KR20150061948A - 발광소자 및 조명시스템 - Google Patents

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KR20150061948A
KR20150061948A KR1020130146356A KR20130146356A KR20150061948A KR 20150061948 A KR20150061948 A KR 20150061948A KR 1020130146356 A KR1020130146356 A KR 1020130146356A KR 20130146356 A KR20130146356 A KR 20130146356A KR 20150061948 A KR20150061948 A KR 20150061948A
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임현수
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

실시예는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템에 관한 것이다.
실시예에 따른 발광소자는 제1 도전형 반도체층(132); 상기 제1 도전형 반도체층(132) 상에 활성층(134); 상기 활성층(134) 상에 제2 도전형 반도체층(136); 상기 제1 도전형 반도체층(132) 상에 제1 전극; 상기 제2 도전형 반도체층(136) 상에 제2 전극(162); 상기 제2 도전형 반도체층(136) 상면에 복수의 홈(H); 및 상기 제2 도전형 반도체층(136)의 복수의 홈(H)을 메우는 절연층을 포함할 수 있다.

Description

발광소자 및 조명시스템{LIGHT EMITTING DEVICE AND LIGHTING SYSTEM}
실시예는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템에 관한 것이다.
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.
발광소자는 순방향전압 인가 시 n층의 전자(electron)와 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.
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.
질화물 반도체 발광소자는 전극층의 위치에 따라 수평형 타입(Lateral Type) 발광소자와 수직형 타입(Vertical type) 발광소자로 구분할 수 있다.
수평형 타입의 발광소자는 사파이어 기판 상에 질화물 반도체층을 형성하고, 질화물 반도체층의 상측에 두개의 전극층이 배치되도록 형성한다.
한편, 종래기술에 의하면 수평형 발광소자에서 전극층이 활성층에서 발광하는 q빛을 흡수함에 따라 광 추출효율을 저하하는 문제가 있다.
실시예는 광 추출효율을 향상시킬 수 있는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공하고자 한다.
실시예에 따른 발광소자는 제1 도전형 반도체층(132); 상기 제1 도전형 반도체층(132) 상에 활성층(134); 상기 활성층(134) 상에 제2 도전형 반도체층(136); 상기 제1 도전형 반도체층(132) 상에 제1 전극(161); 상기 제2 도전형 반도체층(136) 상에 제2 전극(162); 상기 제2 도전형 반도체층(136) 상면에 복수의 홈(H); 및 상기 제2 도전형 반도체층(136)의 복수의 홈(H)을 메우는 절연층(140)을 포함할 수 있다.
실시예에 따른 조명시스템은 상기 발광소자를 구비하는 발광모듈을 포함할 수 있다.
실시예에 따른 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템에 의하면, 전극층에서 광이 흡수되는 것을 방지하여 광 추출효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 제1 실시예에 따른 발광소자의 단면도.
도 2는 실시예에 따른 발광소자의 단면 사진.
도 3은 제2 실시예에 따른 발광소자의 단면도.
도 4는 제3 실시예에 따른 발광소자의 단면도.
도 5 내지 도 10은 실시예에 따른 발광소자의 제조방법 공정 단면도.
도 11은 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면도.
도 12는 실시예에 따른 조명 장치의 분해 사시도.
실시예의 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.
(실시예)
도 1은 제1 실시예에 따른 발광소자(100)의 단면도이며, 도 2는 실시예에 따른 발광소자의 단면 SEM 사진이다.
실시예에 따른 발광소자는 제1 도전형 반도체층(132)과, 상기 제1 도전형 반도체층(132) 상에 활성층(134)과, 상기 활성층(134) 상에 제2 도전형 반도체층(136)과, 상기 제1 도전형 반도체층(132) 상에 제1 전극(161)과, 상기 제2 도전형 반도체층(136) 상에 제2 전극(162)과, 상기 제2 도전형 반도체층(136) 상면에 복수의 홈(H) 및 상기 제2 도전형 반도체층(136)의 복수의 홈(H)을 메우는 절연층(140)을 포함하는 포함할 수 있다.
실시예에 의하면, 제2 전극(162)의 저면과 오버랩는 제2 도전형 반도체층(136)을 선택적으로 에칭(Etching) 등에 의하여 제거하여 홈(H)을 형성 후 홈(H)에 절연층(140)을 형성할 수 있다. 상기 절연층(140)은 전기적으로 부도체물질로 형성될 수 있으며, 상기 절연층(140)은 SiO2 또는 Al2O3 등의 물질일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예에 의하면, 종래기술의 플랫한 전류차단층 구조보다 핏(pit) 형태의 홈(H)부에 채워진 절연층(140)의 난반사에 의해 광 추출 효율을 증가시킬 수 있다.
또한 실시예에서, 상기 홈(H)을 메우는 절연층(140)은 상기 제2 전극(162)과 상하간에 오버랩됨으로써 상기 제2 전극(162)에 의한 전류집중을 방지하여 전류확산에 기여할 수 있다.
실시예에 의하면, 상기 절연층(140)과 상기 제2 전극(162) 상에 투광성 전극(150)을 더 포함할 수 있다. 상기 투광성 전극(150)의 저면은 플랫(flat)할 수 있다.
실시예에 의하면, 투광성 전극(150) 평탄화로 인해 경계 부분에서의 전기적인 스트레스(Electrical stress) 특성이 강화될 수 있다.
실시예에 의하면, 제2 도전형 반도체층(136)에서 화학적으로 에칭(Etching)되는 곳은 주로 디펙트(defect)가 존재하는 곳부터 시작되므로, 디펙트가 있는 부분이 에칭되어 제거된 후 전기적으로 안정된 물질인 절연층(140)으로 채워짐으로써 저전류, 전기적인 스트레스(stress)에 강화되는 효과도 볼 수 있다.
또한 실시예에서, 상기 홈(H)은 제2 도전형 반도체층(136)의 수평면을 기준으로 소정 각도(θ)를 구비함으로써 활성층(134)에서 발광된 빛의 광추출 효율을 높일 수 있다.
예를 들어, 상기 홈(H)은 제2 도전형 반도체층(136)의 수평면을 기준으로 약 56°각도를 구비할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
또한 실시예에서 상기 홈(H)은 다각형 형상을 구비할 수 있다. 예를 들어, 상기 홈(H)은 삼각형 단면을 구비할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
또한 상기 홈(H)은 아래로 오목한 단면을 구비하여 반사면을 넓혀 광추출 효율을 증대시킬 수 있다.
실시예에 따른 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템에 의하면, 전극층에서 광이 흡수되는 것을 방지하여 광 추출효율을 향상시킬 수 있다.
(제2 실시예)
도 3은 제2 실시예에 따른 발광소자(102)의 단면도이다.
제2 실시예는 제1 실시예의 기술적인 특징을 채용할 수 있으며, 이하 제2 실시예의 주된 특징 위주로 설명한다.
제2 실시예에 의한 발광소자(102)는 상기 제2 도전형 반도체층(136)의 홈(H) 저면에 배치되는 반사층(142)을 포함하고, 상기 절연층(140)은 상기 반사층(142) 상에 배치될 수 있다.
상기 반사층(142)은 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하는 금속 또는 합금으로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 반사층(142)은 비금속 반사물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 비금속 반사물질은 Al2O3 등과 같이 반사금속의 산화물일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
제2 실시예에 의하면, 홈(H)부에 배치되는 반사층(142)에 의해 광 반사성능의 증대로 인해 광추출 효율이 더욱 증대될 수 있다.
실시예에서, 상기 반사층(142)은 상기 제2 전극(162)과 이격되어 절연층(140)에 의한 전류확산 기능을 유지할 수 있다.
예를 들어, 실시예는 상기 제2 도전형 반도체층(136) 상에 투광성 전극(150)을 포함할 수 있고, 상기 반사층(142)이 금속성 반사물질을 포함하는 경우, 상기 투광성 전극(150)과 이격되어 절연층(140)에 의한 전류확산 기능을 유지할 수 있다.
(제3 실시예)
도 4는 제3 실시예에 따른 발광소자(103)의 단면도이다.
제3 실시예는 제1 실시예, 제2 의 기술적인 특징을 채용할 수 있으며, 이하 제3 실시예의 주된 특징 위주로 설명한다.
제3 실시예는, 상기 절연층(140) 사이에 분산된 반사물질(146)을 포함할 수 있다.
제3 실시예에 의하면, 홈(H)부에 분산 배치되는 반사물질(146)에 의해 광 반사성능의 증대로 인해 광추출 효율이 더욱 증대될 수 있다.
실시예에서, 상기 반사물질(146)은 상기 제2 전극(162)과 이격되어 절연층(140)에 의한 전류확산 기능을 유지할 수 있다.
실시예에서 상기 반사물질(146)은 상기 투광성 전극(150)과 이격될 수 있다.
상기 반사물질(146)은 금속성 반사물질 또는 비금속성 반사물질을 포함할 수 있다.
이하, 도 5 내지 도 10을 참조하여 실시예에 따른 발광소자의 제조방법을 설명한다.
우선, 도 5와 같이 기판(105)을 준비한다. 상기 기판(105)은 열전도성이 뛰어난 물질로 형성될 수 있으며, 전도성 기판 또는 절연성 기판 일수 있다. 예를 들어, 상기 기판(105)은 사파이어(Al2O3), SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, GaP, InP, Ge, and Ga203 중 적어도 하나를 사용할 수 있다. 상기 기판(105) 위에는 요철 구조가 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
이후, 상기 기판(105) 상에 제1 도전형 반도체층(132), 활성층(134) 및 제2 도전형 반도체층(136)을 포함하는 발광구조물(130)을 형성할 수 있다.
실시예는 발광구조물(130) 형성 전에, 상기 기판(105) 위에 버퍼층(110)이 형성될 수 있다. 상기 버퍼층(110)은 상기 발광구조물(130)의 재료와 기판(105)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.
상기 버퍼층(110) 위에 언도프드(undoped) 반도체층(120이 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1 도전형 반도체층(132)은 반도체 화합물, 예를 들어 3족-5족, 2족-6족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제1 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(132)이 n형 반도체층인 경우, 상기 제1도전형 도펀트는 n형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
상기 제1 도전형 반도체층(132)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 도전형 반도체층(132)은 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN,AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, GaP, AlGaP, InGaP, AlInGaP, InP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다.
실시예는 상기 제1 도전형 반도체층(132) 상에 전자주입층(미도시)을 형성할 수 있다. 상기 전자주입층은 제1 도전형 질화갈륨층일 수 있다. 예를 들어, 상기 전자주입층은 n형 도핑원소가 6.0x1018atoms/cm3~8.0x1018atoms/cm3의 농도로 도핑 됨으로써 효율적으로 전자주입을 할 수 있다.
또한, 실시예는 전자주입층 상에 스트레인 제어층(미도시)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 전자주입층 상에 InyAlxGa(1-x-y)N(0≤x≤1, 0≤y≤1)/GaN 등으로 형성된 스트레인 제어층을 형성할 수 있다.
상기 스트레인 제어층은 제1 도전형 반도체층(132)과 활성층(134) 사이의 격자 불일치에 기이한 응력을 효과적으로 완화시킬 수 있다.
이후, 상기 스트레인 제어층 상에 활성층(134)을 형성한다.
상기 활성층(134)은 제1 도전형 반도체층(132)을 통해서 주입되는 전자와 이후 형성되는 제2 도전형 반도체층(136)을 통해서 주입되는 정공이 서로 만나서 활성층(발광층) 물질 고유의 에너지 밴드에 의해서 결정되는 에너지를 갖는 빛을 방출하는 층이다.
상기 활성층(134)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(134)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.
상기 활성층(134)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.
상기 제2 도전형 반도체층(136)은 반도체 화합물, 예를 들어 3족-5족, 2족-6족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 도전형 반도체층(136)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(136)이 p형 반도체층인 경우, 상기 제2 도전형 도펀트는 p형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등을 포함할 수 있다.
상기 제2 도전형 반도체층(136)은 챔버에 트리메틸 갈륨 가스(TMGa), 암모니아 가스(NH3), 질소 가스(N2), 및 마그네슘(Mg)과 같은 p 형 불순물을 포함하는 비세틸 사이클로 펜타디에닐 마그네슘(EtCp2Mg){Mg(C2H5C5H4)2}가 주입되어 p형 GaN층이 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예에서 상기 제1 도전형 반도체층(132)은 n형 반도체층, 상기 제2 도전형 반도체층(136)은 p형 반도체층으로 구현할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 또한 상기 제2 도전형 반도체층(136) 위에는 상기 제2 도전형과 반대의 극성을 갖는 반도체 예컨대 n형 반도체층(미도시)을 형성할 수 있다. 이에 따라 발광구조물(130)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.
다음으로, 도 6과 같이 상기 제1 도전형 반도체층(132)의 상측이 노출되도록 제2 도전형 반도체층(136) 및 활성층(134)활성층(134) 제거할 수 있다.
다음으로, 도 7과 같이 상기 제2 도전형 반도체층(136) 상면에 복수의 홈(H)을 형성할 수 있다. 도 8은 제2 도전형 반도체층(136)에 복수의 홈(H)이 형성된 표면 사진이다.
다음으로, 도 9와 같이 상기 제2 도전형 반도체층(136)의 복수의 홈(H)을 메우는 절연층(140)을 형성할 수 있다.
상기 절연층(140)은 전기적으로 부도체물질로 형성될 수 있으며, 상기 절연층(140)은 SiO2 또는 Al2O3 등의 물질일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예에 의하면, 종래기술의 플랫한 전류차단층 구조보다 핏(pit) 형태의 홈(H)부에 채워진 절연층(140)의 난반사에 의해 광 추출 효율을 증가시킬 수 있다.
실시예에 의하면, 제2 전극(162)의 저면과 오버랩는 제2 도전형 반도체층(136)을 선택적으로 에칭(Etching) 등에 의하여 제거하여 홈(H)을 형성 후 홈(H)에 절연층(140)을 형성할 수 있다.
또한 실시예에서, 상기 홈(H)을 메우는 절연층(140)은 상기 제2 전극(162)과 상하간에 오버랩됨으로써 상기 제2 전극(162)에 의한 전류집중을 방지하여 전류확산에 기여할 수 있다.
실시예에 의하면, 제2 도전형 반도체층(136)에서 화학적으로 에칭(Etching)되는 곳은 주로 디펙트(defect)가 존재하는 곳부터 시작되므로, 디펙트가 있는 부분이 에칭되어 제거된 후 전기적으로 안정된 물질인 절연층(140)으로 채워짐으로써 저전류, 전기적인 스트레스(stress)에 강화되는 효과도 볼 수 있다.
또한 실시예에서, 상기 홈(H)은 제2 도전형 반도체층(136)의 수평면을 기준으로 소정 각도(θ)를 구비함으로써 활성층(134)에서 발광된 빛의 광추출 효율을 높일 수 있다.
예를 들어, 상기 홈(H)은 제2 도전형 반도체층(136)의 수평면을 기준으로 약 56°각도를 구비할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
또한 실시예에서 상기 홈(H)은 다각형 형상을 구비할 수 있다. 예를 들어, 상기 홈(H)은 삼각형 단면을 구비할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
또한 상기 홈(H)은 아래로 오목한 단면을 구비하여 반사면을 넓혀 광추출 효율을 증대시킬 수 있다.
한편, 도 3과 같이 제2 실시예에 의한 발광소자(102)는 상기 제2 도전형 반도체층(136)의 홈(H) 저면에 배치되는 반사층(142)과, 상기 절연층(140)은 상기 반사층(142) 상에 배치될 수 있다.
상기 반사층(142)은 Ag, Al 등의 금속성 반사물질을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 반사층(142)은 비금속 반사물질을 포함할 수 있다.
제2 실시예에 의하면, 홈(H)부에 배치되는 반사층(142)에 의해 광 반사성능의 증대로 인해 광추출 효율이 더욱 증대될 수 있다.
또한, 도 4와 같이 제3 실시예는, 상기 절연층(140) 사이에 분산된 반사물질(146)을 포함할 수 있다.
제3 실시예에 의하면, 홈(H)부에 분산 배치되는 반사물질(146)에 의해 광 반사성능의 증대로 인해 광추출 효율이 더욱 증대될 수 있다.
다음으로, 도 10과 같이 상기 절연층(140)과 상기 제2 도전형 반도체층(136) 상에 투광성 전극(150)을 형성한다. 상기 투광성 전극(150) 상에 제2 전극(162), 상기 노출된 제1 도전형 반도체층(132) 상에 제1 전극(161)을 형성할 수 있다.
상기 투광성 전극(150)은 ITO, IZO, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, ATO 등의 투광성 전도성 물질로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 투광성 전극(150)의 저면은 플랫(flat)할 수 있다. 실시예에 의하면, 투광성 전극(150) 평탄화로 인해 경계 부분에서의 전기적인 스트레스(Electrical stress) 특성이 강화될 수 있다.
실시예에 따른 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템에 의하면, 전극층에서 광이 흡수되는 것을 방지하여 광 추출효율을 향상시킬 수 있다.
도 11은 실시예들에 따른 발광소자가 설치된 발광소자 패키지(200)를 설명하는 도면이다.
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.
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.
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.
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.
상기 발광 소자(100)는 상기 패키지 몸체부(205) 상에 설치되거나 상기 제3 전극층(213) 또는 제4 전극층(214) 상에 설치될 수 있다.
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) 및 제4 전극층(214)와 와이어를 통해 전기적으로 연결된 것이 예시되어 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예에 따른 발광소자 패키지는 복수개가 기판 상에 어레이되며, 상기 발광 소자 패키지에서 방출되는 광의 경로 상에 광학 부재인 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트, 형광 시트 등이 배치될 수 있다. 이러한 발광 소자 패키지, 기판, 광학 부재는 백라이트 유닛으로 기능하거나 조명 유닛으로 기능할 수 있으며, 예를 들어, 조명 시스템은 백라이트 유닛, 조명 유닛, 지시 장치, 램프, 가로등을 포함할 수 있다.
도 12는 실시예에 따른 조명장치의 분해사시도이다.
도 12를 참조하면, 실시예에 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 또는 발광소자 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 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.
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.
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 광원부(2210), 연결 플레이트(2230), 커넥터(2250)를 포함할 수 있다.
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.
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.
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)를 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.
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, 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.
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.
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.
실시예에 따른 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템에 의하면, 전극층에서 광이 흡수되는 것을 방지하여 광 추출효율을 향상시킬 수 있다.
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.
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.
제1 도전형 반도체층(132), 활성층(134), 제2 도전형 반도체층(136),
제1 전극(161), 제2 전극(162), 홈(H), 절연층(140)

Claims (13)

  1. 제1 도전형 반도체층;
    상기 제1 도전형 반도체층 상에 활성층;
    상기 활성층 상에 제2 도전형 반도체층;
    상기 제1 도전형 반도체층 상에 제1 전극;
    상기 제2 도전형 반도체층 상에 제2 전극;
    상기 제2 도전형 반도체층 상면에 복수의 홈; 및
    상기 제2 도전형 반도체층의 복수의 홈을 메우는 절연층을 포함하는 포함하는 발광소자.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 홈을 메우는 절연층은
    상기 제2 전극과 상하간에 오버랩되는 발광소자.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 절연층과 상기 제2 전극 상에 투광성 전극을 더 포함하는 발광소자.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 투광성 전극의 저면은
    플랫(flat)한 발광소자.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 도전형 반도체층의 홈 저면에 배치되는 반사층과,
    상기 절연층은 상기 반사층 상에 배치되는 발광소자.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 반사층은
    상기 제2 전극과 이격되는 발광소자.
  7. 제3 항에 있어서,
    상기 제2 도전형 반도체층의 홈 저면에 배치되는 반사층과,
    상기 절연층은 상기 반사층 상에 배치되며,
    상기 반사층은 상기 투광성 전극과 이격되는 발광소자.
  8. 제5 항 내지 제7 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 반사층은 금속성 반사물질을 포함하는 발광소자.
  9. 제5 항 내지 제7 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 반사층은 비금속성 반사물질을 포함하는 발광소자.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 절연층 사이에 분산된 반사물질을 더 포함하는 발광소자.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 반사물질은
    상기 제2 전극과 이격된 발광소자.
  12. 제3 항에 있어서,
    상기 절연층 사이에 분산된 반사물질을 더 포함하며,
    상기 반사물질은 상기 투광성 전극과 이격되는 발광소자.
  13. 제1 항 내지 제7 항과 제10항 내지 제12 항 중 어느 하나의 항에 기재된 발광소자를 구비하는 발광유닛을 포함하는 조명시스템.
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