KR20160140173A - 발광 소자 - Google Patents

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KR20160140173A
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Abstract

제1 도전형 반도체층 상에 위치하며, 활성층과 활성층 상에 위치하는 제2 도전형 반도체층을 포함하는 메사; 메사 상에 부분적으로 위치하는 전류 차단층; 메사 상에 위치하며, 전류 차단층을 덮되, 전류 차단층을 적어도 부분적으로 노출시키는 개구부를 포함하는 투명 전극; 메사 상에 부분적으로 위치하는 절연층; 절연층 상에 위치하여 제2 도전형 반도체층과 절연되며, 제1 전극 패드 및 제1 전극 연장부를 포함하는 제1 전극; 및 전류 차단층 상에 위치하며, 투명 전극의 개구부 상에 위치하는 제2 전극 패드 및 제2 전극 연장부를 포함하는 제2 전극을 포함하고, 투명 전극은 적어도 일부가 제2 전극 패드와 전류 차단층 사이에 위치하는 돌출부를 포함하고, 메사는 그 측면에 형성된 적어도 하나의 그루브를 포함하되, 그루브를 통해 제1 도전형 반도체층이 부분적으로 노출되고, 절연층은 그루브의 측면을 적어도 부분적으로 덮고, 제1 전극 연장부는 그루브를 통해 제1 도전형 반도체층과 컨택되는 연장부 컨택 부분을 포함한다.

Description

발광 소자{LIGHT EMITTING DEVICE}
본 발명은 발광 소자에 관한 것으로, 특히, 제1 전극과 제1 도전형 반도체층 간의 특유의 컨택 구조를 갖는 발광 소자에 관한 것이다.
질화물계 반도체를 이용하는 발광 소자에 있어서, 질화물계 p형 반도체층은 n형 반도체층에 비해 상대적으로 낮은 전기 도전성을 갖는다. 이로 인하여, p형 반도체층에서 전류가 수평방향으로 효과적으로 분산되지 않아, 반도체층의 특정 부분에 전류가 집중되는 현상이 발생한다(current crowding). 반도체층 내에서 전류가 집중되는 경우, 발광 다이오드가 정전기 방전에 취약해 지고, 누설 전류 및 효율 드룹이 발생할 수 있다.
전류를 발광 영역 전체에 고르게 분산시킴으로써, 발광 소자의 발광 효율을 향상시킬 수 있고, 전류 집중에 의한 발열을 감소시켜 발광 소자의 수명 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 발광 영역 전체에 걸쳐 전류를 고르게 분산시킬 수 있는 구조를 갖는 발광 소자를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 전극, 특히 전극 패드의 불량으로 인한 발광 소자의 신뢰성의 감소를 최소화할 수 있는 발광 소자를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 정전기 방전에 의한 불량 및 전기적 쇼트에 대한 신뢰성이 높은 발광 소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 발광 소자는, 제1 도전형 반도체층; 상기 제1 도전형 반도체층 상에 위치하며, 활성층과 활성층 상에 위치하는 제2 도전형 반도체층을 포함하는 메사; 상기 메사 상에 부분적으로 위치하는 전류 차단층; 상기 메사 상에 위치하며, 상기 전류 차단층을 덮되, 상기 전류 차단층을 적어도 부분적으로 노출시키는 개구부를 포함하는 투명 전극; 상기 메사 상에 부분적으로 위치하는 절연층; 상기 절연층 상에 위치하여 상기 제2 도전형 반도체층과 절연되며, 제1 전극 패드 및 상기 제1 전극 패드로부터 연장되는 제1 전극 연장부를 포함하는 제1 전극; 및 상기 전류 차단층 상에 위치하며, 상기 투명 전극의 개구부 상에 위치하는 제2 전극 패드 및 상기 제2 전극 패드로부터 연장되는 제2 전극 연장부를 포함하는 제2 전극을 포함하고, 상기 투명 전극은 상기 개구부의 측면으로부터 돌출된 적어도 하나의 돌출부를 포함하되, 상기 돌출부의 적어도 일부는 상기 제2 전극 패드와 상기 전류 차단층 사이에 위치하고, 상기 메사는 그 측면에 형성된 적어도 하나의 그루브를 포함하되, 상기 그루브를 통해 제1 도전형 반도체층이 부분적으로 노출되고, 상기 절연층은 상기 그루브의 측면을 적어도 부분적으로 덮고, 상기 제1 전극 연장부는 상기 그루브를 통해 상기 제1 도전형 반도체층과 컨택되는 연장부 컨택 부분을 포함한다.
상기 절연층은 상기 그루브에 노출된 활성층의 측면을 덮을 수 있다.
또한, 상기 절연층은 상기 그루브 상부의 주변을 더 덮을 수 있다.
상기 절연층은 상기 투명 전극과 이격될 수 있다.
상기 적어도 하나의 그루브는 서로 이격된 복수의 그루브들을 포함할 수 있고, 상기 복수의 그루브들은 상기 발광 소자의 일 측면에 위치할 수 있다.
상기 제1 전극 패드는 상기 제1 도전형 반도체층과 컨택되는 패드 컨택 부분을 포함할 수 있다.
나아가, 상기 패드 컨택 부분과 상기 적어도 하나의 연장부 컨택 부분은 상기 발광 소자의 일 측면에 위치할 수 있다.
상기 절연층은 상기 제1 전극 패드 주변의 메사 측면을 덮는 적어도 하나의 확장부를 포함할 수 있다.
상기 절연층 중, 상기 제1 전극 연장부의 아래에 위치하는 부분은 상기 메사의 측면에 의해 정의되는 영역 내에 위치할 수 있다.
상기 제1 전극 패드는 상기 제1 도전형 반도체층과 컨택되는 패드 컨택 부분을 포함할 수 있고, 상기 적어도 하나의 확장부는 복수의 확장부들을 포함하며, 상기 패드 컨택 부분은 상기 복수의 확장부들의 사이 영역에 위치할 수 있다.
상기 적어도 하나의 그루브는 원호 형태의 평면 형상을 가질 수 있다.
상기 전류 차단층은 상기 제2 전극 패드의 아래에 위치하는 패드 전류 차단층, 및 상기 제2 전극 연장부의 아래에 위치하는 연장부 전류 차단층을 포함할 수 있고, 상기 투명 전극의 개구부를 통해 상기 패드 전류 차단층이 적어도 부분적으로 노출될 수 있다.,
상기 투명 전극의 개구부의 측면은 상기 패드 전류 차단층 상에 위치할 수 있다.
상기 투명 전극의 개구부의 측면은 상기 패드 전류 차단층으로부터 이격될 수 있다.
상기 제2 전극 연장부와 상기 연장부 전류 차단층 사이에는 투명 전극이 개재될 수 있다.
상기 패드 전류 차단층의 중심부를 원점으로 하여 x축과 y축을 갖는 가상의 좌표계를 기준으로, 상기 제2 전극 패드와 상기 제2 전극 연장부의 계면은 x(+)축, x(-)축, y(+)축, y(-)축 및 제1 내지 제4 사분면 중 적어도 하나 상에 위치할 수 있고, 상기 적어도 하나의 돌출부는 상기 계면이 위치하는 부분을 제외하고, x(+)축, x(-)축, y(+)축, y(-)축 및 제1 내지 제4 사분면 중 적어도 하나 상에 위치할 수 있다.
상기 계면은 상기 y(-)축 또는 상기 제4 사분면 상에 위치할 수 있고, 상기 돌출부는 x(+)축, x(-)축 및 y(+)축 상에 위치할 수 있다.
상기 제1 전극 패드는 상기 발광 소자의 일 측면에 인접하여 위치하고, 상기 제1 전극 연장부는 상기 제1 전극 패드로부터 상기 발광 소자의 타 측면을 향하여 연장될 수 있고, 상기 제2 전극 패드는 상기 발광 소자의 타 측면에 인접하여 위치하고, 상기 제2 전극 연장부는 상기 제2 전극 패드로부터 상기 발광 소자의 일 측면을 향하여 연장될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 발광 소자는, 제1 도전형 반도체층; 상기 제1 도전형 반도체층 상에 위치하며, 활성층과 활성층 상에 위치하는 제2 도전형 반도체층을 포함하는 메사; 상기 메사 상에 위치하는 투명 전극; 상기 메사 상에 부분적으로 위치하는 절연층; 및 상기 절연층 상에 위치하여 상기 제2 도전형 반도체층과 절연되며, 제1 전극 패드 및 상기 제1 전극 패드로부터 연장되는 제1 전극 연장부를 포함하는 제1 전극을 포함하고, 상기 메사는 그 측면에 형성된 적어도 하나의 그루브를 포함하되, 상기 그루브를 통해 제1 도전형 반도체층이 부분적으로 노출되고, 상기 절연층은 상기 그루브의 측면을 적어도 부분적으로 덮어 상기 그루브에 노출된 상기 활성층의 측면을 덮고, 상기 제1 전극 연장부는 상기 그루브를 통해 상기 제1 도전형 반도체층과 컨택되는 연장부 컨택 부분을 포함할 수 있다.
상기 절연층은 상기 그루브 상부의 주변을 더 덮을 수 있다.
상기 절연층은 상기 투명 전극과 이격될 수 있다.
상기 제1 전극 패드는 상기 제1 도전형 반도체층과 컨택되는 패드 컨택 부분을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 연장부 컨택 부분을 갖는 제2 전극 연장부를 통해 수평 방향으로의 전류 분산 효율(performance)을 향상시킬 수 있고, 메사의 그루브에 노출된 활성층 측면을 절연층으로 커버하여, 정전기 방전에 의한 발광 소자의 발광 효율 감소 및 불량을 방지할 수 있다. 또한, 절연층의 확장부를 통해 제1 전극 패드 주변에서의 전기적 쇼트를 방지할 수 있다. 나아가, 제2 전극 패드의 구조적 안정성을 향상시킬 수 있고, 특히, 볼 본딩에 따른 제2 전극 패드 주변에서의 불량을 방지할 수 있다.
도 1a 내지 도 11은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 평면도들, 확대 평면도들, 단면도들 및 확대 단면도들이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 발광 소자의 제2 전극 구조를 설명하기 위한 확대 평면도이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 단면도이다.
도 14의 (a) 내지 (f)는 비교예들에 따른 제2 전극 패드 주변의 구조를 도시한다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 조명 장치에 적용한 예를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 디스플레이 장치에 적용한 예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 디스플레이 장치에 적용한 예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 헤드 램프에 적용한 예를 설명하기 위한 단면도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 또한, 하나의 구성요소가 다른 구성요소의 "상부에" 또는 "상에" 있다고 기재된 경우 각 부분이 다른 부분의 "바로 상부" 또는 "바로 상에" 있는 경우뿐만 아니라 각 구성요소와 다른 구성요소 사이에 또 다른 구성요소가 있는 경우도 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1a 내지 도 11은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 평면도들, 확대 평면도들, 단면도들 및 확대 단면도들이다. 도 1a는 상기 발광 소자의 평면을 도시하고, 도 1b는 상기 발광 소자의 평면을 도시하되, 도 2 내지 도 11의 확대 평면도들, 단면도들 및 확대 단면도들에서 도시하는 부분을 나타낸다. 도 2 (a) 및 (b)는 도 1b의 X 영역을 확대 도시하며, 도 3은 도 1b의 Y 영역을 확대 도시하고, 도 4는 도 1b의 Z 영역을 확대 도시한다. 도 5 내지 도 11은 각각 도 1b도 1b선, B-B'선, C-C'선, D-D'선, E-E'선, F-F'선 및 G-G'선에 대응하는 부분의 단면을 도시한다.
도 1a 내지 도 11을 참조하면, 상기 발광 소자는 발광 구조체(120), 투명 전극(140), 제1 전극(150) 및 절연층(170)을 포함한다. 나아가, 상기 발광 소자는, 기판(110), 전류 차단층(130), 제2 전극(160), 및 패시베이션층(180)을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 발광 소자는 제1 내지 제4 측면(각각, 101, 102, 103, 104)을 포함할 수 있다.
기판(110)은 절연성 또는 도전성 기판일 수 있다. 또한, 기판(110)은 발광 구조체(120)를 성장시키기 위한 성장 기판일 수 있으며, 사파이어 기판, 실리콘 카바이드 기판, 실리콘 기판, 질화갈륨 기판, 질화알루미늄 기판 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기판(110)은 사파이어 기판일 수 있으며, 특히, 상면이 패터닝된 패턴된 사파이어 기판(patterned sapphire substrate; PSS)일 수 있다. 기판(110)이 패턴된 사파이어 기판인 경우, 기판(110)은 그 상면에 형성된 복수의 돌출부(110p)들을 포함할 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 기판(110)은 발광 구조체(120)를 지지하기 위한 2차 기판일 수도 있다.
본 실시예에서, 제1 도전형 반도체층(121)이 기판(110) 상에 위치하는 것으로 설명하나, 기판(110)이 반도체층들(121, 123, 125)을 성장시킬 수 있는 성장 기판인 경우, 반도체층(121, 123, 125)들을 성장시킨 후에 물리적 및/또는 화학적 방법을 통해 분리 또는 제거되어 생략될 수도 있다.
발광 구조체(120)는 제1 도전형 반도체층(121), 제1 도전형 반도체층(121)상에 위치하는 제2 도전형 반도체층(125), 및 제1 도전형 반도체층(121)과 제2 도전형 반도체층(125)의 사이에 위치하는 활성층(123)을 포함할 수 있다. 또한, 발광 구조체(120)는 제1 도전형 반도체층(121) 상에 위치하며, 활성층(123) 및 제2 도전형 반도체층(125)을 포함하는 메사(120m)를 포함한다.
제1 도전형 반도체층(121), 활성층(123) 및 제2 도전형 반도체층(125)은 MOCVD와 같은 공지의 방법을 이용하여 챔버 내에서 성장되어 형성될 수 있다. 또한, 제1 도전형 반도체층(121), 활성층(123) 및 제2 도전형 반도체층(125)은 Ⅲ-Ⅴ 계열 질화물계 반도체를 포함할 수 있고, 예를 들어, (Al, Ga, In)N과 같은 질화물계 반도체를 포함할 수 있다. 제1 도전형 반도체층(121)은 n형 불순물 (예를 들어, Si, Ge. Sn)을 포함할 수 있고, 제2 도전형 반도체층(125)은 p형 불순물 (예를 들어, Mg, Sr, Ba)을 포함할 수 있다. 또한, 그 반대일 수도 있다. 활성층(123)은 다중양자우물 구조(MQW)를 포함할 수 있고, 원하는 파장을 방출하도록 질화물계 반도체의 조성비가 조절될 수 있다. 특히, 본 실시예에 있어서, 제2 도전형 반도체층(125)은 p형 반도체층일 수 있다.
메사(120m)는 제1 도전형 반도체층(121)의 일부 영역 상에 위치하며, 이에 따라, 메사(120m)가 형성되지 않는 영역에는 제1 도전형 반도체층(121)의 표면이 노출될 수 있다. 메사(120m)은 제2 도전형 반도체층(125)과 활성층(123)을 부분적으로 식각함으로써 형성될 수 있다. 메사(120m)의 형태는 제한되지 않으나, 예를 들어, 도시된 바와 같이, 메사(120m)는 제1 도전형 반도체층(121)의 측면을 따라 형성될 수 있다. 메사(120m)는 경사진 측면을 가질 수 있으나, 제1 도전형 반도체층(121)의 상면에 대해 수직인 측면을 가질 수도 있다.
또한, 본 실시예에 있어서, 메사(120m)는 그 측면으로부터 함입된 적어도 하나의 그루브(120g)를 포함할 수 있다. 후술하는 바와 같이, 그루브(120g)는 제1 전극(150)과 제1 도전형 반도체층(121)이 전기적으로 컨택하는 영역을 제공할 수 있다. 그루브(120g)는 복수로 형성될 수 있으며, 복수의 그루브(120g)들은 발광 소자의 일 측면을 따라 위치할 수 있다. 도시된 바와 같이, 복수의 그루브(120g)들은 발광 소자의 제2 측면(102)에 위치할 수 있으며, 이때, 복수의 그루브(120g)들이 위치하는 발광 소자의 측면은 상대적으로 길이가 긴 측면일 수 있다. 제2 측면(102)은 제2 측면(102)에 인접하는 제1 및 제3 측면(101, 103)에 비해 긴 길이를 가질 수 있다. 또한, 복수의 그루브(120g)들은 대체로 동일한 이격 거리를 두고 서로 이격될 수 있다. 제1 전극(150)과 제1 도전형 반도체층(121)의 컨택 영역을 제공하는 복수의 그루브(120g)들이 상대적으로 긴 길이를 갖는 측면을 따라 위치함으로써, 발광 소자의 발광 영역 전체에 걸쳐 고르게 전류를 공급할 수 있다. 또한, 복수의 그루브(120g)들이 대체로 동일한 이격 거리로 형성됨으로써, 발광 영역 전체에 걸쳐 전류가 고르게 분산될 수 있다.
그루브(120g)는 다각형, 원형 또는 타원형의 적어도 일부를 포함하는 평면 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 그루브(120g)의 평면 형상은 원호 형상일 수 있다. 그루브(120g)의 평면 형상이 원호 형상으로 형성됨으로써, 그루브(120g)의 형성으로 인한 발광 영역의 감소(그루브(120g)의 형성으로 인하여 제거되는 활성층(123)의 영역)를 최소화하면서, 제1 도전형 반도체층(121)과 제1 전극(150)이 컨택되는 영역을 충분히 제공할 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 메사(120m)는 그 측면의 적어도 일부에 형성된 요철 패턴(127)을 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 발광 소자의 광 추출 효율이 향상될 수 있다.
전류 차단층(130)은 제2 도전형 반도체층(125) 상에 적어도 부분적으로 위치한다. 전류 차단층(130)은 제2 도전형 반도체층(125) 상에 제2 전극(160)이 위치하는 부분에 대응하여 위치할 수 있다. 전류 차단층(130)은 패드 전류 차단층(131) 및 연장부 전류 차단층(133)을 포함할 수 있다. 패드 전류 차단층(131)과 연장부 전류 차단층(133)은 각각 제2 전극 패드(161) 및 제2 전극 연장부(163)의 위치에 대응하여 위치할 수 있다. 따라서, 도시된 바와 같이, 패드 전류 차단층(131)은 발광 소자의 제1 측면(101)에 인접하여 배치되고, 연장부 전류 차단층(133)은 제1 측면(101)으로부터 제3 측면(103)으로 향하는 방향으로 연장되도록 배치될 수 있다.
전류 차단층(130)은 제2 전극(160)으로 공급된 전류가 반도체층에 직접적으로 전달되어, 전류가 집중되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 전류 차단층(130)은 절연성을 가질 수 있고, 절연성 물질을 포함할 수 있으며, 단일층 또는 다중층으로 형성될 수도 있다. 예를 들어, 전류 차단층(130)은 SiOx 또는 SiNx을 포함할 수 있고, 또는 굴절률이 다른 절연성 물질층들이 적층된 분포 브래그 반사기를 포함할 수도 있다. 즉, 전류 차단층(130)은 광 투과성을 가질 수도 있고, 광 반사성을 가질 수도 있으며, 또한 선택적 광 반사성을 가질 수도 있다. 또한, 전류 차단층(130)은 전류 차단층(130) 상에 형성되는 제2 전극(160)보다 큰 면적을 가질 수 있다. 이에 따라, 제2 전극(160)은 전류 차단층(130)이 형성되는 영역 내 상에 위치할 수 있다. 나아가, 전류 차단층(130)은 제2 전극(160)보다 큰 면적을 갖되, 제2 전극(160)의 평면 형상에 대체로 대응하는 평면 형상을 가질 수 있다. 이에 따라, 전류 차단층(130)은 제2 전극(160)으로 공급되는 전류가 투명 전극(140)을 통해 제1 도전형 반도체층(121)으로 직접적으로 전달되어 전류가 집중되는 것은 차단하되, 전류 차단층(130)에 광이 흡수되거나 반사되어 발광 효율이 감소되는 것은 최소화시킬 수 있다.
투명 전극(140)은 제2 도전형 반도체층(125) 상에 위치할 수 있고, 또한, 제2 도전형 반도체층(125) 상면의 일부, 및 전류 차단층(130)의 일부를 덮는다. 도 2에 확대 도시된 바와 같이, 투명 전극(140)은 패드 전류 차단층(131)을 부분적으로 노출시키는 개구부(140a)를 포함할 수 있다. 또한, 투명 전극(140)은 상기 개구부(140a)의 측면(140g)으로부터 돌출된 돌출부(140p)를 포함한다. 개구부(140a)의 측면(140g)은 패드 전류 차단층(131) 상에 위치할 수 있으며, 패드 전류 차단층(131)의 외곽 측면을 따라 형성될 수 있다. 한편, 돌출부(140p)는 패드 전류 차단층(131)의 중심부를 향해 돌출될 수 있으며, 돌출부(140p)는 복수로 형성될 수 있다. 투명 전극(140)은 광 투과성 및 전기적 도전성을 갖는 물질을 포함할 수 있고, 예를 들어, ITO, ZnO, IZO등과 같은 도전성 산화물 및 Ni/Au와 같은 광 투과성 금속층 중 적어도 하나를 포함할 수도 있다. 또한, 투명 전극(140)은 제2 도전형 반도체층(125)과 오믹 컨택을 형성할 수 있다. 제2 전극(160)이 제2 도전형 반도체층(125)과 직접적으로 접촉하지 않으므로, 투명 전극(140)을 통해 더욱 효과적으로 전류가 분산될 수 있다.
제2 전극(160)은 제2 도전형 반도체층(125) 상에 위치하되, 제2 전극(160)의 적어도 일부는 전류 차단층(130)이 위치하는 영역 상에 위치한다. 제2 전극(160)은 제2 전극 패드(161) 및 제2 전극 연장부(163)를 포함하고, 제2 전극 패드(161)와 제2 전극 연장부(163)는 각각 패드 전류 차단층(131) 및 연장부 전류 차단층(133) 상에 위치할 수 있다. 따라서, 제2 전극(160)과 전류 차단층(130) 사이에는 투명 전극(140)의 일부가 개재될 수 있다.
특히, 제2 전극 패드(161)는 투명 전극(140)의 개구부(140a) 상에 위치할 수 있다. 제2 전극 패드(161)와 상기 개구부(140a)의 측면(140g)은 이격되되, 투명 전극(140)의 돌출부(140p)의 적어도 일부는 제2 전극 패드(161)와 패드 전류 차단층(131)의 사이에 위치할 수 있다. 따라서, 제2 전극 패드(161)와 투명 전극(140)의 돌출부(140p)는 접촉되어 전기적으로 연결된다. 제2 전극 패드(161)의 형상은 제한되지 않으나, 예컨대, 도시된 바와 같이 대체로 원형으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 전류 차단층(130)의 패드 전류 차단층(131) 역시 제2 전극 패드(161) 형상과 유사한 원형으로 형성될 수 있고, 투명 전극(140)의 개구부(140a) 역시 대체로 유사한 원형으로 형성될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 제2 전극 패드(161)의 위치는 제한되지 않으나, 전류를 원활하게 분산시켜 발광 소자의 활성층(123) 전면에서 발광이 이루어지도록 배치될 수 있다. 예컨대, 도시된 바와 같이, 제2 전극 패드(153)는 제1 전극 패드(151)가 인접하여 위치하는 제3 측면(103)에 반대하는 제1 측면(101)에 인접하여 위치할 수 있다.
제2 전극 연장부(163)는 제2 전극 패드(161)로부터 연장된다. 본 실시예에 있어서, 제2 전극 연장부(163)는 제2 전극 패드(161)로부터 제3 측면(103) 측으로 향하는 방향으로 연장될 수 있다. 또한, 제2 전극 연장부(163)가 연장되는 방향은 제2 전극 연장부(163)에 연장함에 따라 변화할 수 있다. 예컨대, 제2 전극 연장부(163)의 말단은 발광 소자의 제3 측면(103)과 제4 측면(104)의 사이 부분을 향하도록 휘어질 수 있다. 이는 제1 전극 패드(151)와 제2 전극 연장부(163)의 거리를 고려하여 다양하게 설계될 수 있다. 제2 전극 연장부(163)의 적어도 일부와 연장부 전류 차단층(133)의 사이에는 투명 전극(140)이 개재되며, 이에 따라, 제2 전극 연장부(163)는 투명 전극(140)과 전기적으로 연결된다.
한편, 제2 전극(160)의 배치는 이에 한정되는 것은 아니며, 발광 소자의 형태에 따라 다양하게 변형 및 변경될 수 있다.
제2 전극(160)은 도전성 물질을 포함할 수 있고, 예컨대, Ti, Pt, Au, Cr, Ni, Al, Mg 등과 같은 금속성 물질을 포함할 수 있으며, 단일층 또는 다중층 구조로 형성될 수 있다. 제2 전극(160)이 다중층으로 형성되는 경우, Ti층/Au층, Ti층/Pt층/Au층, Cr층/Au층, Cr층/Pt층/Au층, Ni층/Au층, Ni층/Pt층/Au층, 및 Cr층/Al층/Cr층/Ni층/Au층의 금속 적층 구조 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 제2 전극(160)의 일부와 전류 차단층(130)의 사이에 투명 전극(140)이 개재되어, 제2 전극(160)과 투명 전극(140)이 접촉하는 부분을 통해 전류가 도통된다. 따라서, 전류가 효과적으로 분산될 수 있도록, 제2 전극(160)과 투명 전극(140)이 접촉하는 영역이 조절될 수 있으며, 이와 관련하여, 도 2를 참조하여 본 실시예의 제2 전극(160), 특히 제2 전극 패드(161) 주변 영역의 구조에 대해 더욱 상세하게 설명한다.
먼저, 제2 전극 패드 주변의 구조와 관련하여, 비교예들을 설명한다. 도 14의 (a) 내지 (f)는 비교예들에 따른 제2 전극 패드 주변의 구조를 도시한다.
먼저, 도 14의 (a) 및 (b)는 비교예 1에 따른 제2 전극 패드(61)의 구조를 도시한다. 도 14의 (a) 및 (b)를 참조하면, 투명 전극(40)의 개구부는 패드 전류 차단층(31) 상에 형성되며, 따라서, 투명 전극(40)은 제2 전극 패드(61)의 테두리를 따라 연속적으로 제2 전극 패드(61)와 접촉한다. 비교예 1의 구조에 따르면, 투명 전극(40)과 제2 전극 패드(61)가 접촉하는 부분에서 제2 전극 패드(61)의 박리(peeling)가 쉽게 발생하여 발광 소자의 신뢰성을 저하시킨다. 특히, 제2 전극 패드(61)의 테두리 전체가 투명 전극(40)과 접촉되므로, 제2 전극 패드(61)의 박리를 억제할 수 있는 부분이 결여되어 있다. 나아가, 제2 전극 패드(61)의 상면에 볼 본딩을 형성하는 경우, 더욱 쉽게 제2 전극 패드(61)가 박리되며, 따라서, 이러한 구조는 낮은 BST(Ball Shear Test)값을 갖는다.
도 14의 (c) 및 (d)는 비교예 2에 따른 제2 전극 패드(61)의 구조를 도시한다. 도 14의 (c) 및 (d)를 참조하면, 투명 전극(40)은 패드 전류 차단층(31)으로부터 이격되며, 제2 전극 패드(61)는 패드 전류 차단층(31) 상에 위치한다. 비교예 2의 구조에 따르면, 투명 전극(40)과 제2 전극 패드(61)과 접촉하지 않으므로, 비교예 1의 구조에 비해 높은 BST값을 가질 수 있다. 그러나, 제2 전극 패드(61)와 투명 전극(40)이 접촉되지 않아, 제2 전극 패드(61) 주변 영역의 전류 분산이 원활하게 이루어지지 않는다.
도 14의 (e) 및 (f)는 비교예 3에 따른 제2 전극 패드(61)의 구조를 도시한다. 도 18의 (e) 및 (f)를 참조하면, 패드 전류 차단층(31)은 개구부를 가지며, 투명 전극(40)이 패드 전류 차단층(31)을 덮는다. 제2 전극 패드(61)는 패드 전류 차단층(31) 상에 위치한다. 비교예 3의 구조에 따르면, 패드 전류 차단층(31) 상부의 투명 전극(40) 표면에 요철 패턴이 형성됨으로써, 상기 요철 패턴에 의해 제2 전극 패드(61)의 박리가 억제될 수 있다. 따라서, 비교예 3의 구조는 비교예 1에 비해 높은 BST값을 갖는 발광 소자를 제공할 수 있다. 그러나, 제2 전극 패드(61)가 하부의 제2 도전형 반도체층과 투명 전극(40)을 통해 직접적으로 연결되는 구조를 가져, 정전기 발생 시 정전기가 직접적으로 제2 도전형 반도체층으로 도통될 수 있다. 따라서, 비교예 3의 구조는 정전기 방전(ESD)에 대한 내성이 약해, 비교예 3의 구조를 갖는 발광 소자의 신뢰성이 저하된다.
이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 제2 전극 패드(161) 주변의 구조에 관해 설명한다. 도 2 (a) 및 (b)의 확대도들에서, 설명의 편의를 위하여 투명 전극(140)을 실선으로 나타내고, 전류 차단층(130) 및 제2 전극(160)은 파선으로 나타내었다. 도 2에 따른 본 발명의 실시예에 따르면, 투명 전극(140)의 개구부(140a)는 측면(140g)을 포함하고, 상기 측면(140g)은 패드 전류 차단층(131) 상에 위치하되, 제2 전극 패드(161)로부터 이격된다. 이때, 투명 전극(140)의 개구부(140a)는 패드 전류 차단층(131)의 측면을 따라 형성되되, 대체로 상기 패드 전류 차단층(131)의 측면 형상에 대응하도록 형성된다. 특히, 개구부(140a)의 측면이 패드 전류 차단층(131) 상에 위치함으로써, 제2 도전형 반도체층(125)의 상면이 노출되지 않고 투명 전극(140)에 의해 커버될 수 있다. 이에 따라, 제2 전극 패드(161) 주변에서 발생하는 정전기가 제2 도전형 반도체층(125)으로 직접적으로 도통되는 것이 방지될 수 있어, 정전기 방전에 의해 발광 소자의 불량을 더욱 효과적으로 방지할 수 있다.
투명 전극(140)은 적어도 하나의 돌출부(140p)를 포함하고, 돌출부(140p)는 개구부(140a)의 측면으로부터 돌출된다. 돌출부(140p)는, 도 2(a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 적어도 하나의 돌출부(140p)는 패드 전류 차단층(131)의 측면 및 상면을 부분적으로 덮으며, 패드 전류 차단층(131)과 제2 전극 패드(161)의 사이에 개재된다. 따라서, 제2 전극 패드(161)와 돌출부(140p)가 전기적으로 연결되어, 제2 전극 패드(161)와 돌출부(140p)를 통해 전류가 도통된다. 이에 따라, 돌출부(140p)가 위치하는 영역에 대한 전류 주입이 원활하게 이루어질 수 있다. 제2 전극(160)의 제2 전극 연장부(163)는 투명 전극(140)에 접촉하므로, 제2 전극 연장부(163)에 의해 제2 도전형 반도체층(125)에 대한 전류 주입이 이루어진다. 따라서, 돌출부(140p)의 개수 및 위치는 제2 전극 연장부(163)의 위치에 따라 조절될 수 있다.
구체적으로, 도 2(b)를 참조하여 설명한다. 먼저, 제2 전극 패드(161)의 중심부(161c)를 원점으로 하여, x축과 y축을 갖는 가상의 면(가상의 좌표계)을 정의한다. 상기 가상의 면은 제1 사분면(1QD), 제2 사분면(2QD), 제3 사분면(3QD) 및 제4 사분면(4QD)을 포함한다. 상기 가상의 좌표계를 기준으로, 제2 전극 패드(161)로부터 제2 전극 연장부(163)가 연장되는 부분, 즉, 제2 전극 패드(161)와 제2 전극 연장부(163)의 계면(165)은, x(+)축, x(-)축, y(+)축, y(-)축 및 제1 내지 제4 사분면(1QD, 2QD, 3QD, 4QD) 중 적어도 하나 상에 위치할 수 있다. 이때, 적어도 하나의 돌출부(140p)는 상기 계면(165)이 위치하는 부분을 제외하고, 나머지의 x(+)축, x(-)축, y(+)축, y(-)축 및 제1 내지 제4 사분면(1QD, 2QD, 3QD, 4QD) 중 적어도 하나 상에 위치할 수 있다. 예컨대, 본 실시예에서, 제2 전극 패드(161)와 제2 전극 연장부(163)의 계면(165)은 제4 사분면(4QD) 또는 y(-)축 상에 위치하고, 3개의 돌출부들(140p)은 각각 x(+)축, x(-)축 및 y(+)축 상에 위치한다. 따라서, 제4 사분면(4QD) 또는 y(-)축 주변에 대응하는 영역에는 제2 전극 연장부(163)에 의해 전류가 주입되고, x(+)축, x(-)축 및 y(+)축 주변에 대응하는 영역들에는 돌출부(140p)들에 의해 전류가 주입될 수 있다.
한편, 제2 전극 패드(161)의 하면과 투명 전극(140)이 접하는 부분의 면적은 제2 전극 패드(161)의 전체 하면 면적에 대하여, 1% 이상 20% 이하일 수 있고, 나아가, 1.5% 이상 13% 이하일 수 있으며, 더 나아가, 3% 이상 5% 이하일 수 있다. 제2 전극 패드(161)의 하면과 투명 전극(140)이 접하는 부분의 면적을 상술한 비율로 조절함으로써, 제2 전극 패드(161)와 패드 전류 차단층(131)이 접하는 부분의 면적을 상대적으로 크게 할 수 있다. 따라서, 제2 전극 패드(161)와 투명 전극(140)이 접하는 부분에서 발생할 수 있는 제2 전극 패드(161)의 박리를 효과적으로 억제할 수 있다. 또한, 돌출부(140p)는 다양한 형상을 가질 수 있으며, 예컨대, 도시된 바와 같이 원호 내지 타원호 형상을 가질 수 있다.
본 실시예와 같이, 제2 전극 패드(161)와 패드 전류 차단층(131) 간의 계면의 일부 영역에만 투명 전극(140)이 개재됨으로써, 제2 전극 패드(161)의 박리를 효과적으로 억제할 수 있다. 특히, 제2 전극 패드(161) 하면의 테두리 부분이 대부분 전류 차단층(131)에 접하고, 상기 테두리 부분의 극히 일부분만 투명 전극(140)과 접하는 구조를 갖는 제2 전극 패드(161)에 의해, 제2 전극 패드(161)의 박리가 방지되고, BST값이 높은 발광 소자가 제공될 수 있다. 이에 더하여, 제2 전극 패드(161)가 투명 전극(140)의 돌출부(140p)와 접촉함으로써, 제2 전극 패드(161)와 투명 전극(140)으로부터 이격되어 발생할 수 있는 전류 밀집 현상을 완화시킬 수 있고, 제2 전극 연장부(163)가 위치하지 않는 부분들에 대해 전류가 원활하게 분산될 수 있도록 한다. 수평 방향으로 전류가 원활하게 분산됨으로써, 발광 소자의 파워가 향상될 수 있고, 순방향 전압(Vf)이 낮아질 수 있다. 나아가, 제2 전극 패드(161)와 제2 도전형 반도체층(125)이 투명 전극(140)을 통해 직접적으로 연결되는 부분이 존재하지 않으므로, 정전기에 의한 불량 또는 파손이 방지될 수 있어, 정전기 방전에 대한 내성이 높은 발광 소자가 제공될 수 있다. 즉, 본 실시예에 따르면, 제2 전극 패드(161)의 박리가 방지되어 신뢰성이 높고, 전류 분산 효율이 우수하며, 정전기 방전에 대한 내성이 높아, 비교예 1 내지 비교예 3의 문제점들이 개선된 발광 소자가 제공된다.
본 실시예의 발광 소자에 있어서, 제1 전극(150), 제2 전극(160) 및 돌출부(140p)의 형태 및 위치는 필요에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 또한, 투명 전극(140) 개구부(140a)의 측면(140g)은 패드 전류 차단층(131)으로부터 이격되어 위치할 수도 있다. 도 12에 도시된 바와 같이, 개구부(140a)의 측면(140g)은 패드 전류 차단층(131)의 측면으로부터 이격되어 위치할 수 있다. 이에 따라, 개구부(140a)의 측면(140g)과 패드 전류 차단층(131)의 사이에는 제2 도전형 반도체층(125)이 부분적으로 노출될 수도 있다.
제1 전극(150)은 제1 도전형 반도체층(121) 상에 위치할 수 있으며, 제1 도전형 반도체층(121)과 전기적으로 연결된다. 제1 전극(150)은 제1 전극 패드(151) 및 제1 전극 연장부(153)를 포함할 수 있다. 제1 전극(150)은 제2 도전형 반도체층(125)과 활성층(123)이 부분적으로 제거되어 노출된 제1 도전형 반도체층(121)의 상면 일부와 오믹 컨택함으로써, 제1 도전형 반도체층(121)과 전기적으로 연결될 수 있다. 본 실시예에 있어서, 제1 전극(150)은 메사(120m) 상에 위치하되, 제1 전극(150)과 메사(120m)의 사이에는 절연층(170)이 개재될 수 있다. 이때, 절연층(170)은 절연성 물질을 포함할 수 있으며, 예컨대, SiO2, SiNx, 굴절률이 서로 다른 층들이 반복 적층된 분포 브래그 반사기 등을 포함할 수 있다. 또한, 제1 전극 패드(151) 및 제1 전극 연장부(153)의 일부는 제1 도전형 반도체층(121)과 컨택할 수 있다.
이하, 도 1a, 도 3, 도 4, 및 도 8 내지 도 11을 참조하여 제1 전극(150)과 관련하여 더욱 구체적으로 설명한다.
제1 전극 연장부(153)는 절연층(170) 상에 위치하되, 제1 전극 연장부(153)의 일부는 적어도 하나의 그루브(120g)와 상하 방향으로 중첩되어 위치한다. 이때, 제1 전극 연장부(153)는 제1 도전형 반도체층(121)과 컨택되는 연장부 컨택 부분(153a)을 포함하며, 연장부 컨택 부분(153a)은 제1 도전형 반도체층(121)과 오믹 컨택할 수 있다. 연장부 컨택 부분(153a)이 적어도 하나의 그루브(120g)에 의해 노출된 제1 도전형 반도체층(121)과 전기적 연결을 형성하고, 제1 전극 연장부(153)의 나머지 부분은 절연층(170) 상에 형성되어 제1 도전형 반도체층(121)과 절연됨으로써, 발광 소자 구동 시 전자(electron)들은 연장부 컨택 부분(153a)을 통해 제1 도전형 반도체층(121)으로 이동한다(즉, 연장부 컨택 부분(153a)을 통해 전류가 도통된다).
제1 전극(150)이 n형 전극인 경우, 전자들은 제1 전극(150)으로부터 제2 전극(160)을 향하는 방향으로 이동하는데, 제1 전극 연장부(153) 전체가 제1 도전형 반도체층(121)과 컨택하는 경우 제1 전극 패드(151)로부터 거리에 따라 제1 도전형 반도체층(121)에 주입되는 전자의 밀도가 달라질 수 있다. 즉, 제1 전극 연장부(153)에서 제1 전극 패드(151)에 상대적으로 가깝게 위치하는 부분으로부터 주입되는 전자의 밀도는 제1 전극 연장부(153)에서 제1 전극 패드(151)에서 상대적으로 멀리 위치하는 부분으로부터 주입되는 전자의 밀도보다 높다. 따라서, 제1 전극 연장부(153) 전체가 제1 도전형 반도체층(121)에 컨택하는 경우, 전류 분산 효율(current spreading performance)이 저하될 수 있다.
반면, 본 실시예에 따르면, 제1 전극 연장부(153)의 연장부 컨택 부분(153a)을 통해서 제1 도전형 반도체층(121)과 컨택하되, 제1 전극 연장부(153)의 나머지 부분들은 절연층(170)에 의해 제1 도전형 반도체층(121)과 절연된다. 따라서, 연장부 컨택 부분(153a)을 통해서 전자 주입이 이루어져, 복수의 연장부 컨택 부분(153a)에서의 전자 주입 밀도를 대체로 유사하게 유지할 수 있다. 이에 따라, 제1 전극 연장부(153)에서 제1 전극 패드(151)로부터 거리가 먼 부분을 통해서도 원활하게 전자가 주입될 수 있어, 발광 소자의 전류 분산 효율을 향상시킬 수 있다.
연장부 컨택 부분(153a)은 그루브(120g)의 위치 및 개수에 대응할 수 있으므로, 연장부 컨택 부분(153a)들의 이격 거리는 대체로 동일할 수 있으며, 연장부 컨택 부분(153a)들은 발광 소자의 일 측면을 따라 위치할 수 있다. 예컨대, 연장부 컨택 부분(153a)들은 발광 소자의 제2 측면(102)에 인접하여 위치할 수 있다.
한편, 연장부 컨택 부분(153a)의 아래에 위치하는 절연층(170)은 제1 전극 연장부(153)의 선폭보다 큰 폭을 가질 수 있어, 메사(120m)와 제1 전극 연장부(153)간에 전기가 도통되는 것을 더욱 효과적으로 방지한다. 또한, 절연층(170) 중 제1 전극 연장부(153)의 아래에 위치하는 부분은 메사(120m)의 측면에 의해 정의되는 영역 내에 위치할 수 있다. 따라서, 도 3 등에 도시된 바와 같이, 절연층(170) 중 제1 전극 연장부(153)의 아래에 위치하는 부분 주변에는 메사(120m) 상면의 일부가 노출될 수 있으며, 특히, 메사(120m) 측면의 요철 패턴(127)은 절연층(170)에 덮이지 않고 노출된다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 절연층(170)은 그루브(120g)의 측면을 적어도 부분적으로 덮을 수 있다. 특히, 그루브(120g)의 측면에 노출된 활성층(123)의 측면을 덮을 수 있다. 제1 전극 연장부(153)의 연장부 컨택 부분(153a)은 그루브(120g)에 의해 노출된 제1 도전형 반도체층(121)과 컨택하므로, 연장부 컨택 부분(153a)의 주변 영역은 정전기가 발생할 확률이 높다. 이러한 정전기의 방전에 의해 연장부 컨택 부분(153a) 주변의 발광 구조체(120)가 손상될 수 있으며, 특히, 정전기 방전에 의해 활성층(123)이 손상되면, 손상된 부분만큼 발광 영역이 감소하게 된다. 따라서, 절연층(170)을 그루브(120g)의 측면에 노출된 활성층(123)의 측면을 덮도록 형성함으로써, 정전기 방전으로 인한 활성층(123)의 손상에 따른 발광 영역의 감소를 방지할 수 있다.
나아가, 절연층(170)은 그루브(120g) 상부의 주변을 더 덮도록 형성될 수 있다. 도 3 등에 도시된 바와 같이, 절연층(170)은 그루브(120g) 주변의 메사(120m) 상면을 더 덮을 수 있다. 이에 따라, 그루브(120g) 주변의 메사(120m) 상면을 통해 정전기가 제2 도전형 반도체층(125)에 도통되는 것을 방지할 수 있어, 정전기 방전에 대한 발광 소자의 내성을 더욱 향상시킬 수 있다.
제1 전극 패드(151)는 절연층(170) 상에 위치하여, 메사(120m)의 상면, 즉 제2 도전형 반도체층(125)과 전기적으로 절연된다. 제1 전극 패드(151)는 패드 컨택 부분(151a)을 포함할 수 있으며, 패드 컨택 부분(151a)은 제1 도전형 반도체층(121)과 오믹 컨택될 수 있다. 패드 컨택 부분(151a)을 통해 제1 전극 패드(151)의 일부가 제1 도전형 반도체층(121)과 컨택할 수 있다. 패드 컨택 부분(151a)은 메사(120m)의 측면 상에 위치하되, 절연층(170)에 의해 메사(120m)의 측면과 절연된다. 제1 전극 패드(151)가 패드 컨택 부분(151a)을 포함함으로써, 패드 컨택 부분(151a)을 통해 전자 주입이 이루어질 수 있다. 따라서, 발광 소자의 전류 분산 효율이 더욱 향상될 수 있다. 이때, 패드 컨택 부분(151a)과 연장부 컨택 부분(153a)들은 발광 소자의 동일한 일 측면을 따라 위치할 수 있으며, 예컨대, 제2 측면(102)에 인접하여 위치할 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 전류 분산을 고려하여 패드 컨택 부분(151a)과 연장부 컨택 부분(153a)들은 적어도 두 개의 다른 측면들에 인접하도록 형성될 수도 있다.
한편, 절연층(170)은 그 측면으로부터 돌출되어 확장되는 적어도 하나의 확장부(171)를 더 포함할 수 있고, 상기 확장부(171)는 제1 전극 패드(151) 주변의 메사(120m) 측면을 덮을 수 있다. 예컨대, 도 4 등에 도시된 바와 같이, 절연층(170)은 두 개의 확장부(171)를 포함할 수 있고, 상기 두 개의 확장부(171)는 제1 전극 패드(151)의 주변에서 발광 소자의 제2 측면(102) 및 제3 측면(103)을 향하는 방향으로 연장되어 형성된다. 이때, 패드 컨택 부분(151a)은 상기 두 개의 확장부(171)들 사이에 위치할 수 있다. 본 실시예의 발광 소자에 전원을 공급하기 위해, 제1 전극 패드(151)에 전기적 본딩(예컨대, 볼 본딩)을 형성하는 경우, 도전성 물질이 제1 전극 패드(151)를 벗어나 메사(120m)의 측면에도 형성될 가능성이 있다. 이러한 경우 상기 도전성 물질에 의해 전기적 쇼트가 발생할 수 있다. 본 실시예에 따르면, 확장부(171)에 의해 제1 전극 패드(151) 주변의 메사(120m) 측면이 커버되므로, 도전성 물질이 제1 전극 패드(151)를 벗어나 형성되더라도 확장부(171)를 통해 메사(120m) 측면과 절연될 수 있다. 이에 따라, 발광 소자의 불량 및 제조 수율 감소를 방지할 수 있다.
절연층(170)은 투명 전극(140)과 이격될 수 있다. 절연층(170)은 형성 과정에서 발생하거나 자체적으로 함유하는 결함에 의해 미세 전류를 도통시킬 가능성이 있다. 이러한 절연층(170)이 비교적 낮은 전기적 저항을 갖는 투명 전극(140)과 접촉하면, 절연층(170)을 통해 투명 전극(140)과 제1 전극(150)간에 흐르는 누설 전류가 발생할 수 있다. 따라서, 절연층(170)과 투명 전극(140)을 이격시켜, 절연층(170)을 통한 누설 전류 발생을 방지하여 발광 소자의 전기적 특성을 향상시킬 수 있다.
제1 전극(150)은 제1 도전형 반도체층(121)에 외부의 전원을 공급하는 역할을 할 수 있고, 제1 전극(150)은 Ti, Pt, Au, Cr, Ni, Al 등과 같은 금속 물질을 포함할 수 있다. 또한, 제1 전극(150)은 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있다.
한편, 몇몇 실시예들에 따른 발광 소자는, 발광 소자의 표면을 적어도 부분적으로 덮는 패시베이션층(180)을 더 포함할 수 있다. 도 13에 도시된 바와 같이, 패시베이션층(180)은 발광 구조체(120) 및 투명 전극(140)을 적어도 부분적으로 덮을 수 있고, 나아가, 제1 전극 연장부(153) 및 제2 전극 연장부(163)를 더 덮을 수 있다. 이때, 패시베이션층(180)은 제1 전극 패드(151) 및 제2 전극 패드(161)를 적어도 부분적으로 노출시키는 개구부들을 포함할 수 있으며, 상기 개구부를 통해 제1 및 제2 전극 패드(151, 161)에 전기적 연결을 형성할 수 있다.
패시베이션층(180)은 외부의 습기 또는 유해 가스로부터 발광 소자를 보호할 수 있다. 패시베이션층(180)은 절연성 물질로 형성될 수 있고, 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 패시베이션층(180)은 SiO2, MgF2, SiN 등을 포함할 수 있고, 또는 TiO2 및 SiO2와 같은 서로 다른 물질층이 반복 적층된 분포 브래그 반사기를 포함할 수도 있다. 또한, 패시베이션층(180)이 다중층으로 이루어진 경우, 최상층은 SiN으로 형성될 수 있고, 이 경우 SiN은 내습성이 높아 상기 발광 소자를 외부 습기로부터 효과적으로 보호할 수 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 조명 장치에 적용한 예를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 15을 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(1037)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 16은 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 및, 상기 표시패널(2110)의 하부 가장자리를 지지하는 패널 가이드를 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 PCB는 별도의 PCB에 구성되지 않고, 박막 트랜지스터 기판상에 형성될 수도 있다.
백라이트 유닛은 적어도 하나의 기판 및 복수의 발광 소자(2160)를 포함하는 광원 모듈을 포함한다. 나아가, 백라이트 유닛은 바텀커버(2180), 반사 시트(2170), 확산 플레이트(2131) 및 광학 시트들(2130)을 더 포함할 수 있다.
바텀커버(2180)는 상부로 개구되어, 기판, 발광 소자(2160), 반사 시트(2170), 확산 플레이트(2131) 및 광학 시트들(2130)을 수납할 수 있다. 또한, 바텀커버(2180)는 패널 가이드와 결합될 수 있다. 기판은 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, 기판은 복수로 형성되어, 복수의 기판들이 나란히 배치된 형태로 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 단일의 기판으로 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 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 17은 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 유닛을 포함한다. 나아가, 상기 디스플레이 장치는, 표시패널(3210)을 지지하고 백라이트 유닛이 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 유닛과 결속될 수 있다.
표시패널(3210)에 광을 제공하는 백라이트 유닛은 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 유닛은 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 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 헤드 램프에 적용한 예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 18을 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.
이상에서, 본 발명의 다양한 실시예들에 대하여 설명하였지만, 상술한 다양한 실시예들 및 특징들에 본 발명이 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 특허청구범위에 의한 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형과 변경이 가능하다.

Claims (22)

  1. 제1 도전형 반도체층;
    상기 제1 도전형 반도체층 상에 위치하며, 활성층과 활성층 상에 위치하는 제2 도전형 반도체층을 포함하는 메사;
    상기 메사 상에 부분적으로 위치하는 전류 차단층;
    상기 메사 상에 위치하며, 상기 전류 차단층을 덮되, 상기 전류 차단층을 적어도 부분적으로 노출시키는 개구부를 포함하는 투명 전극;
    상기 메사 상에 부분적으로 위치하는 절연층;
    상기 절연층 상에 위치하여 상기 제2 도전형 반도체층과 절연되며, 제1 전극 패드 및 상기 제1 전극 패드로부터 연장되는 제1 전극 연장부를 포함하는 제1 전극; 및
    상기 전류 차단층 상에 위치하며, 상기 투명 전극의 개구부 상에 위치하는 제2 전극 패드 및 상기 제2 전극 패드로부터 연장되는 제2 전극 연장부를 포함하는 제2 전극을 포함하고,
    상기 투명 전극은 상기 개구부의 측면으로부터 돌출된 적어도 하나의 돌출부를 포함하되, 상기 돌출부의 적어도 일부는 상기 제2 전극 패드와 상기 전류 차단층 사이에 위치하고,
    상기 메사는 그 측면에 형성된 적어도 하나의 그루브를 포함하되, 상기 그루브를 통해 제1 도전형 반도체층이 부분적으로 노출되고,
    상기 절연층은 상기 그루브의 측면을 적어도 부분적으로 덮고, 상기 제1 전극 연장부는 상기 그루브를 통해 상기 제1 도전형 반도체층과 컨택되는 연장부 컨택 부분을 포함하는 발광 소자.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 절연층은 상기 그루브에 노출된 활성층의 측면을 덮는 발광 소자.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 절연층은 상기 그루브 상부의 주변을 더 덮는 발광 소자.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 절연층은 상기 투명 전극과 이격되는 발광 소자.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 하나의 그루브는 서로 이격된 복수의 그루브들을 포함하고, 상기 복수의 그루브들은 상기 발광 소자의 일 측면에 위치하는 발광 소자.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 전극 패드는 상기 제1 도전형 반도체층과 컨택되는 패드 컨택 부분을 포함하는 발광 소자.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 패드 컨택 부분과 상기 적어도 하나의 연장부 컨택 부분은 상기 발광 소자의 일 측면에 위치하는 발광 소자.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 절연층은 상기 제1 전극 패드 주변의 메사 측면을 덮는 적어도 하나의 확장부를 포함하는 발광 소자.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 절연층 중, 상기 제1 전극 연장부의 아래에 위치하는 부분은 상기 메사의 측면에 의해 정의되는 영역 내에 위치하는 발광 소자.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 제1 전극 패드는 상기 제1 도전형 반도체층과 컨택되는 패드 컨택 부분을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 확장부는 복수의 확장부들을 포함하며, 상기 패드 컨택 부분은 상기 복수의 확장부들의 사이 영역에 위치하는 발광 소자.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 하나의 그루브는 원호 형태의 평면 형상을 갖는 발광 소자.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 전류 차단층은 상기 제2 전극 패드의 아래에 위치하는 패드 전류 차단층, 및 상기 제2 전극 연장부의 아래에 위치하는 연장부 전류 차단층을 포함하고,
    상기 투명 전극의 개구부를 통해 상기 패드 전류 차단층이 적어도 부분적으로 노출되는 발광 소자.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 투명 전극의 개구부의 측면은 상기 패드 전류 차단층 상에 위치하는 발광 소자.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 투명 전극의 개구부의 측면은 상기 패드 전류 차단층으로부터 이격되는 발광 소자.
  15. 청구항 12에 있어서,
    상기 제2 전극 연장부와 상기 연장부 전류 차단층 사이에는 투명 전극이 개재되는 발광 소자.
  16. 청구항 12에 있어서,
    상기 패드 전류 차단층의 중심부를 원점으로 하여 x축과 y축을 갖는 가상의 좌표계를 기준으로,
    상기 제2 전극 패드와 상기 제2 전극 연장부의 계면은 x(+)축, x(-)축, y(+)축, y(-)축 및 제1 내지 제4 사분면 중 적어도 하나 상에 위치하고,
    상기 적어도 하나의 돌출부는 상기 계면이 위치하는 부분을 제외하고, x(+)축, x(-)축, y(+)축, y(-)축 및 제1 내지 제4 사분면 중 적어도 하나 상에 위치하는 발광 소자.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 계면은 상기 y(-)축 또는 상기 제4 사분면 상에 위치하고, 상기 돌출부는 x(+)축, x(-)축 및 y(+)축 상에 위치하는 발광 소자.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 제1 전극 패드는 상기 발광 소자의 일 측면에 인접하여 위치하고, 상기 제1 전극 연장부는 상기 제1 전극 패드로부터 상기 발광 소자의 타 측면을 향하여 연장되고,
    상기 제2 전극 패드는 상기 발광 소자의 타 측면에 인접하여 위치하고, 상기 제2 전극 연장부는 상기 제2 전극 패드로부터 상기 발광 소자의 일 측면을 향하여 연장되는 발광 소자.
  19. 제1 도전형 반도체층;
    상기 제1 도전형 반도체층 상에 위치하며, 활성층과 활성층 상에 위치하는 제2 도전형 반도체층을 포함하는 메사;
    상기 메사 상에 위치하는 투명 전극;
    상기 메사 상에 부분적으로 위치하는 절연층; 및
    상기 절연층 상에 위치하여 상기 제2 도전형 반도체층과 절연되며, 제1 전극 패드 및 상기 제1 전극 패드로부터 연장되는 제1 전극 연장부를 포함하는 제1 전극을 포함하고,
    상기 메사는 그 측면에 형성된 적어도 하나의 그루브를 포함하되, 상기 그루브를 통해 제1 도전형 반도체층이 부분적으로 노출되고,
    상기 절연층은 상기 그루브의 측면을 적어도 부분적으로 덮어 상기 그루브에 노출된 상기 활성층의 측면을 덮고, 상기 제1 전극 연장부는 상기 그루브를 통해 상기 제1 도전형 반도체층과 컨택되는 연장부 컨택 부분을 포함하는 발광 소자.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 절연층은 상기 그루브 상부의 주변을 더 덮는 발광 소자.
  21. 청구항 19에 있어서,
    상기 절연층은 상기 투명 전극과 이격되는 발광 소자.
  22. 청구항 19에 있어서,
    상기 제1 전극 패드는 상기 제1 도전형 반도체층과 컨택되는 패드 컨택 부분을 포함하는 발광 소자.
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