KR101543487B1 - 발광 수단 - Google Patents

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오스람 옵토 세미컨덕터스 게엠베하
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Abstract

발광 수단(10)의 적어도 일 실시예에서, 상기 발광 수단은 제1 그룹(11)의 반도체 칩(1) 및 제2 그룹(22)의 반도체 칩(2)을 구비하며, 상기 각 그룹들은(11, 22)은 각각 적어도 하나의 반도체 칩(1, 2)을 포함하고, 상기 제1 그룹 및 제2 그룹들(11, 22)의 반도체 칩들(1, 2)은 상기 발광 수단(10)의 주 복사 방향(H)으로 적어도 부분적으로 횡으로 나란히 배치된다. 또한, 상기 발광 수단(10)은 적어도 하나의 반도체 칩(3)을 포함하는 제3 그룹(33)의 반도체 칩(3)을 구비하고, 상기 제3 그룹(33)은 주 복사 방향(H)에 대해서 상기 제1 그룹 및 제2 그룹(11, 22)의 반도체 칩들(1, 2) 다음에 연결된다. 반도체 칩(1, 2, 3)의 각각의 그룹들(11, 22, 33)은 각각 두 개씩 서로 다른 파장 영역의 전자기 복사(L1, L2, L3), 특히 가시광 영역의 복사을 방출하도록 구성된다. 이때 상기 제3 그룹(33)의 반도체 칩(3)으로부터 방출된 복사(L3)가 가장 짧은 파장을 가진다. 상기 제1 그룹 및 제2 그룹(11, 22)의 반도체 칩들(1, 2)로부터 방출된 복사(L1, L2)는 적어도 부분적으로 제3 그룹(33)의 적어도 하나의 반도체 칩(3)에 도달한다. 혼합 복사(M)가 상기 발광 수단(10)의 복사면(4)을 통해서 방출된다.

Description

발광 수단{ILLUMINATION MEANS}
본 발명은 발광 수단에 관한 것이다.
발광 다이오드 또는 레이저 다이오드와 같은 광전자 소자는 다양한 기술 분야에서 사용되고 있다. 이러한 소자의 폭넓은 응용 범위를 촉진시킨 요인은 높은 효율성과 환경 영향 등 외부 장애요인에 대한 견고성이다. 또한 광전자 소자는 수명이 길다. 광전자 소자는, 많은 경우에 있어, 대부분 좁은 스펙트럼 영역의 복사를 방출하는 소정의 반도체 칩을 기초로 한다.
본 발명의 과제는 강도와 색에 대해서 균질한 복사를 나타내는 발광 수단을 제공하는 것이다.
상기 발광 수단의 적어도 일 실시예에 따르면, 상기 발광 수단은 제1 그룹의 반도체 칩을 포함한다. 상기 그룹은 적어도 하나의 반도체 칩, 바람직하게는 복수개의 반도체 칩을 포함한다. 상기 반도체 칩들은 구동 시 전자기 복사, 특히 가시 스펙트럼 영역의 복사를 방출하도록 형성된다.
상기 발광 수단의 적어도 일 실시예에 따르면, 상기 발광 수단은 제2 그룹의 반도체 칩을 포함한다. 상기 그룹은 적어도 하나의 반도체 칩, 바람직하게는 복수개의 반도체 칩을 포함한다. 상기 반도체 칩들 역시 구동 시 전자기 복사, 특히 가시광선 스펙트럼 영역의 복사를 방출하도록 형성된다.
상기 발광 수단의 적어도 일 실시예에 따르면, 상기 발광 수단은 적어도 하나의 주 복사 방향(primary direction of radiation)을 포함한다. 예를 들어 상기 주 복사 방향은, 상기 발광 수단이 가장 높은 광수율의 복사를 방출하는 방향이다. 상기 발광 수단이 평면으로 그리고/또는 평평하게 형성될 경우, 상기 주 복사 방향은 바람직하게는 상기 발광 수단의 표면에 수직으로 배향된다. 특히 상기 주 복사 방향은 에피택시 층구조체(epitaxy layer sequence)의 성장 방향, 예를 들어, 상기 발광 수단의 반도체 칩의 성장 방향에 대해서 평행하게 배향된다. 상기 발광 수단은 서로 반대 방향을 가리키는 두 개의 주 복사 방향을 구비할 수도 있다.
상기 발광 수단의 적어도 일 실시예에 따르면, 제2 그룹의 반도체 칩들의 적어도 일부는 상기 주 복사 방향에서 횡으로 제1 그룹의 반도체 칩들 옆에 배치된다. 예를 들어 상기 제1 그룹과 제2 그룹의 반도체 칩들은 하나의 평면에, 특히 상기 주 복사 방향에 대해서 수직으로 배치된다. 상기 제1 그룹 및 제2 그룹의 반도체 칩들은 하나의 장착면, 특히 평평하게 형성된 하나의 장착면에 배치될 수 있다.
상기 발광 수단의 적어도 일 실시예에 따르면, 상기 발광 수단은 제3 그룹의 반도체 칩들을 포함하는데, 상기 그룹은 적어도 하나의 반도체 칩, 특히 복수개의 반도체 칩을 포함한다. 상기 제3 그룹의 반도체 칩들 역시 전자기 복사, 바람직하게는 청색 스펙트럼 영역의 복사를 방출하도록 형성된다.
상기 발광 수단의 적어도 일 실시예에 따르면, 상기 제3 그룹의 반도체 칩들은 주 복사 방향에 대해서 적어도 부분적으로, 바람직하게는 완전히, 상기 제1 그룹 및 제2 그룹의 반도체 칩들 다음에 배치된다. 다시 말해서, 상기 주 복사 방향은 일 방향으로서 존재하고, 상기 방향에 대해서 제3 그룹의 반도체 칩들은 그 제1 그룹 및 제2 그룹의 뒤를 따른다. 예를 들어 상기 제3 그룹의 반도체 칩들은 상기 제1 그룹 및 제2 그룹의 반도체 칩들의 상부에 수직으로 배치된다.
상기 발광 수단의 적어도 일 실시예에 따르면, 각 그룹의 반도체 칩들은 각각 두 개씩 서로 다른 파장 영역의 복사를 방출하도록 구성된다.
상기 발광 수단의 적어도 일 실시예에 따르면, 제3 그룹의 반도체 칩들로부터 방출된 복사는 가장 짧은 파장 영역을 포함하는 복사이다. 예를 들어 제1 그룹의 반도체 칩들은 적색 스펙트럼 영역의 광을 방출하고, 제2 그룹의 반도체 칩들은 녹색 스펙트럼 영역의 광을 방출하고, 제3 그룹의 반도체 칩들은 청색 스펙트럼 영역의 광을 방출한다.
상기 발광 수단의 적어도 일 실시예에 따르면, 제1 그룹 및 제2 그룹의 반도체 칩들로부터 방출된 복사는 적어도 부분적으로 제3 그룹의 적어도 하나의 반도체 칩에 도달한다. 다시 말해서, 제3 그룹의 반도체 칩들은 적어도 부분적으로 제1 그룹 및 제2 그룹의 반도체 칩들 다음에 광학적으로 배치된다. 즉, 제1 그룹 및 제2 그룹의 반도체 칩들로부터 방출된 복사의 적어도 일부는 제3 그룹의 적어도 하나의 반도체 칩을 통과하여 방출된다.
상기 발광 수단의 적어도 일 실시예에 따르면, 상기 발광 수단은 혼합 복사가 방출되는 복사면을 구비한다. 상기 혼합 복사는 백색광인 것이 바람직하다.
상기 발광 수단의 적어도 일 실시예에서, 상기 발광 수단은 제1 그룹의 반도체 칩 및 제2 그룹의 반도체 칩을 구비하는데, 각각의 그룹들은 적어도 하나의 반도체 칩을 포함하고 상기 제1 그룹 및 제2 그룹의 반도체 칩들은 적어도 부분적으로 상기 발광 수단의 주 복사 방향에 대하여 서로 횡으로 나란히 배치된다. 또한, 상기 발광 수단은 적어도 하나의 반도체 칩을 포함하는 제3 그룹의 반도체 칩을 구비하는데, 상기 제3 그룹은 주 복사 방향에 대해서 상기 제1 그룹 및 제2 그룹의 반도체 칩들 다음에 배치된다. 각 그룹의 반도체 칩들은 각각 두 개씩 서로 다른 파장 영역의 전자기 복사, 특히 가시 스펙트럼 영역의 복사를 방출하도록 형성된다. 이때 상기 제3 그룹의 반도체 칩들로부터 방출된 복사는 가장 짧은 파장의 파장 영역을 포함한다. 상기 제1 그룹 및 제2 그룹의 반도체 칩들로부터 방출된 복사는 적어도 부분적으로 제3 그룹의 적어도 하나의 반도체 칩에 도달한다. 상기 발광 수단의 복사면을 통해서 혼합 복사가 방출된다.
이러한 발광 수단은 강도와 색에 대하여 균질한 혼합 복사를 방출할 수 있다. 이는 무엇보다도 상기 제1 그룹 및 제2 그룹의 반도체 칩들로부터 방출된 복사가 상기 제3 그룹의 적어도 하나의 반도체 칩에서 상기 반도체 칩의 복사와 혼합됨으로써 얻어진다.
상기 발광 수단의 적어도 일 실시예에 따르면, 각각의 그룹들의 서로 다른 반도체 칩들은 모놀리식(monolithic) 방식으로 집적되지 않는다. 다시 말해서, 상기 제1, 제2, 및 제3 그룹의 반도체 칩들은 각각 두 개씩 개별적으로 제작된다. 상기 다양한 스펙트럼 영역의 복사를 방출하는 반도체 칩들은 예를 들어 직접적으로 순차적으로 성장되지 않는다. 따라서, 상기 발광 수단에는 개별적으로 제작된 복수개의 반도체 칩들이 하나의 조립체로 조립되거나 배열된다.
상기 발광 수단의 적어도 일 실시예에 따르면, 제3 그룹의 적어도 하나의 반도체 칩의 주요면(main surface)은 제1 그룹의 적어도 하나의 반도체 칩의 주요면 및 제2 그룹의 적어도 하나의 반도체 칩의 주요면보다 더 넓다. 주요면은 가령 에피택시 성장 방향에 대해서 평행한 방향으로 반도체 칩을 한정하는 면을 일컫는다. 주요면은 반도체 칩의 복사 방출(exit) 방향을 나타내는 것이 바람직하다. 특히, 상기 제3 그룹의 적어도 하나의 반도체 칩은 제1 그룹 및 제2 그룹의 모든 반도체 칩들의 주요면보다 더 넓은 주요면을 구비한다. 상기 제3 그룹의 적어도 하나의 반도체 칩은 주 복사 방향으로 상기 제1 그룹 및 제2 그룹의 반도체 칩들을 완전히 덮을 수 있다. 즉, 반도체 칩들의 주요면이 상기 주 복사 방향에 수직으로 하나의 평면에 투사되면, 상기 제3 그룹의 적어도 하나의 반도체 칩의 투사된 주요면은 상기 제1 그룹 및 제2 그룹의 반도체 칩들의 투사된 주요면들을 완전히 포함한다.
상기 발광 수단의 적어도 일 실시예에 따르면, 모든 반도체 칩들의 주요면은 주 복사 방향에 대해서 수직으로 배향된다. 따라서, 상기 주 복사 방향은 상기 반도체 칩들의 주요면에 대해서 법선을 형성한다.
상기 발광 수단의 적어도 일 실시예에 따르면, 제3 그룹은, 주요면이 제1 그룹 및 제2 그룹의 모든 반도체 칩들의 주요면들 전체보다 더 넓은 꼭 하나의 반도체 칩을 포함한다. 또한 상기 제3 그룹의 반도체 칩은 기타 모든 반도체 칩들을 덮을 수 있다.
상기 발광 수단의 적어도 일 실시예에 따르면, 적어도 하나의 반도체 칩은 20㎛ 이하의 두께를 가진다. 적어도 하나의 반도체 칩의 두께는 15㎛ 이하인 것이 바람직하고, 특히 10㎛ 이하인 것이 바람직하다. 적어도 일 그룹의 반도체 칩들, 특히 발광 수단의 모든 그룹의 반도체 칩들은 상기의 두께를 가지는 것이 바람직하다. 상기 반도체 칩들은 예를 들면 공개문헌 WO 2005/081319 A1 에 개시된 박막칩(thin film chip)과 같은 형태나 공개문헌 DE 10 2007 004 304 A1 에 개시된 기판 없는 박막 칩(subsrateless thin film chip)의 형태로 형성될 수 있다. 상기의 문헌들의 반도체 칩 및 제조공정에 관한 개시내용은 본 명세서에서 참조된다.
상기 발광 수단의 적어도 일 실시예에 따르면, 각 그룹의 반도체 칩들은 전기적으로 개별 구동이 가능하다. 각각의 그룹들이 서로 다른 색을 방출하므로, 예를 들어 상기 발광 수단으로부터 방출된 혼합 복사의 색 또는 색좌표가 넓은 범위에서 조정될 수 있다.
상기 발광 수단의 적어도 일 실시예에 따르면, 상기 반도체 칩들은 개별 구동가능하다. 즉, 각각의 반도체 칩은 다른 반도체 칩의 영향을 받지 않고 전기적으로 전류공급이 가능하다. 예를 들어 반도체 칩들은 전기적으로 병렬 연결된다. 특히, 제1 그룹 및 제2 그룹이 복수개의 반도체 칩을 구비할 경우, 상기의 반도체 칩들의 전기 연결은 발광 수단의 특정한 영역에 발광 수단으로부터 방출된 혼합 복사를 초점을 맞추어 조정할 수 있도록 한다.
상기 발광 수단의 적어도 일 실시예에 따르면, 상기 발광 수단은 제1 그룹 및 제2 그룹의 반도체 칩들과 제3 그룹의 반도체 칩들 사이에 광학적으로 배치되는 광학 소자를 구비한다. 다시 말해서, 제1 그룹 및 제2 그룹의 반도체 칩들로부터 방출된 광선은 적어도 부분적으로 상기 광학 소자를 관통하거나 그리고/또는 상기 광학 소자를 지나서 상기 제3 그룹에 도달된다. 상기 광학 소자는 굴절적 그리고/또는 반사적으로 작용할 수 있고 일체형(full body)으로 형성될 수 있다. 상기 광학 소자는 적어도 일부 영역에서(sporadically) 전반사되는 것이 바람직하다. 특히, 상기 광학 소자는 주 복사 방향에 대해서 평행하거나 예각으로 배향된 경계면에서 반사된다.
상기 발광 수단의 적어도 일 실시예에 따르면, 상기 광학 소자는 프리즘 형태 또는 각뿔대 형태로 형성된다. 또한, 상기 광학 소자는 원뿔대 형태로 형성될 수도 있다. 이러한 광학 소자를 구비하는 발광 수단은 주 복사 방향에 대해서 평행한 방향으로 매우 공간절약적으로 구성될 수 있다.
상기 발광 수단의 적어도 일 실시예에 따르면, 주 복사 방향에서의 상기 광학 소자의 높이는 주 복사 방향에 수직인 방향으로의 상기 광학 소자의 폭보다 훨씬 더 작다. 높이 대 폭의 비율은 100 보다 큰 것이 바람직하고, 특히 1000 보다 큰 것이 바람직하다. 이러한 광학 소자를 사용함으로써 광을 넓은 영역으로 방출하면서도 매우 슬림한 발광 수단이 제작될 수 있다.
상기 발광 수단의 적어도 일 실시예에 따르면, 제1 그룹과 제2 그룹의 반도체 칩들은 적어도 부분적으로 상기 광학 소자 자체에 배치된다. 상기 광학 소자가 프리즘 형태 또는 원뿔대 형태로 형성될 경우, 제1 그룹 및 제2 그룹의 반도체 칩들은 기준이 되는 광학 소자의 표면, 예를 들면 광학 소자의 가장 넓은 표면인 연결 표면에 위치하는 것이 바람직하다.
상기 발광 수단의 적어도 일 실시예에 따르면, 제1 그룹의 적어도 하나의 반도체 칩과 제2 그룹의 적어도 하나의 반도체 칩은 플립칩(flip chip)으로 형성된다. 즉, 상기 반도체 칩들의 전기적 접촉부는 하나의 주요면에 위치한다. 또한, 제3 그룹의 적어도 하나의 반도체 칩은 상기 반도체 칩의 전기적 접촉부들이 서로 대향하는 주요면에 위치하도록 형성된다.
상기 발광 수단의 적어도 일 실시예에 따르면, 제3 그룹이 적어도 두 개의 반도체 칩을 포함할 경우, 상기 반도체 칩들은 주 복사 방향으로 서로 이격된다. 이렇게 서로 이격된 반도체 칩들에 의해서, 상기 주 복사 방향에 대해서 수직으로 두 개의 평면이 신장된다. 이러한 평면들은 그 사이의 간격(interspace)을 한정한다. 상기 간격 내에 상기 제1 그룹 및 제2 그룹의 반도체 칩들이 배치된다.
상기 발광 수단의 적어도 일 실시예에 따르면, 상기 발광 수단은 발광 수단의 서로 대향하는 복사면에 혼합 복사를 방출하도록 형성된다. 다시 말해서, 상기 발광 수단은 서로 대향하는 두 개의 면에 혼합 복사를 방출한다. 즉, 상기 발광 수단은 반대 방향을 가리키는 두 개의 주 복사 방향을 가진다. 이러한 발광 수단에서 상기 제1 그룹 및 제2 그룹의 반도체 칩들은 예를 들어 제3 그룹의 반도체 칩들 사이에 위치한다. 따라서 양면으로 방출하는 발광 수단을 구현할 수 있다.
상기 발광 수단의 적어도 일 실시예에 따르면, 상기 제1 그룹 및 제2 그룹의 반도체 칩들은, 주 복사 방향에서 보았을 때, 상기 제3 그룹의 반도체 칩들에 의해서 덮여지지 않는다. 즉, 상기 제1 그룹 및 제2 그룹의 반도체 칩들은 상기 제3 그룹의 반도체 칩들 쪽으로 횡방향으로 엇갈리는 위치에 있다.
상기 발광 수단의 적어도 일 실시예에 따르면, 제1 그룹 및 제2 그룹으로부터 방출된 복사의 일부는 상기 발광 수단을 벗어나기 전에 상기 제3 그룹의 반도체 칩들을 관통하지 않는다. 즉, 상기 제1 그룹 및 제2 그룹으로부터 방출된 광선의 일부는 상기 제3 그룹의 반도체 칩들을 횡방향으로 지나간다. 특히 상기 발광 수단의 복사면을 통해서 발광 수단을 벗어나는 복사의 일부는 상기 제3 그룹의 반도체 칩들을 관통하지 않는다. 상기 제1 그룹 및 제2 그룹의 반도체 칩들로부터 방출된, 상기 제3 그룹의 반도체 칩들을 지나는 광선의 출력 비율은 1% 내지 25%, 특히 5% 내지 15%인 것이 바람직하다. 이에 따라, 상기 발광 수단으로부터 방출된 혼합 복사의 CIE 표준색좌표 상의 조정 가능한 색좌표의 범위는 특히 청색과 적색 영역에서 확대된다.
상기 발광 수단의 적어도 일 실시예에 따르면, 상기 발광 수단의 제1 그룹 및 제2 그룹들이 각각 적어도 두 개의 반도체를 포함하는 경우, 제1 그룹의 적어도 하나의 반도체 칩과 제2 그룹의 적어도 하나의 반도체 칩은 상기 주 복사 방향으로 서로 위아래로 배치된다. 다시 말해서, 상기 주 복사 방향에 대해서 일 그룹의 반도체 칩 중 하나가 다른 일 그룹의 하나의 반도체 칩을 덮는 것이다. 서로 중첩되는 반도체 칩들은 직접적인 접촉 상태에 있을 수 있다. 이러한 배치에 의해서 매우 균질한 혼합 복사가 방출될 수 있는데, 이는 상기 제1 그룹 및 제2 그룹의 반도체 칩들로부터 생성된 복사의 혼합이 이미, 적어도 부분적으로는, 상기의 반도체 칩들 자체에서 이루어지고 그에 따라 비교적 균질한 복사가 제3 그룹의 적어도 하나의 반도체 칩에 도달하기 때문이다.
상기 발광 수단의 적어도 일 실시예에 따르면, 적어도 하나의 반도체 칩은 프리즘 형태의 마이크로 구조물(microstructrure)을 구비한다. 제1 그룹 및 제2 그룹의 모든 반도체 칩들이 상기와 같은 구조물을 구비하는 것이 바람직하다. 상기 프리즘 형태의 구조물들은 상기 반도체 칩들의 주요면에 정확하게 배치되는 것이 바람직하다. 반도체 칩으로부터 방출된 복사는 마이크로 구조물에서 적어도 부분적으로 예를 들면 전반사를 통해서 편향되어서, 상기 마이크로 구조물에 의해서 반도체 칩의 주 복사 방향이 상기 반도체 칩의 주요면에 평행한 방향이 될 수 있도록 한다. 상기 마이크로 구조물은 반도체 물질이나 하나의 층으로 반도체 칩에 장착되는 유전체로 형성될 수 있다.
상기 발광 수단의 적어도 일 실시예에 따르면, 복사면에 국부적으로 방출된 혼합 복사의 색좌표는 CIE 표준색좌표에서 전체 복사면에 걸친 혼합 복사의 색좌표의 평균에서 대략 최고 0.02의 편차를 나타낸다. 상기의 편차는 최고 0.01인 것이 바람직하다. 여기에서 편차란, CIE 표준색좌표에서 색좌표의 x 편차 및 y 편차의 제곱들의 합계의 근(root)을 말한다. 이때 상기 복사면의 측면 리세스(lateral recess)는 1cm, 특히 10cm 보다 크기가 큰 것이 바람직하다.
전체 복사면을 통한 균질한 혼합 복사의 방출은, 무엇보다도 상기 제1 그룹 및 제2 그룹의 반도체 칩들로부터 방출된 복사가 적어도 부분적으로 상기 제3 그룹의 반도체 칩들을 관통함으로써 달성된다. 이에 따라 제3 그룹의 반도체 칩들 내부에서도 효율적인 색혼합이 이루어진다. 이에 따라 혼합 복사의 균질성은 제3 그룹의 반도체 칩들의 주요면에 의해서 형성될 수 있는 복사면에서도 바로 얻어질 수 있다. 여기에서 상술한 바와 다르게, 다양한 색의 복사를 방출하는 반도체 칩들이 서로 횡으로 나란히 배치될 경우, 예를 들면 백색광으로의 혼합은 복사를 방출하는 반도체 칩들의 표면으로부터 일정 간격 떨어졌을 때 비로소 이루어진다. 따라서, 상기 반도체 칩들 근방에서는 균질한 복사가 얻어질 수 없다.
상기 발광 수단의 적어도 일 실시예에 따르면, 상기 발광 수단은 기계적으로 가요성이도록 형성되고 5cm 이하의 곡률 반경을 가질 수 있다. 기계적 가요성은 특히 기판 없는 박막 반도체 칩들을 사용하여 얻어질 수 있다. 이러한 소자들의 작은 두께로 인하여, 보통의 휨(bending)의 경우 단지 작은 물질 내부에 기계적 응력이 발생한다. 층형상의 구조를 통해서, 즉, 상기 주 복사 방향으로 제1 그룹 및 제2 그룹의 반도체 칩들 다음에 상기 제3 그룹의 반도체 칩들이 배치됨으로써, 휘는 경우에도 기계적 응력은 역시 최소화될 수 있다. 이는 상기 제1 그룹 및 제2 그룹의 반도체 칩들과 제3 그룹의 반도체 칩들 사이에 위치하는 광학 소자가 기계적으로 가요성인 박막으로 제조되었을 경우에 특히 그러하다.
상기 발광 수단의 적어도 일 실시예에 따르면, 상기 광학 소자는 플라스틱 필름 및/또는 유리 필름으로 형성된다. 다시 말해서 상기 광학 소자는 상기한 박막으로 형성되거나 이러한 형태의 박막을 포함한다.
상기 발광 수단의 적어도 일 실시예에 따르면, 상기 복사면의 크기는 적어도 1㎠, 바람직하게는 적어도 10㎠, 특히 적어도 500㎠ 이다. 이러한 발광 수단은 예를 들어 디스플레이 장치의 백라이트로 장착될 수 있다.
상기 발광 수단의 적어도 일 실시예에 따르면, 상기 광학 소자는 상기 복사면을 등지는 광학 소자의 하부면의 일부 영역에, 적어도 일부영역에, 반사층을 구비할 수 있다. 상기 광학소자에 형성된 반사층에 의해서 발광 수단의 복사 효율은 더욱 증가할 수 있다.
상기 발광 수단의 적어도 일 실시예에 따르면, 제3 그룹의 적어도 하나의 반도체 칩과 상기 광학 소자 사이에는 적어도 하나의 프리즘 필름이 장착된다.
여기에서 상술하는 발광 수단을 적용할 수 있는 응용 분야의 예로는, 디스플레이 장치나 표시 장치의 백라이트 등이 있다. 또한, 본 발명에 따른 발광 수단은 대략 프로젝션 목적의 조명 장치, 투광조명, 발광 장치, 또는 일반 조명으로도 장착될 수 있다.
이하에서는 여기에서 상술하는 발광 수단을 실시예들 및 그에 근거한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 각 도면에서 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 나타낸다. 이때 치수는 도시되지 않으며, 오히려 각각의 구성요소들은 이해를 돕기 위하여 확대하여 도시될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 수단의 개략적인 3차원 도면이고,
도 2는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른, 광학 소자를 구비하는 발광 수단의 개략적인 3차원 도면이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 구조물을 구비하는 반도체 칩의 측면도(a) 및 개략적인 3차원 도면(b)이고,
도 4 내지 도 11은 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 발광 수단의 반도체 칩의 배치 구조를 도시하는 개략적인 도면이고,
도 12 내지 도 15는 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른, 적어도 하나의 광학 소자를 구비하는 발광 수단을 도시하는 개략적인 도면이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 수단(10)을 도시한다. 제1 그룹(11)의 반도체 칩(1)은 서로 대향하는 두 개의 주요면(51a, 51b)을 구비한다. 제3 그룹(33)의 반도체 칩(3)을 등지는 상기 주요면(51a)에는, 구동 시 상기 반도체 칩(1)의 방출되는 복사(L1)에 반사적으로 작용하는 전기적 연결부(12d)가 배치된다. 상기 복사(L1)는 적색 스펙트럼 영역의 파장 영역을 포함한다.
제2 그룹(22)의 두 개의 반도체 칩(2)들은 상기 제1 그룹(11)의 반도체 칩(1)과 유사하게 배치되고 서로 대향하는 두 개의 주요면(52a, 52b)을 구비하며, 상기 주요면(52b)에는 상기 반도체 칩(2)으로부터 방출되는 복사(L2)에 대하여 반사적으로 작용하는 전기적 연결부(12c)들이 배치된다. 상기 복사(L2)는 녹색 스펙트럼 영역의 파장 영역을 포함한다. 상기 반도체 칩(1, 2)들로부터 방출된 복사(L1, L2)는 화살표로 표시된 선으로 나타냈다. 상기 복사(L1, L2)는 상기 제3 그룹(33)의 반도체 칩(3) 쪽으로 향하여 위치하는 주요면(51a, 52a)을 통해서 상기 반도체 칩(1, 2)으로부터 벗어난다.
상기 발광 수단(10)의 복사면(4)은 상기 제3 그룹(33)의 반도체 칩(3)의 주요면(53a)에 의해서 형성된다. 상기 복사면(4)의 맞은 편에 위치하는 상기 반도체 칩(3)의 주요면(53b)에는 전기적 연결부(12b)가 넓게 배치된다. 상기 전기적 연결부(12b)는 투명한 도전성 산화물(transparent conductive oxide, TCO)로 형성된다. 상기 전기적 연결부(12b)에 의해서 상기 제1 그룹(11) 및 제2 그룹(22)의 반도체 칩(1, 2)들은 상기 제3 그룹(33)의 반도체 칩(3)에 기계적, 전기적, 그리고 광학적으로 결합된다. 또한, 상기 제3 그룹(33)의 반도체 칩(3)은 전기적 연결부(12a)에 의해서 상기 주요면(53a)에 전기적으로 접촉된다. 상기 전기적 연결부(12b)는 상기 반도체 칩(1, 2)의 복사(L1, L2)에 대해서는 투과적으로, 상기 반도체 칩(3)의 복사(L3)에 대해서는 반사적으로 작용할 수 있다. 상기 반도체 칩(3)으로부터 생성된 복사(L3)는 청색 스펙트럼 영역의 파장 영역을 포함한다.
상기 제1 그룹(11) 및 제2 그룹(22)의 복사(L1, L2)는 상기 제3 그룹(33)의 반도체 칩(3)에서 혼합 복사(M)로 혼합되는데, 상기 혼합 복사(M)는 복사면(4)을 통해서 상기 발광 수단(10)으로부터 벗어난다. 이에 따라 상기 발광 수단(10)의 주 복사 방향(H)은 상기 복사면(4) 또는 주요면(53a)에 수직으로 배향된다. 상기 주 복사 방향(H)은 두꺼운 화살표로 나타냈다. 상기 복사(L1, L2, L3)의 주 복사 방향은 상기 발광 수단(10)의 주 복사 방향(H)에 평행하게 배열된다.
상기 제3 그룹(33)의 반도체 칩(3)은 다른 모든 반도체 칩들(1, 2)을 덮는다. 상기 반도체 칩들(1, 2, 3)의 상기 주요면(51a, 51b, 52a, 52b, 53a, 53b)들은 서로 평행하게 배치되고, 제조 공차 범위 내에서 상기 주 복사 방향(H)에 대하여 수직으로 배향된다. 상기 반도체 칩(1, 2, 3)은, 제조 공차 범위 내에서, 대략 6㎛ 의 두께를 가진다. 모든 반도체 칩(1, 2, 3)들은 전기적으로 개별 구동이 가능하다. 이에 따라 예를 들면 혼합 복사(M)의 색은 상기 발광 수단(10)의 구동 시 변경 또는 조정 가능하다.
도 2는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 수단(10)을 도시한다. 제3 그룹(33)의 반도체 칩(3)의 주요면(53a)은 주요면(53b)보다 작다. 이에 따라 상기 제3 그룹(33)의 반도체 칩(3)은 가장자리 영역(E)을 포함하는데, 상기 가장자리 영역에 상기 제3 반도체 칩(3)의 경사진 측면들이 존재한다. 상기 가장자리 영역(E)에서 상기 제1 그룹(11) 및 제2 그룹(22)의 반도체 칩(1, 2)들이 상기 주요면(53b)에 배치된다. 상기 경사진 측면들에 의해서 상기 반도체 칩(1, 2)들로부터 방출된 복사(L1, L2)들은 측방향으로 상기 주 복사 방향(H)에 대해서 수직으로 편향된다. 이에 따라 상기 복사들(L1, L2, L3)은 반도체 칩(3)에서 효율적으로 혼합되어 혼합 복사(M)가 된다. 또한 상기 주요면(53a)은 상기 발광 수단(10)의 복사면(4)을 형성한다. 제1 그룹(11) 및 제2 그룹(22)의 반도체 칩(1, 2)들과 접촉 상태에 있지 않은 상기 주요면(53b)의 부분 영역들에는 복사면(4)을 통한 광추출을 증대시킬 수 있는 반사층(13)이 형성된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 그룹(11) 및 제2 그룹(22)의 반도체 칩(1, 2)들을 도시한다. 상기 반도체 칩(1)은 p형 도전층(14) 및 n형 도전층(15)을 구비한다. 상기 층들(14, 15)이 순차적으로 형성된 영역에는 pn 접합이 생성된다. 상기한 영역에서 구동 시 반도체 칩(1)으로부터 방출될 복사(L1)가 생성된다.
상기 주요면(51b)에는 전기적 연결부(12d)가 위치하고, 상기 주요면(51a)에는 전기적 연결부(12b)가 위치한다. 상기 층들(14, 15)을 등지는 연결부(12b)의 측면에는 유전체 물질로 형성된 마이크로 구조물(8)이 배치된다. 상기 마이크로 구조물(8)은 프리즘 형태의 구조물을 구비한다. 이에 관하여 도 3b의 개략적인 3차원 도면을 참조한다. 상기 주요면(51a)에 대해서 경사지게 배치된 마이크로 구조물(8)의 표면들에 의해서 상기 반도체 칩(1)에 의해서 생성된 복사(L1)는 예를 들어 전반사에 의해서 편향된다. 경사지게 배치된 표면의 주요면(51a)에 대한 각도는 30도 내지 60도, 특히 대략 45도로 배치되는 것이 바람직하다. 복사(L1)의 적어도 일부는 상기 주요면(51a)에 평행한 방향으로 진행하고 이에 따라 주 복사 방향(H)에 대해 수직으로 진행한다. 마이크로 구조물(8)을 포함하여 상기 반도체 칩(1)의 두께는 대략 18㎛ 이다.
상기 마이크로 구조물(8)은 대략 12㎛의 구조 크기를 가진다. 따라서, 상기 구조 크기는 상기 반도체 칩(1)으로부터 방출된 복사(L1)의 파장보다 훨씬 더 크다. 이에 따라 예를 들면 굴절 효과의 발생이 감소된다. 상기 반도체 칩(1)으로부터 방출되는 복사(L1)의 추출 효율을 개선시키기 위하여 상기 복사(L1)에 대해서 반사적으로 작용하는 연결부(12b)가 형성되고, 연결부(12b)는 복사(L1)에 대해서 투과적으로 작용한다.
도 3a, 도 3b에 따른 반도체 칩(1)은 제3 그룹(33)의 반도체 칩(3)에서의 복사(L1, L2, L3)의 효율적인 혼합을 위해서 예를 들어 도 2에 따른 실시예에 장착될 수 있다.
도 4 내지 도 12는 발광 수단(10)의 여러 실시예에 기초한 상기한 반도체 칩들(1, 2, 3)의 여러 배치구조를 도시한다.
도 4에 따른 발광 수단(10)의 실시예에서 도전 경로(16)가 지지대(17)의 지지대 상부면(18)에 배치된다. 상기 지지대(17)는 적어도 50W/(mK)의 높은 열전도성을 가지는 것이 바람직하다. 상기 지지대(17)의 두께는 예를 들어 50㎛ 내지 300㎛이다. 상기 지지대(17)는 금속, 세라믹, 반도체 물질, 유리, 또는 플라스틱로 형성될 수 있다.
플립 칩으로 형성된 제1 그룹(11) 및 제2 그룹(22)의 반도체 칩들(1, 2)은 상기 전기적 연결부(12c)에 의해서 전기적으로 접촉될 수 있다. 상기 제3 그룹(33)의 반도체 칩(3)은 개별적인 전기적 연결부들(12a, 12b)을 가진다. 이에 따라 상기 반도체 칩(1, 2, 3)들은 개별적으로 전기적으로 구동가능하고 전류 공급이 가능하다.
상기 반도체 칩(3)은 두 반도체 칩들(1, 2)을 완전하게 덮고 상기 주 복사 방향(H)에 수직한 방향으로 상기 반도체 칩들(1, 2)을 하나의 평면에 나란하게 고정시킨다. 상기 반도체 칩(3)은 상기 복사(L1, L2)의 파장에 대해서 확산되는 물질로 형성되어 상기 반도체 칩(3)에서 복사들(L1, L2, L3)의 효율적인 혼합이 이루어지도록 한다.
상기 반도체 칩들(1, 2, 3)이 20㎛ 미만의 두께를 가진 작은 박막칩으로 구성될 경우, 모든 반도체 칩들(1, 2, 3), 즉 반도체 칩(3)을 포함하는 모든 반도체 칩들(1, 2, 3)이 상기 지지대(17)에 매우 가깝게 위치한다. 이에 따라 상기 반도체 칩들(1, 2, 3)의 구동 시 발생하는 열이 상기 지지대(17)에 의해서 효율적으로 제거될 수 있다. 상기 전기적 연결부들(12c)은 금속으로 형성된 도전 경로(16)처럼 넓게 형성되는 것이 바람직하다. 이에 따라 열저항, 특히 상기 반도체 칩(3)으로부터 상기 지지대(17)까지의 열저항이 감소된다.
도 5에 따른 발광 수단(10)의 실시예에 따르면, 복수개의 반도체 칩(3)이 상기 주 복사 방향(H)에서 제1 그룹(11) 및 제2 그룹(22)의 반도체 칩들(1, 2) 다음에 배치된다. 횡방향에서 중앙에 위치하는 제3 그룹(33)의 반도체 칩(3)에서는 반도체 칩(1)의 복사(L1)는 물론 반도체 칩(2)의 복사(L2)가 입사된다. 부분 복사들(L1a, L2a)은 상기 반도체 칩(3)으로 안내되는 것이 아니라 일점쇄선으로 표시된 복사면(4)을 통해서 바로 상기 발광 수단(10)으로부터 벗어난다. 이에 따라 혼합 복사(M)의 색은 CIE 표준색좌표의 넓은 범위에서 조정될 수 있다.
도 5에 따른 실시예에서 상기 반도체 칩들(1, 2)은 플립 칩으로 형성된다. 도 6에 따른 실시예에 따르면 모든 반도체 칩들(1, 2, 3)은, 전기적 연결부들(12a, 12b 12c)이 서로 대향하는 주요면(51a, 51b, 52a, 52b, 53a, 53b)에 각각 위치하여, 하나의 병렬 전기 연결이 되도록 형성된다. 상기 연결부들(12b)은 예를 들어 접지된다. 상기 도전 경로(16) 및 연결부(12a)에 의해서 상기 반도체 칩들(1, 2, 3)은 개별적으로 전기적으로 구동될 수 있다.
선택적으로 상기 반도체 칩들(1, 2)과 상기 반도체 칩(3) 사이에는, 복사(L1, L2)를 더욱 확산하는 역할을 할 수 있는, 역시 도시되지 않은 유전체 중간층들이 형성될 수 있다. 복수개의 반도체 칩들(1, 2, 3)이 구비되는 경우 상기 유전체 중간층에 의해서 단순화된 전기 접촉이 가능하다.
도 7은 도 6에 도시된 발광 수단의 전면도이다. 도면의 단순화를 위해서 상기 전기적 연결부와 도전 경로는 도시하지 않았다.
도 8에 따른 실시예에서 상기 반도체 칩들(1, 2, 3)은 모듈(19)에 배치된다. 상기 모듈(19)은 예를 들어 도 4에 따른 발광 수단(10)과 같이 형성된다. 상기 모듈(19)은, 상기 반도체 칩들(1, 2, 3)이 지지대의 상부면(18)에 배치된 지지대(17a)를 구비한다. 이때 공통의 지지대(17b)에는 복수개의 모듈(19)이, 도 8a의 전면도에 따르면, 2 × 2 배열 구조의 모듈(19)이 배치된다. 상기 모듈(19) 내부에는 제1 그룹(11)의 반도체 칩(1) 및 제2 그룹(22)의 반도체 칩(2)이 제3 그룹(33)의 하나의 반도체 칩(3)에 의해 덮인다.
도 9에 따른 실시예에서, 제1 그룹(11)의 복수개의 반도체 칩(1)들과 제2 그룹(22)의 복수개의 반도체 칩(2)이 제3 그룹(33)의 하나의 반도체 칩(3)에 의해 덮인다. 도 9에 따른 복수개의 발광 수단(10)은 도시되지 않은 또 다른 모듈 지지대에 장착될 수 있다. 상기 도면의 단순화를 위해서 전기적 연결부들은 도 8 내지 도 14에 도시되지 않거나 부분적으로만 도시된다.
횡방향으로 상기 반도체 칩(3)은 제조 공차 범위 내에서 상기 발광 수단(10)의 가장자리에 횡방향으로 위치하는 반도체 칩들(1, 2)과 하나의 평면으로 나란하게 배치된다. 상기 반도체 칩들(1, 2)은, 제1 그룹(11)의 반도체 칩(1)이 제2 그룹(22)의 반도체 칩(2)의 다음에 오도록 횡방향으로 교번적으로 배치된다. 상기 반도체 칩들(1, 2)은 도 9a의 평면도에 도시된 바와 같이, 상기 지지대(17)에 체스판(chess board) 형태로 배치된다. 다시 말해서, 제1 그룹(11)의 반도체 칩(1)과 제2 그룹(22)의 반도체 칩(2)이 교번적으로 적층된 층구조체(layer sequence)가 두 개의 주요한 횡방향으로 존재한다.
도 10에 따른 실시예에서 상기 제3 그룹(33)의 반도체 칩(3)은 상기 반도체 칩(1, 2)으로부터 횡방향으로 돌출한다. 또한, 상기 반도체 칩들(1, 2)은 주 복사 방향(H)에 대하여 두 개의 스택(28)으로 장착된다. 상기 스택(28)은 상기 지지대(17)에 대하여 교번적으로 배향되어, 하나의 스택에서는 상기 반도체 칩(2)이 상기 지지대 상부면(18)에 대향하고, 또 다른 스택에서는 제1 그룹(11)의 반도체 칩(1)이 그러하다. 이에 따라 복사(L1)과 복사(L2)의 혼합이 스택(28)의, 상기 지지대(17)를 등지는 반도체 칩에서 이미 이루어진다. 이에 따라 상기 발광 수단(10)의 복사면(4)에 의해서 매우 균질한 복사의 방출이 이루어질 수 있다.
선택적으로 상기 반도체 칩(1, 2, 3)들은 하나의 밀봉부(27)에 의해서 둘러싸인다. 상기 밀봉부(27)는 상기 복사면(4)에 가령 발광 수단(10)으로부터의 광추출을 개선시키는 코팅층이나 구조체를 구비할 수 있다.
도 11은 제3 그룹(33)의 두 개의 반도체 칩 사이에 상기 반도체 칩(1, 2)들이 배치된 발광 수단(10)을 도시한다. 상기 지지대(17)는, 지지대의 상부면(18)에 모든 반도체 칩들(1, 2, 3)이 배치되며 상기 반도체 칩들(1, 2, 3)로부터 방출된 복사에 대해서 투과적으로 작용한다. 이에 따라 상기 발광 수단(10)은 두 개의 복사면(4a, 4b)을 구비한다. 상기 복사면(4b)은 상기 지지대 상부면(18)을 등지는 지지대 하부면(181)에 의해서 형성된다. 이에 따라 상기 발광 수단(10)은 서로 반대 방향을 가리키는 두 개의 주 복사 방향(H)을 가진다.
상기 지지대(17)는 플라스틱으로 형성될 수 있다. 박막이 지지대(17)로서 사용될 경우, 상기 발광 수단(10)은 기계적인 가요성을 가질 수 있는데, 다시 말해서 상기 발광 수단(10)에 대한 손상 없이 5cm 이하의 곡률 반경이 구현될 수 있다.
도 11에 도시된 복수개의 반도체 칩(1, 2, 3) 유닛들은 상기 지지대(17)의 하나 또는 두 측면 주요 방향에 배치됨으로써, 평평하게 방출하는 발광 수단(10)이 구현될 수 있다.
도 12는 도 1 내지 도 11에 따른 발광 수단들 중 하나에 결합되어 장착될 수 있는 광학 소자(6)를 도시한다. 소자 하부면(60)에는 제1 그룹(11)의 반도체 칩(1)이 배치된다. 주요면(51)을 통해서 상기 광학 소자(6)에 입사된 복사(L1)는 상기 소자 하부면(60)을 소자 상부면(61)에 연결하는 경사면(62)에 의해서 상기 주 복사 방향(H)에 수직한 방향으로 편향된다. 다시 말해서, 상기 광학 소자(6)에 의해서 상기 반도체 칩(1)의 복사(L1)의 방향이 실질적으로 90도 회전된다. 이는 도 12에 도시되지 않은 제2 그룹의 반도체 칩에도 해당된다. 이에 따라 상기 제1 반도체 칩 및 상기 제2 반도체 칩의 복사(L1)는 상기 광학 소자(6)에서 서로 혼합될 수 있다. 즉, 상기 소자 상부면(61)에는 이미, 상기 소자 상부면(61)에 의해서 색과 강도에 대해서 균질할 수 있는 부분 혼합 복사가 존재한다. 도 12에 도시되지 않았지만 상기 소자 상부면(61)에 장착될 제3 그룹의 반도체 칩에서는 상기 부분 혼합 복사가 더 균질화되고 더 나아가 제3 그룹(33)의 반도체 칩(3)으로부터 생성된 복사와 혼합된다.
도 12에 따르면 상기 소자 하부면(60)은 상기 소자 상부면(61)보다 작은 면적을 가진다. 상기 소자 하부면(60)은 상기 제1 그룹(11) 및 제2 그룹(22)의 반도체 칩들(1, 2) 모두의 장착면 역할을 하고, 상기 소자 상부면(61)은 상기 제3 그룹(33)의 적어도 하나의 반도체 칩(3)의 장착면 역할을 한다. 이때 상기 광학 소자(6)는 각뿔대 형상으로 형성된다. 상기 광학 소자(6)는 바람직하게는 30㎛ 내지 300㎛의 두께를 가지는 유리 필름으로 형성된다.
선택적으로 상기 반도체 칩(1)과 상기 광학 소자(6) 사이에는 결합 매질(coupling medium, 24)이 장착될 수 있다. 상기 결합 매질(24)에 의해서 상기 광학 소자(6)와 상기 반도체 칩(1) 사이가 접착될 수 있다. 게다가, 상기 결합 매질(24)은 상기 반도체 칩(1)과 상기 광학 소자(6)의 굴절률을 조정하는 역할을 할 수도 있다. 이에 따라 상기 광학 소자(6)로의 복사(L1)의 효율적인 입사가 보장될 수 있다.
도 13은 상기 광학 소자(6)의 또 다른 실시예를 도시한다. 상기 광학 소자(6)는 소자 하부면(60)에, 도 13에 도시되지 않은 제1 그룹(11) 및 제2 그룹(22)의 반도체 칩들(1, 2)이 구비되지 않은 영역에 배치된 반사층(13a)을 구비한다. 또한 표면 주름(surface wrinkle, 23)이 상기 소자 하부면(60)에 발생한다. 상기한 표면 주름에 의해서 예를 들어 상기 복사(L1)의 균질화가 이루어질 수 있다. 상기 복사(L1)를 편향시키기 위하여 상기 광학 소자(6)는 경사면(62)을 구비한다. 상기 소자 상부면(61)에는 확산판(21)이 장착되고, 이는 도시되지 않은 반도체 칩(1, 2)들의 복사를 균질화하는 역할을 한다. 상기 광학 소자(6)를 등지는 상기 확산판(21)의 주요면에는 서로 대향하여 90도로 회전된 두 개의 프리즘 필름(9a, 9b)들이 장착된다.
상기 주 복사 방향(H)에 대하여 상기 프리즘 필름(9a, 9b)들 다음에 반사층(13b)이 더 배치된다. 상기 반사층(13b)은 상기 소자 하부면(60)에 위치하는 반도체 칩들(1, 2)로부터 방출되는 복사에 대해서 부분적으로 반사적으로 작용할 수 있다. 상기 발광 수단(10)으로부터 방출된 복사(L3)의 광추출 효율을 높이기 위하여 상기 반사층(13b)은 상기 제3 그룹(33)의 반도체 칩(3)에서 생성된 복사(L3)에 대해서 반사적으로 작용할 수 있다. 상기 반도체 칩(3)에서는 반도체 칩들(1, 2)로부터 방출되는 복사(L1, L2)가 더욱 확산되고 균질화되어, 상기 반도체 칩(3)에서 혼합됨으로써 혼합 복사(M)가 만들어진다.
도 14에 따른 개략적인 3차원 도면에 도시된 발광 수단(10)의 실시예에 따르면, 제1 그룹(11) 및 제2 그룹(22)의 반도체 칩들(1, 2)과 제3 그룹(33)의 반도체 칩들(3) 사이에 위치하는 광학 소자(6)는 동시에 확산판(21)으로서 형성된다. 이에 따라 상기 광학 소자(6)에 의해서 상기 복사(L1, L2)들이 안내되고 효율적으로 균질화된다. 복사면(4)은 상기 반도체 칩(3)의 주요면(53a)에 의해서 형성된다. 상기 반도체 칩들(1, 2) 사이에는 상기 주 복사 방향(H)에 대해서 수직한 방향으로 매질(25)이 위치한다. 상기 매질(25)에 의해서 상기 반도체 칩들(1, 2)이 접착되고 밀봉될 수 있다. 상기 매질(25)은 투명하거나, 바람직하게는 상기 복사들(L1, L2)에 대해서 확산적으로 형성된다. 상기 광학 소자(6)를 등지는 상기 매질(25) 및 상기 반도체 칩(1, 2)의 면들에는 복사(L1, L2, L3)에 대해서 반사적으로 작용하는 반사층(13)이 장착된다.
도 14에 도시된 바와 달리, 높은 수율로 강하게 그리고 평평하게 광을 방출하는 발광 수단(10)을 제조하기 위해서 상기 제1 그룹(11) 및 제2 그룹(22)의 다수의 반도체 칩들(1, 2)이 사용될 수도 있다.
도 15는 상기 발광 수단(10)의 또 다른 실시예를 도시한다. 상기 지지대(17)는 금속으로 형성되고 열전도율이 높다. 상기 지지대 상부면(18)에는 절연층(26)이 배치되는데, 상기 절연층(26)은 상기 지지대(17)를 등지는 도전 경로(16)를 상기 지지대(17)로부터 절연시킨다. 상기 도전 경로(16)를 통해서 상기 반도체 칩(1, 2)의 전기 연결이 이루어진다.
상기 반도체 칩(2)은 플립칩으로 형성되어 이에 따라 상기 반도체 칩(2)은 상기 지지대(17)쪽을 향해서 위치하는 전기적 연결부들(12c)에 의해서 접촉된다. 상기 반도체 칩(1)과 관련해서는 상기 반도체 칩(1)이 상기 지지대(17)쪽을 향해서 위치하는 주요면(51b) 및 상기 지지대(17)를 등지는 주요면(51a)에 전기적 접촉부들을 구비하는 것이 도시된다. 상기 주요면(51a)은 접합 와이어(12d)에 의해서 상기 도전 경로(16)와 전기적으로 연결된다. 상기 반도체 칩(1, 2) 역시 동일한 방식으로, 예를 들어 각각 접합 와이어(12d)에 의해서, 전기적으로 접촉될 수 있다. 이는 바람직한 경우이다.
상기 매질(25)은 상기 반도체 칩(1, 2)과 상기 전기적 연결부(12c, d) 및 상기 도전 경로(16)를 밀봉하고 절연시킨다. 상기 매질(25)에 의해서 상기 반도체 칩들(1, 2)이 경사면(62)을 구비하는 상기 광학 소자(6)에 결합된다. 상기 소자 하부면(60)에는 반도체 칩(1, 2)이 배치되지 않은 일부 영역에 반사층(13)이 형성된다. 상기 소자 상부면(61)과 상기 제3 그룹(33)의 반도체 칩(3) 사이에는 두 개의 프리즘 필름(9a, 9b)이 장착된다. 상기 반도체 칩(3)은 상기 전기적 연결부(12a, 12b)에 의해서 전기적으로 접촉된다.
상기 반도체 칩(3)은 상기 복사(L3)를 양면으로, 즉, 상기 광학 소자(6)로부터 멀어지는 방향과 상기 광학 소자(6)쪽을 향하는 방향으로 방출한다. 상기 도전 경로(16)는 상기 복사(L1, L2, L3)에 대해서 반사적으로 작용한다.
상기 반도체 칩(1, 2)은 상기 광학 소자(6)가 경사면(62)을 구비하는 가장자리 영역(E)에 위치한다. 상기 가장자리 영역들(E)은, 주 복사 방향(H)에 수직한 방향으로, 500㎛의 크기를 가진 리세스를 갖는다. 실질적으로 상기 광학 소자(6)의 측면 리세스에 해당하는 중심폭(W)은 수 cm 내지 수 m 이다. 주 복사 방향(H)의 상기 매질(25) 및 리세스는 대략 100㎛이고, 상기 광학 소자(6), 상기 프리즘 필름들(9a, 9b), 상기 전기적 연결부(12a, 12b), 및 상기 제3 그룹(33)의 반도체 칩(3)의 주 복사 방향(H)의 리세스는 대략 500㎛이다. 이에 따라 주 복사 방향(H)에서의 상기 발광 수단(10)의 수직 리세스(T)는, 상기 지지대(17)를 포함하여 대략 700㎛이다. 상기 수직 리세스(T) 대 중심폭(W)의 비율은 적어도 100, 특히 적어도 1000인 것이 바람직하다. 상기 주요면(53a)에 의해서 형성된 상기 발광 수단(10)의 복사면(4)의 면적은 적어도 수 ㎠ 이다.
도 15에는 도시되지 않았지만 상기 반도체 칩(3)의 주요면(53a)에는 선택적으로 기계적인 응력과, 예를 들어 습기와 같은 환경의 영향으로부터 상기 반도체 칩(3)을 보호하는 보호층이 배치될 수 있다. 또한, 상기 보호층은 광학적으로 작용할 수 있는데, 예를 들어 반사 방지막 역할을 할 수도 있다. 상기 지지대(17)는 금속막으로 형성되어 그에 따라 상기 발광 수단(10)이 기계적으로 가요성인 특성을 가질 수도 있다.
본 발명의 범위는 상세한 설명의 실시예에 의해서 한정되지 않는다. 오히려 본 발명은 새로운 모든 특징들과 특징들의 모든 조합을 포함하고, 특히 특징들의 조합은 특허청구범위에 포함되며, 이러한 특징들 또는 그 조합이 명시적으로 특허청구범위나 실시예들에 개시되지 않았을지라도 그러하다.
본 발명은 독일특허출원 10 2008 047 579.3의 우선권을 주장하며, 이의 개시내용은 본 명세서에서 참조된다.

Claims (15)

  1. 발광 수단(10)에 있어서,
    각각 적어도 하나의 반도체 칩(1, 2)을 포함하고, 상기 발광 수단(10)의 주 복사 방향(H)에 대해서 적어도 부분적으로 횡으로 나란히 배치되는 제1 그룹(11)의 반도체 칩들(1) 및 제2 그룹(22)의 반도체 칩들(2); 및
    적어도 하나의 반도체 칩(3)을 포함하고, 상기 주 복사 방향(H)에 대해서 상기 제1 그룹(11) 및 상기 제2 그룹(22) 다음에 배치되는 제3 그룹(33)의 반도체 칩들(3)
    을 포함하며,
    각각의 그룹들(11, 22, 33)의 반도체 칩들(1, 2, 3)은 쌍을 이루어 서로 다른 파장 영역에서 전자기 복사(L1, L2, L3)를 방출하도록 구성되고,
    상기 제3 그룹(33)의 반도체 칩(3)으로부터 방출된 복사는 가장 짧은 파장 영역(L3)을 포함하고,
    상기 제1 그룹(11)의 반도체 칩(1) 및 상기 제2 그룹(22)의 반도체 칩(2)으로부터 방출된 복사는 적어도 부분적으로 상기 제3 그룹(33)의 적어도 하나의 반도체 칩(3)에 도달하고,
    상기 발광 수단(10)의 복사면(4)으로부터 혼합 복사(M)가 방출되고,
    상기 제1 그룹(11) 및 제2 그룹(22)의 적어도 하나의 반도체 칩(1, 2)은 상기 주 복사 방향(H)에서 보았을 때 상기 제3 그룹(33)의 적어도 하나의 반도체 칩(3)에 의해 완전하게 덮이는 것을 특징으로 하는 발광 수단(10).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제3 그룹(33)의 적어도 하나의 반도체 칩(3)의 주요면(53)은 상기 제1 그룹(11) 및 제2 그룹(22)의 적어도 하나의 반도체 칩(1, 2)의 주요면(51, 52)보다 큰 것을 특징으로 하는 발광 수단(10).
  3. 제1항에 있어서,
    적어도 하나의 반도체 칩(1, 2, 3)은 20㎛ 이하의 두께(D)를 가지는 것을 특징으로 하는 발광 수단(10).
  4. 제1항에 있어서,
    각각의 그룹들(11, 22, 33)의 반도체 칩들(1, 2, 3)은 전기적으로 개별적으로 구동가능한 것을 특징으로 하는 발광 수단(10).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    프리즘 형태 또는 각뿔대 형태로 된 적어도 하나의 광학 소자(6)를 더 포함하고, 상기 광학 소자(6)를 통과하여 상기 제1 그룹(11) 또는 상기 제2 그룹(22)으로부터 방출된 복사는 적어도 부분적으로 상기 제3 그룹(33)에 도달하는 것을 특징으로 하는 발광 수단(10).
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 그룹(11) 및 제2 그룹(22)의 적어도 하나의 반도체 칩(1, 2)은 플립칩(flip chip)으로 형성되고, 상기 제3 그룹(33)의 적어도 하나의 반도체 칩(3)은 서로 대향하는 주요면(53)들 상에 전기적 접촉부들을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 수단(10).
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 그룹(11) 및 상기 제2 그룹(22)은 각각 적어도 두 개의 반도체 칩(1, 2)을 포함하고, 상기 제1 그룹(11)의 적어도 하나의 반도체 칩(1)과 상기 제2 그룹(22)의 적어도 하나의 반도체 칩(2)은 상기 주 복사 방향(H)으로 서로 위아래로 배치되는 것을 특징으로 하는 발광 수단(10).
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 반도체 칩(1, 2, 3)은 프리즘 형태의 마이크로구조물 (microstructures; 8)을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 수단(10).
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    전체 복사면(4)에 걸친 혼합 복사(M)의 색좌표는 CIE 표준색좌표에 대하여 국부적으로 평균에서 최고 0.02의 편차를 나타내는 것을 특징으로 하는 발광 수단(10).
  10. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광 수단은 기계적으로 가요성이도록 형성되고, 5cm 이하의 곡률 반경을 가질 수 있는 것을 특징으로 하는 발광 수단(10).
  11. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복사면(4)은 적어도 1㎠이고,
    플라스틱 필름 및/또는 유리 필름으로 형성되며, 상기 복사면(4)을 등지는 소자 하부면(60)에 국부적으로 반사층(13)을 갖는 광학 소자(6)를 포함하고,
    각각의 그룹들(11, 22, 33)의 반도체 칩들(1, 2, 3)은 전기적으로 개별적으로 구동 가능하고,
    상기 제1 그룹(11) 및 제2 그룹(22)의 적어도 하나의 반도체 칩(1, 2)은 상기 소자 하부면(60)에 배치되고,
    상기 제3 그룹(33)의 적어도 하나의 반도체 칩(3)과 상기 광학 소자(6) 사이에는 적어도 하나의 프리즘 필름(9)이 배치되는 것을 특징으로 하는 발광 수단(10).
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