(57)【要約】【課題】フリップチップタイプの発光素子の発光効率を向上させながら、発光素子パッケージに実装したときの安定性及び信頼性が確保される発光素子を提供すること。【解決手段】支持部材と、支持部材上に配置された第１の半導体層、第２の半導体層、及び第１の半導体層と第２の半導体層との間に介在する活性層を有する発光構造物と、第１の半導体層の第１の領域が露出し、第１の領域の第１の半導体層上に配置された第１の電極と、第２の半導体層上に配置された第２の電極と、少なくとも第１の電極と発光構造物との間に配置された絶縁層とを備え、第１の半導体層と第２の半導体層は互いに異なる導電性半導体層であって、活性層は、少なくとも一対の井戸層及び障壁層を有し、井戸層は障壁層より小さいバンドギャップを有し、第１の電極は、上面の面積が第２の半導体層の面積に対比して４０％〜９９％の面積を有する発光素子を構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持部材と、
前記支持部材上に配置された第１の半導体層、第２の半導体層、及び前記第１の半導体層と前記第２の半導体層との間に介在する活性層を有する発光構造物と、
前記第１の半導体層の第１の領域が露出し、前記第１の領域の第１の半導体層上に配置される第１の電極と、
前記第２の半導体層上に配置された第２の電極と、
少なくとも前記第１の電極と前記発光構造物との間に配置された絶縁層と
を備え、
前記第１の半導体層と前記第２の半導体層は互いに異なる導電性半導体層であって、
前記活性層は、少なくとも一対の井戸層及び障壁層を有し、前記井戸層は前記障壁層より小さいバンドギャップを有し、
前記第１の電極は、上面の面積が前記第２の半導体層の面積に対比して４０％〜９９％の面積を有する発光素子。
【請求項２】
前記第１の電極は、
前記第１の半導体層上に連結され、少なくとも前記第２の半導体層の高さにまで配置された下部電極と、
前記下部電極の一端に連結され、前記発光構造物の内側に突出して前記第２の半導体層と一部領域が垂直的に重畳し、前記第２の半導体層の上面と離隔する上部電極と
を有し、
前記下部電極は、上側から眺めた面積が前記上部電極の面積に対比して１０％〜５０％である、請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記第１の電極は上面と下面の面積が互いに異なる、請求項１又は２に記載の発光素子。
【請求項４】
前記第２の電極は、前記第２の半導体層の面積に対比して４０％〜９９％の面積を有する、請求項１〜３のうちのいずれかに記載の発光素子。
【請求項５】
前記第１の領域の面積は、前記第２の半導体層の面積に対比して４１％〜１００％である、請求項１〜３のうちのいずれかに記載の発光素子。
【請求項６】
前記第１の電極又は第２の電極は、上側から眺めた形状が四角形、多角形又は円形である、請求項１〜３のうちのいずれかに記載の発光素子。
【請求項７】
前記第１の電極と第２の電極の上面は同一線上に位置する、請求項１〜３のうちのいずれかに記載の発光素子。
【請求項８】
前記下部電極は前記発光構造物の側面に隣接して配置されている、請求項２に記載の発光素子。
【請求項９】
前記絶縁層は、少なくとも前記下部電極と前記第２の半導体層及び活性層の側面との間から前記上部電極と前記第２の半導体層との間にまで配置されている、請求項２に記載の発光素子。
【請求項１０】
前記絶縁層の上面は、前記第１の電極及び第２の電極の上面と同一線上にまで配置されている、請求項１又は２に記載の発光素子。
【請求項１１】
前記第１の電極及び第２の電極の上面は前記絶縁層の上面より高く配置され、前記絶縁層上にスペーサーを有する、請求項１又は２に記載の発光素子。
【請求項１２】
前記第２の半導体層と前記第２の電極との間に配置された透光性電極層を備える、請求項１〜１１のうちのいずれかに記載の発光素子。
【請求項１３】
前記透光性電極層と前記第２の電極との間に反射層を備え、
前記第２の電極は反射層の開口部を通して前記透光性電極層と連結されている、請求項１２に記載の発光素子。
【請求項１４】
前記反射層は、前記第２の半導体層の上面から前記第２の半導体層の側面及び前記活性層の側面に沿って前記第１の半導体層の上面にまで配置されている、請求項１３に記載の発光素子。
【請求項１５】
前記反射層は、少なくとも第１の屈折率を有する第１の層と、前記第１の屈折率と異なる第２の屈折率を有する第２の層とを備える、請求項１３に記載の発光素子。
【請求項１６】
前記反射層の第１の層及び第２の層は交互に繰り返して積層されている、請求項１５に記載の発光素子。
【請求項１７】
前記支持部材に形成されて下側に開放され、封止材で密封された少なくとも一つのキャビティを有し、
前記封止材は蛍光体を含む、請求項１〜１６のうちのいずれかに記載の発光素子。
【請求項１８】
前記キャビティは、複数配置され、互いに隣接した各キャビティ間の距離はキャビティの長さより小さい、請求項１７に記載の発光素子。
【請求項１９】
前記キャビティは、上側から眺めた形状が四角形、多角形又は円形である、請求項１７に記載の発光素子。
【請求項２０】
前記キャビティは、前記第１の半導体層の下部面に隣接するほど長さが増加する、請求項１７に記載の発光素子。
【請求項２１】
前記キャビティの側面は階段状である、請求項１７に記載の発光素子。
【請求項２２】
前記キャビティの深さは、前記支持部材の厚さに対比して０.３倍〜０.７倍である、請求項１７に記載の発光素子。
【請求項２３】
前記キャビティの長さは、前記支持部材の長さに対比して０.８倍〜０.９５倍である、請求項１７に記載の発光素子。
【請求項２４】
前記キャビティの幅は、前記支持部材の幅に対比して０.８倍〜０.９５倍である、請求項１７に記載の発光素子。
【請求項２５】
前記キャビティ又は前記支持部材の下面には凹凸パターンが形成されている、請求項１７に記載の発光素子。
【請求項２６】
前記支持部材はＡｌ２Ｏ３、ＳｉＣ又はＧａＮを含む、請求項１７に記載の発光素子。
【請求項２７】
前記封止材は、発光素子から放出される光を拡散させる光拡散材をさらに含む、請求項１７に記載の発光素子。
【請求項２８】
前記光拡散材は、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化バリウム（ＢａＯ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）及びＹ２Ｏ３のうちの少なくとも一つを含む、請求項２７に記載の発光素子。
【請求項２９】
前記蛍光体は赤色、青色、黄色蛍光体のうちの少なくともいずれか一つを含む、請求項１７に記載の発光素子。
【請求項３０】
前記封止材は、前記キャビティの底に積層された第１の封止材と、前記第１の封止材の下部に積層された第２の封止材とを有し、
前記第１の封止材は、発光素子から放出される光を拡散させる光拡散材を含む、請求項１７に記載の発光素子。
【請求項３１】
前記封止材は下部面の中心部が凹状又は凸状である、請求項１７に記載の発光素子。
【請求項３２】
前記発光素子は、発光素子の厚さに対比して６倍〜１２倍の長さを有する、請求項１７に記載の発光素子。
【請求項３３】
発光素子を含む発光素子パッケージにおいて、
前記発光素子は、
支持部材と、
前記支持部材上に配置された第１の半導体層、第２の半導体層、及び前記第１の半導体層と前記第２の半導体層との間に介在する活性層を有する発光構造物と、
前記第１の半導体層の第１の領域が露出し、前記第１の領域の第１の半導体層上に配置された第１の電極と、
前記第２の半導体層上に配置された第２の電極と、
少なくとも前記第１の電極と前記発光構造物との間に配置された絶縁層と
を備え、
前記第１の半導体層と前記第２の半導体層は、互いに異なる導電性半導体層であって、前記活性層は、少なくとも一対の井戸層及び障壁層を有し、前記井戸層は前記障壁層より小さいバンドギャップを有し、
前記第１の電極は、上面の面積が前記第２の半導体層の面積に対比して４０％〜９９％である発光素子パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施例は、フリップチップタイプの発光素子の発光効率を向上させながら、発光素子パッケージに実装したときの安定性及び信頼性が確保される発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光素子の代表的な例として、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ；発光ダイオード）は、化合物半導体の特性を用いて電気信号を赤外線、可視光線又は光の形態に変換させる素子であって、家庭用家電製品、リモートコントローラー、電光板、表示器、各種自動化機器などに使用されており、ＬＥＤの使用領域は漸次広くなりつつある。
【０００３】
通常、小型化されたＬＥＤは、ＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｂｏａｒｄ）基板に直接装着するために表面実装素子型に作製されており、これによって、表示素子として使用されているＬＥＤランプも表面実装素子型に開発されている。このような表面実装素子は、既存の単純な点灯ランプに取って代わるものであって、これは、多様なカラーを出す点灯表示器、文字表示器及び映像表示器などに使用される。
【０００４】
このようにＬＥＤの使用領域が広くなるとともに、生活に使用される電灯、救助信号用電灯などに要求される輝度が高くなるので、ＬＥＤの発光輝度を増加させることが重要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の実施例は、フリップチップタイプの発光素子の発光効率を向上させながら、発光素子パッケージに実装したときの安定性及び信頼性が確保される発光素子を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施例に係る発光素子は、支持部材と、前記支持部材上に配置された第１の半導体層、第２の半導体層、及び前記第１の半導体層と前記第２の半導体層との間に介在した活性層を有する発光構造物と、前記第１の半導体層の第１の領域が露出し、前記第１の領域の第１の半導体層上に配置された第１の電極と、前記第２の半導体層上に配置された第２の電極と、少なくとも前記第１の電極と前記発光構造物との間に配置された絶縁層とを備え、前記第１の半導体層と前記第２の半導体層は互いに異なる導電性半導体層であって、前記活性層は少なくとも一対の井戸層及び障壁層を有し、前記井戸層は前記障壁層より小さいバンドギャップを有し、前記第１の電極は、上面の面積が前記第２の半導体層の面積に対比して４０％〜９９％であり得る。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の実施例は、フリップチップタイプの発光素子の発光効率を向上させながら、発光素子パッケージに実装したときの安定性及び信頼性が確保される発光素子に関する。
【０００８】
発光素子をフリップチップタイプで実装するときに別途のバンプを必要としないので、これによって費用及び生産時間が減少することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施例に係る発光素子を示した平面図である。
【図２】図１に示した発光素子のＡ―Ａ'線断面図である。
【図３】他の実施例に係る発光素子を示した断面図である。
【図４】従来の発光素子がパッケージ基板にフリップチップボンディングされた形態を示した図である。
【図５】本発明の一実施例に係る発光素子がパッケージ基板にフリップチップボンディングされた形態を示した図である。
【図６】更に他の実施例に係る発光素子を示した断面図である。
【図７】更に他の実施例に係る発光素子を示した断面図である。
【図８】更に他の実施例に係る発光素子を示した断面図である。
【図９】更に他の実施例に係る発光素子を示した断面図である。
【図１０】更に他の実施例に係る発光素子を示した断面図である。
【図１１】本発明の一実施例に係る発光素子がパッケージ基板にフリップチップボンディングされた形態での光の放出を説明する図である。
【図１２】更に他の実施例に係る発光素子を示した底面図である。
【図１３】図１２の発光素子の断面図である。
【図１４】更に他の実施例に係る発光素子を示した断面図である。
【図１５】更に他の実施例に係る発光素子を示した断面図である。
【図１６】更に他の実施例に係る発光素子を示した断面図である。
【図１７】更に他の実施例に係る発光素子を示した断面図である。
【図１８】更に他の実施例に係る発光素子を示した断面図である。
【図１９】更に他の実施例に係る発光素子を示した断面図である。
【図２０】更に他の実施例に係る発光素子を示した断面図である。
【図２１】更に他の実施例に係る発光素子を示した断面図である。
【図２２】本発明の一実施例に係る発光素子を備える発光素子パッケージの断面図である。
【図２３】本発明の一実施例に係る発光素子パッケージを備える照明装置を示した斜視図である。
【図２４】図２３に示した照明装置のＣ―Ｃ'線断面図である。
【図２５】本発明の一実施例に係る発光素子を含む液晶表示装置の分解斜視図である。
【図２６】本発明の一実施例に係る発光素子を含む液晶表示装置の分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施例の利点、特徴及びそれらを達成する方法は、添付の図面と共に詳細に説明する各実施例を参照すれば明確になるだろう。しかし、実施例は、以下で開示する各実施例に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で具現することができる。ただし、本発明の実施例は、発明の開示を完全にし、発明の属する技術分野で通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものであって、実施例は、請求項の範疇によって定義されるものに過ぎない。明細書全体にわたって同一の参照符号は同一の構成要素を称する。
【００１１】
空間的に相対的な用語である「下（ｂｅｌｏｗ）」、「下（ｂｅｎｅａｔｈ）」、「下部（ｌｏｗｅｒ）」、「上（ａｂｏｖｅ）」、「上部（ｕｐｐｅｒ）」などは、図面に示したように、一つの素子又は構成要素と他の素子又は構成要素との相関関係を容易に記述するために使用することができる。空間的に相対的な用語は、図面に示している方向に加えて、使用時又は動作時における素子の互いに異なる方向を含む用語と理解しなければならない。例えば、図面に示している素子を裏返す場合、他の素子の「下（ｂｅｌｏｗ）」又は「下（ｂｅｎｅａｔｈ）」と記述された素子は他の素子の「上（ａｂｏｖｅ）」に置くことができる。したがって、例示的な用語である「下」は、下と上の両方向を含むことができる。素子は、他の方向にも配向可能であり、これによって、空間的に相対的な各用語は配向によって解釈することができる。
【００１２】
本明細書で使用された用語は、各実施例を説明するためのものであって、実施例を制限するためのものではない。本明細書において、単数型は、文句で特別に言及しない限り複数型も含む。明細書で使用される「含む」、「備える」（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）において、言及された構成要素、段階、動作及び／又は素子は、一つ以上の他の構成要素、段階、動作及び／又は素子の存在又は追加を排除しない。
【００１３】
他の定義がない場合、本明細書で使用される全ての用語（技術及び科学的用語を含む。）は、発明の属する技術分野で通常の知識を有する者に共通的に理解され得る意味として使用可能であろう。また、一般的に使用される事前に定義されている各用語は、明らかに特別に定義されていない限り、理想的に又は過度に解釈しない。
【００１４】
図面において、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したり、省略したり、又は概略的に図示した。また、各構成要素の大きさと面積は、実際の大きさや面積を全的に反映するものではない。
【００１５】
また、本発明の実施例で発光素子の構造を説明する過程で言及する角度と方向は、図面に記載したものを基準とする。明細書の発光素子をなす構造についての説明において、角度に対する基準点と位置関係を明確に言及していない場合、関連した図面を参照することにする。
【００１６】
図１は、本発明の一実施例に係る発光素子を示した平面図で、図２は、図１に示した発光素子のＡ―Ａ'線断面図である。
【００１７】
図１及び図２を参照すると、発光素子１００は、支持部材１１０と、支持部材１１０上に配置された発光構造物とを備え、発光構造物は、第１の半導体層１２０、第２の半導体層１４０、及び第１の半導体層１２０と第２の半導体層１４０との間に介在する活性層１３０を有することができる。
【００１８】
支持部材１１０は、光透過的性質を有する材質、例えば、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、ＧａＮ、ＺｎＯ、ＡｌＯのうちいずれか一つを含んで形成できるが、これに限定されることはない。また、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）支持部材に比べて熱伝導性の大きいＳｉＣ支持部材であってもよい。ただし、支持部材１１０の屈折率は、光抽出効率のために第１の半導体層１２０の屈折率より小さいことが望ましい。
【００１９】
一方、支持部材１１０の下部には、光抽出効率を向上させる表面凹凸パターン１１２を形成することができる。
【００２０】
表面凹凸パターン１１２は、発光構造物が形成される面の反対面に形成されるが、その形成方法としては、エッチング方法、望ましくは、乾式エッチング、湿式エッチングなどの方法を使用できるが、これに限定されることはない。すなわち、表面凹凸構造は、発光される光の全反射を防止し、光抽出効率を増加させる。
【００２１】
一方、支持部材１１０上には、支持部材１１０と第１の半導体層１２０との間の格子不整合を緩和し、半導体層を容易に成長させるためのバッファー層（図示せず）を位置させることができる。バッファー層（図示せず）は、低温雰囲気で形成することができ、半導体層と支持部材との格子定数の差を緩和できる物質、例えば、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＡｌＩｎＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、及びＩｎＡｌＧａＮなどの材質から選択された物資からなり得るが、これに限定されることはない。
【００２２】
バッファー層（図示せず）上には、第１の半導体層１２０、活性層１３０及び第２の半導体層１４０を含む発光構造物を形成することができる。
【００２３】
バッファー層（図示せず）上には第１の半導体層１２０を位置させることができる。第１の半導体層１２０は、ｎ型半導体層に具現することができ、活性層１３０に電子を提供することができる。第１の半導体層１２０は、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材料、例えば、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮなどから選択された半導体材料で形成することができ、第１の半導体層１２０にはＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎなどのｎ型ドーパントをドーピングすることができる。
【００２４】
また、第１の半導体層１２０の下には非ドープの半導体層（図示せず）をさらに含むことができるが、これに限定されることはない。非ドープの半導体層は、第１の半導体層１２０の結晶性向上のために形成される層であって、これにはｎ型ドーパントがドーピングされないので、第１の半導体層１２０に比べて低い電気伝導性を有することを除いては、第１の半導体層１２０と同一であり得る。
【００２５】
前記第１の半導体層１２０上には活性層１３０を形成することができる。活性層１３０は、３族―５族元素の化合物半導体材料を用いて単一又は多重量子井戸構造、量子線（Ｑｕａｎｔｕｍ―Ｗｉｒｅ）構造、又は量子点（Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｄｏｔ）構造などで形成することができる。
【００２６】
活性層１３０が量子井戸構造で形成された場合、活性層１３０は、例えば、ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式を有する井戸層と、ＩｎａＡｌｂＧａ１−ａ−ｂＮ（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１、０≦ａ＋ｂ≦１）の組成式を有する障壁層とを含む単一又は多重量子井戸構造を有することができる。井戸層は、障壁層のバンドギャップより小さいバンドギャップを有する物質で形成することができる。
【００２７】
活性層１３０の上又は／及び下には導電性クラッド層（図示せず）を形成することができる。導電性クラッド層（図示せず）は、ＡｌＧａＮ系半導体で形成することができ、前記活性層１３０のバンドギャップより大きいバンドギャップを有することができる。
【００２８】
第２の半導体層１４０は、活性層１３０に正孔を注入するようにｐ型半導体層に具現することができる。第２の半導体層１４０は、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材料、例えば、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮなどから選択された半導体材料で形成することができ、第２の半導体層１４０にはＭｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａなどのｐ型ドーパントをドーピングすることができる。
【００２９】
一方、活性層１３０と第２の半導体層１４０との間に中問層（図示せず）を形成することができ、中問層は、高電流の印加時、第１の半導体層１２０から活性層１３０に注入される電子が活性層１３０で再結合されずに第２の半導体層１４０に流れる現象を防止する電子遮断層であり得る。中問層は、活性層１３０より相対的に大きいバンドギャップを有することによって、第１の半導体層１２０から注入された電子が活性層１３０で再結合されずに第２の半導体層１４０に注入される現象を防止することができる。これによって、活性層１３０での電子と正孔の再結合確率を高め、漏れ電流を防止することができる。
【００３０】
一方、上述した中問層は、活性層１３０に含まれた障壁層のバンドギャップより大きいバンドギャップを有することができ、ｐ型ＡｌＧａＮなどのＡｌを含む半導体層で形成できるが、これに限定されることはない。
【００３１】
上述した第１の半導体層１２０、活性層１３０及び第２の半導体層１４０は、例えば、有機金属化学蒸着法（ＭＯＣＶＤ；Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、化学蒸着法（ＣＶＤ；Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、プラズマ化学蒸着法（ＰＥＣＶＤ；Ｐｌａｓｍａ―Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、分子線成長法（ＭＢＥ；Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｅａｍ  Ｅｐｉｔａｘｙ）、水素化物気相成長法（ＨＶＰＥ；Ｈｙｄｒｉｄｅ  Ｖａｐｏｒ  Ｐｈａｓｅ  Ｅｐｉｔａｘｙ）、スパッタリングなどの方法を用いて形成できるが、これに限定されることはない。
【００３２】
また、第１の半導体層１２０及び第２の半導体層１４０内の導電型ドーパントのドーピング濃度は、均一又は不均一にすることができる。すなわち、複数の半導体層は、多様なドーピング濃度分布を有するように形成できるが、これに限定されることはない。
【００３３】
また、第１の半導体層１２０をｐ型半導体層に具現し、第２の半導体層１４０をｎ型半導体層に具現することができ、第２の半導体層１４０上にはｎ型又はｐ型半導体層を含む第３の半導体層（図示せず）を形成することもできる。これによって、発光素子１００は、ｎｐ、ｐｎ、ｎｐｎ、ｐｎｐ接合構造のうち少なくともいずれか一つを有することができる。
【００３４】
また、第２の半導体層１４０上には透光性電極層１５０を配置することができ、このとき、第２の電極１８０は、前記第２の半導体層１４０と連結したり、透光性電極層１５０と連結して形成できるが、これに限定されることはない。
【００３５】
透光性電極層１５０は、ＩＴＯ、ＩＺＯ（Ｉｎ―ＺｎＯ）、ＧＺＯ（Ｇａ―ＺｎＯ）、ＡＺＯ（Ａｌ―ＺｎＯ）、ＡＧＺＯ（Ａｌ―Ｇａ  ＺｎＯ）、ＩＧＺＯ（Ｉｎ―Ｇａ  ＺｎＯ）、ＩｒＯｘ、ＲｕＯｘ、ＲｕＯｘ／ＩＴＯ、Ｎｉ／ＩｒＯｘ／Ａｕ及びＮｉ／ＩｒＯｘ／Ａｕ／ＩＴＯのうち少なくとも一つを含んで形成することができ、第２の半導体層１４０の外側一面の全体に形成することによって、電流集中現象を防止することができる。
【００３６】
また、発光素子１００は、第１の半導体層１２０の上面一部が第１の領域Ｂを有して露出し、第１の領域Ｂの第１の半導体層１２０上に配置される第１の電極１７０と、第２の半導体層１４０上に配置される第２の電極１８０とを含むことができる。そして、少なくとも発光構造物と第１の電極１７０との間には絶縁層１６８を配置することができる。第１の半導体層１２０の上面一部は第１の領域Ｂを有して露出し、第１の電極１７０は、第１の領域Ｂの第１の半導体層１２０上に配置することができる。再び説明すると、少なくとも第２の半導体層１４０と活性層１３０の一部が除去され、第１の半導体層１２０が第１の領域Ｂを有して露出し、その上に第１の電極１７０を配置する。
【００３７】
第１の電極１７０は、第２の半導体層１４０の側面及び活性層１３０の側面と第１の距離だけ離隔するように配置することができる。また、第１の電極１７０の上面と下面の面積は異なることもある。
【００３８】
そして、第１の電極１７０は、上側から眺めた上面の面積が第２の半導体層１４０の面積に対比して４０％〜９９％の面積を有することができる。ここで、面積とは、発光素子１００を上側から眺めるときに見える面を基準とする。これは、以下でも同様である。第１の電極１７０の面積が第２の半導体層１４０の面積に対比して４０％より小さいと、発光素子１００がフリップチップタイプで発光素子パッケージに実装される場合に電極の面積が小さいのでバンプが必要であり、固定力が弱いので発光素子パッケージの信頼性及び安定性において問題がある。また、第１の電極１７０の面積が第２の半導体層１４０の面積に対比して９９％より大きいと、第１の電極１７０を配置するために発光素子１００の第２の半導体層１４０及び活性層１３０を非常に多く除去するので、発光効率が低下するという問題がある。したがって、上述したように第１の電極１７０が形成されると、適正な光効率を有するとともに、フリップチップタイプで実装するときの安定性を有するという効果がある。
【００３９】
一方、第１の電極１７０及び第２の電極１８０は、伝導性物質、例えば、Ｉｎ、Ｃｏ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｗ、Ｔｉ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｕ、及びＷＴｉから選択された金属又はこれらの合金を含むことができ、単層又は多層に形成できるが、これに限定されることはない。
【００４０】
第１の距離は、ショートを防止するとともに、絶縁層が挿入され得る適当な距離であり得るが、これに限定されることはない。
【００４１】
第１の領域Ｂの面積は、第２の半導体層１４０の面積に対比して４１％〜１００％であり得る。再び説明すると、上側から眺めたことを基準として、第１の領域Ｂは、第１の電極１７０を内部に配置できるように第１の電極１７０より大きい面積を有することができるが、これに限定されることはない。
【００４２】
第２の電極１８０は、第２の半導体層１４０に対比して非常に大きい面積を有すると、発光素子の光抽出効率が低下し、第２の半導体層１４０に対比して非常に小さい面積を有すると、発光素子１００を発光素子パッケージにフリップチップタイプで実装するときに信頼性の問題が生じるので、第２の半導体層１４０の面積に対比して４０％〜９９％の面積を有することができるが、これに限定されることはない。
【００４３】
第１の電極１７０又は第２の電極１８０は、上側から眺めた形状が四角形、多角形又は円形であり得るが、これに限定されることはない。
【００４４】
このとき、第１の領域Ｂは、上側から眺めた形状が四角形、多角形又は円形であり得るが、これに限定されることはない。
【００４５】
第１の領域Ｂと第１の電極１７０は、上側から眺めた形状が同一であることが望ましいが、互いに異なる形状を有することもある。
【００４６】
第１の電極１７０と第２の電極１８０の上面は同一線上に位置することができる。このような構成は、発光素子１００をフリップチップタイプで発光素子パッケージに実装するときにバンプを必要としないので、バンプの費用が節減され、各電極の高さが同一であるので、実装の信頼性を向上させることができる。
【００４７】
少なくとも発光構造物と第１の電極１７０との間には絶縁層１６８を配置できるが、絶縁層１６８は、少なくとも第１の電極１７０と第２の半導体層１４０及び活性層１３０の側面との間に配置することができる。これは、第１の電極１７０と第２の半導体層１４０の電気的ショートを防止するためである。そして、絶縁層１６８は、非伝導性の有機物質又は無機物質を含み、例えば、ウレタン、ポリエステル又はアクリルで形成することができ、単層及び多層構造にも形成することができる。ただし、これに限定されないことは当然である。
【００４８】
また、ショートをより一層防止するために、絶縁層１６８は、第１の電極１７０と第２の半導体層１４０及び活性層１３０の側面との間から第１の電極１７０及び第２の電極１８０の上面と同一線上にまで配置することができる。
【００４９】
絶縁層１６８によって発光素子１００のショートを防止し、フリップチップタイプで実装するときの信頼性も向上させることができる。すなわち、実施例によると、従来のフリップチップタイプの発光素子を実装するとき、電極の高さ差を調整するために使用するバンプを省略できるので、実装時における作業の便宜性が向上し、作業時間を短縮させることができる。
【００５０】
図３は、他の実施例に係る発光素子を示した断面図である。
【００５１】
図３を参照すると、実施例の発光素子２００は、支持部材２１０と、支持部材２１０上に配置された発光構造物とを備え、発光構造物は、第１の半導体層２２０、第２の半導体層２４０、及び第１の半導体層２２０と第２の半導体層２４０との間に介在する活性層２３０を有することができる。以下では、図１及び図２を参照して説明した構成要素と同一の構成要素についての説明は省略する。
【００５２】
また、第２の半導体層２４０上には透光性電極層２５０を配置することができ、このとき、第２の電極２８０は、前記第２の半導体層２４０と連結したり、透光性電極層２５０と連結して形成できるが、これに限定されることはない。
【００５３】
また、発光素子２００は、第１の半導体層２２０の上面一部が第１の領域Ｂを有して露出し、第１の領域Ｂの第１の半導体層２２０上に配置される第１の電極２７０と、第２の半導体層２４０上に配置される第２の電極２８０とを含むことができる。
【００５４】
第１の電極２７０は、第２の半導体層２４０の側面及び活性層２３０の側面と第１の距離だけ離隔するように配置することができる。
【００５５】
ここで、第１の電極２７０は、第１の半導体層２２０上に連結された下部電極２７２と、下部電極２７２の一端に連結されて第１の電極２７０の上面を構成する上部電極２７４とを有することができる。
【００５６】
下部電極２７２は、少なくとも第２の半導体層２４０の高さにまで配置することができる。下部電極２７２の材質としては、上述した第２の電極２８０と同一の材質を使用することができる。
【００５７】
上部電極２７４は、下部電極２７２の一端に連結されて発光構造物の内側に突出し、第２の半導体層２４０と一部の領域が垂直的に重畳し、第２の半導体層２４０の上面と離隔するように配置することができる。再び説明すると、第１の電極２７０は断面「Ｌ」字状を有することができる。すなわち、上部電極２７４の上面は、発光素子パッケージなどに実装するときの実装面になり、下部電極２７２は、第１の半導体層２２０と上部電極２７４を連結する役割をする。
【００５８】
このとき、下部電極２７２の面積が上部電極２７４の面積に対比して１０％より小さいと、第１の半導体層２２０への電気供給に問題が生じ、下部電極２７２の面積が上部電極２７４の面積に対比して５０％より大きいと、下部電極２７２に対応して第１の領域Ｂをエッチングするので、発光素子の発光効率が低下するという問題がある。したがって、下部電極２７２は、上側から眺めた面積が上部電極２７４の面積に対比して１０％〜５０％であり得る。
【００５９】
ここで、第１の電極２７０を上側から眺めた上面の面積は、上側から眺めた上部電極２７４の面積を意味する。第１の電極２７０を上側から眺めた上面の面積は、第２の半導体層２４０の面積に対比して４０％〜９９％であり得る。
【００６０】
このように、下部電極２７２の面積を上部電極２７４より小さく構成し、上部電極２７４の面積を広く形成することによって、発光素子２００の第２の半導体層２４０及び活性層２３０の除去領域が少なくなり、これによって発光効率の減少を最小化することができ、フリップチップタイプで実装するときの安定性を有するという効果がある。
【００６１】
図４は、従来の発光素子がパッケージ基板にフリップチップボンディングされた形態を示した図で、図５は、実施例に係る発光素子がパッケージ基板にフリップチップボンディングされた形態を示した図である。
【００６２】
図４は、従来のパッケージ基板１３９０上にフリップチップボンディングされた発光素子１０００を示している。一方、パッケージ基板１３９０上には導体パターン１３９２、１３９４が形成され、導体パターン１３９２、１３９４は、ソルダー１３９６、１３９８を通してフリップチップ型発光素子の第２の電極パッド１１８２及び第１の電極パッド１１７２と電気的に接続される。
【００６３】
このように、従来の発光素子１０００は、パッケージ基板１３９０に実装するとき、第２の電極パッド１１８２と第１の電極パッド１１７２の高さ差によってバンプが必要となるので費用が上昇し、実装の安定性に劣るという問題を有する。
【００６４】
図５は、パッケージ基板１９０上にフリップチップボンディングされた発光素子１００を示している。一方、パッケージ基板１９０上には導体パターン１９２、１９４が形成され、導体パターン１９２、１９４は、フリップチップタイプで第２の電極１８０と第１の電極１７０に電気的に接続される。
【００６５】
このように、広い面積の電極を使用すると、実装の安定性を高めると同時に、電極の面積が広いことから電極の垂直高さを容易に増加させるので、別途のバンプを必要としなくなるという利点がある。
【００６６】
フリップチップ型発光素子の場合、発光素子の輝度が増加するほど放熱が最も大きな問題となるが、放熱が効率的であるので高輝度の発光素子に適している。
【００６７】
図６は、更に他の実施例に係る発光素子を示した断面図である。
【００６８】
図６を参照すると、本実施例の発光素子１００は、図２の発光素子に比べて絶縁層１６８がないという点で差を有し、第２の電極１８０が透光性電極層１５０を貫通して第２の半導体層１４０と連結されるという点で差を有する。第１の電極１７０と発光構造物との間の空の空間によって発光素子１００のショートを防止することができる。
【００６９】
第２の電極１８０は、第２の半導体層１４０と電気的に連結することができる。例えば、図６に示したように、第２の電極１８０は、透光性電極層１５０を貫通して第２の半導体層１４０に連結することもでき、透光性電極層１５０上に配置することもできるが、これに限定されることはない。
【００７０】
図７は、更に他の実施例に係る発光素子を示した断面図である。
【００７１】
図７を参照すると、実施例の発光素子１００は、図２の発光素子に比べて第１の電極１７０及び第２の電極１８０の形状及び高さにおいて差を有する。
【００７２】
第１の電極１７０及び第２の電極１８０の上面は、絶縁層１６８の上面より高く配置され、絶縁層１６８上にスペーサー１９９を有することができる。
【００７３】
第１の電極１７０及び第２の電極１８０は、絶縁層１６８の上面のうち一部の領域に配置することができる。
【００７４】
スペーサー１９９は、空の空間であって、第１の電極１７０及び第２の電極１８０の大きさ及び高さによってその形状と大きさを調節することができる。スペーサー１９９の形状及び大きさには制限がなく、発光素子１００がペーストやソルダーによって接着されるときのソルダーなどのオーバーフローイングを防止することができる。
【００７５】
図８は、更に他の実施例に係る発光素子を示した断面図である。
【００７６】
図８を参照すると、本実施例の発光素子２００は、図３の発光素子に比べて絶縁層２６８を含むという点で差を有する。
【００７７】
絶縁層２６８は、少なくとも下部電極２７２と第２の半導体層２４０及び活性層２３０の側面との間から上部電極２７４と第２の半導体層２４０との間にまで配置することができる。そして、絶縁層２６８は、非伝導性の有機物質又は無機物質を含み、例えば、ウレタン、ポリエステル又はアクリルで形成することができ、単層及び多層構造でも形成できるが、これに限定されないことは当然である。
【００７８】
また、絶縁層２６８は、ショートをより一層防止するために、第１の電極２７０及び第２の電極２８０の上面と同一線上にまで延長させることができる。
【００７９】
絶縁層２６８によって発光素子２００のショートを防止し、フリップチップタイプで実装するときの信頼性も向上させることができる。
【００８０】
図９は、更に他の実施例に係る発光素子を示した断面図である。
【００８１】
図９を参照すると、本実施例の発光素子１００は、図６の実施例に比べて反射層１６０をさらに含むという点、及び第２の電極１８０の構造において差を有する。
【００８２】
反射層１６０は、透光性電極層１５０と第２の電極１８０との間に配置され、このとき、第２の電極１８０は、反射層１６０の開口部を通して透光性電極層１５０と連結することができる。すなわち、第２の半導体層１４０上に透光性電極層１５０が配置され、透光性電極層１５０上に反射層１６０が配置され、反射層１６０上に第２の電極１８０が配置され、第２の電極１８０と透光性電極層１５０が電気的に連結される。ただし、これに限定されることはなく、多様な方法で第２の電極１８０と透光性電極層１５０を連結することができる。
【００８３】
このように反射層１６０を使用することによって、本実施例の発光素子１００がフリップチップ型で使用される場合、反射層１６０の大きな反射度によって発光効率を向上できると同時に、電極の面積拡大によって実装の安定性及び信頼性を確保することができる。
【００８４】
反射層１６０は、第１の屈折率を有する第１の層１６２と、第１の屈折率と異なる第２の屈折率を有する第２の層１６４とを含んで形成することができる。すなわち、反射層１６０は、屈折率が互いに異なる各層１６２、１６４が交互に繰り返して積層された構造をなすことができる。一例として、第１の層１６２は低屈折率層で、第２の層１６４は高屈折率層であり得るが、これに限定されることはない。
【００８５】
一方、λが活性層１３０から発生した光の波長で、ｎが媒質の屈折率で、ｍが奇数であるとしたとき、反射層１６０は、ｍλ／４ｎの厚さを有して低屈折率を有する第１の層１６２と高屈折率を有する第２の層１６４を交互に繰り返して積層し、特定波長帯λの光で９５％以上の反射率を得られる半導体積層構造からなる。
【００８６】
したがって、低屈折率を有する第１の層１６２と高屈折率を有する第２の層１６４は、基準波長のλ／４倍の厚さを有することができ、このとき、各層１６２、１６４の厚さは２Å〜１０μmであり得る。
【００８７】
また、反射層１６０を形成する各層１６２、１６４は、ＭｘＯｙ又はＭｘＯｙＮｚ（Ｍ：Ｍｅｔａｌ  ｏｒ  Ｃｅｒａｍｉｃｓ、Ｏ：Ｏｘｉｄｅ、Ｎ：Ｎｉｔｒｉｄｅ、Ｘ、Ｙ、Ｚ：定数）で構成することができる。
【００８８】
一例として、低屈折率を有する第１の層１６２には屈折率１.４のＳｉＯ２又は屈折率１.６のＡｌ２Ｏ３を用いることができ、高屈折率を有する第２の層１６４には屈折率２以上のＴｉＯ２などを用いることができるが、これに限定されることはない。
【００８９】
一方、低屈折率を有する第１の層１６２と高屈折率を有する第２の層１６４との間の媒質の屈折率を大きくすると、反射率をより大きくすることができる。
【００９０】
このような反射層１６０によると、発振波長よりバンドギャップエネルギーが大きいので、光の吸収がよく行われず、光の反射度が大きい。
【００９１】
そして、反射層１６０は、第２の半導体層１４０の上面から第２の半導体層１４０の側面及び活性層１３０の側面に沿って第１の半導体層１２０の上面にまで配置することができる。したがって、光抽出効率を極大化することができる。
【００９２】
図１０は、更に他の実施例に係る発光素子を示した断面図である。
【００９３】
図１０を参照すると、本実施例の発光素子２００は、図８の実施例に比べて反射層２６０をさらに含むという点、及び第２の電極２８０の構造において差を有する。
【００９４】
反射層２６０は、透光性電極層２５０と第２の電極２８０との間に配置され、このとき、第２の電極２８０は、反射層２６０の開口部を通して透光性電極層２５０と連結することができる。すなわち、第２の半導体層２４０上に透光性電極層２５０が配置され、透光性電極層２５０上に反射層２６０が配置され、反射層２６０上に第２の電極２８０が配置され、第２の電極２８０と透光性電極層２５０が電気的に連結される。ただし、これに限定されることはなく、多様な方法で第２の電極２８０と透光性電極層２５０を連結することができる。
【００９５】
このように反射層２６０を使用することによって、実施例の発光素子２００がフリップチップ型で使用される場合、反射層２６０の大きな反射度によって発光効率を向上できると同時に、電極の面積拡大によって実装の安定性及び信頼性を確保することができる。
【００９６】
反射層２６０の構成又は材質などは、上述した通りである。
【００９７】
図１１は、半発明の一実施例に係る発光素子がパッケージ基板にフリップチップボンディングされた形態での光の放出を説明する図である。
【００９８】
以下では、図１１を参照して、本実施例に係る発光素子がフリップチップボンディングされ、反射層１６０によって光抽出効率が向上する原理を詳細に説明する。
【００９９】
図１１は、パッケージ基板１９０上にフリップチップボンディングされた発光素子１００を示している。一方、パッケージ基板１９０上には導体パターン１９２、１９４が形成され、導体パターン１９２、１９４は第２の電極１８０と第１の電極１７０と電気的に接続される。
【０１００】
フリップチップ型発光素子の場合、発光素子の輝度が増加するほど放熱が最も大きな問題となるが、放熱が効率的であるので高輝度の発光素子に適している。
【０１０１】
このように形成された反射層１６０は、透光性電極層１５０又は第１の半導体層１２０を保護する保護層としての役割をするとともに、光吸収を防止し、支持部材１１０側に光を放出させることによって、発光素子の光抽出効率を向上させることができる。
【０１０２】
すなわち、図１１に示したように、活性層１３０から発生した光は、反射層１６０によって反射されて全体的に支持部材１１０側に進行するようになり、フリップチップタイプの発光素子の発光効率を向上させることができる。
【０１０３】
そして、このような構造によると、電極を広く形成できるので、実装の安定性及び信頼性を有し、発光効率も向上させるという効果を有することができる。
【０１０４】
図１２は、更に他の実施例に係る発光素子を示した底面図で、図１３は、図１２の発光素子の断面図である。
【０１０５】
図１２及び図１３を参照すると、本発明の一実施例の発光素子３００は、図８の実施例に比べて、支持部材３１０がキャビティＣを含み、キャビティＣが蛍光体３１６を有する封止材３１４を含むという点で差を有する。
【０１０６】
ここで、キャビティＣは、内部に一定の空間を有する形態を全て含み、例えば、上側から眺めた形状が四角形、多角形又は円形であり得る。キャビティＣの断面形状はカップ状、凹状の容器状などにすることができ、キャビティＣの内側面は、下部に対して垂直な側面であるか、傾斜した側面であり得る。
【０１０７】
また、キャビティＣの前面形状は、円形、四角形、多角形、楕円形などの形状であり得るが、これに限定されることはなく、自由な形状を有することができる。
【０１０８】
一方、キャビティＣの深さｈが非常に深い場合は、支持部材３１０の剛性を低下させるおそれがあり、キャビティＣの深さｈが非常に浅い場合は、活性層３３０から発生した光を白色光に励起するための十分な空間が確保されないので、キャビティＣの深さｈは、支持部材３１０の厚さに対比して０.３倍〜０.７倍であり得るが、これに限定されることはない。
【０１０９】
キャビティＣの長さＬ１（図面のＹ軸）が非常に長い場合は、支持部材３１０の剛性を低下させるおそれがあり、キャビティＣの長さＬ１が非常に短い場合は、活性層３３０から発生した光を白色光に励起するための十分な空間が確保されず、キャビティＣのない場所に光が進行し、演色性が低下するので、キャビティＣの長さＬ１は、支持部材３１０の長さに対比して０.８倍〜０.９５倍であり得るが、これに限定されることはない。
【０１１０】
キャビティＣの幅Ｌ２（図面のＸ軸）が非常に長い場合は、支持部材３１０の剛性を低下させるおそれがあり、キャビティＣの幅Ｌ２が非常に短い場合は、活性層３３０から発生した光を白色光に励起するための十分な空間が確保されず、キャビティＣのない場所に光が進行し、演色性が低下するので、キャビティＣの幅Ｌ２は、支持部材３１０の長さに対比して０.８倍〜０.９５倍であり得るが、これに限定されることはない。
【０１１１】
キャビティＣは、支持部材３１０の下側に開放されて封止材３１４を有することができる。すなわち、キャビティＣは、封止材３１４によって充填されて密封され得る。
【０１１２】
発光素子３００の長さが発光素子３００の厚さに対比して非常に長い場合は、製造工程上に問題があり、発光素子３００の長さが発光素子３００の厚さに対比して非常に短い場合は、側面に向かう光が多くなり、支持部材３１０の蛍光体３１６によって励起されない光が増加するので、発光素子３００の長さは、発光素子３００の厚さに対比して６倍〜１２倍であり得るが、これに限定されることはない。
【０１１３】
ここで、封止材３１４は、シリコン又はエポキシなどの透光性樹脂材料で形成することができ、前記材料をキャビティＣ内に充填した後、これを紫外線又は熱硬化する方式で形成できるが、これに限定されることはない。
【０１１４】
一方、封止材３１４は蛍光体３１６を含むことができる。ここで、蛍光体３１６は、活性層３３０から放出される光の波長によってその種類が選択され、発光素子３００が白色光を具現できるようにする。したがって、蛍光体３１６は、例えば、赤色、青色、黄色蛍光体のうち少なくともいずれか一つを含むことができ、多くの種類の蛍光体を使用できるが、これに限定されることはない。
【０１１５】
すなわち、蛍光体３１６は、活性層３３０から放出される第１の光を有する光によって励起されて第２の光を生成できるが、例えば、活性層３３０から発生する光が青色で、蛍光体が黄色蛍光体である場合、黄色蛍光体は、青色光によって励起されて白色光を放出することができる。
【０１１６】
これと同様に、活性層３３０から発生する光が緑色である場合としては、マゼンタ蛍光体又は青色と赤色の蛍光体を混用する場合を例に挙げることができ、活性層３３０から発生する光が赤色である場合としては、シアン蛍光体又は青色と緑色の蛍光体を混用する場合を例に挙げることができる。
【０１１７】
このような蛍光体３１６は、ＹＡＧ系、ＴＡＧ系、硫化物系、シリケート系、アルミネート系、窒化物系、カーバイド系、ニトリドシリケート系、ホウ酸塩系、フッ化物系、リン酸塩系などの公知の蛍光体であり得る。
【０１１８】
フリップチップ型発光素子の場合、発光素子の輝度が増加するほど放熱が最も大きな問題となる。このように、支持部材３１０に蛍光体３１６を含むキャビティＣが形成される場合、発光素子パッケージ工程で封止材及び蛍光体を省略することができ、工程が短縮され、放熱に有利であるという利点を有する。また、封止材３１４は、支持部材３１０のキャビティＣに充填するので、その量調節が容易であり、支持部材３１０との接着性が向上し得る。
【０１１９】
また、封止材３１４は、活性層３３０から放出される光を拡散させる光拡散材をさらに含むことができる。ここで、光拡散材は、白色金属酸化物である、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化バリウム（ＢａＯ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）及びＹ２Ｏ３のうちいずれか一つであるか、又は二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化バリウム（ＢａＯ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）及びＹ２Ｏ３のうち少なくとも２以上を混合して形成することができる。光拡散材を使用すると、発光素子から発生する光の乱反射を誘導することができる。
【０１２０】
図１４は、更に他の実施例に係る発光素子を示した断面図である。
【０１２１】
図１４を参照すると、本実施例の発光素子３００は、図１３の実施例に比べて、支持部材３１０に複数のキャビティＣが形成されるという点で差を有する。以下では、前記の説明した構成要素と同一の構成要素についての説明は省略する。
【０１２２】
ここで、キャビティＣの個数には制限がなく、発光素子３００の大きさ、種類、放出される光の種類によって多様な個数を有することができる。
【０１２３】
そして、互いに隣接した各キャビティ（例えば、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３）間の距離は、キャビティＣの長さより小さくなり得るが、これに限定されることはない。
【０１２４】
このように複数のキャビティＣが形成される場合、キャビティＣが存在する領域とキャビティＣが存在しない領域との間の屈折率の差によって乱反射が誘導され、発光素子３００の発光効率及び演色性が向上するという利点がある。
【０１２５】
ここで、キャビティＣは、内部に一定の空間を有する形態を全て含み、例えば、上側から眺めた形状が四角形、多角形又は円形であり得る。キャビティＣの断面形状は、カップ状、凹状の容器状などであり得る。また、キャビティＣの内側面は、下部に対して垂直な側面であるか、傾斜した側面になり得る。
【０１２６】
また、キャビティＣの前面形状は、円形、四角形、多角形、楕円形などであり得るが、これに限定されることはなく、自由な形状を有することができる。
【０１２７】
図１５は、更に他の実施例に係る発光素子を示した断面図で、図１６は、更に他の実施例に係る発光素子を示した断面図である。
【０１２８】
図１５を参照すると、本実施例の発光素子３００は、図１３の実施例に比べて、キャビティＣ又は支持部材３１０の下面に凹凸パターン３１１、３１２を形成するという点で差を有する。
【０１２９】
凹凸パターン３１１、３１２は、半球、円錐及び円柱のうちいずれか一つ以上の形状を有することができ、規則的又は不規則的に複数の形状を有するように配置することができる。その形成方法としては、エッチング方法、望ましくは、乾式エッチング、湿式エッチングなどの方法が使用可能であるが、これに限定されることはない。
【０１３０】
凹凸パターン３１１、３１２は、活性層３３０から発生した光の乱反射を誘導することによって発光素子３００の演色性を向上させ、光の全反射を防止することによって光抽出効率を増加させる。
【０１３１】
図１６を参照すると、本実施例の発光素子３００は、図１４の実施例に比べて、キャビティＣ又は支持部材３１０の下面に凹凸パターン３１１、３１２を形成するという点で差を有する。
【０１３２】
凹凸パターン３１１、３１２は、図３を参照して説明した通りである。凹凸パターン３１１、３１２は、活性層３３０から発生した光の乱反射を誘導することによって発光素子３００の演色性を向上させ、光の全反射を防止することによって光抽出効率を増加させる。また、発光効率を改善するという効果を有する。
【０１３３】
図１７は、更に他の実施例に係る発光素子を示した断面図である。
【０１３４】
図１７を参照すると、本実施例の発光素子３００は、図１３の実施例に比べて、キャビティＣの側面形状において差を有する。すなわち、第１の半導体層３２０の下部面に隣接するほどキャビティＣの長さが増加し得る。
【０１３５】
再び説明すると、図１７に示したように、第１の半導体層３２０の下部面に隣接するほどキャビティＣの長さが増加し、側断面形状が逆台形になり得る。
【０１３６】
図１７には、キャビティＣの側面が直線である場合を示しているが、曲線、曲面又は段差を有することもでき、これに限定されることはない。
【０１３７】
このようなキャビティＣを有する場合、封止材３１４が支持部材３１０から離脱することを防止することができ、活性層３３０に隣接したキャビティＣが長いので白色光の具現に有利であるという利点があり、これと同時に、支持部材３１０の底部のキャビティＣが短いので、支持部材３１０の剛性低下を最小化することができる。
【０１３８】
図１８は、更に他の実施例に係る発光素子を示した断面図である。
【０１３９】
図１８を参照すると、本実施例の発光素子３００は、図１７の実施例に比べて、キャビティｃの側面形状において差を有する。すなわち、キャビティｃの側面は階段を有することができる。
【０１４０】
再び説明すると、図１８に示したように、第１の半導体層３２０の下部面に隣接するほどキャビティＣの長さが増加しながら、側面が階段を有することができる。
【０１４１】
階段の個数には制限がなく、発光素子の大きさ及び種類によって多様な個数を有することができる。また、階段は、曲線又は曲面を有することもできるが、これに限定されることはない。
【０１４２】
このようなキャビティＣを有する場合、封止材３１４が支持部材３１０から離脱することを防止することができ、活性層３３０に隣接したキャビティＣが長いので白色光の具現に有利であるという利点があり、これと同時に、支持部材３１０の底部のキャビティＣが短いので、支持部材３１０の剛性低下を最小化することができる。また、階段を有することによって、支持部材３１０からの封止材３１４の離脱をより一層防止することができる。
【０１４３】
図１９は、更に他の実施例に係る発光素子を示した断面図である。
【０１４４】
図１９を参照すると、本実施例の発光素子３００は、図１３の実施例に比べて、封止材３１４がキャビティＣの底に積層される第１の封止材３１４ａと、第１の封止材３１４ａの下部に積層される第２の封止材３１４ｂとを含むという点で差を有する。
【０１４５】
ここで、第１の封止材３１４ａは、発光素子から放出される光を拡散させる光拡散材３１８を含むことができる。そして、第１の封止材３１４ａ及び第２の封止材３１４ｂは、蛍光体３１６を含むことができる。活性層３３０から発生した光は、光拡散材３１８を通して演色性がより向上するという効果を有する。
【０１４６】
図２０は、更に他の実施例に係る発光素子を示した断面図である。
【０１４７】
図２０を参照すると、本実施例の発光素子３００は、図１３の実施例に比べて、封止材３１４の下部面の中心部が凹状を有するという点で差を有する。
【０１４８】
封止材３１４の中心部が凹状である場合、レンズのように作用し、活性層３３０から放出される光の照射角を減少させ、放出される光の集中度を高めることもできる。
【０１４９】
図２１は、更に他の実施例に係る発光素子を示した断面図である。
【０１５０】
図２１を参照すると、本実施例の発光素子３００は、図１３の実施例に比べて、封止材３１４の下部面の中心部が凸状を有するという点で差を有する。
【０１５１】
封止材３１４の中心部が凸状である場合、レンズのように作用し、活性層３３０から放出される光の照射角を大きくし、放出される光の拡散度を高めることもできる。
【０１５２】
図２２は、本発明の一実施例に係る発光素子を備える発光素子パッケージの断面図である。
【０１５３】
図２２を参照すると、本実施例に係る発光素子パッケージ５００は、本体５３１と、本体５３１に設置された第１の電極層５３８及び第２の電極層５３９と、本体５３１に設置されて第１の電極層５３８及び第２の電極層５３９と電気的に連結される実施例に係る発光素子５３６とを備えることができる。発光素子５３６は、フリップチップ方式によって第１の電極層５３８及び第２の電極層５３９と連結することができる。
【０１５４】
本体５３１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することができ、発光素子５３６の周囲に傾斜面を形成することができる。
【０１５５】
第１の電極層５３８及び第２の電極層５３９は、互いに電気的に分離されて形成され、発光素子５３６に電源を提供する。また、第１の電極層５３８及び第２の電極層５３９は、発光素子５３６から発生した光を反射させ、光効率を増加させることができ、発光素子５３６から発生した熱を外部に放出させる役割をすることもできる。
【０１５６】
一方、より効果的に発光素子５３６の光放出を前面方向に集中させるために、本体５３１上に反射層５３２を形成することができる。一般に、このような反射層５３２は、反射係数の高い銀（Ａｇ）やアルミニウム（Ａｌ）などの金属を使用して形成することができ、このとき、電極層５３８、５３９との電気的な接触を防止するために、反射層５３２の上部には絶縁層５３３をさらに形成することが望ましい。
【０１５７】
また、本体５３１にはキャビティ５３７が形成され、このキャビティ５２７に発光素子５３６を実装することができ、キャビティ５３７は、モールディング部材によって充填され、発光素子５３６を包囲して保護することができる。一方、モールディング部材は、蛍光体を含み、発光素子５３６から放出された光の波長を変化させることができる。
【０１５８】
したがって、電極の面積が広いので、発光素子の実装時における安定性及び信頼性が増加し、発光素子の発光効率の低下も最小限に減少させることができる。また、バンプを省略し、ペーストによって直ぐ実装が可能であるという長所がある。
【０１５９】
図２３は、本発明の一実施例に係る発光素子を備える照明装置を示した斜視図で、図２４は、図２３の照明装置のＣ―Ｃ'線断面図である。
【０１６０】
図２３及び図２４を参照すると、照明装置６００は、本体６１０と、本体６１０と締結されるカバー６３０と、本体６１０の両端に位置するエンドキャップ６５０とを備えることができる。
【０１６１】
本体６１０の下部面には発光素子モジュール６４０が締結され、本体６１０は、発光素子パッケージ６４４から発生した熱が本体６１０の上部面を通して外部に放出されるように伝導性及び熱発散効果に優れた金属材質で形成することができる。
【０１６２】
発光素子パッケージ６４４は、ＰＣＢ６４２上に多色及び多列で実装されてアレイをなすことができ、同一の間隔で実装したり、又は必要に応じて多様な離隔距離を有して実装することができ、明るさなどを調節することができる。このようなＰＣＢ６４２としては、ＭＰＰＣＢ（Ｍｅｔａｌ  Ｃｏｒｅ  ＰＣＢ）又はＦＲ４材質のＰＣＢなどを使用することができる。
【０１６３】
発光素子パッケージ６４４は、延長されたリードフレーム（図示せず）を備え、向上した放熱機能を有することができるので、発光素子パッケージ６４４の信頼性と効率性を向上させることができ、発光素子パッケージ６４４及び発光素子パッケージ６４４を含む照明装置６００の使用年限を延長させることができる。
【０１６４】
カバー６３０は、本体６１０の下部面を覆うように円状に形成できるが、これに限定されないことは当然である。
【０１６５】
カバー６３０は、内部の発光素子モジュール６４０を外部の異物などから保護する。また、カバー６３０は、発光素子パッケージ６４４から発生した光の眩しさを防止し、外部に光を均一に放出できるように拡散粒子を含むことができる。また、カバー６３０の内面及び外面のうち少なくともいずれか一つの面には、プリズムパターンなどを形成することができる。また、カバー６３０の内面及び外面のうち少なくともいずれか一つの面には蛍光体を塗布することもできる。
【０１６６】
一方、発光素子パッケージ６４４から発生した光は、カバー６３０を通して外部に放出されるので、カバー６３０は光透過率に優れるものでなければならなく、発光素子パッケージ６４４から発生した熱に耐えられるように十分な耐熱性を備えていなければならない。カバー６３０は、ポリエチレンテレフタレート（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎ  Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ；ＰＥＴ）、ポリカーボネート（Ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ；ＰＣ）又はポリメチルメタクリレート（Ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌ  Ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ；ＰＭＭＡ）などを含む材質で形成することが望ましい。
【０１６７】
エンドキャップ６５０は、本体６１０の両端に位置し、電源装置（図示せず）を密閉する用途で使用することができる。また、エンドキャップ６５０には電源ピン６５２が形成されており、実施例に係る照明装置６００は、既存の蛍光灯を除去した端子に別途の装置なしに直ぐ使用できるようになる。
【０１６８】
図２５は、本発明の一実施例に係る発光素子を備える液晶表示装置の分解斜視図である。
【０１６９】
図２５は、エッジライト方式を示し、液晶表示装置７００は、液晶表示パネル７１０と、液晶表示パネル７１０に光を提供するためのバックライトユニット７７０とを備えることができる。
【０１７０】
液晶表示パネル７１０は、バックライトユニット７７０から提供される光を用いて画像を表示することができる。液晶表示パネル７１０は、液晶を挟んで互いに対向するカラーフィルター基板７１２及び薄膜トランジスタ基板７１４を備えることができる。
【０１７１】
カラーフィルター基板７１２は、液晶表示パネル７１０を通してディスプレイされる画像の色を具現することができる。
【０１７２】
薄膜トランジスタ基板７１４は、駆動フィルム７１７を通して多数の回路部品が実装される印刷回路基板７１８と電気的に接続されている。薄膜トランジスタ基板７１４は、印刷回路基板７１８から提供される駆動信号に応答し、印刷回路基板７１８から提供される駆動電圧を液晶に印加することができる。
【０１７３】
薄膜トランジスタ基板７１４は、ガラスやプラスチックなどの透明な材質の他の基板上に薄膜で形成された薄膜トランジスタ及び画素電極を含むことができる。
【０１７４】
バックライトユニット７７０は、光を出力する発光素子モジュール７２０と、発光素子モジュール７２０から提供される光を面光源形態に変更させて液晶表示パネル７１０に提供する導光板７３０と、導光板７３０から提供された光の輝度分布を均一にし、垂直入射性を向上させる多数のフィルム７５２、７６６、７６４と、導光板７３０の後方に放出される光を導光板７３０に反射させる反射シート７４７とを含んで構成される。
【０１７５】
発光素子モジュール７２０は、複数の発光素子パッケージ７２４と、複数の発光素子パッケージ７２４が実装されてアレイをなすようにするＰＣＢ基板７２２とを含むことができる。
【０１７６】
一方、バックライトユニット７７０は、導光板７３０から入射される光を液晶表示パネル７１０の方向に拡散させる拡散フィルム７６６と、拡散された光を集光し、垂直入射性を向上させるプリズムフィルム７５２とを含んで構成することができ、プリズムフィルム７５２を保護するための保護フィルム７６４を含むことができる。
【０１７７】
図２６は、本発明の一実施例に係る発光素子を備える液晶表示装置の分解斜視図である。ただし、図２５で図示して説明した部分については繰り返して詳細に説明しない。
【０１７８】
図２６は、直下方式を示し、液晶表示装置８００は、液晶表示パネル８１０と、液晶表示パネル８１０に光を提供するためのバックライトユニット８７０とを備えることができる。
【０１７９】
液晶表示パネル８１０は、図２５を参照して説明した通りであるので、これについての詳細な説明は省略する。
【０１８０】
バックライトユニット８７０は、複数の発光素子モジュール８２３と、反射シート８２４と、発光素子モジュール８２３及び反射シート８２４が収納される下部シャーシ８３０と、発光素子モジュール８２３の上部に配置される拡散板８４０と、多数の光学フィルム８６０とを備えることができる。
【０１８１】
発光素子モジュール８２３は、複数の発光素子パッケージ８２２と、複数の発光素子パッケージ８２２が実装されてアレイをなすようにするＰＣＢ基板８２１とを備えることができる。
【０１８２】
反射シート８２４は、発光素子パッケージ８２２から発生した光を液晶表示パネル８１０が位置した方向に反射させ、光の利用効率を向上させる。
【０１８３】
一方、発光素子モジュール８２３から発生した光は拡散板８４０に入射し、拡散板８４０の上部には光学フィルム８６０が配置される。光学フィルム８６０は、拡散フィルム８６６、プリズムフィルム８５０及び保護フィルム８６４を含んで構成することができる。
【０１８４】
以上では、実施例を中心に説明したが、これは例示に過ぎないもので、実施例を限定するものではなく、発明の属する分野で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から逸脱しない範囲で、以上で例示されていない多様な変形と応用が可能であることを理解できるだろう。例えば、実施例に具体的に示した各構成要素は、変形して実施可能であろう。そして、このような変形と応用と関係した各差は、添付の特許請求の範囲で規定する実施例の範囲に含まれるものとして解釈しなければならないだろう。
【符号の説明】
【０１８５】
１１０    支持部材
１２０    第１の半導体層
１３０    活性層
１４０    第２の半導体層
１５０    透光性電極層
１６０    反射層
１７０    第１の電極
１８０    第２の電極
【図１】
2013084881.tif 000003
【図２】
2013084881.tif 000004
【図３】
2013084881.tif 000005
【図４】
2013084881.tif 000006
【図５】
2013084881.tif 000007
【図６】
2013084881.tif 000008
【図７】
2013084881.tif 000009
【図８】
2013084881.tif 000010
【図９】
2013084881.tif 000011
【図１０】
2013084881.tif 000012
【図１１】
2013084881.tif 000013
【図１２】
2013084881.tif 000014
【図１３】
2013084881.tif 000015
【図１４】
2013084881.tif 000016
【図１５】
2013084881.tif 000017
【図１６】
2013084881.tif 000018
【図１７】
2013084881.tif 000019
【図１８】
2013084881.tif 000020
【図１９】
2013084881.tif 000021
【図２０】
2013084881.tif 000022
【図２１】
2013084881.tif 000023
【図２２】
2013084881.tif 000024
【図２３】
2013084881.tif 000025
【図２４】
2013084881.tif 000026
【図２５】
2013084881.tif 000027
【図２６】
2013084881.tif 000028