KR20180068907A - 발광소자, 발광소자 패키지 및 라이트 유닛 - Google Patents
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Abstract
실시 예에 따른 발광소자는, 제1 도전형 반도체층, 상기 제1 도전형 반도체층 아래에 활성층, 상기 활성층 아래에 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광구조물; 상기 활성층과 상기 제2 도전형 반도체층을 관통하여 상기 제1 도전형 반도체층에 전기적으로 연결된 컨택부; 상기 컨택부 둘레에 배치된 제1 절연층; 상기 제1 절연층 둘레에 배치된 제2 절연층; 을 포함한다.
Description
실시 예는 발광소자, 발광소자 패키지 및 라이트 유닛에 관한 것이다.
발광소자의 하나로서 발광 다이오드(LED: Light Emitting Diode)가 많이 사용되고 있다. 발광 다이오드는 화합물 반도체의 특성을 이용해 전기 신호를 적외선, 가시광선, 자외선과 같은 빛의 형태로 변환한다.
발광소자의 광 효율이 증가됨에 따라 표시장치, 조명기기를 비롯한 다양한 분야에 발광소자가 적용되고 있다.
실시 예는 전기적인 신뢰성을 향상시키고 광 출력을 향상시킬 수 있는 발광소자, 발광소자 패키지, 라이트 유닛을 제공한다.
실시예는 제1 도전형 반도체층, 상기 제1 도전형 반도체층 아래에 활성층, 상기 활성층 아래에 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광구조물; 상기 활성층과 상기 제2 도전형 반도체층을 관통하여 상기 제1 도전형 반도체층에 전기적으로 연결된 컨택부; 상기 컨택부 둘레에 배치된 제1 절연층; 및 상기 제1 절연층 둘레에 배치된 제2 절연층을 포함하고, 상기 제1 절연층과 상기 제2 절연층의 적어도 일부 영역은 소정 간격으로 이격되어 배치되며, 상기 제1절연층과 상기 제2절연층 사이에 상기 제1도전형 반도체층, 상기 활성층, 상기 제2도전형 반도체층이 배치되는 발광소자를 포함할 수 있다.
실시 예에 따른 발광소자, 발광소자 패키지, 라이트 유닛은 전기적인 신뢰성을 향상시키고 광 출력을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 실시 예에 따른 발광소자를 나타낸 도면이다.
도 2 내지 도 7은 실시 예에 따른 발광소자 제조방법을 나타낸 도면이다.
도 8 및 도 9는 실시 예에 따른 발광소자의 변형 예를 나타낸 도면이다.
도 10은 실시 예에 따른 발광소자 패키지를 나타낸 도면이다.
도 11은 실시 예에 따른 표시장치를 나타낸 도면이다.
도 12는 실시 예에 따른 표시장치의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 13 내지 도 15는 실시 예에 따른 조명장치를 나타낸 도면이다.
도 16 및 도 17은 실시 예에 따른 조명장치의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 2 내지 도 7은 실시 예에 따른 발광소자 제조방법을 나타낸 도면이다.
도 8 및 도 9는 실시 예에 따른 발광소자의 변형 예를 나타낸 도면이다.
도 10은 실시 예에 따른 발광소자 패키지를 나타낸 도면이다.
도 11은 실시 예에 따른 표시장치를 나타낸 도면이다.
도 12는 실시 예에 따른 표시장치의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 13 내지 도 15는 실시 예에 따른 조명장치를 나타낸 도면이다.
도 16 및 도 17은 실시 예에 따른 조명장치의 다른 예를 나타낸 도면이다.
실시 예의 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.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시될 수 있다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예들에 따른 발광소자, 발광소자 패키지, 라이트 유닛 및 발광소자 제조방법에 대해 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 실시 예에 따른 발광소자를 나타낸 도면이다.
실시 예에 따른 발광소자는, 도 1에 도시된 바와 같이, 발광구조물(10), 제1 절연층(40), 제2 절연층(42), 컨택부(80)를 포함할 수 있다.
상기 발광구조물(10)은 제1 도전형 반도체층(11), 활성층(12), 제2 도전형 반도체층(13)을 포함할 수 있다. 상기 활성층(12)은 상기 제1 도전형 반도체층(11)과 상기 제2 도전형 반도체층(13) 사이에 배치될 수 있다. 상기 활성층(12)은 상기 제1 도전형 반도체층(11) 아래에 배치될 수 있으며, 상기 제2 도전형 반도체층(13)은 상기 활성층(12) 아래에 배치될 수 있다.
예로써, 상기 제1 도전형 반도체층(11)이 제1 도전형 도펀트로서 n형 도펀트가 첨가된 n형 반도체층으로 형성되고, 상기 제2 도전형 반도체층(13)이 제2 도전형 도펀트로서 p형 도펀트가 첨가된 p형 반도체층으로 형성될 수 있다. 또한 상기 제1 도전형 반도체층(11)이 p형 반도체층으로 형성되고, 상기 제2 도전형 반도체층(13)이 n형 반도체층으로 형성될 수도 있다.
상기 제1 도전형 반도체층(11)은 예를 들어, n형 반도체층을 포함할 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(11)은 화합물 반도체로 구현될 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(11)은 예로서 II족-VI족 화합물 반도체 또는 III족-V족 화합물 반도체로 구현될 수 있다.
예컨대, 상기 제1 도전형 반도체층(11)은 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 구현될 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(11)은, 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 등에서 선택될 수 있으며, Si, Ge, Sn, Se, Te 등의 n형 도펀트가 도핑될 수 있다.
상기 활성층(12)은 상기 제1 도전형 반도체층(11)을 통해서 주입되는 전자(또는 정공)와 상기 제2 도전형 반도체층(13)을 통해서 주입되는 정공(또는 전자)이 서로 만나서, 상기 활성층(12)의 형성 물질에 따른 에너지 밴드(Energy Band)의 밴드갭(Band Gap) 차이에 의해서 빛을 방출하는 층이다. 상기 활성층(12)은 단일 우물 구조, 다중 우물 구조, 양자점 구조 또는 양자선 구조 중 어느 하나로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 활성층(12)은 화합물 반도체로 구현될 수 있다. 상기 활성층(12)은 예로서 II족-VI족 또는 III족-V족 화합물 반도체로 구현될 수 있다.상기 활성층(12)은 예로서 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 구현될 수 있다. 상기 활성층(12)이 상기 다중 우물 구조로 구현된 경우, 상기 활성층(12)은 복수의 우물층과 복수의 장벽층이 적층되어 구현될 수 있으며, 예를 들어, InGaN 우물층/GaN 장벽층의 주기로 구현될 수 있다.
상기 제2 도전형 반도체층(13)은 예를 들어, p형 반도체층으로 구현될 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(13)은 화합물 반도체로 구현될 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(13)은 예로서 II족-VI족 화합물 반도체 또는 III족-V족 화합물 반도체로 구현될 수 있다.
예컨대, 상기 제2 도전형 반도체층(13)은 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 구현될 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(13)은, 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 등에서 선택될 수 있으며, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등의 p형 도펀트가 도핑될 수 있다.
한편, 상기 제1 도전형 반도체층(11)이 p형 반도체층을 포함하고 상기 제2 도전형 반도체층(13)이 n형 반도체층을 포함할 수도 있다. 또한, 상기 제2 도전형 반도체층(13) 아래에는 n형 또는 p형 반도체층을 포함하는 반도체층이 더 형성될 수도 있다. 이에 따라, 상기 발광구조물(10)은 np, pn, npn, pnp 접합 구조 중 적어도 어느 하나를 가질 수 있다. 또한, 상기 제1 도전형 반도체층(11) 및 상기 제2 도전형 반도체층(13) 내의 불순물의 도핑 농도는 균일 또는 불균일하게 형성될 수 있다. 즉, 상기 발광구조물(10)의 구조는 다양하게 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
또한, 상기 제1 도전형 반도체층(11)과 상기 활성층(12) 사이에는 제1 도전형 InGaN/GaN 슈퍼래티스 구조 또는 InGaN/InGaN 슈퍼래티스 구조가 형성될 수도 있다. 또한, 상기 제2 도전형 반도체층(13)과 상기 활성층(12) 사이에는 제2 도전형의 AlGaN층이 형성될 수도 있다.
상기 발광구조물(10) 아래에 상기 반사전극(17)이 배치될 수 있다. 상기 반사전극(17)은 상기 제2 도전형 반도체층(13)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 발광구조물(10)과 상기 반사전극(17) 사이에 오믹접촉층(15)이 더 배치될 수 있다. 상기 발광구조물(10) 아래 및 상기 오믹접촉층(15) 둘레에 제1 금속층(30)이 배치될 수 있다. 상기 제1 금속층(30)은 상기 발광구조물(10)의 하부 둘레에 배치될 수 있다. 상기 제1 금속층(30)은 상기 반사전극(17)의 둘레에 배치될 수 있다.
상기 오믹접촉층(15)은 예컨대 투명 전도성 산화막층으로 형성될 수 있다. 상기 오믹접촉층(15)은 예로서 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), AZO(Aluminum Zinc Oxide), AGZO(Aluminum Gallium Zinc Oxide), IZTO(Indium Zinc Tin Oxide), IAZO(Indium Aluminum Zinc Oxide), IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide), IGTO(Indium Gallium Tin Oxide), ATO(Antimony Tin Oxide), GZO(Gallium Zinc Oxide), IZON(IZO Nitride), ZnO, IrOx, RuOx, NiO, Pt, Ag 중에서 선택된 적어도 하나의 물질로 형성될 수 있다.
상기 반사전극(17)은 고 반사율을 갖는 금속 재질로 형성될 수 있다. 예컨대 상기 반사전극(17)은 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Cu, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하는 금속 또는 합금으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 반사전극(17)은 상기 금속 또는 합금과 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) 등의 투광성 전도성 물질을 이용하여 다층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 실시 예에서 상기 반사전극(17)은 Ag, Al, Ag-Pd-Cu 합금, 또는 Ag-Cu 합금 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 오믹접촉층(15)은 상기 발광구조물(10)과 오믹 접촉이 되도록 형성될 수 있다. 또한 상기 반사전극(17)은 상기 발광구조물(10)로부터 입사되는 빛을 반사시켜 외부로 추출되는 광량을 증가시키는 기능을 수행할 수 있다.
상기 제1 금속층(30)은 Cu, Ni, Ti, Ti-W, Cr, W, Pt, V, Fe, Mo, Au 물질 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 제1 금속층(30)은 확산장벽층의 기능을 수행할 수도 있다. 상기 제1 금속층(30)은 상기 반사전극(17)과 상기 오믹접촉층(15)을 안정적으로 지지할 수 있다.
한편, 실시 예에 따른 발광소자는 상기 제1 도전형 반도체층(11)에 전기적으로 연결된 컨택부(80)를 포함할 수 있다. 상기 컨택부(80)는 상기 제1 도전형 반도체층(11)에 접촉되어 배치될 수 있다. 상기 컨택부(80)의 제1 영역은 상기 제1 도전형 반도체층(11) 내에 배치될 수 있다. 상기 컨택부(80)는 상기 제2 도전형 반도체층(13)과 상기 활성층(12)을 관통하여 배치될 수 있다. 상기 컨택부(80)는 상기 제1 도전형 반도체층(11)의 하부 영역에 접촉될 수 있다.
실시 예에 의하면, 상기 반사전극(17) 및 상기 컨택부(80)를 통하여 상기 발광구조물(10)에 전원이 인가될 수 있게 된다. 실시 예에 의하면, 상기 컨택부(80)는 다층 구조로 구현될 수도 있다. 상기 컨택부(80)는 Cr, V, W, Ti, Zn, Ni, Cu, Al, Pt, Au 등에서 선택된 물질로 구현될 수 있다.
실시 예에 따른 발광소자는 상기 컨택부(80) 아래에 배치된 제2 금속층(50)을 포함할 수 있다. 상기 제2 금속층(50)은 상기 컨택부(80)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2 금속층(50)은 상기 컨택부(80)에 접촉될 수 있다. 상기 제2 금속층(50)은 상기 컨택부(80) 하부에 접촉되어 배치될 수 있다. 상기 제2 금속층(50)의 타단은 외부 전원과 연결될 수 있으며, 상기 제2 금속층(50)을 통하여 상기 컨택부(80)에 외부 전원이 인가될 수 있다.
상기 컨택부(80) 둘레에 상기 제1 절연층(40)이 배치될 수 있다. 상기 제1 절연층(40)은 상기 컨택부(80)의 측면에 배치될 수 있다. 상기 제1 절연층(40)은 상기 발광구조물(10)과 상기 컨택부(80) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1 절연층(40)은 상기 컨택부(80)와 상기 제2 도전형 반도체층(13)을 전기적으로 절연시킬 수 있다. 상기 제1 절연층(40)은 상기 컨택부(80)와 상기 활성층(12)을 전기적으로 절연시킬 수 있다. 상기 제1 절연층(40)은 산화물 또는 질화물을 포함할 수 있다. 상기 제1 절연층(40)은 SiO2, Si3N4, Al2O3, TiO2 등에서 선택된 적어도 하나의 물질로 형성될 수 있다.
한편, 상기 제1 절연층(40)이 절연 기능을 정상적으로 수행하지 못하는 경우, 상기 컨택부(80)는 상기 제1 도전형 반도체층(11)에 전기적으로 연결될 뿐만 아니라 상기 제2 도전형 반도체층(13) 또는 상기 활성층(12)에 전기적으로 연결될 수도 있다. 이와 같이 상기 제1 절연층(40) 형성 시에 상기 제1 절연층(40)에 결함이 발생되는 경우 발광소자는 정상적인 동작을 수행할 수 없게 된다.
이에 따라 전기적인 신뢰성을 확보하기 위하여 실시 예에 따른 발광소자는 제2 절연층(42)을 더 포함할 수 있다. 상기 제2 절연층(42)은 상기 제1 절연층(40) 둘레에 배치될 수 있다. 상기 제1 절연층(40)과 상기 제2 절연층(42)는 소정 간격으로 이격되어 배치될 수 있다. 상기 제2 절연층(42)은 산화물 또는 질화물을 포함할 수 있다. 상기 제2 절연층(42)은 SiO2, Si3N4, Al2O3, TiO2 등에서 선택된 적어도 하나의 물질로 형성될 수 있다.
상기 제2 절연층(42)은 상기 제1 절연층(40)과 같은 물질로 형성될 수도 있으며, 또한 다른 물질로 형성될 수도 있다. 상기 제1 절연층(40)과 상기 제2 절연층(42)은 SiO2, Si3N4, Al2O3, TiO2 등에서 각각 독립적으로 선택된 물질로 형성될 수 있다.
상기 제2 절연층(42)은 상기 제2 도전형 반도체층(13)과 상기 활성층(12)을 관통하여 형성될 수 있다. 상기 제2 절연층(42)의 제1 영역은 상기 제1 도전형 반도체층(11) 내에 배치될 수 있다. 상기 제2 절연층(42)은 상기 제1 금속층(30)과 상기 제2 도전형 반도체층(13) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1 금속층(30)은 상기 제1 절연층(40) 둘레에 배치될 수 있다. 상기 제1 절연층(40)과 상기 제2 절연층(42) 사이에 반도체층(45)이 배치될 수 있다. 상기 반도체층(45)은 제1 도전형 반도체층, 활성층, 제2 도전형 반도체층을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 제2 절연층(42)의 제2 영역은 상기 제1 절연층(40) 둘레에 배치될 수 있다. 상기 제2 절연층(42)의 제2 영역은 상기 제1 절연층(40)의 측면에 접촉되어 배치될 수 있다. 상기 제1 절연층(40)은 상기 제1 금속층(30)과 상기 제2 금속층(50)을 절연시킬 수 있다.
상기 제2 금속층(50)은 Cu, Ni, Ti, Ti-W, Cr, W, Pt, V, Fe, Mo 물질 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 제2 금속층(50)은 확산장벽층의 기능을 수행할 수도 있다. 상기 제2 금속층(50) 아래에 본딩층(60), 지지부재(70)가 배치될 수 있다.
상기 제2 금속층(50)은 상기 본딩층(60)이 제공되는 공정에서 상기 본딩층(60)에 포함된 물질이 상기 반사전극(17) 방향으로 확산되는 것을 방지하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 제2 금속층(50)은 상기 본딩층(60)에 포함된 주석(Sn) 등의 물질이 상기 반사전극(17)에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.
상기 본딩층(60)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 지지부재(70)는 실시 예에 따른 발광구조물(10)을 지지하며 방열 기능을 수행할 수 있다. 상기 본딩층(60)은 시드층으로 구현될 수도 있다.
상기 지지부재(70)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. 상기 지지부재(70)는 예로서 절연물질로 구현될 수도 있다.
상기 발광구조물(10)의 상부면에 광 추출 패턴이 제공될 수 있다. 상기 발광구조물(10)의 상부면에 요철 패턴이 제공될 수 있다. 상기 발광구조물(10)에 제공되는 광 추출 패턴은 하나의 예로서 PEC (Photo Electro Chemical) 식각 공정에 의하여 형성될 수 있다. 이에 따라 실시 예에 의하면 외부 광 추출 효과를 상승시킬 수 있게 된다.
실시 예에 따른 발광소자는 상기 제1 도전형 반도체층(11)에 상기 컨택부(80)를 통하여 제1 극성을 갖는 전원 단자가 연결되고, 상기 제2 도전형 반도체층(13)에 상기 반사전극(17)을 통하여 제2 극성을 갖는 전원 단자가 연결됨에 따라 발광소자가 동작될 수 있게 된다. 상기 반사전극(17)의 일단 또는 상기 제1 금속층(30)의 일단에 상기 제2 극성을 갖는 전원 단자가 연결될 수 있다. 도한 상기 컨택부(80)와 전기적으로 연결된 상기 제2 금속층(50)의 일단에 상기 제1 극성을 갖는 전원 단자가 연결될 수 있다.
이때 실시 예에 의하면, 상기 컨택부(80) 둘레에 상기 제1 절연층(40)과 상기 제2 절연층(42)을 이중으로 배치시킴으로써, 상기 컨택부(80)가 상기 제2 도전형 반도체층(13) 또는 상기 활성층(12)과 전기적으로 연결되어 불량이 발생되는 것을 방지할 수 있게 된다. 이와 같이 실시 예에 의하면 발광소자의 불량 발생을 줄일 수 있게 되므로 제조 수율을 향상시킬 수 있게 된다.
그러면 도 2 내지 도 7을 참조하여 실시 예에 따른 발광소자 제조방법을 설명하기로 한다.
실시 예에 따른 발광소자 제조방법에 의하면, 도 2에 도시된 바와 같이, 기판(5) 위에 제1 도전형 반도체층(11), 활성층(12), 제2 도전형 반도체층(13)을 형성한다. 상기 제1 도전형 반도체층(11), 상기 활성층(12), 상기 제2 도전형 반도체층(13)은 발광구조물(10)로 정의될 수 있다.
상기 기판(5)은 예를 들어, 사파이어 기판(Al2O3), SiC, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP, Ge 중 적어도 하나로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제1 도전형 반도체층(11)과 상기 기판(5) 사이에는 버퍼층이 더 형성될 수 있다.
예로써, 상기 제1 도전형 반도체층(11)이 제1 도전형 도펀트로서 n형 도펀트가 첨가된 n형 반도체층으로 형성되고, 상기 제2 도전형 반도체층(13)이 제2 도전형 도펀트로서 p형 도펀트가 첨가된 p형 반도체층으로 형성될 수 있다. 또한 상기 제1 도전형 반도체층(11)이 p형 반도체층으로 형성되고, 상기 제2 도전형 반도체층(13)이 n형 반도체층으로 형성될 수도 있다.
상기 제1 도전형 반도체층(11)은 예를 들어, n형 반도체층을 포함할 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(11)은 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 형성될 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(11)은, 예를 들어 InAlGaN, GaN, AlGaN, AlInN, InGaN, AlN, InN 등에서 선택될 수 있으며, Si, Ge, Sn, Se, Te 등의 n형 도펀트가 도핑될 수 있다.
상기 활성층(12)은 상기 제1 도전형 반도체층(11)을 통해서 주입되는 전자(또는 정공)와 상기 제2 도전형 반도체층(13a)을 통해서 주입되는 정공(또는 전자)이 서로 만나서, 상기 활성층(12a)의 형성 물질에 따른 에너지 밴드(Energy Band)의 밴드갭(Band Gap) 차이에 의해서 빛을 방출하는 층이다. 상기 활성층(12)은 단일 우물 구조, 다중 우물 구조, 양자점 구조 또는 양자선 구조 중 어느 하나로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 활성층(12)은 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 형성될 수 있다. 상기 활성층(12)이 상기 다중 우물 구조로 형성된 경우, 상기 활성층(12)은 복수의 우물층과 복수의 장벽층이 적층되어 형성될 수 있으며, 예를 들어, InGaN 우물층/GaN 장벽층의 주기로 형성될 수 있다.
상기 제2 도전형 반도체층(13)은 예를 들어, p형 반도체층으로 구현될 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(13)은 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 형성될 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(13)은, 예를 들어 InAlGaN, GaN, AlGaN, InGaN, AlInN, AlN, InN 등에서 선택될 수 있으며, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등의 p형 도펀트가 도핑될 수 있다.
한편, 상기 제1 도전형 반도체층(11)이 p형 반도체층을 포함하고 상기 제2 도전형 반도체층(13)이 n형 반도체층을 포함할 수도 있다. 또한, 상기 제2 도전형 반도체층(13) 위에는 n형 또는 p형 반도체층을 포함하는 반도체층이 더 형성될 수도 있으며, 이에 따라, 상기 발광구조물(10)은 np, pn, npn, pnp 접합 구조 중 적어도 어느 하나를 가질 수 있다. 또한, 상기 제1 도전형 반도체층(11) 및 상기 제2 도전형 반도체층(13) 내의 불순물의 도핑 농도는 균일 또는 불균일하게 형성될 수 있다. 즉, 상기 발광구조물(10)의 구조는 다양하게 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
또한, 상기 제1 도전형 반도체층(11)과 상기 활성층(12) 사이에는 제1 도전형 InGaN/GaN 슈퍼래티스 구조 또는 InGaN/InGaN 슈퍼래티스 구조가 형성될 수도 있다. 또한, 상기 제2 도전형 반도체층(13)과 상기 활성층(12) 사이에는 제2 도전형의 AlGaN층이 형성될 수도 있다.
다음으로, 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 발광구조물(10)에 제1 홈(31)과 제2 홈(33)을 형성할 수 있다. 예컨대 상기 제1 홈(31)은 원 기둥 형상으로 형성될 수 있으나, 그 형상은 다양하게 변형될 수 있으며 이에 한정되지는 않는다. 상기 제1 홈(31)과 상기 제2 홈(33)은 복수로 형성될 수 있다. 도 4에는 4 개의 제1 홈(31)과 제2 홈(33)이 형성된 경우를 나타내었으나, 그 숫자는 3 개 이하로 형성될 수도 있으며 또한 5 개 이상으로 형성될 수도 있다.
상기 제1 홈(31)과 상기 제2 홈(33)은 건식 식각 또는 습식 식각에 의하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 홈(31)과 상기 제2 홈(33)은 ICP(Inductively Coupled Plasma)와 같은 건식 식각에 의해 실시될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1 홈(31)은 상기 제2 도전형 반도체층(13)과 상기 활성층(12)을 관통하여 형성될 수 있다. 상기 제1 홈(31)은 상기 제1 도전형 반도체층(11)의 일부 영역까지 식각하여 노출시킬 수 있다.
상기 제2 홈(33)은 상기 제1 홈(31)의 둘레에 형성될 수 있다. 상기 제2 홈(33)은 상기 제2 도전형 반도체층(13)과 상기 활성층(12)을 관통하여 형성될 수 있다. 상기 제2 홈(33)은 상기 제1 도전형 반도체층(11)의 일부 영역까지 식각하여 노출시킬 수 있다. 예로서, 상기 제1 홈(31)이 상기 제2 홈(33)에 비하여 더 깊게 형성될 수 있다.
상기 제1 홈(31)과 상기 제2 홈(33) 사이에 반도체층(45)이 배치될 수 있다. 상기 제1 홈(31)과 상기 제2 홈(33) 사이에 상기 제1 도전형 반도체층(11), 상기 활성층(12), 상기 제2 도전형 반도체층(13)의 일부 영역이 배치될 수 있다.
예컨대, 상기 제1 홈(31)은 10 마이크로 미터 내지 50 마이크로 미터의 폭으로 형성될 수 있으며, 상기 제2 홈(33)은 1 마이크로 미터 내지 3 마이크로 미터의 폭으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 반도체층(45)은 2 마이크로 미터 내지 4 마이크로 미터의 폭으로 형성될 수 있다.
그리고, 도 5에 나타낸 바와 같이, 상기 제2 홈(33)에 제2 절연층(42), 오믹접촉층(15), 반사전극(17), 제1 금속층(30)을 형성한다.
예로서, 상기 제2 절연층(42)은 상기 제1 홈(31) 및 상기 제2 홈(33)을 모두 채우도록 형성될 수도 있다. 상기 제2 절연층(42) 위에 상기 오믹접촉층(15), 상기 반사전극(17), 상기 제1 금속층(30)이 순차적으로 형성될 수 있다.
상기 제2 절연층(42)은 산화물 또는 질화물을 포함할 수 있다. 상기 제2 절연층(42)은 SiO2, Si3N4, Al2O3, TiO2 등에서 선택된 적어도 하나의 물질로 형성될 수 있다.
상기 제2 절연층(42)은 상기 제2 도전형 반도체층(13)과 상기 활성층(12)을 관통하여 형성될 수 있다. 상기 제2 절연층(42)의 제1 영역은 상기 제1 도전형 반도체층(11) 내에 배치될 수 있다. 상기 제2 절연층(42)은 상기 제1 금속층(30)과 상기 제2 도전형 반도체층(13) 사이에 배치될 수 있다.
상기 오믹접촉층(15)은 예컨대 투명 전도성 산화막층으로 형성될 수 있다. 상기 오믹접촉층(15)은 예로서 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), AZO(Aluminum Zinc Oxide), AGZO(Aluminum Gallium Zinc Oxide), IZTO(Indium Zinc Tin Oxide), IAZO(Indium Aluminum Zinc Oxide), IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide), IGTO(Indium Gallium Tin Oxide), ATO(Antimony Tin Oxide), GZO(Gallium Zinc Oxide), IZON(IZO Nitride), ZnO, IrOx, RuOx, NiO, Pt, Ag 중에서 선택된 적어도 하나의 물질로 형성될 수 있다.
상기 반사전극(17)은 고 반사율을 갖는 금속 재질로 형성될 수 있다. 예컨대 상기 반사전극(17)은 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Cu, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하는 금속 또는 합금으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 반사전극(17)은 상기 금속 또는 합금과 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) 등의 투광성 전도성 물질을 이용하여 다층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 실시 예에서 상기 반사전극(17)은 Ag, Al, Ag-Pd-Cu 합금, 또는 Ag-Cu 합금 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 반사전극(17) 위에 제1 금속층(30)이 형성될 수 있다. 상기 제1 금속층(30)은 상기 오믹접촉층(15) 둘레 및 상기 반사전극(17) 위에 배치될 수 있다. 상기 제1 금속층(50)은 Cu, Ni, Ti, Ti-W, Cr, W, Pt, V, Fe, Mo 물질 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 제1 금속층(50)은 확산장벽층의 기능을 수행할 수도 있다.
그리고, 도 5에 도시된 바와 같이, 컨택부(80) 및 제1 절연층(40)이 형성될 수 있다.
실시 예에 따른 발광소자는 상기 제1 도전형 반도체층(11)에 전기적으로 연결된 컨택부(80)를 포함할 수 있다. 상기 컨택부(80)는 상기 제1 도전형 반체층(11)에 접촉되어 배치될 수 있다. 상기 컨택부(80)의 제1 영역은 상기 제1 도전형 반도체층(11) 내에 배치될 수 있다. 상기 컨택부(80)는 상기 제2 도전형 반도체층(13)과 상기 활성층(12)을 관통하여 배치될 수 있다. 상기 컨택부(80)는 상기 제1 도전형 반도체층(11)의 상부 영역에 접촉될 수 있다. 실시 예에 의하면, 상기 컨택부(80)는 다층 구조로 구현될 수도 있다. 상기 컨택부(80)는 Cr, V, W, Ti, Zn, Ni, Cu, Al, Pt, Au 등에서 선택된 물질로 구현될 수 있다.
상기 컨택부(80) 둘레에 상기 제1 절연층(40)이 배치될 수 있다. 상기 제1 절연층(40)은 상기 컨택부(80)의 측면에 배치될 수 있다. 상기 제1 절연층(40)은 상기 발광구조물(10)과 상기 컨택부(80) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1 절연층(40)은 상기 컨택부(80)와 상기 제2 도전형 반도체층(13)을 전기적으로 절연시킬 수 있다. 상기 제1 절연층(40)은 상기 컨택부(80)와 상기 활성층(12)을 전기적으로 절연시킬 수 있다. 상기 제1 절연층(40)은 산화물 또는 질화물을 포함할 수 있다. 상기 제1 절연층(40)은 SiO2, Si3N4, Al2O3, TiO2 등에서 선택된 적어도 하나의 물질로 형성될 수 있다.
다음으로, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 컨택부(80) 및 상기 제1 절연층(40) 위에 제2 금속층(50)이 형성될 수 있다.
상기 제2 금속층(50)은 상기 컨택부(80)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2 금속층(50)은 상기 컨택부(80)에 접촉될 수 있다. 상기 제2 금속층(50)은 상기 컨택부(80) 위에 접촉되어 배치될 수 있다. 상기 제2 금속층(50)의 타단은 외부 전원과 연결될 수 있으며, 상기 제2 금속층(50)을 통하여 상기 컨택부(80)에 외부 전원이 인가될 수 있다.
한편, 위에서 설명된 각 층의 형성 공정은 하나의 예시이며, 그 공정 순서는 다양하게 변형될 수 있다.
다음으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제2 금속층(50) 위에 본딩층(60), 지지부재(70)가 형성될 수 있다. 상기 제2 금속층(50)은 상기 본딩층(60)이 제공되는 공정에서 상기 본딩층(60)에 포함된 물질이 상기 반사전극(17) 방향으로 확산되는 것을 방지하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 제2 금속층(50)은 상기 본딩층(60)에 포함된 주석(Sn) 등의 물질이 상기 반사전극(17)에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.
상기 본딩층(60)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 지지부재(70)는 실시 예에 따른 발광구조물(10)을 지지하며 방열 기능을 수행할 수 있다. 상기 본딩층(60)은 시드층으로 구현될 수도 있다.
상기 지지부재(70)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. 또한, 상기 지지부재(70)는 절연성 물질로 구현될 수도 있다.
다음으로 상기 제1 도전형 반도체층(11)으로부터 상기 기판(5)을 제거한다. 하나의 예로서, 상기 기판(5)은 레이저 리프트 오프(LLO: Laser Lift Off) 공정에 의해 제거될 수 있다. 레이저 리프트 오프 공정(LLO)은 상기 기판(5)의 하면에 레이저를 조사하여, 상기 기판(5)과 상기 제1 도전형 반도체층(11)을 서로 박리시키는 공정이다.
그리고, 도 7에 도시된 바와 같이, 아이솔레이션 에칭을 수행하여 상기 발광구조물(10)의 측면을 식각하고 개별 발광소자를 분리할 수 있다. 이때, 아이솔레이션 에칭을 통하여 상기 오믹접촉층(15) 또는 상기 제1 금속층(30)의 일부 영역이 상기 발광구조물(10)의 하부 둘레에 노출될 수도 있다. 상기 아이솔레이션 에칭은 예를 들어, ICP(Inductively Coupled Plasma)와 같은 건식 식각에 의해 실시될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
또한, 상기 발광구조물(10)의 상부면에 광 추출 패턴이 제공될 수 있다. 상기 발광구조물(10)의 상부면에 요철 패턴이 제공될 수 있다. 예로서 상기 광 추출 패턴은 PEC 식각 공정에 의하여 형성될 수 있다. 이에 따라 실시 예에 의하면 외부 광 추출 효과를 상승시킬 수 있게 된다. 실시 예에 의하면, 상기 발광구조물(10)의 상부면이 N 면으로 형성될 수 있으며, Ga 면으로 형성되는 경우에 비하여 표면 거칠기가 크므로 광 추출 효율이 더 향상될 수 있게 된다.
실시 예에 따른 발광소자는 상기 제1 도전형 반도체층(11)에 상기 컨택부(80)를 통하여 제1 극성을 갖는 전원 단자가 연결되고, 상기 제2 도전형 반도체층(13)에 상기 반사전극(17)을 통하여 제2 극성을 갖는 전원 단자가 연결됨에 따라 발광소자가 동작될 수 있게 된다. 상기 반사전극(17)의 일단 또는 상기 제1 금속층(30)의 일단에 상기 제2 극성을 갖는 전원 단자가 연결될 수 있다. 또한 상기 컨택부(80)와 전기적으로 연결된 상기 제2 금속층(50)의 일단에 상기 제1 극성을 갖는 전원 단자가 연결될 수 있다.
이때 실시 예에 의하면, 상기 컨택부(80) 둘레에 상기 제1 절연층(40)과 상기 제2 절연층(42)을 이중으로 배치시킴으로써, 상기 제1 절연층(40)에 절연 불량이 발생되는 경우에도, 상기 컨택부(80)가 상기 제2 도전형 반도체층(13) 또는 상기 활성층(12)과 전기적으로 연결되어 불량이 발생되는 것을 방지할 수 있게 된다. 이와 같이 실시 예에 의하면 발광소자의 불량 발생을 줄일 수 있게 되므로 제조 수율을 향상시킬 수 있게 된다.
도 8은 실시 예에 따른 발광소자의 다른 예를 나타낸 도면이다. 도 8에 도시된 실시 예에 따른 발광소자를 설명함에 있어, 도 1을 참조하여 설명된 부분과 중복되는 부분에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.
실시 예에 따른 발광소자는, 도 8에 도시된 바와 같이, 볼륨 에미팅층(83), Ti 산화물층(85), 형광체(87)를 더 포함할 수 있다.
상기 볼륨 에미팅층(83)은 상기 발광구조물(10) 위에 배치될 수 있다. 상기 볼륨 에미팅층(83)은 상기 발광구조물(10) 상부에 접촉되어 배치될 수 있다. 상기 볼륨 에미팅층(83)은 상기 발광구조물(10)로부터 제공되는 빛을 외부로 방출하는 기능을 수행할 수 있다.
상기 볼륨 에미팅층(83)은 빛 투과물질로 구현될 수 있다. 예로서 상기 볼륨 에미팅층(83)은 10 마이크로 미터 내지 500 마이크로 미터의 두께로 형성될 수 있다. 이에 따라 상기 볼륨 에미팅층(83)의 상부면 및 측면으로 빛이 방출될 수 있게 되며, 상기 발광구조물(10)로부터 빛이 방출되는 경우에 대비하여 지향각을 확장시킬 수 있게 된다.
상기 볼륨 에미팅층(83)은 상부에 요철구조가 형성될 수 있다. 상기 볼륨 에미팅층(83)의 상부면이 굴곡을 갖는 구조로 형성될 수 있다. 이에 따라 상기 볼륨 에미팅층(83)으로부터 외부로 추출되는 광 효율을 향상시킬 수 있게 된다. 상기 요철구조는 예로서 요부의 상부 폭이 1 마이크로 미터 내지 100 마이크로 미터로 형성될 수 있다. 또한 상기 요철구조는 예로서 요부의 깊이가 1 마이크로 미터 내지 100 마이크로 미터로 형성될 수 있다. 상기 요철구조는 예로서 요부의 깊이가 상기 볼륨 에미팅층(83)의 두께에 배하여 1/5 정도로 형성될 수 있다.
예컨대, 도 8에 나타낸 바와 같이, 상기 볼륨 에미팅층(83)에 형성된 요철구조는 경사면을 포함하고, 상기 경사면은 수평면에 비하여 70도 내지 85도의 경사각을 갖도록 구현될 수 있다.
상기 볼륨 에미팅층(83)은 예로서 산화물을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 볼륨 에미팅층(83)은 상기 발광구조물(10)에 비하여 더 낮은 굴절율을 갖는 물질로 구현될 수 있다. 상기 볼륨 에미팅층(83)은 SiO2 물질을 포함할 수 있다. 상기 볼륨 에미팅층(83)은 ZnO 물질을 포함할 수 있다.
상기 볼륨 에미팅층(83) 위에 Ti 산화물층(85)이 배치될 수 있다. 상기 볼륨 에미팅층(83)의 측면에 상기 Ti 산화물층(85)이 배치될 수 있다. 상기 Ti 산화물층(85)이 상기 볼륨 에미팅층(83)에 접촉되어 배치될 수 있다. 상기 Ti 산화물층(85)은 상기 볼륨 에미팅층(83)의 요철구조를 따라 배치될 수 있다. 예로서 상기 Ti 산화물층(85)은 상기 볼륨 에미팅층(83) 위에 균일한 두께를 갖도록 배치될 수 있다. 상기 Ti 산화물층(85)은 예컨대 1 나노미터 내지 100 나노미터의 두께로 형성될 수 있다.
실시 예에 의하면, 상기 Ti 산화물층(85) 위에 형광체(87)가 배치될 수 있다. 상기 형광체(87)는 상기 발광구조물(10)로부터 발광되는 빛을 입사 받아, 파장 변환된 빛을 방출할 수 있다. 예컨대, 상기 발광구조물(10)에서 청색광이 발광되고, 상기 형광체(87)가 황색광을 발광하는 경우, 전체적으로 백색광이 발광될 수 있게 된다. 상기 발광구조물(10)에 발광 되는 빛의 파장 대역과 상기 형광체(87)에서 발광 되는 파장 대역은 실시 예에 따라 다양하게 변형될 수 있다.
실시 예에 의하면, 상기 형광체(87)가 상기 Ti 산화물층(85)에 접촉되어 배치될 수 있다. 상기 형광체(87)가 상기 Ti 산화물층(85)에 접촉되어 배치되는 경우 상기 형광체(87)의 광 흡수효율이 향상될 수 있게 된다. 이에 따라 상기 발광구조물(10)로부터 발광되는 제1 파장 대역의 빛이 상기 형광체(87)에 효율적으로 흡수될 수 있게 되며, 상기 형광체(87)로부터 파장 변환된 제2 파장 대역의 빛이 방출될 수 있게 된다. 결과적으로 상기 발광구조물(10)로부터 발광되는 제1 파장 대역의 빛과 상기 형광체(87)로부터 방출되는 제2 파장 대역의 빛이 혼합되어 타겟광이 외부로 제공될 수 있게 된다.
상기 형광체(87)는 입자 형태로 상기 Ti 산화물층(85) 위에 배치될 수 있다. 또한 상기 형광체(87)는 레진에 포함되어 상기 Ti 산화물층(85)에 균일하게 배치될 수도 있다. 예로서, 상기 레진은 에폭시 또는 실리콘을 포함할 수 있다.
실시 예에 따른 발광소자는 상기 제1 도전형 반도체층(11)에 상기 컨택부(80)를 통하여 제1 극성을 갖는 전원 단자가 연결되고, 상기 제2 도전형 반도체층(13)에 상기 반사전극(17)을 통하여 제2 극성을 갖는 전원 단자가 연결됨에 따라 발광소자가 동작될 수 있게 된다. 상기 반사전극(17)의 일단 또는 상기 제1 금속층(30)의 일단에 상기 제2 극성을 갖는 전원 단자가 연결될 수 있다. 또한 상기 컨택부(80)와 전기적으로 연결된 상기 제2 금속층(50)의 일단에 상기 제1 극성을 갖는 전원 단자가 연결될 수 있다.
이때 실시 예에 의하면, 상기 컨택부(80) 둘레에 상기 제1 절연층(40)과 상기 제2 절연층(42)을 이중으로 배치시킴으로써, 상기 제1 절연층(40)에 절연 불량이 발생되는 경우에도, 상기 컨택부(80)가 상기 제2 도전형 반도체층(13) 또는 상기 활성층(12)과 전기적으로 연결되어 불량이 발생되는 것을 방지할 수 있게 된다. 이와 같이 실시 예에 의하면 발광소자의 불량 발생을 줄일 수 있게 되므로 제조 수율을 향상시킬 수 있게 된다.
도 9는 실시 예에 따른 발광소자의 다른 예를 나타낸 도면이다. 도 9에 도시된 실시 예에 따른 발광소자를 설명함에 있어, 도 1을 참조하여 설명된 부분과 중복되는 부분에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.
실시 예에 의하면, 상기 발광구조물(10) 위에 상기 지지부(93)가 배치될 수 있다. 상기 지지부(93)는 상기 발광구조물(10) 위에 접촉되어 배치될 수 있다. 상기 지지부(93)는 예로서 상기 발광구조물(10)의 외곽부 둘레에 배치될 수 있다. 상기 지지부(93)는 상기 제1 도전형 반도체층(11)에 접촉되어 배치될 수 있다. 상기 지지부(93)는 상기 발광구조물(10)에 제공된 광추출 구조 위에 배치될 수 있다. 예컨대, 상기 지지부(93)는 10 마이크로 미터 내지 500 마이크로 미터의 높이로 형성될 수 있다. 상기 지지부(93)는 상기 발광구조물(10)의 상부 면으로부터 10 마이크로 미터 내지 500 마이크로 미터의 높이로 형성될 수 있다.
예로서, 상기 지지부(93)는 무기 절연물 또는 유기 절연물을 포함할 수 있다. 상기 지지부(93)는 금속을 포함할 수 있다. 상기 지지부(93)는 Al2O3, SiO2, 포토 레지스트, 레진, 금속, 산화물, 질화물 등에서 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다. 상기 레진은 실리콘 또는 에폭시를 포함할 수 있다.
상기 지지부(93)의 측면은 경사면을 포함할 수 있다. 상기 지지부(93)의 측면은 예로서 상기 발광구조물(10)의 수평면으로부터 70도 내지 85도의 경사로 형성될 수 있다.
상기 지지부(93) 위에 상기 반사층(95)이 배치될 수 있다. 상기 반사층(95)은 상기 지지부(93)의 상부면에 배치될 수 있다. 상기 반사층(95)은 상기 지지부(93)의 측면에 배치될 수 있다. 상기 반사부(95)는 금속 물질을 포함할 수 있다. 예컨대 상기 반사부(95)는 Ag, Al, Pt, Rh, Ir, Au 등에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다.
상기 지지부(93) 및 상기 반사층(95)에 의하여 상기 발광구조물(10)로부터 발광되는 빛이 상기 반사층(95)에 반사됨으로써 외부로 추출되는 빛의 광출사 방향이 조정될 수 있게 된다. 상기 반사층(95)에 의하여 지향각이 조정될 수 있게 된다. 상기 반사층(95)은 상기 지지부(93)의 상부면 및 측면에 균일한 두께로 형성될 수 있다. 상기 지지부(93)의 측면이 경사면으로 형성됨에 따라, 상기 반사층(95)이 수평면에 대해 경사면으로 배치될 수 있으며 외부로 추출되는 빛의 출사 방향을 조정할 수 있게 된다. 예컨대, 상기 지지부(93)의 높이는 상기 발광구조물(10)의 폭에 비하여 0.3 내지 1.0 배의 높이로 구현될 수 있다. 또한 상기 지지부(93)의 측면은 수평면에 대하여 예로서 70도 내지 85도의 각도로 구현될 수 있다.
또한, 실시 예에서는 상기 지지부(93) 및 상기 반사층(95)이 상기 발광구조물(10)의 외곽부 둘레에 배치된 경우를 기준으로 설명되었으나, 상기 지지부(93) 및 상기 반사층(95)은 상기 발광구조물(10)의 가장자리뿐만 아니라 중심 영역에 배치될 수도 있다. 상기 지지부(90) 및 상기 반사층(95)의 배치 구조는 다양하게 변형될 수 있다. 또한, 상기 반사층(95)은 상기 지지부(93)의 안쪽 측면에 형성될 수도 있으며, 상기 지지부(93)의 바깥쪽 측면에 배치될 수도 있다. 상기 지지부(93)의 바깥쪽 측면도 경사면을 갖도록 형성될 수 있다.
또한, 실시 예에 의하면, 상기 발광구조물(10)의 하부 둘레에 상기 오믹접촉층(15) 또는 상기 제1 금속층(30)이 노출되어 배치될 수도 있다. 이때, 상기 지지부(90)의 일부 영역은 상기 발광구조물(10)의 측면에 배치될 수도 있다. 상기 지지부(90)의 일부 영역은 상기 오믹접촉층(15) 또는 상기 제1 금속층(30) 위에 접촉되어 배치될 수 있다.
실시 예에 따른 발광소자는 상기 제1 도전형 반도체층(11)에 상기 컨택부(80)를 통하여 제1 극성을 갖는 전원 단자가 연결되고, 상기 제2 도전형 반도체층(13)에 상기 반사전극(17)을 통하여 제2 극성을 갖는 전원 단자가 연결됨에 따라 발광소자가 동작될 수 있게 된다. 상기 반사전극(17)의 일단 또는 상기 제1 금속층(30)의 일단에 상기 제2 극성을 갖는 전원 단자가 연결될 수 있다. 또한 상기 컨택부(80)와 전기적으로 연결된 상기 제2 금속층(50)의 일단에 상기 제1 극성을 갖는 전원 단자가 연결될 수 있다.
이때 실시 예에 의하면, 상기 컨택부(80) 둘레에 상기 제1 절연층(40)과 상기 제2 절연층(42)을 이중으로 배치시킴으로써, 상기 제1 절연층(40)에 절연 불량이 발생되는 경우에도, 상기 컨택부(80)가 상기 제2 도전형 반도체층(13) 또는 상기 활성층(12)과 전기적으로 연결되어 불량이 발생되는 것을 방지할 수 있게 된다. 이와 같이 실시 예에 의하면 발광소자의 불량 발생을 줄일 수 있게 되므로 제조 수율을 향상시킬 수 있게 된다.
도 10은 실시 예에 따른 발광소자가 적용된 발광소자 패키지를 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면, 실시 예에 따른 발광소자 패키지는 몸체(120)와, 상기 몸체(120)에 배치된 제1 리드전극(131) 및 제2 리드전극(132)과, 상기 몸체(120)에 제공되어 상기 제1 리드전극(131) 및 제2 리드전극(132)과 전기적으로 연결되는 실시 예에 따른 발광소자(100)와, 상기 발광소자(100)를 포위하는 몰딩부재(140)를 포함할 수 있다.
상기 몸체(120)는 실리콘 재질, 합성수지 재질, 또는 금속 재질을 포함하여 형성될 수 있으며, 상기 발광소자(100)의 주위에 경사면이 형성될 수 있다.
상기 제1 리드전극(131) 및 제2 리드전극(132)은 서로 전기적으로 분리되며, 상기 발광소자(100)에 전원을 제공한다. 또한, 상기 제1 리드전극(131) 및 제2 리드전극(132)은 상기 발광소자(100)에서 발생된 빛을 반사시켜 광 효율을 증가시킬 수 있으며, 상기 발광소자(100)에서 발생된 열을 외부로 배출시키는 역할을 할 수도 있다.
상기 발광소자(100)는 상기 몸체(120) 위에 배치되거나 상기 제1 리드전극(131) 또는 제2 리드전극(132) 위에 배치될 수 있다.
상기 발광소자(100)는 상기 제1 리드전극(131) 및 제2 리드전극(132)과 와이어 방식, 플립칩 방식 또는 다이 본딩 방식 중 어느 하나에 의해 전기적으로 연결될 수도 있다.
상기 몰딩부재(140)는 상기 발광소자(100)를 포위하여 상기 발광소자(100)를 보호할 수 있다. 또한, 상기 몰딩부재(140)에는 형광체가 포함되어 상기 발광소자(100)에서 방출된 광의 파장을 변화시킬 수 있다.
실시 예에 따른 발광소자 또는 발광소자 패키지는 복수 개가 기판 위에 어레이될 수 있으며, 상기 발광소자 패키지의 광 경로 상에 광학 부재인 렌즈, 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트 등이 배치될 수 있다. 이러한 발광소자 패키지, 기판, 광학 부재는 라이트 유닛으로 기능할 수 있다. 상기 라이트 유닛은 탑뷰 또는 사이드 뷰 타입으로 구현되어, 휴대 단말기 및 노트북 컴퓨터 등의 표시 장치에 제공되거나, 조명장치 및 지시 장치 등에 다양하게 적용될 수 있다. 또 다른 실시 예는 상술한 실시 예들에 기재된 발광소자 또는 발광소자 패키지를 포함하는 조명 장치로 구현될 수 있다. 예를 들어, 조명 장치는 램프, 가로등, 전광판, 전조등을 포함할 수 있다.
실시 예에 따른 발광소자는 라이트 유닛에 적용될 수 있다. 상기 라이트 유닛은 복수의 발광소자가 어레이된 구조를 포함하며, 도 11 및 도 12에 도시된 표시 장치, 도 13 내지 도 17에 도시된 조명 장치를 포함할 수 있다.
도 11을 참조하면, 실시 예에 따른 표시 장치(1000)는 도광판(1041)과, 상기 도광판(1041)에 빛을 제공하는 발광 모듈(1031)과, 상기 도광판(1041) 아래에 반사 부재(1022)와, 상기 도광판(1041) 위에 광학 시트(1051)와, 상기 광학 시트(1051) 위에 표시 패널(1061)과, 상기 도광판(1041), 발광 모듈(1031) 및 반사 부재(1022)를 수납하는 바텀 커버(1011)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 바텀 커버(1011), 반사시트(1022), 도광판(1041), 광학 시트(1051)는 라이트 유닛(1050)으로 정의될 수 있다.
상기 도광판(1041)은 빛을 확산시켜 면광원화 시키는 역할을 한다. 상기 도광판(1041)은 투명한 재질로 이루어지며, 예를 들어, PMMA(polymethyl metaacrylate)와 같은 아크릴 수지 계열, PET(polyethylene terephthlate), PC(poly carbonate), COC(cycloolefin copolymer) 및 PEN(polyethylene naphthalate) 수지 중 하나를 포함할 수 있다.
상기 발광모듈(1031)은 상기 도광판(1041)의 적어도 일 측면에 빛을 제공하며, 궁극적으로는 표시 장치의 광원으로써 작용하게 된다.
상기 발광모듈(1031)은 적어도 하나가 제공될 수 있으며, 상기 도광판(1041)의 일 측면에서 직접 또는 간접적으로 광을 제공할 수 있다. 상기 발광 모듈(1031)은 기판(1033)과 위에서 설명된 실시 예에 따른 발광소자 또는 발광소자 패키지(200)를 포함할 수 있다. 상기 발광소자 패키지(200)는 상기 기판(1033) 위에 소정 간격으로 어레이될 수 있다.
상기 기판(1033)은 회로패턴을 포함하는 인쇄회로기판(PCB, Printed Circuit Board)일 수 있다. 다만, 상기 기판(1033)은 일반 PCB 뿐 아니라, 메탈 코어 PCB(MCPCB, Metal Core PCB), 연성 PCB(FPCB, Flexible PCB) 등을 포함할 수도 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광소자 패키지(200)는 상기 바텀 커버(1011)의 측면 또는 방열 플레이트 위에 제공될 경우, 상기 기판(1033)은 제거될 수 있다. 여기서, 상기 방열 플레이트의 일부는 상기 바텀 커버(1011)의 상면에 접촉될 수 있다.
그리고, 상기 다수의 발광소자 패키지(200)는 빛이 방출되는 출사면이 상기 도광판(1041)과 소정 거리 이격되도록 탑재될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광소자 패키지(200)는 상기 도광판(1041)의 일측면인 입광부에 광을 직접 또는 간접적으로 제공할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 도광판(1041) 아래에는 상기 반사 부재(1022)가 배치될 수 있다. 상기 반사 부재(1022)는 상기 도광판(1041)의 하면으로 입사된 빛을 반사시켜 위로 향하게 함으로써, 상기 라이트 유닛(1050)의 휘도를 향상시킬 수 있다. 상기 반사 부재(1022)는 예를 들어, PET, PC, PVC 레진 등으로 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 반사 부재(1022)는 상기 바텀 커버(1011)의 상면일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 바텀 커버(1011)는 상기 도광판(1041), 발광모듈(1031) 및 반사 부재(1022) 등을 수납할 수 있다. 이를 위해, 상기 바텀 커버(1011)는 상면이 개구된 박스(box) 형상을 갖는 수납부(1012)가 구비될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 바텀 커버(1011)는 탑 커버와 결합될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 바텀 커버(1011)는 금속 재질 또는 수지 재질로 형성될 수 있으며, 프레스 성형 또는 압출 성형 등의 공정을 이용하여 제조될 수 있다. 또한 상기 바텀 커버(1011)는 열 전도성이 좋은 금속 또는 비 금속 재료를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 표시 패널(1061)은 예컨대, LCD 패널로서, 서로 대향되는 투명한 재질의 제1 및 제2 기판, 그리고 제1 및 제2 기판 사이에 개재된 액정층을 포함한다. 상기 표시 패널(1061)의 적어도 일면에는 편광판이 부착될 수 있으며, 이러한 편광판의 부착 구조로 한정하지는 않는다. 상기 표시 패널(1061)은 광학 시트(1051)를 통과한 광에 의해 정보를 표시하게 된다. 이러한 표시 장치(1000)는 각 종 휴대 단말기, 노트북 컴퓨터의 모니터, 랩탑 컴퓨터의 모니터, 텔레비젼 등에 적용될 수 있다.
상기 광학 시트(1051)는 상기 표시 패널(1061)과 상기 도광판(1041) 사이에 배치되며, 적어도 한 장의 투광성 시트를 포함한다. 상기 광학 시트(1051)는 예컨대 확산 시트, 수평 및 수직 프리즘 시트, 및 휘도 강화 시트 등과 같은 시트 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 확산 시트는 입사되는 광을 확산시켜 주고, 상기 수평 또는/및 수직 프리즘 시트는 입사되는 광을 표시 영역으로 집광시켜 주며, 상기 휘도 강화 시트는 손실되는 광을 재사용하여 휘도를 향상시켜 준다. 또한 상기 표시 패널(1061) 위에는 보호 시트가 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
여기서, 상기 발광 모듈(1031)의 광 경로 상에는 광학 부재로서, 상기 도광판(1041) 및 광학 시트(1051)를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 12는 실시 예에 따른 표시 장치의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 12를 참조하면, 표시 장치(1100)는 바텀 커버(1152), 상기에 개시된 발광소자(100)가 어레이된 기판(1020), 광학 부재(1154), 및 표시 패널(1155)을 포함한다.
상기 기판(1020)과 상기 발광소자 패키지(200)는 발광 모듈(1060)로 정의될 수 있다. 상기 바텀 커버(1152), 적어도 하나의 발광 모듈(1060), 광학 부재(1154)는 라이트 유닛으로 정의될 수 있다.
상기 바텀 커버(1152)에는 수납부(1153)를 구비할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
여기서, 상기 광학 부재(1154)는 렌즈, 도광판, 확산 시트, 수평 및 수직 프리즘 시트, 및 휘도 강화 시트 등에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 도광판은 PC 재질 또는 PMMA(Poly methy methacrylate) 재질로 이루어질 수 있으며, 이러한 도광판은 제거될 수 있다. 상기 확산 시트는 입사되는 광을 확산시켜 주고, 상기 수평 및 수직 프리즘 시트는 입사되는 광을 표시 영역으로 집광시켜 주며, 상기 휘도 강화 시트는 손실되는 광을 재사용하여 휘도를 향상시켜 준다.
상기 광학 부재(1154)는 상기 발광 모듈(1060) 위에 배치되며, 상기 발광 모듈(1060)로부터 방출된 광을 면 광원하거나, 확산, 집광 등을 수행하게 된다.
도 13 내지 도 15는 실시 예에 따른 조명장치를 나타낸 도면이다.
도 13은 실시 예에 따른 조명 장치를 위에서 바라본 사시도이고, 도 14는 도 13에 도시된 조명 장치를 아래에서 바라본 사시도이고, 도 15는 도 13에 도시된 조명 장치의 분해 사시도이다.
도 13 내지 도 15를 참조하면, 실시 예에 따른 조명 장치는 커버(2100), 광원 모듈(2200), 방열체(2400), 전원 제공부(2600), 내부 케이스(2700), 소켓(2800)을 포함할 수 있다. 또한, 실시 예에 따른 조명 장치는 부재(2300)와 홀더(2500) 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 상기 광원 모듈(2200)은 실시 예에 따른 발광소자 또는 발광소자 패키지를 포함할 수 있다.
예컨대, 상기 커버(2100)는 벌브(bulb) 또는 반구의 형상을 가지며, 속이 비어 있고, 일 부분이 개구된 형상으로 제공될 수 있다. 상기 커버(2100)는 상기 광원 모듈(2200)과 광학적으로 결합될 수 있다. 예를 들어, 상기 커버(2100)는 상기 광원 모듈(2200)로부터 제공되는 빛을 확산, 산란 또는 여기 시킬 수 있다. 상기 커버(2100)는 일종의 광학 부재일 수 있다. 상기 커버(2100)는 상기 방열체(2400)와 결합될 수 있다. 상기 커버(2100)는 상기 방열체(2400)와 결합하는 결합부를 가질 수 있다.
상기 커버(2100)의 내면에는 유백색 도료가 코팅될 수 있다. 유백색의 도료는 빛을 확산시키는 확산재를 포함할 수 있다. 상기 커버(2100)의 내면의 표면 거칠기는 상기 커버(2100)의 외면의 표면 거칠기보다 크게 형성될 수 있다. 이는 상기 광원 모듈(2200)로부터의 빛이 충분히 산란 및 확산되어 외부로 방출시키기 위함이다.
상기 커버(2100)의 재질은 유리(glass), 플라스틱, 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리카보네이트(PC) 등일 수 있다. 여기서, 폴리카보네이트는 내광성, 내열성, 강도가 뛰어나다. 상기 커버(2100)는 외부에서 상기 광원 모듈(2200)이 보이도록 투명할 수 있고, 불투명할 수 있다. 상기 커버(2100)는 블로우(blow) 성형을 통해 형성될 수 있다.
상기 광원 모듈(2200)은 상기 방열체(2400)의 일 면에 배치될 수 있다. 따라서, 상기 광원 모듈(2200)로부터의 열은 상기 방열체(2400)로 전도된다. 상기 광원 모듈(2200)은 광원부(2210), 연결 플레이트(2230), 커넥터(2250)를 포함할 수 있다.
상기 부재(2300)는 상기 방열체(2400)의 상면 위에 배치되고, 복수의 광원부(2210)들과 커넥터(2250)이 삽입되는 가이드홈(2310)들을 갖는다. 상기 가이드홈(2310)은 상기 광원부(2210)의 기판 및 커넥터(2250)와 대응된다.
상기 부재(2300)의 표면은 빛 반사 물질로 도포 또는 코팅된 것일 수 있다. 예를 들면, 상기 부재(2300)의 표면은 백색의 도료로 도포 또는 코팅된 것일 수 있다. 이러한 상기 부재(2300)는 상기 커버(2100)의 내면에 반사되어 상기 광원 모듈(2200)측 방향으로 되돌아오는 빛을 다시 상기 커버(2100) 방향으로 반사한다. 따라서, 실시 예에 따른 조명 장치의 광 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 부재(2300)는 예로서 절연 물질로 이루어질 수 있다. 상기 광원 모듈(2200)의 연결 플레이트(2230)는 전기 전도성의 물질을 포함할 수 있다. 따라서, 상기 방열체(2400)와 상기 연결 플레이트(2230) 사이에 전기적인 접촉이 이루어질 수 있다. 상기 부재(2300)는 절연 물질로 구성되어 상기 연결 플레이트(2230)와 상기 방열체(2400)의 전기적 단락을 차단할 수 있다. 상기 방열체(2400)는 상기 광원 모듈(2200)로부터의 열과 상기 전원 제공부(2600)로부터의 열을 전달받아 방열한다.
상기 홀더(2500)는 내부 케이스(2700)의 절연부(2710)의 수납홈(2719)를 막는다. 따라서, 상기 내부 케이스(2700)의 상기 절연부(2710)에 수납되는 상기 전원 제공부(2600)는 밀폐된다. 상기 홀더(2500)는 가이드 돌출부(2510)를 갖는다. 상기 가이드 돌출부(2510)는 상기 전원 제공부(2600)의 돌출부(2610)가 관통하는 홀(2511)을 갖는다.
상기 전원 제공부(2600)는 외부로부터 제공받은 전기적 신호를 처리 또는 변환하여 상기 광원 모듈(2200)로 제공한다. 상기 전원 제공부(2600)는 상기 내부 케이스(2700)의 수납홈(2719)에 수납되고, 상기 홀더(2500)에 의해 상기 내부 케이스(2700)의 내부에 밀폐된다.
상기 전원 제공부(2600)는 돌출부(2610), 가이드부(2630), 베이스(2650), 연장부(2670)를 포함할 수 있다.
상기 가이드부(2630)는 상기 베이스(2650)의 일 측에서 외부로 돌출된 형상을 갖는다. 상기 가이드부(2630)는 상기 홀더(2500)에 삽입될 수 있다. 상기 베이스(2650)의 일 면 위에 다수의 부품이 배치될 수 있다. 다수의 부품은 예를 들어, 외부 전원으로부터 제공되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 직류변환장치, 상기 광원 모듈(2200)의 구동을 제어하는 구동칩, 상기 광원 모듈(2200)을 보호하기 위한 ESD(ElectroStatic discharge) 보호 소자 등을 포함할 수 있으나 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 연장부(2670)는 상기 베이스(2650)의 다른 일 측에서 외부로 돌출된 형상을 갖는다. 상기 연장부(2670)는 상기 내부 케이스(2700)의 연결부(2750) 내부에 삽입되고, 외부로부터의 전기적 신호를 제공받는다. 예컨대, 상기 연장부(2670)는 상기 내부 케이스(2700)의 연결부(2750)의 폭과 같거나 작게 제공될 수 있다. 상기 연장부(2670)에는 "+ 전선"과 "- 전선"의 각 일 단이 전기적으로 연결되고, "+ 전선"과 "- 전선"의 다른 일 단은 소켓(2800)에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 내부 케이스(2700)는 내부에 상기 전원 제공부(2600)와 함께 몰딩부를 포함할 수 있다. 몰딩부는 몰딩 액체가 굳어진 부분으로서, 상기 전원 제공부(2600)가 상기 내부 케이스(2700) 내부에 고정될 수 있도록 한다.
도 16 및 도 17은 실시 예에 따른 조명장치의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 16은 실시 예에 따른 조명 장치의 사시도이고, 도 17은 도 16에 도시된 조명 장치의 분해 사시도이다.
도 16 및 도 17을 참조하면, 실시 예에 따른 조명 장치는 커버(3100), 광원부(3200), 방열체(3300), 회로부(3400), 내부 케이스(3500), 소켓(3600)을 포함할 수 있다. 상기 광원부(3200)는 실시 예에 따른 발광소자 또는 발광소자 패키지를 포함할 수 있다.
상기 커버(3100)는 벌브(bulb) 형상을 가지며, 속이 비어 있다. 상기 커버(3100)는 개구(3110)를 갖는다. 상기 개구(3110)를 통해 상기 광원부(3200)와 부재(3350)가 삽입될 수 있다.
상기 커버(3100)는 상기 방열체(3300)와 결합하고, 상기 광원부(3200)와 상기 부재(3350)를 둘러쌀 수 있다. 상기 커버(3100)와 상기 방열체(3300)의 결합에 의해, 상기 광원부(3200)와 상기 부재(3350)는 외부와 차단될 수 있다. 상기 커버(3100)와 상기 방열체(3300)의 결합은 접착제를 통해 결합할 수도 있고, 회전 결합 방식 및 후크 결합 방식 등 다양한 방식으로 결합할 수 있다. 회전 결합 방식은 상기 방열체(3300)의 나사홈에 상기 커버(3100)의 나사산이 결합하는 방식으로서 상기 커버(3100)의 회전에 의해 상기 커버(3100)와 상기 방열체(3300)가 결합하는 방식이고, 후크 결합 방식은 상기 커버(3100)의 턱이 상기 방열체(3300)의 홈에 끼워져 상기 커버(3100)와 상기 방열체(3300)가 결합하는 방식이다.
상기 커버(3100)는 상기 광원부(3200)와 광학적으로 결합한다. 구체적으로 상기 커버(3100)는 상기 광원부(3200)의 발광 소자(3230)로부터의 광을 확산, 산란 또는 여기시킬 수 있다. 상기 커버(3100)는 일종의 광학 부재일 수 있다. 여기서, 상기 커버(3100)는 상기 광원부(3200)로부터의 광을 여기시키기 위해, 내/외면 또는 내부에 형광체를 가질 수 있다.
상기 커버(3100)의 내면에는 유백색 도료가 코팅될 수 있다. 여기서, 유백색 도료는 빛을 확산시키는 확산재를 포함할 수 있다. 상기 커버(3100)의 내면의 표면 거칠기는 상기 커버(3100)의 외면의 표면 거칠기보다 클 수 있다. 이는 상기 광원부(3200)로부터의 광을 충분히 산란 및 확산시키기 위함이다.
상기 커버(3100)의 재질은 유리(glass), 플라스틱, 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리카보네이트(PC) 등일 수 있다. 여기서, 폴리카보네이트는 내광성, 내열성, 강도가 뛰어나다. 상기 커버(3100)는 외부에서 상기 광원부(3200)와 상기 부재(3350)가 보일 수 있는 투명한 재질일 수 있고, 보이지 않는 불투명한 재질일 수 있다. 상기 커버(3100)는 예컨대 블로우(blow) 성형을 통해 형성될 수 있다.
상기 광원부(3200)는 상기 방열체(3300)의 부재(3350)에 배치되고, 복수로 배치될 수 있다. 구체적으로, 상기 광원부(3200)는 상기 부재(3350)의 복수의 측면들 중 하나 이상의 측면에 배치될 수 있다. 그리고, 상기 광원부(3200)는 상기 부재(3350)의 측면에서도 상단부에 배치될 수 있다.
도 17에서, 상기 광원부(3200)는 상기 부재(3350)의 6 개의 측면들 중 3 개의 측면들에 배치될 수 있다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니고, 상기 광원부(3200)는 상기 부재(3350)의 모든 측면들에 배치될 수 있다. 상기 광원부(3200)는 기판(3210)과 발광 소자(3230)를 포함할 수 있다. 상기 발광 소자(3230)는 기판(3210)의 일 면 상에 배치될 수 있다.
상기 기판(3210)은 사각형의 판 형상을 갖지만, 이에 한정되지 않고 다양한 형태를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 기판(3210)은 원형 또는 다각형의 판 형상일 수 있다. 상기 기판(3210)은 절연체에 회로 패턴이 인쇄된 것일 수 있으며, 예를 들어, 일반 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board), 메탈 코아(Metal Core) PCB, 연성(Flexible) PCB, 세라믹 PCB 등을 포함할 수 있다. 또한, 인쇄회로기판 위에 패키지 하지 않은 LED 칩을 직접 본딩할 수 있는 COB(Chips On Board) 타입을 사용할 수 있다. 또한, 상기 기판(3210)은 광을 효율적으로 반사하는 재질로 형성되거나, 표면이 광을 효율적으로 반사하는 컬러, 예를 들어 백색, 은색 등으로 형성될 수 있다. 상기 기판(3210)은 상기 방열체(3300)에 수납되는 상기 회로부(3400)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 기판(3210)과 상기 회로부(3400)는 예로서 와이어(wire)를 통해 연결될 수 있다. 와이어는 상기 방열체(3300)를 관통하여 상기 기판(3210)과 상기 회로부(3400)를 연결시킬 수 있다.
상기 발광 소자(3230)는 적색, 녹색, 청색의 광을 방출하는 발광 다이오드 칩이거나 UV를 방출하는 발광 다이오드 칩일 수 있다. 여기서, 발광 다이오드 칩은 수평형(Lateral Type) 또는 수직형(Vertical Type)일 수 있고, 발광 다이오드 칩은 청색(Blue), 적색(Red), 황색(Yellow), 또는 녹색(Green)을 발산할 수 있다.
상기 발광 소자(3230)는 형광체를 가질 수 있다. 형광체는 가넷(Garnet)계(YAG, TAG), 실리케이드(Silicate)계, 나이트라이드(Nitride)계 및 옥시나이트라이드(Oxynitride)계 중 어느 하나 이상일 수 있다. 또는 형광체는 황색 형광체, 녹색 형광체 및 적색 형광체 중 어느 하나 이상일 수 있다.
상기 방열체(3300)는 상기 커버(3100)와 결합하고, 상기 광원부(3200)로부터의 열을 방열할 수 있다. 상기 방열체(3300)는 소정의 체적을 가지며, 상면(3310), 측면(3330)을 포함한다. 상기 방열체(3300)의 상면(3310)에는 부재(3350)가 배치될 수 있다. 상기 방열체(3300)의 상면(3310)은 상기 커버(3100)와 결합할 수 있다. 상기 방열체(3300)의 상면(3310)은 상기 커버(3100)의 개구(3110)와 대응되는 형상을 가질 수 있다.
상기 방열체(3300)의 측면(3330)에는 복수의 방열핀(3370)이 배치될 수 있다. 상기 방열핀(3370)은 상기 방열체(3300)의 측면(3330)에서 외측으로 연장된 것이거나 측면(3330)에 연결된 것일 수 있다. 상기 방열핀(3370)은 상기 방열체(3300)의 방열 면적을 넓혀 방열 효율을 향상시킬 수 있다. 여기서, 측면(3330)은 상기 방열핀(3370)을 포함하지 않을 수도 있다.
상기 부재(3350)는 상기 방열체(3300)의 상면(3310)에 배치될 수 있다. 상기 부재(3350)는 상면(3310)과 일체일 수도 있고, 상면(3310)에 결합된 것일 수 있다. 상기 부재(3350)는 다각 기둥일 수 있다. 구체적으로, 상기 부재(3350)는 육각 기둥일 수 있다. 육각 기둥의 부재(3350)는 윗면과 밑면 그리고 6 개의 측면들을 갖는다. 여기서, 상기 부재(3350)는 다각 기둥뿐만 아니라 원 기둥 또는 타원 기둥일 수 있다. 상기 부재(3350)가 원 기둥 또는 타원 기둥일 경우, 상기 광원부(3200)의 상기 기판(3210)은 연성 기판일 수 있다.
상기 부재(3350)의 6 개의 측면에는 상기 광원부(3200)가 배치될 수 있다. 6 개의 측면 모두에 상기 광원부(3200)가 배치될 수도 있고, 6 개의 측면들 중 몇 개의 측면들에 상기 광원부(3200)가 배치될 수도 있다. 도 15에서는 6 개의 측면들 중 3 개의 측면들에 상기 광원부(3200)가 배치되어 있다.
상기 부재(3350)의 측면에는 상기 기판(3210)이 배치된다. 상기 부재(3350)의 측면은 상기 방열체(3300)의 상면(3310)과 실질적으로 수직을 이룰 수 있다. 따라서, 상기 기판(3210)과 상기 방열체(3300)의 상면(310)은 실질적으로 수직을 이룰 수 있다.
상기 부재(3350)의 재질은 열 전도성을 갖는 재질일 수 있다. 이는 상기 광원부(3200)로부터 발생되는 열을 빠르게 전달받기 위함이다. 상기 부재(3350)의 재질로서는 예를 들면, 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 구리(Cu), 마그네슘(Mg), 은(Ag), 주석(Sn) 등과 상기 금속들의 합금일 수 있다. 또는 상기 부재(3350)는 열 전도성을 갖는 열 전도성 플라스틱으로 형성될 수 있다. 열 전도성 플라스틱은 금속보다 무게가 가볍고, 단방향성의 열 전도성을 갖는 이점이 있다.
상기 회로부(3400)는 외부로부터 전원을 제공받고, 제공받은 전원을 상기 광원부(3200)에 맞게 변환한다. 상기 회로부(3400)는 변환된 전원을 상기 광원부(3200)로 공급한다. 상기 회로부(3400)는 상기 방열체(3300)에 배치될 수 있다. 구체적으로, 상기 회로부(3400)는 상기 내부 케이스(3500)에 수납되고, 상기 내부 케이스(3500)와 함께 상기 방열체(3300)에 수납될 수 있다. 상기 회로부(3400)는 회로 기판(3410)과 상기 회로 기판(3410) 상에 탑재되는 다수의 부품(3430)을 포함할 수 있다.
상기 회로 기판(3410)은 원형의 판 형상을 갖지만, 이에 한정되지 않고 다양한 형태를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 회로 기판(3410)은 타원형 또는 다각형의 판 형상일 수 있다. 이러한 회로 기판(3410)은 절연체에 회로 패턴이 인쇄된 것일 수 있다. 상기 회로 기판(3410)은 상기 광원부(3200)의 기판(3210)과 전기적으로 연결된다. 상기 회로 기판(3410)과 상기 기판(3210)의 전기적 연결은 예로서 와이어(wire)를 통해 연결될 수 있다. 와이어는 상기 방열체(3300)의 내부에 배치되어 상기 회로 기판(3410)과 상기 기판(3210)을 연결할 수 있다. 다수의 부품(3430)은 예를 들어, 외부 전원으로부터 제공되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 직류변환장치, 상기 광원부(3200)의 구동을 제어하는 구동칩, 상기 광원부(3200)를 보호하기 위한 ESD(ElectroStatic discharge) 보호 소자 등을 포함할 수 있다.
상기 내부 케이스(3500)는 내부에 상기 회로부(3400)를 수납한다. 상기 내부 케이스(3500)는 상기 회로부(3400)를 수납하기 위해 수납부(510)를 가질 수 있다. 상기 수납부(3510)는 예로서 원통 형상을 가질 수 있다. 상기 수납부(3510)의 형상은 상기 방열체(3300)의 형상에 따라 달라질 수 있다. 상기 내부 케이스(3500)는 상기 방열체(3300)에 수납될 수 있다. 상기 내부 케이스(3500)의 수납부(3510)는 상기 방열체(3300)의 하면에 형성된 수납부에 수납될 수 있다.
상기 내부 케이스(3500)는 상기 소켓(3600)과 결합될 수 있다. 상기 내부 케이스(3500)는 상기 소켓(3600)과 결합하는 연결부(3530)를 가질 수 있다. 상기 연결부(3530)는 상기 소켓(3600)의 나사홈 구조와 대응되는 나사산 구조를 가질 수 있다. 상기 내부 케이스(3500)는 부도체이다. 따라서, 상기 회로부(3400)와 상기 방열체(3300) 사이의 전기적 단락을 막는다. 예로서 상기 내부 케이스(3500)는 플라스틱 또는 수지 재질로 형성될 수 있다.
상기 소켓(600)은 상기 내부 케이스(500)와 결합될 수 있다. 구체적으로, 상기 소켓(3600)은 상기 내부 케이스(3500)의 연결부(3530)와 결합될 수 있다. 상기 소켓(3600)은 종래 재래식 백열 전구와 같은 구조를 가질 수 있다. 상기 회로부(3400)와 상기 소켓(3600)은 전기적으로 연결된다. 상기 회로부(3400)와 상기 소켓(3600)의 전기적 연결은 와이어(wire)를 통해 연결될 수 있다. 따라서, 상기 소켓(3600)에 외부 전원이 인가되면, 외부 전원은 상기 회로부(3400)로 전달될 수 있다. 상기 소켓(3600)은 상기 연결부(3550)의 나사산 구조과 대응되는 나사홈 구조를 가질 수 있다.
이상에서 실시 예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시 예에 포함되며, 반드시 하나의 실시 예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시 예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시 예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시 예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 예에 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: 발광구조물
11: 제1 도전형 반도체층
12: 활성층 13: 제2 도전형 반도체층
15: 오믹접촉층 17: 반사전극
30: 제1 금속층 40: 제1 절연층
42: 제2 절연층 50: 제2 금속층
60: 본딩층 70: 지지부재
80: 컨택부 83: 볼륨 에미팅층
85: Ti 산화물층 87: 형광체
93: 지지부 95: 반사층
12: 활성층 13: 제2 도전형 반도체층
15: 오믹접촉층 17: 반사전극
30: 제1 금속층 40: 제1 절연층
42: 제2 절연층 50: 제2 금속층
60: 본딩층 70: 지지부재
80: 컨택부 83: 볼륨 에미팅층
85: Ti 산화물층 87: 형광체
93: 지지부 95: 반사층
Claims (1)
- 제1 도전형 반도체층, 상기 제1 도전형 반도체층 아래에 활성층, 상기 활성층 아래에 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광구조물;
상기 활성층과 상기 제2 도전형 반도체층을 관통하여 상기 제1 도전형 반도체층에 전기적으로 연결된 컨택부;
상기 컨택부 둘레에 배치된 제1 절연층; 및
상기 제1 절연층 둘레에 배치된 제2 절연층을 포함하고,
상기 제1 절연층과 상기 제2 절연층의 적어도 일부 영역은 소정 간격으로 이격되어 배치되며,
상기 제1절연층과 상기 제2절연층 사이에 상기 제1도전형 반도체층, 상기 활성층, 상기 제2도전형 반도체층이 배치되는 발광소자.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180063769A KR101929894B1 (ko) | 2018-06-01 | 2018-06-01 | 발광소자, 발광소자 패키지 및 발광소자의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180063769A KR101929894B1 (ko) | 2018-06-01 | 2018-06-01 | 발광소자, 발광소자 패키지 및 발광소자의 제조방법 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020120038995A Division KR101865942B1 (ko) | 2012-04-16 | 2012-04-16 | 발광소자, 발광소자 패키지 및 라이트 유닛 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020180158160A Division KR102023089B1 (ko) | 2018-12-10 | 2018-12-10 | 발광소자, 발광소자 패키지 및 라이트 유닛 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20180068907A true KR20180068907A (ko) | 2018-06-22 |
| KR101929894B1 KR101929894B1 (ko) | 2018-12-17 |
Family
ID=62768680
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020180063769A KR101929894B1 (ko) | 2018-06-01 | 2018-06-01 | 발광소자, 발광소자 패키지 및 발광소자의 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101929894B1 (ko) |
-
2018
- 2018-06-01 KR KR1020180063769A patent/KR101929894B1/ko active IP Right Grant
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR101929894B1 (ko) | 2018-12-17 |
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