KR20170052900A - 고효율 발광 소자 - Google Patents

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KR20170052900A
KR20170052900A KR1020150154982A KR20150154982A KR20170052900A KR 20170052900 A KR20170052900 A KR 20170052900A KR 1020150154982 A KR1020150154982 A KR 1020150154982A KR 20150154982 A KR20150154982 A KR 20150154982A KR 20170052900 A KR20170052900 A KR 20170052900A
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light emitting
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KR1020150154982A
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오세희
이준섭
강민우
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서울바이오시스 주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자는 본 발명의 일 실시예에 따르면 제1 도전형 반도체층, 상기 제1 도전형 반도체층 상에 배치된 활성층, 상기 활성층 상에 배치된 제2 도전형 반도체층, 및 상기 활성층 및 상기 제2 도전형 반도체층을 관통하여 상기 제1 도전형 반도체층을 노출시키는 복수의 컨택홀들을 포함하는 발광 구조체; 상기 제2 도전형 반도체층 상에 배치되어, 상기 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 접속된 제2 전극; 상기 발광 구조체의 상면에 배치되며, 상기 컨택홀들에 의해 노출된 상기 제1 도전형 반도체층을 부분적으로 노출시키는 제1 개구부들, 및 상기 제2 전극을 부분적으로 노출시키는 제2 개구부들을 포함하는 제1 절연층; 상기 제1 절연층 상 및 상기 제1 도전형 반도체층 상에 배치되는 제1 전극; 및 상기 제1 전극 상에 배치되며, 상기 제1 전극을 부분적으로 노출시키는 제3 개구부들, 및 상기 제2 개구부들을 통해 노출된 상기 제2 전극을 부분적으로 노출시키는 제4 개구부들을 포함하는 제2 절연층; 및 상기 제2 절연층 상에 배치되며, 상기 제4 개구부들을 통해 상기 제2 전극과 접하는 제2 패드를 포함하며, 상기 복수의 컨택홀들은, 상기 적어도 하나의 제4 개구부를 둘러싸도록 형성된 제1 내지 제4 컨택홀들을 포함하며, 상기 제4 개구부는, 상기 제1 컨택홀과 상기 제3 컨택홀을 연결하는 가상의 제1 연장선 및 상기 제2 컨택홀과 상기 제4 컨택홀을 연결하는 가상의 제2 연장선이 서로 교차하는 교차점 상에 배치될 수 있다.

Description

고효율 발광 소자 {LIGHT-EMITTING apparatus WITH HIGH EFFICIENCY}
본 발명은 발광 소자에 관한 것으로, 상세하게는 전류 분산 성능이 개선된 고효율 발광 소자에 관한 것이다.
발광 다이오드(LED)는 전자와 정공의 재결합원리를 이용하여, 전기적 에너지를 광으로 변환하는 고체 상태 소자이다. 발광 다이오드는 백라이트 등에 사용하는 각종 광원, 조명, 신호기, 대형 디스플레이 등에 폭넓게 이용되고 있다. 특히, 발광 다이오드는 저 전류/저 출력의 모바일 제품에 적용되는 부품으로 사용되며, 최근 활용범위가 고 전류/고 출력의 분야로 확대됨에 따라 발광 다이오드의 발광 효율과 품질 개선이 요구되고 있다. 발광 다이오드는 회로기판, 봉지재 등과 함께 발광 소자 형태로 사용될 수 있다. 발광 소자는 n형 반도체층과 접하는 n전극 및 p형 반도체층과 접하는 p전극을 포함할 수 있으며, 일 예로, n전극과 p전극이 동일 방향에 위치한 수평형 발광 소자가 사용되고 있다. 이 경우, p형 반도체층을 일부 제거하여 n형 반도체층을 노출시키는 컨택홀 등을 만들어야 한다. 또한, 패드들과 전극들이 연결 가능하도록 p전극 및 n전극 상에 위치하는 절연층이 p전극 및 n전극을 각각 노출시킬 수 있는 개구부들을 포함하여야 한다. 이 때, 일 개구부가 컨택홀들 사이에 위치하지 못하거나, 충분한 개수의 컨택홀들과 인접하지 못할 경우, 개구부 주변의 전류 분산이 원활하지 않거나, 상기 영역 주변의 컨택홀들 위주로만 전류가 분산되어, 발광 소자의 순방향 전압이 증가하고, 발광 소자 내 발광 정도가 균일하지 못하는 문제가 발생한다.
본 발명이 해결하려는 과제는, 전류 분산 성능을 개선하여 순방향 전압을 감소시킬 수 있는 발광 소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 제1 도전형 반도체층, 상기 제1 도전형 반도체층 상에 배치된 활성층, 상기 활성층 상에 배치된 제2 도전형 반도체층, 및 상기 활성층 및 상기 제2 도전형 반도체층을 관통하여 상기 제1 도전형 반도체층을 노출시키는 복수의 컨택홀들을 포함하는 발광 구조체; 상기 제2 도전형 반도체층 상에 배치되어, 상기 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 접속된 제2 전극; 상기 발광 구조체의 상면에 배치되며, 상기 컨택홀들에 의해 노출된 상기 제1 도전형 반도체층을 부분적으로 노출시키는 제1 개구부들, 및 상기 제2 전극을 부분적으로 노출시키는 제2 개구부들을 포함하는 제1 절연층; 상기 제1 절연층 상 및 상기 제1 도전형 반도체층 상에 배치되는 제1 전극; 및 상기 제1 전극 상에 배치되며, 상기 제1 전극을 부분적으로 노출시키는 제3 개구부들, 및 상기 제2 개구부들을 통해 노출된 상기 제2 전극을 부분적으로 노출시키는 제4 개구부들을 포함하는 제2 절연층; 및 상기 제2 절연층 상에 배치되며, 상기 제4 개구부들을 통해 상기 제2 전극과 접하는 제2 패드를 포함하며, 상기 복수의 컨택홀들은, 상기 적어도 하나의 제4 개구부를 둘러싸도록 형성된 제1 내지 제4 컨택홀들을 포함하며, 상기 제4 개구부는, 상기 제1 컨택홀과 상기 제3 컨택홀을 연결하는 가상의 제1 연장선 및 상기 제2 컨택홀과 상기 제4 컨택홀을 연결하는 가상의 제2 연장선이 서로 교차하는 교차점 상에 배치된 발광 소자가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2 패드를 통해 인가된 전류가 주변 컨택 영역들로 용이하고, 고르게 분산될 수 있으며, 발광 소자의 순방향 전압이 감소될 수 있고, 광 출력이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 평면도이다.
도 2의 (a) 및 (b)는 각각 도 1의 I1 및 I2부분의 확대도이다.
도 3는 도 1의 절취선 A-A'을 따라 취해진 단면도이다.
도 4의 (a) 및 (b)는 도 3의 I3부분의 확대도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 조명 장치에 적용한 예를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 디스플레이 장치에 적용한 예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 디스플레이 장치에 적용한 예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 헤드 램프에 적용한 예를 설명하기 위한 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자는, 제1 도전형 반도체층, 상기 제1 도전형 반도체층 상에 배치된 활성층, 상기 활성층 상에 배치된 제2 도전형 반도체층, 및 상기 활성층 및 상기 제2 도전형 반도체층을 관통하여 상기 제1 도전형 반도체층을 노출시키는 복수의 컨택홀들을 포함하는 발광 구조체; 상기 제2 도전형 반도체층 상에 배치되어, 상기 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 접속된 제2 전극; 상기 발광 구조체의 상면에 배치되며, 상기 컨택홀들에 의해 노출된 상기 제1 도전형 반도체층을 부분적으로 노출시키는 제1 개구부들, 및 상기 제2 전극을 부분적으로 노출시키는 제2 개구부들을 포함하는 제1 절연층; 상기 제1 절연층 상 및 상기 제1 도전형 반도체층 상에 배치되는 제1 전극; 및 상기 제1 전극 상에 배치되며, 상기 제1 전극을 부분적으로 노출시키는 제3 개구부들, 및 상기 제2 개구부들을 통해 노출된 상기 제2 전극을 부분적으로 노출시키는 제4 개구부들을 포함하는 제2 절연층; 및 상기 제2 절연층 상에 배치되며, 상기 제4 개구부들을 통해 상기 제2 전극과 접하는 제2 패드를 포함하며, 상기 복수의 컨택홀들은, 상기 적어도 하나의 제4 개구부를 둘러싸도록 형성된 제1 내지 제4 컨택홀들을 포함하며, 상기 제4 개구부는, 상기 제1 컨택홀과 상기 제3 컨택홀을 연결하는 가상의 제1 연장선 및 상기 제2 컨택홀과 상기 제4 컨택홀을 연결하는 가상의 제2 연장선이 서로 교차하는 교차점 상에 배치될 수 있다. 이에 따라, 제2 패드를 통해 인가된 전류가 주변 컨택홀 내에 위치한 제1 전극으로 용이하고 고르게 분산될 수 있어서, 발광 소자의 순방향 전압이 감소될 수 있다.
상기 제1 내지 제4 컨택홀들은, 타 컨택홀들에 비해, 상기 제1 내지 제4 컨택홀들이 둘러싸는 상기 제4 개구부에 더 인접하여 배치될 수 있다.
상기 제2 절연층 상에 배치되며, 상기 제3 개구부들을 통해 상기 제1 전극과 접하는 제1 패드를 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 컨택홀들은, 상기 적어도 하나의 제3 개구부를 둘러싸도록 형성된 제5 내지 제8 컨택홀들을 포함하며, 상기 제3 개구부는, 상기 제5 컨택홀과 상기 제7 컨택홀을 연결하는 가상의 제3 연장선 및 상기 제6 컨택홀과 상기 제8 컨택홀을 연결하는 가상의 제4 연장선이 서로 교차하는 교차점 상에 배치될 수 있다. 이에 따라, 컨택홀로 인가된 전류가 주변의 제3 개구부를 통해 제1 패드로 용이하고 고르게 분산되어 인가될 수 있다. 따라서, 발광 소자의 순방향 전압이 감소될 수 있다.
상기 제5 내지 제8 컨택홀들은, 타 컨택홀들에 비해, 상기 제5 내지 제8 컨택홀들이 둘러싸는 상기 제3 개구부에 더 인접하여 배치될 수 있다.
상기 제3 개구부들은 상기 제4 개구부들보다 클 수 있다.
상기 제3 개구부들은 상기 제4 개구부들의 위치에 대해 거울면 대칭인 위치에 배치될 수 있다. 이에 따라, 발광 소자의 각 영역에 대해 전류가 대칭적으로 균일하게 분산될 수 있으므로, 발광 정도가 더욱 균일해질 수 있다. 또한, 제1 패드와 제2 패드가 대칭적으로 위치할 수 있으므로, 발광 소자가 회로부재에 실장될 시, 기계적 안정성이 개선될 수 있다.
상기 컨택홀들은 발광 소자의 일 측면과 나란한 가상의 복수개의 행들 및 상기 행들과 수직인 가상의 복수개의 열들 상에 배열되며, 상기 컨택홀들 중 짝수 행 상에 배열된 컨택홀은 짝수 열 상에 배열되고, 상기 컨택홀들 중 홀수 행 상에 배열된 컨택홀은 홀수 열 상에 배열될 수 있다. 이에 따라, 발광 소자가 많은 수의 컨택홀들을 포함할 수 있으며. 전류 분산이 더욱 효과적으로 이루어질 수 있다. 따라서, 발광 소자의 순방향 전압이 감소할 수 있다.
상기 행들은 서로 일정한 간격으로 배열되고, 상기 열들은 서로 일정한 간격으로 배열될 수 있다. 이에 따라, 동일 행 상에 배열된 컨택홀들의 간격이 일정할 수 있으며, 동일 열 상에 배열된 컨택홀들의 간격이 일정할 수 있으므로, 전류가 일정하게 분배될 수 있어서 발광 소자 내 발광 정도가 균일할 수 있다.
상기 행들 중 마지막 행은 홀수 행이고, 상기 열들 중 마지막 열은 홀수 열일 수 있다. 따라서, 발광 소자의 측면들이 접하는 모서리에 인접한 영역으로 전류가 원활히 공급될 수 있으므로, 발광 소자의 전 영역에 걸쳐 발광 정도가 균일할 수 있다.
상기 제3 개구부 및 상기 제4 개구부는 동일한 행 상에 배치된 서로 인접한 컨택홀들 사이에 배치될 수 있다. 이에 따라, 제2 패드를 통해 인가된 전류가 주변 컨택홀로 용이하게 분산될 수 있다. 또한, 컨택홀들로 인가된 전류가 주변에 배치된 제1 패드들로 용이하게 분산되어 전달될 수 있다. 따라서, 발광 소자의 순방향 전압이 감소될 수 있다.
상기 제3 개구부들은 상기 제4 개구부들에 비해 상기 발광 소자의 일 측면에 가깝게 배치될 수 있다. 이에 따라, 제1 패드와 제2 패드가 배치될 영역이 분리될 수 있으며, 발광 소자에 인가된 전류가 발광 구조체의 대부분의 영역에 분산될 수 있다.
상기 컨택홀들은, 상기 발광 소자의 네 측면과 상기 제3 개구부 사이의 최단 경로 상에 각각 배치된 컨택홀들; 및 상기 발광 소자의 네 측면과 상기 제4 개구부 사이의 최단 경로 상에 각각 배치된 컨택홀들을 포함할 수 있다. 이에 따라, 발광 소자의 측면에 인접한 영역에 전류가 용이하게 인가될 수 있어서 발광 정도가 개선될 수 있다. 또한, 제1 패드 및 제2 패드의 구성 물질이 발광 소자 측면까지 흘러, 측면으로 방출되는 광을 흡수하는 문제가 방지될 수 있으며, 상기 물질이 발광 소자 측면의 얇은 층, 예를 들어 제2 절연층 등을 투과하여 발광 구조체까지 확산되는 것이 방지될 수 있다.
상기 발광 소자의 일 측면과 가장 인접한 컨택홀은 상기 일 측면으로부터 30㎛ 내지 40㎛ 만큼 이격되어 배치될 수 있다. 상기 컨택홀과 상기 일 측면의 간격이 40㎛를 초과하게 되면, 상기 일 측면에 인접한 영역에 전류가 원활히 공급되지 못하므로, 상기 영역의 발광 정도가 다른 곳에 비해 상대적으로 약할 수 있다. 상기 간격이 30㎛ 미만인 경우, 상기 컨택홀과 제2 도전형 반도체층의 측면 사이의 영역이 지나치게 작기 때문에 제1 패드 또는 제2 패드가 안정적으로 배치되기 어렵다. 또한, 상기 제1 패드의 측면과 상기 제2 패드의 측면은 각각 상기 제2 도전형 반도체층 상면의 상부에 배치될 수 있다. 제1 패드의 측면과 제2 패드의 측면이 제2 절연층의 기울어진 측면에 배치될 시, 제2 절연층의 상면보다 상대적으로 얇게 형성된 제2 절연층의 측면이 박리되기 쉽다. 따라서, 제1 패드의 측면과 제2 패드의 측면은 각각 제2 절연층 평평한 상면에 배치되는 것이 상기 박리를 최소화할 수 있다.
상기 제1 절연층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 배치된 예비 절연층을 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 제2 도전형 반도체층이 식각 용액에 의해 손상되는 것이 방지될 수 있다.
상기 발광 소자는 제2 전극과 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 배치된 투명 전극층을 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 제2 전극을 통해 인가된 전류가 투명 전극층을 통해 수평 방향으로 용이하게 분산될 수 있어서, 발광 소자의 순방향 전압이 감소될 수 있다.
상기 제2 전극은 반사 금속층; 및 상기 반사 금속층 상에 위치하는 장벽 금속층을 포함하며, 상기 반사 금속층의 상면의 넓이는 상기 장벽 금속층의 하면의 넓이보다 클 수 있다. 따라서, 장벽 금속층은 제2 개구부 및 제4 개구부를 통해 외부의 다른 물질이 반사 금속층으로 확산되는 것을 방지하면서, 반사 금속층에 의해 반사된 광을 덜 흡수할 수 있으므로, 광 추출 효율이 개선될 수 있다.
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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 평면도이며, 도 2의 (a) 및 (b)는 각각 도 1의 I1 및 I2부분의 확대도이며, 도 3는 도 1의 절취선 A-A'을 따라 취해진 단면도이고, 도 4은 도 3의 I3부분의 확대도이다.
도 1 내지 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자는 발광 구조체(110), 제2 전극(140), 제1 절연층(150), 제1 전극(160), 및 제2 절연층(170)을 포함할 수 있으며, 나아가, 기판(100), 예비 절연층(130), 제1 패드(181), 및 제2 패드(182)를 더 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(100)은 패터닝된 사파이어 기판(PSS)일 수 있다. 기판(100)은 발광 소자에 포함되어 사용될 수도 있으나, 발광 구조체(110)로부터 전부 또는 일부가 제거될 수도 있다.
발광 구조체(110)는 기판(100) 상에 배치될 수 있다. 발광 구조체(110)는 제1 도전형 반도체층(111), 제1 도전형 반도체층(111) 상에 배치된 활성층(112), 상기 활성층(112) 상에 배치된 제2 도전형 반도체층(113)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 활성층(112) 및 제2 도전형 반도체층(113)을 관통하여 제1 도전형 반도체층(111)을 노출시키는 복수의 컨택홀(110h)들을 포함할 수 있다. 컨택홀(110h)은 후술할 제1 전극(160)이 제1 도전형 반도체층(111)과 접할 수 있도록 경로를 확보하는 역할을 한다. 컨택홀(110h)은 도 1에 도시된 것처럼 제1 도전형 반도체층(111)의 일부를 원형으로 노출시킬 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 컨택홀(110h) 주변에 배치된 제2 도전형 반도체층(113)의 측면 및 활성층(112)의 측면은 경사진 측면을 포함할 수 있다. 컨택홀(110h)의 경사진 측면은 활성층(112)에서 생성된 광의 추출 효율을 향상시킨다. 컨택홀(110h)을 통해 후술할 제1 전극(160)이 제1 도전형 반도체층(111)과 전기적으로 접속하는 컨택 영역(160a)들을 포함할 수 있다. 도시하지는 않았지만, 발광 구조체(110)와 기판(100) 사이에는 버퍼층이 형성될 수 있으며, 버퍼층은 질화물 등으로 이루어진 언도프 반도체층일 수 있어서, 발광 구조체(110)의 격자 결함을 완화시킬 수 있다.
예비 절연층(130)은 발광 구조체(110) 상에 배치될 수 있다. 구체적으로, 후술할 제1 절연층(150)과 발광 구조체(110) 사이에 배칠될 수 있다. 예비 절연층(130)은 제2 도전형 반도체층(113) 상의 일부를 덮으며, 제2 도전형 반도체층(113) 상에 위치한 부분에서부터 연장되어 컨택홀(110h)에 의해 노출된 제1 도전형 반도체층(111)의 일부를 덮을 수 있다. 예비 절연층(130)은 개구부를 포함할 수 있으며, 상기 개구부에 의해 후술할 제1 전극(160) 및 제2 전극(140)이 배치될 영역이 정의될 수 있다. 예비 절연층(130)은 제2 전극(140) 형성 시, BOE(Buffered Oxide Etchant) 등의 식각 용매에 의해 제2 도전형 반도체층(113)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
예비 절연층(130)은 절연성의 물질을 포함할 수 있으며, 예를 들어, SiO2, SiNx, MgF2 등을 포함할 수 있다. 예비 절연층(130)은 예비 절연층(130) 상에 형성되는 다른 층들에 대한 기반층(basal layer) 역할을 할 수도 있다. 예컨대, 후술할 제1 절연층(150)이 분포 브래그 반사기를 포함하는 경우, 예비 절연층(130)은 상기 분포 브래그 반사기가 안정적으로 형성될 수 있도록 하는 기반층 역할을 할 수 있으므로, 분포 브래그 반사기의 크랙을 최소화할 수 있고, ESD(Electrostatic discharge)에 대한 내성이 개선될 수 있다. 상기 분포 브래그 반사기가 교대로 적층된 TiO2층/SiO2층의 구조를 갖는 경우, 예비 절연층(130)은 소정 두께 이상의 두께를 갖는 SiO2층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 소정 두께는 약 0.2㎛ 내지 1.0㎛일 수 있다. 우수한 품질의 분포 브래그 반사기를 형성하려면, 분포 브래그 반사기가 증착되는 기반층의 막질 및 표면 특성이 우수한 것이 좋다. 따라서, 소정 두께 이상의 두께로 예비 절연층(130)을 형성함으로써 예비 절연층(130) 상에 상기 분포 브래그 반사기를 안정적으로 제조할 수 있다.
제2 전극(140)은 제2 도전형 반도체층(113) 상에 배치되어, 제2 도전형 반도체층(113)과 전기적으로 접속될 수 있다. 본 발명이 예비 절연층(130)을 포함하는 경우, 제2 전극(140)은 예비 절연층(130)의 개구부를 통해 제2 도전형 반도체층(113)과 접할 수 있다.
도 4의 (a)를 참조하면, 제2 전극(140)은 제2 도전형 반도체층(113) 상에 배치된 반사 금속층(142) 및 반사 금속층(142) 상에 배치된 장벽 금속층(143)을 포함할 수 있다.
반사 금속층(142)은 제2 도전형 반도체층(113)과 접할 수 있다. 제2 전극(140)은 제2 도전형 반도체층(113)과 오믹 컨택되는 것과 더불어, 광을 반사시키는 기능을 할 수 있다. 따라서, 반사 금속층(142)은 높은 반사도를 가지면서 제2 도전형 반도체층(113)과 오믹 접촉을 형성할 수 있는 금속을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 반사층은 Ni, Pt, Pd, Rh, W, Ti, Al, Ag 및 Au 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 상기 반사층은 단일층 또는 다중층을 포함할 수 있다.
장벽 금속층(143)은 반사 금속층(142)과 다른 물질 간의 상호 확산을 방지할 수 있고, 외부의 다른 물질이 상기 반사 금속층(142)에 확산하여 반사 금속층(142)이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 장벽 금속층(143)은 반사 금속층(142)의 상면의 적어도 일부를 덮도록 형성될 수 있다. 구체적으로, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 반사 금속층(142)의 상면의 넓이는 장벽 금속층(143)의 하면의 넓이보다 클 수 있으므로, 장벽 금속층(143)에 의해 가려지지 않은 반사 금속층(142)의 상면이 확보될 수 있다. 따라서, 장벽 금속층(143)은 후술할 제2 개구부(150b) 및 제4 개구부(170b)를 통해 외부의 다른 물질이 반사 금속층(142)으로 확산되는 것을 방지하면서, 반사 금속층(142)에 의해 반사된 광을 덜 흡수할 수 있으므로, 광 추출 효율이 개선될 수 있다. 그러나, 이에 반드시 한정되는 것은 아니며, 장벽 금속층(143)은 반사 금속층(142)의 상면 및 측면을 덮으며, 제2 도전형 반도체층(113)과 접할 수 있다. 이 경우, 장벽 금속층(143)은 반사 금속층(142)과 함께 제2 도전형 반도체층(113)과 전기적으로 연결될 수 있어서, 반사 금속층(142)과 함께 일종의 전극 역할을 할 수 있다. 장벽 금속층(143)은, 예를 들어, Au, Ni, Ti, Cr 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 단일층 또는 다중층을 포함할 수도 있다.
도 4의 (b)를 참조하면, 발광 소자는 제2 전극(140)과 제2 도전형 반도체층(113) 사이에 배치된 투명 전극층(190)을 더 포함할 수 있다. 투명 전극층(190)은 제2 도전형 반도체층(113)의 상면에 배치되어, 제2 도전형 반도체층과 오믹 접촉을 형성할 수 있고, 예를 들어, ITO, ZnO, IZO 및 Ni/Au 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 발광 소자가 투명 전극층(190)을 더 포함하는 경우, 제2 전극에 의해 인가된 전류의 수평 방향 분산이 개선되어 발광 소자의 순방향 전압이 감소할 수 있다. 또한, 후술하는 제1 절연층(150)을 반사성 층을 포함하도록 형성함으로써, 반사 기능을 대신할 수 있다. 발광 소자가 투명 전극층(190)을 더 포함하는 경우, 반사 금속층(142)은 투명 전극층(190) 상에 위치할 수 있다.
제1 절연층(150)은 발광 구조체(110)의 상면에 배치될 수 있다. 발광 소자가 예비 절연층(130)을 포함하는 경우, 제1 절연층(150)은 예비 절연층(130) 상에 배치되며, 제2 전극(140)의 적어도 일부를 덮을 수 있다. 제1 절연층(150)은 제1 전극(160)을 제2 전극(140)으로부터 절연시키며, 습기 등의 외부 오염물질로부터 발광 구조체(110)를 보호하는 역할을 한다.
제1 절연층(150)은 특정 영역에서 제1 도전형 반도체층(111) 및 제2 도전형 반도체층(113)에 전기적 접속을 허용하기 위한 개구부(150a, 150b)를 포함할 수 있다. 예컨대, 제1 절연층(150)은 컨택홀(110h)들에 의해 노출된 제1 도전형 반도체층(111)을 부분적으로 노출시키는 제1 개구부(150a)들 및 제2 전극(140)을 부분적으로 노출시키는 제2 개구부(150b)들을 포함 수 있다. 제1 개구부(150a)는 컨택홀(110h) 내에 위치할 수 있다. 제1 절연층(150)은 SiO2 등의 산화막, SiNx 등의 질화막, MgF2의 절연막을 포함할 수 있다. 나아가 제1 절연층(150)은 저굴절 물질층과 고굴절 물질층이 교대로 적층된 분포 브래그 반사기(DBR)를 포함할 수 있다. 예컨대, SiO2/TiO2 나 SiO2/Nb2O5 등의 층을 적층함으로써 반사율이 높은 절연 반사층을 형성할 수 있다.
제1 전극(160)은 제1 절연층(150) 상 및 제1 도전형 반도체(111) 상에 배치될 수 있으며, 제1 개구부(150a)를 통해 제1 도전형 반도체층(111)과 접할 수 있다. 구체적으로, 제1 전극(160)은 발광 구조체(110)의 상부의 대부분을 덮을 수 있다. 제1 전극(160)은 제2 개구부(150b)에 의해 노출된 제2 전극(140)을 노출시키는 개구부를 포함할 수 있다.
제1 전극(160)은 Al층과 같은 고반사 금속층을 포함할 수 있으며, 고반사 금속층은 Ti, Cr 또는 Ni 등의 접착층 상에 형성될 수 있다. 또한, 고반사 금속층 상에 Ni, Cr, Au 등의 단층 또는 복합층 구조의 보호층이 형성될 수 있다. 제1 전극(160)은 예컨대, Ti/Al/Ti/Ni/Au 의 다층 구조를 가질 수 있다. 제1 전극(160)은 금속 물질을 증착하고, 이를 패터닝하여 형성될 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 전극(160)의 하면은 컨택홀(110h) 및 제1 개구부(150a)에 의해 노출된 제1 도전형 반도체층(111)과 접하는 복수의 컨택 영역(160a)들을 포함할 수 있다. 컨택홀(110h)의 배치와 컨택 영역(160a)의 배치는, 발광 소자의 상부에서 바라보는 시점에서 서술되는 바, 본 명세서에서 동일한 것으로 볼 수 있다.
컨택 영역(160a)들 중 발광 소자의 일 측면과 가장 인접한 컨택 영역(160a)은 상기 일 측면으로부터 30㎛ 내지 40㎛ 만큼 이격되어 배치될 수 있다. 상기 컨택 영역(160a)과 상기 일 측면의 간격(110w)이 40㎛를 초과하게 되면, 상기 일 측면에 인접한 영역에 전류가 원활히 공급되지 못하므로, 상기 영역의 발광 정도가 다른 곳에 비해 상대적으로 약할 수 있다. 상기 간격(110w)이 30㎛ 미만인 경우, 상기 컨택 영역(160a)과 제2 도전형 반도체층(113)의 측면 사이의 영역이 지나치게 작기 때문에 후술할 제1 패드(181) 또는 제2 패드(182)가 안정적으로 배치되기 어렵다. 컨택 영역(160a)들은 발광 소자의 일 측면(101)과 나란한 가상의 복수개의 행들(m1, m2 … m2a, m2a +1, a는 1이상의 정수, 이하 m) 및 상기 행들과 수직인 가상의 복수개의 열들(n1, n2 … n2b, n2b +1, b는 1이상의 정수, 이하 n) 상에 배열될 수 있다.
도 1에 도시된 것처럼, 컨택 영역(160a)들 중 짝수 행(m2a) 상에 배열된 컨택 영역(160a)은 짝수 열(n2b) 상에 배열될 수 있으며, 컨택 영역(160a)들 중 홀수 행(m2a+1) 상에 배열된 컨택 영역(160a)은 홀수 열(n2b +1) 상에 배열될 수 있다. 또한, 컨택 영역(160a)들은 규칙적으로 배열될 수 있다. 구체적으로, 짝수 행(m2a) 및 짝수 열(n2b)이 겹치는 전 위치 상에 컨택 영역(160a)들 중 일부가 배열될 수 있으며, 홀수 행(m2a +1) 및 홀수 열(n2b + 1)이 겹치는 전 위치 상에 나머지 컨택 영역(160a)들이 배열될 수 있다.
상기와 같은 배열에서, 일 컨택 영역(160a)의 주변에는 6개의 컨택 영역(160a)들이 인접하여 배열될 수 있다. 본 발명과 달리, 컨택 영역이 모든 행과 열 상에 배열되는 경우, 일 컨택 영역(160a)의 주변에는 4개의 컨택 영역(160a)들만이 인접하여 배열되므로, 일 컨택 영역(160a)을 향하는 전류는 주변의 4개의 컨택 영역(160a)들 위주로 분산될 수 있으며, 본 발명과 동일한 컨택 영역들 간격을 유지하려면 발광 소자가 더 적은 수의 컨택 영역들을 포함할 수 밖에 없어서, 전류 분산이 저해될 수 있다. 그러나, 본 발명의 경우, 일 컨택 영역(160a)을 향하는 전류가 주변의 6개의 컨택 영역(160a)들 위주로 분산될 수 있으므로 전류 분산이 더욱 효과적으로 이루어질 수 있으며, 상대적으로 많은 수의 컨택 영역(160a)들을 포함할 수 있다. 이에 따라, 순방향 전압이 감소할 수 있다.
행(m)들은 서로 일정한 간격으로 배열되고, 열(n)들도 서로 일정한 간격으로 배열될 수 있다. 이에 따라, 동일 행(m) 상에 배열된 컨택 영역(160a)들의 간격이 일정할 수 있으며, 동일 열(n) 상에 배열된 컨택 영역(160a)들의 간격이 일정할 수 있으므로, 전류가 일정하게 분배될 수 있어서 발광 소자 내 발광 정도가 균일할 수 있다. 나아가, 행(m)들의 간격과 열(n)들의 간격도 동일할 수 있다. 이 경우, 도 1에 도시된 바와 같이, 컨택 영역(160a)들 간의 간격이 모두 동일할 수 있으므로, 전류가 더욱 일정하게 분배될 수 있으므로, 발광 소자 내 발광 정도가 더욱 균일해질 수 있다.
행들(m) 중 마지막 행(m)은 홀수 행(m2a + 1)이고, 열(n)들 중 마지막 열(n)은 홀수 열(m2b + 1)일 수 있다. 이에 따라, 도 1에 도시된 것처럼, 서로 인접한 발광 소자의 측면들이 접하는 모서리 인접한 영역, 예들 들어, 발광 소자의 측면들(102, 103)이 접하는 모서리에 인접한 영역(100c)에 컨택 영역(160a)이 배열될 수 있다. 따라서, 상기 영역으로 전류가 원활히 공급될 수 있으므로, 발광 소자의 전 영역에 걸쳐 발광 정도가 균일할 수 있다.
제2 절연층(170)은 제1 전극(160) 상에 배치될 수 있다. 제2 절연층(170)은 제1 전극(160)과 제2 전극(140)의 단락을 방지하며, 외부 오염 물질이나 충격으로부터 발광 구조체(110)를 보호하는 역할을 할 수 있다. 제2 절연층(170)은 제1 전극(140)의 일부를 덮을 수 있다. 제2 절연층(170)은 SiO2 등의 산화막, SiNx 등의 질화막, MgF2의 절연막, 폴리이미드, 테플론, 파릴렌 등의 폴리머를 포함할 수 있다. 나아가 제1 절연층(150)은 저굴절 물질층과 고굴절 물질층이 교대로 적층된 분포 브래그 반사기(DBR)를 포함할 수 있다. 예컨대, SiO2/TiO2 나 SiO2/Nb2O5 등의 층을 적층함으로써 반사율이 높은 제2 절연층(150)을 형성할 수 있다.
제2 절연층(170)은 특정 영역에서 제1 도전형 반도체층(111) 및 제2 도전형 반도체층(113)에 전기적 접속을 허용하기 위한 개구부(170a, 170b)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 제2 절연층(170)은 제1 전극(160)을 부분적으로 노출시키는 제3 개구부(170a)들 및 제2 개구부(150b)들을 통해 노출된 상기 제2 전극(140)을 부분적으로 노출시키는 제4 개구부(170b)들을 포함할 수 있다.
제3 개구부(170a) 및 제4 개구부(170b)들은 인접한 컨택홀들 사이에 배치될 수 있다. 더욱 구체적으로, 제3 개구부(170a) 및 제4 개구부(170b)는 동일한 행 상에 배치된 서로 인접한 컨택 영역(160a)들 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 하나의 제3 개구부(170a)가 서로 인접한 두 개의 컨택 영역(160a)들 사이에 배치될 수 있으며, 하나의 제4 개구부(170b)가 서로 인접한 두 개의 컨택 영역(160a)들 사이에 배치될 수 있다. 이에 따라, 후술할 제2 패드(182)를 통해 인가된 전류가 주변 컨택 영역(160a)으로 용이하게 분산될 수 있다. 또한, 컨택 영역(160a)들로 인가된 전류가 주변에 배치된 제1 패드(181)로 용이하게 분산되어 전달될 수 있다. 따라서, 발광 소자의 순방향 전압이 감소될 수 있다.
나아가, 도 2의 (a)를 참조하면, 적어도 하나의 제4 개구부(170b)는 제1 내지 제4 컨택홀들(110h1, 110h2, 110h3, 110h4)에 의해 둘러싸일 수 있다. 또한, 상기 제4 개구부(170b)는 제1 컨택홀(110h1)과 제3 컨택홀(110h3)을 연결하는 가상의 제1 연장선(B-B') 및 제2 컨택홀(110h2)과 제4 컨택홀(110h4)을 연결하는 가상의 제2 연장선(C-C')이 서로 교차하는 교차점 상에 배치될 수 있다. 구체적으로, 제4 개구부(170b)는 상기 제1 내지 제4 컨택홀들(110h1, 110h2, 110h3, 110h4)을 꼭지점으로 하는 가상의 사각형의 대각선들의 교차점에 배치될 수 있다. 상기 구조에서, 제4 개구부(170b)와 제1 내지 제4 컨택홀들(110h1, 110h2, 110h3, 110h4) 간의 거리의 합이 최소가 될 수 있으며, 제4 개구부(170b)가 제1 내지 제4 컨택홀들(110h1, 110h2, 110h3, 110h4) 중 어느 하나에 지나치게 인접하여 배치되지 않을 수 있다. 따라서, 제4 개구부(170b)를 통해 인가된 전류가 인접한 컨택홀(110h)들 내에 위치한 제1 전극(160)으로 고르게 분산될 수 있으며, 발광 소자의 순방향 전압이 더욱 감소될 수 있다. 더욱 구체적으로, 제1 내지 제4 컨택홀들(110h1, 110h2, 110h3, 110h4)은 타 컨택홀(110h)들에 비해, 상기 제1 내지 제4 컨택홀들(110h1, 110h2, 110h3, 110h4)이 둘러싸는 제4 개구부(170b)에 더 인접하여 배치될 수 있다.
도 2의 (b)를 참조하면, 적어도 하나의 제3 개구부(170a)는 제5 내지 제8 컨택홀들(110h5, 110h6, 110h7, 110h8)에 의해 둘러싸일 수 있다. 또한, 상기 제3 개구부(170a)는 제5 컨택홀(110h5)과 제7 컨택홀(110h7)을 연결하는 가상의 제3 연장선(D-D') 및 제6 컨택홀(110h6)과 제8 컨택홀(110h8)을 연결하는 가상의 제4 연장선(E-E')이 서로 교차하는 교차점 상에 배치될 수 있다. 구체적으로, 제3 개구부(170a)는 상기 제5 내지 제8 컨택홀들(110h5, 110h6, 110h7, 110h8)을 꼭지점으로 하는 가상의 사각형의 대각선들의 교차점에 배치될 수 있다. 상기 구조에서, 제3 개구부(170a)와 제5 내지 제8 컨택홀들(110h5, 110h6, 110h7, 110h8) 간의 거리의 합이 최소가 될 수 있으며, 제3 개구부(170a)가 제5 내지 제8 컨택홀들(110h5, 110h6, 110h7, 110h8) 중 어느 하나에 지나치게 인접하여 배치되지 않을 수 있다. 따라서, 컨택홀(110h)들 내에 위치한 제1 전극(160)으로 인가된 전류가 인접한 제3 개구부(170a)들을 통해 제1 패드(181)로 고르게 분산될 수 있으며, 이에 따라 발광 소자의 순방향 전압이 더욱 감소될 수 있다. 더욱 구체적으로, 제5 내지 제8 컨택홀들(110h5, 110h6, 110h7, 110h8)은 타 컨택홀(110h)들에 비해, 상기 제5 내지 제8 컨택홀들(110h5, 110h6, 110h7, 110h8)이 둘러싸는 제3 개구부(170a)에 더 인접하여 배치될 수 있다.제3 개구부(170a)들은 제4 개구부(170b)들보다 클 수 있다. 구체적으로, 제3 개구부(170a)들 및 제4 개구부(170b)들이 각각 원형인 경우, 제3 개구부(170a)의 직경은 58㎛ 내지 62㎛일 수 있으며, 바람직하게는 60㎛일 수 있고, 제4 개구부(170b)의 직경은 28㎛ 내지 32㎛일 수 있으며, 바람직하게는 30㎛일 수 있다.
제3 개구부(170a)들은 제4 개구부(170b)들의 위치에 대해 거울면 대칭인 위치에 배치될 수 있다. 구체적으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 제3 개구부(170a)들과 제4 개구부(170b)들은 가상의 선에 대해 선대칭을 이루며 각각 배치될 수 있다. 이에 따라, 발광 소자의 각 영역에 대해 전류가 대칭적으로 균일하게 분산될 수 있으므로, 발광 정도가 더욱 균일해질 수 있다. 또한, 제1 패드와 제2 패드가 대칭적으로 위치할 수 있으므로, 발광 소자가 회로부재에 실장될 시, 기계적 안정성이 개선될 수 있다.
제3 개구부(170a)들은 제4 개구부(170b)들에 비해 발광 소자의 일 측면에 가깝게 배치될 수 있다. 구체적으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 제3 개구부(170a)는 발광 소자의 일 측면(103)과 인접하며, 제4 개구부(170b)는 상기 일 측면(103)과 반대방향에 위치한 측면(104)과 인접할 수 있다. 이에 따라, 제1 패드(181)와 제2 패드(182)가 배치될 영역이 분리될 수 있으며, 발광 소자에 인가된 전류가 발광 구조체(110)의 대부분의 영역에 분산될 수 있다.
발광 소자의 일 측면과 가장 인접한 제3 개구부(170a)는 상기 일 측면과 가장 인접한 컨택홀(110h)보다 상기 일 측면으로부터 멀리 이격되어 배치될 수 있다. 구체적으로, 컨택 영역(160a)들은 발광 소자의 일 측면과 제3 개구부(170a) 중 상기 일 측면과 가장 인접한 제3 개구부(170a) 사이에 배치된 컨택 영역(160a) 및 발광 소자의 타 측면과 제4 개구부(170b) 중 상기 타 측면과 가장 인접한 제4 개구부(170b) 사이에 배치된 컨택 영역(160a)을 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로, 컨택 영역(160a)들은, 발광 소자의 네 측면(101, 102, 103, 104)과 제3 개구부(170a) 사이의 최단 경로 상에 각각 배치된 컨택 영역(160a)들; 및 발광 소자의 네 측면(101, 102, 103, 104)과 제4 개구부(170b) 사이의 최단 경로 상에 각각 배치된 컨택 영역(160a)들을 포함할 수 있다. 컨택 영역(160a)이 제3 개구부(170a) 및 제4 개구부(170b)에 비해 발광 소자의 측면과 가깝게 배치될 수 있으므로, 발광 소자의 측면에 인접한 영역에 전류가 용이하게 인가될 수 있어서 발광 정도가 개선될 수 있다. 또한, 제3 개구부(170a) 및 제4 개구부(170b)가 컨택 영역(160a)에 비해 발광 소자의 측면으로부터 상대적으로 멀리 이격되어 배치되므로, 후술할 제1 패드(181) 및 제2 패드(182)의 구성 물질이 발광 소자 측면까지 흘러, 측면으로 방출되는 광을 흡수하는 문제가 방지될 수 있으며, 상기 물질이 발광 소자 측면의 얇은 층, 예를 들어 제2 절연층(170) 등을 투과하여 발광 구조체(110)까지 확산되는 것이 방지될 수 있다.
제1 패드(181) 및 제2 패드(182)는 각각 제2 절연층(170) 상에 배치될 수 있다. 제1 패드(181)와 제2 패드(182)는 서로 이격되어, 전기적으로 절연된다. 제1 패드(181)는 제3 개구부(170a)들을 통해 제1 전극(160)과 접하며, 제2 패드(182)는 제4 개구부(170b)들을 통해 제2 전극(140)과 접할 수 있다.
제1 패드(181)의 측면과 제2 패드(182)의 측면은 각각 제2 도전형 반도체층(113) 상면의 상부에 배치될 수 있다. 제1 패드(181)의 측면과 제2 패드(182)의 측면이 제2 절연층(170)의 기울어진 측면에 배치될 시, 제2 절연층(170)과 제1 패드(181) 및 제2 패드(182)와의 계면이 노출된다. 이에 따라, 제2 절연층(170)의 상면보다 상대적으로 얇게 형성된 제2 절연층(170)의 측면이 박리되기 쉽다. 따라서, 도 3에 도시된 것처럼, 제1 패드(181)의 측면과 제2 패드(182)의 측면은 각각 제2 절연층(170) 평평한 상면에 배치되는 것이 상기 박리를 최소화할 수 있다.
제1 패드(181)와 제2 패드(182)는 Ti, Cr, Ni 등의 접착층과 Al, Cu, Ag 또는 Au 등의 고전도 금속층을 포함할 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 패드(181)와 제2 패드(182)는 솔더를 포함할 수도 있다.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 조명 장치에 적용한 예를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 5을 참조하면, 본 실시예에 따른 조명 장치는, 확산 커버(1010), 발광 소자 모듈(1020) 및 바디부(1030)를 포함한다. 바디부(1030)는 발광 소자 모듈(1020)을 수용할 수 있고, 확산 커버(1010)는 발광 소자 모듈(1020)의 상부를 커버할 수 있도록 바디부(1030) 상에 배치될 수 있다.
바디부(1030)는 발광 소자 모듈(1020)을 수용 및 지지하여, 발광 소자 모듈(1020)에 전기적 전원을 공급할 수 있는 형태이면 제한되지 않는다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 바디부(1030)는 바디 케이스(1031), 전원 공급 장치(1033), 전원 케이스(1035), 및 전원 접속부(1037)를 포함할 수 있다.
전원 공급 장치(1033)는 전원 케이스(1035) 내에 수용되어 발광 소자 모듈(1020)과 전기적으로 연결되며, 적어도 하나의 IC칩을 포함할 수 있다. 상기 IC칩은 발광 소자 모듈(1020)로 공급되는 전원의 특성을 조절, 변환 또는 제어할 수 있다. 전원 케이스(1035)는 전원 공급 장치(1033)를 수용하여 지지할 수 있고, 전원 공급 장치(1033)가 그 내부에 고정된 전원 케이스(1035)는 바디 케이스(1031)의 내부에 위치할 수 있다. 전원 접속부(115)는 전원 케이스(1035)의 하단에 배치되어, 전원 케이스(1035)와 결속될 수 있다. 이에 따라, 전원 접속부(115)는 전원 케이스(1035) 내부의 전원 공급 장치(1033)와 전기적으로 연결되어, 외부 전원이 전원 공급 장치(1033)에 공급될 수 있는 통로 역할을 할 수 있다.
발광 소자 모듈(1020)은 기판(1023) 및 기판(1023) 상에 배치된 발광 소자(1021)를 포함한다. 발광 소자 모듈(1020)은 바디 케이스(1031) 상부에 마련되어 전원 공급 장치(1033)에 전기적으로 연결될 수 있다.
기판(1023)은 발광 소자(1021)를 지지할 수 있는 기판이면 제한되지 않으며, 예를 들어, 배선을 포함하는 인쇄회로기판일 수 있다. 기판(1023)은 바디 케이스(1031)에 안정적으로 고정될 수 있도록, 바디 케이스(1031) 상부의 고정부에 대응하는 형태를 가질 수 있다. 발광 소자(1021)는 상술한 본 발명의 실시예들에 따른 발광 소자들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
확산 커버(1010)는 발광 소자(1021) 상에 배치되되, 바디 케이스(1031)에 고정되어 발광 소자(1021)를 커버할 수 있다. 확산 커버(1010)는 투광성 재질을 가질 수 있으며, 확산 커버(1010)의 형태 및 광 투과성을 조절하여 조명 장치의 지향 특성을 조절할 수 있다. 따라서 확산 커버(1010)는 조명 장치의 이용 목적 및 적용 태양에 따라 다양한 형태로 변형될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 디스플레이 장치에 적용한 예를 설명하기 위한 단면도이다.
본 실시예의 디스플레이 장치는 표시패널(2110), 표시패널(2110)에 광을 제공하는 백라이트 유닛(BLU1) 및, 상기 표시패널(2110)의 하부 가장자리를 지지하는 패널 가이드(2100)를 포함한다.
표시패널(2110)은 특별히 한정되지 않고, 예컨대, 액정층을 포함하는 액정표시패널일 수 있다. 표시패널(2110)의 가장자리에는 상기 게이트 라인으로 구동신호를 공급하는 게이트 구동 PCB가 더 위치할 수 있다. 여기서, 게이트 구동 PCB(2112, 2113)는 별도의 PCB에 구성되지 않고, 박막 트랜지스터 기판상에 형성될 수도 있다.
백라이트 유닛(BLU1)은 적어도 하나의 기판(2150) 및 복수의 발광 소자(2160)를 포함하는 광원 모듈을 포함한다. 나아가, 백라이트 유닛(BLU1)은 바텀커버(2180), 반사 시트(2170), 확산 플레이트(2131) 및 광학 시트들(2130)을 더 포함할 수 있다.
바텀커버(2180)는 상부로 개구되어, 기판(2150), 발광 소자(2160), 반사 시트(2170), 확산 플레이트(2131) 및 광학 시트들(2130)을 수납할 수 있다. 또한, 바텀커버(2180)는 패널 가이드(2100)와 결합될 수 있다. 기판(2150)은 반사 시트(2170)의 하부에 위치하여, 반사 시트(2170)에 둘러싸인 형태로 배치될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고, 반사 물질이 표면에 코팅된 경우에는 반사 시트(2170) 상에 위치할 수도 있다. 또한, 기판(2150)은 복수로 형성되어, 복수의 기판(2150)들이 나란히 배치된 형태로 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 단일의 기판(2150)으로 형성될 수도 있다.
발광 소자(2160)는 상술한 본 발명의 실시예들에 따른 발광 소자들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 발광 소자(2160)들은 기판(2150) 상에 일정한 패턴으로 규칙적으로 배열될 수 있다. 또한, 각각의 발광 소자(2160) 상에는 렌즈(2210)가 배치되어, 복수의 발광 소자(2160)들로부터 방출되는 광을 균일성을 향상시킬 수 있다.
확산 플레이트(2131) 및 광학 시트들(2130)은 발광 소자(2160) 상에 위치한다. 발광 소자(2160)로부터 방출된 광은 확산 플레이트(2131) 및 광학 시트들(2130)을 거쳐 면 광원 형태로 표시패널(2110)로 공급될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 발광 소자는 본 실시예와 같은 직하형 디스플레이 장치에 적용될 수 있다.
도 7는 일 실시예에 따른 발광 소자를 디스플레이 장치에 적용한 예를 설명하기 위한 단면도이다.
본 실시예에 따른 백라이트 유닛이 구비된 디스플레이 장치는 영상이 디스플레이되는 표시패널(3210), 표시패널(3210)의 배면에 배치되어 광을 조사하는 백라이트 유닛(BLU2)을 포함한다. 나아가, 상기 디스플레이 장치는, 표시패널(3210)을 지지하고 백라이트 유닛(BLU2)이 수납되는 프레임(240) 및 상기 표시패널(3210)을 감싸는 커버(3240, 3280)를 포함한다.
표시패널(3210)은 특별히 한정되지 않고, 예컨대, 액정층을 포함하는 액정표시패널일 수 있다. 표시패널(3210)의 가장자리에는 상기 게이트 라인으로 구동신호를 공급하는 게이트 구동 PCB가 더 위치할 수 있다. 여기서, 게이트 구동 PCB는 별도의 PCB에 구성되지 않고, 박막 트랜지스터 기판상에 형성될 수도 있다. 표시패널(3210)은 그 상하부에 위치하는 커버(3240, 3280)에 의해 고정되며, 하부에 위치하는 커버(3280)는 백라이트 유닛(BLU2)과 결속될 수 있다.
표시패널(3210)에 광을 제공하는 백라이트 유닛(BLU2)은 상면의 일부가 개구된 하부 커버(3270), 하부 커버(3270)의 내부 일 측에 배치된 광원 모듈 및 상기 광원 모듈과 나란하게 위치되어 점광을 면광으로 변환하는 도광판(3250)을 포함한다. 또한, 본 실시예의 백라이트 유닛(BLU2)은 도광판(3250) 상에 위치되어 광을 확산 및 집광시키는 광학 시트들(3230), 도광판(3250)의 하부에 배치되어 도광판(3250)의 하부방향으로 진행하는 광을 표시패널(3210) 방향으로 반사시키는 반사시트(3260)를 더 포함할 수 있다.
광원 모듈은 기판(3220) 및 상기 기판(3220)의 일면에 일정 간격으로 이격되어 배치된 복수의 발광 소자(3110)를 포함한다. 기판(3220)은 발광 소자(3110)를 지지하고 발광 소자(3110)에 전기적으로 연결된 것이면 제한되지 않으며, 예컨대, 인쇄회로기판일 수 있다. 발광 소자(3110)는 상술한 본 발명의 실시예들에 따른 발광 소자를 적어도 하나 포함할 수 있다. 광원 모듈로부터 방출된 광은 도광판(3250)으로 입사되어 광학 시트들(3230)을 통해 표시패널(3210)로 공급된다. 도광판(3250) 및 광학 시트들(3230)을 통해, 발광 소자(3110)들로부터 방출된 점 광원이 면 광원으로 변형될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 발광 소자는 본 실시예와 같은 에지형 디스플레이 장치에 적용될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 헤드 램프에 적용한 예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 8을 참조하면, 상기 헤드 램프는, 램프 바디(4070), 기판(4020), 발광 소자(4010) 및 커버 렌즈(4050)를 포함한다. 나아가, 상기 헤드 램프는, 방열부(4030), 지지랙(4060) 및 연결 부재(4040)를 더 포함할 수 있다.
기판(4020)은 지지랙(4060)에 의해 고정되어 램프 바디(4070) 상에 이격 배치된다. 기판(4020)은 발광 소자(4010)를 지지할 수 있는 기판이면 제한되지 않으며, 예컨대, 인쇄회로기판과 같은 도전 패턴을 갖는 기판일 수 있다. 발광 소자(4010)는 기판(4020) 상에 위치하며, 기판(4020)에 의해 지지 및 고정될 수 있다. 또한, 기판(4020)의 도전 패턴을 통해 발광 소자(4010)는 외부의 전원과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 발광 소자(4010)는 상술한 본 발명의 실시예들에 따른 발광 소자를 적어도 하나 포함할 수 있다.
커버 렌즈(4050)는 발광 소자(4010)로부터 방출되는 광이 이동하는 경로 상에 위치한다. 예컨대, 도시된 바와 같이, 커버 렌즈(4050)는 연결 부재(4040)에 의해 발광 소자(4010)로부터 이격되어 배치될 수 있고, 발광 소자(4010)로부터 방출된 광을 제공하고자하는 방향에 배치될 수 있다. 커버 렌즈(4050)에 의해 헤드 램프로부터 외부로 방출되는 광의 지향각 및/또는 색상이 조절될 수 있다. 한편, 연결 부재(4040)는 커버 렌즈(4050)를 기판(4020)과 고정시킴과 아울러, 발광 소자(4010)를 둘러싸도록 배치되어 발광 경로(4045)를 제공하는 광 가이드 역할을 할 수도 있다. 이때, 연결 부재(4040)는 광 반사성 물질로 형성되거나, 광 반사성 물질로 코팅될 수 있다. 한편, 방열부(4030)는 방열핀(4031) 및/또는 방열팬(4033)을 포함할 수 있고, 발광 소자(4010) 구동 시 발생하는 열을 외부로 방출시킨다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 발광 소자는 본 실시예와 같은 헤드 램프, 특히, 차량용 헤드 램프에 적용될 수 있다.

Claims (18)

  1. 제1 도전형 반도체층, 상기 제1 도전형 반도체층 상에 배치된 활성층, 상기 활성층 상에 배치된 제2 도전형 반도체층, 및 상기 활성층 및 상기 제2 도전형 반도체층을 관통하여 상기 제1 도전형 반도체층을 노출시키는 복수의 컨택홀들을 포함하는 발광 구조체;
    상기 제2 도전형 반도체층 상에 배치되어, 상기 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 접속된 제2 전극;
    상기 발광 구조체의 상면에 배치되며, 상기 컨택홀들에 의해 노출된 상기 제1 도전형 반도체층을 부분적으로 노출시키는 제1 개구부들, 및 상기 제2 전극을 부분적으로 노출시키는 제2 개구부들을 포함하는 제1 절연층;
    상기 제1 절연층 상 및 상기 제1 도전형 반도체층 상에 배치되는 제1 전극;
    상기 제1 전극 상에 배치되며, 상기 제1 전극을 부분적으로 노출시키는 제3 개구부들, 및 상기 제2 개구부들을 통해 노출된 상기 제2 전극을 부분적으로 노출시키는 제4 개구부들을 포함하는 제2 절연층; 및
    상기 제2 절연층 상에 배치되며, 상기 제4 개구부들을 통해 상기 제2 전극과 접하는 제2 패드를 포함하며,
    상기 복수의 컨택홀들은,
    상기 적어도 하나의 제4 개구부를 둘러싸도록 형성된 제1 내지 제4 컨택홀들을 포함하며,
    상기 제4 개구부는,
    상기 제1 컨택홀과 상기 제3 컨택홀을 연결하는 가상의 제1 연장선 및 상기 제2 컨택홀과 상기 제4 컨택홀을 연결하는 가상의 제2 연장선이 서로 교차하는 교차점 상에 배치된 발광 소자.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 내지 제4 컨택홀들은, 타 컨택홀들에 비해, 상기 제1 내지 제4 컨택홀들이 둘러싸는 상기 제4 개구부에 더 인접하여 배치된 발광 소자.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 절연층 상에 배치되며, 상기 제3 개구부들을 통해 상기 제1 전극과 접하는 제1 패드를 더 포함하는 발광 소자.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 복수의 컨택홀들은,
    상기 적어도 하나의 제3 개구부를 둘러싸도록 형성된 제5 내지 제8 컨택홀들을 포함하며,
    상기 제3 개구부는,
    상기 제5 컨택홀과 상기 제7 컨택홀을 연결하는 가상의 제3 연장선 및 상기 제6 컨택홀과 상기 제8 컨택홀을 연결하는 가상의 제4 연장선이 서로 교차하는 교차점 상에 배치된 발광 소자.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제5 내지 제8 컨택홀들은, 타 컨택홀들에 비해, 상기 제5 내지 제8 컨택홀들이 둘러싸는 상기 제3 개구부에 더 인접하여 배치된 발광 소자.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제3 개구부들은 상기 제4 개구부들보다 큰 발광 소자.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제3 개구부들은 상기 제4 개구부들의 위치에 대해 거울면 대칭인 위치에 배치된 발광 소자.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 컨택홀들은 발광 소자의 일 측면과 나란한 가상의 복수개의 행들 및 상기 행들과 수직인 가상의 복수개의 열들 상에 배열되며,
    상기 컨택홀들 중 짝수 행 상에 배열된 컨택홀은 짝수 열 상에 배열되고,
    상기 컨택홀들 중 홀수 행 상에 배열된 컨택홀은 홀수 열 상에 배열되는 발광 소자.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 행들은 서로 일정한 간격으로 배열되고, 상기 열들은 서로 일정한 간격으로 배열된 발광 소자.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 행들 중 마지막 행은 홀수 행이고, 상기 열들 중 마지막 열은 홀수 열인 발광 소자.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 제3 개구부 및 상기 제4 개구부는 동일한 행 상에 배치된 서로 인접한 컨택홀들 사이에 배치된 발광 소자.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제3 개구부들은 상기 제4 개구부들에 비해 상기 발광 소자의 일 측면에 가깝게 배치된 발광 소자.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 컨택홀들은,
    상기 발광 소자의 네 측면과 상기 제3 개구부 사이의 최단 경로 상에 각각 배치된 컨택홀들; 및
    상기 발광 소자의 네 측면과 상기 제4 개구부 사이의 최단 경로 상에 각각 배치된 컨택홀들을 포함하는 발광 소자.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 발광 소자의 일 측면과 가장 인접한 컨택홀은 상기 일 측면으로부터 30㎛ 내지 40㎛ 만큼 이격되어 배치된 발광 소자.
  15. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 패드의 측면과 상기 제2 패드의 측면은 각각 상기 제2 도전형 반도체층 상면의 상부에 배치된 발광 소자.
  16. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 절연층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 배치된 예비 절연층을 더 포함하는 발광 소자.
  17. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 전극과 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 배치된 투명 전극층을 더 포함하는 발광 소자.
  18. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 전극은,
    반사 금속층; 및
    상기 반사 금속층 상에 위치하는 장벽 금속층을 포함하며,
    상기 반사 금속층의 상면의 넓이는 상기 장벽 금속층의 하면의 넓이보다 큰 발광 소자.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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