KR101523408B1 - 광전 소자 및 광전 소자의 제조 방법 - Google Patents

광전 소자 및 광전 소자의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 캐리어 부재(2), 상기 캐리어 부재(2)의 제1측에서 인접하며 전자기 복사의 생성을 위해 각각 적어도 하나의 광학적 활성 영역(4)을 구비한 적어도 2개의 부재들(3)을 포함한 광전 소자(1, 12, 14, 17)에 관한 것이다. 광전 소자(1, 12, 14, 17)는 제1측에 대향되는, 상기 적어도 2개의 인접한 부재(3)의 표면에 적어도 부분적으로 배치되는 전기 절연성 보호층(5)을 포함하고, 이때 상기 보호층(5)은 적어도, 상기 적어도 2개의 인접한 부재(3)사이에 위치한 제1영역(5a)에서 상기 광학적 활성 영역(4)으로부터 생성될 수 있는 전자기 복사(10)의 투과를 적어도 주로 방지한다. 또한, 본 발명은 광전 소자(1, 12, 14, 17)의 제조 방법(30)에 관한 것이기도 하다.

Description

광전 소자 및 광전 소자의 제조 방법{OPTOELECTRONIC COMPONENT AND PRODUCTION METHOD FOR AN OPTOELECTRONIC COMPONENT}
본 발명은 캐리어 부재 및 상기 캐리어 부재의 제1측에서 서로 인접하여 배치된 적어도 2개의 부재들을 포함한 광전 소자에 관한 것으로, 상기 부재들은 전자기 복사의 생성을 위해 각각 적어도 하나의 활성 영역을 포함한다.
본 특허 출원은 독일 특허 출원 10 2007 062045.6 및 독일 특허 출원 10 2008 019902.8의 우선권을 청구하며, 그 공개 내용은 본 특허 출원에 참조로 포함된다.
전자기 복사의 생성을 위해, 인접하여 배치된 2개 이상의 부재들을 포함하는 광전 소자는 공지되어 있다. 특히, 방출된 전자기 복사의 에너지 밀도가 비교적 높게 얻어져야 할 조명 분야의 경우, 종종, 공통의 캐리어 부재상에 배치된 다수의 발광 부재들이 사용된다.
예를 들면 능동 매트릭스 표시 장치 또는 자동차 조명 기술과 같은 많은 응용 분야에서, 인접한 부재들간의 광간섭(누화라고도 함) 및/또는 도광 효과는 가능한 한 낮게 유지되어야 한다. 인접한 부재들간의 광간섭은 콘트라스트를 감소시켜, 이러한 응용물에 불리할 수 있다. 예를 들면, 자동차 전조등의 조사 유닛을 위해서는 하향등에 속하는 부재들 및 상향등 구동에 속하는 부재들간의 뚜렷한 구분이 필요하다.
본 발명의 과제는 상기에 명시한 종류의 광전 소자를 제공하되, 전자기 복사의 생성을 위해 각각 적어도 하나의 광학적 활성 영역을 가진 인접한 부재들간의 광간섭이 방지되거나 적어도 상당히 감소된 광전 소자를 제공한다. 또한, 이러한 광전 소자를 간단히 제조할 수 있는 제조 방법도 기술된다.
상기 과제는 특허 청구 범위 제1항의 특징을 포함한 광전 소자 또는 특허 청구 범위 제13항의 특징을 포함한 방법에 의하여 해결된다. 본 소자 및 방법의 유리한 발전예 및 형성예는 종속항인 제2항 내지 제12항 또는 제14항 내지 제15항에 기술된다. 특허 청구 범위에 공개된 내용은 명백히 상세한 설명에 포함된다.
본 발명에 따른 광전 소자는 제1측에 대향된, 적어도 2개의 인접한 부재들의 표면에서 적어도 부분적으로 배치되는 전기 절연성 보호층을 포함하고, 이때 상기 보호층은 적어도, 상기 적어도 2개의 인접한 부재들 사이에 배치된 제1영역에서 상기 광학적 활성 영역으로부터 생성될 수 있는 전자기 복사의 투과를 적어도 주로 방지한다.
생성될 수 있는 전자기 복사의 투과를 적어도 주로 방지하는 전기 절연성 보호층이 사용됨으로써, 인접한 부재들의 광간섭이 가능한 한 감소하여 방지될 수 있다.
유리한 형성예에 따르면, 전기 절연성 보호층은 제1영역에서 중단된다. 다른 유리한 형성예에 따르면, 전기 절연성 보호층은 제1영역에서 전자기 복사를 흡수하여, 상기 보호층이 제1영역에서는 전자기 복사에 대해 불투과성이다. 보호층이 제1영역에서 중단되거나, 전자기 복사를 흡수하면, 도파를 이용하여 제1광학적 활성 영역으로부터 제2광학적 활성 영역으로의 투과가 보호층에서 전혀 일어나지 않거나, 현저히 감소된 수준에서 일어난다.
유리한 형성예에 따르면, 적어도 2개의 인접 부재들 사이에 함몰부가 배치된다. 다른 유리한 형성예에 따르면, 함몰부는 적어도 2개의 부재들의 전체 높이에 걸쳐 연장된다. 제1 광학적 활성 부재와 제2광학적 활성 부재 사이의 함몰부에 의해, 인접하여 배치된 2개의 부재의 광학적 커플링이 감소하며, 이는 특히 상기 함몰부가 전체 높이에 걸쳐 연장되는 경우에 그러하다.
다른 유리한 형성예에 따르면, 반사 부재는 제1영역에 배치되고, 적어도 부분적으로 함몰부안으로 삽입된다. 다른 형성예에 따르면, 반사 부재는 캐리어 부재를 향하여 함몰부를 완전히 채운다. 반사 부재는 각 광학적 활성 영역으로부터 생성된 복사를 반사하여, 각각의 서로 다른 광학적 활성 영역의 여기를 방지하며, 이는 특히 상기 반사 부재가 함몰부를 완전히 채우는 경우에 그러하다.
다른 형성예에 따르면, 반사 부재는 갈바닉 도포된 금속층을 포함한다. 다른 형성예에 따르면, 갈바닉 도포된 금속층은 적어도 하나의 광학적 활성 영역의 전기적 연결을 위한 연결 부재로서, 예를 들면 구리 지주(copper pillar)로서 형성된다. 이때의 이점은, 반사 부재가 가령 연결 접촉의 도포 단계와 같은 다른 제조 단계와 함께 간단히 제조될 수 있다는 것이다.
다른 유리한 형성예에 따르면, 보호층은 캐리어 부재를 향하여 적어도 부분적으로 함몰부안으로 삽입된다. 보호층이 함몰부에 삽입됨으로써, 보호층의 구경 효과(aperture effect)가 얻어진다.
다른 유리한 형성예에 따르면, 보호층은 캐리어 부재를 향하여 함몰부를 완전히 채운다. 이를 통해, 인접한 부재들의 광학적 분리가 개선된다.
다른 유리한 형성예에 따르면, 보호층의 적어도 하나의 제2영역상에는 적어도 2개의 광학적 활성 영역에 전기 전압을 공급하기 위한 전기 전도 연결층이 배치된다. 전기 전도 연결층이 보호층상에 배치됨으로써, 적어도 2개의 광학적 활성 영역의 전기적 연결이 간단해질 수 있다.
다른 유리한 형성예에 따르면, 보호층은 제2영역에서, 광학적 활성 영역으로부터 생성된 전자기 복사에 대해 적어도 주로 불투과성이다. 상기와 같은 형성예에 의해, 연결층으로부터 광학적 활성 영역으로의 예기치 않은 재귀 반사가 감소할 수 있다.
다른 유리한 형성예에 따르면, 캐리어 부재상에는 적어도 하나의 광학적 활성 영역의 전기적 연결을 위해 적어도 하나의 전기 전도 접촉면이 배치된다. 전기 전도 접촉면이 사용됨으로써, 광학적 활성 영역의 전기 접촉이 더욱 간단해질 수 있다.
다른 유리한 형성예에 따르면, 보호층의 적어도 하나의 제3영역에는 광 루미네슨스(photoluminescence) 변환층이 배치되며, 상기 변환층은 제1파장의 전자기 복사를 흡수하고, 제2파장의 전자기 복사를 방출한다. 광 루미네슨스 변환층이 보호층의 제3영역에 사용됨으로써, 적어도 2개의 인접한 부재들간의 복사 프로파일이 필요에 따라 맞춰진다.
다른 유리한 형성예에 따르면, 적어도 2개의 인접한 부재들은 각각 루미네슨스 다이오드 구조로서, 특히 LED- 또는 OLED 구조로서 형성된다. LED- 또는 OLED 구조가 사용되어, 전자기 복사가 적어도 2개의 인접한 부재들을 통해 간단하고 효율적으로 생성된다.
다른 유리한 형성예에 따르면, 루미네슨스 다이오드는 박막 발광 다이오드칩으로서 형성된다. 기판을 포함하지 않은 반도체 층 스택이 사용됨으로써, 매우 얇은 광전 소자가 제조될 수 있다.
다른 유리한 형성예에 따르면, 적어도 2개의 인접한 부재들은 각각 표면 이미터로 형성된다. 표면 이미터가 사용됨으로써, 매우 유리한 빔 형성이 가능하다.
다른 유리한 형성예에 따르면, 각각 적어도 하나의 광학적 활성 영역을 가진 복수 개의 부재들은 캐리어 부재의 제1측에 배치되고, 이때 상기 복수 개의 부재들은 매트릭스 구조를 형성한다. 복수 개의 부재들이 매트릭스 구조로 사용됨으로써, 소자에 의해 다양한 발광 패턴 및 표시 기능이 얻어질 수 있다.
다른 유리한 형성예에 따르면, 보호층의 적어도 일부는 컬러 필름, 특히 검은색 필름으로 형성된다. 컬러 필름이 사용되면, 보호층이 매우 간단히 제조 및 도포될 수 있다.
다른 유리한 형성예에 따르면, 컬러 필름은 폴리머를 포함하고, 특히 실리콘을 포함한다. 폴리머 필름은 원하는 특성을 갖춘 다양한 컬러로 제조된다. 실리콘 물질은 단파 전자기 복사의 작용에 대해 높은 내구성을 가지며, 특히 청색 영역 또는 자외 영역에서 전자기 복사를 방출하는 광학적 활성 영역이 이용되는 경우에 적합하다.
다른 유리한 형성예에 따르면, 필름은 적어도 2개의 광학적 활성 영역에 속한 영역에서 적어도 각각 하나의 컷아웃(cutout)을 포함한다. 적어도 2개의 광학적 활성 영역의 영역에 위치한 컷아웃에 의해, 필름은 그 아래 위치한 복사면을 위한 구경 부재로서 간단히 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 광전 소자의 제조 방법은:
캐리어 부재를 준비하는 단계;
상기 캐리어 부재의 제1측에서 전자기 복사의 생성을 위한 적어도 하나의 광학적 활성 영역을 각각 포함한 적어도 2개의 부재들을 인접하여 배치하는 단계; 및
상기 제1측에 대향된, 상기 적어도 2개의 인접한 부재들의 표면에 전기 절연성 보호층을 배치하는 단계를 포함하며, 이때 상기 보호층은 적어도 2개의 인접한 부재들 사이에 배치되는 적어도 하나의 제1영역에서 상기 광학적 활성 영역으로부터 생성될 수 있는 전자기 복사의 투과를 적어도 주로 방지한다.
상기 명시한 방법 단계들에 의해, 적어도 2개의 인접한 부재들을 포함한 광전 소자가 제조되며, 이때 인접한 부재들의 광간섭은 적어도 주로 방지된다.
유리한 형성예에 따르면, 적어도 2개의 부재들을 인접하여 배치하는 단계는 캐리어 부재의 접촉면과 적어도 2개의 인접한 부재들 사이에 제1전기 접촉을 제조하는 단계를 더 포함한다. 캐리어 부재상에 적어도 2개의 부재들을 배치하는 단계와 함께 제1전기 접촉을 공통 제조함으로써, 적어도 2개의 인접한 부재들의 연결이 간단해진다.
다른 유리한 형성예에 따르면, 본 방법은, 보호층에 적어도 하나의 컷아웃을 제조하는 단계, 상기 보호층상에 전기 전도 연결층을 배치하는 단계, 및 연결층과 적어도 2개의 인접한 부재들 사이의 적어도 하나의 컷아웃 영역에서, 제2전기 접촉을 제조하는 단계를 더 포함한다. 연결층을 도포하는 단계 및 컷아웃 영역에 접촉을 제조하는 단계에 의해, 적어도 2개의 인접한 부재들의 전기 접촉은 더욱 간단해질 수 있다.
다른 유리한 형성예에 따르면, 전기 절연성 보호층을 도포하는 단계는 적어도 2개의 부재를 포함한 캐리어 부재상에 투명 절연 물질을 면형 도포하는 단계를 포함한다. 투명 절연 물질을 면형 도포하는 단계는 제조 기술적으로 매우 간단히 수행될 수 있다.
다른 유리한 형성예에 따르면, 전기 절연성 보호층은 제1영역에서 중단된다. 2개의 부재들간의 광학적 분리를 위한 영역에서 보호층이 중단됨으로써 광전 소자가 기술적으로 간단히 제조될 수 있다.
대안적 형성예에 따르면, 투명한 절연 물질은 적어도 하나의 제1영역에서 적어도 하나의 제1이물질의 삽입에 의해, 예를 들면 색소 또는 복사 흡수성이거나 반사성인 충전 물질의 삽입에 의해 착색된다. 2개의 부재들간의 광학적 분리를 위한 영역에서 초기에 투명한 절연 물질의 착색에 의해, 마찬가지로 광전 소자가 기술적으로 간단히 제조될 수 있다.
다른 유리한 형성예에 따르면, 투명 물질은 캐리어 물질상에 스핀코팅된다. 이를 위해, 유리하게는 종래의 스피닝 공정이 사용될 수 있다.
다른 유리한 형성예에 따르면, 제조 방법은 투명한 절연 물질에 예를 들면 유기 발광체 또는 무기 발광체와 같은 적어도 하나의 제2이물질을 삽입하여 보호층의 적어도 하나의 제3영역에 변환 부재를 형성하는 단계를 더 포함한다. 제2이물질의 삽입에 의해, 예를 들면 광 루미네슨스 변환층과 같은 변환 부재가 매우 간단히 제조될 수 있다.
다른 유리한 형성예에 따르면, 전기 절연성의 보호층의 도포 단계는 전자기 복사를 흡수하거나 반사하는 절연 물질을 캐리어 부재의 제1측에 도포하는 단계를 포함하며, 이때 절연 물질은 적어도 2개의 인접한 부재들에 속하는 2개의 제3영역들에서 각각 적어도 하나의 컷아웃을 포함한다. 보호층에서 적어도 2개의 컷아웃을 포함한 절연 물질의 도포 단계에 의해, 기술적으로 간단하게 구경 구조가 제공된다. 이때, 상기 컷아웃은 절연 물질의 도포 이전 또는 이후에 제조될 수 있다. 이를 위해, 특히 컬러 필름의 사용이 적합하다.
다른 유리한 형성예에 따르면, 적어도 2개의 인접한 부재들 사이에 함몰부가 형성된다. 함몰부는 인접한 부재들의 광학적 커플링을 줄인다.
다른 유리한 형성예에 따르면, 함몰부의 영역에 반사 부재가 배치된다. 반사 부재는 인접한 부재들의 광학적 커플링을 개선한다.
다른 유리한 형성예에 따르면, 반사 부재는 함몰부에 갈바닉 증착된다. 이러한 방식으로, 반사 부재는 공정 기술적으로 매우 간단히 제조된다.
다른 형성예에 따르면, 전기 절연성 보호층은 유리하게도 라미네이팅에 의해 제1측에 도포된다.
본 발명의 다른 상세사항 및 형성예는 종속 청구항에 기술된다.
이하, 본 발명은 실시예에 의거하여 상세히 설명된다. 도시된 실시예에서 동일하거나 유사한 기능의 요소를 위해 동일한 참조 번호가 사용된다.
도 1A 및 1B는 본 발명의 일 형성예에 따른 광전 소자이다.
도 2는 본 발명의 다른 형성예에 따른 광전 소자이다.
도 3은 본 발명의 다른 형성예에 따른 광전 소자이다.
도 4는 본 발명의 다른 형성예에 따른 광전 소자이다.
도 5는 광전 소자의 제조 방법에 대한 흐름도이다.
도 1A는 광전 소자(1)의 횡단면도를 도시한다. 광전 소자(1)는 캐리어 부재(2) 및 상기 캐리어 부재(2)상에 배치된 2개의 부재(3a, 3b)를 포함한다. 각 부재(3a, 3b)는 광학적 활성 영역(4a 또는 4b)을 포함한다.
예를 들면, 캐리어 부재(2)는, 인접한 복사 방출 부재(3a, 3b)로서 2개의 LED칩이 납땜된 도체판 물질을 의미한다. 또는, 캐리어 부재(2)는 부재(3a, 3b)가 고정 접착된 세라믹 캐리어로서 형성될 수 있다. 도체판 물질 대신 세라믹 캐리어가 사용되면, 특히 캐리어 부재(1)의 열 전도도가 증가하여, 매우 효율적인 부재(3a, 3b)를 위해 적합하다. 예를 들면 게르마늄 웨이퍼와 같은 성장 기판이 캐리어 부재로서 사용될 수 있다.
광학적 활성 영역(4a 또는 4b)은 구동 전압의 인가 시 반도체 다이오드 구조의 다수 전하 캐리어 및 소수 전하 캐리어가 서로 재조합하여 전자기 복사를 방출하는, 반도체 층 스택의 영역일 수 있다.
일 형성예에서, 부재(3a, 3b)는 예를 들면 질화물 화합물 반도체 물질계 또는 예를 들면 InGaN 또는 InGaAlP와 같은 반도체 물질계의 박막 발광 다이오드칩이다. 상기 형성예에서, 제1 및 제2연결층은 반도체 층 시퀀스와 캐리어 부재(2) 사이에 적어도 국부적으로 배치된다. 박막 발광 다이오드칩은 이하의 특징적 특성들 중 적어도 하나를 특징으로 한다:
- 캐리어 부재(2), 특히 캐리어 기판을 향한 복사 생성 반도체 층 시퀀스의 주요면에 반사층이 배치되거나 형성되고, 상기 반사층은 반도체 층 시퀀스에서 생성된 전자기 복사(10)의 적어도 일부를 상기 반도체 층 시퀀스에 재귀 반사함, 이때 상기 반도체 층 시퀀스는 복사 생성 에피택시 층 시퀀스를 가리킴;
- 캐리어 부재(2)는 반도체 층 시퀀스가 에피택시얼 성장된 성장 기판이 아니라 차후에 반도체 층 시퀀스에 고정되는 별도의 캐리어 부재(2)를 가리킴;
- 반도체 층 시퀀스의 두께는 20 ㎛이하의 범위, 특히 10 ㎛이하의 범위를 가짐;
- 반도체 층 시퀀스는 성장 기판을 포함하지 않음. 이때 "성장 기판을 포함하지 않음"이란, 경우에 따라서 성장용으로 사용된 성장 기판이 반도체 층 시퀀스로부터 제거되거나 적어도 상당히 얇아져 있음을 의미함. 특히, 상기 성장 기판이 독자적으로 또는 에피틱시 층 시퀀스와 함께 자체지지력을 가지지 않을 정도로 얇아짐. 상당히 얇아진 성장 기판의 나머지 부분은 특히 성장 기판의 기능을 하기 위한 것으로서 부적합함; 그리고
- 반도체 층 시퀀스는 혼합 구조를 가진 적어도 하나의 면을 구비한 적어도 하나의 반도체 층을 포함하고, 상기 혼합 구조는 이상적인 경우 반도체 층 시퀀스에서 광이 거의 에르고딕으로 분포하도록 유도하는데, 즉 가능한 한 확률적 에르고딕 산란 거동을 포함함.
박막 발광 다이오드칩의 기본 원리는 예를 들면 문헌 I. Schnitzer et al., Appl. Phys. Lett. 63(16), 1993. 10. 18, 2174-2176쪽에 기술되며, 그 공개 내용은 참조로 포함된다. 박막 발광 다이오드칩에 대한 예는 문헌 EP 0905797 A2 및 WO 02/13281 A1에 기술되며, 그 공개 내용도 마찬가지로 참조로 포함된다. 박막 발광 다이오드칩은 거의 람베르시안 표면 이미터에 가까우며, 예를 들면 투광기에 응용되기에 적합하고, 가령 자동차 전조등에 사용되기에 적합하다.
도 1A에 따른 실시예에서, 2개의 인접한 부재(3a, 3b)는 전기 절연성 보호층(5)으로 적어도 부분적으로 덮인다. 상기 실시예에서, 전기 절연성 보호층(5)은 2개의 인접한 부재들(3a, 3b) 사이에 적어도 부분적으로 배치된 제1영역(5a) 및 부재들(3a, 3b)이 서로 멀어지는 측에 위치한 2개의 제2영역(5b)으로 구성된다.
제2영역(5b)상에 연결층(6)이 배치되고, 상기 연결층은 부재(3a, 3b)의 표면을 캐리어 부재(2)상의 연결 접촉(7a, 7b)과 결합한다. 또한, 캐리어 부재(2)상에서 2개의 접촉면(8a, 8b)이 배치되며, 상기 접촉면에 의해 부재(3a, 3b)의 하측이 구동 전압을 공급받을 수 있다.
2개의 부재(3a, 3b)는 함몰부(11)에 의해 서로 분리되며, 이때 보호층(5)의 제1영역(5a)은 부분적으로 함몰부(11)안으로 삽입 연장된다.
도 1B는 보호층(5)을 더욱 양호하게 확인할 수 있는 소자(1)의 평면도를 도시한다.
상기 실시예에서, 보호층(5)은 폴리머 필름으로 형성되며, 상기 필름으로부터 일 영역에서 부재들(3a, 3b)에 걸쳐 2개의 컷아웃(9a)이 잘리거나 펀칭된다. 보호층(5)의 컷아웃(9a)을 통해, 소자의 스위치온 상태에서 전자기 복사(10)가, 특히 예를 들면 400 과 800 nm사이의 범위에서 파장을 가지는 가시광이 출사된다.
또한, 보호층(5)은 다른 컷아웃(9b, 9c)을 포함하고, 상기 컷아웃을 통해 연결층(6)은 그보다 아래에 위치한 부재(3a, 3b) 또는 연결 접촉(7a, 7b)을 전기 접촉시킨다. 도시된 실시예에서, 연결층(6)은 2개의 분리된 도전로 부재를 포함하고, 상기 도전로 부재는 예를 들면 공지된 포토리소그라피 방법에 의해 소자(1)상에 도포되어 있다. 물론, 두 부재(3a, 3b)를 위한 공통의 연결층이 사용될 수 있다.
바람직하게는, 폴리머 필름은 컬러 필름 또는 검은색 필름으로, 광학적 활성 영역(4a, 4b)으로부터 방출된 전자기 복사(10)의 파장 영역에서 완전히 불투과성이거나 적어도 주로 불투과성이다. 바람직하게는, 보호층(5)은 제1영역(5a)에서 상기 보호층에 입사된 전자기 복사(10)의 50%보다 많이, 더욱 바람직하게는 75%보다 많이, 예를 들면 90%, 바람직하게는 95%보다 많이, 예를 들면 98%이상을 흡수한다. 캐리어 부재(2)에 대한 수직선과 관련하여 큰 방출각으로 방출되는 전자기 복사(10)는 주로 보호층(5)의 제1영역(5a) 또는 제2영역(5b)에서 폴리머 필름에 의해 흡수된다. 이는, 특히 도 1A의 우측 부재(3b)에서 좌측 화살표로 표시되어 있다.
도 1A 및 1B에서 알 수 있는 바와 같이, 보호층(5)은 이중 기능을 한다. 한편으로는, 보호층은 광학적 활성 영역(4a, 4b)으로부터 방출된 전자기 복사(10)를 위한 구경 부재로 형성된다. 또한, 상기 보호층은 원하는 접촉 영역의 외부에서 상기 부재(3a, 3b)를 연결층(6)으로부터 분리한다. 도 1A 및 1B에 따른 광전 소자는 매우 간단히 제조될 수 있고, 종래의 광전 소자에 비해 인접한 광학적 활성 영역(4a, 4b)을 이용하여 개선된 콘트라스트비를 가진다.
도 2는 본 발명의 다른 형성예에 따른 광전 소자(12)를 도시한다. 광전 소자(12)는 도 1에 따른 광전 소자(1)와 유사하게 구성된다. 특히, 상기 광전 소자는 캐리어 부재(2)도 포함하며, 상기 캐리어 부재상에 2개의 인접한 부재(3a, 3b)가 배치되고, 상기 부재는 각각 하나의 광학적 활성 영역(4a, 4b)을 포함한다.
광전 소자(1)와 달리, 도 2에 따른 광전 소자(12)상에는 전면적으로 보호층(5)이 도포된다. 예를 들면, 보호층(5)은 초기에 투명한 폴리머 물질로 구성되며, 상기 폴리머 물질은 부재(3a, 3b)의 영역에서 캐리어 부재(2)상에 스핀코팅된다.
광전 소자(12)의 보호층(5)은 제1영역(5a), 2개의 제2영역(5b) 및 2개의 제3영역(5c)을 포함한다. 부재(3a, 3b)의 좌측 또는 우측 부분에 배치되는 제1영역(5a) 및 2개의 제2영역(5b)은 제1이물질의 삽입에 의해 착색된다. 특히, 상기 영역은 색소 입자의 삽입에 의해, 광학적 활성 영역(4a, 4b)으로부터 방출된 전자기 복사(10)의 파장을 가진 광에 대해 완전히 또는 적어도 주로 불투과성이 될 수 있다.
이물질의 도포 또는 삽입을 위해, 예를 들면 실크스크린 인쇄법 또는 확산 방법이 적합하며, 이때 보호층(5)에서 착색되지 않아야 할 영역은 적합한 마스크에 의해 덮인다. 이물질의 삽입 대신, 포토리소그라피 방법이 사용될 수 있으며, 이 경우 보호층(5)의 영역은 적합한 마스크에 의해 노출(exposure)되고, 이후의 현상 공정에 의해 착색된다.
도 2에 도시된 실시예에서, 함몰부(11)는 제1부재(3a)와 제2부재(3b) 사이에서 보호층(5)의 제1영역(5a)의 착색된 폴리머 물질에 의해 완전히 채워진다. 따라서, 인접한 부재(3a, 3b)의 광간섭은 가능한 한 방지되고, 바람직하게는 완전히 방지된다.
보호층(5)의 제3영역(5c)은 부재(3a, 3b)의 전방측 표면에 배치되며, 상기 표면을 통해 광학적 활성 영역(4a, 4b)의 전자기 복사가 출사되어야 한다. 일 형성예에 따르면, 보호층(5)의 물질은 제3영역(5c)에서 응고되며, 이때 투명한 특성은 유지한다. 보호층(5)의 제3영역(5c)은 민감한 부재(3a, 3b)를 위한 보호층으로서 역할하고, 전자기 복사(10)가 가능한 한 방해받지 않고 출사되도록 한다.
또한, 유리한 형성예에 따르면, 제3영역(5c)은 광 루미네슨스 변환 부재(13)로 역할한다. 예를 들면, 폴리머층은 유기 발광체 또는 무기 발광체가 변환 부재(13)에 삽입됨으로써 변조될 수 있다. 도 2에 따른 변환 부재(13)는 광학적 활성 영역(4a, 4b)의 제1파장을 가진 전자기 복사(10)의 일부를 흡수하며, 다른 파장의 전자기 복사를 방출한다.
예를 들면, 광학적 활성 영역(4a, 4b)은 비교적 짧은 파장의 광, 예를 들면 청색광을 방출할 수 있고, 상기 광은 변환 부재(13)에 의해 적어도 부분적으로 더 긴 파장의 광, 예를 들면 황색 또는 녹색 및 적색광으로 변환된다. 짧은 파장의 전자기 복사 및 더 긴 파장의 전자기 복사가 중첩되어, 광전 소자(12)의 관찰자에게는 혼합색의 발광 부재, 예를 들면 백색의 발광 부재가 인지된다. 이러한 방식으로, 광전 소자(12)는 소정의 필요 프로파일에 맞춰질 수 있다.
도 2에서 발광체의 삽입에 의해 제조되는 변환 부재(13)대신, 물론 별도의 소형 변환판이 광전 소자상에 배치될 수 있다.
도 3은 광전 소자(14)의 다른 형성예를 도시한다. 광전 소자(14)는 캐리어 부재(2)를 포함하고, 상기 캐리어 부재상에 각각 하나의 광학적 활성 영역(4a 또는 4b)을 가진 2개의 부재(3a, 3b)가 인접하여 배치된다. 부재(3a, 3b)는 전기 전도성 접촉면(8a 또는 8b)상에 배치되며, 상기 접촉면은 광학적 활성 영역(4a 또는 4b)을 제1전기 전압 전위와 결합시킨다. 인접한 부재(3a, 3b)는 캐리어 부재(2)상에 배치되되, 부재들 사이에 함몰부(11)의 형태로 간극이 형성되도록 배치된다.
두 부재(3a, 3b)에 걸쳐 전기 절연성 보호층(5)이 배치되며, 상기 실시예에서 보호층은 각각 2개의 측면 영역(5b) 및 광학적 활성 영역(4a 또는 4b)의 표면에 위치한 덮개 영역(5c)으로 구성된다. 전기 절연성 보호층(5)은 부재(3a, 3b)를 기계적이고 전기적인 장애로부터 보호한다. 특히, 상기 보호층은 부재(3a) 및 부재(3b)를 전기 전도성 연결층(6)으로부터 절연시키고, 상기 연결층은 광학적 활성 영역(4a 또는 4b)을 제2전기 전압 전위와 연결한다.
상기 실시예에서, 광전 소자(14)는 표면 이미터를 나타내며, 상기 표면 이미터는 도 3에 도시된 배열에서 전자기 복사(10), 예를 들면 가시 영역에서의 광을 상측을 향해 방출하며, 즉 실질적으로 캐리어 부재(2)로부터 수직으로 멀어지면서 방출한다. 전기 절연성 보호층은 예를 들면 투명 폴리머 필름으로 구성되고, 상기 필름은 전자기 복사(10)를 주로 방해없이 투과시킨다.
인접하여 배치된 광학적 활성 영역(4a, 4b)의 광간섭을 방지하기 위해, 전기 절연성 보호층(5)은 두 부재들(3a, 3b)간의 중간 영역(5a)에서 중단된다. 따라서, 전기 절연성 보호층(5)이 제1광학적 활성 영역(4a)으로부터 제2광학적 활성 영역(4b)으로, 또는 그 반대의 경우로 예기치 않게 광학적 도파 기능을 하는 경우가 방지된다. 예를 들면, 중단부(15)는, 폴리머 필름이 함몰부(11)의 영역에서 절단되면서 제조될 수 있다. 이를 위해, 예를 들면, 초단파의 고에너지 레이저 임펄스가 보호층(5)의 국부적 제거를 위해 사용되는 레이저 절단 방법이 적합하다.
광간섭을 더욱 방지하기 위해, 도시된 형성예에 따르면, 중단부(15)의 영역에 부가적으로 갈바닉 거울층(16)이 절연성 보호층(5)상에 배치된다. 거울층(16)은 제1 및 제2광학적 활성 영역(4a, 4b)으로부터 측면으로 방출되는 전자기 복사(10)를 광원의 방향으로 반사하고, 광간섭을 방지한다.
갈바닉 거울층(16)은 예를 들면 전기 전도 연결층(6)과 함께 도포될 수 있다. 갈바닉 거울층(16)은 절연성 보호층(5)의 중단 이전 또는 이후에 도포될 수 있다. 갈바닉 거울층(16)이 미리 도포된 경우, 상기 거울층은 얇거나 가요적으로 형성되어서, 보호층(5)이 중단된 이후에 상기 보호층과 함께 부재(3a, 3b)의 측면을 따라 아래쪽으로 접힐 수 있어야 한다. 통상적으로 갈바닉 제조 단계에 사용되는 금속 및 금속 합금은 일반적으로 그에 필요한 가요성을 가진다. 경우에 따라서, 보호층(5) 및/또는 거울층(16)은 꺾이는 위치의 영역에서 휨을 용이하게 하기 위해 국부적으로 가열될 수 있다.
도 4는 광전 소자(17)의 다른 형성예를 도시한다. 광전 소자(17)는 다시 캐리어 부재(2) 및 상기 캐리어 부재상에 인접하여 배치된 2개의 부재(3a, 3b)를 포함하고, 상기 부재는 각각 광학적 활성 영역(4a 또는 4b)을 포함한다. 인접하여 배치된 부재(3a, 3b)는 각각에 부속한 캐리어 부재(2)의 접촉면(8a 또는 8b)상에 배치되며, 전자기 복사(10)를 상기 캐리어 부재(2)의 표면에 대해 실질적으로 수직인 방향으로 방출한다.
광전 소자(17)의 광학적 활성 영역(4a, 4b)에서 원하지 않는 광간섭을 방지하기 위해, 제1구리 지주(18a)가 부재들(3a, 3b)간의 중간 영역에서 캐리어 부재(2)상에 배치된다. 구리 지주(18a)는 예를 들면 갈바닉 공정을 이용하여 캐리어 부재(2)상에 증착될 수 있다.
또한, 도 4에 따른 장치는 2개의 다른 구리 지주(18b, 18c)를 포함하고, 상기 구리 지주는 광학적 활성 영역(4a 또는 4b)에 구동 전류를 공급하는 역할을 한다. 이러한 목적을 위해, 전기 전도성 연결층(6)은 인접하여 배치된 부재들(3a, 3b)에 걸쳐 배치된 전기 절연성 보호층(5)상에 배치된다. 물론, 제1구리 지주(18a)도 구리 지주(18b, 18c) 중 하나의 기능 또는 두 구리 지주의 기능을 가질 수 있다.
전기 절연성 보호층(5)은 제1구리 지주(18a)의 영역에서 상기 구리 지주에 의해 중단된다. 이는, 전기 절연성 보호층(5)내에서의 도파 및 광학적 활성 영역(4a, 4b)의 광간섭을 방지한다. 그와 동시에, 구리 지주(18a)는 반사 부재로 역할하여, 인접하여 배치된 부재(3a, 3b)의 직접적인 광학적 커플링을 방지한다. 기계적 안정성을 개선하기 위해, 캐리어 부재(2) 및 보호층(5) 사이에 남은 중공이 충전 물질로 채워질 수 있다.
도 4에 도시된 실시예에서, 전기 절연성 보호층(5)은 예를 들면 롤 라미네이션(roll lamination)에 의해 광전 소자(17)상에 도포될 수 있다. 그 결과, 예를 들면 소위 진공 라미네이션 기술과 같은 다른 제조 방법보다 간단한 제조가 이루어진다. 그와 동시에, 전기 절연성 보호층(5)의 두께는 예를 들면 약 20 ㎛의 필름 두께로 줄여질 수 있다. 이는, 특히, 보호층(5)의 투과도가 증가하고, 그 물질 비용이 감소한다는 이점이 있다.
도 5는 광전 소자의 제조 방법(30)의 흐름도를 도시한다.
제1단계(31)에서 캐리어 부재(2)가 준비된다. 예를 들면, 도체판은 그 위에 배치된 연결 접촉(7a, 7b) 및 접촉면(8a, 8b)을 포함하여 준비된다. 또는, 세라믹 캐리어 부재 또는 그 외의 캐리어 부재가 준비될 수 있고, 상기 캐리어 부재는 그 위에 배치된 부재(3a, 3b)의 기계적 고정, 전기적 연결 및/또는 냉각을 위한 역할을 한다.
제2단계(32)에서 적어도 2개의 부재(3a, 3b)는 각각 하나의 광학적 활성 영역(4a, 4b)을 포함하여 캐리어 부재(2)상에 배치된다. 또한, 부재(3a, 3b)가 캐리어 부재(2)상에 직접적으로 에피택시얼 성장될 수도 있다.
본 발명의 형성예에 따르면, 부재(3a, 3b)는 적어도 하나의 층에서 상호 결합된다. 예를 들면, 수평 방향으로 낮은 전도도만을 가지는 반도체 층 스택의 층은 인접한 부재(3a, 3b)의 기계적 결합을 위해 사용될 수 있다. 또는, 부재(3a, 3b)는 서로 분리되어 캐리어 부재(2)상에 배치된다.
바람직한 형성예에서, 부재(3a, 3b)는 접촉면(8a 또는 8b)상에 배치되고, 그와 동시에 캐리어 부재(2)와 기계적 및 전기적으로 결합된다. 예를 들면, 부재(3a, 3b)는 접촉면(8a 또는 8b)의 영역에서 땜납 물질에 의해 전기적 및 기계적으로 결합될 수 있다.
다른 유리한 형성예에 따르면, 복수 개의 부재들(3)이 캐리어 부재(2)상에 배치된다. 예를 들면, 복수 개의 부재들(3a, 3b)을 포함하며 포개어 배치된 2개의 행들이 공통의 캐리어 부재상에 배치될 수 있고, 이때 제1행의 모든 부재들은 하향등을 제공하기 위해, 제2행의 모든 부재들(3b)은 상향등을 제공하기 위해 역할한다.
단계(33)에서, 캐리어 부재(2)상에, 특히 부재(3a, 3b)의 영역에 보호층(5)이 도포된다. 이때, 보호층(5)은 예를 들면 폴리머 필름의 형태로 부재(3a, 3b)상에 접착되거나 라미네이팅될 수 있다. 또는, 예를 들면 투명한 폴리머 물질과 같은 액상 물질이 캐리어 부재(2)상에 스핀코팅될 수 있다.
일 형성예에 따르면, 보호층(5)은 적어도 제1영역(5a)에서 광학적 활성 영역(4a, 4b)의 전자기 복사(10)에 대해 불투과성이다. 대안적 형성예에 따르면, 상기 도포된 보호층(5)은 우선 투과성이나, 제1영역(5a)에서 전자기 복사(10)에 대해 적어도 부분적으로 불투과성이 된다. 이를 위해 예를 들면, 제1영역(5a)에 이물질이 삽입되는 것이 적합하다. 또는, 보호층(5)은 제1영역(5a)에 도포되기 이전 또는 이후에 절단될 수 있다.
보호층(5)이 부재(3a, 3b)의 전체 표면을 덮고, 광학적 활성 영역(4a, 4b)의 전자기 복사에 대해 불투과성인 한, 하나 이상의 투과창은 예를 들면 컷아웃의 형태로 보호층(5)에 삽입되어야 한다. 이는 도 5에서 선택적으로 표시된 단계(34)에 의해 수행된다. 컷아웃(9)의 제조는 불투광성 폴리머 필름인 경우 상기 필름이 부재(3a, 3b)상에 도포되기 전에 이미 수행될 수 있다. 스핀 코팅된 보호층(5)의 경우, 보호층(5)의 일부가 제3영역들(5c)에서 제거되거나, 적합한 가공에 의해 전자기 복사(10)에 대해 투과성이 될 수 있다. 이를 위해, 보호층(5)의 구조화 성형, 압축 또는 캐스팅 방법이 적합하며, 예를 들면 소위 보쉬만 공정(Boschmann-process)을 이용한다. 부재(3)를 상측으로부터 전기 접촉하기 위해 보호층(5)에 다른 컷아웃이 제공될 수 있다.
이물질의 삽입에 대해 대안적으로, 감광성 물질, 예를 들면 실리콘 물질로 구성된 보호층(5)은 제1, 제2 및/또는 제3영역(5a, 5b 및/또는 5c)에서 착색될 수 있다. 이를 위해, 포토리소그라피 방법이 사용될 수 있고, 상기 방법은 노출을 이용하여 보호층(5)의 선택된 영역들의 착색 또는 탈색을 야기한다. 또는, 감광성층의 개별 영역들이 노출(exposed) 및 정착되며(fixed), 차후의 현상 단계에서 정착되지 않은 층들이 제거될 수 있다.
대안적 방법 단계(35)에서, 전기 절연성 보호층은 제1영역(5a)에서 중단된다. 전기 절연성 보호층(5)의 중단은 예를 들면 레이저 분리 방법 또는 기계적 절단 방법에 의해 수행될 수 있고, 이때 절단 공정은, 인접하여 배치된 적어도 2개의 부재들(3)상에 보호층이 배치되기 이전 또는 이후에 수행될 수 있다. 분리가 선행될 경우, 부재(3)상에 보호층(5)이 배치된 이후 방법의 다른 단계가 더 이상 수행되지 않아야 하므로, 광학적 활성 영역(4)의 오염 또는 손상의 위험이 감소한다는 이점이 있다. 차후에 보호층(5)을 절단하는 경우, 중단부(15)가 인접하여 배치된 부재(3)와 관련하여 원하는 위치에서 동일한 제조 공정으로 수행될 수 있다는 이점이 있다.
다른 대안적 또는 부가적 단계(36)에서 반사 부재는 적어도 부분적으로 인접하여 배치된 부재들(3)간의 사이 공간에 배치된다. 예를 들면, 금속층은 보호층(5)의 중단 이전 또는 이후에 전기 절연성 보호층(5)상에 갈바닉 증착될 수 있다. 또는, 반사 부재는 상기 사이 공간에 삽입될 수 있고, 예를 들면 부재들(3a, 3b)간의 함몰부(11)의 영역에 구리 지주(18a)가 증착됨으로써 그러하다.
다른 선택 단계(37)에서, 연결층(6)은 보호층(5)의 제2영역(5b)상에 도포된다. 연결층(6)의 도포에 의해, 부재(3a, 3b) 및 그에 포함된 광학적 활성 영역(4a, 4b)이 상측으로부터 접촉될 수 있다. 또한, 연결층(6)은 광학적 활성 영역(4)의 부가적 구경 부재로서 역할한다.
도 5에 도시된 작업 단계의 순서는 예시적인 것이며, 그 순서와 관련하여 맞춰질 수 있다. 예를 들면, 보호층(5)은 캐리어 부재(2)상에 배치되기 전에 우선 부재(3a, 3b)상에 도포될 수 있음을 밝혀둔다.
또한, 도 1A 및 1B, 그리고 도 2 내지 도 4에 도시된 전체의 특징이 거의 임의적인 방식으로 상호간 조합될 수 있음은 당업자에게 자명하다.

Claims (15)

  1. 캐리어 부재(2);
    상기 캐리어 부재(2)의 제1측에 인접하여 배치되며 전자기 복사(10)의 생성을 위해 각각 하나의 단일 광학적 활성 영역(4)을 구비한 적어도 2개의 LED 칩들(3); 및
    상기 제1측에 대향된, 적어도 2개의 인접한 LED 칩들(3)의 표면에 적어도 부분적으로 배치되며 전기 절연성인 보호층(5)
    을 포함하고,
    상기 보호층(5)은, 상기 적어도 2개의 인접한 LED 칩들(3) 사이에 배치된 적어도 하나의 제1영역(5a)에서, 상기 광학적 활성 영역(4)으로부터 생성될 수 있는 전자기 복사(10)의 투과를 방지하고,
    상기 전기 절연성 보호층(5)은 상기 제1영역(5a)에서 전자기 복사(10)를 흡수하는 것을 특징으로 하는 광전 소자(1, 12, 14, 17).
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전기 절연성 보호층(5)은 상기 제1영역(5a)에서 중단되는 것을 특징으로 하는 광전 소자(14, 17).
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 적어도 2개의 인접한 LED 칩들(3) 사이에 함몰부(11)가 배치되는 것을 특징으로 하는 광전 소자(1, 12, 14, 17).
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 함몰부(11)는 적어도 2개의 LED 칩들(3)의 전체 높이에 걸쳐 연장되는 것을 특징으로 하는 광전 소자(1, 14, 17).
  5. 청구항 4에 있어서,
    반사 부재(16, 18a)는 상기 제1영역(5a)에 배치되어, 적어도 부분적으로 상기 함몰부(11)안으로 삽입 연장되는 것을 특징으로 하는 광전 소자(14, 17).
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 전기 절연성 보호층(5)은 상기 캐리어 부재(2)를 향하여 적어도 부분적으로 상기 함몰부(11)안으로 삽입되는 것을 특징으로 하는 광전 소자(1, 12, 14).
  7. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 보호층(5)의 적어도 하나의 제2영역(5b)상에는 적어도 2개의 광학적 활성 영역(4)의 전기적 연결을 위한 전기 전도 연결층(6)이 배치되는 것을 특징으로 하는 광전 소자(1, 12, 14, 17).
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 보호층(5)은 상기 제2영역(5b)에서 상기 광학적 활성 영역(4)으로부터 생성된 전자기 복사(10)에 대해 불투과성인 것을 특징으로 하는 광전 소자(1, 12).
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 보호층(5)의 적어도 하나의 제3영역(5c)에 광 루미네슨스 변환 부재(13)가 배치되고, 상기 변환 부재는 제1파장의 전자기 복사(10)를 흡수하고, 제2파장의 전자기 복사를 방출하는 것을 특징으로 하는 광전 소자(12).
  10. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    각각 하나의 단일 광학적 활성 영역(4)을 가진 복수 개의 LED 칩들(3)이 상기 캐리어 부재(2)의 제1측에 배치되고, 상기 복수 개의 LED 칩들(3)은 매트릭스 구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 광전 소자(1, 12, 14, 17).
  11. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 보호층(5)의 적어도 일부는 컬러 필름으로 형성되는 것을 특징으로 하는 광전 소자(1).
  12. 광전 소자(1, 12, 14, 17)의 제조 방법(30)에 있어서,
    캐리어 부재(2)를 제공하는 단계;
    전자기 복사(10)의 생성을 위해 각각 하나의 단일 광학적 활성 영역(4)을 가진 적어도 2개의 LED 칩들(3)을 상기 캐리어 부재(2)의 제1측에 인접하여 배치하는 단계; 및
    적어도 2개의 인접한 LED 칩들(3)에서 상기 제1측에 대향된 표면에 전기 절연성 보호층(5)을 적층하는 단계
    를 포함하고,
    상기 보호층(5)은 상기 적어도 2개의 인접한 LED 칩들(3) 사이에 배치된 적어도 하나의 제1영역(5a)에서 상기 광학적 활성 영역(4)으로부터 생성될 수 있는 전자기 복사(10)의 투과를 방지하고,
    상기 전기 절연성 보호층(5)은 상기 제1영역(5a)에서 전자기 복사(10)를 흡수하는 것을 특징으로 하는 제조 방법(30).
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 보호층(5)에 적어도 하나의 컷아웃(9; cutout)을 제조하는 단계;
    상기 보호층(5)상에 전기 전도성 연결층(6)을 적층하는 단계; 및
    상기 연결층(6)과 상기 적어도 2개의 인접한 LED 칩들(3) 사이의 적어도 하나의 컷아웃(9) 영역에서, 제2전기 접촉을 제조하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법(30).
  14. 청구항 12 또는 청구항 13에 있어서,
    상기 적어도 2개의 인접한 LED 칩들(3) 사이에 함몰부(11)가 형성되는 것을 특징으로 하는 제조 방법(30).
  15. 삭제
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