KR101332794B1 - 발광 장치, 이를 포함하는 발광 시스템, 상기 발광 장치 및발광 시스템의 제조 방법 - Google Patents

발광 장치, 이를 포함하는 발광 시스템, 상기 발광 장치 및발광 시스템의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

발광 장치, 이를 포함하는 발광 시스템, 상기 발광 장치 및 발광 시스템의 제조 방법이 제공된다. 상기 발광 장치는 적층된 다수의 발광 소자를 포함하되, 다수의 발광 소자는, 각각 적어도 하나의 발광 소자를 포함하는 제1 및 제2 발광 그룹으로 구분되고, 다수의 발광 소자에 AC 전원을 인가하면, 제1 및 제2 발광 그룹은 교대로 턴온된다.
발광 장치, 발광 시스템, 적층, AC

Description

발광 장치, 이를 포함하는 발광 시스템, 상기 발광 장치 및 발광 시스템의 제조 방법{Light emitting device, light emitting system comprising the same, and fabricating method of the light emitting device and the light emitting system}
발광 장치, 이를 포함하는 발광 시스템, 상기 발광 장치 및 발광 시스템의 제조 방법에 관한 것이다.
LED(Light Emitting Diode)와 같은 발광 소자는, 전자와 홀의 결합에 의해 광을 발산한다. 이러한 발광 소자는 소비 전력이 적고, 수명이 길고, 협소한 공간에서도 설치 가능하며, 진동에 강한 특성을 지닌다.
이러한 발광 소자를 이용한 발광 장치는 사용 전원에 따라 AC용 발광 장치와 DC용 발광 장치로 구분할 수 있다. 그런데, AC용 발광 장치와 DC용 발광 장치 각각이 단위 면적에 형성된 n개의 발광 소자가 포함한다고 할 경우, AC용 발광 장치는 DC용 발광 장치에 비해 단위 면적당 광효율이 떨어진다. 왜냐하면, DC용 발광 장치는 DC전압이 인가될 경우 n개의 발광 소자가 모두 턴온된다. 하지만, AC용 발광 장치는 AC전압이 인가될 경우, n개의 발광 소자가 교대로 턴온/턴오프를 반복한다(예 를 들어, n/2개의 발광 소자가 턴온되는 동안, 나머지 n/2개의 발광 소자는 턴오프된다.). 따라서, AC용 발광 장치의 단위 면적당 광효율은 DC용 발광 장치의 단위 면적당 광효율의 1/2 정도가 된다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 단위 면적당 광 효율이 개선된 발광 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 상기 발광 장치를 포함하는 발광 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 단위 면적당 광 효율이 개선된 발광 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 상기 발광 장치의 제조 방법을 이용한 상기 발광 시스템의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 발광 장치의 일 태양은 적층된 다수의 발광 소자를 포함하되, 다수의 발광 소자는, 각각 적어도 하나의 발광 소자를 포함하는 제1 및 제2 발광 그룹으로 구분되고, 다수의 발광 소자에 AC 전원을 인가하면, 제1 및 제2 발광 그룹은 교대로 턴온된다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 발광 장치의 다른 태양은 기판, 기판 상에 형성되고, 순차적으로 적층된 제1 도전형의 제1 도전 패턴, 제1 발광 패턴, 제2 도전형의 제2 도전 패턴을 포함하는 제1 발광 구조체, 제1 발광 구조체 상에 형성되고, 순차적으로 적층된 제1 도전형의 제3 도전 패턴, 제2 발광 패턴, 제2 도전형의 제4 도전 패턴을 포함하는 제2 발광 구조체, 제1 도전 패턴과 전기적으로 연결된 제1 전극, 제2 및 제3 도전 패턴과 전기적으로 연결된 제2 전극, 및 제4 도전 패턴과 전기적으로 연결된 제3 전극을 포함한다.
상기 다른 과제를 달성하기 위한 본 발명의 발광 시스템의 일 태양은 서로 전기적으로 분리된 제1 및 제2 도전 영역을 포함하는 회로 기판, 및 회로 기판 상에 배치된 전술한 발광 장치를 포함하되, 제1 도전 영역은 제1 및 제3 전극과 전기적으로 연결되고, 제2 도전 영역은 제2 전극과 전기적으로 연결된다.
상기 다른 과제를 달성하기 위한 본 발명의 발광 시스템의 다른 태양은 전술한 발광 장치를 포함한다.
상기 또 다른 과제를 달성하기 위한 본 발명의 발광 장치의 제조 방법의 일 태양은 제1 기판 상에, 순차적으로 적층된 제1 도전형의 제1 도전 패턴, 제1 발광 패턴, 제2 도전형의 제2 도전 패턴을 포함하는 제1 발광 구조체를 형성하고, 제2 기판 상에, 순차적으로 적층된 제2 도전형의 제3 도전 패턴, 제2 발광 패턴, 제1 도전형의 제4 도전 패턴을 포함하는 제2 발광 구조체를 형성하고, 제2 도전 패턴과 제4 도전 패턴이 서로 마주보도록 제1 및 제2 기판을 본딩하고, 제2 기판을 제거하는 것을 포함한다.
상기 또 다른 과제를 달성하기 위한 본 발명의 발광 장치의 제조 방법의 다른 태양은 제1 기판 상에, 순차적으로 적층된 제1 도전형의 제1 도전 패턴, 제1 발 광 패턴, 제2 도전형의 제2 도전 패턴을 포함하는 제1 발광 구조체를 형성하고, 제1 발광 구조체의 상면과 측면에, 제2 도전 패턴과 전기적으로 연결되고, 반사 특성을 갖는 제1 전극을 형성하고, 제2 기판과 제1 기판을 본딩하되, 제1 전극과 제2 기판이 전기적으로 연결되도록 하고, 제1 기판을 제거하고, 제3 기판 상에, 순차적으로 적층된 제1 도전형의 제3 도전 패턴, 제2 발광 패턴, 제2 도전형의 제4 도전 패턴을 포함하는 제2 발광 구조체를 형성하고, 제2 기판과 제3 기판을 본딩하되, 제1 도전 패턴과 제4 도전 패턴을 전기적으로 연결되도록 하고, 제3 기판을 제거하는 것을 포함한다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 발광 시스템의 제조 방법의 일 태양은 전술한 발광 장치의 제조 방법을 이용한다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다.
본 명세서에서 이용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 이용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 그리고, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또, 이하 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 이용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 이용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하 나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 개략도인 평면도 및 단면도를 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이고, 발명의 범주를 제한하기 위한 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 회로도이다. 도 2a 및 도 2b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 장치의 동작을 설명하기 위한 도면들이다.
우선, 도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 장치(1)는 순차적으로 적층된 제1 발광 소자(10)와 제2 발광 소자(12)를 포함한다. 본 발명의 제1 실시예에서는 2개의 발광 소자(10, 12)가 적층되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 특히, 도 1에서 도시된 점선으로 표시된 정육면체는, 제1 발광 소자(10)와 제2 발광 소자(12)가 적층된 형상을 설명하기 위한 것이고, 제1 발광 소자(10)와 제2 발광 소자(12)의 형상을 정육면체로 한정하기 위한 것은 아니다.
제1 발광 소자(10)와 제2 발광 소자(12)는 제1 노드(18)와 제2 노드(19) 사이에 전기적으로 연결되되, 서로 반대 방향으로 연결되어 있다. 즉, 제1 발광 소자(10)의 양극은 제2 노드(19)와, 제1 발광 소자(10)의 음극은 제1 노드(18)와 전기적으로 연결되어 있다. 제2 발광 소자(12)의 양극은 제1 노드(18)와, 제2 발광 소자(12)의 음극은 제2 노드(19)와 전기적으로 연결되어 있다.
특히, 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 장치(1)는 AC 전원을 이용하여 구동될 수 있다. AC 전원을 이용하여 발광 장치(1)가 동작할 때에는, 제1 발광 소자(10) 및 제2 발광 소자(12)가 교대로 턴온된다.
구체적으로 설명하면, 도 2a에 도시된 것처럼, 제1 노드(18)에 제1 바이어스(+)이 인가되고 제2 노드(19)에 제2 바이어스(-)가 인가될 때에는, 제2 발광 소자(12)는 턴온되고 제1 발광 소자(10)는 턴오프된다. 반대로, 도 2b에 도시된 것처럼, 제1 노드(18)에 제2 바이어스(-)이 인가되고 제2 노드(19)에 제1 바이어스(+)가 인가될 때에는, 제1 발광 소자(10)는 턴온되고 제2 발광 소자(12)는 턴오프된다.
여기서, 제1 바이어스(+)는 제2 바이어스(-)보다 상대적으로 높은 레벨을 갖는다. 예를 들어, 제1 바이어스(+)는 양의 바이어스이고 제2 바이어스(-)는 음의 바이어스일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 장치(1)에 DC전원을 인가하면, DC전원을 어떻게 인가하는가에 따라 제1 발광 소자(10) 및 제2 발광 소자(12) 중 어 느 하나만이 턴온된다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 장치(1)는 제1 발광 소자(10)와 제2 발광 소자(12)가 적층되어 있고, AC전원이 인가되더라도 2개의 발광 소자(10, 12) 중 어느 하나는 턴온되기 때문에 단위 면적당 광효율이 일정하다. 뿐만 아니라, AC전원을 사용하는 종래의 AC용 발광 장치(즉, 발광 소자가 적층되어 있지 않은 발광 장치)에 비해, 단위 면적당 광효율이 높아진다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 회로도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광 장치(2)는 n개(n은 3이상의 자연수)의 발광 소자(10, 12, 14, 16)가 순차적으로 적층되어 있다. 도면에서는 4개의 발광 소자(10, 12, 14, 16)만을 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
n개의 발광 소자(10, 12, 14, 16)는 각각 적어도 하나의 발광 소자(10, 12, 14, 16)를 포함하는 제1 발광 그룹과 제2 발광 그룹으로 구분할 수 있다. 예를 들어, 제1 발광 그룹에는 발광 소자(10, 14)가 포함되고, 제2 발광 그룹에는 발광 소자(12, 16)가 포함될 수 있다.
또한, 도 3에 도시된 것과 같이, 제1 발광 그룹에 포함되는 발광 소자(10, 14)와, 제2 발광 그룹에 포함되는 발광 소자(12, 16)는 교대로 적층되어 있을 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 제1 발광 그룹에 포함되는 발광 소자(10) 상에 발광 소자(14)가 형성되고, 제2 발광 그룹에 포함되는 발광 소자(12) 상에 발 광 소자(16)이 형성될 수 있다.
제1 발광 그룹에 포함되는 발광 소자(10, 14)와, 제2 발광 그룹에 포함되는 발광 소자(12, 16)는 제1 노드(18)와 제2 노드(19) 사이에 전기적으로 연결되되, 서로 반대 방향으로 연결되어 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 발광 장치(2)는 AC 전원을 이용하여 구동될 수 있다. AC 전원을 이용하여 발광 장치(2)가 동작할 때에는, 제1 발광 그룹에 포함되는 발광 소자(10, 14), 제2 발광 그룹에 포함되는 제2 발광 소자(12, 16)가 교대로 턴온된다.
반면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광 장치(2)에 DC전원을 인가하면, DC전원을 어떻게 인가하는가에 따라 제1 발광 그룹에 포함되는 제1 발광 소자(10, 14), 또는 제2 발광 그룹에 포함되는 제2 발광 소자(12, 16)가 턴온된다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 제3 내지 제5 실시예에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 회로도들이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 발광 장치(3)에서, 제1 발광 소자(10)는 다수의 서브 발광 소자(10_1~10_4)를 포함하고, 제2 발광 소자(12)는 다수의 서브 발광 소자(12_1~12_4)를 포함할 수 있다. 도 4에서는 다수의 서브 발광 소자(10_1~10_4, 12_1~12_4)는 서로 직렬로 연결되는 것을 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 다수의 서브 발광 소자(10_1~10_4, 12_1~12_4)는 서로 병렬로 연결될 수도 있고, 직병렬로 연결될 수도 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 발광 장치(4)에서, 제1 발광 소자(10)는 다수의 서브 발광 소자(10_1~10_4)를 포함할 수 있다. 다수의 서브 발광 소자(10_1~10_4)는 전술한 것과 같이, 직렬 및/또는 병렬로 연결되어 있을 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제5 실시예에 따른 발광 장치(5)에서, 제2 발광 소자(12)는 다수의 서브 발광 소자(12_1~12_4)를 포함할 수 있다. 다수의 서브 발광 소자(12_1~12_4)는 전술한 것과 같이, 직렬 및/또는 병렬로 연결되어 있을 수 있다.
도 7은 본 발명의 제6 실시예에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 단면도이다. 도 8a 및 도 8b는 본 발명의 제6 실시예에 따른 발광 장치의 동작을 설명하기 위한 도면들이다. 도 7은 도 1의 회로를 실제로 구현한 예이다. 발광 소자의 구현 예로 버티컬 타입(vertical type)의 발광 소자를 제시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
우선, 도 7을 참조하면, 본 발명의 제6 실시예에 따른 발광 장치(20)는 적층되어 있는 제1 발광 구조체(110)과 제2 발광 구조체(160)를 포함한다. 제1 발광 구조체(110)는 제1 전극(140)과 제2 전극(150)에 인가되는 바이어스에 따라 턴온/턴오프되고, 제2 발광 구조체(160)는 제2 전극(150)과 제3 전극(170)에 인가되는 바이어스에 따라 턴온/턴오프된다. 전술한 바와 같이, 제1 발광 구조체(110)와 제2 발광 구조체(160)는 서로 교대로 턴온된다. 제1 발광 구조체(110)는 도 1의 제1 발광 소자(10)에 대응되고, 제2 발광 구조체(160)는 도 1의 제2 발광 소자(12)에 대응될 수 있다.
제1 발광 구조체(110)는 순차적으로 적층된 제2 도전형의 제2 도전 패턴(116), 제1 발광 패턴(114), 제1 도전형의 제1 도전 패턴(112)을 포함한다. 제2 발광 구조체(160)는 순차적으로 적층된 제2 도전형의 제4 도전 패턴(166), 제2 발광 패턴(164), 제1 도전형의 제3 도전 패턴(162)을 포함한다. 제1 발광 구조체(110) 및 제2 발광 구조체(160)는 상측의 폭이 하측의 폭보다 넓어서 측벽이 경사를 가질 수 있다. 제2 발광 구조체(160)의 측벽의 경사는, 제2 발광 구조체(160) 내에서 발생된 광이 제2 발광 구조체(160) 내에서 갇히지 않고 외부로 잘 빠져나갈 수 있도록 한다.
제1 내지 제4 도전 패턴(112, 116, 162, 166), 제1 및 제2 발광 패턴(114, 164)는 InxAlyGa(1-x-y)N(0≤x≤1, 0≤y≤1) (즉, GaN을 포함하는 다양한 물질)을 포함할 수 있다. 즉, 제1 내지 제4 도전 패턴(112, 116, 162, 166), 제1 및 제2 발광 패턴(114, 164)은 예를 들어, AlGaN일 수도 있고, InGaN일 수도 있다.
각 층에 대해서 구체적으로 설명하면, 제1 및 제3 도전 패턴(112, 162)은 제1 도전형(예를 들어, n형)이고, 제2 및 제4 도전 패턴(116, 166)은 제2 도전형(예를 들어, p형)일 수 있으나, 설계 방식에 따라서 제1 및 제3 도전 패턴(112, 162)이 제2 도전형(p형)이고, 제2 및 제4 도전 패턴(116, 166)이 제1 도전형(n형)일 수 있다.
제1 발광 패턴(114)은 제1 도전 패턴(112)의 캐리어(예를 들어, 전자)와 제2 도전 패턴(116)의 캐리어(예를 들어, 홀)가 결합하면서 광을 발생하는 영역이고, 제2 발광 패턴(164)은 제3 도전 패턴(162)의 캐리어(예를 들어, 전자)와 제4 도전 패턴(166)의 캐리어(예를 들어, 홀)가 결합하면서 광을 발생하는 영역이다.
제1 및 제2 발광 패턴(114, 164)은 도면으로 정확하게 도시하지는 않았으나, 우물층과 장벽층으로 이루어질 수 있는데, 우물층은 장벽층보다 밴드갭이 작기 때문에, 우물층에 캐리어(전자, 홀)가 모여 결합하게 된다. 이러한 제1 및 제2 발광 패턴(114, 164)은 우물층의 개수에 따라 단일 양자 우물(Single Quantum Well; SQW) 구조, 다중 양자 우물(Multiple Quantum Well; MQW) 구조로 구분할 수 있다. 단일 양자 우물 구조는 하나의 우물층을 포함하고, 다중 양자 우물 구조는 다층의 우물층을 포함한다. 발광 특성을 조절하기 위해서, 우물층, 장벽층 중 적어도 어느 한 곳에, B, P, Si, Mg, Zn, Se, Al 중 적어도 하나를 도핑할 수 있다.
제1 전극(140)은 보울(bowl) 형태이고, 제1 발광 구조체(110)는 제1 전극(140)을 채우도록 형성될 수 있다. 또한, 제1 전극(140)은 상측의 폭이 하측의 폭보다 넓어서 측벽이 경사를 가질 수 있다. 도시된 것과 같이, 제1 전극(140)은 밑면으로부터 튀어나온 돌기(141)를 포함할 수 있다. 제1 발광 구조체(110)의 바닥면에는 돌기(141)에 의해 홈(118)이 형성되어 있다.
또한, 제1 전극(140)은 반사율이 높은 물질을 사용할 수 있다. 제1 전극(140)은 예를 들어, 은(Ag), 알루미늄(Al) 중 적어도 하나를 사용할 수 있다. 후술하겠으나, 제1 및 제2 발광 구조체(110, 160)에서 발생된 광이 제1 전극(140)(특히, 돌기(141))에 반사되어 발광 소자(1)의 전면으로 빠져나가게 된다.
절연 패턴(120)은 제1 발광 구조체(110)의 내벽을 따라 컨포말하게 형성된 다. 또한, 절연 패턴(120)은 예를 들어, 산화막, 질화막, 산질화막, Al2O3, AlN 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 절연 패턴(120)이 제1 전극(140)과 제1 발광 구조체(110)의 사이에 형성되어 있기 때문에, 제1 전극(140)이 제1 도전 패턴(112)과 제2 도전 패턴(116)을 전기적으로 연결하는 것을 방지한다(즉, short시키지 않는다.). 따라서, 제1 전극(140)이 제1 발광 구조체(110)의 측면에 형성되어 있어도(즉, 제1 전극(140)이 제1 발광 구조체(110)를 둘러싸고 있어도), 제1 도전 패턴(112)과 제2 도전 패턴(116) 사이에 누설 전류가 발생하지 않는다.
절연 패턴(120)은 제1 전극(140)의 일부를 노출시키도록 패터닝되어 있고, 제1 오믹층(130)은 상기 노출된 제1 전극(140) 상에 형성되어, 제1 전극(140)과 제1 발광 구조체(110)의 제2 도전 패턴(116)을 전기적으로 연결한다. 예를 들어, 제1 오믹층(130)은 ITO(Indium Tin Oxide), 징크(Zn), 징크 옥사이드(ZnO), 은(Ag), 주석(Ti), 알루미늄(Al), 금(Au), 니켈(Ni), 인듐 옥사이드(In2O3), 틴 옥사이드(SnO2), 구리(Cu), 텅스텐(W), 백금(Pt) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제2 오믹층(142)은 제1 도전 패턴(112) 상에 형성될 수 있고, 예를 들어, 제2 오믹층(142)은 ITO(Indium Tin Oxide), 징크(Zn), 징크 옥사이드(ZnO), 은(Ag), 주석(Ti), 알루미늄(Al), 금(Au), 니켈(Ni), 인듐 옥사이드(In2O3), 틴 옥사이드(SnO2), 구리(Cu), 텅스텐(W), 백금(Pt) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제2 오믹층(142)은 제2 전극(150)에서 제1 도전 패턴(112)으로 흐르는 전류(또는 제2 전극(150)에서 제4 도전 패턴(166)으로 흐르는 전류)의 크라우딩(crowding)을 개선하고 전류의 스프레딩(spreading)을 향상시킬 수 있다.
제2 전극(150)은 제2 오믹층(142) 상에 형성되어, 제1 도전 패턴(112) 및 제4 도전 패턴(166)과 전기적으로 연결된다. 제1 발광 구조체(110)는 돌기(141)에 의해 일측과 타측으로 구분될 수 있는데, 제2 전극(150)은 제1 발광 구조체(110)의 일측에 형성될 수 있다. 또한, 제2 전극(150)은 인듐 틴 옥사이드(ITO), 구리(Cu), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 백금(Pt), 알루미늄(Al), 바나듐(V), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 은(Ag) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제3 전극(170)은 제3 도전 패턴(162) 상에 형성되어, 제3 도전 패턴(162)과 전기적으로 연결된다. 제3 전극(170) 역시 인듐 틴 옥사이드(ITO), 구리(Cu), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 백금(Pt), 알루미늄(Al), 바나듐(V), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 은(Ag) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제3 오믹층(168)은 제4 도전 패턴(166) 아래에 형성될 수 있고, 예를 들어, 예를 들어, 제3 오믹층(168)은 ITO(Indium Tin Oxide), 징크(Zn), 징크 옥사이드(ZnO), 은(Ag), 주석(Ti), 알루미늄(Al), 금(Au), 니켈(Ni), 인듐 옥사이드(In2O3), 틴 옥사이드(SnO2), 구리(Cu), 텅스텐(W), 백금(Pt) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
한편, 기판(200)은 도전성 기판일 수 있고, 예를 들어, 실리콘, 스트레인 실리콘(strained Si), 실리콘 합금, SOI(Silicon-On-Insulator), 실리콘 카바이 드(SiC), 실리콘 게르마늄(SiGe), 실리콘 게르마늄 카바이드(SiGeC), 실리콘 알루미늄(Si-Al), 게르마늄, 게르마늄 합금, 갈륨 아세나이드(GaAs), 인듐 아세나이드(InAs) 및 III-V 반도체, II-VI 반도체 중 하나, 이들의 조합물, 이들의 적층물일 수 있다.
기판(200)과 제1 전극(140) 사이에는 중간 물질층(210)이 형성되어 있다. 중간 물질층(210)은 기판(200)과 제1 전극(140)을 본딩하기 위해 사용하는 물질이다. 이러한 중간 물질층(210)은 도전성 물질 예를 들어, 금속층일 수 있다. 중간 물질층(210)이 금속층일 경우, 금속층은 예를 들어, Au, Ag, Pt, Ni, Cu, Sn, Al, Pb, Cr, Ti 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 즉, 금속층은 Au, Ag, Pt, Ni, Cu, Sn, Al, Pb, Cr, Ti 단일층일 수도 있고, 이들의 적층물일 수도 있고, 이들의 조합물일 수도 있다. 예를 들면, 금속층은 Au 단일층일수도 있고, Au-Sn 이중층일 수도 있고, Au와 Sn를 교대로 여러 번 적층한 멀티층일 수도 있다. 이러한 중간 물질층(210)은 제1 전극(140)에 비해 반사율은 낮은 물질일 수 있다.
도 7에서는 중간 물질층(210)이 기판(200)의 프로파일을 따라 형성되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 전극(140)의 프로파일에 따라 컨포말하게 형성되어 있을 수도 있다.
도시하지 않으나, 제1 전극(140)과 중간 물질층(210) 사이에 베리어층이 형성되어 있을 수 있다. 베리어층은 광의 반사 역할을 하는 제1 전극이 손상되지 않도록 한다. 이러한 베리어층은 Pt, Ni, Cu, Al, Cr, Ti, W 단일층일 수도 있고, 이들의 적층물일 수도 있고, 이들의 조합물일 수도 있다. 예를 들어, TiW와 Pt를 교 대로 여러 번 적층한 멀티층일 수도 있다.
도시하지 않았으나, 제1 전극(140)의 돌기(141)는 선택적인 구성요소이다. 돌기(141)가 없을 경우에는 제1 발광 구조체(110)에서 발생된 광이 제1 전극(140)의 측벽에 반사되어 외부로 빠져나가게 된다.
여기서, 도 8a 및 도 8b를 참조하여, 본 발명의 제6 실시예에 따른 발광 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다. 이하에서는 제1 및 제3 도전 패턴(112, 162)은 제1 도전형(예를 들어, n형)이고, 제2 및 제4 도전 패턴(116, 166)은 제2 도전형(예를 들어, p형)인 것으로 가정한다.
본 발명의 제6 실시예에 따른 발광 장치(20)는 AC 전원을 이용하여 구동될 수 있다. AC 전원을 이용하여 발광 장치(20)가 동작할 때에는, 제1 발광 구조체(110)와 제2 발광 구조체(160)는 서로 교대로 턴온된다.
도 8a에 도시된 것과 같이, 제1 바이어스(+)는 기판(200), 제1 전극(140), 제1 오믹층(130)을 통해서 제2 도전 패턴(116)에 인가되고, 동일한 제1 바이어스(+)는 제3 전극(170)을 통해서 제3 도전 패턴(162)에 인가된다. 반면, 제2 바이어스(-)는 제2 전극(150)을 통해서 제1 도전 패턴(112), 제4 도전 패턴(166)에 인가된다. 이 경우, 제1 발광 구조체(110)에는 순방향의 바이어스가 걸리게 되므로 제1 발광 구조체(110)는 턴온되고, 제2 발광 구조체(160)에는 역방향의 바이어스가 걸리게 되므로 제2 발광 구조체(160)는 턴오프된다. 제1 발광 구조체(110)에서 발생된 광(L1)은, 경사져 있는 제1 전극(140)의 측벽에 반사되어 제3 도전 패턴(162) 쪽으로 쉽게 빠져 나가게 된다.
도 8b에 도시된 것과 같이, 제2 바이어스(-)는 기판(200), 제1 전극(140), 제1 오믹층(130)을 통해서 제2 도전 패턴(116)에 인가되고, 동일한 제2 바이어스(-)는 제3 전극(170)을 통해서 제3 도전 패턴(162)에 인가된다. 반면, 제1 바이어스(+)는 제2 전극(150)을 통해서 제1 도전 패턴(112), 제4 도전 패턴(166)에 인가된다. 이 경우, 제2 발광 구조체(160)에는 순방향의 바이어스가 걸리게 되므로 제2 발광 구조체(160)는 턴온되고, 제1 발광 구조체(110)에는 역방향의 바이어스가 걸리게 되므로 제1 발광 구조체(110)는 턴오프된다. 제2 발광 구조체(160)에서 발생된 광(L2)은, 경사져 있는 제1 전극(140)의 측벽에 반사되어 제3 도전 패턴(162) 쪽으로 쉽게 빠져 나가게 된다.
여기서, 제1 바이어스(+)는 제2 바이어스(-)보다 상대적으로 높은 레벨을 갖는다. 예를 들어, 제1 바이어스(+)는 양의 바이어스이고 제2 바이어스(-)는 음의 바이어스일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 9은 본 발명의 제7 실시예에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 단면도이다. 도 9은 도 1의 회로를 실제로 구현한 예이다.
도 9을 참조하면, 본 발명의 제7 실시예에 따른 발광 장치(21)에서 사용되는 제1 전극(140)은 제1 발광 구조체(110)를 둘러싸도록 형성되지 않는다. 구체적으로 설명하면, 본 발명의 제6 실시예에 따른 발광 소자(20)에서 사용되는 제1 전극(140)은 제1 발광 구조체(110)의 타면(즉, 바닥면)뿐만 아니라 측면에도 형성되어 있었는데, 본 발명의 제7 실시예에 따른 발광 소자(21)에 사용되는 제1 전극(140)은 제1 발광 구조체(110)의 타면에만 형성되어 있다.
한편, 선택적으로, 발광 장치(21)는 반사 메탈층(144)를 더 포함할 수 있다. 반사 메탈층(144)은 제1 도전 패턴(112)과 제4 도전 패턴(166) 사이에 개제될 수 있다. 반사 메탈층(144)이 있는 경우에는, 제1 발광 구조체(110)에서 발생한 광이 제1 전극(140)과 반사 메탈층(144)에 반사되어, 제1 발광 구조체(110)의 측면으로 빠져나갈 수 있다. 제2 발광 구조체(160)에서 발생한 광은 반사 메탈층(144)에 반사되어, 제2 발광 구조체(160)의 측면 및 상면으로 빠져나갈 수 있다.
또는, 발광 장치(21)는 반사 메탈층(144) 대신 투명 메탈층을 포함하여도 무관하다. 왜냐 하면, 기판(200)과 제1 발광 구조체(110) 사이에 제1 전극(140)이 있기 때문에, 제1 발광 구조체(110) 또는 제2 발광 구조체(160)에서 발생한 광이 제1 전극(140)에 반사되어 외부로 빠져나갈 수 있기 때문이다.
도 10은 본 발명의 제8 실시예에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 단면도이다. 발광 소자의 구현 예로 래터럴 타입(lateral type)의 발광 소자를 제시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 제8 실시예에 따른 발광 장치(22)는 기판(201) 상에 형성된 제1 발광 구조체(110)와, 제1 발광 구조체(110) 상에 형성된 제2 발광 구조체(160)를 포함한다. 제1 전극(140)은 제1 발광 구조체(110)의 노출된 제2 도전 패턴(116) 상에 형성되어 있고, 제2 전극(150)은 제1 발광 구조체(110)의 노출된 제1 도전 패턴(112) 상에 형성되어 있고, 제3 전극(170)은 제3 도전 패턴(162) 상에 형성되어 있다.
기판(201)은 사파이어(Al2O3), 징크 옥사이드(ZnO) 등의 절연성 기판일 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
기판(202)은 제1 도전 패턴(112)과 제4 도전 패턴(166) 사이에 형성될 수 있다. 기판(202)도 사파이어(Al2O3), 징크 옥사이드(ZnO) 등의 절연성 기판일 수 있는데, 내부에 제1 도전 패턴(112)과 제4 도전 패턴(166)을 전기적으로 연결하기 위한 비아(204)가 형성되어 있을 수 있다. 한편, 비아(204)를 형성해야 하기 때문에, 기판(202)의 두께는 기판(201)의 두께보다 상대적으로 얇을 수 있다.
또한, 반사 메탈층(144)은 제1 도전 패턴(112)과 제4 도전 패턴(166) 사이에 형성될 수 있다. 더 구체적으로는, 제1 도전 패턴(112)과 기판(202) 사이에 형성될 수 있다. 제1 발광 구조체(110)에서 발생한 광이 반사 메탈층(144)에 반사되어 제1 발광 구조체(110)의 측면으로 빠져나갈 수 있다. 제2 발광 구조체(160)에서 발생한 광은 반사 메탈층(144)에 반사되어, 제2 발광 구조체(160)의 측면 및 상면으로 빠져나갈 수 있다.
또는, 도면에 표시하지 않았으나, 발광 장치(22)는 반사 메탈층(144) 대신 투명 메탈층을 포함할 수도 있다. 이러한 경우, 기판(201)의 하부에 반사 메탈층을 형성할 수도 있다. 제1 발광 구조체(110) 또는 제2 발광 구조체(160)에서 발생한 광이 기판(201)의 하부에 형성된 반사 메탈층에 반사되어 외부로 빠져나갈 수 있기 때문이다.
도 11은 본 발명의 제9 실시예에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 단면도이 다. 도 11은 도 3의 회로를 실제로 구현한 예이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 제9 실시예에 따른 발광 장치(23)는 기판(200) 상에 순차적으로 적층된 제1 발광 구조체(110), 제2 발광 구조체(160), 제3 발광 구조체(180), 제4 발광 구조체(190)를 포함한다.
제1 발광 구조체(110)는 제1 도전형의 제1 도전 패턴(112), 제1 발광 패턴(114), 제2 도전형의 제2 도전 패턴(116)를 포함한다. 제2 발광 구조체(160)는 제1 도전형의 제3 도전 패턴(162), 제2 발광 패턴(164), 제2 도전형의 제4 도전 패턴(166)를 포함한다. 제3 발광 구조체(180)는 제1 도전형의 제5 도전 패턴(182), 제3 발광 패턴(184), 제2 도전형의 제6 도전 패턴(186)를 포함한다. 제4 발광 구조체(190)는 제1 도전형의 제7 도전 패턴(192), 제4 발광 패턴(194), 제2 도전형의 제8 도전 패턴(196)를 포함한다.
제1 도전 패턴(112)과 제4 도전 패턴(166) 사이, 제3 도전 패턴(162)과 제6 도전 패턴(186) 사이, 제5 도전 패턴(182)과 제8 도전 패턴(196) 사이에 각각 반사 메탈층(144, 146, 148)을 형성되어 있을 수 있다.
이하에서는 전술한 발광 장치(1~5, 20~23)를 이용하여 제조한 발광 시스템을 설명하기로 한다. 설명의 편의를 위해서, 본 발명의 제6 실시예에 따른 발광 장치(20)를 이용한 발광 시스템을 도시하였으나, 본 발명의 권리 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명이 속하는 기술의 당업자는 발광 장치(2~5, 20~23)를 이용하여도 유사하게 발광 시스템을 구축할 수 있음은 자명하다.
도 12 및 도 13는 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 시스템을 설명하기 위 한 도면이다.
도 12 및 도 13를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 시스템(31)는 회로 기판(300)과, 회로 기판(300) 상에 배치된 발광 장치(20)를 포함한다.
회로 기판(300)은 서로 전기적으로 분리된 제1 도전 영역(310), 제2 도전 영역(320)을 포함한다. 제1 도전 영역(310) 및 제2 도전 영역(320)은 회로 기판(300)의 일면에 배치되어 있다.
제1 도전 영역(310)은 발광 장치(20)의 기판(200)(즉, 제1 전극(140)) 및 제3 전극(170)과 전기적으로 연결되고, 제2 도전 영역(320)은 발광 장치(20)의 제2 전극(150)과 전기적으로 연결된다. 제1 도전 영역(310)과 제3 전극(170)은 와이어(450)를 통해서 연결되고, 제2 도전 영역(320)과 제2 전극(150)은 와이어(330)을 통해서 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 와이어 본딩 방식으로 연결될 수 있다. 기판(200)은 도전성 기판이기 때문에 별도의 와이어 없이도 제1 도전 영역(310)과 기판(200)은 전기적으로 연결될 수 있다.
도 14은 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 14을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광 시스템(32)가 제1 실시예와 다른 점은, 회로 기판(300)이 관통 비아(Through Via)(316, 326)를 구비한다는 점이다.
구체적으로, 회로 기판(300)의 일면에는 서로 전기적으로 분리된 제1 도전 영역(310) 및 제2 도전 영역(320)이 형성되어 있고, 회로 기판(300)의 타면에는 서 로 전기적으로 분리된 제3 도전 영역(312) 및 제4 도전 영역(322)이 형성되어 있다. 제1 도전 영역(310)과 제3 도전 영역(312)은 제1 관통 비아(316)를 통해서 연결되고, 제2 도전 영역(320)과 제4 도전 영역(322)은 제2 관통 비아(326)를 통해서 연결된다. 제1 도전 영역(310)과 발광 장치(20)의 기판(200)(즉, 제1 전극(140)) 및 제3 전극(170)과 전기적으로 연결되고, 제2 도전 영역(320)은 발광 장치(20)의 제2 전극(150)과 전기적으로 연결된다.
도 15는 본 발명의 제3 실시예에 따른 발광 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 15를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 발광 시스템(33)이 제1 실시예와 다른 점은, 발광 장치(20)를 둘러싸는 형광층(340)과, 형광층(340)을 둘러싸는 제2 투명 수지(350)를 포함한다는 점이다.
형광층(340)은 제1 투명 수지(342)와 형광체(phosphor)(344)를 혼합한 것일 수 있다. 형광층(340) 내에 분산된 형광체(344)가 발광 장치(20)에서 나온 광을 흡수하여 다른 파장의 광으로 파장 변환하기 때문에, 형광체의 분포가 좋을수록 발광 특성이 좋아질 수 있다. 이와 같이 될 경우, 형광체(344)에 의한 파장 변환, 혼색 효과 등이 개선된다. 도시된 것과 같이, 와이어(330)를 보호하기 위해, 형광층(340)은 와이어(330)보다 높게 형성될 수 있다.
예를 들어, 발광 시스템(33)이 백색을 만들기 위해 형광층(340)을 형성할 수 있다. 발광 장치(20)가 블루(blue) 파장의 광을 내보낼 경우, 형광체(344)는 옐로우(yellow) 형광체를 포함할 수 있고, 색재현지수 (Color Rendering Index, CRI) 특성을 높이기 위해 레드(red) 형광체도 포함할 수 있다. 또는, 발광 장치(20)가 UV 파장의 광을 내보낼 경우, 형광체(344)는 RGB(Red, Green, Blue) 모두를 포함할 수 있다.
제1 투명 수지(342)는 형광체(344)를 안정적으로 분산 가능한 재료라면 특별히 한정하지 않아도 된다. 예를 들면, 에폭시 수지, 실리콘 수지, 경질 실리콘 수지, 변성 실리콘 수지, 우레탄 수지, 옥세탄 수지, 아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리이미드 수지 등의 수지를 이용할 수가 있다.
형광체(344)는 발광 장치(20)로부터 광을 흡수하여 다른 파장의 광으로 파장 변환하는 물질이면 된다. 예를 들어, Eu, Ce 등의 란타노이드계 원소에 의해 주로 활력을 받는 질화물계/산질화물계 형광체, Eu 등의 란타노이드계, Mn 등의 천이 금속계의 원소에 의해 주로 활력을 받는 알칼리토류 할로겐 애퍼타이트 형광체, 알칼리토류 금속 붕산 할로겐 형광체, 알칼리토류 금속 알루민산염 형광체, 알칼리토류 규산염, 알칼리토류 유화물, 알칼리토류 티오갈레이트, 알칼리토류 질화 규소, 게르만산염, 또는 Ce 등의 란타노이드계 원소에 의해 주로 활력을 받는 희토류 알루민산염, 희토류 규산염 또는 Eu 등의 란타노이드계 원소에 의해 주로 활력을 받는 유기 및 유기 착체 등에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상인 것이 바람직하다. 구체적인 예로서 아래와 같은 형광체를 사용할 수가 있지만 이에 한정되지 않는다.
Eu, Ce 등의 란타노이드계 원소에 의해 주로 활력을 받는 질화물계 형광체는 M2Si5N8：Eu(M는 Sr, Ca, Ba, Mg, Zn에서 선택되는 적어도 하나) 등이 있다. 또, M2Si5N8：Eu 외, MSi7N10：Eu, M1 .8Si5O0 .2N8：Eu, M0 .9Si7O0 .1N10：Eu(M는 Sr, Ca, Ba, Mg, Zn에서 선택되는 적어도 하나) 등도 있다.
Eu, Ce 등의 란타노이드계 원소에 의해 주로 활력을 받는 산질화물계 형광체는 MSi2O2N2：Eu(M는 Sr, Ca, Ba, Mg, Zn에서 선택되는 적어도 하나) 등이 있다.
Eu 등의 란타노이드계, Mn 등의 천이 금속계의 원소에 의해 주로 활력을 받는 알칼리토류 할로겐 애퍼타이트 형광체에는 M5(PO4)3 X：R(M는 Sr, Ca, Ba, Mg, Zn에서 선택되는 적어도 하나, X는 F, Cl, Br, I에서 선택되는 적어도 하나, R는 Eu, Mn, Eu에서 선택된 적어도 하나) 등이 있다.
알칼리토류 금속 붕산 할로겐 형광체에는 M2B5O9X：R(M는 Sr, Ca, Ba, Mg, Zn에서 선택되는 적어도 하나, X는 F, Cl, Br, I에서 선택되는 적어도 하나, R는 Eu, Mn, Eu에서 선택된 적어도 하나) 등이 있다.
알칼리토류 금속 알루민산염 형광체에는 SrAl2O4：R, Sr4Al14O25：R, CaAl2O4：R, BaMg2Al16O27：R, BaMg2Al16O12：R, BaMgAl10O17：R(R는 Eu, Mn, Eu에서 선택된 어느 하나) 등이 있다.
알칼리토류 유화물 형광체에는 La2O2S：Eu, Y2O2S：Eu, Gd2O2S：Eu 등이 있다.
Ce 등의 란타노이드계 원소에 의해 주로 활력을 받는 희토류 알루민산염 형광체에는 Y3Al5O12：Ce, (Y0 .8Gd0 .2)3Al5O12：Ce, Y3(Al0 .8Ga0 .2)5 O12：Ce, (Y, Gd)3 (Al, Ga)5 O12의 조성식에서 나타내어지는 YAG계 형광체 등이 있다. 또한, Y의 일부 혹은 전부를 Tb, Lu 등으로 치환한 Tb3Al5O12：Ce, Lu3Al5O12：Ce 등도 있다.
알칼리토류 규산염 형광체에는 실리케이트(silicate)로 구성될 수있으며, 대표적인 형광체로 (SrBa)2SiO4:Eu 등이 있다.
그 외의 형광체에는 ZnS：Eu, Zn2GeO4：Mn, MGa2S4：Eu(M는 Sr, Ca, Ba, Mg, Zn에서 선택되는 적어도 하나, X는 F, Cl, Br, I에서 선택되는 적어도 하나) 등이 있다.
전술한 형광체는 희망하는 바에 따라 Eu에 대신하거나 또는 Eu에 더하여 Tb, Cu, Ag, Au, Cr, Nd, Dy, Co, Ni, Ti에서 선택되는 1종 이상을 함유시킬 수도 있다.
또한, 전술한 형광체 이외의 형광체로서, 동일한 성능, 효과를 갖는 형광체도 사용할 수 있다.
제2 투명 수지(350)는 렌즈 형태를 갖고, 발광 장치(20)에서 나온 광을 확산하는 역할을 한다. 제2 투명 수지(350)의 곡률, 평평도를 조절함으로써, 확산/추출 특성을 조절할 수 있다. 또한, 제2 투명 수지(350)는 형광층(340)을 둘러싸도록 형성되어 형광층(340)을 보호하는 역할을 한다. 형광체(342)는 습기 등에 접촉할 경우 특성이 악화될 수 있기 때문이다.
제2 투명 수지(350)는 광을 투과하는 재로라면 무엇이든 가능하다. 예를 들면, 에폭시 수지, 실리콘 수지, 경질 실리콘 수지, 변성 실리콘 수지, 우레탄 수 지, 옥세탄 수지, 아크릴, 폴리카보네이트, 폴리이미드 등을 이용할 수가 있다.
도 16는 본 발명의 제4 실시예에 따른 발광 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 16을 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 발광 시스템(34)에서, 형광체(344)은 발광 장치(20), 회로 기판(300)의 프로파일을 따라 형성되어 있다.
이러한 경우, 형광체(344)는 별도의 제1 투명 수지(도 15의 342 참조) 없이 도포될 수도 있다.
별도의 제1 투명 수지없이 형광체(344)가 도포된 경우라면, 발광 장치(20)를 둘러싸는 투명 수지는 단일 층이 된다(즉, 342 없이 350 단일층이 됨.).
도 17은 본 발명의 제5 실시예에 따른 발광 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 17을 참조하면, 본 발명의 제5 실시예에 따른 발광 시스템(35)이 제3 실시예와 다른 점은, 발광 장치(20)를 둘러싸는 제1 투명 수지(342), 제1 투명 수지(342) 상에 형성된 형광체(344), 형광체(344) 상에 형성된 제2 투명 수지(350)를 포함한다는 점이다.
즉, 제1 투명 수지(342)와 형광체(344)를 섞어서 도포하지 않고, 따로따로 도포하였기 때문에, 형광체(344)는 제1 투명 수지(342)의 표면을 따라서 컨포말하게 얇게 형성될 수 있다.
도 18 내지 도 20는 본 발명의 제6 실시예에 따른 발광 시스템을 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로, 도 18 내지 도 20은 다수의 발광 장치가 회로 기판에 배열된, 발광 장치 어레이를 설명하기 위한 도면들이다. 특히, 도 19 및 도 20은 발광 장치 어레이 상에 형광층(340)과 제2 투명 수지(350)가 형성된 형태를 예시적으로 도시한 것이다.
우선 도 18을 참조하면, 본 발명의 제6 실시예에 따른 발광 시스템(36)에서, 회로 기판(300) 상에 제1 도전 영역(310)과 제2 도전 영역(320)이 나란하게 일방향으로 연장되어 있다. 발광 장치(20)는 제1 도전 영역(310) 상에, 제1 도전 영역(310)의 연장 방향을 따라 일렬로 배치된다. 발광 장치(20)의 제3 전극(170)은 제1 도전 영역(310)과 와이어(340)를 통해서 연결된다. 발광 장치(20)의 제2 전극(150)과 제2 도전 영역(320)이 와이어(330)을 통해서 연결된다.
여기서, 도 19를 참조하면, 형광층(340)과 제2 투명 수지(350)는 라인 타입으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 18에서와 같이 발광 장치(20)가 제1 도전 영역(310)의 연장 방향을 따라 배치된 경우, 형광층(340)과 제2 투명 수지(350)도 제1 도전 영역(310)의 연장 방향을 따라 배치될 수 있다. 또한, 형광층(340)과 제2 투명 수지(350)는 제1 도전 영역(310)과 제2 도전 영역(320)을 모두 둘러 싸도록 형성될 수 있다.
도 20을 참조하면, 형광층(340)과 제2 투명 수지(350)는 도트 타입으로 형성될 수 있다. 각 형광층(340)과 각 제2 투명 수지(350)는, 대응되는 발광 장치(20)만을 둘러싸도록 형성될 수 있다.
도 21은 본 발명의 제7 실시예에 따른 발광 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 21에 도시된 것은, 본 발명의 제7 실시예에 따른 발광 시스템은 최종 제품(end product)이다. 도 21의 발광 시스템은 조명 장치, 표시 장치, 모바일 장치(휴대폰, MP3 플레이어, 내비게이션(Navigation) 등)과 같은 여러 가지 장치에 적용될 수 있다. 도 21에 도시된 예시적 장치는 액정 표시 장치(LCD)에서 사용하는 에지형(edge type) 백라이트 유닛(Back Light Unit; BLU)이다. 액정 표시 장치는 자체 광원이 없기 때문에, 백라이트 유닛이 광원으로 사용되고, 백라이트 유닛은 주로 액정 패널의 후방에서 조명하게 된다.
도 21을 참조하면, 백라이트 유닛은 발광 장치(20), 도광판(410), 반사판(412), 확산 시트(414), 한쌍의 프리즘 시트(416)를 포함한다.
도광판(410)은 액정 패널(450)로 제공되는 광을 안내하는 역할을 한다. 도광판(410)은 아크릴과 같은 플라스틱 계열의 투명한 물질의 패널로 형성되어, 발광 장치(20)로부터 발생한 광을 도광판(410) 상부에 배치된 액정 패널(450) 쪽으로 진행하게 한다. 따라서, 도광판(410)의 배면에는 도광판(410) 내부로 입사한 광의 진행 방향을 액정 패널(450) 쪽으로 변환시키기 위한 각종 패턴(412a)이 인쇄되어 있다.
반사판(412)은 도광판(410)의 하부면에 설치되어 도광판(410)의 하부로 방출되는 빛을 상부로 반사한다. 반사판(412)은 도광판(410) 배면의 각종 패턴(412a)에 의해 반사되지 않은 광을 다시 도광판(410)의 출사면 쪽으로 반사시킨다. 이와 같이 함으로써, 광손실을 줄임과 동시에 도광판(410)의 출사면으로 투과되는 광의 균일도를 향상시킨다.
확산 시트(414)는 도광판(410)에서 나온 광을 분산시킴으로써 광이 부분적으로 밀집되는 것을 방지한다.
프리즘 시트(416) 상부면에 삼각기둥 모양의 프리즘이 일정한 배열을 갖고 형성되어 있으며, 통상 2장의 시트로 구성되어 각각의 프리즘 배열이 서로 소정의 각도로 엇갈리도록 배치되어 확산 시트(414)에서 확산된 광을 액정 패널(450)에 수직한 방향으로 진행하도록 한다.
도 22 내지 도 25는 본 발명의 제8 내지 11 실시예에 따른 발광 시스템을 설명하기 위한 도면들이다.
도 22 내지 도 25에서 도시된 것은, 전술하였던 발광 시스템이 적용된 예시적인 장치들(최종 제품, end product)이다. 도 22는 프로젝터를, 도 23은 자동차의 헤드라이트를, 도 24는 가로등을, 도 25는 조명등을 도시하였다. 도 22 내지 도 25에서 사용되는 발광 장치(20)는 탑뷰 타입일 수 있다.
도 22를 참고하면, 광원(410)에서 나온 광은 콘덴싱 렌즈(condensing lens)(420), 컬러 필터(430), 샤핑 렌즈(sharping lens)(440)을 통과하여 DMD(digital micromirror device)(450)에 반사되어, 프로젝션 렌즈(projection lens)(480)을 통과하여 스크린(490)에 도달한다. 광원(410) 내에는 본원 발명의 실시예들에 따르 발광 장치가 장착되어 있을 수 있다.
도 26 내지 도 35는 본 발명의 제6 실시예에 따른 발광 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 중간 단계 도면이다.
우선, 도 26을 참조하면, 기판(100) 상에 제1 도전층(112a), 제1 발광 층(114a), 제2 도전층(116a)을 순차적으로 형성한다.
제1 도전층(112a), 제1 발광층(114a), 제2 도전층(116a)는 InxAlyGa(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1)을 포함할 수 있다. 즉, 제1 도전층(112a), 제1 발광층(114a), 제2 도전층(116a)은 예를 들어, AlGaN일 수도 있고, InGaN일 수도 있다.
이러한 제1 도전층(112a), 제1 발광층(114a), 제2 도전층(116a)은 MOCVD(metal organic chemical vapor deposition), 액상성장법(liquid phase epitaxy), 수소액상성장법(hydride vapor phase epitaxy), 분자빔 성장법(Molecular beam epitaxy), MOVPE(metal organic vapor phase epitaxy) 등을 이용하여 순차적으로 형성할 수 있다.
한편, 제2 도전층(116a)을 형성한 후에, 제2 도전층(116a)을 활성화하기 위해 어닐링을 할 수 있다. 예를 들어, 약 400℃ 정도에서 어닐링을 할 수 있다. 구체적으로, 제2 도전층(116a)이 예를 들어, Mg가 도핑되어 있는 InxAlyGa(1-x-y)N 이라면, 어닐링을 통해서 Mg와 결합되어 있는 H를 떨어뜨림으로써, 제2 도전층(116a)이 p형 특성을 확실히 나타낼 수 있도록 한다.
도면에는 표시하지 않았으나, 제1 도전층(112a)을 형성하기 전에, 기판(100) 상에 희생층, 버퍼층을 먼저 형성할 수도 있다. 따라서, 버퍼층 상에 제1 도전층(112a), 발광층(114a), 제2 도전층(116a)을 순차적으로 형성할 수도 있다.
희생층은 후술하는 것과 같이, LLO(Laser Lift Off) 방법을 사용하여 기판(100)을 떨어뜨릴 때 제거되는 층이다. 이러한 희생층은 GaN층을 사용할 수 있 다.
버퍼층은 제1 도전층(112a)을 형성할 때(성장시킬 때) 씨드층(seed layer) 역할을 한다. 이러한 버퍼층(104)은 InxAlyGa(1-x-y)N(0≤x≤1, 0≤y≤1), SixCyN(1-x-y)(0≤x≤1, 0≤y≤1)일 수 있다.
도 27를 참조하면, 제2 도전층(116a), 제1 발광층(114a), 제1 도전층(112a)을 식각하여, 제2 도전 패턴(116), 발광 패턴(114), 제1 도전 패턴(112), 홈(118)을 포함하는 제1 발광 구조체(110)를 형성할 수 있다.
도 27 도시된 것처럼, 제1 발광 구조체(110)의 하측의 폭이 상측의 폭보다 넓어서, 제1 발광 구조체(110)의 측벽은 경사를 갖고 있을 수 있다.
도 28을 참조하면, 제1 발광 구조체(110)의 상면과 측벽과, 홈(118) 내에 절연 패턴(120)을 형성한다. 즉, 절연 패턴(120)은 제1 발광 구조체(110)의 프로파일을 따라서 컨포말하게(conformally) 형성될 수 있다. 절연 패턴(120)은 제2 도전 패턴(116)의 상면 일부를 노출시키도록 패터닝되어 있을 수 있다.
도 29를 참조하면, 노출된 제2 도전 패턴(116) 상에 제1 오믹층(130)을 형성한다. 제1 오믹층(130)은 예를 들어, ITO(Indium Tin Oxide), 징크 옥사이드(ZnO), 은(Ag), 주석(Ti), 알루미늄(Al), 금(Au), 니켈(Ni), 인듐 옥사이드(In2O3), 틴 옥사이드(SnO2), 구리(Cu), 텅스텐(W), 백금(Pt) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이어서, 제1 오믹층(130)을 활성화시키기 위해서, 제1 오믹층(130)이 형성된 기판(100)을 어닐링할 수 있다. 예를 들어, 약 400℃ 정도에서 어닐링을 할 수 있 다.
이어서, 절연 패턴(120)과 제1 오믹층(130) 상에, 제1 전극(140)을 형성한다. 따라서, 제1 전극(140)은 제1 발광 구조체(110)의 상면과 측면, 제1 및 제2 홈(118)에 형성되게 된다. 즉, 제1 전극(140)은 홈(118)의 프로파일을 따라 생긴 돌기(141)를 포함한다. 여기서, 제1 전극(140)은 반사율이 높은 물질을 사용할 수 있다. 제1 전극(140)은 예를 들어, 은(Ag), 알루미늄(Al)을 사용할 수 있다.
도 30을 참조하면, 기판(200)과 기판(100)을 서로 본딩한다.
기판(200)은 도전성 기판이면 되는데, 예를 들어, 실리콘, 스트레인 실리콘(strained Si), 실리콘 합금, SOI(Silicon-On-Insulator), 실리콘 카바이드(SiC), 실리콘 게르마늄(SiGe), 실리콘 게르마늄 카바이드(SiGeC), 실리콘 알루미늄(Si-Al), 게르마늄, 게르마늄 합금, 갈륨 아세나이드(GaAs), 인듐 아세나이드(InAs) 및 III-V 반도체, II-VI 반도체 중 하나일 수 있다.
기판(200)은 실질적으로 평평한 것이 좋다(substantially flat). 기판(200)이 휘어져 있으면, 본딩하기가 어렵기 때문이다. 후술하겠으나, 기판(200) 사이에 중간 물질층(210)이 배치되기 때문에(특히, 중간 물질층(210)이 충분한 두께를 갖는 경우), 중간 물질층(210)이 기판(200)이 조금 휘어져 있는 정도는 보상(compensation)할 수 있다.
예를 들어, 기판(200)과 기판(100)은 접착 본딩(adhesive bonding) 방식을 통해서 본딩될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 접착 본딩에 대해서 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 기판(200)과 기판(100)을 깨끗하게 세정한다. 기판(200)의 본딩면과, 기판(100)의 본딩면은 깨끗한 것이 좋다.
기판(200)과 기판(100) 표면에 붙어있는 여러 가지 불순물들(예를 들어, 파티클(particle), 먼지(dust) 등)은 오염 소오스(contamination source)가 될 수 있기 때문이다. 즉, 기판(200)과 기판(100)을 서로 본딩하였을 때, 기판(200)과 기판(100) 사이에 전술한 불순물들이 있으면, 본딩 에너지(bonding energy)를 약화시킬 수 있다. 본딩 에너지가 약하면, 기판(200)과 기판(100)가 쉽게 떨어질 수 있다.
이어서, 기판(200)의 본딩면 또는, 기판(100)의 본딩면에 중간 물질층(210)을 형성한다. 도 30에서는 설명의 편의상 기판(200)의 본딩면에 중간 물질층(210)이 형성되어 있는 것을 도시하였다. 도면에 도시하지 않았으나, 기판(100)의 제1 전극(140)의 프로파일에 따라 컨포말하게 중간 물질층(210)을 더 형성할 수 있거나, 제1 발광 구조체(110)의 제1 전극(140) 상면에 중간 물질층(210)을 형성한 후 기판(200)과 본딩할 수도 있다.
중간 물질층(210)은 도전성 물질 예를 들어, 금속층일 수 있다. 중간 물질층(210)이 금속층일 경우, 금속층은 예를 들어, Au, Ag, Pt, Ni, Cu, Sn, Al, Pb, Cr, Ti 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 즉, 금속층은 Au, Ag, Pt, Ni, Cu, Sn, Al, Pb, Cr, Ti 단일층일 수도 있고, 이들의 적층물일 수도 있고, 이들의 조합물일 수도 있다. 예를 들면, 금속층은 Au 단일층일수도 있고, Au-Sn 이중층일 수도 있고, Au와 Sn를 교대로 여러 번 적층한 멀티층일 수도 있다. 이러한 중간 물질 층(210)은 제1 전극(140)에 비해 반사율은 낮은 물질일 수 있다.
이어서, 기판(100) 각각에 형성된 제1 전극(140)과, 기판(200)의 본딩면이 마주보도록 한다.
이어서, 기판(200)과 기판(100)을 열처리하여 본딩한다. 열처리를 하면서, 기판(200)과 기판(100)을 압착하여 본딩할 수도 있다.
중간 물질층(210)으로 Au 단일층을 사용하는 경우, 열압착이 예를 들어, 약 200℃에서 450℃ 의 온도에서 진행할 수 있으나, 이 온도는 당업자에 의해 적절히 조절될 수 있다.
도 31을 참조하면, 기판(100)을 제거한다.
기판(100)을 제거하는 것은 LLO(Laser Lift Off) 공정을 이용할 수 있다. 구체적으로, 레이저는 기판(100) 측으로부터 조사되고, 레이저는 상대적으로 작은 면적을 가지고 있으므로 상대적으로 넓은 면적의 기판(100)을 스캔한다. 레이저를 이용하여 전술한 희생층를 제거하게 된다. 그러면, 레이저가 조사되는 부분에서부터 순차적으로 기판(100)이 떨어지기 시작한다.
한편, 레이저 리프트 오프 공정에 의해 발광 장치가 손상입는 것을 방지하기 위해서, 레이저 리프트 오프 공정 전에 기판(100)의 두께를 얇게 할 수 있다. 전술한 바와 같이, 레이저가 조사되는 부분에서부터 순차적으로 기판(100)이 떨어지기 때문에, 기판(100)이 떨어질 때의 물리적 힘에 의해 제1 발광 구조체(110)가 깨지거나 손상을 입을 수 있다. 그런데, CMP(Chemical Mechanical Polishing) 공정 등을 통해서 기판(100)의 두께를 미리 얇게 만들면, 기판(100)이 떨어질 때의 물리적 힘의 크기가 줄어들기 때문에 제1 발광 구조체(110)의 손상을 줄일 수 있다.
도 32를 참조하면, 기판(100)을 제거함으로써 노출된 제1 도전 패턴(112) 상에, 제2 오믹층(142) 및 제2 전극(150)을 형성한다. 제2 오믹층(142)은 ITO(Indium Tin Oxide), 징크(Zn), 징크 옥사이드(ZnO), 은(Ag), 주석(Ti), 알루미늄(Al), 금(Au), 니켈(Ni), 인듐 옥사이드(In2O3), 틴 옥사이드(SnO2), 구리(Cu), 텅스텐(W), 백금(Pt) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제2 전극(150)은 인듐 틴 옥사이드(ITO), 구리(Cu), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 백금(Pt), 알루미늄(Al), 바나듐(V), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 은(Ag) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 33을 참조하면, 기판(101) 상에 제3 도전층(162a), 제2 발광층(164a), 제4 도전층(166a), 제2 오믹층(168a)을 순차적으로 형성한다.
도 34를 참조하면, 제2 오믹층(168a), 제4 도전층(166a), 제2 발광층(164a), 제3 도전층(162a)을 식각하여, 제2 오믹층(168), 제4 도전 패턴(166), 제2 발광 패턴(164), 제3 도전 패턴(162)을 포함하는 제2 발광 구조체(160)를 형성할 수 있다.
제2 발광 구조체(160)의 하측의 폭이 상측의 폭보다 넓어서, 제2 발광 구조체(160)의 측벽은 경사를 갖고 있을 수 있다.
도 35를 참조하면, 기판(101)과 기판(200)을 서로 본딩한다. 이 때, 기판(101)의 제1 도전 패턴(112)과 기판(200)의 제4 도전 패턴(166)이 서로 마주보도록 본딩한다. 본딩 방식은 접착 본딩(adhesive bonding)을 이용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다시 도 7을 참조하면, 기판(101)을 제거한다. 이어서, 노출된 제4 도전 패턴(166) 상에, 제4 도전 패턴(166)과 전기적으로 연결된 제3 전극(170)을 형성한다.
본 발명의 제6 실시예에 따른 발광 장치의 제조 방법에서, 세부적인 제조 순서는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형 실시될 수 있다. 예를 들어, 제1 내지 제3 전극(140, 150, 170)을 형성하는 순서는 개시된 순서와 다르게 변경될 수 있다.
전술한 본 발명의 제6 실시예에 따른 발광 장치의 제조 방법을 통해서, 당업자는 나머지 발광 장치의 제조 방법을 유추할 수 있으므로 설명을 생략한다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 회로도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 장치의 동작을 설명하기 위한 도면들이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 회로도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 회로도이다.
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 회로도이다.
도 6은 본 발명의 제5 실시예에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 회로도이다.
도 7은 본 발명의 제6 실시예에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 제6 실시예에 따른 발광 장치의 동작을 설명하기 위한 도면들이다.
도 9은 본 발명의 제7 실시예에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제8 실시예에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 단면도이 다.
도 11은 본 발명의 제9 실시예에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 12 및 도 13는 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 시스템을 설명하기 위한 도면들이다.
도 14은 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 발명의 제3 실시예에 따른 발광 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 16는 본 발명의 제4 실시예에 따른 발광 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 본 발명의 제5 실시예에 따른 발광 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 18 내지 도 20는 본 발명의 제6 실시예에 따른 발광 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 21은 본 발명의 제7 실시예에 따른 발광 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 22 내지 도 25는 본 발명의 제8 내지 11 실시예에 따른 발광 시스템을 설명하기 위한 도면들이다.
도 26 내지 도 35는 본 발명의 제6 실시예에 따른 발광 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 중간 단계 도면이다.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
1~5, 20~23: 발광 장치 10, 12, 14, 16: 발광 소자
110: 제1 발광 구조체 160; 제2 발광 구조체

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  26. 제2 도전형의 제2 반도체 패턴, 제1 액티브(active) 패턴, 및 제1 도전형의 제1 반도체 패턴을 포함하고, 상기 제2 반도체 패턴과 상기 제1 반도체 패턴에 적용된 바이어스에 따라 턴온 또는 턴오프되는 제1 발광 구조체;
    상기 제2 도전형의 제4 반도체 패턴, 제2 액티브 패턴, 및 상기 제1 도전형의 제3 반도체 패턴을 포함하고, 상기 제4 반도체 패턴과 상기 제3 반도체 패턴에 적용된 바이어스에 따라 턴온 또는 턴오프되는 제2 발광 구조체;
    상기 액티브 패턴에서 발생된 광이 빠져나갈 수 있도록, 상기 제1 및 제2 발광 구조체 중 적어도 하나의 내부에 형성된 경사 측벽 표면;
    제1 전극과 상기 제1 발광 구조체 사이에 형성되며, 산화막, 질화막, 산질화막, Al2O3, 및 AIN 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 제1 발광 구조체의 내벽을 따라 컨포말하게 형성된 절연 패턴;
    Au, Ag, Pt, Ni, Cu, Sn, Al, Pb, Cr 및 Ti 중 적어도 하나를 포함하는 단일층, 적층물, 및 조합물 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 제1 전극과 기판을 본딩하는 중간 물질층; 및
    상기 제1 전극과 상기 중간 물질층 사이에 형성되며, Pt, Ni, Cu, Al, Cr, Ti 및 W 중 적어도 하나를 포함하는 단일층, 적층물, 및 조합물 중 적어도 하나를 포함하는 베리어층을 포함하되,
    상기 제1 내지 제4 반도체 패턴, 상기 제1 및 제2 액티브 패턴 중 적어도 하나는 InxAlyGa(1-x-y)N, 0≤x≤1, 0≤y≤1을 포함하고,
    상기 제1 도전형의 상기 제1 반도체 패턴에 연결된 상기 제1 전극은 높은 반사율을 갖는 Al 및 Ag 중 적어도 하나를 포함하며, 보울(bowl) 형태이며, 경사 측벽을 갖는 발광 장치.
  27. 제 26항에 있어서,
    상기 제1 발광 구조체와 상기 제2 발광 구조체가 교대로 적층되어 있는 발광 장치.
  28. 제 26항에 있어서,
    상기 제1 발광 구조체 및 상기 제2 발광 구조체에 AC 전원을 인가하면, 상기 제1 및 제2 발광 구조체 중 어느 하나는 턴온되고, 다른 하나는 턴오프되는 발광 장치.
  29. 제 26항에 있어서,
    상기 제1 및 제3 반도체 패턴 중 적어도 하나는 n형의 InxAlyGa(1-x-y)N, 0≤x≤1, 0≤y≤1을 포함하는 발광 장치.
  30. 제 26항에 있어서,
    상기 기판은 절연 기판이고, 상기 기판은 상기 반도체 패턴들 중 하나와 전기적으로 연결된 비아를 포함하는 발광 장치.
  31. 청구항 31은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 26항에 있어서,
    상기 기판은 도전성 기판이고, 상기 기판은 실리콘, 스트레인 실리콘(strained Si), 실리콘 합금, SOI(Silicon-On-Insulator), 실리콘 카바이드(SiC), 실리콘 게르마늄(SiGe), 실리콘 게르마늄 카바이드(SiGeC), 실리콘 알루미늄(Si-Al), 게르마늄, 게르마늄 합금, 갈륨 아세나이드(GaAs), 인듐 아세나이드(InAs), III-V 반도체, 및 II-VI 반도체 중 하나를 포함하는 발광 장치.
  32. 제 26항에 있어서,
    백색광을 만드는 형광층을 더 포함하되,
    상기 형광층은,
    에폭시 수지, 실리콘 수지, 경질 실리콘 수지, 변성 실리콘 수지, 우레탄 수지, 옥세탄 수지, 아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지, 및 폴리이미드 수지 중 하나인 투명 수지; 및
    M2Si5N8：Eu, MSi7N10：Eu, M1.8Si5O0.2N8：Eu, M0.9Si7O0.1N10：Eu, MSi2O2N2：Eu, M5(PO4)3 X：R, M2B5O9X：R, SrAl2O4：R, Sr4Al14O25：R, CaAl2O4：R, BaMg2Al16O27：R, BaMg2Al16O12：R, BaMgAl10O17：R, La2O2S：Eu, Y2O2S：Eu, Gd2O2S：Eu, Y3Al5O12：Ce, (Y0.8Gd0.2)3Al5O12：Ce, Y3(Al0.8Ga0.2)5 O12：Ce, 및 (Y, Gd)3 (Al, Ga)5 O12, Tb3Al5O12：Ce, Lu3Al5O12：Ce, 알칼리토류 규산염 형광체, (SrBa)2SiO4:Eu, ZnS：Eu, Zn2GeO4：Mn, 및 MGa2S4：Eu로 구성된 군에서 선택된 적어도 하나의 형광체를 포함하며,
    M은 Sr, Ca, Ba, Mg, 및 Zn에서 선택된 적어도 하나를 나타내며,
    X는 F, Cl, Br, 및 I에서 선택된 적어도 하나를 나타내며,
    R은 Eu 및 Mn에서 선택된 적어도 하나를 나타내며,
    Y의 일부 또는 전부는 Tb 또는 Lu로 치환한 것인 발광 장치.
  33. 제 26항에 있어서,
    백색광을 만드는 형광층을 더 포함하되,
    상기 형광층은,
    에폭시 수지, 실리콘 수지, 경질 실리콘 수지, 변성 실리콘 수지, 우레탄 수지, 옥세탄 수지, 아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지, 및 폴리이미드 수지 중 하나인 투명 수지; 및
    란타노이드계에 의해 활력을 받는 질화물계 또는 산질화물계 형광체, 란타노이드계 또는 천이 금속계의 원소에 의해 활력을 받는 알칼리토류 할로겐 애퍼타이트 형광체, 알칼리토류 금속 붕산 할로겐 형광체, 알칼리토류 금속 알루민산염 형광체, 알칼리토류 유화물 형광체, 란타노이드계에 의해 활력을 받는 희토류 알루민산염 형광체, 알칼리토류 규산염 형광체, 알칼리토류 티오갈레이트 형광체, 알칼리토류 질화 규소 형광체, 게르만산염 형광체, 희토류 규산염 형광체, 및 란타노이드계에 의해 활력을 받는 유기 및 유기 착체로 구성된 군에서 선택된 적어도 하나의 형광체를 포함하는 발광 장치.
  34. 제 26항에 있어서,
    백색광을 만들기 위하여, 투명 수지가 없는 형광체만을 포함하는 형광층을 더 포함하는 발광 장치.
  35. 제 32항 내지 제 34항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 형광층 상에, 투명 수지로 형성된 렌즈를 더 포함하는 발광 장치.
  36. 제 32항 내지 제 34항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 형광층은, 색재현지수(Color Rendering Index) 특성을 높이기 위해 레드(red) 형광체를 포함하는 발광 장치.
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