KR20170040921A - 발광 소자 및 이를 구비한 조명 장치 - Google Patents
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Abstract
실시 예에 따른 발광 소자는, 제1도전성 반도체층, 상기 제1도전성 반도체층 아래에 활성층, 상기 활성층 아래에 제2도전성 반도체층을 포함하는 발광 구조물; 상기 제2도전성 반도체층 아래에 전극층; 상기 전극층 아래에 제1절연층; 상기 발광 구조물 및 상기 전극층 중 적어도 하나의 일부를 복수의 영역으로 분리하는 분리 홈; 상기 발광 구조물의 제3영역 아래에 배치되며, 상기 제1도전성 반도체층과 연결된 제1패드; 상기 분리 홈에 의해 분리된 상기 발광 구조물의 제1영역 아래에 배치된 제2패드; 상기 분리 홈에 의해 분리된 상기 발광 구조물의 제2영역 아래에 배치된 제3패드를 포함하며, 상기 제2패드는 상기 발광 구조물의 제1영역에 위치하는 상기 제2도전성 반도체층 및 상기 전극층 중 적어도 하나에 연결되며, 상기 제3패드는 상기 발광 구조물의 제2영역에 위치하는 상기 제2도전성 반도체층 및 상기 전극층 중 적어도 하나에 연결되며, 상기 분리 홈은 상기 발광 구조물의 일 측면으로부터 상기 발광 구조물의 측면들 중 어느 한 측면의 길이보다 짧은 길이를 포함한다.
Description
실시 예는 발광 소자 및 이를 구비한 조명 장치에 관한 것이다.
발광 소자, 예컨대 발광 다이오드(Light Emitting Device)는 전기 에너지를 빛으로 변환하는 반도체 소자의 일종으로, 기존의 형광등, 백열등을 대체하여 차세대 광원으로서 각광받고 있다.
발광 다이오드는 반도체 소자를 이용하여 빛을 생성하므로, 텅스텐을 가열하여 빛을 생성하는 백열등이나, 또는 고압 방전을 통해 생성된 자외선을 형광체에 충돌시켜 빛을 생성하는 형광등에 비해 매우 낮은 전력만을 소모한다.
또한, 발광 다이오드는 반도체 소자의 전위 갭을 이용하여 빛을 생성하므로 기존의 광원에 비해 수명이 길고 응답특성이 빠르며, 친환경적 특징을 갖는다.
이에 따라, 기존의 광원을 발광 다이오드로 대체하기 위한 많은 연구가 진행되고 있으며, 발광 다이오드는 실내외에서 사용되는 각종 램프, 액정표시장치, 전광판, 가로등 등의 조명 장치의 광원으로서 사용이 증가하고 있다.
실시 예는 적어도 2개의 발광 영역의 개별 구동을 위해 분리 홈을 갖는 발광 구조물을 포함하는 발광 소자를 제공한다.
실시 예는 적어도 2개의 발광 영역 상에 적어도 1 종류 이상의 형광체를 갖는 층을 구비한 발광 소자를 제공한다.
실시 예는 적어도 2개의 발광 영역 상에 서로 다른 3 종류 이상의 형광체를 갖는 층을 갖는 발광 소자를 제공한다.
실시 예는 적어도 2개의 발광 영역 각각의 길이를 분리 홈의 길이보다 길게 한 발광 소자를 제공한다.
실시 예는 상기한 발광 소자 및 이를 구비한 라이트 유닛 또는 조명 장치의 전기적인 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예에 따른 발광 소자는, 제1도전성 반도체층, 상기 제1도전성 반도체층 아래에 활성층, 상기 활성층 아래에 제2도전성 반도체층을 포함하는 발광 구조물; 상기 제2도전성 반도체층 아래에 전극층; 상기 전극층 아래에 제1절연층; 상기 발광 구조물 및 상기 전극층 중 적어도 하나의 일부를 복수의 영역으로 분리하는 분리 홈; 상기 발광 구조물의 제3영역 아래에 배치되며, 상기 제1도전성 반도체층과 연결된 제1패드; 상기 분리 홈에 의해 분리된 상기 발광 구조물의 제1영역 아래에 배치된 제2패드; 상기 분리 홈에 의해 분리된 상기 발광 구조물의 제2영역 아래에 배치된 제3패드를 포함하며, 상기 제2패드는 상기 발광 구조물의 제1영역에 위치하는 상기 제2도전성 반도체층 및 상기 전극층 중 적어도 하나에 연결되며, 상기 제3패드는 상기 발광 구조물의 제2영역에 위치하는 상기 제2도전성 반도체층 및 상기 전극층 중 적어도 하나에 연결되며, 상기 분리 홈은 상기 발광 구조물의 일 측면으로부터 상기 발광 구조물의 측면들 중 어느 한 측면의 길이보다 짧은 길이를 포함한다.
실시 예에 따른 조명 장치는 상기의 발광 소자가 배치된 회로 기을 포함한다.
실시 예의 발광 소자는 하나의 발광 구조물 내에서 적어도 2개 이상이 개별 구동되는 발광 영역을 제공할 수 있다.
실시 예의 발광 소자는 하나의 발광 구조물 내에서 적어도 2개 이상이 개별 구동되는 발광 영역에 의해 서로 다른 종류의 형광체를 갖는 층을 제공할 수 있다.
실시 예는 쿨(cool), 웜(warm) 및 시안(cyan) 형광체를 갖는 발광 소자를 제공할 수 있다.
실시 예는 고연색성 발광 소자를 제공할 수 있다.
실시 예는 발광 소자 및 이를 구비한 라이트 유닛의 신뢰성이 개선될 수 있다.
도 1은 제1실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 발광 소자의 평면도이다.
도 3은 도 2의 발광 소자의 A-A측 단면도이다.
도 4는 도 2의 발광 소자의 B-B측 단면도이다.
도 5는 도 2의 발광 소자의 제1발광 영역의 구동 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 2의 발광 소자의 제2발광 영역의 구동 예를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 2의 발광 소자의 제1,2발광 영역의 구동 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 도 5 및 도 6의 발광 소자의 구동에 따른 발광 분포를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 1의 발광 소자에서 분리 홈의 변형 예를 나타낸 도면이다.
도 10은 도 9의 발광 구조물 상의 패드들을 배열한 예이다.
도 11은 도 1의 발광 소자에서 제1접촉 전극의 변형 예를 나타낸 도면이다.
도 12는 도 11의 제1접촉 전극을 설명하기 위한 C-C측 단면도이다.
도 13은 도 1의 발광 소자에서 분리 홈의 깊이가 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 14는 실시 예에 따른 발광 소자의 기판 상에 형광체층을 배치한 제1예를 나타낸 측 단면도이다.
도 15는 도 14의 발광 소자의 평면도이다.
도 16은 실시 예에 따른 발광 소자의 기판 상에 형광체층을 배치한 제2예를 나타낸 측 단면도이다.
도 17은 도 16의 발광 소자의 평면도이다.
도 18은 실시 예에 따른 발광 소자의 기판 상에 형광체층을 배치한 제3예를 나타낸 측 단면도이다.
도 19는 도 18의 발광 소자의 평면도이다.
도 20 내지 도 24는 실시 예에 따른 발광 소자 상에 복수의 형광체층을 배치한 변형 예들을 나타낸 평면도이다.
도 25는 실시 예에 따른 발광 소자에 있어서, 복수의 분리 홈을 갖는 발광 구조물의 예이다.
도 26은 실시 예에 따른 발광 소자를 갖는 발광 모듈을 나타낸 도면이다.
도 27은 실시 예에 따른 발광 소자를 갖는 발광 소자 패키지를 나타낸 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 발광 소자의 평면도이다.
도 3은 도 2의 발광 소자의 A-A측 단면도이다.
도 4는 도 2의 발광 소자의 B-B측 단면도이다.
도 5는 도 2의 발광 소자의 제1발광 영역의 구동 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 2의 발광 소자의 제2발광 영역의 구동 예를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 2의 발광 소자의 제1,2발광 영역의 구동 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 도 5 및 도 6의 발광 소자의 구동에 따른 발광 분포를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 1의 발광 소자에서 분리 홈의 변형 예를 나타낸 도면이다.
도 10은 도 9의 발광 구조물 상의 패드들을 배열한 예이다.
도 11은 도 1의 발광 소자에서 제1접촉 전극의 변형 예를 나타낸 도면이다.
도 12는 도 11의 제1접촉 전극을 설명하기 위한 C-C측 단면도이다.
도 13은 도 1의 발광 소자에서 분리 홈의 깊이가 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 14는 실시 예에 따른 발광 소자의 기판 상에 형광체층을 배치한 제1예를 나타낸 측 단면도이다.
도 15는 도 14의 발광 소자의 평면도이다.
도 16은 실시 예에 따른 발광 소자의 기판 상에 형광체층을 배치한 제2예를 나타낸 측 단면도이다.
도 17은 도 16의 발광 소자의 평면도이다.
도 18은 실시 예에 따른 발광 소자의 기판 상에 형광체층을 배치한 제3예를 나타낸 측 단면도이다.
도 19는 도 18의 발광 소자의 평면도이다.
도 20 내지 도 24는 실시 예에 따른 발광 소자 상에 복수의 형광체층을 배치한 변형 예들을 나타낸 평면도이다.
도 25는 실시 예에 따른 발광 소자에 있어서, 복수의 분리 홈을 갖는 발광 구조물의 예이다.
도 26은 실시 예에 따른 발광 소자를 갖는 발광 모듈을 나타낸 도면이다.
도 27은 실시 예에 따른 발광 소자를 갖는 발광 소자 패키지를 나타낸 분해 사시도이다.
이하, 실시 예들은 첨부된 도면 및 실시 예들에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다. 실시 예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "하/아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on)"와 "하/아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 또한 동일한 참조번호는 도면의 설명을 통하여 동일한 요소를 나타낸다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예에 따른 발광 소자, 이를 구비한 발광 모듈 및, 발광 소자 패키지를 설명한다.
도 1은 제1실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 발광 소자의 평면도이며, 도 3은 도 2의 발광 소자의 A-A측 단면도이며, 도 4는 도 2의 발광 소자의 B-B측 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 발광 소자(10)는 기판(11), 상기 기판(11) 상에 배치된 발광 구조물(20), 상기 발광 구조물(20) 내에 상기 발광 구조물(20)의 변들 중 적어도 한 변의 길이보다 작은 길이를 갖는 분리 홈(26), 및 상기 발광 구조물(20)의 서로 다른 영역 상에 복수의 패드(71,81,91)를 포함한다.
상기 기판(11)은 예를 들어, 투광성, 전도성 기판 또는 절연성 기판일 수 있다. 예를 들어, 상기 기판(21)은 사파이어(Al2O3), SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, GaP, InP, Ge, and Ga2O3 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 기판(11)의 상면 및/또는 하면에는 복수의 돌출부(미도시)가 형성될 수 있으며, 상기 복수의 돌출부 각각은 측 단면이, 반구형 형상, 다각형 형상, 타원 형상 중 적어도 하나를 포함하며 스트라이프 형태 또는 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 상기 돌출부는 광 추출 효율을 개선시켜 줄 수 있다.
상기 기판(11) 위에는 복수의 화합물 반도체층이 성장될 수 있으며, 상기 복수의 화합물 반도체층의 성장 장비는 전자빔 증착기, PVD(physical vapor deposition), CVD(chemical vapor deposition), PLD(plasma laser deposition), 이중형의 열증착기(dual-type thermal evaporator) 스퍼터링(sputtering), MOCVD(metal organic chemical vapor deposition) 등에 의해 형성할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 기판(11)은 성장 기판 또는 투광성 기판일 수 있다. 상기 화합물 반도체층은 II족 내지 VI족 원소의 화합물 반도체 예컨대, III족-V족 원소의 화합물 반도체 또는 II족-VI족 원소의 화합물 반도체일 수 있다.
상기 발광 구조물(20)은 상기 기판(11) 상에 배치된다. 상기 기판(11)과 발광 구조물(20) 사이에는 반도체층 예컨대, 버퍼층 및 언도프드 반도체층 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 버퍼층은 II족 내지 VI족 화합물 반도체를 이용하여 적어도 한 층으로 형성될 수 있다. 상기 버퍼층은 III족-V족 화합물 반도체를 이용한 반도체층을 포함하며, 예컨대, InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 구현될 수 있다. 상기 버퍼층은 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP, ZnO와 같은 재료 중 적어도 하나를 포함한다.
상기 버퍼층은 서로 다른 반도체층을 교대로 배치하여 초 격자(super lattice) 구조로 형성될 수 있다. 상기 버퍼층은 상기 기판(11)과 질화물 계열의 반도체층과의 격자상수의 차이를 완화시켜 주기 위해 형성될 수 있으며, 결함 제어층으로 정의될 수 있다. 상기 버퍼층은 상기 기판(11)과 질화물 계열의 반도체층 사이의 격자상수 사이의 값을 가질 수 있다. 상기 버퍼층은 형성하지 않을 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 언도프드 반도체층은 상기 버퍼층과 발광 구조물(20) 사이에 배치될 수 있으며, II족 내지 VI족 화합물 반도체 예컨대, III족-V족 화합물 반도체로 구현될 수 있다. 이러한 언도프드 반도체층은 의도적으로 도전형 도펀트를 도핑하지 않더라도 제1도전형 특성을 가지게 된다. 상기 언도프드 반도체층은 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 언도프드 반도체층 형성하지 않을 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 발광 구조물(20)은 제1도전성 반도체층(21), 활성층(22) 및 제2도전성 반도체층(23)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 기판(11)의 상면 외측(13)은 상기 발광 구조물(20)의 측면보다 외측에 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 기판(11)은 하면은 수평한 면 또는 곡면을 갖는 형상일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1도전성 반도체층(21)은 상기 기판(21), 상기 버퍼층, 상기 언도프드 반도체층 중 적어도 하나와 상기 활성층(22) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1도전성 반도체층(21)은 제1도전형의 도펀트가 도핑된 III족-V족 및 II족-VI족의 화합물 반도체 중 적어도 하나로 구현될 수 있다.
상기 제1도전성 반도체층(21)은 예컨대, InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 형성될 수 있다. 상기 제1도전성 반도체층(21)은 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있으며, Si, Ge, Sn, Se, Te 등의 n형 도펀트가 도핑된 n형 반도체층이 될 수 있다.
상기 제1도전성 반도체층(21)은 단층 또는 다층으로 배치될 수 있다. 상기 제1도전성 반도체층(21)은 서로 다른 적어도 두 층이 교대로 배치된 초격자 구조로 형성될 수 있다. 상기 제1도전성 반도체층(21)은 전극 접촉층이 될 수 있다.
상기 활성층(22)은 상기 제1도전성 반도체층(21)과 제2도전성 반도체층(23) 사이에 배치될 수 있다. 상기 활성층(22)은 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물 구조, 양자 선 구조, 양자 점 구조로 형성될 수 있다. 상기 활성층(22)은 III족-V족 및 II족-VI족의 화합물 반도체 재료로 형성될 수 있다. 상기 활성층(22)은 에너지 밴드 갭이 다른 층이 교대로 배치될 수 있다. 상기 활성층(22)은 우물층 및 장벽층을 포함하며, 상기 장벽층은 상기 우물층의 에너지 밴드 갭보다 넓은 에너지 밴드 갭을 갖는 반도체 재료로 형성될 수 있다.
상기 우물층은 예컨대, InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 배치될 수 있다. 상기 장벽층은 예컨대, InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 형성될 수 있다. 상기 우물층/장벽층의 페어는 예를 들어, InGaN/GaN, GaN/AlGaN, AlGaN/AlGaN, InGaN/AlGaN, InGaN/InGaN, GaAs/AlGaAs, InGaAs/GaAs, InGaP/GaP, InGaP/AlInGaP, InP/GaAs 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 활성층(22)은 자외선 파장부터 가시광선 파장까지 선택적으로 발광할 수 있으며, 예컨대 자외선, 청색, 녹색, 적색 광을 발광할 수 있다.
상기 활성층(22)의 위 또는/및 아래에는 도전성의 클래드층이 배치될 수 있으며, 상기 도전성의 클래드층은 AlGaN계 반도체로 형성될 수 있다.
상기 제2도전성 반도체층(23)은 상기 활성층(22) 위에 배치되며, 제2도전성 도펀트가 도핑된 III족-V족 및 II족-VI족의 화합물 반도체 중 적어도 하나로 구현될 수 있다. 상기 제2도전성 반도체층(23)은 예컨대, GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 등에서 선택될 수 있다. 상기 제2도전성이 p형 반도체인 경우, 상기 제2도전성 도펀트는 Mg, Ze 등과 같은 p형 도펀트를 포함한다. 상기 제2도전성 반도체층(23)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있고, 이에 대해 한정하지는 않는다.
다른 예로서, 상기 제1도전성 반도체층(21)은 p형 반도체층일 수 있으며, 상기 제2도전성 반도체층(23)은 n형 반도체층일 수 있다. 상기 제2도전성 반도체층(23) 상에는 다른 제1도전성의 반도체층이 더 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 따라서, 상기 발광 구조물(20)은 예컨대, 복수의 반도체층의 적층 구조에 의해 p-n 접합, n-p 접합, n-p-n 접합, p-n-p 접합 구조 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 발광 구조물(20)의 외 측면은 상기 기판(11)의 상면에 대해 경사진 면을 가지거나 수직한 면일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 구조물(20)의 외 측면에는 절연 재질의 보호층이 배치되어, 상기 발광 구조물(20)의 외 측면을 보호할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 구조물(20)의 상면에는 요철 패턴을 갖는 광 추출 구조가 배치될 수 있으며, 이에 대해 대해 한정하지는 않는다.
상기 발광 구조물(20) 상에는 복수의 패드(71,81,91)가 배치된다. 상기 제1 내지 제3패드(71,81,91)는 상기 발광 구조물(20)의 상면보다 위에 배치될 수 있다. 상기 복수의 패드(71,81,91)는 서로 분리된 제1내지 제3패드(71,81,91)를 포함하며, 상기 제1패드(71)는 상기 제1도전성 반도체층(21)과 전기적으로 연결되고, 상기 제2 및 제3패드(81,91) 각각은 서로 다른 영역의 제2도전성 반도체층(23)과 전기적으로 연결될 수 있다.
도 1 및 도 2와 같이, 상기 제1패드(71)의 상면 면적은 상기 제2패드(81)의 상면 면적 또는/및 상기 제3패드(91)의 상면 면적보다 클 수 있다. 이에 따라 상기 제1패드(71)는 상기 제2패드(81)와 제3패드(91)에 대해 공통 전극으로 제공될 수 있다. 상기 제1 내지 제3패드(71,81,91)의 상면은 서로 동일한 수평 면상에 배치될 수 있다.
상기 제1 내지 제3패드(71,81,91)는 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag), 인(P) 중 적어도 하나 또는 이들의 선택적 합금으로 형성될 수 있으며, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 상기 제1패드(71)의 일부에는 전극의 극성 식별을 위해 식별 홈(71A)이 배치될 수 있으며, 상기 식별 홈(71A)은 소정 위치에 형성될 수 있다.
상기 발광 구조물(20)과 상기 복수의 패드(71,81,91) 사이에는 제1절연층(55)이 배치된다. 도 3 및 도 4와 같이, 상기 제1절연층(55)은 상기 복수의 패드(71,81,91)와 상기 제2도전성 반도체층(23) 사이를 절연시켜 주고, 상기 제1패드(71)와 상기 제1도전성 반도체층(21)이 연결되는 부분, 상기 제2 및 제3패드(81,91)와 상기 제2도전성 반도체층(23)이 연결되는 부분이 선택적으로 개방될 수 있다.
상기 제1절연층(55)은 Al, Cr, Si, Ti, Zn, Zr 중 적어도 하나를 갖는 산화물, 질화물, 불화물, 및 황화물 중 적어도 하나로 형성된 절연물질 또는 절연성 수지를 포함한다. 상기 제1절연층(55)은 예컨대, SiO2, Si3N4, Al2O3, TiO2 중에서 선택적으로 형성될 수 있다. 상기 제1절연층(55)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1절연층(55)은 서로 다른 유전체층의 적층 구조를 갖는 반사층으로 형성될 수 있다. 상기 반사층은 분산형 브래그 반사(distributed Bragg reflector: DBR) 구조로 형성될 수 있으며, 상기 분산형 브래그 반사 구조는 서로 다른 굴절률을 갖는 두 유전체층이 교대로 배치된 구조를 포함하며, 예컨대, SiO2층, Si3N4층, TiO2층, Al2O3층, 및 MgO층 중 서로 다른 어느 하나를 각각 포함할 수 있다.
상기 제1절연층(55)과 상기 발광 구조물(20) 사이에는 전극층(61)이 배치될 수 있다. 상기 전극층(61)은 상기 제1절연층(55)과 상기 제2도전성 반도체층(23) 사이에 배치될 수 있다. 상기 전극층(61)은 상기 제2도전성 반도체층(23)의 상면에 배치될 수 있다. 상기 전극층(61)은 제2패드(81)과 제3패드(91)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 전극층(61)은 도 4와 같이, 상기 제2패드(81)의 연결부(83)에 연결되며, 상기 제3패드(91)의 연결부(93)에 연결될 수 있다.
상기 전극층(61)은 상기 제1패드(71)의 영역 아래에 수직 방향으로 오버랩되게 배치될 수 있다. 상기 제1패드(71)는 상기 분리 홈(26)의 일부와 상기 전극층(61)과 수직 방향으로 오버랩될 수 있다. 상기 전극층(61)과 상기 제1패드(71)는 상기 제1절연층(55)에 의해 절연될 수 있다. 상기 제1절연층(55)은 상기 전극층(61)의 둘레에 배치되어, 불필요한 전기적인 접촉을 차단할 수 있다. 상기 제1절연층(55)이 상기 전극층(61)의 외측 둘레에 배치됨으로써, 습기에 의한 산화 문제를 개선시켜 줄 수 있다.
상기 전극층(61)은 상기 제2도전성 반도체층(23)의 서로 다른 영역으로 전류를 확산시켜 줄 수 있다. 상기 전극층(61)은 전류 확산층일 수 있으며, 금속 또는 비 금속 재질로 형성될 수 있다. 상기 전극층(61)은 반사 전극층일 수 있으며, 금속으로 형성될 수 있다.
상기 전극층(61)은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide), ZnO, IrOx, RuOx, NiO와 같은 투명 재료이거나, Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 및 그 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택된 투명 또는 반사 재료로 이루어진 적어도 하나의 층 또는 다층을 포함하는 구조로 형성될 수 있다. 상기 전극층(61)이 반사 전극층인 경우, Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 및 그 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질로 이루어진 적어도 하나의 층 또는 다층을 포함하는 구조로 형성될 수 있다. 상기 전극층(61)은 투명 전극층/반사 전극층의 적층 구조로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 실시 예의 전극층(61)은 반사 전극층일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 발광 구조물(20)은 기판(11)과 전극층(61) 사이에 배치될 수 있다. 상기 발광 구조물(20)은 도 2와 같이, 평면 상에서 제1축 방향의 길이(D1)와 제2축 방향의 너비(D2)의 크기로 형성될 수 있으며, 상기 제1축 방향과 제2축 방향은 서로 직교하는 방향일 수 있다. 상기 제1축 방향은 길이 방향일 수 있고, 상기 제2축 방향은 너비 방향일 수 있다. 상기 발광 구조물(20)이 경사진 측면을 갖는 경우, 상기 길이(D1)와 너비(D2)는 상기 발광 구조물(20)의 상면에 대한 크기일 수 있다. 상기 발광 구조물(20)은 길이(D1)와 너비(D2)가 서로 동일하거나 다를 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 발광 구조물(20)의 하면은 상기 기판(11)의 상면과 대면하며, 상기 발광 구조물(20)의 하면 면적은 상기 기판(11)의 상면 면적과 같거나 작을 수 있다. 상기 발광 구조물(20)의 상면 면적은 상기 발광 구조물(20)의 하면 면적과 같거나 작을 수 있다.
상기 분리 홈(26)은 상기 발광 구조물(20)의 측면들 중 어느 한 측면으로부터 상기 발광 구조물(20)의 길이(D1)보다 작은 길이(D3)를 갖고 상기 발광 구조물(20)의 어느 한 측면의 반대측 방향으로 연장될 수 있다.
상기 분리 홈(26)은 상기 발광 구조물(20)의 길이(D1)보다 짧은 길이(D3)를 가질 수 있다. 상기 분리 홈(26)이 상기 발광 구조물(20)의 길이(D1)보다 짧은 길이(D2)를 갖게 됨으로써, 발광 면적의 감소를 방지할 수 있다. 상기 분리 홈(26)은 상기 발광 구조물(20) 내에 적어도 하나 또는 2개 이상이 배치될 수 있으며, 제1실시 예는 하나의 분리 홈(26)이 배치된 예로 설명하기로 한다. 상기 분리 홈(26)은 상기 발광 구조물(20) 및 전극층(61) 중 적어도 하나의 일부를 선택적으로 제거하여 복수의 영역으로 분리할 수 있고, 상기 분리 홈(26)은 상기 발광 구조물(20)에 대해 서로 다른 전기적 특성을 갖는 영역으로 분리할 수 있다.
도 2 및 도 4와 같이, 상기 분리 홈(26)은 상기 제1도전성 반도체층(21)의 일부가 노출되는 깊이로 형성될 수 있다. 상기 분리 홈(26)은 상기 제2도전성 반도체층(23), 상기 활성층(22) 및 상기 제1도전성 반도체층(21)의 상부가 제거되고 상기 제1도전성 반도체층(21)의 일부가 노출될 수 있다. 상기 분리 홈(26)은 측벽이 경사진 면이거나 수직한 면일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 분리 홈(26)의 너비는 상기 기판 방향으로 진행할수록 점차 좁아지거나 동일할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 분리 홈(26)은 상기 전극층(61)을 2개의 영역으로 분리할 수 있으며, 상기 분리 홈(26)에 의해 상기 전극층(61)은 상기 발광 구조물(10)의 서로 다른 영역(A1,A2,A3) 아래에 배치될 수 있고, 제2패드(81) 및 제3패드(91)에 선택적으로 연결될 수 있다.
상기 제1패드(71)는 상기 분리 홈(26)에 의해 분리되지 않는 상기 발광 구조물(10)의 제3영역(A3)에 위치한 제1도전성 반도체층(21)과 접촉 전극(73,75) 중 적어도 하나에 연결될 수 있다.
상기 제2패드(81)는 상기 분리 홈(26)에 의해 분리된 발광 구조물(10)의 제1영역(A1)에 위치하는 제2도전성 반도체층(23)과 전극층(61) 중 적어도 하나에 연결될 수 있다.
상기 제3패드(91)는 상기 분리 홈(26)에 의해 분리된 발광 구조물(10)의 제2영역(A2)에 위치하는 제2도전성 반도체층(23)과 전극층(61) 중 적어도 하나에 연결될 수 있다.
상기 분리 홈(26)은 상기 발광 구조물(20)의 적어도 한 측면까지 연장될 수 있으며, 이러한 분리 홈(26)을 경계로 상기 발광 구조물(20)이 복수의 영역(A1,A2)으로 분할될 수 있다.
상기 분리 홈(26) 내에는 제3절연층(53)이 배치되며, 상기 제3절연층(53)의 상면은 상기 제2도전성 반도체층(23)의 상면과 같거나 높게 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제3절연층(53)은 제1절연층(55)에 연결될 수 있다. 상기 제3절연층(53)과 제1절연층(55)는 일체로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제3절연층(53)은 상기 제1절연층(55) 및 전극층(61)과 접촉될 수 있다. 상기 제3절연층(53)은 Al, Cr, Si, Ti, Zn, Zr 중 적어도 하나를 갖는 산화물, 질화물, 불화물, 및 황화물 중 적어도 하나로 형성된 절연물질 또는 절연성 수지를 포함한다. 상기 제3절연층(53)은 예컨대, SiO2, Si3N4, Al2O3, TiO2 중에서 선택적으로 형성될 수 있다. 상기 제3절연층(53)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 분리 홈(26)의 일부는 도 1 및 도 2와 같이, 상기 제1패드(71)와 수직 방향으로 오버랩(overlap)될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 분리 홈(26)은 상기 제2 및 제3패드(81,91)의 수직한 영역으로부터 오버랩되지 않게 배치되거나, 상기 제2패드(81) 및 제3패드(91) 중 적어도 하나와 수직 방향으로 오버랩될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 상기 발광 구조물(20) 내에는 접촉 전극(73,75)이 배치되며, 상기 접촉 전극(73,75)은 상기 제1도전성 반도체층(21)과 연결된다. 상기 접촉 전극(73,75)은 상기 제1도전성 반도체층(21)과 접촉될 수 있다. 상기 접촉 전극(73,75)은 복수 개를 포함할 수 있으며, 상기 복수개의 접촉 전극(73,75)은 상기 분리 홈(26)으로부터 이격될 수 있다. 상기 분리 홈(26)은 상기 접촉 전극(73,75) 사이에 배치될 수 있다.
상기 발광 구조물(20)은 상기 접촉 전극(73,75)을 위해 리세스(Recess)(25)를 포함하며, 상기 리세스(25)는 상기 제1도전성 반도체층(21)의 일부가 노출되는 깊이로 형성될 수 있다. 상기 리세스(25)는 상기 제2도전성 반도체층(23)의 상면부터 제거하여 상기 제1도전성 반도체층(21)의 일부가 노출되는 깊이로 형성될 수 있다. 상기 리세스(25)의 깊이는 상기 분리 홈(26)의 깊이와 동일하거나 더 깊게 배치될 수 있다. 상기 리세스(25)는 상기 발광 구조물(20)의 영역 내에 배치된 폐쇄형 형태로 배치되거나, 상기 발광 구조물(20)의 적어도 한 측면까지 연장된 개방형 형태로 형성될 수 있다. 이러한 각 리세스(25)에는 접촉 전극(73,75)이 배치될 수 있다.
상기 리세스(25) 및 상기 접촉 전극(73,75)의 길이는 상기 상기 발광 구조물(20)의 길이(D1)의 1/2 이상으로 배치되어, 발광 구조물(20)의 전 영역으로 균일한 전류를 공급할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 리세스(25)의 측벽은 상기 기판(11) 상면에 대해 경사진 면이거나 수직한 면일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 리세스(25)의 측벽에는 제2절연층(51)이 배치되며, 상기 제2절연층(51)은 상기 접촉 전극(73,75)과 상기 리세스(25)의 측벽 사이를 절연시켜 줄 수 있다. 상기 제2절연층(51)은 상기 리세스(25)의 측벽부터 상기 발광 구조물(20)의 상면 즉, 상기 제2도전성 반도체층(23)의 상면까지 연장될 수 있다. 상기 제2절연층(51)은 상기 제1절연층(55)과 접촉될 수 있다. 상기 제2절연층(51)은 Al, Cr, Si, Ti, Zn, Zr 중 적어도 하나를 갖는 산화물, 질화물, 불화물, 및 황화물 중 적어도 하나로 형성된 절연물질 또는 절연성 수지를 포함한다. 상기 제2절연층(51)은 예컨대, SiO2, Si3N4, Al2O3, TiO2 중에서 선택적으로 형성될 수 있다. 상기 제2절연층(51)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
여기서, 상기 발광 구조물(20)의 영역은 상기 분리 홈(26)에 의해 분리된 제1영역(A1)과 제2영역(A2)을 포함하며, 상기 제1 및 제2영역(A1,A2)에 연결되는 제3영역(A3)을 포함할 수 있다. 상기 제3영역(A3)은 상기 분리 홈(26)이 없는 영역으로서, 공통 영역일 수 있다. 상기 제1영역(A1)의 너비(D4)는 상기 제2영역(A2)의 너비(D5)와 동일하거나 다를 수 있으며, 광도를 고려하여 선택적으로 설정할 수 있다. 상기 제1 내지 제3영역(A1,A2,A3)은 상기 제1도전성 반도체층(21)을 공유하며, 상기 제1 및 제2영역(A1,A2)에는 상기 제2도전성 반도체층(23) 및 상기 활성층(22)이 상기 분리 홈(26)에 의해 분할될 수 있다.
상기 접촉 전극(73,75)은 상기 발광 구조물(20)의 제3영역(A3)에서 상기 제1도전성 반도체층(21)에 연결될 수 있다. 상기 접촉 전극(73,75)은 하나 또는 복수개 배치될 수 있다. 상기 복수개의 접촉 전극(73,75)은 서로 다른 위치에서 상기 제1도전성 반도체층(21)과 연결될 수 있다. 상기 접촉 전극(73,75)은 상기 제3영역(A3)으로부터 제1영역(A1)의 소정 위치까지 연장된 제1접촉 전극(73)과, 상기 제3영역(A3)으로부터 상기 제2영역(A2)의 소정 위치까지 연장된 제2접촉 전극(75)을 포함할 수 있다. 상기 제1접촉 전극(73)은 복수개가 라인 형상 예컨대, 서로 평행한 라인 형상으로 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제2접촉 전극(75)은 복수개가 라인 형상 예컨대, 서로 평행한 라인 형상으로 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1접촉 전극(73)과 상기 제2접촉 전극(75)은 서로 평행하게 배치되거나, 적어도 하나 또는 2개는 사선 형태로 배열될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제1접촉 전극(73)과 상기 제2접촉 전극(75)은 상기 분리 홈(26)과 평행하게 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 제1접촉 전극(73)과 제2접촉 전극(75)의 개수가 동일할 수 있다. 상기 제1접촉 전극(73)과 제2접촉 전극(75)는 서로 연결될 수 있다.
상기 제1접촉 전극(73)은 상기 제1영역(A1) 및 제3영역(A3)에서 상기 제1도전성 반도체층(21)으로 공급되는 전류를 확산시켜 줄 수 있고, 입사되는 광을 반사시켜 줄 수 있다. 상기 제2접촉 전극(75)은 상기 제1 및 제3영역(A1,A3)에서 상기 제1도전성 반도체층(21)으로 공급되는 전류를 확산시켜 줄 수 있고, 입사되는 광을 반사시켜 줄 수 있다. 상기 접촉 전극(73)은 Ti, Au, Sn, Ni, Cr, Ga, In, Bi, Cu, Ag 및 Ta와 선택적인 합금 중에서 적어도 하나를 포함하여, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다.
상기 제1 및 제2접촉 전극(73,75)은 상기 발광 구조물(20)의 제3영역(A3) 상에 배치된 제1패드(71)에 연결된다. 상기 제1패드(71)는 상기 제1 및 제2접촉 전극(73,75)의 일부와 수직 방향으로 오버랩되며 상기 제1 및 제2접촉 전극(73,75) 각각에 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라 상기 제1패드(71)는 상기 제1 및 제2접촉 전극(73,75)을 통해, 상기 제1 내지 제3영역(A1,A2,A3)의 제1도전성 반도체층(21)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제1 및 제2접촉 전극(73,75)가 서로 연결될 경우, 상기 제1패드(71)는 상기 제1 및 제2접촉 전극(73,75) 중 어느 하나에 연결될 수 있다.
상기 접촉 전극(73,75) 중 적어도 하나는 제1 내지 제3패드(71,81,91) 중 적어도 2개와 수직 방향으로 오버랩될 수 있다. 상기 제1접촉 전극(73)은 상기 제1 및 제2패드(71,81)와 수직 방향으로 오버랩되며, 상기 제2접촉 전극(75)은 상기 제2 및 제3패드(81,91)와 수직 방향으로 오버랩될 수 있다.
실시 예는 상기 제1도전성 반도체층(21)에 연결된 제1패드(71)는 제2 또는 제3패드(81,91)에 공통으로 연결되며, 상기 제2 및 제3패드(81,91)는 서로 병렬로 연결된다. 이에 따라 상기 제1패드(71)와 함께 제2 패드(81) 또는/및 제3패드(91)에 전원을 공급하여, 발광 구조물(20)의 제3영역(A3)과 더블어 제1영역(A1) 또는/및 제2영역(A2)을 통한 발광을 조절할 수 있다.
이러한 발광 구조물(20)의 선택적인 발광에 대해 도 5 내지 도 8을 참조하기로 한다.
도 5와 같이, 상기 제1패드(71)와 제2패드(81)에 전원을 공급하면, 상기 발광 구조물(20)의 제1 및 제3영역(A1,A3)이 구동되어 발광하게 된다. 도 6과 같이 상기 제1패드(71)와 제3패드(91)에 전원을 공급하면, 상기 발광 구조물(20)의 제2 및 제3영역(A2,A3)이 구동되어 발광하게 된다. 도 7과 같이 제1 내지 제3패드(71,81,91)에 전원을 공급하면, 상기 발광 구조물(20)의 제1내지 제3영역(A1,A2,A3)이 구동되어 발광하게 된다.
도 8을 참조하면, 도 5과 같이, 제1패드(71)와 제2패드(81)에 전원을 공급할 경우, 상기 발광 구조물(20)의 제3영역(A3)에서는 제2영역(A2)에 인접한 부분(C1)까지 소정 레벨 이상의 광도를 갖는 광이 발광될 수 있다. 또는 도 6과 같이 상기 제1패드(71)와 제3패드(91)에 전원을 공급할 경우, 상기 발광 구조물(20)의 제3영역(A3)에서는 제1영역(A1)에 인접한 부분(C2)까지 소정 레벨 이상의 광도를 갖는 광이 발광될 수 있다. 이는 분리 홈(26)으로 일부만 분할함으로써, 발광 면적은 상기 분리 홈(26)의 연장 선을 기준으로 다른 영역(A1,A2)에 인접한 부분(C1,C2)까지 더 제공할 수 있는 효과가 있다. 이러한 발광 소자는 자외선, 청색, 녹색, 적색 중 적어도 하나를 발광할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 9 및 도 10는 도 2에서 발광 소자에서 분리 홈의 다른 예를 나타낸 발광 소자 및 발광 구조물의 평면도이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 발광 구조물(20) 내의 분리 홈(26)은 제2 및 제3패드(81,91) 중 적어도 하나의 아래에 배치될 수 있다. 예컨대, 상기 분리 홈(26)은 상기 제2패드(81) 아래에 배치되고, 상기 제3패드(91)의 영역으로부터 이격될 수 있다. 상기 분리 홈(26)은 제1패드(71) 및 제3패드(91) 아래에 배치될 수 있다. 이에 따라 제2영역(A2)의 너비(D5)는 제1영역(A1)의 너비(D4)보다 클 수 있으며, 이에 따라 제2영역(A2)의 광도가 제1영역(A1)의 광도보다 더 클 수 있다. 상기 발광 구조물(20) 내에 배치된 접촉 전극 예컨대, 제1접촉 전극(73)과 제2접촉 전극(75)의 개수가 다를 수 있다. 상기 제2영역(A2) 아래에 배치된 제2접촉 전극(75)의 개수가 상기 제1영역(A1) 아래에 배치된 제1접촉 전극(73)의 개수보다 많을 수 있다.
상기 제2패드(81)는 상기 발광 구조물(20)의 제1영역(A1), 분리 홈(26) 및 제2영역(A2) 상에 배치될 수 있다. 이러한 제2패드(81)는 제1절연층(55)에 의해 절연됨으로써, 제2영역(A2)까지 연장될 수 있다. 이와 같이 분리 홈(26)의 위치를 조절하여, 제1영역(A1) 또는 제2영역(A2)의 면적을 변경할 수 있어, 영역별 광도를 조절할 수 있다.
도 11은 도 2의 접촉 전극의 다른 예이며, 도 12는 도 11의 접촉 전극을 설명하기 위한 C-C측 단면도이다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 발광 구조물(20) 내에 배치된 접촉 전극(73,75)은 복수의 비아 전극을 포함하며, 상기 복수의 비아 전극은 라인 패턴(77)에 의해 서로 연결될 수 있다. 상기 라인 패턴은 도 12와 같이 상기 발광 구조물(20) 상에서 상기 비아 전극을 서로 연결해 줄 수 있다. 이는 비아 전극의 둘레는 제2절연층(51)이 배치되며, 상기 라인 패턴(77)은 상기 제2절연층(51)과 상기 제1절연층(55) 사이에 배치되고, 제1패드(71)와 연결될 수 있다. 상기 라인 패턴(77)은 상기 복수의 비아 전극 사이에 배치된 발광 구조물(20)의 영역들과 수직 방향으로 오버랩될 수 있다.
도 13은 도 4의 분리 홈의 다른 형태를 나타낸 도면이다.
도 13을 참조하면, 분리 홈(63)은 전극층(61)을 소정 크기를 갖는 영역으로 분리하여 제2도전성 반도체층(23)의 일부가 노출되는 깊이로 형성할 수 있다. 상기 분리 홈(63)은 도 4와 같이, 제1도전성 반도체층(21)이 노출되는 깊이까지 형성되지 않을 수 있어, 발광 면적의 감소를 줄여줄 수 있다. 상기 분리 홈(63)에는 제1절연층(55)의 일부(56)가 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 분리 홈(63)은 발광 구조물(20)이 아닌, 전극층(61)을 제거하여 분할하고, 상기 제2도전성 반도체층(23)의 일부가 노출되는 깊이를 갖고, 도 2와 같은 길이를 가질 수 있다. 상기 분리 홈(63)을 상기 제1도전성 반도체층(21)의 노출되는 깊이까지 형성하지 않더라도, 상기 분리 홈(63)의 아래에 배치된 제2도전성 반도체층(23)을 통해 다른 영역으로 캐리어가 이동될 수 있지만, 캐리어의 이동 량이 미미할 수 있다. 따라서, 분리 홈(63)으로 전극층(61)을 서로 다른 영역으로 분리하더라도, 도 5 내지 도 7과 같이 구동될 수 있다. 또한 도 4와 같은 분리 홈(26)의 너비에 의한 발광 면적이 감소되는 것을 방지할 수 있다.
도 14 및 도 15는 실시 예에 따른 발광 소자가 형광 필름을 구비한 측 단면도 및 그 평면도이다.
도 14 및 도 15를 참조하면, 발광 소자(10)는 기판(11) 상에 배치된 형광 필름(31)을 포함할 수 있다. 실시 예에 따른 발광 소자(10)는 상기에 개시된 실시 예들의 참조할 수 있으며, 예컨대 발광 구조물(20), 분리 홈(26) 및 제1 내지 제3패드(도 2의 71,81,91)를 구비할 수 있다.
상기 기판(11)은 투광성 기판이며, 상면 및 하면 중 적어도 하나에는 복수의 돌기를 갖는 광 추출 구조가 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 기판(11)은 광이 추출되는 층일 수 있다. 상기 발광 구조물(20)로부터 광이 발생되면, 상기 발생된 광은 전 영역으로 방출될 수 있다. 이때 상기 발생된 광은 상기 기판(11) 방향으로 진행하거나, 내부의 전극층에 의해 반사되어 상기 기판(11) 방향으로 진행할 수 있다.
상기 형광 필름(31)은 상기 기판(11) 상에 부착된다. 상기 형광 필름(31)은 상기 기판(11)을 투과한 일부 광에 대해 파장 변환하게 된다. 상기 형광 필름(31)에는 적어도 한 종류의 형광체는 황색 형광체, 녹색 형광체, 적색 형광체, 청색 형광체 중 적어도 한 종류 또는 서로 다른 종류를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 형광체는 예컨대, YAG, TAG, Silicate, Nitride, Oxy-nitride 계 물질 중에서 선택적으로 형성될 수 있다. 상기 발광 소자로부터 조사된 광은 백색이거나, 황색, 녹색, 적색, 청색 광일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
이러한 형광 필름(31)은 상기 기판(11)의 상면에 부착되며, 상기 기판(11)의 상면 면적과 동일하거나 더 큰 하면 면적을 가질 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기한 발광 소자(10)는 도 5 내지 도 7과 같이, 제3영역(A3)과 함께 더블어 제1영역(A1) 또는/및 제2영역(A2)이 선택적으로 발광할 경우, 광도 및 다양한 색감을 갖는 광이 방출될 수 있다.
도 16 및 도 17은 실시 예에 따른 발광 소자가 형광 필름을 갖는 다른 예로서, 발광 소자의 측 단면도 및 그 평면도이다.
도 16 및 도 17을 참조하면, 발광 소자(10)는 기판(11) 상에 배치된 형광 필름(32)을 포함할 수 있다. 실시 예에 따른 발광 소자(10)는 상기에 개시된 실시 예들의 참조할 수 있으며, 예컨대 발광 구조물(20), 분리 홈(26) 및 제1 내지 제3패드(도 2의 71,81,91)를 구비할 수 있다.
상기 기판(11)은 투광성 기판이며, 상면 및 하면 중 적어도 하나에는 복수의 돌기를 갖는 광 추출 구조가 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 형광 필름(32)은 상기 기판(11)의 상면에 배치될 수 있으며, 상기 형광 필름(32)의 외측부(32A)는 상기 기판(11)의 측면과 상기 발광 구조물(20)의 측면에 연장될 수 있다. 상기 형광 필름(32)은 기판(11) 및 발광 구조물(20)의 측면들을 감싸게 되며, 상기 기판(11) 및 발광 구조물(20)을 통해 방출된 일부 광의 파장을 변환할 수 있다. 상기 형광 필름(32)은 적어도 한 종류의 형광체는 황색, 녹색, 적색, 청색 형광체 중 적어도 한 종류 또는 서로 다른 종류를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 소자(10)로부터 조사된 광은 백색이거나, 황색, 녹색, 적색, 시안 광, 청색 광일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 18 및 도 19는 실시 예에 따른 발광 소자가 형광 필름을 갖는 다른 예로서, 발광 소자의 측 단면도 및 그 평면도이다.
도 18 및 도 19를 참조하면, 발광 소자는 기판(11) 상에 배치된 형광 필름(32) 및 상기 형광 필름(32)의 측면에 배치된 반사 부재(35)를 포함한다.
상기 형광 필름(32)은 상기 기판(11)의 상면에 배치되며, 상기 형광 필름(32)의 외측부(32A)는 상기 기판(11)의 측면과 상기 발광 구조물(20)의 측면으로 연장될 수 있다. 상기 형광 필름(32)은 기판(11) 및 발광 구조물(20)의 측면들을 감싸게 되며, 상기 기판(11) 및 발광 구조물(20)을 통해 방출된 일부 광의 파장을 변환할 수 있다.
상기 반사 부재(35)는 상기 형광 필름(32)의 외측부(32)의 표면 상에 배치될 수 있다. 상기 반사 부재(35)는 상기 형광 필름(32)의 외측부(32A)의 표면을 감싸게 배치될 수 있다. 다른 예로서, 상기 반사 부재(35)는 상기 형광 필름(32)의 외측부(32A)의 하면에 더 연장될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다ㅏ.
상기 반사 부재(35)는 상기 형광 필름(32)의 외측부(32A)로 진행하는 광을 반사시켜 주어, 광 추출 효율을 개선시켜 줄 수 있다. 상기 반사 부재(35)는 상기 형광 필름(32)의 적어도 한 측면 또는 모든 측면 예컨대, 상기 기판(11) 및 발광 구조물(20)의 전 측면과 대응되는 면 상에 배치될 수 있다. 상기 반사 부재(35)의 상면은 상기 형광 필름(32)의 상면과 동일한 위치에 배치되거나 더 낮게 배치되어, 광의 손실 및 지향각을 조절할 수 있다.
상기 반사 부재(35)는 수지 재질 내에 SiO2, Al2O3, TiO2 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 반사 부재(35)는 백색 수지 재질로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 20은 실시 예에 따른 발광 소자에 형광 필름을 배치한 구성이다.
도 20을 참조하면, 발광 소자(10)는 기판(11) 상에 서로 다른 종류의 형광 필름(41,43)을 배치할 수 있다. 상기 형광 필름(41,43)은 상기와 같이, 기판(11)의 상면에 배치되거나, 상기 기판(11)의 상면 및 측면에 배치될 수 있다.
상기 형광 필름(41,43)은 제1 및 제2형광 필름(41,43)을 포함할 수 있으며, 상기 제1 및 제2형광 필름(41,43)은 황색 형광체를 포함할 수 있으며, 서로 다른 양으로 첨가될 수 있다. 예컨대 발광 구조물(20)로부터 방출된 광은 상기 제1 및 제2형광 필름(41,43)에 의해 파장 변환되어, 화이트 광이 방출될 수 있다. 여기서, 발광 스펙트럼 상에서 청색 영역에서의 광 강도와 녹색 내지 적색 영역 (또는 황색 영역)에서의 광 강도의 상대적 세기를 다르게 함으로써, 백색 광의 색 온도를 다르게 제공할 수 있다. 예컨대, 색 온도는 황색 형광체의 종류나 첨가 량에 따라 조절할 수 있다. 상기 각 형광 필름(41,43) 상에 첨가된 황색 형광체의 양이 많을수록 백색 광의 색 온도는 낮아질 수 있다. 여기서, 상대적으로 색 온도가 낮은 백색은 상대적으로 따뜻한 백색 (warm white)에 해당하고, 상대적으로 색 온도가 높은 백색은 상대적으로 차가운 백색 (cool white)에 해당한다. 상기 제1형광 필름(41)을 통해 방출된 광은 웜 화이트(warm white)에 해당한다.
상기 웜 화이트는 4500K 이하의 색 온도를 가지며, 상기 쿨 화이트는 5000K 내지 6000K의 쿨 화이트(cool white)의 색 온도를 가질 수 있다.
상기 형광 필름(41,43)은 도 16 및 도 18과 같이, 상기 기판(11)의 상면 및 측면과, 상기 발광 구조물(20)의 측면에 배치될 수 있다.
상기 제1형광 필름(41)은 상기 발광 구조물(20)의 제1영역(A1)부터 제3영역(A3)의 일부 영역 위까지 연장될 수 있다. 상기 제2형광 필름(43)은 상기 발광 구조물(20)의 제2영역(A2)부터 상기 제3영역(A3)의 일부 영역 위까지 연장될 수 있다. 상기 제1 및 제2형광 필름(41,43)은 서로 접촉될 수 있다. 상기 제1 및 제2형광 필름(41,43)은 분리 홈(26) 상에 배치되고 서로 접촉될 수 있다. 상기 제1 및 제2형광 필름(41,43)은 동일한 길이를 가질 수 있으며 상기 발광 구조물(20)의 길이(D1)보다는 길게 배치될 수 있다.
상기 제1형광 필름(41)의 너비(B1)는 일정한 폭으로 제3영역(A3)의 일부 영역 위까지 연장될 수 있고, 상기 제2형광 필름(43)의 너비(B2)는 일정한 폭으로 상기 제3영역(A3)이 일부 영역 위까지 연장될 수 있다.
상기 제1형광 필름(41)은 상기 분리 홈(26)을 기준으로 상기 기판(11) 및 발광 구조물(20)의 측면들 중 적어도 3측면 상에 배치될 수 있으며, 상기 제2형광 필름(43)은 상기 분리 홈(26)을 기준으로 상기 기판(11) 및 상기 발광 구조물(20)의 측면들 중에서 적어도 3측면 상에 배치될 수 있고, 상기 제1형광 필름(43)과는 수직 방향으로 오버랩되지 않게 배치될 수 있다. 이러한 제1 및 제2형광 필름(41,43)은 상기 발광 구조물(20)의 서로 다른 영역 상에 배치되어, 발광 구조물(20)로부터 방출된 광에 대해 파장 변환하게 된다.
상기 형광 필름(41,43)을 갖는 발광 소자는 백색, 웜-화이트(warm-white), 쿨-화이트(cool-white), 적색, 녹색 또는 청색 중 적어도 2개의 광을 포함하여 발광할 수 있다.
도 21은 실시 예에 따른 발광 소자에 형광 필름을 배치한 구성이다.
도 21을 참조하면, 발광 소자는 기판(11) 상에 서로 다른 종류의 형광 필름(41,43,45)을 배치할 수 있다. 상기 형광 필름(41,43,45)은 상기와 같이, 기판(11)의 상면에 배치되거나, 상기 기판(11)의 상면 및 측면에 배치될 수 있다.
상기 형광 필름(41,43,45)은 적어도 3종류의 형광 필름을 포함할 수 있으며, 예컨대 제1 내지 제3형광 필름(41,43,45)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제3형광 필름(41,43,45) 중 적어도 하나는 다른 형광체를 포함할 수 있다. 상기 제1형광 필름(41) 및 제2형광 필름(43)은 서로 다른 함량을 갖는 황색 형광체를 포함하며, 상기 제3형광 필름(45)은 시안(cyan) 형광체를 포함할 수 있다.
상기 제1형광 필름은 상기 기판(11) 및 발광 구조물(20)의 적어도 2측면 상에 배치될 수 있고, 상기 제2형광 필름(43)은 상기 기판(11) 및 발광 구조물(20)의 적어도 2측면 상에 배치될 수 있다. 상기 제3형광 필름(45)은 상기 기판(11) 및 발광 구조물(20)의 적어도 한 측면, 2측면 또는 3측면 상에 배치될 수 있다.
탑뷰에서 보면, 상기 제1형광 필름(41)은 발광 구조물(20)의 제1영역(A1) 및 제3영역(A3)의 일부 위에 배치되고 상기 기판(11) 및 발광 구조물(20)의 적어도 2측면 상으로 연장될 수 있다. 상기 제2형광 필름(43)은 상기 발광 구조물(20)의 제2영역(A2) 및 제3영역(A3)의 일부 위에 배치되고, 상기 기판(11) 및 상기 발광 구조물(20)의 적어도 2측면 상으로 연장될 수 있다. 상기 제3형광 필름(45)은 상기 발광 구조물(20)의 제3영역(A3) 상에 배치될 수 있고, 상기 기판(11) 및 상기 발광 구조물(20)의 적어도 3측면 상으로 연장될 수 있다.
또한 상기 제1형광 필름(41)은 도 2에 도시된, 제2패드(81)과 수직 방향으로 오버랩되며, 제2형광 필름(43)은 도 2에 도시된, 제3패드(91)과 수직 방향으로 오버랩되며, 제3형광 필름(45)은 도 2에 도시된, 제1패드(71)과 수직 방향으로 오버랩될 수 있다.
상기 제3형광 필름(45)의 너비(B3)는 상기 제1 및 제2형광 필름(41,43)의 너비의 합과 동일할 수 있으며, 상기 제3형광 필름(45)의 길이(C1)는 상기 제1 및 제2형광 필름(41,43)의 길이(C2)보다 작을 수 있다. 상기 제1 및 제2형광 필름(41,43) 사이의 계면 아래에는 상기 분리 홈(26)이 배치될 수 있으며, 상기 제3형광 필름(45)은 상기 제1 및 제2형광 필름(41,43)과 접촉될 수 있다.
상기 제1형광 필름(41)은 상기 발광 구조물(20)로부터 방출된 광에 의해 웜 화이트(warm white)를 방출하며, 상기 제2형광 필름(43)은 상기 발광 구조물(20)로부터 방출된 광에 의해 쿨 화이트(cool white)를 방출한다. 상기 제3형광 필름(45)은 상기 발광 구조물(20)로부터 방출된 광에 의해 시안 컬러를 발광할 수 있다. 이러한 제3형광 필름(45)은 제1형광 필름(41) 또는/및 제2형광 필름(45)에 의한 웜 화이트 또는/및 쿨 화이트를 통해 방출된 광의 CRI(Color rendering index)를 개선시켜 줄 수 있다.
상기 제3형광 필름(45)의 면적은 상기 제1형광 필름(41)의 면적보다는 작을 수 있다. 상기 제3형광 필름(45)의 면적은 상기 제2형광 필름(43)의 면적보다는 작을 수 있다. 탑뷰에서의 상기 제3형광 필름(45)의 상면 면적은 상기 제1형광 필름(41)의 상면 면적 및 상기 제2형광 필름(43)의 상면 면적보다는 작을 수 있다.
상기 제3형광 필름(45)의 면적 비율은 예컨대, 상기 제1형광 필름(41) 또는 제2형광 필름(43)의 면적의 10% 미만 예컨대, 0.5% 이하일 수 있다. 이러한 제3형광 필름(41)이 차지하는 면적이 작더라도, 광속 저하 없이 CRI는 개선될 수 있다.
도 22를 참조하면, 제3형광 필름(45)은 제1 및 제2형광 필름(41,43) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1형광 필름(41)은 발광 구조물(20)의 제1영역(A1)과 제3영역(A3)의 일부 위에 연장될 수 있고, 상기 기판(11) 및 발광 구조물(20)의 측면들 중 적어도 3측면 상에 배치될 수 있다. 상기 제2형광 필름(43)은 상기 발광 구조물(20)의 제2영역(A2)과 제3영역(A3)의 일부 위에 연장될 수 있고, 상기 기판(11) 및 발광 구조물(20)의 적어도 3측면 상에 배치될 수 있다.
상기 제3형광 필름(45)은 상기 발광 구조물(20)의 제1 내지 제3영역(A1,A2,A3) 위에 배치되며, 상기 기판(11)의 상면 및 서로 반대측 측면과, 상기 발광 구조물(20)의 서로 반대측 측면 상에 배치될 수 있다. 상기 제3형광 필름(45)은 상기 발광 구조물(20) 상에서 상기 발광 구조물(20) 및 기판(11)의 양 측면을 따라 연장될 수 있다. 상기 제3형광 필름(45)은 상기 발광 구조물(20)의 제1영역(A1), 제2영역(A2) 및 제3영역(A3) 위에 부분적으로 오버랩될 수 있다.
상기 제3형광 필름(45)은 상기 제1 및 제2형광 필름(41,43) 사이에 접촉될 수 있다. 상기 제3형광 필름(45)의 면적은 상기 제1 및 제2형광 필름(41,43)의 합의 10% 미만 예컨대, 0.5%이하일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제3형광 필름(45)의 너비(B4)는 상기 제1형광 필름(41) 또는 제2형광 필름(45)의 너비(B1,B2)보다 좁을 수 있다. 상기 제3형광 필름(45)의 너비(B4)는 상기 제1 및 제2형광 필름(41,43) 사이의 영역에서, 상기 분리 홈(26)의 너비보다 넓은 너비로 배치될 수 있다. 탑뷰에서 볼 때, 상기 제3형광 필름(43)의 길이는 상기 제1 및 제2형광 필름(41,43)의 길이와 동일할 수 있다. 상기 제3형광 필름(45)은 상기 제1 및 제2형광 필름(41,43)과 평행하게 배치될 수 있다.
상기 제1형광 필름(41)은 상기 발광 구조물(20)로부터 방출된 광에 의해 웜 화이트를 방출하며, 상기 제2형광 필름(43)은 상기 발광 구조물(20)로부터 방출된 광에 의해 쿨 화이트를 방출한다. 상기 제3형광 필름(45)은 상기 발광 구조물(20)로부터 방출된 광에 의해 시안 컬러를 발광한다. 이러한 제3형광 필름(45)은 제1 또는/및 제2형광 필름(41,43)에 의한 웜 화이트 또는/및 쿨 화이트를 통해 방출된 광의 CRI(Color rendering index)를 개선시켜 줄 수 있다.
상기 제3형광 필름(45)의 면적은 상기 제1형광 필름(41)의 면적보다는 작을 수 있다. 상기 제3형광 필름(45)의 면적은 상기 제2형광 필름(43)의 면적보다는 작을 수 있다. 탑뷰에서의 상기 제3형광 필름(45)의 상면 면적은 상기 제1형광 필름(41)의 상면 면적 및 상기 제2형광 필름(43)의 상면 면적보다는 작을 수 있다.
상기 제3형광 필름(45)의 면적 비율은 예컨대, 상기 제1형광 필름(41) 또는 제2형광 필름(43)의 면적의 10% 미만 예컨대, 0.5% 이하일 수 있다. 이러한 제3형광 필름(41)이 차지하는 면적이 작더라도, 광속 저하 없이 CRI는 개선될 수 있다.
도 23을 참조하면, 발광 구조물(20) 상에는 서로 다른 종류의 복수의 형광 필름(41,43,45)이 서로 다른 영역 상에 배치될 수 있다. 상기 복수의 형광 필름(41,43,45)은 제1 내지 제3형광 필름(41,43,45)을 포함할 수 있다.
상기 제1형광 필름(41)은 발광 구조물(20)의 제1영역(A1)과 제3영역(A3)의 일부 위에 연장될 수 있고, 상기 기판(11) 및 발광 구조물(20)의 측면들 중 적어도 3측면 상에 배치될 수 있다. 상기 제2형광 필름(43)은 상기 발광 구조물(20)의 제2영역(A2)과 제3영역(A3)의 일부 위에 연장될 수 있고, 상기 기판(11) 및 발광 구조물(20)의 적어도 3측면 상에 배치될 수 있다.
상기 제1 및 제2형광 필름(41,43)은 상기 분리 홈(26) 상에 배치될 수 있다. 상기 제1 및 제2형광 필름(41,43)의 경계 영역은 상기 분리 홈(26)을 따라 연장될 수 있다.
상기 제3형광 필름(45)은 상기 제1 및 제2형광 필름(41,43) 사이의 영역 중에서 상기 발광 구조물(20)의 제3영역(A3)의 일부 위에 배치될 수 있고, 상기 기판(11)의 일 측면 및 발광 구조물(20)의 일 측면 상에 연장될 수 있다.
상기 제3형광 필름(45)은 탑뷰 형상이 삼각형을 포함하는 다각형 형상일 수 있고, 일 측면에서 볼 때 사각형과 같은 다각형 형상으로 배치될 수 있다. 상기 제3형광 필름(45)가 삼각형 형상인 경우, 한 변의 너비(B5)와 분리 홈(26) 방향으로의 높이(C5)는 서로 동일하거나 다를 수 있다.
탑뷰에서 보면, 상기 제1형광 필름(41)의 너비(B1)는 일정한 폭을 갖는 부분과 상기 제3형광 필름(45)의 영역에서 상기 너비(B1)가 점차 작아지는 부분을 포함할 수 있다. 탑뷰에서 보면, 상기 제2형광 필름(43)의 너비(B2)는 일정한 폭을 갖는 부분과 상기 제3형광 필름(45)의 영역에서 상기 너비(B1)가 점차 작아지는 부분을 포함할 수 있다.
상기 제3형광 필름(45)은 상기 발광 구조물(20)의 제3영역(A3) 중에서, 상기 제1영역(A1) 또는 제2영역(A2)이 발광될 때, 발광하는 영역 상에 배치될 수 있다. 이에 따라 발광 구조물(20)의 제1영역(A1)이 발광하거나 제2영역(A2)이 발광하더라도, 상기 제3형광 필름(45)에 의한 파장 변환은 수행될 수 있다.
상기 제1형광 필름(41)은 상기 발광 구조물(20)로부터 방출된 광에 의해 웜 화이트를 방출하며, 상기 제2형광 필름(45)은 상기 발광 구조물(20)로부터 방출된 광에 의해 쿨 화이트를 방출한다. 상기 제3형광 필름(45)은 상기 발광 구조물(20)로부터 방출된 광에 의해 시안 컬러를 발광한다. 이러한 제3형광 필름(45)은 제1 또는/및 제2형광 필름에 의한 웜 화이트 또는/및 쿨 화이트를 통해 방출된 광의 CRI(Color rendering index)를 개선시켜 줄 수 있다.
상기 제3형광 필름(45)의 면적은 상기 제1형광 필름(41)의 면적보다는 작을 수 있다. 상기 제3형광 필름(45)의 면적은 상기 제2형광 필름(43)의 면적보다는 작을 수 있다. 탑뷰에서의 상기 제3형광 필름(45)의 상면 면적은 상기 제1형광 필름(41)의 상면 면적 및 상기 제2형광 필름(43)의 상면 면적보다는 작을 수 있다.
상기 제3형광 필름(45)의 면적 비율은 예컨대, 상기 제1형광 필름(41) 또는 제2형광 필름(43)의 면적의 10% 미만 예컨대, 0.5% 이하일 수 있다. 이러한 제3형광 필름(41)이 차지하는 면적이 작더라도, 광속 저하 없이 CRI는 개선될 수 있다.
도 24는 제3형광 필름이 기판(11) 상에서 발광 구조물(20)의 제3영역(A3)과 수직 방향으로 오버랩되며, 상기 발광 구조물(20) 및 기판(11)의 적어도 3측면 상에 배치될 수 있다. 상기 제3형광 필름(45)의 너비(B3)는 탑뷰에서 볼 때, 상기 제1 및 제2형광 필름(41,43)의 너비(B1,B2)의 합과 동일할 수 있다. 상기 제3형광 필름(45)은 탑뷰에서 볼 때, 일부 영역(C7)은 분리 홈(26)에 인접한 영역으로 더 돌출될 수 있다.
상기 제3형광 필름(45)의 면적은 상기 제1형광 필름(41)의 면적보다는 작을 수 있다. 상기 제3형광 필름(45)의 면적은 상기 제2형광 필름(43)의 면적보다는 작을 수 있다. 탑뷰에서의 상기 제3형광 필름(45)의 상면 면적은 상기 제1형광 필름(41)의 상면 면적 및 상기 제2형광 필름(43)의 상면 면적보다는 작을 수 있다.
상기 제3형광 필름(45)의 면적 비율은 예컨대, 상기 제1형광 필름(41) 또는 제2형광 필름(43)의 면적의 10% 미만 예컨대, 0.5% 이하일 수 있다. 이러한 제3형광 필름(41)이 차지하는 면적이 작더라도, 광속 저하 없이 CRI는 개선될 수 있다.
도 25는 발광 소자 내에 복수의 분리 홈을 구비한 구조이다.
도 25를 참조하면, 발광 소자는 발광 구조물(20) 내에 복수의 분리 홈(26)을 구비할 수 있으며, 상기 복수의 분리 홈(26)은 발광 구조물(20)의 서로 다른 발광 영역 사이에 배치되고, 그 길이는 상기 발광 구조물(20)의 길이보다 짧을 수 있다.
또한 발광 구조물920)의 영역(A1,A2,A4) 내에는 하나 또는 복수의 접촉 전극(73,75,74)이 제1도전성 반도체층에 접촉될 수 있다.
상기 발광 구조물(20) 상에는 제1절연층(55)이 배치되고, 상기 제1절연층(55)에는 복수의 패드(71,81,85,91)가 배치될 수 있다. 상기 복수의 패드(71,81,85,91)는 각 영역(A3,A1,A2,A4) 상에 배치될 수 있다.
예컨대, 제1,2,4영역(A1,A2,A4) 상에 제2도전성 반도체층에 연결되는 제2,3,4패드(81,91,85)가 배치되고, 제3영역(A3) 상에 상기 제1도전성 반도체층에 연결된 제1패드(71)가 배치될 수 있다.
상기 제1패드(71)에 연결된 제1도전성 반도체층은 제1,2,4영역(A1,A2,A4)에 공통으로 연결될 수 있다. 따라서, 제1,2,4영역(A1,A2,A4)과 상기 제3영역(A3)은 서로 병렬로 연결될 수 있다. 이러한 각 영역(A1,A2,A3,A4)별로 서로 다른 형광 필름을 배치할 수 있으며, 예컨대 적어도 3종류 또는 4종류의 형광 필름을 배치할 수 있다. 예컨대, 형광 필름은 웜 화이트, 쿨 화이트, 시안 컬러 이외에, 그리고 청색, 적색, 황색 및 녹색 중 적어도 하나를 발광할 수 있다.
실시 예는 적어도 3종류의 형광 필름(41,43,35)의 외측 표면에 도 18과 같은 반사 부재(35)가 더 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 실시 예는 형광 필름이 기판 상에 배치된 예로 설명하였으나, 상기 기판이 제거될 수 있다. 이 경우 상기 형광 필름은 상기 발광 구조물 상에 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 26은 실시 예에 따른 발광 소자를 갖는 발광 모듈을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 26 및 도 21을 참조하면, 발광 모듈은 회로 기판(101) 상에 발광 소자(10)가 배치될 수 있으며, 상기 발광 소자(10)는 상기 회로 기판(101)의 전극 패턴(103) 상에 패드(도 2의 71,81,91)들이 배치되고, 상기 기판(11) 상에는 실시 예에 따른 형광 필름(41,43) 예컨대, 도 21과 같은 형광 필름(41,43,45)이 배치될 수 있다.
상기 패드는 실시 예에 개시된 발광 구조물(20) 상의 제1 내지 제3패드(도 2의 71,81,91)를 포함하며, 상기 패드(71,81,91)는 회로 기판(101) 상의 전극 패턴(103)과 접합 부재(107)로 본딩될 수 있다. 상기 접합 부재(107)는 솔더 재질 또는 전도성 필름일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 회로 기판(101)는 예를 들어 인쇄회로기판(PCB, Printed circuit board)을 포함할 수 있다. 상기 인쇄회로기판은 예컨대, 수지 재질 PCB, 메탈 코어 PCB(MCPCB, Metal Core PCB), 연성 PCB(FPCB, Flexible PCB) 중 적어도 하나를 포함하며, 예컨대 방열을 위해 메탈 코어 PCB로 제공될 수 있다.
상기 회로 기판(101)는 서로 이격된 복수의 전극 패턴(103)을 포함한다. 상기 전극 패턴(103)은 상기 발광 소자의 각 패드(도 2의 71,81,91)에 대응되게 배치될 수 있다. 상기 전극 패턴은 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag), 인(P) 중 적어도 하나 또는 이들의 선택적 합금으로 형성될 수 있으며, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다.
상기 형광 필름(41,43,45)은 실시 예에 개시된 기판(11)의 상면 및 측면과, 상기 발광 구조물(20)의 측면 상에 배치된 적어도 2종류의 형광 필름 또는 적어도 3종류의 형광 필름을 포함할 수 있다.
상기 형광 필름(41,43,45)의 외측에는 반사 부재(35)가 배치되어, 상기 형광 필름(41,43,45)으로 입사된 광을 반사시켜 줄 수 있다. 상기 반사 부재(35)는 수지 재질 내에 SiO2, Al2O3, TiO2 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 반사 부재(35)는 백색 수지 재질로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 반사 부재(35)는 상기 각 형광 필름(41,43,45)의 외측 전 영역에 배치될 수 있다. 상기 반사 부재(35)는 상기 각 형광 필름(41,43,45)과 회로 기판(101) 사이의 영역에 더 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 27은 실시 예에 따른 발광 소자를 갖는 발광 소자 패키지를 나타낸 도면이다.
도 27을 참조하면, 발광 소자 패키지는 캐비티(203)를 갖는 몸체(201), 상기 몸체(201) 상에 배치된 복수의 리드 프레임(211,213,215), 상기 복수의 리드 프레임(211,213,215 상에 발광 소자(10A)가 배치된다.
상기 몸체(201)는 전도성 또는 절연성의 재질을 포함할 수 있다. 상기 몸체(201)는 폴리프탈아미드(PPA: Polyphthalamide)와 같은 수지 재질, 실리콘(Si), 금속 재질, PSG(photo sensitive glass), 사파이어(Al2O3), 인쇄회로기판(PCB) 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 상기 몸체(201)는 폴리프탈아미드(PPA: Polyphthalamide), 또는 에폭시와 같은 수지 재질로 이루어질 수 있다.
상기 몸체(201)는 상부가 개방되고, 측면과 바닥으로 이루어진 캐비티(cavity)(203)를 갖는다. 상기 캐비티(203)는 상기 몸체(201)의 상면으로부터 오목한 컵(cup) 구조 또는 리세스(recess) 구조를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 복수의 리드 프레임(211,213,215)은 상기 캐비티(203) 내에서 전기적으로 분리되며 서로 이격되어 배치될 수 있다.
상기 복수의 리드 프레임(211,213,215)은 상기 발광 소자(10A)의 제1패드(71)에 대응되는 제1리드 프레임(211)과, 상기 발광 소자(10A)의 제2패드(81)에 대응되는 제2리드 프레임(213)과, 상기 발광 소자(10A)의 제3패드(91)에 대응되는 제3리드 프레임(215)을 포함할 수 있다.
상기 복수의 리드 프레임(211,213,215)은 제1 내지 제3패드(71,81,91) 각각에 선택적으로 전원을 공급할 수 있어, 실시 예와 같이 발광 구조물(10)의 서로 다른 영역(도 2의 A1,A2,A3)이 선택적으로 발광할 수 있다. 상기 복수의 리드 프레임(211,213,215)은 상기 몸체(201)의 측면 또는/및 하면 중 적어도 하나에 노출될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 복수의 리드 프레임(211,213,215)은 금속 재질, 예를 들어, 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag), 인(P) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 단일 금속층 또는 다층 금속층으로 형성될 수 있다.
상기 발광 소자(10A)는 상기 복수의 리드 프레임(211,213,215) 상에 배치되어, 플립 칩 본딩될 수 있다.
상기 발광 소자(10A)는 가시광선 대역부터 자외선 대역의 범위 중에서 선택적으로 발광할 수 있으며, 예컨대 레드 LED 칩, 블루 LED 칩, 그린 LED 칩, 엘로우 그린(yellow green) LED 칩 중에서 선택될 수 있다. 상기 발광 칩(101)은 III족 내지 V족 원소의 화합물 반도체 발광소자를 포함한다.
상기 발광 소자(10A)는 내부에 분리 홈(26)을 갖고, 제1 내지 제3형광 필름(41,43,45)을 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제3형광 필름(41,43,45)은 도 21과 같은 구조로, 기판(11)의 상면과, 상기 기판(11) 및 발광 구조물(20)의 측면 상에 각각 배치될 수 있다.
상기 몸체(201)의 캐비티(203)에는 몰딩 부재가 배치되며, 상기 몰딩 부재는 실리콘 또는 에폭시와 같은 투광성 수지층을 포함하며, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 상기 몰딩 부재 또는 상기 발광 소자(10A) 상에는 방출되는 빛의 파장을 변화하기 위한 형광체를 포함할 수 있으며, 상기 형광체는 발광 소자(10A)에서 방출되는 광의 일부를 여기시켜 다른 파장의 광으로 방출하게 된다. 상기 형광체는 YAG, TAG, Silicate, Nitride, Oxy-nitride 계 물질 중에서 선택적으로 형성될 수 있다. 상기 형광체는 적색 형광체, 황색 형광체, 녹색 형광체 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 몰딩 부재의 표면은 플랫한 형상, 오목한 형상, 볼록한 형상 등으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 몸체(201)의 상부에는 렌즈가 더 형성될 수 있으며, 상기 렌즈는 오목 또는/및 볼록 렌즈의 구조를 포함할 수 있으며, 발광 소자(10A)가 방출하는 광의 배광(light distribution)을 조절할 수 있다.
상기 발광 소자 패키지 내에는 보호 소자가 배치될 수 있다. 상기 보호 소자는 싸이리스터, 제너 다이오드, 또는 TVS(Transient voltage suppression)로 구현될 수 있다.
실시 예에 따른 발광 소자 또는 발광 소자 패키지는, 라이트 유닛에 적용될 수 있다. 상기 라이트 유닛은 하나 또는 복수의 발광소자 또는 발광소자 패키지를 갖는 표시 장치와 같은 어셈블리일 수 있다. 실시 예에 개시된 발광 소자 또는/및 발광 소자 패키지는 조명 장치에 적용될 수 있으며, 상기 조명 장치는 실내등, 실외등, 가로등, 자동차 램프, 이동 또는 고정장치의 전조등 또는 후미등, 지시등와 같은 장치를 포함한다.
상기에 개시된 실시 예(들)의 발광 소자는 발광 모듈이나 라이트 유닛 등과 같은 조명 시스템에 제공될 수 있다. 상기 발광 소자 상에는 광 출사 측에 도광판, 확산 시트 및 프리즘 시트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 조명 시스템은 조명등, 신호등, 차량 전조등, 전광판일 수 있다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 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 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10,10A: 발광 소자
11: 기판
20: 발광 구조물 21: 제1도전성 반도체층
22: 활성층 23: 제2도전성 반도체층
25: 리세스 26: 분리 홈
51,53,55: 절연층 61: 전극층
71,81,85,91: 패드 31,3241,42,43: 형광 필름
101: 회로 기판 201: 몸체
203: 캐비티 211,213,215: 리드 프레임
20: 발광 구조물 21: 제1도전성 반도체층
22: 활성층 23: 제2도전성 반도체층
25: 리세스 26: 분리 홈
51,53,55: 절연층 61: 전극층
71,81,85,91: 패드 31,3241,42,43: 형광 필름
101: 회로 기판 201: 몸체
203: 캐비티 211,213,215: 리드 프레임
Claims (16)
- 제1도전성 반도체층, 상기 제1도전성 반도체층 아래에 활성층, 상기 활성층 아래에 제2도전성 반도체층을 포함하는 발광 구조물;
상기 제2도전성 반도체층 아래에 전극층;
상기 전극층 아래에 제1절연층;
상기 발광 구조물 및 상기 전극층 중 적어도 하나의 일부를 복수의 영역으로 분리하는 분리 홈;
상기 발광 구조물의 제3영역 아래에 배치되며, 상기 제1도전성 반도체층과 연결된 제1패드;
상기 분리 홈에 의해 분리된 상기 발광 구조물의 제1영역 아래에 배치된 제2패드;
상기 분리 홈에 의해 분리된 상기 발광 구조물의 제2영역 아래에 배치된 제3패드를 포함하며,
상기 제2패드는 상기 발광 구조물의 제1영역에 위치하는 상기 제2도전성 반도체층 및 상기 전극층 중 적어도 하나에 연결되며,
상기 제3패드는 상기 발광 구조물의 제2영역에 위치하는 상기 제2도전성 반도체층 및 상기 전극층 중 적어도 하나에 연결되며,
상기 분리 홈은 상기 발광 구조물의 일 측면으로부터 상기 발광 구조물의 측면들 중 어느 한 측면의 길이보다 짧은 길이를 갖는 발광 소자. - 제1항에 있어서,
상기 분리 홈은 상기 전극층, 상기 제2도전성 반도체층, 상기 활성층 및 상기 제1도전성 반도체층의 일부를 노출시키는 깊이를 갖는 발광 소자. - 제1항에 있어서,
상기 분리 홈은 상기 전극층을 제거하여 상기 제2도전성 반도체층의 일부를 노출시키는 깊이를 갖는 발광 소자. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 발광 구조물 내에 상기 제1도전성 반도체층의 서로 다른 영역이 노출되는 깊이를 갖는 복수의 리세스; 상기 각 리세스에 상기 제1패드에 연결된 접촉 전극 및 상기 접촉 전극의 외측에 제2절연층을 포함하며,
상기 복수의 리세스 각각은 상기 제1 내지 제3패드 중 적어도 2개와 수직 방향으로 오버랩되는 발광 소자. - 제4항에 있어서,
상기 분리 홈의 깊이는 상기 리세스의 깊이보다 작은 발광 소자. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1도전성 반도체층은 상기 분리 홈 및 상기 발광 구조물의 제1 및 제2영역 상에 배치되는 발광 소자. - 제6항에 있어서,
상기 제1패드는 상기 분리 홈의 일부 및 상기 전극층과 수직 방향으로 오버랩되는 발광 소자. - 제7항에 있어서,
상기 발광 구조물 위에 투광성의 기판; 및 상기 투광성의 기판의 상면 위에 형광 필름을 포함하는 발광 소자. - 제8항에 있어서,
상기 형광 필름은 상기 기판의 측면 및 상기 발광 구조물의 측면에 배치되는 발광 소자. - 제8항에 있어서,
상기 형광 필름은 상기 발광 구조물의 제1영역 위에 배치된 제1형광 필름과, 상기 발광 구조물의 제2영역 위에 배치된 제2형광 필름과, 상기 발광 구조물의 제3영역 위에 배치되는 제3형광 필름을 포함하며,
상기 제1 내지 제3형광 필름 중 적어도 하나는 다른 형광체를 갖는 발광 소자. - 제10항에 있어서,
상기 제1형광 필름을 통해 방출된 광은 웜 화이트이고,
상기 제2형광 필름을 통해 방출된 광은 쿨 화이트이며,
상기 제3형광 필름을 통해 방출된 광은 시안(cyan) 컬러를 발광하는 발광 소자. - 제11항에 있어서,
상기 제3형광 필름의 면적은 상기 제1형광 필름 또는 상기 제2형광 필름의 면적보다 작은 발광 소자. - 제11항에 있어서,
상기 제1형광 필름 및 상기 제2형광 필름 중 적어도 하나는 상기 발광 구조물의 제3영역의 일부 영역 위로 연장되는 발광 소자. - 제11항에 있어서,
상기 제3형광 필름은 상기 기판 및 상기 발광 구조물의 적어도 3측면 상에 연장되는 발광 소자. - 제11항에 있어서,
상기 제1 내지 제3형광 필름 중 적어도 하나는 상기 분리 홈 위에 배치되는 발광 소자. - 회로 기판; 및
상기 회로 기판 상에 배치된 적어도 하나의 발광 소자를 포함하며,
상기 발광 소자는 상기 회로 기판 상에 제1 내지 제3패드가 대응하며,
상기 발광 소자는 청구항 11의 발광 소자를 포함하는 조명 장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150140186A KR102413435B1 (ko) | 2015-10-06 | 2015-10-06 | 발광 소자 및 이를 구비한 조명 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150140186A KR102413435B1 (ko) | 2015-10-06 | 2015-10-06 | 발광 소자 및 이를 구비한 조명 장치 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20170040921A true KR20170040921A (ko) | 2017-04-14 |
| KR102413435B1 KR102413435B1 (ko) | 2022-06-28 |
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ID=58579549
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|---|---|---|---|
| KR1020150140186A KR102413435B1 (ko) | 2015-10-06 | 2015-10-06 | 발광 소자 및 이를 구비한 조명 장치 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102413435B1 (ko) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20120002818A (ko) * | 2010-07-01 | 2012-01-09 | 삼성엘이디 주식회사 | 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조방법 |
-
2015
- 2015-10-06 KR KR1020150140186A patent/KR102413435B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20120002818A (ko) * | 2010-07-01 | 2012-01-09 | 삼성엘이디 주식회사 | 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조방법 |
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|---|---|
| KR102413435B1 (ko) | 2022-06-28 |
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