KR102653015B1 - 발광 장치, 운송 수단용 헤드램프, 및 그를 포함하는 운송 수단 - Google Patents

발광 장치, 운송 수단용 헤드램프, 및 그를 포함하는 운송 수단 Download PDF

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Abstract

복수의 발광 소자들이 배열되고, 서로 이웃하는 제 1 영역(region) 및 제 2 영역을 포함하는 발광 영역; 및 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역을 구분하는 격벽을 포함하고, 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역은 적어도 하나의 발광 인자에 있어서 서로 다른 발광 장치가 제공된다. 하나의 발광 장치에서 발광 영역들에 부여된 용도에 따라 최적화되어 제조 비용과 동작 에너지를 절감할 수 있다.

Description

발광 장치, 운송 수단용 헤드램프, 및 그를 포함하는 운송 수단 {Light emitting device, head lamp for vehicle, and vehicle comprising the same}
본 발명은 발광 장치, 운송 수단용 헤드램프, 및 그를 포함하는 운송 수단에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 발광 영역들에 부여된 용도에 따라 최적화되어 제조 비용과 동작 에너지를 절감할 수 있는 발광 장치, 운송 수단용 헤드램프, 및 그를 포함하는 운송 수단에 관한 것이다.
발광 장치는 다수의 발광 소자들을 포함하여 이루어질 수 있다. 그런데 발광 소자들은 자신에게 부여된 역할이나 용도가 있는데, 이러한 역할이나 용도를 고려하여 발광 소자들이 보다 효율성을 발휘할 수 있도록 더 최적화될 수 있는 여지가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 첫 번째 기술적 과제는 발광 영역들에 부여된 용도에 따라 최적화되어 제조 비용과 동작 에너지를 절감할 수 있는 발광 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 두 번째 기술적 과제는 발광 영역들에 부여된 용도에 따라 최적화되어 제조 비용과 동작 에너지를 절감할 수 있는 운송 수단용 헤드램프를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 세 번째 기술적 과제는 발광 영역들에 부여된 용도에 따라 최적화되어 제조 비용과 동작 에너지를 절감할 수 있는 운송 수단을 제공하는 것이다.
본 발명은 상기 첫 번째 기술적 과제를 이루기 위하여, 복수의 발광 소자들이 배열되고, 서로 이웃하는 제 1 영역(region) 및 제 2 영역을 포함하는 발광 영역; 및 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역을 구분하는 격벽을 포함하고, 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역은 적어도 하나의 발광 인자에 있어서 서로 다른 발광 장치를 제공한다.
본 발명의 다른 태양은 복수의 발광 소자들이 배열되되 제 1 발광 소자를 갖는 제 1 영역 및 제 2 발광 소자를 갖는 제 2 영역을 포함하고, 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역은 서로 이웃하는 발광 영역; 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역을 둘러싸는 격벽들; 및 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역에서 상기 격벽들 사이에 충전된 형광체층을 포함하고, 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역은 적어도 하나의 발광 인자에 있어서 서로 상이한 발광 장치를 제공한다.
본 발명은 상기 두 번째 기술적 과제를 이루기 위하여, 발광 장치를 포함하는 운송 수단용 헤드램프로서 상기 발광 장치는 복수의 발광 소자들 및 격벽으로 구분된 복수의 발광 영역들을 포함하고, 상기 복수의 발광 영역들 중 적어도 둘 이상은 적어도 하나의 발광 인자에 있어서 서로 다른 운송 수단용 헤드램프를 제공한다.
본 발명은 상기 세 번째 기술적 과제를 이루기 위하여, 전원 장치; 상기 전원 장치로부터 전력을 공급 받는 제 12 항에 따른 헤드램프; 및 상기 헤드램프를 제어하도록 구성된 컨트롤러를 포함하는 운송 수단을 제공한다.
하나의 발광 장치에서 발광 영역들에 부여된 용도에 따라 최적화되어 제조 비용과 동작 에너지를 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 발광 장치를 나타낸 평면도이다.
도 2는 제 1 영역과 제 3 영역의 각각이 하나의 발광 소자로 이루어지거나 복수의 발광 소자를 포함하는 경우를 나타낸 측단면도이다.
도 3a는 제 2 영역과 제 4 영역의 각각이 하나의 발광 소자로 이루어지는 경우를 나타낸 측단면도이다.
도 3b는 상기 제 2 영역 및 제 4 영역의 평면 모습을 나타낸 평면도이다.
도 4는 두 개의 영역들이 하나의 발광 소자를 공유하는 경우를 나타낸 측단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치를 나타낸 개념도이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치를 나타낸 평면도이고, 도 6b는 도 6a의 B-B' 선을 따라 절개한 단면을 보인 부분 단면 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 운송 수단을 나타낸 사시도이다.
도 8은 도 7의 헤드램프부 내에 제공된 헤드램프 모듈을 개념적으로 도시한 정면도이다.
도 9a는 ECE 규칙112조에서 규정하고 있는 광도 그리드를 나타낸 도면이다.
도 9b는 ECE 규칙112조 규정의 광도 그리드 조건을 만족시키기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 한 쌍의 헤드램프 모듈들을 나타낸 개념도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 격벽의 높이를 변화시킨 발광 장치의 일부의 단면을 나타낸 측단면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 자유 표면의 형태를 변화시킨 발광 장치의 일부의 단면을 나타낸 측단면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 격벽들이 다양한 두께를 갖는 발광 장치의 일부의 단면을 나타낸 측단면도이다.
도 13은 예시적인 실시예들에 따른 반도체 발광 장치를 포함하는 조명 장치를 간략하게 나타내는 분해 사시도이다.
도 14는 예시적인 실시예들에 따른 발광 장치를 포함하는 바(bar) 타입의 조명 장치를 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.
도 15는 예시적인 실시예들에 따른 발광 장치를 구비하는 조명 장치를 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.
도 16은 예시적인 실시예들에 따른 발광 장치를 구비하는 실내용 조명 제어 네트워크 시스템을 설명하기 위한 개략도이다.
도 17은 예시적인 실시예들에 따른 발광 장치를 구비하는 네트워크 시스템을 설명하기 위한 개략도이다.
도 18a는 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드램프 모듈을 나타낸 부분 평면도이다.
도 18b는 도 18a의 B-B' 선을 따라 절개한 단면을 나타낸 측단면도이다.
도 18c는 상기 헤드램프 모듈의 각 발광 소자들의 동작예를 나타낸 타이밍 다이어그램이다.
도 19a 내지 도 19j는 도 2에 예시한 실시예에 따른 발광 장치의 제조 방법을 순서에 따라 나타낸 단면도들이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 사상의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 발광 장치(10)를 나타낸 평면도이다.
도 1을 참조하면, 상기 발광 장치(10)는 제 1 영역(first region)(110A) 및 제 2 영역(110B)을 포함할 수 있다. 상기 발광 장치(10)는 제 3 영역(110C) 및 제 4 영역(110D)을 더 포함할 수 있다.
상기 제 1 내지 제 4 영역들(110A, 110B, 110C, 110D)은 격벽(120)에 의하여 구분될 수 있다. 상기 격벽(120)은 상기 제 1 내지 제 4 영역들(110A, 110B, 110C, 110D)의 각각을 둘러쌀 수 있다. 바꾸어 말하면, 여기서 '영역'은 발광 장치(10) 상에서 격벽(120)에 의하여 둘러싸임으로써 구분되는 소정 면적(area)으로 정의된다.
상기 영역들(110A, 110B, 110C, 110D)의 각각은 하나의 발광 소자로 이루어질 수도 있고 복수의 발광 소자를 포함할 수도 있다. 일부 경우들에 있어서, 상기 영역들(110A, 110B, 110C, 110D)의 각각은 하나의 칩의 일부일 수도 있고, 하나의 칩으로 이루어질 수도 있고, 또는 복수의 칩을 포함할 수도 있다.
여기서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명 개념의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 영역은 제 2 영역으로 명명될 수 있고, 반대로 제 2 영역은 제 1 영역으로 명명될 수 있다.
상기 제 1 내지 제 4 영역들(110A, 110B, 110C, 110D) 중 적어도 둘은 발광 인자에 있어서 서로 상이할 수 있다. 상기 발광 인자는, 예를 들면 전원을 인가하였을 때 발생하는 광의 발광 특성일 수 있으며, 보다 구체적으로, 상기 발광 인자는, 예컨대 방출되는 광의 휘도, 색온도, 지향각, 콘트래스트와 같은 광 방출 특성을 포함할 수 있다.
다른 발광 인자는, 예를 들면, 구동 전압, 구동 전류, 및 구동 듀티(duty) 등과 같은 공급 전원 특성, 각 영역들의 평면 형태 등일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 제 1 내지 제 4 영역들(110A, 110B, 110C, 110D)은 상이한 평면적 및/또는 체적을 가질 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 제 1 내지 제 4 영역들(110A, 110B, 110C, 110D) 중 적어도 둘은 서로 상이한 평면적 및/또는 체적을 가질 수 있다.
여기서 "평면적"은 각 영역들에서 광이 방출되는 면의 투영 면적을 의미한다. 또, 여기서 "체적"은 뒤에서 설명하는 형광층(74)의 상부 표면으로부터 뒤에서 설명하는 매립 절연층(36) 사이의 거리를 상기 평면적과 곱하여 산출되는 부피를 의미한다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 제 1 내지 제 4 영역들(110A, 110B, 110C, 110D) 중 적어도 둘은 서로 상이한 평면 형태를 가질 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 제 1 내지 제 4 영역들(110A, 110B, 110C, 110D) 중 적어도 하나는 사각형이 아닌 평면 형태를 가질 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 제 1 내지 제 4 영역들(110A, 110B, 110C, 110D) 중 적어도 하나는 90도가 아닌 내각을 갖는 다각형의 평면 형태를 가질 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 제 1 내지 제 4 영역들(110A, 110B, 110C, 110D) 중 적어도 하나는 내각 중의 하나가 90도가 아닌 평행사변형 또는 사다리꼴의 평면 형태를 가질 수 있다.
도 2는 제 1 영역(110A)과 제 3 영역(110C)의 각각이 하나의 발광 소자로 이루어지거나 복수의 발광 소자를 포함하는 경우를 나타낸 측단면도이다.
도 2를 참조하면, 상기 제 1 영역(110A)은 하나의 발광 소자(PX1)를 포함하고, 상기 제 3 영역(110C)은 두 개의 발광 소자들(PX2, PX3)을 포함할 수 있다. 통상의 기술자는 제 3 영역(110C)의 발광 소자들의 수가 둘보다 더 많을 수도 있음을 이해할 것이다.
상기 발광 소자들(PX1, PX2, PX3)의 각각은, 예를 들면, 약 10 ㎛ 내지 수 mm의 제 1 방향(X방향)의 폭 또는 제 2 방향(Y방향)의 폭을 가질 수 있으나, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 또한, 도 2에서는 상기 발광 소자들(PX1, PX2, PX3)의 각각의 제 2 방향의 폭들이 서로 동일한 것으로 도시하였으나, 통상의 기술자는 이들이 서로 상이할 수 있음을 이해할 것이다.
제 1 영역(110A)과 제 3 영역(110C)에는 상기 발광 소자들(PX1, PX2, PX3)의 각각에 대응되는 발광 소자 구조물들(20U)이 배치될 수 있다. 또한, 격벽(120)은 상기 발광 소자 구조물들(20U) 상에 배치될 수 있으며, 하나의 발광 소자 구조물(20U) 또는 복수의 발광 소자 구조물들(20U)을 둘러싸도록 배치될 수 있다.
상기 격벽(120)은 약 10 ㎛ 내지 약 100 ㎛ 범위의 폭을 가질 수 있으나 여기에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 상기 격벽(120)의 폭은 반드시 일정할 필요는 없고 상기 격벽(120)의 위치 별로 필요에 따라 상기 격벽(120)의 폭을 더 얇거나 더 두껍게 할 수 있다. 예컨대 상기 발광 장치(10)의 최외각에 위치하는 격벽(120)은 약 10 ㎛ 내지 약 1 mm 범위의 폭을 갖도록 함으로써 구조적 안정성을 향상시킬 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 발광 장치(10)가 차량용 헤드램프로서 사용되어 반복적인 진동 및 충격이 가해지더라도 격벽(120) 내에 배치되는 발광 소자 구조물들(20U) 및 형광층(74)의 우수한 구조적 안정성으로 인해 발광 장치(10)의 신뢰성이 향상될 수 있다.
발광 적층체(20)는 제1 도전형 반도체층(22), 활성층(24), 및 제2 도전형 반도체층(26)을 포함할 수 있다. 제 1 영역(110A) 및 제 3 영역(110C)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 제 1 영역(110A) 및 제 3 영역(110C) 상에 복수의 발광 소자 구조물(20U)이 형성될 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(multiple quantum well, 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.
절연 라이너(34) 상에는 매립 절연층(36)이 배치될 수 있다. 매립 절연층(36)은 소자 분리 개구부(IAH) 내부에서 절연 라이너(34)와 접촉하며 소자 분리 개구부(IAH)의 잔류 공간을 채울 수 있다. 매립 절연층(36)은 임의의 절연체일 수 있으며, 예를 들면 실리콘 수지, 에폭시 수지, 또는 아크릴 수지를 이용하여 형성될 수 있으나 이들에 한정되는 것은 아니다.
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(120)이 배치될 수 있다. 상기 격벽(120)은 실리콘(Si), 실리콘 카바이드(SiC), 사파이어(sapphire), 갈륨 질화물(GaN)을 포함할 수 있다.
상기 격벽(120)은 평면도에서 매트릭스 형태로 배열될 수 있고, 격벽(120)에 의해 복수의 픽셀 공간(PXU)이 정의될 수 있다. 격벽(120)은 소자 분리 개구부(IAH)와 수직 오버랩되도록 배치될 수 있고, 격벽(120)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(120)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. 격벽(120)의 측벽 상에는 반사층(72)이 형성되어 복수의 픽셀 공간(PXU)의 측벽이 반사층(72)으로 커버될 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 2에 예시적으로 도시된 바와 같이, 형광층(74)은 복수의 픽셀 공간(PXU)의 실질적으로 전체 공간을 채우며, 형광층(74)의 상면 레벨은 격벽(120)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, 상기 형광층(74)의 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.
일부 실시예들에 있어서, 도 2에 도시된 것과는 달리, 격벽(120)의 측벽 상에 반사층(72)이 형성되지 않을 수도 있다. 이러한 경우에, 격벽(120)의 측벽이 형광층(74)과 직접 접촉할 수 있다.
도 3a는 제 2 영역(110B)과 제 4 영역(110D)의 각각이 하나의 발광 소자로 이루어지는 경우를 나타낸 측단면도이다. 도 3b는 상기 제 2 영역(110B) 및 제 4 영역(110D)의 평면 모습을 나타낸 평면도이다. 특히, 도 3a는 도 3b의 A-A' 선을 따라 절개한 단면을 나타낸 측단면도이다.
도 3a 및 도 3b의 실시예는 도 2의 실시예와 대비하여 각 영역들이 하나의 발광 소자로 이루어지고 제 4 영역(110D)의 발광 소자의 평면적 및/또는 체적이, 다른 영역인 제 2 영역(110B)의 발광 소자의 평면적 및/또는 체적보다 더 크다는 점을 제외하면 대체로 유사하다. 따라서 이하에서는 간략한 설명을 위하여 중복되는 설명은 생략한다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 제 2 영역(110B)과 제 4 영역(110D)은 각각 하나의 발광 소자(PX4, PX5)로 이루어질 수 있다. 상기 제 4 영역(110D)은 상기 제 2 영역(110B)보다 더 큰 평면적 및/또는 체적을 가질 수 있으며, 상기 발광 소자(PX5)는 상기 발광 소자(PX4)에 비하여 더 큰 평면적 및/또는 체적을 가질 수 있다.
더 큰 면적을 갖는 영역(즉, 제 4 영역(110D))에 대하여 복수의 발광 소자를 사용하지 않고 큰 발광 소자를 하나만 사용하면 구동에 필요한 구동 칩의 수를 줄일 수 있기 때문에 소모 전력을 줄일 수 있어 경제적이다.
제 1 연결 전극(44A)은 절연 라이너(34)를 관통하여 제 1 배선 패턴(46A)을 통해 제 1 패드(48A)에 전기적으로 연결될 수 있다. 제 2 연결 전극(44B)은 절연 라이너(34)를 관통하여 제 2 배선 패턴(46B)을 통해 제 2 패드(48B)에 전기적으로 연결될 수 있다.
통상의 기술자는 본 명세서에 첨부된 단면도들 중에서 배선 패턴(46A, 46B)이 미도시된 단면도는 배선 패턴을 가로지르지 않는 단면을 취한 단면도이며, 특정 발광 소자에 배선 패턴이 없음을 암시하거나 개시하는 것이 아님을 이해할 것이다.
도 4는 두 개의 영역들(110A, 110A')이 하나의 발광 소자를 공유하는 경우를 나타낸 측단면도이다.
도 4의 실시예는 도 2의 실시예와 대비하여 두 개의 영역들이 하나의 발광 소자를 공유한다는 점을 제외하면 대체로 유사하다. 따라서 이하에서는 간략한 설명을 위하여 중복되는 설명은 생략한다.
도 4를 참조하면, 두 개의 영역들(110A, 110A')이 하나의 발광 소자(PX1)를 공유하여 이루어질 수 있다. 이 경우 하나의 영역(110A 또는 110A')이 갖는 평면적 및/또는 체적은 하나의 발광 소자(PX1)가 갖는 평면적 및/또는 체적보다 더 작을 수 있다. 또한 이 경우 상기 발광 소자(PX1)의 상부에 상기 발광 소자(PX1)를 가로질러 격벽(120)이 제공될 수 있다. 상기 발광 소자(PX1)를 가로지르는 격벽(120)은 상기 두 개의 영역들(110A, 110A')을 구분하는 격벽(120)일 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치(10a)를 나타낸 개념도이다.
상기 발광 장치(10a)는 둘 이상의 구분된 기능을 담당하는 구역들(zones)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 발광 장치(10a)는 하이빔 구역(high-beam zone)(HBZ), 로우빔 구역(low-beam zone)(LBZ), 및 코너 구역(corner zone)(CZ1, CZ2)을 포함할 수 있다. 이들 각 구역들은 담당하는 기능들이 서로 다르기 때문에 구동되는 방식이 다를 수 있다. 따라서, 이들을 구동하는 구동 신호 또는 구동 소자, 예컨대 구동 칩의 전기적인 특성도 서로 다를 수 있다.
예를 들면, 로우빔 구역(LBZ)의 발광 소자들은 온-오프의 동작 횟수가 많지 않은 반면 높은 광량이 필요하므로 상대적으로 낮은 주파수 및 상대적으로 높은 구동 전압과 전류의 구동 신호를 사용하며, 이러한 요구를 수용할 수 있는 구동 소자(IC1)가 채용될 수 있다. 한편, 하이빔 구역(HBZ)의 발광 소자들은 상대적으로 빈번하게 온-오프가 개입되기 때문에 높은 주파수 및 상대적으로 낮은 구동 전압과 전류의 구동 신호를 사용하며, 이에 적합한 제어 신호에 민감하게 반응할 수 있는 구동 소자(IC2)가 채용될 수 있다.
도 5에 도시한 구동 신호 및 구동 소자들(IC1, IC2)은 예시적인 것이며, 구동 소자들의 전기적 특성의 차이는 구동 전압, 구동 전류, 구동 듀티(duty), 주파수 특성 등 다양한 측면(aspect)에서의 차이일 수 있다.
또한 도 5에서는 하이빔 구역(HBZ)과 로우빔 구역(LBZ) 사이의 구동 소자들의 차이로 도시되었지만, 하이빔 구역(HBZ)과 코너 구역(CZ1, CZ2) 사이에도 구동 소자들의 전기적 특성에 차이가 있을 수 있고, 로우빔 구역(LBZ)과 코너 구역(CZ1, CZ2) 사이에도 구동 소자들의 전기적 특성에 차이가 있을 수 있다.
또한 로우빔 구역(LBZ), 하이빔 구역(HBZ), 코너 구역(CZ1, CZ2)의 각각은 둘 이상의 발광소자(도 2의 PX1, PX2, 및 PX3; 도 3의 PX4 및 PX5 참조)로 구성될 수 있으며, 같은 영역(region)의 개별 발광소자들도 다른 구동 신호(정보)가 사용될 수 있다. 예를 들어 하이빔 구역(HBZ) 내에서 특정 일부 영역만 소등시키고 다른 부분을 점등시키는 경우도 있으며, 이 때 하이빔 구역(HBZ)을 다채널 구동 소자로 제어하는 경우 각각의 채널에 서로 다른 구동 신호(정보)를 보내 일부분만 어둡게 제어할 수도 있다.
이러한 구역별 구동 소자들의 전기적 특성의 차이는 궁극적으로 구역별로 방출되는 광의 차이를 가져올 수 있다. 다만, 구역별로 방출되는 광의 차이는 구동 소자들의 전기적 특성에만 의존하는 것이 아닐 수 있다.
도 18a는 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드램프 모듈(2022B)을 나타낸 부분 평면도이다. 도 18b는 도 18a의 B-B' 선을 따라 절개한 단면을 나타낸 측단면도이다. 도 18c는 상기 헤드램프 모듈(2022B)의 각 발광 소자들(PX2, PX3, PX7)의 동작예를 나타낸 타이밍 다이어그램이다.
도 18a 내지 도 18c를 참조하면, 제 2 영역(110B)에는 세 개의 발광 소자들(PX1)이 이웃하여 배치될 수 있다. 제 4 영역(110D)에는 동일한 크기의 발광 소자들(PX2, PX3, PX7)이 제공될 수 있다. 특히, 발광 소자(PX7)은 상기 헤드램프 모듈(2022B)의 최외각에 제공되는 것일 수 있다. 상기 발광 소자들(PX2, PX3, PX7)은 실질적으로 동일한 평면적을 갖는 것으로 도시하였지만, 발광소자들(PX5, PX6)과 같이 서로 상이한 크기를 가질 수도 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 헤드램프 모듈(2022B)의 코너 구역(CZ2)에서 상대적으로 안쪽에 위치하는 발광 소자(PX2)는 시간 t0에 턴온되어 지속적으로 광을 방출하도록 제어될 수 있다. 또한 상기 헤드램프 모듈(2022B)의 코너 구역(CZ2)에서 상대적으로 바깥쪽 위치하는 발광 소자들(PX3, PX7)는 시간 t0에서 턴온된 후, 시간 t1과 t2 사이에 잠정적으로 턴오프될 수 있다. 상기 발광 소자들(PX3, PX7)이 턴오프된 동안 발광 소자(PX2)에서 방출된 광은 발광 소자들(PX3, PX7)의 위쪽으로도 산란 및 확산되어 점진적으로 어두워지는 자연스러운 휘도의 그라데이션(gradation) 효과를 얻을 수 있다. 이는 직진성이 강화된 헤드램프 모듈(2022B)에 있어서 헤드램프 모듈(2022B)의 가장자리에서 갑자기 광방출이 차단되어 광이 조사되는 영역과 조사되지 않는 영역 사이의 급격한 대비로 인한 이질감 및 시야 장애를 완화할 수 있다. 즉, 필요한 경우 상기 발광 소자들(PX3, PX7)과 같이 일부 발광 소자들을 턴오프함으로써 광이 조사되는 경계 영역에 대하여 그라데이션 효과를 통해 자연스러운 시야를 확보하는 것이 가능하다.
일부 실시예들에 있어서, 도 18b의 발광 소자들(PX3, PX7)의 상부의 형광층(74)은 유지하면서 상기 발광 소자들(PX3, PX7)은 생략될 수 있다. 이 경우 상기 헤드램프 모듈(2022B)로부터 방출되는 광이 조사되는 경계 영역에 대하여 영구적인 그라데이션 효과를 얻을 수 있다.
이와 같이 헤드램프 모듈(2022B)의 코너 구역(CZ2)에 위치하는 제 4 영역(110D)에 있어서, 상기 제 4 영역(110D) 내의 영구적인 또는 일시적인 그라데이션 효과를 가져오는 지역(area)을 그라데이션 지역(area)으로 정의할 수 있다. 상기 그라데이션 지역은 위에서 설명한 발광 소자들(PX3, PX7)과 같이 일시적으로 그라데이션 효과를 갖는 지역일 수도 있고, 형광층(74)은 존재하지만 그 하부에 발광 소자들은 부존재하는 지역과 같이 영구적으로 그라데이션 효과를 갖는 지역일 수도 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 제 4 영역(110D)의 평면적에 대한 상기 그라데이션 지역의 평면적의 백분율은 약 50% 내지 약 90%일 수 있다. 상기 그라데이션 지역이 차지하는 평면적의 백분율이 너무 낮으면 그라데이션 효과가 미흡할 수 있다. 상기 그라데이션 지역이 차지하는 평면적의 백분율이 너무 높으면 제 4 영역(110D)이 갖는 휘도가 미흡하여 상기 헤드램프 모듈(2022B)이 원하는 밝기를 갖지 못할 수 있다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치(10B)를 나타낸 평면도이고, 도 6b는 도 6a의 B-B' 선을 따라 절개한 단면을 보인 부분 단면 사시도이다.
먼저 도 6a를 참조하면, 상기 발광 장치(10B)에 포함된 영역들은 직사각형이나 정사각형이 아닌 평면 모양을 가질 수 있다. 예를 들면, 도 6a에 도시된 발광 장치(10B)의 일부 영역들은 90도가 아닌 내각을 적어도 하나 포함하는 다각형일 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 발광 장치(10B)의 일부 영역들은 90도가 아닌 내각을 적어도 하나 포함하는 사각형일 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 발광 장치(10B)의 일부 영역들은 90도가 아닌 내각을 적어도 하나 포함하는 평행사변형 또는 사다리꼴일 수 있다.
이와 같이 정사각형이나 직사각형이 아닌 평면 형태를 가진 영역을 포함하면, 상기 발광 장치(10B)로 비추고자 하는 영역의 밝기 분포를 보다 저전력을 이용하면서 보다 세밀하게 제어하는 것이 가능하다. 이에 대해서는 뒤에서 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
도 6b는 도 6a의 영역들 중 10S로 표시된 두 영역들을 B-B'선을 따라 절개한 단면을 나타낸 부분 단면 사시도이다.
도 6a와 도 6b를 함께 참조하면, 10S로 표시된 두 영역들은 각각 90도가 아닌 내각 α와 β를 갖는다. 도 6b에 도시된 바와 같이 10S로 표시된 두 영역들은 각각 격벽(120)에 의하여 둘러싸일 수 있다.
도 6b에 도시된 바와 같이 단면의 구체적인 구성은 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 대체로 동일할 수 있으며, 이러한 구성을 유지하면서 평면 형상을 정사각형이나 직사각형이 아닌 형태로 구현하는 것이 가능하다.
도 6b에서는 10S로 표시된 두 영역들만을 별도로 나타내었지만, 이것이 이 두 영역들이 다른 영역들에 비하여 더 유사하다는 의미는 아니다. 도 6a에 도시된 격벽(120)으로 둘러싸인 각 영역들은 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 바와 마찬가지로 서로 동일할 수도 있고, 서로 차이가 있을 수도 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 운송 수단(2000)을 나타낸 사시도이다.
도 7에서는 운송 수단(2000)으로서 자동차가 도시되었지만, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 상기 운송 수단(2000)은, 이륜차, 삼륜차, 승용차, 무한궤도차량, 기차, 전차와 같은 육상 운송 수단; 배, 보우트, 잠수함과 같은 해양 운송 수단; 비행기, 헬리콥터와 같은 항공 운송 수단 등일 수 있으며 특별히 한정되지 않는다.
도 7을 참조하면, 운송 수단(2000)의 헤드램프부(2010) 내에 헤드 램프 모듈(2020A, 2020B)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 발광 장치(10, 10A, 10B)를 포함하는 광원 모듈일 수 있다.
상기 운송 수단(2000) 내에 내장된 전원 장치(2003)는 상기 헤드 램프 모듈(2020), 사이드 미러 램프 모듈(2040), 테일 램프 모듈(2060)에 각각 전력을 공급할 수 있다. 또한 상기 운송 수단(2000) 내에 내장된 컨트롤러(2001)는 상기 헤드 램프 모듈(2020), 사이드 미러 램프 모듈(2040), 테일 램프 모듈(2060)의 온-오프를 비롯한 동작을 제어하도록 구성될 수 있다.
도 8은 도 7의 헤드램프부(2010) 내에 제공된 헤드램프 모듈(2020A, 2020B)을 개념적으로 도시한 정면도이다.
도 8을 참조하면, 상기 헤드램프 모듈(2020A, 2020B)은 각각 하이빔 구역(HBZ1, HBZ2), 로우빔 구역(LBZ1, LBZ2), 및 코너 구역(CZ1, CZ2)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 하이빔 구역(HBZ1, HBZ2), 로우빔 구역(LBZ1, LBZ2), 및 코너 구역(CZ1, CZ2)은 상기 운송 수단(2000)의 중심선에 대하여 대칭적으로 배치될 수 있다. 상기 각 코너 구역(CZ1, CZ2)은 적어도 상기 하이빔 구역(HBZ1, HBZ2)의 일측면 및 상기 로우빔 구역(LBZ1, LBZ2)의 일측면에 걸쳐서 연장될 수 있다.
상기 코너 구역(CZ1, CZ2)의 발광 영역들 각각은 대체로 상기 하이빔 구역(HBZ1, HBZ2)이나 로우빔 구역(LBZ1, LBZ2)의 발광 영역들에 비하여 더 큰 평면적 및/또는 체적을 가질 수 있다. 상기 코너 구역(CZ1, CZ2)의 발광 영역들은 전방의 양 쪽 측방향을 비추는 데 주로 기여하고, 전방에서 마주오는 차량과 관련하여 미세하게 제어할 필요가 낮으며 특히 일부 경우들에 있어서는 방향 전환 시에만 사용될 수도 있다. 그러므로 상기 코너 구역(CZ1, CZ2)은 제어 부담이 낮으므로 발광 영역 자체를 크게 하고 구동 소자 수를 줄임으로써 제조 비용 및 동작 에너지를 절감하는 데 기여할 수 있다.
특히 상기 코너 구역(CZ1, CZ2)의 발광 영역들의 평균 면적은 상기 하이빔 구역(HBZ1, HBZ2)의 발광 영역 및 로우빔 구역(LBZ1, LBZ2)의 발광 영역의 평균 면적보다 더 클 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 코너 구역(CZ1, CZ2)에는 더 큰 면적을 갖는 발광 소자들이 채용될 수 있다. 이 경우 상기 코너 구역(CZ1, CZ2)의 발광 소자들의 평균 면적은 상기 하이빔 구역(HBZ1, HBZ2)의 발광 소자들 및 로우빔 구역(LBZ1, LBZ2)의 발광 소자들의 평균 면적보다 더 클 수 있다.
나아가, 앞서 설명한 바와 같이 상기 코너 구역(CZ1, CZ2)의 발광 영역을 대면적화함으로써 구동 소자의 수를 줄일 수 있다. 상기 코너 구역(CZ1, CZ2)의 발광 소자들을 제어하는 구동 소자(예컨대 구동 칩)의 수는 상기 하이빔 구역(HBZ1, HBZ2) 및 로우빔 구역(LBZ1, LBZ2) 중 어느 한 구역의 발광 소자들을 제어하는 구동 소자의 수의 절반(1/2) 이하일 수 있다.
상기 하이빔 구역(HBZ1, HBZ2), 로우빔 구역(LBZ1, LBZ2), 및 코너 구역(CZ1, CZ2)은 각각 복수의 발광 영역들(예를 들면, 도 2를 참조하여 설명한 제 1 영역, 제 2 영역 등)을 포함할 수 있다. 동일한 구역에 포함되는 발광 영역들은 대체로 동일한 방식으로 동작하지만, 필요에 따라 서로 상이한 방식으로 동작할 수도 있다. 또한 동일한 구역에 포함된 발광 영역들의 평면 형태, 구성 등이 반드시 동일한 것은 아니다.
상기 헤드램프 모듈(2020A, 2020B)은 사용자의 필요, 운송 수단(2000)과 관련하여 규정된 법규, 안전 등을 고려하여 다양하게 변형될 수 있다.
도 9a는 ECE 규칙112조에서 규정하고 있는 광도 그리드를 나타낸 도면이고, 도 9b는 ECE 규칙112조 규정의 광도 그리드 조건을 만족시키기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 한 쌍의 헤드램프 모듈들(2021A, 2021B)을 나타낸 개념도이다.
도 9a 및 도 9b를 참조하면, 헤드램프 모듈들(2021A, 2021B)을 동작시켰을 때 25 m 전방에서 각 구역별로 그리고 특정 지점별로 만족시켜야 할 일정한 값들이 있다. 특히 존 III의 경우에는 일부 컷오프(cut-off) 영역이 사선 방향으로 정의되어 있으며, 이하에서는 이러한 부분을 사선 부분(SL)으로 지칭한다.
종래 기술에서는 컷오프 라인의 이러한 사선 부분(SL)을 구현하기 위하여 발광 소자의 크기를 줄이고, 그 결과 수적으로 많아진 다수의 발광 소자들을 정밀하게제어하여 이러한 사선 부분(SL)을 구현하도록 시도되었다. 그러나, 제어해야 할 발광 소자들의 수가 많아짐에 따라 구동 소자의 수도 증가하고 전력 소비도 증가하는 문제점이 있었다.
반면, 본 발명의 실시예들에서는 사선 부분(SL)에 대응되는 발광 영역 자체가 사선부를 갖도록 설계함으로써 발광 소자의 크기를 줄일 필요도 없고, 구동 소자의 수도 증가할 필요가 없기 때문에 전력 소비도 줄일 수 있다. 즉, 도 9a의 사선 부분(SL) 중 일부 부분(도 9a의 ΔSL로 표시된 부분)은 도 9b의 헤드램프 모듈(2021B)의 하나의 발광 영역(도 9b의 ΔSL로 표시된 부분)에 의하여 직접 구현될 수 있다. 그 결과 헤드램프 모듈(2021B)의 발광 영역들의 크기를 크게 하여도 무방하며, 구동 소자의 수가 증가할 필요도 없고 전력 소모도 아낄 수 있다.
여기서는 ECE 규칙112조(R112)와 관련하여서만 설명하였지만, 통상의 기술자는 ECE R98, ECE R113, ECE R123 및 미국의 연방 자동차 안전 규격(federal motor vehicle safety standard, FMVSS)에 따른 광도 그리드에 대하여 동일한 방식을 적용할 수 있음을 이해할 것이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 격벽의 높이를 변화시킨 발광 장치의 일부의 단면을 나타낸 측단면도이다.
도 10을 참조하면, 격벽들(120, 120a) 중 일부 격벽(120a)은 다른 격벽(120)보다 높이가 더 낮을 수 있다. 이 경우 상기 격벽(120a)을 사이에 두고 인접한 두 영역들의 형광체층(74)이 서로 연결될 수 있다. 이 경우 발광 소자(PX1)과 이웃하는 두 개의 발광 소자들(PX2, PX3) 사이의 격벽(120)은 높게 유지되기 때문에 이들 사이의 콘트라스트는 높게 유지될 수 있다. 한편, 이웃하는 두 개의 발광 소자들(PX2, PX3) 사이의 격벽(120a)은 상대적으로 낮기 때문에 이들 사이의 광학적 상호작용이 가능하여 콘트라스트는 낮지만 광방출은 증가할 수 있다.
예를 들면, 앞서 설명한 헤드램프 모듈(2020A, 2020B)에서 로우빔 구역(LBZ)의 발광 영역들은 전면에 운행 정보를 디스플레이하는 목적으로도 사용될 수 있는데, 이러한 경우에는 높은 콘트라스트가 요구될 수 있다. 이러한 경우에는 격벽들(120) 상단의 높이가 형광체층(74) 상단과 동일 평면 상에 존재하도록 함으로써 운행 정보가 전방에 선명하게 디스플레이되도록 할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 자유 표면의 형태를 변화시킨 발광 장치의 일부의 단면을 나타낸 측단면도이다.
도 11을 참조하면, 상기 발광 소자들(PX1, PX2, PX3)의 자유 표면들(S1, S2, S3)은 다양한 형태를 가질 수 있다.
예를 들면 일부 실시예들에 있어서, 발광 소자(PX1)은 바깥 방향을 향하여 볼록한 표면(S1)을 가질 수 있다. 이 경우 발광 소자(PX1)의 광방출이 용이하고 광이 넓게 분산되어 방출되는 특성이 있다.
일부 실시예들에 있어서, 발광 소자(PX2)은 바깥 방향을 향하여 오목한 표면(S2)을 가질 수 있다. 이 경우 발광 소자(PX2)에서 방출되는 광의 직진성이 향상될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 발광 소자(PX3)은 조면화된(roughened) 표면(S3)을 가질 수 있다. 이 경우 발광 소자(PX3)에서 방출되는 광은 산란되지만 광추출에 유리한 장점이 있다. 상기 표면(S3)은 규칙적으로 또는 불규칙적으로 조면화될 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 격벽들이 다양한 두께를 갖는 발광 장치의 일부의 단면을 나타낸 측단면도이다.
도 12를 참조하면, 발광 소자(PX1)를 둘러싸는 격벽의 두께(t1)이 다른 격벽의 두께(t2)에 비하여 더 클 수 있다. 더 두꺼운 격벽은 주로 발광 장치의 최외각에 위치하는 발광 영역들을 둘러싸도록 제공될 수 있다. 발광 장치의 최외각에 위치하는 발광 영역들을 더 두꺼운 격벽으로 둘러쌈으로써 보다 향상된 구조적 안정성을 확보할 수 있다.
도 13은 예시적인 실시예들에 따른 반도체 발광 장치를 포함하는 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. 본 발명의 실시예에 따라, 광원 모듈(2240)은 발광 소자 어레이를 포함할 수 있고, 전원부(2220)는 발광소자 구동부를 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 광원 모듈(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(미도시) 및 외부 광학부(미도시)를 포함할 수 있고, 광원 모듈(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(2240)은 하나 이상의 발광 소자 패키지(2241), 회로 기판(2242) 및 컨트롤러(2243)를 포함할 수 있고, 컨트롤러(2243)는 발광소자 패키지(2241)의 구동 정보를 저장할 수 있다. 발광 소자 패키지(2241)는 발광 장치(10, 10A, 10B)의 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
도 14는 예시적인 실시예들에 따른 발광 장치를 포함하는 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(2450, 2409)이 요철 형태로 형성될 수 있으며, 방열 핀(2450, 2409)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 발광소자 어레이를 포함할 수 있다. 광원 모듈(2421)은 인쇄회로기판(2419), 광원(2417) 및 컨트롤러(2415)를 포함할 수 있다. 컨트롤러(2415)는 광원(2417)의 구동 정보를 저장할 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 발광 장치(10, 10A, 10B)의 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
제1, 2 소켓(2405, 2423)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 15는 예시적인 실시예들에 따른 발광 장치를 구비하는 조명 장치를 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.
구체적으로, 본 실시예에 따른 조명 장치(2500)와 앞서 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 16은 예시적인 실시예들에 따른 발광 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 발광 장치(10, 10A, 10B)의 적어도 어느 하나를 포함할 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. LED 램프(3200)를 비롯한 각 장치들(3300∼3800)은 적어도 하나의 통신 모듈을 포함할 수 있고, LED 램프(3200)는 WiFi, 지그비(Zigbee), LiFi 등의 무선 통신 프로토콜에 의해 게이트웨이(3100)와 통신 가능하도록 연결될 수 있으며, 이를 위해 적어도 하나의 램프용 통신 모듈(3210)을 가질 수 있다.
네트워크 시스템(3000)이 가정에 적용되는 경우, 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 게이트웨이(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, 텔레비전(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 게이트웨이(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, 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.
도 17은 예시적인 실시예들에 따른 발광 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 엔진에 포함된 발광 소자는 앞서 설명한 발광 장치(10, 10A, 10B)의 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 통신 모듈에 의해 스마트 엔진(4130, 4140)은 WiFi, Zigbee, LiFi 등의 통신 프로토콜에 따라 주변의 다른 장비들과 통신할 수 있다. 하나의 스마트 엔진(4130)은 다른 스마트 엔진(4140)과 통신 가능하도록 연결될 수 있고, 스마트 엔진(4130, 4140) 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.
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 정보, 예를 들어 주변 교통 정보, 날씨 정보 등을 수신할 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. 서버(4160)는 관리 시스템을 제공하는 컴퓨터(4170)와 연결될 수 있고, 컴퓨터(4170)는 스마트 엔진(4130, 4140)의 동작 상태를 모니터링하고 관리할 수 있는 소프트웨어 등을 실행할 수 있다.
도 19a 내지 도 19j는 도 2에 예시한 실시예에 따른 발광 장치의 제조 방법을 순서에 따라 나타낸 단면도들이다. 도 19a 내지 도 19j에서 도 2와 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 가리킨다.
도 19a를 참조하면, 기판(10) 상에 발광 적층체(20)를 형성할 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 기판(10)은 실리콘(Si) 기판, 실리콘 카바이드(SiC) 기판, 사파이어 기판, 갈륨 질화물(GaN) 기판 등을 포함할 수 있다. 기판(10)은 제 1 영역(110A)과 제 3 영역(110C)을 포함할 수 있다.
발광 적층체(20)는 기판(10)의 제1 면(10F1) 상에 순차적으로 형성되는 제1 도전형 반도체층(22), 활성층(24), 및 제2 도전형 반도체층(26)을 포함할 수 있다.
도 19b를 참조하면, 발광 적층체(20) 상에 마스크 패턴(도시 생략)을 형성하고, 상기 마스크 패턴을 식각 마스크로 사용하여 발광 적층체(20)의 일부분을 제거하여 개구부(E)를 형성할 수 있다. 개구부(E)는 제1 도전형 반도체층(22)을 노출할 수 있다.
도 19c를 참조하면, 발광 적층체(20) 상에 개구부(E)를 콘포말하게 덮는 제1 절연층(32)을 형성할 수 있다. 제1 절연층(32)은 제 1 영역(110A)과 제 3 영역(110C) 모두의 위에 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 상면을 노출할 수 있다.
제1 도전형 반도체층(22)과 제2 도전형 반도체층(26)의 노출된 상면에 각각 제1 전극(42A)과 제2 전극(42B)을 형성할 수 있다. 한편, 제1 전극(42A)과 제1 도전형 반도체층(22) 사이에는 도전성 오믹 물질로 형성되는 제1 콘택층(도시 생략)이 더 형성되고, 제2 전극(42B)과 제2 도전형 반도체층(26) 사이에는 도전성 오믹 물질로 형성되는 제2 콘택층(도시 생략)이 더 형성될 수 있다.
도 19d를 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)을 형성할 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 제1 전극(42A), 제2 전극(42B), 및 제1 절연층(32) 상에 도전층(도시 생략)을 형성하고, 상기 도전층을 패터닝하여 각각 제1 전극(42A) 및 제2 전극(42B)에 연결되는 제1 연결 전극(44A) 및 제2 연결 전극(44B)을 형성할 수 있다. 다른 실시예들에서, 제1 연결 전극(44A) 및 제2 연결 전극(44B)은 도금 공정에 의해 형성될 수 있다.
도 19e를 참조하면, 발광 적층체(20)의 일부분을 제거하여 제 1 영역(110A)과 제 3 영역(110C)에서 발광 적층체(20)에 각각 소자 분리 개구부(IAH)를 형성할 수 있다. 소자 분리 개구부(IAH)는 발광 적층체(20)를 완전히 관통하여, 소자 분리 개구부(IAH)의 바닥부에 기판(110)의 제1 면(10F1)이 노출될 수 있다.
제 1 영역(110A) 및 제 3 영역(110C)에서 소자 분리 개구부(IAH)에 의해 발광 적층체(20)가 복수의 발광 소자 구조물(20U)로 분리될 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 소자 분리 개구부(IAH)를 형성하는 공정은 블레이드에 의해 수행될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 도 19e에 도시된 바와 같이, 소자 분리 개구부(IAH)의 형성 공정에 의해 얻어지는 복수의 발광 소자 구조물(20U)의 측단면 형상은 상부폭과 하부폭이 상이한 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. 상기 절연 라이너(34)는 소자 분리 개구부(IAH)의 내벽 상에 콘포말하게 형성될 수 있고, 소자 분리 개구부(IAH)의 바닥부에 노출되는 기판(10)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 반도체 발광 소자의 콘트라스트 특성이 향상될 수 있다.
이어서, 도 19e에는 직접 도시되지 않았지만 상기 절연 라이너(34)의 일부를 제거하여 제1 연결 전극(144A) 및 제2 연결 전극(144B)의 상면의 일부를 노출시키고, 전기적인 연결을 위한 배선 패턴들을 형성할 수 있다.
도 19f를 참조하면, 절연 라이너(34)와 배선 패턴(도시 생략) 상에 매립 절연층(36)이 형성될 수 있다. 매립 절연층(36)은 소자 분리 개구부(IAH)의 잔류 공간을 채울 수 있다.
이후, 매립 절연층(36) 상에 접착층(52)이 형성되고, 접착층(52) 상에 지지 기판(54)이 부착될 수 있다.
도 19g를 참조하면, 기판(10)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(10)의 제2 면(10F2)으로부터 기판(10) 상부를 제거하여, 기판(10)의 제2 면(10F2)의 레벨이 낮아질 수 있다.
도 19h를 참조하면, 기판(10)의 제2 면(10F2) 상에 마스크 패턴(도시 생략)을 형성하고, 상기 마스크 패턴을 식각 마스크로 사용하여 기판(10)의 일부분을 제거함으로써 기판(10)의 제 1 영역(110A) 및 제 3 영역(110C) 상에 복수의 픽셀 공간(PXU)을 형성할 수 있다. 제 1 영역(110A) 및 제 3 영역(110C)에서 복수의 픽셀 공간(PXU) 사이에 잔존하는 기판(10)의 일부분은 제1 격벽층(120)으로 지칭할 수 있다.
제1 격벽층(120)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.
도 19i를 참조하면, 기판(10)의 상면 및 복수의 픽셀 공간(PXU) 내벽 상에 도전층(도시 생략)을 형성하고, 상기 도전층에 이방성 식각 공정을 수행하여 복수의 픽셀 공간(PXU)의 측벽(또는 제1 격벽층(120)의 측벽) 상에 반사층(172)을 형성할 수 있다.
도 19j를 참조하면, 복수의 픽셀 공간(PXU) 내부를 채우는 형광층(74)을 형성할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 형광층(74)은 복수의 픽셀 공간(PXU) 내부에 형광체 입자들이 분산된 수지를 도포하거나 디스펜싱함에 의해 형성될 수 있다. 배치될 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.
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.

Claims (20)

  1. 소자 분리 개구부에 의해 복수의 발광 소자들로 분리되고, 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광 적층체;
    상기 복수의 발광 소자들이 배열되고, 서로 이웃하는 제 1 영역(region) 및 제 2 영역을 포함하는 발광 영역; 및
    상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역을 구분하는 격벽;
    을 포함하고,
    상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역은 적어도 하나의 발광 인자에 있어서 서로 다르고,
    상기 격벽의 하면이 상기 제1 도전형 반도체층의 상면과 동일 평면 상에 있고,
    상기 제 1 영역은 하나의 발광 소자를 포함하고, 상기 제 2 영역은 두개 이상의 발광 소자들을 포함하는 발광 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역의 평면적 및/또는 체적이 서로 상이한 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 영역은 상기 제 2 영역보다 평면적 및/또는 체적이 더 크고, 상기 제 1 영역은 단일의 발광 소자에 의하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 영역은 제 1 구동 신호에 의하여 구동되고, 상기 제 2 영역은 상기 제 1 구동 신호와 별개인 제 2 구동 신호에 의하여 구동되는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역 중 적어도 하나는 직사각형의 평면 모양을 갖고, 다른 하나는 90도가 아닌 내각을 갖는 다각형의 평면 모양을 갖는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  6. 삭제
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역은 하나의 발광 소자의 두 영역들인 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 영역은 그라데이션 영역을 포함하고,
    상기 제 2 영역의 평면적에 대한 상기 그라데이션 영역의 평면적의 백분율은 50% 내지 90%인 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  9. 발광 장치를 포함하는 운송 수단용 헤드램프로서
    상기 발광 장치는 소자 분리 개구부에 의해 복수의 발광 소자들로 분리되고, 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광 적층체; 및 상기 복수의 발광 소자들 및 격벽으로 구분된 복수의 발광 영역들을 포함하고,
    상기 복수의 발광 영역들 중 적어도 둘 이상은 적어도 하나의 발광 인자에 있어서 서로 다르고,
    상기 격벽의 하면이 상기 제1 도전형 반도체층의 상면과 동일 평면 상에 있고,
    상기 복수의 발광 영역은 상기 격벽으로 구분되는 제 1 영역 및 제 2 영역을 포함하되, 상기 제 1 영역은 하나의 발광 소자를 포함하고, 상기 제 2 영역은 두개 이상의 발광 소자들을 포함하는 운송 수단용 헤드램프.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 발광 장치는 하이빔 구역(high-beam zone)과 로우빔 구역을 포함하고,
    상기 하이빔 구역은 90도가 아닌 내각을 적어도 하나 갖는 다각형의 평면 모양을 갖는 발광 영역을 적어도 하나 포함하는 것을 특징으로 하는 운송 수단용 헤드램프.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 90도가 아닌 내각을 적어도 하나 갖는 다각형의 평면 모양을 갖는 발광 영역은 ECE R98, ECE R112, ECE R113, ECE R123 및 FMVSS 규정 중 하나에 따른 광도 그리드(photometric grid)의 사선 부분 또는 그의 일부에 대응되는 형상을 포함하는 것을 특징으로 하는 운송 수단용 헤드램프.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 광도 그리드의 사선 부분 또는 그의 일부에 대응되는 형상은 단일의 발광 소자에 의하여 구현되는 것을 특징으로 하는 운송 수단용 헤드램프.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 복수의 발광 영역들의 각각은 형광체층을 포함하고,
    상기 로우빔 구역의 인접하는 발광 영역들은 격벽들에 의하여 형광체층이 분리된 것을 특징으로 하는 운송 수단용 헤드램프.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 복수의 발광 영역들의 각각은 형광체층을 포함하고,
    상기 하이빔 구역은 인접하는 발광 영역들 사이의 격벽들 상부에서 연결된 형광체층을 포함하는 것을 특징으로 하는 운송 수단용 헤드램프.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 발광 장치는 복수의 발광 소자들을 포함하는 코너 구역(corner zone)을 더 포함하고,
    상기 코너 구역은 상기 하이빔 구역의 일 측면 및 상기 로우빔 구역의 일 측면에 걸쳐서 연장되는 것을 특징으로 하는 운송 수단용 헤드램프.
  16. 전원 장치;
    상기 전원 장치로부터 전력을 공급 받는 제 9 항에 따른 헤드램프; 및
    상기 헤드램프를 제어하도록 구성된 컨트롤러;
    를 포함하는 운송 수단.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 운송 수단은 한 쌍의 헤드램프들을 포함하고,
    상기 한 쌍의 헤드램프들 중 하나의 복수의 발광 영역들은 상기 한 쌍의 헤드램프들 중 다른 하나의 복수의 발광 영역들과 대비하여 상기 운송 수단의 중심선에 대하여 대칭적으로 배열된 것을 특징으로 하는 운송 수단.
  18. 소자 분리 개구부에 의해 복수의 발광 소자들로 분리되고, 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광 적층체;
    복수의 발광 소자들이 배열되되 제 1 발광 소자를 갖는 제 1 영역 및 두개 이상의 발광 소자들을 갖는 제 2 영역을 포함하고, 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역은 서로 이웃하는 발광 영역;
    상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역을 둘러싸는 격벽들; 및
    상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역에서 상기 격벽들 사이에 충전된 형광체층;
    을 포함하고,
    상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역은 적어도 하나의 발광 인자에 있어서 서로 상이하고,
    상기 격벽의 하면이 상기 제1 도전형 반도체층의 상면과 동일 평면 상에 있는 발광 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 영역은 제 1 구동 신호에 의하여 구동되고, 상기 제 2 영역은 상기 제 1 구동 신호와 별개인 제 2 구동 신호에 의하여 구동되고, 상기 제 1 구동 신호와 상기 제 2 구동 신호는 구동 전압, 구동 전류, 및 구동 듀티(duty) 중 하나 이상이 상이한 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 영역을 둘러싸는 격벽들과 상기 제 2 영역을 둘러싸는 격벽들 중 높이 및 두께 중 적어도 하나가 나머지 격벽들과 상이한 격벽이 존재하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
KR1020180083649A 2018-07-18 2018-07-18 발광 장치, 운송 수단용 헤드램프, 및 그를 포함하는 운송 수단 KR102653015B1 (ko)

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