KR20120004876A - 발광 소자, 발광 소자 제조방법, 발광 소자 패키지 및 발광 시스템 - Google Patents
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Abstract
실시예에 따른 발광소자는 제1도전성 반도체층, 상기 제1도전성 반도체층 아래에 형성된 활성층, 상기 활성층 아래에 형성된 제2도전성 반도체층, 상기 제1도전성 반도체층의 일부분부터 상기 제2도전성 반도체층까지 관통되는 제1연결전극, 상기 제2도전성 반도체층의 일부가 관통되는 제2연결전극, 상기 제2도전성 반도체층의 아래에 형성되며, 상기 제1연결전극과 접촉되는 제1전극, 상기 제2도전성 반도체층의 아래에 형성되며, 상기 제2연결전극에 접촉되는 제2전극 및 상기 제2도전성 반도체층의 아래에 형성되며, 상기 제1전극기판과 상기 제2전극기판을 절연시키는 양극산화막을 포함한다.
Description
실시예는 발광 소자, 발광 소자 제조방법, 발광 소자 패키지 및 발광 시스템에 관한 것이다.
발광 다이오드(LED)는 전기 에너지를 빛으로 변환하는 반도체 소자의 일종이다. 발광 다이오드는 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저소비 전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경친화성의 장점을 가진다.
이에 기존의 광원을 발광 다이오드로 대체하기 위한 많은 연구가 진행되고 있으며, 실내 외에서 사용되는 각종 램프, 액정표시장치, 전광판, 가로등 등의 조명 장치의 광원으로서 발광 소자를 사용하는 경우가 증가되고 있는 추세이다.
실시예는 새로운 구조를 갖는 발광 소자, 발광 소자 제조방법, 발광 소자 패키지 및 발광 시스템을 제공한다.
실시예는 와이어의 연결이 불필요한 발광 소자, 발광 소자 제조방법, 발광 소자 패키지 및 발광 시스템을 제공한다.
실시예에 따른 발광소자는 제1도전성 반도체층, 상기 제1도전성 반도체층 아래에 형성된 활성층, 상기 활성층 아래에 형성된 제2도전성 반도체층, 상기 제1도전성 반도체층의 일부분부터 상기 제2도전성 반도체층까지 관통되는 제1연결전극, 상기 제2도전성 반도체층의 일부가 관통되는 제2연결전극, 상기 제2도전성 반도체층의 아래에 형성되며, 상기 제1연결전극과 접촉되는 제1전극, 상기 제2도전성 반도체층의 아래에 형성되며, 상기 제2연결전극에 접촉되는 제2전극 및 상기 제2도전성 반도체층의 아래에 형성되며, 상기 제1전극기판과 상기 제2전극기판을 절연시키는 양극산화막을 포함한다.
실시예에 따른 발광소자 패키지는 몸체, 상기 몸체에 설치된 제1리드 프레임 및 제2 리드 프레임 및 상기 제1리드 프레임 및 제2 리드 프레임에 연결된 발광소자를 포함하며, 상기 발광소자는 제1도전성 반도체층, 상기 제1도전성 반도체층 아래에 형성된 활성층, 상기 활성층 아래에 형성된 제2도전성 반도체층, 상기 제1도전성 반도체층의 일부부터 상기 제2도전성 반도체층까지 관통되는 제1연결전극, 상기 제2도전성 반도체층의 일부가 관통되는 제2연결전극 및 상기 제2도전성 반도체층의 아래에 형성되며, 상기 제1연결전극과 접촉되는 제1전극, 상기 제2도전성 반도체층의 아래에 형성되며, 상기 제2연결전극에 접촉되는 제2전극 및 상기 제2도전성 반도체층의 아래에 형성되며, 상기 제1전극과 상기 제2전극을 절연시키는 양극산화막을 포함하며, 상기 제1전극은 상기 제1 리드프레임과 연결되며, 상기 제2전극은 상기 제2 리드 프레임과 연결될 수 있다.
실시예에 따른 발광 시스템은 기판과, 상기 기판 상에 설치된 발광 소자 패키지를 포함하는 발광 모듈을 포함하고, 상기 발광소자 패키지는 몸체, 상기 몸체에 설치된 제1리드 프레임 및 제2 리드 프레임 및 상기 제1리드 프레임 및 제2 리드 프레임에 연결된 발광소자를 포함하며, 상기 발광소자는 제1도전성 반도체층, 상기 제1도전성 반도체층 아래에 형성된 활성층, 상기 활성층 아래에 형성된 제2도전성 반도체층, 상기 제1도전성 반도체층의 일부부터 상기 제2도전성 반도체층까지 관통되는 제1연결전극, 상기 제2도전성 반도체층의 일부가 관통되는 제2연결전극 및 상기 제2도전성 반도체층의 아래에 형성되며, 상기 제1연결전극과 접촉되는 제1전극, 상기 제2도전성 반도체층의 아래에 형성되며, 상기 제2연결전극에 접촉되는 제2전극 및 상기 제2도전성 반도체층의 아래에 형성되며, 상기 제1전극과 상기 제2전극을 절연시키는 양극산화막을 포함하며, 상기 제1전극은 상기 제1 리드프레임과 연결되며, 상기 제2전극은 상기 제2 리드 프레임과 연결될 수 있다.
실시예에 따른 발광소자의 제조방법은 성장기판 상에 제1도전성 반도체층, 활성층 및 제2도전성 반도체층을 형성하는 단계, 상기 제2도전성 반도체층부터 상기 제1도전성 반도체층의 일정 부분까지 관통되는 제1 연결전극을 형성하는 단계, 상기 제2도전성 반도체층의 일정부분까지 관통되는 제2 연결전극을 형성하는 단계, 상기 성장기판을 제거하는 단계, 상기 제2도전성 반도체층 아래에 알루미늄 기판을 형성하는 단계 및 상기 알루미늄 기판을 선택적으로 양극산화함으로써, 상기 알루미늄 기판을 제1전극, 제2전극으로 분리하는 단계를 포함한다.
실시예는 새로운 구조를 갖는 발광 소자, 발광 소자 제조방법, 발광 소자 패키지 및 발광 시스템을 제공할 수 있다.
실시예는 와이어의 연결이 불필요한 발광 소자, 발광 소자 제조방법, 발광 소자 패키지 및 발광 시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 발광소자를 설명하는 도면
도 2 내지 도 10은 실시예에 따른 발광 소자의 제조방법을 설명하는 도면
도 11은 실시예에 따른 발광소자를 포함하는 발광소자 패키지의 측 단면도
도 12는 실시예에 따른 발광 소자 패키지를 포함하는 백라이트 유닛을 설명하는 도면
도 13은 실시예에 따른 발광 소자 패키지를 포함하는 조명기기를 설명하는 도면
도 2 내지 도 10은 실시예에 따른 발광 소자의 제조방법을 설명하는 도면
도 11은 실시예에 따른 발광소자를 포함하는 발광소자 패키지의 측 단면도
도 12는 실시예에 따른 발광 소자 패키지를 포함하는 백라이트 유닛을 설명하는 도면
도 13은 실시예에 따른 발광 소자 패키지를 포함하는 조명기기를 설명하는 도면
실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "위(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "위(on)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예에 따른 발광 소자에 대해 설명한다.
도 1은 실시예에 따른 발광소자를 설명하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 실시예에 따른 발광소자(100)는 제1도전성 반도체층(111), 상기 제1도전성 반도체층(111) 아래에 형성된 활성층(112), 상기 활성층(112) 아래에 형성된 제2도전성 반도체층(113), 상기 제1도전성 반도체층(111)의 일부분부터 상기 제2도전성 반도체층(113)까지 관통되는 제1연결전극(132), 상기 제2도전성 반도체층(113)의 일부가 관통되는 제2연결전극(142), 상기 제2도전성 반도체층(113)의 아래에 형성되는 제2절연막(114), 상기 제2도전성 반도체층(113)의 아래에 형성되며, 상기 제1연결전극(132)과 접촉되는 제1전극(121), 상기 제2도전성 반도체층(113)의 아래에 형성되며, 상기 제2연결전극(142)에 접촉되는 제2전극(122) 및 상기 제2도전성 반도체층(113)의 아래에 형성되며, 상기 제1전극(121)과 상기 제2전극(122)을 절연시키는 양극산화막(123)을 포함한다.
상기 제1도전성 반도체층(111), 활성층(112), 제2도전성 반도체층(113)은 성장기판(미도시) 아래에 순차적으로 형성될 수 있다.
상기 성장기판은 사파이어 기판(Al2O3), GaN, SiC, ZnO, Si, GaP 그리고 GaAs 등으로 이루어진 군에서 선택될 수 있으며, 반도체층 성장 후 제거된다.
상기 제1도전성 반도체층(111) 제1 도전형 도펀트가 도핑된 3족-5족 원소의 화합물 반도체, 예를 들어, GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 등에서 선택될 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(110)이 N형 반도체층인 경우, 상기 제1 도전형 도펀트는 Si, Ge, Sn, Se, Te 등과 같은 N형 도펀트를 포함한다. 상기 제1 도전성 반도체층(111)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 활성층(112)은 상기 제1 도전성 반도체층(111) 아래에 형성되며, 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물 구조(MQW), 양자점 구조 또는 양자선 구조 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 활성층(112)은 3족-5족 원소의 화합물 반도체 재료를 이용하여 우물층과 장벽층, 예를 들면 InGaN 우물층/GaN 장벽층 또는 InGaN 우물층/AlGaN 장벽층으로 형성될 수 있다.
상기 활성층(112)과 상기 제1 도전성 반도체층(111) 사이 또는 상기 활성층(112)과 상기 제2 도전성 반도체층(113) 사이에는 클래드층이 형성될 수도 있으며, 상기 클래드층은 AlGaN계 반도체로 형성될 수 있다.
상기 제2 도전성 반도체층(113)은 상기 활성층(112) 아래에 형성되며, 제2 도전형 도펀트가 도핑된 3족-5족 원소의 화합물 반도체, 예컨대, GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 등에서 선택될 수 있다. 상기 제2 도전성 반도체층(113)이 P형 반도체층인 경우, 상기 제2 도전형 도펀트는 Mg, Zn 등과 같은 P형 도펀트를 포함한다. 상기 제2 도전성 반도체층(113)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
한편, 발광소자(100)는 제1연결전극(132) 및 제2연결전극(142)를 포함한다. 상기 제1연결전극(132)는 제1비아홀(131)에 형성되며, 상기 제1비아홀(131)은 상기 제2도전성 반도체층(113)의 하단부터 상기 제1도전성 반도체층(111)의 일부까지 형성될 수 있다.
상기 제1비아홀(131)에는 제1절연막(133)이 형성되며, 상기 제1절연막(133)은 상기 제2도전성 반도체층(113)의 하단부터 상기 제1도전성 반도체층(111)의 일부까지 상기 제1연결전극(132)의 둘레에 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1연결전극(132)은 상기 활성층(132)과 상기 제2도전성 반도체층(133)과 절연되고, 제1도전성 반도체층(113)에 연결된다. 상기 제1절연막(133)은 SiO2, Si3N4, Al2O3, TiO2 등의 절연물질 중에서 선택될 수 있다.
상기 제2연결전극(142)는 제2비아홀(141)에 형성되며, 상기 제2비아홀(141)은 제2도전성 반도체층(113)의 일정부분까지 형성된다. 여기서, 상기 제1비아홀(131) 및 상기 제2비아홀(141)은 예를 들어, 레이저 드릴링(Laser Drilling) 또는 식각 공정에 의해 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
여기서, 상기 제1연결전극(132) 및 상기 제2연결전극(142)는 전도성 금속을 이용할 수 있으며, 예컨대, Ti, Al, In, Ta, Pd, Co, Ni, Si, Ge, Ag 및 Au 중에서 어느 하나 또는 2개 이상이 혼합된 물질로 형성될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 연결전극(132, 142)의 전도성 금속의 구성원소가 서로 동일하지 않을 수도 있다. 또한, 제1연결전극(132) 또는 제2연결전극(142)는 반도체 발광소자에 하나 이상이 형성될 수 있다.
상기 제2도전성 반도체층(113)의 아래에는 제1전극(121) 및 제2전극(122)이 형성된다. 또한, 상기 제1전극(121)과 상기 제2전극(122) 사이에 형성되어, 상기 제1전극(121)과 상기 제2전극(122)을 전기적으로 절연시켜주는 양극산화막(123)이 형성된다. 여기서, 상기 제1전극(121)과 상기 제2전극(122)은 알루미늄 또는 알루미늄 주성분으로 하는 금속재료로 형성될 수 있으며, 상기 양극 산화막(123)은 절연물질인 Al2O3일 수 있다.
상기 제1전극(121) 및 상기 제2전극(122)의 사이를 절연을 통해 분리시켜 주는 상기 양극 산화막(123)은 알루미늄기판에서 분리하고자 하는 영역을 선택적으로 양극산화함으로써 형성된다. 상기 양극 산화막(123)은 지그를 제작하여 직접 아노다이징 처리에 의해 형성될 수도 있고, 원하는 패턴 형태를 마스킹 한 후, 부분적으로 노출된 영역을 아노다이징 처리하여 형성될 수도 있다.
상기 제1전극(121) 및 상기 제2전극(122)은 상기 양극 산화막(123)에 의해 전기적으로 분리된다. 상기 제1전극(121) 및 상기 제2전극(122)의 상면 또는 하면은 동일 평면상에 형성될 수 있다.
한편, 상기 제2도전성 반도체층(113)과 제1전극(121), 제2전극(122) 및 양극 산화막(123) 사이에 제2절연막(114)이 형성되어, 상기 제2도전성 반도체층(113)이 제1전극(121) 및 제2전극(122)에 모두 연결되어 쇼트되는 것을 방지할 수 있다.
상기 제1도전성 반도체층(111) 상에는 형광체층(150)이 형성될 수 있다. 상기 형광체층(150)은 스크린 프린팅 방식으로 코팅되거나 광 여기 필름(PLF: photo luminescent film)으로 형성할 수 있다.
상기 형광체층(150)은 황색 형광체, 녹색 형광체, 적색 형광체 등과 같은 형광체 종류 중에서 적어도 한 컬러의 형광체가 첨가될 수 있다.
이하, 실시예에 따른 발광 소자(100)의 제조방법에 대해 상세히 설명한다. 다만, 앞에서 설명한 내용과 중복되는 내용은 생략하거나 간략히 설명한다.
도 2 내지 도 10은 실시예에 따른 발광 소자의 제조방법을 설명하는 도면이다.
도 2를 참조하면, 성장기판(110)을 준비한다. 상기 성장기판(110)은 예를 들어, 사파이어(Al2O3), SiC, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP, Ge 중 적어도 하나로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 3을 참조하면, 성장기판(110) 상에 상기 제1 도전성 반도체층(111), 활성층(112), 제2 도전성 반도체층(113) 및 제2절연막(114)가 순차적으로 적층된다. 상기 제1 도전성 반도체층(111), 활성층(112) 및 제2 도전성 반도체층(113)은 예를 들어, 유기금속 화학 증착법(MOCVD; Metal Organic Chemical Vapor Deposition), 화학 증착법(CVD; Chemical Vapor Deposition), 플라즈마 화학 증착법(PECVD; Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition), 분자선 성장법(MBE; Molecular Beam Epitaxy), 수소화물 기상 성장법(HVPE; Hydride Vapor Phase Epitaxy) 등의 방법을 이용하여 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
한편, 상기 제1 도전성 반도체층(111 및 상기 성장 기판(110) 사이에는 격자 상수 차이를 완화하기 위해 버퍼층(미도시) 및/또는 언도프트 질화물층(미도시)이 형성될 수도 있다.
도 4를 참조하면, 상기 제2도전성 반도체층(113)부터 상기 제1도전성 반도체층(111)의 일정 부분까지 관통되는 제1비아홀(131) 및 상기 제2 도전성 반도체층(113)의 일정부분까지 관통되는 제2비아홀(141)을 형성할 수 있다. 상기 제1비아홀(131) 및 제2비아홀(141)은 예를 들어, 레이저 드릴링(Laser Drilling) 또는 식각 공정에 의해 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 5를 참조하면, 상기 제2 도전성 반도체층(113)부터 상기 제1 도전성 반도체층(111)의 일부까지 상기 제1 비아홀(131)의 둘레에 제1 절연막(133)을 형성할 수 있다. 상기 제1절연막(133)은 예를 들어, 전자빔 증착, 스퍼터링 및 PECVD와 같은 증착 방식에 의해 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1 비아홀(131)의 둘레에 제1 절연막(133)을 상기와 같은 증착 방식으로 성장시킨 후 불필요한 절연막에 대해 부분적으로 제거할 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 제1절연막(133)이 형성된 상기 제1비아홀(131)에 전도성 금속을 채워 제1연결전극(132)을 형성하게 되며, 상기 제2비아홀(141)의 하부에는 전도성 금속을 채워 제2연결전극(142)를 형성하게 된다.
상기 제1연결전극(132)은 제2도전성 반도체층(113)의 하부에서부터 제1도전성 반도체층(111)의 일부까지 제1비아홀(131)에 형성되어, 제1도전성 반도체층(111)에 전기적으로 연결된다.
상기 제2연결전극(142)은 제2도전성 반도체층(113)의 하부에서부터 제2도전성 반도체층(113)의 일부까지 제2비아홀(141)에 형성되어, 제2도전성 반도체층(113)에 전기적으로 연결된다. 상기 전도성 금속은 Ti, Al, In, Ta, Pd, Co, Ni, Si, Ge, Ag 및 Au 중에서 어느 하나 또는 2개 이상이 혼합된 물질로 형성될 수 있다.
도 7을 참조하면, 상기 성장기판(110)을 제거한다. 상기 성장기판(110)은 예를 들어, 레이저 리프트 오프(LLO, Laser Lift Off), 화학적 식각 방법(CLO, Chemical Lift Off) 또는 물리적인 연마 방법 중 적어도 하나의 방법에 의해 제거될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 다음으로, 상기 제2도전성 반도체층(113)의 아래에 알루미늄기판(120)이 형성된다. 상기 알루미늄 기판(120)은 알루미늄 또는 알루미늄을 주성분으로 하는 금속재료일 수 있다.
도 7에서는 상기 제2도전성 반도체층(113)의 아래에 알루미늄기판(120)이 형성되기 전에 상기 성장기판(110)이 제거되는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 후술할 도 8 및 도 9의 제조과정이 수행된 이후에 상기 성장기판(110)이 제거될 수도 있다.
도 8을 참조하면, 상기 알루미늄 기판(120)에 전극 분리용 마스크 패턴(155)를 형성한다. 구체적으로 설명하면, 알루미늄 기판(120) 하면에 소정 영역(A)을 노출시키는 마스크 패턴(155)을 형성한다. 상기 소정영역(A)은 알루미늄 기판(120)을 제1전극(121) 및 제2전극(122)으로 분리하는 양극산화막이 형성될 영역에 해당된다. 상기 전극 분리용 마스크 패턴(155)은 포토레지스트 또는 Ti, Au 등의 금속으로 이루어질 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 9를 참조하면, 상기 전극 분리용 마스크 패턴(155)을 이용하여 알루미늄 기판(120)을 선택적으로 양극산화시킴으로써, 양극산화막(123)을 형성한다. 상기 양극산화막(123)은 절연체인 Al2O3로 되어 있기 때문에, 상기 알루미늄 기판(120)을 제1전극(121) 및 제2전극(122)으로 분리하는 역할을 한다.
이후, 상기 전극 분리용 마스크 패턴(155)은 스트립(Strip) 공정 등에 의해 완전히 제거된다.
여기서, 상기 양극산화막(123)에 의해 분리된 상기 제1전극(121) 및 제2전극(122)은 각각 상기 제1연결전극(132) 및 제2연결전극(142)에 접촉되어 전기적으로 연결된다.
도 10을 참조하면, 상기 제1도전성 반도체층(111) 상에는 형광체층(150)이 형성될 수 있다. 상기 형광체층(150)은 예를 들어, 형광체가 혼합된 액상의 수지물을 스크린 프린팅 방식으로 형성하게 된다. 이러한 형광체층(150)은 상기 제1도전성 반도체층(111) 상에 균일한 두께로 형성될 수 있다.
상기 형광체층(150)은 황색 형광체, 녹색 형광체, 적색 형광체 등과 같은 형광체 종류 중에서 적어도 한 컬러의 형광체가 첨가될 수 있다.
도 11은 실시예에 따른 발광소자를 포함하는 발광소자 패키지의 측 단면도이다.
도 11을 참조하면, 몸체(200)와, 상기 몸체(200)에 설치된 제1 리드프레임(201) 및 제2 리드프레임(202)과, 상기 몸체(200)에 설치되어 상기 제1 리드프레임(201) 및 제2 리드프레임(202)과 전기적으로 연결되는 발광 소자(100)와, 상기 발광 소자(100)를 포위하는 몰딩부재(300)를 포함한다.
상기 몸체(200)는 실리콘 재질, 합성수지 재질, 또는 금속 재질을 포함하여 형성될 수 있으며, 측면이 경사면으로 형성된 캐비티를 가질 수 있다.
상기 제1 리드프레임(201) 및 제2 리드프레임(202)은 서로 전기적으로 분리되며, 상기 발광 소자(100)에 전원을 제공한다. 또한, 상기 제1 리드프레임(201) 및 제2 리드프레임(202)은 상기 발광 소자(100)에서 발생된 빛을 반사시켜 광 효율을 증가시킬 수 있으며, 상기 발광 소자(100)에서 발생된 열을 외부로 배출시키는 역할을 할 수도 있다.
한편, 발광소자(100)의 제1전극(121)은 제1 리드프레임(201)과 연결되고, 발광소자(100)의 제2전극(122)은 제2 리드프레임(202)에 연결된다. 이에 따라, 상기 제1 리드프레임(201)에 인가된 전압은 상기 제1 리드프레임(201)에 연결된 제1전극(121) 및 상기 제1전극(121)에 연결된 제1연결전극(132)을 통해 제1도전성 반도체층(111)에 인가된다. 또한, 상기 제2 리드프레임(202)에 인가된 전압은 상기 제2 리드프레임(202)에 연결된 제2전극(122) 및 상기 제2전극(122)에 연결된 제2연결전극(142)을 통해 제2도전성 반도체층(113)에 인가된다. 따라서, 본 실시예에서는 와이어의 연결이 불필요한 발광소자 및 발광소자 패키지를 제공할 수 있다.
도 12는 실시예에 따른 발광 소자 패키지를 포함하는 백라이트 유닛을 설명하는 도면이다. 다만, 도 12의 백라이트 유닛(1100)은 발광 시스템의 한 예이며, 이에 한정되지 않는다.
도 12를 참조하면, 백라이트 유닛(1100)은, 바텀 커버(1140), 이 바텀 커버(1140) 내에 배치된 광 가이드 부재(1120), 이 광가이드 부재(1120)의 적어도 일 측면 또는 하면에 배치된 발광 모듈(1110)을 포함할 수 있다. 또한, 광가이드 부재(1120) 아래에는 반사 시트(1130)가 배치될 수 있다.
바텀 커버(1140)는 광가이드 부재(1120), 발광 모듈(1100) 및 반사 시트(1130)가 수납될 수 있도록 상면이 개구된 박스(box) 형상으로 형성될 수 있으며, 금속 또는 수지로 형성될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.
발광 모듈(1110)은, 기판(700)에 탑재된 복수의 발광 소자 패키지(600)를 포함할 수 있다. 복수의 발광 소자 패키지(600)는 광가이드 부재(1120)에 빛을 제공한다.
도시된 것처럼, 발광 모듈(1110)은 바텀 커버(1140)의 내측면들 중 적어도 어느 하나에 배치될 수 있으며, 이에 따라 광가이드 부재(1120)의 적어도 한아ㅢ 측면을 향해 빛을 제공할 수 있다.
다만, 발광 모듈(1110)은 바텀 커버(1140) 내에서 광가이드 부재(1120)의 아래에 배치되어, 광가이드 부재(1120)의 밑면을 향해 빛을 제공할 수도 있다. 이는 백라이트 유닛(1100)의 설계에 따라 다양하게 변형 가능하다.
광가이드 부재(1120)는 바텀 커버(1140) 내에 배치될 수 있다. 광가이드 부재(1120)는 발광 모듈(1110)으로부터 제공받은 빛을 면광원화하여, 표시 패널(미도시)로 가이드할 수 있다.
이러한 광가이드 부재(1120)는, 예를 들어, 도광판(light guide panel, LGP) 일 수 있다. 이 도광판을 예를 들어, 폴리메틸메타아크릴레이트(polymethyl metaacrylate, PMMA)와 같은 아크릴 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 고리형 올레핀 공중합체(COC), 폴리카보네이트(poly carbonate, PC), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate) 수지 중 하나로 형성될 수 있다.
이 광가이드 부재(1120)의 상측에 광학 시트(1150)이 배치될 수 있다.
이 광학 시트(1150)는, 예를 들어, 확산 시트, 집광 시트, 휘도 상승 시트 및 형광 시트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 광학 시트(1150)이 확산 시트, 집광 시트, 휘도 상승 시트, 형광 시트가 적층되어 형성될 수 있다. 이 경우, 확산 시트(1150)는 발광 모듈(1110)에서 출사된 광을 고르게 확산시켜주고, 이 확산된 광이 집광 시트에 의해 표시 패널(미도시)로 집광될 수 있다. 이때, 집광 시트로부터 출사되는 광은 랜덤하게 편광된 광이다. 휘도 상승 시트는 집광 시트로부터 출사된 광의 편광도를 증가시킬 수 있다. 집광 시트는, 예를 들어, 수평 또는/및 수직 프리즘 시트일 수 있다. 그리고 휘도 상승 시트는, 예를 들어, 조도 강화 필름(dual brightness enhancement film) 일 수 있다. 또한, 형광 시트는 형광체가 푸함된 투광성 플레이트 또는 필름일 수 있다.
광가이드 부재(1120)의 아래에는 반사 시트(1130)가 배치될 수 있다. 반사 시트(1130)는 광가이드 부재(1120)의 하면을 통해 방출되는 빛을 광가이드 부재(1120)의 출사면을 향해 반사할 수 있다. 이 반사 시트(1130)는 반사율이 좋은 수지, 예를 들어, PET, PC, 폴리비닐클로라이드(poly vinyl chloride), 레진 등으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 13은 실시예에 따른 발광 소자 패키지를 포함하는 조명기기를 설명하는 도면이다. 다만, 도 5의 조명 기기(1200)는 발광 시스템의 한 예이며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 13을 참조하면, 발광 시스템(1200)은, 케이스 몸체(1210), 이 케이스 몸체(1210)에 설치된 발광 모듈(1230), 케이스 몸체(1210)에 설치되며 외부 전원으로부터 전원을 제공받는 연결 단자(1220)를 포함할 수 있다.
케이스 몸체(1210)는 방열 특성이 양호한 물질로 형성되는 것이 바람직하며, 예를 들어 금속 또는 수지로 형성될 수 있다.
발광 모듈(1230)은, 기판(700) 및 이 기판(700)에 탑재되는 적어도 하나의 발광 소자 패키지(600)를 포함할 수 있다.
상기 기판(700)은 절연체에 회로 패턴이 인쇄된 것일 수 있으며, 예를 들어, 일반 인쇄회로기판(printed circuit board, PCB), 메탈 코아(metal core) PCB, 연성(flexible) PCB, 세라믹 PCB 등을 포함할 수 있다.
또한, 기판(700)은 빛을 효율적으로 반사하는 물질로 형성되거나, 표면이 빛이 효율적으로 반사되는 컬러, 예를 들어 백색, 은색 등으로 형성될 수 있다.
기판(700) 상에는 적어도 하나의 발광 소자 패키지(600)가 탑재될 수 있다.
발광 소자 패키지(600)는 각각 적어도 하나의 발광 소자(LED: Light Emitting Diode)를 포함할 수 있다. 발광 소자는 적색, 녹색, 청색 또는 백색의 유색 빛을 각각 발광하는 유색 발광 소자 및 자외선(UV, UltraViolet)을 발광하는 UV 발광 소자를 포함할 수 있다.
발광 모듈(1230)은 색감 및 휘도를 얻기 위해 다양한 발광 소자의 조합을 가지도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 고 연색성(CRI)을 확보하기 위해 백색 발광 소자, 적색 발광 소자 및 녹색 발광 소자를 조합하여 배치할 수 있다. 또한, 발광 모듈(1230)에서 방출되는 광의 진행 경로 상에는 형광 시트가 더 배치될 수 있으며, 형광 시트는 상기 발광 모듈(1230)에서 방출되는 광의 파장을 변화시킨다. 예를 들어, 발광 모듈(1230)에서 방출되는 광이 청색 파장대를 갖는 경우 형광 시트에는 황색 형광체가 포함될 수 있으며, 발광 모듈(1230)에서 방출된 광은 상기 형광 시트를 지나 최종적으로 백색광으로 보여지게 된다.
연결 단자(1220)는 발광 모듈(1230)와 전기적으로 연결되어 전원을 공급할 수 있다. 상기 연결 단자(1220)는 소켓 방식으로 외부 전원에 돌려 끼워져 결합되지만, 이에 대해 한정하지는 않는다. 예를 들어, 연결 단자(1220)는 핀(pin) 형태로 형성되어 외부 전원에 삽입되거나, 배선에 의해 외부 전원에 연결될 수도 있는 것이다.
상술한 바와 같은 발광 시스템은 상기 발광 모듈에서 방출되는 광의 진행 경로 상에 광가이드 부재, 확산 시트, 집광 시트, 휘도상승 시트 및 형광 시트 중 적어도 어느 하나가 배치되어, 원하는 광학적 효과를 얻을 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 발광 시스템은 광 효율이 향상되고 균일한 광을 방출하는 발광 소자 패키지를 포함함으로써, 우수한 광 효율 및 특성을 가질 수 있다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 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.
111 : 제1도전성 반도체층 112: 활성층
113: 제2도전성 반도체층 121: 제1전극
122 : 제2전극 123 : 양극산화막
131, 141: 제1, 2 비아홀 132, 142: 제1, 2 연결전극
150: 형광체층
113: 제2도전성 반도체층 121: 제1전극
122 : 제2전극 123 : 양극산화막
131, 141: 제1, 2 비아홀 132, 142: 제1, 2 연결전극
150: 형광체층
Claims (17)
- 제1도전성 반도체층;
상기 제1도전성 반도체층 아래에 형성된 활성층;
상기 활성층 아래에 형성된 제2도전성 반도체층;
상기 제1도전성 반도체층의 일부분부터 상기 제2도전성 반도체층까지 관통되는 제1연결전극;
상기 제2도전성 반도체층의 일부까지 관통되는 제2연결전극;
상기 제2도전성 반도체층의 아래에 형성되며, 상기 제1연결전극과 접촉되는 제1전극;
상기 제2도전성 반도체층의 아래에 형성되며, 상기 제2연결전극에 접촉되는 제2전극; 및
상기 제2도전성 반도체층의 아래에 형성되며, 상기 제1전극과 상기 제2전극을 절연시키는 양극산화막을 포함하는 발광소자. - 제1항에 있어서,
상기 제1전극 및 상기 제2전극은 알루미늄 또는 알루미늄을 주성분으로 하는 금속재료로 형성되는 발광소자. - 제1항에 있어서,
상기 제1연결전극의 둘레에 형성되며, 상기 활성층 및 상기 제2도전성 반도체층과 상기 제1연결전극을 전기적으로 절연시켜주는 제1절연막을 포함하는 발광소자. - 제1항에 있어서,
상기 제1도전성 반도체층의 위에 형성되는 형광체층을 더 포함하는 발광소자. - 제1항에 있어서,
상기 양극산화막은 Al2O3인 발광소자. - 몸체;
상기 몸체에 설치된 제1리드 프레임 및 제2 리드 프레임; 및
상기 제1리드 프레임 및 제2 리드 프레임에 연결된 발광소자를 포함하며,
상기 발광소자는 제1도전성 반도체층, 상기 제1도전성 반도체층 아래에 형성된 활성층, 상기 활성층 아래에 형성된 제2도전성 반도체층, 상기 제1도전성 반도체층의 일부부터 상기 제2도전성 반도체층까지 관통되는 제1연결전극, 상기 제2도전성 반도체층의 일부까지 관통되는 제2연결전극 및 상기 제2도전성 반도체층의 아래에 형성되며, 상기 제1연결전극과 접촉되는 제1전극, 상기 제2도전성 반도체층의 아래에 형성되며, 상기 제2연결전극에 접촉되는 제2전극 및 상기 제2도전성 반도체층의 아래에 형성되며, 상기 제1전극과 상기 제2전극을 절연시키는 양극산화막을 포함하며,
상기 제1전극은 상기 제1 리드프레임과 연결되며, 상기 제2전극은 상기 제2 리드 프레임과 연결되는 발광소자 패키지. - 제6항에 있어서,
상기 몸체 내에 위치하는 상기 발광소자를 덮는 수지층에 형광체가 포함되는 발광소자 패키지. - 제6항에 있어서,
상기 제1도전성 반도체층의 위에 형성되는 형광체층을 더 포함하는 발광소자 패키지. - 발광 시스템에 있어서,
상기 발광 시스템은 기판과, 상기 기판 상에 설치된 발광 소자 패키지를 포함하는 발광 모듈을 포함하고,
상기 발광소자 패키지는 몸체, 상기 몸체에 설치된 제1리드 프레임 및 제2 리드 프레임 및 상기 제1리드 프레임 및 제2 리드 프레임에 연결된 발광소자를 포함하며, 상기 발광소자는 제1도전성 반도체층, 상기 제1도전성 반도체층 아래에 형성된 활성층, 상기 활성층 아래에 형성된 제2도전성 반도체층, 상기 제1도전성 반도체층의 일부부터 상기 제2도전성 반도체층까지 관통되는 제1연결전극, 상기 제2도전성 반도체층의 일부까지 관통되는 제2연결전극 및 상기 제2도전성 반도체층의 아래에 형성되며, 상기 제1연결전극과 접촉되는 제1전극, 상기 제2도전성 반도체층의 아래에 형성되며, 상기 제2연결전극에 접촉되는 제2전극 및 상기 제2도전성 반도체층의 아래에 형성되며, 상기 제1전극과 상기 제2전극을 절연시키는 양극산화막을 포함하며, 상기 제1전극은 상기 제1 리드프레임과 연결되며, 상기 제2전극은 상기 제2 리드 프레임과 연결되는 청구항 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 발광소자를 포함하는 발광 시스템. - 제 9항에 있어서,
상기 발광 모듈에서 방출되는 광의 진행 경로 상에 배치되는 광가이드 부재, 확산 시트, 집광 시트, 휘도상승 시트 및 형광 시트 중 적어도 어느 하나를 더 포함하는 조명 시스템. - 성장기판 상에 제1도전성 반도체층, 활성층 및 제2도전성 반도체층을 형성하는 단계;
상기 제2도전성 반도체층부터 상기 제1도전성 반도체층의 일정 부분까지 관통되는 제1 연결전극을 형성하는 단계;
상기 제2도전성 반도체층의 일정부분까지 관통되는 제2 연결전극을 형성하는 단계;
상기 성장기판을 제거하는 단계;
상기 제2도전성 반도체층 아래에 알루미늄 기판을 형성하는 단계; 및
상기 알루미늄 기판을 선택적으로 양극산화함으로써, 상기 알루미늄 기판을 제1전극, 제2전극으로 분리하는 단계를 포함하는 발광소자의 제조방법. - 제11항에 있어서,
상기 제1 도전성 반도체층의 위에 형광체층을 형성하는 단계를 더 포함하는 발광소자의 제조방법. - 제11항에 있어서,
상기 제1 연결전극을 형성하는 단계는,
상기 제2도전성 반도체층부터 상기 제1도전성 반도체층의 일정 부분까지 관통되는 제1 비아 홀을 형성하는 단계;
상기 제2 도전성 반도체층부터 상기 제1 도전성 반도체층의 일부까지 상기 제1 비아 홀의 둘레에 제1 절연막을 형성하는 단계; 및
상기 제1 비아 홀에 전도성 금속을 채워 상기 제1 연결전극을 형성하는 단계를 포함하는 발광소자의 제조방법. - 제11항에 있어서,
상기 제2 연결전극을 형성하는 단계는,
상기 제2 도전성 반도체층의 일정부분까지 관통되는 제2 비아 홀을 형성하는 단계; 및
상기 제2 비아 홀에 전도성 금속을 채워 상기 제2 연결전극을 형성하는 단계를 포함하는 발광소자의 제조방법. - 제11항에 있어서,
상기 알루미늄 기판을 제1전극 및 제2전극으로 분리하는 단계는,
상기 알루미늄기판에 전극 분리용 마스크 패턴을 형성하는 단계; 및
상기 전극 분리용 마스크 패턴을 사용하여, 상기 알루미늄 기판을 선택적으로 양극산화함으로써, 상기 알루미늄 기판에 양극산화막을 형성하는 단계를 포함하는 발광소자의 제조방법. - 제15항에 있어서,
상기 전극 분리용 마스크 패턴은,
상기 제1연결전극과 상기 제2연결전극 사이의 소정영역이 노출되는 발광소자의 제조방법. - 제11항에 있어서,
상기 성장기판은 레이저 리프트 오프, 화학적 식각방법 또는 물리적인 연마 방법 중 적어도 어느 하나의 방법에 의해 제거되는 발광소자 제조방법.
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