KR20150002113A - 발광 소자, 발광 소자 패키지 및 발광 소자 구동 장치 - Google Patents

발광 소자, 발광 소자 패키지 및 발광 소자 구동 장치 Download PDF

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Abstract

발광 소자는 기판 상에 배치되고 제1 파장의 제1 광을 생성하는 제1 발광 구조물과 제1 발광 구조물 상에 배치되고, 제2 파장의 제2 광을 생성하는 제2 발광 구조물을 포함한다. 제1 발광 구조물은 제1 도전형 반도체층, 제1 발광층 및 제2 도전형 반도체층을 포함한다. 제2 발광 구조물은 제2 도전형 반도체층, 제2 발광층 및 제3 도전형 반도체층을 포함한다. 발광 소자는 제1 발광 구조물 및 제2 발광 구조물의 제2 도전형 반도체층 상에 배치되는 제1 전극을 더 포함한다. 제1 광의 제1 파장은 제2 광의 제2 파장보다 작다.

Description

발광 소자, 발광 소자 패키지 및 발광 소자 구동 장치{Light emitting device, light emitting device package and apparatus for driving a light emitting device}
실시예는 발광 소자에 관한 것이다.
실시예는 발광 소자 패키지에 관한 것이다.
발광 소자 및 발광 소자 패키지에 대한 연구가 활발하게 진행 중이다.
발광 소자는 예컨대 반도체 물질로 형성되어 전기 에너지를 빛으로 변환하여 주는 반도체 발광 소자 또는 반도체 발광 다이오드이다.
발광 소자는 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저소비전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경친화성의 장점을 가진다. 이에 기존의 광원을 반도체 발광 소자로 대체하기 위한 많은 연구가 진행되고 있다.
발광 소자는 실내외에서 사용되는 각종 램프, 액정표시장치의 백라이트 유닛, 전광판과 같은 표시 소자, 가로등과 같은 조명 소자로서 사용이 증가되고 있는 추세이다.
실시예는 신뢰성을 확보할 수 있는 발광 소자를 제공한다.
실시예는 비용을 절감할 수 있는 발광 소자를 제공한다.
실시예는 사이즈를 줄일 수 있는 발광 소자를 제공한다.
실시예는 광 효율을 향상시킬 수 있는 발광 소자를 제공한다.
실시예에 따르면, 발광 소자는, 기판; 상기 기판 상에 배치되고, 제1 파장의 제1 광을 생성하는 제1 발광 구조물-상기 제1 발광 구조물은 상기 기판 상에 배치되는 제1 도전형 반도체층, 상기 제1 도전형 반도체층 상에 배치되는 제1 발광층 및 제1 발광층 상에 배치되는 제2 도전형 반도체층을 포함함-; 상기 제1 발광 구조물 상에 배치되고, 제2 파장의 제2 광을 생성하는 제2 발광 구조물-상기 제2 발광 구조물은 상기 제2 도전형 반도체층, 상기 제2 도전형 반도체층 상에 배치되는 제2 발광층 및 상기 제2 발광층 상에 배치되는 제3 도전형 반도체층을 포함함-; 및 상기 제1 발광 구조물 및 상기 제2 발광 구조물의 제2 도전형 반도체층 상에 배치되는 제1 전극을 포함하고, 상기 제1 광의 제1 파장은 상기 제2 광의 제2 파장보다 작다.
실시예에 따르면, 발광 소자는, 기판; 상기 기판 아래에 배치되고, 제1 파장의 제1 광을 생성하는 제1 발광 구조물-상기 제1 발광 구조물은 상기 기판 아래에 배치되는 제1 도전형 반도체층, 상기 제1 도전형 반도체층 아래에 배치되는 제1 발광층 및 제1 발광층 아래에 배치되는 제2 도전형 반도체층을 포함함-; 상기 제1 발광 구조물 아래에 배치되고, 제2 파장의 제2 광을 생성하는 제2 발광 구조물-상기 제2 발광 구조물은 상기 제2 도전형 반도체층, 상기 제2 도전형 반도체층 아래에 배치되는 제2 발광층 및 상기 제2 발광층 아래에 배치되는 제3 도전형 반도체층을 포함함-; 및 상기 제1 발광 구조물 및 상기 제2 발광 구조물의 제2 도전형 반도체층 아래에 배치되는 제1 전극을 포함하고, 상기 제1 광의 제1 파장은 상기 제2 광의 제2 파장보다 크다.
실시예에 따르면, 발광 소자는, 제1 발광 구조물-상기 제1 발광 구조물은 제1 도전형 반도체층, 상기 제1 도전형 반도체층 아래에 배치되는 제1 발광층 및 제1 발광층 아래에 배치되는 제2 도전형 반도체층을 포함함-; 상기 제1 발광 구조물 아래에 배치되고, 제2 파장의 제2 광을 생성하는 제2 발광 구조물-상기 제2 발광 구조물은 상기 제2 도전형 반도체층, 상기 제2 도전형 반도체층 아래에 배치되는 제2 발광층 및 상기 제2 발광층 아래에 배치되는 제3 도전형 반도체층을 포함함-; 상기 제2 발광 구조물 아래에 배치되고, 제3 파장의 제2 광을 생성하는 제3 발광 구조물-상기 제3 발광 구조물은 상기 제3 도전형 반도체층, 상기 제3 도전형 반도체층 아래에 배치되는 제3 발광층 및 상기 제3 발광층 아래에 배치되는 제4 도전형 반도체층을 포함함-; 상기 제1 발광 구조물의 제1 도전형 반도체층 상에 배치되는 제1 전극; 상기 제1 발광 구조물 및 상기 제2 발광 구조물의 제2 도전형 반도체층 상에 배치되는 제2 전극; 상기 제2 발광 구조물 및 상기 제3 발광 구조물의 제3 도전형 반도체층 상에 배치되는 제3 전극; 상기 제3 발광 구조물의 제4 도전형 반도체층의 주변 영역에 배치되는 보호층; 및 상기 제3 발광 구조물의 제4 도전형 반도체층 아래에 배치되고, 상기 보호층에 의해 둘러쌓여지며, 상기 제1 전극과 중첩되는 제4 전극을 포함하고, 상기 제1 광의 제1 파장은 상기 제2 광의 제2 파장보다 크다.
실시예에 따르면, 발광 소자 구동 장치는, 제1 파장의 제1 광을 생성하는 제1 발광 구조물; 상기 제1 발광 구조물 상에 배치되고, 제2 파장의 제2 광을 생성하는 제2 발광 구조물; 상기 제2 발광 구조물 상에 배치되고, 제3 파장의 제3 광을 생성하는 제3 발광 구조물; 상기 제1 발광 구조물의 일측에 배치되는 제1 전극; 상기 제1 발광 구조물과 상기 제2 발광 구조물 사이에 배치되는 제2 전극; 상기 제2 발광 구조물과 상기 제3 발광 구조물 사이에 배치되는 제3 전극; 상기 제3 발광 구조물의 일측에 배치되는 제4 전극; 상기 제1 및 제2 전극 사이에 연결된 제1 전원 및 제1 스위치; 상기 제2 전극 및 제3 전극 사이에 연결된 제2 전원 및 제2 스위치; 및 상기 제3 전극 및 제4 전극 사이에 연결된 제3 전원 및 제3 스위치를 포함하고, 상기 제1 내지 제3 발광 구조물은 직렬로 연결된다.
실시예에 따르면, 발광 소자 패키지는, 바디; 상기 바디 상에 배치되는 제1 및 제2 전극층; 상기 바디 상에 배치되며, 상기 제1 및 제2 전극층에 전기적으로 연결되는 상기 발광 소자; 및 상기 발광 소자를 둘러싸는 몰딩 부재를 포함한다.
기존에는 각 파장의 광을 생성하는 발광 소자를 개별적으로 만들어 이들을 이용하여 발광 소자 패키지를 제조하였다. 이러한 경우, 각 발광 소자 간의 레이 아웃 설계 불량으로 각 발광 소자간 접촉이 발생하거나 각 발광 소자 간의 전기적인 연결시 전기적 연결 불량 등과 같은 문제가 발생되어 제품에 대한 신뢰가 떨어졌다.
실시예는 서로 상이한 파장의 광을 생성할 수 있는 단일 발광 소자를 이용하여 발광 소자 패키지를 제조할 수 있으므로, 제품 신뢰성을 증진시킬 수 있다.
실시예는 기존의 다수의 발광 소자를 사용하는 대신 이들 다수의 발광 소자와 동일한 개수의 파장의 광을 생성하는 단일 발광 소자를 형성할 수 있으므로, 제조 비용 및 제품 사이즈가 현저히 줄어들 수 있다.
실시예는 광이 상부로 방출되는 것을 기준으로 하부 영역의 발광 구조물에서 생성되는 광의 파장보다 그 위에 형성되는 상부 영역의 발광 구조물에서 생성되는 광의 파장을 더 크도록 설계하여 줌으로써, 광이 보다 많이 외부로 방출되어 광 효율이 향상될 수 있다.
도 1은 제1 실시예에 따른 발광 소자를 도시한 단면도다.
도 2는 도 1이 발광 소자를 구동하기 위한 회로도이다.
도 3은 제2 실시예에 따른 발광 소자를 도시한 단면도이다.
도 4는 제3 실시예에 따른 발광 소자를 도시한 단면도이다.
도 5는 제4 실시예에 따른 발광 소자를 도시한 단면도이다.
도 6은 제5 실시예에 따른 발광 소자를 도시한 단면도이다.
도 7은 실시예에 따른 발광 소자 패키지를 도시한 단면도이다.
발명에 따른 실시 예의 설명에 있어서, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)는 두개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되거나 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 배치되어 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)”으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
도 1은 제1 실시예에 따른 발광 소자를 도시한 단면도다.
도 1을 참조하면, 제1 실시예에 따른 발광 소자(1)는 성장 기판(3) 상에 순차적으로 형성된 제1 발광 구조물(A), 제2 발광 구조물(B) 및 제3 발광 구조물(C)을 포함할 수 있다.
제1 실시예는 3개의 발광 구조물이 개시되고 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 즉, 제1 실시예에 따른 발광 소자(1)는 2개의 발광 구조물 또는 3개 이상의 발광 구조물을 포함할 수도 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 제1 내지 제3 발광 구조물(A, B, C)은 성장 장비를 이용하여 일괄적으로 형성될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 성장 장비는 전자빔 증착기, PVD(physical vapor deposition), CVD(chemical vapor deposition), PLD(plasma laser deposition), 이중형의 열증착기(dual-type thermal evaporator) 스퍼터링(sputtering), MOCVD(metal organic chemical vapor deposition) 등에 의해 형성할 수 있으며, 이러한 장비로 한정하지는 않는다.
제1 실시예에 따른 발광 소자(1)는 제1 내지 제4 전극(23, 25, 27, 29)을 더 포함할 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다
제1 실시예에 따른 발광 소자(1)는 수평형(lateral type) 발광 소자일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
제1 실시예에 따른 발광 소자(1)는 상기 제3 발광 구조물(C) 상에 형성된 전극층(19)을 더 포함할 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 제1 발광 구조물(A), 상기 제2 발광 구조물(B) 및 상기 제3 발광 구조물(C)은 II-VI족 또는 III-V족 화합물 반도체 재질로 이루어진 AlxInyGa(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)형성될 수 있다. 예컨대, 상기 제1 발광 구조물(A), 상기 제2 발광 구조물(B) 및 상기 제3 발광 구조물(C)은 InAlGaN, GaN, AlGaN, InGaN, AlN, InN 및 AlInN로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 제1 발광 구조물(A), 상기 제2 발광 구조물(B) 및 상기 제3 발광 구조물(C) 각각의 위 및/또는 아래에 또 다른 반도체층이 배치될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 또 다른 반도체층은 도펀트를 포함하여 도전성을 갖는 도전형 반도체층일 수 있다. 또 다른 반도체층은 도펀트를 포함하지 않아 도전성을 갖지 않거나 절연 특성을 갖는 비 도전형 반도체층일 수 있다.
상기 제1 발광 구조물(A)은 상기 성장 기판(3) 상에 형성되고, 제1 파장의 제1 광을 생성하여 줄 수 있다.
상기 제2 발광 구조물(B)은 상기 제1 발광 구조물(A) 상에 형성되고, 상기 제1 광의 제1 파장보다 큰 제2 파장의 제2 광을 생성하여 줄 수 있다.
상기 제3 발광 구조물(C)은 상기 제2 발광 구조물(B)물 상에 형성되고, 상기 제2 광의 제2 파장보다 큰 제3 파장의 제3 광을 생성하여 줄 수 있다.
상기 제1 발광 구조물(A)에서 생성된 제1 광의 제1 파장이 상기 제2 발광 구조물(B)에서 생성된 제2 광의 제2 파장 및 제3 발광 구조물(C)에서 생성된 제3 광의 제3 파장보다 작으므로, 상기 제1 발광 구조물(A)에서 생성된 제1 광은 상기 제2 발광 구조물(B) 및 상기 제3 발광 구조물(C)에 의해 흡수되지 않고 상기 제2 및 제3 발광 구조물(B, C)을 경유하여 외부로 용이하게 방출될 수 있다.
마찬가지로, 상기 제2 발광 구조물(B)에서 생성된 제2 광의 제2 파장이 상기 제3 발광 구조물(C)에서 생성된 제3 광의 제3 파장보다 작으므로, 상기 제2 발광 구조물(B)에서 생성된 제2 광은 상기 제3 발광 구조물(C)에 의해 흡수되지 않고 제3 발광 구조물(C)을 경유하여 외부로 용이하게 방출될 수 있다.
따라서, 제1 광의 제1 파장보다 제2 광의 제2 파장이 더 크고, 제2 광의 제2 파장보다 제3 광의 제3 파장이 더 크도록 설계됨으로써, 발광 소자(1)의 외부로 더 많은 광이 방출되어 광 효율이 향상될 수 있다.
상기 제1 파장의 제1 광, 상기 제2 파장의 제2 광 및 상기 제3 파장의 제3 광은 자외선, 가시 광선 및 적외선 중 적어도 하나 이상일 수 있다.
예컨대, 상기 제1 파장의 제1 광, 상기 제2 파장의 제2 광 및 상기 제3 파장의 제3 광은 모두 자외선일 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 광의 제1 파장은 대략 200nm 내지 대략 280nm 일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 상기 제2 광의 제2 파장은 대략 280nm 내지 대략 315nm일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 상기 제3 광의 제3 파장은 대략 315nm 내지 대략 400nm일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
예컨대, 상기 제1 파장의 제1 광, 상기 제2 파장의 제2 광 및 상기 제3 파장의 제3 광은 모두 가시 광선일 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 광의 제1 파장은 대략 450nm 내지 대략 495nm일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 상기 제2 광의 제2 파장은 대략 495nm 내지 대략 570nm일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 상기 제3 광의 제3 파장은 대략 620nm 내지 780nm일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
예컨대, 상기 제1 파장의 제1 광과 상기 제2 파장의 제2 광은 자외선이고, 상기 제3 파장의 제3 파장은 적외선일 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 광의 제1 파장은 대략 200nm 내지 대략 280nm, 대략 280nm 내지 대략 315nm 및 대략 315nm 내지 대략 400nm 중 하나일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 상기 제2 광의 제2 파장은 대략 200nm 내지 대략 280nm, 대략 280nm 내지 대략 315nm 및 대략 315nm 내지 대략 400nm 중 다른 하나일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 상기 제3 광의 제3 파장은 대략 780nm 내지 대략 3000nm(근적외선)일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 성장 기판(3)은 상기 제1 발광 구조물(A), 상기 제2 발광 구조물(B) 및 상기 제3 발광 구조물(C)을 성장시키는 한편 상기 제1 발광 구조물(A), 상기 제2 발광 구조물(B) 및 상기 제3 발광 구조물(C)을 지지하는 역할을 하며, 반도체 물질의 성장에 적합한 물질로 형성될 수 있다. 상기 성장 기판(3)은 상기 제1 발광 구조물(A), 상기 제2 발광 구조물(B) 및/또는 상기 제3 발광 구조물(C)의 격자 상수와 유사하고 열적 안정성을 갖는 재질로 형성될 수 있으며, 전도성 기판, 화합물 반도체 기판 및 절연성 기판 중 하나일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 성장 기판(3)은 사파이어(Al2O3), SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, GaP, InP 및 Ge로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나로 형성될 수 있다.
상기 성장 기판(3)은 도전성을 갖도록 도펀트를 포함할 수도 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 상기 도펀트를 포함하는 상기 성장 기판(3)은 전극으로 사용될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
제1 실시예에 따른 발광 소자(1)는 상기 성장 기판(3)과 상기 제1 발광 구조물(A) 사이에 배치된 버퍼층(미도시)을 더 포함할 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 버퍼층은 상기 성장 기판(3) 상에 배치될 수 있다. 상기 버퍼층은 상기 성장 기판(3)과 상기 제1 발광 구조물(A) 사이의 큰 격자 상수 차이를 완화하여 주거나 상기 성장 기판(3)의 물질이 상기 발광 구조물로 확산(outdiffusion)되는 것을 방지하여 주거나 상기 성장 기판(3)의 상면에 리세스(recess)와 같은 결함(melt-back) 현상을 방지하여 주거나 응력을 제어하여 성장 기판(3)의 깨짐을 방지하여 줄 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 버퍼층은 II-VI족 또는 III-V족 화합물 반도체 재질로 이루어진 AlxInyGa(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)형성될 수 있다.
상기 제1 발광 구조물(A)은 상기 성장 기판(3) 또는 상기 버퍼층 상에 형성될 수 있다.
상기 제1 발광 구조물(A)은 제1 도전형 반도체층(5), 제1 발광층(7) 및 제2 도전형 반도체층(9)을 포함할 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(5)은 상기 성장 기판(3) 또는 상기 버퍼층 상에 형성될 수 있다. 상기 제1 발광층(7)은 상기 제1 도전형 반도체층(5) 상에 형성될 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(9)은 상기 제1 발광층(7) 상에 형성될 수 있다.
예컨대, 상기 제1 도전형 반도체층(5)은 n형 도펀트를 포함하는 n형 반도체층이고, 상기 제2 도전형 반도체층(9)은 p형 반도체층일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 상기 n형 도펀트는 Si, Ge, Sn 등을 포함하고, 상기 p형 도펀트는 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등을 포함하지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 제1 발광층(7)은 제1 광의 제1 파장에 대응하는 에너지 밴드갭(energy band gap)을 갖는 II-VI족 또는 III-V족 화합물 반도체 재질로 이루어진 AlxInyGa(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)형성될 수 있다.
상기 제1 발광층(7)은 상기 제1 도전형 반도체층(5)을 통해서 주입되는 제1 캐리어, 예컨대 전자와 상기 제2 도전형 반도체층(9)을 통해서 주입되는 제2 캐리어, 예컨대 정공이 서로 결합되어, 상기 제1 발광층(7)에 포함된 화합물 반도체 재질의 에너지 밴드갭에 상응하는 제1 파장의 제1 광이 생성될 수 있다.
상기 제1 발광층(7)은 다중 양자 우물 구조(MQW), 양자점 구조 또는 양자선 구조 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 제1 발광층(7)은 우물층과 배리어층을 한 주기로 하여 우물층과 배리어층이 반복적으로 형성될 수 있다. 상기 우물층과 배리어층의 반복주기는 발광 소자의 특성에 따라 변형 가능하므로, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 제1 발광층(7)은 예를 들면, InGaN/GaN의 주기, InGaN/AlGaN의 주기, AlGaN/AlGaN의 주기 또는 InGaN/InGaN의 주기로 반복 형성될 수 있다. 상기 배리어층의 밴드갭은 상기 우물층의 밴드갭보다 크게 형성될 수 있다.
상기 제2 발광 구조물(B)은 상기 제1 발광 구조물(A) 상에 형성될 수 있다.
상기 제2 발광 구조물(B)은 상기 제2 도전형 반도체층(9), 제2 발광층(11) 및 제3 도전형 반도체층(13)을 포함할 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(9)은 상기 제1 발광층(7) 상에 형성될 수 있다. 상기 제2 발광층(11)은 상기 제2 도전형 반도체층(9) 상에 형성될 수 있다. 상기 제3 도전형 반도체층(13)은 상기 제2 발광층(11) 상에 형성될 수 있다.
예컨대, 상기 제2 도전형 반도체층(9)은 p형 반도체층이고, 상기 제3 도전형 반도체층(13)은 n형 반도체층일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 제2 발광층(11)은 제2 광의 제2 파장에 대응하는 에너지 밴드갭(energy band gap)을 갖는 II-VI족 또는 III-V족 화합물 반도체 재질로 이루어진 AlxInyGa(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)형성될 수 있다.
상기 제2 발광층(11)은 상기 제2 도전형 반도체층(9)을 통해서 주입되는 정공과 상기 제3 도전형 반도체층(13)을 통해서 주입되는 전자가 서로 결합되어, 상기 제2 발광층(11)에 포함된 화합물 반도체 재질의 에너지 밴드갭에 상응하는 제2 파장의 제2 광이 생성될 수 있다.
상기 제2 발광층(11)은 다중 양자 우물 구조(MQW), 양자점 구조 또는 양자선 구조 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 제2 발광층(11)은 우물층과 배리어층을 한 주기로 하여 우물층과 배리어층이 반복적으로 형성될 수 있다. 상기 우물층과 배리어층의 반복주기는 발광 소자의 특성에 따라 변형 가능하므로, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 제2 발광층(11)은 예를 들면, InGaN/GaN의 주기, InGaN/AlGaN의 주기, AlGaN/AlGaN의 주기 또는 InGaN/InGaN의 주기로 반복 형성될 수 있다. 상기 배리어층의 밴드갭은 상기 우물층의 밴드갭보다 크게 형성될 수 있다.
상기 제3 발광 구조물(C)은 상기 제2 발광 구조물(B) 상에 형성될 수 있다.
상기 제3 발광 구조물(C)은 상기 제3 도전형 반도체층(13), 제3 발광층(15) 및 제4 도전형 반도체층(17)을 포함할 수 있다. 상기 제3 도전형 반도체층(13)은 상기 제2 발광층(11) 상에 형성될 수 있다. 상기 제3 발광층(15)은 상기 제3 도전형 반도체층(13) 상에 형성될 수 있다. 상기 제4 도전형 반도체층(17)은 상기 제3 발광층(15) 상에 형성될 수 있다.
예컨대, 상기 제3 도전형 반도체층(13)은 n형 도펀트를 포함하는 n형 반도체층이고, 상기 제4 도전형 반도체층(17)은 p형 반도체층일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 상기 n형 도펀트는 Si, Ge, Sn 등을 포함하고, 상기 p형 도펀트는 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등을 포함하지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 제3 발광층(15)은 제3 광의 제3 파장에 대응하는 에너지 밴드갭(energy band gap)을 갖는 II-VI족 또는 III-V족 화합물 반도체 재질로 이루어진 AlxInyGa(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)형성될 수 있다.
상기 제3 발광층(15)은 상기 제3 도전형 반도체층(13)을 통해서 주입되는 전자와 상기 제4 도전형 반도체층(17)을 통해서 주입되는 정공이 서로 결합되어, 상기 제3 발광층(15)에 포함된 화합물 반도체 재질의 에너지 밴드갭에 상응하는 제3 파장의 제3 광이 생성될 수 있다.
상기 제3 발광층(15)은 다중 양자 우물 구조(MQW), 양자점 구조 또는 양자선 구조 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 제3 발광층(15)은 우물층과 배리어층을 한 주기로 하여 우물층과 배리어층이 반복적으로 형성될 수 있다. 상기 우물층과 배리어층의 반복주기는 발광 소자의 특성에 따라 변형 가능하므로, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 제3 발광층(15)은 예를 들면, InGaN/GaN의 주기, InGaN/AlGaN의 주기, AlGaN/AlGaN의 주기 또는 InGaN/InGaN의 주기로 반복 형성될 수 있다. 상기 배리어층의 밴드갭은 상기 우물층의 밴드갭보다 크게 형성될 수 있다.
상기 제1 발광 구조물(A)과 상기 제2 발광 구조물(B)은 상기 제2 도전형 반도체층(9)을 공통으로 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 제2 도전형 반도체층(9)은 상기 제1 발광 구조물(A)의 제1 발광층(7)과 상기 제2 발광 구조물(B)의 제2 발광층(11) 사이에 형성될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 예컨대, 상기 제2 도전형 반도체층(9)에서 생성된 정공은 상기 제1 발광 구조물(A)의 제1 발광층(7) 및/또는 상기 제2 발광 구조물(B)의 제2 발광층(11)으로 주입될 수 있다.
상기 제2 발광 구조물(B)과 상기 제3 발광 구조물(C)은 상기 제3 도전형 반도체층(13)을 공통으로 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 제3 도전형 반도체층(13)은 상기 제2 발광 구조물(B)의 제2 발광층(11)과 상기 제3 발광 구조물(C)의 제3 발광층(15) 사이에 형성될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 예컨대, 상기 제3 도전형 반도체층(13)에서 생성된 전자는 상기 제2 발광 구조물(B)의 제2 발광층(11) 및/또는 상기 제3 발광 구조물(C)의 제3 발광층(15)으로 주입될 수 있다.
이와 같이, 상기 제2 도전형 반도체층(9) 및/또는 상기 제3 도전형 반도체층(13)이 인접하는 발광 구조물에 공통으로 사용되므로, 발광 소자(1)의 전체 층수를 줄여주어 발광 소자(1)의 공정수를 줄이고 발광 소자(1)의 구조를 단순화하며 발광 소자(1)의 두께를 줄여 줄 수 있다.
상기 제1 내지 제3 발광 구조물(A, B, C)에서 가시광을 생성하는 경우, 상기 제1 내지 제4 도전형 반도체층(17)은 Al을 포함하는 GaN을 포함할 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 제1 내지 제4 전극(23, 25, 27, 29)이 상기 제1 내지 제3 발광 구조물(A, B, C)의 일부분에 형성될 수 있다.
예컨대, 상기 제1 전극(23)은 상기 제1 발광 구조물(A)의 제1 도전형 반도체층(5) 상에 형성될 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(5)의 상면 일부분이 노출될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 이와 같이 노출된 상기 제1 도전형 반도체층(5)의 상면 일부분에 상기 제1 전극(23)이 형성될 수 있다.
예컨대, 상기 제2 전극(25)은 상기 제1 발광 구조물(A) 또는 제2 발광 구조물(B)의 제2 도전형 반도체층(9) 상에 형성될 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(9)의 상면 일부분이 노출될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 이와 같이 노출된 상기 제2 도전형 반도체층(9)의 상면 일부분에 상기 제2 전극(25)이 형성될 수 있다.
예컨대, 상기 제3 전극(27)은 상기 제2 발광 구조물(B) 또는 제3 발광 구조물(C)의 제3 도전형 반도체층(13) 상에 형성될 수 있다. 상기 제3 도전형 반도체층(13)의 상면 일부분이 노출될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 이와 같이 노출된 상기 제3 도전형 반도체층(13)의 상면 일부분에 상기 제3 전극(23)이 형성될 수 있다.
예컨대, 상기 제4 전극(29)은 상기 제3 발광 구조물(C)의 제4 도전형 반도체층(17) 상에 형성될 수 있다. 상기 제4 전극(29)은 상기 제4 도전형 반도체층(17)의 상면의 일부분에 형성될 수 있다.
상기 제1 내지 제4 전극(23, 25, 27, 29)은 전기 전도도가 우수한 금속 물질로 형성될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 상기 제1 내지 제4 전극(23, 25, 27, 29)은 예컨대, Al, Ag, Ti, Cr, Ni, Pt, Au, W, Cu 및 Mo, Ti 및 TiW로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나 또는 다층 구조를 포함할 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 예컨대, 상기 제1 내지 제4 전극(23, 25, 27, 29)은 Ag/Ni/Ti/TiW/Ti와 같은 다층 구조를 가질 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. Ag은 반사 기능을 가지고, Ni은 반사 기능, 접합 기능 또는 확산 방지 기능을 가지며, Ti는 접합 기능을 가지며, TiW는 확산 방지 기능을 가질 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
적어도 상기 제1 발광 구조물(A), 상기 제2 발광 구조물(B) 및 상기 제3 발광 구조물(C)의 둘러싸도록 절연층(21)이 형성될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 상기 절연층(21)은 외부로 충격으로부터 상기 발광 소자(1)를 보호하는 한편 외부의 이물질에 의해 상기 제1 내지 제3 발광 구조물(A, B, C) 사이의 전기적인 쇼트를 방지하여 줄 수 있다. 예컨대, 상기 절연층(21)은 상기 제1 발광 구조물(A)의 외측면, 상기 제2 발광 구조물(B)의 외측면, 상기 제3 발광 구조물(C)의 외측면 그리고 상기 제3 발광 구조물(C)의 상면 상에 형성될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 절연층(21)은 상기 제1 내지 제4 전극(23, 25, 27, 29)을 제외한 제1 내지 제3 발광 구조물(A, B, C)의 둘레에 형성될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 절연층(21)은 상기 성장 기판(3)의 외측면 상에 형성될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
도시되지 않았지만, 상기 절연층(21)은 상기 성장 기판(3)이 도전 특성을 갖는 경우, 상기 성장 기판(3)의 하면 상에 형성될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 절연층(21)은 절연 특성이 우수한 물질로 형성될 수 있다. 상기 절연층(21)은 예컨대, SiO2, SiOx, SiOxNy, Si3N4 및 Al2O3로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나 또는 다층 구조를 포함할 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 전극층(19)은 상기 제3 발광 구조물(C)과 상기 제4 전극(29) 사이에 형성될 있다.
상기 발광 소자(1)가 수평형 발광 소자인 경우, 상기 제1 내지 제3 발광 구조물(A, B, C)에서 생성된 제1 내지 제3 광은 상부 방향으로 방출될 수 있다. 이러한 경우, 상기 전극층(19)은 투명한 광 투과 물질을 포함할 수 있다. 따라서, 상기 제1 내지 제3 발광 구조물(A, B, C)에서 생성된 제1 내지 제3 광은 상기 전극층(19)을 투과하여 외부로 방출될 수 있다.
상기 제4 전극(29)은 상기 제4 도전형 반도체층(17)의 상면 일부분에 형성되므로, 상기 제4 전극(29)으로 공급된 전원이 상기 제4 전극(29)과 접촉하는 제4 도전형 반도체층(17)으로 공급되고 제4 전극(29)과 접촉하지 않은 제4 도전형 반도체층(17)으로 공급되기 어려워 결국 상기 제1 내지 제3 발광 구조물(A, B, C)의 제1 내지 제3 발광층(15)에서 상기 제4 전극(29)과 수직으로 중첩하는 영역에서만 주로 광이 생성되게 되어 광 효율이 저하될 수 있다.
상기 전극층(19)은 전기 전도도를 갖는 도전 물질을 포함할 수 있다. 아울러, 상기 전극층(19)은 상기 제4 도전형 반도체층(17)의 전 영역 상에 형성될 수 있다. 상기 제4 전극(29)으로 공급된 전원은 상기 전극층(19)의 전 영역으로 전류 확산(current spreading)되고, 이와 같이 확산된 전류가 상기 제4 도전형 반도체층(17)으로 공급되므로, 상기 제1 내지 제3 발광 구조물(A, B, C)의 제1 내지 제3 발광층(15) 각각의 전 영역에서 광이 생성되어 광 효율이 향상될 수 있다.
상기 전극층(19)은 상기 제4 도전형 반도체층(17)과 오믹 특성이 우수한 물질을 포함할 수 있다. 상기 전극층(19)의 오믹 특성으로 인해, 상기 제4 전극(29)으로 공급된 전원은 상기 전극층(19)에 의해 상기 제4 도전형 반도체층(17)으로 용이하게 공급될 수 있다. 따라서, 상기 전극층(19)에 의해 전류 공급 효율이 증가되어 더 많은 광이 생성되므로, 광 효율이 향상되고 발광 소자(1)가 보다 더 낮은 구동 전압으로 구동될 수 있다.
상기 전극층(19)은 예컨대, ITO, IZO(In-ZnO), GZO(Ga-ZnO), AZO(Al-ZnO), AGZO(Al-Ga ZnO), IGZO(In-Ga ZnO), IrOx, RuOx, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au 및 Ni/IrOx/Au/ITO로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나가 포함될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
한편, 제1 실시예에 따른 발광 소자(1)는 도 2에 도시된 회로도에 의해 구동될 수 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 제1 실시예에 따른 발광 소자(1)는 수직 방향 또는 성장 방향을 따라 직렬로 제1 발광 구조물(A), 제2 발광 구조물(B) 및 제3 발광 구조물(C)이 직렬로 연결될 수 있다.
제1 전극(23)은 상기 제1 발광 구조물(A)의 일측과 연결될 수 있다. 즉, 상기 제1 전극(23)은 상기 제1 발광 구조물(A)의 제1 도전형 반도체층(5)에 전기적으로 연결될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
제2 전극(25)은 상기 제1 발광 구조물(A)의 타측 및 상기 제2 발광 구조물(B)의 일측과 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 상기 제2 전극(25)은 상기 제1 발광 구조물(A) 및 상기 제2 발광 구조물(B)의 제2 도전형 반도체층(9)에 전기적으로 연결될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
제3 전극(27)은 상기 제2 발광 구조물(B)의 타측 및 상기 제3 발광 구조물(C)의 일측과 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 상기 제3 전극(27)은 상기 제2 발광 구조물(B) 및 상기 제3 발광 구조물(C)의 제3 도전형 반도체층(13)에 전기적으로 연결될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
제4 전극(29)은 상기 제3 발광 구조물(C)의 타측과 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 상기 제4 전극(29)은 상기 제3 발광 구조물(C)의 제4 도전형 반도체층(17)에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제1 전극(23)과 상기 제2 전극(25) 사이에 제1 전원(V1)과 제1 스위치(SW1)가 연결될 수 있다. 상기 제1 발광 구조물(A)은 상기 제1 전원(V1)과 상기 제1 스위치(SW1)에 의해 구동될 수 있다. 즉, 상기 제1 스위치(SW1)가 턴온될 때 상기 제1 전원(V1)이 상기 제1 발광 구조물(A)로 공급되어, 상기 제1 발광 구조물(A)에서 제1 파장의 제1 광이 생성될 수 있다. 상기 제1 스위치(SW1)가 턴오프될 때, 상기 제1 전원(V1)이 상기 제1 발광 구조물(A)로 공급되지 않게 되어, 상기 제1 발광 구조물(A)이 동작되지 않게 된다.
상기 제2 전극(25)과 상기 제3 전극(27) 사이에 제2 전원(V2)과 제2 스위치(SW2)가 연결될 수 있다. 상기 제2 발광 구조물(B)은 상기 제2 전원(V2)과 상기 제2 스위치(SW2)에 의해 구동될 수 있다. 즉, 상기 제2 스위치(SW2)가 턴온될 때 상기 제2 전원(V2)이 상기 제2 발광 구조물(B)로 공급되어, 상기 제2 발광 구조물(B)에서 제2 파장의 제2 광이 생성될 수 있다. 상기 제2 스위치(SW2)가 턴오프될 때 상기 제2 전원(V2)이 상기 제2 발광 구조물(B)로 공급되지 않게 되어, 상기 제2 발광 구조물(B)이 동작되지 않게 된다.
상기 제3 전극(27)과 상기 제4 전극(29) 사이에 제3 전원(V3)과 제3 스위치(SW3)가 연결될 수 있다. 상기 제3 발광 구조물(C)은 상기 제3 전원(V3)과 상기 제3 스위치(SW3)에 의해 구동될 수 있다. 즉, 상기 제3 스위치(SW3)가 턴온될 때 상기 제3 전원(V3)이 상기 제3 발광 구조물(C)로 공급되어, 상기 제3 발광 구조물(C)에서 제3 파장의 제3 광이 생성될 수 있다. 상기 제3 스위치(SW3)가 턴오프될 때 상기 제3 전원(V3)이 상기 제3 발광 구조물(C)로 공급되지 않게 되어, 상기 제3 발광 구조물(C)이 동작되지 않게 된다.
제1 실시예에서, 상기 제1 내지 제3 전원(V1, V2, V3)은 전압이지만, 전류일 수도 있다.
상기 제1 내지 제3 발광 구조물(A, B, C)이 동작되도록, 상기 제1 내지 제3 전원(V1, V2, V3)은 정방향의 전압 또는 전류가 흐르도록 설계될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 제1 내지 제3 전원(V1, V2, V3)은 서로 동일한 레벨을 가지거나 서로 상이한 레벨을 가질 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 제1 내지 제3 스위치(SW1, SW2, SW3)은 도시되지 않은 제어부에서 공급된 제어 신호에 의해 스위칭될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 제1 내지 제3 스위치(SW1, SW2, SW3)는 동시에 스위칭, 예컨대 턴온되거나 독립적으로 스위칭될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
예컨대, 상기 제1 내지 제3 발광 구조물(A, B, C) 중에서 하나의 발광 구조물, 예컨대 제1 발광 구조물(A)만 사용하고자 하는 경우, 상기 제1 발광 구조물(A)을 구동하기 위해 상기 제1 스위치(SW1)가 턴온되어 제1 전원(V1)이 상기 제1 발광 구조물(A)로 공급될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 발광 구조물(A)에서 제1 파장의 제1 광이 생성될 수 있다.
예컨대, 제1 내지 제3 발광 구조물(A, B, C) 모두가 사용되는 경우, 예컨대 제1 발광 구조물(A)이 청색 파장의 광을 생성하고 제1 발광 구조물(A)이 녹색 파장의 광을 생성하며 제3 발광 구조물(C)이 적색 파장의 광을 생성함으로써, 백색이 구현될 수 있다. 이러한 경우, 제1 내지 제3 스위치(SW1, SW2, SW3)가 동시에 턴온되어 제1 내지 제3 전원(V1, V2, V3) 각각이 제1 내지 제3 발광 구조물(A, B, C)로 공급되므로, 제1 내지 제3 발광 구조물(A, B, C) 각각에서 청색 파장의 광, 녹색 파장의 광 및 적색 파장의 광이 생성되어 백색이 구현될 수 있다.
다시 말해, 제1 실시예에 따른 발광 소자(1)는 사용자의 선택, 즉 제어부의 제어 신호에 의한 제1 내지 제3 스위치(SW1, SW2, SW3)의 스위칭에 의해 다수의 발광 구조물을 동시에 사용하거나 다수의 발광 구조물을 독립적으로 사용할 수 있다.
도 3은 제2 실시예에 따른 발광 소자를 도시한 단면도이다.
제2 실시예는 제4 도전형 반도체층(17) 상에 형성된 제5 도전형 반도체층(31)을 제외하고는 제1 실시예와 거의 유사하다. 제2 실시예에서 제1 실시예와 동일한 기능, 동일한 종류의 물질 및/또는 동일한 형상을 갖는 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고 자세한 설명을 생략한다.
도 3을 참조하면, 제2 실시예에 따른 발광 소자(1A)는 성장 기판(3) 상에 순차적으로 형성된 제1 발광 구조물(A), 제2 발광 구조물(B), 제3 발광 구조물(C) 및 제5 도전형 반도체층(31)을 포함할 수 있다.
상기 제5 도전형 반도체층(31)은 상기 3 발광 구조물에 포함될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
제2 실시예에 따른 발광 소자(1A)는 제1 내지 제4 전극(23, 25, 27, 29)을 더 포함할 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다
제2 실시예에 따른 발광 소자(1A)는 수평형(lateral type) 발광 소자일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
제2 실시예에 따른 발광 소자(1A)는 상기 제3 발광 구조물(C) 상에 형성된 전극층(19)을 더 포함할 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 제5 도전형 반도체층(31)은 상기 제3 발광 구조물(C)의 제4 도전형 반도체층(17) 상에 형성될 수 있다.
상기 제5 도전형 반도체층(31)은 제4 도전형 반도체층(17)과 동일한 종류 또는 상이한 종류의 II-VI족 또는 III-V족 화합물 반도체 재질로 이루어진 AlxInyGa(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)형성될 수 있다.
예컨대, 상기 제3 발광 구조물(C)의 제3 발광층(15)이 자외선 광을 생성하는 경우, 상기 제3 발광 구조물(C)의 제3 도전형 반도체층(13)과 상기 제4 도전형 반도체층(17)은 Al을 포함하는 GaN을 포함할 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 제4 도전형 반도체층(17)의 두께는 성장 능력의 한계로 인해 제3 도전형 반도체층(13)의 두께보다 작을 수 있다. 아울러, 제4 도전형 반도체층(17)의 Al으로 인해 상기 제4 도전형 반도체층(17)에 도펀트를 도핑하는데 한계가 있게 된다. 이러한 경우, 상기 제4 도전형 반도체층(17)에서 생성되는 정공 농도가 상기 제3 발광 구조물(C)에서 요구되는 광량에 비해 부족할 수도 있다.
이러한 정공 농도의 부족분을 보상하여 주기 위해, 상기 제4 도전형 반도체층(17) 상에 제5 도전형 반도체층(31)이 형성될 수 있다. 상기 제5 도전형 반도체층(31)은 GaN을 포함할 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 상기 제5 도전형 반도체층(31)은 상기 제4 도전형 반도체층(17)과 동일한 도전형을 가질 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 상기 제5 도전형 반도체층(31)의 도펀트의 도핑 농도는 상기 제4 도전형 반도체층(17)의 도펀트의 도핑 농보보다 클 수 있다.
상기 전극층(19)은 상기 제5 도전형 반도체층(31)과 상기 제4 전극(29) 사이에 형성될 수 있다. 상기 전극층(19)은 상기 제5 도전형 반도체층(31)의 전 영역 상에 형성되고, 상기 제4 전극(29)은 상기 제5 도전형 반도체층(31)의 상면 일부분에 형성될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
제2 실시예는 상기 제3 발광 구조물(C)의 제4 도전형 반도체층(17) 상에 제5 도전형 반도체층(31)을 형성하여 줌으로써, 제4 도전형 반도체층(17)에서 부족한 캐리어, 예컨대 정공 농도를 상기 제5 도전형 반도체층(31)에서 생성된 정공에 의해 보상하여 줄 수 있어, 광 효율이 향상될 수 있다.
도 4는 제3 실시예에 따른 발광 소자를 도시한 단면도이다.
제3 실시예의 발광 소자(1B)는 제1 실시예에 따른 발광 소자(1)가 180° 뒤집어지고, 성장 기판(3) 아래에 제1 발광 구조물(A), 제2 발광 구조물(B) 및 제3 발광 구조물(C)의 순서로 형성될 수 있다. 상기 제1 발광 구조물(A)의 제1 광의 제1 파장이 상기 제2 발광 구조물(B)의 제2 광의 제2 파장보다 작고, 상기 제2 발광 구조물(B)에서 생성된 제2 광의 제2 파장이 상기 제3 발광 구조물(C)에서 생성된 제3 광의 제3 파장보다 작게 설계될 수 있다.
제3 실시예에서 제1 실시예와 동일한 기능, 동일한 종류의 물질 및/또는 동일한 형상을 갖는 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고 자세한 설명을 생략한다.
도 4를 참조하면, 제3 실시예에 따른 발광 소자(1B)는 성장 기판(3) 아래에 순차적으로 형성된 제1 발광 구조물(A), 제2 발광 구조물(B) 및 제3 발광 구조물(C)을 포함할 수 있다.
제3 실시예에 따른 발광 소자(1B)는 제1 내지 제4 전극(23, 25, 27, 29)을 더 포함할 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다
제3 실시예에 따른 발광 소자(1B)는 플립칩형(flip-chip type) 발광 소자일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 상기 제1 내지 제3 발광 구조물(A, B, C)에서 생성된 제1 내지 제3 광은 상기 성장 기판(3)을 통해 외부로 방출될 수 있다.
제3 실시예에 따른 발광 소자(1B)는 상기 제3 발광 구조물(C) 아래에 형성된 전극층(39)을 더 포함할 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 제1 발광 구조물(A), 상기 제2 발광 구조물(B) 및 상기 제3 발광 구조물(C)은 II-VI족 또는 III-V족 화합물 반도체 재질로 이루어진 AlxInyGa(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)형성될 수 있다. 예컨대, 상기 제1 발광 구조물(A), 상기 제2 발광 구조물(B) 및 상기 제3 발광 구조물(C)은 InAlGaN, GaN, AlGaN, InGaN, AlN, InN 및 AlInN로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 제1 발광 구조물(A)은 상기 성장 기판(3) 아래에 형성된 제1 도전형 반도체층(5), 상기 제1 도전형 반도체층(5) 아래에 형성된 제1 발광층(7) 및 상기 제1 발광층(33) 아래에 형성된 제2 도전형 반도체층(9)을 포함할 수 있다.
상기 제2 발광 구조물(B)은 상기 제2 도전형 반도체층(9), 상기 제2 도전형 반도체층(9) 아래에 형성된 제2 발광층(35) 및 상기 제2 발광층(35) 아래에 형성된 제3 도전형 반도체층(13)을 포함할 수 있다.
상기 제3 발광 구조물(C)은 상기 제3 도전형 반도체층(13), 상기 제3 도전형 반도체층(13) 아래에 형성된 제3 발광층(37) 및 상기 제3 발광층(37) 아래에 형성된 제4 도전형 반도체층(17)을 포함할 수 있다.
상기 제1 발광 구조물(A)은 제1 파장의 제1 광을 생성하여 줄 수 있다. 상기 제2 발광 구조물(B)은 제2 파장의 제2 광을 생성하여 줄 수 있다. 상기 제3 발광 구조물(C)은 제3 파장의 제3 광을 생성하여 줄 수 있다.
상기 제2 광의 제2 파장은 상기 제1 광의 제1 파장보다 작고, 상기 제3 광의 제3 파장은 상기 제2 광의 제2 파장보다 작을 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 제3 광의 제3 파장은 상기 제2 발광 구조물(B)과 상기 제1 발광 구조물(A)에 흡수되지 않고 상기 성장 기판(3)을 통해 외부로 방출될 수 있다. 아울러, 상기 제2 광의 제2 파장은 제1 발광 구조물(A)에 의해 흡수되지 않고 상기 성장 기판(3)을 통해 외부로 방출될 수 있다.
상기 제1 파장의 제1 광, 상기 제2 파장의 제2 광 및 상기 제3 파장의 제3 광은 자외선, 가시 광선 및 적외선 중 적어도 하나 이상일 수 있다.
예컨대, 상기 제1 파장의 제1 광, 상기 제2 파장의 제2 광 및 상기 제3 파장의 제3 광은 모두 자외선일 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 광의 제1 파장은 대략 315nm 내지 대략 400nm 일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 상기 제2 광의 제2 파장은 대략 280nm 내지 대략 315nm일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 상기 제3 광의 제3 파장은 대략 200nm 내지 대략 280nm일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
예컨대, 상기 제1 파장의 제1 광, 상기 제2 파장의 제2 광 및 상기 제3 파장의 제3 광은 모두 가시 광선일 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 광의 제1 파장은 대략 620nm 내지 780nm일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 상기 제2 광의 제2 파장은 대략 495nm 내지 대략 570nm일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 상기 제3 광의 제3 파장은 대략 450nm 내지 대략 495nm 일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
예컨대, 상기 제1 파장의 제1 광은 적외선이고, 상기 제2 파장의 제2 광과 상기 제3 파장의 제3 광은 자외선일 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 광의 제1 파장은 대략 780nm 내지 대략 3000nm(근적외선)일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 상기 제2 파장의 제2 광은 대략 200nm 내지 대략 280nm, 대략 280nm 내지 대략 315nm 및 대략 315nm 내지 대략 400nm 중 하나일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 상기 제3 광의 제3 파장은 대략 200nm 내지 대략 280nm, 대략 280nm 내지 대략 315nm 및 대략 315nm 내지 대략 400nm 중 다른 하나일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 상기 제3 광의 제3 파장은 상기 2 광의 제2 파장보다 작을 수 있다.
상기 제1 전극(23)은 상기 제1 발광 구조물(A)의 제1 도전형 반도체층(5)의 하면 일부분에 형성될 수 있다. 상기 제2 전극(25)은 상기 제1 발광 구조물(A) 및 제2 발광 구조물(B)의 제2 도전형 반도체층(9)의 하면 일부분에 형성될 수 있다. 상기 제3 전극(27)은 상기 제2 발광 구조물(B) 및 제3 발광 구조물(C)의 제3 도전형 반도체층(13)의 하면 일부분에 형성될 수 있다.
상기 제4 전극(29)은 상기 제3 발광 구조물(C)의 제4 도전형 반도체층(17)의 하면 일부분 또는 상기 전극층(39)의 하면 일부분에 형성될 수 있다.
상기 제2 전극(25)은 상기 제1 발광 구조물(A)과 상기 제2 발광 구조물(B)에 공통으로 포함된 제2 도전형 반도체층(9)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제3 전극(27)은 상기 제2 발광 구조물(B)과 상기 제3 발광 구조물(C)에 공통으로 포함된 제3 도전형 반도체층(13)에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제1 내지 제3 발광 구조물(A, B, C)를 둘러쌓도록 절연층(21)이 형성될 수 있다.
상기 전극층(39)은 상기 제1 내지 제3 발광 구조물(A, B, C)에서 생성되어 하부 방향으로 진행된 광을 반사시켜 줄 수 있도록 반사 특성이 우수한 반사 물질을 포함할 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 상기 전극층(39)은 예컨대 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au 및 Hf로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나 또는 다층 구조를 포함할 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
도 5는 제4 실시예에 따른 발광 소자를 도시한 단면도이다.
제4 실시예는 성장 기판(41) 아래에 제1 전극(23)이 형성되는 것을 제외하고는 제1 실시예와 거의 유사하다. 제4 실시예에서 제1 실시예와 동일한 기능, 동일한 종류의 물질 및/또는 동일한 형상을 갖는 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고 자세한 설명은 생략한다.
도 5를 참조하면, 제4 실시예에 따른 발광 소자(1C)는 성장 기판(41), 제1 내지 제3 발광 구조물(A, B, C) 및 제1 내지 제4 전극(43, 25, 27, 29)을 포함할 수 있다.
상기 성장 기판(41)은 도전성 기판일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 상기 성장 기판(41)은 II-VI족 또는 III-V족 화합물 반도체 재질로 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 성장 기판(41)은 GaN, SiC, ZnO, Si, GaP, InP 및 GaA으로 이루어진 그룹에서 선택될 수 있다. 상기 성장 기판(41)은 전도성을 강화하기 위해 도펀트를 포함할 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 상기 성장 기판(41)은 전극으로서 사용될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 제1 발광 구조물(A)은 상기 성장 기판(41) 상에 형성될 수 있다. 상기 제2 발광 구조물(B)은 상기 제1 발광 구조물(A) 상에 형성될 수 있다. 상기 제3 발광 구조물(C)은 상기 제2 발광 구조물(B) 상에 형성될 수 있다.
상기 제1 발광 구조물(A)의 제1 광의 제1 파장은 상기 제2 발광 구조물(B)의 제2 광의 제2 파장보다 작고, 상기 제2 발광 구조물(B)의 제2 광의 제2 파장은 상기 제3 발광 구조물(C)의 제3 광의 제3 파장보다 작게 설계될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 제1 전극(43)은 상기 성장 기판(41)의 아래에 형성될 수 있다. 상기 제1 전극(43)은 상기 성장 기판(41)의 하면의 전 영역에 형성될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 제1 전극(43)은 전기 전도도가 우수한 금속 물질을 포함할 수 있다. 상기 제1 전극(43)은 예컨대 Al, Ti, Cr, Ni, Pt, Au, W, Cu 및 Mo으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나 또는 다층 구조를 포함할 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 제1 전극(43)은 상기 제1 내지 제3 발광 구조물(A, B, C)에서 생성된 제1 내지 제3 광을 반사시켜 줄 수 있는 반사 특성이 우수한 금속 물질을 포함할 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 상기 제1 전극(43)은 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 및 이들 중 둘 이상의 합금으로부터 선택된 단층 또는 다수층으로 형성될 수 있다.
상기 제1 전극(43)은 전기 전도도가 우수한 제1 금속막과 반사 특성이 우수한 제2 금속막을 포함하거나 이들의 다층 구조로 형성될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 2 내지 제4 전극(25, 27, 29)은 배치 구조는 제1 실시예와 동일하므로, 더 이상의 설명은 생략한다.
도 6은 제5 실시예에 따른 발광 소자를 도시한 단면도이다.
제5 실시예에서 제1 내지 제3 발광 구조물(A, B, C)과 제2 및 제3 전극(23, 25)은 제1 실시예 및/또는 제2 실시예와 유사하다. 제5 실시예에서 제1 실시예 및/또는 제2 실시예와 동일한 기능, 동일한 종류의 물질 및/또는 동일한 형상을 갖는 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고 자세한 설명은 생략한다.
도 6을 참조하면, 제5 실시예에 따른 발광 소자(1D)는 제1 내지 제3 발광 구조물(A, B, C) 및 제1 내지 제4 전극(61, 23, 25, 57)을 포함할 수 있다.
상기 제1 발광 구조물(A), 상기 제2 발광 구조물(B) 및 상기 제3 발광 구조물(C)은 II-VI족 또는 III-V족 화합물 반도체 재질로 이루어진 AlxInyGa(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)형성될 수 있다. 예컨대, 상기 제1 발광 구조물(A), 상기 제2 발광 구조물(B) 및 상기 제3 발광 구조물(C)은 InAlGaN, GaN, AlGaN, InGaN, AlN, InN 및 AlInN로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 제1 발광 구조물(A)은 제1 도전형 반도체층(5), 상기 제1 도전형 반도체층(5) 아래에 형성된 제1 발광층(33) 및 상기 제1 발광층(33) 아래에 형성된 제2 도전형 반도체층(9)을 포함할 수 있다.
상기 제2 발광 구조물(B)은 상기 제2 도전형 반도체층(9), 상기 제2 도전형 반도체층(9) 아래에 형성된 제2 발광층(35) 및 상기 제2 발광층(35) 아래에 형성된 제3 도전형 반도체층(13)을 포함할 수 있다.
상기 제3 발광 구조물(C)은 상기 제3 도전형 반도체층(13), 상기 제3 도전형 반도체층(13) 아래에 형성된 제3 발광층(37) 및 상기 제3 발광층(37) 아래에 형성된 제4 도전형 반도체층(17)을 포함할 수 있다.
상기 제1 발광 구조물(A)은 제1 파장의 제1 광을 생성하여 줄 수 있다. 상기 제2 발광 구조물(B)은 제2 파장의 제2 광을 생성하여 줄 수 있다. 상기 제3 발광 구조물(C)은 제3 파장의 제3 광을 생성하여 줄 수 있다.
상기 제2 광의 제2 파장은 상기 제1 광의 제1 파장보다 작고, 상기 제3 광의 제3 파장은 상기 제2 광의 제2 파장보다 작을 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 제1 전극(61)은 상기 제1 발광 구조물(A)의 제1 도전형 반도체층(5)의 상면 일 부분에 형성될 수 있다. 상기 제2 전극(23)은 상기 제1 발광 구조물(A) 및 제2 발광 구조물(B)의 제2 도전형 반도체층(9)의 상면 일부분에 형성될 수 있다. 상기 제3 전극(25)은 상기 제2 발광 구조물(B) 및 제3 발광 구조물(C)의 제3 도전형 반도체층(13)의 상면 일부분에 형성될 수 있다. 상기 제4 전극(57)은 상기 제3 발광 구조물(C)의 제4 도전형 반도체층(17)의 하면 상에 형성될 수 있다.
상기 제1 내지 제4 전극(61, 23, 25, 57)은 전기 전도도가 우수한 금속 물질을 포함할 수 있다.
상기 제4 전극(57)은 반사 특성이 우수한 금속 물질을 포함할 수 있다.
상기 제4 전극(57)은 오믹 특성이 우수한 오믹막, 반사 특성이 반사막, 전류 확산 특성이 우수한 전류 확산막 및 접합 특성이 우수한 접합막 중 적어도 둘 이상을 포함할 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 제3 발광 구조물(C)의 주변 영역의 제4 도전형 반도체층(17)의 하면 상에 보호층(55)이 형성될 수 있다.
상기 보호층(55)은 상기 제4 전극(57)의 둘레를 따라 형성될 수 있다. 다시 말해, 상기 제4 전극(57)은 상기 보호층(55)에 의해 둘러쌓여질 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 제4 전극(57)의 일부분은 상기 보호층(55)의 하면 일부분과 중첩될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
도시하지 않았지만, 상기 제4 전극(57)은 상기 보호층(55)의 하면의 전 영역에 형성되고 외부로 노출될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
도시하지 않았지만, 상기 보호층(55)의 하면은 상기 제4 전극(57)의 하면으로부터 하부 방향으로 연장되도록 형성될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 상기 보호층(55)이 상기 제3 발광 구조물(C)의 둘레를 따라 형성되므로, 상기 보호층(55)에 리세스가 형성될 수 있다. 상기 보호층(55)의 리세스에 상기 제4 전극(57)이 형성되고, 상기 제4 전극(57)은 상기 보호층(55)의 리세스를 벗어나 상기 보호층(55)의 하면 일부분에 형성되지 않을 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 제4 전극(57) 및/또는 상기 보호층(55) 아래에 접합층(53)이 형성될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 상기 접합층(53) 아래에 지지 기판(51)이 형성될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 상기 접합층(53)과 상기 지지 기판(51)은 도전성을 갖는 금속 물질을 포함할 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 제1 내지 제3 발광 구조물(A, B, C)의 둘레를 따라 절연층(59)이 형성될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 제1 발광 구조물(A)의 제1 도전형 반도체층(5)의 상면은 광 추출 구조물(63)이 형성될 수 있다. 상기 광 추출 구조물(63)은 러프니스나 요철 패턴을 포함할 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 상기 광 추출 구조물(63)은 상기 제1 내지 제3 발광 구조물(A, B, C)에서 생성되어 상기 제1 도전형 반도체층(5)으로 진행된 광의 광 추출 효율을 강화하여 광 효율을 향상시켜 줄 수 있다.
도 7은 실시예에 따른 발광 소자 패키지를 도시한 단면도이다.
도 7을 참조하면, 실시예에 따른 발광 소자 패키지는 패키지 바디(101)와, 상기 패키지 바디(101)에 설치된 제1 전극층(103) 및 제2 전극층(105)과, 상기 패키지 바디(101)에 설치되어 상기 제1 전극층(103) 및 제2 전극층(105)으로부터 전원을 공급받는 발광 소자(1)와, 상기 발광 소자(1)를 포위하는 몰딩부재(113)를 포함한다.
도 7의 발광 소자(1) 제1 실시예에 따른 발광 소자이지만, 제2 내지 제5 실시예에 따른 발광 소자에도 동일하게 적용될 수 있다.
상기 패키지 바디(101)는 실리콘 재질, 합성수지 재질, 또는 금속 재질을 포함하여 형성될 수 있으며, 상기 발광 소자(1)의 주위에 경사면이 형성될 수 있다.
상기 제1 전극층(103) 및 제2 전극층(105)은 서로 전기적으로 분리되며, 상기 발광 소자(1)에 전원을 제공한다.
또한, 상기 제1 및 제2 전극층(103, 105)은 상기 발광 소자(1)에서 발생된 빛을 반사시켜 광 효율을 증가시킬 수 있으며, 상기 발광 소자(1)에서 발생된 열을 외부로 배출시키는 역할을 할 수도 있다.
상기 발광 소자(1)는 상기 제1 전극층(103), 제2 전극층(105) 및 상기 패키지 바디(101) 중 어느 하나 위에 설치될 수 있으며, 와이어 방식, 다이 본딩 방식 등에 의해 상기 제1 및 제2 전극층(103, 105)에 전기적으로 연결될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
실시예에서는 한 개의 와이어(109)를 통해 발광 소자(1)를 상기 제1 및 제2 전극층(103, 105) 중 하나의 전극층에 전기적으로 연결시키는 것이 예시되어 있으나, 이에 한정하지 않고 2개의 와이어를 이용하여 발광 소자(1)를 상기 제1 및 제2 전극층(103, 15)에 전기적으로 연결시킬 수도 있으며, 와이어를 사용하지 않고 발광 소자(1)를 상기 제1 및 제2 전극층(103, 105)에 전기적으로 연결시킬 수도 있다.
상기 몰딩부재(113)는 상기 발광 소자(1)를 포위하여 상기 발광 소자(1)를 보호할 수 있다. 또한, 상기 몰딩부재(113)에는 형광체가 포함되어 상기 발광 소자(1)에서 방출된 광의 파장을 변화시킬 수 있다.
실시예에 따른 발광 소자 패키지는 COB(Chip On Board) 타입을 포함하며, 상기 패키지 바디(101)의 상면은 평평하고, 상기 패키지 바디(101)에는 복수의 발광 소자가 설치될 수도 있다.
실시예에 따른 발광 소자(1)나 발광 소자 패키지는 라이트 유닛에 적용될 수 있다. 상기 라이트 유닛은 표시 장치와 조명 장치, 예컨대 조명등, 신호등, 차량 전조등, 전광판, 지시등과 같은 유닛에 적용될 수 있다.
1, 1A, 1B, 1C, 1D: 발광 소자
3, 41: 성장 기판
5: 제1 도전형 반도체층
7, 33: 제1 발광층
9: 제2 도전형 반도체층
11, 35: 제2 발광층
13: 제3 도전형 반도체층
15, 37: 제3 발광층
17: 제4 도전형 반도체층
19, 39: 전극층
21, 59: 절연층
23, 25, 27, 29, 43, 57, 61: 전극
31: 제5 도전형 반도체층
51: 지지 기판
53: 접합층
55: 보호층
63: 광 추출 구조물
A: 제1 발광 구조물
B: 제2 발광 구조물
C: 제3 발광 구조물
SW1, SW2, SW3: 스위치
V1, V2, V3: 전원

Claims (16)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 배치되고, 제1 파장의 제1 광을 생성하는 제1 발광 구조물-상기 제1 발광 구조물은 상기 기판 상에 배치되는 제1 도전형 반도체층, 상기 제1 도전형 반도체층 상에 배치되는 제1 발광층 및 제1 발광층 상에 배치되는 제2 도전형 반도체층을 포함함-;
    상기 제1 발광 구조물 상에 배치되고, 제2 파장의 제2 광을 생성하는 제2 발광 구조물-상기 제2 발광 구조물은 상기 제2 도전형 반도체층, 상기 제2 도전형 반도체층 상에 배치되는 제2 발광층 및 상기 제2 발광층 상에 배치되는 제3 도전형 반도체층을 포함함-; 및
    상기 제1 발광 구조물 및 상기 제2 발광 구조물의 제2 도전형 반도체층 상에 배치되는 제1 전극을 포함하고,
    상기 제1 광의 제1 파장은 상기 제2 광의 제2 파장보다 짧은 발광 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 발광 구조물 상에 배치되고, 제3 파장의 제3 광을 생성하는 제3 발광 구조물-상기 제3 발광 구조물은 상기 제3 도전형 반도체층, 상기 제3 도전형 반도체층 상에 배치되는 제3 발광층 및 상기 제3 발광층 상에 배치되는 제4 도전형 반도체층을 포함함-;
    상기 제2 발광 구조물 및 상기 제3 발광 구조물의 제3 도전형 반도체층 상에 배치되는 제2 전극; 및
    상기 제3 발광 구조물의 제4 도전형 반도체층 상에 배치되는 제3 전극을 더 포함하는 발광 소자.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 광의 제2 파장은 상기 제3 광의 제3 파장보다 짧은 발광 소자.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제3 도전형 반도체층 상에 배치되고 투명한 도전 물질을 포함하는 전극층을 더 포함하는 발광 소자.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1 광의 제1 파장은 200nm 내지 280nm이고, 상기 제2 광의 제2 파장은 280nm 내지 315nm이며, 상기 제3 광의 제3 파장은 315nm 내지 400nm인 발광 소자.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제1 발광 구조물의 제1 도전형 반도체층 상에 배치되는 제4 전극을 더 포함하는 발광 소자.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 기판은 도전성을 가지며,
    상기 기판의 아래에 배치되는 제4 전극을 더 포함하는 발광 소자.
  8. 기판;
    상기 기판 아래에 배치되고, 제1 파장의 제1 광을 생성하는 제1 발광 구조물-상기 제1 발광 구조물은 상기 기판 아래에 배치되는 제1 도전형 반도체층, 상기 제1 도전형 반도체층 아래에 배치되는 제1 발광층 및 제1 발광층 아래에 배치되는 제2 도전형 반도체층을 포함함-;
    상기 제1 발광 구조물 아래에 배치되고, 제2 파장의 제2 광을 생성하는 제2 발광 구조물-상기 제2 발광 구조물은 상기 제2 도전형 반도체층, 상기 제2 도전형 반도체층 아래에 배치되는 제2 발광층 및 상기 제2 발광층 아래에 배치되는 제3 도전형 반도체층을 포함함-; 및
    상기 제1 발광 구조물 및 상기 제2 발광 구조물의 제2 도전형 반도체층 아래에 배치되는 제1 전극을 포함하고,
    상기 제1 광의 제1 파장은 상기 제2 광의 제2 파장보다 큰 발광 소자.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2 발광 구조물 아래에 배치되고, 제3 파장의 제2 광을 생성하는 제3 발광 구조물-상기 제3 발광 구조물은 상기 제3 도전형 반도체층, 상기 제3 도전형 반도체층 아래에 배치되는 제3 발광층 및 상기 제3 발광층 아래에 배치되는 제4 도전형 반도체층을 포함함-;
    상기 제2 발광 구조물 및 상기 제3 발광 구조물의 제3 도전형 반도체층 아래에 배치되는 제2 전극;
    상기 제3 도전형 반도체층 상에 배치되고 반사 물질 물질을 포함하는 전극층; 및
    상기 제3 발광 구조물의 제4 도전형 반도체층 아래에 배치되는 제3 전극; 및
    상기 제1 발광 구조물의 제1 도전형 반도체층 아래에 배치되는 제4 전극을 더 포함하고,
    상기 제2 광의 제2 파장은 상기 제3 광의 제3 파장보다 큰 발광 소자.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 광의 제1 파장은 315nm 내지 400nm 이고, 상기 제2 광의 제2 파장은 280nm 내지 315nm이며, 상기 제3 광의 제3 파장은 200nm 내지 280nm 인 발광 소자.
  11. 제2항 또는 제9항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 광은 자외선, 가시 광선 및 적외선 중 적어도 하나 이상인 발광 소자.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 광은 가시 광선인 발광 소자.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3항은 자외선인 발광 소자.
  14. 제1 발광 구조물-상기 제1 발광 구조물은 제1 도전형 반도체층, 상기 제1 도전형 반도체층 아래에 배치되는 제1 발광층 및 제1 발광층 아래에 배치되는 제2 도전형 반도체층을 포함함-;
    상기 제1 발광 구조물 아래에 배치되고, 제2 파장의 제2 광을 생성하는 제2 발광 구조물-상기 제2 발광 구조물은 상기 제2 도전형 반도체층, 상기 제2 도전형 반도체층 아래에 배치되는 제2 발광층 및 상기 제2 발광층 아래에 배치되는 제3 도전형 반도체층을 포함함-;
    상기 제2 발광 구조물 아래에 배치되고, 제3 파장의 제2 광을 생성하는 제3 발광 구조물-상기 제3 발광 구조물은 상기 제3 도전형 반도체층, 상기 제3 도전형 반도체층 아래에 배치되는 제3 발광층 및 상기 제3 발광층 아래에 배치되는 제4 도전형 반도체층을 포함함-;
    상기 제1 발광 구조물의 제1 도전형 반도체층 상에 배치되는 제1 전극;
    상기 제1 발광 구조물 및 상기 제2 발광 구조물의 제2 도전형 반도체층 상에 배치되는 제2 전극;
    상기 제2 발광 구조물 및 상기 제3 발광 구조물의 제3 도전형 반도체층 상에 배치되는 제3 전극;
    상기 제3 발광 구조물의 제4 도전형 반도체층의 주변 영역에 배치되는 보호층; 및
    상기 제3 발광 구조물의 제4 도전형 반도체층 아래에 배치되고, 상기 보호층에 의해 둘러쌓여지며, 상기 제1 전극과 중첩되는 제4 전극을 포함하고,
    상기 제1 광의 제1 파장은 상기 제2 광의 제2 파장보다 큰 발광 소자.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제3 전극은 오믹막, 반사막, 전류 확산막 및 접합막 중 적어도 둘 이상을 포함하는 발광 소자.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제3 전극 아래에 배치되는 지지 기판을 더 포함하는 발광 소자.
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