WO2022039509A1 - 발광 다이오드 및 그것을 갖는 디스플레이 장치 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a light emitting diode and a display device having the same, and more particularly, to a light emitting diode having a plurality of light emitting cells and a display device having the same.
  • the light emitting diode is used in various products such as a backlight unit (BLU), general lighting, and electric equipment, and is also used in a variety of small household appliances and interior products. Moreover, the light emitting diode can be used for various purposes, such as a purpose for conveying meaning and arousing an aesthetic sense, in addition to being simply used as a light source.
  • BLU backlight unit
  • general lighting and electric equipment
  • electric equipment and is also used in a variety of small household appliances and interior products.
  • the light emitting diode can be used for various purposes, such as a purpose for conveying meaning and arousing an aesthetic sense, in addition to being simply used as a light source.
  • a flip-chip type light emitting diode is generally being manufactured.
  • the flip-chip type light emitting diode has excellent heat dissipation performance and can improve light extraction efficiency by using a reflective layer.
  • the bonding wire can be omitted, so that the stability of the light emitting device is improved.
  • a problem that occurs when a flip-chip type light emitting diode is used in a backlight unit is that light is emitted with a straightness upward. Accordingly, a spot phenomenon may occur from the display surface.
  • a technique of dispersing light by disposing a diffusion plate or a filter on top of the light emitting diode is used, but light loss cannot be avoided.
  • flip-chip type light emitting diodes generally use a metal reflective layer to reflect light. Since the metal reflective layer has both an ohmic characteristic and a reflective characteristic, it is possible to simultaneously achieve light reflection and electrical connection. However, the reflectance of the metal reflective layer is not relatively high, resulting in significant light loss. Moreover, as the light emitting diode is used for a long time, a problem in which the reflectance of the metal reflective layer decreases may occur. Accordingly, there is a need for a flip-chip type light emitting diode capable of reducing light loss due to the use of a metal reflective layer.
  • the current density can be increased by increasing the input current, but the power dissipation increases with increasing current. Accordingly, a light emitting diode chip using a plurality of light emitting cells connected in series is used. Since a plurality of light emitting cells connected in series are driven, an input voltage can be increased. Therefore, it is necessary to increase the luminous intensity of the light emitting diode while reducing power loss.
  • An object of the present invention is to provide a light emitting diode capable of dispersing light over a wide area without using a diffusion plate or a filter.
  • Another object to be solved by the present invention is to provide a light emitting diode capable of improving light efficiency by reducing light loss due to a metal reflective layer.
  • Another problem to be solved by the present invention is to provide a miniaturized light emitting diode that includes a plurality of light emitting cells and is structurally simple.
  • a light emitting diode includes: a substrate; a light emitting structure disposed on the substrate and including a first conductivity type semiconductor layer, an active layer, and a second conductivity type semiconductor layer, respectively; a transparent electrode in ohmic contact with the second conductivity type semiconductor layer; a contact electrode disposed on the first conductivity-type semiconductor layer; a current spreader disposed on the transparent electrode; a first insulating reflective layer covering the substrate, the light emitting structure, the transparent electrode, the contact electrode, and the current spreader, the first insulating reflective layer having openings exposing portions of the contact electrode and the current spreader, the first insulating reflective layer including a distributed Bragg reflector; a first pad electrode and a second pad electrode disposed on the first insulating reflective layer and respectively connected to the contact electrode and the current spreader through the openings; and a second insulating reflective layer disposed under the substrate and including a distributed Bragg reflector, wherein a reflective band of the second insulating reflective layer is narrow
  • a light emitting diode includes: a substrate; a first light emitting cell and a second light emitting cell disposed on the substrate and each including a first conductivity type semiconductor layer, an active layer, and a second conductivity type semiconductor layer; transparent electrodes in ohmic contact on the second conductivity type semiconductor layer of each of the first light emitting cell and the second light emitting cell; a contact electrode disposed on the first conductivity type semiconductor layer of the second light emitting cell; a current spreader disposed on a transparent electrode on the first light emitting cell; a connection electrode electrically connecting the first conductivity type semiconductor layer of the first light emitting cell and the second conductivity type semiconductor layer of the second light emitting cell; a distributed Bragg reflector covering the substrate, the first light emitting cell and the second light emitting sheath, the transparent electrodes, the contact electrode, the connecting electrode and the current spreader, the openings exposing portions of the contact electrode and the current spreader;
  • a first insulating reflective layer comprising a; a
  • a display device includes a circuit board and the light emitting diodes arranged on the circuit board.
  • a light emitting diode that emits light laterally by adopting the first insulating reflective layer and the second insulating reflective layer, and the reflectivity of the second insulating reflective layer is controlled to vary the beam angle of light. can be adjusted Furthermore, light traveling toward the first and second pad electrodes can be reflected using the first insulating reflective layer, so that light loss caused by the metal layers can be reduced.
  • a light emitting diode that can be driven under a high voltage.
  • FIG. 1 is a schematic plan view for explaining a light emitting diode according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line A-A of FIG. 1 .
  • 3A and 3B are schematic cross-sectional views for explaining a relative positional relationship between a first insulating reflective layer and a second insulating reflective layer according to embodiments of the present invention.
  • 4A and 4B are schematic side views for explaining the inclination of the side surface of the substrate.
  • 5A and 5B are side images showing an inclination of a side surface of a substrate.
  • FIG. 6 is a schematic plan view for explaining a light emitting diode according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a graph illustrating reflectance according to an incident angle of the distributed Bragg reflector according to the first embodiment.
  • FIG 8 is a graph illustrating reflectance according to an incident angle of a distributed Bragg reflector according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is a graph showing reflectance according to the angle of incidence of the distributed Bragg reflectors of the first embodiment and the second embodiment at the emission wavelength of the light emitting diode.
  • FIG. 10 is a graph showing reflectance at an emission wavelength of a light emitting diode according to various embodiments of the present disclosure
  • FIG. 11 is a graph showing reflectance at an emission wavelength of a light emitting diode according to another embodiment of the present invention.
  • 12A is a graph for explaining the light emission intensity according to the beam angle of a light emitting diode that does not use a distributed Bragg reflector on the light emission surface side.
  • 12B is a graph for explaining the light emission intensity according to the beam angle of a light emitting diode in which a distributed Bragg reflector is disposed on the light emission surface side.
  • FIG. 13 is a schematic cross-sectional view for explaining a display device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a plan view illustrating the backlight unit of FIG. 13 .
  • 15 is a schematic partial cross-sectional view for explaining a backlight unit according to an embodiment of the present invention.
  • 16 is a schematic partial cross-sectional view for explaining a backlight unit according to another embodiment of the present invention.
  • 17 is a schematic partial cross-sectional view for explaining a backlight unit according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a schematic partial cross-sectional view for explaining a backlight unit according to another embodiment of the present invention.
  • 19 is a schematic partial cross-sectional view for explaining a backlight unit according to another embodiment of the present invention.
  • a substrate a light emitting structure disposed on the substrate and including a first conductivity type semiconductor layer, an active layer, and a second conductivity type semiconductor layer, respectively; a transparent electrode in ohmic contact with the second conductivity type semiconductor layer; a contact electrode disposed on the first conductivity-type semiconductor layer; a current spreader disposed on the transparent electrode; a first insulating reflective layer covering the substrate, the light emitting structure, the transparent electrode, the contact electrode, and the current spreader, the first insulating reflective layer having openings exposing portions of the contact electrode and the current spreader, the first insulating reflective layer including a distributed Bragg reflector; a first pad electrode and a second pad electrode disposed on the first insulating reflective layer and respectively connected to the contact electrode and the current spreader through the openings; and a second insulating reflective layer disposed under the substrate and including a distributed Bragg reflector, wherein a reflective band of the second insulating reflective layer is narrower than that of the first insul
  • the contact electrode and the current spreader may have the same layer structure.
  • a reflection band of the first and second insulating reflective layers may have a reflectivity of 98% or more.
  • a length of the contact electrode may be longer than a length of the current spreader.
  • At least a portion of the light generated in the active layer may be reflected by the second insulating reflective layer and emitted laterally.
  • the first insulating reflective layer may have a reflectivity of 95% or more in a range of 410 nm to 700 nm
  • the second insulating reflective layer may have a reflectivity of 95% or more in a wavelength range of 370 nm to 520 nm.
  • the first insulating reflective layer may have a reflectivity of 98% or more in a range of 410 nm to 690 nm
  • the second insulating reflective layer may have a reflectivity of 98% or more in a wavelength range of 380 nm to 500 nm.
  • the reflectance of the second insulating reflective layer may be lower than that of the first insulating reflective layer.
  • the second insulating reflective layer may have a lower first reflectance than that of the first insulating reflective layer at a first incident angle within a range of 0 to 90 degrees.
  • the second insulating reflective layer may have a second reflectance lower than a reflectivity of the first insulating reflective layer at a second incident angle within a range of 0 to 90 degrees, the first and second reflectances being microreflectances, and the second reflectance is It may be different from the first reflectance.
  • the light emitting diode may exhibit a luminosity of a first peak at a first beam angle between 0 degrees and 90 degrees.
  • the luminous intensity at the beam angle of 0 degrees of the light emitting diode may be greater than the luminous intensity at the beam angle of 90 degrees and smaller than the luminous intensity of the first peak.
  • the luminous intensity may increase.
  • the first orientation angle may be greater than 50 degrees.
  • the contact electrode and the current spreader may include an ohmic metal layer for ohmic contact with the first conductivity-type semiconductor layer and a metal reflective layer for reflecting light generated in the active layer.
  • the first insulating reflective layer may have a reflectivity of 90% or more, and the second insulating reflective layer may have a reflectivity of 90% or less.
  • the second insulating reflective layer may have a reflectivity of 50% or less at the specific incident angle.
  • the substrate may have a rectangular shape having a major axis and a minor axis, and at least one side surface of the side surfaces of the substrate may be inclined at an inclination angle of 80 degrees to 85 degrees with respect to the lower surface of the substrate.
  • the substrate may include a roughened side surface.
  • the roughened surface may be formed along the circumference of the substrate.
  • a substrate a first light emitting cell and a second light emitting cell disposed on the substrate and each including a first conductivity type semiconductor layer, an active layer, and a second conductivity type semiconductor layer; transparent electrodes in ohmic contact on the second conductivity type semiconductor layer of each of the first light emitting cell and the second light emitting cell; a contact electrode disposed on the first conductivity type semiconductor layer of the second light emitting cell; a current spreader disposed on a transparent electrode on the first light emitting cell; a connection electrode electrically connecting the first conductivity type semiconductor layer of the first light emitting cell and the second conductivity type semiconductor layer of the second light emitting cell; a distributed Bragg reflector covering the substrate, the first light emitting cell and the second light emitting sheath, the transparent electrodes, the contact electrode, the connecting electrode and the current spreader, the openings exposing portions of the contact electrode and the current spreader;
  • a first insulating reflective layer comprising a; a first pad electrode and a second pad
  • the contact electrode, the connection electrode, and the current spreader may have the same layer structure.
  • connection electrode may have one end disposed on the first light emitting cell and the other end disposed on the second light emitting cell, and a width of one end may be greater than a width of the other end.
  • a length of the current spreader may be smaller than a width of one end, and a length of the contact electrode may be longer than a length of the current spreader.
  • connection electrode may further include a middle portion disposed between the one end and the other end, and the intermediate portion may have a width smaller than the widths of the one end and the other end.
  • the light emitting diode may further include a lower insulating layer disposed under the connection electrode to insulate the connection electrode from the first conductivity-type semiconductor layer of the first light emitting cell.
  • the lateral width of the lower insulating layer may be smaller than the lateral width of the transparent electrode on the second light emitting cell.
  • the transparent electrode on the second light emitting cell may partially cover the lower insulating layer, and one end of the connection electrode may be connected to the transparent electrode.
  • connection electrode may have an opening exposing the lower insulating layer.
  • connection electrode may provide a plurality of current paths between the first light emitting cell and the second light emitting cell.
  • the contact electrode, the connection electrode, and the current spreader may include an ohmic metal layer for ohmic contact with the first conductivity-type semiconductor layer and a metal reflective layer for reflecting light generated in the active layer.
  • both of the first and second insulating reflective layers may have a reflectivity of 90% or more.
  • the first insulating reflective layer may have a reflectance of 90% or more
  • the second insulating reflective layer may have a reflectance of 90% or less.
  • the second insulating reflective layer may have a reflectance of 50% or less.
  • the substrate may have a rectangular shape having a major axis and a minor axis, and at least one side surface of the side surfaces of the substrate may be inclined at an inclination angle of 80 degrees to 85 degrees with respect to the lower surface of the substrate.
  • the substrate may include a roughened side surface.
  • the roughened surface may be formed along the circumference of the substrate.
  • the light emitting diode may include: another second electrode pad spaced apart from the second electrode pad above the first light emitting cell; and another first electrode pad spaced apart from the first electrode pad on an upper portion of the second light emitting cell.
  • the difference between the light emitting area of the first light emitting cell and the light emitting area of the second light emitting cell may be less than 10%
  • the first light emitting cell and the second light emitting cell may have a first mesa and a second mesa including the second conductivity type semiconductor layer and the active layer, respectively, and the first mesa and the second mesa have indentations having different shapes. can have wealth.
  • the substrate may be a patterned sapphire substrate.
  • FIG. 1 is a schematic plan view for explaining a light emitting diode 100 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line A-A of FIG. 1 .
  • the light emitting diode 100 includes a substrate 21 , light emitting cells C1 and C2 , transparent electrodes 31 , a lower insulating layer 33 , and a contact electrode. 35a, a current spreader 35b, a connection electrode 35c, a first insulating reflective layer 37, a second insulating reflective layer 41, a first pad electrode 39a, and a second pad electrode 39b.
  • the light emitting cells C1 and C2 include a light emitting structure 30 including a first conductivity type semiconductor layer 23 , an active layer 25 , and a second conductivity type semiconductor layer 27 .
  • the light emitting diode may have an elongated rectangular shape having a major axis and a minor axis as shown in FIG. 1 , and may be a small light emitting diode having a relatively small horizontal cross-sectional area.
  • the length in the longitudinal direction of the light emitting diode may be less than or equal to about twice the length in the transverse direction.
  • the length in the longitudinal direction of the light emitting diode may be 400 um and the length in the lateral direction may be 220 um.
  • the total thickness of the light emitting diode may be in the range of about 100um to 200um.
  • the substrate 21 may be an insulating or conductive substrate. However, when the substrate 21 is a conductive substrate, the surface may be treated to have an insulating surface, or an insulating layer may be added to the surface of the substrate 21 .
  • the substrate 21 may be a growth substrate for growing the light emitting structure 30 , and may include a sapphire substrate, a silicon carbide substrate, a silicon substrate, a gallium nitride substrate, an aluminum nitride substrate, or the like. Also, the substrate 21 may include a plurality of protrusions formed in at least a partial region of the upper surface thereof. The plurality of protrusions of the substrate 21 may be formed in a regular or irregular pattern. For example, the substrate 21 may be a patterned sapphire substrate (PSS) including a plurality of protrusions formed on the upper surface.
  • PSS patterned sapphire substrate
  • the substrate 21 may have a thickness within a range of approximately 100 ⁇ m to 200 ⁇ m.
  • the substrate 21 may also include a roughened surface 21R on the side.
  • the roughened surface 21R may be formed on the entire side surface along the circumference of the substrate 21 near the central portion of the substrate 21 .
  • the roughened surface 21R may be formed by using a stealth laser when dicing the substrate 21 , and improves the extraction efficiency of light through the side surface of the substrate 21 .
  • the light emitting cells C1 and C2 are positioned on the substrate 21 .
  • the light emitting cells C1 and C2 may be arranged along the long axis direction of the substrate 21 .
  • Each of the light emitting cells C1 and C2 may have a substantially square shape, but is not limited thereto.
  • the upper surface of the substrate 21 is exposed along the circumference of the light emitting structure 30 . Some of the plurality of protrusions on the upper surface of the substrate 21 are positioned between the light emitting structure 30 and the substrate 21 , and the plurality of protrusions not covered by the light emitting structure 30 are located around the light emitting structure 30 . exposed
  • the light emitting structure 30 includes a first conductivity type semiconductor layer 23 , a second conductivity type semiconductor layer 27 positioned on the first conductivity type semiconductor layer 23 , and a first conductivity type semiconductor layer 23 , and The active layer 25 is positioned between the second conductivity-type semiconductor layers 27 .
  • the total thickness of the light emitting structure 30 may be in the range of approximately 5 to 10 ⁇ m.
  • the first conductivity type semiconductor layer 23 , the active layer 25 , and the second conductivity type semiconductor layer 27 may include a III-V series nitride-based semiconductor, for example, (Al, Ga, In ) may include a nitride-based semiconductor such as N.
  • the first conductivity-type semiconductor layer 23 may include an n-type impurity (eg, Si, Ge, Sn), and the second conductivity-type semiconductor layer 27 may include a p-type impurity (eg, Mg, Sr, Ba) may be included. Also, vice versa.
  • the active layer 25 may include a multiple quantum well structure (MQW), and the composition ratio of the nitride-based semiconductor may be adjusted to emit a desired wavelength.
  • the second conductivity-type semiconductor layer 27 may be a p-type semiconductor layer.
  • the first conductivity-type semiconductor layer 23 may have an inclined side surface. Further, the inclination angle of the inclined side surface may be gentle to about 45 degrees or less with respect to the bottom surface of the substrate 21 . By gently forming the side surface of the first conductivity type semiconductor layer 23 , it is possible to prevent defects such as cracks from occurring in the first insulating reflective layer 37 covering the light emitting structure 30 and the substrate 21 .
  • the light emitting structures 30 include mesa M1 and M2 .
  • the mesa M1 and M2 may be positioned on a partial region of the first conductivity type semiconductor layer 23 , and include an active layer 25 and a second conductivity type semiconductor layer 27 .
  • the mesa M1 and M2 may have a thickness within a range of approximately 1 to 2 ⁇ m.
  • a portion of the first conductivity type semiconductor layer 23 may be exposed outside the mesa M1 and M2 .
  • the upper surface of the first conductivity-type semiconductor layer 23 may be exposed along the periphery of the mesa M1 and M2.
  • the present invention is not limited thereto, and some inclined surfaces of the mesa M1 and M2 may be parallel to the side surface of the first conductivity type semiconductor layer 23 . Also, in another embodiment, a through hole or a through groove may be formed in the mesa M1 and M2 to expose the first conductivity type semiconductor layer 23 .
  • the mesa M1 and M2 may have inclined side surfaces, and the inclination angle of the side surfaces may be gentle to about 45 degrees or less with respect to the bottom surface of the substrate 21 . Furthermore, when the first conductivity-type semiconductor layer 23 and the side surfaces of the mesa M1 and M2 are parallel to each other, the first conductivity-type semiconductor layer 23 and the mesa M1 and M2 may form the same inclined surface.
  • the mesas M1 and M2 of the first light emitting cell C1 and the second light emitting cell C2 may have substantially the same area, so that the first light emitting cell C1 and the second light emitting cell C2 are It can be driven under the same current density.
  • the present invention is not limited thereto, and the areas of the mesas M1 and M2 of the first light emitting cell C1 and the second light emitting cell C2 may be different from each other.
  • the difference between the areas of the mesas M1 and M2, that is, the difference between the emission areas of the first and second light emitting cells C1 and C2 may be less than 10%.
  • the mesas M1 and M2 of the first light emitting cell C1 and the second light emitting cell C2 may have substantially similar shapes, but are not limited thereto.
  • the first light emitting cell C1 and the second light emitting cell C2 both include indentations, but their shapes may be different.
  • the indentation formed in the mesa M1 of the first light emitting cell C1 may be relatively wider than the indentation formed in the mesa M2 of the second light emitting cell C2.
  • the indentations formed in the mesas M1 and M2 of the first light emitting cell C1 and the second light emitting cell C2 may have the same shape.
  • the light emitting structures 30 are formed by sequentially growing a first conductivity type semiconductor layer 23 , an active layer 25 , and a second conductivity type semiconductor layer 27 on a substrate 21 , and then performing a mesa etching process through a mesa etching process. It may be formed by forming M1 and M2 , and then exposing the substrate 21 by patterning the first conductivity-type semiconductor layer 27 through a cell separation process. The cell separation process may be performed first and the mesa etching process may be performed later.
  • the lower insulating layer 33 is disposed between the first light emitting cell C1 and the second light emitting cell C2, and partially covers the first conductive type semiconductor layer 23 of the first light emitting cell C1, and The second conductivity type semiconductor layer 27 of the second light emitting cell C2 is partially covered. 1 , the width of the lower insulating layer 33 on the second light emitting cell C2 may be wider than the width of the lower insulating layer 33 on the first light emitting cell C1 .
  • the lower insulating layer 33 may be formed of a single layer or multiple layers, such as a silicon oxide layer or a silicon nitride layer. Furthermore, the lower insulating layer 33 may be formed of a distributed Bragg reflector.
  • the transparent electrode 31 is positioned on the second conductivity-type semiconductor layer 27 .
  • the transparent electrode 31 may be in ohmic contact with the second conductivity type semiconductor layer 27 .
  • the transparent electrode 31 is, for example, ITO (Indium Tin Oxide), ZnO (Zinc Oxide), ZITO (Zinc Indium Tin Oxide), ZIO (Zinc Indium Oxide), ZTO (Zinc Tin Oxide), GITO (Gallium Indium Tin) Oxide), gallium indium oxide (GIO), gallium zinc oxide (GZO), aluminum doped zinc oxide (AZO), fluorine tin oxide (FTO), etc.
  • the conductive oxide may include various dopants.
  • the transparent electrode 31 including the light-transmitting conductive oxide has excellent ohmic contact characteristics with the second conductivity-type semiconductor layer 27 . That is, a conductive oxide such as ITO or ZnO has a relatively lower contact resistance with the second conductivity-type semiconductor layer 27 than a metallic electrode, so that by applying the transparent electrode 31 including the conductive oxide, the forward direction of the light emitting diode The luminous efficiency may be improved by reducing the voltage V f .
  • the ohmic characteristic is greatly affected. Accordingly, by using the transparent electrode 31 to improve the ohmic characteristics, it is possible to more effectively improve the luminous efficiency.
  • the conductive oxide is less likely to be peeled from the nitride-based semiconductor layer than the metallic electrode, and is stable even for long-term use. Therefore, the reliability of the light emitting diode can be improved by using the transparent electrode 31 including the conductive oxide.
  • the thickness of the transparent electrode 31 is not limited, but may have a thickness within a range of about 400 ⁇ to about 3000 ⁇ . If the thickness of the transparent electrode 31 is excessively thick, light passing through the transparent electrode 31 may be absorbed and loss may occur. Therefore, the thickness of the transparent electrode 31 is limited to 3000 angstroms or less.
  • the transparent electrode 31 is formed to substantially cover the entire upper surface of the second conductivity-type semiconductor layer 27 , thereby improving current dissipation efficiency when driving the light emitting diode.
  • side surfaces of the transparent electrode 31 may be formed along side surfaces of the mesa M1 and M2 .
  • the transparent electrode 31 on the first light emitting cell C1 may contact the second conductivity type semiconductor layer 27 as a whole.
  • the transparent electrode 31 on the second light emitting cell C2 generally contacts the second conductivity type semiconductor layer, but a portion may be located on the lower insulating layer 33 . That is, the transparent electrode 31 on the second light emitting cell C2 may cover the lower insulating layer 33 disposed on the second conductivity type semiconductor layer 27 .
  • the transparent electrode 31 may be formed on the second conductivity-type semiconductor layer 27 after forming the light emitting structure 30 and forming the lower insulating layer 33 , in this case, the lower insulating layer (33) may be formed to partially cover.
  • the contact electrode 35a is disposed on the first conductivity type semiconductor layer 23 adjacent to the mesa M2 on the first light emitting cell C1 .
  • the contact electrode 35a is in ohmic contact with the first conductivity type semiconductor layer 23 .
  • the contact electrode 35a includes a metal layer in ohmic contact with the first conductivity type semiconductor layer 33 .
  • the contact electrode 35a does not overlap the active layer 25 or the second conductivity type semiconductor layer 27 of the mesa M2 , and insulates the contact electrode 35a from the second conductivity type semiconductor layer 27 .
  • the insulating layer for this is omitted.
  • the contact electrode 35a may be formed on the light emitting structure 30 on which the transparent electrode 31 is formed using, for example, a lift-off process. In this case, a current spreader 35b and a connection electrode 35c, which will be described later, may also be formed together.
  • the contact electrode 35a is spaced apart from the mesa M2 by a sufficient distance, which may be greater than the thickness of the first insulating reflective layer 37 .
  • the contact electrode 35a may be formed in an elongated shape along one edge of the mesa M2 and may extend into the indentation of the mesa M2 . By forming the contact electrode 35a in an elongated shape along one edge of the mesa M2 , current dissipation performance in the second light emitting cell C2 may be improved.
  • the contact electrode 35a may also function as a connection pad of the first pad electrode 39a to be described later.
  • the connection pad region of the contact electrode 35a may be disposed within the indentation of the mesa M2 , so that the first pad electrode 39a disposed on the mesa M2 can be easily connected to the contact electrode 35a. help to Furthermore, it is possible to reduce the area in which the first pad electrode 39a covers the side surface of the inclined mesa M2, so that the first pad electrode 39a is formed through the defect of the first insulating reflective layer 37 to form a second conductivity type semiconductor layer ( 27) can be prevented from being electrically short-circuited.
  • the current spreader 35b is positioned on the transparent electrode 31 on the mesa M1 and is electrically connected to the transparent electrode 31 .
  • the current spreader 35b may be disposed near one edge of the mesa M1 facing the contact electrode 35a.
  • the current spreader 35b is formed to be elongated in the lateral direction to help spread the current in the second conductivity type semiconductor layer 27 in the mesa M1.
  • the conductive oxide may have relatively low current dissipation performance in the horizontal direction compared to the metallic electrode, the current dissipation performance may be recovered by using the current spreader 35b.
  • the thickness of the transparent electrode 31 can be reduced by adopting the current spreader 35b.
  • the current spreader 35b is limitedly formed on a partial region of the transparent electrode 31 .
  • the total area of the current spreader 35b does not exceed 1/10 of the area of the transparent electrode 31 .
  • the current spreader 35b includes a connection pad area, and may include extension portions extending to both sides from the connection pad area. As shown in FIG. 1 , the connection pad region may have a relatively wider width than the extension parts to help connect the second electrode pad 39b, and the extension parts may have a narrower width than the connection pad region. there is.
  • the extensions may have various shapes for dissipating current. As shown in FIG. 1 , the extension parts may be arranged linearly, but the present invention is not limited thereto.
  • connection electrode 35c electrically connects the first light emitting cell C1 and the first light emitting cell C2.
  • one end of the connection electrode 35c may be electrically connected to the first conductivity type semiconductor layer 23 of the first light emitting cell C1 , and the other end thereof may be electrically connected to the second conductivity type of the second light emitting cell C2 . It may be electrically connected to the semiconductor layer 27 .
  • one end of the connection electrode 35c may be connected to the first conductivity-type semiconductor layer 23 of the first light emitting cell C1
  • the other end of the connection electrode 35c is a transparent electrode on the second light emitting cell C2. (31) can be accessed.
  • a part of the connection electrode 35c may be disposed in the indentation of the mesa M1 .
  • the other end of the connection electrode 35c may be connected to a portion of the transparent electrode 31 disposed on the lower insulating layer 33 .
  • connection electrode 35c may have a transversely elongated shape.
  • the transverse length of one end may be longer than the transverse length of the current spreader 35b, and the transverse length of the other end may be substantially similar to the transverse length of the current spreader 35b.
  • the lateral length of the contact electrode 35a may be longer than the lateral length of the other end, and may be substantially similar to the lateral length of the one end.
  • connection electrode 35c may be electrically spaced apart from the first conductivity-type semiconductor layer 23 of the first light emitting cell C1 by the lower insulating layer 33 .
  • the connection electrode 35c is disposed on the lower insulating layer 33 .
  • the central portion of the connection electrode 35c connecting one end and the other end may have a width narrower than the transverse lengths of the one end and the other end, and thus the lower portion insulating the connection electrode 35c from the light emitting cells C1 and C2.
  • the width of the insulating layer 33 may be reduced. Accordingly, it is possible to reduce light loss caused by the lower insulating layer 33 and the connection electrode 35c.
  • the connecting electrode 35c may be formed to have at least two current paths between the first light emitting cell C1 and the second light emitting cell C2, and thus the actual area of the connecting electrode 35c may be reduced.
  • the connection electrode 35c may have an opening 35h exposing the lower insulating layer 33 in the central region as shown in FIG. 1 .
  • the size of the opening 35h may be determined in consideration of a current path and avoidance of light loss, and in one embodiment, as shown in FIG. 1 , may have a width greater than the width of the current path.
  • the contact electrode 35a, the current spreader 35b, and the connection electrode 35c may be formed together using the same material in the same process, and thus may have the same layer structure.
  • the contact electrode 35a, the current spreader 35b, and the connection electrode 35c may include an Al reflective layer and an Au connection layer.
  • the contact electrode 35a and the current spreader 35b may have a Cr/Al/Ti/Ni/Ti/Ni/Au/Ti layer structure.
  • the thickness of the contact electrode 35a , the current spreader 35b , and the connection electrode 35c may be similar to or greater than the thickness of the mesa M, so that the upper surface of the contact electrode 35a is formed on the mesa M. It may be located generally similar to or higher than the upper surface of the For example, the thickness of the mesa M may be approximately 1.5 ⁇ m, and the thickness of the contact electrodes and the current spreaders 33 and 35 may be approximately 1.5 to 2 ⁇ m.
  • the first insulating reflective layer 37 includes a substrate 21 , a first light emitting cell C1 , a second light emitting cell C2 , a transparent electrode 31 , a lower insulating layer 33 , a contact electrode 35a, and a current spreader. (35b) and the connecting electrode 35c are covered.
  • the first insulating reflective layer 37 covers the upper regions and side surfaces of the mesa M1 and M2, and the first conductivity type semiconductor layer 23 and the first conductivity type semiconductor layer 23 exposed around the mesa M1 and M2. ) to cover the sides.
  • the first insulating reflective layer 37 also covers the upper surface of the substrate 21 exposed around the first conductivity type semiconductor layer 23 .
  • the first insulating reflective layer 37 also covers the area between the contact electrode 35a and the mesa M2 and the area between the connection electrode 35c and the mesa M1 .
  • the first insulating reflective layer 37 has openings 37a and 37b exposing the contact electrode 35a and the current spreader 35a.
  • the openings 37a and 37b have a size smaller than the areas of the contact electrode 35a and the current spreader 35a, respectively, and are positioned on the contact electrode 35a and the current spreader 35b to be defined.
  • the first insulating reflective layer 37 includes a distributed Bragg reflector.
  • the distributed Bragg reflector may be formed by repeatedly stacking dielectric layers having different refractive indices, and the dielectric layers may include TiO 2 , SiO 2 , HfO 2 , ZrO 2 , Nb 2 O 5 , MgF 2 , and the like.
  • the first insulating reflective layer 37 may have a structure of an alternately stacked TiO 2 layer/SiO 2 layer.
  • the distributed Bragg reflector is manufactured to reflect the light generated by the active layer 25, and is formed in a plurality of pairs to improve reflectance. In this embodiment, distributed Bragg reflectors may include between 10 and 25 pairs.
  • the first insulating reflective layer 37 may include an additional insulating layer along with the distributed Bragg reflector, for example an interfacial layer and a distribution positioned underneath the distributed Bragg reflector to improve adhesion between the distributed Bragg reflector and its underlying layer.
  • a protective layer covering the Bragg reflector may be included.
  • the interface layer may be formed of, for example, an SiO2 layer, and the protective layer may be formed of SiO2 or SiN x .
  • the first insulating reflective layer 37 may have a thickness of about 2 ⁇ m to 5 ⁇ m.
  • the distributed Bragg reflector may have a reflectance of 90% or more with respect to light generated by the active layer 25, and a reflectance close to 100% may be provided by controlling the types, thicknesses, stacking period, etc. of a plurality of dielectric layers forming the distributed Bragg reflector. can Moreover, the distributed Bragg reflector may have a high reflectivity for visible light other than light generated by the active layer 25 .
  • the first insulating reflective layer 37 has a short wavelength DBR suitable for reflecting visible light of a short wavelength (eg 400 nm) generated by the active layer 25 and a long wavelength converted by a wavelength converter such as a phosphor (eg 700 nm) It may include a long-wavelength DBR suitable for reflecting visible light of By using the long-wavelength DBR and the short-wavelength DBR, the reflection band can be widened, and further, even light incident at an inclination angle to the first insulating reflective layer 37 can be reflected with high reflectivity. Meanwhile, in the present embodiment, the long-wavelength DBR may be disposed closer to the light emitting structure 30 than the short-wavelength DBR, but vice versa.
  • the DBR structure of the first insulating reflective layer 37 may be clearly divided into a first region, a second region, and a third region, wherein the first region is larger than the second region of the light emitting structure 30 . is disposed closer to , and the third region is disposed between the first region and the second region.
  • the first region is provided to increase reflectance in a spectral region near the central wavelength ⁇ and a wavelength longer than the central wavelength (eg, 700 nm). Accordingly, the optical thickness of the first and second material layers of the first region is generally near 0.25 ⁇ or greater than 0.25 ⁇ .
  • the first material layers (SiO 2 layer) have a first group of first material layers having an optical thickness greater than 0.25 ⁇ +10%, and smaller than 0.25 ⁇ +10% and 0.25 ⁇
  • a second group of layers of first material having an optical thickness greater than -10% are distinguished.
  • the first material layers of the first group and the first material layers of the second group are alternately arranged with each other.
  • the relatively thick first group of first material layers and the relatively thin second group of first material layers are alternately disposed with each other.
  • the first material layer of the first group may be formed first, but the present invention is not limited thereto, and the first material layer of the second group may be formed first.
  • first material layers of the first group generally have an optical thickness of less than 0.3 ⁇ +10%.
  • the second material layers eg TiO 2 layers in the first region, the second material layers of the first group having an optical thickness greater than 0.25 ⁇ +10% and greater than 0.25 ⁇ -10%, and a second group of second material layers having an optical thickness less than 0.25 ⁇ +10%.
  • the second material layers of the first group and the second material layers of the second group also have distinct optical thicknesses. Further, these first group of second material layers and the second group of second material layers are mostly alternately arranged with each other.
  • the second material layers of the first group generally have a smaller optical thickness than the first material layers of the first group. Further, the average value of the optical thicknesses of the second material layers of the first group is smaller than the average value of the optical thicknesses of the first material layers of the first group. Since the second material layers having a relatively high refractive index have a higher light absorption than the first material layers having a relatively low refractive index, it is possible to reduce light loss by forming the second material layers of the first group to be relatively thin.
  • the second material layers of the first group may have an optical thickness of less than 0.25 ⁇ +20% (ie, 0.3 ⁇ ). In contrast, the first material layers of the first group generally have an optical thickness greater than 0.25 ⁇ +20%.
  • the second material layers of the second group may also have a smaller optical thickness than the first material layers of the second group in order to prevent light loss, but have a lower optical thickness compared to the second material layers of the first group Since it is relatively small, even if the thickness is reduced, there is no great effect in reducing the light loss. Accordingly, the second group of material layers and the second group of first material layers may have substantially similar optical thicknesses.
  • the second region is provided to increase reflectance in a spectral region having a shorter wavelength (eg, 400 nm) than the central wavelength ⁇ . Accordingly, the optical thickness of the first and second material layers of the first region is generally less than 0.25 ⁇ .
  • the second region includes a third group of first material layers disposed in series with an optical thickness of less than 0.25 ⁇ -10%. Further, the first material layers of the third group have an optical thickness greater than 0.2 ⁇ -10%.
  • the optical thickness variation of the first material layers in the second region is less than the optical thickness variation of the first material layers in the first region. Because the first material layers in the first group and the first material layers in the second group in the first region have distinctly different optical thicknesses from one another, the optical thickness of the first material layers in the second region is substantially similar to that of the first material layers in the second region. The thickness variation becomes relatively large.
  • the second material layers in the second region include a third group of second material layers continuously arranged with an optical thickness of less than 0.25 ⁇ -10%. Only the first second material layer in the second region (ie, the thirteenth pair of second material layers) has an optical thickness greater than 0.25 ⁇ -10% and all other second material layers have an optical thickness less than 0.25 ⁇ -10%. have a thickness
  • the third region is disposed between the first region and the second region, and is disposed to remove a ripple generated when DBRs having different reflection bands overlap each other.
  • the third region generally consists of a small number of pairs.
  • the first region is composed of the largest number of pairs
  • the third region is composed of the smallest number of pairs.
  • the third region includes a first material layer having an optical thickness less than 0.25 ⁇ -10%, and a first material layer having an optical thickness greater than 0.25 ⁇ . Further, the third region may include a first material layer having an optical thickness greater than 0.25 ⁇ -10% and less than 0.25 ⁇ .
  • the second material layers in the third region may include a second material layer less than 0.25 ⁇ -10%, and a second material layer having an optical thickness greater than 0.25 ⁇ and less than 0.25 ⁇ +10%. . Furthermore, the second material layers in the third region may further include a second material layer having an optical thickness greater than 0.25 ⁇ +10%.
  • the first material layers and the second material layers in the third region configured in a relatively small number of pairs are configured to have relatively variable optical thicknesses compared to the material layers in the first region and the second region.
  • the first and second material layers of the first region that are disposed relatively close to the light emitting structure 30 and reflect the light of the long wavelength region are relatively small compared to the first group having a relatively thick optical thickness.
  • first pad electrode 39a and the second pad electrode 39b are positioned on the first insulating reflective layer 37 , and the contact electrode 35a and the current spreader 35a are provided through the openings 37a and 37b, respectively. ) is connected to
  • the first pad electrode 39a is generally located in the upper region of the transparent electrode 31 on the mesa M2 , and a part is located on the contact electrode 35a . Also, the first pad electrode 39a is laterally spaced apart from the connection electrode 35c so as not to overlap the connection electrode 35c. Since the first pad electrode 39a does not overlap the connection electrode 35c, even if a crack occurs in the first insulating reflective layer 37, an electrical short occurs between the first pad electrode 39a and the connection electrode 35c. it can be prevented
  • the second pad electrode 39b is located in the upper region of the transparent electrode 31 on the mesa M1 and is connected to the connection pad region of the current spreader 35b through the opening 37b. As illustrated, the second pad electrode 39b may overlap the current spreader 35b. Meanwhile, the second pad electrode 39b is laterally spaced apart from the connection electrode 35c so as not to overlap the connection electrode 35c. In particular, the second pad electrode 39b is disposed within the upper region of the mesa M1 and does not extend to the region between the mesa M1 and the connection electrode 35c.
  • the first pad electrode 39a and the second pad electrode 39b may be formed together using the same material in the same process, and thus may have the same layer structure.
  • the thickness of the first and second pad electrodes 39a and 39b may be thinner than the thickness of the first insulating reflective layer 37, for example, may be formed to a thickness of about 2 ⁇ m.
  • the second insulating reflective layer 41 is disposed under the substrate 21 .
  • the second insulating reflective layer 41 may cover the entire lower surface of the substrate 21 .
  • the second insulating reflective layer 41 includes a distributed Bragg reflector.
  • the second insulating reflective layer 41 may further include an interfacial layer positioned between the distributed Bragg reflector and the substrate 21 , and may further include a protective layer covering the distributed Bragg reflector.
  • the interfacial layer may be formed of, for example, SiO2, and the protective layer may be formed of SiO2 or SiNx.
  • the distributed Bragg reflector of the second insulating reflective layer 41 may be formed to have various reflectances depending on the use.
  • the second insulating reflective layer 41 may have a structure similar to that of the distributed Bragg reflector of the first insulating reflective layer 37 and may have high reflectance, and may be designed in consideration of reflectance according to an incident angle. Since the second insulating reflective layer 41 has a high reflectance, most of the light may be emitted through the side surface of the light emitting diode 100 .
  • the second insulating reflective layer 41 may include a long-wavelength DBR and a short-wavelength DBR similar to the first insulating reflective layer 37 , except that the positions of the long-wavelength DBR and the short-wavelength DBR in the distributed Bragg reflector of the first insulating reflective layer 37 .
  • the positions of the long-wavelength DBR and the short-wavelength DBR in the distributed Bragg reflector of the and second insulating reflective layer 41 are closely related to each other, and may be disposed to be mirror-symmetrical to each other with the substrate 21 interposed therebetween.
  • the distributed Bragg reflector of the second insulating reflective layer 41 may be formed to have a reflectivity of about 40 to 90%.
  • the second insulating reflective layer 41 may be formed of 15 or less insulating layers so that the reflectance for normal incidence may be 90% or less, further 70% or less, further 50% or less.
  • the reflectivity of the second insulating reflective layer 41 is set to 90% or less, light may also be emitted through the second insulating reflective layer 41 .
  • 3A and 3B are schematic cross-sectional views for explaining the relative positional relationship between the first insulating reflective layer 37 and the second insulating reflective layer 41 according to an exemplary embodiment.
  • the first insulating reflective layer 37 and the second insulating reflective layer 41 are interfacial layers 37a and 41a, long-wavelength DBRs 37b and 41b, short-wavelength DBRs 37c and 41c, respectively. It may include protective layers 37d and 41d.
  • the long-wavelength DBRs 37b and 41b may be formed in the first region described above, and the short-wavelength DBRs 37c and 41c may be formed in the second region described above.
  • the third area may be disposed between the first area and the second area.
  • the long-wavelength DBRs 37b and 41b of the first and second insulating reflective layers 37 and 41 are disposed closer to the substrate 21 than the short-wavelength DBRs 37c and 41c.
  • the short-wavelength DBRs 37c and 41c of the first and second insulating reflective layers 37 and 41 are disposed closer to the substrate 21 than the long-wavelength DBRs 37b and 41b.
  • the long-wavelength DBR 37b and short-wavelength DBR 37c of the first insulating reflective layer 37 and the long-wavelength DBR 41b and short-wavelength DBR 41c of the second insulating reflective layer 41 are provided.
  • the substrate 21 therebetween By placing the substrate 21 therebetween to be symmetrical to each other, it is possible to improve light extraction efficiency through the side surface of the substrate 21 .
  • the second insulating reflective layer 41 may be formed on the lower surface of the substrate 21 after the first and second pad electrodes 39a and 39b are formed. Then, the light emitting diode is provided by dividing the second insulating reflective layer 41, the substrate 21, and the first insulating reflective layer 37 through a dicing process.
  • the second insulating reflective layer 41 helps light extraction in the lateral direction of the substrate 21 by reflecting the light emitted through the lower surface of the substrate 21 . Accordingly, the beam angle of the light emitting diode is increased.
  • the substrate 21 of the light emitting diode has a rectangular shape in a plan view, and some of the side surfaces may be inclined with respect to the lower surface of the substrate.
  • 4A and 4B are schematic side views for explaining the inclination of the substrate 21.
  • Fig. 4A is a side view showing a short side
  • Fig. 4B is a side view showing a long side
  • Figs. 5A and 5 are respectively a substrate Images showing the short and long sides of (21).
  • both edges of the short side parallel to the short side of the substrate 21 are inclined with respect to the lower surface of the substrate 21 . That is, the long side surfaces of the substrate 21 are inclined with respect to the lower surface of the substrate 21 .
  • the inclination angle ⁇ formed by the long side surface of the substrate 21 with respect to the lower surface of the substrate 21 may be in the range of about 80 degrees to about 85 degrees.
  • both edges of the long side parallel to the long side of the substrate 21 are perpendicular to the lower surface of the substrate 21 . That is, the short side surfaces of the substrate 21 are perpendicular to the lower surface of the substrate 21 .
  • the long side surfaces may be perpendicular to the lower surface of the substrate 21
  • the short side surfaces may be inclined with respect to the lower surface of the substrate 21 .
  • a roughened surface 21R is formed along the side surface of the substrate 21 .
  • a roughened surface 21R is formed on the entire side surface along the periphery of the substrate 21 near the central portion of the substrate 21 .
  • FIG. 6 is a schematic plan view for explaining a light emitting diode 200 according to another embodiment of the present invention.
  • the light emitting diode 200 is substantially similar to the light emitting diode 100 described with reference to FIGS. 1 and 2 , but the first electrode pad 39a of the light emitting diode 100 and The second electrode pads 39b are each formed in one region, whereas the first electrode pads 139a and 139a' and the second electrode pads 139b and 139b' of the light emitting diode 200 of the present embodiment are The difference is that each is separated into two parts.
  • the shapes of the contact electrode 135a and the current spreader 139b and the positions of the connection pad regions are changed according to the positions of the first electrode pad 139a and the second electrode pad 139b.
  • the shape of the mesa M2 may be changed.
  • the indentation is formed near the center of one edge of the mesa M2 and the connection pad region of the contact electrode 35a is disposed within the indentation, but in this embodiment, the indentation is the mesa M2 . It may be disposed close to the edge of , or, as shown in FIG. 6 , the edge of the mesa M2 may be recessed instead of the indentation.
  • connection pad region of the contact electrode 35a is disposed in the recessed region of the mesa M2 , and may extend laterally from the connection pad region along the edge of the mesa M2 .
  • the current spreader 135b may have a connection pad region near an edge of the mesa M1 and may extend laterally from the connection pad region.
  • the first insulating reflective layer 137 has an opening 137a exposing the contact electrode 35a in the recessed region of the mesa M2, and also a connection pad of the current spreader 135b in the upper region of the mesa M1. It has an opening 137b exposing the area.
  • first electrode pads 139a and 139a ′ and the second electrode pads 139b and 139b ′ are disposed on the first insulating reflective layer 37 .
  • the first electrode pad 139a is connected to the contact electrode 135a through the opening 137a
  • the second electrode pad 139b is connected to the current spreader 135b through the opening 137b.
  • the first electrode pad 139a' is disposed in the upper region of the mesa M2 and is spaced apart from the first electrode pad 139a.
  • the first electrode pad 139a ′ may be formed of the same material as the first electrode pad 139a in the same process.
  • the second electrode pad 139b' is disposed in the upper region of the mesa M1 and is spaced apart from the second electrode pad 139b.
  • the second electrode pad 139b ′ may be formed of the same material as the second electrode pad 139b in the same process.
  • light emitting diodes according to various embodiments of the present invention have been described, but the present invention is not limited thereto.
  • the light emitting diode may be applied to various electronic devices requiring a small light emitting unit, for example, a display device or a lighting device.
  • the distributed Bragg reflector described herein may be applied to both the first insulating reflective layers 37 and 137 and the second insulating reflective layer 41 unless otherwise limited.
  • FIG. 7 is a graph illustrating reflectance according to an incident angle of the distributed Bragg reflector according to the first embodiment.
  • the distributed Bragg reflector according to the first embodiment is formed in 12 pairs by alternately stacking SiO 2 and TiO 2 , and the thickness of each layer is summarized in Table 1.
  • SiO 2 120 TiO 2 53.67 SiO 2 45.96 TiO 2 45.6 SiO 2 84.57 TiO 2 37.51 SiO 2 76.36 TiO 2 45.5 SiO 2 87.3 TiO 2 45.12 SiO 2 80.68 TiO 2 44.97 SiO 2 77.33 TiO 2 42.77 SiO 2 82.62 TiO 2 74.57 SiO 2 125.12 TiO 2 69.6 SiO 2 74.78 TiO 2 73.42 SiO 2 96.88 TiO 2 47.48 SiO 2 150 TiO 2 76.71 SiO 2 85 Board
  • the reflector according to the first embodiment exhibits high reflectance over a wide wavelength range of visible light.
  • the distributed Bragg reflector according to the first embodiment for light incident in a direction perpendicular to the reflector, that is, at an angle of incidence of 0 degrees exhibits a reflectance of about 95% or more in a range of about 410 nm to about 700 nm, and further, about 95% or more in a range of about 410 nm to about 690 nm. It exhibits a reflectance of 98% or more.
  • the reflection band is shifted toward a shorter wavelength.
  • the distributed Bragg reflector according to the first embodiment exhibits a reflectance of about 100% with respect to a wavelength of about 550 nm even at an incident angle of 60 degrees.
  • the reflector according to the first embodiment may be applied to both the first insulating reflective layers 37 and 137 and the second insulating reflective layer 41 .
  • light generated from the light emitting diode 100 generally has a peak wavelength of about 500 nm or less, it can be more suitably used for the first insulating reflective layers 37 and 137 requiring high reflectance for all incident angles.
  • the reflector according to the first embodiment is applied to the second insulating reflective layer 41 , the second insulating reflective layer 41 can reflect almost all of the blue or ultraviolet light generated by the light emitting diode 100 . Therefore, the light emitting diode 100 emits light in a lateral direction.
  • FIG 8 is a graph illustrating reflectance according to an incident angle of a distributed Bragg reflector according to the second embodiment.
  • the distributed Bragg reflector according to the second embodiment is formed of 10 pairs by alternately stacking SiO 2 and TiO 2 , and the thickness of each layer is summarized in Table 2.
  • the reflector according to the second embodiment exhibits high reflectance over a relatively narrow wavelength range of visible light.
  • the distributed Bragg reflector according to the second embodiment exhibits a reflectivity of about 95% or more in a range of about 375 nm to about 520 nm. Moreover, it exhibits a reflectance of greater than about 98% in the range of about 380 nm to about 500 nm.
  • the reflection band shifts toward the shorter wavelength side.
  • Light incident in a direction perpendicular to the reflector (0 degrees) shows a high reflectance even at about 500 nm, but as the incident angle increases, the high reflectance region moves to the shorter wavelength side, and the reflectance decreases near 500 nm.
  • the incident angle is 60 degrees, it can be seen that the reflectance is lowered to about 90% even near the wavelength of light emitted from the light emitting diode, for example, 455 nm.
  • the reflector according to the second embodiment may be applied to both the first insulating reflective layers 37 and 137 and the second insulating reflective layer 41 . However, it may be more suitably used for the second insulating reflective layer 41 than the first insulating reflective layers 37 and 137, which require high reflectance for all incident angles. In particular, by applying the reflector according to the second embodiment to the second insulating reflective layer 41 , a portion of the light generated by the light emitting diode 100 may be transmitted through the second insulating reflective layer 41 .
  • the distributed Bragg reflector of the first embodiment having a high reflectivity reflection band over almost the entire visible region is applied to the first insulating reflective layers 37 and 137, and the reflectance is reduced in some regions of the visible region.
  • the distributed Bragg reflector of the second embodiment having a high reflection band can be applied to the second insulating reflection layer 41 .
  • each layer in the distributed Bragg reflector shown in Tables 1 and 2 is specific examples for providing a distributed Bragg reflector having high reflectance in a specific wavelength band, and the present invention is not limited to the thickness of these layers.
  • the thickness of each layer may be variously designed according to the required reflection band.
  • the distributed Bragg reflector according to the second embodiment can be designed to have a low reflectance at a required angle of incidence. The angle of incidence showing the low reflectance may be variously changed depending on the product. Meanwhile, in order to control the reflectance of light emitted from the light emitting diode according to the incident angle, the distributed Bragg reflector according to the second embodiment exhibits low reflectance for long-wavelength visible light.
  • the wavelength-converted light from the outside of the light emitting diode to a long wavelength may be re-incident into the light emitting diode 100 .
  • the re-incident light may be reflected by the first insulating reflective layers 37 and 137 and emitted to the outside, but light may be lost while being incident on the light emitting diode and then emitted again.
  • the second and third reflection bands showing relatively high reflectance in a region other than the reflection band of the distributed Bragg reflector may be matched to the peak wavelength of the wavelength-converted light. For example, in the reflectance graph shown in FIG.
  • the second reflection band has the highest reflectance within the range of 500 nm to 600 nm
  • the third reflection band has the highest reflectance within the range of about 600 nm to about 650 nm. Accordingly, the wavelength-converted light by the green phosphor and the red phosphor may be reflected by the second insulating reflective layer 41 , thus reducing the amount of light re-incident into the light emitting diode 100 .
  • the reflectance of the second insulating reflective layer 41 in the range of about 550 nm to 700 nm may be lower than the reflectance of the first insulating reflective layer 37 and 137 in the same wavelength range.
  • FIG. 9 is a graph showing reflectance according to the angle of incidence of the distributed Bragg reflectors of the first embodiment and the second embodiment at the emission wavelength of the light emitting diode.
  • the distributed Bragg reflector of the second embodiment may have an incident angle region having a lower reflectance than the distributed Bragg reflector of the first embodiment.
  • the distributed Bragg reflector of the first embodiment exhibits almost 100% reflectance over the entire angle of incidence within the range of 0 degrees to 90 degrees for light having a peak wavelength of about 455 nm emitted from the light emitting diode 100 .
  • the distributed Bragg reflector of the second embodiment exhibits a reflectance of about 50% near an incident angle of about 70 degrees. Accordingly, by adopting the distributed Bragg reflector according to the second embodiment as the second insulating reflective layer 41 , a portion of the light incident at an incident angle of 70 degrees may be emitted to the outside through the second insulating reflective layer 41 .
  • FIG. 10 is a graph showing reflectance at an emission wavelength of a light emitting diode according to various embodiments of the present disclosure
  • the distributed Bragg reflector exhibiting a reflectivity of about 50% at an incident angle of about 70 degrees
  • the lowest reflectance and the incident angle showing the lowest reflectance may be variously changed. As shown in FIG. 10 , the lowest reflectance may be about 0%, and the incident angle representing the lowest reflectance may also be variously changed.
  • a distributed Bragg reflector may be provided that has high reflectivity at 0 degrees of incidence, but lower reflectivity at 0 degrees of incidence.
  • FIG. 11 is a graph showing reflectance at an emission wavelength of a light emitting diode according to another embodiment of the present invention.
  • a distributed Bragg reflector having a plurality of minimum reflectances may be designed.
  • a distributed Bragg reflector may have a first reflectance R1 that is minimal at a first angle of incidence greater than or equal to 45 degrees, and a second reflectance R2 that is minimal at a second angle of incidence that is less than 45 degrees.
  • the second reflectance R2 may be higher than the first reflectance R1 .
  • the present invention is not limited thereto, and the second reflectance R2 may be lower than the first reflectance R1 .
  • FIG. 12A is a graph for explaining emission intensity according to the beam angle of a light emitting diode without using a distributed Bragg reflector on the light emission surface side
  • FIG. 12B is a beam angle of a light emitting diode having a distributed Bragg reflector disposed on the light emission surface side It is a graph for explaining the light emission intensity according to
  • the distributed Bragg reflector is a distributed Bragg reflector according to the second embodiment having a reflectivity of about 50% at an angle of incidence of about 70 degrees.
  • the light emission intensity is high near the beam angle of 0 degrees, and the intensity decreases as the beam angle increases.
  • a relatively low emission intensity was exhibited near a beam angle of 0 degrees, and the highest emission intensity was exhibited near a beam angle of about 60 degrees.
  • the luminous intensity P1 of at least one first peak appears between the beam angle 0 and 90 degrees, and the luminous intensity P0 at the beam angle 0 degree is greater than the luminance intensity P90 at the beam angle 90 degrees and the luminosity of the first peak It may be smaller than (P1).
  • the luminous intensity may continuously increase from the orientation angle of 0 degrees to the first peak.
  • the luminous intensity P1' of at least one second peak appears between the beam angle 0 and -90 degrees, and the luminous intensity P0 at the orientation angle 0 degrees is higher than the luminous intensity P90' at the orientation angle -90 degrees. It may be larger and smaller than the luminance P1 ′ of the second peak.
  • the luminous intensity may continuously increase from the orientation angle of 0 degrees to the second peak.
  • the distributed Bragg reflectors described above may be applied to the light emitting diode 200 as well as the light emitting diode 100 .
  • the light emitting diodes 100 and 200 may be used in various application fields, and in particular, may be used in a backlight unit of a display device.
  • FIG. 13 is a schematic cross-sectional view for explaining a display device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 14 is a plan view for explaining the backlight unit of FIG. 13
  • FIG. 15 is a backlight unit according to an embodiment of the present invention It is a schematic partial cross-sectional view for explaining.
  • a display device includes a light emitting diode 100 , a molding part 116 , a frame 210 , a circuit board 212 , a fluorescent sheet 221 , and a diffusion device. It may include a plate 223 , an optical sheet 225 , and a display panel 227 .
  • the frame 210 supports various components of the display device disposed thereon.
  • the frame 210 may be formed of a metal such as an aluminum alloy or a synthetic resin.
  • the circuit board 212 may be disposed on the frame 210 .
  • the circuit board 212 has various circuits for supplying power to the light emitting diodes 100 .
  • the circuit board 212 may include a substrate body 2121 , wires 2122 , and a solder resist 2123 .
  • the substrate body 2121 is formed of an insulating material such as FR4.
  • the wirings 2122 are disposed to supply power to the light emitting diode 100 .
  • the wirings 2122 may include pad regions exposed to the outside for bonding the light emitting diode 100 .
  • the solder resist 2123 covers the wirings 2122 .
  • the solder resist 2123 may be, for example, a photoimageagle solder resist (PSR), and in particular, a white PSR.
  • PSR photoimageagle solder resist
  • white PSR By using the white PSR, light incident on the circuit board 212 can be reflected, thereby improving the light efficiency of the backlight unit.
  • the light emitting diodes 100 are arranged on the circuit board 212 .
  • the light emitting diodes 100 may be arranged in a matrix, and may be arranged at equal intervals. In an embodiment, the row direction spacing between the light emitting diodes may be the same as the column direction spacing.
  • the light emitting diodes 100 may be electrically connected to wires 2122 on the circuit board 212 and may be independently driven using the wires 2122 .
  • the light emitting diodes 100 will be described as an example, but the present invention is not limited thereto, and the light emitting diodes 200 may be arranged on the circuit board 212 . Since the light emitting diodes 100 and 200 have been described above, a detailed description thereof will be omitted.
  • the molding part 116 may cover the light emitting diodes 100 .
  • the molding part 116 may also cover the top surface of the circuit board 212 .
  • the molding part 116 may be formed of a transparent material capable of transmitting the light generated by the light emitting diode 100, for example, may be formed of silicon.
  • the molding part 116 may be formed of phenyl-based silicon.
  • a phosphor or a diffusing agent may be included in the molding part 116 .
  • the fluorescent sheet 221 is provided to convert the light emitted from the light emitting diode 100 into light of a different wavelength.
  • the fluorescent sheet 221 may include one or more types of phosphors or quantum dots (QD, quantum dot) therein.
  • the fluorescent sheet 221 includes a QD sheet.
  • the fluorescent sheet 221 may be disposed on the molding part 116 , and may be disposed to be in close contact with the molding part 116 .
  • the present invention is not limited thereto, and the fluorescent sheet 221 may be spaced apart from the molding unit 116 , and another optical member may be disposed between the fluorescent sheet 221 and the molding unit 116 .
  • the light emitted from the light emitting diode 100 may be blue light or ultraviolet light, and white light may be realized by the light emitted from the light emitting diode 100 and the light emitted through the fluorescent sheet 221 .
  • the diffusion plate 223 diffuses the light emitted from the light emitting diodes 100 to disperse the light.
  • the optical sheet 225 may be disposed on the diffusion plate 223 , and the display panel 227 may be disposed on the optical sheet 225 .
  • the optical sheet 225 may include a plurality of sheets having different functions. As an example, it may include one or more prism sheets and diffusion sheets.
  • the diffusion sheet may prevent the light emitted through the diffusion plate 223 from being partially concentrated, thereby making the luminance of the light more uniform.
  • the prism sheet may allow light emitted through the diffusion sheet to be vertically incident on the display panel 227 .
  • the display panel 227 is disposed on the front of the display device, and an image may be displayed.
  • the display panel 227 may include a plurality of pixels, and may output an image by matching color, brightness, saturation, etc. for each pixel.
  • 16 is a schematic partial cross-sectional view for explaining a backlight unit according to another embodiment of the present invention.
  • the molding part 116 described with reference to FIG. 15 is continuously formed on the circuit board 212 to cover all of the light emitting diodes 100 .
  • the molding part 116a covers each light emitting diode 100 . Accordingly, the top surface of the circuit board 212 may be exposed between the molding parts 116a.
  • 17 is a schematic partial cross-sectional view for explaining a backlight unit according to another embodiment of the present invention.
  • a reflective resin 118 may be disposed on the molding part 116a.
  • the reflective resin 118 may be, for example, white silicone.
  • the reflective resin 118 reflects light emitted from the light emitting diode 100 in a vertical direction.
  • the reflective resin 118 may be used instead of the insulating reflective layer 41 or may be used together with the insulating reflective layer 41 .
  • FIG. 18 is a schematic partial cross-sectional view for explaining a backlight unit according to another embodiment of the present invention.
  • a reflective resin 119 may be disposed around the light emitting diode 100 .
  • the light emitting diode 100 may be surrounded by the reflective resin 119 , and the molding part 116c may fill the region surrounded by the reflective resin 119 to cover the light emitting diode 100 .
  • the reflective resin 119 may be, for example, white silicone. Light emitted from the light emitting diode 100 may be reflected by the reflective resin 119 .
  • 19 is a schematic partial cross-sectional view for explaining a backlight unit according to another embodiment of the present invention.
  • a wavelength converter 121 may be disposed on the light emitting diode 100 .
  • the molding part 116 may cover the wavelength converter 121 together with the light emitting diode 100 .
  • the wavelength converter 121 may include a phosphor or quantum dots.
  • the wavelength converter 121 may be used together with the fluorescent sheet 221 or may be used instead of the fluorescent sheet 221 .

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  • Led Devices (AREA)

Abstract

발광 다이오드 및 그것을 갖는 디스플레이 장치가 개시된다. 이 발광 다이오드는, 기판, 상기 기판 상에 배치되고, 각각 제1 도전형 반도체층, 활성층, 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광구조체; 상기 제2 도전형 반도체층 상에 오믹 콘택하는 투명 전극; 상기 제1 도전형 반도체층 상에 배치된 콘택 전극; 상기 투명 전극 상에 배치된 전류 스프레더; 상기 기판, 상기 발광구조체, 상기 투명 전극, 상기 콘택 전극, 전류 스프레더를 덮되, 상기 콘택 전극 및 전류 스프레더의 일부분들을 노출시키는 개구부들을 가지며, 분포 브래그 반사기를 포함하는 제1 절연 반사층; 상기 제1 절연 반사층 상에 위치하며, 상기 개구부들을 통해 각각 상기 콘택 전극 및 전류 스프레더에 접속하는 제1 패드 전극 및 제2 패드 전극; 및 상기 기판 하부에 배치되며, 분포 브래그 반사기를 포함하는 제2 절연 반사층을 포함하고, 상기 제2 절연 반사층의 반사 대역은 제1 절연 반사층의 반사 대역보다 좁다.

Description

발광 다이오드 및 그것을 갖는 디스플레이 장치
본 발명은 발광 다이오드 및 그것을 갖는 디스플레이 장치에 관한 것으로, 특히 복수의 발광셀을 갖는 발광 다이오드 및 그것을 갖는 디스플레이장치에 관한 것이다.
발광 다이오드는 백라이트 유닛(Back Light Unit: BLU), 일반 조명 및 전장 등 다양한 제품에 이용되고 있으며, 또한 소형 가전 제품 및 인테리어 제품에 다양하게 이용되고 있다. 더욱이, 발광 다이오드는 단순히 광원으로 이용되는 것에 더하여 의미 전달, 미적 감각을 불러일으키기 위한 용도 등 다양한 용도로 사용될 수 있다.
한편, 고효율 발광 다이오드를 제공하기 위해 일반적으로 플립칩형 발광 다이오드가 제작되고 있다. 플립칩형 발광 다이오드는 방열 성능이 우수하며, 반사층을 이용하여 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 플립 본딩 기술을 이용하므로 본딩 와이어를 생략할 수 있어 발광 장치의 안정성이 향상된다.
플립칩형 발광 다이오드를 백라이트 유닛에 사용할 때 발생되는 문제는 광이 상방으로 직진성을 가지고 방출되는 것이다. 이에 따라, 디스플레이 면으로부터 스팟 현상이 발생될 수 있다. 이를 방지하기 위해 발광 다이오드 상부에 확산판이나 필터 등을 배치하여 광을 분산시키는 기술이 사용되고 있으나, 이에 따라, 광 손실을 피할 수 없다.
한편, 플립칩형 발광 다이오드는 광을 반사하기 위해 일반적으로 금속 반사층을 이용하고 있다. 금속 반사층은 오믹 특성 및 반사 특성을 함께 가지므로, 전기적 접속과 함께 광 반사를 동시에 달성할 수 있다. 그러나 금속 반사층의 반사율은 상대적으로 높지 않아 상당한 광 손실이 발생된다. 더욱이, 발광 다이오드를 장시간 사용함에 따라 금속 반사층의 반사율이 감소하는 문제가 발생할 수 있다. 이에 따라, 금속 반사층 사용에 따른 광 손실을 줄일 수 있는 플립칩형 발광 다이오드가 요구된다.
나아가, 발광 다이오드의 광도를 증가시키기 위해 전류 밀도를 증가시킬 필요가 있다. 입력 전류를 증가시켜 전류 밀도를 증가시킬 수 있지만, 전류 증가에 따른 전력 손실이 증가한다. 이에 따라, 직렬 연결된 복수의 발광셀들을 이용하는 발광 다이오드 칩이 사용되고 있다. 직렬 연결된 복수의 발광셀들을 구동하므로, 입력 전압을 증가시킬 수 있으며, 따라서, 전력 손실을 줄이면서 발광 다이오드의 광도를 증가시킬 필요가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 확산판이나 필터를 사용하지 않고도 넓은 영역으로 광을 분산시킬 수 있는 발광 다이오드를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 금속 반사층에 의한 광 손실을 줄여 광 효율을 향상시킬 수 있는 발광 다이오드를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 복수의 발광셀들을 포함하면서 구조적으로 단순한 소형화된 발광 다이오드를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드는, 기판; 상기 기판 상에 배치되고, 각각 제1 도전형 반도체층, 활성층, 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광구조체; 상기 제2 도전형 반도체층 상에 오믹 콘택하는 투명 전극; 상기 제1 도전형 반도체층 상에 배치된 콘택 전극; 상기 투명 전극 상에 배치된 전류 스프레더; 상기 기판, 상기 발광구조체, 상기 투명 전극, 상기 콘택 전극, 전류 스프레더를 덮되, 상기 콘택 전극 및 전류 스프레더의 일부분들을 노출시키는 개구부들을 가지며, 분포 브래그 반사기를 포함하는 제1 절연 반사층; 상기 제1 절연 반사층 상에 위치하며, 상기 개구부들을 통해 각각 상기 콘택 전극 및 전류 스프레더에 접속하는 제1 패드 전극 및 제2 패드 전극; 및 상기 기판 하부에 배치되며, 분포 브래그 반사기를 포함하는 제2 절연 반사층을 포함하고, 상기 제2 절연 반사층의 반사 대역은 제1 절연 반사층의 반사 대역보다 좁다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드는, 기판; 상기 기판 상에 배치되고, 각각 제1 도전형 반도체층, 활성층, 제2 도전형 반도체층을 포함하는 제1 발광셀 및 제2 발광셀; 제1 발광셀 및 제2 발광셀 각각의 상기 제2 도전형 반도체층 상에 오믹 콘택하는 투명 전극들; 상기 제2 발광셀의 제1 도전형 반도체층 상에 배치된 콘택 전극; 상기 제1 발광셀 상의 투명 전극 상에 배치된 전류 스프레더; 상기 제1 발광셀의 제1 도전형 반도체층과 상기 제2 발광셀의 제2 도전형 반도체층을 전기적으로 연결하는 연결 전극; 상기 기판, 상기 제1 발광셀 및 제2 발광셍, 상기 투명 전극들, 상기 콘택 전극, 연결 전극 및 전류 스프레더를 덮되, 상기 콘택 전극 및 전류 스프레더의 일부분들을 노출시키는 개구부들을 가지며, 분포 브래그 반사기를 포함하는 제1 절연 반사층; 상기 제1 절연 반사층 상에 위치하며, 상기 개구부들을 통해 각각 상기 콘택 전극 및 전류 스프레더에 접속하는 제1 패드 전극 및 제2 패드 전극; 및 상기 기판 하부에 배치되며, 분포 브래그 반사기를 포함하는 제2 절연 반사층을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치는 회로 기판 및 상기 회로 기판 상에 배열된 상기 발광 다이오드를 포함한다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 제1 절연 반사층 및 제2 절연 반사층을 채택함으로써 측면으로 광을 방출하는 발광 다이오드를 제공할 수 있으며, 제2 절연 반사층의 반사율을 제어하여 광의 지향각을 다양하게 조절할 수 있다. 나아가, 제1 및 제2 패드 전극들 측으로 진행하는 광을 제1 절연 반사층을 이용하여 반사시킬 수 있어 금속층들에 의해 발생되는 광 손실을 줄일 수 있다. 또한, 제1 및 제2 발광셀들을 직렬로 연결함으로써 고전압하에서 구동할 수 있는 발광 다이오드를 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 특징 및 장점에 대해서는 뒤에서 설명하는 상세한 설명을 통해 명확하게 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 2는 도 1의 절취선 A-A를 따라 취해진 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예들에 따른 제1 절연 반사층과 제2 절연 반사층의 상대적인 위치 관계를 설명하기 위한 개략적인 단면도들이다.
도 4a 및 도 4b는 기판 측면의 경사를 설명하기 위한 개략적인 측면도들이다.
도 5a 및 도 5b는 기판 측면의 경사를 보여주는 측면 이미지들이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 7은 제1 실시예에 따른 분포 브래그 반사기의 입사각에 따른 반사율을 나타내는 그래프이다.
도 8은 제2 실시예에 따른 분포 브래그 반사기의 입사각에 따른 반사율을 나타내는 그래프이다.
도 9는 발광 다이오드의 방출 파장에서 제1 실시예 및 제2 실시예의 분포 브래그 반사기의 입사각에 따른 반사율을 나타내는 그래프이다.
도 10은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 발광 다이오드의 방출 파장에서의 반사율을 나타내는 그래프이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드의 방출 파장에서의 반사율을 나타내는 그래프이다.
도 12a는 광 방출면 측에 분포 브래그 반사기를 사용하지 않은 발광 다이오드의 지향각에 따른 발광 강도를 설명하기 위한 그래프이다.
도 12b는 광 방출면 측에 분포 브래그 반사기를 배치한 발광 다이오드의 지향각에 따른 발광 강도를 설명하기 위한 그래프이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 14는 도 13의 백라이트 유닛을 설명하기 위한 평면도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛을 설명하기 위한 개략적인 부분 단면도이다.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛을 설명하기 위한 개략적인 부분 단면도이다.
도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛을 설명하기 위한 개략적인 부분 단면도이다.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛을 설명하기 위한 개략적인 부분 단면도이다.
도 19는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛을 설명하기 위한 개략적인 부분 단면도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 또한, 하나의 구성요소가 다른 구성요소의 "상부에" 또는 "상에" 있다고 기재된 경우 각 부분이 다른 부분의 "바로 상부" 또는 "바로 상에" 있는 경우뿐만 아니라 각 구성요소와 다른 구성요소 사이에 또 다른 구성요소가 개재된 경우도 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 기판; 상기 기판 상에 배치되고, 각각 제1 도전형 반도체층, 활성층, 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광구조체; 상기 제2 도전형 반도체층 상에 오믹 콘택하는 투명 전극; 상기 제1 도전형 반도체층 상에 배치된 콘택 전극; 상기 투명 전극 상에 배치된 전류 스프레더; 상기 기판, 상기 발광구조체, 상기 투명 전극, 상기 콘택 전극, 전류 스프레더를 덮되, 상기 콘택 전극 및 전류 스프레더의 일부분들을 노출시키는 개구부들을 가지며, 분포 브래그 반사기를 포함하는 제1 절연 반사층; 상기 제1 절연 반사층 상에 위치하며, 상기 개구부들을 통해 각각 상기 콘택 전극 및 전류 스프레더에 접속하는 제1 패드 전극 및 제2 패드 전극; 및 상기 기판 하부에 배치되며, 분포 브래그 반사기를 포함하는 제2 절연 반사층을 포함하고, 상기 제2 절연 반사층의 반사 대역은 제1 절연 반사층의 반사 대역보다 좁은 발광 다이오드가 제공된다.
상기 콘택 전극, 상기 전류 스프레더는 동일한 층 구조를 가질 수 있다.
상기 제1 및 제2 절연 반사층의 반사 대역은 반사율 98% 이상일 수 있다.
상기 콘택 전극의 길이는 상기 전류 스프레더의 길이보다 길 수 있다.
상기 활성층에서 생성된 광의 적어도 일부는 상기 제2 절연 반사층에서 반사되어 측면으로 방출될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 절연 반사층은 410nm~700nm 범위에서 95% 이상의 반사율을 가지며, 제2 절연 반사층은 370nm~520nm 파장 범위에서 95%이상의 반사율을 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 절연 반사층은 410nm~690nm 범위에서 98% 이상의 반사율을 가지며, 제2 절연 반사층은 380nm~500nm 파장 범위에서 98%이상의 반사율을 가질 수 있다.
550nm~700nm 파장 범위에서 상기 제2 절연 반사층의 반사율은 제1 절연 반사층의 반사율보다 낮을 수 있다.
상기 제2 절연 반사층은 입사각 0~90도 범위 내의 제1 입사각에서 제1 절연 반사층의 반사율보다 낮은 제1 반사율을 가질 수 있다.
상기 제2 절연 반사층은 0~90도 범위 내의 제2 입사각에서 상기 제1 절연 반사층의 반사율보다 낮은 제2 반사율을 가질 수 있으며, 상기 제1 및 제2 반사율은 극소 반사율들이고, 상기 제2 반사율은 상기 제1 반사율과 다를 수 있다.
상기 발광 다이오드는 지향각 0도 내지 90도 사이의 제1 지향각에서 제1 피크의 광도를 나타낼 수 있다.
상기 발광 다이오드의 지향각 0도에서의 광도는 지향각 90도에서의 광도보다 크고 제1 피크의 광도보다 작을 수 있다.
상기 발광 다이오드는 지향각 0도에서 제1 지향각으로 지향각이 증가할수록 광도가 증가할 수 있다.
상기 제1 지향각은 50도보다 클 수 있다.
상기 콘택 전극 및 전류 스프레더는 상기 제1 도전형 반도체층에 오믹 콘택하기 위한 오믹 금속층 및 상기 활성층에서 생성된 광을 반사시키기 위한 금속 반사층을 포함할 수 있다.
특정 입사각에서 상기 활성층에서 생성된 광에 대해, 상기 제1 절연 반사층은 90% 이상의 반사율을 갖고, 상기 제2 절연 반사층은 90% 이하의 반사율을 가질 수 있다.
상기 제2 절연 반사층은 상기 특정 입사각에서 50% 이하의 반사율을 가질 수 있다.
상기 기판은 장축 및 단축을 갖는 직사각형 형상을 가질 수 있으며, 상기 기판의 측면 중 적어도 하나의 측면은 상기 기판의 하면에 대해 80도 내지 85도의 경사각으로 경사질 수 있다.
상기 기판은 측면에 거칠어진 면을 포함할 수 있다.
상기 거칠어진 면은 상기 기판의 둘레를 따라 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 기판; 상기 기판 상에 배치되고, 각각 제1 도전형 반도체층, 활성층, 제2 도전형 반도체층을 포함하는 제1 발광셀 및 제2 발광셀; 제1 발광셀 및 제2 발광셀 각각의 상기 제2 도전형 반도체층 상에 오믹 콘택하는 투명 전극들; 상기 제2 발광셀의 제1 도전형 반도체층 상에 배치된 콘택 전극; 상기 제1 발광셀 상의 투명 전극 상에 배치된 전류 스프레더; 상기 제1 발광셀의 제1 도전형 반도체층과 상기 제2 발광셀의 제2 도전형 반도체층을 전기적으로 연결하는 연결 전극; 상기 기판, 상기 제1 발광셀 및 제2 발광셍, 상기 투명 전극들, 상기 콘택 전극, 연결 전극 및 전류 스프레더를 덮되, 상기 콘택 전극 및 전류 스프레더의 일부분들을 노출시키는 개구부들을 가지며, 분포 브래그 반사기를 포함하는 제1 절연 반사층; 상기 제1 절연 반사층 상에 위치하며, 상기 개구부들을 통해 각각 상기 콘택 전극 및 전류 스프레더에 접속하는 제1 패드 전극 및 제2 패드 전극; 및 상기 기판 하부에 배치되며, 분포 브래그 반사기를 포함하는 제2 절연 반사층을 포함하는 발광 다이오드가 제공된다.
상기 콘택 전극, 상기 연결 전극, 및 상기 전류 스프레더는 동일한 층 구조를 가질 수 있다.
또한, 상기 연결 전극은 상기 제1 발광셀 상에 배치된 일단과 상기 제2 발광셀 상에 배치된 타단을 가질 수 있으며, 상기 일단의 폭은 상기 타단의 폭보다 클 수 있다.
상기 전류 스프레더의 길이는 상기 일단의 폭보다 작을 수 있으며, 상기 콘택 전극의 길이는 상기 전류 스프레더의 길이보다 길 수 있다.
한편, 상기 연결 전극은 상기 일단과 타단 사이에 배치된 중간부를 더 포함하며, 상기 중간부는 상기 일단 및 타단의 폭보다 작은 폭을 가질 수 있다.
상기 발광 다이오드는 상기 연결 전극 하부에 배치되어 상기 연결 전극을 상기 제1 발광셀의 제1 도전형 반도체층으로부터 절연시키는 하부 절연층을 더 포함할 수 있다.
나아가, 상기 하부 절연층의 횡방향 폭은 상기 제2 발광셀 상의 투명 전극의 횡방향 폭보다 작을 수 있다.
상기 제2 발광셀 상의 투명 전극은 상기 하부 절연층을 부분적으로 덮을 수 있으며, 상기 연결 전극의 일단은 상기 투명 전극에 접속할 수 있다.
상기 연결 전극은 상기 하부 절연층을 노출시키는 개구부를 가질 수 있다.
또한, 상기 연결 전극은 상기 제1 발광셀과 제2 발광셀 사이에서 복수의 전류 경로를 제공할 수 있다.
상기 콘택 전극, 연결 전극 및 전류 스프레더는 상기 제1 도전형 반도체층에 오믹 콘택하기 위한 오믹 금속층 및 상기 활성층에서 생성된 광을 반사시키기 위한 금속 반사층을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 절연 반사층은 모두 90% 이상의 반사율을 가질 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 상기 제1 절연 반사층은 90% 이상의 반사율을 가질 수 있으며, 상기 제2 절연 반사층은 90% 이하의 반사율을 가질 수 있다. 나아가, 상기 제2 절연 반사층은 50% 이하의 반사율을 가질 수 있다.
상기 기판은 장축 및 단축을 갖는 직사각형 형상을 가질 수 있으며, 상기 기판의 측면 중 적어도 하나의 측면은 상기 기판의 하면에 대해 80도 내지 85도의 경사각으로 경사질 수 있다.
상기 기판은 측면에 거칠어진 면을 포함할 수 있다. 상기 거칠어진 면은 상기 기판의 둘레를 따라 형성될 수 있다.
상기 발광 다이오드는, 상기 제1 발광셀 상부에서 상기 제2 전극 패드로부터 이격된 또 다른 제2 전극 패드; 및 상기 제2 발광셀 상부에서 상기 제1 전극 패드로부터 이격된 또 다른 제1 전극 패드를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 발광셀의 발광 면적과 상기 제2 발광셀의 발광 면적의 차이는 10%미만일 수 있다.,
상기 제1 발광셀 및 제2 발광셀은 각각 상기 제2 도전형 반도체층 및 활성층을 포함하는 제1 메사 및 제2 메사를 가질 수 있으며, 상기 제1 메사 및 제2 메사는 서로 다른 형상의 만입부를 가질 수 있다.
상기 기판은 패터닝된 사파이어 기판일 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드(100)를 설명하기 위한 개략적인 평면도이고, 도 2는 도 1의 절취선 A-A를 따라 취해진 개략적인 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 다이오드(100)는 기판(21), 발광셀들(C1, C2), 투명 전극들(31), 하부 절연층(33), 콘택 전극(35a), 전류 스프레더(35b), 연결 전극(35c), 제1 절연 반사층(37), 제2 절연 반사층(41), 제1 패드 전극(39a) 및 제2 패드 전극(39b)을 포함할 수 있다. 상기 발광셀들(C1, C2)는 제1 도전형 반도체층(23), 활성층(25), 및 제2 도전형 반도체층(27)을 포함하는 발광 구조체(30)를 포함한다.
발광 다이오드는 도 1에 도시한 바와 같이 장축 및 단축을 갖는 기다란 직사각형 형상을 가질 수 있으며, 비교적 작은 수평 단면적을 갖는 소형 발광 다이오드 일 수 있다. 발광 다이오드는 종방향의 길이가 횡방향의 길이의 약 2배 이하일 수 있다. 예를 들어, 발광 다이오드의 종방향의 길이는 400um이고 횡방향의 길이는 220um일 수 있다. 또한, 발광 다이오드의 전체 두께는 약 100um 내지 200um 범위 내일 수 있다.
기판(21)은 절연성 또는 도전성 기판일 수 있다. 다만, 기판(21)이 도전성 기판인 경우, 절연성 표면을 갖도록 표면 처리되거나, 기판(21) 표면에 절연층이 추가될 수 있다. 기판(21)은 발광 구조체(30)를 성장시키기 위한 성장 기판일 수 있으며, 사파이어 기판, 실리콘 카바이드 기판, 실리콘 기판, 질화갈륨 기판, 질화알루미늄 기판 등을 포함할 수 있다. 또한, 기판(21)은 그 상면의 적어도 일부 영역에 형성된 복수의 돌출부들을 포함할 수 있다. 기판(21)의 복수의 돌출부들은 규칙적이거나 불규칙적인 패턴으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 기판(21)은 상면에 형성된 복수의 돌출부들을 포함하는 패턴된 사파이어 기판(Patterned sapphire substrate; PSS)일 수 있다. 기판(21)은 대략 100um 내지 200um 범위 내의 두께를 가질 수 있다.
기판(21)은 또한 측면에 거칠어진 표면(21R)을 포함할 수 있다. 거칠어진 표면(21R)은 기판(21)의 중앙부 근처에 기판(21)의 둘레를 따라 전체 측면에 형성될 수 있다. 거칠어진 표면(21R)은 기판(21)을 다이싱할 때 스텔스 레이저를 이용함으로써 형성될 수 있으며, 기판(21)의 측면을 통해 광의 추출 효율을 향상시킨다.
발광셀들(C1, C2)은 기판(21) 상에 위치한다. 발광셀들(C1, C2)은 기판(21)의 장축 방향을 따라 배열될 수 있다. 발광셀들(C1, C2) 각각은 대체로 정사각형 형상을 가질 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 발광 구조체(30)의 둘레를 따라 기판(21)의 상면이 노출된다. 기판(21)의 상면의 복수의 돌출부들 중 일부는 발광 구조체(30)와 기판(21) 사이에 위치하며, 발광 구조체(30)로 덮이지 않는 복수의 돌출부들은 발광 구조체(30)의 주변에 노출된다.
발광 구조체(30)들 사이의 영역 및 발광 구조체들(30) 주변의 분리 영역에 기판(21) 상면을 노출시킴으로써, 발광 다이오드의 제조 과정에서의 보우잉(bowing)을 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 보우잉에 의한 발광 구조체(30)의 손상을 방지하여 발광 다이오드 제조 수율을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 보우잉이 감소되어 발광 구조체(30)에 인가되는 스트레스를 감소시킬 수 있어, 기판(21)의 두께를 더욱 얇게 가공할 수 있다. 이에 따라, 대략 100㎛의 얇은 두께를 갖는 슬림화된 발광 다이오드가 제공될 수 있다.
발광 구조체(30)는 제1 도전형 반도체층(23), 제1 도전형 반도체층(23) 상에 위치하는 제2 도전형 반도체층(27), 및 제1 도전형 반도체층(23)과 제2 도전형 반도체층(27)의 사이에 위치하는 활성층(25)을 포함한다. 발광 구조체(30)의 전체 두께는 대략 5 내지 10um 범위 내일 수 있다.
한편, 제1 도전형 반도체층(23), 활성층(25) 및 제2 도전형 반도체층(27)은 Ⅲ-Ⅴ 계열 질화물계 반도체를 포함할 수 있고, 예를 들어, (Al, Ga, In)N과 같은 질화물계 반도체를 포함할 수 있다. 제1 도전형 반도체층(23)은 n형 불순물 (예를 들어, Si, Ge. Sn)을 포함할 수 있고, 제2 도전형 반도체층(27)은 p형 불순물 (예를 들어, Mg, Sr, Ba)을 포함할 수 있다. 또한, 그 반대일 수도 있다. 활성층(25)은 다중양자우물 구조(MQW)를 포함할 수 있고, 원하는 파장을 방출하도록 질화물계 반도체의 조성비가 조절될 수 있다. 특히, 본 실시예에 있어서, 제2 도전형 반도체층(27)은 p형 반도체층일 수 있다.
제1 도전형 반도체층(23)은 경사진 측면을 가질 수 있다. 나아가, 상기 경사진 측면의 경사각은 기판(21)의 바닥면에 대해 약 45도 이하로 완만할 수 있다. 제1 도전형 반도체층(23)의 측면을 완만하게 형성함으로써 발광 구조체(30) 및 기판(21)을 덮는 제1 절연 반사층(37)에 크랙과 같은 결함이 생기는 것을 방지할 수 있다.
한편, 발광 구조체들(30)은 메사(M1, M2)를 포함한다. 메사(M1, M2)는 제1 도전형 반도체층(23)의 일부 영역 상에 위치할 수 있고, 활성층(25) 및 제2 도전형 반도체층(27)을 포함한다. 메사(M1, M2)는 대략 1 내지 2um 범위 내의 두께를 가질 수 있다. 본 실시예에 있어서, 메사(M1, M2)의 바깥측에 제1 도전형 반도체층(23)의 일부가 노출될 수 있다. 본 실시예에 있어서, 메사(M1, M2)의 둘레를 따라 제1 도전형 반도체층(23)의 상면이 노출될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 메사(M1, M2)의 일부 경사면은 제1 도전형 반도체층(23)의 측면과 나란할 수 있다. 또한, 다른 실시예에서, 메사(M1, M2)의 내부에 관통홀이나 관통 그루브가 형성되어 제1 도전형 반도체층(23)이 노출될 수도 있다.
메사(M1, M2)는 경사진 측면을 가질 수 있으며, 측면의 경사각은 기판(21)의 바닥면에 대해 약 45도 이하로 완만할 수 있다. 나아가, 제1 도전형 반도체층(23)과 메사(M1, M2)의 측면이 나란한 경우, 제1 도전형 반도체층(23)과 메사(M1, M2)는 동일한 경사면을 형성할 수도 있다.
제1 발광셀(C1) 및 제2 발광셀(C2)의 메사들(M1, M2)은 대체로 서로 동일한 면적을 가질 수 있으며, 따라서 제1 발광셀(C1) 및 제2 발광셀(C2)이 동일한 전류 밀도하에서 구동될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 발광셀(C1) 및 제2 발광셀(C2)의 메사들(M1, M2)의 면적이 서로 다를 수도 있다. 다만, 메사들(M1, M2)의 면적의 차이, 즉, 제1 및 제2 발광셀들(C1, C2)의 발광 면적의 차이는 10% 미만일 수 있다.
한편, 제1 발광셀(C1) 및 제2 발광셀(C2)의 메사들(M1, M2)은 대체로 서로 유사한 형상을 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 도 1에 도시한 바와 같이, 제1 발광셀(C1)과 제2 발광셀(C2)은 모두 만입부를 포함하지만, 그 형상이 다를 수 있다. 예를 들어, 제1 발광셀(C1)의 메사(M1)에 형성된 만입부는 제2 발광셀(C2)의 메사(M2)에 형성된 만입부에 비해 상대적으로 더 넓을 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 제1 발광셀(C1)과 제2 발광셀(C2)의 메사들(M1, M2)에 형성된 만입부들은 서로 동일한 형상을 가질 수도 있다.
발광 구조체들(30)은 기판(21) 상에 제1 도전형 반도체층(23), 활성층(25) 및 제2 도전형 반도체층(27)을 차례로 성장시킨 후, 메사 식각 공정을 통해 메사(M1, M2)를 형성하고, 이어서, 셀 분리 공정을 통해 제1 도전형 반도체층(27)을 패터닝하여 기판(21)을 노출시킴으로써 형성될 수 있다. 셀 분리 공정이 먼저 수행되고 메사 식각 공정이 나중에 수행될 수도 있다.
하부 절연층(33)은 제1 발광셀(C1)과 제2 발광셀(C2) 사이에 배치되며, 제1 광셀(C1)의 제1 도전형 반도체층(23)을 부분적으로 덮고, 또한, 제2 발광셀(C2)의 제2 도전형 반도체층(27)을 부분적으로 덮는다. 도 1에 도시한 바와 같이, 제2 발광셀(C2) 상의 하부 절연층(33)의 폭이 제1 발광셀(C1) 상의 하부 절연층(33)의 폭보다 더 넓을 수 있다. 하부 절연층(33)은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 등의 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있다. 나아가, 하부 절연층(33)은 분포 브래그 반사기로 형성될 수도 있다.
투명 전극(31)은 제2 도전형 반도체층(27) 상에 위치한다. 투명 전극(31)은 제2 도전형 반도체층(27)에 오믹 컨택할 수 있다. 투명 전극(31)은 예를 들어, ITO(Indium Tin Oxide), ZnO(Zinc Oxide), ZITO (Zinc Indium Tin Oxide), ZIO (Zinc Indium Oxide), ZTO (Zinc Tin Oxide), GITO (Gallium Indium Tin Oxide), GIO (Gallium Indium Oxide), GZO (Gallium Zinc Oxide), AZO(Aluminum doped Zinc Oxide), FTO(Fluorine Tin Oxide) 등과 같은 광 투과성 도전성 산화물층을 포함할 수 있다. 도전성 산화물은 다양한 도펀트를 포함할 수도 있다.
광 투과성 도전성 산화물을 포함하는 투명 전극(31)은 제2 도전형 반도체층(27)과의 오믹 컨택 특성이 우수하다. 즉, ITO 또는 ZnO 등과 같은 도전성 산화물은 금속성 전극에 비해 제2 도전형 반도체층(27)과의 접촉 저항이 상대적으로 더 낮아, 도전성 산화물을 포함하는 투명 전극(31)을 적용함으로써 발광 다이오드의 순방향 전압(Vf)을 감소시켜 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
특히, 본 실시예의 발광 다이오드와 같은 소형 발광 다이오드의 경우, 전류 밀도가 상대적으로 낮기 때문에 오믹 특성에 크게 영향을 받는다. 따라서, 투명 전극(31)을 사용하여 오믹 특성을 향상시킴으로써 발광 효율을 더욱 효과적으로 향상시킬 수 있다. 또한, 도전성 산화물은 금속성 전극에 비해 질화물계 반도체층으로부터 박리(peeling)될 확률이 적으며, 장시간 사용에도 안정하다. 따라서, 도전성 산화물을 포함하는 투명 전극(31)을 사용함으로써 발광 다이오드의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
투명 전극(31)의 두께는 제한되지 않으나, 약 400Å 내지 3000Å 범위 내의 두께를 가질 수 있다. 투명 전극(31)의 두께가 과도하게 두꺼우면 투명 전극(31)을 통과하는 광을 흡수하여 손실이 발생될 수 있다. 따라서, 투명 전극(31)의 두께는 3000Å 이하로 제한된다.
투명 전극(31)은 제2 도전형 반도체층(27)의 상면을 대체로 전체적으로 덮도록 형성됨으로써, 발광 다이오드 구동 시 전류 분산 효율을 향상시킬 수 있다. 예컨대, 투명 전극(31)의 측면들은 메사(M1, M2)의 측면들을 따라 형성될 수 있다.
한편, 제1 발광셀(C1) 상의 투명 전극(31)은 전체적으로 제2 도전형 반도체층(27)에 접촉할 수 있다. 제2 발광셀(C2) 상의 투명 전극(31)은 대체로 제2 도전형 반도체층에 접촉하지만, 일부는 하부 절연층(33) 상에 위치할 수 있다. 즉, 제2 발광셀(C2) 상의 투명 전극(31)은 제2 도전형 반도체층(27) 상에 배치된 하부 절연층(33)을 덮을 수 있다. 예를 들어, 투명 전극(31)은 발광 구조체(30)를 형성하고, 하부 절연층(33)을 형성한 후에 제2 도전형 반도체층(27) 상에 형성될 수 있으며, 이때, 하부 절연층(33)을 부분적으로 덮도록 형성될 수 있다.
콘택 전극(35a)은 제1 발광셀(C1) 상의 메사(M2)에 인접하여 제1 도전형 반도체층(23) 상에 배치된다. 콘택 전극(35a)은 제1 도전형 반도체층(23)에 오믹 콘택한다. 이를 위해, 콘택 전극(35a)은 제1 도전형 반도체층(33)에 오믹 콘택하는 금속층을 포함한다.
한편, 콘택 전극(35a)은 메사(M2)의 활성층(25) 또는 제2 도전형 반도체층(27)과 중첩하지 않으며, 콘택 전극(35a)을 제2 도전형 반도체층(27)으로부터 절연시키기 위한 절연층은 생략된다. 콘택 전극(35a)은 투명 전극(31)이 형성된 발광 구조체(30)에 예컨대 리프트 오프 공정을 이용하여 형성될 수 있다. 이때, 후술하는 전류 스프레더(35b) 및 연결 전극(35c)도 함께 형성될 수 있다.
한편, 콘택 전극(35a)은 메사(M2)로부터 충분한 거리만큼 이격되는데, 상기 이격 거리는 제1 절연 반사층(37)의 두께보다 클 수 있다. 콘택 전극(35a)은 메사(M2)의 일측 가장자리를 따라 기다란 형상으로 형성될 수 있으며, 메사(M2)의 만입부 내로 연장할 수 있다. 콘택 전극(35a)을 메사(M2)의 일측 가장자리를 따라 기다란 형상으로 형성됨으로써 제2 발광셀(C2) 내의 전류 분산 성능을 개선할 수 있다.
콘택 전극(35a)은 또한 뒤에서 설명되는 제1 패드 전극(39a)의 접속 패드로 기능할 수 있다. 콘택 전극(35a)의 접속 패드 영역은 메사(M2)의 만입부 내에 배치될 수 있으며, 따라서, 메사(M2) 상에 배치된 제1 패드 전극(39a)이 콘택 전극(35a)에 쉽게 접속할 수 있도록 돕는다. 나아가, 제1 패드 전극(39a)이 경사진 메사(M2) 측면을 덮는 영역을 줄일 수 있어 제1 패드 전극(39a)이 제1 절연 반사층(37)의 결함을 통해 제2 도전형 반도체층(27)에 전기적으로 단락되는 것을 방지할 수 있다.
전류 스프레더(35b)는 메사(M1) 상의 투명 전극(31) 상에 위치하여 투명 전극(31)에 전기적으로 접속된다. 전류 스프레더(35b)는 콘택 전극(35a)에 대향하여 메사(M1)의 일측 가장자리 근처에 배치될 수 있다. 전류 스프레더(35b)는 횡방향으로 길게 형성되어 메사(M1) 내의 제2 도전형 반도체층(27) 내 전류 분산을 돕는다. 도전성 산화물은 금속성 전극에 비해 수평 방향으로의 전류 분산 성능이 상대적으로 낮을 수 있으나, 전류 스프레더(35b)를 이용함으로써 전류 분산 성능을 만회할 수 있다. 더욱이, 전류 스프레더(35b)를 채택함으로써 투명 전극(31)의 두께를 줄일 수 있다.
한편, 전류 스프레더(35b)에 의한 광 흡수를 줄이기 위해, 전류 스프레더(35b)는 투명 전극(31)의 일부 영역 상에 제한적으로 형성된다. 전류 스프레더(35b)의 전체 면적은 투명 전극(31) 면적의 1/10을 넘지 않는다. 전류 스프레더(35b)는 접속 패드 영역을 포함하며, 접속 패드 영역으로부터 양측으로 연장하는 연장부들을 포함할 수 있다. 도 1에 도시한 바와 같이, 접속 패드 영역은 제2 전극 패드(39b)의 접속을 돕기 위해 연장부들에 비해 상대적으로 넓은 폭을 가질 수 있으며, 연장부들은 접속 패드 영역에 비해 좁은 폭을 가질 수 있다.
연장부들은 전류 분산을 위해 다양한 형상을 가질 수 있다. 도 1에 도시한 바와 같이, 연장부들은 선형으로 배치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
연결 전극(35c)은 제1 발광셀(C1)과 제1 발광셀(C2)을 전기적으로 연결한다. 예를 들어, 연결 전극(35c)의 일단은 제1 발광셀(C1)의 제1 도전형 반도체층(23)에 전기적으로 접속할 수 있으며, 타단은 제2 발광셀(C2)의 제2 도전형 반도체층(27)에 전기적으로 연결될 수 있다. 도 1에 도시한 바와 같이, 연결전극(35c)의 일단은 제1 발광셀(C1)의 제1 도전형 반도체층(23)에 접속할 수 있으며, 타단은 제2 발광셀(C2) 상의 투명 전극(31)에 접속할 수 있다. 연결 전극(35c)의 일부는 메사(M1)의 만입부 내에 배치될 수 있다. 한편, 도 2에 도시되듯이, 연결 전극(35c)의 타단은 하부 절연층(33) 상에 배치된 투명 전극(31) 부분에 접속할 수 있다.
연결 전극(35c)의 일단 및 타단은 횡방향으로 기다란 형상을 가질 수 있다. 상기 일단의 횡방향 길이는 전류 스프레더(35b)의 횡방향 길이보다 길 수 있으며, 타단의 횡방향 길이는 전류 스프레더(35b)의 횡방향 길이와 대체로 유사할 수 있다. 또한, 콘택 전극(35a)의 횡방향 길이는 상기 타단의 횡방향 길이보다 길 수 있으며, 상기 일단의 횡방향 길이와 대체로 유사할 수 있다. 연결 전극(35c)의 일단 및 타단, 콘택 전극(35a), 및 전류 스프레더(35b)의 횡방향 길이를 위와 같이 함으로써 제1 및 제2 발광셀들(C1, C2) 내의 전류 분산을 도와 발광 효율을 증가시킬 수 있다.
연결 전극(35c)은 하부 절연층(33)에 의해 제1 발광셀(C1)의 제1 도전형 반도체층(23)으로부터 전기적으로 이격될 수 있다. 제1 발광셀(C1)과 제2 발광셀(C2)의 경계 영역에서 연결 전극(35c)은 하부 절연층(33) 상에 배치된다. 일단과 타단을 연결하는 연결 전극(35c)의 중앙부는 상기 일단 및 타단의 횡방향 길이보다 좁은 폭을 가질 수 있으며, 따라서, 연결 전극(35c)을 발광셀들(C1, C2)로부터 절연시키는 하부 절연층(33)의 폭을 줄일 수 있다. 이에 따라, 하부 절연층(33) 및 연결 전극(35c)에 의해 광 손실이 발생하는 것을 줄일 수 있다. 나아가, 연결 전극(35c)은 제1 발광셀(C1)과 제2 발광셀(C2) 사이에서 적어도 2개의 전류 경로를 갖도록 형성될 수 있으며, 따라서, 연결 전극(35c)의 실제 면적을 감소시킬 수 있어 광 손실을 더욱 줄일 수 있다. 예를 들어, 연결 전극(35c)은 도 1에 도시한 바와 같이 중앙 영역에서 하부 절연층(33)을 노출시키는 개구부(35h)를 가질 수 있다. 개구부(35h)의 크기는 전류 경로 및 광 손실 회피를 고려하여 정해질 수 있으며, 일 실시예에 있어서, 도 1에 도시한 바와 같이, 전류 경로의 폭보다 더 큰 폭을 가질 수 있다.
콘택 전극(35a), 전류 스프레더(35b), 및 연결 전극(35c)은 동일 공정에서 동일 재료를 이용하여 함께 형성될 수 있으며, 따라서, 서로 동일한 층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 콘택 전극(35a), 전류 스프레더(35b), 및 연결 전극(35c)은 Al 반사층을 포함할 수 있으며, Au 접속층을 포함할 수 있다. 구체적으로, 콘택 전극(35a) 및 전류 스프레더(35b)는 Cr/Al/Ti/Ni/Ti/Ni/Au/Ti의 층 구조를 가질 수 있다. 콘택 전극(35a), 전류 스프레더(35b), 및 연결 전극(35c)의 두께는 메사(M)의 두께와 유사하거나 그 보다 클 수 있으며, 따라서, 콘택 전극(35a)의 상면은 메사(M)의 상면과 대체로 유사하거나 그 보다 더 높게 위치할 수 있다. 예를 들어, 메사(M)의 두께는 대략 1.5um일 수 있으며, 콘택 전극 및 전류 스프레더(33, 35)의 두께는 대략 1.5~2um일 수 있다.
제1 절연 반사층(37)은 기판(21), 제1 발광셀(C1), 제2 발광셀(C2), 투명 전극(31), 하부 절연층(33), 콘택 전극(35a), 전류 스프레더(35b), 및 연결 전극(35c)을 덮는다. 제1 절연 반사층(37)은 메사(M1, M2)의 상부 영역 및 측면을 덮고 또한 메사(M1, M2) 주변에 노출된 제1 도전형 반도체층(23) 및 제1 도전형 반도체층(23)의 측면을 덮는다. 제1 절연 반사층(37)은 또한 제1 도전형 반도체층(23) 주위에 노출된 기판(21)의 상면을 덮는다. 제1 절연 반사층(37)은 또한 콘택 전극(35a)과 메사(M2) 사이의 영역 및 연결 전극(35c)과 메사(M1) 사이의 영역을 덮는다.
한편, 제1 절연 반사층(37)은 콘택 전극(35a) 및 전류 스프레더(35a)를 노출시키는 개구부들(37a, 37b)을 갖는다. 개구부들(37a, 37b)은 각각 콘택 전극(35a) 및 전류 스프레더(35a)의 면적보다 작은 크기를 가지며, 콘택 전극(35a) 및 전류 스프레더(35b) 상에 한정되어 위치한다.
제1 절연 반사층(37)은 분포 브래그 반사기를 포함한다. 분포 브래그 반사기는 굴절률이 서로 다른 유전체층들이 반복 적층되어 형성될 수 있으며, 상기 유전체층들은 TiO2, SiO2, HfO2, ZrO2, Nb2O5, MgF2등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 절연 반사층(37)은 교대로 적층된 TiO2층/SiO2층의 구조를 가질 수 있다. 분포 브래그 반사기는 활성층(25)에서 생성된 광을 반사하도록 제작되며, 반사율을 향상시키기 위해 복수의 페어로 형성된다. 본 실시예에서, 분포 브래그 반사기는 10 내지 25 페어(pairs)를 포함할 수 있다. 제1 절연 반사층(37)은 분포 브래그 반사기와 함께 추가의 절연층을 포함할 수 있으며, 예컨대, 분포 브래그 반사기와 그 하지층의 접착력을 개선하기 위해 분포 브래그 반사기의 하부에 위치하는 계면층 및 분포 브래그 반사기를 덮는 보호층을 포함할 수 있다. 상기 계면층은 예를 들어 SiO2층으로 형성될 수 있으며, 보호층은 SiO2 또는 SiNx로 형성될 수 있다.
제1 절연 반사층(37)은 약 2㎛ 내지 5㎛ 두께를 가질 수 있다. 분포 브래그 반사기는 활성층(25)에서 생성되는 광에 대한 반사율이 90% 이상일 수 있으며, 분포 브래그 반사기를 형성하는 복수의 유전체층들의 종류, 두께, 적층 주기 등을 제어함으로써 100%에 가까운 반사율이 제공될 수 있다. 더욱이, 상기 분포 브래그 반사기는 활성층(25)에서 생성된 광 이외의 다른 가시광에 대해서도 높은 반사율을 가질 수 있다.
예를 들어, 제1 절연 반사층(37)은 활성층(25)에서 생성된 단파장(예컨대 400nm)의 가시광선을 반사하기에 적합한 단파장 DBR과 형광체 등의 파장변환체에 의해 변환된 장파장(예컨대 700nm)의 가시광선을 반사하기에 적합한 장파장 DBR을 포함할 수 있다. 장파장 DBR과 단파장 DBR을 사용함으로써 반사 대역을 넓일 수 있으며, 나아가, 제1 절연 반사층(37)에 경사각을 가지고 입사되는 광에 대해서도 높은 반사율로 반사시킬 수 있다. 한편, 본 실시예에 있어서, 장파장 DBR이 단파장 DBR에 비해 발광 구조체(30)에 더 가깝게 배치될 수 있으나, 그 반대일 수도 있다.
일 실시예에 있어서, 제1 절연 반사층(37)의 DBR 구조는 제1 영역, 제2 영역 및 제3 영역으로 뚜렷하게 구분될 수 있는데, 여기서, 제1 영역이 제2 영역보다 발광 구조체(30)에 더 가깝게 배치되며, 제3 영역은 제1 영역과 제2 영역 사이에 배치된다.
(제1 영역)
제1 영역은 중심 파장(λ) 근처 및 중심 파장보다 장파장(예컨대 700nm)인 스펙트럼 영역에서의 반사율을 높이기 위해 마련된다. 따라서, 제1 영역의 제1 재료층들 및 제2 재료층들의 광학 두께는 대체로 0.25λ 근처 또는 0.25λ보다 크다.
구체적으로, 제1 영역에서, 제1 재료층들(SiO2층)은 0.25λ+10%보다 큰 광학 두께를 가지는 제1군의 제1 재료층들과, 0.25λ+10%보다 작고 0.25λ-10%보다 큰 광학 두께를 가지는 제2군의 제1 재료층들로 구분된다. 이들 제1군의 제1 재료층들 및 제2 군의 제1 재료층들은 서로 교대로 배치된다. 상대적으로 두꺼운 제1군의 제1 재료층들과 상대적으로 얇은 제2군의 제1 재료층들이 서로 교대로 배치된다. 제1군의 제1 재료층이 먼저 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 제2군의 제1 재료층이 먼저 형성될 수도 있다.
나아가, 상기 제1군의 제1 재료층들은 대체로 0.3λ+10%보다 작은 광학 두께를 갖는다.
한편, 상기 제1 영역 내의 제2 재료층들(예, TiO2층들)은, 0.25λ+10%보다 큰 광학 두께를 가지는 제1군의 제2 재료층들 및 0.25λ-10%보다 크고, 0.25λ+10%보다 작은 광학 두께를 가지는 제2군의 제2 재료층들을 포함한다.
제1군의 제2 재료층들 및 제2군의 제2 재료층들 또한 광학 두께가 뚜렷하게 구분된다. 나아가, 이들 제1군의 제2 재료층들 및 제2군의 제2 재료층들이 대부분 서로 교대로 배치된다.
한편, 제1군의 제2 재료층들은 대체로 제1군의 제1 재료층들보다 작은 광학 두께를 가진다. 또한, 상기 제1군의 제2 재료층들의 광학 두께의 평균값은 상기 제1군의 제1 재료층들의 광학 두께의 평균값보다 작다. 상대적으로 고굴절률을 가지는 제2 재료층들이 상대적으로 저굴절률을 가지는 제1 재료층들보다 광 흡수율이 크기 때문에, 제1군의 제2 재료층들을 상대적으로 얇게 형성함으로써 광 손실을 줄일 수 있다.
상기 제1군의 제2 재료층들은 0.25λ+20%(즉, 0.3λ)보다 작은 광학 두께를 가질 수 있다. 이에 반해, 제1군의 제1 재료층들은 대체로 0.25λ+20%보다 큰 광학 두께를 가진다.
한편, 제2군의 제2 재료층들 또한 광 손실을 방지하기 위해 제2군의 제1 재료층들보다 작은 광학 두께를 가질 수 있으나, 제1군의 제2 재료층들에 비해 광학 두께가 상대적으로 작기 때문에 두께를 감소하더라도 광 손실을 줄이는데 큰 효과가 없다. 따라서, 제2군의 제2 재료층들과 제2군의 제1 재료층들은 대체로 유사한 광학 두께를 가질 수 있다.
(제2 영역)
제2 영역은 중심 파장(λ)보다 단파장(예컨대 400nm)인 스펙트럼 영역에서의 반사율을 높이기 위해 마련된다. 따라서, 제1 영역의 제1 재료층들 및 제2 재료층들의 광학 두께는 대체로 0.25λ보다 작다.
구체적으로, 제2 영역은 0.25λ-10%보다 작은 광학 두께를 가지고 연속하여 배치된 제3군의 제1 재료층들을 포함한다. 나아가, 상기 제3군의 제1 재료층들은 0.2λ-10%보다 큰 광학 두께를 가진다.
제2 영역 내의 제1 재료층들의 광학 두께 편차는 제1 영역 내의 제1 재료층들의 광학 두께 편차보다 작다. 제1 영역 내의 제1군의 제1 재료층들 및 제2군의 제1 재료층들은 서로 뚜렷하게 다른 광학 두께를 갖기 때문에, 대체로 유사한 광학 두께를 갖는 제2 영역 내의 제1 재료층들에 비해 광학 두께 편차가 상대적으로 크게 된다.
한편, 상기 제2 영역 내의 제2 재료층들은 0.25λ-10%보다 작은 광학 두께를 가지고 연속하여 배치된 제3군의 제2 재료층들을 포함한다. 제2 영역 내에서 첫번째 제2 재료층(즉, 13번째 페어의 제2 재료층)만 0.25λ-10%보다 큰 광학 두께를 가지며 그 외의 제2 재료층들은 모두 0.25λ-10%보다 작은 광학 두께를 가진다.
(제3 영역)
제3 영역은 제1 영역과 제2 영역 사이에 배치되며, 서로 다른 반사 대역을 가지는 DBR들을 서로 중첩할 때 발생하는 리플을 제거하기 위해 배치된다.
제3 영역은 대체로 적은 수의 페어들로 이루어진다. 본 실시예에 있어서, 제1 영역이 가장 많은 수의 페어들로 구성되고, 제3 영역이 가장 적은 수의 페어들로 구성된다.
구체적으로, 제3 영역은 0.25λ-10%보다 작은 광학 두께를 가지는 제1 재료층, 및 0.25λ보다 큰 광학 두께를 가지는 제1 재료층을 포함한다. 나아가, 제3 영역은 0.25λ-10%보다 크고, 0.25λ보다 작은 광학 두께를 가지는 제1 재료층을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제3 영역 내의 제2 재료층들은, 0.25λ-10%보다 작은 제2 재료층, 및 0.25λ보다 크고 0.25λ+10%보다 작은 광학 두께를 가지는 제2 재료층을 포함할 수 있다. 나아가, 제3 영역 내의 제2 재료층들은, 0.25λ+10%보다 큰 광학 두께를 가지는 제2 재료층을 더 포함할 수 있다.
상대적으로 적은 수의 페어로 구성된 제3 영역에서 제1 재료층들 및 제2 재료층들은 제1 영역 및 제2 영역 내의 재료층들에 비해 상대적으로 다양한 광학 두께를 갖도록 구성된다.
본 실시예에 따르면, 발광 구조체(30)에 상대적으로 가깝게 배치되어 장파장 영역의 광을 반사시키는 제1 영역의 제1 및 제2 재료층들을 상대적으로 두꺼운 광학 두께를 갖는 제1군과 상대적으로 작은 광학 두께를 갖는 제2군으로 구분함으로써 입사각이 증가함에 따라 스탑 밴드 내에 발생하는 리플을 제거할 수 있다.
또한, 제1 영역 내의 페어수가 다른 영역들보다 더 많은 것이 장파장 영역의 반사율을 보강하는데 유리하다.
한편, 제1 패드 전극(39a)과 제2 패드 전극(39b)은 제1 절연 반사층(37) 상에 위치하며, 각각 개구부들(37a, 37b)을 통해 콘택 전극(35a) 및 전류 스프레더(35a)에 접속된다.
도 1에 도시한 바와 같이, 제1 패드 전극(39a)은 대체로 메사(M2) 상의 투명 전극(31)의 상부 영역 내에 위치하며, 일부가 콘택 전극(35a) 상에 위치한다. 또한, 제1 패드 전극(39a)은 연결 전극(35c)과 중첩하지 않도록 연결 전극(35c)으로부터 횡방향으로 이격된다. 제1 패드 전극(39a)이 연결 전극(35c)과 중첩하지 않으므로, 제1 절연 반사층(37)에 크랙이 발생하더라도 제1 패드 전극(39a)과 연결 전극(35c) 사이의 전기적 단락이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
한편, 제2 패드 전극(39b)은 메사(M1) 상의 투명 전극(31) 상부 영역 내에 위치하며, 개구부(37b)를 통해 전류 스프레더(35b)의 접속 패드 영역에 접속된다. 도시한 바와 같이, 제2 패드 전극(39b)은 전류 스프레더(35b)와 중첩할 수 있다. 한편, 제2 패드 전극(39b)은 연결 전극(35c)과 중첩하지 않도록 연결 전극(35c)으로부터 횡방향으로 이격된다. 특히, 제2 패드 전극(39b)은 메사(M1)의 상부 영역 내에 한정되어 배치되며, 메사(M1)와 연결 전극(35c) 사이의 영역으로 연장되지 않는다.
제1 패드 전극(39a) 및 제2 패드 전극(39b)은 동일 공정에서 동일 재료로 함께 형성될 수 있으며, 따라서, 동일한 층 구조를 가질 수 있다. 제1 및 제2 패드 전극들(39a, 39b)의 두께는 제1 절연 반사층(37)의 두께보다 얇을 수 있는데, 예를 들어, 약 2um의 두께로 형성될 수 있다.
제2 절연 반사층(41)은 기판(21) 하부에 배치된다. 제2 절연 반사층(41)은 기판(21)의 하면 전체를 덮을 수 있다. 제2 절연 반사층(41)은 분포 브래그 반사기를 포함한다. 제2 절연 반사층(41)은 또한 분포 브래그 반사기와 기판(21) 사이에 위치하는 계면층을 더 포함할 수 있으며, 또한, 분포 브래그 반사기를 덮는 보호층을 더 포함할 수 있다. 계면층은 예컨대 SiO2로 형성될 수 있으며, 보호층은 SiO2 또는 SiNx로 형성될 수 있다.
제2 절연 반사층(41)의 분포 브래그 반사기는 용도에 따라 다양한 반사율을 갖도록 형성될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제2 절연 반사층(41)은 제1 절연 반사층(37)의 분포 브래그 반사기와 유사한 구조를 가지고 높은 반사율을 가질 수 있으며, 입사각에 따른 반사율을 고려하여 설계될 수 있다. 제2 절연 반사층(41)이 높은 반사율을 갖기 때문에, 대부분의 광은 발광 다이오드(100)의 측면을 통해 방출될 수 있다. 제2 절연 반사층(41)은 제1 절연 반사층(37)과 유사하게 장파장 DBR과 단파장 DBR을 포함할 수 있으며, 다만, 제1 절연 반사층(37)의 분포 브래그 반사기에서 장파장 DBR과 단파장 DBR의 위치와 제2 절연 반사층(41)의 분포 브래그 반사기에서 장파장 DBR과 단파장 DBR의 위치는 상호 밀접하게 관련되며, 기판(21)을 사이에 두고 서로 거울면 대칭이 되도록 배치될 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 제2 절연 반사층(41)의 분포 브래그 반사기는 약 40 내지 90%의 반사율을 갖도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 절연 반사층(41)은 15층 이하의 절연층들로 형성되어 수직 입사에 대한 반사율이 90% 이하, 나아가, 70% 이하, 더 나아가, 50% 이하일 수 있다. 제2 절연 반사층(41)의 반사율을 90% 이하로 함으로써 제2 절연 반사층(41)을 통해서도 광이 방출될 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 일 실시예에 따른 제1 절연 반사층(37)과 제2 절연 반사층(41)의 상대적인 위치 관계를 설명하기 위한 개략적인 단면도들이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 제1 절연 반사층(37) 및 제2 절연 반사층(41)은 각각 계면층(37a, 41a), 장파장 DBR(37b, 41b), 단파장 DBR(37c, 41c) 및 보호층(37d, 41d)를 포함할 수 있다. 장파장 DBR(37b, 41b)은 앞서 설명한 제1 영역으로 형성될 수 있으며, 단파장 DBR(37c, 41c)은 앞서 설명한 제2 영역으로 형성될 수 있다. 또한, 도시하지 않았지만, 제3 영역이 제1 영역과 제2 영역 사이에 배치될 수 있다.
도 3a의 실시예에서, 제1 및 제2 절연 반사층(37, 41)의 장파장 DBR들(37b, 41b)이 단파장 DBR(37c, 41c)보다 기판(21)에 더 가깝게 배치된다.
도 3b의 실시예에서, 제1 및 제2 절연 반사층(37, 41)의 단파장 DBR들(37c, 41c)이 장파장 DBR(37b, 41b)보다 기판(21)에 더 가깝게 배치된다.
도 3a 및 도 3b에 도시한 바와 같이, 제1 절연 반사층(37)의 장파장 DBR(37b) 및 단파장 DBR(37c)과 제2 절연 반사층(41)의 장파장 DBR(41b) 및 단파장 DBR(41c)이 기판(21)을 사이에 두고 서로 대칭이 되도록 배치됨으로써 기판(21)의 측면을 통한 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
한편, 제2 절연 반사층(41)은 제1 및 제2 패드 전극들(39a, 39b)이 형성된 후, 기판(21)의 하면에 형성될 수 있다. 이어서, 제2 절연 반사층(41), 기판(21) 및 제1 절연 반사층(37)을 다이싱 공정을 통해 분할함으로써 발광 다이오드가 제공된다.
제2 절연 반사층(41)은 기판(21)의 하면을 통해 방출되는 광을 반사시킴으로써 기판(21)의 측면 방향으로의 광 추출을 돕는다. 이에 따라, 발광 다이오드의 지향각이 증가된다.
한편, 발광 다이오드의 기판(21)은 평면도에서 직사각형 형상을 가지며, 측면들 중 일부는 기판의 하면에 대해 경사질 수 있다. 도 4a 및 도 4b는 기판(21)의 경사를 설명하기 위한 개략적인 측면도들로, 도 4a는 단측면을 나타내는 측면도이고, 도 4b는 장측면을 나타내는 측면도이고, 도 5a 및 도 5는 각각 기판(21)의 단측면 및 장측면을 보여주는 이미지들이다.
도 4a 및 도 5a를 참조하면, 기판(21)의 단변에 평행한 단측면의 양측 가장자리들은 기판(21)의 하면에 대해 경사져 있다. 즉, 기판(21)의 장측면들은 기판(21)의 하면에 대해 경사져 있다. 기판(21)의 장측면이 기판(21)의 하면에 대해 이루는 경사각(θ)은 약 80도 내지 85도 범위 내일 수 있다.
도 4b 및 도 5b를 참조하면, 기판(21)의 장변에 평행한 장측면의 양측 가장자리들은 기판(21)의 하면에 대해 수직하다. 즉, 기판(21)의 단측면들은 기판(21)의 하면에 대해 수직하다.
다른 실시예에서, 장측면들이 기판(21)의 하면에 대해 수직할 수도 있고, 단측면들이 기판(21)의 하면에 대해 경사질 수도 있다.
한편, 도 5a 및 도 5b에서 볼 수 있듯이, 기판(21)의 측면을 따라 거칠어진 표면(21R)이 형성된다. 거칠어진 표면(21R)은 기판(21)의 중앙부 근처에 기판(21)의 둘레를 따라 전체 측면에 형성된다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드(200)를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 다이오드(200)는 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 발광 다이오드(100)와 대체로 유사하나, 발광 다이오드(100)의 제1 전극 패드(39a) 및 제2 전극 패드(39b)는 각각 하나의 영역으로 형성되는데 반해, 본 실시예의 발광 다이오드(200)의 제1 전극 패드들(139a, 139a') 및 제2 전극 패드들(139b, 139b')은 각각 2 부분으로 분리된 것에 차이가 있다. 또한, 제1 전극 패드(139a) 및 제2 전극 패드(139b)의 위치에 의해 콘택 전극(135a) 및 전류 스프레더(139b)의 형상 및 접속 패드 영역들의 위치가 변경된다.
우선, 메사(M2)의 형상이 변경될 수 있다. 발광 다이오드(100)의 경우, 메사(M2)의 일측 가장자지 중앙 부근에 만입부가 형성되고 콘택 전극(35a)의 접속 패드 영역이 만입부 내에 배치되었지만, 본 실시예에서, 만입부는 메사(M2)의 모서리에 가깝게 배치되거나, 도 6에 도시되듯이, 만입부 대신 메사(M2)의 모서리가 리세스될 수 있다.
콘택 전극(35a)의 접속 패드 영역은 메사(M2)의 리세스된 영역에 배치되며, 접속 패드 영역으로부터 메사(M2)의 가장자리를 따라 횡방향으로 연장될 수 있다.
한편, 전류 스프레더(135b)는 메사(M1)의 모서리 근처에 접속 패드 영역을 갖고, 접속 패드 영역으로부터 횡방향으로 연장할 수 있다.
제1 절연 반사층(137)은 메사(M2)의 리세스된 영역에서 콘택 전극(35a)을 노출시키는 개구부(137a)를 가지며, 또한, 메사(M1) 상부 영역에서 전류 스프레더(135b)의 접속 패드 영역을 노출시키는 개구부(137b)를 갖는다.
한편, 제1 전극 패드들(139a, 139a') 및 제2 전극 패드들(139b, 139b')은 제1 절연 반사층(37) 상에 배치된다. 제1 전극 패드(139a)는 개구부(137a)를 통해 콘택 전극(135a)에 접속하고, 제2 전극 패드(139b)는 개구부(137b)를 통해 전류 스프레더(135b)에 접속한다.
한편, 제1 전극 패드(139a')는 메사(M2) 상부 영역 내에 배치되며, 제1 전극 패드(139a)로부터 이격된다. 제1 전극 패드(139a')는 제1 전극 패드(139a)와 동일 공정에서 동일 재료로 형성될 수 있다. 한편, 제2 전극 패드(139b')는 메사(M1) 상부 영역 내에 배치되며, 제2 전극 패드(139b)로부터 이격된다. 제2 전극 패드(139b')는 제2 전극 패드(139b)와 동일 공정에서 동일 재료로 형성될 수 있다.
상술한 실시예에서, 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 발광 다이오드를 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 상기 발광 다이오드는 소형 발광부가 요구되는 다양한 전자 장치에도 적용될 수 있으며, 예를 들어, 디스플레이 장치나 조명 장치에 적용될 수 있다.
이하에서는 분포 브래그 반사기에 대해 상세하게 설명한다. 여기에 설명되는 분포 브래그 반사기는 특별히 한정하지 않는 한 제1 절연 반사층(37, 137) 및 제2 절연 반사층(41)에 모두 적용될 수 있다.
도 7은 제1 실시예에 따른 분포 브래그 반사기의 입사각에 따른 반사율을 나타내는 그래프이다.
제1 실시예에 따른 분포 브래그 반사기는 SiO2와 TiO2를 교대로 적층하여 12페어로 형성한 것으로, 각 층의 두께를 표 1에 정리하였다.
재료 두께(nm)
SiO2 120
TiO2 53.67
SiO2 45.96
TiO2 45.6
SiO2 84.57
TiO2 37.51
SiO2 76.36
TiO2 45.5
SiO2 87.3
TiO2 45.12
SiO2 80.68
TiO2 44.97
SiO2 77.33
TiO2 42.77
SiO2 82.62
TiO2 74.57
SiO2 125.12
TiO2 69.6
SiO2 74.78
TiO2 73.42
SiO2 96.88
TiO2 47.48
SiO2 150
TiO2 76.71
SiO2 85
기판
도 7을 참조하면, 제1 실시예에 따른 반사기는 가시광선의 넓은 파장 범위에 걸쳐 높은 반사율을 나타낸다. 반사기에 수직한 방향, 즉 입사각 0도로 입사된 광에 대해 제1 실시예에 따른 분포 브래그 반사기는 약 410nm 내지 약 700nm 범위에서 약 95% 이상의 반사율을 나타내며, 나아가, 약 410nm 내지 약 690nm 범위에서 약 98% 이상의 반사율을 나타낸다. 한편, 입사각이 증가할수록 반사 대역은 단파장측으로 편이(shift)된다. 반사기에 수직한 방향(0도)으로 입사된 광은 약 700nm에서도 높은 반사율을 나타내지만, 입사각이 증가할수록 높은 반사율을 나타내는 영역이 단파장측으로 이동하고, 700nm 근처에서 반사율이 낮아진다. 다만, 제1 실시예에 따른 분포 브래그 반사기는 입사각 60도에서도 약 550nm의 파장에 대해 약 100%의 반사율을 나타내는 것을 알 수 있다.
제1 실시예에 따른 반사기는 제1 절연 반사층(37, 137) 및 제2 절연 반사층(41)에 모두 적용될 수 있다. 특히, 발광 다이오드(100)에서 생성된 광이 일반적으로 약 500nm 이하의 피크 파장을 갖기 때문에, 모든 입사각에 대해 높은 반사율이 요구되는 제1 절연 반사층(37, 137)에 더욱 적합하게 사용될 수 있다. 한편, 제2 절연 반사층(41)에 제1 실시예에 따른 반사기를 적용할 경우, 제2 절연 반사층(41)은 발광 다이오드(100)에서 생성된 청색 또는 자외선 영역의 광을 거의 모두 반사시킬 수 있으며, 따라서, 발광 다이오드(100)는 측면 방향으로 광을 방출하게 된다.
도 8은 제2 실시예에 따른 분포 브래그 반사기의 입사각에 따른 반사율을 나타내는 그래프이다.
제2 실시예에 따른 분포 브래그 반사기는 SiO2와 TiO2를 교대로 적층하여 10페어로 형성한 것으로, 각 층의 두께를 표 2에 정리하였다.
재료 두께(nm)
SiO2 70.26
TiO2 56.22
SiO2 61.61
TiO2 47.69
SiO2 61.72
TiO2 46.37
SiO2 72.22
TiO2 49.08
SiO2 63.1
TiO2 44.52
SiO2 73.82
TiO2 39.34
SiO2 76.97
TiO2 37.76
SiO2 79.88
TiO2 37.78
SiO2 80.25
TiO2 76.75
SiO2 85.61
TiO2 51.01
기판
도 8을 참조하면, 제2 실시예에 따른 반사기는 가시광선의 상대적으로 좁은 파장 범위에 걸쳐 높은 반사율을 나타낸다. 제2 실시예에 따른 분포 브래그 반사기는 약 375nm 내지 약 520nm 범위에서 약 95% 이상의 반사율을 나타낸다. 더욱이, 약 380nm 내지 약 500nm 범위에서 약 98% 이상의 반사율을 나타낸다. 한편, 입사각이 증가할수록 반사 대역은 단파장측으로 편이된다. 반사기에 수직한 방향(0도)으로 입사된 광은 약 500nm에서도 높은 반사율을 나타내지만, 입사각이 증가할수록 높은 반사율을 나타내는 영역이 단파장측으로 이동하고, 500nm 근처에서 반사율이 낮아진다. 입사각이 60도인 경우, 발광 다이오드에서 방출된 광의 파장, 예컨대 455nm 근처에서도 반사율이 약 90%로 낮아지는 것을 확인할 수 있다.
제2 실시예에 따른 반사기는 제1 절연 반사층(37, 137) 및 제2 절연 반사층(41)에 모두 적용될 수 있다. 다만, 모든 입사각에 대해 높은 반사율을 요구하는 제1 절연 반사층(37, 137)보다는 제2 절연 반사층(41)에 더욱 적합하게 사용될 수 있다. 특히, 제2 실시예에 따른 반사기를 제2 절연 반사층(41)에 적용함으로써 발광 다이오드(100)에서 생성된 광의 일부를 제2 절연 반사층(41)을 통해 투과시킬 수 있다.
일 실시예에 있어서, 가시 영역의 거의 전 영역에 걸쳐 반사율이 높은 반사 대역을 갖는 제1 실시예의 분포 브래그 반사기를 제1 절연 반사층(37, 137)에 적용하고, 가시 영역의 일부 영역에서 반사율이 높은 반사 대역을 갖는 제2 실시예의 분포 브래그 반사기를 제2 절연 반사층(41)에 적용할 수 있다.
표 1 및 표 2에 제시된 분포 브래그 반사기 내 각 층의 두께는 특정 파장 대역에서 높은 반사율을 갖는 분포 브래그 반사기를 제공하기 위한 구체적인 예들이며, 본 발명이 이들 층의 두께에 한정되는 것은 아니다. 요구되는 반사 대역에 따라 각 층의 두께는 다양하게 설계될 수 있다. 특히, 제2 실시예에 따른 분포 브래그 반사기는 요구되는 입사각에서 낮은 반사율을 갖도록 설계될 수 있다. 낮은 반사율을 나타내는 입사각은 제품에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 한편, 입사각에 따라 발광 다이오드에서 방출되는 광의 반사율을 제어하기 위해 제2 실시예에 따른 분포 브래그 반사기는 장파장 가시광선에 대해 낮은 반사율을 나타낸다. 이 때문에, 발광 다이오드 외부에서 장파장으로 파장변환된 광이 발광 다이오드(100) 내부로 재입사될 수 있다. 재입사된 광은 제1 절연 반사층(37, 137)에 의해 반사되어 외부로 방출될 수 있지만, 발광 다이오드 내부로 입사된 후 다시 방출되는 동안 광이 손실될 수 있다. 광의 손실을 줄이기 위해 파장변환된 광이 발광 다이오드 내부로 입사되는 것을 줄일 필요가 있다. 이를 위해, 분포 브래그 반사기의 반사 대역 이외의 영역에서 상대적으로 높은 반사율을 나타내는 제2, 제3 반사 대역이 파장변환된 광의 피크 파장에 정합하도록 할 수 있다. 예를 들어, 도 8에 도시된 반사율 그래프에서 제2 반사 대역은 500nm 내지 600nm 범위 내에 가장 높은 반사율을 가지며, 제3 반사 대역은 약 600nm 내지 약 650nm 범위 내에 가장 높은 반사율을 갖는다. 이에 따라, 녹색 형광체 및 적색 형광체에 의해 파장변환된 광이 제2 절연 반사층(41)에 의해 반사될 수 있으며, 따라서, 발광 다이오드(100) 내부로 재입사되는 광량을 줄일 수 있다. 제2 절연 반사층(41)의 약 550nm 내지 700nm 범위에서 반사율은 제1 절연 반사층(37, 137)의 동일 파장범위에서 반사율보다 낮을 수 있다.
도 9는 발광 다이오드의 방출 파장에서 제1 실시예 및 제2 실시예의 분포 브래그 반사기의 입사각에 따른 반사율을 나타내는 그래프이다.
도 9를 참조하면, 제2 실시예의 분포 브래그 반사기는 제1 실시예의 분포 브래그 반사기보다 낮은 반사율을 가지는 입사각 영역을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 실시예의 분포 브래그 반사기는 발광 다이오드(100)에서 방출된 약 455nm의 피크 파장을 갖는 광에 대해 0도 내지 90도 범위 내의 전체 입사각에 걸쳐 거의 100%의 반사율을 나타낸다. 이에 반해, 제2 실시예의 분포 브래그 반사기는 입사각 약 70도 근처에서 약 50%의 반사율을 나타낸다. 따라서, 제2 실시예에 따른 분포 브래그 반사기를 제2 절연 반사층(41)으로 채택함으로써 입사각 70도로 입사된 광의 일부를 제2 절연 반사층(41)을 통해 외부로 방출할 수 있다.
도 10은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 발광 다이오드의 방출 파장에서의 반사율을 나타내는 그래프이다.
앞서 입사각 약 70도에서 약 50%의 반사율을 나타내는 분포 브래그 반사기에 대해 설명하였으나, 최저 반사율 및 최저 반사율을 나타내는 입사각은 다양하게 변경될 수 있다. 도 10에 도시한 바와 같이, 최저 반사율은 약 0%일 수도 있으며, 최저 반사율을 나타내는 입사각 또한 다양하게 변경될 수 있다. 입사각 0도에서 반사율이 높지만, 입사각 0도에서 더 낮은 반사율을 갖는 분포 브래그 반사기가 제공될 수도 있다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드의 방출 파장에서의 반사율을 나타내는 그래프이다.
앞서 최저 반사율을 나타내는 입사각이 하나인 실시예들을 도시 및 설명하지만, 도 11에 도시한 바와 같이, 복수의 극소 반사율을 갖는 분포 브래그 반사기가 설계될 수도 있다. 예를 들어, 분포 브래그 반사기는 45도 이상의 제1 입사각에서 극소 반사율인 제1 반사율(R1)을 가질 수 있고, 45도 미만의 제2 입사각에서 극소 반사율인 제2 반사율(R2)을 가질 수 있다. 도 11에 도시한 바와 같이, 제2 반사율(R2)은 제1 반사율(R1)보다 높을 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 제2 반사율(R2)가 제1 반사율(R1)보다 낮을 수도 있다. 다양한 입사각들에서 제1 반사율(R1) 및 제2 반사율(R2) 갖도록 함으로써, 분포 브래그 반사기를 통과하는 광량을 조절할 수 있으며, 이에 따라, 발광 다이오드의 상면과 측면의 광량 편차를 조절할 수 있다.
도 12a는 광 방출면 측에 분포 브래그 반사기를 사용하지 않은 발광 다이오드의 지향각에 따른 발광 강도를 설명하기 위한 그래프이고, 도 12b는 광 방출면 측에 분포 브래그 반사기를 배치한 발광 다이오드의 지향각에 따른 발광 강도를 설명하기 위한 그래프이다.
여기서, 분포 브래그 반사기는 입사각 약 70도에서 약 50%의 반사율을 갖는 제2 실시예에 따른 분포 브래그 반사기이다. 상기 분포 브래그 반사기를 사용하지 않은 발광 다이오드의 경우, 도 12a에 도시한 바와 같이, 지향각 0도 근처에서 높은 발광 강도를 나타내며 지향각이 증가할수록 강도가 낮아진다. 이에 반해, 분포 브래그 반사기를 사용한 발광 다이오드의 경우, 도 12b에 도시한 바와 같이, 지향각 0도 근처에서 상대적으로 낮은 발광 강도를 나타내며, 지향각 약 60도 근처에서 가장 높은 발광 강도를 나타내었다. 지향각 0도와 90도 사이에 적어도 하나의 제1 피크의 광도(P1)가 나타나며, 지향각 0도에서의 광도(P0)는 지향각 90도에서의 광도(P90)보다 크고 제1 피크의 광도(P1)보다 작을 수 있다. 또한, 지향각 0도에서 제1 피크로 갈수록 광도는 연속적으로 증가할 수 있다. 또한, 지향각 0도와 -90도 사이에 적어도 하나의 제2 피크의 광도(P1')가 나타나며, 지향각 0도에서의 광도(P0)는 지향각 -90도에서의 광도(P90')보다 크고 제2 피크의 광도(P1')보다 작을 수 있다. 또한, 지향각 0도에서 제2 피크로 갈수록 광도는 연속적으로 증가할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 입사각 약 70도에 한정하지 않고, 임의의 입사각에서 반사율이 저하되는 분포 브래그 반사기를 적용함으로써 제1 피크의 광도(P1)보다 지향각 0도 근처에서 발광 광도를 작게 할 수 있으며, 이를 이용하여 백라이트 유닛에 적합한 균일한 면 발광을 구현할 수 있다.
앞서, 설명한 분포 브래그 반사기들은 발광 다이오드(100) 뿐만 아니라 발광 다이오드(200)에도 적용될 수 있다. 또한, 발광 다이오드들(100, 200)은 다양한 적용 분야에 사용될 수 있으며, 특히, 디스플레이 장치의 백라이트 유닛에 사용될 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이고, 도 14는 도 13의 백라이트 유닛을 설명하기 위한 평면도이고, 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛을 설명하기 위한 개략적인 부분 단면도이다.
우선, 도 13을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치는, 발광 다이오드(100), 몰딩부(116), 프레임(210), 회로 기판(212), 형광시트(221), 확산판(223), 광학시트(225) 및 디스플레이 패널(227)을 포함할 수 있다.
프레임(210)은 그 위에 배치되는 디스플레이 장치의 다양한 구성 요소들을 지지한다. 프레임(210)은 알루미늄 합금 등의 금속이나 합성수지로 형성될 수 있다.
회로 기판(212)은 프레임(210) 상에 배치될 수 있다. 회로 기판(212)은 발광 다이오드들(100)에 전원을 공급하기 위한 다양한 회로를 갖는다. 도 15에 도시한 바와 같이, 회로 기판(212)은 기판 몸체(2121), 배선들(2122), 및 솔더 레지스트(2123)를 포함할 수 있다. 기판 몸체(2121)는 FR4와 같은 절연물질로 형성된다.
배선들(2122)은 발광 다이오드(100)에 전원을 공급하기 위해 배치된다. 배선들(2122)은 발광 다이오드(100)를 본딩하기 위해 외부에 노출된 패드 영역들을 포함할 수 있다.
솔더 레지스트(2123)는 배선들(2122)을 덮는다. 솔더 레지스트(2123)은 예를 들어 PSR(photoimageagle solder resist)일 수 있으며, 특히, 백색 PSR일 수 있다. 백색 PSR을 사용함으로써 회로 기판(212)으로 입사되는 광을 반사시킬 수 있어 백라이트 유닛의 광 효율을 향상시킬 수 있다.
발광 다이오드들(100)은 회로 기판(212) 상에 배열된다. 발광 다이오드들(100)은 행렬로 배열될 수 있으며, 등간격으로 배열될 수 있다. 일 실시예에서, 발광 다이오드들 사이의 행 방향 간격은 열 방향 간격과 동일할 수 있다. 발광 다이오드들(100)은 회로 기판(212) 상의 배선들(2122)에 전기적으로 연결될 수 있으며, 배선들(2122)을 이용하여 독립적으로 구동될 수 있다. 여기서, 발광 다이오드들(100)를 예를 들어 설명하지만, 그것에 한정되는 것은 아니며, 발광 다이오드들(200)이 회로 기판(212) 상에 배열될 수도 있다. 발광 다이오드들(100, 200)에 대해서는 앞에서 설명하였으므로, 상세한 설명은 생략한다.
몰딩부(116)는 발광 다이오드들(100)을 덮을 수 있다. 몰딩부(116)는 또한, 회로 기판(212)의 상면을 덮을 수 있다. 몰딩부(116)은 발광 다이오드(100)에서 생성된 광을 투과시킬 수 있는 투명 재료로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 실리콘으로 형성될 수 있다. 특히, 몰딩부(116)는 페닐계 실리콘으로 형성될 수 있다. 또한, 필요에 따라, 몰딩부(116) 내부에 형광체나 확산제가 포함될 수도 있다.
형광시트(221)는 발광 다이오드(100)에서 방출된 광을 다른 파장의 광으로 변환하기 위해 구비된다. 형광시트(221)는 내부에 한 종류 이상의 형광체 또는 퀀텀닷(QD, quantum dot)을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 형광시트(221)는 QD 시트를 포함한다. 형광시트(221)는 몰딩부(116) 상부에 배치될 수 있으며, 몰딩부(116)에 밀착하도록 배치될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 형광시트(221)는 몰딩부(116)로부터 이격될 수 있으며, 또한 형광시트(221)와 몰딩부(116) 사이에 다른 광학 부재가 배치될 수도 있다. 본 실시예에서 발광 다이오드(100)에서 방출되는 광은 청색광 또는 자외선일 수 있고, 발광 다이오드(100)에서 방출된 광과 형광시트(221)를 통해 방출된 광에 의해 백색광이 구현될 수 있다.
확산판(223)은 발광 다이오드들(100)에서 방출된 광을 확산시켜 광을 분산시킨다. 광학시트(225)는 확산판(223)의 상부에 배치될 수 있으며, 디스플레이 패널(227)은 광학 시트(225) 상부에 배치될 수 있다. 광학시트(225)는 서로 다른 기능을 가지는 복수의 시트를 포함할 수 있다. 일례로, 하나 이상의 프리즘 시트 및 확산시트를 포함할 수 있다. 확산시트는 확산판(223)을 통해 방출된 광이 부분적으로 밀집되는 것을 방지하여 광의 휘도를 보다 균일하게 할 수 있다. 프리즘 시트는 확산시트를 통해 방출된 광을 디스플레이 패널(227)로 수직하게 입사되도록 할 수 있다.
디스플레이 패널(227)은 디스플레이 장치의 전면에 배치되며, 영상이 표시될 수 있다. 디스플레이 패널(227)은 복수개의 픽셀을 포함하고, 각 픽셀당 색상, 명도, 채도 등을 맞춰 영상을 출력할 수 있다.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛을 설명하기 위한 개략적인 부분 단면도이다.
도 16을 참조하면, 앞에서 도 15를 참조하여 설명한 몰딩부(116)는 회로 기판(212) 상에 연속적으로 형성되어 발광 다이오드들(100)을 모두 덮는다. 이에 반해, 본 실시예에서는 몰딩부(116a)가 각각의 발광 다이오드(100)를 덮는다. 이에 따라, 회로 기판(212)의 상면이 몰딩부들(116a) 사이에 노출될 수 있다.
도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛을 설명하기 위한 개략적인 부분 단면도이다.
도 17을 참조하면, 몰딩부(116a) 상에 반사성 수지(118)가 배치될 수 있다. 반사성 수지(118)는 예를 들어 화이트 실리콘일 수 있다. 반사성 수지(118)는 발광 다이오드(100)에서 수직 방향으로 방출되는 광을 반사시킨다. 반사성 수지(118)는 절연 반사층(41) 대신에 사용될 수도 있고, 절연 반사층(41)과 함께 사용될 수도 있다.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛을 설명하기 위한 개략적인 부분 단면도이다.
도 18을 참조하면, 발광 다이오드(100) 주위에 반사성 수지(119)가 배치될 수 있다. 발광 다이오드(100)은 반사성 수지(119)로 둘러싸일 수 있으며, 몰딩부(116c)가 반사성 수지(119)로 둘러싸인 영역을 채워 발광 다이오드(100)를 덮을 수 있다. 반사성 수지(119)는 예를 들어 화이트 실리콘일 수 있다. 발광 다이오드(100)에서 방출된 광은 반사성 수지(119)에서 반사될 수 있다.
도 19는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛을 설명하기 위한 개략적인 부분 단면도이다.
도 19를 참조하면, 발광 다이오드(100) 상에 파장변환기(121)가 배치될 수 있다. 몰딩부(116)는 발광 다이오드(100)과 함께 파장변한기(121)를 덮을 수 있다. 파장변환기(121)는 형광체 또는 양자점을 포함할 수 있다. 파장변환기(121)는 형광시트(221)와 함께 사용될 수도 있고, 형광시트(221)를 대신하여 사용될 수도 있다.
본 발명의 다양한 실시예들에 대해 설명하지만, 본 발명이 이들 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 다양하게 변경될 수 있다. 또한, 하나의 실시예에서 설명한 내용은 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한 다른 실시예에도 적용될 수 있다.

Claims (21)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 배치되고, 각각 제1 도전형 반도체층, 활성층, 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광구조체;
    상기 제2 도전형 반도체층 상에 오믹 콘택하는 투명 전극;
    상기 제1 도전형 반도체층 상에 배치된 콘택 전극;
    상기 투명 전극 상에 배치된 전류 스프레더;
    상기 기판, 상기 발광구조체, 상기 투명 전극, 상기 콘택 전극, 전류 스프레더를 덮되, 상기 콘택 전극 및 전류 스프레더의 일부분들을 노출시키는 개구부들을 가지며, 분포 브래그 반사기를 포함하는 제1 절연 반사층;
    상기 제1 절연 반사층 상에 위치하며, 상기 개구부들을 통해 각각 상기 콘택 전극 및 전류 스프레더에 접속하는 제1 패드 전극 및 제2 패드 전극; 및
    상기 기판 하부에 배치되며, 분포 브래그 반사기를 포함하는 제2 절연 반사층을 포함하고,
    상기 제2 절연 반사층의 반사 대역은 제1 절연 반사층의 반사 대역보다 좁은 발광 다이오드.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 및 제2 절연 반사층의 반사 대역은 반사율 98% 이상인 발광 다이오드.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 콘택 전극, 상기 전류 스프레더는 동일한 층 구조를 갖는 발광 다이오드.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 콘택 전극의 길이는 상기 전류 스프레더의 길이보다 긴 발광 다이오드.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 활성층에서 생성된 광의 적어도 일부는 상기 제2 절연 반사층에서 반사되어 측면으로 방출되는 발광 다이오드.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 절연 반사층은 410nm~700nm 범위에서 95% 이상의 반사율을 가지며,
    제2 절연 반사층은 370nm~520nm 파장 범위에서 95%이상의 반사율을 가지는 발광 다이오드.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 절연 반사층은 410nm~690nm 범위에서 98% 이상의 반사율을 가지며,
    제2 절연 반사층은 380nm~500nm 파장 범위에서 98%이상의 반사율을 가지는 발광 다이오드.
  8. 청구항 1에 있어서,
    550nm~700nm 파장 범위에서 상기 제2 절연 반사층의 반사율은 제1 절연 반사층의 반사율보다 낮은 발광 다이오드.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 절연 반사층은 입사각 0~90도 범위 내의 제1 입사각에서 제1 절연 반사층의 반사율보다 낮은 제1 반사율을 갖는 발광 다이오드.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제2 절연 반사층은 0~90도 범위 내의 제2 입사각에서 상기 제1 절연 반사층의 반사율보다 낮은 제2 반사율을 갖되,
    상기 제1 및 제2 반사율은 극소 반사율들이고, 상기 제2 반사율은 상기 제1 반사율과 다른 발광 다이오드.
  11. 청구항 1에 있어서,
    지향각 0도 내지 90도 사이의 제1 지향각에서 제1 피크의 광도를 나타내는 발광 다이오드.
  12. 청구항 11에 있어서,
    지향각 0도에서의 광도는 지향각 90도에서의 광도보다 크고 제1 피크의 광도보다 작은 발광 다이오드.
  13. 청구항 11에 있어서,
    지향각 0도에서 제1 지향각으로 지향각이 증가할수록 광도가 증가하는 발광 다이오드.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1 지향각은 50도보다 큰 발광 다이오드.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 콘택 전극 및 전류 스프레더는 상기 제1 도전형 반도체층에 오믹 콘택하기 위한 오믹 금속층 및 상기 활성층에서 생성된 광을 반사시키기 위한 금속 반사층을 포함하는 발광 다이오드.
  16. 청구항 1에 있어서,
    특정 입사각에서 상기 활성층에서 생성된 광에 대해,
    상기 제1 절연 반사층은 90% 이상의 반사율을 갖고,
    상기 제2 절연 반사층은 90% 이하의 반사율을 갖는 발광 다이오드.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 제2 절연 반사층은 상기 특정 입사각에서 50% 이하의 반사율을 갖는 발광 다이오드.
  18. 청구항 1에 있어서,
    상기 기판은 장축 및 단축을 갖는 직사각형 형상을 가지며,
    상기 기판의 측면 중 적어도 하나의 측면은 상기 기판의 하면에 대해 80도 내지 85도의 경사각으로 경사진 발광 다이오드.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 기판은 측면에 거칠어진 면을 포함하는 발광 다이오드.
  20. 청구항 15에 있어서,
    상기 거칠어진 면은 상기 기판의 둘레를 따라 형성된 발광 다이오드.
  21. 회로 기판; 및
    회로 기판 상에 배열된 청구항 1의 발광 다이오드을 포함하는 디스플레이 장치.
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