KR20170006534A - 발광장치 - Google Patents
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Abstract
실시 예는 여기광을 방출하는 발광소자; 상기 여기광을 일부 흡수하여 제1발광파장에서 발광하는 제1파장변환체; 상기 여기광을 일부 흡수하여 제2발광파장에서 발광하는 제2파장변환체; 및 상기 여기광을 일부 흡수하여 제3발광파장에서 발광하는 제3파장변환체를 포함하고, 상기 제1발광파장은 530nm 내지 540nm에서 제1발광피크를 갖고, 제2발광파장은 550nm 내지 560nm에서 제2발광피크를 갖고, 상기 제3발광파장은 620nm 내지 650nm에서 제3발광피크를 갖는다.
Description
실시 예는 발광장치에 관한 것이다.
발광소자(Light Emitting Device, LED)는 전기에너지를 빛 에너지로 변환하는 화합물 반도체 소자로서, 화합물반도체의 조성비를 조절함으로써 다양한 색상구현이 가능하다.
질화물반도체 발광소자는 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저소비 전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경친화성의 장점을 갖고 있다. 따라서, LCD(Liquid Crystal Display) 표시 장치의 백라이트를 구성하는 냉음극관(CCFL: Cold Cathode Fluorescence Lamp)을 대체하는 발광 다이오드 백라이트, 형광등이나 백열 전구를 대체할 수 있는 백색 발광 다이오드 조명 장치, 자동차 헤드 라이트 및 신호등에까지 응용이 확대되고 있다.
발광장치는 발광소자(발광 칩)와 형광체를 조합하여 백색광을 구현할 수 있다. 일반적으로 청색 발광소자와 황색 형광체(YAG)를 이용하여 백색광을 구현할 수 있으나, 상대적으로 연색성이 떨어지는 문제가 있다.
최근에는 실리케이트 형광체와 질화물 형광체를 혼합하여 백색광을 구현하는 기술이 개발되고 있으나, 실리케이트 형광체는 수분 및 열에 취약하여 발광장치의 신뢰성이 떨어지는 문제가 있다.
실시 예는 열 특성이 우수한 발광장치를 제공한다.
실시 예에서 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되는 것은 아니며, 아래에서 설명하는 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 포함된다고 할 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광장치는, 여기광을 방출하는 발광소자; 상기 여기광을 일부 흡수하여 제1발광파장에서 발광하는 제1파장변환체; 상기 여기광을 일부 흡수하여 제2발광파장에서 발광하는 제2파장변환체; 및 상기 여기광을 일부 흡수하여 제3발광파장에서 발광하는 제3파장변환체를 포함하고, 상기 제1발광파장은 530nm 내지 540nm에서 제1발광피크를 갖고, 제2발광파장은 550nm 내지 560nm에서 제2발광피크를 갖고, 상기 제3발광파장은 620nm 내지 650nm에서 제3발광피크를 갖는다.
상기 제1 내지 제3파장변환체는 질화물계 형광체일 수 있다.
상기 제1발광피크의 반치폭은 상기 제2발광피크의 반치폭보다 클 수 있다.
상기 제1발광피크의 반치폭은 105nm 내지 115nm이고, 제2발광피크의 반치폭은 80nm 내지 90nm일 수 있다.
상기 제3발광피크의 반치폭은 75nm 내지 90nm일 수 있다.
상기 제1발광파장은 570nm 내지 610nm에서 서브 발광피크를 갖고, 상기 제2발광피크는 상기 제1발광피크와 서브 발광피크의 사이에 위치할 수 있다.
상기 제1발광피크와 서브 발광피크의 강도비는 4:2.5 내지 4:3.5일 수 있다.
실시 예에 따르면 발광장치의 휘도 유지율 및 열적 특성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광장치의 개념도이고,
도 2는 도 1의 제1파장변환체의 발광 스펙트럼이고,
도 3은 도 1의 제2파장변환체의 발광 스펙트럼이고,
도 4는 도 1의 제3파장변환체의 발광 스펙트럼이고,
도 5는 도 1의 발광장치에 구현된 백색광의 발광 스펙트럼 및 종래 형광체에 의해 구현된 백색광의 발광 스펙트럼이고,
도 6은 도 1의 발광장치에 의해 구현된 백색광의 CIE 색좌표 및 종래 형광체에 의해 구현된 백색광의 CIE 색좌표이고,
도 7은 온도 변화에 따라 YAG 형광체, 질화물 형광체, 및 실리케이트 형광체의 휘도 변화를 측정한 그래프이고,
도 8은 고온 조건하에서 도 1의 파장변환체 및 종래 형광체의 시간 변화에 따른 광속 변화를 측정한 그래프이고,
도 9는 고온 조건하에서 도 1의 파장변환체 및 종래 형광체의 시간 변화에 따른 Cx좌표 변화를 측정한 그래프이고,
도 10은 고온 조건하에서 도 1의 파장변환체 및 종래 형광체의 시간 변화에 따른 Cy좌표 변화를 측정한 그래프이고,
도 11은 고온/고습 조건하에서 도 1의 파장변환체 및 종래 형광체의 시간 변화에 따른 광속 변화를 측정한 그래프이고,
도 12는 고온/고습 조건하에서 도 1의 파장변환체 및 종래 형광체의 시간 변화에 따른 Cx좌표 변화를 측정한 그래프이고,
도 13은 고온/고습 조건하에서 도 1의 파장변환체 및 종래 형광체의 시간 변화에 따른 Cy좌표 변화를 측정한 그래프이고,
도 14는 도 1의 발광소자의 개념도이고,
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광소자 패키지의 개념도이다.
도 2는 도 1의 제1파장변환체의 발광 스펙트럼이고,
도 3은 도 1의 제2파장변환체의 발광 스펙트럼이고,
도 4는 도 1의 제3파장변환체의 발광 스펙트럼이고,
도 5는 도 1의 발광장치에 구현된 백색광의 발광 스펙트럼 및 종래 형광체에 의해 구현된 백색광의 발광 스펙트럼이고,
도 6은 도 1의 발광장치에 의해 구현된 백색광의 CIE 색좌표 및 종래 형광체에 의해 구현된 백색광의 CIE 색좌표이고,
도 7은 온도 변화에 따라 YAG 형광체, 질화물 형광체, 및 실리케이트 형광체의 휘도 변화를 측정한 그래프이고,
도 8은 고온 조건하에서 도 1의 파장변환체 및 종래 형광체의 시간 변화에 따른 광속 변화를 측정한 그래프이고,
도 9는 고온 조건하에서 도 1의 파장변환체 및 종래 형광체의 시간 변화에 따른 Cx좌표 변화를 측정한 그래프이고,
도 10은 고온 조건하에서 도 1의 파장변환체 및 종래 형광체의 시간 변화에 따른 Cy좌표 변화를 측정한 그래프이고,
도 11은 고온/고습 조건하에서 도 1의 파장변환체 및 종래 형광체의 시간 변화에 따른 광속 변화를 측정한 그래프이고,
도 12는 고온/고습 조건하에서 도 1의 파장변환체 및 종래 형광체의 시간 변화에 따른 Cx좌표 변화를 측정한 그래프이고,
도 13은 고온/고습 조건하에서 도 1의 파장변환체 및 종래 형광체의 시간 변화에 따른 Cy좌표 변화를 측정한 그래프이고,
도 14는 도 1의 발광소자의 개념도이고,
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광소자 패키지의 개념도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예를 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명 실시 예를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 실시 예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 실시 예의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 2 구성 요소는 제 1 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 1 구성 요소도 제 2 구성 요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명 실시 예를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
실시 예의 설명에 있어서, 어느 한 element가 다른 element의 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element 사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광장치의 개념도이고, 도 2는 제1파장변환체의 발광 스펙트럼이고, 도 3은 제2파장변환체의 발광 스펙트럼이고, 도 4는 제3파장변환체의 발광 스펙트럼이다.
도 1을 참고하면, 실시 예의 발광장치는 여기광(L1)을 방출하는 발광소자(100)와, 여기광(L1)의 일부를 흡수하여 발광하는 파장변환층(200)을 포함한다.
발광소자(100)는 420nm 내지 470nm의 여기광을 방출하는 청색 발광소자 또는 자외선 파장대의 여기광을 방출하는 UV 발광소자일 수 있다. 발광소자(100)의 전극 구조는 특별히 제한되지 않는다.
파장변환층(200)은 제1 내지 제3파장변환체(201, 202, 203)를 포함한다. 제1 내지 제3파장변환체(201, 202, 203)는 광 투과성 수지(204)에 5wt% 내지 40wt%의 함량으로 분산될 수 있다. 5wt% 내지 40wt%로 분산되는 경우 CIE 색좌표상 백색광을 구현하면서도 광 투과성 수지(204)에 균일하게 분산될 수 있다. 제1 내지 제3파장변환체(201, 202, 203)는 질화물 형광체일 수 있다.
제1 내지 제3파장변환체의 합을 100wt%로 할 때, 제1파장변환체(201)는 30wt% 내지 80wt%의 함량을 가질 수 있고, 제2파장변환체(202)는 10wt% 내지 65.5wt%의 함량을 가질 수 있고, 제3파장변환체(203)는 0.5wt% 내지 10%의 함량을 가질 수 있다.
파장변환층(200)의 구조에는 제한이 없다. 파장변환층(200)은 발광소자(100)의 상면에만 배치될 수도 있고, 상면과 측면에 배치될 수도 있고, 패키지의 캐비티에 충진되어 발광소자(100)를 전체적으로 몰딩할 수도 있다. 광 투과성 수지(204)는 에폭시 수지, 실리콘 수지, 폴리이미드 수지, 요소 수지, 아크릴 수지로 이루어진 군에서 어느 하나 이상이 선택될 수 있다.
발광소자(100)에서 방출된 여기광(L1)과 파장변환층(200)에 의해 변환된 광은 혼합되어 CIE 색좌표상 백색광(L2)을 구현할 수 있다.
도 2를 참고하면, 제1파장변환체는 여기광을 일부 흡수하여 제1발광파장(Yellow 1)으로 발광할 수 있다. 제1파장변환체는 LaxSiyNz:Ce3 +의 구조식을 만족할 수 있다. 이때, x는 2.5 내지 3.5일 수 있고, y는 5 내지 7일 수 있고, z는 9 내지 13일 수 있다. Ce는 0.01 내지 0.3일 수 있다. 제1파장변환체(201)는 La3Si6N11:Ce3 +로 표현되는 질화물 형광체일 수 있다.
제1발광파장은 530nm 내지 540nm에서 제1발광피크(P1)를 가질 수 있다. 또한, 제1발광파장은 570nm 내지 610nm에서 서브 발광피크(P4)를 더 가질 수 있다. 활성화 원소인 Ce는 다양한 형태의 기저 상태(ground state)를 가질 수 있으므로, 제1파장변환체(201)는 기저 상태의 에너지 레벨 차이에 의해 복수 개의 서브 피크를 가질 수 있다. 도 2에서는 1개의 서브 발광피크를 갖는 스펙트럼을 도시하였으나 서브 발광피크는 복수 개일 수도 있다.
제1발광피크(P1)와 서브 발광피크(P4) 사이 영역인 제1구간(A1)에서는 상대적으로 발광 강도의 감소 기울기가 완만할 수 있다. 제1발광피크(P1)와 서브 발광피크(P4)의 강도비는 4:2.5 내지 4:3.5일 수 있다. 이 범위를 만족하면 제2파장변환체(202)의 발광과 혼합되어 제1구간(A1)에서 충분한 강도를 확보할 수 있다.
제1발광피크(P1)의 반치폭(F1)은 105nm 내지 115nm일 수 있다. 여기서, 반치폭은 제1발광피크(P1)의 절반 강도를 갖는 지점의 폭일 수 있다.
도 3을 참고하면, 제2파장변환체는 여기광을 일부 흡수하여 제2발광파장(Yellow 2)에서 발광할 수 있다. 제2발광파장은 550nm 내지 560nm에서 제2발광피크(P2)를 갖는다.
제2발광피크(P2)는 제1파장변환체의 제1발광피크와 서브 발광피크 사이에 배치될 수 있다. 또한, 제2발광피크(P2)의 반치폭(F2)은 제1발광피크의 반치폭보다 작을 수 있다. 제2발광피크(P2)의 반치폭(F2)은 80nm 내지 90nm일 수 있다.
즉, 제2파장변환체는 제1파장변환체의 제1구간의 발광 강도를 보강하는 역할을 수행할 수 있다. 따라서, 제2파장변환체에 의해 550nm 내지 560nm의 발광 강도가 향상될 수 있다.
제2파장변환체는 (MII)3Si6O3N8:Eu2 +, (MII)1Si2O2N2:Eu2 +, (MII)3Si6O3N8F:Eu2 + 중 어느 하나의 구조식을 만족할 수 있다. MII 는 Sr, Ba, Ca, Mg 중 적어도 하나일 수 있다. 제2파장변환체는 (Sra,Bab)3SicOdNe:Eu2 +으로 표현될 수도 있다. 이때, a와 b는 1 내지 4일 수 있고, c는 1 내지 8일 수 있고, d는 1 내지 8일 수 있고, e는 1 내지 8일 수 있다. Eu는 0.01 내지 0.3일 수 있다. 일 예로, 제2파장변환체는 (Sr,Ba, Mg)3Si6O3N8F:Eu2 +로 표현될 수 있다.
도 4를 참고하면, 제3파장변환체는 여기광을 일부 흡수하여 제3발광파장(Red)에서 발광할 수 있다. 제3발광파장은 620nm 내지 650nm에서 제3발광피크(P3)를 갖고, 반치폭(F3)은 75nm 내지 90nm일 수 있다.
제3파장변환체는 (MII)AlSiN3:Eu2 +로 표현될 수 있다. 이때, MII 는 Sr, Ba, Ca, Mg 중 적어도 하나일 수 있다. 일 예로, 제3파장변환체는 (Sra,Cab)AlcSidNe:Eu2 +으로 표현될 수 있으며, a와 b는 0.5 내지 3일 수 있고, c는 0.5 내지 3일 수 있고, d는 0.5 내지 3일 수 있고, e는 1 내지 5일 수 있다. Eu는 0.01 내지 0.03일 수 있다.
도 5는 도 1의 발광장치에 구현된 백색광의 발광 스펙트럼 및 종래 형광체에 의해 구현된 백색광의 발광 스펙트럼이고, 도 6은 도 1의 발광장치에 의해 구현된 백색광의 CIE 색좌표 및 종래 형광체에 의해 구현된 백색광의 CIE 색좌표이다.
도 5를 참고하면, 질화물 계열인 제1 내지 제3파장변환체(All nitride)에 의해 변환된 혼합광의 발광 스펙트럼은 약 480nm 내지 730nm의 발광 파장을 가질 수 있다. 혼합광은 약 530nm 내지 580nm에서 발광 피크를 가질 수 있으며, 발광피크의 반치폭은 110nm이상일 수 있다.
따라서, 질화물 계열인 제1 내지 제3파장변환체를 이용하여 연색성이 우수한 백색광을 생성할 수 있다. 실시 예는 제1발광파장의 제1구간의 발광 강도를 제2파장변환체에 의해 보강하여 연색성이 우수한 발광 스펙트럼을 얻을 수 있다.
실시 예의 발광 스펙트럼은 종래 형광체(Ref.)를 이용한 백색광의 발광 스펙트럼과 유사할 수 있다. 여기서, 종래 형광체(Ref.)는 제1파장변환체와 제3파장변환체는 그대로 사용하고, 제2파장변환체 대신 실리케이트 형광체를 이용한 형광체 조합으로 정의할 수 있다. 실리케이트 형광체는 제2발광파장과 유사한 파장 범위를 갖고 550nm 내지 560nm에서 발광피크를 가질 수 있다. 실리케이트 형광체는 (MII)2SiO4:Eu2 +로 표현될 수 있고, MII는 Sr, Ba, Ca 중 적어도 하나일 수 있다.
도 6을 참고하면, 실시 예에 의해 구현된 혼합광의 CIE 색좌표와 종래 형광체에 의해 구현된 백색광의 CIE 색좌표는 모두 백색광 영역임을 알 수 있다.
도 7은 온도 변화에 따라 YAG 형광체, 질화물 형광체, 및 실리케이트 형광체의 휘도 변화를 측정한 그래프이고, 도 8은 고온 조건하에서 도 1의 파장변환체 및 종래 형광체의 시간 변화에 따른 광속 변화를 측정한 그래프이고, 도 9는 고온 조건하에서 도 1의 파장변환체 및 종래 형광체의 시간 변화에 따른 Cx좌표 변화를 측정한 그래프이고, 도 10은 고온 조건하에서 도 1의 파장변환체 및 종래 형광체의 시간 변화에 따른 Cy좌표 변화를 측정한 그래프이다.
도 7을 참고하면, 온도가 상승할수록 YAG 형광체, 및 실리케이트 형광체는 휘도가 감소하는 것을 알 수 있다. 특히, 실리케이트 형광체는 온도가 100℃를 넘는 구간부터 급격히 휘도가 감소하여 200℃인 경우 휘도 변화율이 20%인 것을 알 수 있다. 이에 반해, 질화물 형광체인 제1 내지 제3파장변환체는 온도가 200℃인 경우에도 거의 변화가 없음을 알 수 있다. 따라서, 질화물 형광체인 제1 내지 제3파장변환체를 이용하는 경우 열 특성이 우수한 발광장치를 제작할 수 있다.
도 8을 참고하면, 시간이 경과할수록 종래 형광체는 급격히 광속이 감소함을 알 수 있다. 이는 실리케이트 형광체의 열화 때문인 것으로 판단된다. 도 9 및 도 10을 참고하면, 시간이 경과할수록 종래 형광체의 Cx, Cy 색좌표는 실시 예(All)의 Cx, Cy 색좌표에 비해 상대적으로 급격히 변화하는 것을 알 수 있다.
또한, 도 11 내지 도 13와 같이 85 ℃ 의 고온과 85%의 고습 조건하에서도 실시 예의 광속, 색좌표에 비해 종래 형광체의 광속, 색좌표가 급격히 변화하는 것을 알 수 있다.
이러한 결과를 종합할 때, 파장변환체를 모두 질화물 계열로 조합하는 경우 실리케이트 형광체를 조합한 경우에 비해, 휘도, 광속, 색좌표 면에서 더 우수함을 알 수 있다.
도 14는 도 1의 발광소자의 개념도이고, 도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광소자 패키지의 개념도이다.
도 14를 참고하면, 발광소자(100)의 기판(110)은 전도성 기판 또는 절연성 기판을 포함한다. 기판(110)은 반도체 물질 성장에 적합한 물질이나 캐리어 웨이퍼일 수 있다. 기판(110)은 사파이어(Al2O3), SiC, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP 및 Ge 중 선택된 물질로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
버퍼층(112)은 기판(110) 상에 구비된 발광 구조물과 기판(110)의 격자 부정합을 완화할 수 있다. 버퍼층(112)은 기판(110) 상에 단결정으로 성장할 수 있으며, 단결정으로 성장한 버퍼층(112)은 제1반도체층(130)의 결정성을 향상시킬 수 있다.
기판(110) 상에 구비되는 발광 구조물은 제1반도체층(130), 활성층(140), 및 제2반도체층(160)을 포함한다. 일반적으로 상기와 같은 발광 구조물은 기판(110)을 절단하여 복수 개로 분리될 수 있다.
제1반도체층(130)은 Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체일 수 있으며, 제1반도체층(130)에 제1도펀트가 도핑될 수 있다. 제1반도체층(130)은 Inx1Aly1Ga1 -x1-y1N(0≤x1≤1, 0≤y1≤1, 0≤x1+y1≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 GaN, AlGaN, InGaN, InAlGaN 등에서 선택될 수 있다. 그리고, 제1도펀트는 Si, Ge, Sn, Se, Te와 같은 n형 도펀트일 수 있다. 제1도펀트가 n형 도펀트인 경우, 제1도펀트가 도핑된 제1반도체층(130)은 n형 반도체층일 수 있다.
활성층(140)은 제1반도체층(130)을 통해서 주입되는 전자(또는 정공)과 제2반도체층(160)을 통해서 주입되는 정공(또는 전자)이 만나는 층이다. 활성층(140)은 전자와 정공이 재결합함에 따라 낮은 에너지 준위로 천이하며, 그에 상응하는 파장을 가지는 빛을 생성할 수 있다. 본 실시 예에서 발광 파장에는 제한이 없다.
활성층(140)은 단일 우물 구조, 다중 우물 구조, 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물(Multi Quantum Well; MQW) 구조, 양자점 구조 또는 양자선 구조 중 어느 하나의 구조를 가질 수 있으며, 활성층(140)의 구조는 이에 한정하지 않는다.
활성층(140)은 복수 개의 우물층 및 장벽층이 교대로 배치되는 구조를 가질 수 있다. 우물층과 장벽층은 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 가질 수 있고, 장벽층의 에너지 밴드갭은 우물층의 에너지 밴드갭보다 클 수 있다.
제2반도체층(160)은 활성층(140) 상에 형성되며, Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제2반도체층(160)에 제2도펀트가 도핑될 수 있다. 제2반도체층(160)은 Inx5Aly2Ga1 -x5- y2N (0≤x5≤1, 0≤y2≤1, 0≤x5+y2≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질 또는 AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중 선택된 물질로 형성될 수 있다. 제2도펀트가 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등과 같은 p형 도펀트인 경우, 제2도펀트가 도핑된 제2반도체층(160)은 p형 반도체층일 수 있다.
활성층(140)과 제2반도체층(160) 사이에는 전자 차단층(EBL, 150)이 배치될 수 있다. 전자 차단층(150)은 제1반도체층(130)에서 공급된 전자가 제2반도체층(160)으로 빠져나가는 흐름을 차단하여, 활성층(140) 내에서 전자와 정공이 재결합할 확률을 높일 수 있다. 전자 차단층(150)의 에너지 밴드갭은 활성층(140) 및/또는 제2반도체층(160)의 에너지 밴드갭보다 클 수 있다.
전자 차단층(150)은 Inx1Aly1Ga1 -x1- y1N(0≤x1≤1, 0≤y1≤1, 0≤x1+y1≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 AlGaN, InGaN, InAlGaN 등에서 선택될 수 있으나 이에 한정하지 않는다.
제1전극(180)은 일부가 노출된 제1반도체층(130)상에 형성될 수 있다. 또한, 제2반도체층(160)상에는 제2전극(170)이 형성될 수 있다. 제1전극(180)과 제2전극(190)은 다양한 금속 및 투명전극이 모두 적용될 수 있다. 제1전극(180)과 제2전극(170)은 In, Co, Si, Ge, Au, Pd, Pt, Ru, Re, Mg, Zn, Hf, Ta, Rh, Ir, W, Ti, Ag, Cr, Mo, Nb, Al, Ni, Cu, 및 WTi 중에서 선택된 금속 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 필요에 따라 오믹 전극층을 더 포함할 수 있다.
도 15를 참고하면, 실시 예에 따른 발광소자 패키지(10)는 제1리드프레임(11), 제2리드프레임(12), 발광소자(100), 파장변환층(200), 및 몸체(13)를 포함한다.
발광소자(100)는 청색 또는 자외선 파장대의 광을 방출하는 다양한 구조의 발광소자가 적용될 수 있다. 또한, 발광소자(100)는 도 14에서 설명한 구성이 그대로 적용될 수도 있다. 발광소자(100)는 제1리드프레임(11)과 제2리드프레임(12)에 전기적으로 연결된다. 발광소자(100)와 제1, 제2리드프레임(11, 12)의 전기적 연결은 발광소자의 전극 구조(수직형 또는 수평형)에 따라 변형될 수 있다.
몸체(13)는 제1리드프레임(11) 및 제2리드프레임(12)을 고정하고, 발광소자(100)가 노출되는 캐비티(13a)를 포함한다. 몸체(13)는 폴리프탈아미드(PPA: Polyphthalamide)와 같은 고분자 수지를 포함할 수 있다.
파장변환층(200)은 캐비티(13a) 내에 배치되고, 제1 내지 제3파장변환체(201, 202, 203)를 포함한다. 제1 내지 제3파장변환체(201, 202, 203)는 광 투과성 수지(204)에 5wt% 내지 40wt%의 함량으로 분산될 수 있다. 제1 내지 제3파장변환체(201, 202, 203)는 전술한 특징을 그대로 포함할 수 있다.
실시 예의 발광 장치 또는 발광소자 패키지는 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트 등의 광학 부재를 더 포함하여 백라이트 유닛으로 기능할 수 있다. 또한, 실시 예의 발광 소자는 표시 장치, 조명 장치, 지시 장치에 더 적용될 수 있다.
이 때, 표시 장치는 바텀 커버, 반사판, 발광 모듈, 도광판, 광학 시트, 디스플레이 패널, 화상 신호 출력 회로 및 컬러 필터를 포함할 수 있다. 바텀 커버, 반사판, 발광 모듈, 도광판 및 광학 시트는 백라이트 유닛(Backlight Unit)을 이룰 수 있다.
반사판은 바텀 커버 상에 배치되고, 발광 모듈은 광을 방출한다. 도광판은 반사판의 전방에 배치되어 발광 모듈에서 발산되는 빛을 전방으로 안내하고, 광학 시트는 프리즘 시트 등을 포함하여 이루어져 도광판의 전방에 배치된다. 디스플레이 패널은 광학 시트 전방에 배치되고, 화상 신호 출력 회로는 디스플레이 패널에 화상 신호를 공급하며, 컬러 필터는 디스플레이 패널의 전방에 배치된다.
그리고, 조명 장치는 기판과 실시 예의 발광 소자를 포함하는 광원 모듈, 광원 모듈의 열을 발산시키는 방열부 및 외부로부터 제공받은 전기적 신호를 처리 또는 변환하여 광원 모듈로 제공하는 전원 제공부를 포함할 수 있다. 더욱이 조명 장치는, 램프, 해드 램프, 또는 가로등 등을 포함할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명 실시 예는 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 실시 예의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명 실시 예가 속하는 기술분야에서 종래의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
100: 발광소자
200: 파장변환층
201: 제1파장변환체
202: 제2파장변환체
203: 제3파장변환체
204: 광 투과성 수지
200: 파장변환층
201: 제1파장변환체
202: 제2파장변환체
203: 제3파장변환체
204: 광 투과성 수지
Claims (7)
- 여기광을 방출하는 발광소자;
상기 여기광을 일부 흡수하여 제1발광파장에서 발광하는 제1파장변환체;
상기 여기광을 일부 흡수하여 제2발광파장에서 발광하는 제2파장변환체; 및
상기 여기광을 일부 흡수하여 제3발광파장에서 발광하는 제3파장변환체를 포함하고,
상기 제1발광파장은 530nm 내지 540nm에서 제1발광피크를 갖고, 제2발광파장은 550nm 내지 560nm에서 제2발광피크를 갖고, 상기 제3발광파장은 620nm 내지 650nm에서 제3발광피크를 갖는 발광장치.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 내지 제3파장변환체는 질화물계 형광체인 발광장치.
- 제1항에 있어서,
상기 제1발광피크의 반치폭은 상기 제2발광피크의 반치폭보다 큰 발광장치.
- 제3항에 있어서,
상기 제1발광피크의 반치폭은 105nm 내지 115nm이고, 제2발광피크의 반치폭은 80nm 내지 90nm인 발광장치.
- 제4항에 있어서,
상기 제3발광피크의 반치폭은 75nm 내지 90nm인 발광장치.
- 제1항에 있어서,
상기 제1발광파장은 570nm 내지 610nm에서 서브 발광피크를 갖고,
상기 제2발광피크는 상기 제1발광피크와 서브 발광피크의 사이에 위치하는 발광장치.
- 제6항에 있어서,
상기 제1발광피크와 서브 발광피크의 강도비는 4:2.5 내지 4:3.5인 발광장치.
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