KR101300495B1 - Led having a reflection layer - Google Patents
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Abstract
본 발명은 높은 반사율의 반사층을 구비하여 광의 손실을 최소화하고 광질이 우수한 LED에 관한 것으로 본 발명에 따른 발광 다이오드는,
N형 반도체층,
P형 반도체 층, 및
N형 반도체와 P형 반도체 사이에 형성된 활성층을 포함하고,
상기 활성층으로부터 방출된 광 중 발광 다이오드의 광 출사면의 반대측으로 방출된 광을 광 출사면으로 반사하기 위한 반사층을 포함하고,
상기 반사층은 반사층에 도달한 광을 미리 정해진 각도 범위 내로 반사하기 위한 반사 구조물을 포함한다.The present invention relates to an LED having a high reflectance reflective layer to minimize light loss and excellent light quality.
N-type semiconductor layer,
A P-type semiconductor layer, and
An active layer formed between the N-type semiconductor and the P-type semiconductor,
A reflection layer for reflecting the light emitted from the active layer on the opposite side of the light exit surface of the light emitting diode to the light exit surface;
The reflective layer includes a reflective structure for reflecting light reaching the reflective layer within a predetermined angle range.
Description
본 발명은 발광 다이오드에 관한 것으로 구체적으로는 높은 반사율의 반사층을 구비하여 광의 손실을 최소화한 LED에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to light emitting diodes, and more particularly, to a LED having a high reflectance reflective layer to minimize light loss.
발광 다이오드는 전기 에너지를 광으로 변환하는 솔리드 스테이트 소자이며, 일반적으로는 반대로 도핑된 N형 층 및 P형 층 사이에 형성된 하나 이상의 반도체 재료의 활성층을 포함한다. 도핑된 N형 층과 P형 층의 양단에 바이어스가 인가되면 정공 및 전자가 활성층 내로 주입되고 재결합되어 광이 생성되며, 이 생성된 광은 활성층 및 LED 전체 표면으로 방출된다.
Light emitting diodes are solid state devices that convert electrical energy into light and generally comprise an active layer of one or more semiconductor materials formed between conversely doped N-type and P-type layers. When a bias is applied across the doped N-type and P-type layers, holes and electrons are injected into the active layer and recombined to produce light, which is emitted to the active layer and the entire surface of the LED.
도 1은 통상적으로 사용되는 LED(10)의 구조를 도시한 도면이다. 도 1에 도시한 바와 같이 종래의 LED(10)의 구조는 LED층(12,13,14), 전류 확산층(15)을 포함하고, LED(12,13,14)를 동작시키기 위한 제1 및 제2 전극(11a,11b)을 더 포함하여 형성될 수 있다. LED(10)는 일반적으로 N형 반도체층(12), P형 반도체층(14), N형 반도체층(12)과 P형 반도체층(14) 사이에 형성된 활성층(13)을 포함하여 이루어진다.
1 is a view showing the structure of a
도 1에 도시한 바와 같은 구조에서 제1 및 제2 전극(11a,11b)에 전압을 인가하면, 제1 전극(11)으로부터 전달되는 전기신호는 N형 반도체 층(12)을 거쳐 활성 영역(13)을 통해 확산되고, 제2 전극(16)로부터 전달되는 전기신호는 전류 확산층(15)을 통해 P형 반도체층(14)를 거쳐 활성층(13)으로 확산된다. 이때 활성층으로부터 생성되는 광은 LED의 전면으로 방출되는데, 도 1에 도시한 바와 같이 광의 일부는 출사면(S1)으로 출사되는 한편 광의 일부는 출사면의 반대면으로 방출되는데, 이런 LED 내부 구조로 인한 광손실을 TIR(Total Internal Reflection) 손실이라고도 한다.
In the structure shown in FIG. 1, when voltage is applied to the first and
도 1에 도시된 종래의 LED의 구조에서는 TIR(Total Internal Reflection) 손실을 억제하도록 출사면의 반대측에 금속 반사층(19)를 더 형성함으로써 반사층(19)의 표면을 통해 출사면 S1으로 반사하도록 제안하고 있지만, 이러한 방법에 의하면 반사층(19)로부터 반사되는 각도에 따라 LED 내에서 복수회 반사되는 광이 존재하게 되고 그에 따라 최종 출력되는 광의 파장이 변화가 발생되어 바이오 분야와 같은 정밀 측정 산업에 사용되기 부적합하고, 또한 반사면으로부터 반사되어 나오는 광의 효율이 좋지 않다라는 문제점이 있다.
<선행기술문헌>
한국공개공보 10-2011-0138563(2011.12.28)In the structure of the conventional LED shown in FIG. 1, it is proposed to reflect through the surface of the
<Prior Art Literature>
Korean Publication 10-2011-0138563 (2011.12.28)
본 발명은 전술한 문제점에 기반하여 안출된 발명인 것으로 LED로부터 발생되는 광의 손실을 최대한 억제하면서 출력되는 광의 파장의 안정성을 도모할 수 있는 LED을 제공하는 것을 목적으로 한다.
An object of the present invention is to provide an LED that can achieve stability of the wavelength of light output while suppressing the loss of light generated from the LED to the invention.
전술한 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 제1 양태에 따른 발광 다이오드는 N형 반도체층, P형 반도체 층, 및 N형 반도체와 P형 반도체 사이에 형성된 활성층을 포함하고, 활성층으로부터 방출된 광 중 발광 다이오드의 광 출사면의 반대측으로 방출된 광을 광 출사면으로 반사하기 위한 반사층을 포함하고, 반사층은 반사층에 도달한 광을 미리 정해진 각도 범위 내로 반사하기 위한 반사 구조물을 포함하는 것을 특징적 구성으로 포함한다.
In order to solve the above problems, the light emitting diode according to the first aspect of the present invention includes an N-type semiconductor layer, a P-type semiconductor layer, and an active layer formed between the N-type semiconductor and the P-type semiconductor, the light emitted from the active layer And a reflecting layer for reflecting light emitted to the light emitting surface opposite to the light emitting surface of the light emitting diode, wherein the reflecting layer includes a reflecting structure for reflecting the light reaching the reflecting layer within a predetermined angle range. Include as.
상기 반사 구조물은 굴절율이 상이한 복수의 물질이 적층되어 형성되고, 또한 고굴절율 물질과 저굴절율 물질이 교대로 적층된 DBR 구조물일 수도 있다.
The reflective structure may be formed by stacking a plurality of materials having different refractive indices, and may also be a DBR structure in which a high refractive index material and a low refractive index material are alternately stacked.
또한 본 발명의 제2 양태에 따른 발광 다이오드는 N형 반도체층, P형 반도체 층, 및 N형 반도체와 P형 반도체 사이에 형성된 활성층을 포함하는 LED층, 및 상기 LED층이 탑재되는 서브마운트를 포함하고, LED 층과 서브마운트 사이에 배치되고, 상기 LED 활성층으로부터 방출된 광 중 서브마운트를 향해 방출된 광을 광 출사면측으로 반사하기 위한 반사층을 포함하고, 반사층은 반사층에 도달한 광을 미리 정해진 각도 범위 내로 반사하기 위한 반사 구조물을 포함하고, 상기 반사층은 전극으로부터의 전류를 인접한 반도체층으로 전달하여 반도체층을 활성화할수 있도록 도전성 물질로 형성되는 것을 특징적 구성으로 포함한다.
In addition, a light emitting diode according to a second aspect of the present invention includes an LED layer including an N-type semiconductor layer, a P-type semiconductor layer, and an active layer formed between the N-type semiconductor and the P-type semiconductor, and a submount on which the LED layer is mounted. And a reflecting layer disposed between the LED layer and the submount and reflecting the light emitted toward the submount of the light emitted from the LED active layer toward the light emitting surface side, wherein the reflecting layer preliminarily lights the light reaching the reflecting layer. And a reflective structure for reflecting within a predetermined angle range, wherein the reflective layer is formed of a conductive material to transfer current from an electrode to an adjacent semiconductor layer to activate the semiconductor layer.
또한 이러한 발광 다이오드는 반사층과 상기 서브마운트 사이에 금속 반사층을 더 포함할 수 있으며 이때 금속 반사층은 상기 반사층의 반사 구조물을 통과한 빛을 재반사하도록 형성된다.
In addition, the light emitting diode may further include a metal reflective layer between the reflective layer and the submount, wherein the metal reflective layer is formed to re-reflect light passing through the reflective structure of the reflective layer.
또한 본 발명의 다른 양태에 따른 발광 다이오드는 N형 반도체층, P형 반도체 층, 및 N형 반도체와 P형 반도체 사이에 형성된 활성층을 포함하는 LED층, 및 상기 LED층이 탑재되는 서브마운트, 상기 서브마운트 상부에 형성되는 금속 반사층을 포함하고, 금속 반사층은 상기 LED 활성층으로부터 방출된 광 중 서브마운트를 향해 방출된 광을 광 출사면측으로 반사하기 위한 반사 구조물을 포함하는 것을 특징적 구성으로 한다.
In addition, a light emitting diode according to another aspect of the present invention is an LED layer including an N-type semiconductor layer, a P-type semiconductor layer, and an active layer formed between the N-type semiconductor and the P-type semiconductor, and a submount on which the LED layer is mounted, And a metal reflective layer formed on the submount, wherein the metal reflective layer includes a reflective structure for reflecting the light emitted toward the submount among the light emitted from the LED active layer toward the light exit surface side.
또한 발광 다이오드의 반사 구조물은 굴절율이 상이한 복수의 물질이 적층되어 형성되거나 반사 구조물은 고굴절율 물질과 저굴절율 물질이 교대로 적층된 DBR 구조물일 수 있다.
In addition, the reflective structure of the light emitting diode may be formed by stacking a plurality of materials having different refractive indices, or the reflective structure may be a DBR structure in which a high refractive index material and a low refractive index material are alternately stacked.
이런 본 발명에 따르면 LED로부터 발생되는 광의 손실을 최대한 억제하면서 출력되는 광의 파장의 안정성이 향상될 수 있다.
According to the present invention, the stability of the wavelength of the output light can be improved while suppressing the loss of the light generated from the LED as much as possible.
도 1은 종래의 반사층을 가지는 LED의 단면을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반사층을 구비한 LED의 단면을 도시한 도면.
도 3은 반사층의 반사 구조물을 부분적으로 확대하여 도시한 확대도.
도 4는 반사 구조물의 변형예를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 LED을 서브마운트에 탑재한 것을 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 LED을 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 LED을 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 LED을 도시한 도면.1 is a cross-sectional view of a LED having a conventional reflective layer.
2 shows a cross section of an LED with a reflective layer according to an embodiment of the invention.
3 is an enlarged view partially showing the reflective structure of the reflective layer;
4 shows a modification of the reflective structure.
5 is a view showing the LED mounted on the submount of the present invention.
6 illustrates an LED according to a second embodiment of the present invention.
7 illustrates an LED according to a third embodiment of the present invention.
7 illustrates an LED according to a fourth embodiment of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and how to accomplish them, will become apparent by reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be embodied in various forms.
본 명세서에서 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예들에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.
The present embodiments are provided so that the disclosure of the present invention is thoroughly disclosed and that those skilled in the art will fully understand the scope of the present invention. And the present invention is only defined by the scope of the claims. Accordingly, in some embodiments, well known components, well known operations, and well-known techniques are not specifically described to avoid an undesirable interpretation of the present invention.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 그리고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
Like reference numerals refer to like elements throughout the specification. Moreover, terms used herein (to be referred to) are intended to illustrate embodiments and are not intended to limit the invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. Also, components and acts referred to as " comprising (or comprising) " do not exclude the presence or addition of one or more other components and operations.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
Unless defined otherwise, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used in a sense commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Also, commonly used predefined terms are not ideally or excessively interpreted unless they are defined.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 기술적 특징을 구체적으로 설명하기로 한다.
Hereinafter, the technical features of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 LED(100)의 예를 도시한 도면이다. 도 2에 도시에 도시한 LED(100)은 LED층(120,130,140), 전류 확산층(150)을 포함한다. 또한 LED층은 N형 반도체층(120), P형 반도체층(140), N형 반도체층(120)과 P형 반도체층(140) 사이에 형성된 활성층(130)을 포함하여 이루어진다. 또한 본 발명에 따른 LED(100)은 내부 전반사로 인한 광의 손실을 억제하기 위해 P형 금속(P-metal)로 이루어진 반사층(160)을 포함하고, 반사층(160)에는 복수의 반사구조물(161)이 형성된다.
2 is a diagram illustrating an example of an
LED층(120,130,140)의 제조 및 동작은 일반적으로 본 기술분야에 널리 알려져 있으므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하도록 한다. 일례로 LED층(120,130,140)은 MOCVD와 같은 공지의 기술을 이용하여 제조될 수 있다. 통상적으로 LED 층(120,130,140)은 반대로 도핑된 N형 반도체층(120) P형 반도체층(140) 사이에 활성층(130)을 포함하며 통상적으로 이들 모두는 성장 기판(미도시) 상에서 연속적으로 형성된다. 활성층(130)은 단일 양자 우물(SQW), 복수 양자 우물(MQW), 이중 헤테로구조 또는 초격자 구조등을 포함할 수도 있다.
Manufacturing and operation of the
활성층(130) 및 반대로 도핑된 반도체층(120,140)은 상이한 재료 계통(material system)으로 제조될 수 있는데, Ⅲ족 질화물계 재료 계통이 사용될 수 있다. Ⅲ족 질화물은 질소와 원소 주기율표의 Ⅲ족 원소, 일반적으로 알루미늄(Al), 갈륨(Ga) 및 인듐(In) 간에 형성되는 반도체 화합물일 수 있고, 또한 알루미늄 갈륨니트라이드(AlGaN) 및 알루미늄 인듐 갈륨 니트라이드(AlInGaN)와 같은 3원 화합물 및 4원 화합물일 수 있다.
The
일실시예에서, N형 반도체층(120)과 P형 반도체층(140)은 갈륨 니트라이드(GaN)이며, 활성층(130)은 InGaN를 포함한다. 다른 실시예에서, N형 반도체층(120)과 P형 반도체층(140)은 AlGaN, 알루미늄 갈륨 아세나이드(AlGaAs0, 또는 알루미늄 갈륨 인듐 아세나이드 포스파이드(AlGaInAsP), 및 관련된 화합물이어도 좋다.
In one embodiment, the N-
LED층(120,130,140)의 상이한 실시예는 N형 반도체층(120)과 P형 반도체층(140)과 활성층(120)의 조성에 따라 상이한 파장의 광을 방출할 수 있다. 또한 LED(100)은 형광체와 같은 하나 이상의 광 변환 재료로 덮여질 수 있으며, 이로써 LED로부터의 광의 적어도 일부가 하나 이상의 형광체를 통과하고, 하나 이상의 상이한 파장의 광으로 변환된다. 바람직하게, LED(100)은 LED의 활성층(130)으로부터의 광이 하나 이상의 형광체를 거쳐 백색광이 방출되도록 조합되어도 좋다.
Different embodiments of the
Ⅲ족 질화물 소자의 경우, 전류는 통상적으로 P형 반도체층(140)을 통해 효과적으로 확산하지 못하므로, 박막의 전류 확산층(150)이 P형 반도체층(140)의 전체 또는 일부를 덮도록 형성되는 것이 좋다. 전류 확산층(150)은 P형 컨택 또는 제2 전극(110b)으로부터의 전류를 P형 반도체층(140)의 표면에 걸쳐 확산하도록 기능하며, 그에 대응하여 P형 반도체층(140)으로부터 활성층(130)으로의 전류 주입 가능성을 향상시킨다. 전류 확산층(150)은 통상적으로 인듐 주석 산화물(ITO)과 같은 투명 도전성 산화물 또는 플래티늄(Pt)과 같은 금속이지만, 다른 재료도 사용될 수 있다. 전류 확산층(150)은 다수의 상이한 두께를 가질 수 있다. 전류 확산이 중요하지 않은 실시예에서는 전류 확산층은 생략되어도 좋다.
In the case of the group III nitride device, since the current does not normally diffuse effectively through the P-
다음으로 반사층(160)에 대해 설명하도록 한다. 반사층(160)은 전류 확산층(150)의 상부에 도전성 물질로 형성되어 전극으로부터의 전류를 인접한 반도체층에 전달할 수 있도록 구성된다. 도 3은 본 발명에 따른 반사층(160)의 구조를 확대하여 도시한 도면이다. 반사층(160)은 종래의 기술에서 설명한 바와 같이 활성층(130)으로부터 후면으로 방출된 광을 반사시키도록 기능하는데, 이를 위해 반사층(160)은 복수개의 반사 구조물(161)을 포함하고 있다.
Next, the
각각의 반사구조물(161)은 반구형상으로 형성됨에 따라 LED 활성층(130)으로부터 생성되어 내부의 후면으로 방출된 광을 광의 출사면(S1)을 향해 반사시킴에 따라 종래의 금속 반사막을 사용하는 경우 발생할 수 있는 난반사(또는 복수회 반사)로 인한 출력 광의 파장 변화를 억제할 수 있다.
Each
이러한 반사 구조물(161)은 복수의 박막으로 형성되는 DBR(Distributed Bragg Reflector) 구조로 형성되는데 예를 들면, 실리콘 질화물, 실리콘 산화물, 질화 칼륨 등의 물질이 다층으로 적층된 구조로 이루어질 수 있다. 구체적으로 비교적 높은 굴절율을 가지는 물질로는 ITO(굴절율 약 2.0), TiO2(굴절율 약 2.3), ZrO2(굴절율 약 2.05), Si3N4(굴절율 약 2.02)를 예로 들수 있고, 비교적 낮은 굴절율을 가지는 물질로는 Al2O3(굴절율 약 1.68), SiO2(굴절율 약 1.46), MgO(굴절율 약 1.7)의 물질을 예로 들수 있다. 이때 사용되는 고굴절율 또는 저굴절율의 물질은 전술한 물질들로 한정되지 않지만, 적층하는 방법에 있어서 굴절율이 상이한 이종의 물질이 교대로 적층하는 것이 바람직하다.
The
도 3에서는 4개의 박막으로 형성된 예를 나타내고 있는데, 이 경우 제1 반사막(161a)은 고굴절율을 갖는 제1 물질로 이루어질 수 있고, 제2 반사막(162a)는 제1 반사막에 비해 비교적 굴절율이 낮은 저굴절율을 갖는 제2 물질로 이루어질 수 있다. 또한 제3 반사막(162c)은 다시 고굴절율을 갖는 제1 물질을 포함하는 어느 하나의 물질이 선택될 수 있고, 제4 반사막은 굴절율이 낮은 다른 하나의 물질이 선택될 수 있다. 이와 반대로 제1 반사막(161a)는 저굴절율을 가지는 물질이, 제2 반사막(161b)는 고굴절율을 가지는 물질이, 제3 반사막(161c)은 다시 저굴절율을 가지는 물질이, 제4 반사막(161d)는 고굴절율을 가지는 물질이 차례로 적층될 수 있다.
3 shows an example formed of four thin films, in which case the first
도 4는 본 발명에 따른 반사 구조물(161)의 변형예를 도시한 도면이다. 도 4에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 반사 구조물(161)은 반사 구조물(161)에 도달한 광을 일정 범위의 각도 내로 반사하도록 곡률 또는 경사면을 가지도록 형성된다. 반사 구조물의 구조는 단면이 원형, 삼각형, 사다리꼴형인 요철 구조물로 형성되는 것이 바람직하다. 그러나 본 발명에 따른 반사 구조물(161)의 형태는 이에 한정되는 것은 아니고 도달된 광을 일정 범위 내로 반사할 수 있는 어떤 기하학 형태라도 포함할 수 있다.
4 is a view showing a modification of the
도 5는 본 발명에 따른 LED(100)을 p-side가 하향되도록(P-side down method) 서브마운트층(170)에 플립칩 방식으로 형성하고 활성층(130)이 활성될 수 있도록 제1 및 제2 전극(110a)을 형성한 예를 나타내는 도면이다. 서브마운트(170)는 다수의 상이한 재료로 구성될 수 있고, 다수의 상이한 두께를 가질 수 있으며, 바람직한 서브마운트(170)는 서브마운트(170)를 통해 LED의 활성 영역에 전기 신호가 인가될 수 있도록 전기적으로 도전성을 나타낸다.
FIG. 5 illustrates the
N형 반도체층(120) 상에 제1 전극(110a)이 형성되고 서브마운트(170) 상에 제2 전극(110b)이 형성될 수 있다. 제1 전극(110a) 및 제2 전극(110b)은 Au, Cu, Ni, In, Al, Ag 또는 이들의 조성물과 같은 다수의 상이한 재료를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 제1 전극(110a) 및 제2 전극(110b)은 ITO, 산화 니켈, 산화 아연, 산화 카드뮴 주석, 산화 인듐, 산화주석, 산화마그네슘, ZnGa2O4, ZnO2/Sb, Ga2O3/Sn, AgInO2/Sn,In2O3/Zn, CuAlO2, LaCuOS, CuGaO2 및 SrCu2O2와 같은 투명 도전 산화물 및 도전성 산화물을 포함할 수 있다. 사용되는 재료의 선택은 투명도(transparency), 접합 저항률 및 시트 저항과 같은 요구된 전기적 특성뿐만 아니라 전극의 형성 위치에 따라 달라 질수 있으며 응용에 맞게 선택되는 것이 바람직하다.
The
LED의 동작에 있어서, 제1 전극(110a) 및 제2 전극(110b)의 양단에 전원이 인가된다. 제1 전극(110a) 상의 전기 신호는 N형 반도체층(120)을 거쳐 활성층(130)으로 확산한다. 제2 전극(110b) 상의 신호는 서브마운트(170)를 통과하여 반사층(160)을 통해 전류 확산층(150)을 거쳐 P형 반도체층(140)을 지나 활성층(130)으로 확산한다. 이에 의하여 활성층(130)에서는 전자와 정공이 결합되고 밴드갭 에너지 크기만큼의 광이 방출되는데, 반사층(160)의 반사 구조물(161)은 활성층(130)으로부터 서브마운트(170) 측으로 방출되거나 또는 내부 전반사에 의해 서브마운트(170) 측으로 반사된 광을, 다시 LED(100)의 출사면인 상면을 향하여 반사하게된다. 반사층(160)은 LED(100)의 출사면을 향한 광의 방출을 촉진하고 반사층(160)에 의한 향상된 반사율에 의해 반사 동안의 손실이 감소되며, 반사 구조물(161)의 곡율 또는 경사된 반사면으로 인해 빛을 일정한 범위 내로 반사함에 따라 반사된 빛이 다시 반사되어 발생되는 파장의 변화를 최소로 억제할 수 있다.
In the operation of the LED, power is applied to both ends of the
도 6은 본 발명에 따른 다른 실시예를 도시한 도면이다. 이 실시예는 반사층(160)과 서브마운트(170) 사이에 P-형 금속 반사층(190)을 더 포함하는 것을 제외하면 이전에 설명한 실시예와 동일하며, 동일한 구성요소에 대해 동일한 참조번호를 부여하고 그 설명은 생략하도록 한다.
6 is a view showing another embodiment according to the present invention. This embodiment is the same as the previously described embodiment except that it further includes a P-type metal
P형 금속 반사층(190) 반사층(160)을 통과하여 지나간 광을 다시 출사면을 향해 반사하도록 형성되는데, 바람직하게는 70% 이상의 반사율을 가지도록 형성된다. 또한, 상기 반사 금속층(190)은 Ag, Al, Pd 및 그 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질로 이루어진 하나 또는 복수의 층으로 형성될 수 있다. 반사 금속층(190)은 통상적인 금속층 성장 방법인 증착법 또는 스퍼터링 공정에 의해 형성될 수 있다.
The P-type metal
도 7은 본 발명에 따른 또 다른 LED의 실시예를 도시한 도면이다. 이 실시예는 P형 금속 반사층(190) 내에 반사 구조물(161)을 형성한 것을 나타낸다. P형 금속 반사층 내에 반사 구조물(161)이 형성된 것을 제외하면 이전에 설명한 실시예와 동일하며 이에 대한 설명은 생략하도록 한다.
7 shows an embodiment of another LED according to the invention. This embodiment shows that the
도 8은 본 발명에 따른 또 다른 LED의 실시예를 도시한 도면이다. 이 실시예는 반사 구조물(161)이 하부 전극인 제2 전극(110b)에 형성된 것을 제외하면 이전 설명한 실시예와 동일하다. 다만 이 실시예에서는 제2 전극(110b)이 P형 반도체층(140)에 전원을 인가하는 한편 활성층(130)으로부터 하부로 반사된 광을 상부의 출사면 S1을 향해 반사시키도록 반사 물질을 포함하도록 형성된다. 이때 포함되는 반사 물질로는 Ag, Al, Pd 중 어느 하나 또는 이들의 하나 이상이 조합되어 채용될 수 있다.
8 shows an embodiment of another LED according to the invention. This embodiment is the same as the previously described embodiment except that the
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 게시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이런 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention and various changes and modifications may be made without departing from the essential characteristics of the present invention by those skilled in the art. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the scope of the present invention but to limit the scope of the present invention. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.
100: LED
110a, 110b: 전극
120: N형 반도체층
130: 활성층
140: P형 반도체층
150: 전류 확산층
160: 반사층
161: 반사 구조물
170: 서브 마운트
190: 금속 반사층
S1: 광 출사면100: LED
110a, 110b: electrode
120: N-type semiconductor layer
130: active layer
140: P-type semiconductor layer
150: current diffusion layer
160: reflective layer
161: reflective structure
170: submount
190: metal reflective layer
S1: light exit surface
Claims (9)
N형 반도체층,
P형 반도체 층, 및
N형 반도체와 P형 반도체 사이에 형성된 활성층을 포함하고,
상기 활성층으로부터 방출된 광 중 발광 다이오드의 광 출사면의 반대측으로 방출된 광을 광 출사면으로 반사하기 위한 반사층을 포함하고,
상기 반사층은 반사층에 도달한 광을 미리 정해진 각도 범위 내로 반사하기 위해 곡률 반사면 또는 경사 반사면을 가진 반사 구조물을 포함하는 것을 특징으로 하는 반사층을 구비한 발광 다이오드.
In the light emitting diode,
N-type semiconductor layer,
A P-type semiconductor layer, and
An active layer formed between the N-type semiconductor and the P-type semiconductor,
A reflection layer for reflecting the light emitted from the active layer on the opposite side of the light exit surface of the light emitting diode to the light exit surface;
And the reflective layer includes a reflective structure having a curvature reflective surface or an inclined reflective surface to reflect light reaching the reflective layer within a predetermined angle range.
상기 반사 구조물은 굴절율이 상이한 복수의 물질이 적층되어 형성된 것을 특징으로 하는 반사층을 구비한 반사층을 구비한 발광 다이오드.
The method of claim 1,
And the reflective structure is formed by stacking a plurality of materials having different refractive indices.
상기 반사 구조물은 고굴절율 물질과 저굴절율 물질이 교대로 적층된 DBR 구조물인 것을 특징으로 하는 반사층을 구비한 발광 다이오드.
The method of claim 2,
The reflective structure is a light emitting diode having a reflective layer, characterized in that the high refractive index material and the low refractive index material is a DBR structure laminated alternately.
N형 반도체층, P형 반도체 층, 및 N형 반도체와 P형 반도체 사이에 형성된 활성층을 포함하는 LED층, 및 상기 LED층이 탑재되는 서브마운트를 포함하고,
상기 LED 층과 상기 서브마운트 사이에 배치되고, 상기 LED 활성층으로부터 방출된 광 중 서브마운트를 향해 방출된 광을 광 출사면측으로 반사하기 위한 반사층을 포함하고,
상기 반사층은 반사층에 도달한 광을 미리 정해진 각도 범위 내로 반사하기 위해 곡률 반사면 또는 경사 반사면을 가진 반사 구조물을 포함하고, 상기 반사층은 전극으로부터의 전류를 반사층에 인접한 P형 반도체층으로 전달하여 P형 반도체층을 활성화할 수 있도록 도전성 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 반사층을 구비한 발광 다이오드.
In the light emitting diode,
An LED layer comprising an N-type semiconductor layer, a P-type semiconductor layer, and an active layer formed between the N-type semiconductor and the P-type semiconductor, and a submount on which the LED layer is mounted,
A reflection layer disposed between the LED layer and the submount and reflecting the light emitted toward the submount among the light emitted from the LED active layer toward the light exit surface;
The reflective layer includes a reflective structure having a curvature reflective surface or an inclined reflective surface to reflect light reaching the reflective layer within a predetermined angle range, the reflective layer transferring current from an electrode to a P-type semiconductor layer adjacent to the reflective layer A light emitting diode having a reflective layer, characterized in that formed of a conductive material to activate the P-type semiconductor layer.
상기 반사층과 상기 서브마운트 사이에 금속 반사층을 더 포함하고, 상기 금속 반사층은 상기 반사층의 반사 구조물을 통과한 빛을 재반사하도록 형성된 것을 특징으로 하는 반사층을 구비한 발광 다이오드.
5. The method of claim 4,
And a metal reflective layer between the reflective layer and the submount, wherein the metal reflective layer is formed to re-reflect light passing through the reflective structure of the reflective layer.
N형 반도체층, P형 반도체 층, 및 N형 반도체와 P형 반도체 사이에 형성된 활성층을 포함하는 LED층, 및 상기 LED층이 탑재되는 서브마운트, 상기 서브마운트 상부에 형성되는 금속 반사층을 포함하고,
상기 금속 반사층은 상기 LED 활성층으로부터 방출된 광 중 서브마운트를 향해 방출된 광을 광 출사면측으로 미리 정해진 각도 범위 내로 반사하기 위해 곡률 반사면 또는 경사 반사면을 가진 반사 구조물을 포함하는 것을 특징으로 하는 반사층을 구비한 발광 다이오드.
In the light emitting diode,
An LED layer including an N-type semiconductor layer, a P-type semiconductor layer, and an active layer formed between the N-type semiconductor and the P-type semiconductor, a submount on which the LED layer is mounted, and a metal reflective layer formed on the submount; ,
The metal reflecting layer includes a reflecting structure having a curvature reflecting surface or an inclined reflecting surface to reflect the light emitted toward the submount of the light emitted from the LED active layer within a predetermined angle range toward the light emitting surface side. A light emitting diode having a reflective layer.
상기 반사 구조물은 굴절율이 상이한 복수의 물질이 적층되어 형성된 것을 특징으로 하는 반사층을 구비한 발광 다이오드.
The method according to claim 4 or 6,
The reflective structure is a light emitting diode having a reflective layer, characterized in that formed by stacking a plurality of materials having different refractive index.
상기 반사 구조물은 고굴절율 물질과 저굴절율 물질이 교대로 적층된 DBR 구조물인 것을 특징으로 하는 반사층을 구비한 발광 다이오드.
The method according to claim 4 or 6,
The reflective structure is a light emitting diode having a reflective layer, characterized in that the high refractive index material and the low refractive index material is a DBR structure laminated alternately.
N형 반도체층, P형 반도체 층, 및 N형 반도체층와 P형 반도체층 사이에 형성된 활성층을 포함하는 LED층, 상기 N형 반도체층에 전원을 인가하기 위한 N형 전극 및 상기 P형 반도체층에 전원을 인가하기 위한 P형 전극을 포함하고,
상기 P형 전극은 상기 LED 활성층으로부터 방출된 광 중 P형 전극을 향해 방출된 광을 광 출사면측으로 미리 정해진 각도 범위 내로 반사하기 위해 곡률 반사면 또는 경사 반사면을 가진 반사 구조물을 포함하는 것을 특징으로 하는 반사층을 구비한 발광 다이오드.In the light emitting diode,
An LED layer comprising an N-type semiconductor layer, a P-type semiconductor layer, and an active layer formed between the N-type semiconductor layer and the P-type semiconductor layer, an N-type electrode for applying power to the N-type semiconductor layer, and the P-type semiconductor layer. P-type electrode for applying power,
The P-type electrode may include a reflective structure having a curvature reflecting surface or an inclined reflecting surface to reflect light emitted toward the P-type electrode among the light emitted from the LED active layer within a predetermined angle range toward the light emitting surface side. A light emitting diode having a reflective layer.
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