発光素子
【課題】多様な明るさの発光を具現するように調節可能であり、発光面積を向上できる発光素子の提供。
【解決手段】発光素子100は、第1半導体層、活性層、及び第2半導体層を含む複数の発光領域P1〜P9と、前記発光領域の間に位置する境界領域とに区分される発光構造物と、複数の発光領域のうちいずれか一つの第1半導体層上に配置される第1電極部150と、複数の発光領域のうち他のいずれか一つの第2半導体層上に配置される第2電極部170と、隣接する発光領域のいずれか一方の第1半導体層と、残りの他方の第2半導体層とを電気的に連結する連結電極160−1〜160−8と、発光領域のうち少なくとも一つの第2半導体層上に配置される中間パッド184と、を含み、発光領域は、連結電極により直列連結される。
【解決手段】発光素子100は、第1半導体層、活性層、及び第2半導体層を含む複数の発光領域P1〜P9と、前記発光領域の間に位置する境界領域とに区分される発光構造物と、複数の発光領域のうちいずれか一つの第1半導体層上に配置される第1電極部150と、複数の発光領域のうち他のいずれか一つの第2半導体層上に配置される第2電極部170と、隣接する発光領域のいずれか一方の第1半導体層と、残りの他方の第2半導体層とを電気的に連結する連結電極160−1〜160−8と、発光領域のうち少なくとも一つの第2半導体層上に配置される中間パッド184と、を含み、発光領域は、連結電極により直列連結される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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基づいて、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】
このようなLEDは、白熱灯と蛍光灯などの既存の照明器具に使用される水銀(Hg)のような環境有害物質が含まれていないので環境性に優れ、長寿命、低電力消費特性などのような長所があるので、既存の光源を代替している。このようなLED素子の核心競争要素は、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】
高輝度を具現するためには光抽出効率を高めることが重要である。光抽出効率を高めるために、フリップチップ(flip−chip)構造、表面凹凸形成(surface texturing)、凹凸が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)構造などを用いた多様な方法が研究されている。
【0005】
一般に、発光素子は、光を発生する発光構造物と、電源が供給される第1電極及び第2電極と、電流の分散を目的とする電流遮断層と、発光構造物とオーミック接触するオーミック層と、光抽出効率を向上させるための反射層とを含むことができる。一般的な発光素子の構造については、特許文献1に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】大韓民国公開特許公報第10―2011―0041270号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
実施例は、多様な明るさの発光を具現するように調節可能であり、発光面積を向上させることができる発光素子を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0008】
発光素子は、第1半導体層、活性層、及び第2半導体層を含む複数の発光領域と、前記発光領域の間に位置する境界領域とに区分される発光構造物と;前記複数の発光領域のうちいずれか一つの第1半導体層上に配置される第1電極部と;前記複数の発光領域のうち他のいずれか一つの第2半導体層上に配置される第2電極部と;隣接する発光領域のいずれか一方の第1半導体層と、残りの他方の第2半導体層とを電気的に連結する連結電極と;前記発光領域のうち少なくとも一つの第2半導体層上に配置される中間パッドと;を含み、前記発光領域は、前記連結電極により直列連結される。
【0009】
または、発光素子は、第1半導体層、活性層、及び第2半導体層を含む複数の発光領域と、前記発光領域の間に位置する境界領域とに区分される発光構造物と;前記複数の発光領域のうちいずれか一つの第1半導体層上に配置される第1電極部と;前記複数の発光領域のうち他のいずれか一つの第2半導体層上に配置される第2電極部と;隣接する発光領域のいずれか一方の第1半導体層と、残りの他方の第2半導体層とを電気的に連結する連結電極と;前記発光領域のうち少なくとも一つの第1半導体層上に配置される中間パッドと;を含み、前記発光領域は、前記連結電極により直列連結される。
【0010】
前記中間パッドは、前記第1電極部及び前記第2電極部が位置する発光領域を除外した残りの発光領域のうち少なくとも一つの発光領域の第2半導体層上に配置されたり、前記中間パッドは、前記第1電極部及び前記第2電極部が位置する発光領域を除外した残りの発光領域のうち少なくとも一つの発光領域の第1半導体層上に配置される。
【0011】
前記第1電極部及び前記第2電極部のそれぞれは、電源が供給されるパッドを含むことができる。
【0012】
前記中間パッドは、同一の発光領域内に位置する連結電極と電気的に連結されることができる。
【0013】
発光素子は、前記複数の発光領域及び前記境界領域上に配置される絶縁層をさらに含み、前記連結電極は、前記絶縁層上に配置されることができる。
【0014】
同一の発光領域内に位置する前記中間パッドは、前記絶縁層上において前記連結電極と離隔して配置されることができる。または、同一の発光領域内に位置する前記中間パッドは、前記絶縁層上において前記連結電極と一体に配置されることができる。前記連結電極は、前記絶縁層を貫通して、前記隣接する発光領域のいずれか一方の第2半導体層と接触する第1部分と;前記絶縁層、前記第2半導体層、及び前記活性層を貫通して、前記隣接する発光領域のうち残りの他方の第1半導体層と接触する第2部分と;をさらに含み、前記絶縁層は、前記第2部分と前記第2半導体層との間、及び前記第2部分と前記活性層との間に配置されることができる。
【0015】
前記連結電極の第2部分の下面は、前記活性層の下面よりも下に位置することができる。
【0016】
発光素子は、前記発光構造物の下に配置される基板、及び前記発光領域と前記絶縁層との間に配置される伝導層をさらに含むことができる。
【0017】
前記第2部分は、前記伝導層を貫通することができる。前記絶縁層は、前記第2部分と前記伝導層との間に配置されることができる。
【0018】
前記第1電極部は第1電源の印加を受け、前記第2電極部及び前記中間パッドのうち少なくとも一つは第2電源の印加を受けることができる。または、前記第1電極部及び前記中間パッドのうち一つは第1電源の印加を受け、前記第2電極部は第2電源の印加を受けることができる。
【0019】
または、発光素子は、第1半導体層、活性層、及び第2半導体層を含む複数の発光領域と、前記発光領域の間に位置する境界領域とに区分される発光構造物と;前記発光領域のうちいずれか一つの第1半導体層上に配置される第1電極部と;前記複数の発光領域のそれぞれの第2半導体層の下に配置される金属層と;前記複数の発光領域のうち他のいずれか一つの第2半導体層の下に配置される金属層と電気的に連結される第2電極部と;前記金属層の相互間を電気的に絶縁させる絶縁層と;隣接する発光領域のいずれか一方の第1半導体層と、残りの他方の第2半導体層とを電気的に連結する連結電極と;前記発光領域のうち少なくとも一つの第1半導体層上に配置される中間パッドと;を含み、前記発光領域は、前記連結電極により直列連結されることができる。
【0020】
前記金属層は、オーミック層(ohmic layer)及び反射層(reflective layer)のうち少なくとも一つを含むことができる。
【0021】
前記中間パッドは、前記第1電極部が位置する発光領域と、前記第2電極部と電気的に連結される発光領域とを除外した発光領域のうち少なくとも一つの発光領域の第1半導体層上に配置されることができる。
【0022】
発光素子は、前記複数の発光領域及び前記境界領域上に配置されるパッシベーション層(passivation)をさらに含み、前記連結電極は、前記パッシベーション層上に配置されることができる。
【0023】
前記連結電極は、前記パッシベーション層、前記第1半導体層、及び前記活性層を貫通して、前記隣接する発光領域のいずれか一方の第2半導体層と接触する少なくとも一つの第1部分と;前記パッシベーション層を貫通して、前記隣接する発光領域のうち残りの他方の第1半導体層と接触する少なくとも一つの第2部分と;を含み、前記パッシベーション層は、前記第1部分と前記第1半導体層との間、及び前記第1部分と前記活性層との間に配置されることができる。
【0024】
前記第2電極部は、前記複数の発光領域のうち前記他のいずれか一つの第2半導体層の下に配置される金属層と電気的に連結されるバリア層(barrier layer)、及び前記バリア層の下に配置される支持層を含むことができる。
【0025】
発光素子は、前記連結電極、または中間パッドと対応して各発光領域の第2半導体層と金属層との間に配置され、垂直方向に前記連結電極または前記中間パッドと少なくとも一部がオーバーラップされる電流遮断層をさらに含むことができる。
【0026】
前記絶縁層は、前記第2電極部と電気的に連結される前記他のいずれか一つの金属層を除外した金属層と前記第2電極部の相互間を電気的に絶縁させることができる。
【発明の効果】
【0027】
実施例の発光素子は、多様な明るさの発光を具現するように調節可能であり、発光面積を増大させ、電流を分散させて発光効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0028】
下記の図面を参照して実施例について詳細に説明する。ただし、図面中、同一のエレメントには同一の参照符号を付する。
【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に示された発光素子のAA’方向の断面図である。
【図3】図1に示された発光素子のBB’方向の断面図である。
【図4】図1に示された発光素子のCC’方向の断面図である。
【図5】図1に示された発光素子の回路図である。
【図6】第2実施例に係る発光素子の平面図である。
【図7】図6に示された発光素子のDD’方向の断面図である。
【図8】図6に示された発光素子のEE’方向の断面図である。
【図9】図6に示された発光素子の回路図である。
【図10】第3実施例に係る発光素子の平面図である。
【図11】図10に示された発光素子のFF’方向の断面図である。
【図12】実施例に係る発光素子を含む発光素子パッケージを示す図である。
【図13】実施例に係る発光素子パッケージを含む照明装置の分解斜視図である。
【図14】実施例に係る発光素子パッケージを含む表示装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0029】
以下、各実施例は、添付の図面及び実施例に対する説明を通じて明白になるだろう。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(on)”にまたは“下(under)”に形成されると記載される場合において、“上(on)”と“下(under)”は、“直接(directly)”または“別の層を介在して(indirectly)”形成されることを全て含む。また、各層の上または下は、図面を基準にして説明する。
【0030】
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されたり、省略されたり、又は概略的に示されている。また、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。また、同一の参照符号は図面の説明を通じて同一の要素を示す。以下、添付の図面を参照して、実施例に係る発光素子、その製造方法、及び発光素子パッケージを説明する。
【0031】
図1は、第1実施例に係る発光素子100の平面図を示し、図2は、図1に示された発光素子100のAA’方向の断面図を示し、図3は、図1に示された発光素子100のBB’方向の断面図を示し、図4は、図1に示された発光素子100のCC’方向の断面図を示す。
【0032】
図1乃至図4を参照すると、発光素子100は、基板110と、バッファ層115と、複数の発光領域P1〜Pn(n>1である自然数)に区分される発光構造物(light emitting structure)120と、伝導層130と、絶縁層140と、第1電極部150と、連結電極160−1〜160−m(m≧1である自然数)と、少なくとも一つの中間パッド182,184と、第2電極部170とを含む。
【0033】
基板110は、半導体物質の成長に適した物質、キャリアウエハで形成されることができる。また、基板110は、熱伝導性に優れた物質で形成されることができ、伝導性基板または絶縁性基板であってもよい。例えば、基板110は、サファイア(Al203)、GaN、SiC、ZnO、Si、GaP、InP、Ga203、GaAsのうち少なくとも一つを含む物質であってもよい。このような基板110の上面には凹凸パターンが形成されることができる。
【0034】
バッファ層115は、基板110と発光構造物120との間に配置され、3族−5族元素の化合物半導体を用いて形成されることができる。バッファ層115は、基板110と発光構造物120との間の格子定数の差を減少させる役割をする。
【0035】
発光構造物120は、光を発生する半導体層であってもよく、第1導電型半導体層122、活性層124、及び第2導電型半導体層126を含むことができる。発光構造物120は、基板110上に第1導電型半導体層122、活性層124、及び第2導電型半導体層126が順次に積層された構造であってもよい。
【0036】
第1導電型半導体層122は、半導体化合物で形成されることができる。第1導電型半導体層122は、3族−5族、2族−6族などの化合物半導体で具現されることができ、第1導電型ドーパントがドーピングされることができる。
【0037】
例えば、第1導電型半導体層122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であってもよい。例えば、第1導電型半導体層122は、InAlGaN、GaN、AlGaN、InGaN、AlN、InNのいずれか一つを含むことができ、n型ドーパント(例:Si、Ge、Sn等)がドーピングされることができる。
【0038】
活性層124は、第1導電型半導体層122と第2導電型半導体層126との間に配置され、第1導電型半導体層122及び第2導電型半導体層126からそれぞれ提供される電子(electron)と正孔(hole)の再結合(recombination)過程で発生するエネルギーにより光を生成できる。
【0039】
活性層124は、半導体化合物、例えば、3族−5族、2族−6族の化合物半導体であってもよく、二重接合構造、単一井戸構造、多重井戸構造、量子細線(Quantum−Wire)構造、または量子ドット(Quantum Dot)構造などで形成されることができる。
【0040】
活性層124が量子井戸構造である場合、例えば、InxAlyGa1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)の組成式を有する井戸層、及びInaAlbGa1−a−bN(0≦a≦1、0≦b≦1、0≦a+b≦1)の組成式を有する障壁層を有する単一または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低いバンドギャップを有する物質であってもよい。
【0041】
第2導電型半導体層126は、半導体化合物で形成されることができる。第2導電型半導体層126は、3族−5族、2族−6族などの化合物半導体で具現されることができ、第2導電型ドーパントがドーピングされることができる。
【0042】
例えば、第2導電型半導体層126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であってもよい。例えば、第2導電型半導体層126は、GaN、AlN、AlGaN、InGaN、InN、InAlGaN、AlInN、AlGaAs、GaP、GaAs、GaAsP、AlGaInPのいずれか一つを含むことができ、p型ドーパント(例えば、Mg、Zn、Ca、Sr、Ba)がドーピングされることができる。
【0043】
発光構造物120は、第1導電型半導体層122の一部を露出させることができる。すなわち、発光構造物120は、第2導電型半導体層126、活性層124及び第1導電型半導体層122の一部がエッチングされて第1導電型半導体層122の一部を露出させることができる。このとき、メサエッチング(mesa etching)によって露出する第1導電型半導体層122の露出面は、活性層124の下面よりも低く位置することができる。
【0044】
活性層124と第1導電型半導体層122との間、または活性層124と第2導電型半導体層126との間には導電型クラッド層(clad layer、図示せず)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)で形成されることができる。
【0045】
発光構造物120は、第2導電型半導体層126の下に第3導電型半導体層(図示せず)をさらに含むことができ、第3導電型半導体層は、第2導電型半導体層126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122はn型半導体層で、第2導電型半導体層126はp型半導体層で具現されることができ、これによって、発光構造物120は、N−P接合、P−N接合、N−P−N接合、及びP−N−P接合構造のうち少なくとも一つを含むことができる。
【0046】
発光構造物120は、複数個の互いに離隔する発光領域P1〜Pn(n>1である自然数)及び境界領域Sを含むことができる。このとき、境界領域Sは、発光領域P1〜Pn(n>1である自然数)の間に位置する領域であってもよい。または境界領域Sは、発光領域P1〜Pn(n>1である自然数)のそれぞれの周囲に位置する領域であってもよい。境界領域Sは、発光構造物120を複数の発光領域P1〜Pn(n>1である自然数)に区分するために、発光構造物120をメサエッチングして第1導電型半導体層122の一部が露出する領域を含むことができる。複数の発光領域P1〜Pn(n>1である自然数)のそれぞれの面積は同一であってもよいが、これに限定されるものではない。
【0047】
一つのチップ(single chip)の発光構造物120は、境界領域Sにより複数個の発光領域P1〜Pn(n>1である自然数)に区分されることができる。
【0048】
伝導層130は、第2導電型半導体層126上に配置される。伝導層130は、全反射を減少させるだけでなく、透光性が良いので、活性層124から第2導電型半導体層126へ放出される光の抽出効率を増加させることができる。伝導層130は、発光波長に対して透過率が高い透明な酸化物系物質、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)、TO(Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、IZTO(Indium Zinc Tin Oxide)、IAZO(Indium Aluminium Zinc Oxide)、IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)、IGTO(Indium Gallium Tin Oxide)、AZO(Aluminium Zinc Oxide)、ATO(Aluminium Tin Oxide)、GZO(Gallium Zinc Oxide)、IrOx、RuOx、RuOx/ITO、Ni、Ag、Ni/IrOx/AuまたはNi/IrOx/Au/ITOのうち一つ以上を用いて単層または多層で具現することができる。
【0049】
絶縁層140は、複数の発光領域P1〜Pn(n>1である自然数)及び境界領域S上に配置される。絶縁層140は、透光性絶縁物質、例えば、SiO2、SiOx、SiOxNy、Si3N4、またはAl2O3で形成されることができる。例えば、絶縁層140は、複数の発光領域P1〜Pn(n>1である自然数)の上面及び側面を覆い、境界領域Sを覆うことができる。
【0050】
第1電極部150は、複数の発光領域P1〜Pn(例えば、n=9)のうちいずれか一つの発光領域(例えば、P1)の第1導電型半導体層122上に配置され、第1導電型半導体層122と接触することができる。第1電極部150は、第1電源を提供するためのワイヤー(図示せず)がボンディングされる第1パッド(pad)を含むことができる。図1の実施例においては、第1電極部150が第1パッドの役割をすることができる。
【0051】
第2電極部170は、複数の発光領域P1〜Pn(例えば、n=9)のうち他のいずれか一つの発光領域(例えば、P9)の第2導電型半導体層126上に配置される。第2電極部170は、第2導電型半導体層126または伝導層130と接触することができる。例えば、第2電極部170は、直列連結される発光領域のうち最後の発光領域(例えば、P9)の伝導層130と接触することができる。
【0052】
第2電極部170は、絶縁層140上に配置される第2パッド172及び枝電極174を含むことができる。第2パッド172は、第2電源を提供するためのワイヤー(図示せず)がボンディングされ、枝電極174は、第2パッド172から拡張され、絶縁層140を貫通して伝導層130と接触する少なくとも一つの部分175を有することができる。
【0053】
連結電極160−1〜160−m(例えば、m=8)は、絶縁層140上に配置され、複数の発光領域P1〜Pn(例えば、n=9)を電気的に直列連結する。例えば、連結電極160−1〜160−m(例えば、m=8)は、第1電極部150が位置する第1発光領域P1を始点とし、第2電極部170が位置する第9発光領域P9を終点として複数の発光領域P1〜P9を直列連結することができる。
【0054】
各連結電極(例えば、160−1)は、隣接する発光領域(例えば、P1及びP2)のいずれか一方の発光領域(例えば、P1)の伝導層130と、残りの他方の発光領域(例えば、P2)の第1導電型半導体層122とを互いに電気的に連結することができる。
【0055】
伝導層130が省略される他の実施例では、連結電極(例えば、160−1)は、いずれか一方の発光領域(例えば、P1)の第2導電型半導体層126と、残りの他方の発光領域(例えば、P2)の第1導電型半導体層122とを電気的に連結することができる。
【0056】
発光素子100に含まれる互いに直列連結される複数の発光領域P1〜Pn(n>1である自然数)を順次に第1発光領域〜第n発光領域という。すなわち、第1電極部150が位置する発光領域を第1発光領域P1といい、第2電極部170が位置する発光領域を第n発光領域Pnという。ここで、“隣接する発光領域”は、第k発光領域と第k+1発光領域であり、第k連結電極は、第k発光領域と第k+1発光領域とを電気的に直列連結することができ、1≦k≦(n−1)であリ得る。
【0057】
すなわち、第k連結電極は、第k発光領域の第2導電型半導体層126または伝導層130と第k+1発光領域の第1導電型半導体層122とを電気的に連結することができる。
【0058】
例えば、図3を参照すると、第k連結電極(例えば、k=1)は、第k発光領域(例えば、k=1)、第k+1発光領域(例えば、k+1=2)、及びそれらの間の境界領域S上に位置できる。そして、第k連結電極(例えば、160−1)は、絶縁層140を貫通して第k発光領域(例えば、P1)の伝導層130(又は第2導電型半導体層126)と接触する少なくとも一つの第1部分(例えば、101)を有することができる。図1に示された実線の丸は、連結電極160−1〜160−m(例えば、m=8)の第1部分101を示す。
【0059】
絶縁層140は、境界領域Sに位置する発光構造物120と連結電極(例えば、160−1)との間に配置されることができる。
【0060】
また、第k連結電極(例えば、160−1)は、第k+1発光領域(例えば、P2)の絶縁層140、伝導層130、第2導電型半導体層126、及び活性層124を貫通して第1導電型半導体層122と接触する少なくとも一つの第2部分(例えば、102)を有することができる。図1に示された点線の丸は、連結電極160−1〜160−m(例えば、m=8)の第2部分102を示す。
【0061】
このとき、絶縁層140は、第k連結電極(例えば、160−1)と伝導層130との間、連結電極(例えば、160−1)の第2部分102と第2導電型半導体層126との間、及び連結電極(例えば、160−1)の第2部分102と活性層124との間に位置できる。
【0062】
一般的に、第1導電型半導体層と連結される電極を形成するためには、発光構造物をエッチングして第1導電型半導体層を露出させるメサエッチング(mesa etching)を行う。そして、一般的に、メサエッチングされた部分だけ発光素子の発光領域が減少する。
【0063】
しかし、第k連結電極(例えば、160−1)の第2部分(例えば、102)は、ホールまたは溝に電極物質が充填された形態で形成されることができ、これによって、メサエッチングにより損失される発光領域が減少するので、実施例は発光面積を増大させることができる。
【0064】
絶縁層140は、第k+1発光領域(例えば、P2)の伝導層130、第2導電型半導体層126、及び活性層124から第k連結電極(例えば、160−1)を電気的に絶縁させる役割をすることができる。
【0065】
第k連結電極(例えば、160−1)の第2部分102の下面103は、活性層124の下面104よりも下に位置できる。第2部分102は、ホール(hole)または溝(groove)に電極物質が充填された形態であってもよい。
【0066】
中間パッド182,184は、発光領域P1〜Pn(n>1である自然数)のうち少なくとも一つの発光領域の絶縁層140上に配置され、第2導電型半導体層126または伝導層130と電気的に連結されることができる。中間パッド182,184は、第2電源を供給するためにワイヤーがボンディングされる領域であってもよい。
【0067】
例えば、中間パッド182,184は、第1電極部150及び第2電極部172が位置する発光領域(例えば、P1及びP9)を除外した発光領域(例えば、P2〜P8)のうち少なくとも一つの発光領域(例えば、P4、P7)の絶縁層140上に配置されることができる。
【0068】
図4に示されたように、中間パッド182,184と伝導層130との間に絶縁層140が位置し、中間パッド(例えば、182)は、同一の発光領域(例えば、P4)内に位置する連結電極(例えば、160−3、160−4)のいずれか一つ(例えば、160−4)と連結されることができる。
【0069】
しかし、他の実施例では、中間パッドの一部が絶縁層を貫通して伝導層と直接連結されてもよく、このとき、同一の発光領域内に位置する中間パッドと連結電極は互いに連結されたり、または連結されなくてもよい。
【0070】
図5は、図1に示された発光素子100の回路図を示す。図1及び図5を参照すると、発光素子100は、共通した一つの(−)端子、例えば、一つの第1パッド150を有し、2以上の(+)端子、例えば、第2パッド172と少なくとも一つの中間パッド182,184を有することができる。
【0071】
したがって、実施例は、複数の(+)端子であるパッド172,182,184を備えることにより、多様な駆動電圧を使用することができ、多様な明るさの発光を具現するように調節することができる。例えば、一つの発光領域を駆動する駆動電圧が3.4Vである場合、仮に発光素子100に印加される駆動電圧が13.6Vであれば、第1中間パッド182に第2電源を供給して第1ないし第4発光領域P1〜P4を駆動できる。
【0072】
また、発光素子100に印加される駆動電圧が23.8Vであれば、第2中間パッド184に第2電源を供給して第1ないし第7発光領域P1〜P7を駆動できる。そして、発光素子100に印加される駆動電圧が30.6Vであれば、第2パッド172に第2電源を供給して第1ないし第9発光領域P1〜P9を駆動できる。
【0073】
このように、実施例は、印加される駆動電圧によって、中間パッド182,184及び第2パッド172のいずれか一つに第2電源を供給して、発光領域のうち一部又は全部を駆動するように設計されることができる。
【0074】
また、実施例は、連結電極160−1〜160−m(m≧1である自然数)が伝導層130または第1導電型半導体層122と点接触(point contact)するので、発光面積を増大させ、電流を分散させることによって発光効率を向上させることができる。
【0075】
図6は、第2実施例に係る発光素子200の平面図を示し、図7は、図6に示された発光素子200のDD’方向の断面図を示し、図8は、図6に示された発光素子200のEE’方向の断面図を示す。図1乃至図4と同一の図面符号は同一の構成を示し、前述した内容と重複する内容は省略したり簡略に説明する。
【0076】
図6乃至図8を参照すると、発光素子200は、基板110と、バッファ層115と、複数の発光領域P1〜Pn(n>1である自然数)に区分される発光構造物(light emitting structure)120と、伝導層130と、絶縁層140と、第1電極部250と、連結電極260−1〜260−m(m≧1である自然数)と、少なくとも一つの中間パッド252,254と、第2電極部272とを含む。
【0077】
第1電極部250は、複数の発光領域P1〜Pn(例えば、n=9)のいずれか一つの発光領域(例えば、P9)の第1導電型半導体層122上に配置され、第1導電型半導体層122と接触することができる。第1電極部250は、第1電源を提供するためのワイヤー(図示せず)がボンディングされる第1パッド(pad)を含むことができる。図6の実施例では、第1電極部250が第1パッドの役割をすることができる。
【0078】
第2電極部272は、複数の発光領域P1〜Pn(例えば、n=9)のうち他のいずれか一つの発光領域(例えば、P1)の第2導電型半導体層126上に配置される。第2電極部272は、第2導電型半導体層126または伝導層130と接触することができる。
【0079】
例えば、第2電極部272は、直列連結される発光領域のうち1番目の発光領域P1の伝導層130上に配置され、第1電極部250は、最後の発光領域P9の第1導電型半導体層122上に配置されることができる。第2電極部272は、第2電源を供給するためのワイヤーがボンディングされる第2パッドを含むことができる。他の実施例の電極部は、第2パッドから拡張される枝電極(図示せず)をさらに含むことができる。
【0080】
絶縁層140は、複数の発光領域P1〜Pn(n>1である自然数)及び境界領域S上に配置されることができる。連結電極260−1〜260−m(例えば、m=8)は、絶縁層140上に配置され、複数の発光領域P1〜Pn(例えば、n=9)を電気的に直列連結することができる。
【0081】
各連結電極(例えば、260−1)は、隣接する発光領域(例えば、P1及びP2)のいずれか一方の発光領域P1の第1導電型半導体層122と、残りの他方の発光領域(例えば、P2)の第2導電型半導体層126または伝導層130を電気的に連結することができる。
【0082】
すなわち、第k連結電極260−1〜260−m(m≧1である自然数)は、第k発光領域の第1導電型半導体層122と、第k+1発光領域の第2導電型半導体層126または伝導層130を電気的に連結することができる。例えば、図6を参照すると、第k連結電極260−1〜260−m(m≧1である自然数、例えば、k=1)は、第k発光領域(例えば、k=1)、第k+1発光領域(例えば、k=1)、及びそれらの間の境界領域S上に位置することができる。そして、第k連結電極260−1〜260−m(m≧1である自然数、例えば、k=2)は、絶縁層140を貫通して第k+1発光領域(例えば、P3)の伝導層130または第2導電型半導体層126と接触する少なくとも一つの第1部分(例えば、201)を有することができる。
【0083】
絶縁層140は、境界領域Sに位置する発光構造物120と連結電極260−1〜260−m、(m≧1である自然数)との間に配置されることができる。
【0084】
また、第k連結電極260−1〜260−m(m≧1である自然数、例えば、k=2)は、第k発光領域(例えば、P2)の絶縁層140、伝導層130、第2導電型半導体層126、及び活性層124を貫通して第1導電型半導体層122と接触する少なくとも一つの第2部分(例えば、202)を有することができる。このとき、絶縁層140は、第k連結電極260−1〜260−m(m≧1である自然数、例えば、k=2)と伝導層130との間、第k連結電極260−1〜260−m(m≧1である自然数、例えば、k=2)の第2部分202と第2導電型半導体層126との間、及び第k連結電極260−1〜260−m(m≧1である自然数、例えば、k=2)の第2部分202と活性層124との間に位置することができる。
【0085】
中間パッド252,254は、発光領域P1〜Pn(n>1である自然数)のうち少なくとも一つの発光領域の第1導電型半導体層122上に配置される。中間パッド252,254は、第1電源を供給するためにワイヤーがボンディングされることができる。
【0086】
図8に示されたように、発光領域(例えば、P2〜P8)のうち少なくとも一つの発光領域は、メサエッチングによって第1導電型半導体層122の一部が露出し、露出される第1導電型半導体層122の一部上に中間パッド252,254が配置されることができる。
【0087】
例えば、中間パッド252,254は、第1電極部250及び第2電極部272が位置する発光領域(例えば、P1及びP9)を除外した発光領域(例えば、P2〜P8)のうち少なくとも一つの発光領域(例えば、P4、P7)の第1導電型半導体層122上に配置されることができる。
【0088】
図9は、図6に示された発光素子200の回路図を示す。図6及び図9を参照すると、発光素子200は、共通した一つの(+)端子、例えば、一つの第2パッド272を有し、2以上の(−)端子、例えば、第1パッド250と少なくとも一つの中間パッド252,254を有することができる。
【0089】
実施例は、2以上の(−)端子であるパッド250,252,254を備えることにより、多様な駆動電圧を使用することができ、多様な明るさの発光を具現するように調節することができる。
【0090】
図10は、第3実施例に係る発光素子300の平面図を示し、図11は、図10に示された光素子300のFF’方向の断面図を示す。図10及び図11を参照すると、発光素子300は、複数の発光領域P1〜Pn(n>1である自然数)に区分される発光構造物10、保護層20、電流遮断層(current blocking layer)30、金属層40−1〜40−n(n>1である自然数)、絶縁層50、第2電極部60、パッシベーション層(passivation layer)25、第1電極部92、連結電極360−1〜360−m(m≧1である自然数)、及び少なくとも一つの中間パッド94,96を含む。
【0091】
発光構造物10は、光を発生し、複数の3族乃至5族元素の化合物半導体層を含むことができる。図11に示されたように、発光構造物10は、第1導電型半導体層16、活性層14、及び第2導電型半導体層12を含むことができる。第2導電型半導体層12は、第1導電型半導体層16の下に位置することができ、活性層14は、第1導電型半導体層16と第2導電型半導体層12との間に位置することができる。発光構造物10は、複数個の互いに離隔する発光領域P1〜Pn(n>1である自然数)及び境界領域Sを含むことができる。第1導電型半導体層16、活性層14、及び第2導電型半導体層12は、図1及び図2で説明したものと同一であってもよい。
【0092】
保護層20は、境界領域Sの下に配置されることができ、保護層20または境界領域Sによって発光領域P1〜Pn(n>1である自然数)を定義することができる。保護層20は、発光構造物20を複数の発光領域P1〜Pn(n>1である自然数)に区分するためのアイソレイション(isolation)エッチング時に発光領域P1〜Pn(n>1である自然数)を保護し、発光素子300の信頼性が低下することを防止できる。
【0093】
発光領域P1〜Pn(例えば、n=9)のそれぞれは、第2導電型半導体層12、活性層14、及び第1導電型半導体層16が垂直方向に積層された形態であってもよい。ここで、垂直方向は、第2導電型半導体層12から第1導電型半導体層16に向かう方向であるか、または支持層66と垂直な方向であってもよい。
【0094】
金属層40−1〜40−n(n>1である自然数)は、発光構造物の下に配置されることができる。金属層40−1〜40−n(n>1である自然数)は、複数の発光領域P1〜Pn(n>1である自然数)のうち対応するいずれか一つの第2導電型半導体層12の下に互いに離隔して配置されることができる。図11には、発光領域P7、P8、P9のそれぞれに対応する金属層40−7,40−8,40−9のみを示し、残りの発光領域P1〜P6に対応する金属層40−1〜40−6は示していない。金属層40−1〜40−n(例えば、n=9)のそれぞれは、オーミック層(ohmic layer)42及び反射層(reflective layer)44のうち少なくとも一つを含むことができる。
【0095】
このとき、オーミック層42は、発光領域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12とオーミック接触することができる。例えば、オーミック層42は、In、Zn、Ag、Sn、Ni、及びPtのうち少なくとも一つを含むことができる。
【0096】
反射層44は、発光領域P1〜Pn(例えば、n=9)のそれぞれのオーミック層42の下に配置されることができ、発光構造物10から入射する光を反射させて発光素子300の光抽出効率を向上させることができる。反射層44は、オーミック層42の最外部側面と接し、オーミック層42の周囲を取り囲むことができる。
【0097】
反射層44は、反射金属、またはこれらの合金、例えば、Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Au、Hfのうち少なくとも一つを含むことができる。また、反射層44は、透光性伝導性酸化物、例えば、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)などを用いて単層または多層で形成することができる。また、反射層44は、IZO/Ni、AZO/Ag、IZO/Ag/Ni、AZO/Ag/Niなどのように金属と伝導性酸化物を多層にして形成することができる。
【0098】
他の実施例においては、オーミック層42を別途に形成せずに、反射層44に使用される物質を、第2導電型半導体層12とオーミック接触をする物質として選択し、反射層44が第2導電型半導体層12とオーミック接触をなすようにすることができる。
【0099】
電流遮断層30は、発光構造物10の第2導電型半導体層12の下に配置されることができる。例えば、電流遮断層30は、発光領域P1〜Pn(例えば、n=9)のそれぞれの第2導電型半導体層12と金属層40−1〜40−n(n>1である自然数)との間に配置されることができる。電流遮断層30は、発光領域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300の発光効率を向上させることができる。
【0100】
電流遮断層30は、連結電極360−1〜360−m(m≧1である自然数)、第1電極部92、または中間パッド94,96に対応して配置され、垂直方向にこれら(360−1〜360−m、92、94、96)と少なくとも一部がオーバーラップ(overlap)することができる。電流遮断層30は、連結電極360−1〜360−m(m≧1である自然数)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、垂直方向は、第2導電型半導体層12から第1導電型半導体層16に向かう方向であってもよい。
【0101】
電流遮断層30は、金属層40−1〜40−n(n>1である自然数)よりも電気伝導性の低い物質、第2導電型半導体層12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されることができる。例えば、電流遮断層30は、ZnO、SiO2、SiON、Si3N4、Al2O3、TiO2、Ti、Al、Crのうち少なくとも一つを含むことができる。
【0102】
第2電極部60は、絶縁層50の下に位置し、複数の発光領域のうちいずれか一つ(例えば、P9)の第2導電型半導体層12と接触する金属層(例えば、40−9)と電気的に連結されることができる。第2電極部60は、前記いずれか一つの発光領域(例えば、P9)に第2電源を供給できる。
【0103】
第2電極部60は、バリア層(barrier layer)62、接合層(bonding layer)64、及び支持層(support layer)66を含むことができる。
【0104】
バリア層62は、発光領域P1〜Pn(例えば、n=9)のそれぞれの反射層44の下に配置され、支持層66の金属イオンが、反射層44とオーミック層42を通過して発光構造物に伝達又は拡散することを防止する。バリア層62は、バリア金属物質、例えば、Pt、Ti、W、V、Fe、Moのうち少なくとも一つを含み、単一層(single layer)または多層(multi layer)であってもよい。
【0105】
バリア層62は、絶縁層50の下に位置し、複数の発光領域のうちいずれか一つ(例えば、P9)の第2導電型半導体層12と接触する金属層(例えば、40−9)と電気的に連結されることができる。
【0106】
複数の発光領域P1〜Pn(n>1である自然数)のうち第9発光領域(例えば、P9)の第2導電型半導体層12は、バリア層62と電気的に連結されるので、第2電源は、バリア層62を通じて第9発光領域(例えば、P9)に供給されることができる。これは、バリア層62が後述する支持層66と電気的に連結され、第2電源は支持層66を通じて供給されることができるためである。
【0107】
絶縁層50は、金属層40−1〜40−n(例えば、n=9)の間に配置される。絶縁層50は、金属層40−1〜40−n(例えば、n=9)の相互間、及び第2電極部60と連結される金属層(例えば、40−9)を除外した残りの金属層40−1〜40−n(例えば、n=8)と第2電極部60との間に配置される。
【0108】
絶縁層50は、金属層40−1〜40−n(例えば、n=9)の相互間を電気的に絶縁し、第9金属層(例えば、40−9)を除外した残りの金属層40−1〜40−n(例えば、n=8)と第2電極部60の相互間を互いに電気的に絶縁させることができる。
【0109】
絶縁層50は、絶縁物質、例えば、Al2O3、SiO2、Si3N4、TiO2、AlNのうち少なくとも一つで形成されることができ、単層または多層であってもよい。
【0110】
支持層66は、バリア層62の下に配置され、発光構造物10を支持し、第1電極部92と共に発光構造物10に電源を提供する。支持層66は、伝導性物質であり、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のうち少なくとも一つを含む半導体物質であってもよい。
【0111】
接合層64は、バリア層62と支持層66との間に配置される。接合層64は、バリア層62と支持層66との間に挿入されて両者を接合することができる。接合層64は、支持層66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あるので、支持層66をめっきや蒸着方法で形成する場合、または支持層66が半導体層である場合には接合層64は省略できる。接合層64は、接合金属物質、例えば、Au、Sn、Ni、Nb、In、Cu、Ag及びPdのうち少なくとも一つを含むことができる。
【0112】
第1電極部92は、発光領域P1〜Pn(例えば、n=9)のうちいずれか一つの発光領域(例えば、P1)の第1導電型半導体層16上に配置される。第1電極部92は、第1電源を提供するためのワイヤー(図示せず)がボンディングされる第1パッド(pad)を含むことができる。図10の実施例では、第1電極部92が第1パッドの役割をすることができる。第1導電型半導体層16の上面には、光抽出効率を増加させるために凸凹(roughness)16−1を形成することができる。
【0113】
パッシベーション層25は、複数の発光領域P1〜Pn(n>1である自然数)及び境界領域S上に配置されることができる。パッシベーション層25は、発光領域P1〜Pn(例えば、n=9)のそれぞれの側面と上面及び境界領域S上に配置されることができる。例えば、パッシベーション層25は、発光領域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16の側面、活性層14の側面、及び第2導電型半導体層12の側面上に配置されることができ、また、パッシベーション層25は、発光領域P1〜Pn(例えば、n=9)のそれぞれの第1導電型半導体層16の上面に配置されることができる。また、パッシベーション層25は、境界領域Sの保護層20上に配置されることができる。第1電極部92は、パッシベーション層25から露出されることができる。
【0114】
連結電極360−1〜360−m(m≧1である自然数)は、隣接する発光領域、及びそれらの間の境界領域に位置するパッシベーション層25上に配置されることができる。
【0115】
各連結電極360−1〜360−m(m≧1である自然数)は、隣接する発光領域のいずれか一方の第1導電型半導体層16と、残りの他方の第2導電型半導体層12とを電気的に連結する。第k連結電極(例えば、360−1)は、第k発光領域の第2導電型半導体層12と第k+1発光領域の第1導電型半導体層16とを電気的に連結することができる。
【0116】
連結電極360−1〜360−m(m≧1である自然数)は、パッシベーション層25、第1導電型半導体層16、及び活性層14を貫通して、隣接する発光領域のいずれか一方の第2導電型半導体層12と接触する少なくとも一つの第1部分を有することができる。
【0117】
また、連結電極360−1〜360−m(m≧1である自然数)は、パッシベーション層25を貫通して、隣接する発光領域のうち残りの他方の第1導電型半導体層16と接触する少なくとも一つの第2部分を有することができる。
【0118】
図10を参照すると、第k連結電極(例えば、k=1)は、第k発光領域(例えば、k=1)、第k+1発光領域(例えば、k=1)、及びそれらの間の境界領域S上に位置することができる。
【0119】
図11を参照すると、第k連結電極(例えば、k=7)は、パッシベーション層25、第1導電型半導体層16、及び活性層14を貫通して第k発光領域(例えば、k=7)の第2導電型半導体層12と接触する少なくとも一つの第1部分(例えば、301)を有することができる。図10に示された点線の丸は、連結電極360−1〜360−m(例えば、m=8)の第1部分301を示す。
【0120】
また、第k連結電極(例えば、k=7)は、第k+1発光領域(例えば、k=7)のパッシベーション層25を貫通して第1導電型半導体層16と接触する少なくとも一つの第2部分(例えば、302)を有することができる。図10に示された実線の丸は、連結電極360−1〜360−m(例えば、m=8)の第2部分302を示す。
【0121】
このとき、パッシベーション層25は、第k連結電極(例えば、k=7)の第1部分301と第1導電型半導体層16との間、及び第k連結電極(例えば、k=7)の第1部分301と活性層14との間に位置することができる。すなわち、パッシベーション層25は、第k発光領域(例えば、P7)の第1導電型半導体層16、及び活性層14から第k連結電極(例えば、360−7)の第1部分301を電気的に絶縁させる絶縁層の役割をすることができる。
【0122】
第k連結電極(例えば、360−7)の第1部分301の下面は、活性層14の下面よりも下に位置することができる。第1部分301は、ホール(hole)または溝(groove)に電極物質が充填された形態であってもよい。
【0123】
中間パッド94,96は、発光領域P1〜Pn(n>1である自然数)のうち少なくとも一つの発光領域の第1導電型半導体層16上に配置され、第1導電型半導体層16と電気的に連結されることができる。中間パッド94,96は、第2電源を供給するためにワイヤーがボンディングされることができる。
【0124】
例えば、中間パッド94,96は、第1電極部92が位置する発光領域(例えば、P1)と、第2電極部60と電気的に連結される金属層(例えば、40−9)と連結される発光領域(例えば、P9)とを除外した発光領域(例えば、P2〜P8)のうち少なくとも一つの発光領域(例えば、P4、P7)の第1導電型半導体層16上に配置されることができる。
【0125】
図10に示されたように、中間パッド(例えば、94)は、同一の発光領域(例えば、P4)内に配置される連結電極(例えば、360−3)と電気的に離隔または分離されることができる。しかし、他の実施例において、中間パッド(例えば、94)は、同一の発光領域(例えば、P4)内に配置される連結電極(例えば、360−3)と電気的に互いに連結されることができる。
【0126】
実施例は、印加される駆動電圧によって、第1電極部92及び中間パッド94,96のいずれか一つに第1電源を供給して、発光領域P1〜Pn(N>1である自然数)のうち一部又は全部を駆動するように設計することができる。
【0127】
図12は、実施例に係る発光素子を含む発光素子パッケージを示す。
【0128】
図12を参照すると、実施例による発光素子パッケージは、パッケージボディー510、第1リードフレーム512、第2リードフレーム514、発光素子520、反射板530、ワイヤー522,524、及び樹脂層540を含む。
【0129】
パッケージボディー510は、一側領域にキャビティ(cavity)が形成された構造である。このとき、キャビティの側壁は傾斜するように形成されることができる。パッケージボディー510は、シリコンベースのウエハレベルパッケージ(wafer level package)、シリコン基板、シリコンカーバイド(SiC)、窒化アルミニウム(aluminumnitride、AlN)などのように、絶縁性または熱伝導度の良い基板で形成されることができ、複数個の基板が積層される構造であってもよい。実施例は、上述したボディーの材質、構造、及び形状に限定されない。
【0130】
第1リードフレーム512及び第2リードフレーム514は、熱の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ボディー510の表面に配置されることができる。発光素子520は、第1リードフレーム512及び第2リードフレーム514と電気的に連結される。このとき、発光素子520は、実施例による発光素子100、200、300のうちいずれか一つであってもよい。
【0131】
例えば、図1に示された発光素子100の第1電極部150は、第2ワイヤー524により第2リードフレーム514に電気的に連結される。そして、第2電極部170の第2パッド172と中間パッド182,184のいずれか一つが第1ワイヤー522により第1リードフレーム512に電気的に連結されることができる。
【0132】
また、例えば、図6に示された発光素子200の第2電極部272は、第1ワイヤー522により第1リードフレーム512と連結され、第1電極部250及び中間パッド252,254のいずれか一つが第2ワイヤー524により第2リードフレーム514と連結されることができる。
【0133】
また、例えば、図10に示された発光素子300の支持層66は第1リードフレーム512にボンディングされ、第1電極部92と中間パッド94,96のいずれか一つが第2ワイヤー524により第2リードフレーム514と電気的に連結されることができる。
【0134】
反射板530は、発光素子520から放出された光が所定の方向に向かうように、パッケージボディー510のキャビティの側壁に形成される。反射板530は、光反射物質からなり、例えば、金属コーティングまたは金属薄片であってもよい。
【0135】
樹脂層540は、パッケージボディー510のキャビティ内に位置する発光素子520を包囲し、発光素子520を外部環境から保護する。樹脂層540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。樹脂層540は、発光素子520から放出された光の波長を変化させることができ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、上記に開示された各実施例の発光素子のうち少なくとも一つを搭載することができ、これに対しては限定しない。
【0136】
実施例によ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、光学部材はバックライトユニットとして機能することができる。
【0137】
更に他の実施例は、上述し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、照明システムで具現されることができ、例えば、照明システムは、ランプ及び街灯を含むことができる。
【0138】
図13は、実施例による発光素子パッケージを含む照明装置の分解斜視図である。図13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に結合するホルダー760と、を含む。
【0139】
ハウジング700は、電気ソケット(図示せず)に結合されるソケット結合部710と、ソケット結合部710と連結され、光源750が内蔵されるボディー部730とを含む。ボディー部730には、一つの空気流動口720が貫通して形成されることができる。
【0140】
ハウジング700のボディー部730上に複数個の空気流動口720が備えられ、空気流動口720は、一つまたは複数個であってもよい。空気流動口720は、ボディー部730に放射状に配置されたり、多様な形態で配置されることができる。
【0141】
光源750は、基板754上に備えられる複数個の発光素子パッケージ752を含む。基板754は、ハウジング700の開口部に挿入されることができる形状であってもよく、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ことができる。複数個の発光素子パッケージは上述した実施例であってもよい。
【0142】
光源750の下部にはホルダー760が備えられ、ホルダー760はフレーム及び他の空気流動口を含むことができる。また、図示していないが、光源750の下部には光学部材が備えられ、光源750の発光素子パッケージ752から投射された光を拡散、散乱または収斂させることができる。
【0143】
図14は、実施例に係る発光素子パッケージを含む表示装置800を示す。
【0144】
図14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上に配置される反射板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から発散される光を表示装置の前方に案内する導光板840と、導光板840の前方に配置されるプリズムシート850,860を含む光学シートと、光学シートの前方に配置されるディスプレイパネル870と、ディスプレイパネル870と連結され、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と、ディスプレイパネル870の前方に配置されるカラーフィルター880とを含むことができる。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)をなすことができる。
【0145】
発光モジュールは、基板830上の発光素子パッケージ835を含んでなる。ここで、基板830はPCBなどが使用されることができる。発光素子パッケージ835は、実施例による発光素子パッケージであってもよい。
【0146】
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、図14でのように別途の構成要素として設けられてもよく、導光板840の後面や、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で設けられることも可能である。
【0147】
ここで、反射板820は、反射率が高く、超薄型で使用可能な素材を使用することができ、ポリエチレンテレフタレート(PolyEthylene Terephtalate;PET)を使用することができる。
【0148】
そして、導光板840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)などで形成されることができる。
【0149】
そして、第1プリズムシート850は、支持フィルムの一面に、透光性で且つ弾性を有する重合体材料で形成されることができ、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、図示のように山部と谷部が反復的にストライプタイプで備えられることができる。
【0150】
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の山部と谷部の方向は、第1プリズムシート850内の支持フィルムの一面の山部と谷部の方向と垂直をなすことができる。これは発光モジュールと反射シートから伝達された光をディスプレイパネル870の全面に均一に分散させるためである。
【0151】
そして、図示していないが、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ることができる。拡散シートは、ポリエステルとポリカーボネート系列の材料からなることができ、バックライトユニットから入射された光を、屈折及び散乱を通じて光投射角を最大に広げることができる。そして、拡散シートは、光拡散剤を含む支持層と、光射出面(第1プリズムシート方向)と光入射面(反射シート方向)に形成され、光拡散剤を含まない第1レイヤー及び第2レイヤーを含むことができる。
【0152】
実施例において、光学シートは、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からなるが、光学シートは、他の組合せ、例えば、マイクロレンズアレイで構成されたり、拡散シートとマイクロレンズアレイとの組合せ、または一つのプリズムシートとマイクロレンズアレイの組合せなどで構成されることができる。
【0153】
ディスプレイパネル870は、液晶表示パネル(Liquid crystal display)が配置されることができ、液晶表示パネルの他に、光源を必要とする他の種類の表示装置が備えられることができる。
【0154】
実施例の発光素子は、多様な明るさの発光を具現するように調節可能であり、発光面積を増大させ、電流を分散させて発光効率を向上させることができる。
【0155】
以上で各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、必ず一つの実施例にのみ限定されるものではない。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における通常の知識を有する者によって、他の各実施例に対しても組合せ又は変形して実施可能である。したがって、このような組合せと変形に関する内容は、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。
【技術分野】
【0001】
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基づいて、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】
このようなLEDは、白熱灯と蛍光灯などの既存の照明器具に使用される水銀(Hg)のような環境有害物質が含まれていないので環境性に優れ、長寿命、低電力消費特性などのような長所があるので、既存の光源を代替している。このようなLED素子の核心競争要素は、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】
高輝度を具現するためには光抽出効率を高めることが重要である。光抽出効率を高めるために、フリップチップ(flip−chip)構造、表面凹凸形成(surface texturing)、凹凸が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)構造などを用いた多様な方法が研究されている。
【0005】
一般に、発光素子は、光を発生する発光構造物と、電源が供給される第1電極及び第2電極と、電流の分散を目的とする電流遮断層と、発光構造物とオーミック接触するオーミック層と、光抽出効率を向上させるための反射層とを含むことができる。一般的な発光素子の構造については、特許文献1に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】大韓民国公開特許公報第10―2011―0041270号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
実施例は、多様な明るさの発光を具現するように調節可能であり、発光面積を向上させることができる発光素子を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0008】
発光素子は、第1半導体層、活性層、及び第2半導体層を含む複数の発光領域と、前記発光領域の間に位置する境界領域とに区分される発光構造物と;前記複数の発光領域のうちいずれか一つの第1半導体層上に配置される第1電極部と;前記複数の発光領域のうち他のいずれか一つの第2半導体層上に配置される第2電極部と;隣接する発光領域のいずれか一方の第1半導体層と、残りの他方の第2半導体層とを電気的に連結する連結電極と;前記発光領域のうち少なくとも一つの第2半導体層上に配置される中間パッドと;を含み、前記発光領域は、前記連結電極により直列連結される。
【0009】
または、発光素子は、第1半導体層、活性層、及び第2半導体層を含む複数の発光領域と、前記発光領域の間に位置する境界領域とに区分される発光構造物と;前記複数の発光領域のうちいずれか一つの第1半導体層上に配置される第1電極部と;前記複数の発光領域のうち他のいずれか一つの第2半導体層上に配置される第2電極部と;隣接する発光領域のいずれか一方の第1半導体層と、残りの他方の第2半導体層とを電気的に連結する連結電極と;前記発光領域のうち少なくとも一つの第1半導体層上に配置される中間パッドと;を含み、前記発光領域は、前記連結電極により直列連結される。
【0010】
前記中間パッドは、前記第1電極部及び前記第2電極部が位置する発光領域を除外した残りの発光領域のうち少なくとも一つの発光領域の第2半導体層上に配置されたり、前記中間パッドは、前記第1電極部及び前記第2電極部が位置する発光領域を除外した残りの発光領域のうち少なくとも一つの発光領域の第1半導体層上に配置される。
【0011】
前記第1電極部及び前記第2電極部のそれぞれは、電源が供給されるパッドを含むことができる。
【0012】
前記中間パッドは、同一の発光領域内に位置する連結電極と電気的に連結されることができる。
【0013】
発光素子は、前記複数の発光領域及び前記境界領域上に配置される絶縁層をさらに含み、前記連結電極は、前記絶縁層上に配置されることができる。
【0014】
同一の発光領域内に位置する前記中間パッドは、前記絶縁層上において前記連結電極と離隔して配置されることができる。または、同一の発光領域内に位置する前記中間パッドは、前記絶縁層上において前記連結電極と一体に配置されることができる。前記連結電極は、前記絶縁層を貫通して、前記隣接する発光領域のいずれか一方の第2半導体層と接触する第1部分と;前記絶縁層、前記第2半導体層、及び前記活性層を貫通して、前記隣接する発光領域のうち残りの他方の第1半導体層と接触する第2部分と;をさらに含み、前記絶縁層は、前記第2部分と前記第2半導体層との間、及び前記第2部分と前記活性層との間に配置されることができる。
【0015】
前記連結電極の第2部分の下面は、前記活性層の下面よりも下に位置することができる。
【0016】
発光素子は、前記発光構造物の下に配置される基板、及び前記発光領域と前記絶縁層との間に配置される伝導層をさらに含むことができる。
【0017】
前記第2部分は、前記伝導層を貫通することができる。前記絶縁層は、前記第2部分と前記伝導層との間に配置されることができる。
【0018】
前記第1電極部は第1電源の印加を受け、前記第2電極部及び前記中間パッドのうち少なくとも一つは第2電源の印加を受けることができる。または、前記第1電極部及び前記中間パッドのうち一つは第1電源の印加を受け、前記第2電極部は第2電源の印加を受けることができる。
【0019】
または、発光素子は、第1半導体層、活性層、及び第2半導体層を含む複数の発光領域と、前記発光領域の間に位置する境界領域とに区分される発光構造物と;前記発光領域のうちいずれか一つの第1半導体層上に配置される第1電極部と;前記複数の発光領域のそれぞれの第2半導体層の下に配置される金属層と;前記複数の発光領域のうち他のいずれか一つの第2半導体層の下に配置される金属層と電気的に連結される第2電極部と;前記金属層の相互間を電気的に絶縁させる絶縁層と;隣接する発光領域のいずれか一方の第1半導体層と、残りの他方の第2半導体層とを電気的に連結する連結電極と;前記発光領域のうち少なくとも一つの第1半導体層上に配置される中間パッドと;を含み、前記発光領域は、前記連結電極により直列連結されることができる。
【0020】
前記金属層は、オーミック層(ohmic layer)及び反射層(reflective layer)のうち少なくとも一つを含むことができる。
【0021】
前記中間パッドは、前記第1電極部が位置する発光領域と、前記第2電極部と電気的に連結される発光領域とを除外した発光領域のうち少なくとも一つの発光領域の第1半導体層上に配置されることができる。
【0022】
発光素子は、前記複数の発光領域及び前記境界領域上に配置されるパッシベーション層(passivation)をさらに含み、前記連結電極は、前記パッシベーション層上に配置されることができる。
【0023】
前記連結電極は、前記パッシベーション層、前記第1半導体層、及び前記活性層を貫通して、前記隣接する発光領域のいずれか一方の第2半導体層と接触する少なくとも一つの第1部分と;前記パッシベーション層を貫通して、前記隣接する発光領域のうち残りの他方の第1半導体層と接触する少なくとも一つの第2部分と;を含み、前記パッシベーション層は、前記第1部分と前記第1半導体層との間、及び前記第1部分と前記活性層との間に配置されることができる。
【0024】
前記第2電極部は、前記複数の発光領域のうち前記他のいずれか一つの第2半導体層の下に配置される金属層と電気的に連結されるバリア層(barrier layer)、及び前記バリア層の下に配置される支持層を含むことができる。
【0025】
発光素子は、前記連結電極、または中間パッドと対応して各発光領域の第2半導体層と金属層との間に配置され、垂直方向に前記連結電極または前記中間パッドと少なくとも一部がオーバーラップされる電流遮断層をさらに含むことができる。
【0026】
前記絶縁層は、前記第2電極部と電気的に連結される前記他のいずれか一つの金属層を除外した金属層と前記第2電極部の相互間を電気的に絶縁させることができる。
【発明の効果】
【0027】
実施例の発光素子は、多様な明るさの発光を具現するように調節可能であり、発光面積を増大させ、電流を分散させて発光効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0028】
下記の図面を参照して実施例について詳細に説明する。ただし、図面中、同一のエレメントには同一の参照符号を付する。
【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に示された発光素子のAA’方向の断面図である。
【図3】図1に示された発光素子のBB’方向の断面図である。
【図4】図1に示された発光素子のCC’方向の断面図である。
【図5】図1に示された発光素子の回路図である。
【図6】第2実施例に係る発光素子の平面図である。
【図7】図6に示された発光素子のDD’方向の断面図である。
【図8】図6に示された発光素子のEE’方向の断面図である。
【図9】図6に示された発光素子の回路図である。
【図10】第3実施例に係る発光素子の平面図である。
【図11】図10に示された発光素子のFF’方向の断面図である。
【図12】実施例に係る発光素子を含む発光素子パッケージを示す図である。
【図13】実施例に係る発光素子パッケージを含む照明装置の分解斜視図である。
【図14】実施例に係る発光素子パッケージを含む表示装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0029】
以下、各実施例は、添付の図面及び実施例に対する説明を通じて明白になるだろう。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(on)”にまたは“下(under)”に形成されると記載される場合において、“上(on)”と“下(under)”は、“直接(directly)”または“別の層を介在して(indirectly)”形成されることを全て含む。また、各層の上または下は、図面を基準にして説明する。
【0030】
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されたり、省略されたり、又は概略的に示されている。また、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。また、同一の参照符号は図面の説明を通じて同一の要素を示す。以下、添付の図面を参照して、実施例に係る発光素子、その製造方法、及び発光素子パッケージを説明する。
【0031】
図1は、第1実施例に係る発光素子100の平面図を示し、図2は、図1に示された発光素子100のAA’方向の断面図を示し、図3は、図1に示された発光素子100のBB’方向の断面図を示し、図4は、図1に示された発光素子100のCC’方向の断面図を示す。
【0032】
図1乃至図4を参照すると、発光素子100は、基板110と、バッファ層115と、複数の発光領域P1〜Pn(n>1である自然数)に区分される発光構造物(light emitting structure)120と、伝導層130と、絶縁層140と、第1電極部150と、連結電極160−1〜160−m(m≧1である自然数)と、少なくとも一つの中間パッド182,184と、第2電極部170とを含む。
【0033】
基板110は、半導体物質の成長に適した物質、キャリアウエハで形成されることができる。また、基板110は、熱伝導性に優れた物質で形成されることができ、伝導性基板または絶縁性基板であってもよい。例えば、基板110は、サファイア(Al203)、GaN、SiC、ZnO、Si、GaP、InP、Ga203、GaAsのうち少なくとも一つを含む物質であってもよい。このような基板110の上面には凹凸パターンが形成されることができる。
【0034】
バッファ層115は、基板110と発光構造物120との間に配置され、3族−5族元素の化合物半導体を用いて形成されることができる。バッファ層115は、基板110と発光構造物120との間の格子定数の差を減少させる役割をする。
【0035】
発光構造物120は、光を発生する半導体層であってもよく、第1導電型半導体層122、活性層124、及び第2導電型半導体層126を含むことができる。発光構造物120は、基板110上に第1導電型半導体層122、活性層124、及び第2導電型半導体層126が順次に積層された構造であってもよい。
【0036】
第1導電型半導体層122は、半導体化合物で形成されることができる。第1導電型半導体層122は、3族−5族、2族−6族などの化合物半導体で具現されることができ、第1導電型ドーパントがドーピングされることができる。
【0037】
例えば、第1導電型半導体層122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であってもよい。例えば、第1導電型半導体層122は、InAlGaN、GaN、AlGaN、InGaN、AlN、InNのいずれか一つを含むことができ、n型ドーパント(例:Si、Ge、Sn等)がドーピングされることができる。
【0038】
活性層124は、第1導電型半導体層122と第2導電型半導体層126との間に配置され、第1導電型半導体層122及び第2導電型半導体層126からそれぞれ提供される電子(electron)と正孔(hole)の再結合(recombination)過程で発生するエネルギーにより光を生成できる。
【0039】
活性層124は、半導体化合物、例えば、3族−5族、2族−6族の化合物半導体であってもよく、二重接合構造、単一井戸構造、多重井戸構造、量子細線(Quantum−Wire)構造、または量子ドット(Quantum Dot)構造などで形成されることができる。
【0040】
活性層124が量子井戸構造である場合、例えば、InxAlyGa1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)の組成式を有する井戸層、及びInaAlbGa1−a−bN(0≦a≦1、0≦b≦1、0≦a+b≦1)の組成式を有する障壁層を有する単一または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低いバンドギャップを有する物質であってもよい。
【0041】
第2導電型半導体層126は、半導体化合物で形成されることができる。第2導電型半導体層126は、3族−5族、2族−6族などの化合物半導体で具現されることができ、第2導電型ドーパントがドーピングされることができる。
【0042】
例えば、第2導電型半導体層126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であってもよい。例えば、第2導電型半導体層126は、GaN、AlN、AlGaN、InGaN、InN、InAlGaN、AlInN、AlGaAs、GaP、GaAs、GaAsP、AlGaInPのいずれか一つを含むことができ、p型ドーパント(例えば、Mg、Zn、Ca、Sr、Ba)がドーピングされることができる。
【0043】
発光構造物120は、第1導電型半導体層122の一部を露出させることができる。すなわち、発光構造物120は、第2導電型半導体層126、活性層124及び第1導電型半導体層122の一部がエッチングされて第1導電型半導体層122の一部を露出させることができる。このとき、メサエッチング(mesa etching)によって露出する第1導電型半導体層122の露出面は、活性層124の下面よりも低く位置することができる。
【0044】
活性層124と第1導電型半導体層122との間、または活性層124と第2導電型半導体層126との間には導電型クラッド層(clad layer、図示せず)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)で形成されることができる。
【0045】
発光構造物120は、第2導電型半導体層126の下に第3導電型半導体層(図示せず)をさらに含むことができ、第3導電型半導体層は、第2導電型半導体層126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122はn型半導体層で、第2導電型半導体層126はp型半導体層で具現されることができ、これによって、発光構造物120は、N−P接合、P−N接合、N−P−N接合、及びP−N−P接合構造のうち少なくとも一つを含むことができる。
【0046】
発光構造物120は、複数個の互いに離隔する発光領域P1〜Pn(n>1である自然数)及び境界領域Sを含むことができる。このとき、境界領域Sは、発光領域P1〜Pn(n>1である自然数)の間に位置する領域であってもよい。または境界領域Sは、発光領域P1〜Pn(n>1である自然数)のそれぞれの周囲に位置する領域であってもよい。境界領域Sは、発光構造物120を複数の発光領域P1〜Pn(n>1である自然数)に区分するために、発光構造物120をメサエッチングして第1導電型半導体層122の一部が露出する領域を含むことができる。複数の発光領域P1〜Pn(n>1である自然数)のそれぞれの面積は同一であってもよいが、これに限定されるものではない。
【0047】
一つのチップ(single chip)の発光構造物120は、境界領域Sにより複数個の発光領域P1〜Pn(n>1である自然数)に区分されることができる。
【0048】
伝導層130は、第2導電型半導体層126上に配置される。伝導層130は、全反射を減少させるだけでなく、透光性が良いので、活性層124から第2導電型半導体層126へ放出される光の抽出効率を増加させることができる。伝導層130は、発光波長に対して透過率が高い透明な酸化物系物質、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)、TO(Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、IZTO(Indium Zinc Tin Oxide)、IAZO(Indium Aluminium Zinc Oxide)、IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)、IGTO(Indium Gallium Tin Oxide)、AZO(Aluminium Zinc Oxide)、ATO(Aluminium Tin Oxide)、GZO(Gallium Zinc Oxide)、IrOx、RuOx、RuOx/ITO、Ni、Ag、Ni/IrOx/AuまたはNi/IrOx/Au/ITOのうち一つ以上を用いて単層または多層で具現することができる。
【0049】
絶縁層140は、複数の発光領域P1〜Pn(n>1である自然数)及び境界領域S上に配置される。絶縁層140は、透光性絶縁物質、例えば、SiO2、SiOx、SiOxNy、Si3N4、またはAl2O3で形成されることができる。例えば、絶縁層140は、複数の発光領域P1〜Pn(n>1である自然数)の上面及び側面を覆い、境界領域Sを覆うことができる。
【0050】
第1電極部150は、複数の発光領域P1〜Pn(例えば、n=9)のうちいずれか一つの発光領域(例えば、P1)の第1導電型半導体層122上に配置され、第1導電型半導体層122と接触することができる。第1電極部150は、第1電源を提供するためのワイヤー(図示せず)がボンディングされる第1パッド(pad)を含むことができる。図1の実施例においては、第1電極部150が第1パッドの役割をすることができる。
【0051】
第2電極部170は、複数の発光領域P1〜Pn(例えば、n=9)のうち他のいずれか一つの発光領域(例えば、P9)の第2導電型半導体層126上に配置される。第2電極部170は、第2導電型半導体層126または伝導層130と接触することができる。例えば、第2電極部170は、直列連結される発光領域のうち最後の発光領域(例えば、P9)の伝導層130と接触することができる。
【0052】
第2電極部170は、絶縁層140上に配置される第2パッド172及び枝電極174を含むことができる。第2パッド172は、第2電源を提供するためのワイヤー(図示せず)がボンディングされ、枝電極174は、第2パッド172から拡張され、絶縁層140を貫通して伝導層130と接触する少なくとも一つの部分175を有することができる。
【0053】
連結電極160−1〜160−m(例えば、m=8)は、絶縁層140上に配置され、複数の発光領域P1〜Pn(例えば、n=9)を電気的に直列連結する。例えば、連結電極160−1〜160−m(例えば、m=8)は、第1電極部150が位置する第1発光領域P1を始点とし、第2電極部170が位置する第9発光領域P9を終点として複数の発光領域P1〜P9を直列連結することができる。
【0054】
各連結電極(例えば、160−1)は、隣接する発光領域(例えば、P1及びP2)のいずれか一方の発光領域(例えば、P1)の伝導層130と、残りの他方の発光領域(例えば、P2)の第1導電型半導体層122とを互いに電気的に連結することができる。
【0055】
伝導層130が省略される他の実施例では、連結電極(例えば、160−1)は、いずれか一方の発光領域(例えば、P1)の第2導電型半導体層126と、残りの他方の発光領域(例えば、P2)の第1導電型半導体層122とを電気的に連結することができる。
【0056】
発光素子100に含まれる互いに直列連結される複数の発光領域P1〜Pn(n>1である自然数)を順次に第1発光領域〜第n発光領域という。すなわち、第1電極部150が位置する発光領域を第1発光領域P1といい、第2電極部170が位置する発光領域を第n発光領域Pnという。ここで、“隣接する発光領域”は、第k発光領域と第k+1発光領域であり、第k連結電極は、第k発光領域と第k+1発光領域とを電気的に直列連結することができ、1≦k≦(n−1)であリ得る。
【0057】
すなわち、第k連結電極は、第k発光領域の第2導電型半導体層126または伝導層130と第k+1発光領域の第1導電型半導体層122とを電気的に連結することができる。
【0058】
例えば、図3を参照すると、第k連結電極(例えば、k=1)は、第k発光領域(例えば、k=1)、第k+1発光領域(例えば、k+1=2)、及びそれらの間の境界領域S上に位置できる。そして、第k連結電極(例えば、160−1)は、絶縁層140を貫通して第k発光領域(例えば、P1)の伝導層130(又は第2導電型半導体層126)と接触する少なくとも一つの第1部分(例えば、101)を有することができる。図1に示された実線の丸は、連結電極160−1〜160−m(例えば、m=8)の第1部分101を示す。
【0059】
絶縁層140は、境界領域Sに位置する発光構造物120と連結電極(例えば、160−1)との間に配置されることができる。
【0060】
また、第k連結電極(例えば、160−1)は、第k+1発光領域(例えば、P2)の絶縁層140、伝導層130、第2導電型半導体層126、及び活性層124を貫通して第1導電型半導体層122と接触する少なくとも一つの第2部分(例えば、102)を有することができる。図1に示された点線の丸は、連結電極160−1〜160−m(例えば、m=8)の第2部分102を示す。
【0061】
このとき、絶縁層140は、第k連結電極(例えば、160−1)と伝導層130との間、連結電極(例えば、160−1)の第2部分102と第2導電型半導体層126との間、及び連結電極(例えば、160−1)の第2部分102と活性層124との間に位置できる。
【0062】
一般的に、第1導電型半導体層と連結される電極を形成するためには、発光構造物をエッチングして第1導電型半導体層を露出させるメサエッチング(mesa etching)を行う。そして、一般的に、メサエッチングされた部分だけ発光素子の発光領域が減少する。
【0063】
しかし、第k連結電極(例えば、160−1)の第2部分(例えば、102)は、ホールまたは溝に電極物質が充填された形態で形成されることができ、これによって、メサエッチングにより損失される発光領域が減少するので、実施例は発光面積を増大させることができる。
【0064】
絶縁層140は、第k+1発光領域(例えば、P2)の伝導層130、第2導電型半導体層126、及び活性層124から第k連結電極(例えば、160−1)を電気的に絶縁させる役割をすることができる。
【0065】
第k連結電極(例えば、160−1)の第2部分102の下面103は、活性層124の下面104よりも下に位置できる。第2部分102は、ホール(hole)または溝(groove)に電極物質が充填された形態であってもよい。
【0066】
中間パッド182,184は、発光領域P1〜Pn(n>1である自然数)のうち少なくとも一つの発光領域の絶縁層140上に配置され、第2導電型半導体層126または伝導層130と電気的に連結されることができる。中間パッド182,184は、第2電源を供給するためにワイヤーがボンディングされる領域であってもよい。
【0067】
例えば、中間パッド182,184は、第1電極部150及び第2電極部172が位置する発光領域(例えば、P1及びP9)を除外した発光領域(例えば、P2〜P8)のうち少なくとも一つの発光領域(例えば、P4、P7)の絶縁層140上に配置されることができる。
【0068】
図4に示されたように、中間パッド182,184と伝導層130との間に絶縁層140が位置し、中間パッド(例えば、182)は、同一の発光領域(例えば、P4)内に位置する連結電極(例えば、160−3、160−4)のいずれか一つ(例えば、160−4)と連結されることができる。
【0069】
しかし、他の実施例では、中間パッドの一部が絶縁層を貫通して伝導層と直接連結されてもよく、このとき、同一の発光領域内に位置する中間パッドと連結電極は互いに連結されたり、または連結されなくてもよい。
【0070】
図5は、図1に示された発光素子100の回路図を示す。図1及び図5を参照すると、発光素子100は、共通した一つの(−)端子、例えば、一つの第1パッド150を有し、2以上の(+)端子、例えば、第2パッド172と少なくとも一つの中間パッド182,184を有することができる。
【0071】
したがって、実施例は、複数の(+)端子であるパッド172,182,184を備えることにより、多様な駆動電圧を使用することができ、多様な明るさの発光を具現するように調節することができる。例えば、一つの発光領域を駆動する駆動電圧が3.4Vである場合、仮に発光素子100に印加される駆動電圧が13.6Vであれば、第1中間パッド182に第2電源を供給して第1ないし第4発光領域P1〜P4を駆動できる。
【0072】
また、発光素子100に印加される駆動電圧が23.8Vであれば、第2中間パッド184に第2電源を供給して第1ないし第7発光領域P1〜P7を駆動できる。そして、発光素子100に印加される駆動電圧が30.6Vであれば、第2パッド172に第2電源を供給して第1ないし第9発光領域P1〜P9を駆動できる。
【0073】
このように、実施例は、印加される駆動電圧によって、中間パッド182,184及び第2パッド172のいずれか一つに第2電源を供給して、発光領域のうち一部又は全部を駆動するように設計されることができる。
【0074】
また、実施例は、連結電極160−1〜160−m(m≧1である自然数)が伝導層130または第1導電型半導体層122と点接触(point contact)するので、発光面積を増大させ、電流を分散させることによって発光効率を向上させることができる。
【0075】
図6は、第2実施例に係る発光素子200の平面図を示し、図7は、図6に示された発光素子200のDD’方向の断面図を示し、図8は、図6に示された発光素子200のEE’方向の断面図を示す。図1乃至図4と同一の図面符号は同一の構成を示し、前述した内容と重複する内容は省略したり簡略に説明する。
【0076】
図6乃至図8を参照すると、発光素子200は、基板110と、バッファ層115と、複数の発光領域P1〜Pn(n>1である自然数)に区分される発光構造物(light emitting structure)120と、伝導層130と、絶縁層140と、第1電極部250と、連結電極260−1〜260−m(m≧1である自然数)と、少なくとも一つの中間パッド252,254と、第2電極部272とを含む。
【0077】
第1電極部250は、複数の発光領域P1〜Pn(例えば、n=9)のいずれか一つの発光領域(例えば、P9)の第1導電型半導体層122上に配置され、第1導電型半導体層122と接触することができる。第1電極部250は、第1電源を提供するためのワイヤー(図示せず)がボンディングされる第1パッド(pad)を含むことができる。図6の実施例では、第1電極部250が第1パッドの役割をすることができる。
【0078】
第2電極部272は、複数の発光領域P1〜Pn(例えば、n=9)のうち他のいずれか一つの発光領域(例えば、P1)の第2導電型半導体層126上に配置される。第2電極部272は、第2導電型半導体層126または伝導層130と接触することができる。
【0079】
例えば、第2電極部272は、直列連結される発光領域のうち1番目の発光領域P1の伝導層130上に配置され、第1電極部250は、最後の発光領域P9の第1導電型半導体層122上に配置されることができる。第2電極部272は、第2電源を供給するためのワイヤーがボンディングされる第2パッドを含むことができる。他の実施例の電極部は、第2パッドから拡張される枝電極(図示せず)をさらに含むことができる。
【0080】
絶縁層140は、複数の発光領域P1〜Pn(n>1である自然数)及び境界領域S上に配置されることができる。連結電極260−1〜260−m(例えば、m=8)は、絶縁層140上に配置され、複数の発光領域P1〜Pn(例えば、n=9)を電気的に直列連結することができる。
【0081】
各連結電極(例えば、260−1)は、隣接する発光領域(例えば、P1及びP2)のいずれか一方の発光領域P1の第1導電型半導体層122と、残りの他方の発光領域(例えば、P2)の第2導電型半導体層126または伝導層130を電気的に連結することができる。
【0082】
すなわち、第k連結電極260−1〜260−m(m≧1である自然数)は、第k発光領域の第1導電型半導体層122と、第k+1発光領域の第2導電型半導体層126または伝導層130を電気的に連結することができる。例えば、図6を参照すると、第k連結電極260−1〜260−m(m≧1である自然数、例えば、k=1)は、第k発光領域(例えば、k=1)、第k+1発光領域(例えば、k=1)、及びそれらの間の境界領域S上に位置することができる。そして、第k連結電極260−1〜260−m(m≧1である自然数、例えば、k=2)は、絶縁層140を貫通して第k+1発光領域(例えば、P3)の伝導層130または第2導電型半導体層126と接触する少なくとも一つの第1部分(例えば、201)を有することができる。
【0083】
絶縁層140は、境界領域Sに位置する発光構造物120と連結電極260−1〜260−m、(m≧1である自然数)との間に配置されることができる。
【0084】
また、第k連結電極260−1〜260−m(m≧1である自然数、例えば、k=2)は、第k発光領域(例えば、P2)の絶縁層140、伝導層130、第2導電型半導体層126、及び活性層124を貫通して第1導電型半導体層122と接触する少なくとも一つの第2部分(例えば、202)を有することができる。このとき、絶縁層140は、第k連結電極260−1〜260−m(m≧1である自然数、例えば、k=2)と伝導層130との間、第k連結電極260−1〜260−m(m≧1である自然数、例えば、k=2)の第2部分202と第2導電型半導体層126との間、及び第k連結電極260−1〜260−m(m≧1である自然数、例えば、k=2)の第2部分202と活性層124との間に位置することができる。
【0085】
中間パッド252,254は、発光領域P1〜Pn(n>1である自然数)のうち少なくとも一つの発光領域の第1導電型半導体層122上に配置される。中間パッド252,254は、第1電源を供給するためにワイヤーがボンディングされることができる。
【0086】
図8に示されたように、発光領域(例えば、P2〜P8)のうち少なくとも一つの発光領域は、メサエッチングによって第1導電型半導体層122の一部が露出し、露出される第1導電型半導体層122の一部上に中間パッド252,254が配置されることができる。
【0087】
例えば、中間パッド252,254は、第1電極部250及び第2電極部272が位置する発光領域(例えば、P1及びP9)を除外した発光領域(例えば、P2〜P8)のうち少なくとも一つの発光領域(例えば、P4、P7)の第1導電型半導体層122上に配置されることができる。
【0088】
図9は、図6に示された発光素子200の回路図を示す。図6及び図9を参照すると、発光素子200は、共通した一つの(+)端子、例えば、一つの第2パッド272を有し、2以上の(−)端子、例えば、第1パッド250と少なくとも一つの中間パッド252,254を有することができる。
【0089】
実施例は、2以上の(−)端子であるパッド250,252,254を備えることにより、多様な駆動電圧を使用することができ、多様な明るさの発光を具現するように調節することができる。
【0090】
図10は、第3実施例に係る発光素子300の平面図を示し、図11は、図10に示された光素子300のFF’方向の断面図を示す。図10及び図11を参照すると、発光素子300は、複数の発光領域P1〜Pn(n>1である自然数)に区分される発光構造物10、保護層20、電流遮断層(current blocking layer)30、金属層40−1〜40−n(n>1である自然数)、絶縁層50、第2電極部60、パッシベーション層(passivation layer)25、第1電極部92、連結電極360−1〜360−m(m≧1である自然数)、及び少なくとも一つの中間パッド94,96を含む。
【0091】
発光構造物10は、光を発生し、複数の3族乃至5族元素の化合物半導体層を含むことができる。図11に示されたように、発光構造物10は、第1導電型半導体層16、活性層14、及び第2導電型半導体層12を含むことができる。第2導電型半導体層12は、第1導電型半導体層16の下に位置することができ、活性層14は、第1導電型半導体層16と第2導電型半導体層12との間に位置することができる。発光構造物10は、複数個の互いに離隔する発光領域P1〜Pn(n>1である自然数)及び境界領域Sを含むことができる。第1導電型半導体層16、活性層14、及び第2導電型半導体層12は、図1及び図2で説明したものと同一であってもよい。
【0092】
保護層20は、境界領域Sの下に配置されることができ、保護層20または境界領域Sによって発光領域P1〜Pn(n>1である自然数)を定義することができる。保護層20は、発光構造物20を複数の発光領域P1〜Pn(n>1である自然数)に区分するためのアイソレイション(isolation)エッチング時に発光領域P1〜Pn(n>1である自然数)を保護し、発光素子300の信頼性が低下することを防止できる。
【0093】
発光領域P1〜Pn(例えば、n=9)のそれぞれは、第2導電型半導体層12、活性層14、及び第1導電型半導体層16が垂直方向に積層された形態であってもよい。ここで、垂直方向は、第2導電型半導体層12から第1導電型半導体層16に向かう方向であるか、または支持層66と垂直な方向であってもよい。
【0094】
金属層40−1〜40−n(n>1である自然数)は、発光構造物の下に配置されることができる。金属層40−1〜40−n(n>1である自然数)は、複数の発光領域P1〜Pn(n>1である自然数)のうち対応するいずれか一つの第2導電型半導体層12の下に互いに離隔して配置されることができる。図11には、発光領域P7、P8、P9のそれぞれに対応する金属層40−7,40−8,40−9のみを示し、残りの発光領域P1〜P6に対応する金属層40−1〜40−6は示していない。金属層40−1〜40−n(例えば、n=9)のそれぞれは、オーミック層(ohmic layer)42及び反射層(reflective layer)44のうち少なくとも一つを含むことができる。
【0095】
このとき、オーミック層42は、発光領域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12とオーミック接触することができる。例えば、オーミック層42は、In、Zn、Ag、Sn、Ni、及びPtのうち少なくとも一つを含むことができる。
【0096】
反射層44は、発光領域P1〜Pn(例えば、n=9)のそれぞれのオーミック層42の下に配置されることができ、発光構造物10から入射する光を反射させて発光素子300の光抽出効率を向上させることができる。反射層44は、オーミック層42の最外部側面と接し、オーミック層42の周囲を取り囲むことができる。
【0097】
反射層44は、反射金属、またはこれらの合金、例えば、Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Au、Hfのうち少なくとも一つを含むことができる。また、反射層44は、透光性伝導性酸化物、例えば、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)などを用いて単層または多層で形成することができる。また、反射層44は、IZO/Ni、AZO/Ag、IZO/Ag/Ni、AZO/Ag/Niなどのように金属と伝導性酸化物を多層にして形成することができる。
【0098】
他の実施例においては、オーミック層42を別途に形成せずに、反射層44に使用される物質を、第2導電型半導体層12とオーミック接触をする物質として選択し、反射層44が第2導電型半導体層12とオーミック接触をなすようにすることができる。
【0099】
電流遮断層30は、発光構造物10の第2導電型半導体層12の下に配置されることができる。例えば、電流遮断層30は、発光領域P1〜Pn(例えば、n=9)のそれぞれの第2導電型半導体層12と金属層40−1〜40−n(n>1である自然数)との間に配置されることができる。電流遮断層30は、発光領域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300の発光効率を向上させることができる。
【0100】
電流遮断層30は、連結電極360−1〜360−m(m≧1である自然数)、第1電極部92、または中間パッド94,96に対応して配置され、垂直方向にこれら(360−1〜360−m、92、94、96)と少なくとも一部がオーバーラップ(overlap)することができる。電流遮断層30は、連結電極360−1〜360−m(m≧1である自然数)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、垂直方向は、第2導電型半導体層12から第1導電型半導体層16に向かう方向であってもよい。
【0101】
電流遮断層30は、金属層40−1〜40−n(n>1である自然数)よりも電気伝導性の低い物質、第2導電型半導体層12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されることができる。例えば、電流遮断層30は、ZnO、SiO2、SiON、Si3N4、Al2O3、TiO2、Ti、Al、Crのうち少なくとも一つを含むことができる。
【0102】
第2電極部60は、絶縁層50の下に位置し、複数の発光領域のうちいずれか一つ(例えば、P9)の第2導電型半導体層12と接触する金属層(例えば、40−9)と電気的に連結されることができる。第2電極部60は、前記いずれか一つの発光領域(例えば、P9)に第2電源を供給できる。
【0103】
第2電極部60は、バリア層(barrier layer)62、接合層(bonding layer)64、及び支持層(support layer)66を含むことができる。
【0104】
バリア層62は、発光領域P1〜Pn(例えば、n=9)のそれぞれの反射層44の下に配置され、支持層66の金属イオンが、反射層44とオーミック層42を通過して発光構造物に伝達又は拡散することを防止する。バリア層62は、バリア金属物質、例えば、Pt、Ti、W、V、Fe、Moのうち少なくとも一つを含み、単一層(single layer)または多層(multi layer)であってもよい。
【0105】
バリア層62は、絶縁層50の下に位置し、複数の発光領域のうちいずれか一つ(例えば、P9)の第2導電型半導体層12と接触する金属層(例えば、40−9)と電気的に連結されることができる。
【0106】
複数の発光領域P1〜Pn(n>1である自然数)のうち第9発光領域(例えば、P9)の第2導電型半導体層12は、バリア層62と電気的に連結されるので、第2電源は、バリア層62を通じて第9発光領域(例えば、P9)に供給されることができる。これは、バリア層62が後述する支持層66と電気的に連結され、第2電源は支持層66を通じて供給されることができるためである。
【0107】
絶縁層50は、金属層40−1〜40−n(例えば、n=9)の間に配置される。絶縁層50は、金属層40−1〜40−n(例えば、n=9)の相互間、及び第2電極部60と連結される金属層(例えば、40−9)を除外した残りの金属層40−1〜40−n(例えば、n=8)と第2電極部60との間に配置される。
【0108】
絶縁層50は、金属層40−1〜40−n(例えば、n=9)の相互間を電気的に絶縁し、第9金属層(例えば、40−9)を除外した残りの金属層40−1〜40−n(例えば、n=8)と第2電極部60の相互間を互いに電気的に絶縁させることができる。
【0109】
絶縁層50は、絶縁物質、例えば、Al2O3、SiO2、Si3N4、TiO2、AlNのうち少なくとも一つで形成されることができ、単層または多層であってもよい。
【0110】
支持層66は、バリア層62の下に配置され、発光構造物10を支持し、第1電極部92と共に発光構造物10に電源を提供する。支持層66は、伝導性物質であり、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のうち少なくとも一つを含む半導体物質であってもよい。
【0111】
接合層64は、バリア層62と支持層66との間に配置される。接合層64は、バリア層62と支持層66との間に挿入されて両者を接合することができる。接合層64は、支持層66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あるので、支持層66をめっきや蒸着方法で形成する場合、または支持層66が半導体層である場合には接合層64は省略できる。接合層64は、接合金属物質、例えば、Au、Sn、Ni、Nb、In、Cu、Ag及びPdのうち少なくとも一つを含むことができる。
【0112】
第1電極部92は、発光領域P1〜Pn(例えば、n=9)のうちいずれか一つの発光領域(例えば、P1)の第1導電型半導体層16上に配置される。第1電極部92は、第1電源を提供するためのワイヤー(図示せず)がボンディングされる第1パッド(pad)を含むことができる。図10の実施例では、第1電極部92が第1パッドの役割をすることができる。第1導電型半導体層16の上面には、光抽出効率を増加させるために凸凹(roughness)16−1を形成することができる。
【0113】
パッシベーション層25は、複数の発光領域P1〜Pn(n>1である自然数)及び境界領域S上に配置されることができる。パッシベーション層25は、発光領域P1〜Pn(例えば、n=9)のそれぞれの側面と上面及び境界領域S上に配置されることができる。例えば、パッシベーション層25は、発光領域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16の側面、活性層14の側面、及び第2導電型半導体層12の側面上に配置されることができ、また、パッシベーション層25は、発光領域P1〜Pn(例えば、n=9)のそれぞれの第1導電型半導体層16の上面に配置されることができる。また、パッシベーション層25は、境界領域Sの保護層20上に配置されることができる。第1電極部92は、パッシベーション層25から露出されることができる。
【0114】
連結電極360−1〜360−m(m≧1である自然数)は、隣接する発光領域、及びそれらの間の境界領域に位置するパッシベーション層25上に配置されることができる。
【0115】
各連結電極360−1〜360−m(m≧1である自然数)は、隣接する発光領域のいずれか一方の第1導電型半導体層16と、残りの他方の第2導電型半導体層12とを電気的に連結する。第k連結電極(例えば、360−1)は、第k発光領域の第2導電型半導体層12と第k+1発光領域の第1導電型半導体層16とを電気的に連結することができる。
【0116】
連結電極360−1〜360−m(m≧1である自然数)は、パッシベーション層25、第1導電型半導体層16、及び活性層14を貫通して、隣接する発光領域のいずれか一方の第2導電型半導体層12と接触する少なくとも一つの第1部分を有することができる。
【0117】
また、連結電極360−1〜360−m(m≧1である自然数)は、パッシベーション層25を貫通して、隣接する発光領域のうち残りの他方の第1導電型半導体層16と接触する少なくとも一つの第2部分を有することができる。
【0118】
図10を参照すると、第k連結電極(例えば、k=1)は、第k発光領域(例えば、k=1)、第k+1発光領域(例えば、k=1)、及びそれらの間の境界領域S上に位置することができる。
【0119】
図11を参照すると、第k連結電極(例えば、k=7)は、パッシベーション層25、第1導電型半導体層16、及び活性層14を貫通して第k発光領域(例えば、k=7)の第2導電型半導体層12と接触する少なくとも一つの第1部分(例えば、301)を有することができる。図10に示された点線の丸は、連結電極360−1〜360−m(例えば、m=8)の第1部分301を示す。
【0120】
また、第k連結電極(例えば、k=7)は、第k+1発光領域(例えば、k=7)のパッシベーション層25を貫通して第1導電型半導体層16と接触する少なくとも一つの第2部分(例えば、302)を有することができる。図10に示された実線の丸は、連結電極360−1〜360−m(例えば、m=8)の第2部分302を示す。
【0121】
このとき、パッシベーション層25は、第k連結電極(例えば、k=7)の第1部分301と第1導電型半導体層16との間、及び第k連結電極(例えば、k=7)の第1部分301と活性層14との間に位置することができる。すなわち、パッシベーション層25は、第k発光領域(例えば、P7)の第1導電型半導体層16、及び活性層14から第k連結電極(例えば、360−7)の第1部分301を電気的に絶縁させる絶縁層の役割をすることができる。
【0122】
第k連結電極(例えば、360−7)の第1部分301の下面は、活性層14の下面よりも下に位置することができる。第1部分301は、ホール(hole)または溝(groove)に電極物質が充填された形態であってもよい。
【0123】
中間パッド94,96は、発光領域P1〜Pn(n>1である自然数)のうち少なくとも一つの発光領域の第1導電型半導体層16上に配置され、第1導電型半導体層16と電気的に連結されることができる。中間パッド94,96は、第2電源を供給するためにワイヤーがボンディングされることができる。
【0124】
例えば、中間パッド94,96は、第1電極部92が位置する発光領域(例えば、P1)と、第2電極部60と電気的に連結される金属層(例えば、40−9)と連結される発光領域(例えば、P9)とを除外した発光領域(例えば、P2〜P8)のうち少なくとも一つの発光領域(例えば、P4、P7)の第1導電型半導体層16上に配置されることができる。
【0125】
図10に示されたように、中間パッド(例えば、94)は、同一の発光領域(例えば、P4)内に配置される連結電極(例えば、360−3)と電気的に離隔または分離されることができる。しかし、他の実施例において、中間パッド(例えば、94)は、同一の発光領域(例えば、P4)内に配置される連結電極(例えば、360−3)と電気的に互いに連結されることができる。
【0126】
実施例は、印加される駆動電圧によって、第1電極部92及び中間パッド94,96のいずれか一つに第1電源を供給して、発光領域P1〜Pn(N>1である自然数)のうち一部又は全部を駆動するように設計することができる。
【0127】
図12は、実施例に係る発光素子を含む発光素子パッケージを示す。
【0128】
図12を参照すると、実施例による発光素子パッケージは、パッケージボディー510、第1リードフレーム512、第2リードフレーム514、発光素子520、反射板530、ワイヤー522,524、及び樹脂層540を含む。
【0129】
パッケージボディー510は、一側領域にキャビティ(cavity)が形成された構造である。このとき、キャビティの側壁は傾斜するように形成されることができる。パッケージボディー510は、シリコンベースのウエハレベルパッケージ(wafer level package)、シリコン基板、シリコンカーバイド(SiC)、窒化アルミニウム(aluminumnitride、AlN)などのように、絶縁性または熱伝導度の良い基板で形成されることができ、複数個の基板が積層される構造であってもよい。実施例は、上述したボディーの材質、構造、及び形状に限定されない。
【0130】
第1リードフレーム512及び第2リードフレーム514は、熱の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ボディー510の表面に配置されることができる。発光素子520は、第1リードフレーム512及び第2リードフレーム514と電気的に連結される。このとき、発光素子520は、実施例による発光素子100、200、300のうちいずれか一つであってもよい。
【0131】
例えば、図1に示された発光素子100の第1電極部150は、第2ワイヤー524により第2リードフレーム514に電気的に連結される。そして、第2電極部170の第2パッド172と中間パッド182,184のいずれか一つが第1ワイヤー522により第1リードフレーム512に電気的に連結されることができる。
【0132】
また、例えば、図6に示された発光素子200の第2電極部272は、第1ワイヤー522により第1リードフレーム512と連結され、第1電極部250及び中間パッド252,254のいずれか一つが第2ワイヤー524により第2リードフレーム514と連結されることができる。
【0133】
また、例えば、図10に示された発光素子300の支持層66は第1リードフレーム512にボンディングされ、第1電極部92と中間パッド94,96のいずれか一つが第2ワイヤー524により第2リードフレーム514と電気的に連結されることができる。
【0134】
反射板530は、発光素子520から放出された光が所定の方向に向かうように、パッケージボディー510のキャビティの側壁に形成される。反射板530は、光反射物質からなり、例えば、金属コーティングまたは金属薄片であってもよい。
【0135】
樹脂層540は、パッケージボディー510のキャビティ内に位置する発光素子520を包囲し、発光素子520を外部環境から保護する。樹脂層540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。樹脂層540は、発光素子520から放出された光の波長を変化させることができ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、上記に開示された各実施例の発光素子のうち少なくとも一つを搭載することができ、これに対しては限定しない。
【0136】
実施例によ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、光学部材はバックライトユニットとして機能することができる。
【0137】
更に他の実施例は、上述し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、照明システムで具現されることができ、例えば、照明システムは、ランプ及び街灯を含むことができる。
【0138】
図13は、実施例による発光素子パッケージを含む照明装置の分解斜視図である。図13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に結合するホルダー760と、を含む。
【0139】
ハウジング700は、電気ソケット(図示せず)に結合されるソケット結合部710と、ソケット結合部710と連結され、光源750が内蔵されるボディー部730とを含む。ボディー部730には、一つの空気流動口720が貫通して形成されることができる。
【0140】
ハウジング700のボディー部730上に複数個の空気流動口720が備えられ、空気流動口720は、一つまたは複数個であってもよい。空気流動口720は、ボディー部730に放射状に配置されたり、多様な形態で配置されることができる。
【0141】
光源750は、基板754上に備えられる複数個の発光素子パッケージ752を含む。基板754は、ハウジング700の開口部に挿入されることができる形状であってもよく、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ことができる。複数個の発光素子パッケージは上述した実施例であってもよい。
【0142】
光源750の下部にはホルダー760が備えられ、ホルダー760はフレーム及び他の空気流動口を含むことができる。また、図示していないが、光源750の下部には光学部材が備えられ、光源750の発光素子パッケージ752から投射された光を拡散、散乱または収斂させることができる。
【0143】
図14は、実施例に係る発光素子パッケージを含む表示装置800を示す。
【0144】
図14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上に配置される反射板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から発散される光を表示装置の前方に案内する導光板840と、導光板840の前方に配置されるプリズムシート850,860を含む光学シートと、光学シートの前方に配置されるディスプレイパネル870と、ディスプレイパネル870と連結され、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と、ディスプレイパネル870の前方に配置されるカラーフィルター880とを含むことができる。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)をなすことができる。
【0145】
発光モジュールは、基板830上の発光素子パッケージ835を含んでなる。ここで、基板830はPCBなどが使用されることができる。発光素子パッケージ835は、実施例による発光素子パッケージであってもよい。
【0146】
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、図14でのように別途の構成要素として設けられてもよく、導光板840の後面や、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で設けられることも可能である。
【0147】
ここで、反射板820は、反射率が高く、超薄型で使用可能な素材を使用することができ、ポリエチレンテレフタレート(PolyEthylene Terephtalate;PET)を使用することができる。
【0148】
そして、導光板840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)などで形成されることができる。
【0149】
そして、第1プリズムシート850は、支持フィルムの一面に、透光性で且つ弾性を有する重合体材料で形成されることができ、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、図示のように山部と谷部が反復的にストライプタイプで備えられることができる。
【0150】
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の山部と谷部の方向は、第1プリズムシート850内の支持フィルムの一面の山部と谷部の方向と垂直をなすことができる。これは発光モジュールと反射シートから伝達された光をディスプレイパネル870の全面に均一に分散させるためである。
【0151】
そして、図示していないが、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ることができる。拡散シートは、ポリエステルとポリカーボネート系列の材料からなることができ、バックライトユニットから入射された光を、屈折及び散乱を通じて光投射角を最大に広げることができる。そして、拡散シートは、光拡散剤を含む支持層と、光射出面(第1プリズムシート方向)と光入射面(反射シート方向)に形成され、光拡散剤を含まない第1レイヤー及び第2レイヤーを含むことができる。
【0152】
実施例において、光学シートは、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からなるが、光学シートは、他の組合せ、例えば、マイクロレンズアレイで構成されたり、拡散シートとマイクロレンズアレイとの組合せ、または一つのプリズムシートとマイクロレンズアレイの組合せなどで構成されることができる。
【0153】
ディスプレイパネル870は、液晶表示パネル(Liquid crystal display)が配置されることができ、液晶表示パネルの他に、光源を必要とする他の種類の表示装置が備えられることができる。
【0154】
実施例の発光素子は、多様な明るさの発光を具現するように調節可能であり、発光面積を増大させ、電流を分散させて発光効率を向上させることができる。
【0155】
以上で各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、必ず一つの実施例にのみ限定されるものではない。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における通常の知識を有する者によって、他の各実施例に対しても組合せ又は変形して実施可能である。したがって、このような組合せと変形に関する内容は、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。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1半導体層、活性層、及び第2半導体層を含む複数の発光領域と、前記発光領域の間に位置する境界領域とに区分される発光構造物と、
前記複数の発光領域のうちいずれか一つの第1半導体層上に配置される第1電極部と、
前記複数の発光領域のうち他のいずれか一つの第2半導体層上に配置される第2電極部と、
隣接する発光領域のいずれか一方の第1半導体層と、残りの他方の第2半導体層とを電気的に連結する連結電極と、
前記発光領域のうち少なくとも一つの第2半導体層上に配置される中間パッドと
を含み、
前記発光領域は、前記連結電極により直列連結される、発光素子。
【請求項2】
第1半導体層、活性層、及び第2半導体層を含む複数の発光領域と、前記発光領域の間に位置する境界領域とに区分される発光構造物と、
前記複数の発光領域のうちいずれか一つの第1半導体層上に配置される第1電極部と、
前記複数の発光領域のうち他のいずれか一つの第2半導体層上に配置される第2電極部と、
隣接する発光領域のいずれか一方の第1半導体層と、残りの他方の第2半導体層とを電気的に連結する連結電極と、
前記発光領域のうち少なくとも一つの第1半導体層上に配置される中間パッドと
を含み、
前記発光領域は、前記連結電極により直列連結される、発光素子。
【請求項3】
前記中間パッドは、
前記第1電極部及び前記第2電極部が位置する発光領域を除外した残りの発光領域のうち少なくとも一つの発光領域の第2半導体層上に配置される、請求項1に記載の発光素子。
【請求項4】
前記中間パッドは、
前記第1電極部及び前記第2電極部が位置する発光領域を除外した残りの発光領域のうち少なくとも一つの発光領域の第1半導体層上に配置される、請求項2に記載の発光素子。
【請求項5】
前記第1電極部及び前記第2電極部のそれぞれは、電源が供給されるパッドを含む、請求項1ないし4のいずれかに記載の発光素子。
【請求項6】
前記中間パッドは、同一の発光領域内に位置する連結電極と電気的に連結される、請求項1、3、及び5のいずれかに記載の発光素子。
【請求項7】
前記複数の発光領域及び前記境界領域上に配置される絶縁層をさらに含み、前記連結電極は、前記絶縁層上に配置される、請求項1ないし6のいずれかに記載の発光素子。
【請求項8】
同一の発光領域内に位置する前記中間パッドは、前記絶縁層上において前記連結電極と離隔して配置された、請求項7に記載の発光素子。
【請求項9】
同一の発光領域内に位置する前記中間パッドは、前記絶縁層上において前記連結電極と一体に配置された、請求項7に記載の発光素子。
【請求項10】
前記連結電極は、
前記絶縁層を貫通して、前記隣接する発光領域のいずれか一方の第2半導体層と接触する第1部分を含む、請求項7ないし9のいずれかに記載の発光素子。
【請求項11】
前記連結電極は、
前記絶縁層、前記第2半導体層、及び前記活性層を貫通して、前記隣接する発光領域のうち残りの他方の第1半導体層と接触する第2部分をさらに含み、
前記絶縁層は、前記第2部分と前記第2半導体層との間、及び前記第2部分と前記活性層との間に配置される、請求項10に記載の発光素子。
【請求項12】
前記連結電極の第2部分の下面は、前記活性層の下面よりも下に位置する、請求項11に記載の発光素子。
【請求項13】
前記発光構造物の下に配置される基板と、
前記発光領域と前記絶縁層との間に配置される伝導層とをさらに含む、請求項7ないし11のいずれかに記載の発光素子。
【請求項14】
前記第2部分は、前記伝導層を貫通する、請求項13に記載の発光素子。
【請求項15】
前記絶縁層は、前記第2部分と前記伝導層との間に配置された、請求項14に記載の発光素子。
【請求項16】
前記第1電極部は第1電源の印加を受け、前記第2電極部及び前記中間パッドのうち少なくとも一つは第2電源の印加を受ける、請求項1、3、及び5ないし15のいずれかに記載の発光素子。
【請求項17】
前記第1電極部及び前記中間パッドのうち一つは第1電源の印加を受け、前記第2電極部は第2電源の印加を受ける、請求項2、4、及び5ないし15のいずれかに記載の発光素子。
【請求項18】
第1半導体層、活性層、及び第2半導体層を含む複数の発光領域と、前記発光領域の間に位置する境界領域とに区分される発光構造物と、
前記発光領域のうちいずれか一つの第1半導体層上に配置される第1電極部と、
前記複数の発光領域のそれぞれの第2半導体層の下に配置される金属層と、
前記複数の発光領域のうち他のいずれか一つの第2半導体層の下に配置される金属層と電気的に連結される第2電極部と、
前記金属層の相互間を電気的に絶縁させる絶縁層と、
隣接する発光領域のいずれか一方の第1半導体層と、残りの他方の第2半導体層とを電気的に連結する連結電極と、
前記発光領域のうち少なくとも一つの第1半導体層上に配置される中間パッドと
を含み、
前記発光領域は、前記連結電極により直列連結される、発光素子。
【請求項19】
前記金属層は、
オーミック層(ohmic layer)及び反射層(reflective layer)のうち少なくとも一つを含む、請求項18に記載の発光素子。
【請求項20】
前記中間パッドは、
前記第1電極部が位置する発光領域と、前記第2電極部と電気的に連結される発光領域とを除外した発光領域のうち少なくとも一つの発光領域の第1半導体層上に配置される、請求項18又は19に記載の発光素子。
【請求項21】
前記複数の発光領域及び前記境界領域上に配置されるパッシベーション層(passivation)をさらに含み、前記連結電極は、前記パッシベーション層上に配置される、請求項18ないし20のいずれかに記載の発光素子。
【請求項22】
前記連結電極は、
前記パッシベーション層、前記第1半導体層、及び前記活性層を貫通して、前記隣接する発光領域のいずれか一方の第2半導体層と接触する少なくとも一つの第1部分と、
前記パッシベーション層を貫通して、前記隣接する発光領域のうち残りの他方の第1半導体層と接触する少なくとも一つの第2部分とを含み、
前記パッシベーション層は、前記第1部分と前記第1半導体層との間、及び前記第1部分と前記活性層との間に配置される、請求項18ないし21のいずれかに記載の発光素子。
【請求項23】
前記第2電極部は、
前記複数の発光領域のうち前記他のいずれか一つの第2半導体層の下に配置される金属層と電気的に連結されるバリア層(barrier layer)と、
前記バリア層の下に配置される支持層とを含む、請求項18ないし22のいずれかに記載の発光素子。
【請求項24】
前記連結電極、または中間パッドと対応して各発光領域の第2半導体層と金属層との間に配置され、垂直方向に前記連結電極または前記中間パッドと少なくとも一部がオーバーラップされる電流遮断層をさらに含む、請求項18ないし23のいずれかに記載の発光素子。
【請求項25】
前記絶縁層は、
前記第2電極部と電気的に連結される前記他のいずれか一つの金属層を除外した金属層と前記第2電極部の相互間を電気的に絶縁させる、請求項18ないし24のいずれかに記載の発光素子。
【請求項1】
第1半導体層、活性層、及び第2半導体層を含む複数の発光領域と、前記発光領域の間に位置する境界領域とに区分される発光構造物と、
前記複数の発光領域のうちいずれか一つの第1半導体層上に配置される第1電極部と、
前記複数の発光領域のうち他のいずれか一つの第2半導体層上に配置される第2電極部と、
隣接する発光領域のいずれか一方の第1半導体層と、残りの他方の第2半導体層とを電気的に連結する連結電極と、
前記発光領域のうち少なくとも一つの第2半導体層上に配置される中間パッドと
を含み、
前記発光領域は、前記連結電極により直列連結される、発光素子。
【請求項2】
第1半導体層、活性層、及び第2半導体層を含む複数の発光領域と、前記発光領域の間に位置する境界領域とに区分される発光構造物と、
前記複数の発光領域のうちいずれか一つの第1半導体層上に配置される第1電極部と、
前記複数の発光領域のうち他のいずれか一つの第2半導体層上に配置される第2電極部と、
隣接する発光領域のいずれか一方の第1半導体層と、残りの他方の第2半導体層とを電気的に連結する連結電極と、
前記発光領域のうち少なくとも一つの第1半導体層上に配置される中間パッドと
を含み、
前記発光領域は、前記連結電極により直列連結される、発光素子。
【請求項3】
前記中間パッドは、
前記第1電極部及び前記第2電極部が位置する発光領域を除外した残りの発光領域のうち少なくとも一つの発光領域の第2半導体層上に配置される、請求項1に記載の発光素子。
【請求項4】
前記中間パッドは、
前記第1電極部及び前記第2電極部が位置する発光領域を除外した残りの発光領域のうち少なくとも一つの発光領域の第1半導体層上に配置される、請求項2に記載の発光素子。
【請求項5】
前記第1電極部及び前記第2電極部のそれぞれは、電源が供給されるパッドを含む、請求項1ないし4のいずれかに記載の発光素子。
【請求項6】
前記中間パッドは、同一の発光領域内に位置する連結電極と電気的に連結される、請求項1、3、及び5のいずれかに記載の発光素子。
【請求項7】
前記複数の発光領域及び前記境界領域上に配置される絶縁層をさらに含み、前記連結電極は、前記絶縁層上に配置される、請求項1ないし6のいずれかに記載の発光素子。
【請求項8】
同一の発光領域内に位置する前記中間パッドは、前記絶縁層上において前記連結電極と離隔して配置された、請求項7に記載の発光素子。
【請求項9】
同一の発光領域内に位置する前記中間パッドは、前記絶縁層上において前記連結電極と一体に配置された、請求項7に記載の発光素子。
【請求項10】
前記連結電極は、
前記絶縁層を貫通して、前記隣接する発光領域のいずれか一方の第2半導体層と接触する第1部分を含む、請求項7ないし9のいずれかに記載の発光素子。
【請求項11】
前記連結電極は、
前記絶縁層、前記第2半導体層、及び前記活性層を貫通して、前記隣接する発光領域のうち残りの他方の第1半導体層と接触する第2部分をさらに含み、
前記絶縁層は、前記第2部分と前記第2半導体層との間、及び前記第2部分と前記活性層との間に配置される、請求項10に記載の発光素子。
【請求項12】
前記連結電極の第2部分の下面は、前記活性層の下面よりも下に位置する、請求項11に記載の発光素子。
【請求項13】
前記発光構造物の下に配置される基板と、
前記発光領域と前記絶縁層との間に配置される伝導層とをさらに含む、請求項7ないし11のいずれかに記載の発光素子。
【請求項14】
前記第2部分は、前記伝導層を貫通する、請求項13に記載の発光素子。
【請求項15】
前記絶縁層は、前記第2部分と前記伝導層との間に配置された、請求項14に記載の発光素子。
【請求項16】
前記第1電極部は第1電源の印加を受け、前記第2電極部及び前記中間パッドのうち少なくとも一つは第2電源の印加を受ける、請求項1、3、及び5ないし15のいずれかに記載の発光素子。
【請求項17】
前記第1電極部及び前記中間パッドのうち一つは第1電源の印加を受け、前記第2電極部は第2電源の印加を受ける、請求項2、4、及び5ないし15のいずれかに記載の発光素子。
【請求項18】
第1半導体層、活性層、及び第2半導体層を含む複数の発光領域と、前記発光領域の間に位置する境界領域とに区分される発光構造物と、
前記発光領域のうちいずれか一つの第1半導体層上に配置される第1電極部と、
前記複数の発光領域のそれぞれの第2半導体層の下に配置される金属層と、
前記複数の発光領域のうち他のいずれか一つの第2半導体層の下に配置される金属層と電気的に連結される第2電極部と、
前記金属層の相互間を電気的に絶縁させる絶縁層と、
隣接する発光領域のいずれか一方の第1半導体層と、残りの他方の第2半導体層とを電気的に連結する連結電極と、
前記発光領域のうち少なくとも一つの第1半導体層上に配置される中間パッドと
を含み、
前記発光領域は、前記連結電極により直列連結される、発光素子。
【請求項19】
前記金属層は、
オーミック層(ohmic layer)及び反射層(reflective layer)のうち少なくとも一つを含む、請求項18に記載の発光素子。
【請求項20】
前記中間パッドは、
前記第1電極部が位置する発光領域と、前記第2電極部と電気的に連結される発光領域とを除外した発光領域のうち少なくとも一つの発光領域の第1半導体層上に配置される、請求項18又は19に記載の発光素子。
【請求項21】
前記複数の発光領域及び前記境界領域上に配置されるパッシベーション層(passivation)をさらに含み、前記連結電極は、前記パッシベーション層上に配置される、請求項18ないし20のいずれかに記載の発光素子。
【請求項22】
前記連結電極は、
前記パッシベーション層、前記第1半導体層、及び前記活性層を貫通して、前記隣接する発光領域のいずれか一方の第2半導体層と接触する少なくとも一つの第1部分と、
前記パッシベーション層を貫通して、前記隣接する発光領域のうち残りの他方の第1半導体層と接触する少なくとも一つの第2部分とを含み、
前記パッシベーション層は、前記第1部分と前記第1半導体層との間、及び前記第1部分と前記活性層との間に配置される、請求項18ないし21のいずれかに記載の発光素子。
【請求項23】
前記第2電極部は、
前記複数の発光領域のうち前記他のいずれか一つの第2半導体層の下に配置される金属層と電気的に連結されるバリア層(barrier layer)と、
前記バリア層の下に配置される支持層とを含む、請求項18ないし22のいずれかに記載の発光素子。
【請求項24】
前記連結電極、または中間パッドと対応して各発光領域の第2半導体層と金属層との間に配置され、垂直方向に前記連結電極または前記中間パッドと少なくとも一部がオーバーラップされる電流遮断層をさらに含む、請求項18ないし23のいずれかに記載の発光素子。
【請求項25】
前記絶縁層は、
前記第2電極部と電気的に連結される前記他のいずれか一つの金属層を除外した金属層と前記第2電極部の相互間を電気的に絶縁させる、請求項18ないし24のいずれかに記載の発光素子。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【公開番号】特開2013−98561(P2013−98561A)
【公開日】平成25年5月20日(2013.5.20)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−237129(P2012−237129)
【出願日】平成24年10月26日(2012.10.26)
【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5月20日(2013.5.20)
【国際特許分類】
【出願日】平成24年10月26日(2012.10.26)
【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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