KR20170009359A - 발광 소자 및 그것을 제조하는 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자는 제1 도전형 반도체층, 및 상기 제1 도전형 반도체층 상에 위치하는 활성층 및 상기 활성층 상에 위치하는 제2 도전형 반도체층을 포함하는 메사를 포함하는 발광 구조체; 상기 제2 도전형 반도체층 상에 위치하는 투명 전극층; 상기 제1 도전형 반도체층 중 상기 메사 주변에 노출된 영역 상에 위치한 제1 부 및 상기 투명 전극층상에 위치한 제2 부를 포함하는 절연층을 포함하는 발광 다이오드; 및 상기 발광 다이오드를 덮는 봉지재를 포함하고, 상기 절연층의 굴절률은 상기 봉지재의 굴절률보다 크고 상기 투명 전극층의 굴절률보다 작고, 상기 제1 부의 두께는 상기 제2 부의 두께보다 클 수 있다.

Description

발광 소자 및 그것을 제조하는 방법{LIGHT-EMITTING apparatus AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}
본 발명은 발광 소자에 관한 것으로, 상세하게는 절연층을 포함하는 발광 소자에 관한 것이다.
발광 다이오드(LED)는 전기적 에너지를 광으로 변환하는 고체 상태 소자이다. 발광 다이오드는 백라이트 등에 사용하는 각종 광원, 조명, 신호기, 대형 디스플레이 등에 폭넓게 이용되고 있으며, 회로기판, 봉지재 등과 함께 발광 소자 형태로 사용될 수 있다. 일반적으로, 발광 다이오드의 상면에 절연층이 위치하여 발광 다이오드를 보호할 수 있다. 그러나, 상기 발광 다이오드의 투명 전극층과 절연층의 굴절률 차이가 크기 때문에, 투명 전극층과 절연층의 계면에서 광의 전반사가 일어나 발광 다이오드의 광 추출 효율이 낮아지는 문제가 있다. 또한, 절연층의 두께가 일정하여, 광 흡수가 쉽게 일어나고 발광 다이오드의 손상을 방지하는데 어려움이 있다.
본 발명이 해결하려는 과제는, 광 추출 효율이 개선되어 출력 전력이 개선된 발광 소자를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는, 전류 분산 효율이 증가하어 발광 분포 정도가 개선된 발광 소자를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는, 신뢰성이 우수한 발광 소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자는 제1 도전형 반도체층, 및 상기 제1 도전형 반도체층 상에 위치하는 활성층 및 상기 활성층 상에 위치하는 제2 도전형 반도체층을 포함하는 메사를 포함하는 발광 구조체; 상기 제2 도전형 반도체층 상에 위치하는 투명 전극층; 상기 제1 도전형 반도체층 중 상기 메사 주변에 노출된 영역 상에 위치한 제1 부 및 상기 투명 전극층상에 위치한 제2 부를 포함하는 절연층을 포함하는 발광 다이오드; 및 상기 발광 다이오드를 덮는 봉지재를 포함하고, 상기 절연층의 굴절률은 상기 봉지재의 굴절률보다 크고 상기 투명 전극층의 굴절률보다 작고, 상기 제1 부의 두께는 상기 제2 부의 두께보다 클 수 있다.
상기 제2 부의 두께는 20nm 내지 160nm일 수 있다.
상기 제1 부의 두께는 300nm 내지 500nm일 수 있다.
상기 절연층의 굴절률은 1.65 내지 1.80 일 수 있다.
상기 활성층에서 방출되는 광의 파장은 420nm 내지 460nm 일 수 있다.
상기 절연층은 상기 메사의 측면에 위치하는 제3 부를 더 포함하며, 상기 제3 부의 적어도 일부의 두께는 180nm 내지 230nm 일 수 있다.
상기 제3 부의 적어도 일부는 상기 활성층의 측면을 덮을 수 있다.
상기 절연층은 메쉬 구조를 포함할 수 있다.
상기 절연층은 볼록부와 오목부를 포함하는 구조를 포함할 수 있다.
상기 봉지재는 에폭시 수지 및/또는 실리콘 수지를 포함할 수 있다.
상기 절연층은 상기 봉지재와 접할 수 있다.
상기 제1 도전형 반도체층 상에 위치하는 제1 전극; 및 상기 투명 전극층 상에 위치하는 제2 전극을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 소자 제조 방법은, 발광 다이오드 및 발광 다이오드를 덮는 봉지재를 포함하는 발광 소자 제조 방법에 관한 것으로, 상기 발광 다이오드를 제조하는 단계는, 제1 도전형 반도체층, 상기 제1 도전형 반도체층 상에 배치된 활성층 및 상기 활성층 상에 배치된 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광 구조체를 형성하는 단계; 상기 발광 구조체의 상기 제2 도전형 반도체 및 상기 활성층을 식각하여 상기 제1 도전형 반도체 상에 메사를 형성하는 단계; 상기 제2 도전형 반도체층 상에 투명 전극층을 형성하는 단계; 및 스핀 코팅법을 이용하여 상기 제1 도전형 반도체층 중 상기 메사 주변 상에 노출된 영역 상에 위치하는 제1 부 및 상기 투명 전극층 상에 위치하는 제2 부를 포함하는 절연층을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 절연층의 굴절률은 상기 봉지재의 굴절률보다 크고 상기 투명 전극층의 굴절률보다 작으며, 상기 제1 부의 두께는 상기 제2 부의 두께보다 클 수 있다.
상기 스핀 코팅법을 통해 상기 절연층을 형성하는 단계는, 2000rpm, 25초의 조건에서 상기 절연층의 재료물질을 도포하는 것을 포함할 수 있다.
상기 발광 소자 제조 방법은 상기 절연층을 식각하여 상기 제1 도전형 반도체층이 노출되는 제1 개구부 및 상기 투명 전극층이 노출되는 제2 개구부를 형성하는 단계를 더 포함하며, 상기 제1 개구부 및 상기 제2 개구부를 형성하는 단계는, 상기 절연층 상에 제1 감광성 물질을 도포하고, 상기 제1 감광성 물질 상에 상기 제1 개구부 및 상기 제2 개구부가 형성될 지점을 지정하는 마스크를 형성하고, 상기 제1 감광성 물질 및 상기 절연층을 식각하여 상기 제1 개구부 및 상기 제2 개구부를 형성하는 것을 포함할 수 있다.
상기 발광 소자 제조 방법은 상기 제1 개구부를 통해 상기 제1 도전형 반도체층과 접하는 제1 전극 및 상기 제2 개구부를 통해 상기 투명 전극층과 접하는 제2 전극을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 부의 두께는 20nm 내지 160nm일 수 있다.
상기 제2 부의 두께는 240nm 내지 500nm 일 수 있다.
상기 절연층은 메쉬 구조를 포함할 수 있다.
상기 절연층은 볼록부 및 오목부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 투명 전극층과 절연층의 굴절률 차이가 줄어들어, 전반사가 일어나는 광이 줄어들 수 있으므로, 광 추출 효율이 개선될 수 있으며, 출력 전력이 증가할 수 있다. 또한, 절연층이 전류 분산 역할을 하여, 발광 분포 정도가 개선될 수 있다. 나아가, 투명 전극층 상의 절연층의 두께가 제1 도전형 반도체층 상의 절연층 두께보다 작아서 광 추출 효율이 증가하고, 발광 소자의 신뢰성이 개선될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 구성인 발광 다이오드를 설명하기 위한 평면도이다.
도 3은 도 2의 절취선 A-A를 따라 취해진 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 구성인 절연층을 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는 도 3의 I를 확대한 확대도이다.
도 6은 본 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 그래프이다.
도 11은 종래의 발광 다이오드와 본 발명의 발광 다이오드의 발광 분포도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 그래프이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 그래프이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 그래프이다.
도 15 내지 도 24는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 그래프이다.
도 25은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 조명 장치에 적용한 예를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 26은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 디스플레이 장치에 적용한 예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 27는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 디스플레이 장치에 적용한 예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 28은 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 수도 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 개재된 경우도 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 다만, 본 발명에 있어서, 도면 부호 130과 D는 모두 절연층을 의미한다.
도 1 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자의 구조를 설명하기 위한 도면들이다. 구체적으로, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자의 일부를 설명하기 위한 평면도이고, 도 3은 도 2의 절취선 A-A를 따라 취해진 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자의 일부분을 설명하기 위한 단면도이고, 도 5는 도 3의 일부분(I)를 확대하여 설명하기 위한 확대도이다.
도 1의 (a)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자는 회로기판(400), 발광 다이오드(200) 및 봉지재(300)를 포함할 수 있다.
회로기판(400)은 외부 전력을 발광 다이오드(200)에 인가시키는 역할을 할 수 있다. 회로기판(400)은 인쇄회로기판(PCB) 또는 리드 단자일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 회로를 가진 구조면 가능하다.
발광 다이오드(200)는 회로기판(400) 상에 실장될 수 있다. 발광 다이오드(200)는 회로기판(400)을 통해 전달된 외부 전력을 인가 받아 광을 발생시킨다. 발광 다이오드(200)의 구조에 대해서는 이후 자세히 설명하도록 한다.
봉지재(300)는 발광 다이오드(200)를 덮을 수 있다. 구체적으로, 봉지재(300)는 발광 다이오드(200)의 상면 및 측면과 접하도록 위치할 수 있다. 봉지재(300)는 외부의 충격 또는 오염 물질로부터 발광 다이오드(200)를 보호할 수 있다. 봉지재(300)는 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이 반구형일 수 있으나, 반드시 이에 한정된 것은 아니며, 봉지재(300)의 상면은 평면일 수도 있으며, 거칠어진 표면(미도시)을 포함할 수도 있다.
봉지재(300)는 에폭시 수지 및/또는 실리콘 수지를 포함할 수 있다. 봉지재(300)의 굴절률은 1.5 내지 1.6일 수 있으며, 구체적으로 1.55일 수 있다.
도 1의 (a)와 달리, 본 발명의 발광 소자는 하우징(500)을 더 포함할 수 있다. 하우징(500)은 회로기판(400) 상에 위치하며 발광 다이오드(200)를 둘러싼 형태일 수 있다. 발광 다이오드(200)에서 방출된 광은 하우징(500)의 측면에서 반사되어 상부를 향할 수 있으므로, 광 추출 효율이 개선될 수 있다.
이하, 발광 다이오드(200)에 대해 설명하도록 한다. 도 2 및 도 3은 본 발명에 사용된 발광 다이오드(200)의 일 예를 도시한 도면들이나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 사용된 발광 다이오드(200)은 기판(100), 발광 구조체(110), 투명 전극층(120), 절연층(130), 제1 전극(140) 및 제2 전극(150)을 포함할 수 있다.
기판(100)은 제1 도전형 반도체층(111), 활성층(112), 및 제2 도전형 반도체층(113)을 성장시킬 수 있는 기판이면 한정되지 않으며, 예를 들어, 사파이어 기판, 실리콘 카바이드 기판, 질화갈륨 기판, 질화알루미늄 기판, 실리콘 기판 등일 수 있다. 특히, 본 실시예에 있어서, 기판(110)은 패터닝된 사파이어 기판(PSS)일 수 있다.
발광 구조체(110)는 제1 도전형 반도체층(111), 제1 도전형 반도체층(111) 상에 위치하는 제2 도전형 반도체층(113), 제1 도전형 반도체층(111)과 제2 도전형 반도체층(113) 사이에 위치하는 활성층(112)을 포함한다. 제1 도전형 반도체층(111), 활성층(112) 및 제2 도전형 반도체층(113)은 Ⅲ-Ⅴ 계열 화합물 반도체를 포함할 수 있고, 예를 들어, (Al, Ga, In)N과 같은 질화물계 반도체를 포함할 수 있다. 제1 도전형 반도체층(111)은 n형 불순물(예를 들어, Si)을 포함할 수 있고, 제2 도전형 반도체층(113)은 p형 불순물(예를 들어, Mg)을 포함할 수 있다. 또한, 그 반대일 수도 있다. 활성층(112)은 다중양자우물 구조(MQW)를 포함할 수 있고, 원하는 피크 파장의 광을 방출하도록 그 조성비가 결정될 수 있다.
발광 구조체(110)는 제2 도전형 반도체층(113) 및 활성층(112)을 포함하는 메사(M)를 포함할 수 있다. 메사(M)는 제2 도전형 반도체층(113) 및 활성층(112)이 부분적으로 제거되어 형성될 수 있다. 구체적으로, 메사(M)는 제1 도전형 반도체층(111)의 일부가 노출되도록, 제2 도전형 반도체층(113) 및 활성층(112)을 패터닝함으로써 형성될 수 있다. 메사(M)의 측면은 포토레지스트 리플로우(photo resist reflow)와 같은 기술을 통해 경사지게 형성될 수 있다. 나아가, 메사(M)의 측면의 적어도 일부는 요철 패턴을 포함할 수 있다. 이에 따라, 메사(M)의 측면을 향하는 광이 발광 다이오드 외부로 효과적으로 방출될 수 있다.
투명 전극층(120)은 제2 도전형 반도체층(113) 상에 위치할 수 있다. 투명 전극층(120)은 제2 도전형 반도체층(113)의 상면에 위치할 수 있다. 투명 전극층(120)은 제2 도전형 반도체층(113)에 전기적으로 접속할 수 있으며, 제2 도전형 반도체층(113)의 상면 면적보다 좁은 면적을 가질 수 있다. 즉, 투명 전극층(120)은 제2 도전형 반도체층(113)의 상면과 측면의 경계로부터 리세스될 수 있다. 따라서, 제2 도전형 반도체층(113)의 상면과 측면의 경계에서 전류가 집중되는 것이 방지될 수 있다.
투명 전극층(120)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. 투명 전극층(120)의 굴절률은 1.85 내지 1.95 일 수 있으며, 구체적으로 1.9 일 수 있다.
절연층(130)은 발광 구조체(110) 상에 위치할 수 있다. 절연층(130)은 발광 다이오드(200) 상면의 대부분을 덮을 수 있으므로, 발광 다이오드(200)를 외부의 충격 및 오염 물질로부터 보호할 수 있다.
절연층(130)은 실리콘 계열의 물질을 포함할 수 있다. 절연층(130)의 굴절률은 1.65 내지 1.80 일 수 있다. 이는 일반적으로 절연층(130)을 대신하여 위치하던 SiO2 의 굴절률보다 크다. 도 6은 광의 파장에 따른 SiO2 및 절연층(D)의 굴절률(n)을 나타낸 그래프이다. 구체적으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 350nm 내지 650nm의 파장 영역 대에 있어서, 절연층(D)의 굴절률은 SiO2의 굴절률 보다 큰 것을 알 수 있다. 바람직하게, 절연층(D)의 굴절률은 1.65 내지 1.8 일 수 있다. 도 7은 굴절률(n)에 따른 절연층의 출력을 나타낸 그래프이다. 그래프의 D0는 절연층이 없는 경우를 의미한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 발광 소자의 절연층의 굴절률이 1.65 내지 1.8인 경우, 출력 전압이 높은 것을 확인할 수 있다. 나아가, 발광 소자의 절연층의 굴절률이 1.75인 경우, 출력 전압이 가장 높을 수 있다.
도 14는 SiO2를 사용한 발광 소자의 출력 전력과 비교하여, 본 발명의 절연층(D)을 사용한 발광 소자의 출력 전력 및 절연층(D)과 SiO2를 모두 사용하지 않은 발광 소자의 출력 전력을 백분율(%)로 표현한 그래프이다. D0는 절연층(D)과 SiO2를 모두 사용하지 않은 경우를 의미한다. 도 14를 참조하면, 1.67, 1.75 및 1.80의 굴절률을 가지는 절연층(D)을 사용한 발광 소자의 경우, SiO2를 사용한 발광 소자의 출력 전력에 비해 각각 0.9%, 0.62% 및 0.28% 상승한 출력 전력을 보인다. 반면, 1.85의 굴절률을 가지는 절연층(D)을 사용한 발광 소자와 절연층(D) 및 SiO2를 모두 사용하지 않은 발광 소자의 경우, SiO2를 사용한 발광 소자의 출력 전력에 비해, 출력 전력이 감소되었음을 확인할 수 있다.
절연층(130)의 투명 전극층(120)의 굴절률보다 작을 수 있다. 예를 들어, 절연층(130)의 굴절률은 1.75일 수 있으며, 이는 투명 전극층(120)의 굴절률인 1.9 보다 작다. 나아가, 절연층(130)의 굴절률과 투명 전극층(120)의 굴절률 차이는 0.25 이하일 수 있으며, 구체적으로 0.2 이하일 수 있다. 절연층(130)의 굴절률과 투명 전극층(120)의 굴절률 차이가 줄어들면서, 투명 전극층(120)에서 절연층(130)을 향하는 광이 투명 전극층(120)과 절연층(130)의 계면에서 전반사되는 현상이 줄어들 수 있다. 따라서, 발광 소자의 광 추출 효율이 증가할 수 있다.
나아가, 절연층(130)의 굴절률은 봉지재(300)의 굴절률보다 클 수 있다. 예를 들어, 절연층(130)의 굴절률은 1.75일 수 있으며, 이는 봉지재(300)의 굴절률인 1.55보다 크다. 즉, 투명 전극층(120)의 굴절률, 절연층(130)의 굴절률 및 봉지재(300)의 굴절률은 순차적으로 감소할 수 있다. 이에 따라, 외부로 향하는 광 중 전반사되는 광의 비율이 줄어들 수 있으므로, 발광 소자의 광 추출 효율이 개선될 수 있다.
절연층(130)은 메쉬(mesh) 구조를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 4의 (a) 및 (b)를 참조하면, 절연층(130)은 투명 전극층(120)이나 발광 구조체(110)를 노출시키는 노출부(130e)를 포함할 수 있다. 상기 구조에 의해 절연층(130)은 단차를 가질 수 있으며, 이에 따라 절연층(130)으로 입사되는 광이 절연층(130)의 출사면에서 가지는 임계각이 줄어들 수 있다. 따라서, 발광 소자의 광 추출 효율이 개선될 수 있다. 절연층(130)은 도 4의 (a) 및 (b)의 구조에 한정되는 것은 아니며, 도 4의 (c)의 구조를 가질 수도 있다. 즉, 절연층(130)은 노출부(130e)를 가지지 않으며, 볼록부 및 오목부를 포함하는 구조를 포함할 수 있다. 이에 따라, 투명 전극층(120)과 봉지재(300)가 직접 접하는 것이 방지될 수 있으므로, 투명 전극층(120)과 봉지재(300)의 계면에서 전반사 되어 돌아오는 광이 줄어들어 광 추출 효율이 더욱 개선될 수 있다.
절연층(130)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 부(131), 제2 부(132) 및 제3 부(133)를 포함할 수 있다.
제1 부(131)는 제1 도전형 반도체층(111) 중 메사 주변에 노출된 영역 상에 위치할 수 있으며, 제2 부(132)는 투명 전극층(120) 상에 위치할 수 있다. 제3 부(133)는 메사(M)의 측면에 위치할 수 있으며, 나아가 제1 부(131)와 제2 부(132) 사이에 위치할 수 있다.
제1 부(131)의 두께(h1)는 제2 부(132)의 두께(h2)보다 클 수 있다. 제2 부(132)는 광이 방출되는 투명 전극층(120) 상에 위치하므로, 제2 부(132)에 의한 광 흡수를 최소화하기 위해 제1 부(131)보다 작은 두께(h2)로 형성될 수 있다. 이에 따라, 발광 소자의 광 추출 효율이 개선될 수 있다. 제1 부(131)는 제1 도전형 반도체층(111)을 외부의 충격 및 오염 물질로부터 보호하기 위해 제2 부(132)의 두께보다 큰 두께(h1)를 가질 수 있다. 또한, 제1 부(131)의 두께가 두껍기 때문에, 절연층(130)을 식각하여 전극을 형성하는 과정에서, 감광성 물질을 사용하는 경우, 감광성 물질 제거에 사용되는 용액에 의해 제1 도전형 반도체층(111)이 손상되는 것이 더욱 효과적으로 방지될 수 있다.
제1 부(131)의 두께(h1)는 300nm 내지 500nm 일 수 있다. 도 8은 제1 부(131)의 두께가 325nm 인 경우와 450nm인 경우, 광의 파장(nm)에 따른 광 투과율(%)을 각각 나타낸 그래프이다. 도 8을 참조하면, 420nm 내지 460nm의 파장영역의 광에 대해서, 325nm 두께의 제1 부(131) 및 450nm 두께의 제1 부(131) 모두 투과율이 높게 나타난다. 즉, 제1 부(131)의 두께(h1)가 300nm 내지 500nm를 만족하는 경우, 발광 다이오드(200)에서 방출된 광이 더욱 용이하게 제1 부(131)를 통과할 수 있다. 따라서, 발광 소자의 광 추출 효율이 개선될 수 있다.
제2 부(132)의 두께(h2)는 20nm 내지 160nm 일 수 있다. 도 9는 제2 부(132)의 두께가 20nm 인 경우와 160nm인 경우, 광의 파장(nm)에 따른 광 투과율(%)을 각각 나타낸 그래프이다. 도 9를 참조하면, 420nm 내지 460nm의 파장영역의 광에 대해서, 20nm 두께의 제2 부(132) 및 160nm 두께의 제2 부(132) 모두 투과율이 높게 나타난다. 즉, 제2 부(132)의 두께(h2)가 20nm 내지 160nm를 만족하는 경우, 발광 다이오드(200)에서 방출되어 투명 전극층(120)을 지난 광이 더욱 용이하게 제2 부(132)를 통과할 수 있다. 따라서, 발광 소자의 광 추출 효율이 개선될 수 있다.
절연층(130)은 제1 개구부(130a) 및 제2 개구부(130b)를 포함할 수 있다. 제1 개구부(130a)는 메사(M) 주변에 위치하며, 제1 도전형 반도체층(111)을 노출시킬 수 있다. 제2 개구부(130b)는 투명 전극층(120) 상에 위치하며, 투명 전극층(120)을 노출시킬 수 있다.
제1 전극(140)은 제1 도전형 반도체층(111) 상에 위치할 수 있다. 제1 전극(140)은 제1 개구부(130a)를 통해 제1 도전형 반도체층(111)과 접할 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 전극(140)은 제1 본딩패드(141) 및 제1 본딩패드(141)에서 연장된 하부 연장부(142)를 포함할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
제2 전극(150)은 투명 전극층(120) 상에 위치할 수 있다. 제2 전극(150)은 제2 개구부(130b)를 통해 투명 전극층(120)과 접할 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 제2 전극(150)은 제2 본딩패드(151) 및 제2 본딩패드(151)에서 연장된 하부 연장부(152)를 포함할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
도 10은 발광 소자의 광 추출 효율을 나타낸 그래프이며, 구체적으로, 절연층(D)과 SiO2의 두께에 따른 광 추출 효율을 나타낸 그래프이다. 도 10을 참조하면, 절연층(D) 대신 SiO2로 이루어진 70nm의 SiO2층을 사용한 발광 소자의 경우, 광 추출 효율이 0.76 이하로 나타났다. 반면, 절연층(D)을 사용한 본 발명의 발광 소자는 다양한 두께 범위에서 모두 0.76 이상의 광 추출 효율을 가짐을 보인다. 즉, SiO2층이 아닌 절연층 사용 시, 발광 소자의 광 추출 효율이 개선됨을 확인할 수 있다.
도 11은 발광 다이오드의 발광 분포도이다. 이와 관련하여, 도 1 내지 도 5를 통해 설명한 발광 소자의 발광 다이오드를 실시예로 사용하고, 도 1 내지 도 5를 통해 설명한 발광 소자와 유사하나, 절연층(130) 대신 SiO2를 사용한 발광 소자의 발광 다이오드를 비교예로 사용하였다. 도 11의 (a)는 비교예, 도 11의 (b)는 실시예를 낸다. 도 11의 (a) 및 (b)의 각 점선 영역을 예로 설명하면, 실시예의 경우, 비교예와 비교하여 발광 다이오드의 모서리 영역의 발광 정도가 강한 것을 확인할 수 있다. 이는 발광 다이오드의 각 영역들에 전류가 좀 더 고르게 분산될 수 있음을 나타낸다. 이는 절연층이 SiO2에 비해 전류 분산 효율이 우수한 점에서 비롯된 것일 수 있다. 나아가, 본 발명에서 사용된 발광 다이오드의 경우, 절연층이 발광 다이오드의 각 영역에서 최적의 두께를 가질 수 있기에, 방출되는 광이 어느 한 영역에 집중되는 것이 방지될 수 있다.
도 12 및 도 13은 각각 발광 소자의 출력 전력(mW) 및 광속(lm)을 나타낸 그래프이며, 구체적으로, 절연층(D)을 사용한 경우, SiO2를 사용한 경우, 절연층(D) 및 SiO2를 모두 사용하지 않은 경우에 대한 출력 전력을 및 광속을 나타낸 그래프이다. 도 12를 참조하면, 절연층 대신 70nm의 SiO2층을 사용한 발광 소자의 경우, 48.13mW의 출력 전력(mW) 및 1.592lm의 광속을 보이고, 절연층(D) 및 SiO2층을 모두 사용하지 않은 발광 소자는 48.95mW의 출력 전력(mW) 및 1.621lm의 광속을 가진다. 반면, SiO2층 대신 150nm의 절연층(D)을 사용한 본 발명의 발광 소자는 50.09mW의 출력 전압 및 1.634lm의 광속을 가질 수 있다. 즉, 절연층에 의해 전반사되는 광이 줄어들며, 절연층에 의해 전류 분산이 개선될 수 있으므로, 이에 따라 발광 소자의 출력 전압 및 광속이 개선될 수 있음을 확인할 수 있다.
이하, 본 발명의 또 다른 실시예따른 발광 소자 제조 방법에 대해 설명하도록 한다. 도 15 내지 도 24는 발광 소자 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 15를 참조하면, 기판(100) 상에 제1 도전형 반도체층(111), 활성층(112) 및 제2 도전형 반도체층(113)이 형성된다. 제1 도전형 반도체층(111), 활성층(112) 및 제2 도전형 반도체층(113)은 금속유기화학기상증착(MOCVD), 분자선 성장(molecular beam epitaxy) 또는 수소화물 기상 성장(hydride vapor phase epitaxy; HVPE) 기술 등을 사용하여 단속적으로 또는 연속적으로 성장될 수 있다.
도 16를 참조하면, 사진 및 식각 공정을 이용하여 메사(M)를 형성한다. 각 메사(M)는 경사진 측면을 갖도록 형성될 수 있다.
도 17을 참조하면, 제2 도전형 반도체층(113) 상에 투명 전극층(120)을 형성한다. 투명 전극층(120)은 인디움틴산화물(ITO) 또는 아연산화물과 같은 도전성 산화물 또는 Ni/Au와 같은 금속층으로 형성될 수 있다. 투명전극층(120)은 리프트 오프 기술을 이용하여 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 사진 및 식각 공정을 이용하여 형성될 수도 있다.
도 18을 참조하면, 발광 구조체(110) 및 투명 전극층(120)을 덮는 절연층(130)이 형성된다. 구체적으로, 절연층(130)은 제1 부(131), 제2 부(132) 및 제3 부(133)를 포함할 수 있다. 제1 부(131)는 제1 도전형 반도체층(111) 중 메사 주변에 노출된 영역 상에 배치되도록 형성될 수 있으며, 제2 부(132)는 투명 전극층(120) 상에 배치될 수 있다. 제3 부(133)는 메사(M)의 측면에 배치될 수 있다. 제1 부(131)의 두께(h1)는 300nm 내지 500nm 일 수 있다. 또한, 제2 부(132)의 두께(h2)는 20nm 내지 160nm 일 수 있다.
절연층(130)은 스핀 코팅법(spin coating)에 의해 형성될 수 있다. 스핀 코팅법을 이용할 시, 절연층(130)은 2000rpm, 25초의 조건에서 절연층(130)의 재료물질을 도포하여 형성될 수 있다. 이 후, 절연층(130)은 80도에서 2분간 1차 열처리를 한 뒤, 200도에서 5분간 2차 열처리가 진행되고, 이 후 RTA(Rapid Thermal Annealer)에서 250도, 3분간 경화시킬 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 온도와 시간은 다소 달라질 수 있다. 절연층이 2000rpm으로 코팅된 후, 상기와 같은 열처리 및 경화를 거치게 되면, 절연층(130)의 대략 150nm가 되며, 도 5를 통해 설명한 제2 부(132)의 두께인 20nm 내지 160nm를 만족한다. 따라서, 발광 소자의 광 추출 효율이 개선될 수 있으며, 이에 따라 발광 소자의 출력이 상승할 수 있다.
도 19 내지 도 21을 참조하면, 절연층(130)이 식각되어, 제1 개구부(130a) 및 제2 개구부(130b)가 형성될 수 있다. 제1 개구부 및 제2 개구부의 제조 방법의 일 예는 다음과 같을 수 있다. 절연층(130) 상에 제1 감광성 물질(P1)이 도포될 수 있다. 이 후, 제1 감광성 물질(P1) 상에 마스크(k)가 형성될 수 있다. 마스크(k)는 제1 개구부(130a) 및 제2 개구부(130b)가 형성될 지점을 지정하여, 상기 지점 상에는 마스크(k)가 덮이지 않는다. 이 후, 제1 감광성 물질(P1) 및 굴절류 조절층(130)을 식각하여 제1 개구부(130a) 및 제2 개구부(130b)를 형성할 수 있다. 제1 개구부(130a) 및 제2 개구부(130b)를 형성된 후, 잔여 마스크(k) 물질과 제1 감광성 물질(P1)은 제거될 수 있다. 일 예로, 제1 감광성 물질(P1)은 IPA(isopropyl alcohol) 등의 제거 용액을 사용할 수 있다. 제1 부(131)가 300nm 내지 500nm인 경우, 상기 용액에 의한 발광 구조체(110)의 손상을 줄일 수 있다.
도 22 내지 도 24를 참조하면, 제1 전극(140) 및 제2 전극(150)이 형성될 수 있다. 절연층(130) 상에 제2 감광성 물질(P2)이 도포될 수 있다. 제2 감광성 물질(P2)은 제1 개구부(130a) 및 제2 개구부(130b) 상에는 형성되지 않는다. 이 후, 제2 감광설 물질(P2) 상, 제1 개구부(130a) 내 및 제2 개구부(130b)에 전극 물질(Q)를 배치시키고, 제2 감광성 물질(P2)과 함께 전극 물질(Q) 중 제2 감광성 물질(P2) 상에 위치한 부분을 제거하여, 제1 전극(140) 및 제2 전극(150)을 형성한다.
도 25은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 조명 장치에 적용한 예를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 25을 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 26은 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 27는 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 28은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 헤드 램프에 적용한 예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 28을 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.

Claims (20)

  1. 제1 도전형 반도체층, 및 상기 제1 도전형 반도체층 상에 위치하는 활성층 및 상기 활성층 상에 위치하는 제2 도전형 반도체층을 포함하는 메사를 포함하는 발광 구조체;
    상기 제2 도전형 반도체층 상에 위치하는 투명 전극층;
    상기 제1 도전형 반도체층 중 상기 메사 주변에 노출된 영역 상에 위치한 제1 부 및 상기 투명 전극층상에 위치한 제2 부를 포함하는 절연층을 포함하는 발광 다이오드; 및
    상기 발광 다이오드를 덮는 봉지재를 포함하고,
    상기 절연층의 굴절률은 상기 봉지재의 굴절률보다 크고 상기 투명 전극층의 굴절률보다 작고,
    상기 제1 부의 두께는 상기 제2 부의 두께보다 큰 발광 소자.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 부의 두께는 20nm 내지 160nm인 발광 소자.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 부의 두께는 300nm 내지 500nm인 발광 소자.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 절연층의 굴절률은 1.65 내지 1.80인 발광 소자.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 활성층에서 방출되는 광의 파장은 420nm 내지 460nm인 발광 소자.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 절연층은 상기 메사의 측면에 위치하는 제3 부를 포함하며,
    상기 제3 부의 적어도 일부의 두께는 180nm 내지 230nm인 발광 소자.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제3 부의 적어도 일부는 상기 활성층의 측면을 덮는 발광 소자.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 절연층은 메쉬 구조를 포함하는 발광 소자.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 절연층은 볼록부와 오목부를 포함하는 구조를 포함하는 발광 소자.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 봉지재는 에폭시 수지 및/또는 실리콘 수지를 포함하는 발광 소자.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 절연층은 상기 봉지재와 접하는 발광 소자.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 도전형 반도체층 상에 위치하는 제1 전극; 및
    상기 투명 전극층 상에 위치하는 제2 전극을 더 포함하는 발광 소자.
  13. 발광 다이오드 및 발광 다이오드를 덮는 봉지재를 포함하는 발광 소자 제조 방법에 있어서,
    상기 발광 다이오드를 제조하는 단계는,
    제1 도전형 반도체층, 상기 제1 도전형 반도체층 상에 배치된 활성층 및 상기 활성층 상에 배치된 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광 구조체를 형성하는 단계;
    상기 발광 구조체의 상기 제2 도전형 반도체 및 상기 활성층을 식각하여 상기 제1 도전형 반도체 상에 메사를 형성하는 단계;
    상기 제2 도전형 반도체층 상에 투명 전극층을 형성하는 단계; 및
    스핀 코팅법을 이용하여 상기 제1 도전형 반도체층 중 상기 메사 주변 상에 노출된 영역 상에 위치하는 제1 부 및 상기 투명 전극층 상에 위치하는 제2 부를 포함하는 절연층을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 절연층의 굴절률은 상기 봉지재의 굴절률보다 크고 상기 투명 전극층의 굴절률보다 작으며,
    상기 제1 부의 두께는 상기 제2 부의 두께보다 큰 발광 소자 제조 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 스핀 코팅법을 통해 상기 절연층을 형성하는 단계는,
    2000rpm, 25초의 조건에서 상기 절연층의 재료물질을 도포하는 것을 포함하는 발광 소자 제조 방법.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 절연층을 식각하여 상기 제1 도전형 반도체층이 노출되는 제1 개구부 및 상기 투명 전극층이 노출되는 제2 개구부를 형성하는 단계를 더 포함하며,
    상기 제1 개구부 및 상기 제2 개구부를 형성하는 단계는,
    상기 절연층 상에 제1 감광성 물질을 도포하고, 상기 제1 감광성 물질 상에 상기 제1 개구부 및 상기 제2 개구부가 형성될 지점을 지정하는 마스크를 형성하고, 상기 제1 감광성 물질 및 상기 절연층을 식각하여 상기 제1 개구부 및 상기 제2 개구부를 형성하는 것을 포함하는 발광 소자 제조 방법.
  16. 청구항 13에 있어서,
    상기 제1 개구부를 통해 상기 제1 도전형 반도체층과 접하는 제1 전극 및 상기 제2 개구부를 통해 상기 투명 전극층과 접하는 제2 전극을 형성하는 단계를 더 포함하는 발광 소자 제조 방법.
  17. 청구항 13에 있어서,
    상기 제1 부의 두께는 20nm 내지 160nm인 발광 소자 제조 방법.
  18. 청구항 13에 있어서,
    상기 제2 부의 두께는 240nm 내지 500nm인 발광 소자 제조 방법.
  19. 청구항 13에 있어서,
    상기 절연층은 메쉬 구조를 포함하는 발광 소자 제조 방법.
  20. 청구항 13에 있어서,
    상기 절연층은 볼록부 및 오목부를 포함하는 발광 소자 제조 방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019124843A1 (ko) * 2017-12-22 2019-06-27 서울바이오시스주식회사 칩 스케일 패키지 발광 다이오드
WO2022050655A1 (ko) * 2020-09-03 2022-03-10 한국산업기술대학교 산학협력단 저저항 발광 다이오드

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019124843A1 (ko) * 2017-12-22 2019-06-27 서울바이오시스주식회사 칩 스케일 패키지 발광 다이오드
CN110192287A (zh) * 2017-12-22 2019-08-30 首尔伟傲世有限公司 芯片级封装发光二极管
CN111129265A (zh) * 2017-12-22 2020-05-08 首尔伟傲世有限公司 发光二极管
US10998469B2 (en) 2017-12-22 2021-05-04 Seoul Viosys Co., Ltd. Chip-scale package light emitting diode
US11557696B2 (en) 2017-12-22 2023-01-17 Seoul Viosys Co., Ltd. Chip-scale package light emitting diode
CN111129265B (zh) * 2017-12-22 2023-06-02 首尔伟傲世有限公司 发光二极管
US11862455B2 (en) 2017-12-22 2024-01-02 Seoul Viosys Co., Ltd. Chip-scale package light emitting diode
WO2022050655A1 (ko) * 2020-09-03 2022-03-10 한국산업기술대학교 산학협력단 저저항 발광 다이오드
KR20220031784A (ko) * 2020-09-03 2022-03-14 한국산업기술대학교산학협력단 저저항 발광 다이오드

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