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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6133588
(24)【登録日】2017年4月28日
(45)【発行日】2017年5月24日
(54)【発明の名称】発光素子
(51)【国際特許分類】
H01L 33/20 20100101AFI20170515BHJP
H01L 33/32 20100101ALI20170515BHJP
【ＦＩ】
H01L33/20
H01L33/32
【請求項の数】16
【全頁数】25
(21)【出願番号】特願2012-274503(P2012-274503)
(22)【出願日】2012年12月17日
(65)【公開番号】特開2013-135224(P2013-135224A)
(43)【公開日】2013年7月8日
【審査請求日】2015年12月2日
(31)【優先権主張番号】10-2011-0142676
(32)【優先日】2011年12月26日
(33)【優先権主張国】KR
(31)【優先権主張番号】10-2011-0141952
(32)【優先日】2011年12月26日
(33)【優先権主張国】KR
(73)【特許権者】
【識別番号】513276101
【氏名又は名称】エルジー イノテック カンパニー リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100146318
【弁理士】
【氏名又は名称】岩瀬 吉和
(74)【代理人】
【識別番号】100114188
【弁理士】
【氏名又は名称】小野 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100119253
【弁理士】
【氏名又は名称】金山 賢教
(74)【代理人】
【識別番号】100129713
【弁理士】
【氏名又は名称】重森 一輝
(74)【代理人】
【識別番号】100143823
【弁理士】
【氏名又は名称】市川 英彦
(72)【発明者】
【氏名】イ・クォンチリ
(72)【発明者】
【氏名】ファン・スンミン
【審査官】
高椋 健司
(56)【参考文献】
【文献】
米国特許出願公開第２００８／００４３４７５（ＵＳ，Ａ１）
【文献】
特開２０１０−１２３１９３（ＪＰ，Ａ）
【文献】
欧州特許出願公開第０２１８７４５４（ＥＰ，Ａ１）
【文献】
特開２０１０−０８０７４１（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１１−２０５０９９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｈ０１Ｌ ３３／００−３３／６４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
多数の化合物半導体層を含む発光構造物と、
前記発光構造物の上にある光抽出構造物と、を含み、
前記光抽出構造物は、
負の屈折率を有するように互いに交互に積層された多数の誘電層と多数の金属層とを含み、
前記発光構造物は、活性層、前記活性層の下に第１導電型半導体層、及び前記活性層の上に第２導電型半導体層を含み、
多数の前記誘電層及び多数の前記金属層の各々の一側端は、前記第２導電型半導体層の上面と接することを特徴とする、発光素子。
前記発光構造物の上にある光抽出構造物と、を含み、
前記光抽出構造物は、
負の屈折率を有するように互いに交互に積層された多数の誘電層と多数の金属層とを含み、
前記発光構造物は、活性層、前記活性層の下に第１導電型半導体層、及び前記活性層の上に第２導電型半導体層を含み、
多数の前記誘電層及び多数の前記金属層の各々の一側端は、前記第２導電型半導体層の上面と接することを特徴とする、発光素子。
【請求項2】
前記光抽出構造物は、前記第１及び第２導電型半導体層のうちの１つの層の上に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の発光素子。
【請求項3】
前記誘電層は導電層であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の発光素子。
【請求項4】
前記誘電層は前記光抽出構造物の最下層であり、
前記金属層は前記光抽出構造物の最上層であることを特徴とする、請求項１乃至３のうち、いずれか１項に記載の発光素子。
前記金属層は前記光抽出構造物の最上層であることを特徴とする、請求項１乃至３のうち、いずれか１項に記載の発光素子。
【請求項5】
多数の前記誘電層及び多数の前記金属層の各々の厚さは０．２λｐ（λｐは前記金属層のプラズマ周波数の波長である）であることを特徴とする、請求項１乃至４のうち、いずれか１項に記載の発光素子。
【請求項6】
多数の前記誘電層及び多数の前記金属層のうち、上位層は下位層の上面と側面を覆うことを特徴とする、請求項１乃至５のうち、いずれか１項に記載の発光素子。
【請求項7】
垂直方向での多数の前記誘電層及び多数の前記金属層の各々は同一な厚さを有することを特徴とする、請求項６に記載の発光素子。
【請求項8】
水平方向での多数の前記誘電層及び多数の前記金属層の各々は同一な幅を有することを特徴とする、請求項７に記載の発光素子。
【請求項9】
多数の前記誘電層及び多数の前記金属層の各々の幅は、多数の前記誘電層及び多数の前記金属層の各々の厚さより大きいことを特徴とする、請求項８に記載の発光素子。
【請求項10】
垂直方向での多数の前記誘電層及び多数の前記金属層の各々は相異する厚さを有することを特徴とする、請求項６に記載の発光素子。
【請求項11】
水平方向での多数の前記誘電層及び多数の前記金属層の各々は相異する幅を有することを特徴とする、請求項１０に記載の発光素子。
【請求項12】
多数の前記誘電層及び多数の前記金属層の各々の幅は、多数の前記誘電層及び多数の前記金属層の各々の厚さより大きいことを特徴とする、請求項１１に記載の発光素子。
【請求項13】
前記上位層の一側端が前記誘電層の場合、前記上位層の一側端は前記第１及び第２導電型半導体層のうち、１つの層に対してオーミックコンタクトを形成することを特徴とする、請求項６に記載の発光素子。
【請求項14】
前記上位層の一側端が前記金属層の場合、前記上位層の一側端は前記第１及び第２導電型半導体層のうち、１つの層に対してショットキーコンタクトを形成することを特徴とする、請求項６に記載の発光素子。
【請求項15】
前記発光構造物から前記光抽出構造物に入射された光は前記光抽出構造物の上面に対して垂直な垂直境界面を基準に外部に反射されることを特徴とする、請求項１乃至１４のうち、いずれか１項に記載の発光素子。
【請求項16】
前記発光構造物は３６５nm乃至４８８nmの紫外線光を生成することを特徴とする、請求項１乃至１５のうち、いずれか１項に記載の発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、発光素子に関するものである。
【背景技術】
【0002】
発光ダイオード（Light-Emitting Diode：ＬＥＤ）は、電流を光に変換させる半導体発光素子である。
【0003】
半導体発光素子は、高輝度を有する光を得ることができるので、ディスプレイ用光源、自動車用光源、及び照明用光源に幅広く使われている。
【0004】
しかしながら、半導体発光素子の特性上、半導体発光素子の内部の光が外部に容易に抽出されず、光抽出効率が低いという問題がある。
【0005】
併せて、半導体発光素子は均一な光効率の確保が困難であるという問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明の目的は、光抽出効率が向上した発光素子を提供することにある。
【0007】
本発明の他の目的は、均一な光効率を得ることができる発光素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の一態様に係る発光素子は、多数の化合物半導体層を含む発光構造物、及び上記発光構造物の上に光抽出構造物を含む。上記光抽出構造物は負の屈折率を有するように互いに交互に積層された多数の第１層と多数の第２層とを含む。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、光抽出効率が向上した発光素子が得られる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明の第１実施形態に従う水平型発光素子を示す断面図である。
【図3a】屈折率に従って光の進行形態を示す図である。
【図3b】屈折率に従って光の進行形態を示す図である。
【図4a】光進行メカニズムを説明するグラフである。
【図4b】光進行メカニズムを説明するグラフである。
【図4c】光進行メカニズムを説明するグラフである。
【図6】本発明の第２実施形態に従うフリップ型発光素子を示す図である。
【図7】本発明の第３実施形態に従う垂直型発光素子を示す図である。
【図8】本発明の第４実施形態に従う水平型発光素子を示す断面図である。
【図10】光進行と電流スプレッディングを示す図である。
【図11】本発明の第５実施形態に従う水平型発光素子を示す図である。
【図13】光進行と電流スプレッディングを示す図である。
【図14】本発明の第６実施形態に従う垂直型発光素子を示す断面図である。
【図15】本発明の実施形態に従う表示装置の分解斜視図である。
【図16】本発明の実施形態に従う表示装置を示す図である。
【図17】本発明の実施形態に従う照明装置の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
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。
【0012】
以下、添付された図面を参照して実施形態を説明する。図面において、各層の厚さやサイズは説明の便宜及び明確性のために誇張、省略、または概略的に示されている。また、各構成要素のサイズは実際のサイズを必ずしも完全に反映するものではない。
【0013】
図１は、本発明の第１実施形態に従う水平型発光素子を示す断面図である。
【0014】
図１を参照すると、第１実施形態に従う水平型発光素子１０は、基板１１、発光構造物１９、光抽出構造物２７、並びに、第１及び第２電極３１、３３を含む。
【0015】
第１実施形態に従う発光素子１０は、上記発光構造物１９と上記光抽出構造物２７との間に配置された透明導電層２１をさらに含むことができるが、これに対して限定するものではない。
【0016】
上記発光構造物１９は、多数の化合物半導体層を含むことができる。上記化合物半導体層は、少なくとも第１導電型半導体層１３、活性層１５、及び第２導電型半導体層１７を含むことができるが、これに対して限定するものではない。
【0017】
上記発光素子１０は、上記基板１１と上記第１導電型半導体層１３との間の格子定数差による格子不整合を緩和させるために、上記基板１１と上記第１導電型半導体層１３との間に配置されたバッファ層をさらに含むことができるが、これに対して限定するものではない。
【0018】
上記バッファ層によれば、上記基板１１の上に形成された上記発光構造物１９に、欠陥、例えばクラック（cracks）、ボイド（void）、グレーン（grain）、及び屈曲（bowing）の発生が抑えられる。
【0019】
図示してはいないが、上記バッファ層と上記第１導電型半導体層１３との間にドーパント（dopant）を含まない非導電型半導体層がさらに含まれることができるが、これに対して限定するものではない。
【0020】
上記バッファ層、上記第１導電型半導体層１３、活性層１５、及び第２導電型半導体層１７は、II−VI族またはIII−V族化合物半導体材質で形成されるが、これに対して限定するものではない。
【0021】
上記化合物半導体材質には窒化物系列の物質が使われるが、これに対して限定するものではない。
【0022】
例えば、上記化合物半導体層は、窒化物物質とＡｌ、Ｉｎ、及びＧａのうち、少なくとも１つの物質を含むことができる。
【0023】
上記基板１１は熱伝導性及び／または透過度に優れる材質で形成されるが、これに対して限定するものではない。例えば、上記基板１１はサファイア（Ａｌ２Ｏ３）、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＺｎＯ、ＧａＰ、ＩｎＰ、及びＧｅからなるグループから選択された少なくとも１つで形成されるが、これに対して限定するものではない。
【0024】
上記基板１１または上記バッファ層の上に上記第１導電型半導体層１３が形成される。
【0025】
上記第１導電型半導体層１３は、例えば、ｎ型ドーパントを含むｎ型半導体層であることがあるが、これに対して限定するものではない。上記第１導電型半導体層１３は、例えばＡｌＧａＮまたはＧａＮを含むことができるが、これに対して限定するものではない。上記ｎ型ドーパントは、Ｓｉ、Ｇｅ、またはＳｎを含むことができるが、これに対して限定するものではない。
【0026】
上記第１導電型半導体層１３は第１キャリア、例えば電子（electrons）を上記活性層１５に供給するための導電層としての役割をし、上記活性層１５の第２キャリア、例えば正孔（holes）が上記バッファ層に越えないようにする障壁層としての役割をすることができる。
【0027】
上記第１導電型半導体層１３に高濃度（high concentration）のドーパントがドーピングされることで、第１導電型半導体層１３は、電子が自由に移動できる導電層としての役割をすることができる。
【0028】
上記第１導電型半導体層１３は、上記活性層１５と等しいか大きいバンドギャップを有する化合物半導体材質で形成することによって、活性層１５の正孔がバッファ層に越えないようにする障壁層としての役割をすることができる。
【0029】
上記第１導電型半導体層１３の下に上記活性層１５が形成される。
【0030】
上記活性層１５は、例えば上記第１導電型半導体層１３から供給された電子と上記第２導電型半導体層１７から供給された正孔とを再結合させて紫外線光を発光させることができる。紫外線光の生成のために、上記活性層１５は少なくともワイドバンドギャップを有しなければならない。
【0031】
上記活性層１５は、単一量子井戸構造（ＳＱＷ）、多重量子井戸構造（ＭＱＷ）、量子点構造、及び量子線構造のうち、いずれか１つを含むことができる。
【0032】
上記活性層１５は、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、及びＡｌＩｎＧａＮから選択された１つまたはこれらの周期的な反復により形成される。
【0033】
実施形態の活性層１５は３６５nm乃至４８８nm波長の紫外線光を生成することができるが、これに対して限定するものではない。
【0034】
例えば、上記活性層１５は、３６５nm波長の光、４０５nm波長の光、及び４８８nm波長の光のうち、いずれか１つの紫外線光を生成することができる。
【0035】
上記活性層１５の上に上記第２導電型半導体層１７が形成される。上記第２導電型半導体層１７は、例えばｐ型ドーパントを含むｐ型半導体層であることがあるが、これに対して限定するものではない。上記第２導電型半導体層１７は、例えばＡｌＧａＮまたはＧａＮであることがあるが、これに対して限定するものではない。上記ｐ型ドーパントは、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｓｒ、またはＢａを含むことができるが、これに対して限定するものではない。
【0036】
上記第２導電型半導体層１７は正孔を上記活性層１５に供給するための導電層としての役割をすることができる。
【0037】
上記第２導電型半導体層１７に高濃度のドーパントがドーピングされることで、正孔が自由に移動できる導電層としての役割をすることができる。
【0038】
上記第２導電型半導体層１７は、例えばＡｌＧａＮまたはＧａＮを含むことができるが、これに対して限定するものではない。
【0039】
上記活性層１５の電子が上記第２導電型半導体層１７に越えないようにするために、上記活性層１５と上記第２導電型半導体層１７との間に第３導電型半導体層が形成されるが、これに対して限定するものではない。
【0040】
より詳しくは、活性層１５の電子が上記第２導電型半導体層１７に越えないようにするために、上記活性層１５と上記第２導電型半導体層１７または上記第３導電型半導体層との間に電子遮断層が形成されるが、これに対して限定するものではない。
【0041】
例えば、上記第３導電型半導体層及び上記電子遮断層はＡｌＧａＮで形成されるが、これに対して限定するものではない。
【0042】
例えば、上記電子遮断層は少なくとも上記第２導電型半導体層または上記第３導電型半導体層より大きいエネルギーバンドギャップを有することができるが、これに対して限定するものではない。
【0043】
例えば、上記第３導電型半導体層及び上記電子遮断層がＡｌＧａＮで形成される場合、上記電子遮断層が上記第３導電型半導体層より大きいバンドギャップを有するようにするために、上記電子遮断層が上記第３導電型半導体層より高いＡｌ含量を有することができるが、これに対して限定するものではない。
【0044】
上記第２導電型半導体層１７の上には透明導電層２１が形成される。上記透明導電層２１は電源を上記第２導電型半導体層１７のより広い領域に供給するスプレッディング効果を得るために導電層としての役割をすることができる。また、上記透明導電層２１は、光を外部に出射されるようにするために、透明な材質で形成される。
【0045】
上記透明導電層２１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からなるグループから選択された少なくとも１つを含むことができるが、これに対して限定するものではない。
【0046】
上記透明導電層２１の上に光抽出構造物２７が形成される。
【0047】
上記光抽出構造物２７は、光が発光素子１０の内部に留まらず、外部に出射されるようにして、光抽出効率を向上させる役割をすることができる。
【0048】
上記活性層１５で生成された光は四方に進行できる。一部の光は上記第１導電型半導体層１３を経由して上記基板１１に進行され、他の一部の光は上記第２導電型半導体層１７を経由して透明導電層２１に進行できる。
【0049】
上記発光構造物１９は、外部の空気より高い屈折率、例えば、２乃至４の屈折率を有することができる。したがって、上記第２導電型半導体層１７または上記透明導電層２１に進行した光は、外部に出射されることもあり、上記発光構造物１９の内部に反射されることもある。即ち、上記第２導電型半導体層１７または上記透明導電層２１に対し、一定角度以上の入射角（α１）に入射された光は、外部に出射されず、内部に全反射できる。
【0050】
言い換えると、図３ａに示すように、０より大きい屈折率を有する媒質に光が入射される場合、１７゜以上の角度に入射された光は内部に全反射できる。
【0051】
これに反して、０より小さい屈折率（以下「負の屈折率」という。）を有する媒質に光が入射される場合、９０゜以上の角度に入射された光に限ってのみ全反射できる。
【0053】
第１実施形態の光抽出構造物２７は、負の屈折率を有するように設計されて、光抽出効率を極大化することができる。
【0054】
上記光抽出構造物２７は、図２に示すように、金属層２３ａ、２３ｂと誘電層２５が積層により形成されたマルチ層を含むことができる。
【0055】
上記金属層２３ａ、２３ｂには金属物質が使われるが、例えばアルミニウム（Ａｌ）、チタニウム（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）、及びモリブデン（Ｍｏ）からなるグループから選択された１つが使用できるが、これに対して限定するものではない。
【0056】
上記誘電層２５には、透明な酸化系列物質、透明な窒化系列物質、またはカーバイド系列物質が使用できる。
【0057】
例えば、透明な酸化系列物質には、ＩＴＯ、ＩＺＯ（Ｉｎ−ＺｎＯ）、ＧＺＯ（Ｇａ−ＺｎＯ）、ＡＺＯ（Ａｌ−ＺｎＯ）、ＡＧＺＯ（Ａｌ−Ｇａ ＺｎＯ）、ＩＧＺＯ（Ｉｎ−Ｇａ ＺｎＯ）、ＩｒＯｘ、ＲｕＯｘ、ＳｉＯ２、及びＳｉＯｘからなるグループから選択された１つが使用できるが、これに対して限定するものではない。
【0058】
このような酸化系列物質のうち、ＩＴＯ、ＩＺＯ（Ｉｎ−ＺｎＯ）、ＧＺＯ（Ｇａ−ＺｎＯ）、ＡＺＯ（Ａｌ−ＺｎＯ）、ＡＧＺＯ（Ａｌ−Ｇａ ＺｎＯ）、ＩＧＺＯ（Ｉｎ−Ｇａ ＺｎＯ）、ＩｒＯｘ、及びＲｕＯｘは、導電性を有するので、電流スプレッディングの役割をすることができる。
【0059】
例えば、透明な窒化系列物質には、Ｓｉ３Ｎ４またはＳｉｘＮｙであることがあるが、これに対して限定するものではない。
【0060】
ＳｉＯ２、ＳｉＯｘ、Ｓｉ３Ｎ４、またはＳｉｘＮｙは絶縁物質でありうる。
【0061】
例えば、透明なカーバイド系列物質には、ＳｉＣであることがあるが、これに対して限定するものではない。
【0062】
図２には第１金属層２３ａ、誘電層２５、及び第２金属層２３ｂの３層構造のみが示されているが、実施形態の光抽出構造物２７は３層以上のマルチ層も可能である。
【0063】
即ち、図５に示すように、実施形態の光抽出構造物２７Ａは多数の金属層１０１と多数の誘電層１０３とが互いに交互に配列されたマルチ層を含むことができる。
【0064】
このようなマルチ層において、最下層と最上層は金属層１１０でありうる。
【0065】
上記金属層１０１は光の透過を決定する役割をすることができる。即ち、上記金属層１０１の設計に従って光が透過されることも、または光が吸収されることもできる。
【0066】
以下の実施形態では、説明の便宜のために図２の金属層２３ａ、２３ｂと誘電層２５として説明する。
【0068】
これに対し、光は活性層１５の物質種類に従って、その固有の波長周波数（ω）が決まる。
【0069】
併せて、光抽出構造物２７において、金属層２３ａ、２３ｂまたは誘電層２５の面に水平な方向にｚ軸方向のモメンタム（ｋｚ）が存在し、金属層２３ａ、２３ｂまたは誘電層２５の面に垂直な方向にｘ軸方向のモメンタム（ｋｘ）が存在することができる。
【0070】
このような場合、図４ａ及び図４ｂに示すように、バンド（Band）II領域のようにｚ軸モメンタム（ｋｚ）に従って金属層２３ａ、２３ｂのプラズマ周波数（ωｐ）の光の周波数（ω）の比率が０．６付近で負の屈折率特性を有することが分かる。
【0071】
図４ｃは、横軸がプラズマモメンタム（ｋｐ）に対するｚ軸のモメンタム（ｋｚ）を図示し、縦軸がプラズマモメンタム（ｋｐ）に対するｘ軸のモメンタム（ｋｘ）を図示する。
【0072】
図４ｃに示すように、ｚ軸モメンタムに対して負の屈折率特性を有することを示している。
【0073】
このような負の屈折率特性により光がほとんど９０゜の入射角に光抽出構造物２７に入射されても内部に反射されず、外部に出射できる。
【0074】
第１実施形態の光抽出構造物２７は、このような負の屈折率特性を有するようにするために、上記金属層２３ａ、２３ｂと上記誘電層２５全て０．２λｐの厚さを有することができるが、これに対して限定するものではない。ここで、λｐは金属層２３ａ、２３ｂのプラズマ周波数（ωｐ）の波長を表すことができる。
【0075】
λｐは、金属層２３ａ、２３ｂの物質種類に従って変わるので、上記金属層２３ａ、２３ｂと上記誘電層２５の厚さも上記金属層２３ａ、２３ｂをどの金属物質で使用するかによって変わる。
【0076】
例えば、金属物質に銀（Ａｇ）が使われる場合、銀（Ａｇ）のプラズマ波長（λｐ）は略１３７．６１nmでありうる。このような場合、上記金属層２３ａ、２３ｂと上記誘電層２５の厚さは０．２＊１３７．６１=２７．５２２nmでありうる。
【0077】
上記金属層２３ａ、２３ｂと上記誘電層２５の厚さは、互いに同一であることも、相異することもある。
【0078】
例えば、上記金属層２３ａ、２３ｂの厚さは０．２λｐである一方、上記誘電層２５の厚さは０．２λｐより大きいか小さく設計されることもできるが、これに対して限定するものではない。
【0079】
したがって、活性層１５の光の波長に従ってそれに合う金属層２３ａ、２３ｂの物質と誘電層２５の物質が選ばれて、金属層２３ａ、２３ｂと誘電層２５の厚さが選ばれることができる。したがって、光抽出構造物２７があたかも単一の負の屈折率特性を有する媒質と見なされて、不透明な金属層２３ａ、２３ｂであるにも拘わらず、光が透過できる。このような負の屈折率特性の光抽出構造物２７により、光は、内部に全反射されず、外部に抽出されるので、光抽出効率が格段に向上できる。
【0080】
例えば、３６５nm波長の光や４０５nmの光は金属層２３ａ、２３ｂとして銀（Ａｇ）が使われ、誘電層２５としてＩＴＯやＳｉ３Ｎ４が使われる場合、上記金属層２３ａ、２３ｂと上記誘電層２５が積層された光抽出構造物２７を通じて外部に容易に抽出できる。
【0081】
例えば、４８８nmの光は金属層２３ａ、２３ｂとして銀（Ａｇ）が使われ、誘電層２５としてＳｉＣが使われる場合、上記金属層２３ａ、２３ｂと上記誘電層２５が積層された光抽出構造物２７を通じて外部に容易に抽出できる。
【0082】
上記光抽出構造物２７に入射された光は、上記光抽出構造物２７の上面に対して垂直な方向、即ち法線方向に設定された垂直境界面を基準に外部に反射できる。
【0083】
例えば、光が光抽出構造物２７の左下の対角線方向に入射される場合、上記光抽出構造物２７の垂直境界面に対して左上の対角線方向に反射されて外部に出射できる。このような場合、上記垂直境界面を基準に入射された光の入射角（α１）と反射された光の反射角（α２）とは同一または相異することがあるが、これに対して限定するものではない。
【0084】
上記第１導電型半導体層１３の上に第１電極３１が形成され、上記発光構造物１９、即ち上記第２導電型半導体層１７の上に第２電極３３が形成される。
【0085】
上記光抽出構造物２７の誘電層２５が導電性を有する物質、例えばＩＴＯの場合、上記第２電極３３は上記光抽出構造物２７の上に形成されることもできる。
【0086】
これに反して、上記光抽出構造物２７の誘電層２５が導電性を有しない物質、例えばＳｉＣの場合、上記第２電極３３の背面は上記透明導電層２１または上記第２導電型半導体層１７に接するように形成される。このような場合、上記第２電極３３は、例えば上記光抽出構造物２７を貫通して上記透明導電層２１に接したり、上記光抽出構造物２７及び上記透明導電層２１を貫通して上記第２導電型半導体層１７に接することができる。
【0087】
上記第２電極３３の上面は、電源供給のためのパッドの役割をしなければならないので、上記光抽出構造物２７や上記透明導電層２１の貫通ホールより少なくとも大きいサイズを有することができる。
【0088】
上記第２電極３３は第１及び第２背面３６、３８を有することができ、上記第１背面３６は上記光抽出構造物２７と上記透明導電層２１を貫通して上記第２導電型半導体層１７に接し、上記第２背面３８は上記光抽出構造物２７、具体的に最上層にある金属層２３ｂの上面の一部の領域に接することができる。
【0089】
上記第２電極３３は、このように上記光抽出構造物２７や透明導電層２１を貫通するように形成されることで、上記第２電極３３の接合力もより向上できる。
【0090】
一方、上記発光構造物１９の側面、即ち第１導電型半導体層１３と第２導電型半導体層１７との間の電気的なショートを防止するために、少なくとも上記発光構造物１９の一側面に保護層２９が形成される。
【0091】
上記保護層２９は、上記発光構造物１９の側面と上記第２電極３３が形成された光抽出構造物２７の上面のエッジ領域に形成される。
【0092】
上記保護層２９は透明性に優れ、伝導性の低い材質や絶縁性材質で形成される。上記保護層２９は、例えばＳｉＯ２、ＳｉｘＯｙ、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉｘＮｙ、Ａｌ２Ｏ３、及びＴｉＯ２からなるグループから選択された少なくとも１つで形成されるが、これに対して限定するものではない。
【0093】
第１実施形態は、光が内部に反射されず、外部に反射されるように、金属層２３ａ、２３ｂと誘電層２５が積層された光抽出構造物２７を形成することによって、光抽出効率を極大化することができる。
【0094】
以上の第１実施形態に対して図面に示してはいないが、活性層１５の光が、基板１１に進行して、基板１１で反射されて第１電極３１の形成された第１導電型半導体層１３に進行した場合、このような光がより多く外部に出射されるようにすために、上記第１電極３１が形成された第１導電型半導体層１３に光抽出構造物がさらに形成される。即ち、上記第１電極３１を除外した第１導電型半導体層１３の全ての上面に光抽出構造物が形成される。または、第１電極３１が光抽出構造物を貫通して上記第１導電型半導体層１３の上面に接することができる。
【0095】
図６は、本発明の第２実施形態に従うフリップ型発光素子を示す図である。
【0096】
第２実施形態は、第１実施形態の透明導電層２１の代わりに反射層３５が使われて、光抽出構造物２７が基板１１の上に形成される一方、発光素子が覆って使われることを除いては、第１実施形態とほとんど同一である。
【0097】
第２実施形態で第１実施形態と同一な構成要素に対しては同一な図面符号を与えて、より詳細な説明は省略する。
【0098】
図６を参照すると、第２実施形態に従うフリップ型発光素子１０Ａは、基板１１、発光構造物１９、反射層３５、光抽出構造物２７、及び第１及び第２電極３１、３３を含むことができる。
【0099】
図示してはいないが、第１実施形態と同様に、発光構造物１９わの側面の電気的なショートを防止するために保護層が形成される。
【0100】
第１実施形態に従う発光素子１０は、光が第２導電型半導体層１７や透明導電層２１を通じて外部に出射される構造を有することができる。
【0101】
これに反して、第２実施形態に従う発光素子１０Ａは光が基板１１を通じて外部に出射される構造を有することができる。
【0102】
したがって、基板１１に進行される光をより多く外部に出射させるために、光抽出構造物２７が上記基板１１の上に形成される。
【0103】
上記光抽出構造物２７の構成及びその動作機能は、既に第１実施形態で詳細に説明したので、これ以上の説明は省略する。
【0104】
上記光抽出構造物２７が上記基板１１の上に形成されることによって、上記活性層１５から上記基板１１に通じて上記光抽出構造物２７に進行された光は、内部に全反射されず、上記光抽出構造物２７の上面に垂直な法線方向に設定された垂直境界面を基準に外部に反射できる。
【0105】
上記反射層３５は、例えば、導電性と反射性に優れる金属物質で形成されるが、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｆからなるグループから選択された１つまたはこれらの合金を含むことができるが、これに対して限定するものではない。
【0106】
上記反射層３５が導電性に優れない場合、上記第２電極３３に供給された電源が上記反射層３５により上記第２導電型半導体層１７に供給され難いこともある。
【0107】
第２実施形態は、光が内部に反射されず、外部に反射されるように金属層２３ａ、２３ｂと誘電層２５が積層された光抽出構造物２７を形成することによって、光抽出効率を極大化することができる。
【0108】
図７は、本発明の第３実施形態に従う垂直型発光素子を示す図である。
【0109】
図７を参照すると、第１実施形態に従う水平型発光素子１０において、第２導電型半導体層１７の上にチャンネル層４３、電極層４５、接合層４７、及び伝導性支持部材４９を形成し、１８０度裏返した後、基板１１を除去することができる。次に、メサエッチングにより発光構造物１９の側面を傾斜するように形成し、第１導電型半導体層１３の上面に光抽出を向上させるための光抽出構造物２７が形成される。次に、発光構造物１９を保護するために、発光構造物１９の側面、チャンネル層４３の上面、及び発光構造物１９の上面の一部分に保護層５１が形成され、上記光抽出構造物２７の上に電極５３が形成される。このような方法により第３実施形態に従う垂直型発光素子１０Ｂが製造できる。
【0110】
上記光抽出構造物２７の構造及び機能は第１実施形態と同一であるので、これ以上の詳細な説明は省略する。
【0111】
上記電極層４５は光を反射させる反射特性を有する一方、発光構造物１９に電源を供給する導電特性を有する材質で形成される。上記電極層４５は、例えば、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ、及びＨｆからなるグループから選択された少なくとも１つまたはこれらの合金で形成されるが、これに対して限定するものではない。
【0112】
上記伝導性支持部材４９は電気が流れることができる導電性材質で形成されるが、例えばＣｕ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、及びＣｕ−Ｗからなるグループから選択された少なくとも１つで形成されるが、これに対して限定するものではない。
【0113】
上記保護層５１はチャンネル層４３と同一な材質または相異する材質で形成されるが、これに対して限定するものではない。
【0114】
上記チャンネル層４３または／及び上記保護層５１は、酸化物、窒化物、及び絶縁物質のうちの１つで形成される。上記チャンネル層４３または／及び上記保護層５１は、例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＩＺＴＯ、ＩＡＺＯ、ＩＧＺＯ、ＩＧＴＯ、ＡＺＯ、ＡＴＯ、ＧＺＯ、ＳｉＯ２、ＳｉＯｘ、ＳｉＯｘＮｙ、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３、及びＴｉＯ２からなるグループから選択された少なくとも１つで形成される。
【0115】
上記電極５３は、第１実施形態の第２電極３３のように光抽出構造物２７を貫通して形成される。即ち、上記電極５３は第１及び第２背面を含み、上記第１背面は上記光抽出構造物２７を貫通して上記第１導電型半導体層１３に接し、上記第２背面は上記光抽出構造物２７に具体的に光抽出構造物２７の最上層である金属層２３ｂの上面の一部の領域に接することができる。
【0116】
このように、上記電極５３の第１背面は上記光抽出構造物２７の内部側面と上記第１導電型半導体層１３の表面と接触し、上記電極５３の第２背面は上記光抽出構造物２７の最上層である金属層２３ｂの上面の一部の領域に接触するようにすることで、上記電極５３の接着性能を向上させることができる。
【0117】
一方、電流の垂直方向への集中を防止するための電流遮断層４１が上記電極５３と垂直方向に重畳するように形成される。
【0118】
上記電流遮断層４１は、上記保護層５１及び上記チャンネル層４３のうち、少なくとも１つの層と同一な物質または相異する物質で形成されるが、これに対して限定するものではない。
【0119】
図８は、本発明の第４実施形態に従う水平型発光素子を示す断面図である。
【0120】
第４実施形態は、金属層２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅ、及び誘電層２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅの各々の一側端が第２導電型半導体層１７の上面に接することを除いては、第１実施形態とほとんど類似している。第４実施形態で、第１実施形態と同一な機能や同一な構造を有する構成要素に対しては、同一な図面符号を与えて、詳細な説明は省略する。
【0121】
図８を参照すると、第４実施形態に従う水平型発光素子１０Ｃは、基板１１、発光構造物１９、光抽出構造物２７、並びに、第１及び第２電極３１、３３を含むことができる。
【0122】
上記光抽出構造物２７は、図９に示すように、金属層２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅと誘電層２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅが積層により形成されたマルチ層を含むことができる。
【0123】
上記誘電層２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅには、透明な酸化系列物質、透明な窒化系列物質、またはカーバイド系列物質が使用できる。
【0124】
このような酸化系列物質で上記誘電層２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅが形成される場合、上記誘電層２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅは、上記第２導電型半導体層１７に対してオーミックコンタクト（ohmic contact）を形成する物質でありうる。
【0125】
このようなマルチ層における最下層は誘電層２５ａであり、最上層は金属層２３ｅでありうる。
【0126】
第４実施形態の光抽出構造物２７において、上位層は下位層の上面と側面を覆うように形成される。このために、上位層は下位層より広い面積を有することができる。
【0127】
例えば、最下層である第１誘電層２５ａが上記第２導電型半導体層１７の上面の一部の領域の上に形成され、上記第１誘電層２５ａの上面と側面とを覆うように第１金属層２３ａが形成され、上記第１金属層２３ａの上面と側面とを覆うように第２誘電層２５ｂが形成され、上記第２誘電層２５ｂの上面と側面とを覆うように第２金属層２３ｂが形成され、上記第２金属層２３ｂの上面と側面とを覆うように第３誘電層２５ｃが形成される。また、第３誘電層２５ｃの上面と側面とを覆うように第３金属層２３ｃが形成され、上記第３金属層２３ｃの上面と側面とを覆うように第４誘電層２５ｄが形成され、上記第４誘電層２５ｄの上面と側面とを覆うように第４金属層２３ｄが形成され、上記第４金属層２３ｄの上面と側面とを覆うように第５誘電層２５ｅが形成され、上記第５誘電層２５ｅの上面と側面とを覆うように第５金属層２３ｅが形成される。
【0128】
上記第１誘電層２５ａは、光抽出構造物２７の最下層であって、透明性と伝導性を有する誘電層２５でありうる。このような場合、上記第１誘電層２５ａは、上記第２導電型半導体層１７とオーミックコンタクトを形成するための物質で形成される。したがって、第２電極３３に供給された電流は上記第２導電型半導体層１７の上面と接する第１誘電層２５ａの面積だけ電流スプレッディングされる一方、より容易に第２導電型半導体層１７に注入できる。
【0129】
第４実施形態は上位層が下位層の側面を覆うように形成されることによって、下位層の側面を覆うように形成された上位層の一側端は上記第２導電型半導体層１７の上面と接触するように形成される。
【0130】
即ち、例えば上記第１金属層２３ａは上記第１層の上面と側面とを覆う一方、上記第１誘電層２３ａの側面から延びた一側端が上記第２導電型半導体層１７の上面に接触するように形成される。
【0131】
例えば、上記第２誘電層２５ｂは第１金属層２３ａの上面と側面とを覆う一方、上記第１金属層２３ａの側面から延びた一側端が上記第２導電型半導体層１７の上面に接触するように形成される。
【0132】
例えば、上記第２金属層２３ｂは上記第２誘電層２５ｂの上面と側面とを覆う一方、上記第２誘電層２５ｂの側面から延びた一側端が上記第２導電型半導体層１７の上面に接触するように形成される。
【0133】
例えば、上記第３誘電層２５ｃは上記第２金属層２３ｂの上面と側面とを覆う一方、上記第２金属層２３ｂの側面から延びた一側端が上記第２導電型半導体層１７の上面に接触するように形成される。
【0134】
このような方式により第３乃至第５金属層２３ｃ、２３ｄ、２３ｅ、そして第４及び第５誘電層２５ｄ、２５ｅが形成される。
【0135】
例えば、第５金属層２３ｅは上記第５誘電層２５ｅの上面と側面とを覆う一方、上記第５誘電層２５ｅの側面から延びた一側端が上記第２導電型半導体層１７の上面に接触するように形成される。
【0136】
垂直方向に沿って積層形成された誘電層２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅの厚さをｔ１と称し、金属層２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅの厚さをｔ２と称し、水平方向に沿って積層形成された誘電層２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅの厚さまたは幅をＷ１と称し、金属層２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅの厚さまたは幅をＷ２と称することができるが、これに対して限定するものではない。
【0137】
別の表現をすると、Ｗ１は上記第２導電型半導体層１７と接する誘電層２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅでの幅とし、Ｗ２は上記第２導電型半導体層１７と接する金属層２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅでの幅とすることができるが、これに対して限定するものではない。
【0138】
混同を避けて、説明を便利にするために、ｔ１及びｔ２を厚さと称し、Ｗ１及びＷ２を幅と称する。
【0139】
第４実施形態の光抽出構造物２７において、誘電層２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅの厚さ（ｔ１）、金属層２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅの厚さ（ｔ２）、誘電層２５の幅（Ｗ１）、そして金属層２３の幅（Ｗ２）は全て同一な厚さを有することがあるが、これに対して限定するものではない。
【0140】
これら厚さは各々０．２λｐであることがあるが、これに対して限定するものではない。
【0141】
第４実施形態の光抽出構造物２７は、最下層である誘電層２５ａだけでなく、最下層の上に形成される誘電層２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅと金属層２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅで構成される多数の層も第２導電型半導体層１７に接触するように形成される。このような場合、多数の誘電層２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅの各々は上記第２導電型半導体層１７とオーミックコンタクトを形成することができる。
【0142】
したがって、上記第２電極３３に供給された電流は、上記第２電極３３と接触されて多数の金属層２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅの間に形成され、各々第２導電型半導体層１７の上面に接触されるように形成された多数の誘電層２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅに供給される。多数の誘電層２５ａ、２b、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅに供給された電流は、各誘電層２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅに接触された第２導電型半導体層１７に一層速かに、一層容易に注入されることができ、上記第２導電型半導体層１７の全領域に電流が均等に供給されて電流スプレッディング効果が極大化されて、光効率が格段に向上できる。
【0143】
併せて、図１０に示すように、第４実施形態の光抽出構造物２７は、誘電層２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅと金属層２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅが積層されたマルチ層に形成され、全ての各層は第２導電型半導体層１７と接触されるように形成されることによって、光抽出効率を極大化し、均一な光効率を得ることができる。
【0144】
光抽出構造物２７に含まれた誘電層２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅは、第２導電型半導体層１７とオーミックコンタクトを形成することができる。したがって、上記金属層２３の間に積層されて上記第２導電型半導体層１７に接触する上記誘電層２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅを通じて電流が容易に第２導電型半導体層１７に注入できる。言い換えると、上記金属層２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅの間に積層されて上記第２導電型半導体層１７に接触する上記誘電層２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅにより電流注入効率が増加し、電流スプレッディング効果が発生するので、光効率が向上できる。
【0145】
併せて、互いに交互に配置された誘電層２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅと金属層２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅを含み、各層の厚さを特定して光抽出構造物２７が負の屈折率と透過性を有するようになって、光が内部に全反射される代わりに、外部に反射されて光抽出効率が極大化できる。
【0146】
第４実施形態は、光が内部に反射されず、外部に反射されるように金属層２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅと誘電層２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅが積層された光抽出構造物２７を形成することによって、光抽出効率を極大化することができる。
【0147】
以上、第４実施形態に対して図面に示してはいないが、活性層１５の光が、基板１１に進行して、基板１１で反射されて第１電極３１の形成された第１導電型半導体層１３に進行した場合、このような光がより多く外部に出射されるようにするために、上記第１電極３１が形成された第１導電型半導体層１３に光抽出構造物がさらに形成される。このような光抽出構造物は前述したことがあるので、これ以上の説明は省略する。
【0149】
第５実施形態は、光抽出構造物２７で誘電層２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅと金属層２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅとの厚さが異なり、誘電層２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅと金属層２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅとの幅が異なるということを除いては、第４実施形態とほとんど類似している。
【0150】
第５実施形態で、第４実施形態と同一な構成要素に対しては同一な図面符号を与えて、より詳細な説明は省略する。
【0151】
図１１を参照すると、第５実施形態に従う水平型発光素子１０Ｄは、基板１１、発光構造物１９、光抽出構造物２７、及び第１及び第２電極３１、３３を含むことができる。
【0152】
上記発光構造物１９は、第１導電型半導体層１３、活性層１５、及び第２導電型半導体層１７を含むことができる。
【0153】
上記光抽出構造物２７は、多数の誘電層２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅ及び多数の金属層２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅを含むことができる。
【0154】
上記光抽出構造物２７の最上層は金属層２３ｅであり、最下層は誘電層２５ａでありうる。
【0155】
上記光抽出構造物２７において、上位層は下位層の上面と側面とを覆うように形成され、上記下位層の側面から延びた一側端が上記第２導電型半導体層１７の上面と接触するように形成される。
【0156】
このような方式により上記光抽出構造物２７に含まれた多数の誘電層２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅと多数の金属層２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅが形成されることによって、上記第２導電型半導体層１７の上面の全領域は多数の誘電層２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅと多数の金属層２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅと接触するようになる。
【0157】
実施形態に従う電流スプレッディング効果を得るために、上記誘電層２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅは、上記第２導電型半導体層１７とオーミックコンタクトを形成する物質で形成される。
【0158】
このために、上記誘電層２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅは透明な酸化系列物質で形成されるが、これに対して限定するものではない。上記金属層２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅは、上記第２導電型半導体層１７とショットキーコンタクトを形成する物質で形成される。
【0159】
併せて、上記誘電層２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅは絶縁性を有する透明な物質で形成されるが、これに対して限定するものではない。
【0160】
上記誘電層２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅが第２導電型半導体層１７とオーミックコンタクトを形成する物質で形成される場合、上記第２導電型半導体層１７の上面に接触される多数の誘電層２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅにより電流が第２導電型半導体層１７に容易に注入される一方、電流スプレッディング効果が発生するので、光効率を向上させ、均一な光を得ることができる。
【0161】
併せて、多数の誘電層２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅと多数の金属層２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅとを含む光抽出構造物２７により９０゜に近接した入射角を有する光も外部に反射できるので、光抽出効率を極大化することができる。
【0162】
一方、第５実施形態では、誘電層２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅ及び金属層２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅの各々の幅は、誘電層２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅ及び金属層２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅの厚さと相異することがある。上記誘電層２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅの各々の幅は同一または相異することがある。上記金属層２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅの各々の幅は同一または相異することがある。上記誘電層２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅの各々の厚さは同一または相異することがある。上記金属層２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅの各々の厚さは同一であるか、相異することがある。
【0163】
例えば、上記誘電層２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅの幅は、上記誘電層２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅの厚さまたは上記金属層２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅの厚さより大きく設定される。
【0164】
例えば、上記金属層２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅの幅は上記誘電層２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅの厚さまたは上記金属層２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅの厚さより大きく設定される。
【0165】
上記誘電層２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅの厚さと上記金属層２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅの厚さは互いに同一であることがあるが、これに対して限定するものではない。
【0166】
上記誘電層２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅの幅と上記金属層２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅの幅は互いに同一であることがあるが、これに対して限定するものではない。
【0167】
このような構造を有する上記発光素子によれば、図１３に示すように、多数の誘電層２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅの幅がより大きくなるので、上記第２導電型半導体層１７と接する誘電層２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅの面積が大きくなり、上記誘電層２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅが上記第２導電型半導体層１７とオーミックコンタクトされるので、電流がより円滑に第２導電型半導体層１７に注入され、電流スプレッディング効果が増大するので、より均一な発光効率を得ることができる。
【0168】
図１４は、本発明の第６実施形態に従う垂直型発光素子を示す図である。
【0169】
第６実施形態は、光抽出構造物２７において、誘電層２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅと金属層２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅとの厚さが異なり、誘電層２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅと金属層２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅとの幅が異なるということを除いては、第３実施形態または第４実施形態とほとんど類似している。
【0170】
第６実施形態で、第３実施形態または第４実施形態と同一な構成要素に対しては同一な図面符号を与えて、より詳細な説明は省略する。
【0171】
図１４を参照すると、第６実施形態に従う垂直型発光素子１０Ｅは、伝導性支持部材４９、接合層４７、チャンネル層４３、発光構造物１９、光抽出構造物２７、保護層５１、及び電極５３を含むことができる。
【0172】
上記光抽出構造物２７は、多数の誘電層２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅと多数の金属層２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅとを含むことができる。
【0173】
上記誘電層２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅの厚さ（ｔ１）、上記金属層２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅの厚さ（ｔ２）、上記誘電層２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅの幅（Ｗ１）、及び上記金属層２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅの幅（Ｗ２）は、互いに同一であるか、互いに同一でないことがある。
【0174】
第６実施形態の光抽出構造物２７において、上記誘電層２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅの厚さ（ｔ１）、上記金属層２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅの厚さ（ｔ２）、上記誘電層２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅの幅（Ｗ１）、及び上記金属層２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅの幅（Ｗ２）は、第４実施形態と同様に互いに同一でありえる。
【0175】
第６実施形態の光抽出構造物２７において、上記誘電層２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅの幅（Ｗ１）及び上記金属層２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅ）の幅（Ｗ２）は、第５実施形態と同様に、上記誘電層２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅの厚さ（ｔ１）及び上記金属層２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅの厚さ（ｔ２）より大きく設計される。
【0176】
第６実施形態は、光が出射される第１導電型半導体層１３の上に多数の誘電層２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅと多数の金属層２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅとを含む光抽出構造物２７を形成することによって、光抽出効率を極大化することができる。
【0177】
第６実施形態は、光抽出構造物２７における多数の誘電層２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅが第１導電型半導体層１３とオーミックコンタクトされるように形成することによって、電極５３に供給された電流が上記第１導電型半導体層１３と接触される多数の誘電層２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅを通じて上記第１導電型半導体層１３に一層容易に注入され、電流スプレッディング効果を増大させるので、光効率を向上させ、均一な光を得ることができる。
【0178】
実施形態は、光が内部に反射されず、外部に反射されるように金属層と誘電層が積層された光抽出構造物を形成することによって、光抽出効率を極大化することができる。
【0179】
実施形態は、最下層である誘電層だけでなく、最下層の上に形成される誘電層と金属層とから構成される多数の層も発光構造物に接触するように形成されて、発光構造物の上面の全ての領域に電源が供給できるので、電流スプレッディング効果を極大化して均一な光効率を得ることができる。
【0180】
実施形態は、光抽出構造物の多数の金属層を通じて発光構造物に一層円滑に電源が供給されるので、光効率をより向上させることができる。
【0181】
実施形態に従う発光素子は、ライトユニットに適用できる。上記ライトユニットは、複数の発光素子がアレイされた構造を含み、図１５及び図１６に図示された表示装置と、図１７に図示された照明装置を含み、照明灯、信号灯、車両前照灯、電光板、指示灯のようなユニットに適用できる。
【0182】
図１５は、本発明の実施形態に従う表示装置の分解斜視図である。
【0183】
図１５を参照すると、表示装置１０００は、導光板１０４１と、上記導光板１０４１に光を提供する発光モジュール１０３１と、上記導光板１０４１の下に反射部材１０２２と、上記導光板１０４１の上に光学シート１０５１と、上記光学シート１０５１の上に表示パネル１０６１と、上記導光板１０４１、発光モジュール１０３１、及び反射部材１０２２を収納するボトムカバー１０１１を含むことができるが、これに限定されるものではない。
【0184】
上記ボトムカバー１０１１、反射部材１０２２、導光板１０４１、及び光学シート１０５１は、ライトユニット１０５０として定義できる。
【0185】
上記導光板１０４１は、上記発光モジュール１０３１から提供された光を拡散させて面光源化させる役割をする。上記導光板１０４１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。
【0186】
上記発光モジュール１０３１は、上記導光板１０４１の少なくとも一側面に配置されて、上記導光板１０４１の少なくとも一側面に光を提供し、窮極的には表示装置の光源として作用するようになる。
【0187】
上記発光モジュール１０３１は、上記ボトムカバーの内に少なくとも１つが配置され、上記導光板１０４１の一側面で直接または間接的に光を提供することができる。上記発光モジュール１０３１は、基板１０３３と上記に開示された実施形態に従う発光素子１０を含み、上記発光素子１０は、上記基板１０３３の上に所定の間隔でアレイできる。上記基板は、印刷回路基板（printed circuit board）であることがあるが、これに限定するものではない。また、上記基板１０３３は、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ものではない。上記発光素子１０は、上記ボトムカバー１０１１の側面または放熱プレートの上に搭載される場合、上記基板１０３３は除去できる。上記放熱プレートの一部は上記ボトムカバー１０１１の上面に接触できる。したがって、発光素子１０で発生した熱を放熱プレートを経由してボトムカバー１０１１に放出できる。
【0188】
上記複数の発光素子１０は、上記基板１０３３の上に光が放出される出射面が上記導光板１０４１と所定距離離隔するように搭載され、これに対して限定するものではない。上記発光素子１０は、上記導光板１０４１の一側面である入光部に光を直接または間接的に提供することができ、これに対して限定するものではない。
【0189】
上記導光板１０４１の下には上記反射部材１０２２が配置される。上記反射部材１０２２は、上記導光板１０４１の下面に入射された光を反射させて上記表示パネル１０６１に供給することによって、上記表示パネル１０６１の輝度を向上させることができる。上記反射部材１０２２は、例えば、ＰＥＴ、ＰＣ、ＰＶＣレジンなどで形成されるが、これに対して限定するものではない。上記反射部材１０２２は、上記ボトムカバー１０１１の上面であることがあり、これに対して限定するものではない。
【0190】
上記ボトムカバー１０１１は、上記導光板１０４１、発光モジュール１０３１、及び反射部材１０２２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１０１１は上面が開口されたボックス（box）形状を有する収納部１０１２が備えられ、これに対して限定するものではない。上記ボトムカバー１０１１は、トップカバー（図示せず）と結合されることができ、これに対して限定するものではない。
【0191】
上記ボトムカバー１０１１は金属材質または樹脂材質で形成され、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。また、上記ボトムカバー１０１１は熱伝導性の良い金属または非金属材料を含むことができ、これに対して限定するものではない。
【0192】
上記表示パネル１０６１は、例えばＬＣＤパネルであって、互いに対向する透明な材質の第１及び第２基板、そして第１及び第２基板の間に介された液晶層を含む。上記表示パネル１０６１の少なくとも一面には偏光板が付着され、このような偏光板の付着構造に限定するものではない。上記表示パネル１０６１は、上記発光モジュール１０３１から提供された光を透過または遮断させて情報を表示するようになる。このような表示装置１０００は、各種の携帯端末機、ノートブックコンピュータのモニタ、ラップトップコンピュータのモニタ、テレビなどの映像表示装置に適用できる。
【0193】
上記光学シート１０５１は、上記表示パネル１０６１と上記導光板１０４１との間に配置され、少なくとも一枚以上の透光性シートを含む。上記光学シート１０５１は、例えば拡散シート（diffusion sheet）、水平及び垂直プリズムシート（horizontal／vertical prism sheet）、及び輝度強化シート（brightness enhanced sheet）などのシートのうち、で少なくとも１つを含むことができる。上記拡散シートは、入射される光を拡散させ、上記水平または／及び垂直プリズムシートは入射される光を上記表示パネル１０６１に集光させ、上記輝度強化シートは損失される光を再使用して輝度を向上させる。また、上記表示パネル１０６１の上には保護シートが配置され、これに対して限定するものではない。
【0194】
上記発光モジュール１０３１の光経路の上には光学部材として、上記導光板１０４１、及び光学シート１０５１を含むことができ、これに対して限定するものではない。
【0195】
図１６は、本発明の実施形態に従う発光素子を有する表示装置を示す図である。
【0196】
図１６を参照すると、表示装置１１００は、ボトムカバー１１５２、上記に開示された発光素子１０がアレイされた基板１１２０、光学部材１１５４、及び表示パネル１１５５を含む。
【0197】
上記基板１１２０と上記発光素子１０は発光モジュール１１６０として定義できる。上記ボトムカバー１１５２、少なくとも１つの発光モジュール１１６０、光学部材１１５４は、ライトユニット（図示せず）として定義できる。
【0198】
上記ボトムカバー１１５２には収納部１１５３を備えることができ、これに対して限定するものではない。
【0199】
上記光学部材１１５４は、レンズ、導光板、拡散シート、水平及び垂直プリズムシート、及び輝度強化シートのうち、少なくとも１つを含むことができる。上記導光板はＰＣ材質またはＰＭＭＡ（Polymethy methacrylate）材質からなることができ、このような導光板は除去できる。上記拡散シートは入射される光を拡散させ、上記水平及び垂直プリズムシートは入射される光を上記表示パネル１１５５に集光させ、上記輝度強化シートは損失される光を再使用して輝度を向上させる。
【0200】
上記光学部材１１５４は、上記発光モジュール１０６０の上に配置され、上記発光モジュール１０６０から放出された光を面光源したり、拡散、集光などを遂行するようになる。
【0201】
図１７は、本発明の実施形態に従う照明装置の斜視図である。
【0202】
図１７を参照すると、照明装置１５００は、ケース１５１０、上記ケース１５１０に設置された発光モジュール１５３０、及び上記ケース１５１０に設置され、外部電源から電源の提供を受ける連結端子１５２０を含むことができる。
【0203】
上記ケース１５１０は、放熱特性が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される。
【0204】
上記発光モジュール１５３０は、基板１５３２、及び上記基板１５３２に搭載される実施形態に従う発光素子１０を含むことができる。上記発光素子１０は、複数個がマトリックス形態または所定の間隔で離隔してアレイできる。
【0205】
上記基板１５３２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、ＦＲ−４基板などを含むことができる。
【0206】
また、上記基板１５３２は光を効率的に反射する材質で形成されたり、表面の光が効率的に反射されるカラー、例えば白色、銀色などのコーティング層になることができる。
【0207】
上記基板１５３２の上には少なくとも１つの発光素子１０が搭載される。上記発光素子１０の各々は少なくとも１つのＬＥＤ（Light Emitting Diode）チップを含むことができる。上記ＬＥＤチップは、赤色、緑色、青色、または白色などの可視光線帯域の発光ダイオードまたは紫外線（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。
【0208】
上記発光モジュール１５３０は、色感及び輝度を得るために多様な発光素子１０の組合を有するように配置される。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み合わせて配置することができる。
【0209】
上記連結端子１５２０は、上記発光モジュール１５３０と電気的に連結されて電源を供給することができる。上記連結端子１５２０は、ソケット方式により外部電源に螺合して結合されるが、これに対して限定するものではない。例えば、上記連結端子１５２０はピン（pin）形態に形成されて外部電源に挿入されたり、配線により外部電源に連結されることもできる。
【0210】
本出願は、２０１１年１２月２６日に出願された韓国出願番号１０−２０１１−０１４１９５２及び２０１１年１２月２６日に出願された韓国出願番号１０−２０１１−０１４２６７６に対し、優先権の利益を主張し、これらの出願は本明細書に参照として併合される。