発光素子
【課題】高い駆動電圧による破損を防止できる発光素子を提供すること。
【解決手段】本発明の一実施例に係る発光素子は、第1導電型半導体層、活性層及び第2導電型半導体層を有する複数の発光セルと、前記発光セル同士の間に位置する境界領域に区分される発光構造物と、前記複数の発光セルのそれぞれの上部に配置された第1電極と、前記複数の発光セルの下に配置された第1導電層と、前記第1導電層の下に配置された少なくとも一つの第2導電層と、前記第1導電層同士の間、及び前記第1導電層と前記少なくとも一つの第2導電層との間に配置された第1絶縁層と、前記第1電極と前記少なくとも一つの第2導電層とを接続させた接続電極とを備え、前記第2導電層と前記接続電極との接続により前記発光セルは互いに直列接続する。
【解決手段】本発明の一実施例に係る発光素子は、第1導電型半導体層、活性層及び第2導電型半導体層を有する複数の発光セルと、前記発光セル同士の間に位置する境界領域に区分される発光構造物と、前記複数の発光セルのそれぞれの上部に配置された第1電極と、前記複数の発光セルの下に配置された第1導電層と、前記第1導電層の下に配置された少なくとも一つの第2導電層と、前記第1導電層同士の間、及び前記第1導電層と前記少なくとも一つの第2導電層との間に配置された第1絶縁層と、前記第1電極と前記少なくとも一つの第2導電層とを接続させた接続電極とを備え、前記第2導電層と前記接続電極との接続により前記発光セルは互いに直列接続する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施例は、発光素子、発光素子パッケージ、照明装置、及び表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
窒化ガリウム(GaN)の金属有機化学気相蒸着法及び分子線成長法などの発達に伴い、高輝度及び白色光の具現が可能な赤色、緑色及び青色LED(Light Emitting Diode)が開発された。
【0003】
かかるLEDは、白熱灯や蛍光灯などの既存照明器具に用いられてきた水銀(Hg)のような環境有害物質が含まれていないため新環境性に優れており、かつ、長寿命、低電力消費特性などの長所を有することから、既存の光源に取って代わるものとされている。このようなLED素子の肝心な競争要素は、高効率・高出力チップ及びパッケージング技術による高輝度の具現である。
【0004】
高輝度を具現するには光取り出し効率を高めることが重要である。光取り出し効率を高めるために、フリップチップ(flip−chip)構造、表面凹凸の形成(surface Texturing)、凹凸の形成されたサファイア基板(patterned sapphire substrate:PSS)、光結晶(photonic crystal)技術、及び反射防止膜(anti−reflection layer)構造などを用いる種々の方法が研究されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明の実施例は、高い駆動電圧による破損を防止できる発光素子を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一実施例に係る発光素子は、第1導電型半導体層、活性層及び第2導電型半導体層を有する複数の発光セル、及び前記発光セル同士の間に位置する境界領域に区分される発光構造物と、前記複数の発光セルのそれぞれの上部に配置された第1電極と、前記複数の発光セルの下に配置された第1導電層と、前記第1導電層の下に配置された少なくとも一つの第2導電層と、前記第1導電層同士の間、及び前記第1導電層と前記少なくとも一つの第2導電層との間に配置された第1絶縁層と、前記第1電極と前記少なくとも一つの第2導電層とを接続させる接続電極とを備え、前記第2導電層と前記接続電極との接続により前記発光セルは互いに直列接続する。
【0007】
前記第2導電層のそれぞれは、前記発光セルのいずれか一つを除いた残りの発光セルのそれぞれに対応して、互いに隔たって配置されるとよい。
【0008】
前記第1導電層は、前記第2導電型半導体層の下に配置されるオーミック層と、前記オーミック層の下に配置された反射層と、前記反射層の下に配置された第1バリアー層とを備えることができる。
【0009】
前記発光素子は、前記第2導電層の下に配置され、前記第1導電層の前記いずれか一つと電気的に接続する第2バリアー層と、前記第2導電層同士の間、及び前記第2バリアー層と前記第2導電層との間に配置された第2絶縁層とをさらに備えることができる。
【0010】
前記接続電極は、隣接する2個の発光セルのいずれか一方における第1電極と残り他方に対応する第2導電層とを電気的に接続させることきができる。
【0011】
前記発光素子は、前記発光セルのそれぞれと前記接続電極との間に配置されたパシベーション層と、前記境界領域に配置された保護層とをさらに備えることができる。
【0012】
前記接続電極は、前記パシベーション層上に配置され、前記保護層及び前記第1絶縁層を貫通することができる。
【0013】
前記第2導電層のそれぞれは、少なくとも一部が前記第1絶縁層を貫通して、対応する第1導電層と接触することができる。
【0014】
前記第2導電層の一部分は、隣接する境界領域と垂直方向にオーバーラップすることができる。前記残りの発光セルのいずれか一つの発光セルに対応して配置された第2導電層の少なくとも一部分は、前記いずれか一つの発光セルに隣接する他の発光セルと垂直方向にオーバーラップすることができる。
【0015】
前記第2導電層のそれぞれは、板状を有し、前記接続電極が接続するベースプレートと、前記ベースプレートから突出し、前記第1絶縁層を貫通して前記対応する第1導電層に接続する貫通部とを備えることができる。例えば、前記貫通部は、前記対応する第1導電層の第1バリアー層に接続することができる。
【0016】
前記貫通部は、前記ベースプレートと同一の物質からなり、一体型でよい。前記貫通部は、前記ベースプレートの一側面に接することができる。前記貫通部の一辺の長さは、前記ベースプレートの一辺の長さと同一でよい。前記ベースプレートは、少なくとも一つの貫通孔を有してもよい。前記ベースプレートの上面及び下面の少なくとも一面に凸凹(roughness)が形成されてもよい。前記ベースプレートは網構造にしてもよい。前記第2導電層は反射物質からなることができる。前記発光素子は、前記第2バリアー層の下に配置された支持層をさらに備えることができる。
【発明の効果】
【0017】
本発明の一実施例は、高い駆動電圧による電場の集中を分散させることによって、発光素子の破損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】第1実施例に係る発光素子の平面図である。
【図2】図1に示す発光素子のAB線断面図である。
【図3】図1に示す発光素子をAB線及びCD線に沿って切断した斜視図である。
【図4】図2における第2導電層の第1実施例を示す図である。
【図5】図2における第2導電層の第2実施例を示す図である。
【図6】図2における第2導電層の第3実施例を示す図である。
【図7】図2における第2導電層の第4実施例を示す図である。
【図8】図2における第2導電層の第5実施例を示す図である。
【図9】本発明の一実施例に係る発光素子を備える発光素子パッケージを示す図である。
【図10】本発明の一実施例に係る発光素子パッケージを備える照明装置の分解斜視図である。
【図11】本発明の一実施例に係る発光素子パッケージを備える表示装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、本発明の実施例は、添付の図面及び実施例についての説明から明らかになるであろう。実施例の説明において、各層(膜)、領域、パターンまたは構造物が、基板、各層(膜)、領域、パッドまたはパターンの「上/上側(on)」にまたは「下/下側(under)」に形成されると記載される場合において、「上/上側(on)」または「下/下側(under)」に「直接(directly)」形成される場合も、「他の層を介在して(indirectly)」形成される場合も含むことができる。また、各層の上/上部または下/下部に対する基準は、図面を基準にして説明する。
【0020】
図面において、大きさは説明の便宜及び明確性のために誇張または省略して示してあり、各構成要素の大きさは、実際の大きさを全的に反映するものではない。なお、図面中、同一の参照番号は同一の要素を指す。以下、添付の図面を参照して、実施例に係る発光素子及びその製造方法並びに発光素子パッケージについて説明する。
【0021】
図1は、第1実施例に係る発光素子100の平面図であり、図2は、図1に示す発光素子100のAB線断面図である。
【0022】
図1及び図2を参照すると、発光素子100は、複数の発光セル(P1〜Pn、n>1の自然数)に区分される発光構造物(light emitting structure)110と、第1電極120と、電流遮断層(Current Blocking Layer)130と、保護層135と、オーミック層(ohmic layer)140、反射層(reflective layer)150及び第1バリアー層(barrier layer)162を有する第1導電層(metal layers、101−1〜101−n、n>1の自然数)と、第1絶縁層172及び第2絶縁層174を有する絶縁層170と、第2導電層(metal plaTes、180−1乃至180−j、j≧1の自然数)と、第2バリアー層164、接合層(bonding layer)190及び支持層(supporTer)195を有する第2金属層102と、パシベーション層(passivation layer)189と、接続電極(122−1乃至122−m、m>1の自然数)とを備える。
【0023】
発光構造物110は、光を生成し、複数の3族乃至5族元素の化合物半導体層を有することができる。図2に示すように、発光構造物110は、第2導電型半導体層116、活性層114及び第1導電型半導体層112が順に積層された構造でよい。すなわち、第2導電型半導体層116は、第1導電型半導体層112の下に配置でき、活性層144は、第1導電型半導体層112と第2導電型半導体層114との間に配置できる。
【0024】
第2導電型半導体層116は、第2導電型ドーパントがドープされた3族−5族元素の化合物半導体でよい。第2導電型半導体層116は、InxAlyGa1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)の組成式を有する半導体材料、例えば、GaN、AlN、AlGaN、InGaN、InN、InAlGaN、AlInN、AlGaAs、GaP、GaAs、GaAsP、AlGaInPなどから選択でき、Mg、Zn、Ca、Sr、Baなどのp型ドーパントがドープされるとよい。
【0025】
活性層114は、第1導電型半導体層112及び第2導電型半導体層116から提供される電子(electron)と正孔(hole)との再結合(recombination)過程で発生するエネルギーにより光を生成することができる。活性層114は、単一量子井戸構造、多重量子井戸構造(MQW)、量子点構造または量子線構造のいすれかをを有することができる。
例えば、活性層114が量子井戸構造である場合、活性層114は、InxAlyGa1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)の組成式を有する井戸層と、InaAlbGa1−a−bN(0≦a≦1、0≦b≦1、0≦a+b≦1)の組成式を有する障壁層とを備える単一または多重量子井戸構造を有することができる。井戸層は、障壁層のエネルギーバンドギャップよりも小さいバンドギャップを有する物質から形成することができる。
【0026】
第1導電型半導体層112は、第1導電型ドーパントがドープされた3族−5族元素の化合物半導体でよい。第1導電型半導体層112は、InxAlyGa1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)の組成式を有する半導体材料、例えば、GaN、AlN、AlGaN、InGaN、InN、InAlGaN、AlInN、AlGaAs、GaP、GaAs、GaAsP、AlGaInPなどから選択でき、Si、Ge、Sn、Se、Teなどのn型ドーパントがドープされるとよい。
【0027】
活性層114と第1導電型半導体層112との間、または活性層114と第2導電型半導体層116との間には、導電型クラッド層(clad layer)が配置されてもよく、導電型クラッド層は、窒化物半導体(例えば、AlGaN)で形成することができる。
発光構造物110は、第2導電型半導体層116の下に第3導電型半導体層(図示せず)をさらに備えることができ、第3導電型半導体層は、第2導電型半導体層116と反対の極性を有することができる。第1導電型半導体層112はN型半導体層とし、第2導電型半導体層116はP型半導体層とすることができ、よって、発光構造物110は、N−P接合、P−N接合、N−P−N接合及びP−N−P接合構造の少なくとも一つを有することができる。
【0028】
発光構造物110は、複数個の互いに隔たっている発光セル(light emitting cell、P1〜Pn、n>1の自然数)、及び境界領域Sを有することができる。この場合、境界領域Sは、発光セルP1〜Pn(n>1の自然数)の間に位置する領域でよい。または、境界領域Sは、発光セルP1〜Pn(n>1の自然数)のそれぞれの周りに位置する領域であってもよい。一つのチップ(single chip)の発光構造物110を、境界領域Sによって複数個の発光セルP1〜Pn(n>1の自然数)に区分することができる。
【0029】
保護層135を境界領域S上に配置することができ、保護層135により発光セルP1〜Pn(n>1の自然数)を定義することができる。保護層135は、発光構造物110を複数の発光セルP1〜Pn(n>1の自然数)に区分するためのアイソレーション(isolation)エッチング時に発光セルP1〜Pn(n>1の自然数)を保護し、発光素子100の信頼性が低下する現象を抑えることができる。保護層135は、電流遮断層130と同一の物質で形成することかできる。
【0030】
例えば、図1に示す発光構造物110は、9個の発光セルP1〜Pn(例えば、n=9)、及び発光セルP1〜Pn(例えば、n=9)の間または発光セルP1〜Pn(例えば、n=9)のそれぞれの周りに位置する境界領域Sにより区分することができる。
【0031】
発光セルP1〜Pn(例えば、n=9)のそれぞれは、第2導電型半導体層116、活性層114及び第1導電型半導体層112が垂直方向に積層された形態でよい。ここで、垂直方向は、第2導電型半導体層116から第1導電型半導体層112に向かう方向、または支持層190と垂直な方向でよい。
【0032】
第1電極120は、発光セルP1〜Pn(例えば、n=9)上に配置される。すなわち、第1電極120は、発光セルP1〜Pn(例えば、n=9)のそれぞれの第1導電型半導体層112上に配置されるとよい。第1電極120は、所定のパターン形状であればよく、図1に示すパターンに限定されることなく、様々な形態を有してもよい。
【0033】
第1導電型半導体層112の上面は、光取り出し効率を増大させるために凸凹(roughness)112−1を形成することができる。また、光取り出し効率を増大させるために、第1電極120の表面にも凸凹(図示せず)を形成することができる。
【0034】
例えば、第1電極120は、発光セルP1〜Pn(例えば、n=9)のそれぞれの第1導電型半導体層112の上面縁に沿って配置された外部電極92、及び外部電極92の内部に配置された内部電極94を有することができる。
【0035】
電流遮断層130は、発光セルP1〜Pn(例えば、n=9)のそれぞれの第2導電型半導体層116の下に配置され、第2導電型半導体層116の下面に接することができる。
【0036】
例えば、電流遮断層130は、発光セルP1〜Pn(例えば、n=9)のそれぞれの第2導電型半導体層116の下面の一部領域上に配置される。電流遮断層130は、発光セルP1〜Pn(例えば、n=9)のそれぞれの特定領域に電流が集中する現象を緩和し、発光素子100の発光効率を向上させることができる。
【0037】
電流遮断層130は、第1電極120に対応して配置され、垂直方向に第1電極120と少なくとも一部がオーバーラップする。電流遮断層130は、第1電極120のパターンに対応するパターン形状を有することができる。ここでいう垂直方向は、第2導電型半導体層112から第1導電型半導体層116に向かう方向でよい。
【0038】
電流遮断層130は、反射層150またはオーミック層140に比べて電気伝導性が低い物質、第2導電型半導体層116とショットキー接触を形成する物質、または電気絶縁性物質を用いて形成することができる。例えば、電流遮断層130は、ZnO、SiO2、SiON、Si3N4、Al2O3、TiO2、Ti、Al、Crの少なくとも一つを含むことができる。
【0039】
第1導電層101−1〜101−n(例えば、n=9)のそれぞれは、複数の発光セルP1〜Pn(例えば、n=9)の対応するいずれか一つの第2導電型半導体層116の下に互いに隔たって配置されればよい。第1導電層101−1〜101−n(例えば、n=9)のそれぞれは、オーミック層140、反射層150及び第1バリアー層162を有することができる。
オーミック層140は、発光セルP1〜Pn(例えば、n=9)のそれぞれの下に配置され、第2導電型半導体層116とオーミック接触する。オーミック層140は、第1導電層101から発光構造物110に電源を円滑に供給させる役割を果たす。例えば、オーミック層140は、In、Zn、Ag、Sn、Ni、及びPtの少なくとも一つを含むことができる。オーミック層140は、電流遮断層130の側面及び下面を覆うことができる。
【0040】
反射層150は、発光セルP1〜Pn(例えば、n=9)のそれぞれのオーミック層140の下に配置され、発光構造物110から入射する光を反射させ、発光素子100の光取り出し効率を向上させることができる。反射層150は、オーミック層140の最外側面に接し、オーミック層140の周りを覆うことができる。
【0041】
反射層150は、Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Au、Hfの少なくとも一つを含む金属またはこれらの合金で形成することができる。また、反射層150は、金属または合金と、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)などの投光性伝導性物質と、を用いて多層に形成してもよい。例えば、反射層150は、IZO/Ni、AZO/Ag、IZO/Ag/Ni、AZO/Ag/Niなどに形成できる。
【0042】
他の実施例では、オーミック層140を別に形成せずに、反射層150に用いられる物質として第2導電型半導体層116とオーミック接触をする物質を選択し、反射層150が第2導電型半導体層116とオーミック接触をなすようにしてもよい。
【0043】
第1バリアー層162は、発光セルP1〜Pn(例えば、n=9)のそれぞれに対応する反射層150の下に配置され、支持層195の金属イオンが反射層150及びオーミック層140に伝達または拡散することを防止する。第1バリアー層162は、バリアー金属物質、例えば、Pt、Ti、W、V、Fe、Moの少なくとも一つを含み、単一層(single layer)または多層(multi layer)でよい。
【0044】
第2導電層180−1〜180−j(j≧1の自然数)は、第1導電層101−1〜101−n(例えば、n=9)の下に互いに隔たって配置される。第2導電層180−1〜180−j(j≧1の自然数)は、導電物質、例えば、Ti、Ni、Cu、Au、Pt、Wの少なくとも一つまたはこれらの合金で形成できる。
【0045】
また、第2導電層180−1〜180−j(j≧1の自然数)は、導電物質であるとともに反射物質であるとよい。例えば、第2導電層180−1〜180−j(j≧1の自然数)を、反射層150と同一の物質で形成することができる。この場合、第2導電層180−1〜180−j(j≧1の自然数)は、発光セルP1〜Pn(例えば、n=9)から入射する光を反射させ、光取り出し効率を向上させることができる。
【0046】
第2導電層180−1〜180−j(j≧1の自然数)のそれぞれは、発光セルP1〜Pn(例えば、n=9)のいずれか一つ除いた残りの発光セルP2〜Pn(例えば、n=9)のそれぞれに対応して配置することができる。
【0047】
例えば、第2導電層180−1〜180−j(例えば、j=8)のそれぞれは、第1導電層101−1〜101−n(例えば、n=9)のいずれか一つを除いた残りのそれぞれに対応して配置され、対応するいずれか一つと電気的に接続することができる。
【0048】
第2導電層180−1〜180−j(例えば、j=8)のそれぞれは、第1発光セルP1を除いた残りの発光セルP2〜Pn(例えば、n=9)のそれぞれの下に位置する第1導電層101−2〜101−n(例えば、n=9)に対応して配置されてもよい。
【0049】
例えば、第1第2導電層180−1は、第2発光セルP2における第1導電層101−2に対応して配置され、第2発光セルP2における第1導電層101−2と電気的に接続することができる。
【0050】
第1絶縁層172は、第1導電層101−1〜101−n(例えば、n=9)の周りを覆う。第1絶縁層172は、第1導電層101−1〜101−n(例えば、n=9)の間、及び第1導電層101−1〜101−n(例えば、n=9)と第2導電層180−1〜180−j(例えば、j=8)との間に配置されることが可能である。
【0051】
第1絶縁層172は、第1導電層101−1〜101−n(例えば、n=9)同士を電気的に絶縁させ、第1導電層101−1〜101−n(例えば、n=9)と第2導電層180−1〜180−j(例えば、j=8)とを電気的に絶縁させることができる。
【0052】
第2バリアー層164は、第1絶縁層172の下に配置され、発光セルP1〜Pn(例えば、n=9)のいずれか一つの下に配置された第1導電層(例えば、101−1)に電気的に接続することができる。
【0053】
例えば、第2バリアー層164は、第2絶縁層174の下に配置されて、第1発光セルP1の下に配置された第1導電層101−1と電気的に接触することができる。
【0054】
後述する支持層195とボンディングされる第2バリアー層164を介して第1発光セルP1における第1導電層(例えば、101−1)には第2電源(例えば、正の電源)が供給されることが可能である。
【0055】
第2バリアー層164は、第1バリアー層162と同一の物質にすることができ、単一層または多層でよい。
【0056】
第2絶縁層174は、第2導電層180−1〜180−j(例えば、j=8)の間、及び第2導電層180−1〜180−j(例えば、j=8)と第2バリアー層164との間に配置することができる。すなわち、第2絶縁層174は、第2導電層180−1〜180−j(例えば、j=8)同士を電気的に絶縁させ、第2導電層180−1〜180−j(例えば、j=8)と第2バリアー層164とを電気的に絶縁させることができる。
【0057】
第1絶縁層172及び第2絶縁層174は、絶縁物質、例えば、Al2O3、SiO2、Si3N4、TiO2、AlNの少なくとも一つで形成でき、単層または多層でよい。
【0058】
第2導電層180−1〜180−j(例えば、j=8)のそれぞれは、少なくとも一部が第1絶縁層172を貫通して、第2導電層180−1〜180−j(例えば、j=8)のそれぞれに対応する第1導電層101−2〜101−n(例えば、n=9)と接触することができる。
【0059】
例えば、第2導電層180−1〜180−j(例えば、j=8)のそれぞれは、少なくとも一部が第1絶縁層172を貫通して、第2導電層180−1〜180−j(例えば、j=8)のそれぞれに対応する第1バリアー層162と接触することができる。
【0060】
第2導電層180−1〜180−j(例えば、j=8)のそれぞれを、発光セルP1〜Pn(例えば、n=9)のいずれか一つ(例えば、P1)を除いた残りの発光セルP2〜Pn(例えば、n=9)における第1導電層101−2〜101−n(例えば、n=9)に対応して配置することができる。
【0061】
残りの発光セルP2〜Pn(例えば、n=9)のそれぞれに対応して配置される第2導電層180−1〜180−j(例えば、j=8)の一部分は、隣接する境界領域Sと垂直方向にオーバーラップすることができる。例えば、第2発光セルP2に対応して配置される第1第2導電層180−1は、第2発光セルP2に隣接する境界領域Sと垂直方向にオーバーラップするように拡張可能である。
【0062】
また、残りの発光セルP2〜Pn(例えば、n=9)のいずれか一つの発光セル(例えば、P2)に対応して配置される第2導電層(例えば、180−1)の少なくとも一部分は、上記いずれか一つの発光セル(例えば、P2)に隣接する他の発光セル(例えば、P1)と垂直方向にオーバーラップすることができる。ここでいう垂直方向は、第2導電層180−1〜180−j(例えば、j=8)から発光セル101−1〜101−n(例えば、n=9)に向かう方向、または、第2導電層180−1〜180−j(例えば、j=8)に垂直な上側方向でよい。
【0063】
支持層195は、第2バリアー層164の下に配置され、発光構造物110を支持するとともに、第1電極120と共に発光構造物110に電源を提供する。支持層190は伝導性であり、例えば、銅(Cu)、金(Au)、ニッケル(Ni)、モリブデン(Mo)、銅−タングステン(Cu−W)のような金属物質、またはSi、Ge、GaAs、ZnO、SiC、及びSiGeの少なくとも一つを含む半導体物質で形成できる。
【0064】
接合層190は、第2バリアー層164と支持層195との間に配置される。接合層190は、第2バリアー層164と支持層195との間で両者を接合することができる。接合層190は、支持層195をボンディング方式で接合するために形成されるもので、支持層195をメッキや蒸着方法で形成する場合または支持層195が半導体層である場合は、接合層190を省ければよい。接合層190は、Au、Sn、Ni、Nb、In、Cu、Ag及びPdの少なくとも一つを含むことができる。
【0065】
パシベーション層189は、発光セルP1〜Pn(例えば、n=9)のそれぞれの側面及び/または上面上に配置することができる。例えば、パシベーション層189は、発光セルP1〜Pn(例えば、n=9)のそれぞれに属する第1導電型半導体層112の側面、活性層114の側面、及び第2導電型半導体層116の側面上に配置することができ、かつ、パシベーション層189は、発光セルP1〜Pn(例えば、n=9)のそれぞれの第1導電型半導体層112の上面上に配置することができる。第1電極120はパシベーション層189から露出されるように構成できる。
【0066】
接続電極122−1〜122−m(m>1の自然数)は、隣接する2個の発光セルのいずれか一方における第1導電型半導体層112上に配置された第1電極120と、いずれか他方における第1導電層に対応して配置された第2導電層とを電気的に接続させる。
【0067】
例えば、第1接続電極122−1は、第1発光セルP1における第1電極120と、第2発光セルP2における第1導電層101−2に対応する第1第2導電層180−1とを電気的に接続させることができる。
【0068】
接続電極122−1〜122−m(m>1の自然数)は、パシベーション層189上に配置することができ、接続電極122−1〜122−m(m>1の自然数)は、境界領域S上の保護層135及び境界領域Sの下に位置する第1絶縁層172を貫通して、隣接する発光セルのいずれか一方における第1電極120と、残りのいずれか他方における第2導電層(180−1〜180−jのいずれか一方、例えば、j=8)とを電気的に接続させることができる。
【0069】
接続電極122−1〜122−m(m>1の自然数)及び第2導電層(180−1〜180−j)によって発光セルP1〜Pn(例えば、n=9)は互いに直列接続することができる。
【0070】
そして、直列接続する発光セルP1〜Pn(例えば、n=9)のいずれか一方(例えば、P9における第1電極120)は、パッド部121a,121bをさらに備えることができる。パッド部121a、121bは、第1電源(例えば、負(−)の電源)を供給するためにワイヤー(wire)がボンディングされる領域でよい。
【0071】
図3は、図1に示す発光素子100をAB線及びCD線に沿って切断した斜視図であり、図4は、図2に示す第2導電層180−1〜180−j(j≧1)の第1実施例(181)を示している。
【0072】
図3及び図4を参照すると、第2導電層180−1〜180−j(例えば、j=8)のそれぞれは、ベースプレート(baseplate)401及び貫通部402を有する。
【0073】
ベースプレート401は、一定の面積(縦L1×横L2)及び厚さtを有する板状のもので、第1導電層101のそれぞれの下に配置される。図4で、ベースプレート401は、長方形状のものを示したが、実施例はこれに限定されず、ベースプレート401は、円形、楕円形、または多角形などの様々な形状を有することができる。
ベースプレート401は、第1発光セルP1を除いた残りの発光セルP2〜Pn(例えば、n=9)のそれぞれに対応して第1絶縁層172と第2絶縁層174との間に配置され、ベースプレート401の一領域に接続電極122−1〜122−m(m>1の自然数)が電気的に接続することができる。
【0074】
残りの発光セルP2〜Pn(例えば、n=9)のいずれか一方の発光セル(例えば、P2)に対応して配置されるベースプレート401の少なくとも一部分は、隣接する境界領域S及び隣接する他方の発光セル(例えば、P1)と垂直方向にオーバーラップすることができる。例えば、第2発光セルP2に対応して配置されるベースプレート401の少なくとも一部分は、隣接する境界領域S及び第1発光セルP1と垂直方向にオーバーラップすることができる。
【0075】
残りの発光セルP2〜Pn(例えば、n=9)のいずれか一方の発光セル(例えば、P3)に対応して配置されるベースプレート180の少なくとも一部分は、隣接する境界領域S及び隣接する他方の発光セル(例えば、P2)と垂直方向にオーバーラップすることができる。
【0076】
貫通部402は、ベースプレート401の一領域に連結されるとともに、ベースプレート401から突出する。貫通部402は、第1絶縁層172を貫通して、対応する第1導電層に連結される。例えば、貫通部402は第1絶縁層172を貫通して第1バリアー層162に連結されるとよい。
【0077】
貫通部402はベースプレート401と同一の物質で形成でき、ベースプレート401と一体型でよい。貫通部402は突起形態のもので、横及び縦の長さが第2導電層401の横の長さL2及び縦の長さL1よりも小さくてよい。
【0078】
また、貫通部402は、ベースプレート401の上面のいずれかの一部分に配置することができ、図4に示す実施例の貫通部402は、ベースプレート401の一側面に接して配置されているが、実施例はこれに限定されるものではなく、ベースプレート401の側面から離れて配置されてもよい。
【0079】
図5は、図2に示す第2導電層180−1〜180−j(j≧1)の第2実施例(182)を示している。図4におけると同一の図面符号は同一の構成を示し、上述した内容の重複説明は省略したり簡略に説明する。
【0080】
図5を参照すると、第2導電層180−1〜180−j(j≧1)のそれぞれは、ベースプレート401及び貫通部402−1を有する。貫通部402−1は、突起形態のもので、一辺の長さ(例えば、縦の長さ)Kが、ベースプレート401の一辺の長さ(例えば、縦の長さ)L1と同一であってもよい(K=L1)。
【0081】
図6は、図2に示す第2導電層180−1〜180−j(j≧1)の第3実施例(183)を示している。図4におけると同一の図面符号は同一の構成を示し、上述した内容の重複説明は省略したり簡略に説明する。
【0082】
図6を参照すると、第2導電層180−1〜180−j(j≧1)のそれぞれは、ベースプレート501及び貫通部402を有する。ベースプレート501は、少なくとも一つの貫通孔502を有してもよい。そして、貫通部402は、少なくとも一つの貫通孔502から隔たって配置されればよい。
【0083】
少なくとも一つの貫通孔502には第2絶縁層174を埋め込むことができ、第2絶縁層174は少なくとも一つの貫通孔502を通じて第1絶縁層172と接触できる。少なくとも一つの貫通孔502は、第1絶縁層172と第2絶縁層174との接着力(adhesion)を向上させることができる。
【0084】
図6で、貫通孔502を円形にしたが、本発明の実施例はこれに限定されるものではなく、貫通孔502は、円形、楕円形、または多角形などの様々な形態にしてもよい。
【0085】
図7は、図2に示す第2導電層180−1〜180−j(j≧1)の第4実施例(184)を示している。図4におけると同一の図面符号は同一の構成を示し、上述した内容の重複説明は省略したり簡略に説明する。
【0086】
図7を参照すると、第2導電層180−1〜180−j(j≧1)のそれぞれは、ベースプレート601及び貫通部402を有する。ベースプレート601の上面及び下面の少なくとも一面には凸凹(roughness)602が形成されてもよい。この場合、凸凹602は規則的であっても、不規則的であってもよい。凸凹602は、第2導電層180−1〜180−j(j≧1)と第1絶縁層172との接着力または/及び第2導電層180−1〜180−j(j≧1)と第2絶縁層174との接着力を向上させることができる。
【0087】
図8は、図2に示す第2導電層180−1〜180−j(j≧1)の第5実施例(185)を示している。図5を参照すると、第2導電層180−1〜180−j(j≧1)のそれぞれは、網構造(meshed structure)を有するベースプレート701、及びベースプレート701の一領域と連結されるとともに、第1絶縁層172を貫通して第1導電層101(例えば、第1バリアー層162)と接触する貫通部702を有する。網構造を有するベースプレート701によって、本実施例は、第1絶縁層172と第2絶縁層174との接着力を向上させることができる。
【0088】
一般に、直列接続する複数の発光セルを有する発光構造物に、高い駆動電圧を有する電源が印加される場合に、電源の直接印加される発光セル及びこれと隣接している発光セルに最大の電場が集中し、電場の集中した発光セルが破損することがある。
【0089】
本実施例は、第2金属層102、第2バリアー層164、第1導電層101−1を通じて発光構造物110に第2電源(例えば、正(+)の電源)が供給され、第9発光セルP9における第1電極120及びパッド部121a,121bを通じて発光構造物110に第1電源(例えば、負(−)の電源)が供給されることが可能である。そして、発光セルP1〜Pn(例えば、n=9)のそれぞれは、接続電極122−1〜122−m(例えば、m=8)及び第2導電層180−1〜180−j(例えば、j=8)によって互いに直列接続することができる。
【0090】
そのため、発光構造物110に高い駆動電圧が印加される場合に、本実施例は、発光セルP1〜Pn(例えば、n=9)同士を直列接続する第2導電層180−1〜180−j(j≧1)により、第1発光セルP1及び第2発光セルP2に集中する電場(electric field)を分散させることによって、発光素子100が破壊することを防止できる。すなわち、第2導電層180−1〜180−j(j≧1)は、電流の伝達経路を長くすることによって、高い駆動電圧により発光セルP1〜Pn(例えば、n=9)が破損することを防止する役割を果たすことができる。
【0091】
図9は、本発明の一実施例に係る発光素子を備える発光素子パッケージを示す図である。
【0092】
図9を参照すると、本実施例に係る発光素子パッケージは、パッケージ胴体610、第1リードフレーム612、第2リードフレーム614、発光素子620、反射板625、ワイヤー630、及び封止層640を備える。
パッケージ胴体610は、一側領域にキャビティー(cavity)が形成されている構造を有する。ここで、キャビティーの側壁は傾斜するように形成されるとよい。パッケージ胴体610は、シリコンベースのウエハーレベルパッケージ(wafer level package)、シリコン基板、炭化ケイ素(SiC)、窒化アルミニウム(aluminum nitride)、AlNなどのように絶縁性または熱伝導度に優れた基板で形成でき、複数個の基板が積層されている構造でよい。実施例は、上述した胴体の材質、構造、及び形状に限定されない。
【0093】
第1リードフレーム612及び第2リードフレーム614は、熱排出や発光素子の装着を考慮して、互いに電気的に分離されるようにパッケージ胴体610の表面に配置することができる。発光素子620は、第1リードフレーム612及び第2リードフレーム614と電気的に接続する。ここで、発光素子620は、本発明の実施例に係る発光素子100にすることができる。
【0094】
例えば、図2に示す発光素子100の第2金属層102は、第2リードフレーム614に電気的に接続し、ワイヤー630によって第9発光セルP9のパッド部121a,121bは第1リードフレーム612にボンディングされる。
【0095】
反射板625は、発光素子620から放出される光を所定の方向に向かわせるように、パッケージ胴体610のキャビティー側壁に形成される。反射板625は、光反射物質で構成されており、例えば、金属コーティングまたは金属薄片でよい。
【0096】
封止層640は、パッケージ胴体610のキャビティー内に配置されている発光素子620を包囲して、発光素子620を外部環境から保護する。封止層640は、エポキシまたはシリコンのような無色透明な高分子樹脂材質からなる。封止層640は、発光素子620から放出された光の波長を変化させるように、蛍光体を含むことができる。発光素子パッケージは、以上述べた実施例の発光素子の少なくとも一つを搭載できるが、これに限定されるわけではない。
【0097】
本実施例に係る発光素子パッケージは複数個が基板上にアレイされ、発光素子パッケージの光経路上に光学部材である導光板、プリズムシート、拡散シートなどが配置されるとよい。このような発光素子パッケージ、基板、光学部材は、バックライトユニットとして機能できる。
【0098】
さらに他の実施例は、以上述べた実施例に記載された発光素子または発光素子パッケージを含む表示装置、指示装置、照明システムとすることができ、例えば、照明システムは、ランプ、街灯を含むことができる。
【0099】
図10は、本発明の一実施例に係る発光素子パッケージを備える照明装置の分解斜視図である。図10を参照すると、照明装置は、光を投射する光源750と、光源750が内蔵されるハウジング700と、光源750の熱を放出する放熱部740と、光源750及び放熱部740をハウジング700に結合させるホルダー760とを備える。
【0100】
ハウジング700は、電気ソケット(図示せず)に結合するソケット結合部710と、ソケット結合部710と連結され、光源750が内蔵される胴体部730とを備える。胴体部730を貫通して空気流動口720を設けてもよい。
【0101】
ハウジング700の胴体部730上に複数個の空気流動口720が設けられ、空気流動口720は一つでも複数個でもよい。空気流動口720は、胴体部730に放射状に配置されてもよく、その他の様々な形態に配置されてもよい。
【0102】
光源750は、基板754上に設けられる複数個の発光素子パッケージ752を備える。基板754はハウジング700の開口部にはめ込まれるような形状であればよく、後述するように、放熱部740に熱を伝達するために、熱伝導率の高い物質からなるとよい。複数個の発光素子パッケージは上述の実施例のものでよい。
【0103】
光源750の下部にはホルダー760が備えられ、ホルダー760は、フレーム及び空気流動口を有することができる。また、図示はしないが、光源750の下部には光学部材が設けられて、光源750の発光素子パッケージ752から投射する光を拡散、散乱または収斂することができる。
【0104】
図11には、本発明の一実施例に係る発光素子パッケージを備える表示装置を示す。
【0105】
図11を参照すると、表示装置800は、ボトムカバー810と、ボトムカバー810上に配置された反射板820と、光を放出する発光モジュール830,835と、反射板820の前方に配置され、前記発光モジュール830,835から発する光を表示装置の前方に案内する導光板840と、導光板840の前方に配置されたプリズムシート850,860を有する光学シートと、光学シートの前方に配置されたディスプレイパネル870と、ディスプレイパネル870に連結され、ディスプレイパネル870に画像信号を供給する画像信号出力回路872と、ディスプレイパネル870の前方に配置されたカラーフィルタ880とを備えることができる。ここで、ボトムカバー810、反射板820、発光モジュール830,835、導光板840、及び光学シートは、バックライトユニット(Backlight Unit)を構成することができる。
【0106】
発光モジュールは、基板830上に発光素子パッケージ835を含んでなる。ここで、基板830にはPCBなどを用いることができる。発光素子パッケージ835には、実施例に係る発光素子パッケージを用いることができる。
【0107】
ボトムカバー810は、表示装置800内の構成要素を収納することができる。そして、反射板820は、同図のように別個の構成要素にしてもよく、導光板840の背面やボトムカバー810の前面に、反射度の高い物質でコーティングされる形態にしてもよい。
【0108】
ここで、反射板820は、反射率が高いとともに超薄型に形成可能な素材を用いるとよく、ポリエチレンテレフタルレート(PolyEthylene Terephtalate;PET)を用いることができる。
【0109】
そして、導光板830は、ポリメチルメタクリレート(PolyMethylMethAcrylate;PMMA)、ポリカーボネート(PolyCarbonate;PC)、またはポリエチレン(PolyEthylene;PE)などで形成できる。
【0110】
そして、第1プリズムシート850は、支持フィルムの一面に、投光性及び弾性を有する重合体材料で形成でき、重合体は、複数個の立体構造が反復して形成されたプリズム層を有することができる。ここで、複数個のパターンは、図示のように、谷と山が反復される縞状にすることができる。
【0111】
そして、第2プリズムシート860において、支持フィルムの一面における谷と山の方向は、第1プリズムシート850の支持フィルムの一面における谷と山の方向と垂直であるとよい。これは、発光モジュール及び反射シートから伝達される光をディスプレイパネル1870の前面へ均一に分散するためである。
【0112】
そして、図示はしないが、導光板840と第1プリズムシート850との間に拡散シートが配置されてもよい。拡散シートは、ポリエステルとポリカーボネート系の材料で形成でき、バックライトユニットから入射する光を屈折及び散乱させて光投射角を最大化することができる。そして、拡散シートは、光拡散剤を含む支持層と、光出射面(第1プリズムシート方向)及び光入射面(反射シート方向)に形成され、光拡散剤を含んでいない第1レイヤー及び第2レイヤーとを備えることができる。
【0113】
本実施例では拡散シート、第1プリズムシート850及び第2プリズムシート860が光学シートをなすとしたが、光学シートは、他の組み合わせ、例えば、マイクロレンズアレイ、拡散シートとマイクロレンズアレイとの組み合わせ、または一つのプリズムシートとマイクロレンズアレイとの組み合わせなどにしてもよい。
【0114】
ディスプレイパネル870としては、液晶表示パネル(Liquid crystal display)を配置できるか、液晶表示パネル860の他にも、光源を必要とするいかなる種類の表示装置も配置可能である。
【0115】
以上、本発明の実施例に説明された特徴、構造、効果などは、本発明の少なくとも一つの実施例に含まれるもので、必ずしも一つの実施例にのみ限定されるものではない。なお、各実施例で例示された特徴、構造、効果などは、実施例の属する分野における通常の知識を有する者であれば、他の実施例に対しても組み合わせまたは変形して実施可能である。したがって、それらの組み合わせ及び変形に関連した内容は、本発明の範囲に含まれるものと解釈すべきである。
【技術分野】
【0001】
本発明の実施例は、発光素子、発光素子パッケージ、照明装置、及び表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
窒化ガリウム(GaN)の金属有機化学気相蒸着法及び分子線成長法などの発達に伴い、高輝度及び白色光の具現が可能な赤色、緑色及び青色LED(Light Emitting Diode)が開発された。
【0003】
かかるLEDは、白熱灯や蛍光灯などの既存照明器具に用いられてきた水銀(Hg)のような環境有害物質が含まれていないため新環境性に優れており、かつ、長寿命、低電力消費特性などの長所を有することから、既存の光源に取って代わるものとされている。このようなLED素子の肝心な競争要素は、高効率・高出力チップ及びパッケージング技術による高輝度の具現である。
【0004】
高輝度を具現するには光取り出し効率を高めることが重要である。光取り出し効率を高めるために、フリップチップ(flip−chip)構造、表面凹凸の形成(surface Texturing)、凹凸の形成されたサファイア基板(patterned sapphire substrate:PSS)、光結晶(photonic crystal)技術、及び反射防止膜(anti−reflection layer)構造などを用いる種々の方法が研究されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明の実施例は、高い駆動電圧による破損を防止できる発光素子を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一実施例に係る発光素子は、第1導電型半導体層、活性層及び第2導電型半導体層を有する複数の発光セル、及び前記発光セル同士の間に位置する境界領域に区分される発光構造物と、前記複数の発光セルのそれぞれの上部に配置された第1電極と、前記複数の発光セルの下に配置された第1導電層と、前記第1導電層の下に配置された少なくとも一つの第2導電層と、前記第1導電層同士の間、及び前記第1導電層と前記少なくとも一つの第2導電層との間に配置された第1絶縁層と、前記第1電極と前記少なくとも一つの第2導電層とを接続させる接続電極とを備え、前記第2導電層と前記接続電極との接続により前記発光セルは互いに直列接続する。
【0007】
前記第2導電層のそれぞれは、前記発光セルのいずれか一つを除いた残りの発光セルのそれぞれに対応して、互いに隔たって配置されるとよい。
【0008】
前記第1導電層は、前記第2導電型半導体層の下に配置されるオーミック層と、前記オーミック層の下に配置された反射層と、前記反射層の下に配置された第1バリアー層とを備えることができる。
【0009】
前記発光素子は、前記第2導電層の下に配置され、前記第1導電層の前記いずれか一つと電気的に接続する第2バリアー層と、前記第2導電層同士の間、及び前記第2バリアー層と前記第2導電層との間に配置された第2絶縁層とをさらに備えることができる。
【0010】
前記接続電極は、隣接する2個の発光セルのいずれか一方における第1電極と残り他方に対応する第2導電層とを電気的に接続させることきができる。
【0011】
前記発光素子は、前記発光セルのそれぞれと前記接続電極との間に配置されたパシベーション層と、前記境界領域に配置された保護層とをさらに備えることができる。
【0012】
前記接続電極は、前記パシベーション層上に配置され、前記保護層及び前記第1絶縁層を貫通することができる。
【0013】
前記第2導電層のそれぞれは、少なくとも一部が前記第1絶縁層を貫通して、対応する第1導電層と接触することができる。
【0014】
前記第2導電層の一部分は、隣接する境界領域と垂直方向にオーバーラップすることができる。前記残りの発光セルのいずれか一つの発光セルに対応して配置された第2導電層の少なくとも一部分は、前記いずれか一つの発光セルに隣接する他の発光セルと垂直方向にオーバーラップすることができる。
【0015】
前記第2導電層のそれぞれは、板状を有し、前記接続電極が接続するベースプレートと、前記ベースプレートから突出し、前記第1絶縁層を貫通して前記対応する第1導電層に接続する貫通部とを備えることができる。例えば、前記貫通部は、前記対応する第1導電層の第1バリアー層に接続することができる。
【0016】
前記貫通部は、前記ベースプレートと同一の物質からなり、一体型でよい。前記貫通部は、前記ベースプレートの一側面に接することができる。前記貫通部の一辺の長さは、前記ベースプレートの一辺の長さと同一でよい。前記ベースプレートは、少なくとも一つの貫通孔を有してもよい。前記ベースプレートの上面及び下面の少なくとも一面に凸凹(roughness)が形成されてもよい。前記ベースプレートは網構造にしてもよい。前記第2導電層は反射物質からなることができる。前記発光素子は、前記第2バリアー層の下に配置された支持層をさらに備えることができる。
【発明の効果】
【0017】
本発明の一実施例は、高い駆動電圧による電場の集中を分散させることによって、発光素子の破損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】第1実施例に係る発光素子の平面図である。
【図2】図1に示す発光素子のAB線断面図である。
【図3】図1に示す発光素子をAB線及びCD線に沿って切断した斜視図である。
【図4】図2における第2導電層の第1実施例を示す図である。
【図5】図2における第2導電層の第2実施例を示す図である。
【図6】図2における第2導電層の第3実施例を示す図である。
【図7】図2における第2導電層の第4実施例を示す図である。
【図8】図2における第2導電層の第5実施例を示す図である。
【図9】本発明の一実施例に係る発光素子を備える発光素子パッケージを示す図である。
【図10】本発明の一実施例に係る発光素子パッケージを備える照明装置の分解斜視図である。
【図11】本発明の一実施例に係る発光素子パッケージを備える表示装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、本発明の実施例は、添付の図面及び実施例についての説明から明らかになるであろう。実施例の説明において、各層(膜)、領域、パターンまたは構造物が、基板、各層(膜)、領域、パッドまたはパターンの「上/上側(on)」にまたは「下/下側(under)」に形成されると記載される場合において、「上/上側(on)」または「下/下側(under)」に「直接(directly)」形成される場合も、「他の層を介在して(indirectly)」形成される場合も含むことができる。また、各層の上/上部または下/下部に対する基準は、図面を基準にして説明する。
【0020】
図面において、大きさは説明の便宜及び明確性のために誇張または省略して示してあり、各構成要素の大きさは、実際の大きさを全的に反映するものではない。なお、図面中、同一の参照番号は同一の要素を指す。以下、添付の図面を参照して、実施例に係る発光素子及びその製造方法並びに発光素子パッケージについて説明する。
【0021】
図1は、第1実施例に係る発光素子100の平面図であり、図2は、図1に示す発光素子100のAB線断面図である。
【0022】
図1及び図2を参照すると、発光素子100は、複数の発光セル(P1〜Pn、n>1の自然数)に区分される発光構造物(light emitting structure)110と、第1電極120と、電流遮断層(Current Blocking Layer)130と、保護層135と、オーミック層(ohmic layer)140、反射層(reflective layer)150及び第1バリアー層(barrier layer)162を有する第1導電層(metal layers、101−1〜101−n、n>1の自然数)と、第1絶縁層172及び第2絶縁層174を有する絶縁層170と、第2導電層(metal plaTes、180−1乃至180−j、j≧1の自然数)と、第2バリアー層164、接合層(bonding layer)190及び支持層(supporTer)195を有する第2金属層102と、パシベーション層(passivation layer)189と、接続電極(122−1乃至122−m、m>1の自然数)とを備える。
【0023】
発光構造物110は、光を生成し、複数の3族乃至5族元素の化合物半導体層を有することができる。図2に示すように、発光構造物110は、第2導電型半導体層116、活性層114及び第1導電型半導体層112が順に積層された構造でよい。すなわち、第2導電型半導体層116は、第1導電型半導体層112の下に配置でき、活性層144は、第1導電型半導体層112と第2導電型半導体層114との間に配置できる。
【0024】
第2導電型半導体層116は、第2導電型ドーパントがドープされた3族−5族元素の化合物半導体でよい。第2導電型半導体層116は、InxAlyGa1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)の組成式を有する半導体材料、例えば、GaN、AlN、AlGaN、InGaN、InN、InAlGaN、AlInN、AlGaAs、GaP、GaAs、GaAsP、AlGaInPなどから選択でき、Mg、Zn、Ca、Sr、Baなどのp型ドーパントがドープされるとよい。
【0025】
活性層114は、第1導電型半導体層112及び第2導電型半導体層116から提供される電子(electron)と正孔(hole)との再結合(recombination)過程で発生するエネルギーにより光を生成することができる。活性層114は、単一量子井戸構造、多重量子井戸構造(MQW)、量子点構造または量子線構造のいすれかをを有することができる。
例えば、活性層114が量子井戸構造である場合、活性層114は、InxAlyGa1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)の組成式を有する井戸層と、InaAlbGa1−a−bN(0≦a≦1、0≦b≦1、0≦a+b≦1)の組成式を有する障壁層とを備える単一または多重量子井戸構造を有することができる。井戸層は、障壁層のエネルギーバンドギャップよりも小さいバンドギャップを有する物質から形成することができる。
【0026】
第1導電型半導体層112は、第1導電型ドーパントがドープされた3族−5族元素の化合物半導体でよい。第1導電型半導体層112は、InxAlyGa1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)の組成式を有する半導体材料、例えば、GaN、AlN、AlGaN、InGaN、InN、InAlGaN、AlInN、AlGaAs、GaP、GaAs、GaAsP、AlGaInPなどから選択でき、Si、Ge、Sn、Se、Teなどのn型ドーパントがドープされるとよい。
【0027】
活性層114と第1導電型半導体層112との間、または活性層114と第2導電型半導体層116との間には、導電型クラッド層(clad layer)が配置されてもよく、導電型クラッド層は、窒化物半導体(例えば、AlGaN)で形成することができる。
発光構造物110は、第2導電型半導体層116の下に第3導電型半導体層(図示せず)をさらに備えることができ、第3導電型半導体層は、第2導電型半導体層116と反対の極性を有することができる。第1導電型半導体層112はN型半導体層とし、第2導電型半導体層116はP型半導体層とすることができ、よって、発光構造物110は、N−P接合、P−N接合、N−P−N接合及びP−N−P接合構造の少なくとも一つを有することができる。
【0028】
発光構造物110は、複数個の互いに隔たっている発光セル(light emitting cell、P1〜Pn、n>1の自然数)、及び境界領域Sを有することができる。この場合、境界領域Sは、発光セルP1〜Pn(n>1の自然数)の間に位置する領域でよい。または、境界領域Sは、発光セルP1〜Pn(n>1の自然数)のそれぞれの周りに位置する領域であってもよい。一つのチップ(single chip)の発光構造物110を、境界領域Sによって複数個の発光セルP1〜Pn(n>1の自然数)に区分することができる。
【0029】
保護層135を境界領域S上に配置することができ、保護層135により発光セルP1〜Pn(n>1の自然数)を定義することができる。保護層135は、発光構造物110を複数の発光セルP1〜Pn(n>1の自然数)に区分するためのアイソレーション(isolation)エッチング時に発光セルP1〜Pn(n>1の自然数)を保護し、発光素子100の信頼性が低下する現象を抑えることができる。保護層135は、電流遮断層130と同一の物質で形成することかできる。
【0030】
例えば、図1に示す発光構造物110は、9個の発光セルP1〜Pn(例えば、n=9)、及び発光セルP1〜Pn(例えば、n=9)の間または発光セルP1〜Pn(例えば、n=9)のそれぞれの周りに位置する境界領域Sにより区分することができる。
【0031】
発光セルP1〜Pn(例えば、n=9)のそれぞれは、第2導電型半導体層116、活性層114及び第1導電型半導体層112が垂直方向に積層された形態でよい。ここで、垂直方向は、第2導電型半導体層116から第1導電型半導体層112に向かう方向、または支持層190と垂直な方向でよい。
【0032】
第1電極120は、発光セルP1〜Pn(例えば、n=9)上に配置される。すなわち、第1電極120は、発光セルP1〜Pn(例えば、n=9)のそれぞれの第1導電型半導体層112上に配置されるとよい。第1電極120は、所定のパターン形状であればよく、図1に示すパターンに限定されることなく、様々な形態を有してもよい。
【0033】
第1導電型半導体層112の上面は、光取り出し効率を増大させるために凸凹(roughness)112−1を形成することができる。また、光取り出し効率を増大させるために、第1電極120の表面にも凸凹(図示せず)を形成することができる。
【0034】
例えば、第1電極120は、発光セルP1〜Pn(例えば、n=9)のそれぞれの第1導電型半導体層112の上面縁に沿って配置された外部電極92、及び外部電極92の内部に配置された内部電極94を有することができる。
【0035】
電流遮断層130は、発光セルP1〜Pn(例えば、n=9)のそれぞれの第2導電型半導体層116の下に配置され、第2導電型半導体層116の下面に接することができる。
【0036】
例えば、電流遮断層130は、発光セルP1〜Pn(例えば、n=9)のそれぞれの第2導電型半導体層116の下面の一部領域上に配置される。電流遮断層130は、発光セルP1〜Pn(例えば、n=9)のそれぞれの特定領域に電流が集中する現象を緩和し、発光素子100の発光効率を向上させることができる。
【0037】
電流遮断層130は、第1電極120に対応して配置され、垂直方向に第1電極120と少なくとも一部がオーバーラップする。電流遮断層130は、第1電極120のパターンに対応するパターン形状を有することができる。ここでいう垂直方向は、第2導電型半導体層112から第1導電型半導体層116に向かう方向でよい。
【0038】
電流遮断層130は、反射層150またはオーミック層140に比べて電気伝導性が低い物質、第2導電型半導体層116とショットキー接触を形成する物質、または電気絶縁性物質を用いて形成することができる。例えば、電流遮断層130は、ZnO、SiO2、SiON、Si3N4、Al2O3、TiO2、Ti、Al、Crの少なくとも一つを含むことができる。
【0039】
第1導電層101−1〜101−n(例えば、n=9)のそれぞれは、複数の発光セルP1〜Pn(例えば、n=9)の対応するいずれか一つの第2導電型半導体層116の下に互いに隔たって配置されればよい。第1導電層101−1〜101−n(例えば、n=9)のそれぞれは、オーミック層140、反射層150及び第1バリアー層162を有することができる。
オーミック層140は、発光セルP1〜Pn(例えば、n=9)のそれぞれの下に配置され、第2導電型半導体層116とオーミック接触する。オーミック層140は、第1導電層101から発光構造物110に電源を円滑に供給させる役割を果たす。例えば、オーミック層140は、In、Zn、Ag、Sn、Ni、及びPtの少なくとも一つを含むことができる。オーミック層140は、電流遮断層130の側面及び下面を覆うことができる。
【0040】
反射層150は、発光セルP1〜Pn(例えば、n=9)のそれぞれのオーミック層140の下に配置され、発光構造物110から入射する光を反射させ、発光素子100の光取り出し効率を向上させることができる。反射層150は、オーミック層140の最外側面に接し、オーミック層140の周りを覆うことができる。
【0041】
反射層150は、Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Au、Hfの少なくとも一つを含む金属またはこれらの合金で形成することができる。また、反射層150は、金属または合金と、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)などの投光性伝導性物質と、を用いて多層に形成してもよい。例えば、反射層150は、IZO/Ni、AZO/Ag、IZO/Ag/Ni、AZO/Ag/Niなどに形成できる。
【0042】
他の実施例では、オーミック層140を別に形成せずに、反射層150に用いられる物質として第2導電型半導体層116とオーミック接触をする物質を選択し、反射層150が第2導電型半導体層116とオーミック接触をなすようにしてもよい。
【0043】
第1バリアー層162は、発光セルP1〜Pn(例えば、n=9)のそれぞれに対応する反射層150の下に配置され、支持層195の金属イオンが反射層150及びオーミック層140に伝達または拡散することを防止する。第1バリアー層162は、バリアー金属物質、例えば、Pt、Ti、W、V、Fe、Moの少なくとも一つを含み、単一層(single layer)または多層(multi layer)でよい。
【0044】
第2導電層180−1〜180−j(j≧1の自然数)は、第1導電層101−1〜101−n(例えば、n=9)の下に互いに隔たって配置される。第2導電層180−1〜180−j(j≧1の自然数)は、導電物質、例えば、Ti、Ni、Cu、Au、Pt、Wの少なくとも一つまたはこれらの合金で形成できる。
【0045】
また、第2導電層180−1〜180−j(j≧1の自然数)は、導電物質であるとともに反射物質であるとよい。例えば、第2導電層180−1〜180−j(j≧1の自然数)を、反射層150と同一の物質で形成することができる。この場合、第2導電層180−1〜180−j(j≧1の自然数)は、発光セルP1〜Pn(例えば、n=9)から入射する光を反射させ、光取り出し効率を向上させることができる。
【0046】
第2導電層180−1〜180−j(j≧1の自然数)のそれぞれは、発光セルP1〜Pn(例えば、n=9)のいずれか一つ除いた残りの発光セルP2〜Pn(例えば、n=9)のそれぞれに対応して配置することができる。
【0047】
例えば、第2導電層180−1〜180−j(例えば、j=8)のそれぞれは、第1導電層101−1〜101−n(例えば、n=9)のいずれか一つを除いた残りのそれぞれに対応して配置され、対応するいずれか一つと電気的に接続することができる。
【0048】
第2導電層180−1〜180−j(例えば、j=8)のそれぞれは、第1発光セルP1を除いた残りの発光セルP2〜Pn(例えば、n=9)のそれぞれの下に位置する第1導電層101−2〜101−n(例えば、n=9)に対応して配置されてもよい。
【0049】
例えば、第1第2導電層180−1は、第2発光セルP2における第1導電層101−2に対応して配置され、第2発光セルP2における第1導電層101−2と電気的に接続することができる。
【0050】
第1絶縁層172は、第1導電層101−1〜101−n(例えば、n=9)の周りを覆う。第1絶縁層172は、第1導電層101−1〜101−n(例えば、n=9)の間、及び第1導電層101−1〜101−n(例えば、n=9)と第2導電層180−1〜180−j(例えば、j=8)との間に配置されることが可能である。
【0051】
第1絶縁層172は、第1導電層101−1〜101−n(例えば、n=9)同士を電気的に絶縁させ、第1導電層101−1〜101−n(例えば、n=9)と第2導電層180−1〜180−j(例えば、j=8)とを電気的に絶縁させることができる。
【0052】
第2バリアー層164は、第1絶縁層172の下に配置され、発光セルP1〜Pn(例えば、n=9)のいずれか一つの下に配置された第1導電層(例えば、101−1)に電気的に接続することができる。
【0053】
例えば、第2バリアー層164は、第2絶縁層174の下に配置されて、第1発光セルP1の下に配置された第1導電層101−1と電気的に接触することができる。
【0054】
後述する支持層195とボンディングされる第2バリアー層164を介して第1発光セルP1における第1導電層(例えば、101−1)には第2電源(例えば、正の電源)が供給されることが可能である。
【0055】
第2バリアー層164は、第1バリアー層162と同一の物質にすることができ、単一層または多層でよい。
【0056】
第2絶縁層174は、第2導電層180−1〜180−j(例えば、j=8)の間、及び第2導電層180−1〜180−j(例えば、j=8)と第2バリアー層164との間に配置することができる。すなわち、第2絶縁層174は、第2導電層180−1〜180−j(例えば、j=8)同士を電気的に絶縁させ、第2導電層180−1〜180−j(例えば、j=8)と第2バリアー層164とを電気的に絶縁させることができる。
【0057】
第1絶縁層172及び第2絶縁層174は、絶縁物質、例えば、Al2O3、SiO2、Si3N4、TiO2、AlNの少なくとも一つで形成でき、単層または多層でよい。
【0058】
第2導電層180−1〜180−j(例えば、j=8)のそれぞれは、少なくとも一部が第1絶縁層172を貫通して、第2導電層180−1〜180−j(例えば、j=8)のそれぞれに対応する第1導電層101−2〜101−n(例えば、n=9)と接触することができる。
【0059】
例えば、第2導電層180−1〜180−j(例えば、j=8)のそれぞれは、少なくとも一部が第1絶縁層172を貫通して、第2導電層180−1〜180−j(例えば、j=8)のそれぞれに対応する第1バリアー層162と接触することができる。
【0060】
第2導電層180−1〜180−j(例えば、j=8)のそれぞれを、発光セルP1〜Pn(例えば、n=9)のいずれか一つ(例えば、P1)を除いた残りの発光セルP2〜Pn(例えば、n=9)における第1導電層101−2〜101−n(例えば、n=9)に対応して配置することができる。
【0061】
残りの発光セルP2〜Pn(例えば、n=9)のそれぞれに対応して配置される第2導電層180−1〜180−j(例えば、j=8)の一部分は、隣接する境界領域Sと垂直方向にオーバーラップすることができる。例えば、第2発光セルP2に対応して配置される第1第2導電層180−1は、第2発光セルP2に隣接する境界領域Sと垂直方向にオーバーラップするように拡張可能である。
【0062】
また、残りの発光セルP2〜Pn(例えば、n=9)のいずれか一つの発光セル(例えば、P2)に対応して配置される第2導電層(例えば、180−1)の少なくとも一部分は、上記いずれか一つの発光セル(例えば、P2)に隣接する他の発光セル(例えば、P1)と垂直方向にオーバーラップすることができる。ここでいう垂直方向は、第2導電層180−1〜180−j(例えば、j=8)から発光セル101−1〜101−n(例えば、n=9)に向かう方向、または、第2導電層180−1〜180−j(例えば、j=8)に垂直な上側方向でよい。
【0063】
支持層195は、第2バリアー層164の下に配置され、発光構造物110を支持するとともに、第1電極120と共に発光構造物110に電源を提供する。支持層190は伝導性であり、例えば、銅(Cu)、金(Au)、ニッケル(Ni)、モリブデン(Mo)、銅−タングステン(Cu−W)のような金属物質、またはSi、Ge、GaAs、ZnO、SiC、及びSiGeの少なくとも一つを含む半導体物質で形成できる。
【0064】
接合層190は、第2バリアー層164と支持層195との間に配置される。接合層190は、第2バリアー層164と支持層195との間で両者を接合することができる。接合層190は、支持層195をボンディング方式で接合するために形成されるもので、支持層195をメッキや蒸着方法で形成する場合または支持層195が半導体層である場合は、接合層190を省ければよい。接合層190は、Au、Sn、Ni、Nb、In、Cu、Ag及びPdの少なくとも一つを含むことができる。
【0065】
パシベーション層189は、発光セルP1〜Pn(例えば、n=9)のそれぞれの側面及び/または上面上に配置することができる。例えば、パシベーション層189は、発光セルP1〜Pn(例えば、n=9)のそれぞれに属する第1導電型半導体層112の側面、活性層114の側面、及び第2導電型半導体層116の側面上に配置することができ、かつ、パシベーション層189は、発光セルP1〜Pn(例えば、n=9)のそれぞれの第1導電型半導体層112の上面上に配置することができる。第1電極120はパシベーション層189から露出されるように構成できる。
【0066】
接続電極122−1〜122−m(m>1の自然数)は、隣接する2個の発光セルのいずれか一方における第1導電型半導体層112上に配置された第1電極120と、いずれか他方における第1導電層に対応して配置された第2導電層とを電気的に接続させる。
【0067】
例えば、第1接続電極122−1は、第1発光セルP1における第1電極120と、第2発光セルP2における第1導電層101−2に対応する第1第2導電層180−1とを電気的に接続させることができる。
【0068】
接続電極122−1〜122−m(m>1の自然数)は、パシベーション層189上に配置することができ、接続電極122−1〜122−m(m>1の自然数)は、境界領域S上の保護層135及び境界領域Sの下に位置する第1絶縁層172を貫通して、隣接する発光セルのいずれか一方における第1電極120と、残りのいずれか他方における第2導電層(180−1〜180−jのいずれか一方、例えば、j=8)とを電気的に接続させることができる。
【0069】
接続電極122−1〜122−m(m>1の自然数)及び第2導電層(180−1〜180−j)によって発光セルP1〜Pn(例えば、n=9)は互いに直列接続することができる。
【0070】
そして、直列接続する発光セルP1〜Pn(例えば、n=9)のいずれか一方(例えば、P9における第1電極120)は、パッド部121a,121bをさらに備えることができる。パッド部121a、121bは、第1電源(例えば、負(−)の電源)を供給するためにワイヤー(wire)がボンディングされる領域でよい。
【0071】
図3は、図1に示す発光素子100をAB線及びCD線に沿って切断した斜視図であり、図4は、図2に示す第2導電層180−1〜180−j(j≧1)の第1実施例(181)を示している。
【0072】
図3及び図4を参照すると、第2導電層180−1〜180−j(例えば、j=8)のそれぞれは、ベースプレート(baseplate)401及び貫通部402を有する。
【0073】
ベースプレート401は、一定の面積(縦L1×横L2)及び厚さtを有する板状のもので、第1導電層101のそれぞれの下に配置される。図4で、ベースプレート401は、長方形状のものを示したが、実施例はこれに限定されず、ベースプレート401は、円形、楕円形、または多角形などの様々な形状を有することができる。
ベースプレート401は、第1発光セルP1を除いた残りの発光セルP2〜Pn(例えば、n=9)のそれぞれに対応して第1絶縁層172と第2絶縁層174との間に配置され、ベースプレート401の一領域に接続電極122−1〜122−m(m>1の自然数)が電気的に接続することができる。
【0074】
残りの発光セルP2〜Pn(例えば、n=9)のいずれか一方の発光セル(例えば、P2)に対応して配置されるベースプレート401の少なくとも一部分は、隣接する境界領域S及び隣接する他方の発光セル(例えば、P1)と垂直方向にオーバーラップすることができる。例えば、第2発光セルP2に対応して配置されるベースプレート401の少なくとも一部分は、隣接する境界領域S及び第1発光セルP1と垂直方向にオーバーラップすることができる。
【0075】
残りの発光セルP2〜Pn(例えば、n=9)のいずれか一方の発光セル(例えば、P3)に対応して配置されるベースプレート180の少なくとも一部分は、隣接する境界領域S及び隣接する他方の発光セル(例えば、P2)と垂直方向にオーバーラップすることができる。
【0076】
貫通部402は、ベースプレート401の一領域に連結されるとともに、ベースプレート401から突出する。貫通部402は、第1絶縁層172を貫通して、対応する第1導電層に連結される。例えば、貫通部402は第1絶縁層172を貫通して第1バリアー層162に連結されるとよい。
【0077】
貫通部402はベースプレート401と同一の物質で形成でき、ベースプレート401と一体型でよい。貫通部402は突起形態のもので、横及び縦の長さが第2導電層401の横の長さL2及び縦の長さL1よりも小さくてよい。
【0078】
また、貫通部402は、ベースプレート401の上面のいずれかの一部分に配置することができ、図4に示す実施例の貫通部402は、ベースプレート401の一側面に接して配置されているが、実施例はこれに限定されるものではなく、ベースプレート401の側面から離れて配置されてもよい。
【0079】
図5は、図2に示す第2導電層180−1〜180−j(j≧1)の第2実施例(182)を示している。図4におけると同一の図面符号は同一の構成を示し、上述した内容の重複説明は省略したり簡略に説明する。
【0080】
図5を参照すると、第2導電層180−1〜180−j(j≧1)のそれぞれは、ベースプレート401及び貫通部402−1を有する。貫通部402−1は、突起形態のもので、一辺の長さ(例えば、縦の長さ)Kが、ベースプレート401の一辺の長さ(例えば、縦の長さ)L1と同一であってもよい(K=L1)。
【0081】
図6は、図2に示す第2導電層180−1〜180−j(j≧1)の第3実施例(183)を示している。図4におけると同一の図面符号は同一の構成を示し、上述した内容の重複説明は省略したり簡略に説明する。
【0082】
図6を参照すると、第2導電層180−1〜180−j(j≧1)のそれぞれは、ベースプレート501及び貫通部402を有する。ベースプレート501は、少なくとも一つの貫通孔502を有してもよい。そして、貫通部402は、少なくとも一つの貫通孔502から隔たって配置されればよい。
【0083】
少なくとも一つの貫通孔502には第2絶縁層174を埋め込むことができ、第2絶縁層174は少なくとも一つの貫通孔502を通じて第1絶縁層172と接触できる。少なくとも一つの貫通孔502は、第1絶縁層172と第2絶縁層174との接着力(adhesion)を向上させることができる。
【0084】
図6で、貫通孔502を円形にしたが、本発明の実施例はこれに限定されるものではなく、貫通孔502は、円形、楕円形、または多角形などの様々な形態にしてもよい。
【0085】
図7は、図2に示す第2導電層180−1〜180−j(j≧1)の第4実施例(184)を示している。図4におけると同一の図面符号は同一の構成を示し、上述した内容の重複説明は省略したり簡略に説明する。
【0086】
図7を参照すると、第2導電層180−1〜180−j(j≧1)のそれぞれは、ベースプレート601及び貫通部402を有する。ベースプレート601の上面及び下面の少なくとも一面には凸凹(roughness)602が形成されてもよい。この場合、凸凹602は規則的であっても、不規則的であってもよい。凸凹602は、第2導電層180−1〜180−j(j≧1)と第1絶縁層172との接着力または/及び第2導電層180−1〜180−j(j≧1)と第2絶縁層174との接着力を向上させることができる。
【0087】
図8は、図2に示す第2導電層180−1〜180−j(j≧1)の第5実施例(185)を示している。図5を参照すると、第2導電層180−1〜180−j(j≧1)のそれぞれは、網構造(meshed structure)を有するベースプレート701、及びベースプレート701の一領域と連結されるとともに、第1絶縁層172を貫通して第1導電層101(例えば、第1バリアー層162)と接触する貫通部702を有する。網構造を有するベースプレート701によって、本実施例は、第1絶縁層172と第2絶縁層174との接着力を向上させることができる。
【0088】
一般に、直列接続する複数の発光セルを有する発光構造物に、高い駆動電圧を有する電源が印加される場合に、電源の直接印加される発光セル及びこれと隣接している発光セルに最大の電場が集中し、電場の集中した発光セルが破損することがある。
【0089】
本実施例は、第2金属層102、第2バリアー層164、第1導電層101−1を通じて発光構造物110に第2電源(例えば、正(+)の電源)が供給され、第9発光セルP9における第1電極120及びパッド部121a,121bを通じて発光構造物110に第1電源(例えば、負(−)の電源)が供給されることが可能である。そして、発光セルP1〜Pn(例えば、n=9)のそれぞれは、接続電極122−1〜122−m(例えば、m=8)及び第2導電層180−1〜180−j(例えば、j=8)によって互いに直列接続することができる。
【0090】
そのため、発光構造物110に高い駆動電圧が印加される場合に、本実施例は、発光セルP1〜Pn(例えば、n=9)同士を直列接続する第2導電層180−1〜180−j(j≧1)により、第1発光セルP1及び第2発光セルP2に集中する電場(electric field)を分散させることによって、発光素子100が破壊することを防止できる。すなわち、第2導電層180−1〜180−j(j≧1)は、電流の伝達経路を長くすることによって、高い駆動電圧により発光セルP1〜Pn(例えば、n=9)が破損することを防止する役割を果たすことができる。
【0091】
図9は、本発明の一実施例に係る発光素子を備える発光素子パッケージを示す図である。
【0092】
図9を参照すると、本実施例に係る発光素子パッケージは、パッケージ胴体610、第1リードフレーム612、第2リードフレーム614、発光素子620、反射板625、ワイヤー630、及び封止層640を備える。
パッケージ胴体610は、一側領域にキャビティー(cavity)が形成されている構造を有する。ここで、キャビティーの側壁は傾斜するように形成されるとよい。パッケージ胴体610は、シリコンベースのウエハーレベルパッケージ(wafer level package)、シリコン基板、炭化ケイ素(SiC)、窒化アルミニウム(aluminum nitride)、AlNなどのように絶縁性または熱伝導度に優れた基板で形成でき、複数個の基板が積層されている構造でよい。実施例は、上述した胴体の材質、構造、及び形状に限定されない。
【0093】
第1リードフレーム612及び第2リードフレーム614は、熱排出や発光素子の装着を考慮して、互いに電気的に分離されるようにパッケージ胴体610の表面に配置することができる。発光素子620は、第1リードフレーム612及び第2リードフレーム614と電気的に接続する。ここで、発光素子620は、本発明の実施例に係る発光素子100にすることができる。
【0094】
例えば、図2に示す発光素子100の第2金属層102は、第2リードフレーム614に電気的に接続し、ワイヤー630によって第9発光セルP9のパッド部121a,121bは第1リードフレーム612にボンディングされる。
【0095】
反射板625は、発光素子620から放出される光を所定の方向に向かわせるように、パッケージ胴体610のキャビティー側壁に形成される。反射板625は、光反射物質で構成されており、例えば、金属コーティングまたは金属薄片でよい。
【0096】
封止層640は、パッケージ胴体610のキャビティー内に配置されている発光素子620を包囲して、発光素子620を外部環境から保護する。封止層640は、エポキシまたはシリコンのような無色透明な高分子樹脂材質からなる。封止層640は、発光素子620から放出された光の波長を変化させるように、蛍光体を含むことができる。発光素子パッケージは、以上述べた実施例の発光素子の少なくとも一つを搭載できるが、これに限定されるわけではない。
【0097】
本実施例に係る発光素子パッケージは複数個が基板上にアレイされ、発光素子パッケージの光経路上に光学部材である導光板、プリズムシート、拡散シートなどが配置されるとよい。このような発光素子パッケージ、基板、光学部材は、バックライトユニットとして機能できる。
【0098】
さらに他の実施例は、以上述べた実施例に記載された発光素子または発光素子パッケージを含む表示装置、指示装置、照明システムとすることができ、例えば、照明システムは、ランプ、街灯を含むことができる。
【0099】
図10は、本発明の一実施例に係る発光素子パッケージを備える照明装置の分解斜視図である。図10を参照すると、照明装置は、光を投射する光源750と、光源750が内蔵されるハウジング700と、光源750の熱を放出する放熱部740と、光源750及び放熱部740をハウジング700に結合させるホルダー760とを備える。
【0100】
ハウジング700は、電気ソケット(図示せず)に結合するソケット結合部710と、ソケット結合部710と連結され、光源750が内蔵される胴体部730とを備える。胴体部730を貫通して空気流動口720を設けてもよい。
【0101】
ハウジング700の胴体部730上に複数個の空気流動口720が設けられ、空気流動口720は一つでも複数個でもよい。空気流動口720は、胴体部730に放射状に配置されてもよく、その他の様々な形態に配置されてもよい。
【0102】
光源750は、基板754上に設けられる複数個の発光素子パッケージ752を備える。基板754はハウジング700の開口部にはめ込まれるような形状であればよく、後述するように、放熱部740に熱を伝達するために、熱伝導率の高い物質からなるとよい。複数個の発光素子パッケージは上述の実施例のものでよい。
【0103】
光源750の下部にはホルダー760が備えられ、ホルダー760は、フレーム及び空気流動口を有することができる。また、図示はしないが、光源750の下部には光学部材が設けられて、光源750の発光素子パッケージ752から投射する光を拡散、散乱または収斂することができる。
【0104】
図11には、本発明の一実施例に係る発光素子パッケージを備える表示装置を示す。
【0105】
図11を参照すると、表示装置800は、ボトムカバー810と、ボトムカバー810上に配置された反射板820と、光を放出する発光モジュール830,835と、反射板820の前方に配置され、前記発光モジュール830,835から発する光を表示装置の前方に案内する導光板840と、導光板840の前方に配置されたプリズムシート850,860を有する光学シートと、光学シートの前方に配置されたディスプレイパネル870と、ディスプレイパネル870に連結され、ディスプレイパネル870に画像信号を供給する画像信号出力回路872と、ディスプレイパネル870の前方に配置されたカラーフィルタ880とを備えることができる。ここで、ボトムカバー810、反射板820、発光モジュール830,835、導光板840、及び光学シートは、バックライトユニット(Backlight Unit)を構成することができる。
【0106】
発光モジュールは、基板830上に発光素子パッケージ835を含んでなる。ここで、基板830にはPCBなどを用いることができる。発光素子パッケージ835には、実施例に係る発光素子パッケージを用いることができる。
【0107】
ボトムカバー810は、表示装置800内の構成要素を収納することができる。そして、反射板820は、同図のように別個の構成要素にしてもよく、導光板840の背面やボトムカバー810の前面に、反射度の高い物質でコーティングされる形態にしてもよい。
【0108】
ここで、反射板820は、反射率が高いとともに超薄型に形成可能な素材を用いるとよく、ポリエチレンテレフタルレート(PolyEthylene Terephtalate;PET)を用いることができる。
【0109】
そして、導光板830は、ポリメチルメタクリレート(PolyMethylMethAcrylate;PMMA)、ポリカーボネート(PolyCarbonate;PC)、またはポリエチレン(PolyEthylene;PE)などで形成できる。
【0110】
そして、第1プリズムシート850は、支持フィルムの一面に、投光性及び弾性を有する重合体材料で形成でき、重合体は、複数個の立体構造が反復して形成されたプリズム層を有することができる。ここで、複数個のパターンは、図示のように、谷と山が反復される縞状にすることができる。
【0111】
そして、第2プリズムシート860において、支持フィルムの一面における谷と山の方向は、第1プリズムシート850の支持フィルムの一面における谷と山の方向と垂直であるとよい。これは、発光モジュール及び反射シートから伝達される光をディスプレイパネル1870の前面へ均一に分散するためである。
【0112】
そして、図示はしないが、導光板840と第1プリズムシート850との間に拡散シートが配置されてもよい。拡散シートは、ポリエステルとポリカーボネート系の材料で形成でき、バックライトユニットから入射する光を屈折及び散乱させて光投射角を最大化することができる。そして、拡散シートは、光拡散剤を含む支持層と、光出射面(第1プリズムシート方向)及び光入射面(反射シート方向)に形成され、光拡散剤を含んでいない第1レイヤー及び第2レイヤーとを備えることができる。
【0113】
本実施例では拡散シート、第1プリズムシート850及び第2プリズムシート860が光学シートをなすとしたが、光学シートは、他の組み合わせ、例えば、マイクロレンズアレイ、拡散シートとマイクロレンズアレイとの組み合わせ、または一つのプリズムシートとマイクロレンズアレイとの組み合わせなどにしてもよい。
【0114】
ディスプレイパネル870としては、液晶表示パネル(Liquid crystal display)を配置できるか、液晶表示パネル860の他にも、光源を必要とするいかなる種類の表示装置も配置可能である。
【0115】
以上、本発明の実施例に説明された特徴、構造、効果などは、本発明の少なくとも一つの実施例に含まれるもので、必ずしも一つの実施例にのみ限定されるものではない。なお、各実施例で例示された特徴、構造、効果などは、実施例の属する分野における通常の知識を有する者であれば、他の実施例に対しても組み合わせまたは変形して実施可能である。したがって、それらの組み合わせ及び変形に関連した内容は、本発明の範囲に含まれるものと解釈すべきである。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1導電型半導体層、活性層及び第2導電型半導体層を有する複数の発光セルと、前記発光セル同士の間に位置する境界領域とに区分される発光構造物と、
前記複数の発光セルのそれぞれの上部に配置された第1電極と、
前記複数の発光セルの下に配置された第1導電層と、
前記第1導電層の下に配置された少なくとも一つの第2導電層と、
前記第1導電層同士の間、及び前記第1導電層と前記少なくとも一つの第2導電層との間に配置された第1絶縁層と、
前記第1電極と前記少なくとも一つの第2導電層とを接続させた接続電極と
を備え、
前記少なくとも一つの第2導電層は、前記第1絶縁層を貫通して前記第1導電層のいずれか一つに接続する、発光素子。
【請求項2】
前記少なくとも一つの第2導電層は、
前記発光セルのいずれか一つを除いた残りの発光セルのそれぞれに対応して、互いに隔たって配置されている、請求項1に記載の発光素子。
【請求項3】
前記第1導電層は、
前記第2導電型半導体層の下に配置された反射層と、
前記反射層の下に配置された第1バリアー層と
を備える、請求項1に記載の発光素子。
【請求項4】
前記第2導電層の下に配置され、前記第1導電層の前記いずれか一つと電気的に接続する第2バリアー層と、
前記第2導電層同士の間、及び前記第2バリアー層と前記第2導電層との間に配置された第2絶縁層と
をさらに備える、請求項3に記載の発光素子。
【請求項5】
前記接続電極は、隣接する2個の発光セルのいずれか一方における第1電極と残り他方に対応する第2導電層とを電気的に接続させている、請求項1に記載の発光素子。
【請求項6】
前記発光セルのそれぞれと前記接続電極との間に配置されたパシベーション層と、
前記境界領域に配置された保護層と
をさらに備える、請求項5に記載の発光素子。
【請求項7】
前記接続電極は、前記パシベーション層の上に配置され、前記保護層及び前記第1絶縁層を貫通する、請求項6に記載の発光素子。
【請求項8】
前記第1導電層のそれぞれは、前記複数の発光セルのそれぞれに対応して配置され、
前記第1導電層のいずれか一つは、前記複数の発光セルのうち対応するいずれか一つに電気的に接続する、請求項1に記載の発光素子。
【請求項9】
前記第2導電層の一部分は、隣接する前記境界領域と垂直方向にオーバーラップする、請求項1に記載の発光素子。
【請求項10】
前記残りの発光セルのいずれか一つの発光セルに対応して配置された第2導電層の少なくとも一部分は、前記いずれか一つの発光セルに隣接する他の発光セルと垂直方向にオーバーラップする、請求項9に記載の発光素子。
【請求項11】
前記第2導電層のそれぞれは、
板状を有し、前記接続電極が接続するベースプレートと、
前記ベースプレートから突出し、前記第1絶縁層を貫通して前記対応する第1導電層に接続する貫通部と
を備える、請求項1に記載の発光素子。
【請求項12】
前記貫通部のいずれか一辺の長さは、前記ベースプレートのいずれか一辺の長さと同一である、請求項11に記載の発光素子。
【請求項13】
前記ベースプレートは、少なくとも一つの貫通孔を有する、請求項11に記載の発光素子。
【請求項14】
前記ベースプレートの上面及び下面の少なくとも一面に、凸凹(roughness)が形成されている、請求項11に記載の発光素子。
【請求項15】
前記第2導電層は反射物質で構成されている、請求項1に記載の発光素子。
【請求項1】
第1導電型半導体層、活性層及び第2導電型半導体層を有する複数の発光セルと、前記発光セル同士の間に位置する境界領域とに区分される発光構造物と、
前記複数の発光セルのそれぞれの上部に配置された第1電極と、
前記複数の発光セルの下に配置された第1導電層と、
前記第1導電層の下に配置された少なくとも一つの第2導電層と、
前記第1導電層同士の間、及び前記第1導電層と前記少なくとも一つの第2導電層との間に配置された第1絶縁層と、
前記第1電極と前記少なくとも一つの第2導電層とを接続させた接続電極と
を備え、
前記少なくとも一つの第2導電層は、前記第1絶縁層を貫通して前記第1導電層のいずれか一つに接続する、発光素子。
【請求項2】
前記少なくとも一つの第2導電層は、
前記発光セルのいずれか一つを除いた残りの発光セルのそれぞれに対応して、互いに隔たって配置されている、請求項1に記載の発光素子。
【請求項3】
前記第1導電層は、
前記第2導電型半導体層の下に配置された反射層と、
前記反射層の下に配置された第1バリアー層と
を備える、請求項1に記載の発光素子。
【請求項4】
前記第2導電層の下に配置され、前記第1導電層の前記いずれか一つと電気的に接続する第2バリアー層と、
前記第2導電層同士の間、及び前記第2バリアー層と前記第2導電層との間に配置された第2絶縁層と
をさらに備える、請求項3に記載の発光素子。
【請求項5】
前記接続電極は、隣接する2個の発光セルのいずれか一方における第1電極と残り他方に対応する第2導電層とを電気的に接続させている、請求項1に記載の発光素子。
【請求項6】
前記発光セルのそれぞれと前記接続電極との間に配置されたパシベーション層と、
前記境界領域に配置された保護層と
をさらに備える、請求項5に記載の発光素子。
【請求項7】
前記接続電極は、前記パシベーション層の上に配置され、前記保護層及び前記第1絶縁層を貫通する、請求項6に記載の発光素子。
【請求項8】
前記第1導電層のそれぞれは、前記複数の発光セルのそれぞれに対応して配置され、
前記第1導電層のいずれか一つは、前記複数の発光セルのうち対応するいずれか一つに電気的に接続する、請求項1に記載の発光素子。
【請求項9】
前記第2導電層の一部分は、隣接する前記境界領域と垂直方向にオーバーラップする、請求項1に記載の発光素子。
【請求項10】
前記残りの発光セルのいずれか一つの発光セルに対応して配置された第2導電層の少なくとも一部分は、前記いずれか一つの発光セルに隣接する他の発光セルと垂直方向にオーバーラップする、請求項9に記載の発光素子。
【請求項11】
前記第2導電層のそれぞれは、
板状を有し、前記接続電極が接続するベースプレートと、
前記ベースプレートから突出し、前記第1絶縁層を貫通して前記対応する第1導電層に接続する貫通部と
を備える、請求項1に記載の発光素子。
【請求項12】
前記貫通部のいずれか一辺の長さは、前記ベースプレートのいずれか一辺の長さと同一である、請求項11に記載の発光素子。
【請求項13】
前記ベースプレートは、少なくとも一つの貫通孔を有する、請求項11に記載の発光素子。
【請求項14】
前記ベースプレートの上面及び下面の少なくとも一面に、凸凹(roughness)が形成されている、請求項11に記載の発光素子。
【請求項15】
前記第2導電層は反射物質で構成されている、請求項1に記載の発光素子。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【公開番号】特開2013−55318(P2013−55318A)
【公開日】平成25年3月21日(2013.3.21)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−51937(P2012−51937)
【出願日】平成24年3月8日(2012.3.8)
【出願人】(510039426)エルジー イノテック カンパニー リミテッド (279)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成25年3月21日(2013.3.21)
【国際特許分類】
【出願日】平成24年3月8日(2012.3.8)
【出願人】(510039426)エルジー イノテック カンパニー リミテッド (279)
【Fターム(参考)】
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