説明

発光素子

【課題】電流拡がり及び発光効率が極大化された発光素子を提供すること。
【解決手段】第1のドーパントがドーピングされた第1の半導体層、第2のドーパントがドーピングされた第2の半導体層、及び前記第1及び第2の半導体層間に介在する第1の活性層を有する第1の領域と、前記第1の領域上に配置され、前記第1のドーパントがドーピングされ、露出領域を含む第3の半導体層、前記露出領域を除いた前記第3の半導体層上に配置され、前記第2のドーパントがドーピングされた第4の半導体層及び前記第3及び第4の半導体層間に介在する第2の活性層を有する第2の領域とを備え、前記第4の半導体層から前記第1の半導体層まで互いに離隔した第1及び第2のトレンチが形成された発光構造物と、所定の位置に配置された第1から第3の電極とを含んで発光素子を構成する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施例は、発光素子に関するものである。
【背景技術】
【0002】
発光素子の代表的な例として、LED(Light Emitting Diode;発光ダイオード)は、化合物半導体の特性を用いて電気信号を赤外線、可視光線又は光の形態に変換させる素子であって、家庭用家電製品、リモートコントローラー、電光板、表示器、各種自動化機器などに使用されており、LEDの使用領域は漸次広くなりつつある。
【0003】
通常、小型化されたLEDは、PCB(Printed Circuit Board)基板に直接装着するために表面実装素子型に製作されており、これによって、表示素子として使用されているLEDランプも表面実装素子型に開発されている。このような表面実装素子は、既存の単純な点灯ランプに取って代わるものであって、これは、多様なカラーを出す点灯表示器、文字表示器及び映像表示器などに使用される。
【0004】
一方、LEDは、一般的なダイオードの整流特性を有するので、交流(AC)電源に連結される場合、電流の方向に沿ってオン/オフを繰り返すようになり、連続的に光を創出することができなく、逆方向電流によって破損するおそれがある。
【0005】
したがって、最近になって、LEDを交流電源に直接連結して使用するための多様な研究が進行されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明の実施例の目的は、交流電源で順方向電圧及び逆方向電圧の両者に対して駆動することができ、多様な電極配置を有することによって、電流拡がり及び発光効率が極大化された発光素子を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の一実施例に係る発光素子は、第1のドーパントがドーピングされた第1の半導体層、第2のドーパントがドーピングされた第2の半導体層、及び第1及び第2の半導体層間に介在する第1の活性層を有する第1の領域と、前記第1の領域上に配置され、前記第1のドーパントがドーピングされ、露出領域を含む第3の半導体層、前記露出領域を除いた前記第3の半導体層上に配置され、前記第2のドーパントがドーピングされた第4の半導体層、及び前記第3及び第4の半導体層間に介在する第2の活性層を有する第2の領域とを備え、前記第4の半導体層から前記第1の半導体層まで互いに離隔した第1及び第2のトレンチが形成された発光構造物と、前記第1及び第2のトレンチ内に露出した前記第1の半導体層上に配置された第1及び第2の電極パッドを有する第1の電極と、前記第3の半導体層の前記露出領域及び前記露出領域に形成されたホール内に挿入されて前記第2の半導体層上に配置され、前記第2及び第3の半導体層と電気的に連結された第2の電極と、前記第4の半導体層上に配置され、前記第1及び第2の電極パッドと接触した第3の電極パッド、前記第1の電極パッドと接触した第4の電極パッド、及び前記第2の電極パッドと接触した第5の電極パッドを有する第3の電極とを備えることができる。
【0008】
本発明の一実施例に係る発光素子パッケージは、第1のドーパントがドーピングされた第1の半導体層、第2のドーパントがドーピングされた第2の半導体層、及び前記第1及び第2の半導体層間に介在する第1の活性層を有する第1の領域と、前記第1の領域上に配置され、前記第1のドーパントがドーピングされ、露出領域を含む第3の半導体層、前記露出領域を除いた前記第3の半導体層上に配置され、前記第2のドーパントがドーピングされた第4の半導体層、及び前記第3及び第4の半導体層間に介在する第2の活性層を有する第2の領域とを備え、前記第4の半導体層から前記第1の半導体層まで互いに離隔した第1及び第2のトレンチが形成された発光構造物と、前記第1及び第2のトレンチ内に露出した前記第1の半導体層上に配置された第1及び第2の電極パッドを有する第1の電極と、前記第3の半導体層の前記露出領域及び前記露出領域に形成されたホール内に挿入されて前記第2の半導体層上に配置され、前記第2及び第3の半導体層と電気的に連結された第2の電極と、前記第4の半導体層上に配置され、前記第1及び第2の電極パッドと接触した第3の電極パッド、前記第1の電極パッドと接触した第4の電極パッド、及び前記第2の電極パッドと接触した第5の電極パッドを有する第3の電極とを発光素子と、前記発光素子と電気的に連結された第1及び第2のリードフレームを有する本体とを備えることができる。
【発明の効果】
【0009】
本発明の一実施例に係る発光素子は、交流電源で順方向電圧及び逆方向電圧に対して全て駆動することができる。したがって、別途の整流回路なしに発光素子の電源として交流電源を使用することができる。したがって、交流電源で整流回路、又はESD素子などの別途の素子及び装置を省略することができる。
【0010】
また、本発明の一実施例に係る発光素子は、交流電源で順方向電圧駆動及び逆方向電圧駆動を1チップで行うことができる。したがって、単位面積当たりの発光効率を改善させることができる。
【0011】
また、本発明の一実施例に係る発光素子は、交流電源で順方向電圧駆動発光構造物、及び逆方向電圧駆動発光構造物が1チップに含まれ、一つの工程で成長可能であるので、発光素子製造工程が単純化され、発光素子の経済性を改善させることができる。
【0012】
また、本発明の一実施例に係る発光素子は、多様な電極配置を有することによって、電流拡がり及び発光効率を極大化することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明の一実施例に係る発光素子の斜視図である。
【図2】本発明の一実施例に係る発光素子の平面図である。
【図3】本発明の一実施例に係る発光素子の斜視図である。
【図4】本発明の一実施例に係る発光素子の平面図である。
【図5】本発明の一実施例に係る発光素子の断面図である。
【図6】本発明の一実施例に係る発光素子の断面図である。
【図7】本発明の一実施例に係る発光素子の断面図である。
【図8】本発明の一実施例に係る発光素子の回路図である。
【図9】本発明の一実施例に係る発光素子の順方向電圧印加時の駆動図である。
【図10】本発明の一実施例に係る発光素子の逆方向電圧印加時の駆動図である。
【図11】本発明の一実施例に係る発光素子の斜視図である。
【図12】本発明の一実施例に係る発光素子の断面図である。
【図13】本発明の一実施例に係る発光素子の断面図である。
【図14】本発明の一実施例に係る発光素子の平面図である。
【図15】本発明の一実施例に係る発光素子の平面図である。
【図16】本発明の一実施例に係る発光素子の斜視図である。
【図17】本発明の一実施例に係る発光素子の平面図である。
【図18】本発明の一実施例に係る発光素子の平面図である。
【図19】本発明の一実施例に係る発光素子の平面図である。
【図20】本発明の一実施例に係る発光素子を備える照明システムの回路図である。
【図21】本発明の一実施例に係る発光素子を備える照明システムの回路図である。
【図22】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の斜視図である。
【図23】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の断面図である。
【図24】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の断面図である。
【図25】本発明の一実施例に係る発光素子を備える照明システムを示した斜視図である。
【図26】本発明の一図25の照明システムのC―C’線断面図である。
【図27】本発明の一実施例に係る発光素子を備える液晶表示装置の分解斜視図である。
【図28】本発明の一実施例に係る発光素子を備える液晶表示装置の分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
本発明の利点、特徴及びそれらを達成する方法は、添付の図面と共に詳細に後述している各実施例を参照すれば明確になるだろう。しかし、本発明は、以下で開示する各実施例に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で具現することができる。ただし、本実施例は、本発明の開示を完全にし、本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものであって、本発明は、請求項の範疇によって定義されるものに過ぎない。したがって、いくつかの実施例で、よく知られた工程段階、よく知られた素子構造及びよく知られた各技術は、本発明が曖昧に解釈されることを避けるために具体的に説明しない。明細書全体にわたって同一の参照符号は同一の構成要素を称する。
【0015】
空間的に相対的な用語である「下(below)」、「下(beneath)」、「下部(lower)」、「上(above)」、「上部(upper)」などは、図面に示したように、一つの素子又は構成要素と他の素子又は構成要素との相関関係を容易に記述するために使用することができる。空間的に相対的な用語は、図面に示している方向に加えて、使用時又は動作時における素子の互いに異なる方向を含む用語と理解しなければならない。例えば、図面に示している素子を裏返す場合、他の素子の「下(below)」又は「下(beneath)」と記述された素子は、他の素子の「上(above)」に置かれることもある。したがって、例示的な用語である「下」は、下と上の両方向を含むことができる。素子は、他の方向にも配向可能であり、これによって、空間的に相対的な各用語は配向によって解釈することができる。
【0016】
本明細書で使用された用語は、各実施例を説明するためのものであって、本発明を制限するためのものではない。本明細書において、単数型は、文句で特別に言及しない限り複数型も含む。明細書で使用される「含む(comprises)」及び/又は「含む(comprising)」において、言及された構成要素、段階、動作及び/又は素子は、一つ以上の他の構成要素、段階、動作及び/又は素子の存在又は追加を排除しない。
【0017】
他の定義がない場合、本明細書で使用される全ての用語(技術及び科学的用語を含む)は、本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者に共通的に理解され得る意味として使用可能であろう。また、一般的に使用される事前に定義されている各用語は、明らかに特別に定義されていない限り、理想的に又は過度に解釈しない。
【0018】
図面において、各層の厚さや大きさは、説明の便宜及び明確性のために誇張したり、省略したり、又は概略的に図示した。また、各構成要素の大きさと面積は、実際の大きさや面積を全的に反映するものではない。
【0019】
また、本発明の実施例で発光素子の構造を説明する過程で言及する角度と方向は、図面に記載したものを基準とする。明細書の発光素子をなす構造についての説明において、角度に対する基準点と位置関係を明確に言及していない場合、関連した図面を参照すればよい。
【0020】
図1は、本発明の実施例に係る発光素子100の斜視図で、図2は、図1による発光素子100の平面図で、図3は、本発明の実施例に係る発光素子100の斜視図で、図4は、図3による発光素子100の平面図で、図5〜図7は、本発明の実施例に係る発光素子100の断面図である。
【0021】
図1及び図2を参照すると、発光素子100は、支持部材110と、支持部材110上に配置され、第1のドーパントがドーピングされた第1の半導体層122、第2のドーパントがドーピングされた第2の半導体層126、及び第1及び第2の半導体層122、126間に介在する第1の活性層124を有する第1の領域120と、第1の領域120上に配置され、前記第1のドーパントがドーピングされ、露出領域(図示せず)を含む第3の半導体層132、前記露出領域を除いた第3の半導体層132上に配置され、前記第2のドーパントがドーピングされた第4の半導体層136、及び第3及び第4の半導体層132、136間に介在する第2の活性層134を有する第2の領域130とを備える発光構造物(図示せず);第1の半導体層122と電気的に連結された第1の電極140;前記露出領域に形成されたホール(図示せず)内に挿入されて第3の半導体層132上に配置され、第2及び第3の半導体層126、132と電気的に連結する第2の電極150;及び第4の半導体層136上に配置された第3の電極160;を備えることができる。
【0022】
支持部材110は、光透過的性質を有する材質、例えば、サファイア(Al)、GaN、ZnO、AlOのうちいずれか一つを含んで形成できるが、これに限定されることはない。また、支持部材110は、サファイア(Al)に比べて熱伝導性の大きいSiC基板であり得る。
【0023】
一方、支持部材110上には、支持部材110と第1の領域120との間の格子不整合を緩和し、半導体層を容易に成長させるためのバッファー層112を位置させることができる。バッファー層112は、低温雰囲気で形成することができ、半導体層と支持部材110との格子定数の差を緩和できる物質、例えば、GaN、InN、AlN、AlInN、InGaN、AlGaN、及びInAlGaNなどの材質から選択された物資からなり得るが、これに限定されることはない。バッファー層112は、支持部材110上に単結晶に成長させることができ、単結晶に成長したバッファー層112は、バッファー層112上に成長する第1の領域120の結晶性を向上させることができる。
【0024】
バッファー層112上には、第1の半導体層122、第1の活性層124、及び第2の半導体層126を有する第1の領域120を形成することができる。
【0025】
バッファー層112上には第1の半導体層122を位置させることができる。第1の半導体層122は、第1の導電型でドーピングすることができる。このとき、第1の導電型はn型であり得る。例えば、第1の半導体層122はn型半導体層に具現することができ、第1の活性層124に電子を提供することができる。第1の半導体層122は、窒化物系半導体層であり得る。例えば、第1の半導体層122は、InAlGa1−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などを含むことができる。一方、第1の半導体層122は、酸化亜鉛系半導体層であり得る。例えば、第1の半導体層122は、InAlZn1−x−yO(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、ZnO、AlO、AlZnO、InZnO、InO、InAlZnO、AlInOなどを含むことができるが、これに限定されることはない。また、第1の半導体層122にはSi、Ge、Snなどのn型ドーパントをドーピングすることができる。
【0026】
また、第1の半導体層122の下側には非ドープの半導体層(図示せず)をさらに含むことができるが、これに限定されることはない。非ドープの半導体層(図示せず)は、第1の半導体層122の結晶性向上のために形成される層であって、これにはn型ドーパントがドーピングされないので、第1の半導体層122に比べて低い電気伝導性を有することを除いては、第1の半導体層122と同一であり得る。
【0027】
前記第1の半導体層122上には第1の活性層124を形成することができる。第1の活性層124は、3族―5族元素の化合物半導体材料を用いて単一又は多重量子井戸構造、量子線(Quantum―Wire)構造、又は量子点(Quantum Dot)構造などで形成することができる。
【0028】
第1の活性層124が量子井戸構造で形成された場合、第1の活性層124は多重量子井戸構造を有することができる。また、第1の活性層124は、窒化物系、又は酸化亜鉛系半導体層であり得る。例えば、第1の活性層124は、InAlGa1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)の組成式を有する井戸層と、InAlGa1−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含む単一又は多重量子井戸構造を有することができる。一方、井戸層は、InAlZn1−x−yO(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)の組成式を有し、障壁層は、InAlZn1−a−bO(0≦a≦1、0≦b≦1、0≦a+b≦1)の組成式を有するように形成できるが、これに限定されることはない。一方、井戸層は、障壁層のバンドギャップより小さいバンドギャップを有する物質で形成することができる。
【0029】
また、第1の活性層124が多重量子井戸構造を有する場合、それぞれの井戸層(図示せず)、障壁層(図示せず)は互いに異なる組成、互いに異なる厚さ及び互いに異なるバンドギャップを有することができ、これについては後で説明する。
【0030】
第1の活性層124の上側又は/及び下側には導電性クラッド層(図示せず)を形成することができる。導電性クラッド層(図示せず)は、例えば、AlGaN系又はAlZnO系半導体で形成することができ、前記第1の活性層124のバンドギャップより大きいバンドギャップを有することができる。
【0031】
第2の半導体層126は、第2の導電型でドーピングすることができる。このとき、第2の導電型はp型であり得る。例えば、第2の半導体層126は、第1の活性層124に正孔を注入するようにp型半導体層に具現することができる。第2の半導体層126は、窒化物系半導体層であり得る。例えば、第2の半導体層126は、InAlGa1−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などを含むことができる。一方、第2の半導体層126は、酸化亜鉛系半導体層であり得る。例えば、第2の半導体層126は、InAlZn1−x−yO(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、ZnO、AlO、AlZnO、InZnO、InO、InAlZnO、AlInOなどを含むことができるが、これに限定されることはない。一方、第2の半導体層126にはMg、Zn、Ca、Sr、Baなどのp型ドーパントをドーピングすることができる。
【0032】
上述した第1の半導体層122、第1の活性層124及び第2の半導体層126は、例えば、有機金属化学蒸着法(MOCVD;Metal Organic Chemical Vapor Deposition)、化学蒸着法(CVD;Chemical Vapor Deposition)、プラズマ化学蒸着法(PECVD;Plasma―Enhanced Chemical Vapor Deposition)、分子線成長法(MBE;Molecular Beam Epitaxy)、水素化物気相成長法(HVPE;Hydride Vapor Phase Epitaxy)、スパッタリングなどの方法を用いて形成できるが、これに限定されることはない。
【0033】
また、第1の半導体層122及び第2の半導体層126内の導電型ドーパントのドーピング濃度は、均一又は不均一にすることができる。すなわち、複数の半導体層は、多様なドーピング濃度分布を有するように形成できるが、これに限定されることはない。
【0034】
また、第1の半導体層122をp型半導体層に具現し、第2の半導体層126をn型半導体層に具現することができ、第2の半導体層126上にはn型又はp型半導体層を含む半導体層(図示せず)を形成することもできる。これによって、第1の領域120は、np、pn、npn、pnp接合構造のうち少なくともいずれか一つを有することができる。
【0035】
第1の領域120上には第2の領域130を形成することができる。
【0036】
第2の領域130は、第3の半導体層132、第2の活性層134、及び第4の半導体層136を含むことができる。
【0037】
第2の半導体層126上には第3の半導体層132を位置させることができる。第3の半導体層132は、第1の半導体層122と同じ第1の導電型でドーピングすることができる。例えば、第1の半導体層122が第1の導電型でドーピングされた場合、第3の半導体層132も第1の導電型でドーピングすることができる。このとき、第1の導電型はn型であり得る。例えば、第3の半導体層132は、n型半導体層に具現することができ、第2の活性層134に電子を提供することができる。
【0038】
第3の半導体層132は、窒化物系半導体層であり得る。例えば、第3の半導体層132は、InAlGa1−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などを含むことができる。一方、第3の半導体層132は、酸化亜鉛系半導体層であり得る。例えば、第3の半導体層132は、InAlZn1−x−yO(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、ZnO、AlO、AlZnO、InZnO、InO、InAlZnO、AlInOなどを含むこともできるが、これに限定されることはない。また、第3の半導体層132にはSi、Ge、Snなどのn型ドーパントをドーピングすることができる。
【0039】
第3の半導体層132上には第2の活性層134を形成することができる。第2の活性層134は、3族―5族元素の化合物半導体材料を用いて単一又は多重量子井戸構造、量子線(Quantum―Wire)構造、又は量子点(Quantum Dot)構造などで形成することができる。
【0040】
第2の活性層134は量子井戸構造で形成することができる。また、第2の活性層134は、窒化物系又は酸化亜鉛系半導体層であり得る。例えば、第2の活性層134は、InAlGa1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)の組成式を有する井戸層と、InAlGa1−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含む単一又は多重量子井戸構造を有することができる。一方、井戸層は、InAlZn1−x−yO(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)の組成式を有し、障壁層は、InAlZn1−a−bO(0≦a≦1、0≦b≦1、0≦a+b≦1)の組成式を有するように形成できるが、これに限定されることはない。一方、井戸層は、障壁層のバンドギャップより小さいバンドギャップを有する物質で形成することができる。
【0041】
また、第2の活性層134が多重量子井戸構造を有する場合、それぞれの井戸層(図示せず)は互いに異なる組成及び互いに異なるバンドギャップを有することができ、これについては後で説明する。
【0042】
第2の活性層134の上側又は/及び下側には導電性クラッド層(図示せず)を形成することができる。導電性クラッド層(図示せず)は、例えば、AlGaN系又はAlZnO系半導体で形成することができ、前記第2の活性層134のバンドギャップより大きいバンドギャップを有することができる。
【0043】
第4の半導体層136は、第2の半導体層126と同じ第2の導電型でドーピングすることができる。このとき、第2の半導体層126が第2の導電型である場合、第4の半導体層136も第2の導電型でドーピングすることができる。このとき、第2の導電型はp型であり得る。例えば、第4の半導体層136は、第2の活性層134に正孔を注入するようにp型半導体層に具現することができる。
【0044】
第4の半導体層136は、窒化物系半導体層であり得る。例えば、第4の半導体層136は、InAlGa1−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などを含むことができる。一方、第4の半導体層136は、酸化亜鉛系半導体層であり得る。例えば、第4の半導体層136は、InAlZn1−x−yO(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、ZnO、AlO、AlZnO、InZnO、InO、InAlZnO、AlInOなどを含むことができるが、これに限定されることはない。一方、第4の半導体層136にはMg、Zn、Ca、Sr、Baなどのp型ドーパントをドーピングすることができる。
【0045】
上述した第3の半導体層132、第2の活性層134及び第4の半導体層136は、例えば、有機金属化学蒸着法(MOCVD;Metal Organic Chemical Vapor Deposition)、化学蒸着法(CVD;Chemical Vapor Deposition)、プラズマ化学蒸着法(PECVD;Plasma―Enhanced Chemical Vapor Deposition)、分子線成長法(MBE;Molecular Beam Epitaxy)、水素化物気相成長法(HVPE;Hydride Vapor Phase Epitaxy)、スパッタリングなどの方法を用いて形成できるが、これに限定されることはない。
【0046】
また、第3の半導体層132及び第4の半導体層136内の導電型ドーパントのドーピング濃度は、均一又は不均一にすることができる。すなわち、複数の半導体層は、多様なドーピング濃度分布を有するように形成できるが、これに限定されることはない。
【0047】
また、第3の半導体層132をp型半導体層に具現し、第4の半導体層136をn型半導体層に具現することができ、第4の半導体層136上にはn型又はp型半導体層を含む半導体層(図示せず)を形成することもできる。これによって、第2の領域130は、np、pn、npn、pnp接合構造のうち少なくともいずれか一つを有することができる。
【0048】
第1の領域120と第2の領域130は一体に形成することができ、例えば、一つの成長工程で順次成長できるが、これに限定されることはない。また、第1の領域120と第2の領域130は同じ材質で形成できるが、これに限定されることはない。また、上述したように、第1及び第2の領域120、130は、それぞれnp、pn、npn、pnp接合構造のうち少なくともいずれか一つを有することができる。したがって、発光素子100は、npnp、nppn、npnpn、nppnp、pnnp、pnpn、pnnpn、pnpnp、npnnp、npnpn、npnnpn、npnpnp、pnpnp、pnppn、pnpnpn、pnppnp接合構造のうち少なくともいずれか一つを有することができるが、これに限定されることはない。
【0049】
一方、第1の領域120と第2の領域130で生成される光は、互いに異なる波長であり、生成される光量も互いに異なり得る。例えば、第1の領域120で生成される光量は、第2の領域130を通過するときの損失を考慮して、第2の領域130で生成される光量より大きくなり得る。
【0050】
また、第1の領域120と第2の領域130は、互いに異なる構造、材質、厚さ、組成及び大きさを有することができるが、これに限定されることはない。
【0051】
また、図面には、発光素子100が第1の領域120、及び第1の領域120上に形成された第2の領域130を含む場合を示したが、これに限定されることはなく、発光素子100は、少なくとも2個以上の領域(図示せず)を含むことができる。
【0052】
第1の半導体層122上の少なくとも一面には第1の電極140を形成することができる。例えば、第1の領域120の一部が除去されて露出した第1の半導体層122の前記露出領域上に第1の電極140を形成することができる。すなわち、図1〜図7に示したように、第1の半導体層122は、第1の活性層124に向かう上面と、支持部材110に向かう下面とを含み、上面は、少なくとも一領域が露出した領域を含み、第1の電極140は上面の露出した領域上に配置することができる。
【0053】
一方、図1〜図7に示したように、第1及び第2の領域120、130は、第1の半導体層122の一部が露出するように少なくとも一領域が除去された第1及び第2のトレンチ(図示せず)を含むことができる。前記第1及び第2のトレンチ180を通して第1の半導体層122の一部が露出し、前記露出領域に第1の電極140を配置することができる。このとき、第1及び第2のトレンチ(図示せず)は、図1〜図7に示したように、発光素子100の一側領域に形成できるが、これに限定されることはなく、コーナー領域、中心領域、又は任意の領域に形成することができ、その数も限定されない。
【0054】
第2の半導体層126と第3の半導体層132の少なくとも一つの領域上に第2の電極150を形成することができる。例えば、第2の領域130の少なくとも一つの領域が除去され、第3の半導体層132の一領域を露出させることができ、前記露出領域に第2の電極150を形成することができる。すなわち、図1〜図7に示したように、第3の半導体層132は、第4の半導体層136に向かう上面と、基板110に向かう下面とを含み、上面は少なくとも一領域が露出した領域を含み、第2の電極150は、上面の露出した領域上に配置することができる。一方、第3の半導体層132の一領域を貫通するホールが形成され、第2の半導体層126の一部を露出させることができる。第2の電極150は、前記ホールを介して第3の半導体層132を貫通し、第2の半導体層126と連結することができる。
【0055】
一方、図1〜図7に示したように、第2の領域130は、第3の半導体層132の一部が露出するように少なくとも一領域が除去された溝(図示せず)を含むことができる。このとき、溝は、図1〜図7に示したように、発光素子100の一側領域に形成できるが、これに限定されることはなく、コーナー領域、中心領域、又は任意の領域に形成することができ、その数も限定されない。
【0056】
一方、第4の半導体層136上には第3の電極160を形成することができる。第3の電極160は、第4の半導体層136上の少なくとも一領域に形成することができ、第4の半導体層136の中心、又はコーナー領域に形成できるが、これに限定されることはない。
【0057】
一方、第1の半導体層122、第2の半導体層126、第3の半導体層132の一部を露出させる方法としては所定のエッチング方法を使用できるが、これに限定されることはない。また、エッチング方法としては、湿式エッチング、乾式エッチング方法を使用することができる。
【0058】
例えば、エッチング方法はメサエッチング方法であり得る。すなわち、第1の半導体層122の一領域が露出するように第1の領域120の一領域に対して第1のメサエッチングを行い、第3の半導体層132の一領域が露出するように第2の領域130の一領域に対して第2のメサエッチングを行うことができる。
【0059】
第1の半導体層122上に第1の電極140を形成し、第2及び第3の半導体層126、132上に第2の電極150を形成し、第4の半導体層136上に第3の電極160を形成することによって、第1〜第3の電極140、150、160を同じ方向に形成することができる。
【0060】
第1の電極140と第3の電極160は互いに連結することができ、例えば、図6及び図7に示したように、第1の電極140と第3の電極160は、所定の導電性連結部材170を介して連結することができる。導電性連結部材170は、例えば、図6に示したようにワイヤであるか、又は、図7に示したように所定の伝導性構造であり得るが、これに限定されることはない。導電性連結部材170は、例えば、ワイヤボンディング又はソルダリングを通して第1の電極140及び第3の電極160と連結したり、又は第1及び第3の電極140、160と導電性連結部材170を一つの部材として一体に形成できるが、これに限定されることはない。
【0061】
一方、導電性連結部材170と第1及び第2の領域120、130との間の不必要な電気的ショートを防止するために、導電性連結部材170と第1及び第2の領域120、130との間に絶縁性を有する絶縁部材182を形成できるが、これに限定されることはない。
【0062】
第1の電極140と第3の電極160とが連結されることによって、第1の電極140と第3の電極160を通して第1の半導体層122及び第4の半導体層136に同一の極性の電源を印加することができる。
【0063】
また、第2の電極150は、第2の半導体層126及び第3の半導体層132上に形成され、第2の半導体層126と第3の半導体層132に同一の極性の電源を印加することができる。
【0064】
一方、第1〜第3の電極140、150、160は任意に配置することができ、これについては後で説明する。
【0065】
一方、第1〜第3の電極140、150、160は、伝導性物質、例えば、In、Co、Si、Ge、Au、Pd、Pt、Ru、Re、Mg、Zn、Hf、Ta、Rh、Ir、W、Ti、Ag、Cr、Mo、Nb、Al、Ni、Cu、及びWTiから選択された金属又はこれらの合金を含むことができ、前記金属物質とIZO、IZTO、IAZO、IGZO、IGTO、AZO、ATOなどの透光性伝導性物質を含むことができるが、これに限定されることはない。
【0066】
また、第1及び第2の電極140、150のうち少なくとも一つは単層又は多層構造を有することができるが、これに限定されることはない。
【0067】
以下では、図8〜図10を参照して実施例に係る発光素子100の動作を説明する。以下では、第1及び第3の半導体層122、132はn型半導体層で、第2及び第4の半導体層126、136はp型半導体層であると仮定して説明する。
【0068】
図8は、本発明の一実施例に係る発光素子100の回路図である。
【0069】
上述したように、第1の電極140は第1の半導体層122と連結し、第2の電極150は第2の半導体層126及び第3の半導体層132と連結し、第3の電極160は第4の半導体層136と連結し、第1の電極140と第3の電極160は互いに連結することができる。このとき、第1及び第3の半導体層122、132が第1の導電型でドーピングされ、第2及び第4の半導体層126、136が第2の導電型でドーピングされる場合、実施例に係る発光素子100は、図8に示したように、2個の発光ダイオードが逆並列構造で連結された回路構造を有することができる。
【0070】
図9は、順方向バイアスが印加された場合の本発明の一実施例に係る発光素子100の駆動を示した図である。
【0071】
図9に示したように、交流電源において、第2の電極150に正極性電圧(+)を連結し、第1及び第3の電極140、160に負極性電圧(−)を連結することができる。これによって、発光素子100に第1の通電方向の電源を印加することができる。
【0072】
このとき、第1の領域120には、第2の半導体層126から活性層124を経て第1の半導体層122に流れる第1の電流パス(A)が形成される。上述したように、第2の半導体層126はp型半導体層に、第1の半導体層122はn型半導体層に形成されるので、第1の領域120はターンオンされ、第1の活性層124で光を生成することができる。
【0073】
一方、第2の領域130には、第3の半導体層132に正極性電圧(+)が連結され、第4の半導体層136に負極性電圧(−)が連結され、逆方向バイアスが印加される。したがって、電流パスが形成されず、第2の領域130はターンオフされる。
【0074】
図10は、本発明の一実施例に係る発光素子100に逆方向バイアスが印加された場合の発光素子100の駆動を示した図である。
【0075】
図10に示したように、第2の電極150に負極性電圧(−)を供給し、第1及び第3の電極140、160に正極性電圧(+)を供給することができる。これによって、発光素子100に第2の通電方向の電源を印加することができる。一方、上述した第1の通電方向と第2の通電方向は反対になり得る。
【0076】
このとき、第2の領域130には、第4の半導体層136から第2の活性層134を経て第3の半導体層132に流れる第2の電流パス(B)が形成される。上述したように、第4の半導体層136はp型半導体層に、第3の半導体層132はn型半導体層に形成されるので、第2の領域130はターンオンされ、第2の活性層134で光を生成することができる。
【0077】
一方、第1の領域120には、第1の半導体層122に正極性電圧(+)が連結され、第2の半導体層126に負極性電圧(−)が連結され、逆方向バイアスが印加される。したがって、電流パスが形成されず、第1の領域120はターンオフされる。
【0078】
図9及び図10に示したように、本発明の一実施例に係る発光素子100は、交流電源で順方向バイアス及び逆方向バイアスで全て発光することができる。
【0079】
したがって、交流電源を発光素子100の電源として使用するとき、別途の整流回路、又は複数の発光素子が必要でないので、実施例に係る発光素子100、及び実施例に係る発光素子100を用いた装置の経済性を改善させることができる。
【0080】
また、単一チップで形成された発光素子100で順方向電圧バイアス及び逆方向電圧バイアスのいずれに対しても発光可能であるので、発光素子100の単位面積当たりの発光効率を改善させることができる。
【0081】
また、順方向電圧及び逆方向電圧のいずれに対しても電流パスが形成されるので、ESDによる発光素子100の損傷を防止することができ、別途のESD保護素子が必要でないこともある。また、実施例に係る発光素子100を用いた発光素子パッケージ、又は照明装置に別途のESD素子を備えないこともあるので、発光素子パッケージ、又は照明装置の体積が小さくなり、ESD素子による光損失を防止することができる。
【0082】
また、逆方向バイアス及び順方向バイアスに対して光を生成するそれぞれの領域120、130が一つの発光素子100に含まれ、それぞれの領域120、130が一体に形成されるので、一つの工程で第1及び第2の領域120、130を成長させることができる。したがって、発光素子100の製造工程の経済性を改善させることができる。
【0083】
図11は、本発明の一実施例に係る発光素子100の斜視図で、図12及び図13は、図11のC―C’線断面図で、図14及び図15は、本発明の一実施例に係る発光素子の平面図である。
【0084】
図11〜図15を参照すると、本発明の一実施例に係る発光素子100は、第1の半導体層122の少なくとも一領域が露出するように形成された第1及び第2のトレンチ180を含み、前記露出領域上に第1の電極140を配置し、第1の電極140と第3の電極160は導電性連結部材170を介して連結することができる。
【0085】
第1及び第2の領域120、130の少なくとも一領域には、互いに離隔した第1及び第2のトレンチ180を形成することができる。第1及び第2のトレンチ180は、第1の半導体層122が露出するように第1及び第2の領域120、130の少なくとも一領域を除去して形成することができる。第1及び第2のトレンチ180は、第1及び第2の領域120、130の少なくとも一領域を穿孔したり、又は所定の方法を使用してエッチングすることによって形成できるが、これに限定されることはない。一方、第1及び第2のトレンチ180は、図11及び図14に示したように、発光素子100の少なくとも一領域を穿孔して形成したり、又は、図15に示したように、発光素子100の外郭部の少なくとも一領域を除去して形成できるが、これに限定されることはなく、任意の位置に形成することができる。また、第1及び第2のトレンチ180も円状、多角形状などの任意の形状を有することができ、図11〜図15に示したように限定されることはない。また、第1及び第2のトレンチ180の個数も図11〜図15に示したように限定されず、任意の個数の第1及び第2のトレンチ180を形成することができる。
【0086】
第1及び第2のトレンチ180を通して第1の半導体層122の少なくとも一領域を上方向に露出させることができ、前記領域上に第1の電極140を配置することができる。
【0087】
第1の電極140は、第1及び第2のトレンチ180に配置される第1の電極パッド142及び第2の電極パッド144を含むことができる。第1及び第2の電極パッド142、144は、第1及び第2のトレンチ180内に配置され、第1の半導体層122上に形成されて第1の半導体層122に電源を供給することができる。
【0088】
第3の電極160は、第4の半導体層136上に形成され、例えば、図11〜図15に示したように、第3〜第5の電極パッド162、164、166を含むことができる。それぞれの電極パッド162、164、166の形状は、図11〜図15に示したように限定されず、それぞれの電極パッド162、164、166も、図11〜図15に示したように、第4の半導体層136上の外郭領域又は任意の領域に形成できるが、これに限定されることはない。
【0089】
第1〜第5の電極パッド142、144、162、164、166は、例えば、図11〜図15に示したように、第1の電極パッド142と第2の電極パッド144との間に第3の電極パッド162を配置し、第3の電極パッド162と第4の電極パッド164との間に第1の電極パッド142を配置し、第3の電極パッド162と第5の電極パッド166との間に第2の電極パッド144を配置できるが、これに限定されることはない。
【0090】
第1の電極140と第3の電極160は導電性連結部材170によって連結することができる。このとき、導電性連結部材170は、上述したように、ワイヤ又は所定の伝導性構造物であり得るが、これに限定されることはない。
【0091】
一方、図12に示したように、導電性連結部材170と第1及び第2の領域120、130との間の不必要な電気的ショートを防止するために、導電性連結部材170と第1及び第2の領域120、130との間に絶縁部材182を形成することができる。
【0092】
一方、図13に示したように、導電性連結部材170は、第1及び第2の領域120、130と所定の距離を有するように離隔し、第1〜第5の電極パッド142、144、162、164、166を連結するエアブリッジ(air bridge)形態であり得る。
【0093】
図16は、本発明の一実施例に係る発光素子の斜視図で、図17〜図19は、本発明の一実施例に係る発光素子の平面図である。
図16〜図19を参照すると、本発明の一実施例に係る発光素子は第2の電極150を含み、第2の電極150は、第6の電極パッド152及びフィンガー電極154を含むことができる。
【0094】
上述したように、第2の領域130は、第3の半導体層132の少なくとも一領域が露出するように少なくとも一領域を除去して形成することができ、前記領域に第2の電極150を配置することができる。
【0095】
本発明の一実施例によって、第2の電極150は、電極パッド152、及びフィンガー電極154を含むことができる。フィンガー電極154は、第6の電極パッド152と連結され、電流拡がりのために所定の方向に延長させることができる。一方、フィンガー電極154が第3の半導体層132上に配置されるように、第2の領域130は少なくとも一方向に延長されるエッチング領域を有することができるが、これに限定されることはない。
【0096】
例えば、図18に示したように、フィンガー電極154は、第3の電極パッド162方向に延長させることができ、又は、図19に示したように、2個のフィンガー電極154を互いに対称方向に延長させることができる。一方、任意の数のフィンガー電極(図示せず)を発光素子100のコーナー方向、又は任意の方向に延長できるが、これに限定されることはない。
【0097】
一方、図16及び図17に示したように、第1及び第3の電極140、160と第2の電極150は、それぞれ発光素子100上のコーナー領域に配置することができる。例えば、第1及び第3の電極140、160は第1のコーナー領域に配置し、第2の電極150は、第1のコーナーと対角方向に対称になる第2のコーナー領域に配置することができる。また、図18及び図19に示したように、第2の電極150は、第2のコーナー領域から他のコーナー領域に延長されるフィンガー電極154を含むことができるが、これに限定されることはない。
【0098】
図20及び図21は、本発明の一実施例に係る発光素子100を含む照明システム400の回路図である。
【0099】
図20及び図21を参照すると、本発明の一実施例に係る発光素子100を含む照明システム400は、少なくとも一つの発光素子100を含み、それぞれの発光素子100が直列に連結されるように構成することができる。
【0100】
それぞれの発光素子100は、基板(図示せず)上に所定の回路パターンを通して連結されて発光素子アレイを形成することができる。このとき、発光素子100は、例えば、後述する発光素子パッケージ500に実装され、前記発光素子パッケージ500が基板(図示せず)上に実装されるように構成したり、又は基板(図示せず)上に発光素子100が実装される(COB:Chip on Board)形態で構成できるが、これに限定されることはない。
【0101】
併せて、本発明の一実施例に係る発光素子100を備える照明システム400は、例えば、ランプ、街灯、バックライトユニットなどの照明装置を含むことができるが、これに限定されることはない。
【0102】
本発明の一実施例に係る発光素子100は、AC電源の逆方向電圧及び順方向電圧位相でそれぞれ光を生成できる第1の領域120及び第2の領域130を含むので、実施例に係る照明システム400にAC電源が連結された場合、発光素子100は、逆方向電圧及び順方向電圧位相のいずれに対しても発光できるので、逆方向電圧印加と順方向電圧印加の位相転換による照明システム400の点滅現象を防止することができる。
【0103】
また、それぞれの発光素子100は、逆方向電圧及び順方向電圧位相で全て駆動することができ、それぞれの場合に該当する電流パスが形成されるので、例えば、図20及び図21に示したように、数個の発光素子100がAC電源に対して直列に連結されるように構成することができる。したがって、数個の発光素子100の連結が容易になり、照明システム400の出力向上及び出力調節が可能になり得る。
【0104】
図22〜図24は、本発明の一実施例に係る発光素子を含む発光素子パッケージを示した斜視図及び断面図である。
【0105】
図22〜図24を参照すると、発光素子パッケージ500は、キャビティ520が形成された本体510と、本体510に実装される第1及び第2のリードフレーム540、550と、第1及び第2のリードフレーム540、550と電気的に連結される発光素子530と、発光素子530を覆うようにキャビティ520に充填される樹脂層(図示せず)とを含むことができる。
【0106】
本体510は、ポリフタルアミド(PPA:Polyphthalamide)のような樹脂材質、シリコン(Si)、アルミニウム(Al)、アルミニウムナイトライド(AlN)、液晶ポリマー(PSG、photo sensitive glass)、ポリアミド9T(PA9T)、シンジオタクチックポリスチレン(SPS)、金属材質、サファイア(Al)、ベリリウムオキサイド(BeO)、印刷回路基板(PCB、Printed Circuit Board)のうち少なくとも一つで形成することができる。本体510は、射出成形、エッチング工程などによって形成できるが、これに限定されることはない。
【0107】
本体510の内面には傾斜面を形成することができる。このような傾斜面の角度によって発光素子530から放出される光の反射角が変わるので、これによって、外部に放出される光の指向角を調節することができる。
【0108】
光の指向角が減少するほど、発光素子530から外部に放出される光の集中性は増加し、その反対に、光の指向角が大きいほど、発光素子530から外部に放出される光の集中性は減少する。
【0109】
一方、本体510に形成されるキャビティ520を上から眺めた形状は、円状、四角形状、多角形状、楕円状などにすることができ、コーナーが曲線である形状にすることもできるが、これに限定されることはない。
【0110】
発光素子530は、第1のリードフレーム540上に実装され、例えば、赤色、緑色、青色、白色などの光を放出する発光素子又は紫外線を放出するUV(Ultra Violet)発光素子であり得るが、これに限定されることはない。また、発光素子530は、一つ以上実装することができる。
【0111】
また、発光素子530は、その電気端子が全て上部面に形成された水平型タイプ、その電気端子が上・下部面に形成された垂直型タイプ、又はフリップチップのいずれにも適用可能である。
【0112】
一方、本発明の一実施例に係る発光素子530は、第1及び第2の発光構造物(図示せず)を含み、第1及び第2の発光構造物(図示せず)は、それぞれ逆方向バイアス及び順方向バイアスに対して駆動することができる。したがって、実施例に係る発光素子パッケージ500は、交流電源で逆方向バイアス及び順方向バイアスに対して全て発光できるので、発光効率を改善させることができる。
【0113】
併せて、交流電源で別途のESD素子が必要でないので、発光素子パッケージ500内におけるESD素子による光損失を防止することができる。
【0114】
樹脂層(図示せず)は、発光素子530を覆うようにキャビティ520に充填することができる。
【0115】
樹脂層(図示せず)は、シリコン、エポキシ、及びその他樹脂材質で形成することができ、キャビティ520内に充填した後、これを紫外線又は熱硬化する方式で形成することができる。
【0116】
また、樹脂層(図示せず)は蛍光体を含むことができ、蛍光体の種類は、発光素子530から放出される光の波長によって選択され、その結果、発光素子パッケージ500は白色光を具現することができる。
【0117】
このような蛍光体は、発光素子530から放出される光の波長によって青色発光蛍光体、青緑色発光蛍光体、緑色発光蛍光体、黄緑色発光蛍光体、黄色発光蛍光体、黄赤色発光蛍光体、オレンジ色発光蛍光体、及び赤色発光蛍光体のうち一つを適用することができる。
【0118】
すなわち、蛍光体は、発光素子530から放出される第1の光を有する光によって励起されて第2の光を生成することができる。例えば、発光素子530が青色発光ダイオードで、蛍光体が黄色蛍光体である場合、黄色蛍光体は、青色光によって励起されて黄色光を放出することができ、青色発光ダイオードから発生した青色光及び青色光によって励起されて発生した黄色光の混色によって、発光素子パッケージ500は白色光を提供することができる。
【0119】
これと同様に、発光素子530が緑色発光ダイオードである場合は、マゼンタ蛍光体又は青色と赤色の蛍光体を混用する場合を例に挙げることができ、発光素子530が赤色発光ダイオードである場合は、シアン蛍光体又は青色と緑色蛍光体を混用する場合を例に挙げることができる。
【0120】
このような蛍光体は、YAG系、TAG系、硫化物系、シリケート系、アルミネート系、窒化物系、カーバイド系、ニトリドシリケート系、ホウ酸塩系、フッ化物系、リン酸塩系などの公知の蛍光体であり得る。
【0121】
第1及び第2のリードフレーム540、550は、金属材質、例えば、チタン(Ti)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、金(Au)、クロム(Cr)、タンタル(Ta)、白金(Pt)、スズ(Sn)、銀(Ag)、リン(P)、アルミニウム(Al)、インジウム(In)、パラジウム(Pd)、コバルト(Co)、シリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)、ハフニウム(Hf)、ルテニウム(Ru)、鉄(Fe)のうち一つ以上の物質又は合金を含むことができる。また、第1及び第2のリードフレーム540、550は、単層又は多層構造を有するように形成できるが、これに限定されることはない。
【0122】
第1及び第2のリードフレーム540、550は、互いに離隔して電気的に分離される。発光素子530は、第1及び第2のリードフレーム540、550上に実装され、第1及び第2のリードフレーム540、550は、発光素子530と直接接触したり、又はソルダリング部材(図示せず)のような伝導性を有する材料を介して電気的に連結することができる。また、発光素子530は、ワイヤボンディングを通して第1及び第2のリードフレーム540、550と電気的に連結できるが、これに限定されることはない。したがって、第1及び第2のリードフレーム540、550に電源が連結されると、発光素子530に電源を印加することができる。一方、数個のリードフレーム(図示せず)が本体510内に実装され、それぞれのリードフレーム(図示せず)を発光素子530と電気的に連結できるが、これに限定されることはない。
【0123】
一方、図24を参照すると、本発明の一実施例に係る発光素子パッケージ500は、光学シート580を備えることができ、光学シート580は、ベース部582及びプリズムパターン584を有することができる。
【0124】
ベース部582は、プリズムパターン584を形成するための支持体として、熱安定性に優れ、透明な材質からなるものであって、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、及びポリエポキシからなる群から選択されたいずれか一つからなり得るが、これに限定されることはない。
【0125】
また、ベース部582は蛍光体(図示せず)を含むことができる。一例として、ベース部582を形成する材質に蛍光体(図示せず)を均一に分散させた状態で、これを硬化してベース部582を形成することができる。このようにベース部582を形成する場合、蛍光体(図示せず)はベース部582全体に均一に分布させることができる。
【0126】
一方、ベース部582上には、光を屈折し、集光する立体形状のプリズムパターン584を形成することができる。プリズムパターン584を構成する物質はアクリルレジンであり得るが、これに限定されることはない。
【0127】
プリズムパターン584は、ベース部582の一面で一方向に沿って互いに隣接して平行に配列された複数の線状プリズムを含み、線状プリズムの軸方向に対する垂直断面は三角形であり得る。
【0128】
プリズムパターン584は、光を集光する効果を有するので、発光素子パッケージ500に光学シート580を付着する場合、光の直進性が向上し、発光素子パッケージ500の光の輝度を向上させることができる。
【0129】
一方、プリズムパターン584には蛍光体(図示せず)を含むことができる。
【0130】
蛍光体(図示せず)は、分散された状態でプリズムパターン584を形成する物質、例えば、アクリルレジンと混合してペースト又はスラリー状態にした後、プリズムパターン584を形成することによってプリズムパターン584内に均一に含ませることができる。
【0131】
このようにプリズムパターン584に蛍光体(図示せず)が含まれる場合、発光素子パッケージ500の光の均一度及び分布度が向上することはもちろん、プリズムパターン584による光の集光効果の他に蛍光体(図示せず)による光の分散効果があるので、発光素子パッケージ500の指向角を向上させることができる。
【0132】
本発明の一実施例に係る発光素子パッケージ500は、複数が基板上にアレイされ、発光素子パッケージ500の光経路上に光学部材である導光板、プリズムシート、拡散シートなどを配置することができる。このような発光素子パッケージ、基板、光学部材はライトユニットとして機能することができる。更に他の実施例は、上述した各実施例に記載された発光素子又は発光素子パッケージを含む表示装置、指示装置、照明システムに具現することができ、例えば、照明システムはランプ、街灯を含むことができる。
【0133】
図25は、本発明の一実施例に係る発光素子パッケージを含む照明装置を示した斜視図で、図26は、図25の照明装置のC―C'線断面図である。
【0134】
図25及び図26を参照すると、照明装置600は、本体610、本体610と締結されるカバー630、及び本体610の両端に位置するエンドキャップ650を備えることができる。
【0135】
本体610の下部面には発光素子モジュール640が締結され、本体610は、発光素子パッケージ644から発生した熱が本体610の上部面を通して外部に放出されるように伝導性及び熱発散効果に優れた金属材質で形成することができる。
【0136】
発光素子パッケージ644は、PCB642上に多色及び多列で実装されてアレイをなすことができ、同一の間隔で実装したり、又は必要に応じて多様な離隔距離を有して実装できるので、明るさなどを調節することができる。このようなPCB642としては、MPPCB(Metal Core PCB)又はFR4材質のPCBなどを使用することができる。
【0137】
一方、本発明の一実施例に係る発光素子パッケージ644は発光素子(図示せず)を含み、発光素子(図示せず)は第1及び第2の発光構造物(図示せず)を備え、第1及び第2の発光構造物(図示せず)はそれぞれ逆方向バイアス及び順方向バイアスで駆動することができる。したがって、本発明の一実施例に係る照明装置600は、交流電源で逆方向バイアス及び順方向バイアスで全て発光できるので、点滅現象が解消され、発光効率を改善させることができる。
【0138】
発光素子パッケージ644は、延長されたリードフレーム(図示せず)を含み、向上した放熱機能を有することができるので、発光素子パッケージ644の信頼性と効率性を向上させることができ、発光素子パッケージ644及び発光素子パッケージ644を含む照明装置600の使用年限を延長させることができる。
【0139】
カバー630は、本体610の下部面を覆うようにシリンダー状に形成できるが、これに限定されないことは当然である。
【0140】
カバー630は、内部の発光素子モジュール640を外部の異物などから保護する。また、カバー630は、発光素子パッケージ644から発生した光の眩しさを防止し、外部に光を均一に放出できるように拡散粒子を含むことができる。また、カバー630の内面及び外面のうち少なくともいずれか一つの面には、プリズムパターンなどを形成することができる。また、カバー630の内面及び外面のうち少なくともいずれか一つの面には蛍光体を塗布することもできる。
【0141】
一方、発光素子パッケージ644から発生した光は、カバー630を通して外部に放出されるので、カバー630は光透過率に優れるものでなければならなく、発光素子パッケージ644から発生した熱に耐えられるように十分な耐熱性を備えていなければならない。カバー630は、ポリエチレンテレフタレート(Polyethylen Terephthalate;PET)、ポリカーボネート(Polycarbonate;PC)又はポリメチルメタクリレート(Polymethyl Methacrylate;PMMA)などを含む材質で形成することが望ましい。
【0142】
エンドキャップ650は、本体610の両端に位置し、電源装置(図示せず)を密閉する用途に使用することができる。また、エンドキャップ650には電源ピン652が形成されており、本発明の一実施例に係る照明装置600は、既存の蛍光灯を除去した端子に別途の装置なしに直ぐ使用できるようになる。
【0143】
図27は、本発明の一実施例に係る発光素子を備える液晶表示装置の分解斜視図である。
【0144】
図27は、エッジライト方式を示し、液晶表示装置700は、液晶表示パネル710と、液晶表示パネル710に光を提供するためのバックライトユニット770とを含むことができる。
【0145】
液晶表示パネル710は、バックライトユニット770から提供される光を用いて画像を表示することができる。液晶表示パネル710は、液晶を挟んで互いに対向するカラーフィルター基板712及び薄膜トランジスタ基板714を含むことができる。
【0146】
カラーフィルター基板712は、液晶表示パネル710を通してディスプレイされる画像の色を具現することができる。
【0147】
薄膜トランジスタ基板714は、駆動フィルム717を通して多数の回路部品が実装される印刷回路基板718と電気的に接続されている。薄膜トランジスタ基板714は、印刷回路基板718から提供される駆動信号に応答して、印刷回路基板718から提供される駆動電圧を液晶に印加することができる。
【0148】
薄膜トランジスタ基板714は、ガラスやプラスチックなどの透明な材質の他の基板上に薄膜で形成された薄膜トランジスタ及び画素電極を含むことができる。
【0149】
バックライトユニット770は、光を出力する発光素子モジュール720と、発光素子モジュール720から提供される光を面光源形態に変更させて液晶表示パネル710に提供する導光板730と、導光板730から提供された光の輝度分布を均一にし、垂直入射性を向上させる多数のフィルム752、766、764と、導光板730の後方に放出される光を導光板730に反射させる反射シート747とを含んで構成される。
【0150】
発光素子モジュール720は、複数の発光素子パッケージ724と、複数の発光素子パッケージ724が実装されてアレイをなすPCB基板722とを有することができる。
【0151】
一方、本発明の一実施例に係るバックライトユニット770は発光素子(図示せず)を含み、発光素子(図示せず)は第1及び第2の発光構造物(図示せず)を含み、第1及び第2の発光構造物(図示せず)は、それぞれ逆方向バイアス及び順方向バイアスで駆動することができる。したがって、実施例に係るバックライトユニット770は、交流電源で逆方向バイアス及び順方向バイアスで全て発光できるので、点滅現象が解消され、発光効率を改善させることができる。
【0152】
一方、バックライトユニット770は、導光板730から入射される光を液晶表示パネル710の方向に拡散させる拡散フィルム766と、拡散された光を集光し、垂直入射性を向上させるプリズムフィルム752とを含んで構成することができ、プリズムフィルム752を保護するための保護フィルム764を含むことができる。
【0153】
図28は、本発明の一実施例に係る発光素子を備える液晶表示装置の分解斜視図である。ただし、図27で図示して説明した部分については繰り返して詳細に説明しない。
【0154】
図28は、直下方式を示し、液晶表示装置800は、液晶表示パネル810と、液晶表示パネル810に光を提供するためのバックライトユニット870とを備えることができる。
【0155】
液晶表示パネル810は、図27を参照して説明した通りであるので、これについての詳細な説明は省略する。
【0156】
バックライトユニット870は、複数の発光素子モジュール823と、反射シート824と、発光素子モジュール823及び反射シート824が収納される下部シャーシ830と、発光素子モジュール823の上部に配置される拡散板840と、複数の光学フィルム860とを有することができる。
【0157】
発光素子モジュール823は、複数の発光素子パッケージ822と、複数の発光素子パッケージ822が実装されてアレイをなすPCB基板821とを有することができる。
【0158】
一方、本発明の一実施例に係るバックライトユニット870は発光素子(図示せず)を有し、発光素子(図示せず)は第1及び第2の発光構造物(図示せず)を有し、第1及び第2の発光構造物(図示せず)は、それぞれ逆方向バイアス及び順方向バイアスで駆動することができる。したがって、本発明の一実施例に係るバックライトユニット870は、交流電源で逆方向バイアス及び順方向バイアスで全て発光できるので、点滅現象が解消され、発光効率を改善させることができる。
【0159】
反射シート824は、発光素子パッケージ822から発生した光を液晶表示パネル810が位置した方向に反射させ、光の利用効率を向上させる。
【0160】
一方、発光素子モジュール823から発生した光は拡散板840に入射し、拡散板840の上部には光学フィルム860が配置される。光学フィルム860は、拡散フィルム866、プリズムフィルム850及び保護フィルム864を含んで構成することができる。
【0161】
以上、各実施例で説明した特徴、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、必ず一つの実施例に限定されることはない。さらに、各実施例で例示された特徴、構造、効果などは、各実施例の属する分野で通常の知識を有する者によって他の実施例に対しても組み合わせ又は変更を通して実施可能である。したがって、このような組み合わせと変更と関連した各内容は、本発明の範囲に含まれるものと解釈しなければならないだろう。
【0162】
以上では、本発明の一実施例を中心に説明したが、これは例示に過ぎないもので、本発明を限定するものではなく、本発明の属する分野で通常の知識を有する者であれば本実施例の本質的な特性から逸脱しない範囲で、以上で例示されていない多様な変形と応用が可能であることを理解できるだろう。例えば、本発明の一実施例に具体的に示した各構成要素は、変形して実施可能であろう。そして、このような変形と応用と関連した各相違点は、添付の特許請求の範囲で規定する本発明の技術的範囲に含まれるものと解釈しなければならないだろう。
【符号の説明】
【0163】
100 発光素子
110 支持部材
112 バッファー層
120 第1の領域
130 第2の領域
140 第1の電極
150 第2の電極
160 第3の電極

【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1のドーパントがドーピングされた第1の半導体層、第2のドーパントがドーピングされた第2の半導体層、及び前記第1及び第2の半導体層間に介在する第1の活性層を有する第1の領域と、
前記第1の領域上に配置され、前記第1のドーパントがドーピングされ、露出領域を含む第3の半導体層、前記露出領域を除いた前記第3の半導体層上に配置され、前記第2のドーパントがドーピングされた第4の半導体層及び前記第3及び第4の半導体層間に介在する第2の活性層を有する第2の領域と
を備え、
前記第4の半導体層から前記第1の半導体層まで互いに離隔した第1及び第2のトレンチが形成された発光構造物と、
前記第1及び第2のトレンチ内に露出した前記第1の半導体層上に配置された第1及び第2の電極パッドを有する第1の電極と、
前記第3の半導体層の前記露出領域及び前記露出領域に形成されたホール内に挿入されて前記第2の半導体層上に配置され、前記第2及び第3の半導体層と電気的に連結される第2の電極と、
前記第4の半導体層上に配置され、前記第1及び第2の電極パッドと接触した第3の電極パッド、前記第1の電極パッドと接触した第4の電極パッド及び前記第2の電極パッドと接触した第5の電極パッドを有する第3の電極と
を備える発光素子。
【請求項2】
前記第1〜第5の電極パッド間に配置され、前記第1及び第3の電極を電気的に連結する導電性連結部材を備える、請求項1に記載の発光素子。
【請求項3】
前記導電性連結部材は、前記第1及び第2のトレンチの内側面から離隔した、請求項2に記載の発光素子。
【請求項4】
前記第1及び第2のトレンチの内側面に配置された絶縁部材を備え、
前記導電性連結部材は、前記絶縁部材の側面に配置されている、請求項2に記載の発光素子。
【請求項5】
前記第3の電極パッドのサイズは、前記第4及び第5の電極パッドのうち少なくとも一つのサイズより大きい、請求項1に記載の発光素子。
【請求項6】
前記第3の電極パッドは、前記第4及び第5の電極パッドのうちいずれか一つと同一線上に配置されたり、又は前記第4及び第5の電極パッドのうち少なくとも一つと異なる線上に配置されている、請求項1に記載の発光素子。
【請求項7】
前記第1の電極は、
第6の電極パッドと、
前記第6の電極パッドから延長されたフィンガー電極と
を備える、請求項1に記載の発光素子。
【請求項8】
前記フィンガー電極は、
前記第3の電極パッドに隣接して配置されている、請求項7に記載の発光素子。
【請求項9】
前記フィンガー電極は、
前記第6の電極パッドから延長された第1及び第2のフィンガー電極を有し、
前記第1及び第2のフィンガー電極は、互いに交差する方向に延長されたり、又は互いに平行な方向に延長されている、請求項7に記載の発光素子。
【請求項10】
前記第1及び第3の電極は、L字状であり、
前記第1及び第3の電極パッド間の距離は、前記第4の電極パッドと前記第1のフィンガー電極との間の距離又は前記第5の電極パッドと前記第2のフィンガー電極との間の距離より遠い、請求項9に記載の発光素子。
【請求項11】
第1のドーパントがドーピングされた第1の半導体層、第2のドーパントがドーピングされた第2の半導体層、及び前記第1及び第2の半導体層間に介在する第1の活性層を有する第1の領域と、
前記第1の領域上に配置され、前記第1のドーパントがドーピングされ、露出領域を含む第3の半導体層、前記露出領域を除いた前記第3の半導体層上に配置され、前記第2のドーパントがドーピングされた第4の半導体層、及び前記第3及び第4の半導体層との間に介在する第2の活性層を有する第2の領域と
を備え、
前記第4の半導体層から前記第1の半導体層まで互いに離隔した第1及び第2のトレンチが形成された発光構造物と、前記第1及び第2のトレンチ内に露出した前記第1の半導体層上に配置された第1及び第2の電極パッドを有する第1の電極と、前記第3の半導体層の前記露出領域及び前記露出領域に形成されたホール内に挿入されて前記第2の半導体層上に配置され、前記第2及び第3の半導体層と電気的に連結された第2の電極と、前記第4の半導体層上に配置され、前記第1及び第2の電極パッドと接触した第3の電極パッド、前記第1の電極パッドと接触した第4の電極パッド、及び前記第2の電極パッドと接触した第5の電極パッドを有する第2の電極とを備える発光素子と、
前記発光素子と電気的に連結された第1及び第2のリードフレームを有する本体と
を備える発光素子パッケージ。
【請求項12】
前記本体には、前記第1及び第2のリードフレーム上に前記発光素子が配置されるキャビティが形成されている、請求項11に記載の発光素子パッケージ。
【請求項13】
前記キャビティに充填された樹脂物を含む、請求項12に記載の発光素子パッケージ。
【請求項14】
前記樹脂物は、透光性シリコン、蛍光体、光拡散材及び光分散材のうち少なくとも一つを含む、請求項13に記載の発光素子パッケージ。
【請求項15】
前記本体上に配置された光学シートを有する、請求項11に記載の発光素子パッケージ。
【請求項16】
第1のドーパントがドーピングされた第1の半導体層、第2のドーパントがドーピングされた第2の半導体層、及び前記第1及び第2の半導体層間に介在する第1の活性層を有する第1の領域と、
前記第1の領域上に配置され、前記第1のドーパントがドーピングされ、露出領域を含む第3の半導体層、前記露出領域を除いた前記第3の半導体層上に配置され、前記第2のドーパントがドーピングされた第4の半導体層、及び前記第3及び第4の半導体層間に介在する第2の活性層を有する第2の領域と
を備え、
前記第4の半導体層から前記第1の半導体層まで互いに離隔した第1及び第2のトレンチが形成された発光構造物;前記第1及び第2のトレンチ内に露出した前記第1の半導体層上に配置された第1及び第2の電極パッドを有する第1の電極と、前記第3の半導体層の前記露出領域及び前記露出領域に形成されたホール内にされて前記第2の半導体層上に配置され、前記第2及び第3の半導体層と電気的に連結された第2の電極と、前記第4の半導体層上に配置され、前記第1及び第2の電極パッドと接触した第3の電極パッド、前記第1の電極パッドと接触した第4の電極パッド、及び前記第2の電極パッドと接触した第5の電極パッドを有する第3の電極とを備える発光素子、及び前記発光素子と電気的に連結された第1及び第2のリードフレームを有する本体を備える発光素子パッケージと、
前記発光素子パッケージが配置された基板と
を備える照明システム。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate

【図5】
image rotate

【図6】
image rotate

【図7】
image rotate

【図8】
image rotate

【図9】
image rotate

【図10】
image rotate

【図11】
image rotate

【図12】
image rotate

【図13】
image rotate

【図14】
image rotate

【図15】
image rotate

【図16】
image rotate

【図17】
image rotate

【図18】
image rotate

【図19】
image rotate

【図20】
image rotate

【図21】
image rotate

【図22】
image rotate

【図23】
image rotate

【図24】
image rotate

【図25】
image rotate

【図26】
image rotate

【図27】
image rotate

【図28】
image rotate


【公開番号】特開2013−93542(P2013−93542A)
【公開日】平成25年5月16日(2013.5.16)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−85620(P2012−85620)
【出願日】平成24年4月4日(2012.4.4)
【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)】