KR20140062216A - Light emittng device - Google Patents
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Abstract
Description
실시예는 발광소자에 관한 것이다.An embodiment relates to a light emitting element.
GaN, AlGaN 등의 3-5 족 화합물 반도체는 넓고 조정이 용이한 밴드 갭 에너지를 가지는 등의 많은 장점으로 인해 광 전자 공학 분야(optoelectronics)와 전자 소자를 위해 등에 널리 사용된다. GaN, and AlGaN are widely used for optoelectronics and electronic devices due to their advantages such as wide and easy bandgap energy.
특히, 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.Particularly, a light emitting device such as a light emitting diode (Ligit Emitting Diode) or a laser diode using a semiconductor material of a 3-5 group or a 2-6 group compound semiconductor has been widely used in various fields such as red, green, blue and ultraviolet It can realize various colors, and it can realize efficient white light by using fluorescent material or color combination. It has low power consumption, semi-permanent lifetime, fast response speed, safety, and environment compared to conventional light sources such as fluorescent lamps and incandescent lamps Affinity.
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.Therefore, a transmission module of the optical communication means, a light emitting diode backlight replacing a cold cathode fluorescent lamp (CCFL) constituting a backlight of an LCD (Liquid Crystal Display) display device, a white light emitting element capable of replacing a fluorescent lamp or an incandescent lamp Diode lighting, automotive headlights, and traffic lights.
도 1은 종래의 발광소자를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a conventional light emitting device.
종래의 발광소자(100)는 사파이어 등으로 이루어진 기판(110) 위에 버퍼층(115)과 발광 구조물(120)이 배치되고, 발광 구조물(120)은 제1 도전형 반도체층(122)과 활성층(124) 및 제2 도전형 반도체층(126)을 포함하고, 제1 도전형 반도체층(122)과 제2 도전형 반도체층(126) 상에 각각 제1 전극(125)과 제2 전극(145)이 배치된다.The conventional
발광소자(100)는 제1 도전형 반도체층(122)을 통해서 주입되는 전자와 제2 도전형 반도체층(126)을 통해서 주입되는 정공이 서로 만나서 활성층(124)을 이루는 물질 고유의 에너지 밴드에 의해서 결정되는 에너지를 갖는 빛을 방출한다. 활성층(124)에서 방출되는 빛은 활성층(124)을 이루는 물질의 조성에 따라 다를 수 있으며, 청색광이나 자외선(UV) 또는 심자외선(Deep UV) 등일 수 있다.In the
상술한 발광소자(100)에서 활성층(124)으로부터 방출된 빛은 제1 전극(125) 또는 제2 전극(145)에 흡수되어 발광소자(100)의 광효율이 저하될 수 있다. 제1 전극(125)과 제2 전극(145)은 도전성 물질 예를 들면 금속으로 이루어질 수 있는데, 표면에서 빛의 반사 뿐만 아니라 흡수도 이루어질 수 있다.The light emitted from the
실시예는 발광소자의 광효율을 향상시키고자 한다.The embodiment attempts to improve the light efficiency of the light emitting device.
실시예는 제1 도전형 반도체층; 상기 제1 도전형 반도체층 상에 배치되는 활성층; 상기 활성층 상에 배치되는 제2 도전형 반도체층; 상기 제1 도전형 반도체층과 제2 도전형 반도체층 상에 각각 배치되는 제1 전극과 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 제2 전극의 표면 중 적어도 일부에 각각 배치되는 DBR(distributed Bragg reflector) 구조물을 포함하는 발광소자를 제공한다.The embodiment includes a first conductivity type semiconductor layer; An active layer disposed on the first conductive semiconductor layer; A second conductive semiconductor layer disposed on the active layer; A first electrode and a second electrode respectively disposed on the first conductivity type semiconductor layer and the second conductivity type semiconductor layer; And a distributed Bragg reflector (DBR) structure disposed on at least a part of the surfaces of the first electrode and the second electrode.
DBR 구조물은 서로 굴절률이 다른 제1층과 제2 층이 적어도 1회 서로 교번하여 배치될 수 있다.The DBR structure may be arranged such that the first layer and the second layer, which have different refractive indices from each other, alternate with each other at least once.
제1 층은 SiO2 및 Al2O3 중 하나를 포함하고, 상기 제2 층은 Si3N4 및 TiO2 및 Si-H 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The first layer comprises one of SiO 2 and Al 2 O 3 and the second layer may comprise at least one of Si 3 N 4 and TiO 2 and Si-H.
제1 층은 Si3N4 및 TiO2 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 제2 층은 SiO2 및 Al2O3 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The first layer comprises at least one of Si 3 N 4 and TiO 2 , and the second layer may comprise at least one of SiO 2 and Al 2 O 3 .
제1 층 및 제2 층은 각각 기준 파장의 1/4의 두께를 가질 수 있다.The first layer and the second layer may each have a thickness of 1/4 of the reference wavelength.
제1 전극과 제2 전극 중 적어도 하나와 상기 DBR 구조물의 사이에 배치되는 반사층을 더 포함할 수 있다.And a reflective layer disposed between at least one of the first electrode and the second electrode and the DBR structure.
반사층은 은(Al) 또는 알루미늄(Al)을 포함할 수 있다.The reflective layer may comprise silver (Al) or aluminum (Al).
제1 전극과 제2 전극의 측벽 중 적어도 하나는, 상기 제1 도전형 반도체층 또는 제2 도전형 반도체층의 표면과 35도 내지 85도의 각도로 배치될 수 있다.At least one of the sidewalls of the first electrode and the second electrode may be disposed at an angle of 35 degrees to 85 degrees with the surface of the first conductive type semiconductor layer or the second conductive type semiconductor layer.
DBR 구조물의 두께는 1 마이크로 미터 내지 3 마이크로 미터일 수 있다.The thickness of the DBR structure may be from 1 micrometer to 3 micrometers.
제1 전극 및 제2 전극 중 적어도 하나의 폭은 3 마이크로 미터 내지 10 마이크로 미터일 수 있다.The width of at least one of the first electrode and the second electrode may be between 3 micrometers and 10 micrometers.
제1 전극 및 제2 전극 중 적어도 하나의 높이는 500 옴스트롱 내지 3 마이크로 미터일 수 있다.The height of at least one of the first electrode and the second electrode may be 500 스트 Strong to 3 袖 m.
제1 전극 및 제2 전극 중 적어도 하나의 표면에서 상기 DBR 구조물의 오픈 영역이 형성되고, 상기 오픈 영역에서 상기 제1 전극 및 제2 전극 중 적어도 하나의 표면이 노출될 수 있다.An open region of the DBR structure may be formed on at least one surface of the first electrode and the second electrode and at least one of the first electrode and the second electrode may be exposed in the open region.
본 실시예에 따른 발광소자는 전극의 표면에 DBR 구조물 및/또는 반사층이 형성되어, 전극의 표면으로 진행하는 빛을 반사시켜서 광효율이 향상될 수 있다.In the light emitting device according to the present embodiment, the DBR structure and / or the reflection layer are formed on the surface of the electrode, and the light proceeding to the surface of the electrode is reflected to improve the light efficiency.
도 1은 종래의 발광소자를 나타낸 도면이고,
도 2는 발광소자의 일실시예를 나타낸 도면이고,
도 3은 발광소자의 다른 실시예를 나타낸 도면이고,
도 4a 내지 도 4d는 도 2 내지 도 3의 전극과 DBR 구조물의 실시예들을 나타낸 도면이고,
도 5는 상술한 DBR 구조물의 구조를 상세히 나타낸 도면이고,
도 6은 발광소자가 배치된 발광소자 패키지의 일실시예를 나타낸 도면이고,
도 7은 발광소자가 배치된 조명장치의 일실시예를 나타낸 도면이고,
도 8은 발광소자가 배치된 영상표시장치의 일실시예를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a conventional light emitting device,
2 is a view showing an embodiment of a light emitting device,
3 is a view showing another embodiment of the light emitting device,
FIGS. 4A-4D illustrate embodiments of the electrodes and DBR structures of FIGS. 2 through 3,
5 is a detailed view showing the structure of the DBR structure described above,
6 is a view illustrating an embodiment of a light emitting device package in which a light emitting device is disposed,
7 is a view showing an embodiment of an illumination device in which a light emitting element is disposed,
8 is a view showing an embodiment of a video display device in which light emitting devices are arranged.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features and advantages of the present invention will be more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG.
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 방향 뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.In the description of the embodiment according to the present invention, in the case of being described as being formed "on or under" of each element, the upper (upper) or lower (lower) or under are all such that two elements are in direct contact with each other or one or more other elements are indirectly formed between the two elements. Also, when expressed as "on or under", it may include not only an upward direction but also a downward direction with respect to one element.
도 2는 발광소자의 일실시예를 나타낸 도면이다.2 is a view showing an embodiment of a light emitting device.
발광소자(200)는 기판(210)에 버퍼층(215)과 발광구조물(220)이 배치된다.In the
기판(210)은 반도체 물질 성장에 적합한 물질이나 캐리어 웨이퍼로 형성될 수 있으며, 열 전도성이 뛰어난 물질로 형성될 수 있고, 전도성 기판 또는 절연성 기판을 포함할 수 있다. 예컨대, 사파이어(Al2O3), SiO2, SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, GaP, InP, Ge, Ga203 중 적어도 하나를 사용할 수 있다. 기판(210)의 표면에는 패턴이 형성되어 광추출 효율을 향상시킬 수 있다.The
버퍼층(225)은 본 실시예에서 기판(210)과 발광구조물(220) 사이의 재료의 격자 부정합 및 열 팽창 계수의 차이를 완화하기 위한 것이다. 버퍼층(215)의 재료는 3족-5족 화합물 반도체 예컨대, AlN 외에 AlAs, GaN, InN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.The
도시되지는 않았으나, 버퍼층(215)과 발광구조물(220)의 사이에는 언도프드 GaN층이나 AlGaN층이 배치되어, 발광구조물(220) 내로 상술한 전위 등이 전달되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 버퍼층(215) 내에서도 전위가 차단되어 고품질/고결정성의 버퍼층의 성장이 가능하다.Although not shown, an undoped GaN layer or an AlGaN layer may be disposed between the
발광 구조물(220)은 제1 도전형 반도체층(222)과 활성층(224) 및 제2 도전형 반도체층(226)을 포함하여 이루어진다.The
제1 도전형 반도체층(222)은 반도체 화합물로 형성될 수 있다. 3족-5족, 2족-6족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제1 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(222)이 n형 반도체층인 경우, 상기 제1도전형 도펀트는 n형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.The first
제1 도전형 반도체층(222)은 InxAlyGa(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 제1 도전형 반도체층(222)은 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, GaP, AlGaP, InGaP, AlInGaP, InP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다.The first
활성층(224)은 제1 도전형 반도체층(222)을 통해서 주입되는 전자와 제2 도전형 반도체층(226)을 통해서 주입되는 정공이 서로 만나서 활성층(224)을 이루는 물질 고유의 에너지 밴드에 의해서 결정되는 에너지를 갖는 빛을 방출하는 층이다.The
활성층(224)은 이중 접합 구조(Double Hetero Junction Structure), 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(264)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.The
활성층(224)의 우물층/장벽층은 예를 들어, InGaN/GaN, InGaN/InGaN, GaN/AlGaN, InAlGaN/GaN, InAlGaN/InAlGaN, 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.InGaN / InGaN, InGaN / InGaN, InAlGaN / GaN, InAlGaN / InAlGaN, GaAs (InGaAs) / AlGaAs, GaP (InGaP) / AlGaP, and the well layer / barrier layer of the
활성층(224)의 위 또는/및 아래에는 도전형 클래드층(미도시)이 형성될 수 있다. 도전형 클래드층은 활성층(224)의 장벽층이나 밴드갭보다 더 넓은 밴드갭을 가지는 반도체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도전형 클래드층은 GaN, AlGaN, InAlGaN 또는 초격자 구조 등을 포함할 수 있다. 또한, 도전형 클래드층은 n형 또는 p형으로 도핑될 수 있다.A conductive clad layer (not shown) may be formed on and / or below the
활성층(224) 위에는 제2 도전형 반도체층(226)이 배치된다. 제2 도전형 반도체층(226)은 반도체 화합물로 형성될 수 있다. 3족-5족, 2족-6족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 예컨대, InxAlyGa1 -x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 제2 도전형 반도체층(226)이 p형 반도체층인 경우, 상기 제2도전형 도펀트는 p형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등을 포함할 수 있다.A second
그리고, 반도체 구조물(220)의 일측면은 제2 도전형 반도체층(226)으로부터 활성층(224), 그리고 제1 도전형 반도체층(222)의 일부까지 식각되어 제1 도전형 반도체층(222)의 일부가 노출될 수 있다. 이러한 메사 식각 구조는 절연성 물질로 기판(210)을 사용하는 경우에 유용할 수 있다.One side of the
노출된 제1 도전형 반도체층(222)의 표면에는 제1 전극(225)이 배치되고, 제2 도전형 반도체층(226)의 표면에는 제2 전극(245)이 배치될 수 있다. 제1 전극(225) 및 제2 전극(245) 중 적어도 하나는 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 금(Au) 중 적어도 하나를 포함하여 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있다.The
제1 전극(225)과 제2 전극(245)의 표면에는 DBR(distributed Bragg reflector) 구조물(250)이 배치될 수 있다. 도시된 바와 같이 제1 전극(225)과 제2 전극(245)의 일부가 제1 도전형 반도체층(222)과 제2 도전형 반도체층(226)의 표면과 면접촉하고, DBR 구조물(250)은 제1 전극(225)과 제2 전극(245)의 다른 일부 즉 표면을 둘러싸며 배치되 수 있다.A distributed Bragg reflector (DBR)
DBR 구조물(250)은 입사되는 빛의 파장 즉 기준 파장을 λ이라 하고, n을 매질의 굴절률이라 하며, m을 홀수라고 하면, 서로 굴절률이 다른 두 매질을 mλ/4n 의 두께로 교대로 적층하여 특정 파장대(λ)의 빛에서 95% 이상의 반사율을 얻을 수 있는 반도체 패턴으로 형성되며, 밴드갭 에너지(bandgap energy)가 커서 흡수가 일어나지 않고, 상술한 반도체 패턴을 이루는 두 매질 간의 굴절률 차이가 클수록 반사율이 커진다.If the wavelength of the incident light is λ, the refractive index of the medium is n, and m is an odd number, the
도시된 바와 같이 활성층(224)에서 방출되어 제1 전극(225)과 제2 전극(245)의 표면으로 진행하는 빛은 제1 전극(225)과 제2 전극(245) 표면의 DBR 구조물(250)에서 반사되어, 빛이 제1 전극(225)이나 제2 전극(245)에서 흡수되는 것을 방지할 수 있다.The light emitted from the
도 3은 발광소자의 다른 실시예를 나타낸 도면이다. 도 3은 수직형 발광소자를 도시하고 있는 점에서 수평형 발광소자를 도시하고 있는 도 2의 반도체 소자와 상이하다.3 is a view showing another embodiment of the light emitting device. Fig. 3 is different from the semiconductor device of Fig. 2 showing a horizontal type light emitting element in that a vertical type light emitting element is shown.
도 3에서 발광 구조물(220)의 조성과 제1 전극(225) 및 제2 전극(245)의 조성은 도 2에 도시된 실시예와 동일할 수 있다. 발광 구조물(220)의 제2 도전형 반도체층(226)에는 제2 전극이 배치되어야 하는데, 도 3에서 하부에 도시된 오믹층(262)과 반사층(264)과 접합층(266) 및 도전성 지지기판(268)이 제2 전극으로 작용할 수 있다. 본 실시예에서는 제1 전극(225)의 둘레에 DBR 구조물(250)이 배치될 수 있으며, 구체적인 구성은 도 2에서 설명한 것과 동일하다.3, the composition of the
오믹층(262)은 약 200 옹스트롱의 두께일 수 있다. 오믹층(262)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, Sn, In, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으며, 이러한 재료에 한정되는 않는다.The
반사층(264)은 알루미늄(Al), 은(Ag), 니켈(Ni), 백금(Pt), 로듐(Rh), 혹은 Al이나 Ag이나 Pt나 Rh를 포함하는 합금을 포함하는 금속층으로 이루어질 수 있다. 상술한 반도체 소자가 발광소자일 때, 알루미늄이나 은 등은 활성층(264)에서 발생된 빛을 효과적으로 반사하여 반도체 소자의 광추출 효율을 크게 개선할 수 있다.The
도전성 지지기판(metal support, 268)은 전기 전도도가 우수한 금속을 사용할 수 있고, 반도체 소자 작동시 발생하는 열을 충분히 발산시킬 수 있어야 하므로 열전도도가 높은 금속을 사용할 수 있다.Since the
도전성 지지기판(268)은 금속 또는 반도체 물질등으로 형성될 수 있다. 또한 전기전도성과 열 전도성이 높은 물질로 형성될 수 있다. 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) 등을 선택적으로 포함할 수 있다.The
상기 도전성 지지기판(268)은 전체 질화물 반도체에 휨을 가져오지 않으면서, 스크라이빙(scribing) 공정 및 브레이킹(breaking) 공정을 통하여 별개의 칩으로 잘 분리시키기 위한 정도의 기계적 강도를 가질 수 있다.The
접합층(266)은 반사층(264)과 도전성 지지기판(268)을 결합하는데, 금(Au), 주석(Sn), 인듐(In), 알루미늄(Al), 실리콘(Si), 은(Ag), 니켈(Ni) 및 구리(Cu)로 구성되는 군으로부터 선택되는 물질 또는 이들의 합금으로 형성할 수 있다.The
제1 도전형 반도체층(222)의 표면은 도시된 바와 같이 패터닝되어 광추출 효과를 향상시킬 수 있되, 제1 전극(225)이 배치되는 부분은 플랫(flat)할 수 있으며, 발광 구조물(220)의 둘레에는 패시베이션층(270)이 형성될 수 있는데, 패시베이션층(270)은 절연물질로 이루어질 수 있으며, 절연물질은 비전도성인 산화물이나 질화물로 이루어질 수 있다. 일 예로서, 상기 패시베이션층(270)은 실리콘 산화물(SiO2)층, 산화 질화물층, 산화 알루미늄층으로 이루어질 수 있다.The surface of the first
도 4a 내지 도 4d는 도 2 내지 도 3의 전극과 DBR 구조물의 실시예들을 나타낸 도면이고, 도 5는 상술한 DBR 구조물의 구조를 상세히 나타낸 도면이다. 이하에서 도 4a 내지 도 5를 참조하여 제1 전극 및 제2 전극과 DBR 구조물의 실시예들을 상세히 설명한다. 도 4a 내지 도 5에서 제1 전극을 도시하고 설명하고 있으나, 동일한 구성이 도 2의 제2 전극에 적용될 수 있다.FIGS. 4A to 4D are views showing embodiments of the electrodes and the DBR structure of FIGS. 2 to 3, and FIG. 5 is a detailed view of the structure of the DBR structure. Hereinafter, embodiments of the first and second electrodes and the DBR structure will be described in detail with reference to FIGS. 4A to 5. FIG. Although the first electrode is shown and described in Figs. 4A-5, the same configuration may be applied to the second electrode of Fig.
도 4a에서, 제1 전극(225)이 버퍼층(215)과 면접촉하며 배치되고, 제1 전극(225)의 폭(w)은 3 마이크로 미터 내지 10 마이크로 미터일 수 있다. 제1 전극(225)의 폭이 너무 좁으면 와이어 본딩 등에 충분한 공간이 확보되지 않을 수 있고, 너무 넓으면 재료비가 증가할 수 있고 버퍼층(215)과 접촉하는 영역이 증가하여 그 영역에서 빛의 흡수가 늘어날 수 있다.4A, a
제1 전극(225)의 높이(h)는 500 옴스트롱 내지 3 마이크로 미터일 수 있다. 제1 전극(225)이 너무 높으면 재료비가 증가하거나 활성층(224)의 측면으로부터 방출된 빛의 반사가 증가하여 광 배치가 일정하지 않을 수 있고, 너무 얇으면 전극 재료가 충분히 증착되지 못할 수 있다.The height h of the
도 4a에서 'a' 영역에는 제1 전극(225)의 표면에서 DBR 구조물(250)이 형성되지 않는 오픈 영역이 배치되고 있으며, 오픈 영역에서 제1 전극(225)의 표면이 노출되는데, 발광소자 패키지에서 와이어(wire) 등이 본딩되는 영역일 수 있다.4A, an open region where the
DBR 구조물(250)의 두께(t)는 1 마이크로 미터 내지 3 마이크로 미터일 수 있는데, DBR 구조물(250)의 두께(t)가 너무 얇으면 상술한 빛의 반사 효과가 충분하지 못할 수 있고 너무 두꺼우면 재료비의 증가와 증착 공정이 길어질 수 있다.The thickness t of the
제1 전극(225)과 DBR 구조물(250)의 사이에는 반사층(260)이 추가로 배치될 수 있는데, 반사층(260)은 반사율이 우수한 물질을 포함할 수 있으며 예를 들면 은 (Ag) 또는 알루미늄(Al)을 포함할 수 있다. 상술한 DBR 구조물(250) 외에 반사층(260)이 추가로 배치되어 발광소자의 광효율이 더욱 개선될 수 있다.A
도 4c에 도시된 실시예에서 제1 전극(225)의 측벽이 경사를 가지고 배치되는데, 경사면의 각도(θ)는 35도 내지 85도의 각도를 가질 수 있다. 상술한 각도(θ)는 도 4c에서는 제1 전극(225)이 버퍼층(215)의 표면과 이루는 각도이나, 제1 전극(225) 또는 제2 전극(245)이 제1 도전형 반도체층 또는 제2 도전형 반도체층의 표면과 이루는 각도일 수 있다.In the embodiment shown in FIG. 4C, the sidewalls of the
상술한 각도(θ)가 너무 크면 DBR 구조물(250)의 증착 공정에서 DBR 구조물(250)의 재료가 제1 전극(225)의 측벽에는 증착되기 어려울 수 있고, 너무 작으면 제1 전극(225)의 폭(w)이 너무 증가될 수 있다.The material of the
도 4d에서는 제1 전극(225)의 측벽이 경사를 이루고, 제1 전극(225)과 DBR 구조물(250)의 사이에 반사층(260)이 배치된 실시예가 도시되고 있다.4D illustrates an embodiment in which the sidewalls of the
도 5에서 DBR 구조물(250)은 서로 굴절률이 다른 제1층(250a)과 제2층(250b)이 적어도 1회 서로 교번하여 배치되고 있다. 제1층(250a)과 제2층(250b)은 각각 기준 파장의 1/4의 두께를 갖는데, 여기서 기준 파장은 활성층에서 방출되는 빛의 피크 영역의 파장일 수 있다.5, the
제1층(250a)은 제2층(250b)에 비하여 상대적으로 굴절률이 작으면 되고, 제1 층(250a)은 SiO2 및 Al2O3 중 하나를 포함할 수 있고, 상기 제2 층(250b)은 Si3N4 및 TiO2 및 Si-H 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. SiO2의 굴절률은 1.4 정도이고, Al2O3의 굴절률은 1.6 정도이고, Si3N4의 굴절률은 2.05 내지 2.25 정도이고, TiO2의 굴절률은 2.1 정도이며, Si-H의 굴절률은 3.2 정도이다.The
제1층(250a)과 제2층(250b)은 쌍을 이루어 적어도 1회 이상 배치되는데, 배치된 개수는 발광소자에서 방출하는 빛의 파장 등에 따라 조절이 가능할 수 있다.The
상술한 실시예에 따른 발광소자는 전극의 표면에 DBR 구조물 및/또는 반사층이 형성되어, 전극의 표면으로 진행하는 빛을 반사시켜서 광효율이 감소하는 것을 방지할 수 있다. 전극과 발광 구조물이나 버퍼층 등이 접촉하는 표면에는 상술한 DBR 구조물이나 반사층이 형성되지 않아 전극의 컨택 특성 저하를 방지할 수 있다.In the light emitting device according to the above-described embodiment, the DBR structure and / or the reflection layer are formed on the surface of the electrode so that the light traveling toward the surface of the electrode is reflected, thereby preventing the light efficiency from being reduced. The DBR structure or the reflection layer is not formed on the surface where the electrode and the light emitting structure or the buffer layer are in contact with each other, so that deterioration of contact properties of the electrode can be prevented.
다른 실시예에서는 제1 층(250a)를 Si3N4 및 TiO2 중 적어도 하나를 포함하여 배치하고, 제2 층(250b)을 SiO2 및 Al2O3 중 적어도 하나를 포함하여 배치할 수도 있다.In another embodiment, the
도 6은 발광소자가 배치된 발광소자 패키지의 일실시예를 나타낸 도면이다.6 is a view showing an embodiment of a light emitting device package in which a light emitting device is disposed.
실시예에 따른 발광소자 패키지(300)는 플립 칩 타입의 발광소자 패키지로서, 캐비티를 포함하는 몸체(310)와, 상기 몸체(310)에 설치된 제1 리드 프레임(Lead Frame, 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(200)와, 상기 캐비티에 형성된 몰딩부(350)를 포함한다.The light emitting
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.The
제1 리드 프레임(321) 및 제2 리드 프레임(322)은 서로 전기적으로 분리되며, 상기 발광소자(200)에 전류를 공급한다. 또한, 제1 리드 프레임(321) 및 제2 리드 프레임(322)은 발광소자(200)에서 발생된 광을 반사시켜 광 효율을 증가시킬 수 있으며, 발광소자(200)에서 발생된 열을 외부로 배출시킬 수도 있다.The
발광소자(200)는 볼 형상의 솔더(340)에 의하여 제1 리드 프레임(321) 및 제2 리드 프레임(322)에 전기적으로 연결될 수 있다.The
상기 몰딩부(350)는 상기 발광소자(200)를 포위하여 보호할 수 있다. 또한, 상기 몰딩부(350) 상에는 형광체(360)가 몰딩부(350)와 별개의 층으로 컨포멀(Conformal) 코팅되어 있다. 이러한 구조는 형광체(360)가 분포되어, 발광소자(200)로부터 방출되는 빛의 파장을 발광소자 패키지(300)의 빛이 출사되는 전 영역에서 변환시킬 수 있다.The
발광소자(200)에서 방출된 제1 파장 영역의 광이 상기 형광체(360)에 의하여 여기되어 제2 파장 영역의 광으로 변환되고, 상기 제2 파장 영역의 광은 렌즈(미도시)를 통과하면서 광경로가 변경될 수 있다.The light in the first wavelength range emitted from the
상술한 발광소자 패키지(300)의 내부에 배치된 발광소자는 전극의 표면에 DBR 구조물 및/또는 반사층이 형성되어, 전극의 표면으로 진행하는 빛을 반사시켜서 광효율이 향상될 수 있다.The light emitting device disposed inside the light emitting
발광소자 패키지(300)는 상술한 실시예들에 따른 발광소자 중 하나 또는 복수 개로 탑재할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.The light emitting
실시 예에 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 패키지가 배치된 조명 시스템의 일실시예로서, 헤드 램프와 백라이트 유닛을 설명한다.A plurality of light emitting device packages according to embodiments may be arranged on a substrate, and a light guide plate, a prism sheet, a diffusion sheet, and the like may be disposed on the light path of the light emitting device package. Such a light emitting device package, a substrate, and an optical member can function as a light unit. Still another embodiment may be implemented as a display device, an indicating device, a lighting system including the semiconductor light emitting device or the light emitting device package described in the above embodiments, for example, the lighting system may include a lamp, a streetlight . Hereinafter, a head lamp and a backlight unit will be described as an embodiment of an illumination system in which the above-described light emitting device package is disposed.
도 7은 발광소자 패키지가 배치된 헤드 램프의 일실시예를 나타낸 도면이다.7 is a view showing an embodiment of a headlamp in which a light emitting device package is disposed.
실시예에 따른 헤드 램프(400)는 발광소자 패키지가 배치된 발광소자 모듈(401)에서 방출된 빛이 리플렉터(402)와 쉐이드(403)에서 반사된 후 렌즈(404)를 투과하여 차체 전방을 향할 수 있다.The light emitted from the light emitting
상술한 바와 같이, 상기 발광소자 모듈(401)에 사용되는 발광소자는 전극의 표면에 DBR 구조물 및/또는 반사층이 형성되어, 전극의 표면으로 진행하는 빛을 반사시켜서 광효율이 향상될 수 있다.As described above, the light emitting device used in the light emitting
도 9는 발광소자가 배치된 영상 표시장치의 일실시예를 나타낸 도면이다.9 is a view showing an embodiment of a video display device in which a light emitting device is disposed.
도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 영상표시장치(500)는 광원 모듈과, 바텀 커버(510) 상의 반사판(520)과, 상기 반사판(520)의 전방에 배치되며 상기 광원모듈에서 방출되는 빛을 영상표시장치 전방으로 가이드하는 도광판(540)과, 상기 도광판(540)의 전방에 배치되는 제1 프리즘시트(550)와 제2 프리즘시트(560)와, 상기 제2 프리즘시트(560)의 전방에 배치되는 패널(570)과 상기 패널(570)의 전반에 배치되는 컬러필터(580)를 포함하여 이루어진다.As shown in the drawing, the
광원 모듈은 회로 기판(530) 상의 발광소자 패키지(535)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 회로 기판(530)은 PCB 등이 사용될 수 있고, 발광소자 패키지(535)는 도 8에서 설명한 바와 같다.The light source module comprises a light emitting
바텀 커버(510)는 영상표시장치(500) 내의 구성 요소들을 수납할 수 있다. 반사판(520)은 본 도면처럼 별도의 구성요소로 마련될 수도 있고, 도광판(540)의 후면이나, 상기 바텀 커버(510)의 전면에 반사도가 높은 물질로 코팅되는 형태로 마련되는 것도 가능하다.The
반사판(520)은 반사율이 높고 초박형으로 사용 가능한 소재를 사용할 수 있고, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PolyEthylene Terephtalate; PET)를 사용할 수 있다.The
도광판(540)은 발광소자 패키지 모듈에서 방출되는 빛을 산란시켜 그 빛이 액정 표시 장치의 화면 전영역에 걸쳐 균일하게 분포되도록 한다. 따라서, 도광판(530)은 굴절률과 투과율이 좋은 재료로 이루어지는데, 폴리메틸메타크릴레이트(PolyMethylMethAcrylate; PMMA), 폴리카보네이트(PolyCarbonate; PC), 또는 폴리에틸렌(PolyEthylene; PE) 등으로 형성될 수 있다. 또한, 도광판(540)이 생략되면 에어 가이드 방식의 표시장치가 구현될 수 있다.The
상기 제1 프리즘 시트(550)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.The
상기 제2 프리즘 시트(560)에서 지지필름 일면의 마루와 골의 방향은, 상기 제1 프리즘 시트(550) 내의 지지필름 일면의 마루와 골의 방향과 수직할 수 있다. 이는 광원 모듈과 반사시트로부터 전달된 빛을 상기 패널(570)의 전방향으로 고르게 분산하기 위함이다.In the
본 실시예에서 상기 제1 프리즘시트(550)과 제2 프리즘시트(560)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.In this embodiment, the
상기 패널(570)은 액정 표시 패널(Liquid crystal display)가 배치될 수 있는데, 액정 표시 패널(560) 외에 광원을 필요로 하는 다른 종류의 디스플레이 장치가 구비될 수 있다.A liquid crystal display (LCD) panel may be disposed on the
상기 패널(570)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.In the
표시장치에 사용되는 액정 표시 패널은, 액티브 매트릭스(Active Matrix) 방식으로서, 각 화소에 공급되는 전압을 조절하는 스위치로서 트랜지스터를 사용한다.A liquid crystal display panel used in a display device is an active matrix type, and a transistor is used as a switch for controlling a voltage supplied to each pixel.
상기 패널(570)의 전면에는 컬러 필터(580)가 구비되어 상기 패널(570)에서 투사된 빛을, 각각의 화소마다 적색과 녹색 및 청색의 빛만을 투과하므로 화상을 표현할 수 있다.A
본 실시예에 따른 영상표시장치에 배치된 발광소자는 상술한 바와 같이, 전극의 표면에 DBR 구조물 및/또는 반사층이 형성되어, 전극의 표면으로 진행하는 빛을 반사시켜서 광효율이 향상될 수 있다.As described above, the DBR structure and / or the reflection layer are formed on the surface of the electrode to reflect light traveling to the surface of the electrode, thereby improving the light efficiency.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 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 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments can be modified and implemented. It is to be understood that all changes and modifications that come within the meaning and range of equivalency of the claims are therefore intended to be embraced therein.
100, 200: 발광소자 15, 215: 버퍼층
120, 220: 발광 구조물 122, 222: 제1 도전형 반도체층
124, 224: 활성층 222, 226: 제2 도전형 반도체층
125, 225: 제1 전극 145, 245: 제2 전극
250: DBR 구조물 260: 반사층
300 : 발광소자 패키지 310 : 몸체
321, 322 : 제1,2 리드 프레임 340 : 솔더
350 : 몰딩부 360 : 형광체층
400 : 헤드 램프 410 : 발광소자 모듈
402 : 리플렉터 403 : 쉐이드
404 : 렌즈 500 : 표시장치
510 : 바텀 커버 520 : 반사판
530 : 회로 기판 모듈 540 : 도광판
550, 560 : 제1,2 프리즘 시트 570 : 패널
580 : 컬러필터100, 200: light emitting element 15, 215: buffer layer
120, 220:
124, 224:
125, 225:
250: DBR structure 260: Reflective layer
300: light emitting device package 310: body
321, 322: first and second lead frames 340: solder
350: molding part 360: phosphor layer
400: head lamp 410: light emitting element module
402: Reflector 403: Shade
404: Lens 500: Display device
510: bottom cover 520: reflector
530: circuit board module 540: light guide plate
550, 560: first and second prism sheets 570:
580: Color filter
Claims (12)
상기 제1 도전형 반도체층 상에 배치되는 활성층;
상기 활성층 상에 배치되는 제2 도전형 반도체층;
상기 제1 도전형 반도체층과 제2 도전형 반도체층 상에 각각 배치되는 제1 전극과 제2 전극; 및
상기 제1 전극과 제2 전극의 표면 중 적어도 일부에 각각 배치되는 DBR(distributed Bragg reflector) 구조물을 포함하는 발광소자.A first conductive semiconductor layer;
An active layer disposed on the first conductive semiconductor layer;
A second conductive semiconductor layer disposed on the active layer;
A first electrode and a second electrode respectively disposed on the first conductivity type semiconductor layer and the second conductivity type semiconductor layer; And
And a distributed Bragg reflector (DBR) structure disposed on at least a part of the surfaces of the first electrode and the second electrode.
상기 DBR 구조물은 서로 굴절률이 다른 제1층과 제2 층이 적어도 1회 서로 교번하여 배치되는 발광소자.The method according to claim 1,
Wherein the DBR structure is arranged such that the first layer and the second layer having different refractive indexes are alternately disposed at least once.
상기 제1 층은 SiO2 및 Al2O3 중 하나를 포함하고, 상기 제2 층은 Si3N4 및 TiO2 및 Si-H 중 적어도 하나를 포함하는 발광소자.3. The method of claim 2,
Wherein the first layer comprises one of SiO 2 and Al 2 O 3 and the second layer comprises at least one of Si 3 N 4 and TiO 2 and Si-H.
상기 제1 층은 Si3N4 및 TiO2 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 제2 층은 SiO2 및 Al2O3 중 적어도 하나를 포함하는 발광소자.3. The method of claim 2,
Wherein the first layer comprises at least one of Si 3 N 4 and TiO 2 , and the second layer comprises at least one of SiO 2 and Al 2 O 3 .
상기 제1 층 및 제2 층은 각각 기준 파장의 1/4의 두께를 가지는 발광소자.3. The method of claim 2,
Wherein the first layer and the second layer each have a thickness of 1/4 of the reference wavelength.
상기 제1 전극과 제2 전극 중 적어도 하나와 상기 DBR 구조물의 사이에 배치되는 반사층을 더 포함하는 발광소자.The method according to claim 1,
And a reflective layer disposed between at least one of the first electrode and the second electrode and the DBR structure.
상기 반사층은 은(Al) 또는 알루미늄(Al)을 포함하는 발광소자.The method according to claim 6,
Wherein the reflective layer comprises silver (Al) or aluminum (Al).
상기 제1 전극과 제2 전극의 측벽 중 적어도 하나는, 상기 제1 도전형 반도체층 또는 제2 도전형 반도체층의 표면과 35도 내지 85도의 각도로 배치되는 발광소자.The method according to claim 1,
Wherein at least one of the sidewalls of the first electrode and the second electrode is disposed at an angle of 35 degrees to 85 degrees with the surface of the first conductivity type semiconductor layer or the second conductivity type semiconductor layer.
상기 DBR 구조물의 두께는 1 마이크로 미터 내지 3 마이크로 미터인 발광소자.The method according to claim 1,
Wherein the thickness of the DBR structure is 1 micrometer to 3 micrometers.
상기 제1 전극 및 제2 전극 중 적어도 하나의 폭은 3 마이크로 미터 내지 10 마이크로 미터인 발광소자.The method according to claim 1,
Wherein at least one of the first electrode and the second electrode has a width of 3 micrometers to 10 micrometers.
상기 제1 전극 및 제2 전극 중 적어도 하나의 높이는 500 옴스트롱 내지 3 마이크로 미터인 발광소자.The method according to claim 1,
Wherein at least one of the first electrode and the second electrode has a height of 500 스트 Strong to 3 袖 m.
상기 제1 전극 및 제2 전극 중 적어도 하나의 표면에서 상기 DBR 구조물의 오픈 영역이 형성되고, 상기 오픈 영역에서 상기 제1 전극 및 제2 전극 중 적어도 하나의 표면이 노출되는 발광소자.The method according to claim 1,
Wherein an open region of the DBR structure is formed on a surface of at least one of the first electrode and the second electrode, and a surface of at least one of the first electrode and the second electrode is exposed in the open region.
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