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JP2011187961A - 発光素子 - Google Patents

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Abstract

【課題】新しい構造を有する光抽出効率が向上した発光素子を提供する。
【解決手段】発光素子１００は、第１電極１６０と、第１電極上に接合層１５８、反射層１５７、反射層の上面まわり領域にチャンネル層１５５、反射層上にオーミック接触層１５６が形成され、その上に第１半導体層１５０、活性層１４０及び第２半導体層１３０を含む発光構造物１４５と、発光構造物の上に複数の炭素ナノチューブを含むナノチューブ層１３５と、第２電極１７０が形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光素子及び発光素子パッケージに関するものである。
発光ダイオード(ＬＥＤ)は、電気エネルギーを光に変換する半導体素子の一種である。発光ダイオードは蛍光灯、白熱灯など既存の光源に比べて低消費電力、半永久的な寿命、早い応答速度、安全性、環境親和性の長所を有する。これに既存の光源を発光ダイオードに取り替えるための多い研究が進行されているし、発光ダイオードは室内外で使われる各種ランプ、液晶表示装置、電光板そして街灯などの照明装置の光源として使用が増加されている成り行きである。
本発明の目的は、新しい構造を有する発光素子及び発光素子パッケージを提供することにある。
本発明の他の目的は、光抽出効率が向上した発光素子を提供することにある。
本発明に従う発光素子は、第１半導体層、活性層及び第２半導体層を含む発光構造物と、該発光構造物の上に形成され、炭素ナノチューブを含むナノチューブ層と、前記第１及び第２半導体層のうちで何れか一つの層上に形成された第１電極と、及び前記第１及び第２半導体のうちで他の一つの層上に形成された第２電極と、を含む。
本発明によれば、発光素子は、伝導性を有する支持部材を含む第１電極と、前記第１電極上の第１半導体層、活性層及び第２半導体層を含む発光構造物と、前記第２半導体層が局所的に露出するように前記第２半導体層上に形成されたナノチューブ層と、前記第２半導体層及び前記ナノチューブ層のうちで少なくとも一つの層上に形成された第２電極と、を含む。
また、本発明によれば、発光素子は、基板と、該基板上に第１半導体層、活性層及び第２半導体層を含む発光構造物と、前記第１半導体層上に第１電極と、前記第２半導体層上に形成されたナノチューブ層と、前記ナノチューブ層上に形成された第２電極と、前記発光構造物まわりに形成されたパッシベーション層と、及び前記第２電極に対応する前記ナノチューブ層と前記第２半導体層との間に形成された電流遮断層を含む。
第１実施形態に従う発光素子の側断面図である。 第１実施形態に従う発光素子の製造工程を説明する図面である。 第１実施形態に従う発光素子の製造工程を説明する図面である。 第１実施形態に従う発光素子の製造工程を説明する図面である。 第１実施形態に従う発光素子の製造工程を説明する図面である。 第１実施形態に従う発光素子の製造工程を説明する図面である。 第１実施形態に従う発光素子の製造工程を説明する図面である。 第１実施形態に従う発光素子の製造工程を説明する図面である。 第１実施形態に従う発光素子の製造工程を説明する図面である。 第１実施形態に従う発光素子の製造工程を説明する図面である。 第１実施形態に従う発光素子の製造工程を説明する図面である。 第２実施形態に従う発光素子の側断面図である。 第３実施形態に従う発光素子の側断面図である。 第４実施形態に従う発光素子の側断面図である。 第５実施形態に従う発光素子の側断面図である。 実施形態に従う発光素子を含む発光素子パッケージの断面図である。 実施形態に従う表示装置の分解斜視図である。 実施形態に従う表示装置を示した図面である。 実施形態に従う照明装置の斜視図である。
本発明を説明するに当たって、各層（膜）、領域、パターン、または構造物が、基板、各層（膜）、領域、パッド、またはパターンの“上（on）”に、または“下（under）”に形成されることと記載される場合において、“上（on）”と“下（under）”は、“直接（directly）”または“他の層を介して（indirectly）”形成されることを全て含む。また、各層の上または下に対する基準は、図面を基準として説明する。
以下、添付の図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明すると、次の通りである。図面において、各層の厚さやサイズは説明の便宜及び明確性のために誇張、省略、または概略的に図示された。また、各構成要素のサイズは実際のサイズを全的に反映するものではない。
図１は、第１実施形態に従う発光素子の側断面図である。
図１を参照すると、第１実施形態に従う発光素子１００は、第１電極１６０と、前記第１電極１６０上に接合層１５８と、該接合層(adhesive layer)１５８上に反射層１５７と、該反射層１５７上面まわり領域にチャンネル層１５５と、前記反射層１５７上にオーミック接触層１５６と、前記オーミック接触層１５６及び前記チャンネル層１５５上に形成されて、光を生成する発光構造物１４５と、該発光構造物１４５の上面にナノチューブ層１３５と、前記発光構造物１４５の側面にパッシベーション層１８０と、前記ナノチューブ層１３５上に第２電極１７０と、を含むことができる。
前記第１電極１６０は、その上に形成される複数の層を支持するだけでなく、電極としての機能を有することができる。言い換えれば、前記第１電極１６０は伝導性を有する支持部材を含むことができる。前記第１電極１６０は前記第２電極１７０とともに前記発光構造物１４５に電源を供給することができる。
前記第１電極１６０は、例えば、チタン(Ｔｉ)、クロム(Ｃｒ)、ニッケル(Ｎｉ)、アルミニウム(Ａｌ)、白金(Ｐｔ)、金(Ａｕ)、タングステン(Ｗ)、銅(Ｃｕ)、モリブデン(Ｍｏ)、銅-タングステン(Ｃｕ−Ｗ)及びキャリアウェハー(例:Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、ＺｎＯ、ＳｉＣ、ＳｉＧｅなど)からなるグループから選択された少なくとも一つまたはその以上を含むことができる。
前記第１電極１６０の厚さは、前記発光素子１００の設計によって変わることができるが、例えば、３０μｍ乃至５００μｍの厚さを有することができる。
前記第１電極１６０は、前記発光構造物１４５下にメッキまたは/及び蒸着されるか、またはシート(sheet)形態で付着することができるし、これに対して限定しない。
前記第１電極１６０上には前記接合層１５８が形成されることができる。前記接合層１５８はボンディング層として、前記反射層１５７の下に形成される。前記接合層１５８は外側面が露出して、前記反射層１５７に接触されて、前記反射層１５７と前記第１電極１６０との間の接着力を強化する媒介体の役割をすることができる。
前記接合層１５８はバリア金属またはボンディング金属などを含むことができる。前記接合層１５８は、例えば、Ｔｉ、Ａｕ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ａｇ及びＴａからなるグループから選択された少なくとも一つまたはその以上を含む。
但し、前記第１電極１６０がボンディング方式ではなく、メッキまたは蒸着方式によって形成する場合、前記接合層１５８は形成されないこともある。
前記接合層１５８上には前記反射層１５７が形成されることができる。前記反射層１５７は前記発光構造物１４５から入射される光を反射させることで前記発光素子１００の発光効率を向上することができる。
前記反射層１５７は高反射率を有する材質、例えば、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ及びＨｆからなるグループから選択された少なくとも一つまたは二つ以上の合金を含むが、これに対しては限定しない。また、前記反射層１５７は前記金属とともにＩＺＯ(Ｉｎ−ＺｎＯ)、ＧＺＯ(Ｇａ−ＺｎＯ)、ＡＺＯ(Ａｌ−ＺｎＯ)、ＡＧＺＯ(Ａｌ−Ｇａ−ＺｎＯ)、ＩＧＺＯ(Ｉｎ−Ｇａ−ＺｎＯ)、ＩＺＴＯ(indium zinc tin oxide)、ＩＡＺＯ(indium aluminum zinc oxide)、ＩＧＴＯ(indium gallium tin oxide)、ＡＴＯ(aluminum tin oxide)などの透明な伝導性物質を用いて多層(multi-layer)で形成することができる。すなわち、前記反射層１５７は、例えば、ＩＺＯ/Ｎｉ、ＡＺＯ/Ａｇ、ＩＺＯ/Ａｇ/Ｎｉ、ＡＺＯ/Ａｇ/Ｎｉのような多層で構成されることができる。
前記反射層１５７の上面のまわり領域には前記チャンネル層１５５が形成されることができる。すなわち、前記チャンネル層１５５は前記発光構造物１４５と、前記オーミック接触層１５６と、前記反射層１５７との間のまわり領域に形成されることができる。
前記チャンネル層１５５は、電気絶縁性を有する材質または前記発光構造物１４５に比べて低い電気伝導性を有する材質に形成されることができる。例えば、前記チャンネル層１５５はＳｉ０２、ＳｉｘＯｙ、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉｘＮｙ、ＳｉＯｘＮｙ、Ａｌ２Ｏ３及びＴｉＯ２からなるグループから選択された少なくとも一つを含むことができる。このような場合、前記チャンネル層１５５は前記発光構造物１４５と前記第１電極１６０との間の電気的なショートを防止して、発光素子１００の信頼性を向上することができる。
または、前記チャンネル層１５５は接着力が良い金属材質、例えば、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉｒ及びＷからなるグループから選択された少なくとも一つを含むことができる。このような場合、前記チャンネル層１５５は、前記発光構造物１４５と前記反射層１５７との間の接合力を強化して、前記発光素子１００の信頼性を向上することができる。また、前記チャンネル層１５５は、チップ分離工程で複数個のチップを個別チップ単位で分離するレーザースクライビング(Laser Scribing)工程と基板をとり除くレーザーリフトオフ(ＬＬＯ)工程時において前記チャンネル層１５５が割れるか、または破片が発生しなくなるので、前記発光素子１００の信頼性を向上することができる。また、前記チャンネル層１５５が前記第１導電型半導体層１５０とオーミック接触を形成する場合、前記チャンネル層１５５を通じて電流が流れることができるので、前記チャンネル層１５５上に垂直方向に重畳される前記活性層１４０でも光が生成されることができるようになって、前記発光素子１００の発光効率をよりさらに向上することができる。例えば、前記第１導電型半導体層１５０がｐ型半導体層である場合、前記チャンネル層１５５は前記ｐ型半導体に対してオーミック接触を形成するＴｉ、Ｎｉ、Ｗなどのような金属を含むことができるが、これに対して限定しない。
前記反射層１５７上には前記オーミック接触層１５６が形成されることができる。前記オーミック接触層１５６は前記発光構造物１４５の第１導電型半導体層１５０にオーミック接触されて前記発光構造物１４５に電源が円滑に供給されるようにする。
具体的には、前記オーミック接触層１５６は透明な伝導性物質と金属を選択的に使用することができるし、ＩＴＯ(indium tin oxide)、ＩＺＯ(indium zinc oxide)、ＩＺＴＯ(indium zinc tin oxide)、ＩＡＺＯ(indium aluminum zinc oxide)、ＩＧＺＯ(indium gallium zinc oxide)、ＩＧＴＯ(indium gallium tin oxide)、ＡＺＯ(aluminum zinc oxide)、ＡＴＯ(antimony tin oxide)、ＧＺＯ(gallium zinc oxide)、ＩｒＯｘ、ＲｕＯｘ、ＲｕＯｘ/ＩＴＯ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｎｉ/ＩｒＯｘ/Ａｕ及びＮｉ/ＩｒＯｘ/Ａｕ/ＩＴＯからなるグループから選択された少なくとも一つ以上を用いて単層または多層で具現することができる。
一方、前記反射層１５７が前記発光構造物１４５とオーミック接触される場合、前記オーミック接触層１５６は形成されないこともある。
オーミック接触層１５６上には前記第１導電型半導体層１５０と接触するように電流遮断層(Current Blocking Layer、ＣＢＬ)１５４が形成されることができる。前記電流遮断層１５４は、前記第２電極１７０と垂直方向で局所的に少なくとも一部が重畳されるように形成されることができる。前記電流遮断層１５４は、前記オーミック接触層１５６を通じて前記第１導電型半導体層１５０に供給される電流を遮断する役割をすることができる。よって、前記電流遮断層１５４とその周辺では前記第１導電型半導体層１５０で電流供給が遮られることができる。すなわち、前記第１電極１６０と前記第２電極１７０との間の最短経路に沿って電流が集中的に流れることを前記電流遮断層１５４によって最大限抑制される一方、電流が前記電流遮断層１５４以外の前記オーミック接触層１５６と前記第１導電型半導体層１５０との間の領域で流れるようになって電流が第１導電型半導体層１５０の全領域で均衡が取れているように（あるいは、均一に）流れるようになるので、発光効率が著しく向上することができる。
たとえ、前記電流遮断層１５４によって前記第１電極１６０と前記第２電極１７０との間の最短経路で電流の流れが最大限抑制されることはあるが、相変らず前記電流遮断層１５４に接する前記第１導電型半導体層１５０にも前記電流遮断層１５４の周辺を経由した電流が前記第１電極１６０と前記第２電極１７０との間の最短経路上にも流れるようになる。よって、前記第１電極１６０と前記第２電極１７０との間の最短経路上と前記最短経路以外の前記第１導電型半導体層１５０の領域ですべて電流がほぼ同等であるか、または同等に流れるようになる。
前記電流遮断層１５４は、前記オーミック接触層１５６に比べて低い電気伝導性を有するか、または電気絶縁性を有するか、または前記第１導電型半導体層１５０とショットキー接触を形成する材質を用いて形成されることができる。前記電流遮断層１５４は、例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＩＺＴＯ、ＩＡＺＯ、ＩＧＺＯ、ＩＧＴＯ、ＡＺＯ、ＡＴＯ、ＺｎＯ、ＳｉＯ２、ＳｉＯｘ、ＳｉＯｘＮｙ、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯｘ、Ｔｉ、Ａｌ及びＣｒからなるグループから選択された少なくとも一つを含むことができる。
一方、前記電流遮断層１５４は前記オーミック接触層１５６と前記第１導電型半導体層１５０との間に形成されるか、または前記反射層１５７と前記オーミック接触層１５６との間に形成されることもでき、これに対しては限定しない。
また、前記電流遮断層１５４は前記オーミック接触層１５６に形成された溝内部に形成されるか、または前記オーミック接触層１５６上に突き出されて形成されるか、または前記オーミック接触層１５６の上面と下面を貫通するホール内部に形成されるが、これに対して限定しない。
前記電流遮断層１５４は前記第１電極１６０と前記第２電極１７０との間の最短距離に電流が偏重されて流れることを防止して、前記発光素子１００の発光効率を向上することができる。
前記オーミック接触層１５６及び前記チャンネル層１５５上には前記発光構造物１４５が形成されることができる。
前記発光構造物１４５は、複数の３族乃至５族元素の化合物半導体材料を含むことができる。
前記発光構造物１４５は第１導電型半導体層１５０、前記第１導電型半導体層１５０上に活性層１４０、該活性層１４０上に第２導電型半導体層１３０を含むことができる。
前記第１導電型半導体層１５０は、前記チャンネル層１５５の一部領域、前記オーミック接触層１５６、そして前記電流遮断層１５４上に形成されることができる。前記第１導電型半導体層１５０は、ｐ型ドーパントを含むｐ型半導体層であることができる。前記ｐ型半導体層は３族乃至５族元素の化合物半導体材料、例えば、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ及びＡｌＧａＩｎＰからなるグループから選択された一つを含むことができる。前記ｐ型ドーパントは、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｓｒ、Ｂａなどであることができる。前記第１導電型半導体層１５０は単層または多層に形成されることができるし、これに対して限定しない。
前記第１導電型半導体層１５０は、複数のキャリアを前記活性層１４０に供給してくれる役割をする。
前記活性層１４０は前記第１導電型半導体層１４０上に形成されて、単一量子井戸構造、多重量子井戸構造(ＭＱＷ)、量子点構造または量子線構造のうちで何れか一つを含むことができるが、これに対しては限定しない。
前記活性層１４０の量子井戸構造に形成された場合、例えばＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ(０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１)の組成式を有する井戸層とＩｎａＡｌｂＧａ１−ａ−ｂＮ(０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１、０≦ａ＋ｂ≦１)の組成式を有する障壁層を有する単一または量子井戸構造を有することができる。前記井戸層は、前記障壁層のエネルギーバンドギャップより低いエネルギーバンドギャップを有する物質に形成されることができる。
前記活性層１４０は３族乃至５族元素の化合物半導体材料を用いて井戸層と障壁層の周期に形成されることができる。前記活性層１４０で使用するための化合物半導体材料としては、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮであることがある。よって、前記活性層１４０は、例えばＩｎＧａＮ井戸層/ＧａＮ障壁層の周期、ＩｎＧａＮ井戸層/ＡｌＧａＮ障壁層の周期、ＩｎＧａＮ井戸層/ＩｎＧａＮ障壁層の周期などを含むことができるが、これに対しては限定しない。
前記活性層１４０は前記第１導電型半導体層１５０から供給された複数のホールと前記第２導電型半導体層１３０から供給された複数の電子を再結合(recombination)させて、前記活性層１４０の半導体材質によって決まったバンドギャップに相応する波長の光を生成することができる。
図示していないが、前記活性層１４０の上または/及び下には、導電型クラッド層が形成されることもでき、前記導電型クラッド層はＡｌＧａＮ系半導体に形成されることができる。例えば、前記第１導電型半導体層１５０と前記活性層１４０との間にはｐ型ドーパントを含むｐ型クラッド層が形成されて、前記活性層１４０と前記第２導電型半導体層１３０との間にはｎ型ドーパントを含むｎ型クラッド層が形成されることができる。
前記導電型クラッド層は、前記活性層１４０に供給された複数のホールと複数の電子が第１導電型半導体層１５０と第２導電型半導体層１３０に移動されないようにするガイドの役割をする。よって、前記導電型クラッド層によって前記活性層１４０に供給されたホールと電子がより多く再結合して、発光素子１００の発光効率を向上することができる。
前記第２導電型半導体層１３０は、前記活性層１４０上に形成されることができる。前記第２導電型半導体層１３０はｎ型ドーパントを含むｎ型半導体層であることができる。前記第２導電型半導体層１３０は３族乃至５族元素の化合物半導体材料、例えば、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧaＡｓ、ＧａＡｓＰ及びＡｌＧａＩｎＰからなるグループから選択された一つを含むことができる。前記ｎ型ドーパントはＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｅ、Ｔｅなどであることができる。前記第２導電型半導体層１３０は単層または多層に形成されることができるし、これに対して限定しない。
前記第２導電型半導体層１３０の上面には光抽出効率のためにラフネスや凹凸１３２が形成されることができる。前記ラフネスや凹凸１３２は湿式蝕刻によって形成されたランダムなパターンに形成されるか、パターニング工程によって形成されたフォトニック結晶(photonic crystal)構造のように周期的なパターンに形成されることもでき、これに対して限定しない。
前記ラフネスや凹凸１３２は、凹な形状と凸な形状を周期的に有することができる。前記凹な形状前記凸な形状すべてはラウンド面を有するか、または頂点で会う両側傾斜面を有することができる。
例えば、前記ラフネスや凹凸１３２は、特定波長帯の光を選択的に透過または反射するフォトニック結晶(photonic crystal)構造を有することができるし、５０ｎｍ乃至３０００ｎｍの周期を有することができるが、これに対して限定しない。
一方、前記第１導電型半導体層１５０下に前記第１導電型半導体層の極性と反対である半導体層が形成されることができる。前記第１導電型半導体層１５０がｐ型半導体層であって、前記第２導電型半導体層１３０がｎ型半導体層であることができるし、その逆も可能である。よって、前記発光構造物１４５はＮ−Ｐ接合、Ｐ−Ｎ接合、Ｎ−Ｐ−Ｎ接合及びＰ−Ｎ−Ｐ接合構造のうちで少なくとも一つを含むことができる。
前記発光構造物１４５の第２導電型半導体層１３０上面には複数の炭素ナノチューブ(ＣＮＴ:Carbon Nano Tube)らを含む前記ナノチューブ層１３５が形成されることができる。
炭素ナノチューブは炭素６個でなされた六角形がお互いに連結されて管模様をなしているナノ単位の炭素構造体で電気伝導性及び熱伝導性が高くて、光学的に透明な特徴がある。前記炭素ナノチューブは電気放電法(Arc-discharge)、レーザー蒸着法(Laser vaporization)、プラズマ化学気相蒸着法(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)、熱化学気相蒸着法(Thermal Chemical Vapor Deposition)、気相合成法(Vapor phase growth)、電気分解法、フレーム(Flame)合成法のうちで少なくとも一つの方法によって形成されることができるが、これに対して限定しない。
前記ナノチューブ層１３５は複数の前記炭素ナノチューブを前記発光構造物１４５上にコーティングして形成されるか、または前記発光構造物１４５上にフィルム形態で用意して付着することができる。
前記ナノチューブ層１３５は、例えば、１０ｎｍ乃至１０μｍ単位の厚さを有する薄膜であることができる。前記ナノチューブ層１３５は前記第２導電型半導体層１３０上面に形成された前記ラフネスや凹凸１３２の形状に沿ってパターンを有するように形成されることができる。
前記ナノチューブ層１３５は前記発光構造物１４５上面に形成されて高い電気伝導性を有するので、前記発光構造物１４５に電流を均一にスプレディングさせることで、前記第２電極１７０及びその周辺だけに電流が偏る現象を防止して、これを通じて窮極的には前記発光素子１００の発光効率を向上することができる。電流スプレディング効果を極大化するために前記ナノチューブ層１３５は、前記発光構造物１４５上面の少なくとも７０％の面積に形成されるか、またはパターンを有するように形成されることが望ましいが、これに対して限定しない。
前記ナノチューブ層１３５は高い熱伝導性を有するので、前記発光構造物１４５で発生した熱を効果的に外部に放出することができる。
前記ナノチューブ層１３５は光学的に透明で、その屈折率が前記発光構造物１４５より小さく形成されることができるので、屈折率差によって前記発光素子１００の光抽出効率を向上することができる。
前記ナノチューブ層１３５は半導体と金属すべてに電流を円滑に流す特徴を有するので、前記第２電極１７０と前記第２導電型半導体層１３０との間の接触抵抗を減少させる役割をすることができる。
前記発光構造物１４５の少なくとも側面には、前記パッシベーション層１８０が形成されることができる。具体的には、前記パッシベーション層１８０は一端が前記第２導電型半導体層１３０の上面のまわり領域に形成されて、前記発光構造物１４５の側面を経由するか、または横切って他端が前記チャンネル層１５５の上面に形成されることができるが、これに対して限定しない。言い換えれば、前記パッシベーション層１８０は前記チャンネル層１５５の上面から前記第１導電型半導体層１５０、前記活性層１４０及び前記第２導電型半導体層１３０の側面を経由して前記第２導電型半導体層１３０の上面のまわり領域まで形成されることができる。
前記パッシベーション層１８０は、前記発光構造物１４５と外部の電極などのような伝導性部材の間の電気的ショートを防止する役割をすることができる。前記パッシベーション層１８０は、例えば、ＳｉＯ２、ＳｉＯｘ、ＳｉＯｘＮｙ、Ｓｉ３Ｎ４、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３を含む絶縁性材質を含むことができるが、これに対して限定しない。
前記第２電極１７０は、前記ナノチューブ層１３５上に形成されることができる。
前記第２電極１７０は、Ａｕ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｃｒ、Ａｇ及びＰｔからなるグループから選択された少なくとも一つを含む単層または多層構造に形成されることができる。
以下、第１実施形態に従う発光素子の製造方法に対して詳しく説明する。
図２乃至図１１は、第１実施形態に従う発光素子の製造工程を説明する図面である。
図２を参照すると、成長基板１１０上に前記発光構造物１４５を形成することができる。
前記成長基板１１０は、例えば、サファイア(Ａｌ２Ｏ３)、ＳｉＣ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＺｎＯ、Ｓｉ、ＧａＰ、ＩｎＰ及びＧｅからなるグループから選択された少なくとも一つを含むことができるし、これに対して限定しない。
前記成長基板１１０上に前記第２導電型半導体層１３０、活性層１４０及び第１導電型半導体層１５０を順次に成長して前記発光構造物１４５が形成されることができる。
例えば、前記発光構造物１４５は有機金属化学蒸着法(ＭＯＣＶＤ：Metal Organic Chemical Vapor Deposition)、化学蒸着法(ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition)、プラズマ化学蒸着法(ＰＥＣＶＤ：Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition)、分子線成長法(ＭＢＥ：Molecular Beam Epitaxy)及び水素化物気相成長法(ＨＶＰＥ：Hydride Vapor Phase Epitaxy)のうち何れか一つの方法を用いて形成されることができるし、これに対して限定しない。
一方、前記発光構造物１４５と前記成長基板１１０との間には格子定数の差緩和のためにバッファ層(図示せず)またはアンドープド(undoped)半導体層(図示せず)がさらに形成されることもできる。
前記バッファ層は、ＩｎＡｌＧａＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、ＡｌＮ及びＩｎＮからなるグループから選択された一つを含むことができるが、これに対して限定しない。
図３を参照すると、前記発光構造物１４５上面に前記チャンネル層１５５及び前記電流遮断層１５４を形成することができる。
前記第１導電型半導体層１５０上のチップ境界領域、すなわち第１チップ領域(Ｔ１)と第２チップ領域(Ｔ２)との間の境界領域の近所に前記チャンネル層１５５を形成することができる。後で前記第１チップ領域(Ｔ１)と前記第２チップ領域(Ｔ２)との間がスクライビング工程などによって切断して、単位発光素子が製造されることができる。よって、前記各チップ領域(Ｔ１、Ｔ２)は、単位発光素子を得るための領域に定義されることができる。
前記チャンネル層１５５は、マスクパターンを用いて第１チップ領域(Ｔ１)と第２チップ領域(Ｔ２)との間の境界領域の近所に形成されることができる。図面は２次元断面図であるために、前記チャンネル層１５５が前記第１及び第２チップ領域(Ｔ１、Ｔ２)の間の境界領域の近所のみに形成されるものとして示されている。しかし、実際に前記チャンネル層１５５は何れか一つのチップ領域と前記チップ領域と接するすべてのチップ領域の間のすべての境界領域の近所に形成されることができる。よって、前記チャンネル層１５５は右から見る時、リング形状、ルーフ形状、フレーム形状などに形成されることができる。前記チャンネル層１５５はスパッタリング(sputtering)方法、電子ビーム蒸着、ＰＥＣＶＤ(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)などの各種蒸着方法を用いて形成することができる。
前記チャンネル層１５５は前記発光構造物１４５と前記第１電極１６０との間の電気的なショートを防止するか、または前記発光構造物１４５と前記反射層５７０との間の接合力を強化して、発光素子１００の信頼性を向上することができる。
前記電流遮断層１５４は、後工程によって形成される第２電極１７０と垂直方向に少なくとも一部が重畳される前記第１導電型半導体層１５０上に形成されることができる。
前記電流遮断層１５４と前記チャンネル層１５５は、同一物質で同一工程によって同時に形成されることもできて、お互いに違う物質で個別的に形成されることもできる。
前記電流遮断層１５４は前記チャンネル層１５５よりさらに薄い厚さを有することができる。すなわち、前記チャンネル層１５５の上面は前記電流遮断層１５４の上面よりさらに高い高さを有することができる。
前記電流遮断層１５４と前記チャンネル層１５５は、蒸着またはメッキ工程によって形成されることができる。
前記チャンネル層１５５と前記電流遮断層１５４は、電気絶縁性を有するか、または前記第１導電型半導体層１５０とショットキー接触を形成する材質を用いて形成されることができる。すなわち、前記チャンネル層１５５と前記電流遮断層１５４は、例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＩＺＴＯ、ＩＡＺＯ、ＩＧＺＯ、ＩＧＴＯ、ＡＺＯ、ＡＴＯ、ＺｎＯ、ＳｉＯ２、ＳｉＯｘ、ＳｉＯｘＮｙ、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯｘ、Ｔｉ、Ａｌ及びＣｒからなるグループから選択された少なくとも一つを含むことができる。
図４を参照すると、前記第１導電型半導体層１５０及び前記電流遮断層１５４上に前記オーミック接触層１５６を形成して、前記オーミック接触層１５６及び前記チャンネル層１５５上に前記反射層１５７を形成することができる。
前記電流遮断層１５４は前記オーミック接触層１５６の内部に埋め立てる形状を有することができる。
前記オーミック接触層１５６及び前記反射層１５７は、例えば、電子ビーム(E-beam)蒸着法、スパッタリング法(Sputtering)、ＰＥＣＶＤ法(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)のうち何れか一つの方法によって形成されることができる。
図５を参照すると、前記反射層１５７上に前記接合層１５８を形成して、前記接合層１５８上に前記第１電極１６０を形成することができる。
前記第１電極１６０は前記接合層１５８によって堅くボンディングされることができる。一方、前記第１電極１６０が蒸着またはメッキ方式によって形成される場合、前記接合層１５８は形成されないこともある。
図６を参照すると、前記基板１１０を１８０°覆した後、前記基板１１０を除去することができる。
前記成長基板１１０は、レーザーリフトオフ(ＬＬＯ、Laser Lift Off)、化学的エッチング(ＣＬＯ、Chemical Lift Off)、または物理的な研磨方法のうちで少なくとも一つの方法によって除去されることができる。
前記レーザーリフトオフ(ＬＬＯ)は、前記基板１１０と前記第２導電型半導体層１３０との間の界面にレーザーを集中的に照射して、前記基板１１０が前記第２導電型半導体層１３０から分離するようにするものである。
前記化学的エッチングは湿式エッチングを用いて、前記第２導電型半導体層１３０が露出するように前記基板１１０をとり除くものである。
前記物理的な研磨機を用いて物理的に基板１１０を研磨して前記第２導電型半導体層１３０が露出するように前記基板１１０の上面から順次にとり除くものである。
前記基板１１０をとり除いた後、前記第２導電型半導体層１３０の上面に残っている前記基板１１０の残有物をとり除くクリーニング(cleaning)工程がさらに遂行されることができる。前記クリーニング工程は、プラズマ表面処理や酸素や窒素を利用したアッシング(ashing)を含むことができる。
前記成長基板１１０が除去されることによって、前記第２導電型半導体層１３０の上面が露出することができる。
図７を参照すると、前記第１及び第２チップ領域(Ｔ１、Ｔ２)の間の境界領域１０５に沿ってアイソレーション(isolation)エッチングを遂行して、前記発光構造物１４５を含む単位チップ領域を区分することができる。前記アイソレーションエッチングによって前記第１及び第２チップ領域(Ｔ１、Ｔ２)の間の境界領域１０５の前記チャンネル層１５５が露出することができる。
前記アイソレーションエッチングによって前記発光構造物１４５の側面が傾くようにエッチングされることができる。
これと共に、前記発光構造物１４５の上面、すなわち前記第２導電型半導体層１３０の上面に前記ラフネスや凹凸１３２を形成することができる。
前記アイソレーションエッチングは、例えば、ＩＣＰ(Inductively Coupled Plasma)のような乾式蝕刻方法によって実施されることができる。
前記ラフネスや凹凸１３２は、湿式蝕刻によってランダムな形状を有するように形成されるか、またはマスクパターンに沿ってフォトニック結晶構造などを有するように形成されることもでき、これに対して限定しない。
図８を参照すると、前記発光構造物１４５の少なくとも側面、そして前記第１及び第２チップ領域(Ｔ１、Ｔ２)の間の境界領域１０５の前記チャンネル層１５５上にパッシベーション層１８０を形成することができる。言い換えれば、前記パッシベーション層１８０は前記第１及び第２チップ領域(Ｔ１、Ｔ２)の間の境界領域１０５の前記チャンネル層１５５の上面に接触して形成されて、前記第１導電型半導体層１５０、前記活性層１４０及び前記第２導電型半導体層１３０を経由するか、または横切って、前記第２導電型半導体層１３０の上面のまわり領域まで形成されることができる。
前記パッシベーション層１８０は、前記発光構造物１４５と外部の電極などのような伝導性部材の間の電気的ショートを防止する役割をすることができる。前記パッシベーション層１８０は、例えば、ＳｉＯ２、ＳｉＯｘ、ＳｉＯｘＮｙ、Ｓｉ３Ｎ４、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３を含む絶縁性材質を含むことができるが、これに対して限定しない。
前記パッシベーション層１８０は、電子ビーム蒸着、ＰＥＣＶＤ、スパッタリングのような蒸着工程によって形成されることができる。
前で言及されたラフネスや凹凸１３２は、パッシベーション層１８０が形成された後、前記パッシベーション層１８０をマスクで用いて、前記第２導電型半導体層１３０の上面に形成されることもできる。
言い換えれば、前記ラフネスや凹凸１３２は、前記パッシベーション層１８０が形成される前に形成されることもできて、前記パッシベーション層１８０が形成された後に形成されることもできる。
図９を参照すると、前記発光構造物１４５、すなわち、第２導電型半導体層１３０の上面に前記ナノチューブ層１３５を形成することができる。
前記ナノチューブ層１３５は、スピンコーティング、ディップコーティングのようなコーティング方式に形成されるか、またはフィルム形態で用意して付着することもでき、これに対して限定しない。
前記ナノチューブ層１３５は前記第２導電型半導体層１３０の上面に選択的に形成されることができるが、例えば、前記第２導電型半導体層１３０の全領域に形成されるか、または前記第２導電型半導体層１３０の少なくとも７０％の面積に形成されることもできる。
図１０を参照すると、前記ナノチューブ層１３５上に前記第２電極１７０が形成されることができる。前記第２電極１７０はメッキまたは蒸着されて形成されることができる。
図１１を参照すると、チップ分離工程を遂行して前記第１及び第２チップ領域(Ｔ１、Ｔ２)の間の境界領域１０５を切断して、複数個のチップを個別チップ単位に分離することで実施形態に従う発光素子１００が製造されることができる。
前記チップ分離工程は、例えば、ブレード(blade)などを用いて物理的な力を加えてチップを分離させるブレーキング工程、チップ境界にレーザーを照射してチップを分離させるレーザースクリビング工程、湿式または乾式蝕刻を含むエッチング工程などを含むことができるが、これに対して限定しない。
図１２は、第２実施形態に従う発光素子の側断面図である。
第２実施形態は、第１電極及びナノチューブ層の形状を除いては第１実施形態とほとんど類似である。よって、第２実施形態で第１実施形態と同一な構成要素に対しては同一な図面番号を付与して詳細な説明は略する。
図１２を参考すると、第１実施形態に従う発光素子１００Ａは第１電極１６０と、該第１電極１６０上に接合層１５８と、該接合層１５８上に反射層１５７と、該反射層１５７上面のまわり領域にチャンネル層１５５と、前記反射層１５７上にオーミック接触層１５６と、該オーミック接触層１５６及び前記チャンネル層１５５上に形成されて、光を生成する発光構造物１４５と、該発光構造物１４５の上面に選択的に形成されたナノチューブ層１３５aと、前記発光構造物１４５の側面にパッシベーション層１８０と、前記発光構造物１４５上に第２電極１７０ａを含むことができる。
前記第２電極１７０ａは、前記発光構造物１４５、すなわち前記第２導電型半導体層１３０の上面に直接接触するように形成されることができる。
このために、前記第２電極１７０ａが形成される領域に対応する前記ナノチューブ層１３５ａを選択的にとり除いた後、前記除去された領域に前記第２電極１７０ａが前記第２導電型半導体層１３０に直接接するように形成されることができる。
または、第２電極１７０ａが前記第２導電型半導体層１３０上に形成された後、マスクで用いて前記第２電極１７０ａ周囲の前記第２導電型半導体層１３０上に前記ナノチューブ層１３５ａが形成されることができるし、これに対して限定しない。言い換えれば、前記第２電極１７０ａは前記ナノチューブ層１３５ａによって囲まれるようになる。
図１３は、第３実施形態に従う発光素子の側断面図である。
第３実施形態は、ナノチューブ層の形状を除いては、第１実施形態とほとんど類似である。よって、第３実施形態で第１実施形態と同一な構成要素に対しては同一な図面番号を付与して詳細な説明は略する。
図１３を参考すると、第３実施形態に従う発光素子１００Ｂは、第１電極１６０と、該第１電極１６０上に接合層１５８と、該接合層１５８上に反射層１５７と、該反射層１５７上面まわり領域にチャンネル層１５５と、前記反射層１５７上にオーミック接触層１５６と、該オーミック接触層１５６及び前記チャンネル層１５５上に形成されて光を生成する発光構造物１４５と、該発光構造物１４５の上面に選択的に形成されたナノチューブ層１３５ｂと、前記発光構造物１４５の側面にパッシベーション層１８０と、前記発光構造物１４５上に前記ナノチューブ層１３５ｂを含むことができる。
前記ナノチューブ層１３５ｂは、前記第２電極１７０と前記第２導電型半導体層１３０との間の接触抵抗を減少させるために、前記第２電極１７０及び前記第２導電型半導体層１３０の間の領域のみに形成されることができる。言い換えれば、前記ナノチューブ層１３５ｂは、前記第２電極１７０と同一な面積を有することができる。
このために、前記ナノチューブ層１３５ｂをパターンした後、前記ナノチューブ層１３５上のみに第２電極１７０を形成することができる。
または、前記ナノチューブ層１３５ｂと前記第２電極１７０を連続で形成した後、前記第２電極１７０と前記ナノチューブ層１３５ｂを順次に選択的にとり除いて同一なサイズのパターンを有する前記第２電極１７０と前記ナノチューブ層１３５ｂを形成することもできる。
図１４は、第４実施形態に従う発光素子の側断面図である。
第４実施形態は、第２電極１７０ｂが第２導電型半導体層１３０とナノチューブ層１３５ｃ上に形成されることを除いては、第１実施形態乃至第３実施形態とほとんど類似である。よって、第３実施形態で第１実施形態乃至第３実施形態と同一な構成要素に対しては同一な図面番号を付与して詳細な説明は略する。
図１３を参考すると、第４実施形態に従う発光素子１００Ｃで、第２電極１７０ｂの下面は、前記第２導電型半導体層１３０にも接して前記ナノチューブ層１３５ｃにも接するように形成されることができる。
このために、前記第２導電型半導体層１３０が露出するように前記ナノチューブ層１３５ｃの一部領域が除去されることができる。前記第２電極１７０ｂは、前記ナノチューブ層１３５ｃを貫通して前記ナノチューブ層１３５ｃの一部領域にオーバーラップされるように形成されることができる。
前記第２電極１７０ｂは、前記第２導電型半導体層１３０に接するように形成されて、前記ナノチューブ層１３５ｃを貫通して、前記第２導電型半導体層１３０から前記ナノチューブ層１３５ｃの上面に延長されて、前記ナノチューブ層１３５ｃの一部領域とオーバーラップされるように前記ナノチューブ層１３５ｃの一部領域上に形成されることができる。
図１５は、第５実施形態に従う発光素子の側断面図である。
図１５を参考すると、第５実施形態に従う発光素子２００は、成長基板２１０、該成長基板２１０上の第１導電型半導体層２１２、活性層２１４及び第２導電型半導体層２１６を含む発光構造物２２０、前記第１導電型半導体層２１２上に第１電極２３０、前記第２導電型半導体層２１６上にナノチューブ層２５０、該ナノチューブ層２５０上に第２電極２６０及び少なくとも前記発光構造物２２０のまわりにパッシベーション層を含む。
前記成長基板２１０は、サファイア(Ａｌ２Ｏ３)、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＺｎＯ、Ｓｉ、ＧａＰ、ＩｎＰ、Ｇｅのうちで少なくとも一つに形成されることができる。
前記発光構造物２２０は、複数の３族乃至５族元素の化合物半導体材料を含むことができる。
前記第１導電型半導体層２１２は、ｎ型ドーパントを含むｎ型半導体層であることができるし、前記第２導電型半導体層２１６はｐ型ドーパントを含むｐ型半導体層であることができるし、これに対して限定しない。
前記第２導電型半導体層２１６上には前記ナノチューブ層２５０が形成されることができる。
前記ナノチューブ層２５０は、前記第２電極２６０から供給された電流をスプレディングさせて、第２導電型半導体層２１６の全領域に電流が供給されるようにすることができる。
前記第２電極２６０は、前記第２導電型半導体層２１６から前記ナノチューブ層２５０を貫通するように延長されることができる。
このような場合、前記第２電極２６０が直接接触する前記第２導電型半導体層２１６に供給される電流が前記ナノチューブ層２５０を通じて前記第２導電型半導体層２１６に供給される電流に比べて相対的に多い電流量が流れるようになって、活性層２１４の全領域で均一な光が発光されなくなる。
これによって、前記第２電極２６０が直接接触される前記第２導電型半導体層２１６上に電流遮断層２４０が形成されることができる。前記電流遮断層２４０は少なくとも前記第２電極２６０の面積より大きいように形成されることができる。前記第２電極２６０から供給された電流が前記電流遮断層２４０を通じて最小限に供給されるか、または全然供給されなくなることがある。これに反して、前記第２電極２６０から供給された電流を、前記ナノチューブ層２５０を通じてスプレディング（拡散）された後、前記第２導電型半導体層２１６に均一に供給されるので、前記活性層２１４で均一な光が放出されて発光素子２００の発光効率を向上することができる。
前記パッシベーション層２７０は、第１及び第２電極２３０、２６０を除いた前記発光構造物２２０のまわりに形成されることができる。例えば、前記パッシベーション層２７０は前記第１導電型半導体層２１２の側面のまわり、前記活性層２１４の側面のまわり及び前記第２導電型半導体層２１６の側面のまわりと上面に形成されることができる。
前記パッシベーション層２７０は、例えば、ＳｉＯ２、ＳｉＯｘ、ＳｉＯｘＮｙ、Ｓｉ３Ｎ４、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３を含む絶縁性材質を含むことができるが、これに対して限定しない。
図示しなかったが、前記ナノチューブ層２５０は第２電極２６０によって貫通される貫通ホールが形成される代りに、ナノチューブ層２５０が少なくとも電流遮断層の全領域をカバーするように前記電流遮断層上に形成されることができる。言い換えれば、前記電流遮断層の全領域をカバーするようにナノチューブ層が形成されて、電流遮断層に対応するナノチューブ層上に第２電極が形成されることができる。前記電流遮断層は前記第２電極に対応する前記ナノチューブ層と前記第２半導体層の間に形成されることができる。よって、第２電極と電流遮断層はお互いに接触されなくなる。
図示しなかったが、第２導電型半導体層２１６上にラフネスや凹凸が形成されることができる。
図１６は、実施形態に従う発光素子を含む発光素子パッケージの断面図である。
図１６を参照すると、実施形態に従う発光素子パッケージ３０は、胴体２０と、該胴体２０に設置された第１電極層３１及び第２電極層３２と、前記胴体２０上に前記第１電極層３１及び第２電極層３２と電気的に連結される前記発光素子１００と、前記胴体２０上に前記発光素子１００を囲むモールディング部材４０を含む。
前記胴体２０は、シリコン材質、合成樹脂材質、または金属材質を含んで形成されることができる。前記胴体２０は右から見る時内部に傾斜面５３を有するキャビティ(cavity)５０を有する。
前記第１電極層３１及び前記第２電極層３２は、お互いに電気的に分離して、前記胴体２０内部を貫通するように形成されることができる。すなわち、前記第１電極層３１及び前記第２電極層３２は、一側末端は前記キャビティ５０内部に配置されて、他側末端は前記胴体２０の外部面に付着して外部に露出するようになる。
前記第１電極層３１及び第２電極層３２は、前記発光素子１００に電源を供給して、前記発光素子１００で発生された光を反射させて光効率を増加させることができるし、前記発光素子１００で発生された熱を外部に排出させる機能をすることもできる。
前記発光素子１００は、前記胴体２０上に設置されるか、または前記第１電極層３１または第２電極層３２上に設置されることができる。
前記発光素子１００のワイヤ６０は、前記第１電極層３１及び第２電極層３２のうち何れか一つに電気的に連結されることができるし、これに限定されない。このような場合、前記ワイヤ６０が連結されない電極層は、発光素子１００の背面と電気的に連結されることができる。
前記モールディング部材４０は、前記発光素子１を囲んで前記発光素子１を保護することができる。また、前記モールディング部材４０には蛍光体が含まれて、このような蛍光体によって前記発光素子１で放出された光の波長が変化されることができる。
実施形態に従う発光素子または発光素子パッケージは、ライトユニットに適用されることができる。前記ライトユニットは複数の発光素子または発光素子パッケージがアレイされた構造を含んで、図１７及び図１８に示された表示装置、図１９に示された照明装置を含んで、照明灯、信号灯、車両ヘッドライト、電光板などが含まれることができる。
図１７は、実施形態に従う表示装置の分解斜視図である。
図１７を参照すると、表示装置１０００は、導光板１０４１と、該導光板１０４１に光を提供する発光モジュール１０３１と、前記導光板１０４１下に反射部材１０２２と、前記導光板１０４１上に光学シート１０５１と、該光学シート１０５１上に表示パネル１０６１と、前記導光板１０４１、発光モジュール１０３１及び反射部材１０２２を収納するボトムカバー１０１１を含むことができるが、これに限定されない。
前記ボトムカバー１０１１、反射シート１０２２、導光板１０４１、光学シート１０５１は、ライトユニット１０５０に定義されることができる。
前記導光板１０４１は、前記発光モジュール１０３１から提供された光を拡散させて面光源化させる役割をする。前記導光板１０４１は透明な材質でなされて、例えば、ＰＭＭＡ(polymethyl metaacrylate)のようなアクリル樹脂系列、ＰＥＴ(polyethylene terephthlate)、ＰＣ(poly carbonate)、ＣＯＣ(cycloolefin copolymer)及びＰＥＮ(polyethylene naphthalate)樹脂のうちで一つを含むことができる。
前記発光モジュール１０３１は、前記導光板１０４１の少なくとも一側面に配置されて前記導光板１０４１の少なくとも一側面に光を提供して、窮極的には表示装置の光源として作用するようになる。
前記発光モジュール１０３１は、少なくとも一つを含んで、前記導光板１０４１の一側面で直接または間接的に光を提供することができる。前記発光モジュール１０３１は、基板１０３３と前記に開示された実施形態に従う発光素子パッケージ３０を含んで、前記発光素子パッケージ３０は前記基板１０３３上に所定間隔にアレイ（配列）されることができる。前記基板は印刷回路基板(printed circuit board)であることがあるが、これに限定しない。また、前記基板１０３３はメタルコアＰＣＢ(ＭＣＰＣＢ、Metal CoreＰＣＢ)、軟性ＰＣＢ(ＦＰＣＢ、Flexible ＰＣＢ)などを含むこともでき、これに対して限定しない。前記発光素子パッケージ３０は、前記ボトムカバー１０１１の側面または放熱プレート上に搭載される場合、前記基板１０３３は除去されることができる。前記放熱プレートの一部は、前記ボトムカバー１０１１の上面に接触されることができる。よって、発光素子パッケージ３０で発生された熱は、放熱プレートを経由してボトムカバー１０１１に放出されることができる。
前記複数の発光素子パッケージ３０は、前記基板１０３３上に光が放出される出射面が前記導光板１０４１と所定距離が離隔されるように搭載されることができるし、これに対して限定しない。前記発光素子パッケージ３０は前記導光板１０４１の一側面である入光部に光を直接または間接的に提供することができるし、これに対して限定しない。
前記導光板１０４１下には前記反射部材１０２２が配置されることができる。前記反射部材１０２２は前記導光板１０４１の下面に入射された光を反射させて前記表示パネル１０６１に供給することで、前記表示パネル１０６１の輝度を向上することができる。前記反射部材１０２２は、例えば、ＰＥＴ、ＰＣ、ＰＶＣレジンなどに形成されることができるが、これに対して限定しない。前記反射部材１０２２は前記ボトムカバー１０１１の上面であることができるし、これに対して限定しない。
前記ボトムカバー１０１１は、前記導光板１０４１、発光モジュール１０３１及び反射部材１０２２などを収納することができる。このために、前記ボトムカバー１０１１は上面が開口されたボックス(box)形状を有する収納部１０１２が具備されることができるし、これに対して限定しない。前記ボトムカバー１０１１はトップカバー(図示せず)と結合されることができるし、これに対して限定しない。
前記ボトムカバー１０１１は、金属材質または樹脂材質に形成されることができるし、プレス成形または圧出成形などの工程を用いて製造されることができる。また、前記ボトムカバー１０１１は熱伝導性が良い金属または非金属材料を含むことができるし、これに対して限定しない。
前記表示パネル１０６１は、例えば、ＬＣＤパネルとして、お互いに対向される透明な材質の第１及び第２基板、そして第１及び第２基板の間に介された液晶層を含む。前記表示パネル１０６１の少なくとも一面には偏光板が付着されることができるし、このような偏光板の付着構造に限定しない。前記表示パネル１０６１は前記発光モジュール１０３１から提供された光を透過または遮断させて情報を表示するようになる。このような表示装置１０００は各種携帯端末機、ノートブックコンピューターのモニター、ラップトップコンピューターのモニター、テレビなどに適用されることができる。
前記光学シート１０５１は、前記表示パネル１０６１と前記導光板１０４１との間に配置されて、少なくとも一枚以上の投光性シートを含む。前記光学シート１０５１は、例えば拡散シート(diffusion sheet)、水平及び垂直プリズムシート(horizontal/vertical prism sheet)、及び輝度強化シート(brightness enhanced sheet)などのようなシートのうちで少なくとも一つを含むことができる。前記拡散シートは入射される光を拡散させてくれて、前記水平または/及び垂直プリズムシートは入射される光を前記表示パネル１０６１に集光させてくれて、前記輝度強化シートは損失される光を再使用して輝度を向上してくれる。また、前記表示パネル１０６１上には保護シートが配置されることができるし、これに対して限定しない。
前記発光モジュール１０３１の光経路上には光学部材として、前記導光板１０４１、及び光学シート１０５１を含むことができるし、これに対して限定しない。
図１８は、実施形態に従う表示装置を示した図面である。
図１８を参照すると、表示装置１１００は、ボトムカバー１１５２、前記に開示された発光素子パッケージ３０がアレイされた基板１１２０、光学部材１１５４、及び表示パネル１１５５を含む。
前記基板１１２０と前記発光素子パッケージ３０は、発光モジュール１０６０に定義されることができる。前記ボトムカバー１１５２、少なくとも一つの発光モジュール１０６０、光学部材１１５４はライトユニット(図示せず)に定義されることができる。
前記ボトムカバー１１５２には、収納部１１５３を具備することができるし、これに対して限定しない。
前記光学部材１１５４はレンズ、導光板、拡散シート、水平及び垂直プリズムシート、及び輝度強化シートなどで少なくとも一つを含むことができる。前記導光板はＰＣ材質またはＰＭＭＡ(Poly methy methacrylate)材質でなされることができるし、このような導光板は除去されることができる。前記拡散シートは入射される光を拡散させてくれて、前記水平及び垂直プリズムシートは入射される光を前記表示パネル１１５５に集光させてくれて、前記輝度強化シートは損失される光を再使用して輝度を向上してくれる。
前記光学部材１１５４は、前記発光モジュール１０６０上に配置されて、前記発光モジュール１０６０から放出された光を面光源するか、または拡散、集光などを遂行するようになる。
図１９は、実施形態に従う照明装置の斜視図である。
図１９を参照すると、照明装置１５００は、ケース１５１０と、該ケース１５１０に設置された発光モジュール１５３０と、前記ケース１５１０に設置されて外部電源から電源の提供を受ける連結端子１５２０を含むことができる。
前記ケース１５１０は、放熱特性が良好な材質に形成されることが望ましくて、例えば、金属材質または樹脂材質に形成されることができる。
前記発光モジュール１５３０は基板１５３２と、該基板１５３２に搭載される実施形態に従う発光素子パッケージ３０を含むことができる。前記発光素子パッケージ３０は複数個がマトリックス形態または所定間隔に離隔されてアレイされることができる。
前記基板１５３２は、絶縁体に回路パターンを印刷したことであることができるし、例えば、一般印刷回路基板(ＰＣＢ:Printed Circuit Board)、メタルコア(Metal Core)ＰＣＢ、軟性(Flexible)ＰＣＢ、セラミックスＰＣＢ、ＦＲ-４基板などを含むことができる。
また、前記基板１５３２は光を効率的に反射する材質に形成されるか、または表面の光が効率的に反射されるカラー、例えば白色、シルバーなどのコーティング層になることができる。
前記基板１５３２上には少なくとも一つの発光素子パッケージ３０が搭載されることができる。前記発光素子パッケージ３０それぞれは、少なくとも一つのＬＥＤ(ＬＥＤ:Light Emitting Diode)チップを含むことができる。前記ＬＥＤチップは赤色、緑色、青色または白色などのような可視光線帯域の発光ダイオードまたは紫外線(ＵＶ、Ultra Violet)を発光するＵＶ発光ダイオードを含むことができる。
前記発光モジュール１５３０は、色感及び輝度を得るために多様な発光素子パッケージ３０の組合を有するように配置されることができる。例えば、高演色性(ＣＲＩ)を確保するために白色発光ダイオード、赤色発光ダイオード及び緑色発光ダイオードを組み合わせて配置することができる。
前記連結端子１５２０は、前記発光モジュール１５３０と電気的に連結されて電源を供給することができる。前記連結端子１５２０はソケット方式で外部電源に回して挟まれて結合されるが、これに対して限定しない。例えば、前記連結端子１５２０はピン(pin)形態に形成されて外部電源に挿入されるか、または配線によって外部電源に連結されることもできるものである。
実施形態によれば、発光素子の製造方法は、伝導性支持部材を含む第１電極を用意する段階と、前記第１電極上に第１半導体層、活性層及び第２半導体層を含む発光構造物を形成する段階と、及び前記発光構造物の上に複数の炭素ナノチューブを含むナノチューブ層を形成する段階と、及び前記発光構造物上に第２電極を形成する段階と、を含む。
実施形態は、発光構造物上にナノチューブ層を形成することで、電流を均一にスプレディングさせて電流の偏重現象を防止して発光素子の発光効率を向上することができる。
実施形態は、発光構造物上にナノチューブ層を形成することで、発光構造物で発生した熱を、ナノチューブ層を通じて迅速に放出することができる。
実施形態は、発光構造物上に発光構造物より小さな屈折率を有するナノチューブ層を形成することで、発光構造物とナノチューブ層との間の屈折率差によって発光素子の光抽出効率を向上することができる。
実施形態は、発光構造物と電極との間にナノチューブ層を形成することで、電極と発光構造物との間のコンタクト抵抗を減少させて電極に提供された電流をより円滑に発光構造物に流れるようにすることができる。
以上、実施形態を中心として説明したが、これは単に例示であり、本発明を限定するのでなく、本発明が属する分野の通常の知識を有する者であれば、本実施形態の本質的な特性から外れない範囲で以上に例示されていない種々の変形及び応用が可能であることが分かる。例えば、実施形態に具体的に表れた各構成要素は変形して実施することができる。そして、このような変形及び応用に関連した差異点は特許請求範囲で規定する本発明の範囲に含まれるものと解釈されるべきである。

Claims (15)

  1. 第１半導体層、活性層及び第２半導体層を含む発光構造物と、
    前記発光構造物の上に形成され、炭素ナノチューブを含むナノチューブ層と、
    前記第１及び第２半導体層のうちで何れか一つの層上に形成された第１電極と、及び
    前記第１及び第２半導体のうちで他の一つの層上に形成された第２電極と、
    を含む発光素子。
  2. 前記ナノチューブ層は、１０ｎｍ乃至１０μｍの厚さを有することを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
  3. 前記ナノチューブ層は、前記発光構造物上面の少なくとも７０％以上の面積に形成されることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
  4. 前記ナノチューブ層は所定のパターンで形成され、
    前記第２電極は前記ナノチューブ層と同一な面積を有することを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
  5. 前記ナノチューブ層は、前記第２電極と前記第２半導体層との間に形成されることを特徴とする請求項４に記載の発光素子。
  6. 前記第２電極は、前記第２半導体層に接するように形成されることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
  7. 前記第２電極は所定のパターンで形成され、
    前記ナノチューブ層は、前記第２電極周りの前記第２半導体層上に形成されることを特徴とする請求項６に記載の発光素子。
  8. 前記ナノチューブ層は、前記発光構造物より低い屈折率を有することを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
  9. 前記発光構造物上に凹凸構造、
    をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
  10. 前記ナノチューブ層は、前記凹凸構造に対応する形状を有することを特徴とする請求項９に記載の発光素子。
  11. 前記第１電極は、伝導性を有する支持部材を含むことを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
  12. 前記第１電極と前記発光構造物との間に反射層及びオーミック接触層のうちで少なくとも一つ、
    をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
  13. 前記少なくとも一つと前記発光構造物との間に前記第２電極と垂直方向に局所的に重畳される電流遮断層、
    をさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の発光素子。
  14. 前記反射層と前記発光構造物との間のまわり領域にチャンネル層、
    をさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の発光素子。
  15. 前記発光構造物の少なくとも側面上にパッシベーション層、
    をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
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