KR102480220B1 - 발광 다이오드 모듈 및 이를 구비한 디스플레이 패널 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예는, 서로 반대에 위치한 제1 면 및 제2 면을 가지며, 서로 교차하는 제1 방향 및 제2 방향으로 복수의 행과 복수의 열로 배열된 복수의 발광소자들(light emitting elements)을 포함하고, 상기 복수의 발광소자들 각각은 적어도 하나의 발광셀을 갖는 발광부, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향으로 상기 복수의 발광소자들을 분리시키는 절연층, 상기 적어도 하나의 발광셀에 대응되어 상기 발광부의 제1 면 상에 배치되는 적어도 하나의 광투과부, 상기 적어도 하나의 광투과부를 수용하며, 상기 발광부의 제1 면에서 상기 절연층과 접하는 격벽 구조, 상기 발광부의 제2 면에 배치되며, 상기 제1 방향 및 제2 방향 중 적어도 하나의 방향으로 선형적으로 배열된 상기 복수의 발광소자들에 공통으로 접속된 적어도 하나의 셀 전극을 포함하는 발광 다이오드 모듈을 제공할 수 있다.

Description

발광 다이오드 모듈 및 이를 구비한 디스플레이 패널 {LIGHTING EMITTING DIODE MODULE AND DISPLAY PANEL}
본 발명의 기술적 사상은 발광 다이오드 모듈 및 이를 구비한 디스플레이 패널에 관한 것이다.
반도체 발광다이오드(LED)는 조명 장치용 광원뿐만 아니라, 다양한 전자 제품의 광원으로 사용되고 있다. 특히, TV, 휴대폰, PC, 노트북 PC, PDA 등과 같은 각종 디스플레이 장치들을 위한 광원으로 널리 사용되고 있다.
종래의 디스플레이 장치는 주로 액정 디스플레이(LCD)로 구성된 디스플레이 패널과 백라이트로 구성되었으나, 최근에는 LED 소자를 그대로 하나의 픽셀로서 사용하여 백라이트가 별도로 요구되지 않는 형태로도 개발되고 있다. 이러한 디스플레이 장치는 컴팩트화할 수 있을 뿐만 아니라, 기존 LCD에 비해 광효율도 우수한 고휘도 디스플레이를 구현될 수 있다. 또한, 디스플레이 화면의 종횡비를 자유롭게 바꾸고 대면적으로 구현할 수 있으므로 다양한 형태의 대형 디스플레이로 제공할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 기술적 과제 중 하나는, 디스플레이 장치의 제조 공정 시간을 단축할 수 있는 발광 다이오드 모듈을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 모듈은, 서로 반대에 위치한 제1 면 및 제2 면을 가지며, 서로 교차하는 제1 방향 및 제2 방향으로 복수의 행과 복수의 열로 배열된 복수의 발광소자들(light emitting elements)을 포함하는 발광부(여기서 상기 복수의 발광소자들 각각은 적어도 하나의 발광셀을 가짐), 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향으로 상기 복수의 발광소자들을 분리시키는 절연층, 상기 적어도 하나의 발광셀 각각에 대응되어 상기 발광부의 제1 면 상에 배치되는 적어도 하나의 광투과부, 상기 적어도 하나의 광투과부를 수용하며, 상기 발광부의 제1 면에서 상기 절연층과 접하는 격벽 구조, 및 상기 발광부의 제2 면에 배치되며, 상기 제1 방향 및 제2 방향 중 적어도 하나의 방향으로 선형적으로 배열된 상기 복수의 발광소자들에 공통으로 접속된 적어도 하나의 셀 전극을 포함할 수 있다. .
일 예로, 상기 복수의 발광소자들 각각은 상기 제2 방향으로 선형적으로 배열된 제1 내지 제3 발광셀을 가지고, 상기 제1 내지 제3 발광셀 각각은 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 가질 수 있다.
일 예로, 상기 적어도 하나의 셀 전극은, 상기 발광부의 제2 면에 배치되며, 상기 제1 방향으로 배열된 발광소자들의 제1 발광셀의 제1 도전형 반도체층에 공통으로 접속된 제1 셀 전극, 상기 발광부의 제2 면에 배치되며, 상기 제1 방향으로 배열된 발광소자들의 제2 발광셀의 제1 도전형 반도체층에 공통으로 접속된 제2 셀 전극, 상기 발광부의 제2 면에 배치되며, 상기 제1 방향으로 배열된 발광소자들의 제3 발광셀의 제1 도전형 반도체층에 공통으로 접속된 제3 셀 전극, 및 상기 발광부의 제2 면에 배치되며, 상기 제2 방향으로 배열된 발광소자들의 제1 내지 제3 발광셀의 제2 도전형 반도체층에 공통으로 접속된 공통 셀 전극을 포함할 수 있다.
일 예로, 상기 제1 내지 제3 발광셀의 상기 제1 도전형 반도체층에 접속된 제1 전극들 및 상기 제1 내지 제3 발광셀의 상기 제2 도전형 반도체층에 접속된 제2 전극들을 더 포함할 수 있다.
일 예로, 상기 제1 셀 전극은 상기 제1 발광셀의 제1 전극과 상기 제1 발광셀의 제1 전극에 접속되는 제1 베이스 패드를 포함하고, 상기 제2 셀 전극은 상기 제2 발광셀의 제1 전극 및 상기 제2 발광셀의 제1 전극에 접속되는 제2 베이스 패드를 포함하고, 상기 제3 셀 전극은 상기 제3 발광셀의 제1 전극 및 상기 제3 발광셀의 제1 전극에 접속되는 제3 베이스 패드를 포함할 수 있다.
일 예로, 상기 제1 셀 전극은 상기 제1 발광셀들의 제1 전극들이 서로 연결되고, 상기 제2 셀 전극은 상기 제2 발광셀들의 제1 전극들이 서로 연결되고, 상기 제3 셀 전극은 상기 제3 발광셀들의 제1 전극들이 서로 연결될 수 있다.
일 예로, 상기 공통 셀 전극은 상기 발광소자들 각각에서 상기 제1 내지 제3 발광셀의 제2 전극 및 상기 제2 전극에 공통으로 접속되는 공통 베이스 패드를 포함할 수 있다.
일 예로, 상기 공통 셀 전극은 상기 발광소자들의 상기 공통 베이스 패드들이 서로 연결될 수 있다.
일 예로, 상기 공통 셀 전극은 상기 제1 내지 제3 발광셀의 상기 제2 전극들이 서로 연결될 수 있다.
일 예로, 상기 제1 셀 전극에 접속되는 적어도 하나의 제1 셀 패드, 상기 제2 셀 전극에 접속되는 적어도 하나의 제2 셀 패드, 및 상기 제3 셀 전극에 접속되는 적어도 하나의 제3 셀 패드, 및 상기 공통 셀 전극에 접속되는 적어도 하나의 공통 셀 패드를 더 포함할 수 있다.
일 예로, 상기 적어도 하나의 공통 셀 패드는 상기 제2 방향으로 배열된 상기 발광소자들의 각 열마다 하나씩 배치되는 복수 개의 공통 셀 패드들을 포함하며, 상기 복수 개의 공통 셀 패드들은 상기 발광 다이오드 모듈의 대각선 방향으로 서로 다른 발광소자의 아래에 배치되고, 상기 공통 셀 패드들에 일대일 대응으로 접속되는 공통 본딩 패드들을 더 포함할 수 있다.
일 예로, 상기 공통 본딩 패드들 각각은 하나의 상기 발광 소자의 상기 제1 내지 제3 발광셀에 걸쳐 일체로 형성될 수 있다.
일 예로, 상기 공통 본딩 패드들 각각은 인접한 2개의 상기 발광 소자들에 걸쳐 일체로 형성될 수 있다.
일 예로, 상기 제1 내지 제3 셀 패드는 상기 제1 방향으로 배열된 상기 발광소자들의 각 행마다 배치되며, 각각의 행에서 서로 다른 발광소자의 하부에 배치되고, 제1 내지 제3 셀 패드에 일대일 대응으로 접속되는 제1 내지 제3 본딩 패드를 더 포함할 수 있다.
일 예로, 상기 제1 내지 제3 본딩 패드는 하나의 상기 발광 소자의 상기 제1 내지 제3 발광셀에 걸쳐 일체로 형성될 수 있다.
일 예로, 상기 제1 내지 제3 본딩 패드는 인접한 2개의 상기 발광 소자들에 걸쳐 일체로 형성될 수 있다.
일 예로, 상기 공통 셀 패드는 상기 제2 방향으로 배열된 상기 발광소자들의 각 열마다 하나씩 배치되며, 상기 발광 다이오드 모듈의 한쪽 가장자리를 따라 상기 제1 방향으로 서로 다른 발광소자의 아래에 배치될 수 있다.
일 예로, 각각의 행에서 상기 제1 내지 제3 셀 패드는 하나의 발광소자의 하부에 배치될 수 있다.
일 예로, 상기 적어도 하나의 광투과부는 제1 내지 제3 발광셀에 대응되어 상기 발광부의 제1 면 상에 배치되는 제1 내지 제3 광투과부를 포함하고, 상기 제1 내지 제3 광투과부는 각각 적색 광, 녹색 광 및 청색 광을 방출할 수 있다.
일 예로, 상기 격벽 구조는 상기 복수의 발광 소자들을 성장시키기 위한 성장 기판의 일부가 잔존하는 것일 수 있다.
일 예로, 상기 발광부의 제2 면 아래에 배치되고, 상기 발광소자들 사이의 공간을 매립하여 상기 발광부를 지지하는 봉지부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 발광소자들이 매트릭스 형태로 배열된 발광 다이오드 모듈을 이용하여, 디스플레이 장치를 제조하는 공정을 단순화할 수 있고, 이를 통해 제조 시간을 단축하고 생산 단가를 절감할 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 모듈의 개략적인 평면도 및 저면도이다.
도 3a 내지 도 3d는 도 1 및 도 2의 발광 다이오드 모듈의 단면도들이다.
도 4 내지 도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 모듈의 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 23 및 도 24는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 모듈의 개략적인 평면도 및 저면도이다.
도 25a 내지 도 25c는 도 23 및 도 24의 발광 다이오드 모듈의 단면도들이다.
도 26 내지 도 35는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 모듈의 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 36은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 37 및 도 38은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 39는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 모듈을 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 40은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 모듈을 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 41 및 도 42는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 모듈을 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 43 및 도 44는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 모듈을 설명하기 위한 개략적인 도면들이다.
도 45 및 도 46은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 모듈의 개략적인 평면도 및 저면도이다.
도 47a 내지 도 47d는 도 45 및 도 46의 발광 다이오드 모듈의 단면도들이다.
도 48 및 도 49는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 모듈의 개략적인 평면도 및 저면도이다.
도 50a 내지 도 50d는 도 48 및 도 49의 발광 다이오드 모듈의 단면도들이다.
도 51은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 패널을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 52는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 53은 본 발명의 일 실시예에 따른 실내용 조명 제어 네트워크 시스템의 개략도이다.
도 54는 본 발명의 일 실시예에 따른 개방형 네트워크 시스템이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
명세서 전체에 걸쳐서, 막, 영역 또는 웨이퍼(기판) 등과 같은 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "상에", "연결되어", 또는 "커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 상술한 하나의 구성요소가 직접적으로 다른 구성요소 "상에", "연결되어", 또는 "커플링되어" 접촉하거나, 그 사이에 개재되는 또 다른 구성요소들이 존재할 수 있다고 해석될 수 있다. 반면에, 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "직접적으로 상에", "직접 연결되어", 또는 "직접 커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 그 사이에 개재되는 다른 구성요소들이 존재하지 않는다고 해석된다. 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
또한, "상의" 또는 "위의" 및 "하의" 또는 "아래의"와 같은 상대적인 용어들은 도면들에서 도해되는 것처럼 다른 요소들에 대한 어떤 요소들의 관계를 기술하기 위해 여기에서 사용될 수 있다. 상대적 용어들은 도면들에서 묘사되는 방향에 추가하여 소자의 다른 방향들을 포함하는 것을 의도한다고 이해될 수 있다. 예를 들어, 도면들에서 소자가 뒤집어 진다면(turned over), 다른 요소들의 상부의 면 상에 존재하는 것으로 묘사되는 요소들은 상술한 다른 요소들의 하부의 면 상에 방향을 가지게 된다. 그러므로, 예로써 든 "상의"라는 용어는, 도면의 특정한 방향에 의존하여 "하의" 및 "상의" 방향 모두를 포함할 수 있다. 구성 요소가 다른 방향으로 향한다면(다른 방향에 대하여 90도 회전), 본 명세서에 사용되는 상대적인 설명들은 이에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다. 이하 실시예들은 하나 또는 복수 개를 조합하여 구성할 수도 있다.
이하에서 설명하는 발광 다이오드 모듈은 다양한 구성을 가질 수 있고 여기서는 필요한 구성만을 예시적으로 제시하며, 본 발명 내용이 이에 한정되는 것은 아님을 밝혀둔다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 모듈(100)을 개략적으로 나타내는 평면도 및 저면도이다.
도 3a 내지 도 3d는 도 1 및 도 2에 도시된 발광 다이오드 모듈(100)의 단면도들이다. 도 3a는 도 1 및 도 2의 I1-I1선에 따라 절단한 단면도이고, 도 3b는 도 1 및 도 2의 I2-I2선에 따라 절단한 단면도이고, 도 3c는 도 1 및 도 2의 I3-I3선에 따라 절단한 단면도이고, 도 3d는 도 1 및 도 2의 I4-I4선에 따라 절단한 단면도이다.
도 1, 도 2, 그리고 도 3a 내지 도 3d를 함께 참조하면, 발광 다이오드 모듈(100)은 4 x 4 행렬의 반도체 발광소자들(semiconductor light emitting elements)(LA)을 포함하는 발광부를 포함할 수 있다. 이는 예시적인 것이며, 발광 다이오드 모듈(100)은 서로 교차하는 제1 방향(예를 들어, 가로 방향 또는 행 방향) 및 제2 방향(예를 들어, 세로 방향 또는 열 방향)으로 m개의 행과 n개의 열의 매트릭스 형태로 배열된 반도체 발광소자들(LA)을 포함하는 발광부를 포함할 수 있다. 여기서, m과 n은 2 이상의 자연수이다. 예를 들어, 각각의 반도체 발광소자(LA)는 디스플레이 패널(1000)(도 51 참조)에서 하나의 개별 픽셀을 구성하고, 풀컬러(full color)를 구현할 수 있다. 이 경우, 각각의 반도체 발광소자(LA)는 3개의 서브 픽셀(R, G, B 서브 픽셀)을 구성하는 제1 내지 제3 발광셀(C1, C2, C3)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 발광셀(C1, C2, C3)은 제1 도전형 반도체층(113), 활성층(115) 및 제2 도전형 반도체층(117)을 포함할 수 있다. 활성층(115)은 제1 도전형 반도체층(113)과 제2 도전형 반도체층(117) 사이에 배치되고, 특정 파장의 광을 방출할 수 있다. 예를 들어, 활성층(115)은 청색 광(예, 440㎚~460㎚) 또는 자외선 광(예, 380㎚~440㎚)을 방출할 수 있다. 하나의 웨이퍼 또는 기판 상에서 동일한 공정에 의해 성장되므로 제1 내지 제3 발광셀(C1, C2, C3)의 활성층(115)은 동일한 광을 방출할 수 있다.
본 명세서에서, 광방출면을 제공하는 상기 발광부의 일면을 제1 면이라고 지칭하고, 상기 광방출면과 반대에 위치하는 상기 발광부의 타면을 제2 면이라고 지칭할 수 있다.
발광 다이오드 모듈(100)은 제1 내지 제3 발광셀(C1, C2, C3) 각각에 대응하여 상기 발광부의 제1 면 상에 배치되는 제1 내지 제3 광투과부(151, 152, 153)를 포함할 수 있다. 제1 발광셀(C1) 상에 제1 광투과부(151)이 배치되고, 제2 발광셀(C2) 상에 제2 광투과부(152)이 배치되고, 제3 발광셀(C3) 상에 제3 광투과부(153)이 배치될 수 있다. 제1 내지 제3 광투과부(151, 152, 153)는 제1 내지 제3 발광셀(C1, C2, C3)로부터 방출되는 광을 조정하여 각각 서로 다른 색의 광으로 변환하여 방출시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 내지 제3 광투과부(151, 152, 153)은 각각 적색 광, 녹색 광, 청색 광을 방출할 수 있다.
제1 광투과부(151)는 제1 파장변환층(151a)와 제1 필터층(151b)를 포함하고, 제2 광투과부(152)는 제2 파장변환층(152a)와 제2 필터층(152b)를 포함하고, 제3 광투과부(153)는 제3 파장변환층(153a)와 제3 필터층(153b)를 포함할 수 있다.
제1 내지 제3 파장 변환층들(151a, 151b, 151c)은 형광체 및 양자점과 같은 다양한 파장변환물질을 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 파장 변환층들(151a, 151b, 151c)은 서로 다른 색의 광을 방출하기 위해 서로 다른 형광체나 양자점을 포함할 수 있다.
제1 내지 제3 발광셀들(C1, C2, C3)이 UV 광을 방출하는 경우에, 제1 파장변환층(151a)는 적색 형광체를 포함하고, 제2 파장변환층(151b)는 녹색 형광체를 포함하고, 제3 파장변환층(151c)는 청색 형광체를 포함할 수 있다. 이 경우에는 제1 내지 제3 필터층들(153a, 153b, 153c)은 상기 발광셀들(C1, C2, C3)로부터 방출되는 UV광을 선택적으로 차단할 수 있다. 제1 내지 제3 광필터층(153a, 153b, 153c)은 UV광의 차단뿐만 아니라, 제1 내지 제3 파장 변환층들(151a, 151b, 151c)으로부터 변환된 광의 일부 대역을 흡수하여 방출광의 반치폭(FWHM)을 좁게 하는데 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 제1 내지 제3 발광셀들(C1, C2, C3)이 청색 광을 방출하는 경우에, 제1 파장변환층(151a)는 적색 형광체를 포함하고, 제2 파장변환층(151b)는 녹색 형광체를 포함하고, 제3 파장변환층(151c)는 상기 제2 파장변환층(151b)보다 적은 농도의 녹색 형광체를 포함하는 청색 형광체를 포함할 수 있다. 제3 파장 변환층(151c)에 포함된 녹색 형광체는 발광셀(C3)로부터 방출되는 청색광의 색좌표 조절에 기여할 수 있다. 이 경우에는 제1 및 제2 필터층들(153a, 153b)은 상기 발광셀들(C1, C2)로부터 방출되는 청색광을 선택적으로 차단할 수 있고, 제3 필터층(153c)은 형성되지 않을 수 있다.
반도체 발광소자로부터 방출되는 광의 파장을 변환하기 위한 파장 변환 물질로서, 형광체 및/또는 양자점과 같은 다양한 물질이 사용될 수 있다
형광체로는 다음과 같은 조성식 및 컬러(color)를 가질 수 있다.
산화물계: 황색 및 녹색 Y3Al5O12:Ce, Tb3Al5O12:Ce, Lu3Al5O12:Ce
실리케이트계: 황색 및 녹색 (Ba,Sr)2SiO4:Eu, 황색 및 등색 (Ba,Sr)3SiO5:Ce
질화물계: 녹색 β-SiAlON:Eu, 황색 La3Si6N11:Ce, 등색 α-SiAlON:Eu, 적색 CaAlSiN3:Eu, Sr2Si5N8:Eu, SrSiAl4N7:Eu, SrLiAl3N4:Eu, Ln4 -x(EuzM1 -z)xSi12- yAlyO3 +x+ yN18 -x-y (0.5≤x≤3, 0<z<0.3, 0<y≤4) (여기에서, Ln은 Ⅲa 족 원소 및 희토류 원소로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 한 종의 원소이고, M은 Ca, Ba, Sr 및 Mg로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 한 종의 원소일 수 있다.)
플루오라이트(fluoride)계: KSF계 적색 K2SiF6:Mn4 +, K2TiF6:Mn4 +, NaYF4:Mn4 +, NaGdF4:Mn4+, K3SiF7:Mn4 +
형광체 조성은 기본적으로 화학양론(stoichiometry)에 부합하여야 하며, 각 원소들은 주기율표상 각 족들 내 다른 원소로 치환이 가능하다. 예를 들어 Sr은 알카리토류(II)족의 Ba, Ca, Mg 등으로, Y는 란탄계열의 Tb, Lu, Sc, Gd 등으로 치환이 가능하다. 또한, 활성제인 Eu 등은 원하는 에너지 준위에 따라 Ce, Tb, Pr, Er, Yb 등으로 치환이 가능하며, 활성제 단독 또는 특성 변형을 위해 부활성제 등이 추가로 적용될 수 있다.
특히, 불화물계 적색 형광체는 고온/고습에서의 신뢰성 향상을 위하여 각각 Mn을 함유하지 않는 불화물로 코팅되거나 형광체 표면 또는 Mn을 함유하지 않는 불화물 코팅 표면에 유기물 코팅을 더 포함할 수 있다. 상기와 같은 불화물계 적색 형광체의 경우 기타 형광체와 달리 40 nm 이하의 협반치폭(narrow FWHM)을 구현할 수 있기 때문에, UHD TV와 같은 고해상도 TV에 활용될 수 있다.
아래 표 1은 청색 LED 칩(440 ~ 460nm) 또는 UV LED 칩(380 ~ 440nm)을 사용한 백색 발광소자의 응용분야별 형광체 종류이다.
용도 형광체
LED TV BLU β-SiAlON:Eu2 +, (Ca, Sr)AlSiN3:Eu2 +, La3Si6N11:Ce3 +, K2SiF6:Mn4 +, SrLiAl3N4:Eu, Ln4-x(EuzM1-z)xSi12-yAlyO3+x+yN18-x-y(0.5≤x≤3, 0<z<0.3, 0<y≤4), K2TiF6:Mn4 +, NaYF4:Mn4+, NaGdF4:Mn4 +, K3SiF7:Mn4 +
조명 Lu3Al5O12:Ce3 +, Ca-α-SiAlON:Eu2 +, La3Si6N11:Ce3 +, (Ca, Sr)AlSiN3:Eu2 +, Y3Al5O12:Ce3+, K2SiF6:Mn4 +, SrLiAl3N4:Eu, Ln4 -x(EuzM1 -z)xSi12- yAlyO3 +x+ yN18 -x-y(0.5≤x≤3, 0<z<0.3, 0<y≤4), K2TiF6:Mn4 +, NaYF4:Mn4 +, NaGdF4:Mn4 +, K3SiF7:Mn4 +
Side View
(Mobile, Note PC)		 Lu3Al5O12:Ce3 +, Ca-α-SiAlON:Eu2 +, La3Si6N11:Ce3 +, (Ca, Sr)AlSiN3:Eu2 +, Y3Al5O12:Ce3+, (Sr, Ba, Ca, Mg)2SiO4:Eu2 +, K2SiF6:Mn4 +, SrLiAl3N4:Eu, Ln4 -x(EuzM1 -z)xSi12-yAlyO3+x+yN18-x-y(0.5≤x≤3, 0<z<0.3, 0<y≤4), K2TiF6:Mn4 +, NaYF4:Mn4 +, NaGdF4:Mn4+, K3SiF7:Mn4 +
전장
(Head Lamp, etc.)		 Lu3Al5O12:Ce3 +, Ca-α-SiAlON:Eu2 +, La3Si6N11:Ce3 +, (Ca, Sr)AlSiN3:Eu2 +, Y3Al5O12:Ce3+, K2SiF6:Mn4 +, SrLiAl3N4:Eu, Ln4 -x(EuzM1 -z)xSi12- yAlyO3 +x+ yN18 -x-y(0.5≤x≤3, 0<z<0.3, 0<y≤4), K2TiF6:Mn4 +, NaYF4:Mn4 +, NaGdF4:Mn4 +, K3SiF7:Mn4 +
또한, 형광체를 대체하거나 형광체와 혼합하여 사용될 수 있는 양자점(Quantum Dot, QD)도 파장변환물질로 채용될 수 있다.
발광 다이오드 모듈(100)은 상기 발광부의 제1 면에서 제1 내지 제3 발광셀(C1, C2, C3) 사이에 배치된 격벽 구조(101P)를 포함할 수 있다. 격벽 구조(101P)는 제1 내지 제3 광투과부(151, 152, 153) 를 수용하는 격자 구조를 가지며, 복수의 반도체 발광소자들(LA) 중 각각의 반도체 발광소자(LA) 내에서 제1 내지 제3 광투과부(151, 152, 153) 사이에 배치된 격벽 구조(101P)의 두께는 복수의 반도체 발광소자들(LA) 사이의 경계 상에 배치된 격벽 구조(101P)의 두께보다 얇을 수 있다. 본 실시예에서, 격벽 구조(101P)는 성장용 기판으로 사용된 실리콘(Si) 웨이퍼의 일부가 제거되고 잔존하는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
발광 다이오드 모듈(100)은 상기 발광부의 제2 면에 배치되며, 발광 다이오드 모듈(100) 내에 배열된 반도체 발광소자들(LA)의 제1 내지 제3 발광셀(C1, C2, C3)이 독립적으로 구동되도록 구성된 배선 전극을 포함한다.
상기 배선 전극은 상기 제1 방향으로 배열된 반도체 발광소자들(LA)의 제1 발광셀(C1)의 제1 도전형 반도체층(113)에 공통으로 접속된 제1 셀 전극(130a), 상기 제1 방향으로 배열된 반도체 발광소자들(LA)의 제2 발광셀(C2)의 제1 도전형 반도체층(113)에 공통으로 접속된 제2 셀 전극(130b), 상기 제1 방향으로 배열된 반도체 발광소자들(LA)의 제3 발광셀(C3)의 제1 도전형 반도체층(113)에 공통으로 접속된 제3 셀 전극(130c) 및 상기 제2 방향으로 배열된 반도체 발광소자들(LA)의 제1 내지 제3 발광셀(C1, C2, C3)의 제2 도전형 반도체층(117)에 공통으로 접속된 공통 셀 전극(131)을 포함할 수 있다.
상기 배선 전극은 반도체 발광소자들(LA)의 제1 내지 제3 발광셀(C1, C2, C3)의 제1 도전형 반도체층(113)에 접속된 제1 전극들(135) 및 제1 내지 제3 발광셀(C1, C2, C3)의 제2 도전형 반도체층(117)에 접속된 제2 전극들(136)을 더 포함할 수 있다. 제1 전극(135)는 제1 콘택 전극(133)에 의해 제1 도전형 반도체층(113)에 접속되고, 제2 전극(136)은 제2 콘택 전극(134)에 의해 제2 도전형 반도체층(117)에 접속될 수 있다.
상기 배선 전극은 제1 발광셀(C1)의 제1 전극(135)에 접속되는 제1 베이스 패드(141a), 제2 발광셀(C2)의 제1 전극(135)에 접속되는 제2 베이스 패드(141b)및 제3 발광셀(C3)의 제1 전극(135)에 접속되는 제3 베이스 패드(141c)를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 배선 전극은 하나의 반도체 발광소자(LA) 내에서 제1 내지 제3 발광셀(C1, C2, C3)의 제2 전극들(136)에 공통으로 접속되는 공통 베이스 패드(142)를 포함할 수 있다. 반도체 발광소자(LA)마다 제1 내지 제3 베이스 패드(141a, 141b, 141c) 및 공통 베이스 패드(142)가 구비될 수 있다.
제1 셀 전극(130a)은 제1 발광셀(C1)의 제1 전극(135) 및 제1 베이스 패드(141a)를 포함하고, 제2 셀 전극(130b)은 제2 발광셀(C1)의 제1 전극(135) 및 제2 베이스 패드(141b)를 포함하고, 제3 셀 전극(130c)은 제3 발광셀(C3)의 제1 전극(115) 및 제3 베이스 패드(141c)를 포함할 수 있다.
제1 셀 전극(130a)은 상기 제1 방향으로 배열된 제1 발광셀들(C1)의 제1 전극들(115)이 서로 연결되고, 제2 셀 전극(130b)은 상기 제1 방향으로 배열된 2 발광셀들(C2)의 제1 전극들(135)이 서로 연결되고, 제3 셀 전극(130c)은 상기 제1 방향으로 배열된 제3 발광셀들(C3)의 제1 전극들(135)이 서로 연결될 수 있다. 상기 제1 방향에서 제1 내지 제3 발광셀들(C1, C2, C3)의 제1 전극들(135)은 제1 전극 연결부(139)에 의해 서로 연결될 수 있다. 도 9를 함께 참조하면 명확히 이해할 수 있을 것이다.
제1 셀 전극(130a)은 제1 전극 연결부(139)에 의해 상기 제1 방향으로 배열된 제1 발광셀들(C1)의 제1 도전형 반도체층(113)에 공통으로 연결되고, 제2 셀 전극(130b)은 제1 전극 연결부(139)에 의해 상기 제1 방향으로 배열된 제2 발광셀들(C2)의 제1 도전형 반도체층(113)에 공통으로 연결되고, 제3 셀 전극(130c)은 제1 전극 연결부(139)에 의해 상기 제1 방향으로 배열된 제3 발광셀들(C3)의 제1 도전형 반도체층(113)에 공통으로 연결될 수 있다.
공통 셀 전극(131)은 반도체 발광소자들(LA) 각각에서 제1 내지 제3 발광셀(C1, C2, C3)의 제2 전극들(136) 및 제2 전극들(136)에 공통으로 접속되는 공통 베이스 패드(142)를 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 제2 방향으로 배열된 반도체 발광소자들(LA)의 공통 베이스 패드들(142)은 금속 연결부(149)에 의해 서로 연결될 수 있다. 공통 셀 전극(131)은 금속 연결부(149)에 의해 상기 제2 방향으로 배열된 반도체 발광소자들(LA)의 제1 내지 제3 발광셀(C1, C2, C3)의 제2 도전형 반도체층(117)에 공통으로 접속될 수 있다.
발광 다이오드 모듈(100)은 제1 셀 전극(130a)에 접속되는 제1 셀 패드(143a), 제2 셀 전극(130b)에 접속되는 제2 셀 패드(143b), 및 제3 셀 전극(130c)에 접속되는 제3 셀 패드(143c), 및 공통 셀 전극(131)에 접속되는 공통 셀 패드(144)를 더 포함할 수 있다. 제1 셀 패드(143a)는 제1 베이스 패드(141a)에 접촉되고, 제2 셀 패드(143b)는 제2 베이스 패드(141b)에 접촉되고, 제3 셀 패드(143c)는 제3 베이스 패드(141c)에 접촉될 수 있다. 공통 셀 패드(144)는 공통 베이스 패드(142)에 접촉될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 제2 방향으로 배열된 반도체 발광소자들(LA)의 각 열마다 하나씩 배치되어 총 4개의 공통 셀 패드들(144)이 구비되며, 4개의 공통 셀 패드들(144)은 발광 다이오드 모듈(100)의 대각선 방향으로 서로 다른 반도체 발광소자(LA)의 아래에 배치될 수 있다. 제1 내지 제3 셀 패드(143a, 143b, 143c)는 상기 제1 방향으로 배열된 반도체 발광소자들(LA)의 각 행마다 배치되며, 상기 각 행에서 서로 다른 반도체 발광소자(LA)의 하부에 배치될 수 있다.
발광 다이오드 모듈(100)은 제1 내지 제3 셀 패드(143a, 143b, 143c)에 일대일 대응으로 접속되는 제1 내지 제3 본딩 패드(145a, 145b, 145c)를 더 포함하고, 공통 셀 패드들(144)에 일대일 대응으로 접속되는 공통 본딩 패드들(146)을 더 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 제1 내지 제3 본딩 패드(145a, 145b, 145c) 그리고 공통 본딩 패드(146)는 각각 하나의 반도체 발광소자(LA)의 제1 내지 제3 발광셀(C1, C2, C3)에 걸쳐 일체로 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 도 44 및 도 45에 도시된 바와 같이, 발광 다이오드 모듈이 8 x 8 행렬로 배열된 반도체 발광소자들을 포함하거나, 16 x 16 행렬로 배열된 반도체 발광소자들을 포함하는 경우에는, 앞선 실시예보다 본딩 패드들이 더 크게 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 내지 제3 본딩 패드(145a, 145b, 145c) 그리고 공통 본딩 패드(146)는 인접한 2개의 발광 소자들(LA)에 걸쳐 일체로 형성될 수 있다.
발광 다이오드 모듈(100)은 제1 내지 제3 발광셀(C1, C2, C3)을 각각 둘러싸는 제1 및 제2 절연층(121, 123)을 포함한다. 제1 및 제2 절연층(121, 123)은 제1 내지 제3 발광셀(C1, C2, C3)을 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에서 서로 분리시킬 수 있다. 도 4a 내지 도 4d에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제3 발광셀들(C1, C2, C3) 사이에서 제1 절연층(121)은 격벽 구조(101P)와 접할 수 있다. 제1 내지 제2 전극(135, 136)과 베이스 패드(141a, 141b, 141c, 142) 사이에 제2 절연층(123)이 배치될 수 있다. 제2 절연층(123)의 일부가 제거된 부분을 통해 제1 전극(135)과 제1 내지 제3 베이스 패드(141a, 141b, 141c)가 접속되거나, 제2 전극(136)과 공통 베이스 패드(142)가 접속될 수 있다.
발광 다이오드 모듈(100)은 반도체 발광소자들(LA) 사이의 공간을 매립하여 반도체 발광소자들(LA)을 포함하는 상기 발광부를 지지하고, 제1 내지 제3 셀 패드들(143a, 143b, 143c) 그리고 공통 셀 패드(144)를 부분적으로 노출시키는 봉지부(150)를 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 셀 패드들(143a, 143b, 143c) 그리고 공통 셀 패드(144)는 봉지부(150)을 관통하여 발광소자들(LA)에 접속될 수 있다. 부분적으로 노출된 제1 내지 제3 셀 패드들(143a, 143b, 143c) 그리고 공통 셀 패드(144)는 제1 내지 제3 본딩 패드들(145a, 145b, 145c) 그리고 공통 본딩 패드(146)과 접속될 수 있다.
제1 내지 제3 본딩 패드들(145a, 145b, 145c) 그리고 공통 본딩 패드(146)의 표면에는 회로 기판에 실장 시에 접착력을 향상시키기 위해 접착층이 추가로 형성될 수 있다. 상기 접착층은 Au, Sn, Ag. Ni 등을 포함할 수 있다.
본 실시예는 패시브 매트릭스(passive matrix) 방식으로 동작되는 복수의 발광셀들(C1, C2, C3)을 포함하는 발광 다이오드 모듈(100)에 대한 것이다. 본 실시예에 따르면, 발광 다이오드 모듈(100) 내의 복수의 발광셀들(C1, C2, C3)을 독립적으로 구동하기 위해 필요한 전극 패드의 개수를 감소시킬 수 있다. 이와 더불어, 전극 패드의 크기를 크게 형성할 수 있으므로, 회로 기판 상에 실장할 때 본딩 불량을 감소할 수 있다.
또한, 풀컬러(full color)를 구현할 수 있는 반도체 발광소자들이 매트릭스 형태로 배열된 본 실시예에 따른 발광 다이오드 모듈(100)을 이용함으로써, 도 51에 도시된 LED 디스플레이 패널(1000)을 제조하는 공정을 단순화할 수 있고, 이를 통해 제조 시간을 단축하고 생산 단가를 절감할 수 있다.
도 4 내지 도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 모듈(100)의 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다. 도 4 내지 도 22 중 짝수 번호의 도면은 평면도이고, 홀수 번호의 도면은 평면도의 I1-I1 선을 따라 절단한 단면도이다. 본 실시예에 따른 발광 다이오드 모듈의 제조 방법은 웨이퍼 레벨 패키지 공정에 의해 이루어지며, 편의상 웨이퍼의 일부 영역에 형성되는 4 x 4 행렬의 발광소자들에 대해서 도시하였다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 발광 다이오드 모듈(100)의 제조 방법은 기판(101) 상에 제1 도전형 반도체층(113), 활성층(115) 및 제2 도전형 반도체층(117)이 적층된 발광 구조물을 형성하는 단계로 시작될 수 있다.
기판(101)은 필요에 따라 절연성, 도전성 또는 반도체 기판이 사용될 수 있다. 기판(101)은 사파이어, SiC, Si, MgAl2O4, MgO, LiAlO2, LiGaO2, GaN 등일 수 있다. 본 실시예에서, 기판(101)은 예를 들어, Si 기판일 수 있다.
제1 도전형 반도체층(113)은 n형 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x<1, 0≤y<1, 0≤x+y<1)을 만족하는 질화물 반도체일 수 있으며, n형 불순물은 Si, Ge, Se, Te 등일 수 있다. 활성층(115)은 양자우물층과 양자장벽층이 서로 교대로 적층된 다중 양자우물(MQW) 구조일 수 있다. 예를 들어, 상기 양자우물층과 양자장벽층은 서로 다른 조성을 가지는 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)일 수 있다. 특정 예에서, 상기 양자우물층은 InxGa1 - xN (0<x≤1)이며, 상기 양자장벽층은 GaN 또는 AlGaN일 수 있다. 제2 도전형 반도체층(117)은 p형 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x<1, 0≤y<1, 0≤x+y<1)을 만족하는 질화물 반도체층일 수 있으며, p형 불순물은 Mg, Zn, Be 등일 수 있다.
기판(101)과 제1 도전형 반도체층(113) 사이에 버퍼층이 형성될 수 있다. 상기 버퍼층은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1)일 수 있다. 예를 들어, 상기 버퍼층은 AlN, AlGaN, 또는 InGaN일 수 있다. 필요에 따라, 상기 버퍼층은 서로 다른 조성을 가지는 복수의 층을 조합하여 형성하거나, 조성을 점진적으로 변화시킨 단일 층으로 형성할 수도 있다.
다음으로, 제2 도전형 반도체층(117) 및 활성층(115)의 일부를 식각하여 제1 도전형 반도체층(113)의 일부가 노출되도록 포토리소그래피 공정 및 식각 공정을 이용하여 메사(MESA) 구조를 형성할 수 있다. 이때, 후속 공정에서 제1 도전형 반도체층(113)에 전극이 형성되는 영역을 확보하기 위해, 제1 도전형 반도체층(113)이 국부적으로 더 노출되는 영역이 메사 구조마다 형성될 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 발광 구조물을 복수의 발광셀들로 분리하기 위한 아이솔레이션 공정이 수행될 수 있다.
노출된 제1 도전형 반도체층(113)을 식각하여 기판(101)의 일부를 노출시키는 분리영역(I) 및 서브 분리영역(Ia)이 형성될 수 있다. 상기 공정에 의해 상기 발광 구조물은 복수의 발광셀들(C1, C2, C3)로 분리될 수 있다. 분리영역(I)은 3개의 발광셀들(C1, C2, C3)마다 형성될 수 있다. 3개의 발광셀들(C1, C2, C3) 사이는 서브 분리영역(Ia)이 형성될 수 있다. 복수의 발광셀들(C1, C2, C3)은 기판(101)의 상면에 대해 경사진 측면을 가질 수 있다. 분리영역(I)는 예를 들어, 디스플레이 패널(1000)(도 51 참조)의 개별 픽셀(pixel)을 구분하는 경계가 될 수 있다. 서브 분리영역(Ia)는 디스플레이 패널(10)의 상기 개별 픽셀 내에서 서브 픽셀(sub-pixel)을 구분하는 경계가 될 수 있다.
본 공정에 의해, 기판(101) 상에서 상기 발광 구조물은 복수의 행과 복수의 열로 일정한 간격으로 배열되어 복수의 발광소자들로 구분될 수 있다. 각각의 발광소자는 제1 내지 제3 발광셀(C1, C2, C3)을 포함한다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 복수의 발광셀들(C1, C2, C3)을 덮는 제1 절연층(121)이 형성될 수 있다. 그리고, 제1 절연층(121)을 관통하여 제1 도전형 반도체층(113)에 연결되는 제1 콘택 전극(133) 및 제1 전극(135), 제1 절연층(121)을 관통하여 제2 도전형 반도체층(117)에 연결되는 제2 콘택 전극(134) 및 제2 전극(136)이 형성될 수 있다.
제1 절연층(121)은 분리영역(I) 및 서브 분리영역(Ia) 내에 형성되어 발광 셀들(C1, C2, C3)을 분리시킬 수 있다. 그리고, 제1 절연층(121)은 메사 구조의 측벽에 형성되어 제1 전극(135)과 제2 전극(136)을 전기적으로 분리시킬 수 있다. 제1 절연층(121)은 전기적으로 절연성을 갖는 물질이면 어느 것이나 사용할 수 있으며, 광흡수율이 낮은 물질을 사용할 수 있다. 제1 절연층(121)은 예를 들어, 실리콘 산화물, 실리콘 산질화물, 실리콘 질화물을 이용할 수 있을 것이다. 이와 달리, 일 실시예에서, 제1 절연층(121)은 서로 다른 굴절률을 갖는 복수의 절연막들이 교대로 적층된 다층 반사구조일 수 있다. 상기 다층 반사구조는 제1 굴절률을 갖는 제1 절연막과 제2 굴절률을 갖는 제2 절연막이 교대로 적층된 분산 브래그 반사기(DBR: Distributed Bragg Reflector)일 수 있다. 상기 다층 반사 구조는 상기 굴절률이 서로 다른 복수의 절연막들이 2회 내지 100회 반복하여 적층될 수 있다. 상기 다층 반사 구조를 이루는 절연막은 각각 SiO2, SiN, SiOxNy, TiO2, Si3N4, Al2O3, ZrO2, TiN, AlN, TiAlN, TiSiN 등으로 이루어질 수 있다.
다음으로, 제1 절연층(121)의 일부를 제거한 뒤, 도전성 물질로 이루어진 제1 및 제2 콘택 전극(133, 134)이 형성될 수 있다. 제1 도전형 반도체층(113) 상에 형성된 제1 절연층(121)의 일부를 제거하고, 제1 도전형 반도체층(113)과 전기적으로 접속되도록 제1 콘택 전극(133)이 형성될 수 있다. 그리고, 제2 도전형 반도체층(117) 상에 형성된 제1 절연층(121)의 일부를 제거하고, 제2 도전형 반도체층(117)과 전기적으로 접속되도록 제2 콘택 전극(134)이 형성될 수 있다.
상기 제1 및 제2 콘택 전극(133, 134)는 Ag, Al, Ni, Cr, Cu, Au, Pd, Pt, Sn, W, Rh, Ir, Ru, Mg, Zn 및 이들을 포함하는 합금 물질 중 적어도 하나를 포함하는 반사성 전극일 수 있다.
다음으로, 제1 콘택 전극(133)을 덮는 제1 전극(135)과 제2 콘택 전극(134)을 덮는 제2 전극(136)이 형성될 수 있다. 기판(101)에서 하나의 발광 다이오드 모듈로 제공될 영역(이하 '모듈 영역'이라함.) 내에서 제1 방향(예를 들어, 가로 방향 또는 행방향)으로 배치된 복수의 발광셀들(C1, C2, C3) 각각에 형성된 복수의 제1 전극들(135)은 발광셀들(C1, C2, C3) 사이에 배치된 제1 전극 연결부(139)에 의해 서로 연결될 수 있다. 제1 전극(135)와 제1 전극 연결부(139)는 하나의 공정에 의해 동시에 형성될 수 있다. 따라서, 제1 전극(135)와 제1 전극 연결부(139)의 경계는 명확하지 않을 수 있다.
제2 전극(136)은 각 발광셀(C1, C2, C3)마다 개별적으로 형성될 수 있다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 제1 절연층(121), 제1 전극(135) 및 제2 전극(136)을 덮는 제2 절연층(123) 내에 제1 및 제2 콘택홀들(H1a, H1b, H1c, H2)이 형성될 수 있다.
제1 절연층(121), 제1 전극(135) 및 제2 전극(136)을 덮는 제2 절연층(123)이 증착 공정에 의해 형성될 수 있다. 제2 절연층(123)은 전기적으로 절연성을 가지며, 광흡수율이 낮은 물질을 사용할 수 있다. 제1 절연층(121)과 동일하거나 유사한 물질로 이루어질 수 있다.
이어서, 제2 절연층(123)의 일부를 제거하여 제1 내지 제3발광셀(C1, C2, C3)마다 제1 콘택홀(H1a, H1b, H1c)과 제2 콘택홀(H2)를 형성할 수 있다. 제1 콘택홀(H1a, H1b, H1c)은 제1 내지 제3 발광셀(C1, C2, C3)의 제1 전극(135)의 일부를 노출시키고, 제2 콘택홀(H2)는 제1 내지 제3 발광셀(C1, C2, C3)의 제2 전극(136)의 일부를 노출시킬 수 있다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 제1 콘택홀(H1a, H1b, H1c)를 통해 각각 제1 내지 제3 발광셀(C1, C2, C3)의 제1 전극(135)에 연결되는 제1 내지 제3 베이스 패드(141a, 141b, 141c) 그리고 제2 콘택홀(H2)를 통해 제1 내지 제3 발광셀(C1, C2, C3)의 제2 전극(136)에 연결되는 공통 베이스 패드(142)가 형성될 수 있다.
제1 내지 제3 베이스 패드(141a, 141b, 141c)는 기판(101) 상에서 각 발광셀(C1, C2, C3)에 각각 형성될 수 있다. 즉, 제1 발광셀(C1)의 제1 전극(135)에 연결되는 제1 베이스 패드(141a), 제2 발광셀(C2)의 제1 전극(135)에 연결되는 제2 베이스 패드(141b), 및 제3 발광셀(C3)의 제1 전극(135)에 연결되는 제3 베이스 패드(141c)가 형성될 수 있다.
공통 베이스 패드(142)는 각각의 발광소자 내에서 제1 내지 제3 발광셀(C1, C2, C3)의 제2 전극들(136)에 공통으로 연결될 수 있다. 상기 모듈 영역 내에서 제2 방향(예를 들어, 세로 방향 또는 열방향)으로 배치된 모든 발광셀들(C1, C2, C3)의 공통 베이스 패드(142)는 금속 연결부(149)에 의해 서로 연결될 수 있다. 공통 베이스 패드(142)과 금속 연결부(149)는 하나의 공정에 의해 동시에 형성될 수 있다. 따라서, 공통 베이스 패드(142)와 금속 연결부(149)의 경계는 명확하지 않을 수 있다.
제1 내지 제3 베이스 패드(141a, 141b, 141c) 그리고 공통 베이스 패드(142)는 도금 공정에 의해 형성될 수 있다. 제1 내지 제3 베이스 패드(141a, 141b, 141c) 그리고 공통 베이스 패드(142)는 구리(Cu)로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 구리 이외의 전도성 물질로 형성될 수 있다.
도 14 및 도 15를 참조하면, 봉지부(150)에 의해 둘러싸이고, 제1 내지 제3베이스 패드(141a, 141b, 141c)에 각각 연결되는 제1 내지 제3 셀 패드(143a, 143b, 143c), 그리고 공통 베이스 패드(142)에 연결되는 공통 셀 패드(144)가 형성될 수 있다.
상기 모듈 영역 내에서 상기 제1 방향으로 각각의 행에 배열된 상기 복수의 발광소자의 제1 발광셀들(C1)에 공통으로 연결되는 제1 셀 패드(143a), 각각의 행에 배열된 제2 발광셀들(C2)에 공통으로 연결되는 제2 셀 패드(143b), 및 각각의 행에 배열된 제3 발광셀들(C3)에 공통으로 연결되는 제3 셀 패드(143c)가 형성될 수 있다. 제1 내지 제3 셀 패드(143a, 143b, 143c)는 각각의 행마다 배치되며, 각각의 행에서 상기 복수의 발광소자 중 서로 다른 발광소자에 배치될 수 있다.
상기 모듈 영역 내에서 상기 제2 방향으로 각각의 열에 배열된 제1 내지 제3 발광셀들(C1, C2, C3)에 공통으로 연결되는 공통 셀 패드(144)는 각각의 열마다 하나씩 배치되고, 상기 모듈 영역의 대각선 방향으로 상기 복수의 발광소자 중 서로 다른 발광소자에 배치될 수 있다.
제1 내지 제3 셀 패드(143a, 143b, 143c) 그리고 공통 셀 패드(144)는 도금 공정에 의해 형성될 수 있다. 제1 내지 제3 셀 패드(143a, 143b, 143c) 그리고 공통 셀 패드(144)는 구리(Cu)로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 구리 이외의 전도성 물질로 형성될 수 있다.
이어서, 상기 발광소자들 사이의 공간을 매립하여 상기 발광소자들을 지지하며, 제1 내지 제3 셀 패드(143a, 143b, 143c) 그리고 공통 셀 패드(144)를 둘러싸는 봉지부(150)가 형성될 수 있다. 봉지부(150)는 제1 내지 제3 셀 패드(143a, 143b, 143c) 그리고 공통 셀 패드(144)를 덮도록 고분자 수지 재료를 도포하는 공정과, 그라인딩 등과 같은 평탄화 공정에 의해 형성될 수 있다. 이 과정에서 제1 내지 제3 셀 패드(143a, 143b, 143c) 그리고 공통 셀 패드(144)는 부분적으로 봉지부(150)의 일면에서 노출될 수 있다. 봉지부(150)는 상기 발광소자들을 지지할 수 있어야 하기 때문에 높은 영률(Young's Modulus)을 가져야 하며, 상기 발광소자들에서 발생하는 열을 방출하기 위하여 높은 열 전도도를 갖는 재료를 사용할 수 있다. 봉지부(150)는 예를 들어, 에폭시 수지 또는 실리콘(silicone) 수지일 수 있다. 또한, 봉지부(150)는 빛을 반사시키기 위한 광반사성 입자를 포함할 수 있다. 상기 광반사성 입자로는 이산화 티타늄(TiO2) 및/또는 산화 알루미늄(Al2O3)이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 16 및 도 17을 참조하면, 봉지부(150)의 표면에 배치되며, 제1 내지 제3 셀 패드(143a, 143b, 143c) 그리고 공통 셀 패드(144)에 일대일 대응으로 연결되는 제1 내지 제3 본딩 패드(145a, 145b, 145c) 그리고 공통 본딩 패드(146)를 형성할 수 있다.
상기 모듈 영역 내에서 제1 내지 제3 본딩 패드(145a, 145b, 145c)는 상기 제1 방향으로 각각의 행마다 배치되며, 각각의 행에서 상기 복수의 발광소자 중 서로 다른 발광소자에 배치될 수 있다.
상기 모듈 영역 내에서 상기 제2 방향으로 각각의 열에 배열된 제1 내지 제3 발광셀들(C1, C2, C3)에 공통으로 접속되는 공통 본딩 패드(146)는 각각의 열마다 하나씩 배치되고, 상기 모듈 영역의 대각선 방향으로 상기 복수의 발광소자 중 서로 다른 발광소자에 배치될 수 있다.
제1 내지 제3 본딩 패드(145a, 145b, 145c) 그리고 공통 본딩 패드(146)는 도금 공정에 의해 형성될 수 있다. 제1 내지 제3 본딩 패드(145a, 145b, 145c) 그리고 공통 본딩 패드(146)는 구리(Cu)로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 구리 이외의 전도성 물질로 형성될 수 있다.
도 18 및 도 19를 참조하면, 상기 복수의 발광셀(C1, C2, C3) 사이의 경계와 상기 복수의 발광소자 사이의 경계 상에 격벽 구조(101p)가 형성될 수 있다.
제1 내지 제3 본딩 패드(145a, 145b, 145c) 그리고 공통 본딩 패드(146) 상에 지지 기판(154)이 부착될 수 있다. 지지 기판(154)의 본딩을 위해 자외선 경화성 필름이나 왁스(wax) 같은 본딩층(155)이 형성될 수 있다. 지지 기판(154)은 선행 공정에 의해 형성된 구조물들을 후속 공정이 수행되는 동안에 지지하기 위해 임시로 부착되는 것이다.
다음으로, 본 실시예에서 기판(101)은 실리콘(Si) 기판이고, 제1 도전형 반도체층(113)이 드러나도록 기판(101)의 일부가 제거될 수 있다. 잔존하는 기판(101)은 상기 복수의 발광셀(C1, C2, C3) 사이의 경계 및 복수의 발광소자 사이의 경계 상에 배치되는 격벽 구조(101P)를 형성할 수 있다. 격벽 구조(101P)는 제1 도전형 반도체층(113)을 노출시키는 격자 구조를 가질 수 있다. 상기 복수의 발광셀(C1, C2, C3) 사이의 경계 상에 배치된 상기 격벽 구조의 폭은 복수의 발광소자 사이의 경계 상에 배치된 상기 격벽 구조의 폭보다 얇을 수 있다.
격벽 구조(101P)가 형성된 후에, 광방출 효율을 증대시키기 위하여 제1 도전형 반도체층(113)의 상면, 즉, 광방출면에 요철(P)이 형성될 수 있다. 요철(P)은 예를 들어, KOH나 NaOH 등을 포함하는 용액을 이용한 습식 식각 공정 또는 BCl3 가스 등을 포함하는 식각 가스를 이용한 건식 식각 공정에 의해 형성될 수 있다.
이와 달리, 일 실시예에서, 제1 도전형 반도체층(113)이 드러나도록 기판(101)이 된 후에 별도의 공정으로 격벽 구조(101P)가 형성될 수 있다. 격벽 구조(101P)는 블랙 매트릭스(black matrix) 수지를 포함할 수 있다.
기판(101)이 사파이어와 같이 투명 기판일 경우, 기판(101)은 레이저 리프트 오프(Laser Lift-Off, LLO)를 통하여 상기 발광 영역들로부터 분리될 수 있다. 상기 레이저 리프트 오프 공정에 사용되는 레이저는 193㎚ 엑시머 레이저, 248㎚ 엑시머 레이저 및 308㎚ 엑시머 레이저, Nd:YAG 레이저, He-Ne 레이저 및 Ar 이온 레이저 중 적어도 어느 하나일 수 있다. 또한, 기판(101)이 Si과 같은 불투명한 기판일 경우, 기판(101)은 그라인딩(Grinding), 폴리싱(Polishing), 건식 식각(dry etching) 또는 이들의 조합에 의해 제거될 수 있다.
도 20 및 도 21을 참조하면, 제1 도전형 반도체층들(113) 상에 서로 다른 색의 광을 방출하는 제1 내지 제3 광투과부들(151, 152, 153)이 형성될 수 있다. 제1 광투과부(151)는 제1 파장변환층(151a)와 제1 필터층(151b)를 포함하고, 제2 광투과부(152)는 제2 파장변환층(152a)와 제2 필터층(152b)를 포함하고, 제3 광투과부(153)는 제3 파장변환층(153a)와 제3 필터층(153b)를 포함할 수 있다.
제1 내지 제3 파장 변환층들(151a, 151b, 151c)은 서로 다른 색의 광을 방출하기 위해 서로 다른 형광체나 양자점을 포함할 수 있다.
도 22를 참조하면, 최종적으로 모듈 단위로 절단하는 공정이 수행됨으로써, 발광 다이오드 모듈(100)이 제조될 수 있다.
본 절단 공정은 예를 들어, 지지 기판(153)을 제거한 후 점착성 테이프를 부착하고, 블레이드로 절단하는 방식으로 수행될 수 있다.
도 23 및 도 24는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 모듈(100A)을 개략적으로 나타내는 평면도 및 저면도이다.
도 25a 내지 도 25c는 도 23 및 도 24에 도시된 발광 다이오드 모듈(100A)의 단면도들이다. 도 25a는 도 23 및 도 24의 II1-II1선에 따라 절단한 단면도이고, 도 25b는 도 23 및 도 24의 II2-II2선에 따라 절단한 단면도이고, 도 25c는 도 23 및 도 24의 II3-II3선에 따라 절단한 단면도이다.
도 23, 도 24, 그리고 도 25a 내지 도 25c를 함께 참조하면, 발광 다이오드 모듈(100A)은 4 x 4 행렬의 반도체 발광소자들(LA)을 포함하는 발광부를 포함할 수 있다. 이는 예시적인 것이며, 발광 다이오드 모듈(100A)은 서로 교차하는 제1 방향(예를 들어, 가로 방향 또는 행 방향) 및 제2 방향(예를 들어, 세로 방향 또는 열 방향)으로 m개의 행과 n개의 열의 매트릭스 형태로 배열된 반도체 발광소자들(LA)을 포함하는 발광부를 포함할 수 있다. 여기서, m과 n은 2 이상의 자연수이다. 각각의 반도체 발광소자(LA)는 제1 내지 제3 발광셀(C1, C2, C3)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 발광셀(C1, C2, C3)은 제1 도전형 반도체층(113), 활성층(115) 및 제2 도전형 반도체층(117)을 포함할 수 있다. 활성층(115)은 제1 도전형 반도체층(113)과 제2 도전형 반도체층(117) 사이에 배치되고, 특정 파장의 광을 방출할 수 있다.
발광 다이오드 모듈(100A)은 제1 내지 제3 발광셀(C1, C2, C3) 각각에 대응하여 상기 발광부의 제1 면 상에 배치되는 제1 내지 제3 광투과부(151, 152, 153)를 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 제1 내지 제3 광투과부(151, 152, 153)은 각각 적색 광, 녹색 광, 청색 광을 방출할 수 있다. 제1 내지 제3 광투과부(151, 152, 153)에 대한 내용은 도 1 내지 도 3d를 참조하여 설명한 것과 동일하므로 생략한다.
발광 다이오드 모듈(100A)은 상기 발광부의 제1 면에서 제1 내지 제3 발광셀(C1, C2, C3) 사이에 배치된 격벽 구조(101P)를 포함할 수 있다. 격벽 구조(101P)는 제1 내지 제3 광투과부를 수용하는 격자 구조를 가지며, 상기 복수의 발광소자들(LA) 중 각각의 발광소자 내에서 제1 내지 제3 광투과부(151, 152, 153) 사이에 배치된 격벽 구조(101P)의 두께는 복수의 반도체 발광소자들(LA) 사이의 경계 상에 배치된 격벽 구조(101P)의 두께보다 얇을 수 있다.
발광 다이오드 모듈(100A)은 상기 발광부의 제2 면에 배치되며, 발광 다이오드 모듈(100A) 내에 배열된 반도체 발광소자들(LA)의 제1 내지 제3 발광셀(C1, C2, C3)이 독립적으로 구동되도록 구성된 배선 전극을 포함한다.
상기 배선 전극은 상기 제1 방향으로 배열된 반도체 발광소자들(LA)의 제1 발광셀(C1)의 제1 도전형 반도체층(113)에 공통으로 접속된 제1 셀 전극(130a), 상기 제1 방향으로 배열된 발광소자들(LA)의 제2 발광셀(C2)의 제1 도전형 반도체층(113)에 공통으로 접속된 제2 셀 전극(130b), 상기 제1 방향으로 배열된 발광소자들(LA)의 제3 발광셀(C3)의 제1 도전형 반도체층(113)에 공통으로 접속된 제3 셀 전극(130c) 및 상기 제2 방향으로 배열된 발광소자들(LA)의 제1 내지 제3 발광셀(C1, C2, C3)의 제2 도전형 반도체층(117)에 공통으로 접속된 공통 셀 전극(131)을 포함할 수 있다.
제1 내지 제3 셀 전극(130a, 130b, 130c)에 대한 내용은 도 1 내지 도 3d를 참조하여 설명한 것과 동일하므로 생략한다.
공통 셀 전극(131)은 상기 제2 방향으로 배열된 반도체 발광소자들(LA) 각각에서 제1 내지 제3 발광셀(C1, C2, C3)의 제2 전극들(136) 및 제2 전극들(136)에 공통으로 접속되는 공통 베이스 패드(142')를 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 상기 제2 방향으로 배열된 반도체 발광소자들(LA)의 제2 전극들(136)이 서로 연결될 수 있다. 상기 제2 방향에서 반도체 발광소자들(LA)의 제2 전극들(136)은 제2 전극 연결부(138)에 의해 서로 연결될 수 있다. 도 25c와 도 26을 함께 참조하면 명확히 이해될 수 있을 것이다.
발광 다이오드 모듈(100A)은 제1 셀 전극(130a)에 접속되는 제1 셀 패드(143a), 제2 셀 전극(130b)에 접속되는 제2 셀 패드(143b), 및 제3 셀 전극(130c)에 접속되는 제3 셀 패드(143c), 및 공통 셀 전극(131)에 접속되는 공통 셀 패드(144)를 더 포함할 수 있다. 제1 셀 패드(143a)는 제1 베이스 패드(141a)에 접촉되고, 제2 셀 패드(143b)는 제2 베이스 패드(141b)에 접촉되고, 제3 셀 패드(143c)는 제3 베이스 패드(141c)에 접촉될 수 있다. 공통 셀 패드(144)는 공통 베이스 패드(142')에 접촉될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 제2 방향으로 배열된 반도체 발광소자들(LA)의 각 열마다 하나씩 배치되어 총 4개의 공통 셀 패드들(144)이 구비되며, 4개의 공통 셀 패드들(144)은 발광 다이오드 모듈(100)의 한쪽 가장자리를 따라 상기 제1 방향으로 서로 다른 반도체 발광소자(LA)의 아래에 각각 배치될 수 있다. 제1 내지 제3 셀 패드(143a, 143b, 143c)는 상기 제1 방향으로 배열된 반도체 발광소자들(LA)의 각 행마다 배치되며, 상기 각 행에서 하나의 발광소자(LA)의 하부에 함께 배치될 수 있다.
이와 달리, 일 실시예에서, 발광 다이오드 모듈(100A)은 도 2에서와 같이 배치된 셀 패드들 및 본딩 패드들을 가질 수 있다.
발광 다이오드 모듈(100A)는 제1 내지 제3 발광셀(C1, C2, C3)을 각각 둘러싸는 제1 및 제2 절연층(121, 123)을 포함할 수 있다.
제1 및 제2 절연층(121, 123)은 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에서 제1 내지 제3 발광셀(C1, C2, C3)을 서로 분리시킬 수 있다. 도 25a 내지 도 25d에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제3 발광셀들(C1, C2, C3) 사이에서 제1 절연층(121)은 격벽 구조(101P)와 접할 수 있다. 제1 내지 제3 발광셀들(C1, C2, C3) 사이에서 제1 절연층(121)의 아래에 제2 전극 연결부(138)이 배치될 수 있다. 제2 전극 연결부(138)을 덮는 제2 절연층(123)이 제1 절연층(121) 상에 형성될 수 있다. 제2 전극(136)은 제1 절연층(121)의 일부가 제거된 부분을 통해 제2 도전형 반도체층(117)에 접속될 수 있다. 제1 전극(135)은 제1 및 제2 절연층(121, 123)의 일부가 제거된 부분을 통해 제1 도전형 반도체층(113)에 접속될 수 있다. 제1 내지 제2 전극(135, 136)과 베이스 패드(141a, 141b, 141c, 142') 사이에 제3 절연층(125)이 배치될 수 있다. 제3 절연층(125)의 일부가 제거된 부분을 통해 제1 전극(135)과 제1 내지 제3 베이스 패드(141a, 141b, 141c)가 접속되거나, 제2 전극(136)과 공통 베이스 패드(142')가 접속될 수 있다.
발광 다이오드 모듈(100A)은 반도체 발광소자들(LA) 사이의 공간을 매립하여 상기 발광부를 지지하고, 제1 내지 제3 셀 패드들(143a, 143b, 143c) 그리고 공통 셀 패드(144)를 부분적으로 노출시키는 봉지부(150)를 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 셀 패드들(143a, 143b, 143c) 그리고 공통 셀 패드(144)는 봉지부(150)을 관통하여 발광소자들(LA)에 접속될 수 있다.
본 실시예는 패시브 매트릭스(passive matrix) 방식으로 동작되는 복수의 발광셀들(C1, C2, C3)을 포함하는 발광 다이오드 모듈(100A)에 대한 것이다. 본 실시예에 따르면, 발광 다이오드 모듈(100A) 내의 복수의 발광셀들(C1, C2, C3)을 독립적으로 구동하기 위해 필요한 전극 패드의 개수를 감소시킬 수 있다. 또한, 전극 패드의 크기를 증가시킬 수 있으므로, 회로 기판에 실장하는 단계에서 본딩 불량이 개선될 수 있다.
또한, 풀컬러(full color)를 구현할 수 있는 반도체 발광소자들이 매트릭스 형태로 배열된 본 실시예에 따른 발광 다이오드 모듈(100)을 이용함으로써, 예를 들어, 도 51에 도시된 LED 디스플레이 패널(1000)을 제조하는 공정을 단순화할 수 있고, 이를 통해 제조 시간을 단축하고 생산 단가를 절감할 수 있다.
도 26 내지 도 35는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 모듈(100A)을 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면들이다. 도 26 내지 도 35 중 짝수 번호의 도면은 평면도이고, 홀수 번호의 도면은 평면도의 II1-II1 선을 따라 절단한 단면도이다. 본 실시예에 따른 발광 모듈의 제조방법은 웨이퍼 레벨 패키지 공정에 의해 이루어지며, 편의상 웨이퍼의 일부 영역에 형성되는 4 x 4 행렬의 발광소자들에 대해서 도시하였다.
도 4 내지 도 7을 참조하여 설명한 공정들이 완료된 후에, 다음의 공정들이 수행될 수 있다.
도 26 및 도 27을 참조하면, 발광셀들(C1, C2, C3)을 덮는 제1 절연층(121), 제1 절연층(121)을 관통하여 제2 도전형 반도체층(117)에 연결되는 제2 콘택 전극(134) 및 제2 전극(136)이 형성될 수 있다. 그리고, 제2 전극(136)을 서로 연결하는 제2 전극 연결부(138)가 형성될 수 있다.
발광셀들(C1, C2, C3)을 덮도록 제1 절연층(121)을 기판(101) 상에 형성할 수 있다. 제 제1 절연층(121)은 분리영역(I) 및 서브 분리영역(Ia) 내에 형성되어 발광셀들(C1, C2, C3)을 전기적으로 분리시킬 수 있다.
제2 도전형 반도체층(117) 상에 형성된 제1 절연층(121)의 일부를 제거하고, 제2 도전형 반도체층(117)과 전기적으로 접속되도록 제2 콘택 전극(134)이 형성될 수 있다.
다음으로, 제2 콘택 전극(134)을 덮는 제2 전극(136)이 형성될 수 있다. 기판(101)의 각 모듈 영역 내에서 각각의 열 방향(세로 방향)으로 배치된 발광셀들(C1, C2, C3) 각각에 형성된 제2 전극들(136)은 발광셀들(C1, C2, C3)의 일측에 배치된 제2 전극 연결부(138)에 의해 서로 연결될 수 있다.
제2 전극들(136)과 제2 전극 연결부(138)는 하나의 공정에 의해 동시에 형성될 수 있다.
도 28 및 도 29를 참조하면, 제2 전극(136) 및 제2 전극 연결부(138)을 덮는 제2 절연층(123), 그리고 제2 절연층(121)을 관통하여 제1 도전형 반도체층(113)에 연결되는 제1 콘택 전극(133) 및 제1 전극(135)이 형성될 수 있다. 그리고, 제1 전극(135)을 서로 연결하는 제1 전극 연결부(139)가 형성될 수 있다.
제2 전극(136) 및 제2 전극 연결부(138)을 덮도록 제2 절연층(123)을 제1 절연층(121) 상에 형성할 수 있다. 제2 절연층(123)은 전기적으로 절연성을 가지며, 광흡수율이 낮은 물질이 사용될 수 있다. 제1 절연층(121)과 동일하거나 유사한 물질로 이루어질 수 있다.
제1 도전형 반도체층(113) 상에 형성된 제1 및 제2 절연층(121, 122)의 일부를 제거하고, 제1 도전형 반도체층(113)과 전기적으로 접속되도록 제1 콘택 전극(133)이 형성될 수 있다.
다음으로, 제1 콘택 전극(133)을 덮는 제1 전극(135)이 형성될 수 있다. 상기 모듈 영역 내에서 각각의 행 방향(가로 방향)으로 배치된 발광셀들(C1, C2, C3) 각각에 형성된 제1 전극들(135)은 발광셀들(C1, C2, C3) 사이에 배치된 제1 전극 연결부(139)에 의해 서로 연결될 수 있다. 제1 전극들(135)과 제1 전극 연결부(139)는 하나의 공정에 의해 동시에 형성될 수 있다.
도 30 및 도 31을 참조하면, 제3 절연층(125) 및 제3 절연층(125)을 관통하는 제1 콘택홀(H1a, H1b, H1c), 그리고 제2 콘택홀(H2)이 형성될 수 있다.
제2 절연층(123) 및 제1 전극(135)을 덮는 제3 절연층(125)이 형성될 수 있다. 제3 절연층(125)은 전기적으로 절연성을 가지며, 광흡수율이 낮은 물질이 사용될 수 있다. 제1 절연층(121)과 동일하거나 유사한 물질로 이루어질 수 있다.
이어서, 제3 절연층(125)의 일부를 제거하여 발광셀(C1, C2, C3)마다 제1 전극(135)을 노출시키는 제1 콘택홀(H1a, H1b, H1c)을 형성할 수 있다. 그리고, 제2 절연층(123) 및 제3 절연층(125)의 일부를 제거하여 일부 발광셀(예를 들어 C3)에 제2 전극(136)을 노출시키는 제2 콘택홀(H2)를 형성할 수 있다.
도 32 및 도 33을 참조하면, 제1 콘택홀((H1a, H1b, H1c))를 통해 제1 전극(135)에 연결되는 제1 내지 제3 베이스 패드(141a, 141b, 141c)가 형성되고, 제2 콘택홀(H2)를 통해 제2 전극(136)에 연결되는 공통 베이스 패드(142)가 형성될 수 있다.
제1 내지 제3 베이스 패드(141a, 141b, 141c)는 제1 내지 제3 발광셀(C1, C2, C3)에 대응하여 형성될 수 있다. 즉, 제1 발광셀(C1)의 제1 전극(135)에 연결되는 제1 베이스 패드(141a), 제2 발광셀(C2)의 제1 전극(135)에 연결되는 제2 베이스 패드(141b), 및 제3 발광셀(C3)의 제1 전극(135)에 연결되는 제3 베이스 패드(141c)가 형성될 수 있다.
공통 베이스 패드(142)는 각각의 발광소자 내에서 제1 내지 제3 발광셀들(C1, C2, C3)의 제2 전극들(136)에 공통으로 연결될 수 있다. 상기 모듈 영역 내에서 각각의 열 방향(세로 방향)으로 배치된 모든 발광셀들(C1, C2, C3)의 제2 전극들(136)이 제2 전극 연결부(138)에 의해 서로 연결되어 있기 때문에, 공통 베이스 패드(142')는 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 기판(101)의 상기 모듈 영역 내에서 각각의 행 방향(가로 방향)으로 배치된 모든 제1 발광셀들(C1)의 제1 전극들(135)이 제1 전극 연결부(139)에 의해 서로 연결되어 있기 때문에, 제1 베이스 패드(141a)는 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 모듈 영역 내에서 각각의 행 방향(가로 방향)으로 배치된 모든 제2 발광셀들(C2)의 제1 전극들(135)이 제1 전극 연결부(139)에 의해 서로 연결되어 있기 때문에, 제2 베이스 패드(141b)는 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 모듈 영역 내에서 각각의 행 방향(가로 방향)으로 배치된 모든 제3 발광셀들(C3)의 제1 전극들(135)이 제1 전극 연결부(139)에 의해 서로 연결되어 있기 때문에, 제3 베이스 패드(141c)는 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 내지 제3 베이스 패드(141a, 141b, 141c)와 공통 베이스 패드(142')는 도금 공정에 의해 형성될 수 있다.
도 34 및 도 35를 참조하면, 봉지부(150)에 의해 둘러싸이고, 제1 내지 제3 베이스 패드(141a, 141b, 141c)에 각각 연결되는 제1 내지 제3 셀 패드(143a, 143b, 143c), 그리고 공통 베이스 패드(142')에 연결되는 공통 셀 패드(144)가 형성될 수 있다.
각각의 행에 배치된 상기 발광소자들의 제1 발광셀들(C1)에 공통으로 연결되는 하나의 제1 셀 패드(143a), 각각의 행에 배치된 제2 발광셀들(C2)에 공통으로 연결되는 하나의 제2 셀 패드(143b), 및 각각의 행에 배치된 제3 발광셀들(C3)에 공통으로 연결되는 하나의 제3 셀 패드(143c)가 형성될 수 있다. 상기 제1 내지 제3 셀 패드(143a, 143b, 143c)는 각각의 행마다 배치되며, 각각의 행에서 끝에 위치한 상기 발광소자에 함께 배치될 수 있다. 즉, 상기 제1 내지 제3 셀 패드(143a, 143b, 143c)는 상기 모듈 영역의 가장자리에 위치한 하나의 열(예를 들어, 4열)을 따라 배열된 상기 발광소자들에 배치될 수 있다.
각각의 열을 따라 배치된 제1 내지 제3 발광셀(C1, C2, C3)에 공통으로 연결되는 공통 셀 패드들(144)은 각각의 열마다 하나씩 배치되고, 상기 모듈 영역의 가장자리에 위치한 하나의 행(예를 들어, 1행)에 위치한 서로 다른 발광소자들에 각각 배치될 수 있다.
셀 패드들(143a, 143b, 143c, 144)은 도금 공정에 의해 형성될 수 있다.
이어서, 상기 발광소자들 사이의 공간을 매립하며 셀 패드들(143a, 143b, 143c, 144)을 둘러싸는 봉지부(150)가 형성될 수 있다.
셀 패드들(143a, 143b, 143c, 144)의 배치는 전기 주입과 접합 안정성을 위해 변형될 수 있다. 예를 들어, 도 36을 참조하면, 상기 제1 내지 제3 셀 패드(143a, 143b, 143c)는 상기 모듈 영역에서 첫번째 열과 마지막 열을 따라 상기 발광소자들에 배치될 수 있다. 제1 내지 제3 발광셀(C1, C2, C3)에 공통으로 연결되는 공통 셀 패드(144)는 각각의 열마다 2개씩 배치되고, 상기 모듈 영역에서 첫 번째 행과 마지막 행에 위치한 서로 다른 발광소자에 배치될 수 있다.
다음으로, 도 18 내지 도 22를 참조하여 설명한 공정들을 수행하여, 발광 다이오드 모듈(100A)를 제조할 수 있다.
일 실시예에서, 도 32 및 도 33의 공정이 완료된 후에, 도 14 내지 도 22의 공정들을 수행함으로써, 도 3에서와 같이 배치된 셀 패드들 및 본딩 패드들을 가지는 발광 다이오드 모듈을 제조할 수 있다.
도 37 및 도 38은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 모듈의 개략적인 도면들이다. 도 37 및 도 38에 도시된 발광 다이오드 모듈은 도 1 내지 도 22에 도시된 발광 다이오드 모듈(100)이 일부 변형된 예이다.
본 실시예에 따른 상기 발광 다이오드 모듈은 도 1 내지 도 22를 참조하여 설명한 발광 다이오드 모듈(100)과 비교하여, 제1 내지 제3 셀 패드들(143a, 143b, 143c) 그리고 공통 셀 패드(144)의 배치가 다르고, 제1 내지 제3 본딩 패드들(145a, 145b, 145c) 그리고 공통 본딩 패드(146)의 배치가 다르다.
도 37 및 도 38을 참조하면, 상기 발광 다이오드 모듈은 공통 셀 패드들(142)에 일대일 대응으로 접속되며, 각각의 행에서 일단에 위치한 발광소자에 배치되는 공통 본딩 패드들(146)을 포함하고, 공통 본딩 패드들(146)은 패드 연장부(147)를 통해 상기 공통 셀 패드들(144)에 접속될 수 있다.
제1 내지 제3 셀 패드(143a, 143b, 143c)는 상기 제1 방향으로 배열된 상기 발광소자들의 각 행마다 배치되며, 각각의 행에서 양단에 위치한 2개의 발광소자의 하부에 배치될 수 있다. 제1 내지 제3 셀 패드(143a, 143b, 143c)에 일대일 대응으로 접속되는 제1 내지 제3 본딩 패드(145a, 145b, 145c)를 포함할 수 있다.
도 39는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 모듈을 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 39에 도시된 발광 다이오드 모듈은 도 1 내지 도 22를 참조하여 설명한 발광 다이오드 모듈(100)과 달리, 제2 방향(세로 방향 또는 열 방향)에서 공통 베이스 패드들(412)이 서로 연결되지 않은 구조를 가지는 변형 예이다. 이로 인해, 상기 발광 다이오드 모듈은 발광 다이오드 모듈(100)에 비해 공통 셀 패드들(144')이 다르게 배치된다.
본 실시예에서는, 제1 내지 제3 셀 패드들(143a, 143b, 143c)은 각각의 행에서 일단에 위치한 하나의 발광소자의 하부에 배치될 수 있다. 상기 발광 다이오드 모듈은 발광소자들의 공통 베이스 패드들(142)에 각각 접속되는 제4 셀 패드들(144')을 포함할 수 있다. 즉 발광소자들마다 제4 셀 패드(144')가 구비될 수 있다. 그리고, 본 실시예에서는 본딩 패드들이 구비되지 않을 수 있다.
본 실시예에서, 상기 발광 다이오드 모듈 내의 복수의 발광셀들은 패시브 매트릭스(passive matrix) 방식으로 동작될 수 있다.
도 40은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 모듈을 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 40에 도시된 발광 다이오드 모듈은 도 1 내지 도 22를 참조하여 설명한 발광 다이오드 모듈(100)과 달리, 제1 방향(예를 들어, 행 방향)으로 배열된 발광소자들 사이에서 제1 전극(135)이 서로 연결되지 않은 구조를 가지는 변형 예이다.이로 인해, 상기 발광 다이오드 모듈은 발광 다이오드 모듈(100)에 비해 제1 내지 제3 셀 패드들(143a', 143b', 143c')이 다르게 배치된다.
본 실시예에서는, 상기 발광 다이오드 모듈에서 공통 셀 패드들(144)은 제2 방향(예를 들어, 열 방향)으로 배열된 발광소자들의 각 열마다 하나씩 배치되며, 상기 발광 다이오드 모듈의 한쪽 가장자리(예를 들어, 1 행)를 따라 서로 다른 발광소자의 아래에 배치될 수 있다. 그리고, 제1 내지 제3 셀 패드들(143a', 143b', 143c')은 각 발광소자들 각각의 제1 내지 제3 베이스 패드들(141a, 141b, 141c)에 일대일 대응으로 배치될 수 있다. 즉, 제1 셀 패드들(143a')은 상기 발광소자들의 제1 베이스 패드들(141a) 각각에 접속되고, 제2 셀 패드들(143b')은 상기 발광소자들의 제2 베이스 패드들(142a) 각각에 접속되고, 제3 셀 패드들(143'c)은 상기 발광소자들의 제3 베이스 패드들(141c) 각각에 접속될 수 있다. 그리고, 본 실시예에서는 본딩 패드들이 구비되지 않을 수 있다.
본 실시예에서, 상기 발광 다이오드 모듈 내의 복수의 발광셀들은 액티브 매트릭스(active matrix) 방식으로 동작될 수 있다.
도 41 및 도 42는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 모듈을 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 41 및 도 42에 도시된 발광 다이오드 모듈은 도 40에 도시된 발광 다이오드 모듈에 제1 내지 제3 본딩 패드(145a', 145b', 145c') 및 공통 본딩 패드(146')이 추가적으로 배치된 구조와 유사하다.
본 실시예에서는, 제1 내지 제3 본딩 패드(145a', 145b', 145c')에 의해 제1 방향으로 배열된 발광소자들의 제1 내지 제1 발광셀들이 서로 연결될 수 있다. 제1 본딩 패드(145a')는 제1 셀 패드들(143a')을 연결함으로써, 상기 제1 방향으로 배열된 상기 제1 발광셀들에 공통으로 연결될 수 있다. 제2 본딩 패드(145b')는 제2 셀 패드들(143b')을 연결함으로써, 상기 제1 방향으로 배열된 상기 제2 발광셀들에 공통으로 연결될 수 있다. 제3 본딩 패드(145c')는 제3 셀 패드들(143c')을 연결함으로써, 상기 제1 방향으로 배열된 상기 제3 발광셀들에 공통으로 연결될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 발광 다이오드 모듈 내의 복수의 발광셀들은 패시브 매트릭스(passive matrix) 방식으로 동작될 수 있다.
상술한 실시예들은 3개의 발광셀들을 가지는 발광소자들이 매트릭스 형태로 배열되는 발광 다이오드 모듈에 대해 설명되었으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 기술적 사상은 3개 이상의 발광셀들(예를 들어, RGGB나 RGBW 등의 서브 픽셀들을 구성하는 4개의 발광셀들)을 가지는 발광소자들이 매트릭스 형태로 배열되는 발광 다이오드 모듈에 적용될 수 있다. 상기 R은 적색, 상기 G는 녹색, 상기 B는 청색, 상기 W는 백색을 의미한다. 또한, 본 발명의 기술적 사상은 2개의 발광셀들(예를 들어, 적색과 황색의 서브 픽셀을 구성하는 2개의 발광셀들 또는 적색과 등색의 서브 픽셀을 구성하는 2개의 발광셀들)을 가지는 발광소자들이 매트릭스 형태로 배열되는 발광 다이오드 모듈에 적용될 수 있다.
또한, 본 발명의 기술적 사상은 아래의 실시예와 같이 하나의 발광셀을 가지는 발광소자들이 매트릭스 형태로 배열되는 발광 다이오드 모듈에 적용될 수 있다.
도 45 및 도 46은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 모듈(200)을 개략적으로 나타내는 평면도 및 저면도이다.
도 47a 내지 도 47d는 도 45 및 도 46에 도시된 발광 다이오드 모듈(200)의 단면도들이다. 도 47a는 도 45 및 도 46의 III1-III1선에 따라 절단한 단면도이고, 도 47b는 도 45 및 도 46의 III2-III2선에 따라 절단한 단면도이고, 도 47c는 도 45 및 도 46의 III3-III3선에 따라 절단한 단면도이고, 도 47d는 도 45 및 도 46의 III4-III4선에 따라 절단한 단면도이다.
도 45, 도 46, 그리고 도 47a 내지 도 47d를 함께 참조하면, 발광 다이오드 모듈(200)은 4 x 4 행렬의 반도체 발광소자들(LA')을 포함하는 발광부를 포함할 수 있다. 이는 예시적인 것이며, 발광 다이오드 모듈(200)은 서로 교차하는 제1 방향(예를 들어, 가로 방향 또는 행 방향) 및 제2 방향(예를 들어, 세로 방향 또는 열 방향)으로 m개의 행과 n개의 열의 매트릭스 형태로 배열된 반도체 발광소자들(LA')을 포함하는 발광부를 포함할 수 있다. 여기서, m과 n은 2 이상의 자연수이다. 각각의 반도체 발광소자(LA')는 하나의 발광셀(C1)을 포함할 수 있다. 발광셀(C1)은 제1 도전형 반도체층(213), 활성층(215) 및 제2 도전형 반도체층(217)을 포함할 수 있다. 활성층(215)은 제1 도전형 반도체층(213)과 제2 도전형 반도체층(217) 사이에 배치되고, 특정 파장의 광을 방출할 수 있다. 예를 들어, 활성층(215)은 UV광, 청색광, 녹색광, 황색광, 오렌지색광, 적색광 등을 방출할 수 있다.
발광 다이오드 모듈(200)은 발광셀(C1)에 대응되며 상기 발광부의 제1 면 상에 배치되는 광투과부(251)를 포함할 수 있다. 광투과부(251)는 형광체 및 양자점과 같은 파장변환물질을 포함하는 파장변환층과 상기 파장변환층 상에 배치되는 필터층을 포함할 수 있다.
발광 다이오드 모듈(200)은 상기 발광부의 제1 면에서 발광셀(C1)들 사이에 배치된 격벽 구조(201P)를 포함할 수 있다. 격벽 구조(201P)는 광투과부(251)를 수용하는 격자 구조를 가질 수 있다.
발광 다이오드 모듈(200)은 상기 발광부의 제2 면에 배치되며, 발광 다이오드 모듈(200) 내에 배열된 발광셀들(C1)이 독립적으로 구동되도록 구성된 배선 전극을 포함한다.
상기 배선 전극은 상기 제1 방향으로 배열된 발광셀들(C1)의 제1 도전형 반도체층(213)에 공통으로 접속된 제1 셀 전극(230) 및 상기 제2 방향으로 배열된 발광셀들(C1)의 제2 도전형 반도체층(217)에 공통으로 접속된 제2 셀 전극(231)을 포함할 수 있다.
상기 배선 전극은 발광셀들(C1)의 제1 도전형 반도체층들(213)에 접속된 제1 전극들(235) 및 발광셀들(C1)의 제2 도전형 반도체층들(217)에 접속된 제2 전극들(236)을 더 포함할 수 있다. 제1 전극들(235)은 제1 콘택 전극들(233)에 의해 제1 도전형 반도체층들(213)에 접속되고, 제2 전극들(236)은 제2 콘택 전극들(234)에 의해 제2 도전형 반도체층들(217)에 접속될 수 있다.
상기 배선 전극은 발광셀들(C1)의 제1 전극들(235)에 접속되는 제1 베이스 패드들(241) 및 발광셀들(C1)의 제2 전극들(236)에 접속되는 제2 베이스 패드들(242)을 더 포함할 수 있다.
제1 셀 전극(230)은 발광셀(C1)의 제1 전극(235) 및 제1 전극(135)에 접속되는 제1 베이스 패드(241)를 포함할 수 있다.
제1 셀 전극(230)은 발광셀(C1)의 제1 전극(235) 및 제1 전극(135)에 접속되는 제1 베이스 패드(241)를 포함할 수 있다.
상기 제1 방향으로 배열된 발광셀들(C1)의 제1 전극들(235)은 제1 전극 연결부(239)에 의해 서로 연결될 수 있고, 제1 셀 전극(230)은 제1 전극 연결부(239)에 의해 상기 제1 방향으로 배열된 발광셀들(C1)의 제1 도전형 반도체층(213)에 공통으로 연결될 수 있다.
제2 셀 전극(231)은 상기 제2 방향으로 배열된 발광셀들(C1)의 제2 전극들(236) 및 제2 전극들(236)에 공통으로 접속되는 제2 베이스 패드(242)를 포함할 수 있다.
제2 셀 전극(231)은 발광셀(C1)의 제2 전극(236) 및 제2 전극(236)에 접속되는 제2 베이스 패드(242)를 포함할 수 있다.
상기 제2 방향으로 배열된 발광셀들(C1)의 제2 베이스 패드들(242)은 금속 연결부(249)에 의해 서로 연결될 수 있고, 제2 셀 전극(231)은 금속 연결부(249)에 의해 상기 제2 방향으로 배열된 발광셀들(C1)의 제2 도전형 반도체층(217)에 공통으로 연결될 수 있다.
발광 다이오드 모듈(200)은 제1 셀 전극(230)에 접속되는 제1 셀 패드(243) 및 제2 셀 전극(231)에 접속되는 제2 셀 패드(244)를 더 포함할 수 있다. 제1 셀 패드(243)는 제1 베이스 패드(241)에 접속되고, 제2 셀 패드(244)는 제2 베이스 패드(242)에 접속될 수 있다.
본 실시예에서, 제2 셀 패드(244)는 상기 제2 방향으로 배열된 발광소자들(LA')의 각 열(column)마다 하나씩 배치되고, 발광 다이오드 모듈(200)은 총 4개의 제2 셀 패드들(244)을 포함하며, 4개의 제2 셀 패드들(244)은 발광 다이오드 모듈(200)의 대각선 방향으로 서로 다른 발광소자(LA')의 아래에 배치될 수 있다. 제1 셀 패드(243)는 상기 제1 방향으로 배열된 발광소자들(LA')의 각 행(raw)마다 하나씩 배치되며, 상기 각 행에서 가장자리에 배치된 발광소자(LA')의 아래에 배치될 수 있다.
발광 다이오드 모듈(200)은 제1 셀 패드(243)에 일대일 대응으로 접속되는 제1 본딩 패드(245)를 더 포함하고, 제2 셀 패드들(244)에 일대일 대응으로 접속되는 제2 본딩 패드들(246)을 더 포함할 수 있다.
발광 다이오드 모듈(200)은 발광셀들(C1)을 둘러싸는 제1 절연층(221) 및 제2 절연층(223)을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 절연층(221, 223)은 발광셀들(C1)을 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향으로 서로 분리시킬 수 있다.
도 47a 내지 도 47d에 도시된 바와 같이, 발광셀들(C1) 사이의 제1 절연층(221)은 상기 발광부의 제1 면에서 격벽 구조(201P)와 접할 수 있다. 제1 내지 제2 전극(235, 236) 및 제1 내지 제2 베이스 패드(243, 244) 사이에 제2 절연층(223)이 배치될 수 있다. 제1 및 제2 전극(235, 236)은 제1 절연층(221)의 일부가 제거된 부분을 통해 제1 및 제2 도전형 반도체층(213, 217)에 각각 접속될 수 있다. 제2 절연층(223)의 일부가 제거된 부분을 통해 제1 전극(235)과 제1 베이스 패드(243)가 접속되거나, 제2 전극(236)과 제2 베이스 패드(244)가 접속될 수 있다.
발광 다이오드 모듈(200)은 발광소자들(LA') 사이의 공간을 매립하여 상기 발광부를 지지하고, 제1 셀 패드들(243) 그리고 제2 셀 패드들(244)을 부분적으로 노출시키는 봉지부(250)를 포함할 수 있다. 제1 셀 패드들(243) 그리고 제2 셀 패드(244)는 봉지부(250)을 관통하여 발광소자들(LA')에 접속될 수 있다. 봉지부(250)의 일면에 노출된 제1 및 제2 셀 패드들(243, 244)에 접속되는 본딩 패드들(245, 246)이 봉지부(250)의 일면에 배치될 수 있다.
본 실시예는 패시브 매트릭스(passive matrix) 방식으로 동작되는 복수의 발광셀들(C1)을 포함하는 발광 다이오드 모듈(200)에 대한 것이다. 본 실시예에 따르면, 발광 다이오드 모듈(200) 내의 복수의 발광셀들(C1)을 독립적으로 구동하기 위해 필요한 전극 패드의 개수를 감소시킬 수 있다. 또한, 전극 패드의 크기를 증가시킬 수 있으므로, 회로 기판에 실장하는 단계에서 본딩 불량이 개선될 수 있다.
도 48 및 도 49는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 모듈(300)을 개략적으로 나타내는 평면도 및 저면도이다.
도 50a 내지 도 50d는 도 48 및 도 49에 도시된 발광 다이오드 모듈(300)의 단면도들이다. 도 50a는 도 48 및 도 49의 IV1-IV1선에 따라 절단한 단면도이고, 도 50b는 도 48 및 도 49의 IV2-IV2선에 따라 절단한 단면도이고, 도 50c는 도 48 및 도 49의 IV3-IV3선에 따라 절단한 단면도이고, 도 50d는 도 48 및 도 49의 IV4-IV4선에 따라 절단한 단면도이다.
도 48, 도 49, 그리고 도 50a 내지 도 50d를 함께 참조하면, 발광 다이오드 모듈(300)은 4 x 4 행렬의 반도체 발광소자들(LA")을 포함할 수 있다. 이는 예시적인 것이며, 발광 다이오드 모듈(300)은 서로 교차하는 제1 방향(예를 들어, 가로 방향 또는 행 방향) 및 제2 방향(예를 들어, 세로 방향 또는 열 방향)으로 m개의 행과 n개의 열의 매트릭스 형태로 배열된 반도체 발광소자들(LA")을 포함하는 발광부를 포함할 수 있다. 여기서, m과 n은 2 이상의 자연수이다. 각각의 반도체 발광소자(LA")는 디스플레이 패널(1000)(도 51 참조)에서 하나의 개별 픽셀을 구성하고, 풀컬러(full color)를 구현할 수 있다. 각각의 반도체 발광소자(LA")는 3개의 서브 픽셀(R, G, B 서브 픽셀)을 구성하는 제1 내지 제3 발광셀(C1, C2, C3)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 발광셀(C1, C2, C3)은 제1 도전형 반도체층(313), 활성층(315) 및 제2 도전형 반도체층(317)을 포함할 수 있다. 활성층(315)은 제1 도전형 반도체층(313)과 제2 도전형 반도체층(317) 사이에 배치되고, 특정 파장의 광을 방출할 수 있다. 예를 들어, 활성층(315)은 청색 광(예, 440㎚~460㎚) 또는 자외선 광(예, 380㎚~440㎚)을 방출할 수 있다. 하나의 웨이퍼 또는 기판 상에서 동일한 공정에 의해 성장되므로 제1 내지 제3 발광셀(C1, C2, C3)의 활성층(315)은 동일한 광을 방출할 수 있다.
발광 다이오드 모듈(300)은 제1 내지 제3 발광셀(C1, C2, C3) 각각에 대응되며 상기 발광부의 제1 면 상에 배치되는 제1 내지 제3 광투과부(351, 352, 353)를 포함할 수 있다. 제1 발광셀(C1) 상에 제1 광투과부(351)이 배치되고, 제2 발광셀(C2) 상에 제2 광투과부(352)이 배치되고, 제3 발광셀(C3) 상에 제3 광투과부(353)이 배치될 수 있다. 제1 내지 제3 광투과부(351, 352, 353)는 제1 내지 제3 발광셀(C1, C2, C3)로부터 방출되는 광을 조정하여 각각 서로 다른 색의 광으로 변환시킬 수 있다. 본 실시예에서, 제1 내지 제3 광투과부(351, 352, 353)은 각각 적색 광, 녹색 광, 청색 광을 방출할 수 있다.
제1 광투과부(351)는 제1 파장변환층(351a)와 제1 필터층(351b)를 포함하고, 제2 광투과부(352)는 제2 파장변환층(352a)와 제2 필터층(352b)를 포함하고, 제3 광투과부(353)는 제3 파장변환층(353a)와 제3 필터층(353b)를 포함할 수 있다.
제1 내지 제3 파장 변환층들(351a, 351b, 351c) 및 제1 내지 제3 필터층들(353a, 353b, 353c)은 앞서 설명한 실시예들의 제1 내지 제3 파장 변환층들(151a, 151b, 151c) 및 제1 내지 제3 필터층들(153a, 153b, 153c)과 동일할 수 있다.
발광 다이오드 모듈(300)은 상기 발광부의 제1 면에서 제1 내지 제3 발광셀(C1, C2, C3) 사이에 배치된 격벽 구조(301P)를 포함할 수 있다. 격벽 구조(301P)는 제1 내지 제3 광투과부(351, 352, 353)를 수용하는 격자 구조를 가질 수 있다. 격벽 구조(301P)는 각 발광소자들(LA")마다 분리되어 배치될 수 있다.
본 실시예에서, 격벽 구조(301P)는 성장용 기판으로 사용된 실리콘(Si) 웨이퍼의 일부가 제거되고 잔존하는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
발광 다이오드 모듈(300)은 상기 발광부의 제2 면에 배치되며, 발광 다이오드 모듈(300) 내에 배열된 발광소자들(LA")의 제1 내지 제3 발광셀(C1, C2, C3)이 독립적으로 구동되도록 구성된 배선 전극을 포함한다.
상기 배선 전극은 상기 제1 방향으로 배열된 발광소자들(LA")의 제1 발광셀(C1)의 제1 도전형 반도체층(313)에 공통으로 접속된 제1 셀 전극(330a), 상기 제1 방향으로 배열된 발광소자들(LA")의 제2 발광셀(C2)의 제1 도전형 반도체층(313)에 공통으로 접속된 제2 셀 전극(330b), 상기 제1 방향으로 배열된 발광소자들(LA")의 제3 발광셀(C3)의 제1 도전형 반도체층(313)에 공통으로 접속된 제3 셀 전극(330c) 및 상기 제2 방향으로 배열된 발광소자들(LA")의 제1 내지 제3 발광셀(C1, C2, C3)의 제2 도전형 반도체층(317)에 공통으로 접속된 공통 셀 전극(331)을 포함할 수 있다.
상기 배선 전극은 발광소자들(LA")의 제1 내지 제3 발광셀(C1, C2, C3)의 제1 도전형 반도체층(313)에 접속된 제1 전극들(335) 및 제1 내지 제3 발광셀(C1, C2, C3)의 제2 도전형 반도체층(317)에 접속된 제2 전극들(336)을 더 포함할 수 있다. 제1 전극(335)는 제1 콘택 전극(333)에 의해 제1 도전형 반도체층(313)에 접속되고, 제2 전극(336)은 제2 콘택 전극(334)에 의해 제2 도전형 반도체층(317)에 접속될 수 있다.
상기 배선 전극은 제1 발광셀(C1)의 제1 전극(335)에 접속되는 제1 베이스 패드(341a), 제2 발광셀(C2)의 제1 전극(335)에 접속되는 제2 베이스 패드(341b)및 제3 발광셀(C3)의 제1 전극(335)에 접속되는 제3 베이스 패드(341c)를 포함할 수 있다.
제1 셀 전극(330a)은 제1 발광셀(C1)의 제1 전극(335) 및 제1 베이스 패드(341a)를 포함하고, 제2 셀 전극(330b)은 제2 발광셀(C1)의 제1 전극(335) 및 제2 베이스 패드(341b)를 포함하고, 제3 셀 전극(330c)은 제3 발광셀(C3)의 제1 전극(315) 및 제3 베이스 패드(341c)를 포함할 수 있다.
공통 셀 전극(331)은 상기 제2 방향으로 배열된 발광소자들(LA") 각각에서 제1 내지 제3 발광셀(C1, C2, C3)의 제2 전극들(336) 및 제2 전극들(336)에 공통으로 접속되는 공통 베이스 패드(342)를 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 각 열에서 상기 제2 방향으로 배열된 발광소자들(LA")의 공통 베이스 패드들(342)이 금속 연결부(349)에 의해 서로 연결될 수 있다. 공통 셀 전극(331)은 금속 연결부(349)에 의해 상기 제2 방향으로 배열된 발광소자들(LA")의 제1 내지 제3 발광셀(C1, C2, C3)의 제2 도전형 반도체층(317)에 공통으로 접속될 수 있다.
상기 배선 전극은 제1 셀 전극(330a)에 접속되는 제1 상부 셀 패드(343a), 제2 셀 전극(330b)에 접속되는 제2 상부 셀 패드(343b), 및 제3 셀 전극(330c)에 접속되는 제3 상부 셀 패드(343c), 및 공통 셀 전극(331)에 접속되는 공통 상부 셀 패드(344)를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 제2 방향으로 배열된 발광소자들(LA")의 각 열마다 하나씩 배치되는 공통 상부 셀 패드(344)가 구비될 수 있다. 총 4개의 공통 셀 패드들(344)이 구비되며, 4개의 공통 상부 셀 패드들(344)은 발광 다이오드 모듈(300)의 대각선 방향으로 서로 다른 발광소자(LA)의 아래에 배치될 수 있다. 공통 상부 셀 패드들(344)에 일대일 대응으로 접속되는 공통 연결 패드들(346)이 더 구비될 수 있다. 그리고, 공통 연결 패드들(346)에 일대일 대응으로 접속되는 공통 하부 셀 패드(348)이 더 구비될 수 있다.
제1 내지 제3 셀 패드(343a, 343b, 343c)는 상기 제1 방향 내지 상기 제2 방향으로 배열된 발광소자들(LA")에 배치될 수 있다. 각각의 발광소자(LA")의 아래에 제1 내지 제3 셀 패드(343a, 343b, 343c)가 배치될 수 있다.
상기 제1 방향으로 배열된 발광소자들(LA")의 각 행마다 제1 셀 패드들(343a)을 연결하는 제1 연결 패드(345a), 제2 셀 패드들(343b)을 연결하는 제2 연결 패드(345b), 및 제3 셀 패드들(343c)을 연결하는 제3 연결 패드(345c)가 배치될 수 있다. 그리고,
제1 내지 제3 연결 패드(345a, 345b, 345c)에 각각 접속되는 제1 내지 제3 하부 셀 패드(347a, 347b, 347c)가 더 구비될 수 있다. 제1 내지 제3 하부 셀 패드(347a, 347b, 347c)는 상기 제1 방향으로 배열된 발광소자들(LA")의 각 행마다 배치되며, 상기 각 행에서 서로 다른 발광소자(LA")의 하부에 배치될 수 있다.
발광 다이오드 모듈(300)은 제1 내지 제3 하부 셀 패드(347a, 347b, 347c)에 일대일 대응하여 접속되는 제1 내지 제3 본딩 패드(365a, 365b, 365c)를 더 포함하고, 공통 하부 셀 패드들(348)에 일대일 대응하여 접속되는 공통 본딩 패드들(366)을 더 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 제1 내지 제3 본딩 패드(365a, 365b, 365c) 그리고 공통 본딩 패드(366)는 각각 하나의 발광 소자(LA")의 제1 내지 제3 발광셀(C1, C2, C3)에 걸쳐 일체로 형성될 수 있다.
발광 다이오드 모듈(300)은 제1 내지 제3 발광셀(C1, C2, C3)을 각각 둘러싸는 제1 및 제2 절연층(321, 323)을 포함한다. 제1 및 제2 절연층(321, 323)은 제1 내지 제3 발광셀(C1, C2, C3)을 서로 분리시킬 수 있다. 제2 절연층(323)의 두께는 제2 전극(336)이 배치된 영역보다 제1 전극(335)가 배치된 영역에서 더 두꺼울 수 있다. 도 51a 내지 도 51d에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제3 발광셀들(C1, C2, C3) 사이에서 제1 절연층(321)은 격벽 구조(301P)와 접할 수 있다. 제1 내지 제2 전극(335, 336)과 베이스 패드(341a, 341b, 341c, 342) 사이에 제2 절연층(323)이 배치될 수 있다. 제2 절연층(323)의 일부가 제거된 부분을 통해 제1 전극(335)과 제1 내지 제3 베이스 패드(341a, 341b, 341c)가 접속되거나, 제2 전극(336)과 공통 베이스 패드(342)가 접속될 수 있다.
발광 다이오드 모듈(300)은 광투과부(351, 352, 353) 및 격벽 구조(301P)를 덮는 상부 봉지부(370)을 더 포함할 수 있다. 상부 봉지부(370)은 발광소자들(LA") 사이에서 격벽 구조(310P)의 외측면과 제2 절연층(323)의 외측면을 덮도록 형성되어 발광소자들(LA")을 서로 분리시킬 수 있다.
발광 다이오드 모듈(300)은 발광소자들(LA")을 포함하는 상기 발광부를 지지하는 하부 봉지부(361, 362)를 포함할 수 있다.
제1 내지 제3 상부 셀 패드들(343a, 343b, 343c) 그리고 공통 상부 셀 패드(344)는 제1 하부 봉지부(361)을 관통하여 발광소자들(LA")에 접속될 수 있다. 제1 하부 봉지부(361)은 발광소자들(LA") 사이에서 상부 봉지부(370)과 접할 수 있다.
제1 내지 제3 연결 패드(345a, 345b, 345c) 그리고 공통 연결 패드(346)은 제1 하부 봉지부(361)과 제2 하부 봉지부(362) 사이에 배치될 수 있다.
제1 내지 제3 하부 셀 패드들(347a, 347b, 347c) 그리고 공통 하부 셀 패드(348)는 제2 하부 봉지부(362)을 관통하여 연결 패드들(345a, 345b, 345c, 346)에 접속될 수 있다.
제2 하부 봉지부(362)의 일면에 제1 내지 제3 하부 셀 패드들(347a, 347b, 347c) 그리고 공통 하부 셀 패드(348)에 일대일 대응으로 접속되는 제1 내지 제3 본딩 패드들(365a, 365b, 365c) 그리고 공통 본딩 패드(366)가 배치될 수 있다.
도 51은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 패널을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 51을 참조하면, 디스플레이 패널(1000)은 회로 기판(1200)과 매트릭스 형태로 회로 기판(1200) 상에 실장된 여러 개의 발광 다이오드 모듈들(1100)을 포함할 수 있다. 도 51에서 발광 다이오드 모듈들(1100)이 16행 x 9열의 매트릭스로 배치되는 것으로 도시되어 있으나, 이는 예시적인 것일 뿐이다. 디스플레이 패널(10)의 크기 및 형태에 따라 실장되는 발광 다이오드 모듈(1100)의 크기 및 개수는 다양하게 변형될 수 있다. 예를 들어, 발광 다이오드 모듈(1100)은 본 발명의 실시예들에 따른 발광 다이오드 모듈을 포함할 수 있다.
회로 기판(1200)은 디스플레이 패널(1000)의 서브 픽셀들(예를 들어, R, G, B 서브 픽셀)이 독립적으로 구동하도록 구성된 회로(TFT 어레이 등)를 포함할 수 있다.
디스플레이 패널(1000)은 발광 다이오드 모듈(1100)을 외부로부터 보호하기 위한 보호층 및 발광 다이오드 모듈(1100)로부터 방출되는 광의 방향을 조절해 화면을 맑고 뚜렷하게 하기 위한 편광층이 구비될 수 있다.
도 52는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 52를 참조하면, 도 51에 도시된 디스플레이 패널(1000)은 패널 구동부(1020) 및 제어부(1050)와 함께 디스플레이 장치를 구성할 수 있다. 여기서, 디스플레이 장치는 TV, 전자 칠판, 전자 테이블, LFD(Large Format Display), 스마트폰, 태블릿, 데스크탑 PC, 노트북 등과 같은 다양한 전자 장치의 디스플레이로 구현될 수 있다.
패널 구동부(1020)는 디스플레이 패널(1000)을 구동할 수 있으며, 제어부(1050)는 패널 구동부(1020)를 제어할 수 있다. 제어부(1050)를 통해 제어되는 패널 구동부(1020)는 R(Red), G(Green), B(Blue)를 포함하는 복수의 서브 픽셀 각각이 독립적으로 턴 온/오프 되도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 패널 구동부(1020)는 복수의 서브 픽셀 각각에 상기 특정한 구동 주파수를 갖는 클락 신호를 전송하여 복수의 서브 픽셀 각각을 턴 온/오프 시킬 수 있다. 제어부(1050)는 입력된 영상 신호에 따라 복수의 서브 픽셀이 설정된 그룹 단위로 턴 온 되도록 패널 구동부(1020)를 제어함으로써 원하는 영상을 디스플레이 패널(1000)에 표시할 수 있다.
도 53은 본 발명의 일 실시예에 따른 실내용 조명 제어 네트워크 시스템의 개략도이다.
도 53을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 시스템(5000)은 LED 등의 발광소자를 이용하는 조명 기술과 사물인터넷(IoT) 기술, 무선 통신 기술 등이 융합된 복합적인 스마트 조명-네트워크 시스템일 수 있다. 네트워크 시스템(5000)은, 다양한 조명 장치 및 유무선 통신 장치를 이용하여 구현될 수 있으며, 센서, 컨트롤러, 통신수단, 네트워크 제어 및 유지 관리 등을 위한 소프트웨어 등에 의해 구현될 수 있다.
네트워크 시스템(5000)은 가정이나 사무실 같이 건물 내에 정의되는 폐쇄적인 공간은 물론, 공원, 거리 등과 같이 개방된 공간 등에도 적용될 수 있다. 네트워크 시스템(5000)은, 다양한 정보를 수집/가공하여 사용자에게 제공할 수 있도록, 사물인터넷 환경에 기초하여 구현될 수 있다. 이때, 네트워크 시스템(5000)에 포함되는 LED 램프(5200)는, 주변 환경에 대한 정보를 게이트웨이(5100)로부터 수신하여 LED 램프(5200) 자체의 조명을 제어하는 것은 물론, LED 램프(5200)의 가시광 통신 등의 기능에 기초하여 사물인터넷 환경에 포함되는 다른 장치들(5300~5800)의 동작 상태 확인 및 제어 등과 같은 역할을 수행할 수도 있다.
도 53을 참조하면, 네트워크 시스템(5000)은, 서로 다른 통신 프로토콜에 따라 송수신되는 데이터를 처리하기 위한 게이트웨이(5100), 게이트웨이(5100)와 통신 가능하도록 연결되며 LED 발광소자를 포함하는 LED 램프(5200), 및 다양한 무선 통신 방식에 따라 게이트웨이(5100)와 통신 가능하도록 연결되는 복수의 장치(5300~5800)를 포함할 수 있다. 사물인터넷 환경에 기초하여 네트워크 시스템(5000)을 구현하기 위해, LED 램프(5200)를 비롯한 각 장치(5300~5800)들은 적어도 하나의 통신 모듈을 포함할 수 있다. 일 실시예로, LED 램프(5200)는 와이파이(WiFi), 지그비(Zigbee), 라이파이(LiFi) 등의 무선 통신 프로토콜에 의해 게이트웨이(5100)와 통신 가능하도록 연결될 수 있으며, 이를 위해 적어도 하나의 램프용 통신 모듈(5210)을 가질 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 네트워크 시스템(5000)은 가정이나 사무실 같이 폐쇄적인 공간은 물론 거리나 공원 같은 개방적인 공간에도 적용될 수 있다. 네트워크 시스템(5000)이 가정에 적용되는 경우, 네트워크 시스템(5000)에 포함되며 사물인터넷 기술에 기초하여 게이트웨이(5100)와 통신 가능하도록 연결되는 복수의 장치(5300~5800)는 텔레비젼(5310)이나 냉장고(5320)과 같은 가전 제품(5300), 디지털 도어록(5400), 차고 도어록(5500), 벽 등에 설치되는 조명용 스위치(5600), 무선 통신망 중계를 위한 라우터(5700) 및 스마트폰, 태블릿, 랩톱 컴퓨터 등의 모바일 기기(5800) 등을 포함할 수 있다. 텔레비전(5310), 냉장고(5320), 모바일 기기(5800) 등은 디스플레이 패널을 가지는 전자장치들은 본 발명의 실시예들에 따른 발광 다이오드 모듈을 포함할 수 있다.
네트워크 시스템(5000)에서, LED 램프(5200)는 가정 내에 설치된 무선 통신 네트워크(Zigbee, WiFi, LiFi 등)를 이용하여 다양한 장치(5300~5800)의 동작 상태를 확인하거나, 주위 환경/상황에 따라 LED 램프(5200) 자체의 조도를 자동으로 조절할 수 있다. 또한 LED 램프(5200)에서 방출되는 가시광선을 이용한 LiFi 통신을 이용하여 네트워크 시스템(5000)에 포함되는 장치들(5300~5800)을 컨트롤 할 수도 있다.
우선, LED 램프(5200)는 램프용 통신 모듈(5210)을 통해 게이트 웨이(5100)로부터 전달되는 주변 환경, 또는 LED 램프(5200)에 장착된 센서로부터 수집되는 주변 환경 정보에 기초하여 LED 램프(5200)의 조도를 자동으로 조절할 수 있다. 예를 들면, 텔레비젼(5310)에서 방송되고 있는 프로그램의 종류 또는 화면의 밝기에 따라 LED 램프(5200)의 조명 밝기가 자동으로 조절될 수 있다. 이를 위해, LED 램프(5200)는 게이트 웨이(5100)와 연결된 램프용 통신 모듈(5210)로부터 텔레비전(5310)의 동작 정보를 수신할 수 있다. 램프용 통신 모듈(5210)은 LED 램프(5200)에 포함되는 센서 및/또는 컨트롤러와 일체형으로 모듈화될 수 있다.
예를 들어, TV프로그램에서 방영되는 프로그램 값이 휴먼드라마일 경우, 미리 셋팅된 설정 값에 따라 조명도 거기에 맞게 12,000 K 이하의 색 온도, 예를 들면 5,000 K로 낮아지고 색감이 조절되어 아늑한 분위기를 연출할 수 있다. 반대로 프로그램 값이 개그프로그램인 경우, 조명도 셋팅 값에 따라 색 온도가 5000K 이상으로 높아지고 푸른색 계열의 백색조명으로 조절되도록 네트워크 시스템(5000)이 구성될 수 있다.
또한, 가정 내에 사람이 없는 상태에서 디지털 도어록(5400)이 잠긴 후 일정 시간이 경과하면, 턴-온된 LED 램프(5200)를 모두 턴-오프시켜 전기 낭비를 방지할 수 있다. 또는, 모바일 기기(5800) 등을 통해 보안 모드가 설정된 경우, 가정 내에 사람이 없는 상태에서 디지털 도어록(5400)이 잠기면, LED 램프(5200)를 턴-온 상태로 유지시킬 수도 있다.
LED 램프(5200)의 동작은, 네트워크 시스템(5000)과 연결되는 다양한 센서를 통해 수집되는 주변 환경에 따라서 제어될 수도 있다. 예를 들어 네트워크 시스템(5000)이 건물 내에 구현되는 경우, 빌딩 내에서 조명과 위치센서와 통신모듈을 결합, 건물 내 사람들의 위치정보를 수집하여 조명을 턴-온 또는 턴-오프하거나 수집한 정보를 실시간으로 제공하여 시설관리나 유휴공간의 효율적 활용을 가능케 한다. 일반적으로 LED 램프(5200)와 같은 조명 장치는, 건물 내 각 층의 거의 모든 공간에 배치되므로, LED 램프(5200)와 일체로 제공되는 센서를 통해 건물 내의 각종 정보를 수집하고 이를 시설관리, 유휴공간의 활용 등에 이용할 수 있다.
한편, LED 램프(5200)와 이미지센서, 저장장치, 램프용 통신 모듈(5210) 등을 결합함으로써, 건물 보안을 유지하거나 긴급상황을 감지하고 대응할 수 있는 장치로 활용할 수 있다. 예를 들어 LED 램프(5200)에 연기 또는 온도 감지 센서 등이 부착된 경우, 화재 발생 여부 등을 신속하게 감지함으로써 피해를 최소화할 수 있다. 또한 외부의 날씨나 일조량 등을 고려하여 조명의 밝기를 조절, 에너지를 절약하고 쾌적한 조명환경을 제공할 수도 있다.
도 54는 본 발명의 일 실시예에 따른 개방형 네트워크 시스템이다.
도 54를 참조하면, 본 실시예에 따른 네트워크 시스템(6000)은 통신 연결 장치(6100), 소정의 간격마다 설치되어 통신 연결 장치(6100)와 통신 가능하도록 연결되는 복수의 조명 기구(6200, 6300), 서버(6400), 서버(6400)를 관리하기 위한 컴퓨터(6500), 통신 기지국(6600), 통신 가능한 상기 장비들을 연결하는 통신망(6700), 및 모바일 기기(6800) 등을 포함할 수 있다. 컴퓨터(6500), 모바일 기기(6800) 등은 디스플레이 패널을 가지는 전자장치들은 본 발명의 실시예들에 따른 발광 다이오드 모듈을 포함할 수 있다.
거리 또는 공원 등의 개방적인 외부 공간에 설치되는 복수의 조명 기구(6200, 6300) 각각은 스마트 엔진(6210, 6310)을 포함할 수 있다. 스마트 엔진(6210, 6310)은 빛을 내기 위한 발광소자, 발광소자를 구동하기 위한 구동 드라이버 외에 주변 환경의 정보를 수집하는 센서, 및 통신 모듈 등을 포함할 수 있다. 상기 통신 모듈에 의해 스마트 엔진(6210, 6310)은 WiFi, Zigbee, LiFi 등의 통신 프로토콜에 따라 주변의 다른 장비들과 통신할 수 있다.
일례로, 하나의 스마트 엔진(6210)은 다른 스마트 엔진(6310)과 통신 가능하도록 연결될 수 있다. 이때, 스마트 엔진(6210, 6310) 상호 간의 통신에는 WiFi 확장 기술(WiFi Mesh)이 적용될 수 있다. 적어도 하나의 스마트 엔진(6210)은 통신망(6700)에 연결되는 통신 연결 장치(6100)와 유/무선 통신에 의해 연결될 수 있다. 통신의 효율을 높이기 위해, 몇 개의 스마트 엔진(6210, 6310)을 하나의 그룹으로 묶어 하나의 통신 연결 장치(6100)와 연결할 수 있다.
통신 연결 장치(6100)는 유/무선 통신이 가능한 액세스 포인트(access point, AP)로서, 통신망(6700)과 다른 장비 사이의 통신을 중개할 수 있다. 통신 연결 장치(6100)는 유/무선 방식 중 적어도 하나에 의해 통신망(6700)과 연결될 수 있으며, 일례로 조명 기구(6200, 6300) 중 어느 하나의 내부에 기구적으로 수납될 수 있다.
통신 연결 장치(6100)는 WiFi 등의 통신 프로토콜을 통해 모바일 기기(6800)와 연결될 수 있다. 모바일 기기(6800)의 사용자는 인접한 주변의 조명 기구(6200)의 스마트 엔진(6210)과 연결된 통신 연결 장치(6100)를 통해, 복수의 스마트 엔진(6210, 6310)이 수집한 주변 환경 정보를 수신할 수 있다. 상기 주변 환경 정보는 주변 교통 정보, 날씨 정보 등을 포함할 수 있다. 모바일 기기(6800)는 통신 기지국(6600)을 통해 3G 또는 4G 등의 무선 셀룰러 통신 방식으로 통신망(6700)에 연결될 수도 있다.
한편, 통신망(6700)에 연결되는 서버(6400)는, 각 조명 기구(6200, 6300)에 장착된 스마트 엔진(6210, 6310)이 수집하는 정보를 수신함과 동시에, 각 조명 기구(6200, 6300)의 동작 상태 등을 모니터링 할 수 있다. 각 조명 기구(6200, 6300)의 동작 상태의 모니터링 결과에 기초하여 각 조명 기구(6200, 6300)를 관리하기 위해, 서버(6400)는 관리 시스템을 제공하는 컴퓨터(6500)와 연결될 수 있다. 컴퓨터(6500)는 각 조명 기구(6200, 6300), 특히 스마트 엔진(6210, 6310)의 동작 상태를 모니터링하고 관리할 수 있는 소프트웨어 등을 실행할 수 있다.
지금까지의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
101: 기판
113: 제1 도전형 반도체층
115: 활성층
117: 제2 도전형 반도체층
121, 123, 125: 제1, 제2, 제3 절연층
133, 134: 제1, 제2 콘택 전극
135, 136: 제1, 제2 전극
141a, 141b, 141c: 제1, 제2, 제3 베이스 패드
142: 공통 베이스 패드
143a, 143b, 143c: 제1, 제2, 제3 셀 패드
144: 공통 셀 패드
145a, 145b, 145c: 제1, 제2, 제3 본딩 패드
146: 공통 본딩 패드
150: 봉지부

Claims (20)

  1. 서로 반대에 위치한 제1 면 및 제2 면을 가지며, 서로 교차하는 제1 방향 및 제2 방향으로 복수의 행과 복수의 열로 배열된 복수의 발광소자들(light emitting elements)을 포함하는 발광부 - 상기 복수의 발광소자들 각각은 적어도 하나의 발광셀을 가지고, 상기 발광셀은 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 가짐 -;
    상기 제1 방향 및 상기 제2 방향으로 상기 복수의 발광소자들을 분리시키는 절연층;
    상기 적어도 하나의 발광셀 각각에 대응되어 상기 발광부의 제1 면 상에 배치되는 적어도 하나의 광투과부;
    상기 적어도 하나의 광투과부를 수용하며, 상기 발광부의 제1 면에서 상기 절연층과 접하는 격벽 구조; 및
    상기 발광부의 제2 면에 배치되며, 상기 제1 방향 및 제2 방향 중 적어도 하나의 방향으로 선형적으로 배열된 상기 복수의 발광소자들에 공통으로 접속된 적어도 하나의 셀 전극; 을 포함하는 발광 다이오드 모듈.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 발광소자들 각각은 상기 제2 방향으로 선형적으로 배열된 제1 내지 제3 발광셀을 가지고, 상기 제1 내지 제3 발광셀 각각은 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 가지는 발광 다이오드 모듈.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 셀 전극은,
    상기 발광부의 제2 면에 배치되며, 상기 제1 방향으로 배열된 발광소자들의 제1 발광셀의 제1 도전형 반도체층에 공통으로 접속된 제1 셀 전극;
    상기 발광부의 제2 면에 배치되며, 상기 제1 방향으로 배열된 발광소자들의 제2 발광셀의 제1 도전형 반도체층에 공통으로 접속된 제2 셀 전극;
    상기 발광부의 제2 면에 배치되며, 상기 제1 방향으로 배열된 발광소자들의 제3 발광셀의 제1 도전형 반도체층에 공통으로 접속된 제3 셀 전극; 및
    상기 발광부의 제2 면에 배치되며, 상기 제2 방향으로 배열된 발광소자들의 제1 내지 제3 발광셀의 제2 도전형 반도체층에 공통으로 접속된 공통 셀 전극을 포함하는 발광 다이오드 모듈.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 발광셀의 상기 제1 도전형 반도체층에 접속된 제1 전극들 및 상기 제1 내지 제3 발광셀의 상기 제2 도전형 반도체층에 접속된 제2 전극들을 더 포함하는 발광 다이오드 모듈.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 셀 전극은 상기 제1 발광셀의 제1 전극과 상기 제1 발광셀의 제1 전극에 접속되는 제1 베이스 패드를 포함하고, 상기 제2 셀 전극은 상기 제2 발광셀의 제1 전극 및 상기 제2 발광셀의 제1 전극에 접속되는 제2 베이스 패드를 포함하고, 상기 제3 셀 전극은 상기 제3 발광셀의 제1 전극 및 상기 제3 발광셀의 제1 전극에 접속되는 제3 베이스 패드를 포함하는 발광 다이오드 모듈.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 방향에서 상기 제1 발광셀들의 제1 전극들이 서로 연결되어 있고, 상기 제2 발광셀들의 제1 전극들이 서로 연결되어 있고, 상기 제3 발광셀들의 제1 전극들이 서로 연결되어 있는 발광 다이오드 모듈.
  7. 제4 항에 있어서,
    상기 공통 셀 전극은 상기 발광소자들 각각에서 상기 제1 내지 제3 발광셀의 제2 전극 및 상기 제2 전극에 공통으로 접속되는 공통 베이스 패드를 포함하는 발광 다이오드 모듈.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제2 방향에서 상기 발광소자들의 상기 공통 베이스 패드들이 금속 연결부에 의해 서로 연결되어 있는 발광 다이오드 모듈.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 제2 방향에서 상기 제1 내지 제3 발광셀의 상기 제2 전극들이 제2 전극 연결부에 의해 서로 연결되어 있는 발광 다이오드 모듈.
  10. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 셀 전극에 접속되는 적어도 하나의 제1 셀 패드, 상기 제2 셀 전극에 접속되는 적어도 하나의 제2 셀 패드, 및 상기 제3 셀 전극에 접속되는 적어도 하나의 제3 셀 패드, 및 상기 공통 셀 전극에 접속되는 적어도 하나의 공통 셀 패드를 더 포함하는 발광 다이오드 모듈.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 공통 셀 패드는 상기 제2 방향으로 배열된 상기 발광소자들의 각 열마다 하나씩 배치되는 복수 개의 공통 셀 패드들을 포함하며, 상기 복수 개의 공통 셀 패드들은 상기 발광 다이오드 모듈의 대각선 방향으로 서로 다른 발광소자의 아래에 배치되고, 상기 공통 셀 패드들에 일대일 대응으로 접속되는 공통 본딩 패드들을 더 포함하는 발광 다이오드 모듈.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 공통 본딩 패드들 각각은 하나의 상기 발광 소자의 상기 제1 내지 제3 발광셀에 걸쳐 일체로 형성되는 발광 다이오드 모듈.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 공통 본딩 패드들 각각은 인접한 2개의 상기 발광 소자들에 걸쳐 일체로 형성되는 발광 다이오드 모듈.
  14. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 셀 패드는 상기 제1 방향으로 배열된 상기 발광소자들의 각 행마다 배치되며, 각각의 행에서 서로 다른 발광소자의 하부에 배치되고, 제1 내지 제3 셀 패드에 일대일 대응으로 접속되는 제1 내지 제3 본딩 패드를 더 포함하는 발광 다이오드 모듈.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 본딩 패드는 하나의 상기 발광 소자의 상기 제1 내지 제3 발광셀에 걸쳐 일체로 형성되는 발광 다이오드 모듈.
  16. 제14 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 본딩 패드는 인접한 2개의 상기 발광 소자들에 걸쳐 일체로 형성되는 발광 다이오드 모듈.
  17. 제10 항에 있어서,
    상기 공통 셀 패드는 상기 제2 방향으로 배열된 상기 발광소자들의 각 열마다 하나씩 배치되며, 상기 발광 다이오드 모듈의 한쪽 가장자리를 따라 상기 제1 방향으로 서로 다른 발광소자의 아래에 배치되고,
    각각의 행에서 상기 제1 내지 제3 셀 패드는 하나의 발광소자의 하부에 배치되는 발광 다이오드 모듈.
  18. 제2 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 광투과부는 제1 내지 제3 발광셀에 대응되어 상기 발광부의 제1 면 상에 배치되는 제1 내지 제3 광투과부를 포함하고,
    상기 제1 내지 제3 광투과부는 각각 적색 광, 녹색 광 및 청색 광을 방출하는 발광 다이오드 모듈.
  19. 제1 항에 있어서,
    상기 격벽 구조는 상기 복수의 발광 소자들을 성장시키기 위한 성장 기판의 일부가 잔존하는 것인 발광 다이오드 모듈.
  20. 제1 항에 있어서,
    상기 발광부의 제2 면 아래에 배치되고, 상기 발광소자들 사이의 공간을 매립하여 상기 발광부를 지지하는 봉지부를 더 포함하는 발광 다이오드 모듈.

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