KR102212803B1 - 발광소자 및 발광소자 패키지 - Google Patents

발광소자 및 발광소자 패키지 Download PDF

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Abstract

실시예에 따른 발광소자는 제 2 도전형 반도체층과, 상기 제 2 도전형 반도체층 상에 활성층과, 상기 활성층 상에 제 1 도전형 반도체층을 포함하는 발광구조물; 상기 발광구조물 상에 배치된 나노 와이어; 및 상기 제 1 도전형 반도체층, 제 2 도전형 반도체층 및 나노 와이어와 전기적으로 연결된 구동부; 를 포함하며, 상기 구동부는 상기 나노 와이어를 통해 음전압을 가하여 음이온을 발생시키는 것을 특징으로 한다.
실시예의 발광소자는 별도의 추가 구성 없이 나노 와이어를 이용하여 발광과 함께 음이온을 방출할 수 있다.

Description

발광소자 및 발광소자 패키지{LIGHT EMITTING DEVICE AND LIGHTING EMITTING DEVICE PACKAGE}
실시예는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템에 관한 것이다.
발광소자(Light Emitting Device)는 전기에너지가 빛 에너지로 변환되는 특성의 p-n 접합 다이오드로서, 주기율표상에서 Ⅲ족과 Ⅴ족 등의 화합물 반도체로 생성될 수 있고 화합물 반도체의 조성비를 조절함으로써 다양한 색상구현이 가능하다.
발광소자는 순방향전압 인가 시 n층의 전자(electron)와 p층의 정공(hole)이 결합하여 전도대(Conduction band)와 가전대(Valance band)의 밴드갭 에너지에 해당하는 만큼의 에너지를 발산하는데, 이 에너지는 주로 열이나 빛의 형태로 방출되며, 빛의 형태로 발산되면 발광소자가 된다.
예를 들어, 질화물 반도체는 높은 열적 안정성과 폭넓은 밴드갭 에너지에 의해 광소자 및 고출력 전자소자 개발 분야에서 큰 관심을 받고 있다. 특히, 질화물 반도체를 이용한 청색(Blue) 발광소자, 녹색(Green) 발광소자, 자외선(UV) 발광소자 등은 상용화되어 널리 사용되고 있다.
한편, 발광소자를 포함하는 조명기구들은 실내에 설치되는 경우가 많고, 그러한 실내에는 사람이 활동하는 공간일 수 있으며, 삶의 질이 향상되면서 건강에 대한 관심이 높아지고 있어 더욱 쾌적한 실내 환경을 구현하려는 다양한 노력이 시도되고 있다.
최근 생활수준이 향상되고 건강에 대한 관심이 높아짐에 따라 대부분의 가정에서는 실내에 공기청정기, 음이온 발생기 및/또는 가습기 등을 설치하여 각종 세균과 먼지 등이 포함된 실내 공기를 항상 청결하고 쾌적하게 유지하고 있다.
실내에 설치되어 사용되고 있는 여러 가지의 공기 처리장치 중 음이온 발생기는 공기 중의 악취 등을 중화시켜 공기를 정화하고 세균의 번식을 막는 효과가 있으며, 각종 전자기기에서 발생하는 유해한 전자파를 중화시켜 시력악화, 불면증, 신경통 등의 치료 및 예방에 효과가 있고, 또한 인체를 활성화하여 피로를 회복하고 스트레스를 해소하는 효과가 있다는 것이 알려져 있으며, 이에 따라 음이온 발생 전용 음이온 발생기가 개발되어 널리 사용되고 있다.
그런데, 음이온 발생 전용 음이온 발생기는 그 가격이 비쌀 뿐만 아니라 설치 공간을 차지하게 되는 불편함이 있으므로 최근 음이온 발생 전용 음이온 발생기 대신에 실내의 천장에 설치되는 조명등에 음이온 발생기를 부착하여 실내 를 조명함과 동시에 실내 공기를 정화시키는 조명등 부착 음이온 발생기가 개발되어 사용되고 있다.
실시예는 음이온을 발생할 수 있는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공하고자 한다.
실시예에 따른 발광소자는 제 2 도전형 반도체층과, 상기 제 2 도전형 반도체층 상에 활성층과, 상기 활성층 상에 제 1 도전형 반도체층을 포함하는 발광구조물; 상기 발광구조물 상에 배치된 나노 와이어; 및 상기 제 1 도전형 반도체층, 제 2 도전형 반도체층 및 나노 와이어와 전기적으로 연결된 구동부; 를 포함하며, 상기 구동부는 상기 나노 와이어를 통해 음전압을 가하여 음이온을 발생시키는 것을 특징으로 한다.
또한 실시예에 따른 발광소자는 패키지 몸체부; 상기 패키지 몸체부 내에 형성된 캐비티; 상기 캐비티에 배치된 실시예의 발광소자를 포함하는 것을 특징으로 한다.
실시예의 발광소자는 별도의 추가 구성 없이 나노 와이어를 이용하여 발광과 함께 음이온을 방출할 수 있다. 음이온이 발생된 후에는 원활하게 대기 중으로 다량의 음이온이 방출하여, 더욱 쾌적한 환경을 구현할 수 있게 된다.
또한 실시예의 발광소자는 발생하는 고온을 신속하게 대기로 방열시킬 수 있는 장점이 있다.
그리고, 실시예의 발광소자는 나노 와이어를 이용하여 광추출 효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
그리고, 실시예에 의하면 발광효율의 개선 및 소자신뢰성 개선할 수 있는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 발광소자의 블록다이어그램이다.
도 2는 실시예에 따른, 발광소자 단면도다.
도 3은 제 1 실시예에 따른, 발광소자 패키지의 개략적인 단면도다.
도 4는 제 2 실시예에 따른, 발광소자 패키지의 개략적인 단면도다.
도 5는 제 3 실시예에 따른 발광소자 패키지의 개략적인 단면도이다.
실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on/over)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on/over)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도 1은 실시예에 따른 발광소자의 블록다이어그램이다.
도 1을 참조하면, 실시예의 발광소자(100)는 발광구조물(10), 나노 와이어(20), 음이온 발생기(30) 및 구동부(40)를 포함할 수 있다.
(발광구조물)
실시예에서, 상기 발광구조물(10)은 제 1 도전형 반도체층, 상기 제 1 도전형 반도체층 상에 활성층 및 상기 활성층 상에 제 2 도전형 반도체층을 포함할 수 있다.
먼저, 상기 제 1 도전형 반도체층은 3족-5족, 2족-6족 등의 화합물 반도체일 수 있다. 상기 제 1 도전형 반도체층에는 제 1 도전형 도펀트를 포함할 수 있다. 상기 제 1 도전형 반도체층이 n형 반도체층인 경우, 상기 제 1도전형 도펀트는 n형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
실시예에서, 상기 제 1 도전형 반도체층은 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 도전형 반도체층은 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN,AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, GaP, AlGaP, InGaP, AlInGaP, InP 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 특히 실시예에서, 상기 제 1 도전형 반도체층은 고전압 내에서 작동하여 자외선 파장대역을 빛을 발광할 때의 광 손실을 최소화 하기 위하여, AlGaN을 포함할 수 있다.
상기 제 1 도전형 반도체층 상에는 활성층이 배치될 수 있다.
상기 활성층은 제 1 도전형 반도체층을 통해서 주입되는 전자와 이후 형성되는 제 2 도전형 반도체층을 통해서 주입되는 정공이 서로 만나서 활성층(발광층) 물질 고유의 에너지 밴드에 의해서 결정되는 에너지를 갖는 빛을 방출하는 층이다.
실시예에서, 상기 활성층은 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물 구조(MQW: Multi Quantum Well), 양자 선(Quantum-Wire) 구조, 또는 양자 점(Quantum Dot) 구조 중 적어도 어느 하나일 수 있다. 그리고, 상기 활성층의 양자우물/양자벽은 InGaN/GaN, InGaN/InGaN, GaN/AlGaN, InAlGaN/GaN, GaAs(InGaAs)/AlGaAs, GaP(InGaP)/AlGaP 중 어느 하나 이상의 페어 구조일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 양자우물은 상기 양자벽의 밴드 갭보다 낮은 밴드 갭을 갖는 물질일 수 있다. 특히 실시예에서, 상기 활성층은 고전압 내에서 작동하고 자외선 파장대역을 발광하기 위해, 양자우물/양자벽은 GaN/AlGaN 페어 구조일 수 있다.
상기 활성층 상에는 제 2 도전형 반도체층이 배치될 수 있다.
실시예에서, 상기 제 2 도전형 반도체층은 3족-5족, 2족-6족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제 2 도전형 도펀트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 도전형 반도체층은 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 상기 제 2 도전형 반도체층이 p형 반도체층인 경우, 상기 제 2도전형 도펀트는 p형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등을 포함할 수 있다.
실시예에서, 상기 제 1 도전형 반도체층은 p형 반도체층, 상기 제 2 도전형 반도체층은 n형 반도체층으로 구현할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 또한 상기 제 2 도전형 반도체층 위에는 상기 제 2 도전형과 반대의 극성을 갖는 반도체 예컨대 n형 반도체층(미도시)을 형성할 수 있다. 이에 따라 발광구조물(10)은 n-p 접합 구조, p-n 접합 구조, n-p-n 접합 구조, p-n-p 접합 구조 중 어느 한 구조로 구현할 수 있다.
(나노 와이어)
상기 발광구조물(10)에서 방출되는 광을 추출하기 위하여, 상기 발광구조물(10)의 적어도 일부 영역에는 나노 와이어(20)가 배치될 수 있다.
실시예에서, 상기 나노 와이어(20)는 복수의 기둥을 포함할 수 있고, 상기 복수의 기둥은 제 1 도전형 반도체층 상에 배열될 수 있다.
실시예에서, 상기 나노 와이어(20)를 이루는 기둥은 원 기둥, 삼각 기둥, 사각 기둥, 육각 기둥 또는 12각 기둥 중 적어도 하나일 수 있다. 예를 들어, 상기 나노 와이어(20)는 복수의 원 기둥으로 이루어질 수 있다.
이하에서는 설명의 편의를 위하여, 상기 나노 와이어(20)는 원 기둥으로 이루어진 것으로 설명하며, 원 기둥의 직경에 대한 설명은 각 기둥의 형상에 따른 두께에 대응될 수 있다. 예를 들어, 상기 나노 와이어(20)가 사각 기둥으로 이루어진 경우, 상기 원 기둥의 직경은 상기 사각 기둥 수평 단면의 가로 길이 또는 세로 길이로 이해할 수 있다.
실시예에서, 상기 나노 와이어(20)의 원 기둥의 직경은 0.1nm~10nm 사이일 수 있다. 좀더 구체적으로, 상기 나노 와이어(20)의 원 기둥의 직경은 0.7nm~2nm 사이일 수 있다. 상기 원 기둥의 직경을 0.1nm 미만으로 형성하는 데에는 공정 상에 어려움이 있어, 반복 재현성이나 신뢰성이 문제될 수 있다. 반면, 10nm 를 초과하는 원 기둥에는 높은 펄스 전압이 가해져도 음이온이 발생되지 않을 수 있다. 자세한 음이온 발생 원리는 후술하기로 한다.
한편 실시예에서, 상기 나노 와이어(20)와 제 2 도전형 반도체층 사이에는 투광성 박막층이 더 배치되어 전류 스프레딩을 향상시킬 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다.
실시예에서, 상기 나노 와이어(20)는 공기와 발광구조물(10) 사이의 굴절률을 갖는 물질을 포함할 수 있다. 즉, 상기 나노 와이어(20)는 1 내지 2.5 사이의 굴절률을 갖는 유기 물질 또는 유무기 하이브리드 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 나노 와이어(20)는 CNT, ZnO 또는 GaN 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 실시예는, 상기 발광구조물(10) 보다 작은 굴절률을 갖는 나노 와이어(20)를 구비하여, 외부로 진행하는 빛이 발광구조물(10) 내부로 전반사 되는 것을 방지함으로써, 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
한편 얇은 두께를 갖는 전도성 물질에 마이너스의 고전압(또는, 고전류)이 가해지면 전자를 발생시키게 되고, 이 전자는 공기 중에 산소 분자와 충돌될 수 있다. 상기 전자와 충동한 산소 분자(O2)는 이온화되어 음이온 산소(O2-)가 발생할 수 있다. 이러한 음이온 방출 방식을 전자방사 방식이라 한다.
실시예에서, 상기 나노 와이어(20)가 충분히 얇은 두께를 가지고 있으므로, 상기 나노 와이어(20)에 고전압이 가해지면, 상기 나노 와이어(20)의 첨단에서 전자가 방출되어, 상기 전자에 의해 음이온이 생성될 수 있다.
이하 상기 나노 와이어(20)를 통해 음이온을 발생시키기 위한 구동부(40)에 대해 설명한다.
(구동부)
실시예에서, 상기 구동부(40)는 상기 발광구조물(10)에 전기 에너지를 공급하여 빛을 발광할 수 있다. 또한, 상기 구동부(40)는 상기 나노 와이어(20)에 고전압(또는, 고전류)을 가하여, 상기 나노 와이어(20)를 통해 전자를 방출할 수 있다.
실시예에서, 상기 구동부(40)가 상기 나노 와이어(20)의 첨단에 108V/㎝ 정도 이상의 전계를 가했을 때, 상기 나노 와이어(20) 첨단의 표면에서 전자가 터널 효과로 진공 중에 방사될 수 있다. 따라서, 상기 구동부(40)는 5~15*나노 와이어(20)의 기둥 두께(nm) V를 가할 때 효과적으로 상기 나노 와이어(20)를 통해 음이온을 방출할 수 있다. 예를 들어, 상기 나노 와이어(20)의 기둥 두께가 1nm 일 때, 상기 구동부(40)는 5~15V 사이의 전압을 가할 수 있다.
상기 구동부(40)가 5*나노 와이어(20)의 기둥 두께(nm)V 미만의 전압을 가하는 경우, 상기 나노 와이어(20)의 첨단에서는 충분한 전자가 방출되지 않을 수 있다. 반면, 상기 구동부(40)가 15*나노 와이어(20)의 기둥 두께(nm)V를 초과하는 전압을 가하는 경우, 상기 발광구조물(10) 및 나노 와이어(20)가 과다한 전압에 의해 손상될 수 있고, 전력효율이 급격하게 감소될 수 있다.
실시예에서, 상기 구동부(40)의 음극은 상기 나노 와이어(20)와 제 1 도전형 반도체층에 전기적으로 연결될 수 있다. 또한 상기 구동부(40)의 양극은 상기 제 1 도전형 반도체층에 전기적으로 연결될 수 있다. 이를 통해, 상기 구동부(40)는 상기 나노 와이어(20)와 제 1 도전형 반도체층은 음 전압으로, 상기 제 2 도전형 반도체층은 양 전압을 갖도록, 전압을 가할 수 있다.
실시예에서, 상기 구동부(40)는 상기 발광구조물(10)과 나노 와이어(20)에 펄스 전압을 가할 수 있다. 상기 구동부(40)가 직류로 고전압을 발광구조물(10)에 가하게 되면, 전기 에너지가 발광구조물(10)에 과다하게 공급되어 발광구조물(10)이 파괴될 수 있다. 또한, 상기 구동부(40)가 과다한 전기 에너지를 나노 와이어(20)에 공급하는 경우, 상기 나노 와이어(20)에서 과다한 에너지를 갖는 전자가 방출되어, 상기 산소 분자는 분열되고 오존이 생성될 수 있다. 따라서, 실시예에서 상기 구동부(40)는 고전압임에도 에너지 량이 적은 펄스를 이용하여, 전리가 발생되지 않도록 하여 오존 발생을 억제할 수 있다.
(음이온 발생기)
실시예에서, 음이온 발생기(30)는 상기 나노 와이어(20)와 구동부(40)를 포함할 수 있다.
즉, 실시예에서, 음이온 발생기(30)는 발광소자(100)의 일부 구성을 포함하여 이루어질 수 있다.
따라서 실시예의 발광소자(100)는 별도의 음이온 발생기(30)를 위한 구성 추가 없이, 효율적인 발광을 위한 나노 와이어(20)와, 구동부(40)를 이용하여 음이온을 방출할 수 있다.
이하에서는 이러한 발광소자(100)의 구체적인 구성과 구성들의 결합 관계 등을 도 2를 참고하여 상세히 설명한다.
도 2는 실시예에 따른, 발광소자 단면도다.
도 2를 참고하면, 실시예에 따른 발광소자(100)는 제 2 전극(50), 상기 제 2 전극(50) 상에 제 2 도전형 반도체층(11), 상기 제 2 도전형 반도체층(11) 상에 활성층(12), 상기 활성층(12) 상에 제 1 도전형 반도체층(13), 상기 제 1 도전형 반도체층(13) 상에 나노 와이어(20)와 제 1 전극(60), 상기 제 1 전극(60)과 제 2 전극(50)에 전기적으로 연결된 구동부(40)를 포함할 수 있다.
먼저, 실시예에서 제 2 전극(50)은 상기 구동부(40)의 양극과 연결될 수 있다. 그리고, 상기 구동부(40)의 양극으로부터 양전압을 인가 받아 상기 제 2 도전형 반도체층(11)에 전달하여, 상기 제 2 도전형 반도체층(11)에서 캐리어(예컨대, 전공)가 발생될 수 있다.
실시예에서, 상기 제 2 전극(50)은 오믹접촉패턴과 반사층을 포함할 수 있다. 또한 실시예에서, 상기 제 2 전극(50) 적어도 하나의 전도성 물질을 포함할 수 있고, 단층 또는 다층으로 이루어질 수 있다. 예컨대, 상기 제 2 전극(50)은 금속, 금속 산화물 및 금속 질화물 재질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
그리고, 실시예의 제 2 전극(50) 상에는 발광구조물(10)의 제 2 도전형 반도체층(11)이 배치될 수 있다.
상기 발광구조물(10)에 대한 설명은 전술하였으므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
실시예에서, 상기 제 1 도전형 반도체층(13) 상에는 나노 와이어(20)가 배치될 수 있다. 그리고, 상기 제 1 도전형 반도체층(13) 상에는 제 1 전극(60)이 배치될 수 있다. 상기 제 1 전극(60)이 배치되는 제 1 도전형 반도체층(13) 영역에는 상기 나노 와이어(20)가 배치되지 않을 수 있다.
또한 실시예에서, 상기 나노 와이어(20)와 제 2 도전형 반도체층(11) 사이에는 투광성 박막층이 더 배치되어 전류를 스프레딩 할 수 있으나, 이에 대해서는 한정하지는 않는다.
실시예에서, 상기 제 1 전극(60)은 오믹 접촉, 접착층, 본딩층, 반사층의 특성을 갖는 금속층들을 포함할 수 있으며, 투광성 또는 비 투광성으로 이루어질 수 있으나, 이에 대해서 한정하지는 않는다. 예를 들어, 상기 전극패턴은 Ti, Ru, Rh, Ir, Mg, Zn, Al, In, Ta, Pd, Co, Ni, Si, Ge, Ag 및 Au와 이들의 선택적인 합금 중에서 선택될 수 있으며 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다.
실시예에서, 상기 구동부(40)는 상기 제 1 전극(60)과 제 2 전극(50)을 통해 전압을 가할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 상기 구동부(40)는 상기 제 2 전극(50)에 양전압을 가하여, 제 1 전극(60)이 마이너스 전압을 갖도록 할 수 있다.
실시예에서, 상기 구동부(40)는 상기 발광구조물(10)에 전기 에너지를 공급하여 빛을 발광할 수 있다. 또한, 상기 구동부(40)는 상기 나노 와이어(20)에 고전압(또는, 고전류)을 가하여, 상기 나노 와이어(20)를 통해 전자를 방출할 수 있다.
상기 구동부(40)가 상기 발광구조물(10)과 나노 와이어(20)를 이용하여, 빛을 발광하고 음이온을 발생시키기 위한 구동방법은 전술하였으므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
실시예의 발광소자(100)는 광효율을 높이기 위한 나노 와이어(20)와 발광소자(100)를 동작시키기 위한 구동부(40)를 이용하여, 별도의 추가 구성 없이 음이온을 발생시킬 수 있다.
또한, 실시예의 상기 구동부(40)는 음이온을 효과적으로 발생할 수 있는 전압을 상기 나노 와이어(20)에 가할 수 있고, 이때, 상기 구동부(40)는 고전압을 펄스로 가함으로써, 인체에 유해한 오존 발생을 방지할 수 있다.
(제 1 실시예)
도 3은 제 1 실시예에 따른, 발광소자 패키지의 개략적인 단면도다.
도 3을 참조하면, 실시예에 따른 발광소자(100) 패키지는 패키지 몸체부(200)와, 상기 패키지 몸체부(200) 내에 캐비티(S)와, 상기 캐비티(S) 내에 배치된 발광소자(100)와, 상기 패키지 몸체부(200)에 배치된 기공막(120)과, 상기 발광소자(100)에 전력을 가하는 구동부(40)를 포함할 수 있다.
먼저, 실시예에서 상기 패키지 몸체부(200)는 돔 형상을 가질 수 있다. 그리고 이러한 상기 패키지 몸체부(200)는 실리콘 재질, 합성수지 재질, 또는 금속 재질을 포함할 수 있으며, 상기 발광소자(100)의 주위에는 경사면(미도시)이 형성될 수 있다.
그리고 상기 패키지 몸체부(200)로부터 둘러싸여진 빈 공간인 캐비티(S)는 공기로 채워질 수 있다.
실시예에서, 상기 발광소자(100)는 나노 와이어(20)를 통해 전자를 방출하며, 상기 전자는 공기 중에 기체 분자와 결합하여 음이온을 방출할 수 있다. 예를 들어, 상기 발광소자(100)에서 방출된 전자는 공기 중에 포함된 산소 분자인 O2를 2O-2 변환하여, 음이온을 발생시킬 수 있다. 따라서, 상기 패키지 몸체부(200) 내에 배치된 발광소자(100) 주위에는 공기로 채워진 캐비티(S)가 배치될 수 있다.
그리고 실시예에서, 상기 캐비티(S)로 공기가 공급되고, 생성된 음이온이 방출되기 위한 기체 이동 통로인 기공막(120)이 상기 패키지 몸체부(200)에 배치될 수 있다.
실시예에서, 상기 기공막(120)은 발광소자(100)가 배치된 패키지 몸체부(200)의 둘레에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 발광소자(100)가 패키지 몸체부(200)의 바닥면에 배치될 때, 상기 기공막(120)은 상기 발광소자(100)가 배치된 바닥면 둘레에 배치될 수 있다.
실시예에서, 상기 발광소자(100)는 도 2에 예시된 수직형 타입의 발광소자(100)가 적용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 나노 와이어(20)를 포함하는 수직형 발광소자(100), 플립칩 발광소자(100)도 적용될 수 있음은 당연하다.
실시예에서, 상기 기공막(120)은 발광소자(100)의 보호를 위해 고분자 물질나 물 분자들이 캐비티(S) 내로 인입하는 것을 방지할 수 있다. 즉, 실시예에서, 상기 기공막(120)으로 고분자 필터가 사용될 수 있다.
실시예에서, 상기 구동부(40)는 패키지 몸체부(200) 밖에 배치될 수 있다. 그리고, 상기 구동부(40)는 전선 등을 통해, 발광소자(100)의 제 1 전극(60)과 제 2 전극(50)에 전기적으로 연결될 수 있다.
실시예의 발광소자(100) 패키지는 발광소자(100) 주위에 공기를 공급하여 음이온을 형성할 수 있도록 하고, 이를 발광소자(100) 패키지 밖으로 배출할 수 있도록 할 수 있다. 그리고, 상기 발광소자(100) 패키지는 오염물질에 취약한 발광소자(100)를 위해, 공기 유출입통로에 기공막(120)을 배치하여, 발광소자(100)를 보호할 수 있다.
(제 2 실시예)
도 4는 제 2 실시예에 따른, 발광소자(100) 패키지의 개략적인 단면도다.
제 2 실시예에 따른 발광소자(100) 패키지는 제 1 실시예를 변형한 것으로, 공통된 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하며, 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 4를 참조하면, 제 2 실시예에 따른 발광소자(100) 패키지는 패키지 몸체부(200)와, 상기 패키지 몸체부(200)의 내면에 형성된 전극층(230)과, 상기 전극층(230)과 패키지 몸체로 둘러싸인 캐비티(S)와, 상기 캐비티(S) 내에 배치된 발광소자(100)와, 상기 패키지 몸체부(200)에 배치된 기공막(120)과, 상기 발광소자(100)에 전력을 가하는 구동부(40)를 포함할 수 있다.
실시예에서, 상기 패키지 몸체 내부에는 빈 공간인 캐비티(S)가 배치될 수 있다. 그리고, 상기 패키지 몸체 내부에는 전극층(230)이 더 배치될 수 있다.
상기 전극층(230)은 상기 패키지 몸체부(200) 내부에 배치된 발광소자(100)의 나노 와이어(20)를 마주보는 상기 패키지 몸체의 내부면에 배치될 수 있다.
실시예에서는, 상기 패키지 몸체부(200)의 바닥면 상에 상기 발광소자(100)가 배치되고, 상기 발광소자(100)를 둘러싸는 패키지 몸체부(200)의 내부면에 상기 전극층(230)이 배치될 수 있다.
실시예에서, 상기 전극층(230)은 투광성을 갖는 금속 물질로 이루어져 패키지 몸체부(200)를 통한 광추출 효율을 향상시킬 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다.
상기 발광소자(100)의 나노 와이어(20) 두께에 따라 달라지겠지만, 상기 나노 와이어(20)를 통해 음이온을 충분히 방출하기 위해서는 고전압이 요구된다. 전술한 바와 같이, 상기 구동부(40)가 전류를 주입하면 나노 와이어(20) 첨단에 전자들이 모이고, 고전압 하에서만 터널링에 의하여 전자가 방출될 수 있기 때문이다.
이때, 상기 나노 와이어(20)가 주위에 양전압으로 도전된 전계를 갖는 전극층(230)이 배치된다면, 더 낮은 전압에도 전자방출이 가능할 수 있다.
즉, 실시예에서는 전극층(230)을 더 구비하고 구동부(40)를 통해 양 전계로 도전되어, 상기 음전압으로 도전된 나노 와이어(20)의 첨단에서 전자가 방출되는 것을 도울 수 있다.
실시예에서, 상기 구동부는 상기 전극층의 적어도 일측에 형성된 제 5 전극(223)과 연결되어, 상기 전극층에 양전압으로 도전시킬 수 있다.
그리고, 실시예에서, 상기 구동부(40)는 상기 발광소자(100) 하에 배치된 제 3 전극(221)과, 패키지 몸체에 배치된 제 4 전극(222)을 통해 상기 발광소자(100)와 전기적으로 연결될 수 있다. 좀더 상세히, 상기 구동부(40)는 상기 발광소자(100) 아래 배치된 패키지 몸체에 제 3 전극(221)을 배치하고, 상기 제 3 전극(221)과 제 2 전극(50)을 연결해서, 상기 발광구조물(10)로 플러스 전압을 가할 수 있다. 그리고, 상기 구동부(40)는 상기 발광소자(100) 주위의 패키지 몸체에 제 4 전극(222)을 배치하고, 상기 제 4 전극(222)과 상기 발광소자(100)의 제 1 전극(60)과 연결하여, 상기 발광소자(100)에 마이너스 전압을 가할 수 있다.
실시예에서, 상기 제 3 전극(221) 및 제 4 전극(222)은 서로 전기적으로 분리되며, 상기 발광소자(100)에 전원을 제공하는 역할을 한다. 또한, 상기 제 3 전극(221) 및 제 4 전극(222)은 상기 발광소자(100)에서 발생된 빛을 반사시켜 광 효율을 증가시키는 역할을 할 수 있으며, 상기 발광소자(100)에서 발생된 열을 외부로 배출시키는 역할을 할 수도 있다.
제 2 실시예의 발광소자(100) 패키지는 패키지 몸체 내부에 전극층(230)을 형성하고, 상기 전극층(230)과 발광소자(100) 사이에 전계를 형성함으로써, 효율적으로 음이온을 충분히 방출시킬 수 있다.
(제 3 실시예)
도 5는 제 3 실시예에 따른 발광소자(100) 패키지의 개략적인 단면도이다.
제 3 실시예에 따른 발광소자(100) 패키지는 제 2 실시예의 발광소자(100) 패키지를 변형한 것으로, 공통된 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하며, 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 5를 참조하면, 제 3 실시예에 따른 발광소자(100) 패키지는 패키지 몸체부(200)와, 상기 패키지 몸체부(200)의 내면에 형성된 전극층(230)과, 상기 전극층(230)과 패키지 몸체로 둘러싸인 캐비티(S)와, 상기 캐비티(S) 내에 배치된 발광소자(100)와, 상기 패키지 몸체부(200)에 배치된 기공막(120)과, 상기 발광소자(100)에 전력을 가하는 구동부(40)를 포함할 수 있다.
이때, 실시예에서, 상기 패키지 몸체부(200)는 상기 캐비티(S)에 배치된 발광소자(100) 상면과 평행한 수평면을 포함할 수 있다.
그리고, 실시예에서 상기 패키지 몸체부(200)의 수평면에는 전극층(230)이 배치될 수 있다.
상기 수평면에 배치된 전극층(230)은 상기 나노 와이어(20)와 마추보게 되어, 원활하게 전계를 형성할 수 있으므로, 음이온 발생을 증가시킬 수 있다.
즉, 제 3 실시예의 발광소자(100) 패키지는 상기 발광소자(100)의 나노 와이어(20)와 전극층(230)을 마주보도록 배치하여, 음이온 발생량을 증가시킬 수 있는 장점이 있다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 실시예를 한정하는 것이 아니며, 실시예가 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 설정하는 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (11)

  1. 제 2 도전형 반도체층과, 상기 제 2 도전형 반도체층 상에 배치되는 활성층과, 상기 활성층 상에 배치되는 제 1 도전형 반도체층을 포함하는 발광구조물;
    상기 발광구조물 상에 배치된 나노 와이어;
    상기 제 1 도전형 반도체층, 제 2 도전형 반도체층 및 나노 와이어와 전기적으로 연결된 구동부;
    상기 제 1 도전형 반도체층 상에 배치되는 제 1 전극; 및
    상기 제 2 도전형 반도체층 아래에 배치되는 제 2 전극;을 포함하고,
    상기 나노 와이어는 상기 제 1 전극을 둘러싸도록 배치되고,
    상기 구동부는 상기 나노 와이어를 통해 음전압을 가하여 음이온을 발생시키는 발광소자.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동부는 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극이 상기 나노 와이어의 기둥 두께(nm)에 5~15를 곱한 사이의 전압차이를 갖도록 전력을 가하는 발광소자.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 나노 와이어는 원 기둥, 삼각 기둥, 사각 기둥, 육각 기둥 또는 12각 기둥 중 적어도 하나 이상을 포함하고,
    상기 나노 와이어가 원 기둥을 포함할 경우, 상기 원 기둥의 직경은 0.1nm 내지 10nm인 발광소자.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 나노 와이어와 상기 발광구조물 사이에 배치된 투광성 박막층을 더 포함하는 발광소자.
  8. 패키지 몸체부;
    상기 패키지 몸체부 내에 형성된 캐비티; 및
    상기 캐비티에 배치된 제 1 항, 제 3 항, 제 5 항, 제 7 항 중 어느 하나의 발광소자를 포함하는 발광소자 패키지.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 패키지 몸체부에 배치되어 기체의 이동 통로가 되는 기공막; 및
    상기 패키지 몸체의 내부면에 배치된 전극층을 더 포함하는 발광소자 패키지.
  10. 삭제
  11. 삭제
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