KR20150010147A - Light emitting device, and lighting system - Google Patents
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Abstract
Description
실시예는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템에 관한 것이다.Embodiments relate to a light emitting device, a method of manufacturing a light emitting device, a light emitting device package, and an illumination system.
발광소자(Light Emitting Device)는 전기에너지가 빛 에너지로 변환되는 특성의 p-n 접합 다이오드로서, 주기율표상에서 Ⅲ족과 Ⅴ족 등의 화합물 반도체로 생성될 수 있고 화합물 반도체의 조성비를 조절함으로써 다양한 색상구현이 가능하다.Light Emitting Device is a pn junction diode whose electrical energy is converted into light energy. It can be produced from compound semiconductor such as group III and group V on the periodic table and by controlling the composition ratio of compound semiconductor, It is possible.
발광소자는 순방향전압 인가 시 n층의 전자와 p층의 정공(hole)이 결합하여 전도대(Conduction band)와 가전대(Valance band)의 밴드갭 에너지에 해당하는 만큼의 에너지를 발산하는데, 이 에너지는 주로 열이나 빛의 형태로 방출되며, 빛의 형태로 발산되면 발광소자가 되는 것이다.When a forward voltage is applied to the light emitting device, electrons in the n-layer and holes in the p-layer are coupled to emit energy corresponding to the band gap energy of the conduction band and the valance band. Is mainly emitted in the form of heat or light, and when emitted in the form of light, becomes a light emitting element.
예를 들어, 질화물 반도체는 높은 열적 안정성과 폭넓은 밴드갭 에너지에 의해 광소자 및 고출력 전자소자 개발 분야에서 큰 관심을 받고 있다. 특히, 질화물 반도체를 이용한 청색(Blue) 발광소자, 녹색(Green) 발광소자, 자외선(UV) 발광소자 등은 상용화되어 널리 사용되고 있다.For example, nitride semiconductors have received great interest in the development of optical devices and high power electronic devices due to their high thermal stability and wide bandgap energy. Particularly, blue light emitting devices, green light emitting devices, ultraviolet (UV) light emitting devices, and the like using nitride semiconductors have been commercialized and widely used.
종래기술에서 백색 발광소자(white LED)를 만드는 방법은 여러 가지가 있으며, 그 중에 많이 쓰이는 방식이 청색 LED에 황색 형광체를 결합하여 백색을 구현하는 방식이다.There are various methods of making a white LED in the prior art, and a method widely used is a method of realizing a white color by combining a blue LED with a yellow phosphor.
한편, 황색 형광체로 YAG를 쓰는 경우 광속은 큰 반면에 장파장, 예를 들어 약 480nm 인근의 광도(Po)가 약하여 다른 형광체를 적용한 경우보다 연색성(CRI)이 낮은 문제가 있다.On the other hand, when YAG is used as a yellow phosphor, there is a problem that the light flux is large, but the light intensity (Po) near the long wavelength, for example, about 480 nm is weak and the color rendering index (CRI) is lower than that of other fluorescent materials.
한편, 종래기술에 의하면 약 470nm 이상의 파장을 만들게 되면 LED 에피의 결정성 저하로 인해 LED 칩 불량이 발생하여 신뢰성이 낮아지는 기술적 모순이 발생하고 있다.Meanwhile, according to the related art, if a wavelength of about 470 nm or more is formed, there is a technical contradiction that the reliability of the LED chip is lowered due to the deterioration of the crystallinity of the LED epithelium.
이에 따라 종래기술에 의하면 LED 칩의 신뢰성이 유지되면서도 연색지수를 높일 수 있는 새로운 기술이 요구된다.Accordingly, there is a need for a new technique that can increase the color rendering index while maintaining the reliability of the LED chip.
실시예는 신뢰성을 유지하면서 연색지수를 높일 수 있는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공하고자 한다.Embodiments provide a light emitting device, a method of manufacturing a light emitting device, a light emitting device package, and an illumination system capable of increasing a color rendering index while maintaining reliability.
실시예에 따른 발광소자는 제1 도전형 반도체층(112); 상기 제1 도전형 반도체층(112) 상에 활성층(114); 상기 활성층(114) 상에 제2 도전형 반도체층(116); 상기 제2 도전형 반도체층(116) 상에 투광성 전극(130); 및 상기 투광성 전극(130) 상에 패턴을 포함한 질화물 파장변환층(140);을 포함할 수 있다.The light emitting device according to the embodiment includes a first
또한, 실시예에 따른 조명시스템은 상기 발광소자를 포함하는 조명유닛을 포함할 수 있다.Further, the illumination system according to the embodiment may include a lighting unit including the light emitting element.
실시예는 신뢰성을 유지하면서 연색지수를 높일 수 있는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공할 수 있다.Embodiments can provide a light emitting device, a method of manufacturing a light emitting device, a light emitting device package, and an illumination system that can increase the color rendering index while maintaining reliability.
도 1은 제1 실시예에 따른 발광소자의 단면도.
도 2는 제1 실시예에 따른 발광소자의 부분 확대 사시도.
도 3은 실시예와 종래기술에 따른 발광소자의 광도 스펙트럼.
도 4는 제2 실시예에 따른 발광소자의 단면도.
도 5a는 제3 실시예에 따른 발광소자의 단면도.
도 5b는 제3 실시예에 따른 발광소자의 부분 단면도.
도 6은 제4 실시예에 따른 발광소자의 단면도.
도 7은 제5 실시예에 따른 발광소자의 단면도.
도 8 내지 도 11은 실시예에 따른 발광소자의 제조방법 공정 단면도.
도 12는 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면도.
도 13은 실시예에 따른 조명장치의 분해 사시도.1 is a sectional view of a light emitting device according to a first embodiment;
2 is a partially enlarged perspective view of the light emitting device according to the first embodiment;
3 is a graph of the luminous intensity of the light emitting device according to the embodiment and the related art.
4 is a sectional view of a light emitting device according to a second embodiment;
5A is a cross-sectional view of a light emitting device according to the third embodiment.
5B is a partial cross-sectional view of the light emitting device according to the third embodiment.
6 is a sectional view of a light emitting device according to a fourth embodiment.
7 is a sectional view of a light emitting device according to a fifth embodiment;
8 to 11 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a light emitting device according to an embodiment.
12 is a sectional view of a light emitting device package according to an embodiment.
13 is an exploded perspective view of a lighting apparatus according to an embodiment.
실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on/over)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on/over)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.In the description of the embodiments, it is to be understood that each layer (film), area, pattern or structure may be referred to as being "on" or "under" the substrate, each layer Quot; on "and" under "are intended to include both" directly "or" indirectly " do. Also, the criteria for top, bottom, or bottom of each layer will be described with reference to the drawings.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.The thickness and size of each layer in the drawings are exaggerated, omitted, or schematically shown for convenience and clarity of explanation. Also, the size of each component does not entirely reflect the actual size.
(실시예)(Example)
도 1은 제1 실시예에 따른 발광소자(100)의 단면도이며, 도 2는 제1 실시예에 따른 발광소자의 부분(A) 확대 사시도이다.FIG. 1 is a cross-sectional view of a
실시예에 따른 발광소자(100)는 제1 도전형 반도체층(112)과, 상기 제1 도전형 반도체층(112) 상에 활성층(114)과, 상기 활성층(114) 상에 제2 도전형 반도체층(116)과, 상기 제2 도전형 반도체층(116) 상에 투광성 전극(130) 및 상기 투광성 전극(130) 상에 패턴을 포함한 질화물 파장변환층(140)을 포함할 수 있다.The
실시예는 신뢰성을 유지하면서 연색지수를 높일 수 있는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공하고자 한다.Embodiments provide a light emitting device, a method of manufacturing a light emitting device, a light emitting device package, and an illumination system capable of increasing a color rendering index while maintaining reliability.
종래기술에 의하면 형광체로 YAG를 쓰는 경우 약 480nm 인근의 광도(Po)가 약하여 연색성(CRI)이 낮은 문제가 있었으며, 다른 한편으로 약 470nm 이상의 파장을 만들게 되면 LED 에피의 결정성 저하로 인해 LED 칩 불량에 따른 신뢰성 저하의 문제가 있다.According to the prior art, when YAG is used as a phosphor, there is a problem that the lightness (Po) near 480 nm is weak and the CRI is low. On the other hand, when wavelengths of about 470 nm or more are formed, There is a problem of reliability reduction due to defects.
이에 실시예는 파장변환층으로 질화물 파장변환층(140)을 채용할 수 있고, 상기 질화물 파장변환층(140)은 InxGa1 -xN(단, 0〈x〈1)을 포함할 수 있다.In this embodiment, the nitride
상기 질화물 파장변환층(140)은 광발광층(photoluminescence layer)일 수 있다.The nitride
이에 따라 실시예는 상기 활성층(114)에서 약 350nm 내지 약 470nm 파장의 빛을 발광하고, 상기 질화물 파장변환층(140)은 상기 활성층(114)에서 발광된 빛을 약 480 nm ~ 500 nm 파장의 빛으로 변환할 수 있다.Accordingly, in the embodiment, the
예를 들어, 상기 질화물 파장변환층(140)이 InxGa1 - xN 물질로 형성되는 경우 인듐(In)의 조성에 따라 에너지 밴드갭 제어가 가능하며, 인듐의 함량이 증가할수록 에너지 밴드갭이 작아져서 장파장의 빛으로 방출할 수 있다.For example, when the nitride
도 3은 실시예(E)와 종래기술(R)에 따른 발광소자의 광도 스펙트럼이다.3 is a luminous intensity spectrum of the light emitting device according to the embodiment (E) and the related art (R).
종래기술(R)에 의하면 약 480nm 인근의 광도(Po)가 약하여 연색성(CRI)이 낮은 문제가 있었으나, 실시예와 같이 질화물 파장변환층(140)을 통해 약 480 nm ~ 500 nm 파장의 빛의 스펙트럼을 보상하여 소자의 신뢰성 저하를 유발하지 않으면서 높은 연색성(CRI)을 구현하여 색재현성을 높일 수 있다.The conventional technique R has a problem that the lightness Po near the wavelength of about 480 nm is weak and the color rendering index CRI is low. However, as in the embodiment, the light having a wavelength of about 480 nm to 500 nm through the nitride
실시예에서 상기 투광성 전극(130)은 ZnO, ZnOAl, Ga2O3 등의 투명전도성 물질로 형성할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The
예를 들어, 투광성 전극(130)은 ZnO을 채용하는 경우, ZnO는 투명전극으로서 제2 도전형 반도체층(116)의 캐리어, 예를 들어 홀(hole)을 확산(spreading)시켜주는 역할을 하며 에피 물질인 GaN 계열 물질과 격자불일치(Lattice mismatch)가 적어 질화물 파장변환층(140) 성장에 적절하다.For example, when the
실시예에서 질화물 파장변환층(140)에는 전류가 흐르지 않을 수 있으며, 이에 따라 전류가 흐를 경우 발생할 수 있는 결정성 열화로 인한 불량이 발생을 방지할 수 있다.In the embodiment, a current may not flow through the nitride
실시예에서 상기 질화물 파장변환층(140)은 도 1 및 도 2와 같이 나노 라드 형태로 형성될 수 있으며, 이에 따라 질화물 파장변환층(140)의 표면적이 증가하여 파장변환률을 높일 수 있고, 라드 패턴에 의해 파장변환된 빛의 광추출 효율이 증대될 수 있다.In the embodiment, the nitride
도 4는 제2 실시예에 따른 발광소자(102)의 단면도이다.4 is a sectional view of the
제2 실시예는 제1 실시예의 기술적인 특징을 채용할 수 있다.The second embodiment can employ the technical features of the first embodiment.
실시예는 나노 라드 질화물 파장변환층(140) 사이에 개재된 투광성 절연층(150)을 더 포함할 수 있다. 상기 투광성 절연층(150)은 산화물, 질화물 등을 포함할 수 있고, 상기 나노 라드 질화물 파장변환층(140)을 견고히 유지시켜주며 광추출 효율을 높일 수 있다.The embodiment may further include a light-transmitting insulating
도 5a는 제3 실시예에 따른 발광소자(103)의 단면도이며, 도 5b는 제3 실시예에 따른 발광소자의 I-I' 선을 따른 부분 단면도이다.5A is a cross-sectional view of the
제3 실시예는 제1 실시예 및 제2 실시예의 기술적인 특징을 채용할 수 있다.The third embodiment can adopt the technical features of the first embodiment and the second embodiment.
제3 실시예에서 나노 라드 질화물 파장변환층(143)은 중심축에 제1 반도체층(143a)과, 상기 제1 반도체층(143a)을 에워싸는 광발광층(143b) 및 상기 광발광층(143b)을 에워싸는 제2 반도체층(143c)을 포함할 수 있다.In the third embodiment, the nanorod nitride
상기 제1 반도체층(143a)과 상기 제2 반도체층(143c)에는 각각 제1 도전형 또는 제2 도전형으로 도핑될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The
제3 실시예에서 나노 라드 질화물 파장변환층(143)은 InxGa1 -xN(단, 0〈x〈1)와 같은 질화물 반도체층일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. In the third embodiment, the nanorod nitride
또한, 제3 실시예에서 나노 라드 질화물 파장변환층(143)은 InGaN/GaN 초격자 구조일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.In addition, in the third embodiment, the nanorod nitride
제3 실시예와 같이 나노 라드 질화물 파장변환층(143)이 형성되는 경우 광발광층(143b)의 표면적이 넓어서 광발광 효율이 증대될 수 있다.When the nano-rod nitride
도 6은 제4 실시예에 따른 발광소자(104)의 단면도이다.6 is a cross-sectional view of a
제4 실시예는 제1 실시예 및 제2 실시예의 기술적인 특징을 채용할 수 있다.The fourth embodiment can adopt the technical features of the first embodiment and the second embodiment.
제4 실시예에서 나노 라드 질화물 파장변환층(144)은 상기 투광성 전극(130) 상에 제1 반도체층(144a)과, 상기 제1 반도체층(144a) 상에 광발광층(144b) 및 상기 광발광층(144b) 상에 제2 반도체층(144c)을 포함할 수 있다.In the fourth embodiment, the nanorod nitride wavelength conversion layer 144 includes a first semiconductor layer 144a on the
상기 제4 실시예에서 나노 라드 질화물 파장변환층(144)은 InxGa1 -xN(단, 0〈x〈1)와 같은 질화물 반도체층을 포함하거나, InGaN/GaN 초격자 구조를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.In the fourth embodiment, the nanorod nitride waveguide conversion layer 144 includes a nitride semiconductor layer such as In x Ga 1 -x N (where 0 <x <1) or an InGaN / GaN superlattice structure But is not limited thereto.
도 7은 제5 실시예에 따른 발광소자(105)의 단면도이다.7 is a cross-sectional view of a
제5 실시예는 제1 실시예의 기술적인 특징을 채용할 수 있다.The fifth embodiment can adopt the technical features of the first embodiment.
제5 실시예에서 상기 투광성 전극(132)의 상면은 요철 패턴을 포함할 수 있고, 제5 실시예의 질화물 파장변환층(142)은 상기 투광성 전극(132)의 요철패턴에 대응되는 요철 패턴을 포함하여 질화물 파장변황층의 표면적을 높혀 파장변환율을 높일 수 있고, 나아가 광추출 효율을 높일 수 있다.In the fifth embodiment, the upper surface of the
실시예는 신뢰성을 유지하면서 연색지수를 높일 수 있는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공할 수 있다.Embodiments can provide a light emitting device, a method of manufacturing a light emitting device, a light emitting device package, and an illumination system that can increase the color rendering index while maintaining reliability.
이하, 도 8 내지 도 11을 참조하여 실시예에 따른 발광소자의 제조방법을 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a light emitting device according to an embodiment will be described with reference to FIGS.
먼저, 도 8과 같이 기판(102)을 준비한다. 상기 기판(102)은 열전도성이 뛰어난 물질로 형성될 수 있으며, 전도성 기판 또는 절연성 기판일수 있다. 예를 들어, 상기 기판(102)은 사파이어(Al2O3), SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, GaP, InP, Ge, and Ga203 중 적어도 하나를 사용할 수 있다. 상기 기판(102) 위에는 요철 구조가 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.First, a
이후, 상기 제1 기판(102) 상에 제1 도전형 반도체층(112), 활성층(114) 및 제2 도전형 반도체층(116)을 포함하는 발광구조물(110)을 형성할 수 있다.The
상기 기판(102) 위에는 버퍼층(미도시)이 형성될 수 있다. 상기 버퍼층은 상기 발광구조물(110)의 재료와 기판(102)의 격자 부정합을 완화시켜 줄 수 있으며, 버퍼층의 재료는 3족-5족 화합물 반도체 예컨대, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. A buffer layer (not shown) may be formed on the
상기 제1 도전형 반도체층(112)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(112)이 N형 반도체층인 경우, 상기 제1도전형 도펀트는 N형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.The first
상기 제1 도전형 반도체층(112)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. The first
상기 제1 도전형 반도체층(112)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
상기 활성층(114)은 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(114)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
상기 활성층(114)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 낮은 밴드 갭을 갖는 물질로 형성될 수 있다.The well layer / barrier layer of the
실시예에서 상기 활성층(114) 상에는 전자차단층(118)이 형성되어 전자 차단(electron blocking) 및 활성층의 클래딩(MQW cladding) 역할을 해줌으로써 발광효율을 개선할 수 있다. 예를 들어, 상기 전자차단층(118)은 AlxInyGa(1-x-y)N(0≤x≤1,0≤y≤1)계 반도체로 형성될 수 있으며, 상기 활성층(114)의 에너지 밴드 갭보다는 높은 에너지 밴드 갭을 가질 수 있으며, 약 100Å~ 약 600Å의 두께로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. In the embodiment, the
상기 제2 도전형 반도체층(116)은 반도체 화합물로 형성될 수 있다. 3족-5족, 2족-6족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다.The second
예를 들어, 상기 제2 도전형 반도체층(116)은 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(116)이 P형 반도체층인 경우, 상기 제2도전형 도펀트는 P형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등을 포함할 수 있다.For example, the second
실시예에서 상기 제1 도전형 반도체층(112)은 n형 반도체층, 상기 제2 도전형 반도체층(116)은 p형 반도체층으로 구현할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 또한 상기 제2 도전형 반도체층(116) 위에는 상기 제2 도전형과 반대의 극성을 갖는 반도체 예컨대 n형 반도체층(미도시)을 형성할 수 있다. 이에 따라 발광구조물(110)은 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.In an embodiment, the first
이후, 상기 제2 도전형 반도체층(116) 상에 투광성 전극(130)이 형성된다.Thereafter, a light-transmitting
예를 들어, 상기 투광성 전극(130)은 오믹층을 포함할 수 있으며, 정공주입을 효율적으로 할 수 있도록 단일 금속 혹은 금속합금, 금속산화물 등을 다중으로 적층하여 형성할 수 있다. For example, the light-transmitting
예를 들어, 상기 투광성 전극(130)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, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으며, 이러한 재료에 한정되는 않는다.For example, the
다음으로, 도 9와 같이, 제1 도전형 반도체층(112)이 노출되도록 투광성 전극(130), 제2 도전형 반도체층(116), 전자차단층(118), 및 활성층(114)의 일부를 제거할 수 있다.9, the light-transmitting
다음으로, 도 10과 같이 상기 투광성 전극(130) 상에 패턴을 포함한 질화물 파장변환층(140)을 형성할 수 있다.Next, as shown in FIG. 10, a nitride
실시예는 파장변환층으로 질화물 파장변환층(140)을 채용할 수 있고, 상기 질화물 파장변환층(140)은 InxGa1 -xN(단, 0〈x〈1)을 포함할 수 있다. 상기 질화물 파장변환층(140)은 광발광층(photoluminescence layer)일 수 있다.In an embodiment, the nitride
이에 따라 실시예는 상기 활성층(114)에서 약 350nm 내지 약 470nm 파장의 빛을 발광하고, 상기 질화물 파장변환층(140)은 상기 활성층(114)에서 발광된 빛을 약 480 nm ~ 500 nm 파장의 빛으로 변환할 수 있다.Accordingly, in the embodiment, the
예를 들어, 상기 질화물 파장변환층(140)이 InxGa1 - xN 물질로 형성되는 경우 인듐(In)의 조성에 따라 에너지 밴드갭 제어가 가능하며, 인듐의 함량이 증가할수록 에너지 밴드갭이 작아져서 장파장의 빛으로 방출할 수 있다.For example, when the nitride
실시예에서 상기 질화물 파장변환층(140)은 도 1 및 도 2와 같이 나노 라드 형태로 형성될 수 있으며, 이에 따라 질화물 파장변환층(140)의 표면적이 증가하여 파장변환률을 높일 수 있고, 라드 패턴에 의해 파장변환된 빛의 광추출 효율이 증대될 수 있다.In the embodiment, the nitride
또한, 도 4와 같이 제2 실시예에 따른 발광소자(102)는 나노 라드 질화물 파장변환층(140) 사이에 개재된 투광성 절연층(150)을 더 포함할 수 있다. As shown in FIG. 4, the
또한, 도 5a와 같이 제3 실시예에 따른 발광소자(103)에서 나노 라드 질화물 파장변환층(143)은 중심축에 제1 반도체층(143a)과, 상기 제1 반도체층(143a)을 에워싸는 광발광층(143b) 및 상기 광발광층(143b)을 에워싸는 제2 반도체층(143c)을 포함할 수 있다.5A, in the
또한, 도 6과 같이 제4 실시예에서 나노 라드 질화물 파장변환층(144)은 상기 투광성 전극(130) 상에 제1 반도체층(144a)과, 상기 제1 반도체층(144a) 상에 광발광층(144b) 및 상기 광발광층(144b) 상에 제2 반도체층(144c)을 포함할 수 있다.6, the nanorod nitride waveguide conversion layer 144 includes a first semiconductor layer 144a on the
또한, 도 7과 같이 제5 실시예에서 상기 투광성 전극(132)의 상면은 요철 패턴을 포함할 수 있고, 제5 실시예의 질화물 파장변환층(142)은 상기 투광성 전극(132)의 요철패턴에 대응되는 요철 패턴을 포함하여 질화물 파장변황층의 표면적을 높혀 파장변환율을 높일 수 있고, 나아가 광추출 효율을 높일 수 있다.7, the upper surface of the
다음으로, 도 11과 같이 상기 투광성 전극(130) 상에 제2 전극(152), 노출된 제1 도전형 반도체층(112) 상에 제1 전극(151)을 각각 형성하여 실시예에 따른 발광소자를 형성할 수 있다.Next, as shown in FIG. 11, a
실시예에 의하면 신뢰성을 유지하면서 연색지수를 높일 수 있는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공할 수 있다.According to the embodiments, it is possible to provide a light emitting device, a method of manufacturing a light emitting device, a light emitting device package, and an illumination system capable of increasing the color rendering index while maintaining reliability.
도 12는 실시예들에 따른 발광소자가 설치된 발광소자 패키지(200)를 설명하는 도면이다.12 is a view illustrating a light emitting
실시예에 따른 발광 소자 패키지는 패키지 몸체부(205)와, 상기 패키지 몸체부(205)에 설치된 제3 전극층(213) 및 제4 전극층(214)과, 상기 패키지 몸체부(205)에 설치되어 상기 제3 전극층(213) 및 제4 전극층(214)과 전기적으로 연결되는 발광 소자(100)와, 상기 발광 소자(100)를 포위하는 몰딩부재(230)가 포함된다.The light emitting device package according to the embodiment includes a
상기 패키지 몸체부(205)는 실리콘 재질, 합성수지 재질, 또는 금속 재질을 포함하여 형성될 수 있으며, 상기 발광 소자(100)의 주위에 경사면이 형성될 수 있다.The
상기 제3 전극층(213) 및 제4 전극층(214)은 서로 전기적으로 분리되며, 상기 발광 소자(100)에 전원을 제공하는 역할을 한다. 또한, 상기 제3 전극층(213) 및 제4 전극층(214)은 상기 발광 소자(100)에서 발생된 빛을 반사시켜 광 효율을 증가시키는 역할을 할 수 있으며, 상기 발광 소자(100)에서 발생된 열을 외부로 배출시키는 역할을 할 수도 있다.The
상기 발광 소자(100)는 도 1 에 예시된 수평형 타입의 발광 소자가 적용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 수직형 발광소자도 적용될 수 있다.The
상기 발광 소자(100)는 상기 패키지 몸체부(205) 상에 설치되거나 상기 제3 전극층(213) 또는 제4 전극층(214) 상에 설치될 수 있다.The
상기 발광 소자(100)는 상기 제3 전극층(213) 및/또는 제4 전극층(214)과 와이어 방식, 플립칩 방식 또는 다이 본딩 방식 중 어느 하나에 의해 전기적으로 연결될 수도 있다. 실시예에서는 상기 발광 소자(100)가 상기 제3 전극층(213), 제4 전극층(214)이 와이어를 통해 전기적으로 연결된 것으로 예시하고 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The
상기 몰딩부재(230)는 상기 발광 소자(100)를 포위하여 상기 발광 소자(100)를 보호할 수 있다. 또한, 상기 몰딩부재(230)에는 형광체(232)가 포함되어 상기 발광 소자(100)에서 방출된 광의 파장을 변화시킬 수 있다.The
실시 예에 따른 발광소자 또는 발광소자 패키지는 복수 개가 기판 위에 어레이될 수 있으며, 상기 발광소자 패키지의 광 경로 상에 광학 부재인 렌즈, 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트 등이 배치될 수 있다. 이러한 발광소자 패키지, 기판, 광학 부재는 라이트 유닛으로 기능할 수 있다. 상기 라이트 유닛은 탑뷰 또는 사이드 뷰 타입으로 구현되어, 휴대 단말기 및 노트북 컴퓨터 등의 표시 장치에 제공되거나, 조명장치 및 지시 장치 등에 다양하게 적용될 수 있다. 또 다른 실시 예는 상술한 실시 예들에 기재된 발광소자 또는 발광소자 패키지를 포함하는 조명 장치로 구현될 수 있다. 예를 들어, 조명 장치는 램프, 가로등, 전광판, 전조등을 포함할 수 있다.A plurality of light emitting devices or light emitting device packages according to the embodiments may be arrayed on a substrate, and a lens, a light guide plate, a prism sheet, a diffusion sheet, etc., which are optical members, 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. The light unit may be implemented as a top view or a side view type and may be provided in a display device such as a portable terminal and a notebook computer, or may be variously applied to a lighting device and a pointing device. Still another embodiment may be embodied as a lighting device including the light emitting device or the light emitting device package described in the above embodiments. For example, the lighting device may include a lamp, a streetlight, an electric signboard, and a headlight.
도 13은 실시예에 따른 조명장치의 분해 사시도이다.13 is an exploded perspective view of a lighting apparatus according to an embodiment.
도 13을 참조하면, 실시 예에 따른 조명 장치는 커버(2100), 광원 모듈(2200), 방열체(2400), 전원 제공부(2600), 내부 케이스(2700), 소켓(2800)을 포함할 수 있다. 또한, 실시 예에 따른 조명 장치는 부재(2300)와 홀더(2500) 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 상기 광원 모듈(2200)은 실시 예에 따른 발광소자 패키지를 포함할 수 있다.13, the lighting apparatus according to the embodiment includes a
예컨대, 상기 커버(2100)는 벌브(bulb) 또는 반구의 형상을 가지며, 속이 비어 있고, 일 부분이 개구된 형상으로 제공될 수 있다. 상기 커버(2100)는 상기 광원 모듈(2200)과 광학적으로 결합될 수 있다. 예를 들어, 상기 커버(2100)는 상기 광원 모듈(2200)로부터 제공되는 빛을 확산, 산란 또는 여기 시킬 수 있다. 상기 커버(2100)는 일종의 광학 부재일 수 있다. 상기 커버(2100)는 상기 방열체(2400)와 결합될 수 있다. 상기 커버(2100)는 상기 방열체(2400)와 결합하는 결합부를 가질 수 있다.For example, the
상기 커버(2100)의 내면에는 유백색 도료가 코팅될 수 있다. 유백색의 도료는 빛을 확산시키는 확산재를 포함할 수 있다. 상기 커버(2100)의 내면의 표면 거칠기는 상기 커버(2100)의 외면의 표면 거칠기보다 크게 형성될 수 있다. 이는 상기 광원 모듈(2200)로부터의 빛이 충분히 산란 및 확산되어 외부로 방출시키기 위함이다.The inner surface of the
상기 커버(2100)의 재질은 유리(glass), 플라스틱, 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리카보네이트(PC) 등일 수 있다. 여기서, 폴리카보네이트는 내광성, 내열성, 강도가 뛰어나다. 상기 커버(2100)는 외부에서 상기 광원 모듈(2200)이 보이도록 투명할 수 있고, 불투명할 수 있다. 상기 커버(2100)는 블로우(blow) 성형을 통해 형성될 수 있다.The
상기 광원 모듈(2200)은 상기 방열체(2400)의 일 면에 배치될 수 있다. 따라서, 상기 광원 모듈(2200)로부터의 열은 상기 방열체(2400)로 전도된다. 상기 광원 모듈(2200)은 광원부(2210), 연결 플레이트(2230), 커넥터(2250)를 포함할 수 있다.The
상기 부재(2300)는 상기 방열체(2400)의 상면 위에 배치되고, 복수의 광원부(2210)들과 커넥터(2250)이 삽입되는 가이드홈(2310)들을 갖는다. 상기 가이드홈(2310)은 상기 광원부(2210)의 기판 및 커넥터(2250)와 대응된다.The
상기 부재(2300)의 표면은 빛 반사 물질로 도포 또는 코팅된 것일 수 있다. 예를 들면, 상기 부재(2300)의 표면은 백색의 도료로 도포 또는 코팅된 것일 수 있다. 이러한 상기 부재(2300)는 상기 커버(2100)의 내면에 반사되어 상기 광원 모듈(2200)측 방향으로 되돌아오는 빛을 다시 상기 커버(2100) 방향으로 반사한다. 따라서, 실시 예에 따른 조명 장치의 광 효율을 향상시킬 수 있다.The surface of the
상기 부재(2300)는 예로서 절연 물질로 이루어질 수 있다. 상기 광원 모듈(2200)의 연결 플레이트(2230)는 전기 전도성의 물질을 포함할 수 있다. 따라서, 상기 방열체(2400)와 상기 연결 플레이트(2230) 사이에 전기적인 접촉이 이루어질 수 있다. 상기 부재(2300)는 절연 물질로 구성되어 상기 연결 플레이트(2230)와 상기 방열체(2400)의 전기적 단락을 차단할 수 있다. 상기 방열체(2400)는 상기 광원 모듈(2200)로부터의 열과 상기 전원 제공부(2600)로부터의 열을 전달받아 방열한다.The
상기 홀더(2500)는 내부 케이스(2700)의 절연부(2710)의 수납홈(2719)을 막는다. 따라서, 상기 내부 케이스(2700)의 상기 절연부(2710)에 수납되는 상기 전원 제공부(2600)는 밀폐된다. 상기 홀더(2500)는 가이드 돌출부(2510)를 갖는다. 상기 가이드 돌출부(2510)는 상기 전원 제공부(2600)의 돌출부(2610)가 관통하는 홀을 갖는다.The
상기 전원 제공부(2600)는 외부로부터 제공받은 전기적 신호를 처리 또는 변환하여 상기 광원 모듈(2200)로 제공한다. 상기 전원 제공부(2600)는 상기 내부 케이스(2700)의 수납홈(2719)에 수납되고, 상기 홀더(2500)에 의해 상기 내부 케이스(2700)의 내부에 밀폐된다.The
상기 전원 제공부(2600)는 돌출부(2610), 가이드부(2630), 베이스(2650), 연장부(2670)를 포함할 수 있다.The
상기 가이드부(2630)는 상기 베이스(2650)의 일 측에서 외부로 돌출된 형상을 갖는다. 상기 가이드부(2630)는 상기 홀더(2500)에 삽입될 수 있다. 상기 베이스(2650)의 일 면 위에 다수의 부품이 배치될 수 있다. 다수의 부품은 예를 들어, 외부 전원으로부터 제공되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 직류변환장치, 상기 광원 모듈(2200)의 구동을 제어하는 구동칩, 상기 광원 모듈(2200)을 보호하기 위한 ESD(ElectroStatic discharge) 보호 소자 등을 포함할 수 있으나 이에 대해 한정하지는 않는다.The
상기 연장부(2670)는 상기 베이스(2650)의 다른 일 측에서 외부로 돌출된 형상을 갖는다. 상기 연장부(2670)는 상기 내부 케이스(2700)의 연결부(2750) 내부에 삽입되고, 외부로부터의 전기적 신호를 제공받는다. 예컨대, 상기 연장부(2670)는 상기 내부 케이스(2700)의 연결부(2750)의 폭과 같거나 작게 제공될 수 있다. 상기 연장부(2670)에는 "+ 전선"과 "- 전선"의 각 일 단이 전기적으로 연결되고, "+ 전선"과 "- 전선"의 다른 일 단은 소켓(2800)에 전기적으로 연결될 수 있다.The
상기 내부 케이스(2700)는 내부에 상기 전원 제공부(2600)와 함께 몰딩부를 포함할 수 있다. 몰딩부는 몰딩 액체가 굳어진 부분으로서, 상기 전원 제공부(2600)가 상기 내부 케이스(2700) 내부에 고정될 수 있도록 한다.The
실시예는 신뢰성을 유지하면서 연색지수를 높일 수 있는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공할 수 있다.Embodiments can provide a light emitting device, a method of manufacturing a light emitting device, a light emitting device package, and an illumination system that can increase the color rendering index while maintaining reliability.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The features, structures, effects and the like described in the embodiments are included in at least one embodiment and are not necessarily limited to only one embodiment. Furthermore, the features, structures, effects and the like illustrated in the embodiments can be combined and modified by other persons skilled in the art to which the embodiments belong. Accordingly, the contents of such combinations and modifications should be construed as being included in the scope of the embodiments.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 실시예를 한정하는 것이 아니며, 실시예가 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 설정하는 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention. It can be seen that the modification and application of branches are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments can be modified and implemented. It is to be understood that the present invention may be embodied in many other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof.
제1 도전형 반도체층(112), 활성층(114),
제2 도전형 반도체층(116), 투광성 전극(130),
질화물 파장변환층(140)The first
The second conductivity
The nitride
Claims (9)
상기 제1 도전형 반도체층 상에 활성층;
상기 활성층 상에 제2 도전형 반도체층;
상기 제2 도전형 반도체층 상에 투광성 전극; 및
상기 투광성 전극 상에 패턴을 포함한 질화물 파장변환층;을 포함하는 발광소자.A first conductive semiconductor layer;
An active layer on the first conductive semiconductor layer;
A second conductive semiconductor layer on the active layer;
A light-transmitting electrode on the second conductive type semiconductor layer; And
And a nitride wavelength conversion layer including a pattern on the light-transmitting electrode.
상기 질화물 파장변환층은
InxGa1 -xN(단, 0〈x〈1)를 포함하는 발광소자.The method according to claim 1,
The nitride wavelength conversion layer
And In x Ga 1 -x N (where 0 < x < 1).
상기 질화물 파장변환층은 상기 활성층에서 발광된 빛을 480 nm ~ 500 nm 파장의 빛으로 변환하는 발광소자.The method according to claim 1,
Wherein the nitride wavelength conversion layer converts light emitted from the active layer into light having a wavelength of 480 nm to 500 nm.
상기 질화물 파장변환층은,
나노 라드 형태를 포함하는 발광소자.The method according to claim 1,
In the nitride wavelength conversion layer,
A light emitting device comprising a nanorod form.
상기 나노 라드 질화물 파장변환층 사이에 개재된 투광성 절연층을 더 포함하는 발광소자.5. The method of claim 4,
And a translucent insulating layer interposed between the nanorod nitride wavelength conversion layers.
상기 나노 라드 질화물 파장변환층은
중심축에 제1 반도체층;
상기 제1 반도체층을 에워싸는 광발광층; 및
상기 광발광층을 에워싸는 제2 반도체층;을 포함하는 발광소자.5. The method of claim 4,
The nanorod nitride wavelength conversion layer
A first semiconductor layer on a central axis;
A light emitting layer surrounding the first semiconductor layer; And
And a second semiconductor layer surrounding the light-emitting layer.
상기 나노 라드 질화물 파장변환층은
상기 투광성 전극 상에 제1 반도체층;
상기 제1 반도체층 상에 광발광층; 및
상기 광발광층 상에 제2 반도체층;을 포함하는 발광소자.The method according to claim 1,
The nanorod nitride wavelength conversion layer
A first semiconductor layer on the light-transmitting electrode;
A light emitting layer on the first semiconductor layer; And
And a second semiconductor layer on the light-emitting layer.
상기 투광성 전극의 상면은
요철 패턴을 포함하는 발광소자.The method according to claim 1,
The upper surface of the translucent electrode
A light emitting device comprising a concavo-convex pattern.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019537255A (en) * | 2016-11-22 | 2019-12-19 | オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングOsram Opto Semiconductors GmbH | Method of manufacturing at least one optoelectronic semiconductor component and optoelectronic semiconductor component |
-
2013
- 2013-07-18 KR KR1020130084736A patent/KR20150010147A/en not_active IP Right Cessation
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