KR20150032051A - 발광소자 - Google Patents

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KR20150032051A
KR20150032051A KR20130112037A KR20130112037A KR20150032051A KR 20150032051 A KR20150032051 A KR 20150032051A KR 20130112037 A KR20130112037 A KR 20130112037A KR 20130112037 A KR20130112037 A KR 20130112037A KR 20150032051 A KR20150032051 A KR 20150032051A
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Abstract

실시예는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템에 관한 것이다.
실시 예에 따른 발광소자는 제1도전형 반도체층; 상기 제1도전형 반도체층 위에 활성층; 상기 활성층 위에 제2도전형 반도체층; 상기 제2도전형 반도체층 위에 반도체로 형성된 복수의 돌기; 상기 제2도전형 반도체층의 상면 중에서 복수의 돌기 사이의 영역에 전도성의 나노 구조물; 상기 복수의 돌기 및 상기 나노구조물의 위에 전도성의 제1저굴절층; 및 상기 제1저굴절층 위에 배치된 반사층을 포함한다.

Description

발광소자{LIGHT EMITTING DEVICE}
실시예는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템에 관한 것이다.
LED와 같은 발광소자에 사용되는 반사기(reflector)는 높은 반사율(high reflectivity) 뿐 아니라 양호한 통전성을 가져야 한다. 기존의 단일 금속 반사기로 Ag 혹은 Al 등이 고반사 금속 전극이 사용되어 왔으나, 이와 같은 금속 반사기는 금속 자체 특성의 소멸계수 때문에 일정 한계 이상의 반사도(Reflectivity)를 얻을 수 없다. 이러한 금속 반사도의 한계를 극복하기 위해 단일지향성 반사기(Omni-directional reflector, ODR)가 제안되었다. 이 반사기의 구조는 반도체 물질층 위에 저굴절층과 Ag 또는 Al 등의 금속층이 순차 적층된 구조를 가진다. 이러한 저굴절층의 물질이 부도체이므로 전류를 주입하는 능동소자로 만들 수 없는 결점을 가진다.
따라서, 반도체 물질층과의 전기적 특성이 개선되고 높은 투명도를 갖는 저굴절층을 갖는 반사기 구조를 제공하여, 신뢰성 있고 고반사율을 제공하는 발광 소자의 확보가 필요하다.
실시 예는 반도체층과의 접촉 저항을 개선시켜 주기 위한 발광 소자를 제공한다.
실시 예는 반도체층의 돌기들 사이에 전도성의 나노구조물 및 전도성의 저굴절층의 적층 구조를 갖는 발광 소자를 제공한다.
실시 예는 반도체층 상에 전도성의 나노구조물, 전도성의 저굴절층 및 반사층의 적층 구조를 갖는 반사기 구조를 포함한 발광 소자를 제공한다.
실시 예는 전도성의 나노구조물의 상면 또는 상기 반사층의 아래에 금속 산화물층을 갖는 발광 소자를 제공한다.
실시예는 반도체층과 전도성 저굴절층과의 접촉 면적 증가를 통해 전기적인 특성이 개선된 발광 소자를 제공한다.
또한, 실시예는 전기적인 신뢰성이 개선된 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공하고자 한다.
실시 예에 따른 발광소자는 제1도전형 반도체층; 상기 제1도전형 반도체층 위에 활성층; 상기 활성층 위에 제2도전형 반도체층; 상기 제2도전형 반도체층 위에 반도체로 형성된 복수의 돌기; 상기 제2도전형 반도체층의 상면 중에서 복수의 돌기 사이의 영역에 전도성의 나노 구조물; 상기 복수의 돌기 및 상기 나노구조물의 위에 전도성의 제1저굴절층; 및 상기 제1저굴절층 위에 배치된 반사층을 포함한다.
실시 예에 따른 발광 소자는, 제1도전형 반도체층; 상기 제1도전형 반도체층 위에 활성층; 상기 활성층 위에 제2도전형 반도체층; 상기 제2도전형 반도체층의 상면으로부터 돌출된 복수의 돌기; 상기 제2도전형 반도체층 및 복수의 돌기 위에 전도성의 제1저굴절층; 상기 제1저굴절층의 상면의 오목한 영역에 배치된 전도성의 나노 구조물; 상기 제1저굴절층 위에 배치된 전도성의 제2저굴절층; 및 상기 제2저굴절층 위에 배치된 반사층을 포함한다.
실시예는 반도체층의 러프한 돌기에 의해 전도성의 저굴절층과의 접촉 면적을 개선시켜 줄 수 있다.
실시예는 반도체층의 러프한 표면과 전도성의 저굴절층 사이의 순방향 전압 특성을 개선시켜 줄 수 있다.
실시예는 반도체층의 러프한 표면과 전도성의 나노구조물, 전도성의 저굴절층에 의한 광 추출 효율을 개선시켜 줄 수 있다.
또한, 실시예는 전기적 및 광학적인 신뢰성이 개선된 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 제1실시예에 따른 발광 소자를 나타낸 측 단면도이다.
도 2는 제2실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 측 단면도이다.
도 3은 제3실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 측 단면도이다.
도 4는 제4실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 측 단면도이다.
도 5는 제5실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 측 단면도이다.
도 6은 도 1의 발광 소자의 제1변형 예이다.
도 7은 도 1의 발광 소자의 제2변형 예이다.
도 8은 도 1의 발광 소자의 제3변형 예이다.
도 9는 도 1의 발광 소자의 제4변형 예이다.
도 10은 도 7의 발광 소자를 갖는 발광 소자 패키지를 나타낸 도면이다.
도 11는 실시예에 따른 발광소자 또는 발광소자 패키지를 갖는 표시 장치의 일 예를 나타낸 사시도이다.
도 12은 실시예에 따른 발광소자 또는 발광소자 패키지를 갖는 표시 장치의 다른 예를 나타낸 측 단면도이다.
도 13은 실시예에 따른 발광소자 또는 발광소자 패키지를 갖는 조명 유닛의 사시도이다.
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 "하/아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on/over)"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 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
<발광소자>
도 1은 제1실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 측 단면도이다.
도 1을 참조하면, 발광 소자는 제1 도전형 반도체층(117)과, 상기 제1 도전형 반도체층(117) 상에 활성층(119)과, 상기 활성층(119) 상에 전자 차단층(121)과, 상기 전자 차단층(121) 상에 제2 도전형 반도체층(123), 상기 제2도전형 반도체층(123) 상에 복수의 돌기(31)와, 상기 복수의 돌기(31) 사이의 오목부(32)에 복수의 나노 구조물(131)과, 상기 복수의 돌기(31) 및 상기 나노 구조물(131) 상에 형성된 저굴절층(141), 상기 저굴절층(141) 상에 형성된 반사층(151)을 포함할 수 있다.
실시 예에서 발광 구조물(110)은 상기 제1 도전형 반도체층(117), 상기 활성층(119), 전자 차단층(121) 및 상기 제2 도전형 반도체층(123)을 포함하며, 상기 제1도전형 반도체층(117) 및 상기 활성층(119) 사이의 영역 또는/및 상기 전자 차단층(121) 및 상기 제2도전형 반도체층(123) 사이의 영역에 다른 층이 더 배치될 수 있다. 또한 상기 발광 구조물(110)은 반도체로 이루어진 돌기(31)를 포함할 수 있다.
상기 제1도전형 반도체층(117)은 제1도전형 도펀트가 도핑된 III족-V족 및 II족-VI족의 화합물 반도체 중 적어도 하나로 구현될 수 있다. 상기 제1도전형 반도체층(117)은 예컨대, InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 형성될 수 있다. 상기 제1도전형 반도체층(117)이 n형 반도체층인 경우, 상기 제1도전형의 도펀트는 n형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te를 포함한다. 상기 제1 도전형 반도체층(117)은 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN 등과 같은 화합물 반도체 중 적어도 하나를 포함한다.
상기 활성층(119)은 상기 제1도전형 반도체층(117) 상에 배치되며, 단일 우물, 단일 양자우물층, 다중 우물, 다중 양자우물 구조(MQW: Multi Quantum Well), 양자 선(Quantum-Wire) 구조, 또는 양자 점(Quantum Dot) 구조 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.
상기 활성층(119)은 양자우물층과 양자장벽층이 교대로 배치되며, 상기 양자우물층과 상기 양자장벽층의 페어는 2~30주기로 형성될 수 있다. 상기 양자우물층은 예컨대, InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 형성될 수 있다. 상기 양자장벽층은 상기 양자우물층의 밴드갭보다 넓은 밴드갭을 갖는 반도체층으로 예컨대, InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 형성될 수 있다. 상기 양자우물층과 양자장벽층의 페어는 예컨대, InGaN/GaN, InGaN/InGaN, GaN/AlGaN, InAlGaN/InAlGaN, InAlGaN/AlGaN 중 적어도 하나를 포함한다.
상기 활성층(119)은 자외선 대역부터 가시광선 대역의 파장 범위 내에서 선택적인 적어도 하나의 피크 파장을 발생할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
전자 차단층(121)은 상기 활성층(119) 상에 배치되며, 상기 활성층(119)의 밴드 갭보다 넓은 밴드갭을 갖는 물질로 형성될 수 있으며, 예컨대 AlGaN계 반도체층으로 형성될 수 있다. 또한 상기 전자 차단층(121)은 상기 알루미늄의 조성이 다른 다층 구조의 AlGaN계 반도체로 형성될 수 있다. 상기 전자 차단층(121)은 제2도전형의 도펀트를 포함할 수 있으며, 상기 제2도전형의 도펀트는 p형 도펀트일 수 있다. 이에 따라 상기 전자 차단층(121)은 p형 반도체층이 될 수 있다.
상기 제2 도전형 반도체층(123)은 상기 전자 차단층(121) 상에 배치되며, 반도체 화합물로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 반도체 화합물은 III족-V족 및 II족-VI족의 화합물 반도체 중 적어도 하나로 구현될 수 있으며, 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 도전형 반도체층(123)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(123)이 p형 반도체층인 경우, 상기 제2 도전형 도펀트는 p형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등을 포함할 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(123)은 상기 전자 차단층(121)의 두께보다 두껍게 형성될 수 있으며, 예컨대 70~80nm 범위로 형성될 수 있다.
실시예에서 상기 제1 도전형 반도체층(117)은 n형 반도체층, 상기 제2 도전형 반도체층(123)은 p형 반도체층으로 구현할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 또한 상기 제2 도전형 반도체층(123) 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. 실시예는 상기의 발광 구조물을 갖는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공하고자 한다.
상기 제2도전형 반도체층(123)의 상면은 러프한 표면 예컨대, 상기 제2도전형 반도체층(123)의 상면보다 돌출된 복수의 돌기(31)가 형성되며, 상기 복수의 돌기(31)는 상기 제2도전형 반도체층(123)의 상면으로부터 돌출되거나, 별도의 반도체 재료로 형성될 수 있다.
상기 복수의 돌기(31)는 상기 제2도전형 반도체층(123)과 동일한 화합물 반도체이거나 다른 반도체로 형성될 수 있으며, 예컨대 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 복수의 돌기(31)는 상기 제2도전형 반도체층(123)의 성장 후, 3차원 성장 모드로 성장시켜 줄 수 있으며, 이때 성장 속도와 두께를 조절할 수 있다. 또한 상기 복수의 돌기(31)에는 p형 도펀트를 포함할 수 있으며, 상기 p형 도펀트의 농도는 상기 제2도전형 반도체층(123)에 첨가된 p형 도펀트 농도와 동일하거나 더 높을 수 있다. 상기 복수의 돌기(31)는 전도성의 반도체로 형성되므로, 전도성의 저굴절층(141)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 복수의 돌기(31)는 p형 도펀트가 도핑되지 않는 언도프드 반도체로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 각 돌기(31)의 측 단면은 하부가 넓고 상부가 좁은 형상이며, 예컨대, 다각뿔 또는 다각뿔대 형상으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 돌기(31)는 10nm 이하의 두께 예컨대, 1nm 내지 5nm 범위의 두께로 형성될 수 있으며, 서로 동일한 두께이거나 적어도 하나의 돌기가 다른 두께로 형성될 수 있다. 상기 복수의 돌기(31)는 서로 이격되며, 위에서 볼 때 불규칙한 간격 또는 규칙적인 간격을 갖고 배열될 수 있다.
상기 복수의 나노 구조물(131)은 상기 복수의 돌기(31) 사이의 오목부(32)에 배치되며, 상기 제2도전형 반도체층(123)의 상면에서 서로 이격된다. 이러한 상기 나노 구조물(131)은 인접한 돌기(31)들 사이의 오목부(32)에 배치되고, 인접한 돌기(31)의 측면과 상기 제2도전형 반도체층(123)의 상면에 접촉될 수 있다. 여기서, 나노 구조물(131)은 너비 또는/및 높이가 나노 크기 예컨대, 900nm 이하인 것으로 정의할 수 있다.
상기 나노 구조물(131)은 전도성 재질 예컨대, 금속 재질로 형성될 수 있다. 상기 나노 구조물(131)은 예컨대, 은(Ag) 또는 은을 갖는 합금으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 나노 구조물(131)은 도트 형상, 예컨대 표면이 곡면을 갖는 형상으로 형성될 수 있다. 상기 나노 구조물(131)은 상기 돌기(31)의 성장 후, 금속 필름 예컨대, Ag 필름을 500도 내지 100도의 범위의 온도에서 어닐링을 수행하게 되며, 이때 상기 Ag 필름은 상기 어닐링에 의해 분산(migration)되고 뭉치는 현상에 의해 형성될 수 있다.
상기 나노 구조물(131)은 인접한 돌기(31)들 사이의 간격보다 좁은 너비를 갖거나, 500nm 이하 예컨대, 1~500nm 범위로 형성될 수 있다. 상기 나노 구조물(131)의 높이는 상기 돌기(31)의 두께보다 낮게 형성될 수 있으며, 예컨대 1~90nm 범위로 형성될 수 있다.
상기 저굴절층(141)은 상기 나노 구조물(131) 및 돌기(31)의 표면에 형성되며, 상기 발광 구조물(110)의 화합물 반도체의 굴절률보다 낮은 굴절률로 형성될 수 있다. 상기 저굴절층(141)은 전도성의 물질로 형성될 수 있으며, 상기 전도성 물질은 비금속이며, 예컨대 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 산질화물 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 저굴절층(141)은 투명 전도층으로 정의할 수 있으며, In, Sn, Zn, Cd, Ga, Al, Mg, Ti, Mo, Ni, Cu, Ag, Au, Sb, Pt, Rh, Ir, Ru, Pd 중 적어도 어느 하나의 원소가 O 및 N 중 적어도 어느 하나와 결합된 물질 중에서 적어도 하나를 포함한다. 상기 금속 산화물은 ITO, ZnO, AZO, IZO, ATO, ZITO, Sn-O, In-O, Ga-O 중 어느 하나이고, 상기 금속 질화물은 TiN, CrN, TaN, In-N 중 적어도 어느 하나이며, 상기 금속 산질화물 ITON, ZnON, O-In-N, IZON 중 적어도 하나를 포함한다.
상기 저굴절층(141)은 상기 반사층(151)의 두께보다 얇은 두께 예컨대, 1-10nm 범위의 두께로 형성될 수 있다. 상기 저굴절층(141)의 두께가 상기 범위를 초과하면 광 손실이 발생되고, 상기 범위보다 작으면 전기적인 특성이 저하될 수 있다.
상기 저굴절층(141)은 상기 돌기(31) 및 상기 나노 구조물(131)에 의한 요철 층으로 형성될 수 있으며, 상기 요철 층은 하면이 요철 면으로 형성되거나, 하면 및 상면이 요철 면으로 형성된 층으로 정의될 수 있다.
상기 전도성의 저굴절층(141)이 상기 복수의 돌기(31)의 상면 및 측면 일부에 접촉됨으로써, 상기 저굴절층(141)과 상기 복수의 돌기(31)는 전기적으로 연결될 수 있다. 예컨대, 상기 저굴절층(141)은 상기 복수의 돌기(31)와의 접촉 면에서 오믹 접촉될 수 있다. 상기 나노 구조물(131)은 상기 제2도전형 반도체층(123) 및 상기 돌기(31)와의 접촉 면에서 오믹 접촉될 수 있다. 즉, 상기 나노 구조물(131)과 상기 저굴절층(141)은 상기 제2도전형 반도체층(123) 및 돌기(31)와 서로 다른 접촉 저항을 갖고 오믹 접촉으로 연결될 수 있다. 이에 따라 상기 제2도전형 반도체층(123)과 상기 저굴절층(141) 사이의 영역에서의 순방향 전압 특성이 개선될 수 있다.
상기 나노 구조물(131)의 두께가 100nm 미만 예컨대, 90nm 이하로 형성됨으로써, 광의 투과율은 70% 이상이 된다. 이에 따라 상기 활성층(119)로부터 방출된 광은 상기 나노 구조물(131)과 상기 저굴절층(141)을 투과하거나 굴절되게 된다. 여기서, 상기 나노 구조물(131)과 돌기(31)는 입사되는 광의 임계각을 변화시켜 줄 수 있으며, 이에 따라 광의 추출 효율을 개선시켜 줄 수 있다.
상기 저굴절층(141) 상에는 반사층(151)이 배치되며, 상기 반사층(151)은 금속으로 형성될 수 있으며, 예컨대 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 및 그 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있다. 상기 반사층(151)은 광 반사율이 70% 이상인 금속으로 형성될 수도 있다. 상기 나노 구조물(131)과 상기 반사층(151)은 동일한 금속을 포함할 수 있으며, 예컨대 Ag를 포함한다.
실시 예는 제2도전형 반도체층(123)의 돌기(31)와 저굴절층(141)의 접촉 면적이 증가되고, 또한 전도성의 나노 구조물(131)과 상기 제2도전형 반도체층(123)의 표면과의 접촉 면적이 증가된다. 이에 따라 저굴절층(141)과 나노 구조물(131)은 반도체층 및 돌기(31)의 표면과의 접촉 면적이 증가하게 되므로, 전기적인 특성이 개선될 수 있다. 즉, 발광 소자에 공급되는 순방향 전압 특성이 증가되는 것을 방지할 수 있다.
도 2는 제2실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 측 단면도이다. 도 2를 설명함에 있어서, 제1실시 예와 동일한 부분은 제1실시 예를 참조하여 설명하기로 한다.
도 2를 참조하면, 발광 소자는 제1 도전형 반도체층(117)과, 상기 제1 도전형 반도체층(117) 상에 활성층(119)과, 상기 활성층(119) 상에 전자 차단층(121)과, 상기 전자 차단층(121) 상에 제2 도전형 반도체층(123)과, 상기 제2도전형 반도체층(123) 상에 복수의 돌기(33)와, 상기 제2도전형 반도체층(123) 위에 제1저굴절층(142)과, 상기 제1저굴절층(142) 상에 복수의 나노 구조물(132)과, 상기 복수의 나노 구조물(132)과 상기 제1저굴절층(142) 상에 제2저굴절층(143)과, 상기 제2저굴절층(143) 상에 반사층(151)을 포함한다.
상기 복수의 돌기(33)는 상기 제2도전형 반도체층(123)의 상면보다 더 위로 돌출된다. 상기 복수의 돌기(33)는 상기 제2도전형 반도체층(123)과 동일한 반도체이거나 다른 반도체로 형성될 수 있으며, 예컨대 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 복수의 돌기(33)에는 p형 도펀트를 포함할 수 있으며, 상기 p형 도펀트의 농도는 상기 제2도전형 반도체층(123)에 첨가된 p형 도펀트 농도와 동일하거나 더 높을 수 있다. 상기 복수의 돌기(33)는 전도성의 반도체로 형성되므로, 전도성의 제1저굴절층(142)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 복수의 돌기(33)는 언도프드 반도체로 형성될 수 있다.
상기 각 돌기(33)의 측 단면은 하부가 넓고 상부가 좁은 형상이며, 예컨대, 다각뿔 또는 다각뿔대 형상으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 돌기(33)는 10nm 이하의 두께 예컨대, 1nm 내지 5nm 범위의 두께로 형성될 수 있으며, 서로 동일한 두께이거나 적어도 하나의 돌기가 다른 두께로 형성될 수 있다. 상기 복수의 돌기(33)는 서로 이격되며, 위에서 볼 때 불규칙한 간격 또는 규칙적인 간격을 갖고 배열될 수 있다.
상기 복수의 돌기(33) 사이의 영역은 오목부(34)로 형성되며, 상기 복수의 돌기(33)과 상기 오목부(34) 상에는 제1저굴절층(142)가 배치된다. 상기 제1저굴절층(142) 상에는 나노 구조물(132)이 배치되며, 상기 나노 구조물(132) 상에는 제2저굴절층(143)이 배치된다.
상기 오목부(34)에는 금속 예컨대, 은(Ag) 재질을 갖는 나노 구조물(미도시)이 배치될 수 있으며, 이러한 나노 구조물(미도시)에 의해 제2도전형 반도체층(123)의 상면과의 전기적인 접촉 저항이 개선될 수 있다.
상기 제1저굴절층(142)과 상기 제2저굴절층(143)은 화합물 반도체의 굴절률보다 낮은 굴절률을 갖고, 전도성의 물질로 형성될 수 있다. 상기 전도성 물질은 비금속이며, 예컨대 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 산질화물 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 제1 및 제2저굴절층(142,143)은 투명 전도층으로 정의할 수 있으며, In, Sn, Zn, Cd, Ga, Al, Mg, Ti, Mo, Ni, Cu, Ag, Au, Sb, Pt, Rh, Ir, Ru, Pd 중 적어도 어느 하나의 물질이 O 및 N 중 적어도 어느 하나와 결합된 물질 중에서 적어도 하나를 포함한다. 상기 금속 산화물은 ITO, ZnO, AZO, IZO, ATO, ZITO, Sn-O, In-O, Ga-O 중 어느 하나이고, 상기 금속 질화물은 TiN, CrN, TaN, In-N 중 적어도 어느 하나이며, 상기 금속 산질화물 ITON, ZnON, O-In-N, IZON 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 제1 및 제2저굴절층(142,143)은 동일한 물질이거나 서로 다른 물질로 형성될 수 있다.
상기 제1 및 제2저굴절층(142,143) 각각은 상기 반사층(151)의 두께보다 얇은 두께 예컨대, 1-10nm 범위의 두께로 형성될 수 있다. 상기 제1저굴절층(142)은 요철 층으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 복수의 나노 구조물(132)은 상기 제1저굴절층(142)의 상면 중에서 오목한 영역(22)에 배치되며, 서로 이격되어 배치될 수 있다.
상기 나노 구조물(132)은 전도성 재질 예컨대, 금속 재질로 형성될 수 있다. 상기 나노 구조물(132)은 예컨대, 은(Ag) 또는 은을 갖는 합금으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 나노 구조물(132)은 도트 형상, 예컨대 표면이 곡면을 갖는 형상으로 형성될 수 있다. 상기 나노 구조물(132)의 높이는 상기 돌기(33)의 두께보다 낮게 형성될 수 있으며, 예컨대 1~90nm 범위로 형성될 수 있다.
상기 나노 구조물(132)의 두께가 100nm 미만 예컨대, 90nm 이하로 형성됨으로써, 광의 투과율은 70% 이상이 된다. 이에 따라 상기 활성층(119)로부터 방출된 광은 상기 제1, 제2저굴절층(142,143)과 나노 구조물(132)을 투과하거나 굴절된다. 여기서, 상기 나노 구조물(132)과 돌기(33)는 입사되는 광의 임계각을 변화시켜 줄 수 있으며, 이에 따라 광의 추출 효율을 개선시켜 줄 수 있다.
상기 제2저굴절층(143) 상에는 반사층(151)이 배치되며, 상기 반사층(151)은 금속으로 형성될 수 있다. 상기 반사층(151)은 광 반사율이 70% 이상인 금속 예컨대, 은(Ag), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 또는 니켈(Ni) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 금속으로 형성될 수도 있다. 상기 나노 구조물(132)과 상기 반사층(151)은 동일한 금속을 포함할 수 있으며, 예컨대 Ag를 포함한다.
실시 예는 반도체의 돌기(33)에 의한 접촉 면적을 개선시켜 줌으로써, 전기적인 특성이 개선될 수 있으며, 돌기(33)과 나노 구조물(132)에 의해 반사층(151)로 진행하는 광이나 반사되는 광의 임계각을 변화시켜 줄 수 있다.
도 3은 제3실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 측 단면도이다. 제3실시 예를 설명함에 있어서, 제1실시 예와 동일한 구성은 제1실시 예를 참조하기로 한다.
도 3을 참조하면, 발광 소자는 제1 도전형 반도체층(117)과, 상기 제1 도전형 반도체층(117) 상에 활성층(119)과, 상기 활성층(119) 상에 전자 차단층(121)과, 상기 전자 차단층(121) 상에 제2 도전형 반도체층(123)과, 상기 제2도전형 반도체층(123) 상에 복수의 돌기(31)와, 상기 복수의 돌기(31) 사이의 영역에 나노 구조물(131)과, 상기 나노 구조물(131) 상에 금속 산화물층(133)과, 상기 돌기(31) 및 상기 금속 산화물층(133) 상에 저굴절층(145)과, 상기 저굴절층(145) 상에 반사층(151)을 포함한다.
상기 복수의 돌기(31)는 상기 제2도전형 반도체층(123)의 상면으로부터 돌출되며, 상기 제2도전형 반도체층(123)과 동일한 반도체이거나 다른 반도체로 형성될 수 있다. 상기 복수의 돌기(31)는 p형 도펀트를 포함할 수 있으며, 상기 p형 도펀트의 농도는 상기 제2도전형 반도체층(123)에 첨가된 p형 도펀트 농도와 동일하거나 더 높을 수 있다. 상기 복수의 돌기(31)는 전도성의 반도체로 형성되므로, 전도성의 저굴절층(145)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 복수의 돌기(31)는 p형 도펀트가 도핑되지 않는 언도프드 반도체로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 각 돌기(31)의 측 단면은 하부가 넓고 상부가 좁은 형상이며, 예컨대, 다각뿔 또는 다각뿔대 형상으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 돌기(31)는 10nm 이하의 두께 예컨대, 1nm 내지 5nm 범위의 두께로 형성될 수 있으며, 서로 동일한 두께이거나 적어도 하나의 돌기가 다른 두께로 형성될 수 있다.
상기 나노 구조물(131)은 전도성 재질 예컨대, 금속 재질로 형성될 수 있다. 상기 나노 구조물(131)은 예컨대, 은(Ag) 또는 은을 갖는 합금으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 나노 구조물(131)은 인접한 돌기(31)들 사이의 간격보다 좁은 너비를 갖거나, 500nm 이하 예컨대, 1~500nm 범위로 형성될 수 있다. 상기 나노 구조물(131)의 높이는 상기 돌기(31)의 두께보다 낮게 형성될 수 있으며, 예컨대 1~90nm 범위로 형성될 수 있다.
상기 금속 산화물층(133)은 상기 나노 구조물(131)의 표면을 커버하며, 상기 나노 구조물(131)의 물질과 상기 저굴절층(145)을 구성하는 적어도 한 물질의 결합으로 형성될 수 있다. 상기 금속 산화물층(133)은 예컨대, Ag2O로 형성될 수 있다. 상기 금속 산화물층(133)의 상면은 상기 나노 구조물(131)의 표면을 따라 곡면으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 저굴절층(145)은 상기 금속 산화물층(133)과 상기 복수의 돌기(31) 상에 형성되며, 전도성 물질로 형성될 수 있다. 상기 전도성 물질은 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 산질화물 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 상기 저굴절층(145)은 상기 반사층(151)의 두께보다 얇은 두께 예컨대, 1-10nm 범위의 두께로 형성될 수 있다.
상기 반사층(151)은 상기 저굴절층(145) 위에 형성된다. 실시 예는 제2도전형 반도체층(123) 상에 복수의 돌기(31)와, 상기 복수의 돌기(31) 사이의 오목부(32)에 전도성의 나노 구조물(131)을 배치하고, 상기 복수의 돌기(31)와 전도성의 나노 구조물(131)에 전도성의 저굴절층(145)이 접촉된다. 이에 따라 제2도전형 반도체층(123) 및 돌기(31)는 상기 나노 구조물(131) 및 저굴절층(145)과의 계면의 접촉 면적이 증가될 수 있다. 상기 나노 구조물(131)과 상기 저굴절층(145)은 상기 제2도전형 반도체층(123)과의 접촉 저항 차이를 갖고, 오믹 접촉될 수 있다. 이에 따라 발광 소자의 순방향 전압 특성이 증가되는 것을 방지할 수 있다.
도 4는 제4실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 측 단면도이다. 제4실시 예를 설명함에 있어서, 제1실시 예와 동일한 구성은 제1실시 예를 참조하기로 한다.
도 4를 참조하면, 발광 소자는 제1 도전형 반도체층(117)과, 상기 제1 도전형 반도체층(117) 상에 활성층(119)과, 상기 활성층(119) 상에 전자 차단층(121)과, 상기 전자 차단층(121) 상에 제2 도전형 반도체층(123)과, 상기 제2도전형 반도체층(123) 상에 금속 산화물층(135)과, 상기 제2도전형 반도체층(123)과 상기 금속 산화물층(135) 사이에 나노 구조물(131) 및 복수의 돌기(31)와, 상기 금속 산화물층(135) 상에 저굴절층(145)과, 상기 저굴절층(145) 상에 반사층(151)을 포함한다.
상기 복수의 돌기(31)는 상기 제2도전형 반도체층(123)의 상면으로부터 돌출되며, 상기 나노 구조물(131)은 상기 복수의 돌기(31) 사이의 영역에서 상기 제2도전형 반도체층(123)의 상면과 접촉된다. 상기 복수의 돌기(31)는 전도성의 반도체로 형성될 수 있으며, 상기 제2도전형 반도체층(123)과 동일한 반도체 또는 다른 반도체로 형성될 수 있다. 상기 나노 구조물(131)은 은(Ag) 재질을 포함하며, 상기 제2도전형 반도체층(123)의 상면과 접촉된다.
상기 금속 산화물층(135)은 상기 복수의 돌기(31) 및 복수의 나노 구조물(131) 상에 배치되며, 적어도 일부는 상기 복수의 돌기(31) 사이의 오목부(32)에 배치될 수 있다. 상기 금속 산화물층(135)은 전도성 물질로서, 상기 복수의 돌기(31)와 상기 나노 구조물(131)과 전기적으로 연결된다.
상기 금속 산화물층(135)은 요철 층으로 형성될 수 있으며, 그 두께는 10nm 이하로 형성될 수 있다. 상기 금속 산화물층(135)은 전도성 및 투광성의 물질로 형성되며, 예컨대 상기 나노 구조물(131)을 이루는 물질과 상기 저굴절층(145)을 구성하는 물질 중 적어도 하나를 갖는 물질로 형성될 수 있다.
상기 금속 산화물층(135) 상에 저굴절층(145)이 배치되며, 상기 저굴절층(145)은 투광성 및 전도성의 물질로 형성될 수 있다. 상기 저굴절층(145) 상에 반사층(151)이 배치되며, 상기 반사층(151)은 상기 저굴절층(145)을 통해 입사된 광을 반사하게 된다.
상기 금속 산화물층(135)과 상기 나노 구조물(131)이 상기 제2도전형 반도체층(123) 및 돌기(31)의 표면에 접촉됨으로써, 순방향 전압 특성을 개선시키과 광 추출 효율을 개선시켜 줄 수 있다.
도 5는 제5실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 측 단면도이다. 제5실시 예를 설명함에 있어서, 제1실시 예와 동일한 구성은 제1실시 예를 참조하기로 한다.
도 5를 참조하면, 발광 소자는 제1 도전형 반도체층(117)과, 상기 제1 도전형 반도체층(117) 상에 활성층(119)과, 상기 활성층(119) 상에 전자 차단층(121)과, 상기 전자 차단층(121) 상에 제2 도전형 반도체층(123)과, 상기 제2도전형 반도체층(123)(123) 상에 반사층(151)과, 상기 제2도전형 반도체층(123)과 상기 반사층(151) 사이에 제1 및 제2저굴절층(147,149)과, 상기 제1 및 제2저굴절층(147,149) 사이에 금속산화물층(137)과, 상기 제1저굴절층(147)과 상기 상기 제2도전형 반도체층(123) 사이에 나노 구조물(131) 및 복수의 돌기(31)를 포함한다.
상기 금속 산화물층(137)은 상기 제1저굴절층(147)을 구성하는 원소 중 적어도 하나와 상기 나노 구조물(131)을 구성하는 원소가 결합된 물질로 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 금속 산화물층(137)은 산화 은 예컨대, Ag2O로 형성될 수 있다.
상기 제1저굴절층(147)은 상기 제2도전형 반도체층(123)으로부터 돌출된 복수의 돌기(31)와 상기 나노 구조물(131)에 접촉되고, 상기 제2도전형 반도체층(123)의 전기적인 특성을 개선시켜 줄 수 있다.
상기 제1저굴절층(147) 상에는 금속 산화물층(137)이 배치되고, 상기 금속 산화물층(137) 상에 제2저굴절층(149)이 배치된다. 상기 금속 산화물층(137)은 상기 제1 및 제2저굴절층(147,149)와의 접착력이 강화될 수 있다.
상기 제1 및 제2저굴절층(147,149)은 동일한 물질이거나, 서로 다른 물질로 형성될 수 있으며, 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 산질화물 중 적어도 하나를 포함한다.
도 6은 도 1의 발광 소자의 제1변형 예이며, 전극 및 기판이 배치된 구조이다.
도 6을 참조하면, 발광 소자는 발광 구조물(110)의 아래에 기판(111)이 배치되며, 상기 기판(111)과 상기 발광 구조물(110) 사이에 버퍼층(113) 및 저 전도층(115)이 배치될 수 있으며, 상기 제1도전형 반도체층(117)의 일부 영역 상에 제1전극(103)이 배치되고, 상기 반사층(151) 상에 제2전극(105)이 배치될 수 있다.
상기 기판(111)은 예를 들어, 투광성, 전도성 기판 또는 절연성 기판일 수 있다. 예를 들어, 상기 기판(111)은 사파이어(Al2O3), SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, GaP, InP, Ge, and Ga203 중 적어도 하나를 사용할 수 있다. 상기 기판(111)의 상면에는 복수의 돌출부(112)가 형성될 수 있으며, 상기의 복수의 돌출부(112)는 상기 기판(111)의 식각을 통해 형성하거나, 별도의 러프니스와 같은 광 추출 구조로 형성될 수 있다. 상기 돌출부(112)는 스트라이프 형상, 반구형상, 또는 돔(dome) 형상을 포함할 수 있다. 상기 기판(111)의 두께는 30㎛~300㎛ 범위로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 기판(111) 위에는 복수의 화합물 반도체층이 성장될 수 있으며, 상기 복수의 화합물 반도체층의 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.
상기 기판(111)과 상기 제1도전형 반도체층(117) 사이에는 버퍼층(113)이 형성될 수 있다. 상기 버퍼층(113)은 II족 내지 VI족 화합물 반도체를 이용하여 적어도 한 층으로 형성될 수 있다. 상기 버퍼층(113)은 III족-V족 화합물 반도체를 이용한 반도체층을 포함하며, 예컨대, InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체로서, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN 등과 같은 화합물 반도체 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 버퍼층(113)은 서로 다른 반도체층을 교대로 배치하여 초 격자 구조로 형성될 수 있다. 상기 버퍼층(113)은 상기 기판(111)과 질화물 계열의 반도체층과의 격자상수의 차이를 완화시켜 주기 위해 형성될 수 있으며, 결함 제어층으로 정의될 수 있다. 상기 버퍼층(113)은 상기 기판(111)과 질화물 계열의 반도체층 사이의 격자상수 사이의 값을 가질 수 있다. 상기 버퍼층(113)은 ZnO 층과 같은 산화물로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 버퍼층(113)은 30~500nm 범위로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 버퍼층(113)은 형성하지 않을 수 있다.
상기 버퍼층(113)과 상기 제1도전형 반도체층(117) 사이에는 저 전도층(115)이 형성되며, 상기 저 전도층(115)은 언도프드 반도체층으로서, 제1도전형 반도체층(117) 보다 낮은 전기 전도성을 가진다. 상기 저 전도층(115)은 III족-V족 화합물 반도체를 이용한 GaN계 반도체로 구현될 수 있으며, 이러한 언도프드 반도체층은 의도적으로 도전형 도펀트를 도핑하지 않더라도 제1도전형 특성을 가지게 된다. 상기 언도프드 반도체층은 형성하지 않을 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 저 전도층(115)은 제1도전형 반도체층(117) 사이에 더 배치될 수 있다.
상기 저 전도층(115)과 상기 활성층(119) 사이에는 제1도전형 반도체층(117)이 형성될 수 있다. 상기 제1도전형 반도체층(117)은 n형 반도체층으로 형성될 수 있다. 상기 저 전도층(115)과 상기 제1도전형 반도체층(117) 중 적어도 한 층은 서로 다른 제1층과 제2층이 교대로 배치된 초격자 구조로 형성될 수 있으며, 상기 제1층과 제2층의 두께는 수 A 이상으로 형성될 수 있다.
상기 활성층(119)은 단일 우물, 단일 양자우물층, 다중 우물, 다중 양자우물 구조(MQW: Multi Quantum Well), 양자 선(Quantum-Wire) 구조, 또는 양자 점(Quantum Dot) 구조 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다. 상기 활성층(119)은 양자우물층과 양자장벽층이 교대로 배치되며, 상기 양자우물층과 상기 양자장벽층의 페어는 2~30주기로 형성될 수 있다.
상기 제2 도전형 반도체층(123)은 III족-V족 및 II족-VI족의 화합물 반도체 중 적어도 하나로 구현될 수 있으며, 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 도전형 반도체층(123)은 p형 반도체층으로 형성될 수 있다.
실시예에서 상기 제1 도전형 반도체층(117)은 n형 반도체층, 상기 제2 도전형 반도체층(123)은 p형 반도체층으로 구현할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 또한 상기 제2 도전형 반도체층(123) 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. 실시예는 상기의 발광 구조물을 갖는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공하고자 한다.
상기 활성층(119)과 상기 제2 도전형 반도체층(123) 사이에 전자 차단층(121)을 포함한다. 상기 전자 차단층(121)은 p형 도펀트를 포함할 수 있다.
상기 제2도전형 반도체층(123) 위에는 반도체로 이루어진 복수의 돌기(31)와, 상기 복수의 돌기(31) 사이에 나노 구조물(131)이 형성될 수 있다. 상기 복수의 돌기(31) 및 나노 구조물(131) 상에는 저굴절층(141)이 배치되며, 상기 저굴절층(141) 상에는 반사층(151)이 배치된다.
상기 제1도전형 반도체층(117)에 제1전극(153)이 전기적으로 연결되며, 상기 반사층(151) 상에는 제2전극(105)가 배치된다.
상기 제1전극(153) 및 상기 제2전극(155)은 암(arm) 구조 또는 핑거(finger) 구조의 전류 확산 패턴이 더 형성될 수 있다. 상기 제1전극(153) 및 제2전극(155)은 금속 예컨대, Ti, Ru, Rh, Ir, Mg, Zn, Al, In, Ta, Pd, Co, Ni, Si, Ge, Ag 및 Au와 이들의 선택적인 합금 중에서 선택될 수 있다.
상기 발광 소자는 플립 방식으로 보드(PCB) 상에 탑재될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 7는 도 1의 발광소자를 이용한 수직형 발광소자의 예를 나타낸 도면이다.
도 7를 참조하면, 발광소자는 발광 구조층(110), 상기 발광 구조층(110)의 아래에 복수의 돌기(31), 상기 복수의 돌기(31) 사이의 오목부에 복수의 나노 구조물(131), 상기 복수의 돌기(31) 및 상기 나노 구조물(131) 아래에 복수의 전도층(141,151,165)을 갖는 제2전극(170)과, 상기 제2전극(170) 아래에 지지부재(167)와, 상기 발광 구조물(110) 상에 제1전극(181)을 포함한다.
상기 제2도전형 반도체층(123)은 하면으로 돌출된 복수의 돌기(31)를 포함하며, 상기 복수의 돌기(31) 사이에 전도성의 나노 구조물(131)이 배치된다.
상기 제2전극(170)은 상기 제2도전형 반도체층(123) 아래에 배치된 저굴절층(141), 반사층(151) 및 본딩층(165)를 포함한다.
상기 저굴절층(141)은 상기 돌기(31) 및 나노 구조물(131)의 아래에 접촉되며, 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 산질화물 중 적어도 하나를 포함한다. 이러한 저굴절층(141)은 하면 및 상면이 요철 면으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 반사층(151)은 상기 저굴절층(141) 아래에 배치되며, 금속 예컨대, Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 및 그 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질로 이루어진 적어도 하나의 층을 포함하는 구조로 형성될 수 있다. 상기 반사층(151)은 상기 나노 구조물(131)과 동일한 물질 예컨대, Ag로 형성될 수 있다.
상기 본딩층(165)은 상기 반사층(151) 아래에 형성되며, 베리어 금속 또는 본딩 금속으로 사용될 수 있으며, 그 물질은 예를 들어, Ti, Au, Sn, Ni, Cr, Ga, In, Bi, Cu, Ag 및 Ta와 선택적인 합금 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 발광 구조물(110)의 하면의 주변부에는 채널층(163)이 배치되며, 상기 채널층(163)은 상기 제2도전형 반도체층(123)의 하면의 둘레에 배치되며, 일부는 상기 발광 구조물(110)의 측면보다 외측으로 연장될 수 있다.
상기 채널층(163)은 내부에 오픈 영역을 갖는 링 형상, 루프 형상 또는 프레임 형상으로 형성될 수 있다. 상기 채널층(163)은 절연성 물질 또는 전도성 물질 예컨대, ITO, IZO, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, ATO, SiO2, SiOx, SiOxNy, Si3N4, Al2O3, TiO2 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 채널층(163)의 내측 영역은 상기 제2도전형 반도체층(123)의 하면과 접촉되며, 상기 복수의 돌기(31) 중 적어도 하나가 배치될 수 있다. 상기 채널층(163) 내에 배치된 돌기(31)는 광의 임계각을 변화시켜 줄 수 있고, 채널층(163)의 접착력을 강화시켜 줄 수 있다.
상기 반사층(151)은 상기 채널층(163)과 수직 방향으로 오버랩되게 배치될 수 있어, 반사 효과를 극대화할 수 있다. 상기 저굴절층(141)은 상기 채널층(163)과 수직 방향으로 오버랩되게 배치될 수 있어, 채널층(163)과의 계면에서의 접착력을 강화시켜 줄 수 있다.
상기 본딩층(165) 아래에는 지지 부재(167)가 형성되며, 상기 지지 부재(167)는 전도성 부재로 형성될 수 있으며, 그 물질은 구리(Cu-copper), 금(Au-gold), 니켈(Ni-nickel), 몰리브덴(Mo), 구리-텅스텐(Cu-W), 캐리어 웨이퍼(예: Si, Ge, GaAs, ZnO, SiC 등)와 같은 전도성 물질로 형성될 수 있다. 상기 지지부재(167)는 다른 예로서, 전도성 시트로 구현될 수 있다.
상기 제1도전형 반도체층(117)의 상면에는 러프니스와 같은 광 추출 구조(117A)로 형성될 수 있다. 상기 발광 구조물(110)의 측면 및 상면에는 절연층이 더 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 이에 따라 발광 구조물(110) 위에 제1전극(181) 및 아래에 지지 부재(167)를 갖는 수직형 전극 구조를 갖는 발광소자가 제공될 수 있다.
도 8은 도 7의 발광 소자를 변형한 예이다.
도 8을 참조하면, 발광소자는 발광 구조층(110), 상기 발광 구조층(110)의 아래에 복수의 돌기(31), 상기 복수의 돌기(31) 사이의 오목부에 복수의 나노 구조물(131), 상기 복수의 돌기(31) 및 상기 나노 구조물(131) 아래에 복수의 전도층(141,151,165)을 갖는 제2전극(170)과, 상기 제2전극(170) 아래에 지지부재(167)와, 상기 발광 구조물(110) 상에 제1전극(181)을 포함한다.
상기 채널층(163) 내에는 반도체 재질의 돌기(31)를 제거하여 줄 수 있다. 상기 채널층(163)에 돌기(31)을 제거해 주어, 상기 발광 구조물(110)의 채널 영역의 에칭시 상기 발광 구조물(110)에 영향을 주는 것을 차단할 수 있다.
도 9는 도 7의 발광 소자의 변형 예이다.
도 9를 참조하면, 발광소자는 발광 구조층(110), 상기 발광 구조층(110)의 아래에 복수의 돌기(31), 상기 복수의 돌기(31) 사이의 오목부에 복수의 나노 구조물(131), 상기 복수의 돌기(31) 및 상기 나노 구조물(131) 아래에 복수의 전도층(141,151,165)을 갖는 제2전극(170)과, 상기 제2전극(170) 아래에 지지부재(167)와, 상기 발광 구조물(110) 상에 제1전극(181)과, 상기 발광 구조물(110)의 아래 영역 중에서 상기 제1전극(181)과 대응되는 영역에 전류블록킹층(161)을 포함한다.
상기 전류 블록킹층(161)은 상기 제1전극(181)과 적어도 일부과 수직 방향으로 오버랩되거나, 상기 제1전극(181)의 너비보다 적어도 넓거나 2배 이하의 너비로 형성될 수 있다.
상기 전류 블록킹층(161)은 상기 발광 구조층(110)의 아래로 돌출된 복수의 돌기(31) 및 나노 구조물(131)의 아래에 배치되며, 절연성 재질로 형성될 수 있다. 상기 전류 블록킹층(161)은 SiO2, SiOx, SiOxNy, Si3N4, Al2O3, TiO2 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 전류 블록킹층(161)은 상기 발광 구조물(110) 위에 배치된 제1전극(181)과 상기 발광 구조물(110)의 두께 방향으로 대응되며, 상기 복수의 돌기(31)와 상기 제1저굴절층(141) 사이에 배치된다. 상기 복수의 돌기(31) 중 적어도 하나와 접촉될 수 있다. 상기 전류 블록킹층(161)은 상기 제2전극(170)으로부터 공급되는 전류를 차단하여, 다른 경로로 확산시켜 줄 수 있다.
상기 전류 블록킹층(161) 내에 배치된 돌기(31) 및 전도성의 나노 구조물(131)은 제거될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
<발광소자 패키지>
도 10은 도 7의 발광소자를 갖는 발광소자 패키지를 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면, 발광소자 패키지는 몸체(15)와, 상기 몸체(15)에 적어도 일부가 배치된 제1 리드전극(16) 및 제2 리드전극(17)과, 상기 몸체(15) 상에 상기 제1 리드전극(16) 및 제2 리드전극(17)과 전기적으로 연결되는 실시 예에 따른 상기 발광소자(11)와, 상기 몸체(15) 상에 상기 발광소자(11)를 포위하는 몰딩부재(18)를 포함한다.
상기 몸체(15)는 실리콘 재질, 합성수지 재질, 또는 금속 재질을 포함하여 형성될 수 있다. 상기 몸체(15)는 위에서 볼 때 내부에 캐비티(cavity) 및 그 둘레에 경사면을 갖는다.
상기 제1 리드전극(16) 및 상기 제2 리드전극(17)은 서로 전기적으로 분리되며, 상기 몸체(15) 내부를 관통하도록 형성될 수 있다. 즉, 상기 제1 리드전극(16) 및 상기 제2 리드전극(17)은 일부는 상기 캐비티 내부에 배치되고, 다른 부분은 상기 몸체(15)의 외부에 배치될 수 있다.
상기 제1 리드전극(16) 및 제2 리드전극(17)은 상기 발광소자(11)에 전원을 공급하고, 상기 발광소자(11)에서 발생된 빛을 반사시켜 광 효율을 증가시킬 수 있으며, 상기 발광소자(11)에서 발생된 열을 외부로 배출시키는 기능을 할 수도 있다.
상기 발광소자(11)는 상기 몸체(15) 상에 설치되거나 상기 제1 리드전극(16) 또는/및 제2 리드전극(17) 상에 설치될 수 있다. 상기 발광 소자(11)는 하나 또는 복수로 배치될 수 있으며, 적색, 녹색, 청색 또는 백색 등과 같은 가시 광선 대역의 발광 다이오드 또는 자외선(UV, Ultra Violet)을 발광하는 UV 발광 다이오드를 포함할 수 있다. 상기 발광 소자(11)의 표면에는 형광체층이 더 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 발광소자(11)의 와이어(12)는 상기 제1 리드전극(16) 또는 제2 리드전극(17) 중 어느 하나에 전기적으로 연결될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
상기 몰딩부재(18)는 상기 발광소자(11)를 포위하여 상기 발광소자(11)를 보호할 수 있다. 또한, 상기 몰딩부재(18)에는 형광체가 포함되고, 이러한 형광체에 의해 상기 발광소자(11)에서 방출된 광의 파장이 변화될 수 있다. 상기 몰딩부재(18) 위에는 렌즈가 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
<조명 시스템>
실시예에 따른 발광 소자 또는 발광 소자 패키지는 조명 시스템에 적용될 수 있다. 상기 조명 시스템은 복수의 발광 소자 또는 발광 소자 패키지가 어레이된 구조를 포함하며, 도 11 및 도 12에 도시된 표시 장치, 도 13에 도시된 조명 장치를 포함하고, 조명등, 신호등, 차량 전조등, 전광판 등이 포함될 수 있다.
도 11은 실시 예에 따른 발광 소자 또는 발광 소자 패키지를 갖는 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 11를 참조하면, 실시예에 따른 표시 장치(1000)는 도광판(1041)과, 상기 도광판(1041)에 빛을 제공하는 광원 모듈(1031)와, 상기 도광판(1041) 아래에 반사 부재(1022)와, 상기 도광판(1041) 위에 광학 시트(1051)와, 상기 광학 시트(1051) 위에 표시 패널(1061)과, 상기 도광판(1041), 광원 모듈(1031) 및 반사 부재(1022)를 수납하는 바텀 커버(1011)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 바텀 커버(1011), 반사시트(1022), 도광판(1041), 광학 시트(1051)는 라이트 유닛(1050)으로 정의될 수 있다.
상기 도광판(1041)은 빛을 확산시켜 면광원화 시키는 역할을 한다. 상기 도광판(1041)은 투명한 재질로 이루어지며, 예를 들어, PMMA(polymethyl metaacrylate)와 같은 아크릴 수지 계열, PET(polyethylene terephthlate), PC(poly carbonate), COC(cycloolefin copolymer) 및 PEN(polyethylene naphthalate) 수지 중 하나를 포함할 수 있다.
상기 광원 모듈(1031)은 상기 도광판(1041)의 적어도 일 측면에 빛을 제공하며, 궁극적으로는 표시 장치의 광원으로써 작용하게 된다.
상기 광원 모듈(1031)은 적어도 하나를 포함하며, 상기 도광판(1041)의 일 측면에서 직접 또는 간접적으로 광을 제공할 수 있다. 상기 광원 모듈(1031)은 보드(1033)와 상기에 개시된 실시 예에 따른 발광 소자 패키지(1035) 또는 발광 소자를 포함하며, 상기 발광 소자 또는 발광 소자 패키지와 같은 광원(1035)은 상기 보드(1033) 상에 소정 간격으로 어레이될 수 있다.
상기 보드(1033)는 회로패턴(미도시)을 포함하는 인쇄회로기판(PCB, Printed Circuit Board)일 수 있다. 다만, 상기 보드(1033)은 일반 PCB 뿐 아니라, 메탈 코어 PCB(MCPCB, Metal Core PCB), 연성 PCB(FPCB, Flexible PCB) 등을 포함할 수도 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 광원(1035)은 상기 바텀 커버(1011)의 측면 또는 방열 플레이트 상에 탑재될 경우, 상기 보드(1033)가 제거될 수 있다. 여기서, 상기 방열 플레이트의 일부는 상기 바텀 커버(1011)의 상면에 접촉될 수 있다.
그리고, 상기 복수의 광원(1035)는 상기 보드(1033) 상에 빛이 방출되는 출사면이 상기 도광판(1041)과 소정 거리 이격되도록 탑재될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 광원(1035)은 상기 도광판(1041)의 일측 면인 입광부에 광을 직접 또는 간접적으로 제공할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 도광판(1041) 아래에는 상기 반사 부재(1022)가 배치될 수 있다. 상기 반사 부재(1022)는 상기 도광판(1041)의 하면으로 입사된 빛을 반사시켜 위로 향하게 함으로써, 상기 라이트 유닛(1050)의 휘도를 향상시킬 수 있다. 상기 반사 부재(1022)는 예를 들어, PET, PC, PVC 레진 등으로 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 반사 부재(1022)는 상기 바텀 커버(1011)의 상면일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 바텀 커버(1011)는 상기 도광판(1041), 광원 모듈(1031) 및 반사 부재(1022) 등을 수납할 수 있다. 이를 위해, 상기 바텀 커버(1011)는 상면이 개구된 박스(box) 형상을 갖는 수납부(1012)가 구비될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 바텀 커버(1011)는 탑 커버와 결합될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 바텀 커버(1011)는 금속 재질 또는 수지 재질로 형성될 수 있으며, 프레스 성형 또는 압출 성형 등의 공정을 이용하여 제조될 수 있다. 또한 상기 바텀 커버(1011)는 열 전도성이 좋은 금속 또는 비 금속 재료를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 표시 패널(1061)은 예컨대, LCD 패널로서, 서로 대향되는 투명한 재질의 제 1 및 제 2기판, 그리고 제 1 및 제 2기판 사이에 개재된 액정층을 포함한다. 상기 표시 패널(1061)의 적어도 일면에는 편광판이 부착될 수 있으며, 이러한 편광판의 부착 구조로 한정하지는 않는다. 상기 표시 패널(1061)은 광학 시트(1051)를 통과한 광에 의해 정보를 표시하게 된다. 이러한 표시 장치(1000)는 각 종 휴대 단말기, 노트북 컴퓨터의 모니터, 랩탑 컴퓨터의 모니터, 텔레비젼 등에 적용될 수 있다.
상기 광학 시트(1051)는 상기 표시 패널(1061)과 상기 도광판(1041) 사이에 배치되며, 적어도 한 장의 투광성 시트를 포함한다. 상기 광학 시트(1051)는 예컨대 확산 시트, 수평 및 수직 프리즘 시트, 및 휘도 강화 시트 등과 같은 시트 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 확산 시트는 입사되는 광을 확산시켜 주고, 상기 수평 또는/및 수직 프리즘 시트는 입사되는 광을 표시 영역으로 집광시켜 주며, 상기 휘도 강화 시트는 손실되는 광을 재사용하여 휘도를 향상시켜 준다. 또한 상기 표시 패널(1061) 위에는 보호 시트가 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
여기서, 상기 광원 모듈(1031)의 광 경로 상에는 광학 부재로서, 상기 도광판(1041), 및 광학 시트(1051)를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 12는 실시 예에 따른 발광 소자 또는 발광 소자 패키지를 갖는 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 12를 참조하면, 표시 장치(1100)는 바텀 커버(1152), 상기에 개시된 발광 소자 또는 발광 소자 패키지를 갖는 광원(1124)이 어레이된 보드(1120), 광학 부재(1154), 및 표시 패널(1155)을 포함한다.
상기 보드(1120)과 상기 광원(1124)은 광원 모듈(1060)로 정의될 수 있다. 상기 바텀 커버(1152), 적어도 하나의 광원 모듈(1060), 광학 부재(1154)는 라이트 유닛(1150)으로 정의될 수 있다. 상기 바텀 커버(1152)에는 수납부(1153)를 구비할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기의 광원 모듈(1060)은 보드(1120) 및 상기 보드(1120) 위에 배열된 복수의 광원(1124)을 포함한다.
여기서, 상기 광학 부재(1154)는 렌즈, 도광판, 확산 시트, 수평 및 수직 프리즘 시트, 및 휘도 강화 시트 등에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 도광판은 PC 재질 또는 PMMA(poly methyl methacrylate) 재질로 이루어질 수 있으며, 이러한 도광판은 제거될 수 있다. 상기 확산 시트는 입사되는 광을 확산시켜 주고, 상기 수평 및 수직 프리즘 시트는 입사되는 광을 표시 영역으로 집광시켜 주며, 상기 휘도 강화 시트는 손실되는 광을 재사용하여 휘도를 향상시켜 준다.
상기 광학 부재(1154)는 상기 광원 모듈(1060) 위에 배치되며, 상기 광원 모듈(1060)로부터 방출된 광을 면 광원하거나, 확산, 집광 등을 수행하게 된다.
도 13은 실시 예에 따른 발광소자 또는 발광 소자 패키지를 갖는 조명장치의 분해 사시도이다.
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)의 광원은 실시 예에 따른 발광소자 또는 발광 소자 패키지를 포함할 수 있다.
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 결합되고, 상기 방열체(2400)와 결합될 수 있다. 상기 커버(2100)는 상기 방열체(2400)와 결합하는 결합부를 가질 수 있다.
상기 커버(2100)의 내면에는 확산재를 갖는 유백색 도료가 코팅될 수 있다. 이러한 유백색 재료를 이용하여 상기 광원 모듈(2200)로부터의 빛을 산란 및 확산되어 외부로 방출시킬 수 있다.
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.
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 광원(2210), 연결 플레이트(2230), 커넥터(2250)를 포함할 수 있다.
상기 부재(2300)는 상기 방열체(2400)의 상면 위에 배치되고, 복수의 조명소자(2210)들과 커넥터(2250)이 삽입되는 가이드홈(2310)들을 갖는다. 상기 가이드홈(2310)은 상기 조명소자(2210)의 기판 및 커넥터(2250)와 대응된다.
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.
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.
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 구비할 수 있다.
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.
상기 전원 제공부(2600)는 돌출부(2610), 가이드부(2630), 베이스(2650), 연장부(2670)를 포함할 수 있다.
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, 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.
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)는 전선을 통해 소켓(2800)에 전기적으로 연결될 수 있다.
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.
이상에서 실시 예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 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 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
111: 기판 113: 버퍼층
115: 저 전도층 117: 제1도전형 반도체층
119: 활성층 121: 전자 차단층
123: 제2도전형 반도체층 31,33: 돌기
131,132: 나노 구조물 133,135,137: 금속 산화물층
141,142,143,145,147,149: 저굴절층
151: 반사층 161: 전류 블록킹층
165: 본딩층 167: 지지부재
105,170: 제2전극

Claims (15)

  1. 제1도전형 반도체층;
    상기 제1도전형 반도체층 위에 활성층;
    상기 활성층 위에 제2도전형 반도체층;
    상기 제2도전형 반도체층 위에 반도체로 형성된 복수의 돌기;
    상기 제2도전형 반도체층의 상면 중에서 복수의 돌기 사이에 배치된 전도성의 나노 구조물;
    상기 복수의 돌기 및 상기 나노구조물의 위에 전도성의 제1저굴절층; 및
    상기 제1저굴절층 위에 배치된 반사층을 포함하는 발광 소자.
  2. 제1도전형 반도체층;
    상기 제1도전형 반도체층 위에 활성층;
    상기 활성층 위에 제2도전형 반도체층;
    상기 제2도전형 반도체층의 상면으로부터 돌출된 복수의 돌기;
    상기 제2도전형 반도체층 및 복수의 돌기 위에 전도성의 제1저굴절층;
    상기 제1저굴절층의 상면의 오목한 영역에 배치된 전도성의 나노 구조물;
    상기 제1저굴절층 위에 배치된 전도성의 제2저굴절층; 및
    상기 제2저굴절층 위에 배치된 반사층을 포함하는 발광 소자.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전도성의 나노 구조물은 은(Ag) 재료를 포함하며, 상기 제1저굴절층은 상기 발광 구조물의 화합물 반도체의 굴절률보다 낮은 굴절률을 갖는 발광 소자.
  4. 제3항에 있어서, 상기 반사층은 은 재료를 포함하는 발광 소자.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1저굴절층은 투광성의 금속 산화물, 금속 질화물 및 금속 산질화물 중 적어도 하나를 포함하는 발광 소자.
  6. 제5항에 있어서, 상기 복수의 돌기는 상기 제2도전형 반도체층과 동일한 반도체로 형성되는 발광 소자.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 각 돌기는 하부 너비가 상부 너비보다 넓은 발광소자.
  8. 제7항에 있어서, 상기 복수의 돌기 및 상기 제2도전형 반도체층은 p형 도펀트를 포함하는 발광 소자.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제1저굴절층은 상기 복수의 돌기 및 상기 나노 구조물에 접촉되는 발광 소자.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 나노 구조물과 상기 제1저굴절층 사이에 금속 산화물층을 포함하며,
    상기 금속 산화물층은 상기 나노 구조물을 이루는 원소와 상기 제1저굴절층을 구성하는 원소 중 적어도 하나와 결합된 물질을 포함하는 발광 소자.
  11. 제2항에 있어서, 상기 복수의 돌기 사이의 영역에 상기 제2도전형 반도체층의 상면에 접촉되며 은을 갖는 나노 크기의 구조물을 포함하는 발광 소자.
  12. 제1항에 있어서, 상기 제1저굴절층과 상기 반사층 사이에 금속 산화물층; 상기 제2금속 산화물층과 상기 반사층 사이에 제2저굴절층을 포함하며,
    상기 금속 산화물층은 상기 나노 구조물을 이루는 원소와 상기 제1저굴절층을 구성하는 원소 중 적어도 하나와 결합된 물질을 포함하는 는 발광 소자.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2도전형 반도체층의 상면의 둘레와 상기 제1저굴절층 사이에 배치된 채널층을 포함하며,
    상기 복수의 돌기 중 적어도 하나는 상기 채널층 내에 배치된 발광 소자.
  14. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1도전형 반도체층 아래에 제1전극; 상기 제1전극의 너비의 2배 이하의 너비를 갖고 상기 제1전극과 수직 방향으로 대응되며, 상기 복수의 돌기와 상기 제1저굴절층 사이에 배치된 전류 블록킹층을 포함하는 발광 소자.
  15. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복수의 돌기는 1~5nm의 두께를 가지며, 상기 나노 구조물은 상기 각 돌기의 두께보다 낮은 높이를 갖는 발광 소자.
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