(57)【要約】  実施例に開示された発光素子は、上部が開放されたリセスを有する胴体；前記リセスの底部に配置された複数の電極；および前記複数の電極のうち少なくとも一つの上に配置された発光ダイオードを含み、前記リセスの側面は、発光ダイオードの光軸に対して第１角度に傾斜し、前記発光ダイオードと前記リセスの側面との間の最小距離の値と前記第１角度に対するタンジェント値の積が０．２１ないし０．４２の範囲を有する。【選択図】図２
2019511126.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部が開放されたリセスを有する胴体；
前記リセスに配置された複数の電極；および
前記リセスに配置され、前記複数の電極と電気的に連結された発光ダイオードを含み、
前記リセスは、傾斜した側面および底部を有し、
前記発光ダイオードは、前記リセスの底中心部の上に配置され、
前記リセスの側面は、発光ダイオードの光軸に対して第１角度に傾斜し、
前記発光ダイオードと前記リセスの側面の下段との間の最小距離の値と前記第１角度に対するタンジェント値の積が０．２１ないし０．４２の範囲を有する発光素子。
【請求項２】
前記リセス上に配置された光学フィルムおよび前記胴体の上部周りに前記光学フィルムの周りが配置された段差構造を含み、
前記発光ダイオードは、紫外線波長の光を発光する、請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記発光ダイオードと前記リセスの側面との間の最小距離は、０．３ｍｍないし１ｍｍの範囲を有し、
前記第１角度は、２０度ないし４０度の範囲を有する、請求項２に記載の発光素子。
【請求項４】
前記発光ダイオードから放出された光の光度は、中心光度が±１５度または±３０度の光度より高く、
前記光学フィルムを経た前記発光ダイオードから放出された光の光度は、中心光度と±１５度または±３０度の光度の比率が１以上である、請求項２に記載の発光素子。
【請求項５】
上部が開放されたリセスを有する胴体；
前記リセスの底部に配置された複数の電極；および
前記複数の電極のうち少なくとも一つの上に配置された発光ダイオードを含み、
前記リセスは、底部と周りに複数の側面を有し、
前記リセスの側面は、前記リセスの底部に対して傾斜し、
前記リセスの側面は、上部周りに正反射面を有する第１領域と、下部周りに前記リセスの底部と隣接した乱反射面を有する第２領域とを含み、
前記第１領域は、前記発光ダイオードの上面高さ以上の位置に配置され、
前記第２領域は、前記発光ダイオードの側面と対面するように配置され、
前記発光ダイオードは、紫外線波長の光を発光する発光素子。
【請求項６】
前記胴体のリセス上に配置されたガラス材質の光学フィルム、前記胴体の上部周りに段差構造および前記光学フィルムの外側周りを前記段差構造に接着させる接着物質を含み、
前記発光ダイオードは、２８０ｎｍ以下の波長を発光する、請求項５に記載の発光素子。
【請求項７】
前記第１領域の高さは、前記第２領域の高さより高く、
前記第１領域の面積は、前記第２領域の面積より大きく、
前記第１領域の下段地点は、前記発光ダイオードの上面高さと同じであるか、さらに高い高さに位置し、
前記第１領域は、銀（Ａｇ）金属が配置され、
前記第２領域は、前記胴体のセラミック材質が露出する、請求項５または請求項６に記載の発光素子。
【請求項８】
前記発光ダイオードから放出された光の中で前記第１領域の下段地点によって反射した光の第１出射角と前記第１領域の上段地点によって反射した光の第２出射角との差の絶対値は、１７度ないし２４度の範囲を有する、請求項７に記載の発光素子。
【請求項９】
前記第１出射角と前記第２出射角のうちいずれか一つは、２０度以上であり、
前記リセスの側面の第１、２領域は、垂直な軸を基準として４５度ないし６８度の範囲の傾斜角度を有する、請求項８に記載の発光素子。
【請求項１０】
前記リセスの深さと前記第１領域の高さの比率は、１：０．７ないし１：０．８の範囲を有し、
前記リセスの側面での第１領域と前記第２領域の高さの比率は、２．５：１ないし３．５：１の範囲を有する、請求項８に記載の発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）は、ＧａＡｓ系、ＡｌＧａＡｓ系、ＧａＮ系、ＩｎＧａＮ系およびＩｎＧａＡｌＰ系などの化合物半導体材料を利用して発光源を構成することができる。
【０００２】
このような発光ダイオードは、パッケージ化されて多様な色を放出する発光素子として利用されており、発光素子は、カラーを表示する点灯表示器、文字表示器および映像表示器などの多様な分野に光源として使用されている。
【０００３】
特に、紫外線発光ダイオード（ＵＶ  ＬＥＤ）の場合、短波長の場合、殺菌、浄化などに使用され、長波長の場合、露光機または硬化器などに使用され得る。このような紫外線発光ダイオードを有する発光素子の光度が低いため、光度改善が要求されている。
【背景技術】
【０００４】
実施例は、紫外線波長を放出する発光ダイオードを有する発光素子を提供する。
【０００５】
実施例は、リセス内で発光ダイオードとリセス側面との間の距離、前記リセス側面の傾斜角度を最適化して中心光度を改善した発光素子を提供する。
【０００６】
実施例は、紫外線発光素子およびこれを備えた発光モジュールの信頼性を改善させることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
実施例は、紫外線波長を放出する発光ダイオードを有する発光素子を提供する。
【０００８】
実施例は、リセスの内で発光ダイオードとリセスの側面との間の距離、前記リセスの側面の傾斜角度を最適化して中心光度を改善した発光素子を提供する。
【０００９】
実施例は、紫外線発光素子およびこれを備えた発光モジュールの信頼性を改善させることができる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
実施例による発光素子は、上部が開放されたリセスを有する胴体；前記リセスの底部リセスに配置された複数の電極；および前記複数の電極のうち少なくとも一つの上リセスに配置されて前記複数の電極と電気的に連結された発光ダイオードを含み、前記リセスは傾斜した側面および底部を有し、前記発光ダイオードは前記リセスの底中心部の上に配置され、前記リセスの側面は発光ダイオードの光軸に対して第１角度に傾斜し、前記発光ダイオードと前記リセスの側面の下段との間の最小距離の値と前記第１角度に対するタンジェント値との積が０．２１ないし０．４２の範囲を有する。
【００１１】
実施例によると、上部が開放されたリセスを有する胴体；前記リセスの底部に配置された複数の電極；および前記複数の電極のうち少なくとも一つの上に配置された発光ダイオードを含み、前記リセスは底部と周りに複数の側面を有し、前記リセスの側面は前記リセスの底部に対して傾斜し、前記リセスの側面は前記胴体の上面に隣接して上部周りに正反射面を有する第１領域と、下部周りに前記リセスの底と隣接した乱反射面を有する第２領域を含み、前記第１領域は前記発光ダイオードの上面高さ以上の位置に配置され、前記第２領域は前記発光ダイオードの側面と対面するように配置され、前記発光ダイオードは紫外線波長の光を発光する。
【００１２】
実施例によると、前記発光ダイオードと前記リセスの側面との間の最小距離は０．３ｍｍないし１ｍｍの範囲を有し、前記第１角度は２０度ないし４０度の範囲を有し得る。
【００１３】
実施例によると、前記発光ダイオードから放出された光の光度は中心光度が±１５度または±３０度の光度より高く、前記光学フィルムを経た前記発光ダイオードから放出された光の光度は中心光度と±１５度または±３０度の光度との比率が１以上であり得る。
【００１４】
実施例によると、前記胴体のリセスの上に配置されたガラス材質の光学フィルム、前記胴体の上部周りに段差構造および前記光学フィルムの外側周りを前記段差構造に接着させる接着物質を含み、前記発光ダイオードは２８０ｎｍ以下の波長を発光することができる。
【００１５】
実施例によると、前記第１領域の高さは前記第２領域の高さより高く、前記第１領域の面積は前記第２領域の面積より大きく、前記第１領域の下段地点は前記発光ダイオードの上面高さと同じか、さらに高い高さに位置し得、前記第１領域は銀（Ａｇ）金属が配置され、前記第２領域は前記胴体のセラミック材質が露出し得る。
【００１６】
実施例によると、前記発光ダイオードから放出された光のうち、前記第１領域の下段地点によって反射した光の第１出射角と前記第１領域の上段地点によって反射した光の第２出射角の差の絶対値は１７度ないし２４度の範囲を有し得る。
【００１７】
実施例によると、前記第１出射角と前記第２出射角のうちいずれか一つは２０度以上であり、前記リセスの側面の第１、２領域は垂直な軸を基準として４５度ないし６８度の範囲の傾斜角度を有し得る。
【００１８】
実施例によると、前記リセスの深さと前記第１領域の高さとの比率は１：０．７ないし１：０．８の範囲を有し、前記リセスの側面での第１領域と前記第２領域の高さの比率は２．５：１ないし３．５：１の範囲を有し得る。
【発明の効果】
【００１９】
実施例は、紫外線発光素子の中心光度を改善させることができる。
【００２０】
実施例は、紫外線発光素子の中心光度を周辺光度より高めることができる。
【００２１】
実施例は、紫外線発光素子の中心光度を改善させて、多様なアプリケーションに適用することができる。
【００２２】
実施例は、紫外線発光素子およびこれを備えた発光モジュールの信頼性を改善させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１実施例による発光素子の斜視図である。
【図２】図１の発光素子で光学フィルムが除去された平面図である。
【図３】図１の発光素子の背面図である。
【図４】図１の発光素子のＡ−Ａ縦断面図である。
【図５】実施例による発光素子の他の例を示した縦断面図である。
【図６】図４の部分拡大であって、リセスの側面と発光ダイオードとの間の距離に伴って説明するための図である。
【図７】第１実施例による発光ダイオードの光特性の例を説明するための図面である。
【図８】第２実施例であって、図１の発光素子のＡ−Ａ縦断面図である。
【図９】図８の発光素子の他の例を示した縦断面図である。
【図１０】図８の部分拡大図であって、リセスの側面の領域を説明するための図である。
【図１１】実施例による発光ダイオードの例を説明するための図である。
【図１２】実施例による発光ダイオードの他の例を説明するための図である。
【図１３】実施例による発光素子を有する発光モジュールの例を示した図である。
【図１４】実施例による発光素子の第１例の光度を示した図である。
【図１５】実施例による発光素子の第２例の光度を示した図である。
【図１６】実施例による発光素子の第３例の光度を示した図である。
【図１７】比較例による発光素子の光度を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、添付した図面を参考にして本発明の実施例に対して、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施することができるように詳細に説明する。しかし、本発明は多様な異なった形態で具現され得、ここで説明する実施例に限定されない。
【００２５】
明細書全体で、ある部分がある構成要素を「含む」とするとき、これは特に反対となる記載がない限り他の構成要素を除くことでなく他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。そして、図面で本発明を明確に説明するために説明と関係ない部分は省略し、明細書全体を通じて類似した部分については類似した図面符号を付けた。
【００２６】
実施例の説明において、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上」にあるというとき、これは他の部分の「真上」にある場合だけでなくその中間にまた他の部分がある場合も含む。反対に、ある部分が他の部分の「真上」にあるというときには中間に他の部分がないことを意味する。
＜第１実施例＞
【００２７】
図１は、第１実施例による発光素子の斜視図であり、図２は図１の発光素子で光学フィルムが除去された平面図であり、図３は図１の発光素子の背面図であり、図４は図１の発光素子のＡ−Ａ縦断面図であり、図５は実施例による発光素子の他の例を示した縦断面図であり、図６は図４の部分拡大図であって、リセスの側面と発光ダイオードとの間の距離に伴って説明するための図であり、図７は実施例による発光ダイオードの光特性の例を説明するための図である。
【００２８】
図１ないし図７を参照すると、発光素子１００は、リセス１１１を有する胴体１１０、前記リセス１１１に配置された複数の電極１２１、１２３、前記複数の電極１２１、１２３のうち少なくとも一つの上に配置された発光ダイオード１３１、前記リセス１１１上に配置された光学フィルム１６１を含む。
【００２９】
前記発光ダイオード１３１は、紫外線波長から可視光線波長の範囲内で選択的なピーク波長を含むことができる。前記発光ダイオード１３１は、紫外線波長、例えば、１００ｎｍ−４００ｎｍ範囲の波長を発光することができる。
【００３０】
前記胴体１１０は、絶縁材質、例えば、セラミック素材を含む。前記セラミック素材は、同時塑性する低温塑性セラミック（ＬＴＣＣ：ｌｏｗ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｃｏ−ｆｉｒｅｄ  ｃｅｒａｍｉｃ）または高温塑性セラミック（ＨＴＣＣ：ｈｉｇｈ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｃｏ−ｆｉｒｅｄ  ｃｅｒａｍｉｃ）を含む。前記胴体１１０の材質は、例えば、ＡｌＮであり得、熱電導度が１４０Ｗ／ｍＫ以上の金属窒化物で形成することができる。前記胴体１１０の第１軸Ｘ方向または第２軸Ｙ方向の長さＸ１、Ｙ１は、互いに同一か、または異なることもあり、例えば５ｍｍ以上で提供され得る。前記胴体１１０の厚さＺ１は、１ｍｍ以上例えば、１ｍｍないし２ｍｍの範囲に配置され得る。
【００３１】
前記リセス１１１は、前記胴体１１０の上部領域の一部が開放された領域であり、前記胴体１１０の上面１１２から所定の深さで形成され得る。前記リセス１１１は、トップビュー形状が多角形、円状または楕円状を含むことができる。前記リセス１１１は、角部分１１７が面取り処理された形状、例えば、曲面形状で形成され得る。前記リセス１１１は、複数の側面１１６を含むことができ、前記複数の側面１１６は、前記リセス１１１の底部に対して垂直な軸を基準として傾斜するように配置され得る。前記リセス１１１の側面１１６は、前記胴体の材質が露出したり、金属材質の反射層が配置され得る。前記リセス１１１の側面１１６は、上部は反射層が配置され、下部はセラミック材質の胴体１１０が露出し得る。
【００３２】
前記胴体１１０の上部周りは、段差構造１１５を含む。前記リセス１１１の底部は、前記胴体１１０の段差構造１１５よりさらに深い深さで形成され得る。前記リセス１１１の深さは、前記光学フィルム１６１と前記発光ダイオード１３１の厚さの合計よりさらに大きく配置され得る。ここで、前記リセス１１１が開放された方向は、発光ダイオード１３１から発生した光が放出される方向になり得る。前記段差構造１１５は、前記胴体１１０の上面１１２より低い領域であって、前記リセス１１１の上部周りに配置され得る。前記段差構造１１５の深さは、前記胴体１１０の上面１１２からの深さであって、光学フィルム１６１の厚さ（図６のＴ３）より深く形成され得、これに限定しない。ここで、前記リセス１１１は、前記胴体１１０の段差構造１１５より内側に位置し得る。
【００３３】
前記リセス１１１には、電極１２１、１２３が配置され、前記電極１２１、１２３は、前記発光ダイオード１３１に選択的に電源を供給することになる。前記電極１２１、１２３は、金属例えば、白金（Ｐｔ）、チタニウム（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、タンタル（Ｔａ）、アルミニウム（Ａｌ）を選択的に含むことができ、単層または多層で形成され得る。ここで、多層の電極は、最上層にはボンディングのための金（Ａｕ）材質が配置され得、最下層には胴体１１０との接着性に優れたチタニウム（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）の材質が配置され得、最上層と最下層との間の中間層には白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）等が配置され得る。このような電極の積層構造で限定しない。
【００３４】
図２および図４を参照すると、前記電極１２１、１２３は、前記発光ダイオード１３１が配置された第１電極１２１、および前記第１電極１２１と離隔した第２電極１２３を含む。前記第１電極１２１および第２電極１２３は、リセス１１１の底部で互いに離隔し、前記発光ダイオード１３１とワイヤーのような連結部材１３５に連結され得る。前記リセス１１１の底部の前記第１電極１２１の面積は、前記第２電極１２３の面積より大きく配置され、前記第１電極１２１による放熱面積が大きいので前記発光ダイオード１３１の放熱効率を改善させることができる。前記発光ダイオード１３１は、垂直型チップで具現され得る。他の例として、前記発光ダイオード１３１は、例えば、水平型チップで配置されて、第１、２電極１２１、１２３にワイヤーのような連結部材で連結されたり、フリップチップ方式で配置され得る。
【００３５】
前記発光ダイオード１３１は、前記リセス１１１の底中心部に配置され得る。前記発光ダイオード１３１の各側面は、前記リセス１１１の側面１１６のうち少なくとも２側面または、すべての側面から同じ間隔で配置され得る。
【００３６】
他の例として、図５のように前記リセス１１１の底部には、第１、２電極１２１、１２３以外に無極性の放熱プレート１２５が配置され得、前記発光ダイオード１３１は、前記無極性の放熱プレート１２５上に配置され、第１、２電極１２１、１２３にワイヤーのような連結部材１３５に連結され得る。前記放熱プレート１２５は、前記胴体１１０の内部に配置されて前記胴体１１０の底部に隣接したり露出し得る。
【００３７】
前記胴体１１０の下面１１３には、図３、４のように、複数のパッド１４１、１４３が配置される。前記複数のパッド１４１、１４３は、例えば、第１パッド１４１、および第２パッド１４３を含み、前記第１および第２パッド１４１、１４３は、前記胴体１１０の下面１１３に互いに離隔して配置され得る。前記第１および第２パッド１４１、１４３のうち少なくとも一つは、複数で配置され得、電流経路を分散させることができ、これに限定しない。前記胴体１１０の下面１１３に配置された第１パッド１４１の面積は、前記第２パッド１４３の面積より大きく配置されて、放熱効率を改善させることができる。前記第１パッド１４１は、前記発光ダイオード１３１と垂直方向にオーバーラップするように配置され得る。他の例として、前記胴体１１０の下面１１３には、第１、２パッド１４１、１４３以外に前記第１、２パッド１４１、１４３の間に無極性の放熱パッドが配置され得る。
【００３８】
前記胴体１１０内には、複数のビア電極１１７、１１８が配置され得、前記複数のビア電極１１７、１１８は、前記リセス１１１と前記胴体１１０の下面との間の電気的な連結経路を提供することができる。前記ビア電極１１７、１１８は、第１ビア電極１１７および第２ビア電極１１８を含み、前記第１ビア電極１１７は、第１電極１２１と第１パッド１４１とを連結し、第２ビア電極１１８は、第２電極１２３と第２パッド１４３とを連結することができる。
【００３９】
実施例の発光素子１００は、前記胴体１１０のリセス１１１内に保護素子（図示せず）がさらに配置され得、前記保護素子は、前記発光ダイオード１３１を電気的に保護することができる。前記保護素子は、ツェナーダイオード（Ｚｅｎｅｒ  ｄｉｏｄｅ）を含むことができる。
【００４０】
実施例による発光素子１００は，前記胴体１１０内には放熱部材（図示せず）が配置され得る。前記放熱部材は，前記発光ダイオード１３１の下、すなわち、第１電極１２１の下に配置され、前記発光ダイオード１３１から発生した熱を下部の放熱パッドや第１パッドに伝導することができる。前記放熱部材の材質は金属、例えば、合金であり得る。
【００４１】
前記発光ダイオード１３１は、紫外線発光ダイオードであって、１００ｎｍないし２８０ｎｍ範囲の波長を有する紫外線発光ダイオードであり得る。すなわち、２８０ｎｍ以下の短波長の紫外線を発光することができる。前記紫外線波長は細菌、バクテリア、ウイルスなど多様な生物学的汚染物質を減少させる効果がある。前記発光ダイオード１３１は、第１電極１２１と伝導性接着剤でボンディングされ、第１連結部材１３５で第２電極１２３に電気的に連結され得る。前記発光ダイオード１３１は、前記第１電極１２１および第２電極１２３と電気的に連結され得る。前記発光ダイオード１３１は、ＩＩ族とＶＩ族元素の化合物半導体、またはＩＩＩ族とＶ族元素の化合物半導体で形成され得る。例えば、ＡｌＩｎＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＧａＮ、ＧａＡｓ、ＩｎＧａＰ、ＡｌｌｎＧａＰ、ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓのような系の化合物半導体を利用して製造された半導体発光素子を選択的に含むことができる。前記発光ダイオード１３１のｎ型半導体層、ｐ型半導体層、および活性層を含むことができ、前記活性層は、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ、ＩｎＧａＮ／ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ／ＩｎＧａＮ、ＧａＮ／ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ／ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ、ＩｎＧａＰ／Ｇａｐ、ＡｌＩｎＧａＰ／ＩｎＧａＰ、ＩｎＰ／ＧａＡｓのようなペアで具現され得る。前記発光ダイオード１３１の厚さＴ１は０．３ｍｍないし１ｍｍ範囲であり得、幅Ｗは２ｍｍ±１ｍｍ範囲であり得、これに限定しない。
【００４２】
図１および図４のように、前記光学フィルム１６１は、前記胴体１１０のリセス１１１上に配置される。前記光学フィルム１６１は、ガラス（ｇｌａｓｓ）材質、例えば、石英ガラスを含む。これにより、前記光学フィルム１６１は、前記発光ダイオード１３１から放出された光、例えば、紫外線波長によって分子間の結合破壊のような損害なしに透過させることができる材質と定義することができる。
【００４３】
前記光学フィルム１６１は、外側周りが前記胴体１１０の段差構造１１５上に配置される。前記光学フィルム１６１と前記胴体１１０の段差構造１１５との間には接着物質１６３が配置され、前記接着物質１６３はシリコンまたはエポキシのような樹脂材質を含む。前記光学フィルム１６１は前記リセス１１１の底幅（図４のＹ２）より広い幅で形成され得る。前記光学フィルム１６１の下面の面積は、前記リセス１１１の底部の面積より広い面積で形成され得る。これにより、光学フィルム１６１は、前記胴体１１０の段差構造１１５に容易に安着することができる。前記胴体１１０の段差構造１１５は除去され得、この場合、前記光学フィルム１６１は前記胴体１１０の上面に付着することができる。前記光学フィルム１６１の厚さＴ３は０．１ｍｍ以上、例えば、０．１ｍｍないし０．５ｍｍの範囲であり得、前記範囲を外れる場合、光抽出効率が低下することがある。
【００４４】
前記光学フィルム１６１は、前記発光ダイオード１３１から離隔し得る。前記光学フィルム１６１が前記発光ダイオード１３１の上面から離隔することによって、前記発光ダイオード１３１により発生した熱によって膨張することを防止することができる。前記光学フィルム１６１の下の空間は、空いた空間であるか、或いは、非金属または金属化学元素が満たされ得、これに限定しない。前記光学フィルム１６１上には、レンズが結合され得、これに限定しない。また、前記胴体１１０の側面には、樹脂材質の反射部材がさらに配置され、防湿および素子保護を行うことができる。
【００４５】
ここで、図７を参照すると、紫外線発光ダイオード１３１は、チップ上面から見るとき、角領域Ａ１とエッジ領域から大部分の光が放出され、３０％以下の光が角領域Ａ１やエッジ領域を除いたセンター領域Ａ２から放出される特性を有することになる。これは発光ダイオード１３１の製造過程でチップの上面上に存在する欠陥Ａ３の大部分が前記センター領域Ａ２に集中しているので、光の大部分が角領域Ａ１やエッジ領域に放出する特性を有することになる。
【００４６】
このような発光ダイオード１３１を有する発光素子の場合、光効率は６０％以下に落ちることがあり、比較例として、図１７のように中心光度が周辺光度より低いランバート分布（Ｌａｍｂｅｒｔｉａｎ  ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）を有することになる。このようなランバート分布を有する発光素子は，中心光度が低くて適用され得るアプリケーションが減少する問題がある。実施例は、発光素子１００のリセス１１１の構造を変更して、発光素子１００から放出された光の効率が６７％以上になり得るようにして、多様なアプリケーションに適用されるようにすることができる。実施例による発光素子１００は、放出された光の中心光度が周辺光度よりさらに高いリセス構造を提供することができる。
【００４７】
実施例による発光素子１００の胴体１１０のリセス構造を見ると、前記リセス１１１の上部幅Ｙ３は前記リセス１１１の下部幅Ｙ２よりさらに広いことがある。前記リセス１１１の幅は、リセス底部から前記光学フィルム１６１または前記段差構造１１５に隣接するほど徐々に広くなり得る。前記リセス１１１の側面１１６は、前記リセス１１１の底部（Ｂｏｔｔｏｍ）の水平な延長線に対して所定の角度θ２に傾斜するように配置され得る。前記傾斜した角度θ２は、５０度ないし７０度の範囲、例えば、５５度ないし６８度の範囲であり得る。前記の側面１１６の角度θ２が前記範囲より大きいか、または小さい場合、光の抽出効率が低下する問題がある。前記リセス１１１の側面１１６は、セラミック材質の面であるか、または金属材質の反射層がさらに配置され得る。例えば、前記反射層は、正反射する材質で形成され得る。前記リセス１１１の側面１１６は反射面と定義することができる。
【００４８】
前記リセス１１１の側面１１６、例えば、側面１１６の下段は、前記発光ダイオード１３１の側面までの最短距離Dが１ｍｍ以下、例えば、０．３ｍｍないし１ｍｍの範囲であり得る。前記距離Ｄ１が１ｍｍを超過するようになると、発光素子１００の中心光度が周辺光度より低くなることがあり、前記０．３ｍｍ未満になると、発光素子１００の光効率が低下する問題がある。実施例は、前記のリセス１１１の側面１１６の傾斜した角度θ２と前記距離Ｄ１を最適化して、中心光度および光効率を改善させることができる。実施例による発光素子１００は、中心光度（０度）が周辺光度、例えば、±１５度での光度と±３０度での光度より大きいこともある。また、発光素子１００の光効率は６７％以上、例えば、７０％以上であり得る。
【００４９】
図４および図６を参照すると、前記発光ダイオード１３１と前記リセス１１１の側面１１６下段Ｐ２との間の間隔、例えば、直線距離Ｄまたは最短距離、前記リセス１１１の側面１１６の光軸Ｚに対する傾斜した第１角度θ１を利用して発光素子の全体光出力が減少しない条件で図１５ないし図１７のように中心光度（Ｅ０）が向上する条件を探してみることにする。前記第１角度θ１は、９０度でθ２の角度を差し引いた範囲であって２０度ないし４０度の範囲、例えば、２２度ないし３５度の範囲であり得る。前記の側面１１６の第１角度θ１が前記範囲より大きいか、または小さい場合、光の抽出効率が低下する問題がある。図１５ないし図１７のように前記発光素子から放出された光の中心光度（０度、Ｅ０）は、±１５度での光度Ｅ１と±３０度での光度Ｅ２より大きいこともある。
【００５０】
下の表１は、図６の光軸Ｚを基準としてリセス１１１の側面１１６の第１角度θ１と、リセス１１１の側面下段１１６と発光ダイオード１３１の中心との間の最短距離がＸである場合、前記発光ダイオード１００の側面１１６と前記リセス１１１の側面１１６との間の最短距離Ｄによる光効率および光度比率を比較した表である。
【００５１】
【表１】
2019511126.tif 000003
【００５２】
ここで、実験のために発光ダイオード１３１のサイズは、横×縦×厚さが２ｍｍ×２ｍｍ×１ｍｍにしたのであり、これに限定しない。また、胴体１１０のリセス１１１の深さＴ２は、２ｍｍ±０．３ｍｍ範囲であり得、これに限定しない。前記リセス１１１の深さＴ２は、前記胴体１１０で段差構造１１５の深さを除いた深さであり得る。
【００５３】
ここで、前記発光ダイオード１３１の側面Ｐ１と前記胴体１１０のリセス１１１の側面下段Ｐ２までの最短距離Ｄと側面１１６のタンジェントθ１の値の積が０．２１ないし０．４２であり得る。すなわち、距離Ｄ１と側面１１６のタンジェントθ１の積が０．２１以上０．４２以下である場合、図１５ないし図１７のように発光素子１００の中心光度Ｅ０が周辺光度Ｅ１、Ｅ２より高く光効率が７０％以上であることがわかる。ここで、光度比率は、中心光度Ｅ０と周辺光度Ｅ１、Ｅ２との比率が１以上であるので、中心光度が高く示めされることがわかる。
【００５４】
下記の表２は、表１のうち下の例１、２、３のリセス構造を有する発光素子のリセス構造から放出された光のランバート分布を図１５ないし図１７で示したものである。
【００５５】
【表２】
2019511126.tif 000004
【００５６】
発光素子の例１は、前記胴体１１０のリセス１１１の側面１１６の第１角度θ１が光軸Ｚ基準で２３．５度であり、発光ダイオード１３１の側面Ｐ１とリセスの側面１１６下段Ｐ２との間の最短距離が１ｍｍである場合、光効率は、７２％程度であり、図１５のように中心光度Ｅ０と周辺光度Ｅ１、Ｅ２との比率Ｅ０／Ｅ１、Ｅ０／Ｅ２は１以上であることがわかる。
【００５７】
発光素子の例２は、前記胴体１１０のリセス１１１の側面１１６の第１角度θ１が光軸Ｚ基準で２７．５度であり、発光ダイオード１３１の側面Ｐ１とリセスの側面１１６下段Ｐ２との間の最短距離Ｄが０．６ｍｍである場合、光効率は、７１％程度であり、図１６のように中心光度Ｅ０と周辺光度Ｅ１、Ｅ２との比率Ｅ０／Ｅ１、Ｅ０／Ｅ２は１以上であることがわかる。
【００５８】
発光素子の例３は、前記胴体１１０のリセス１１１の側面１１６の第１角度θ１が光軸Ｚ基準で２７．５度であり、発光ダイオード１３１の側面Ｐ１とリセスの側面１１６下段Ｐ２との間の最小距離Ｄが０．６ｍｍである場合、光効率は７１％程度であり、図１７のように中心光度Ｅ０と周辺光度Ｅ１、Ｅ２との比率Ｅ０／Ｅ１、Ｅ０／Ｅ２は１以上であることがわかる。
【００５９】
実施例は、光効率が高く中心光度が周辺光度より高い紫外線発光素子を提供することによって、多様なアプリケーションに適用することができる。
＜第２実施例＞
【００６０】
図８ないし図１０は第２実施例による発光素子である。第２実施例を説明するのにおいて、第１実施例と同じ構成は第１実施例の説明を参照し、選択的に第２実施例に適用することができる。
【００６１】
図８ないし図１０を参照すると、発光素子１００は、リセス１１１を有する胴体１１０、前記リセス１１１に配置された複数の電極１２１、１２３、前記複数の電極１２１、１２３のうち少なくとも一つの上に配置された発光ダイオード１３１、前記リセス１１１上に配置された透明ウインドウ１６１を含む。
【００６２】
前記発光ダイオード１３１は、紫外線波長から可視光線波長の範囲内で選択的なピーク波長を含むことができる。前記発光ダイオード１３１は、例えば、ＵＶ−Ｃ波長、すなわち、１００ｎｍ−４００ｎｍ範囲の紫外線波長を発光することができる。前記発光ダイオード１３１は、紫外線発光ダイオードとして、１００ｎｍないし４００ｎｍ範囲の波長を有する紫外線発光ダイオードであり得る。前記発光ダイオード１３１が、例えば、２８０ｎｍ以下の短波長を発光する場合、細菌、バクテリア、ウイルスなどの多様な生物学的汚染物質を減少させる効果がある。前記発光ダイオード１３１は、第１電極１２１と伝導性接着剤でボンディングされ、第１連結部材１３５で第２電極１２３に連結され得る。前記発光ダイオード１３１は、前記第１電極１２１および第２電極１２３と電気的に連結され得る。前記発光ダイオード１３１はＩＩ族とＶＩ族元素の化合物半導体、またはＩＩＩ族とＶ族元素の化合物半導体で形成され得る。例えば、ＡｌＩｎＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＧａＮ、ＧａＡｓ、ＩｎＧａＰ、ＡｌｌｎＧａＰ、ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓのような系列の化合物半導体を利用して製造された半導体発光素子を選択的に含むことができる。前記発光ダイオード１３１のｎ型半導体層、ｐ型半導体層、および活性層を含むことができ、前記活性層は、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ、ＩｎＧａＮ／ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ／ＩｎＧａＮ、ＧａＮ／ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ／ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ、ＩｎＧａＰ／Ｇａｐ、ＡｌＩｎＧａＰ／ＩｎＧａＰ、ＩｎＰ／ＧａＡｓのようなペアで具現され得る。前記発光ダイオード１３１の厚さＴ１は０．１２ｍｍ±０．０３ｍｍ範囲であ得、幅Ｗは１．３ｍｍ±０．４ｍｍ範囲であり得、これに限定しない。
【００６３】
前記発光ダイオード１３１を有する発光素子１００の場合、露光機または硬化器のような装置に適用される場合、特定領域での光効率や均一度の改善が要求されている。しかし、胴体内のリセスの側面がセラミック材質で垂直に形成された発光素子（比較例）の場合、発光ダイオードから放出された光がタケット１７１面に入射する効率を見ると、３０％未満であり、光の均一度は７５％以下と低く現れ、このような比較例の発光素子を適用した露光機や硬化器の信頼性を低下させる問題が発生することがある。また、光効率および均一度の改善のために、複数の発光ダイオードを採用する場合があり、製造費用や工程が増加する問題が発生することがある。
【００６４】
実施例は、上述した問題を解決するために、胴体１１０のリセス１１１の側面１１６を傾斜するように提供し、前記傾斜した側面１１６に部分的に正反射（Ｓｐｅｃｕｌａｒ  ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）面を配置して、一定角度の光度を高めることができ、タケット１７１領域での均一度を改善させることができる。
【００６５】
図８を参照すると、実施例による発光素子１００の胴体１１０のリセス構造を見ると、前記胴体１１０のリセス１１１は，底部および複数の側面１１６を含むことができる。前記リセス１１１の底中心部上に前記発光ダイオード１３１が配置され得る。前記発光ダイオード１３１の各側面は、前記リセス１１１の側面と等間隔に配置され得る。
【００６６】
前記リセス１１１の上部幅Ｙ３は、前記リセス１１１の底幅Ｙ２より広いことがある。前記リセス１１１の幅は、リセス底部から前記光学フィルム１６１または前記段差構造１１５に隣接するほど徐々に広くなり得る。前記リセス１１１の側面１１６は、前記リセス１１１の底部（Ｂｏｔｔｏｍ）の水平な延長線に対して所定の角度θ２に傾斜するように配置され得る。前記傾斜した角度θ２は、４０度ないし７０度の範囲、例えば、４５度ないし６８度の範囲であり得る。前記の側面１１６の角度θ２が前記範囲より大きいか、または小さい場合、タケット１７１での光度および光効率が低下する問題がある。ここで、前記タケット１７１は、光学レンズであるか、または他の方向に光経路を変更する反射面であり得る。
【００６７】
前記リセス１１１の側面１１６、例えば、側面１１６の下段は、前記発光ダイオード１３１の側面までの最短距離が１ｍｍ以下、例えば、０．３ｍｍないし１ｍｍの範囲であり得、前記最短距離が１ｍｍを超過するようになると、発光素子１００から放出された光のタケット１７１での光度および光効率が低くなることがあり、前記０．３ｍｍ未満になると、発光素子１００の光効率が低下する問題がある。実施例は、前記リセス１１１の側面１１６の傾斜した角度θ２、前記最短距離、そして前記側面１１６の正反射面の領域を最適化したリセス構造を提供して、特定領域への光度および光効率を改善させることができる。実施例による発光素子１００から放出された光によってタケット１７１での光効率が３０％以上であり、光均一度が８０％以上であるリセス構造を提供することができる。
【００６８】
図１０を参照すると、前記胴体１１０のリセス１１１の側面１１６は、領域により反射特性が異なることがあり、例えば、光学フィルム１６１に隣接した第１領域Ｓ１は正反射面であり、前記第１領域Ｓ１とリセス１１１の底部との間の第２領域Ｓ２は乱反射面であり得る。前記第１領域Ｓ１は側面１１６での上部領域であり、前記第２領域Ｓ２は側面１１６での下部領域であり得る。前記第１領域Ｓ１は前記複数の側面１１６の上部周りに配置され、前記第２領域Ｓ２は前記複数の側面１１６の下部周りに配置され得る。
【００６９】
前記第１領域Ｓ１の上段地点ａ３は、前記リセス１１１の側面１１６の上段であり、下段地点ａ２は、前記発光ダイオード１３１の上面で水平に延長した仮想の直線と交差する地点であるか、または前記交差する地点より上に位置することがある。前記第２領域Ｓ２は前記発光ダイオード１３１の上面に対して水平な仮想直線より下に配置され得る。前記第１領域Ｓ１は前記発光ダイオード１３１の側面と対面しない領域であり、前記第２領域Ｓ２は前記発光ダイオード１３１の側面と対面する領域であり得る。前記第１領域Ｓ１は前記リセス１１１の底部から前記発光ダイオード１３１の厚さＴ１以上に離隔した高さに配置され得る。前記正反射面は金属材質のコーティングされた層、例えば、銀（Ａｇ）コーティング層であり得、前記乱反射面は胴体１１０の材質であるか、またはセラミック材質で形成されたり、拡散剤が塗布され得る。前記リセス１１１の側面１１６で第１領域Ｓ１の面積は第２領域Ｓ２の面積よりさらに大きい面積を有し得る。前記第１領域Ｓ１の高さＲ２は第２領域Ｓ２の高さＲ３より大きいことがある。前記リセス１１１の深さＲ１と第１領域Ｓ１の高さＲ２に対する比率は１：０．７ないし１：０．８の範囲であり得、前記リセス１１１の深さＲ１と第２領域Ｓ２の高さＲ３に対する比率は１：０．２ないし１：０．３の範囲であり得る。前記Ｒ２：Ｒ３の高さの比率は２．５：１以上、例えば、２．５：１ないし３．５：１の範囲であり得る。このような第１、２領域Ｓ１、Ｓ２の高さＲ２、Ｒ３は発光ダイオード１３１の厚さＴ１により異なることがあり、これに限定しない。前記リセス１１１の深さＲ１は１．２ｍｍ±０．２ｍｍの範囲を有することができ、発光ダイオード１３１の厚さＴ１により異なることがある。前記第１、２領域Ｓ１、Ｓ２は前記の側面１１６の傾斜角度と同じ角度に傾斜することができる。
【００７０】
ここで、前記発光ダイオード１３１から放出された光のうちタケット１７１の光効率および光度に影響を与え得る光を見ると、光軸方向に進行する第３光Ｌ３と、第１領域Ｓ１の下段ａ２により反射した第２光Ｌ２と、第１領域Ｓ１の上段ａ３に進行する第１光Ｌ１に区分され得る。
【００７１】
前記第２光Ｌ２は、前記第１領域Ｓ１の下段地点ａ２に進行して光軸Ｚに対して第２出射角ｅ２で反射し、前記反射した光Ｌ２は光学フィルム１６１を経てタケット１７１に進行するようになる。このとき、前記第２光Ｌ２の進行経路を前記タケット１７１に変更させることによって、前記タケット１７１での光度および光効率が改善され得る。
【００７２】
前記第１光Ｌ１は前記第１領域Ｓ１の上段地点ａ３に進行して光軸Ｚに対して第１出射角ｅ１で反射し、前記反射した光Ｌ１は光学フィルム１６１を経てタケット１７１のエッジ領域に進行するようになる。このとき、前記第１光Ｌ１の進行経路を前記タケット１７１のエッジ領域に変更させることによって、タケット１７１での光度および光効率が改善され得る。このような第１領域Ｓ１による光の出射角ｅ１、ｅ２の範囲と傾斜角度（図１０のθ２）を最適化してタケット１７１に入射し得る光の有効角を最大化することができる。ここで、前記発光素子１００から放出された光の有効角は前記発光素子１００から所定の離隔したタケット１７１領域に入射する角度であって、前記タケット１７１のエッジに入射する最大角度であり得る。このような有効角によってタケット１７１での光度および光効率を改善させることができる。
【００７３】
ここで、前記第１領域Ｓ１の下段地点ａ２は正反射面と乱反射面の境界地点であり得、前記リセスの底部から前記発光ダイオード１３１の上面中心ａ１の位置と同じ高さに位置し得る。例えば、前記ａ２≧０の条件を満足し、前記ａ２が０なら発光ダイオード１３１の上面中心ａ１との高さの差がない場合であり、ａ２＞０なら発光ダイオード１３１の上面中心ａ１より高く位置した場合である。すなわち、前記ａ２は発光ダイオード１３１の上面と高さが同じであるか、またはさらに高いことがある。前記第１領域Ｓ１の上段地点ａ３は前記発光ダイオード１３１の上面中心ａ１から１．１ｍｍ±０．２ｍｍの高さの差を有して高く配置され得る。このような第１領域Ｓ１の上段地点ａ３が前記発光ダイオード１３１の上面を基準として１．１ｍｍ±０．２ｍｍの高さの差より小さい場合、第１領域Ｓ１での光度および光効率が低下して、発光素子の全体の光効率を低下させることがある。第１領域Ｓ１の上段地点ａ３が前記発光ダイオード１３１の上面を基準として１．１ｍｍ±０．２ｍｍの高さの差より大きい場合、前記第１光Ｌ１がタケット１７１のエッジを外れることがある問題がある。前記ａ３は前記リセス１１１の深さＲ１と発光ダイオード１３１の厚さＴ１により変更され得る。
【００７４】
前記発光ダイオード１３１の中心とリセス１１１の側面下段ａ４との間の距離Ｘを基準として前記発光ダイオード１３１の上面中心ａ１を介して第１領域Ｓ１に進行する光の出射角度ｅ３は０度ないし２５度の範囲にありえる。ここで、前記距離Ｘの値は２．１ｍｍ以下、例えば、１．７ｍｍないし２．１ｍｍの範囲または、１．４ｍｍないし２．０ｍｍの範囲を有し得る。前記距離Ｘ値が前記範囲より狭かったり大き過ぎる場合、光の進行経路をタケット方向に制御することに困難がある。
【００７５】
図１０を参照すると、地点ａ１は発光ダイオード１３１の上面中心であり、側面１１６の第１領域Ｓ１は正反射面であり、第２領域Ｓ２は乱反射面である。角度ｅ１は発光ダイオード１３１の上面中心ａ１で第１領域Ｓ１の最上地点に入った光が正反射して光軸Ｚをノルマルベクター（Ｎｏｒｍａｌ ｖｅｃｔｏｒ）に出射される角度であり、角度ｅ２は前記発光ダイオード１３１の上面中心ａ１から入った光が第１領域Ｓ１の下段地点ａ２で正反射して、光軸Ｚをノルマルベクターに出射される角度である。
【００７６】
下記の表３は、実施例による発光素子での光効率および照度効率のためのパラメーターの実験値である。ここで、前記タケット１７１と前記光学フィルム１６１との間の距離Ｇ１は５００ｍｍであり、タケット１７１の横および縦の長さＧ２は５００ｍｍの条件であり、前記発光ダイオード１３１は横および縦の長さ１．３０ｍｍであり、厚さが０．１２ｍｍで実験した。
【００７７】
【表３】
2019511126.tif 000005
【００７８】
前記ａ２は、第１領域Ｓ１の下段地点であり、前記発光ダイオードの上面中心ａ１とリセス底部との間の間隔と同じ位置であり、前記出射角の差はｅ１−ｅ２の絶対値であって、０または正の値を有する。
【００７９】
前記第１出射角ｅ１の光度は、第１光Ｌ１による光度であり、第２出射角ｅ２の光度は第２光Ｌ２による光度であり、出射角光度は第１領域Ｓ１により正反射して反射する光の光度と発光ダイオードから光軸方向に入射した光度の合計であり得る。照明効率（Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ  ＥＥＦ）はタケット面に入る光効率であり、光の均一度はタケットの照度値の平均／タケットの照度値のうち最大値の比率である。
【００８０】
ここで、照明効率は、発光ダイオード対比所望の照度値のための効率であり、０．３以上に求められ、光均一度は０．８以上に求められ、出射角差はｅ１−ｅ２の差の絶対値として１７度以上、例えば、１７度ないし２４度の範囲であり得、出射角ｅ１、ｅ２の光度は１．８ないし２の範囲に来ることができる。ここで、前記出射角ｅ１、ｅ２のうちいずれか一つは、または高い角度が２０度以上であり得る。
【００８１】
第２実施例による発光素子１００から放出された光によってタケット１７１での光効率が３０％以上であり、光均一度が８０％以上であるリセス構造を提供することができる。実施例は、発光素子から放出された紫外線光に対するタケット１７１での光度および光効率を改善させて、多様なアプリケーションに適用することができる。他の例として、実施例による発光ダイオードは紫外線光でない可視光線例えば、青色、緑色、赤色、または、白色の光が放出され得、これに限定しない。
【００８２】
図１１は、実施例による発光ダイオードの例を示した図である。
【００８３】
図１１を参照すると、発光ダイオードは、複数の半導体層１１、１２、１３を有する発光構造物１０、前記発光構造物１０の下に第１電極層２０、前記第１電極層２０の下に第２電極層５０、前記第１および第２電極層２０、５０の間に絶縁層４１、およびパッド２５を含むことができる。
【００８４】
前記発光構造物１０は、第１半導体層１１、活性層１２、および第２半導体層１３を含むことができる。前記活性層１２は前記第１半導体層１１と前記第２半導体層１３との間に配置され得る。前記活性層１２は前記第１半導体層１１の下に配置され得、前記第２半導体層１３は前記活性層１２の下に配置され得る。
【００８５】
例として、前記第１半導体層１１は、第１導電型ドーパント、例えば、ｎ型ドーパントが添加されたｎ型半導体層を含み、前記第２半導体層１３は第２導電型ドーパント、例えば、ｐ型ドーパントが添加されたｐ型半導体層を含むことができる。また、逆に、前記第１半導体層１１がｐ型半導体層に形成され、前記第２半導体層１３がｎ型半導体層に形成されることもある。
【００８６】
前記発光構造物１０は、ＩＩ族ないしＶ族元素およびＩＩＩ族ないしＶ族元素の化合物半導体の中で選択的に形成され、紫外線帯域から可視光線帯域の波長範囲内で所定のピーク波長を発光することができ、例えば、紫外線波長を発光することができる。前記発光構造物１０は、第１半導体層１１、第２半導体層１３、前記第１半導体層１１と前記第２半導体層１３との間に形成された活性層１２を含み、前記各層１１、１２、１３の上および下のうち少なくとも一つには他の半導体層がさらに配置され得、これに限定しない。
【００８７】
前記第１半導体層１１は、ＩｎｘＡｌｙＧＡ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式を含む。前記第１半導体層１１は、ＩＩＩ族−Ｖ族元素の化合物半導体、例えば、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＰの中から選択され得る。前記第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などと同じドーパントを含む。
【００８８】
前記活性層１２は、第１半導体層１１の下に配置され、単一陽子井戸、多重陽子井戸（ＭＱＷ）、陽子線（ｑｕａｎｔｕｍ  ｗｉｒｅ）構造または陽子点（ｑｕａｎｔｕｍ  ｄｏｔ）構造を選択的に含み、井戸層と障壁層の周期を含む。前記井戸層／障壁層の周期は、例えば、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ、ＧａＮ／ＡｌＧａＮ、ＡｌＧａＮ／ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ／ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ／ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡ、ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ、ＩｎＧａＰ／ＧａＰ、ＡｌＩｎＧａＰ／ＩｎＧａＰ、ＩｎＰ／ＧａＡｓのペアのうち少なくとも一つを含む。
【００８９】
前記第２半導体層１３は、活性層１２の下に配置される。前記第２半導体層１３は、第２導電型ドーパントがドーピングされた半導体、例えば、ＩｎｘＡｌｙＧＡ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式を含む。前記第２半導体層１３は、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＰのような化合物半導体のうち少なくとも一つからなる。前記第２半導体層１１９がｐ型半導体層であり、ｐ型ドーパントとして、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａを含むことができる。
【００９０】
前記第１半導体層１１の上面は、ラフ（ｒｏｕｇｈ）な凹凸部１１Ａに形成され得、このような凹凸面１１Ａは光抽出効率を改善させることができる。前記凹凸面１１Ａの縦断面は多角形状、または、半球形状を含むことができる。
【００９１】
前記第１電極層２０は、前記発光構造物１０と第２電極層５０との間に配置され、前記発光構造物１０の第２半導体層１３と電気的に連結され、前記第２電極層５０と電気的に絶縁される。前記第１電極層２０は、第１接触層１５、反射層１７およびキャッピング層１９を含み、前記第１接触層１５は、前記反射層１７と第２半導体層１３との間に配置され、前記反射層１７は、前記第１接触層１５と前記キャッピング層１９との間に配置される。前記第１接触層１５、反射層１７およびキャッピング層１９は、それぞれ異なる導電性物質で形成され得、これに限定しない。
【００９２】
前記第１接触層１５は、前記第２半導体層１３に接触し、例えば前記第２半導体層１３にオーミック接触を形成することができる。前記第１接触層１５は、例えば、伝導性酸化膜、伝導性窒化物または金属で形成され得る。前記第１接触層１５は、例として、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、ＩＴＯＮ（ＩＴＯ  Ｎｉｔｒｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯＮ（ＩＺＯ  Ｎｉｔｒｉｄｅ）、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、Ｐｔ、Ａｇ、Ｔｉのうち少なくとも一つで形成され得る。
【００９３】
前記反射層１７は、前記第１接触層１５とキャッピング層１９に電気的に連結され得る。前記反射層１７は、前記発光構造物１０から入射する光を反射させて外部に抽出される光量を増加させる機能を行うことができる。
【００９４】
前記反射層１７は、光反射率が７０％以上である金属で形成され得る。例えば、前記反射層１７は、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｈｆのうち少なくとも一つを含む金属または合金で形成され得る。また、前記反射層１７は、前記金属または合金と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）等の透光性伝導性物質を利用して多層に形成され得る。
【００９５】
例えば、実施例で前記反射層１７は、Ａｇ、Ａｌ、Ａｇ−Ｐｄ−Ｃｕ合金、またはＡｇ−Ｃｕ合金のうち少なくともいずれか一つを含むことができる。例えば、前記反射層１７は、Ａｇ層とＮｉ層が交互に形成され得、Ｎｉ／Ａｇ／Ｎｉ、あるいはＴｉ層、Ｐｔ層を含むことができる。他の例として、前記第１接触層１５は、前記反射層１７の下に形成され、少なくとも一部が前記反射層１７を通過して前記第２半導体層１３と接触することもできる。他の例として、前記反射層１７は、前記第１接触層１５の下に配置され、一部が前記第１接触層１５を通過して前記第２半導体層１３と接触することができる。
【００９６】
実施例による発光ダイオードは、前記反射層１７の下に配置されたキャッピング層（ｃａｐｐｉｎｇ  ｌａｙｅｒ）１９を含むことができる。前記キャッピング層１９は、前記反射層１７の下面と接触し、接触部３４がパッド２５と結合し、前記パッド２５から供給される電源を伝達する配線層として機能する。前記キャッピング層１９は、金属で形成され得、例えば、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｔｉ−Ｗ、Ｃｒ、Ｗ、Ｐｔ、５、Ｆｅ、Ｍｏ物質のうちで少なくとも一つを含むことができる。
【００９７】
前記キャッピング層１９の接触部３４は、前記発光構造物１０と垂直方向にオーバーラップされない領域に配置され、前記パッド２５と垂直にオーバーラップされる。前記キャッピング層１９の接触部３４は、前記第１接触層１５および反射層１７と垂直方向にオーバーラップされない領域に配置される。前記キャッピング層１９の接触部３４は、前記発光構造物１０より低い位置に配置され、前記パッド２５と直接接触することができる。
【００９８】
前記パッド２５は、単層または多層で形成され得、単層はＡｕであり得、多層である場合、Ｔｉ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕのうち少なくとも２個を含むことができる。ここで、多層である場合、Ｔｉ／Ａｇ／Ｃｕ／Ａｕの積層構造や、Ｔｉ／Ｃｕ／Ａｕ積層構造であり得る。前記反射層１７および前記第１接触層１５のうち少なくとも一つがパッド２５と直接接触でき、これに限定しない。
【００９９】
前記パッド２５は、第１電極層２０の外側壁と前記発光構造物１０との間の領域に配置され得る。前記パッド２５の周りには、前記保護層３０および投光層４５が接触することができる。
【０１００】
保護層３０は、前記発光構造物１０の下面に配置され、前記第２半導体層１３の下面および前記第１接触層１５と接触することができ、前記反射層１７と接触することができる。
【０１０１】
前記保護層３０のうち、前記発光構造物１０と垂直方向にオーバーラップされる内側部は、前記突出部１６の領域と垂直方向にオーバーラップされるように配置され得る。前記保護層３０の外側部は、前記キャッピング層１９の接触部３４の上に延びて前記接触部３４と垂直方向にオーバーラップされるように配置される。前記保護層３０の外側部は、前記パッド２５と接触でき、例えば、前記パッド２５の周り面に配置され得る。
【０１０２】
前記保護層３０の内側部は、前記発光構造物１０と前記第１電極層２０との間に配置され、外側部は、投光層４５と前記キャッピング層１９の接触部３４との間に配置され得る。前記保護層３０の外側部は、前記発光構造物１０の側壁より外側領域に延びて、湿気が浸透することを防止することができる。
【０１０３】
前記保護層３０は、チャネル層、または低屈折材質、アイソレーション層で定義され得る。前記保護層３０は、絶縁物質で具現され得、例えば、酸化物または窒化物で具現され得る。例えば、前記保護層３０は、ＳｉＯ２、ＳｉｘＯｙ、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉｘＮｙ、ＳｉＯｘＮｙ、ＡＬ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＡｌＮなどからなる群から少なくとも一つが選択されて形成され得る。前記保護層３０は透明な材質で形成され得る。
【０１０４】
実施例による発光ダイオードは、前記第１電極層２０と前記第２電極層５０を電気的に絶縁させる絶縁層４１とを含むことができる。前記絶縁層４１は、前記第１電極層２０と前記第２電極層５０との間に配置され得る。前記絶縁層４１の上部は、前記保護層３０に接触することができる。前記絶縁層４１は、例えば、酸化物または窒化物で具現され得る。例えば、前記絶縁層４１は、ＳｉＯ２、ＳｉｘＯｙ、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉｘＮｙ、ＳｉＯｘＮｙ、ＡＬ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＡｌＮなどからなる群から少なくとも一つが選択されて形成され得る。
【０１０５】
前記絶縁層４１は、例えば１００ナノメートルないし２０００ナノメートルの厚さで形成され得る。前記絶縁層４１の厚さが１００ナノメートル未満に形成される場合、絶縁特性に問題が発生し得、前記絶縁層４１の厚さが２０００ナノメートル超過に形成される場合に後工程段階で破れが発生し得る。前記絶縁層４１は、前記第１電極層２０の下面と前記第２電極層５０の上面とに接触し、前記保護層３０、キャッピング層１９、接触層１５、反射層１７それぞれの厚さよりは厚く形成され得る。
【０１０６】
前記第２電極層５０は、前記絶縁層４１の下に配置された拡散防止層５２、前記拡散防止層５２の下に配置されたボンディング層５４および前記ボンディング層５４の下に配置された伝導性支持部材５６を含むことができ、前記第１半導体層１１と電気的に連結され得る。また、前記第２電極層５０は、前記拡散防止層５２、前記ボンディング層５４、前記伝導性支持部材５６のうち１個または２個を選択的に含み、前記拡散防止層５２または前記ボンディング層５４のうち少なくとも一つは形成しないことがある。
【０１０７】
前記拡散防止層５２は、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｔｉ−Ｗ、Ｃｒ、Ｗ、Ｐｔ、Ｖ、Ｆｅ、Ｍｏ物質のうちで少なくとも一つを含むことができる。前記拡散防止層５２は、絶縁層４１とボンディング層５４との間で拡散障壁層として機能することもできる。前記拡散防止層５２は、ボンディング層５４および伝導性支持部材５６と電気的に連結され、前記第１半導体層１１と電気的に連結され得る。
【０１０８】
前記拡散防止層５２は、前記ボンディング層５４が提供される工程で前記ボンディング層５４に含まれた物質が前記反射層１７方向に拡散されることを防止する機能を行うことができる。前記拡散防止層５２は、前記ボンディング層５４に含まれた錫（Ｓｎ）等の物質が前記反射層１７に影響を及ぼすのを防止することができる。
【０１０９】
前記ボンディング層５４はペリオ金属または、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、Ｎｂ、ＰｄまたはＴａのうち少なくとも一つを含むことができる。前記伝導性支持部材５６は、実施例による前記発光構造物１０を支持して放熱機能を遂行することができる。前記ボンディング層５４は、シード（ｓｅｅｄ）層を含むこともできる。
【０１１０】
前記伝導性支持部材５６は、金属またはキャリア基板、例えば、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｗ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｃｕ−Ｗまたは不純物が注入された半導体基板（例：Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＮ、ＧａＡｓ、ＺｎＯ、ＳｉＣ、ＳｉＧｅなど）のうち少なくともいずれか一つで形成され得る。前記伝導性支持部材５６は、発光ダイオードを支持するための層であって、その厚さは第２電極層５０の厚さの８０％以上であり、３０μｍ以上に形成され得る。
【０１１１】
一方、第２接触層３３は、前記第１半導体層１１の内部に配置されて前記第１半導体層１１と接触する。前記第２接触層３３の上面は、前記第１半導体層１１の下面より上に配置され得、第１半導体層１１と電気的に連結され、前記活性層１２および第２半導体層１３と絶縁される。
【０１１２】
前記第２接触層３３は、前記第２電極層５０に電気的に連結され得る。前記第２接触層３３は、前記第１電極層２０、前記活性層１２および前記第２半導体層１５を貫通して配置され得る。前記第２接触層３３は、前記発光構造物１０内に配置されたリセス（ｒｅｃｅｓｓ）２に配置され、前記活性層１２および第２半導体層１５と保護層３０により絶縁される。前記第２接触層３３は、複数個が互いに離隔して配置され得る。
【０１１３】
前記第２接触層３３は、第２電極層５０の突起５１に連結され得、前記突起５１は、前記拡散防止層５２から突出することができる。前記突起５１は、絶縁層４１および保護層３０内に配置されたホール４１Ａを介して貫通し、第１電極層２０と絶縁され得る。
【０１１４】
前記第２接触層３３は、例えば、Ｃｒ、Ｖ、Ｗ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｕ、Ｍｏのうち少なくとも一つを含むことができる。前記突起５０１は、他の例として、前記拡散防止層５２およびボンディング層５４を構成する物質のうち少なくとも一つを含むことができ、これに限定しない。例えば、前記突起５１は例えば、Ｔｉ、Ａｕ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｂ、ＰｄまたはＴａのうち少なくとも一つを含むことができる。
【０１１５】
パッド２５は、前記第１電極層２０に電気的に連結され、前記発光構造物１０の側壁外側の領域に露出し得る。前記パッド２５は一つまたは複数に配置され得る。前記パッド２５は、例えば、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｔｉ−Ｗ、Ｃｒ、Ｗ、Ｐｔ、Ｖ、Ｆｅ、Ｍｏ物質のうち少なくとも一つを含むことができる。
【０１１６】
投光層４５は、前記発光構造物１０の表面を保護し、前記パッド９１と前記発光構造物１０との間を絶縁させることができ、前記保護層３０の周辺部と接触することができる。前記投光層４５は、前記発光構造物１０を構成する半導体層の物質より低い屈折率を有し、光抽出効率を改善させることができる。前記投光層４５は、例えば、酸化物または窒化物で具現され得る。例えば、前記投光層４５は、ＳｉＯ２、ＳｉｘＯｙ、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉｘＮｙ、ＳｉＯｘＮｙ、ＡＬ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＡｌＮなどからなる群から少なくとも一つが選択されて形成され得る。一方、前記投光層４５は設計により省略されることもある。実施例によると、前記発光構造物１０は前記第１電極層２０と前記第２電極層５０により駆動され得る。
【０１１７】
図１２は、実施例による発光ダイオードの他の例である。
【０１１８】
図１２を参照すると、発光ダイオードは、発光構造物２２５および複数の電極２４５、２４７を含む。前記発光構造物２２５は、ＩＩ族ないしＶＩ族元素の化合物半導体層、例えば、ＩＩＩ族−Ｖ族元素の化合物半導体層またはＩＩ族−ＶＩ族元素の化合物半導体層で形成され得る。前記複数の電極２４５、２４７は、前記発光構造物２２５の半導体層に選択的に連結され、電源を供給するようになる。
【０１１９】
前記発光ダイオードは、基板２２１を含むことができる。前記基板２２１は、前記発光構造物２２５の上に配置される。前記基板２２１は、例えば、透光性、絶縁性基板、または伝導性基板であり得る。前記基板２２１は、例えば、サファイア（ＡＬ２Ｏ３）、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＺｎＯ、Ｓｉ、ＧａＰ、ＩｎＰ、Ｇｅ、Ｇａ２Ｏ３のうち少なくとも一つを利用することができる。前記基板２２１の トップ面および底面のうち少なくとも一つまたは、すべてには複数の凸部（図示せず）が形成され、光抽出効率を改善させることができる。各凸部の縦断面形状は、半球形状、半楕円形状、または多角形状のうち少なくとも一つを含むことができる。このような基板２２１は除去され得、これに限定しない。
【０１２０】
前記基板２２１と前記発光構造物２２５との間には、バッファー層（図示せず）および低伝導性の半導体層（図示せず）のうち少なくとも一つを含むことができる。前記バッファー層は、前記基板２２１と半導体層との格子定数差を緩和させるための層であって、ＩＩ族ないしＶＩ族化合物半導体のうちで選択的に形成され得る。前記バッファー層の下には、アンドーピングされたＩＩＩ族−Ｖ族化合物半導体層がさらに形成され得、これに限定しない。
【０１２１】
前記発光構造物２２５は、前記基板２２１の下に配置され得、第１導電型半導体層２２２、活性層２２３および第２導電型半導体層２２４を含む。前記各層２２２、２２３、２２４の上および下のうち少なくとも一つには、他の半導体層がさらに配置され得、これに限定しない。
【０１２２】
前記第１導電型半導体層２２２は、基板２２１の下に配置され、第１導電型ドーパントがドーピングされた半導体、例えば、ｎ型半導体層に具現され得る。前記第１導電型半導体層２２２は、ＩｎｘＡｌｙＧＡ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式を含む。前記第１導電型半導体層２２２はＩＩＩ族−Ｖ族元素の化合物半導体、例えば、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＰの中から選択され得る。前記第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などのようなドーパントを含む。
【０１２３】
前記活性層２２３は、第１導電型半導体層２２２の下に配置され、単一陽子井戸、多重陽子井戸（ＭＱＷ）、陽子線（ｑｕａｎｔｕｍ  ｗｉｒｅ）構造または陽子点（ｑｕａｎｔｕｍ  ｄｏｔ）構造を選択的に含み、井戸層と障壁層の周期を含む。前記井戸層／障壁層の周期は、例えば、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ、ＧａＮ／ＡｌＧａＮ、ＡｌＧａＮ／ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ／ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ／ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡ、ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ、ＩｎＧａＰ／ＧａＰ、ＡｌＩｎＧａＰ／ＩｎＧａＰ、ＩｎＰ／ＧａＡｓのペアのうち少なくとも一つを含む。
【０１２４】
前記第２導電型半導体層２２４は前記活性層２２３の下に配置される。前記第２導電型半導体層２２４は、第２導電型ドーパントがドーピングされた半導体、例えば、ＩｎｘＡｌｙＧＡ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式を含む。前記第２導電型半導体層２２４は、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＰのような化合物半導体のうち少なくとも一つからなることができる。前記第２導電型半導体層２２４がｐ型半導体層であり、前記第１導電型ドーパントは、ｐ型ドーパントとして、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａを含むことができる。
【０１２５】
前記発光構造物２２５は、他の例として、前記第１導電型半導体層２２２がｐ型半導体層、前記第２導電型半導体層２２４はｎ型半導体層で具現され得る。前記第２導電型半導体層２２４の下には、前記第２導電型と反対の極性を有する第３導電型半導体層が形成することもできる。また、前記発光構造物２２５はｎ−ｐ接合構造、ｐ−ｎ接合構造、ｎ−ｐ−ｎ接合構造、ｐ−ｎ−ｐ接合構造のうちいずれか一つの構造で具現することができる。
【０１２６】
前記発光構造物２２５の下には、第１および第２電極２４５、２４７が配置される。前記第１電極２４５は、前記第１導電型半導体層２２２と電気的に連結され、前記第２電極２４７は、第２導電型半導体層２２４と電気的に連結される。前記第１および第２電極２４５、２４７は、底部形状が多角形または円形状であり得る。前記発光構造物２２５内には、複数のリセス２２６を備えることができる。
【０１２７】
前記発光ダイオードは、第１および第２電極層２４１、２４２、第３電極層２４３、絶縁層２３１、２３３を含む。前記第１および第２電極層２４１、２４２のそれぞれは単層または多層で形成され得、電流拡散層として機能することができる。前記第１および第２電極層２４１、２４２は、前記発光構造物２２５の下に配置された第１電極層２４１；および前記第１電極層２４１の下に配置された第２電極層２４２を含むことができる。前記第１電極層２４１は電流を拡散させるようになり、前記第２電極層２４１は入射する光を反射するようになる。
【０１２８】
前記第１および第２電極層２４１、２４２は、互いに異なる物質で形成され得る。前記第１電極層２４１は透光性材質で形成され得、例えば、金属酸化物または金属窒化物で形成され得る。前記第１電極層２４１は、例えば、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ）、ＩＴＯＮ（ＩＴＯ  ｎｉｔｒｉｄｅ）、ＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯＮ（ＩＺＯ  ｎｉｔｒｉｄｅ）、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）の中から選択的に形成され得る。前記第２電極層２４２は、前記第１電極層２４１の下面と接触して反射電極層として機能することができる。前記第２電極層２４２は、金属、例えば、Ａｇ、ＡｕまたはＡｌを含む。前記第２電極層２４２は、前記第１電極層２４１の一部領域が除去された場合、前記発光構造物２２５の下面に部分的に接触することができる。
【０１２９】
他の例として、前記第１および第２電極層２４１、２４２の構造は無指向性反射（ＯＤＲ：Ｏｍｎｉ  Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ  ｌａｙｅｒ）構造で積層され得る。前記無指向性反射構造は、低屈折率を有する第１電極層２４１と、前記第１電極層２４１と接触した高反射材質の金属材質である第２電極層２４２との積層構造で形成され得る。前記電極層２４１、２４２は、例えば、ＩＴＯ／Ａｇの積層構造で形成され得る。このような前記第１電極層２４１と第２電極層２４２との間の界面で全方位反射角を改善させることができる。
【０１３０】
他の例として、前記第２電極層２４２は除去され得、他の材質の反射層で形成され得る。前記反射層は、分散型ブラッグ反射（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  ｂｒａｇｇ  ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ：ＤＢＲ）構造で形成され得、前記分散型ブラッグ反射構造は、それぞれ異なる屈折率を有する二つの誘電体層が交互に配置された構造を含み、例えば、ＳｉＯ２層、Ｓｉ３Ｎ４層、ＴｉＯ２層、Ａｌ２Ｏ３層、およびＭｇＯ層のうち互いに異なるいずれか一つをそれぞれ含むことができる。他の例として、前記電極層２４１、２４２は、分散型ブラッグ反射構造と無指向性反射構造を両方とも含むことができ、この場合９８％以上の光反射率を有する発光チップを提供することができる。前記フリップ方式で搭載された発光チップは、前記第２電極層２４２から反射した光が基板２２１を介して放出することになるので、垂直上方向に大部分の光を放出することができる。前記発光ダイオードの側面に放出された光は実施例による反射部材によって光出射領域に反射することができる。
【０１３１】
前記第３電極層２４３は、前記第２電極層２４２の下に配置され、前記第１および第２電極層２４１、２４２と電気的に絶縁される。前記第３電極層２４３は金属例えば、チタニウム（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）、白金（Ｐｔ）、錫（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）、リン（Ｐ）のうち少なくとも一つを含む。前記第３電極層２４３の下には、第１電極２４５および第２電極２４７が配置される。
【０１３２】
前記絶縁層２３１、２３３は、第１および第２電極層２４１、２４２、第３電極層２４３、第１および第２電極２４５、２４７、発光構造物２２５の層との間の不必要な接触を遮断するようになる。前記絶縁層２３１、２３３は第１および第２絶縁層２３１、２３３を含み、前記第１絶縁層２３１は前記第３電極層２４３と第２電極層２４２との間に配置される。前記第２絶縁層２３３は前記第３電極層２４３と第１、２電極２４５、２４７との間に配置される。
【０１３３】
前記第３電極層２４３は、前記第１導電型半導体層２２２と連結される。前記第３電極層２４３の連結部２４４は、前記第１、２電極層２４１、２４２および発光構造物２２５の下部を通じてビア構造で突出して第１導電型半導体層２２２と接触する。前記連結部２４４は複数に配置され得る。前記第３電極層２４３の連結部２４４の周りには、前記第１絶縁層２３１の一部２３２が発光構造物２２５のリセス２２６に沿って延び、第３電極層２４３と前記第１および第２電極層２４１、２４２、第２導電型半導体層２２４および活性層２２３との間の電気的な連結を遮断する。前記発光構造物２２５の側面には、側面保護のために絶縁層が配置され得、これに限定しない。
【０１３４】
前記第２電極２４７は、前記第２絶縁層２３３の下に配置され、前記第２絶縁層２３３のオープン領域を通じて前記第１および第２電極層２４１、２４２のうち少なくとも一つと接触したり連結される。前記第１電極２４５は、前記第２絶縁層２３３の下に配置され、前記第２絶縁層２３３のオープン領域を通じて前記第３電極層２４３と連結される。これにより、前記第２電極２４７の突起２４８は、第１、２電極層２４１、２４２を通じて第２導電型半導体層２２４に電気的に連結され、第１電極２４５の突起２４６は、第３電極層２４３を通じて第１導電型半導体層２２２に電気的に連結される。
【０１３５】
実施例は、発光ダイオード上に蛍光体層（図示せず）が配置され得、前記蛍光体層は発光ダイオードの上面に配置されたり、上面／側面に配置され得る。前記蛍光体層は、前記発光ダイオードから放出された光の波長変換効率が改善され得る。前記蛍光体層は、赤色蛍光体、緑色蛍光体、青色蛍光体、黄色蛍光体のうち少なくとも一つを含むことができ、これに限定しない。前記蛍光体は、例えば、ＹＡＧ、ＴＡＧ、Ｓｉｌｉｃａｔｅ、Ｎｉｔｒｉｄｅ、Ｏｘｙ−ｎｉｔｒｉｄｅ系物質の中から選択的に形成され得る。
＜発光モジュール＞
【０１３６】
図１３は、図１または、図８の発光素子を有する発光モジュールの例を示した図である。
【０１３７】
図１３を参照すると、実施例による光源モジュール２００は、発光素子１００、前記発光素子１００が配置された回路基板２０１、および前記発光素子１００および前記回路基板２０１を覆う防湿フィルム１７５を含む。
【０１３８】
前記発光素子１００は、リセス１１１を有する胴体１１０、前記リセス１１１に配置された複数の電極１２１、１２３、前記複数の電極１２１、１２３のうち少なくとも一つの上に配置された発光ダイオード１３１、前記リセス１１１上に配置された光学フィルム１６１を含む。
【０１３９】
前記発光ダイオード１３１は、紫外線波長すなわち、１００ｎｍ−４００ｎｍ範囲の紫外線波長を発光することができ、これに限定しない。前記発光ダイオード１３１は、フリップチップ方式で配置されたり、ダイボンディングで配置され得る。前記光学フィルム１６１は、前記紫外線波長によって分子間の結合破壊のような損害がないガラス材質で形成され得る。このような発光素子１００の構成は、前記に開示された実施例の説明を参照することにする。
【０１４０】
前記回路基板２０１は、複数のボンディングパッド２０４、２０５を含み、前記複数のボンディングパッド２０４、２０５は、前記胴体１１０の下面に配置された第１および第２パッド１４１、１４３と電気的に連結され得る。
【０１４１】
前記回路基板２０１は、外部連結端子２０７、２０８を介して信号ケーブル２１１、２１３に連結され得、前記信号ケーブル２１１、２１３は、外部から電源を供給するようになる。
【０１４２】
前記防湿フィルム１７５は、発光素子１００の上面および側面と前記回路基板２０１の上面に配置される。前記防湿フィルム１７５は、前記発光素子１００の光学フィルム１６１の上面、前記胴体１１０の上面および側面に配置される。前記防湿フィルム１７５の延長部７１は、前記胴体１１０の側面から前記回路基板２０１の上面まで延びて配置される。
【０１４３】
前記防湿フィルム１７５は、フッ素樹脂系材料として、前記発光ダイオード１３１から放出された光によって破壊されず、前記光を透過させることができる。このような防湿フィルム１７５は、ＰＣＴＦＥ（Ｐｏｌｙｃｈｌｏｒｏｔｒｉｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ＥＴＦＥ（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ  ＋  Ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ＦＥＰ（Ｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ  ｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ  ｃｏｐｏｌｙ−ｍｅｒ）、ＰＦＡ（Ｐｅｒｆｌｕｏｒｏａｌｋｏｘｙ）のうち少なくとも一つで使用され得る。ここで、紫外線波長での透過率は、ＰＣＴＦＥ、ＥＴＦＥ、ＦＥＰ、ＰＦＡの順に透過率が高くなり、紫外線波長での湿気吸収率を見ると、ＰＣＴＦＥ、ＦＥＰ、ＰＦＡの順に高くなる。実施例は、ＰＣＴＦＥ、ＦＥＰ、ＰＦＡのうち少なくとも一つを使用して防湿層として使用することができる。
【０１４４】
前記防湿フィルム１７５は、回路基板２０１に浸透する水分または湿気だけでなく、前記発光素子１００の側面および上面を通じて浸透する水分または湿気を遮断することができる。前記防湿フィルム１７５の厚さは、０．５μｍ−１０μｍ範囲で形成され得、前記防湿層１７５の厚さが前記の範囲を超過すると、光透過率が著しく低下し、前記範囲の未満であると、耐湿性が低下する。
【０１４５】
他の例として、前記発光素子１００の下面と前記回路基板２０１との間の領域に防湿材料が配置され得る。ここで、前記防湿材料は、前記回路基板２０１のボンディングパッド２０４、２０５の表面にも形成され得る。このような防湿材料は、前記発光素子１００の下面と前記回路基板２０１との間の領域で水分または湿気の浸透を遮断することができる。
【０１４６】
前記防湿フィルム１７５は、前記外部連結端子２０７、２０８と信号ケーブル２１１、２１３のボンディング領域から離隔することができる。他の例として、前記防湿フィルム１７５は、前記外部連結端子２０７、２０８をカバーすることができる。この場合、防湿フィルム１７５は外部連結端子２０７、２０８を通じた水分または湿気浸透を防止することができる。
【０１４７】
他の例として、発光ダイオード１３１の上面およびリセス１１１の底部に防湿層（図示せず）が配置され、前記発光ダイオード１３１を水分または湿気から保護するようになる。
【０１４８】
このような防湿材料は、フッ素を含むことができる。前記フッ素は炭素と化学結合力が強く、紫外線による分子間の結合破壊は発生しない。このような防湿材料は、フッ素樹脂系層と定義することができ、その分子鎖は、螺旋状構造であって、分子鎖の構造が３次元的な螺旋状構造になっており、炭素−炭素結合の周辺をフッ素原子が隙間がないように防いでおり、紫外線および酸素などの侵入による分子鎖の破壊を保護している。
【０１４９】
実施例による発光素子およびこれを備えた光源ユニットは、冷蔵庫の室内機、蒸発器、凝縮水の殺菌装置として使用することができ、また、エアワッシャー（ａｉｒ  ｗａｓｈｅｒ）のような機器内での殺菌装置、浄水器の貯水器の貯水槽および吐出水の殺菌装置、便器内での殺菌装置として使用され得る。このような殺菌装置は、前記に開示された防湿フィルムを選択的に含むことができる。或いは、実施例による発光素子は露光機または硬化器のＵＶランプに適用され得る。
【０１５０】
以上、実施例に説明された特徴、構造、効果などは本発明の少なくとも一つの実施例に含まれ、必ずしも一つの実施例にのみ限定されるものではない。さらに、各実施例において例示された特徴、構造、効果などは、実施例が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合せまたは、変形して実施可能である。したがって、このような組合せと変形に関係する内容は、本発明の範囲に含まれるものと解釈されるべきである。
【産業上利用の可能性】
【０１５１】
本発明の発光素子は、紫外線の中心光度を改善させて、殺菌装置の光源ユニットとして利用され得る。
【０１５２】
本発明の発光素子は、紫外線の中心光度を改善させて、露光機または硬化器のＵＶランプに利用され得る。
【０１５３】
本発明は、多様な紫外線ＬＥＤランプに適用され得る。
【図１】
2019511126.tif 000006
【図２】
2019511126.tif 000007
【図３】
2019511126.tif 000008
【図４】
2019511126.tif 000009
【図５】
2019511126.tif 000010
【図６】
2019511126.tif 000011
【図７】
2019511126.tif 000012
【図８】
2019511126.tif 000013
【図９】
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【図１０】
2019511126.tif 000015
【図１１】
2019511126.tif 000016
【図１２】
2019511126.tif 000017
【図１３】
2019511126.tif 000018
【図１４】
2019511126.tif 000019
【図１５】
2019511126.tif 000020
【図１６】
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【図１７】
2019511126.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】平成30年9月25日(2018.9.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
実施例は、発光素子およびこれを備えた発光モジュールを提供する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）は、ＧａＡｓ系、ＡｌＧａＡｓ系、ＧａＮ系、ＩｎＧａＮ系およびＩｎＧａＡｌＰ系などの化合物半導体材料を利用して発光源を構成することができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
このような発光ダイオードは、パッケージ化されて多様な色を放出する発光素子として利用されており、発光素子は、カラーを表示する点灯表示器、文字表示器および映像表示器などの多様な分野に光源として使用されている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
特に、紫外線発光ダイオード（ＵＶ  ＬＥＤ）の場合、短波長の場合、殺菌、浄化などに使用され、長波長の場合、露光機または硬化器などに使用され得る。このような紫外線発光ダイオードを有する発光素子の光度が低いため、光度改善が要求されている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
実施例による発光素子は、上部が開放されたリセスを有する胴体；前記リセスの底部に配置された複数の電極；および前記複数の電極のうち少なくとも一つの上に配置されて前記複数の電極と電気的に連結された発光ダイオードを含み、前記リセスは傾斜した側面および底部を有し、前記発光ダイオードは前記リセスの底中心部の上に配置され、前記リセスの側面は発光ダイオードの光軸に対して第１角度に傾斜し、前記発光ダイオードと前記リセスの側面の下段との間の最小距離の値と前記第１角度に対するタンジェント値との積が０．２１ないし０．４２の範囲を有する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
前記リセス１１１は、前記胴体１１０の上部領域の一部が開放された領域であり、前記胴体１１０の上面１１２から所定の深さで形成され得る。前記リセス１１１は、トップビュー形状が多角形、円状または楕円状を含むことができる。前記リセス１１１は、角部分１１９が面取り処理された形状、例えば、曲面形状で形成され得る。前記リセス１１１は、複数の側面１１６を含むことができ、前記複数の側面１１６は、前記リセス１１１の底部に対して垂直な軸を基準として傾斜するように配置され得る。前記リセス１１１の側面１１６は、前記胴体の材質が露出したり、金属材質の反射層が配置され得る。前記リセス１１１の側面１１６は、上部は反射層が配置され、下部はセラミック材質の胴体１１０が露出し得る。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６１】
図８ないし図１０を参照すると、発光素子１００は、リセス１１１を有する胴体１１０、前記リセス１１１に配置された複数の電極１２１、１２３、前記複数の電極１２１、１２３のうち少なくとも一つの上に配置された発光ダイオード１３１、前記リセス１１１上に配置された光学フィルム１６１を含む。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部が開放されたリセスを有する胴体；
前記リセスに配置された複数の電極；および
前記リセスに配置され、前記複数の電極と電気的に連結された発光ダイオードを含み、
前記リセスは、傾斜した側面および底部を有し、
前記発光ダイオードは、前記リセスの底中心部の上に配置され、
前記リセスの側面は、発光ダイオードの光軸に対して第１角度に傾斜し、
前記発光ダイオードと前記リセスの側面の下段との間の最小距離の値と前記第１角度に対するタンジェント値の積が０．２１ないし０．４２の範囲を有し、
前記リセスの傾斜した側面は、前記発光ダイオードの側面と対面し、
前記胴体は、セラミック材質を含み、
前記胴体は、前記リセスの上部周りに前記胴体の上部より低い段差構造を有し、
前記発光ダイオードは、紫外線波長の光を発光する発光素子。
【請求項２】
前記リセス上に配置された光学フィルムを含み、
前記光学フィルムの周りは、前記段差構造に配置される、請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記発光ダイオードと前記リセスの側面との間の最小距離は、０．３ｍｍないし１ｍｍの範囲を有し、
前記第１角度は、２０度ないし４０度の範囲を有する、請求項２に記載の発光素子。
【請求項４】
前記発光ダイオードから放出された光の光度は、中心光度が前記中心光度の周辺の±１５度または±３０度の光度より高く、
前記光学フィルムを経た前記発光ダイオードから放出された光の光度は、中心光度と前記中心光度の周辺の±１５度または±３０度の光度の比率が１以上である、請求項２または請求項３に記載の発光素子。
【請求項５】
前記発光ダイオードは、前記複数の電極のうち少なくとも一つの上に配置され、
前記リセスの側面は、上部周りに正反射面を有する第１領域と、下部周りに前記リセスの底部と隣接した乱反射面を有する第２領域とを含み、
前記第１領域は、前記発光ダイオードの上面高さ以上の位置に配置され、
前記第２領域は、前記発光ダイオードの側面と対面するように配置される、請求項２ないし請求項４のうちいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項６】
前記光学フィルムの外側周りを前記段差構造に接着させる接着物質を含み、
前記発光ダイオードは、２８０ｎｍ以下の波長を発光する、請求項５に記載の発光素子。
【請求項７】
前記第１領域の高さは、前記第２領域の高さより高く、
前記第１領域の面積は、前記第２領域の面積より大きく、
前記第１領域の下段地点は、前記発光ダイオードの上面高さと同じであるか、さらに高い高さに位置し、
前記第１領域は、銀（Ａｇ）金属が配置され、
前記第２領域は、前記胴体のセラミック材質が露出する、請求項５または請求項６に記載の発光素子。
【請求項８】
前記発光ダイオードから放出された光の中で前記第１領域の下段地点によって反射した光の第１出射角と前記第１領域の上段地点によって反射した光の第２出射角との差の絶対値は、１７度ないし２４度の範囲を有する、請求項７に記載の発光素子。
【請求項９】
前記第１出射角と前記第２出射角のうちいずれか一つは、２０度以上であり、
前記リセスの側面の第１および第２領域は、垂直な軸を基準として４５度ないし６８度の範囲の傾斜角度を有する、請求項８に記載の発光素子。
【請求項１０】
前記リセスの深さと前記第１領域の高さの比率は、１：０．７ないし１：０．８の範囲を有し、
前記リセスの側面での第１領域と前記第２領域の高さの比率は、２．５：１ないし３．５：１の範囲を有する、請求項８または請求項９に記載の発光素子。
【請求項１１】
前記胴体の下面に複数のパッドおよび前記胴体の内部に複数のビア電極を含み、
前記パッドおよび前記ビア電極は、前記発光ダイオードと電気的に連結される、請求項２ないし請求項１０のうちいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項１２】
前記胴体の厚さは、１ｍｍないし２ｍｍの範囲であり、
前記リセスの深さは、前記発光ダイオードと前記光学フィルムの深さの合計よりさらに大きく配置される、請求項１１に記載の発光素子。
【請求項１３】
前記リセスは、前記段差構造より内側に配置され、
前記リセスの深さは、前記段差構造の深さを除いた深さであり、２ｍｍ±０．３ｍｍまたは１．２ｍｍ±０．２ｍｍである、請求項２ないし請求項１２のうちいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項１４】
前記光学フィルムは、ガラス材質を含む、請求項２ないし請求項１３のうちいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項１５】
前記発光ダイオードの各側面は、前記リセスの側面のうち少なくとも２側面 と同じ間隔に配置され得る、請求項１ないし請求項１４のうちいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項１６】
前記発光ダイオードの各側面は、前記リセスの側面と等間隔に配置され得る、請求項１５に記載の発光素子。
【請求項１７】
前記リセスの側面での前記第１角度は、４０度ないし７０度の範囲である、請求項１ないし請求項１６のうちいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項１８】
前記第１および第２領域は、前記第１角度と同じ角度に傾斜した、請求項１７に記載の発光素子。
【請求項１９】
前記光学フィルムの厚さは、０．１ｍｍないし０．５ｍｍの範囲である、請求項２に記載の発光素子。
【請求項２０】
前記発光ダイオードの中心と前記リセスの側面の下段との間の距離は、２．１ｍｍ以下である、請求項５に記載の発光素子。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2019511126.tif 000023
【手続補正１２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９】
2019511126.tif 000024
【国際調査報告】
2019511126.tif 000025
2019511126.tif 000026
2019511126.tif 000027
2019511126.tif 000028