KR20150008593A - 발광 소자 - Google Patents

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KR20150008593A
KR20150008593A KR20130082720A KR20130082720A KR20150008593A KR 20150008593 A KR20150008593 A KR 20150008593A KR 20130082720 A KR20130082720 A KR 20130082720A KR 20130082720 A KR20130082720 A KR 20130082720A KR 20150008593 A KR20150008593 A KR 20150008593A
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

실시 예는 상부면, 하부면, 및 상기 상부면과 상기 하부면 사이에 위치하는 측면을 포함하며, 상기 측면은 상기 상부면에 인접하는 제1면, 상기 하부면에 인접하고 상기 제1면과 단차를 갖는 제2면, 및 상기 제1면과 상기 제2면을 연결하는 제3면을 포함하는 실리콘 기판, 상기 실리콘 기판의 상부면 상에 배치되고, 제1 반도체층, 활성층, 및 제2 반도체층을 포함하는 발광 구조물, 및 상기 제1면, 및 상기 제3면 상에 배치되고, 상기 실리콘 기판의 상기 측면 상에 상기 발광 구조물의 성장을 억제하는 성장 차단층을 포함한다.

Description

발광 소자{A LIGHT EMITTING DEVICE}
실시 예는 발광 소자에 관한 것이다.
짧은 파장 길이의 발광 다이오드(light emitting device)를 이루는 물질로 많이 사용되는 물질 중 하나는 InGaAlN일 수 있으며, InGaAlN은 보통 사파이어 기판이나, 실리콘 카바이드(SiC) 상에서 성장될 수 있다.
사파이어나 SiC는 모두 비싸고, 사파이어는 절연체이고 처리가 어렵기 때문에 사파이어 기판 또는 SiC 기판을 사용하여 반도체를 성장하는 것은 많은 비용과 공정이 들 수 있다. 그러나 실리콘은 저렴할 뿐만 아니라, 원숙한 반도체 물질로서 전도 극성 및 전기 저항 면에서 제어가 용이하다.
다만 실리콘 기판과 반도체 물질 사이에 격자 상부의 차이 및 열적 불일치(thermal mismatch)에 기인하는 스트레스(stress)가 존재하기 때문에, 성장된 실리콘 기판에 결함 및 크랙(crack)이 발생할 수 있다. 실리콘 기판에 발생하는 결함 및 크랙의 원인이 되는 스트레스를 완화하기 위한 발광 소자 및 그 제조 방법이 요구되며, 그 중 하나로 실리콘 기판에 그루브(groove)를 형성하는 방법이 있다.
실시 예는 결정 결함을 줄일 수 있고, 결정성을 향상시킬 수 있는 발광 소자를 제공한다.
실시 예는 상부면, 하부면, 및 상기 상부면과 상기 하부면 사이에 위치하는 측면을 포함하며, 상기 측면은 상기 상부면에 인접하는 제1면, 상기 하부면에 인접하고 상기 제1면과 단차를 갖는 제2면, 및 상기 제1면과 상기 제2면을 연결하는 제3면을 포함하는 실리콘 기판; 상기 실리콘 기판의 상부면 상에 배치되고, 제1 반도체층, 활성층, 및 제2 반도체층을 포함하는 발광 구조물; 및 상기 제1면, 및 상기 제3면 상에 배치되고, 상기 실리콘 기판의 상기 측면 상에 상기 발광 구조물의 성장을 억제하는 성장 차단층을 포함한다.
상기 발광 구조물의 가장자리는 상기 제1면으로부터 수평 방향으로 돌출되고, 상기 제1면과 상기 제2면 사이에 정렬되도록 위치할 수 있다.
상기 성장 차단층은 상기 실리콘 기판에서 상기 발광 구조물의 성장을 차단하는 절연 물질, 또는 금속 물질일 수 있다.
상기 발광 소자는 상기 제2 반도체층 상에 배치되는 제1 전극; 및 상기 실리콘 기판 상에 배치되는 제2 전극을 더 포함할 수 있다.
상기 단차로 인하여 상기 제1면으로 둘러싸인 상기 실리콘 기판 부분의 직경은 상기 제2면으로 둘러싸인 상기 실리콘 기판의 다른 일 부분의 직경보다 작을 수 있다.
실시 예는 결정 결함을 줄일 수 있고, 결정성을 향상시킬 수 있다.
도 1 내지 도 6은 실시 예에 따른 발광 소자의 제조 방법을 나타낸다.
도 7은 도 4에 도시된 반도체층의 일 실시 예인 발광 구조물의 단면도를 나타낸다.
도 8은 실시 예에 따른 발광 소자의 단면도를 나타낸다.
도 9는 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 나타낸다.
도 10은 실시 예에 따른 조명 장치를 나타낸다.
도 11은 실시 예에 따른 표시 장치를 나타낸다.
도 12는 실시 예에 따른 해드 램프를 나타낸다.
이하, 실시 예들은 첨부된 도면 및 실시 예들에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다. 실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "하/아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on)"와 "하/아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 또한 동일한 참조번호는 도면의 설명을 통하여 동일한 요소를 나타낸다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예에 따른 발광 소자를 설명한다.
도 1 내지 도 6은 실시 예에 따른 발광 소자의 제조 방법을 나타낸다.
도 1을 참조하면, 사진 공정(photolithography process) 및 식각 공정(etching process)을 이용하여 실리콘 기판(100)에 그루브(groove, 201)를 형성한다. 즉 실리콘 기판(100)에 그루브(201)를 형성함으로써, 실리콘 기판(100)을 패턴화할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 실리콘 기판(100)의 AB 방향의 단면도를 나타낸다. 도 2를 참조하면, 패턴화를 통하여 실리콘 기판(100)은 소자 영역들(S1), 및 소자 영역들(S1)을 구분하는 그루브 영역(S2)으로 구분될 수 있다.
여기서 소자 영역(S1)은 반도체 소자(예컨대, 발광 소자)가 형성되는 영역일 수 있고, 그루브 영역(S2)은 소자 영역들을 구분하기 위하여 그루브가 형성되는 영역일 수 있다.
예컨대, 그루브 영역(S2)은 서로 평행하거나, 직교하는 복수의 그루브들을 포함할 수 있으며, 그 형상은 체크 무늬, 또는 그물 형상일 수 있다.
소자 영역(S1)은 4개의 그루브들에 의해 둘러싸일 수 있으며, 그 형상은 사각형일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
두 개의 인접하는 소자 영역들 각각의 중심(A,B) 사이의 거리(D)는 50㎛ ~ 200㎛일 수 있고, 그루브(201)의 폭(W)은 4㎛ ~ 10㎛일 수 있다.
그루브(201)는 바닥(222), 및 바닥(222)을 기준으로 경사진 측벽(224)을 포함할 수 있다. 이때 바닥(222)과 측벽(224)이 이루는 각도는 90°이하일 수 있다.
도 3을 참조하면, 소자 영역(S1)을 제외한 그루브 영역(S2)에 성장 차단층(230)을 형성한다. 예컨대, 그루브(201)의 바닥(222) 및 측벽(224) 상에 성장 차단층(230)을 형성한다. 성장 차단층(230)은 추후에 진행되는 반도체층의 성장을 차단하는 역할을 할 수 있다.
예컨대, 소자 영역(S1)과 그루브 영역(S2) 상에 성장 차단층(230)을 형성한 후에, 소자 영역(S1)을 노출하는 포토레지스트 패턴(미도시)을 그루브 영역(S2) 상에 형성한다. 다음으로 포토레지스트 패턴(미도시)을 마스크(mask)로 이용하여 소자 영역(S1) 상에 형성된 성장 차단층(230)만을 제거하여 소자 영역(S1)을 노출시킨다. 다음으로 잔류하는 포토레지스트 패턴을 제거하여, 소자 영역(S1)은 노출하고 그루브 영역(S2) 상에만 위치하는 성장 차단층(230)을 형성할 수 있다.
성장 차단층(230)은 실리콘 기판(100) 상에서 반도체층의 성장을 차단하는 절연 물질, 예컨대, SiO2, SiN, 또는 TiO2 등이거나, 또는 융점이 높은 금속 물질, 예컨대, Pt, 또는 Mo 등일 수 있다.
성장 차단층(230)의 두께(t)는 0.05㎛ 이상일 수 있고, 그루브(201) 폭(W)의 2분 1보다 작을 수 있다. 성장 차단층(230)의 두께(t)가 0.05㎛보다 작을 경우에는 반도체층의 성장을 차단하지 못할 수 있기 때문이다.
성장 차단층(230)이 그루브(201)을 완전히 채울 수도 있지만, 성장 차단층(230)의 두께(t)가 두꺼울수록 공정 시간이 증가할 수 있고, 마스크를 이용하여 소자 영역(S1) 상에 형성된 성장 차단층을 선택적으로 제거한 후라도, 소자 영역(S1) 상에 성장 차단층(230)의 잔류물이 존재할 수 있다. 따라서 이를 개선하기 위해서는 성장 차단층(230)의 두께(t)는 1㎛이하일 수 있다.
도 4를 참조하면, 성장 차단층(230)이 형성된 실리콘 기판(100) 상에 반도체층(240)을 형성한다. 이때 반도체층은 에피텍셜 성장(epitaxial growth)에 의하여 제조되는 에피텍시얼층(epitaxial layer)일 수 있다.
예컨대, 유기금속 화학 증착법(MOCVD; Metal Organic Chemical Vapor Deposition), 화학 증착법(CVD; Chemical Vapor Deposition), 플라즈마 화학 증착법(PCVD; Plasma-enhanced Chemical Vapor Deposition), 분자선 성장법(MBE; Molecular Beam Epitaxy), 수소화물 기상 성장법(HVPE; Hydride Vapor Phase Epitaxy) 등을 포함한 다양한 증착 및 성장 방법을 통하여 그루브 및 성장 차단층이 형성된 실리콘 기판(100) 상에 반도체층(240)을 형성할 수 있다.
이때 형성되는 반도체층(240)은 질화물계 물질로 구성되는 발광 구조물일 수 있다.
도 7은 도 4에 도시된 반도체층(240)의 일 실시 예인 발광 구조물(240-1)의 단면도를 나타낸다.
도 7을 참조하면, 발광 구조물(240-1)은 버퍼층(310), 제1 반도체층(320), 활성층(330), 및 제2 반도체층(340)을 포함할 수 있다.
버퍼층(310)은 실리콘 기판(100) 상에 형성될 수 있으며, 2족 내지 6족 원소의 화합물 반도체로 이루어질 수 있다.
예컨대 버퍼층(310)은 InAlGaN, GaN, AlN, AlGaN, InGaN 중 적어도 하나를 포함하도록 형성될 수 있으며, 단일층 또는 다층 구조일 수 있고, 2족 원소(예컨대, Mg 등) 또는 4족 원소(예컨대, Si 등)가 불순물로 도핑될 수도 있다.
또한 버퍼층(310)은 도핑이 되지않은 GaN층 또는 초격자(superlattice) 구조를 포함하도록 형성할 수 있다. 버퍼층(310)은 제1 반도체층(320)과 실리콘 기판(100) 간의 격자 부정합을 줄이고, 실리콘 기판(100) 상에는 성장되는 제1 반도체층(320), 활성층(330), 및 제2 반도체층(340)의 결정성을 향상시키는 역할을 할 수 있다.
제1 반도체층(320)은 버퍼층(120) 상에 형성될 수 있으며, 3족-5족, 2족-6족 등의 화합물 반도체로 형성될 수 있고, 제1 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다.
제1 반도체층(320)은 InxAlyGa1 -x- yN(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 가지는 반도체로 형성될 수 있으며, n형 도펀트(예: Si, Ge, Se, Te 등)가 도핑될 수 있다.
활성층(330)은 제1 반도체층(320) 상에 형성될 수 있다. 활성층(330)은 3족-5족, 2족-6족의 화합물 반도체로 형성될 수 있으며, 단일 우물 구조, 다중 우물 구조, 양자 선(Quantum-Wire) 구조, 양자 점(Quantum Dot), 또는 양자 디스크(Quantum Disk) 구조를 갖도록 형성될 수 있다. 예컨대, 활성층(330)은 InxAlyGa1 -x-yN(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖도록 형성될 수 있다.
제2 반도체층(340)은 활성층(330) 상에 형성될 수 있으며, InxAlyGa1 -x- yN(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 가지는 반도체로 형성될 수 있고, 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 예컨대, 제2 반도체층(340)은 InAlGaN, GaN, AlGaN, InGaN, AlN, InN 중 어느 하나를 포함할 수 있으며, p형 도펀트(예: Mg, Zn, Ca,Sr, Ba)가 도핑될 수 있다.
반도체층(240)은 노출되는 소자 영역(S1)에 형성될 수 있다. 반도체층(240)은 성장 차단층(230)에 의하여 그루브 영역(S2)에는 형성되지 않는다. 즉 성장 차단층(230)으로 덮힌 그루브(201)의 바닥(222) 및 측벽(224) 상에는 반도체층(240)이 성장되지 않는다.
소자 영역에서 형성되는 반도체층은 그루브 영역(S2)으로 확장할 수 있다. 다만 인접하는 소자 영역들에서 형성된 반도체층들의 그루브 영역(S2)의 확장된 부분들은 서로 접하지 않을 수 있다.
인접하는 소자 영역들(S1)이 그루브들(201)에 의하여 분리 또는 격리되기 때문에, 인접하는 소자 영역들(S1) 상에 형성되는 반도체층들은 서로 영향을 미치지 않고 자유로이 상부로 형성될 수 있다. 예컨대, 인접하는 소자 영역들 상에 형성되는 반도체층들 사이에는 스트레스(stress)가 존재하지 않을 수 있고, 스트레스로 인한 결정성 저하, 결정 결함, 및 크랙(crack) 등을 방지할 수 있다.
더욱이 실시 예는 성장 차단층(230)에 의하여 그루브(201)의 바닥(222)은 물론 측벽(224)에도 반도체층의 성장이 차단되기 때문에, 성장된 반도체층에 의한 응력을 감소시킬 수 있고, 이로 인하여 결정 결함을 방지할 수 있다.
만약 그루브(201)의 측벽(224) 및 바닥(22)에 반도체층이 성장된다면, 이러한 반도체층은 실리콘 기판(100)에 스트레스로 작용할 수 있고, 이는 결정 결함을 유발할 수 있기 때문이다.
또한 그루브의 깊이에 상관없이 실시 예는 성장 차단층(230)에 의하여 그루브(201)의 측벽(224)에 반도체층의 성장이 차단되기 때문에, 반도체층의 성장을 억제하기 위하여 그루브(201)의 깊이를 깊게 가져갈 필요가 없다.
도 5를 참조하면, 실리콘 기판(100)의 일면 상에 제1 전극(252)을 형성하고, 반도체층(240) 상에 제2 전극(254)을 형성한다.
제1 전극(252) 및 제2 전극(234)은 Ti, Al, Al alloy, In, Ta, Pd, Co, Ni, Si, Ge, Ag, Ag alloy, Au, Hf, Pt, Ru 또는 Au 중에서 적어도 하나를 포함하여 형성하거나, 또는 적어도 하나를 포함하는 합금으로 형성될 수 있으며, 그 형태는 단층 또는 다층일 수 있다.
도 6을 참조하면, 그루브 영역(S2)을 따라서 실리콘 기판(100)을 절단함으로써, 실리콘 기판(100)을 복수의 반도체 소자들(10-1 내지 10-n, n>1인 자연수)로 분리한다.
예컨대, 그루브(201)의 바닥(222)을 따라서 실리콘 기판(100)을 절단하여, 복수의 반도체 소자들(10-1 내지 10-n, n>1인 자연수)을 얻을 수 있다. 절단 후에 성장 차단층(230)은 그루브(201)의 측벽(224-1) 및 절단된 바닥(222-1) 상에 잔류할 수 있다.
실시 예는 성장 차단층(230)에 의하여 그루브(201)의 측벽(224) 및 바닥(224) 상에 반도체층(240)이 성장되지 않기 때문에, 실리콘 기판(100)에 미치는 스트레스, 예컨대, 응력을 줄일 수 있고, 이로 인하여 결정 결함을 줄일 수 있고, 결정성을 향상시킬 수 있으며, 이로 인하여 양질의 반도체층을 갖는 반도체 소자를 제조할 수 있다.
도 8은 실시 예에 따른 발광 소자(400)의 단면도를 나타낸다. 도 1 내지 도 7과 동일한 도면 부호는 동일한 구성을 나타내며, 동일한 구성에 대해서는 설명을 간략하게 하거나, 생략한다.
도 8을 참조하면, 발광 소자(400)는 실리콘 기판(410), 성장 차단층(430), 반도체층(240), 및 제1 전극(252), 및 제2 전극(254)을 포함한다. 반도체층(240)은 발광 구조물일 수 있으며, 이하 반도체층(240)은 발광 구조물로 예시한다.
실리콘 기판(410)은 상부면(412), 하부면(414), 및 상부면(412)과 하부면(414) 사이에 위치하는 측면(416)을 포함할 수 있다.
발광 구조물(240)은 실리콘 기판(410)의 상부면(412) 상에 배치된다. 발광 구조물(240)은 도 4 및 도 7에서 설명한 바와 같이, 버퍼층(310), 제1 반도체층(320), 활성층(330), 및 제2 반도체층(340)을 포함할 수 있다.
실리콘 기판(410)의 측면(416)은 상부면(412)과 인접하는 제1면(422), 하부면(414)과 인접하고 제1면(422)과 단차(T)를 갖는 제2면(424), 및 제1면(422)과 제2면(424)을 연결하는 제3면(426)을 포함한다.
제1면(422)과 제2면(424)은 수평 방향(horizontal direction)의 단차(T)를 가질 수 있다 수평 방향은 제1면(422)으로부터 제2면(424)으로 향하는 방향이거나, 제1면(422) 또는 제2면(424)과 수직인 방향일 수 있다.
단차(T)로 인하여 제1면(422)으로 둘러싸인 실리콘 기판(410) 부분의 직경(d1)은 제2면(424)으로 둘러싸인 실리콘 기판(410)의 다른 일 부분의 직경(d2)보다 작을 수 있다.
성장 차단층(430)은 실리콘 기판(410)의 제1면(422), 및 제3면(426) 상에 배치될 수 있으며, 실리콘 기판(410)의 측면, 예컨대, 제1면(422) 및 제3면(426) 상에 발광 구조물(240)이 성장되는 것을 차단하는 역할을 할 수 있다. 성장 차단층(430)은 도 3에서 설명한 성장 차단층(230)에 대응하는 것으로 두께 및 재료 물질은 도 3에서 설명한 바와 동일할 수 있다.
성장 차단층(430)의 상단은 발광 구조물(240)의 하부면과 접할 수 있다. 예컨대, 성장 차단층(430)의 상단은 버퍼층(310)의 하부면과 접할 수 있다.
버퍼층(310)이 생략될 경우에는 성장 차단층(430)의 상단은 제1 반도체층(320)의 하부면과 접할 수 있다.
발광 구조물(240)의 가장자리 또는 측면(242)은 제1면(422)으로부터 수평 방향으로 돌출될 수 있고, 제1면(422)과 제2면(424) 사이에 정렬되도록 위치할 수 있다.
제1 전극(252)은 발광 구조물(240) 상에 배치되고, 제2 전극(254)은 실리콘 기판(410) 상에 배치될 수 있다. 예컨대, 제1 전극(252)은 제2 반도체층(340) 상에 배치될 수 있고, 제2 전극(254)은 실리콘 기판(410)의 하부면(414) 상에 배치될 수 있다.
성장 차단층(430)에 의하여 실리콘 기판(410)의 측면(416) 상에 반도체층이 잔류하지 않기 때문에, 실시 예는 결정 결함이 억제된 양질의 반도체층을 포함할 수 있으며, 신뢰성 및 광량을 향상시킬 수 있다.
도 9는 실시 예에 따른 발광 소자 패키지(600)를 나타낸다.
도 9를 참조하면, 발광 소자 패키지(600)는 패키지 몸체(610), 제1 금속층(614), 제2 금속층(612), 발광 소자(620), 반사판(625), 와이어(630), 및 수지층(640)을 포함한다.
패키지 몸체(610)는 실리콘 기반의 웨이퍼 레벨 패키지(wafer level package), 실리콘 기판, 실리콘 카바이드(SiC), 질화알루미늄(aluminum nitride, AlN) 등과 같이 절연성 또는 열전도도가 좋은 기판으로 형성될 수 있으며, 복수 개의 기판이 적층되는 구조일 수 있다. 실시 예는 상술한 몸체의 재질, 구조, 및 형상으로 한정되지 않는다.
패키지 몸체(610)는 상부면의 일측 영역에 측면 및 바닥으로 이루어지는 캐비티(cavity)를 가질 수 있다. 이때 캐비티의 측벽은 경사지게 형성될 수 있다.
제1 금속층(614) 및 제2 금속층(612)은 열 배출이나 발광 소자의 장착을 고려하여 서로 전기적으로 분리되도록 패키지 몸체(610)의 표면에 배치된다. 발광 소자(620)는 제1 금속층(614) 및 제2 금속층(612)과 전기적으로 연결된다. 이때 발광 소자(620)는 도 8에 도시된 실시 예(400)일 수 있다.
반사판(625)은 발광 소자(620)에서 방출된 빛을 소정의 방향으로 지향하도록 패키지 몸체(610)의 캐비티 측벽에 배치될 수 있다. 반사판(625)은 광반사 물질로 이루어지며, 예컨대, 금속 코팅이거나 금속 박편일 수 있다. 반사판(625)은 광 추출 효율을 향상시키기 위한 것으로 다른 실시 예에서는 생략될 수도 있다.
수지층(640)은 패키지 몸체(610)의 캐비티 내에 위치하는 발광 소자(620)를 포위하여 발광 소자(620)를 외부 환경으로부터 보호한다. 수지층(640)은 에폭시 또는 실리콘과 같은 무색 투명한 고분자 수지 재질로 이루어질 수 있다. 수지층(640)은 발광 소자(620)에서 방출된 광의 파장을 변화시킬 수 있도록 형광체를 포함할 수 있다.
실시 예에 따른 발광 소자 패키지(600)는 복수 개가 기판 상에 어레이될 수 있고, 발광 소자 패키지의 광 경로 상에 광학 부재인 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트 등이 배치될 수 있다. 이러한 발광 소자 패키지, 기판, 광학 부재는 백라이트 유닛으로 기능할 수 있다.
또 다른 실시 예는 상술한 실시 예들에 기재된 발광 소자 또는 발광 소자 패키지를 포함하는 표시 장치, 지시 장치, 조명 시스템으로 구현될 수 있으며, 예를 들어, 조명 시스템은 램프, 가로등을 포함할 수 있다.
도 10은 실시 예에 따른 조명 장치를 나타낸다.
도 10을 참조하면, 조명 장치는 커버(1100), 광원 모듈(1200), 방열체(1400), 전원 제공부(1600), 내부 케이스(1700), 및 소켓(1800)을 포함할 수 있다. 또한, 실시 예에 따른 조명 장치는 부재(1300)와 홀더(1500) 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
광원 모듈(1200)은 실시 예에 따른 발광 소자(400) 또는 발광 소자 패키지(600)를 포함할 수 있다.
커버(1100)는 벌브(bulb) 또는 반구의 형상일 수 있으며, 속이 비어 있고, 일 부분이 개구된 형상일 수 있다. 커버(1100)는 광원 모듈(1200)과 광학적으로 결합될 수 있다. 예를 들어, 커버(1100)는 광원 모듈(1200)로부터 제공되는 빛을 확산, 산란 또는 여기시킬 수 있다. 커버(1100)는 일종의 광학 부재일 수 있다. 커버(1100)는 방열체(1400)와 결합될 수 있다. 커버(1100)는 방열체(1400)와 결합하는 결합부를 가질 수 있다.
커버(1100)의 내면에는 유백색 도료가 코팅될 수 있다. 유백색의 도료는 빛을 확산시키는 확산재를 포함할 수 있다. 커버(1100)의 내면의 표면 거칠기는 커버(1100)의 외면의 표면 거칠기보다 크게 형성될 수 있다. 이는 광원 모듈(1200)로부터의 빛이 충분히 산란 및 확산되어 외부로 방출시키기 위함이다.
커버(1100)의 재질은 유리(glass), 플라스틱, 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리카보네이트(PC) 등일 수 있다. 여기서, 폴리카보네이트는 내광성, 내열성, 강도가 뛰어나다. 커버(1100)는 외부에서 광원 모듈(1200)이 보이도록 투명할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고 불투명할 수 있다. 커버(1100)는 블로우(blow) 성형을 통해 형성될 수 있다.
광원 모듈(1200)은 방열체(1400)의 일 면에 배치될 수 있으며, 광원 모듈(1200)로부터 발생한 열은 방열체(1400)로 전도될 수 있다. 광원 모듈(1200)은 광원부(1210), 연결 플레이트(1230), 및 커넥터(1250)를 포함할 수 있다.
부재(1300)는 방열체(1400)의 상면 위에 배치될 수 있고, 복수의 광원부(1210)들과 커넥터(1250)가 삽입되는 가이드홈(1310)을 갖는다. 가이드홈(1310)은 광원부(1210)의 기판 및 커넥터(1250)와 대응 또는 정렬될 수 있다.
부재(1300)의 표면은 광 반사 물질로 도포 또는 코팅된 것일 수 있다.
예를 들면, 부재(1300)의 표면은 백색의 도료로 도포 또는 코팅된 것일 수 있다. 이러한 부재(1300)는 커버(1100)의 내면에 반사되어 광원 모듈(1200)을 향하여 되돌아오는 빛을 다시 커버(1100) 방향으로 반사할 수 있다. 따라서, 실시 예에 따른 조명 장치의 광 효율을 향상시킬 수 있다.
부재(1300)는 예로서 절연 물질로 이루어질 수 있다. 광원 모듈(1200)의 연결 플레이트(1230)는 전기 전도성의 물질을 포함할 수 있다. 따라서, 방열체(1400)와 연결 플레이트(1230) 사이에 전기적인 접촉이 이루어질 수 있다. 부재(1300)는 절연 물질로 구성되어 연결 플레이트(1230)와 방열체(1400)의 전기적 단락을 차단할 수 있다. 방열체(1400)는 광원 모듈(1200)로부터의 열과 전원 제공부(1600)로부터의 열을 전달받아 방열할 수 있다.
홀더(1500)는 내부 케이스(1700)의 절연부(1710)의 수납홈(1719)을 막는다. 따라서, 내부 케이스(1700)의 절연부(1710)에 수납되는 전원 제공부(1600)는 밀폐될 수 있다. 홀더(1500)는 가이드 돌출부(1510)를 가질 수 있으며, 가이드 돌출부(1510)는 전원 제공부(1600)의 돌출부(1610)가 관통하는 홀을 가질 수 있다.
전원 제공부(1600)는 외부로부터 제공받은 전기적 신호를 처리 또는 변환하여 광원 모듈(1200)로 제공한다. 전원 제공부(1600)는 내부 케이스(1700)의 수납홈(1719)에 수납될 수 있고, 홀더(1500)에 의해 내부 케이스(1700)의 내부에 밀폐될 수 있다. 전원 제공부(1600)는 돌출부(1610), 가이드부(1630), 베이스(1650), 연장부(1670)를 포함할 수 있다.
가이드부(1630)는 베이스(1650)의 일 측에서 외부로 돌출된 형상을 가질 수 있다. 가이드부(1630)는 홀더(1500)에 삽입될 수 있다. 베이스(1650)의 일 면 위에는 다수의 부품이 배치될 수 있다. 다수의 부품은 예를 들어, 외부 전원으로부터 제공되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 직류변환장치, 광원 모듈(1200)의 구동을 제어하는 구동칩, 광원 모듈(1200)을 보호하기 위한 ESD(ElectroStatic discharge) 보호 소자 등을 포함할 수 있으나 이에 대해 한정하지는 않는다.
연장부(1670)는 베이스(1650)의 다른 일 측에서 외부로 돌출된 형상을 가질 수 있다. 연장부(1670)는 내부 케이스(1700)의 연결부(1750) 내부에 삽입될 수 있고, 외부로부터의 전기적 신호를 제공받을 수 있다. 예컨대, 연장부(1670)는 내부 케이스(1700)의 연결부(1750)와 폭이 같거나 작을 수 있다. 연장부(1670)에는 "+ 전선"과 "- 전선"의 각 일 단이 전기적으로 연결될 수 있고, "+ 전선"과 "- 전선"의 다른 일 단은 소켓(1800)에 전기적으로 연결될 수 있다.
내부 케이스(1700)는 내부에 전원 제공부(1600)와 함께 몰딩부를 포함할 수 있다. 몰딩부는 몰딩 액체가 굳어진 부분으로서, 전원 제공부(1600)가 내부 케이스(1700) 내부에 고정될 수 있도록 한다.
도 11은 실시 예에 따른 표시 장치를 나타낸다.
도 11을 참조하면, 표시 장치(800)는 바텀 커버(810)와, 바텀 커버(810) 상에 배치되는 반사판(820)과, 광을 방출하는 발광 모듈(830, 835)과, 반사판(820)의 전방에 배치되며 발광 모듈(830,835)에서 발산되는 빛을 표시 장치 전방으로 안내하는 도광판(840)과, 도광판(840)의 전방에 배치되는 프리즘 시트들(850,860)을 포함하는 광학 시트와, 광학 시트 전방에 배치되는 디스플레이 패널(870)과, 디스플레이 패널(870)과 연결되고 디스플레이 패널(870)에 화상 신호를 공급하는 화상 신호 출력 회로(872)와, 디스플레이 패널(870)의 전방에 배치되는 컬러 필터(880)를 포함할 수 있다. 여기서 바텀 커버(810), 반사판(820), 발광 모듈(830,835), 도광판(840), 및 광학 시트는 백라이트 유닛(Backlight Unit)을 이룰 수 있다.
발광 모듈은 기판(830) 상에 실장되는 발광 소자 패키지들(835)을 포함할 수 있다. 여기서, 기판(830)은 PCB 등이 사용될 수 있다. 발광 소자 패키지(835)는 도 9에 도시된 실시 예(600)일 수 있다.
바텀 커버(810)는 표시 장치(800) 내의 구성 요소들을 수납할 수 있다. 그리고, 반사판(820)은 본 도면처럼 별도의 구성요소로 마련될 수도 있으며, 도광판(840)의 후면이나, 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.
그리고, 도광판(830)은 폴리메틸메타크릴레이트(PolyMethylMethAcrylate; PMMA), 폴리카보네이트(PolyCarbonate; PC), 또는 폴리에틸렌(PolyEthylene; PE) 등으로 형성될 수 있다.
그리고, 제1 프리즘 시트(850)는 지지 필름의 일면에, 투광성이면서 탄성을 갖는 중합체 재료로 형성될 수 있으며, 중합체는 복수 개의 입체구조가 반복적으로 형성된 프리즘층을 가질 수 있다. 여기서, 복수 개의 패턴은 도시된 바와 같이 마루와 골이 반복적으로 스트라이프 타입으로 구비될 수 있다.
그리고, 제2 프리즘 시트(860)에서 지지 필름 일면의 마루와 골의 방향은, 제1 프리즘 시트(850) 내의 지지필름 일면의 마루와 골의 방향과 수직할 수 있다. 이는 발광 모듈과 반사 시트로부터 전달된 빛을 디스플레이 패널(1870)의 전면으로 고르게 분산하기 위함이다.
그리고, 도시되지는 않았으나, 도광판(840)과 제1 프리즘 시트(850) 사이에 확산 시트가 배치될 수 있다. 확산 시트는 폴리에스터와 폴리카보네이트 계열의 재료로 이루어질 수 있으며, 백라이트 유닛으로부터 입사된 빛을 굴절과 산란을 통하여 광 투사각을 최대로 넓힐 수 있다. 그리고, 확산 시트는 광확산제를 포함하는 지지층과, 광출사면(제1 프리즘 시트 방향)과 광입사면(반사시트 방향)에 형성되며 광확산제를 포함하지 않는 제1 레이어와 제2 레이어를 포함할 수 있다.
실시 예에서 확산 시트, 제1 프리즘시트(850), 및 제2 프리즘시트(860)가 광학 시트를 이루는데, 광학 시트는 다른 조합 예를 들어, 마이크로 렌즈 어레이로 이루어지거나 확산 시트와 마이크로 렌즈 어레이의 조합 또는 하나의 프리즘 시트와 마이크로 렌즈 어레이의 조합 등으로 이루어질 수 있다.
디스플레이 패널(870)은 액정 표시 패널(Liquid crystal display)가 배치될 수 있는데, 액정 표시 패널(860) 외에 광원을 필요로 하는 다른 종류의 표시 장치가 구비될 수 있다.
도 12는 실시 예에 따른 해드 램프(head lamp, 900)를 나타낸다. 도 12를 참조하면, 해드 램프(900)는 발광 모듈(901), 리플렉터(reflector, 902), 쉐이드(903), 및 렌즈(904)를 포함한다.
발광 모듈(901)은 기판(미도시) 상에 배치되는 복수의 발광 소자 패키지들(미도시)을 포함할 수 있다. 이때 발광 소자 패키지는 도 9에 도시된 실시 예(600)일 수 있다.
리플렉터(902)는 발광 모듈(901)로부터 조사되는 빛(911)을 일정 방향, 예컨대, 전방(912)으로 반사시킨다.
쉐이드(903)는 리플렉터(902)와 렌즈(904) 사이에 배치되며, 리플렉터(902)에 의하여 반사되어 렌즈(904)로 향하는 빛의 일부분을 차단 또는 반사하여 설계자가 원하는 배광 패턴을 이루도록 하는 부재로서, 쉐이드(903)의 일측부(903-1)와 타측부(903-2)는 서로 높이가 다를 수 있다.
발광 모듈(901)로부터 조사되는 빛은 리플렉터(902) 및 쉐이드(903)에서 반사된 후 렌즈(904)를 투과하여 차체 전방을 향할 수 있다. 렌즈(904)는 리플렉터(902)에 의하여 반사된 빛을 전방으로 굴절시킬 수 있다.
이상에서 실시 예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시 예에 포함되며, 반드시 하나의 실시 예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시 예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시 예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시 예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100, 410: 실리콘 기판 201: 그루브
230, 430: 성장 차단층 240: 반도체층
252: 제1 전극 254: 제2 전극.

Claims (5)

  1. 상부면, 하부면, 및 상기 상부면과 상기 하부면 사이에 위치하는 측면을 포함하며, 상기 측면은 상기 상부면에 인접하는 제1면, 상기 하부면에 인접하고 상기 제1면과 단차를 갖는 제2면, 및 상기 제1면과 상기 제2면을 연결하는 제3면을 포함하는 실리콘 기판;
    상기 실리콘 기판의 상부면 상에 배치되고, 제1 반도체층, 활성층, 및 제2 반도체층을 포함하는 발광 구조물; 및
    상기 제1면, 및 상기 제3면 상에 배치되고, 상기 실리콘 기판의 상기 측면 상에 상기 발광 구조물의 성장을 억제하는 성장 차단층을 포함하는 발광 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발광 구조물의 가장자리는 상기 제1면으로부터 수평 방향으로 돌출되고, 상기 제1면과 상기 제2면 사이에 정렬되도록 위치하는 발광 소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 성장 차단층은 상기 실리콘 기판에서 상기 발광 구조물의 성장을 차단하는 절연 물질, 또는 금속 물질인 발광 소자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 반도체층 상에 배치되는 제1 전극; 및
    상기 실리콘 기판 상에 배치되는 제2 전극을 더 포함하는 발광 소자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 단차로 인하여 상기 제1면으로 둘러싸인 상기 실리콘 기판 부분의 직경은 상기 제2면으로 둘러싸인 상기 실리콘 기판의 다른 일 부분의 직경보다 작은 발광 소자.
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