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KR101081196B1 - 발광소자 및 그 제조방법과 발광소자 패키지 - Google Patents

발광소자 및 그 제조방법과 발광소자 패키지 Download PDF

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KR101081196B1
KR101081196B1 KR1020100025075A KR20100025075A KR101081196B1 KR 101081196 B1 KR101081196 B1 KR 101081196B1 KR 1020100025075 A KR1020100025075 A KR 1020100025075A KR 20100025075 A KR20100025075 A KR 20100025075A KR 101081196 B1 KR101081196 B1 KR 101081196B1
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light emitting
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김선경
최운경
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

실시예는 발광소자 및 그 제조방법과 발광소자 패키지에 관한 것이다.
실시예에 따른 발광소자는 제1 도전형 반도체층, 활성층, 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광구조물; 상기 발광구조물 상에 기판; 상기 기판 상에 제1 굴절률을 가지는 제1 유전체층; 상기 제1 유전체층 위에 상기 제1 굴절률과 다른 제2 굴절률을 가진 제2 유전체층을 포함하여 형성된 복수의 유전체층을 포함하는 제1 반사층; 및 상기 제1 반사층 상에 상기 제1 반사층을 구성하는 복수의 유전체층의 각 굴절률보다 굴절률이 작은 굴절률의 제2 반사층;을 포함할 수 있다.

Description

발광소자 및 그 제조방법과 발광소자 패키지{LIGHT EMITTING DEVICE, METHOD FOR FABRICATING THE SAME AND LIGHT EMITTING DEVICE PACKAGE}
실시예는 발광소자 및 그 제조방법과 발광소자 패키지에 관한 것이다.
발광소자(Light Emitting Device)는 전기에너지가 빛에너지로 변환되는 특성의 p-n 접합 다이오드를 주기율표상에서 Ⅲ족과 Ⅴ족의 원소가 화합하여 생성될 수 있다. 발광소자는 화합물 반도체의 조성비를 조절함으로써 다양한 색상구현이 가능하다.
발광소자는 순방향전압 인가 시 n층의 전자와 p층의 정공(hole)이 결합하여 전도대(Conduction band)와 가전대(Valance band)의 에너지 갭에 해당하는 만큼의 에너지를 발산하는데, 이 에너지는 주로 열이나 빛의 형태로 방출되며, 빛의 형태로 발산되면 발광소자가 되는 것이다.
예를 들어, 질화물 반도체는 높은 열적 안정성과 폭넓은 밴드갭 에너지에 의해 광소자 및 고출력 전자소자 개발 분야에서 큰 관심을 받고 있다. 특히, 질화물 반도체를 이용한 청색(Blue) 발광소자, 녹색(Green) 발광소자, 자외선(UV) 발광소자 등은 상용화되어 널리 사용되고 있다.
발광소자는 전극의 위치에 따라 수평형 타입(Lateral Type)과 수직형 타입(Vertical type)으로 구분할 수 있다.
수평형 발광소자는 전열성 기판상에 발광구조물을 형성하고, 상기 발광구조물의 상측에 두개의 전극층이 배치되도록 형성한다.
한편, 수평형 발광소자는 두꺼운 전열성 기판이 발광구조물 하단에 위치하며, 절연성 기판의 측면으로 방사하는 빛의 양이 상당히 존재하므로, 절연성 기판 하단에 위치한 반사층의 역할이 중요하다.
그런데, 종래기술에 의하면 절연성 기판 하단의 반사층은 금속층으로 이루어지나, 금속 반사층은 신뢰성에 취약한 특성이 있다. 즉, 시간이 지날수록 반사율이 떨어지는 특성이 있어 광량 하락의 원인이 된다.
실시예는 신뢰성의 열화를 겪지 않고, 반사율이 우수한 발광소자 및 그 제조방법과 발광소자 패키지를 제공하고자 한다.
실시예에 따른 발광소자는 제1 도전형 반도체층, 활성층, 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광구조물; 상기 발광구조물 상에 기판; 상기 기판 상에 제1 굴절률을 가지는 제1 유전체층; 상기 제1 유전체층 위에 상기 제1 굴절률과 다른 제2 굴절률을 가진 제2 유전체층을 포함하여 형성된 복수의 유전체층을 포함하는 제1 반사층; 및 상기 제1 반사층 상에 상기 제1 반사층을 구성하는 복수의 유전체층의 각 굴절률보다 굴절률이 작은 굴절률의 제2 반사층;을 포함할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 발광소자의 제조방법은 기판상에 제1 도전형 반도체층, 활성층, 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광구조물을 형성하는 단계; 상기 기판의 배면 상에 제1 굴절률을 가지는 제1 유전체층을 형성하는 단계; 상기 제1 유전체층 위에 상기 제1 굴절률과 다른 제2 굴절률을 가진 제2 유전체층을 포함하여 형성된 복수의 유전체층을 포함하는 제1 반사층을 형성하는 단계; 및 상기 제1 반사층 상에 상기 제1 반사층을 구성하는 복수의 유전체층의 각 굴절률보다 굴절률이 작은 굴절률의 제2 반사층을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 발광소자 패키지는 상기 발광소자; 및 상기 발광소자가 배치되는 서브 마운트;를 포함할 수 있다.
실시예에 따른 발광소자 및 그 제조방법과 발광소자 패키지에 의하면, 신뢰성의 열화를 겪지 않고, 반사율 또한 기존의 금속 반사층을 능가할 수 있다.
도 1은 제1 실시예에 따른 발광소자의 단면도.
도 2는 발광소자의 반사율의 변화도.
도 3은 실시예에 따른 발광소자의 반사율의 변화도.
도 4 내지 도 6은 제1 실시예에 따른 발광소자의 제조방법의 공정단면도.
도 7은 제2 실시예에 따른 발광소자의 단면도.
도 8은 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면도.
도 9는 실시예에 따른 조명 유닛의 사시도.
도 10은 실시예에 따른 백라이트 유닛의 분해 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 제1 실시예에 따른 발광소자 및 발광소자 패키지의 단면도이다.
도 7은 제2 실시예에 따른 발광소자 및 발광소자 패키지의 단면도이다.
제1 실시예에 따른 발광소자(250)(도 5 참조)는 기판(100) 상에 형성된 발광구조물(200); 상기 기판(100) 아래에 형성된 복수의 유전체층을 포함하는 제1 반사층(310); 상기 제1 반사층 아래에 상기 제1 반사층(310) 보다 굴절률이 작은 제2 반사층(320);을 포함할 수 있다.
제1 실시예에 따른 발광소자 패키지(500)는 기판(100) 상에 형성된 발광구조물(200); 상기 기판(100) 아래에 형성된 복수의 유전체층을 포함하는 제1 반사층(310); 상기 제1 반사층 아래에 상기 제1 반사층(310) 보다 굴절률이 작은 제2 반사층(320); 상기 제1 반사층 상에 형성된 지지층(410); 및 상기 지지층(410) 아래에 서브마운트(400);를 포함할 수 있다.
제1 실시예에서 상기 제2 반사층(320)은 공기층일 수 있다.
제1 실시예에서 상기 복수의 유전체층을 포함하는 제1 반사층(310)은 제1 굴절률을 가지는 제1 유전체층(311) 및 상기 제1 유전체층(311) 아래에 상기 제1 굴절률과 다른 제2 굴절률을 가진 제2 유전체층(312)를 포함할 수 있다. 상기 제1 유전체층(311)과 상기 제2 유전체층(312)은 복수의 주기로 반복하여 형성될 수 있다.
상기 제1 유전체층(311)과 상기 제2 유전체층(312)의 두께는 λ/(4n×cosθ)(단,λ는 빛의 파장, n은 유전체 층의 굴절률, θ는 빛이 기판에 대한 입사각으로 0°내지 25°의 값)일 수 있다.
실시예에 따른 발광소자 및 그 제조방법과 발광소자 패키지에 의하면, 수평형 발광소자의 반사층을 유전체층의 조합으로 구성함과 아울러 유전체층 아래에 유전체층 보다 굴절률이 작은 층을 형성함으로써 신뢰성의 열화를 겪지 않고, 반사율 또한 기존의 금속 반사층을 능가할 수 있다.
일반적으로 수평형 발광소자의 하단 반사층은 Ag, Al과 같은 반사율이 높은 금속으로 구성된다. 만약, Ag를 하단 반사층의 물질로 이용하는 경우 입사 각도, 편광에 관계없이 90% 이상의 반사율을 나타낸다.
하지만 종래기술에 의하면 사파이어(sapphire)와 금속 반사층의 접합 강도를 강화하기 위해 Ni, Pt와 같은 얇은 금속층을 필요로 한다. 접합(adhesion) 강화층으로 활용되는 상기 금속층은 흡수율이 크므로, 증착 두께에 지수적으로 비례하여 반사율이 하락한다. 또한, 사파이어 기판의 거칠기에 따라 금속 반사층의 반사율은 극명하게 달라진다. 따라서 실질적인 금속 반사층의 반사율은 더욱 낮아지게 된다.
도 2는 비교예의 발광소자의 반사율의 변화도이며, 도 3은 실시예에 따른 발광소자의 반사율의 변화도이다.
도 2는 유전체층으로 반사층을 형성한 경우로서, 예를 들어 SiO2/TiO2로 4층 쌓았을 때의 편광에 따른 반사율 변화도이다. 이때, 복수의 유전체 반사층 뒤의 배경물질의 굴절률은 1.5인 경우이다.
도 3은 실시예로서 유전체층으로 반사층을 형성한 경우로서, SiO2/TiO2로 4층 쌓았을 때의 편광에 따른 반사율 변화도이다. 이때, 복수의 유전체 반사층 뒤의 배경물질의 굴절률은 1.0인 경우이다.
도 2 및 도 3에서 TM mode 및 TE mode는 각각 TE Polarization Mode, TM Polarization Mode를 의미하는 것이다.
예를 들어, 발광소자에서 발생된 빛을 전자기파(Electromagnetic Wave )로 취급하는 경우, 이러한 전자기파는 전기장(Electric Field, E-Field)과 자기장(Magnetic Field, M-Field )이 서로 수직으로 교차되며 진행한다.
이때, 입사파장(wave)의 전기장(E-Field)이 경계면(boundary plane)(XZ 면)에 대해서 수평이며 입사면(XY 면)에 대하여 수직이라면 이것을 transverse electric 또는 TE polarization이라고 하며 이것이 E-polarized wave이다.
그리고, 입사파장의 자기장(M-Field)이 경계면(boundary plane)(XZ 면)에 대해서 수평이일때 이것을 transverse magnetic 또는 TM polarization이라고 하며 M-polarized wave을 의미한다.
실시예는 제1 반사층(310)이 굴절률이 다른 유전체 층을 반복적으로 쌓은 복수의 유전체층을 포함할 수 있다.
이때, 실시예는 제1 반사층(310)의 마지막층 아래에 공기 또는 공기와 굴절률이 유사한 제2 반사층(320)을 형성하여, 금속 반사층과 유사한 반사율 특성을 가지도록 할 수 있다.
예를 들어, 도 3과 같이 사파이어(Sapphire) 하단에 450 nm 청색 파장에 대해 굴절률이 1.46인 SiO2 층과 굴절률이 2.44인 TiO2 층을 quarter-wave stack (λ/4n)으로 반복적으로 적층하면, 적층 수에 따라 높은 반사율을 얻을 수 있다.
하지만, 도 2와 같이 마지막 유전체 반사층의 굴절률이 SiO2 층과 유사한 굴절률로 마치게 되면, 특정 입사 각도 영역에서 반사율이 감소하는 현상이 발생한다.
이를 극복하기 위해 도 1과 같이 마지막 반사층을 공기층인 제2 반사층(320)으로 형성하거나, 도 7과 같이 공기와 유사한 굴절률을 가진 물질로 대체하면, 도 3과 같이 반사율이 다시 회복하는 것을 관찰할 수 있다.
따라서 구조적으로 도 7과 같이 제1 반사층 아래에 공기와 유사한 굴절률을 가진 제2 반사층(330)을 접착하거나, 혹은 도 1과 같이 서브마운트 상에 상단에 부분적으로 지지층(410)을 세워 하단의 제1 반사층(310)이 제2 반사층(320)인 공기 위에 떠 있도록 할 수 있다.
도 4 내지 도 6을 참조하여 제1 실시예에 따른 발광소자의 제조방법을 설명한다.
실시예에서의 발광소자는 GaN, GaAs, GaAsP, GaP 등의 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, Green~Blue LED는 GaN(InGaN), Yellow~Red LED는 InGaAIP, AIGaAs를 사용할 수 있으며, 물질의 조성의 변경에 따라 Full Color 구현도 가능하다.
우선, 기판(100) 상에 발광구조물(200)을 형성한다.
상기 기판(100)은 사파이어(Al2O3) 기판, SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP, Ge, Ga203 중 적어도 하나를 이용할 수 있다. 상기 기판(100)에 대해 습식세척을 하여 표면의 불순물을 제거할 수 있다.
이후, 상기 기판(100) 상에 제1 도전형 반도체층(210), 활성층(220) 및 제2 도전형 반도체층(230)을 포함하는 발광구조물(200)을 형성할 수 있다.
상기 제1 도전형 반도체층(210)은 화학증착방법(CVD) 혹은 분자선 에피택시 (MBE) 혹은 스퍼터링 혹은 수산화물 증기상 에피택시(HVPE) 등의 방법을 사용하여 형성할 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(210)은 제1 도전형 도펀트가 도핑된 화합물 반도체 예컨대, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 상기 제1도전형 반도체층이 N형 반도체층인 경우, 상기 제1 도전형 도펀트는 N형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te를 포함한다.
예를 들어, 상기 제1 도전형 반도체층(210)은 챔버에 트리메틸 갈륨 가스(TMGa), 암모니아 가스(NH3), 질소 가스(N2), 및 실리콘(Si)와 같은 n 형 불순물을 포함하는 실란 가스(SiH4)가 주입되어 형성될 수 있다.
이때, 실시예는 상기 기판(100) 상에 언도프트(undoped) 반도체층(미도시)을 형성하고, 상기 언도프트 반도체층 상에 제1 도전형 반도체층(210)을 형성함으로써 기판과 발광구조물 간의 결정격자 차이를 줄일 수 있다.
상기 활성층(220)은 제1 도전형 반도체층(210)을 통해서 주입되는 전자와 이후 형성되는 제2 도전형 반도체층(230)을 통해서 주입되는 정공이 서로 만나서 활성층(발광층) 물질 고유의 에너지 밴드에 의해서 결정되는 에너지를 갖는 빛을 방출하는 층이다.
상기 활성층(220)은 에너지 밴드가 서로 다른 질화물 반도체 박막층을 교대로 한 번 혹은 여러 번 적층하여 이루어지는 양자우물구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 활성층(220)은 트리메틸 갈륨 가스(TMGa), 암모니아 가스(NH3), 질소 가스(N2), 및 트리메틸 인듐 가스(TMIn)가 주입되어 InGaN/GaN 구조를 갖는 다중 양자우물구조가 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제2 도전형 반도체층(230)은 제2 도전형 도펀트가 도핑된 화합물 반도체 예컨대, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 등과 같은 화합물 반도체 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(150)이 P형 반도체층인 경우, 상기 제2도전형 도펀트는 P형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등을 포함할 수 있다.
예를 들어, 제2 도전형 반도체층(230)은 상기 챔버에 트리메틸 갈륨 가스(TMGa), 암모니아 가스(NH3), 질소 가스(N2), 및 마그네슘(Mg)과 같은 p 형 불순물을 포함하는 비세틸 사이클로 펜타디에닐 마그네슘(EtCp2Mg){Mg(C2H5C5H4)2}가 주입되어 p형 GaN층이 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
다음으로, 도 5와 같이 상기 기판(100) 아래에 복수의 유전체층을 포함하는 제1 반사층(310)을 형성한다. 실시예에서 하단 제1 반사층(310)은 굴절률이 다른 유전체 층을 반복적으로 쌓은 복수의 유전체층을 포함할 수 있다.
상기 복수의 유전체층을 포함하는 제1 반사층(310)을 형성하는 단계는, 제1 굴절률을 가지는 제1 유전체층(311)을 형성하는 단계와 상기 제1 굴절률과 다른 제2 굴절률을 가진 제2 유전체층(312)을 상기 제1 유전체층(311) 아래에 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 유전체층(311)의 굴절률이 상기 제2 유전체층(312)의 굴절률이 비해 더 작을 수 있으며, 상기 제1 유전체층(311)의 굴절률이 상기 기판(100)의 굴절률 보다 더 작을 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제1 유전체층(311)의 굴절률이 상기 기판(100)의 굴절률 보다 더 작은 경우 상기 기판(100)으로부터 유입되는 빛이 기판(100)과 제1 유전체층(311) 사이에서 전반사가 발생되는 경우 외부로 반사되어 반사율이 높아질 수 있다.
상기 제1 유전체층(311)과 상기 제2 유전체층(312)의 두께는 λ/(4n×cosθ)(단,λ는 빛의 파장, n은 각 유전체 층의 굴절률, θ는 빛의 기판에 대한 입사각으로 0°내지 25°의 값)일 수 있다.
또한, 상기 제1 유전체층(311)과 상기 제2 유전체층(312)의 적층은 복수의 주기로 형성될 수 있다.
예를 들어, 사파이어(Sapphire) 기판(100)에 450 nm 청색 파장에 대해 굴절률이 1.46인 SiO2 층이 제1 유전체층(311)으로, 굴절률이 2.44인 TiO2 층이 제2 유전체층(312)으로 quarter-wave stack (λ/4n)으로 반복적으로 적층하면, 적층 수에 따라 높은 반사율을 얻을 수 있으나 이러한 유전체층의 재질 및 적층 수에 한정되는 것은 아니다.
다음으로, 도 6과 같이 상기 제1 반사층(310) 아래에 상기 제1 반사층(310) 보다 굴절률이 작은 제2 반사층(320)을 형성한다.
예를 들어, 상기 제1 반사층(310)과 서브마운트(400) 사이에 지지층(410)을 개재하여 발광소자 칩을 상기 서브마운트(400) 상에 부착함으로써 상기 제1 반사층(310) 아래에 상기 제1 반사층(310) 보다 굴절률이 작은 제2 반사층(320)을 형성할 수 있다.
제1 반사층(310)의 마지막 층의 굴절률이 제1 유전체층(311)과 유사한 굴절률로 마치게 되면, 특정 입사 각도 영역에서 반사율이 감소하는 현상이 발생한다.
이에, 실시예는 제1 반사층(310)의 마지층 아래에 공기 또는 공기와 굴절률이 유사한 제2 반사층(320)을 형성하여, 금속 반사층과 유사한 반사율 특성이 있도록 할 수 있다.
이에 도 6과 같이 서브마운트(400) 상에 부분적으로 지지층(410)을 세워 제1 반사층(310)이 공기 위에 떠 있도록 할 수 있다.
이 경우, 상기 지지층(410)은 금속 계열로 Cu, Au 등이 가능할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 지지층(410)에 의해 제2 반사층(320)은 공기층일 수 있다.
상기 서브마운트(400)는 열팽창계수가 발광구조물(200)의 열팽창계수와 유사하고, 열전도도가 우수한 재질일 수 있다. 예들 들어, 실시예에서 서브마운트(400)로 실리콘(Si)을 채용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
발광소자 칩의 상기 서브마운트(400) 상에 부착은 고분자 접착체를 이용하여 발광소자 칩을 접착하는 방법 등으로 진행될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 공정성이 우수한 실버 전도성 에폭시(Ag conductive epoxy)에 의한 솔더링(soldering)에 의해 발광소자 칩을 부착하거나, 고열전도성이 필요한 경우에는 유테틱 접합방식을 채용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예에 따른 발광소자 및 그 제조방법과 발광소자 패키지에 의하면, 수평형 발광소자의 반사층을 유전체층의 조합으로 구성함과 아울러 유전체층 아래에 유전체층 보다 굴절률이 작은 층을 형성함으로써 신뢰성의 열화를 겪지 않고, 반사율 또한 기존의 금속 반사층을 능가할 수 있다.
도 7은 제2 실시예에 따른 발광소자의 단면도이다.
제2 실시예는 제1 실시예의 기술적인 특징을 채용할 수 있다.
제2 실시예에서는 도 7과 같이 제1 반사층(310)인 복수의 유전체층 아래에 공기와 제1 반사층(310) 사이의 굴절률을 가진, 예를 들어 공기와 유사한 굴절률을 가진 제2 반사층(330)을 접착한 예이다. 상기 제2 반사층(330)은 Spin-on-glass, MgF2 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예에 따른 발광소자와 발광소자 패키지에 의하면, 수평형 발광소자의 반사층을 유전체층의 조합으로 구성함과 아울러 유전체층 아래에 유전체층 보다 굴절률이 작은 층을 형성함으로써 신뢰성의 열화를 겪지 않고, 반사율 또한 기존의 금속 반사층을 능가할 수 있다.
도 8은 실시예들에 따른 발광소자가 설치된 발광소자 패키지를 설명하는 도면이다.
도 8을 참조하면, 실시예에 따른 발광 소자 패키지(500)는 몸체부(서브마운트)(400)와, 상기 몸체부(400)에 설치된 제3 전극층(510) 및 제4 전극층(520)과, 상기 몸체부(400)에 설치되어 상기 제3 전극층(510) 및 제4 전극층(520)과 전기적으로 연결되는 발광소자(250)와, 상기 발광 소자(250)를 포위하는 몰딩부재(540)가 포함된다.
상기 몸체부(400)는 실리콘 재질, 합성수지 재질, 또는 금속 재질을 포함하여 형성될 수 있으며, 상기 발광 소자(250)의 주위에 경사면이 형성될 수 있다.
상기 제3 전극층(510) 및 제4 전극층(520)은 서로 전기적으로 분리되며, 상기 발광 소자(250)에 전원을 제공하는 역할을 한다. 또한, 상기 제3 전극층(510) 및 제4 전극층(520)은 상기 발광 소자(250)에서 발생된 빛을 반사시켜 광 효율을 증가시키는 역할을 할 수 있으며, 상기 발광 소자(250)에서 발생된 열을 외부로 배출시키는 역할을 할 수도 있다.
상기 발광 소자(250)는 도 1 에 예시된 수평형 타입의 발광 소자가 적용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 수직형 발광소자도 적용될 수 있다.
상기 발광 소자(250)는 상기 몸체부(400) 상에 설치되거나 상기 제3 전극층(510) 또는 제4 전극층(520) 상에 설치될 수 있다.
상기 발광 소자(250)는 와이어(530)를 통해 상기 제3 전극층(510) 및/또는 제4 전극층(520)과 전기적으로 연결될 수 있으며, 실시예에서는 수평형 타입의 발광 소자(250)가 예시되어 있으며, 두 개의 와이어(530)가 사용된 것이 예시되어 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 몰딩부재(540)는 상기 발광 소자(250)를 포위하여 상기 발광 소자(250)를 보호할 수 있다. 또한, 상기 몰딩부재(540)에는 형광체가 포함되어 상기 발광 소자(250)에서 방출된 광의 파장을 변화시킬 수 있다.
실시예에 따른 발광소자 패키지는 조명시스템에 적용될 수 있다. 상기 조명시스템은 도 9에 도시된 조명유닛, 도 10에 도시된 백라이드 유닛을 포함하고, 신호등, 차량 전조등, 간판 등이 포함될 수 있다.
도 9는 실시예에 따른 조명 유닛의 사시도(1100)이다.
도 9를 참조하면, 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(500)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(500)가 탑재될 수 있다. 상기 발광소자 패키지(500) 각각은 적어도 하나의 발광 다이오드(LED: Light Emitting Diode)(250)를 포함할 수 있다. 상기 발광 다이오드(250)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(500)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. 도 9에 도시된 것에 따르면, 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 10은 실시예에 따른 백라이트 유닛의 분해 사시도(1200)이다.
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(500)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(500)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.
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 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 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 규정하는 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (12)

  1. 제1 도전형 반도체층, 활성층, 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광구조물;
    상기 발광구조물 상에 기판;
    상기 기판 상에 제1 굴절률을 가지는 제1 유전체층;
    상기 제1 유전체층 위에 상기 제1 굴절률과 다른 제2 굴절률을 가진 제2 유전체층을 포함하여 형성된 복수의 유전체층을 포함하는 제1 반사층; 및
    상기 제1 반사층 상에 상기 제1 반사층을 구성하는 복수의 유전체층의 각 굴절률보다 굴절률이 작은 굴절률의 제2 반사층;을 포함하고,
    상기 제2 반사층은 상기 제1 반사층과 공기 사이의 굴절률을 가지는 발광소자.
  2. 제1 도전형 반도체층, 활성층, 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광구조물;
    상기 발광구조물 상에 기판;
    상기 기판 상에 제1 굴절률을 가지는 제1 유전체층;
    상기 제1 유전체층 위에 상기 제1 굴절률과 다른 제2 굴절률을 가진 제2 유전체층을 포함하여 형성된 복수의 유전체층을 포함하는 제1 반사층;
    상기 제1 반사층 상에 상기 제1 반사층을 구성하는 복수의 유전체층의 각 굴절률보다 굴절률이 작은 굴절률의 제2 반사층; 및
    상기 제1 반사층과 소정의 서브마운트 사이에 형성되는 지지층;을 포함하고,
    상기 제2 반사층은, 상기 서브마운트와 상기 제1 반사층 사이에 부분적으로 상기 지지층이 개재됨으로써 상기 서브마운트와 상기 제1 반사층 사이에 위치하는 공기층인 발광소자.
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 반사층은,
    Spin-on-glass, MgF2 중 어느 하나 이상을 포함하는 발광소자.
  5. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 제1 유전체층과 상기 제2 유전체층의 두께는,
    λ/(4n×cosθ)(단,λ는 빛의 파장, n은 유전체 층의 굴절률, θ는 빛의 기판에 대한 입사각으로 0°내지 25°의 값)인 발광소자.
  6. 기판상에 제1 도전형 반도체층, 활성층, 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광구조물을 형성하는 단계;
    상기 기판의 배면 상에 제1 굴절률을 가지는 제1 유전체층을 형성하는 단계;
    상기 제1 유전체층 위에 상기 제1 굴절률과 다른 제2 굴절률을 가진 제2 유전체층을 포함하여 형성된 복수의 유전체층을 포함하는 제1 반사층을 형성하는 단계; 및
    상기 제1 반사층 상에 상기 제1 반사층을 구성하는 복수의 유전체층의 각 굴절률보다 굴절률이 작은 굴절률의 제2 반사층을 형성하는 단계;를 포함하며,
    상기 제2 반사층은 상기 제1 반사층과 공기 사이의 굴절률을 가지는 발광소자의 제조방법.
  7. 기판상에 제1 도전형 반도체층, 활성층, 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광구조물을 형성하는 단계;
    상기 기판의 배면 상에 제1 굴절률을 가지는 제1 유전체층을 형성하는 단계;
    상기 제1 유전체층 위에 상기 제1 굴절률과 다른 제2 굴절률을 가진 제2 유전체층을 포함하여 형성된 복수의 유전체층을 포함하는 제1 반사층을 형성하는 단계;
    상기 제1 반사층과 소정의 서브마운트 사이에 지지층을 개재하여 상기 제1 반사층을 상기 서브마운트 상에 부착함으로써 상기 제1 반사층 상에 상기 제1 반사층을 구성하는 복수의 유전체층의 각 굴절률보다 굴절률이 작은 굴절률의 제2 반사층을 형성하는 단계;를 포함하며
    상기 제2 반사층은, 상기 서브마운트와 상기 제1 반사층 사이에 부분적으로 상기 지지층이 개재됨으로써 상기 서브마운트와 상기 제1 반사층 사이에 위치하는 공기층인 발광소자의 제조방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제6 항에 있어서,
    상기 제2 반사층은,
    Spin-on-glass, MgF2 중 어느 하나 이상을 포함하는 발광소자의 제조방법.
  11. 제6 항 또는 제7 항에 있어서,
    상기 제1 유전체층과 상기 제2 유전체층의 두께는,
    λ/(4n×cosθ)(단,λ는 빛의 파장, n은 유전체 층의 굴절률, θ는 빛의 기판에 대한 입사각으로 0°내지 25°의 값)인 발광소자의 제조방법.
  12. 제1 항, 제2항, 및 제4항 중 어느 하나의 발광소자; 및
    상기 발광소자가 배치되는 서브 마운트;를 포함하는 발광소자의 패키지.
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