KR102256893B1 - 발광 모듈 및 상기 발광 모듈을 포함하는 디스플레이 장치 - Google Patents

발광 모듈 및 상기 발광 모듈을 포함하는 디스플레이 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 발광 모듈(1)에 관한 것으로서, 작동 시 광을 방출하도록 형성되고, 제1 색도 좌표의 광을 방출하는 제1 유형의 적어도 제1 방출 영역(101) 및 제2 방출 영역(102)과, 제2 색도 좌표의 광을 방출하는 제2 유형의 적어도 제1 방출 영역(201) 및 제2 방출 영역(202)을 포함하는 복수의 방출 영역, 및 상기 방출 영역에 전력을 공급하기 위한 제어 장치(2)를 구비하고, 상기 복수의 방출 영역은 공통의 반도체 칩 상에 배치되고, 상기 제1 색도 좌표는 상기 제2 색도 좌표와 상이하고, 제1 유형의 상기 제1 방출 영역(101) 및 상기 제2 방출 영역(102)은 서로 인접하고, 제2 유형의 상기 제1 방출 영역(201) 및 상기 제2 방출 영역(202)은 서로 인접하고, 상기 제어 장치(2)는 모든 방출 영역을 서로 분리하여 작동시키도록 형성되고, 상기 제어 장치(2)는 제1 유형의 상기 방출 영역(101, 102)을 중복되게 작동시키도록 형성되고, 상기 제어 장치(2)는 제2 유형의 상기 방출 영역(201, 202)을 중복되게 작동시키도록 형성된다.

Description

발광 모듈 및 상기 발광 모듈을 포함하는 디스플레이 장치
본 발명에서는 발광 모듈이 제공된다.
달성해야 할 과제는 특히 신뢰성 있고 견고한 발광 모듈을 제공하는 것이다. 달성해야 할 또 다른 과제는 특히 높은 수율의 기능성 발광 모듈로 제조될 수 있는 발광 모듈을 제공하는 것이다.
발광 모듈의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 발광 모듈은 작동 시 광을 방출하도록 형성된 복수의 방출 영역을 포함한다. 여기서 광은 자외선과 적외선 사이의 스펙트럼 영역에서의 전자기 복사선, 특히 가시 광선을 의미한다. 방출 영역은 특히 반도체 재료, 특히 질화물-화합물-반도체 재료에 기초할 수 있다. 또한, 방출 영역은 발광 변환 재료를 포함할 수도 있다.
복수의 방출 영역의 방출 영역은 측 방향으로 서로 이격되어 배치될 수 있다. 이 경우, 측 방향은 이하에서는 "측 방향 평면"이라고도 하는 모듈의 주 연장 평면에 평행하게 연장되는 방향이다. 예를 들어, 방출 영역은 정규 격자, 예를 들어 직사각형 격자에서의 격자점에서 제조 허용 오차의 범위 내에 배치될 수 있다.
발광 모듈의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 복수의 방출 영역은 제1 색도 좌표(colour locus)의 광을 방출하는 제1 유형의 적어도 제1 방출 영역 및 적어도 제2 방출 영역을 포함한다. 제1 유형의 제1 방출 영역 및 제2 방출 영역은 측 방향으로 서로 이격되어 배치되며, 제1 유형의 제1 방출 영역 및 제2 방출 영역은 측 방향으로 서로 인접하여 배치될 수 있다.
발광 모듈의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 발광 모듈은 제2 색도 좌표의 광을 방출하는 제2 유형의 적어도 제1 방출 영역 및 제2 방출 영역을 포함한다. 제2 유형의 제1 방출 영역 및 제2 방출 영역은 측 방향으로 서로 이격되어 배치되고, 제2 유형의 제1 방출 영역 및 제2 방출 영역은 측 방향으로 서로 인접하여 배치될 수 있다. 제1 유형 및 제2 유형의 방출 영역은 동일한 측 방향 평면에서 측 방향으로 서로 이격되어 배치된다.
발광 모듈의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 발광 모듈은 방출 영역에 전력을 공급하기 위한 제어 장치를 포함한다. 제어 장치는 방출 영역에 전기 전도성으로 결합된다. 제어 장치는 작동 중에 방출 영역을 서로 별도로 작동시키도록 형성된다. 이를 위해, 제어 장치는 예를 들어 전류 또는 전압 소스 및 제어 전자 장치를 포함할 수 있다.
발광 모듈의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 제1 색도 좌표는 제2 색도 좌표와는 상이하다. 특히, 상이한 유형의 방출 영역은 상이한 스펙트럼 컬러의 광을 방출하는 것이 가능하다.
발광 모듈의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 제1 유형의 제1 방출 영역 및 제2 방출 영역은 서로 인접한다. 이와 관련하여, "서로 인접함"은 제1 유형의 제1 방출 영역 및 제2 방출 영역이 직접 또는 간접적으로 측 방향으로 서로 나란히 이격되어 배치된다는 것을 의미한다. 제1 방출 영역 및 제2 방출 영역이 직접적으로 인접하여 배치된다면, 인접한 제1 방출 영역 및 제2 방출 영역 사이에는 추가의 방출 영역이 측 방향으로 배치되지 않는다. 따라서, 직접적으로 인접하게 배치된 2개의 방출 영역 사이에는 다른 방출 영역과 교차하지 않는 측 방향 평면 내의 직선 연결선이 존재한다. 제1 방출 영역 및 제2 방출 영역이 간접적으로 인접하여 배치되면, 추가의 방출 영역이 제1 방출 영역 및 제2 방출 영역 사이에 측 방향으로 인접하여 배치된다. 이 추가의 방출 영역은 제2 유형 또는 제3 유형의 방출 영역일 수 있다.
발광 모듈의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 제2 유형의 제1 방출 영역 및 제2 방출 영역은 서로 인접한다. 이와 관련하여, "서로 인접함"은 제2 유형의 제1 방출 영역 및 제2 방출 영역이 직접 또는 간접적으로 측 방향으로 서로 나란히 이격되어 배치된다는 것을 의미한다. 제1 방출 영역 및 제2 방출 영역이 직접적으로 인접하여 배치되면, 인접한 제1 방출 영역 및 제2 방출 영역 사이에는 추가의 방출 영역이 측 방향으로 배치되지 않는다. 따라서, 직접적으로 인접하게 배치된 2개의 방출 영역 사이에는 추가의 방출 영역과 교차하지 않는 측 방향 평면 내의 직선 연결선이 존재한다. 제1 방출 영역 및 제2 방출 영역이 간접적으로 인접하여 배치되면, 추가의, 특히 정확하게는 하나의 추가의 방출 영역이 제1 방출 영역 및 제2 방출 영역 사이에 측 방향으로 배치된다. 추가의 방출 영역은 제1 유형 또는 제3 유형의 방출 영역일 수 있다.
발광 모듈의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 제어 장치는 모든 방출 영역을 서로 분리하여 작동시키도록 형성된다. 각각의 방출 영역은 다른 방출 영역과는 별도로 제어 장치에 전기적으로 결합된다. 제어 장치에 의해, 모든 방출 영역은 사전 설정된 전류 및/또는 사전 설정된 전압으로 개별적으로 작동될 수 있다.
발광 모듈의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 제어 장치는 제1 유형의 방출 영역을 중복되게(redundant) 작동시키도록 형성된다. 여기서 그리고 이하에서 "중복되게 작동시킨다"는 표현은 특정 유형의 제1 방출 영역에 결함이 있는 경우 동일한 유형의 제2 방출 영역이 이러한 결함을 보상하고, 결함이 있는 제1 방출 영역이 제어 장치에 의해 작동되지 않는다는 것을 의미한다. 따라서, 방출 영역에 결함이 있는 경우에는 동일한 유형의 방출 영역이 결함이 있는 방출 영역의 기능을 맡게 된다.
발광 모듈의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 제어 장치는 제2 유형의 방출 영역을 중복되게 작동시키도록 형성된다.
적어도 하나의 실시예에 따르면,
- 작동 시 광을 방출하도록 형성되고, 제1 색도 좌표의 광을 방출하는 제1 유형의 적어도 제1 방출 영역 및 제2 방출 영역과, 제2 색도 좌표의 광을 방출하는 제2 유형의 적어도 제1 방출 영역 및 제2 방출 영역을 포함하는 복수의 방출 영역, 및
- 방출 영역에 전력을 공급하기 위한 제어 장치
를 구비하고,
- 제1 색도 좌표는 제2 색도 좌표와 상이하고,
- 제1 유형의 제1 방출 영역 및 제2 방출 영역은 서로 인접하고,
- 제2 유형의 제1 방출 영역 및 제2 방출 영역은 서로 인접하고,
- 제어 장치는 모든 방출 영역을 서로 분리하여 작동시키도록 형성되고,
- 제어 장치는 제1 유형의 방출 영역을 중복되게 작동시키도록 형성되고,
- 제어 장치는 제2 유형의 방출 영역을 중복되게 작동시키도록 형성되는,
발광 모듈이 제공된다.
이 경우, 여기에 설명된 발광 모듈 중 하나는 특히 다음과 같은 고려 사항을 기반으로 한다.
발광 모듈은 하나 이상의 픽셀을 포함할 수 있다. 각각의 픽셀은 차례로 각각의 유형의 방출 영역을 각각 포함할 수 있으며, 이들은 측 방향 평면에서 서로 인접하여 배치된다. 방출 영역에 결함이 있다면 일반적으로 각각의 픽셀이 고장나게 되는데, 즉 발광 모듈에서 그 기능을 더 이상 충족하지 못 한다. 분석 및 수정 비용이 매우 높기 때문에, 방출 영역의 결함이 발생하면 비용 상의 이유로 일반적으로 이러한 결함이 극복되지 못한다.
특히, 개별 픽셀 사이의 특히 작은 간격을 갖는, 예를 들어 소위 비디오 벽과 같은 디스플레이 장치로서의 또는 디스플레이 장치에서의 발광 모듈의 적용과 관련하여, 복수의 픽셀이 측 방향 평면에서 나란히 배치된다. 이 경우, 픽셀의 방출 영역은 공통의 또는 상이한 발광 반도체 칩의 부분일 수 있다. 상이한 반도체 칩은 측 방향 평면에서 서로 이격되어 배치되고, 예를 들어 평면 인터커넥트(Planar interconnect)에 의해 서로 연결된다. 결함이 있는 방출 영역의 후속적인 수정은 높은 비용으로만 가능할 것이다. 발광 모듈에 대한 요구 사항에 따라, 개별 픽셀의 고장조차도 용납될 수 없는 경우가 있다.
이제 놀랍게도, 개별 픽셀의 목표된 세분화가 상기 언급된 문제를 해결할 수 있는 것으로 입증되었다. 발광 모듈의 세분화된 픽셀은 서로 인접하여 배치된 각각의 유형의 적어도 각각의 2개의 방출 영역을 포함한다. 동일한 유형의 인접한 2개의 방출 영역은 제어 장치에 의해 서로 중복되게 작동될 수 있다. 방출 영역은 픽셀 당 하나의 유형의 개별 방출 영역의 밝기가 발광 모듈의 적용을 위해 충분하도록 치수가 정해진다. 추가적으로, 개별 방출 영역의 측 방향 범위는 충분히 작으므로, 방출 영역의 해상도는 각각의 적용을 위해 필요로 하는 픽셀의 해상도보다 높다. 제어 장치에 의해, 개별 방출 영역은 서로 별도로 작동될 수 있으므로, 제1 방출 영역의 결함이 있는 경우에는 더 이상 작동되지 않으며, 동일한 유형의 인접한 제2 방출 영역이 추가적으로 또는 보다 높은 전류로 작동된다.
유리하게는, 개별 방출 영역의 결함은 이러한 유형의 발광 모듈에 의해 보상될 수 있다. 이를 통해, 발광 모듈은 개별적인 결함이 있는 방출 영역에도 불구하고 완전한 기능이 가능하며, 이는 제조 시 기능이 가능한 발광 모듈의 수율을 향상시키고 신뢰성을 개선한다. 추가적으로, 발광 모듈이 형성되는 발광 반도체 칩의 테스트 및 사전 검열 작업이 제거될 수 있으며, 이는 또한 발광 모듈의 제조 비용을 감소시킨다. 또한, 종래의 발광 모듈은 중복되는 방출 영역에 대해 표면의 최대 50%를 필요로 한다. 방출 영역을 각각의 적용에 요구되는 해상도 한계 미만인 복수의 작은 방출 영역으로 세분화하면, 복수의 방출 영역에 대해 공통의 중복되는 방출 영역을 사용하는 것이 가능해진다. 따라서, 유리하게는, 발광 모듈의 표면의 보다 작은 부분이 중복된 방출 영역을 위해 필요하게 된다.
발광 모듈의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 제어 장치는 결함이 있는 방출 영역을 검출하도록 형성된다. 결함이 있는 방출 영역은 예를 들어, 오류가 있는 전기적 접촉을 포함하므로, 주어진 전압에서 원하는 전류가 흐르지 않는다. 예를 들어, 방출 영역의 결함이 있는 경우, 작은 전류에 의해서는 정상 작동이 가능하지 않게 된다. 대안적으로, 결함은 션트 회로(shunt circuit) 형태로 발생할 수 있으며, 이를 통해 기생 병류(parasitic concurrent flow)로 인해 방출 영역의 효율이 감소될 수 있다.
제어 장치에 의한 결함이 있는 방출 영역의 검출은 예를 들어 방출 영역의 작동 중에 발생할 수 있다. 이 경우 예를 들어, 각각의 방출 영역의 전류-전압 특성은 정상 상태에서 달성되어야 하는 사전 설정된 목표값과 비교된다. 유리하게는, 방출 영역의 결함은 작동되기 직전 또는 작동 중에 검출될 수 있으며, 이를 통해 방출 영역의 테스트가 제조 공정에서 회피될 수 있다. 이는 특히 모듈의 비용 효율적인 제조를 가능하게 한다.
발광 모듈의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 제어 장치는 결함이 있는 방출 영역을 작동시키지 않도록 형성된다. 제어 장치는 모든 방출 영역을 서로 별도로 작동시키도록 형성된다. 방출 영역에 결함이 있는 경우, 이는 제어 장치에 의해 작동되지 않으며, 이는 방출 영역에 전압이 인가되지 않거나 또는 결함이 있는 방출 영역에 전력이 공급되지 않는다는 것을 의미한다. 유리하게는, 결함이 있는 방출 영역에 전력이 공급되지 않으면, 발광 모듈의 효율이 향상된다.
발광 모듈의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 제어 장치는 일 유형의 제1 방출 영역의 결함을 동일한 유형의 제2 방출 영역의 작동에 의해 보상시키도록 형성된다. 이 경우, 제2 방출 영역은 제1 방출 영역의 결함이 관찰자에게 인지될 수 없는 방식으로 작동된다. 예를 들어, 제1 방출 영역의 결함이 있는 경우, 제2 방출 영역은 결함이 없을 경우에 제1 방출 영역이 작동될 수 있는 전류로 작동될 수 있다. 이 경우, 제2 방출 영역은 예를 들어, 결함이 없는 제1 방출 영역과 동일한 색도 좌표 및 동일한 밝기의 광을 방출한다. 유리하게는, 발광 모듈이 결함이 있는 방출 영역에도 불구하고 정상 작동 중에 사용될 수도 있기 때문에, 결함이 있는 방출 영역의 보상에 의해 기능이 가능한 발광 모듈의 수율이 향상된다. 또한, 결함이 있는 방출 영역의 보상은 발광 모듈의 수명 및 견고성을 향상시킨다.
발광 모듈의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 제어 장치는 복수의 작동 상태를 포함한다. 제어 장치가 어떤 작동 상태에 있는지는, 예를 들어 결함이 있는 방출 영역이 검출되는지의 여부 및 이것이 제어 장치에 의해 어떠한 방식으로 보상되는지에 직접적으로 관련될 수 있다. 제어 장치는 서로 중복되게 작동되는 방출 영역에 대해 공통의 작동 상태를 포함한다. 제어 장치는 서로 중복되게 작동되는 방출 영역의 복수의 그룹에 대해 동일한 시간에 상이한 작동 상태에 있을 수 있다. 예를 들어, 제어 장치는 서로 중복되게 작동되는 제1 유형의 방출 영역에 대해서는 일 작동 상태에 있을 수 있고, 서로 중복되게 작동되는 제2 유형의 방출 영역에 대해서는 이와 상이한 작동 상태에 있을 수 있다.
또한, 제어 장치는 개별 방출 영역의 특성, 예를 들어 소전류 특성이 측정되는 작동 상태를 포함할 수 있다. 특히, 이러한 특성은 제어 장치 자체에 의해 측정될 수 있다.
발광 모듈의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 제어 장치는 제1 작동 상태에서 동일한 유형의 제1 방출 영역과 제2 방출 영역을 작동시키며, 여기서 방출 영역 중 어느 것도 결함이 없다. 제1 작동 상태에서 제1 방출 영역 및 제2 방출 영역에는 사전 설정된 방식으로 전력이 공급되어, 이들은 정상적인 광을 방출한다. 예를 들어, 제1 방출 영역 및 제2 방출 영역은 최대 복사 전력의 최대 50%로 작동될 수 있다. 유리하게는, 제1 작동 상태에서 제1 방출 영역 및 제2 방출 영역 모두는 그의 가능한 복사 전력의 최대값으로 작동되지 않으며, 이를 통해 개별 방출 영역의 수명이 증가된다.
발광 모듈의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 제어 장치는 제2 작동 상태에서 제1 방출 영역을 작동시키지 않으며, 이러한 제1 방출 영역은 결함이 있고, 동일한 유형의 제2 방출 영역을 전류에 의해 작동시키며, 이 전류는 제1 작동 상태에서 동일한 유형의 제2 방출 영역을 작동시키는 전류보다 더 크다. 제2 작동 상태에서 사전 설정된 방식으로 제2 방출 영역에 전력이 공급되므로, 제2 방출 영역은 정상적인 광을 방출한다. 제2 작동 상태에서 제1 방출 영역의 결함은 제2 방출 영역에 보다 높은 전력을 공급함으로써 보상된다. 예를 들어, 제2 방출 영역은 제1 작동 상태에서는 최대 복사 전력으로 작동되지 않으므로, 제1 방출 영역의 결함이 있는 경우 제2 방출 영역의 복사 전력이 증가될 수 있다. 유리하게는, 제2 작동 상태에서 제1 방출 영역의 결함이 보상되므로, 발광 모듈에 의해 방출되는 복사 전력은 허용 오차 범위 내에서 제1 작동 상태와 정확히 동일한 크기이다. 따라서, 제1 방출 영역의 결함은 관찰자에게는 인지될 수 없다.
발광 모듈의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 제어 장치는 제3 작동 상태에서 제1 방출 영역을 작동시키고 동일한 유형의 제2 방출 영역을 작동시키지 않으며, 제1 방출 영역 및 제2 방출 영역은 결함이 없다. 제3 작동 상태에서 제2 방출 영역에는 전력이 공급되지 않으므로, 제2 방출 영역은 광을 방출하지 않는다. 제1 방출 영역은 사전 설정된 방식으로 전력이 공급되므로, 정상적인 광을 방출한다. 제3 작동 상태에서는 제1 방출 영역 및 제2 방출 영역 모두 결함을 포함하지 않는다. 유리하게는, 발광 모듈은 방출 영역의 충분히 높은 밀도를 포함하므로, 원하는 복사 전력을 달성하기 위해 방출 영역의 일부분만을 작동시키는 것으로 충분하다.
발광 모듈의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 제어 장치는 제4 작동 상태에서 제1 방출 영역을 작동시키지 않고, 동일한 유형의 제2 방출 영역을 작동시키며, 제1 방출 영역은 결함이 있다. 제4 작동 상태에서 제어 장치에 의해 제1 방출 영역에 전류가 인가되지 않으므로, 제1 방출 영역은 광을 방출하지 않는다. 제4 작동 상태에서 제2 방출 영역에는 전류가 인가되므로, 제2 방출 영역은 사전 설정된 방식으로 광을 방출한다. 제4 작동 상태에서 제1 방출 영역은 결함이 있다. 이러한 제1 방출 영역의 결함은 제2 방출 영역의 작동을 통해 보상된다. 따라서 유리하게는, 제1 작동 상태 및 제2 작동 상태에서의 복사 전력 및 색도 좌표는 허용 오차 범위 내에서 동일하다. 제2 방출 영역은 동일한 유형의 관련된 제1 방출 영역에 결함이 있는 경우에만 작동된다. 이를 통해 전체 발광 모듈의 수명이 향상된다.
발광 모듈의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 발광 모듈은 제3 유형의 적어도 제1 방출 영역 및 제2 방출 영역을 포함하고, 이들은 제3 색도 좌표의 광을 방출하며, 제3 색도 좌표는 제1 및 제2 색도 좌표와는 상이하고, 제3 유형의 제1 방출 영역 및 제2 방출 영역은 서로 인접하고, 제어 장치는 제3 유형의 방출 영역을 중복되게 작동시키도록 형성된다. 제3 유형의 방출 영역은 제1 및 제2 유형의 방출 영역의 언급된 특징 전부 또는 일부를 포함할 수 있다. 제3 유형의 방출 영역은 제1 및 제2 유형의 방출 영역과 그 색도 좌표만이 상이하다. 유리하게는, 제1, 제2 및 제3 유형의 방출 영역에 의해, 인간의 눈에 인지 가능한 색 공간의 보다 많은 부분이 표현될 수 있다. 예를 들어, 제1 색도 좌표는 적색 파장 범위에 있고, 제2 색도 좌표는 녹색 파장 범위에 그리고 제3 색도 좌표는 청색 파장 범위에 있다. 따라서, 발광 모듈은 디스플레이 장치에서 사용하기에 특히 적합하다.
발광 모듈의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 모듈은 복수의 발광 반도체 칩을 포함한다. 반도체 칩은 특히 발광 다이오드 칩일 수 있다. 이 경우, 상이한 유형의 2개 이상의 방출 영역이 반도체 칩들 중 하나에 공통으로 배치된다. 반도체 칩은 차례로 측 방향 평면에서 서로 이격되어 배치되므로, 상이한 반도체 칩 상에 배치된 방출 영역들은 동일한 측 방향 평면에 놓인다.
반도체 칩은 각각 에피택셜 성장된 층 스택을 포함한다. 예를 들어, 층 스택은 p-도핑된 반도체 층, n-도핑된 반도체 층 및 가시 광선 범위의 전자기 복사선이 작동 중에 생성되는 활성 층을 포함한다. 특히, 방출 영역은 전자기 복사선을 방출하도록 설정된 정확히 하나의 활성 층을 포함한다. 활성 층은 예를 들어, 배리어 층에 의해 서로 이격될 수 있는 하나, 2개 또는 그 이상의 양자 우물 층을 포함할 수 있다.
반도체 칩 상에 공통으로 배치된 상이한 유형의 복수의 방출 영역은 서로 직접적으로 접촉하지 않도록 배치된다. 특히, 반도체 칩의 적어도 활성 층 및 도핑된 층은 측 방향 평면에 대해 횡 방향으로 또는 수직으로 절단되어, 각각의 방출 영역은 활성 층의 부분을 포함하고, 이 활성 층의 부분은 반도체 칩의 다른 방출 영역에 할당되어 있는 활성 층의 부분으로부터 이격되어 있고, 예를 들어 전기 절연 재료에 의해 전기적으로 분리된다.
작동 중에 활성 층에서 생성되는 전자기 복사선은 예를 들어, 제1, 제2 또는 제3 색도 좌표의 복사선일 수 있으므로, 이러한 방출 영역은 활성 층에서 생성된 전자기 복사선을 방출한다. 활성 층에서 생성된 복사선의 색도 좌표에 대응하지 않는 색도 좌표의 복사선을 방출하는 방출 영역은 발광 변환 재료를 포함하거나 또는 발광 변환 재료 이루어진 변환 층을 포함한다. 변환 층은 반도체 칩의 방출면에 배치된다. 이 경우, 방출면은 작동 중에 전자기 복사선의 대부분이 방출되는 반도체 칩의 측면이다.
예를 들어, 제2 유형의 방출 영역은 제2 유형의 변환 층을 포함할 수 있으며, 상기 제2 유형의 변환 층에 의해, 작동 시 활성 층에서 생성된 전자기 복사선이 보다 긴 파장의 복사선으로 변환된다. 따라서, 제2 유형의 변환 층이 배치된 영역에서 제2 색도 좌표의 광이 방출된다. 이와 유사하게, 제3 유형의 방출 영역은 제3 유형의 변환 층을 포함할 수 있으며, 상기 제3 유형의 변환 층에 의해, 작동 시 활성 층에서 생성된 전자기 복사선이 보다 긴 파장의 복사선으로 변환된다. 따라서 제3 유형의 변환 층이 배치된 영역에서 제3 색도 좌표의 광이 방출된다. 제1 유형의 방출 영역은 제1 유형의 변환 층을 포함할 수 있으며, 상기 제1 유형의 변환 층에 의해, 활성 층에서 생성된 전자기 복사선이 보다 긴 파장 범위의 복사선으로 변환된다. 이에 대해 대안적으로, 제1 유형의 방출 영역은 변환 층이 없을 수 있으며, 예를 들어 활성 층에서 직접 생성된 청색 광을 방출할 수 있다.
반도체 칩 상에 공통으로 배치된 상이한 유형의 방출 영역은 동일한 반도체 층 스택을 포함한다. 즉, 상이한 유형의 방출 영역이 동일한 에피택셜 공정 단계에서 제조되고, 층 스택의 개별 층들은 동일한 재료 조성을 포함하며, 상이한 유형의 방출 영역의 층 스택의 개별 층들의 두께는 동일하다. 유리하게는, 방출 영역은, 공통된 반도체 칩 상에 배치되는 경우, 서로에 대해 측 방향으로 특히 작은 간격으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 공통의 반도체 본체 상의 2개의 방출 영역들 사이의 측 방향의 간격은 15 ㎛ 미만일 수 있다. 또한, 공통의 반도체 칩 상에 배치된 동일한 유형의 방출 영역은 개별 방출 영역 사이의 제조 허용 오차가 특히 작기 때문에, 색도 좌표가 특히 서로 근접하게 위치하거나 또는 색도 좌표가 동일한 복사선을 방출한다.
특히, 반도체 칩의 복수의 방출 영역은 공통의 연속적인 활성 영역을 포함할 수 있다. 이 경우, 개별적인 방출 영역은 p-도핑된 반도체 층 상의 별도의 접촉부에 의해 서로 분리되어 제어된다. p-도핑된 반도체 층의 낮은 횡 방향 전도성으로 인해, 측 방향으로의 방출 영역의 범위는 p-도핑된 반도체 층 상의 전기적 접촉부의 윤곽에 의해 한정된다.
상이한 변환 층이 하류에 배치될 수 있는 상이한 유형의 복수의 방출 영역을 갖는 발광 반도체 칩은 공개 공보 제WO 2015/024801호(US 14/912,382호 참조)에서 다른 맥락으로 설명되어 있으며, 그 개시 내용은 본원에서 참고된다.
복수의 반도체 칩을 갖는 발광 모듈의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 일 유형의 방출 영역만이 반도체 칩들 중 하나에 배치된다. 반도체 칩은 특히 발광 다이오드 칩일 수 있다. 이 경우, 동일한 유형의 2개 이상의 방출 영역이 반도체 칩 중 하나에 공통으로 배치된다. 반도체 칩들은 차례로 측 방향 평면에서 서로 이격되어 배치되므로, 상이한 반도체 칩 상에 배치된 방출 영역들이 동일한 측 방향 평면에 놓인다.
반도체 칩들은 에피택셜 성장된 층 스택을 각각 포함한다. 예를 들어, 층 스택은 p-도핑된 반도체 층, n-도핑된 반도체 층 및 작동 시 가시 광선 범위에서 전자기 복사선이 생성되는 활성 층을 포함한다.
반도체 칩 상에 공통으로 배치된 동일한 유형의 방출 영역은 동일한 반도체 층 스택을 포함한다. 즉, 동일한 유형의 방출 영역이 동일한 에피택셜 공정 단계에서 제조되고, 층 스택의 개별 층이 허용 오차 범위 내에서 동일한 재료 조성을 포함한다. 또한, 동일한 유형의 방출 영역의 층 스택의 개별 층의 두께는 허용 오차 범위 내에서 동일하다.
반도체 칩 상에 공통으로 배치된 동일한 유형의 복수의 방출 영역은 직접적으로 서로 접촉하지 않는다. 특히, 방출 영역의 활성 층은 서로 이격되고, 예를 들어 전기 절연 재료에 의해 전기적으로 서로 분리된다.
유리하게는, 방출 영역은, 반도체 칩 상에 배치되는 경우, 특히 서로 인접하게 배치될 수 있다. 또한, 동일한 유형의 방출 영역은 동일한 유형의 개별 방출 영역 사이의 제조 허용 오차가 특히 작기 때문에, 색도 좌표가 특히 작게 차이가 나는 광을 방출한다.
유리하게는, 이러한 실시예에서 상이한 유형의 방출 영역은 상이한 반도체 칩 상에 배치된다. 즉, 상이한 유형의 방출 영역은 서로 별도로 제조될 수 있다. 따라서, 각 유형의 방출 영역을 위해, 예를 들어, 크기 및 색도 좌표와 같은, 각각의 유형의 방출 영역에 대해 최적으로 적합한 특성을 갖는 반도체 칩이 사용될 수 있다.
적어도 하나의 실시예에 따르면, 발광 모듈은 제1 방출 영역 및 제1 방출 영역에 인접하는 동일한 유형의 2개의 제2 방출 영역을 포함한다. 2개의 제2 방출 영역에 의해, 제1 방출 영역의 결함이 보상될 수 있다. 제1 방출 영역 및 2개의 제2 방출 영역은 허용 오차 범위 내에서 동일한 색도 좌표의 광을 방출한다. 예를 들어, 제1 방출 영역은 2개의 제2 방출 영역에 인접하게 배치될 수 있다.
동일한 유형의 2개 이상의 제2 방출 영역에 의해 결함이 있는 제1 방출 영역을 보상하기 위해, 제어 장치는 제5 작동 상태에서 작동된다. 제5 작동 상태에서는 제2 방출 영역이 제1 방출 영역의 결함을 보상하도록 제2 방출 영역이 작동된다. 보상 중에, 대응하는 제2 방출 영역은 증가된 복사 전력으로 작동되므로, 제1 방출 영역의 결함이 인지될 수 없다.
유리하게는, 결함이 있는 제1 방출 영역의 보상을 위해 사용되는 2개의 제2 방출 영역은 결함이 있는 제1 방출 영역이 개별적인 제2 방출 영역에 의해서만 보상되는 경우보다 낮은 전류로 작동될 수 있다. 이를 통해, 보상에 사용되는 방출 영역의 수명이 향상된다.
대안적으로, 동일한 유형의 결함이 있는 제1 방출 영역에 인접하여 배치되는 일 유형의 2개 초과의 방출 영역이 또한 결함의 보상을 위해 사용될 수도 있다.
적어도 하나의 실시예에 따르면, 동일한 유형의 복수의 제1 방출 영역에는 이러한 유형의 공통의 중복되는 제2 방출 영역이 할당된다. 예를 들어, 중복된 제2 방출 영역의 합은 제1 방출 영역의 합보다 작다. 따라서 유리하게는, 결함이 있는 경우에 유지되는 중복되는 방출 영역의 필요한 개수는 적게 유지된다.
또한, 디스플레이 장치가 제공된다. 디스플레이 장치는 특히 여기에 설명된 발광 모듈을 포함한다. 즉, 발광 모듈에 대해 설명된 모든 특징들이 디스플레이 장치에 대해 개시되고, 그 반대도 마찬가지이다.
적어도 하나의 실시예에 따르면, 디스플레이 장치는 여기에 설명된 발광 모듈을 포함하며, 디스플레이 장치의 픽셀은 각 유형의 제1 방출 영역 및 제2 방출 영역을 포함한다. 디스플레이 장치는 복수의 방출 영역을 포함하며, 이들은 측 방향 평면에서 나란히 배치된다. 디스플레이 장치의 픽셀은 각 유형의 제1 방출 영역 및 제2 방출 영역을 포함하므로, 각각의 픽셀은 중복되게 작동될 수 있고, 동일한 유형의 할당된 제2 방출 영역에 의해 제1 방출 영역의 결함이 보상될 수 있다.
유리하게는, 디스플레이 장치의 각 픽셀은 결함이 있는 방출 영역에도 불구하고 정상적인 복사선을 방출할 수 있기 때문에, 픽셀당 일 유형의 적어도 2개의 방출 영역을 포함하는 디스플레이 장치는 특히 견고하고 오래 지속된다.
이하에는, 여기에 설명된 발광 모듈 및 여기에 설명된 디스플레이 장치가 실시예 및 관련된 도면에 기초하여 보다 상세히 설명될 것이다.
도 1의 A, 도 1의 B, 도 2의 A 및 도 2의 B는 여기에 설명된 제어 장치의 발광 모듈의 실시예에 대한 상이한 작동 상태에서의 방출 영역을 개략적인 평면도로 도시한다.
도 3의 A, 도 3의 B, 도 3의 C 및 도 5는 여기에 설명된 발광 모듈의 실시예를 개략적인 평면도로 도시한다.
도 4의 A, 도 4의 B 및 도 4의 C는 여기에 설명된 발광 모듈 및 여기에 설명된 디스플레이 장치의 실시예에 사용될 수 있는 일 유형의 방출 영역을 갖는 반도체 칩의 실시예를 개략적인 평면도 및 단면도로 도시한다.
도 6의 A, 도 6의 B, 도 6의 C, 도 6의 D, 도 7의 A 및 도 7의 B는 여기에 설명된 발광 모듈 및 여기에 설명된 디스플레이 장치의 실시예에 사용될 수 있는 제1, 제2 및 제3 유형의 방출 영역을 갖는 반도체 칩의 실시예를 개략적인 평면도 및 단면도로 도시한다.
도 8의 A, 도 8의 B 및 도 8의 C는 여기에 설명된 발광 모듈의 실시예를 개략적인 평면도 및 단면도로 도시한다.
도 9는 여기에 설명된 복수의 발광 모듈을 포함하는, 여기에 설명된 디스플레이 장치의 실시예를 개략적인 평면도로 도시한다.
동일하거나 동일한 유형의 또는 동일하게 작용하는 요소가 도면에서 동일한 참조 번호로 제공된다. 도면 및 도면들에 도시된 요소의 크기 비율은, 단위가 명시적으로 기술되지 않는 한, 일정한 비율로서 간주되지는 않아야 한다. 오히려, 개별 요소는 보다 양호한 표현 및/또는 보다 양호한 이해를 위해 크기가 과장되어 도시될 수 있다.
도 1의 A 및 도 1의 B와 관련하여, 여기에 설명된 발광 모듈의 실시예에 따른 결함이 있는 방출 영역을 보상하기 위한 제1 개념이 도시된다. 도 1의 A는 동일한 유형의 제1 방출 영역(201) 및 제2 방출 영역(202)의 개략적인 평면도를 도시한다. 도시된 방출 영역(201, 202)은 도시된 평면도에서 정사각형 윤곽을 포함하며, 측 방향 평면(A)에서 서로 이격되어 배치된다. 여기에 도시된 실시예에서, 제1 방출 영역(201) 및 제2 방출 영역(202)은 제어 장치(2)에 의해 서로 중복되게 작동된다. 도 1의 A에 도시된 제어 장치(2)는 제1 작동 상태(B1)에 있다. 이러한 작동 상태(B1)에서 방출 영역 중 어느 것도 결함을 포함하지 않고, 2개의 방출 영역이 작동된다. 예를 들어, 2개의 방출 영역은 최대 복사 전력의 50%로 작동된다.
도 1의 B는 도 1의 A에도 도시되어 있는 동일한 유형의 제1 방출 영역(201) 및 제2 방출 영역(202)의 개략적인 평면도를 도시한다. 제1 방출 영역(201) 및 제2 방출 영역(202)은 제어 장치(2)에 의해 서로 중복되게 작동된다. 도 1의 B에 도시된 제어 장치(2)는 제2 작동 상태(B2)에 있다. 제2 작동 상태(B2)에서는 제1 방출 영역(201)의 결함이 검출된다. 이러한 결함은 도 1의 B에서 "X"로 표시되어 있다. 이러한 결함으로 인해, 제1 방출 영역(201)은 제어 장치(2)에 의해 작동되지 않는다. 제2 방출 영역(202)은 결함을 포함하지 않는다. 제1 방출 영역(201)의 결함으로 인해, 제어 장치(2)는 제2 방출 영역(202)을 제1 작동 상태(B1)에서보다 더 높은 복사 전력으로 작동한다. 예를 들어, 방출 영역은 최대 복사 전력으로 작동된다. 이러한 제2 작동 상태(B2)에서 제1 방출 영역(201)의 결함은 동일한 유형의 제2 방출 영역(202)에 의해 보상되므로, 제1 방출 영역(201)의 결함이 관찰자에게 인지될 수 없다.
도 2의 A 및 도 2의 B에는 여기에 설명된 발광 모듈의 실시예에 따른 결함이 있는 방출 영역을 보상하기 위한 제2 개념이 설명된다. 도 2의 A는 측 방향 평면(A)에서 서로 이격되어 배치되는 제1 방출 영역(201) 및 제2 방출 영역(202)의 개략적인 평면도를 도시한다. 방출 영역(201, 202)은 제어 장치(2)에 의해 서로 중복되게 작동된다. 도 2의 A에 도시된 제어 장치(2)는 제3 작동 상태(B3)에 있다. 여기에 도시된 실시예에서, 제1 방출 영역(201)과 제2 방출 영역(202)은 모두 결함을 포함하지 않는다. 제1 방출 영역(201)은 예를 들어, 최대 복사 전력으로 작동된다. 제2 방출 영역은 작동되지 않는다.
도 2의 B는 도 2의 A에도 도시된 제1 방출 영역(201) 및 제2 방출 영역(202)의 개략적인 평면도를 도시한다. 도 2의 A는 제어 장치(2)에 의해 서로 중복되게 작동되는 방출 영역(201, 202)을 도시한다. 도 2의 B에 도시된 제어 장치(2)는 제4 작동 상태(B4)에 있다. 이러한 실시예에서 제1 방출 영역(201)은 제어 장치(2)에 의해 검출되는 결함을 포함한다. 이러한 결함은 도 2의 B에서 "X"로 표시되어 있다. 이러한 결함으로 인해, 제1 방출 영역(201)은 제어 장치(2)에 의해 작동되지 않는다. 결함은 제2 방출 영역(202)의 작동에 의해 보상되므로, 제1 방출 영역(201)의 결함은 관찰자에게는 인지될 수 없다. 예를 들어, 제2 방출 영역(202)은 제4 작동 상태(B4)에서 제3 작동 상태(B3)에서의 제1 방출 영역(201)과 동일한 전류로 작동된다.
도 1의 A, 도 1의 B, 도 2의 A 및 도 2의 B에 도시된 방출 영역들은 제어 장치(2)에 의해 결함이 있는 방출 영역을 보상하기 위한 상기 2개의 개념의 경우에 서로 중복되게 작동된다. 여기서 제1 방출 영역(201) 및 제2 방출 영역(202)의 결함이 있는 경우, 제1 방출 영역(201)의 결함이 보상되는 방식으로 작동된다. 보상의 범위에서, 제2 방출 영역(202)의 복사 전력은 제어 장치(2)에 의해 증가되어, 제1 방출 영역의 결함이 관찰자에게 인지될 수 없다.
도 1의 A, 도 1의 B, 도 2의 A 및 도 2의 B에 도시된 방출 영역은 여기에 설명된 발광 모듈 및 여기에 설명된 디스플레이 장치의 일부일 수 있고, 측 방향 평면(A)에서 동일하거나 또는 상이한 유형의 다른 방출 영역에 대해 인접하게 이격되어 배치될 수 있다. 방출 영역은 측 방향 평면(A)에서 임의의 윤곽, 예를 들어 원형 또는 다각형 윤곽을 포함할 수 있다.
도 3의 A는 제1 실시예에 따라 여기에 설명된 발광 모듈(1)의 개략적인 평면도를 도시한다. 발광 모듈(1)은 9개의 방출 영역을 포함하며, 이들은 규칙적인 직사각형 격자의 격자점에 배치된다. 방출 영역은 작동 시 광을 방출하도록 형성된다. 방출 영역은 제1 색도 좌표의 광을 방출하는 제1 유형의 적어도 제1 방출 영역(101) 및 제2 방출 영역(102)을 포함하고, 제2 색도 좌표의 광을 방출하는 제2 유형의 적어도 제1 방출 영역(201) 및 제2 방출 영역(202)을 포함한다. 또한, 발광 모듈(1)은 발광 영역의 전력 공급을 위한 제어 장치(2)를 포함한다. 여기서 제1 색도 좌표는 제2 색도 좌표와는 상이하다. 제1 유형의 제1 방출 영역(101) 및 제2 방출 영역(102)은 서로 인접하고, 제2 유형의 제1 방출 영역(201) 및 제2 방출 영역(202)은 서로 인접한다. 제어 장치(2)는 모든 방출 영역을 서로 분리하여 작동시키도록 형성된다. 제어 장치(2)에 의해, 제1 유형의 방출 영역(101, 102)들은 서로 중복되게 작동되고, 제2 유형의 방출 영역(201, 202)들은 서로 중복되게 작동된다.
도시된 실시예에서, 방출 영역들 중 어느 것도 결함을 포함하지 않고, 방출 영역은 최대 복사 전력으로 작동되지 않는다. 예를 들어, 방출 영역은 최대 복사 전력의 50%로 작동된다. 명료성을 위해, 방출 영역과 제어 장치(2) 사이의 단 하나의 개별적인 전기 전도성 연결만이 도시되어 있지만, 그러나 이는 각각의 개별적인 방출 영역의 별도의 전기 전도성 연결을 나타낸다.
도 3의 B는 제1 실시예에 따라 여기에 설명된 발광 모듈(1)의 개략적인 평면도를 도시한다. 도 3의 A에 도시된 발광 모듈(1)과는 상이하게, 제2 유형의 제1 방출 영역(201)은 결함을 포함한다. 제어 장치(2)는 제2 유형의 중복되게 작동되는 방출 영역(201, 202)에 대해 제5 작동 상태(B5)에 있다. 제5 작동 상태(B5)에서 제2 유형의 결함이 있는 방출 영역(201)은 제어 장치에 의해 작동되지 않는다. 결함이 있는 방출 영역은 도 2의 B에서 "X"로 표시되어 있다. 결함을 보상하기 위해, 제2 유형의 인접한 2개의 제2 방출 영역(202)은 제5 작동 상태(B5)에서 제어 장치(2)에 의해 증가된 복사 전력으로 작동된다. 제2 유형의 인접한 제2 방출 영역(202)은 제1 방출 영역의 결함이 있는 경우, 제1 방출 영역의 결함이 없는 경우보다 높은 복사 전력으로 작동된다. 예를 들어, 결함이 있는 방출 영역(201)에 인접한 동일한 유형의 방출 영역(202)은 제5 작동 상태(B5)에서 제어 장치(2)에 의해 최대 복사 전력의 75%로 작동된다. 명료성을 위해, 방출 영역과 제어 장치(2) 사이의 전기 전도성 연결의 일부만이 도시되어 있다.
제1 유형의 방출 영역(101, 102) 및 제3 유형의 방출 영역(301, 302)은 결함을 포함하지 않으며, 제어 장치(2)에 의해 제1 작동 상태에서 작동된다.
도 3의 C는 제1 실시예에 따라 여기에 설명된 발광 모듈(1)의 개략적인 평면도를 도시한다. 제2 유형의 제1 방출 영역(201)은 결함을 포함한다. 제어 장치(2)는 제2 유형의 중복되게 작동되는 방출 영역(201, 202)에 대해 제2 작동 상태(B2)에 있다. 제2 작동 상태(B2)에서 제2 유형의 결함이 있는 방출 영역(201)은 제어 장치에 의해 작동되지 않는다. 방출 영역(201)의 결함은 제2 유형의 인접한 제2 방출 영역(202)들 중 하나에 의해 그 복사 전력을 증가시킴으로써 보상된다. 결함이 있는 방출 영역(201)에 인접하여 배치되는 제2 유형의 또 다른 제2 방출 영역(202)의 복사 전력은 한편 제2 작동 상태(B2)에서 제어 장치(2)에 의해 증가되지 않는다.
제1 유형의 방출 영역(101, 102) 및 제3 유형의 방출 영역(301, 302)은 결함을 포함하지 않으며, 제1 작동 상태에서 제어 장치(2)에 의해 작동된다.
제어 장치(2)가 제5 작동 상태(B5)에 있을 때(도 3의 B 참조), 제1 방출 영역(201)의 결함은 동일한 유형의 복수의 인접한 방출 영역(202)에 의해 보상된다. 대안적으로, 제어 장치(2)가 제2 작동 상태에 있을 때(도 3의 C 참조), 제1 방출 영역(201)의 결함은 동일한 유형의 인접한 하나의 방출 영역(202)에 의해 보상된다. 이와 유사하게는, 다른 유형의 제1 방출 영역의 결함은 이러한 다른 유형의 인접한 방출 영역에 의해 보상될 수 있다. 예를 들어, 제1 유형의 제1 방출 영역(101)의 결함은 제1 유형의 인접한 하나의 또는 인접한 복수의 제2 방출 영역(102)의 보다 높은 복사 전력에 의해 보상될 수 있다. 또는 제3 유형의 제1 방출 영역(301)의 결함은 제3 유형의 인접한 하나의 또는 인접한 복수의 제2 방출 영역(302)의 증가된 복사 전력에 의해 보상될 수 있다.
도 4의 A는 동일한 유형의 3개의 방출 영역을 포함하는 반도체 칩(20)의 개략적인 평면도를 도시한다. 반도체 칩(20)은 발광 모듈(1)의 일부일 수 있다. 방출 영역(201, 202)은 측 방향(L)으로 나란히 배치된다. 각각의 방출 영역은 제1 접촉 구조(21)를 포함하며, 이 제1 접촉 구조에 의해 개별적인 방출 영역은 서로 별도로 접촉되어 작동될 수 있다. 예를 들어, 제1 접촉 구조(21)는 반도체 칩(20)의 방출면(15) 상에 배치되고, 이 방출면을 통해 작동 시 복사선의 대부분이 방출된다. 방출 영역들은 공통의 공정에서 공통의 성장 기판 상에 에피택셜 성장된다.
도 4의 B는 도 4의 A에 도시된 반도체 칩(20)의 삽입 선 A-A를 따른 개략적인 단면도를 도시한다. 방출 영역(201, 202)은 제1 접촉 구조(21)의 반대쪽 하부면 상에 공통의 제2 접촉부(22)를 포함한다. 제2 접촉부(22)에 의해, 3개의 방출 영역(201, 202) 모두는 공통적으로 전기 전도성으로 접촉되고 작동된다.
도 4의 C는 도 4의 A에서 설명된 광전 반도체 칩의 삽입 선 A-A를 따른 개략적인 단면도를 도시한다. 도 4의 C는 도 4의 B의 실시예에 대한 대안적인 실시예를 도시한다. 도 4의 B에 도시된 실시예와는 대조적으로, 방출 영역(201, 202)은 별도의 제2 접촉부(22)를 포함하고, 이 제2 접촉부에 의해 방출 영역(201, 202)이 전기적으로 접촉될 수 있고 작동될 수 있다. 제2 접촉부(22)는 제1 접촉부(21)의 반대쪽에 있는 방출 영역(201, 202)의 측면 상에 배치된다.
도 5는 복수의 반도체 칩(20)으로 형성된 발광 모듈(1)의 개략적인 평면도를 도시한다. 반도체 칩은 3개의 방출 영역, 즉, 제1 유형의 방출 영역(101, 102), 제2 유형의 방출 영역(201, 202) 또는 제3 유형의 방출 영역(301, 302)을 포함한다. 반도체 칩(20)은 측 방향 평면(A)에서 서로 이격되어 배치된다. 제1, 제2 및 제3 유형의 방출 영역을 갖는 3개의 반도체 칩(20)은 발광 모듈(1)의 픽셀을 형성한다.
도시된 실시예에서, 제3 유형의 제1 방출 영역(301)은 결함을 포함하고, 이러한 이유로 제어 장치(2)에 의해 작동되지 않는다. 결함이 있는 방출 영역은 "X"로 표시되어 있다. 제어 장치는 제3 유형의 중복되게 작동된 방출 영역(301, 302)에 대해 제5 작동 상태(B5)에 있고, 상기 제3 유형의 방출 영역 중 하나는 결함을 포함한다. 이 경우, 제3 유형의 결함이 있는 제1 방출 영역(301)을 보상하기 위해, 제3 유형의 인접한 제2 방출 영역(302)은 증가된 복사 전력으로 작동된다. 특히, 결함이 있는 방출 영역(301)에 인접하는 제3 유형의 제2 방출 영역(302)은 결함이 있는 방출 영역(301)을 포함하는 반도체 칩(20)이 결함이 없는 방출 영역을 포함하는 동일한 유형의 반도체 칩(20)과 허용 오차 범위 내에서 동일한 복사 전력을 포함하도록 작동된다. 따라서, 예를 들어 방출 영역의 측 방향 평면(A)으로 충분히 작은 범위에서, 결함이 있는 방출 영역(301)은 관찰자에게 기술적 도움 없이는 인지될 수 없다.
서로 중복되게 작동되는 다른 방출 영역 중에서, 방출 영역은 결함을 포함하지 않는다. 이러한 방출 영역에 대해, 제어 장치(2)는 제1 작동 상태(B1)에 있다.
도 5에 도시된 실시예에 대한 대안으로서, 보다 큰 또는 보다 작은 개수의 동일한 유형의 방출 영역이 반도체 칩(20) 상에 배치될 수 있다. 또한, 발광 모듈(1)은 보다 큰 또는 보다 작은 개수의 반도체 칩(20)을 포함할 수 있다. 일반적으로 바람직하게는, 상이한 유형의 방출 영역은 서로 인접하게 배치되므로, 이러한 방출 영역은 상이한 색도 좌표가 표현될 수 있는 픽셀(10)을 형성한다. 본 실시예에서, 픽셀(10)은 각 유형의 적어도 제1 방출 영역 및 제2 방출 영역을 포함한다. 따라서, 동일한 유형의 인접한 방출 영역에 의해 결함이 보상될 수 있기 때문에, 방출 영역들 중 하나의 결함이 있는 경우에도 픽셀(10)은 완전히 기능이 가능하다.
도 6의 A는 측 방향 평면(A)에서 나란히 배치되어 있는 144개의 방출 영역을 갖는 발광 모듈(1)의 실시예의 개략적인 평면도를 도시하고 있다. 방출 영역은 공통의 반도체 칩(20) 상에 배치된다. 즉, 상이한 유형의 방출 영역은 공통된 공정에서 제조되고, 동일한 재료를 포함한다. 개별적인 방출 영역은 서로 별도로 작동될 수 있다. 발광 모듈의 상부 좌측 코너 및 하부 우측 코너를 형성하는 방출 영역을 제외하고, 모든 방출 영역은 동일한 유형의 인접한 방출 영역을 포함한다.
도시된 실시예에서, 반도체 칩의 방출 영역 중 어느 것도 결함을 포함하지 않는다. 모든 방출 영역은 제1 작동 상태(B1)에서 제어 장치(2)에 의해 작동된다.
대안적으로, 규칙적인 직사각형 격자는 방출 영역이 배치되는 보다 많은 또는 보다 적은 격자점을 포함할 수 있으므로, 발광 모듈(1)은 보다 많은 또는 보다 적은 열 및/또는 행을 포함한다. 특히, 열의 개수와 행의 개수가 동일하지 않을 수 있다.
도 6의 B, 도 6의 C 및 도 6의 D는 도 6의 A에 도시된 반도체 칩(20)의 서로 대안적인 실시예의 단면도를 도시한다. 단면도는 각각 도 6의 A에 도시된 반도체 칩(1)의 제1 유형의 제1 방출 영역(101), 제2 유형의 제1 방출 영역(201) 및 제3 유형의 제1 방출 영역(301)만을 도시한다.
도 6의 B는 방출면(15)의 반대쪽 하부면 상에 제1 접촉부(21) 및 제2 접촉부(22)를 포함하는 반도체 칩을 도시하고, 상기 제1 접촉부 및 제2 접촉부에 의해 반도체 칩(20)의 개별적인 방출 영역(101, 201, 301)은 서로 별도로 전기적으로 접촉되어 작동될 수 있다. 도시된 실시예에서, 제1 유형의 방출 영역(101)은 반도체 칩(20)에서 생성된 전자기 복사선을 상이한 파장 범위의 전자기 복사선으로 변환하는 제1 유형의 변환 요소(1000)를 포함하므로, 반도체 칩(20)의 반대쪽에 있는 제1 유형의 변환 요소(1000)의 표면에 의해 제1 색도 좌표의 복사선이 방출된다. 본 실시예에서, 제2 유형의 방출 영역(201)은 반도체 칩(20)에서 생성된 전자기 복사선을 상이한 파장 범위의 전자기 복사선으로 변환하는 제2 유형의 변환 요소(2000)를 포함하므로, 반도체 칩(20)의 반대쪽에 있는 제2 유형의 변환 요소(2000)의 표면에 의해 제2 색도 좌표의 복사선이 방출된다. 제3 유형의 제1 방출 영역(301)은 이러한 예시에서 변환 요소를 포함하지 않는다. 반도체 칩(20)에서 생성된 전자기 복사선은 제3 방출 영역의 방출면을 통해 변환 없이 방출된다. 따라서, 반도체 칩(20)에서 생성된 전자기 복사선은 제3 색도 좌표의 복사선이다. 대안적으로, 제3 유형의 제1 방출 영역(301)은 반도체 칩에서 생성된 전자기 복사선을 제3 색도 좌표의 복사선으로 변환하는 제3 유형의 변환 요소를 포함할 수 있다.
도 6의 C는 얇은 기판을 포함하는 도 6의 B에 도시된 반도체 칩(20)의 대안적인 실시예를 도시한다. 이 경우, 예를 들어 기판은 원래 두께의 20% 이하로 얇아질 수 있다. 이는 특히 기판에 의해 작동 시 생성되는 열의 개선된 제거를 가능하게 한다.
도 6의 D는 도 6의 B에 도시된 반도체 칩의 대안적인 실시예를 도시하고, 추가적인 절연 재료(25)가 측 방향 평면(A)에서 제1 접촉부(21) 및 제2 접촉부(22)를 둘러싸고, 방출면(15)의 반대쪽에 있는 하부면 및 제1 접촉부(21)의 측면 및 제2 접촉부(22)의 측면과 재료 결합 방식으로 연결된다. 반도체 칩(20)의 반대쪽에 있는 제1 접촉부(21) 및 제2 접촉부(22)의 하부면은 절연 재료가 없으므로, 방출 영역(101, 201, 301)은 제1 접촉부(21) 및 제2 접촉부(22)에 의해 전기 전도성으로 접촉되어 작동될 수 있다. 예를 들어, 절연 재료(25)는 반도체 칩(20)의 기계적 안정화를 제공한다.
도 7의 A는 상이한 유형의 제1 방출 영역(101, 201, 301) 및 제2 방출 영역(102, 202, 302)을 포함하는 발광 모듈(1)을 도시한다. 방출 영역(101, 102, 201, 202, 301, 302)은 공통의 반도체 칩(20)에서 측 방향 평면(A)으로 서로 나란히 2개의 열로 배치된다. 측 방향 평면(A)에서 각 방출 영역에 인접하게 제2 접촉 구조(22)가 각각 배치되며, 이 제2 접촉 구조에 의해 이 제2 접촉 구조(22)에 인접한 각각의 방출 영역이 접촉되어 작동될 수 있다.
방출 영역은 모든 방출 영역에 대해 제1 작동 상태(B1)에 있는 제어 장치(2)와 전기 전도성으로 연결된다. 명료성을 위해, 제어 장치(2)와 방출 영역 사이의 전기적 연결은 도 7의 A에 도시되지 않는다.
도 7의 B는 도 7의 A에서와 같이 구성된 반도체 칩의 개략적인 단면도를 도시하며, 각각 제1 유형의 제1 방출 영역(101), 제2 유형의 제1 방출 영역(201) 및 제3 유형의 제1 방출 영역(301)만이 도시된다. 제1 유형의 제1 방출 영역(101)은 제1 유형의 변환 요소(1000)를 포함하며, 작동 시 반도체 칩(20)의 반대쪽에 있는 제1 유형의 변환 요소(1000)의 측면에 의해 제1 색도 좌표의 전자기 복사선이 방출된다. 제2 유형의 방출 영역(201)은 제2 유형의 변환 요소(2000)를 포함하며, 작동 시 반도체 칩(20)의 반대쪽에 있는 제2 유형의 변환 요소(2000)의 측면에 의해 제2 색도 좌표의 전자기 복사선이 방출된다. 제3 유형의 방출 영역은 변환 요소를 포함하지 않으며, 작동 시 제3 유형의 제1 방출 영역(301)의 방출면(15)을 통해 제3 색도 좌표의 전자기 복사선이 방출된다. 도 7의 A 및 도 7의 B에 도시된 실시예에서 반도체 칩은 그 방출면 상에서 제2 접촉 구조를 포함하고, 대향하여 위치하는 하부면 상에 제1 접촉 구조를 포함하며, 이를 통해 방출 영역은 서로 별도로 전기 전도성으로 접촉되어 작동될 수 있다.
도 8의 A는 여기에 설명된 발광 모듈(1)의 또 다른 실시예의 개략적인 평면도를 도시한다. 발광 모듈은 제1 유형의 제1 방출 영역 및 제2 방출 영역(101, 102), 제2 유형의 제1 방출 영역 및 제2 방출 영역(201, 202) 및 제3 유형의 제1 방출 영역 및 제2 방출 영역(301, 302)을 포함한다. 방출 영역은 측 방향 평면(A)에서 나란히 배치된다. 발광 모듈(1)은 하나의 개별적인 반도체 칩(20)으로 형성된다. 도시된 실시예에서, 상이한 유형의 3개의 방출 영역은 삽입 선 B-B를 따라 열(51)로 배치된다. 이에 직교하여 측 방향 평면(A)에서 상이한 유형의 3개의 방출 영역은 삽입 선 A-A를 따라 행(52)으로 배치된다.
방출 영역은 모든 방출 영역에 대해 제1 작동 상태(B1)에 있는 제어 장치(2)와 전기 전도성으로 연결된다. 명료성을 위해, 제어 장치(2)와 방출 영역 사이의 전기적 연결은 도 8의 A에 도시되지 않는다.
도 8의 B는 도 8의 A에 도시된 선 A-A를 따른 개략적인 단면도를 도시한다. 행(52)의 방출 영역은 방출면(15)의 반대쪽에 있는 반도체 칩(20)의 하부면 상에 자유롭게 위치하는 표면을 포함하는 공통의 제1 접촉부(21)를 포함하며, 이를 통해 행의 방출 영역은 공통으로 전기 전도성으로 접촉될 수 있다. 행의 방출 영역은 별도로 전기적으로 접촉될 수 있는 별도의 제2 접촉부(22)를 포함한다. 상이한 유형의 방출 영역은 공통의 반도체 칩을 포함하고, 이 공통의 반도체 칩 상에서 제1 유형의 변환 요소(1000), 제2 유형의 변환 요소(2000) 또는 제3 유형의 변환 요소(3000)는 방출 영역에 고유하게 배치되어 있다.
도 8의 C는 도 8의 A에 도시된 발광 모듈(1)의 삽입 선 B-B를 따른 개략적인 단면도를 도시한다. 열로 배치된 제1 유형의 방출 영역(101), 제2 유형의 방출 영역(201) 및 제3 유형의 방출 영역(301)은 공통의 제2 접촉부(22)를 포함하며, 이 제2 접촉부를 통해 방출 영역은 공통으로 전기 전도성으로 접촉될 수 있다. 열의 방출 영역은 별도의 제1 접촉부(21)를 포함하고, 이 제1 접촉부를 통해 방출 영역은 각각 별도로 전기 전도성으로 접촉되어 작동될 수 있다.
도 9는 도 8의 A에 도시된 바와 같은 복수의 발광 모듈(1)을 포함하는 디스플레이 장치(50)의 개략적인 평면도를 도시한다. 발광 모듈(1)은 정규 직사각형 격자의 격자점 상에, 즉 열(51) 및 행(52)으로 캐리어(40) 상에 서로 이격되어 측 방향 평면(A)으로 배치된다. 캐리어(40)는 플라스틱 재료 또는 세라믹 재료로 이루어진 베이스 본체를 포함할 수 있는 회로 기판일 수 있다. 개별 발광 모듈(1)은 와이어 본딩(wire bonding) 또는 평면 인터커넥트(31)(planar interconnect)에 의해 서로 전기 전도성으로 연결된다. 이 경우, 열(51)로 배치된 각각의 방출 영역은 서로 전기 전도성으로 연결되고, 행(52)으로 배치된 방출 영역은 전기 전도성으로 서로 연결된다. 발광 모듈(1)은 캐리어(40) 내의 관통 접촉부(32)에 의해, 발광 모듈(1)의 반대쪽에 있는 배면으로부터 전기 전도성으로 접촉될 수 있고, 제어 장치(2)에 의해 작동될 수 있다.
본 발명은 이러한 실시예에 기초한 상기 설명에 의해 제한되지 않는다. 오히려, 본 발명은 특징 또는 조합 자체가 청구범위 또는 실시예에서 명시적으로 언급되지 않더라도, 이러한 청구범위 내의 특징의 임의의 조합을 포함하는 임의의 새로운 특징 및 특징들의 임의의 조합을 포함한다.
본 출원은 독일 특허 출원 제102016105989.7호에 대한 우선권을 주장하며, 그 개시 내용은 본 명세서에 참고로 포함된다.
1: 발광 모듈 2: 제어 장치
10: 픽셀 15: 방출면
20: 반도체 칩 21: 제1 접촉부
22: 제2 접촉부 25: 절연 재료
31: 전도체 32: 관통 접촉부
40: 캐리어 50: 디스플레이 장치
51: 열 52: 행
101: 제1 유형의 제1 방출 영역 102: 제1 유형의 제2 방출 영역
1000: 제1 유형의 변환 요소 201: 제2 유형의 제1 방출 영역
202: 제2 유형의 제2 방출 영역 2000: 제2 유형의 변환 요소
301: 제3 유형의 제1 방출 영역 302: 제3 유형의 제2 방출 영역
B1: 제1 작동 상태 B2: 제2 작동 상태
B3: 제3 작동 상태 B4: 제4 작동 상태
B5: 제5 작동 상태 L: 측 방향
A: 측 방향 평면

Claims (15)

  1. 발광 모듈(1)에 있어서,
    - 작동 시 광을 방출하도록 구성되고, 제1 색도 좌표(colour locus)의 광을 방출하는 제1 유형의 적어도 제1 방출 영역(101) 및 제2 방출 영역(102)과, 제2 색도 좌표의 광을 방출하는 제2 유형의 적어도 제1 방출 영역(201) 및 제2 방출 영역(202)을 포함하는 복수의 방출 영역, 및
    - 상기 방출 영역에 전류를 공급하기 위한 제어 장치(2)
    를 구비하고,
    - 상기 방출 영역(101, 102, 201, 202) 중 복수의 방출 영역이 공통의 반도체 칩 상에 배치되고,
    - 상기 제1 색도 좌표는 상기 제2 색도 좌표와 상이하고,
    - 제1 유형의 상기 제1 방출 영역(101) 및 상기 제2 방출 영역(102)은 서로 인접하고,
    - 제2 유형의 상기 제1 방출 영역(201) 및 상기 제2 방출 영역(202)은 서로 인접하고,
    - 상기 제어 장치(2)는 모든 방출 영역을 서로 분리하여 작동시키도록 형성되고,
    - 상기 제어 장치(2)는 제1 유형의 상기 방출 영역(101, 102)을 중복되게(redundantly) 작동시키도록 형성되고,
    - 상기 제어 장치(2)는 제2 유형의 상기 방출 영역(201, 202)을 중복되게 작동시키도록 형성되고,
    - 상기 제어 장치(2)는 결함이 있는 방출 영역을 검출하도록 형성되는 것인, 발광 모듈(1).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어 장치(2)는 결함이 있는 방출 영역을 작동시키지 않도록 형성되는 것인, 발광 모듈(1).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제어 장치(2)는 하나의 유형의 제1 방출 영역(101, 201)의 결함을 동일한 유형의 제2 방출 영역(102, 202)을 작동시킴으로써 검출하도록 형성되는 것인, 발광 모듈(1).
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제어 장치(2)는 복수의 작동 상태(B1, B2, B3, B4)를 갖는 것인, 발광 모듈(1).
  5. 제4항에 있어서,
    제1 작동 상태(B1)에서, 상기 제어 장치(2)는 동일한 유형의 상기 제1 방출 영역 및 상기 제2 방출 영역을 작동시키고, 상기 방출 영역들 중 어느 것도 결함이 없는 것인, 발광 모듈(1).
  6. 제5항에 있어서,
    제2 작동 상태(B2)에서, 상기 제어 장치(2)는 결함이 있는 상기 제1 방출 영역(101, 201)을 작동시키지 않고, 동일한 유형의 상기 제2 방출 영역(102, 202)을 상기 제1 작동 상태(B1)에서 동일한 유형의 상기 제2 방출 영역(102, 202)을 작동시키는 전류보다 더 큰 전류에 의해 작동시키는 것인, 발광 모듈(1).
  7. 제4항에 있어서,
    제3 작동 상태(B3)에서, 상기 제어 장치(2)는 상기 제1 방출 영역(101, 201)을 작동시키고 동일한 유형의 상기 제2 방출 영역(102, 202)을 작동시키지 않으며, 상기 제1 방출 영역(101, 201) 및 상기 제2 방출 영역(102, 202)은 결함이 없는 것인, 발광 모듈(1).
  8. 제7항에 있어서,
    제4 작동 상태(B4)에서, 상기 제어 장치(2)는 결함이 있는 상기 제1 방출 영역(101, 201)을 작동시키지 않고, 동일한 유형의 상기 제2 방출 영역(102, 202)을 상기 제3 작동 상태(B3)에서 동일한 유형의 상기 제1 방출 영역(101, 201)을 작동시키는 전류와 동일한 전류로 작동시키는 것인, 발광 모듈(1).
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 발광 모듈(1)은 제3 색도 좌표의 광을 방출하는 제3 유형의 적어도 제1 방출 영역(301) 및 제2 방출 영역(302)을 포함하고,
    - 상기 제3 색도 좌표는 상기 제1 색도 좌표 및 제2 색도 좌표와 상이하고,
    - 제3 유형의 상기 제1 방출 영역(301) 및 상기 제2 방출 영역(302)은 서로 인접하며,
    - 상기 제어 장치(2)는 제3 유형의 상기 방출 영역(301, 302)을 중복하여(in a redundant manner) 작동시키도록 형성되는 것인, 발광 모듈(1).
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    - 복수의 반도체 칩(20)
    을 구비하고,
    - 상이한 유형의 복수의 방출 영역(101, 102, 201, 202, 301, 302)이 상기 반도체 칩(20) 중 하나에 공통으로 배치되는 것인, 발광 모듈(1).
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    - 복수의 반도체 칩(20)
    을 구비하고,
    - 오직 하나의 유형의 방출 영역(101, 102, 201, 202, 301, 302)만이 상기 반도체 칩(20) 중 하나에 배치되는 것인, 발광 모듈(1).
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    제1 방출 영역(101, 201, 301) 및 상기 제1 방출 영역(101, 201, 301)에 인접하는 동일한 유형의 2개의 제2 방출 영역(102, 202, 302)을 구비하는 것인, 발광 모듈(1).
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    동일한 유형의 복수의 제1 방출 영역(101, 201, 301)을 구비하고,
    상기 동일한 유형의 복수의 제1 방출 영역은, 이 유형의 공통의 중복된 제2 방출 영역(102, 202, 302)과 연관된 것인, 발광 모듈(1).
  14. 제1항 또는 제2항에 따른 발광 모듈(1)을 포함하는 디스플레이 장치(50)에 있어서,
    픽셀(10)은 각 유형의 제1 방출 영역(101, 201, 301) 및 제2 방출 영역(102, 202, 302)을 포함하는 것인, 디스플레이 장치(50).
  15. 제1항에 있어서,
    특정 유형의 제1 방출 영역에 결함이 있는 경우 동일한 유형의 제2 방출 영역이 상기 결함을 보상하고, 상기 결함이 있는 제1 방출 영역은 상기 제어 장치에 의해 작동되지 않는 것인, 발광 모듈(1).
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