KR102368655B1 - 세그먼트화된 led 어레이 구조물 - Google Patents

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Abstract

파장 변환 층 세그먼트들이 연결 파장 변환 층에 의해 연결되도록 제1 및 제2 파장 변환 층 세그먼트를 생성하고 제1 세그먼트와 제2 세그먼트 사이의 부분적 분리를 허용하기 위해 파장 변환 층이 부분적으로 다이싱된다. 제1 및 제2 파장 변환 층 세그먼트들은 제1 및 제2 픽셀을 생성하기 위해 제1 및 제2 발광 디바이스에 각각 부착된다. 연결 파장 변환 층 세그먼트는 제1 픽셀과 제2 픽셀 사이의 완전한 분리를 허용하기 위해 제거된다. 광학 분리 재료는 제1 및 제2 픽셀의 노출된 표면들 및 파장 변환 층 세그먼트들의 희생 부분에 도포되고, 제1 파장 변환 층 세그먼트의 발광 표면을 노출시키기 위해 희생 부분에 부착된 광학 분리 재료가 제1 발광 디바이스의 반대를 향하는 표면으로부터 제거된다.

Description

세그먼트화된 LED 어레이 구조물
정밀 제어 조명 응용들은 작은 어드레싱 가능 발광 다이오드(LED) 픽셀 시스템들의 생산 및 제조를 요구할 수 있다. 이러한 LED 픽셀 시스템들의 제조는 시스템들 사이의 작은 레인 공간 및 픽셀들의 작은 크기로 인한 재료의 정확한 퇴적을 요구할 수 있다. 현재 이용 가능한 가장 효율적인 광원들 중에는, LED들, 공진 캐비티 발광 다이오드들(RCLED들), 수직 캐비티 레이저 다이오드들(VCSEL들), 및 에지 발광 레이저들을 포함하는 반도체 발광 디바이스들이 있다. 가시 스펙트럼에 걸쳐 동작할 수 있는 고휘도 발광 디바이스들의 제조에서 현재 관심있는 재료계들은 Ⅲ-Ⅴ족 반도체들, 특히 Ⅲ 질화물 재료들로도 지칭되는, 갈륨, 알루미늄, 인듐, 및 질소의 2원, 3원, 및 4원 합금들을 포함한다. 전형적으로, Ⅲ 질화물 발광 디바이스들은 MOCVD(metal-organic chemical vapor deposition), MBE(molecular beam epitaxy), 또는 다른 에피택셜 기술들에 의해 사파이어, 실리콘 카바이드, Ⅲ 질화물, 복합체, 또는 다른 적절한 기판 상에 상이한 조성들 및 도펀트 농도들의 반도체 층들의 스택을 에피택셜 성장시켜 제조된다. 스택은 기판 상에 형성되고 예를 들어 Si로 도핑된 하나 이상의 n-형 층들, n-형 층 또는 층들 상에 형성되는 활성 영역 내의 하나 이상의 발광 층들, 및 활성 영역 상에 형성되고 예를 들어 Mg로 도핑된 하나 이상의 p-형 층들을 종종 포함한다. 전기 접촉부들은 n- 및 p-형 영역들 상에 형성된다.
Ⅲ 질화물 디바이스들은 종종 반전 또는 플립 칩 디바이스들로서 형성되며, 여기서 반도체 구조체의 동일한 측면 상에 n- 및 p- 접촉부들 둘 다가 형성되고, 광의 대부분은 접촉부들 반대편의 반도체 구조물의 측면으로부터 추출된다.
파장 변환 층은 부분적으로 다이싱되어 제1 및 제2 파장 변환 층 세그먼트를 생성하고, 파장 변환 층 세그먼트들이 연결 파장 변환 층에 의해 연결되도록 제1 세그먼트와 제2 세그먼트 사이의 부분적 분리를 허용한다. 제1 및 제2 파장 변환 층 세그먼트들은 제1 및 제2 발광 디바이스에 각각 부착되어 제1 및 제2 픽셀을 생성한다. 연결 파장 변환 층 세그먼트는 제1 픽셀 및 제2 픽셀 사이의 완전한 분리를 허용하기 위해 제거된다. 제1 및 제2 픽셀의 노출된 표면들에 광 분리 재료가 도포되고, 파장 변환 층 세그먼트들의 희생 부분 및 희생 부분에 부착된 광 분리 재료가 제1 발광 디바이스로의 반대를 향하는 표면으로부터 제거되어, 제1 파장 변환 층 세그먼트의 방출 표면을 노출시킨다.
더 상세한 이해는 첨부 도면들과 함께 예로서 주어지는 이하의 설명으로부터 얻을 수 있다.
도 1a는 분해된 부분을 갖는 LED 어레이의 평면도이다;
도 1b는 트렌치들을 갖는 LED 어레이의 단면도이다;
도 1c는 트렌치들을 갖는 다른 LED 어레이의 사시도이다;
도 1d는 LED 어레이 내의 픽셀들을 생성하는 흐름도이다;
도 1e는 LED 어레이 내의 픽셀들 생성의 단면도이다;
도 1f는 LED 어레이 내의 픽셀들을 생성하기 위한 공정의 다른 흐름도이다;
도 1g는 LED 어레이 내의 픽셀들 생성의 다른 단면도이다;
도 1h는 LED 어레이의 단면도이다;
도 2a는 일 실시예에서 LED 디바이스 부착 영역에서 기판에 부착된 LED 어레이를 갖는 전자 장치 보드의 평면도이다;
도 2b는 회로 보드의 2개의 표면들 상에 장착된 전자 컴포넌트들을 갖는 2채널 통합 LED 조명 시스템의 일 실시예의 다이어그램이다;
도 2c는 예시적인 차량 헤드램프 시스템이다;
도 3은 예시적인 조명 시스템을 도시한다.
상이한 조명 시스템들 및/또는 발광 다이오드("LED") 구현들의 예들이 첨부 도면들을 참조하여 이하에서 더 완전히 설명될 것이다. 이러한 예들은 상호 배타적이지 않고, 일례에서 발견되는 특징들은 추가 구현들을 달성하기 위해 하나 이상의 다른 예들에서 발견되는 특징들과 조합될 수 있다. 따라서, 첨부 도면들에 도시된 예들은 단지 예시의 목적들로 제공되며, 이들은 본 개시를 임의의 방식으로 제한하려는 의도는 아니라는 것을 이해할 것이다. 유사한 번호들은 전체에 걸쳐 유사한 요소들을 지칭한다.
제1, 제2, 제3 등의 용어들이 본 명세서에서 다양한 요소들을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이러한 요소들은 이러한 용어들에 의해 제한되어서는 안된다는 점이 이해될 것이다. 이러한 용어들은 하나의 요소를 다른 것과 구별하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 제1 요소는 제2 요소라고 지칭될 수 있고 제2 요소는 제1 요소로 지칭될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "및/또는"은 연관된 열거 항목들 중 하나 이상의 임의의, 그리고 모든 조합들을 포함할 수 있다.
층, 영역, 또는 기판과 같은 요소가 다른 요소 "위에(on)" 존재하거나, 다른 요소 "위로(onto)" 연장된다고 언급되는 경우, 그것이 다른 요소 바로 위에 존재하거나 다른 요소 바로 위로 연장될 수 있거나, 또는 개입 요소들(intervening elements)이 존재할 수도 있다는 점이 이해될 것이다. 반면에, 한 요소가 다른 요소 "바로 위에(directly on)" 있거나 "바로 위로(directly onto)" 연장된다고 언급될 때, 개입 요소들은 존재하지 않는다. 또한, 한 요소가 다른 요소에 "연결된(connected)" 또는 "결합된(coupled)" 것으로 언급될 때, 그것은 다른 요소에 직접 연결 또는 결합되거나 및/또는 하나 이상의 개입 요소들을 통해 다른 요소에 연결 또는 결합될 수 있다. 반면에, 한 요소가 다른 요소에 "직접 연결된(directly connected)" 또는 "직접 결합된(directly coupled)" 것으로 언급될 때, 요소와 다른 요소 사이에 개입 요소들이 존재하지 않는다. 이들 용어들은 도면들에 도시한 임의의 배향 외에 요소의 상이한 배향들을 포함하고자 한다는 것을 이해할 것이다.
"아래(below)", "위(above)", "상부(upper)", "하부(lower)", "수평(horizontal)" 또는 "수직(vertical)"과 같은 상대적 용어들은 도면들에 도시된 한 요소, 층 또는 영역과 다른 요소, 층 또는 영역의 관계를 기술하기 위해 본 명세서에서 사용될 수 있다. 이들 용어들은 도면들에 도시된 배향 외에 디바이스의 상이한 배향들을 포함하도록 의도된다는 점이 이해될 것이다.
현재 이용 가능한 가장 효율적인 광원들 중에는 반도체 발광 디바이스들(LED들) 또는 자외선(UV) 또는 적외선(IR) 광 출력을 방출하는 디바이스들과 같은 광 출력 방출 디바이스들이 있다. 이러한 디바이스들(이하 "LED들")은 발광 다이오드들, 공진 캐비티 발광 다이오드들, 수직 캐비티 레이저 다이오드들, 에지 발광 레이저들 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, LED들은 그들의 압축된 크기 및 저전력 요구들에 의해, 예를 들어 LED은 많은 상이한 응용들에서 매력적인 후보들일 수 있다. 예를 들어, 카메라들 및 휴대폰들과 같은 휴대용 배터리 구동 디바이스들의 광원들(예를 들어, 플래시 광들 및 카메라 플래시들)로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 자동차 조명, HUD(head up display) 조명, 원예 조명, 거리 조명, 비디오를 위한 토치, 일반 조명(예를 들어, 가정, 상점, 사무실 및 스튜디오 조명, 극장/무대 조명 및 건축 조명), 증강 현실(AR) 조명, 가상 현실(VR) 조명, 디스플레이들을 위한 백라이트들, 및 IR 분광법으로 또한 사용될 수 있다. 단일 LED는 백열 광원보다 덜 밝은 빛을 제공할 수 있으므로, 다중 접합 디바이스들 또는 LED들의 어레이들(예를 들어, 모놀리식 LED 어레이들, 마이크로 LED 어레이들 등)은 더 밝을 것을 원하거나 요구하는 응용들을 위해 사용될 수 있다.
개시된 주제의 실시예들에 따르면, LED 어레이들(예를 들어, 마이크로 LED 어레이들)은 도 1a, 도 1b, 및/또는 도 1c에 도시된 것과 같은 픽셀들의 어레이를 포함할 수 있다. LED 어레이들은 LED 어레이 세그먼트들의 정밀한 제어를 요구하는 것과 같은 임의의 응용들에서 사용될 수 있다. LED 어레이 내의 픽셀들은 개별적으로 어드레싱 가능하거나, 그룹들/부분집합들로 어드레싱 가능하거나, 또는 어드레싱 가능하지 않을 수 있다. 도 1a에서, 픽셀들(111)을 갖는 LED 어레이(110)의 평면도가 도시되어 있다. LED 어레이(110)의 3x3 부분의 분해도 또한 도 1a에 도시되어 있다. 3x3 부분 분해도에서와 같이, LED 어레이(110)는 대략 100 μm 또는 더 작은(예를 들어, 40μm) 폭(w1)을 갖는 픽셀들(111)을 포함할 수 있다. 픽셀들 사이의 레인들(113)은 대략 20μm 또는 더 작은(예를 들어, 5μm) 폭(w2)으로 분리될 수 있다. 레인들(113)은 도 1b 및 도 1c에 도시되고 본 명세서에서 더 개시되는 바와 같이 픽셀들 사이에 공극을 제공할 수 있거나 다른 재료를 포함할 수 있다. 하나의 픽셀(111)의 중심으로부터 인접한 픽셀(111)의 중심까지의 거리(d1)는 대략 120μm 또는 더 작을 수 있다(예를 들어, 45μm). 본 명세서에서 제공된 폭들 및 거리들은 예시들에 불과하며, 실제 폭들 및/또는 치수들은 달라질 수 있다는 것이 이해될 것이다.
대칭 매트릭스로 배열된 직사각형 픽셀들이 도 1a, b, 및 c에 도시되어 있으나, 임의의 형상 및 배열의 픽셀들이 본 명세서에 개시된 실시예에 적용될 수 있다. 예를 들어, 도 1a의 LED 어레이(110)는 100x100 행렬, 200x50 행렬, 대칭 행렬, 비대칭 행렬 등과 같은 임의의 적용 가능한 배열에서 10,000개 이상의 픽셀들을 포함할 수 있다. 픽셀들, 행렬들, 및/또는 보드들의 다수의 세트들이 본 명세서에 개시된 실시예들을 구현하기 위해 임의의 적용 가능한 형식으로 배열될 수 있음이 또한 이해될 것이다.
도 1b는 예시적인 LED 어레이(1000)의 단면도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 픽셀들(1010, 1020, 및 1030)은 분리 섹션들(1041) 및/또는 n-형 접촉부들(1040)이 픽셀들을 서로로부터 분리시키도록 LED 어레이 내의 3개의 상이한 픽셀들에 대응한다. 실시예에 따르면, 픽셀들 사이의 공간은 공극에 의해 점유될 수 있다. 도시된 바와 같이, 픽셀(1010)은 예를 들어, 에피택셜 층(1011)으로부터 제거될 수 있는 사파이어 기판과 같은 임의의 적용 가능한 기판 상에 성장될 수 있는 에피택셜 층(1011)을 포함한다. 접촉부(1015)로부터 먼 성장 층의 표면은 실질적으로 평면일 수 있거나 패터닝될 수 있다. p-형 영역(1012)은 p-접촉부(1017)에 근접하여 위치될 수 있다. 활성 영역(1021)은 n-형 영역 및 p-형 영역(1012)에 인접하여 배치될 수 있다. 대안적으로, 활성 영역(1021)은 반도체 층 또는 n-형 영역과 p-형 영역(1012) 사이에 있을 수 있고, 활성 영역(1021)이 광 빔들을 방출하도록 전류를 수신할 수 있다. p-접촉부(1017)는 SiO2 층들(1013 및 1014)뿐만 아니라 도금된 금속(예를 들어, 도금된 구리) 층(1016)과 접촉할 수 있다. n-형 접촉부들(1040)은 Cu와 같은 적용 가능한 금속을 포함할 수 있다. 금속 층(1016)은 반사성일 수 있는 접촉부(1015)와 접촉할 수 있다.
특히, 도 1b에 도시된 바와 같이, n-형 접촉부(1040)는 픽셀들(1010, 1020, 및 1030) 사이에 생성되는 트렌치들(1130) 내로 퇴적될 수 있고, 에피택셜 층 너머로 연장될 수 있다. 분리 섹션들(1041)은 변환기 재료(1050)의 (도시된 바와 같이) 전체 또는 일부를 분리할 수 있다. LED 어레이가 이러한 분리 섹션들(1041) 없이 구현될 수 있거나 분리 섹션들(1041)이 공극에 대응할 수 있다는 점이 이해될 것이다. 분리 섹션들(1041)은 n-형 접촉부들(1040)의 연장일 수 있고, 따라서, 분리 섹션들(1041)은 n-형 접촉부들(1040)(예를 들어, 구리)과 동일한 재료로부터 형성된다. 대안적으로, 분리 섹션들(1041)은 n-형 접촉부들(1040)과 상이한 재료로부터 형성될 수 있다. 실시예에 따르면, 분리 섹션들(1041)은 반사성 재료를 포함할 수 있다. 분리 섹션들(1041) 및/또는 n-형 접촉부(1040) 내의 재료는 예를 들어 n-형 접촉부(1040) 및/또는 분리 섹션들(1041)의 퇴적을 포함하거나 허용하는 메시 구조물을 도포하는 것과 같은 임의의 적용 가능한 방식으로 퇴적될 수 있다. 변환기 재료(1050)는 도 2a의 파장 변환 층(205)과 유사한 특징들/특성들을 가질 수 있다. 본 명세서에서 언급된 바와 같이, 하나 이상의 추가적인 층들이 분리 섹션들(1041)을 코팅할 수 있다. 이러한 층은 반사 층, 산란 층, 흡수 층, 또는 임의의 다른 적용 가능한 층일 수 있다. 하나 이상의 패시베이션(passivation) 층들(1019)은 에피택셜 층(1011)으로부터 n-접촉부(1040)를 완전히 또는 부분적으로 분리할 수 있다.
에피택셜 층(1011)은 사파이어, SiC, GaN, 실리콘을 포함하여 여기될 때 광자들을 방출하도록 임의의 적용 가능한 재료로부터 형성될 수 있고, 보다 구체적으로는 AlN, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, InN, InP, InAs, InSb를 포함하지만 이에 제한되지 않는 Ⅲ-V 반도체들, ZnS, ZnSe, CdSe, CdTe를 포함하지만 이에 제한되지 않는 Ⅱ-Ⅵ 반도체들, Ge, Si, SiC를 포함하지만 이에 제한되지 않는 Ⅳ족 반도체들, 및 그들의 혼합물들 또는 합금들로부터 형성될 수 있다. 이러한 예시적인 반도체들은 이들이 존재하는 LED들의 전형적인 방출 파장들에서 약 2.4 내지 약 4.1 범위의 굴절률들을 가질 수 있다. 예를 들어, GaN과 같은 Ⅲ 질화물 반도체들은 500nm에서 약 2.4의 굴절률을 가질 수 있고, InGaP와 같은 Ⅲ 인화물 반도체들은 600nm에서 약 3.7의 굴절률을 가질 수 있다. LED 디바이스(200)에 결합된 접촉부들은 AuSn, AuGa, AuSi 또는 SAC 땜납들과 같은 땜납으로부터 형성될 수 있다.
n-형 영역은 성장 기판 상에 성장될 수 있고, 예를 들어, 버퍼 또는 행형성 층들과 같은 준비 층들 및/또는 성장 기판의 제거를 용이하게 하도록 설계된 층들을 포함하는 상이한 조성들 및 도펀트 농도들을 포함하는 하나 이상의 반도체 재료 층들을 포함할 수 있다. 이러한 층들은 n-형이거나 또는 의도적으로 도핑되지 않거나, 심지어 p-형 디바이스 층들일 수 있다. 층들은 효율적으로 광을 방출하기 위해 발광 영역에 바람직한 특정한 광학적, 재료적, 또는 전기적 특성들을 갖도록 설계될 수 있다. 유사하게, p-형 영역(1012)은 의도적으로 도핑되지 않은 층들 또는 n-형 층들을 포함하는 상이한 조성, 두께, 및 도펀트 농도들의 다수의 층들을 포함할 수 있다. 전류는 p-n 접합(예를 들어, 비아 접촉부들)을 통해 흐르게 될 수 있고, 픽셀들은 적어도 부분적으로 재료들의 밴드 갭 에너지에 의해 결정된 제1 파장의 광을 생성할 수 있다. 픽셀은 광을 직접 방출하거나(예를 들어, 규칙적 또는 직접 방출 LED), 방출된 광의 파장을 더 변경하여 제2 파장의 광을 출력하도록 작용하는 파장 변환 층(1050)(예를 들어, 인광체 변환된 LED, "PCLED" 등)으로 광을 방출할 수 있다.
도 1b가 예시적인 배열에서 픽셀들(1010, 1020, 및 1030)을 갖는 예시적인 LED 어레이(1000)를 도시하지만, LED 어레이의 픽셀들은 다수의 배열들 중 임의의 어느 하나로 제공될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 픽셀들은 플립 칩 구조물, 수직 주입 박막(VTF) 구조물, 다중 접합 구조물, 박막 플립 칩(TFFC), 측방 디바이스들 등일 수 있다. 예를 들어, 측방 LED 픽셀은 플립 칩 LED 픽셀과 유사할 수 있지만, 전극들을 기판 또는 패키지에 직접 연결하기 위해 뒤집혀지지 않을 수 있다. TFFC는 또한 플립 칩 LED 픽셀과 유사할 수 있지만 (지지되지 않은 박막 반도체 층들을 남기면서) 성장 기판이 제거될 수 있다. 대조적으로, 성장 기판 또는 다른 기판은 플립 칩 LED의 일부로서 포함될 수 있다.
파장 변환 층(1050)은 활성 영역(1021)에 의해 방출되는 광의 경로 내에 있을 수 있고, 따라서 활성 영역(1021)에 의해 방출된 광은 하나 이상의 중간 층들(예를 들어, 광자 층)을 통해 횡단할 수 있다. 실시예들에 따르면, 파장 변환 층(1050)은 LED 어레이(1000)에 존재하지 않을 수 있다. 파장 변환 층(1050)은 예를 들어, 투명 또는 반투명 바인더 또는 매트릭스 내의 인광체 입자들, 또는 하나의 파장의 광을 흡수하고 상이한 파장의 광을 방출하는 세라믹 인광체 요소와 같은 임의의 발광 재료를 포함할 수 있다. 파장 변환 층(1050)의 두께는 LED 어레이(1000) 또는 개별 픽셀들(1010, 1020, 및 1030)이 배열되는 응용/파장 또는 사용되는 재료에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 파장 변환 층(1050)은 대략 20μm, 50μm, 또는 200μm일 수 있다. 파장 변환 층(1050)은 도시된 바와 같이 각각의 개별 픽셀 상에 제공될 수 있거나, 전체 LED 어레이(1000) 위에 위치될 수 있다.
1차 광학계(1022)는 하나 이상의 픽셀들(1010, 1020, 및/또는 1030) 상에 또는 위에 있을 수 있고, 광이 활성 영역(101) 및/또는 파장 변환 층(1050)으로부터 1차 광학계를 통과하는 것을 허용할 수 있다. 1차 광학계를 통한 광은 일반적으로, 이상적인 확산 방사체로부터 관찰될 때, 1차 광학계(1022)를 통해 방출되는 광의 광도가 입사 광의 방향과 표면 법선 사이의 각도의 코사인 값에 정비례하도록 램버시안(Lambertian) 분포 패턴에 기초하여 방출될 수 있다. 1차 광학계(1022)의 하나 이상의 특성들이 램버시안 분포 패턴과 상이한 광 분포 패턴을 생성하도록 수정될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
렌즈(1065) 및 도파관(1062) 중 하나 또는 둘 다를 포함하는 2차 광학계가 픽셀들(1010, 1020, 및/또는 1030)을 구비할 수 있다. 2차 광학계가 다수의 픽셀들을 갖는 도 1b에 도시된 예에 따라 논의되지만, 2차 광학계가 단일 픽셀들을 위해 제공될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 2차 광학계는 입사 광(발산 광학계)을 확산시키거나 입사 광을 시준된 빔(시준 광학계)으로 모으기 위해 사용될 수 있다. 도파관(1062)은 유전체 재료, 금속화 층 등으로 코팅될 수 있고, 입사 광을 반사 또는 재지향시키기 위해 제공될 수 있다. 대안적인 실시예들에서, 조명 시스템은 파장 변환 층(1050), 1차 광학계(1022), 도파관(1062), 및 렌즈(1065) 중 하나 이상을 포함하지 않을 수 있다.
렌즈(1065)는 SiC, 알루미늄 산화물, 다이아몬드 또는 그와 유사한 것, 또는 이들의 조합과 같은, 그러나 이에 제한되지 않는 임의의 적용 가능한 투명한 재료로부터 형성될 수 있다. 렌즈(1065)는 렌즈(1065)로부터의 출력 빔이 원하는 광도 측정 사양을 효율적으로 충족시키도록 렌즈(1065) 내로 입력될 광 빔을 수정하는 데 사용될 수 있다. 추가적으로, 렌즈(1065)는 다수의 LED 디바이스들(200B)의 점등 및/또는 소등 외관을 결정함으로써 하나 이상의 심미적 목적을 제공할 수 있다.
도 1c는 LED 어레이(1100)의 3차원 뷰의 단면도를 도시한다. 도시된 바와 같이, LED 어레이(1100) 내의 픽셀들은 n-접촉부들(1140)을 형성하기 위해 채워진 트렌치들에 의해 분리될 수 있다. 픽셀들은 기판(1114) 상에 성장될 수 있고, p-접촉부(1113), p-GaN 반도체 층(1112), 활성 영역(1111), 및 n-GaN 반도체 층(1110)을 포함할 수 있다. 이러한 구조물들은 단지 예로서 제공되고, 하나 이상의 반도체 또는 다른 적용 가능한 층들이 추가, 제거, 또는 부분적으로 추가 또는 제거되어 본 명세서에 제공된 개시를 구현할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 변환기 재료(1117)는 반도체 층(1110)(또는 다른 적용 가능한 층) 상에 퇴적될 수 있다.
패시베이션 층들(1115)은 트렌치들(1130) 내에 형성될 수 있고, n-접촉부들(1140)(예를 들어, 구리 접촉부들)은 도시된 바와 같이 트렌치들(1130) 내에 퇴적될 수 있다. 패시베이션 층들(1115)은 n-접촉부들(1140)의 적어도 일부를 반도체의 하나 이상의 층들로부터 분리할 수 있다. 일 구현에 따르면, 트렌치들 내의 n-접촉부들(1140) 또는 다른 적용 가능한 재료는 n-접촉부들(1140) 또는 다른 적용 가능한 재료가 픽셀들 사이에 완전한 또는 부분적인 광학적 분리를 제공하도록 변환기 재료(1117) 내로 연장될 수 있다.
본 명세서에 개시된 기술들은 반도체 층, n-형 재료, p-형 재료, 변환기 재료, 다이, 캐리어 재료 또는 그와 유사한 것, 또는 이들의 조합과 같은, 그러나 이에 제한되지 않는, 성장된 또는 다른 방식으로 제조된 LED 컴포넌트들을 생성하거나 제공하는 것을 포함할 수 있는 다이싱 및/또는 웨이퍼 레벨 세그먼트화를 포함한다. 컴포넌트는 경화되거나 온도 기반 처리, 화학, 처리, 또는 다른 처리로 처리될 수 있다. 컴포넌트는 다이싱 공정으로부터 컴포넌트의 2개 이상의 세그먼트들이 나오도록 다이싱될 수 있다. 세그먼트들은 서로로부터 완전히 분리될 수 있거나 부분적으로 분리될 수 있다. 세그먼트들은 실질적으로 균일한 재료를 포함할 수 있거나 다수의 재료들을 포함할 수 있다. 세그먼트들은 추가 처리들/공정을 겪을 수 있고, 예를 들어, 화학, 초음파, 또는 다른 적용 가능한 세척 공정을 통해 세척될 수 있다.
본 명세서에 개시된 주제는 500 마이크로미터 이하의 픽셀들 및 100 마이크로미터 이하의 컴포넌트들을 갖는 어레이들을 생성하는 데에 적용될 수 있다. 광학 분리 재료들에 의해 커버된 측벽들을 갖는 LED 어레이들 내의 픽셀들이 본 명세서에 개시된 기술들을 사용하여 생성될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 다이스(dice), 다이싱(dicing), 또는 다이싱된(diced)은 세그먼트화, 분할, 할당, 슬라이싱, 구획화 등의 임의의 적용 가능한 방식, 또는 본 기술분야에서 이해되는 바와 같은 다이싱에 의해 대응되거나 또는 이를 지칭할 수 있다. 컴포넌트는 소잉(sawing), 에칭, 다이싱하기 위한 마스크의 도포, 하나 이상의 레이저들의 사용, 화학 처리 등과 같은 임의의 적용 가능한 방식에 의해 다이싱될 수 있다.
도 1d는 본 명세서에 개시된 주제에 따른, LED 어레이 내의 픽셀들을 생성하기 위한 방법(1200)을 도시한다. 이러한 LED 어레이 내의 픽셀들은 예를 들어 대략 100 마이크로미터의 폭을 갖는 것과 같이 500 마이크로미터 크기 이하일 수 있다. 파장 변환 층은 캐리어 층에 부착될 수 있고, 단계(1220)에서, 세그먼트들 사이의 갭들에 의해 분리되는 다수의 세그먼트들로 분할되도록 2개의 부착된 층들이 다이싱될 수 있다. 갭들 내에 파장 변환 층이 없도록 파장 변환 층은 세그먼트들 사이의 공간으로부터 제거될 수 있다. 캐리어 층의 일부는 각각의 갭 영역 내에서 제거될 수 있고, 캐리어 층의 일부는 세그먼트들이 분할 동안 제거되지 않은 캐리어 층의 연속적인 부분들에 연결되도록 연속적인 방식으로 유지될 수 있다. 단계(1230)에서, 세그먼트들은 픽셀들을 생성하기 위해 발광 디바이스들과 정렬되고 발광 디바이스들에 부착될 수 있다. 단계(1240)에서, 2개 이상의 세그먼트들을 연결하는 캐리어 층의 부분은 세그먼트들이 더 이상 캐리어 층을 통해 연결되지 않도록 제거될 수 있다. 단계(1250)에서, 광학 분리 재료는 픽셀들의 노출된 표면들에 도포될 수 있다. 단계(1260)에서, 캐리어 층 및 캐리어 층의 표면에 부착된 임의의 대응하는 광학 분리 재료가 제거되어, 발광 디바이스 및 파장 변환 층의 측벽들 상의 광학 분리 재료와 함께 발광 디바이스 및 파장 변환 층을 포함하는 픽셀을 생성한다.
파장 변환 층은 본 명세서에 개시된 바와 같이 광의 하나 이상의 특성들을 변환하도록 구성된 재료를 포함할 수 있다. 파장 변환 층은 그것의 파장, 그것의 위상 등과 같은 광의 특성을 변환할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.
캐리어 층은 파장 변환 층의 CTE와 실질적으로 일치하는 열 팽창 계수(CTE)를 갖는 임의의 재료를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 또한, 캐리어 층은 원자 층 퇴적(atomic layer deposition, ALD) 공정의 온도 요건들을 견딜 수 있는 재료를 포함할 수 있다. 캐리어 층의 연화 온도는 파장 변환 층의 연화 온도보다 높을 수 있다. 비제한적인 예들로서, 캐리어 층은 알루모실리케이트 유리일 수 있고 827℃의 연화 온도와 함께 8.7ppm/K의 CTE를 가질 수 있거나, 대안적으로, 캐리어 층은 유리이고 724℃의 연화 온도와 함께 9.4ppm/K의 CTE를 가질 수 있다. 캐리어 층은 유리 층, 세라믹 층 등일 수 있다.
광학 분리 재료는 분산 브래그 반사기(DBR) 층(들), 반사 재료, 흡수 재료, 또는 그와 유사한 것과 같은 임의의 적용 가능한 광학적 변형 재료일 수 있다. 특정 예들로서, 광학 분리 재료는 스테인리스 스틸 또는 알루미늄을 포함할 수 있다. DBR 층들은 SiO2 및 TiO2; SiO2 및 ZrO2; SiC 및 MgO; SiC 및 실리카; GaAs 및 AlAs; ITO 등의 층들을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
도 1e의 (a)에 도시된 바와 같이, 캐리어 층(1320)이 파장 변환 층(1310)에 부착될 수 있다. 캐리어 층(1320)은 접착제 재료를 통한 부착을 포함하는 임의의 적용 가능한 기술을 통해 파장 변환 층(1310)에 부착될 수 있다.
도 1e의 (b)에 도시된 바와 같이, 도 1d의 단계(1220)에 따르면, 파장 변환 층(1310)에 부착된 캐리어 층(1320)은 세그먼트들 사이의 갭들(1315)을 생성하기 위해 다이싱될 수 있다. 도 1e의 (b)에 도시된 바와 같이, 세그먼트들 사이의 갭들(1315)은 파장 변환 층(1310)을 포함하지 않을 수 있고 캐리어 층(320) 내로 연장될 수 있다. 명확성을 위해, 제1 세그먼트의 파장 변환 층(1310)은 제2 세그먼트의 파장 변환 층(1310)에 의해 완전히 분리될 수 있고, 그에 의해 제1 세그먼트의 파장 변환 층(1310) 및 제2 세그먼트의 파장 변환 층(1310) 사이에 갭이 제공된다. 캐리어 층(1320)의 연속적인 부분이 남아있을 수 있고 세그먼트들을 연결할 수 있다.
도 1e의 (c)에 도시된 바와 같이, 도 1d의 단계(1230)에 따르면, 세그먼트화된 캐리어 층(1320) 및 파장 변환 층(1310)은 발광 디바이스들(1330)과 정렬되고 그에 부착될 수 있다. 세그먼트화된 층들이 발광 디바이스들(1330)에 정렬되고 부착될 수 있도록, 세그먼트화된 층들 사이의 갭들(1315)은 발광 디바이스들(1330) 사이의 요구되는 간격에 대응할 수 있다. 발광 디바이스(1330)는 활성 발광 층을 포함할 수 있고, 또한 전류가 활성 발광 층을 활성화시키는 것을 가능하게 하는 n-접촉부들 및 p-접촉부들을 포함할 수 있다. 캐리어 층들(1320), 파장 변환 층(1310) 및 발광 디바이스들(1330)은 온도 기반 경화, 중합체 기반 경화, UV 기반 경화 등과 같은 임의의 적용 가능한 기술을 통해 경화될 수 있다.
도 1e의 (d)에 도시된 바와 같이, 도 1d의 단계(1240)에 따르면, 캐리어 층(1320)의 일부가 제거되어, 세그먼트들을 연결하는 캐리어 층(1320)의 적어도 연속적인 부분이 제거될 수 있다. 캐리어 층(1320)의 일부는 소잉, 에칭, 다이싱을 위한 마스크 도포, 하나 이상의 레이저들의 사용, 화학적 처리 등을 포함하는 임의의 적용 가능한 기술들을 사용하여, 또는 본 기술분야에서 이해되는 바와 같은 다이싱에 의해 제거될 수 있다. 다이싱은 발광 디바이스들(1330), 파장 변환 층들(1320), 및 캐리어 층(1320)의 일부를 포함하는 개별 픽셀들이 캐리어 층(1320)을 통해 연결되지 않도록 하는 개개의 픽셀들을 포함할 수 있다.
도 1e의 (d)에 도시된 바와 같이, 세그먼트화된 파장 변환 층(1310) 및 캐리어 층(1320)을 갖는 발광 디바이스들(1330)(집합적으로, 픽셀들)은 가스 입자들의 누설을 제한하도록 구성될 수 있는 테이프(1335) 상에 배치될 수 있다. 예로서, 테이프(1335)는 캡톤 테이프일 수 있다. 도 1d의 단계(1250)에 따르면, 광학 분리 재료(1340)가 이 픽셀들에 도포될 수 있다. 광학 분리 재료는 원자 층 퇴적(ALD) 공정을 통해 도포될 수 있다. ALD는 재료의 얇은 코팅 또는 층이 표면에 퇴적되도록 자기 제한 방식으로 재료가 표면 상에 퇴적되는 기술이다. 도 1e의 (d)에 도시된 바와 같이, 광학 분리 재료(1340)는 발광 디바이스들(1330)의 측벽들, 파장 변환 층들(1310)의 측벽들 및 캐리어 층들(1320)의 측벽 및 최상부 표면을 포함하는 픽셀들의 노출된 표면들 상에 퇴적될 수 있다.
도 1e의 (e)에 도시된 바와 같이, 픽셀들은 컴포넌트 제거 기술들을 지원하기 위해 구성된 테이프(1345) 상에 퇴적될 수 있다. 일 구현에 따르면, 테이프(1335 및 1345)는 동일한 테이프일 수 있다. 도 1d의 단계(1260)에 따르면, 캐리어 층(1320)뿐만 아니라 캐리어 층(1320)의 상부 표면 및 측벽들 상의 광학 분리 재료(1340)가 제거될 수 있다. 제거는 소잉, 에칭, 다이싱하기 위한 마스크의 도포, 하나 이상의 레이저들의 사용, 화학적 처리 등 또는 본 기술분야에서 이해되는 바와 같은 다이싱을 통해 수행될 수 있다. 결과적인 픽셀은 그들의 측벽들 상에 광학 분리 재료를 갖는 발광 디바이스들(1330) 및 그들의 측벽들 상에 광학 분리 재료를 갖는 파장 변환 층들(1310)을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 발광 디바이스들(1330)에 대향하는 파장 변환 층들(1310)의 표면은 광학 분리 재료를 포함하지 않으며, 픽셀들은 이 표면을 통해 광을 방출하도록 구성될 수 있다.
도 1f의 단계(1410) 및 도 1g의 (b)에 도시된 바와 같이, 개시된 발명 대상의 구현에 따르면, 도 1g (a)의 파장 변환 층(1510)은 파장 변환 층(1510)을 다수의 세그먼트들로 분할하기 위해 부분적으로 다이싱될 수 있다. 다이싱은 세그먼트들 사이에 갭들(1515)을 초래할 수 있다. 도 1g의 (b)에 도시된 바와 같이, 세그먼트들 사이의 갭들(1315)은 파장 변환 층(1510)을 포함하지 않을 수 있다. 다이싱이 파장 변환 층의 연결 세그먼트에 의해 연결되는 다수의 세그먼트들 사이에 부분적 분리를 초래하도록 파장 변환 층(1510)의 연속적인 부분이 남아 있을 수 있고 세그먼트들을 연결할 수 있다.
도 1g의 (c)에 도시된 바와 같이, 도 1f의 단계(1420)에 따르면, 세그먼트화된 파장 변환 층(1510)은 발광 디바이스들(1530)과 정렬되고 그에 부착될 수 있다. 세그먼트화된 파장 변환 층들이 발광 디바이스들(1530)에 정렬되고 부착되도록, 세그먼트화된 파장 변환 층들 사이의 갭들(1515)은 발광 디바이스들(1530) 사이의 간격에 대응할 수 있다. 발광 디바이스들(1530)은 활성 발광 층을 포함할 수 있고, 전류가 활성 발광 층을 활성화시키는 것을 가능하게 하는 n-접촉부들 및 p-접촉부들을 또한 포함할 수 있다. 파장 변환 층(1510) 및 발광 디바이스들(1530)은 온도 기반 경화, 중합체 기반 경화, UV 기반 경화 등과 같은 임의의 적용 가능한 기술을 통해 경화될 수 있다.
도 1g의 (d)에 도시된 바와 같이, 도 1f의 단계(1430)에 따르면, 세그먼트화된 파장 변환 층들을 연결하는 파장 변환 층(1510)의 연속적인 부분이 제거될 수 있다. 파장 변환 층(1510)의 일부는 소잉, 에칭, 다이싱을 위한 마스크의 도포, 하나 이상의 레이저들의 사용, 화학적 처리 등을 포함하는 임의의 적용 가능한 기술을 사용하여, 또는 본 기술분야에서 이해되는 바와 같은 다이싱에 의해 제거될 수 있다. 픽셀들이 파장 변환 층(1510)을 통해 연결되지 않도록, 다이싱은 발광 디바이스들(1530) 및 파장 변환 층들(1530)을 포함하는 개별적인 픽셀들을 야기할 수 있다.
도 1g의 (d)에 도시된 바와 같이, 세그먼트화된 파장 변환 층(1510)을 갖는 발광 디바이스들(1530)(집합적으로, 픽셀들)은 가스 입자들의 누설을 제한하도록 구성될 수 있는 테이프(1535) 상에 위치할 수 있다. 예로서, 테이프(1535)는 캡톤 테이프일 수 있다. 도 1g의 단계(1440)에 따르면, 광학 분리 재료(1540)는 픽셀들에 도포될 수 있다. 광학 분리 재료는 원자 층 퇴적(ALD) 공정을 통해 도포될 수 있다. ALD는 재료의 얇은 코팅 또는 층이 표면에 퇴적되도록 자기 제한 방식으로 재료가 표면 상에 퇴적되는 기술이다. 도 1g의 (d)에 도시된 바와 같이, 광학 분리 재료(1540)는 발광 디바이스들(1530)의 측벽들, 파장 변환 층들(1510)의 측벽들을 포함하는 픽셀들의 노출된 표면들 상에 퇴적될 수 있다.
도 1g의 (e)에 도시된 바와 같이, 픽셀들은 컴포넌트 제거 기술들을 지원하기 위해 구성된 테이프(1545) 상에 퇴적될 수 있다. 일 구현에 따르면, 테이프(1535 및 1545)는 동일한 테이프일 수 있다. 도 1f의 단계(1450)에 따르면, 각각의 발광 디바이스들(1530)로부터 먼 파장 변환 층(1510)의 희생 부분들(1540)뿐만 아니라 파장 변환 층의 희생 부분들(1540)의 최상부 표면 및 측벽들 상의 광학 분리 재료(1540)도 제거될 수 있다. 파장 변환 층의 희생 부분들(1540)은 파장 변환 층(1510)의 임의의 부분 집합일 수 있고, 예를 들어 파장 변환 층(1510)의 대략 1%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 또는 99%일 수 있다. 제거는 소잉, 에칭, 다이싱을 위한 마스크의 도포, 하나 이상의 레이저들의 사용, 화학적 처리 등, 또는 본 기술분야에서 이해되는 바와 같은 다이싱을 통해 수행될 수 있다. 결과적인 픽셀은 그들의 측벽들 상에 광학 분리 재료를 갖는 발광 디바이스들(1530) 및 그들의 측벽들 상에 광학 분리 재료를 갖는 파장 변환 층들(1510)을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 발광 디바이스들(1350)에 대향하는 파장 변환 층들(1510)의 표면은 광학 분리 재료를 포함하지 않으며, 픽셀들은 이 표면을 통해 광을 방출하도록 구성될 수 있다.
도 1h에 도시된 바와 같이, 파장 변환 층들(1720)은 픽셀들(1775)을 생성하기 위해 LED 어레이(1700)의 발광 디바이스들(1770)에 부착될 수 있다. 파장 변환 층들(1720)은 도 1e 및/또는 도 1g의 파장 변환 층들(1310 및/또는 1510)과 동일 또는 유사할 수 있다. 발광 디바이스들(1770)은 도 1e 및/또는 도 1g의 발광 디바이스들(1330 및/또는 1530)과 동일 또는 유사할 수 있다. 도 1n에서, 발광 디바이스들(1770)은 GaN 층(1750), 활성 영역(1790), 접촉부(1780), 패턴 사파이어 기판(PSS)(1760), 및 파장 변환 층들(1720)을 포함할 수 있다. 파장 변환 층들(1720)은 발광 디바이스들(1770)에서 먼 표면 상에는 아니지만 파장 변환 층들(1720)의 측벽들 상의 광학 분리 재료(1730)를 포함하는 것으로 도시되어 있는데, 본 명세서의 개시에 따르면, 이러한 먼 표면 상의 임의의 광학 분리 재료는 각자의 파장 변환 층의 희생 부분의 제거와 함께 제거될 수 있기 때문이다. 보다 구체적으로, 픽셀들 사이에 생성된 간격은 도 1d 내지 도 1g에 개시된 바와 같이 다이싱 동안 생성된 갭들에 대응할 수 있다.
도 1h에 도시된 바와 같이, 측벽 재료들(1730)은 파장 변환 층들(1720)에 도포될 수 있다. 파장 변환 층들(1720)은 GaN 층들(1750) 위에 장착될 수 있고 패턴 사파이어 기판(PSS) 패턴들(1760)은 GaN 층들(1750)과 파장 변환 층들 사이에 위치될 수 있다. 활성 영역들(1790)은 적어도 부분적으로 파장 변환 층들(1720)을 향하여 광을 방출하도록 구성될 수 있고 발광 디바이스들(1770)은 접촉부들(1780)을 포함할 수 있다. 광학 분리 재료(1740)는 GaN 층(1750)의 측벽들에 도포될 수 있다. 확장 가능한 필름(1710)은, 예를 들어 파장 변환 층들(1720)이 발광 디바이스들(1770)에 부착된 후에 파장 변환 층들(1720)으로부터 제거될 수 있다.
예로서, 도 1h의 픽셀들(1775)은 도 1a 내지 도 1c의 픽셀들(111)에 대응할 수 있다. 구체적으로, 도 1a에 도시된 바와 같이, 픽셀들(111)은 파장 변환 층들(1720)이 발광 디바이스들(1770)에 장착된 뒤 도 1n의 픽셀들(1775)에 대응할 수 있다. 픽셀들(111 또는 1775)이 활성화될 때, 방출기들의 각각의 활성 영역들(1790)은 광을 생성할 수 있다. 광은 파장 변환 층들(1720)을 통과할 수 있고, 픽셀들(1775)의 표면으로부터 실질적으로 방출될 수 있고, 파장 변환 층들(1720)의 측벽들에 도달하는 광은 측벽 재료들(1730)로 인해 측벽들로부터 벗어나지 않을 수 있고, 측벽 재료들(1730)로 인해 측벽들과 교차할 때 반사될 수 있다.
도 1h의 픽셀들(1775)은 도 1a의 픽셀들(111), 및 도 1b의 픽셀들(1010, 1020, 및 1030)과 유사할 수 있다. 도 1h의 픽셀들(1775)은, 본 명세서에서 더 개시되는 것과 같이, 도 2a의 LED 어레이(410)의 일부일 수 있다.
도 2a는 일 실시예에서 LED 디바이스 부착 영역(318)에서 기판에 부착된 LED 어레이(410)를 갖는 전자 장치 보드의 평면도이다. 전자 장치 보드는 LED 어레이(410)와 함께 LED 시스템(400A)을 나타낸다. 추가적으로, 전원 모듈(312)은 Vin(497)에서 전압 입력을 수신하고 트레이스들(418B)을 통해 연결 및 제어 모듈(316)로부터 제어 신호들을 수신하고, 트레이스들(418A)을 통해 구동 신호들을 LED 어레이(410)에 제공한다. LED 어레이(410)는 전원 모듈(312)로부터의 구동 신호들을 통해 턴 온 및 오프된다. 도 2a에 도시된 실시예에서, 연결 및 제어 모듈(316)은 트레이스(418C)를 통해 센서 모듈(314)로부터 센서 신호들을 수신한다.
도 2b는 회로 보드(499)의 2개의 표면들 상에 장착된 전자 컴포넌트들을 갖는 2채널 통합 LED 조명 시스템의 일 실시예를 예시한다. 도 2b에 도시된 바와 같이, LED 조명 시스템(400B)은 그 위에 장착된, 조광기 신호들 및 AC 전원 신호들을 수신하기 위한 입력들을 갖는 제1 표면(445A) 및 AC/DC 변환기 회로(412)를 갖는 제1 표면(445A)을 포함한다. LED 시스템(400B)은 그 위에 장착된, 조광기 인터페이스 회로(415), DC-DC 변환기 회로들(440A 및 440B), 마이크로컨트롤러(472)를 갖는 연결 및 제어 모듈(416)(본 예에서 무선 모듈), 및 그 위에 장착된 LED 어레이(410)를 갖는 제2 표면(445B)을 포함한다. LED 어레이(410)는 2개의 독립적인 채널들(411A 및 411B)에 의해 구동된다. 대안적인 실시예들에서, 단일 채널이 구동 신호들을 LED 어레이에 제공하기 위해 사용될 수 있거나, 임의의 수의 다수의 채널들이 구동 신호들을 LED 어레이에 제공하기 위해 사용될 수 있다.
LED 어레이(410)는 LED 디바이스들의 2개의 그룹들을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 그룹 A의 LED 디바이스들은 제1 채널(411A)에 전기적으로 결합되고, 그룹 B의 LED 디바이스들은 제2 채널(411B)에 전기적으로 결합된다. 2개의 DC-DC 변환기들(440A 및 440B) 각각은 LED 어레이(410)내의 LED들의 각각의 그룹(A 및 B)을 구동하기 위해 단일 채널들(411A 및 411B)을 통해 각각의 구동 전류를 각각 제공할 수 있다. LED들의 그룹들 중 하나 내의 LED들은 LED들의 제2 그룹 내의 LED들과 상이한 색 점을 갖는 광을 방출하기 위해 구성될 수 있다. LED 어레이(410)에 의해 방출된 광의 복합 색 점의 제어는 각각 단일 채널(411A 및 411B)을 통해 개별 DC/DC 변환기 회로들(440A 및 440B)에 의해 인가되는 전류 및/또는 듀티 사이클을 제어함으로써 범위 내에서 튜닝될 수 있다. 도 2b에 도시된 실시예는 (도 2a에 설명된 바와 같이) 센서 모듈을 포함하지 않지만, 대안적인 실시예는 센서 모듈을 포함할 수 있다.
예시된 LED 조명 시스템(400B)은 LED 어레이(410) 및 LED 어레이(410)를 작동시키기 위한 회로가 단일 전자 장치 보드 상에 제공되는 통합된 시스템이다. 회로 보드(499)의 동일 표면 상의 모듈들 사이의 연결들은 트레이스들(431, 432, 433, 434, 및 435) 또는 금속화물들(도시되지 않음)과 같은 표면 또는 서브-표면 상호 연결들에 의해 예를 들어 모듈들 사이의 전압들, 전류들, 및 제어 신호들을 교환하기 위해 전기적으로 결합될 수 있다. 회로 보드(499)의 반대 표면들 상의 모듈들 간의 연결들은 비아들 및 금속화물들(도시되지 않음)과 같은 보드 상호 연결들에 의해 전기적으로 결합될 수 있다.
실시예들에 따르면, LED 어레이가 드라이버 및 제어 회로로부터 별개의 전자 장치 보드 상에 있는 LED 시스템들이 제공될 수 있다. 다른 실시예들에 따르면, LED 시스템은 구동기 회로와 분리된 전자 장치 보드 상의 전자 장치들 중 일부와 함께 LED 어레이를 가질 수 있다. 예를 들어, LED 시스템은 LED 어레이들과는 별개의 전자 장치 보드 상에 위치된 전력 변환 모듈 및 LED 모듈을 포함할 수 있다.
실시예들에 따르면, LED 시스템은 다채널 LED 구동기 회로를 포함할 수 있다. 예를 들어, LED 모듈은 임베디드 LED 교정 및 설정 데이터 및 예를 들어, LED들의 3개의 그룹들을 포함할 수 있다. 본 기술분야의 통상의 기술자는 임의의 수의 LED들의 그룹들이 하나 이상의 응용들과 일치되어 사용될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 각각의 그룹 내의 개별 LED들은 직렬 또는 병렬로 배열될 수 있고, 상이한 색 점들을 갖는 광이 제공될 수 있다. 예를 들어, 따뜻한 백색 광은 제1 그룹의 LED들에 의해 제공될 수 있고, 차가운 백색 광은 제2 그룹의 LED들에 의해 제공될 수 있고, 중성 백색 광은 제3 그룹에 의해 제공될 수 있다.
도 2c는 데이터 버스(304)를 포함하는 차량 전원(302)을 포함하는 예시적인 차량 헤드램프 시스템(300)을 도시한다. 센서 모듈(307)은 환경 조건들(예를 들어, 주변 광 조건들, 온도, 시간, 비, 안개 등), 차량 조건(주차, 주행 중, 속도, 방향), 다른 차량들의 존재/위치, 보행자들, 물체들 등과 관련된 데이터를 제공하기 위해 데이터 버스(304)에 연결될 수 있다. 센서 모듈(307)은 도 2a의 센서 모듈(314)과 유사하거나 동일할 수 있다. AC/DC 변환기(305)는 차량 전원(302)에 연결될 수 있다.
도 2c의 AC/DC 변환기(312)는 도 2b의 AC/DC 변환기(412)와 동일하거나 유사할 수 있고, 차량 전원(302)으로부터 AC 전원을 수신할 수 있다. AC-DC 변환기(412)에 대해 도 2b에서 설명된 바와 같이 AC 전원을 DC 전원으로 변환할 수 있다. 차량 헤드 램프 시스템(300)은 AC/DC 변환기(305), 연결 및 제어 모듈(306), 및/또는 센서 모듈(307)에 의해 또는 그에 기초하여 제공되는 하나 이상의 입력을 수신하는 활성 헤드 램프(330)를 포함할 수 있다. 예로서, 센서 모듈(307)은 보행자가 잘 조명되지 않아서, 운전자가 보행자를 보는 가능성을 감소시킬 수 있게 하는 보행자의 존재를 검출할 수 있다. 이러한 센서 입력에 기초하여, 연결 및 제어 모듈(306)은 AC/DC 변환기(305)로부터 제공된 전원을 사용하여 활성 헤드 램프(330)에 데이터를 출력하여, 출력 데이터가 활성 헤드 램프(330) 내에 포함된 LED 어레이에서 LED들의 부분 집합을 활성화하도록 할 수 있다. LED 어레이 내의 LED들의 부분 집합은, 활성화될 때, 센서 모듈(307)이 보행자의 존재를 감지하는 방향으로 광을 방출할 수 있다. 센서 모듈(207)이 보행자가 차량 헤드 램프 시스템을 포함하는 차량의 경로에 더 이상 있지 않다는 것을 확인하는 업데이트된 데이터를 제공한 후에, 이러한 LED들의 부분 집합은 비활성화될 수 있거나 그들의 광 빔 방향이 다른 방식으로 수정될 수 있다.
도 3은 애플리케이션 플랫폼(560), LED 시스템들(552 및 556), 및 광학계(554 및 558)를 포함하는 예시적인 시스템(550)을 도시한다. LED 시스템(552)은 화살표들(561a 및 561b) 사이에 도시된 광 빔들(561)을 생성한다. LED 시스템(556)은 화살표들(562a 및 562b) 사이에 도시된 광 빔들(562)을 생성한다. 도 3에 도시된 실시예들에서, LED 시스템(552)으로부터 방출된 광은 2차 광학계(554)를 통과하고, LED 시스템(556)으로부터 방출된 광은 2차 광학계(558)를 통과한다. 대안적인 실시예들에서, 광 빔들(561 및 562)은 어떤 2차 광학계도 통과하지 않는다. 2차 광학계는 하나 이상의 광 가이드들이거나 이를 포함할 수 있다. 하나 이상의 광 가이드들은 에지 발광될 수 있거나, 광 가이드의 내부 에지를 정의하는 내부 개구를 가질 수 있다. LED 시스템들(552 및/또는 556)은 그들이 하나 이상의 광 가이드들의 내부 에지(내부 개구 광 가이드) 또는 외부 에지(에지 발광 광 가이드) 내로 광을 주입하도록, 하나 이상의 광 가이드들의 내부 개구들 내에 삽입될 수 있다. LED 시스템들(552 및/또는 556) 내의 LED들은 광 가이드의 일부인 베이스의 둘레 주위에 배열될 수 있다. 일 구현에 따르면, 베이스는 열 전도성일 수 있다. 일 구현에 따르면, 베이스는 광 가이드 위에 배치되는 방열 요소에 결합될 수 있다. 방열 요소는 열 전도성 베이스를 통해 LED들에 의해 생성된 열을 수신하고 수신된 열을 소산시키도록 배열될 수 있다. 하나 이상의 광 가이드들은 LED 시스템들(552 및 556)에 의해 방출된 광이, 예를 들어 기울기, 챔퍼링된 분포, 좁은 분포, 넓은 분포, 각도 분포 등과 같은 원하는 방식으로 성형되도록 할 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 시스템(550)은 휴대폰의 카메라 플래시 시스템, 실내 주거용 또는 산업용 조명, 거리 조명과 같은 실외 광, 자동차, 의료 디바이스, AR/VR 디바이스들, 및 로봇 디바이스들일 수 있다. 도 2a에 도시된 LED 시스템(400A) 및 도 2c에 도시된 차량 헤드 램프 시스템(300)은 예시적인 실시예들에서 LED 시스템들(552 및 556)을 예시한다.
애플리케이션 플랫폼(560)은 본 명세서에서 논의된 바와 같이 라인(565) 또는 다른 적용 가능한 입력을 통해 전원 버스를 경유하여 LED 시스템들(552 및/또는 556)에 전원을 제공할 수 있다. 또한, 애플리케이션 플랫폼(560)은 LED 시스템(552) 및 LED 시스템(556)의 동작을 위해 라인(565)을 통해 입력 신호들을 제공할 수 있으며, 이 입력은 사용자 입력/선호도, 감지된 판독, 미리 프로그램된 또는 자율적으로 결정된 출력 등에 기초할 수 있다. 하나 이상의 센서들은 애플리케이션 플랫폼(560)의 하우징의 내부 또는 외부에 있을 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 도 2a의 LED 시스템(400)에 도시된 바와 같이, 각각의 LED 시스템(552 및 556)은 자신의 센서 모듈, 연결 및 제어 모듈, 전원 모듈, 및/또는 LED 디바이스들을 포함할 수 있다.
실시예들에서, 애플리케이션 플랫폼(560) 센서들 및/또는 LED 시스템(552 및/또는 556) 센서들은 시각 데이터(예를 들어, LIDAR 데이터, IR 데이터, 카메라를 통해 수집된 데이터 등), 오디오 데이터, 거리 기반 데이터, 이동 데이터, 환경 데이터 또는 그와 유사한 것, 또는 이들의 조합 등과 같은 데이터를 수집할 수 있다. 데이터는 객체, 개인, 차량 등과 같은 물리적 항목 또는 엔티티와 관련될 수 있다. 예를 들어, 감지 장비는 ADAS/AV 기반 애플리케이션에 대한 객체 근접 데이터를 수집할 수 있으며, 이는 물리적 항목 또는 엔티티의 검출에 기초하여 검출 및 후속 동작을 우선순위화할 수 있다. 데이터는 예를 들어, LED 시스템(552 및/또는 556)에 의해 IR 신호와 같은 광학 신호를 방출하고, 방출된 광 신호에 기초하여 데이터를 수집하는 것에 기초하여 수집될 수 있다. 데이터는 데이터 수집을 위한 광 신호를 방출하는 컴포넌트와는 상이한 컴포넌트에 의해 수집될 수 있다. 예를 계속하면, 감지 장비는 자동차 상에 위치될 수 있고 수직 캐비티 표면 방출 레이저(VCSEL)를 사용하여 빔을 방출할 수 있다. 하나 이상의 센서들은 방출된 빔 또는 임의의 다른 적용 가능한 입력에 대한 응답을 감지할 수 있다.
예시적인 실시예에서, 애플리케이션 플랫폼(560)은 자동차를 나타낼 수 있고 LED 시스템(552) 및 LED 시스템(556)은 자동차 헤드라이트들을 나타낼 수 있다. 다양한 실시예들에서, 시스템(550)은 조향 가능한 광 빔들을 갖는 자동차를 나타낼 수 있고, 여기서 조향 가능한 광을 제공하기 위해 LED들이 선택적으로 활성화될 수 있다. 예를 들어, LED들의 어레이는 형상 또는 패턴을 정의 또는 투영하거나 도로의 선택된 섹션들만을 조명하는 데 사용될 수 있다. 예시적인 실시예에서, LED 시스템들(552 및/또는 556) 내의 적외선 카메라들 또는 검출기 픽셀들은 조명을 요구하는 장면(도로, 횡단보도 등)의 부분들을 식별하는 센서들(예를 들어, 센서들 모듈(도 2a의 센서모듈(314), 도 2c의 센서 모듈(307)과 유사)일 수 있다.
실시예들이 상세하게 설명되었으며, 본 기술분야의 통상의 기술자들은 본 설명이 주어지면, 본 발명의 개념의 사상으로부터 벗어나지 않고 본 명세서에 설명된 실시예들에 대한 수정들이 이루어질 수 있다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 예시되고 설명된 특정 실시예들로 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 특징들 및 요소들이 특정 조합들로 전술되었지만, 본 기술분야의 통상의 기술자는 각각의 특징 또는 요소가 단독으로 또는 다른 특징들 및 요소들과의 임의의 조합으로 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 본 명세서에 설명된 방법들은 컴퓨터 또는 프로세서에 의한 실행을 위해 컴퓨터 판독가능 매체에 포함된 컴퓨터 프로그램, 소프트웨어, 또는 펌웨어로 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독가능 매체의 예들은 (유선 또는 무선 연결들을 통해 송신되는) 전자 신호들 및 컴퓨터 판독가능 저장 매체를 포함한다. 컴퓨터 판독가능 저장 매체의 예들은, 판독 전용 메모리(ROM), 랜덤 액세스 메모리(RAM), 레지스터, 캐시 메모리, 반도체 메모리 디바이스들, 내부 하드디스크들 및 이동식 디스크들과 같은 자기 매체들, 광자기 매체들, 및 CD-ROM 디스크들 및 디지털 다기능 디스크들(DVD들)과 같은 광학 매체들을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.

Claims (21)

  1. 파장 변환 발광 디바이스들의 픽셀화된 어레이를 제조하기 위한 방법으로서,
    제1 표면을 갖는 파장 변환 층과, 제1 표면 및 대향하여 위치된 제2 표면을 갖는 캐리어 층을 포함하는 파장 변환 구조물을 제공하는 단계 -상기 파장 변환 층의 상기 제1 표면은 상기 캐리어 층의 상기 제1 표면 상에 배치되고, 상기 파장 변환 구조물은 상기 캐리어 층의 상기 제1 표면에 대향하는 제1 표면을 갖는 상기 파장 변환 구조물의 제1 세그먼트와 상기 캐리어 층의 상기 제1 표면에 대향하는 제1 표면을 갖는 상기 파장 변환 구조물의 제2 세그먼트를 적어도 정의하기 위해, 상기 파장 변환 층을 완전히 관통하고 상기 캐리어 층을 부분적으로 관통하여 연장되는 갭들을 포함함-;
    상기 파장 변환 구조물을 제공한 후에, 제1 발광 디바이스를 상기 제1 세그먼트의 상기 제1 표면에 부착하고 제2 발광 디바이스를 상기 제2 세그먼트의 상기 제1 표면에 부착하는 단계;
    상기 제1 세그먼트 및 상기 제1 발광 디바이스로부터의 제1 픽셀과 상기 제2 세그먼트 및 상기 제2 발광 디바이스로부터의 제2 픽셀을 적어도 정의하기 위해 상기 캐리어 층의 상기 제2 표면으로부터 시작하여 상기 갭들의 개방 단부들까지의 상기 캐리어 층의 일부를 제거하는 단계;
    상기 제1 픽셀 및 상기 제2 픽셀 각각의 노출된 표면들 상에 광학 분리 재료를 배치하는 단계; 및
    상기 캐리어 층의 나머지 부분들 상에 배치된 상기 광학 분리 재료의 부분들을 따라 상기 제1 픽셀 및 상기 제2 픽셀로부터 상기 캐리어 층들의 나머지 부분들을 제거하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 파장 변환 구조물을 제공하는 단계는 상기 갭들을 형성하기 위해 상기 파장 변환 층 및 상기 캐리어 층을 다이싱하는 단계를 포함하는, 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 캐리어 층의 일부를 제거하기 전에 상기 제1 픽셀 및 상기 제2 픽셀을 경화하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 광학 분리 재료를 배치하기 전에 상기 제1 픽셀 및 상기 제2 픽셀을 캡톤 테이프 또는 그라인딩 테이프 중 적어도 하나에 이송하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 파장 변환 층은 유리 내의 인광체, 실리콘 내의 인광체, 및 인광체 세라믹으로부터 선택되는, 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 광학 분리 재료는 분산 브래그 반사기(DBR), 반사 재료, 및 흡수 재료로부터 선택되는, 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 캐리어 층의 열팽창 계수(CTE)는 상기 파장 변환 층의 CTE와 실질적으로 일치하는, 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 광학 분리 재료는 원자 층 퇴적(ALD) 기술을 이용하여 배치되는, 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제1 픽셀은 500 마이크로미터 미만의 폭을 갖는, 방법.
  10. 제2항에 있어서, 상기 파장 변환 구조물을 제공하는 단계는 상기 파장 변환 층 및 상기 캐리어 층을 다이싱하기 전에 상기 파장 변환 층을 상기 캐리어 층에 부착하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 갭들은 상기 캐리어 층의 상기 제1 표면에 직각으로 연장되는, 방법.
  12. 파장 변환 발광 디바이스들의 픽셀화된 어레이를 제조하기 위한 방법으로서,
    제2 표면을 갖는 파장 변환 층을 포함하는 파장 변환 구조물을 제공하는 단계 -상기 파장 변환 구조물은 상기 파장 변환 층의 상기 제2 표면에 대향하는 제1 표면을 갖는 상기 파장 변환 구조물의 제1 세그먼트 및 상기 파장 변환 층의 상기 제2 표면에 대향하는 제1 표면을 갖는 상기 파장 변환 구조물의 제2 세그먼트를 적어도 정의하기 위해 상기 파장 변환 층의 상기 제2 표면에 수직인 상기 파장 변환 층을 부분적으로 관통하여 연장되는 갭들을 포함함-;
    상기 파장 변환 구조물을 제공한 후에, 제1 발광 디바이스를 상기 제1 세그먼트의 제1 표면에 부착하고 제2 발광 디바이스를 상기 제2 세그먼트의 상기 제1 표면에 부착하는 단계;
    상기 제1 세그먼트 및 상기 제1 발광 디바이스로부터의 제1 픽셀과 상기 제2 세그먼트 및 상기 제2 발광 디바이스로부터의 제2 픽셀을 적어도 정의하기 위해 상기 파장 변환 층의 상기 제2 표면으로부터 시작하여 상기 갭들의 개방 단부들까지의 상기 파장 변환 층의 일부를 제거하는 단계;
    상기 제1 픽셀 및 상기 제2 픽셀의 각각의 노출된 표면들 상에 광학 분리 재료를 배치하는 단계; 및
    상기 파장 변환 층 및 상기 광학 분리 재료의 일부가 상기 제1 픽셀 및 상기 제2 픽셀에 유지되도록 캐리어 층의 희생 부분들 상에 배치된 상기 광학 분리 재료의 일부와 함께 상기 파장 변환 층의 희생 부분들을 상기 제1 픽셀 및 상기 제2 픽셀로부터 제거하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 파장 변환 구조물을 제공하는 단계는 상기 갭들을 형성하기 위해 상기 파장 변환 층을 다이싱하는 단계를 포함하는, 방법.
  14. 제12항에 있어서, 상기 갭들의 개방 단부들까지의 상기 파장 변환 층의 일부를 제거하기 전에 상기 제1 픽셀 및 상기 제2 픽셀을 경화하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  15. 제12항에 있어서, 상기 광학 분리 재료를 배치하기 전에 상기 제1 픽셀 및 상기 제2 픽셀을 캡톤 테이프 또는 그라인딩 테이프 중 적어도 하나에 이송하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  16. 제12항에 있어서, 상기 파장 변환 층은 유리 내의 인광체, 실리콘 내의 인광체, 및 인광체 세라믹으로부터 선택되는, 방법.
  17. 제12항에 있어서, 상기 광학 분리 재료는 분산 브래그 반사기(DBR), 반사 재료, 및 흡수 재료로부터 선택되는, 방법.
  18. 제12항에 있어서, 상기 광학 분리 재료는 원자 층 퇴적(ALD) 기술을 이용하여 배치되는, 방법.
  19. 제12항에 있어서, 상기 제1 세그먼트와 상기 제1 발광 디바이스 사이에 희생 층을 부착하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  20. 제12항에 있어서, 상기 제1 픽셀은 500 마이크로미터 미만의 폭을 갖는, 방법.
  21. 제12항에 있어서, 상기 갭들은 상기 파장 변환 층의 상기 제2 표면에 수직하게 연장되는, 방법.

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