KR20130107791A - 발광소자 - Google Patents
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Abstract
실시예는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템에 관한 것이다.
실시예에 따른 발광소자는 돌출부(P)를 구비하는 제1 전극층(120); 상기 제1 전극층(120) 상에 제2 도전형 반도체층(116); 상기 제2 도전형 반도체층(116) 상에 활성층(114); 상기 활성층(114) 상에 제1 도전형 반도체층(112); 및 상기 제1 도전형 반도체층(112) 상에 제2 전극(140);을 포함한다.
실시예에 따른 발광소자는 돌출부(P)를 구비하는 제1 전극층(120); 상기 제1 전극층(120) 상에 제2 도전형 반도체층(116); 상기 제2 도전형 반도체층(116) 상에 활성층(114); 상기 활성층(114) 상에 제1 도전형 반도체층(112); 및 상기 제1 도전형 반도체층(112) 상에 제2 전극(140);을 포함한다.
Description
실시예는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템에 관한 것이다.
발광소자(LED)는 전기에너지를 빛 에너지로 변환하는 반도체소자로서, 화합물 반도체의 조성을 제어하여 적색, 녹색, 청색 및 자외선 등 다양한 파장(색)의 빛을 구현할 수 있으며, 형광물질을 이용하거나 색을 조합함으로써 효율이 좋은 백색 빛을 구현할 수 있다.
발광소자는 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저소비전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경친화성 등의 장점이 있다. 따라서, LCD(Liquid Crystal Display) 표시 장치의 백라이트를 구성하는 냉음극관(CCFL: Cold Cathode Fluorescence Lamp)을 대체하는 발광다이오드 백라이트, 형광등이나 백열 전구를 대체할 수 있는 백색 발광다이오드 조명장치, 자동차 헤드 라이트 및 신호등에까지 응용범위가 확대되고 있다.
질화물 반도체 발광소자는 이종기판인 사파이어 기판 위에 유기 화학적으로 증착된 질화물 반도체층을 포함한다.
한편, 사파이어 기판 상에 성장된 GaN 기반의 LED에서는 사파이어와 GaN사이의 격자상수 불일치로 n-GaN층에 스트레스(Stress)가 가해지게 되고, 이로 인해 InGaN로 이루어진 활성층과 격자상수 불일치가 증가하게 되고, 이는 높은 PZF(Piezoelectric filed)를 발생시키게 된다.
PZF는 내부양자효율을 감소시키는 원인으로 고 출력 LED를 구현하기 위해 PZF의 제어가 필요한 상황이며, PZF를 줄이기 위한 기술의 시도가 있으나 여전히 높은 PZF가 존재하고 이는 광효율을 감소시키는 문제가 있다.
실시예는 광효율을 증대시킬 수 있는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공하고자 한다.
실시예에 따른 발광소자는 돌출부(P)를 구비하는 제1 전극층(120); 상기 제1 전극층(120) 상에 제2 도전형 반도체층(116); 상기 제2 도전형 반도체층(116) 상에 활성층(114); 상기 활성층(114) 상에 제1 도전형 반도체층(112); 및 상기 제1 도전형 반도체층(112) 상에 제2 전극(140);을 포함한다.
실시예에 따른 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템에 의하면 발광효율을 증대시킬 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 발광소자의 단면도.
도 2는 실시예에 따른 발광소자의 제1 전극층의 단면도.
도 3은 실시예에 따른 발광소자의 제1 전극층의 돌출부 예시도.
도 4는 실시예에 따른 발광소자의 제1 전극층의 다른 예시도.
도 5는 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면도.
도 6은 실시예에 따른 조명 유닛의 사시도.
도 7은 실시예에 따른 백라이트 유닛의 사시도.
도 2는 실시예에 따른 발광소자의 제1 전극층의 단면도.
도 3은 실시예에 따른 발광소자의 제1 전극층의 돌출부 예시도.
도 4는 실시예에 따른 발광소자의 제1 전극층의 다른 예시도.
도 5는 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면도.
도 6은 실시예에 따른 조명 유닛의 사시도.
도 7은 실시예에 따른 백라이트 유닛의 사시도.
실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on/over)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on/over)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
(실시예)
도 1은 실시예에 따른 발광소자(100)의 수직 단면도이다. 또한, 도 2는 실시예에 따른 발광소자의 제1 전극층(120)의 I-I'선을 따른 수평 단면도 예시도이다.
실시예에 따른 발광소자(100)는 돌출부(P)를 구비하는 제1 전극층(120)과, 상기 제1 전극층(120) 상에 제2 도전형 반도체층(116)과, 상기 제2 도전형 반도체층(116) 상에 활성층(114)과, 상기 활성층(114) 상에 제1 도전형 반도체층(112) 및 상기 제1 도전형 반도체층(112) 상에 제2 전극(140)을 포함할 수 있다.
상기 제1 도전형 반도체층(112), 활성층(114) 및 제2 도전형 반도체층(116)은 발광구조물(110)을 구성할 수 있다.
실시예에서 발광구조물(110)은 사파이어 기판 등과 같은 소정의 캐리어 기판(미도시) 상에 형성될 수 있으며, 상기 발광구조물(110) 상에 제1 전극층(120), 제2 전극층(130) 형성공정 후 상기 캐리어 기판이 제거된 후 노출되는 발광구조물(110), 예를 들어 노출되는 제1 도전형 반도체층(112) 상에 상기 제2 전극(140)이 형성될 수 있으나 제조방법이 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1 도전형 반도체층(112)은 반도체 화합물로 형성될 수 있으며, 예를 들어 3족-5족, 2족-6족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있고, 제1 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 도전형 반도체층(112)이 n형 반도체층인 경우, 상기 제1도전형 도펀트는 n형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
상기 제1 도전형 반도체층(112)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있고, 예를 들어 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN,AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, GaP, AlGaP, InGaP, AlInGaP, InP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다.
상기 활성층(114)은 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물 구조(MQW: Multi Quantum Well), 양자 선(Quantum-Wire) 구조, 또는 양자 점(Quantum Dot) 구조 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 활성층(114)은 우물층/장벽층을 구비할 수 있고, 예를 들어 InGaN/GaN, InGaN/InGaN, GaN/AlGaN, InAlGaN/GaN, GaAs(InGaAs)/AlGaAs, GaP(InGaP)/AlGaP 중 어느 하나 이상의 페어 구조로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 상기 우물층은 상기 장벽층의 밴드 갭보다 낮은 밴드 갭을 갖는 물질로 형성될 수 있다.
실시예에서 상기 활성층(114) 상에는 전자차단층이 형성되어 전자 차단(electron blocking) 및 활성층의 클래딩(MQW cladding) 역할을 해줌으로써 발광효율을 개선할 수 있다. 예를 들어, 상기 전자차단층은 AlxInyGa(1-x-y)N(0≤x≤1,0≤y≤1)계 반도체로 형성될 수 있으며, 상기 활성층(114)의 에너지 밴드 갭보다는 높은 에너지 밴드 갭을 가질 수 있으며, 약 100Å~ 약 600Å의 두께로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 전자차단층은 AlzGa(1-z)N/GaN(0≤z≤1) 초격자(superlattice)로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 전자차단층은 p형으로 이온주입되어 오버플로우되는 전자를 효율적으로 차단하고, 홀의 주입효율을 증대시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 전자차단층은 Mg이 약 1018~1020/cm3 농도 범위로 이온주입되어 오버플로우되는 전자를 효율적으로 차단하고, 홀의 주입효율을 증대시킬 수 있다.
상기 제2 도전형 반도체층(116)은 반도체 화합물로 형성될 수 있고, 예를 들어, 3족-5족, 2족-6족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다
예를 들어, 상기 제2 도전형 반도체층(116)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(116)이 p형 반도체층인 경우, 상기 제2도전형 도펀트는 p형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등을 포함할 수 있다.
실시예에서 상기 제1 도전형 반도체층(112)은 n형 반도체층, 상기 제2 도전형 반도체층(116)은 p형 반도체층으로 구현할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 또한 상기 제2 도전형 반도체층(116) 위에는 상기 제2 도전형과 반대의 극성을 갖는 반도체 예컨대 n형 반도체층(미도시)을 형성할 수 있다. 이에 따라 발광구조물(110)은 n-p 접합 구조, p-n 접합 구조, n-p-n 접합 구조, p-n-p 접합 구조 중 어느 한 구조로 구현할 수 있다.
앞서 기술한 바와 같이, 종래기술에서 사파이어 기판 상에 성장된 GaN 기반의 LED에서는 사파이어와 GaN사이의 격자상수 불일치로 n-GaN층에 스트레스(Stress)가 가해지게 되고, 이로 인해 InGaN로 이루어진 활성층과 격자상수 불일치가 증가하게 되고, 이는 높은 PZF(Piezoelectric filed)를 발생시키게 된다.
이에 따라 실시예는 캐리어 기판의 물질과 발광구조물 물질의 격자상수 불일치에 따른 스트레스(Stress)로 인해 활성층에서 발생하는 PZF(Piezoelectric filed)를 최소화하여 발광효율을 증대시키고자 한다.
이를 위해, 실시예는 제2 도전형 반도체층(116) 상에 제2 전극층(130)을 형성하기 전에, 제2 도전형 반도체층(116) 표면을 일부 에칭하여 소정의 패턴(미도시)을 형성하고, 그 패턴을 포함하는 제2 도전형 반도체층(116) 상에 제2 도전형 반도체층(116) 보다 열팽창계수가 큰 물질을 고온에서 스퍼터링(Sputtering)한 후 냉각(Cooling)하여 상기 제1 전극층(120)을 기준으로 발광구조물(110)을 전체적으로 위로 볼록(Convex)하게 만들어 활성층에서의 InGaN/GaN 격자 상수 불일치에서 오는 스트레인(Strain)을 완화시킬 수 있다.
상기 제2 도전형 반도체층(116)의 패턴, 예를 들어 오목부 패턴에 제1 전극층(120)의 물질이 채워져서 돌출부(P)를 구비하는 제1 전극층(120)이 형성될 수 있으며, 상기 돌출부(P)가 형성됨으로써 상기 제1 전극층(120)과 상기 발광구조물(110) 간의 결합력이 증대될 수 있다. 또한, 상기 돌출부(P)는 상기 제2 도전형 반도체층(116)의 저면의 오목부와 대응되도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 돌출부(P)에 채워지는 물질과 상기 제1 전극층(120)의 물질은 같은 물질로 형성될 수 있으며, 상기 제2 도전형 반도체층(116) 접하는 부분의 제1 전극층(120)은 오믹층으로 형성될 수 있다.
예들 들어, 상기 제2 도전형 반도체층(116)과 접하는 영역 오믹층은 제2 도전형 반도체층(116)과 전기적인 접촉인 우수한 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 오믹층은 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), GZO(gallium zinc oxide), IZON(IZO Nitride), AGZO(Al-Ga ZnO), IGZO(In-Ga ZnO), ZnO, IrOx, RuOx, NiO, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, 및 Ni/IrOx/Au/ITO, Ag, Ni, Cr, Ti, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으며, 이러한 재료에 한정되는 않는다.
또한, 상기 제2 전극층(130)은 상기 오믹층 상에 반사층, 결합층 등을 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 반사층은 반사성이 우수하고, 전기적인 접촉이 우수한 물질로 형성될 수 있고, Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하는 금속 또는 합금으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 반사층은 상기 금속 또는 합금과 IZO, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, ATO 등의 투광성 전도성 물질을 이용하여 다층으로 형성할 수 있으며, 예를 들어, IZO/Ni, AZO/Ag, IZO/Ag/Ni, AZO/Ag/Ni 등으로 적층할 수 있다.
또한, 상기 결합층(미도시)은 결합력이 우수한 물질로 형성될 수 있고, 예를 들어, Ti, Au, Sn, Ni, Cr, Ga, In, Bi, Cu, Ag 또는 Ta 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
실시예에서 상기 제1 전극층(120)에 구비되는 돌출부(P)는 상기 제1 전극층(120)에서 상기 제2 도전형 반도체층(116) 방향으로 돌출된 형태로 형성될 수 있다. 이에 따라 상기 제1 전극층(120)과 상기 제2 도전형 반도체층(116) 간의 접촉면적을 최대화함으로써 상기 제1 전극층(120)과 상기 발광구조물(110) 간의 열팽창계수의 차이의 효과를 극대화하여 캐리어 기판 상에 형성당시 발광구조물의 곡률반경을 반대의 곡률반경으로 제어함으로써 발광구조물에 가해지던 스트레인을 상쇄시켜 결국 칩 완성시의 발광구조물 내에 스트레인을 최소화할 수 있다.
또한, 상기 돌출부(P)가 단지 제2 도전형 반도체층(116)의 하부 표면(도 1 기준)의 최저면에만 형성되는 것이 아니고 제2 도전형 반도체층(116)의 내측에 형성된 소정의 오목부 패턴 내에 형성됨으로써 상기 돌출부(P)는 상기 제1 전극층(120)에서 상기 제2 도전형 반도체층(116) 방향으로 돌출된 구조로 형성됨으로써 제1 전극층(120)과 상기 제2 도전형 반도체층(116) 사이의 접촉면적으로 최대화하여 열팽창계수 차이를 통해 상기 발광구조물(110)의 곡률반경을 제어함에 있어서 상기 발광구조물의 이탈을 방지함과 동시에 상기 발광구조물(110)의 곡률반경을 상기 제2 도전형 반도체층(116)을 기준으로 위로 볼록하도록 제어할 수 있다.
실시예에서 상기 발광구조물(110)의 곡률반경을 상기 제2 도전형 반도체층(116)을 기준으로 위로 볼록하도록 제어할 수 있고, 상기 곡률반경은 10 ±0.5 m- 1 의 범위로 제어함으로써, 상기 캐리어 기판 상에 형성된 발광구조물에 걸린 스트레인을 효율적으로 상쇄시킬 수 있다.
실시예는 도 1과 같이, 상기 제1 전극층(120) 하측에 배치된 제2 전극층(130)을 더 포함할 수 있고, 상기 제2 전극층(130)의 상면은 상기 제1 전극층(120)의 곡률반경에 대응하는 곡률반경을 구비할 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 전극층(130)은 효율적으로 캐리어를 주입할 수 있도록 전기 전도성이 우수한 금속, 금속합금, 혹은 전도성 반도체 물질로 이루어질 수 있고, 구리(Cu), 금(Au), 구리합금(Cu Alloy), 니켈(Ni-nickel), 구리-텅스텐(Cu-W), 캐리어 웨이퍼(예: GaN, Si, Ge, GaAs, ZnO, SiGe, SiC 등) 등을 포함하여 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 실시예에서 상기 제2 전극층(130)은 전기화학적인 금속증착방법, 예를 들어 도금 등의 방법으로 형성될 수 있으나 그 형성방법이 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 실시예에서 상기 제2 전극층(130)의 저면은 폴리싱 등의 방법으로 플랫(flat)하게 됨으로써 이후 패키징 공정에서 발광소자 칩의 다이본딩 등이 원활히 진행될 수 있다.
도 3은 실시예에 따른 발광소자의 제1 전극층의 돌출부(P)의 예시도이다.
실시예에서 상기 돌출부(P)는 소정의 3차원 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 돌출부(P)는 도 3과 같이 원기둥 형상으로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며 사각기둥, 삼각기둥, 피라미드 형상 등 다각기둥, 다각뿔, 원뿔 등 상기 제2 도전형 반도체층(116)과 접촉면적을 넓힐 수 있는 다양한 다면체층이 가능하다.
또한, 실시예에서 상기 돌출부(P)의 표면으로부터 상기 제2 도전형 반도체층(116)의 내부로 연장되어 돌출된 2차 돌출부(미도시)를 더 포함하여 제1 전극층(120)과 제2 도전형 반도체층(116) 사이의 접촉면적을 최대화할 수 있다. 이는 제2 도전형 반도체층의 오목부 패턴 내측에 추가 식각 등에 의해 2차 오목부 패턴(미도시)을 형성함으로써 구현가능하나 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 돌출부(P)는 약 180nm~220nm의 높이 및 약 0.8㎛~1.2㎛의 지름을 구비함으로써 상기 제1 전극층(120)과 상기 제2 도전형 반도체층(116) 사이의 결합력을 높일 수 있으나 돌출부의 높이와 지름이 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 돌출부(P)는 복수로 이격되어 형성되며, 상기 인접한 돌출부(P)의 중심 사이의 평균 거리는 약 2.8㎛~3.2㎛로 배치됨으로써 상기 제1 전극층(120)과 상기 제2 도전형 반도체층(116) 사이의 결합력을 높일 수 있으나 돌출부의 배치가 이에 한정되는 것은 아니다.
도 4는 실시예에 따른 발광소자의 제1 전극층(120)의 I-I'선을 따른 다른 단면 예시도이다.
실시예에서 상기 돌출부(P)는 복수로 이격되어 형성되며, 상기 제1 전극층(120)의 중심부에 형성된 돌출부(P)의 평균 중심 사이의 거리(d1)는 상기 제1 전극층(120)의 에지부에 형성된 돌출부(P)의 평균 중심 사이의 거리(d2)보다 클 수 있다.
이를 통해, 캐리어 기판에 형성된 상기 발광구조물(110)의 곡률반경을 그 반대방향의 곡률반경을 가지도록 제어함에 있어 중심부보다는 에지부에 돌출부(P)을 더 조밀하게 배치함으로써 상기 발광구조물(110)에 가해지는 힘이 에지부측에서 좀더 강함으로써 곡률반경의 제어를 좀 더 효율적으로 제어할 수 있고, 측면인 에지부에서 발광구조물과 제1 전극층의 접촉면적을 최대화하여 측면에서의 제1 전극층과 발광구조물간의 분리, 이탈을 방지할 수 있다.
상기 제1 전극층(120)의 중심부는 상기 제1 전극층(120)의 수평 전체길이에 대한 중심선을 기준으로 수평 전체길이의 약 50% 이하의 영역을 의미할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예에 따른 발광소자, 발광소자의 제조방법에 의하면 돌출부를 구비하는 제1 전극층을 구비함으로써 발광구조물 내에 내재되어 있던 스트레인을 상쇄시킴으로써 발광소자의 발광효율을 증대시킬 수 있다.
도 5는 실시예에 따른 발광소자 패키지(200)의 단면도이다.
실시예에 따른 발광 소자 패키지는 패키지 몸체부(205)와, 상기 패키지 몸체부(205)에 설치된 제3 전극층(213) 및 제4 전극층(214)과, 상기 패키지 몸체부(205)에 설치되어 상기 제3 전극층(213) 및 제4 전극층(214)과 전기적으로 연결되는 발광 소자(100)와, 상기 발광 소자(100)를 포위하는 몰딩부재(240)가 포함된다.
상기 패키지 몸체부(205)는 실리콘 재질, 합성수지 재질, 또는 금속 재질을 포함하여 형성될 수 있으며, 상기 발광 소자(100)의 주위에 경사면이 형성될 수 있다.
상기 제3 전극층(213) 및 제4 전극층(214)은 서로 전기적으로 분리되며, 상기 발광 소자(100)에 전원을 제공하는 역할을 한다. 또한, 상기 제3 전극층(213) 및 제4 전극층(214)은 상기 발광 소자(100)에서 발생된 빛을 반사시켜 광 효율을 증가시키는 역할을 할 수 있으며, 상기 발광 소자(100)에서 발생된 열을 외부로 배출시키는 역할을 할 수도 있다.
상기 발광 소자(100)는 도 1 에 예시된 수직형 타입의 발광 소자가 적용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 수평형 발광소자 또는 플립칩 발광소자에도 적용될 수 있다.
상기 발광 소자(100)는 상기 패키지 몸체부(205) 상에 설치되거나 상기 제3 전극층(213) 또는 제4 전극층(214) 상에 설치될 수 있다.
상기 발광 소자(100)는 상기 제3 전극층(213) 및/또는 제4 전극층(214)과 와이어 방식, 플립칩 방식 또는 다이 본딩 방식 중 어느 하나에 의해 전기적으로 연결될 수도 있다. 실시예에서는 상기 발광 소자(100)가 상기 제3 전극층(213)과 와이어(230)를 통해 전기적으로 연결되고 상기 제4 전극층(214)과 직접 접촉하여 전기적으로 연결된 것이 예시되어 있다.
상기 몰딩부재(240)는 상기 발광 소자(100)를 포위하여 상기 발광 소자(100)를 보호할 수 있다. 또한, 상기 몰딩부재(240)에는 형광체가 포함되어 상기 발광 소자(100)에서 방출된 광의 파장을 변화시킬 수 있다.
실시예에 따른 발광소자 패키지는 복수개가 기판 상에 어레이되며, 상기 발광 소자 패키지에서 방출되는 광의 경로 상에 광학 부재인 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트, 형광 시트 등이 배치될 수 있다. 이러한 발광 소자 패키지, 기판, 광학 부재는 백라이트 유닛으로 기능하거나 조명 유닛으로 기능할 수 있으며, 예를 들어, 조명 시스템은 백라이트 유닛, 조명 유닛, 지시 장치, 램프, 가로등을 포함할 수 있다.
도 6은 실시예에 따른 조명 유닛의 사시도(1100)이다. 다만, 도 6의 조명 유닛(1100)은 조명 시스템의 한 예이며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
실시예에서 상기 조명 유닛(1100)은 케이스몸체(1110)와, 상기 케이스몸체(1110)에 설치된 발광모듈부(1130)과, 상기 케이스몸체(1110)에 설치되며 외부 전원으로부터 전원을 제공받는 연결 단자(1120)를 포함할 수 있다.
상기 케이스몸체(1110)는 방열 특성이 양호한 재질로 형성되는 것이 바람직하며, 예를 들어 금속 재질 또는 수지 재질로 형성될 수 있다.
상기 발광모듈부(1130)은 기판(1132)과, 상기 기판(1132)에 탑재되는 적어도 하나의 발광소자 패키지(200)를 포함할 수 있다.
상기 기판(1132)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, 상기 기판(1132)은 빛을 효율적으로 반사하는 재질로 형성되거나, 표면이 빛이 효율적으로 반사되는 컬러, 예를 들어 백색, 은색 등으로 형성될 수 있다.
상기 기판(1132) 상에는 상기 적어도 하나의 발광소자 패키지(200)가 탑재될 수 있다. 상기 발광소자 패키지(200) 각각은 적어도 하나의 발광 다이오드(LED: Light Emitting Diode)(100)를 포함할 수 있다. 상기 발광 다이오드(100)는 적색, 녹색, 청색 또는 백색의 유색 빛을 각각 발광하는 유색 발광 다이오드 및 자외선(UV, UltraViolet)을 발광하는 UV 발광 다이오드를 포함할 수 있다.
상기 발광모듈부(1130)는 색감 및 휘도를 얻기 위해 다양한 발광소자 패키지(200)의 조합을 가지도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 고 연색성(CRI)을 확보하기 위해 백색 발광 다이오드, 적색 발광 다이오드 및 녹색 발광 다이오드를 조합하여 배치할 수 있다.
상기 연결 단자(1120)는 상기 발광모듈부(1130)와 전기적으로 연결되어 전원을 공급할 수 있다. 실시예에서 상기 연결 단자(1120)는 소켓 방식으로 외부 전원에 돌려 끼워져 결합되지만, 이에 대해 한정하지는 않는다. 예를 들어, 상기 연결 단자(1120)는 핀(pin) 형태로 형성되어 외부 전원에 삽입되거나, 배선에 의해 외부 전원에 연결될 수도 있는 것이다.
도 7은 실시예에 따른 백라이트 유닛의 분해 사시도(1200)이다. 다만, 도 7의 백라이트 유닛(1200)은 조명 시스템의 한 예이며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
실시예에 따른 백라이트 유닛(1200)은 도광판(1210)과, 상기 도광판(1210)에 빛을 제공하는 발광모듈부(1240)와, 상기 도광판(1210) 아래에 반사 부재(1220)와, 상기 도광판(1210), 발광모듈부(1240) 및 반사 부재(1220)를 수납하는 바텀 커버(1230)를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
상기 도광판(1210)은 빛을 확산시켜 면광원화 시키는 역할을 한다. 상기 도광판(1210)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 발광모듈부(1240)은 상기 도광판(1210)의 적어도 일 측면에 빛을 제공하며, 궁극적으로는 상기 백라이트 유닛이 설치되는 디스플레이 장치의 광원으로써 작용하게 된다.
상기 발광모듈부(1240)은 상기 도광판(1210)과 접할 수 있으나 이에 한정되지 않는). 구체적으로는, 상기 발광모듈부(1240)은 기판(1242)과, 상기 기판(1242)에 탑재된 다수의 발광소자 패키지(200)를 포함하는데, 상기 기판(1242)이 상기 도광판(1210)과 접할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
상기 기판(1242)은 회로패턴(미도시)을 포함하는 인쇄회로기판(PCB, Printed Circuit Board)일 수 있다. 다만, 상기 기판(1242)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.
그리고, 상기 다수의 발광소자 패키지(200)는 상기 기판(1242) 상에 빛이 방출되는 발광면이 상기 도광판(1210)과 소정 거리 이격되도록 탑재될 수 있다.
상기 도광판(1210) 아래에는 상기 반사 부재(1220)가 형성될 수 있다. 상기 반사 부재(1220)는 상기 도광판(1210)의 하면으로 입사된 빛을 반사시켜 위로 향하게 함으로써, 상기 백라이트 유닛의 휘도를 향상시킬 수 있다. 상기 반사 부재(1220)는 예를 들어, PET, PC, PVC 레진 등으로 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 바텀 커버(1230)는 상기 도광판(1210), 발광모듈부(1240) 및 반사 부재(1220) 등을 수납할 수 있다. 이를 위해, 상기 바텀 커버(1230)는 상면이 개구된 박스(box) 형상으로 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 바텀 커버(1230)는 금속 재질 또는 수지 재질로 형성될 수 있으며, 프레스 성형 또는 압출 성형 등의 공정을 이용하여 제조될 수 있다.
실시예에 따른 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템에 의하면 발광효율을 증대시킬 수 있다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 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 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 실시예를 한정하는 것이 아니며, 실시예가 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 설정하는 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110: 발광구조물, 116: 제2 도전형 반도체층, 114: 활성층
112: 제1 도전형 반도체층, 140: 제2 전극
P: 돌출부, 120: 제1 전극층, 130: 제2 전극층
112: 제1 도전형 반도체층, 140: 제2 전극
P: 돌출부, 120: 제1 전극층, 130: 제2 전극층
Claims (14)
- 돌출부를 구비하는 제1 전극층;
상기 제1 전극층 상에 제2 도전형 반도체층;
상기 제2 도전형 반도체층 상에 활성층;
상기 활성층 상에 제1 도전형 반도체층; 및
상기 제1 도전형 반도체층 상에 제2 전극;을 포함하는 발광소자. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 전극층은 상기 제2 도전형 반도체층 보다 열팽창계수가 더 큰 발광소자. - 제1 항에 있어서,
상기 돌출부의 물질과 상기 제1 전극층은 같은 물질을 포함하고,
상기 제2 도전형 반도체층 접하는 부분의 제1 전극층은 오믹층으로 형성되는 발광소자. - 제1 항에 있어서,
상기 돌출부는
상기 제2 도전형 반도체층의 저면의 오목부와 대응되는 발광소자. - 제1 항에 있어서,
상기 돌출부는 원기둥 형상을 포함하는 발광소자. - 제1 항에 있어서,
상기 돌출부는 180nm~220nm의 높이 및 0.8㎛~1.2㎛의 지름을 가지는 발광소자. - 제1 항에 있어서,
상기 돌출부는 복수로 이격되어 형성되며,
상기 인접한 돌출부의 중심 사이의 거리는 2.8㎛~3.2㎛인 발광소자. - 제1 항에 있어서,
상기 돌출부는 복수로 이격되어 형성되며,
상기 제1 전극층의 중심부에 형성된 돌출부의 평균 중심 사이의 거리는
상기 제1 전극층의 에지부에 형성된 돌출부의 평균 중심 사이의 거리보다 큰 발광소자. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 전극층의 중심부보다는 에지부에 상기 돌출부가 더 조밀하게 배치되는 발광소자. - 제1 항에 있어서,
상기 돌출부는 상기 제1 전극층에서 상기 제2 도전형 반도체층 방향으로 돌출된 발광소자. - 제1 항에 있어서,
상기 제2 전극층을 기준으로 상기 발광소자가 위로 볼록하도록 곡률반경을 가지는 발광소자. - 제11 항에 있어서,
상기 곡률반경은 10 ±0.5 m- 1 의 범위인 발광소자. - 제11 항에 있어서,
제10 항에 있어서,
상기 제1 전극층 하측에 배치된 제2 전극층을 더 포함하며,
상기 제2 전극층의 상면은 상기 제1 전극층의 곡률반경에 대응하는 곡률반경을 구비하는 발광소자. - 제11 항에 있어서,
상기 제1 전극층 하측에 배치된 제2 전극층을 더 포함하며,
상기 제2 전극층의 저면은 플랫(flat)한 발광소자.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120029861A KR20130107791A (ko) | 2012-03-23 | 2012-03-23 | 발광소자 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120029861A KR20130107791A (ko) | 2012-03-23 | 2012-03-23 | 발광소자 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20130107791A true KR20130107791A (ko) | 2013-10-02 |
Family
ID=49631033
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020120029861A KR20130107791A (ko) | 2012-03-23 | 2012-03-23 | 발광소자 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20130107791A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20180123084A (ko) * | 2016-04-08 | 2018-11-14 | 스탠리 일렉트릭 컴퍼니, 리미티드 | 반도체 웨이퍼 |
-
2012
- 2012-03-23 KR KR1020120029861A patent/KR20130107791A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20180123084A (ko) * | 2016-04-08 | 2018-11-14 | 스탠리 일렉트릭 컴퍼니, 리미티드 | 반도체 웨이퍼 |
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|---|---|---|---|
| WITN | Withdrawal due to no request for examination |