KR20180038214A - 발광소자 및 조명장치 - Google Patents

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Abstract

실시예는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명장치에 관한 것이다. 실시예에 따른 발광소자는 제1 도전형 전원을 제공하는 공통 전극(210) 및 상기 공통 전극(210) 상에 배치된 복수의 발광구조물을 포함할 수 있다. 상기 복수의 발광구조물은 제1 발광구조물(110A) 및 상기 제1 발광구조물(110A)의 제1 축 방향으로 인접하게 배치된 제2 발광구조물(110B)을 포함할 수 있다. 상기 제1, 제2 발광구조물(110A, 110B)은, 각각 제1 도전형 반도체층(112a, 112b), 활성층(114a, 114b), 제2 도전형 반도체층(116a, 116b)을 포함하며, 상기 공통 전극(210)은 상기 제1, 제2 발광구조물(110A, 110B)의 제1 도전형 반도체층(112a, 112b)과 각각 제1, 제2 비아전극(216a, 216b)을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제1 발광구조물(110A)의 제2 도전형 반도체층(116a)은, 상기 제1 발광구조물(110A)의 제1 축의 반대방향으로 인접하게 배치된 제1 패드(240A) 및 상기 공통 전극(210) 상에 배치된 제1 절연층(310)을 관통하는 제1 연결전극(220A)을 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2 발광구조물(110B)의 제2 도전형 반도체층(116b)은, 상기 제1 발광구조물(110A)의 제1 축의 반대방향으로 인접하게 배치된 제2 패드(240B) 및 상기 제1 절연층(310)을 관통하는 제2 연결전극(220B)을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.

Description

발광소자 및 조명장치{LIGHT EMITTING DEVICE AND LIGHTING APPARATUS}
실시예는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명장치에 관한 것이다.
GaN, AlGaN 등의 화합물을 포함하는 반도체 소자는 넓고 조정이 용이한 밴드 갭 에너지를 가지는 등의 많은 장점을 가져서 발광 소자, 수광 소자 및 각종 다이오드 등으로 다양하게 사용될 수 있다.
특히, 반도체의 3-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 물질을 이용한 발광 다이오드(Light Emitting Diode)나 레이저 다이오드(Laser Diode)와 같은 발광소자는 박막 성장 기술 및 소자 재료의 개발로 적색, 녹색, 청색 및 자외선 등 다양한 색을 구현할 수 있으며, 형광 물질을 이용하거나 색을 조합함으로써 효율이 좋은 백색 광선도 구현이 가능하며, 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저 소비전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경 친화성의 장점을 가진다. 뿐만 아니라, 광 검출기나 태양 전지와 같은 수광 소자도 반도체의 3-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 물질을 이용하여 제작하는 경우 소자 재료의 개발로 다양한 파장 영역의 빛을 흡수하여 광 전류를 생성함으로써 감마선부터 라디오 파장 영역까지 다양한 파장 영역의 빛을 이용할 수 있다. 또한 빠른 응답속도, 안전성, 환경 친화성 및 소자 재료의 용이한 조절의 장점을 가져 전력 제어 또는 초고주파 회로나 통신용 모듈에도 용이하게 이용할 수 있다.
따라서, 광 통신 수단의 송신 모듈, LCD(Liquid Crystal Display) 표시 장치의 백라이트를 구성하는 냉음극관(CCFL: Cold Cathode Fluorescence Lamp)을 대체하는 발광 다이오드 백라이트, 형광등이나 백열 전구를 대체할 수 있는 백색 발광 다이오드 조명 장치, 자동차 헤드 램프 및 신호등 및 Gas나 화재를 감지하는 센서 등에까지 응용이 확대되고 있다. 또한, 고주파 응용 회로나 기타 전력 제어 장치, 통신용 모듈에까지 응용이 확대될 수 있다.
예를 들어, 자동차 헤드 램프로 사용되는 발광소자와 관련하여, 최근 스마트 자동차 기술의 발전에 따라 첨단운전자보조(ADAS) 기술이 발전하고 있으며, ADSA 기술 중에 하나로 적응형 헤드램프(adaptive front lighting apparatus: AFLS) 기술이 있다.
종래기술의 적응형 헤드램프 기술(AFLS)은 차량의 운전 조건, 도로 조건, 환경 조건 등에 따라 헤드램프에서 조사되는 광의 폭과 길이를 변경하는 시스템으로서, 기본적으로 헤드램프의 좌우 조사각 또는 상하 조사각을 주변 상황에 따라 변화시킨다.
한편, 최근 적응형 헤드램프 기술 중에 어댑티브 드라이빙 빔(ADB) 기술이 주목을 받고 있는데, 어댑티브 드라이빙 빔(ADB) 기술은 카메라 센서를 통해 물체나 빛이 감지되는 부분에 광의 조사를 차단시켜주거나, 필요한 부분에 부분적으로 조사하는 기술이다.
예를 들어, 어댑티브 드라이빙 빔(ADB) 기술은 상시 하이빔으로 조사되다가 마주 오는 대향차량이 나타났을 때 대향차량의 운전자 시야에는 광의 조사를 차단함으로써 상대차량은 눈부심이 유발되지 않도록 함으로써 안전운전을 도모하는 기술이다.
한편, 종래 기술에서 어댑티브 드라이빙 빔(ADB) 기술을 구현하기 위해서, 다수의 발광소자 패키지(PKG)를 실장하여 제작함으로써 발광소자 패키지와 발광소자 패키지 사이의 거리차이로 인해 암부(Dark area)가 발생하여 정확한 광의 조사나 제어의 한계가 있는 문제가 있다.
또한 종래기술에서 자동차 헤드램프에 구비되는 발광소자는 발광소자 패키지 간의 동작전압의 차이가 발생되어 전기적 신뢰성이 저하되는 문제가 있다.
실시예의 해결과제 중의 하나는, 조명장치에 활용되는 발광소자에서 암부(Dark area) 발생을 최소화 할 수 있는 발광소자 및 이를 포함하는 조명장치를 제공하고자 함이다.
또한 실시예의 해결과제 중의 하나는, 하나의 발광소자 칩 내에 복수의 발광영역을 구비하면서도 패드의 분포, 전극의 배치를 효과적으로 제어함으로써 작은 사이즈에서도 복수의 발광영역을 확보할 수 있는 발광소자 및 이를 포함하는 조명장치를 제공하고자 함이다.
또한 여러 발광영역 간에 동작전압의 차이의 발생을 최소화하여 전기적 신뢰성이 우수한 발광소자 및 이를 포함하는 조명장치를 제공하고자 함이다.
실시예의 해결과제는 본 항목에 기재된 내용에 한정되는 것은 아니며, 발명의 설명 전체의 기재 내용을 기준으로 해결하고자 하는 객관적 기술과제가 기술될 수 있다.
실시예에 따른 발광소자는 제1 도전형 전원을 제공하는 공통 전극(210) 및 상기 공통 전극(210) 상에 배치된 복수의 발광구조물을 포함할 수 있다.
상기 복수의 발광구조물은 제1 발광구조물(110A) 및 상기 제1 발광구조물(110A)의 제1 축 방향으로 인접하게 배치된 제2 발광구조물(110B)을 포함할 수 있다.
상기 제1, 제2 발광구조물(110A, 110B)은, 각각 제1 도전형 반도체층(112a, 112b), 활성층(114a, 114b), 제2 도전형 반도체층(116a, 116b)을 포함하며, 상기 공통 전극(210)은 상기 제1, 제2 발광구조물(110A, 110B)의 제1 도전형 반도체층(112a, 112b)과 각각 제1, 제2 비아전극(216a, 216b)을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제1 발광구조물(110A)의 제2 도전형 반도체층(116a)은, 상기 제1 발광구조물(110A)의 제1 축의 반대방향으로 인접하게 배치된 제1 패드(240A) 및 상기 공통 전극(210) 상에 배치된 제1 절연층(310)을 관통하는 제1 연결전극(220A)을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제2 발광구조물(110B)의 제2 도전형 반도체층(116b)은, 상기 제1 발광구조물(110A)의 제1 축의 반대방향으로 인접하게 배치된 제2 패드(240B) 및 상기 제1 절연층(310)을 관통하는 제2 연결전극(220B)을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제1, 제2 연결전극(220A, 220B)은, 상기 제1 절연층(310) 상에 배치된 제2 절연층(320)을 관통하는 제1, 제2 전극(230A, 230B)을 통해 상기 제1, 제2 발광구조물의 제2 도전형 반도체층(2016a, 216b)과 각각 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제2 연결전극(220B)과 상기 제1 전극(230A)은 상하간에 중첩될 수 있다.
실시예에 따른 조명장치는 상기 발광소자를 구비하는 발광유닛을 포함할 수 있다.
실시예는 조명장치에 활용되는 발광소자에서 암부(Dark area) 발생을 최소화하여 정확하고 정밀한 조명제어가 가능한 기술적 효과가 있는 발광소자 및 이를 포함하는 조명장치를 제공할 수 있다.
또한 실시예에 의하면 하나의 발광소자 칩 내에 복수의 발광영역을 구비하면서도 패드의 분포, 전극의 배치를 효과적으로 제어함으로써 작은 사이즈에서도 복수의 발광영역을 확보 및 발광영역의 정밀 제어가 가능한 발광소자 및 이를 포함하는 조명장치를 제공할 수 있다.
또한 실시예는 여러 발광영역 간의 동작전압의 차이의 발생을 최소화하여 전기적 신뢰성이 우수한 기술적 효과가 있는 발광소자 및 이를 포함하는 조명장치를 제공할 수 있다.
실시예의 기술적 효과는 본 항목에 기재된 내용에 한정되는 것은 아니며, 발명의 설명 전체의 기재 내용을 기준으로 기술과제의 해결을 통한 기술적 효과가 기술될 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 발광소자의 평면 투영도.
도 2는 실시예에 따른 발광소자의 제1 부분(P) 평면도.
도 3은 실시예에 따른 발광소자의 제1 부분의 제1 영역(G)의 부분 확대도.
도 4a는 실시예에 따른 발광소자의 제1 영역(G)의 발광구조물 영역에 대한 개념도.
도 4b는 실시예에 따른 발광소자의 패드와 전극에 대한 개념도.
도 5a는 실시예에 따른 발광소자에서 제1 영역(G)에 대한 저면 투영도.
도 5b는 실시예에 따른 발광소자에서, 도 5a의 A1-A1'선을 따른 단면도.
도 5c는 실시예에 따른 발광소자에서, 도 5a의 B1-B1'선을 따른 단면도.
도 6a는 실시예에 따른 발광소자에서 제1 영역(G)에 대한 저면 투영도.
도 6b는 실시예에 따른 발광소자에서, 도 6a의 C1-C1'선을 따른 단면도.
도 6c는 실시예에 따른 발광소자에서, 도 6a의 C2-C2'선을 따른 단면도.
도 7a는 실시예에 따른 발광소자에서 제1 영역(G)에 대한 저면 투영도.
도 7b는 실시예에 따른 발광소자에서, 도 7a의 D1-D1'선을 따른 단면도.
도 7c는 실시예에 따른 발광소자에서, 도 7a의 D2-D2'선을 따른 단면도.
도 8a는 실시예에 따른 발광소자에서 제1 영역(G)에 대한 저면 투영도.
도 8b는 실시예에 따른 발광소자에서, 도 8a의 E1-E1'선을 따른 단면도.
도 8c는 실시예에 따른 발광소자에서, 도 8a의 E2-E2'선을 따른 단면도.
도 9는 실시에 따른 발광소자 패키지의 단면도.
도 10은 실시예에 따른 발광소자가 구비된 자동차 헤드램프의 사시도.
도 11은 도 10에서의 자동차 헤드램프의 단면도.
이하 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 실시예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on/over)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on/over)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명하나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예는 비아홀 타입 수직형 발광소자를 중심으로 설명하나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 실시예의 발광소자는 수평형 발광소자, 수직형 발광소자 등에도 적용될 수 있다.
(실시예)
도 1은 실시예에 따른 발광소자(100)의 평면 투영도이며, 도 2는 도 1에 도시된 실시예에 따른 발광소자의 제1 부분(P) 평면도이며, 도 3은 도 2에 도시된 실시예에 따른 발광소자의 제1 부분(P)의 제1 영역(G)의 부분 확대도이고, 제1 영역(G)은 패드 영역(GP)과 발광구조물 영역(GE)를 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 실시예에 따른 발광소자는 복수의 발광구조물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 실시예에 따른 발광소자는 제1 내지 제5 발광구조물(110A, 110B, 110C, 110D, 110E)을 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제5 발광구조물(110A, 110B, 110C, 110D, 110E)은 각각 제1 내지 제5 패드(240A, 240B, 240C, 240D, 240E)와 전기적으로 연결될 수 있다.
실시예의 해결하고자 하는 기술적 과제 중의 하나는, 하나의 발광소자 칩 내에 복수의 발광영역을 구비하면서도 패드의 분포, 전극의 배치를 효과적으로 제어함으로써 작은 사이즈에서도 복수의 발광영역을 확보할 수 있는 발광소자 및 이를 포함하는 조명장치를 제공하고자 함이다.
도 1에 도시된 발광소자(100)는 가로와 세로가 각각 약 4mm 크기일 수 있으며, 가로와 세로에 각각 10개의 발광영역인 발광구조물이 분포하며, 10X 10의 발광영역으로 총 100개의 발광영역이 구비된 발광소자를 제공할 수 있다.
종래기술에서는, 하나의 발광소자 칩에 복수의 발광영역은 2X2 정도로 4개이거나 3X3 정도로 9개 정도로, 총 10개 미만의 발광영역을 구비할 수 있는 수준에 머무르고 있었다. 이는 패드분포 면적확보의 어려움과 아울러 발광구조물과 각각 연결되는 연결전극의 영역의 확보를 위해, 더 이상 많은 발광영역의 확보는 어려운 실정에 있었다.
반면, 실시예에 의하면 하나의 발광소자 칩 내에 복수의 발광영역을 구비하면서도 패드의 분포, 전극의 배치를 효과적으로 제어함으로써 작은 사이즈에서도 정확하고 정밀한 조명제어가 가능한 복수의 발광영역을 확보할 수 있는 발광소자 및 이를 포함하는 조명장치를 제공할 수 있다.
이러한 특유의 기술적 효과의 구체적인 내용은 이하 상술하기로 한다.
우선, 도 4a는 실시예에 따른 발광소자의 제1 영역(G)에서의 발광구조물 영역(GE)에 대한 개념도이며, 도 4b는 실시예에 따른 발광소자의 패드와 전극에 대한 개념도로서, 이를 통해 실시예에 따른 발광구조물, 패드, 연결전극의 배치관계의 특징을 개념적으로 우선 설명하기로 한다.
도 4b를 참조하면, 실시예에 따른 발광소자는 제1 내지 제5 패드(240A, 240B, 240C, 240D, 240E)를 포함할 수 있고, 이들과 각각 전기적으로 연결되는 제1 내지 제5 연결전극(220A, 220B, 220C, 220D, 220E)을 포함할 수 있다.
도 4a를 참조하면, 제1 내지 제5 발광구조물(110A, 110B, 110C, 110D, 110E) 영역에 대응되는 위치에 각각 상기 제1 내지 제5 연결전극(220A, 220B, 220C, 220D, 220E)이 전기적으로 연결될 수 있도록 제1 절연층(310)(도 5b 참조)의 오픈영역들인 제1 내지 제5 오픈영역(310A, 310B, 310C, 310D, 310E)을 포함할 수 있다.
이상의 내용을 기초로 도 5a 내지 도 5c를 참조하여 실시예에 따른 발광소자의 기술적 특징을 상술하기로 한다. 한편, 이하의 설명에서 발광구조물이 5개인 예를 기준으로 설명하나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
도 5a는 실시예에 따른 발광소자에서 제1 영역(G)에 대한 저면 투영도이며, 도 5b는 실시예에 따른 발광소자에서, 도 5a의 A1-A1'선을 따른 단면도이고, 도 5c는 실시예에 따른 발광소자에서, 도 5a의 B1-B1'선을 따른 단면도이다.
도 5a를 참조하면, 실시예에 따른 발광소자는 복수의 발광구조물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 실시예에 따른 발광소자는 제1 내지 제5 발광구조물(110A, 110B, 110C, 110D, 110E)을 포함할 수 있고, 상기 제1 내지 제5 발광구조물(110A, 110B, 110C, 110D, 110E)은 각각 제1 내지 제5 패드(240A, 240B, 240C, 240D, 240E)와 제1 내지 제5 연결전극(220A, 220B, 220C, 220D, 220E)을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
도 4a에 도시되었던 제1 절연층(310)의 오픈영역들인 제1 내지 제5 오픈영역(310A, 310B, 310C, 310D, 310E)에는 각각 제1 내지 제5 연결전극(220A, 220B, 220C, 220D, 220E)의 일부가 위치하며, 상기 제1 내지 제5 연결전극(220A, 220B, 220C, 220D, 220E)의 일부의 외곽은 제1 절연층(310)이 둘레에 배치됨으로써 전기적인 단락을 방지할 수 있다.
이를 통해, 실시예에 의하면 하나의 발광소자 칩 내에 복수의 발광영역을 구비하면서도 개별 패드에서 멀어질 수록 연결전극의 접합면적이 넓어지도록 하여 Vf 편차를 최소화함으로써 패드의 분포 및 전극의 배치를 효과적으로 제어함으로써 작은 사이즈에서도 정확하고 정밀한 조명제어가 가능한 복수의 발광영역을 확보할 수 있는 발광소자 및 이를 포함하는 조명장치를 제공할 수 있다.
또한 실시예에 의하면, 발광소자 칩 내에 복수의 발광영역을 구비하는 조명장치에서 발광영역인 발광구조물 간의 거리를 최소화함으로써 발광영역간의 암부(Dark area) 발생을 최소화하여 정확하고 정밀한 조명제어가 가능한 기술적 효과가 있는 발광소자 및 이를 포함하는 조명장치를 제공할 수 있다.
다음으로, 도 5b와 도 5c를 참조하면, 실시예에 따른 발광소자는 복수의 발광구조물, 공통전극(210), 패드, 연결전극, 전극, 비아전극, 절연층 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
예를 들어, 실시예에 따른 발광소자는 제1 내지 제5 발광구조물(110A, 110B, 110C, 110D, 110E), 제1 도전형 전원을 제공하는 공통 전극(210), 제1 내지 제5 패드(240A, 240B, 240C, 240D, 240E), 제1 내지 제5 연결전극(220A, 220B, 220C, 220D, 220E), 제1 내지 제5 전극(230A, 230B, 230C, 230D, 230E), 제1 내지 제 5 비아전극(216a, 216b, 216c, 216d, 216e), 제1, 제2 절연층(310, 320) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
이하 실시예의 각 구성의 기술적 특징에 대해 상술하기로 한다.
<복수의 발광구조물>
실시예는 복수의 발광구조물을 포함할 수 있다. 상기 복수의 발광구조물은 제1 발광구조물(110A) 및 상기 제1 발광구조물(110A)의 제1 축(X1) 방향으로 인접하게 배치된 제2 발광구조물(110B)을 포함할 수 있다. 또한 상기 발광구조물은 상기 제2 발광구조물(110B)의 제1 축(X1) 방향으로 연속 되게 배치된 제3 발광구조물(110C), 제4 발광구조물(110D), 제5 발광구조물(110E)을 더 포함할 수 있다. 상기 제1 축(X1) 방향에 수직한 방향인 제2 축(X2) 방향으로는 복수의 패드가 상하간에 배치될 수 있다.
이에 따라 실시예는 제1 내지 제5 발광구조물(110A, 110B, 110C, 110D, 110E)을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예에 따른 발광구조물은 하나의 발광소자 칩 내에 공통 전극(210)에 전기적으로 공통으로 연결되어 배치될 수 있으며, 6X6, 8X8, 10X10 등과 같이 36개, 64개 또는 100개도 하나의 발광소자 칩 내에 배치될 수 있다.
예들 들어, 도 1에 도시된 발광소자(100)는 가로와 세로가 각각 약 4mm 크기인 경우, 가로와 세로에 각각 10개씩 발광영역이 분포하며, 총 100개의 발광영역이나 구비된 발광소자를 제공할 수 있다.
이를 통해, 실시예에 의하면 하나의 발광소자 칩 내에 복수의 발광영역을 구비하면서도 패드의 분포, 연결전극의 배치를 효과적으로 제어함으로써 작은 사이즈에서도 정확하고 정밀한 조명제어가 가능한 복수의 발광영역을 확보할 수 있는 발광소자 및 이를 포함하는 조명장치를 제공할 수 있다.
실시예의 발광구조물은 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 실시예의 제1 내지 제5 발광구조물(110A, 110B, 110C, 110D, 110E)은 각각의 발광구조물에 대한 제1 도전형 반도체층(112a, 112b, 112c, 112d, 112e), 활성층(114a, 114b, 114c, 114d, 114e) 및 제2 도전형 반도체층(116a, 116b, 116c, 116d, 116e)을 포함할 수 있다.
실시예의 제1 내지 제5 발광구조물(110A, 110B, 110C, 110D, 110E) 상에는 광추출 패턴(R)이 각각 형성되어 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
실시예에서 제1 도전형 반도체층(112a, 112b, 112c, 112d, 112e)은 n형 반도체층, 제2 도전형 반도체층(116a, 116b, 116c, 116d, 116e)은 p형 반도체층으로 구현할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 또한 상기 제1 도전형 반도체층(112a, 112b, 112c, 112d, 112e) 위에는 상기 제1 도전형과 반대의 극성을 갖는 반도체, 예컨대 p형 반도체층(미도시)이 형성될 수 있다. 이에 따라 실시예의 발광구조물은 n-p 접합 구조, p-n 접합 구조, n-p-n 접합 구조, p-n-p 접합 구조 중 어느 한 구조로 구현할 수 있다.
실시예에서 제1 도전형 반도체층(112a, 112b, 112c, 112d, 112e)은 반도체 화합물, 예를 들어 3족-5족, 2족-6족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제1 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 도전형 반도체층(112a, 112b, 112c, 112d, 112e)이 n형 반도체층인 경우, n형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
상기 제1 도전형 반도체층(112a, 112b, 112c, 112d, 112e)은 InxAlyGa1 -x- yN(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 도전형 반도체층(112a, 112b, 112c, 112d, 112e)은 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, GaP, AlGaP, InGaP, AlInGaP, InP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다.
다음으로, 실시예에서 활성층(114a, 114b, 114c, 114d, 114e)은 단일 양자우물 구조, 다중 양자우물 구조(MQW: Multi Quantum Well), 양자 선(Quantum-Wire) 구조, 또는 양자 점(Quantum Dot) 구조 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.
상기 활성층(114a, 114b, 114c, 114d, 114e)은 양자우물/양자벽 구조를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 활성층(114a, 114b, 114c, 114d, 114e)은 InGaN/GaN, InGaN/InGaN, GaN/AlGaN, InAlGaN/GaN, GaAs/AlGaAs, InGaP/AlGaP, GaP/AlGaP중 어느 하나 이상의 페어 구조로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
다음으로, 상기 제2 도전형 반도체층(116a, 116b, 116c, 116d, 116e)은 반도체 화합물로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 도전형 반도체층(116a, 116b, 116c, 116d, 116e)은 3족-5족, 2족-6족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다.
상기 제2 도전형 반도체층(116a, 116b, 116c, 116d, 116e)은 제2 도전형 도펀트가 도핑된 3-족-5족 화합물 반도체 예컨대, InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(116a, 116b, 116c, 116d, 116e)이 p형 반도체층인 경우, 상기 제2도전형 도펀트는 p형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등을 포함할 수 있다.
실시예에 따른 발광구조물은 하나의 발광소자 칩 내에 배치될 수 있으며, 6X6, 8X8, 10X10 등과 같이 36개, 64개 또는 100개도 하나의 발광소자 칩 내에 배치될 수 있다.
이를 통해, 실시예는 하나의 발광소자 칩 내에 복수의 발광영역을 구비하면서도 패드의 분포, 연결전극의 배치를 효과적으로 제어함으로써 발광구조물 사이의 간격을 최소한으로 제어하고, 발광구조물의 사이즈도 초소형으로 제어함으로써 작은 사이즈에서도 정확하고 정밀한 조명제어가 가능한 복수의 발광영역을 확보할 수 있는 발광소자 및 이를 포함하는 조명장치를 제공할 수 있다.
<공통 전극>
실시예는 발광구조물 아래에 제1 도전형의 전원을 제공할 수 있는 공통 전극(210)을 구비하고, 비아전극(216a, 216b, 216c, 216d, 216e)을 통해 제1 내지 제5 발광구조물의 제1 도전형 반도체층(112a, 112b, 112c, 112d, 112e)에 각각 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제1 도전형은 n형일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 공통 전극(210)은 전도성 지지부재(212), 본딩층(214), 금속층(미도시) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
실시예에서 금속층(미도시)은 Cu, Ni, Ti, Ti-W, Cr, W, Pt, V, Fe, Mo 물질 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 금속층은 확산장벽층의 기능을 수행할 수도 있다. 상기 금속층 아래에 본딩층(214), 전도성 지지부재(212)가 배치될 수 있다. 상기 금속층은 상기 본딩층(214)이 제공되는 공정에서 상기 본딩층(214)에 포함된 물질이 발광구조물 방향으로 확산되는 것을 방지하는 기능을 수행할 수 있다.
상기 본딩층(214)은 베리어 금속 또는 본딩 금속 등을 포함하며, 예를 들어, Ti, Au, Sn, Ni, Cr, Ga, In, Bi, Cu, Ag, Nb, Pd 또는 Ta 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 본딩층(214)은 시드층으로 구현될 수도 있다
상기 전도성 지지부재(212)는 실시 예에 따른 발광구조물을 지지하며 방열 기능을 수행할 수 있다. 상기 전도성 지지부재(212)는 예를 들어, Ti, Cr, Ni, Al, Pt, Au, W, Cu, Mo, Cu-W 또는 불순물이 주입된 반도체 기판(예: Si, Ge, GaN, GaAs, ZnO, SiC, SiGe 등) 중에서 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.
실시예에 따른 발광구조물은 하나의 발광소자 칩 내에 복수로 배치될 수 있으며, 이러한 복수의 발광구조물은 제1 도전형의 전원을 제공하는 공통 전극(210)에 비아전극(216a, 216b, 216c, 216d, 216e)을 통해 각각 전기적으로 연결됨으로써 발광구조물 사이의 간격을 최소한으로 제어할 수 있고, 발광소자의 크기도 소형으로 구현 가능함으로써, 작은 사이즈에서도 정확하고 정밀한 조명제어가 가능한 복수의 발광영역을 확보할 수 있는 발광소자 및 이를 포함하는 조명장치를 제공할 수 있다.
<제1, 제2 절연층>
실시예는 공통 전극(210)과 발광구조물 사이에 제1, 제2 절연층(310 320)을 포함할 수 있다. 상기 제1, 제2 절연층(310 320)은 비아전극과 컨택 전극의 전기적 단락을 방지하는 기능을 할 수 있다.
실시예에서 제1, 제2 절연층(310 320) 반사율은 50%를 초과할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1, 제2 절연층(310 320)은 SiOx, SiO2, SiOxNy, Si3N4, Al2O3, TiO2 중 에서 선택된 어느 하나 이상의 물질로 형성될 수 있으며, 이러한 절연물질에 반사물질이 혼합된 형태로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1, 제2 절연층(310 320)은 상기 절연물질 중의 하나 이상에 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, 또는 Hf 중 어느 하나 이상의 물질이 혼합된 형태로 형성될 수 있으며, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며 이에 한정하지 않는다.
실시예에 의하면, 전기적 컨택층 기능을 하는 제1 내지 제5 전극(230A, 230B, 230C, 230D, 230E)과 제1 내지 제5 비아전극(216a, 216b, 216c, 216d, 216e)의 측면에 반사물질이 포함된 제1, 제2 절연층(310 320)이 배치됨으로써, 종래기술과 달리 전극층들에 의한 광 흡수를 방지함으로써 작은 사이즈에서도 복수의 발광영역을 구비함과 아울러 광추출 효율을 향상시켜 광속을 향상시킬 수 있다.
<비아전극, 제1 도전형 접촉전극>
실시예는 비아전극과 제1 전극을 통해 공통 전극과 발광구조물의 제1 도전형 반도체층을 전기적으로 연결할 수 있다.
예를 들어, 실시예에서 제1 내지 제5 비아전극(216a, 216b, 216c, 216d, 216e)은 제1 절연층(310), 제2 절연층(320)을 관통하여 제1 도전형의 공통 전극(210)과 제1 내지 제5 발광구조물의 제1 도전형 반도체층(112a, 112b, 112c, 112d, 112e)이 전기적으로 연결할 수 있다.
상기 제1 내지 제5 비아전극(216a, 216b, 216c, 216d, 216e)은 전기전도성이 우수한 금속물질을 채용할 수 있으며, 예를 들어, Ti, Au, Sn, Ni, Cr, Ga, In, Bi, Cu, Ag, Nb, Pd 또는 Ta 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 단층 또는 복수의 층으로 형성될 수 있다.
또한 실시예는 제1 내지 제5 비아전극(216a, 216b, 216c, 216d, 216e)과 제1 내지 제5 발광구조물의 제1 도전형 반도체층(112a, 112b, 112c, 112d, 112e)의 각각의 사이에 제1 내지 제5의 제1 도전형 접촉전극들(218a, 218b, 218c, 218d, 218e)을 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제5의 제1 도전형 접촉전극들(218a, 218b, 218c, 218d, 218e)은 오믹특성이 우수한 물질을 포함할 수 있으며, 예를 들어, Cr, V, W, Ti, Zn, Ni, Cu, Al, Au, Mo 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 단층 또는 복수의 층으로 형성될 수 있다.
실시예는 상기 제1 내지 제5의 제1 도전형 접촉전극들(218a, 218b, 218c, 218d, 218e)의 일측에 제3 절연층(217a, 217b, 217c, 217d, 217e)을, 타측에 제4 절연층(219a, 219b, 219c, 219d, 219e)을 배치하여 제1 내지 제5 비아전극(216a, 216b, 216c, 216d, 216e)과 제1 내지 제5 활성층(114a, 114b, 114c, 114d, 114e) 간의 전기적 단락을 방지할 수 있다. 제3 절연층(217a, 217b, 217c, 217d, 217e)이나 제4 절연층(219a, 219b, 219c, 219d, 219e)은 절연물질, 예를 들어 SiOx, SiO2, SiOxNy, Si3N4 중 어느 하나 이상으로 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다.
실시예는 하나의 발광소자 칩 내에 복수의 발광영역을 구비하면서도 발광영역 간의 암부(Dark area) 발생을 최소화하여 정확하고 정밀한 조명제어가 가능한 기술적 효과가 있는 발광소자 및 이를 포함하는 조명장치를 제공할 수 있으며, 패드의 분포, 비아전극의 배치를 효과적으로 제어함으로써 작은 사이즈에서도 복수의 발광영역을 확보할 수 있는 발광소자 및 이를 포함하는 조명장치를 제공할 수 있다.
<전극>
실시예는 전극을 구비하여 패드로부터 공급된 전원을 발광구조물의 제2 도전형 반도체층에 공급할 수 있다. 전극은 캡핑층, 반사층 및 컨택전극을 포함할 수 있다.
예를 들어, 실시예의 발광소자는 제1 내지 제5 전극(230A, 230B, 230C, 230D, 230E)을 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제5 전극(230A, 230B, 230C, 230D, 230E)은 각각 제1 내지 제5의 캡핑층(231a, 231b, 231c, 231d, 231e), 제1 내지 제5의 반사층(232a, 232b, 232c, 232d, 232e) 및 제1 내지 제5의 컨택전극(233a, 233b, 233c, 233d, 233e)을 포함할 수 있다.
상기 제1 내지 제5의 컨택전극(233a, 233b, 233c, 233d, 233e)은 제1 내지 제5 발광구조물의 제2 도전형 반도체층(116a, 116b, 116c, 116d, 116e)과 전기적으로 연결될 수 있으며, 적어도 하나의 전도성 물질을 포함할 수 있고, 단층 또는 다층으로 이루어질 수 있다. 상기 제1 내지 제5의 컨택전극(233a, 233b, 233c, 233d, 233e)은 제1 내지 제5 발광구조물의 제2 도전형 반도체층(116a, 116b, 116c, 116d, 116e)과 오믹 컨택할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 제1 내지 제5의 컨택전극(233a, 233b, 233c, 233d, 233e)은 금속, 금속 산화물 및 금속 질화물 재질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제5의 컨택전극(233a, 233b, 233c, 233d, 233e)은 투광성의 물질을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 제1 내지 제5의 컨택전극(233a, 233b, 233c, 233d, 233e)은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZON(IZO nitride), 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), IrOx, RuOx, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, Ni/IrOx/Au/ITO, Pt, Ni, Au, Rh 또는 Pd 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제1 내지 제5의 반사층(232a, 232b, 232c, 232d, 232e)은 상기 제1 내지 제5의 오믹전극(233a, 233b, 233c, 233d, 233e) 아래에 배치되며, 제1 내지 제5의 컨택전극(233a, 233b, 233c, 233d, 233e)을 통해 입사된 광을 반사시켜 줄 수 있다. 상기 제1 내지 제5의 반사층(232a, 232b, 232c, 232d, 232e)은 금속을 포함하며, 예컨대 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 및 이들 중 둘 이상의 합금으로 구성된 물질 중에서 한 층 또는 복수의 층으로 형성될 수 있다.
상기 제1 내지 제5의 캡핑층(231a, 231b, 231c, 231d, 231e)은 상기 제1 내지 제5의 반사층(232a, 232b, 232c, 232d, 232e) 아래에 배치되며 패드로부터 공급되는 전원을 제1 내지 제5의 반사층(232a, 232b, 232c, 232d, 232e)에 공급할 수 있다. 상기 제1 내지 제5의 캡핑층(231a, 231b, 231c, 231d, 231e)은 전류 확산층으로 기능할 수 있다. 상기 제1 내지 제5의 캡핑층(231a, 231b, 231c, 231d, 231e)은 금속을 포함하며, 전기 전도성이 높은 물질로서, 예컨대 Sn, Ga, In, Bi, Cu, Ni, Ag, Mo, Al, Au, Nb, W, Ti, Cr, Ta, Al, Pd, Pt, Si와 이들의 선택적인 합금 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
한편, 실시예의 해결하고자 하는 기술적 과제 중의 하나는, 여러 발광영역 간에 동작전압(Vf3)의 차이의 발생을 최소화하여 전기적 신뢰성이 우수한 발광소자 및 이를 포함하는 조명장치를 제공하고자 함이다.
도 5c의 I-I'선을 참조하면, 실시예서 제1 내지 제5의 캡핑층(231a, 231b, 231c, 231d, 231e)은 제1 내지 제5 발광구조물(110A, 110B, 110C, 110D, 110E) 내에 고르게 분포됨으로써 복수의 발광영역 간에 동작전압(Vf3)의 차이의 발생을 최소화하여 전기적 신뢰성이 우수한 발광소자 및 이를 포함하는 조명장치를 제공할 수 있다.
<패드>
실시예는 패드를 구비하고, 연결전극을 통해 발광구조물의 제2 도전형 반도체층에 전원을 공급할 수 있다.
실시예에서 패드와 연결전극은 복수의 발광구조물의 개수에 대응되도록 구비될 수 있으며, 예를 들어 제1 내지 제5 패드(240E)와 제1 내지 제5 연결전극(220A, 220B, 220C, 220E, 220E)을 구비할 수 있다.
상기 제1 내지 제5 패드(240E)는 전기 전도성이 우수한 금속물질, 예컨대 Au, Ag, Cu, Ni, Ti, Ti-W, Cr, W, Pt, V, Fe, Mo 물질 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
우선, 도 5b를 참조하면, 상기 제1 발광구조물(110A)의 제2 도전형 반도체층(116a)은, 상기 제1 발광구조물(110A)의 제1 축(X1)의 반대방향으로 인접하게 배치된 제1 패드(240A) 및 상기 공통 전극(210) 상에 배치된 제1 절연층(310)을 관통하는 제1 연결전극(220A)을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
또한 도 5c를 참조하면, 상기 제2 발광구조물(110B)의 제2 도전형 반도체층(116b)은, 상기 제1 발광구조물(110A)의 제1 축(X1)의 반대방향으로 인접하게 배치된 제2 패드(240B) 및 상기 제1 절연층(310)을 관통하는 제2 연결전극(220B)을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
실시예에서 상기 제1 패드(240A)와 상기 제2 패드(240B)는 상호 이격되되, 상기 제1 발광구조물(110A)의 제1 축(X1)에 수직한 제2 축(X2) 방향으로 상하 간에 중첩되도록 배치될 수 있다. 상기 제1 패드(240A)와 제2 패드(240B)와 각각 연결되는 제1 연결전극(220A)과 제2 연결전극(220B) 사이에 제3 패드(240C)가 배치됨으로써 작은 패드영역에도 불구하고 복수의 패드가 균일도 있게 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 제3 패드(240C)는 공간적으로 상기 제1 패드(240A) 및 상기 제2 패드(240B)의 사이에 배치되되, 상기 제1 패드(240A) 및 상기 제2 패드(240B)와는 상하간에 중첩되지 않을 수 있다.
또한 상기 제3 패드(240C)는, 상기 제1 패드(240A) 및 상기 제2 패드(240B)와 각각 연결되는 상기 제1 연결전극(220A)과 상기 제2 연결전극(220B) 사이에 배치되고, 상기 제1 연결전극(220A) 및 상기 제2 연결전극(220B)과 상하간에 중첩되어 배치될 수 있다.
이에 따라 실시예에 의하면 하나의 발광소자 칩 내에 복수의 발광영역을 구비하면서도 패드의 분포를 효과적으로 제어함으로써 작은 사이즈에서도 복수의 발광영역을 확보할 수 있는 발광소자 및 이를 포함하는 조명장치를 제공할 수 있다.
또한 상기 제1 패드(240A)와 상기 제2 패드(240B)는 상기 제4, 제5 패드(240D, 240E)와 제2 축 방향으로 상하 간에 중첩되지 않도록 배치될 수 있다. 상기 제4 패드(240D)는 상기 제1 패드(240A)의 외측에, 상기 제5 패드(240E)는 상기 제2 패드(240B)의 외측에 배치됨으로써 작은 패드영역에도 불구하고 복수의 패드가 균일도 있게 배치될 수 있다.
상기 제4 패드(240D)와 제5 패드(240E)는 상기 제1 패드(240A) 및 상기 제2 패드(240B)와는 상하간에 중첩되지 않되, 상기 제1 연결전극(220A) 및 상기 제2 연결전극(220B)과 상하간에 중첩되어 배치될 수 있다.
<연결전극>
실시예는 패드를 통해 전해지는 전원을 연결전극을 통해 발광구조물의 제2 도전형 반도체층에 전원을 공급할 수 있다.
실시예에서 연결전극은 복수의 발광구조물의 개수에 대응되도록 구비될 수 있으며, 예를 들어 제1 내지 제5 연결전극(220A, 220B, 220C, 220E, 220E)을 구비할 수 있다.
연결전극은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 연결전극은 금속층, 연결배선, 접촉층으로 형성될 수 있다.
예를 들어, 제1 내지 제5 연결전극(220A, 220B, 220C, 220E, 220E)은 제1 내지 제5 금속층(221a, 221b, 221c, 221d, 221e), 제1 내지 제5 연결배선(222a, 222b, 222c, 222d, 222e), 제1 내지 제5 접촉층(223a, 223b, 223c, 223d, 223e)을 포함할 수 있다.
상기 제1 내지 제5 금속층(221a, 221b, 221c, 221d, 221e)은 Au, Cu, Ni, Ti, Ti-W, Cr, W, Pt, V, Fe, Mo 물질 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제5 연결배선(222a, 222b, 222c, 222d, 222e)은 Cu, Ni, Ti, Ti-W, Cr, W, Pt, V, Fe, Mo 물질 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 확산장벽층의 기능을 수행할 수도 있다. 상기 제1 내지 제5 접촉층(223a, 223b, 223c, 223d, 223e)은 Ni, Ti, Pt, V, Fe, Mo, Ti-W, Cr, W 물질 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
우선, 도 5b를 참조하면, 상기 제1 발광구조물(110A)의 제2 도전형 반도체층(116a)은, 상기 제1 발광구조물(110A)의 제1 축(X1)의 반대방향으로 인접하게 배치된 제1 패드(240A) 및 상기 공통 전극(210) 상에 배치된 제1 절연층(310)을 관통하는 제1 연결전극(220A)을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 연결전극(220A)은 제1 금속층(221a), 제1 연결배선(222a), 제1 접촉층(223a)을 포함하며, 상기 제1 금속층(221a)은 제1 패드(240A)의 저면과 접하며, 제1 연결배선(222a)은 제1 절연층(310)을 관통하면서 제1 금속층(221a) 및 제1 접촉층(223a) 사이에 배치되고, 상기 제1 접촉층(223a)은 제1 전극(230A)의 저면과 접할 수 있다.
한편, 도 5a와 5b를 참조하면, 실시예의 제5 연결전극(220E)은 제5 연결배선(222e), 제5 접촉층(223e)을 포함할 수 있고, 제5 비아전극(216e)이 제5 연결전극(220E)을 관통하여 제5 접촉전극(218e)과 전기적으로 연결됨으로써 작은 사이즈의 발광소자에서도 복수의 발광영역을 구비함과 아울러 각 발광구조물에 전기적으로 연결되는 패드들과 연결전극, 비아전극의 배치를 3차원 공간적으로 최적화 활용함으로써 작은 사이즈에서도 복수의 발광영역을 확보 및 발광영역의 정밀 제어가 가능한 발광소자 및 이를 포함하는 조명장치를 제공할 수 있다.
도 5a 및 도 5c를 참조하면, 제2 연결전극(220B)의 단면적은 제1 연결전극(220A)의 단면적에 비해 넓을 수 있다. 특히 제2 연결전극(220B)은 제1 발광구조물(110A) 영역에서 상기 제1 전극(230A)과 상하간에 중첩되게 배치될 수 있으며, 상기 제1 비아전극(216a)이 상기 제2 연결전극(220B)을 관통하여 상기 공통 전극(210)과 상기 제1 전극(230A)을 전기적으로 연결할 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 연결전극(220B)은 상기 제1 비아전극(216a)을 둘러싸되 그 사이에 상기 제1 절연층(310)이 개재될 수 있다.
실시예에서 제2 연결전극(220B)은 상기 제1 발광구조물 영역과 중첩되는 영역에 측면 확장부를 구비하여, 상기 제1 비아전극(216a)이 상기 제2 연결전극(220B)을 관통할 수 있도록 함으로써 종래기술과 달이 제1 비아전극(216a)이 제2 연결전극(220B)을 관통하는 3차원 공간배치가 가능함으로써 작은 사이즈에서도 복수의 발광영역을 확보 및 발광영역의 정밀 제어가 가능한 발광소자 및 이를 포함하는 조명장치를 제공할 수 있다.
도 5a를 다시 참조하면, 상기 제3 연결전극(220C)의 단면적은 상기 제2 연결전극(220B)의 단면적보다 크게 형성됨으로써 패드와의 거리가 멀어 짐에 따라 동작전압이 증가하는 것을 방지하여 균일한 동작전압 구현이 가능하여 전기적 신뢰성이 우수한 발광소자를 구현할 수 있다. 또한, 상기 제4 연결전극(220D)의 단면적도 상기 제3 연결전극(220C)의 단면적보다 크게 형성될 수 있고, 상기 제5 연결전극(220E)의 단면적도 상기 제4 연결전극(220D)의 단면적보다 크게 형성되어 균일한 동작전압 구현이 가능하여 전기적 신뢰성이 향상될 수 있다.
이를 통해, 실시예에 의하면 하나의 발광소자 칩 내에 복수의 발광영역을 구비하면서도 개별 패드에서 멀어질 수록 연결전극의 접합면적이 넓어지도록 하여 Vf 편차를 최소화함으로써 패드의 분포 및 전극의 배치를 효과적으로 제어함으로써 작은 사이즈에서도 정확하고 정밀한 조명제어가 가능한 복수의 발광영역을 확보할 수 있는 발광소자 및 이를 포함하는 조명장치를 제공할 수 있다.
구체적으로 도 5a를 참조하면, 제1 내지 제5 패드(240A, 240B, 240C, 240D, 240E)에는 각각 제1 내지 제5 연결전극(220A, 220B, 220C, 220D, 220E)이 연결되고, 상기 제1 내지 제5 연결전극(220A, 220B, 220C, 220D, 220E)은 각각 상기 제1 내지 제5 전극(230A, 230B), 230C, 230D 230E)과 전기적으로 접하며, 상기 제1 내지 제5 연결전극(220A, 220B, 220C, 220D, 220E)은 상기 제1 내지 제5 전극(230A, 230B), 230C, 230D 230E) 각각과 접하는 제1 내지 제5 접촉 면적(220AS, 220BS, 220CS, 220DS, 220ES)를 포함할 수 있다.
이때, 상기 제1 내지 제5 접촉 면적(220AS, 220BS, 220CS, 220DS, 220ES)은 상기 제1 내지 제5 패드(240A, 240B, 240C, 240D, 240E)로부터 멀어질수록 더 넓게 형성됨으로써, 제1 내지 제5 연결전극(220A, 220B, 220C, 220D, 220E)과 제1 내지 제5 전극(230A, 230B), 230C, 230D 230E) 사이에서의 제1 저항 내지 제5 저항(R1, R2, R3, R4, R5)의 값이 균일하게 제어하여 Vf 편차를 최소화하여 작은 사이즈에서도 정확하고 정밀한 조명제어가 가능한 복수의 발광영역을 확보할 수 있는 발광소자 및 이를 포함하는 조명장치를 제공할 수 있다.
실시예에서 제1 내지 제5 접촉 면적(220AS, 220BS, 220CS, 220DS, 220ES) 제어를 통해 제1 내지 제5 연결전극(220A, 220B, 220C, 220D, 220E)과 제1 내지 제5 전극(230A, 230B), 230C, 230D 230E) 사이에서의 제1 저항 내지 제5 저항(R1, R2, R3, R4, R5)의 값이 균일하게 제어할 수 있다.
예를 들어, 실시예는 각 발광 셀인 제1 내지 제5 발광구조물(110A, 110B, 110C, 110D, 110E)에 대응하는 제1 전극(230A)에서의 제1 접촉 면적(220AS)이 S라고 할 때, 제2 전극(230B)에서의 제2 접촉 면적(220BS)은 약 2S 내지 3S 일 수 있으며, 제3 전극(230C)에서의 제3 접촉 면적(220CS)은 약 4S 내지 5S 일 수 있으며, 제4 전극(230D)에서의 제4 접촉 면적(220DS)은 약 6S 내지 7S 일 수 있으며, 제5 전극(230E)에서의 제5 접촉 면적(220ES)은 약 8S 내지 9S 일 수 있다.
이를 통해, 상기 제1 내지 제5 패드(240A, 240B, 240C, 240D, 240E)로부터 멀어질수록 상기 제1 내지 제5 접촉 면적(220AS, 220BS, 220CS, 220DS, 220ES)이 더 넓게 형성됨으로써 Vf 편차를 최소화할 수 있다.
실시예에서 제2 연결전극(220B) 자체의 수평 단면적이 제1 연결전극(220A)의 수평 단면적보다는 넓게 형성되어 제2 연결전극(220B)에서의 제2 저항(R2)이 상대적으로 낮게 제어될 수 있으므로, 제2 접촉 면적(220BS)이 제1 접촉면적(220AS) 보다 2배 이상으로 형성되지 않더라도 저항을 균일하게 유지할 수 있다.
다음으로 도 5a와 5c를 참조하면, 실시예의 제4 연결전극(220D)은 제4 연결배선(222d), 제4 접촉층(223d)을 포함할 수 있고, 제4 비아전극(216d)이 제4 연결전극(220D)을 관통하여 제4 접촉전극(218d)과 전기적으로 연결됨으로써 작은 사이즈의 발광소자에서도 복수의 발광영역을 구비함과 아울러 각 발광구조물에 전기적으로 연결되는 패드들과 연결전극, 비아전극의 배치를 3차원 공간적으로 최적화 활용함으로써 작은 사이즈에서도 복수의 발광영역을 확보 및 발광영역의 정밀 제어가 가능한 발광소자 및 이를 포함하는 조명장치를 제공할 수 있다.
다음으로, 도 6a는 실시예에 따른 발광소자에서 제1 영역(G)에 대한 저면 투영도이며, 도 6b는 실시예에 따른 발광소자에서, 도 6a의 C1-C1'선을 따른 단면도이고, 도 6c는 실시예에 따른 발광소자에서, 도 6a의 C2-C2'선을 따른 단면도이다.
도 6a, 6b, 도 6c를 참조하면, 실시예의 제3 연결전극(220C)은 제3 금속층(221c), 제3 연결배선(222c), 제3 접촉층(223c)을 포함할 수 있고, 제3 비아전극(216c)이 제3 연결전극(220C)을 관통하여 제3 접촉전극(218c)과 전기적으로 연결됨으로써 작은 사이즈의 발광소자에서도 복수의 발광영역을 구비함과 아울러 각 발광구조물에 전기적으로 연결되는 패드들과 연결전극, 비아전극의 배치를 3차원 공간적으로 최적화 활용함으로써 작은 사이즈에서도 복수의 발광영역을 확보 및 발광영역의 정밀 제어가 가능한 발광소자 및 이를 포함하는 조명장치를 제공할 수 있다.
또한 실시예에서 제3 연결전극(220C)은 다른 발광영역에 배치된 제1 전극(230A), 제2 전극(230B)과 상하간에 중첩되는 전극 배치가 가능함으로써 3차원 공간적으로 최적 활용된 연결전극 배치를 실현함으로써 작은 사이즈에서도 복수의 발광영역을 확보 및 발광영역의 정밀 제어가 가능한 발광소자 및 이를 포함하는 조명장치를 제공할 수 있다.
또한 6a를 참조하면, 상기 제3 연결전극(220C)의 단면적은 상기 제2 연결전극(220B)의 단면적보다 크게 형성됨으로써 패드와의 거리가 멀어 짐에 따라 동작전압이 증가하는 것을 방지하여 균일한 동작전압 구현이 가능하여 전기적 신뢰성이 우수한 발광소자를 구현할 수 있다.
다음으로, 도 7a는 실시예에 따른 발광소자에서 제1 영역(G)에 대한 저면 투영도이며, 도 7b는 실시예에 따른 발광소자에서, 도 7a의 D1-D1'선을 따른 단면도이고, 도 7c는 실시예에 따른 발광소자에서, 도 7a의 D2-D2'선을 따른 단면도이다.
도 7a, 7b, 도 7c를 참조하면, 실시예의 제4 연결전극(220D)은 제4 금속층(221d), 제4 연결배선(222d), 제4 접촉층(223d)을 포함할 수 있다.
실시예에서 제4 비아전극(216d)이 제4 연결전극(220D)을 관통하여 제4 접촉전극(218d)과 전기적으로 연결됨으로써 작은 사이즈의 발광소자에서도 복수의 발광영역을 구비함과 아울러 각 발광구조물에 전기적으로 연결되는 패드들과 연결전극, 비아전극의 배치를 3차원 공간적으로 최적화 활용함으로써 작은 사이즈에서도 복수의 발광영역을 확보 및 발광영역의 정밀 제어가 가능한 발광소자 및 이를 포함하는 조명장치를 제공할 수 있다.
또한 실시예에서 제4 연결전극(220D)은 다른 발광영역에 배치된 제1 전극(230A), 제2 전극(230B) 및 제3 전극(230C)과 상하간에 중첩되는 전극 배치가 가능함으로써 3차원 공간적으로 최적 활용된 연결전극 배치를 실현함으로써 작은 사이즈에서도 복수의 발광영역을 확보 및 발광영역의 정밀 제어가 가능한 발광소자 및 이를 포함하는 조명장치를 제공할 수 있다.
또한 7a를 참조하면, 상기 제4 연결전극(220D)의 단면적은 상기 제2 연결전극(220B), 제3 연결전극(220C)의 단면적보다 크게 형성됨으로써 패드와의 거리가 멀어 짐에 따라 동작전압이 증가하는 것을 방지하여 균일한 동작전압 구현이 가능하여 전기적 신뢰성이 우수한 발광소자를 구현할 수 있다.
다음으로, 도 8a는 실시예에 따른 발광소자에서 제1 영역(G)에 대한 저면 투영도이며, 도 8b는 실시예에 따른 발광소자에서, 도 8a의 E1-E1'선을 따른 단면도이고, 도 8c는 실시예에 따른 발광소자에서, 도 8a의 E2-E2'선을 따른 단면도이다.
도 8a, 8b, 도 8c를 참조하면, 실시예의 제5 연결전극(220E)은 제5 금속층(221e), 제5 연결배선(222e), 제5 접촉층(223e)을 포함할 수 있다.
실시예에서 제5 연결전극(220E)은 다른 발광영역에 배치된 제1 전극(230A), 제2 전극(230B), 제3 전극(230C) 및 제4 전극(230D)과 상하간에 중첩되는 전극 배치가 가능함으로써 3차원 공간적으로 최적 활용된 연결전극 배치를 실현함으로써 작은 사이즈에서도 복수의 발광영역을 확보 및 발광영역의 정밀 제어가 가능한 발광소자 및 이를 포함하는 조명장치를 제공할 수 있다.
또한 실시예에서 제5 비아전극(216e)이 제5 연결전극(220E)을 관통하여 제5 접촉전극(218e)과 전기적으로 연결됨으로써 작은 사이즈의 발광소자에서도 복수의 발광영역을 구비함과 아울러 각 발광구조물에 전기적으로 연결되는 패드들과 연결전극, 비아전극의 배치를 3차원 공간적으로 최적화 활용함으로써 작은 사이즈에서도 복수의 발광영역을 확보 및 발광영역의 정밀 제어가 가능한 발광소자 및 이를 포함하는 조명장치를 제공할 수 있다.
또한 8a를 참조하면, 상기 제5 연결전극(220E)의 단면적은 상기 제2 연결전극(220B), 제3 연결전극(220C), 제4 연결전극(220D)의 단면적보다 크게 형성됨으로써 패드와의 거리가 멀어 짐에 따라 동작전압이 증가하는 것을 방지하여 균일한 동작전압 구현이 가능하여 전기적 신뢰성이 우수한 발광소자를 구현할 수 있다.
실시예는 조명장치에 활용되는 발광소자에서 암부(Dark area) 발생을 최소화하여 정확하고 정밀한 조명제어가 가능한 기술적 효과가 있는 발광소자 및 이를 포함하는 조명장치를 제공할 수 있다.
또한 실시예에 의하면 하나의 발광소자 칩 내에 복수의 발광영역을 구비하면서도 패드의 분포, 전극의 배치를 효과적으로 제어함으로써 작은 사이즈에서도 복수의 발광영역을 확보 및 발광영역의 정밀 제어가 가능한 발광소자 및 이를 포함하는 조명장치를 제공할 수 있다.
또한 실시예는 여러 발광영역 간의 동작전압의 차이의 발생을 최소화하여 전기적 신뢰성이 우수한 기술적 효과가 있는 발광소자 및 이를 포함하는 조명장치를 제공할 수 있다.
실시예의 기술적 효과는 본 항목에 기재된 내용에 한정되는 것은 아니며, 발명의 설명 전체의 기재 내용을 기준으로 기술과제의 해결을 통한 기술적 효과가 기술될 수 있다.
<발광소자 패키지>
도 9는 실시예에 따른 반도체 소자를 포함하는 반도체 소자 패키지를 나타낸 단면도이다.
반도체 소자 패키지(400)는 패키지 몸체부(405)와, 상기 패키지 몸체부(405) 상에 배치된 제3 전극층(413) 및 제4 전극층(414)과, 상기 패키지 몸체부(405) 상에 배치되어 상기 제3 전극층(413) 및 제4 전극층(414)과 전기적으로 연결되는 반도체 소자(100)와, 상기 반도체 소자(100)를 포위하는 몰딩부재(430)가 포함된다. 여기서, 반도체 소자는 제1 실시예에 따른 발광소자를 포함할 수 있다.
상기 패키지 몸체부(305)는 실리콘 재질, 합성수지 재질, 또는 금속 재질을 포함하여 형성될 수 있으며, 상기 반도체 소자(100)의 주상에 경사면이 형성될 수 있다.
상기 제3 전극층(413) 및 제4 전극층(414)은 서로 전기적으로 분리되며, 상기 반도체 소자(100)에 전원을 제공하는 역할을 한다. 또한, 상기 제3 전극층(413) 및 제4 전극층(414)은 상기 반도체 소자(100)에서 발생된 빛을 반사시켜 광 효율을 증가시키는 역할을 할 수 있으며, 상기 반도체 소자(100)에서 발생된 열을 외부로 배출시키는 역할을 할 수도 있다.
상기 반도체 소자(100)는 상기 패키지 몸체부(405) 상에 배치되거나 상기 제3 전극층(413) 또는 제4 전극층(414) 상에 배치될 수 있다.
상기 반도체 소자(100)는 상기 제3 전극층(413) 및/또는 제4 전극층(414)과 와이어 방식, 플립칩 방식 또는 다이 본딩 방식 중 어느 하나에 의해 전기적으로 연결될 수도 있다. 실시예에서는 상기 반도체 소자(100)가 상기 제3 전극층(413))과 와이어(W)를 통해 전기적으로 연결된 것이 예시되어 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 몰딩부재(430)는 상기 반도체 소자(100)를 포위하여 상기 반도체 소자(100)를 보호할 수 있다. 또한, 상기 몰딩부재(430)에는 형광체(432)가 포함되어 상기 반도체 소자(100)에서 방출된 광의 파장을 변화시킬 수 있다.
상술한 반도체 소자는 반도체 소자 패키지로 구성되어, 조명 시스템의 광원으로 사용될 수 있는데, 예를 들어 자동차 헤드 램프 또는 리어 램프를 포함하는 자동차 램프에 사용될 수 있다.
<차량 헤드램프>
도 10은 실시예에 따른 반도체 소자가 구비된 자동차 헤드램프를 나타낸 사시도이고, 도 11은 도 10의 자동차 헤드램프를 나타낸 단면도이다. 여기서, 자동차 헤드램프를 일 예로 설명하고 있으나, 자동차의 리어 램프에도 적용될 수도 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 자동차용 헤드램프는 기본적으로 라이트 하우징(Light Housing, H)과 면광원을 발생시키는 조명유닛(1000)을 포함한다. 라이트 하우징(H)은 상기 조명유닛(1000)을 수납하며, 투광성 재질로 이루어질 수 있다. 차량용 라이트 하우징(H)은 장착되는 차량 부위 및 디자인에 따라 굴곡을 포함할 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 조명유닛(1000)은 실시예에 따른 반도체 소자 패키지(l300)가 기판(1100)에 실장된 구조를 가질 수 있다. 기판(1100)은 일면에 회로 패턴이 형성된 인쇄회로기판일 수 있다. 기판(1100)은 리지드 또는 연성 재질로 형성될 수 있다.
반도체 소자 패키지(1300) 상에는 광 가이드 부재(1400)가 배치될 수 있다. 광 가이드 부재(1400)는 반도체 소자 패키지(1300)를 매립하는 구조로 적층될 수 있다. 광 가이드 부재(1400)는 반도체 소자 패키지(1300)의 외부 표면상 광 가이드 부재(1400)와 밀착되게 형성될 수 있다.
광 가이드 부재(1400)는 레진층을 포함할 수 있다. 레진층은 올리고머(oligomer)를 포함하는 고내열성 자외선 경화 수지로 이루어질 수 있다. 자외선 경화 수지는 우레탄 아크릴레이트(Urethane Acrylate)가 이용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 이외에도 에폭시 아크릴레이트(Epoxy Acrylate), 폴리에스테르 아크릴레이트(Polyester Acrylate), 폴리에테르 아크릴레이트(Polyether Acrylate), 폴리부타디엔 아크릴레이트(Polybutadiene Acrylate), 실리콘 아크릴레이트(Silicon Acrylate) 중 적어도 하나의 물질이 이용될 수 있다.
특히 올리고머로서 우레탄 아크릴레이트(Urethane Acrylate)를 사용하는 경우, 두가지 타입의 우레탄 아크릴레이트(Urethane Acrylate)를 혼합하여 사용함으로써 각기 다른 물성을 동시에 구현할 수 있다.
레진층은 추가적으로 모노머(monomer) 및 광개시제(photo initiator) 중 적어도 하나를 더 포함하여 이루어질 수도 있다. 또한 레진층은 고내열성을 갖는 열경화 수지로 이루어질 수 있다. 구체적으로 레진층은 폴리에스테르 폴리올(Polyester Polyol) 수지, 아크릴 폴리올(Acryl Polyol) 수지, 탄화수소계 또는/및 에스테르계의 용제 중 적어도 하나를 포함하는 열경화 수지로 이루어질 수 있다. 이러한 열경화 수지에는 도막강도 향상을 위해 열경화제가 더 포함될 수 있다.
레진층의 굴절율은 1.4 내지 1.8 범위에서 결정될 수 있으나, 이에 한정하지 않는다.
기판(1100)과 광 가이드 부재(1400) 사이에는 반사 부재(1200)가 더 포함될 수 있다. 반사 부재(1200)는 기판(1100)의 상면에 형성되며, 반도체 소자 패키지(1300)가 삽입 형성되는 구조로 이루어진다. 이러한 실시형태의 반사부재(1200)는 반사효율이 높은 재질로 형성됨으로써 발광유닛(130)에서 출사되는 광을 상부로 반사시켜 광손실을 줄이는 역할을 한다.
반사부재(1200)는 필름형태로 이루어질 수 있다. 반사부재(1200)의 표면에는 반사패턴이 형성될 수 있으며, 반사패턴은 입사되는 광을 산란 및 분산시킴으로써 상부에 광이 균일하게 전달되도록 하는 역할을 한다. 반사패턴의 형성은 TiO2, CaCo3, BaSo4, Al2O3, Silicon, PS 중 어느 하나를 포함하는 반사잉크를 이용하여 반사부재(1200) 표면에 인쇄함으로써 이루어질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
반도체 소자 패키지(1300)가 광 가이드 부재(1400)에 매립되는 경우, 구조가 단순하게 된다. 또한, 반도체 소자 패키지(1300)는 광 가이드 부재(1400)로 인해 공기로 직접 출사하는 경우보다 광의 양이 많아지게 되어 광 효율이 향상될 수 있다.
상기 광 가이드 부재(1400)의 상부에는 광학부재(1500)가 배치될 수 있다.
광학부재(1500)은 표면에 광학패턴을 포함하는 이너렌즈(Inner lense) 타입의 부재를 사용할 수 있다. 광학부재(1500)는 렌즈 자체의 투과율 상승으로 인한 광 효율을 높이며, 광학패턴(1500b)을 통해 차량 조명의 점등시뿐만 아니라 미점등시에도 디자인적 효과를 구현할 수 있도록 할 수 있다.
광학부재(1500)과 상기 광 가이드 부재(1400) 사이는 일정 간격으로 이격될 수 있다. 상기 반도체 소자 패키지(1300)에서 출사되는 광을 광 가이드 부재(1400)을 통해서 유도 확산하여 상부 방향으로 면발광시키는 경우, 광 가이드 부재(1400)와 굴절율이 다른 상기 이격부의 공기층의 존재로 인해 광산란효과를 높일 수 있으며, 이에 따라 광의 균일도를 증가시킬 수 있게 되다. 결과적으로 광학 부재(150)으로 출사되는 광의 균일도(uniformity)를 향상시키는 효과, 균일한 면발광을 구현할 수 있는 효과를 갖게 된다.
상기 광학부재(1500)은 광투과율이 좋은 투명 렌즈부재(1500a)의 표면에 방향성을 가지는 양각 또는 음각의 광학패턴(1500b)가 구현되는 구조로 형성될 수 있다.
또한, 상술한 반도체 소자는 반도체 소자 패키지로 구성되어, 영상표시장치의 광원이나 조명 장치 등의 광원으로 사용될 수 있다.
영상표시장치의 백라이트 유닛으로 사용될 때 에지 타입의 백라이트 유닛으로 사용되거나 직하 타입의 백라이트 유닛으로 사용될 수 있고, 조명 장치의 광원으로 사용될 때 등기구나 벌브 타입으로 사용될 수도 있으며, 또한 이동 단말기의 광원으로 사용될 수도 있다.
반도체 소자는 상술한 발광 다이오드 외에 레이저 다이오드가 있다.
레이저 다이오드는, 반도체 소자와 동일하게, 상술한 구조의 제1 도전형 반도체층과 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함할 수 있다. 그리고, p-형의 제1 도전형 반도체와 n-형의 제2 도전형 반도체를 접합시킨 뒤 전류를 흘러주었을 때 빛이 방출되는 electro-luminescence(전계발광) 현상을 이용하나, 방출되는 광의 방향성과 위상에서 차이점이 있다. 즉, 레이저 다이오드는 여기 방출(stimulated emission)이라는 현상과 보강간섭 현상 등을 이용하여 하나의 특정한 파장(단색광, monochromatic beam)을 가지는 빛이 동일한 위상을 가지고 동일한 방향으로 방출될 수 있으며, 이러한 특성으로 인하여 광통신이나 의료용 장비 및 반도체 공정 장비 등에 사용될 수 있다.
수광 소자로는 빛을 검출하여 그 강도를 전기 신호로 변환하는 일종의 트랜스듀서인 광 검출기(photodetector)를 예로 들 수 있다. 이러한 광 검출기로서, 광전지(실리콘, 셀렌), 광도전 소자(황화 카드뮴, 셀렌화 카드뮴), 포토 다이오드(예를 들어, visible blind spectral region이나 true blind spectral region에서 피크 파장을 갖는 PD), 포토 트랜지스터, 광전자 증배관, 광전관(진공, 가스 봉입), IR(Infra-Red) 검출기 등이 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.
또한, 광검출기와 같은 반도체 소자는 일반적으로 광변환 효율이 우수한 직접 천이 반도체(direct bandgap semiconductor)를 이용하여 제작될 수 있다. 또는, 광검출기는 구조가 다양하여 가장 일반적인 구조로는 p-n 접합을 이용하는 pin형 광검출기와, 쇼트키접합(Schottky junction)을 이용하는 쇼트키형 광검출기와, MSM(Metal Semiconductor Metal)형 광검출기 등이 있다.
포토 다이오드(Photodiode)는 발광소자와 동일하게, 상술한 구조의 제1 도전형 반도체층과 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함할 수 있고, pn접합 또는 pin 구조로 이루어진다. 포토 다이오드는 역바이어스 혹은 제로바이어스를 가하여 동작하게 되며, 광이 포토 다이오드에 입사되면 전자와 정공이 생성되어 전류가 흐른다. 이때 전류의 크기는 포토 다이오드에 입사되는 광의 강도에 거의 비례할 수 있다.
광전지 또는 태양 전지(solar cell)는 포토 다이오드의 일종으로, 광을 전류로 변환할 수 있다. 태양 전지는, 발광소자와 동일하게, 상술한 구조의 제1 도전형 반도체층과 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함할 수 있다.
또한, p-n 접합을 이용한 일반적인 다이오드의 정류 특성을 통하여 전자 회로의 정류기로 이용될 수도 있으며, 초고주파 회로에 적용되어 발진 회로 등에 적용될 수 있다.
또한, 상술한 반도체 소자는 반드시 반도체로만 구현되지 않으며 경우에 따라 금속 물질을 더 포함할 수도 있다. 예를 들어, 수광 소자와 같은 반도체 소자는 Ag, Al, Au, In, Ga, N, Zn, Se, P, 또는 As 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있으며, p형이나 n형 도펀트에 의해 도핑된 반도체 물질이나 진성 반도체 물질을 이용하여 구현될 수도 있다. 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.
공통 전극(210),
제1 내지 제5 발광구조물(110A, 110B, 110C, 110D, 110E),
제1 내지 제5 비아전극(216a, 216b, 216c, 216d, 216e),
제1 내지 제5 패드(240A, 240B, 240C, 240D, 240E), 제1, 제2 절연층(310, 320),
제1 내지 제5 연결전극(220A, 220B, 220C, 220D, 220E)

Claims (16)

  1. 제1 도전형 전원을 제공하는 공통 전극;
    상기 공통 전극 상에 배치된 복수의 발광구조물;을 포함하며,
    상기 복수의 발광구조물은 제1 발광구조물 및 상기 제1 발광구조물의 제1 축 방향으로 인접하게 배치된 제2 발광구조물을 포함하고,
    상기 제1, 제2 발광구조물은,
    각각 제1 도전형 반도체층, 활성층, 제2 도전형 반도체층을 포함하며,
    상기 공통 전극은 상기 제1, 제2 발광구조물의 제1 도전형 반도체층과 각각 제1, 제2 비아전극을 통해 전기적으로 연결되며,
    상기 제1 발광구조물의 제2 도전형 반도체층은, 상기 제1 발광구조물의 제1 축의 반대방향으로 인접하게 배치된 제1 패드 및 상기 공통 전극 상에 배치된 제1 절연층을 관통하는 제1 연결전극을 통해 전기적으로 연결되며,
    상기 제2 발광구조물의 제2 도전형 반도체층은, 상기 제1 발광구조물의 제1 축의 반대방향으로 인접하게 배치된 제2 패드 및 상기 제1 절연층을 관통하는 제2 연결전극을 통해 전기적으로 연결되며,
    상기 제1, 제2 연결전극은, 상기 제1 절연층 상에 배치된 제2 절연층을 관통하는 제1, 제2 전극을 통해 상기 제1, 제2 발광구조물의 제2 도전형 반도체층과 각각 전기적으로 연결되고,
    상기 제2 연결전극과 상기 제1 전극은 상하간에 중첩되는 발광소자.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 비아전극은,
    상기 제2 연결전극을 관통하여 상기 공통 전극과 상기 제1 전극과 전기적으로 연결되는 발광소자.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 연결전극은 상기 제1 비아전극을 둘러싸되 그 사이에 상기 제1 절연층이 개재되는 발광소자.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 연결전극의 단면적은
    상기 제1 연결전극의 단면적에 비해 큰 발광소자.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 발광구조물은
    상기 제2 발광구조물의 제1 축 방향으로 연속 되게 배치된 제3 발광구조물, 제4 발광구조물, 제5 발광구조물을 더 포함하고,
    상기 제3 발광구조물은 상기 제1 절연층을 관통하는 제3 연결전극을 통해 상기 제1 발광구조물의 제1 축의 반대방향에 배치된 제3 패드와 전기적으로 연결되며,
    상기 제4 발광구조물은 상기 제1 절연층을 관통하는 제4 연결전극을 통해 상기 제1 발광구조물의 제1 축의 반대방향에 배치된 제4 패드와 전기적으로 연결되며,
    상기 제5 발광구조물은 상기 제1 절연층을 관통하는 제5 연결전극을 통해 상기 제1 발광구조물의 제1 축의 반대방향에 배치된 제5 패드와 전기적으로 연결되는 발광소자.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 공통 전극은,
    상기 제3, 제4, 제5 발광구조물의 제1 도전형 반도체층과 각각 제3, 제4, 제5 비아전극을 통해 전기적으로 연결되는 발광소자.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제3, 제4, 제5 비아전극은,
    각각 상기 제3, 제4, 제5 연결전극의 일부를 관통하여 상기 공통 전극과 각각 상기 제3, 제4, 제5 발광구조물의 제1 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 발광소자.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제3 연결전극의 단면적은
    상기 제2 연결전극의 단면적보다 큰 발광소자.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 제4 연결전극의 단면적은
    상기 제3 연결전극의 단면적보다 큰 발광소자.
  10. 제7 항에 있어서,
    상기 제5 연결전극의 단면적은
    상기 제4 연결전극의 단면적보다 큰 발광소자.
  11. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제5 패드로부터 멀어질수록 상기 제1 내지 제5 연결전극의 제1 내지 제5 접촉 면적은 더 넓게 형성되는 발광소자.
  12. 제5항에 있어서,
    상기 제1 패드와 상기 제2 패드는 상기 제1 발광구조물의 제1 축에 수직한 제2 축 방향으로 상하 간에 중첩되도록 배치된 발광소자.
  13. 제5항에 있어서,
    상기 제1 패드와 상기 제3, 제4, 제5 패드는 상기 제1 발광구조물의 제1 축에 수직한 제2 축 방향으로 상하 간에 중첩되지 않도록 배치된 발광소자.
  14. 제5항에 있어서,
    상기 제3 패드는 공간적으로 상기 제1 패드 및 상기 제2 패드의 사이에 배치되되, 상기 제1 패드 및 상기 제2 패드와는 상하간에 중첩되지 않으며,
    상기 제3 패드는, 상기 제1 패드 및 상기 제2 패드와 각각 연결되는 상기 제1 연결전극과 상기 제2 연결전극 사이에 배치되고, 상기 제1 연결전극 및 상기 제2 연결전극과 상하간에 중첩되어 배치되는 발광소자.
  15. 제5항에 있어서,
    상기 제4 패드와 제5 패드는
    상기 제1 패드 및 상기 제2 패드와는 상하간에 중첩되지 않되, 상기 제1 연결전극 및 상기 제2 연결전극과 상하간에 중첩되어 배치되는 발광소자.
  16. 제1 항 내지 제15항 중 어느 하나의 발광소자를 구비하는 발광유닛을 포함하는 조명장치.



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