(57)【要約】【課題】本発明は、効果的な演色指数を得ることができる発光素子、発光素子パッケージ、及び照明システムを提供するためのものである。【解決手段】本発明に従う発光素子は、発光構造物と、上記発光構造物の上にバッファ層と、上記バッファ層の上にフィルタ層と、を含む。【選択図】図１
2011139063.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型半導体層、第２導電型半導体層、及び前記第１導電型半導体層及び前記第２導電型半導体層の間に介された活性層を含む発光構造物と、
前記発光構造物の上にバッファ層と、
前記バッファ層の上にフィルタ層と、を含み、
前記フィルタ層は、
第１屈折率を有する第１誘電体層と、
前記第１屈折率と異なる第２屈折率を有し、前記第１誘電体層の上に形成された第２誘電体層と、を含むことを特徴とする、発光素子。
【請求項２】
前記バッファ層は、空いている空間部を含むことを特徴とする、請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記フィルタ層と前記発光構造物との間に支持層を含むことを特徴とする、請求項２に記載の発光素子。
【請求項４】
前記支持層は、Ｃｕ、Ａｕのうち、いずれか１つ以上であることを特徴とする、請求項３に記載の発光素子。
【請求項５】
前記バッファ層は、空気と前記フィルタ層との間の屈折率を有する物質を含むことを特徴とする、請求項１に記載の発光素子。
【請求項６】
前記バッファ層は、Spin-on-glass、ＭｇＦ２のうち、少なくとも１つを含むことを特徴とする、請求項５に記載の発光素子。
【請求項７】
前記第１誘電体層及び前記第２誘電体層の厚さは、λ／（４ｎ×ｃｏｓθ）（但し、λは反射させようとする長波長光の波長、ｎは誘電体層の屈折率、θは光の基板に対する入射角）であることを特徴とする、請求項１に記載の発光素子。
【請求項８】
前記フィルタ層の上に蛍光体層を含むことを特徴とする、請求項１に記載の発光素子。
【請求項９】
前記発光構造物の下側の外郭に形成された保護部材をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の発光素子。
【請求項１０】
前記発光構造物の上側に１つ以上の電極と、
前記発光構造物の下側に形成された伝導性または非伝導性の基板と、
をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の発光素子。
【請求項１１】
第１導電型半導体層、第２導電型半導体層、及び前記第１導電型半導体層及び前記第２導電型半導体層の間に介された活性層を含む発光構造物と、
前記発光構造物の上にバッファ層と、
前記バッファ層の上にフィルタ層と、
を含むことを特徴とする、発光素子。
【請求項１２】
前記バッファ層は、空気層または空いている空間部を含むことを特徴とする、請求項１１に記載の発光素子。
【請求項１３】
前記バッファ層は、空気と前記フィルタ層との間の屈折率を有する物質を含むことを特徴とする、請求項１１に記載の発光素子。
【請求項１４】
前記バッファ層は、Spin-on-glass、ＭｇＦ２のうち、少なくとも１つを含むことを特徴とする、請求項１１に記載の発光素子。
【請求項１５】
前記バッファ層の上側にパターンを含むことを特徴とする、請求項１１に記載の発光素子。
【請求項１６】
前記フィルタ層は、
第１屈折率を有する第１誘電体層と、
前記第１屈折率と異なる第２屈折率を有し、前記第１誘電体層の上に第２誘電体層と、
を含むことを特徴とする、請求項１１に記載の発光素子。
【請求項１７】
前記第１誘電体層及び前記第２誘電体層の厚さは、λ／（４ｎ×ｃｏｓθ）（但し、λは反射させようとする長波長光の波長、ｎは誘電体層の屈折率、θは光の基板に対する入射角）であることを特徴とする、請求項１６に記載の発光素子。
【請求項１８】
前記フィルタ層の上に蛍光体層を含むことを特徴とする、請求項１１に記載の発光素子。
【請求項１９】
前記発光構造物の上側に１つ以上の電極と、
前記発光構造物の下側に形成された伝導性または非伝導性基板と、
をさらに含むことを特徴とする、請求項１１に記載の発光素子。
【請求項２０】
パッケージ胴体と、
前記パッケージ胴体に設けられた電極層と、
前記電極層に電気的に連結された請求項第１に記載された発光素子を含むことを特徴とする、発光素子パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子、発光素子パッケージ、及び照明システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発光素子（Light Emitting Device）は、電気エネルギーが光エネルギーに変換される特性のｐ−ｎ接合ダイオードを周期律表上でIII族とV族の元素が化合して生成できる。ＬＥＤは化合物半導体の組成比を調節することによって、多様なカラー具現が可能である。
【０００３】
発光素子は、順方向電圧印加時、ｎ層の電子とｐ層の正孔（hole）とが結合して伝導帯（Conduction band）と価電帯（Valance band）のエネルギーギャップに該当するだけのエネルギーを発散するが、このエネルギーは主に熱や光の形態で放出され、光の形態で発散されれば発光素子となるものである。
【０００４】
例えば、窒化物半導体は高い熱的安定性と幅広いバンドギャップエネルギーにより光素子及び高出力電子素子開発分野で大いなる関心を受けている。特に、窒化物半導体を用いた青色（Blue）発光素子、緑色（Green）発光素子、紫外線（ＵＶ）発光素子などは常用化されて広く使われている。
【０００５】
従来技術による白色（White）ＬＥＤモジュールは、Ｒ、Ｇ、Ｂ独立的な光源を組合せる方法と、青色（blue）または紫外線光源と蛍光体を組合せて具現する方法と、がある。
【０００６】
一方、青色ＬＥＤの外郭に黄色（yellow）蛍光体を塗布した既存の蛍光体変換法では、蛍光体で変換された光が自然発光されるため、前方向に光が放出する。この際、発光素子の内部に再進入した光は素子の内部に吸収されて光損失を引き起こして発光効率を低下させる短所がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、効果的な演色指数を得ることができる発光素子、発光素子パッケージ、及び照明システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に従う発光素子は、発光構造物と、上記発光構造物の上にバッファ層と、上記バッファ層の上にフィルタ層と、を含む。
【０００９】
また、本発明に従う発光素子は、第１導電型半導体層、第２導電型半導体層、及び上記第１導電型半導体層及び上記第２導電型半導体層の間に介された活性層を含む発光構造物と、上記発光構造物の上にバッファ層と、上記バッファ層の上にフィルタ層と、上記発光構造物の上側に電極と、上記発光構造物の下側に形成された伝導性または非伝導性の基板と、を含む。
【００１０】
また、本発明に従う発光素子は、第１導電型半導体層、第２導電型半導体層、及び上記第１導電型半導体層及び上記第２導電型半導体層の間に介された活性層を含む発光構造物と、上記発光構造物の上にバッファ層と、上記バッファ層の上にフィルタ層と、を含み、上記フィルタ層は、第１屈折率を有する第１誘電体層と、上記第１屈折率と異なる第２屈折率を有し、上記第１誘電体層の上に形成された第２誘電体層と、を含む。
【００１１】
また、本発明に従う発光素子パッケージは、パッケージ胴体と、上記パッケージ胴体に設けられた電極層と、上記電極層に電気的に連結された上記発光素子と、を含む。
【００１２】
また、本発明に従う照明システムは、基板と、上記基板の上に設けられた発光素子パッケージを含む発光モジュールと、を含み、上記発光素子パッケージは、パッケージ胴体と、上記パッケージ胴体に設けられた電極層と、上記電極層に電気的に連結された上記発光素子と、を含む。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に従う発光素子、発光素子パッケージによれば、発光素子と蛍光体との間に位置した選択的波長フィルタが青色（Blue）可視光線または紫外線のような高いエネルギーを有する光は通過する一方、蛍光体から励起された低いエネルギーを有する光は反射させることによって、効果的な演色指数を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態に従う発光素子の断面図である。
【図２】本発明の実施形態に従う発光素子の特性に対する図表である。
【図３】本発明の実施形態に従う発光素子の特性に対する図表である。
【図４】本発明の実施形態に従う発光素子の特性に対する図表である。
【図５】本発明の実施形態に従う発光素子の特性に対する図表である。
【図６】本発明の第１実施形態に従う発光素子の製造方法の工程図である。
【図７】本発明の第１実施形態に従う発光素子の製造方法の工程図である。
【図８】本発明の第１実施形態に従う発光素子の製造方法の工程図である。
【図９】本発明の第１実施形態に従う発光素子の製造方法の工程図である。
【図１０ａ】本発明の第１実施形態に従う発光素子の製造方法の工程図である。
【図１０ｂ】本発明の第１実施形態に従う発光素子の他の例示図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に従う発光素子の断面図である。
【図１２】本発明の第３実施形態に従う発光素子の断面図である。
【図１３】本発明の第４実施形態に従う発光素子の断面図である。
【図１４】本発明の実施形態に従う発光素子パッケージの断面図である。
【図１５】本発明の実施形態に従う照明ユニットの斜視図である。
【図１６】本発明の実施形態に従うバックライトユニットの分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に従う発光素子、発光素子パッケージ、及び照明システムを添付の図面を参照しつつ説明する。
【００１６】
本発明を説明するに当たって、各層（膜）、領域、パターン、または構造物が、基板、各層（膜）、領域、パッド、またはパターンの“上（on）”に、または“下（under）”に形成されることと記載される場合において、“上（on）”と“下（under）”は、“直接（directly）”または“他の層を介して（indirectly）”形成されることを全て含む。また、各層の上または下に対する基準は、図面を基準として説明する。
【００１７】
（実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に従う発光素子１００の断面図である。
【００１８】
実施形態に従う発光素子は、発光構造物１１０、上記発光構造物１１０の上に形成されたバッファ層１４１、及び上記バッファ層１４１の上にフィルタ層１５０を含むことができる。
【００１９】
第１実施形態で、上記バッファ層１４１は、空気層または空いている空間部を含むことができ、上記フィルタ層１５０と上記発光構造物１１０との間に支持層１３０を含むことができる。
【００２０】
上記フィルタ層１５０は、第１屈折率を有する第１誘電体層１５１、及び上記第１屈折率と異なる第２屈折率を有し、上記第１誘電体層１５１の上に形成された第２誘電体層１５２を含むことができる。
【００２１】
上記第１誘電体層１５１及び上記第２誘電体層１５２の厚さは、λ／（４ｎ×ｃｏｓθ）（但し、λは反射させようとする長波長光の波長、ｎは誘電体層の屈折率、θは光の基板に対する入射角）でありうる。
【００２２】
実施形態は、上記フィルタ層１５０の上に蛍光体層１６０を含むことができるが、これに限定されるのではない。
【００２３】
図２乃至図５は、本発明の実施形態に従う発光素子の特性に対する図表である。
【００２４】
具体的に、図２は本発明の実施形態に従う発光素子の内部から外部への波長に対する透過率を表し、図３は本発明の実施形態に従う発光素子の外部から内部への波長に対する反射率を表す図表である。
【００２５】
実施形態によれば、発光素子と蛍光体層との間に位置した選択的フィルタ層１５０は、屈折率の低い物質と高い物質を積層した構造であって、発光素子の内部から外部に透過される短波長の光はよく通過する一方（図２参照）、蛍光体層から変換された長波長の光を再反射させることによって、発光素子の内部への進入を止める特性を表す（図３参照）。
【００２６】
また、実施形態は、上記選択的フィルタ層と発光素子との間に効率的なバッファ層に空気またはこれと屈折率の類似な物質を挿入することができる。これは、発光素子から出る短波長の光はフィルタを介して外部に抽出され易い一方、蛍光体から変換された長波長の光は高い屈折率から低い屈折率への内部全反射効果を用いて、より効率的に反射率を増加させることができる。
【００２７】
例えば、図４は、本発明の実施形態に従う発光素子における空気層の有／無（有：with air gap、無：w/o air gap）によって発光素子の内部で発生した短波長光の透過率を表す図表である。図４のように空気層がある場合（with air gap）に入射角が３０゜以上の全体的な領域で光の透過率が高まる。
【００２８】
特に、図５は、本発明の実施形態に発光素子における空気層の有／無（有：with air gap、無：w/o air gap）によって発光素子の外部の蛍光体で発生した長波長光の反射率を表す図表であって、空気層がある場合、入射角が４０゜より若干高い領域を除いて、全体領域で長波長の反射率が高まる。
【００２９】
実施形態に従う発光素子によれば、発光素子と蛍光体層との間に位置した選択的フィルタ層が青色（Blue）可視光または紫外線のような高いエネルギーを有する光は通過する一方、蛍光体から励起された低いエネルギーを有する光は反射させることによって、効果的な演色指数を得ることができる。
【００３０】
以下、図６乃至図１０ａを参照して、第１実施形態に従う発光素子の製造方法を説明する。
【００３１】
まず、図６のように、第１導電型半導体層１１２、活性層１１４、及び第２導電型半導体層１１６を含む発光構造物１１０を形成することができる。
【００３２】
上記第１導電型半導体層１１２は、第１導電型ドーパントがドーピングされた３族−５族化合物半導体で具現されることができ、上記第１導電型半導体層１１２がＮ型半導体層の場合、上記第１導電型ドーパントはＮ型ドーパントとして、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｅ、及びＴｅを含むことができるが、これに限定されるのではない。
【００３３】
上記第１導電型半導体層１１２は、ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（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むことができる。
【００３４】
上記第１導電型半導体層１１２は、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＡｌＩｎＧａＡｓ、ＧａＰ、ＡｌＧａＰ、ＩｎＧａＰ、ＡｌＩｎＧａＰ、ＩｎＰのうち、いずれか１つ以上で形成できる。
【００３５】
上記第１導電型半導体層１１２は、化学蒸着方法（ＣＶＤ）、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）、スパッタリング、または水酸化物蒸気相エピタキシー（ＨＶＰＥ）などの方法を使用してＮ型ＧａＮ層を形成することができる。また、上記第１導電型半導体層１１２は、チャンバーにトリメチルガリウムガス（ＴＭＧａ）、アンモニアガス（ＮＨ３）、窒素ガス（Ｎ２）、及びシリコン（Ｓｉ）のようなｎ型ドーパントを含むシランガス（ＳｉＨ４）が注入されて形成できる。
【００３６】
上記活性層１１４は、第１導電型半導体層１１２を通じて注入される電子と以後に形成される第２導電型半導体層１１６を通じて注入される正孔とが互いに会って、活性層（発光層）物質固有のエネルギーバンドによって決定されるエネルギーを有する光を放出する層である。
【００３７】
上記活性層１１４は、単一量子井戸構造、多重量子井戸構造（ＭＱＷ：Multi Quantum Well）、量子線（Quantum-Wire）構造、または量子点（Quantum Dot）構造のうち、少なくともいずれか１つで形成できる。例えば、上記活性層１１４は、トリメチルガリウムガス（ＴＭＧａ）、アンモニアガス（ＮＨ３）、窒素ガス（Ｎ２）、及びトリメチルインジウムガス（ＴＭＩｎ）が注入されて多重量子井戸構造が形成できるが、これに限定されるのではない。
【００３８】
上記活性層１１４の井戸層／障壁層は、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ、ＩｎＧａＮ／ＩｎＧａＮ、ＧａＮ／ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ／ＧａＮ、ＧａＡｓ（ＩｎＧａＡｓ）、／ＡｌＧａＡｓ、ＧａＰ（ＩｎＧａＰ）／ＡｌＧａＰのうち、いずれか１つ以上のペア構造で形成できるが、これに限定されるのではない。上記井戸層は、上記障壁層のバンドギャップより低いバンドギャップを有する物質で形成できる。
【００３９】
上記活性層１１４の上または／及び下には導電型クラッド層が形成できる。上記導電型クラッド層はＡｌＧａＮ系半導体で形成されることができ、上記活性層１１４のバンドギャップよりは高いバンドギャップを有することができる。
【００４０】
上記第２導電型半導体層１１６は、第２導電型ドーパントがドーピングされた３族−５族元素の化合物半導体、例えば、ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（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むことができる。上記第２導電型半導体層１１６は、例えば、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＰなどから選択できる。上記第２導電型半導体層１１６がＰ型半導体層の場合、上記第２導電型ドーパントはＰ型ドーパントとして、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａなどを含むことができる。上記第２導電型半導体層１１６は、単層または多層で形成されることができ、これに対して限定するのではない。
【００４１】
上記第２導電型半導体層１１６は、チャンバーにトリメチルガリウムガス（ＴＭＧａ）、アンモニアガス（ＮＨ３）、窒素ガス（Ｎ２）、及びマグネシウム（Ｍｇ）のようなｐ型ドーパントを含むビセチルサイクロペンタジエニルマグネシウム（ＥｔＣｐ２Ｍｇ）｛Ｍｇ（Ｃ２Ｈ５Ｃ５Ｈ４）２｝が注入されてｐ型ＧａＮ層が形成できるが、これに限定されるのではない。
【００４２】
実施形態で、上記第１導電型半導体層１１２はＮ型半導体層、上記第２導電型半導体層１１６はＰ型半導体層で具現できるが、これに限定されるのではない。また、上記第２導電型半導体層１１６の上には上記第２導電型と反対の極性を有する半導体、例えばｎ型半導体層（図示せず）を形成することができる。これによって、発光構造物１１０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１つの構造で具現できる。
【００４３】
実施形態で、上記発光構造物１１０の上面は、光抽出効率を上げるために所定のパターンを含むことができる。例えば、凹凸または光結晶構造を含むことができる。
【００４４】
実施形態は、上記発光構造物１１０の下に第２電極層１２０を形成することができる。上記第２電極層１２０は、オーミック層１２２、反射層１２４、結合層（図示せず）、第２基板１２６などを含むことができる。上記オーミック層１２２は、正孔注入を効率的にすることができるように、単一金属、金属合金、金属酸化物などを多重で積層して形成できる。上記反射層１２４は、Ａｌ、Ａｇ、またはＡｌやＡｇを含む合金を含む金属層からなることができる。上記結合層は、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）などを用いて形成できる。上記第２基板１２６は、効率的に正孔を注入できるように、電気伝導性に優れる金属、金属合金、または伝導性半導体物質からなることができる。
【００４５】
以後、上記発光構造物１１０の上にバッファ層１４１を形成する。
【００４６】
第１実施形態で、上記バッファ層１４１は空気層で形成できる。実施形態は、フィルタ層１５０により蛍光体層１６０で励起された長波長の光を反射させるが、フィルタ層１５０は複数の誘電体層で形成できる。ところが、フィルタ層１５０の下段が誘電体層で終わる場合、特定の入射角度領域で反射率が減少する現象が発生する。
【００４７】
ここに、実施形態はフィルタ層１５０の最後の層の下に空気または空気と屈折率が類似なバッファ層（１４１または１４２）を形成して、蛍光体層１６０で励起された長波長の光を効率的に反射させることができる。
【００４８】
第１実施形態は、バッファ層１４１で空気層を形成することができ、このために支持層１３０を形成することができる。上記支持層１３０は、Ｃｕ、Ａｕなどの材料で形成することが可能であるが、これに限定されるのではない。
【００４９】
図７は図６の平面図であり、図６は図７のＩ−Ｉ’線による断面図である。
【００５０】
実施形態で、支持層１３０を形成する時、パッドオープンのための領域１３２も一緒に形成することができる。
【００５１】
次に、図８のように上記支持層１３０の間に犠牲層１４５を形成することができる。例えば、上記犠牲層１４５は感光膜物質または絶縁物などでありえるが、これに限定されるのではない。
【００５２】
以後、上記支持層１３０及び犠牲層１４５の上にフィルタ層１５０を形成する。上記フィルタ層１５０は、屈折率が異なる誘電体層を繰り返して積層した複数の誘電体層を含むことができる。
【００５３】
上記複数の誘電体層を含むフィルタ層１５０を形成するステップは、第１屈折率を有する第１誘電体層１５１を形成するステップと、上記第１屈折率と異なる第２屈折率を有する第２誘電体層１５２を上記第１誘電体層１５１の上に形成するステップと、を含むことができる。
【００５４】
上記第１誘電体層１５１の屈折率が上記第２誘電体層１５２の屈折率に比べてより小さいことがあるが、これに限定されるのではない。上記第１誘電体層１５１の屈折率が上記第２誘電体層１５２の屈折率より小さい場合、発光素子１００の内部から外部への透過率を高め、かつ上記発光素子１００の外部で励起された光の反射率を高めることができる。
【００５５】
上記第１誘電体層１５１及び上記第２誘電体層１５２の厚さは、λ／（４ｎ×ｃｏｓθ）（但し、λは光の波長、ｎは各誘電体層の屈折率、θは光の基板に対する入射角）でありえるが、これに限定されるのではない。
【００５６】
また、上記第１誘電体層１５１及び上記第２誘電体層１５２の積層は、複数の周期で形成できる。例えば、黄色（yellow）感光剤により変換された５９０ｎｍ黄色波長に対し、屈折率が１．４６のＳｉＯ２層が第１誘電体層１５１に、屈折率が２．４４のＴｉＯ２層が第２誘電体層１５２にquarter-wave stack（λ／４ｎ）で繰り返して積層すれば、積層数に従って外部励起光の高い反射率を得ることができ、内部発生光の高い透過率を得ることができるが、このような誘電体層の材質及び積層数に限定されるのではない。
【００５７】
次に、図９のように上記犠牲層１４５を除去してバッファ層１４１を形成することができる。例えば、感光膜層の場合には図８で感光膜層に対する露光工程まで進行し、その上面にフィルタ層１５０形成し、感光膜層を露出する一部ホール（図示せず）を形成して、そのホールを通じて感光膜層を除去することができる。または、上記犠牲層１４５が絶縁層の場合、図８のように絶縁層である犠牲層を形成し、上記犠牲層と支持層の上にフィルタ層を形成した後、犠牲層を一部露出するホール（図示せず）を形成し、湿式エッチングなどにより絶縁層を除去することができる。
【００５８】
次に、図１０ａのように、上記フィルタ層１５０の上に蛍光体層１６０を形成するステップを含むことができる。実施形態は、発光構造物１１０の上に蛍光体層１６０を具備できるが、これに限定されるのではない。
【００５９】
上記蛍光体層１６０はホスト物質及び活性物質を含むことができ、例えば、イットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）のホスト物質にセリウム（Ｃｅ）活性物質が、シリゲート系列のホスト物質にユロピウム（Ｅｒ）活性物質が採用できるが、これに限定されるのではない。
【００６０】
実施形態に従う発光素子によれば、発光素子と蛍光体との間に位置した選択的波長フィルタが青色（Blue）可視光または紫外線のような高いエネルギーを有する光は通過する一方、蛍光体から励起された低いエネルギーを有する光は反射させることによって、効果的な演色指数を得ることができる。
【００６１】
図１０ｂは、本発明の第１実施形態に従う発光素子の他の例示図である。
【００６２】
実施形態に従う発光素子は、垂直型発光素子の他に水平型発光素子にも適用できる。例えば、非伝導性基板１０１の上に形成された発光構造物１１０、上記発光構造物１１０の上に形成されたバッファ層１４１、及び上記バッファ層１４１の上にフィルタ層１５０を含むことができる。上記露出された第１導電型半導体層１１２の上には第１電極（図示せず）、上記第２導電型半導体層の上には第２電極（図示せず）が各々形成できる。
【００６３】
図１１は、本発明の第２実施形態に従う発光素子の断面図である。第２実施形態は、上記第１実施形態の技術的な特徴を採用することができ、以下、第２実施形態の特徴を中心として説明する。
【００６４】
第２実施形態は、バッファ層１４２に空気と上記発光構造物１１０との間の屈折率を有する物質を含むことができる。または、上記バッファ層１４２は、空気と類似な屈折率を有する物質を含むことができる。例えば、上記バッファ層１４２は、屈折率が１．３以下であることがあるが、これに限定されるのではない。
【００６５】
上記バッファ層１４２は、Spin-on-glass、ＭｇＦ２のうち、少なくとも１つを含むことができるが、これに限定されるのではない。第２実施形態の場合、別途の支持層を含まないことがある。
【００６６】
図１２は、本発明の第３実施形態に従う発光素子１０３の断面図である。第３実施形態は、上記第１実施形態乃至第３実施形態の技術的な特徴を採用することができる。
【００６７】
第３実施形態に従う発光素子１０３は、バッファ層１４２ｂの上に所定のパターンが形成されることによって、フィルタ層１５０ｂにも上記パターンが転写できる。第３実施形態によれば、上記パターンにより光抽出効率を増大させることができる。上記パターンは、周期性のある光抽出構造または周期性のない光抽出構造などでありえるが、これに限定されるのではない。
【００６８】
図１３は、本発明の第４実施形態に従う発光素子１０４の断面図である。第４実施形態は、上記第１実施形態乃至第３実施形態の技術的な特徴を採用することができる。
【００６９】
第４実施形態に従う発光素子１０４は、第１導電型半導体層１１２と活性層１１４と第２導電型半導体層１１６とを含んで形成された発光構造物１１０、上記発光構造物１１０の上面の一部に形成された第１誘電体層１４１、及び上記第１誘電体層１４１の上に形成されたパッド電極１７０を含むことができる。
【００７０】
実施形態で、誘電体層１４０は、上記第１誘電体層１４１と上記発光構造物１１０の側面に形成された第２誘電体層１４２を含むことができ、上記第１誘電体層１４１と上記第２誘電体層１４２とは連結された形態でありうる。
【００７１】
実施形態は、上記発光構造物１１０の上に第１電極（図示せず）を含むことができ、上記パッド電極１７０と上記第１電極とは電気的に連結された状態でありうる。
【００７２】
上記発光構造物１１０の上面には凹凸（図示せず）が形成されて光抽出効率を上げることができる。
【００７３】
上記発光構造物１１０の下側には第２電極層１２０が形成され、上記第２電極層１２０は、オーミック層１２２、反射層１２４、結合層１２５、及び支持基板１２６などを含むことができる。
【００７４】
上記発光構造物１１０の下側の外郭には保護部材１９０が形成されることができ、上記発光構造物１１０と上記オーミック層１２２との間には電流遮断層（current blocking layer：ＣＢＬ）１３５が形成できる。
【００７５】
上記保護部材１９０は、上記発光構造物１１０と結合層１２５との間の周り領域に形成されることができ、これによって、リング形状、ループ形状、四角フレーム形状などで形成できる。上記保護部材１９０は、一部分が上記発光構造物１１０と垂直方向で重畳できる。
【００７６】
上記保護部材１９０は、上記結合層１２５と活性層１１４との間の側面での距離を増加させて、上記結合層１２５と活性層１１４との間の電気的短絡の発生可能性を減らすことができる。
【００７７】
また、上記保護部材１４０は、チップ分離工程で電気的短絡が発生することを防止することができる。
【００７８】
上記保護部材１４０は、電気絶縁性を有する物質、反射層１２４または結合層１２５より電気伝導性の低い物質、または第２導電型の半導体層１１６とショットキー接触を形成する物質を用いて形成できる。例えば、保護部材１４０は、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＩＺＴＯ、ＩＡＺＯ、ＩＧＺＯ、ＩＧＴＯ、ＡＺＯ、ＡＴＯ、ＺｎＯ、ＳｉＯ２、ＳｉＯｘ、ＳｉＯｘＮｙ、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯｘ、ＴｉＯ２、Ｔｉ、Ａｌ、またはＣｒのうち、少なくとも１つを含むことができる。
【００７９】
図１４は、本発明の実施形態に従う発光素子が設けられた発光素子パッケージを説明する図である。
【００８０】
図１４を参照すると、実施形態に従う発光素子パッケージ２００は、パッケージ胴体部２０５と、上記パッケージ胴体部２０５に設けられた第３電極層２１３及び第４電極層２１４と、上記パッケージ胴体部２０５に設けられて上記第３電極層２１３及び第４電極層２１４と電気的に連結される発光素子１００と、上記発光素子１００を囲むモールディング部材２４０と、が含まれる。
【００８１】
上記パッケージ胴体部２０５は、シリコン材質、合成樹脂材質、または金属材質を含んで形成されることができ、上記発光素子１００の周囲に傾斜面が形成できる。
【００８２】
上記第３電極層２１３及び第４電極層２１４は互いに電気的に分離され、上記発光素子１００に電源を提供する役割をする。また、上記第３電極層２１３及び第４電極層２１４は、上記発光素子１００で発生した光を反射させて光効率を増加させる役割をすることができ、上記発光素子１００で発生した熱を外部に排出させる役割をすることもできる。
【００８３】
上記発光素子１００は、図１、図１１ａ、図１２、及び図１３に例示された垂直型タイプの発光素子が適用できるが、これに限定されるのではない。
【００８４】
上記発光素子１００は、上記パッケージ胴体部２０５の上に設けられるか、上記第３電極層２１３または第４電極層２１４の上に設置できる。
【００８５】
上記発光素子１００は、上記第３電極層２１３及び／または第４電極層２１４とワイヤ方式、フリップチップ方式、またはダイボンディング方式のうち、いずれか１つにより電気的に連結されることもできる。実施形態では、上記発光素子１００が上記第３電極層２１３とワイヤ２３０を介して電気的に連結され、上記第４電極層２１４と直接接触して電気的に連結されたものが例示されている。
【００８６】
上記モールディング部材２４０は、上記発光素子１００を囲んで上記発光素子１００を保護することができる。
【００８７】
実施形態に従う発光素子パッケージは、複数個が基板の上にアレイされ、上記発光素子パッケージから放出される光の経路上に、光学部材である導光板、プリズムシート、拡散シート、蛍光シートなどが配置できる。このような発光素子パッケージ、基板、及び光学部材は、バックライトユニットとして機能するか、照明ユニットとして機能することができ、例えば、照明システムは、バックライトユニット、照明ユニット、指示装置、ランプ、及び街灯を含むことができる。
【００８８】
図１５は、本発明の実施形態に従う照明ユニット１１００の斜視図である。但し、図１５の照明ユニット１１００は照明システムの一例であり、これに対して限定するのではない。
【００８９】
図１５を参照すると、上記照明ユニット１１００は、ケース胴体１１１０、上記ケース胴体１１１０に設けられた発光モジュール部１１３０、及び上記ケース胴体１１１０に設けられ、外部電源から電源の提供を受ける連結端子１１２０を含むことができる。
【００９０】
上記ケース胴体１１１０は、放熱特性の良好な材質で形成されることが好ましく、例えば金属材質または樹脂材質で形成できる。
【００９１】
上記発光モジュール部１１３０は、基板１１３２、及び上記基板１１３２に載置される少なくとも１つの発光素子パッケージ２００を含むことができる。
【００９２】
上記基板１１３２は絶縁体に回路パターンが印刷されたものであることがあり、例えば、一般印刷回路基板（ＰＣＢ：Printed Circuit Board）、メタルコア（Metal Core）ＰＣＢ、軟性（Flexible）ＰＣＢ、セラミックＰＣＢなどを含むことができる。
【００９３】
また、上記基板１１３２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、銀色などで形成できる。
【００９４】
上記基板１１３２の上には上記少なくとも１つの発光素子パッケージ２００が載置できる。上記発光素子パッケージ２００の各々は、少なくとも１つの発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）１００を含むことができる。上記発光ダイオード１００は、赤色、緑色、青色、または白色の有色光を各々発光す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むことができる。
【００９５】
上記発光モジュール部１１３０は、色感及び輝度を得るために、多様な発光素子パッケージ２００の組合を有するように配置できる。例えば、高演色性（ＣＲＩ）を確保するために、白色発光ダイオード、赤色発光ダイオード、及び緑色発光ダイオードを組合せて配置できる。
【００９６】
上記連結端子１１２０は、上記発光モジュール部１１３０と電気的に連結されて電源を供給することができる。図１５の図示によれば、上記連結端子１１２０はソケット方式により外部電源に螺合されるが、これに対して限定するのではない。例えば、上記連結端子１１２０はピン（pin）形態で形成されて外部電源に挿入されるか、配線により外部電源に連結されることもできる。
【００９７】
図１６は、本発明の実施形態に従うバックライトユニット１２００の分解斜視図である。但し、図１６のバックライトユニット１２００は照明システムの一例であり、これに対して限定するのではない。
【００９８】
実施形態に従うバックライトユニット１２００は、導光板１２１０、上記導光板１２１０に光を提供する発光モジュール部１２４０、上記導光板１２１０の下に反射部材１２２０、及び上記導光板１２１０と発光モジュール部１２４０と反射部材１２２０とを収納するボトムカバー１２３０を含むことができるが、これに限定されるのではない。
【００９９】
上記導光板１２１０は、光を拡散させて面光源化させる役割をする。上記導光板１２１０は透明な材質からなり、例えば、ＰＭＭＡ（polymethyl metaacrylate）のようなアクリル樹脂系列、ＰＥＴ（polyethylene terephthlate）、ＰＣ（poly carbonate）、ＣＯＣ（cycloolefin copolymer）、及びＰＥＮ（polyethylene naphthalate）樹脂のうちの１つを含むことができる。
【０１００】
上記発光モジュール部１２４０は、上記導光板１２１０の少なくとも一側面に光を提供し、窮極的には上記バックライトユニットが設けられるディスプレイ装置の光源として作用するようになる。
【０１０１】
上記発光モジュール部１２４０は上記導光板１２１０と接することができるが、これに限定されるのではない。具体的には、上記発光モジュール部１２４０は、基板１２４２、及び上記基板１２４２に載置された多数の発光素子パッケージ２００を含むが、上記基板１２４２が上記導光板１２１０と接することができるが、これに限定されるのではない。
【０１０２】
上記基板１２４２は、回路パターン（図示せず）を含む印刷回路基板（ＰＣＢ：Printed Circuit Board）でありうる。但し、上記基板１２４２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）などを含むこともでき、これに対して限定するのではない。
【０１０３】
そして、上記多数の発光素子パッケージ２００は、上記基板１２４２の上に光が放出される発光面が上記導光板１２１０と所定距離離隔するように載置できる。
【０１０４】
上記導光板１２１０の下には上記反射部材１２２０が形成できる。上記反射部材１２２０は、上記導光板１２１０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によって、上記バックライトユニットの輝度を向上させることができる。上記反射部材１２２０は、例えば、ＰＥＴ、ＰＣ、ＰＶＣレジンなどで形成できるが、これに対して限定するのではない。
【０１０５】
上記ボトムカバー１２３０は、上記導光板１２１０、発光モジュール部１２４０、及び反射部材１２２０などを収納することができる。このために、上記ボトムカバー１２３０は上面が開口されたボックス（box）形状で形成できるが、これに対して限定するのではない。
【０１０６】
上記ボトムカバー１２３０は、金属材質または樹脂材質で形成されることができ、プレス成形または押出成形などの工程を用いて製造できる。
【０１０７】
以上、実施形態に説明された特徴、構造、効果などは、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれ、必ず１つの実施形態のみに限定されるのではない。延いては、各実施形態で例示された特徴、構造、効果などは、実施形態が属する分野の通常の知識を有する者により他の実施形態に対しても組合または変形されて実施可能である。したがって、このような組合と変形に関連した内容は本発明の範囲に含まれることと解釈されるべきである。
【０１０８】
以上、実施形態を中心として説明したが、これは単に例示であり、本発明を限定するのでなく、本発明が属する分野の通常の知識を有する者であれば、本実施形態の本質的な特性から外れない範囲で以上に例示されていない種々の変形及び応用が可能であることが分かる。例えば、実施形態に具体的に表れた各構成要素は変形して実施することができる。そして、このような変形及び応用に関連した差異点は特許請求範囲で規定する本発明の範囲に含まれるものと解釈されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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