본딩 방식 중 어느 하나에 의해 전기적으로 연결될 수도 있다.
실시예에서는 상기 발광 소자(100)가 상기 제3 전극층(213) 및 제4 전극층(214)과 와이어를 통해 전기적으로 연결되는 것이 예시되어 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예에서 상기 발광소자(100)는 페이스트(210)를 개재하여 상기 패키지 몸체(205) 또는 상기 전극층(213,214) 상에 배치될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 실시예에서 발광소자(100)는 도 2와 같이 기판(105)의 하부에 반사층을 구비하지 않을 수 있으며, 제2 실시예에서 발광소자(102)는 도 3과 같이 기판(105)의 하부에 반사층(190)을 구비할 수도 있다.
제1 실시예에서 상기 발광소자(100)가 기판(105)의 하부에 반사층을 구비하지 않는 경우 페이스트(210)는 절연성 페이스트일 수 있다. 예를 들어, 절연성 페이스트로 화이트 페이스트(white paste), 또는 에폭시 페이스트(epoxy paste) 등을 채용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 제2 실시예에서 상기 발광소자(102)가 기판(105)의 하부에 반사층(190)을 구비하는 경우 페이스트(210)는 도전성 페이스트일 수 있다. 예를 들어, 도전성 페이스트로 실버 페이스트(Ag paste) 등을 채용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 몰딩부재(230)는 상기 발광 소자(100)를 포위하여 상기 발광 소자(100)를 보호할 수 있다. 또한, 상기 몰딩부재(230)에는 형광체(232)가 포함되어 상기 발광 소자(100)에서 방출된 광의 파장을 변화시킬 수 있다.
이하, 도 2를 참조하여 제1 실시예에 따른 발광소자(100)와 페이스트(210)를 상세히 설명한다.
제1 실시예에 따른 발광소자(100)는 기판(105)과, 상기 기판(105) 상에 형성된 제1 도전형 반도체층(122)과, 상기 제1 도전형 반도체층(122) 상에 형성된 활성층(124)과, 상기 활성층(124) 상에 형성된 제2 도전형 반도체층(126)을 포함하며, 상기 기판(105)의 저면은 표면거칠기(RMS)가 상기 활성층(124)에서 발광된 빛의 파장의 1/10 이하일 수 있다. 예를 들어, 상기 기판(105)의 저면은 1nm 이상 내지 50nm 이하의 표면거칠기(RMS)를 가질 수 있다.
제1 실시예에서 상기 발광소자(100)가 기판(105)의 하부에 반사층을 구비하지 않는 경우 페이스트(210)는 절연성 페이스트일 수 있다. 예를 들어, 절연성 페이스트로 화이트 페이스트(white paste), 또는 에폭시 페이스트(epoxy paste) 등을 채용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예에 의하면 상기 기판(105)의 저면의 표면거칠기(RMS)는 거울과 같은(Mirror-like) 저면 표면(bottom surface)을 구비할 수 있다. 예를 들어, 활성층(124)에서 발광하는 빛의 1/10 이하의 표면거칠기(RMS)을 갖도록, 기판(105)의 저면을 가공할 수 있다. 이에 따라 활성층에서 발광된 빛은 기판(105)의 저면에서 스캐터링(scattering)이 되지 않아 내부 전반사 효과에 의해 광 손실 없는 반사가 가능하므로 광 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 실시예에 의하면 RMS가 50nm 이하의 경우 벽개면에 의한 벽개(cleavage) 등이 나타날 가능성이 작다.
이하, 도 2에 도시된 제1 실시예에 따른 발광소자(100)의 특징에 대해 좀 더 상세히 기술한다.
상기 기판(105)은 절연성 기판 또는 도전성 기판을 포함하며, 예컨대 상기 기판(105)은 사파이어(Al2O3), SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, GaP, InP, Ge, and Ga203 중 적어도 하나를 사용할 수 있다. 상기 기판(105) 위에는 PSS(Patterned Sapphire Substrate) 등의 요철 구조가 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 기판(105) 상에는 버퍼층(107)이 형성될 수 있다. 상기 버퍼층(107)은 상기 발광구조물의 재료와 기판(105)의 격자 부정합을 완화시켜 줄 수 있으며, 버퍼층(107)의 재료는 3족-5족 화합물 반도체 예컨대, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN 중 적어도 하나로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예는 상기 버퍼층(107) 상에 언도프트 질화갈륨층(undoped GaN layer)(110)을 형성할 수 있다. 상기 언도프트 질화갈륨층(110)은 상기 기판(105)에 형성된 요철 등이 평탄화될 수 있는 두께로 형성될 수 있으며, 상기 언도프트 질화갈륨층(110)에 의해 후속공정에서 형성되는 질화갈륨 발광구조물(120)과 기판(105)간의 격자 불일치를 상쇄시킬 수 있다.
상기 언도프트 질화갈륨층(110) 상에 발광구조물(120)이 형성될 수 있다. 상기 발광구조물(120)은 제1 도전형 반도체층(122), 활성층(124) 및 제2 도전형 반도체층(126)을 포함할 수 있다.
상기 제1 도전형 반도체층(122)은 제1 도전형 도펀트가 도핑된 3족-5족 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 상기 제1 도전형 반도체층(122)이 N형 반도체층인 경우, 상기 제1 도전형 도펀트는 N형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
상기 제1 도전형 반도체층(122)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 제1 도전형 반도체층(122)은 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN,AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, GaP, AlGaP, InGaP, AlInGaP, InP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다.
상기 제1 도전형 반도체층(122)은 화학증착방법(CVD) 혹은 분자선 에피택시 (MBE) 혹은 스퍼터링 혹은 수산화물 증기상 에피택시(HVPE) 등의 방법을 사용하여 N형 GaN층을 형성할 수 있다. 또한, 상기 제1 도전형 반도체층(122)은 챔버에 트리메틸 갈륨 가스(TMGa), 암모니아 가스(NH3), 질소 가스(N2), 및 실리콘(Si)와 같은 n 형 불순물을 포함하는 실란 가스(SiH4)가 주입되어 형성될 수 있다.
실시예는 상기 제1 도전형 반도체층(122) 상에 스트레인 제어층(미도시)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 도전형 반도체층(122) 상에 InyAlxGa(1-x-y)N(0≤x≤1, 0≤y≤1)/GaN 등으로 형성된 스트레인 제어층(미도시)을 형성할 수 있다.
상기 스트레인 제어층은 제1 도전형 반도체층(122)과 활성층(124) 사이의 격자 불일치에 기이한 응력을 효과적으로 완화시킬 수 있다.
또한, 상기 스트레인제어층은 제1 Inx1GaN 및 제2 Inx2GaN 등의 조성을 갖는 적어도 6주기로 반복 적층됨에 따라, 더 많은 전자가 활성층(124)의 낮은 에너지 준위로 모이게 되며, 결과적으로 전자와 정공의 재결합 확률이 증가되어 발광효율이 향상될 수 있다.
이후, 상기 스트레인 제어층 상에 활성층(124)을 형성한다.
상기 활성층(124)은 제1 도전형 반도체층(122)을 통해서 주입되는 전자와 이후 형성되는 제2 도전형 반도체층(126)을 통해서 주입되는 정공이 서로 만나서 활성층(발광층) 물질 고유의 에너지 밴드에 의해서 결정되는 에너지를 갖는 빛을 방출하는 층이다.
상기 활성층(124)은 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물 구조(MQW: Multi Quantum Well), 양자 선(Quantum-Wire) 구조, 또는 양자 점(Quantum Dot) 구조 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 활성층(124)은 트리메틸 갈륨 가스(TMGa), 암모니아 가스(NH3), 질소 가스(N2), 및 트리메틸 인듐 가스(TMIn)가 주입되어 다중 양자우물구조가 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 활성층(124)의 우물층/장벽층은 InGaN/GaN, InGaN/InGaN, GaN/AlGaN, InAlGaN/GaN, GaAs(InGaAs)/AlGaAs, GaP(InGaP)/AlGaP 중 어느 하나 이상의 페어 구조로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 상기 우물층은 상기 장벽층의 밴드 갭보다 낮은 밴드 갭을 갖는 물질로 형성될 수 있다.
실시예에서 상기 활성층(124) 상에는 전자차단층(미도시)이 형성되어 전자 차단(electron blocking) 및 활성층의 클래딩(MQW cladding) 역할을 해줌으로써 발광효율을 개선할 수 있다. 예를 들어, 상기 전자차단층(미도시)은 AlxInyGa(1-x-y)N(0≤x≤1,0≤y≤1)계 반도체로 형성될 수 있으며, 상기 활성층(124)의 에너지 밴드 갭보다는 높은 에너지 밴드 갭을 가질 수 있으며, 약 100Å~ 약 600Å의 두께로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 전자차단층은 AlzGa(1-z)N/GaN(0≤z≤1) 초격자(superlattice)로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 전자차단층은 p형으로 이온주입되어 오버플로우되는 전자를 효율적으로 차단하고, 홀의 주입효율을 증대시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 전자차단층은 Mg이 약 1018~1020/cm3 농도 범위로 이온주입되어 오버플로우되는 전자를 효율적으로 차단하고, 홀의 주입효율을 증대시킬 수 있다.
상기 제2 도전형 반도체층(126)은 제2 도전형 도펀트가 도핑된 3-족-5족 화합물 반도체 예컨대, InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(126)이 P형 반도체층인 경우, 상기 제2도전형 도펀트는 P형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등을 포함할 수 있다.
상기 제2 도전형 반도체층(126)은 챔버에 트리메틸 갈륨 가스(TMGa), 암모니아 가스(NH3), 질소 가스(N2), 및 마그네슘(Mg)과 같은 p 형 불순물을 포함하는 비세틸 사이클로 펜타디에닐 마그네슘(EtCp2Mg){Mg(C2H5C5H4)2}가 주입되어 p형 GaN층이 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예에서 상기 제1 도전형 반도체층(122)은 N형 반도체층, 상기 제2 도전형 반도체층(126)은 P형 반도체층으로 구현할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 또한 상기 제2 도전형 반도체층(126) 위에는 상기 제2 도전형과 반대의 극성을 갖는 반도체 예컨대 N형 반도체층(미도시)을 형성할 수 있다. 이에 따라 발광구조물(120)은 N-P 접합 구조, P-N 접합 구조, N-P-N 접합 구조, P-N-P 접합 구조 중 어느 한 구조로 구현할 수 있다.
실시예는 상기 제1 도전형 반도체층(122)을 일부 노출시키는 메사식각을 진행 후 상기 제2 도전형 반도체층(126) 상에 투광성 오믹층(140)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 투광성 오믹층(140)은 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), IZON(IZO Nitride), AGZO(Al-Ga ZnO), IGZO(In-Ga ZnO), ZnO, IrOx, RuOx, NiO, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, 및 Ni/IrOx/Au/ITO 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으며, 이러한 재료에 한정되는 않는다.
이후, 상기 노출된 제1 도전형 반도체층(122) 상에 제1 전극(150), 상기 투광성 오믹층(140) 상에 제2 전극(160)을 각각 형성할 수 있다. 상기 제1 전극(150), 제2 전극(160)은 Ni, Ti, Cr, Au 등의 전도성이 높은 물질을 이용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예에 의하면 상기 발광소자(100) 제조 공정 중 기판(105)의 저면에 대한 래핑(Lapping) 및 평탄화(Polishing) 공정이 진행되는데, 래핑 및 폴리싱 공정은 벽개면 제거의 효과가 있다.
한편, 실시예에 의하면 상기 기판(105)의 저면이 활성층(124)에서 발광된 빛의 파장의 1/10 이하의 RMS를 가짐에 따라 거울과 같은(Mirror-like) 저면(bottom surface)을 구비할 수 있고, 이에 따라 활성층에서 발광된 빛은 기판(105)의 저면에서 스캐터링(scattering)이 되지 않아 내부 전반사 효과에 의해 광 손실 없는 반사가 가능하므로 광 효율을 향상시킬 수 있다.
예를 들어, 상기 기판(105)의 저면은 1nm 이상 내지 50nm 이하의 RMS를 가질 수 있다.
또한, 실시예에 의하면 RMS가 50nm 이하의 경우 벽개면에 의한 벽개(cleavage) 등이 나타날 가능성이 작다.
상기 기판(105)에 대한 폴리싱 공정은 고운 연마공정, 예를 들면, CMP(Chemical Mechanical Polishing)공정을 통하여, 광효율의 향상을 얻을 수 있다.
도 3은 제2 실시예에 따른 발광소자(102)와 페이스트(210b)의 확대 단면도이다.
제2 실시예에서 상기 발광소자(102)가 기판(105)의 하부에 반사층(190)을 구비하는 경우 페이스트(210b)는 도전성 페이스트일 수 있다. 예를 들어, 도전성 페이스트로 실버 페이스트(Ag paste) 등을 채용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 반사층(190)은 Al, Ag, 혹은 Al이나 Ag를 포함하는 합금을 포함하는 금속층으로 이루어질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예에 의하면 상기 기판(105)의 저면이 활성층(124)에서 발광된 빛의 파장의 1/10 이하의 RMS를 가짐에 따라 거울과 같은(Mirror-like) 저면(bottom surface)을 구비할 수 있고, 이에 따라 활성층에서 발광된 빛은 기판(105)의 저면에서 스캐터링(scattering)이 되지 않아 내부 전반사 효과에 의해 광 손실 없는 반사가 가능하므로 광 효율을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 기판(105)의 저면은 1nm 이상 내지 50nm 이하의 RMS를 가질 수 있다.
또한, 실시예에 의하면 RMS가 50nm 이하의 경우 벽개면에 의한 벽개(cleavage) 등이 나타날 가능성이 작다.
도 4는 실시예에 따른 발광소자의 광도(B)와 종래기술에 따른 발광소자의 광도(A)의 비교도이다.
실시예에 따른 발광소자의 광도(B)는 종래기술에 따른 발광소자의 광도(A)에 비해 상당부분 개선된 것을 확인할 수 있다.
예를 들어, 종래기술에 따른 발광소자(A)의 평균광도는 약 92 mW인 반면에 실시예에 따른 발광소자의 평균광도(B)는 약 97 mW로 개선되었다.
실시예에 의하면 상기 기판(105)의 저면이 활성층(124)에서 발광된 빛의 파장의 1/10 이하의 RMS를 가짐에 따라 거울과 같은(Mirror-like) 저면(bottom surface)을 구비할 수 있고, 이에 따라 활성층에서 발광된 빛은 기판(105)의 저면에서 스캐터링(scattering)이 되지 않아 내부 전반사 효과에 의해 광 손실 없는 반사가 가능하므로 광 효율을 향상시킬 수 있다.
실시예에 의하면, 고출력, 고효율의 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공할 수 있다.
도 5는 실시예에 따른 조명 유닛의 사시도(1100)이다. 다만, 도 5의 조명 유닛(1100)은 조명 시스템의 한 예이며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
실시예에서 상기 조명 유닛(1100)은 케이스몸체(1110)와, 상기 케이스몸체(1110)에 설치된 발광모듈부(1130)과, 상기 케이스몸체(1110)에 설치되며 외부 전원으로부터 전원을 제공받는 연결 단자(1120)를 포함할 수 있다.
상기 케이스몸체(1110)는 방열 특성이 양호한 재질로 형성되는 것이 바람직하며, 예를 들어 금속 재질 또는 수지 재질로 형성될 수 있다.
상기 발광모듈부(1130)은 기판(1132)과, 상기 기판(1132)에 탑재되는 적어도 하나의 발광소자 패키지(200)를 포함할 수 있다.
상기 기판(1132)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(1132)은 빛을 효율적으로 반사하는 재질로 형성되거나, 표면이 빛이 효율적으로 반사되는 컬러, 예를 들어 백색, 은색 등으로 형성될 수 있다.
상기 기판(1132) 상에는 상기 적어도 하나의 발광소자 패키지(200)가 탑재될 수 있다. 상기 발광소자 패키지(200) 각각은 적어도 하나의 발광 다이오드(LED: Light Emitting Diode)(100)를 포함할 수 있다. 상기 발광 다이오드(100)는 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 발광모듈부(1130)는 색감 및 휘도를 얻기 위해 다양한 발광소자 패키지(200)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(1120)는 상기 발광모듈부(1130)와 전기적으로 연결되어 전원을 공급할 수 있다. 실시예에서 상기 연결 단자(1120)는 소켓 방식으로 외부 전원에 돌려 끼워져 결합되지만, 이에 대해 한정하지는 않는다. 예를 들어, 상기 연결 단자(1120)는 핀(pin) 형태로 형성되어 외부 전원에 삽입되거나, 배선에 의해 외부 전원에 연결될 수도 있는 것이다.
도 6은 실시예에 따른 백라이트 유닛의 분해 사시도(1200)이다. 다만, 도 6의 백라이트 유닛(1200)은 조명 시스템의 한 예이며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
실시예에 따른 백라이트 유닛(1200)은 도광판(1210)과, 상기 도광판(1210)에 빛을 제공하는 발광모듈부(1240)와, 상기 도광판(1210) 아래에 반사 부재(1220)와, 상기 도광판(1210), 발광모듈부(1240) 및 반사 부재(1220)를 수납하는 바텀 커버(1230)를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
상기 도광판(1210)은 빛을 확산시켜 면광원화 시키는 역할을 한다. 상기 도광판(1210)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 발광모듈부(1240)은 상기 도광판(1210)의 적어도 일 측면에 빛을 제공하며, 궁극적으로는 상기 백라이트 유닛이 설치되는 디스플레이 장치의 광원으로써 작용하게 된다.
상기 발광모듈부(1240)은 상기 도광판(1210)과 접할 수 있으나 이에 한정되지 않는). 구체적으로는, 상기 발광모듈부(1240)은 기판(1242)과, 상기 기판(1242)에 탑재된 다수의 발광소자 패키지(200)를 포함하는데, 상기 기판(1242)이 상기 도광판(1210)과 접할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
상기 기판(1242)은 회로패턴(미도시)을 포함하는 인쇄회로기판(PCB, Printed Circuit Board)일 수 있다. 다만, 상기 기판(1242)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.
그리고, 상기 다수의 발광소자 패키지(200)는 상기 기판(1242) 상에 빛이 방출되는 발광면이 상기 도광판(1210)과 소정 거리 이격되도록 탑재될 수 있다.
상기 도광판(1210) 아래에는 상기 반사 부재(1220)가 형성될 수 있다. 상기 반사 부재(1220)는 상기 도광판(1210)의 하면으로 입사된 빛을 반사시켜 위로 향하게 함으로써, 상기 백라이트 유닛의 휘도를 향상시킬 수 있다. 상기 반사 부재(1220)는 예를 들어, PET, PC, PVC 레진 등으로 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 바텀 커버(1230)는 상기 도광판(1210), 발광모듈부(1240) 및 반사 부재(1220) 등을 수납할 수 있다. 이를 위해, 상기 바텀 커버(1230)는 상면이 개구된 박스(box) 형상으로 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 바텀 커버(1230)는 금속 재질 또는 수지 재질로 형성될 수 있으며, 프레스 성형 또는 압출 성형 등의 공정을 이용하여 제조될 수 있다.
실시예에 의하면, 고출력, 고효율의 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공할 수 있다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 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 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 실시예를 한정하는 것이 아니며, 실시예가 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 설정하는 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (5)
- 기판;
상기 기판상에 형성된 제1 도전형 반도체층;
상기 제1 도전형 반도체층 상에 활성층;
상기 활성층 상에 제2 도전형 반도체층;을 포함하며,
상기 기판의 저면은 상기 활성층에서 발광된 빛의 파장의 1/10 이하의 표면거칠기(RMS)를 갖는 발광소자. - 제1 항에 있어서,
상기 기판 저면의 표면거칠기(RMS)는 1nm 이상 내지 50nm 이하인 발광소자. - 제1 항에 있어서,
상기 기판의 저면에 반사층을 더 포함하는 발광소자. - 제3 항에 있어서,
상기 기판은 도전성 기판인 발광소자. - 패키지 몸체;
상기 페키지 몸체상에 구비되는 페이스트;
상기 페이스트 상에 배치되는 제1 항 내지 제4 항 중 어느 하나의 발광소자; 및
상기 발광소자와 전기적으로 연결되는 하나 이상의 전극층;을 포함하는 발광소자 패키지.
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