JP2012244158A - 発光素子、発光素子パッケージ及びライトユニット - Google Patents

Abstract

【課題】新たな構造を有する発光素子、発光素子パッケージ及びライトユニットを提供すること。
【解決手段】一実施例による発光素子は、第１導電型半導体層、前記第１導電型半導体層上の活性層、前記活性層上の第２導電型半導体層を有する発光構造物と、前記第１導電型半導体層に電気的に接続された第１電極と、前記第２導電型半導体層に電気的に接続された第２電極層とを備え、前記発光構造物の表面は互いに異なる方向の曲率を有する複数個の第１面と第２面が互いに交代に配置される。
【選択図】図１

Description

本発明の実施例は、発光素子、発光素子パッケージ及びライトユニットに関する。

発光素子の１つとして、発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）が多く使用されている。発光ダイオードは、化合物半導体の特性を利用し、電気信号を赤外線又は可視光線のような光の形に変換する。

発光素子の光効率が増加されるに連れ、表示装置、照明機器を初めとした多様な分野に使用されている。

本発明の一実施例は、新たな構造を有する発光素子、発光素子パッケージ及びライトユニットを提供する。

また、本発明の一実施例は、光抽出効率を向上させ、光が抽出される指向角を広げられる発光素子、発光素子パッケージ及びライトユニットを提供する。

本発明の一実施例による発光素子は、第１導電型半導体層、前記第１導電型半導体層の下の活性層、前記活性層の下の第２導電型半導体層を有する発光構造物と、前記第１導電型半導体層に電気的に接続された第１電極と、前記第２導電型半導体層に電気的に接続された第２電極層とを備え、前記第１導電型半導体層の上部表面は連続的な勾配変化を有する曲面を有し、前記第１導電型半導体層の上部表面に凹凸が設けられている。

本発明の一実施例による発光素子は、第１導電型半導体層、前記第１導電型半導体層上の活性層、前記活性層上の第２導電型半導体層を有する発光構造物と、前記第１導電型半導体層に電気的に接続された第１電極と、前記第２導電型半導体層に電気的に接続された第２電極層とを備え、前記発光構造物の表面は、互いに異なる方向の曲率を有する複数個の第１面と第２面が互いに交代して配置されている。

本発明の一実施例による発光素子パッケージは、本体と、前記本体の上に配置された発光素子と、前記発光素子に電気的に接続された第１リード電極及び第２リード電極とを備え、前記発光素子は、第１導電型半導体層、前記第１導電型半導体層の下の活性層、前記活性層の下の第２導電型半導体層を有する発光構造物と、前記第１導電型半導体層に電気的に接続された第１電極と、前記第２導電型半導体層に電気的に接続された第２電極層とを備え、前記第１導電型半導体層の上部表面は連続的な勾配変化を有する曲面を有し、前記第１導電型半導体層の上部表面に凹凸が提供される。

本発明の一実施例による発光素子パッケージは、本体と、前記本体の上に配置された発光素子と、前記発光素子に電気的に接続された第１リード電極及び第２リード電極とを備え、前記発光素子は、第１導電型半導体層、前記第１導電型半導体層上の活性層、前記活性層上の第２導電型半導体層を有する発光構造物と、前記第１導電型半導体層に電気的に接続された第１電極と、前記第２導電型半導体層に電気的に接続された第２電極層とを備え、前記発光構造物の表面は、互いに異なる方向の曲率を有する複数個の第１面と第２面が互いに交代して配置されている。

本発明の一実施例によるライトユニットは、基板と、前記基板の上に配置された発光素子と、前記発光素子から提供される光が通る光学部材とを備え、前記発光素子は、第１導電型半導体層、前記第１導電型半導体層の下の活性層、前記活性層の下の第２導電型半導体層を有する発光構造物と、前記第１導電型半導体層に電気的に接続された第１電極と、前記第２導電型半導体層に電気的に接続された第２電極層とを備え、前記第１導電型半導体層の上部表面は連続的な勾配変化を有する曲面を有し、前記第１導電型半導体層の上部表面に凹凸が提供される。

本発明の一実施例によるライトユニットは、基板と、前記基板の上に配置された発光素子と、前記発光素子から提供される光が通る光学部材とを備え、前記発光素子は、第１導電型半導体層、前記第１導電型半導体層上の活性層、前記活性層上の第２導電型半導体層を有する発光構造物と、前記第１導電型半導体層に電気的に接続された第１電極と、前記第２導電型半導体層に電気的に接続された第２電極層とを備え、前記発光構造物の表面は、互いに異なる方向の曲率を有する複数個の第１面と第２面が互いに交代して配置されている。

本発明の一実施例は、新たな構造を有する発光素子、発光素子パッケージ及びライトユニットを提供することができる。

また、本発明の一実施例は、光抽出効率を向上させ、光が抽出される指向角を広げられる発光素子、発光素子パッケージ及びライトユニットを提供することができる。

本発明の一実施例による発光素子を示す図である。 図１の発光構造物の変形例を示す図である。 図１の発光構造物の変形例を示す図である。 本発明の一実施例による発光素子の製造方法を説明する図である。 本発明の一実施例による発光素子の製造方法を説明する図である。 本発明の一実施例による発光素子の製造方法を説明する図である。 本発明の一実施例による発光素子の製造方法を説明する図である。 本発明の一実施例による発光素子の製造方法を説明する図である。 本発明の一実施例による発光素子の製造方法を説明する図である。 本発明の一実施例による発光素子の製造方法を説明する図である。 本発明の一実施例による発光素子の製造方法を説明する図である。 本発明の実施例による発光素子の他の例を示す図である。 図１２の「Ａ」部分の構造の例を示す図である。 図１３の「１２２ａ」の構造を詳細に示す図である。 図１３の「１２２ｂ」の構造を詳細に示す図である。 図１２の「Ａ」部分の構造の他の例を示す図である。 図１３の構造が適用された発光構造物の斜視図である。 図１６の構造が適用された発光構造物の斜視図である。 本発明の一実施例による発光素子が適用された発光素子パッケージを示す図である。 本発明の一実施例による発光素子が適用された表示装置の例を示す図である。 本発明の一実施例による発光素子が適用された表示装置の他の例を示す図である。 本発明の一実施例による発光素子が適用された照明装置の例を示す図である。 本発明の一実施例による発光素子が適用された照明装置の他の例を示す図である。

本発明による実施例の説明に当たって、各層（膜）、領域、パターン又は構造物が基板、各層（膜）、領域、パッド又はパターンの「上（ｏｎ）」に、又は「下（ｕｎｄｅｒ）」に形成されるものとして記載される場合において、「上（ｏｎ）」と「下（ｕｎｄｅｒ）」は、「直接（ｄｉｒｅｃｔｌｙ）」又は「他の構成要素を介在して（ｉｎｄｉｒｅｃｔｌｙ）」形成されるものを全て含む。また、各層の上又は下に対する基準は、図面を基準に説明する。

図面における各層の厚さや大きさは、説明の便宜及び明確性のために誇張されているか省略されているか、又は概略的に示されている。また、各構成要素の大きさは、実際の大きさを全的に反映するものではない。

以下、添付した図面を参照し、実施例による発光素子、発光素子パッケージ、ライトユニット及び発光素子の製造方法について詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施例による発光素子を示す図である。

本発明の一実施例による発光素子１００は、図１に示したように、発光構造物１０、電極２０、反射電極５０を備えてもよい。また、発光素子１００は、電流遮断層３０、オーミック接触層４０を更に備えてもよい。

発光構造物１０は、第１導電型半導体層１１、活性層１２、第２導電型半導体層１３を備えてもよい。例として、第１導電型半導体層１１が第１導電型ドーパントとしてｎ型ドーパントが添加されたｎ型半導体層として形成され、第２導電型半導体層１３が第２導電型ドーパントとしてｐ型ドーパントが添加されたｐ型半導体層として形成されてもよい。また、第１導電型半導体層１１がｐ型半導体層として形成され、第２導電型半導体層１３がｎ型半導体層として形成されてもよい。

第１導電型半導体層１１は、例えば、ｎ型半導体層を含んでもよい。第１導電型半導体層１１は、化合物半導体で具現されてもよい。第１導電型半導体層１１は、ＩＩＩ族−Ｖ族化合物半導体で具現されてもよい。第１導電型半導体層１１は、ＩＩ族−ＶＩ族化合物半導体で具現されてもよい。第１導電型半導体層１１は、Ｉｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式を有する半導体材料、例えば、ＩｎＡｌＧａＮ，ＧａＮ，ＡｌＧａＮ，ＡｌＩｎＮ，ＩｎＧａＮ，ＡｌＮ，ＩｎＮなどから選択されてもよく、Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｎなどのｎ型ドーパントがドーピングされてもよい。

活性層１２は、第１導電型半導体層１１を介して注入される電子（又は正孔）と第２導電型半導体層１３を介して注入される正孔（又は電子）が互いに接触して、活性層１２の形成物質によるエネルギバンド（ｅｎｅｒｇｙ ｂａｎｄ）のバンドギャップ（ｂａｎｄ ｇａｐ）の差によって光を放出する層である。活性層１２は、単一井戸構造、多重井戸構造、量子ドット構造又は量子線構造のうちいずれか１つで形成されてもよいが、これに限ることはない。

活性層１２は、化合物半導体で具現されてもよい。活性層１２は、例として、Ｉｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式を有する半導体材料で具現されてもよい。活性層１２が前記多重井戸構造で具現された場合、活性層１２は複数の井戸層と複数の障壁層が積層されて具現されてもよく、例えば、ＩｎＧａＮ井戸層／ＧａＮ障壁層の周期で具現されてもよい。

第２導電型半導体層１３は、例えば、ｐ型半導体層で具現されてもよい。第２導電型半導体層１３は、化合物半導体で具現されてもよい。第２導電型半導体層１３は、ＩＩＩ族−Ｖ族化合物半導体で具現されてもよい。第２導電型半導体層１３は、ＩＩ族−ＶＩ族化合物半導体で具現されてもよい。第２導電型半導体層１３は、Ｉｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式を有する半導体材料、例えば、ＩｎＡｌＧａＮ，ＧａＮ，ＡｌＧａＮ，ＩｎＧａＮ，ＡｌＩｎＮ，ＡｌＮ，ＩｎＮなどから選択されてもよく、Ｍｇ，Ｚｎ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａなどのｐ型ドーパントがドーピングされてもよい。

一方、第１導電型半導体層１１がｐ型半導体層を含み、第２導電型半導体層１３がｎ型半導体層を含んでもよい。また、第２導電型半導体層１３の下には、ｎ型又はｐ型半導体層を含む半導体層が更に形成されてもよい。従って、前記発光構造物１０は、ｎｐ，ｐｎ，ｎｐｎ，ｐｎｐ接合構造のうち少なくともいずれか１つを有してもよい。また、第１導電型半導体層１１及び第２導電型半導体層１３内の不純物のドーピング濃度は、均一又は不均一に形成されてもよい。即ち、発光構造物１０の構造は多様に形成されてもよく、これに対して限ることはない。

また、第１導電型半導体層１１と前記活性層１２の間には第１導電型ＩｎＧａＮ／ＧａＮスーパーラティス構造又はＩｎＧａＮ／ＩｎＧａＮスーパーラティス構造が形成されてもよい。また、第２導電型半導体層１３と活性層１２の間には第２導電型のＡｌＧａＮ層が形成されてもよい。

発光構造物１０の下にオーミック接触層４０と反射電極５０が配置されていてもよい。発光構造物１０の上に前記電極２０が配置されてもよい。電極２０と反射電極５０は、発光構造物１０に電源を提供してもよい。オーミック接触層４０は、発光構造物１０とオーミック接触になるように形成されてもよい。また、反射電極５０は発光構造物１０から入射される光を反射させ、外部に抽出される光量を増加させる機能を行ってもよい。

オーミック接触層４０は、例えば、透明な導電性酸化膜層で形成されてもよい。オーミック接触層４０は、例として、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ），ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ），ＡＺＯ（Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ），ＡＧＺＯ（Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｇａｌｌｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ），ＩＺＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ），ＩＡＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ），ＩＧＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｇａｌｌｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ），ＩＧＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｇａｌｌｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ），ＡＴＯ（Ａｎｔｉｍｏｎｙ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ），ＧＺＯ（Ｇａｌｌｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ），ＩＺＯＮ（ＩＺＯ Ｎｉｔｒｉｄｅ），ＺｎＯ，ＩｒＯｘ，ＲｕＯｘ，ＮｉＯのうちから選択された少なくとも１つの物質で形成されてもよい。

反射電極５０は、高反射率を有する金属材質で形成されてもよい。例えば、反射電極５０は、Ａｇ，Ｎｉ，Ａｌ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｕ，Ｍｇ，Ｚｎ，Ｐｔ，Ｃｕ，Ａｕ，Ｈｆのうちの少なくとも１つを含む金属又は合金で形成されてもよい。また、反射電極５０は、金属又は合金とＩＴＯ，ＩＺＯ，ＩＺＴＯ，ＩＡＺＯ），ＩＧＺＯ，ＩＧＴＯ，ＡＺＯ，ＡＴＯなどの透光性伝導性物質を利用して多層に形成されてもよい。例えば、一実施例における反射電極５０は、Ａｇ，Ａｌ，Ａｇ−Ｐｄ−Ｃｕ合金又はＡｇ−Ｃｕ合金のうちの少なくともいずれか１つを含んでもよい。

発光構造物１０とオーミック接触層４０との間に、電流遮断層（ＣＢＬ：Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｂｌｏｃｋｉｎｇ Ｌａｙｅｒ）３０が配置されてもよい。電流遮断層３０は、電極２０と垂直方向に少なくとも一部が重畳される領域に形成されてもよく、従って電極２０と反射電極４０との間の最短距離に電流が集中する現象を緩和し、本実施例による発光素子の発光効率を向上させることができる。

電流遮断層３０は電気絶縁性を有するか、発光構造物１０とショットキー接触を形成する材質を利用して形成されてもよい。電流遮断層３０は、酸化物、窒化物又は金属で形成されてもよい。電流遮断層３０は、例えば、ＳｉＯ_２，ＳｉＯ_ｘ，ＳｉＯ_ｘＮ_ｙ，Ｓｉ_３Ｎ_４，Ａｌ_２Ｏ_３，ＴｉＯ_ｘ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｒのうちの少なくとも１つを含んでもよい。

電流遮断層３０は発光構造物１０の下の第１領域に配置されてもよく、オーミック接触層４０は発光構造物１０の下の第２領域及び電流遮断層３０の下に配置されてもよい。オーミック接触層４０は、発光構造物１０と反射電極５０との間に配置されてもよい。また、オーミック接触層４０は、電流者断層３０と反射電極５０との間に配置されてもよい。

発光構造物１０とオーミック接触層４０との間にアイソレーション層８０が更に配置されてもよい。アイソレーション層８０は、発光構造物１０の下部の周縁及びオーミック接触層４０の上に配置されてもよい。アイソレーション層８０は、例えば、電気絶縁性を有する材質又は発光構造物１０に比べ低い電気伝導性を有する材質で形成されてもよい。アイソレーション層８０は、例えば、酸化物又は窒化物で具現されてもよい。例えば、アイソレーション層８０は、ＳｉＯ_２，Ｓｉ_ｘＯ_ｙ，Ｓｉ_３Ｎ_４，Ｓｉ_ｘＮ_ｙ，ＳｉＯ_ｘＮ_ｙ，Ａｌ_２Ｏ_３，ＴｉＯ_２，ＩＴＯ，ＡＺＯ，ＺｎＯで形成される群から少なくとも１つが選択されて形成されてもよい。アイソレーション層８０は、電流遮断層３０のような物質で形成されてもよく、また互いに異なる物質で形成されてもよい。アイソレーション層８０は、チャンネル層として称されてもよい。

反射電極５０の下に、ボンディング層６０と伝導性支持部材７０が配置されてもよい。ボンディング層６０は、バリア金属又はボンディング金属などを含み、例えば、Ｔｉ、Ａｕ，Ｓｎ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｂｉ，Ｃｕ，Ａｇ又はＴａのうちの少なくとも１つを含んでもよい。伝導性支持部材７０は本実施例による発光素子を支持し、外部電極と電気的に接続されて発光構造物１０に電源を提供してもよい。伝導性支持部材７０は、例えば、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ａｌ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｗ，Ｃｕ，Ｍｏ，Ｃｕ−Ｗ又は不純物が注入された半導体基板であるキャリアウェハー（例：Ｓｉ，Ｇｅ，ＧａＮ，ＧａＡｓ，ＺｎＯ，Ｓｉｃ，ＳｉＧｅなど）のうちから少なくともいずれか１つで形成されてもよい。
発光構造物１０の上には、保護層９０が更に配置されてもよい。保護層９０は、酸化物又は窒化物で具現されてもよい。保護層９０は、例えば、ＳｉＯ_２，ＳｉＯ_ｘ，ＳｉＯ_ｘＮ_ｙ，Ｓｉ_３Ｎ_４，Ａｌ_２Ｏ_３のような透光性及び絶縁性を有する材質から形成されてもよい。保護層９０は、発光構造物１０の側面に提供されてもよい。また、保護層９０は、発光構造物１０の側面だけでなく上部にも提供されてもよい。

発光構造物１０の上部表面は、曲面で提供されてもよい。発光構造物１０の上部表面は、連続的な勾配変化を有する曲面を有してもよい。このように、発光構造物１０の上部表面が平面でなく屈曲を有する曲面で提供されることで、光抽出効率を向上させ得るようになる。これは、発光構造物１０を介して伝播される光が、発光構造物１０の上部表面に入射される入射角に変化が発生することで、発光構造物１０の上部表面が平面に提供される場合に比べ外部に抽出され得る光量が増加するようになるのである。また、外部に抽出される光量が増加されるだけでなく、光抽出角度が更に広くなる。即ち、発光構造物１０の上部表面が曲面で形成されることで、光が抽出される指向角の幅が更に広くなり得る。

発光構造物１０の上部表面は第１方向の断面上部が連続的な勾配変化を有する曲線を含み、第２方向の断面上部が連続的な勾配変化を有する曲線を含んでもよい。ここで、第２方向は第１方向に対する垂直方向であってもよい。また、第２方向は第１方向に対して垂直方向でない任意の角を有する方向であってもよい。

一実施例による発光素子は、図２に示したように、発光構造物１０の断面上部が連続的な勾配変化を有する曲線を有してもよい。また、発光構造物１０の第１導電型半導体層１１の上部表面に凹凸１１ａが提供されてもよい。このように、第１導電型半導体層１１の上部表面に凹凸１１ａが提供されることで、第１導電型半導体層１１を介して外部に抽出される光量を更に増加させられる。また、外部に抽出される光量が増加されるだけでなく、光抽出角度が更に広くなる。即ち、第１導電型半導体層１１の上部表面が曲線で形成されることで、光が抽出される指向角の幅が更に広くなり得る。

凹凸１１ａは、高さが０．８乃至１．２マイクロメートルの大きさで提供されてもよい。凹凸１１ａの周期は、０．８乃至１．２マイクロメートルの大きさで提供されてもよい。例えば、第１導電型半導体層１１の上部表面は波状の屈曲で提供されてもよく、波状の上部表面に微細凹凸１１ａが更に提供されてもよい。

また、発光構造物１０の上部表面は第１方向の断面上部が連続的な勾配変化を有する曲線を有し、第２方向の断面上部が互いに異なる勾配変化を有する直線を有してもよい。ここで、第２方向は第１方向に対する垂直方向であってもよい。また、第２方向は第１方向に対して垂直方向でない任意の角を有する方向であってもよい。

一実施例による発光素子は、図３に示したように、発光構造物１０の断面上部が互いに異なる勾配変化を有する直線を有してもよい。また、発光構造物１０の第１導電型半導体層１１の上部表面に凹凸１１ａが提供されてもよい。このように、第１導電型半導体層１１の上部表面に凹凸１１ａが提供されることで、第１導電型半導体層１１を介して外部に抽出される光量を更に増加させられる。また、外部に抽出される光量が増加されるだけでなく、光抽出角度が更に広くなる。即ち、第１導電型半導体層１１の上部表面が勾配を有する直線で形成されることで、光が抽出される指向角の幅が更に広くなり得る。

凹凸１１ａは、高さが０．８乃至１．２マイクロメートルの大きさで提供されてもよい。凹凸１１ａの周期は、０．８乃至１．２マイクロメートルの大きさで提供されてもよい。例えば、第１導電型半導体層１１の上部表面は互いに異なる勾配を有する直線で提供されてもよく、直線状の上部表面に微細凹凸１１ａが更に提供されてもよい。

また、一実施例による発光素子において、発光構造物１０が上部表面は所定形状の反復された曲面を有してもよい。即ち、発光構造物１０の上部表面は、波状の形状が反復されて具現されてもよい。また、発光構造物１０の上部表面は、球面レンズ状、凹レンズ状、凸レンズ状、レンチキュラーレンズ状など、多様な形状が反復されて提供されてもよい。

例えば、発光構造物１０の上部表面に凹状の球面を有する屈曲を形成する場合、約１乃至２マイクロメートル程度の高さ及び１０乃至５０マイクロメートルの幅を周期にする曲面を形成し、前記曲面に微細凹凸を形成してもよい。

以上の説明では、発光構造物１０の上部に電極２０が配置され、発光構造物１０の下部に反射電極５０が配置された垂直型構造の発光素子を基準に説明した。しかし、本実施例による発光素子は、発光構造物２０を成す第１導電型半導体層１１に電気的に接続された第１電極及び前記発光構造物１０を成す第２導電型半導体層１２に電気的に接続された第２電極の位置及び形状は多様に変形されてもよい。また、本実施例による発光素子は、第１電極及び第２電極が同じ方向に露出された水平状構造の発光素子にも適用され得る。
それでは、図４乃至図１１を参照して、一実施例による発光素子の製造方法を説明する。

一実施例による発光素子の製造方法によると、図４に示したように、基板５の上に第１導電型半導体層１１、活性層１２、第２導電型半導体層１３を形成する。第１導電型半導体層１１、活性層１２、第２導電型半導体層１３は、発光構造物１０として定義され得る。

基板５は、例えば、サファイア基板（Ａｌ_２Ｏ_３），ＳｉＣ，ＧａＡｓ，ＧａＮ，ＺｎＯ，Ｓｉ，ＧａＰ，ＩｎＰ，Ｇｅのうちの少なくとも１つで形成されてもよく、これに対して限ることはない。第１導電型半導体層１１と基板５の間には、バッファ層が更に形成されてもよい。
例として、第１導電型半導体層１１が第１導電型ドーパントとしてｎ型ドーパントが添加されたｎ型半導体層として形成され、第２導電型半導体層１３が第２導電型ドーパントとしてｐ型ドーパントが添加されたｐ型半導体層として形成されてもよい。また、第１導電型半導体層１１がｐ型半導体層として形成され、第２導電型半導体層１３がｎ型半導体層として形成されてもよい。

第１導電型半導体層１１は、例えば、ｎ型半導体層を含んでもよい。第１導電型半導体層１１は、Ｉｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式を有する半導体材料で形成されてもよい。第１導電型半導体層１１は、例えば、ＩｎＡｌＧａＮ，ＧａＮ，ＡｌＧａＮ，ＡｌＩｎＮ，ＩｎＧａＮ，ＡｌＮ，ＩｎＮなどから選択されてもよく、Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｎなどのｎ型ドーパントがドーピングされてもよい。

活性層１２は、第１導電型半導体層１１を介して注入される電子（又は正孔）と第２導電型半導体層１３を介して注入される正孔（又は電子）が互いに接触して、活性層１２の形成物質によるエネルギバンドのバンドギャップの差によって光を放出する層である。活性層１２は、単一井戸構造、多重井戸構造、量子ドット構造又は量子線構造のうちいずれか一つで形成されてもよいが、これに限ることはない。

活性層１２は、Ｉｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式を有する半導体材料で形成されてもよい。活性層１２が多重井戸構造で具現された場合、活性層１２は複数の井戸層と複数の障壁層が積層されて具現されてもよく、例えば、ＩｎＧａＮ井戸層／ＧａＮ障壁層の周期で具現されてもよい。

第２導電型半導体層１３は、例えば、ｐ型半導体層で具現されてもよい。第２導電型半導体層１３は、Ｉｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式を有する半導体材料で形成されてもよい。第２導電型半導体層１３は、例えば、ＩｎＡｌＧａＮ，ＧａＮ，ＡｌＧａＮ，ＩｎＧａＮ，ＡｌＩｎＮ，ＡｌＮ，ＩｎＮなどから選択されてもよく、Ｍｇ，Ｚｎ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａなどのｐ型ドーパントがドーピングされてもよい。

一方、第１導電型半導体層１１がｐ型半導体層を含み、第２導電型半導体層１３がｎ型半導体層を含んでもよい。また、第２導電型半導体層１３の上にはｎ型又はｐ型半導体層を含む半導体層が更に形成されてもよく、これによって、発光構造物１０はＮｐ，ｐｎ，ｎｐｎ，ｐｎｐ接合構造のうちの少なくともいずれか１つを有してもよい。また、第１導電型半導体層１１及び第２導電型半導体層１３内の不純物のドーピング濃度は、均一又は不均一に形成されてもよい。即ち、前記発光構造物１０の構造は多様に形成されてもよく、これに対して限ることはない。

また、第１導電型半導体層１１と活性層１２との間には第１導電型ＩｎＧａＮ／ＧａＮスーパーラティス構造又はＩｎＧａＮ／ＩｎＧａＮスーパーラティス構造が形成されてもよい。また、第２導電型半導体層１３と活性層１２との間には第２導電型のＡｌＧａＮ層が形成されてもよい。

次に、図５に示したように、第２導電型半導体層１３の上に電流遮断層３０を形成し、第２導電型半導体層１３の上にアイソレーション層８０を形成する。電流遮断層３０とアイソレーション層８０は選択的に形成されてもよい。電流遮断層３０とアイソレーション層８０は同時に形成されてもよく、また順次的に形成されてもよい。
電流遮断層３０は電気絶縁性を有するか、発光構造物１０とショットキー接触を形成する材質を利用して形成されてもよい。電流遮断層３０は、酸化物、窒化物又は金属で形成されてもよい。電流遮断層３０は、例えば、ＳｉＯ_２，ＳｉＯ_ｘ，ＳｉＯ_ｘＮ_ｙ，Ｓｉ_３Ｎ_４，Ａｌ_２Ｏ_３，ＴｉＯ_ｘ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｒのうちの少なくとも１つを含んでもよい。アイソレーション層８０は、例えば、電気絶縁性を有する材質又は発光構造物１０に比べ低い電気伝導性を有する材質で形成されてもよい。アイソレーション層８０は、例えば、酸化物又は窒化物で具現されてもよい。例えば、アイソレーション層８０は、ＳｉＯ_２，Ｓｉ_ｘＯ_ｙ，Ｓｉ_３Ｎ_４，Ｓｉ_ｘＮ_ｙ，ＳｉＯ_ｘＮ_ｙ，Ａｌ_２Ｏ_３，ＴｉＯ_２，ＩＴＯ，ＡＺＯ，ＺｎＯで形成される群から少なくとも１つが選択されて形成されてもよい。また、アイソレーション層８０は、前記電流遮断層３０のような物質で形成されてもよく、また互いに異なる物質で形成されてもよい。アイソレーション層８０は、チャンネル層として称されてもよい。

そして、図６に示したように、電流遮断層３０及びアイソレーション層８０の上にオーミック接触層４０を形成する。

オーミック接触層４０は、発光構造物１０とオーミック接触になるように形成されてもよい。オーミック接触層４０は、例えば、透明な導電性酸化膜層で形成されてもよい。オーミック接触層４０は、例として、ＩＴＯ，ＩＺＯ，ＡＺＯ，ＡＧＺＯ，ＩＺＴＯ，ＩＡＺＯ，ＩＧＺＯ，ＩＧＴＯ，ＡＴＯ，ＧＺＯ，ＩＺＯＮ，ＺｎＯ，ＩｒＯｘ，ＲｕＯｘ，ＮｉＯのうちから選択された少なくとも１つの物質で形成されてもよい。

次に、図７に示したように、オーミック接触層４０の上に反射電極５０、ボンディング層６０及び伝導性支持部材７０を形成する。
反射電極５０は、高反射率を有する金属材質で形成されてもよい。例えば、反射電極５０は、Ａｇ，Ｎｉ，Ａｌ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｕ，Ｍｇ，Ｚｎ，Ｐｔ，Ｃｕ，Ａｕ，Ｈｆのうちの少なくとも１つを含む金属又は合金で形成されてもよい。また、反射電極５０は、金属又は合金とＩＴＯ，ＩＺＯ，ＩＺＴＯ，ＩＡＺＯ，ＩＧＺＯ，ＩＧＴＯ，ＡＴＯ，ＡＴＯなどの透光性伝導性物質を利用して多層に形成されてもよい。例えば、本実施例における前記反射電極５０は、Ａｇ，Ａｌ，Ａｇ−Ｐｄ−Ｃｕ合金又はＡｇ−Ｃｕ合金のうち少なくともいずれか一つを含んでもよい。

ボンディング層６０は、バリア金属又はボンディング金属などを含み、例えば、Ｔｉ、Ａｕ，Ｓｎ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｂｉ，Ｃｕ，Ａｇ又はＴａのうちの少なくとも１つを含んでもよい。伝導性支持部材７０は本実施例による発光素子を支持し、外部電極と電気的に接続されて発光構造物１０に電源を提供してもよい。伝導性支持部材７０は、例えば、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ａｌ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｗ，Ｃｕ，Ｍｏ，Ｃｕ−Ｗ又は不純物が注入されたキャリアウェハー（例：Ｓｉ，Ｇｅ，ＧａＮ，ＧａＡｓ，ＺｎＯ，Ｓｉｃ，ＳｉＧｅなど）のうちから少なくともいずれか１つで形成されてもよい。
次に、発光構造物１０から基板５を除去する。一つの例として、基板５はレーザリフトオフ（ＬＬＯ：Ｌａｓｅｒ Ｌｉｆｔ Ｏｆｆ）工程によって除去されてもよい。レーザリフトオフ工程は、基板５の下面にレーザを照射し基板５と発光構造物１０を互いに剥離する工程である。

次に、図８に示したように、発光構造物１０の第１導電型半導体層１１の上に蝕刻パターン９３を形成する。

蝕刻パターン９３は、例えば、フォトリソグラフィ工程を介して形成されてもよい。蝕刻パターン９３は、フォトリソグラフィ工程を行うに当たって、位置による露光の強さを微細に調節するグレイスケールフェーズマスク（ｇｒａｙ ｓｃａｌｅ ｐｈａｓｅ ｍａｓｋ）技法を適用することで、位置によって微細な高さの差を有する曲面として具現されてもよい。

蝕刻パターン９３の上部表面は、連続的な勾配変化を有する曲面を含んでもよい。蝕刻パターン９３の上部表面は第１方向の断面上部が連続的な勾配変化を有する曲線を有し、第２方向の断面上部が連続的な勾配変化を有する曲線を有してもよい。また、蝕刻パターン９３の上部表面は第１方向の断面上部が連続的な勾配変化を有する曲線を有し、第２方向の断面上部が互いに異なる勾配変化を有する直線を有してもよい。第２方向は第１方向に対する垂直方向であってもよい。また、第２方向は第１方向に対して垂直方向でない任意の角を有する方向であってもよい。

一実施例による蝕刻パターン９３の上部表面は、所定形状の反復された曲面を有してもよい。例として、蝕刻パターン９３の上部表面は、波状の形状が反復されて具現されてもよい。また、蝕刻パターン９３の上部表面は、球面レンズ状、凹レンズ状、凸レンズ状、レンチキュラーレンズ状など、多様な形状が反復されて提供されてもよい。

例えば、蝕刻パターン９３の上部表面に凹状の球面を有する屈曲を形成する場合、約１乃至２マイクロメートル程度の高さ及び１０乃至５０マイクロメートルの幅を周期にする曲面を形成してもよい。

次に、図９に示したように、発光構造物１０の第１導電型半導体層１１に対する蝕刻工程を行い、第１導電型半導体層１１の上部表面を連続的な勾配変化を有する曲面として形成する。

蝕刻工程は、例えば、乾式蝕刻工程によって行われてもよい。蝕刻工程を介して、蝕刻パターン９３の形状が第１導電型半導体層１１の上部表面に具現できるようになる。

即ち、第１導電型半導体層１１の上部表面は、蝕刻パターン９３の上部表面の形状に対応される連続的な勾配変化を有する曲面として具現されてもよい。第１導電型半導体層１１の上部表面は第１方向の断面上部が連続的な勾配変化を有する曲線を有し、第２方向の断面上部が連続的な勾配変化を有する曲線を有してもよい。また、第１導電型半導体層１１の上部表面は第１方向の断面上部が連続的な勾配変化を有する曲線を有し、第２方向の断面上部が互いに異なる勾配変化を有する直線を有してもよい。第２方向は第１方向に対する垂直方向であってもよい。また、第２方向は第１方向に対して垂直方向でない任意の角を有する方向であってもよい。

一実施例による第１導電型半導体層１１の上部表面は、所定形状の反復された曲面を有してもよい。例として、第１導電型半導体層１１の上部表面は、波状の形状が反復されて具現されてもよい。また、第１導電型半導体層１１の上部表面は、球面レンズ状、凹レンズ状、凸レンズ状、レンチキュラーレンズ状など、多様な形状が反復されて提供されてもよい。

例えば、第１導電型半導体層１１の上部表面に凹状の球面を有する屈曲を形成する場合、約１乃至２マイクロメートル程度の高さを有する球面傾斜を１０乃至５０マイクロメートルの周期で曲面を形成してもよい。

そして、図１０に示したように、第１導電型半導体層１１の上部表面に凹凸１１ａを形成する。

第１導電型半導体層１１の上部表面に形成される凹凸１１ａは、例として、湿式蝕刻工程によって形成されてもよい。凸凹１１ａは、高さが０．８乃至１．２マイクロメートルの大きさで提供されてもよい。凸凹１１ａの周期は、０．８乃至１．２マイクロメートルの大きさで提供されてもよい。凹凸１１ａの断面は、例として、三角形状で形成されてもよい。また、凹凸１１ａの空間的な形状は、円柱状、六角錐状などで形成されてもよい。凹凸１１ａの形状は、発光構造物１０の結晶成長面の特性に合わせて蝕刻速度差の結果が反映された形状で具現されてもよい。例として、凹凸１１ａの断面を成す三角形状は、表面から突出された頂点が垂直方向に向かうように形成されてもよい。

次に、図１１に示したように、発光構造物１０の個別チップの境界に沿ってアイソレーション（ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）エッチングを実施し、複数個の発光素子を個別発光素子単位に区分してもよい。アイソレーションエッチングは、例えば、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）のような乾式蝕刻によって実施されてもよいが、これに対して限ることはない。

図１１を参照すると、発光構造物１０の少なくとも側面に保護層９０を形成してもよい。保護層９０は、発光構造物１０が外部電極や電極２０などと電気的にショートされることを防止することができる。

保護層９０は、酸化物又は窒化物で具現されてもよい。保護層９０は、例えば、ＳｉＯ_２，ＳｉＯ_ｘ，ＳｉＯ_ｘＮ_ｙ，Ｓｉ_３Ｎ_４，Ａｌ_２Ｏ_３のような透光性及び絶縁性を有する材質から形成されてもよい。保護層９０は、例えば、電子ビーム蒸着、ＰＥＣＶＤ、スパッタリングのような蒸着方式によって形成されてもよい。

次に、発光構造物１０電気的に接続された電極２０を形成する。電極２０は、反射電極５０と共に発光構造物１０に電源を提供し、電流遮断層３１と少なくとも一部が垂直方向に重畳されるように形成されてもよい。

一方、図１２は、一実施例による発光素子の他の例を示す図である。

一実施例による発光素子１００は、導電性支持基板１６０上の接合層１５０、反射層１４０、オーミック層１３０、発光構造物１２０を備えてもよい。

導電性支持基板１６０は第２電極の役割を果たすことができるため、電気伝導度が優秀な金属を使用してもよい。導電性支持基板１６０は、駆動の際発生される熱を十分に発散させるべきであるため、熱伝導度の高い金属を使用してもよい。

導電性支持基板１６０は、モリブデン（Ｍｏ）、シリコン（Ｓｉ）、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）及びアルミニウム（Ａｌ）で構成される群から選択される物質又はこれらの合金で形成されてもよい。また、導電性支持基板１６０は、金（Ａｕ）、銅合金（Ｃｕ Ａｌｌｏｙ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅−タングステン（Ｃｕ−Ｗ）、キャリアウェハー（例：ＧａＮ，Ｓｉ，Ｇｅ，ＧａＡｓ，ＺｎＯ，ＳｉＧｅ，ＳｉＣ，ＳｉＧｅ，Ｇａ_２Ｏ_３など）などを選択的に含んでもよい。

また、導電性支持基板１６０は、全体窒化物半導体にたわみをもたらさず、スクライビング（ｓｃｒｉｂｉｎｇ）工程及びブレーキング（ｂｒｅａｋｉｎｇ）工程を介して別個のチップとしてよく分離させるための程度の機械的強度を有してもよい。

接合層１５０は、反射層１４０と導電性支持基板１６０を結合してもよい。また、反射層１４０が結合層（ａｄｈｅｓｉｏｎ ｌａｙｅｒ）の機能を行ってもよい。接合層１５０は、金（Ａｕ）、錫（Ｓｎ）、インジウム（Ｉｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、シリコン（Ｓｉ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）及び銅（Ｃｕ）で構成される群から選択される物質又はこれらの合金で形成してもよい。

反射層１４０は、約２５００Åの厚さであってもよい。反射層１４０は、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、プラチナ（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、或いはアルミニウムや銀やプラチナやロジウムを含む合金を含む金属層で形成されてもよい。アルミニウムや銀などは活性層１２４から発生された光を効果的に反射し、発光素子の光抽出効率を大きく改善することができる。

発光構造物１２０、特に第２導電型半導体層１２６は、不純物ドーピング濃度が低いため接触抵抗が高く、そのためオーミック特性がよくない可能性がある。このようなオーミック特性を改善するため、オーミック層１３０を形成してもよい。例として、オーミック層１３０は透明伝導性酸化物で具現されてもよい。

オーミック層１３０は、約２００Åの厚さであってもよい。オーミック層１３０は、ＩＴＯ，ＩＺＯ，ＩＺＴＯ，ＩＡＺＯ，ＩＧＺＯ，ＩＧＴＯ，ＡＺＯ，ＡＴＯ，ＧＺＯ，ＩＺＯＮ，ＡＧＺＯ，ＩＧＺＯ，ＺｎＯ，ＩｒＯｘ，ＲｕＯｘ，ＮｉＯ，ＲｕＯｘ／ＩＴＯ，Ｎｉ／ＩｒＯｘ／Ａｕ及びＮｉ／ＩｒＯｘ／Ａｕ／ＩＴＯ，Ａｇ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｓｎ，Ｉｎ，Ｒｕ，Ｍｇ，Ｚｎ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｈｆのうちの少なくとも１つを含んで形成されてもよく、このような材料に限ることはない。

発光構造物１２０は、第１導電型半導体層１２２と、第１導電型半導体層１２２の下に形成されて光を放出する活性層１２４と、活性層１２４の下に配置された第２導電型半導体層１２０とを備えてもよい。

第１導電型半導体層１２２は、例として、第１導電型ドーパントがドーピングされたＩＩＩ族−Ｖ族化合物半導体で具現されてもよい。第１導電型半導体層１２２がＮ型半導体である場合、第１導電型ドーパントはＮ型ドーパントとしてＳｉ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｓｅ，Ｔｅを含んでもよいが、これに限ることはない。

第１導電型半導体層１２２は、化合物半導体で具現されてもよい。第１導電型半導体層１２２は、Ａｌ_ｘＩｎ_ｙＧａ_{（１−ｘ−ｙ）}Ｎ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式を有する半導体物質を含んでもよい。第１導電型半導体層１２２は、ＧａＮ，ＩｎＮ，ＡｌＮ，ＩｎＧａＮ，ＡｌＧａＮ，ＩｎＡｌＧａＮ，ＡｌＩｎＮ，ＡｌＧａＡｓ，ＩｎＧａＡｓ，ＡｌＩｎＧａＡｓ，ＧａＰ，ＡｌＧａＰ、ＡｌＩｎＧａＰ，ＩｎＰのうちのいずれか１つ以上で形成されてもよい。

第１導電型半導体層１２２の表面には第１電極１８０が形成されてもよい。第１電極１８０は、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）のうちの少なくとも１つを含んで単層又は多層構造に形成されてもよい。そして、発光構造物１２０の表面、即ち、第１導電型半導体層１２２の表面には凹凸が形成されてもよい。

図１３は図１２の「Ａ」部分の構造の例を示す図であり、図１４は図１３の「１２２ａ」の構造を詳細に示す図であり、図１５は図１３の「１２２ｂ」の構造を詳細に示し図であり、図１７は図１３の構造が適用された発光構造物の斜視図である。

発光構造物１２０の表面には、第１面１２２ａと第２面１２２ｂが配置されてもよい。第１面１２２ａは、図１３で点線で図示された基準面に対して下に窪んだ陰刻形状を成しており、第２面１２２ｂは、点線で示した基準面に対して上に膨らんだ陽刻形状を成している。

発光構造物１２０、特に第１導電型半導体層１２２の表面には、上述したように互いに異なる方向、即ち、下と上方向に曲率を有する第１面１２２ａと第２面１２２ｂが互いに交代に配置されている。

第１面１２２ａの幅は１５乃至２５マイクロメートルであってもよく、第２面１２２ｂの幅も１５乃至１２マイクロメートルで同じであってもよい。そして、第１面１２２ａの深さ（ｈ）と第２面１２２ｂの高さ（ｈ）は、０．５乃至１．５マイクロメートルで同じであってもよい。

ここで、第１面１２２ａの深さは、基準面から第１面１２２ａの最低点までの垂直距離であってもよく、第２面１２２ｂの高さは、基準面から第２面１２２ｂの最高点までの垂直距離であってもよい。

第１面１２２ａと第２面１２２ｂは互いに同じ大きさを有し、他の方向の曲率を有して対象を成してもよく、第１面１２２ａと第２面１２２ｂの表面はそれぞれ４５乃至５５マイクロメートルの半径を有する球（ｓｐｈｅｒｅ）状であってもよい。

上述した半径が５０マイクロメートルで、第１面１２２ａと第２面１２２ｂの幅が２０マイクロメートルである際、発光構造物の表面に垂直に入射された光は発光構造物の屈折率が２．５である際、空気中に約１４．６度屈折されてもよい。そして、第１面１２２ａと第２面１２２ｂの表面で屈折されること以外に、表面の光抽出パターンにも光が屈折されて全体的に高速と配光パターンが増加されてもよい。

そして、第１面１２２ａと第２面１２２ｂそれぞれは、図１７に示したように窪んでいるか膨らんでいるマイクロレンズの形状であってもよい。従って、発光構造物１２０の表面は、窪んだマイクロレンズと膨らんだマイクロレンズが交代に配置されたマイクロレンズアレイの表面の形状であってもよい。

このような陽刻と陰刻の構造は、グレイスケールフェーズマスクを使用し、発光構造物の表面を乾式蝕刻して波状のように陽刻と陰刻を交代に形成してもよい。

図１４及び図１５に示したように、第１面１２２ａの表面と第２面１２２ｂの表面には光抽出パターンａ，ｂが形成されている。即ち、活性層１２４から放出される光が発光構造物１２０の表面から全反射しないようにパターンａ，ｂを形成し、発光素子から外部に放出される光の配光パターンを広げてあげることができる。

特に垂直型発光素子の場合、水平型発光素子に比べ相対的に２０〜３０％更に多い光量を有するが、パッケージングの後光量が減少し得るため、上述したように配光パターンを広げてあげることが効果的である。

図１６は図１２の「Ａ」部分の構造の他の例を示す図であり、図１８は図１６の構造が適用された発光構造物の斜視図である。

本実施例は、図１３などに示した上述した実施例と類似しているが、第１面１２２ａと第２面１２２ｂの間に第３面１２２ｃが配置されるが、第３面１２２ｃは曲率を有しないフラット（ｆｌａｔ）な面であってもよい。

第３面１２２ｃは、第１面１２２ａと第２面１２２ｂとの間に配置されるが、必ずしも全ての第１面１２２ａと第２面１２２ｂの間に配置されなくてもよい。

そして、発光構造物１２０の側面には、パッシベーション層（ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ，１７０）が形成されてもよい。パッシベーション層１７０は絶縁物質で形成されてもよく、絶縁物質は非伝導性である酸化物や窒化物で形成されてもよい。一例として、パッシベーション層１７０は、シリコン酸化物（ＳｉＯ_２）層、酸化窒化物層、酸化アルミニウム層で形成されてもよい。

一実施例において、第２導電型半導体層１２２は、Ｐ型半導体層、第２導電型半導体層１２６はＮ型半導体層で具現してもよい。また、第２導電型半導体層１２６の上には、第２導電型と反対の極性を有する半導体、例えば、第２導電型半導体層がＰ型半導体層である場合、Ｎ型半導体層を形成してもよい。従って、発光構造物はＮ−Ｐ接合構造、Ｐ−Ｎ接合構造、Ｎ−Ｐ−Ｎ接合構造、Ｐ−Ｎ−Ｐ接合構造のうちのいずれか１つの構造で具現してもよい。

図１９は、一実施例による発光素子が適用された発光素子パッケージを示す図である。

図１９を参照すると、一実施例による発光素子パッケージは、本体３２０と、本体３２０に配置された第１リード電極３３１及び第２リード電極３３２と、本体３２０に提供され、第１リード電極３３１及び第２リード電極３３２と電気的に接続される実施例による発光素子１００と、発光素子１００を囲むモールディング部材３４０を含んでもよい。

本体３２０は、シリコン材質、合成樹脂材質、又は金属材質を含んで形成されてもよく、発光素子１００の周囲に傾斜面が形成されてもよい。

第１リード電極３３１及び第２リード電極３３２は互いに電気的に分離され、発光素子１００に電源を提供する。また、第１リード電極３３１及び第２リード電極３３２は、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てもよく、発光素子１００で発生された熱を外部に輩出させる役割を果たしてもよい。

発光素子１００は本体３２０の上に配置されるか、第１リード電極３３１又は第２リード電極３３２の上に配置されてもよい。

発光素子１００は、第１リード電極３３１及び第２リード電極３３２とワイヤ方式、フリップチップ方式又はダイボンディング方式のうちのいずれか１つによって電気的に接続されてもよい。

モールディング部材３４０は、発光素子１００を囲んで発光素子１００を保護してもよい。また、モールディング部材３４０には蛍光体が含まれ、発光素子１００で放出された光の波長を変化させてもよい。

一実施例による発光素子又は発光素子パッケージは、複数個が基板上にアレイされてもよく、発光素子パッケージの光経路上に光学部材であるレンズ、導光板、プリズムシート、拡散シートなどが配置されてもよい。このような発光素子パッケージ、基板、光学部材は、ライトユニットとして機能することができる。ライトユニットはトップビュー又はサイドビュータイプで具現され、携帯端末機及びノートパソコンなどの表示装置に提供されるか、照明装置及び支持装置などに多様に適用されてもよい。更に他の実施例は、上述した実施例に記載された半導体発光素子又は発光素子パッケージを含む照明装置として具現されてもよい。例えば、署名装置は、ランプ、街灯、電光板、前照灯などを含んでもよい。

一実施例による発光素子は、ライトユニットに適用されてもよい。ライトユニットは、複数の発光素子がアレイされた構造を含み、図２０及び図２１に示す表示装置、図２２及び図２３に示す照明装置を含んでもよい。

図２０を参照すると、一実施例による表示装置１０００は、導光板１０４１と、導光板１０４１に光を提供する発光モジュール１０３１と、導光板１０４１の下の反射部材１０２２と、導光板１０４１の上の光学シート１０５１と、光学シート１０５１の上の表示パネル１０６１と、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ーバ１０１１を備えてもよいが、これに限ることはない。

一つの実施例として、ボトムカーバ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として定義されてもよい。

導光板１０４１は、光を拡散させて面光源化させる役割を果たす。導光板１０４１は透明な材質で形成され、例えば、ＰＭＭＡのようなアクリル樹脂系列、ＰＥＴ、ＰＣ、ＣＯＣ（ｃｙｃｌｏｏｌｅｆｉｎ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）及びＰＥＮ樹脂のうちのいずれか１つを含んでもよい。

発光モジュール１３０１は、導光板１０４１の少なくとも一側面に光を提供し、究極的には表示装置の光源として作用するようになる。

発光モジュール１０３１は少なくとも１つが提供されてもよく、導光板１０４１の一側面から直接又は間接的に光を提供してもよい。発光モジュール１０３１は、基板１０３３が上述した実施例による発光素子１００を含んでもよい。発光素子１００は、基板１０３３の上に所定間隔にアレイされてもよい。

基板１０３３は、回路パターンを含むプリント回路基板（ＰＣＢ，Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）であってもよい。但し、基板１０３３は一般ＰＣＢだけでなく、メタルコアＰＣＢ（ＭＣＰＣＢ，Ｍｅｔａｌ Ｃｏｒｅ ＰＣＢ）、軟性ＰＣＢ（ＦＰＣＢ，Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ＰＣＢ）などを含んでもよく、これに対して限ることはない。発光素子１００は、ボトムカバー１０１１の側面又は放熱プレートの上に提供される場合、基板１０３３は除去されてもよい。ここで、放熱プレートの一部は、ボトムカバー１０１１の上面に接触されてもよい。

そして、多数の発光素子１００は光が放出される出射面が導光板１０４１と所定距離離隔されるように搭載されてもよく、これに対して限ることはない。発光素子１００は、導光板１０４１の一側面である入光部に光を直接又は間接的に提供してもよく、これに対して限ることはない。

導光板１０４１の下には、反射部材１０２２が配置されてもよい。反射部材１０２２は、導光板１０４１の下面に入射された光を反射させて上に向かうようにすることで、ライトユニット１０５０の輝度を向上させることができる。反射部材１０２２は、例えば、ＰＥＴ，ＰＣ，ＰＶＣレジンなどから形成されてもよいが、これに対してかぎることはない。反射部材１０２２はボトムカバー１０１１の上面であってもよく、これに限ることはない。

ボトムカバー１０１１は、導光板１０４１、発光モジュール１０３１及び反射部材１０２２などを収納してもよい。このため、ボトムカバー１０１１は上面が開口された箱（ｂｏｘ）状を有する収納部１０１２が具備されてもよく、これに対して限ることはない。ボトムカバー１０１１はトップカバーと結合されてもよく、これに対して限ることはない。

ボトムカバー１０１１は金属材質又は樹脂材質で形成されてもよく、プレス成形又は圧出成形などの工程を利用して製造されてもよい。また、ボトムカバー１０１１は、熱伝導性のよい金属又は非金属材料を含んでもよく、これに対して限ることはない。

表示パネル１０６１は、例えばＬＣＤパネルであり、互いに対向される公明な材質の第１及び第２基板、そして第１及び第２基板の間に介在された液晶層を含む。表示パネル１０６１の少なくとも一面には偏光板が付着されてもよく、このような偏光板の付着構造で限ることはない。表示パネル１０６１は、光学シート１０５１を通過した光によっ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、ノートパソコンのモニタ、ラップトップコンピュータのモニタ、テレビジョンなどの適用されてもよい。
光学シート１０５１は、表示パネル１０５１と導光板１０４１との間に配置され、少なくとも一枚の透光性シートを含む。光学シート１０５１は、例えば拡散シート、水平及び垂直プリズムシート及び輝度強化シートなどのようなシートのうちの少なくとも１つを含んでもよい。拡散シートは入射される光を拡散させ、水平又は／及び垂直プリズムシートは入射される光を表示領域として集光させ、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させる。また、表示パネル１０６１の上には保護シートが配置されてもよく、これに対して限ることはない。

ここで、発光モジュール１０３１の光経路上には、光学部剤として導光板１０４１、光学シート１０５１のうちの少なくとも１つを含んでもよく、これに対して限ることはない。

図２１は、本発明の実施例による発光素子の他の例を示す図である。

図２１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１００がアレイされた基板１０２０、光学部材１１５４及び表示パネル１１５５を備えてもよい。

基板１０２０と発光素子１００は発光モジュール１０６０として定義されてもよい。ボトムカバー１１５２、少なくとも１つの発光モジュール１０６０、光学部材１１５４はライトユニットして定義されてもよい。

ボトムカバー１１５２に収納部１１５３を具備してもよく、これに対して限ることはない。

ここで、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のうちの少なくとも１つを含んでもよい。導光板はＰＣ材質又はＰＭＭＡ（ｐｏｌｙ ｍｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）材質で形成されてもよく、このような導光板は除去されてもよい。拡散シートは入射される光を拡散させ、水平又は／及び垂直プリズムシートは入射される光を表示領域として集光させ、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させる。

光学部材１１５４は発光モジュール１０６０の上に配置され、発光モジュール１０６０から放出された光を面光源化するか、拡散、集光などを行うことになる。

図２２は、一実施例による照明装置の斜視図である。

図２２を参照すると、一実施例による照明装置１５００は、ケース１５１０と、前記ケース１５１０に設置された発光モジュール１５３０と、ケース１５１０に設置され、外部電源から電源を供給される連結端子１５２０とを備えてもよい。

ケース１５１０は、放熱特性が良好な材質で形成されてもよく、例えば、金属材質又は樹脂材質で形成されてもよい。

発光モジュール１５３０は、基板１５３２と、基板１５３２に提供される実施例による発光素子１００とを備えてもよい。発光素子１００は、複数個がマトリックス状又は所定間隔に離隔されてアレイされてもよい。

基板１５３２は絶縁体に回路パターンがプリントされたものであってもよく、例えば、一般プリント回路基板、メタルコアＰＣＢ、軟性ＰＣＢ、セラミックＰＣＢ、ＦＲ−４基板などを含んでもよい。

また、基板１５３２は光を効率的に反射する材質で形成されるか、表面が光が効率的に反射されるカラー、例えば、白色、銀色などのコーティング層で形成されてもよい。

基板１５３２には少なくとも１つの発光素子１００が配置されてもよい。発光素子１００は、それぞれ少なくとも一つのＬＥＤチップを含んでもよい。ＬＥＤチップは、赤色、緑色、青色又は白色の有色の光をそれぞれ発光知る有色発光ダイオード及び紫外線（ＵＶ，Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）を発光するＵＶ発光ダイオードを含んでもよい。

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１００の組み合わせを有するように配置されてもよい。例えば、光演色性（ＣＲＩ）を確保するため、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してもよい。

連結端子１５２０は、発光モジュール１５３０と電気的に接続されて電源を供給してもよい。連結端子１５２０はソケット方式で外部電源に結合されるが、これに対して限ることはない。例えば、連結端子１５２０はピン（ｐｉｎ）状で形成されて外部電源に挿入されるか、配線によって外部電源に接続されてもよい。

本実施例は、発光素子１００がパッケージングされた後、基板に搭載されて発光モジュールとして具現されるか、ＬＥＤチップの形で搭載されてパッケージングし、発光モジュールとして具現されてもよい。

図２３は、一実施例による発光素子が適用された照明装置の他の例を示す図である。

本実施例による照明装置は、光を投射する光源６００と、光源６００が内臓されるハウジング４００と、光源６００の熱を放出する放熱部５００と、光源６００と放熱部５００をハウジング４００に結合するホルダー７００とを備えてもよい。

ハウジング４００は、電気ソケットに結合されるソケット結合部４１０と、ソケット結合部４１０と連結され、光源６００が内蔵される本体部４２０を含んでもよい。本体部４２０には、空気流動口４３０が貫通して形成されてもよい。

ハウジング４００の本体部４２０上に複数個の空気流動口４３０が具備されてもよい。空気流動口４３０は１つの流動口で形成されるが、複数個の流動口が図示されたように放射状でに置されてもよく、また、他にも多様な配置が可能である。

光源６００は、回路基板６１０と回路基板６１０上に配置された複数個の発光素子パッケージ６５０とを備えてもよい。ここで、回路基板６１０は、ハウジング４００の開口部に挿入され得る形状であってもよい。また、回路基板６１０は、放熱部５００に熱を伝達するために熱伝導率の高い物質で具現されてもよい。

光源の下部６００には、ホルダー７００配置されてもよい。ホルダー７００はフレームと更に他の空気流動口を含んでもよい。また、図示されていないが、光源６００の下部には光学部材が具備され、光源６００の発光素子パッケージ６５０で投射される光を拡散、散乱又は修練させてもよい。

上述した照明措置は、発光素子パッケージ内の発光構造物の表面に陽刻と陰刻のパターンが形成され、陽刻と陰刻パターン状のマイクロレンズの表面に凹凸が形成され、活性層から放出される光の放出角度を広げ、光が減少（ａｔｔｕａｔｉｏｎ）される量を減らすため光効率が増加される。

上述した実施例で説明された特徴、構造、効果などは、本発明の少なくとも１つの実施例に含まれており、必ずしも１つの実施例にのみ限られることはない。更に、それぞれの実施例で例示した特徴、構造、効果などは、実施例の属する分野の通常の知識を有する者によって他の実施例に対しても組み合わせ又は変形されて実施されることができる。従って、このような組み合わせと変形に関する内容は、本発明の範囲に含まれるものとして解釈されるべきである。

また、以上で実施例を中心に説明したが、これはただの例示に過ぎないものであって本発明を限るものではなく、本発明の属する分野の通常の知識を有する者であれば、本実施例の本質的な特性を逸脱しない範囲内で以上に例示されていない様々な変形と応用が可能であるということが分かるはずである。例えば、実施例に具体的に示した各構成要素は、変形して実施してもよいものである。そして、このような変形と応用に関する差は、添付した特許請求の範囲で規定する本発明の範囲に含まれるものとして解釈されるべきである。

１０ 発光構造物
１１ 第１導電型半導体層
１２ 活性層
１３ 第２導電型半導体層
２０ 電極
３０ 電流遮断層
４０ オーミック接触層
５０ 反射電極
６０ ボンディング層
７０ 伝導性支持部材
８０ アイソレーション層
９０ 保護層

Claims (22)

1. 第１導電型半導体層、前記第１導電型半導体層の下の活性層、前記活性層の下の第２導電型半導体層を有する発光構造物と、
   前記第１導電型半導体層に電気的に接続された第１電極と、
   前記第２導電型半導体層に電気的に接続された第２電極と
   を備え、
   前記第１導電型半導体層の上部表面は連続的な勾配変化を有する曲面を有し、前記第１導電型半導体層の上部表面に凹凸が提供された発光素子。
2. 前記発光構造物の表面は、互いに異なる方向の曲率を有する複数個の第１面と第２面が互いに交代に配置されている、請求項１に記載の発光素子。
3. 前記第１面及び前記第２面のうちの少なくとも１つの表面には光抽出パターンが形成されている、請求項２に記載の発光素子。
4. 前記第１面及び前記第２面は、前記第１導電型半導体層の表面に配置されている、請求項２又は３に記載の発光素子。
5. 第１面及び前記第２面のうちの少なくとも１つはマイクロレンズタイプである、請求項２乃至４のいずれかに記載の発光素子。
6. 前記第１面及び前記第２面のうちの少なくとも１つは１５乃至２５マイクロメートルの幅を有する、請求項２乃至５のいずれかに記載の発光素子。
7. 前記第１面と前記第２面の幅が同じである、請求項２乃至６のいずれかに記載の発光素子。
8. 前記第１面と第２面の表面は互いに対称を成す、請求項２乃至７のいずれかに記載の発光素子。
9. 前記第１面は陰刻形状であり、前記第２面は陽刻形状である、請求項２乃至８のいずれかに記載の発光素子。
10. 前記第１面と前記第２面の間にフラット（ｆｌａｔ）な第３面を更に有する、請求項２乃至９のいずれかに記載の発光素子。
11. 前記第１導電型半導体層の上部表面は第１方向の断面上部が連続的な勾配変化を有する曲線を有し、第２方向の断面上部が連続的な勾配変化を有する曲線を有する、請求項１に記載の発光素子。
12. 前記第１導電型半導体層の上部表面は第１方向の断面上部が連続的な勾配変化を有する曲線を有し、第２方向の断面上部が互いに異なる勾配を有する直線を有する、請求項１又は１１に記載の発光素子。
13. 前記第１導電型半導体層の上部表面は、所定形状の反復された曲面を含む請求項１乃至３のいずれかに記載の発光素子。
14. 前記第２導電型半導体層の下に配置された電流遮断層を更に備える、請求項１に記載の発光素子。
15. 前記第２導電型半導体層と前記第２電極との間、及び前記電流遮断層と前記第２電極との間に配置されたオーミック接触層を更に備える、請求項１４に記載の発光素子。
16. 前記電流遮断層と前記第１電極は、垂直方向に少なくとも一部領域が重畳された、請求項１５に記載の発光素子。
17. 前記電流遮断層は、絶縁性を有するか前記発光構造物とショットキー接触する、請求項１５又は１６に記載の発光素子。
18. 前記凹凸は、高さ又は周期が０．８乃至１．２マイクロメートルである、請求項１に記載の発光素子。
19. 前記第１電極は、前記第１導電型半導体層に接触された、請求項１に記載の発光素子。
20. 前記第２電極は、前記第２導電型半導体層に接触された、請求項１に記載の発光素子。
21. 前記第２導電型半導体層の下に配置された反射電極を更に備える、請求項１に記載の発光素子。
22. 請求項１乃至２１のいずれかに記載の発光素子を備える照明システム。

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