KR20190033979A - 색 변환 전극부를 갖는 수직형 발광소자 - Google Patents

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Abstract

수직형 발광소자가 개시된다. 이 수직형 발광소자는, 제1 전극패드와 색 변환층을 포함하는 색 변환 전극부; 제2 전극패드와 반사층을 포함하는 반사 전극부; 및 상기 색 변환 전극부와 상기 반사 전극부 사이에 개재된 발광 반도체부를 포함하며, 상기 색 변환 전극부는 적어도 영역적으로 전기 전도성을 갖는 광 투과판을 더 포함하며, 상기 광 투과판과 상기 발광 반도체부의 상부 표면 사이에 상기 제1 전극패드와 상기 색 변환층이 함께 개재되고, 상기 발광 반도체부의 상부 표면은 상기 색 변환 전극부와 경계를 이루며, 상기 발광 반도체부의 상부 표면에는 러프니스(roughness)가 형성되어, 상기 발광 반도체부를 거쳐 상기 색 변환 전극부로 들어가는 광의 양을 증가시킨다.

Description

색 변환 전극부를 갖는 수직형 발광소자{vertical type light emitting elements having color conversion electrode part}
본 발명은 수직형 발광소자에 관한 것으로서, 더 상세하게는, 풀-컬러 엘이디 디스플레이 장치에 유리하게 이용될 수 있는, 색 변환 전극부를 갖는 수직형 발광소자에 관한 것이다.
통상적인 풀-컬러 엘이디 디스플레이 장치에 있어서, 각 픽셀은 적색 엘이디, 녹색 엘이디 및 청색 엘이디로 구성된다. 근래 들어서는, 적색 엘이디, 녹색 엘이디, 청색 엘이디 및 백색 엘이디로 각 픽셀을 구성하는 엘이디 디스플레이 장치도 제안된 바 있다.
엘이디 디스플레이 장치 제작을 위해 RGB를 구현하기 위한 기술로 패키지 온 모듈 기술과 칩온 모듈 기술이 있다. 패키지 온 모듈 기술은, 청색 엘이디 패키지, 녹색 엘이디 패키지 및 적색 엘이디 패키지를 모듈화하여 이를 엘이디 디스플레이 장치에 적용하는 것으로서, 작은 크기의 디스플레이 장치에 이용되기 어렵고 디스플레이 장치의 해상도를 높이는데 어려움이 있다. 칩온 모듈 기술은 청색 엘이디 칩, 녹색 엘이디 칩 및 적색 엘이디 칩을 패키지에 넣지 않고 직접 기판에 실장하여 모듈을 구성하는 기술로서, 패키지 온 모듈 기술에 비해 상대적으로 작은 크기로 구현 가능하여 디스플레이 장치의 해상도 및 색 재현성을 향상시키는데 유리하다.
그러나, 종래에는 청색 엘이디 칩, 녹색 엘이디 칩 및 적색 엘이디 칩으로 이용되는 엘이디 칩 구조가 상부 또는 하부에 모두 전극이 필요한 래터럴 칩(lateral chip) 구조이거나 플립 칩(flip chip) 구조이어서, 소형화에 여전히 한계가 있다. 이는 래터럴 칩이나 플립 칩 구조를 갖는 엘이디 칩은 메사 식각에 의해 제거된 영역으로 인해 실제로 광이 생성되는 활성층의 영역이 작아 칩 면적 대비 발광 면적이 작음에 기인하고 있다. 이는 종래 플립 칩 타입 또는 래터럴 타입 엘이디 칩이 마이크로 엘이디 디스플레이에 적용하기 어렵게 만드는 원인이 되고 있다. 또한, 플립 칩 타입의 엘이디 칩을 마이크로 엘이디 디스플레이에 적용하는 경우, 사파이어 기판의 두께로 인해 산란이 발생하고 광 추출 효율이 떨어진다. 또한, 마이크로 엘이디 디스플레이에 기존 엘이디 칩을 적용하기 위해서는 형광체를 포함하는 색 변환층을 광이 방출되는 사파이어 기판 측에 형성해야 하는데, 이 경우, 활성층 직상 영역과 활성층이 없는 영역 사이에 광의 색 변환량 차이가 생기게 된다.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 러프니스를 갖는 발광 반도체부의 상부 표면에 전극 기능과 색 변환 기능을 모두 수행할 수 있는 색 변환 전극부를 형성하여, 광의 추출 효율 및 광의 색 변환 효율을 높이고 특정 색으로 변환된 광의 색 균일도를 높일 수 있는, 색 변환 전극부를 갖는 수직형 발광소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 일측면에 따른 수직형 발광소자는, 제1 전극패드와 색 변환층을 포함하는 색 변환 전극부; 제2 전극패드와 반사층을 포함하는 반사 전극부; 및 상기 색 변환 전극부와 상기 반사 전극부 사이에 개재된 발광 반도체부를 포함하며, 상기 색 변환 전극부는 전기 전도성을 갖는 광 투과판을 더 포함하며, 상기 광 투과판과 상기 발광 반도체부의 상부 표면 사이에 상기 제1 전극패드와 상기 색 변환층이 함께 개재되고, 상기 발광 반도체부의 상부 표면에는 러프니스(roughness)가 형성되어, 상기 발광 반도체부를 거쳐 상기 색 변환 전극부로 들어가는 광의 양을 증가시킨다.
일 실시예에 따라, 상기 발광 반도체부는 하나 이상의 수직형 발광셀을 포함하며, 상기 수직형 발광셀은 상기 제1 전극패드와 전기적으로 연결되는 제1 도전형 반도체층과, 상기 제2 전극패드와 전기적으로 연결되는 제2 도전형 반도체층을 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 러프니스는 사파이어 기판이 제거되면서 형성된다.
일 실시예에 따라, 상기 러프니스는 사파이어 기판이 제거된 면을 식각 처리하여 형성된다.
일 실시예에 따라, 상기 색 변환 전극부는 적어도 영역적으로 전기 전도성을 갖는 광 투과판을 포함하며, 상기 광 투과판과 상기 발광 반도체부의 상부 표면 사이에 상기 제1 전극패드와 상기 색 변환층이 함께 개재된다.
일 실시예에 따라, 상기 제1 전극패드는, 상기 발광 반도체부의 상부 표면으로부터 수직으로 연장되며, 상기 색 변환층을 지나 상기 광 투과판과 전기적으로 연결된다.
일 실시예에 따라, 상기 광 투과판은 ITO(Indium Tin Oxide)를 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 광 투과판은 비도전성 광 투과판의 저면에 도전성 패턴이 형성되어 이루어진다.
일 실시예에 따라, 상기 제1 전극패드는 상기 색 변환층을 관통하여, 상기 색 변환층의 상부 표면보다 높게 돌출된다.
일 실시예에 따라, 상기 색 변환층은 상기 발광 반도체부로부터 받은 광을 적색광으로 방출하는 적색광 방출부와, 상기 발광 반도체부로부터 받은 광을 녹색광으로 방출하는 녹색광 방출부와, 상기 발광 반도체부로부터 받은 광을 청색광을 방출하는 청색광 방출부를 포함하며, 상기 적색광 방출부, 상기 녹색광 방출부 및 상기 청색광 방출부는 상기 발광 반도체부의 상부 표면을 따라 나란하게 배치된다.
일 실시예에 따라, 상기 색 변환층은 상기 발광 반도체부의 상부 표면과 수직을 이루는 방향으로 적층 배치된 적색광 방출부 및 녹색광 방출부 포함하며, 상기 적색광 방출부는 상기 발광 반도체부로부터 나온 청색광 또는 UV 광을 적색광으로 파장 변환하여 방출하고, 상기 녹색광 방출부는 상기 발광 반도체부로부터 나온 청색광 또는 UV 광을 녹색광을 파장 변환하여 방출한다.
일 실시예에 따라, 상기 반사층은 상기 제2 도전형 반도체층의 하부면에 형성되고, 상기 제2 전극패드는 상기 반사층의 하부면에 형성된 채 상기 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결된다.
일 실시예에 따라, 상기 반사층은 금속 반사층과 DBR층을 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 반사층은 상기 제2 도전형 반도체층과 연결된 금속 반사층과 상기 금속 반사층의 하부면에 형성된 전기 절연층과 상기 전기 절연층을 관통하여 상기 금속 반사층과 상기 제2 전극패드를 연결하는 비아를 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 발광 반도체부는 서로 이격된 제1 수직형 발광셀, 제2 수직형 발광셀 및 제3 수직형 발광셀을 포함하고, 상기 색 변환 전극부는, 상기 제1 수직형 발광셀의 상부 표면에 형성된 제1 색 변환 전극셀, 상기 제2 수직형 발광셀의 상부 표면에 형성된 제2 색 변환 전극셀, 제3 수직형 발광셀의 상부 표면에 형성된 제3 색 변환 전극셀을 포함하며, 상기 반사 전극부는, 상기 제1 수직형 발광셀의 하부 표면에 형성된 제1 반사 전극셀, 상기 제2 수직형 발광셀의 하부 표면에 형성된 제2 반사 전극셀, 제3 수직형 발광셀의 하부 표면에 형성된 제3 반사 전극셀을 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 제1 색 변환 전극셀은 청색 또는 UV 광을 받아 적색광으로 방출하는 적색광 방출부를 포함하고, 상기 제2 색 변환 전극셀은 청색 또는 UV 광을 받아 녹색광으로 방출하는 녹색광 방출부를 포함하고, 상기 제3 색 변환 전극 셀은 청색 또는 UV 광을 받아 청색광을 방출하는 청색광 방출부를 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 제1 색 변환 전극셀과 상기 제2 색 변환 전극셀 사이 및 상기 제2 색 변환 전극셀과 상기 제3 색 변환 전극셀 사이에는 광 흡수재가 채워진다.
일 실시예에 따라, 상기 광 투과판은, 상기 제1 색 변환 전극셀, 상기 제2 색 변환 전극셀 및 상기 제3 색 변환 전극셀과 접한 채로, 상기 제1 색 변환 전극셀, 상기 제2 색 변환 전극셀 및 상기 제3 색 변환 전극셀에 구비된 제1 전극패드들에 개별적으로 또는 공통으로 전기 연결된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 색 변환 전극부를 갖는 수직형 발광소자를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 색 변환 전극부를 갖는 수직형 발광소자를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 색 변환 전극부를 갖는 수직형 발광소자를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 색 변환 전극부를 갖는 수직형 발광소자를 도시한 단면도이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
다음에 소개되는 실시예는 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위한 예로서 제공되는 것이며 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구현될 수도 있다. 그리고 첨부한 도면에 있어서 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위해 과장되어 표현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 수직형 발광소자를 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 수직형 발광소자는, 상부에 위치하는 색 변환 전극부(10)와, 하부에 위치하는 반사 전극부(30)와, 상기 색 변환 전극부(10)와 상기 반사 전극부(30) 사이에 개재되는 발광 반도체부(20)를 포함한다.
이하 자세히 설명되는 바와 같이, 상기 색 변환 전극부(10)는 제1 전극패드(12)와 색 변환층(14)을 포함하며, 상기 반사 전극부(30)는 제2 전극패드(32)와 반사층(34)을 포함한다.
상기 발광 반도체부(20)는 사파이어 기판 상에서 성장된 질화갈륨 계열의 에피층으로 이루어진 하나의 발광셀을 포함한다. 그리고, 상기 발광셀은 질화갈륨 계열의 제1 도전형 반도체층(22), 멀티쿼텀웰(MQW; Multi Quantum Well)을 포함하는 질화갈륨 계열의 활성층(24), 및 질화갈륨 계열의 제2 도전형 반도체층(26)을 포함한다. 상기 제1 도전형 반도체층(22)은 n형 반도체층인 것이 바람직하고, 상기 제2 도전형 반도체층(26)은 p형 반도체층이 것이 바람직하다. 이때, 발광셀은 제1 도전형 반도체층(22), 제2 도전형 반도체층(26) 및 활성층(24)의 면적이 거의 동일하고, 상기 제1 도전형 반도체층(22)에는 제1 전극패드(12)가 연결되고, 상기 제2 도전형 반도체층(26)에는 제1 전극패드(12)와 반대 방향으로 연장된 제2 도전형 전극패드(26)가 연결되는 수직형 엘이디 칩일 수 있다.
또한, 상기 발광 반도체부(20), 다시 말해, 상기 발광셀은, 상기 제1 도전형 반도체층(22), 또는 상기 사파이어 기판과 상기 제1 도전형 반도체층(22)의 격자 부정합 완화를 위해 이들 사이에 개재되었던 버퍼층으로부터 상기 사파이어 기판이 제거되어 형성된 상부 표면을 포함한다. 상기 발광 반도체부(20)의 상부 표면은 상기 색 변환 전극부(10)와 경계를 이루며, 상기 발광 반도체부(20)의 상부 표면에는 러프니스(roughness)가 형성되어, 상기 발광 반도체부(20)를 거쳐 상기 색 변환 전극부(10)로 들어가는 광의 양을 증가시킨다. 상기 사파이어 기판은 예컨대 레이저 리프트 로프(Laser Lift Off; LLO) 공정에 의해 제거될 수 있으며, 레이저 리프트 오프 공정에 의해 사파이어 기판이 제거되는 동안 발광 반도체부(20)를 지지하는 수단으로 상기 반사 전극부(30)가 이용될 수 있다.
상기 발광 반도체부(20)의 상부 표면에는 광 추출 효율을 높이기 위한 러프니스(roughness)가 형성되는데, 이러한 러프니스는 사파이어 기판이 제거되면서 그것에 의해 형성된 것일 수 있고, 대안적으로, 상기 러프니스는 사파이어 기판이 제거된 면, 즉, 제1 도전형 반도체층(22) 또는 버퍼층의 사피어이 기판 제거 표면을 식각, 예컨대, PEC 식각 처리하여 형성된 것일 수 있다.
상기 색 변환 전극부(10)는 영역적으로 또는 전체적으로 전기 전도성을 갖는 광 투과판(16)을 포함한다. 상기 광 투과판(10)은 ITO(Indium Ti Oxide) 플레이트와 같은 도전성 광 투과판으로 이루어지거나 또는 글래스(glass)와 같은 비도전성 광 투과판의 저면에 전기 도전성 패턴을 형성하여 이루어질 수 이루어질 수 있다. 또한, 상기 광 투과판(16)과 상기 발광 반도체부(20)의 상부 표면 사이에는 상기 제1 전극패드(12)와 상기 색 변환층(14)이 함께 개재된다.
상기 제1 전극패드(12)는 러프니스가 형성되어 있는 상기 발광 반도체부(20)의 상부 표면으로부터 수직으로 연장되어, 상기 색 변환층(14)을 지난 다음, 상기 광 투과판(16)과 전기적으로 연결된다. 더 바람직하게는, 상기 제1 전극패드(12)는 상기 발광 반도체부(20)의 상부 표면으로부터 수직으로 연장되어 상기 색 변환층(14)을 관통하여, 상기 색 변환층(14)의 상부 표면보다 높게 돌출될 수 있다. 상기 광 투과판(16)은 상기 색 변환층(14)을 관통하여 돌출된 상기 제1 전극패드(12)의 선단부를 수용한 상태로 전기 접촉하도록, 전기 접속용 리세스(162)를 포함할 수 있다. 이에 의해, 상기 광 투과판(16)은 상기 색 변환층(14)의 상부 표면 및 상기 제1 전극패드(12)의 상단 표면과 동시에 그리고 이격 없이 밀착될 수 있다.
상기 색 변환층(14)은, 예컨대 형광체 등과 같은 파장변환물질을 포함하는 수지 재료에 의해 형성될 수 있는 것으로서, 상기 발광 반도체부(20)으로부터 나온 특정 파장의 광, 바람직하게는, 청색광 또는 UV 광을 파장 변환하여 다른 색의 광을 만드는 역할을 한다. 이하 다른 실시예들에서 설명되는 바와 같이, 하나의 발광 반도체부(20)에서 나온 특정 파장의 광을 여러 파장의 광을 변환하거나 또는 그대로 방출하여 여러 색의 광을 얻을 수 있으며, 이는 풀 컬러 디스플레이 버전에 유용하게 이용될 수 있도록 해준다.
상기 색 변환 전극부(10)에 구비된 광 투과판(16)은, 적어도 상기 제1 전극패드(12)와 연결되는 부분이 전기 전도성을 가지며, 따라서, 플립칩 본딩을 이용하지 않으면서도, 상부에 본딩와이어를 생략할 수 있도록 해준다.
또한, 본 실시예에 따르면, 발광 반도체부(20)가, 플립칩형 엘이디에서 필수적으로 요구되는 메사 식각을 이용하지 않는 수직형 발광셀 구조이므로, 발광 반도체부(20)에서 실제 광이 생성되는 층인 활성층(24)의 면적이 거의 같고, 따라서, 소자 면적당 발광 면적 및 발광 량이 크고, 또한, 방출되는 광의 색 균일도가 높다.
한편, 상기 반사 전극부(30)는 제2 전극패드(32)와 반사층(34)을 포함한다. 본 실시예에서, 상기 반사층(34)은 상기 제2 도전형 반도체층(26)의 하부면에 형성되고, 상기 제2 전극패드(32)는 상기 반사층(34)의 하부면에 형성된 채 상기 제2 도전형 반도체층(26)과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 상기 반사층(34)은 상기 제2 도전형 반도체층(26)과 접하여 연결된 금속 반사층(342)과 상기 금속 반사층(342)의 하부면에 형성된 전기 절연층(344)과, 상기 전기 절연층(344)을 관통하여 상기 금속 반사층(342)과 상기 제2 전극패드(32) 사이를 전기적으로 연결하는 도전성 비아(36)를 포함할 수 있다. 전기 절연층(344)으로 DBR층을 이용하는 것도 가능하다. 이 경우, DBR층으로 형성된 전기 절연층(344)가 금속 반사층(324)의 위치를 바꾸는 것도 고려될 수 있다. 또한, 금속 반사층(334)을 관통하는 비아를 적용하는 것도 고려될 수 있는데, 이 경우, 도전성 비아 외주연에는 전기 절연성 피복층이 형성될 수 있다. 또한, 발광 파장에 따라 반사층으로 DBR층과 금속 반사층 중 어느 하나만을 이용하거나, 금속 반사층의 재료를 적절히 선택하거나, 또는 DBR층을 적절히 선택할 수 있다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 수직형 발광소자를 도시한 단면도이다.
도 2를 참조하면, 발광 반도체부(20)가 단일 발광셀 구조로 이루어진다. 앞선 실시예와 마찬가지로, 단일 발광셀 구조로 이루어진 발광 반도체부(20)의 상부 표면에는 상기 색 변환 전극부(10)가 제공되며, 상기 색 변환 전극부(10)는 제1 전극패드(12)와 색 변환층(14)을 포함한다.
앞선 실시예와 달리, 상기 색 변환층(14)은 상기 발광 반도체부(20)로부터 받은 광을 적색광으로 방출하는 적색광 방출부(141)와, 상기 발광 반도체부(20)로부터 받은 광을 녹색광으로 방출하는 녹색광 방출부(142)와, 상기 발광 반도체부(20)로부터 받은 광을 청색광을 방출하는 청색광 방출부(143)를 포함한다. 본 실시예에서, 상기 적색광 방출부(141), 상기 녹색광 방출부(142) 및 상기 청색광 방출부(143)는 상기 발광 반도체부(20)의 상부 표면을 따라 수평 방향으로 나란하게 배치된다. 제1 전극패드(12)는 상기 적색광 방출부(141), 상기 녹색광 방출부(142) 및 상기 청색광 방출부(143) 중 적어도 하나를 관통하여, 상기 색 변환층(14)의 상면을 전체적으로 덮는 광 투과판(16)과 전기적으로 접속된다. 상기 발광 반도체부(20)는 청색광 또는 UV 광을 발하는 질화갈륨 계열의 발광셀을 포함할 수 있고, 상기 적색광 방출부(141)는 상기 발광 반도체부(20)로부터 나온 청색광 또는 UV 광을 적색광으로 파장 변환하여 방출하는 적색 형광체를 포함할 수 있고, 상기 녹색광 방출부(142)는 상기 발광 반도체부(20)로부터 나온 청색광 또는 UV 광을 녹색광으로 파장 변환하여 방출하는 적색 형광체를 포함할 수 있다. 또한, 상기 녹색광 방출부(142)는 상기 발광 반도체부(20)로부터 나온 UV 광을 청색광을 변환하여 방출하는 형광체를 포함하거나, 또는 청색광을 파장 변환 없이 그대로 방출하도록 구성될 수 있다.
나머지 구성은 앞서 설명한 제1 실시예와 실질적으로 같으므로 중복을 피하기 위해 설명을 생략한다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 수직형 발광소자를 도시한 단면도이다.
도 3을 참조하면, 발광 반도체부(20)가 단일 발광셀 구조로 이루어진다. 앞선 실시예들과 마찬가지로, 단일 발광셀 구조로 이루어진 발광 반도체부(20)의 상부 표면에는 상기 색 변환 전극부(10)가 제공되며, 상기 색 변환 전극부(10)는 제1 전극패드(12)와 색 변환층(14)을 포함한다.
상기 색 변환층(14)은 상기 발광 반도체부(20)의 상부 표면과 수직을 이루는 방향으로 적층 배치된 적색광 방출부(141) 및 녹색광 방출부(142)를 포함한다. 상기 적색광 방출부(141)는 상기 발광 반도체부(20)로부터 나온 청색광 또는 UV 광을 적색광으로 파장 변환하여 방출하고, 상기 녹색광 방출부(142)는 상기 발광 반도체부(20)로부터 나온 청색광 또는 UV 광을 녹색광을 파장 변환하여 방출한다.
나머지 구성은 앞서 설명한 제1 실시예 및 제2 실시예와 실질적으로 같으므로 중복을 피하기 위해 설명을 생략한다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 수직형 발광소자를 도시한 단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 있어서의 발광 반도체부(20; 도 1 내지 도 3 참조)는 서로 이격된 제1 수직형 발광셀(20a), 제2 수직형 발광셀(20b) 및 제3 수직형 발광셀(20c)을 포함한다. 상기 제1 수직형 발광셀(20a), 상기 제2 수직형 발광셀(20b) 및 상기 제3 수직형 발광셀(20c) 각각은 질화갈륨 계열의 제1 도전형 반도체층(22; 도 1 내지 도 3 참조), 멀티쿼텀웰(MQW; Multi Quantum Well)을 포함하는 질화갈륨 계열의 활성층(24; 도 1 내지 도 3 참조), 및 질화갈륨 계열의 제2 도전형 반도체층(26; 도 1 내지 도 3 참조)을 포함한다. 이때, 상기 제1, 제2, 제3 수직형 발광셀(20a, 20b, 20c) 각각은 제1 도전형 반도체층(22; 도 1 내지 도 3 참조), 제2 도전형 반도체층(26; 도 1 내지 도 3 참조) 및 활성층(24; 도 1 내지 도 3 참조)의 면적이 거의 동일하고, 상기 제1 도전형 반도체층(22; 도 1 내지 도 3 참조)에는 제1 전극패드(12)가 연결되고, 상기 제2 도전형 반도체층(26; 도 1 내지 도 3 참조)에는 제1 전극패드(12)와 반대 방향으로 연장된 제2 도전형 전극패드(26)가 연결되는 수직형 엘이디 칩일 수 있다.
또한, 상기 제1, 제2, 제3 수직형 발광셀(20a, 20b, 20c) 각각은 상기 제1 도전형 반도체층(22; 도 1 내지 도 3 참조), 또는 상기 사파이어 기판과 상기 제1 도전형 반도체층(22; 도 1 내지 도 3 참조)의 격자 부정합 완화를 위해 이들 사이에 개재되었던 버퍼층으로부터 상기 사파이어 기판이 제거되어 형성된 상부 표면을 포함한다.
한편, 상기 색 변환 전극부(10)는 상기 제1 수직형 발광셀(20a)의 상부 표면에 형성된 제1 색 변환 전극셀(10a), 상기 제2 수직형 발광셀(20b)의 상부 표면에 형성된 제2 색변환 전극셀(10b), 제3 수직형 발광셀(20c)의 상부 표면에 형성된 제3 색 변환 전극셀(10c)을 포함한다. 또한, 상기 반사 전극부(30)는, 상기 제1 수직형 발광셀(10a)의 하부 표면에 형성된 제1 반사 전극셀(30a), 상기 제2 수직형 발광셀(10b)의 하부 표면에 형성된 제2 반사 전극셀(30b), 제3 수직형 발광셀(10c)의 하부 표면에 형성된 제3 반사 전극셀(30c)을 포함한다.
상기 제1, 제2, 제3 수직형 발광셀(20a, 20b, 20c) 각각의 상부 표면은 상기 제1, 제2, 제3 색 변환 전극셀(10a, 10b, 10c)와 경계를 이루며, 상기 제1, 제2, 제3 수직형 발광셀(20a, 20b, 20c) 각각의 상부 표면에는 러프니스(roughness; 262)가 형성되어, 상기 제1, 제2, 제3 수직형 발광셀(20a, 20b, 20c)을 거쳐 상기 제1, 제2, 제3 색 변환 전극셀(10a, 10b, 10c)로 들어가는 광의 양을 증가시킨다.
한편, 상기 제1 색 변환 전극 셀(10a)은 청색 또는 UV 광을 받아 적색광으로 방출하는 적색광 방출부(141)를 포함하고, 상기 제2 색 변환 전극 셀(10b)은 청색 또는 UV 광을 받아 녹색광으로 방출하는 녹색광 방출부(142) 포함하고, 상기 제3 색 변환 전극 셀(10c)은 청색 또는 UV 광을 받아 청색광을 방출하는 청색광 방출부(143)를 포함한다. 이때, 상기 제3 색 변환 전극 셀(10c)에 구비된 청색광 방출부(143)은 파장 변환 없이 받은 광을 그대로 방출할 수 있다.
또한, 상기 제1 색 변환 전극셀(10a)과 상기 제2 색 변환 전극셀(10b) 사이 및 상기 제2 색 변환 전극셀(10b)과 상기 제3 색 변환 전극셀(10c) 사이에는 블랙 잉크 또는 블랙 수지 재료로 형성된 광 흡수재(17)가 채워져, 광들의 색 간섭을 막는다. 이에, 광 흡수재(17)는 상기 제1 수직형 발광셀(20a)과 상기 제2 수직형 발광셀(20b) 사이와 상기 제2 수직형 발광셀(20b)과 상기 제3 수직형 발광셀(20c) 사이에도 추가로 채워져 형성된다.
엘이디 디스플레이 장치에 적용시, 상기 제1 수직형 발광셀(20a), 상기 제1 색 변환 전극 셀(10a) 및 제1 반사 전극셀(30a)이 제1 서브픽셀을 구성하고, 상기 제2 수직형 발광셀(20b), 제2 색 변환 전극 셀(10b) 및 제2 반사 전극셀(30b)이 제2 서브픽셀을 구성하고, 상기 제3 수직형 발광셀(20c), 제2 색 변환 전극 셀(10c) 및 제1 반사 전극셀(30c)이 제3 서브픽셀을 구성한다. 상기 제1 서브픽셀, 상기 제2 서브픽셀 및 상기 제3 서브픽셀이 하나의 픽셀을 구성하는데, 이러한 픽셀과 그와 이웃하는 다른 픽셀 사이에도 광 흡수재(17)가 채워질 수 있다.
또한, 상기 색 변환 전극부(10)는 적어도 영역적으로 전기 전도성을 갖는 광 투과판(16)을 포함하며, 상기 광 투과판(16)은, 상기 제1 색 변환 전극셀(10a)과, 상기 제2 색 변환 전극셀(10b) 및 상기 제3 색 변환 전극셀(10c)과 접한 채로, 상기 제1 색 변환 전극셀(10a)과, 상기 제2 색 변환 전극셀(10b) 및 상기 제3 색 변환 전극셀(10c)에 구비된 제1 전극패드(12)들 각각에 개별적으로 또는 공통으로 전기 연결된다.
10..................................색 변환 전극부
20..................................발광 반도체부
30..................................반사 전극부
262................................러프니스

Claims (17)

  1. 제1 전극패드와 색 변환층을 포함하는 색 변환 전극부;
    제2 전극패드와 반사층을 포함하는 반사 전극부; 및
    상기 색 변환 전극부와 상기 반사 전극부 사이에 개재된 발광 반도체부를 포함하며,
    상기 색 변환 전극부는 전기 전도성을 갖는 광 투과판을 더 포함하며, 상기 광 투과판과 상기 발광 반도체부의 상부 표면 사이에 상기 제1 전극패드와 상기 색 변환층이 함께 개재되고, 상기 발광 반도체부의 상부 표면에는 러프니스(roughness)가 형성되어, 상기 발광 반도체부를 거쳐 상기 색 변환 전극부로 들어가는 광의 양을 증가시키는 것을 특징으로 하는 수직형 발광소자.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 발광 반도체부는 하나 이상의 수직형 발광셀을 포함하며, 상기 수직형 발광셀은 상기 제1 전극패드와 전기적으로 연결되는 제1 도전형 반도체층과, 상기 제2 전극패드와 전기적으로 연결되는 제2 도전형 반도체층을 포함하는 것을 특징으로 하는 수직형 발광소자.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 러프니스는 사파이어 기판이 제거되면서 형성된 것을 특징으로 하는 수직형 발광소자.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 러프니스는 사파이어 기판이 제거된 면을 식각 처리하여 형성된 것을 특징으로 하는 수직형 발광소자.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 전극패드는, 상기 발광 반도체부의 상부 표면으로부터 수직으로 연장되며, 상기 색 변환층을 지나 상기 광 투과판과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 수직형 발광소자.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 광 투과판은 ITO(Indium Tin Oxide)를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직형 발광소자.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 광 투과판은 비도전성 광 투과판의 저면에 도전성 패턴이 형성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 수직형 발광소자.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 전극패드는 상기 색 변환층을 관통하여, 상기 색 변환층의 상부 표면보다 높게 돌출된 것을 특징으로 하는 수직형 발광소자.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 색 변환층은 상기 발광 반도체부로부터 받은 광을 적색광으로 방출하는 적색광 방출부와, 상기 발광 반도체부로부터 받은 광을 녹색광으로 방출하는 녹색광 방출부와, 상기 발광 반도체부로부터 받은 광을 청색광을 방출하는 청색광 방출부를 포함하며, 상기 적색광 방출부, 상기 녹색광 방출부 및 상기 청색광 방출부는 상기 발광 반도체부의 상부 표면을 따라 나란하게 배치된 것을 특징으로 하는 수직형 발광소자.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 색 변환층은 상기 발광 반도체부의 상부 표면과 수직을 이루는 방향으로 적층 배치된 적색광 방출부 및 녹색광 방출부 포함하며, 상기 적색광 방출부는 상기 발광 반도체부로부터 나온 청색광 또는 UV 광을 적색광으로 파장 변환하여 방출하고, 상기 녹색광 방출부는 상기 발광 반도체부로부터 나온 청색광 또는 UV 광을 녹색광을 파장 변환하여 방출하는 것을 특징으로 하는 수직형 발광소자.
  11. 청구항 2에 있어서, 상기 반사층은 상기 제2 도전형 반도체층의 하부면에 형성되고, 상기 제2 전극패드는 상기 반사층의 하부면에 형성된 채 상기 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 수직형 발광소자.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 반사층은 금속 반사층과 DBR층을 포함하는 것을 특징으로 하는 수직형 발광소자.
  13. 청구항 11에 있어서, 상기 반사층은 상기 제2 도전형 반도체층과 연결된 금속 반사층과 상기 금속 반사층의 하부면에 형성된 전기 절연층과 상기 전기 절연층을 관통하여 상기 금속 반사층과 상기 제2 전극패드를 연결하는 비아를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직형 발광소자.
  14. 청구항 1에 있어서, 상기 발광 반도체부는 서로 이격된 제1 수직형 발광셀, 제2 수직형 발광셀 및 제3 수직형 발광셀을 포함하고, 상기 색 변환 전극부는, 상기 제1 수직형 발광셀의 상부 표면에 형성된 제1 색 변환 전극셀, 상기 제2 수직형 발광셀의 상부 표면에 형성된 제2 색 변환 전극셀, 제3 수직형 발광셀의 상부 표면에 형성된 제3 색 변환 전극셀을 포함하며, 상기 반사 전극부는, 상기 제1 수직형 발광셀의 하부 표면에 형성된 제1 반사 전극셀, 상기 제2 수직형 발광셀의 하부 표면에 형성된 제2 반사 전극셀, 제3 수직형 발광셀의 하부 표면에 형성된 제3 반사 전극셀을 포함하는 것을 특징으로 하는 수직형 발광소자.
  15. 청구항 14에 있어서, 상기 제1 색 변환 전극셀은 청색 또는 UV 광을 받아 적색광으로 방출하는 적색광 방출부를 포함하고, 상기 제2 색 변환 전극셀은 청색 또는 UV 광을 받아 녹색광으로 방출하는 녹색광 방출부를 포함하고, 상기 제3 색 변환 전극셀은 청색 또는 UV 광을 받아 청색광을 방출하는 청색광 방출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직형 발광소자.
  16. 청구항 14에 있어서, 상기 제1 색 변환 전극셀과 상기 제2 색 변환 전극셀 사이 및 상기 제2 색 변환 전극셀과 상기 제3 색 변환 전극셀 사이에는 광 흡수재가 채워진 것을 특징으로 하는 수직형 발광소자.
  17. 청구항 14에 있어서, 상기 광 투과판은, 상기 제1 색 변환 전극셀, 상기 제2 색 변환 전극셀 및 상기 제3 색 변환 전극셀과 접한 채로, 상기 제1 색 변환 전극셀, 상기 제2 색 변환 전극셀 및 상기 제3 색 변환 전극셀에 구비된 제1 전극패드들에 개별적으로 또는 공통으로 전기 연결되는 것을 특징으로 하는 수직형 발광소자.
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