KR102387253B1 - Light Emitting Device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기판, 상기 기판 상에 배치된 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광 구조물, 상기 발광 구조물의 상에 배치되는 투광성 도전층 및 상기 투광성 도전층의 상에 배치되며, 적어도 하나 이상의 홀을 갖는 광추출패턴을 포함하는 발광소자에 관한 것이다.The present invention relates to a light emitting structure including a substrate, a first conductivity type semiconductor layer disposed on the substrate, an active layer and a second conductivity type semiconductor layer, a light transmitting conductive layer disposed on the light emitting structure, and an image of the light transmitting conductive layer It is disposed in, relates to a light emitting device comprising a light extraction pattern having at least one or more holes.
Description
실시 예는 발광 소자에 관한 것이다.The embodiment relates to a light emitting device.
반도체의 Ⅲ-Ⅴ족 또는 Ⅱ-Ⅵ 족 화합물 반도체 물질을 이용한 발광 다이오드(Light Emitting Diode)나 레이저 다이오드와 같은 발광 소자는 박막 성장 기술 및 소자 재료의 개발로 적색, 녹색, 청색 및 자외선 등 다양한 색을 구현할 수 있다. 또한, 발광 소자는 형광 물질을 이용하여 색을 조합함으로써 효율이 좋은 백색 광선도 구현할 수 있으며, 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저소비전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경친화성의 장점을 가진다.Light emitting devices such as light emitting diodes or laser diodes using group III-V or group II-VI compound semiconductor materials of semiconductors have developed various colors such as red, green, blue and ultraviolet light through thin film growth technology and development of device materials. can be implemented. In addition, the light emitting device can realize efficient white light by combining colors using fluorescent materials, and has advantages of low power consumption, semi-permanent lifespan, fast response speed, safety, and environmental friendliness compared to conventional light sources such as fluorescent lamps and incandescent lamps. have
따라서, 광 통신 수단의 송신 모듈, 액정 표시 장치(LCD:Liquid Crystal Display)의 백라이트를 구성하는 냉음극관(CCFL:Cold Cathode Fluorescence Lamp)을 대체하는 발광 다이오드 백라이트, 형광등이나 백열 전구를 대체할 수 있는 백색 발광 다이오드 조명 장치, 자동차 헤드 라이트 및 신호 등에까지 발광 소자의 응용이 확대되고 있다.Therefore, the transmission module of optical communication means, the light emitting diode backlight that replaces the Cold Cathode Fluorescence Lamp (CCFL) constituting the backlight of the liquid crystal display (LCD), the fluorescent lamp or the incandescent bulb can be replaced. The application of light emitting devices is expanding to white light emitting diode lighting devices, automobile headlights, signals, and the like.
도 1은 기존의 발광 소자의 단면도를 나타낸다.1 shows a cross-sectional view of a conventional light emitting device.
도 1의 발광 소자는 사파이어 기판(20), 발광 구조물(30), 제1 전극(42) 및 제2 전극(44), 도전층(50)으로 구성된다. 여기서, 발광 구조물(30)은 제1 도전형 반도체층(32), 활성층(34) 및 제2 도전형 반도체층(36)으로 구성된다.The light emitting device of FIG. 1 includes a
종래의 발광 소자는 제1 도전형 반도체층(32)와 사파이어 기판(20)의 경계면 또는 제2 도전형 반도체층(36)의 내부 또는 도시된 바와 같이 도전층(50)을 포함한 상층부에 패턴을 형성하여 발광 소자의 추출효율을 향상시키는 구조 포함할 수 있었다.In the conventional light emitting device, a pattern is formed on the interface between the first conductivity
하지만, 제2 도전형 반도체층(36)의 내부 또는 도전층(50)을 포함한 상층부에 패턴을 형성하는 경우 제2 도전형 반도체층(36) 및 도전층(50)의 부피 감소로 인해 저항이 증가하게 되며, 이로 인하여 발광 소자의 동작 전압이 상승하고 누설 전류가 증가하는 등 전기적 열화 현상이 발생하는 문제가 있었다.However, when the pattern is formed inside the second conductivity-
실시 예는 높은 광추출 효율을 갖는 발광소자를 제공 한다.The embodiment provides a light emitting device having high light extraction efficiency.
전술한 과제를 해결하기 위하여 본 실시 예는 기판, 상기 기판 상에 배치된 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광 구조물, 상기 발광 구조물의 상에 배치되는 투광성 도전층 및 상기 투광성 도전층의 상에 배치되며, 적어도 하나 이상의 홀을 갖는 광추출패턴을 포함하는 발광소자를 제공할 수 있다.In order to solve the above problems, the present embodiment provides a light emitting structure including a substrate, a first conductivity type semiconductor layer disposed on the substrate, an active layer and a second conductivity type semiconductor layer, and a light-transmitting conductive material disposed on the light emitting structure It is disposed on the layer and the light-transmitting conductive layer, and may provide a light emitting device including a light extraction pattern having at least one hole or more.
또한, 상기 투광성 도전층의 두께는 20 나노미터 이하인발광소자를 제공할 수 있다.In addition, a thickness of the light-transmitting conductive layer may be 20 nanometers or less to provide a light emitting device.
또한, 상기 투광성 도전층은 그라핀(graphene)을 포함하는 발광소자를 제공할 수 있다.In addition, the light-transmitting conductive layer may provide a light emitting device including graphene.
또한, 상기 투광성 도전층의 굴절률은 1.8 내지 2인 하는 발광소자를 제공할 수 있다.In addition, a light emitting device having a refractive index of 1.8 to 2 of the light-transmitting conductive layer may be provided.
또한, 상기 기판은 투광성 물질을 포함하는 발광소자를 제공할 수 있다.In addition, the substrate may provide a light emitting device including a light-transmitting material.
또한, 상기 발광 소자는 메사 식각에 의해 노출된 상기 제1 도전형 반도체층 위에 배치된 제1 전극 및 상기 제2 도전형 반도체층 위에 배치된 제2 전극을 더 포함하는 발광소자를 제공할 수 있다.In addition, the light emitting device may provide a light emitting device further comprising a first electrode disposed on the first conductivity-type semiconductor layer exposed by mesa etching and a second electrode disposed on the second conductivity-type semiconductor layer. .
또한, 상기 광추출패턴의 홀의 횡단면은 원형 또는 다각형인 발광소자를 제공할 수 있다.In addition, the cross-section of the hole of the light extraction pattern may provide a light emitting device having a circular or polygonal shape.
또한, 상기 복수개의 광추출패턴의 홀은 동일 간격으로 배치된 발광소자를 제공할 수 있다.In addition, the holes of the plurality of light extraction patterns may provide a light emitting device disposed at the same interval.
또한, 상기 복수개의 광추출패턴의 홀은 제1방향을 따라 제1간격으로 배치되는 발광소자를 제공할 수 있다.In addition, the holes of the plurality of light extraction patterns may provide a light emitting device disposed at first intervals along the first direction.
또한, 상기 복수개의 광추출패턴의 홀은 제1방향과 직교하는 제2방향을 따라 제2간격으로 배치되는 발광소자를 제공할 수 있다.In addition, the plurality of holes of the light extraction pattern may provide a light emitting device disposed at second intervals along a second direction orthogonal to the first direction.
또한, 상기 제1간격과 상기 제2간격은 동일한 발광소자를 제공할 수 있다.In addition, the first interval and the second interval may provide the same light emitting device.
실시 예의 발광 소자는 광추출 효율이 향상될 수 있다.The light emitting device of the embodiment may have improved light extraction efficiency.
도 1은 기존의 발광소자의 단면을 도시한 것이다.
도 2는 실시 예에 의한 발광소자의 사시도를 도시한 것이다.
도 3은 도 2의 발광소자의 단면을 도시한 것이다.
도 4는 다른 실시 예에 의한 발광소자의 단면을 도시한 것이다.
도 5는 실시 예에 의한 발광소자의 광추출효율을 나타낸 그래프이다.
도 6은 실시 예에 의한 발광소자 패키지의 단면을 도시한 것이다.
도 7은 발광소자 패키지를 포함하는 실시 예에 의한 표시장치를 도시한 것이다.
도 8은 발광소자 패키지를 포함하는 실시 예에 의한 헤드 램프를 도시한 것이다.
도 9는 발광소자 또는 발광소자 패키지를 포함하는 실시 예에 의한 조명장치를 도시한 것이다.1 shows a cross-section of a conventional light emitting device.
2 is a perspective view of a light emitting device according to an embodiment.
FIG. 3 is a cross-sectional view of the light emitting device of FIG. 2 .
4 is a cross-sectional view of a light emitting device according to another embodiment.
5 is a graph showing the light extraction efficiency of the light emitting device according to the embodiment.
6 is a cross-sectional view illustrating a light emitting device package according to an embodiment.
7 illustrates a display device according to an embodiment including a light emitting device package.
8 illustrates a head lamp according to an embodiment including a light emitting device package.
9 illustrates a lighting device according to an embodiment including a light emitting device or a light emitting device package.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시 예를 들어 설명하고, 발명에 대한 이해를 돕기 위해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시 예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 본 발명의 실시 예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings to help the understanding of the present invention by giving examples and to explain the present invention in detail. However, embodiments according to the present invention may be modified in various other forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described below. The embodiments of the present invention are provided in order to more completely explain the present invention to those of ordinary skill in the art.
본 발명에 따른 실시 예의 설명에 있어서, 각 element의 " 상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)”로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.In the description of the embodiment according to the present invention, in the case where it is described as being formed on "up (above)" or "below (on or under)" of each element, upper (upper) or lower (lower) (on or under) includes both elements in which two elements are in direct contact with each other or one or more other elements are disposed between the two elements indirectly. In addition, when expressed as “up (up)” or “down (on or under)”, the meaning of not only the upward direction but also the downward direction based on one element may be included.
또한, 이하에서 이용되는 "제1" 및 "제2," "상부" 및 "하부" 등과 같은 관계적 용어들은, 그런 실체 또는 요소들 간의 어떠한 물리적 또는 논리적 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 내포하지는 않으면서, 어느 한 실체 또는 요소를 다른 실체 또는 요소와 구별하기 위해서만 이용될 수도 있다.Also, as used hereinafter, relational terms such as "first" and "second," "upper" and "lower", etc., shall not necessarily require or imply any physical or logical relationship or order between such entities or elements. In this case, it may be used only to distinguish one entity or element from another entity or element.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.In the drawings, the thickness or size of each layer is exaggerated, omitted, or schematically illustrated for convenience and clarity of description. In addition, the size of each component does not fully reflect the actual size.
도 2는 실시 예에 의한 발광 소자의 단면을 도시한 것이고, 도 3은 도 2의 발광소자의 단면을 도시한 것이다.FIG. 2 shows a cross-section of the light emitting device according to the embodiment, and FIG. 3 shows a cross section of the light emitting device of FIG. 2 .
이하 도 2 및 도 3을 참고하여 일 실시예를 설명한다. 발광 소자(100)는 반사부(110), 기판(130), 버퍼층(140), 발광 구조물(150), 제1 전극(162), 제2 전극(164), 광추출패턴(170) 및 도전층(180)을 포함 할 수 있다.Hereinafter, an embodiment will be described with reference to FIGS. 2 and 3 . The
기판(130)은 반사부(110) 위에 배치된다. 기판(130)은 투광성을 갖는 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 기판(130)은 사파이어(Al2O3), SiC, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP, Ge 중 적어도 하나로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.The
또한, 기판(130)은 전체 질화물 반도체에 휨을 가져오지 않으면서, 스크라이빙 공정 및 브레이킹(breaking) 공정을 통하여 별개의 칩으로 잘 분리될 정도의 기계적 강도를 가질 수 있다.In addition, the
실시 예는 전술한 기판(130)의 종류에 국한되지 않는다.The embodiment is not limited to the type of the above-described
기판(130)의 상부면(134) 위에 버퍼층(140)(또는, 전이층)이 배치된다. 예를 들어, 기판(130)이 실리콘 기판일 경우, (111) 결정면을 주면으로서 가질 수 있다. 실리콘 기판일 경우, 대구경이 용이하며 열전도도가 우수하지만, 실리콘과 질화물계 발광 구조물(150) 간의 열 팽창 계수의 차이 및 격자 부정합에 의해 발광 구조물(150)에 크랙(crack)이 발생하는 등의 문제점이 발생할 수도 있다. 이를 방지하기 위해, 기판(130)과 발광 구조물(150)의 사이에 버퍼층(140)이 배치될 수 있다. 버퍼층(140)은 예를 들어 Al, In, N, 또는 Ga 중 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있으나, 이에 국한되지 않는다. 또한, 버퍼층(140)은 단층 또는 다층 구조를 가질 수도 있다. 기판(130)과 발광 구조물(150)의 종류에 따라 버퍼층(140)은 생략될 수도 있다.A buffer layer 140 (or a transition layer) is disposed on the upper surface 134 of the
버퍼층(140) 위에 발광 구조물(150)이 배치된다. 버퍼층(140)이 생략된다면, 발광 구조물(150)은 기판(130)의 상부면(134) 위에 배치된다.The
발광 구조물(150)은 기판의 상부면(134) 위에 순차적으로 배치된 제1 도전형 반도체층(152), 활성층(154) 및 제2 도전형 반도체층(156)을 포함한다.The
제1 도전형 반도체층(152)은 제1 도전형 도펀트가 도핑된 Ⅲ-Ⅴ 족 또는 Ⅱ-Ⅵ 족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제1 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 제1 도전형 반도체층(152)이 n형 반도체층인 경우, 제1 도전형 도펀트는 n형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.The first conductivity
예를 들어, 제1 도전형 반도체층(152)은 AlxInyGa(1-x-y)N (0≤≤x≤≤1, 0≤≤y≤≤1, 0≤≤x+y≤≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 제1 도전형 반도체층(152)은 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, GaP, AlGaP, InGaP, AlInGaP, 또는 InP 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.For example, the first conductivity
활성층(154)은 제1 도전형 반도체층(152)을 통해서 주입되는 전자(또는, 정공)와 제2 도전형 반도체층(156)을 통해서 주입되는 정공(또는, 전자)이 서로 만나서, 활성층(154)을 이루는 물질 고유의 에너지 밴드에 의해서 결정되는 에너지를 갖는 빛을 방출하는 층이다.In the
활성층(154)은 단일 우물 구조, 다중 우물 구조, 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물 구조(MQW:Multi Quantum Well), 양자 선(Quantum-Wire) 구조, 또는 양자 점(Quantum Dot) 구조 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.The
활성층(154)의 우물층/장벽층은 InGaN/GaN, InGaN/InGaN, GaN/AlGaN, InAlGaN/GaN, GaAs(InGaAs)/AlGaAs, 또는 GaP(InGaP)/AlGaP 중 적어도 어느 하나의 페어(pair) 구조로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 우물층은 장벽층의 밴드갭 에너지보다 낮은 밴드갭 에너지를 갖는 물질로 형성될 수 있다.The well layer/barrier layer of the
활성층(154)의 위 또는/및 아래에는 도전형 클래드층(미도시)이 형성될 수 있다. 도전형 클래드층은 활성층(154)의 장벽층의 밴드갭 에너지보다 더 높은 밴드갭 에너지를 갖는 반도체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도전형 클래드층은 GaN, AlGaN, InAlGaN 또는 초격자 구조 등을 포함할 수 있다. 또한, 도전형 클래드층은 n형 또는 p형으로 도핑될 수 있다.A conductive cladding layer (not shown) may be formed on and/or under the
제2 도전형 반도체층(156)은 반도체 화합물로 형성될 수 있으며, Ⅲ-Ⅴ 족 또는 Ⅱ-Ⅵ 족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있다. 예컨대, 제2 도전형 반도체층(156)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤≤x≤≤1, 0≤≤y≤≤1, 0≤≤x+y≤≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 제2 도전형 반도체층(156)에는 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 제2 도전형 반도체층(156)이 p형 반도체층인 경우, 제2 도전형 도펀트는 p형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등을 포함할 수 있다.The second conductivity-
제1 도전형 반도체층(152)은 n형 반도체층으로, 제2 도전형 반도체층(156)은 p형 반도체층으로 구현할 수 있다. 또는, 제1 도전형 반도체층(152)은 p형 반도체층으로, 제2 도전형 반도체층(156)은 n형 반도체층으로 구현할 수 있다.The first conductivity-
발광 구조물(150)은 N-P 접합 구조, P-N 접합 구조, N-P-N 접합 구조, P-N-P 접합 구조 중 어느 한 구조로 구현될 수 있다.The
제1 전극(162)은 메사 식각(mesa etching)에 의해 노출된 제1 도전형 반도체층(152) 위에 배치된다. 제2 전극(164)은 제2 도전형 반도체층(156) 위에 배치된다. 예를 들어, 제1 및 제2 전극(162, 164) 각각은 은(Ag), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 이리듐(Ir), 루테늄(Ru), 마스네슘(Mg), 아연(Zn), 백금(Pt), 금(Au), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 구리(Cu) 또는 하프늄(Hf) 중 적어도 하나 및 이들의 선택적인 조합에 의해 단층 또는 다층 구조로 이루어질 수 있다.The
또한, 도시되지는 않았지만, 제1 전극(162)과 제1 도전형 반도체층(152)의 사이 및 제2 전극(164)과 제2 도전형 반도체층(156)의 사이에 제1 및 제2 오믹 접촉층이 각각 배치될 수도 있다.In addition, although not illustrated, first and second electrodes are disposed between the
제1 오믹 접촉층은 제1 도전형 반도체층(152)의 오믹 특성을 향상시키는 역할을 한다. 예를 들어, 제1 오믹 접촉층은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide), IZON(IZO Nitride), AGZO(Al-Ga ZnO), IGZO(In-Ga ZnO), ZnO, IrOx, RuOx, NiO, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, 및 Ni/IrOx/Au/ITO, Ag, Ni, Cr, Ti, Al, Rh, Pd, Ir, Sn, In, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으며, 이러한 재료에 한정되는 않는다.The first ohmic contact layer serves to improve the ohmic characteristics of the first conductivity-
제2 오믹 접촉층은 제2 도전형 반도체층(156)의 오믹 특성을 향상시키는 역할을 한다. 제2 도전형 반도체층(156)이 p형 반도체층일 때, 제2 도전형 반도체층(156)의 불순물 도핑 농도가 낮아 접촉 저항이 높으며 그로 인해 오믹 특성이 좋지 못할 수 있으므로, 제2 오믹 접촉층은 이러한 오믹 특성을 개선하는 역할을 할 수 있다.The second ohmic contact layer serves to improve the ohmic characteristics of the second conductivity
한편, 전술한 발광 구조물(150)의 활성층(154)으로부터 방출된 광이 출사되지 않고 기판(130)에 흡수될 수 있다. 이와 같이, 기판(130)에 흡수되는 광을 출사시켜 광 추출 효율을 개선하기 위해, 기판(130) 아래에 반사부(110)가 배치될 수 있다.Meanwhile, light emitted from the
일 실시 예에 의하면, 반사부(110)는 금속 물질을 포함할 수 있으며, 예를 들면 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, 또는 Hf 중 적어도 하나 또는 이들의 선택적인 조합으로 구성된 금속 물질에 의해 형성될 수 있다.According to an embodiment, the
발광 소자(120)의 제2 도전형 반도체층(156) 상에는 도전층(180)이 배치될 수 있다. 또한, 제2 도전형 반도체층(156) 또는 도전층(180) 상에 제2 전극(164)이 형성될 수 있다.A
도전층(180)은 제2 도전형 반도체층(156)의 전기적 특성을 향상시키고, 제2 전극(미도시)과의 전기적 접촉을 개선할 수 있다. 도전층(180)은 복수의 층 또는 패턴을 가지고 형성될 수 있으며 도전층(180)은 투과성을 갖는 투명 전극층으로 형성될 수 있다.The
도전층(180)은 예를 들어, ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), IZTO(Indium Zinc Tin Oxide), IAZO(Indium Aluminum Zinc Oxide), IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide), IGTO(Indium Gallium Tin Oxide), AZO(Aluminum Zinc Oxide), ATO(Antimony Tin Oxide), GZO(Gallium Zinc Oxide), IZON(IZO Nitride), AGZO(Al-Ga ZnO), IGZO(In-Ga ZnO), ZnO(Zinc Oxide), IrOx(Iridium Oxide), RuOx(Ruthenium Oxide), NiO(Nickel Oxide), RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au(Gold), 그라핀(graphene) 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으나, 이러한 재료에 한정되지 않는다.The
도전층(180) 상에는 광추출패턴(170)이 형성될 수 있다. 광추출패턴(170)은 습식식각 또는 건식식각 방법에 의하여 형성될 수 있으며, 발광 구조물의 광추출효율을 개선할 수 있다.A
광추출패턴(170)의 횡단면은 원형 또는 다각형으로 구비될 수 있으며, 동일한 간격으로 배치되도록 구비될 수 있다.The cross-section of the
광추출패턴(170)은 평면을 형성하는 평면부(173), 평면부(173)을 관통하도록 배치되는 복수개의 홀(171)을 포함할 수 있다.The
복수개의 홀(171)은 제1방향을 따라 제1간격(d1)으로 배치될 수 있고, 제1방향과 직교하는 제2방향을 따라 제2간격(d2)로 배치될 수 있다.The plurality of
제1간격(d1)과 제2간격(d2)는 동일할 수 있다.The first interval d1 and the second interval d2 may be the same.
다만, 이제 한정되지 아니하고 사용자의 필요에 따라 제1간격(d1)과 제2간격(d2)는 서로 상이할 수 있다.However, the present invention is not limited thereto, and the first interval d1 and the second interval d2 may be different from each other according to the needs of the user.
도 4는 본 발명 다른 실시예에 따른 발광소자의 단면을 도시한 것이다.4 is a cross-sectional view of a light emitting device according to another embodiment of the present invention.
도 4를 참고하면, 본 발명의 다른 실시예는 전술한 실시예의 발광소자와 구조는 동일하기 때문에 중복되는 부분은 생략하도록 한다.Referring to FIG. 4 , since the structure of another embodiment of the present invention is the same as that of the light emitting device of the above-described embodiment, overlapping portions will be omitted.
도 3에 도시된 실시예와 도 4에 도시된 실시예의 차이점은 도전층(180)의 두께가 t1과 t2로 상이하게 구비되는 점에 있다.The difference between the embodiment shown in FIG. 3 and the embodiment shown in FIG. 4 is that the thickness of the
도전층(180)의 두께가 특정 두께(t2) 이하로 얇아지게 되면 광 터널링 현상에 의한 전반사 효과가 급격하게 감소되어 빛은 도전층(180)의 상부에 위치한 광추출패턴(170)에 의해 강하게 회절 된다.When the thickness of the
이로 인하여 발광소자의 광 추출효율은 증가되게 된다.Accordingly, the light extraction efficiency of the light emitting device is increased.
도 5는 실시예에 따른 발광소자의 광추출 효율을 나타낸 그래프이고, 도 5에서 도전층(180)의 두께는 20nm이하일 때, 발광소자의 광추출 효율이 향상될 수 있다.5 is a graph showing the light extraction efficiency of the light emitting device according to the embodiment, and when the thickness of the
도 5는 도전층(180)의 굴절률 및 두께에 따른 추출효율을 도시한 것인데, 도전층(180)의 상부에 광추출패턴(170)이 형성될 때 도전층(180)의 두께가 증가할수록 추출효율은 감소하는 것을 알 수 있다.5 shows the extraction efficiency according to the refractive index and thickness of the
또한, 도전층(180)의 굴절률이 2인 경우의 추출효율은 실선으로 도시되어 있고, 도전층(180)의 굴절률이 1.8인 경우의 추출효율은 점선으로 도시되어 있다.In addition, extraction efficiency when the refractive index of the
도전층(180)의 굴절률이 클수록 추출효율이 높은 것을 알 수 있다.It can be seen that the higher the refractive index of the
도전층(180)의 두께가 20nm인 경우를 기준으로 하여 추출효율이 급격하게 감소하는 것을 알 수 있다.It can be seen that the extraction efficiency sharply decreases based on the case where the thickness of the
이는 도전층(180)의 두께가 20nm이하로 형성되면 도전층(180)의 굴절률이 1.8인 경우와 2인 경우 모두 도전층(180)에 의한 전반사 효과를 거의 무시할 수 있기 때문에 도전층(180)이 없을 때와 유사한 추출효율을 얻을 수 있다.This is because, when the thickness of the
도 6은 실시 예에 따른 발광소자 패키지(200)의 단면을 도시한 것이다.6 is a cross-sectional view illustrating a light emitting
도 6을 참조하면, 실시 예에 따른 발광 소자 패키지(200)는 패키지 몸체부(205)와, 패키지 몸체부(205)에 설치된 제1 및 제2 리드 프레임(213, 214)과, 패키지 몸체부(205)에 배치되어 제1 및 제2 리드 프레임(213, 214)과 전기적으로 연결되는 발광 소자(100)와, 발광 소자(100)를 포위하는 몰딩 부재(240) 및 제1 및 제2 와이어(232, 234)를 포함한다.Referring to FIG. 6 , the light emitting
패키지 몸체부(205)는 실리콘, 합성수지, 또는 금속을 포함하여 형성될 수 있으며, 발광 소자(100)의 주위에 경사면이 형성될 수 있다.The
제1 및 제2 리드 프레임(213, 214)은 서로 전기적으로 분리되며, 발광 소자(100)에 전원을 제공하는 역할을 한다. 또한, 제1 및 제2 리드 프레임(213, 214)은 발광 소자(100)에서 발생된 빛을 반사시켜 광 효율을 증가시키는 역할을 할 수도 있으며, 발광 소자(100)에서 발생된 열을 외부로 배출시키는 역할을 할 수도 있다.The first and second lead frames 213 and 214 are electrically isolated from each other, and serve to provide power to the
발광 소자(100)는 도면에 도시된 바와 같이 제2 리드 프레임(214) 상에 배치될 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 10에 예시된 바와 달리, 발광 소자(100)는 제1 리드 프레임(213) 상에 배치될 수도 있고, 패키지 몸체부(205) 상에 배치될 수도 있다.The
발광 소자(100)는 제1 및 제2 리드 프레임(213, 214)과 와이어 방식, 플립칩 방식 또는 다이 본딩 방식 중 어느 하나에 의해 전기적으로 연결될 수도 있다. 도 10에 예시된 발광 소자(100)의 제1 전극(162)은 제1 리드 프레임(213)과 제1 와이어(232)를 통해 전기적으로 연결되고 제2 리드 프레임(214)과 제2 와이어(234)를 통해 전기적으로 연결될 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.The
몰딩 부재(240)는 발광 소자(100)를 포위하여 보호할 수 있다. 또한, 몰딩 부재(240)는 형광체를 포함하여, 발광 소자(100)에서 방출된 광의 파장을 변화시킬 수 있다.The
실시 예에 따른 발광 소자 패키지는 복수 개가 기판 상에 어레이되며, 발광 소자 패키지에서 방출되는 광의 경로 상에 광학 부재인 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트, 형광 시트 등이 배치될 수 있다. 이러한 발광 소자 패키지, 기판, 광학 부재는 백라이트 유닛으로 기능하거나 조명 유닛으로 기능할 수 있으며, 예를 들어, 조명 유닛은 자동차 조명, 야외 조명, 디스플레이 패널의 백라이트 유닛, 지시등이나 신호등 같은 지시 장치, 램프, 가로등을 포함할 수 있다.A plurality of light emitting device packages according to the embodiment may be arrayed on a substrate, and optical members such as a light guide plate, a prism sheet, a diffusion sheet, and a fluorescent sheet may be disposed on a path of light emitted from the light emitting device package. Such a light emitting device package, substrate, and optical member may function as a backlight unit or function as a lighting unit, for example, the lighting unit may include automotive lighting, outdoor lighting, a backlight unit of a display panel, indicating devices such as indicator lights or traffic lights, lamps , may include street lights.
도 7은 본 발명 발광소자 패키지를 포함하는 표시장치를 도시한 것이다.7 illustrates a display device including the light emitting device package of the present invention.
도 7을 참조하면, 표시 장치(800)는 바텀 커버(810)와, 바텀 커버(810) 상에 배치되는 반사판(820)과, 광을 방출하는 발광 모듈(830, 835)과, 반사판(820)의 전방에 배치되며 발광 모듈(830, 835)에서 발산되는 빛을 표시 장치 전방으로 안내하는 도광판(840)과, 도광판(840)의 전방에 배치되는 프리즘 시트들(850, 860)을 포함하는 광학 시트와, 광학 시트 전방에 배치되는 디스플레이 패널(870)과, 디스플레이 패널(870)과 연결되고 디스플레이 패널(870)에 화상 신호를 공급하는 화상 신호 출력 회로(872)와, 디스플레이 패널(870)의 전방에 배치되는 컬러 필터(880)를 포함할 수 있다. 여기서, 바텀 커버(810), 반사판(820), 발광 모듈(830,835), 도광판(840) 및 광학 시트는 백라이트 유닛(Backlight Unit)을 이룰 수 있다.Referring to FIG. 7 , the
발광 모듈은 기판(830) 상에 실장되는 발광 소자 패키지들(835)을 포함할 수 있다. 여기서, 기판(830)은 인쇄회로기판(PCB:Printed Circuit Board) 등이 사용될 수 있다. 발광 소자 패키지(835)는 도 10에 도시된 실시 예(200)일 수 있다.The light emitting module may include light emitting device packages 835 mounted on a
바텀 커버(810)는 표시 장치(800) 내의 구성 요소들을 수납할 수 있다. 그리고, 반사판(820)은 본 도면처럼 별도의 구성요소로 마련될 수도 있으며, 도광판(840)의 후면이나, 바텀 커버(810)의 전면에 반사도가 높은 물질로 코팅되는 형태로 마련되는 것도 가능하다.The
여기서, 반사판(820)은 반사율이 높고 초박형으로 사용 가능한 소재를 사용할 수 있고, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PolyEthylene Terephtalate; PET)를 사용할 수 있다.Here, the
그리고, 도광판(840)은 폴리메틸메타크릴레이트(PolyMethylMethAcrylate; PMMA), 폴리카보네이트(PolyCarbonate; PC), 또는 폴리에틸렌(PolyEthylene; PE) 등으로 형성될 수 있다.In addition, the
그리고, 제1 프리즘 시트(850)는 지지 필름의 일면에, 투광성이면서 탄성을 갖는 중합체 재료로 형성될 수 있으며, 중합체는 복수 개의 입체구조가 반복적으로 형성된 프리즘층을 가질 수 있다. 여기서, 복수 개의 패턴은 도시된 바와 같이 마루와 골이 반복적으로 스트라이프 타입으로 구비될 수 있다.In addition, the
그리고, 제2 프리즘 시트(860)에서 지지 필름 일면의 마루와 골의 방향은, 제1 프리즘 시트(850) 내의 지지필름 일면의 마루와 골의 방향과 수직할 수 있다. 이는 발광 모듈과 반사 시트로부터 전달된 빛을 디스플레이 패널(870)의 전면으로 고르게 분산하기 위함이다.In addition, the direction of the peaks and valleys of one surface of the support film in the
그리고, 도시되지는 않았으나, 도광판(840)과 제1 프리즘 시트(850) 사이에 확산 시트가 배치될 수 있다. 확산 시트는 폴리에스터와 폴리카보네이트 계열의 재료로 이루어질 수 있으며, 백라이트 유닛으로부터 입사된 빛을 굴절과 산란을 통하여 광 투사각을 최대로 넓힐 수 있다. 그리고, 확산 시트는 광확산제를 포함하는 지지층과, 광출사면(제1 프리즘 시트 방향)과 광입사면(반사시트 방향)에 형성되며 광확산제를 포함하지 않는 제1 레이어와 제2 레이어를 포함할 수 있다.Also, although not shown, a diffusion sheet may be disposed between the
실시 예에서 확산 시트, 제1 프리즘시트(850), 및 제2 프리즘시트(860)가 광학 시트를 이루는데, 광학 시트는 다른 조합 예를 들어, 마이크로 렌즈 어레이로 이루어지거나 확산 시트와 마이크로 렌즈 어레이의 조합 또는 하나의 프리즘 시트와 마이크로 렌즈 어레이의 조합 등으로 이루어질 수 있다.In an embodiment, the diffusion sheet, the
디스플레이 패널(870)에 액정 표시 패널(Liquid crystal display)이 배치될 수 있는데, 액정 표시 패널 외에 광원을 필요로 하는 다른 종류의 표시 장치가 구비될 수 있다.A liquid crystal display may be disposed on the
도 8은 본 발명 발광소자 패키지를 포함하는 헤드 램프를 도시한 것이다.8 illustrates a head lamp including a light emitting device package of the present invention.
도 8을 참고하면, 도 8을 참조하면, 헤드 램프(900)는 발광 모듈(901), 리플렉터(reflector, 902), 쉐이드(903) 및 렌즈(904)를 포함한다.Referring to FIG. 8 , the
발광 모듈(901)은 기판(미도시) 상에 배치되는 복수의 발광 소자 패키지들(미도시)을 포함할 수 있다. 이때 발광 소자 패키지는 도 10에 도시된 실시 예(200)일 수 있다.The
리플렉터(902)는 발광 모듈(901)로부터 조사되는 빛(911)을 일정 방향, 예컨대, 전방(912)으로 반사시킨다.The
쉐이드(903)는 리플렉터(902)와 렌즈(904) 사이에 배치되며, 리플렉터(902)에 의하여 반사되어 렌즈(904)로 향하는 빛의 일부분을 차단 또는 반사하여 설계자가 원하는 배광 패턴을 이루도록 하는 부재로서, 쉐이드(903)의 일측부(903-1)와 타측부(903-2)는 서로 높이가 다를 수 있다.The
발광 모듈(901)로부터 조사되는 빛은 리플렉터(902) 및 쉐이드(903)에서 반사된 후 렌즈(904)를 투과하여 차체 전방을 향할 수 있다. 렌즈(904)는 리플렉터(902)에 의하여 반사된 빛을 전방으로 굴절시킬 수 있다.The light irradiated from the
도 9는 본 발명 발광 소자 또는 발광 소자 패키지를 포함하는 조명 장치(1000)를 도시한 것이다.9 illustrates a
도 9를 참조하면, 조명 장치(1000)는 커버(1100), 광원 모듈(1200), 방열체(1400), 전원 제공부(1600), 내부 케이스(1700) 및 소켓(1800)을 포함할 수 있다. 또한, 실시 예에 따른 조명 장치(1000)는 부재(1300)와 홀더(1500) 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 9 , the
커버(1100)는 벌브(bulb) 또는 반구의 형상일 수 있으며, 속이 비어 있고, 일 부분이 개구된 형상일 수 있다. 커버(1100)는 광원 모듈(1200)과 광학적으로 결합될 수 있다. 예를 들어, 커버(1100)는 광원 모듈(1200)로부터 제공되는 빛을 확산, 산란 또는 여기시킬 수 있다. 커버(1100)는 일종의 광학 부재일 수 있다. 커버(1100)는 방열체(1400)와 결합될 수 있다. 커버(1100)는 방열체(1400)와 결합하는 결합부를 가질 수 있다.The
커버(1100)의 내면에는 유백색 도료가 코팅될 수 있다. 유백색의 도료는 빛을 확산시키는 확산재를 포함할 수 있다. 커버(1100)의 내면의 표면 거칠기는 커버(1100)의 외면의 표면 거칠기보다 크게 형성될 수 있다. 이는 광원 모듈(1200)로부터의 빛이 충분히 산란 및 확산되어 외부로 방출시키기 위함이다.A milky white paint may be coated on the inner surface of the
커버(1100)의 재질은 유리(glass), 플라스틱, 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리카보네이트(PC) 등일 수 있다. 여기서, 폴리카보네이트는 내광성, 내열성, 강도가 뛰어나다. 커버(1100)는 외부에서 광원 모듈(1200)이 보이도록 투명할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고 불투명할 수 있다. 커버(1100)는 블로우(blow) 성형을 통해 형성될 수 있다.The material of the
광원 모듈(1200)은 방열체(1400)의 일 면에 배치될 수 있으며, 광원 모듈(1200)로부터 발생한 열은 방열체(1400)로 전도될 수 있다. 광원 모듈(1200)은 광원부(1210), 연결 플레이트(1230) 및 커넥터(1250)를 포함할 수 있다.The
부재(1300)는 방열체(1400)의 상면 위에 배치될 수 있고, 복수의 광원부(1210)와 커넥터(1250)가 삽입되는 가이드홈(1310)을 갖는다. 가이드홈(1310)은 광원부(1210)의 기판 및 커넥터(1250)와 대응 또는 정렬될 수 있다.The
부재(1300)의 표면은 광 반사 물질로 도포 또는 코팅된 것일 수 있다.The surface of the
예를 들면, 부재(1300)의 표면은 백색의 도료로 도포 또는 코팅된 것일 수 있다. 이러한 부재(1300)는 커버(1100)의 내면에 반사되어 광원 모듈(1200)을 향하여 되돌아오는 빛을 다시 커버(1100) 방향으로 반사할 수 있다. 따라서, 실시 예에 따른 조명 장치의 광 효율을 향상시킬 수 있다.For example, the surface of the
부재(1300)는 예로서 절연 물질로 이루어질 수 있다. 광원 모듈(1200)의 연결 플레이트(1230)는 전기 전도성의 물질을 포함할 수 있다. 따라서, 방열체(1400)와 연결 플레이트(1230) 사이에 전기적인 접촉이 이루어질 수 있다. 부재(1300)는 절연 물질로 구성되어 연결 플레이트(1230)와 방열체(1400)의 전기적 단락을 차단할 수 있다. 방열체(1400)는 광원 모듈(1200)로부터의 열과 전원 제공부(1600)로부터의 열을 전달받아 방열할 수 있다.The
홀더(1500)는 내부 케이스(1700)의 절연부(1710)의 수납홈(1719)을 막는다. 따라서, 내부 케이스(1700)의 절연부(1710)에 수납되는 전원 제공부(1600)는 밀폐될 수 있다. 홀더(1500)는 가이드 돌출부(1510)를 가질 수 있으며, 가이드 돌출부(1510)는 전원 제공부(1600)의 돌출부(1610)가 관통하는 홀을 가질 수 있다.The
전원 제공부(1600)는 외부로부터 제공받은 전기적 신호를 처리 또는 변환하여 광원 모듈(1200)로 제공한다. 전원 제공부(1600)는 내부 케이스(1700)의 수납홈(1719)에 수납될 수 있고, 홀더(1500)에 의해 내부 케이스(1700)의 내부에 밀폐될 수 있다. 전원 제공부(1600)는 돌출부(1610), 가이드부(1630), 베이스(1650) 및 연장부(1670)를 포함할 수 있다.The
가이드부(1630)는 베이스(1650)의 일 측에서 외부로 돌출된 형상을 가질 수 있다. 가이드부(1630)는 홀더(1500)에 삽입될 수 있다. 베이스(1650)의 일 면 위에는 다수의 부품이 배치될 수 있다. 다수의 부품은 예를 들어, 외부 전원으로부터 제공되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 직류변환장치, 광원 모듈(1200)의 구동을 제어하는 구동칩, 광원 모듈(1200)을 보호하기 위한 ESD(ElectroStatic discharge) 보호 소자 등을 포함할 수 있으나 이에 대해 한정하지는 않는다.The
연장부(1670)는 베이스(1650)의 다른 일 측에서 외부로 돌출된 형상을 가질 수 있다. 연장부(1670)는 내부 케이스(1700)의 연결부(1750) 내부에 삽입될 수 있고, 외부로부터의 전기적 신호를 제공받을 수 있다. 예컨대, 연장부(1670)는 내부 케이스(1700)의 연결부(1750)와 폭이 같거나 작을 수 있다. 연장부(1670)에는 "+ 전선"과 "- 전선"의 각 일 단이 전기적으로 연결될 수 있고, "+ 전선"과 "- 전선"의 다른 일 단은 소켓(1800)에 전기적으로 연결될 수 있다.The
내부 케이스(1700)는 내부에 전원 제공부(1600)와 함께 몰딩부를 포함할 수 있다. 몰딩부는 몰딩 액체가 굳어진 부분으로서, 전원 제공부(1600)가 내부 케이스(1700) 내부에 고정될 수 있도록 한다.The
이상에서 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.In the above, the embodiment has been mainly described, but this is only an example and does not limit the present invention, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains are not exemplified above in a range that does not depart from the essential characteristics of the present embodiment. It can be seen that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiment can be implemented by modification. And differences related to such modifications and applications should be construed as being included in the scope of the present invention defined in the appended claims.
100: 발광 소자 110: 반사부
130: 기판 140: 버퍼층
150: 발광 구조물 152: 제1 도전형 반도체층
154: 활성층 156: 제2 도전형 반도체층
162: 제1 전극 164: 제2 전극
200: 발광 소자 패키지 205: 패키지 몸체부
213, 214: 리드 프레임 232, 234: 와이어
240: 몰딩 부재 800: 표시 장치
810: 바텀 커버 820: 반사판
830, 835, 901: 발광 모듈 840: 도광판
850, 860: 프리즘 시트 870: 디스플레이 패널
872: 화상 신호 출력 회로 880: 컬러 필터
900: 헤드 램프 902: 리플렉터
903: 쉐이드 904: 렌즈
1000: 조명 장치 1100: 커버
1200: 광원 모듈 1400: 방열체
1600: 전원 제공부 1700: 내부 케이스
1800: 소켓100: light emitting element 110: reflector
130: substrate 140: buffer layer
150: light emitting structure 152: first conductivity type semiconductor layer
154: active layer 156: second conductivity type semiconductor layer
162: first electrode 164: second electrode
200: light emitting device package 205: package body portion
213, 214:
240: molding member 800: display device
810: bottom cover 820: reflector
830, 835, 901: light emitting module 840: light guide plate
850, 860: prism sheet 870: display panel
872: image signal output circuit 880: color filter
900: head lamp 902: reflector
903: shade 904: lens
1000: lighting device 1100: cover
1200: light source module 1400: heat sink
1600: power supply unit 1700: inner case
1800: socket
Claims (11)
상기 기판 상에 배치된 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광 구조물;
상기 발광 구조물의 상에 배치된 투광성 도전층; 및
상기 투광성 도전층의 상에 배치되는 광추출패턴을 포함하고,
상기 광추출패턴은,
상기 투광성 도전층 상에 배치되는 평면부; 및
상기 평면부를 관통하는 복수의 홀들을 포함하는 발광소자.Board;
a light emitting structure including a first conductivity type semiconductor layer, an active layer, and a second conductivity type semiconductor layer disposed on the substrate;
a light-transmitting conductive layer disposed on the light emitting structure; and
and a light extraction pattern disposed on the light-transmitting conductive layer,
The light extraction pattern is,
a flat portion disposed on the light-transmitting conductive layer; and
A light emitting device including a plurality of holes passing through the flat portion.
상기 투광성 도전층의 두께는 20 나노미터 이하이고,
상기 투광성 도전층의 굴절률은 1.8 내지 2인 발광소자.According to claim 1,
The thickness of the light-transmitting conductive layer is 20 nanometers or less,
A light emitting device having a refractive index of 1.8 to 2 of the light-transmitting conductive layer.
메사 식각에 의해 노출된 상기 제1 도전형 반도체층 위에 배치된 제1 전극; 및
상기 제2 도전형 반도체층 위에 배치된 제2 전극을 더 포함하는 발광소자.According to claim 1, wherein the light emitting device
a first electrode disposed on the first conductivity-type semiconductor layer exposed by mesa etching; and
The light emitting device further comprising a second electrode disposed on the second conductivity-type semiconductor layer.
상기 광추출패턴의 상기 복수의 홀들은 제1방향을 따라 제1간격으로 배치되고, 상기 제1방향과 직교하는 제2방향을 따라 제2간격으로 배치되고,
상기 제1간격과 상기 제2간격은 동일한 발광소자.The method of claim 1,
The plurality of holes of the light extraction pattern are disposed at first intervals along a first direction, and disposed at second intervals along a second direction orthogonal to the first direction,
The first interval and the second interval are the same light emitting device.
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