KR20160101348A - 발광 소자 및 발광 다이오드 - Google Patents

발광 소자 및 발광 다이오드 Download PDF

Info

Publication number
KR20160101348A
KR20160101348A KR1020150023752A KR20150023752A KR20160101348A KR 20160101348 A KR20160101348 A KR 20160101348A KR 1020150023752 A KR1020150023752 A KR 1020150023752A KR 20150023752 A KR20150023752 A KR 20150023752A KR 20160101348 A KR20160101348 A KR 20160101348A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light emitting
emitting cell
electrode
contact electrode
light
Prior art date
Application number
KR1020150023752A
Other languages
English (en)
Inventor
김종규
이소라
윤여진
Original Assignee
서울바이오시스 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 서울바이오시스 주식회사 filed Critical 서울바이오시스 주식회사
Priority to KR1020150023752A priority Critical patent/KR20160101348A/ko
Priority to PCT/KR2016/001255 priority patent/WO2016129873A2/ko
Priority to EP16749413.7A priority patent/EP3258507A2/en
Priority to CN201911074035.9A priority patent/CN110690250A/zh
Priority to DE112016000731.0T priority patent/DE112016000731T5/de
Priority to CN201911073767.6A priority patent/CN110690249B/zh
Priority to CN201910175807.1A priority patent/CN110061027B/zh
Priority to CN201911037711.5A priority patent/CN110676286B/zh
Priority to CN201911070837.2A priority patent/CN110854250A/zh
Priority to CN201680010257.2A priority patent/CN107223285B/zh
Priority to CN201910953376.7A priority patent/CN110690242B/zh
Publication of KR20160101348A publication Critical patent/KR20160101348A/ko
Priority to US15/409,306 priority patent/US10438992B2/en
Priority to US16/594,239 priority patent/US11282892B2/en
Priority to US17/697,410 priority patent/US20220208851A1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/08—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a plurality of light emitting regions, e.g. laterally discontinuous light emitting layer or photoluminescent region integrated within the semiconductor body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/12—Passive devices, e.g. 2 terminal devices
    • H01L2924/1204—Optical Diode
    • H01L2924/12041—LED

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

본 발명은 발광 소자 에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자는, 제1 발광셀; 상기 제1 발광셀과 동일한 평면상에 배치된 하나 이상의 제2 발광셀; 상기 제1 발광셀 또는 하나 이상의 제2 발광셀 상에 형성되고, 상기 제1 발광셀 및 하나 이상의 제2 발광셀 중 하나와 전기적으로 연결된 제1 전극; 및 상기 제1 발광셀 또는 하나 이상의 제2 발광셀 상에 형성되며, 상기 제1 발광셀 및 하나 이상의 제2 발광셀 중 다른 하나와 전기적으로 연결된 제2 전극을 포함하고, 상기 제1 발광셀은 중앙에 배치되고, 상기 하나 이상의 제2 발광셀은 상기 제1 발광셀을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 본 발명에 의하면, 발광 소자에 포함되는 다수의 발광구조체 중 하나를 발광 소자의 중앙에 배치하고, 다른 발광구조체를 중앙에 배치된 발광구조체의 주변에 배치함으로써, 발광 소자의 중앙에서 발광되는 빛의 광도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

발광 소자 및 발광 다이오드{LIGHT EMITTING DEVICE AND LIGHT EMITTING DIODE}
본 발명은 발광 소자 및 발광 다이오드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 발광 소자의 광효율이 개선된 발광 소자 및 발광 다이오드에 관한 것이다.
최근 소형 고출력 발광 소자에 대한 요구가 증가하면서, 방열 효율이 우수한 대면적의 플립칩형 발광 소자의 수요가 증가하는 추세에 있다. 플립칩형 발광 소자는 전극이 직접 2차 기판에 접합됨에 따라 외부 전원의 공급을 위한 와이어가 이용되지 않아 수평형 발광 소자에 비해 열 방출 효율이 높은 장점이 있다. 즉, 플립칩형 발광 소자에 고밀도 전류를 인가하더라도 열이 2차 기판 측으로 전도되기 때문에 플립칩형 발광 소자는 고출력 발광원으로 이용할 수 있다.
한편, 발광 소자의 소형화를 위해 발광 소자를 하우징 등에 별도로 패키징하는 공정을 생략하여 발광 소자 자체가 패키지로 이용되는 칩 스케일 패키지(chip scale package)에 대한 요구가 증가하고 있다. 플립칩형 발광 소자는 전극이 패키지의 리드와 유사하게 기능할 수 있어 상기와 같은 칩 스케일 패키지에 유용하게 적용할 수 있다.
이때, 칩 스케일 패키지 형태의 발광셀 다수 개를 직렬 또는 병렬로 연결하여 기판 위에 배치함으로써, 발광 소자를 제조할 수 있다. 이렇게 다수의 발광셀을 배치하여 발광 소자를 구현할 때, 다수의 발광셀 사이에 빛이 발광되지 않는 영역이 형성되는데, 그에 따라 발광 소자의 중앙에서 발광되는 빛의 광효율이 좋지 않은 문제가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 다수의 발광구조체를 직렬로 연결하여 발광 소자를 구성하더라도 발광 소자의 중앙에서 발광되는 빛의 광도를 향상시키기 위한 발광 소자 및 발광 다이오드를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자는, 제1 발광셀; 상기 제1 발광셀과 동일한 평면상에 배치된 하나 이상의 제2 발광셀; 상기 제1 발광셀 또는 하나 이상의 제2 발광셀 상에 형성되고, 상기 제1 발광셀 및 하나 이상의 제2 발광셀 중 하나와 전기적으로 연결된 제1 전극; 및 상기 제1 발광셀 또는 하나 이상의 제2 발광셀 상에 형성되며, 상기 제1 발광셀 및 하나 이상의 제2 발광셀 중 다른 하나와 전기적으로 연결된 제2 전극을 포함하고, 상기 제1 발광셀은 중앙에 배치되고, 상기 하나 이상의 제2 발광셀은 상기 제1 발광셀을 둘러싸도록 배치될 수 있다.
이때, 상기 제1 발광셀 및 하나 이상의 제2 발광셀은 서로 전기적으로 연결될 수 있고, 상기 제1 발광셀 및 하나 이상의 제2 발광셀은 서로 직렬 연결될 수 있다.
그리고 상기 제1 발광셀 및 하나 이상의 제2 발광셀 각각은, 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층 및 상기 제1 도전형 반도체층과 제2 도전형 반도체층 사이에 개재된 활성층을 포함하는 발광구조체; 상기 발광구조체 상에 위치하고, 상기 제1 도전형 반도체층 및 제2 도전형 반도체층에 각각 오믹 컨택하는 제1 컨택 전극 및 제2 컨택 전극; 및 상기 제1 컨택 전극 및 제2 컨택 전극의 절연을 위해 상기 제1 컨택 전극 및 제2 컨택 전극의 일부를 덮는 절연층을 포함하고, 상기 제1 전극 및 제2 전극은 각각 상기 제1 컨택 전극과 제2 컨택 전극에 전기적으로 연결될 수 있다.
이때, 상기 제1 전극 및 제2 전극 중 하나 이상은 상기 절연층 상에 형성될 수 있으며, 상기 절연층은, 상기 제1 및 제2 컨택 전극 사이에 형성되어 상기 제2 컨택 전극의 일부를 덮도록 형성되고, 상기 제1 도전형 반도체층 및 제2 컨택 전극을 각각 부분적으로 노출시키는 제1 개구부 및 제2 개구부가 형성된 제1 절연층; 및 상기 제1 절연층을 부분적으로 덮는 제1 컨택 전극의 일부를 덮도록 형성되고, 상기 제1 컨택 전극과 제2 컨택 전극을 부분적으로 노출시키는 제3 개구부 및 제4 개구부가 형성된 제2 절연층을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 전극은 상기 제3 개구부를 통해 상기 제1 컨택 전극과 전기적으로 연결되고, 상기 제2 전극은 상기 제4 개구부를 통해 상기 제2 컨택 전극과 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 상기 발광구조체는 상기 제1 도전형 반도체층을 부분적으로 노출시키는 다수의 홀이 형성되고, 상기 제1 컨택 전극은 상기 다수의 홀을 통해 상기 제1 도전형 반도체층과 전기적으로 연결될 수 있다.
이때, 상기 제1 전극 및 제2 전극은 각각 Cu, Pt, Au, Ti, Ni, Al 및 Ag 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 발광셀은 원형 또는 네 개의 각 이상을 가지는 다각형일 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드는, 제1 발광셀, 상기 제1 발광셀과 동일한 평면상에 배치된 하나 이상의 제2 발광셀, 상기 제1 발광셀 및 하나 이상의 제2 발광셀 중 하나 및 다른 하나와 각각 전기적으로 연결된 제1 및 제2 전극을 포함하는 발광 소자; 및 상기 발광 소자에서 방출된 빛을 분산시키는 렌즈를 포함하고, 상기 제1 발광셀은 중앙에 배치되고, 상기 하나 이상의 제2 발광셀은 상기 제1 발광셀을 둘러싸도록 배치될 수 있다.
이때, 상기 렌즈는, 빛이 입사되는 입광면을 정의하는 하부면; 및 단면이 원형 또는 변형된 원형의 곡률을 가지고, 빛이 출사되는 상부면을 포함할 수 있다.
또는, 상기 렌즈는, 상기 빛이 입사되는 입광면을 정의하는 하부면; 입사된 빛을 반사시키는 상부면; 및 상기 하부면 및 상부면 사이에 형성되고, 상기 상부면에서 반사된 빛이 출광되는 측면을 포함할 수 있다.
그리고 상기 제1 발광셀 및 하나 이상의 제2 발광셀은 서로 전기적으로 연결될 수 있으며, 상기 제1 발광셀은 원형 또는 네 개의 각 이상을 가지는 다각형일 수 있다.
본 발명에 의하면, 발광 소자에 포함되는 다수의 발광구조체 중 하나를 발광 소자의 중앙에 배치하고, 다른 발광구조체를 중앙에 배치된 발광구조체의 주변에 배치함으로써, 발광 소자의 중앙에서 발광되는 빛의 광도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자의 하부면을 도시한 저면도이다.
도 2는 도 1의 절취선 AA'을 따라 취해진 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자와 돔형 렌즈를 적용한 발광 다이오드를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자와 전반사 렌즈를 적용한 발광 다이오드를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 조명 장치에 적용한 예를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 디스플레이 장치에 적용한 예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 디스플레이 장치에 적용한 예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 헤드 램프에 적용한 예를 설명하기 위한 단면도이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 더 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자의 하부면을 도시한 저면도이고, 도 2는 도 1의 절취선 AA'을 따라 취해진 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자(100)는, 제1 내지 제4 발광셀(C1, C2, C3, C4), 제1 전극(39) 및 제2 전극(41)을 포함한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에서, 네 개의 발광셀(C1, C2, C3, C4)이 이용된 것에 대해 설명하되, 발광셀의 개수는 필요에 따라 더 적거나 더 많을 수 있다.
제1 내지 제4 발광셀(C1, C2, C3, C4)은 서로 직렬로 연결되며, 제1 내지 제4 발광셀(C1, C2, C3, C4) 중 제3 발광셀(C3)은 발광 소자(100)의 중앙에 배치되고, 나머지 발광셀(C1, C2, C4)은 제3 발광셀(C3)을 둘러싸도록 배치된다. 그리고 제1 및 제2 전극(39, 41)을 통해 인가되는 전류가 제1 발광셀(C1)에서 제4 발광셀(C4)까지 차례로 흐르도록 제1 내지 제4 발광셀(C1, C2, C3, C4)은 직렬 연결된다.
이때, 발광 소자(100)의 평면 형상이 사각형 형상이고, 제3 발광셀(C3)의 평면 형상이 원형인 것을 일례로 들어 설명하되, 발광 소자(100)의 형상 및 제3 발광셀(C3)의 형상은 필요에 따라 삼각형 형상, 사각형 형상, 육각형 형상 및 팔각형 형상 등 다양하게 변형될 수 있다.
원형의 제3 발광셀(C3)이 발광 소자(100)의 사각형 형상의 중앙에 배치된 상태에서 제1 발광셀(C1), 제2 발광셀(C2) 및 제4 발광셀(C4)은 사각 형상의 발광 소자(100) 형상이 되도록 각각 다른 형상으로 형성된다.
제1 발광셀(C1)은 제3 발광셀(C3)의 우상부측에 배치되고, 제2 발광셀(C2)은 제3 발광셀(C3)의 좌상부측에 배치된다. 그리고 제4 발광셀(C4)은 제3 발광셀(C3)의 하부측에 배치된다. 그에 따라 제1 발광셀(C1)과 제2 발광셀(C2)은 서로 선대칭되는 형상으로 형성될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 전류가 제1 발광셀(C1)에서 제4 발광셀(C4)로 차례로 흐를 수 있도록 제1 발광셀(C1)과 제2 발광셀(C2)은 서로 전기적으로 되고, 제2 발광셀(C2)은 제3 발광셀(C3)과 전기적으로 연결되며, 제3 발광셀(C3)은 제4 발광셀(C4)과 전기적으로 연결된다. 이를 위해 제1 발광셀(C1)은 제2 발광셀(C2)과 제3 발광셀(C3)의 위쪽에서 전기적으로 연결되고, 제3 발광셀(C3) 및 제4 발광셀(C4)과 전기적으로 절연되도록 일정 거리 이상 이격된다.
그리고 제2 발광셀(C2)은 제1 발광셀(C1)과 제3 발광셀(C3)의 상부에서 전기적으로 연결되고, 제3 발광셀(C3)과 제3 발광셀(C3)의 좌상부 위치에서 전기적으로 연결된다. 제2 발광셀(C2)은 제4 발광셀(C4)과 전기적으로 절연되도록 일정 거리 이상 이격된다.
제3 발광셀(C3)은 제2 발광셀(C2)과 전기적으로 연결되고, 제4 발광셀(C4)과 제3 발광셀(C3)의 하부 위치에서 전기적으로 연결된다. 그리고 제1 발광셀(C1)과 전기적으로 절연되도록 일정 거리 이상 이격된다.
제4 발광셀(C4)은 제3 발광셀(C3)과 전기적으로 연결되고, 제1 및 제2 발광셀(C1, C2)과 전기적으로 절연되도록 일정 거리 이상 이격된다.
이때, 제1 내지 제4 발광셀(C1, C2, C3, C4)은 각각 동일한 면적을 가질 수 있다. 제1 내지 제4 발광셀(C1, C2, C3, C4)이 서로 직렬로 연결되기 때문에 동일한 면적을 가지도록 하여 각 발광셀(C1, C2, C3, C4)에서 발광되는 빛이 균일하게 발광될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서 제1 내지 제4 발광셀(C1, C2, C3, C4)이 직렬 연결된 것에 대해 설명하였지만, 필요에 따라 병렬 연결이나 직병렬 연결될 수 있다.
상기와 같이 제1 내지 제4 발광셀(C1, C2, C3, C4)이 배치된 상태에서 제1 및 제2 전극(39, 41)이 제1 내지 제4 발광셀(C1, C2, C3, C4) 상부에 배치된다. 이때, 제1 전극(39)은 제4 발광셀(C4)과 전기적으로 연결되고, 제2 전극(41)은 제1 발광셀(C1)과 전기적으로 연결된다. 즉, 제1 전극(39)은 제1 내지 제3 발광셀(C1, C2, C3)과 전기적으로 연결되지 않고, 제2 전극(41)은 제2 내지 제4 발광셀(C2, C3, C4)과 전기적으로 연결되지 않는다.
그리고 제1 및 제2 전극(39, 41)은 발광 소자(100)의 양단에 배치되도록 형성되고, 제1 및 제2 전극(39, 41) 사이에 일정 이상의 공간이 형성되도록 제1 전극(39) 및 제2 전극(41)의 크기를 조절할 수 있다.
도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자(100)의 세부 구성에 대해 설명하면, 발광 소자(100)는 발광구조체(23), 제1 컨택 전극(31), 제2 컨택 전극(33), 제1 절연층(35) 및 제2 절연층(37)을 더 포함한다.
발광구조체(23)는 제1 도전형 반도체층(25), 제1 도전형 반도체층(25) 상에 위치하는 활성층(27) 및 활성층(27) 상에 위치하는 제2 도전형 반도체층(29)을 포함한다. 제1 도전형 반도체층(25), 활성층(27) 및 제2 도전형 반도체층(29)은 III-V족 계열의 화합물 반도체를 포함할 수 있으며, 일례로, (Al, Ga, In)N과 같은 질화물계 반도체를 포함할 수 있다.
제1 도전형 반도체층(25)은 n형 불순물(일례로, Si)을 포함할 수 있고, 제2 도전형 반도체층(29)은 p형 불순물(일례로, Mg)을 포함할 수 있으며, 그 반대일 수도 있다. 활성층(27)은 다중 양자우물구조(MQW)를 포함할 수 있고, 원하는 피크 파장의 빛을 방출할 수 있도록 조성비가 결정될 수 있다.
그리고 발광구조체(23)는 제2 도전형 반도체층(29) 및 활성층(27)이 부분적으로 제거되어 제1 도전형 반도체층(25)이 부분적으로 노출된 영역을 포함할 수 있다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 제2 도전형 반도체층(29) 및 활성층(27)을 관통하여 제1 도전형 반도체층(25)을 노출시키는 다수의 홀(h)이 형성될 수 있다. 이때, 홀(h)의 형상 및 배치는 다양하게 변형될 수 있다. 또한, 제1 도전형 반도체층(25)이 부분적으로 노출된 영역은 제2 도전형 반도체층(29) 및 활성층(27)을 부분적으로 제거하여 제2 도전형 반도체층(29)과 활성층(27)을 포함하는 메사를 형성할 수도 있다.
발광구조체(23)의 제1 도전형 반도체층(25) 하부에 성장 기판이 구비될 수 있다. 성장 기판은 발광구조체(23)를 성장시킬 수 있는 기판(21)이면 되며, 일례로, 성장 기판은 사파이어 기판, 실리콘 카바이드 기판, 실리콘 기판, 질화갈륨 기판 및 질화알루미늄 기판 등일 수 있다. 그리고 필요에 따라 성장 기판은 공지된 기술을 이용하여 발광구조체(23)에서 분리되어 제거될 수 있다. 또한, 도면에 표시하지 않았으나, 발광구조체(23)의 하면에 거칠기가 증가된 면을 가질 수 있다.
제1 컨택 전극(31) 및 제2 컨택 전극(33)은 각각 제1 도전형 반도체층(25) 및 제2 도전형 반도체층(29)과 오믹 컨택할 수 있다. 제2 컨택 전극(33)에 대해 먼저 설명하면, 제2 컨택 전극(33)은 제2 도전형 반도체층(29)의 상부에 형성되고, 제2 도전형 반도체층(29)의 일부 또는 전체를 덮을 수 있다. 제2 컨택 전극(33)은 단일체로 구비되어, 제2 도전형 반도체층(29)의 상면을 덮도록 형성되며, 제1 도전형 반도체층(25)이 노출된 영역에만 형성되지 않는다. 이렇게 단일체로 형성된 제2 컨택 전극(33)에 의해 발광구조체(23)의 전역에 고르게 전류를 공급할 수 있어 전류분산효율이 향상될 수 있다. 물론, 이에 한정되지 않고, 필요에 따라 제2 컨택 전극(33)은 복수의 단위 전극들을 포함할 수 있다.
제2 컨택 전극(33)은 제2 도전형 반도체층(29)에 오믹 컨택할 수 있는 물질이면 되고, 일례로, 금속성 물질 및 도전성 산화물 중 하나 이상이 포함된 물질일 수 있다.
제2 컨택 전극(33)이 금속성 물질을 포함하는 경우, 제2 컨택 전극(33)은 반사층(미도시) 및 반사층을 덮는 커버층(미도시)을 포함할 수 있다. 그에 따라 발광구조체(23)에서 발광된 빛이 제2 컨택 전극(33)에서 반사될 수 있다. 이를 위해 반사층은 높은 반사도를 가지면서 제2 도전형 반도체층(29)과의 오믹 컨택할 수 있는 금속을 포함할 수 있다. 예를 들어, 반사층은 Ni, Pt, PD, Rh, W, Ti, Al, Ma, Ag 및 Au 중 하나 이상을 포함할 수 있고, 단일층으로 형성되거나 다중층으로 형성될 수 있다.
그리고 커버층은 반사층과 다른 물질 간의 상호 확산을 방지할 수 있고, 외부의 다른 물질이 반사층에 확산되어 반사층이 손상되는 것을 방지하기 위해 구비될 수 있다. 반사층이 제2 도전형 반도체층(29) 상에 접촉된 상태에서 커버층은 반사층의 상면 및 측면을 덮도록 형성될 수 있다. 커버층이 반사층의 측면을 덮도록 형성됨에 따라 커버층과 제2 도전형 반도체층(29)이 전기적으로 연결되어 커버층은 반사층과 더불어 컨택 전극으로 이용될 수 있다. 이러한 커버층은 Au, Ni, Ti 및 Cr 중 하나 이상을 포함할 수 있고, 단일층으로 형성되거나 다중층으로 형성될 수 있다.
또한, 반사층 및 커버층은 각각 전자선 증착이나 도금 방식으로 형성될 수 있다.
한편, 제2 컨택 전극(33)이 도전성 산화물을 포함하는 경우, 도전성 산화물은 ITO, ZnO, AZO, IZO 등일 수 있다. 제2 컨택 전극(33)이 도전성 산화물을 포함하도록 형성되면, 금속을 포함하는 경우에 비해 제2 도전형 반도체층(29) 상면의 더 넓은 영역을 덮도록 형성될 수 있다. 제1 도전형 반도체층(25)이 노출된 영역의 테두리에서 제2 컨택 전극(33)까지의 이격 거리는 제2 컨택 전극(33)이 도전성 산화물을 포함하는 경우가 금속을 포함하는 경우보다 더 짧게 형성될 수 있다. 그에 따라 제2 컨택 전극(33)과 제2 도전형 반도체층(29)이 접촉하는 부분과 제1 컨택 전극(31)과 제1 도전형 반도체층(25)이 접촉하는 부분과의 최단 거리가 상대적으로 짧아지기 때문에 발광 소자(100)의 순방향 전압(Vf)이 감소될 수 있다.
상기와 같이, 제2 컨택 전극(33)이 금속성 물질을 포함하는 경우와 도전성 산화물을 포함하는 경우에 제2 컨택 전극(33)을 형성할 수 있는 면적에 차이가 발생하는 이유는 제조 방법의 차이에 의한 것일 수 있다. 예를 들어, 금속성 물질은 증착이나 도금 방식으로 형성되므로 마스크의 공정 마진에 의해 제2 도전형 반도체층(29)의 외곽 테두리에서 일정 거리 이격된 부분이 형성된다. 반면, 도전성 산화물은 제2 도전형 반도체층(29) 상에 전체적으로 형성된 다음에, 제1 도전형 반도체층(25)을 노출시키는 식각 공정을 통해 도전성 산화물이 제2 도전형 반도체층(29)과 함께 제거된다. 그로 인해 도전성 산화물은 상대적으로 제2 도전형 반도체층(29)의 외곽 테두리에 더욱 가깝게 형성될 수 있다.
제1 절연층(35)은 발광구조체(23) 상면 및 제2 컨택 전극(33)을 부분적으로 덮도록 형성될 수 있다. 또한, 제1 절연층(35)은 홀(h)의 측면을 덮도록 형성될 수 있고, 홀(h)의 저면에 제1 도전형 반도체층(25)이 부분적으로 노출되도록 형성될 수 있다. 그리고 제2 컨택 전극(33)의 일부가 노출되도록 제1 절연층(35)에 하나 이상의 개구부가 형성될 수 있다.
제1 절연층(35)은 절연성 물질을 포함할 수 있는데, 일례로, SiO2, SiNx, MgF2 등을 포함할 수 있다. 그리고 제1 절연층(35)은 다중층으로 형성될 수 있으며, 굴절률이 다른 물질이 교대로 적층된 분포 브래그 반사기를 포함할 수도 있다.
제2 컨택 전극(33)이 도전성 산화물을 포함하는 경우, 제1 절연층(35)이 분포 브래그 반사기를 포함하여 발광 소자(100)의 발광 효율을 향상시킬 수 있다. 그리고 제2 컨택 전극(33)이 도전성 산화물을 포함하는 경우, 제1 절연층(35)을 투명 절연 산화물(예컨대, SiO2)로 형성하여 제2 컨택 전극(33), 제1 절연층(35) 및 제1 컨택 전극(31)의 적층 구조에 의해 형성되는 전방위 반사기를 형성할 수 있다.
제1 컨택 전극(31)은 제2 컨택 전극(33)의 일부를 노출시키는 개구부가 형성된 부분을 제외한 제1 절연층(35) 전체를 덮도록 형성될 수 있다. 그에 따라 제1 절연층(35)의 일부는 제1 컨택 전극(31)과 제2 컨택 전극(33) 사이에 개재될 수 있다.
한편, 제1 절연층(35)은 도 2에 도시하지 않았지만, 발광구조체(23)의 측면의 일부를 포함하여 덮을 수 있도록 형성될 수 있다. 제1 절연층(35)은 발광 소자(100)의 제조 과정에서 칩 단위 개별화(isolation)의 여부에 따라 달라질 수 있다. 발광 소자(100)의 제조 과정에서 웨이퍼를 칩 단위로 개별화한 후에 제1 절연층(35)을 형성하는 경우, 발광구조체(23)의 측면까지 제1 절연층(35)에 의해 덮일 수 있다.
제1 컨택 전극(31)은 발광구조체(23)를 부분적으로 덮도록 형성된다. 제1 컨택 전극(31)은 홀(h)을 메꾸도록 형성되어 홀(h)에 대응하는 부분에 위치하는 제1 절연층(35)이 덮지 않은 제1 도전형 반도체층(25)과 오믹 컨택된다. 본 발명의 제1 실시예에서 제1 컨택 전극(31)은 제1 절연층(35)의 일부를 제외한 제1 절연층(35) 전체를 덮도록 형성될 수 있다. 그에 따라 제1 컨택 전극(31)에 의해 발광구조체(23)에서 발광된 빛이 반사될 수 있으며, 제1 컨택층과 제2 컨택층이 제1 절연층(35)에 의해 서로 전기적으로 절연될 수 있다.
제1 컨택 전극(31)은 일부 영역을 제외하고 발광구조체(23)의 상면을 전체적으로 덮도록 형성됨에 따라 제1 컨택 전극(31)에 의해 전류 분산 효율이 더욱 향상될 수 있다. 그리고 제1 컨택 전극(31)은 제2 컨택 전극(33)에 의해 덮이지 않은 부분을 커버할 수 있어 빛을 보다 효과적으로 반사시켜 발광 소자(100)의 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
제1 컨택 전극(31)은 제1 도전형 반도체층(25)과 오믹 컨택되고, 빛을 반사시키는 역할을 한다. 그에 따라 제1 컨택 전극(31)은 Al층과 같은 고반사성 금속층을 포함할 수 있고, 단일층으로 형성되거나 다중층으로 형성될 수 있다. 이때, 고반사성 금속층은 Ti, Cr 또는 Ni 등의 접촉층 상에 형성될 수 있고, 제1 컨택층은 Ni, Pt, Pd, Rh, W, Ti, Al, Mg, Ag 및 Au 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 제1 컨택 전극(31)은 제1 절연층(35)과 같이, 발광구조체(23)의 측면의 일부를 덮도록 형성될 수 있는데, 제1 컨택 전극(31)이 발광구조체(23)의 측면까지 형성되는 경우, 활성층(27)에서 측면으로 발광되는 빛을 반사시켜 발광 소자(100)의 발광 효율을 증가시킬 수 있다. 이렇게 제1 컨택 전극(31)이 발광구조체(23)의 측면의 일부를 덮도록 형성될 때, 발광구조체(23)와 제1 컨택 전극(31) 사이에 제1 절연층(35)이 개재될 수 있다.
제2 절연층(37)은 제1 컨택 전극(31)을 일부를 제외한 전체적으로 덮도록 형성된다. 제2 절연층(37)에는 제1 컨택 전극(31)을 부분적으로 노출시키는 제1 개구부 및 제2 컨택 전극(33)을 부분적으로 노출시키는 제2 개구부(op2)가 형성될 수 있다. 이때, 제1 개구부 및 제2 개구부(op2)는 각각 하나 이상 형성될 수 있다.
제2 절연층(37)은 절연성 물질을 포함할 수 있고, 일례로, SiO2, SiNx, MgF2 등을 포함할 수 있으며, 다중층을 포함할 수 있고, 굴절률이 다른 물질이 교대로 적층된 분포 브래그 반사기를 포함할 수도 있다. 제2 절연층(37)이 다중층으로 이루어진 경우, 제2 절연층(37)의 최상부층은 SiNx로 형성될 수 있다. 이렇게 제2 절연층(37)의 최상부층이 SiNx로 형성되면 발광구조체(23)로 습기가 침투하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
제1 전극(39) 및 제2 전극(41)은 발광구조체(23) 상에 위치할 수 있고, 각각 제1 컨택 전극(31) 및 제2 컨택 전극(33)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 전극(39)은 제1 개구부를 통해 제1 컨택 전극(31)과 직접 접촉되어 전기적으로 연결되고, 제2 전극(41)은 제2 개구부(op2)를 통해 제2 컨택 전극(33)과 직접 접촉되어 전기적으로 연결된다.
이때, 본 발명의 일 실시예에서 제1 전극(39)은 제4 발광셀(C4)과 전기적으로 연결되므로, 제1 개구부는 제4 발광셀(C4)에 형성될 수 있다. 그에 따라 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 전극(39)은 제2 발광셀(C2)과 전기적으로 연결되지 않고, 제2 절연층(37) 상부에 배치된다.
또한, 제1 발광셀(C1)과 제2 발광셀(C2)이 직렬 연결되기 위해 제1 발광셀(C1)의 제1 컨택 전극(31)이 제2 발광셀(C2)의 제2 컨택 전극(33)과 전기적으로 접촉된다. 이때, 제1 발광셀(C1)의 제1 컨택 전극(31)은 제1 발광셀(C1)과 제2 발광셀(C2) 사이에 이격된 공간을 메울 수 있다.
그리고 제1 전극(39) 및 제2 전극(41)이 수십 ㎛ 이상의 두께를 가지도록 형성되어 발광 소자(100)는 그 자체로 칩 스케일 패키지로 이용될 수 있다.
또한, 제1 전극(39) 및 제2 전극(41)은 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있고, 전기적 도전성을 갖는 물질을 포함할 수 있다. 일례로, 제1 전극(39) 및 제2 전극(41)은 각각 Cu, Pt, Au, Ti, Cr, Ni, Al 및 Ag 중 하나 이상을 포함할 수 있으며, 또는 소결된 형태의 금속 입자들 및 금속 입자들 사이에 개재된 비금속성 물질을 포함할 수도 있다. 여기서, 제1 전극(39) 및 제2 전극(41)은 도금, 증착, 도팅 또는 스크린 프린팅 방법 등을 이용하여 형성될 수 있다.
도금을 이용하여 제1 전극(39) 및 제2 전극(41)을 형성하는 경우, 제1 개구부 및 제2 개구부(op2)의 전면에 스퍼터링과 같은 방법으로 시드 메탈을 형성한다. 시드 메탈은 Ti, Cu, Au, Cr 등을 포함할 수 있고, UBM층(under bump metallization layer)과 같은 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 상기 시드 메탈은 Ti/Cu 적층 구조를 가질 수 있다. 시드 메탈을 형성한 다음, 시드 메탈 상에 마스크를 형성하는데, 마스크는 절연지지체가 형성되는 영역에 대응하는 부분을 마스킹하고, 제1 및 제2 전극(39, 41)이 형성되는 영역을 오픈한다. 다음, 도금 공정을 통해 마스크의 오픈 영역 내에 제1 및 제2 전극(39, 41)을 형성하고, 이후 식각 공정을 통해 마스크 및 시드 메탈을 제거함으로써 제1 및 제2 전극(39, 41)이 형성될 수 있다.
또한, 스크린 프린팅 방법을 이용하여 제1 및 제2 전극(39, 41)을 형성하는 경우는 다음과 같다. 제1 개구부 및 제2 개구부(op2)의 적어도 일부 상에, 스퍼터링과 같은 증착 및 패터닝 방식, 또는 증착 및 리프트 오프 방법을 통해 UBM층을 형성한다. UBM층은 제1 및 제2 전극(39, 41)이 형성될 영역 상에 형성될 수 있으며, (Ti 또는 TiW)층과 (Cu, Ni, Au 단일층 또는 조합)층을 포함할 수 있다. 예를 들어, UBM층은 Ti/Cu 적층 구조를 가질 수 있다. 이어서, 마스크를 형성하되, 마스크는 절연지지체가 형성되는 영역에 대응하는 부분을 마스킹하고, 제1 및 제2 전극(39, 41)이 형성되는 영역을 오픈한다. 다음, 스크린 프린팅 공정을 통해 Ag 페이스트, Au 페이스트, Cu 페이스트와 같은 물질을 상기 오픈 영역 내에 형성하고, 이를 경화시킨다. 이후 식각 공정을 통해 상기 마스크를 제거함으로써 제1 및 제2 전극(39, 41)이 형성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자와 돔형 렌즈를 적용한 발광 다이오드를 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자(100)를 이용하여 발광 다이오드를 구성하면, 발광 소자(100)를 인쇄회로기판(200)에 실장하고, 발광 소자(100)의 상부에 돔형 렌즈(310)를 결합할 수 있다. 돔형 렌즈(310)는 발광 소자(100)에서 발광된 빛이 입사되는 입광면(312), 상부면에 위치한 출광면(314)이 형성된다. 입광면(312)은 평면 평상으로 형성될 수 있고, 필요에 따라 다양하게 변형될 수 있다. 그리고 출광면(314)은 단면이 원형 또는 변형된 원형의 곡률을 가지는 면으로 형성될 수 있다.
그리고 인쇄회로기판(200)은 발광 소자(100)가 실장되고, 발광 소자(100)의 제1 전극(39) 및 제2 전극(41)을 통해 외부에서 인가된 전원을 공급할 수 있다. 또한, 인쇄회로기판(200)의 하부에 발광 소자(100)에서 전달된 열을 방열하기 위한 방열부가 형성될 수 있다.
이렇게 구성한 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자(100)가 적용된 발광 다이오드와 동일한 구성의 종래의 발광 다이오드의 광효율을 비교하여 측정한 결과, 종래의 발광 다이오드의 광효율이 100%로 나타날 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오든 100.7%의 광효율을 갖는 것을 확인할 수 있다.
이때, 상기와 같이 종래의 발광 다이오드와 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드의 비교는 색좌표 CIEx가 0.330인 동일한 단일 형광체를 적용하였다.
그리고 도 4에 도시된 바와 같은 전반사 렌즈(320)가 돔형 렌즈를 대신하여 적용되는 경우에도 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드에서 발광된 빛이 중앙에서의 휘도를 높일 수 있어, 발광 다이오드의 광효율을 높일 수 있다.
전반사 렌즈(320)는 상부면에서 전반사 기능을 갖는 TIR 렌즈일 수 있다. 즉, 전반사 렌즈(320)는 발광 소자(100)에서 발광된 빛이 입사되는 입광면(322)과 상부면에 위치한 반사부(324) 및 측면에 위치한 출광면(326)이 형성된다. 그에 따라 발광 소자(100)에서 발광된 빛이 전반사 렌즈(310)에 입사되어 전반사 렌즈(310)의 측면으로 빛이 반사되어 출광된다. 이때, 본 발명의 일 실시예에서 입광면(322)이 평면 형상으로 형성된 것으로 도시하였지만, 필요에 따라 오목한 형상으로 형성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 조명 장치에 적용한 예를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 조명 장치는, 확산 커버(1010), 발광 소자 모듈(1020) 및 바디부(1030)를 포함한다. 바디부(1030)는 발광 소자 모듈(1020)을 수용할 수 있고, 확산 커버(1010)는 발광 소자 모듈(1020)의 상부를 커버할 수 있도록 바디부(1030) 상에 배치될 수 있다.
바디부(1030)는 발광 소자 모듈(1020)을 수용 및 지지하여, 발광 소자 모듈(1020)에 전기적 전원을 공급할 수 있는 형태이면 제한되지 않는다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 바디부(1030)는 바디 케이스(1031), 전원 공급 장치(1033), 전원 케이스(1035), 및 전원 접속부(1037)를 포함할 수 있다.
전원 공급 장치(1033)는 전원 케이스(1035) 내에 수용되어 발광 소자 모듈(1020)과 전기적으로 연결되며, 적어도 하나의 IC칩을 포함할 수 있다. 상기 IC칩은 발광 소자 모듈(1020)로 공급되는 전원의 특성을 조절, 변환 또는 제어할 수 있다. 전원 케이스(1035)는 전원 공급 장치(1033)를 수용하여 지지할 수 있고, 전원 공급 장치(1033)가 그 내부에 고정된 전원 케이스(1035)는 바디 케이스(1031)의 내부에 위치할 수 있다. 전원 접속부(115)는 전원 케이스(1035)의 하단에 배치되어, 전원 케이스(1035)와 결속될 수 있다. 이에 따라, 전원 접속부(115)는 전원 케이스(1035) 내부의 전원 공급 장치(1033)와 전기적으로 연결되어, 외부 전원이 전원 공급 장치(1033)에 공급될 수 있는 통로 역할을 할 수 있다.
발광 소자 모듈(1020)은 기판(1023) 및 기판(1023) 상에 배치된 발광 소자(1021)를 포함한다. 발광 소자 모듈(1020)은 바디 케이스(1031) 상부에 마련되어 전원 공급 장치(1033)에 전기적으로 연결될 수 있다.
기판(1023)은 발광 소자(1021)를 지지할 수 있는 기판이면 제한되지 않으며, 예를 들어, 배선을 포함하는 인쇄회로기판일 수 있다. 기판(1023)은 바디 케이스(1031)에 안정적으로 고정될 수 있도록, 바디 케이스(1031) 상부의 고정부에 대응하는 형태를 가질 수 있다. 발광 소자(1021)는 상술한 본 발명의 실시예들에 따른 발광 소자들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
확산 커버(1010)는 발광 소자(1021) 상에 배치되되, 바디 케이스(1031)에 고정되어 발광 소자(1021)를 커버할 수 있다. 확산 커버(1010)는 투광성 재질을 가질 수 있으며, 확산 커버(1010)의 형태 및 광 투과성을 조절하여 조명 장치의 지향 특성을 조절할 수 있다. 따라서 확산 커버(1010)는 조명 장치의 이용 목적 및 적용 태양에 따라 다양한 형태로 변형될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 디스플레이 장치에 적용한 예를 설명하기 위한 단면도이다.
본 실시예의 디스플레이 장치는 표시패널(2110), 표시패널(2110)에 광을 제공하는 백라이트 유닛(BLU1) 및, 상기 표시패널(2110)의 하부 가장자리를 지지하는 패널 가이드(2100)를 포함한다.
표시패널(2110)은 특별히 한정되지 않고, 예컨대, 액정층을 포함하는 액정표시패널일 수 있다. 표시패널(2110)의 가장자리에는 상기 게이트 라인으로 구동신호를 공급하는 게이트 구동 PCB가 더 위치할 수 있다. 여기서, 게이트 구동 PCB(2112, 2113)는 별도의 PCB에 구성되지 않고, 박막 트랜지스터 기판상에 형성될 수도 있다.
백라이트 유닛(BLU1)은 적어도 하나의 기판(2150) 및 복수의 발광 소자(2160)를 포함하는 광원 모듈을 포함한다. 나아가, 백라이트 유닛(BLU1)은 바텀커버(2180), 반사 시트(2170), 확산 플레이트(2131) 및 광학 시트들(2130)을 더 포함할 수 있다.
바텀커버(2180)는 상부로 개구되어, 기판(2150), 발광 소자(2160), 반사 시트(2170), 확산 플레이트(2131) 및 광학 시트들(2130)을 수납할 수 있다. 또한, 바텀커버(2180)는 패널 가이드(2100)와 결합될 수 있다. 기판(2150)은 반사 시트(2170)의 하부에 위치하여, 반사 시트(2170)에 둘러싸인 형태로 배치될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고, 반사 물질이 표면에 코팅된 경우에는 반사 시트(2170) 상에 위치할 수도 있다. 또한, 기판(2150)은 복수로 형성되어, 복수의 기판(2150)들이 나란히 배치된 형태로 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 단일의 기판(2150)으로 형성될 수도 있다.
발광 소자(2160)는 상술한 본 발명의 실시예들에 따른 발광 소자들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 발광 소자(2160)들은 기판(2150) 상에 일정한 패턴으로 규칙적으로 배열될 수 있다. 또한, 각각의 발광 소자(2160) 상에는 렌즈(2210)가 배치되어, 복수의 발광 소자(2160)들로부터 방출되는 광을 균일성을 향상시킬 수 있다.
확산 플레이트(2131) 및 광학 시트들(2130)은 발광 소자(2160) 상에 위치한다. 발광 소자(2160)로부터 방출된 광은 확산 플레이트(2131) 및 광학 시트들(2130)을 거쳐 면 광원 형태로 표시패널(2110)로 공급될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 발광 소자는 본 실시예와 같은 직하형 디스플레이 장치에 적용될 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 발광 소자를 디스플레이 장치에 적용한 예를 설명하기 위한 단면도이다.
본 실시예에 따른 백라이트 유닛이 구비된 디스플레이 장치는 영상이 디스플레이되는 표시패널(3210), 표시패널(3210)의 배면에 배치되어 광을 조사하는 백라이트 유닛(BLU2)을 포함한다. 나아가, 상기 디스플레이 장치는, 표시패널(3210)을 지지하고 백라이트 유닛(BLU2)이 수납되는 프레임(240) 및 상기 표시패널(3210)을 감싸는 커버(3240, 3280)를 포함한다.
표시패널(3210)은 특별히 한정되지 않고, 예컨대, 액정층을 포함하는 액정표시패널일 수 있다. 표시패널(3210)의 가장자리에는 상기 게이트 라인으로 구동신호를 공급하는 게이트 구동 PCB가 더 위치할 수 있다. 여기서, 게이트 구동 PCB는 별도의 PCB에 구성되지 않고, 박막 트랜지스터 기판상에 형성될 수도 있다. 표시패널(3210)은 그 상하부에 위치하는 커버(3240, 3280)에 의해 고정되며, 하부에 위치하는 커버(3280)는 백라이트 유닛(BLU2)과 결속될 수 있다.
표시패널(3210)에 광을 제공하는 백라이트 유닛(BLU2)은 상면의 일부가 개구된 하부 커버(3270), 하부 커버(3270)의 내부 일 측에 배치된 광원 모듈 및 상기 광원 모듈과 나란하게 위치되어 점광을 면광으로 변환하는 도광판(3250)을 포함한다. 또한, 본 실시예의 백라이트 유닛(BLU2)은 도광판(3250) 상에 위치되어 광을 확산 및 집광시키는 광학 시트들(3230), 도광판(3250)의 하부에 배치되어 도광판(3250)의 하부방향으로 진행하는 광을 표시패널(3210) 방향으로 반사시키는 반사시트(3260)를 더 포함할 수 있다.
광원 모듈은 기판(3220) 및 상기 기판(3220)의 일면에 일정 간격으로 이격되어 배치된 복수의 발광 소자(3110)를 포함한다. 기판(3220)은 발광 소자(3110)를 지지하고 발광 소자(3110)에 전기적으로 연결된 것이면 제한되지 않으며, 예컨대, 인쇄회로기판일 수 있다. 발광 소자(3110)는 상술한 본 발명의 실시예들에 따른 발광 소자를 적어도 하나 포함할 수 있다. 광원 모듈로부터 방출된 광은 도광판(3250)으로 입사되어 광학 시트들(3230)을 통해 표시패널(3210)로 공급된다. 도광판(3250) 및 광학 시트들(3230)을 통해, 발광 소자(3110)들로부터 방출된 점 광원이 면 광원으로 변형될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 발광 소자는 본 실시예와 같은 에지형 디스플레이 장치에 적용될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 헤드 램프에 적용한 예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 8을 참조하면, 상기 헤드 램프는, 램프 바디(4070), 기판(4020), 발광 소자(4010) 및 커버 렌즈(4050)를 포함한다. 나아가, 상기 헤드 램프는, 방열부(4030), 지지랙(4060) 및 연결 부재(4040)를 더 포함할 수 있다.
기판(4020)은 지지랙(4060)에 의해 고정되어 램프 바디(4070) 상에 이격 배치된다. 기판(4020)은 발광 소자(4010)를 지지할 수 있는 기판이면 제한되지 않으며, 예컨대, 인쇄회로기판과 같은 도전 패턴을 갖는 기판일 수 있다. 발광 소자(4010)는 기판(4020) 상에 위치하며, 기판(4020)에 의해 지지 및 고정될 수 있다. 또한, 기판(4020)의 도전 패턴을 통해 발광 소자(4010)는 외부의 전원과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 발광 소자(4010)는 상술한 본 발명의 실시예들에 따른 발광 소자를 적어도 하나 포함할 수 있다.
커버 렌즈(4050)는 발광 소자(4010)로부터 방출되는 광이 이동하는 경로 상에 위치한다. 예컨대, 도시된 바와 같이, 커버 렌즈(4050)는 연결 부재(4040)에 의해 발광 소자(4010)로부터 이격되어 배치될 수 있고, 발광 소자(4010)로부터 방출된 광을 제공하고자하는 방향에 배치될 수 있다. 커버 렌즈(4050)에 의해 헤드 램프로부터 외부로 방출되는 광의 지향각 및/또는 색상이 조절될 수 있다. 한편, 연결 부재(4040)는 커버 렌즈(4050)를 기판(4020)과 고정시킴과 아울러, 발광 소자(4010)를 둘러싸도록 배치되어 발광 경로(4045)를 제공하는 광 가이드 역할을 할 수도 있다. 이때, 연결 부재(4040)는 광 반사성 물질로 형성되거나, 광 반사성 물질로 코팅될 수 있다. 한편, 방열부(4030)는 방열핀(4031) 및/또는 방열팬(4033)을 포함할 수 있고, 발광 소자(4010) 구동 시 발생하는 열을 외부로 방출시킨다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 발광 소자는 본 실시예와 같은 헤드 램프, 특히, 차량용 헤드 램프에 적용될 수 있다.
위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이므로, 본 발명이 상기 실시예에만 국한되는 것으로 이해돼서는 안 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 등가개념으로 이해되어야 할 것이다.
100: 발광 소자 21: 기판
23: 발광구조체 25: 제1 도전형 반도체층
27: 활성층 29: 제2 도전형 반도체층
31: 제1 컨택 전극 33: 제2 컨택 전극
35: 제1 절연층 37: 제2 절연층
39: 제1 전극 41: 제2 전극
43: 방열패드 h: 홀
op2: 제2 개구부 C1 ~ C4: 제1 내지 제4 발광셀

Claims (15)

  1. 제1 발광셀;
    상기 제1 발광셀과 동일한 평면상에 배치된 하나 이상의 제2 발광셀;
    상기 제1 발광셀 또는 하나 이상의 제2 발광셀 상에 형성되고, 상기 제1 발광셀 및 하나 이상의 제2 발광셀 중 하나와 전기적으로 연결된 제1 전극; 및
    상기 제1 발광셀 또는 하나 이상의 제2 발광셀 상에 형성되며, 상기 제1 발광셀 및 하나 이상의 제2 발광셀 중 다른 하나와 전기적으로 연결된 제2 전극을 포함하고,
    상기 제1 발광셀은 중앙에 배치되고, 상기 하나 이상의 제2 발광셀은 상기 제1 발광셀을 둘러싸도록 배치된 발광 소자.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 발광셀 및 하나 이상의 제2 발광셀은 서로 전기적으로 연결된 발광 소자.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 발광셀 및 하나 이상의 제2 발광셀은 서로 직렬 연결된 발광 소자.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 발광셀 및 하나 이상의 제2 발광셀 각각은,
    제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층 및 상기 제1 도전형 반도체층과 제2 도전형 반도체층 사이에 개재된 활성층을 포함하는 발광구조체;
    상기 발광구조체 상에 위치하고, 상기 제1 도전형 반도체층 및 제2 도전형 반도체층에 각각 오믹 컨택하는 제1 컨택 전극 및 제2 컨택 전극; 및
    상기 제1 컨택 전극 및 제2 컨택 전극의 절연을 위해 상기 제1 컨택 전극 및 제2 컨택 전극의 일부를 덮는 절연층을 포함하고,
    상기 제1 전극 및 제2 전극은 각각 상기 제1 컨택 전극과 제2 컨택 전극에 전기적으로 연결된 발광 소자.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 전극 및 제2 전극 중 하나 이상은 상기 절연층 상에 형성된 발광 소자.
  6. 청구항 4에 있어서, 상기 절연층은,
    상기 제1 및 제2 컨택 전극 사이에 형성되어 상기 제2 컨택 전극의 일부를 덮도록 형성되고, 상기 제1 도전형 반도체층 및 제2 컨택 전극을 각각 부분적으로 노출시키는 제1 개구부 및 제2 개구부가 형성된 제1 절연층; 및
    상기 제1 절연층을 부분적으로 덮는 제1 컨택 전극의 일부를 덮도록 형성되고, 상기 제1 컨택 전극과 제2 컨택 전극을 부분적으로 노출시키는 제3 개구부 및 제4 개구부가 형성된 제2 절연층을 포함하는 발광 소자.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1 전극은 상기 제3 개구부를 통해 상기 제1 컨택 전극과 전기적으로 연결되고,
    상기 제2 전극은 상기 제4 개구부를 통해 상기 제2 컨택 전극과 전기적으로 연결된 발광 소자.
  8. 청구항 4에 있어서,
    상기 발광구조체는 상기 제1 도전형 반도체층을 부분적으로 노출시키는 다수의 홀이 형성되고,
    상기 제1 컨택 전극은 상기 다수의 홀을 통해 상기 제1 도전형 반도체층과 전기적으로 연결된 발광 소자.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 전극 및 제2 전극은 각각 Cu, Pt, Au, Ti, Ni, Al 및 Ag 중 하나 이상을 포함하는 발광 소자.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 발광셀은 원형 또는 네 개의 각 이상을 가지는 다각형인 발광 소자.
  11. 제1 발광셀, 상기 제1 발광셀과 동일한 평면상에 배치된 하나 이상의 제2 발광셀, 상기 제1 발광셀 및 하나 이상의 제2 발광셀 중 하나 및 다른 하나와 각각 전기적으로 연결된 제1 및 제2 전극을 포함하는 발광 소자; 및
    상기 발광 소자에서 방출된 빛을 분산시키는 렌즈를 포함하고,
    상기 제1 발광셀은 중앙에 배치되고, 상기 하나 이상의 제2 발광셀은 상기 제1 발광셀을 둘러싸도록 배치된 발광 다이오드.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 렌즈는,
    빛이 입사되는 입광면을 정의하는 하부면; 및
    단면이 원형 또는 변형된 원형의 곡률을 가지고, 빛이 출사되는 상부면을 포함하는 발광 다이오드.
  13. 청구항 11에 있어서, 상기 렌즈는,
    상기 빛이 입사되는 입광면을 정의하는 하부면;
    입사된 빛을 반사시키는 상부면; 및
    상기 하부면 및 상부면 사이에 형성되고, 상기 상부면에서 반사된 빛이 출광되는 측면을 포함하는 발광 다이오드.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1 발광셀 및 하나 이상의 제2 발광셀은 서로 전기적으로 연결된 발광 다이오드.
  15. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1 발광셀은 원형 또는 네 개의 각 이상을 가지는 다각형인 발광 다이오드.
KR1020150023752A 2015-02-13 2015-02-17 발광 소자 및 발광 다이오드 KR20160101348A (ko)

Priority Applications (14)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150023752A KR20160101348A (ko) 2015-02-17 2015-02-17 발광 소자 및 발광 다이오드
CN201911037711.5A CN110676286B (zh) 2015-02-13 2016-02-04 发光元件以及发光二极管
CN201911070837.2A CN110854250A (zh) 2015-02-13 2016-02-04 发光元件
CN201911074035.9A CN110690250A (zh) 2015-02-13 2016-02-04 发光元件和发光二极管
DE112016000731.0T DE112016000731T5 (de) 2015-02-13 2016-02-04 Lichtaussendeelement und leuchtdiode
CN201911073767.6A CN110690249B (zh) 2015-02-13 2016-02-04 发光元件
CN201910175807.1A CN110061027B (zh) 2015-02-13 2016-02-04 发光元件
PCT/KR2016/001255 WO2016129873A2 (ko) 2015-02-13 2016-02-04 발광소자 및 발광 다이오드
EP16749413.7A EP3258507A2 (en) 2015-02-13 2016-02-04 Light-emitting element and light-emitting diode
CN201680010257.2A CN107223285B (zh) 2015-02-13 2016-02-04 发光元件以及发光二极管
CN201910953376.7A CN110690242B (zh) 2015-02-13 2016-02-04 发光元件
US15/409,306 US10438992B2 (en) 2015-02-13 2017-01-18 Light-emitting element and light-emitting diode
US16/594,239 US11282892B2 (en) 2015-02-13 2019-10-07 Light-emitting element including intermediate connection and branches
US17/697,410 US20220208851A1 (en) 2015-02-13 2022-03-17 Light-emitting element and light-emitting diode

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150023752A KR20160101348A (ko) 2015-02-17 2015-02-17 발광 소자 및 발광 다이오드

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20160101348A true KR20160101348A (ko) 2016-08-25

Family

ID=56884541

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150023752A KR20160101348A (ko) 2015-02-13 2015-02-17 발광 소자 및 발광 다이오드

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20160101348A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20220208851A1 (en) Light-emitting element and light-emitting diode
US20210257528A1 (en) Light emitting diode
CN111048546B (zh) 具有多个发光单元的发光二极管
KR101761835B1 (ko) 고효율 발광 다이오드
KR20170001436A (ko) 발광 다이오드 패키지를 포함하는 백라이트 유닛
KR20170016630A (ko) 발광 다이오드 및 그 제조 방법
KR20160112244A (ko) 발광 소자 및 발광 다이오드
KR20170078562A (ko) 발광 소자
KR20180072279A (ko) 개선된 방열 성능을 가지는 발광 다이오드
KR20170027490A (ko) 발광 소자 및 그것을 제조하는 방법
KR102424364B1 (ko) 발광소자
KR101740539B1 (ko) 발광소자
KR20160101348A (ko) 발광 소자 및 발광 다이오드
KR102475409B1 (ko) 금속 벌크를 포함하는 발광 소자
KR102320797B1 (ko) 발광 소자
KR20170052900A (ko) 고효율 발광 소자
KR20160089230A (ko) 발광 소자
KR101746818B1 (ko) 발광 소자
KR20160139182A (ko) 발광소자
KR20220148766A (ko) 금속 벌크를 포함하는 발광 소자