KR102252477B1

KR102252477B1 - 발광소자 및 이를 포함하는 발광소자 패키지

Info

Publication number: KR102252477B1
Application number: KR1020140100288A
Authority: KR
Inventors: 최정현
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2014-08-05
Filing date: 2014-08-05
Publication date: 2021-05-17
Anticipated expiration: 2034-08-05
Also published as: KR20160016346A

Abstract

실시예는 제1 도전형 반도체층과 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광 구조물; 상기 제2 도전형 반도체층의 하부에 배치되는 제2 도전층; 절연층을 사이에 두고 상기 제2 도전층의 하부에 배치되는 제1 도전층; 상기 제1 도전층으로부터 상기 제2 도전층과 제2 도전형 반도체층과 활성층을 관통하고, 상기 제1 도전형 반도체층의 일부에까지 형성된 관통 전극들; 상기 제1 도전층의 하부에 배치되는 도전성 지지 기판; 및 상기 제2 도전층의 가장 자리 영역에서, 상기 제2 도전형 반도체층의 가장 자리와 대응하여 배치되는 제2 전극을 포함하는 발광소자를 제공한다.

Description

발광소자 및 이를 포함하는 발광소자 패키지{LIGHT EMITTIMNG DEVICE AND LIGHT EMITTING DEVICE INCLUDING THE SAME}

실시예는 발광소자에 관한 것이다.

GaN, AlGaN 등의 3-5 족 화합물 반도체는 넓고 조정이 용이한 밴드 갭 에너지를 가지는 등의 많은 장점으로 인해 광 전자 공학 분야(optoelectronics)와 전자 소자를 위해 등에 널리 사용된다.

특히, 반도체의 3-5족 또는 2-6족 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 있으며, 형광 물질을 이용하거나 색을 조합함으로써 효율이 좋은 백색 광선도 구현이 가능하며, 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저소비전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경친화성의 장점을 가진다.

따라서, 광 통신 수단의 송신 모듈, LCD(Liquid Crystal Display) 표시 장치의 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 신호등에까지 응용이 확대되고 있다.

발광 소자는 제1 도전형 반도체층과 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광구조물이 형성되고, 제1 도전형 반도체층과 제2 도전형 반도체층 상에 각각 제1 전극과 제2 전극이 배치된다. 발광 소자는 제1 도전형 반도체층을 통해서 주입되는 전자와 제2 도전형 반도체층을 통해서 주입되는 정공이 서로 만나서 활성층을 이루는 물질 고유의 에너지 밴드에 의해서 결정되는 에너지를 갖는 빛을 방출한다. 활성층에서 방출되는 빛은 활성층을 이루는 물질의 조성에 따라 다를 수 있으며, 청색광이나 자외선(UV) 또는 심자외선(Deep UV) 등일 수 있다.

도 1은 종래의 발광소자를 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 수직형 발광소자는 제2 전극(136) 위에, 제1 도전형 반도체층(122)과 활성층(124) 및 제2 도전형 반도체층(126)을 포함하는 발광 구조물(120)이 배치되고, 상기 제1 도전형 반도체층(122) 상에 제1 전극(132)이 배치된다.

수직형 발광소자는 상부 방향으로 방출되는 광량이 대부분인데, 도 1에서 활성층(124)에서 방출된 빛이 방출될 때 제1 전극(132)에 의하여 일부가 반사되어 광추출 효율이 저하될 수 있다.

실시예는 발광소자의 광추출 효율과 발광효율을 향상시키고자 한다.

절연층은, 상기 관통 전극의 둘레에 연장되어 배치될 수 있다.

제2 전극은, 상기 제2 도전형 반도체층의 가장 자리를 둘러싸고 배치될 수 있다.

관통 전극들은 상기 제1 도전형 반도체층과 접촉하는 영역에 요철이 형성될 수 있다.

제1 도전형 반도체층 상에, 상기 관통 전극들과 대응되어 패턴이 형성될 수 있다.

패턴은 요부들과 철부들을 포함하고, 상기 철부들은 상기 관통 전극들과 대응될 수 있다.

철부는 상기 관통 전극들의 사이에 배치될 수 있다.

요부들과 철부들의 표면에 요철이 형성될 수 있다.

철부의 폭은 상기 관통 전극의 폭보다 넓을 수 있다.

다른 실시예는 홈이 형성된 도전성 기판; 및 상기 도전성 기판의 홈에 적어도 일부가 삽입되어 배치되는 상술한 발광소자를 포함하고, 상기 발광소자의 측면 중 적어도 일부와 바닥면이 상기 도전성 기판에 결합된 발광소자 패키지를 제공한다.

본 실시예들에 따른 발광소자들은 제1 도전형 반도체층에 제1 도전층으로부터 연결된 관통 전극이 전영역에 고르게 배치되어, 제1 도전형 반도체층의 전 영역에 고르게 전류가 공급되고, 따라서 발광 구조물의 전 영역에서 전자와 정공의 결합이 원활하게 이루어져서 발광 효율이 향상될 수 있다.

도 1은 종래의 발광소자를 나타낸 도면이고,
도 2는 발광소자의 제1 실시예를 나타낸 도면이고,
도 3은 발광소자의 제2 실시예를 나타낸 도면이고,
도 4는 도 3의 발광 구조물을 상세히 나타낸 도면이고,
도 5a 및 도 5b는 도 2 및 도 3의 발광소자의 상면도이고,
도 6은 발광소자 패키지의 일실시예를 나타낸 도면이고,
도 7은 발광 소자가 배치된 영상표시장치의 일 실시예를 나타낸 도면이고,
도 8은 발광 소자 패키지가 배치된 조명장치의 일 실시예를 나타낸 도면이다.

이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

본 발명에 따른 실시예의 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)”으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향 뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.

실시예들에 따른 발광소자는 수직형 발광소자이되, 제1 도전형 반도체층에 전류를 공급하는 제1 전극이 발광 구조물의 하부에 배치되어 발광 구조물 상부로 방출되는 빛의 반사량을 줄일 수 있으며, 제1 전극은 제2 도전형 반도체층과 활성층을 관통하여 제1 도전형 반도체층에 전기적으로 연결될 수 있다.

도 2는 발광소자의 제1 실시예를 나타낸 도면이다.

본 실시예에 따른 발광소자(200a)는 발광 구조물(220)의 하부에 제2 도전층(236)이 배치되고, 제2 전극의 하부에는 절연층(285)과 제1 도전층(232)이 배치되며, 제1 도전층(232)으로부터 연장된 관통 전극(233)이 발광 구조물(220) 내의 제2 도전형 반도체층(222)과 전기적으로 접촉할 수 있다. 그리고, 제2 도전층(236)의 가장 자리 영역에서 제2 전극(236a, 236b)이 발광 구조물(220)의 가장 자리와 대응하여 배치될 수 있다.

발광 구조물(220)은 제1 도전형 반도체층(222)과 활성층(224) 및 제2 도전형 반도체층(226)을 포함하여 이루어진다.

제1 도전형 반도체층(222)은 Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제1 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 제1 도전형 반도체층(222)은 Al_xIn_yGa_(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질, AlGaN, GaN, InAlGaN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다.

제1 도전형 반도체층(222)이 n형 반도체층인 경우, 제1 도전형도펀트는 Si, Ge, Sn, Se, Te 등과 같은 n형 도펀트를 포함할 수 있다. 제1 도전형 반도체층(222)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.

활성층(224)은 제1 도전형 반도체층(222)과 제2 도전형 반도체층(226) 사이에 배치되며, 단일 우물 구조(Double Hetero Structure), 다중 우물 구조, 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물(MQW:Multi Quantum Well) 구조, 양자점 구조 또는 양자선 구조 중 어느 하나를 포함할 수 있다.

활성층(224)은 Ⅲ-Ⅴ족 원소의 화합물 반도체 재료를 이용하여 우물층과 장벽층, 예를 들면 AlGaN/AlGaN, InGaN/GaN, InGaN/InGaN, AlGaN/GaN, InAlGaN/GaN, GaAs(InGaAs)/AlGaAs, GaP(InGaP)/AlGaP 중 어느 하나 이상의 페어 구조로 형성될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 이때, 우물층은 장벽층의 에너지 밴드 갭보다 작은 에너지 밴드 갭을 갖는 물질로 형성될 수 있다.

제2 도전형 반도체층(226)은 반도체 화합물로 형성될 수 있다. 제2 도전형 반도체층(226)은 Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 제2 도전형 반도체층(226)은 예컨대, In_xAl_yGa₁ _-x- _yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질, AlGaN, GaNAlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다.

제2 도전형 반도체층(226)이 p형 반도체층인 경우, 제2 도전형 도펀트는 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등과 같은 p형 도펀트일 수 있다. 제2 도전형 반도체층(226)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.

도시되지는 않았으나, 활성층(224)과 제2 도전형 반도체층(226)의 사이에는 전자 차단층(Electron blocking layer)가 배치될 수 있다. 전자 차단층은 초격자(superlattice) 구조로 이루어질 수 있는데, 초격자는 예를 들어 제2 도전형 도펀트로 도핑된 AlGaN이 배치될 수 있고, 알루미늄의 조성비를 달리하는 GaN이 층(layer)을 이루어 복수 개 서로 교번하여 배치될 수도 있다.

제1 도전형 반도체층(222)의 표면이 도시된 바와 같이 요철을 이루어 광추출 효율을 향상시킬 수 있다.

제2 도전형 반도체층(226)의 하부에는 제2 도전층(236)이 배치될 수 있다. 제2 도전층(236)은 제2 도전형 반도체층(226)과 면접촉하며 배치되되, 관통 전극(233)이 형성된 영역에서는 그러하지 않을 수 있다. 그리고, 제2 도전층(236)의 가장 자리는 제2 도전형 반도체층(226)의 가장 자리보다 더 외곽에 배치될 수 있는데, 제2 전극 패드(236a, 236b)가 배치될 영역을 확보하기 위함이다.

제2 전극(236)은 도전성 물질로 이루어질 수 있고, 상세하게는 금속으로 이루어질 수 있으며, 보다 상세하게는 은(Ag), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 금(Au) 중 적어도 하나를 포함하여 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있다.

발광 구조물(220)의 둘레에는 패시베이션층(280)이 형성될 수 있는데, 패시베이션층(280)은 절연물질로 이루어질 수 있으며, 절연물질은 비전도성인 산화물이나 질화물로 이루어질 수 있다. 일 예로서, 패시베이션층(280)은 실리콘 산화물(SiO₂)층, 산화 질화물층, 산화 알루미늄층으로 이루어질 수 있다.

패시베이션층(280)은 발광 구조물(200)의 둘레와, 상술한 제2 도전형 반도체층(226)의 가장 자리보다 더 외곽에 배치된 제2 도전층(236)의 가장 자리 상에도 배치될 수 있다. 제2 도전층(236)의 가장 자리 상에 배치된 패시베이션층(280)은 제2 전극 패드(236a, 236b)가 형성된 영역에서는 오픈(open)될 수 있다.

제2 도전층(236)의 하부에는 절연층(285)을 사이에 두고 제1 도전층(232)이 배치될 수 있으며, 제1 도전층(232)은 도전성 물질로 이루어질 수 있고, 상세하게는 금속으로 이루어질 수 있으며, 보다 상세하게는 은(Ag), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 금(Au) 중 적어도 하나를 포함하여 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있다.

제1 전극(232)으로부터 상부로 연장되어 복수 개의 관통 전극(233)들이 배치되는데, 관통 전극(233)들은 절연층(285)과 제2 전극(236)과 제2 도전형 반도체층(226)과 활성층(234)을 관통하고, 제1 도전형 반도체층(222)의 일부에까지 연장되어, 관통 전극(233)의 상부면이 제1 도전형 반도체층(222)과 면접촉할 수 있다.

각각의 관통 전극(233)의 단면은 원형이거나 다각형일 수 있다. 상술한 절연층(285)은 관통 전극(233)의 둘레에 연장되어 배치되어, 관통 전극(233)을 제2 도전층(226), 제2 도전형 반도체층(226) 및 활성층(224)과 전기적으로 절연시킬 수 있다.

제1 도전층(232)의 하부에는 오믹층(240)이 배치될 수 있다.

오믹층(240)은 약 200 옹스트롱의 두께일 수 있다. 오믹층(240)은 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-GaZnO), IGZO(In-GaZnO), 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.

오믹층의 하부에는 반사 전극으로 작용할 수 있는 반사층(250)이 배치될 수 있다. 반사층(250)은 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 은(Ag), 니켈(Ni), 백금(Pt), 로듐(Rh), 혹은 Al이나 Ag이나 Pt나 Rh를 포함하는 합금을 포함하는 금속층으로 이루어질 수 있다. 알루미늄이나 은 등은 활성층(224)에서 도 2의 하부 방향으로 진행한 빛을 효과적으로 반사하여 반도체 소자의 광추출 효율을 크게 개선할 수 있다.

반사층(250)의 폭은 오믹층(240)의 폭보다 좁을 수 있으며, 반사층(250)의 하부에는 채널층(260)이 배치될 수 있다. 채널층(260)의 폭은 반사층(250)의 폭보다 커서 반사층(250)을 감싸며 배치될 수 있다. 채널층(260)은 도전성 물질로 이루어질 수 있으며, 예를 들면 금(Au)이나 주석(Sn)으로 이루어질 수 있다.

도전성 지지 기판(support substrate, 270)은 금속 또는 반도체 물질 등 도전성 물질로 형성될 수 있다. 전기 전도도 내지 열전도도가 우수한 금속을 사용할 수 있고, 반도체 소자 작동시 발생하는 열을 충분히 발산시킬 수 있어야 하므로 열 전도도가 높은 물질(ex. 금속 등)로 형성될 수 있다. 예를 들어, 몰리브덴(Mo), 실리콘(Si), 텅스텐(W), 구리(Cu) 및 알루미늄(Al)로 구성되는 군으로부터 선택되는 물질 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있으며, 또한, 금(Au), 구리합금(Cu Alloy), 니켈(Ni), 구리-텅스텐(Cu-W), 캐리어웨이퍼(예: GaN, Si, Ge, GaAs, ZnO, SiGe, SiC, SiGe, Ga₂O₃ 등) 등을 선택적으로 포함할 수 있다.

상기 지지 기판(270)은 전체 질화물 반도체에 휨을 가져오지 않으면서, 스크라이빙(scribing) 공정 및 브레이킹(breaking) 공정을 통하여 별개의 칩으로 잘 분리시키기 위한 정도의 기계적 강도를 가지기 위하여 50 내지 200 마이크로 미터의 두께로 이루어질 수 있다.

도시되지는 않았으나, 접합층(236) 채널층(260)과 도전성 지지 기판(270)을 결합하는데, 금(Au), 주석(Sn), 인듐(In), 알루미늄(Al), 실리콘(Si), 은(Ag), 니켈(Ni) 및 구리(Cu)로 구성되는 군으로부터 선택되는 물질 또는 이들의 합금으로 형성할 수 있다.

본 실시예에 따른 발광소자(200a)에서 제1 도전층(236)으로부터 관통 전극(233)을 통하여 제1 도전형 반도체층(222)의 전체 영역에 고루 전류가 공급되며, 제2 전극(236)과 면접촉하는 제2 도전형 반도체층(226)에도 전류가 전체 영역에 전류가 고루 공급될 수 있다. 또한, 전극 패드(236a, 236b)가 발광 구조물(220)의 둘레에서 제2 도전층(236)의 상부에 배치되어, 제2 도전층(236)의 전체 영역에 고루 전류가 공급될 수 있다. 따라서, 제1 도전형 반도체층(222)을 통해서 주입되는 전자와 제2 도전형 반도체층(226)을 통해서 주입되는 정공이 활성층(224) 내에서 결합하는 빈도가 증가하여, 활성층(224)으로부터 방출되는 광량이 증가할 수 있다.

도 3은 발광소자의 제2 실시예를 나타낸 도면이다.

본 실시예에 따른 발광소자(200b)는 도 2의 실시예와 유사하되, 제1 도전형 반도체층(222)에 패턴이 형성되는 차이점이 있다. 패턴은 제1 도전형 반도체층(222)의 표면에 요부(concave)와 철부(convex)가 형성되어 이루어지며, 철부들은 상술한 관통 전극(233)과 대응하며 배치되고, 요부들은 관통 전극(233) 사이의 영영과 대등하며 형성될 수 있다.

도 4는 도 3의 발광 구조물을 상세히 나타낸 도면이다.

관통 전극(233)이 제1 도전형 반도체층(222)과 접촉하는 영역(C)에는 요철이 형성될 수 있다.

관통 전극(233)과 대응하여 제1 도전형 반도체층(222)의 표면에 철부가 형성되고, 관통 전극(233)들 사이의 영역과 대응하여 제1 도전형 반도체층(222)의 표면에 요부가 형성될 수 있다. 이때, 요부와 철부들의 표면(B, A)에도 각각 요철이 형성될 수 있다.

제1 도전형 반도체층(222)의 표면의 요부와 철부로 이루어지는 패턴은 규칙성을 가지나, 각각의 요부와 철부의 표면에 형성되는 요철은 불규칙한 러프니스(roughness)일 수 있다.

도 4에서 철부의 폭은 관통 전극(233)의 폭보다 클 수 있다. 보다 상세하게는, 관통 전극(233)의 표면의 제1 폭(W₂₁)은 관통 전극(233)이 제1 도전층(232)과 접촉하는 영역의 제2 폭(W₂₂)보다 작을 수 있고, 철부의 표면의 제1 폭(W₁₁)은 인접한 요부의 표면에 대응하는 높이에서의 철부의 제2 폭(W₁₂)보다 작을 수 있다.

그리고, 관통 전극(233)의 표면의 제1 폭(W₂₁)보다 철부의 표면의 제1 폭(W₁₁)이 더 넓을 수 있고, 관통 전극(233)이 제1 도전층(232)과 접촉하는 영역의 제2 폭(W₂₂)보다 인접한 요부의 표면에 대응하는 높이에서의 철부의 제2 폭(W₁₂)이 더 넓을 수 있다.

도 5a 및 도 5b는 도 2 및 도 3의 발광소자의 상면도이다.

도 5a에서 제1 도전형 반도체층(222)의 하부에 관통 전극(233)들이 배치되는데, 각각의 관통 전극(233)의 둘레에는 절연층(285)이 배치된다. 관통 전극(233)과 절연층(285)은 제1 도전형 반도체층(222)의 하부에 배치되어 상면도에서 보이지 않을 수 있으나, 이해의 편의를 위하여 도시하고 있다.

패시베이션층(280)보다 외부에 제2 전극(236a, 236b)이 배치된다. 'D' 영역에 배치된 제2 전극(236b)은 폭이 다른 영역에 배치된 제2 전극(236a)보다 큰데, 와이어가 본딩될 영역일 수 있다.

도 5b에 도시된 상면도는 제2 도전형 반도체층(222)의 표면의 'B' 영역에 요부가 배치되며, 상술한 요부는 관통 전극(233) 들의 사이에 배치될 수 있다.

상술한 실시예들에 따른 발광소자(200a, 200b)들은 제1 도전형 반도체층(222)에 제1 도전층(232)으로부터 연결된 관통 전극(233)이 전영역에 고르게 배치되어, 제1 도전형 반도체층(222)의 전 영역에 고르게 전류가 공급되고, 따라서 발광 구조물(220)의 전 영역에서 전자와 정공의 결합이 원활하게 이루어져서 발광 효율이 향상될 수 있다.

도 6은 발광소자 패키지의 일실시예를 나타낸 도면이다.

본 실시예에 따른 발광소자 패키지는 도전성 기판(300)에 홈이 형성되고, 상술한 홈에 상술한 실시예들에 따른 발광소자(200b)가 배치될 수 있다. 발광소자(200b)의 측면 중 적어도 일부와 바닥면은 도전성 기판(300)에 결합될 수 있는데, 솔더(310, solder) 등으로 결합될 수 있다.

도전성 기판(300)의 상부면에는 유전층(320)이 배치되고, 유전층(320)의 상부에는 본딩을 위한 패드(330)가 배치되어, 발광소자(200b)의 하나의 전극과 와이어(340)로 본딩될 수 있다. 그리고, 발광소자(200b)의 다른 전극은 도전성 기판(300)과 결합되며 전기적으로 연결될 수 있다.

발광소자(200b)의 둘레에는 몰딩부(350)가 형성되는데, 몰딩부(350)는 발광소자(200b)를 보호하고 발광소자(350)로부터 방출되는 광의 경로를 변경할 수 있다.

상술한 발광 소자 패키지에는 발광 소자가 하나 또는 복수 개로 탑재할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.

이하에서는 상술한 발광 소자 패키지가 배치된 조명 시스템의 일실시예로서, 영상표시장치와 조명장치를 설명한다.

도 7은 발광 소자 패키지를 포함하는 영상표시장치의 일실시예를 나타낸 도면이다.

도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 영상표시장치(500)는 광원 모듈과, 바텀 커버(510) 상의 반사판(520)과, 상기 반사판(520)의 전방에 배치되며 상기 광원모듈에서 방출되는 빛을 영상표시장치 전방으로 가이드하는 도광판(540)과, 상기 도광판(540)의 전방에 배치되는 제1 프리즘시트(550)와 제2 프리즘시트 (560)와, 상기 제2 프리즘시트(560)의 전방에 배치되는 패널(570)과 상기 패널 (570)의 전반에 배치되는 컬러필터(580)를 포함하여 이루어진다.

광원 모듈은 회로 기판(530) 상의 발광 소자 패키지(535)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 회로 기판(530)은 PCB 등이 사용될 수 있다.

바텀 커버(510)는 영상표시장치(500) 내의 구성 요소들을 수납할 수 있다. 반사판(520)은 본 도면처럼 별도의 구성요소로 마련될 수도 있고, 도광판(540)의 후면이나, 상기 바텀 커버(510)의 전면에 반사도가 높은 물질로 코팅되는 형태로 마련되는 것도 가능하다.

반사판(520)은 반사율이 높고 초박형으로 사용 가능한 소재를 사용할 수 있고, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PolyEthylene Terephtalate; PET)를 사용할 수 있다.

도광판(540)은 발광 소자 패키지 모듈에서 방출되는 빛을 산란시켜 그 빛이 액정 표시 장치의 화면 전 영역에 걸쳐 균일하게 분포되도록 한다. 따라서, 도광판(530)은 굴절률과 투과율이 좋은 재료로 이루어지는데, 폴리메틸메타크릴레이트(PolyMethylMethAcrylate; PMMA), 폴리카보네이트 (PolyCarbonate; PC), 또는 폴리에틸렌(PolyEthylene; PE) 등으로 형성될 수 있다. 또한, 도광판(540)이 생략되면 에어 가이드 방식의 표시장치가 구현될 수 있다.

상기 제1 프리즘 시트(550)는 지지필름의 일면에, 투광성이면서 탄성을 갖는 중합체 재료로 형성되는데, 상기 중합체는 복수 개의 입체구조가 반복적으로 형성된 프리즘층을 가질 수 있다. 여기서, 상기 복수 개의 패턴은 도시된 바와 같이 마루와 골이 반복적으로 스트라이프 타입으로 구비될 수 있다.

상기 제2 프리즘 시트(560)에서 지지필름 일면의 마루와 골의 방향은, 상기 제1 프리즘 시트(550) 내의 지지필름 일면의 마루와 골의 방향과 수직할 수 있다. 이는 광원 모듈과 반사시트로부터 전달된 빛을 상기 패널(570)의 전방향으로 고르게 분산하기 위함이다.

본 실시예에서 상기 제1 프리즘시트(550)과 제2 프리즘시트(560)가 광학시트를 이루는데, 상기 광학시트는 다른 조합 예를 들어, 마이크로 렌즈 어레이로 이루어지거나 확산시트와 마이크로 렌즈 어레이의 조합 또는 하나의 프리즘 시트와 마이크로 렌즈 어레이의 조합 등으로 이루어질 수 있다.

상기 패널(570)은 액정 표시 패널(Liquid crystal display)가 배치될 수 있는데, 액정 표시 패널(560) 외에 광원을 필요로 하는 다른 종류의 디스플레이 장치가 구비될 수 있다.

상기 패널(570)은, 유리 바디 사이에 액정이 위치하고 빛의 편광성을 이용하기 위해 편광판을 양 유리바디에 올린 상태로 되어있다. 여기서, 액정은 액체와 고체의 중간적인 특성을 가지는데, 액체처럼 유동성을 갖는 유기분자인 액정이 결정처럼 규칙적으로 배열된 상태를 갖는 것으로, 상기 분자 배열이 외부 전계에 의해 변화되는 성질을 이용하여 화상을 표시한다.

표시장치에 사용되는 액정 표시 패널은, 액티브 매트릭스(Active Matrix) 방식으로서, 각 화소에 공급되는 전압을 조절하는 스위치로서 트랜지스터를 사용한다.

상기 패널(570)의 전면에는 컬러 필터(580)가 구비되어 상기 패널(570)에서 투사된 빛을, 각각의 화소마다 적색과 녹색 및 청색의 빛만을 투과하므로 화상을 표현할 수 있다.

도 8은 발광 소자 패키지가 배치된 조명장치의 일 실시예를 나타낸 도면이다.

본 실시예에 따른 조명 장치는 커버(1100), 광원 모듈(1200), 방열체(1400), 전원 제공부(1600), 내부 케이스(1700), 소켓(1800)을 포함할 수 있다. 또한, 실시 예에 따른 조명 장치는 부재(1300)와 홀더(1500) 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있고, 광원 모듈(1200)은 상술한 실시예들에 따른 발광 소자 패키지를 포함할 수 있다.

커버(1100)는 벌브(bulb) 또는 반구의 형상을 가지며, 속이 비어 있고, 일 부분이 개구된 형상으로 제공될 수 있다. 상기 커버(1100)는 상기 광원 모듈(1200)과 광학적으로 결합될 수 있다. 예를 들어, 상기 커버(1100)는 상기 광원 모듈(1200)로부터 제공되는 빛을 확산, 산란 또는 여기시킬 수 있다. 상기 커버(1100)는 일종의 광학 부재일 수 있다. 상기 커버(1100)는 상기 방열체(1400)와 결합될 수 있다. 상기 커버(1100)는 상기 방열체(1400)와 결합하는 결합부를 가질 수 있다.

커버(1100)의 내면에는 유백색 도료가 코팅될 수 있다. 유백색의 도료는 빛을 확산시키는 확산재를 포함할 수 있다. 상기 커버(1100)의 내면의 표면 거칠기는 상기 커버(1100)의 외면의 표면 거칠기보다 크게 형성될 수 있다. 이는 상기 광원 모듈(1200)로부터의 빛이 충분히 산란 및 확산되어 외부로 방출시키기 위함이다.

커버(1100)의 재질은 유리(glass), 플라스틱, 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리카보네이트(PC) 등일 수 있다. 여기서, 폴리카보네이트는 내광성, 내열성, 강도가 뛰어나다. 상기 커버(1100)는 외부에서 상기 광원 모듈(1200)이 보이도록 투명할 수 있고, 불투명할 수 있다. 상기 커버(1100)는 블로우(blow) 성형을 통해 형성될 수 있다.

광원 모듈(1200)은 상기 방열체(1400)의 일면에 배치될 수 있다. 따라서, 광원 모듈(1200)로부터의 열은 상기 방열체(1400)로 전도된다. 상기 광원 모듈(1200)은 발광 소자 패키지(1210), 연결 플레이트(1230), 커넥터(1250)를 포함할 수 있다.

부재(1300)는 상기 방열체(1400)의 상면 위에 배치되고, 복수의 발광 소자 패키지(1210)들과 커넥터(1250)가 삽입되는 가이드홈(1310)들을 갖는다. 가이드홈(1310)은 상기 발광 소자 패키지(1210)의 기판 및 커넥터(1250)와 대응된다.

부재(1300)의 표면은 빛 반사 물질로 도포 또는 코팅된 것일 수 있다. 예를 들면, 부재(1300)의 표면은 백색의 도료로 도포 또는 코팅된 것일 수 있다. 이러한 상기 부재(1300)는 상기 커버(1100)의 내면에 반사되어 상기 광원 모듈(1200)측 방향으로 되돌아오는 빛을 다시 상기 커버(1100) 방향으로 반사한다. 따라서, 실시 예에 따른 조명 장치의 광 효율을 향상시킬 수 있다.

부재(1300)는 예로서 절연 물질로 이루어질 수 있다. 상기 광원 모듈(1200)의 연결 플레이트(1230)는 전기 전도성의 물질을 포함할 수 있다. 따라서, 상기 방열체(1400)와 상기 연결 플레이트(1230) 사이에 전기적인 접촉이 이루어질 수 있다. 상기 부재(1300)는 절연 물질로 구성되어 상기 연결 플레이트(1230)와 상기 방열체(1400)의 전기적 단락을 차단할 수 있다. 상기 방열체(1400)는 상기 광원 모듈(1200)로부터의 열과 상기 전원 제공부(1600)로부터의 열을 전달받아 방열한다.

홀더(1500)는 내부 케이스(1700)의 절연부(1710)의 수납홈(1719)을 막는다. 따라서, 상기 내부 케이스(1700)의 상기 절연부(1710)에 수납되는 상기 전원 제공부(1600)는 밀폐된다. 홀더(1500)는 가이드 돌출부(1510)를 갖는다. 가이드 돌출부(1510)는 상기 전원 제공부(1600)의 돌출부(1610)가 관통하는 홀을 갖는다.

전원 제공부(1600)는 외부로부터 제공받은 전기적 신호를 처리 또는 변환하여 상기 광원 모듈(1200)로 제공한다. 전원 제공부(1600)는 상기 내부 케이스(1700)의 수납홈(1719)에 수납되고, 상기 홀더(1500)에 의해 상기 내부 케이스(1700)의 내부에 밀폐된다. 상기 전원 제공부(1600)는 돌출부(1610), 가이드부(1630), 베이스(1650), 연장부(1670)를 포함할 수 있다.

상기 가이드부(1630)는 상기 베이스(1650)의 일측에서 외부로 돌출된 형상을 갖는다. 상기 가이드부(1630)는 상기 홀더(1500)에 삽입될 수 있다. 상기 베이스(1650)의 일면 위에 다수의 부품이 배치될 수 있다. 다수의 부품은 예를 들어, 외부 전원으로부터 제공되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 직류변환장치, 상기 광원 모듈(1200)의 구동을 제어하는 구동칩, 상기 광원 모듈(1200)을 보호하기 위한 ESD(ElectroStatic discharge) 보호 소자 등을 포함할 수 있으나 이에 대해 한정하지는 않는다.

상기 연장부(1670)는 상기 베이스(1650)의 다른 일측에서 외부로 돌출된 형상을 갖는다. 상기 연장부(1670)는 상기 내부 케이스(1700)의 연결부(1750) 내부에 삽입되고, 외부로부터의 전기적 신호를 제공받는다. 예컨대, 상기 연장부(1670)는 상기 내부 케이스(1700)의 연결부(1750)의 폭과 같거나 작게 제공될 수 있다. 상기 연장부(1670)에는 "+ 전선"과 "- 전선"의 각 일단이 전기적으로 연결되고, "+ 전선"과 "- 전선"의 다른 일단은 소켓(1800)에 전기적으로 연결될 수 있다.

내부 케이스(1700)는 내부에 상기 전원 제공부(1600)와 함께 몰딩부를 포함할 수 있다. 몰딩부는 몰딩 액체가 굳어진 부분으로서, 상기 전원 제공부(1600)가 상기 내부 케이스(1700) 내부에 고정될 수 있도록 한다.

이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 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.

100, 200a, 200b: 발광소자 120, 220: 발광 구조물
122, 222: 제1 도전형 반도체층 124, 224: 활성층
126, 226: 제2 도전형 반도체층 132: 제1 전극
136: 제2 전극 232: 제1 도전층
233: 관통 전극 236: 제2 도전층
236a, 236b: 제2 전극 240: 오믹층
250: 반사층 260: 채널
270: 도전성 지지기판 280: 패시베이션층
285: 절연층 300: 도전성 기판
310: 솔더 320: 유전층
330: 패드 340: 와이어
350: 몰딩부 500: 영상표시장치

Claims

제1 도전형 반도체층과 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광 구조물;
상기 제2 도전형 반도체층의 하부에 배치되는 제2 도전층;
절연층을 사이에 두고 상기 제2 도전층의 하부에 배치되는 제1 도전층;
상기 발광 구조물과 상기 제1 도전층과 상기 제2 도전층 및 상기 절연층의 주변에 배치되는 패시베이션층;
상기 제1 도전층으로부터 상기 제2 도전층과 제2 도전형 반도체층과 활성층을 관통하고, 상기 제1 도전형 반도체층의 일부에까지 형성된 관통 전극들;
상기 제1 도전층의 하부에 배치되는 도전성 지지 기판; 및
상기 제2 도전층의 가장 자리 영역에서, 상기 제2 도전형 반도체층의 가장 자리와 대응하여 배치되는 제2 전극을 포함하고,
상기 제1 도전형 반도체층의 상면에, 상기 관통 전극들과 대응되어 패턴이 형성되고,
상기 패턴은 요부들과 철부들을 포함하고, 상기 철부들은 상기 관통 전극들과 수직 방향으로 중첩되고,상기 절연층은 상기 관통 전극의 둘레에 연장되어 배치되고,
상기 제2 전극은, 상기 제2 도전형 반도체층의 가장 자리를 둘러싸고 배치되고,
상기 관통 전극들의 상면에 불규칙한 요철이 형성되고,
상기 패턴의 요부들과 철부들의 표면에 불규칙한 요철이 형성되고,
상기 관통 전극은 상부의 폭이 하부의 폭보다 작고,
상기 패턴의 철부는 상부의 폭이 하부의 폭보다 작고,
상기 관통 전극의 상부의 폭보다 상기 철부의 상부의 폭이 더 크고,
상기 관통 전극의 하부의 폭보다 상기 철부의 하부의 폭이 더 크고,
상기 제1 도전층은 상기 제2 도전층 및 상기 절연층보다 외부로 돌출되고, 상기 패시베이션층은 상기 제1 도전층의 돌출된 부분의 상면과 외측면에 배치되는 발광소자.
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