KR20120060075A - Light emitting diode, light emitting device and back light unit using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 발광 다이오드에 관한 것으로, 특히 발광 다이오드의 발광층 면적이 증가되도록 하면서도 그 발광층으로 구동 전류가 고르게 공급되도록 함으로써 발광 효율을 향상시킬 수 있도록 한 발광 다이오드 및 이를 이용한 발광 소자와 백 라이트 유닛에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light emitting diode, and more particularly, to a light emitting diode and a light emitting device and a backlight unit using the same, which improve light emission efficiency by increasing the area of the light emitting layer of the light emitting diode while supplying a driving current evenly to the light emitting layer. will be.
최근 들어, 발광 소자로는 우수한 단색성 피크 파장을 가지며 광 효율성이 우수하고, 소형화가 가능하다는 장점을 가진 발광 다이오드(Light Emitting Diode)가 주로 이용되고 있다. 이러한, 발광 다이오드는 전자가 천이될 때 광을 방출하는 현상을 이용한 것으로, 반도체 전도대(conduction band)의 전자들이 가전자대(valence band)의 정공(hole)과 재결합하는 과정에서 광이 발생하게 된다. Recently, a light emitting diode having an excellent monochromatic peak wavelength, excellent light efficiency, and miniaturization can be used as a light emitting device. The light emitting diode uses a phenomenon of emitting light when electrons transition, and light is generated when electrons in a semiconductor conduction band recombine with holes in a valence band.
발광 다이오드의 발광 파장은 반도체에 첨가되는 불순물의 종류를 바꿈으로써 조절하는데, 스펙트럼의 청색 또는 자외선 파장을 갖는 빛을 생성하기 위해서는 실리콘 카바이드(SiC)와 Ⅲ족 질화물계 특히, GaN(질화 갈륨)이 주로 이용되고 있다. The emission wavelength of the light emitting diode is controlled by changing the type of impurities added to the semiconductor. Silicon carbide (SiC) and group III nitrides, particularly GaN (gallium nitride), are used to generate light having a spectrum of blue or ultraviolet wavelengths. Mainly used.
일반적으로, GaN을 이용한 수평형(Laterral Type) 발광 다이오드는 반도체 기판 상부에 N-GaN층, 활성층 및 P-GaN층을 순차적으로 적층한 다음, P-GaN층에서 N-GaN층까지 메사(Mesa) 식각하고, 메사 식각된 N-GaN 층의 상부와 식각되지 않은 가장 상부의 P-GaN층 상에 각각의 전극이 형성되도록 함으로써 완성하게 된다. 그리고 이렇게 완성된 GaN계 발광 다이오드의 각 전극에 양(+)의 부하와 음(-)의 부하를 가하게 되면, P-GaN층과 N-GaN층으로부터 각각 정공과 전자들이 활성층으로 모여 재결합함으로써 활성층에서 발광을 하게 된다. In general, in a horizontal type light emitting diode using GaN, an N-GaN layer, an active layer, and a P-GaN layer are sequentially stacked on a semiconductor substrate, and then a mesa (Mesa) is formed from the P-GaN layer to the N-GaN layer. ) And each electrode is formed on the upper portion of the mesa-etched N-GaN layer and the uppermost non-etched P-GaN layer. When a positive load and a negative load are applied to each electrode of the GaN-based light emitting diode thus completed, holes and electrons are gathered and recombined into the active layer from the P-GaN and N-GaN layers, respectively. Will emit light.
하지만, 이러한 수평형 발광 다이오드는 P-GaN층에서 발광층과 N-GaN층의 일부 영역까지 메사(Mesa) 식각하여 각각의 전극을 형성하는바, 메사 식각되는 영역의 크기에 따라 발광층의 크기까지 줄어드는 단점이 있다. 즉, 메사 식각 영역의 크기에 따라 발광 면적이나 전극 형성 면적에 각각 영향을 주기 때문에 어느 한 부분의 손실을 감수해야 했다. However, such a horizontal type light emitting diode forms a respective electrode by mesa etching from the P-GaN layer to a part of the light emitting layer and the N-GaN layer, and the size of the light emitting layer decreases according to the size of the mesa-etched region. There are disadvantages. That is, since the size of the mesa etching region affects the light emitting area or the electrode formation area, the loss of any one portion has to be taken.
또한, 발광 다이오드로 공급되는 전류 즉, 전자와 정공들의 경우는 최단거리로만 이동하려는 특성이 있기 때문에 전자와 정공들의 확산이 잘 이루어지지 않아 활성층이나 P-GaN층 및 N-GaN층으로 고르게 공급되지 못하는 문제가 있다. 다시 말해, 각각의 전극으로 공급되는 전자와 정공들은 활성층과 P-GaN층 및 N-GaN층의 최단거리 경로에만 밀집되므로 최단거리 경로 외에는 전자와 정공들의 확산이 잘 이루어지지 않게 된다. 이 경우, 전자와 정공이 활성화되는 면적 즉, 광 발생 면적 또한 작아지기 때문에 발광 다이오드의 발광 효율을 저하된다. In addition, since the current supplied to the light emitting diode, that is, electrons and holes, is only intended to move in the shortest distance, the electrons and holes are not diffused well and are not evenly supplied to the active layer, the P-GaN layer, and the N-GaN layer. There is no problem. In other words, the electrons and holes supplied to each electrode are concentrated only on the shortest paths of the active layer, the P-GaN layer, and the N-GaN layer, so that the electrons and holes are not diffused well except the shortest path. In this case, since the area where electrons and holes are activated, that is, the area where light is generated, also becomes small, the luminous efficiency of the light emitting diode is reduced.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 발광 다이오드의 발광층 면적이 증가되도록 하면서도 그 발광층으로 구동 전류가 고르게 공급되도록 함으로써 발광 효율을 더욱 향상시킬 수 있도록 한 발광 다이오드 및 이를 이용한 발광 소자와 백 라이트 유닛을 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention is to solve the above problems, the light emitting diode and the light emitting device and the back using the light emitting diode using the same to increase the area of the light emitting layer of the light emitting diode while the driving current is evenly supplied to the light emitting layer The purpose is to provide a light unit.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 발광 다이오드는 리드 프레임의 다이오드 형성 영역에 형성된 버퍼 GaN층; 상기 버퍼 GaN층의 전면에 형성되며 그 외곽부 일부면이 메사 식각된 N-GaN층; 상기 N-GaN층의 식각되지 않은 전면에 형성된 활성층; 상기 활성층의 전면에 그 일부면이 식각되어 형성된 P-GaN층; 상기 P-GaN층의 전면에 형성된 투명 전도성 산화물층; 상기 식각되지 않은 N-GaN층과 상기 리드 프레임이나 상기 버퍼 GaN층의 측면 그리고 그 배면 방향의 일부면 또는 전체면을 감싸도록 형성된 제 1 활성화 합금층; 상기 N-GaN층의 식각된 면에 형성되며 상기 제 1 활성화 합금층과는 전기적으로 접속된 제 1 전극; 및 상기 투명 전도성 산화물의 일부면에 형성된 제 2 전극을 구비한 것을 특징으로 한다. A light emitting diode according to an embodiment of the present invention for achieving the above object includes a buffer GaN layer formed in the diode formation region of the lead frame; An N-GaN layer formed on the front surface of the buffer GaN layer and having a mesa-etched portion of its outer surface; An active layer formed on an unetched front surface of the N-GaN layer; A P-GaN layer formed by etching a part of the surface on the front surface of the active layer; A transparent conductive oxide layer formed on the entire surface of the P-GaN layer; A first activation alloy layer formed to surround the unetched N-GaN layer, the side surfaces of the lead frame or the buffer GaN layer, and a partial surface or an entire surface in a rear direction thereof; A first electrode formed on the etched surface of the N-GaN layer and electrically connected to the first activation alloy layer; And a second electrode formed on a portion of the transparent conductive oxide.
상기의 발광 다이오드는 상기 제 2 전극의 주변부 일부면과 상기 투명 전도성 산화물의 전면에 형성된 절연막 및 상기 제 1 활성화 합금층의 외주면을 따라 형성된 제 2 활성화 합금층을 더 구비한 것을 특징으로 한다. The light emitting diode may further include an insulating film formed on a portion of the peripheral portion of the second electrode, the front surface of the transparent conductive oxide, and a second activated alloy layer formed along an outer circumferential surface of the first activated alloy layer.
상기 제 1 활성화 합금층은 상기 식각되지 않은 N-GaN층과 상기 버퍼 GaN층의 측면과 상기 버퍼 GaN층의 배면을 감싸도록 형성되어, 상기 제 1 전극을 통해 공급되는 전류를 상기 N-GaN층으로 공급하는 것을 특징으로 한다. The first activation alloy layer is formed to surround the side of the non-etched N-GaN layer, the buffer GaN layer and the back surface of the buffer GaN layer, the current supplied through the first electrode to the N-GaN layer It is characterized in that the supply.
상기 제 1 활성화 합금층은 상기 식각되지 않은 N-GaN층과 상기 버퍼 GaN층 그리고 상기 버퍼 GaN층이 형성된 리드 프레임의 측면과 상기 리드 프레임의 배면을 전체적으로 또는 일부면을 감싸도록 형성되어, 상기 제 1 전극을 통해 공급되는 전류를 상기 N-GaN층으로 공급하는 것을 특징으로 한다. The first activation alloy layer is formed to surround the entire surface or a part of a side of the lead frame on which the non-etched N-GaN layer, the buffer GaN layer, and the buffer GaN layer are formed, and the entire surface of the lead frame. The current supplied through one electrode is characterized in that for supplying to the N-GaN layer.
상기 제 2 활성화 합금층은 상기 제 1 활성화 합금층의 형상에 대응되도록 상기 제 1 활성화 합금층의 외주면을 따라 형성되어, 상기 제 1 활성화 합금층과 같이 상기 제 1 전극을 통해 공급되는 전류가 상기 N-GaN층으로 공급되도록 한 것을 특징으로 한다. The second activation alloy layer is formed along the outer circumferential surface of the first activation alloy layer so as to correspond to the shape of the first activation alloy layer, so that the current supplied through the first electrode like the first activation alloy layer is It is characterized in that the supply to the N-GaN layer.
상기 제 2 활성화 합금층은 미리 설정된 패턴 형태로 형성되며, 그 패턴 형상은 스트라이프형, 격자형, 방사형, 거미줄형 또는 벌집형 중 선택된 어느 하나의 형상으로 형성된 것을 특징으로 한다. The second activation alloy layer is formed in a predetermined pattern shape, the pattern shape is characterized in that formed in any one selected from stripe, lattice, radial, spider web or honeycomb.
상기 제 1 전극은 상기 메사 식각된 N-GaN층의 식각된 전면에 형성되며 상기 제 1 또는 제 2 활성화 합금층 중 적어도 하나와 전기적으로 접촉된 것을 특징으로 한다. The first electrode is formed on an etched front surface of the mesa etched N-GaN layer and is in electrical contact with at least one of the first or second activation alloy layer.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 발광 다이오드를 이용한 발광 소자는 광을 발생하는 적어도 하나의 발광 다이오드; 상기 적어도 하나의 발광 다이오드가 안착되도록 패키지 프레임에 형성된 리드 프레임; 및 상기 적어도 하나의 발광 다이오드를 커버하도록 상기 패키지 프레임의 홈에 충진되는 형광 몰딩부를 구비하며, 상기 적어도 하나의 발광 다이오드는 상기에서 상술한 다양한 특징들 중 적어도 어느 하나의 특징을 갖는 발광 다이오드인 것을 특징으로 한다. In addition, a light emitting device using a light emitting diode according to an embodiment of the present invention for achieving the above object includes at least one light emitting diode for generating light; A lead frame formed in a package frame to seat the at least one light emitting diode; And a fluorescent molding part filled in the groove of the package frame to cover the at least one light emitting diode, wherein the at least one light emitting diode is a light emitting diode having at least one of the above-mentioned various features. It features.
또한, 또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 발광 다이오드를 이용한 백 라이트 유닛은 광을 발생시키는 복수의 발광 소자; 상기 복수의 발광 소자를 수납하는 바텀커버; 상기 복수의 발광 소자에 대향되도록 바텀커버의 전면에 배치된 확산판; 및 상기 확산판으로부터의 광을 확산시켜 출광시키는 복수의 광학 시트들을 구비하며, 상기 복수의 발광 소자는 다양한 특징들 중 적어도 어느 하나의 특징을 갖는 발광 소자인 것을 특징으로 한다. In addition, a backlight unit using a light emitting diode according to an embodiment of the present invention for achieving the above object includes a plurality of light emitting elements for generating light; A bottom cover to accommodate the plurality of light emitting elements; A diffusion plate disposed on a front surface of the bottom cover to face the plurality of light emitting devices; And a plurality of optical sheets for diffusing the light from the diffuser plate and outputting the light, wherein the plurality of light emitting devices are light emitting devices having at least one of various features.
상기와 같은 특징을 갖는 본 발명의 발광 다이오드 및 이를 이용한 발광 소자와 백 라이트 유닛은 발광 다이오드의 발광층 면적이 증가되도록 하면서도 그 발광층으로 구동 전류가 고르게 공급되도록 함으로써 발광 효율을 향상시킬 수 있다. 이렇게 구동 전류가 고르게 공급되도록 하는 경우 그 내부 저항을 감소시켜 발열량도 줄이고 그 동작 전압의 감소 또한 기대할 수 있다. The light emitting diode of the present invention having the above characteristics and the light emitting device and the back light unit using the same may improve the light emitting efficiency by increasing the area of the light emitting layer of the light emitting diode and evenly supplying the driving current to the light emitting layer. When the driving current is supplied evenly, the internal resistance can be reduced to reduce the amount of heat generated and to reduce the operating voltage.
또한, 발광 다이오드의 측면 일부 및 하부면 일부를 감싸도록 형성된 활성화 합금층에 의해 발광층으로부터의 광이 반사되도록 함으로써 그 반사 광량 또한 증가시켜 발광 다이오드의 발광 효율을 더욱 향상시킬 수 있다. In addition, by reflecting the light from the light emitting layer by the activation alloy layer formed to surround a part of the side surface and the lower surface of the light emitting diode, the amount of reflected light can also be increased to further improve the light emitting efficiency of the light emitting diode.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 구성 단면도.
도 2는 도 1에 도시된 발광 소자의 평면도.
도 3은 도 1에 도시된 발광 다이오드를 구체적으로 나타낸 구성 단면도.
도 4는 본 발명의 발광 소자가 적용된 백 라이트 유닛과 액정 표시장치를 개략적으로 나타낸 분해 단면도.1 is a cross-sectional view showing a light emitting device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of the light emitting device shown in FIG. 1. FIG.
3 is a cross-sectional view illustrating in detail the light emitting diode of FIG. 1.
4 is an exploded cross-sectional view schematically illustrating a backlight unit and a liquid crystal display device to which a light emitting device of the present invention is applied;
이하, 상기와 같은 특징 및 효과를 갖는 본 발명의 실시 예에 따른 발광 다이오드 및 이를 이용한 발광 소자와 백 라이트 유닛을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, a light emitting diode according to an embodiment of the present invention having the above-described features and effects, and a light emitting device using the same, and a back light unit will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 구성 단면도이며, 도 2는 도 1에 도시된 발광 소자의 평면도이다. 1 is a cross-sectional view showing a light emitting device according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a plan view of the light emitting device shown in FIG.
도 1 및 도 2에 도시된 발광 소자는 광을 발생하는 적어도 하나의 발광 다이오드(16); 상기 적어도 하나의 발광 다이오드(16)가 안착 되도록 패키지 프레임(12)에 구성된 리드 프레임(14); 및 상기 적어도 하나의 발광 다이오드(16)를 커버하도록 패키지 프레임(12)의 홈에 충진되는 형광 몰딩부(18)를 구비한다. 1 and 2 include at least one
패키지 프레임(12)은 플라스틱 등의 수지 계열로 형성될 수 있으며, 발광 다이오드(16)의 방열을 위해 히트 금속 등으로 이루어질 수도 있다. 패키지 프레임(12)이 플라스틱 등의 수지 계열이나 실리콘 기판 또는 유리기판으로 이루어진 경우에는 히트 금속 등의 리드 프레임(14)이 발광 다이오드(16)에 접속되도록 구성된다. 패키지 프레임(12)에는 상기의 형광 몰딩부(18)가 충진될 수 있도록 홈이 형성되는데, 이 홈에는 상기의 발광 다이오드(16)가 안착된 후 형광 몰딩부(18)가 충진된다. 도 1의 경우는 패키지 프레임(12)이 별도의 인쇄 회로기판(13) 등에 안착된 형태를 나타내며, 이 경우 외부로 돌출된 리드 프레임(14)이 인쇄 회로기판(13)에 접촉될 수 있다. The
리드 프레임(14)은 상기의 발광 다이오드(16)가 안착되도록 패키지 프레임(12)의 홈부 바닥면과 외부면을 관통하도록 패키지 프레임(12)의 내부 및 외부에 형성되는데, 이때 리드 프레임(14)은 두 개로 분리되어 제 1 및 제 2 리드 프레임으로 구분되기도 한다. 여기서, 제 1 리드 프레임은 패키지 프레임(12)의 홈부 바닥면 일부와 패키지 프레임(12)의 일측 외부면을 관통하도록 구성되며, 제 2 리드 프레임은 패키지 프레임(12)의 홈부 바닥면 일측과 패키지 프레임(12)의 타측 외부면을 관통하도록 구성된다. 이러한 제 1 및 제 2 리드 프레임 각각에는 제 1 리드 전극(15)과 제 2 리드 전극(17)이 연결되어 외부로부터 공급되는 서로 다른 극성의 구동전압이 각각의 리드 전극(15,17)을 통해 발광 칩(16)으로 공급되도록 한다. The
형광 몰딩부(18)는 패키지 프레임(12)의 홈에 노출된 리드 프레임(14)과 그 리드 프레임(14)에 안착된 발광 다이오드(16) 및 각각의 리드 전극(15,17)을 모두 커버하도록 패키지 프레임(18)의 홈에 충진됨으로써 형성된다. 여기서, 형광 몰딩부(18)는 투명 또는 불투명의 합성수지에 서로 다른 색을 가지는 복수의 형광체가 소정의 비율로 혼합되어 투명 또는 불투명한 몰드물질로 형성된다. The
발광 다이오드(16)는 자발분극 현상을 감소시켜 광 발생 경로가 일정할 수 있도록 한 4원계 질화 화합물 소자 등으로 이루어질 수 있다. 이러한 발광 다이오드(16)에 대해서는 첨부된 도 3을 참조하여 좀 더 구체적으로 설명하기로 한다. The
도 3은 도 1에 도시된 발광 다이오드를 구체적으로 나타낸 구성 단면도이다. 3 is a cross-sectional view illustrating in detail the light emitting diode of FIG. 1.
도 3에 도시된 발광 다이오드(16)는 리드 프레임(14)의 다이오드 형성 영역에 형성된 버퍼 GaN층(31); 버퍼 GaN층(31)의 전면에 형성되며 그 외곽부 일부면이 식각된 N-GaN층(32); N-GaN층(32)의 식각되지 않은 전면에 형성된 활성층(35); 활성층(35)의 전면에 형성된 P-GaN층(36); P-GaN층(36)의 전면에 형성된 투명 전도성 산화물(Transparent Conducting Oxide)층(37); 상기 식각되지 않은 N-GaN층(32)과 상기 리드 프레임(14)이나 버퍼 GaN층(31)의 측면과 그 배면 방향의 일부면 또는 전체면을 감싸도록 형성된 제 1 활성화 합금층(28); N-GaN층(34)의 식각된 일부면에 형성되며 상기 제 1 활성화 합금층(28)과는 전기적으로 접속된 제 1 전극(42); 및 투명 전도성 산화물(37)의 일부면에 형성된 제 2 전극(44)을 구비한다. The
이와 아울러, 제 2 전극(44)의 주변부 일부면과 상기 투명 전도성 산화물(37)의 전면에는 절연막(44)이 더 형성될 수 있으며, 상기 제 1 활성화 합금층(38)의 외주면에는 제 2 활성화 합금층(39)이 더 형성되어 발광 다이오드의 구동 전류 공급 효율을 향상시킬 수도 있다. In addition, an
도핑되지 않은 버퍼 GaN층(31)이 형성되는 프레임 예를 들어, 리드 프레임(14)의 경우는 발광 다이오드(16)를 이루는 구성 물질 예를 들어, GaN계 결정들을 성장시킬 수 있는 지지부 역할을 한다. 이를 위해 리드 프레임(14)은 사파이어(Sapphire) 프레임이나 산화아연(ZnO) 프레임, 알루미늄 옥사이드 프레임, 실리콘(Si) 프레임이 될 수 있으며, 한편으로는 GaN, InGaN, AlGaN, AlInGaN 중에서 적어도 어느 하나가 적층된 템플레이트(Template) 기판이 사용될 수도 있다. The frame in which the undoped
상기 N-GaN층(32), 활성층(35), P-GaN층(36)의 형성방법으로는 얇은 GaN계 화합물을 증착할 수 있는 것이면 제한 없이 사용될 수 있으나, 유기금속 화학증착법(MOCVD)이 적당하다. As the method of forming the N-
N-GaN층(32)의 형성과정에서는 적절한 도펀트로 도핑을 하게된다. 여기서, N 도핑을 위한 도펀트로는 실리콘, 게르마늄, 셀레늄, 텔루륨, 탄소 등을 사용할 수 있다. 실리콘을 사용할 경우 도핑 농도는 1017/cm3 정도가 일반적이다. N-GaN층(32)은 도핑농도를 다르게 하여 N+ 및 N- 의 이층 구조로 형성할 수도 있다. In the process of forming the N-
리드 프레임(14) 상에 도핑되지 않은 버퍼 GaN층(31)을 먼저 형성한 다음, 그 위에 N-GaN층(32)을 형성하는 경우, 격자 주기가 급격히 변함으로 인해 결함이 발생되어 박막특성이 저하되는 것을 방지할 수 있게 된다. When the undoped
활성층(35)은 N-GaN층(32) 상에 형성되어 발광 다이오드(16)에 있어서 광을 발생시키는 부분이다. 이러한 활성층(35)은 AlXGaYIn1-X-YN(0≤x<1, 0<y<1)의 일반식으로 나타낼 수 있으며, 질화 알루미늄, 질화갈륨 및 질화인듐과 같은 2원계와 질화갈륨-인듐 및 질화갈륨-알루미늄과 같은 3원계를 포함한다. Ⅲ족원소는 붕소, 탈륨 등으로 일부 치환될 수 있으며, 질소는 인, 비소, 안티몬 등으로 일부 치환될 수 있다. The
활성층(35)은 성분 조성을 변화시킴으로써 방출하는 빛의 파장을 조절할 수 있다. 예컨대, 청색 광을 방출하기 위해서는 약 22% 정도의 인듐이 포함된다. 그리고 녹색 광을 방출하기 위해서는 약 40% 정도의 인듐이 포함된다. The
P-GaN층(36)은 N-GaN층(32)과 동일한 공정을 통해 형성될 수 있으며, P-GaN층(36)의 도펀트로는 마그네슘, 아연, 베릴륨, 칼슘, 스트론튬, 바륨 등이 사용될 수 있다. 이때, P-GaN층(36)도 N-GaN층(32)과 같이, P+ 및 P-의 이층구조로 형성하는 것이 가능하다. 리드 프레임(16) 상에 N-GaN층(32), 활성층(35), P-GaN층(36)을 순서대로 적층한 다음에는 P-GaN층(36)을 활성화할 필요가 있다. P-GaN층(36)의 활성화 방법은 P-GaN층(36)의 도펀트인 마그네슘 등이 수소와 결합하여 결함으로 작용하는 것을 방지하기 위하여 마그네슘과 수소의 결합을 끊는 것이다. 보다 상세하게는 600℃에서 약 20분 정도 열처리하며, 후술할 투명 전도성 산화물층(37)을 형성한 다음에 열처리할 수도 있다. The P-
투명 전도성 산화물층(37)은 발광 다이오드(16)에서 외부로 방출되는 광이 전반사되어, 발광 다이오드(16) 내부에서 흡수, 감쇄되는 것을 감소시키기 위한 것이다. 활성층(35)에서 발생한 광은 제 1 및 제 2 전극(42,44)과 리드 프레임(14) 등을 통하여 그 전면으로 방출되는데, 이때 제 1 및 제 2 전극(42,44)과 리드 프레임(14)의 굴절률의 차이로 인하여, 임계각보다 큰 각도로 입사된 빛은 전반사되어 발광 소자의 측면 방향으로 빠져나가거나 내부에서 흡수 또는 감쇄되어 발광효율 저하의 중요한 원인이 된다. 전반사가 일어나는 임계각은 계면을 이루는 양 매질의 굴절률이 클수록 작아진다. GaN층의 굴절률을 약 2.4 정도이고, 공기의 굴절률은 1에 가깝다. 투명 전도성 산화물층(37)의 굴절률은 약 1.7 정도이므로, 발광 다이오드(16)의 외부 환경(공기 등)과의 굴절률 차이를 감소시킬 수 있다. The transparent
투명 전도성 산화물층(37)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ZnO(Zinc Oxide) 또는 ZCO(Zinc Carbon Oxide) 등의 재질로 이루어질 수 있으며, 상기 투명 전도성 산화물층은 광투과도가 90% 이상이므로 광추출 효율을 증가시킬 수 있다. 한편, 도면으로 도시하지 않았지만, 투명 전도성 산화물층(16)은 스트라이프(stripe), 스크랫치(Scratch), 직사각형, 돔, 원기둥 등의 형상을 갖는 요철부를 구비함으로써, 전반사를 더욱 감소시킬 수 있다. 또한, 요철부는 광결정 구조로 형성될 수 있다. 광 결정이란 광밴드 갭(Photonic Band Gap), 광의 국소화, 광의 비선형성, 그리고 강한 분산특성을 보이는 광구조물을 말하며, 특히 빛의 파장과 비슷한 길이의 격자 주기를 갖는 형상, 패턴 등을 의미한다. 이러한 광 결정을 활용하면 빛의 전파를 제어할 수 있을 뿐만 아니라 자발방출의 제어도 가능하여 광소자의 성능향상과 소형화에 크게 기여할 수 있다. The transparent
상술한 바와 같이, 리드 프레임(14) 상에 버퍼 GaN층(31), N-GaN층(32), 활성층(35), P-GaN층(36) 및 투명 전도성 산화물층(37)이 순차적으로 형성되면, 이 후에는 투명 전도성 산화물층(37)과 P-GaN층(36) 및 활성층(35)을 포함한 N-GaN층(32)의 일부까지 그 외곽을 메사(Mesa) 식각 한다. 즉, 도 3과 같이, 투명 전도성 산화물층(37)과 P-GaN층(36) 및 활성층(35)을 포함한 N-GaN층(32)의 중간 부분까지 그 둘레면과 상부면이 메사(Mesa) 형태가 되도록 식각한다. As described above, the
제 1 활성화 합금층(38)은 식각되지 않은 N-GaN층(32)과 버퍼 GaN층(31)의 측면과 버퍼 GaN층(31)의 배면을 감싸도록 형성되어, 제 1 전극(42)을 통해 공급되는 전류가 고르게 N-GaN(32)으로 공급되도록 한다. 이는 제 1 전극(42)으로 공급되는 전류가 제 1 전극(42) 측과 인접한 최단거리 경로를 통해서 제 2 전극(44)으로 흐르게 되는 특성을 완화시키기 위한 것으로, 제 1 전극(42)으로 공급되는 전류가 N-GaN층(32)의 전체적인 면으로 고르게 분산되도록 한다. The first activation alloy layer 38 is formed so as to surround the side surfaces of the non-etched N-
이러한 제 1 활성화 합금층(38)은 식각되지 않은 N-GaN층(32)과 버퍼 GaN층(31) 그리고 버퍼층이 형성된 리드 프레임(14)의 측면과 리드 프레임(14)의 배면을 전체적으로 또는 일부면을 감싸도록 형성되어 제 1 전극(42)을 통해 공급되는 전류가 고르게 N-GaN층(32)의 측면으로 공급되도록 한다. 이러한 제 1 활성화 합금층(33)은 전기 전도도가 높은 금, 알루미늄, 니켈, 티타늄, 백금, 은 또는 이들과 GaN의 합금으로 이루어질 수 있다. 그리고, 제 1 활성화 합금층(38)의 경우는 이온 주입(Ion-implantation), 스퍼터링 또는 유기금속 화학증착법(MOCVD) 등을 통해 형성될 수 있다. The first activation alloy layer 38 may include, in whole or in part, a side of the
한편으로, 상기의 제 1 활성화 합금층(38)이 형성되면, N-GaN층(32)이 손상될 수도 있으므로 제 1 활성화 합금층(38) 형성 이 후에는 RTH 방법(Rapid Thermal Annealing Method)을 수행하여 손상된 상기의 N-GaN층(32)을 회복시키는 것이 바람직하다. On the other hand, when the first activation alloy layer 38 is formed, the N-
제 2 활성화 합금층(39)은 제 1 활성화 합금층(38)의 형상에 대응되도록 제 1 활성화 합금층(38)의 외주면을 따라 형성되어, 제 1 활성화 합금층(38)과 마찬가지로 제 1 전극(44)을 통해 공급되는 전류가 고르게 N-GaN(32)으로 공급되도록 한다. 이는 제 1 및 제 2 전극(42,44)으로 각각 공급되는 전류가 최단거리 경로를 통해서만 흐르게 되는 특성을 완화시키기 위한 것으로, 제 1 및 제 2 전극(42,44)으로 각각 공급되는 전류가 N-GaN(32)과 P-GaN(36)으로 고르게 분산되도록 한다. 이러한 제 2 활성화 합금층(39)은 제 1 활성화 합금층(38)과 마찬가지로, 전기 전도도가 높은 금, 알루미늄, 니켈, 티타늄, 백금, 은 또는 이들과 GaN의 합금으로 이루어질 수 있다. 그리고, 제 2 활성화 합금층(39)의 경우는 이온 주입(Ion-implantation), 스퍼터링 또는 유기금속 화학증착법(MOCVD) 등을 통해 투명 전도성 산화물층(37)의 전면에 형성된다. The second
제 2 활성화 합금층(39)의 경우는 전기 전도도가 높으나, 투광성이 좋지 않기 때문에 다양하게 엮인 패턴 형태로 형성될 수도 있다. 이 경우에는 패턴 폭이 가늘수록, 두께가 얇을수록 좋다. 바람직하게는 제 2 활성화 합금층(39)의 패턴 폭은 10 내지 10000Å이며, 그 두께는 10 내지 50000Å이 될 수 있다. 제 2 활성화 합금층(39)이 패턴 형태로 형성되는 경우 그 형상은 스트라이프형, 격자형, 방사형, 거미줄형 또는 벌집형 중 선택된 어느 하나의 형상으로 형성될 수 있다. In the case of the second
제 1 전극(42)은 메사 식각된 N-GaN층(32)의 식각된 전면에 형성되며 상기 제 1 또는 제 2 활성화 합금층(38,39) 중 적어도 하나와 전기적으로 접촉된다. 이에 따라, 제 1 전극(42)을 통해 공급되는 구동 전류는 제 1 또는 제 2 활성화 합금층(38,39) 중 적어도 하나를 통해 N-GaN층(32)과 P-GaN층(36)으로 고르게 분산 공급된다. The
제 2 전극(44)은 메사 형태의 식각되지 않은 가장 상부의 P-GaN층(44) 또는 투명 전도성 산화물층(37)의 일부면에 형성된다. The
절연막(44)은 제 2 전극(44)의 주변부 일부와 상기 투명 전도성 산화물(37)의 전면 그리고, P-GaN층(36)과 발광층(36) 및 N-GaN층(32)의 식각된 측면을 모두 덮도록 형성되어 발광 다이오드(16)를 덮는 형광 물질(18)로부터 발광 다이오드(16)를 보호한다. 이러한 절연막(44)은 제 1 및 제 2 활성화 합금층(38,39)과 제 1 및 제 2 전극(42,44)이 형성 전에 먼저 형성될 수도 있고, 제 1 및 제 2 활성화 합금층(38,39)과 제 1 및 제 2 전극(42,44)이 형성된 이 후에 형성될 수도 있다. The insulating
본 발명에 따른 제 1 활성화 합금층(38)이나 제 2 활성화 합금층(39)은 제 1 및 제 2 전극(42,44)만으로 발광 다이오드(16)에 전류가 공급되는 경우에 비해, 고르게 전류가 주입되게 함으로써, 결과적으로 발광 효율을 증가시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 전류가 고르게 공급되도록 함으로써 접촉 저항을 감소시킬 수 있으며, 접촉면에서 발생하는 발열량 또한 감소시킬 수 있다. 또한, 발광 다이오드(16)의 측면 일부 및 하부면 일부를 감싸도록 형성된 제 1 및 제 2 활성화 합금층(38,39)에 의해 발광층(35)으로부터의 광이 반사되도록 함으로써 그 반사 광량 또한 증가시켜 발광 다이오드(16)의 발광 효율을 더욱 향상시킬 수 있다. The first activation alloy layer 38 or the second
도 4는 본 발명의 발광 소자가 적용된 백 라이트 유닛과 액정 표시장치를 개략적으로 나타낸 분해 단면도이다. 4 is an exploded cross-sectional view schematically illustrating a backlight unit and a liquid crystal display device to which the light emitting device of the present invention is applied.
도 4에 도시된 액정 표시장치는 백 라이트 유닛(20); 패널 가이드(27); 액정패널(50); 케이스(61)를 구비한다. The liquid crystal display shown in FIG. 4 includes a
백 라이트 유닛(20)은 복수의 발광 소자(22), 복수의 발광 소자(22)를 수납하는 바텀커버(23), 복수의 발광 소자(22)에 대향되도록 바텀커버(23)의 전면에 배치된 확산판(25) 및 상기 확산판(25)으로부터의 광을 확산시켜 출광시키는 복수의 광학 시트(26)들을 구비한다. The
각각의 발광 소자(22)는 상기 도 1 내지 도 3을 참조하여 구체적으로 설명한 본 발명의 실시 예에 따른 발광 다이오드(16)가 구비된 발광 소자(22)들이 적용될 수 있다. 이러한, 발광 소자(22)들은 도시되지 않은 소켓들에 착탈 가능하게 장착되어 액정패널(30)과 대향되도록 구비된다. Each of the
바텀커버(23)는 복수의 발광 소자(22)와 대향되는 바닥면, 발광 소자(22)의 길이 방향에 대응되도록 바닥면의 상부 및 하부로부터 일정한 기울기로 경사진 경사면, 바닥면에 대향되도록 경사면으로부터 연장된 안착부를 포함하도록 제작된다. 또한, 바텀커버(23)의 바닥면 및 경사면에는 각 발광 소자(22)로부터의 광을 액정패널(30) 쪽으로 반사시키기 위한 반사시트(24)가 형성된다. The
확산판(25)은 바텀커버(23)의 전면 개구부 상에 적층된다. 즉, 확산판(25)은 바텀커버(23)의 안착부 상면에 적층되는데, 이러한 확산판(25)은 복수의 발광 소자(22)로부터 조사되는 광을 액정패널(50)의 전 영역으로 확산시킨다. The
복수의 광학 시트(26)는 확산판(25)에 의해 확산된 광이 액정패널(50)에 수직하게 조사되도록 한다. 여기서, 광학 시트들(26)은 확산판(25)에서 출사된 광을 전 영역으로 확산시키는 하나의 확산 시트와, 상기 확산 시트에 의해 확산된 광의 진행각도를 액정패널(50)에 수직하도록 변환하는 제 1 및 제 2 프리즘 시트 등으로 구성된다. The plurality of
한편, 패널 가이드(27)는 확산판(25) 및 복수의 광학 시트(26)의 가장자리 및 측면을 감쌈과 아울러 바텀커버(23)의 측면을 감싸도록 바텀커버(23)의 안착부에 장착된다. 그리고, 패널 가이드(27)는 액정패널(50)을 지지하는 패널 지지부를 포함하여 구성된다. 패널 지지부는 액정패널(50)의 배면 비표시영역과 측면을 지지하도록 단턱지도록 형성된다. On the other hand, the
액정패널(50)은 패널 가이드(27)의 패널 지지부에 적층되어, 전면으로 입사되는 광을 반사시키거나 백 라이트 유닛(20)으로부터의 입사되는 광의 투과율을 조절하여 화상을 표시한다. The liquid crystal panel 50 is stacked on the panel support of the
케이스(61)는 액정패널(50)의 전면 비표시영역과 바텀커버(23)의 측면을 감싸도록 절곡된다. 이때, 케이스(61)는 커버(23)의 측면을 감싸는 패널 가이드(27)에 체결되어 고정된다. The case 61 is bent to surround the front non-display area of the liquid crystal panel 50 and the side surface of the
이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 발광 다이오드(16) 및 이를 이용한 발광 소자(22)와 백 라이트 유닛(20)은 제 1 활성화 합금층(38)이나 제 2 활성화 합금층(39)가 형성된 발광 다이오드(16)를 이용하여 광을 발생하게 된다. 이에, 본 발명은 발광 소자(22)나 백 라이트 유닛(20)의 발광 효율을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라, 전류가 고르게 공급되도록 함으로써 접촉 저항을 감소시킬 수 있으며, 접촉면에서 발생하는 발열량 또한 감소시킬 수 있다. As described above, the
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정해져야 할 것이다. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification but should be defined by the claims.
12: 패키지 프레임 14: 리드 프레임
16: 발광 다이오드 18: 형광 몰딩층
31: 버퍼 GaN층 32: N-GaN층
35: 활성층 36: P-GaN층
37: 투명 전도성 산화물층 38: 제 1 활성화 함금층
39: 제 2 활성화 합금층12: package frame 14: lead frame
16: light emitting diode 18: fluorescent molding layer
31: buffer GaN layer 32: N-GaN layer
35: active layer 36: P-GaN layer
37: transparent conductive oxide layer 38: first activation alloy layer
39: second activation alloy layer
Claims (9)
상기 버퍼 GaN층의 전면에 형성되며 그 외곽부 일부면이 메사 식각된 N-GaN층;
상기 N-GaN층의 식각되지 않은 전면에 형성된 활성층;
상기 활성층의 전면에 그 일부면이 식각되어 형성된 P-GaN층;
상기 P-GaN층의 전면에 형성된 투명 전도성 산화물층;
상기 식각되지 않은 N-GaN층과 상기 리드 프레임이나 상기 버퍼 GaN층의 측면 그리고 그 배면 방향의 일부면 또는 전체면을 감싸도록 형성된 제 1 활성화 합금층;
상기 N-GaN층의 식각된 면에 형성되며 상기 제 1 활성화 합금층과는 전기적으로 접속된 제 1 전극; 및
상기 투명 전도성 산화물의 일부면에 형성된 제 2 전극을 구비한 것을 특징으로 하는 발광 다이오드. A buffer GaN layer formed in the diode formation region of the lead frame;
An N-GaN layer formed on the front surface of the buffer GaN layer and having a mesa-etched portion of its outer surface;
An active layer formed on an unetched front surface of the N-GaN layer;
A P-GaN layer formed by etching a part of the surface on the front surface of the active layer;
A transparent conductive oxide layer formed on the entire surface of the P-GaN layer;
A first activation alloy layer formed to cover the sidewalls of the non-etched N-GaN layer, the lead frame or the buffer GaN layer, and a partial surface or an entire surface in a rear direction thereof;
A first electrode formed on the etched surface of the N-GaN layer and electrically connected to the first activation alloy layer; And
And a second electrode formed on a portion of the transparent conductive oxide.
상기의 발광 다이오드는
상기 제 2 전극의 주변부 일부면과 상기 투명 전도성 산화물의 전면에 형성된 절연막, 및
상기 제 1 활성화 합금층의 외주면을 따라 형성된 제 2 활성화 합금층을 더 구비한 것을 특징으로 하는 발광 다이오드. The method of claim 1,
The light emitting diode is
An insulating film formed on a portion of the peripheral portion of the second electrode and the entire surface of the transparent conductive oxide, and
The light emitting diode further comprises a second activation alloy layer formed along the outer circumferential surface of the first activation alloy layer.
상기 제 1 활성화 합금층은
상기 식각되지 않은 N-GaN층과 상기 버퍼 GaN층의 측면과 상기 버퍼 GaN층의 배면을 감싸도록 형성되어, 상기 제 1 전극을 통해 공급되는 전류를 상기 N-GaN층으로 공급하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드. The method of claim 1,
The first activation alloy layer
It is formed to surround the side of the non-etched N-GaN layer, the buffer GaN layer and the back of the buffer GaN layer, characterized in that for supplying a current supplied through the first electrode to the N-GaN layer Light emitting diode.
상기 제 1 활성화 합금층은
상기 식각되지 않은 N-GaN층과 상기 버퍼 GaN층 그리고 상기 버퍼 GaN층이 형성된 리드 프레임의 측면과 상기 리드 프레임의 배면을 전체적으로 또는 일부면을 감싸도록 형성되어, 상기 제 1 전극을 통해 공급되는 전류를 상기 N-GaN층으로 공급하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드. The method of claim 2,
The first activation alloy layer
A current which is formed to surround the entire surface or a part of a side of the lead frame on which the non-etched N-GaN layer, the buffer GaN layer, and the buffer GaN layer are formed, and a rear surface of the lead frame, and is supplied through the first electrode The light emitting diode, characterized in that for supplying to the N-GaN layer.
상기 제 2 활성화 합금층은
상기 제 1 활성화 합금층의 형상에 대응되도록 상기 제 1 활성화 합금층의 외주면을 따라 형성되어, 상기 제 1 활성화 합금층과 같이 상기 제 1 전극을 통해 공급되는 전류가 상기 N-GaN층으로 공급되도록 한 것을 특징으로 하는 발광 다이오드. The method of claim 3, wherein
The second activation alloy layer
It is formed along the outer circumferential surface of the first activation alloy layer to correspond to the shape of the first activation alloy layer, so that the current supplied through the first electrode like the first activation alloy layer is supplied to the N-GaN layer. Light-emitting diode, characterized in that.
상기 제 2 활성화 합금층은
미리 설정된 패턴 형태로 형성되며, 그 패턴 형상은 스트라이프형, 격자형, 방사형, 거미줄형 또는 벌집형 중 선택된 어느 하나의 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드. The method of claim 5, wherein
The second activation alloy layer
The light emitting diode is formed in a predetermined pattern shape, the pattern shape is formed in any one selected from stripe, lattice, radial, spider web or honeycomb.
상기 제 1 전극은
상기 메사 식각된 N-GaN층의 식각된 전면에 형성되며 상기 제 1 또는 제 2 활성화 합금층 중 적어도 하나와 전기적으로 접촉된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드. The method according to claim 6,
The first electrode is
A light emitting diode formed on an etched front surface of the mesa etched N-GaN layer and in electrical contact with at least one of the first and second activation alloy layers.
상기 적어도 하나의 발광 다이오드가 안착되도록 패키지 프레임에 형성된 리드 프레임; 및
상기 적어도 하나의 발광 다이오드를 커버하도록 상기 패키지 프레임의 홈에 충진되는 형광 몰딩부를 구비하며,
상기 적어도 하나의 발광 다이오드는 상기 제 1 내지 제 7 항 중 적어도 한 항의 특징을 갖는 발광 다이오드인 것을 특징으로 하는 발광 소자. At least one light emitting diode for generating light;
A lead frame formed in a package frame to seat the at least one light emitting diode; And
A fluorescent molding part filled in a groove of the package frame to cover the at least one light emitting diode,
The at least one light emitting diode is a light emitting device having the characteristics of at least one of the first to seventh.
상기 복수의 발광 소자를 수납하는 바텀커버;
상기 복수의 발광 소자에 대향되도록 바텀커버의 전면에 배치된 확산판; 및
상기 확산판으로부터의 광을 확산시켜 출광시키는 복수의 광학 시트들을 구비하며,
상기 복수의 발광 소자는 상기 제 8 항의 특징을 갖는 발광 소자인 것을 특징으로 하는 백 라이트 유닛. A plurality of light emitting elements for generating light;
A bottom cover to accommodate the plurality of light emitting elements;
A diffusion plate disposed on a front surface of the bottom cover to face the plurality of light emitting devices; And
A plurality of optical sheets for diffusing light from the diffuser plate and outputting the light;
And said plurality of light emitting elements are light emitting elements having the features of claim 8.
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