KR20120133836A - Light emitting device - Google Patents
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Abstract
실시예에 따른 발광소자는, 지지 기판과, 지지 기판상에 배치된 제1 전극과, 제1 전극 상에 배치되며 제1 반도체층, 제2 반도체층 및 제1 반도체층과 제2 반도체층 사이에 배치되는 활성층을 포함한 발광 구조물과, 제2 반도체층 상의 적어도 일 영역에 형성된 광 추출 구조를 포함하고, 광 추출 구조는 요철부 및 요철부 상의 적어도 일 영역에 형성되고 거칠기를 갖는 러프니스를 포함한다.The light emitting device according to the embodiment includes a support substrate, a first electrode disposed on the support substrate, and a first semiconductor layer, a second semiconductor layer, and a first semiconductor layer and a second semiconductor layer disposed on the first electrode. A light emitting structure including an active layer disposed in the light emitting structure, and a light extracting structure formed in at least one region on the second semiconductor layer, wherein the light extracting structure includes roughness and roughness formed in at least one region on the uneven portion. do.
Description
실시예는 발광소자에 관한 것이다. An embodiment relates to a light emitting element.
LED(Light Emitting Diode; 발광 다이오드)는 화합물 반도체의 특성을 이용해 전기 신호를 적외선, 가시광선 또는 빛의 형태로 변환시키는 소자로, 가정용 가전제품, 리모콘, 전광판, 표시기, 각종 자동화 기기 등에 사용되고, 점차 LED의 사용 영역이 넓어지고 있는 추세이다.LED (Light Emitting Diode) is a device that converts electrical signals into infrared, visible light or light using the characteristics of compound semiconductors. It is used in household appliances, remote controls, display boards, The use area of LED is becoming wider.
보통, 소형화된 LED는 PCB(Printed Circuit Board) 기판에 직접 장착하기 위해서 표면실장소자(Surface Mount Device)형으로 만들어지고 있고, 이에 따라 표시소자로 사용되고 있는 LED 램프도 표면실장소자 형으로 개발되고 있다. 이러한 표면실장소자는 기존의 단순한 점등 램프를 대체할 수 있으며, 이것은 다양한 칼라를 내는 점등표시기용, 문자표시기 및 영상표시기 등으로 사용된다.In general, miniaturized LEDs are made of a surface mounting device for mounting directly on a PCB (Printed Circuit Board) substrate, and an LED lamp used as a display device is also being developed as a surface mounting device type . Such a surface mount device can replace a conventional simple lighting lamp, which is used for a lighting indicator for various colors, a character indicator, an image indicator, and the like.
이와 같이 LED의 사용 영역이 넓어지면서, 생활에 사용되는 전등, 구조 신호용 전등 등에 요구되는 휘도가 높이지는 바, LED의 발광휘도를 증가시키는 것이 중요하다. As the use area of the LED is widened as described above, it is important to increase the luminance of the LED as the brightness required for a lamp used in daily life and a lamp for a structural signal is increased.
실시예는 러프니스가 형성된 광 추출 구조를 포함하여 배광분포가 개선되고 광 추출 효율이 향상된 발광소자를 제공한다.The embodiment includes a light extraction structure in which roughness is formed to provide a light emitting device having improved light distribution and improved light extraction efficiency.
실시예에 따른 발광소자는, 지지 기판과, 지지 기판상에 형성된 제1 전극과, 제1 전극 상에 형성되며 제1 반도체층, 제2 반도체층 및 제1 반도체층과 제2 반도체층 사이에 배치되는 활성층을 포함한 발광 구조물과, 제2 반도체층 상의 적어도 일 영역에 형성된 광 추출 구조를 포함하고, 광 추출 구조는 요철부 및 요철부 상의 적어도 일 영역에 형성되고 거칠기를 갖는 러프니스를 포함한다.The light emitting device according to the embodiment includes a support substrate, a first electrode formed on the support substrate, and a first semiconductor layer, a second semiconductor layer, and a first semiconductor layer and a second semiconductor layer formed on the first electrode. A light emitting structure including an active layer disposed thereon, and a light extracting structure formed in at least one region on the second semiconductor layer, wherein the light extracting structure includes roughness portions and roughness formed in at least one region on the irregularities portion and having roughness. .
실시예에 따른 발광소자는 러프니스가 형성된 광 추출 구조를 포함하여 배광분포가 개선되고 광 추출 효율이 향상될 수 있다.The light emitting device according to the embodiment may include a light extraction structure in which roughness is formed, thereby improving light distribution and improving light extraction efficiency.
도 1a는 실시예에 따른 발광소자의 단면도,
도 1b는 도 1a의 A 영역을 확대한 확대도,
도 2a는 실시예에 따른 발광소자의 단면도,
도 2b는 실시예에 따른 발광소자의 단면도,
도 2c는 실시예에 따른 발광소자의 단면도,
도 3a는 종래 기술에 따른 발광소자의 광 추출 구조를 나타낸 참조도,
도 3b는 종래 기술에 따른 발광소자의 배광 분포를 나타낸 참조도,
도 4a는 실시예에 따른 발광소자의 광 추출 구조를 나타낸 참조도,
도 4b는 실시예에 따른 발광소자의 배광 분포를 나타낸 참조도,
도 5 내지 도 10은 실시예에 따른 발광소자의 제조공정을 나타낸 순서도,
도 11은 실시예에 따른 발광소자를 포함한 발광소자 패키지의 사시도,
도 12는 실시예에 따른 발광소자를 포함한 발광소자 패키지의 단면도,
도 13은 실시예에 따른 발광소자를 포함한 발광소자 패키지의 단면도,
도 14는 실시예에 따른 발광소자를 포함하는 조명 장치를 도시한 사시도,
도 15는 도 11의 조명 장치의 C-C' 단면을 도시한 단면도,
도 16은 실시예에 따른 발광소자를 포함하는 액정표시장치의 분해 사시도, 그리고
도 17은 실시예에 따른 발광소자를 포함하는 액정표시장치의 분해 사시도이다.1A is a cross-sectional view of a light emitting device according to an embodiment;
FIG. 1B is an enlarged view of a region A of FIG. 1A;
2A is a cross-sectional view of a light emitting device according to the embodiment;
2B is a cross-sectional view of a light emitting device according to the embodiment;
2C is a cross-sectional view of a light emitting device according to the embodiment;
3A is a reference view showing a light extraction structure of a light emitting device according to the prior art;
3B is a reference diagram showing a light distribution of a light emitting device according to the prior art;
4A is a reference diagram illustrating a light extraction structure of a light emitting device according to an embodiment;
4B is a reference diagram illustrating a light distribution of a light emitting device according to an embodiment;
5 to 10 is a flow chart showing a manufacturing process of the light emitting device according to the embodiment,
11 is a perspective view of a light emitting device package including a light emitting device according to the embodiment;
12 is a cross-sectional view of a light emitting device package including a light emitting device according to the embodiment;
13 is a cross-sectional view of a light emitting device package including a light emitting device according to the embodiment;
14 is a perspective view showing a lighting device including a light emitting device according to the embodiment;
15 is a cross-sectional view showing a section CC ′ of the lighting apparatus of FIG. 11;
16 is an exploded perspective view of a liquid crystal display device including the light emitting device according to the embodiment;
17 is an exploded perspective view of a liquid crystal display including the light emitting device according to the embodiment.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 공정 단계들, 잘 알려진 소자 구조 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention, and methods of achieving the same will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Thus, in some embodiments, well known process steps, well known device structures, and well-known techniques are not specifically described to avoid an undesirable interpretation of the present invention. Like reference numerals refer to like elements throughout.
본 발명에 따른 실시 예의 설명에 있어서, 각 element의 " 상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)(on or under)”으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향 뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.In the description of the embodiment according to the present invention, when described as being formed on the "on or under" of each element, the (up) or down (on) or under) includes both two elements being directly contacted with each other or one or more other elements are formed indirectly between the two elements. Also, when expressed as "on or under", it may include not only an upward direction but also a downward direction with respect to one element.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. It is noted that the terms "comprises" and / or "comprising" used in the specification are intended to be inclusive in a manner similar to the components, steps, operations, and / Or additions.
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 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in the present specification may be used in a sense that can be commonly understood by those skilled in the art. Also, commonly used predefined terms are not ideally or excessively interpreted unless explicitly defined otherwise.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기와 면적은 실제크기나 면적을 전적으로 반영하는 것은 아니다. The thickness and size of each layer in the drawings are exaggerated, omitted, or schematically shown for convenience and clarity of explanation. Also, the size and area of each component do not entirely reflect actual size or area.
비록 제1, 제2 등의 용어가 여러 가지 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이러한 요소들. 성분들. 영역들. 층들 및/또는 지역들은 이러한 용어에 의해 한정되어서는 안 될 것이다.Although the terms first, second, etc. may be used to describe various elements, components, regions, layers and / or regions, such elements. Ingredients. Areas. Layers and / or regions should not be limited by this term.
또한, 실시 예에서 발광소자의 구조를 설명하는 과정에서 언급하는 각도와 방향은 도면에 기재된 것을 기준으로 한다. 명세서에서 발광소자를 이루는 구조에 대한 설명에서, 각도에 대한 기준점과 위치관계를 명확히 언급하지 않은 경우, 관련 도면을 참조하도록 한다.In addition, the angle and direction mentioned in the process of describing the structure of the light emitting device in the embodiment are based on those described in the drawings. In the description of the structure of the light emitting device in the specification, reference points and positional relationship with respect to angles are not explicitly referred to, refer to the related drawings.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 실시예에 따른 발광소자(100)는, 지지 기판(110)과, 지지 기판(110)상에 제1 전극(130)과, 제1 전극(130) 상에 배치되며 제1 반도체층(142), 제2 반도체층(146) 및 제1 반도체층(142)과 제2 반도체층(146) 사이에 배치되는 활성층(144)을 포함한 발광 구조물(140)과, 제2 반도체층(146) 상의 적어도 일 영역에 형성된 광 추출 구조(150)를 포함하고, 광 추출 구조(150)는 요철부(152) 및 요철부(152) 상의 적어도 일 영역에 형성된 러프니스(154)를 포함한다.1A and 1B, the
지지기판(110)은 열전도성이 우수한 물질을 이용하여 형성할 수 있으며, 또한 전도성 물질로 형성할 수 있는데, 금속 물질 또는 전도성 세라믹을 이용하여 형성할 수 있다. 지지기판(110)은 단일층으로 형성될 수 있고, 이중 구조 또는 그 이상의 다중 구조로 형성될 수 있다.The
즉, 지지기판(110)은 금속, 예를 들어 Au, Ni, W, Mo, Cu, Al, Ta, Ag, Pt, Cr중에서 선택된 어느 하나로 형성하거나 둘 이상의 합금으로 형성할 수 있으며, 서로 다른 둘 이상의 물질을 적층하여 형성할 수 있다. 또한 지지기판(110)은 Si, Ge, GaAs, ZnO, SiC, SiGe, GaN, Ga2O3 와 같은 캐리어 웨이퍼로 구현될 수 있다. That is, the
이와 같은 지지기판(110)은 발광소자(100)에서 발생하는 열의 방출을 용이하게 하여 발광소자(100)의 열적 안정성을 향상시킬 수 있다.The
지지기판(100) 상에는 확산 방지층(120)이 배치될 수 있다. 확산 방지층(120)은 금속의 확산을 방지하는 물질로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 텅스텐(W), 니켈(Ni), 루테늄(Ru), 몰리브덴(Mo), 이리듐(Ir), 로듐(Rh), 탄탈(Ta), 하프늄(Hf), 지르코늄(Zr), 니오브(Nb), 바나듐(V), 철(Fe), 티타늄(Ti) 중 적어도 하나 또는 둘 이상의 합금을 포함할 수 있고, 이에 한정하지 아니한다.The
확산 방지층(120)은 발광 소자(100)의 제조 공정상 발생할 수 있는 깨짐, 또는 박리와 같은 기계적 손상을 최소화할 수 있다. 또한, 확산 방지층(120)은 지지기판(110) 또는 결합층(111)을 구성하는 금속 물질이 발광 구조물(140)로 확산되는 것을 방지할 수 있다.The
확산 방지층(120)은 스퍼터링 증착 방법을 사용하여 형성할 수 있다. 스퍼터링 증착 방법을 사용할 경우, 이온화된 원자를 전기장에 의해 가속시켜, 전도층(120)의 소스 재료(source material)에 충돌시키면, 소스 재료의 원자들이 튀어나와 증착된다. 또한, 실시예에 따라 전기 화학적인 금속 증착 방법이나, 유테틱 메탈을 이용한 본딩 방법 등을 사용할 수도 있다. 실시예에 따라 확산 방지층(120)은 복수의 층으로 형성될 수도 있다. The
지지기판(110)과 확산 방지층(120) 사이에는 지지기판(110)과 확산 방지층(120)의 결합을 위하여 결합층(111)이 형성될 수 있다. 결합층(111)은 예를 들어, 금(Au), 주석(Sn), 인듐(In), 은(Ag), 니켈(Ni), 나이오븀(Nb), 알루미늄(Al), 팔라듐(Pd), 및 구리(Cu) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The
한편, 확산 방지층(120) 상에는 제1 전극(130)이 형성될 수 있으며, 제1 전극(130)은 오믹층(ohmic layer)(미도시), 반사층(reflective layer)(미도시), 본딩층(bonding layer)(미도시) 중 적어도 한 층을 포함할 수 있다. 예를 들어 제1 전극(130)은 오믹층/반사층/본딩층의 구조이거나, 오믹층/반사층의 적층 구조이거나, 반사층(오믹 포함)/본딩층의 구조일 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 예컨대, 제1 전극(130)은 본딩층상에 반사층 및 오믹층이 순차로 적층된 형태일 수 있다.The
반사층(미도시)은 오믹층(미도시) 및 본딩층(미도시) 사이에 배치될 수 있으며, 반사특성이 우수한 물질, 예를들어 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 및 이들의 선택적인 조합으로 구성된 물질 중에서 형성되거나, 상기 금속 물질과 IZO, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, ATO 등의 투광성 전도성 물질을 이용하여 다층으로 형성할 수 있다. 또한 반사층(미도시)은 IZO/Ni, AZO/Ag, IZO/Ag/Ni, AZO/Ag/Ni 등으로 적층할 수 있다. 또한 반사층(미도시)을 발광 구조물(140)(예컨대, 제1 반도체층(142)과 오믹 접촉하는 물질로 형성할 경우, 오믹층(미도시)은 별도로 형성하지 않을 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.The reflective layer (not shown) may be disposed between the ohmic layer (not shown) and the bonding layer (not shown), and have excellent reflective properties, for example, Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg , Zn, Pt, Au, Hf, or a combination of these materials, or a combination of these materials or IZO, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, ATO, to form a multi-layer using a transparent conductive material such as Can be. Further, the reflective layer (not shown) can be laminated with IZO / Ni, AZO / Ag, IZO / Ag / Ni, AZO / Ag / Ni and the like. In addition, when the reflective layer (not shown) is formed of a material in ohmic contact with the light emitting structure 140 (eg, the first semiconductor layer 142), the ohmic layer (not shown) may not be separately formed, but is not limited thereto. Do not.
오믹층(미도시)은 발광 구조물(140)의 하면에 오믹 접촉되며, 층 또는 복수의 패턴으로 형성될 수 있다. 오믹층(미도시)은 투광성 전극층과 금속이 선택적으로 사용될 수 있으며, 예를 들어, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide), IrOx, RuOx, RuOx/ITO, Ni, Ag, Ni/IrOx/Au, 및 Ni/IrOx/Au/ITO 중 하나 이상을 이용하여 단층 또는 다층으로 구현할 수 있다. 오믹층(미도시)은 제1 반도체층(142)에 캐리어의 주입을 원활히 하기 위한 것으로, 반드시 형성되어야 하는 것은 아니다.The ohmic layer (not shown) is in ohmic contact with the bottom surface of the
또한 제1 전극(130)은 본딩층(미도시)을 포함할 수 있으며, 이때 본딩층(미도시)은 배리어 금속(barrier metal), 또는 본딩 금속, 예를 들어, Ti, Au, Sn, Ni, Cr, Ga, In, Bi, Cu, Ag 또는 Ta 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며 이에 한정하지 않는다. In addition, the
한편, 제1 전극(130)과 후술하는 발광 구조물(140) 사이에는 전류제한층(CBL : Current Blocking Layer)(135)이 형성될 수 있다. Meanwhile, a
전류제한층(135)은 전기 절연성을 갖는 재질, 제1 전극(130) 또는 접착층(111)보다 전기 전도성이 낮은 재질, 및 제1 반도체층(142)과 쇼트키 접촉을 형성하는 재질 중 적어도 하나를 이용하여 형성될 수 있으며, 예를 들어, Si3N4, Al2O3, TiOx, TiO2, Ti, Al, Cr 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The current limiting
제1 전극(130)과 발광 구조물(140) 사이에 전류제한층(135)이 형성됨으로써, 전류 군집현상이 방지될 수 있다. 한편, 전류제한층(135)은 제2 반도체층(146)상에 형성될 수 있는 제2 전극층(미도시)과 수직방향으로 적어도 일 영역이 중첩되게 형성될 수 있다.Since the current limiting
제1 전극(130) 상에는 발광 구조물(140)이 배치될 수 있다. 발광 구조물(140)은 적어도 제1 반도체층(142), 활성층(144) 및 제2 반도체층(146)을 포함할 수 있고, 제1 반도체층(142)과 제2 반도체층(146) 사이에 활성층(144)이 개재된 구성으로 이루어질 수 있다.The
제1 반도체층(142)은 활성층(144)에 정공을 주입하도록 p형 반도체층으로 구현될 수 있다. 제1 반도체층(142)은 예를들어, InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN 등에서 선택될 수 있으며, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등의 p형 도펀트가 도핑될 수 있다.The
상기 제1 반도체층(142) 상에는 활성층(144)이 배치될 수 있다. 활성층(144)은 3족-5족 원소의 화합물 반도체 재료를 이용하여 단일 또는 다중 양자 우물 구조, 양자 선(Quantum-Wire) 구조, 또는 양자 점(Quantum Dot) 구조 등으로 형성될 수 있다.An
활성층(144)이 양자우물구조로 형성된 경우 예컨데, InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0 ≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 우물층과 InaAlbGa1 -a- bN (0≤a≤1, 0 ≤b≤1, 0≤a+b≤1)의 조성식을 갖는 장벽층을 갖는 단일 또는 다중 양자우물구조를 갖을 수 있다. 우물층은 장벽층의 밴드 갭보다 작은 밴드 갭을 갖는 물질로 형성될 수 있다.If the
활성층(144)의 위 또는/및 아래에는 도전성 클래드층(미도시)이 형성될 수 있다. 도전성 클래드층(미도시)은 AlGaN계 반도체로 형성될 수 있으며, 상기 활성층(144)의 밴드 갭보다는 큰 밴드 갭을 가질 수 있다.A conductive clad layer (not shown) may be formed on or under the
한편, 활성층(144)과 제1 반도체층(142) 사이에 중간층(미도시)이 형성될 수 있으며, 중간층(미도시)은 고 전류 인가시 제2 반도체층(146)으로부터 활성층(144)으로 주입되는 전자가 활성층(144)에서 재결합되지 않고 제1 반도체층(142)으로 흐르는 현상을 방지하는 전자 차단층(Electron blocking layer)일 수 있다. 중간층(미도시)은 활성층(144)에 포함된 장벽층의 밴드갭보다 큰 밴드갭을 가질 수 있으며, p 형 AlGaN 과 같은 Al 을 포함한 반도체층으로 형성될 수 있고, 이에 한정하지 아니한다. 중간층(미도시)은 활성층(144)보다 상대적으로 큰 밴드갭을 가짐으로써, 제2 반도체층(146)으로부터 주입된 전자가 활성층(144)에서 재결합되지 않고 제1 반도체층(142)으로 주입되는 현상을 방지할 수 있다. 이에 따라 활성층(144)에서 전자와 정공의 재결합 확률을 높이고 누설전류를 방지할 수 있다.Meanwhile, an intermediate layer (not shown) may be formed between the
활성층(144) 상에는 제2 반도체층(146)이 위치할 수 있다. 제2 반도체층(146)은 n형 반도체층으로 구현될 수 있으며, 활성층(144)에 전자를 제공할 수 있다. 제2 반도체층(146)은 예를 들어, InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤≤≤의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN 등에서 선택될 수 있으며, Si, Ge, Sn 등의 n형 도펀트가 도핑될 수 있다.The
상술한 제1 반도체층(142), 활성층(144), 중간층(미도시) 및 제2 반도체층(146)은 예를 들어, 유기금속 화학 증착법(MOCVD; Metal Organic Chemical Vapor Deposition), 화학 증착법(CVD; Chemical Vapor Deposition), 플라즈마 화학 증착법(PECVD; Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition), 분자선 성장법(MBE; Molecular Beam Epitaxy), 수소화물 기상 성장법(HVPE; Hydride Vapor Phase Epitaxy), 스퍼터링(Sputtering) 등의 방법을 이용하여 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.The
또한, 제1 반도체층(142) 및 제2 반도체층(146) 내의 도전형 도펀트의 도핑 농도는 균일 또는 불균일하게 형성될 수 있다. 즉, 복수의 반도체층은 다양한 도핑 농도 분포를 갖도록 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.In addition, the doping concentrations of the conductive dopants in the
또한, 제1 반도체층(142)이 n 형 반도체층으로 구현되고, 제2 반도체층(146)이 p형 반도체층으로 구현될 수 있으며, 제2 반도체층(146) 상에는 n형 또는 p형 반도체층을 포함하는 제3 반도체층(미도시)이 형성될 수도 있다. 이에 따라, 발광 소자(100)는 np, pn, npn, pnp 접합 구조 중 적어도 어느 하나를 가질 수 있다. In addition, the
발광 구조물(140)의 상부에는 광 추출 구조(150)가 포함될 수 있다. The
광 추출 구조(150)는 제2 반도체층(146)의 상부 표면의 일부 또는 전체 영역에 형성될 수 있다. 광 추출 구조(150)는 제2 반도체층(146)의 상면의 적어도 일 영역에 대해 에칭을 수행함으로써 형성될 수 있으며 이에 대해 한정하지 않는다. 상기 에칭 과정은 습식 또는/및 건식 에칭 공정을 포함하며, 에칭 과정을 거침에 따라서, 제2 반도체층(146)의 상면은 광 추출 구조(150)를 형성하는 요철부(152)를 포함할 수 있다. The
요철부(152)는 규칙적인 형상 및 배열을 갖도록 형성될 수 있으며, 불규칙한 형상 및 배열을 갖도록 형성될 수도 있고, 이에 대해 한정하지는 않는다. 요철부(152)는 평탄하지 않는 상면으로서, 랜덤한 형상의 수개의 요철이 배열되거나 소정의 패턴을 형성하여 텍스쳐(texture) 패턴, 요철 패턴, 평탄하지 않는 패턴(uneven pattern) 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 이에 한정하지 아니한다.The
요철부(152)는 측 단면이 원기둥, 다각기둥, 원뿔, 다각뿔, 원뿔대, 다각뿔대 등 다양한 형상을 갖도록 형성될 수 있으며, 바람직하게 뿔 형상을 포함한다.Concave-
한편, 상기 광 추출 구조(150)는 PEC(photo electro chemical) 등의 방법으로 형성될 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다. 광 추출 구조(150)가 제2 반도체층(146)의 상부면에 형성됨에 따라서 활성층(144)으로부터 생성된 빛이 제2 반도체층(146)의 상부면으로부터 전반사되어 재흡수되거나 산란되는 것이 방지될 수 있으므로, 발광소자(100)의 광 추출 효율의 향상에 기여할 수 있다.The
한편, 도 1b를 참조하면, 실시예에 따른 상기 광 추출 구조(150)는 상술한 요철부(152)의 표면의 적어도 일 영역에 형성된 러프니스(154)를 포함할 수 있다. 여기서, 러프니스(154)는 상기 요철부(152)의 표면의 적어도 일 영역에 형성된 소정의 거칠기를 갖는 영역을 뜻하는 것으로 정의한다.Meanwhile, referring to FIG. 1B, the
제2 반도체층(146) 상에 광 추출 구조(152)가 소정의 거칠기를 갖는 러프니스(154)가 형성된 요철부를 포함함으로써, 활성층(144)으로부터 생성된 빛이 제2 반도체층(146)의 상부면으로부터 전반사되어 재흡수되거나 산란되는 것이 방지되어 광 추출 효율이 개선될 수 있다. 또한, 활성층(144)으로부터 생성된 광이 러프니스(154)를 통과하게 됨으로써 보다 큰 범위의 진행방향을 가질 수 있으므로 발광소자(100)의 배광 분포가 개선될 수 있다.The
한편, 러프니스(154)의 폭 및 높이는, 지나치게 크거나 작을 경우 발광소자(100)의 배광 분포 개선 효과가 확보되지 않을 수 있으며 제조 비용이 증가할 수 있으므로, 활성층(144)에서 생성되는 광의 파장을 λ 라 할 때, λ/4 이상, λ/2 이하의 크기를 가질 수 있다. 예를 들면, 러프니스(154)의 폭 및 높이는 2Å 내지 0.5um로 형성할 수 있다.On the other hand, when the width and height of the
도 2a 및 도 2b는 실시예에 따른 발광소자의 단면도이다.2A and 2B are cross-sectional views of light emitting devices according to the embodiment.
도 2a 및 도 2b 를 참조하면, 실시예에 따른 발광소자 (200)는 발광 구조물(240)을 포함하며, 발광 구조물(240)은 제2 반도체층(246)을 포함하고, 제2 반도체층(246)의 각 영역에 따라서 상이한 Al 함량을 가질 수 있다. 2A and 2B, the
제2 반도체층(246)은 AlxGa1 - xN (0≤x≤1)로 형성될 수 있으며, 러프니스(254)가 형성되는 제2 반도체층(246)의 상부 영역은 하부 영역보다 높은 Al 함량을 갖게 형성될 수 있다. 이에 따라서, 제2 반도체층(246)을 형성하는 AlxGa1 - xN 의 x 값은 하부 영역에서 상부 영역으로 갈수록 큰 값을 갖게 형성될 수 있으며, 각 영역의 x 값은 0 내지 0.99 의 값을 가질 수 있다.The
습식 식각방법을 이용하여, 광 추출 구조(250)를 형성하는 경우, KOH, NaOH 전해질을 사용할 수 있다. 식각 공정 수행시, 발광 구조물(240)의 표면에서 Ga3 + 이온이 KOH 혹은 NaOH 용액의 OH 이온과 결합하여 용액속으로 분해된다. Ga3 + 이온이 분리되면 N3 - 이온은 N2로 결합되어 기포를 형성하고 전자는 전극을 통하여 방출된다. When the
즉, GaN계열의 제2 반도체층(246)의 Ga원소와 KOH, NaOH중 OH-기가 결합하여, 용액속으로 분해됨으로써, 식각이 수행되고 광 추출 구조(250)가 형성될 수 있다.That is, the Ga element of the GaN-based
식각용 전해질은 NaOH와 KOH 전해질로 한정하지 않으며, 제2 반도체층(246)의 금속원소와 반응할 수 있는 원소를 갖는 전해질의 경우 모두 적용가능하다. The etching electrolyte is not limited to NaOH and KOH electrolytes, and any of the electrolytes having an element capable of reacting with the metal element of the
한편, AlGaN 은 GaN 보다 원자 결합력이 크기 때문에, 에칭에 의해서 GaN 이 식각됨에도 불구하고 AlGaN 은 결합을 유지할 수 있다. 광 추출 구조(250)를 형성하기 위해서 제2 반도체층(246)의 상면을 습식 에칭할 때, 제2 반도체층(246)이 상부 영역이 Al 함량이 높은 AlGaN 을 포함하기 때문에, 상부 영역의 GaN 이 식각되어 제거될 때 GaN 표면에 AlGaN 이 잔존하여 식각 공정을 통해 형성된 요철부(252)의 표면에 러프니스(254)가 형성될 수 있다. On the other hand, since AlGaN has a larger atomic bonding force than GaN, AlGaN can maintain a bond even though GaN is etched by etching. When wet etching the upper surface of the
또한, 제2 반도체층(246)의 하부 영역은 상부 영역보다 작은 Al 함량을 가져서, 활성층(244)과 제2 층(246b) 사이의 격자상수 차이가 완화될 수 있으며, 발광소자(200)의 신뢰성 및 발광 효율이 개선될 수 있다.In addition, since the lower region of the
한편, 도 2b 를 참조하면, 제2 반도체층(240)은 제1 층(246a) 및 제2 층(246b)을 포함하며, 제2 층(246b) 은 제1 층(246a)보다 큰 Al 함량을 가질 수 있다.Meanwhile, referring to FIG. 2B, the
제2 반도체층(246)이 상부 영역에 제2 층(246b) 이 포함되며 제2 층(246b)의 Al 함유량이 제1 층(246a)보다 큰 경우, 광 추출 구조(250)를 형성하기 위해서 제2 반도체층(246)의 상면을 습식 에칭할 때 식각된 GaN 표면에 AlGaN 이 잔존하여 식각 공정을 통해 형성된 요철부(252)의 표면에 러프니스(254)가 형성될 수 있다. In the case where the
또한, 제2 층(246b)보다 Al 함량이 적거나, 또는 Al 을 함유하지 않은 제 1층(246a)이 제2 층(246b)과 활성층 사이에 형성됨으로써, 활성층(244)과 제2 층(246b) 사이의 격자상수 차이가 완화될 수 있다.In addition, since the
한편, 제2 층(246b)이 두꺼울 경우, 격자상수 차이로 인해 발광소자(200)의 발광 효율이 저하될 수 있으며, 얇을 경우 광 추출 구조(250)의 러프니스(254) 형성이 저해될 수 있으므로, 제2 층(246b)의 두께는 0.5 um 내지 2 um 일 수 있다.On the other hand, when the
한편, 도 2c 에 도시된 바와 같이, 제2 반도체층(246)은 수개의 층(246a, 246b, 246c, 246d)을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다. Meanwhile, as shown in FIG. 2C, the
즉, 제2 반도체층(246)은 Al의 함량에 따라서 서로 상이한 Al 함량을 갖는 수개의 층(246a, 246b, 246c, 246d)을 포함할 수 있다. 이때, 러프니스(254)가 형성되는 상부 영역의 층(246d)의 Al 함량은 하부 영역에 형성된 층(246a)보다 높은 Al 함량을 갖도록 형성될 수 있다. 따라서, 제 2 반도체층(246)의 Al 함량은 계단형으로 순차적 증가를 나타낼 수 있다.That is, the
제2 층(246b)이 수개의 층(246a, 246b, 246c, 246d)을 포함한 다층 구조를 가지며 각 층(246a, 246b, 246c, 246d)의 Al 함량이 하부 층에서 상부 층으로 갈수록 큰 값을 갖게 형성됨으로써, 제2 반도체층(246)의 격자상수 차이가 완화될 수 있으며, 발광소자(200)의 신뢰성 및 발광 효율이 개선될 수 있다.The
도 3a 및 도 3b는 종래 기술에 따른 광 추출 구조 및 배광 분포를 나타낸 참조도이며, 도 4a 및 도 4b는 실시예에 따른 광 추출 구조 및 배광 분포를 나타낸 참조도이다.3A and 3B are reference views illustrating a light extraction structure and light distribution according to the prior art, and FIGS. 4A and 4B are reference views illustrating a light extraction structure and light distribution according to an embodiment.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 종래 기술에 따른 광 추출 구조(350)는, 요철부(352)를 포함하며, 요철부(352)의 표면은 소정의 각을 갖는 매끄러운 경사면을 가짐을 확인할 수 있다.3A and 3B, the
따라서, 종래 기술에 따른 발광소자(300)는 활성층에서 생성된 광의 지향각이 제한되고 배광 분포 또한 제한됨을 확인할 수 있다.Therefore, the
이에 비하여, 도 4a를 참조하면, 실시예에 따른 광 추출 구조(450)는, 요철부(452)를 포함하며, 요철부(452)의 표면에는 거칠기를 갖는 러프니스(454)가 형성된다.In contrast, referring to FIG. 4A, the
따라서, 도 4b에 도시된 바와 같이 실시예에 따른 발광소자(400)는 활성층에서 생성된 광이 넓은 범위의 지향각을 갖고 넓은 영역의 배광 분포를 가지며 광 추출 효율이 개선될 수 있다.Thus, as shown in FIG. 4B, the
도 5 내지 도 10 은 실시예에 따른 발광소자에 포함될 수 있는 발광 구조물의 형성 과정을 도시하는 공정도이다. 도 5 내지 도 7은 각 공정 단계 별 발광 구조물의 단면도를 도시한다. 5 to 10 are process diagrams illustrating a process of forming a light emitting structure that may be included in a light emitting device according to an embodiment. 5 to 7 illustrate cross-sectional views of light emitting structures for each process step.
우선, 도 5를 참조하면 성장 기판(501) 상에 제2 반도체층(546)이 성장될 수 있다. First, referring to FIG. 5, the
실시예에 따라서, 제2 반도체층(546)은, 먼지 Al 함유량이 큰 제2 층(548)이 성장되고, 이어서 Al 함유량이 제2 층(548)보다 작은 제1 층(547)이 성장될 수 있다. 상술한 바와 같이, 제2 층(548)은 0.5 um 내지 2 um 의 두께를 가질 수 있다.According to an embodiment, in the
도 6을 참조하면, 제2 반도체층(546) 상에 활성층(544)이 형성될 수 있으며, 이어서 도 7을 참조하면, 활성층(544) 상에는 제1 반도체층(542)이 형성될 수 있다. 따라서 활성층(544)은 제1 반도체층(542)과 제2 반도체층(546) 사이에 위치할 수 있다. Referring to FIG. 6, an
이후, 도 8을 참조하면, 제1 반도체층(542) 상에 지지 기판(510)을 본딩하며 성장 기판(501)을 제거할 수 있다.Subsequently, referring to FIG. 8, the
지지 기판(510)과 발광 구조물(540) 사이에는 도 8에 도시된 바와 같이, 결합층(511), 확산 방지층(520), 제1 전극(530) 및 전류 제한층(535)이 배치될 수 있다. As illustrated in FIG. 8, a
성장 기판(501)은 레이저 리프트 오프(Laser Lift Off) 또는 에칭 중 적어도 하나의 방법에 의해 제거될 수 있으며, 이에 한정하지는 않는다. The
도 9 및 도 10을 참조하면, 발광 구조물(540)의 상면에 요철부(552)를 갖는 광 추출 구조(550)를 형성할 수 있다. 광 추출 구조(550)는 일 예로 습식 식각 공정에 의해 형성될 수 있으며, 습식 식각 공정은 예컨대 수산화칼륨(KOH), 또는 수산화나트륨(NaOH)과 같은 식각액이 담겨 있는 용기에 성장 기판이 제거된 발광소자(500)가 담가짐으로써 수행될 수 있다.9 and 10, the
도 10은 도 9에 도시된 B 영역을 확대한 확대도이다. 도 10을 참조하면, AlGaN 을 포함한 제2 층(548)이 제2 반도체층(546) 상부에 형성됨으로써, 광 추출 구조 형성(550)을 위한 에칭 공정시 AlGaN 이 광 추출 구조(550)의 요철부(552) 표면에 잔류하게 되고, 따라서 광 추출 구조(550)를 형성하는 요철부(552)는 소정의 거칠기를 갖는 러프니스가(554) 형성된 표면을 갖게 형성될 수 있다. FIG. 10 is an enlarged view illustrating region B shown in FIG. 9. Referring to FIG. 10, a
광 추출 구조(550)를 형성하는 요철부(552)가 거칠기를 갖는 러프니스(554)가 형성된 표면을 가짐으로써, 발광소자(500)의 배광 분포가 개선되고 광 추출 효율이 향상될 수 있다.Since the
도 11 내지 도 13은 실시예에 따른 발광소자 패키지를 나타낸 사시도 및 단면도이다.11 to 13 are a perspective view and a cross-sectional view showing a light emitting device package according to the embodiment.
도 11 내지 도 13을 참조하면, 발광소자 패키지(600)는 캐비티(620)가 형성된 몸체(610), 몸체(610)에 실장되는 제1 및 제2 리드 프레임(640, 650)과, 제1 및 제2 리드 프레임(640, 650)과 전기적으로 연결되는 발광소자(630), 및 발광소자(630)를 덮도록 캐비티(620)에 충진되는 봉지재(미도시)를 포함할 수 있다. 11 to 13, the light emitting
몸체(610)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) 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 몸체(610)는 사출 성형, 에칭 공정 등에 의해 형성될 수 있으나 이에 대해 한정하지는 않는다. The
몸체(610)의 내면은 경사면이 형성될 수 있다. 이러한 경사면의 각도에 따라 발광소자(630)에서 방출되는 광의 반사각이 달라질 수 있으며, 이에 따라 외부로 방출되는 광의 지향각을 조절할 수 있다. An inner surface of the
광의 지향각이 줄어들수록 발광소자(630)에서 외부로 방출되는 광의 집중성은 증가하고, 반대로 광의 지향각이 클수록 발광소자(630)에서 외부로 방출되는 광의 집중성은 감소한다.As the directivity of the light decreases, the concentration of light emitted from the
한편, 몸체(610)에 형성되는 캐비티(620)를 위에서 바라본 형상은 원형, 사각형, 다각형, 타원형 등의 형상일 수 있으며, 모서리가 곡선인 형상일 수도 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.On the other hand, the shape viewed from above the
발광소자(630)는 제1 리드 프레임(640) 상에 실장되며, 예를 들어, 적색, 녹색, 청색, 백색 등의 빛을 방출하는 발광소자 또는 자외선을 방출하는 UV(Ultra Violet) 발광소자일 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 또한, 발광소자(630)는 한 개 이상 실장될 수 있다.The
또한, 발광소자(630)는 그 전기 단자들이 모두 상부 면에 형성된 수평형 타입(Horizontal type)이거나, 또는 상, 하부 면에 형성된 수직형 타입(Vertical type), 또는 플립 칩(flip chip) 모두에 적용 가능하다.In addition, the
봉지재(미도시)는 발광소자(630)를 덮도록 캐비티(620)에 충진될 수 있다.An encapsulant (not shown) may be filled in the
봉지재(미도시)는 실리콘, 에폭시, 및 기타 수지 재질로 형성될 수 있으며, 캐비티(620) 내에 충진한 후, 이를 자외선 또는 열 경화하는 방식으로 형성될 수 있다.The encapsulant (not shown) may be formed of silicon, epoxy, and other resin materials, and may be formed by filling the
또한 봉지재(미도시)는 형광체를 포함할 수 있으며, 형광체는 발광소자(630)에서 방출되는 광의 파장에 종류가 선택되어 발광소자 패키지(600)가 백색광을 구현하도록 할 수 있다. In addition, the encapsulant (not shown) may include a phosphor, and the phosphor may be selected from a wavelength of light emitted from the
이러한 형광체는 발광소자(630)에서 방출되는 광의 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. The phosphor is one of a blue light emitting phosphor, a blue green light emitting phosphor, a green light emitting phosphor, a yellow green light emitting phosphor, a yellow light emitting phosphor, a yellow red light emitting phosphor, an orange light emitting phosphor, and a red light emitting phosphor according to a wavelength of light emitted from the
즉, 형광체는 발광소자(630)에서 방출되는 제1 빛을 가지는 광에 의해 여기 되어 제2 빛을 생성할 수 있다. 예를 들어, 발광소자(630)가 청색 발광 다이오드이고 형광체가 황색 형광체인 경우, 황색 형광체는 청색 빛에 의해 여기되어 황색 빛을 방출할 수 있으며, 청색 발광 다이오드에서 발생한 청색 빛 및 청색 빛에 의해 여기 되어 발생한 황색 빛이 혼색됨에 따라 발광소자 패키지(600)는 백색 빛을 제공할 수 있다. That is, the phosphor may be excited by the light having the first light emitted from the
이와 유사하게, 발광소자(630)가 녹색 발광 다이오드인 경우는 magenta 형광체 또는 청색과 적색의 형광체를 혼용하는 경우, 발광소자(630)가 적색 발광 다이오드인 경우는 Cyan형광체 또는 청색과 녹색 형광체를 혼용하는 경우를 예로 들 수 있다.Similarly, when the
이러한 형광체는 YAG계, TAG계, 황화물계, 실리케이트계, 알루미네이트계, 질화물계, 카바이드계, 니트리도실리케이트계, 붕산염계, 불화물계, 인산염계 등의 공지된 형광체일 수 있다.Such a fluorescent material may be a known fluorescent material such as a YAG, TAG, sulfide, silicate, aluminate, nitride, carbide, nitridosilicate, borate, fluoride or phosphate.
한편, 실시예에 따른 발광소자(630)는 소정의 거칠기를 갖는 러프니스(미도시)가 형성된 광 추출 구조(미도시)를 가짐으로써, 배광 분포가 개선될 수 있으며, 형광체의 열화가 방지되어 발광소자 패키지(600)의 신뢰성 및 발광 효율이 개선될 수 있다.On the other hand, the
제1 및 제2 리드 프레임(640, 650)은 금속 재질, 예를 들어, 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag), 인(P), 알루미늄(Al), 인듐(In), 팔라듐(Pd), 코발트(Co), 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 하프늄(Hf), 루테늄(Ru), 철(Fe) 중에서 하나 이상의 물질 또는 합금을 포함할 수 있다. 또한, 제1 및 제2 리드 프레임(640, 650)은 단층 또는 다층 구조를 가지도록 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.The first and second lead frames 640 and 650 may be formed of a metal material, for example, titanium (Ti), copper (Cu), nickel (Ni), gold (Au), chromium (Cr), and tantalum (Ta). , Platinum (Pt), tin (Sn), silver (Ag), phosphorus (P), aluminum (Al), indium (In), palladium (Pd), cobalt (Co), silicon (Si), germanium (Ge) It may include one or more materials or alloys of hafnium (Hf), ruthenium (Ru), iron (Fe). In addition, the first and second lead frames 640 and 650 may be formed to have a single layer or a multilayer structure, but are not limited thereto.
제1 제2 리드 프레임(640, 650)은 서로 이격되어 서로 전기적으로 분리된다. 발광소자(630)는 제1 및 제2 리드 프레임(640, 650)상에 실장되며, 제1 및 제2 리드 프레임(640, 650)은 발광소자(630)와 직접 접촉하거나 또는 솔더링 부재(미도시)와 같은 전도성을 갖는 재료를 통해서 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 발광소자(630)는 와이어 본딩을 통해 제1 및 제2 리드 프레임(640, 650)과 전기적으로 연결될 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다. 따라서 제1 및 제2 리드 프레임(640, 650)에 전원이 연결되면 발광소자(630)에 전원이 인가될 수 있다. 한편, 수개의 리드 프레임(미도시)이 몸체(610)내에 실장되고 각각의 리드 프레임(미도시)이 발광소자(630)와 전기적으로 연결될 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다.The first second lead frames 640 and 650 are spaced apart from each other and electrically separated from each other. The
한편, 도 13을 참조하면, 실시예에 따른 발광소자 패키지(600)는 광학 시트(680)를 포함할 수 있으며, 광학 시트(680)는 베이스부(682) 및 프리즘 패턴(684)을 포함할 수 있다.Meanwhile, referring to FIG. 13, the light emitting
베이스부(682)는 프리즘 패턴(684)를 형성하기 위한 지지체로서 열적 안정성이 우수하고 투명한 재질로 이루어진 것으로, 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리스틸렌, 및 폴리에폭시로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있으나 이에 한정하지 않는다.The
또한, 베이스부(682)는 형광체(미도시)를 포함할 수 있다. 일 예로 베이스부(682)를 형성하는 재질에 형광체(미도시)를 골고루 분산시킨 상태에서 이를 경화하여 베이스부(682)를 형성할 수 있다. 이와 같이 베이스부(682)를 형성하는 경우는 형광체(미도시)는 베이스부(682) 전체에 균일하게 분포될 수 있다. In addition, the
한편, 베이스부(682) 상에는 광을 굴절하고, 집광하는 입체 형상의 프리즘 패턴(684)이 형성될 수 있다. 프리즘 패턴(684)을 구성하는 물질은 아크릴 레진일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.Meanwhile, a three-
프리즘 패턴(684)은 베이스부(682)의 일 면에서 일 방향을 따라 상호 인접하여 평행하게 배열된 복수의 선형 프리즘을 포함하며, 선형 프리즘의 축 방향에 대한 수직 단면은 삼각형일 수 있다.The
프리즘 패턴(684)은 광을 집광하는 효과가 있기 때문에, 도 6c 의 발광소자 패키지(600)에 광학 시트(680)를 부착하는 경우는 광의 직진성이 향상되어 발광소자 패키지(600)의 광의 휘도가 향상될 수 있다.Since the
한편, 프리즘 패턴(684)에는 형광체(미도시)가 포함될 수 있다.On the other hand, the
형광체(미도시)는 분산된 상태로 프리즘 패턴(684)을 형성하는, 예를 들면 아크릴 레진과 혼합하여 페이스트 또는 슬러리 상태로 만든 후, 프리즘 패턴(684)을 형성함으로써 프리즘 패턴(684) 내에 균일하게 포함될 수 있다.The phosphor (not shown) is uniformly formed within the
이와 같이 프리즘 패턴(684)에 형광체(미도시)가 포함되는 경우는 발광소자 패키지(600)의 광의 균일도 및 분포도가 향상됨은 물론, 프리즘 패턴(684)에 의한 광의 집광효과 외에 형광체(미도시)에 의한 광의 분산효과가 있기 때문에 발광소자 패키지(600)의 지향각을 향상시킬 수 있다.When the phosphor (not shown) is included in the
실시예에 따른 발광소자 패키지(600)는 복수개가 기판 상에 어레이되며, 발광소자 패키지(600)의 광 경로 상에 광학 부재인 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트 등이 배치될 수 있다. 이러한 발광소자 패키지, 기판, 광학 부재는 라이트 유닛으로 기능할 수 있다. 또 다른 실시 예는 상술한 실시 예들에 기재된 발광소자 또는 발광소자 패키지를 포함하는 표시 장치, 지시 장치, 조명 장치로 구현될 수 있으며, 예를 들어, 조명 장치는 램프, 가로등을 포함할 수 있다. A plurality of light emitting device packages 600 according to the exemplary embodiment may be arranged on a substrate, and a light guide plate, a prism sheet, a diffusion sheet, or the like, which is an optical member, may be disposed on an optical path of the light emitting
도 14는 실시예에 따른 발광소자 패키지를 포함하는 조명장치를 도시한 사시도이며, 도 15는 도 14의 조명장치의 C-C' 단면을 도시한 단면도이다.FIG. 14 is a perspective view illustrating a lighting apparatus including a light emitting device package according to an embodiment, and FIG. 15 is a cross-sectional view illustrating a C-C 'cross section of the lighting apparatus of FIG.
도 14 및 도 15를 참조하면, 조명장치(700)는 몸체(710), 몸체(710)와 체결되는 커버(730) 및 몸체(710)의 양단에 위치하는 마감캡(750)을 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 14 and 15, the
몸체(710)의 하부면에는 발광소자 모듈(740)이 체결되며, 몸체(710)는 발광소자 패키지(744)에서 발생된 열이 몸체(710)의 상부면을 통해 외부로 방출할 수 있도록 전도성 및 열발산 효과가 우수한 금속재질로 형성될 수 있다.The lower surface of the
발광소자 패키지(744)는 PCB(742) 상에 다색, 다열로 실장되어 어레이를 이룰 수 있으며, 동일한 간격으로 실장되거나 또는 필요에 따라서 다양한 이격 거리를 가지고 실장될 수 있어 밝기 등을 조절할 수 있다. 이러한 PCB(742)로 MPPCB(Metal Core PCB) 또는 FR4 재질의 PCB 등을 사용할 수 있다.The light emitting
한편, 실시예에 따른 실시예에 따른 발광소자 패키지(744)는 발광소자(미도시)를 포함하며, 발광소자(미도시)는 소정의 거칠기를 갖는 러프니스(미도시)가 형성된 광 추출 구조(미도시)를 가짐으로써, 배광 분포가 개선될 수 있으며 형광체의 열화가 방지되어 발광소자 패키지(744), 및 조명장치(700)의 신뢰성 및 발광 효율이 개선될 수 있다.Meanwhile, the light emitting
커버(730)는 몸체(710)의 하부면을 감싸도록 원형의 형태로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않음은 물론이다.The
커버(730)는 내부의 발광소자 모듈(740)을 외부의 이물질 등으로부터 보호한다. 또한, 커버(730)는 발광소자 패키지(744)에서 발생한 광의 눈부심을 방지하고, 외부로 광을 균일하게 방출할 수 있도록 확산입자를 포함할 수 있으며, 또한 커버(730)의 내면 및 외면 중 적어도 어느 한 면에는 프리즘 패턴 등이 형성될 수 있다. 또한 커버(730)의 내면 및 외면 중 적어도 어느 한 면에는 형광체가 도포될 수도 있다. The
한편, 발광소자 패키지(744)에서 발생한 광은 커버(730)를 통해 외부로 방출되므로 커버(730)는 광 투과율이 우수하여야 하며, 발광소자 패키지(744)에서 발생한 열에 견딜 수 있도록 충분한 내열성을 구비하고 있어야 하는바, 커버(730)는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylen Terephthalate; PET), 폴리카보네이트(Polycarbonate; PC) 또는 폴리메틸 메타크릴레이트(Polymethyl Methacrylate; PMMA) 등을 포함하는 재질로 형성되는 것이 바람직하다.On the other hand, since the light generated from the light emitting
마감캡(750)은 몸체(710)의 양단에 위치하며 전원장치(미도시)를 밀폐하는 용도로 사용될 수 있다. 또한 마감캡(750)에는 전원핀(752)이 형성되어 있어, 실시예에 따른 조명장치(700)는 기존의 형광등을 제거한 단자에 별도의 장치 없이 곧바로 사용할 수 있게 된다.The
도 16은 실시예에 따른 발광소자를 포함하는 액정표시장치의 분해 사시도이다.16 is an exploded perspective view of a liquid crystal display including the light emitting device according to the embodiment.
도 16은 에지-라이트 방식으로, 액정표시장치(800)는 액정표시패널(810)과 액정표시패널(810)로 빛을 제공하기 위한 백라이트 유닛(870)을 포함할 수 있다.FIG. 16 illustrates an edge-light method, and the
액정표시패널(810)은 백라이트 유닛(870)으로부터 제공되는 광을 이용하여 화상을 표시할 수 있다. 액정표시패널(810)은 액정을 사이에 두고 서로 대향하는 컬러 필터 기판(812) 및 박막 트랜지스터 기판(814)을 포함할 수 있다.The liquid
컬러 필터 기판(812)은 액정표시패널(810)을 통해 디스플레이되는 화상의 색을 구현할 수 있다.The
박막 트랜지스터 기판(814)은 구동 필름(817)을 통해 다수의 회로부품이 실장되는 인쇄회로 기판(818)과 전기적으로 접속되어 있다. 박막 트랜지스터 기판(814)은 인쇄회로 기판(818)으로부터 제공되는 구동 신호에 응답하여 인쇄회로 기판(818)으로부터 제공되는 구동 전압을 액정에 인가할 수 있다.The thin film transistor substrate 814 is electrically connected to the printed
박막 트랜지스터 기판(814)은 유리나 플라스틱 등과 같은 투명한 재질의 다른 기판상에 박막으로 형성된 박막 트랜지스터 및 화소 전극을 포함할 수 있다. The thin film transistor substrate 814 may include a thin film transistor and a pixel electrode formed of a thin film on another substrate of a transparent material such as glass or plastic.
백라이트 유닛(870)은 빛을 출력하는 발광소자 모듈(820), 발광소자 모듈(820)로부터 제공되는 빛을 면광원 형태로 변경시켜 액정표시패널(810)로 제공하는 도광판(830), 도광판(830)으로부터 제공된 빛의 휘도 분포를 균일하게 하고 수직 입사성을 향상시키는 다수의 필름(850, 866, 864) 및 도광판(830)의 후방으로 방출되는 빛을 도광판(830)으로 반사시키는 반사 시트(840)로 구성된다.The
발광소자 모듈(820)은 복수의 발광소자 패키지(824)와 복수의 발광소자 패키지(824)가 실장되어 어레이를 이룰 수 있도록 PCB기판(822)을 포함할 수 있다.The light emitting
한편, 실시예에 따른 실시예에 따른 발광소자 패키지(824)는 발광소자(미도시)를 포함하며, 발광소자(미도시)는 소정의 거칠기를 갖는 러프니스(미도시)가 형성된 광 추출 구조(미도시)를 가짐으로써, 배광 분포가 개선될 수 있으며, 형광체의 열화가 방지되어 발광소자 패키지(824), 및 백라이트 유닛(870)의 신뢰성 및 발광 효율이 개선될 수 있다.Meanwhile, the light emitting
한편, 백라이트 유닛(870)은 도광판(830)으로부터 입사되는 빛을 액정 표시 패널(810) 방향으로 확산시키는 확산필름(866)과, 확산된 빛을 집광하여 수직 입사성을 향상시키는 프리즘필름(850)으로 구성될 수 있으며, 프리즘필름(850)를 보호하기 위한 보호필름(864)을 포함할 수 있다.The
도 17은 실시예에 따른 발광소자를 포함하는 액정표시장치의 분해 사시도이다. 다만, 도 16에서 도시하고 설명한 부분에 대해서는 반복하여 상세히 설명하지 않는다.17 is an exploded perspective view of a liquid crystal display including the light emitting device according to the embodiment. However, the parts shown and described in FIG. 16 will not be repeatedly described in detail.
도 17 은 직하 방식으로, 액정표시장치(900)는 액정표시패널(910)과 액정표시패널(910)로 빛을 제공하기 위한 백라이트 유닛(970)을 포함할 수 있다.17 is a direct view, the liquid
액정표시패널(910)은 도 8에서 설명한 바와 동일하므로, 상세한 설명은 생략한다.Since the liquid
백라이트 유닛(970)은 복수의 발광소자 모듈(923), 반사시트(924), 발광소자 모듈(923)과 반사시트(924)가 수납되는 하부 섀시(930), 발광소자 모듈(923)의 상부에 배치되는 확산판(940) 및 다수의 광학필름(960)을 포함할 수 있다.The
발광소자 모듈(923) 복수의 발광소자 패키지(922)와 복수의 발광소자 패키지(922)가 실장되어 어레이를 이룰 수 있도록 PCB기판(921)을 포함할 수 있다.LED Module 923 A plurality of
한편, 실시예에 따른 발광소자 패키지(922)는 발광소자(미도시)를 포함하며,발광소자(미도시)는 소정의 거칠기를 갖는 러프니스(미도시)가 형성된 광 추출 구조(미도시)를 가짐으로써, 배광 분포가 개선될 수 있으며, 형광체의 열화가 방지되어 발광소자 패키지(922), 및 백라이트 유닛(970)의 신뢰성 및 발광 효율이 개선될 수 있다.Meanwhile, the light emitting
반사 시트(924)는 발광소자 패키지(922)에서 발생한 빛을 액정표시패널(910)이 위치한 방향으로 반사시켜 빛의 이용 효율을 향상시킨다.The reflective sheet 924 reflects the light generated from the light emitting
한편, 발광소자 모듈(923)에서 발생한 빛은 확산판(940)에 입사하며, 확산판(940)의 상부에는 광학 필름(960)이 배치된다. 광학 필름(960)은 확산 필름(966), 프리즘필름(950) 및 보호필름(964)를 포함하여 구성될 수 있다.Meanwhile, the light generated by the light emitting
한편, 실시예에 따른 발광소자는 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.Meanwhile, the light emitting device according to the embodiment is not limited to the configuration and method of the embodiments described above, but the embodiments may be modified so that all or some of the embodiments may be selectively And may be configured in combination.
또한, 이상에서는 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.In addition, while the preferred embodiments have been shown and described, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and the present invention may be used in the art without departing from the gist of the invention as claimed in the claims. Various modifications can be made by those skilled in the art, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or the prospect of the present invention.
100 : 발광소자 110 : 지지 기판
120 : 전도층 130 : 제1 전극
142 : 제1 도전형 반도체층 144 : 활성층
146 : 제2 도전형 반도체층 150 : 광 추출 구조
152 : 요철부 154 : 러프니스100
120: conductive layer 130: first electrode
142: first conductive semiconductor layer 144: active layer
146: second conductive semiconductor layer 150: light extraction structure
152: uneven portion 154: roughness
Claims (7)
상기 지지 기판상에 제1 전극;
상기 제1 전극 상에 배치되며 제1 반도체층, 제2 반도체층 및 상기 제1 반도체층과 상기 제2 반도체층 사이에 활성층을 포함한 발광 구조물;
상기 제2 반도체층 상의 적어도 일 영역에 광 추출 구조;를 포함하고,
상기 광 추출 구조는,
요철부; 및
상기 요철부 상의 적어도 일 영역에 형성되며 소정의 거칠기를 갖는 러프니스;를 포함한 발광소자.Support substrates;
A first electrode on the support substrate;
A light emitting structure disposed on the first electrode and including a first semiconductor layer, a second semiconductor layer, and an active layer between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer;
A light extraction structure in at least one region on the second semiconductor layer;
The light extraction structure,
Uneven portion; And
And a roughness formed in at least one region on the uneven portion and having a predetermined roughness.
상기 러프니스의 폭 및 높이는,
상기 활성층에서 생성되는 광의 파장 대비 0.25 배 내지 0.5 배인 발광소자.The method of claim 1,
The width and height of the roughness,
Light emitting device that is 0.25 to 0.5 times the wavelength of the light generated in the active layer.
상기 러프니스의 폭 및 높이는,
2Å 내지 0.5um 인 발광소자.The method according to claim 1,
The width and height of the roughness,
2 μm to 0.5 μm light emitting device.
상기 제2 반도체층은 AlGaN 을 포함하며,
상기 AlGaN 의 Al 함량은,
상기 제2 반도체층의 각 영역에 따라 상이한 발광소자.The method of claim 1,
The second semiconductor layer includes AlGaN,
Al content of the AlGaN is,
The light emitting device differs according to each region of the second semiconductor layer.
상기 제2 반도체층의 상부 영역은,
상기 제2 반도체층의 하부 영역보다 높은 Al 함량을 갖는 발광소자.5. The method of claim 4,
The upper region of the second semiconductor layer is
A light emitting device having a higher Al content than the lower region of the second semiconductor layer.
상기 제2 반도체층은,
제2 층, 및 상기 제2 층과 상기 활성층 사이에 제1 층을 포함하며,
상기 제2 층은 상기 제1 층보다 높은 Al 함량을 갖는 발광소자.5. The method of claim 4,
The second semiconductor layer,
A second layer, and a first layer between the second layer and the active layer,
The second layer has a higher Al content than the first layer.
상기 제2 층의 두께는,
0.5 um 내지 2 um 인 발광소자.The method according to claim 6,
The thickness of the second layer,
A light emitting device of 0.5 um to 2 um.
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|---|---|---|---|
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160111084A (en) * | 2015-03-16 | 2016-09-26 | 엘지이노텍 주식회사 | Uv light emitting device and lighting system |
| CN110752277A (en) * | 2018-07-23 | 2020-02-04 | 固美实国际股份有限公司 | Patterned Substrates for Light Emitting Diodes |
| KR20210158364A (en) * | 2015-01-19 | 2021-12-30 | 쑤저우 레킨 세미컨덕터 컴퍼니 리미티드 | Uv light emitting device and lighting system |
-
2011
- 2011-06-01 KR KR1020110052711A patent/KR20120133836A/en not_active Application Discontinuation
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20110601 |
|
| PG1501 | Laying open of application | ||
| PC1203 | Withdrawal of no request for examination | ||
| WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |