KR20170050334A - Light emitting device comprising wavelength conversion structures - Google Patents

Abstract

Provided is a light emitting device including a wavelength conversion structure. Particularly, the light emitting device includes a wavelength conversion structure including a filter layer, a wavelength conversion layer, and a reflection layer, selectively transmits a part of light emitted from a light emitting structure, and discharge the transmitted light as light with a wavelength region changed through downward conversion of energy by absorbing the transmitted light in the wavelength conversion layer to be mixed with the light emitted from the light emitting structure, thereby easily implementing light with various colors including white light.

Description

Translated fromKorean

파장변환구조체를 포함하는 발광 소자{LIGHT EMITTING DEVICE COMPRISING WAVELENGTH CONVERSION STRUCTURES}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a light emitting device including a wavelength conversion structure,

본 발명은 발광 소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 파장변환구조체를 통해 다양한 색을 구현할 수 있는 발광 소자에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light emitting device, and more particularly, to a light emitting device capable of realizing various colors through a wavelength conversion structure.

발광 소자는 전압을 가하면 화합물 반도체층들의 전자와 정공의 재결합에 따른 밴드갭 에너지를 기초로 하여 빛을 내는 광전자 소자이다. 발광 소자는 처리속도가 빠르고 전력소모가 적어 광 효율성이 우수하며, 소형화가 가능한 특징이 있어, 최근, 표시용 광원에서 형광등이나 백열등 등의 조명 광원을 대체할 수 있을 것으로 기대되고 있다. 이에, 발광 소자를 조명 장치 또는 디스플레이 장치의 백 라이트(back light)를 위한 고출력 및 고효율 광원으로 응용하려는 개발이 적극적으로 진행되고 있다.The light emitting device is an optoelectronic device that emits light based on the band gap energy resulting from the recombination of electrons and holes in the compound semiconductor layers when a voltage is applied. The light emitting device is expected to be capable of replacing an illuminating light source such as a fluorescent lamp or an incandescent lamp in a display light source in recent years because it has a high processing speed, low power consumption, and excellent light efficiency. Therefore, the development of a light emitting device for application as a high-power and high-efficiency light source for a backlight of a lighting device or a display device is actively under development.

일반적으로 하나의 발광 소자는 정해진 파장의 단색광을 발광하기 때문에, 백색광을 구현하기 위해서는 R(red, 적색), G(green, 녹색), B(blue, 청색)를 조합하여 백색광을 얻거나, 형광체를 이용하여 백색광으로 변환시키는 기술이 소개되고 있다. 하지만, 종래의 기술들을 응용하여 백색광을 포함한 다양한 색의 광을 구현하고자 하는 경우, 광의 휘도가 저하되거나, 서로 다른 비중과 입도를 갖는 복수개의 형광체의 배치로 인해 최종적으로 구현되는 색이 불균일하며, 공정이 복잡한 문제점이 있다.In general, one light emitting element emits monochromatic light having a predetermined wavelength. Therefore, in order to realize white light, white light is obtained by combining R (red, red), G (green, green), B To convert the light into white light. However, when conventional techniques are applied to realize light of various colors including white light, the brightness of light is lowered, the color finally realized is uneven due to the arrangement of a plurality of phosphors having different specific gravity and particle size, The process is complicated.

상술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 백색광을 포함한 다양한 색의 광을 용이하게 구현할 수 있는 발광 소자를 제공하는 데에 있다.In order to solve the above problems, the present invention provides a light emitting device that can easily realize light of various colors including white light.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 서로 다른 도전형을 갖는 반도체층들 사이에 위치하는 발광층을 포함하는 반도체 적층체가 복수개 적층된 발광구조체와, 상기 발광구조체의 일면에 배치된 파장변환구조체를 포함하며, 상기 파장변환구조체는, 상기 발광구조체의 일면에 배치되어, 상기 발광구조체로부터 방출된 광의 일부만을 투과시키는 필터(filter)층, 상기 필터층의 일면에 배치되어, 상기 필터층을 투과한 광을 흡수하여 광의 파장영역을 변화시켜 방출하는 파장변환층 및 상기 파장변환층의 일면에 배치되어, 상기 파장변환층 및 상기 발광구조체에서 방출된 광을 반사시켜 외부로 방출시키는 반사층을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자를 제공할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a semiconductor light emitting device including a light emitting structure including a plurality of semiconductor stacked layers including a light emitting layer disposed between semiconductor layers having different conductivity types, and a wavelength conversion structure disposed on one surface of the light emitting structure. , The wavelength conversion structure may include a filter layer disposed on one surface of the light emitting structure and transmitting only a part of light emitted from the light emitting structure, a light emitting layer disposed on one surface of the filter layer to absorb light transmitted through the filter layer, And a reflective layer disposed on one side of the wavelength conversion layer and reflecting the light emitted from the wavelength conversion layer and the light emitting structure and emitting the light to the outside. Device can be provided.

상기 복수개의 발광구조체에 포함된 발광층들은 각각 다른 파장영역을 갖는 광을 방출하는 것일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 발광구조체는 녹색광을 발광하는 제1 반도체 적층체 및 청색광을 발광하는 제2 반도체 적층체가 순차적으로 적층된 것으로, 상기 파장변환층은 상기 녹색광 또는 상기 청색광을 흡수하여 여기되는 것일 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에서, 상기 발광구조체는, 근자외선(near-uv)광을 발광하는 제1 반도체 적층체, 녹색광을 발광하는 제2 반도체 적층체 및 청색광을 발광하는 제3 반도체 적층체가 순차적으로 적층된 것으로, 상기 파장변환층은 상기 근자외선광, 상기 녹색광 또는 상기 청색광 중에서 선택되는 어느 하나의 광을 흡수하여 여기되는 것일 수 있다.The light emitting layers included in the plurality of light emitting structures may emit light having different wavelength regions. In one embodiment of the present invention, the light emitting structure is formed by sequentially laminating a first semiconductor laminate for emitting green light and a second semiconductor laminate for emitting blue light, and the wavelength conversion layer absorbs the green light or the blue light It may be here. Further, in another embodiment of the present invention, the light emitting structure includes a first semiconductor laminate for emitting near-UV light, a second semiconductor laminate for emitting green light, and a third semiconductor laminate for emitting blue light. And the wavelength conversion layer may be excited by absorbing any one of the near ultraviolet light, the green light, and the blue light.

상기 필터층은 상기 발광구조체에서 제1 파장영역을 갖는 광을 선택적으로 투과시키며, 상기 파장변환층은 상기 필터층을 투과한 상기 제1 파장영역을 갖는 광을 흡수하여 광의 에너지를 하향 변환(down-conversion)시켜 제2 파장영역을 갖는 광으로 방출하는 것일 수 있다.Wherein the filter layer selectively transmits light having a first wavelength range in the light emitting structure and the wavelength conversion layer absorbs light having the first wavelength range transmitted through the filter layer to down- ) To emit light having a second wavelength range.

상기 발광구조체의 타면에, 상기 발광구조체 및 상기 파장변환층에서 방출되는 광을 선택적으로 투과시키기 위한 상부필터가 더 구비될 수 있다.And an upper filter for selectively transmitting light emitted from the light emitting structure and the wavelength conversion layer may be further provided on the other surface of the light emitting structure.

본 발명의 발광 소자는 복수개의 반도체 적층체가 다중접합된 발광구조체와 파장변환구조체를 통해 백색광을 포함한 원하는 색의 광을 용이하게 구현할 수 있다.The light emitting device of the present invention can easily realize light of a desired color including white light through the light emitting structure and the wavelength conversion structure in which a plurality of semiconductor stacks are bonded together.

또한, 발광구조체 최상부에 배치된 상부필터는 파장변환구조체에 도달하는 광량을 증가시켜 파장변환구조체의 변환효율을 향상시킬 수 있다.In addition, the upper filter disposed at the top of the light emitting structure can increase the amount of light reaching the wavelength conversion structure, thereby improving the conversion efficiency of the wavelength conversion structure.

다만, 발명의 효과는 상기에서 언급한 효과로 제한되지 아니하며, 언급되지 않은 또 다른 효과들을 하기의 기재로부터 당업자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.However, the effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자의 구조 및 상기 발광 소자에서 방출된 광의 흐름을 모식화한 단면도이다.
도 2a 내지 도 2b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 소자 및 상기 발광 소자에서 방출된 광의 흐름을 모식화한 단면도이다.
도 3a 내지 도 3b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 소자 및 상기 발광 소자에서 방출된 광의 흐름을 모식화한 단면도이다.FIGS. 1A to 1C are cross-sectional views schematically illustrating a structure of a light emitting device and a flow of light emitted from the light emitting device according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 2A and 2B are cross-sectional views illustrating a light emitting device according to another embodiment of the present invention and a flow of light emitted from the light emitting device.
FIGS. 3A and 3B are cross-sectional views illustrating a light emitting device according to another embodiment of the present invention and a flow of light emitted from the light emitting device.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시 예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참고번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장 또는 축소된 것일 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참고번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. Rather, the intention is not to limit the invention to the particular forms disclosed, but rather, the invention includes all modifications, equivalents and substitutions that are consistent with the spirit of the invention as defined by the claims. Like reference numerals throughout the specification denote like elements. In the drawings, the thicknesses of the layers and regions may be exaggerated or reduced for clarity. Like reference numerals throughout the specification denote like elements.

본 발명은 서로 다른 도전형을 갖는 반도체층들 사이에 위치하는 발광층을 포함하는 반도체 적층체가 복수개 적층된 발광구조체와, 상기 발광구조체의 일면에 배치된 파장변환구조체를 포함하는 발광 소자에 관한 것이다. 상기 파장변환구조체는 상기 발광구조체의 일면에 배치되어, 상기 발광구조체로부터 방출된 광의 일부만을 투과시키는 필터층, 상기 필터층의 일면에 배치되어, 상기 필터층을 투과한 광을 흡수하여 광의 파장영역을 변화시켜 방출하는 파장변환층 및 상기 파장변환층의 일면에 배치되어, 상기 파장변환층 및 상기 발광구조체에서 방출된 광을 반사시켜 외부로 방출시키는 반사층을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 서로 다른 도전형을 갖는 반도체층들은 제1 도전형 반도체층이 n형인 경우, 제2 도전형 반도체층은 p형을 갖는 것으로, 이에 상기 발광층이 n형 반도체층 및 p형 반도체층 사이에 위치하는 것을 의미할 수 있다.The present invention relates to a light emitting device including a light emitting structure in which a plurality of semiconductor laminates including a light emitting layer positioned between semiconductor layers having different conductivity types are stacked, and a wavelength conversion structure disposed on one surface of the light emitting structure. The wavelength conversion structure may include a filter layer disposed on one surface of the light emitting structure and transmitting only a part of the light emitted from the light emitting structure, a light emitting layer disposed on one surface of the filter layer to absorb light transmitted through the filter layer, And a reflective layer disposed on one side of the wavelength conversion layer and reflecting the light emitted from the wavelength conversion layer and the light emitting structure and emitting the light to the outside. When the first conductivity type semiconductor layer is n-type, the second conductivity type semiconductor layer has a p-type, and the light emitting layer is formed between the n-type semiconductor layer and the p- As shown in FIG.

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 모식화한 단면도이다.1A is a cross-sectional view schematically illustrating a light emitting device according to an embodiment of the present invention.

도 1a를 참조하면, 서로 다른 도전형을 갖는 반도체층들(제1 도전형 반도체층(111) 및 제2 도전형 반도체층(115)) 사이에 위치하는 제1 발광층(113)을 포함하는 제1 반도체 적층체(110)가 구비될 수 있다. 또한, 상기 제1 반도체 적층체(110) 상부에는, 서로 다른 도전형을 갖는 반도체층들(제1 도전형 반도체층(121) 및 제2 도전형 반도체층(125)) 사이에 위치하는 제2 발광층(123)을 포함하는 제2 반도체 적층체(120)가 적층되어 발광구조체(100)를 형성할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 발광구조체(100)는 n형 반도체층/발광층/p형 반도체층/n형 반도체층/발광층/p형 반도체층/…으로 배치된 구조를 가질 수 있다.1A, a semiconductor light emitting device includes a firstlight emitting layer 113 disposed between semiconductor layers having different conductivity types (the firstconductive semiconductor layer 111 and the second conductive semiconductor layer 115) 1 semiconductor laminatedbody 110 may be provided. A secondconductive semiconductor layer 121 is formed on the first semiconductor stackedbody 110 and between the firstconductive semiconductor layer 121 and the secondconductive semiconductor layer 125, Thesecond semiconductor stack 120 including thelight emitting layer 123 may be laminated to form thelight emitting structure 100. That is, in one embodiment of the present invention, thelight emitting structure 100 includes an n-type semiconductor layer / a light emitting layer / a p-type semiconductor layer / an n-type semiconductor layer / a light emitting layer / a p- As shown in FIG.

도 1b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 소자를 모식화한 도면이다. 구체적으로 이는, 상기 도 1a의 발광구조체와 다른 구조를 가진 다른 실시예이다.1B is a schematic view of a light emitting device according to another embodiment of the present invention. Specifically, this is another embodiment having a different structure from the light emitting structure of FIG. 1A.

도 1b를 참조하면, 서로 다른 도전형을 갖는 반도체층들(제1 도전형 반도체층(111) 및 제2 도전형 반도체층(115)) 사이에 위치하는 제1 발광층(113)을 포함하는 제1 반도체 적층체(110)가 구비되고, 상기 제2 도전형 반도체층(115) 상부에는 제2 발광층(123)이 배치되고, 상기 제2 발광층(123) 상부에는 상기 제2 도전형 반도체층(115)과 다른 도전형을 갖는, 제1 도전형 반도체층(121)가 배치될 수 있다. 즉, 도 1b의 발광구조체(100)는 n형 반도체층/발광층/p형 반도체층/발광층/n형 반도체층…으로 배치된 구조를 가질 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(111,121) 및 제2 도전형 반도체층(115, 125)는 도전성 성질을 나타낼 수 있는 불순물(dopant)이 각각 주입된 화합물 반도체층일 수 있다. 구체적으로 예를 들어, 상기 제1 도전형 반도체층(111, 121)은 규소(Si), 질소(N), 인(P) 또는 붕소(B) 등의 n형 불순물이 주입된 질화물계, 산화아연계 또는 갈륨아세나이드계의 화합물 반도체 물질을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제2 도전형 반도체층(115, 125)는 마그네슘(Mg), 질소(N), 인(P), 비소(As), 아연(Zn), 리튬(Li) 또는 구리(Cu) 등의 p형 불순물이 주입된 질화물계, 산화아연계 또는 갈륨아세나이드계의 화합물 반도체 물질을 포함할 수 있다. 또한, 상기 각각의 반도체 적층체(110, 120)의 도전형 반도체층에 포함되는 불순물의 종류 및 첨가 농도는 실시예에 따라 다양하게 적용될 수 있다.Referring to FIG. 1B, the firstconductive semiconductor layer 111 and the secondconductive semiconductor layer 115 are sequentially stacked on the firstconductive semiconductor layer 111 and the secondconductive semiconductor layer 115, A secondlight emitting layer 123 is disposed on the secondconductive semiconductor layer 115 and a secondlight emitting layer 123 is formed on the secondlight emitting layer 123 The first conductivitytype semiconductor layer 121 having a different conductivity type from the first conductivitytype semiconductor layer 115 may be disposed. That is, thelight emitting structure 100 of FIG. 1B includes an n-type semiconductor layer / a light emitting layer / a p-type semiconductor layer / a light emitting layer / an n- As shown in FIG. The firstconductive semiconductor layers 111 and 121 and the secondconductive semiconductor layers 115 and 125 may be doped with a compound semiconductor layer doped with a conductive material. Specifically, for example, the first conductivitytype semiconductor layers 111 and 121 may be formed of a nitride-based compound doped with an n-type impurity such as silicon (Si), nitrogen (N), phosphorus (P) And may include zinc-based or gallium arsenide-based compound semiconductor materials. The secondconductive semiconductor layers 115 and 125 may be formed of at least one selected from the group consisting of Mg, N, P, As, Zn, Type gallium arsenide compound semiconductor material into which a p-type impurity is implanted. The types and concentrations of the impurities contained in the conductive semiconductor layers of thesemiconductor stacks 110 and 120 may be variously applied according to the embodiments.

상기 발광층(113, 123)은 상기 제1 도전형 반도체층(111, 121) 및 상기 제2 도전형 반도체층(115, 125) 사이에서 전자 및 정공의 재결합에 의해 방출되는 밴드갭 에너지를 광으로 방출시키는 역할을 수행하는 것으로, 통상의 발광층 소재를 사용할 수 있다. 구체적으로 상기 발광층(113, 123)은 In_xAl_yGa_(1-x-y)N(0≤x<1, 0≤y<1 및 0≤x+y<1)인 InAlGaN층을 우물로 하고, In_aAl_bGa_(1-a-b)N(0≤a<1, 0≤b<1 및 0≤a+b<1)인 InAlGaN층을 장벽층으로 하는 다중양자우물(multi-quantum well, MQW) 또는 단일양자우물 구조를 가질 수 있다. 여기서, 상기 a 및 b는, 상기 x 및 y와 무관하며, 장벽 구조를 이루는 데에 목적이 있다. 또는, 상기 발광층(113, 123)을 ZnMgO 또는 ZnCdO 등의 산화아연계 물질을 포함할 수 있으며, 실시예에 따라, 상기 발광층(113, 123)은 도핑된 화합물 반도체로 이루어질 수 있다. 상기 발광층(113, 123)은 구성하는 물질의 조성비에 따라 서로 다른 파장영역을 갖는 다양한 색의 광을 방출할 수 있다. 일반적으로, 근자외선광의 파장영역은 약 300nm 내지 410nm 정도이며, 청색광의 파장영역은 440nm 내지 460nm 정도이며, 녹색광의 파장영역은 525nm 내지 535nm 정도이며, 황색광의 파장영역은 550nm 내지 600nm 정도이고, 적색광의 파장은 615nm 내지 630nm 정도이다.Thelight emitting layer 113 and thelight emitting layer 123 emit band gap energy emitted by recombination of electrons and holes between the firstconductive semiconductor layers 111 and 121 and the secondconductive semiconductor layers 115 and 125, Emitting layer material, and a common light-emitting layer material can be used. Specifically, thelight emitting layers 113 and 123 may be formed of InAlGaN layers having In_x Al_y Ga_(1-xy) N (0? X <1, 0? Y <1 and 0?_X + y <_A multi-quantum well (MQW) layer having an InAlGaN layer with In_a Al_b Ga_(1-ab) N (0? A <1, 0? B <1 and 0? A + b < ) Or a single quantum well structure. Here, a and b are independent of x and y, and have a barrier structure. Alternatively, thelight emitting layers 113 and 123 may include a zinc oxide material such as ZnMgO or ZnCdO. According to an embodiment, thelight emitting layers 113 and 123 may be formed of a doped compound semiconductor. Thelight emitting layers 113 and 123 may emit light of various colors having different wavelength regions according to the composition ratio of the constituent materials. In general, the wavelength range of the near ultraviolet light is about 300 to 410 nm, the wavelength range of blue light is about 440 to 460 nm, the wavelength range of green light is about 525 nm to 535 nm, the wavelength range of yellow light is about 550 nm to 600 nm, Is about 615 nm to 630 nm.

도 1a를 참조하면, 상기 제1 도전형 반도체층(111, 121) 및 상기 제2 도전형 반도체층(115, 125)에는 각각 제1 전극(117, 127) 및 제2 전극(119, 129)이 형성될 수 있다. 또한, 도 1b를 참조하면, 상기 제1 도전형 반도체층(111, 121) 및 상기 제2 도전형 반도체층(115)에는 각각 제1 전극(117, 127) 및 제 2 전극(119)이 형성될 수 있다. 상기 제1 전극(117, 127) 및 상기 제2 전극(119, 129)은 통상의 발광 소자의 전극 물질로 이루어질 수 있으며, 예를 들어 니켈(Ni), 구리(Cu), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al) 또는 금(Au) 등의 금속 또는 광 투과성 및 전기전도도가 우수한 ITO, IZO, TiO₂, ZnO, CaO 또는 WO₃ 등의 투명전극재료로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나일 수 있다. 상기 제1 전극(117, 127) 및 상기 제2 전극(119, 129)을 통해 상기 제1 반도체 적층체(110) 및 상기 제2 반도체 적층체(120)에 전압을 인가할 수 있으며, 인가된 전압에 의해 각각의 반도체 적층체(110, 120)에 포함된 상기 발광층(113, 123)들은 각각 서로 다른 파장영역을 갖는 광을 방출할 수 있게 된다.1A and 1B, first andsecond electrodes 117 and 127 andsecond electrodes 119 and 129 are formed on the first conductive semiconductor layers 111 and 121 and the second conductive semiconductor layers 115 and 125, respectively. Can be formed. 1B, thefirst electrodes 117 and 127 and thesecond electrode 119 are formed on the first conductive semiconductor layers 111 and 121 and the secondconductive semiconductor layer 115, respectively. Referring to FIG. . Thefirst electrodes 117 and 127 and thesecond electrodes 119 and 129 may be made of an electrode material of a common light emitting device and may be formed of a material such as Ni, Cu, Ti, A metal such as aluminum (Al) or gold (Au), or a transparent electrode material such as ITO, IZO, TiO₂ , ZnO, CaO or WO₃ having excellent light transmission and electrical conductivity . A voltage can be applied to thefirst semiconductor laminate 110 and thesecond semiconductor laminate 120 through thefirst electrodes 117 and 127 and thesecond electrodes 119 and 129, Thelight emitting layers 113 and 123 included in the semiconductor stacks 110 and 120 can emit light having different wavelength regions, respectively.

도 1a 내지 도 1b를 참조하면, 상기 제1 반도체 적층체(110) 및 상기 제2 반도체 적층체(120)가 순차적으로 적층된 상기 발광구조체(100)의 일면에 반사층(251), 파장변환층(231) 및 필터층(211)이 순차적으로 적층된 파장변환구조체(200)가 배치될 수 있다. 상세하게는, 상기 발광구조체(100)의 하부에 상기 발광구조체(100)로부터 방출된 광의 일부만을 투과시키는 필터층(211)이 배치되고, 상기 필터층(211)의 하부에 상기 필터층(211)을 투과한 광을 흡수하여 광의 파장영역을 변화시켜 방출하는 파장변환층(231)이 배치되며, 상기 파장변환층(231)의 하부에 상기 파장변환층(231) 및 상기 발광구조체(100)에서 방출된 광을 반사시켜 외부로 방출시키는 반사층(251)이 배치될 수 있다.1A to 1B, areflective layer 251, a wavelength conversion layer (not shown) is formed on one surface of thelight emitting structure 100 in which the first semiconductor stackedbody 110 and the second semiconductor stackedbody 120 are sequentially stacked, Thewavelength conversion structure 200 in which thelight emitting layer 231 and thefilter layer 211 are sequentially stacked can be disposed. Thefilter layer 211 is disposed under thelight emitting structure 100 so that only a part of the light emitted from thelight emitting structure 100 is transmitted through thelight emitting structure 100, Thewavelength conversion layer 231 absorbs one of the light and emits the light while varying the wavelength range of the light. Thewavelength conversion layer 231 is disposed under thewavelength conversion layer 231 and thelight emitting structure 100 And areflective layer 251 that reflects light and emits the light to the outside can be disposed.

구체적으로, 상기 필터층(211)은 상기 발광구조체(100)의 각각의 반도체 적층체(110, 120)에서 방출되는 서로 다른 파장영역을 갖는 광 중에서 파장변환 하고자 하는 타겟 대상인 파장영역을 갖는 광만을 투과시켜 상기 필터층(211) 하부에 배치된 상기 파장변환층(231)에 도달하게 할 수 있다. 또한, 상기 필터층(211)은 상기 파장변환층(231)에서 에너지 하향 변환되어 변화된 파장영역으로 방출되는 광을 선택적으로 투과시켜 상기 발광구조체의 상부로 방출시키는 역할을 수행할 수 있다. 이를 통해, 본 발명은 원하는 색을 구현할 수 있는 파장영역을 갖는 광을 발광 소자의 외부로 방출시킬 수 있다.Specifically, thefilter layer 211 transmits only light having a wavelength range, which is a target of wavelength conversion, among lights having different wavelength ranges emitted from the semiconductor stacks 110 and 120 of thelight emitting structure 100 To reach thewavelength conversion layer 231 disposed under thefilter layer 211. In addition, thefilter layer 211 may be down-converted by thewavelength conversion layer 231 to selectively transmit light emitted to the changed wavelength region and emit the light to the upper portion of the light emitting structure. Accordingly, the present invention can emit light having a wavelength range that can realize a desired color to the outside of the light emitting device.

상기 필터층(211)은 안료 및 안료 담체 또는 수지(투명수지, 에폭시 수지, 실리콘 수지)등을 포함하는 통상의 컬러필터 소재를 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 필터층(211) 구성소재로는 다이크로익 필터(dichroic filter), 장파장 투과 필터(long pass filter), 단파장 투과 필터(short pass filter), 대역 투과 필터(band pass filter) 또는 노치 필터(notch filter) 등의 유전체 필터(dielectric filter)를 사용할 수 있으나, 이에 국한되지는 않는다.Thefilter layer 211 may be a conventional color filter material including a pigment and a pigment carrier or resin (transparent resin, epoxy resin, silicone resin). For example, the material of thefilter layer 211 may be a dichroic filter, a long pass filter, a short pass filter, a band pass filter or a notch filter. A dielectric filter such as a notch filter may be used, but is not limited thereto.

상기 파장변환층(231)은 파장변환물질로 이루어지며, 흡수된 광에 의해 여기되어 광의 파장영역을 변화시켜 방출하는 역할을 수행할 수 있다. 구체적으로, 상기 필터층(211)이 상기 발광구조체(100)로부터 방출된 제1 파장영역을 갖는 광을 선택적으로 투과시키면, 상기 파장변환층(231)은 상기 필터층(211)을 투과한 상기 제1 파장영역을 갖는 광을 흡수하여 상기 제1 파장영역을 갖는 광의 에너지를 하향 변환(down-conversion)시켜 에너지 하향 변환에 따른 상기 제1 파장영역의 파장보다 상향된 파장영역인, 제2 파장영역을 갖는 광으로 파장영역을 변화시켜 방출할 수 있다. 상기 제1 파장영역 및 제2 파장영역은 구현하고자 하는 광에 따라 일정 범위로 설정되는 것일 수 있다.Thewavelength conversion layer 231 may be made of a wavelength conversion material and may be excited by the absorbed light to change the wavelength range of the light and emit the light. More specifically, when thefilter layer 211 selectively transmits light having a first wavelength range emitted from thelight emitting structure 100, thewavelength conversion layer 231 transmits the light having the first wavelength range, which is transmitted through thefilter layer 211, And a second wavelength region, which is a wavelength region that is higher than the wavelength of the first wavelength region due to the energy down conversion, by down-converting the energy of the light having the first wavelength region by absorbing light having the wavelength region, It is possible to change the wavelength region and release it. The first wavelength region and the second wavelength region may be set to a certain range according to light to be implemented.

상기 파장변환물질은 변환하여 방출하는 광의 파장영역이 적색, 황색, 녹색 및 청색으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 파장 범위를 가질 수 있도록 변환시킬 수 있는 파장변환물질을 사용할 수 있으며, 하향 변환하고자 하는 광의 파장영역에 맞춰 양자점(quantum dots, QD), 양자우물(quantum well, QW)형광체 및 안료 중에서 선택되는 적어도 어느 하나의 공지된 파장변환물질을 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 양자점(QD)은 Ⅱ-Ⅵ족 화합물 또는 Ⅲ-Ⅴ족 화합물로, 더욱 상세하게는, CdSe 양자점, ZnSe 양자점, InGaAs 양자점 또는 InGaN 양자점일 수 있으며, 상기 양자우물(QW)은 InGaN 양자우물층일 수 있으나, 이에 국한되지는 않는다. 상기 양자점 및 상기 양자우물은 통상의 에피택시(epitaxy)법 등을 이용하여 형성할 수 있다.The wavelength converting material may be a wavelength converting material capable of converting at least one wavelength range selected from the group consisting of red, yellow, green, and blue to a wavelength range of light converted and emitted. At least one known wavelength converting material selected from among quantum dots (QD), quantum well (QW) phosphors and pigments may be used in accordance with the wavelength region of the light. For example, the quantum dot (QD) may be a II-VI compound or a III-V compound, and more specifically, a CdSe quantum dot, a ZnSe quantum dot, an InGaAs quantum dot or an InGaN quantum dot, InGaN quantum well layer, but is not limited thereto. The quantum dots and the quantum well can be formed using a general epitaxy method or the like.

또한, 예를 들어, 적색 파장변환물질로는 SrS:Eu 또는 CaS:Eu 등의 황화물계 형광체, SrSiN:Eu, CaSiN:Eu 또는 LaSiN:Eu 등의 질화물계 형광체 또는 산화철(Fe₂O₃), 산화납(Pb₃O₄) 또는 황화수은(HgS)등의 안료를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 구체적으로 예를 들어, 황색 파장변환물질로는 YAG:Ce, TbYAG:Ce, GdYAG:Ce 또는 GdTbYAG:Ce 등의 이트륨 알루미늄 가닛(yttrium aluminum garnet, YAG)계 형광체, 메틸 실리케이트, 에틸 실리케이트, 또는 마그네슘알루미늄 실리케이트 등의 실리케이트계 형광체, 또는 황화-카드뮴-황화아연(CdS-ZnS), 크롬산 아연(ZnCrO₄) 또는 크롬산 납(PbCrO₄) 등의 안료를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 구체적으로 예를 들어, 녹색 파장변환물질은 BaSiO:Eu, SrSiO:Eu, SrAlO:Eu, SrAlO:Eu, SrGaS:Eu, SrSiAlON:Eu, YSiON:Tb, YSiON:Tb 또는 GdSiON:Tn의 형광체, 또는 산화크롬(Cr₂O₃), 수산화 크롬(Cr₂O(OH)₄) 또는 염기성 아세트산구리(Cu(C₂H₃O₂)-2Cu(OH)₂), 코발트크롬그린(Cr₂O₃-Al₂O₃-CoO) 등의 안료를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 구체적으로 예를 들어, 청색 파장변환물질은 Sr(PO)Cl:Eu, SrMgSiO:Eu, BaMgSiO:Eu, BaMgAlO:Eu, SrPO:Eu 또는 SrSiAlON:Eu 등의 형광체, 또는 페릭페로시아니드(Fe₄[Fe(CN)₆]₃) 또는 코발트 블루(CoO-Al₂O₃)등의 안료를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.As the red wavelength conversion material, for example, a sulfide-based phosphor such as SrS: Eu or CaS: Eu, a nitride-based phosphor such as SrSiN: Eu, CaSiN: Eu or LaSiN: Eu, or iron oxide (Fe₂ O₃ ) (Pb₃ O₄ ), mercury (HgS), or the like. However, the present invention is not limited thereto. Specifically, for example, the yellow wavelength conversion material may be yttrium aluminum garnet (YAG) -based phosphor such as YAG: Ce, TbYAG: Ce, GdYAG: Ce or GdTbYAG: Ce, methylsilicate, ethylsilicate, Aluminum silicate, or a pigment such as zinc sulfide-cadmium-zinc sulfide (CdS-ZnS), zinc chromate (ZnCrO₄ ), or lead chromate (PbCrO₄ ). Specifically, for example, the green wavelength conversion material may be a phosphor of BaSiO: Eu, SrSiO: Eu, SrAlO: Eu, SrAlO: Eu, SrGaS: Eu, SrSiAlON: Eu, YSiON: Tb, YSiON: Tb or GdSiON: chromium oxide (Cr₂ O_3), chromium hydroxide_{(Cr 2 O (OH) 4} ) or basic copper acetate_{(Cu (C 2 H 3 O} 2) -2Cu (OH) 2), cobalt chromium green (Cr₂ O₃ -Al₂ O₃ -CoO), and the like, but it is not limited thereto. Specifically conversion, for example, a blue wavelength as material Sr (PO) Cl: Eu, SrMgSiO: Eu, BaMgSiO: Eu, BaMgAlO: Eu, SrPO: Eu or SrSiAlON: phosphor, or ferric ferro cyanide, such as Eu (Fe₄ But are not limited to, pigments such as [Fe (CN)₆ ]₃ ) or cobalt blue (CoO-Al₂ O₃ ).

상기 파장변환층(231)은 공지된 형광체 또는 안료의 증착방법을 통해 형성할 수 있으며, 예를 들어, 디스펜싱(dispensing)법, 스핀코팅(spin coating)법, 물리적 기상 증착(physical vapor deposition, PVD)법 등을 이용하여 수행할 수 있다.Thewavelength conversion layer 231 may be formed by a known phosphor or a method of depositing a pigment. For example, thewavelength conversion layer 231 may be formed by a dispensing method, a spin coating method, a physical vapor deposition PVD) method or the like.

도 1a를 참조하면, 상기 반사층(251)은 상기 파장변환층(231)의 일면에 배치되어, 상기 파장변환층(231) 및 상기 발광구조체(100)에서 방출하는 광을 반사시켜 발광소자의 외부로 방출시키는 기능을 수행할 수 있으며, 또한, 상기 파장변환층(231)을 통과하였으나 변환되지 않은 광의 일부도 반사시킬 수 있다. 상기 반사층(251)은 통상의 조명 장치에서 사용되는 반사층 소재를 적용할 수 있으며, 예를 들어, 알루미늄(Al) 박막과 같은 광을 반사시키는 금속층을 사용할 수 있으나, 이에 국한되지는 않는다.1A, thereflective layer 251 is disposed on one surface of thewavelength conversion layer 231 to reflect light emitted from thewavelength conversion layer 231 and thelight emitting structure 100, And can also reflect a part of the light that has passed through thewavelength conversion layer 231 but is not converted. As thereflective layer 251, a reflective layer material used in a conventional illumination device may be used. For example, a metal layer reflecting light such as an aluminum (Al) thin film may be used, but the present invention is not limited thereto.

상기와 같이, 본 발명은 복수개의 반도체 적층체가 접합된 발광구조체의 일면에 파장변환구조체를 구비함으로써, 상기 파장변환구조체를 통해 상기 발광구조체에서 방출되는 광의 일부를 원하는 파장영역을 갖는 광으로 변환하여 방출시킬 수 있어, 상기 발광구조체에서 방출되는 광과 함께 다양한 색을 갖는 광을 용이하게 구현할 수 있다.As described above, according to the present invention, the wavelength conversion structure is provided on one surface of the light emitting structure to which the plurality of semiconductor stacks are bonded, thereby converting part of the light emitted from the light emitting structure through the wavelength conversion structure into light having a desired wavelength range And light having various colors can be easily realized together with light emitted from the light emitting structure.

도 1c는 전술된 도 1a 내지 도 1b의 구조를 갖는 발광 소자에서 방출되는 광의 흐름을 모식화한 단면도이다. 도 1c를 참조하면, 상기 제1 반도체 적층체(110)에서 발광된 광의 일부는 상기 발광구조체(100)의 상부로 방출되고, 광의 일부는 상기 필터층(211)을 투과하여 상기 파장변환층(231)에 도달하게 된다. 상기 파장변환층(231)에 도달한 상기 제1 반도체 적층체(110)로부터 발광된 광은 상기 파장변환층(231)에 의해 광의 파장영역이 변환되어 상기 제1 반도체 적층체(110)에서 발광시의 파장영역과 다른 파장영역을 갖는 광이 되고, 이러한 광은 상기 반사층(251)에 의해 상기 발광구조체(100)의 상부로 방출될 수 있다. 이에, 상기 발광구조체(100)의 상부로 방출된 광은 상기 제2 반도체 적층체(120)에서 방출된 광, 상기 제1 반도체 적층체(110)에서 방출된 광 및 상기 파장변환층(231)에서 방출된 광이 혼합된 것으로, 각각의 광의 파장영역에 따라 다양한 색을 구현할 수 있다.FIG. 1C is a cross-sectional view schematically illustrating the flow of light emitted from the light emitting device having the structure of FIGS. 1A to 1B. 1C, a part of the light emitted from thefirst semiconductor laminate 110 is emitted to the upper portion of thelight emitting structure 100, and a part of the light is transmitted through thefilter layer 211 to form the wavelength conversion layer 231 ). The light emitted from the first semiconductor stackedbody 110 reaching thewavelength conversion layer 231 is converted by thewavelength conversion layer 231 into a light wavelength range of light emitted from the first semiconductor stackedbody 110 Light having a different wavelength region from that of thelight emitting structure 100 can be emitted to the upper portion of thelight emitting structure 100 by thereflective layer 251. [ The light emitted to the upper portion of thelight emitting structure 100 is incident on the light emitted from thesecond semiconductor stack 120, the light emitted from thefirst semiconductor stack 110, And various colors can be implemented according to the wavelength region of each light.

상기와 같이, 본 발명은 발광구조체와 파장변환층 사이에 필터층을 배치하여 상기 발광구조체에서 방출되는 광의 일부만을 통과시킴으로써 원하는 파장영역을 갖는 광으로 변환하여 파장영역이 변환된 광 및 필터층을 통과하지 않고 반사된 광을 모두 활용할 수 있으므로, 발광 소자에서 최종적으로 방출되는 광의 파장영역을 용이하게 제어할 수 있다.As described above, according to the present invention, a filter layer is disposed between the light emitting structure and the wavelength conversion layer to pass only a part of light emitted from the light emitting structure, thereby converting the light into light having a desired wavelength range, It is possible to easily control the wavelength range of the finally emitted light in the light emitting device.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 발광구조체(100)는 녹색광을 발광하는 제1 반도체 적층체(110) 및 청색광을 발광하는 제2 반도체 적층체(120)가 순차적으로 적층된 것으로, 상기 파장변환층(231)은 상기 녹색광 또는 상기 청색광을 흡수하여 여기되는 것일 수 있다. 상기 파장변환층(231)에 흡수된 녹색광 또는 청색광은 상기 파장변환층(231)을 구성하는 형광체 및 안료 등의 파장변화물질의 조성에 따라 적색광, 황색광 또는 녹색광 등으로 변환되어 방출될 수 있다. 예를 들어, 상기 필터층(211)을 통해 상기 제1 반도체 적층체(110)의 녹색광이 투과되어 상기 파장변환층(231)에 도달되고, 상기 파장변환층(231)이 황색광을 방출하는 YAG계 형광체를 포함하는 경우, 상기 파장변환층(231)에 도달된 청색광은 상기 YAG계 형광체로 이루어진 상기 파장변환층(231)을 여기시켜 황록색의 형광으로 발생되어 상기 발광구조체(100)의 외부로 방출될 수 있다. 이에, 상기 발광 소자는 상기 제1 반도체 적층체(110)에서 방출된 녹색광, 상기 제2 반도체 적층체(120)에서 방출된 청색광 및 상기 파장변환층(231)에서 변환되어 방출된 황록색광이 합성되어 백색광을 구현할 수 있다.In one embodiment of the present invention, thelight emitting structure 100 includes afirst semiconductor laminate 110 that emits green light and asecond semiconductor laminate 120 that emits blue light sequentially, and the wavelength conversion Thelayer 231 may be excited by absorbing the green light or the blue light. The green light or the blue light absorbed by thewavelength conversion layer 231 may be converted into red light, yellow light or green light according to the composition of the wavelength change material such as the phosphor and the pigment constituting thewavelength conversion layer 231, . For example, green light of thefirst semiconductor laminate 110 is transmitted through thefilter layer 211 to reach thewavelength conversion layer 231, and thewavelength conversion layer 231 emits yellow light The blue light reaching thewavelength conversion layer 231 excites thewavelength conversion layer 231 made of the YAG fluorescent material to generate yellowish green fluorescence and is emitted to the outside of thelight emitting structure 100 Can be released. Accordingly, the light emitting device is formed by combining the green light emitted from thefirst semiconductor laminate 110, the blue light emitted from thesecond semiconductor laminate 120, and the yellow green light converted and emitted from thewavelength conversion layer 231 So that white light can be realized.

도 2a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 소자를 모식화한 단면도이다.2A is a schematic cross-sectional view of a light emitting device according to another embodiment of the present invention.

도 2a를 참조하면, 서로 다른 도전형을 갖는 반도체층들(제1 도전형 반도체층(131), 제2 도전형 반도체층(135)) 사이에 위치하는 발광층(133)을 포함하는 제1 반도체 적층체(130)가 구비될 수 있다. 상기 제1 반도체 적층체(130) 상부에는, 서로 다른 도전형을 갖는 반도체층들(제1 도전형 반도체층(141), 제2 도전형 반도체층(145)) 사이에 위치하는 발광층(143)을 포함하는 제2 반도체 적층체(140)가 구비될 수 있다. 상기 제2 반도체 적층체(140) 상부에는, 서로 다른 도전형을 갖는 반도체층들(제1 도전형 반도체층(151), 제2 도전형 반도체층(155)) 사이에 위치하는 발광층(153)을 포함하는 제3 반도체 적층체(150)가 적층되어 발광구조체(100)를 형성할 수 있다. 또한, 상기 제1 도전형 반도체층(131, 141, 151) 및 상기 제2 도전형 반도체층(135, 145, 155)에는 각각 제1 전극(137, 147, 157) 및 제2 전극(139, 149, 159)이 형성될 수 있다.2A, afirst semiconductor layer 130 including alight emitting layer 133 located between semiconductor layers having different conductivity types (the firstconductive semiconductor layer 131 and the second conductive semiconductor layer 135) A laminate 130 may be provided. A light emitting layer 143, which is located between the semiconductor layers (firstconductive semiconductor layer 141 and second conductive semiconductor layer 145) having different conductivity types, is formed on the first semiconductor stackedbody 130, Asecond semiconductor stack 140 may be provided. Alight emitting layer 153 is disposed between the semiconductor layers (the firstconductive semiconductor layer 151 and the second conductive semiconductor layer 155) having different conductivity types, And thethird semiconductor stack 150 may be stacked to form thelight emitting structure 100. Thefirst electrodes 137, 147 and 157 and thesecond electrodes 139 and 145 are formed on the first conductive semiconductor layers 131 and 141 and the second conductive semiconductor layers 135 and 145, 149, and 159 may be formed.

도 2a를 참조하면, 상기 3개의 반도체 적층체(130, 140, 150)가 접합된 상기 발광구조체(100)의 하부에 상기 발광구조체(100)로부터 방출된 광의 일부만을 투과시키는 필터층(213)이 배치되고, 상기 필터층(213)의 하부에 상기 필터층(213)을 투과한 광을 흡수하여 광의 파장영역을 변화시켜 방출하는 파장변환층(233)이 배치되며, 상기 파장변환층(233)의 하부에 상기 파장변환층(233)에서 방출된 광을 반사시켜 외부로 방출시키는 반사층(253)이 배치될 수 있다. 상술한 각각의 구성요소의 대한 기능 및 특징에 대한 설명은 도 1a에 개시된 바와 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 도 1a를 참조할 수 있다.2A, afilter layer 213 for transmitting only a part of light emitted from thelight emitting structure 100 is formed under thelight emitting structure 100 to which the threesemiconductor stacks 130, 140 and 150 are bonded And awavelength conversion layer 233 which absorbs the light transmitted through thefilter layer 213 and emits the light while varying the wavelength range of the light is disposed in the lower part of thefilter layer 213. The lower part of the wavelength conversion layer 233 Areflection layer 253 for reflecting the light emitted from thewavelength conversion layer 233 and emitting the light to the outside may be disposed. The functions and features of each of the above-described components are the same as those described in Fig. 1A, and therefore, a detailed description thereof can be referred to Fig. 1A.

도 2b는 전술된 도 2a의 구조를 갖는 발광 소자에서 방출되는 광의 흐름을 모식화한 단면도이다.FIG. 2B is a cross-sectional view schematically illustrating the flow of light emitted from the light emitting device having the structure of FIG. 2A described above.

도 2b를 참조하면, 상기 제1 반도체 적층체(130)에서 발광된 광의 일부는 상기 발광구조체(100)의 상부로 방출되고, 광의 일부는 상기 필터층(213)을 투과하여 상기 파장변환층(233)에 도달하게 된다. 상기 파장변환층(233)에 도달한 상기 제1 반도체 적층체(130)로부터 발광된 광은, 상기 파장변환층(233)에 의해 광의 파장영역이 변환되어 상기 제1 반도체 적층체(130)에서 발광시의 파장영역과 다른 파장영역을 갖는 광이 되고, 이러한 광은 상기 반사층(253)에 의해 상기 발광구조체(100)의 상부로 방출될 수 있다. 이에, 상기 발광구조체(100)의 상부로 방출된 광은 상기 제2 반도체 적층체(140)에서 방출된 광, 상기 제3 반도체 적층체(150)에서 방출된 광, 상기 제1 반도체 적층체(130)에서 방출된 광 및 상기 파장변환층(233)에서 방출된 광이 혼합된 것으로, 각각의 광의 파장영역에 따라 다양한 색을 구현할 수 있다.2B, a part of the light emitted from thefirst semiconductor stack 130 is emitted to the upper portion of thelight emitting structure 100, and a part of the light is transmitted through thefilter layer 213 to form the wavelength conversion layer 233 ). The light emitted from the first semiconductor stackedbody 130 reaching thewavelength conversion layer 233 is converted by thewavelength conversion layer 233 into light having a wavelength in the first semiconductor stackedbody 130 The light having the wavelength region different from that of the light emission is emitted, and the light can be emitted to the upper portion of thelight emitting structure 100 by thereflection layer 253. The light emitted to the upper portion of thelight emitting structure 100 is incident on the light emitted from the second semiconductor stackedbody 140, the light emitted from the third semiconductor stackedbody 150, 130 and the light emitted from thewavelength conversion layer 233 are mixed, and various colors can be implemented according to the wavelength region of each light.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 발광구조체(100)는, 근자외선광을 발광하는 제1 반도체 적층체(130), 녹색광을 발광하는 제2 반도체 적층체(140) 및 청색광을 발광하는 제3 반도체 적층체(150)가 순차적으로 적층된 것으로, 상기 파장변환층(233)은 상기 근자외선광, 상기 녹색광 또는 상기 청색광 중에서 선택되는 어느 하나의 광을 흡수하여 여기되는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 필터층(213)을 통해 상기 제1 반도체 적층체(130)의 근자외선광이 투과되어 상기 파장변환층(233)에 도달되고, 상기 파장변환층(233)이 적색광을 방출하는 황화물계 형광체를 포함하는 경우, 상기 파장변환층(233)에 도달된 근자외선광은 상기 황화물계 형광체로 이루어진 상기 파장변환층(233)을 여기시켜 적색광으로 발생되어 상기 발광구조체(100)의 외부로 방출될 수 있다. 이에, 상기 발광 소자는 상기 제3 반도체 적층체(150)에서 방출된 청색광, 상기 제2 반도체 적층체(140)에서 방출된 녹색광, 상기 제1 반도체 적층체(130)에서 방출된 근자외선광 및 상기 파장변환층(233)에서 변환되어 방출된 적색광이 합성되어 백색광을 구현할 수 있다.In one embodiment of the present invention, thelight emitting structure 100 includes afirst semiconductor laminate 130 that emits near-ultraviolet light, asecond semiconductor laminate 140 that emits green light, and athird semiconductor laminate 130 that emits blue light. And thewavelength conversion layer 233 may be excited by absorbing any one of the near-ultraviolet light, the green light, and the blue light. For example, the near-ultraviolet light of thefirst semiconductor laminate 130 is transmitted through thefilter layer 213 to reach thewavelength conversion layer 233, and thewavelength conversion layer 233 emits red light When the sulfide-based fluorescent material is included, near-ultraviolet light reaching thewavelength conversion layer 233 is generated as red light by exciting thewavelength conversion layer 233 made of the sulfide-based fluorescent material, Lt; / RTI &gt; Accordingly, the light emitting device is formed by the blue light emitted from thethird semiconductor stack 150, the green light emitted from thesecond semiconductor stack 140, the near-ultraviolet light emitted from thefirst semiconductor stack 130, And the red light converted and emitted from thewavelength conversion layer 233 is synthesized to realize white light.

전술된 도 2a 및 도 2b와 같이, 본 발명은 반도체 적층체를 다중 접합하여 각각의 반도체 적층체들로부터 방출된 광을 합성하여 다양한 색의 광을 용이하게 구현할 수 있다. 이러한 구조적 특징을 통해 본 발명은, 종래의 다양한 색의 광을 구현하기 위해 하나의 반도체 적층체에 다양한 형광체를 복수개 배치하는 경우 휘도가 저하되고 색이 불균일했던 문제점을 개선할 수 있으며, 광의 휘도를 유지하면서도 파장변환구조체를 이용하여 광의 색을 용이하게 제어할 수 있다. 이에, 본 발명의 발광 소자는 디스플레이(display) 등의 표시 장치의 화소나 관련분야에 적극 활용될 수 있다.As shown in FIGS. 2A and 2B, the present invention can easily realize various colors of light by combining the light emitted from the respective semiconductor stacks by multiple bonding the semiconductor stacks. According to the present invention, a plurality of phosphors are arranged in a single semiconductor stacked body in order to realize light of various colors in the related art. The present invention can solve the problem that luminance is uneven and color is uneven, It is possible to easily control the color of the light using the wavelength conversion structure. Accordingly, the light emitting device of the present invention can be positively utilized in a pixel or a related field of a display device such as a display.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 상기 발광구조체의 타면에, 상기 발광구조체 및 상기 파장변환층에서 방출되는 광을 선택적으로 투과시키기 위한 상부필터가 더 구비될 수 있다.In another embodiment of the present invention, an upper filter may be further provided on the other surface of the light emitting structure to selectively transmit light emitted from the light emitting structure and the wavelength conversion layer.

도 3a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 소자를 모식화한 단면도이다. 구체적으로 이는, 도 2a의 구조에서 발광구조체의 타면에 상부필터를 더 배치한 것일 수 있다.3A is a schematic cross-sectional view illustrating a light emitting device according to another embodiment of the present invention. Specifically, it may be that an upper filter is further disposed on the other surface of the light emitting structure in the structure of FIG. 2A.

도 3a를 참조하면, 서로 다른 도전형을 갖는 반도체층들(제1 도전형 반도체층(161), 제2 도전형 반도체층(165)) 사이에 위치하는 제1 발광층(163)을 포함하는 제1 반도체 적층체(160)가 구비될 수 있다. 상기 제1 반도체 적층체(160) 상부에는 제2 발광층(173)이 배치되고, 상기 제2 발광층(173) 상부에는 상기 제1 반도체 적층체(160)의 제2 도전형 반도체층(165)과 다른 도전형을 갖는 제1 도전형 반도체층(171)이 배치되어 제2 반도체 적층체(170)가 형성될 수 있다. 상기 제2 반도체 적층체(170) 상부에는, 제3 발광층(183)이 배치되고, 상기 제3 발광층(183) 상부에는 상기 제2 반도체 적층체(170)의 제1 도전형 반도체층(171)과 다른 도전형을 갖는 제2 도전형 반도체(185)가 배치되어 제3 반도체 적층체(180)가 형성되어, 상기 제1 반도체 적층체(160), 상기 제2 반도체 적층체(170) 및 상기 제3 반도체 적층체(180)를 포함하는 발광구조체(100)를 형성할 수 있다. 또한, 상기 제1 도전형 반도체층(161, 171) 및 상기 제2 도전형 반도체층(165, 185)에는 각각 제1 전극(167, 177) 및 제2 전극(179, 189)이 형성될 수 있다.Referring to FIG. 3A, a semiconductor light emitting device includes a firstlight emitting layer 163 disposed between semiconductor layers having different conductivity types (the firstconductive semiconductor layer 161 and the second conductive semiconductor layer 165) 1 semiconductor laminatedbody 160 may be provided. A secondlight emitting layer 173 is disposed on thefirst semiconductor stack 160 and a secondconductive semiconductor layer 165 of thefirst semiconductor stack 160 is formed on the secondlight emitting layer 173. The firstconductive semiconductor layer 171 having a different conductivity type may be disposed to form the second semiconductor stackedbody 170. [ A thirdlight emitting layer 183 is disposed on the second semiconductor stackedbody 170 and a firstconductive semiconductor layer 171 of the second semiconductor stackedbody 170 is formed on the thirdlight emitting layer 183, The second semiconductor stackedbody 170 and the second semiconductor stackedbody 180 are formed by disposing a secondconductive semiconductor 185 having a different conductivity type from that of the first semiconductor stackedbody 180, Thelight emitting structure 100 including the third semiconductor stackedbody 180 can be formed. Thefirst electrodes 167 and 177 and thesecond electrodes 179 and 189 may be formed on the first conductive semiconductor layers 161 and 171 and the second conductive semiconductor layers 165 and 185, have.

상기 3개의 반도체 적층체(160, 170, 180)가 접합된 상기 발광구조체(100)의 하부에 상기 발광구조체(100)로부터 방출된 광의 일부만을 투과시키는 필터층(215)이 배치되고, 상기 필터층(215)의 하부에 상기 필터층(215)을 투과한 광을 흡수하여 광의 파장영역을 변화시켜 방출하는 파장변환층(235)이 배치되며, 상기 파장변환층(235)의 하부에 상기 파장변환층(235)에서 방출된 광을 반사시켜 외부로 방출시키는 반사층(255)이 배치될 수 있다. 상술한 각각의 구성요소의 기능 및 특징에 대한 설명은 도 1a에 개시된 바와 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 도 1a를 참조할 수 있다.Afilter layer 215 for transmitting only a part of light emitted from thelight emitting structure 100 is disposed under thelight emitting structure 100 to which the threesemiconductor stacks 160, And awavelength conversion layer 235 for absorbing the light transmitted through thefilter layer 215 and emitting the light by changing a wavelength range of the light is disposed in a lower portion of thewavelength conversion layer 235, 235 may be disposed on thereflective layer 255 to reflect the light emitted from thereflective layer 255 to the outside. The description of the functions and features of each of the above-described components is the same as that shown in Fig. 1A, and a detailed description thereof can be referred to Fig. 1A.

도 3a를 참조하면, 상기 발광구조체(100)의 타면, 즉, 상기 발광구조체(100)의 최상부에 상부필터(310)가 더 배치될 수 있다. 상기 상부필터(310)는 상기 발광구조체(100)를 구성하는 각각의 반도체 적층체(160, 170, 180)에서 방출된 광들 및 상기 파장변환층(235)에서 방출된 광을 선택적으로 투과시키기는 역할을 수행하는 것으로, 구현하고자 하는 광의 색에 따라 최종적으로 상기 발광 소자에서 방출되는 광의 파장영역을 선택하는 필터기능을 수행할 수 있다. 이를 통해, 본 발명은 백색광을 포함한 다양한 색의 광을 구현하도록 제어하는 것이 용이해질 수 있다.Referring to FIG. 3A, anupper filter 310 may further be disposed on the other surface of thelight emitting structure 100, that is, at the top of thelight emitting structure 100. Theupper filter 310 selectively transmits the light emitted from therespective semiconductor stacks 160, 170, and 180 and the light emitted from thewavelength conversion layer 235 of thelight emitting structure 100 So that a filter function of finally selecting the wavelength region of the light emitted from the light emitting device can be performed according to the color of the light to be implemented. Accordingly, the present invention can be easily controlled to realize various colors of light including white light.

도 3b는 전술된 도 3a의 구조를 갖는 발광 소자에서 방출되는 광의 흐름을 모식화한 단면도이다.FIG. 3B is a cross-sectional view schematically illustrating the flow of light emitted from the light emitting device having the structure of FIG. 3A.

도 3b를 참조하면, 상기 제1 반도체 적층체(160)에서 발광된 광의 일부는 상기 발광구조체(100)의 상부 방향으로 방출되고 다른 광의 일부는 상기 제1 반도체 적층체(160) 하부에 배치된 필터층(215)으로 방출되나, 상기 발광구조체(100)의 상부로 방출된 광은 상기 발광구조체(100)의 상부에 배치된 상부필터(310)에 의해 반사되어 최종적으로 상기 발광 소자의 외부로 방출되지 않도록 제어할 수 있다. 반사된 광은 상기 제1 반도체 적층체(160) 하부에 배치된 필터층(215)을 투과하여 상기 필터층(215) 하부에 배치된 파장변환층(235)에 도달하여 파장변환되어 상기 상부필터(310)를 투과할 수 있다. 즉, 전술된 바와 같이, 상기 발광구조체(100) 상부에 필터층(310)을 구비함으로써 상기 변환하고자 하는 광을 손실없이 상기 필터층(215)을 통해 상기 파장변환층(235)으로 도달하게 할 수 있어, 발광구조체 최상부에 배치된 필터층은 파장변환구조체에 도달하는 광량을 증가시키고, 이에 파장변환구조체의 변환효율을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 상부필터(310)의 구성소재로는 다이크로익 필터(dichroic filter), 장파장 투과 필터(long pass filter), 단파장 투과 필터(short pass filter), 대역 투과 필터(band pass filter) 또는 노치 필터(notch filter) 등의 유전체 필터(dielectric filter)를 사용할 수 있으나, 이에 국한되지는 않는다.Referring to FIG. 3B, a part of the light emitted from the first semiconductor stackedbody 160 is emitted upwardly of thelight emitting structure 100, and a part of the other light is disposed below the first semiconductor stackedbody 160 The light emitted to the upper portion of thelight emitting structure 100 is reflected by theupper filter 310 disposed on the upper portion of thelight emitting structure 100 and finally emitted to the outside of thelight emitting device 100. [ . The reflected light passes through thefilter layer 215 disposed under thefirst semiconductor stack 160 and reaches thewavelength conversion layer 235 disposed under thefilter layer 215 to be wavelength-converted, ). &Lt; / RTI &gt; That is, as described above, since thefilter layer 310 is provided on thelight emitting structure 100, the light to be converted can reach thewavelength conversion layer 235 through thefilter layer 215 without loss , The filter layer disposed at the top of the light emitting structure can increase the amount of light reaching the wavelength conversion structure and improve the conversion efficiency of the wavelength conversion structure. For example, theupper filter 310 may include a dichroic filter, a long pass filter, a short pass filter, a band pass filter, Or a dielectric filter such as a notch filter may be used, but the present invention is not limited thereto.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.It should be noted that the embodiments of the present invention disclosed in the present specification and drawings are only illustrative of specific examples for the purpose of understanding and are not intended to limit the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention are possible in addition to the embodiments disclosed herein.

100: 발광구조체
110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180: 반도체 적층체
111, 121, 131, 141, 151, 161, 171: 제1 도전형 반도체층
113, 123, 133, 143, 153, 163, 173, 183: 발광층
115, 125, 135, 145, 155, 165, 185: 제2 도전형 반도체층
117, 127, 137, 147, 157, 167, 177: 제1 전극
119, 129, 139, 149, 159, 179, 189: 제2 전극
200: 파장변환구조체
211, 213, 215: 필터층
231, 233, 235: 파장변환층
251, 253, 255: 반사층
310: 상부필터100: light emitting structure
110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180:
111, 121, 131, 141, 151, 161, and 171:
113, 123, 133, 143, 153, 163, 173, 183:
115, 125, 135, 145, 155, 165, 185: the second conductivity type semiconductor layer
117, 127, 137, 147, 157, 167, 177:
119, 129, 139, 149, 159, 179, 189:
200: Wavelength conversion structure
211, 213, 215:
231, 233, 235: wavelength conversion layer
251, 253, 255: reflective layer
310: upper filter

Claims (6)

Translated fromKorean

서로 다른 도전형을 갖는 반도체층들 사이에 위치하는 발광층을 포함하는 반도체 적층체 복수개가 적층된 발광구조체와, 상기 발광구조체의 일면에 배치된 파장변환구조체를 포함하며,
상기 파장변환구조체는,
상기 발광구조체의 일면에 배치되어, 상기 발광구조체로부터 방출된 광의 일부만을 투과시키는 필터층;
상기 필터층의 일면에 배치되어, 상기 필터층을 투과한 광을 흡수하여 광의 파장영역을 변화시켜 방출하는 파장변환층; 및
상기 파장변환층의 일면에 배치되어, 상기 파장변환층 및 상기 발광구조체에서 방출된 광을 반사시켜 외부로 방출시키는 반사층을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자.A light emitting structure in which a plurality of semiconductor stacks including a light emitting layer positioned between semiconductor layers having different conductivity types are stacked; and a wavelength conversion structure disposed on one surface of the light emitting structure,
Wherein the wavelength conversion structure comprises:
A filter layer disposed on one surface of the light emitting structure and transmitting only a part of light emitted from the light emitting structure;
A wavelength conversion layer disposed on one surface of the filter layer, the wavelength conversion layer absorbing light transmitted through the filter layer and changing a wavelength range of light to emit the light; And
And a reflective layer disposed on one surface of the wavelength conversion layer and reflecting the light emitted from the wavelength conversion layer and the light emitting structure and emitting the light to the outside.제1항에 있어서,
상기 복수개의 발광구조체에 포함된 발광층들은 각각 서로 다른 파장영역을 갖는 광을 방출하는 것을 특징으로 하는 발광 소자.The method according to claim 1,
Wherein the light emitting layers included in the plurality of light emitting structures emit light having different wavelength regions.제1항에 있어서,
상기 발광구조체는
녹색광을 발광하는 제1 반도체 적층체; 및
청색광을 발광하는 제2 반도체 적층체가 순차적으로 적층된 것으로,
상기 파장변환층은 상기 녹색광 또는 상기 청색광을 흡수하여 여기되는 것을 특징으로 하는 발광 소자.The method according to claim 1,
The light-
A first semiconductor multilayer body emitting green light; And
And a second semiconductor laminate which emits blue light are sequentially laminated,
Wherein the wavelength conversion layer is excited by absorbing the green light or the blue light.제1항에 있어서,
상기 발광구조체는,
근자외선광을 발광하는 제1 반도체 적층체;
녹색광을 발광하는 제2 반도체 적층체; 및
청색광을 발광하는 제3 반도체 적층체가 순차적으로 적층된 것으로,
상기 파장변환층은 상기 근자외선광, 상기 녹색광 또는 상기 청색광 중에서 선택되는 어느 하나의 광을 흡수하여 여기되는 것을 특징으로 하는 발광 소자.The method according to claim 1,
The light-
A first semiconductor multilayer body emitting near ultraviolet light;
A second semiconductor multilayer body emitting green light; And
And a third semiconductor stacked body that emits blue light are sequentially stacked,
Wherein the wavelength conversion layer is excited by absorbing any one of the near ultraviolet light, the green light, and the blue light.제1항에 있어서,
상기 필터층은 상기 발광구조체에서 제1 파장영역을 갖는 광을 선택적으로 투과시키며,
상기 파장변환층은 상기 필터층을 투과한 상기 제1 파장영역을 갖는 광을 흡수하여 광의 에너지를 하향 변환(down-conversion)시켜 제2 파장영역을 갖는 광으로 방출하는 것을 특징으로 하는 발광 소자.The method according to claim 1,
Wherein the filter layer selectively transmits light having a first wavelength range in the light emitting structure,
Wherein the wavelength conversion layer absorbs light having the first wavelength range transmitted through the filter layer and down-converts energy of the light to emit light having a second wavelength range.제1항에 있어서,
상기 발광구조체의 타면에, 상기 발광구조체 및 상기 파장변환층에서 방출되는 광을 선택적으로 투과시키기 위한 상부필터가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 발광 소자.The method according to claim 1,
Further comprising an upper filter on the other surface of the light emitting structure for selectively transmitting light emitted from the light emitting structure and the wavelength conversion layer.

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