KR20130019274A - 발광소자 - Google Patents
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Abstract
실시예는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템에 관한 것이다.
실시예에 따른 발광소자는 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하여 형성된 발광구조물; 상기 발광구조물에 전원을 공급하기 위한 제1 전극 및 제2 전극; 및 상기 발광구조물에 제1 영역과 제2 영역으로 분리하는 트렌치를 포함하고, 상기 제1 전극은 상기 제1 영역의 상기 제2 도전형 반도체층 상에 형성되어 상기 제2 도전형 반도체층에 연결되고, 상기 제2 전극은 상기 제2 영역의 상기 제2 도전형 반도체층 상에 형성되면서, 상기 제2 도전형 반도체층 및 상기 활성층을 관통하여, 상기 제1 도전형 반도체층과 연결될 수 있다.
실시예에 따른 발광소자는 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하여 형성된 발광구조물; 상기 발광구조물에 전원을 공급하기 위한 제1 전극 및 제2 전극; 및 상기 발광구조물에 제1 영역과 제2 영역으로 분리하는 트렌치를 포함하고, 상기 제1 전극은 상기 제1 영역의 상기 제2 도전형 반도체층 상에 형성되어 상기 제2 도전형 반도체층에 연결되고, 상기 제2 전극은 상기 제2 영역의 상기 제2 도전형 반도체층 상에 형성되면서, 상기 제2 도전형 반도체층 및 상기 활성층을 관통하여, 상기 제1 도전형 반도체층과 연결될 수 있다.
Description
실시예는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템에 관한 것이다.
발광소자(Light Emitting Device)는 전기에너지를 빛에너지로 변환시키는 반도체 소자이며, 화합물 반도체의 조성비를 조절함으로써 다양한 색상구현이 가능하다.
발광소자는 발광층을 기준으로 전극이 같은 방향으로 배치되는 수평형(Lateral Type) 발광소자와 발광층을 기준으로 전극이 서로 반대방향으로 배치되는 수직형 (Vertical type) 발광소자로 구분할 수 있다.
수평형 발광소자는 기판 상에 N형 질화물 반도체층, 활성층 및 P형 질화물 반도체층을 형성하고, P형 질화물 반도체층 및 활성층의 일부를 제거하여 N형 질화물 반도체층의 일부를 노출시킨 후 노출된 N형 질화물 반도체층 상에 N 패드전극을 형성하고, P형 질화물 반도체층 상에 P 패드전극을 형성한다.
종래기술에 의하면 노출된 N형 질화물 반도체층 상에 형성되는 N 패드전극으로 전류(current)가 집중되는 현상이 발생하여 균일하지 못한 발광분포가 발생되며, N 패드전극 영역에서 발열이 많이 일어나 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있다.
실시예는 새로운 구조의 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공하고자 한다.
또한, 실시예는 구동전압 및 광도가 개선되고, 신뢰성이 우수한 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공하고자 한다.
또한, 실시예는 고출력의 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공하고자 한다.
실시예에 따른 발광소자는 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하여 형성된 발광구조물; 상기 발광구조물에 전원을 공급하기 위한 제1 전극 및 제2 전극; 및 상기 발광구조물에 제1 영역과 제2 영역으로 분리하는 트렌치를 포함하고, 상기 제1 전극은 상기 제1 영역의 상기 제2 도전형 반도체층 상에 형성되어 상기 제2 도전형 반도체층에 연결되고, 상기 제2 전극은 상기 제2 영역의 상기 제2 도전형 반도체층 상에 형성되면서, 상기 제2 도전형 반도체층 및 상기 활성층을 관통하여, 상기 제1 도전형 반도체층과 연결될 수 있다.
실시예는 새로운 구조의 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공할 수 있다.
또한, 실시예는 N 패드전극에서의 전류집중(current crowding) 형성을 방지하고, 발광소자 전체에 균일한 전류(current)를 인가 시켜줌으로 하여 구동전압 및 광도를 개선할 수 있는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공할 수 있다.
또한, 실시예는 전류집중 현상을 개선함으로써 신뢰성이 우수하고, 고출력의 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 발광소자의 평면도.
도 2는 제1 실시예에 따른 발광소자의 단면도.
도 3은 제2 실시예에 따른 발광소자의 단면도.
도 4는 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면도.
도 5는 실시예에 따른 조명 유닛의 사시도.
도 6은 실시예에 따른 백라이트 유닛의 사시도.
도 2는 제1 실시예에 따른 발광소자의 단면도.
도 3은 제2 실시예에 따른 발광소자의 단면도.
도 4는 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면도.
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(100)의 평면도이며, 도 2는 도 1의 A-A'선을 따른 단면도로서, 제1 실시예에 따른 발광소자(100)의 단면도이다.
실시예에 따른 발광소자(100)는 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하여 형성된 발광구조물(110)과 상기 발광구조물(110)에 전원을 공급하기 위한 제1 전극(140) 및 제2 전극(120); 및 상기 발광구조물에 제1 영역(A)과 제2 영역(B)으로 분리하는 트렌치(T)를 포함하고, 상기 제1 전극(140)은 상기 제1 영역(A)의 상기 제2 도전형 반도체층(116) 상에 형성되어 상기 제2 도전형 반도체층(116)에 연결되고, 상기 제2 전극(120)은 상기 제2 영역(B)의 제2 도전형 반도체층(126) 상에 형성되면서, 제2 영역의 상기 제2 도전형 반도체층(126) 및 상기 활성층(124)을 관통하여, 상기 제1 도전형 반도체층(122)과 연결될 수 있다.
상기 트렌치(T)는 상기 발광구조물의 일부영역의 상기 제 2 영역의 제1 도전형 반도체층(122)을 노출할 수 있다.
상기 제2 전극(120)은 제2 영역(B)의 상기 제2 도전형 반도체층(126) 상의 패드전극(153)과, 상기 제2 영역(B)의 제2 도전형 반도체층(126) 및 상기 활성층(124)을 관통하는 관통전극(151)을 포함할 수 있다.
상기 제2 전극(120)은 상기 제2 영역(B)의 제2 도전형 반도체층(126) 상에 연장되면서 상기 트렌치 상에 형성되는 가지 전극(155)을 더 포함할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 발광소자(100)는 기판(105)과, 상기 기판의 제1 영역(A) 상에 제1 도전형 반도체층(112), 활성층(114) 및 제2 도전형 반도체층(116)을 포함하여 형성된 발광구조물(110)과, 상기 기판의 제2 영역(B)에 형성된 제1 도전형 반도체층(122), 활성층(124) 및 제2 도전형 반도체층(126)과, 상기 제2 영역 상의 제2 도전형 반도체층(126), 활성층(124)을 관통하여 상기 제2 영역 상의 제1 도전형 반도체층(122)과 컨택하는 제1 전극(150) 및 상기 발광구조물(110) 상에 형성된 제2 전극(140)을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 실시예에에 따른 발광소자(100)는 기판(105)과, 제1 도전형 반도체층(112), 활성층(114) 및 제2 도전형 반도체층(116)을 포함하여 상기 기판(105)의 제1 영역(A) 상에 형성된 발광구조물(110)과, 소정의 홀(H)을 포함하면서 상기 기판(105)의 제2 영역(B) 상에 형성된 반도체 구조물(120)과, 상기 홀(H)을 메우면서 상기 반도체 구조물(120) 상에 형성된 제1 전극(150) 및 상기 발광구조물(110) 상에 형성된 제2 전극(140)을 포함할 수 있다.
상기 반도체 구조물(120)은 제1 반도체층(122), 제2 반도체층(124) 및 제3 반도체층(126)을 포함할 수 있다.
실시예에서 상기 반도체 구조물(120)의 물질은 상기 발광구조물(110)의 물질과 같거나 유사한 질화물 반도체 물질일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 반도체층(122)은 상기 제1 도전형 반도체층(112) 물질과 같거나 유사하며, 상기 제2 반도체층(124)은 상기 활성층(114)의 물질과 같거나 유사하며, 상기 제3 반도체층(126)은 상기 제2 도전형 반도체층(116)의 물질과 같거나 유사할 수 있다.
예를 들어, 상기 발광구조물(110)과 상기 반도체 구조물(120)은 기판(105) 상에 제1 도전형 반도체층(112), 활성층(114) 및 제2 도전형 반도체층(116)을 순차적으로 형성 후 상기 제1 도전형 반도체층(112)이 노출되도록 상기 제2 도전형 반도체층 및 상기 활성층의 일부를 제거하여 발광구조물(110)과 반도체 구조물(120)을 형성할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
이에 따라 실시예에 따른 발광소자(100)는 기판(105)과, 상기 기판의 제1 영역(A) 상에 제1 도전형 반도체층(112), 활성층(114) 및 제2 도전형 반도체층(116)을 포함하여 형성된 발광구조물(110)과, 상기 기판의 제2 영역(B) 상에 제1 도전형 반도체층(122), 활성층(124) 및 제2 도전형 반도체층(126)과, 상기 제2 영역 상의 제2 도전형 반도체층(126), 활성층(124)을 관통하여 상기 제2 영역 상의 제1 도전형 반도체층(122)과 컨택하는 제1 전극(150) 및 상기 발광구조물(110) 상에 형성된 제2 전극(140)을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 기판(105)은 전도성 기판 또는 절연성 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 요철 구조가 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 기판(105)의 제1 영역(A) 상에는 발광구조물(110)이 형성될 수 있고, 상기 기판(105)의 제2 영역(B) 상에는 반도체 구조물(120)이 형성될 수 있다.
상기 발광구조물(110)은 제1 도전형 반도체층(112), 활성층(114) 및 제2 도전형 반도체층(116)을 포함할 수 있으며, 상기 반도체 구조물(120)은 제1 반도체층(122), 제2 반도체층(124) 및 제3 반도체층(126)을 포함할 수 있다.
앞서 기술한 바와 같이, 실시예에서 상기 반도체 구조물(120)의 물질은 상기 발광구조물(110)의 물질과 같거나 유사한 질화물 반도체 물질일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 반도체층(122)은 상기 제1 도전형 반도체층(112) 물질과 같거나 유사하며, 상기 제2 반도체층(124)은 상기 활성층(114)의 물질과 같거나 유사하며, 상기 제3 반도체층(126)은 상기 제2 도전형 반도체층(116)의 물질과 같거나 유사할 수 있다.
예를 들어, 상기 발광구조물(110)과 상기 반도체 구조물(120)은 기판(105) 상에 제1 도전형 반도체층(112), 활성층(114) 및 제2 도전형 반도체층(116)을 순차적으로 형성 후 상기 제1 도전형 반도체층(112)이 노출되도록 상기 제2 도전형 반도체층 및 상기 활성층의 일부를 제거하여 발광구조물(110)과 반도체 구조물(120)을 형성할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예는 상기 기판(105) 위에는 버퍼층(미도시)이 형성될 수 있다. 상기 버퍼층은 상기 발광구조물의 재료와 기판(105)의 격자 부정합을 완화시켜 줄 수 있으며, 버퍼층의 재료는 3족-5족 화합물 반도체 예컨대, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.
상기 제1 도전형 반도체층(112)은 제1 도전형 도펀트가 도핑된 3족-5족 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 상기 제1 도전형 반도체층(112)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(112)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 도전형 반도체층(112)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(112)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(112)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(112) 상에 전류확산층(미도시) 및 스트레인 제어층(미도시)을 더 포함하여 신뢰성이 우수하고 고출력의 발광소자를 제공할 수 있다.
예를 들어, 실시예는 상기 제1 도전형 반도체층(112) 상에 전류확산층(미도시)을 형성할 수 있으며, 상기 전류확산층은 언도프트 질화갈륨층(undoped GaN layer)일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 실시예는 상기 전류확산층 상에 스트레인 제어층(미도시)을 형성하여 상기 제1 도전형 반도체층(112)과 활성층(114) 사이의 격자 불일치에 기이한 응력을 효과적으로 완화시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 스트레인 제어층은 AlxInyGaN(1-x-y)(0≤x≤1, 0≤y≤1)/GaN 등으로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
이후, 상기 스트레인 제어층 상에 활성층(114)을 형성한다.
상기 활성층(114)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(114)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(114)의 우물층/장벽층은 InGaN/GaN, InGaN/InGaN, GaN/AlGaN, InAlGaN/GaN , GaAs(InGaAs)/AlGaAs, GaP(InGaP)/AlGaP중 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.
실시예는 상기 활성층(114) 상에 전자차단층(미도시)이 형성되어 전자 차단(electron blocking) 및 활성층의 클래딩(MQW cladding) 역할을 해줌으로써 발광효율을 개선하여 고출력 발광소자를 제공할 수 있다.
예를 들어, 상기 전자차단층은 AlxInyGa(1-x-y)N(0≤x≤1,0≤y≤1)계 반도체로 형성될 수 있으며, 상기 활성층(114)의 에너지 밴드 갭보다는 높은 에너지 밴드 갭을 가질 수 있고, 약 100Å~ 약 600Å의 두께로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 전자차단층은 p형으로 이온주입되어 오버플로우되는 전자를 효율적으로 차단하고, 홀의 주입효율을 증대시킬 수 있다. 예를 들어, Mg이 약 1018~1020/cm3 농도 범위로 도핑될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
이후, 상기 전자차단층 상에 제2 도전형 반도체층(116)이 형성될 수 있다.
상기 제2 도전형 반도체층(116)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(116)이 P형 반도체층인 경우, 상기 제2 도전형 도펀트는 P형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등을 포함할 수 있다.
상기 제2 도전형 반도체층(116)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(112)은 N형 반도체층, 상기 제2 도전형 반도체층(116)은 P형 반도체층으로 구현할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 또한 상기 제2 도전형 반도체층(116) 위에는 상기 제2 도전형과 반대의 극성을 갖는 반도체 예컨대 N형 반도체층(미도시)을 형성할 수 있다. 이에 따라 발광구조물은 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 발광구조물(110) 상에 오믹층(130)을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 도전형 반도체층(116) 상에 오믹층(130)을 형성하여 상기 발광구조물(110)과 이후 형성되는 제2 전극(140)과의 오믹컨택을 형성함하고 아울러 활성층에서 발광된 빛을 투과시켜 외부 발광효율 증대에 기여할 수 있다.
예를 들어, 상기 오믹층(130)은 캐리어의 주입을 효율적으로 할 수 있도록 단일 금속 혹은 금속합금, 금속산화물 등을 다중으로 적층하여 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 오믹층(130)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, Ag, Ni, Cr, Ti, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으며, 이러한 재료에 한정되는 않는다.
이후, 상기 오믹층(130) 상에 제2 전극(140)이 형성되고, 상기 반도체 구조물(120) 상에 제1 전극(150)이 형성될 수 있다.
상기 제1 전극(150), 제2 전극(140)은 티탄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 금(Au), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo) 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 제1 전극(150)은 상기 반도체 구조물(120)의 홀을 메우는 관통전극(151) 및 상기 관통전극(151) 상에 형성된 패드전극(153)을 포함할 수 있다.
실시예에서 상기 반도체 구조물(120)은 앞서 기술한 바와 같이 제1 반도체층(122), 제2 반도체층(124) 및 제3 반도체층(126)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 반도체 구조물(120)에 형성된 홀(H)은 상기 제1 반도체층(122)의 상면을 일부 노출하며, 상기 제1 전극(150)은 상기 노출된 제1 반도체층(122)과 컨택되어 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 전극(150)은 상기 제2 영역 상의 제2 도전형 반도체층(126), 활성층(124)을 관통하는 홀(H)에 형성되며 상기 제2 영역의 제1 도전형 반도체층(122)과 컨택하는 관통전극(151)과 상기 관통전극(151)에 연장되면서 상기 제2 영역의 제2 도전형 반도체층(126) 상에 형성된 패드전극(153)을 포함할 수 있다.
상기 홀(H) 또는 상기 관통전극(151)의 깊이는 약 5000ű10% 범위 일수 있고, 홀(H) 또는 관통전극(151)의 지름은 약 20㎛±10% 범위일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 홀(H)의 깊이와 지름에 따라 관통전극(151)의 깊이와 지름이 설정되며 이에 따라 관통전극(151)에서 발생하는 전류집중을 최소화하여 전류확산에 기여하여 구동전압 및 광도를 개선하고, 신뢰성이 우수한 발광소자를 제공할 수 있다.
또한, 상기 제1 반도체층(122)은 상기 제1 도전형 반도체층(112)의 물질과 같은 물질로 형성될 수 있고, 상기 제1 반도체층(122)은 상기 제1 도전형 반도체층(112)과 전기적으로 연결될 수 있다.
실시예에서 상기 패드전극(153)의 수평폭은 상기 관통전극(151)의 수평폭의 2배 이상으로 형성됨으로써 관통전극(151)이 제1 반도체층(122)과 접촉하는 면적을 최소화할 수 있다.
실시예에 의하면 N 패드전극에서의 전류집중(current crowding) 형성을 방지하고, 발광소자 전체에 균일한 전류(current)를 인가 시켜줌으로 하여 구동전압 및 광도를 개선하고, 신뢰성이 우수한 발광소자를 제공할 수 있다.
또한, 실시예에서 상기 제1 전극(150)은 상기 패드전극(153)과 연결되어 상기 반도체 구조물(120) 상에 형성된 가지 전극(155)을 더 포함하여 전류확산 기능을 높일 수 있다.
예를 들어, 실시예에 따른 발광소자(100)에서 가지 전극(155)은 상기 반도체 구조물(120)의 측면까지 연장되어 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 가지 전극(155)은 반도체 구조물(120)의 측면 및 노출된 제1 반도체층(122) 상에 연장되어 형성됨으로써 전류확산에 기여할 수 있다.
예를 들어, 상기 가지 전극(155)은 상기 패드전극(153)에 연장되며 상기 제2 영역의 제2 도전형 반도체층(126), 활성층(124), 제1 도전형 반도체층(122)의 측면 및 상기 제2 영역의 제1 도전형 반도체층(122) 상에 형성될 수 있다.
실시예에서 상기 관통전극(151)의 수평폭은 일정할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예는 새로운 구조의 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공할 수 있다.
또한, 실시예는 N 패드전극에서의 전류집중(current crowding) 형성을 방지하고, 발광소자 전체에 균일한 전류(current)를 인가 시켜줌으로 하여 구동전압 및 광도를 개선하고, 신뢰성이 우수한 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공할 수 있다.
또한, 실시예는 전류집중 현상을 개선함으로써 신뢰성이 우수하고, 고출력의 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공할 수 있다.
도 3은 제2 실시예에 따른 발광소자(102)의 단면도이다.
제2 실시예에 따른 발광소자(102)는 제1 실시예에 따른 발광소자(100)의 기술적인 특징을 채용할 수 있다.
제2 실시예에 따른 발광소자(102)에서 하부 패드전극(151a)의 수평폭은 상부 패드전극 방향으로 증가할 수 있다.
제2 실시예에 따른 발광소자(102)에 의하면 발광구조물(110)에서 발광된 빛이 하부 패드전극(151a)에 의해 반사되어 외부로 추출됨으로써 외부 광추출 효율이 증대될 수 있다.
실시예는 새로운 구조의 발광소자 및 발광소자의 제조방법을 제공할 수 있다.
또한, 실시예는 N 패드전극에서의 전류집중(current crowding) 형성을 방지하고, 발광소자 전체에 균일한 전류(current)를 인가 시켜줌으로 하여 구동전압 및 광도를 개선할 수 있는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공할 수 있다.
또한, 실시예는 전류집중 현상을 개선함으로써 신뢰성이 우수하고, 고출력의 발광소자 및 발광소자의 제조방법을 제공할 수 있다.
도 4는 실시예에 따른 발광소자가 설치된 발광소자 패키지(200)를 설명하는 도면이다.
실시예에 따른 발광 소자 패키지는 패키지 몸체부(205)와, 상기 패키지 몸체부(205)에 설치된 제3 전극층(213) 및 제4 전극층(214)과, 상기 패키지 몸체부(205)에 설치되어 상기 제3 전극층(213) 및 제4 전극층(214)과 전기적으로 연결되는 발광 소자(100)와, 상기 발광 소자(100)를 포위하는 몰딩부재(230)가 포함된다.
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 도 1 에 예시된 발광 소자가 적용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 제2 실시예에 따른 발광소자(102)에도 적용될 수 있다.
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) 및/또는 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 각각 와이어를 통해 전기적으로 연결된 것이 예시되어 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.
실시예에 따른 발광소자 패키지는 복수개가 기판 상에 어레이되며, 상기 발광 소자 패키지에서 방출되는 광의 경로 상에 광학 부재인 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트, 형광 시트 등이 배치될 수 있다. 이러한 발광 소자 패키지, 기판, 광학 부재는 백라이트 유닛으로 기능하거나 조명 유닛으로 기능할 수 있으며, 예를 들어, 조명 시스템은 백라이트 유닛, 조명 유닛, 지시 장치, 램프, 가로등을 포함할 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.
실시예는 새로운 구조의 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공할 수 있다.
또한, 실시예는 N 패드전극에서의 전류집중(current crowding) 형성을 방지하고, 발광소자 전체에 균일한 전류(current)를 인가 시켜줌으로 하여 구동전압 및 광도를 개선하고, 신뢰성이 우수한 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.
100: 발광소자, 105: 기판
112, 114, 116: 기판의 제1 영역(A) 상의 제1 도전형 반도체층, 활성층, 제2 도전형 반도체층
122, 124, 126: 기판의 제2 영역(B) 상의 제1 도전형 반도체층, 활성층, 제2 도전형 반도체층
140: 제2 전극, 150: 제1 전극
112, 114, 116: 기판의 제1 영역(A) 상의 제1 도전형 반도체층, 활성층, 제2 도전형 반도체층
122, 124, 126: 기판의 제2 영역(B) 상의 제1 도전형 반도체층, 활성층, 제2 도전형 반도체층
140: 제2 전극, 150: 제1 전극
Claims (9)
- 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하여 형성된 발광구조물;
상기 발광구조물에 전원을 공급하기 위한 제1 전극 및 제2 전극; 및
상기 발광구조물에 제1 영역과 제2 영역으로 분리하는 트렌치를 포함하고,
상기 제1 전극은 상기 제1 영역의 상기 제2 도전형 반도체층 상에 형성되어 상기 제2 도전형 반도체층에 연결되고,
상기 제2 전극은 상기 제2 영역의 상기 제2 도전형 반도체층 상에 형성되면서, 상기 제2 도전형 반도체층 및 상기 활성층을 관통하여, 상기 제1 도전형 반도체층과 연결되는 발광소자. - 제1 항에 있어서,
상기 트렌치는 상기 발광구조물의 일부영역의 상기 제1 도전형 반도체층을 노출하는 발광소자. - 제2 항에 있어서,
상기 제2 전극은
상기 제2 도전형 반도체층 상에 연장되면서 상기 트렌치 상에 형성되는 가지 전극을 더 포함하는 발광소자. - 제1 항에 있어서,
상기 제2 전극은
상기 제2 영역의 제2 도전형 반도체층 상의 패드전극과,
상기 제2 영역의 제2 도전형 반도체층 및 상기 활성층을 관통하는 관통전극을 포함하는 발광소자. - 제4 항에 있어서,
상기 패드전극의 수평폭은
상기 관통전극의 수평폭의 2배 이상인 발광소자. - 제5 항에 있어서,
상기 관통전극의 수평폭은 일정한 발광소자. - 제5 항에 있어서,
상기 관통전극의 수평폭은
상기 패드전극 방향으로 증가하는 발광소자. - 제4 항에 있어서,
상기 관통전극의 깊이는
5000ű10% 범위인 발광소자. - 제4 항에 있어서,
상기 관통전극의 지름은
20㎛±10% 범위인 발광소자.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090321775A1 (en) | 2008-06-26 | 2009-12-31 | Ghulam Hasnain | LED with Reduced Electrode Area |
-
2011
- 2011-08-16 KR KR1020110081341A patent/KR101829798B1/ko active IP Right Grant
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR101829798B1 (ko) | 2018-03-29 |
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