KR102553265B1 - 발광 소자 및 이를 포함하는 광원 모듈 - Google Patents

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Abstract

발광 소자 및 광원 모듈이 개시된다. 조명 장치는, 인쇄회로기판, 인쇄회로기판에 실장되고 복수의 발광 셀들을 각각 포함하는 복수의 서브 어레이들을 포함하는 발광 소자, 및 인쇄회로기판에 실장되고 발광 소자의 복수의 서브 어레이들 중 대응되는 서브 어레이를 각각 구동시키는 복수의 구동 칩들을 포함하고, 복수의 서브 어레이들은 서로 전기적으로 분리된다.

Description

발광 소자 및 이를 포함하는 광원 모듈{LIGHT EMITTING DIODE(LED) DEVICE, AND LIGHT SOURCE MODULEHAVING THE SAME}
본 개시의 기술적 사상은 발광 소자 및 이를 포함하는 광원 모듈에 관한 것이다.
반도체 발광 소자는 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED) 등의 소자를 포함하며, 낮은 소비 전력, 높은 밝기, 긴 수명 등의 여러 장점을 가지고 있어 광원으로 그 사용 영역을 점점 넓혀가고 있다. 특히 최근에는 자동차용 헤드 램프나 테일 램프에 광원으로 쓰이던 기존의 할로겐 또는 제논 램프를 대체하는 수단으로 반도체 발광 소자가 각광을 받고 있다.
조명의 광원으로 반도체 발광 소자를 적용하는 경우, 반도체 발광 소자의 밝기, 광 지향각, 조사각 등을 원하는 수치로 조절할 필요가 있다. 특히 자동차용 헤드 램프 또는 테일 램프의 경우, 주변 상황에 따라 광의 밝기를 조절 조절할 수 있도록 제안되고 있다.
본 개시의 기술적 사상이 해결하려는 과제는, 전체 밝기 조절이 용이하고, 발광 효율이 높은 발광 소자를 제공하는 데에 있다.
본 개시의 기술적 사상이 해결하려는 과제는, 밝기 조절이 용이하고 발광 효율이 높은 발광 소자 및 구동 칩의 설계가 용이한 광원 모듈을 제공하는 데에 있다.
본 개시의 기술적 사상의 일측면에 따른 광원 모듈은, 인쇄회로기판, 인쇄회로기판에 실장되고, 복수의 발광 셀들을 각각 포함하는 복수의 서브 어레이들을 포함하는 발광 소자, 및 인쇄회로기판에 실장되고 발광 소자의 복수의 서브 어레이들 중 대응되는 서브 어레이를 각각 구동시키는 복수의 구동 칩들을 포함하고, 복수의 서브 어레이들은 서로 전기적으로 분리될 수 있다. 본 개시의 기술적 사상의 일측면에 따른 발광 소자는, 복수의 발광 셀들을 각각 포함하는 복수의 서브 어레이들, 및 외부 장치와 복수의 서브 어레이들의 전기적 연결을 제공하는 복수의 패드들을 포함하고, 복수의 서브 어레이들 각각은 서로 전기적으로 분리될 수 있다.
본 개시의 기술적 사상의 일측면에 따른 광원 모듈은, 인쇄회로기판, 인쇄회로기판에 실장되고 복수의 발광 셀들을 각각 포함하는 제1 서브 어레이 및 제2 서브 어레이를 포함하는 발광 소자, 인쇄회로기판에 실장되고 제1 서브 어레이를 구동시키는 제1 구동 칩, 및 인쇄회로기판에 실장되고 제2 서브 어레이를 구동시키는 제2 구동 칩을 포함하고, 제1 서브 어레이 및 제2 서브 어레이는 서로 전기적으로 분리되고, 제1 서브 어레이 및 제2 서브 어레이는 인쇄회로기판의 주면과 평행한 제1 방향으로 순서대로 배치되고, 제1 구동 칩 및 상기 제2 구동 칩은 제1 방향으로 순서대로 배치될 수 있다.
본 개시의 기술적 사상에 따른 발광 소자는, 중심 영역에 배치된 복수의 발광 셀들 및 주변 영역에 배치된 복수의 패드들을 포함함으로써, 외부의 구동 칩들과 복수의 패드들을 전기적으로 연결하는 것이 유리하다.
본 개시의 기술적 사상에 따른 발광 소자는, 서로 절연되는 복수의 서브 어레이들을 포함하고, 각각의 서브 어레이들이 서로 다른 구동 칩들에 의해 구동되므로, 각각의 서브 어레이들의 동작을 개별적으로 제어하는 것이 용이하다.
또한, 본 개시의 기술적 사상에 따른 광원 모듈은, 하나의 LED 칩으로 구현되는 복수의 발광 셀들을 포함하는 발광 소자 및 발광 소자의 복수의 발광 셀들을 제어하는 구동 칩을 따로 포함함으로써, 광원 모듈 및 광원 모듈로부터 출력되는 빛이 중심으로 집중될 수 있고, 구동 칩의 설계가 용이하다.
도 1은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 광원 모듈의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 광원 모듈의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 2의 I-I'선을 따라 자른 단면도이다.
도 4는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 발광 소자의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 5는 도 4의 III-III' 선을 따라 자른 단면도이다.
도 6a는 본 개시에 따른 예시적 실시예의 발광 소자를 나타내는 단면도이고, 도 6b는 도 6a의 CX3 부분의 확대 단면도이다.
도 7은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 발광 소자에 포함된 서브 어레이들 및 패드들의 연결 관계를 설명하기 위한 회로도이다.
도 8은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 발광 소자에 포함된 서브 어레이들 및 패드들의 연결 관계를 설명하기 위한 회로도이다.
도 9a 내지 도 9l은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법을 공정 순서에 따라 나타내는 단면도들이다.
도 10은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 조명 장치를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 11은 본 개시의 예시적 실시예에 의한 평판 조명 장치를 간략하게 나타내는 사시도이다.
도 12는 본 개시의 예시적 실시예에 의한 조명 장치를 간략하게 나타내는 분해 사시도이다.
도 13는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 바(bar) 타입의 조명 장치를 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.
도 14는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 조명 장치를 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.
도 15는 본 개시의 예시적 실시예에 의한 조명 장치를 구비하는 실내용 조명 제어 네트워크 시스템을 설명하기 위한 개략도이다.
도 16은 본 개시의 예시적 실시예에 의한 조명 장치를 구비하는 네트워크 시스템을 설명하기 위한 개략도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 광원 모듈의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 광원 모듈(10)은 광원(100) 및 LED 구동부(200)를 포함할 수 있다.
광원(100)은 복수의 발광 셀들을 포함하는 LED 어레이를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 광원(100)을 구성하는 LED 어레이는 복수의 서브 어레이들(110)을 포함할 수 있다. 서로 다른 서브 어레이에 포함된 발광 셀들간에는 전기적으로 분리될 수 있다.
LED 구동부(200)는 전원부와 연결될 수 있고, 전원부는 광원(100)이 동작하는 데에 필요한 입력 전압을 생성하여 광원(100)으로 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 광원 모듈(10)이 자동차용 헤드 램프인 경우, 전원부는 자동차에 탑재된 배터리일 수 있다. 일 실시예에서, 광원 모듈(10)이 가정용, 사업용 조명기구인 경우, 광원 모듈(10)은 교류 전압을 생성하는 교류 전원 및 교류 전압을 정류하여 직류 전압을 생성하는 정류회로와 전압 레귤레이터 회로 등을 더 포함할 수 있다.
LED 구동부(200)는 복수의 구동 칩들(210)을 포함할 수 있다. 복수의 구동 칩들(210) 각각은 집적 회로 칩(Integrated Circuit, IC)으로 구현될 수 있다.
복수의 구동 칩들(210)은 광원(100)에 포함되는 LED 어레이를 구동시킬 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 구동 칩들(210) 각각은, 복수의 서브 어레이들(110) 중 대응되는 서브 어레이와 전기적으로 연결될 수 있고, 대응되는 서브 어레이에 포함된 발광 셀들이 동작할 수 있도록 제어할 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 구동 칩들(210)의 수는 광원(100)에 포함되는 복수의 서브 어레이들(110)의 수와 동일할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 복수의 구동 칩들(210)의 수와 복수의 서브 어레이들(110)의 수는 서로 상이할 수도 있다.
도 2는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 광원 모듈의 구성을 나타내는 사시도이다. 도 3은 도 2의 I-I'선을 따라 자른 단면도이다. 도 2의 발광 소자(100)는 도 1의 광원(100)에 대응될 수 있다.
도 2를 참조하면, 광원 모듈(10)은 기판(PCB)상에 실장되는 발광 소자(100) 및 복수의 구동 칩들(210_1~210_16)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 발광 소자(100)는 하나의 칩으로 구현될 수 있고, 광원 모듈(10)은 하나의 칩으로 구성된 발광 소자(100)를 포함할 수 있다.
발광 소자(100)는 복수의 발광 셀들이 배치되는 LED 어레이를 포함할 수 있다. LED 어레이는 복수의 서브 어레이들(SA1~SA16)로 구분될 수 있다. 도 2에서는 16개의 서브 어레이들(SA1~SA16)이 도시되어 있으나, 본 개시에 따른 광원 모듈(10)은 이에 한정되지 않으며, 서브 어레이의 수는 달라질 수 있으며, 서브 어레이들(SA1~SA16)의 배치도 달라질 수 있다.
복수의 서브 어레이들(110) 각각은 서로 전기적으로 분리될 수 있다. 즉, 서로 다른 어레이들에 포함된 발광 셀들은 서로 전기적으로 절연될 수 있다.
발광 소자(100)는 제1 방향(X)보다 제2 방향(Y)이 짧은 직사각형의 형상을 가질 수 있다. 이 때, 제1 방향(X) 및 제2 방향(Y)은 기판(PCB)의 주면과 평행하고 서로 수직할 수 있다. 일 실시예에서, 발광 소자(100)에서 복수의 서브 어레이들(SA1~SA16)은 2열로 배열될 수 있다. 예를 들어, 제1 내지 제8 서브 어레이(SA1~SA8)는 제1 방향(X)으로 순서대로 배치될 수 있고, 제9 내지 제16 서브 어레이(SA9~SA16)는 제1 방향의 역방향(-X)으로 순서대로 배치될 수 있다. 제16 서브 어레이(SA16) 및 제1 서브 어레이(SA1)는 제2 방향(Y)으로 나란히 배치될 수 있다. 복수의 서브 어레이들(SA1~SA16)은 2열로 배열됨에 따라서, 발광 소자(100)와 복수의 구동 칩들(210_1~210_16)을 연결하기 위한 복수의 패드들을 형성하는 것이 구조적으로 용이할 수 있다. 복수의 패드들의 배치에 대해서는 도 4에서 후술하겠다.
복수의 구동 칩들(210_1~210_16) 각각은 대응되는 서브 어레이에 포함된 발광 셀들이 동작할 수 있도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 제1 구동 칩(210_1)은 제1 서브 어레이(SA1)와 전기적으로 연결될 수 있고, 제1 서브 어레이(SA1)의 동작을 제어할 수 있다. 제2 구동 칩(210_2)은 제2 서브 어레이(SA2)와 전기적으로 연결될 수 있고, 제2 서브 어레이(SA2)의 동작을 제어할 수 있다. 제3 내지 제16 구동 칩들(210_3~210_16)에도 제1 구동 칩(210_1) 및 제2 구동 칩(210_2)에 대한 설명이 동일하게 적용될 수 있다.
광원 모듈(10)은 외부로부터 광원 모듈(10)이 동작하기 위해 필요한 신호들이 수신되는 입력부(300)를 더 포함할 수 있다. 복수의 구동 칩들(210_1~210_16)은 입력부(300)로부터 수신된 제어 신호(CS)를 수신할 수 있고, 제어 신호(CS)에 기초하여, 복수의 구동 칩들(210_1~210_16)의 동작이 제어될 수 있다. 예를 들어, 복수의 서브 어레이들(SA1~SA16) 중 중앙부에 배치된 제4, 제5, 제12, 및 제13 서브 어레이(SA4, SA5, SA12, SA13)만 발광하도록 하는 제어 신호(CS)가 입력부(300)로부터 수신되면, 제4, 제5, 제12, 및 제13 구동 칩들(210_4, 210_5, 210_12, 210_13)은 각각 제4, 제5, 제12, 및 제13 서브 어레이(SA4, SA5, SA12, SA13)으로 전압을 인가할 수 있다. 또한, 복수의 구동 칩들(210_1~210_16)은 입력부(300)로부터 구동 전력을 수신할 수 있다.
복수의 구동 칩들(210_1~210_16) 중 적어도 일부는 대응되는 서브 어레이가 배치되는 순서대로 배치될 수 있다. 예를 들어, 발광 소자(100)에서 제1 내지 제8 서브 어레이(SA1~SA8)는 제1 방향(X)으로 순서대로 배치되고, 제1 내지 제8 서브 어레이(SA1~SA8)에 대응되는 제1 내지 제8 구동 칩(210_1~210_8)도 제1 방향(X)으로 순서대로 배치될 수 있다. 또는, 발광 소자(100)에서 제9 내지 제16 서브 어레이(SA9~SA16)는 제1 방향의 역방향(-X)으로 순서대로 배치되고, 제9 내지 제16 서브 어레이(SA9~SA16)에 대응되는 제9 내지 제16 구동 칩(210_9~210_16)도 제1 방향의 역방향(-X)으로 순서대로 배치될 수 있다. 다만, 복수의 구동 칩들(210_1~210_16)의 배치는 이에 한정되지 않으며, 제1 내지 제8 구동 칩(210_1~210_8) 중 일부만이 제1 방향(X)으로 순서대로 배치될 수도 있다. 따라서, 복수의 구동 칩들(210_1~210_16)이 배치되는 순서와 복수의 서브 어레이들(SA1~SA16)이 배치되는 순서가 서로 대응되도록, 복수의 구동 칩들(210_1~210_16) 및 복수의 서브 어레이들(SA1~SA16)이 배치되므로, 복수의 구동 칩들(210_1~210_16)과 복수의 서브 어레이들(SA1~SA16)을 전기적으로 연결하기 위한 배선의 형성 또는 와이어의 형성이 용이해질 수 있다.
일 실시예에서, 복수의 구동 칩들(210_1~210_16)의 수는 복수의 서브 어레이들(SA1~SA16)의 수와 동일할 수 있다. 다만, 본 개시에 따른 광원 모듈(10)은 이에 한정되지 않으며, 서로 다른 구동 칩들이 하나의 서브 어레이와 연결되어 하나의 서브 어레이를 제어할 수도 있고, 하나의 구동 칩이 서로 다른 서브 어레이들을 제어할 수도 있다.
일 실시예에서, 복수의 구동 칩들(210_1~210_16)은 연이어서 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 구동 칩(210_1)은 제2 구동 칩(210_2)과 전기적으로 연결되고, 제2 구동 칩(210_2)은 제1 구동 칩(210_1) 및 제3 구동 칩(210_3)과 전기적으로 연결되고, 제3 구동 칩(210_3)은 제2 구동 칩(210_2) 및 제4 구동 칩(210_4)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 구동 칩(210_1)은 입력부(300)로부터 제어 신호(CS)를 수신하여, 제2 구동 칩(210_2)으로 전송할 수 있고, 제2 구동 칩(210_2)은 제1 구동 칩(210_1)로부터 제어 신호(CS)를 수신하여, 제3 구동 칩(210_3)으로 전송할 수 있다. 제3 내지 제16 구동 칩들(210_3~210_16)에도 제1 구동 칩(210_1) 및 제2 구동 칩(210_2)에 대한 설명이 동일하게 적용될 수 있다.
발광 소자(100)는 기판(PCB)의 중심 영역(CA_P)에 실장될 수 있고, 복수의 구동 칩들(210_1~210_16)은 발광 소자(100)를 둘러싸도록 기판(PCB)의 주변 영역(PA_P1, PA_P2)에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 내지 제8 구동 칩(210_1~210_8)은 제1 주변 영역(PA_P1)에 배치될 수 있고, 제9 내지 제16 구동 칩(210_9~210_16)은 제2 주변 영역(PA_P2)에 배치될 수 있다. 복수의 구동 칩들(210_1~210_16)은 발광 소자(100)를 둘러싸도록 기판(PCB)의 주변 영역(PA_P1, PA_P2)에 배치됨에 따라서, 복수의 구동 칩들(210_1~210_16)과 복수의 서브 어레이들(SA1~SA16)을 전기적으로 연결하기 위한 배선의 형성 또는 와이어의 형성이 용이해질 수 있다.
일 실시예에서, 제2 주변 영역(PA_P2), 중심 영역(CA_P) 및 제1 주변 영역(PA_P1)은 제2 방향(Y)으로 순서대로 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 발광 소자(100) 및 복수의 구동 칩들(210_1~210_16)은, 기판(PCB)의 주면과 평행한 방향(예를 들어, 제1 방향(X) 또는 제2 방향(Y))으로 서로 오버랩되도록 배치될 수 있다.
본 개시에 따른 광원 모듈(10)은 빛을 방출하는 발광 셀들을 포함하는 하나의 발광 소자(100)가 광원 모듈(10)의 중심 영역(CA_P)에 배치되고, 상기 발광 소자(100)를 구동시키는 복수의 구동 칩들(210_1~210_16)을 별도로 주변 영역(PA_P1, PA_P2)에 배치될 수 있다. 복수의 발광 셀들을 포함하는 발광 소자(100)와 복수의 구동 칩들(210_1~210_16)이 별도의 칩으로 구현됨에 따라, 복수의 구동 칩들(210_1~210_16)을 설계하는 데에 복수의 발광 셀들의 구조에 영향을 받지 않을 수 있어, 복수의 구동 칩들(210_1~210_16)의 설계 효율이 증가될 수 있다.
또한, 발광 소자(100)가 하나의 LED 칩으로 구현되고, 광원 모듈(10)의 중심 영역(CA_P)에 배치됨에 따라 광원 모듈(10)이 방출하는 빛이 중심 영역(CA_P)에 집중될 수 있다. 방출되는 빛이 중심 영역(CA_P)에 집중됨으로써, 방출되는 빛을 집광하기 위한 별도의 구성(예를 들어, 렌즈)의 수가 감소될 수 있다. 예를 들어, 본 개시에 따른 광원 모듈(10)은 렌즈를 포함하지 않을 수 있다. 광원 모듈(10)이 포함하는 렌즈의 수가 증가될수록 렌즈로 인해 손실되는 광량이 증가되므로, 본 개시에 따른 광원 모듈(10)은 발광 효율이 증가될 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 발광 소자(100) 및 복수의 구동 칩들(210)은 기판 예를 들어 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB) 상에 실장될 수 있다. 일 실시예에서, 기판(PCB)은 금속 및 금속화합물을 소재로 하여 형성될 수 있으며, 예를 들어, 기판(PCB)은 MCPCB(Metal-Core Printed Circuit Board)일 수 있고, 예를 들어, 구리(Cu)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 기판(PCB)은 자유롭게 휘어지며 다양한 모양으로 변형이 용이한 연성회로기판(FPCB)일 있다. 이 외에도 일반적인 FR4 타입의 인쇄회로기판일 수 있고, 에폭시, 트리아진, 실리콘, 및 폴리이미드 등을 함유하는 수지 소재로 형성되거나, 실리콘 나이트라이드, AlN, Al2O3 등의 세라믹 소재로 형성될 수도 있다.
기판(PCB)의 하부(-Z방향)에는 방열 부재(530)가 배치될 수 있다. 방열 부재(530) 는 히트 싱크의 일종으로 기판(PCB)을 지지하는 한편, 발광 소자(100)에서 발생된 열을 외부로 방출할 수 있다. 방열 부재(530)는 방열 효율의 향상을 위해 열전도율이 우수한 재질로 이루어질 수 있으며, 예를 들어, 금속 재질로 이루어질 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니다.
방열 부재(530)는 다양한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 기판(PCB)의 하부(-Z방향)으로 돌출되는 돌출부를 복수개 포함하는 형상을 가짐으로써 열 방출 효율을 증가시킬 수 있으나, 본 개시는 이에 한정되지는 않는다.
기판(PCB)의 일부 영역 상에, 예를 들어, 중심 영역(CA_P)에는 인터포저(510)가 배치될 수 있고, 인터포저(510) 상에 발광 소자(100)가 실장될 수 있다. 인터포저(510)로 인하여, 발광 소자(100)와 복수의 구동 칩들(210_1~210_16)들 전기적으로 연결하기 위한 구성인 복수의 패드들을 복수의 서브 어레이들(SA1~SA16)을 둘러싸는 주변 영역에 형성할 수 있다. 인터포저(510)는 복수의 서브 어레이들(SA1~SA16)에 포함된 상기 복수의 발광 셀들 중 적어도 일부와 상기 복수의 패드들 중 적어도 일부 사이의 전기적 연결을 제공할 수 있다. 패드가 형성되는 주변 영역에 대해서는 도 4에서 후술하겠다.
일 실시예에서, 기판(PCB)은 MCPCB일 수 있고, 인터포저(510) 및 발광 소자(100)가 실장되는 영역에는 기판(PCB) 상에 절연층이 형성되지 않고, 도금층으로 이루어진 인터포저 접합층이 형성될 수 있다. 인터포저(510) 및 발광 소자(100)는 상기 인터포저 접합층에 유테틱 본딩(Eutectic Bonding) 또는 솔더링(Soldering) 방식으로 실장됨으로써 열저항이 감소되어, 발광 소자(100)에서 발생된 열이 쉽게 외부로 방출될 수 있다.
기판(PCB)의 다른 일부 영역 상에 예를 들어, 주변 영역(PA_P1, PA_P2) 상에는 절연층(520)이 적층되고, 절연층(520) 상에 복수의 구동 칩들(210_1~210_16)이 실장될 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 구동 칩들(210_1~210_16)이 실장되는 절연층(520)은 기판(PCB) 상에 1μm 이상 30 μm이하의 두께로 형성될 수 있으나, 본 개시는 이에 한정되지는 않는다.
발광 소자(100)가 발광하는 발광면(예를 들어, 제3 방향(Z)으로 형성된 면) 상에 발광 소자(100)와 복수의 구동 칩들(210_1~210_16)을 연결하는 패드들이 형성될 수 있다. 상기 패드들과 연결되는 본딩 와이어(400)를 통해 복수의 구동 칩들(210_1~210_16) 각각은 발광 소자(100)에 전기적으로 연결될 수 있다.
다만, 본 개시에 따른 광원 모듈(10)은 이에 한정되지 않고, 발광 소자(100)에 포함된 발광 셀들의 전극들 중 일부가 발광면의 반대면(예를 들어, 제3 방향의 역방향(-Z)으로 형성된 면)에 형성될 수도 있다. 이에 따라 발광 소자(100)에 포함된 발광 셀들의 전극들과 복수의 구동 칩들(210_1~210_16)을 연결하는 복수의 패드들 중 일부의 패드는, 인터포저(510)의 하부에 형성되어 기판(PCB)과 인터포저(510)를 전기적으로 연결하는 기능을 수행할 수 있다. 이 때, 기판(PCB)과 인터포저(510) 사이에는 절연층이 개재될 수 있고, 상기 절연층이 일부 제거되어 기판(PCB)이 노출된 영역에 상기 일부의 패드가 배치되어, 기판(PCB)과 인터포저(510)를 부착하는 부착 패드로서의 기능을 수행할 수 있다.
도 4는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 발광 소자의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 4를 참조하면, 발광 소자(100)은 복수의 발광 셀들이 형성되는 발광 셀 영역(CA_L) 및 복수의 패드들(120)이 형성되는 제1 및 제2 패드 영역(PA_L1, PA_L2)을 포함할 수 있다. 발광 셀 영역(CA_L)은 발광 소자(100)의 중심 영역에 배치되고, 제1 및 제2 패드 영역(PA_L1, PA_L2)은 중심 영역을 둘러싼 외곽 영역에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제2 패드 영역(PA_L2), 발광 셀 영역(CA_L) 및 제1 패드 영역(PA_L1)이 제2 방향(Y)으로 순서대로 배치될 수 있다.
복수의 발광 셀들은 복수의 서브 어레이들(SA1~SA16)로 구분될 수 있다. 도 4에서는 총 16개의 서브 어레이들(SA1~SA16)이 도시되어 있으나, 본 개시에 따른 발광 소자(100)은 이에 한정되지 않으며, 서브 어레이의 수는 달라질 수 있고, 서브 어레이들(SA1~SA16)의 배치도 달라질 수 있다. 이 때, 복수의 서브 어레이들(SA1~SA16)은 각각 서로 전기적으로 분리될 수 있다.
일 실시예에서, 복수의 서브 어레이들(SA1~SA16)은 제1 방향(X)의 길이(a)가 제2 방향(Y)의 길이(b)보다 길도록 직사각형 형태로 배치될 수 있다. 예를 들어, 복수의 서브 어레이들(SA1~SA16)은 제1 열 및 제2 열의 총 2열로 배열될 수 있다. 제1 내지 제8 서브 어레이(SA1~SA8)는 제1 방향(X)으로 순서대로 제1 열에 배치될 수 있고, 제9 내지 제16 서브 어레이(SA9~SA16)는 제1 방향의 역방향(-X)으로 순서대로 제2 열에 배치될 수 있다. 다만 도 4에서는 제2 방향으로 2개의 서브 어레이가 배치되는 것으로 도시되었으나 이에 한정되지 않으며, 3개 이상의 서브 어레이가 배치될 수도 있다.
제1 열에 배치되는 제1 내지 제8 서브 어레이(SA1~SA8)는 제1 패드 영역(PA_L1)에 배치된 복수의 패드들(120)을 통해 구동 칩들(예를 들어, 도 2의 210_1~210~8)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 열에 배치되는 제9 내지 제16 서브 어레이(SA9~SA16)는 제2 패드 영역(PA_L2)에 배치된 복수의 패드들(120)을 통해 구동 칩들(예를 들어, 도 2의 210_9~210~16)과 전기적으로 연결될 수 있다.
본 개시에 따른 발광 소자(100)은 복수의 발광 셀들을 포함하는 발광 셀 영역(CA_L) 상에 제1 및 제2 패드 영역(PA_L1, PA_L2)이 배치되지 않고, 제2 방향(Y)으로 나란하게 배치될 수 있다. 즉, 복수의 패드들(120)이 배치되는 영역(PA_L1, PA_L2) 및 발광 셀 영역(CA_L)은 기판의 주면에 수직인 제3 방향(Z)으로 오버랩되지 않도록 배치될 수 있다. 발광 소자(100)은 제1 및 제2 패드 영역(PA_L1, PA_L2)을 발광 셀 영역(CA_L)과 별도로 구비함으로써, 발광 셀 영역(CA_L) 내부의 복수의 발광 셀들의 밀도가 높아질 수 있다. 또한, 발광 소자(100)의 외곽 영역에 복수의 패드들(120)이 배치됨으로써, 구동 칩들과 복수의 패드들(120)을 연결하기 위한 구성(예를 들어, 도 3의 본딩 와이어(400))을 형성하는 데에 용이할 수 있다.
일 실시예들에서, 평면도에서 발광 셀 영역(CA_L)은 발광 소자(100)의 전체 면적의 약 50 내지 90%에 해당하는 면적을 가질 수 있고, 제1 및 제2 패드 영역(PA_L1, PA_L2)은 발광 소자(100)의 전체 면적의 약 10 내지 50%에 해당하는 면적을 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 5는 도 4의 III-III' 선을 따라 자른 단면도이다. 도 5에서는 발광 소자(100)의 일부 구성요소들만이 도시되었다.
도 5를 참조하면, 발광 소자(100)는 발광 셀 영역(CA_L) 및 제1 패드 영역(PA_L1)을 포함할 수 있다. 발광 셀 영역(CA_L) 상에는 매트릭스 형태로 배열되는 복수의 발광 셀들(PX)이 배치될 수 있다. 복수의 발광 셀들(PX)은 도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 서브 어레이들(SA1~SA16)로 구분될 수 있다. 복수의 발광 셀들(PX) 각각은, 예를 들어, 10 ㎛ 내지 수 mm의 제1 방향(X)의 폭 또는 제2 방향(Y)의 폭을 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 패드 영역(PA_L1) 상에는 복수의 발광 소자 구조물(20U)에 전기적으로 연결되는 제1 패드(48A)가 배치될 수 있다. 도 5에서는 하나의 패드만이 도시되었으나, 발광 소자(100)는 복수의 발광 소자 구조물(20U)과 연결되는 다른 패드들도 더 포함할 수 있다.
발광 셀 영역(CA_L)에서 각각의 발광 셀들(PX) 내에 복수의 발광 소자 구조물(20U)이 배치될 수 있다. 또한 격벽 구조물(60)은 복수의 발광 소자 구조물(20U) 상에 배치되며, 평면도에서 격벽 구조물(60)이 복수의 발광 소자 구조물(20U) 각각을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 제1 패드 영역(PA_L1)에서, 발광 적층체(20)가 격벽 구조물(60)의 외부에 배치되며 복수의 발광 소자 구조물(20U)을 둘러쌀 수 있다.
격벽 구조물(60)은 발광 셀 영역(CA_L) 내부에서 인접한 발광 셀(PX) 사이에 배치되는 제1 격벽층(62)과 발광 셀 영역(CA_L)의 외주(periphery)에 형성되는 제2 격벽층(64)을 포함할 수 있고, 평면도에서 제2 격벽층(64)이 제1 격벽층(62)을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 제1 격벽층(62)의 수평 방향(예를 들어, 제2 방향(Y))의 폭은, 제2 격벽층(64)의 수평 방향(Y)의 폭보다 더 작을 수 있다. 예를 들어, 제1 격벽층(62)은 10 ㎛ 내지 100 ㎛ 범위의 폭을 가질 수 있고, 제2 격벽층(64)은 10 ㎛ 내지 1 mm 범위의 폭을 가질 수 있다. 이에 따라 발광 소자(100)의 구조적 안정성이 향상될 수 있다. 예를 들어 발광 소자(100)가 차량용 헤드 램프로 사용되는 경우에 반복적인 진동 및 충격이 가해지더라도, 격벽 구조물(60) 내부에 배치되는 형광층(74)과 격벽 구조물(60) 사이의 우수한 구조적 안정성에 의해 발광 소자(100)의 신뢰성이 향상될 수 있다.
발광 적층체(20)는 제1 도전형 반도체층(22), 활성층(24), 및 제2 도전형 반도체층(26)을 포함할 수 있다. 발광 셀 영역(CA_L)에서 복수의 발광 소자 구조물(20U)은 소자 분리 개구부(IAH)에 의해 서로 분리되어 배치될 수 있다. 예시적인 공정에서, 발광 적층체(20)의 일부분을 제거하여 소자 분리 개구부(IAH)를 형성함에 의해 발광 셀 영역(CA_L) 상에 복수의 발광 소자 구조물(20U)이 형성되고, 평면도에서 복수의 발광 소자 구조물(20U)을 둘러싸는 발광 적층체(20)의 일부분이 제1 패드 영역(PA_L1)에 잔류할 수 있다.
복수의 발광 소자 구조물(20U)은 제1 도전형 반도체층(22), 활성층(24), 및 제2 도전형 반도체층(26)을 포함할 수 있고, 복수의 발광 소자 구조물(20U) 상에 제1 절연층(32), 제1 전극(42A), 제2 전극(42B), 제1 연결 전극(44A), 및 제2 연결 전극(44B)이 더 배치될 수 있다.
제1 도전형 반도체층(22)은 n형 InxAlyGa(1-x-y)N (0≤x<1, 0≤y<1, 0≤x+y<1)의 조성을 갖는 질화물 반도체일 수 있으며, 예를 들어 n형 불순물은 실리콘(Si)일 수 있다. 예를 들어, 제1 도전형 반도체층(22)은 n형 불순물이 포함된 GaN을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 도전형 반도체층(22)은 제1 도전형 반도체 콘택층과 전류 확산층을 포함할 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체 콘택층의 불순물 농도는 2×1018 ㎝-3 내지 9×1019 ㎝-3 범위일 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체 콘택층의 두께는 1 ㎛ 내지 5 ㎛일 수 있다. 상기 전류 확산층은 서로 다른 조성을 갖거나, 서로 다른 불순물 함량을 갖는 복수의 InxAlyGa(1-x-y)N (0≤x, y≤1, 0≤x+y≤1)층이 교대로 적층되는 구조일 수 있다. 예를 들어, 상기 전류 확산층은 각각이 1 nm 내지 500 nm의 두께를 갖는 n형 GaN층 및/또는 AlxInyGazN 층(0≤x,y,z≤1, x+y+z≠0)이 교대로 적층되는 n형 초격자 구조를 가질 수 있다. 상기 전류 확산층의 불순물 농도는 2 ×1018 ㎝-3 내지 9×1019 ㎝-3 일 수 있다.
활성층(24)은 제1 도전형 반도체층(22) 및 제2 도전형 반도체층(26) 사이에 배치되고, 전자와 정공의 재결합에 의해 소정의 에너지를 갖는 광을 배출할 수 있다. 활성층(24)은 양자 우물층과 양자 장벽층이 서로 교대로 적층된 다중 양자 우물(MQW) 구조일 수 있다. 예를 들어, 상기 양자 우물층과 양자 장벽층은 서로 다른 조성을 갖는 InxAlyGa(1-x-y)N (0≤x, y≤1, 0≤x+y≤1)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 양자 우물층은 InxGa1-xN (0≤x≤1)을 포함하고, 상기 양자 장벽층은 GaN 또는 AlGaN일 수 있다. 양자 우물층과 양자 장벽층의 두께는 각각 1 nm ~ 50 nm 범위일 수 있다. 활성층(24)은 다중 양자 우물 구조에 한정되지 않고, 단일 양자 우물 구조일 수 있다.
제2 도전형 반도체층(26)은 p형 InxAlyGa(1-x-y)N (0≤x<1, 0≤y<1, 0≤x+y<1)의 조성을 갖는 질화물 반도체층일 수 있으며, 예를 들어 p형 불순물은 마그네슘(Mg)일 수 있다.
일 실시예에서, 제2 도전형 반도체층(26)은 전자 차단층, 저농도 p형 GaN층과 콘택층으로 제공되는 고농도 p형 GaN층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 전자 차단층은 각각이 5 nm 내지 100 nm의 두께를 갖는 서로 다른 조성을 갖거나, 서로 다른 불순물 함량을 갖는 복수의 InxAlyGa(1-x-y)N (0≤x, y≤1, 0≤x+y≤1)층이 교대로 적층되는 구조이거나, AlyGa(1-y)N (0<y≤1)으로 구성된 단일층일 수 있다. 상기 전자 차단층의 에너지 밴드갭은 활성층(24)으로부터 멀어질수록 감소할 수 있다. 예를 들어, 상기 전자 차단층의 Al 조성은 활성층(24)으로부터 멀어질수록 감소할 수 있다.
제1 도전형 반도체층(22), 활성층(24) 및 제2 도전형 반도체층(26)은 수직 방향으로 순차적으로 적층될 수 있고, 여기서 제1 도전형 반도체층(22)의 상면을 복수의 발광 소자 구조물(20U)의 제1 면(20F1)으로 지칭하고, 제2 도전형 반도체층(26)의 바닥면을 복수의 발광 소자 구조물(20U)의 제2 면(20F2)으로 지칭한다.
제1 전극(42A)은 활성층(24) 및 제2 도전형 반도체층(26)을 관통하는 개구부(E) 내에서 제1 도전형 반도체층(22)과 연결되도록 배치될 수 있다. 제2 전극(42B)은 제2 도전형 반도체층(26)의 바닥면(즉, 제2 면(20F2)) 상에 배치될 수 있다. 제1 절연층(32)은 개구부(E) 내벽 상에 배치되어 제1 전극(42A)을 활성층(24) 및 제2 도전형 반도체층(26)으로부터 전기적으로 절연시킬 수 있다. 제1 절연층(32)은 제2 도전형 반도체층(26)의 바닥면 상에서 제1 전극(42A)과 제2 전극(42B) 사이에 배치될 수 있고, 제1 전극(42A)을 제2 전극(42B)으로부터 전기적으로 절연시킬 수 있다. 제1 전극(42A) 및 제2 전극(42B)은 Ag, Al, Ni, Cr, Au, Pt, Pd, Sn, W, Rh, Ir, Ru, Mg, Zn, 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 제1 전극(42A) 및 제2 전극(42B)은 반사도가 높은 금속 물질을 포함할 수 있다.
제1 전극(42A) 및 제1 절연층(32) 상에는 제1 연결 전극(44A)이 배치될 수 있고, 제2 전극(42B) 및 제1 절연층(32) 상에는 제2 연결 전극(44B)이 배치될 수 있다. 제1 연결 전극(44A)과 제2 연결 전극(44B)은 각각 제1 전극(42A)과 제2 전극(42B)에 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 연결 전극(44A)과 제2 연결 전극(44B)은 Ag, Al, Ni, Cr, Au, Pt, Pd, Sn, W, Rh, Ir, Ru, Mg, Zn, 및 이들의 조합을 포함할 수 있다.
복수의 발광 소자 구조물(20U) 각각은 이에 인접한 발광 소자 구조물로부터 소자 분리 개구부(IAH)를 사이에 두고 이격되어 배치될 수 있다. 예를 들어 소자 분리 개구부(IAH)는 복수의 발광 소자 구조물(20U)의 제1 면(20F1)에 대하여 약 60 내지 90도의 경사각으로 기울어진 측벽을 포함할 수 있다.
절연 라이너(34)는 소자 분리 개구부(IAH)의 내벽 상에, 및 복수의 발광 소자 구조물(20U) 각각의 측면 및 제2 면(20F2) 상에서 제1 연결 전극(44A) 및 제2 연결 전극(44B)을 커버하도록 콘포말하게 배치될 수 있다. 절연 라이너(34)의 상면은 복수의 발광 소자 구조물(20U)의 제1 면(20F1)과 동일 레벨 상에 위치할 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 절연 라이너(34)는 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물을 포함할 수 있다.
제1 패드 영역(PA_L1) 상에는 발광 적층체(20)를 관통하는 패드 개구부(PH)가 배치될 수 있고, 패드 개구부(PH) 내에 제1 패드(48A) 및 제2 패드(148B)가 배치될 수 있다. 제1 패드(48A)는 제1 배선 패턴(46A)을 통해 제1 연결 전극(44A)에 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 연결 전극(44B)은 다른 배선 패턴을 통해 다른 패드와 연결될 수 있다.
일부의 발광 셀(PX) 내의 제1 배선 패턴(46A)은 소자 분리 개구부(IAH)를 통과하여 인접한 발광 셀(PX)(즉, 최외곽에 배치되는 발광 셀(PX))까지 연장될 수 있고, 제1 패드 영역(PA_L1) 상의 제1 패드(48A)에 연결될 수 있다. 이에 따라 소자 분리 개구부(IAH) 내에서 절연 라이너(34) 상에 제1 배선 패턴(46A)이 콘포말하게 배치될 수 있다
절연 라이너(34), 제1 배선 패턴(46A) 상에는 매립 절연층(36)이 배치될 수 있다. 매립 절연층(36)은 소자 분리 개구부(IAH) 내부에서 절연 라이너(34), 제1 배선 패턴(46A)과 접촉하며 소자 분리 개구부(IAH)의 잔류 공간을 채울 수 있다. 매립 절연층(36)은 실리콘 수지, 에폭시 수지, 또는 아크릴 수지를 이용하여 형성될 수 있다.
매립 절연층(36) 상에는 접착층(52)을 사이에 두고 지지 기판(54)이 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 접착층(52)은 전기 절연성 물질, 예를 들어 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, UV 경화성 물질과 같은 폴리머 물질, 또는 수지류를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 접착층(52)과 매립 절연층(36)은 동일한 물질로 형성될 수 있고, 접착층(52)과 매립 절연층(36) 사이의 경계가 육안으로 식별가능하지 않을 수 있다. 일 실시예에서, 접착층(52)은 AuSn 또는 NiSi 등의 공융(eutectic) 접착 물질을 포함할 수 있다. 지지 기판(54)은 사파이어 기판, 유리 기판, 투명 전도성 기판, 실리콘 기판, 실리콘 카바이드 기판 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
전술한 바와 같이, 복수의 발광 소자 구조물(20U)의 제1 면(20F1) 상에는 격벽 구조물(60)이 배치될 수 있다. 격벽 구조물(60)은 실리콘(Si), 실리콘 카바이드(SiC), 사파이어(sapphire), 갈륨 질화물(GaN)을 포함할 수 있다.
격벽 구조물(60)은 평면도에서 매트릭스 형태로 배열될 수 있고, 격벽 구조물(60)에 의해 복수의 픽셀 공간(PXU)이 정의될 수 있다. 격벽 구조물(60)은 소자 분리 개구부(IAH)와 수직 오버랩되도록 배치될 수 있고, 격벽 구조물(60)의 바닥면은 절연 라이너(34)의 상면과 접촉할 수 있다. 이에 따라 복수의 픽셀 공간(PXU)의 바닥부에 복수의 발광 소자 구조물(20U)의 제1 면(20F1)이 노출될 수 있다.
격벽 구조물(60)의 측벽 상에는 반사층(72)이 배치될 수 있다. 반사층(72)은 복수의 발광 소자 구조물(20U)에서 방출되는 광을 반사시키는 역할을 수행할 수 있다. 제1 격벽층(62)의 측벽 상에는 반사층(72)이 형성되어 복수의 픽셀 공간(PXU)의 측벽이 반사층(72)으로 커버될 수 있다. 한편, 제2 격벽층(64)의 제1 패드 영역(PA_L1)을 대면하는 측벽 상에는 반사층(72)이 형성되지 않을 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 반사층(72)은 Ag, Al, Ni, Cr, Au, Pt, Pd, Sn, W, Rh, Ir, Ru, Mg, Zn, 및 이들의 조합을 포함하는 금속층일 수 있다. 다른 실시예들에서, 반사층(72)은 티타늄 산화물 또는 알루미늄 산화물 등의 금속 산화물이 함유된 PPA(polyphthalamide)와 같은 수지층일 수 있다. 다른 실시예들에서, 반사층(72)은 분산 브래그 반사층(distributed Bragg reflector layer)일 수 있다. 예를 들어, 상기 분산 브래그 반사층은 굴절율이 다른 복수의 절연막이 수 내지 수백 회 반복하여 적층된 구조를 가질 수 있다. 상기 분산 브래그 반사층 내에 포함되는 상기 절연막은 각각 SiO2, SiN, SiOxNy, TiO2, Si3N4, Al2O3, TiN, AlN, ZrO2, TiAlN, TiSiN 등의 산화물 또는 질화물 및 그 조합을 포함할 수 있다.
복수의 발광 소자 구조물(20U)의 제1 면(20F1) 상에서 복수의 픽셀 공간(PXU) 내부에는 형광층(74)이 배치될 수 있다. 도 5에 예시적으로 도시된 바와 같이, 형광층(74)은 복수의 픽셀 공간(PXU)의 실질적으로 전체 공간을 채우며, 형광층(74)의 상면 레벨은 격벽 구조물(60)의 상면 레벨(LV2)과 동일할 수 있다. 형광층(74)은 실질적으로 평탄한 상면을 가질 수 있다.
형광층(74)은 복수의 발광 소자 구조물(20U)로부터 방출되는 빛을 원하는 색으로 변환시킬 수 있는 단일한 종류의 물질일 수 있고, 즉 복수의 픽셀 공간(PXU) 내부에 동일한 색상과 관련된 형광층(74)이 배치될 수 있다. 그러나 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니다. 복수의 픽셀 공간(PXU) 중 일부의 픽셀 공간(PXU) 내에 배치되는 형광층(74)의 색상이 나머지 픽셀 공간(PXU) 내에 배치되는 형광층(74)의 색상과 다를 수도 있다.
형광층(74)은 형광체가 분산된 수지 또는 형광체를 함유하는 필름을 포함할 수 있다. 예를 들어, 형광층(74)은 형광체 입자들이 소정의 농도로 균일하게 분산된 형광체 필름을 포함할 수 있다. 상기 형광체 입자들은 복수의 발광 소자 구조물(20U)로부터 방출되는 광의 파장을 변환시키는 파장 변환 물질일 수 있다. 형광체 입자의 밀도 향상 및 색 균일도 개선을 위하여 형광층(74)은 서로 다른 사이즈 분포를 갖는 2종 이상의 형광체 입자들을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 형광체는 산화물계, 실리케이트계, 질화물계, 플루오라이트계 등 다양한 조성 및 컬러를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 형광체로서 β-SiAlON:Eu2+(녹색), (Ca,Sr)AlSiN3:Eu2+(적색), La3Si6N11:Ce3+(황색), K2SiF6:Mn4+(적색), SrLiAl3N4:Eu(적색), Ln4-x(EuzM1-z)xSi12-yAlyO3+x+yN18-x-y (0.5≤x≤3, 0<z<0.3, 0<y≤4)(적색), K2TiF6:Mn4+(적색), NaYF4:Mn4+(적색), NaGdF4:Mn4+(적색) 등이 사용될 수 있다. 그러나, 상기 형광체의 종류가 전술한 바에 한정되는 것은 아니다.
일 실시예에 있어서, 형광층(74) 상부에 양자점(quantum dot)과 같은 파장 변환 물질이 더 배치될 수 있다. 상기 양자점은 III-V 또는 II-VI 화합물 반도체를 이용하여 코어(Core)-쉘(Shell) 구조를 가질 수 있고, 예를 들어, CdSe, InP 등과 같은 코어(core)와 ZnS, ZnSe과 같은 쉘(shell)을 가질 수 있다. 또한, 상기 양자점은 코어 및 쉘의 안정화를 위한 리간드(ligand)를 포함할 수 있다.
도 5에 도시된 것과는 달리, 격벽 구조물(60)의 측벽 상에 반사층(72)이 형성되지 않을 수도 있다. 이러한 경우에, 제1 격벽층(62)의 측벽 및 제2 격벽층(64)의 측벽이 형광층(74)과 직접 접촉할 수 있다.
제1 패드 영역(PA_L1)에서 제1 패드(48A)의 상면 레벨(LV1)은 복수의 발광 소자 구조물(20U)의 제1 면(20F1)의 레벨과 실질적으로 동일할 수 있다. 제1 패드 영역(PA_L1)에서 제1 패드(48A) 상에 구동 칩(예를 들어, 도 2의 제1 구동 칩(210_1))과의 전기적 연결을 위한 본딩 와이어(400) 등의 연결 부재가 배치될 수 있다. 한편, 제1 패드 영역(PA_L1)과 발광 셀 영역(CA_L)의 경계에서 격벽 구조물(60)의 상면 레벨(LV2)은 제1 및 제2 패드(48A, 148B)의 상면 레벨(LV1)보다 더 높을 수 있다.
일반적으로, 차량용 헤드 램프 등의 지능형 조명 시스템을 위하여 복수의 발광 소자 칩을 포함하는 광원 모듈을 사용하며, 각각의 발광 소자 칩을 개별적으로 제어하여 주변 상황에 따라 다양한 조명 모드를 구현할 수 있다. 매트릭스 형태로 배열된 복수의 발광 소자를 사용하는 경우, 복수의 발광 소자 각각으로부터 방출되는 빛이 인접한 발광 소자에 혼입되거나 침투되는 현상이 발생할 수 있다. 따라서 광원 모듈의 콘트라스트 특성이 우수하지 못할 수 있다.
그러나, 본 개시에 따른 일 실시예에 따르면, 격벽 구조물(60)은 하나의 발광 셀(PX)에서 방출되는 빛이 인접한 발광 셀(PX)로 혼입되거나 침투되는 것을 방지할 수 있고, 이에 따라 발광 소자(100)의 콘트라스트 특성이 우수할 수 있다. 또한 복수의 발광 소자 구조물(20U)은 소자 분리 개구부(IAH)에 의해 서로 완전히 분리됨에 따라, 복수의 발광 소자 구조물(20U)에서 방출되는 빛이 인접한 발광 소자 구조(20U)로 혼입되거나 침투되는 것이 방지될 수 있고 발광 소자(100)의 콘트라스트 특성이 우수할 수 있다.
도 6a는 본 개시에 따른 예시적 실시예의 발광 소자를 나타내는 단면도이고, 도 6b는 도 6a의 CX3 부분의 확대 단면도이다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 격벽 구조물(60A)은 경사 측벽을 갖는 제1 격벽층(62A)과 경사 측벽을 갖는 제2 격벽층(64A)을 포함할 수 있다. 제1 격벽층(62A)의 수평 방향(예를 들어, 제2 방향(Y))의 폭, 및 제2 격벽층(62B)의 수평 방향(Y)의 폭은, 제3 방향(Z)으로부터 멀어지는 방향으로 점진적으로 감소할 수 있다. 복수의 픽셀 공간(PXU) 각각의 수평 방향의 폭은 발광 소자 구조물(20U)의 제1 면(20F1)으로부터 멀어지는 방향으로 점진적으로 증가할 수 있고, 이에 따라 발광 소자 구조물(20U)로부터의 광 추출 효율이 향상될 수 있다.
도 6b에 예시적으로 도시된 바와 같이, 복수의 발광 소자 구조물(20U)의 제1 면(20F1)에는 요철 구조(20SP)가 형성되어 발광 소자 구조물(20U)로부터의 광 추출 효율이 향상될 수 있다.
일 실시예에서, 제2 도전형 반도체층(26) 상에 제2 전극(42B1)이 배치될 수 있고, 제2 도전형 반도체층(26)과 제2 전극(42B1) 사이에 제2 콘택층(42B2)이 더 형성될 수 있다. 또한 절연 라이너(34A)는 소자 분리 개구부(IAH)의 내벽 및 복수의 발광 소자 구조물(20U)의 제2 면(20F2) 상에 콘포말하게 형성되며, 제1 전극(42A) 및 제2 전극(42B1)을 둘러쌀 수 있다. 도 6a 및 6b에서 절연 라이너(34A)는 단일층으로 도시되었으나, 이와는 달리 절연 라이너(34A)는 복수의 절연층들로 구성되는 다층 구조를 가질 수도 있다. 제1 연결 전극(44A1) 및 제2 연결 전극(44B1)은 절연 라이너(34A) 상에 배치되며 제1 전극(42A) 및 제2 전극(42B1)과 각각 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 패드들(48A1, 48B1)은 패드 개구부(PH) 내벽 상에 콘포말하게 배치될 수 있고, 제1 패드들(48A1, 48B1)와 발광 적층체(20)와의 사이에 절연 라이너(34A)가 배치될 수 있다. 제1 패드들(48A1, 48B1)은 각각 제1 배선 패턴(46A1) 및 제2 배선 패턴(46B1)을 통해 제1 연결 전극(44A1) 및 제2 연결 전극(44B1)에 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 연결 전극(44A1), 제2 연결 전극(44B1), 및 제1 배선 패턴(46A1) 상에는 중간 절연층(56)이 배치될 수 있고, 제2 배선 패턴(46B1)은 중간 절연층(56) 상에 배치되며 중간 절연층(56)을 관통하여 제1 패드들 중 하나의 패드(48B1)와 연결될 수 있다. 제1 배선 패턴(46A1)과 제2 배선 패턴(46B1) 사이에 중간 절연층(56)이 배치됨에 따라, 제1 배선 패턴(46A1)과 제2 배선 패턴(46B1)이 수직 방향(Z)을 따라 이격되도록 배치될 수 있다. 그러나 제1 및 제2 배선 패턴(46A1, 46B1)의 배치가 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 패드 영역(PA_L1)에서 제1 패드들(48A1, 48B1) 상에는 구동 칩(예를 들어, 도 2의 제1 구동 칩(210_1))과의 전기적 연결을 위한 본딩 와이어(400_1, 400_2) 등의 연결 부재가 각각 배치될 수 있다.
전술한 발광 소자에 따르면, 격벽 구조물(60A)은 하나의 픽셀(PX)에서 방출되는 빛이 인접한 픽셀(PX)로 혼입되거나 침투되는 것을 방지할 수 있고, 이에 따라 발광 소자의 콘트라스트 특성이 우수할 수 있다. 또한 격벽 구조물(60A)이 경사 측벽을 가짐에 따라 발광 소자 구조물(20U)로부터의 광 추출 효율이 향상될 수 있다.
도 7은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 발광 소자에 포함된 서브 어레이들 및 패드들의 연결 관계를 설명하기 위한 회로도이다. 도 7은 도 4의 제1, 제2, 제15 및 제16 서브 어레이(SA1, SA2, SA15, SA16) 및 상기 서브 어레이들과 연결되는 복수의 패드들을 도시한 등가 회로도이다. 도 7에서는 하나의 발광 셀이 하나의 다이오드에 대응될 수 있다.
도 4 및 도 7을 참조하면, 제1, 제2, 제15 및 제16 서브 어레이(SA1, SA2, SA15, SA16)는 각각 LED로 구현된 복수의 발광 셀들을 포함할 수 있다. 도 7에서는 제1, 제2, 제15 및 제16 서브 어레이(SA1, SA2, SA15, SA16)가 각각 12개씩의 발광 셀들을 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 본 개시의 발광 소자는 이에 한정되지 않으며, 하나의 서브 어레이에 포함된 발광 셀의 수는 달라질 수 있다. 도 7에서는 제1, 제2, 제15 및 제16 서브 어레이(SA1, SA2, SA15, SA16)만이 도시되어 있으나, 도 4에 도시된 다른 서브 어레이에도 동일한 설명이 적용될 수 있다.
제1, 제2, 제15 및 제16 서브 어레이(SA1, SA2, SA15, SA16)를 포함한 복수의 서브 어레이들(SA1~SA16)은 서로 전기적으로 절연될 수 있고, 복수의 서브 어레이들(SA1~SA16) 각각은 서로 다른 구동 칩에 의해 동작이 제어될 수 있다. 본 개시에 따른 발광 소자(100)는, LED 어레이를 구성하는 복수의 발광 셀들을 복수의 서브 어레이들(SA1~SA16)로 세분화하고, 각각 서로 다른 구동 칩에 의해 동작이 제어되도록 함으로써, 발광 소자의 동작의 제어가 용이할 수 있다. 예를 들어, 발광 소자의 밝기 조절이 세분화될 수 있고, 밝기 조절 속도가 증가될 수 있다.
각각의 서브 어레이에 포함된 발광 셀들, 예를 들어, 제1 서브 어레이(SA1)에 포함된 복수의 제1 발광 셀들(111_1)은 음극(cathode) 또는 양극(anode) 중 하나가 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 하나의 서브 어레이에 포함된 복수의 발광 셀들은 각각을 온(on) 또는 오프(off) 상태로 구동시키는 구동 칩과 연결될 수 있고, 상기 구동 칩은 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation, PWM) 방식을 통해 복수의 발광 셀들 각각의 밝기를 조절할 수 있다. 예를 들어, 복수의 제1 발광 셀들(111_1)은 제1 발광 칩과 연결될 수 있고, 제1 발광 칩은 펄스 폭 변조를 통해 복수의 제1 발광 셀들(111_1) 각각의 밝기를 조절할 수 있다.제1 서브 어레이(SA1)에 포함되는 복수의 제1 발광 셀들(111_1)은 서로 직렬로 연결될 수 있고, 복수의 제1 발광 셀들(111_1)의 양 끝단은 각각 서로 다른 패드들과 연결될 수 있다. 복수의 제1 발광 셀들(111_1)이 서로 직렬로 연결되므로 복수의 제1 발광 셀들(111_1)이 서로 연결되는 노드들에 인가되는 전압을 제어하면, 복수의 제1 발광 셀들(111_1)의 동작을 제어할 수 있다. 따라서, 복수의 제1 발광 셀들(111_1)과 연결되는 복수의 제1 패드들(120_1)의 수는 복수의 제1 발광 셀들(111_1)의 수의 2배보다 적을 수 있다. 제1 구동 칩(예를 들어, 도 2의 210_1)은 복수의 제1 패드들(120_1)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 구동 칩은 복수의 제1 패드들(120_1)중에서 서로 다른 2개의 패드에 인가되는 전압을 조절함으로써, 상기 2개의 패드들 각각이 음극 및 양극에 연결되는 하나의 발광 셀을 구동시킬 수 있다. 즉, 제1 구동 칩은 복수의 제1 패드들(120_1)에 전압을 인가하여 복수의 제1 발광 셀들(111_1) 중 적어도 하나를 구동시킴으로써, 복수의 제1 발광 셀들(111_1)에서 방출되는 빛의 밝기를 조절할 수 있다.
제2 서브 어레이(SA2)에 포함되는 복수의 제2 발광 셀들(111_2)은 서로 직렬로 연결될 수 있고, 복수의 제2 발광 셀들(111_2)의 양 끝단은 각각 서로 다른 패드들과 연결될 수 있다. 복수의 제2 발광 셀들(111_2)이 서로 직렬로 연결되므로 복수의 제2 발광 셀들(111_2)이 서로 연결되는 노드들에 인가되는 전압을 제어하면, 복수의 제2 발광 셀들(111_2)의 동작을 제어할 수 있다. 따라서, 복수의 제2 발광 셀들(111_2)과 연결되는 복수의 제2 패드들(120_2)의 수는 복수의 제2 발광 셀들(111_2)의 수의 2배보다 적을 수 있다.
제2 구동 칩(예를 들어, 도 2의 210_2)은 복수의 제2 패드들(120_2)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 구동 칩은 복수의 제2 패드들(120_2)중에서 서로 다른 2개의 패드에 인가되는 전압을 조절함으로써, 상기 2개의 패드 각각이 음극 및 양극에 연결되는 하나의 발광 셀을 구동시킬 수 있다.
따라서, 제1 서브 어레이(SA1) 및 제2 서브 어레이(SA2)가 배치된 순서에 따라, 상기 제1 서브 어레이(SA1) 및 제2 서브 어레이(SA2)에 각각 대응되는 복수의 제1 패드들(120_1) 및 복수의 제2 패드들(120_2)이 순서대로 배치될 수 있다. 나아가, 복수의 서브 어레이들(SA1-SA16)이 배치된 순서에 따라, 상기 복수의 서브 어레이들(SA1-SA16)에 각각 대응되는 복수의 패드들이 순서대로 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 제16 서브 어레이(SA16) 및 제1 서브 어레이(SA1)는 제1 방향(X)과 평행한 축으로 서로 대칭적으로 형성될 수 있다. 제16 서브 어레이(SA16)와 연결되는 복수의 제16 패드들(120_16), 및 제1 서브 어레이(SA1)와 연결되는 복수의 제1 패드들(120_1)은, 제1 방향(X)과 평행한 축으로 서로 대칭적으로 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 제15 서브 어레이(SA15) 및 제2 서브 어레이(SA2)는 제1 방향(X)과 평행한 축으로 서로 대칭적으로 형성될 수 있다. 제15 서브 어레이(SA15)와 연결되는 복수의 제15 패드들(120_15), 및 제2 서브 어레이(SA2)와 연결되는 복수의 제2 패드들(120_2)은, 제1 방향(X)과 평행한 축으로 서로 대칭적으로 형성될 수 있다.
도 2 및 도 3를 다시 참조하면, 복수의 구동 칩들(210_1~210_16)이 연이어서 전기적으로 연결됨에 따라, 제1 구동 칩(210_1)과 제16 구동 칩(210_16)이 제어 신호(CS)를 수신하는 방향이 서로 반대가 될 수 있다. 예를 들어, 제1 구동 칩(210_1)은 입력부(300)로부터 제1 방향의 역방향(-X)에서 제어 신호(CS)가 수신될 수 있고, 제16 구동 칩(210_16)은 제15 구동 칩(210_15)로부터 제1 방향(X)에서 제어 신호(CS)가 수신될 수 있다. 제16 서브 어레이(SA16)를 제1 서브 어레이(SA1)와 제1 방향(X)과 평행한 축으로 대칭하게 형성하고, 복수의 제16 패드들(120_16)을 복수의 제1 패드들(120_1)과 제1 방향(X)과 평행한 축으로 대칭하게 형성함으로써, 제1 구동 칩(210_1)과 제1 서브 어레이(SA1)를 전기적으로 연결하는 방식, 및 제16 구동 칩(210_16)과 제16 서브 어레이(SA16)를 전기적으로 연결하는 방식이 서로 유사해질 수 있다. 따라서, 제1 구동 칩(210_1)과 복수의 제1 패드들(120_1)을 전기적으로 연결하는 본딩 와이어(400) 및 제16 구동 칩(210_16)과 복수의 제16 패드들(120_16)을 전기적으로 연결하는 본딩 와이어(400)를 형성하는 것이 용이해질 수 있다. 상기 설명은 다른 서브 어레이들 및 패드들에도 적용될 수 있다. 즉, 제2 방향(Y)으로 나란하게 배치되는 서브 어레이들 중 적어도 2개의 서브 어레이들은 제1 방향(X)과 평행한 축으로 서로 대칭적으로 형성될 수 있고, 상기 2개의 서브 어레이들과 각각 연결되는 패드들은, 제1 방향(X)과 평행한 축으로 서로 대칭적으로 형성될 수 있다.
도 8은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 발광 소자에 포함된 서브 어레이들 및 패드들의 연결 관계를 설명하기 위한 회로도이다. 도 8은 도 4의 제1, 제2, 제15 및 제16 서브 어레이(SA1, SA2, SA15, SA16) 및 상기 서브 어레이들과 연결되는 복수의 패드들을 도시한 등가 회로도이다. 도 8에서는 하나의 발광 셀이 하나의 다이오드에 대응될 수 있다.
도 8을 참조하면, 제1, 제2, 제15 및 제16 서브 어레이(SA1', SA2', SA15', SA16')는 각각 LED로 구현된 복수의 발광 셀들을 포함할 수 있다. 도 8에서는 제1, 제2, 제15 및 제16 서브 어레이(SA1', SA2', SA15', SA16')가 각각 12개씩의 발광 셀들을 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 본 개시의 발광 소자는 이에 한정되지 않으며, 하나의 서브 어레이에 포함된 발광 셀의 수는 달라질 수 있다. 도 8에서는 제1, 제2, 제15 및 제16 서브 어레이(SA1', SA2', SA15', SA16')만이 도시되어 있으나, 도 4에 도시된 다른 서브 어레이에도 동일한 설명이 적용될 수 있다.
제1 서브 어레이(SA1')에 포함되는 복수의 제1 발광 셀들(111_1')은 서로 병렬로 연결될 수 있고, 복수의 제1 발광 셀들(111_1')의 양 끝단은 각각 서로 다른 패드들과 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 제1 발광 셀들(111_1')의 양극이 서로 연결될 수 있으나, 본 개시에 따른 발광 소자는 이에 한정되는 것은 아니다. 복수의 제1 발광 셀들(111_1')의 음극들이 서로 연결될 수도 있다.
복수의 제1 패드들(120_1')은 복수의 제1 발광 셀들(111_1')의 양극들이 서로 연결되는 하나의 노드와 연결되고, 복수의 제1 발광 셀들(111_1') 각각의 음극들과 연결되므로, 복수의 제1 패드들(120_1')의 수는 복수의 제1 발광 셀들(111_1')의 수의 2배보다 적을 수 있다.
일 실시예에서, 제1 구동 칩(예를 들어, 도 2의 210_1)은 복수의 제1 패드들(120_1')과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 구동 칩은 복수의 제1 패드들(120_1')중에서 서로 다른 2개의 패드에 인가되는 전압을 조절함으로써, 상기 2개의 패드와 전기적으로 음극과 양극이 연결되는 하나의 발광 셀의 구동을 제어할 수 있다.
제2 서브 어레이(SA2')에 포함되는 복수의 제2 발광 셀들(111_2')은 서로 병렬로 연결될 수 있고, 복수의 제2 발광 셀들(111_2')의 양 끝단은 각각 서로 다른 패드들과 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 제2 발광 셀들(111_2')의 양극이 서로 연결될 수 있으나, 본 개시에 따른 발광 소자는 이에 한정되는 것은 아니다. 복수의 제2 발광 셀들(111_2')의 음극들이 서로 연결될 수도 있다.
복수의 제2 패드들(120_2')은 복수의 제2 발광 셀들(111_2')의 양극들이 서로 연결되는 하나의 노드와 연결되고, 복수의 제2 발광 셀들(111_2') 각각의 음극들과 연결되므로, 복수의 제2 패드들(120_2')의 수는 복수의 제2 발광 셀들(111_2')의 수의 2배보다 적을 수 있다.
일 실시예에서, 제2 구동 칩(예를 들어, 도 2의 210_2)은 복수의 제2 패드들(120_2)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 구동 칩은 복수의 제2 패드들(120_2')중에서 서로 다른 2개의 패드에 인가되는 전압을 조절함으로써, 상기 2개의 패드와 전기적으로 음극과 양극이 연결되는 하나의 발광 셀의 구동을 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 제16 서브 어레이(SA16') 및 제1 서브 어레이(SA1')는 제1 방향(X)과 평행한 축으로 서로 대칭적으로 형성될 수 있다. 제16 서브 어레이(SA16')와 연결되는 복수의 제16 패드들(120_16'), 및 제1 서브 어레이(SA1')와 연결되는 복수의 제1 패드들(120_1')은, 제1 방향(X)과 평행한 축으로 서로 대칭적으로 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 제15 서브 어레이(SA15') 및 제2 서브 어레이(SA2')는 제1 방향(X)과 평행한 축으로 서로 대칭적으로 형성될 수 있다. 제15 서브 어레이(SA15')와 연결되는 복수의 제15 패드들(120_15'), 및 제2 서브 어레이(SA2')와 연결되는 복수의 제2 패드들(120_2')은, 제1 방향(X)과 평행한 축으로 서로 대칭적으로 형성될 수 있다. 즉, 제2 방향(Y)으로 나란하게 배치되는 서브 어레이들 중 적어도 2개의 서브 어레이들은 제1 방향(X)과 평행한 축으로 서로 대칭적으로 형성될 수 있고, 상기 2개의 서브 어레이들과 각각 연결되는 패드들은, 제1 방향(X)과 평행한 축으로 서로 대칭적으로 형성될 수 있다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 하나의 서브 어레이에 포함되는 복수의 발광 셀들이 서로 직렬로 연결되거나, 서로 병렬로 연결되는 경우에 대해 각각 도시하였다. 다만, 본 개시에 따른 발광 소자는 이에 한정되지 않으며, 발광 소자에 포함되는 복수의 서브 어레이들 중 일부는 발광 셀들이 서로 직렬로 연결되고, 복수의 서브 어레이들 중 다른 일부는 발광 셀들이 서로 병렬로 연결되도록 구성될 수도 있다. 또는, 복수의 서브 어레이들 중 적어도 하나의 서브 어레이는, 포함된 발광 셀들 중 일부가 서로 직렬 연결되고, 다른 일부는 서로 병렬 연결되도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 복수의 제1 발광 셀들(111_1') 중 6개씩 서로 직렬로 연결되고, 직렬 연결된 6개의 제1 발광 셀들을 포함한 셀 그룹끼리 병렬 연결되도록 구성될 수 있다.
도 9a 내지 도 9l은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법을 공정 순서에 따라 나타내는 단면도들이다. 도 9a 내지 도 9l는 도 4의 III-III' 선을 따라 자른 단면에 대응하는 단면도들이다.
도 9a을 참조하면, 기판(1) 상에 발광 적층체(20)가 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 기판(1)은 실리콘(Si) 기판, 실리콘 카바이드(SiC) 기판, 사파이어 기판, 갈륨 질화물(GaN) 기판 등을 포함할 수 있다. 기판(1)은 발광 셀 영역(CA_L)과 제1 패드 영역(PA_L1)을 포함할 수 있고, 평면도에서 발광 셀 영역(CA_L)은 발광 소자의 중심 영역에 배치되고, 제1 패드 영역(PA_L1)은 주변 영역에 배치될 수 있다.
발광 적층체(20)는 기판(1)의 제1 면(10F1) 상에 순차적으로 형성되는 제1 도전형 반도체층(22), 활성층(24), 및 제2 도전형 반도체층(26)을 포함할 수 있다.
도 9b를 참조하면, 발광 적층체(20) 상에 마스크 패턴이 형성되고, 상기 마스크 패턴이 식각 마스크로 사용되어 발광 적층체(20)의 일부분이 제거되고 개구부(E)가 형성될 수 있다. 개구부(E)는 제1 도전형 반도체층(22)의 상면을 노출할 수 있다. 개구부(E)는 기판(1)의 제1 패드 영역(PA_L1) 상에는 형성되지 않을 수 있다.
도 9c를 참조하면, 발광 적층체(20) 상에 개구부(E)를 콘포말하게 덮는 제1 절연층(32)이 형성될 수 있다. 제1 절연층(32)은 발광 셀 영역(CA_L)과 제1 패드 영역(PA_L1) 모두 상에 형성될 수 있다.
이후, 개구부(E) 내에서 제1 절연층(32)의 일부분을 제거하고, 제2 도전형 반도체층(26) 상에서 제1 절연층(32)의 일부분을 제거하여 각각 제1 도전형 반도체층(22)과 제2 도전형 반도체층(26)의 상면이 노출될 수 있다.
제1 도전형 반도체층(22)과 제2 도전형 반도체층(26)의 노출된 상면에 각각 제1 전극(42A)과 제2 전극(42B)이 형성될 수 있다. 한편, 제1 전극(42A)과 제1 도전형 반도체층(22) 사이에는 도전성 오믹 물질로 형성되는 제1 콘택층이 더 형성되고, 제2 전극(42B)과 제2 도전형 반도체층(26) 사이에는 도전성 오믹 물질로 형성되는 제2 콘택층이 더 형성될 수 있다.
도 9d을 참조하면, 제1 절연층(32) 상에 제1 전극(42A) 및 제2 전극(42B)과 각각 전기적으로 연결되는 제1 연결 전극(44A) 및 제2 연결 전극(44B)이 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 전극(42A), 제2 전극(42B), 및 제1 절연층(32) 상에 도전층을 형성하고, 상기 도전층을 패터닝하여 각각 제1 전극(42A) 및 제2 전극(42B)에 연결되는 제1 연결 전극(44A) 및 제2 연결 전극(44B)이 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 연결 전극(44A) 및 제2 연결 전극(44B)은 도금 공정에 의해 형성될 수 있다.
도 9e을 참조하면, 발광 적층체(20)의 일부분을 제거하여 발광 셀 영역(CA_L) 및 제1 패드 영역(PA_L1)에서 발광 적층체(20)에 각각 소자 분리 개구부(IAH)와 패드 개구부(PH)가 형성될 수 있다. 소자 분리 개구부(IAH)와 패드 개구부(PH)는 발광 적층체(20)가 완전히 관통되어, 소자 분리 개구부(IAH)의 바닥부와 패드 개구부(PH)의 바닥부에 기판(1)의 제1 면(10F1)이 노출될 수 있다.
발광 셀 영역(CA_L)에서 소자 분리 개구부(IAH)에 의해 발광 적층체(20)가 복수의 발광 소자 구조물(20U)로 분리될 수 있다. 일 실시예에서, 소자 분리 개구부(IAH)를 형성하는 공정은 블레이드에 의해 수행될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 도 9e에 도시된 바와 같이, 소자 분리 개구부(IAH)의 형성 공정에 의해 얻어지는 복수의 발광 소자 구조물(20U)의 측단면 형상은 상부가 하부보다 짧은 사다리꼴 형상일 수 있으나, 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니다.
이후, 복수의 발광 소자 구조물(20U) 및 발광 적층체(20)의 상면 및 측벽 상에 절연 라이너(34)를 형성할 수 있다. 절연 라이너(34)는 소자 분리 개구부(IAH)의 내벽과 패드 개구부(PH)의 내벽 상에 콘포말하게 형성될 수 있고, 소자 분리 개구부(IAH)의 바닥부와 패드 개구부(PH)의 바닥부에 노출되는 기판(1)의 제1 면(10F1)과 접촉할 수 있다.
소자 분리 개구부(IAH)와 절연 라이너(34)에 의해 하나의 발광 소자 구조물(20U)이 이에 인접한 발광 소자 구조물(20U)과 물리적으로 및 전기적으로 분리됨에 따라, 하나의 발광 소자 구조물(20U)에서 방출되는 빛이 인접한 발광 소자 구조물(20U) 내부로 흡수되거나 침투하지 않을 수 있고, 이에 따라 발광 소자(00)의 콘트라스트 특성이 향상될 수 있다.
도 9f를 참조하면, 절연 라이너(34)의 일부분이 제거되어 제1 연결 전극(44A) 및 제2 연결 전극(44B)의 상면이 노출될 수 있다. 또한 패드 개구부(PH)의 바닥부에 배치되는 절연 라이너(34)의 일부분이 함께 제거되어 기판(1)의 제1 면(10F1)이 노출될 수 있다.
이후, 절연 라이너(34) 상에 제1 연결 전극(44A) 및 제2 연결 전극(44B)과 전기적으로 연결되는 제1 배선 패턴(46A)이 형성될 수 있다.
또한, 패드 개구부(PH) 내에 제1 연결 전극(44A)과 제2 연결 전극(44B)과 전기적으로 연결되는 제1 패드(48A)가 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 배선 패턴(46A)이 형성된 이후에, 제1 패드(48A)가 형성될 수 있다. 또는, 일 실시예에서, 제1 배선 패턴(46A) 및 제1 패드(48A)가 동시에 형성될 수도 있다.
도 9g를 참조하면, 절연 라이너(34)와 배선 패턴(46A), 패드(48A) 상에 매립 절연층(36)이 형성될 수 있다. 매립 절연층(36)은 소자 분리 개구부(IAH) 및 패드 개구부(PH)의 잔류 공간을 채울 수 있다.
도 9g에 예시적으로 도시된 바와 같이, 제1 배선 패턴(46A)은 소자 분리 개구부(IAH)의 내부에서 절연 라이너(34) 상에 배치되는 일부분들을 포함할 수 있고, 매립 절연층(36)이 소자 분리 개구부(IAH)의 내부에서 제1 배선 패턴(46A)과 접촉할 수 있다. 예를 들어, 복수의 발광 소자 구조물(20U)이 매트릭스 형태로 배치되고 복수의 발광 소자 구조물(20U)에 대한 제1 배선 패턴(46A)이 제1 패드 영역(PA_L1)에 배치되는 제1 패드(48A)까지 연결되기 때문에, 제1 배선 패턴(46A)은 절연 라이너(34)와 매립 절연층(36) 사이에서 소자 분리 개구부(IAH) 내부를 통과할 수 있다. 그러나, 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시예들에 따르면, 절연 라이너 상에서 소자 분리 개구부(IAH)의 잔류 공간을 매립하는 매립 절연층이 형성될 수 있고, 상기 매립 절연층 상에 제1 배선 패턴이 형성될 수도 있다. 즉, 소자 분리 개구부(IAH) 내부에서 절연 라이너와 제1 배선 패턴 사이에 매립 절연층이 더 배치될 수도 있다.
이후, 매립 절연층(36) 상에 접착층(52)이 형성되고, 접착층(52) 상에 지지 기판(54)이 부착될 수 있다.
도 9h를 참조하면, 기판(1)의 제1 면(10F1)과 반대되는 제2 면(10F2)이 위를 향하도록 지지 기판(54)과 부착된 발광 적층체(20)를 뒤집을 수 있다. 이후, 그라인딩 공정에 의해 기판(1)의 제2 면(10F2)으로부터 기판(1) 상부를 제거하여, 기판(1)의 제2 면(10F2)의 레벨이 낮아질 수 있다.
도 9i을 참조하면, 기판(1)의 제2 면(10F2) 상에 마스크 패턴이 형성되고, 상기 마스크 패턴을 식각 마스크로 사용하여 기판(1)의 일부분을 제거함으로써 기판(1)의 발광 셀 영역(CA_L) 상에 복수의 픽셀 공간(PXU)이 형성될 수 있다. 발광 셀 영역(CA_L)에서 복수의 픽셀 공간(PXU) 사이에 배치되는 기판(1)의 일부분은 제1 격벽층(62)으로 지칭할 수 있다.
제1 격벽층(62)은 소자 분리 개구부(IAH)와 수직 오버랩되도록 배치될 수 있고, 복수의 픽셀 공간(PXU) 각각 내에 복수의 발광 소자 구조물(20U)이 배치될 수 있다. 복수의 픽셀 공간(PXU) 바닥부에는 제1 도전형 반도체층(22)의 상면, 즉 복수의 발광 소자 구조물(20U)의 제1 면(20F1)이 노출될 수 있다.
한편, 도 9i을 참조한 공정에서, 복수의 픽셀 공간(PXU) 바닥부에 노출되는 제1 도전형 반도체층(22)에 식각 공정이 수행되어 요철 구조(20SP)가 더 형성될 수 있고, 이러한 경우에 도 6a 및 도 6b를 참조로 설명한 발광 소자가 형성될 수 있다.
도 9j를 참조하면, 기판(1)의 상면 및 복수의 픽셀 공간(PXU) 내벽 상에 도전층이 형성되고, 상기 도전층에 이방성 식각 공정을 수행하여 복수의 픽셀 공간(PXU)의 측벽(또는 제1 격벽층(62)의 측벽) 상에 반사층(72)이 형성될 수 있다.
도 9k를 참조하면, 복수의 픽셀 공간(PXU) 내부를 채우는 형광층(74)이 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 형광층(74)은 복수의 픽셀 공간(PXU) 내부에 형광체 입자들이 분산된 수지를 도포하거나 디스펜싱함에 의해 형성될 수 있다. 복수의 픽셀 공간(PXU) 각각 내에 형광체 입자가 균일하게 분산될 수 있도록 형광층(74)은 서로 다른 사이즈 분포를 갖는 2종 이상의 형광체 입자들을 포함할 수 있다.
도 9l을 참조하면, 발광 셀 영역(CA_L)에서 형광층(74) 및 제1 격벽층(62)을 커버하는 마스크 패턴(M11)이 형성되고, 마스크 패턴(M11)을 식각 마스크로 사용하여 기판(1)의 일부분이 제거됨으로써 제2 격벽층(64)이 형성될 수 있다.
평면도에서 제2 격벽층(64)은 복수의 발광 소자 구조물(20U)과 제1 패드 영역(PA_L1) 사이에 배치될 수 있고, 제2 격벽층(64)이 제1 격벽층(62)을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 이에 의해 제1 격벽층(62)과 제2 격벽층(64)을 포함하는 격벽 구조물(60)이 형성될 수 있다.
제1 패드 영역(PA_L1)을 커버하던 기판(1)의 일부분이 제거됨에 의해 제1 패드 영역(PA_L1)에서 발광 적층체(20)의 상면, 제1 패드(48A)의 상면이 노출될 수 있다. 제1 패드(48A)의 상기 상면은 복수의 발광 소자 구조물(20U)의 제1 면(20F1)과 동일 평면에 위치할 수 있다.
이후, 마스크 패턴(M11)이 제거될 수 있다.
전술한 공정에 의해, 발광 소자(100)가 완성될 수 있다.
일 실시예에서, 복수의 발광 소자 구조물(20U)이 소자 분리 개구부(IAH) 내의 절연 라이너(34)에 의해 서로 물리적으로 분리되기 때문에 복수의 발광 소자 구조물(20U) 각각으로부터 방출되는 빛이 인접한 발광 소자 구조물(20U) 내로 확산되거나 침투하는 것이 방지될 수 있다. 또한 격벽 구조물(60)이 소자 분리 개구부(IAH)와 수직 오버랩되도록 배치되어, 복수의 발광 소자 구조물(20U) 각각으로부터 방출되는 빛이 인접한 발광 소자 구조물(20U)으로부터 방출되는 빛과 혼합되는 것이 방지될 수 있다. 따라서, 매트릭스 형태로 배열되는 복수의 발광 소자 구조물(20U)의 콘트라스트 특성이 향상될 수 있다.
또한 제2 격벽층(64)의 폭이 제1 격벽층(62)의 폭보다 크게 형성되므로, 형광층(74)의 형성을 위한 형광 물질의 제조 공정에서, 또는 발광 소자(00)의 사용 환경에서 구조적 안정성이 확보될 수 있다.
도 10은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 조명 장치를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 10을 참조하면, 자동차의 헤드 램프부(2010) 내에 헤드 램프 모듈(2020)이 설치될 수 있고, 외부 사이드 미러부(2030) 내에 사이드 미러 램프 모듈(2040)이 설치될 수 있으며, 테일 램프부(2050) 내에 테일 램프 모듈(2060)이 설치될 수 있다. 헤드 램프 모듈(2020), 사이드 미러 램프 모듈(2040), 테일 램프 모듈(2060) 중 적어도 하나는 앞서 설명한 광원 모듈(10) 중 하나로 구현될 수 있다.
도 11은 본 개시의 예시적 실시예에 의한 평판 조명 장치를 간략하게 나타내는 사시도이다.
구체적으로, 평판 조명 장치(2100)는 광원 모듈(2110), 전원공급장치(2120) 및 하우징(2030)을 포함할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따라, 광원 모듈(2110)은 발광 셀 어레이를 광원으로 포함할 수 있다. 광원 모듈(2110)은 앞서 설명한 본 개시의 일 실시예들에 따른 광원 모듈(10)로 구현될 수 있다. 광원 모듈(2110)은 발광 셀 어레이를 포함하는 발광 소자 및 구동 칩들을 포함할 수 있고, 전체적으로 평면 현상을 이루도록 형성될 수 있다.
전원 공급 장치(2120)는 광원 모듈(2110)에 전원을 공급하도록 구성될 수 있다. 하우징(2130)은 광원 모듈(2110) 및 전원 공급 장치(2120)가 내부에 수용되도록 수용 공간이 형성될 수 있고, 일 측면에 개방된 육면체 형상으로 형성되나 이에 한정되는 것은 아니다. 광원 모듈(2110)은 하우징(2130)의 개방된 일 측면으로 빛을 발광하도록 배치될 수 있다.
도 12는 본 개시의 예시적 실시예에 의한 조명 장치를 간략하게 나타내는 분해 사시도이다.
구체적으로, 조명 장치(2200)는 소켓(2210), 전원부(2220), 방열부(2230), 광원 모듈(2240) 및 광학부(2250)를 포함할 수 있다.
소켓(2210)은 기존의 조명 장치와 대체 가능하도록 구성될 수 있다. 조명 장치(2200)에 공급되는 전력은 소켓(2210)을 통해서 인가될 수 있다. 도시된 바와 같이, 전원부(2220)는 제1 전원부(2221) 및 제2 전원부(2222)로 분리되어 조립될 수 있다. 방열부(2230)는 내부 방열부(2231) 및 외부 방열부(2232)를 포함할 수 있고, 내부 방열부(2231)는 광원모듈(2240) 및/또는 전원부(2220)와 직접 연결될 수 있고, 이를 통해 외부 방열부(2232)로 열이 전달되게 할 수 있다. 광학부(2250)는 내부 광학부 및 외부 광학부를 포함할 수 있고, 광원모듈(2240)이 방출하는 빛을 고르게 분산시키도록 구성될 수 있다.
광원 모듈(2240)은 전원부(2220)로부터 전력을 공급받아 광학부(2250)로 빛을 방출할 수 있다. 광원 모듈(2110)은 앞서 설명한 본 개시의 일 실시예들에 따른 광원 모듈(10)로 구현될 수 있다.
광원 모듈(2110)은 복수의 발광 셀들을 포함하는 발광 소자(2241), 회로 기판(2242) 및 복수의 구동 칩들(2243)을 포함할 수 있고, 복수의 구동 칩들에는 발광 소자(2241)의 구동 정보가 저장될 수 있다.
도 13는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 바(bar) 타입의 조명 장치를 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.
구체적으로, 조명 장치(2400)는 방열 부재(2401), 커버(2427), 광원 모듈(2421), 제1 소켓(2405) 및 제2 소켓(2423)을 포함한다. 방열 부재(2401)의 내부 또는/및 외부 표면에 다수개의 방열 핀(2500, 4409)이 요철 형태로 형성될 수 있으며, 방열 핀(2500, 4409)은 다양한 형상 및 간격을 갖도록 설계될 수 있다. 방열 부재(2401)의 내측에는 돌출 형태의 지지대(2413)가 형성되어 있다. 지지대(2413)에는 광원 모듈(2421)이 고정될 수 있다. 방열 부재(2401)의 양 끝단에는 걸림 턱(2411)이 형성될 수 있다.
커버(2427)에는 걸림 홈(2429)이 형성되어 있으며, 걸림 홈(2429)에는 방열 부재(2401)의 걸림 턱(2411)이 후크 결합 구조로 결합될 수 있다. 걸림 홈(2429)과 걸림 턱(2411)이 형성되는 위치는 서로 바뀔 수도 있다.
광원 모듈(2421)은 앞서 설명한 본 개시의 일 실시예들에 따른 광원 모듈(10)로 구현될 수 있다.
광원 모듈(2421)은 발광 셀 어레이를 포함할 수 있다. 광원 모듈(2421)은 인쇄회로기판(2419), 광원(2417) 및 컨트롤러(2415)를 포함할 수 있다. 컨트롤러(2415)는 앞서 설명한 본 개시의 일 실시예에 따른 구동 칩으로 구현될 수 있고, 광원(2417)의 구동 정보가 저장될 수 있으며, 광원(2417)을 구동시킬 수 있다. 인쇄회로기판(2419)에는 광원(2417)을 동작시키기 위한 회로 배선들이 형성되어 있다. 또한, 광원(2417)을 동작시키기 위한 구성 요소들이 포함될 수도 있다. 광원(2417)은 앞서 설명한 본 개시의 일 실시예들에 따른 발광 소자(100)로 구현될 수 있다. 따라서, 광원(2417)은 복수의 서브 어레이들로 구성될 수 있고, 복수의 서브 어레이들은 서로 전기적으로 절연될 수 있다.
제1, 2 소켓(2405, 4423)은 한 쌍의 소켓으로서 방열 부재(2401) 및 커버(2427)로 구성된 원통형 커버 유닛의 양단에 결합되는 구조를 갖는다. 예를 들어, 제1 소켓(2405)은 전극 단자(2403) 및 전원 장치(2407)를 포함할 수 있고, 제2 소켓(2423)에는 더미 단자(2425)가 배치될 수 있다. 또한, 제1 소켓(2405) 또는 제2 소켓(2423) 중의 어느 하나의 소켓에 광센서 및/또는 통신 모듈이 내장될 수 있다. 예를 들어, 더미 단자(2425)가 배치된 제2 소켓(2423)에 광센서 및/또는 통신 모듈이 내장될 수 있다. 다른 예로서, 전극 단자(2403)가 배치된 제1 소켓(2405)에 광센서 및/또는 통신 모듈이 내장될 수도 있다.
도 14는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 조명 장치를 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.
구체적으로, 본 실시예에 따른 조명 장치(2500)와 앞서 도 2의 조명 장치(2200)와의 차이점은 광원 모듈(2240)의 상부에 반사판(2310) 및 통신 모듈(2320)이 포함되어 있다. 반사판(2310)은 광원으로부터의 빛을 측면 및 후방으로 고르게 퍼지게 하여 눈부심을 줄일 수 있다.
반사판(2310)의 상부에는 통신 모듈(2320)이 장착될 수 있으며 상기 통신 모듈(2320)을 통하여 홈-네트워크(home-network) 통신을 구현할 수 있다. 예를 들어, 통신 모듈(2320)은 지그비(Zigbee), 와이파이(WiFi) 또는 라이파이(LiFi)를 이용한 무선 통신 모듈일 수 있으며, 스마트폰 또는 무선 컨트롤러를 통하여 조명 장치의 온(on)/오프(off), 밝기 조절 등과 같은 가정 내외에 설치되어 있는 조명을 컨트롤 할 수 있다. 또한 상기 가정 내외에 설치되어 있는 조명 장치의 가시광 파장을 이용한 라이파이 통신 모듈을 이용하여 TV, 냉장고, 에어컨, 도어락, 자동차 등 가정 내외에 있는 전자 제품 및 자동차 시스템의 컨트롤을 할 수 있다. 상기 반사판(2310)과 통신 모듈(2320)은 커버부(2330)에 의해 커버될 수 있다.
도 15는 본 개시의 예시적 실시예에 의한 조명 장치를 구비하는 실내용 조명 제어 네트워크 시스템을 설명하기 위한 개략도이다.
구체적으로, 네트워크 시스템(3000)은 LED 등의 발광 소자를 이용하는 조명 기술과 사물인터넷(IoT) 기술, 무선 통신 기술 등이 융합된 복합적인 스마트 조명-네트워크 시스템일 수 있다. 네트워크 시스템(3000)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(3000)은 가정이나 사무실 같이 건물 내에 정의되는 폐쇄적인 공간은 물론, 공원, 거리 등과 같이 개방된 공간 등에도 적용될 수 있다. 네트워크 시스템(3000)은, 다양한 정보를 수집/가공하여 사용자에게 제공할 수 있도록, 사물인터넷 환경에 기초하여 구현될 수 있다.
네트워크 시스템(3000)에 포함되는 LED 램프(3200)는, 주변 환경에 대한 정보를 게이트웨이(3100)로부터 수신하여 LED 램프(3200) 자체의 조명을 제어하는 것은 물론, LED 램프(3200)의 가시광 통신 등의 기능에 기초하여 사물인터넷 환경에 포함되는 다른 장치들(3300~3800)의 동작 상태 확인 및 제어 등과 같은 역할을 수행할 수도 있다. LED 램프(3200)는 앞서 설명한 본 개시의 일 실시예들에 따른 조명 장치(10)를 구성하는 발광 소자(100) 및 구동 칩들(210)로 구현될 수 있다.
네트워크 시스템(3000)은, 서로 다른 통신 프로토콜에 따라 송수신되는 데이터를 처리하기 위한 게이트웨이(3100), 게이트웨이(3100)와 통신 가능하도록 연결되며 LED 발광소자를 포함하는 LED 램프(3200), 및 다양한 무선 통신 방식에 따라 게이트웨이(3100)와 통신 가능하도록 연결되는 복수의 장치(3300~3800)를 포함할 수 있다. 사물인터넷 환경에 기초하여 네트워크 시스템(3000)을 구현하기 위해, LED 램프(3200)를 비롯한 각 장치(3300~3800)들은 적어도 하나의 통신 모듈을 포함할 수 있다. 일 실시예로, LED 램프(3200)는 WiFi, 지그비(Zigbee), LiFi 등의 무선 통신 프로토콜에 의해 게이트 웨이(3100)와 통신 가능하도록 연결될 수 있으며, 이를 위해 적어도 하나의 램프용 통신 모듈(3210)을 가질 수 있다.
네트워크 시스템(3000)은 가정이나 사무실 같이 폐쇄적인 공간은 물론 거리나 공원 같은 개방적인 공간에도 적용될 수 있다. 네트워크 시스템(3000)이 가정에 적용되는 경우, 네트워크 시스템(3000)에 포함되며 사물인터넷 기술에 기초하여 게이트 웨이(3100)와 통신 가능하도록 연결되는 복수의 장치(3300~3800)는 가전 제품(3300), 디지털 도어록(3400), 차고 도어록(3500), 벽 등에 설치되는 조명용 스위치(3600), 무선 통신망 중계를 위한 라우터(3700) 및 스마트폰, 태블릿, 랩톱 컴퓨터 등의 모바일 기기(3800) 등을 포함할 수 있다.
네트워크 시스템(3000)에서, LED 램프(3200)는 가정 내에 설치된 무선 통신 네트워크(Zigbee, WiFi, LiFi 등)를 이용하여 다양한 장치(3300~3800)의 동작 상태를 확인하거나, 주위 환경/상황에 따라 LED 램프(3200) 자체의 조도를 자동으로 조절할 수 있다. 또한 LED 램프(3200)에서 방출되는 가시광선을 이용한 LiFi 통신을 이용하여 네트워크 시스템(3000)에 포함되는 장치들(3300~3800)을 컨트롤 할 수도 있다.
우선, LED 램프(3200)는 램프용 통신 모듈(3210)을 통해 게이트 웨이(3100)로부터 전달되는 주변 환경, 또는 LED 램프(3200)에 장착된 센서로부터 수집되는 주변 환경 정보에 기초하여 LED 램프(3200)의 조도를 자동으로 조절할 수 있다. 예를 들면, 텔레비젼(3310)에서 방송되고 있는 프로그램의 종류 또는 화면의 밝기에 따라 LED 램프(3200)의 조명 밝기가 자동으로 조절될 수 있다. 이를 위해, LED 램프(3200)는 게이트 웨이(3100)와 연결된 램프용 통신 모듈(3210)로부터 텔레비전(3310)의 동작 정보를 수신할 수 있다. 램프용 통신 모듈(3210)은 LED 램프(3200)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 12000K 이하의 색 온도, 예를 들면 5000K로 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(3000)이 구성될 수 있다.
또한, 가정 내에 사람이 없는 상태에서 디지털 도어록(3400)이 잠긴 후 일정 시간이 경과하면, 턴-온된 LED 램프(3200)를 모두 턴-오프시켜 전기 낭비를 방지할 수 있다. 또는, 모바일 기기(3800) 등을 통해 보안 모드가 설정된 경우, 가정 내에 사람이 없는 상태에서 디지털 도어록(3400)이 잠기면, LED 램프(3200)를 턴-온 상태로 유지시킬 수도 있다.
LED 램프(3200)의 동작은, 네트워크 시스템(3000)과 연결되는 다양한 센서를 통해 수집되는 주변 환경에 따라서 제어될 수도 있다. 예를 들어 네트워크 시스템(3000)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(3200)와 같은 조명 장치는, 건물 내 각 층의 거의 모든 공간에 배치되므로, LED 램프(3200)와 일체로 제공되는 센서를 통해 건물 내의 각종 정보를 수집하고 이를 시설관리, 유휴공간의 활용 등에 이용할 수 있다.
한편, LED 램프(3200)와 이미지센서, 저장장치, 램프용 통신 모듈(3210) 등을 결합함으로써, 건물 보안을 유지하거나 긴급상황을 감지하고 대응할 수 있는 장치로 활용할 수 있다. 예를 들어 LED 램프(3200)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.
앞서 설명한 바와 같이, 네트워크 시스템(3000)은 가정, 오피스 또는 건물 등과 같이 폐쇄적인 공간은 물론, 거리나 공원 등의 개방적인 공간에도 적용될 수 있다. 물리적 한계가 없는 개방적인 공간에 네트워크 시스템(3000)을 적용하고자 하는 경우, 무선 통신의 거리 한계 및 각종 장애물에 따른 통신 간섭 등에 따라 네트워크 시스템(3000)을 구현하기가 상대적으로 어려울 수 있다. 각 조명 기구에 센서와 통신 모듈 등을 장착하고, 각 조명 기구를 정보 수집 수단 및 통신 중개 수단으로 사용함으로써, 상기와 같은 개방적인 환경에서 네트워크 시스템(3000)을 좀 더 효율적으로 구현할 수 있다.
도 16은 본 개시의 예시적 실시예에 의한 조명 장치를 구비하는 네트워크 시스템을 설명하기 위한 개략도이다.
구체적으로, 도면은 개방적인 공간에 적용된 네트워크 시스템(4000)의 일 실시예를 나타낸 것이다. 네트워크 시스템(4000)은 통신 연결 장치(4100), 소정의 간격마다 설치되어 통신 연결 장치(4100)와 통신 가능하도록 연결되는 복수의 조명 기구(4120, 4150), 서버(4160), 서버(4160)를 관리하기 위한 컴퓨터(4170), 통신 기지국(4180), 통신 가능한 장비들을 연결하는 통신망(4190), 및 모바일 기기(4200) 등을 포함할 수 있다.
거리 또는 공원 등의 개방적인 외부 공간에 설치되는 복수의 조명 기구(4120, 4150) 각각은 스마트 엔진(4130, 4140)을 포함할 수 있다. 스마트 엔진(4130, 4140)은 빛을 내기 위한 발광소자, 발광소자를 구동하기 위한 구동 드라이버 외에 주변 환경의 정보를 수집하는 센서, 및 통신 모듈 등을 포함할 수 있다. 스마트 엔진은 본 개시에 따른 조명 장치(10)로 구현될 수 있다.
상기 통신 모듈에 의해 스마트 엔진(4130, 4140)은 WiFi, Zigbee, LiFi 등의 통신 프로토콜에 따라 주변의 다른 장비들과 통신할 수 있다.
일례로, 하나의 스마트 엔진(4130)은 다른 스마트 엔진(4140)과 통신 가능하도록 연결될 수 있다. 이때, 스마트 엔진(4130, 6140) 상호 간의 통신에는 WiFi 확장 기술(WiFi Mesh)이 적용될 수 있다. 적어도 하나의 스마트 엔진(4130)은 통신망(4190)에 연결되는 통신 연결 장치(4100)와 유/무선 통신에 의해 연결될 수 있다. 통신의 효율을 높이기 위해, 몇 개의 스마트 엔진(4130, 4140)을 하나의 그룹으로 묶어 하나의 통신 연결 장치(4100)와 연결할 수 있다.
통신 연결 장치(4100)는 유/무선 통신이 가능한 액세스 포인트(access point, AP)로서, 통신망(4190)과 다른 장비 사이의 통신을 중개할 수 있다. 통신 연결 장치(4100)는 유/무선 방식 중 적어도 하나에 의해 통신망(4190)과 연결될 수 있으며, 일례로 조명 기구(4120, 4150) 중 어느 하나의 내부에 기구적으로 수납될 수 있다.
통신 연결 장치(4100)는 WiFi 등의 통신 프로토콜을 통해 모바일 기기(4200)와 연결될 수 있다. 모바일 기기(4200)의 사용자는 인접한 주변의 조명 기구(4120)의 스마트 엔진(4130)과 연결된 통신 연결 장치(4100)를 통해, 복수의 스마트 엔진(4130, 4140)이 수집한 주변 환경 정보를 수신할 수 있다. 상기 주변 환경 정보는 주변 교통 정보, 날씨 정보 등을 포함할 수 있다. 모바일 기기(4200)는 통신 기지국(4180)을 통해 3G 또는 4G 등의 무선 셀룰러 통신 방식으로 통신망(4190)에 연결될 수도 있다.
한편, 통신망(4190)에 연결되는 서버(4160)는, 각 조명 기구(4120, 4150)에 장착된 스마트 엔진(4130, 4140)이 수집하는 정보를 수신함과 동시에, 각 조명 기구(4120,4150)의 동작 상태 등을 모니터링할 수 있다. 각 조명 기구(4120, 4150)의 동작 상태의 모니터링 결과에 기초하여 각 조명 기구(4120, 4150)를 관리하기 위해, 서버(4160)는 관리 시스템을 제공하는 컴퓨터(4170)와 연결될 수 있다. 컴퓨터(4170)는 각 조명 기구(4120, 4150), 특히 스마트 엔진(4130, 4140)의 동작 상태를 모니터링하고 관리할 수 있는 소프트웨어 등을 실행할 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 예시적인 실시예들이 개시되었다. 본 명세서에서 특정한 용어를 사용하여 실시예들을 설명되었으나, 이는 단지 본 개시의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 개시의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 개시의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10: 광원 모듈, 100: 발광 소자
110: 복수의 서브 어레이들
120: 복수의 패드들
200: LED 구동부, 210: 구동 칩들
300: 입력부, 400: 본딩 와이어

Claims (20)

  1. 인쇄회로기판;
    상기 인쇄회로기판에 실장되고, 복수의 서브 어레이들을 포함하는 발광 소자; 및
    상기 인쇄회로기판에 실장되고, 상기 발광 소자의 복수의 서브 어레이들 중 대응되는 서브 어레이를 각각 구동시키는 복수의 구동 칩들을 포함하고,
    상기 복수의 서브 어레이들 각각은, 복수의 열들 및 복수의 행들에 배치되고, 격벽 구조물에 의해 물리적으로 서로 분리되고, 전기적으로 서로 연결되는 복수의 발광 셀들을 포함하고,
    상기 복수의 서브 어레이들은 서로 전기적으로 분리되고,
    상기 복수의 서브 어레이들 각각은 상기 복수의 구동 칩들 중 서로 다른 구동 칩에 의해, 포함된 복수의 발광 셀들 각각이 개별적으로 구동되고,
    상기 발광 소자는 상기 인쇄회로기판의 중심 영역에 배치되고,
    상기 복수의 구동 칩들은 상기 중심 영역의 측면인 상기 인쇄회로기판의 주변 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
  2. 제1 항에 있어서,
    외부로부터 제어 신호를 수신하는 입력부를 더 포함하고,
    상기 복수의 구동 칩들은 서로 연이어서 전기적으로 연결되며,
    상기 복수의 구동 칩들 중 하나의 구동 칩이 상기 입력부로부터 상기 제어 신호를 수신하여, 상기 복수의 구동 칩들 중 다른 하나의 구동 칩으로 전송하는 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 발광 소자는 하나의 LED(Light Emitting Diode) 칩인 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 서브 어레이들이 배치된 순서에 따라, 상기 복수의 서브 어레이들에 각각 대응되는 복수의 구동 칩들이 순서대로 배치되는 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 서브 어레이들 중 동일한 서브 어레이에 포함되는 복수의 발광 셀들 중 적어도 일부는 서로 직렬 연결되는 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 서브 어레이들 중 동일한 서브 어레이에 포함되는 복수의 발광 셀들 중 적어도 일부는 서로 병렬 연결되는 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판과 상기 발광 소자 사이에 배치되는 인터포저를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 발광 소자는, 상기 복수의 구동 칩들과 상기 서브 어레이들 간의 전기적 연결을 제공하여 상기 복수의 발광 셀들을 개별적으로 구동시키는 복수의 패드들을 더 포함하고,
    상기 복수의 서브 어레이들은 상기 발광 소자의 중심 영역에 배치되고,
    상기 복수의 패드들은 상기 중심 영역을 둘러싸는 주변 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 발광 소자 및 상기 복수의 구동 칩들은, 상기 인쇄회로기판의 주면과 평행한 방향으로 서로 오버랩되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
  10. 복수의 열들 및 복수의 행들에 배치되고, 격벽 구조물에 의해 물리적으로 서로 분리되고, 전기적으로 서로 연결되는 복수의 발광 셀들을 각각 포함하는 복수의 서브 어레이들; 및
    외부 장치와 상기 복수의 서브 어레이들의 전기적 연결을 제공하여, 상기 복수의 발광 셀들을 개별적으로 구동시키는 복수의 패드들을 포함하고,
    상기 복수의 서브 어레이들 각각은 서로 전기적으로 분리되고,
    상기 복수의 서브 어레이들은 중심 영역에 배치되고,
    상기 복수의 패드들은 상기 중심 영역을 둘러싸는 주변 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 복수의 서브 어레이들 각각에 포함된 복수의 발광 셀들 중 적어도 일부의 발광 셀들은 서로 직렬 연결되는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 복수의 서브 어레이들 각각에 포함된 복수의 발광 셀들 중 적어도 일부의 발광 셀들은 서로 병렬 연결되는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  13. 제10 항에 있어서,
    상기 복수의 서브 어레이들은, 제1 방향 및 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 배치되고,
    상기 복수의 서브 어레이들은, 상기 제2 방향보다 상기 제1 방향으로 길게 배치되는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 제2 방향으로 나란하게 배치되는 서브 어레이들 중 적어도 2개의 서브 어레이들은 제1 방향(X)과 평행한 축으로 서로 대칭적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  15. 제10 항에 있어서,
    상기 복수의 서브 어레이들이 배치된 순서에 따라, 상기 복수의 서브 어레이들에 각각 대응되는 복수의 패드들이 순서대로 배치되는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  16. 제10 항에 있어서,
    상기 복수의 패드들 상에는 각각 본딩 와이어들이 배치되는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  17. 제10 항에 있어서,
    상기 복수의 패드들 중 하나의 패드는 적어도 2개의 발광 셀들에 연결되는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  18. 인쇄회로기판;
    상기 인쇄회로기판에 실장되고, 제1 서브 어레이 및 제2 서브 어레이를 포함하는 발광 소자;
    상기 인쇄회로기판에 실장되고, 상기 제1 서브 어레이를 구동시키는 제1 구동 칩; 및
    상기 인쇄회로기판에 실장되고, 상기 제1 구동 칩과 상이하고, 상기 제2 서브 어레이를 구동시키는 제2 구동 칩을 포함하고,
    상기 제1 서브 어레이 및 상기 제2 서브 어레이 각각은, 복수의 열들 및 복수의 행들에 배치되고, 격벽 구조물에 의해 물리적으로 서로 분리되고, 전기적으로 서로 연결되는 복수의 발광 셀들을 포함하고,
    상기 제1 서브 어레이의 복수의 발광 셀들 각각은, 상기 제1 구동 칩에 의해 개별적으로 구동되고,
    상기 제2 서브 어레이의 복수의 발광 셀들 각각은, 상기 제2 구동 칩에 의해 개별적으로 구동되고,
    상기 제1 서브 어레이 및 상기 제2 서브 어레이는 서로 전기적으로 분리되고,
    상기 제1 서브 어레이 및 상기 제2 서브 어레이는 상기 인쇄회로기판의 주면과 평행한 제1 방향으로 순서대로 배치되고,
    상기 제1 구동 칩 및 상기 제2 구동 칩은 상기 제1 방향으로 순서대로 배치되는 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 발광 소자는 하나의 LED 칩인 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
  20. 제18 항에 있어서,
    상기 발광 소자는, 상기 제1 구동 칩과 상기 제1 서브 어레이 간의 전기적 연결을 제공하는 복수의 제1 패드들, 및 상기 제2 구동 칩과 상기 제2 서브 어레이 간의 전기적 연결을 제공하는 복수의 제2 패드들을 더 포함하고,
    상기 복수의 제1 패드들 및 상기 복수의 제2 패드들은 상기 제1 방향으로 차례로 배치되고,
    상기 복수의 제1 패드들은, 상기 서브 어레이로부터, 상기 인쇄회로기판의 주면과 평행하고 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향에 배치되는 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102551354B1 (ko) * 2018-04-20 2023-07-04 삼성전자 주식회사 반도체 발광 소자 및 그 제조 방법
KR102553265B1 (ko) 2018-07-09 2023-07-07 삼성전자 주식회사 발광 소자 및 이를 포함하는 광원 모듈
KR20200055862A (ko) 2018-11-13 2020-05-22 삼성전자주식회사 발광 모듈 및 이를 포함하는 자동자 조명 장치
JP7114854B2 (ja) * 2020-04-28 2022-08-09 日亜化学工業株式会社 発光装置
EP3905326B1 (en) * 2020-04-28 2023-01-04 Nichia Corporation Light-emitting device
KR20210141801A (ko) * 2020-05-13 2021-11-23 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치
KR20210144485A (ko) * 2020-05-22 2021-11-30 삼성전자주식회사 반도체 발광 소자 및 그 제조 방법
KR20210145590A (ko) 2020-05-25 2021-12-02 삼성전자주식회사 발광 소자를 포함하는 광원 모듈
WO2022010007A1 (ko) * 2020-07-08 2022-01-13 엘지전자 주식회사 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치
US20220351402A1 (en) * 2021-04-29 2022-11-03 Microsoft Technology Licensing, Llc Ambient illuminance sensor system
US11499681B1 (en) * 2021-11-19 2022-11-15 Putco, Inc. Replacement vehicle lighting apparatus

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104637932A (zh) * 2014-12-17 2015-05-20 东莞市欧思科光电科技有限公司 具有发光功能的led驱动ic封装结构
US20170367158A1 (en) * 2016-06-02 2017-12-21 Elemental LED, Inc. Linear Lighting with Distributed Onboard Power Conversion and Filtering

Family Cites Families (49)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100481994B1 (ko) 1996-08-27 2005-12-01 세이코 엡슨 가부시키가이샤 박리방법,박막디바이스의전사방법,및그것을이용하여제조되는박막디바이스,박막집적회로장치및액정표시장치
USRE38466E1 (en) 1996-11-12 2004-03-16 Seiko Epson Corporation Manufacturing method of active matrix substrate, active matrix substrate and liquid crystal display device
US7208725B2 (en) 1998-11-25 2007-04-24 Rohm And Haas Electronic Materials Llc Optoelectronic component with encapsulant
TWM244584U (en) * 2000-01-17 2004-09-21 Semiconductor Energy Lab Display system and electrical appliance
JP3906654B2 (ja) 2000-07-18 2007-04-18 ソニー株式会社 半導体発光素子及び半導体発光装置
KR20040029301A (ko) 2001-08-22 2004-04-06 소니 가부시끼 가이샤 질화물 반도체소자 및 질화물 반도체소자의 제조방법
JP2003218034A (ja) 2002-01-17 2003-07-31 Sony Corp 選択成長方法、半導体発光素子及びその製造方法
JP3815335B2 (ja) 2002-01-18 2006-08-30 ソニー株式会社 半導体発光素子及びその製造方法
KR100499129B1 (ko) 2002-09-02 2005-07-04 삼성전기주식회사 발광 다이오드 및 그 제조방법
US7002182B2 (en) 2002-09-06 2006-02-21 Sony Corporation Semiconductor light emitting device integral type semiconductor light emitting unit image display unit and illuminating unit
KR100714639B1 (ko) 2003-10-21 2007-05-07 삼성전기주식회사 발광 소자
KR100506740B1 (ko) 2003-12-23 2005-08-08 삼성전기주식회사 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조방법
KR100664985B1 (ko) 2004-10-26 2007-01-09 삼성전기주식회사 질화물계 반도체 소자
US7336195B2 (en) * 2005-04-07 2008-02-26 Lighthouse Technologies Ltd. Light emitting array apparatus and method of manufacture
KR100691191B1 (ko) * 2005-07-15 2007-03-09 삼성전기주식회사 Ｌｅｄ를 이용한 면광원 및 이를 구비하는 ｌｃｄ 백라이트유닛
KR100665222B1 (ko) 2005-07-26 2007-01-09 삼성전기주식회사 확산재료를 이용한 엘이디 패키지 및 그 제조 방법
KR100661614B1 (ko) 2005-10-07 2006-12-26 삼성전기주식회사 질화물계 반도체 발광소자 및 그 제조방법
KR100765385B1 (ko) * 2005-12-16 2007-10-10 서울옵토디바이스주식회사 다수의 발광 셀이 어레이된 발광 소자
KR100723247B1 (ko) 2006-01-10 2007-05-29 삼성전기주식회사 칩코팅형 ｌｅｄ 패키지 및 그 제조방법
KR100735325B1 (ko) 2006-04-17 2007-07-04 삼성전기주식회사 발광다이오드 패키지 및 그 제조방법
KR100769106B1 (ko) 2006-09-08 2007-10-22 (주)에니원 블록 스캔 방식의 엘이디 스크린 구동 장치
KR100930171B1 (ko) 2006-12-05 2009-12-07 삼성전기주식회사 백색 발광장치 및 이를 이용한 백색 광원 모듈
KR100855065B1 (ko) 2007-04-24 2008-08-29 삼성전기주식회사 발광 다이오드 패키지
KR100982980B1 (ko) 2007-05-15 2010-09-17 삼성엘이디 주식회사 면 광원 장치 및 이를 구비하는 ｌｃｄ 백라이트 유닛
KR101164026B1 (ko) 2007-07-12 2012-07-18 삼성전자주식회사 질화물계 반도체 발광소자 및 그 제조방법
US7839295B2 (en) 2007-10-09 2010-11-23 Abl Ip Holding Llc Extended life LED fixture
KR100891761B1 (ko) 2007-10-19 2009-04-07 삼성전기주식회사 반도체 발광소자, 그의 제조방법 및 이를 이용한 반도체발광소자 패키지
DE102008049777A1 (de) * 2008-05-23 2009-11-26 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Modul
KR101332794B1 (ko) 2008-08-05 2013-11-25 삼성전자주식회사 발광 장치, 이를 포함하는 발광 시스템, 상기 발광 장치 및발광 시스템의 제조 방법
KR20100030470A (ko) 2008-09-10 2010-03-18 삼성전자주식회사 다양한 색 온도의 백색광을 제공할 수 있는 발광 장치 및 발광 시스템
KR101530876B1 (ko) 2008-09-16 2015-06-23 삼성전자 주식회사 발광량이 증가된 발광 소자, 이를 포함하는 발광 장치, 상기 발광 소자 및 발광 장치의 제조 방법
US8008683B2 (en) 2008-10-22 2011-08-30 Samsung Led Co., Ltd. Semiconductor light emitting device
FR2949278B1 (fr) * 2009-08-18 2012-11-02 Commissariat Energie Atomique Procede de fabrication d'un dispositif d'emission de lumiere a base de diodes electroluminescentes
JP2012015148A (ja) 2010-06-29 2012-01-19 Rohm Co Ltd Ｌｅｄモジュールおよびｌｅｄ照明装置
KR101122166B1 (ko) 2010-10-27 2012-03-19 한성엘컴텍 주식회사 Ｌｅｄ 모듈 인식기능을 가지는 스마트 컨버터
KR20120124840A (ko) 2011-05-04 2012-11-14 삼성전자주식회사 발광 다이오드 구동 장치 및 발광 다이오드 구동 방법
KR101201294B1 (ko) 2011-08-16 2012-11-14 국민대학교산학협력단 엘이디 패널을 구비한 정보 표시 시스템
KR101310741B1 (ko) 2012-05-25 2013-09-25 국민대학교산학협력단 엘이디 전광판 및 엘이디 전광판에 내장되는 구동칩
KR101372861B1 (ko) 2012-07-17 2014-03-10 주식회사 래도 양방향 ｌｅｄ의 단일패널 전광판
KR102003001B1 (ko) * 2013-03-13 2019-07-23 엘지이노텍 주식회사 발광 모듈
KR101344447B1 (ko) 2013-06-07 2013-12-23 새빛테크 주식회사 엘이디 구동칩 내장형 엘이디 조명기구
KR102206282B1 (ko) 2014-09-05 2021-01-22 서울반도체 주식회사 발광소자 구동회로 및 조명장치
DE102015107739A1 (de) * 2015-05-18 2016-11-24 Osram Opto Semiconductors Gmbh Lichtquelle mit mehreren Halbleiterkomponenten
KR102374267B1 (ko) * 2015-06-26 2022-03-15 삼성전자주식회사 Led 구동 장치 및 그를 포함하는 조명 장치
KR102453820B1 (ko) 2015-08-21 2022-10-17 서울반도체 주식회사 발광소자 구동회로 및 조명장치
KR102427644B1 (ko) * 2015-11-16 2022-08-02 삼성전자주식회사 광원 모듈, 광원 모듈의 제조방법 및 이를 포함하는 디스플레이 장치
WO2017094461A1 (ja) * 2015-12-01 2017-06-08 シャープ株式会社 画像形成素子
US10306731B2 (en) 2016-05-06 2019-05-28 Texas Instruments Incorporated Configurable switch array
KR102553265B1 (ko) 2018-07-09 2023-07-07 삼성전자 주식회사 발광 소자 및 이를 포함하는 광원 모듈

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104637932A (zh) * 2014-12-17 2015-05-20 东莞市欧思科光电科技有限公司 具有发光功能的led驱动ic封装结构
US20170367158A1 (en) * 2016-06-02 2017-12-21 Elemental LED, Inc. Linear Lighting with Distributed Onboard Power Conversion and Filtering

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CN110707118A (zh) 2020-01-17
US11573006B2 (en) 2023-02-07
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US20220243906A1 (en) 2022-08-04
KR20200005942A (ko) 2020-01-17

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