KR20130101852A - 발광소자 - Google Patents

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KR20130101852A
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Abstract

실시예에 따른 발광소자는 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층, 및 상기 제1 도전형 반도체층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이의 활성층을 포함하는 발광 구조물; 상기 발광 구조물의 제2 도전형 반도체층 방향에 위치하는 반사층; 및 상기 제2 도전형 반도체층과 상기 반사층 사이에 위치하는 투명 전극층;을 포함하고, 상기 반사층은 제1 반사층, 및 상기 제1 반사층과 상기 투명 전극층 사이의 계면 중 적어도 일부에 위치하는 제2 반사층을 포함한다.

Description

발광소자{LIGHT EMITTING DEVICE}
실시예는 발광소자에 관한 것이다.
반도체의 3-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 물질을 이용한 발광 다이오드(Ligit Emitting Diode)나 레이저 다이오드와 같은 발광소자는 박막 성장 기술 및 소자 재료의 개발로 적색, 녹색, 청색 및 자외선 등 다양한 색을 구현할 수 있으며, 형광 물질을 이용하거나 색을 조합함으로써 효율이 좋은 백색 광선도 구현이 가능하며, 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저소비전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경친화성의 장점을 가진다.
따라서, 광 통신 수단의 송신 모듈, 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.
발광 다이오드를 포함한 발광소자는 p형 질화물 반도체층의 전기적 특성을 향상시키기 위한 ITO층과, 광추출 특성을 향상시키기 위한 반사층을 포함한다.
반사층은 반사 특성이 우수한 물질로 형성되며, Ag의 반사율이 95~98% 정도로 매우 높게 나타나기 때문에 반사층으로서 일반적으로 Ag가 사용된다.
그러나, Ag 반사층과 ITO층 간의 부착력이 좋지 못해 Ag 반사층을 전면적으로 적용할 경우 반사층과 ITO층의 계면에서 메탈 필링(metal peeling)이 발생하여 발광소자의 신뢰성이 저하되는 문제점이 있다.
실시예는 발광소자의 신뢰성을 향상시키고자 한다.
실시예에 따른 발광소자는 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층, 및 상기 제1 도전형 반도체층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이의 활성층을 포함하는 발광 구조물; 상기 발광 구조물의 제2 도전형 반도체층 방향에 위치하는 반사층; 및 상기 제2 도전형 반도체층과 상기 반사층 사이에 위치하는 투명 전극층;을 포함하고, 상기 반사층은 제1 반사층, 및 상기 제1 반사층과 상기 투명 전극층 사이의 계면 중 적어도 일부에 위치하는 제2 반사층을 포함한다.
상기 제1 도전형 반도체층 상에 위치하는 제1 전극을 더 포함한다.
상기 제2 반사층은 상기 제1 전극과 적어도 일부 대응하여 위치할 수 있다.
상기 제1 도전형 반도체층과 접하는 상기 제1 전극의 일면과 대응하는 상기 발광 구조물의 영역과, 상기 제2 반사층과 대응하는 상기 발광 구조물의 영역이 적어도 일부 중첩될 수 있다.
상기 제1 반사층은 Ag를 포함할 수 있다.
상기 제2 반사층은 Ti, Ni, Cr 또는 AgCu 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제1 전극과 대응하여 상기 제2 도전형 반도체층과 상기 투명 전극층 사이에 위치하는 전류 저지층을 더 포함할 수 있다.
상기 제2 반사층은 상기 전류 저지층과 접하는 상기 투명 전극층의 영역 중 적어도 일부와 대응하여 위치할 수 있다.
상기 발광 구조물의 측면을 둘러싸는 패시베이션층을 더 포함할 수 있다.
상기 제2 반사층은 상기 패시베이션층과 대응하여 위치하는 상기 투명 전극층의 영역 중 적어도 일부 상에 위치할 수 있다.
상기 발광 구조물의 하부 둘레에 배치되는 채널층을 더 포함할 수 있다.
상기 제2 반사층은 상기 채널층과 접하여 위치하는 상기 투명 전극층의 영역 중 적어도 일부와 대응하여 위치할 수 있다.
상기 제2 반사층은 5~20nm의 두께를 가질 수 있다.
상기 제2 반사층은 라인 형상 또는 도트 형상 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.
상기 제2 반사층은 상기 투명 전극층과 접하지 않는 영역이 상기 제1 반사층에 의해 둘러싸일 수 있다.
상기 반사층에 인접하여 지지기판이 위치하고, 상기 반사층과 상기 지지기판 사이에 위치하는 본딩층을 더 포함할 수 있다.
상기 제2 반사층의 일부가 상기 본딩층과 접할 수 있다.
실시예에 따르면 반사층과 투명 전극층 간의 부착력을 강화하여 발광소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 제1 실시예에 따른 발광소자의 상면도이고,
도 2는 제1 실시예에 따른 발광소자의 측단면도이고,
도 3 및 도 4는 제1 실시예에 따른 발광소자의 상부 단면도이고,
도 5는 제2 실시예에 따른 발광소자의 측단면도이고,
도 6 및 도 7은 제2 실시예에 따른 발광소자의 상부 단면도이고,
도 8은 제3 실시예에 따른 발광소자의 측단면도이고,
도 9는 제4 실시예에 따른 발광소자의 측단면도이고,
도 10은 제5 실시예에 따른 발광소자의 측단면도이고,
도 11은 제6 실시예에 따른 발광소자의 측단면도이고,
도 12는 제7 실시예에 따른 발광소자의 측단면도이고,
도 13은 제8 실시예에 따른 발광소자의 측단면도이고,
도 14는 제9 실시예에 따른 발광소자의 측단면도이고,
도 15는 제10 실시예에 따른 발광소자의 측단면도이고,
도 16은 실시예들에 따른 발광소자를 포함한 발광소자 패키지의 일실시예를 도시한 도면이고,
도 17은 실시예에 따른 발광소자가 배치된 헤드램프의 일실시예를 도시한 도면이고,
도 18은 실시예에 따른 발광소자 패키지가 배치된 표시장치의 일실시예를 도시한 도면이다.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명에 따른 실시예의 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 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
실시예에 따른 발광소자는 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층, 및 상기 제1 도전형 반도체층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이의 활성층을 포함하는 발광 구조물과, 상기 발광 구조물의 제2 도전형 반도체층 방향에 위치하는 반사층과, 상기 제2 도전형 반도체층과 상기 반사층 사이에 위치하는 투명 전극층을 포함하고, 상기 반사층은 제1 반사층 및 상기 제1 반사층과 상기 투명 전극층 사이의 계면 중 적어도 일부에 위치하는 제2 반사층을 포함한다.
발광 구조물의 제2 도전형 반도체층과 반사층 사이에 투명 전극층이 위치한다. 투명 전극층은 제2 도전형 반도체층의 전기적 특성을 향상시키기 위한 것이다.
투명 전극층은 투광성 전도층으로 이루어질 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), IZON(IZO Nitride), AGZO(Al-Ga ZnO), IGZO(In-Ga ZnO), ZnO, IrOx, RuOx, NiO, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, 또는 Ni/IrOx/Au/ITO 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으나, 이러한 재료에 한정되지는 않는다.
투명 전극층은 약 10nm의 두께로 형성될 수 있으며, 제작 방법에 따라 약 10%의 공차를 가질 수 있다.
반사층은 발광 구조물의 활성층에서 생성된 빛을 반사시켜, 발광소자의 내부에서 소멸되는 빛의 양을 줄임으로써, 발광소자의 외부양자효율을 향상시킬 수 있다.
반사층은 반사율이 좋은 물질로 형성되며, 제1 반사층 및 상기 제1 반사층과 상기 투명 전극층 사이의 계면 중 적어도 일부에 위치하는 제2 반사층을 포함한다.
제1 반사층은 Ag를 포함할 수 있다. Ag는 반사율이 95~98% 정도로 매우 좋은 반사 특성을 가진다.
제1 반사층은 약 100~400nm의 두께로 형성될 수 있으나, 이에 한정하지 않는다.
제2 반사층은 제1 반사층보다 반사율이 떨어지며, 예를 들어, Ti, Ni, Cr 또는 AgCu 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
투명 전극층에 포함된 산화물과 제1 반사층에 포함된 Ag는 서로 접착력이 좋지 않기 때문에, 제1 반사층과 투명 전극층 사이의 계면 중 적어도 일부에 제2 반사층을 위치시켜 제1 반사층과 투명 전극층의 부착력을 강화할 수 있다.
즉, 투명 전극층과 좋은 접착력을 갖는 물질로 이루어진 제2 반사층이 제1 반사층과 투명 전극층 사이에 위치하여 이들을 서로 접합시키는 역할을 수행할 수 있다.
제2 반사층은 제1 반사층보다 반사율이 떨어지기 때문에 제1 반사층과 투명 전극층 사이의 계면에 제2 반사층이 전면적으로 적용되는 것이 아니라, 제1 반사층과 투명 전극층 사이의 계면 중 일부에 제2 반사층이 적용될 수 있다.
제2 반사층은 제1 도전형 반도체층 상에 위치하는 제1 전극과 대응하여 위치할 수 있다.
활성층에서 생성된 빛이 반사층에서 반사되어 제1 전극이 위치하는 방향으로 진행하는 경우, 이러한 빛은 제1 전극에 흡수되어 발광소자 외부로 방출되지 못한다. 따라서, 제1 전극과 대응하여 제2 반사층을 위치시킴으로써, 제2 반사층에 의한 반사율 저하를 최소화할 수 있다.
제2 반사층이 제1 전극과 대응하여 위치하는 경우, 제1 전극의 패턴 형상에 따라 제2 반사층도 다양한 패턴으로 형성될 수 있다.
제1 전극은 루프 형상, 고리 형상 또는 프레임 형상으로 형성될 수 있으나, 이에 한정하지 않는다.
또한, 제2 반사층은 발광 구조물의 제2 도전형 반도체층 하부에 위치하는 전류 저지층과 대응하여 위치할 수 있다.
전류 저지층은 제1 전극과 대응하여 위치하므로, 제2 반사층을 전류 저지층과 대응하여 위치시킴으로써 제2 반사층에 의한 반사율 저하를 최소화할 수 있다.
또한, 제2 반사층은 발광 구조물의 측면을 둘러싸는 패시베이션층과 대응하여 위치할 수 있다. 또한, 제2 반사층은 패시베이션과 대응하는 투명 전극층의 영역 중 발광 구조물의 하부 둘레에 위치하는 투명 전극층의 영역 상에 위치할 수도 있다.
패시베이션층이 위치하는 곳에는 활성층이 존재하지 않기 때문에 발광에 기여하는 영역이 아니므로, 패시베이션층과 대응하여 제2 반사층을 위치시킴으로써 제2 반사층에 의한 반사율 저하를 최소화할 수 있다.
또한, 제2 반사층은 발광 구조물의 하부 둘레에 배치되는 채널층과 대응하여 위치할 수 있다.
채널층은 발광 구조물의 하부 둘레에 배치되므로, 채널층의 상부에는 활성층이 존재하지 않거나 전체 활성층 중 극히 일부만이 존재하므로, 채널층과 대응하여 제2 반사층을 위치시킴으로써 제2 반사층에 의한 반사율 저하를 최소화할 수 있다.
제2 반사층은 이산적인 도트(dot) 형상으로 형성되거나, 연속적인 라인 형상으로 형성될 수 있다.
제2 반사층이 라인 형상으로 형성될 경우, 폭이 좁으면서 서로 이격된 복수 개의 라인 형상으로 형성될 수도 있다.
제2 반사층이 이산적인 도트 형상과 연속적인 라인 형상의 조합으로 형성될 수도 있다.
제2 반사층은 반사층의 전체 반사율이 80% 이하로 떨어지지 않을 정도의 두께로 형성될 수 있으며, 일 예로서 5~20nm로 형성될 수 있다.
제2 반사층은 투명 전극층과 접하지 않는 영역은 전부 제1 반사층에 의해 둘러싸일 수 있다.
또는, 제2 반사층은 투명 전극층과 접하지 않는 영역 중 일부 영역은 제1 반사층과 접하고 나머지 영역은 본딩층과 접할 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 각 실시예 별로 설명한다. 상술한 내용과 중복되는 내용은 자세히 설명하지 않으나, 이하의 실시예들에도 적용될 수 있음은 물론이다.
도 1은 제1 실시예에 따른 발광소자의 상면도이고, 도 2는 제1 실시예에 따른 발광소자의 측단면도이고, 도 3 및 도 4는 제1 실시예에 따른 발광소자의 상부 단면도이다.
도 2는 도 1의 발광소자를 AA'방향으로 절단한 측단면도를 도시한 것이고, 도 3 및 도 4는 도 2의 발광소자를 BB'방향으로 절단한 상부 단면도를 도시한 것이다.
먼저 도 2를 참조하면, 제1 실시예에 따른 발광소자(100A)는 제1 도전형 반도체층(122)과 활성층(124) 및 제2 도전형 반도체층(124)을 포함하는 발광 구조물(120), 상기 발광 구조물(120)의 제2 도전형 반도체층(126) 방향에 위치하는 반사층(140), 및 상기 제2 도전형 반도체층(126)과 상기 반사층(140) 사이에 위치하는 투명 전극층(130)을 포함하고, 반사층(140)은 제1 반사층(142) 및 상기 제1 반사층(142)과 상기 투명 전극층(130) 사이의 계면 중 적어도 일부에 위치하는 제2 반사층(144)을 포함한다.
발광소자(100A)는 복수의 화합물 반도체층, 예를 들어 3족-5족 원소의 반도체층을 이용한 LED(Light Emitting Diode)를 포함하며, LED는 청색, 녹색 또는 적색 등과 같은 광을 방출하는 유색 LED이거나 UV LED일 수 있다. LED의 방출 광은 다양한 반도체를 이용하여 구현될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
발광 구조물(120)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) 등의 방법을 이용하여 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
제1 도전형 반도체층(122)은 반도체 화합물로 형성될 수 있으며, 예를 들어 3족-5족 또는 2족-6족 등의 화합물 반도체로 형성될 수 있다. 또한 제1 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(122)이 n형 반도체층인 경우, 상기 제1 도전형 도펀트는 n형 도펀트로서 Si, Ge, Sn, Se, Te 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
제1 도전형 반도체층(122)은 AlxInyGa(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성을 갖는 반도체 물질로 형성될 수 있다. 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.
외부로 노출된 제1 도전형 반도체층(122)의 표면에는 러프니스 패턴(122a)이 위치할 수 있다.
러프니스 패턴(122a)은 제1 도전형 반도체층(122)의 성장 과정에서 자연적으로 형성되거나 식각에 의해 형성될 수 있으나, 형성 방법에 제한을 두지 않는다.
러프니스 패턴(122a)은 활성층(124)에서 생성된 빛을 난반사시켜 발광소자(100A)의 지향각을 확대하여 광추출 효율을 향상시킬 수 있다.
제2 도전형 반도체층(126)은 반도체 화합물로 형성될 수 있으며, 예를 들어 제2 도전형 도펀트가 도핑된 3족-5족 화합물 반도체로 형성될 수 있다. 제2 도전형 반도체층(126)은 예를 들어, 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 있으나 이에 한정하지 않는다.
본 실시예에서, 제1 도전형 반도체층(122)은 n형 반도체층, 제2 도전형 반도체층(126)은 p형 반도체층으로 구현할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 제2 도전형 반도체층(126) 상에는 상기 제2 도전형과 반대의 극성을 갖는 반도체, 예컨대 상기 제2 도전형 반도체층(126)이 p형 반도체층일 경우 n형 반도체층(미도시)을 형성할 수 있다. 이에 따라 발광 구조물은 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.
제1 도전형 반도체층(122)과 제2 도전형 반도체층(126) 사이에 활성층(124)이 위치한다.
활성층(124)은 전자와 정공이 서로 만나서 활성층(발광층) 물질 고유의 에너지 밴드에 의해서 결정되는 에너지를 갖는 빛을 방출하는 층이다. 제1 도전형 반도체층(122)이 n형 반도체층이고 제2 도전형 반도체층(126)이 p형 반도체층인 경우, 상기 제1 도전형 반도체층(122)으로부터 전자가 주입되고 상기 제2 도전형 반도체층(126)으로부터 정공이 주입될 수 있다.
활성층(124)은 단일 우물 구조, 다중 우물 구조, 양자선(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 양자 우물 구조가 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
활성층(124)이 다중 우물 구조로 형성되는 경우, 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 좁은 밴드 갭을 갖는 물질로 형성될 수 있다.
활성층(124)의 위 또는/및 아래에는 도전형 클래드층(미도시)이 형성될 수 있다. 상기 도전형 클래드층은 활성층의 장벽층의 밴드갭보다 더 넓은 밴드갭을 갖는 반도체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도전형 클래드층은 GaN, AlGaN, InAlGaN 또는 초격자 구조를 포함할 수 있다. 또한, 도전형 클래드층은 n형 또는 p형으로 도핑될 수 있다.
발광 구조물(120)은 그 하부에 위치하는 지지기판(110)에 의해 지지될 수 있다.
지지기판(110)은 전기 전도성과 열 전도성이 높은 물질로 형성될 수 있고, 소정의 두께를 갖는 베이스 기판(substrate)일 수 있다.
지지기판(110)은, 예를 들어, 몰리브덴(Mo), 실리콘(Si), 텅스텐(W), 구리(Cu) 및 알루미늄(Al)로 구성되는 군으로부터 선택되는 물질 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있으며, 또한, 금(Au), 구리합금(Cu Alloy), 니켈(Ni), 구리-텅스텐(Cu-W), 캐리어 웨이퍼(예: GaN, Si, Ge, GaAs, ZnO, SiGe, SiC, SiGe, Ga2O3 등) 또는 전도성 시트 등을 선택적으로 포함할 수 있다.
지지기판(110)과 발광 구조물(120) 사이에 반사층(140)과 투명 전극층(130)이 위치하며, 투명 전극층(130)은 발광 구조물(120)의 제2 도전형 반도체층(126)과 접할 수 있다.
지지기판(110)과 반사층(140) 및 투명 전극층(130)은 제2 도전형 반도체층(126)으로 전류를 주입하는 제2 전극의 역할을 수행할 수 있다.
지지기판(110)은 본딩층(115)을 통하여 발광 구조물(120) 및 반사층(140)과 부착될 수 있다.
본딩층(115)은, 예를 들어, Au, Sn, In, Ag, Ni, Nb 및 Cu로 구성되는 군으로부터 선택되는 물질 또는 이들의 합금으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제2 도전형 반도체층(126)은 불순물 도핑 농도가 낮아 접촉 저항이 높으며 그로 인해 금속과의 오믹 특성이 좋지 못할 수 있으므로, 투명 전극층(130)은 이러한 오믹 특성을 개선하기 위한 것이다.
투명 전극층(130)은 투광성 전도층으로 이루어질 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), IZON(IZO Nitride), AGZO(Al-Ga ZnO), IGZO(In-Ga ZnO), ZnO, IrOx, RuOx, NiO, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, 또는 Ni/IrOx/Au/ITO 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으나, 이러한 재료에 한정되지는 않는다.
투명 전극층(130)은 약 10nm의 두께로 형성될 수 있으며, 제작 방법에 따라 10%의 공차를 가질 수 있다.
발광 구조물(120)의 측면에는 패시베이션층(160)이 위치할 수 있다. 패시베이션층(160)은 비전도성 산화물이나 질화물로 이루어질 수 있으며, 일 예로서, 실리콘 산화물(SiO2)층, 산화 질화물층, 또는 산화 알루미늄층으로 이루어질 수 있다.
발광 구조물(120)의 측면뿐만 아니라, 발광 구조물(120)의 상면의 일부 및/또는 발광 구조물(120)의 외부로 노출된 투명 전극층(130)과 본딩층(115) 상에도 패시베이션층(160)이 형성될 수 있다.
활성층(124)에서 생성된 빛은 발광소자의 상부로도 진행하지만 발광소자의 하부로도 진행하기 때문에, 발광 구조물(120)의 제2 도전형 반도체층(126) 방향에 반사층(140)이 위치하여 발광소자의 하부로 진행하는 빛을 반사시켜 빛의 진행 경로를 변경할 수 있다.
즉, 반사층(140)은 발광 구조물(120)의 활성층(124)에서 생성된 빛을 반사시켜, 발광소자(100A)의 내부에서 소멸되는 빛의 양을 줄임으로써, 발광소자(100A)의 외부양자효율을 향상시킬 수 있다.
반사층(140)은 반사율이 좋은 물질로 형성되며, 제1 반사층(142) 및 상기 제1 반사층(142)과 상기 투명 전극층(130) 사이의 계면 중 적어도 일부에 위치하는 제2 반사층(144)을 포함한다.
제1 반사층(142)은 Ag를 포함할 수 있다. Ag는 반사율이 95~98% 정도로 매우 좋은 반사 특성을 가진다.
제1 반사층(142)은, 예를 들어, 약 100~400nm의 두께로 형성될 수 있다.
제2 반사층(144)은 제1 반사층(142)보다 반사율이 떨어지며, 예를 들어, Ti, Ni, Cr 또는 AgCu 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
투명 전극층(130)에 포함된 산화물과 제1 반사층(142)에 포함된 Ag는 서로 접착력이 좋지 못하기 때문에, 제1 반사층(142)과 투명 전극층(130) 사이의 계면 중 적어도 일부에 제2 반사층(144)을 위치시켜 제1 반사층(142)과 투명 전극층(130)의 부착력을 강화할 수 있다.
즉, 투명 전극층(130)의 산화물과 좋은 접착력을 갖는 물질로 이루어진 제2 반사층(144)이 제1 반사층(142)과 투명 전극층(130) 사이에 위치하여 이들을 서로 접합시키는 역할을 수행할 수 있다.
제2 반사층(144)은 제1 반사층(142)보다 반사율이 떨어지기 때문에 제1 반사층(142)과 투명 전극층(130) 사이의 계면에 제2 반사층(144)이 전면적으로 적용되는 것이 아니라, 제1 반사층(142)과 투명 전극층(130) 사이의 계면 중 일부에 제2 반사층(144)이 적용될 수 있다.
제1 도전형 반도체층(122) 상에 제1 전극(150)이 위치할 수 있다.
도 1을 참조하면, 제1 전극(150)은 제1 도전형 반도체층(122) 상에 소정의 형상을 갖도록 형성될 수 있다.
제1 전극(150)은 고리 형상, 루프 형상 또는 프레임 형상으로 형성될 수 있으나, 이에 한정하지 않는다.
제1 전극(150)은 와이어 본딩을 위한 적어도 하나의 전극 패드(152)를 포함할 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 제2 반사층(144)은 제1 전극(150)과 대응하여 위치할 수 있다.
즉, 제2 반사층(144)은 제1 전극(150)과 대응하는 위치에서 투명 전극층(130)과 제1 반사층(142)의 사이에 위치할 수 있다.
다시 설명하면, 제1 도전형 반도체층(122)과 접하는 제1 전극(150)의 일면과 대응하는 발광 구조물(120)의 영역(A)과, 제2 반사층(144)과 대응하는 발광 구조물(120)의 영역(B)이 적어도 일부 중첩될 수 있다.
활성층(124)에서 생성된 빛이 반사층(140)에서 반사되어 제1 전극(150)이 위치하는 방향으로 진행하는 경우, 이러한 빛은 제1 전극(150)에 흡수되어 발광소자(100A) 외부로 방출되지 못한다. 따라서, 제1 전극(150)과 대응하여 제2 반사층(144)을 위치시킴으로써, 제2 반사층(144)에 의한 반사율 저하를 최소화면서 제1 반사층(142)과 투명 전극층(130) 사이의 부착력을 개선할 수 있다.
제2 반사층(144)의 폭(W1)은 제1 전극(150)의 폭(W2)과 같거나, 제1 전극(150)의 폭(W2)보다 좁거나, 제1 전극(150)의 폭(W2)보다 넓을 수 있다.
제2 반사층의 폭(W1)이 제1 전극(150)의 폭(W2)과 같은 경우, 발광 구조물(120)의 (A) 영역과 (B) 영역은 완전히 중첩된다(A=B).
제2 반사층의 폭(W1)이 제1 전극(150)의 폭(W2)보다 좁은 경우, 발광 구조물(120)의 (B) 영역 전체가 (A) 영역에 포함되어 중첩된다(A>B).
제2 반사층의 폭(W1)이 제1 전극(150)의 폭(W2)보다 넓은 경우, 발광 구조물(120)의 (A) 영역 전체가 (B) 영역에 포함되어 중첩된다(A<B).
제2 반사층(144)이 제1 전극(150)의 적어도 일부와 대응하여 위치할 수도 있다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 제2 반사층(144)이 제1 전극(150)과 대응하여 위치하므로 제1 전극(150)의 형상에 따라 제2 반사층(144)의 형상이 결정될 수 있다.
제2 반사층(144)의 단면 형상 또한, 제1 전극(150)과 마찬가지로 고리 형상, 루프 형상 또는 프레임 형상으로 형성될 수 있으나, 이에 한정하지 않는다.
제2 반사층(144)은 도 3에 도시된 바와 같이 연속적인 라인 형상으로 형성되거나, 도 4에 도시된 바와 같이 이산적인 도트(dot) 형상으로 형성될 수 있다. 또는, 라인 형상과 도트 형상의 조합으로 형성될 수도 있다.
도 3을 참조하면, 제2 반사층(144)의 폭(W1, W1')은 서로 동일하거나 서로 다를 수 있으며, 실시예에 따라 얼마든지 달라질 수 있다.
제2 반사층(144)의 폭(W1, W1')이 너무 넓으면 반사율이 높은 제1 반사층(142)에서 반사되는 빛의 양이 적어져서 반사층(140)의 전체 반사율이 저하되며, 제2 반사층(144)의 폭(W1, W1')이 너무 좁으면 제1 반사층(142)과 투명 전극층(130)의 부착력이 약화될 수 있으므로, 이들 사이의 관계를 고려하여 제2 반사층(144)의 폭(W1, W1')이 조절될 수 있다.
도 4를 참조하면, 제2 반사층(144)의 도트(144a)의 개수, 도트(144a)의 형상, 도트(144a)의 폭(W3, W3'), 인접한 도트(144a) 사이의 간격(D1, D1')은 실시예에 따라 얼마든지 달라질 수 있으며, 반사층(140)의 전체 반사율과 제1 반사층(142)과 투명 전극층(130) 사이의 부착력의 관계를 고려하여 조절될 수 있다.
제2 반사층(144)의 도트(144a)는 원형, 타원형, 다각형 또는 비정형 중 하나로 형성될 수 있으며, 이에 한정하지는 않는다.
다시 도 2를 참조하면, 제2 반사층(144)은 반사층(140)의 전체 반사율이 80% 이하로 떨어지지 않을 정도의 두께로 형성될 수 있으며, 일 예로서 5~20nm로 형성될 수 있다.
제1 실시예에서, 제2 반사층(144)은 투명 전극층(130)과 접하지 않는 영역이 모두 제1 반사층(142)에 의해 둘러싸일 수 있다.
반사층(140)은 공기에 의해 쉽게 산화되어 변질될 수 있으므로, 반사층(140)의 측면이 발광소자(100A)의 외부로 노출되지 않고 본딩층(115)에 의해 둘러싸일 수 있다.
도 5는 제2 실시예에 따른 발광소자의 측단면도이고, 도 6 및 도 7은 제2 실시예에 따른 발광소자의 상부 단면도이다.
도 6 및 도 7은 도 5의 발광소자를 CC'방향에서 바라본 상부 단면도를 도시한 것이다.
상술한 실시예들과 중복되는 내용은 다시 설명하지 않으며, 이하에서는 차이점을 중심으로 설명한다.
제2 실시예에 따른 발광소자(100B)는 제1 도전형 반도체층(122)과 활성층(124) 및 제2 도전형 반도체층(124)을 포함하는 발광 구조물(120), 상기 발광 구조물(120)의 제2 도전형 반도체층(126) 방향에 위치하는 반사층(140), 및 상기 제2 도전형 반도체층(126)과 상기 반사층(140) 사이에 위치하는 투명 전극층(130)을 포함하고, 반사층(140)은 제1 반사층(142) 및 상기 제1 반사층(142)과 상기 투명 전극층(130) 사이의 계면 중 적어도 일부에 위치하는 제2 반사층(144)을 포함한다.
또한, 제1 도전형 반도체층(122) 상에는 제1 전극(150)이 위치하고, 제2 도전형 반도체층(124)과 투명 전극층(130) 사이에 전류 저지층(170)이 위치한다.
전류 저지층(170)은 제1 전극(150)과 대응하여 위치하며, 일 예로서 제1 전극(150)의 폭(W2)보다 넓게 형성될 수 있다.
전류 저지층(170)은 발광소자(100B)로 주입된 전류가 제1 전극(150)의 주변으로만 밀집되는 것을 방지하여 전류의 흐름이 수평 방향으로 분산될 수 있도록 한다.
전류 저지층(170)은 반사층(140) 또는 투명 전극층(130)보다 전기 전도성이 낮은 물질, 제2 도전형 반도체층(126)과 쇼트키 접촉(Schottky Contact)을 형성하는 물질 또는 전기 절연성 물질로 형성될 수 있다. 전류 저지층(170)은 예를 들어, ZnO, SiO2, SiON, Si3N4, Al2O3 ,, TiO2, Ti, Al 또는 Cr 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
전류 저지층(170)은 일면이 투명 전극층(130)과 접하고, 다른 면들은 투명 전극층(130)과 접할 수 있다.
투명 전극층(130)은 전류 저지층(170)과 접하는 제1 영역(130a)과, 제1 영역(130a)과 대응되면서 전류 저지층(170)과 접하지 않는 제2 영역(130b)을 포함할 수 있다.
제2 반사층(144)은 전류 저지층(170)과 접하는 투명 전극층(130)의 제1 영역(130a) 중 적어도 일부와 대응하여 위치할 수 있다.
즉, 제2 반사층(144)은, 전류 저지층(170)과 접하는 투명 전극층(130)의 제1 영역(130a)과 대응되는 제2 영역(130b) 중 일부와 접하여 위치할 수 있다.
전류 저지층(170)은 제1 전극(150)과 대응하여 위치하므로, 전류 저지층(170)과 접하는 투명 전극층(130)의 제1 영역(130a) 중 적어도 일부와 대응하여 제2 반사층(144)을 위치시킴으로써, 상술한 제1 실시예에서와 마찬가지의 이유로 제2 반사층(144)에 의한 반사율 저하를 최소화면서 제1 반사층(142)과 투명 전극층(130) 사이의 부착력을 개선할 수 있다.
제2 반사층(144)은 제2 도전형 반도체층(126)과 접하지 않는 전류 저지층(170)의 면들과 대응하도록 수직 단면 형상이 U자 형상을 가질 수 있다.
제2 반사층(144)은 전류 저지층(170)의 폭보다 넓게 형성될 수 있으나, 은 전류 저지층(170)의 폭과 같거나 이보다 좁게 형성될 수도 있다.
제2 실시예에서, 제2 반사층(144)은 투명 전극층(130)과 접하지 않는 영역이 모두 제1 반사층(142)에 의해 둘러싸일 수 있다.
제2 반사층(144)은 도 6에 도시된 것과 같이 연속적인 라인 형상으로 형성되거나, 도 7에 도시된 것과 같이 이산적인 도트 형상으로 형성될 수 있다. 또는, 라인 형상과 도트 형상의 조합으로 형성될 수도 있다.
도 5를 참조하면, 일 예로서, 제2 반사층(144)이 전류 저지층(170)의 폭보다 넓게 형성된 것으로 도시하였으므로, 도 6 및 도 7에서도 제2 반사층(144)이 전류 저지층(170)의 폭보다 넓은 것으로 도시하였다.
도 6에서 제2 반사층(144)의 폭(W1, W1'), 도 7에서 제2 반사층(144)의 도트(144a)의 개수, 도트(144a)의 폭(W3), 인접한 도트(144a) 사이의 거리(D1, D1')는 상술한 바와 같이 반사층(140)의 전체 반사율과 제1 반사층(142)과 투명 전극층(130) 사이의 부착력의 관계를 고려하여 조절될 수 있다.
도 8은 제3 실시예에 따른 발광소자의 측단면도이다.
상술한 실시예들과 중복되는 내용은 다시 설명하지 않으며, 이하에서는 차이점을 중심으로 설명한다.
제3 실시예에 따른 발광소자(100C)는 제1 도전형 반도체층(122)과 활성층(124) 및 제2 도전형 반도체층(124)을 포함하는 발광 구조물(120), 상기 발광 구조물(120)의 제2 도전형 반도체층(126) 방향에 위치하는 반사층(140), 및 상기 제2 도전형 반도체층(126)과 상기 반사층(140) 사이에 위치하는 투명 전극층(130)을 포함하고, 반사층(140)은 제1 반사층(142) 및 상기 제1 반사층(142)과 상기 투명 전극층(130) 사이의 계면 중 적어도 일부에 위치하는 제2 반사층(144)을 포함한다.
또한, 제1 도전형 반도체층(122) 상에는 제1 전극(150)이 위치하고, 제2 도전형 반도체층(124)과 투명 전극층(130) 사이에 전류 저지층(170)이 위치한다.
제2 반사층(144)은 전류 저지층(170)과 접하는 투명 전극층(130)의 제1 영역(130a) 중 적어도 일부와 대응하여 위치할 수 있다.
즉, 제2 반사층(144)은, 전류 저지층(170)과 접하는 투명 전극층(130)의 제1 영역(130a)과 대응되는 제2 영역(130b) 중 일부와 접하여 위치할 수 있다.
제3 실시예의 발광소자(100C)가 제2 실시예의 발광소자(100B)와 다른 점은, 제2 반사층(144)이 전류 저지층(170)의 폭보다 좁게 형성되었다는 점이다.
제2 반사층(144)의 전체 폭이 전류 저지층(170)의 하부에 위치함으로써 제2 실시예에서보다 반사층(140)의 전체 반사율이 개선될 수 있다.
도시하지는 않았으나, 제3 실시예에서도 상술한 바와 같이 제2 반사층(144)이 라인 형상 또는 도트 형상으로 형성될 수 있으며, 라인 형상 또는 도트 형상의 조합으로 형성될 수도 있다.
도 9는 제4 실시예에 따른 발광소자의 측단면도이다.
상술한 실시예들과 중복되는 내용은 다시 설명하지 않으며, 이하에서는 차이점을 중심으로 설명한다.
제4 실시예에 따른 발광소자(100D)는 제1 도전형 반도체층(122)과 활성층(124) 및 제2 도전형 반도체층(124)을 포함하는 발광 구조물(120), 상기 발광 구조물(120)의 제2 도전형 반도체층(126) 방향에 위치하는 반사층(140), 및 상기 제2 도전형 반도체층(126)과 상기 반사층(140) 사이에 위치하는 투명 전극층(130)을 포함하고, 반사층(140)은 제1 반사층(142) 및 상기 제1 반사층(142)과 상기 투명 전극층(130) 사이의 계면 중 적어도 일부에 위치하는 제2 반사층(144)을 포함한다.
또한, 제1 도전형 반도체층(122) 상에 제1 전극(150)이 위치하고, 발광 구조물(120)의 측면에는 패시베이션층(160)이 위치한다.
패시베이션층(160)은 비전도성 산화물이나 질화물로 이루어질 수 있으며, 일 예로서, 실리콘 산화물(SiO2)층, 산화 질화물층, 또는 산화 알루미늄층으로 이루어질 수 있다.
발광 구조물(120)의 측면뿐만 아니라, 발광 구조물(120)의 상면의 일부 및/또는 발광 구조물(120)의 외부로 노출된 투명 전극층(130)과 본딩층(115) 상에도 패시베이션층(160)이 형성될 수 있다.
제4 실시예의 제1 전극(150)은 일 예로서 상술한 실시예들의 제1 전극(150)과 다른 패턴을 갖는 것으로 도시하였으나, 동일한 패턴을 가질 수도 있다.
도 9를 참조하면, 제2 반사층(144)의 일부가 제1 전극(150)과 대응하여 위치하므로, 제1 도전형 반도체층(122)과 접하는 제1 전극(150)의 일면과 대응하는 발광 구조물(120)의 영역과, 제2 반사층(144)과 대응하는 발광구조물(120)의 영역이 적어도 일부 중첩될 수 있다.
또한, 제2 반사층(144)은 패시베이션층(160)과 대응하여 위치하는 투명 전극층(130)의 영역 중 적어도 일부 상에 위치할 수 있다.
즉, 패시베이션층(160)과 대응하여 위치하는 투명 전극층(130)의 영역 중에서, 발광 구조물(120)의 하부 둘레에 위치하는 투명 전극층(130)의 영역 상에 위치할 수 있다.
패시베이션층(160)이 위치하는 곳에는 활성층(124)이 존재하지 않기 때문에 발광에 기여하는 영역이 아니므로, 패시베이션층(160)과 대응하여 제2 반사층(144)을 위치시킴으로써 제2 반사층(144)에 의한 반사율 저하를 최소화하면서 제1 반사층(142)과 투명 전극층(130) 사이의 부착력을 개선할 수 있다.
패시베이션층(160)과 대응하여 형성된 제2 반사층(144) 중에서 투명 전극층(130)과 접하지 않는 영역의 일부는 제1 반사층(142)과 접하고, 나머지 부분은 본딩층(115)에 의해 둘러싸일 수 있다.
그러나, 도 9에 도시된 것과 달리 제2 반사층(144)이 본딩층(115)과 접하지 않고, 투명 전극층(130)과 접하지 않는 영역 전부가 제1 반사층(142)과 접하여 둘러싸일 수도 있다.
반사층(140)은 공기에 의해 쉽게 산화되어 변질될 수 있으므로, 반사층(140)의 측면이 발광소자(100D)의 외부로 노출되지 않고 본딩층(115)에 의해 둘러싸일 수 있다.
제2 반사층(144)은 라인 형상 또는 도트 형상으로 형성될 수 있고, 라인 형상 또는 도트 형상의 조합으로 형성될 수도 있다.
도 10은 제5 실시예에 따른 발광소자의 측단면도이다.
상술한 실시예들과 중복되는 내용은 다시 설명하지 않으며, 이하에서는 차이점을 중심으로 설명한다.
제5 실시예에 따른 발광소자(100E)는 제1 도전형 반도체층(122)과 활성층(124) 및 제2 도전형 반도체층(124)을 포함하는 발광 구조물(120), 상기 발광 구조물(120)의 제2 도전형 반도체층(126) 방향에 위치하는 반사층(140), 및 상기 제2 도전형 반도체층(126)과 상기 반사층(140) 사이에 위치하는 투명 전극층(130)을 포함하고, 반사층(140)은 제1 반사층(142) 및 상기 제1 반사층(142)과 상기 투명 전극층(130) 사이의 계면 중 적어도 일부에 위치하는 제2 반사층(144)을 포함한다.
또한, 제1 도전형 반도체층(122) 상에 제1 전극(150)이 위치하고, 제1 전극(150)과 대응하여 제2 도전형 반도체층(126)과 투명 전극층(130) 사이에 전류 저지층(170)이 위치하고, 발광 구조물(120)의 측면에는 패시베이션층(160)이 위치한다.
투명 전극층(130)은 전류 저지층(170)과 접하는 제1 영역(130a)과, 제1 영역(130a)에 대응되면서 전류 저지층(170)과 접하지 않는 제2 영역(130b)을 포함하고, 제2 반사층(144)은 전류 저지층(170)과 접하는 제1 영역(130a)과 대응하는 제2 영역(130b) 중 적어도 일부와 접하여 위치할 수 있다.
또한, 제2 반사층(144)은 패시베이션층(160)과 대응하여 위치하는 투명 전극층(130)의 영역 중 적어도 일부 상에 위치할 수 있다.
즉, 패시베이션층(160)과 대응하여 위치하는 투명 전극층(130)의 영역 중에서, 발광 구조물(120)의 하부 둘레에 위치하는 투명 전극층(130)의 영역 상에 위치할 수 있다.
도 11은 제6 실시예에 따른 발광소자의 측단면도이다.
제6 실시예에 따른 발광소자(100F)는 제1 도전형 반도체층(122)과 활성층(124) 및 제2 도전형 반도체층(124)을 포함하는 발광 구조물(120), 상기 발광 구조물(120)의 제2 도전형 반도체층(126) 방향에 위치하는 반사층(140), 및 상기 제2 도전형 반도체층(126)과 상기 반사층(140) 사이에 위치하는 투명 전극층(130)을 포함하고, 반사층(140)은 제1 반사층(142) 및 상기 제1 반사층(142)과 상기 투명 전극층(130) 사이의 계면 중 적어도 일부에 위치하는 제2 반사층(144)을 포함한다.
또한, 발광 구조물(120)의 측면에는 패시베이션층(160)이 위치한다.
제2 반사층(144)은 패시베이션층(160)과 대응하여 위치하는 투명 전극층(130)의 영역 중 적어도 일부 상에 위치할 수 있다.
즉, 패시베이션층(160)과 대응하여 위치하는 투명 전극층(130)의 영역 중에서, 발광 구조물(120)의 하부 둘레에 위치하는 투명 전극층(130)의 영역 상에 위치할 수 있다.
제6 실시예의 경우, 제4, 5 실시예에 비해 반사층(140)의 반사율은 높을 수 있으나 제1 반사층(142)과 투명 전극층(130) 사이의 부착력은 제4, 5 실시예에 비해 약할 수 있다.
도 12는 제7 실시예에 따른 발광소자의 측단면도이다.
제7 실시예에 따른 발광소자(100G)는 제1 도전형 반도체층(122)과 활성층(124) 및 제2 도전형 반도체층(124)을 포함하는 발광 구조물(120), 상기 발광 구조물(120)의 제2 도전형 반도체층(126) 방향에 위치하는 반사층(140), 및 상기 제2 도전형 반도체층(126)과 상기 반사층(140) 사이에 위치하는 투명 전극층(130)을 포함하고, 반사층(140)은 제1 반사층(142) 및 상기 제1 반사층(142)과 상기 투명 전극층(130) 사이의 계면 중 적어도 일부에 위치하는 제2 반사층(144)을 포함한다.
또한, 제1 도전형 반도체층(122) 상에 제1 전극(150)이 위치하고, 발광 구조물(120)의 하부 둘레에 채널층(180)이 위치한다.
채널층(180)은 발광소자(100G)의 제조 과정 중 아이솔레이션 에칭시 에칭의 스톱 레이어(stop layer)로서 작용할 수 있다.
채널층(180)은 발광 구조물(120)의 제2 도전형 반도체층(126) 하부 둘레에 루프 형상, 고리 형상 또는 프레임 형상 등의 패턴으로 형성될 수 있다.
채널층(180)은 발광 구조물의 외벽이 습기에 노출되더라도 서로 쇼트가 발생하는 것을 방지하여 고습에 강한 발광소자를 제공할 수 있다.
채널층(180)은 산화물, 질화물 또는 절연층의 재질 중에서 선택될 수 있으며, 예컨대 ITO(indium tinoxide), 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), SiO2, SiOx, SiOxNy, Si3N4, Al2O3, TiO2 등에서 선택적으로 형성될 수 있다.
발광 구조물(120)의 측면 및 발광 구조물(120)의 외부로 노출된 채널층(180)의 상부에 패시베이션층(160)이 위치할 수도 있다.
제2 반사층(144)은 제1 전극(150)의 적어도 일부와 대응하여 위치할 수 있고, 채널층(180)과 접하여 위치하는 투명 전극층(130)의 영역 중 적어도 일부와 대응하여 위치할 수 있다.
투명 전극층(130)은 채널층(180)과 접하는 제3 영역(130c)과, 제3 영역(130c)에 대응되면서 채널층(180)과 접하지 않는 제4 영역(130d)을 포함하고, 제2 반사층(144)은 상기 제4 영역(130d) 중 적어도 일부와 접하여 위치할 수 있다.
채널층(180)은 발광 구조물(120)의 하부 둘레에 배치되므로, 채널층(180)의 상부에는 활성층(124)이 존재하지 않거나 전체 활성층(124) 중 극히 일부만이 존재하므로, 채널층(180)과 대응하여 제2 반사층(144)을 위치시킴으로써 제2 반사층(144)에 의한 반사율 저하를 최소화하면서 제1 반사층(142)과 투명 전극층(130) 사이의 부착력을 개선할 수 있다.
제2 반사층(144)은 라인 형상 또는 도트 형상으로 형성될 수 있고, 라인 형상 또는 도트 형상의 조합으로 형성될 수도 있다.
도 13은 제8 실시예에 따른 발광소자의 측단면도이다.
제8 실시예에 따른 발광소자(100H)는 제1 도전형 반도체층(122)과 활성층(124) 및 제2 도전형 반도체층(124)을 포함하는 발광 구조물(120), 상기 발광 구조물(120)의 제2 도전형 반도체층(126) 방향에 위치하는 반사층(140), 및 상기 제2 도전형 반도체층(126)과 상기 반사층(140) 사이에 위치하는 투명 전극층(130)을 포함하고, 반사층(140)은 제1 반사층(142) 및 상기 제1 반사층(142)과 상기 투명 전극층(130) 사이의 계면 중 적어도 일부에 위치하는 제2 반사층(144)을 포함한다.
또한, 제1 도전형 반도체층(122) 상에 제1 전극(150)이 위치하고, 제1 전극(150)과 대응하여 제2 도전형 반도체층(126)과 투명 전극층(130) 사이에 전류 저지층(170)이 위치하며, 발광 구조물(120)의 하부 둘레에 채널층(180)이 위치한다.
발광 구조물(120)의 측면 및 발광 구조물(120)의 외부로 노출된 채널층(180)의 상부에 패시베이션층(160)이 위치할 수도 있다.
제2 반사층(144)은 전류 저지층(170)과 접하는 투명 전극층(130)의 영역 중 적어도 일부와 대응하여 위치할 수 있다.
즉, 제2 반사층(144)은, 전류 저지층(170)과 접하는 투명 전극층(130)의 제1 영역(130a)과 대응되면서 전류 저지층(170)과 접하지 않는 투명 전극층(130)의 제2 영역(130b) 중 적어도 일부와 접하여 위치할 수 있다.
또한, 제2 반사층(144)은 채널층(180)과 접하여 위치하는 투명 전극층(130)의 영역 중 적어도 일부와 대응하여 위치할 수 있다.
즉, 제2 반사층(144)은, 채널층(180)과 접하는 투명 전극층(130)의 제3 영역(130c)과 대응되면서 채널층(180)과 접하지 않는 투명 전극층(130)의 제4 영역(130d) 중 적어도 일부와 접하여 위치할 수 있다.
도 14는 제9 실시예에 따른 발광소자의 측단면도이다.
제9 실시예에 따른 발광소자(100I)는 제1 도전형 반도체층(122)과 활성층(124) 및 제2 도전형 반도체층(124)을 포함하는 발광 구조물(120), 상기 발광 구조물(120)의 제2 도전형 반도체층(126) 방향에 위치하는 반사층(140), 및 상기 제2 도전형 반도체층(126)과 상기 반사층(140) 사이에 위치하는 투명 전극층(130)을 포함하고, 반사층(140)은 제1 반사층(142) 및 상기 제1 반사층(142)과 상기 투명 전극층(130) 사이의 계면 중 적어도 일부에 위치하는 제2 반사층(144)을 포함한다.
또한, 발광 구조물(120)의 하부 둘레에 채널층(180)이 위치한다.
발광 구조물(120)의 측면 및 발광 구조물(120)의 외부로 노출된 채널층(180)의 상부에 패시베이션층(160)이 위치할 수도 있다.
제2 반사층(144)은 채널층(180)과 접하여 위치하는 투명 전극층(130)의 영역 중 적어도 일부와 대응하여 위치할 수 있다.
즉, 제2 반사층(144)은, 채널층(180)과 접하는 투명 전극층(130)의 제3 영역(130c)과 대응되면서 채널층(180)과 접하지 않는 투명 전극층(130)의 제4 영역(130d) 중 적어도 일부와 접하여 위치할 수 있다.
제9 실시예의 경우, 제7, 8 실시예에 비해 반사층(140)의 반사율은 높을 수 있으나 제1 반사층(142)과 투명 전극층(130) 사이의 부착력은 제7, 8 실시예에 비해 약할 수 있다.
도 15는 제10 실시예에 따른 발광소자의 측단면도이다.
제10 실시예에 따른 발광소자(100J)는 제1 도전형 반도체층(122)과 활성층(124) 및 제2 도전형 반도체층(124)을 포함하는 발광 구조물(120), 상기 발광 구조물(120)의 제2 도전형 반도체층(126) 방향에 위치하는 반사층(140), 및 상기 제2 도전형 반도체층(126)과 상기 반사층(140) 사이에 위치하는 투명 전극층(130)을 포함하고, 반사층(140)은 제1 반사층(142) 및 상기 제1 반사층(142)과 상기 투명 전극층(130) 사이의 계면 중 적어도 일부에 위치하는 제2 반사층(144)을 포함한다.
또한, 제1 도전형 반도체층(122) 상에 제1 전극(150)이 위치하고, 제1 전극(150)과 대응하여 제2 도전형 반도체층(126)과 투명 전극층(130) 사이에 전류 저지층(170)이 위치하며, 발광 구조물(120)의 하부 둘레에 채널층(180)이 위치한다.
발광 구조물(120)의 측면 및 발광 구조물(120)의 외부로 노출된 채널층(180)의 상부에 패시베이션층(160)이 위치할 수도 있다.
제2 반사층(144)은 전류 저지층(170)과 접하는 투명 전극층(130)의 영역 중 적어도 일부와 대응하여 위치할 수 있다.
즉, 제2 반사층(144)은, 전류 저지층(170)과 접하는 투명 전극층(130)의 제1 영역(130a)과 대응되면서 전류 저지층(170)과 접하지 않는 투명 전극층(130)의 제2 영역(130b) 중 적어도 일부와 접하여 위치할 수 있다.
또한, 제2 반사층(144)은 채널층(180)과 접하여 위치하는 투명 전극층(130)의 영역 중 적어도 일부와 대응하여 위치할 수 있다.
즉, 제2 반사층(144)은, 채널층(180)과 접하는 투명 전극층(130)의 제3 영역(130c)과 대응되면서 채널층(180)과 접하지 않는 투명 전극층(130)의 제4 영역(130d) 중 적어도 일부와 접하여 위치할 수 있다.
제2 반사층(144)은 라인 형상 또는 도트 형상으로 형성될 수 있고, 라인 형상 또는 도트 형상의 조합으로 형성될 수도 있다.
제10 실시예의 발광소자(100J)가 제8 실시예와 다른 점은 제2 반사층(144)이 라인 형상으로 형성되는 경우, 발광소자(100J)의 제2 반사층(144) 라인의 폭이 발광소자(100H)의 제2 반사층(144) 라인의 폭보다 좁으면서 서로 이격된 복수 개로 이루어졌다는 점이다.
또는, 제2 반사층(144)이 도트 형상으로 형성되는 경우, 발광소자(100J)의 제2 반사층(144) 도트가 발광소자(100H)의 제2 반사층(144) 도트보다 개수가 많거나 도트의 폭이 좁게 이루어졌다는 점이다.
제2 반사층(144)의 라인의 폭, 인접한 라인 사이의 간격, 제2 반사층(144)의 도트의 폭, 인접한 도트 사이의 간격, 도트의 개수 등은 실시예에 따라 다양한 변경이 가능하다.
상술한 실시예들에 따르면, 제1 반사층(142)과 투명 전극층(130) 사이의 계면에서 메탈 필링(metal peeling)이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 반사층(140)의 반사율 저하를 최소화하면서 제1 반사층(142)과 투명 전극층(130) 사이의 부착력을 개선할 수 있다.
도 16은 실시예들에 따른 발광소자를 포함한 발광소자 패키지의 일실시예를 도시한 도면이다.
일실시예에 따른 발광소자 패키지(300)는 몸체(310)와, 상기 몸체(310)에 설치된 제1 리드 프레임(321) 및 제2 리드 프레임(322)과, 상기 몸체(310)에 설치되어 상기 제1 리드 프레임(321) 및 제2 리드 프레임(322)과 전기적으로 연결되는 상술한 실시예들에 따른 발광소자(100)와, 상기 캐비티에 형성된 몰딩부(340)를 포함한다. 상기 몸체(310)에는 캐비티가 형성될 수 있다.
상기 몸체(310)는 실리콘 재질, 합성수지 재질, 또는 금속 재질을 포함하여 형성될 수 있다. 상기 몸체(310)가 금속 재질 등 도전성 물질로 이루어지면, 도시되지는 않았으나 상기 몸체(310)의 표면에 절연층이 코팅되어 상기 제1,2 리드 프레임(321, 322) 간의 전기적 단락을 방지할 수 있다.
상기 제1 리드 프레임(321) 및 제2 리드 프레임(322)은 서로 전기적으로 분리되며, 상기 발광소자(100)에 전류를 공급한다. 또한, 상기 제1 리드 프레임(321) 및 제2 리드 프레임(322)은 상기 발광소자(100)에서 발생된 광을 반사시켜 광 효율을 증가시킬 수 있으며, 상기 발광소자(100)에서 발생된 열을 외부로 배출시킬 수도 있다.
상기 발광소자(100)는 상기 몸체(310) 상에 설치되거나 상기 제1 리드 프레임(321) 또는 제2 리드 프레임(322) 상에 설치될 수 있다. 본 실시예에서는 제1 리드 프레임(321)과 발광소자(100)가 직접 통전되고, 제2 리드 프레임(322)과 상기 발광소자(100)는 와이어(330)를 통하여 연결되어 있다. 발광소자(100)는 와이어 본딩 방식 외에 플립칩 방식 또는 다이 본딩 방식 등에 의하여 리드 프레임(321, 322)과 연결될 수 있다.
상기 몰딩부(340)는 상기 발광소자(100)를 포위하여 보호할 수 있다. 또한, 상기 몰딩부(340) 상에는 형광체(350)가 포함되어, 상기 발광소자(100)로부터 방출되는 빛의 파장을 변화시킬 수 있다.
형광체(350)는 가넷(Garnet)계 형광체, 실리케이트(Silicate)계 형광체, 니트라이드(Nitride)계 형광체, 또는 옥시니트라이드(Oxynitride)계 형광체를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 가넷계 형광체는 YAG(Y3Al5O12:Ce3 +) 또는 TAG(Tb3Al5O12:Ce3 +)일 수 있고, 상기 실리케이트계 형광체는 (Sr,Ba,Mg,Ca)2SiO4:Eu2 +일 수 있고, 상기 니트라이드계 형광체는 SiN을 포함하는 CaAlSiN3:Eu2 +일 수 있고, 상기 옥시니트라이드계 형광체는 SiON을 포함하는 Si6 - xAlxOxN8 -x:Eu2 +(0<x<6)일 수 있다.
상기 발광소자(100)에서 방출된 제1 파장 영역의 광이 상기 형광체(250)에 의하여 여기되어 제2 파장 영역의 광으로 변환되고, 상기 제2 파장 영역의 광은 렌즈(미도시)를 통과하면서 광경로가 변경될 수 있다.
실시예에 따른 발광소자 패키지는 복수 개가 기판 상에 어레이되며, 상기 발광소자 패키지의 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 반도체 발광소자 또는 발광소자 패키지를 포함하는 표시 장치, 지시 장치, 조명 시스템으로 구현될 수 있으며, 예를 들어, 조명 시스템은 램프, 가로등을 포함할 수 있다.
이하에서는 상술한 발광소자 또는 발광소자 패키지가 배치된 조명 시스템의 일실시예로서, 헤드램프와 백라이트 유닛을 설명한다.
도 17은 실시예에 따른 발광소자가 배치된 헤드램프의 일실시예를 도시한 도면이다.
도 17을 참조하면, 실시예에 따른 발광소자가 배치된 발광 모듈(710)에서 방출된 빛이 리플렉터(720)와 쉐이드(730)에서 반사된 후 렌즈(740)를 투과하여 차체 전방을 향할 수 있다.
상기 발광 모듈(710)은 회로기판 상에 발광소자가 복수 개로 탑재될 수 있으며, 이에 대해 한정하지 않는다.
도 18은 실시예에 따른 발광소자 패키지가 배치된 표시장치의 일실시예를 도시한 도면이다.
도 18을 참조하면, 실시예에 따른 표시장치(800)는 발광 모듈(830, 835)과, 바텀 커버(810) 상의 반사판(820)과, 상기 반사판(820)의 전방에 배치되며 상기 발광 모듈에서 방출되는 빛을 표시장치 전방으로 가이드하는 도광판(840)과, 상기 도광판(840)의 전방에 배치되는 제1 프리즘시트(850)와 제2 프리즘시트(860)와, 상기 제2 프리즘시트(860)의 전방에 배치되는 패널(870)과 상기 패널(870)의 전반에 배치되는 컬러필터(880)를 포함하여 이루어진다.
발광 모듈은 회로 기판(830) 상의 상술한 발광소자 패키지(835)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 회로 기판(830)은 PCB 등이 사용될 수 있고, 발광소자 패키지(835)는 도 11에서 설명한 바와 같다.
상기 바텀 커버(810)는 표시 장치(800) 내의 구성 요소들을 수납할 수 있다. 상기 반사판(820)은 본 도면처럼 별도의 구성요소로 마련될 수도 있고, 상기 도광판(840)의 후면이나, 상기 바텀 커버(810)의 전면에 반사도가 높은 물질로 코팅되는 형태로 마련되는 것도 가능하다.
여기서, 반사판(820)은 반사율이 높고 초박형으로 사용 가능한 소재를 사용할 수 있고, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PolyEthylene Terephtalate; PET)를 사용할 수 있다.
도광판(840)은 발광소자 패키지 모듈에서 방출되는 빛을 산란시켜 그 빛이 액정 표시 장치의 화면 전영역에 걸쳐 균일하게 분포되도록 한다. 따라서, 도광판(830)은 굴절률과 투과율이 좋은 재료로 이루어지는데, 폴리메틸메타크릴레이트(PolyMethylMethAcrylate; PMMA), 폴리카보네이트(PolyCarbonate; PC), 또는 폴리에틸렌(PolyEthylene; PE) 등으로 형성될 수 있다. 그리고, 도광판이 생략되어 반사시트(820) 위의 공간에서 빛이 전달되는 에어 가이드 방식도 가능하다.
상기 제1 프리즘 시트(850)는 지지필름의 일면에, 투광성이면서 탄성을 갖는 중합체 재료로 형성되는데, 상기 중합체는 복수 개의 입체구조가 반복적으로 형성된 프리즘층을 가질 수 있다. 여기서, 상기 복수 개의 패턴은 도시된 바와 같이 마루와 골이 반복적으로 스트라이프 타입으로 구비될 수 있다.
상기 제2 프리즘 시트(860)에서 지지필름 일면의 마루와 골의 방향은, 상기 제1 프리즘 시트(850) 내의 지지필름 일면의 마루와 골의 방향과 수직할 수 있다. 이는 발광 모듈과 반사시트로부터 전달된 빛을 상기 패널(870)의 전방향으로 고르게 분산하기 위함이다.
본 실시예에서 상기 제1 프리즘시트(850)과 제2 프리즘시트(860)가 광학시트를 이루는데, 상기 광학시트는 다른 조합 예를 들어, 마이크로 렌즈 어레이로 이루어지거나 확산시트와 마이크로 렌즈 어레이의 조합 또는 하나의 프리즘 시트와 마이크로 렌즈 어레이의 조합 등으로 이루어질 수 있다.
상기 패널(870)은 액정 표시 패널(Liquid crystal display)가 배치될 수 있는데, 액정 표시 패널(860) 외에 광원을 필요로 하는 다른 종류의 디스플레이 장치가 구비될 수 있다.
상기 패널(870)은, 유리 바디 사이에 액정이 위치하고 빛의 편광성을 이용하기 위해 편광판을 양 유리바디에 올린 상태로 되어있다. 여기서, 액정은 액체와 고체의 중간적인 특성을 가지는데, 액체처럼 유동성을 갖는 유기분자인 액정이 결정처럼 규칙적으로 배열된 상태를 갖는 것으로, 상기 분자 배열이 외부 전계에 의해 변화되는 성질을 이용하여 화상을 표시한다.
표시장치에 사용되는 액정 표시 패널은, 액티브 매트릭스(Active Matrix) 방식으로서, 각 화소에 공급되는 전압을 조절하는 스위치로서 트랜지스터를 사용한다.
상기 패널(870)의 전면에는 컬러 필터(880)가 구비되어 상기 패널(870)에서 투사된 빛을, 각각의 화소마다 적색과 녹색 및 청색의 빛만을 투과하므로 화상을 표현할 수 있다.
이상과 같이 실시예는 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100A~100J: 발광소자 110: 지지기판
115: 본딩층 120: 발광 구조물
122: 제1 도전형 반도체층 124: 활성층
126: 제2 도전형 반도체층 130: 투명 전극층
140: 반사층 142: 제1 반사층
144: 제2 반사층 150: 제1 전극
160: 패시베이션층 170: 전류 저지층
310: 패키지 몸체 321, 322: 제1,2 리드 프레임
330: 와이어 340: 몰딩부
350: 형광체 710: 발광 모듈
720: 리플렉터 730: 쉐이드
800: 표시장치 810: 바텀 커버
820: 반사판 840: 도광판
850: 제1 프리즘시트 860: 제2 프리즘시트
870: 패널 880: 컬러필터

Claims (17)

  1. 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층, 및 상기 제1 도전형 반도체층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이의 활성층을 포함하는 발광 구조물;
    상기 발광 구조물의 제2 도전형 반도체층 방향에 위치하는 반사층; 및
    상기 제2 도전형 반도체층과 상기 반사층 사이에 위치하는 투명 전극층;을 포함하고,
    상기 반사층은 제1 반사층, 및 상기 제1 반사층과 상기 투명 전극층 사이의 계면 중 적어도 일부에 위치하는 제2 반사층을 포함하는 발광소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 도전형 반도체층 상에 위치하는 제1 전극을 더 포함하는 발광소자.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제2 반사층은 상기 제1 전극과 적어도 일부 대응하여 위치하는 발광소자.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 도전형 반도체층과 접하는 상기 제1 전극의 일면과 대응하는 상기 발광 구조물의 영역과, 상기 제2 반사층과 대응하는 상기 발광 구조물의 영역이 적어도 일부 중첩되는 발광소자.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 반사층은 Ag를 포함하는 발광소자.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 반사층은 Ti, Ni, Cr 또는 AgCu 중 적어도 하나를 포함하는 발광소자.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 전극과 대응하여 상기 제2 도전형 반도체층과 상기 투명 전극층 사이에 위치하는 전류 저지층을 더 포함하는 발광소자.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제2 반사층은 상기 전류 저지층과 접하는 상기 투명 전극층의 영역 중 적어도 일부와 대응하여 위치하는 발광소자.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광 구조물의 측면을 둘러싸는 패시베이션층을 더 포함하는 발광소자.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제2 반사층은 상기 패시베이션층과 대응하여 위치하는 상기 투명 전극층의 영역 중 적어도 일부 상에 위치하는 발광소자.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광 구조물의 하부 둘레에 배치되는 채널층을 더 포함하는 발광소자.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제2 반사층은 상기 채널층과 접하여 위치하는 상기 투명 전극층의 영역 중 적어도 일부와 대응하여 위치하는 발광소자.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 반사층은 5~20nm의 두께를 갖는 발광소자.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 반사층은 라인 형상 또는 도트 형상 중 적어도 어느 하나로 형성된 발광소자.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 반사층은 상기 투명 전극층과 접하지 않는 영역이 상기 제1 반사층에 의해 둘러싸인 발광소자.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사층에 인접하여 지지기판이 위치하고, 상기 반사층과 상기 지지기판 사이에 위치하는 본딩층을 더 포함하는 발광소자.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제2 반사층의 일부가 상기 본딩층과 접하는 발광소자.
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