KR20130021302A - 발광소자, 발광소자 패키지, 및 라이트 유닛 - Google Patents
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Abstract
실시 예에 따른 발광소자는, 제1 반도체층, 상기 제1 반도체층 위에 제2 반도체층, 상기 제2 반도체층 위에 상기 제2 반도체층의 제1 영역을 노출시키는 제3 반도체층을 포함하는 제1 도전형 반도체층; 상기 제1 도전형 반도체층 위에 활성층; 상기 활성층 위에 제2 도전형 반도체층; 상기 제1 도전형 반도체층에 전기적으로 연결된 제1 전극; 상기 제2 도전형 반도체층에 전기적으로 연결된 제2 전극; 을 포함하고, 상기 제2 반도체층은 상기 제1 영역에 의하여 분리된 제2 영역 및 제3 영역을 포함하고, 상기 제1 전극은 상기 제2 반도체층의 제2 영역 위에 배치되고, 상기 활성층은 상기 제2 반도체층의 제3 영역 위에 배치된다.
Description
실시 예는 발광소자, 발광소자 패키지 및 라이트 유닛에 관한 것이다.
발광소자의 하나로서 발광 다이오드(LED: Light Emitting Diode)가 많이 사용되고 있다. 발광 다이오드는 화합물 반도체의 특성을 이용해 전기 신호를 적외선, 가시광선, 자외선과 같은 빛의 형태로 변환한다.
발광소자의 광 효율이 증가됨에 따라 표시장치, 조명기기를 비롯한 다양한 분야에 발광소자가 적용되고 있다.
실시 예는 캐리어 흐름이 집중되는 것을 방지하고 광 추출 효율을 향상시킬 수 있는 발광소자, 발광소자 패키지, 라이트 유닛을 제공한다.
실시 예에 따른 발광소자는, 제1 반도체층, 상기 제1 반도체층 위에 제2 반도체층, 상기 제2 반도체층 위에 상기 제2 반도체층의 제1 영역을 노출시키는 제3 반도체층을 포함하는 제1 도전형 반도체층; 상기 제1 도전형 반도체층 위에 활성층; 상기 활성층 위에 제2 도전형 반도체층; 상기 제1 도전형 반도체층에 전기적으로 연결된 제1 전극; 상기 제2 도전형 반도체층에 전기적으로 연결된 제2 전극; 을 포함하고, 상기 제2 반도체층은 상기 제1 영역에 의하여 분리된 제2 영역 및 제3 영역을 포함하고, 상기 제1 전극은 상기 제2 반도체층의 제2 영역 위에 배치되고, 상기 활성층은 상기 제2 반도체층의 제3 영역 위에 배치된다.
실시 예에 따른 발광소자는, 캐리어 채널층; 상기 캐리어 채널층의 제1 영역 위에 제1 도전형의 제1 반도체층; 상기 캐리어 채널층의 제2 영역 위에 제1 도전형의 제2 반도체층; 상기 제2 반도체층 위에 활성층; 상기 활성층 위에 제2 도전형의 제3 반도체층; 상기 제1 반도체층에 전기적으로 연결된 제1 전극; 상기 제3 반도체층에 전기적으로 연결된 제2 전극; 을 포함한다.
실시 예에 따른 발광소자 패키지는, 몸체; 상기 몸체 위에 배치된 발광소자; 상기 발광소자에 전기적으로 연결된 제1 리드 전극 및 제2 리드 전극; 을 포함하고, 상기 발광소자는, 제1 반도체층, 상기 제1 반도체층 위에 제2 반도체층, 상기 제2 반도체층 위에 상기 제2 반도체층의 제1 영역을 노출시키는 제3 반도체층을 포함하는 제1 도전형 반도체층; 상기 제1 도전형 반도체층 위에 활성층; 상기 활성층 위에 제2 도전형 반도체층; 상기 제1 도전형 반도체층에 전기적으로 연결된 제1 전극; 상기 제2 도전형 반도체층에 전기적으로 연결된 제2 전극; 을 포함하고, 상기 제2 반도체층은 상기 제1 영역에 의하여 분리된 제2 영역 및 제3 영역을 포함하고, 상기 제1 전극은 상기 제2 반도체층의 제2 영역 위에 배치되고, 상기 활성층은 상기 제2 반도체층의 제3 영역 위에 배치된다.
실시 예에 따른 발광소자 패키지는, 몸체; 상기 몸체 위에 배치된 발광소자; 상기 발광소자에 전기적으로 연결된 제1 리드 전극 및 제2 리드 전극; 을 포함하고, 상기 발광소자는, 캐리어 채널층; 상기 캐리어 채널층의 제1 영역 위에 제1 도전형의 제1 반도체층; 상기 캐리어 채널층의 제2 영역 위에 제1 도전형의 제2 반도체층; 상기 제2 반도체층 위에 활성층; 상기 활성층 위에 제2 도전형의 제3 반도체층; 상기 제1 반도체층에 전기적으로 연결된 제1 전극; 상기 제3 반도체층에 전기적으로 연결된 제2 전극; 을 포함한다.
실시 예에 따른 라이트 유닛은, 기판; 상기 기판 위에 배치된 발광소자; 상기 발광소자로부터 제공되는 빛이 지나가는 광학 부재; 를 포함하고, 상기 발광소자는 제1 반도체층, 상기 제1 반도체층 위에 제2 반도체층, 상기 제2 반도체층 위에 상기 제2 반도체층의 제1 영역을 노출시키는 제3 반도체층을 포함하는 제1 도전형 반도체층; 상기 제1 도전형 반도체층 위에 활성층; 상기 활성층 위에 제2 도전형 반도체층; 상기 제1 도전형 반도체층에 전기적으로 연결된 제1 전극; 상기 제2 도전형 반도체층에 전기적으로 연결된 제2 전극; 을 포함하고, 상기 제2 반도체층은 상기 제1 영역에 의하여 분리된 제2 영역 및 제3 영역을 포함하고, 상기 제1 전극은 상기 제2 반도체층의 제2 영역 위에 배치되고, 상기 활성층은 상기 제2 반도체층의 제3 영역 위에 배치된다.
실시 예에 따른 라이트 유닛은, 기판; 상기 기판 위에 배치된 발광소자; 상기 발광소자로부터 제공되는 빛이 지나가는 광학 부재; 를 포함하고, 상기 발광소자는, 캐리어 채널층; 상기 캐리어 채널층의 제1 영역 위에 제1 도전형의 제1 반도체층; 상기 캐리어 채널층의 제2 영역 위에 제1 도전형의 제2 반도체층; 상기 제2 반도체층 위에 활성층; 상기 활성층 위에 제2 도전형의 제3 반도체층; 상기 제1 반도체층에 전기적으로 연결된 제1 전극; 상기 제3 반도체층에 전기적으로 연결된 제2 전극; 을 포함한다.
실시 예에 따른 발광소자, 발광소자 패키지, 라이트 유닛은 캐리어 흐름이 집중되는 것을 방지하고 광 추출 효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 실시 예에 따른 발광소자를 나타낸 도면이다.
도 2는 실시 예에 따른 발광소자의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 실시 예에 따른 발광소자의 또 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 실시 예에 따른 발광소자의 또 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 실시 예에 따른 발광소자 패키지를 나타낸 도면이다.
도 6은 실시 예에 따른 표시장치를 나타낸 도면이다.
도 7은 실시 예에 따른 표시장치의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 실시 예에 따른 조명장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 실시 예에 따른 발광소자의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 실시 예에 따른 발광소자의 또 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 실시 예에 따른 발광소자의 또 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 실시 예에 따른 발광소자 패키지를 나타낸 도면이다.
도 6은 실시 예에 따른 표시장치를 나타낸 도면이다.
도 7은 실시 예에 따른 표시장치의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 실시 예에 따른 조명장치를 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 발광소자, 발광소자 패키지, 라이트 유닛에 대해 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 실시 예에 따른 발광소자를 나타낸 도면이다.
실시 예에 따른 발광소자는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 제1 도전형 반도체층(10), 활성층(14), 제2 도전형 반도체층(15), 제1 전극(17), 제2 전극(18)을 포함할 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(10), 상기 활성층(14), 상기 제2 도전형 반도체층(15)은 발광구조물로 정의될 수 있다. 상기 활성층(14)은 상기 제1 도전형 반도체층(10)과 상기 제2 도전형 반도체층(15) 사이에 배치될 수 있다. 상기 활성층(14)은 상기 제1 도전형 반도체층(10) 위에 배치될 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(15)은 상기 활성층(14) 위에 배치될 수 있다.
상기 제1 도전형 반도체층(10)은 기판(5) 위에 형성될 수 있다. 상기 기판(5)은 예로서 사파이어(Al2O3), SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, GaP, InP, Ge 중 적어도 하나를 이용할 수 있다.
예로써, 상기 제1 도전형 반도체층(10)이 제1 도전형 도펀트로서 n형 도펀트가 첨가된 n형 반도체층으로 형성되고, 상기 제2 도전형 반도체층(15)이 제2 도전형 도펀트로서 p형 도펀트가 첨가된 p형 반도체층으로 형성될 수 있다. 또한 상기 제1 도전형 반도체층(10)이 p형 반도체층으로 형성되고, 상기 제2 도전형 반도체층(15)이 n형 반도체층으로 형성될 수도 있다.
상기 제1 도전형 반도체층(10)은 예를 들어, n형 반도체층을 포함할 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(10)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 구현될 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(10)은, 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(14)은 상기 제1 도전형 반도체층(10)을 통해서 주입되는 전자(또는 정공)와 상기 제2 도전형 반도체층(15)을 통해서 주입되는 정공(또는 전자)이 서로 만나서, 상기 활성층(14)의 형성 물질에 따른 에너지 밴드(Energy Band)의 밴드갭(Band Gap) 차이에 의해서 빛을 방출하는 층이다. 상기 활성층(14)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(14)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(14)이 상기 다중 양자 우물 구조로 구현된 경우, 상기 활성층(14)은 복수의 우물층과 복수의 장벽층이 적층되어 구현될 수 있으며, 예를 들어, InGaN 우물층/GaN 장벽층의 주기로 구현될 수 있다.
상기 제2 도전형 반도체층(15)은 예를 들어, p형 반도체층으로 구현될 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(15)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 구현될 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(15)은, 예를 들어 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(10)이 p형 반도체층을 포함하고 상기 제2 도전형 반도체층(15)이 n형 반도체층을 포함할 수도 있다. 또한, 상기 제2 도전형 반도체층(15) 위에는 n형 또는 p형 반도체층을 포함하는 반도체층이 더 배치될 수도 있다. 이에 따라, 상기 발광구조물은 np, pn, npn, pnp 접합 구조 중 적어도 어느 하나를 가질 수 있다. 또한, 상기 제1 도전형 반도체층(10) 및 상기 제2 도전형 반도체층(15) 내의 불순물의 도핑 농도는 균일 또는 불균일하게 제공될 수 있다. 즉, 상기 제1 발광구조물의 구조는 다양하게 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
또한, 상기 제1 도전형 반도체층(10)과 상기 활성층(14) 사이에는 제1 도전형 InGaN/GaN 슈퍼래티스 구조 또는 InGaN/InGaN 슈퍼래티스 구조가 제공될 수도 있다. 또한, 상기 제2 도전형 반도체층(15)과 상기 활성층(14) 사이에는 제2 도전형의 AlGaN층이 배치될 수도 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(10)과 상기 기판(5) 사이에는 버퍼층이 더 제공될 수도 있다. 예로서, 상기 버퍼층으로 언도프드 GaN층이 적용될 수 있다.
상기 제1 도전형 반도체층(10)은 복수의 층으로 구현될 수 있다. 예로서, 상기 제1 도전형 반도체층(10)은 제1 반도체층(11), 제2 반도체층(12), 제3 반도체층(13)을 포함할 수 있다. 상기 제1 반도체층(11)은 상기 기판(5) 위에 배치될 수 있다. 상기 제2 반도체층(12)은 상기 제1 반도체층(11) 위에 배치될 수 있다. 상기 제3 반도체층(13)은 상기 제2 반도체층(12) 위에 배치될 수 있으며, 상기 제2 반도체층(12)의 제1 영역을 노출시킬 수 있다. 상기 제3 반도체층(13)은 상기 제2 반도체층(12)의 제2 영역 위에 배치된 제1 부분(13a)과 상기 제2 반도체층(12)의 제3 영역 위에 배치된 제2 부분(13b)을 포함할 수 있다. 상기 제2 반도체층(12)은 상기 제3 반도체층(13)에 의하여 노출된 제1 영역과, 상기 제1 영역에 의하여 분리된 제2 영역 및 제3 영역을 포함할 수 있다.
상기 제2 반도체층(12)의 노출 구조는 건식 식각 또는 습식 식각을 통하여 수행될 수 있다. 또한 상기 제2 반도체층(12)의 노출 구조는 광전기화학식각(photo electro chemical etching)에 의하여 수행될 수도 있다. 이때, 상기 제2 반도체층(12)의 조성이 상기 제3 반도체층(13)의 조성과 다른 경우, 상기 제2 반도체층(12)은 일종의 식각 스토퍼(etching stopper)의 기능을 수행할 수 있다. 예컨대, 상기 제2 반도체층(12)은 상기 활성층(14)의 하부면으로부터 1 마이크로 미터 내지 2 마이크로 미터 이격되어 배치될 수 있다.
상기 제1 반도체층(11), 상기 제2 반도체층(12), 상기 제3 반도체층(13)은 서로 다른 조성으로 구현될 수도 있다. 또한 상기 제1 반도체층(11), 상기 제2 반도체층(12), 상기 제3 반도체층(13)은 동일 조성으로 구현될 수도 있다. 또한 상기 제1 반도체층(11), 상기 제2 반도체층(12), 상기 제3 반도체층(13)은 서로 다른 도핑 물질 및 도핑 농도를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 반도체층(11), 상기 제2 반도체층(12), 상기 제3 반도체층(13)은 서로 다른 캐리어 전달 속도를 가질 수 있다.
실시 예에 의하면, 상기 제2 반도체층(12)에서의 캐리어 전달 속도가 상기 제3 반도체층(13)에서의 캐리어 전달 속도에 비하여 더 빠르게 구현할 수 있다. 상기 제2 반도체층(12)은 캐리어 채널층으로 지칭될 수도 있다. 예컨대, 상기 제2 반도체층(12)의 도핑 농도가 상기 제3 반도체층(13)의 도핑 농도에 비하여 더 높도록 구현할 수 있다. 예컨대, 상기 제2 반도체층(12)의 도핑 농도는 low × 1016 ~ high × 1019의 도핑 농도로 구현될 수 있다. 또한 상기 제2 반도체층(12)은 , AlN층, AlGaN층 또는 InGaN층으로 구현되고, 상기 제3 반도체층(13)은 GaN층으로 구현될 수도 있다. 실시 예에 따른 상기 제2 반도체층(12) 및 상기 제3 반도체층(13)은 다양한 조성 및 도핑 농도를 갖도록 변형될 수 있다.
상기 제1 도전형 반도체층의 제3 반도체층(13) 위에 제1 전극(17)이 배치될 수 있으며, 상기 제2 도전형 반도체층(15) 위에 제2 전극(18)이 배치될 수 있다. 상기 제2 반도체층(12)은 상기 제3 반도체층(13)에 의하여 노출된 제1 영역과, 상기 제1 영역에 의하여 분리된 제2 영역 및 제3 영역을 포함할 수 있다. 상기 제1 전극(17)은 상기 제2 반도체층(12)의 제2 영역 위에 배치될 수 있다. 상기 활성층(14)은 상기 제2 반도체층(12)의 제3 영역 위에 배치될 수 있다.
상기 제1 전극(17) 및 상기 제2 전극(18)은 예컨대 Cr, Ti, Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Cu, Au, Hf, V 중 적어도 하나를 포함하는 금속 또는 합금으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 제1 전극(17) 및 상기 제2 전극(18)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 제1 전극(17) 및 상기 제2 전극(18)은 Ag, Al, Ag-Pd-Cu 합금, Ag-Cu 합금, IrOx, RuOx, NiO 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
실시 예에 의하면, 상기 제1 전극(17) 및 상기 제2 전극(18)은 다층 구조로 구현될 수도 있다. 상기 제1 전극(17) 및 상기 제2 전극(18)은 오믹접촉층, 중간층, 상부층으로 구현될 수 있다. 상기 오믹접촉층은 Cr, V, W, Ti, Zn 등에서 선택된 물질을 포함하여 오믹 접촉을 구현할 수 있다. 상기 중간층은 Ni, Cu, Al 등에서 선택된 물질로 구현될 수 있다. 상기 상부층은 예컨대 Au를 포함할 수 있다.
상기 제1 전극(17) 및 상기 제2 전극(18)에 전원이 제공됨에 따라, 상기 발광구조물로부터 빛이 제공될 수 있게 된다. 상기 제1 전극(17) 및 상기 제2 전극(18)에 전원이 제공되면 상기 제1 도전형 반도체층(13) 및 상기 제2 도전형 반도체층(15)에서 캐리어 이동이 발생된다. 실시 예에 의하면, 상기 제1 전극(17)에 전원이 제공되면 상기 제2 반도체층(12)을 통하여 캐리어 전달이 발생된다. 이때, 상기 제2 반도체층(12)에서의 캐리어 전달 속도가 상기 제3 반도체층(13)에서의 캐리어 전달 속도에 비하여 빠르므로, 상기 제2 반도체층(12)을 통하여 캐리어 전달이 원활하게 진행될 수 있게 된다. 이에 따라 상기 제2 반도체층(12)을 통하여 상기 제1 전극(17)에 가까운 영역뿐만 아니라, 상기 제1 전극(17)이 위치된 영역의 반대 방향에 있는 상기 제2 반도체층(12)의 끝단까지 캐리어 전달이 원활하게 수행될 수 있게 된다. 이에 따라, 캐리어가 상기 제2 반도체층(12) 및 상기 제3 반도체층(13) 전체 영역에 스프레딩 될 수 있게 되고, 상기 제3 반도체층(13)이 일부 영역에 캐리어가 집중되는 것을 방지할 수 있게 된다. 이에 따라 상기 발광소자가 열화되는 것을 방지할 수 있게 되며, 발광소자를 효율적으로 이용할 수 있게 된다.
한편, 상기 발광구조물 위에 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 발광구조물의 둘레에도 제공될 수 있다.
도 2는 실시 예에 따른 발광소자의 다른 예를 나타낸 도면이다. 도 2에 도시된 실시 예에 따른 발광소자를 설명함에 있어, 도 1을 참조하여 설명된 부분과 중복되는 부분에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.
실시 예에 의하면, 상기 제2 도전형 반도체층(15)의 측면이 경사지게 제공될 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(15)의 상부 폭이 하부 폭에 비하여 더 넓게 제공될 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(15)의 상부에서 하부로 경사지게 형성될 수 있다. 상기 활성층(14)의 측면도 경사지게 제공될 수 있다. 상기 활성층(15)의 상부 폭이 하부 폭에 비하여 더 넓게 제공될 수 있다. 또한 상기 제3 반도체층(13)의 측면도 경사지게 제공될 수 있다. 이에 따라, 상기 발광구조물 내에서 진행되는 빛이 외부로 보다 효과적으로 추출될 수 있게 된다.
상기 발광구조물의 경사 구조는 건식 식각 또는 습식 식각을 통하여 수행될 수 있다. 또한 상기 발광구조물의 경사 구조는 광전기화학식각(photo electro chemical etching)에 의하여 수행될 수도 있다.
도 3은 실시 예에 따른 발광소자의 다른 예를 나타낸 도면이다. 도 3에 도시된 실시 예에 따른 발광소자를 설명함에 있어, 도 1을 참조하여 설명된 부분과 중복되는 부분에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.
실시 예에 의하면, 상기 제2 도전형 반도체층(15)의 측면이 경사지게 제공될 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(15)의 상부 폭이 하부 폭에 비하여 더 넓게 제공될 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(15)의 상부에서 하부로 경사지게 형성될 수 있다. 상기 활성층(14)의 측면도 경사지게 제공될 수 있다. 상기 활성층(15)의 상부 폭이 하부 폭에 비하여 더 넓게 제공될 수 있다. 또한 상기 제3 반도체층(13)의 측면도 경사지게 제공될 수 있다. 실시 예에 의하면, 상기 제2 도전형 반도체층(15)의 측면에 광 추출 패턴(16)이 제공될 수 있다. 상기 광 추출 패턴(16)은 러프니스 또는 요철 구조일 수 있다. 이에 따라, 상기 발광구조물 내에서 진행되는 빛이 외부로 보다 효과적으로 추출될 수 있게 된다.
상기 발광구조물의 경사 구조는 건식 식각 또는 습식 식각을 통하여 수행될 수 있다. 또한 상기 발광구조물의 경사 구조는 광전기화학식각(photo electro chemical etching)에 의하여 수행될 수도 있다.
또한 상기 제2 도전형 반도체층(15) 위에 투명전극(19)이 배치될 수 있다. 이에 따라 상기 제2 전극(19)에 전원이 인가되면, 상기 투명전극(19)을 통하여 상기 제2 도전형 반도체층(15)에 캐리어가 잘 확산될 수 있게 된다. 상기 투명전극(19)은, 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) 등의 투광성 전도성 물질을 이용하여 구현될 수 있다.
도 4는 실시 예에 따른 발광소자의 다른 예를 나타낸 도면이다. 도 4에 도시된 실시 예에 따른 발광소자를 설명함에 있어, 도 1을 참조하여 설명된 부분과 중복되는 부분에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.
실시 예에 의하면, 상기 제2 도전형 반도체층(15)의 측면이 경사지게 제공될 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(15)의 상부 폭이 하부 폭에 비하여 더 넓게 제공될 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(15)의 상부에서 하부로 경사지게 형성될 수 있다. 상기 활성층(14)의 측면도 경사지게 제공될 수 있다. 상기 활성층(15)의 상부 폭이 하부 폭에 비하여 더 넓게 제공될 수 있다. 또한 상기 제3 반도체층(13)의 측면도 경사지게 제공될 수 있다. 이에 따라, 상기 발광구조물 내에서 진행되는 빛이 외부로 보다 효과적으로 추출될 수 있게 된다.
상기 발광구조물의 경사 구조는 건식 식각 또는 습식 식각을 통하여 수행될 수 있다. 또한 상기 발광구조물의 경사 구조는 광전기화학식각(photo electro chemical etching)에 의하여 수행될 수도 있다.
실시 예에 의하면, 상기 제3 반도체층(13)은 제1 부분(13a), 제2 부분(13b), 제3 부분(13c)을 포함할 수 있다. 상기 제1 부분(13a)과 상기 제2 부분(13b)은 상기 제3 부분(13c)을 통하여 연결될 수 있다. 이에 따라 상기 제1 전극(17)을 통하여 전원이 인가되면, 캐리어는 상기 제2 반도체층(12)과 상기 제3 반도체층(13)을 통하여 전파될 수 있게 된다. 이때, 상기 제3 반도체층(13)에 비하여 상기 제2 반도체층(12)의 캐리어 전달 속도가 더 빠르게 구현되므로, 상기 제2 반도체층(12)을 통한 캐리어 전달이 더 빠르게 진행될 수 있다. 이에 따라 상기 제2 반도체층(12)을 통하여 캐리어가 발광구조물의 전체 영역에 확산될 수 있게 된다.
예컨대, 상기 제2 반도체층(12)은 상기 활성층(14)의 하부면으로부터 1 마이크로 미터 내지 2 마이크로 미터 이격되어 배치될 수 있다. 또한, 식각 깊이는 상기 활성층(14)의 하부면으로부터 0.5 마이크로 미터 내지 1.5 마이크로 미터로 구현될 수 있다.
도 5는 실시 예에 따른 발광소자가 적용된 발광소자 패키지를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 실시 예에 따른 발광소자 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(131) 및 제2 리드전극(132)과 전기적으로 연결되는 실시 예에 따른 발광소자(100)와, 상기 발광소자(100)를 포위하는 몰딩부재(140)를 포함한다.
상기 몸체(120)는 실리콘 재질, 합성수지 재질, 또는 금속 재질을 포함하여 형성될 수 있으며, 상기 발광소자(100)의 주위에 경사면이 형성될 수 있다.
상기 제1 리드전극(131) 및 제2 리드전극(132)은 서로 전기적으로 분리되며, 상기 발광소자(100)에 전원을 제공한다. 또한, 상기 제1 리드전극(131) 및 제2 리드전극(132)은 상기 발광소자(100)에서 발생된 빛을 반사시켜 광 효율을 증가시킬 수 있으며, 상기 발광소자(100)에서 발생된 열을 외부로 배출시키는 역할을 할 수도 있다.
상기 발광소자(100)는 상기 몸체(120) 위에 배치되거나 상기 제1 리드전극(131) 또는 제2 리드전극(132) 위에 배치될 수 있다.
상기 발광소자(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 발광소자(100)를 포위하여 상기 발광소자(100)를 보호할 수 있다. 또한, 상기 몰딩부재(140)에는 형광체가 포함되어 상기 발광소자(100)에서 방출된 광의 파장을 변화시킬 수 있다.
실시 예에 따른 발광소자 또는 발광소자 패키지는 복수 개가 기판 위에 어레이될 수 있으며, 상기 발광소자 패키지의 광 경로 상에 광학 부재인 렌즈, 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트 등이 배치될 수 있다. 이러한 발광소자 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 발광소자 또는 발광소자 패키지를 포함하는 조명 장치로 구현될 수 있다. 예를 들어, 조명 장치는 램프, 가로등, 전광판, 전조등을 포함할 수 있다.
실시 예에 따른 발광소자는 라이트 유닛에 적용될 수 있다. 상기 라이트 유닛은 복수의 발광소자가 어레이된 구조를 포함하며, 도 6 및 도 7에 도시된 표시 장치, 도 8에 도시된 조명 장치를 포함할 수 있다.
도 6을 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 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 바텀 커버(1011), 반사시트(1022), 도광판(1041), 광학 시트(1051)는 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 발광소자(100)를 포함할 수 있다. 상기 발광소자(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 발광소자(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 발광소자(100)는 빛이 방출되는 출사면이 상기 도광판(1041)과 소정 거리 이격되도록 탑재될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광소자(100)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 7은 실시 예에 따른 표시 장치의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 표시 장치(1100)는 바텀 커버(1152), 상기에 개시된 발광소자(100)가 어레이된 기판(1020), 광학 부재(1154), 및 표시 패널(1155)을 포함한다.
상기 기판(1020)과 상기 발광소자(100)는 발광 모듈(1060)로 정의될 수 있다. 상기 바텀 커버(1152), 적어도 하나의 발광 모듈(1060), 광학 부재(1154)는 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 8은 실시 예에 따른 조명장치의 사시도이다.
도 8을 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 발광소자(100)를 포함할 수 있다. 상기 발광소자(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 발광소자(100)가 배치될 수 있다. 상기 발광소자(100) 각각은 적어도 하나의 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 발광소자(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 발광소자(100)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.
5: 기판 10: 제1 도전형 반도체층
11: 제1 반도체층 12: 제2 반도체층
13: 제3 반도체층 14: 활성층
15: 제2 도전형 반도체층 16: 광 추출 패턴
17: 제1 전극 18: 제2 전극
19: 투명전극
11: 제1 반도체층 12: 제2 반도체층
13: 제3 반도체층 14: 활성층
15: 제2 도전형 반도체층 16: 광 추출 패턴
17: 제1 전극 18: 제2 전극
19: 투명전극
Claims (13)
- 제1 반도체층, 상기 제1 반도체층 위에 제2 반도체층, 상기 제2 반도체층 위에 상기 제2 반도체층의 제1 영역을 노출시키는 제3 반도체층을 포함하는 제1 도전형 반도체층;
상기 제1 도전형 반도체층 위에 활성층;
상기 활성층 위에 제2 도전형 반도체층;
상기 제1 도전형 반도체층에 전기적으로 연결된 제1 전극;
상기 제2 도전형 반도체층에 전기적으로 연결된 제2 전극;
을 포함하고,
상기 제2 반도체층은 상기 제1 영역에 의하여 분리된 제2 영역 및 제3 영역을 포함하고, 상기 제1 전극은 상기 제2 반도체층의 제2 영역 위에 배치되고, 상기 활성층은 상기 제2 반도체층의 제3 영역 위에 배치된 발광소자. - 제1항에 있어서, 상기 제2 반도체층은 상기 제3 반도체층에 비하여 캐리어 전달 속도가 더 빠른 발광소자.
- 제1항에 있어서, 상기 제2 반도체층은 상기 제3 반도체층에 비하여 더 높은 도핑 농도를 갖는 발광소자.
- 제1항에 있어서, 상기 제2 반도체층은 AlN, AlGaN층 또는 InGaN층으로 형성되고, 상기 제3 반도체층은 GaN층으로 형성된 발광소자.
- 제1항에 있어서, 상기 제2 도전형 반도체층은 상부 폭이 하부 폭에 비하여 더 넓게 형성되고, 상부에서 하부로 경사지게 형성된 발광소자.
- 제1항에 있어서, 상기 제2 도전형 반도체층의 측면에 광 추출 패턴이 제공된 발광소자.
- 캐리어 채널층;
상기 캐리어 채널층의 제1 영역 위에 제1 도전형의 제1 반도체층;
상기 캐리어 채널층의 제2 영역 위에 제1 도전형의 제2 반도체층;
상기 제2 반도체층 위에 활성층;
상기 활성층 위에 제2 도전형의 제3 반도체층;
상기 제1 반도체층에 전기적으로 연결된 제1 전극;
상기 제3 반도체층에 전기적으로 연결된 제2 전극;
을 포함하는 발광소자. - 제7항에 있어서, 상기 캐리어 채널층은 상기 제2 반도체층에 비하여 캐리어 전달 속도가 더 빠른 발광소자.
- 제7항에 있어서, 상기 캐리어 채널층은 상기 제2 반도체층에 비하여 더 높은 도핑 농도를 갖는 발광소자.
- 제7항에 있어서, 상기 캐리어 채널층은 AlGaN층 또는 InGaN층으로 형성되고, 상기 제2 반도체층은 GaN층으로 형성된 발광소자.
- 제7항에 있어서, 상기 제3 반도체층은 상부 폭이 하부 폭에 비하여 더 넓게 형성되고, 상부에서 하부로 경사지게 형성된 발광소자.
- 몸체;
상기 몸체 위에 배치되며, 제1항 내지 제11항 중의 어느 한 항에 의한 발광소자;
상기 발광소자에 전기적으로 연결된 제1 리드 전극 및 제2 리드 전극;
을 포함하는 발광소자 패키지. - 기판;
상기 기판 위에 배치되며, 제1항 내지 제11항 중의 어느 한 항에 의한 발광소자;
상기 발광소자로부터 제공되는 빛이 지나가는 광학 부재;
를 포함하는 라이트 유닛.
Priority Applications (1)
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| KR1020110083725A KR101897059B1 (ko) | 2011-08-22 | 2011-08-22 | 발광소자, 발광소자 패키지, 및 라이트 유닛 |
Applications Claiming Priority (1)
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| KR101897059B1 KR101897059B1 (ko) | 2018-09-12 |
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| DE102013114559A1 (de) | 2013-02-27 | 2014-08-28 | Hyundai Motor Company | Schiebetorvorrichtung for ein kraftfahrzeug |
| DE102017222273A1 (de) | 2017-05-17 | 2018-11-22 | Hyundai Motor Company | Kontaktlose kraftübertragungsstruktur für schiebetüren |
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2011
- 2011-08-22 KR KR1020110083725A patent/KR101897059B1/ko active IP Right Grant
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