KR20130139018A - 발광 소자 - Google Patents

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KR20130139018A
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문지형
최진경
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

실시예의 발광 소자는 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광 구조물과, 발광 구조물 아래에 배치되고, 제2 도전형 반도체층과 접하는 제1 전극층; 제1 전극층, 제2 도전형 반도체층 및 활성층을 관통하여, 제1 도전형 반도체층과 접하는 제2 전극층; 제1 전극층과 제2 전극층의 사이에 배치된 절연층; 및 제2 전극층과 제2 도전형 반도체층의 사이 및 제2 전극층과 활성층의 사이에 배치되며 불순물 이온이 주입된 절연성 이온층을 포함한다.

Description

발광 소자{LIGHT EMITTING DEVICE}
실시예는 발광 소자에 관한 것이다.
반도체의 3-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 물질을 이용한 발광 다이오드(Ligit Emitting Diode)나 레이저 다이오드와 같은 발광 소자는 박막 성장 기술 및 소자 재료의 개발로 적색, 녹색, 청색 및 자외선 등 다양한 색을 구현할 수 있다. 또한, 발광 소자는 형광 물질을 이용하여 색을 조합함으로써 효율이 좋은 백색 광선도 구현할 수 있으며, 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저소비전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경친화성의 장점을 가진다.
따라서, 광 통신 수단의 송신 모듈, 액정 표시 장치(LCD:Liquid Crystal Display)의 백라이트를 구성하는 냉음극관(CCFL:Cold Cathode Fluorescence Lamp)을 대체하는 발광 다이오드 백라이트, 형광등이나 백열 전구를 대체할 수 있는 백색 발광 다이오드 조명 장치, 자동차 헤드 라이트 및 신호등에까지 발광 소자의 응용이 확대되고 있다.
도 1은 일반적인 발광 소자의 부분 단면도로서, 제1 도전형 반도체층(12)과 활성층(14)과 제2 도전형 반도체층(16)으로 구성된 발광 구조물(10), 오믹층(22)과 반사층(24)과 스프레드(spread)층(26)으로 구성된 제1 전극층(20), 제2 전극층(30) 및 절연층(40)을 포함한다.
도 1에 도시된 절연층(40)은 제2 전극층(30)과 제1 전극층(20)을 전기적으로 절연시키고, 비아홀(50)을 관통하는 제2 전극층(30)을 제2 도전형 반도체층(16) 및 활성층(14)과 전기적으로 절연시킨다. 이때, 절연층(40)이 비아홀(50)에 국부적으로 형성되지 않을 수도 있고, 형성된다고 하더라도 시간이 경과됨에 따라 절연층(40)의 막질이 저하될 수 있다. 도 1에 도시된 'A' 부분과 같이 절연층(40)의 막질은 불량하게 형성될 경우, 단락(short)성 불량에 의해 발광 소자가 오동작할 수 있다.
또한, 제2 전극층(30)으로부터 제1 전극층(20)으로 화살표 방향(60)으로 전류가 흐를 때, 반사층(24)이 존재하지 않은 영역(D)으로 흐르는 전류는 반사층(24)에 의해 빛이 반사되지 않고 흡수되기 때문에 발광 효율이 저하되는 문제점이 있다.
실시예는 비아홀의 측부의 발광 구조물에 절연성 이온층을 형성하여 오동작을 방지하고 발광 효율을 높일 수 있는 발광 소자를 제공한다.
실시예에 따른 발광 소자는 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광 구조물; 상기 발광 구조물 아래에 배치되고, 상기 제2 도전형 반도체층과 접하는 제1 전극층; 상기 제1 전극층, 상기 제2 도전형 반도체층 및 상기 활성층을 관통하여, 상기 제1 도전형 반도체층과 접하는 제2 전극층; 상기 제1 전극층과 상기 제2 전극층의 사이에 배치된 절연층; 및 상기 제2 전극층과 상기 제2 도전형 반도체층의 사이 및 상기 제2 전극층과 상기 활성층의 사이에 배치되며 불순물 이온이 주입된 절연성 이온층을 포함한다.
상기 제2 전극층은 상기 제1 전극층의 하부에 배치된 주 전극; 및 상기 주 전극으로부터 분기되며, 상기 제1 전극층, 상기 제2 도전형 반도체층 및 상기 활성층을 관통하는 분기 전극을 포함하고, 상기 절연성 이온층은 상기 분기 전극과 상기 제2 도전형 반도체층의 사이 및 상기 분기 전극과 상기 활성층의 사이에 배치된다.
상기 절연층은 상기 분기 전극과 상기 절연성 이온층의 사이로 연장되어 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 절연성 이온층은 Ar, N, H, O, He 및 Fe 중 적어도 하나의 물질을 포함하고, 상기 주입된 이온의 더즈량은 1015 내지 1022 ions/㎠일 수 있다. 또한, 상기 절연성 이온층의 두께는 수 ㎚ 내지 수십 ㎚일 수 있다.
상기 제1 전극층은 상기 발광 구조물과 상기 절연성 이온층의 아래에 배치되는 오믹층; 및 상기 오믹층의 아래에 배치되는 반사층을 포함한다. 상기 반사층은 상기 오믹층을 사이에 두고, 상기 절연성 이온층과 마주하며 오버랩되는 제1 영역; 및 상기 오믹층을 사이에 두고, 상기 절연성 이온층과 마주하지 않는 제2 영역을 포함한다.
실시예에 따른 발광 소자는 비아 홀 측부의 발광 구조물에 절연성 이온층을 형성하기 때문에, 단락성 불량의 발생을 보다 확실히 방지할 수 있고, 반사층이 존재하는 영역으로만 전류가 흘러 전류 밀도가 증가되고 반사층이 없는 영역에서 광 발생이 제거됨으로써 활성층으로부터 방출되는 광이 흡수되지 않아 발광 효율을 향상시킬 수 있어, 수율과 신뢰성이 향상된다.
도 1은 일반적인 발광 소자의 부분 단면도이다.
도 2는 일 실시예에 의한 발광 소자의 측단면도를 나타낸다.
도 3은 도 2에 도시된 'B' 부분을 확대 도시한 부분 단면도를 나타낸다.
도 4는 다른 실시예에 의한 발광 소자의 측단면도를 나타낸다.
도 5a 내지 도 5f는 일실시예에 따른 발광 소자의 제조 과정을 나타낸 도면이다.
도 6a 내지 도 6b는 다른 실시예에 따른 발광 소자의 제조 과정을 나타낸 도면이다.
도 7은 실시예에 따른 발광 소자를 포함한 발광 소자 패키지의 일실시예를 도시한 도면이다.
도 8은 실시예에 따른 발광 소자가 배치된 헤드램프의 일실시예를 도시한 도면이다.
도 9는 실시예에 따른 발광 소자 패키지가 배치된 표시장치의 일실시예를 도시한 도면이다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 설명하고, 발명에 대한 이해를 돕기 위해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 본 발명의 실시예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
도 2는 일 실시예에 의한 발광 소자(100A)의 측단면도를 나타낸다.
도 2에 도시된 발광 소자(100A)는 발광 구조물(110), 제1 전극층(120), 제2 전극층(130), 절연층(140A), 전극 패드(160), 보호층(170), 지지기판(180) 및 접합층(182)을 포함한다.
발광 소자(100A)는 복수의 화합물 반도체층, 예를 들어 3족-5족 또는 2족-6족 원소의 반도체층을 이용한 LED(Light Emitting Diode)를 포함하며, LED는 청색, 녹색 또는 적색 등과 같은 광을 방출하는 유색 LED이거나 UV LED일 수 있다. LED의 방출 광은 다양한 반도체를 이용하여 구현될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
발광 구조물(110)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.
발광 구조물(110)은 제1 도전형 반도체층(112), 활성층(114) 및 제2 도전형 반도체층(116)을 포함한다.
제1 도전형 반도체층(112)은 반도체 화합물로 형성될 수 있으며, 예를 들어 3족-5족 또는 2족-6족 등의 화합물 반도체로 형성될 수 있다. 또한 제1 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 제1 도전형 반도체층(112)이 n형 반도체층인 경우, 제1 도전형 도펀트는 n형 도펀트로서 Si, Ge, Sn, Se, Te 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 또한, 제1 도전형 반도체층(112)이 p형 반도체층인 경우, 제1 도전형 도펀트는 p형 도펀트로서 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
제1 도전형 반도체층(112)은 AlxInyGa(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 제1 도전형 반도체층(112)은 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN,AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, GaP, AlGaP, InGaP, AlInGaP, InP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다.
제1 도전형 반도체층(112)의 표면에는 광 추출 효율을 향상시키기 위하여 러프니스 패턴(118)이 형성될 수 있다. 러프니스 패턴(118)은 건식 식각 공정 또는 습식 식각 공정에 의해 형성될 수 있다.
제1 도전형 반도체층(112)과 제2 도전형 반도체층(116) 사이에 활성층(114)이 위치한다. 활성층(114)은 전자와 정공이 서로 만나서 활성층(발광층) 물질 고유의 에너지 밴드에 의해서 결정되는 에너지를 갖는 빛을 방출하는 층이다. 제1 도전형 반도체층(112)이 n형 반도체층이고 제2 도전형 반도체층(116)이 p형 반도체층인 경우, 제1 도전형 반도체층(112)으로부터 전자가 주입되고 제2 도전형 반도체층(116)으로부터 정공이 활성층(114)으로 주입될 수 있다.
활성층(114)은 단일 우물 구조, 다중 우물 구조, 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물 구조(MQW:Multi Quantum Well), 양자선(Quantum-Wire) 구조, 또는 양자 점(Quantum Dot) 구조 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다. 예를 들어, 활성층(114)은 트리메틸 갈륨 가스(TMGa), 암모니아 가스(NH3), 질소 가스(N2), 및 트리메틸 인듐 가스(TMIn)가 주입되어 다중 양자 우물 구조가 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
활성층(114)이 우물 구조로 형성되는 경우, 활성층(114)의 우물층/장벽층은 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. 우물층은 장벽층의 밴드 갭보다 좁은 밴드 갭을 갖는 물질로 형성될 수 있다.
활성층(114)의 위 또는/및 아래에는 도전형 클래드층(미도시)이 형성될 수 있다. 도전형 클래드층은 활성층(114)의 장벽층의 밴드갭보다 더 넓은 밴드갭을 갖는 반도체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도전형 클래드층은 GaN, AlGaN, InAlGaN 또는 초격자 구조를 포함할 수 있다. 또한, 도전형 클래드층은 n형 또는 p형으로 도핑될 수 있다.
제2 도전형 반도체층(116)은 반도체 화합물로 형성될 수 있으며, 예를 들어 제2 도전형 도펀트가 도핑된 3족-5족 화합물 반도체로 형성될 수 있다. 제2 도전형 반도체층(116)은 예를 들어, InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 제2 도전형 반도체층(116)이 p형 반도체층인 경우, 제2 도전형 도펀트는 p형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등을 포함할 수 있으나 이에 한정하지 않는다. 또한, 제2 도전형 반도체층(116)이 n형 반도체층인 경우, 제2 도전형 도펀트는 n형 도펀트로서 Si, Ge, Sn, Se, Te 등을 포함할 수 있으나 이에 한정하지 않는다.
본 실시예에서, 제1 도전형 반도체층(112)은 n형 반도체층, 제2 도전형 반도체층(116)은 p형 반도체층으로 구현할 수 있다. 또는, 제1 도전형 반도체층(112)은 p형 반도체층으로 제2 도전형 반도체층(116)은 n형 반도체층으로 구현할 수 있다. 또한, 제2 도전형 반도체층(116) 상에는 제2 도전형과 반대의 극성을 갖는 반도체, 예컨대 제2 도전형 반도체층이 p형 반도체층일 경우 n형 반도체층(미도시)을 형성할 수 있다. 이에 따라 발광 구조물은 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.
또한, 발광 구조물(110)의 측면을 둘러싸도록 보호층(170)이 배치될 수 있다. 보호층(170) 역시, 비전도성 산화물이나 질화물로 이루어질 수 있으며, 일 예로서, 보호층(170)은 실리콘 산화물(SiO2)층, 산화 질화물층, 또는 산화 알루미늄층으로 이루어질 수 있다. 게다가, 보호층(170)은 발광 구조물(110)의 상부 즉, 제1 도전형 반도체층(112)의 상면에도 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 이 경우, 제1 도전형 반도체층(112)의 상면이 러프니스 패턴(118)을 가지므로, 보호층(170)도 러프니스 패턴(118)을 따라 굴곡진 모습으로 제1 도전형 반도체층(112)의 상면에 배치될 수 있다.
발광 구조물(110)의 아래에 제2 도전형 반도체층(116)과 접하여 제1 전극층(120)이 배치되어, 제2 도전형 반도체층(116)과 제1 전극층(120)은 전기적으로 연결된다.
제1 전극층(120)은 오믹층(122) 및 반사층(124) 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 도 2에 도시된 바와 같이 오믹층(122)과 반사층(124)의 적층 구조일 수도 있다.
오믹층(122)은 발광 구조물(110)의 제2 도전형 반도체층(116)과 접하여 배치될 수 있다. 제2 도전형 반도체층(116)은 불순물 도핑 농도가 낮아 접촉 저항이 높으며 그로 인해 금속과의 오믹 특성이 좋지 못할 수 있으므로 이러한 오믹 특성을 개선하기 위해 오믹층(122)이 배치되며, 오믹층(122)이 반드시 배치되는 것은 아니다.
오믹층(122)은 투광성 전도층과 금속이 선택적으로 사용될 수 있으며, 예를 들어, 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, 또는 Ni/IrOx/Au/ITO, Ag, Ni, Cr, Ti, Al, Rh, Pd, Ir, Sn, In, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으며, 이러한 재료에 한정되는 않는다.
오믹층(122)은 발광 구조물(110)의 제2 도전형 반도체층(116)과 후술하는 반사층(124) 사이에 배치되므로 투명 전극 등으로 형성할 수 있고, 층 또는 복수의 패턴으로 형성될 수 있다.
반사층(124)은 오믹층(122)과 후술되는 스프레드(spread)층(126)의 사이에서 활성층(114)과 마주하는 방향으로 개재되어 배치될 수 있다. 이러한 반사층(124)은 활성층(114)에서 생성된 빛이 발광 소자(100) 내부에서 소멸되지 않고 반사되어 발광 소자(100) 밖으로 방출되도록 하여 발광 소자(100)의 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
반사층(124)은 높은 반사도를 갖는 물질로 형성될 수 있고, 예를 들어, Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 및 이들의 선택적인 조합으로 구성된 물질 중에서 형성되거나, 금속 물질과 IZO, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, ATO 등의 투광성 전도성 물질을 이용하여 다층으로 형성될 수 있다. 또한, 반사층(124)은 IZO/Ni, AZO/Ag, IZO/Ag/Ni, AZO/Ag/Ni 등의 적층 구조로 형성될 수도 있다. 또한, 반사층(124)이 발광 구조물(예컨대, 제2 도전형 반도체층(116))과 오믹 접촉하는 물질로 형성될 경우, 오믹층(122)을 별도로 형성하지 않을 수 있으며, 이에 대해 한정하지 않는다. 즉, 오믹층(122)이 생략될 경우, 반사층(124)은 제2 도전형 반도체층(116)과 스프레드층(126) 사이에서 활성층(114)과 마주하는 방향으로 개재되어 배치될 수 있다.
제1 전극층(120)은 스프레드층(126)을 더 포함할 수 있다. 스프레드층(126)은 외부로부터 주입된 전류가 수평적으로 고르게 퍼질 수 있도록 우수한 전기 전도성을 갖는 물질로 이루어질 수 있다. 스프레드층(126)은 예를 들어, Ti, Au, Ni, In, Co, W, Fe. Rh, Cr, Al 등으로 이루어진 군으로부터 적어도 하나를 선택적으로 포함할 수 있으나, 이에 한정하지 않는다.
제2 전극층(130)은 제1 전극층(120), 제2 도전형 반도체층(116) 및 활성층(114)을 관통하여 제1 도전형 반도체층(112)과 접한다. 이를 위해, 제2 전극층(130)은 주 전극(130a)과 분기 전극(130b)을 포함한다. 주 전극(130a)은 제1 전극층(120)과 지지 기판(180) 사이에 배치된다. 분기 전극(130b)은 주 전극(130a)으로부터 분기되며, 제1 전극층(120), 제2 도전형 반도체층(116) 및 활성층(114)을 관통하여 제1 도전형 반도체층(112)과 접한다.
또한, 전극 패드(160)는 외부로 노출된 스프레드층(126)의 상부 면에 배치될 수 있다. 전극 패드(160)는 제1 전극층(120)과 전기적으로 연결되어, 발광 소자(100A)의 구동에 필요한 전류를 공급할 수 있다.
그리고, 발광 구조물(110)과 제1 전극층(120) 및 제2 전극층(130)을 지지하는 지지대로서, 제2 전극층(130)의 주 전극(130a)의 하부에 지지 기판(180)이 배치될 수 있다.
지지 기판(180)은 전도성 기판 또는 절연성 기판일 수 있다. 또한, 전기 전도성과 열 전도성이 높은 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 지지 기판(180)은 소정의 두께를 갖는 베이스 기판(substrate)으로서, 몰리브덴(Mo), 실리콘(Si), 텅스텐(W), 구리(Cu) 및 알루미늄(Al)로 구성되는 군으로부터 선택되는 물질 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있으며, 또한, 금(Au), 구리합금(Cu Alloy), 니켈(Ni), 구리-텅스텐(Cu-W), 캐리어 웨이퍼(예: GaN, Si, Ge, GaAs, ZnO, SiGe, SiC, SiGe, Ga2O3 등) 또는 전도성 시트 등을 선택적으로 포함할 수 있다.
지지기판(180)과 제2 전극층(130)의 주 전극(130a) 간의 결합을 위하여 이들 사이에 접합층(182)이 더 배치될 수 있다. 접합층(182)은 예를 들어, Au, Sn, In, Ag, Ni, Nb 및 Cu로 구성되는 군으로부터 선택되는 물질 또는 이들의 합금으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
절연층(140)은 제1 전극층(120)과 제2 전극층(130)의 주 전극(130a) 사이, 제2 전극층(130)의 분기 전극(130b)과 제2 도전형 반도체층(116)의 사이 및 제2 전극층(130)의 분기 전극(130b)과 활성층(114)의 사이에 배치되어, 제2 전극층(130)을 제1 전극층(120), 제2 도전형 반도체층(116) 및 활성층(114)과 전기적으로 절연시킨다.
절연층(140)은 비전도성 산화물이나 질화물로 이루어질 수 있다. 일 예로서, 절연층(140)은 실리콘 산화물(SiO2)층, 산화 질화물층, Al2O3, 또는 산화 알루미늄층으로 이루어질 수 있다.
실시예에 의하면, 발광 소자(100A)는 절연성 이온층(150)을 더 포함한다. 절연성 이온층(150)은 제2 전극층(130)과 제2 도전형 반도체층(116)의 사이 및 제2 전극층(130)과 활성층(130)의 사이에 배치된다.
즉, 도 2에 도시된 바와 같이 절연층(140A)을 사이에 두고 절연성 이온층(150)은 제2 전극층(130)의 분기 전극(130b)과 제2 도전형 반도체층(116)의 사이 및 제2 전극층(130)의 분기 전극(130b)과 활성층(116)의 사이에 배치된다. 즉, 절연층(140A)은 분기 전극(130b)과 절연성 이온층(150)의 사이에 배치된다.
절연성 이온층(150)은 불순물 이온을 포함할 수 있다. 절연성 이온층(150)에 포함되는 이온들은 발광 구조물(110)의 구성물질에 따라 선택된다. 절연성 이온층(150)은 예를 들어, Ar, N, H, O, He 및 Fe 중 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다. 또한, 절연성 이온층(150)에 주입된 이온의 더즈량은 1015 내지 1022 ions/㎠일 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 'B' 부분을 확대 도시한 부분 단면도를 나타낸다.
도 3을 참조하면, 절연성 이온층(150)이 형성되어 있기 때문에, 분기 전극(130b)과 접하는 절연층(140A)의 막질이 불량할 경우, 절연성 이온층(150)은 불량한 막질을 갖는 절연층(140A)의 역할을 수행할 수 있어, 제품의 수율과 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 제1 전극층(120)의 오믹층(122)은 발광 구조물(110)의 제2 도전형 반도체층(116)과 절연성 이온층(150)의 아래에 배치된다. 반사층(124)은 오믹층(122)의 아래에 배치된다. 이때, 반사층(124)은 제1 영역과 제2 영역으로 구분될 수 있다. 제1 영역은 오믹층(122)을 사이에 두고 절연성 이온층(150)과 마주하며 일정한 폭(w)만큼 오버랩되는 부분이다. 제2 영역은 오믹층(122)을 사이에 두고 절연성 이온층(150)과 마주하지 않는 영역이다.
도 1에 도시된 일반적인 발광 소자의 경우, 반사층(24)이 없는 영역(D)에도 전류가 흐르므로, 활성층(14)으로부터 방출되는 광이 반사되지 않고 흡수되어 발광 효율이 저하된다.
그러나, 본 실시예에 의한 발광 소자(100A)의 경우, 절연성 이온층(150)은 반사층(124)의 제1 영역에서 폭(w)만큼 오버랩되기 때문에, 반사층(124)이 없는 영역(D)에서 활성층(114)으로부터 방출되는 광이 흡수되지 않는다. 즉, 반사층(124)이 존재하는 제2 영역으로만 전류(190)가 흐르도록 하기 때문에, 전류 밀도가 증가할 수 있다. 따라서, 반사층(124)이 존재하는 영역에서 발광을 증가시켜 발광 효율이 향상될 수 있다. 이렇게, 절연성 이온층(150)은 일종의 전류 차단층(CBL:Current Blocking Layer)의 역할을 수행할 수 있다.
절연성 이온층(150)의 두께(t1)는 칩 사이즈 및 절연층(140A)의 두께(t2)에 따라 정해질 수 있다. 절연성 이온층(150)의 두께(t1)는 두께는 수 ㎚ 내지 수십 ㎚일 수 있다. 또한, 폭(w)은 예를 들어 '0' 이상일 수 있다.
도 4는 다른 실시예에 의한 발광 소자(100B)의 측단면도를 나타낸다.
도 4에 도시된 절연층(140B)은 제1 전극층(120)과 제2 전극층(130)의 사이에 배치되며, 분기 전극(130b)과 제2 도전형 반도체층(116)의 사이와 분기 전극(130b)과 활성층(114)의 사이에 배치되지 않는다. 이를 제외하면, 도 4에 도시된 발광 소자(100B)는 도 2에 도시된 발광 소자(100A)와 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
즉, 도 2에 도시된 절연성 이온층(150)은 절연층(140A)의 절연 기능을 보조하는 역할을 하고, 도 4에 도시된 절연성 이온층(150)은 비아홀 내부의 절연층(140A)의 역할을 대신한다.
도 4에 도시된 발광 소자의 경우, 분기 전극(130b)과 제2 도전형 반도체층(116)의 사이 및 분기 전극(130b)과 활성층(114)의 사이에 절연층(140B)이 배치되어 있지 않으므로, 도 4에 도시된 절연성 이온층(150)의 두께(t3)는 도 2에 도시된 절연성 이온층(150)의 두께(t1) 보다 클 수 있다.
이하, 도 2에 도시된 실시예에 의한 발광 소자(100A)의 제조 방법을 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다.
도 5a 내지 도 5f는 일 실시예에 따른 발광 소자(100A)의 제조 과정을 나타낸 도면이다.
도 5a를 참조하면, 먼저 기판(101) 상에 발광 구조물(110)을 성장시킨다.
기판(101)은 반도체 물질 성장에 적합한 재료 또는 캐리어 웨이퍼로 형성될 수 있다. 또한, 기판(101)은 열전도성이 뛰어난 물질로 형성될 수 있으며, 전도성 기판 또는 절연성 기판일 수 있다. 기판(101)은 예를 들어, 사파이어(Al2O3), SiC, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP, Ge, and Ga203 중 적어도 하나를 사용할 수 있다. 기판(101) 위에는 요철 구조가 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 기판(101)에 대해 습식세척을 하여 표면의 불순물을 제거할 수 있다.
발광 구조물(110)은 기판(101) 상에 제1 도전형 반도체층(112)과 활성층(114) 및 제2 도전형 반도체층(116)을 순차적으로 성장시킴으로써 형성될 수 있다.
발광 구조물(110)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.
이때, 발광 구조물(110)과 기판(101) 사이에 템플레이트(template)층(104)이 성장될 수 있다.
템플레이트층(104)은 버퍼층을 포함하며, 기판(101)의 종류에 따라 응력 완화층(Stress Relief Layer)을 추가로 포함할 수 있다.
버퍼층은 기판(101)과 제1 도전형 반도체층(112) 재료의 격자 부정합 및 열팽창 계수의 차이를 완화하기 위한 것으로, 3족-5족 화합물 반도체 예컨대, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.
응력 완화층은 50% 이상의 Al 조성을 갖는 AlN 또는 AlGaN을 포함할 수 있으며, AlN, AlGaN의 단일층, 또는 AlN/AlGaN의 적층 구조로 형성될 수 있다.
이후, 도 5b에 도시된 바와 같이, 제2 도전형 반도체층(116) 및 활성층(114)을 관통하여 제1 도전형 반도체층(112)을 노출시키는 적어도 하나의 비아홀(210)을 형성한다.
비아홀(210)은, 예를 들어, 포토리쏘그라피 공정 및 식각 공정을 이용하여 형성할 수 있으며, 제2 도전형 반도체층(116)과 그 하부의 활성층(114)을 식각하여 제1 도전형 반도체층(112)을 노출시킴으로써 형성할 수 있다.
그 후, 도 5c를 참조하면, 비아홀(210)에 불순물 이온을 주입(220)하여 이온 주입층(150A)을 형성한다. 여기서, 이온 주입층(150A)을 형성하기 위해 사용되는 이온 주입 기술은 이온을 고 에너지로 가속시켜 비아홀(210)에서 노출된 발광 구조물(110)의 표면에 개질된 층을 만드는 대표적인 표면 개질 기술 중 하나로서, 주입되는 이온의 양이나 에너지에 따라서 주입 깊이, 분포 및 조성을 쉽게 조절할 수 있다.
이온 주입층(150A)으로 주입된 이온들은 발광 구조물(110)의 결정 구조를 파괴하기 때문에 전기적 저항률을 매우 증가시키므로, 이온 주입층(150A)은 전기적으로 절연성을 갖는 절연성 이온층(150)의 역할을 수행할 수 있다.
이온 주입 기술에 의해 주입되는 불순물 이온의 종류, 주입 에너지, 온도 등에 의해 이온 주입층(150A)의 두께(t1, t3)가 결정될 수 있다. 이 두께(t1, t3)는 수 ㎚ 내지 수십 ㎚일 수 있으며 이에 한정되지 않는다. 이온의 종류는 발광 구조물(110)의 구성물질들에 따라 선택되며, 예를 들어, Ar 이온, N 이온, H 이온, O 이온, He 이온 및 Fe 이온 중 적어도 하나의 이온을 1015 내지 1022 ions/㎠의 더즈량 만큼 주입하여, 이온 주입층(150A)을 형성할 수 있다.
예를 들어, 발광 구조물(110)이 n형 GaN인 경우, 전자수용체(acceptor)를 이온 주입하여 절연층으로 변환시킬 수 있다. 전자수용체는 알칼리 금속, 알칼리 토금속 또는 전이금속일 수 있다. 예컨대, 전자수용체는 Mg이온 또는 Fe이온 등일 수 있다.
또한, 이온 주입 후, 열처리 공정이 추가로 수행될 수도 있다.
이후, 도 5d에 도시된 바와 같이, 비아 홀(210)의 바닥에 형성된 이온 주입층(150A)을 제거하여 절연성 이온층(150)이 완성된다.
이후, 도 5e에 도시된 바와 같이, 제2 도전형 반도체층(116)의 상부에 제1 전극층(120)을 형성한다. 제1 전극층(120)은 예를 들어, 전자빔(E-beam) 증착, 스퍼터링(Sputtering), PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 중 어느 하나의 방법에 의해 형성할 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
제1 전극층(120)은 오믹층(122) 또는 반사층(124) 중 적어도 하나와 스프레드층(126)을 포함할 수 있다.
오믹층(122)은 제2 도전형 반도체층(116)의 상부를 덮도록 형성된다. 오믹층(122)은 투광성 전도층과 금속이 선택적으로 사용될 수 있으며, 예를 들어, 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, 또는 Ni/IrOx/Au/ITO, Ag, Ni, Cr, Ti, Al, Rh, Pd, Ir, Sn, In, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으며, 이러한 재료에 한정되는 않는다.
오믹층(122)은 발광 구조물(110)과 후술하는 반사층(124) 사이에 형성되므로 투명 전극 등으로 형성할 수 있고, 층 또는 복수의 패턴으로 형성될 수 있다.
반사층(124)은 오믹층(122)의 상부면에 형성된다. 반사층(124)은 높은 반사도를 갖는 물질로 형성될 수 있고, 예를 들어, Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 및 이들의 선택적인 조합으로 구성된 물질 중에서 형성되거나, 금속 물질과 IZO, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, ATO 등의 투광성 전도성 물질을 이용하여 다층으로 형성될 수 있다. 또한, 반사층(124)은 IZO/Ni, AZO/Ag, IZO/Ag/Ni, AZO/Ag/Ni 등의 적층 구조로 형성될 수도 있다. 또한, 반사층(124)이 제2 도전형 반도체층(116)과 오믹 접촉하는 물질로 형성될 경우, 오믹층(122)은 별도로 형성되지 않을 수 있으며, 이에 대해 한정하지 않는다.
스프레드층(126)은 반사층(124)의 상부 및 오믹층(122)과 반사층(124)의 측부에 형성된다. 스프레드층(126)은 단일 층 구조나 다층 구조로 형성될 수 있으며, 외부로부터 주입된 전류가 수평적으로 고르게 퍼질 수 있도록 우수한 전기 전도성을 갖는 물질로 형성될 수 있다. 스프레드층(126)은 예를 들어, Ti, Au, Ni, In, Co, W, Fe. Rh, Cr, Al 등으로 이루어진 군으로부터 적어도 하나를 선택적으로 포함할 수 있으나, 이에 한정하지 않는다.
이후, 도 5e를 참조하면, 제1 전극층(120)의 상면 및 비아홀(210)의 측면 및 바닥면의 적어도 일부에 절연층(140A)을 형성한다. 그 후, 절연층(140A)이 형성된 비아홀(210)을 매립하고 절연층(140A)이 형성된 제1 전극층(120)의 상부를 덮도록 도전성 물질을 도포하여 제2 전극층(130)을 형성한다.
발광 구조물(110)과 평행하게 위치한 도전성 물질 부분이 제2 전극층(130)의 주 전극(130a)이 되고, 비아 홀(210) 내에 채워진 도전성 물질 부분이 제2 전극층(130)의 분기 전극(130b)이 된다.
제2 전극층(130)은 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf, Ti, Cr 중에서 선택된 금속, 또는 이들의 선택적인 조합으로 이루어질 수 있다.
그 후, 제2 전극층(130) 상에 지지 기판(180)을 형성한다.
지지기판(180)은 본딩 방식, 도금 방식 또는 증착 방식으로 형성할 수 있다. 지지기판(180)을 본딩 방식으로 형성하는 경우, 예를 들어 별도의 접합층(182)을 이용하여 제2 전극층(130)과 지지 기판(180)을 부착시킬 수 있다.
이후, 도 5f에 도시된 바와 같이, 기판(101)을 분리한다.
기판(101)의 분리는 엑시머 레이저 등을 이용한 레이저 리프트 오프(Laser Lift Off: LLO)의 방법으로 할 수도 있으며, 건식 및 습식 식각의 방법으로 할 수도 있다.
레이저 리프트 오프법을 예로 들면, 기판(101) 방향으로 일정 영역의 파장을 가지는 엑시머 레이저 광을 포커싱(focusing)하여 조사하면, 기판(101)과 발광 구조물(110)의 경계면에 열 에너지가 집중되어 경계면이 갈륨과 질소 분자로 분리되면서 레이저 광이 지나가는 부분에서 순간적으로 기판(101)의 분리가 일어난다. 기판(101) 분리 후 별도의 식각 공정을 통해 템플레이트층(104)을 제거할 수 있다.
이후, 기판(101)이 분리된 결과를 뒤집은 후, 발광 구조물(110)에 아이솔레이션(isolation) 에칭을 실시하여 각각의 발광 소자 단위로 분리한다. 아이솔레이션 에칭은, 예를 들어, ICP(Inductively Coupled Plasma)와 같은 건식 식각 방법에 의해 실시될 수 있다. 아이솔레이션 에칭에 의하여 제1 전극층(120)의 일부가 발광 구조물(110) 외부로 개방될 수 있다. 예컨대, 아이솔레이션 에칭에 의하여 발광 구조물(110)이 식각되어 제1 전극층(120)의 일측, 즉 테두리 일부를 개방할 수 있다.
아이솔레이션 에칭에 의하여 개방되어 노출된 제1 전극층(120)의 부분에는 전극 패드(160)를 형성한다. 전극 패드(160)는 제1 전극층(120)과 전기적으로 연결되어 발광 소자(100)의 구동에 필요한 전류를 공급할 수 있다.
그리고, 발광 구조물(110)의 측면을 둘러싸도록 보호층(170)을 형성한다. 보호층(170)은 제1 도전형 반도체층(112)의 상면의 적어도 일부까지 덮도록 형성될 수 있다.
그 밖에 제1 도전형 반도체층(112)의 상부에 러프니스 패턴(118)을 형성하는 공정 등은 일반적인 사항이므로 여기서는 상세한 설명을 생략한다.
도 6a 내지 도 6b는 다른 실시예에 따른 발광 소자(100A)의 제조 과정을 나타낸 도면이다.
도 6a을 참조하면, 기판(101)의 상부에 발광 구조물(110)을 형성한다. 도 6a는 도 5a와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이후, 도 6b를 참조하면, 비아홀(210)을 형성하기 이전에, 발광 구조물(110)에 불순물 이온을 주입(220)하여 이온 주입층(150B)을 형성한다. 여기서, 이온 주입층(150B)을 형성하기 위한 공정은 도 5c에 도시된 바와 같다.
이후, 발광 구조물(110)의 제2 도전형 반도체층(116) 및 활성층(114)을 관통하여 제1 도전형 반도체층(112)을 노출시키는 적어도 하나의 비아홀(210)을 도 5d에 도시된 바와 같이 형성하여 절연성 이온층(150)을 완성한다. 비아홀(210)은, 예를 들어, 포토리쏘그라피 공정 및 식각 공정을 이용하여 형성할 수 있으며, 제2 도전형 반도체층(116)과 그 하부의 활성층(114)을 식각하여 제1 도전형 반도체층(112)을 노출시킴으로써 형성할 수 있다.
이후의 공정은 도 5e 내지 도 5f에 도시된 바와 같다.
도 6a 및 도 6b에 도시된 실시예의 경우, 비아 홀(210)을 형성하기 이전에 이온을 주입하므로, 도 5c에 도시된 바와 같이 비아 홀(210)의 바닥면의 이온 주입층(150A)을 식각하는 공정이 생략될 수 있다. 따라서, 도 6b에 도시된 이온 주입층(150B)의 깊이는 도 5c에 도시된 이온 주입층(150A)의 깊이보다 더 작을 수 있다.
도 7은 실시예에 따른 발광 소자를 포함한 발광 소자 패키지의 일실시예를 도시한 도면이다.
일실시예에 따른 발광 소자 패키지(300)는 몸체(310)와, 몸체(310)에 설치된 제1 리드 프레임(321) 및 제2 리드 프레임(322)과, 몸체(310)에 설치되어 제1 리드 프레임(321) 및 제2 리드 프레임(322)과 전기적으로 연결되는 발광 소자(100)와, 몰딩(modling)부(340)를 포함한다. 몸체(310)에는 캐비티(cavity)가 형성될 수 있다. 여기서, 발광 소자(100)는 도 2 또는 도 4에 도시된 발광 소자(100A, 100B)에 해당한다.
몸체(310)는 실리콘 재질, 합성수지 재질, 또는 금속 재질을 포함하여 형성될 수 있다. 몸체(310)가 금속 재질 등 도전성 물질로 이루어지면, 도시되지는 않았으나 몸체(310)의 표면에 절연층이 코팅되어 제1 및 제2 리드 프레임(321, 322) 간의 전기적 단락을 방지할 수 있다.
제1 리드 프레임(321) 및 제2 리드 프레임(322)은 서로 전기적으로 분리되며, 발광 소자(100)에 전류를 공급한다. 또한, 제1 리드 프레임(321) 및 제2 리드 프레임(322)은 발광 소자(100)에서 발생된 광을 반사시켜 광 효율을 증가시킬 수 있으며, 발광 소자(100)에서 발생된 열을 외부로 배출시킬 수도 있다.
발광 소자(100)는 몸체(310) 상에 설치되거나 제1 리드 프레임(321) 또는 제2 리드 프레임(322) 상에 설치될 수 있다. 본 실시예에서는 제1 리드 프레임(321)과 발광 소자(100)가 직접 통전되고, 제2 리드 프레임(322)과 발광 소자(100)는 와이어(330)를 통하여 연결되어 있다. 발광 소자(100)는 와이어 본딩 방식 외에 플립칩 방식 또는 다이 본딩 방식 등에 의하여 제1 및 제2 리드 프레임(321, 322)과 연결될 수 있다.
몰딩부(340)는 발광 소자(100)를 포위하여 보호할 수 있다. 또한, 몰딩부(340) 내에는 형광체(350)가 포함되어, 발광 소자(100)로부터 방출되는 빛의 파장을 변화시킬 수 있다.
형광체(350)는 가넷(Garnet)계 형광체, 실리케이트(Silicate)계 형광체, 니트라이드(Nitride)계 형광체, 또는 옥시니트라이드(Oxynitride)계 형광체를 포함할 수 있다.
예를 들어, 가넷계 형광체는 YAG(Y3Al5O12:Ce3 +) 또는 TAG(Tb3Al5O12:Ce3 +)일 수 있고, 실리케이트계 형광체는 (Sr,Ba,Mg,Ca)2SiO4:Eu2 +일 수 있고, 니트라이드계 형광체는 SiN을 포함하는 CaAlSiN3:Eu2 +일 수 있고, 옥시니트라이드계 형광체는 SiON을 포함하는 Si6 - xAlxOxN8 -x:Eu2 + (0<x<6)일 수 있다.
발광 소자(100)에서 방출된 제1 파장 영역의 광이 형광체(350)에 의하여 여기되어 제2 파장 영역의 광으로 변환되고, 제2 파장 영역의 광은 렌즈(미도시)를 통과하면서 광 경로가 변경될 수 있다.
실시예에 따른 발광 소자 패키지는 복수 개가 기판 상에 어레이되며, 발광 소자 패키지의 광 경로 상에 광학 부재인 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트 등이 배치될 수 있다. 이러한 발광 소자 패키지, 기판, 광학 부재는 라이트 유닛으로 기능할 수 있다. 또 다른 실시 예는 상술한 실시 예들에 기재된 반도체 발광 소자 또는 발광 소자 패키지를 포함하는 표시 장치, 지시 장치, 조명 시스템으로 구현될 수 있으며, 예를 들어, 조명 시스템은 램프, 가로등을 포함할 수 있다.
이하에서는 상술한 발광 소자 또는 발광 소자 패키지가 배치된 조명 시스템의 일실시예로서, 헤드램프와 백라이트 유닛을 설명한다.
도 8은 실시예에 따른 발광 소자가 배치된 헤드램프의 일실시예를 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 실시예에 따른 발광 소자가 배치된 발광 모듈(710)에서 방출된 빛이 리플렉터(720)와 쉐이드(730)에서 반사된 후 렌즈(740)를 투과하여 차체 전방을 향할 수 있다.
발광 모듈(710)은 회로 기판상에 발광 소자가 복수 개로 탑재될 수 있으며, 이에 대해 한정하지 않는다.
실시예에 따른 발광 소자는 절연성 이온층(150)이 분기 전극(130b)과 제2 도전형 반도체층(116) 및 활성층(114)을 절연시키므로, 절연층(140A)의 막질이 불량하거나 절연층(140A)이 형성되지 않은 경우에도 오동작을 방지할 수 있다. 게다가, 반사층(124)이 형성되지 않은 영역은 절연성 이온층(150)에 의해 전류(190)의 흐름이 차단되므로, 흡수되는 광을 줄여서 발광 효율을 극대화시킬 수 있다.
도 9는 실시예에 따른 발광 소자 패키지가 배치된 표시장치의 일실시예를 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 실시예에 따른 표시장치(800)는 발광 모듈(830, 835)과, 바텀 커버(810) 상의 반사판(820)과, 반사판(820)의 전방에 배치되며 발광 모듈에서 방출되는 빛을 표시장치 전방으로 가이드하는 도광판(840)과, 도광판(840)의 전방에 배치된 제1 프리즘시트(850) 및 제2 프리즘시트(860)와, 제2 프리즘시트(860)의 전방에 배치되는 패널(870)과 패널(870)의 전반에 배치되는 컬러필터(880)를 포함하여 이루어진다.
발광 모듈은 회로 기판(830) 상의 발광 소자 패키지(835)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 회로 기판(830)은 PCB 등이 사용될 수 있고, 발광 소자 패키지(835)는 도 7에서 설명한 바와 같다.
바텀 커버(810)는 표시 장치(800) 내의 구성 요소들을 수납할 수 있다. 반사판(820)은 본 도면처럼 별도의 구성요소로 마련될 수도 있고, 도광판(840)의 후면이나, 바텀 커버(810)의 전면에 반사도가 높은 물질로 코팅되는 형태로 마련되는 것도 가능하다.
여기서, 반사판(820)은 반사율이 높고 초박형으로 사용 가능한 소재를 사용할 수 있고, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET:PolyEthylene Terephtalate)를 사용할 수 있다.
도광판(840)은 발광 소자 패키지 모듈에서 방출되는 빛을 산란시켜 그 빛이 액정 표시 장치의 화면 전영역에 걸쳐 균일하게 분포되도록 한다. 따라서, 도광판(840)은 굴절률과 투과율이 좋은 재료로 이루어지는데, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA:PolyMethylMethAcrylate), 폴리카보네이트(PC:PolyCarbonate), 또는 폴리에틸렌(PE:PolyEthylene) 등으로 형성될 수 있다. 그리고, 도광판(840)이 생략되어 반사시트(820) 위의 공간에서 빛이 전달되는 에어 가이드 방식도 가능하다.
제1 프리즘 시트(850)는 지지필름의 일면에, 투광성이면서 탄성을 갖는 중합체 재료로 형성되는데, 중합체는 복수 개의 입체구조가 반복적으로 형성된 프리즘층을 가질 수 있다. 여기서, 복수 개의 패턴은 도시된 바와 같이 마루와 골이 반복적으로 스트라이프 타입으로 구비될 수 있다.
제2 프리즘 시트(860)에서 지지필름 일면의 마루와 골의 방향은, 제1 프리즘 시트(850) 내의 지지필름 일면의 마루와 골의 방향과 수직할 수 있다. 이는 발광 모듈과 반사시트로부터 전달된 빛을 패널(870)의 전방향으로 고르게 분산하기 위함이다.
본 실시예에서 제1 프리즘시트(850)과 제2 프리즘시트(860)가 광학시트를 이루는데, 광학시트는 다른 조합 예를 들어, 마이크로 렌즈 어레이로 이루어지거나 확산시트와 마이크로 렌즈 어레이의 조합 또는 하나의 프리즘 시트와 마이크로 렌즈 어레이의 조합 등으로 이루어질 수 있다.
패널(870)로서 액정 표시 패널(Liquid crystal display)가 배치될 수 있는데, 액정 표시 패널 외에 광원을 필요로 하는 다른 종류의 디스플레이 장치가 구비될 수 있다.
패널(870)은, 유리 바디 사이에 액정이 위치하고 빛의 편광성을 이용하기 위해 편광판을 양 유리바디에 올린 상태로 되어있다. 여기서, 액정은 액체와 고체의 중간적인 특성을 가지는데, 액체처럼 유동성을 갖는 유기분자인 액정이 결정처럼 규칙적으로 배열된 상태를 갖는 것으로, 분자 배열이 외부 전계에 의해 변화되는 성질을 이용하여 화상을 표시한다.
표시장치에 사용되는 액정 표시 패널은, 액티브 매트릭스(Active Matrix) 방식으로서, 각 화소에 공급되는 전압을 조절하는 스위치로서 트랜지스터를 사용한다.
패널(870)의 전면에는 컬러 필터(880)가 구비되어 패널(870)에서 투사된 빛을, 각각의 화소마다 적색과 녹색 및 청색의 빛만을 투과하므로 화상을 표현할 수 있다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10, 110: 발광 구조물 12, 112: 제1 도전형 반도체층
14, 114: 활성층 16, 116: 제2 도전형 반도체층
20, 120: 제1 전극층 30, 130: 제2 전극층
40, 140A, 140B: 절연층 100A, 100B: 발광 소자
150: 절연성 이온층 160: 전극 패드
170: 보호층 180: 지지 기판
182: 접합층 300: 발광 소자 패키지
310: 몸체 321, 322: 리드 프레임
340: 몰딩부

Claims (8)

  1. 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광 구조물;
    상기 발광 구조물 아래에 배치되고, 상기 제2 도전형 반도체층과 접하는 제1 전극층;
    상기 제1 전극층, 상기 제2 도전형 반도체층 및 상기 활성층을 관통하여, 상기 제1 도전형 반도체층과 접하는 제2 전극층;
    상기 제1 전극층과 상기 제2 전극층의 사이에 배치된 절연층; 및
    상기 제2 전극층과 상기 제2 도전형 반도체층의 사이 및 상기 제2 전극층과 상기 활성층의 사이에 배치되며 불순물 이온이 주입된 절연성 이온층을 포함하는 발광 소자.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 제2 전극층은
    상기 제1 전극층의 하부에 배치된 주 전극; 및
    상기 주 전극으로부터 분기되며, 상기 제1 전극층, 상기 제2 도전형 반도체층 및 상기 활성층을 관통하는 분기 전극을 포함하고,
    상기 절연성 이온층은 상기 분기 전극과 상기 제2 도전형 반도체층의 사이 및 상기 분기 전극과 상기 활성층의 사이에 배치되는 발광 소자.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 절연층은 상기 분기 전극과 상기 절연성 이온층의 사이에 배치되는 발광 소자.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 절연성 이온층은 Ar, N, H, O, He 및 Fe 중 적어도 하나의 물질을 포함하는 발광 소자.
  5. 제4 항에 있어서, 상기 주입된 이온의 더즈량은 1015 내지 1022 ions/㎠인 발광 소자.
  6. 제1 항에 있어서, 상기 절연성 이온층의 두께는 수 ㎚ 내지 수십 ㎚인 발광 소자.
  7. 제1 항에 있어서, 상기 제1 전극층은
    상기 발광 구조물과 상기 절연성 이온층의 아래에 배치되는 오믹층; 및
    상기 오믹층의 아래에 배치되는 반사층을 포함하는 발광 소자.
  8. 제7 항에 있어서, 상기 반사층은
    상기 오믹층을 사이에 두고, 상기 절연성 이온층과 마주하며 오버랩되는 제1 영역; 및
    상기 오믹층을 사이에 두고, 상기 절연성 이온층과 마주하지 않는 제2 영역을 포함하는 발광 소자.
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