KR20170124858A - 반도체 발광 소자를 이용한 차량용 램프 및 이의 제조방법 - Google Patents

반도체 발광 소자를 이용한 차량용 램프 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량용 램프에 관한 것으로 특히, 반도체 발광 소자를 이용한 광원부를 구비하는 차량용 램프에 관한 것이다. 본 발명에 따른 광원부는, 베이스 기판과, 상기 베이스 기판상에 배치되는 전극층, 및 상기 전극층과 전기적으로 연결되는 복수의 반도체 발광소자들을 포함하고, 상기 전극층은 상기 복수의 반도체 발광소자들이 각각 오버랩되는 공통 전극면을 구비하며, 상기 공통 전극면의 적어도 일부가 굽어진 것을 특징으로 한다.

Description

반도체 발광 소자를 이용한 차량용 램프 및 이의 제조방법{CAR LAMP USING SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING}
본 발명은 차량용 램프 및 이의 제조방법에 관한 것으로 특히, 반도체 발광 소자를 이용한 차량용 램프에 관한 것이다.
차량은 조명 기능이나 신호 기능을 가지는 다양한 차량용 램프를 구비하고 있다. 일반적으로, 할로겐 램프나 가스 방전식 램프가 주로 사용되어 왔으나, 최근에는 발광다이오드(LED; Light Emitting Diode)가 차량용 램프의 광원으로 주목 받고 있다.
발광다이오드의 경우 사이즈를 최소화함으로서 램프의 디자인 자유도를 높여줄 뿐만 아니라 반영구적인 수명으로 인해 경제성도 갖추고 있으나, 현재 대부분 패키지 형태로 생산되고 있다. 패키지가 아닌 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED) 자체는 전류를 빛으로 변환시키는 반도체 발광 소자로서, 정보 통신기기를 비롯한 전자장치의 표시 화상용 광원으로 개발 중이다.
하지만, 현재까지 개발된 차량용 램프는 패키지 형태의 발광 다이오드를 이용하는 것이기에 양산 수율이 좋지 않고 비용이 많이 소요될 뿐 아니라, 플렉서블의 정도가 약하다는 약점이 존재한다.
따라서, 패키지가 아닌 반도체 발광 소자의 자체를 이용하여 플렉서블한 면광원을 제조하여, 새로운 형태의 차량용 램프를 구현하는 방안이 제시될 수 있다.
본 발명의 일 목적은 플렉서블한 면광원을 이용하여, 새로운 형태의 차량용 램프를 구현하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 일 목적은, 반도체 발광소자의 미세 간격 배열을 통한 면광원을 구현하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 일 목적은, 불량 반도체 발광소자에 기인한 누설 전류를 제거하기 위한 절연 구조를 구현하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 차량용 램프는 광원부를 구비하며, 상기 광원부는, 베이스 기판과, 상기 베이스 기판상에 배치되는 전극층, 및 상기 전극층과 전기적으로 연결되는 복수의 반도체 발광소자들을 포함한다. 상기 전극층은 상기 복수의 반도체 발광소자들이 각각 오버랩되는 공통 전극면을 구비하며, 상기 공통 전극면의 적어도 일부가 굽어질 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 공통 전극면은 상기 복수의 반도체 발광소자들의 사이에서 빛을 반사하도록 상기 복수의 반도체 발광소자들의 사이를 덮도록 이루어진다. 즉, 상기 공통 전극면은 상하좌우 방향을 따라 반도체 발광소자들과 오버랩되는 구조를 가질 수 있다. 또한, 상기 공통 전극면은 10 내지 100000 개의 반도체 발광소자들과 오버랩될 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 전극층에는 적어도 하나의 홈이 형성될 수 있다. 상기 홈은 상기 공통 전극면의 굽어진 부분에 배치되는 크랙을 구비할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 전극층은 상기 반도체 발광소자의 p형 전극 및 n형 전극 중 어느 하나와 전기적으로 연결되는 제1전극이고, 상기 p형 전극 및 n형 전극 중 다른 하나와 연결되는 제2전극은 라인 형태로 형성된다. 상기 제2전극은 상기 공통 전극면의 굽어진 부분의 절곡 라인을 따라 연장되도록 형성될 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 반도체 발광소자들의 사이에는 절연층이 형성되며, 상기 p형 전극 및 n형 전극 중 다른 하나는 상기 반도체 발광소자에서 상기 절연층의 일면으로 연장된다. 상기 절연층의 일면에는 상기 반도체 발광소자와 전기적으로 연결되지 않는 적어도 하나의 도전체가 배치될 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 전극층은 복수의 단위 전극층들을 구비하며, 상기 단위 전극층들은 각각 복수의 반도체 발광소자들에 대응하는 크기로 형성되는 단위 공통 전극면들을 구비할 수 있다.
본 발명에 따른 차량용 램프에서는, 공통 전극면을 구비하는 전극층을 통하여, 공정을 단순화할 수 있으며, 전극층에서 고반사가 가능하게 되어 광효율이 향상될 수 있다. 또한, 공통 전극면이 굽어짐에 따라, 램프의 3차원 형상에 대응되도록 플렉스블하게 휘어지는 면광원이 구현될 수 있다.
나아가, 공통 전극면을 이용함에 따라, 전류 공급 및 전압 조절이 용이하며, 광 가이드와 같은 부가적 구조물이 필요하지 않게 된다. 또한, 전류의 불균형 공급에 의해 대면적 면광원에서 발생할 수 있는 광 균일도의 저하가 방지될 수 있다.
또한, 전극층이 복수로 구비되어 단위 면광원을 구현함에 따라, 단위 면광원들의 조립으로 손쉽게 대면적 면광원을 제작할 수 있다. 나아가, 전극층이 단위 전극층으로 구획됨에 따라 제품 수명이 향상되고, 수리가 용이하게 될 수 있다.
또한, 본 발명에서는 평탄면을 구비하는 절연층을 이용하여, 불량 반도체 발광소자에 기인한 누설 전류를 방지할 수 있다. 또한, 평탄면을 이용하면, 상하부 전극의 절연을 형성하는 공정이 보다 간단하게 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 차량용 램프의 일 실시예를 나타내는 개념도이다.
도 2는 도 1의 A부분의 부분 확대도이고, 도 3은 단면도이다.
도 4는 도 3의 수직형 반도체 발광소자를 나타내는 개념도이다.
도 5a, 도 5b, 도 5c, 도 5d, 도 5e, 도 5f 및 도 5g는 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 광원부의 제조방법을 나타낸 단면도들이다.
도 6a 내지 도 6d는 입체적 램프의 디자인을 나타내는 개념도들이다.
도 7은 새로운 구조의 반도체 발광소자가 적용된 본 발명의 다른 실시 예를 설명하기 위한, 도 1의 A부분의 확대도이다.
도 8은 도 7의 라인 B-B를 따라 취한 단면도이며, 도 9는 도 7의 라인 C-C를 따라 취한 단면도이고, 도 10는 도 8의 플립 칩 타입 반도체 발광 소자를 나타내는 개념도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
또한, 층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
본 명세서에서 설명되는 차량용 램프에는 전조등(헤드 램프), 미등, 차폭등, 안개등, 방향지시등, 제동등, 비상등, 후진등(테일 램프) 등이 포함될 수 있다. 그러나, 본 명세서에 기재된 실시 예에 따른 구성은 추후 개발되는 새로운 제품형태이라도, 디스플레이가 가능한 장치에는 적용될 수도 있음을 본 기술분야의 당업자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 차량용 램프의 일 실시예를 나타내는 개념도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 램프(10)는 차체에 고정되는 프레임(11)과, 프레임(11)에 설치되는 광원부(100)를 포함하여 이루어진다.
프레임(11)에는 광원부(100)에 전원을 공급하기 위한 배선라인이 연결되어 있으며, 상기 프레임(11)은 차체에 직접 체결 고정되거나 브라켓을 매개로 고정될 수 있다. 도시에 의하면, 광원부(100)가 발광하는 빛을 보다 확산하고 선명하게 하기 위하여 렌즈부가 구비될 수 있다.
상기 광원부(100)는 외력에 의하여 휘어질 수 있는, 구부러질 수 있는, 비틀어질 수 있는, 접힐 수 있는, 말려질 수 있는 플렉서블 광원부가 될 수 있다..
상기 광원부(100)가 휘어지지 않는 상태(예를 들어, 무한대의 곡률반경을 가지는 상태, 이하 제1상태라 한다)에서는 상기 광원부(100)는 평면이 된다. 상기 제1상태에서 외력에 의하여 휘어진 상태(예를 들어, 유한의 곡률반경을 가지는 상태, 이하, 제2상태라 한다)에서는 상기 플렉서블 광원부는 적어도 일부가 휘어지거나 굽어진 곡면이 될 수 있다.
상기 광원부(100)의 화소는 반도체 발광 소자에 의하여 구현될 수 있다. 본 발명에서는 전류를 빛으로 변환시키는 반도체 발광 소자의 일 종류로서 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)를 예시한다. 상기 발광 다이오드는 작은 크기로 형성되며, 이를 통하여 상기 제2상태에서도 화소의 역할을 할 수 있게 된다.
이하, 상기 발광 다이오드를 이용하여 구현된 상기 광원부에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 2는 도 1의 A부분의 부분 확대도이고, 도 3은 단면도이며, 도 4는 도 3의 수직형 반도체 발광소자를 나타내는 개념도이다.
도 2, 도 3 및 도 4의 도시에 의하면, 반도체 발광 소자를 이용한 광원부(100)로서 패시브 매트릭스(Passive Matrix, PM) 방식의 반도체 발광 소자를 이용한 경우를 예시한다. 다만, 이하 설명되는 예시는 액티브 매트릭스(Active Matrix, AM) 방식의 반도체 발광 소자에도 적용 가능하다.
상기 광원부(100)는 베이스 기판(110), 제1전극(120), 접착층(130), 제2전극(140) 및 복수의 반도체 발광 소자(150)를 포함한다.
베이스 기판(110)은 전체 공정을 통해 구조가 형성되는 기본층(base layer)이며, 제1전극(120)이 배치되는 배선기판이 될 수 있다. 상기 베이스 기판(110)은 플렉서블(flexible) 광원부를 구현하기 위하여 유리나 폴리이미드(PI)를 포함할 수 있다. 또한, 베이스 기판(110)은 박형 금속이 될 수 있다. 이외에도 절연성이 있고, 유연성 있는 재질이면 예를 들어 PEN(Polyethylene Naphthalate), PET(Polyethylene Terephthalate) 등 어느 것이라도 사용될 수 있다. 또한, 상기 기판(110)은 투명한 재질 또는 불투명한 재질 어느 것이나 될 수 있다.
한편, 상기 베이스 기판(110)에는 방열 시트나 히트 싱크 등이 장착되어, 방열 기능이 구현될 수 있다. 이 경우에, 상기 제1전극(120)이 배치되는 면의 반대면에 상기 방열 시트나 히트 싱크 등이 장착될 수 있다.
제1전극(120)은 베이스 기판(110) 상에 위치하며, 면 형태의 전극으로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 제1전극(120)은 상기 베이스 기판상에 배치되는 전극층이 될 수 있으며, 데이터 전극의 역할을 하도록 이루어질 수 있다.
접착층(130)은 제1전극(120)이 위치하는 베이스 기판(110)상에 형성된다.
상기 접착층(130)은 접착성과 전도성을 가지는 층이 될 수 있으며, 이를 위하여 상기 접착층(130)에서는 전도성을 가지는 물질과 접착성을 가지는 물질이 혼합될 수 있다. 따라서, 상기 접착층은 전도성 접착층으로 지칭될 수 있다. 또한 접착층(130)은 연성을 가지며, 이를 통하여 광원부에서 플렉서블 기능을 가능하게 한다.
이러한 예로서, 접착층(130)은 이방성 전도성 필름(anistropy conductive film, ACF), 이방성 전도 페이스트(paste), 전도성 입자를 함유한 솔루션(solution) 등이 될 수 있다. 상기 접착층(130)은 두께를 관통하는 Z 방향으로는 전기적 상호 연결을 허용하나, 수평적인 X-Y 방향으로는 전기절연성을 가지는 레이어로서 구성될 수 있다. 따라서 상기 접착층(130)은 Z축 전도층으로 명명될 수 있다.
상기 이방성 전도성 필름은 이방성 전도매질(anisotropic conductive medium)이 절연성 베이스부재에 혼합된 형태의 필름으로서, 열 및 압력이 가해지면 특정 부분만 이방성 전도매질에 의하여 전도성을 가지게 된다. 이하, 상기 이방성 전도성 필름에는 열 및 압력이 가해지는 것으로 설명하나, 상기 이방성 전도성 필름이 부분적으로 전도성을 가지기 위하여 다른 방법도 가능하다. 이러한 방법은, 예를 들어 상기 열 및 압력 중 어느 하나만이 가해지거나 UV 경화 등이 될 수 있다.
또한, 상기 이방성 전도매질은 예를 들어, 도전볼이나 전도성 입자가 될 수 있다. 도시에 의하면, 본 예시에서 상기 이방성 전도성 필름은 도전볼이 절연성 베이스 부재에 혼합된 형태의 필름으로서, 열 및 압력이 가해지면 특정부분만 도전볼에 의하여 전도성을 가지게 된다. 이방성 전도성 필름은 전도성 물질의 코어가 폴리머 재질의 절연막에 의하여 피복된 복수의 입자가 함유된 상태가 될 수 있으며, 이 경우에 열 및 압력이 가해진 부분이 절연막이 파괴되면서 코어에 의하여 도전성을 가지게 된다. 이때, 코어의 형태는 변형되어 필름의 두께방향으로 서로 접촉하는 층을 이룰 수 있다. 보다 구체적인 예로서, 열 및 압력은 이방성 전도성 필름에 전체적으로 가해지며, 이방성 전도성 필름에 의하여 접착되는 상대물의 높이차에 의하여 Z축 방향의 전기적 연결이 부분적으로 형성된다.
다른 예로서, 이방성 전도성 필름은 절연 코어에 전도성 물질이 피복된 복수의 입자가 함유된 상태가 될 수 있다. 이 경우에는 열 및 압력이 가해진 부분이 전도성 물질이 변형되어(눌러 붙어서) 필름의 두께방향으로 전도성을 가지게 된다. 또 다른 예로서, 전도성 물질이 Z축 방향으로 절연성 베이스 부재를 관통하여 필름의 두께방향으로 전도성을 가지는 형태도 가능하다. 이 경우에, 전도성 물질은 뽀족한 단부를 가질 수 있다.
도시에 의하면, 상기 이방성 전도성 필름은 도전볼이 절연성 베이스 부재의 일면에 삽입된 형태로 구성되는 고정배열 이방성 전도성 필름(fixed array ACF)가 될 수 있다. 보다 구체적으로, 절연성 베이스부재는 접착성을 가지는 물질로 형성되며, 도전볼은 상기 절연성 베이스부재의 바닥부분에 집중적으로 배치되며, 상기 베이스부재에서 열 및 압력이 가해지면 상기 도전볼과 함께 변형됨에 따라 수직방향으로 전도성을 가지게 된다.
다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 이방성 전도성 필름은 절연성 베이스부재에 도전볼이 랜덤하게 혼입된 형태나, 복수의 층으로 구성되며 어느 한 층에 도전볼이 배치되는 형태(double-ACF) 등이 모두 가능하다.
이방성 전도 페이스트는 페이스트와 도전볼의 결합형태로서, 절연성 및 접착성의 베이스 물질에 도전볼이 혼합된 페이스트가 될 수 있다. 또한, 전도성 입자를 함유한 솔루션은 전도성 particle 혹은 nano 입자를 함유한 형태의 솔루션이 될 수 있다.
베이스 기판(110) 상에 제1전극(120)이 위치하는 상태에서, 예를 들어 이방성 전도성 필름을 위치시킨 후에, 반도체 발광 소자(150)를 열 및 압력을 가하여 접속시키면, 상기 반도체 발광 소자(150)가 제1전극(120)과 전기적으로 연결된다. 이 때, 상기 반도체 발광 소자(150)는 제1전극(120) 상에 위치되도록 배치되는 것이 바람직하다. 또한, 이방성 전도성 필름은 접착 성분을 함유하기 때문에, 접착층(130)은 반도체 발광 소자(150)와 제1전극(120) 사이에서 전기적 연결뿐만 아니라 기계적 결합까지 구현한다.
또 다른 예로서, 상기 접착층은 Eutectic bonding을 위한 주석계열 alloy, Au, Al 또는 Pb 등을 구비하며, 상기 기판과 상기 반도체 발광소자는 Eutectic bonding에 의하여 결합될 수 있다.
반도체 발광 소자(150)는 휘도가 우수하므로, 작은 크기로도 개별 단위 픽셀을 구성할 수 있다. 이와 같은 개별 반도체 발광 소자(150)의 크기는 한 변의 길이가 80㎛ 이하일 수 있고, 직사각형 또는 정사각형 소자일 수 있다. 이 경우에, 단일 반도체 발광소자의 면적은 10-10~10-5m2 의 범위를 가지며, 발광소자 간 간격은 100um~10mm 의 범위를 가질 수 있다.
상기 반도체 발광 소자(150)는 수직형 구조가 될 수 있다.
수직형 반도체 발광 소자들의 사이에는 복수의 제2전극(140)이 위치하며, 상기 복수의 제2전극(140)은 상기 반도체 발광 소자(150)와 전기적으로 연결된다.
도 4를 참조하면, 이러한 수직형 반도체 발광 소자는 p형 전극(156), p형 전극(156) 상에 형성된 p형 반도체층(155), p형 반도체층(155) 상에 형성된 활성층(154), 활성층(154)상에 형성된 n형 반도체층(153) 및 n형 반도체층(153) 상에 형성된 n형 전극(152)을 포함한다. 이 경우, 하부에 위치한 p형 전극(156)은 제1전극(120)과 접착층(130)에 의하여 전기적으로 연결될 수 있고, 상부에 위치한 n형 전극(152)은 후술하는 제2전극(140)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 수직형 반도체 발광 소자(150)는 전극을 상/하로 배치할 수 있으므로, 칩 사이즈를 줄일 수 있다는 큰 강점을 가지고 있다.
다시 도 2 및 도 3을 참조하면, 또한, 복수의 반도체 발광 소자(150)는 발광 소자 어레이(array)를 구성하며, 복수의 반도체 발광 소자(150)의 사이에는 절연층(160)이 형성된다. 예를 들어, 상기 접착층(130)의 일면에 절연층(160)이 형성되어 상기 반도체 발광 소자(150)의 사이 공간을 채우게 된다.
다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 절연층(160)이 없이 상기 접착층(130)이 상기 반도체 발광소자의 사이를 모두 채우는 구조도 가능하다.
상기 절연층(160)은 실리콘 옥사이드(SiOx) 등을 포함하는 투명 절연층이 될 수 있다. 다른 예로서, 상기 절연층(160)에는 전극간의 short를 방지하기 위한 구조로 절연특성이 우수하고 광흡수가 적은 에폭시 혹은 methyl, phenyl 계열 실리콘 등의 고분자 물질 혹은, SiN, Al2O3 등의 무기 물질이 사용될 수 있다.
도시에 의하면, 상기 발광 소자 어레이에는 형광체층(180)이 형성된다.
상기 형광체층(180)은 상기 반도체 발광 소자(150)의 일면에 형성될 수 있다. 예를 들어, 반도체 발광 소자(150)는 청색(B) 광을 발광하는 청색 반도체 발광 소자(151)이고, 이러한 청색(B) 광을 다른 색상으로 변환시키기 위한 형광체층(180)이 구비될 수 있다. 이 경우에, 형광체층(180)은 청색 광을 적색(R) 광으로 변환시킬 수 있는 적색 형광체, 청색 광을 녹색(G) 광으로 변환시킬 수 있는 녹색 형광체 또는 청색 광을 백색(W) 광으로 변환시킬 수 있는 황색 형광체를 구비할 수 있다.
이 경우에, Nitride 기반 반도체 발광소자에서 형성되는 광의 파장은 390~550nm 의 범위를 가지며, 형광체가 삽입된 필름을 통해 450~670nm 로 변환시킬 수 있다. 또한, 적색 형광체 및 녹색 형광체를 전부 구비하여, 여러 파장의 광을 혼합하여, 백색 광을 구현할 수 있다. 또한, 적색계열의 광이 필요할 때, GaAs 계열의 적색 반도체 발광소자를 사용할 경우 형광체가 아닌 광 확산 필름을 사용할 수 있다. 또한, 광추출 효율을 향상시키기 위해 패턴된 시트가 삽입될 수 있다.
이 경우에, 상기 반도체 발광소자(150)와 상기 형광체층(180)의 사이에는 광학갭층(171)이 존재할 수 있다. 상기 광학갭층(171)은 광흡수가 적고 bending 특성이 우수한 에폭시, 아크릴, 혹은 methyl, phenyl 계열 실리콘 등의 재질로 이루어질 수 있다. 또한, 광효율 최적화를 위해 패턴된 시트가 삽입되거나, 굴절율이 다른 입자가 혼합될 수 있다.
한편, 이 때에 컬러 필터(172)가 상기 형광체층(180)에 적층되어 변환된 광의 색순도를 향상시키는 것도 가능하다. 또한, 수분, 산소 및 외부충격으로부터 광원부를 보호하기 위하여 상기 컬러 필터(172)를 보호층(173)이 덮도록 형성될 수 있다. 이 때에, 상기 보호층(173)은 필름 접함 또는 레진 코팅을 통하여 구현될 수 있다.
다시 본 실시예를 살펴보면, 상기 전극층(제1전극(120))은 상기 복수의 반도체 발광소자들이 각각 오버랩되는 공통 전극면(121)을 구비하며, 상기 공통 전극면(121)의 적어도 일부가 굽어질 수 있다. 즉, 상기 제1전극(120)은 면전극으로 구현되며, 공통전극으로서 구동하게 된다.
상기 공통 전극면(121)은 상기 복수의 반도체 발광소자(150)의 사이에서 빛을 반사하도록 상기 복수의 반도체 발광소자(150)의 사이를 덮게 되며, 이를 통하여 고반사 전극층의 구조가 구현되어 광효율을 높아질 수 있다.
상기 공통 전극면(121)은 10 내지 100000 개의 반도체 발광소자들과 오버랩될 수 있으며, 상기 반도체 발광소자(150)는 어레이 형태로 상기 공통 전극면(121)을 덮게 된다.
예를 들어, 상기 복수의 반도체 발광소자(150)는 매트릭스 형태를 이루며, 상기 공통 전극면(121)은 상하좌우 방향을 따라 반도체 발광소자(150)와 오버랩되는 구조를 가질 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 복수의 반도체 발광소자(150)는 열과 행을 따라 배열되고, 상기 공통 전극면(121)은 상기 열과 행을 따라 배열된 복수의 반도체 발광소자(150)가 각각 오버랩되도록 형성될 수 있다.
다른 예로서, 상기 반도체 발광소자(150)는 불규칙적으로 배열되고, 불규칙하게 배열된 반도체 발광소자(150)를 공통 전극면(121)이 모두 덮는 구조도 가능하다.
또 다른 예로서, 상기 전극층은 복수의 단위 전극층들을 구비하며, 상기 단위 전극층들(미도시)은 각각 복수의 반도체 발광소자들에 대응하는 크기로 형성되는 단위 공통 전극면들(미도시)을 구비할 수 있다. 상기 단위 공통 전극면들이 서로 전기적으로 연결되어 용이하게 대면적의 면광원이 구현될 수 있다. 이 경우에, 구조상 다양한 제작크기 및 형태에 대응 가능하며 단위 면광원을 교체할 수 있어 제품수명 및 수리가 용이하게 될 수 있다.
이와 같이, 상기 제1전극(120)이 면전극으로 형성되므로, 공통 전극면(121)이 굽어짐에 따라 발생할 수 있는 단선이 완화 또는 방지될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 광원부는 도 1을 참조하여 전술한 프레임의 곡면 또는 절곡된 면에 부착될 수 있으며, 따라서 상기 공통 전극면(121)은 적어도 일부가 굽어질 수 있다. 이 때에, 상기 전극층에는 적어도 하나의 홈(122)이 형성될 수 있다. 상기 홈(122)은 상기 공통 전극면(121)의 굽어진 부분에 배치되는 크랙을 구비할 수 있다. 상기 굽어진 부분에 홈이 형성됨에 따라 상기 공통 전극면(121)이 금속으로 구현되더라도 탄성 복원되려는 힘이 약하게 되며, 따라서 프레임의 곡면 또는 절곡된 면에 보다 용이하게 부착될 수 있다. 또한, 상기 크랙이 형성되더라도 면전극이므로 배선의 단선이 발생하지 않게 되는 효과가 발휘될 수 있다.
이와 달리, 제2전극(140)은 반도체 발광 소자들(150) 사이에 위치하고, 반도체 발광 소자들(150)과 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 반도체 발광 소자들(150)은 복수의 열로 배치되고, 제2전극(140)은 반도체 발광 소자들(150)의 열들 사이에 위치할 수 있다.
이 경우에, 개별 화소를 이루는 반도체 발광 소자(150) 사이의 거리가 충분히 크기 때문에 제2전극(140)은 반도체 발광 소자들(150) 사이에 위치될 수 있다.
또한, 제2전극(140)은 일 방향으로 긴 바(bar) 형태의 전극으로 형성될 수 있다. 이 경우에, 상기 제2전극(140)은 상기 공통 전극면(121)의 굽어진 부분의 절곡 라인(BL)을 따라 연장되도록 형성될 수 있다. 예를 들어 상기 제2전극(140)이 상기 절곡 라인(BL)과 평행하게 형성될 수 있으며, 이 경우에 상기 제2전극(140)은 라인 형상이나 굽어지지 않아 배선 불량이 발생하지 않게 된다. 즉, 절곡 라인(BL)과 평행한 n 배선 전극을 통하여, 전극 스트레스 최소화 및 크랙의 방지가 발휘될 수 있다.
도시에 의하면, 제2전극(140)과 반도체 발광 소자(150)는 제2전극(140)에서 돌출된 연결 전극에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 연결 전극이 반도체 발광 소자(150)의 n형 전극(152)이 될 수 있다. 예를 들어, n형 전극(152)은 오믹(ohmic) 접촉을 위한 오믹 전극으로 형성되며, 상기 제2전극(140)은 인쇄 또는 증착에 의하여 오믹 전극의 적어도 일부를 덮게 된다. 이를 통하여 제2전극(140)과 반도체 발광 소자(150)의 n형 전극(152)이 전기적으로 연결될 수 있다.
도시에 의하면, 상기 제2전극(140)은 절연층(160) 상에 위치할 수 있다. 다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 절연층(160)이 없이 상기 접착층(130)이 상기 반도체 발광소자의 사이를 모두 채우는 경우에 상기 제2전극(140)은 상기 접착층(130) 상에 위치할 수 있다.
도시에 의하면, 상기 제2전극(140)은 n형 전극(152)과 일체로 형성될 수 있으며, 상기 n형 전극(152)이 상기 반도체 발광소자에서 상기 절연층(160)의 일면으로 연장될 수 있다. 다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 상기 제2전극(140)은 p형 전극(156)과 일체로 형성되는 것도 가능하다. 즉, 전술한 전극층(제1전극)은 상기 반도체 발광소자의 p형 전극(156) 및 n형 전극(152) 중 어느 하나와 전기적으로 연결되는 전극이고, 상기 p형 전극(156) 및 n형 전극(152) 중 다른 하나는 상기 반도체 발광소자에서 상기 절연층(160)의 일면으로 연장될 수 있다.
이하, 상기 제2전극(140)은 상기 n형 전극(152)과 일체로 형성되는 것을 예시하며, 상기 제2전극(140)과 n형 전극(152)은 제2전극(140)으로 지칭한다. 도시에 의하면, 상기 제2전극(140)은 라인 형태로 형성되며, 상기 반도체 발광소자에서 상기 라인의 연장 방향과 수직한 방향으로 상기 절연층(160)의 일면으로 연장된다.
상기 구조의 구현을 위하여, 상기 절연층(160)은 상기 전극층을 덮는 제1평면(161)과 상기 제1평면(161)의 반대측에 형성되며 상기 반도체 발광소자가 외부로 노출되는 홀을 구비하는 제2평면(162)을 구비할 수 있다. 상기 제2평면(162)으로 상기 제2전극(140)이 연장되기 위하여, 상기 제2평면(162)은 상기 반도체 발광소자의 n형 반도체층(153)과 동일평면 상에 형성될 수 있다.
보다 구체적인 예로서, 상기 제2평면(162)은 돌출된 부분이 없는 평탄한 면이 될 수 있으며, 이는 추후 설명하는 평탄화 공정에 의하여 구현될 수 있다. 실제로는 상기 제2평면(162)은 반도체 발광소자의 외면과 단차가 존재할 것이나 상기 단차의 90 내지 95 %까지 평탄화될 수 있다.
도시에 의하면, 상기 절연층(160)의 일면에는 상기 반도체 발광소자와 전기적으로 연결되지 않는 적어도 하나의 도전체(141)가 배치될 수 있다. 상기 도전체(141)는 상기 제2전극(140)의 증착시에 반도체 발광소자가 없는 위치에서 형성될 수 있다. 따라서, 상기 도전체(141)는 상기 p형 전극(156) 및 n형 전극(152) 중 다른 하나와 동일 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 본 예시와 같이, 상기 도전체(141)는 상기 n형 전극(152)과 일체화된 제2전극(140)과 동일 재질로서 형성된다. 또한, 제2전극(140)의 증착시에 형성되므로 상기 제2전극(140)과 동일한 두께를 가지도록 이루어진다.
도시에 의하면, 상기 도전체(141)와 상기 전극층의 사이에서 쇼트를 제한하도록, 상기 절연층(160)은 상기 도전체(141)와 상기 전극층의 사이를 채우도록 형성될 수 있다. 이 때에, 상기 도전체(141)와 상기 제1전극(120)의 사이를 상기 절연층(160)이 완전히 채우도록 형성될 수 있다. 따라서, 상기 도전체와 상기 제1전극(120)은 쇼트되지 않는 구조가 구현된다. 만약, 상기 평탄화 공정이 없다면, 상기 제2도전형 반도체층에 상기 제2전극(140)을 연결하기 위하여 에칭 등을 통한 홀 가공이 필요하게 된다. 상기 홀 가공에 의하여 반도체 발광소자가 없는 자리에 홀이 형성되면, 상기 제2전극과 상기 제1전극의 쇼트 문제가 발생할 수 있으나, 본 구조에서는 이러한 문제가 방지될 수 있다.
이하, 이러한 평탄화 공정을 포함하여, 상기 광원부를 제조하는 방법에 대하여 도면과 함께 구체적으로 살펴본다.
도 5a, 도 5b, 도 5c, 도 5d, 도 5e, 도 5f 및 도 5g는 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 광원부의 제조방법을 나타낸 단면도들이며, 도 6a 내지 도 6e는 입체적 램프의 디자인을 나타내는 개념도들이다.
먼저, 제조방법에 의하면, 기판에 복수의 반도체 발광 소자들을 결합하는 단계가 진행된다. 예를 들어, 성장기판에 n형 반도체층(153), 활성층(154) 및 p형 반도체층(155)을 성장시키고, 식각을 통하여 각 반도체 발광소자를 생성한 후에 p형 전극(156)을 형성한다(도 5a).
성장기판(101)(웨이퍼)은 광 투과적 성질을 가지는 재질, 예를 들어 사파이어(Al2O3), GaN, ZnO, AlO 중 어느 하나를 포함하여 형성될 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다. 또한, 성장기판(101)은 반도체 물질 성장에 적합한 물질, 캐리어 웨이퍼로 형성될 수 있다. 열 전도성이 뛰어난 물질로 형성될 수 있으며, 전도성 기판 또는 절연성 기판을 포함하여 예를 들어, 사파이어(Al2O3) 기판에 비해 열전도성이 큰 SiC 기판 또는 Si, GaAs, GaP, InP, Ga2O3 중 적어도 하나를 사용할 수 있다.
예를 들어, 두께(D) 5 ~ 10um 를 가지는 각각의 반도체 발광소자는 폭 20 ~ 150um의 정방형 형태로, Pitch(P) 200 ~ 1000um로 2차원 array 형태로 성장기판상에 배열될 수 있다.
이 경우에, 상기 n형 반도체층(153)의 타면에는 언도프된(Undoped) 반도체층(153a)이 형성될 수 있다.
다음으로, 상기 반도체 발광 소자를 접착층(130)을 이용하여 배선기판에 결합하며, 성장기판을 제거한다(도 5b).
상기 배선기판은 제1전극(120), 즉 면전극이 형성된 상태이며, 상기 제1전극(120)은 하부 배선으로서, 베이스 기판에 제1전극(120)이 형성된 기판을 의미한다. 상기 배선기판은 상기 접착층(130)내에서 도전볼 등에 의해 p형 전극(156)과 전기적으로 연결된다.
이 때에, 상기 배선기판과 성장기판(101)을 열압착한다. 예를 들어, 배선기판과 성장기판(101)은 ACF press head 를 적용하여 열압착될 수 있다. 상기 열압착에 의하여 배선기판과 성장기판(101)은 본딩(bonding)된다. 열압착에 의하여 전도성을 갖는 이방성 전도성 필름의 특성에 의해 반도체 발광 소자(150)와 제1전극(120)의 사이의 부분만 전도성을 가지게 되며, 이를 통하여 제1전극(120)과 반도체 발광소자(150)의 p형 전극(156)은 전기적으로 연결될 수 있다. 이 때에, 반도체 발광 소자(150)가 상기 이방성 전도성 필름의 내부로 삽입될 수 있다.
그 다음에, 상기 성장기판(101)을 제거한다. 예를 들어, 성장기판(101)은 레이저 리프트 오프법(Laser Lift-off, LLO) 또는 화학적 리프트 오프법(Chemical Lift-off, CLO)을 이용하여 제거할 수 있다.
특히, 언도프된(Undoped) 반도체층(153a)은 레이저 리프트 오프법(Laser Lift-off, LLO)에 의하여 성장기판(101)을 제거할 때 반도체 발광소자를 보호하는 역할을 하게 된다. 다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 언도프된 반도체층은 UV 레이저를 흡수하는 다른 형태의 흡수층으로 대체될 수 있다. 상기 흡수층은 버퍼층이 될 수 있으며, 저온 분위기에서 형성되며, 반도체층과 성장기판과의 격자상수 차이를 완화시켜 줄 수 있는 물질로 이루어 질 수 있다. 예를 들어, GaN, InN, AlN, AlInN, InGaN, AlGaN, 및 InAlGaN 과 같은 물질을 포함할 수 있다.
이 때에, 상기 반도체 발광소자는 선택적 전사 기법을 통해, 성장기판에서 일부가 배선기판으로 전사되어 배열될 수 있다. 상기 선택적 전사를 위하여 성장기판에서 캐리어기판으로 상기 일부의 반도체 발광소자를 이송한 후에, 상기 캐리어기판에서 상기 배선기판으로 상기 일부의 반도체 발광소자를 전사하는 방법이 이용될 수도 있다.
이후에, 상기 반도체 발광소자가 장착된 배선기판 상에 비교적 고점도성 레진을 스핀 코팅방식으로 도포한 후에, 열처리를 통한 고투명 특성을 갖는 제1평탄화 절연막을 형성한다(도 5c). 이 경우에 상기 제1평탄화 절연막(160a)은 열처리에 의하여 가경화될 수 있다.
예를 들어, 전사된 기판에 배열된 반도체 발광소자에 고점도성 레진을 스핀 코팅하고, 상기 레진이 포함하는 솔벤트(solvent) 성분을 제거하기 위해 90 내지 100℃에서 hotplate를 이용하여 열처리한다. 스핀 코팅시에 레진 두께는 발광 소자와 발광 소자 사이의 단차를 고려하여, 단차의 70 ~ 80% 정도의 두께로 스핀 코팅한다. 이 경우에, 평탄도(%) = 1-(H / D)로 계산할 경우, 초기 단차를 70 ~ 80%까지 평탄도를 확보할 수 있다. 이 때, 반도체 발광소자의 상부에 남는 레진은 1um 이상의 두께를 포함하고 있으며, 레진은 반도체 발광소자의 표면에 접촉된 상태로 감싸게 된다.
이 경우에, 레진을 도포함에 따라 선택적 전사에서 불량이 발생하여 반도체 발광소자가 제대로 부착되지 않은 부분은 상기 레진이 채우게 된다.
다음으로, 배선기판을 열 유동성이 확보되는 온도에서 Roller 를 이용하여 라미네이팅하여 최종 평탄화막(160b)을 형성한다(도 5d). 예를 들어, 100 내지 150℃ 온도에서 Roll-Lamination 기법 처리에 의해 레진을 평탄화함으로써, 90% 이상의 평탄도를 포함하는 Isolation 층을 형성하게 된다. 이러한 예로서, 해당 기판에 자외선을 조사하거나 광경화하거나, 또는 100 내지 150℃ 온도로 열경화하여, 전극간 Isolation을 형성하게 된다.
보다 구체적으로, 기판의 표면은 고내열성 이형필름과 Si 계열의 고무 Sheet로 덮힌 상태가 될 수 있으며, 열유동성이 확보되는 100 내지 150℃로 가열된 Lamination Rubber 상태에서 저속으로 Laminating이 진행될 수 있다. Laminating이 끝나면, 상온에 5 내지 10분간 방치하고 표면의 필름을 제거한다.
이 후에, 기판을 자외선 노광기를 이용하여 500 내지 800mJ의 에너지로 전면을 조사하고, 150 내지 200℃로 레진을 열경화한다. 본 공정을 통해, 반도체 발광소자의 상부에 위치하는 레진의 두께는 1um 이하가 될 수 있으며, 반도체 발광소자의 상부와 이외의 표면과의 단차도(평탄도)는 90 내지 95% 이상이 될 수 있다. 상기에서 설명한 방법을 통해, 표면의 결함이 없는 높은 평탄성을 확보할 수 있게 된다.
평탄화막을 형성한 후에, 레진을 에칭 가공하여 반도체 발광소자의 일면을 외부로 노출시키는 단계가 진행된다(도 5e). 예를 들어 레진을 이방성 선택적 건식(Dry) 에칭 가공하여 반도체 발광소자의 상부의 레진을 제거한다.
보다 구체적으로, 열경화된 레진을 O2나 O2+SF6 등의 가스를 이용하여 플라즈마 Etching 가공한다. 이를 통하여, 레진 하부의 반도체 발광소자의 표면, 즉 언도프된(Undoped) 반도체층(153a)이 외부로 드러나게 된다.
다음으로, 반도체 발광소자의 언도프된(Undoped) 반도체층(153a)을 제거하는 단계가 진행된다(도 5f).
예를 들어, 외부로 드러난 언도프된(Undoped) 반도체층을 Cl2+BCl3 등의 가스 계열을 이용하여 에칭 가공하며, 이를 통하여 언도프된(Undoped) 반도체층이 식각되며, n형 반도체층(153)이 외부로 드러나게 된다.
이 때에, 선택적 전사에서 불량이 발생하여 반도체 발광소자가 제대로 부착되지 않은 부분에서도 평탄화막이 계속 존재하게 된다.
이후에, n형 반도체층(153)에 n형 전극(152)을 증착하여 배선을 형성하는 단계가 진행된다(도 5g). 상기 증착을 통하여 상기 n형 전극(152)이 상기 반도체 발광소자에서 상기 절연층(160)의 일면으로 연장될 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 n형 전극(152)은 제2전극(140, 도 3 참조)과 일체로 형성될 수 있으며, 라인 형태로 형성되며, 상기 반도체 발광소자에서 상기 라인의 연장 방향과 수직한 방향으로 상기 절연층(160)의 일면으로 연장된다.
이와 같이, 평탄화 공정 이후에 상기 n형 전극(152)을 증착하면, 반도체 발광소자가 제대로 부착되지 않은 부분에서 n형 전극(152)과 동일 재질의 도전체가 형성될 수 있다, 그러나, 상기 도전체는 절연층(160)에 의하여 제1전극과 절연되며, 따라서 n형 전극과 p형 전극과의 쇼트는 발생하지 않게 된다.
이 후에, 광학갭층, 형광체층, 컬러 필터 및 보호층이 차례로 적층될 수 있다. 상기 공정에 의하여 구현된 광원부는 차량용 램프의 프레임의 형상에 대응하도록 휘어지거나 굽어져서 상기 프레임에 장착될 수 있다. 상기 휘어짐이나 굽어짐에 의하여 면전극인 제1전극의 공통 전극면은 적어도 일부가 굽어질 수 있다. 따라서, 도 6a 내지 도 6e와 같은 입체적 램프의 디자인이 가능하게 된다.
상기에서 설명된 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치에는 플립 칩 타입이 적용된 경우에는 동일평면상에 제1 및 제2전극이 배치되므로 고정세(파인 피치)의 구현이 어려운 문제가 있다. 이하, 이러한 문제를 해결할 수 있는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플립 칩 타입의 발광소자가 적용된 디스플레이 장치에 대하여 설명한다.
도 7은 새로운 구조의 반도체 발광소자가 적용된 본 발명의 다른 실시 예를 설명하기 위한, 도 1의 A부분의 확대도이고, 도 8은 도 7의 라인 B-B를 따라 취한 단면도이며, 도 9는 도 7의 라인 C-C를 따라 취한 단면도이고, 도 10는 도 8의 플립 칩 타입 반도체 발광 소자를 나타내는 개념도이다.
광원부(1000)는 베이스 기판(1010), 제1전극(1020), 접착층(1030), 제2전극(1040) 및 복수의 반도체 발광 소자(1050)를 포함한다. 여기에서, 제1 전극(1020) 및 제2 전극(1040)은 각각 복수의 전극 라인들을 포함할 수 있다.
베이스 기판(1010)은 제1전극(1020)이 배치되는 배선기판으로서, 플렉서블(flexible) 디스플레이 장치를 구현하기 위하여 폴리이미드(PI)를 포함할 수 있다. 이외에도 절연성이 있고, 유연성 있는 재질이면 어느 것이라도 사용 가능할 것이다.
제1전극(1020)은 기판(1010) 상에 위치하며, 면 형태의 전극으로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 제1전극(120)은 상기 베이스 기판상에 배치되는 전극층이 될 수 있으며, 데이터 전극의 역할을 하도록 이루어질 수 있다.
접착층(1030)은 제1전극(1020)이 위치하는 기판(1010)상에 형성된다. 전술한 수직형 반도체 발광 소자가 적용된 광원부와 같이, 접착층(1030)은 이방성 전도성 필름(anistropy conductive film, ACF), 이방성 전도 페이스트(paste), 전도성 입자를 함유한 솔루션(solution) 등이 될 수 있다.
또 다른 예로서, 상기 접착층(1030)은 Eutectic bonding을 위한 주석계열 alloy, Au, Al 또는 Pb 등을 구비하며, 상기 기판과 상기 반도체 발광소자는 Eutectic bonding에 의하여 결합될 수 있다.
상기 반도체 발광 소자(1050)의 사이에는, 라인 형태로 형성되어, 상기 반도체 발광 소자(1050)와 전기적으로 연결된 복수의 제2전극(1040)이 위치한다.
도시에 의하면, 상기 제2전극(1040)은 절연층(1060) 상에 위치될 수 있다. 즉, 절연층(1060)은 배선기판과 제2전극(1040)의 사이에 배치된다. 예를 들어, 상기 접착층의 일면에 절연층(1060)이 형성되어 상기 반도체 발광 소자(1050)의 사이 공간을 채우게 된다. 다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 절연층(1060)이 없이 상기 접착층(1030)이 상기 반도체 발광소자의 사이를 모두 채우는 구조도 가능하다.
상기 절연층(1060)은 실리콘 옥사이드(SiOx) 등을 포함하는 투명 절연층(1060)이 될 수 있다. 다른 예로서, 상기 절연층(1060)에는 전극간의 short를 방지하기 위한 구조로 절연특성이 우수하고 광흡수가 적은 에폭시 혹은 methyl, phenyl 계열 실리콘 등의 고분자 물질 혹은, SiN, Al2O3 등의 무기 물질이 사용될 수 있다.
도시에 의하면, 상기 발광 소자 어레이에는 광학갭층(1071), 형광체층(1080), 컬러필터(1072) 및 보호층(1073)이 형성될 수 있다. 어레이에는 광학갭층(1071), 형광체층(1080), 컬러필터(1072) 및 보호층(1073)의 구조는 도 2 및 도 3을 참조하여 전술한 광원부의 구조와 동일하며, 따라서 이에 대한 설명은 전술한 내용으로 갈음한다.
다시 전극층을 살펴보면, 상기 제1전극(1020))은 상기 복수의 반도체 발광소자(1050)가 각각 오버랩되는 공통 전극면을 구비하며, 상기 공통 전극면의 적어도 일부가 굽어질 수 있다. 즉, 상기 제1전극(1020)은 면전극으로 구현되며, 공통전극으로서 구동하게 된다. 상기 공통 전극면의 구조는 도 2 및 도 3을 참조하여 전술한 광원부의 구조와 동일하며, 따라서 이에 대한 설명은 전술한 내용으로 갈음한다.
다시, 본 예시의 반도체 발광소자(1050)를 살펴보면, 본 예시에서 반도체 발광 소자(1050)는 전극이 상/하로 배치되나, 본 발명의 반도체 발광소자는 플립 칩 타입(flip chip type)의 발광 소자가 될 수 있다.
도 10을 참조하면, 예를 들어, 상기 반도체 발광 소자(1050)는 p형 전극(1156)과, p형 전극(1156)이 형성되는 p형 반도체층(1155)과, p형 반도체층(1155) 상에 형성된 활성층(1154)과, 상기 활성층(1154) 상에 형성된 n형 반도체층(1153) 및 n형 반도체층(1153)에 형성되는 n형 전극(1152)을 포함한다.
이 경우에, 상기 n형 전극은 상기 n형 반도체층(1153)의 일면에 배치되며, 상기 n형 반도체층(1153)의 타면에는 언도프된(Undoped) 반도체층(1153a)이 형성될 수 있다.
또한, 상기 p형 전극(1156) 및 n형 전극(1152)은 반도체 발광소자(1050)의 폭방향을 따라 이격된 위치에서 각각 상기 폭방향과 수직방향(또는 두께방향)으로 서로 높이차를 가지도록 이루어진다.
상기 높이차를 이용하여 상기 n형 전극(1152)은 상기 n형 반도체층(1153)에 형성되나, 반도체 발광소자(1050)의 상측에 위치하는 상기 제2전극(1040)과 인접하게 배치된다. 예를 들어, 상기 n형 전극(1152)은 적어도 일부가 상기 n형 반도체층(1153)의 측면(또는, 언도프된(Undoped) 반도체층(1153a)의 측면)으로부터 상기 폭방향을 따라 돌출된다. 이와 같이, n형 전극(1152)이 상기 측면에서 돌출되기에, 상기 n형 전극(1152)은 반도체 발광소자(1050)의 상측으로 노출될 수 있다. 이를 통하여, 상기 n형 전극(1152)은 전도성 접착층(1030)의 상측에 배치되는 상기 제2전극(1040)과 오버랩되는 위치에 배치된다.
보다 구체적으로, 반도체 발광 소자(1050)는 상기 n형 전극(1152)에서 연장되며, 상기 복수의 반도체 발광 소자의 측면에서 돌출되는 돌출부(1152a)를 구비한다. 이 경우에, 상기 돌출부(1152a)를 기준으로 보면, 상기 p형 전극(1156) 및 n형 전극(1152)은 상기 돌출부(1152a)의 돌출방향을 따라 이격된 위치에서 배치되며, 상기 돌출방향과 수직한 방향으로 서로 높이차를 가지도록 형성되는 것으로 표현될 수 있다.
상기 돌출부(1152a)는 상기 n형 반도체층(1153)의 일면에서 측면으로 연장되며, 상기 n형 반도체층(1153)의 상면으로, 보다 구체적으로는 언도프된(Undoped) 반도체층(1153a)으로 연장된다. 상기 돌출부(1152a)는 상기 언도프된(Undoped) 반도체층(1153a)의 측면에서 상기 폭방향을 따라 돌출된다. 따라서, 상기 돌출부(1152a)는 상기 n형 반도체층을 기준으로 상기 p형 전극의 반대측에서 상기 제2전극(1040)과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 돌출부(1152a)를 구비하는 구조는, 전술한 수평형 반도체 발광소자와 수직형 반도체 발광소자의 장점을 이용할 수 있는 구조가 될 수 있다.
도시에 의하면, 상기 제2전극(1040)은 n형 전극(1052)과 전기적으로 연결될 수 있으며, 상기 제2전극(140)이 상기 반도체 발광소자에서 상기 절연층(1060)의 일면으로 연장될 수 있다. 다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 상기 제2전극(1040)은 n형 전극(1052)과 일체로 형성되는 것도 가능하다.
도시에 의하면, 상기 제2전극(140)은 라인 형태로 형성되며, 상기 반도체 발광소자에서 상기 라인의 연장 방향과 수직한 방향으로 상기 절연층(1060)의 일면으로 연장된다.
도시에 의하면, 상기 절연층(1060)의 일면에는 상기 반도체 발광소자(1050)와 전기적으로 연결되지 않는 적어도 하나의 도전체(1041)가 배치될 수 있다. 상기 도전체(1041)는 상기 제2전극(1040)의 증착시에 반도체 발광소자가 없는 위치에서 형성될 수 있다. 상기 도전체(1041)과 상기 제1전극(1020)의 사이를 상기 절연층(1060)이 완전히 채우도록 형성될 수 있다. 따라서, 상기 도전체(1041)와 상기 제1전극(1020)은 쇼트되지 않는 구조가 구현된다.
상기에서 설명한 구조에 의하면, 플립칩 타입의 반도체 발광소자를 이용한 광원부가 구현될 수 있다.
이상에서 설명한 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

Claims (15)

  1. 빛을 발광하는 광원부를 구비하는 차량용 램프에 있어서,
    상기 광원부는,
    베이스 기판;
    상기 베이스 기판상에 배치되는 전극층; 및
    상기 전극층과 전기적으로 연결되는 복수의 반도체 발광소자들을 포함하고,
    상기 전극층은 상기 복수의 반도체 발광소자들이 각각 오버랩되는 공통 전극면을 구비하며, 상기 공통 전극면의 적어도 일부가 굽어진 것을 특징으로 하는 차량용 램프.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 공통 전극면은 상기 복수의 반도체 발광소자들의 사이에서 빛을 반사하도록 상기 복수의 반도체 발광소자들의 사이를 덮는 것을 특징으로 하는 차량용 램프.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 공통 전극면은 10 내지 100000 개의 반도체 발광소자들과 오버랩되는 것을 특징으로 하는 차량용 램프.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전극층에는 적어도 하나의 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 램프.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 홈은 상기 공통 전극면의 굽어진 부분에 배치되는 크랙을 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 램프.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 반도체 발광소자들은 열과 행을 따라 배열되고,
    상기 공통 전극면은 상기 열과 행을 따라 배열된 복수의 반도체 발광소자들이 각각 오버랩되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 램프.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전극층은 상기 반도체 발광소자의 p형 전극 및 n형 전극 중 어느 하나와 전기적으로 연결되는 제1전극이고,
    상기 p형 전극 및 n형 전극 중 다른 하나와 연결되는 제2전극은 라인 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 램프.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2전극은 상기 공통 전극면의 굽어진 부분의 절곡 라인을 따라 연장되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 램프.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 반도체 발광소자들의 사이에는 절연층이 형성되며,
    상기 p형 전극 및 n형 전극 중 다른 하나는 상기 반도체 발광소자에서 상기 절연층의 일면으로 연장되는 것을 특징으로 하는 차량용 램프.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 절연층의 일면에는 상기 반도체 발광소자와 전기적으로 연결되지 않는 적어도 하나의 도전체가 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 램프.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 도전체와 상기 전극층의 사이에서 쇼트를 제한하도록, 상기 절연층은 상기 도전체와 상기 전극층의 사이를 채우도록 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 램프.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 도전체는 상기 p형 전극 및 n형 전극 중 다른 하나와 동일 재질인 것을 특징으로 하는 차량용 램프.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 절연층은 상기 전극층을 덮는 제1평면과 상기 제1평면의 반대측에 형성되며 상기 반도체 발광소자가 외부로 노출되는 홀을 구비하는 제2평면을 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 램프.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제2평면은 돌출된 부분이 없는 평탄한 면인 것을 특징으로 하는 차량용 램프..
  15. 제1항에 있어서,
    상기 전극층은 복수의 단위 전극층들을 구비하며,
    상기 단위 전극층들은 각각 복수의 반도체 발광소자들에 대응하는 크기로 형성되는 단위 공통 전극면들을 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 램프.
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