KR100765385B1

KR100765385B1 - 다수의 발광 셀이 어레이된 발광 소자

Info

Publication number: KR100765385B1
Application number: KR1020050124443A
Authority: KR
Inventors: 제임스 에스 스펙; 이재호; 김재조
Original assignee: 서울옵토디바이스주식회사
Priority date: 2005-12-16
Filing date: 2005-12-16
Publication date: 2007-10-10
Anticipated expiration: 2025-12-16
Also published as: KR20070063977A

Abstract

본 발명은 단일 칩 내에 다수개의 발광 셀이 병렬 연결된 발광 셀 블록을 포함하고, 상기 발광 셀의 일부는 하나의 전류 흐름을 기준으로 순방향으로 배열되고 나머지는 역방향으로 배열된 것을 특징으로 하는 발광 소자를 제공한다. 상기 발광 셀 블록은 다수개가 직렬 연결될 수 있다.

본 발명은 단일 베이스 기판 상에서 다수개의 발광 셀을 직렬과 병렬을 혼합하여 연결함으로써, 발광 소자를 소형화하고 높은 전압에서도 구동가능하며, 일부 발광 셀의 손상이 일어난다 해도 발광 소자의 구동에 영향을 미치지 않고 안정적으로 발광할 수 있으며, 수명을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

발광 소자, LED, 교류 전원, 순방향, 역방향

Description

다수의 발광 셀이 어레이된 발광 소자 {Light emitting device having arrayed cells}

도 1은 종래의 발광 소자를 설명하기 위한 개념 회로도.

도 2는 본 발명에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 개념 회로도.

도 3은 본 발명에 따른 단위 발광 셀의 단면도.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 발광 소자의 제조 공정을 설명하기 위한 단면도.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 평면도.

도 6는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 평면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 발광 셀 20 : 기판

30 : n형 반도체층 40 : 활성층

50 : p형 반도체층 60 : 투명 전극층

70 : 배선 100 : 발광 셀

200 : 발광 셀 블록 300 : 교류 전원

401, 402, 403, 404 : 연결 단자

500, 600 : 본딩 패드

701, 702, 703, 704 : 연결 패드

1000 : 발광 소자

본 발명은 발광 소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다수개의 발광 셀이 어레이된 발광 소자에 관한 것이다.

발광 소자(LED; Light emitting device)는 반도체의 p-n 접합구조를 이용하여 주입된 소수 캐리어(전자 또는 정공)를 만들어내고, 이들의 재결합에 의하여 소정의 빛을 발산하는 소자를 지칭한다. 이러한 발광 소자는 표시 소자 및 백라이트로 이용되고 있으며, 최근 일반 조명 용도로 이를 적용하기 위해 활발한 연구가 진행중이다. 이는 발광 소자가 기존의 전구 또는 형광등에 비해 소모 전력이 작고 수명이 길기 때문이다.

일반적으로 발광 소자는 다이오드 특성에 의해 DC전원에서만 구동할 수 있었다. 이에 종래의 발광 소자를 이용한 발광 장치는 그 사용이 제한적일 뿐 아니라, 현재 가정에서 사용하는 AC 220V의 전원에서 사용하기 위해서는 정류회로와 같은 별도의 회로를 포함하여야 한다. 이에 따라 발광 장치의 회로가 복잡해지고, 이의 제작 단가가 높아지게 되는 문제가 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위해 다수의 발광 셀을 직렬 또는 병렬 연결하여 AC전원에서도 구동할 수 있는 발광 소자에 관한 연구가 활발히 진행중이다.

도 1은 종래의 교류(AC) 전원에서 구동가능한 발광 소자의 회로도를 도시한 것이다.

도면을 참조하면, 종래 발광 소자(10)는 다수의 셀(1)이 직렬 접속된 발광 셀 어레이(2a, 2b)가 병렬 접속되어 교류 전원(3)에 연결된다. 두 개의 발광 셀 어레이(2a, 2b)는 서로 반대 극성으로 되도록 전원(3)에 연결되어, 전류의 방향에 따라 발광 셀 어레이(2a, 2b)가 번갈아가며 동작하기 때문에 교류 전원(3)에서도 충분히 사용이 가능하다.

대한민국 공개특허 제2005-0052474호에서는 절연기판 상에 복수의 GaN계 발광 소자가 형성되고, 상기 복수의 발광 소자가 모놀리식으로 직렬 접속된 발광 소자에 대해 개시되어 있다. 상기 복수의 발광 소자는 동수씩 2조로 나뉘어, 각 조의 발광 소자 어레이가 지그재그 형상으로 배치되고, 상기 복수의 발광 소자 사이의 접속은 에어 브리지 배선으로 형성된다. 이러한 발광 소자는 높은 구동전압으로 동작할 수 있는 장점이 있다.

그러나 상기와 같은 발광 소자는 발광 셀 어레이 내의 다수의 발광 셀이 직렬 연결되어 있다. 따라서, 다수의 발광 셀을 포함하는 발광 셀 어레이에서 하나의 발광 셀의 성능이 저하되는 경우, 양단에 인가되는 전류로 인해 전체적인 발광 셀 어레이의 성능이 저하되는 문제점이 있다.

또한, 발광 셀 어레이를 이루는 다수의 발광 셀 중 하나의 발광 셀의 고장 및 손상이나, 전기적 연결의 불량으로 인해 전체가 작동되지 않는 문제점이 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 단일 베이스 기판 상에서 다수개의 발광 셀을 직렬과 병렬을 혼합하여 연결함으로써, 발광 소자를 소형화하고 높은 전압에서도 구동가능하며, 일부 발광 셀의 손상으로 발광 소자 구동에 영향을 미치지 않고 안정적으로 발광할 수 있으며, 구동 수명을 향상시킬 수 있는 다수의 발광 셀이 어레이된 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위하여 단일 칩 내에 다수개의 발광 셀이 병렬 연결된 발광 셀 블록을 포함하고, 상기 발광 셀의 일부는 하나의 전류 흐름을 기준으로 순방향으로 배열되고 나머지는 역방향으로 배열된 것을 특징으로 하는 발광 소자를 제공한다. 상기 발광 셀 블록은 다수개가 직렬 연결될 수 있다.

상기 발광 셀 블록의 상기 발광 셀의 일부의 애노드는 제 1 연결 단자에 접속되고 캐소드는 제 2 연결 단자에 접속되며, 상기 발광 셀 블록의 상기 발광 셀의 나머지의 캐소드는 상기 제 1 연결 단자에 접속되고 애노드는 상기 제 2 연결 단자에 접속되는 것을 특징으로 한다.

애노드가 제 1 연결 단자에 접속되고 캐소드가 제 2 연결 단자에 접속된 발광 셀의 일부와, 캐소드가 상기 제 1 연결 단자에 접속되고 애노드가 상기 제 2 연결 단자에 접속된 발광 셀의 나머지의 개수가 동일한 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 상기 다수개의 발광 셀은 소정의 배선을 통해 연결될 수 있으며, 상기 소정의 배선은 브리지(Bridge) 공정 또는 스텝 커버(Step Cover) 등의 공정을 통해 형성될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 발광 소자에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 개념 회로도를 도시한 것이다.

도면을 참조하면, 발광 소자(1000)는 다수의 발광 셀(100)이 병렬 접속된 발광 셀 블록(200a, 200b)을 포함하고, 상기 발광 셀 블록(200a, 200b)은 소정의 전원 노드(N10, N20) 사이에 다수개가 직렬 연결되어 외부 교류 전원(300)에 접속된다. 상기 발광 셀 블록(200a, 200b)의 각각은 적어도 하나의 순방향 연결된 발광 셀(100-1, 100-2)과, 나머지의 역방향 연결된 발광 셀(100-(n-1), 100-n)을 포함한다. 이 때, 순방향과 역방향은 발광 셀 블록(200a, 200b)이 연결된 전원 노드(N10, N20) 사이의 전류 흐름을 지칭하는 것으로, 제 1 노드(N10)를 기준으로 제 1 노드(N10)로부터 제 2 노드(N20)로 전류가 흐르는 경우의 방향을 순방향으로 지칭하고, 제 2 노드(N20)로부터 제 1 노드(N10)로 전류가 흐르는 경우의 방향을 역방향으로 지칭한다. 즉, 제 1 발광 셀 블록(200a)의 순방향 연결된 적어도 하나의 발광 셀(100-1, 100-2)의 애노드는 제 1 연결 단자(401)에 공통적으로 접속되고, 캐소드는 제 2 연결 단자(402)에 공통적으로 접속된다. 제 1 발광 셀 블록(200a)의 역방향 연결된 나머지 발광 셀(100-(n-1), 100-n)의 캐소드는 제 1 연결 단자(401)에 공통 적으로 접속되고, 애노드는 제 2 연결 단자(402)에 공통적으로 접속된다. 또한 제 2 발광 셀 블록(200b)의 순방향 연결된 적어도 하나의 발광 셀(100-1, 100-2)의 애노드는 제 3 연결 단자(403)에 공통적으로 접속되고, 캐소드는 제 4 연결 단자(404)에 공통적으로 접속된다. 제 2 발광 셀 블록(200b)의 역방향 연결된 나머지 발광 셀(100-(n-1), 100-n)의 캐소드는 제 4 연결 단자(404)에 공통적으로 접속되고, 애노드는 제 3 연결 단자(403)에 공통적으로 접속된다.

이와 같이 본 발명의 발광 소자(1000)는 적어도 하나의 순방향 연결된 발광 셀(100-1, 100-2)과, 나머지의 역방향 연결된 발광 셀(100-(n-1), 100-n)이 병렬 연결된 발광 셀 블록(200a, 200b)이 다수개 직렬 접속된다.

도 2의 회로도에 따른 발광 소자(1000)의 동작을 살펴보면, 제 1 노드(N10)에 양(+)의 전압이 인가되고 제 2 노드(N20)에 음(-)의 전압이 인가되는 경우에 제 1 발광 셀 블록(200a)와 제 2 발광 셀 블록(200b)의 순방향 연결된 발광 셀(100-1, 100-2)들이 발광하게 된다. 반면 제 1 노드(N10)에 음(-)의 전압이 인가되고 제 2 노드(N20)에 양(+)의 전압이 인가되는 경우에 제 1 발광 셀 블록(200a)와 제 2 발광 셀 블록(200b)의 역방향 연결된 발광 셀(100-(n-1), 100-n)들이 발광하게 된다. 즉, 외부의 교류 전원(300)이 발광 소자에 인가되더라도 제 1 및 제 2 발광 셀 블록(200a, 200b)의 다수개의 발광 셀들이 교대로 발광하기 때문에 교류 전원(300)에서도 충분히 사용이 가능하다.

본 발명의 발광 소자(1000)는 단일 발광 셀(100)을 구동하기 위한 전압,전류와 발광 소자에 인가되는 교류 구동 전압에 따라 발광 소자(1000)를 구성하는 발광 셀(100)의 개수가 매우 다양할 수 있다. 상기 발광 셀 블록(200a, 200b)의 순방향 및 역방향 연결된 발광 셀의 개수는 한정되지 않으나, 발광 소자(1000)의 밝기의 변화를 최소화하기 위하여 순방향 연결된 발광 셀과 역방향 연결된 발광 셀의 총 개수가 동일한 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 따른 발광 소자(1000)는 병렬 연결된 다수개의 발광 셀을 포함하기 때문에, 하나의 발광 셀에 문제가 생기더라도 그 외의 발광 셀에 영향을 미치지 않아 안정적으로 발광할 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시한 바와 같은 종래 발광 소자에 있어서, 순방향으로 직렬 연결된 발광 셀 어레이의 일부 발광 셀이 손상되거나 발광 셀간의 연결이 불량한 경우, 교류 전압의 인가시 순방향으로 전류가 흐를 때 작동을 하지 않는 문제점이 있었다. 반면에 도 2에 도시된 본 발명의 발광 소자는 제 1 발광 셀 블록의 순방향 연결된 하나의 발광 셀에 문제가 발생하여도, 그 외의 순방향 연결된 다수 발광 셀에 의해 발광하기 때문에 일부 발광 셀의 손상에 의해 발광 소자의 성능이 저하되거나 발광하지 못하는 현상을 방지할 수 있다. 따라서 발광 소자의 안정적인 발광 특성을 기대할 수 있으며, 일부 셀의 연결 불량 및 손상에 의해 수명이 단축되는 현상을 막을 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 단위 발광 셀(100)의 단면도이다.

도면을 참조하면, 발광 셀(100)은 베이스 기판(20)과, 베이스 기판(20) 상에 순차적으로 적층된 n형 반도체층(30), 활성층(40), p형 반도체층(50) 및 투명 전극층(60)을 포함한다. 또한, n형 반도체층(30)의 노출된 영역 상에 형성된 n형 전극(미도시)과, 또는 투명 전극층(60) 상에 형성된 p형 전극(미도시)을 더 포함할 수 있다. 이 때, n형 전극 하부와 p형 전극 하부 각각에 n형 저항 접속막(미도시) 및 p형 저항 접속막(미도시)을 더 포함할 수 있으며, 투명 전극층(60)은 형성하지 않을 수도 있다.

상기에서 베이스 기판(20)은 발광 소자를 제작하기 위한 통상의 웨이퍼를 지칭하는 것으로, 본 실시예에서는 사파이어로 구성된 결정 성장 기판(20)을 사용한다. 즉, 상술한 다층의 구조는 결정 성장의 베이스 기판(20) 위에 에피택셜 성장을 통해 형성되기 때문이다.

상기 베이스 기판(20) 상에 결정 성장시 베이스 기판(20)과 후속층과의 격자 부정합을 줄이기 위한 버퍼층(미도시)을 더 포함할 수 있으며, 버퍼층은 반도체 재료인 GaN을 포함한다.

상기 n형 반도체층(30)은 전자가 생성되는 층으로서, n형 화합물 반도체층과 n형 클래드층으로 형성된다. 이 때, n형 화합물 반도체 층은 n형 불순물이 도핑되어 있는 GaN을 사용한다. 상기 p형 반도체층(50)은 전공이 생성되는 층으로서, p형 클래드층과 p형 화합물 반도체층으로 형성된다. 이 때, p형 화합물 반도체층은 p형 불순물이 도핑되어 있는 AlGaN을 사용한다.

상기 활성층(40)은 소정의 밴드 갭과 양자 우물이 만들어져 전자 및 정공이 재결합되는 영역으로서, InGaN을 포함하여 이루어진다. 또한, 활성층(40)을 이루는 물질의 종류에 따라 전자 및 전공이 결합하여 발생하는 발광 파장이 변화된다. 따라서, 목표로 하는 파장에 따라 활성층(40)에 포함되는 반도체 재료를 조절하는 것이 바람직하다.

상기 투명 전극층(60)은 p형 전극을 통해 입력되는 전압을 p형 반도체층(50)에 균일하게 전달하는 역할을 한다. 또한, 상기 n형 반도체층(30)의 노출된 영역과 투명 전극층(60) 상에 형성되는 n형 전극과 p형 전극은 발광 셀(100) 간을 금속 배선을 통해 전기적으로 연결하기 위한 것으로, Ti/Au의 적층 구조로 형성할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 발광 셀(100)은 베이스 기판(20) 상에 순차적으로 형성된 수평 타입의 발광 칩을 지칭하는 것으로, 본 발명에서는 하나의 발광 칩을 이용하여 하나의 발광 소자를 제작하지 않고, 다수개의 발광 칩을 이용하여 하나의 발광 소자를 형성하기 때문에 종래의 발광 칩을 발광 셀(100)로 표기하였다.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 발광 소자의 제조 공정을 설명하기 위한 단면도이다. 본 발명은 단일 베이스 기판 상에서 다수개의 발광 셀을 전기적으로 연결하여 발광 소자를 소형화하고 발광 소자의 제조 공정을 단순화할 수 있는 발광 소자를 제조한다.

도 4a를 참조하면, 베이스 기판(20) 상에 n형 반도체층(30), 활성층(40) 및 p형 반도체층(50)을 순차적으로 형성한다. 상기 베이스 기판(20) 상에 결정 성장시 베이스 기판(20)과 후속층들의 격자 부정합을 줄이기 위한 버퍼층(미도시)을 더 형성할 수도 있다.

상술한 물질층들은 유기금속 화학 증착법(MOCVD; Metal Organic Chemical Vapor Deposition), 화학 증착법(CVD; Chemical Vapor Deposition), 플라즈마 화학 증착법(PCVD; Plasma-enhanced Chemical Vapor Deposition), 분자선 성장법(MBE; Molecular Beam Epitaxy), 수소화물 기상 성장법(HVPE; Hydride Vapor Phase Epitaxy) 등을 포함한 다양한 증착 및 성장 방법을 통해 형성된다.

이후, 도 4b에 도시한 바와 같이 소정의 식각 공정을 통해 p형 반도체층(50) 및 활성층(40)의 일부를 제거하여 n형 반도체층(30)의 일부를 노출하고, 베이스 기판(20) 상에 다수 개의 발광 셀(100)을 형성하기 위하여 노출된 n형 반도체층(30)의 소정 영역을 베이스 기판(20)이 노출되도록 제거한다. 또한, p형 반도체층(50) 상에 투명 전극층(60)을 형성한다. 이는 상술한 바에 한정되지 않고, 공정상 편의를 위해 다양하게 변경될 수 있다. 예를 들어, 먼저 p형 반도체층(50) 상에 투명 전극층(60)을 형성하고 베이스 기판(20) 상에 다수 개의 발광 셀(100)을 형성하기 위해 베이스 기판(20)의 소정 영역이 노출되도록 투명 전극층(60), p형 반도체층(50), 활성층(40) 및 n형 반도체층(30)을 제거한 후, 소정의 투명 전극층(60), p형 반도체층(50)과 활성층(40)의 일부를 제거하여 n형 반도체층(30)의 일부를 노출시킬 수도 있다. 이 때 습식, 건식 식각 공정을 실시할 수 있다.

도 4c를 참조하면, 소정의 배선 형성 공정을 통해 인접한 발광 셀(100) 간을 전기적으로 연결한다. 예를 들어, 일 발광 셀의 노출된 n형 반도체층(30)과 이와 인접한 다른 일 발광 셀의 투명 전극층(60)을 배선으로 연결한다. 도면에는 다수개의 직렬 연결된 발광 셀 들의 단면을 도시한 것으로, 본 발명에 따른 발광 소자의 병렬 연결 및 연결 패드에의 연결시 상기와 마찬가지로 소정의 배선을 통해 전기 연결된다. 이 때 브리지(Bridge) 공정 또는 스텝 커버(Step Cover) 등의 공정을 통해 각기 인접한 발광 셀을 전기적으로 연결하는 도전성 배선(70)을 형성한다.

상술한 브리지 공정은 에어브리지 공정이라고도 하며, 서로 연결할 칩 간에 포토 공정을 이용해 감광액을 도포하고 현상하여 감광막 패턴을 형성하고, 그 위에 금속 등의 물질을 진공 증착 등의 방법으로 먼저 박막으로 형성하고, 다시 그 위에 전기 도금(electroplating), 무전해 도금(electroplating) 또는 금속 증착 등의 방법으로 금을 포함하는 도전성 물질을 일정 두께로 도포한다. 이후, 솔벤트 등의 용액으로 감광막 패턴을 제거하면 도전성 물질의 하부는 다 제거되고 브리지 형태의 도전성 물질만이 공간에 형성된다.

또한, 스텝 커버 공정은 서로 연결할 칩 간에 포토 공정을 이용해 감광액을 도포하고, 현상하여 서로 연결될 부분만을 남기고 다른 부분은 감광막 패턴으로 뒤덮고, 그 위에 전기 도금, 무전해 도금 또는 금속 증착 등의 방법으로 금을 포함하는 도전성 물질을 일정 두께로 도포한다. 이어서, 솔벤트 등의 용액으로 감광막 패턴을 제거하면 도전성 물질이 덮힌 이외의 부분은 다 제거되고 도전성 물질이 덮힌 부분 만이 남아 연결할 칩 사이를 전기적으로 연결시키는 역할을 하게 된다.

상기의 배선(70)으로는 금속뿐만 아니라 전도성을 갖는 모든 물질들을 사용할 수 있다.

또한, 별도의 와이어를 통한 전기 연결을 위해 베이스 기판(20)의 일 가장자리에 제 1 본딩 패드(500)를 형성하고, 다른 가장자리에 제 2 본딩 패드(600)를 형성한다. 상기 제 1 및 제 2 본딩 패드(500, 600)는 전기 전도성이 우수한 금속을 사용한다. 이는 스크린 인쇄 방법으로 형성하거나, 소정의 마스크 패턴을 이용한 증착 공정을 통해 형성한다.

상술한 본 발명의 발광 소자의 제조는 일 실시예일뿐 이에 한정되지 않고, 다양한 공정과 제조 방법이 소자의 특성 및 공정의 편의에 따라 변경되거나 추가 될 수 있다. 즉, 앞서 언급한 수평형의 발광 셀 뿐만 아니라 수직형의 발광 셀을 연결하여 발광 소자를 제작할 수 있다.

도 5는 도 2에 도시된 발광 소자를 실제로 구현한 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 평면도를 도시한 것이다.

본 실시예는 직렬 연결된 다수개의 발광 셀 블록(200a, 200b, 200c, 200d)을 포함하며, 각 발광 셀 블록(200a, 200b, 200c, 200d)은 병렬 연결된 다수개의 발광 셀(100)들을 포함한다. 도면을 참조하면, 2개의 본딩 패드(500, 600) 사이에 24개의 발광 셀(100)들이 6× 4의 행렬(matrix) 형태로 배열되고, 연결 패드(701, 702, 703) 및 소정의 배선(70)을 통해 4개의 발광 셀 블록(200a, 200b, 200c, 200d)이 직렬 연결되고 각 발광 셀 블록(200a, 200b, 200c, 200d)의 발광 셀(100)은 순방향 또는 역방향으로 병렬 연결되어 있다. 이 때, 순방향과 역방향은 발광 소자의 전류 흐름을 지칭하는 것으로, 제 1 본딩 패드(500)를 기준으로 제 1 본딩 패드(500)로부터 제 2 본딩 패드(600)로 전류가 흐르는 경우의 방향을 순방향으로 지칭하고, 제 2 본딩 패드(600)로부터 제 1 본딩 패드(500)로 전류가 흐르는 경우의 방향을 역방향으로 지칭한다.

제 1 발광 셀 블록(200a)은 제 1 본딩 패드(500)와 제 1 연결 패드(701) 사이에 소정의 배선(70)을 통해 순방향 병렬 연결된 3개의 발광 셀(100)과, 역방향 병렬 연결된 3개의 발광 셀(100)을 포함한다. 마찬가지로 제 2 발광 셀 블록(200b) 은 제 1 연결 패드(701)와 제 2 연결 패드(702) 사이에 소정의 배선(70)을 통해 순방향 병렬 연결된 3개의 발광 셀(100)과, 역방향 병렬 연결된 3개의 발광 셀(100)을 포함하고, 제 3 발광 셀 블록(200c)은 제 2 연결 패드(702)와 제 3 연결 패드(703) 사이에 소정의 배선(70)을 통해 순방향 병렬 연결된 3개의 발광 셀(100)과, 역방향 병렬 연결된 3개의 발광 셀(100)을 포함한다. 또한 제 4 발광 셀 블록(200d)은 제 3 연결 패드(703)와 제 2 본딩 패드(600) 사이에 소정의 배선(70)을 통해 순방향 병렬 연결된 3개의 발광 셀(100)과, 역방향 병렬 연결된 3개의 발광 셀(100)을 포함한다.

본 실시예는 발광 셀 블록(200a, 200b, 200c, 200d)의 인접한 발광 셀(100)들이 순방향과 역방향 발광 셀이 교대로 병렬 접속되도록 하였으나, 발광 셀(100)들의 개수 및 배열은 이에 한정되지 않고 다양하게 구성할 수 있다.

본 실시예에 따른 발광 소자의 제조를 위해 상기 언급한 바와 같이 베이스 기판(20) 상에 다수개의 발광 셀(100)을 형성하고, 기판(20)의 양 측에 제 1 및 제 2 본딩 패드(500, 600)를, 각 발광 셀 블록(200a, 200b, 200c, 200d)들의 사이에 연결 패드(701, 702, 703)를 형성한다. 또한, 소정의 브리지 공정 또는 스텝 커버 등의 공정을 통해 각 발광 셀 블록(200a, 200b, 200c, 200d)의 발광 셀(100)들을 병렬 연결하는 소정의 배선(70)을 형성하여 발광 소자를 제작할 수 있다.

이러한 본 실시예는 제 1 및 제 2 본딩 패드(500, 600)를 통해 외부의 교류 전원이 인가되며, 제 1 내지 제 4 발광 셀 블록(200a, 200b, 200c, 200d)의 다수개의 발광 셀(100)들이 번갈아 가면서 발광하기 때문에 교류전원에서도 충분히 사용 이 가능하다.

또한 본 실시예는 다수개의 발광 셀이 병렬 연결되어 있기 때문에, 일부 발광 셀에 문제가 생기더라도 그 외의 발광 셀은 변함없이 전류를 인가받을 수 있으므로 안정적으로 발광할 수 있다. 예를 들어, 제 1 발광 셀 블록(200a)의 순방향 연결된 하나의 발광 셀(100)이 손상된다 하여도, 그 외의 순방향 연결된 발광 셀(100)에 의해 발광하기 때문에 일부 발광 셀의 손상에 의해 성능이 저하되거나 발광하지 못하는 현상을 방지할 수 있다. 따라서 발광 소자의 안정적인 발광 특성을 기대할 수 있으며, 일부 셀의 연결 불량 및 손상에 의해 수명이 단축되는 현상을 막을 수 있다.

도 6는 도 2에 도시된 발광 소자를 실제로 구현한 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 개념도를 도시한 것이다.

본 실시예는 상기 일실시예와 마찬가지로 직렬 연결된 다수개의 발광 셀 블록(200)을 포함하고 각 발광 셀 블록(200)은 병렬 연결된 다수개의 발광 셀(100)들을 포함하며, 단지 별도의 연결 패드 형성 없이 소정의 배선(70)을 통해 연결한다.

도면을 참조하면, 2개의 본딩 패드(500, 600) 사이에 30개의 발광 셀(100)들이 6× 5의 행렬 형태로 배열되고, 소정의 배선(70)을 통해 5개의 발광 셀 블록(200)이 직렬 연결되고 각 발광 셀 블록(200)의 발광 셀(100)들은 순방향 또는 역방향으로 병렬 연결되어 있다. 상기 배선(70)은 소정의 브리지 공정 또는 스텝 커버 등의 공정을 통해 형성된다. 이는 별도의 연결 패드의 형성 없이 배선(70)을 통해 연결함으로써 상기 일실시예에 비해 기판(20) 상의 면적을 적게 차지하며 효율 적으로 활용할 수 있는 장점이 있다.

이러한 본 실시예는 제 1 및 제 2 본딩 패드(500, 600)를 통해 외부의 교류 전원이 인가되며, 5개의 발광 셀 블록(200)의 다수개의 발광 셀(100)들이 번갈아 가면서 발광하기 때문에 교류전원에서도 충분히 사용이 가능하다.

또한 본 실시예는 다수개의 발광 셀이 병렬 연결되어 있기 때문에, 일부 발광 셀에 문제가 생기더라도 그 외의 발광 셀은 변함없이 전류를 인가받을 수 있으므로 안정적으로 발광할 수 있다. 따라서 발광 소자의 안정적인 발광 특성을 기대할 수 있으며, 일부 셀의 연결 불량 및 손상에 의해 수명이 단축되는 현상을 막을 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

본 발명의 발광 소자는 단일 베이스 기판 상에서 다수개의 발광 셀을 전기적으로 연결하여 발광 소자를 소형화할 수 있고, 발광 소자의 제조 공정을 단순화할 수 있는 장점이 있다. 또한, 다수의 발광 셀이 연결되어 가정용에서 사용하는 고전압에서도 동작이 가능한 발광 소자를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 발광 소자는 다수개의 발광 셀을 직렬과 병렬을 혼합하여 연결함으로써, 일부 발광 셀의 손상이 일어난다 해도 발광 소자의 구동에 영향을 미치지 않고 안정적으로 발광할 수 있으며, 신뢰성 및 수명의 향상을 기대할 수 있다.

Claims

단일 칩 내에 다수개의 발광 셀이 브리지(Bridge) 공정 또는 스텝 커버(Step Cover) 공정으로 형성된 배선을 통해 병렬 연결된 발광 셀 블록을 포함하고,

상기 발광 셀의 일부는 하나의 전류 흐름을 기준으로 순방향으로 배열되고 나머지는 역방향으로 배열된 것을 특징으로 하는 발광 소자.
청구항 1에 있어서,

상기 발광 셀 블록은 다수개가 직렬 연결되는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

상기 발광 셀 블록의 상기 발광 셀의 일부의 애노드는 제 1 연결 단자에 접속되고 캐소드는 제 2 연결 단자에 접속되며, 상기 발광 셀 블록의 상기 발광 셀의 나머지의 캐소드는 상기 제 1 연결 단자에 접속되고 나머지 애노드는 상기 제 2 연결 단자에 접속되는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
청구항 3에 있어서,

애노드가 제 1 연결 단자에 접속되고 캐소드가 제 2 연결 단자에 접속된 발광 셀의 일부와, 캐소드가 상기 제 1 연결 단자에 접속되고 애노드가 상기 제 2 연결 단자에 접속된 발광 셀의 나머지의 개수가 동일한 것을 특징으로 하는 발광 소 자.
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