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KR102255214B1 - 발광 소자 - Google Patents

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KR102255214B1
KR102255214B1 KR1020140158055A KR20140158055A KR102255214B1 KR 102255214 B1 KR102255214 B1 KR 102255214B1 KR 1020140158055 A KR1020140158055 A KR 1020140158055A KR 20140158055 A KR20140158055 A KR 20140158055A KR 102255214 B1 KR102255214 B1 KR 102255214B1
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light emitting
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송상엽
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명의 기술적 사상에 의한 기판; 상기 기판 상에 형성되는 제1 질화물계 반도체층, 상기 제1 질화물계 반도체층 상에 형성되는 제2 질화물계 반도체층 및 상기 제1 질화물계 반도체층과 상기 제2 질화물계 반도체층 사이에 개재되는 활성층을 포함하는 발광 적층체; 상기 발광 적층체의 상면에 형성되는 절연층; 상기 절연층 상에 형성되고, 상면의 크기가 하면의 크기보다 작고, 단면이 사다리꼴 형태를 갖는 돌출부; 상기 발광 적층체의 상면, 상기 절연층의 상면 및 상기 돌출부의 상면을 덮고, 상기 발광 적층체의 상면, 상기 절연층의 상면 및 상기 돌출부의 상면을 따라 일정한 두께로 형성되는 투명 전도층; 및 상기 투명 전도층 상에서 상기 돌출부의 경사진 측면 중 적어도 하나의 측면을 덮는 전극부; 를 포함하는 발광 소자를 제공한다.

Description

발광 소자{Light emitting diode}
본 발명은 발광 소자에 관한 것으로, 구체적으로는 수평형 질화물계 반도체층을 포함하는 발광 적층체에서 발광되는 광이 반사 전극에 의해 상기 발광 소자 내부로 재반사되는 현상을 최소화하여 휘도 특성을 향상시킬 수 있는 발광 소자에 관한 것이다.
수평형 질화물계 반도체층을 포함하는 발광 소자는 상기 발광 소자 상부로의 균일한 발광을 위해 상대적으로 낮은 저항도를 가지는 투명 전도층(Transparent Conductive Oxide, TCO)을 포함한다. 상기 투명 전도층은 p형 질화물계 반도체층과의 전기적인 연결을 위해 평평한 수평 구조의 배선 전극과 연결될 수 있다. 상기 배선 전극 주변으로 많은 양의 전류가 주입되는 경우 다량의 빛이 발생되는데, 상기 빛의 흡수를 최소화하기 위해 높은 반사도를 가지는 금속 전극 물질이 사용된다. 다만, 금속 물질을 포함하는 배선 전극은 발광 소자 내부로의 빛의 재흡수를 유발하여 광 추출 효율이 감소될 수 있다.
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는, 발광 소자에서 발생되는 빛 중 배선 전극에 의해 상기 발광 소자 내부로 재반사되어 소멸되는 빛에 방향성을 부여하여 상기 발광 소자 외부로 추출하고자 함에 있다.
상기 과제를 해결하기 위해서 본 발명의 기술적 사상은 기판; 상기 기판 상에 형성되는 제1 질화물계 반도체층, 상기 제1 질화물계 반도체층 상에 형성되는 제2 질화물계 반도체층 및 상기 제1 질화물계 반도체층과 상기 제2 질화물계 반도체층 사이에 개재되는 활성층을 포함하는 발광 적층체; 상기 발광 적층체의 상면에 형성되는 절연층; 상기 절연층 상에 형성되고, 상면의 크기가 하면의 크기보다 작고, 단면이 사다리꼴 형태를 갖는 돌출부; 상기 발광 적층체의 상면, 상기 절연층의 상면 및 상기 돌출부의 상면을 덮고, 상기 발광 적층체의 상면, 상기 절연층의 상면 및 상기 돌출부의 상면을 따라 일정한 두께로 형성되는 투명 전도층; 및 상기 투명 전도층 상에서 상기 돌출부의 경사진 측면 중 적어도 하나의 측면을 덮는 전극부; 를 포함하는 발광 소자를 제공한다.
일 실시예에서, 상기 돌출부는 상기 기판에 대하여 제1 각도로 경사진 제1 측면 및 상기 기판에 대하여 제2 각도로 경사진 제2 측면을 포함하고, 상기 전극부는 상기 돌출부의 상면 일부와 상기 제2 측면을 덮도록 형성되고, 상기 제1 측면은 상기 전극부로 덮이지 않는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 전극부는 상기 절연층의 상면 중 상기 제2 측면과 인접하는 상기 절연층의 상면을 덮도록 연장되는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 전극부는 상기 투명 전도층을 사이에 두고 상기 돌출부의 측면 및 상기 돌출부의 측면과 인접한 상기 절연층의 상면을 덮는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 전극부는 상기 돌출부의 측면 중 상기 절연층의 상면과 인접한 일부 영역만을 덮는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 전극부의 하면은 상기 돌출부의 상면을 덮는 제1 영역에서 제1 레벨의 높이를 가지고, 상기 절연층의 상면을 덮는 제2 영역에서 제2 레벨의 높이를 가지며, 상기 제1 레벨의 높이는 상기 제2 레벨의 높이보다 높은 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 돌출부는 상기 절연층과 동일한 물질로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 돌출부는 상기 투명 전도층과 동일한 물질로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 절연층의 상면의 평단면적의 크기는 상기 돌출부의 하면의 평단면적의 크기보다 큰 것을 특징으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서 본 발명의 기술적 사상은 또한, 제1 질화물계 반도체층, 상기 제1 질화물계 반도체층 상에 형성되는 제2 질화물계 반도체층 및 상기 제1 질화물계 반도체층과 상기 제2 질화물계 반도체층 사이에 개재되는 활성층을 포함하는 발광 적층체; 상기 발광 적층체의 상면에 형성되는 전류 확산 방지층; 상기 전류 확산 방지층 상에 형성되고, 하면의 폭의 크기가 상면의 폭의 크기보다 큰 사다리꼴 형태의 단면을 갖는 제1 돌출부 및 제2 돌출부; 상기 전류 확산 방지층의 상면에서 상기 제1 돌출부 및 상기 제2 돌출부의 상면을 따라 일정한 두께로 형성되는 투명 전도층; 및 상기 투명 전도층 상에서 상기 제1 돌출부와 상기 제2 돌출부의 사이에 형성되고, 상기 제1 돌출부의 상면의 일부 및 상기 제2 돌출부의 상면의 일부를 덮으며 연장되는 전극부;를 포함하는 발광 소자를 제공한다.
일 실시예에서, 상기 제1 돌출부와 상기 제2 돌출부는 서로 소정 거리만큼 이격되는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 제2 돌출부는 상기 제1 돌출부와 동일한 형태를 갖는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 제1 돌출부는 상면, 상기 상면의 크기보다 큰 하면, 상기 상면과 하면을 연결하고 상기 하면에 대하여 제1 각도로 경사진 제1 측면부 및 상기 제1 측면부에 대칭되고 상기 하면에 대하여 제2 각도로 경사진 제2 측면부를 포함하고, 상기 제2 돌출부는 상기 제2 측면부에 인접하고, 상기 제1 각도와 동일한 제3 각도로 경사진 제3 측면부, 상기 제3 측면부와 대칭되고 상기 제2 각도와 동일한 제4 각도로 경사진 제4 측면부를 포함하고, 상기 제1 측면부 및 상기 제4 측면부 상에는 상기 전극부가 형성되지 않고, 상기 제1 측면부 및 상기 제4 측면부 상에 형성된 상기 투명 전도층이 노출되는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 전극부의 중앙부는 상기 제1 돌출부와 상기 제2 돌출부의 사이에서 상기 전류 확산 방지층 상에 형성되고, 상기 전극부의 양 측부는 각각 상기 제1 돌출부의 상면의 일부, 상기 제2 돌출부의 상면의 일부를 덮으며, 상기 전극부의 중앙부의 하면의 레벨은 상기 전극부의 양 측부의 하면의 레벨보다 낮은 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 제1 돌출부 및 상기 제2 돌출부는 각각 상기 전류 확산 방지층 및 상기 투명 전도층 중 어느 하나와 동일한 물질로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 발광 소자는 반사 전극에 의해 상기 발광 소자 내부로 재반사되어 소멸되는 광을 최소화함으로써, 발광 소자의 광 추출 효율을 증가시킬 수 있다. 결과적으로, 상기 발광 소자의 휘도를 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 발광 소자의 평면도이다.
도 2는 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 발광 소자의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 기술적 사상에 의한 발광 소자의 일부 구성 요소를 도시한 확대 단면도이다.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 발광 소자의 단면도들이다.
도 8은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 발광 소자를 포함하는 발광 소자 패키지이다.
도 9는 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 발광 소자 패키지의 형광층에 채용 가능한 파장변환물질의 다양한 예를 설명하기 위한 CIE 1931 좌표계이다.
도 10은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 발광 소자 패키지를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 발광 소자가 배열된 발광 소자 어레이부를 포함하는 백라이트 어셈블리를 도시한 분리 사시도이다.
도 12는 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 발광 소자가 배열된 발광 소자 어레이부 및 발광 소자 모듈을 포함하는 평판 조명 장치를 간략하게 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 발광 소자가 배열된 발광 소자 어레이부 및 발광 소자 모듈을 포함하는 벌브형 램프를 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 발광 소자가 배열된 발광 소자 어레이부 및 발광 소자 모듈을 포함하는 램프를 홈-네트워크에 적용한 예를 나타내는 도면이다.
도 15는 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 발광 소자가 배열된 발광 소자 어레이부 및 발광 소자 모듈을 포함하는 발광 장치의 분해 사시도이다.
본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라, 여러 가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시 예들에 대한 설명은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 구성 요소들은 설명의 편의를 위하여 그 과장되거나 축소될 수 있다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "상에" 있다거나 "접하여" 있다고 기재된 경우, 다른 구성 요소에 상에 직접 맞닿아 있거나 또는 연결되어 있을 수 있지만, 중간에 또 다른 구성 요소가 존재할 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "바로 위에" 있다거나 "직접 접하여" 있다고 기재된 경우에는, 중간에 또 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 예를 들면, "~사이에"와 "직접 ~사이에" 등도 마찬가지로 해석될 수 있다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 표현하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. "포함한다" 또는 "가진다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하기 위한 것으로, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들이 부가될 수 있는 것으로 해석될 수 있다.
본 발명의 실시예들에서 사용되는 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상에 의한 발광 소자(100)의 평면도이다. 예시적인 실시예에서, 상기 발광 소자(100)는 p형 질화물계 반도체와 n형 질화물계 반도체를 포함하고, 상기 p형 질화물계 반도체와 상기 n형 질화물계 반도체를 접합하여 발광 에너지를 가시 영역의 빛으로 발생시킬 수 있는 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)일 수 있다.
도 1을 참조하면, 상기 발광 소자(100)의 상면은 제1 방향(X 방향) 및 제2 방향(Y 방향)으로 각각 연장되는 직사각형 형태일 수 있다. 다만, 상기 발광 소자(100)의 상면의 형태가 직사각형으로 한정되는 것은 아니다. 상기 발광 소자(100)는 상기 발광 소자(100)의 상면에 형성되는 절연층(140), 투명 전도층(160), 전극부(170), 및 전극 패드(180)를 포함할 수 있다. 여기서 “상면”이라 하면 도 1에 도시되어 있는 투명 전도층(160) 면을 의미할 수 있고, 도 2 내지 도 7을 참조할 때 제3 방향(Z 방향)으로 위에 배치된 면을 의미할 수 있다.
상기 발광 소자(100)는 n형 질화물계 반도체층(136, 도 2 참조)와 연결되는 n 전극 절연층(140n), n 전극부(170n), n 전극 패드(180n)를 더 포함할 수 있다.
상기 투명 전도층(160)은 상기 발광 소자(100)의 상면 전체에 걸쳐 형성될 수 있다. 상기 투명 전도층(160) 상에는 전극부(170) 및 전극 패드(180)가 형성될 수 있다.
전극부(170)는 상기 투명 전도층(160) 상에서 발광 소자(100)의 상면 외곽부를 따라 제1 방향(X 방향)으로 연장될 수 있다. 상기 전극부(170)은 전극 패드(180)와 연결될 수 있다. 상기 전극부(170)은 제1 질화물계 반도체층(132, 도 2 참조)와 전기적 및/또는 물리적으로 연결될 수 있다. 상기 전극부(170)가 상기 제1 질화물계 반도체층(132)과 연결되는 구조에 대한 상세한 설명은 도 2에서 후술하기로 한다.
n 전극부(170n)은 n 전극 패드(180n)와 연결되고, 상기 전극 패드(180)와 인접하도록 제1 방향(X 방향)으로 연장될 수 있다. 상기 n 전극부(170n)는 상기 발광 소자(100)의 상면에서 상기 전극부(170)으로 인해 둘러싸이도록 형성될 수 있다.
전극 패드(180)는 발광 소자(100)의 상면 일측부에 배치될 수 있다. 상기 전극 패드(180)의 상면의 원의 형태로 도시되어 있으나, 상기 전극 패드(180)의 상면의 형태가 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 전극 패드(180)는 제1 질화물계 반도체층(132, 도 2 참조)와 전기적 및/또는 물리적으로 연결될 수 있다. n 전극 패드(180n)는 상기 발광 소자(100)의 상면에서 상기 전극 패드(180)가 배치된 일측부와 대칭되는 반대 측부에 배치될 수 있다. 상기 n 전극 패드(180n)의 상면의 형태는 원형일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
절연층(140)은 투명 전도층(160)의 하부에서 전극부(170) 및 전극 패드(180)의 주위를 둘러싸도록 형성될 수 있다. 상기 제1 절연층(140)의 폭의 크기는 상기 전극부(170)의 폭의 크기보다 클 수 있다. n 절연층(140n)은 n 전극부(170n) 및 n 전극 패드(180n)의 주위를 둘러싸도록 형성될 수 있다. 상기 n 절연층(140n)의 폭의 크기는 상기 n 전극부(170n)의 폭의 크기보다 클 수 있다.
도 2는 도 1에 예시적으로 도시된 발광 소자(100)의 선단면도이다. 도 2에 도시된 단면도는 도 1의 A - A’ 선단면도 또는 B - B’ 선단면도가 될 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 발광 소자(100)는 기판(110), 상기 기판(110) 상에 형성되는 버퍼층(120), 상기 버퍼층(120) 상에 형성되는 발광 적층체(130), 상기 발광 적층체(130)의 상면 일부에 형성되는 절연층(140), 상기 절연층(140)의 상면 일부에 제3 방향(Z 방향)으로 돌출된 돌출부(150), 상기 절연층(140)의 상면과 측면, 상기 돌출부(150)의 상면 및 상기 발광 적층체(130)의 상면 중 상기 절연층(140)으로 덮이지 않고 노출된 부분을 덮으며 연장되는 투명 전도층(160) 및 상기 투명 전도층(160) 상에 형성되는 전극부(170)를 포함할 수 있다. 본 명세서에서, ‘상부’, ‘상면’, ‘하부’, ‘하면’, ‘측면’ 등의 용어는 도면을 기준으로 한 것이며, 실제로는 상기 발광 소자(100)가 배치되는 방향에 따라 달라질 수 있다.
이하, 상기 발광 소자(100)의 구성 요소에 대해서 보다 상세하게 설명하기로 한다.
기판(110)은 사파이어(Al2O3), 탄화실리콘(SiC), 산화아연(ZnO), 실리콘(Si), 갈륨비소(GaAs), 갈륨인(GaP), 리튬-알루미나(LiAl2O3), 질화붕소(BN), 질화알루미늄(AlN) 또는 질화갈륨(GaN) 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 다만, 상기 기판(110)을 구성하는 물질이 전술한 물질로 한정되는 것은 아니며, 기판(110) 상에 형성될 반도체층의 물질에 따라 다양하게 선택될 수 있다.
버퍼층(120)은 AlxInyGa(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1), 특히 질화갈륨(GaN), 질화알루미늄(AlN), 질화갈륨 알루미늄(AlGaN), 인듐 질화갈륨(InGaN), 또는 InGaNAlN를 사용할 수 있으며, 필요에 따라 ZrB2, HfB2, ZrN, HfN, TiN 등의 물질도 사용할 수 있다. 또한, 복수의 층을 조합하거나, 조성을 점진적으로 변화시켜 사용할 수도 있다. 기판(110)이 이종 기판인 경우, 즉 사파이어 또는 실리콘 카바이드(SiC) 기판인 경우 기판(110)을 구성하는 물질과 박막 물질 사이의 격자상수의 차이로 인해 전위(dislocation) 등 결함이 증가할 수 있다. 또한, 상기 기판(110)을 구성하는 물질과 박막 물질 사이의 열팽창계수의 차이로 인해 온도 변화 시 휨이 발생하고, 휨은 박막의 균열(crack)의 원인이 될 수 있다. 상기 버퍼층(120)은 전술한 격자 부정합으로 인한 문제, 열팽창계수의 차이로 인한 휨 문제, 균열 문제 등을 감소시킬 수 있다.
발광 적층체(130)는 제1 질화물계 반도체층(132), 제2 질화물계 반도체층(136) 및 상기 제1 질화물계 반도체층(132)과 상기 제2 질화물계 반도체층(136)의 사이에 개재되는 활성층(134)을 포함할 수 있다. 도 2 및 도 4에는 발광 적층체(130)가 제1 질화물계 반도체층(132), 활성층(134) 및 제2 질화물계 반도체층(136)을 포함하는 삼중층으로 도시되었지만, 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 발광 적층체(130)는 예컨대, 단층 구조, 이중층 구조 또는 서로 다른 조성이나 두께 등을 갖는 4중층 이상의 다층 구조로 형성될 수 있다. 상기 제1 질화물계 반도체층(132) 및 제2 질화물계 반도체층(136)은 각각 정공, 전자의 주입 효율을 개선할 수 있는 캐리어 주입층을 구비할 수 있으며, 또한, 다양한 형태의 초격자 구조를 가질 수 있다. 상기 제1 질화물계 반도체층(132), 상기 제2 질화물계 반도체층(136) 및 상기 활성층(134)은 화학 증착법(Chemical Vapor Deposition, CVD), 플라즈마 화학 증착법(Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition, PECVD), 금속 유기 화학 기상 증착(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition, MOCVD), 분자선 성장법(Molecular Beam Epitaxy, MBE), 수소화물 기상 성장법(Hydride Vapor Phase Epitaxy, HVPE), 스퍼터링(Sputtering) 등의 방법을 이용하여 단속적으로 또는 연속적으로 형성될 수 있다. 상기 제1 질화물계 반도체층(132), 상기 제2 질화물계 반도체층(136)은 각각 n형 및 p형, 또는 p형 및 n형일 수 있다. 질화 갈륨 계열의 화합물 반도체층에서, n형 반도체층은 불순물로 예컨대 실리콘(Si)을 도핑하여 형성될 수 있으며, p형 반도체층은 불순물로 예컨대 마그네슘(Mg)을 도핑하여 형성될 수 있다.
제2 질화물계 반도체층(136)은 버퍼층(120)의 상면에 형성될 수 있다. 상기 제2 질화물계 반도체층(136)은 활성층(134)과 인접한 부분에 전류 확산층을 더 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 상기 제2 질화물계 반도체층(136)은 n형 AlxInyGa(1-x-y)N (0≤x<1, 0≤y<1, 0≤x+y<1)을 만족하는 질화물 반도체일 수 있으며, n형 불순물은 Si일 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 질화물계 반도체층(136)은 n형 GaN일 수 있다.
활성층(134)은 전자와 정공이 재결합되는 영역으로, 전자와 정공이 재결합함에 따라 낮은 에너지 준위로 천이하며, 그에 상응하는 파장을 가지는 빛을 생성할 수 있다. 상기 활성층(134)은 예를 들어, InxAlyGa(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 가지는 반도체 재료를 포함하여 형성할 수 있으며, 단일 양자 우물 구조 또는 다중 양자 우물 구조(Multi Quantum Well, MQW)로 형성될 수 있다. 상기 활성층(134)이 다중 양자 우물로 구성되는 경우 더 많은 전자가 양자우물층의 낮은 에너지 준위로 모이게 되며, 그 결과 전자와 정공의 재결합 확률이 증가 되어 발광효과가 향상될 수 있다. 또한, 상기 활성층(134)은 나노 막대(Nano rod), 양자선(Quantum wire)구조, 또는 양자점(Quantum dot)구조를 포함할 수도 있다.
활성층(134)의 상면에는 제1 질화물계 반도체층(132)이 형성될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 상기 제1 질화물계 반도체층(132)은 p형 반도체층으로 구현되어, 상기 활성층(134)에 정공을 주입할 수 있다. 예를 들어, p형 반도체층은 InxAlyGa(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 질화갈륨(GaN), 질화 알루미늄(AlN), 질화갈륨 알루미늄(AlGaN), 인듐 질화갈륨(InGaN), 질화 인듐(InN), 인듐 질화갈륨(InAlGaN), 질화인듐 알루미늄(AlInN) 중 어느 하나로 이루어질 수 있으며, 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 바륨(Ba) 등의 p형 도펀트가 도핑될 수 있다.
제1 질화물계 반도체층(132)의 상면의 일부를 덮는 절연층(140)이 형성될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 상기 절연층(140)은 전자 차단층 또는 전류 차단층(Current Blocking Layer, CBL)일 수 있다. 상기 절연층(140)은 금속 물질 또는 절연 물질 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 절연층(140)이 금속 물질로 이루어진 경우에는 투명 전도층(160)을 이루는 물질보다 전기 전도성이 낮은 물질을 사용하여, 상기 투명 전도층(160)에 인가되는 전원이 상기 절연층(140)으로 인가되지 않도록 할 수 있다. 상기 절연층(140)은 예를 들어, 실리콘 산화물(SiO2), 실리콘 산질화물(SiON), 실리콘 질화물(SiN, Si3N4), 산화알루미늄(Al2O3) 및 산화 티탄(TiOx) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 상기 절연층(140)은 광 투과율이 70% 이상인 실리콘 산화물로 이루어질 수 있다. 상기 절연층(140)의 광 투과율은 높으면 높을수록 발광 소자(100)의 광 추출 효율이 높아지므로 바람직하다.
상기 절연층(140)의 제2 방향(Y 방향)으로의 단면의 폭(Wa)의 크기는 도 2에 도시된 단면이 도 1의 A - A’ 선단면인지, B - B’ 선단면인지에 따라 각각 다를 수 있다. 도 2에 도시된 단면도가 도 1의 A - A’ 선단면도인 경우, 즉 상기 절연층(140)이 전극부(170)의 하부에 형성되는 경우 상기 절연층(140)의 제2 방향(Y 방향)으로의 단면의 폭(Wa)의 크기는 10㎛ 내지 20㎛일 수 있다. 도 2에 도시된 단면도가 도 1의 B - B’ 선단면도인 경우, 즉 상기 절연층(140)이 전극 패드(180)의 하부에 형성되는 경우 상기 절연층(140)의 제2 방향(Y 방향)으로의 단면의 폭(Wa)의 크기는 100㎛ 내지 200㎛일 수 있다.
돌출부(150)는 절연층(140) 상에서 상기 절연층(140)의 상면 일부에 접하여 형성될 수 있다. 상기 돌출부(150)는 하면의 폭의 크기가 상면의 폭의 크기보다 크고, 따라서 하부에서 상부로 갈수록 단면의 폭이 좁아지는 사다리꼴 형태의 단면을 가질 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 돌출부(150)는 하면은 상기 절연층(140)의 제2 방향(Y 방향)으로의 단면의 폭(Wa)의 크기보다 작은 폭(Wb)을 가질 수 있다. 예시적인 실시예에서, 상기 돌출부(150)의 하면의 폭(Wb)의 크기는 5㎛ 내지 10㎛일 수 있다. 상기 돌출부(150)는 제1 측면(150-1)과 제2 측면(150-2)을 가질 수 있다. 상기 제1 측면(150-1)은 기판(110)의 상면에 대하여 제1 각도(θ1)로 경사지게 형성되고, 상기 제2 측면(150-2)은 제2 각도(θ2)로 경사지게 형성될 수 있다. 상기 제1 각도(θ1)는 상기 기판(110)의 상면에 대하여 5° 내지 85° 값을 갖고, 상기 제2 각도(θ2)는 상기 기판(110)의 상면에 대하여 95° 내지 175° 값을 가질 수 있다. 예시적인 실시예에서, 상기 돌출부(150)의 형태는 제1 측면(150-1)과 제2 측면(150-2)이 서로 대칭된, 즉 제1 각도(θ1)와 α값(180°에서 제2 각도(θ2)를 뺀 값)이 서로 같은 사다리꼴일 수 있다.
상기 돌출부(150)는 절연층(140)과 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 즉, 상기 돌출부(150)는 예를 들어, 실리콘 산화물(SiO2), 실리콘 산질화물(SiON), 실리콘 질화물(SiN, Si3N4), 산화알루미늄(Al2O3) 및 산화 티탄(TiOx) 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다. 다만, 상기 돌출부(150)를 이루는 물질이 상기 물질로 한정되는 것은 아니다. 예시적인 실시예에서, 상기 돌출부(150)는 투명 전도층(160)과 동일한 물질로 이루어질 수 있다.
투명 전도층(160)은 돌출부(150)의 상면, 측면과 절연층(140)의 상면 및 발광 적층체(130)의 상면을 덮으며, 일정한 두께로 형성될 수 있다. 상기 투명 전도층(160)은 상기 돌출부(150)의 상면 및 측면에서 일정한 두께로 형성되는바, 상기 돌출부(150)의 제1 측면(150-1)과 동일한 기울기를 갖고 상기 제1 측면(150-1)과 평행한 제1 측면부(160-1), 제2 측면(150-2)과 동일한 기울기를 갖고 상기 제2 측면(150-2)에 평행하는 제2 측면부(160-2)를 포함할 수 있다. 상기 투명 전도층(160)은 전극부(170)로부터 주입되는 전류를 확산시켜 상기 전극부(170)의 하부에 전류 밀도가 집중되는 것을 방지할 수 있다. 상기 투명 전도층(160)은 전류를 확산시킬 수 있는 도전성을 가질 수 있다. 상기 투명 전도층(160)은 발광 적층체(130)로부터 발생된 빛을 잘 투과시키는 특성, 즉 광 투과성이 높은 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 투명 전도층(160)은 인듐-주석계 산화물(ITO), 인듐산화물(IO), 주석계 산화물(SnO2), 아연계 산화물(ZnO), 인듐-아연계 산화물(IZO), 및 그래핀 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 다만, 상기 투명 전도층(160)을 구성하는 물질이 이에 한정되는 것은 아니다. 일부 실시예에서, 상기 투명 전도층(160)은 돌출부(150)와 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 이 경우 상기 투명 전도층(160)과 상기 돌출부(150)는 일체로 형성될 수 있다.
전극부(170)는 돌출부(150)의 상면 일부와 절연층(140)의 상면 일부를 덮도록 형성될 수 있다. 상기 전극부(170)와 상기 돌출부(150)의 상면사이, 상기 전극부(170)와 상기 절연층(140)의 상면 사이에는 투명 전도층(160)이 개재될 수 있다. 상기 전극부(170)는 상기 투명 전도층(160)을 사이에 두고 제1 질화물계 반도체층(132)과 연결되는 배선 형태(line)를 가질 수 있다(도 1 참조). 상기 전극부(170)는 상기 돌출부(150)의 제2 측면(150-2) 및 상기 돌출부(150)의 상면 중 상기 제2 측면(150-2)과 인접한 영역 상에 형성될 수 있다. 도 3에서 후술하겠지만, 상기 전극부(170)가 상기 돌출부(150)의 상면 전체 및 제1 측면(150-1) 상에 형성되지 않는 것은 발광 적층체(130)로부터 발생된 빛이 상기 전극부(170)에 의해 재반사되어 발광 소자(100) 내로 흡수되는 것을 방지하기 위함이다.
상기 전극부(170)는 하면은 돌출부(150)의 상면을 덮는 부분에서 제1 레벨(170-1)의 높이를 가지고, 절연층(140)의 상면을 덮는 부분에서 제2 레벨(170-2)의 높이를 가질 수 있다. 상기 제1 레벨(170-1)의 높이는 상기 제2 레벨(170-2)의 높이보다 높을 수 있다. 즉, 상기 전극부(170)의 하면은 서로 다른 높이로 형성될 수 있다. 상기 전극부(170)는 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 인듐(In), 탄탈륨(Ta), 팔라듐(Pd), 코발트(Co), 게르마늄(Ge), 구리(Cu) 및 이들의 합금으로 구성된 물질 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 상기 전극부(170)는 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있다.
도 2에 도시된 단면도가 도 1의 B - B’ 선단면도인 경우, 절연층(140) 및 돌출부(150) 상에는 전극부(170) 대신 전극 패드(180, 도 1 참조)가 형성될 수도 있다. 이 경우, 상기 전극 패드(180, 도 1 참조)는 도 2에 도시된 전극부(170)와 동일한 단면을 가질 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예에 따른 발광 소자(100)는 발광 적층체(130) 상에 형성되는 절연층(140)과 상기 절연층(140) 상에 제3 방향(Z 방향)으로 돌출되는 사다리꼴 형태의 단면을 가진 돌출부(150)를 포함하고, 전극부(170)가 상기 돌출부(150)의 상면 및 측면부 일부만을 덮도록 형성될 수 있다. 상기 발광 소자(100)는 발광 적층체(130)에서 발생되는 빛이 전극 패드 등에 의해 재반사되어 상기 발광 소자(100) 내부로 재흡수되는 것을 방지하여 발광 효율, 즉 광 추출 효율을 증가시킬 수 있다. 보다 상세하게는, 상기 발광 소자(100)가 돌출부(150)를 포함하고, 상기 돌출부(150)의 제1 측면(150-1)는 상기 전극부(170)에 의해 덮이지 않고, 노출되고, 상기 돌출부(150)의 제2 측면(150-2)과 상기 돌출부(150)의 상면 중 상기 제2 측면(150-2)에 인접하는 상면 부분만이 상기 전극부(170)에 의해 덮이도록 형성되어 있어 발광 적층체(130)로부터 발생되는 빛 중 상기 제1 측면(150-1) 쪽으로 진행되는 빛은 그대로 상기 발광 소자(100) 외부로 추출되고, 상기 제2 측면(150-2) 쪽으로 진행되는 빛은 상기 제2 측면(150-2)에 도달하여 상기 전극부(170)의 하면에 의해 반사되어 상기 제1 측면(150-1) 쪽으로 추출될 수 있다. 따라서, 상기 발광 적층체(130)로부터 발생되는 빛 중 상기 전극부(170)에 의해 재반사되는 빛의 양이 줄어들어 발광 효율을 높일 수 있고, 결과적으로 발광 소자(100)의 휘도를 높일 수 있다. 실험적으로, 상기 발광 소자(100)는 평평한 전극부 구조를 가진 발광 소자에 비해 약 2% 정도의 휘도 개선을 확인되었다. 상기 발광 적층체(130)로부터 발생된 빛이 상기 전극부(170)에 의해 반사되어 발광 소자(100) 외부로 추출되는 구조에 대한 상세한 설명은 도 3의 설명 부분에서 후술하도록 한다.
도 3은 도 2의 III 부분을 도시한 확대 단면도이다.
도 3을 참조하면, III 부분에 도시된 구성 요소는 제1 질화물계 반도체층(132), 활성층(134), 절연층(140), 돌출부(150), 투명 전도층(160) 및 전극부(170)이다. 상기 나열된 구성 요소에 대한 상세한 설명은 도 2의 설명 부분에 기술하였는바, 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
상기 활성층(134)에서는 제1 빛(La), 제2 빛(Lb), 제3 빛(Lc), 제4 빛(Ld), 제5 빛(Le) 및 제6 빛(Lf)을 발생시킬 수 있다. 상기 제1 빛(La) 내지 상기 제6 빛(Lf)은 상기 활성층(134)에서 발생된 빛이 전극부(170)에 의해 반사되고 굴절되어 발광 소자(100)의 외부로 추출되거나 또는 상기 발광 소자(100)의 내부로 재흡수되는 현상을 설명하기 위한 것으로, 설명의 편의를 위한 개념적인 것이지 실제 발생되는 빛을 도시한 것은 아니다.
활성층(134)에서 전자와 정공이 만나 발생되는 빛 중 제1 빛(La)은 제3 방향(Z 방향)으로 발광 소자(100)의 외부로 방출될 수 있다(La1, La2, La3 참조). 제2 빛(Lb)의 일부는 상기 제1 빛(La)과 마찬가지로 상기 제3 방향(Z 방향)으로 상기 발광 소자(100)의 외부로 방출되지만(Lb1, Lb2 참조), 일부는 전극부(170)의 제2 하면(170b)에 도달하여 상기 제2 하면(170b)에 의해 반사되어 제2 방향(Y 방향)으로 상기 발광 소자(100)의 외부로 방출될 수 있다(Lb4 참조). 또한, 상기 제2 빛(Lb)의 일부는 돌출부(150)의 제1 측면(150-1)에 도달하여 상기 돌출부(150)에 의해 굴절되어 상기 제2 방향(Y 방향)으로 상기 발광 소자(100)의 외부로 방출될 수 있다(Lb3 참조). 상기 제2 빛(Lb)의 일부는 전극부(170)의 제1 하면(170a)에 도달하여 상기 제1 하면(170a)에 의해 재반사되어 상기 발광 소자(100) 내부로 재흡수될 수 있다(Lb5 참조). 제3 빛(Lc)의 경우 상기 제1 측면(150-1)에 도달되어 상기 제1 측면(150-1)에 의해 굴절되어 상기 발광 소자(100)의 외부로 방출되거나(Lc1 참조), 상기 제1 하면(170a)에 도달하여 상기 제1 하면(170a)에 의해 재반사되어 상기 발광 소자(100)로 재흡수되거나(Lc2, Lc3 참조), 상기 제2 하면(170b)에 도달하여 상기 제2 하면(170b)에 의해 굴절되어 발광 소자(100)의 외부로 방출될 수 있다(Lc4 참조). 제4 빛(Ld)의 경우 상기 제2 하면(170b)에 도달하여 상기 제2 하면(170b)에 의해 제2 방향(Y 방향)으로 굴절되어 상기 발광 소자(100) 외부로 방출되거나(Ld1 참조), 상기 제2 하면(170b)에 의해 재반사되어 상기 발광 소자(100) 내부로 재흡수될 수 있다(Ld2 참조). 제5 빛(Le)와 제6 빛(Lf)은 전극부(170)의 하면부에 의해 가려지지 않으므로, 각각 제3 방향(Z 방향)으로 상기 발광 소자(100) 외부로 방출될 수 있다(Le1, Le2, Lf 참조).
활성층(134)에서 발생되는 빛 중 제2 하면(170b)에 의해 반사되어 돌출부(150)의 제1 측면(150-1) 방향으로 방출되어 발광 소자(100)의 외부로 나가는 빛(Lb4, Lc4, Ld1 참조)은 발광 소자(100)의 광 추출 효율을 높이고, 결과적으로 상기 발광 소자(100)의 휘도를 높일 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 발광 소자(100)는 제1 측면(150-1), 제2 측면(150-2)을 구비한 사다리꼴 단면 형태를 갖는 돌출부(150)를 포함하고, 상기 돌출부(150) 상에 하면의 레벨이 서로 다른 전극부(170)를 형성함으로써, 활성층(134)에서 발생되는 빛이 상기 전극부(170)에 의해 반사되고, 굴절되어 상기 전극부(170)에 의해 덮이지 않고 노출된 돌출부(150) 쪽으로 방출되어 휘도를 개선할 수 있다.
도 4는 본 발명의 기술적 사상에 의한 예시적인 실시예에 따른 발광 소자(102)의 단면도이다. 도 4는 도 1에 도시된 A - A’ 선단면도 또는 B - B’ 선단면도일 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 발광 소자(102)는 기판(110), 상기 기판(110) 상에 형성되는 버퍼층(120), 상기 버퍼층(120) 상에 형성되는 발광 적층체(130), 상기 발광 적층체(130)의 상면 일부에 형성되는 절연층(140), 상기 절연층(140)의 상면에 형성되고, 사디리꼴의 단면을 가진 돌출부(150) 및 상기 돌출부(150)의 상면 및 상기 발광 적층체(130)의 상면 중 상기 절연층(140)으로 덮이지 않고 노출된 부분을 덮으며 연장되는 투명 전도층(160)을 포함할 수 있다. 상기 발광 소자(102)는 도 2에 도시된 발광 소자(100)의 전극부(170)와는 다른 형태를 가진 전극부(172)를 포함할 수 있다. 상기 나열된 기판(110), 버퍼층(120), 발광 적층체(130), 절연층(140), 돌출부(150) 및 투명 전도층(160)은 도 2의 발광 소자(100)의 구성 요소들과 형태 및 특징이 동일한 바, 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하, 상기 전극부(172)에 대해서 상세하게 설명하도록 한다.
상기 전극부(172)는 투명 전도층(160) 상에서 돌출부(150)의 상면의 일부를 덮고, 상기 돌출부(150)의 측면를 덮도록 연장될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 전극부(172)는 상기 투명 전도층(160) 상에서 상기 돌출부(150)의 제2 측면(150-2)의 일부를 덮을 수 있다. 도 4에는 상기 전극부(172)가 상기 제2 측면(150-2)의 전체면을 덮지 않고, 일부만을 덮도록 도시되어 있으나(점선 172a 참조), 실시예에 따라, 상기 전극부(172)는 상기 제2 측면(150-2)의 전체면을 덮도록 172b 점선까지 연장될 수 있다. 다만, 본 실시예에서 있어서, 상기 전극부(172)는 돌출부(150)에 의해 덮이지 않고, 투명 전도층(160)으로만 덮인 절연층(140)의 상면까지 연장되지 않을 수 있다. 즉, 상기 돌출부(150)가 형성되지 않은 절연층(140)의 상면에는 상기 전극부(172)가 형성되지 않을 수 있다. 상기 전극부(172)를 구성하는 물질은 도 2에서 설명한 전극부(170)의 경우와 동일한 바, 중복되는 설명은 생략한다.
도 4에 도시된 실시예에 있어서, 상기 발광 소자(102)의 활성층(134)에서 발생되는 빛 중 돌출부(150)의 제2 측면(150-2)에 도달한 빛은 전극부(172)의 하면에 의해 반사되어 상기 돌출부(150)의 제1 측면(150-1)으로 방출될 수 있다. 또한, 절연층(140)의 상면 중 상기 돌출부(150)로 덮이지 않은 상면은 투명 전도층(160)을 제외하면 노출되는바, 외부로 방출되는 빛의 양이 많아져서 상기 발광 소자(102)의 광 추출 효율을 높일 수 있다.
도 5는 본 발명의 기술적 사상에 의한 예시적인 실시예에 따른 발광 소자(104)의 단면도이다. 도 5는 도 1에 도시된 A - A’ 선단면도 또는 B - B’ 선단면도일 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 발광 소자(104)는 도 2와 동일하게, 기판(110), 상기 기판(110) 상에 형성되는 버퍼층(120), 상기 버퍼층(120) 상에 형성되는 발광 적층체(130), 상기 발광 적층체(130)의 상면 일부에 형성되는 절연층(140), 상기 절연층(140)의 상면에 형성되고, 사디리꼴의 단면을 가진 돌출부(150) 및 상기 돌출부(150)의 상면 및 상기 발광 적층체(130)의 상면 중 상기 절연층(140)으로 덮이지 않고 노출된 부분을 덮으며 연장되는 투명 전도층(160)을 포함할 수 있다. 상기 나열된 구성 요소에 대해 도 2에서 설명된 내용과 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 상기 발광 소자(104)는 도 2에 도시된 발광 소자(100)의 전극부(170)와는 다른 형태를 가진 전극부(174)를 포함할 수 있다. 이하, 상기 전극부(174)에 대해서 상세하게 설명하도록 한다.
상기 전극부(174)는 투명 전도층(160) 상에서 돌출부(150)의 측면 중 일부 및 절연층(140)의 상면을 덮을 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 전극부(174)는 상기 투명 전도층(160) 상에서 상기 돌출부(150)의 제2 측면(150-2)의 상면을 덮고, 상기 절연층(140)의 상면 중 상기 제2 측면(150-2)과 인접한 상면을 덮도록 연장될 수 있다. 도 5에는 상기 전극부(174)가 상기 제2 측면(150-2)의 전체면을 덮도록 도시되어 있으나(점선 174a 참조), 이에 한정되는 것은 아니다. 예시적인 실시예에서, 상기 전극부(174)는 상기 제2 측면(150-2)의 전체면을 덮지 않고, 점선 174b만큼만 덮을 수도 있다. 상기 절연층(140)의 상면 중 돌출부(150)의 제1 측면(150-1)에 인접한 부분은 투명 전도층(160)만이 형성되고, 상기 전극부(174)에 의해 덮이지 않을 수 있다. 상기 전극부(174)를 구성하는 물질은 도 2에서 설명한 전극부(170)와 동일한 바, 중복되는 설명은 생략한다.
도 5에 도시된 실시예에 있어서, 상기 발광 소자(104)의 활성층(134)에서 발생되는 빛 중 돌출부(150)의 제2 측면(150-2)에 도달한 빛은 전극부(174)의 하면에 의해 반사되어 상기 돌출부(150)의 제1 측면(150-1)으로 방출될 수 있다. 또한, 상기 활성층(134)에서 발생되는 빛 중 절연층(140) 및 돌출부(150)를 통과하여 상기 돌출부(150)의 상면 또는 상기 돌출부(150)의 제1 측면(150-1) 방향으로 도달한 빛은 직접 상기 발광 소자(104) 외부로 방출될 수 있다. 즉, 상기 발광 소자(104)는 상기 전극부(174)가 상기 절연층(140) 또는 돌출부(150)를 덮는 면을 최소화함으로써, 상기 발광 소자(104)의 광 추출 효율을 증가시킬 수 있고, 결과적으로는 상기 발광 소자(104)의 휘도를 향상시킬 수 있다.
도 6는 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 발광 소자(106)의 단면도이다. 도 4는 도 1에 도시된 A - A’ 선단면도 또는 B - B’ 선단면도일 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하도록 한다.
도 6를 참조하면, 상기 발광 소자(106)는 기판(110), 상기 기판(110) 상에 형성되는 버퍼층(120), 상기 버퍼층(120) 상에 형성되는 발광 적층체(130), 상기 발광 적층체(130)의 상면 일부에 형성되는 절연층(142), 상기 절연층(142)의 상면에 형성되고, 서로 소정 거리만큼 이격되는 제1 돌출부(152), 제2 돌출부(154), 상기 절연층(142)의 상면과 측면, 상기 제1 돌출부(152)의 상면, 상기 제2 돌출부(154)의 상면 및 상기 발광 적층체(130)의 상면 중 상기 절연층(142)으로 덮이지 않고 노출된 부분을 덮으며 연장되는 투명 전도층(162) 및 상기 투명 전도층(162) 상에 형성되는 전극 패드(180)를 포함할 수 있다. 이하 본 명세서에서, ‘상부’, ‘상면’, ‘하부’, ‘하면’, ‘측면’ 등의 용어는 도면을 기준으로 한 것이며, 실제로는 상기 발광 소자(106)가 배치되는 방향에 따라 달라질 수 있다.
상기 발광 소자(106)는 도 2에 도시되고, 설명된 발광 소자(100)와 기판(110), 버퍼층(120), 발광 적층체(130)와 같이 공통된 구성 요소를 가질 수 있다. 상기 기판(110), 버퍼층(120), 상기 발광 적층체(130)는 상기 발광 소자(100)와 동일한 구성 요소인바, 도 2의 설명과 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
반면, 도 6에 도시된 발광 소자(106)는 도 2에 도시되고, 설명된 발광 소자(100)와 달리 절연층(142), 제1 돌출부(152), 제2 돌출부(154), 투명 전도층(162), 전극 패드(180)와 같은 구성 요소를 포함할 수 있다.
상기 절연층(142)은 발광 적층체(130)의 상면의 일부를 덮도록 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 절연층(142)은 제1 질화물계 반도체층(132) 상에 형성될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 상기 절연층(142)은 전자 차단층 또는 전류 차단층(Current Blocking Layer, CBL)일 수 있다. 상기 절연층(142)은 도 2에 도시된 절연층(140)과 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 즉, 상기 절연층(142)은 금속 물질 또는 절연 물질 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 절연층(142)을 구성하는 물질에 대해서는 도 2의 절연층(140)과 동일하므로, 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
제1 돌출부(152)와 제2 돌출부(154)는 절연층(142) 상에서 서로 소정 간격으로 이격되어 형성될 수 있다. 즉, 상기 제1 돌출부(152)와 상기 제2 돌출부(154)는 제1 이격 거리(d)만큼 이격될 수 있다. 상기 제1 돌출부(152) 및 상기 제2 돌출부(154)는 하면의 폭의 크기가 상면의 폭의 크기보다 크고, 하부에서 상부로 갈수록 단면의 폭이 좁아지는 사다리꼴 형태일 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 돌출부(152)는 하면은 제2 방향(Y 방향)으로 제1 크기(W1’)의 폭을 가질 수 있고, 상기 제2 돌출부(154)는 상기 제2 방향(Y 방향)으로 제2 크기(W2’)의 폭을 가질 수 있다. 예시적인 실시예에서, 상기 제1 크기(W1’) 및 상기 제2 크기(W2’)는 5㎛ 내지 10㎛일 수 있다.
도 6가 도 1에 도시된 A - A’ 선단면도인 경우, 제1 이격 거리(d)는 5㎛ 내지 10㎛일 수 있다. 이 경우 제1 돌출부(152)와 제2 돌출부(154)의 폭의 크기와 상기 제1 이격 거리(d)를 더한 폭(Wc)는 15㎛ 내지 20㎛일 수 있다. 다른 실시예에서, 즉 도 6가 도 1에 도시된 B - B’ 선단면도인 경우, 상기 제1 이격 거리(d)는 90㎛ 내지 100㎛일 수 있다. 이 경우에는 제1 돌출부(152)와 제2 돌출부(154)의 폭의 크기와 상기 제1 이격 거리(d)를 더한 폭(Wc)는 95㎛ 내지 110㎛일 수 있다. 다만, 폭의 크기에 대한 값은 예시적인 것이며, 상기 제1 돌출부(152), 상기 제2 돌출부(154) 및 상기 제1 이격 거리(d)가 상기 나열된 값에 한정되는 것은 아니다.
예시적인 실시예에서, 상기 제1 돌출부(152)와 상기 제2 돌출부(154)는 서로 동일한 형태일 수 있다. 이하, 상기 제1 돌출부(152)의 구조 및 형태 위주로 설명하고, 상기 제2 돌출부(154)에 대해서는 상기 제1 돌출부(152)의 설명과 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
제1 돌출부(152)는 제1 측면(152-1)과 제2 측면(152-2)을 가질 수 있다. 상기 제1 측면(152-1)은 기판(110)의 상면에 대하여 제1 각도(θ1’)로 경사지게 형성되고, 상기 제2 측면(152-2)은 제2 각도(θ2’)로 경사지게 형성될 수 있다. 상기 제1 각도(θ1’)는 상기 기판(110)의 상면에 대하여 5° 내지 85° 값을 갖고, 상기 제2 각도(θ2’)는 상기 기판(110)의 상면에 대하여 95° 내지 175° 값을 가질 수 있다. 상기 제1 각도(θ1’) 및 상기 제2 각도(θ2’)는 도 2에 도시된 제1 각도(θ1) 및 제2 각도(θ2)와 동일한 경사 각일 수 있다. 예시적인 실시예에서, 상기 제1 돌출부(152)의 형태는 제1 측면(152-1)과 제2 측면(152-2)이 서로 대칭된, 즉 제1 각도(θ1’)와 α’값(180°에서 제2 각도(θ2’)를 뺀 값)이 서로 같은 사다리꼴일 수 있다.
제2 돌출부(154)는 제1 측면(154-1)과 제2 측면(154-2)을 가질 수 있다. 상기 제1 측면(154-1)은 기판(110)의 상면에 대하여 제3 각도(θ3)로 경사지게 형성되고, 상기 제2 측면(154-2)은 제4 각도(θ4)로 경사지게 형성될 수 있다. 상기 제3 각도(θ3)는 상기 기판(110)의 상면에 대하여 5° 내지 85° 값을 갖고, 상기 제4 각도(θ4)는 상기 기판(110)의 상면에 대하여 95° 내지 175° 값을 가질 수 있다. 상기 제2 돌출부(154)의 형태는 제1 측면(154-1)과 제2 측면(154-2)이 서로 대칭된, 즉 제3 각도(θ3)와 β값(180°에서 제4 각도(θ4)를 뺀 값)이 서로 같은 사다리꼴일 수 있다. 예시적인 실시예에서, 상기 제3 각도(θ3) 및 상기 제4 각도(θ4)는 제1 돌출부(152)의 제1 각도(θ1’) 및 제2 각도(θ2’)와 동일한 경사 각일 수 있다.
상기 제1 돌출부(152) 및 상기 제2 돌출부(154)는 절연층(142)과 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 즉, 상기 제1 돌출부(152) 및 상기 제2 돌출부(154)는 예를 들어, 실리콘 산화물(SiO2), 실리콘 산질화물(SiON), 실리콘 질화물(SiN, Si3N4), 산화알루미늄(Al2O3) 및 산화 티탄(TiOx) 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다. 다만, 상기 제1 돌출부(152) 및 상기 제2 돌출부(154)를 이루는 물질이 상기 물질로 한정되는 것은 아니다. 예시적인 실시예에서, 상기 제1 돌출부(152) 및 상기 제2 돌출부(154)는 투명 전도층(162)과 동일한 물질로 이루어질 수 있다.
투명 전도층(162)은 제1 돌출부(152) 및 제2 돌출부(154)의 상면, 측면과 절연층(142)의 상면 및 발광 적층체(130)의 상면을 덮으며, 일정한 두께로 형성될 수 있다. 상기 투명 전도층(162)은 도 2에 도시된 투명 전도층(160)과 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 투명 전도층(162)은 인듐-주석계 산화물(ITO), 인듐산화물(IO), 주석계 산화물(SnO2), 아연계 산화물(ZnO), 및 인듐-아연계 산화물(IZO) 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 투명 전도층(162)은 상기 제1 돌출부(152) 및 상기 제2 돌출부(154)와 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 이 경우 상기 투명 전도층(162)과 상기 제1 돌출부(152) 및 상기 제2 돌출부(154)는 일체로 형성될 수 있다.
전극 패드(180)는 제1 돌출부(152)의 상면 일부, 제2 돌출부(154)의 상면 일부와 절연층(142)의 상면 일측부를 덮도록 형성될 수 있다. 보다 상세하게는, 상기 전극 패드(180)는 제1 돌출부(152)의 제2 측면(152-2)과 상기 제1 돌출부(152)의 상면 중 상기 제2 측면(152-2)에 인접한 부분, 제2 돌출부(154)의 제1 측면(154-1)과 상기 제2 돌출부(154)의 상면 중 상기 제1 측면(154-1)과 인접한 부분을 덮고, 상기 제1 돌출부(152)와 상기 제2 돌출부(154) 사이에 배치된 투명 전도층(162)의 상면을 덮도록 형성될 수 있다. 상기 전극 패드(180)와 상기 제1 돌출부(152)의 상면 사이, 상기 전극 패드(180)와 상기 제2 돌출부(154)의 상면 사이, 상기 전극 패드(180)와 상기 절연층(142)의 상면 사이에는 투명 전도층(162)이 개재될 수 있다. 상기 전극 패드(180)는 평면이 원형인 형태를 가질 수 있다(도 1 참조).
상기 전극 패드(180)의 하면은 제1 돌출부(152)의 상면과 접하는 영역에서 제1 레벨(180-1) 높이를 가질 수 있다. 예시적인 실시예에서, 상기 전극 패드(180)의 하면은 제2 돌출부(154)의 상면과 접하는 영역에서 상기 제1 돌출부(152)의 상면에 접하는 면과 동일한 제1 레벨(180-1)의 높이를 가질 수 있다. 상기 전극 패드(180)의 중앙부는 상기 제1 돌출부(152)와 상기 제2 돌출부(154)의 사이에서 상기 투명 전도층(162) 상에 형성되고, 하면의 레벨은 제2 레벨(180-2)의 높이를 가질 수 있다. 상기 제1 레벨(180-1)의 높이는 상기 제2 레벨(180-2)의 높이보다 높을 수 있다. 즉, 상기 전극 패드(180)의 하면은 서로 다른 높이로 형성될 수 있다.
상기 전극 패드(180)는 도 2에 도시되고 설명된 전극부(170)와 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 전극 패드(180)는 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 인듐(In), 탄탈륨(Ta), 팔라듐(Pd), 코발트(Co), 게르마늄(Ge), 구리(Cu) 및 이들의 합금으로 구성된 물질 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
도 6에 도시된 전극 패드(180)는 도 6이 도 1의 B - B’ 선단면도인 경우를 예시적으로 나타낸 것이다. 도 6가 도 1의 A - A’ 선단면도인 경우, 상기 전극 패드(180) 대신 전극부(170)가 배치될 수 있다.
도 7은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 발광 소자(108)의 단면도이다. 도 7은 도 1에 도시된 A - A’ 선단면도일 수 있다.
도 7을 참조하면, 상기 발광 소자(108)는 도 6에 도시된 발광 소자(106)와 동일하게 기판(110), 상기 기판(110) 상에 형성되는 버퍼층(120), 상기 버퍼층(120) 상에 형성되는 발광 적층체(130) 및 상기 발광 적층체(130)의 상면 일부에 형성되는 절연층(142)을 포함할 수 있다. 전술한 구성 요소 중 도 6에서 설명한 내용과 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
상기 발광 소자(108)는 도 6에 도시된 발광 소자(106)와는 달리 제1 돌출부(152) 및 제2 돌출부(154)가 서로 인접하게 형성될 수 있다. 투명 전도층(164)는 상기 제1 돌출부(152) 및 상기 제2 돌출부(154)의 상면에서 상기 제1 돌출부(152) 및 상기 제2 돌출부(154)의 형태를 따라 일정한 두께로 형성될 수 있다. 전극부(176)는 상기 투명 전도층(164)의 상에서 상기 제1 돌출부(152)와 상기 제2 돌출부(154)의 상면 일부를 덮고, 상기 제1 돌출부(152)와 상기 제2 돌출부(154)의 사이에 형성될 수 있다. 이하, 상기 제1 돌출부(152), 제2 돌출부(154), 투명 전도층(164) 및 전극부(176)에 대해 상세히 설명하기로 한다.
제1 돌출부(152)와 제2 돌출부(154)는 절연층(142) 상에서 서로 인접하여 형성될 수 있다. 상기 제1 돌출부(152)의 제2 측면(152-2)와 상기 제2 돌출부(154)의 제1 측면(154-1)은 하단부에서 서로 이어질 수 있다. 상기 제1 돌출부(152)의 제1 측면(152-1)과 상기 제2 돌출부(154)의 제2 측면(154-2)은 V 형태로 서로 이어질 수 있다. 즉, 절연층(142)의 상면 중 상기 제1 돌출부(152)와 상기 제2 돌출부(154)의 사이의 영역은 노출되지 않을 수 있다. 상기 제1 돌출부(152)와 상기 제2 돌출부(154) 각각의 형태 및 구성 물질은 도 6에 도시된 것과 동일하므로, 중복되는 설명은 생략한다.
투명 전도층(164)은 발광 적층체(130)의 상면, 절연층(142)의 상면, 제1 돌출부(152)의 상면 및 제2 돌출부(154)의 상면을 일정한 두께로 덮으며 연장될 수 있다. 상기 투명 전도층(164)을 구성하는 물질은 도 6에서 설명한 것과 동일한 바, 중복되는 설명은 생략한다.
전극부(176)는 상기 투명 전도층(164) 상에서 상기 제1 돌출부(152) 및 상기 제2 돌출부(154) 각각의 상면 일부를 덮으며 형성될 수 있다. 상기 전극부(176)는 상기 제1 돌출부(152)의 제1 측면(152-1) 및 상기 제2 돌출부(154)의 제2 측면(154-2)은 덮지 않을 수 있다. 즉, 상기 제1 측면(152-1)과 상기 제2 측면(154-2) 상에는 투명 전도층(164)만이 형성될 수 있다. 상기 전극부(176)를 구성하는 물질은 도 2에서 설명한 전극부(170)와 동일한 바, 중복되는 설명은 생략한다.
도 7에 도시된 일 실시예에서, 상기 발광 소자(108)는 제1 돌출부(152)와 제2 돌출부(154)가 서로 이격되지 않도록 배치될 수 있다. 상기와 같은 형태로 배치되는 경우 활성층(134)에서 발생되는 빛 중 전극부(176)의 하면에 도달하여 상기 발광 소자(108) 내부로 재반사되는 빛의 양을 감소시킬 수 있어 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 발광 소자(108)의 휘도를 개선할 수 있다.
도 8은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 발광 소자(100)를 포함하는 발광 소자 패키지(1000)를 도시한 단면도이다.
도 8를 참조하면, 상기 발광 소자 패키지(1000)는 몸체부(200), 본딩층(410)을 사이에 두고 상기 몸체부(200) 상에 배치되는 발광 소자(L), 상기 몸체부(200) 상에 형성되고, 상기 발광 소자(L)의 주위를 둘러싸는 반사부(420), 상기 반사부(420)와 상기 발광 소자(L) 사이의 공간에 형성되는 수지층(430) 및 렌즈부(500)를 포함할 수 있다. 상기 발광 소자(L)는 도 2 내지 도 7에 도시된 발광 소자(100, 102, 104, 106, 108) 중 어느 하나일 수 있다. 예시적인 실시예에서, 상기 발광 소자(L)는 복수일 수 있다. 상기 발광 소자 패키지(1000)는 외부 전원과 연결될 수 있는 외부 접속부(300)를 더 포함할 수 있다. 이하 상기 구성 요소들에 대해 상세하게 설명하기로 한다.
몸체부(200)는 지지부(210), 제1 전극 패드(222), 제2 전극 패드(224), 제1 비아(232) 및 제2 비아(234)를 포함할 수 있다. 상기 지지부(210)는 발광 소자 패키지(1000)에서 발생하는 열, 구체적으로는 발광 소자(L)에서 발생하는 열을 상기 발광 소자 패키지(1000)의 외부로 방출하는 방열부(heat sink)일 수 있다. 상기 지지부(210)의 상부에는 제1 전극 패드(222) 및 제2 전극 패드(224)가 형성될 수 있다. 상기 제1 전극 패드(222) 및 상기 제2 전극 패드(224)는 발광 소자(L)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제1 전극 패드(222) 및 상기 제2 전극 패드(224)는 상기 발광 소자(L)와 와이어(W)를 통해 서로 전기적 및/또는 물리적으로 연결될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 상기 제1 전극 패드(222)는 도 1의 전극 패드(180)와 연결될 수 있고, 상기 제2 전극 패드(224)는 도 1의 제2 전극 패드(182)와 연결될 수 있다. 제1 비아(232) 및 제2 비아(234)는 상기 지지부(210)의 상면과 하면 사이를 관통하여 형성될 수 있다. 상기 제1 비아(232) 및 상기 제2 비아(234)는 각각 상기 제1 전극 패드(222)와 상기 제2 전극 패드(224)를 외부 접속부(300)와 연결되게 할 수 있다. 상기 외부 접속부(300)는 외부 전원 또는 외부 전기 장치와 연결되어 발광 소자(L)에 전원을 공급하여 발광 소자 패키지(1000)가 발광될 수 있도록 한다.
발광 소자(L)는 몸체부(200)의 상면에 공융 본딩(Eutectic bonding), 다이 본딩(Die bonding) 및 표면 실장 방식(Surface Mounting Technology, SMT) 중 어느 하나의 방법으로 실장시킬 수 있다. 상기 발광 소자(L)와 상기 몸체부(200)의 상면 사이에는 본딩층(410)이 개재될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 상기 발광 소자(L)는 AuSn 등을 공융 본딩법을 이용한 다이 본딩을 통한 실장 방식으로 상기 본딩층(410)을 형성할 수 있다.
반사부(420)는 몸체부의 가장자리 상에 형성될 수 있다. 상기 반사부(420)의 내측면은 경사진 형태를 가질 수 있다. 상기 내측면의 경사진 각도에 따라 발광 소자(L)에서 방출되는 빛의 반사각이 달라질 수 있으며, 이에 따라 외부로 방출되는 광의 지향각을 조절할 수 있다. 상기 반사부(420)는 위에서 바라본 형상이 원형, 사각형, 다각형, 타원형 등의 형상일 수 있다. 다만, 상기 반사부(420)의 형태가 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 반사부(420)는 폴리프탈아미드(PPA:Polyphthalamide)와 같은 수지 재질, 실리콘(Si), 알루미늄(Al), 알루미늄 나이트라이드(AlN), 액정폴리머(PSG, Photo Sensitive Glass), 폴리아미드9T(PA9T), 신지오택틱폴리스티렌(SPS), 금속 재질, 사파이어(Al2O3), 베릴륨 옥사이드(BeO), 인쇄회로기판(PCB, Printed Circuit Board), 세라믹 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 상기 반사부(420)는 사출 성형, 에칭 공정 등에 의해 형성될 수 있다.
수지층(430)은 캐비티에 충진될 수 있으며, 형광체(440)를 포함할 수 있다. 상기 수지층(430)은 투명한 실리콘, 에폭시를 포함하는 수지 재질로 형성될 수 있다. 상기 형광체(440)는 발광 소자(L)에서 발생되는 광의 파장에 따라 종류가 선택되어 발광 소자 패키지(1000)가 백색광을 구현하도록 할 수 있다. 상기 형광체(440)는 상기 발광 소자(L)에서 발생되는 빛의 파장에 따라 청색 발광 형광체, 청록색 발광 형광체, 녹색 발광 형광체, 황녹색 발광 형광체, 황색 발광 형광체, 황적색 발광 형광체, 오렌지색 발광 형광체, 및 적색 발광 형광체중 하나가 적용될 수 있다. 상기 형광체(440)와 상기 발광 소자(L)에서 발생되는 광의 파장에 대한 상세한 설명은 도 9에서 후술하도록 한다.
도 9는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예에 따른 발광 소자 패키지(1000)의 형광체(440)에 채용 가능한 파장변환물질의 다양한 예를 설명하기 위한 CIE 1931 좌표계이다.
예시적인 실시예에서, 발광 소자(L, 도 8 참조)는 청색광을 발하는 발광 다이오드일 수 있다. 또한, 형광체(440, 도 8 참조)은 상기 발광 소자(L)에서 발광되는 청색광을 황색, 녹색, 적색 또는 오렌지색 중 적어도 하나로 변환하고, 변환되지 않은 청색광과 혼합되어 백색광을 발광할 수 있다. 이와 달리, 상기 발광 소자(L, 도 8 참조)가 자외선 광을 발하는 경우, 상기 형광체는 청색, 녹색, 적색광을 발하는 형광체를 포함할 수 있다. 이 경우, 형광체(440)를 포함하는 발광 소자 패키지(1000)는 연색성(CRI)을 40에서 100수준으로 조절할 수 있다. 또한 상기 발광 소자 패키지(1000)는 색 온도를 2000K에서 20000K 수준으로 다양한 백색광을 발생시킬 수 있으며, 필요에 따라서는 보라색, 청색, 녹색, 적색, 오렌지색의 가시광 또는 적외선을 발생시켜 주위 분위기 또는 기분에 맞게 조명 색을 조절할 수 있다. 또한, 식물 성장을 촉진할 수 있는 특수 파장의 광을 발생시킬 수도 있다.
청색광을 발광하는 발광 소자(L, 도 8 참조)에 황색, 녹색, 적색 형광체 중 적어도 하나를 포함하는 백색 발광 패키지, 또는 상기 청색 발광 소자에 녹색, 적색 형광체 중 적어도 하나를 포함하는 녹색 또는 적색 발광 패키지, 또는 형광체를 포함하지 않는 녹색 발광 소자 패키지, 적색 발광 소자 패키지 중 적어도 하나 이상의 패키지로 구성된 패키지 모듈로 만들어지는 광은 도 9에 도시된 CIE 1931 좌표계의 (x, y)좌표가 (0.4476, 0.4074), (0.3484, 0.3516), (0.3101, 0.3162), (0.3128, 0.3292), (0.3333, 0.3333)을 잇는 선분 상에 위치할 수 있다. 또는 상기 선분과 흑체 복사 스펙트럼으로 둘러싸인 영역에 위치할 수 있다. 상기 백색광의 색 온도는 2000K ~ 20000K사이에 해당할 수 있다.
도 10은 도 8에 도시된 발광 소자(L)를 포함하는 발광 소자 패키지(1000)의 일 실시예을 나타내는 도면이다.
도 10을 참조하면, 예를 들어, 색 온도 4000K 와 2000K인 백색 발광 소자 패키지와 적색 발광 소자 패키지를 조합하면 색 온도 2000K ~ 4000K 범위로 조절 가능하고 연색성 Ra가 85 ~ 99인 백색 발광 패키지 모듈을 제조할 수 있다.
다른 실시 예로는 색 온도 2700K인 백색 발광 소자 패키지와 색 온도 5000K인 백색 발광 소자 패키지를 조합하여 색 온도 2700K ~ 5000K 범위로 조절 가능하고 연색성 Ra가 85 ~ 99인 백색 발광 패키지 모듈을 제조할 수 있다. 각 색 온도의 발광 소자 패키지 수는 주로 기본 색 온도 설정 값에 따라 개수를 달리 할 수 있다. 기본 설정 값이 색 온도 4000K부근의 조명장치라면 4000K에 해당하는 패키지의 개수가 색 온도 2000K 또는 적색 발광 소자 패키지 개수 보다 많도록 한다.
형광체(440, 도 8 참조)는 다음과 같은 조성식 및 컬러를 가질 수 있다.
산화물계: 황색 및 녹색 Y3Al5O12:Ce, Tb3Al5O12:Ce, Lu3Al5O12:Ce
실리케이트계: 황색 및 녹색 (Ba,Sr)2SiO4:Eu, 황색 및 등색 (Ba,Sr)3SiO5:Ce
질화물계: 녹색 β-SiAlON:Eu, 황색 L3Si6O11:Ce, 등색 α-SiAlON:Eu, 적색 CaAlSiN3:Eu, Sr2Si5N8:Eu, SrSiAl4N7:Eu, SrLiAl3N4:Eu, Ln4-x(EuzM1-z)xSi12-yAlyO3+x+yN18-x-y (0.5≤x≤3, 0<z<0.3, 0<y≤4) (1)
단, 식 (1) 중, Ln은 IIIa 족 원소 및 희토류 원소로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 한 종의 원소이고, M은 Ca, Ba, Sr 및 Mg로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 한 종의 원소일 수 있다.
플루오라이트(fluoride)계: KSF계 적색 K2SiF6:Mn4+,K2TiF6:Mn4+, NaYF4:Mn4+, NaGdF4:Mn4+
상기한 형광체(440, 도 8 참조)의 조성은 기본적으로 화학양론(Stoichiometry)에 부합하여야 하며, 각 원소들은 주기율표상 각 족들 내 다른 원소로 일부 또는 전체의 치환이 가능하다. 예를 들어. Sr은 알카리토류(II)족의 Ba, Ca, Mg 중 적어도 하나와 일부 또는 전체로, Y는 란탄계열의 Tb, Lu, Sc, Gd 중 적어도 하나와 일부 또는 전체로 치환이 가능하다. 또한, 활성제인 Eu 등은 원하는 에너지 준위에 따라 Ce, Tb, Pr, Er, Yb 중 적어도 하나와 일부 또는 전체로 치환이 가능하며, 활성제 단독 또는 특성 변형을 위해 부활성제 등이 추가로 적용될 수 있다.
또한, 형광체(440, 도 8 참조)의 대체 물질로 양자점(quantum dot, QD) 등의 물질들이 적용될 수 있으며, 발광 소자(L, 도 8 참조)에 형광체(440, 도 8 참조)와 QD를 혼합 또는 단독으로 사용될 수 있다.
양자점은 CdSe, InP 등의 코어(core)(직경 3 ~ 10nm)와 ZnS, ZnSe 등의 셀(shell)(두께 0.5 ~ 2nm) 및 코어, 쉘의 안정화를 위한 리간드(ligand)의 구조로 구성될 수 있으며, 사이즈에 따라 다양한 컬러를 구현할 수 있다.
아래 표 1은 청색 LED(440nm 내지 460nm) 및/또는 UV (380nm~440nm)를 사용한 백색 발광 소자의 응용분야별 형광체(440, 도 8 참조) 종류이다.
용도 형광체
LED TV BLU β-SiAlON:Eu2+
(Ca, Sr)AlSiN3:Eu2+
L3Si6O11:Ce3+
K2SiF6:Mn4+
K2TiF6:Mn4+
NaYF4:Mn4+
NaGdF4:Mn4+
SrLiAl3N4:Eu
Ln4 -x(EuzM1 -z)xSi12- yAlyO3 +x+ yN18 -x-y (0.5≤x≤3, 0<z<0.3, 0<y≤4) (1)
조명 Lu3Al5O12:Ce3+
Ca-α-SiAlON:Eu2+
L3Si6N11:Ce3+
(Ca, Sr)AlSiN3:Eu2+
Y3Al5O12:Ce3+
K2SiF6:Mn4+
K2TiF6:Mn4+
NaYF4:Mn4+
NaGdF4:Mn4+
SrLiAl3N4:Eu
Ln4 -x(EuzM1 -z)xSi12- yAlyO3 +x+ yN18 -x-y (0.5≤x≤3, 0<z<0.3, 0<y≤4) (1)
Side View
(Mobile, Note PC)		 Lu3Al5O12:Ce3+
Ca-α-SiAlON:Eu2+
L3Si6N11:Ce3+
(Ca, Sr)AlSiN3:Eu2+
Y3Al5O12:Ce3+
(Sr, Ba, Ca, Mg)2SiO4:Eu2+
K2SiF6:Mn4+
K2TiF6:Mn4+
NaYF4:Mn4+
NaGdF4:Mn4+
SrLiAl3N4:Eu
Ln4 -x(EuzM1 -z)xSi12- yAlyO3 +x+ yN18 -x-y (0.5≤x≤3, 0<z<0.3, 0<y≤4) (1)
전장
(Head Lamp, etc.)		 Lu3Al5O12:Ce3+
Ca-α-SiAlON:Eu2+
L3Si6N11:Ce3+
(Ca, Sr)AlSiN3:Eu2+
Y3Al5O12:Ce3+
K2SiF6:Mn4+
K2TiF6:Mn4+
NaYF4:Mn4+
NaGdF4:Mn4+
SrLiAl3N4:Eu
Ln4 -x(EuzM1 -z)xSi12- yAlyO3 +x+ yN18 -x-y (0.5≤x≤3, 0<z<0.3, 0<y≤4) (1)
단, 상기 [표1] 중 식 (1) 중, Ln은 IIIa 족 원소 및 희토류 원소로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 원소이고, M은 Ca, Ba, Sr 및 Mg로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 의 원소임.
상기 형광체(440, 도 8 참조) 또는 양자점의 도포 방식은 크게 발광 소자에 뿌리는 방식, 막 형태로 적용하는 방식, 필름 또는 세라믹 형광체 등의 시트 형태를 부착하는 방식 중 적어도 하나를 사용할 수 있다.
뿌리는 방식으로는 디스펜싱(dispensing), 스프레이 코팅(spray coating)등이 일반적이며, 디스펜싱은 공압 방식과 스크류(screw), 리니어 타입(linear type) 등의 기계적(mechanical) 방식을 포함한다. 피에조 전계 효과를 이용한 제팅(jetting) 방식으로 미량 토출을 통한 도팅량 제어 및 이를 통한 색좌표 제어도 가능하다. 웨이퍼 레벨 또는 발광 소자 상에 스프레이 방식으로 형광체(440, 도 8 참조)를 일괄 도포하는 방식은 생산성 및 두께 제어가 용이할 수 있다.
발광 소자(L, 도 8 참조) 위에 막 형태로 직접 덮는 방식은 전기영동, 스크린 프린팅(screen printing) 또는 형광체(440, 도 8 참조)의 몰딩 방식으로 적용될 수 있으며, 칩 측면의 도포 유무 필요에 따라 해당 방식의 차이점을 가질 수 있다.
발광 파장이 다른 2종 이상의 형광층을 차례로 적층할 때에는 발광 소자(L, 도 8 참조)과 형광체(440, 도 8 참조) 사이의 파장 재흡수 및 간섭을 최소화하기 위하여 각 층 사이에 DBR(ODR) 층을 포함할 수 있다. 균일 도포막을 형성하기 위하여 형광체(440, 도 8 참조)를 필름 또는 세라믹 형태로 제작 후 칩 위에 부착(attach)할 수도 있다.
광 효율, 배광 특성에 차이점을 주기 위하여 리모트(remote) 형식으로 광변환 물질인 형광체층 상에 위치할 수 있으며, 이때 광변환 물질은 내구성, 내열성에 따라 투광성 고분자, 유리등의 물질 등과 함께 위치할 수 있다.
형광체 도포 기술은 발광 소자에서 광특성을 결정하는 가장 큰 역할을 하게 되므로, 형광체 도포층의 두께, 형광체의 균일 분산등의 제어 기술들이 다양하게 연구되고 있다.
양자점도 형광체와 동일한 방식으로 발광 소자에 위치할 수 있으며, 유리 또는 투광성 고분자 물질 사이에 위치하여 광변환을 할 수도 있다.
도 11은 도 2 내지 도 7에 도시된 실시예에 따른 발광 소자(100, 102, 104, 106, 108) 중 적어도 하나가 배열된 발광 소자 어레이부를 포함하는 백라이트 어셈블리의 일 예를 나타내는 분리 사시도이다.
도 11을 참조하면, 직하형 백라이트 어셈블리(2000)는 하부 커버(2100), 반사 시트(2200), 발광 모듈(2300), 광학 시트(2400), 액정 패널(2500) 및 상부 커버(2600)를 포함할 수 있다. 예시적 실시예에 따라, 발광 소자 어레이부는 직하형 백라이트 어셈블리(2000)에 포함된 발광 모듈(2300)로서 사용될 수 있다.
예시적인 실시예에 따라, 발광 모듈(2300)은 하나 이상의 발광 소자 패키지와 회로 기판을 포함하는 발광 소자 어레이(2310) 및 랭크 저장부(2320)를 포함할 수 있다. 상기 발광 소자 패키지는 도 8에 도시된 발광 소자 패키지(1000)일 수 있다. 전술한 본 발명의 실시예들과 같이, 랭크 저장부(2320)는 발광 소자 어레이(2310)의 랭크 정보를 저장할 수 있다. 발광 소자 어레이(2310)는 직하형 백라이트 어셈블리(2000) 외부의 발광 소자 구동부로부터 발광을 위한 전력을 공급받을 수 있고, 발광 소자 구동부는 랭크 저장부(2320)에 저장된 발광 소자 어레이(2310)의 랭크 정보를 감지하고, 감지된 랭크 정보에 기반하여 발광 소자 어레이(2310)에 공급하는 전류 등을 조절할 수 있다.
광학 시트(2400)는 발광 모듈(2300)의 상부에 구비되며, 확산 시트(2410), 집광 시트(2420), 보호 시트(2430) 등을 포함할 수 있다. 즉, 발광 모듈(2300) 상부에 상기 발광 모듈(2300)로부터 발광된 빛을 확산시키는 확신 시트(2410), 확산 시트(2410)로부터 확산된 광을 모아 휘도를 높여주는 집광 시트(2420), 집광 시트(2420)를 보호하고 시야각을 확보하는 보호 시트(2430)가 순차적으로 마련될 수 있다.
상부 커버(2600)는 광학 시트(2400)의 가장자리를 테두리 치며, 하부 커버(2100)와 조립 체결될 수 있다.
상기 광학 시트(2400)와 상부 커버(2600) 사이에는 액정 패널(2500)을 더 구비할 수 있다. 상기 액정 패널(2500)은 액정층을 사이에 두고 서로 대면 합착된 한 쌍의 제1 기판(미도시) 및 제2 기판(미도시)을 포함할 수 있다. 상기 제1 기판에는 다수의 게이트 라인과 다수의 데이터 라인이 교차하여 화소 영역을 정의하고, 각 화소 영역의 교차점마다 박막 트랜지스터(TFT)가 구비되어 각 화소 영역에 실장된 화소전극과 일대일 대응되어 연결된다. 제2 기판에는 각 화소 영역에 대응되는 R, G, B 컬러의 컬러필터와 이들 각각의 가장자리와 게이트 라인과 데이터 라인 그리고 박막 트랜지스터 등을 가리는 블랙 매트릭스를 포함할 수 있다.
도 12는 도 2 내지 도 7에 도시된 발광 소자(100, 102, 104, 106, 108) 중 적어도 하나가 배열된 발광 소자 어레이부 및 발광 소자 모듈을 포함하는 평판 조명 장치(3000)를 간략하게 나타내는 도면이다. 평판 조명 장치(3000)는 광원(3100), 전원공급장치(3200) 및 하우징(3300)을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 광원(3100)은 상기 발광 소자 어레이부를 포함할 수 있고, 전원공급장치(3200)는 전술한 발광 소자 구동부를 포함할 수 있다.
광원(3100)은 발광 소자 어레이부를 포함할 수 있고, 전체적으로 평면 현상을 이루도록 형성될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 발광 소자 어레이부는 발광 소자 어레이 및 발광 소자 어레이의 랭크 정보를 저장하는 랭크 저장부를 포함할 수 있다.
전원공급장치(3200)는 광원(3100)에 전원을 공급하도록 구성될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 전원공급장치(3200)는 가변 전류 출력부 및 랭크 감지부를 포함할 수 있다. 가변 전류 출력부 및 랭크 감지부는 본 발명의 실시예들 중 어느 하나가 포함하는 가변 전류 출력부 및 랭크 감지부와 각각 동일하게 기능할 수 있다. 상기 랭크 감지부는 광, 온도, 및/또는 모션 센서를 포함하고 있으며, 상기 랭크 감지부는 광원(3100)들의 개별 랭크, 색상 및 색온도 정보를 저장할 수 있다. 따라서 상기 센서 및 광원 개별 랭크, 색상 및 색온도 정보를 활용하여 아래 도 14에서 설명하는 것과 같이 가정 내 홈-네트워크를 통해 조명의 온 오프 뿐만 아니라 색상, 색온도 컨트롤이 가능할 수 있다.
하우징(3300)은 광원(3100) 및 전원공급장치(3200)가 내부에 수용되도록 수용 공간이 형성될 수 있고, 일측면에 개방된 육면체 형상으로 형성되나 이에 한정되는 것은 아니다. 광원(3100)은 하우징(3300)의 개방된 일측면으로 빛을 발광하도록 배치될 수 있다.
도 13은 도 2 내지 도 7에 도시된 발광 소자(100, 102, 104, 106, 108) 중 적어도 하나가 배열된 발광 소자 어레이부 및 발광 소자 모듈(도 10)을 포함하는 조명 장치로서 벌브형 램프(4000)를 간략하게 나타내는 도면이다. 상기 벌브형 램프(4000)는 소켓(4100), 전원부(4200), 방열부(4300), 광원(4400) 및 광학부(4500)를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에 따라, 광원(4400)은 전술한 발광 소자 어레이부를 포함할 수 있고, 전원부(4200)는 전술한 발광 소자 구동부를 포함할 수 있다.
소켓(4100)은 기존의 조명 장치와 대체 가능하도록 구성될 수 있다. 벌브형 램프(4000)에 공급되는 전력은 소켓(4100)을 통해서 인가될 수 있다. 전원부(4200)는 제1 전원부(4210) 및 제2 전원부(4220)로 분리되어 조립될 수 있다. 전원부(4200)는 전술한 예시적 실시예들에 따른 발광 소자 구동부를 포함할 수 있다. 즉, 전원부(4200)는 가변 전류 출력부 및 랭크 감지부를 포함할 수 있고, 가변 전류 출력부 및 랭크 감지부는 본 발명의 실시예들 중 어느 하나가 포함하는 가변 전류 출력부 및 랭크 감지부와 각각 동일하게 기능할 수 있다.
방열부(4300)는 내부 방열부(4310) 및 외부 방열부(4320)를 포함할 수 있고, 내부 방열부(4131)는 광원(4400) 및/또는 전원부(4200)와 직접 연결될 수 있고, 이를 통해 외부 방열부(4320)로 열이 전달되게 할 수 있다. 광학부(4500)는 내부 광학부(미도시) 및 외부 광학부(미도시)를 포함할 수 있고, 광원(4400)이 방출하는 빛을 고르게 분산시키도록 구성될 수 있다.
광원(4400)은 전원부(4200)로부터 전력을 공급받아 광학부(4500)로 빛을 방출할 수 있다. 광원(4400)은 전술한 예시적 실시예들에 따른 발광 소자 어레이부를 포함할 수 있다. 광원(4400)은 하나 이상의 발광 소자 패키지(4410), 회로기판(4420) 및 광, 온도, 및/또는 모션 센서를 포함한 랭크 저장부(4430)를 포함할 수 있고, 랭크 저장부(4430)는 발광 소자 패키지(4410)들의 개별 랭크, 색상 및 색온도 정보를 저장할 수 있다. 따라서 상기 센서 및 패키지 개별 랭크, 색상 및 색온도 정보를 활용하여 아래 도 14에서 설명하는 것과 같이 가정 내 홈-네트워크를 통해 조명의 온 오프 뿐만 아니라 색상, 색온도 컨트롤이 가능할 수 있다. 상기 발광 소자 패키지(4410)은 도 8에 도시된 발광 소자 패키지(1000)일 수 있다.
도 14는 도 2 내지 도 7에 도시된 발광 소자(100, 102, 104, 106, 108) 중 적어도 하나가 배열된 발광 소자 어레이부 및 발광 소자 모듈을 포함하는 램프를 홈-네트워크에 적용한 예를 나타내는 도면이다. 가정 내 무선 통신(Zigbee, WiFi 등)을 활용하여 침실, 거실, 현관, 창고, 가전제품 등의 동작 상태 및 주위 환경/상황에 따라 조명의 온/오프, 밝기, 색온도, 및/또는 연색성이 자동으로 조절되는 기능을 수행할 수 있다.
예를 들면, 도 14와 같이 TV(5100)에서 나오는 TV 프로그램의 종류 또는 TV(5100)의 화면 밝기에 따라 조명(5200)의 밝기, 색온도, 및/또는 연색성이 자동으로 조절될 수 있다. TV프로그램에 방영되는 프로그램 값이 휴먼드라마일 경우, 미리 셋팅된 설정 값에 따라 조명(5200)도 거기에 맞게 색 온도가 12000K 이하로 낮아지고 색감이 조절되어 아늑간 분위기를 연출할 수 있다. 예컨대, 상기 조명(5200)의 색온도는 5000K로 조절될 수 있다. 반대로 프로그램 값이 개그프로그램인 경우, 조명도 셋팅 값에 따라 색 온도가 5000KK 이상으로 높아지고 푸른색 계열의 백색조명으로 조절되도록 연출할 수 있다. 또한 스마트 폰 또는 컴퓨터를 이용해 가정 내 무선 통신 프로토콜(ZigBee, WiFi, LiFi)로 조명의 온/오프, 밝기, 색온도, 및/또는 연색성의 컨트롤 뿐만 아니라 이와 연결된 TV(5100), 냉장고, 에어컨 등의 가전 제품을 컨트롤 할 수도 있다. 여기서 LiFi통신은 조명의 가시광을 이용한 근거리 무선 통신 프로토콜을 의미한다.
예를들면 도9와 같은 색좌표계를 표시하는 스마트폰의 조명 컨트롤 응용프로그램을 실현하는 단계와 상기 색좌표계와 연동하여 가정 내 설치되어 있는 모든 조명기구와 연결된 센서를 ZigBee, WiFi, 또는 LiFi통신 프로토콜을 이용해 맵핑하는 단계, 즉, 가정내 조명 기구의 위치 및 현재 셋팅 값 및 온 오프 상태 값을 표시하는 단계, 특정 위치의 조명기구를 선택하여 상태 값을 변경하는 단계, 상기 변경된 값에 따라 조명기구의 상태가 변화는 단계와 같이 스마트폰을 이용해 가정 내 조명 또는 가전제품을 컨트롤 할 수 있다.
도 15는 도 2 내지 도 7에 도시된 발광 소자(100, 102, 104, 106, 108) 중 적어도 하나가 배열된 발광 소자 어레이부 및 발광 소자 모듈을 포함하는 발광 장치의 분해 사시도이다. 도 15에 도시된 바와 같이, 발광 장치(6000)는 방열 부재(6100), 커버(6200), 발광 모듈(6300), 제1 소켓(6400) 및 제2 소켓(6500)을 포함한다.
방열 부재(6100)의 내부 또는/및 외부 표면에 다수개의 방열 핀(6110, 6120)이 요철 형태로 형성될 수 있으며, 방열 핀(6110, 6120)은 다양한 형상 및 간격을 갖도록 설계될 수 있다. 방열 부재(6100)의 내측에는 돌출 형태의 지지대(6130)가 형성되어 있다. 지지대(6130)에는 발광 모듈(6300)이 고정될 수 있다. 제1커버(6110)의 양 끝단에는 걸림 턱(6140)이 형성될 수 있다.
커버(6200)에는 걸림 홈(6210)이 형성되어 있으며, 걸림 홈(6210)에는 방열 부재(6100)의 걸림 턱(6140)이 후크 결합 구조로 결합될 수 있다. 걸림 홈(6210)과 걸림 턱(6140)이 형성되는 위치는 서로 바뀔 수도 있다.
발광 모듈(6300)은 전술한 예시적 실시예에 따른 발광 소자 어레이부를 포함할 수 있다. 발광 모듈(6300)은 인쇄 회로 기판(6310), 발광 소자 어레이(6320) 및 랭크 저장부(6330)를 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 랭크 저장부(6330)는 발광 소자 어레이(6320)의 랭크 정보를 저장할 수 있다. 인쇄 회로 기판(6310)에는 발광 소자 어레이(6320)를 동작시키기 위한 회로 배선들이 형성되어 있다. 또한, 발광 소자 어레이(6320)를 동작시키기 위한 구성 요소들이 포함될 수도 있다.
제1, 2 소켓(6400, 6500)은 한 쌍의 소켓으로서 방열 부재(6100) 및 커버(6200)로 구성된 원통형 커버 유닛의 양단에 결합되는 구조를 갖는다.
예를 들어, 제1 소켓(6400)은 전극 단자(6410) 및 전원 장치(6420)를 포함할 수 있고, 제2 소켓(6500)에는 더미 단자(6510)가 배치될 수 있다. 전원 장치(6420)는 전술한 본 발명의 예시적 실시예들에 따른 발광 소자 구동부를 포함할 수 있다. 구체적으로 전원 장치(6420)는 가변 전류 출력부 및 랭크 감지부를 포함할 수 있고, 가변 전류 출력부 및 랭크 감지부는 본 발명의 실시예들 중 어느 하나가 포함하는 가변 전류 출력부 및 랭크 감지부와 각각 동일하게 기능할 수 있다. 상기 랭크 감지부는 광, 온도, 및/또는 모션 센서를 포함하고 있으며, 상기 랭크 감지부는 발광 모듈(6300)의 개별 발광 소자의 랭크, 색상 및 색온도 정보를 저장할 수 있다. 따라서 상기 센서 및 광원 개별 랭크, 색상 및 색 온도 정보를 활용하여 도 14에서 설명하는 것과 같이 가정 내 홈-네트워크를 통해 조명의 온 오프 뿐만 아니라 색상, 색온도 컨트롤이 가능할 수 있다.
또한, 제1 소켓(6400) 또는 제2 소켓(6500) 중의 어느 하나의 소켓에 광, 온도 및/또는 모션 센서 모듈이 내장될 수 있다. 예를 들어, 더미 단자(6510)가 배치된 제2 소켓(6500)에 광, 온도 및/또는 모션 센서 모듈이 내장될 수 있다. 다른 예로서, 전극 단자(6410)가 배치된 제1 소켓(6400)에 광, 온도 및/또는 모션 센서 모듈이 내장될 수도 있다. 상기 내장된 광, 온도 및/또는 모션 센서를 이용해 도 14에서 설명한 가정 내 홈-네트워크에 활용 할 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다.
110: 기판, 120: 버퍼층, 130: 발광 적층체, 132: 제1 질화물계 반도체층, 134: 활성층, 136: 제2 질화물계 반도체층, 140: 절연층, 140n: 절연층, 142: 절연층, 150: 돌출부, 152: 제1 돌출부, 154: 제2 돌출부, 160: 투명 전도층, 162: 투명 전도층, 164: 투명 전도층, 170: 전극부, 170n: 전극부, 172: 전극부, 174: 전극부, 180n: n 전극 패드, 180: 전극 패드, 182: 전극 패드, 200: 몸체부, 210: 지지부, 222: 제1 전극 패드, 224: 제2 전극 패드, 232: 제1 비아, 234: 제2 비아, 300: 외부 접속부, 410: 본딩층, 420: 반사부, 430: 수지층, 440: 형광체, 500: 렌즈부, 1000: 발광 소자 패키지, 2000: 직하형 백라이트 어셈블리, 2100: 하부 커버, 2200: 반사 시트, 2300: 발광 모듈, 2310: 발광 소자 어레이, 2320: 랭크 저장부, 2400: 광학 시트, 2410: 시트, 2420: 집광 시트, 2430: 보호 시트, 2500: 액정 패널, 2600: 상부 커버, 3000: 평판 조명 장치, 3100: 광원, 3200: 전원공급장치, 3300: 하우징, 4000: 벌브형 램프, 4100: 소켓, 4200: 전원부, 4210: 제1 전원부, 4220: 제2 전원부, 4300: 방열부, 4310: 내부 방열부, 4320: 외부 방열부, 4400: 광원, 4410: 발광 소자 패키지, 4420: 회로기판, 4430: 랭크 저장부, 4500: 광학부, 5100: TV, 5200: 조명, 6000: 발광 장치, 6100: 방열 부재, 6130: 지지대, 6140: 걸림 턱, 6200: 커버, 6210: 걸림 홈, 6300: 발광 모듈, 6310: 인쇄 회로 기판, 6320: 발광 소자 어레이, 6330: 랭크 저장부, 6400: 제1 소켓, 6410: 전극 단자, 6420: 전원 장치, 6500: 제2 소켓, 6510: 더미 단자, 6110, 6120: 방열 핀, 6400, 6500: 제1, 2 소켓

Claims (10)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 형성되는 제1 질화물계 반도체층, 상기 제1 질화물계 반도체층 상에 형성되는 제2 질화물계 반도체층 및 상기 제1 질화물계 반도체층과 상기 제2 질화물계 반도체층 사이에 개재되는 활성층을 포함하는 발광 적층체;
    상기 발광 적층체의 상면에 형성되는 절연층;
    상기 절연층 상에 형성되고, 상면의 크기가 하면의 크기보다 작고, 단면이 사다리꼴 형태를 갖는 돌출부;
    상기 발광 적층체의 상면, 상기 절연층의 상면 및 상기 돌출부의 상면을 덮고, 상기 발광 적층체의 상면, 상기 절연층의 상면 및 상기 돌출부의 상면을 따라 일정한 두께로 형성되는 투명 전도층; 및
    상기 투명 전도층 상에서 상기 돌출부의 경사진 측면 중 적어도 하나의 측면을 덮는 전극부;를 포함하고,
    상기 돌출부의 하면은 상기 절연층의 상면과 접촉하고,
    상기 돌출부의 하면의 폭은 상기 절연층의 상면의 폭보다 더 작은 발광 소자.
  2. 기판;
    상기 기판 상에 형성되는 제1 질화물계 반도체층, 상기 제1 질화물계 반도체층 상에 형성되는 제2 질화물계 반도체층 및 상기 제1 질화물계 반도체층과 상기 제2 질화물계 반도체층 사이에 개재되는 활성층을 포함하는 발광 적층체;
    상기 발광 적층체의 상면에 형성되는 절연층;
    상기 절연층 상에 형성되고, 상면의 크기가 하면의 크기보다 작고, 단면이 사다리꼴 형태를 갖는 돌출부;
    상기 발광 적층체의 상면, 상기 절연층의 상면 및 상기 돌출부의 상면을 덮고, 상기 발광 적층체의 상면, 상기 절연층의 상면 및 상기 돌출부의 상면을 따라 일정한 두께로 형성되는 투명 전도층; 및
    상기 투명 전도층 상에서 상기 돌출부의 경사진 측면 중 적어도 하나의 측면을 덮는 전극부; 를 포함하고,
    상기 돌출부는 상기 기판에 대하여 제1 각도로 경사진 제1 측면 및 상기 기판에 대하여 제2 각도로 경사진 제2 측면을 포함하고,
    상기 전극부는 상기 돌출부의 상면 일부와 상기 제2 측면을 덮도록 형성되고,
    상기 제1 측면은 상기 전극부로 덮이지 않는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 전극부는 상기 절연층의 상면 중 상기 제2 측면과 인접하는 상기 절연층의 상면을 덮도록 연장되는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 전극부는 상기 투명 전도층을 사이에 두고 상기 돌출부의 측면 및 상기 돌출부의 측면과 인접한 상기 절연층의 상면을 덮는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 돌출부는 상기 절연층과 동일한 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  6. 기판;
    상기 기판 상에 형성되는 제1 질화물계 반도체층, 상기 제1 질화물계 반도체층 상에 형성되는 제2 질화물계 반도체층 및 상기 제1 질화물계 반도체층과 상기 제2 질화물계 반도체층 사이에 개재되는 활성층을 포함하는 발광 적층체;
    상기 발광 적층체의 상면에 형성되는 절연층;
    상기 절연층 상에 형성되고, 상면의 크기가 하면의 크기보다 작고, 단면이 사다리꼴 형태를 갖는 돌출부;
    상기 발광 적층체의 상면, 상기 절연층의 상면 및 상기 돌출부의 상면을 덮고, 상기 발광 적층체의 상면, 상기 절연층의 상면 및 상기 돌출부의 상면을 따라 일정한 두께로 형성되는 투명 전도층; 및
    상기 투명 전도층 상에서 상기 돌출부의 경사진 측면 중 적어도 하나의 측면을 덮는 전극부; 를 포함하고,
    상기 돌출부는 상기 투명 전도층과 동일한 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  7. 제1 질화물계 반도체층, 상기 제1 질화물계 반도체층 상에 형성되는 제2 질화물계 반도체층 및 상기 제1 질화물계 반도체층과 상기 제2 질화물계 반도체층 사이에 개재되는 활성층을 포함하는 발광 적층체;
    상기 발광 적층체의 상면에 형성되는 전류 확산 방지층;
    상기 전류 확산 방지층 상에 형성되고, 하면의 폭의 크기가 상면의 폭의 크기보다 큰 사다리꼴 형태의 단면을 갖는 제1 돌출부 및 제2 돌출부;
    상기 전류 확산 방지층의 상면에서 상기 제1 돌출부 및 상기 제2 돌출부의 상면을 따라 일정한 두께로 형성되는 투명 전도층; 및
    상기 투명 전도층 상에서 상기 제1 돌출부와 상기 제2 돌출부의 사이에 형성되고, 상기 제1 돌출부의 상면의 일부 및 상기 제2 돌출부의 상면의 일부를 덮으며 연장되는 전극부;를 포함하는 발광 소자.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 돌출부와 상기 제2 돌출부는 서로 소정 거리만큼 이격되는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 돌출부는 상면, 상기 상면의 크기보다 큰 하면, 상기 상면과 하면을 연결하고 상기 하면에 대하여 제1 각도로 경사진 제1 측면부 및 상기 제1 측면부에 대칭되고 상기 하면에 대하여 제2 각도로 경사진 제2 측면부를 포함하고,
    상기 제2 돌출부는 상기 제2 측면부에 인접하고, 상기 제1 각도와 동일한 제3 각도로 경사진 제3 측면부, 상기 제3 측면부와 대칭되고 상기 제2 각도와 동일한 제4 각도로 경사진 제4 측면부를 포함하고,
    상기 제1 측면부 및 상기 제4 측면부 상에는 상기 전극부가 형성되지 않고,
    상기 제1 측면부 및 상기 제4 측면부 상에 형성된 상기 투명 전도층이 노출되는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  10. 제7 항에 있어서,
    상기 전극부의 중앙부는 상기 제1 돌출부와 상기 제2 돌출부의 사이에서 상기 전류 확산 방지층 상에 형성되고, 상기 전극부의 양 측부는 각각 상기 제1 돌출부의 상면의 일부, 상기 제2 돌출부의 상면의 일부를 덮으며,
    상기 전극부의 중앙부의 하면의 레벨은 상기 전극부의 양 측부의 하면의 레벨보다 낮은 것을 특징으로 하는 발광 소자.
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