KR20190006176A - 고밀도 픽셀 형 멀티-led, 이를 포함하는 장치, 그리고 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
적어도 하나의 LED 어레이(예를 들어, 플립 칩 구성)는 적어도 하나의 루미포르 물질로 덮인 광 추출 표면을 갖는 기판에 의해 지지된다. LED 사이의 간극과 정합되는 광 격리 요소는 산란 그리고/또는 광학적 크로스토크를 감소시키기 위해 상이한 LED 그리고/또는 루미포르 물질 영역의 방출 사이의 상호 작용을 감소시킴으로써 결과적인 방출의 픽셀형 해상도를 보존하도록 구성된다. 광 격리 요소는 기판에 홈 또는 오목부를 정의하기 위해 기계적 톱질 또는 식각에 의해 형성될 수 있으며, 선택적으로 홈 또는 오목부를 광 반사 또는 광 흡수 물질로 채움으로써 형성될 수 있다. 기판 외부의 광 격리 요소는 희생 물질의 포토 리소그래픽 패터닝 및 식각에 의해, 그리고/또는 3D 프린팅에 의해 정의될 수 있다.
Description
본 발명은 인접한 발광 장치들의 방출 간의 상호 작용이 감소된 어드레스 가능한 발광 다이오드(LED) 어레이 칩, 하나 이상의 LED 어레이 칩을 포함하는 장치, 및 그 같은 장치를 포함하는 LED 디스플레이 및 조명 장치를 포함하는 고체 발광 장치 그리고 관련 제조 방법에 관한 것이다.
관련 출원(들)에 대한 참조
본 국제 출원은 2017년 1월 5일자로 출원된 미국 특허 출원 제 15/399,729 호 및 2016년 4월 12일자로 출원된 미국 가출원 번호 제 62/321,514호의 우선 이익을 주장한다. 상기 출원들의 전체 내용은 각각 본 출원에 인용하는 것에 의해 포함된다.
LED는 액정 디스플레이(LCD) 시스템의 조명(예를 들어, 냉음극 형광램프의 대체물) 및 순차적으로 조명되는 LED 디스플레이에 대한 다양한 조명 환경에서 널리 채택되어왔다. LED 어레이를 이용하는 애플리케이션에는 차량용 전조등, 도로 조명, 조명 설비 및 다양한 실내, 실외 및 특수 상황이 포함된다. LED 소자의 바람직한 특성은 높은 발광 효율, 긴 수명 및 넓은 색 영역을 포함한다.
종래의 LCD 시스템은 본질적으로 광 이용 효율을 감소시키는 컬러 필터 (예를 들어, 적색, 녹색 및 청색)를 필요로 한다. 자체 발광 LED를 사용하고 백라이트 및 컬러 필터가 필요없는 순차적으로 조명되는 LED 디스플레이는 광 이용 효율을 향상시킨다.
순차적으로 조명되는 대형 포맷의 멀티 컬러 LED 디스플레이(일반적으로 풀 컬러 LED 비디오 스크린 포함)는 인접한 픽셀들 간의 거리 또는 "픽셀 피치"에 의해 결정되는 이미지 해상도를 제공하는 복수의 개별 LED 패널, 패키지 그리고/또는 부품을 전형적으로 포함한다. 순차적으로 조명되는 LED 디스플레이에는 적색, 녹색 및 청색 LED가 배열된 "RGB" 3색 디스플레이가 포함되며 "RG" 2색 디스플레이에는 배열된 적색 및 녹색 LED를 포함할 수 있다. 다른 색상 및 색상의 조합이 사용될 수 있다. 원거리에서의 시청을 목적으로 하는 대형 디스플레이(예: 전자 간판 및 경기장 디스플레이)는 일반적으로 상대적으로 큰 픽셀 피치를 가지며 보는 이로 하여금 풀 컬러 픽셀로 보이는 것을 형성하도록 대개 독립적으로 작동할 수 있는 멀티 컬러 (예 : 적색, 녹색 및 청색) LED가 있는 불연속 LED 어레이를 포함한다. 상대적으로 짧은 시야 거리를 갖는 중형 디스플레이는 보다 짧은 픽셀 피치(예: 3mm 이하)를 필요로 하며, LED를 제어하는 드라이버 인쇄회로기판(PCB)에 부착된 단일 전자 장치에 장착된 적색, 녹색 및 청색 LED 부품 배열을 갖는 패널을 포함할 수 있다.
차량의 전조등뿐만 아니라 매우 짧은 시청 거리에 적합한 고해상도 디스플레이(그러나 이에 한정되는 것은 아님)를 포함하는 다양한 LED 어레이 애플리케이션은 보다 작은 픽셀 피치로부터 이익을 얻을 수 있다. 그러나 실제 고려 사항은 구현을 제한했다. LED 부품 및 패키지를 PCB에 장착하는 데 유용한 기존의 픽 앤 플레이스(pick-and-place) 기술은 픽셀 피치가 작은 고밀도 어레이에서 신뢰성 있는 방식으로 구현하기가 어려울 수 있다. 또한, LED 및 인광 물질 방출(emission)의 무지향성 특성으로 인해, 어레이의 한 LED(예를 들어, 제 1 픽셀)의 방출이 어레이의 다른 LED(예를 들어, 제 2 픽셀)의 방출과 중첩하는 것을 방지하기가 어려울 수 있으며 이는 LED 어레이 장치의 유효 해상도를 저해할 수 있다. 특히 인접한 LED의 방출 사이의 크로스 토크(cross-talk) 또는 빛 누출을 동시에 감소시키면서 동질성을 향상시키기 위해 인접한 LED(예를 들어, 픽셀) 사이에 비 조명 또는 "어두운" 구역을 피하는 것이 어려울 수 있다.
업계에서는 종래의 장치 및 제조 방법과 관련된 제한을 극복하면서 작은 픽셀 피치로 개선된 LED 어레이 장치를 계속 추구하고 있다.
본 발명은 기판에 의해 지지가 되는 적어도 하나의 LED 어레이를 포함하는 고체 발광 장치에 관한 것으로서, 바람직하게는 적어도 몇몇 LED의 방출을 수신하도록 배열된 하나 이상의 루미포르 물질(lumiphoric material)을 포함하고, 산란 그리고/또는 광학적 크로스토크를 감소함으로써 방출의 픽셀-유사 해상도를 보존하기 위해 다른 LED들 그리고/또는 발광 물질 영역들의 방출 간의 상호작용 감소하도록 구성된 광 격리 요소를 포함한다. 어떤 실시예들에서, LED 칩은 성장 기판 상에 또는 그 위에 배치된 복수의 LED 어레이, 캐리어 기판 그리고/또는 추가 층 또는 기판을 포함하며, LED 어레이의 방출의 픽셀화를 촉진하는 특징을 갖는다. 어떤 실시예들에서, LED 어레이가 플립 칩 구성으로 제공된다.
일 양태에서, LED 어레이 칩에 선택적으로 구현되거나 포함하는 고체 발광 장치는, 기판에 의해 지지되고 상기 기판의 복수의 광 - 투과성 영역을 통해 LED 방출을 전달하도록 배치된 LED 어레이; 상기 기판의 광 추출 표면 상에 또는 그 위에 배치되고 상기 LED 방출의 적어도 일부를 수신하고 이에 응답하여 루미포르 방출을 생성하도록 구성되며 상기 복수의 광 투과 영역과 실질적으로 정합하는 복수의 광 출력 영역을 포함하는 적어도 하나의 루미포르 물질; 및 상기 기판 내에 적어도 부분적으로 배치된 복수의 광 격리 요소를 포함하며, 상기 복수의 광 격리 요소의 광 격리 요소들은 상기 복수의 광 투과 영역의 상이한 광 투과 영역들 사이에 배치되고, 상기 복수의 광 격리 요소는 상이한 광 투과 영역들 사이의 LED 방출의 통과를 감소 시키도록 구성된다.
어떤 실시예들에서, 상기 LED 어레이의 각 LED는 플립 칩 구성으로 제공된다. 어떤 실시예들에서, 상기 LED 어레이의 각 LED는 개별적으로 어드레스 가능하다. 어떤 실시예들에서, 상기 복수의 광 격리 요소는 상기 광 추출 표면으로부터 상기 기판의 내부로 연장한다.
어떤 실시예들에서, 상기 기판은 광 추출 표면의 반대면인 광 주입 표면을 포함하고; 상기 복수의 광 격리 요소는 상기 광 주입 표면으로부터 상기 기판의 내부로 연장된다. 어떤 실시예들에서, 상기 기판은 상기 광 추출 표면의 반대면인 광 주입 표면을 포함하고; 상기 복수의 광 격리 요소의 제 1 그룹의 광 격리 요소는 상기 광 주입 표면으로부터 상기 기판의 내부로 연장하고; 상기 복수의 광 격리 요소의 제 2 그룹의 광 격리 요소는 상기 광 추출 표면으로부터 상기 기판의 내부로 연장한다.
어떤 실시예들에서, 상기 복수의 광 격리 요소는 상기 기판의 내부로부터 상기 광 추출 표면까지 연장하는 내부 부분들을 포함하고, 상기 광 추출 표면을 넘어 연장하는 외부 부분들을 포함한다. 어떤 실시예들에서, 상기 고체 발광 장치는 상기 광 추출 표면 및 상기 복수의 광 격리 요소의 상기 외부 부분들에 의해 경계가 정해진 복수의 광 추출 오목부를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 루미포르 물질은 상기 복수의 광 추출 오목부 내에 적어도 부분적으로 배치된다. 어떤 실시예들에서, 상기 외부 부분들은 상기 내부 부분들에 대해 불연속적이다.
어떤 실시예들에서, 상기 광 추출 표면은 복수의 광 추출 오목부를 정의하고, 상기 적어도 하나의 루미포르 물질은 상기 광 추출 오목부들 내에 적어도 부분적으로 배치된다.
어떤 실시예들에서, 상기 적어도 하나의 루미포르 물질은 상기 복수의 광 출력 영역의 제 1 광 출력 영역에 대응하는 제 1 루미포르 물질 및 상기 복수의 광 추출 영역의 제 2 광 출력 영역에 대응하는 제 2 루미포르 물질을 포함한다. 어떤 실시예들에서, 상기 제 1 루미포르 물질은 제 1 주 파장을 갖는 루미포르 방출을 생성하도록 배열되고, 상기 제 2 루미포르 물질은 제 2 주 파장을 갖는 루미포르 방출을 생성하도록 배열되며, 상기 제 2 주 파장은 적어도 20nm 만큼 상기 제 1 주 파장과 다르다.
어떤 실시예들에서, 상기 복수의 광 격리 요소는 광 반사 물질을 포함한다. 어떤 실시예들에서, 상기 복수의 광 격리 요소는 광-흡수성 물질을 포함한다.
어떤 실시예들에서, 상기 광 추출 표면은 상기 기판 밖으로 광의 추출을 증가시키기 위한 변화하는 표면을 제공하도록 패터닝되거나, 거칠게 되거나, 텍스처 처리된다. 어떤 실시예들에서, 상기 복수의 광 격리 요소는 상기 LED 어레이의 적어도 일부 LED들 사이의 경계와 정합한다. 어떤 실시예들에서, 상기 기판은, 상기 LED 어레이의 활성층들이 성장하는 기판인 성장 기판과는 다른 캐리어 기판을 포함한다. 어떤 실시예들에서, 상기 기판은 실질적으로 연속적이다.
어떤 실시예들에서, 상기 고체 발광 장치는 상기 적어도 하나의 루미포르 물질 위에 배치된 복수의 마이크로렌즈를 더 포함하고, 각각의 마이크로렌즈는 상기 복수의 광 출력 영역의 상이한 광 출력 영역 위에 배열된다. 어떤 실시예들에서, 상기 복수의 마이크로렌즈는 상이한 방향의 중심에 광빔을 출력하도록 배열된 상이한 마이크로렌즈를 포함한다.
어떤 실시예들에서, 본 발명은 본 명세서에 개시된 바와 같은 고체 발광 장치를 포함하는 멀티 컬러 연속 조명 LED 디스플레이에 관한 것이다. 어떤 실시예들에서, 본 발명은 본 명세서에 개시된 고체 발광 장치를 포함하는 조명 기구에 관한 것이다. 어떤 실시예들에서, 본 발명은 본 명세서에 개시된 고체 발광 장치를 포함하는 차량용 (예를 들어, 자동차) 전조등에 관한 것이다.
어떤 실시예들에서, 루미포르 방출과 조합된 LED 방출은 백색광을 생성하도록 구성된다.
다른 양태에서, LED 어레이 칩에 선택적으로 구현되거나 포함하는 고체 발광 장치는, 기판의 광 투과 영역을 통해 LED 방출을 전달하도록 배치된 LED 어레이; 상기 기판의 광 추출 표면 상에 또는 그 위에 배치되고 상기 LED 방출의 적어도 일부를 수신하고 이에 응답하여 루미포르 방출을 생성하도록 구성되며 상기 복수의 광 투과 영역과 실질적으로 정합하는 복수의 광 출력 영역을 포함하는 적어도 하나의 루미포르 물질; 및 상기 기판 내에 적어도 부분적으로 배치된 복수의 광 격리 요소를 포함하며, 상기 복수의 광 격리 요소의 광 격리 요소들은 상기 복수의 광 투과 영역의 상이한 광 투과 영역들 사이에 배치되고, 상기 복수의 광 격리 요소는 상이한 광 투과 영역들 사이의 LED 방출의 통과를 감소시키도록 구성된다. 어떤 실시예들에서, 상기 LED 어레이의 각 LED는 플립 칩 LED를 포함한다.
어떤 실시예들에서, 복수의 광 추출 오목부가 상기 복수의 광 격리 요소 상기 및 광 추출 표면에 의해 경계 지어지며, 상기 적어도 하나의 루미포르 물질은 적어도 부분적으로 상기 복수의 광 추출 오목부 내에 배치된다.
어떤 실시예들에서, 상기 광 추출 표면은 복수의 광 추출 오목부를 정의하고, 상기 적어도 하나의 루미포르 물질은 적어도 부분적으로 상기 복수의 광 추출 오목부 내에 배치된다. 어떤 실시예들에서, 상기 복수의 광 격리 요소의 일부는 상기 기판의 내부로 연장한다.
어떤 실시예들에서, 상기 적어도 하나의 루미포르 물질은 제 1 루미포르 물질 및 제 2 루미포르 물질을 포함하고, 상기 제 1 루미포르 물질은 상기 광 추출 표면의 제 1 부분을 덮도록 배치되고, 상기 제 2 루미포르 물질은 상기 광 추출 표면의 제 2 부분을 덮도록 배치된다.
다른 양태에서, 본 발명은 LED 어레이 칩 내에 선택적으로 구현되거나 포함하는 고체 발광 장치를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은: LED 어레이를 지지하는 광-투과성 기판의 적어도 하나의 표면에, 상기 LED 어레이의 적어도 몇몇 LED 사이의 경계들과 정합하는 복수의 오목부 또는 홈을 정의하고; 상기 기판 내에 적어도 부분적으로 배치된 복수의 제 1 광 격리 요소를 생성하기 위해 상기 복수의 오목부 또는 홈에 광 영향 (예를 들어, 광 반사성 또는 (덜 바람직하게) 광 흡수성) 물질을 증착하고; 상기 기판의 광 추출 표면 상에 또는 그 위에 적어도 하나의 루미포르 물질을 제공함을 포함하며, 상기 복수의 제 1 광 격리 요소는 상기 광 투과 기판의 복수의 광 투과 영역의 상이한 광 투과 영역들 사이에서 LED 방출의 통과를 감소 시키도록 구성된다.
어떤 실시예들에서, 상기 LED 어레이의 각 LED는 플립 칩 구성으로 제공된다. 어떤 실시예들에서, 상기 복수의 오목부 또는 홈은 기계적 톱질에 의해 정의된다. 어떤 실시예들에서, 상기 복수의 오목부 또는 홈은 식각에 의해 정의된다.
어떤 실시예들에서, 상기 방법은 상기 광 추출 표면에 복수의 광 추출 오목부를 정의함을 더 포함하고, 상기 광 추출 표면 상에 또는 그 위에 상기 적어도 하나의 루미포르 물질을 제공함은 상기 적어도 하나의 루미포르 물질의 적어도 일부를 상기 복수의 광 추출 오목부에 증착함을 포함한다.
어떤 실시예들에서, 상기 적어도 하나의 루미포르 물질은 복수의 광 출력 영역을 포함하고, 상기 방법은 상기 복수의 광 출력 영역을 분리하도록 배치된 복수의 제 2 광 격리 요소를 형성하기 위해 상기 적어도 하나의 루미포르 물질 위에 광 영향(예를 들어 광 반사성 혹은 광 흡수성) 물질을 증착함을 포함한다.
다른 양태에서, 본 발명은 LED 어레이 칩에 선택적으로 구현되거나 포함하는 고체 발광 장치를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은 : LED 어레이를 지지하는 기판의 광 추출 표면에 복수의 광 추출 오목부를 정의하고; 상기 복수의 광 추출 오목부 내에 적어도 부분적으로 배치된 적어도 하나의 루미포르 물질을 제공함을 포함한다.
어떤 실시예들에서, 상기 LED 어레이의 각 LED는 플립 칩 구성으로 제공된다. 어떤 실시예들에서, 상기 방법은 상기 기판 내에 적어도 부분적으로 배치된 복수의 광 격리 요소를 제공함을 더 포함하고, 상기 복수의 광 격리 요소는 상기 기판의 복수의 광 - 투과성 영역의 상이한 광 - 투과성 영역들간의 LED 방출의 통과를 감소 시키도록 구성된다.
어떤 실시예들에서, 상기 방법은 상기 광 추출 표면의 적어도 일부 상에 또는 그 위에 복수의 광 격리 요소를 형성함을 더 포함한다. 어떤 실시예들에서, 상기 방법은 상기 적어도 하나의 루미포르 물질의 적어도 일부 상에 또는 그 위에 복수의 광 격리 요소를 형성함을 더 포함한다.
어떤 실시예들에서, 복수의 광 격리 요소는 상기 LED 어레이의 적어도 몇몇 LED 사이의 경계와 정합한다.
다른 양태에서, 본 발명은 본 명세서에 설명된 바와 같은 단일 발광 장치 또는 복수의 고체 발광 장치를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다.
또 다른 양태에서, 본 발명은 본 명세서에서 설명된 바와 같은 디스플레이 장치를 사용하여 텍스트 및 시각적 이미지 중 적어도 하나를 디스플레이하는 방법에 관한 것이다.
또 다른 양태에서, 본 발명은 본 명세서에서 설명된 고체 조명 장치를 이용하여, 대상물, 공간 또는 환경을 조명함을 포함하는 방법에 관한 것이다.
다른 양태에서, (LED 어레이 칩에 선택적으로 구현되거나 포함하는) 고체 발광 장치는, 적어도 하나의 기판의 복수의 광 - 투과성 부분을 통해 LED 방출을 전달하도록 배열된 LED의 어레이; 상기 적어도 하나의 기판 내에 적어도 부분적으로 배치된 복수의 광 격리 요소; 복수의 픽셀 간 광 확산 영역을 포함하며, 상기 복수의 광 격리 요소의 광 격리 요소들은 상기 복수의 광 투과 부분의 상이한 광 투과 부분들 사이에 배치되고, 상기 복수의 광 격리 요소는 상이한 광 투과 부분들 사이에서 LED 방출의 통과를 감소시키도록 구성되고, 상기 복수의 광 투과 부분은 상기 LED 어레이에 의해 조명되어 복수의 경계 부분을 포함하는 복수의 픽셀을 정의하도록 구성되며, 상기 복수의 픽셀의 각 픽셀은 상기 복수의 경계 부분 중 적어도 하나의 경계 부분을 포함하며, 상기 픽셀 간 광 확산 영역은 상기 복수의 광 격리 요소와 정합하는 또는 근처의 고체 발광 장치의 광 방출 표면 부분들에서 픽셀 간 조명을 향상시키도록 상기 복수의 경계 부분의 경계 부분들을 통해 광을 투과시키도록 구성된다.
어떤 실시예들에서, 상기 복수의 광 격리 요소는 적어도 하나의 광 영향 (예를 들어, 광 반사성 또는 광 흡수성) 물질을 포함하고, 상기 복수의 픽셀 간 광 확산 영역은 상기 적어도 하나의 광 반사성 또는 광 흡수성 물질과 접촉하여 배치된 적어도 하나의 광 투과 물질을 포함한다.
어떤 실시예들에서, 상기 복수의 광 격리 요소는 상기 적어도 하나의 기판 내에 완전히 배치되고; 상기 복수의 픽셀 간 광 확산 영역은 적어도 부분적으로 상기 적어도 하나의 기판 내에 그리고 상기 복수의 광 격리 요소 위에 배치된 적어도 하나의 광 투과 물질을 포함한다.
어떤 실시예들에서, 상기 복수의 픽셀 간 광 확산 영역은 상기 적어도 하나의 기판의 표면에 대해 상승되고 상기 복수의 광 격리 요소와 적어도 부분적으로 정합하는 적어도 하나의 광 투과 물질 영역을 포함한다.
어떤 실시예들에서, 상기 복수의 광 격리 요소는 상기 적어도 하나의 기판의 부분들 내에 복수의 비충진 보이드(unfilled void)를 포함한다.
어떤 실시예들에서, 상기 고체 발광 장치는 상기 적어도 하나의 기판의 광 추출 표면 상에 또는 그 위에 배치된 적어도 하나의 루미포르 물질을 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 루미포르 물질은 LED 방출의 적어도 일부를 수신하고 이에 반응하여 루미포르 방출을 생성한다. 어떤 실시예들에서, 상기 적어도 하나의 루미포르 물질은 상기 복수의 픽셀 간 광 확산 영역 위에 더 배치된다. 어떤 실시예들에서, 상기 적어도 하나의 루미포르 물질은 상기 적어도 하나의 기판의 상기 광 추출 표면 상에 또는 그 위에 부착되는 루미포르 물질막을 포함한다.
어떤 실시예들에서, 상기 복수의 픽셀 간 광 확산 영역의 각 픽셀 간 광 확산 영역은 상기 적어도 하나의 기판의 적어도 하나의 파장 선택 광 투과 표면 부분을 포함한다. 어떤 실시예들에서, 상기 복수의 픽셀 간 광 확산 영역의 각 픽셀 간 광 확산 영역은 광학 필터 및 광학 반사기로 이루어진 군으로부터 선택된다.
어떤 실시예들에서, 상기 복수의 픽셀 간 광 확산 영역의 각각의 픽셀 간 광 확산 영역은 일방향 거울을 포함한다.
어떤 실시예들에서, 상기 적어도 하나의 기판의 상기 복수의 광 투과 부분의 각각의 광 투과 부분은 상기 적어도 하나의 광 투과 부분의 적어도 하나의 다른 광 투과 부분으로부터 간극에 의해 분리되며, 상기 간극은: (i) 폭과 깊이를 가지며, (ii) 상기 복수의 광 격리 요소의 광 격리 요소로 부분적으로 충진되고, (iii) 상기 복수의 픽셀 간 광 확산 영역의 픽셀 간 광 확산 영역을 정의하는 적어도 하나의 광 투과 물질로 부분적으로 채워진다.
어떤 실시예들에서, 상기 간극은 상기 광 격리 요소로 채워지는 상기 폭의 제 1 부분과 상기 적어도 하나의 광 투과 물질로 채워지는 상기 폭의 제 2 부분을 포함한다. 어떤 실시예들에서, 상기 간극은 상기 광 격리 요소로 채워지는 상기 깊이의 제 1 부분과 상기 적어도 하나의 광 투과 물질로 채워지는 상기 깊이의 제 2 부분을 포함한다. 어떤 실시예들에서, 상기 고체 발광 장치는 상기 적어도 하나의 기판의 표면에 대해 상승되고 상기 광 격리 요소 또는 상기 픽셀 간 광 확산 영역 중 적어도 하나와 부분적으로 정합하는 적어도 하나의 광 투과 물질 영역을 더 포함한다.
어떤 실시예들에서, 상기 적어도 하나의 기판의 상기 복수의 광 투과 부분의 각각의 광 투과 부분은 상기 복수의 픽셀 간 광 확산 영역의 픽셀 간 광 확산 영역을 형성하는 적어도 하나의 경사진 에지를 포함한다. 어떤 실시예들에서, 상기 적어도 하나의 기판은 상기 적어도 하나의 경사진 에지를 포함하는 적어도 하나의 광 추출 표면, 및 상기 적어도 하나의 광 추출 표면 상에 또는 그 위에 배치된 적어도 하나의 루미포르 물질을 포함하며, 상기 적어도 하나의 루미포르 물질은 상기 LED 방출의 적어도 일부를 수신하고 이에 응답하여 루미포르 방출을 발생시키도록 구성된다.
어떤 실시예들에서, 상기 고체 발광 장치는 적어도 하나의 기판 위에 배치된 광 투과 제 2 기판; 그리고, 상기 투광성 제 2 기판과 상기 적어도 하나의 기판 사이에 배치된 루미포르 물질을 더 포함하되, 상기 루미포르 물질은 상기 LED 방출의 적어도 일부를 수신하고 이에 응답하여 루미포르 방출을 생성하도록 구성된다.
어떤 실시예들에서, 상기 고체 발광 장치는 상기 광 투과 제 2 기판 상에 배치된 광 산란층을 더 포함한다. 어떤 실시예들에서, 상기 광 투과 제 2 기판은 상기 루미포르 물질과 상기 광 산란층 사이에 배치된다.
어떤 실시예들에서, 광 투과 제 2 기판은 사파이어 웨이퍼를 포함한다.
어떤 실시예들에서, 상기 복수의 픽셀 간 광 확산 영역은 상기 광 투과 제 2 기판 내에 적어도 부분적으로 배치된다.
어떤 실시예들에서, 상기 복수의 픽셀 간 광 확산 영역은 상기 광 투과 제 2 기판 내에 복수의 광 방향 변경 영역을 포함한다. 어떤 실시예들에서, 상기 복수의 광 방향 변경 영역은 상기 광 투과 제 2 기판 내에 정의된 복수의 보이드를 포함한다. 어떤 실시예들에서, 상기 복수의 광 방향 변경 영역의 각각의 광 방향 변경 영역은 상기 광 투과 제 2 기판의 물질과는 조성이 다른 추가의 광 투과 물질을 포함한다.
어떤 실시예들에서, 상기 복수의 광 방향 변경 영역의 각각의 광 방향 변경 영역은 직사각형 단면 형상을 포함한다.
어떤 실시예들에서, 상기 복수의 광 방향 변경 영역의 각각의 광 방향 변경 영역은 삼각형 단면 형상을 포함하고, 상기 삼각형 단면 형상은 꼭짓점 및 밑변을 포함하고, 상기 꼭짓점은 상기 밑변보다 상기 적어도 하나의 기판에 더 가깝다. 어떤 실시예들에서, 상기 복수의 광 방향 변경 영역의 각각의 광 방향 변경 영역은 삼각형 단면 형상을 포함하고, 상기 삼각형 단면 형상은 꼭짓점 및 밑변을 포함하고, 상기 밑변은 상기 꼭짓점보다 상기 적어도 하나의 기판에 더 가깝다. 어떤 실시예들에서, 복수의 층, 인접한 층들, 복수의 기판 그리고/또는 인접한 기판들은 본 명세서에 설명된 특징구조들을 갖는 전체적인 광 방향 전환 그리고/또는 광 분리 특징구조의 일부를 형성하는 구조와 동일한 구조 또는 상이한 구조를 포함할 수 있다.
어떤 실시예들에서, 상기 적어도 하나의 기판은 복수의 기판을 포함하고, 상기 LED 어레이의 각 LED는 상기 복수의 기판 중 상이한 기판에 결합된다.
어떤 실시예들에서, 상기 적어도 하나의 기판은 상기 LED 어레이의 각 LED를 지지하는 단일의 연속 기판으로 이루어진다.
어떤 실시예들에서, 상기 LED의 어레이는 복수의 플립 칩 LED를 포함한다.
다른 양태에서, LED 어레이 칩에 선택적으로 구현되거나 LED 어레이 칩을 포함하는 고체 발광 장치는, 적어도 하나의 기판의 복수의 광 투과 부분을 통해 LED 방출을 전달하도록 배열된 LED의 어레이; 상기 적어도 하나의 기판 내에 적어도 부분적으로 배치된 복수의 광 격리 요소; 상기 적어도 하나의 기판 위에 배치된 광 투과 제 2 기판; 상기 광 투과 제 2 기판과 상기 적어도 하나의 기판 사이에 배치된 루미포르 물질; 그리고 상기 광 투과 제 2 기판 내에 적어도 부분적으로 배치된 복수의 광 방향 변형 영역을 포함하며, 상기 복수의 광 격리 요소의 광 격리 요소들은 상기 복수의 광 투과 부분의 상이한 광 투과 부분들 사이에 배치되고, 상기 복수의 광 격리 요소는 상이한 광 투과 부분들 사이에서 LED 방출의 통과를 감소시키도록 구성되며, 상기 루미포르 물질은 상기 LED 방출의 적어도 일부를 수신하고 이에 응답하여 루미포르 방출을 생성하도록 구성되며, 상기 복수의 광 방향 변경 영역의 각 광 방향 변경 영역은 상기 복수의 광 격리 요소 위에 놓이며 정합하는 상기 고체 발광 장치의 광 방출 표면 부분들의 조명을 향상시키도록 구성된다.
어떤 실시예들에서, 상기 복수의 광 격리 요소는 적어도 하나의 광 반사성 혹은 광 흡수성 물질을 포함한다.
어떤 실시예들에서, 상기 고체 발광 장치는 상기 광 투과 제 2 기판 상에 배치된 광 산란 층을 더 포함한다. 어떤 실시예들에서, 상기 광 투과 제 2 기판은 상기 루미포르 물질과 상기 광 산란층 사이에 배치된다.
어떤 실시예들에서, 각 광 방향 변경 영역의 일부는 상기 루미포르 물질을 함유하는 루미포르 물질 층 내로 또는 이를 통과해 연장된다.
어떤 실시예들에서, 상기 광 투과 제 2 기판은 사파이어 웨이퍼를 포함한다.
어떤 실시예들에서, 상기 복수의 광 방향 변경 영역은 상기 광 투과 제 2 기판 내에 정의된 복수의 보이드를 포함한다.
어떤 실시예들에서, 상기 복수의 광 방향 변경 영역의 각각의 광 방향 변경 영역은 상기 광 투과 제 2 기판의 물질과는 조성이 다른 추가의 광 투과 물질을 포함한다.
어떤 실시예들에서, 상기 복수의 광 방향 변경 영역의 각각의 광 방향 변경 영역은 직사각형 단면 형상을 포함한다.
어떤 실시예들에서, 상기 복수의 광 방향 변경 영역의 각각의 광 방향 변경 영역은 삼각형 단면 형상을 포함하고, 상기 삼각형 단면 형상은 꼭짓점 및 밑변을 포함하고, 상기 꼭짓점은 상기 밑변보다 상기 적어도 하나의 기판에 더 가깝다. 어떤 실시예들에서, 상기 복수의 광 방향 변경 영역의 각각의 광 방향 변경 영역은 삼각형 단면 형상을 포함하고, 상기 삼각형 단면 형상은 꼭짓점 및 밑변을 포함하고, 상기 밑변은 상기 꼭짓점보다 상기 적어도 하나의 기판에 더 가깝다.
어떤 실시예들에서, 상기 적어도 하나의 기판은 복수의 기판을 포함하고, 상기 LED 어레이의 각 LED는 상기 복수의 기판 중 상이한 기판에 결합된다.
어떤 실시예들에서, 상기 적어도 하나의 기판은 상기 LED 어레이의 각 LED를 지지하는 단일의 연속 기판으로 이루어진다.
어떤 실시예들에서, 상기 복수의 광 격리 요소는 상기 적어도 하나의 기판 내에 정의된 복수의 비충진 보이드를 포함한다.
어떤 실시예들에서, 상기 적어도 하나의 기판은 상기 LED의 어레이와 전도성으로 전기 통신하는 복수의 애노드 - 캐소드 쌍을 포함하고 상기 적어도 하나의 기판은 복수의 전극 쌍을 포함하는 캐리어 기판 또는 서브마운트 위에 장착되며, 상기 복수의 애노드 - 캐소드 쌍은 상기 복수의 전극 쌍과 전도성으로 전기 통신한다.
또 다른 양태에서, (LED 어레이 칩에 선택적으로 구현되거나 LED 어레이 칩을 포함하는) 고체 발광 장치를 제조하는 방법은, LED 어레이를 지지하는 적어도 하나의 기판에 복수의 오목부 또는 홈을 정의하고; 복수의 전극 쌍을 포함하는 캐리어 기판 또는 서브마운트 상에 상기 적어도 하나의 기판을 장착하고; 상기 캐리어 기판 또는 서브마운트 상에 상기 적어도 하나의 기판을 장착한 후에 상기 적어도 하나의 기판을 얇게 하고; 그리고, 적어도 하나의 루미포르 물질을 상기 적어도 하나의 기판 위에 적용함을 포함하며, 상기 복수의 오목부 또는 홈의 오목부들 또는 홈들은 일반적으로 상기 LED 어레이의 LED들 사이에 배치되고, 상기 적어도 하나의 기판은 상기 LED 어레이와 전도성으로 전기 통신하는 복수의 애노드 - 캐소드 쌍을 포함하며, 상기 장착은 상기 복수의 애노드 - 캐소드 쌍과 상기 복수의 전극 쌍 사이에 전기적 전도성 경로를 확립함을 포함하며, 상기 적어도 하나의 루미포르 물질은 상기 LED 어레이의 방출의 적어도 일부분을 수신하고 그에 응답하여 루미포르 방출을 생성하도록 구성된다.
어떤 실시예들에서, 상기 LED 어레이는 상기 적어도 하나의 기판의 복수의 광 투과 부분을 통해 LED 방출을 전달하도록 배치되고; 상기 방법은 상기 복수의 광 투과 부분의 상이한 광 투과 부분들 사이에서 LED 방출의 통과를 감소시키도록 구성된 복수의 광 격리 요소를 상기 적어도 하나의 기판에 형성함을 더 포함한다.
어떤 실시예들에서, 상기 복수의 광 격리 요소를 형성함은 상기 복수의 홈 또는 오목부에 적어도 하나의 광 반사성 물질을 첨가함을 포함한다. 어떤 실시예들에서, 상기 복수의 광 격리 요소를 형성함은 상기 복수의 홈 또는 오목부 내에 복수의 비충진 보이드를 형성함을 포함한다. 어떤 실시예들에서, 상기 복수의 비충진 보이드를 형성함은, 제거 가능한 물질을 상기 복수의 홈 또는 오목부에 증착하고; 및 상기 적어도 하나의 기판 상에 적어도 하나의 루미포르 물질을 도포한 후에, 상기 복수의 홈 또는 오목부로부터 상기 제거 가능한 물질을 제거하여 상기 복수의 비충진 보이드를 생성함을 포함한다. 어떤 실시예들에서, 상기 복수의 홈 또는 오목부로부터 제거 가능한 물질을 제거함은 화학적, 기계적 또는 열적 수단 중 적어도 하나에 의한 제거를 포함한다.
어떤 실시예들에서, 상기 복수의 광 투과 부분은 상기 LED 어레이에 의해 조명되어 복수의 경계 부분을 포함하는 복수의 픽셀을 정의하도록 구성되며, 상기 복수의 픽셀의 각각의 픽셀은 상기 복수의 경계 부분의 경계 부분의 적어도 하나의 경계 부분을 포함하며; 상기 복수의 픽셀의 각 픽셀은 상기 복수의 경계 부분 중 적어도 하나의 경계 부분을 포함하며, 상기 방법은 복수의 픽셀 간 광 확산 영역을 형성함을 더 포함하고, 상기 픽셀 간 광 확산 영역은 상기 복수의 광 격리 요소와 정합하는 또는 근처의 고체 발광 장치의 광 방출 표면 부분들에서 픽셀 간 조명을 향상시키도록 상기 복수의 경계 부분의 경계 부분들을 통해 광을 투과시키도록 구성된다. 어떤 실시예들에서, 상기 복수의 픽셀 간 광 확산 영역을 형성함은 상기 복수의 홈 또는 오목부에 인접한 상기 적어도 하나의 기판의 경사진 에지 부분을 형성함을 포함한다.
어떤 실시예들에서, 상기 캐리어 기판 또는 서브마운트는 반도체 웨이퍼를 포함하고, 상기 복수의 전극 쌍은 상기 반도체 웨이퍼 내부, 상에 또는 위에 배치된다. 어떤 실시예들에서, 상기 캐리어 기판 또는 서브마운트는 상기 LED 어레이의 동작을 제어하도록 구성된 적어도 하나의 회로를 포함한다.
다른 양태에서, LED 어레이 칩에 선택적으로 구현되거나 LED 어레이 칩을 포함하는 고체 발광 장치는, 적어도 하나의 기판에 의해 지지되는 LED 어레이; 상기 LED 어레이의 상이한 LED들 사이에 배치된 복수의 광 격리 요소; 상기 적어도 하나의 기판에 의해 지지되고 상기 LED 어레이와 전도성으로 전기 통신하는 복수의 애노드 - 캐소드 쌍; 반도체 웨이퍼 및 상기 반도체 웨이퍼 내에, 상에 또는 그 위에 배치된 복수의 전극 쌍을 포함하는 캐리어 기판 또는 서브마운트를 포함하고, 상기 복수의 애노드 - 캐소드 쌍은 상기 복수의 전극 쌍과 전도성으로 전기적으로 통신한다.
어떤 실시예들에서, 상기 LED 어레이는 상기 적어도 하나의 기판의 복수의 광 투과 부분을 통해 LED 방출을 전달하도록 배치된다. 어떤 실시예들에서, 상기 LED 어레이는 복수의 플립 칩 LED를 포함한다. 어떤 실시예들에서, 상기 적어도 하나의 기판은 상기 LED 어레이의 각 LED를 지지하는 단일의 연속 기판으로 이루어진다.
어떤 실시예들에서, 상기 복수의 애노드 - 캐소드 쌍의 각각의 애노드는 상기 복수의 애노드 - 캐소드 쌍의 각각의 캐소드와 상이한 높이를 나타낸다. 어떤 실시예들에서, 상기 캐리어 기판 또는 서브마운트는 상기 LED 어레이의 동작을 제어하도록 구성된 적어도 하나의 회로를 포함한다.
또 다른 양태에서, 본 발명은 멀티-에미터 고체 조명 장치를 제조하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법은, 복수의 전극 쌍을 포함하는 인터페이스 요소 위에 기판에 의해 지지되는 LED 어레이를 포함하는 멀티-LED 칩을 장착하고; 상기 장착 후에 상기 기판 상에, 내에 또는 위에 (i) 복수의 광 영향 요소, (ii) 복수의 광 처리 요소 및 (iii) 복수의 광 격리 요소 및 (iv) 복수의 광 조종 구조 중 적어도 하나를 형성함을 포함하며, 상기 멀티-LED 칩은 상기 기판과 상기 인터페이스 요소 사이에 배치된 복수의 애노드-캐소드 쌍을 포함하며, 상기 장착은 상기 복수의 애노드 - 캐소드 쌍과 상기 복수의 전극 쌍 사이에 전기적 전도성 경로를 확립함을 포함한다.
어떤 실시예들에서, 상기 방법은 상기 기판 위에 적어도 하나의 루미포르 물질을 적용함을 더 포함하며, 상기 적어도 하나의 루미포르 물질은 상기 LED 어레이의 방출의 적어도 일부를 수신하여 그 반응으로 루미포르 방출을 생성하도록 구성된다. 어떤 실시예들에서, 상기 방법은 상기 기판과 상기 인터페이스 요소 사이에 언더필 물질을 제공함을 더 포함한다. 어떤 실시예들에서, 인터페이스 요소는 캐리어 기판을 포함하거나 ASIC를 포함한다.
어떤 실시예들에서, 상기 기판 상에, 내에 또는 위에 (i) 복수의 광 영향 요소, (ii) 복수의 광 처리 요소 및 (iii) 복수의 광 격리 요소 및 (iv) 복수의 광 조종 구조 중 적어도 하나를 형성함은, 상기 기판 내에 적어도 부분적으로 복수의 광 격리 요소를 형성함을 포함하며, 상기 기판 내에 적어도 부분적으로 상기 복수의 광 격리 요소를 형성함은 상기 기판에 복수의 오목부 또는 홈을 정의함을 포함한다. 어떤 실시예들에서, 상기 방법은 상기 복수의 오목부 또는 홈 내에 적어도 하나의 광 영향 물질을 증착함을 더 포함한다.
어떤 실시예들에서, 상기 방법은 상기 장착 후에 상기 기판을 얇게 함을 더 포함한다. 어떤 실시예들에서, 상기 인터페이스 요소는 반도체 웨이퍼를 포함한다.
또 다른 양태에서, 본 발명은 기판에 의해 지지되는 LED의 어레이를 포함하는 멀티-LED 칩을 포함하는 멀티-에미터 고체 조명 장치를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은, LED 어레이의 LED들의 활성 영역들을 (예를 들어, 식각을 통해, 또는 대안적으로 톱질에 의해 또는 다른 절단 방법을 통해) 분리하기 위해 멀티-LED 칩의 에피택셜 층들의 부분들을 선택적으로 제거하고; 상기 에피택셜 층들의 부분들의 제거 후에, 복수의 전극 쌍을 포함하는 인터페이스 요소 위에 상기 멀티-LED 칩을 장착함을 포함하고, 상기 멀티-LED 칩은 상기 기판과 상기 인터페이스 요소 사이에 배치된 복수의 전극 쌍을 포함하고, 상기 장착은 상기 복수의 애노드-캐소드 쌍과 상기 복수의 전극 쌍 간에 전기 전도성 경로를 확립함을 포함한다.
어떤 실시예들에서, 상기 방법은 상기 장착 후에 상기 기판 상에, 내에 또는 위에 (i) 복수의 광 영향 요소, (ii) 복수의 광 처리 요소 및 (iii) 복수의 광 격리 요소 및 (iv) 복수의 광 조종 구조 중 적어도 하나를 형성함을 포함한다.
어떤 실시예들에서, 상기 방법은 상기 기판 위에 적어도 하나의 루미포르 물질을 적용함을 더 포함하며, 상기 적어도 하나의 루미포르 물질은 상기 LED 어레이의 방출의 적어도 일부를 수신하여 그 반응으로 루미포르 방출을 생성하도록 구성된다. 어떤 실시예들에서, 상기 방법은 상기 기판과 상기 인터페이스 요소 사이에 언더필 물질을 제공함을 더 포함한다. 어떤 실시예들에서, 인터페이스 요소는 캐리어 기판을 포함하거나 ASIC를 포함한다.
어떤 실시예들에서, 상기 방법은 상기 기판에 복수의 오목부 또는 홈을 정의함을 더 포함하며, 상기 복수의 오목부 또는 홈의 적어도 일부 오목부 또는 홈은, 상기 에피택셜 층들이 선택적으로 제거된 상기 멀티-LED 칩의 영역들과 실질적으로 정합한다. 어떤 실시예들에서, 상기 적어도 일부 오목부 또는 홈은 상기 기판의 전체 두께를 통해 연장한다. 다른 실시예에서, 상기 적어도 일부 오목부 또는 홈은 기판의 전체 두께 미만으로 연장된다 (예를 들어, 상기 에피택셜 층들이 선택적으로 제거된 영역들에 인접한 기판 물질의 얇은 웹 또는 멤브레인을 남긴다). 어떤 실시예들에서, 상기 방법은 상기 복수의 오목부 또는 홈 내에 적어도 하나의 광 영향 물질을 증착함을 더 포함한다. 어떤 실시예들에서, 상기 방법은 상기 장착 후에 상기 기판을 얇게 함을 더 포함한다. 어떤 실시예들에서, 상기 인터페이스 요소는 반도체 웨이퍼를 포함한다.
다른 양태에서, 전술한 양태들 그리고/또는 본 명세서에 기술된 바와 같은 다양한 개별적인 양태들 및 특징들 중 임의의 것들이 부가적인 이점을 위해 결합될 수 있다. 여기에 개시된 바와 같은 다양한 특징 및 요소 중 임의의 것이 본 명세서에서 반대로 표시되지 않는 한, 하나 이상의 다른 개시된 특징 및 요소와 결합될 수 있다.
본 발명의 다른 양태들, 특징들 및 실시예들은 후속하는 개시 및 첨부된 청구 범위로부터 더욱 완전히 명백해질 것이다.
도 1은 LED의 반도체 층들에 근접하여 패터닝된 광 투과 표면을 포함하는 단일 플립 칩 LED의 측 단면을 도시하며, 반도체 층들에 근접하여 다층 반사기를 포함하고, 다층 반사기와 LED의 전기적 콘택트들 간에 보호층을 포함하며, 상기 단일 플립 칩 LED는 본 발명의 실시예들에 다른 플립 칩 LED 어레이들에 사용될 수 있는 플립 칩들 중 대표적인 플립칩이다.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 플립 칩 어레이에 사용 가능한 투명 기판이 위로 향한 플립 칩 LED의 평면도 사진다.
도 2b는 전극들이 위로 향한 상태의 도 2a의 플립 칩 LED의 평면도 사진이다.
도 3a는 본 발명의 실시예들에서 사용 가능한, 위쪽으로 향한 단일 투명 기판상의 4개의 플립 칩 타입 LED의 어레이를 포함하는 멀티-LED 칩의 평면도 사진이다.
도 3b는 전극들이 위로 향한 상태의 도 3a의 멀티-LED 칩의 평면도 사진이다.
도 4a는 본 발명의 실시예들에서 사용 가능한, 위쪽으로 향한 단일 투명 기판상의 100개의 플립 칩 타입 LED의 어레이를 포함하는 멀티-LED 칩의 평면도 사진이다.
도 4b는 전극들이 위로 향한 상태의 도 4a의 멀티-LED 칩의 평면도 사진이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 어떤 실시예들에 따라, 다양한 제조 단계에서 위로 향하는 단일 투명 기판상의 16개의 플립 칩 LED의 어레이를 포함하는 멀티-LED 칩의 평면도로서, 플립 칩 LED 사이에 홈 또는 오목부를 정의하여 광 추출 표면으로부터 기판의 내부로 연장하는 광 격리 요소를 형성하고, 광 추출 표면 상에 루미포르 물질을 증착하는 제조 단계를 보여준다.
도 5d는 내부에 광 격리 요소의 형성 후에 아래로 향하는 투명 기판의 평면도이다.
도 5e는 본 발명의 어떤 실시예들에 따라, 광 격리 요소들 사이에 도 5d의 기판 상에 형성된 16개의 플립 칩 LED들의 어레이를 포함하는 멀티-LED 칩의 평면도이다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 어떤 실시예들에 따라, 다양한 제조 단계에서 단일 투명 기판을 위로 한 상태에서의 도 5a 내지 도 5c의 멀티-LED 칩의 측 단면도로서, 광 추출 표면으로부터 기판의 내부로 연장하는 광 격리 요소를 형성하고, 광 추출 표면 상에 루미로르 물질을 증착하는 제조 단계를 보여 준다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따라, 광 주입 표면으로부터 기판의 내부로 연장하는 광 격리 요소를 포함하고 광 추출 표면 상에 배치된 루미포르 물질을 포함하는, 아래로 향하는 단일 투명 기판 상에 플립 칩 LED의 어레이를 포함하는 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)의 측 단면도이다.
도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따라, 텍스처 처리된 광 주입 표면으로부터 기판의 내부로 연장하는 광 격리 요소를 포함하고 광 추출 표면 상에 배치된 루미포르 물질을 포함하는, 아래로 향하는 단일 투명 기판 상에 플립 칩 LED의 어레이를 포함하는 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)의 측 단면도이다.
도 7c는 본 발명의 일 실시예에 따라, 제 1 그룹의 광 격리 요소가 광 주입 표면으로부터 기판의 내부로 연장하고 제 2 그룹의 광 격리 요소가 기판의 광 추출 표면으로부터 기판의 내부로 연장하며 광 추출 표면 상에 배치된 루미포르 물질을 포함하는, 아래로 향하는 단일 투명 기판 상에 플립 칩 LED의 어레이를 포함하는 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)의 측 단면도이다.
도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 일 실시예에 따라, 다양한 제조 단계에서 기판의 광 추출 표면으로부터 기판의 내부로 연장하는 광 격리 요소를 포함하는, 아래쪽을 향한 단일 투명 기판상의 플립 칩 LED들의 어레이를 포함하는 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)의 측면 단면도로서, 광 추출 표면에 광 추출 오목부들을 형성하고, 광 추출 오목부들에 하나 이상의 루미포르 물질을 증착하고, 광 추출 오목부들에 증착된 하나 이상의 루미포르 물질 위에 렌즈들을 형성하는 단계를 보여준다.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 일 실시예에 따라, 다양한 제조 단계에서 제 1 그룹의 광 격리 요소가 광 주입 표면으로부터 기판의 내부로 연장하고 제 2 그룹의 광 격리 요소가 기판의 광 추출 표면으로부터 기판의 내부로 연장하며, 아래쪽을 향한 단일 투명 기판상의 플립 칩 LED들의 어레이를 포함하는 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)의 측면 단면도로서, 광 추출 표면상에 돌출 특징구조들을 형성하고, 돌출 특징구조들 사이에 하나 이상의 루미포르 물질을 증착하고, 돌출 특징구조들 사이의 하나 이상의 루미포르 물질 위에 렌즈들을 형성하는 단계를 보여준다.
도 10a 내지 도 10c는 본 발명의 일 실시예에 따라, 다양한 제조 단계에서 제 1 그룹의 광 격리 요소가 광 주입 표면으로부터 기판의 내부로 연장하고 제 2 그룹의 광 격리 요소가 기판의 광 추출 표면으로부터 기판의 내부로 연장하며, 아래쪽을 향한 단일 투명 기판상의 플립 칩 LED들의 어레이를 포함하는 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)의 측면 단면도로서, 광 추출 표면 상에 돌출 특징구조들을 형성하고, 돌출 특징구조들 사이에 하나 이상의 루미포르 물질을 증착하고, 하나 이상의 루미포르 물질 위에 렌즈들을 형성하는 단계를 보여준다.
도 11a는 솔더 범프 및 (주문형 반도체(ASIC) 또는 캐리어 기판 또는 서브마운트에 선택적으로 구현되는) 인터페이스 요소에 인접하게 배치된 도 6c의 멀티-LED 칩의 측 단면 확대도이다.
도 11b는 도 11a의 인터페이스 요소 및 멀티-LED 칩의 측 단면도로서, 솔더 범프 결합 공정 및 멀티-LED 칩과 인터페이스 요소 사이의 언더필 물질의 첨가 후의 상태를 나타내는 측 단면도이다.
도 12a는 전극이 위로 향하고 있는 단일 투명 기판 상에 16개의 플립 칩 LED의 어레이를 포함하는 발광 장치(예컨대, 멀티-LED 칩)의 평면도이다.
도 12b는 도 12a의 발광 장치용 전기 인터페이스의 하부 층의 평면도로서, 복수의 수평 스트링 직렬 연결 각각이 발광 장치의 애노드와 결합하기 위한 복수의 전기 전도성 비아를 포함하고, 하부 층은 전기 인터페이스의 상부 층에 정의된 전도성 비아의 통과를 허용하는 개구를 더 포함한다.
도 12c는 도 12a의 발광 장치를 위한 전기 인터페이스의 상부 층의 평면도로서, 복수의 수직 스트링 직렬 연결 각각이 발광 장치의 캐소드와 결합하기 위한 복수의 전기 전도성 비아를 포함한다.
도 12d는 도 12a의 발광 장치에서 전기 인터페이스를 형성하기 위해 도 12b의 하부 층 위에 중첩된 도 12c의 상부 층의 평면도이다.
도 12e는 도 12a의 발광 장치와 결합한 도 12d의 전기 인터페이스의 평면도이다.
도 13a는 전극이 위로 향하는 단일 투명 기판 상에 16개의 플립 칩 LED의 어레이를 포함하는 발광 장치(예컨대, 멀티-LED 칩)의 평면도이다.
도 13b는 도 13a의 발광 장치용 전기 인터페이스의 하부 층의 평면도로서, 복수의 수평 스트링 직렬 연결 각각이 발광 장치의 애노드와 결합하기 위한 복수의 전기 전도성 비아를 포함하고, 하부 층은 전기 인터페이스의 상부 층에 정의된 전도성 비아의 통과를 허용하는 개구를 더 포함한다.
도 13c는 도 13a의 발광 장치에 대한 전기 인터페이스의 상부 층의 평면도로서, 수직으로 배열된 복수의 병렬 연결 각각이 발광 장치의 캐소드와 결합하기 위한 복수의 전기 전도성 비아를 포함한다.
도 13d는 도 13a의 발광 장치를 위한 전기 인터페이스를 형성하기 위해 도 13b의 하부 층 위에 중첩된 도 13c의 상부 층의 평면도이다.
도 13e는 본 발명의 일 실시예에 따라 도 13a의 발광 장치와 결합한 도 13d의 전기 인터페이스의 평면도이다.
도 14a는 본 발명의 실시예에 따라 제 1 색 조합을 생성하도록 구성된 어드레스 가능한 멀티-LED 발광 장치(예컨대, 멀티-LED 칩)의 평면도이다.
도 14b는 본 발명의 실시예에 따라 제 2 색 조합을 생성하도록 구성된 어드레스 가능한 멀티-LED 발광 장치(예컨대, 멀티-LED 칩)의 평면도이다.
도 14c는 본 발명의 실시예에 따라 제 3 색 조합을 생성하도록 구성된 어드레스 가능한 멀티-LED 발광 장치(예컨대, 멀티-LED 칩)의 평면도이다.
도 14d는 본 발명의 실시예에 따라 제 4 색 조합을 생성하도록 구성된 어드레스 가능한 멀티-LED 발광 장치(예컨대, 멀티-LED 칩)의 평면도이다.
도 15는 각각이 개별적으로 어드레스 가능한 플립 칩 LED들을 포함하는 2개의 에미터 어레이(예를 들어, 2개의 멀티-LED 칩으로 선택적으로 구현됨)를 포함하는 발광 장치의 구성요소들 간의 상호 접속을 도시하는 간략한 개략도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른, 아래로 향하고 캐리어 기판에 결합된 단일 투명 기판상의 플립 칩 LED들의 어레이를 포함하는 발광 장치의 측 단면도로서, 제 1 그룹의 광 격리 요소는 기판의 광 주입 표면으로부터 기판의 내부로 연장하고 제 2 그룹의 광 격리 요소는 캐리어 기판의 광 추출 표면으로부터 캐리어 기판의 내부로 연장하며, 캐리어 기판의 광 추출 표면 상에는 루미포르 물질이 배치된다.
도 17은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 모두가 캐리어에 접합된, 제 1 투명 기판 상의 제 1 플립 칩 LED 어레이(예를 들어, 제 1 멀티-LED 칩에 구현됨) 및 제 2 투명 기판 상의 제 2 플립 칩 LED 어레이(예를 들어, 제 2 멀티-LED 칩에 구현됨)를 포함하는 발광 장치의 측 단면도로서, 각각의 기판은 기판의 광 주입 표면으로부터 기판의 내부로 연장하는 제 1 그룹의 광 격리 요소와 기판의 광 추출 표면으로부터 기판의 내부로 연장하는 광 격리 요소를 포함하고, 캐리어는 캐리어의 광 주입 표면으로부터 캐리어의 내부로 연장하는 또 다른 그룹의 광 격리 요소를 포함하며, 루미포르 물질이 캐리어의 텍스쳐 처리된 또는 패턴화된 광 추출 표면 상에 배치된다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른, 제 1 투명 기판 상의 제 1 플립 칩 LED 어레이(예를 들어, 제 1 멀티-LED 칩에 구현됨) 및 제 2 투명 기판 상의 제 2 플립 칩 LED 어레이(예를 들어, 제 2 멀티-LED 칩에 구현됨), 각 기판의 광 추출 표면과 접촉하도록 배치된 루미포르 물질 층, 그리고 루미포르 물질 층과 각 기판을 지지하도록 배치된 캐리어를 포함하는 발광 장치의 측 단면도로서, 각각의 기판은 기판의 광 주입 표면으로부터 기판의 내부로 연장하는 제 1 그룹의 광 격리 요소와 기판의 광 추출 표면으로부터 기판의 내부로 연장하는 광 격리 요소를 포함하고, 캐리어는 캐리어의 광 주입 표면으로부터 캐리어의 내부로 연장하는 또 다른 그룹의 광 격리 요소를 포함하며, 캐리어는 텍스쳐 처리된 또는 패턴화된 광 추출 표면을 포함한다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른, 4개의 개별적으로 어드레스 가능한 발광 장치 어레이(예를 들어, 4개의 멀티-LED 칩으로 구현됨)를 지지하는 캐리어를 포함하는 발광 장치의 평면도로서, 각 어레이는 각각의 LED 사이에 광 격리 요소를 포함한다.
도 20a는 개별 LED 사이의 광 격리 요소가 어두운 그리드를 형성하고 각 LED가 비조명 상태인, 16개의 LED(예를 들어, 16개 픽셀)의 어레이를 포함하는 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)의 디지털 사진 평면도이다.
도 20b는 도 20a의 발광 장치에서 최 우측 컬럼의 개의 LED에 전류가 인가된 상태의 디지털 사진 평면도로서, 4개의 LED의 최우측 컬럼이 조명되고, 그 인접한 LED 컬럼이 광의 스필오버로 인해 부분적으로 조명되며, 조명된 LED에 인접한 LED들 사이에 비-조명 또는 "어두운" 영역이 있다.
도 20c는 도 20b의 디지털 사진의 컬러 반전된 버전이다.
도 21a는 복수의 LED의 어레이를 포함하는 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)의 8- 픽셀 부분의 명암 맵핑 이미지의 상면도이며, 4개의 LED의 가장 왼쪽 컬럼이 조명된 상태를 도시하며, 조명된 가장 왼쪽 컬럼의 LED에 인접한 컬럼의 LED가 조명된 LED의 스필오버로 인해 부분적으로 조명되고, 조명된 LED에 인접한 LED들 사이에 비-조명 또는 "어두운" 영역이 있다.
도 21b는 도 21의 4개의 조명된 LED의 가장 좌측의 컬럼에 대한 상대적인 광 강도 (백분율) 대 위치(밀리미터)의 4개의 중첩된 플롯을 포함한다.
도 22a는 기판의 적어도 일부에 오목부 또는 홈을 형성한 후에 2개의 LED를 포함하는 제조 중에 고체 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)의 일부의 측 단면 모식도이다.
도 22b는 광 격리 요소 및 광 투과 물질을 순차로 오목부 또는 홈에 첨가한 후의 도 22a의 고체 발광 장치 부분의 측 단면 모식도로서, 광 투과 물질은, 조명될 때, LED들 사이의 비 조명 또는 "어두운" 영역의 출현을 감소하기 위해 고체 발광 장치의 광 방출 표면에서 픽셀간 조명을 향상시키는 작용을 한다.
도 22c는 기판 위에 그리고 오목부 혹은 홈 내의 광 투과 물질 위에 루미포르 물질을 적용한 후의 도 22b의 고체 발광 장치 일부분에 대한 측 단면도이다.
도 23a는 기판 및 복수의 LED를 포함하는 고체 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)의 일부의 측 단면 모식도로서, 기판의 적어도 일부에 형성된 오목부 또는 홈에 광 격리 요소 및 광-투과성 물질이 차례로 충진되며, 기판의 표면에 대해 상대적으로 돌출한 영역은 광 투과 영역이고, 기판 위에 그리고 돌출한 광 투과 영역 위에 루미포르 물질이 배치된다.
도 23b는 돌출한 광 투과 물질 영역이 점선으로 표시된, 4개의 LED를 포함하는 도 23a의 고체 발광 장치 부분의 적어도 일부의 평면도이다.
도 24a는 제조 과정 중의 기판 및 복수의 LED를 포함하는 고체 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)의 일부분의 측 단면 모식도로서, 기판은 두꺼우면서 광 분리 기능을 제공하는 제 1 물질 및 광 확산 또는 광 방향 변경 기능을 제공하는 제 2 물질로 순차적으로 충진된 오목부 또는 홈을 포함하는 부분을 구비하며, 캐리어 기판 또는 서브마운트는 아래에 위치하며 고체 발광 장치의 애노드-캐소드 쌍과는 접촉하지 않는 복수의 전극 쌍을 구비한다.
도 24b는, 캐리어 기판 또는 서브마운트의 전극 쌍에 애노드 - 캐소드 쌍을 장착 하고, 기판 및 그 안에 매립된 물질을 박막화하고, 기판 위에 루미포르 물질 층을 형성한 후의 도 24a의 고체 발광 장치 부분의 측 단면 개략도이다.
도 25a는 제조 과정 중의 기판 및 복수의 ED를 포함하는 고체 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)의 일부분의 측 단면 모식도로서, 기판은 두꺼우면서 제거 가능한(예를 들어 희생) 물질로 채워지는 오목부 또는 홈을 구비하고, 복수의 애노드-캐소드 쌍이 인터페이스 요소(예를 들어 ASIC 도는 캐리어 기판 또는 서브마운트)의 복수의 전극 쌍과 전도성 전기 통신을 하도록 장착되며, 멀티-LED 칩과 인터페이스 요소 간에 언더필 물질이 배치된 상태를 도시한다.
도 25b는 기판 및 그 내에 매립된 제거 가능한 물질의 박막화 후의 도 25a의 고체 발광 장치 부분의 측 단면 개략도이다.
도 25c는 기판 위에 루미포르 물질을 형성한 후의, 도 25a의 고체 발광 장치 부분의 측 단면 개략도이다.
도 25d는 기판으로부터 제거 가능한 물질을 제거한 후의, 도 25a의 고체 발광 장치 부분의 측 단면 개략도이다.
도 26a는 인터페이스 요소(예를 들어 ASIC 또는 캐리어 기판 도는 서브마운트) 위에 장착된 기판 및 복수의 LED를 포함하는 고체 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)의 일부의 측 단면 개략도로서, 기판에 비충진 오목부 혹은 홈이 정의되고, 기판 위에 접착 촉진 물질이 배치되고, 기판 및 접착 촉진 물질 위에 루미포르 물질 막이 배치되며, 비충진 물질이 멀티-LED 칩 및 인터페이스 요소 사이에 배치된다.
도 26b는 LED들 사이에 배치된 오목부 또는 홈이 비충진인 상태로, 기판 위에 루미포르 물질 막의 접착 후의 26A의 고체 발광 장치 부분의 측 단면 모식도이다.
도 27a는 소정의 제조 단계의 수행 이후의 기판 및 3개의 LED를 포함하는 고체 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)의 일부의 측 단면도이며, 오목부 또는 홈이 인접한 LED 사이의 기판의 부분에 정의되고, 각 오목부 또는 홈의 폭의 제 1 부분이 광 격리 요소로 충진된다.
도 27b는 각 오목부 또는 홈의 폭의 제 2 부분을 채우기 위해 적어도 하나의 투광성 물질을 부가한 후의 도 27a의 고체 발광 장치의 일부의 측 단면도로서, 적어도 하나의 투광성 물질은 각각의 오목부 또는 홈 내의 광 격리 요소와 접촉한다.
도 28a는 3개의 LED의 측면 단면도이고, 각각은 기판 부분을 포함하고 그 제 1 측면을 따라 캐리어에 장착된다.
도 28b는 각각의 LED 및 대응하는 기판 부분의 제 2 측면상의 적어도 하나의 광 영향 요소를 형성한 후의 도 28a의 3개의 LED 및 캐리어의 측 단면도이다.
도 28c는 3개의 LED를 캐리어 기판 또는 서브마운트에 장착한 후 그리고 인접한 LED의 측면 사이에 투광성 물질을 형성한 후의 도 28a의 LED를 포함하는 고체 발광 장치의 일부의 측 단면도이다.
도 28d는 각각의 LED의 기판 부분 위에 그리고 인접한 LED들 사이의 적어도 하나의 광 영향 요소 및 투광성 물질 위에 루미포르 물질을 도포한 후의 도 28c의 고체 발광 장치 부분의 측 단면도이다.
도 29a는 2개의 LED 및 광 격리 요소를 함유하는 오목부 또는 홈을 정의하는 기판을 포함하는 고체 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)의 일부의 측 단면도로서, 기판은 광 격리 요소에 인접하여 경사진 에지 부분을 포함한다.
도 29b는 기판, 경사진 에지 부분, 그리고 광 격리 요소 위에 루미포르 물질을 도포한 후의 도 29a의 고체 발광 장치 부분의 측 단면도로서, 경사진 에지 부분은 고체 발광 장치의 광 방출 표면에서 픽셀 간 조명을 향상시켜 LED가 점등될 때 LED 사이의 비 조명 또는 "어두운" 영역의 출현을 감소하는 기능을 한다.
도 30a는 인터페이스 요소(예를 들어, ASIC, 캐리어 기판 또는 서브마운트) 위에 장착된 기판 및 복수의 LED를 포함하는 고체 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)의 일부의 측 단면 개략도로서, 기판 내에 정의된 비충진 오목부 또는 홈, 오목부 또는 홈에 근접한 기판의 경사진 에지 부분 및 멀티-LED 칩과 인터페이스 요소 사이에 배치된 언더필 물질을 포함한다.
도 30b는 기판 위에 접착 촉진 물질을 첨가한 후의 그리고 접착 촉진 물질 위에 루미포르 물질 막의 접착 후의 도 30a의 고체 발광 장치 부분의 측 단면 개략도이다.
도 31은 기판 및 3개의 LED을 포함하는 고체 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)의 일부의 측 단면도로서, 인접한 LED들 사이의 기판 부분에 오목부 또는 홈이 정의되고, 각각의 오목부 또는 홈은 광 격리 요소로 충진되고, 기판 및 광 격리 요소 위에 루미포르 물질 층이 배치되고, 루미포르 물질 층 위에 제 2 기판이 배치되고 루미포르 물질 층에 인접하여 삼각형 형태의 광 방향 변경 영역을 포함하고, 제 2 기판 위에 광 산란 물질이 배치된다.
도 32는 3개의 LED 및 기판을 포함하는 고체 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)의 일부분의 측 단면도로서, 인접한 LED들 사이의 기판 부분에 오목부 또는 홈이 정의되고, 각각의 오목부 또는 홈은 광 격리 요소로 충진되고, 기판 위에 루미포르 물질 층이 배치되고, 제 2 기판이 루미포르 물질 층 위에 배치되고 직사각형 형태의 광 방향 변경 영역을 포함하며 루미포르 물질 층을 통해 연장하며, 광 산란 물질이 제 2 기판 위에 배치되며, 광 방향 변경 영역은 광 격리 요소와 동일한 폭을 가진다.
도 33은 3개의 LED 및 기판을 포함하는 고체 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)의 일부의 측 단면도로서, 인접한 LED들 사이의 기판 부분에 오목부 또는 홈이 정의되고, 각각의 오목부 또는 홈은 광 격리 요소로 충진되고, 기판 및 광 격리 요소 위에 루미포르 물질 층이 배치되고, 루미포르 물질 층 위에 제 2 기판이 배치되고 제 2 기판은 그 내에 삼각형 형태의 광 방향 변경 영역을 포함하며, 광 산란 물질이 제 2 기판 위에 배치되고, 삼각형 형태의 광 방향 변경 영역 각각은 광 산란 물질을 통과해 연장하는 밑변 부분을 포함한다.
도 34는 3개의 LED 및 기판을 포함하는 고체 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)의 일부분의 측 단면도로서, 인접한 LED들 사이의 기판 부분에 오목부 또는 홈이 정의되고, 각각의 오목부 또는 홈은 광 격리 요소로 충진되고 기판을 지나서 연장하며, 광 격리 요소들 사이의 기판 위에 루미포르 물질 층이 배치되고, 제 2 기판이 루미포르 물질 층 위에 배치되고 그 내에 삼각형 형태의 광 방향 변경 영역을 포함하며, 광 산란 물질이 제 2 기판 위에 배치되며, 삼각형 형태의 광 방향 변경 영역 각각은 광 산란 물질을 통과해 연장하는 밑변 부분을 포함한다.
도 35는 3개의 LED 및 기판을 포함하는 고체 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)의 일부분의 측 단면도로서, 인접한 LED들 사이의 기판 부분에 오목부 또는 홈이 정의되고, 각 오목부 또는 홈은 광 격리 요소로 충진되고, 기판 위에 루미포르 물질 층이 배치되고, 제 2 기판이 루미포르 물질 층 위에 배치되고 그 내에 직사각형 형태의 광 방향 변경 영역을 포함하고 루미포르 물질 층을 통해 연장하며, 제 2 기판 위에 광 산란 물질이 배치되며, 광 방향 변경 영역은 광 격리 요소보다 폭이 더 좁다.
도 36은 본 명세서에 개시된 바와 같은 고밀도 LED 어레이(예를 들어, 적어도 하나의 멀티-LED 칩을 구현하는)를 포함하는 고체 발광 장치를 작동시키기 위한 테스트 장치의 캐리어 기판 또는 서브마운트와 회로기판 사이의 상호 접속의 평면도이다.
도 37a는 고밀도 LED를 포함하는 고체발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)를 수용하기에 적합하고 테스트 장치의 일 부분으로 사용될 수 있는 직사각형 어레이 장착 영역으로 이르는 복수의 전기적 트레이스를 지지하는 반도체 웨이퍼를 포함하는 캐리어 기판 또는 서브마운트의 평면도이다.
도 37b는 도 37a의 색상 반전된 버전이다.
도 38a는 도 37a 및 도 37b의 캐리어 기판 또는 서브마운트의 확대된 부분이고 도 38b는 도 38a의 색상 반전된 버전이다.
도 39a는 단일 기판과 관련된 두 개의 플립 칩 LED를 포함하는 고체 발광 장치(예를 들어, 선택적으로 하나의 멀티-LED 칩에 구현됨)의 일부분의 개략적인 측 단면도로서, 애노드 및 캐소드는 서로 상이한 높이를 나타내며 캐리어 기판 또는 서브마운트의 상부 표면을 따라 제공된 상이한 높이의 전극들 위에 (접촉 없이) 배치된다.
도 39b는 단일 기판 상에 배열된 2개의 플립 칩 LED를 포함하는 고체 발광 장치(예를 들어, 하나의 멀티-LED 칩에 선택적으로 구현됨)의 일부의 개략적인 측 단면도로서, 애노드 및 캐소드는 서로 상이한 높이를 나타내며 캐리어 기판 또는 서브마운트의 상부 표면을 따라 제공된 전극들 위에 (접촉하지 않고) 배치되고, 전극 쌍 당 하나의 전극은 솔더 범프 물질을 함유하는 경계벽을 포함한다.
도 40a는 인터페이스 요소(예를 들어, ASIC 또는 캐리어 기판 또는 서브마운트) 위에 장착된 기판 및 복수의 LED를 포함하는 고체 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)의 일부의 측 단면도로서, LED들을 연결하는 기판에 오목부 또는 홈을 정의하기 전을 도시한다.
도 40b는 기판에 오목부 또는 홈을 형성한 후의 도 40a의 고체 발광 장치 부분의 측 단면도이다.
도 40c는 제거 가능한 (예를 들어, 희생적인) 물질을 오목부 또는 홈에 부가한 후 그리고 기판 및 제거 가능한 물질 위에 방위 루미포르 층을 형성한 후의 도 40b의 고체 발광 장치 부분의 측 단면 개략도이다.
도 40d는 홈 또는 홈에서 제거 가능한 물질을 제거한 후의 도 40c의 고체 발광 장치 부분의 측 단면 개략도이다.
도 41은 복수의 LED 및 기판을 포함하는 고체 발광 장치(예컨대, 멀티-LED 칩)의 측 단면 모식도로서, 기판은 캐리어 기판 또는 서브마운트에 구현된 제 1 인터페이스 요소 위에 장착되고, 캐리어 기판 또는 서브마운트는 그 사이 전기적인 전도성 비아가 배치되면서 제 1 주 기판 및 제 2 주 기판상에 배치된 전기적인 콘택트를 포함하며, 캐리어 기판 또는 서브마운트가 멀티-LED 칩 및 ASIC 사이에 장착되도록, 캐리어 기판 또는 서브마운트는 ASIC로 구현된 제 2 인터페이스 요소 위에 배치된다.
도 42는 단일 인터페이스 요소(예를 들어, ASIC 또는 캐리어 기판 또는 서브마운트) 위에 장착된 2개의 고체 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)의 측면 단면도로서, 멀티-LED 칩의 기판에 오목부 또는 홈을 정의하기 전을 도시한다.
도 43은 복수의 인터페이스 요소(예를 들어, ASIC 또는 캐리어 기판 또는 서브마운트) 상에 장착된 단일 고체 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)의 측면 단면도로서, 멀티-LED 칩의 LED들을 연결하는 기판에서 오목부 또는 홈을 정의하기 전을 도시한다.
도 44a는 멀티-LED 칩의 상이한 LED들의 에피택셜 층들 사이에 형성된 홈 또는 오목부를 포함하는 고체 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)의 일부의 측 단면 모식도이다.
도 44b는 인터페이스 요소(예를 들어, ASIC, 캐리어 기판 또는 서브마운트) 상에 장착 된 후의 도 44a의 고체 발광 장치 부분의 측 단면 개략도이다.
도 44c는, 멀티-LED 칩과 인터페이스 요소 사이에 언더필 물질을 부가한 후, 기판에 대부분을 통과하지만 기판 전체를 통과하지 않는 오목부 또는 홈을 형성한 후의 도 44b의 고체 발광 장치 부분의 측 단면 개략도이다.
도 44d는 멀티-LED 칩과 인터페이스 요소 사이에 언더필 물질을 첨가한 후에 그리고 언더필 물질에 도달하도록 기판의 전체 두께를 통해 연장하는 오목부 또는 홈을 기판에 형성한 후의 도 44b의 고체 발광 장치 부분의 측 단면 개략도이다.
도 45는 멀티-LED 칩의 인접한 LED들 사이에 형성된 홈 또는 오목부를 포함하는 고체 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)의 일부의 측 단면 모식도로서, 다른 에미터 영역들은 다른 특성을 가진다.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 플립 칩 어레이에 사용 가능한 투명 기판이 위로 향한 플립 칩 LED의 평면도 사진다.
도 2b는 전극들이 위로 향한 상태의 도 2a의 플립 칩 LED의 평면도 사진이다.
도 3a는 본 발명의 실시예들에서 사용 가능한, 위쪽으로 향한 단일 투명 기판상의 4개의 플립 칩 타입 LED의 어레이를 포함하는 멀티-LED 칩의 평면도 사진이다.
도 3b는 전극들이 위로 향한 상태의 도 3a의 멀티-LED 칩의 평면도 사진이다.
도 4a는 본 발명의 실시예들에서 사용 가능한, 위쪽으로 향한 단일 투명 기판상의 100개의 플립 칩 타입 LED의 어레이를 포함하는 멀티-LED 칩의 평면도 사진이다.
도 4b는 전극들이 위로 향한 상태의 도 4a의 멀티-LED 칩의 평면도 사진이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 어떤 실시예들에 따라, 다양한 제조 단계에서 위로 향하는 단일 투명 기판상의 16개의 플립 칩 LED의 어레이를 포함하는 멀티-LED 칩의 평면도로서, 플립 칩 LED 사이에 홈 또는 오목부를 정의하여 광 추출 표면으로부터 기판의 내부로 연장하는 광 격리 요소를 형성하고, 광 추출 표면 상에 루미포르 물질을 증착하는 제조 단계를 보여준다.
도 5d는 내부에 광 격리 요소의 형성 후에 아래로 향하는 투명 기판의 평면도이다.
도 5e는 본 발명의 어떤 실시예들에 따라, 광 격리 요소들 사이에 도 5d의 기판 상에 형성된 16개의 플립 칩 LED들의 어레이를 포함하는 멀티-LED 칩의 평면도이다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 어떤 실시예들에 따라, 다양한 제조 단계에서 단일 투명 기판을 위로 한 상태에서의 도 5a 내지 도 5c의 멀티-LED 칩의 측 단면도로서, 광 추출 표면으로부터 기판의 내부로 연장하는 광 격리 요소를 형성하고, 광 추출 표면 상에 루미로르 물질을 증착하는 제조 단계를 보여 준다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따라, 광 주입 표면으로부터 기판의 내부로 연장하는 광 격리 요소를 포함하고 광 추출 표면 상에 배치된 루미포르 물질을 포함하는, 아래로 향하는 단일 투명 기판 상에 플립 칩 LED의 어레이를 포함하는 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)의 측 단면도이다.
도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따라, 텍스처 처리된 광 주입 표면으로부터 기판의 내부로 연장하는 광 격리 요소를 포함하고 광 추출 표면 상에 배치된 루미포르 물질을 포함하는, 아래로 향하는 단일 투명 기판 상에 플립 칩 LED의 어레이를 포함하는 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)의 측 단면도이다.
도 7c는 본 발명의 일 실시예에 따라, 제 1 그룹의 광 격리 요소가 광 주입 표면으로부터 기판의 내부로 연장하고 제 2 그룹의 광 격리 요소가 기판의 광 추출 표면으로부터 기판의 내부로 연장하며 광 추출 표면 상에 배치된 루미포르 물질을 포함하는, 아래로 향하는 단일 투명 기판 상에 플립 칩 LED의 어레이를 포함하는 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)의 측 단면도이다.
도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 일 실시예에 따라, 다양한 제조 단계에서 기판의 광 추출 표면으로부터 기판의 내부로 연장하는 광 격리 요소를 포함하는, 아래쪽을 향한 단일 투명 기판상의 플립 칩 LED들의 어레이를 포함하는 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)의 측면 단면도로서, 광 추출 표면에 광 추출 오목부들을 형성하고, 광 추출 오목부들에 하나 이상의 루미포르 물질을 증착하고, 광 추출 오목부들에 증착된 하나 이상의 루미포르 물질 위에 렌즈들을 형성하는 단계를 보여준다.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 일 실시예에 따라, 다양한 제조 단계에서 제 1 그룹의 광 격리 요소가 광 주입 표면으로부터 기판의 내부로 연장하고 제 2 그룹의 광 격리 요소가 기판의 광 추출 표면으로부터 기판의 내부로 연장하며, 아래쪽을 향한 단일 투명 기판상의 플립 칩 LED들의 어레이를 포함하는 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)의 측면 단면도로서, 광 추출 표면상에 돌출 특징구조들을 형성하고, 돌출 특징구조들 사이에 하나 이상의 루미포르 물질을 증착하고, 돌출 특징구조들 사이의 하나 이상의 루미포르 물질 위에 렌즈들을 형성하는 단계를 보여준다.
도 10a 내지 도 10c는 본 발명의 일 실시예에 따라, 다양한 제조 단계에서 제 1 그룹의 광 격리 요소가 광 주입 표면으로부터 기판의 내부로 연장하고 제 2 그룹의 광 격리 요소가 기판의 광 추출 표면으로부터 기판의 내부로 연장하며, 아래쪽을 향한 단일 투명 기판상의 플립 칩 LED들의 어레이를 포함하는 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)의 측면 단면도로서, 광 추출 표면 상에 돌출 특징구조들을 형성하고, 돌출 특징구조들 사이에 하나 이상의 루미포르 물질을 증착하고, 하나 이상의 루미포르 물질 위에 렌즈들을 형성하는 단계를 보여준다.
도 11a는 솔더 범프 및 (주문형 반도체(ASIC) 또는 캐리어 기판 또는 서브마운트에 선택적으로 구현되는) 인터페이스 요소에 인접하게 배치된 도 6c의 멀티-LED 칩의 측 단면 확대도이다.
도 11b는 도 11a의 인터페이스 요소 및 멀티-LED 칩의 측 단면도로서, 솔더 범프 결합 공정 및 멀티-LED 칩과 인터페이스 요소 사이의 언더필 물질의 첨가 후의 상태를 나타내는 측 단면도이다.
도 12a는 전극이 위로 향하고 있는 단일 투명 기판 상에 16개의 플립 칩 LED의 어레이를 포함하는 발광 장치(예컨대, 멀티-LED 칩)의 평면도이다.
도 12b는 도 12a의 발광 장치용 전기 인터페이스의 하부 층의 평면도로서, 복수의 수평 스트링 직렬 연결 각각이 발광 장치의 애노드와 결합하기 위한 복수의 전기 전도성 비아를 포함하고, 하부 층은 전기 인터페이스의 상부 층에 정의된 전도성 비아의 통과를 허용하는 개구를 더 포함한다.
도 12c는 도 12a의 발광 장치를 위한 전기 인터페이스의 상부 층의 평면도로서, 복수의 수직 스트링 직렬 연결 각각이 발광 장치의 캐소드와 결합하기 위한 복수의 전기 전도성 비아를 포함한다.
도 12d는 도 12a의 발광 장치에서 전기 인터페이스를 형성하기 위해 도 12b의 하부 층 위에 중첩된 도 12c의 상부 층의 평면도이다.
도 12e는 도 12a의 발광 장치와 결합한 도 12d의 전기 인터페이스의 평면도이다.
도 13a는 전극이 위로 향하는 단일 투명 기판 상에 16개의 플립 칩 LED의 어레이를 포함하는 발광 장치(예컨대, 멀티-LED 칩)의 평면도이다.
도 13b는 도 13a의 발광 장치용 전기 인터페이스의 하부 층의 평면도로서, 복수의 수평 스트링 직렬 연결 각각이 발광 장치의 애노드와 결합하기 위한 복수의 전기 전도성 비아를 포함하고, 하부 층은 전기 인터페이스의 상부 층에 정의된 전도성 비아의 통과를 허용하는 개구를 더 포함한다.
도 13c는 도 13a의 발광 장치에 대한 전기 인터페이스의 상부 층의 평면도로서, 수직으로 배열된 복수의 병렬 연결 각각이 발광 장치의 캐소드와 결합하기 위한 복수의 전기 전도성 비아를 포함한다.
도 13d는 도 13a의 발광 장치를 위한 전기 인터페이스를 형성하기 위해 도 13b의 하부 층 위에 중첩된 도 13c의 상부 층의 평면도이다.
도 13e는 본 발명의 일 실시예에 따라 도 13a의 발광 장치와 결합한 도 13d의 전기 인터페이스의 평면도이다.
도 14a는 본 발명의 실시예에 따라 제 1 색 조합을 생성하도록 구성된 어드레스 가능한 멀티-LED 발광 장치(예컨대, 멀티-LED 칩)의 평면도이다.
도 14b는 본 발명의 실시예에 따라 제 2 색 조합을 생성하도록 구성된 어드레스 가능한 멀티-LED 발광 장치(예컨대, 멀티-LED 칩)의 평면도이다.
도 14c는 본 발명의 실시예에 따라 제 3 색 조합을 생성하도록 구성된 어드레스 가능한 멀티-LED 발광 장치(예컨대, 멀티-LED 칩)의 평면도이다.
도 14d는 본 발명의 실시예에 따라 제 4 색 조합을 생성하도록 구성된 어드레스 가능한 멀티-LED 발광 장치(예컨대, 멀티-LED 칩)의 평면도이다.
도 15는 각각이 개별적으로 어드레스 가능한 플립 칩 LED들을 포함하는 2개의 에미터 어레이(예를 들어, 2개의 멀티-LED 칩으로 선택적으로 구현됨)를 포함하는 발광 장치의 구성요소들 간의 상호 접속을 도시하는 간략한 개략도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른, 아래로 향하고 캐리어 기판에 결합된 단일 투명 기판상의 플립 칩 LED들의 어레이를 포함하는 발광 장치의 측 단면도로서, 제 1 그룹의 광 격리 요소는 기판의 광 주입 표면으로부터 기판의 내부로 연장하고 제 2 그룹의 광 격리 요소는 캐리어 기판의 광 추출 표면으로부터 캐리어 기판의 내부로 연장하며, 캐리어 기판의 광 추출 표면 상에는 루미포르 물질이 배치된다.
도 17은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 모두가 캐리어에 접합된, 제 1 투명 기판 상의 제 1 플립 칩 LED 어레이(예를 들어, 제 1 멀티-LED 칩에 구현됨) 및 제 2 투명 기판 상의 제 2 플립 칩 LED 어레이(예를 들어, 제 2 멀티-LED 칩에 구현됨)를 포함하는 발광 장치의 측 단면도로서, 각각의 기판은 기판의 광 주입 표면으로부터 기판의 내부로 연장하는 제 1 그룹의 광 격리 요소와 기판의 광 추출 표면으로부터 기판의 내부로 연장하는 광 격리 요소를 포함하고, 캐리어는 캐리어의 광 주입 표면으로부터 캐리어의 내부로 연장하는 또 다른 그룹의 광 격리 요소를 포함하며, 루미포르 물질이 캐리어의 텍스쳐 처리된 또는 패턴화된 광 추출 표면 상에 배치된다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른, 제 1 투명 기판 상의 제 1 플립 칩 LED 어레이(예를 들어, 제 1 멀티-LED 칩에 구현됨) 및 제 2 투명 기판 상의 제 2 플립 칩 LED 어레이(예를 들어, 제 2 멀티-LED 칩에 구현됨), 각 기판의 광 추출 표면과 접촉하도록 배치된 루미포르 물질 층, 그리고 루미포르 물질 층과 각 기판을 지지하도록 배치된 캐리어를 포함하는 발광 장치의 측 단면도로서, 각각의 기판은 기판의 광 주입 표면으로부터 기판의 내부로 연장하는 제 1 그룹의 광 격리 요소와 기판의 광 추출 표면으로부터 기판의 내부로 연장하는 광 격리 요소를 포함하고, 캐리어는 캐리어의 광 주입 표면으로부터 캐리어의 내부로 연장하는 또 다른 그룹의 광 격리 요소를 포함하며, 캐리어는 텍스쳐 처리된 또는 패턴화된 광 추출 표면을 포함한다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른, 4개의 개별적으로 어드레스 가능한 발광 장치 어레이(예를 들어, 4개의 멀티-LED 칩으로 구현됨)를 지지하는 캐리어를 포함하는 발광 장치의 평면도로서, 각 어레이는 각각의 LED 사이에 광 격리 요소를 포함한다.
도 20a는 개별 LED 사이의 광 격리 요소가 어두운 그리드를 형성하고 각 LED가 비조명 상태인, 16개의 LED(예를 들어, 16개 픽셀)의 어레이를 포함하는 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)의 디지털 사진 평면도이다.
도 20b는 도 20a의 발광 장치에서 최 우측 컬럼의 개의 LED에 전류가 인가된 상태의 디지털 사진 평면도로서, 4개의 LED의 최우측 컬럼이 조명되고, 그 인접한 LED 컬럼이 광의 스필오버로 인해 부분적으로 조명되며, 조명된 LED에 인접한 LED들 사이에 비-조명 또는 "어두운" 영역이 있다.
도 20c는 도 20b의 디지털 사진의 컬러 반전된 버전이다.
도 21a는 복수의 LED의 어레이를 포함하는 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)의 8- 픽셀 부분의 명암 맵핑 이미지의 상면도이며, 4개의 LED의 가장 왼쪽 컬럼이 조명된 상태를 도시하며, 조명된 가장 왼쪽 컬럼의 LED에 인접한 컬럼의 LED가 조명된 LED의 스필오버로 인해 부분적으로 조명되고, 조명된 LED에 인접한 LED들 사이에 비-조명 또는 "어두운" 영역이 있다.
도 21b는 도 21의 4개의 조명된 LED의 가장 좌측의 컬럼에 대한 상대적인 광 강도 (백분율) 대 위치(밀리미터)의 4개의 중첩된 플롯을 포함한다.
도 22a는 기판의 적어도 일부에 오목부 또는 홈을 형성한 후에 2개의 LED를 포함하는 제조 중에 고체 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)의 일부의 측 단면 모식도이다.
도 22b는 광 격리 요소 및 광 투과 물질을 순차로 오목부 또는 홈에 첨가한 후의 도 22a의 고체 발광 장치 부분의 측 단면 모식도로서, 광 투과 물질은, 조명될 때, LED들 사이의 비 조명 또는 "어두운" 영역의 출현을 감소하기 위해 고체 발광 장치의 광 방출 표면에서 픽셀간 조명을 향상시키는 작용을 한다.
도 22c는 기판 위에 그리고 오목부 혹은 홈 내의 광 투과 물질 위에 루미포르 물질을 적용한 후의 도 22b의 고체 발광 장치 일부분에 대한 측 단면도이다.
도 23a는 기판 및 복수의 LED를 포함하는 고체 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)의 일부의 측 단면 모식도로서, 기판의 적어도 일부에 형성된 오목부 또는 홈에 광 격리 요소 및 광-투과성 물질이 차례로 충진되며, 기판의 표면에 대해 상대적으로 돌출한 영역은 광 투과 영역이고, 기판 위에 그리고 돌출한 광 투과 영역 위에 루미포르 물질이 배치된다.
도 23b는 돌출한 광 투과 물질 영역이 점선으로 표시된, 4개의 LED를 포함하는 도 23a의 고체 발광 장치 부분의 적어도 일부의 평면도이다.
도 24a는 제조 과정 중의 기판 및 복수의 LED를 포함하는 고체 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)의 일부분의 측 단면 모식도로서, 기판은 두꺼우면서 광 분리 기능을 제공하는 제 1 물질 및 광 확산 또는 광 방향 변경 기능을 제공하는 제 2 물질로 순차적으로 충진된 오목부 또는 홈을 포함하는 부분을 구비하며, 캐리어 기판 또는 서브마운트는 아래에 위치하며 고체 발광 장치의 애노드-캐소드 쌍과는 접촉하지 않는 복수의 전극 쌍을 구비한다.
도 24b는, 캐리어 기판 또는 서브마운트의 전극 쌍에 애노드 - 캐소드 쌍을 장착 하고, 기판 및 그 안에 매립된 물질을 박막화하고, 기판 위에 루미포르 물질 층을 형성한 후의 도 24a의 고체 발광 장치 부분의 측 단면 개략도이다.
도 25a는 제조 과정 중의 기판 및 복수의 ED를 포함하는 고체 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)의 일부분의 측 단면 모식도로서, 기판은 두꺼우면서 제거 가능한(예를 들어 희생) 물질로 채워지는 오목부 또는 홈을 구비하고, 복수의 애노드-캐소드 쌍이 인터페이스 요소(예를 들어 ASIC 도는 캐리어 기판 또는 서브마운트)의 복수의 전극 쌍과 전도성 전기 통신을 하도록 장착되며, 멀티-LED 칩과 인터페이스 요소 간에 언더필 물질이 배치된 상태를 도시한다.
도 25b는 기판 및 그 내에 매립된 제거 가능한 물질의 박막화 후의 도 25a의 고체 발광 장치 부분의 측 단면 개략도이다.
도 25c는 기판 위에 루미포르 물질을 형성한 후의, 도 25a의 고체 발광 장치 부분의 측 단면 개략도이다.
도 25d는 기판으로부터 제거 가능한 물질을 제거한 후의, 도 25a의 고체 발광 장치 부분의 측 단면 개략도이다.
도 26a는 인터페이스 요소(예를 들어 ASIC 또는 캐리어 기판 도는 서브마운트) 위에 장착된 기판 및 복수의 LED를 포함하는 고체 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)의 일부의 측 단면 개략도로서, 기판에 비충진 오목부 혹은 홈이 정의되고, 기판 위에 접착 촉진 물질이 배치되고, 기판 및 접착 촉진 물질 위에 루미포르 물질 막이 배치되며, 비충진 물질이 멀티-LED 칩 및 인터페이스 요소 사이에 배치된다.
도 26b는 LED들 사이에 배치된 오목부 또는 홈이 비충진인 상태로, 기판 위에 루미포르 물질 막의 접착 후의 26A의 고체 발광 장치 부분의 측 단면 모식도이다.
도 27a는 소정의 제조 단계의 수행 이후의 기판 및 3개의 LED를 포함하는 고체 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)의 일부의 측 단면도이며, 오목부 또는 홈이 인접한 LED 사이의 기판의 부분에 정의되고, 각 오목부 또는 홈의 폭의 제 1 부분이 광 격리 요소로 충진된다.
도 27b는 각 오목부 또는 홈의 폭의 제 2 부분을 채우기 위해 적어도 하나의 투광성 물질을 부가한 후의 도 27a의 고체 발광 장치의 일부의 측 단면도로서, 적어도 하나의 투광성 물질은 각각의 오목부 또는 홈 내의 광 격리 요소와 접촉한다.
도 28a는 3개의 LED의 측면 단면도이고, 각각은 기판 부분을 포함하고 그 제 1 측면을 따라 캐리어에 장착된다.
도 28b는 각각의 LED 및 대응하는 기판 부분의 제 2 측면상의 적어도 하나의 광 영향 요소를 형성한 후의 도 28a의 3개의 LED 및 캐리어의 측 단면도이다.
도 28c는 3개의 LED를 캐리어 기판 또는 서브마운트에 장착한 후 그리고 인접한 LED의 측면 사이에 투광성 물질을 형성한 후의 도 28a의 LED를 포함하는 고체 발광 장치의 일부의 측 단면도이다.
도 28d는 각각의 LED의 기판 부분 위에 그리고 인접한 LED들 사이의 적어도 하나의 광 영향 요소 및 투광성 물질 위에 루미포르 물질을 도포한 후의 도 28c의 고체 발광 장치 부분의 측 단면도이다.
도 29a는 2개의 LED 및 광 격리 요소를 함유하는 오목부 또는 홈을 정의하는 기판을 포함하는 고체 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)의 일부의 측 단면도로서, 기판은 광 격리 요소에 인접하여 경사진 에지 부분을 포함한다.
도 29b는 기판, 경사진 에지 부분, 그리고 광 격리 요소 위에 루미포르 물질을 도포한 후의 도 29a의 고체 발광 장치 부분의 측 단면도로서, 경사진 에지 부분은 고체 발광 장치의 광 방출 표면에서 픽셀 간 조명을 향상시켜 LED가 점등될 때 LED 사이의 비 조명 또는 "어두운" 영역의 출현을 감소하는 기능을 한다.
도 30a는 인터페이스 요소(예를 들어, ASIC, 캐리어 기판 또는 서브마운트) 위에 장착된 기판 및 복수의 LED를 포함하는 고체 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)의 일부의 측 단면 개략도로서, 기판 내에 정의된 비충진 오목부 또는 홈, 오목부 또는 홈에 근접한 기판의 경사진 에지 부분 및 멀티-LED 칩과 인터페이스 요소 사이에 배치된 언더필 물질을 포함한다.
도 30b는 기판 위에 접착 촉진 물질을 첨가한 후의 그리고 접착 촉진 물질 위에 루미포르 물질 막의 접착 후의 도 30a의 고체 발광 장치 부분의 측 단면 개략도이다.
도 31은 기판 및 3개의 LED을 포함하는 고체 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)의 일부의 측 단면도로서, 인접한 LED들 사이의 기판 부분에 오목부 또는 홈이 정의되고, 각각의 오목부 또는 홈은 광 격리 요소로 충진되고, 기판 및 광 격리 요소 위에 루미포르 물질 층이 배치되고, 루미포르 물질 층 위에 제 2 기판이 배치되고 루미포르 물질 층에 인접하여 삼각형 형태의 광 방향 변경 영역을 포함하고, 제 2 기판 위에 광 산란 물질이 배치된다.
도 32는 3개의 LED 및 기판을 포함하는 고체 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)의 일부분의 측 단면도로서, 인접한 LED들 사이의 기판 부분에 오목부 또는 홈이 정의되고, 각각의 오목부 또는 홈은 광 격리 요소로 충진되고, 기판 위에 루미포르 물질 층이 배치되고, 제 2 기판이 루미포르 물질 층 위에 배치되고 직사각형 형태의 광 방향 변경 영역을 포함하며 루미포르 물질 층을 통해 연장하며, 광 산란 물질이 제 2 기판 위에 배치되며, 광 방향 변경 영역은 광 격리 요소와 동일한 폭을 가진다.
도 33은 3개의 LED 및 기판을 포함하는 고체 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)의 일부의 측 단면도로서, 인접한 LED들 사이의 기판 부분에 오목부 또는 홈이 정의되고, 각각의 오목부 또는 홈은 광 격리 요소로 충진되고, 기판 및 광 격리 요소 위에 루미포르 물질 층이 배치되고, 루미포르 물질 층 위에 제 2 기판이 배치되고 제 2 기판은 그 내에 삼각형 형태의 광 방향 변경 영역을 포함하며, 광 산란 물질이 제 2 기판 위에 배치되고, 삼각형 형태의 광 방향 변경 영역 각각은 광 산란 물질을 통과해 연장하는 밑변 부분을 포함한다.
도 34는 3개의 LED 및 기판을 포함하는 고체 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)의 일부분의 측 단면도로서, 인접한 LED들 사이의 기판 부분에 오목부 또는 홈이 정의되고, 각각의 오목부 또는 홈은 광 격리 요소로 충진되고 기판을 지나서 연장하며, 광 격리 요소들 사이의 기판 위에 루미포르 물질 층이 배치되고, 제 2 기판이 루미포르 물질 층 위에 배치되고 그 내에 삼각형 형태의 광 방향 변경 영역을 포함하며, 광 산란 물질이 제 2 기판 위에 배치되며, 삼각형 형태의 광 방향 변경 영역 각각은 광 산란 물질을 통과해 연장하는 밑변 부분을 포함한다.
도 35는 3개의 LED 및 기판을 포함하는 고체 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)의 일부분의 측 단면도로서, 인접한 LED들 사이의 기판 부분에 오목부 또는 홈이 정의되고, 각 오목부 또는 홈은 광 격리 요소로 충진되고, 기판 위에 루미포르 물질 층이 배치되고, 제 2 기판이 루미포르 물질 층 위에 배치되고 그 내에 직사각형 형태의 광 방향 변경 영역을 포함하고 루미포르 물질 층을 통해 연장하며, 제 2 기판 위에 광 산란 물질이 배치되며, 광 방향 변경 영역은 광 격리 요소보다 폭이 더 좁다.
도 36은 본 명세서에 개시된 바와 같은 고밀도 LED 어레이(예를 들어, 적어도 하나의 멀티-LED 칩을 구현하는)를 포함하는 고체 발광 장치를 작동시키기 위한 테스트 장치의 캐리어 기판 또는 서브마운트와 회로기판 사이의 상호 접속의 평면도이다.
도 37a는 고밀도 LED를 포함하는 고체발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)를 수용하기에 적합하고 테스트 장치의 일 부분으로 사용될 수 있는 직사각형 어레이 장착 영역으로 이르는 복수의 전기적 트레이스를 지지하는 반도체 웨이퍼를 포함하는 캐리어 기판 또는 서브마운트의 평면도이다.
도 37b는 도 37a의 색상 반전된 버전이다.
도 38a는 도 37a 및 도 37b의 캐리어 기판 또는 서브마운트의 확대된 부분이고 도 38b는 도 38a의 색상 반전된 버전이다.
도 39a는 단일 기판과 관련된 두 개의 플립 칩 LED를 포함하는 고체 발광 장치(예를 들어, 선택적으로 하나의 멀티-LED 칩에 구현됨)의 일부분의 개략적인 측 단면도로서, 애노드 및 캐소드는 서로 상이한 높이를 나타내며 캐리어 기판 또는 서브마운트의 상부 표면을 따라 제공된 상이한 높이의 전극들 위에 (접촉 없이) 배치된다.
도 39b는 단일 기판 상에 배열된 2개의 플립 칩 LED를 포함하는 고체 발광 장치(예를 들어, 하나의 멀티-LED 칩에 선택적으로 구현됨)의 일부의 개략적인 측 단면도로서, 애노드 및 캐소드는 서로 상이한 높이를 나타내며 캐리어 기판 또는 서브마운트의 상부 표면을 따라 제공된 전극들 위에 (접촉하지 않고) 배치되고, 전극 쌍 당 하나의 전극은 솔더 범프 물질을 함유하는 경계벽을 포함한다.
도 40a는 인터페이스 요소(예를 들어, ASIC 또는 캐리어 기판 또는 서브마운트) 위에 장착된 기판 및 복수의 LED를 포함하는 고체 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)의 일부의 측 단면도로서, LED들을 연결하는 기판에 오목부 또는 홈을 정의하기 전을 도시한다.
도 40b는 기판에 오목부 또는 홈을 형성한 후의 도 40a의 고체 발광 장치 부분의 측 단면도이다.
도 40c는 제거 가능한 (예를 들어, 희생적인) 물질을 오목부 또는 홈에 부가한 후 그리고 기판 및 제거 가능한 물질 위에 방위 루미포르 층을 형성한 후의 도 40b의 고체 발광 장치 부분의 측 단면 개략도이다.
도 40d는 홈 또는 홈에서 제거 가능한 물질을 제거한 후의 도 40c의 고체 발광 장치 부분의 측 단면 개략도이다.
도 41은 복수의 LED 및 기판을 포함하는 고체 발광 장치(예컨대, 멀티-LED 칩)의 측 단면 모식도로서, 기판은 캐리어 기판 또는 서브마운트에 구현된 제 1 인터페이스 요소 위에 장착되고, 캐리어 기판 또는 서브마운트는 그 사이 전기적인 전도성 비아가 배치되면서 제 1 주 기판 및 제 2 주 기판상에 배치된 전기적인 콘택트를 포함하며, 캐리어 기판 또는 서브마운트가 멀티-LED 칩 및 ASIC 사이에 장착되도록, 캐리어 기판 또는 서브마운트는 ASIC로 구현된 제 2 인터페이스 요소 위에 배치된다.
도 42는 단일 인터페이스 요소(예를 들어, ASIC 또는 캐리어 기판 또는 서브마운트) 위에 장착된 2개의 고체 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)의 측면 단면도로서, 멀티-LED 칩의 기판에 오목부 또는 홈을 정의하기 전을 도시한다.
도 43은 복수의 인터페이스 요소(예를 들어, ASIC 또는 캐리어 기판 또는 서브마운트) 상에 장착된 단일 고체 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)의 측면 단면도로서, 멀티-LED 칩의 LED들을 연결하는 기판에서 오목부 또는 홈을 정의하기 전을 도시한다.
도 44a는 멀티-LED 칩의 상이한 LED들의 에피택셜 층들 사이에 형성된 홈 또는 오목부를 포함하는 고체 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)의 일부의 측 단면 모식도이다.
도 44b는 인터페이스 요소(예를 들어, ASIC, 캐리어 기판 또는 서브마운트) 상에 장착 된 후의 도 44a의 고체 발광 장치 부분의 측 단면 개략도이다.
도 44c는, 멀티-LED 칩과 인터페이스 요소 사이에 언더필 물질을 부가한 후, 기판에 대부분을 통과하지만 기판 전체를 통과하지 않는 오목부 또는 홈을 형성한 후의 도 44b의 고체 발광 장치 부분의 측 단면 개략도이다.
도 44d는 멀티-LED 칩과 인터페이스 요소 사이에 언더필 물질을 첨가한 후에 그리고 언더필 물질에 도달하도록 기판의 전체 두께를 통해 연장하는 오목부 또는 홈을 기판에 형성한 후의 도 44b의 고체 발광 장치 부분의 측 단면 개략도이다.
도 45는 멀티-LED 칩의 인접한 LED들 사이에 형성된 홈 또는 오목부를 포함하는 고체 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)의 일부의 측 단면 모식도로서, 다른 에미터 영역들은 다른 특성을 가진다.
종래의 장치 및 제조 방법과 관련된 한계를 극복하면서, 작은 픽셀 피치를 갖는 개선 된 LED 어레이 장치를 계속 추구하고 있다. 본 명세서에 개시된 다양한 실시예는 기판(선택적으로 멀티-LED 칩으로 구현됨)에 의해 지지되는 적어도 하나의 LED들의 어레이(LED 어레이)를 포함하는 고체 발광 장치에 관한 것으로, 바람직하게는 적어도 일부 플립 칩의 방출(emission)을 수신하도록 배열된 하나 이상의 루미포르 물질(lumiphoric material)을 포함하고, 상이한 LED들 그리고/또는 루미포르 물질 영역들의 방출들 사이의 상호작용을 감소시키도록 구성된 광 격리 요소(light segregation element)들을 포함하여, 산란 그리고/또는 광학적 크로스 토크(crosstalk)를 감소시킴으로써 결과적인 방출들의 픽셀 - 유사 해상도(resolution)를 보존한다. 어떤 실시예들에서, LED 어레이의 각 LED는 플립 칩 구성이다. 어떤 실시예들에서, 광 격리 요소는 복수의 LED(multiple LEDs)를 지지하는 기판 내에 적어도 부분적으로 배치되고, 기판의 상이한 광 투과(light-transmissive) 영역들 사이에 위치한다. 어떤 실시예들에서, 광 격리 요소는 기판의 광 추출 표면(light extraction surface)의 부분들 상에(on) 또는 그 위에(over) 배치되고, LED들 사이의 경계와 전반적으로 정합한다(registered with)(경계에 대응한다). 광 격리 요소가 없으면, LED 그리고/또는 루미포르 방출들의 무지향성(omnidirectional) 특성은 단일 기판(single substrate)에 의해 지지되는 하나 이상의 루미포르 물질로 LED 어레이의 해상도 (예를 들어, 픽셀 해상도)에 악영향을 미친다. 어떤 실시예들에서, LED는 복수의 픽셀을 정의하고, 복수의 픽셀 간 광 확산 영역(inter-pixel light spreading region)은 광 격리 요소들과 정합하는 또는 광 격리 요소들에 인접한 발광 표면 부분들(light-emitting surface portions)에서 픽셀 간 조명을 향상시키기 위해 픽셀의 경계 부분을 통해 광을 전송하도록 구성된다. 어떤 실시예들에서, 복수의 광 방향 변경 영역(light redirecting region)은 광 격리 요소를 포함하는 기판 위에 배치된 루미포르 물질 위에 놓이는 광 - 투과성 제 2 기판 내에 적어도 부분적으로 배치되며, 광 방향 변경 영역은 광 격리 요소들 위에 놓이는 그리고 광 격리 요소들과 정합하는 고체 발광 장치의 발광 표면 부분들의 조명을 향상시킨다. 전술한 픽셀 간 광 확산 영역들 그리고/또는 광 방향 변경 영역들은 LED들이 점등될 때 LED들 사이의 비조명 영역 또는 "어두운" 영역("dark" region)의 출현을 감소시키도록 구성되는 것이 바람직하다. 본 명세서에 개시된 바와 같은 광 격리 요소들을 포함하는 고체 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩을 구현하거나 포함하는)는 순차적으로 조명된 LED 디스플레이, 차량 전조등, 도로 조명, 조명 설비 및 다양한 실내, 실외, 특수 상황과 같은 다양한 애플리케이션에 사용될 수 있다. 또한, 고체 발광 장치를 제조하는 방법이 제공된다.
본 명세서에 설명된 실시예들은 통상의 기술자가 실시예를 실시하고 실시예들을 실행하는 최상의 모드를 나타내기 위해 필요한 정보를 나타낸다. 첨부 도면에 비추어 다음의 설명을 읽을 때, 통상의 기술자는 본 발명의 개념을 이해할 것이고, 본 명세서에서 특별히 다루지 않는 이러한 개념의 응용을 인식할 것이다. 이 개념들 및 응용들은 본 발명 및 청구항들의 범위 내에 있다는 것을 이해해야 한다.
비록 제 1, 제 2 등의 용어가 다양한 요소(element)를 설명하기 위해 여기에서 사용될 수 있지만, 이들 요소는 이들 용어에 의해 제한되어서는 안된다는 것을 이해할 것이다. 이 용어는 하나의 요소를 다른 요소와 구별하기 위해서만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 제 1 요소는 제 2 요소로 지칭될 수 있고, 마찬가지로, 제 2 요소는 제 1 요소로 지칭될 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "그리고/또는" 이라는 용어는 관련하여 열거된 하나 이상의 항목의 임의의 및 모든 조합을 포함한다.
층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 요소의 "상에" 존재 또는 다른 요소 "상으로" 연장하는 것으로 언급될 때, 이는 다른 요소 상에 직접 존재 또는 상으로 직접 연장할 수 있는 것을 의미하거나 그 사이에 다른 요소 혹은 개재 요소가 있을 수 있다는 것을 의미한다. 대조적으로, 어떤 요소가 다른 요소 "상에 직접적으로" 존재 또는 "상으로 직접적으로" 연장하는 것으로 언급될 때, 개재 요소가 존재하지 않는다. 마찬가지로 층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 요소의 "위에" 존재 또는 다른 요소 "위로" 연장하는 것으로 언급될 때, 이는 다른 요소 위에 직접 존재 또는 위로 직접 연장할 수 있는 것을 의미하거나 그 사이에 다른 요소 혹은 개재 요소가 있을 수 있다는 것을 의미한다. 대조적으로, 어떤 요소가 다른 요소 "위에 직접적으로" 존재 또는 "위로 직접적으로" 연장하는 것으로 언급될 때, 개재 요소가 존재하지 않는다. 또한, 어떤 요소가 다른 요소에 "연결" 또는 "결합"되는 것으로 언급될 때, 어떤 요소는 다른 요소에 직접 연결 또는 결합될 수 있거나, 또는 개재 요소가 존재할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 대조적으로, 어떤 요소가 다른 요소에 "직접 연결"되거나 "직접 결합"되는 것으로 언급되는 경우, 개재 요소가 존재하지 않는다.
"아래에", "위에", "상부", "하부", "수평" 또는 "수직"과 같은 상대적인 용어는 본 명세서에서 하나의 요소, 층 또는 영역과 다른 요소, 층 또는 영역과의 관계를 설명하기 위해 사용될 수 있다. 이들 용어 및 위에서 논의된 용어는 도면에 도시된 방위뿐만 아니라 장치의 다른 방위들로 포함하도록 의도된 것으로 이해될 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예들만을 설명하기 위한 것이며, 본 발명 내용을 한정하려는 것은 아니다. 본 명세서에서 사용된 단수 형태 및 표현은 문맥상 다르게 지시하지 않는 한 복수 표현 및 형태를 포함하는 것이다. 본 명세서에서 사용된 용어 "포함한다", "포함하는", "구비한다" 그리고/또는 "구비하는"은 명시된 특징구조, 정수, 단계, 동작, 요소 그리고/또는 구성부품의 존재를 나타내지만, 하나 이상의 다른 특징구조, 정수, 단계, 동작, 요소, 구성부품 그리고/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다르게 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학 용어 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 본 명세서에서 사용되는 용어는 본 명세서 및 관련 기술의 문맥에서 그들의 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 여기에 명시적으로 정의되지 않는 한, 이상적이거나 지나치게 형식적으로 해석되지 않을 것이다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 고체 발광 장치의 "활성 영역"은 다수 및 소수 전자 캐리어(예를 들어, 정공 및 전자)가 재결합하여 광을 생성하는 영역을 지칭한다. 일반적으로, 여기에 개시된 실시예에 따른 활성 영역은 이중 헤테로 구조 또는 양자 우물 구조와 같은 우물 구조를 포함할 수 있다.
본 명세서에 개시된 고체 발광 장치는 적어도 하나의 고체 광원 (예를 들어, LED) 및 적어도 하나의 고체 광원의 방출(emission)을 수신하도록 마련된 하나 이상의 루미포르 물질(lumiphoric materials) (본 명세서에서는 루미포르(lumiphors)로도 지칭 됨)을 포함할 수 있다. 루미포르 물질은 형광체(phosphor), 신틸레이터, 루미포르 잉크 (lumiphoric ink), 양자점 물질(quantum dot material), 데이 글로 테이프(day glow tape) 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 어떤 실시예들에서, 루미포르 물질은 실리콘 또는 유리와 같은 결합제(binder)에 배치된, 단결정 플레이트(single crystalline plate) 또는 층 형태로 배치된, 다결정 플레이트 또는 층 형태로 배치된, 그리고/또는 소결된 플레이트 형태로 배치된, 하나 이상의 형광체 그리고/또는 양자점의 형태일 수 있다. 어떤 실시예들에서, 형광체와 같은 루미포르 물질은 LED 어레이의 표면 상에 스핀 코팅되거나 스프레이 될 수 있다. 어떤 실시예들에서, 루미포르 물질은 LED 어레이의 성장 기판 상에, 에피택 셜층(epitaxial layer) 상에 그리고/또는 캐리어 기판(carrier substrate) 상에 배치될 수 있다. 하나 이상의 루미포르 물질을 포함하는 복수의 픽셀이 단일 플레이트(single plate)에서 제조될 수 있다. 일반적으로, 고체 광원은 제 1 주 파장을 갖는 광을 생성할 수 있다. 고체 광원에 의해 생성된 광의 적어도 일부를 수신하는 적어도 하나의 루미포르는, 제 1 주 파장과 다른 제 2 주 파장을 갖는 광을 재방출 할 수 있다. 고체 광원 및 하나 이상의 루미포르 물질은 그 조합된 출력이 컬러, 컬러 포인트, 세기 등과 같은 하나 이상의 바람직한 특성을 갖는 광을 생성하도록 선택될 수 있다. 어떤 실시예들에서, 하나 이상의 플립 칩 LED의 총 방출(aggregate emission)이, 선택적으로 하나 이상의 루미포르 물질과의 조합된 방출이, 2500K 내지 10,000K의 색 온도 범위와 같은 시원한 백색, 중성 백색 또는 따뜻한 백색 광을 제공하도록 마련된 수 있다. 어떤 실시예들에서, 청록색, 녹색, 호박색, 황색, 오렌지색 그리고/또는 적색 주 파장을 갖는 루미포르 물질이 사용될 수 있다. 어떤 실시예들에서, 루미포르 물질은 스프레이 코팅, 침지, 액체 분배(liquid dispensation), 파우더 코팅, 잉크젯 프린팅 등과 같은 방법에 의해 하나 이상의 방출 표면(예를 들어, 상부 표면 및 하나 이상의 에지 표면)에 첨가될 수 있다. 어떤 실시예들에서, 루미포르 물질은 밀봉제, 접착제 또는 다른 결합 매질(binding medium)에 분산 될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 발광 장치의 층 또는 영역은 "투명" (transparent) 한 것으로 간주될 수 있는데, 투명 층 또는 영역 상에 침입하는 방출된 방사(emitted radiation)의 적어도 90%가 투명 영역을 통과해 나타날 때 "투명"한 것으로 간주될 수 있다. 또한, 여기에서 사용된 바와 같이, LED의 층 또는 영역은 "반사하는" 또는 "반사기"를 구현하는 것으로 간주될 수 있는데, 층 또는 영역에 침입하는 방출된 방사의 적어도 90%가 반사될 때 "반사하는" 또는 "반사기"를 구현하는 것으로 간주될 수 있다. 예를 들어, 질화갈륨계 청색 그리고/또는 녹색 LED와 관련하여, 은(예를 들어, 적어도 90% 반사)이 반사 물질로 간주될 수 있다. 자외선(UV) LED의 경우에, 적절한 물질이 선택되어 바람직한, 그리고 어떤 실시예들에서는 높은, 반사성을 그리고/또는 바람직한, 그리고 어떤 실시예들에서는 낮은, 흡수성을 제공할 수 있다. 어떤 실시예들에서, "광 투과" 물질은 원하는 파장의 방출된 방사의 적어도 50%를 투과 시키도록 구성될 수 있다.
여기에 개시된 어떤 실시예들는 광 투과 기판이 노출된 광 방출 표면을 나타내는 플립 칩 LED 장치의 사용에 관한 것이다. 어떤 실시예들에서, 광 투과 기판은 발광 표면 또는 영역을 형성하는 기판 상에 복수의 LED가 성장하는 LED 성장 기판을 구현하거나 포함한다. 어떤 실시예들에서, 모놀리식 멀티-LED 칩은 동일한 성장 기판 상에 모두 성장된 LED들을 포함하며, LED들은 또한 동일한 n-GaN 층 그리고/또는 다른 기능 층을 공유한다. 어떤 실시예들에서, 성장 기판 그리고/또는 에피택셜층들의 부분들의 하나 이상의 부분(또는 전체)은 얇아지거나 제거될 수 있다. 어떤 실시예들에서, 성장 기판이 부분적으로 또는 완전히 제거되는지에 상관없이, 제 2 기판(캐리어로도 알려짐)이 멀티-LED 칩에 추가될 수 있다. 어떤 실시예들에서, 광 투과 기판은 실리콘 카바이드(SiC), 사파이어 또는 유리를 포함한다. 복수의 LED(예를 들어, 플립 칩 LED들)은 기판 상에 성장되어 발광 장치에 통합될 수 있다. 어떤 실시예들에서, 기판(예컨대, 실리콘)은 그 위에 장착되거나 성장된 LED 칩과 접촉하도록 배치된 비아를 포함할 수 있다. 어떤 실시예들에서, 플립 칩을 사용하는 것에 대한 대안으로서, 개별 LED들 또는 LED 패키지들이 개별적으로 기판 상에 또는 위에 배치 및 장착되어 어레이를 형성할 수 있다. 예를 들어, 복수의 웨이퍼 레벨 패키지 LED들이 LED 어레이들 또는 서브 어레이들을 형성하는데 사용될 수 있다.
플립 칩 구성을 구현하는 LED들이 사용될 때, 바람직한 플립 칩 LED는 다층 반사기를 포함하고 반도체 층에 인접한 내부 표면을 따라 패턴화된 광 투과 (바람직하게는 투명) 기판을 포함한다. 플립 칩 LED는 애노드 및 캐소드 콘택트(contact)를 포함하며, 이들 애노드 콘택트 및 캐소드 콘택트는 서로 이격며, 광 투과 (바람직하게는 투명) 기판에 의해 정의된 면에 대향하는 동일한 면을 따라 연장한다. 플립 칩 LED는 LED 칩의 대향면 상에 콘택트를 갖는 수직 구조와는 대조적으로 수평 구조로 지칭될 수 있다. 어떤 실시예들에서, 투명 기판은 내부 반사보다 굴절 확률을 증가시키는 다양한 표면을 제공하여 광 추출을 향상시키기 위해 패턴 처리되거나, 거칠게 처리되거나 또는 텍스처 처리될 수 있다. 기판은, 임의의 적절한 식각액을 사용하여, 선택적으로 하나 이상의 마스크와의 조합을 사용하여 식각(예를 들어, 포토리소그라프 식각)에 의한 나노 스케일 특징구조(feature)의 형성(그러나 이에 한정되는 것은 아니지만)을 포함하여, 업계에 알려진 방법에 의해, 패턴화 되거나 거칠게 처리될 수 있다.
기판의 패턴 처리 또는 텍스처 처리는 광 추출 효율 그리고/또는 픽셀 분리에 영향뿐만 아니라 기판 물질에 의존할 수 있다. 복수의 LED(예를 들어, 플립 칩 LED)를 갖는 실리콘 카바이드 기판이 사용되는 경우, 실리콘 카바이드의 굴절률은 LED의 질화갈륨 기반 활성 영역과 잘 들어맞아서, 활성 영역의 광 방출이 기판에 쉽게 들어간다. 복수의 LED(예를 들어, 플립 칩 LED)를 갖는 사파이어 기판이 사용되는 경우, LED 방출이 기판으로 들어가는 것을 촉진시키기 위해 활성 영역과 기판 사이에 패턴이 있는, 거친 또는 텍스처 구조가 있는 인터페이스를 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 기판의 광 추출 표면과 관련하여, 어떤 실시예들에서, 기판으로부터의 광의 추출을 촉진시키기 위해 패턴이 있는, 거친 또는 텍스처 구조가 있는 표면을 제공하는 것이 바람직 할 수 있다.
어떤 실시예들에서, LED들이 제 1 물질(예를 들어, 실리콘, 실리콘 카바이드 또는 사파이어)의 제 1 기판 상에 성장될 수 있고, 제 1 (성장) 기판은 부분적으로 제거 (예를 들어, 얇게)되거나 완전히 제거될 수 있으며, LED들은 LED 방출들이 투과되는 제 2 물질(예를 들어, 유리, 사파이어 등)의 제 2 기판에 결합(bond)되거나, 장착되거나 그렇지 않으면 제 2 기판에 의해 지지될 수 있으며, 제 2 물질은 제 1 물질 보다 LED 방출들에 대해 더 투과성인 것이 바람직하다. 제 1 (성장) 기판의 제거는, 에너지의 인가(예를 들어, 레이저 래스터링(rastering), 음파, 열, 열 등), 하나 이상의 가열 및 냉각 사이클, 화학적 제거 그리고/또는 기계적 제거 (예를 들어, 하나 이상의 연삭, 랩핑(lapping) 그리고/또는 연마 단계를 포함하는), 또는 임의의 적절한 기술의 조합에 의해, 약화 그리고/또는 분리되는 내부 이형 영역(parting region) 또는 이형 층의 사용과 같은 임의의 적절한 방법에 의해 수행될 수 있다. 특정 실시 양태에서, 하나 이상의 기판은 캐리어에 결합되거나 연결(join)될 수 있다. 기판에 하나 이상의 LED의 결합 또는 캐리어에 기판의 결합 임의의 적합한 방법에 의해 수행될 수 있다. 반데르발스 결합, 수소 결합, 공유 결합, 그리고/또는 기계적 맞물림(interlocking)에 의존할 수 있는 것과 같은 업계에 공지된 임의의 적합한 웨이퍼 결합 기술이 사용될 수 있다. 어떤 실시예들에서, 직접 결합이 사용될 수 있다. 어떤 실시예들에서, 결합 하나 이상의 표면 활성화 단계 (예를 들어, 플라즈마 처리, 화학적 처리 그리고/또는 다른 처리 방법)를 포함하고 이어서 열 그리고/또는 압력의 적용 단계가 뒤따르며, 선택적으로 하나 이상의 어닐링(annealing) 단계를 수반할 수 있다. 어떤 실시예들에서, 하나 이상의 접착 촉진 물질이 추가적으로 또는 대안적으로 사용될 수 있다.
어떤 실시예들에서, LED 어레이는 모놀리식(monolithic)이며, 단일의 제 1 (또는 성장) 기판 상에 성장된 복수의 플립 칩 LED 및 LED들에 부가된 제 2 기판을 포함하며, 성장 기판은 LED들에서 제거되고 제 2 기판은 하나 이상의 반사층, 비아 및 형광체 층(예를 들어 스핀 코팅된 형광체 층)을 포함한다. 어떤 실시예들에서, LED 어레이는 모놀리식이며 단일 성장 기판 상에 성장된 복수의 플립 칩 LED를 포함하며, 홈(groove), 오목부(recess) 또는 다른 특징구조(feature)가 성장 기판 그리고/또는 캐리어에 정의되며, 개별 LED들 또는 픽셀들 사이에 그리드(grid)를 형성하도록 광-영향 요소(light-affecting element)들을 형성하며 선택적으로 하나 이상의 물질로 채워질 수 있다.
플립 칩 LED들 (예를 들어, 단일 멀티-LED 어레이로 구현됨)를 이용하는 어떤 실시예들에서, 광 투과 기판, 복수의 반도체 층, 다층 반사기 및 보호 층이 제공될 수 있다. 광 - 투과성 기판은 바람직하게는 복수의 오목한 특징구조(recessed feature) 그리고/또는 복수의 돌출 특징구조(raised feature)를 포함하는 패터화된 표면을 가지며 투명하다. 복수의 반도체 층은 패터화된 표면에 인접하고, 제 1 타입의 도핑을 포함하는 제 1 반도체 층 및 제 2 타입의 도핑을 포함하는 제 2 반도체 층을 포함하며, 발광 활성 영역은 제 1 반도체 층과 제 2 반도체 층 사이에 배치된다. 복수의 반도체 층에 근접하게 배치된 다층 반사기는 금속 반사기 층 및 유전체 반사기 층을 포함하고, 유전체 반사기 층은 금속 반사기 층과 복수의 반도체 층 사이에 배치된다. 보호 층은 금속 반사기 층과 제 1 및 제 2 전기 콘택트 사이에 배치되며, 제 1 전기 콘택트는 제 1 반도체 층과 전도성 전기 통신하도록(전기적으로 도통하도록) 배치되고, 제 2 전기 콘택트는 제 2 반도체 층과 전도성 전기 통신하도록 배치된다. 어떤 실시예들에서, 전도성 마이크로 콘택트들의 제 1 어레이는 보호 층을 통과해 연장하여 제 1 전기 콘택트와 제 1 반도체 층 사이에 전기적 통신을 제공하고, 전도성 마이크로 콘택트들의 제 2 어레이는 보호 층을 통과해 연장한다. 어떤 실시예들에서, 플립 칩 LED들의 어레이를 형성하고 지지하는데 사용될 수 있는 기판은 사파이어를 포함할 수 있다; 대안적으로, 기판은 실리콘, 실리콘 카바이드, III족 질화물 물질(예를 들어, GaN), 또는 상기 물질들의 임의의 조합 (예를 들어, 사파이어 상의 실리콘 등)을 포함할 수 있다. 플립 칩 LED들의 제조에 관한 더 상세한 내용은 본 명세서에 그 인용으로 전체 내용이 포함되는 미국 가출원 제62/235,908호(Docket No. 1194-308P/P2426US0)에 개시되어있다.
도 1은 기판(15), 제 1 및 제 2 전기 콘택트(61, 62) 그리고, 그 사이에 배치된 기능성 스택(functional stack)(60)을 포함하는 단일 플립 칩 LED(10)를 나타낸다. 플립 칩 LED(10)는 본 발명에 일 실시예에 따르면 LED(10)의 반도체 층들 근처에 다층 반사기를 포함하여, 반도체 층들에 근처에 (복수의 함몰 그리고/또는 돌출 특징구조(17))로 패턴화된 내부 광-투과성 표면(14)을 포함한다. 광 투과 (바람직하게는 투명) 기판(15)은 외부 주 표면(11), 측면 에지(12)들 그리고 패턴화된 표면(14)을 구비한다. 발광 활성 영역(25)을 사이에 둔 복수의 반도체 층(21, 22)은 패턴화된 표면(14)에 인접하며, 증기상 에피택시 또는 임의의 다른 적절한 증착 프로세스를 통해 증착될 수 있다. 일 구현예에서, 기판(15)에 근접한 제 1 반도체 층(21)은 n- 도핑된 물질(예를 들어, n-GaN)을 구현하고, 제 2 반도체 층(22)은 p- 도핑된 물질(예를 들어, p-GaN)을 구현한다. 활성 영역(25)을 포함하는 복수의 반도체 층(21, 22)의 중심부는 기판(15)으로부터 멀어지는 방향으로 연장하여 보호 물질(예를 들어, 보호 층(50)의 일부인 실리콘 질화물)을 함유하는 적어도 하나의 오목부(39)에 의해 측면 경계가 정의되고(한정되고) 제 1 반도체 층(21)의 표면 연장부(21A)에 의해 수직 경계가 정의되는 메사(mesa)(29)를 형성한다.
다층 반사기는 유전체 반사기 층(40) 및 금속 반사기 층(42)으로 구성된 다층 반사기로 제 2 반도체 층(22)에 근접하여 (예를 들어 제 2 반도체 층(22) 상에) 배치된다. 유전체 반사기 층(40)은 금속 반사기 층(42)과 제 2 반도체 층(22) 사이에 배치된다. 어떤 구현예들에서, 유전체 반사기 층(40)은 실리콘 이산화물을 포함하고, 금속 반사기 층(42)은 은을 포함한다. 복수의 전도성 비아(41-1, 41-2)는 유전체 반사기 층(40)에 정의되고 바람직하게는 제 2 반도체 층(22)과 금속 반사기 층(42)에 접촉한다. 어떤 구현예들에서, 전도성 비아(41-1, 41-2)는 금속 반사기 층(42)과 동일한 물질을 포함한다. 어떤 구현예들에서, 유전체 반사기 층(40) 및 금속 반사기 층(42) 중 적어도 하나 (바람직하게는 둘 다)는 제 2 반도체 층(22)에 의해 종결된 메사(29)의 주 표면 전체에 걸쳐 그 위에 배치된다(예를 들어 제 2 반도체 층(22)의 메사의 주요(예를 들어, 더 낮은) 표면의 적어도 약 90%, 적어도 약 92 % 또는 적어도 약 95%).
어떤 실시예들에서, 장벽 층(barrier layer)(48)(부분 48-1 및 48-2 포함)은 바람직하게는 금속 반사기 층(42)과 보호 층(50) 사이에 제공된다. 어떤 구현예들에서, 장벽 층(48)은 스퍼터링된 Ti/Pt 및 이어서 증착된 Au를 포함하거나, 스퍼터링된 Ti/Ni 및 이어서 증착된 Ti/Au를 포함한다. 어떤 실시예들에서, 장벽 층(48)은 금속 반사기 층(42)으로부터 금속이 이동하는 것을 방지하는 기능을 할 수 있다. 보호 층(50)은 배리어 층(48)과 (i) 제 1 외부에서 접근가능한(externally accessable) 전기 콘택트(또는 전극)(61) 및 ii) 제 2 외부에서 접근가능한 전기 콘택트(또는 전극)(62)와의 사이에 배치되고, 두 콘택트(61, 62) 모두는 간극(59)에 의해 분리된 플립 칩 LED(10)의 하부면(54)을 따라 배치된다. 어떤 구현예들에서, 보호 층(50)은 실리콘 질화물을 포함한다. 보호 층(50)은 그 내부에 마련된 금속 - 함유 중간층(55)을 포함하며, 중간층(55)은 Al을 포함하거나 또는 다른 적절한 금속을 포함할 수 있다.
LED(10)는 보호 층(50)을 통과해 연장하는 마이크로 콘택트들(63, 64)의 제 1 및 제 2 어레이를 포함하며, 제 1 마이크로 콘택트 어레이(63)는 제 1 전기 콘택트(61) 및 제 1 도핑된(예를 들어 n-도핑된) 반도체 층(21)과의 전도성 전기 통신을 제공하고, 제 2 마이크로 콘택트 어레이(64)는 제 2 전기 콘택트(62) 및 제 2 도핑된(예를 들어, p-도핑된) 반도체 층(22)과의 전도성 전기 통신을 제공한다. 제 1 마이크로 콘택트 어레이(63)는 제 1 전기 콘택트(61)(예를 들어 n-콘택트)로부터 연장하여 보호 층(50)을 통과하고, 중간 층(55)에 정의된 개구들을 통과하고, 장벽 층(48)의 제 1 부분(48-1)에 정의된 개구(52)를 통과하고, 유전체 반사기 층(40)의 제 1 부분(40-1)에 정의된 개구를 통과하고, 제 2 반도체 층(22)을 통과하고, 활성 영역(25)을 통과하여 제 1 반도체 층(21)으로 연장한다. 중간 층(55), 장벽 층(48)의 제 1 부분(48-1), 금속 반사기 층(42)의 제 1 부분(42-1) 그리고 유전체 반사기 층(40)의 제 1 부분(40-1)에 정의된 개구들 내에서 유전체 반사기 층(40)의 유전체 물질이 마이크로 콘택트(63)를 측방향으로 캡슐화하여 마이크로 콘택트(63)와 각 층들(55, 48, 42, 40) 간의 전기적 접촉을 방지한다. 유전체 반사기 층(40)의 제 1 부분(40-1)에 정의된 비아(41-1)들의 세트는 유전체 반사기 층(40) 및 제 2 반도체 층(22)과 접촉하며 이는 활성 영역(25)에서의 전류 확산을 촉진한다. 제 2 마이크로 콘택트 어레이(64)는 제 2 전기 콘택트(65)로부터 연장하여 보호 층(50)을 통과하고, 중간 층(55)에 정의된 개구를 통과해서(i) 장벽 층(48)의 제 2 부분(48-2) 및 (ii) 금속 반사기 층(42)의 제 2 부분(42-2) 중 적어도 하나에 도달하여, 유전체 반사기 층(40)의 제 2 부분(40-2)에 정의된 비아(41-2)들 세트를 통해 금속 반사기 층(42)과 제 2 반도체 층(22) 간의 전기적 통신이 확립된다. 어떤 구현예들에서 비록 마이크로 콘택트(64)들의 제 2 어레이가 바람직하지만, 다른 구현예들에서는, 단일의 제 2 마이크로 콘택트가 마이크로 콘택트(64)들의 제 2 어레이를 대체 할 수 있다. 유사하게, 특정 구현예들에서 복수의 비아(41-2)를 유전체 반사기 층(40)의 제 2 부분(40-2)에 정의하는 것이 바람직하지만, 다른 구현들에서는, 단일 비아 또는 다른 단일 전도성 경로가 복수의 비아(41-2)를 대체할 수 있다.
보호 층(50)의 형성 후에, 기판(15)의 외부 주 표면(11)과 제 1 반도체 층(21)의 표면 연장부(21A) 사이에서 연장되는 하나 이상의 측부(16)는 보호 물질로 덮이지 않는다. 이러한 측부(16)는 비-보호된 측면을 구현한다.
플립 칩 LED(10)의 동작에서, 전류는 제 1 전기 콘택트(예컨대, n-콘택트 또는 캐소드)(61), 마이크로 콘택트들의 제 1 어레이(63) 및 제 1 (n-도핑된) 반도체 층으로부터 활성 영역(25)으로 흘러 발광(광 방출)을 생성한다. 활성 영역(25)으로부터, 전류는 제 2 (p-도핑된) 반도체 층(22), 비아(41-2), 금속 반사기 층 부분(42-2), 장벽 층 부분(48-2) 및 마이크로 콘택트들의 제 2 어레이(64)로 흘러 제 2 전기 콘택트(예를 들어 p-콘택트 혹은 애노드)(62)에 도달한다. 활성 영역(25)에 의해 생성된 방출은 처음에는 모든 방향으로 전파되는데, 기판(15)을 향해 모든 방향으로 방출을 반사시키는 역할을 반사기 층(40, 42)이 한다. 기판(15)과 제 1 반도체 층(21) 사이에 배치된 패턴화된 표면(14)에 방출이 도달하면, 패턴화된 표면(14) 내에 또는 상에 배치된 오목/돌출 특징구조(17)는 패턴화된 표면(14)에서 반사보다는 굴절을 촉진하여, 광자가 제 1 반도체 층(21)으로부터 기판(15)으로 통과하는 기회를 증가시키고 그 이후 외부 주 표면(11) 및 비-보호된 측부(16)를 통과해 LED(10)를 빠져나간다. 어떤 구현예들에서, LED(10)의 하나 이상의 표면은 하나 이상의 루미포르 물질(도시하지 않음)로 덮여져서 LED(10)로부터 방사되는 방출의 적어도 일부가 파장에서 상향 변환되거나 하향 변환되도록 할 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 도 1의 플립 칩 LED(10)와 구조 및 동작이 유사한 단일 플립 칩 LED(10)의 평면 사진이다. 도 2a를 참조하면, 플립 칩 LED(10)는 LED 방출의 추출을 위해 배열된 외부 주 표면(11)을 포함하고 길이 L 및 폭 W를 갖는 활성 영역을 포함한다. 어떤 실시예들에서, 활성 영역은 길이 L은 약 280㎛이고 폭 (W)이 약 220㎛이며, 기판(15)이 활성 영역을 넘어 연장된다. 도 2b를 참조하면, 플립 칩 LED(10)는 하부 표면(54)을 따라 배치된 캐소드(61) 및 애노드(62)를 포함한다, 어떤 실시예들에서, 캐소드(61)는 길이 약 95㎛, 폭이 약 140㎛의 치수를 나타내고, 애노드(62)는 길이 약 70㎛ 및 폭이 약 170㎛의 치수를 나타낸다.
도 3a 및 도 3b는 단일 투명 기판(15) 상에 4개의 플립 칩 LED(10)의 어레이를 포함하는 멀티-LED 칩의 평면 사진으로서, 각각의 플립 칩 LED(10)는 도 1의 플립 칩 LED(10)와 구조 및 동작이 유사하다. 각각의 플립 칩 LED(10)의 활성 영역은 인접한 플립 칩 LED(10)의 활성 영역과는 간극(예를 들어 길이 방향으로 40㎛ 및 폭 방향으로 30㎛)만큼 이격되어 있다. 각 간극의 중앙부는 기판(15)만을 포함하는 스트리트(street)(70)(예를 들어, 약 10㎛의 폭을 갖는다)를 형성하는 반면, 각 간극의 주변부(스트리트(70)와 LED(10)의 활성 영역 사이의 영역)는 기판(15) 뿐만 아니라 보호 물질(예를 들어, 도 1에 도시된 보호 층(50))를 포함할 수 있다. 각 스트리트(70)는 따라서 인접한 플립 칩 LED(10)들 간의 경계를 나타낸다. 각 플립 칩 LED(10)는 하부 표면(54)을 따라 배치된 캐소드(61) 및 애노드(62)를 포함하고, 각 플립 칩 LED(10)은 기판(15)의 외부 주 표면(11)을 통해 발광한다. 노출된 캐소드(61) 및 애노드(62)는 각각의 플립 칩 LED(10)가 개별적으로 어드레스 가능하고(addressable)(접근 가능하고) 독립적으로 제어될 수 있도록, 각각의 플립 칩 LED(10)에 개별적인 전기적 연결이 가능하도록 한다. 플립 칩 LED(10)을 서로 분리하는 것이 바람직하다면, 그렇게 하는 종래의 방법으로 개별 플립 칩 LED(10)를 산출하기 위해 스트리트(70)를 절단하는 기계적 톱질(mechanical saw)을 이용할 수 있다.
또한, 도 4a 및 도 4b는 단일 투명 기판(15) 상에 100개의 플립 칩 LED(10)의 어레이를 포함하는 멀티-LED 칩의 평면 사진이며, 각각의 플립 칩 LED(10)는 도 1에 도시된 플립 칩 LED(10)와 구조 및 동작 면에서 유사하다. 플립 칩 LED(10)는 스트리트(70)를 포함하는 간극에 의해 서로 분리된다. 각각의 플립 칩 LED(10)은 LED 방출의 추출을 위해 배열된 외부 주 표면(11)을 포함하고, 하부 표면(54)을 따라 배치된 캐소드(61) 및 애노드(62)를 포함한다. 노출된 캐소드(61) 및 애노드(62)는 각각의 플립 칩 LED(10)가 개별적으로 주조지정 가능하고 독립적으로 제어될 수 있도록 각 플립 칩 LED(10)에 개별적인 전기적 연결이 가능하도록 한다.
이전에 언급한 바와 같이, LED 및 형광체 방출의 무지향성 특성은 단일 광-투과성 기판 상에 배치된 플립 칩 LED들의 어레이의 어느 한 LED (예를 들어, 제 1 픽셀)의 방출이 어레이의 다른 LED(예를 들어, 제 2 픽셀)의 방출과 대부분 중첩되게 한다. 복수의 플립 칩 LED를 지지하는 단일 투명 기판은 광빔이 복수의 방향으로 이동하도록 하여, 광 산란 및 기판을 통해 투과된 방출의 픽셀 형 해상도의 손실을 야기한다. 광 산란 및 픽셀형 해상도 손실의 문제는 기판의 광 추출 표면 위에 높인 하나 이상의 루미포르 물질에 의해 더 악화되는데, 루미포르 방출이 무지향성 특성을 나타내기 때문이다. 본 명세서에 개시된 다양한 실시예는 상이한 LED들 그리고/또는 루미포르 물질 영역들의 방출들 사이의 상호작용을 감소시켜 산란 그리고/또는 광학적 크로스토크를 감소키시고 결과적인 방출들의 픽셀형 해상도를 보존함으로써 상기 문제를 해결한다. 어떤 실시예들에서, 광 격리 요소들이 광 주입 표면으로부터 기판으로 연장될 수 있고, 광 추출 표면으로부터 기판으로 연장 될 수 있고, 광 추출 표면으로부터 외측으로 연장될 수 있고, 또는 이들의 임의의 조합을 나타낼 수 있다. 어떤 실시예들에서, 복수의 광 격리 요소는 동일한 기판 그리고/또는 동일한 발광 장치에서 상이한 방법들에 의해 정의될 수 있다. 어떤 실시예들에서, 상이한 크기 그리고/또는 상이한 형상의 광 격리 요소들이 동일한 기판 그리고/또는 동일한 발광 장치에 제공될 수 있다. 예를 들어, 어떤 실시예들에서, 제 1 크기, 형상 그리고/또는 제조 기술을 갖는 광 격리 요소들의 제 1 그룹은 광 주입 표면으로부터 기판의 내부로 연장될 수 있고, 제 2 크기, 형상 그리고/또는 제조 기술을 갖는 광 격리 요소들의 제 2 그룹은 광 주입 표면으로부터 기판의 내부로 연장될 수 있으며, 제 2 크기, 형상 그리고/또는 제조 기술은 제 1 크기, 형상 그리고/또는 제조 기술과 상이하다. 어떤 실시예들에서, 광 격리 요소들은 LED 어레이의 주 발광 표면에 실질적으로 수직인 벽들, 또는 (어레이의 각 픽셀의 방출을 시준하는 것과 같이) 원하는 방식으로 광을 반사하기 위해 LED 어레이의 주 발광 표면에 대해 수직이 아닌 방식으로 각을 이루는 벽들을 포함할 수 있다. 어떤 실시예들에서, 상이한 형태의 광 격리 요소들, 광 방향 변경 요소들 그리고/또는 광 시준(light collimation) 요소들이 LED 어레이를 포함하는 발광 장치의 상이한 층들 상에 위치하거나 또는 그 층들과 일체로 될 수 있다.
어떤 실시예들에서, 단일 기판에 의해 지지되는 LED들의 어레이(예를 들어, 멀티-LED 칩)의 각각의 플립 칩 LED는 약 400㎛, 약 300㎛, 또는 약 200㎛보다 크지 않는 가장 큰 측면 치수를 포함한다. 어떤 실시예들에서, 단일 기판에 의해 지지되는 LED들의 어레이의 각 플립 칩 LED는 약 60㎛, 또는 약 50㎛, 또는 약 40㎛, 또는 약 30㎛, 또는 약 20㎛ 또는 약 10㎛보다 크지 않는 칩간 간격을 포함한다. 이 같은 치수 범위는 바람직하게는 작은 픽셀 피치를 제공한다.
어떤 실시예들에서, 멀티-LED 칩은 실질적으로 정사각형인 픽셀로서 기능하는 LED를 복수 개 포함한다. 어떤 실시예들에서, 멀티-LED 칩은 각각 직사각형 (정사각형이 아님) 형상을 갖는 픽셀로서 기능하는 LED들을 포함한다. 다른 실시예에서, 각 LED는 6각형, 원형 또는 다른 형상을 갖는 픽셀로서 제공될 수 있다.
어떤 실시예들에서, 멀티-LED 칩은 약 70㎛ 길이 × 70㎛ 폭의 픽셀로서 2차원 어레이로 제공된 LED들을 포함할 수 있으며, 각각은 약 50㎛ 길이 × 50㎛ 폭의 활성 영역을 포함함으로써, 0.0025 mm2/0.0049mm2 = .51 (또는 51%)의 전체 면적에 대한 방출 면적의 비율을 제공한다. 어떤 실시예들에서, (도 4b에 도시된 바와 같은) 적어도 100개의 LED의 어레이는 32mm 길이 × 24mm 폭보다 크지 않는 면적으로 제공될 수 있고 여기서 LED 들간의 간격 (픽셀 피치)은 길이 방향으로 40㎛보다 크지 않고 폭 방향으로 30㎛보다 크지 않다. 어떤 실시예들에서, 각 LED는 280㎛ 길이 × 210㎛ 폭 (0.0588 ㎟의 면적)의 방출 면적을 포함할 수 있다. 각 LED에 대해 총 320㎛ 길이 × 240㎛ 폭 (총 면적 0.0768mm2)의 전체 상부 면적을 고려하면, 주 영역(상부 영역)에서 전체 면적(즉, 비방출 면적과 방출 면적을 포함)에 대한 방출 면적의 비율은 76.6%이다. 어떤 실시예들에서, 본 명세서에 개시된 바와 같은 발광 장치는 주 표면(상부 표면)에서 비 방출(또는 어두운) 면적에 대한 방출 면적의 비는 적어도 약 30%, 적어도 약 40%, 적어도 약 50%(즉, 예를 들어, 비-방출(어두운) 면적 대비 방출 면적의 비는 1:1), 적어도 약 55%. 적어도 약 60%, 적어도 약 65%, 적어도 약 70%, 적어도 약 75%, 또는 적어도 약 80%이다. 어떤 실시예들에서, 상기 수치들 중 하나 이상은 선택적으로 상한이 70%, 75%, 80%, 85% 또는 90%보다 크지 않는 범위를 나타낼 수 있다. 어떤 실시예들에서, 적어도 1000개의 LED의 어레이가 제공될 수 있다.
도 2a, 도 2b, 도 3a, 도 3b, 도 4a 및 도 4b에서 각각의 LED가 2개의 n-콘택트 비아(n-콘택트 또는 캐소드(61)와 정합하는 수직 오프셋 원을 구현)를 포함하는 것이 도시되었지만, 어떤 실시예들에서, n-콘택트들 및 관련된 n-콘택트 비아들은 측 방향으로 이동되고 각 LED의 방출 영역 외측의 어두운 영역에 제공될 수 있다.
어떤 실시예들에서, 하나 이상의 광 격리 요소는 (예를 들어, 멀티-LED 칩으로 구현된) 플립 칩 LED들의 어레이를 지지하는 기판 내에 적어도 부분적으로 배치된다. 어떤 실시예들에서, 플립 칩 LED 어레이(예를 들어, 멀티-LED 칩)를 지지하는 기판은 플립 칩 LED들로부터의 방출을 수신하는 광 주입 표면과, (전체적으로 광 주입 표면에 대향하는) 광 추출 표면을 포함하며, LED 방출은 광 추출 표면을 통과해 기판을 빠져 나간다(예를 들어, 하나 이상의 루미포르 물질에 침입하고 그리고/또는 발광 장치를 빠져나간다). 어떤 실시예들에서, 하나 이상의 광 격리 요소는 기판의 광 추출 표면으로부터 기판의 내부로 연장할 수 있고 그리고/또는 하나 이상의 광 격리 요소는 기판의 광 주입 표면으로부터 기판의 내부로 연장할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 광 격리 요소들은 기판의 내부 부분의 전체 두께를 통해 연장되지 않으며, 그래서 기판의 약화 또는 파괴가 방지될 수 있다. 어떤 실시예들에서, 광 격리 요소들의 제 1 그룹은 광 주입 표면으로부터 기판의 내부로 연장하고, 광 격리 요소들의 제 2 그룹은 광 추출 표면으로부터 기판의 내부로 연장한다. 기판의 측면 에지들을 통한 광 손실을 피하기 위해, 이러한 에지들은 광 반사 또는 광 흡수 물질과 같은 광 영향 물질로 추가로 코팅되거나 덮일 수 있다. 사용될 수 있는 광 반사 물질의 한 예는 티타늄 이산화물[TiO2]이며 이는 선택적으로 파우더 형태로 제공되고 실리콘과 같은 결합제에 함유된다. 사용될 수 있는 광 - 흡수성 물질의 한 예는 카본 블랙(carbon black)으로, 이는 선택적으로 파우더 형태로 제공되고 실리콘과 같은 결합제에 함유된다. 다른 광 반사 물질, 광 흡수 물질, 그리고/또는 결합제가 사용될 수 있다.
바람직하게는, 기판 내에 배치된 광 격리 요소들은 기판의 상이한 광 투과 영역들을 적어도 부분적으로 경계 짓고(한정하고), 상이한 광 투과 영역들 사이에서 상이한 플립 칩 LED들에 의해 생성된 LED 방출의 통과를 감소시키도록 구성된다. 기판의 광 추출 표면이 적어도 하나의 루미포르 물질로 덮인 경우, 그러한 물질은 기판의 복수의 광 투과 영역과 실질적으로 정합하는 복수의 광 출력 영역을 포함할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 광 격리 요소들은 기판에 의해 지지되는 플립 칩 LED 어레이(예를 들어, 멀티-LED 칩으로 구현됨) 의 적어도 일부 플립 칩 LED 사이에 경계(예를 들어, 스트리트)가 된다.
광 격리 요소들을 기판 내에 적어도 부분적으로 형성하기 위해 다양한 방법이 사용될 수 있다. 어떤 실시예들에서, 오목부 또는 홈은 기계적 톱질(예를 들어, 다이아몬드 톱날을 사용)과 같은 기계적 기술, 식각 (선택적으로 포토리소그래피에 의해 수행)과 같은 화학적 기술, 또는 레이저 어블레이션과 같은 열적 기술에 의해 기판의 하나 이상의 주 표면에 형성될 수 있다. 이러한 오목부 또는 홈이 형성된 후에, 하나 이상의 광 영향 (예를 들어, 광 반사 또는 광 흡수) 물질이 임의의 적합한 기술에 의해 오목부 또는 홈 내부에 증착될 수 있다. 어떤 실시예들에서, 오목부 또는 홈은 실질적으로 균일한 폭을 가질 수 있다. 다른 실시예들에서, 오목부 또는 홈은 깊이에 따라 변하는 폭을 가질 수 있다 (예를 들면 톱질 또는 식각에 의해 형성될 수 있음); 이러한 경우에, 오목부 또는 홈은 경사진 측벽 (즉, 하나 이상의 LED의 주 발광 표면에 수직이 아닌 측벽)을 가질 수 있다. 어떤 실시예들에서, 오목부, 홈 또는 다른 특징구조가 식각 또는 톱질에 의해 정의되고, 하나 이상의 광 반사성, 광 흡수성 또는 다른 물질이 오목부, 홈 또는 다른 특징구조에 증착될 수 있다. 이러한 특징구조들은 멀티-LED 칩과 같은 발광 장치의 상이한 LED 또는 픽셀 사이에서 연장하는 그리드(grid)를 형성할 수 있다. 어떤 실시예들에서, 원하는 특징구조들이 제 1 층에 형성될 수 있고, 대응하는 구조 또는 다른 특징구조들이 원하는 특성을 갖는 픽셀 (또는 픽셀 - 정의 구조)을 정의하기 위해 제 1 층과 결합되는 제 2 층에 정의될 수 있다. 어떤 실시예들에서, 복수의 광 격리 요소는 동일한 기판 그리고/또는 발광 장치에서 상이한 제조 기술에 의해 형성될 수 있다. 어떤 실시예들에서, 상이한 크기 그리고/또는 형상의 광 격리 요소가 동일한 기판 그리고/또는 발광 장치에 제공될 수 있다.
어떤 실시예들에서, 기판 내에 적어도 부분적으로 배치된 광 격리 요소들의 존재에 대한 추가 또는 대안으로서, 하나 이상의 광 격리 요소가 기판의 광 추출 표면 상에 또는 그 위에 배치될 수 있다. 이러한 광 격리 요소들은 하나 이상의 루미포르 물질 영역 그리고/또는 하나 이상의 마이크로렌즈에 대한 적어도 부분적인 측 방향 경계를 정의할 수 있다. 그러한 경우에, 광 격리 요소들은 하나 이상의 루미포르 물질 영역 그리고/또는 마이크로렌즈를 멀티-LED 칩과 같은 조명 장치에 부가하기 전에 바람직하게 형성된다. 어떤 실시예들에서, 광 격리 요소들은 3차원 인쇄와 같은 기술에 의해, 하나 이상의 층의 추가 및 그 후 추가된 하나 이상의 층에 대한 선택적 제거 (예를 들어, 포토 리소그래피 식각에 의한)에 의해, 또는 미리 조립된 소자의 접착 또는 다른 결합에 의해 기판의 표면 상에 증착 될 수 있다. 바람직하게는, 이러한 광 격리 요소들은 기판(예를 들어, 멀티-LED 칩의 기판)에 의해 지지되는 플립 칩 LED들의 어레이의 적어도 일부 플립 칩 LED 사이의 경계와 실질적으로 정합한다. 어떤 실시예들에서, 광 격리 요소들은 기판 내에 부분적으로 배치될 수 있고, 부분적으로 기판 외부에 배치될 수 있다. 어떤 실시예들에서, 기판 내에 배치된 광 격리 요소들은 기판 외부에 배치된 광 격리 요소들과 불연속적일 수 있다.
어떤 실시예들에서, 기판 내에 적어도 부분적으로 배치되거나 기판 상에 배치된 광 격리 요소들의 존재에 대한 추가 또는 대안으로서, 하나 이상의 광 격리 요소는 기판에 의해 지지된 하나 이상의 루미포르 물질 상에 또는 그 위에 배치될 수 있다. 어떤 실시예들에서, 광 격리 요소들은 3차원 인쇄와 같은 기술에 의해 또는 미리 제조된 소자의 접착 또는 다른 결합에 의해 하나 이상의 루미포르 물질의 표면 상에 증착 될 수 있다.
어떤 실시예들에서, 광학 구조들 또는 특징구조들은 픽셀 사이의 콘트라스트 및 광 분리를 향상시키고 (이에 의해 픽셀화를 개선하고), 그리고/또는 복수의 픽셀을 포함하는 발광 표면의 전체 방출의 균질성을 향상 시키는데 사용될 수 있으며, 다음 열거된 것들 중 적어도 하나를 포함한다: 광 추출 구조들, 광 격리 요소들, 렌즈들, 시준 구조들 (예를 들어 렌즈들 그리고/또는 반사 측벽들 포함), 광 제한 구조들 또는 구획들, 그리고 고 굴절률 물질과 저 굴절률 물질의 조합(선택적으로 인접 층들에 제공됨). 실시예에 따라, 이들 광학 구조물들 또는 특징구조물들은 성장 기판, 에피택셜층, 캐리어 기판(예를 들어, 성장 기판의 반대쪽 또는 성장 기판과 동일한 면의 LED 어레이의 면), 또는 루미포르 물질(예를 들어 루미포르 층) 중 하나 이상에, 하나 이상 상에 형성되거나 제조될 수 있다.
도 5a 내지 도 5c는 다양한 제조 단계(상태)에서 단일 투명 기판(15)이 위를 향하는 상태에서 단일 투명 기판(15) 상에 16개의 플립 칩 LED(10)의 어레이를 포함하는 멀티-LED 칩을 도시한다. 캐소드(61) 및 애노드(62)는 아래를 향한다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 기판(15)은 외부 주 (광 추출) 표면(11)을 따라 임의의 표면 특징구조가 없이 연속적이다. 도 5b는 광 추출 표면(11)으로부터 기판(15) 안으로 연장되는 3개의 길이 방향의 홈 또는 오목부(72)의 형성 이후의 기판(15)을 도시한다. 이러한 홈 또는 오목부는 기계적 톱질을 포함하여 본 명세서에 기술된 임의의 적절한 기술에 의해 형성될 수 있다. 무화과. 도 5c는 광 추출 표면(11)으로부터 기판(15)의 내부로 연장하는 3개의 폭 방향의 홈 또는 오목부(72)의 형성 이후의 기판(15)을 도시한다.
어떤 실시예들에서, 광 격리 요소들은 LED 어레이의 성장 이전에 기판 내에 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 광 격리 요소들은 LED들 사이의 스트리트의 형성과 실질적으로 동시에 기판 내에 형성될 수 있다. 바람직하게는, LED 어레이의 개별 LED는 복수의 광 격리 요소의 상이한 광 격리 요소들 사이에서 성장된다.
도 5d는 기판(15)에 광 격리 요소(74)들을 형성한 후의 아래로 향하는 투명 기판(15)의 평면도이며, 각각의 광 격리 요소(74)는 기판(15)의 광 주입 (하부) 표면(54)으로부터 기판(15)의 내부로 연장한다. 도 5e는 광 격리 요소(74)들 사이의 도 5d의 기판(15) 상에 형성된 16개의 플립 칩 LED(10)의 어레이를 포함하는 멀티-LED 칩의 평면도이다. 각각의 플립 칩 LED(10)는 기판(15)의 광 주입 표면(54)으로 광을 방출하도록 배열된 외부 주 표면(도시되지 않음)을 포함하고, 광 주입 표면(54)을 따라 캐소드(61) 및 애노드(62)를 포함한다. 도 5d는 LED(10)의 성장 이전에 기판(15) 내에 정의된 광 격리 요소(74)들을 도시하지만, 어떤 실시예들에서 광 격리 요소(74)들은 스트리트(도시되지는 않았지만 광 격리 요소(74)와 위치가 일치한다)의 형성과 동시에 성장할 수 있다.
도 6a 내지 도 6c는 다양한 제조 상태에서 아래로 향한 단일 투명 기판(15) 상의 도 5a 내지 도 5c의 멀티-LED 칩의 측 단면도이다. 각각의 플립 칩 LED(10)는 기판(15)에 의해 지지되는 기능성 스택(functional stack)(60) (반도체 층 및 활성 영역 포함) 위에 배치된 캐소드(61) 및 애노드(62)를 포함한다. 플립 칩 LED(10)들은 스트리트(70)를 포함하는 측방 간극에 의해 분리된다. 플립 칩 LED(10)들에 근접한 하부(광 주입) 표면(54)과, 광 주입 표면(54) 반대측에 광 추출 표면(11)을 포함한다. 기판(15)은 또한 측면 에지(12)들을 포함한다. 도 6a에 도시된 바와 같이, 홈 또는 오목부(72)들은 광 추출 표면(11)으로부터 기판(15)의 내부로 연장하고 임의의 적절한 기술 (예를 들어, 기계적 톱질)에 의해 형성될 수 있다. 홈 또는 오목부(72)들의 형성 이후에, 이러한 특징구조들은 도 6b에 도시된 바와 같이 기판(15) 내에 적어도 부분적으로 매립된 광 격리 요소(74)들을 생성하기 위해 적절한 광 영향 (예를 들어, 광 반사 또는 광 흡수) 물질로 채워진다. 선택적으로, 평탄화 그리고/또는 세정 단계가 광 격리 요소(74)들의 형성 이전 그리고/또는 형성 이후에 광 추출 표면(11)에 수행될 수 있다. 추가적으로, 기판(15)의 측면 에지(12)들은 광 - 반사 또는 광 - 흡수 물질(75)로 코팅되거나 덮이어져 플립 칩 LED(10)들에 의해 발생된 LED 방출들의 측면 탈출을 방지한다. 도 6c에 도시된 바와 같이, 광 격리 요소(74)들을 형성한 후에, 광 추출 표면(11) 위에 적어도 하나의 루미포르 물질(85) (복수의 광 출력 영역(86)들을 정의하는 외부 표면)이 광 추출 표면(11) 위에 증착되거나 제공될 수 있다. 광 격리 요소(74)들 사이(또는 광 격리 요소들과 측면 에지(12)들 사이)의 영역들은 LED 방출들을 전달하기에 적합한 기판(15)의 광 투과 영역(80)들을 정의한다. 어떤 실시예들에서, 적어도 하나의 루미포르 물질(85)의 광 출력 영역(86)은 기판(15)의 광 투과 영역(80)과 실질적으로 정합한다. 동작시, 적어도 하나의 루미포르 물질(85)은 광 격리 요소(74)들 사이의 기판(15)을 통과해 전달된 LED 방출을 수신하고, 수신한 LED 방출들의 일부를 다른 파장으로 변환하고, 광 방출 영역(86)들을 통과하는 LED 방출 및 루미포르 방출의 조합을 전송한다.
어떤 실시예들에서, 광 격리 요소들은 광 주입 표면으로부터 기판의 내부로 연장될 수 있다. 또한, 어떤 실시예들에서, 기판의 광 추출 표면은 광 추출을 향상시키기 위해 패턴화 되거나 텍스처 처리될 수 있다.
도 7a는 단일 투명 기판(15) 상에 플립 칩 LED(10)들의 어레이를 포함하는 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)의 측 단면도이다. 각각의 플립 칩 LED(10)는 기판(15)에 의해 지지되는 기능성 스택(60) 상에 마련된 캐소드(61) 및 애노드(62)를 포함하며, 인접한 플립 칩 LED(10)들은 스트리트(70)를 포함하는 측면 간극에 의해 분리된다. 기판(15)은 광 반사성 또는 광 - 흡수성 물질(75)로 코팅된 측면 에지(12)들을 포함하고, 인접한 플립 칩 LED(10)들에 근접하며 광 추출 표면(11) 반대측에 광 주입 표면(54)을 포함한다. 광 주입 표면(54)으로부터 기판(15) 내부로 연장되는 홈들 또는 오목부들이 기판(15) 내에 형성된 후에, 이러한 홈 또는 오목부들은 기판(15) 내에 적어도 부분적으로 매립된 광 격리 요소(76)들을 생성하기 위해 적절한 광 영향 (예를 들어, 광 반사 또는 광 흡수) 물질로 채워진다. 광 격리 요소(76)들 사이의 영역들은 LED 방출을 전달하기에 적합한 기판(15)의 광 투과 영역(80)들을 정의한다. 복수의 광 출력 영역(86)을 정의하는 외부 표면을 갖는 적어도 하나의 루미포르 물질(85)이 광 추출 표면(11) 위에 배치되고 광 출력 영역(86)은 광 투과 영역(80)과 실질적으로 정합한다.
어떤 실시예들에서, 광 격리 요소들은 광 추출 표면으로부터 기판의 내부로 연장될 수 있다. 또한, 어떤 실시예들에서, 기판의 광 추출 표면은 광 추출을 향상시키기 위해 패턴화되거나 텍스처 처리될 수 있다.
도 7b는 단일 투명 기판(15) 상에 플립 칩 LED(10)들의 어레이를 포함하는 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)의 측 단면도이다. 각각의 플립 칩 LED(10)는 기판(15)에 의해 지지되는 기능성 스택(60) 위에 배치된 캐소드(61) 및 애노드(62)를 포함하고, 인접한 플립 칩 LED(10)들은 스트리트(70)를 포함하는 측면 간극에 의해 분리된다. 기판(15)은 광 반사성 또는 광 - 흡수성 광 영향 물질(75)로 코팅된 측면 에지(12)를 포함하고, 플립 칩 LED(10)들에 인접하고 패턴화된 또는 텍스처 처리된 광 추출 표면(11A)에 대향하는 광 주입 표면(54)을 포함한다. 이러한 패턴화 된 또는 텍스처 처리된 광 추출 표면(11A)으로부터 기판(15)의 내부로 연장되는 홈들 또는 오목부들이 기판(15) 내에 형성된 후에, 이러한 홈들 또는 오목부들은 적절한 광 영향 (예 : 광 반사 또는 광 흡수) 물질로 채워져서 기판(15) 내에 적어도 부분적으로 매립된 광 격리 요소(74)들을 생성할 수 있다. 광 격리 요소(70)들 사이의 영역은 LED 방출들을 전달하기에 적합한 기판(15)의 광 투과 영역(80)들을 정의한다. 복수의 광 출력 영역(86)들을 정의하는 외부 표면을 갖는 적어도 하나의 루미포르 물질(85)이 광 추출 영역(11A) 위에 배치되며, 광 출력 영역(86)은 광 투과 영역(80)과 실질적으로 정합한다.
어떤 실시예들에서, 제 1 그룹의 광 격리 요소는 기판의 광 주입 표면으로부터 기판의 내부로 연장될 수 있고, 제 2 그룹의 광 격리 요소는 기판의 광 추출 표면으로부터 기판의 내부로 연장될 수 있다.
도 7c는 단일 투명 기판(15) 상에 플립 칩 LED(10)들의 어레이를 포함하는 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)의 측 단면도이다. 각각의 플립 칩 LED(10)는 기판(15)에 의해 지지되는 기능성 스택(60) 위에 배치된 캐소드(61) 및 애노드(62)를 포함하고, 인접한 플립 칩 LED(10)들은 스트리트(70)를 포함하는 측면 간극에 의해 분리된다. 기판(15)은 광 반사성 또는 광 - 흡수성 광 영향 물질(75)로 코팅된 측면 에지(12)를 포함하고, 플립 칩 LED(10)들에 인접하고 패턴화된 또는 텍스처 처리된 광 추출 표면(11A)에 대향하는 광 주입 표면(54)을 포함한다. 제 1 그룹의 광 격리 요소(76)는 광 주입 표면(54)으로부터 기판(15)의 내부로 연장하고, 제 2 그룹의 광 격리 요소(74)는 광 추출 표면(11A)으로부터 기판(15)의 내부로 연장한다. 광 격리 요소들(74, 76)은 LED 방출을 전달하기에 적합한 기판(15)의 광 투과 영역(80)을 한정한다. 복수의 광 출력 영역(86)들을 정의하는 외부 표면을 갖는 적어도 하나의 루미포르 물질(85)이 광 추출 영역(11A) 위에 배치되며, 광 출력 영역(86)은 광 투과 영역(80)과 실질적으로 정합한다.
어떤 실시예들에서, 마이크로렌즈들이 적어도 하나의 루미포르 물질의 상이한 광 출력 영역들 위에 배치될 수 있다. 또한, 어떤 실시예들에서, 광 추출 오목부들이 기판의 광 추출 표면에 형성될 수 있다. 어떤 실시예들에서, 하나의 렌즈가 픽셀마다 제공될 수 있다. 어떤 실시예들에서, 렌즈는 몰딩을 통해 또는 루미포르 물질 또는 기타 물질을 용기 구조(containment structure)에 분배함으로써 각 픽셀에 대해 형성될 수 있다. 렌즈를 제조하는데 사용되는 하나 이상의 물질의 점도는 원하는 렌즈 프로파일 (예를 들어, 오목 렌즈, 볼록 렌즈 또는 기복이 있는 메니스 커스(undulating meniscus))에 따라 조정되어 LED 어레이의 원하는 균질성 및 콘트라스트 특성을 달성할 수 있다. 몰딩이 사용되면, 광 추출 특징구조들, 광 방향 변경 특징구조들 또는 임의의 원하는 광 성형(light shaping) 프로파일이 제공될 수 있다. 어떤 실시예들은 개개의 픽셀을 덮는 오목 렌즈를 제공하며, 여기서 각 렌즈는 픽셀의 에지를 향해 평평해진다.
어떤 실시예들에서, 용기 그리고/또는 반사 구조는 픽셀의 횡단면의 상부를 향하여 점점 얇아지는 각이 진 측벽을 형성함으로써 각 픽셀의 광을 시준하여 크로스토크를 감소시키면서 픽셀 간의 균질성을 향상시킨다. 이러한 구조는 단일 기판 또는 층에 제공되거나, 본 명세서에서 설명된 바와 같이 전체 단면을 포함하도록 복수의 기판 그리고/또는 층에 형성될 수 있다.
여기에 개시된 임의의 광 격리 요소, 측벽, 용기 특징구조 등은 정반사성 그리고/또는 확산성 반사일 수 있으며, 선형, 구분적 선형(piecewise linear), 만곡 형, 포물선형, 테이퍼형 (예를 들어, 외부 표면으로 갈수록 얇아짐), 또는 다른 원하는 형상을 가질 수 있다. 다양한 광 영향, 광 처리, 광 격리 그리고/또는 광 조향 구조들은 여기에 개시된 발광 장치의 하나 이상의 층 내에 미세 가공, 식각, 형성되거나 층 상에 증착 될 수 있다.
도 8a 내지 도 8d는 다양한 제조 상태에서 단일 투명 기판(15) 상에 플립 칩 LED(10)들의 어레이를 포함하는 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)의 측 단면도이다. 광 격리 요소(76)들은 광 주입 표면(54)으로부터 기판(15)의 내부로 연장한다. 각각의 플립 칩 LED(10)는 기판(15)에 의해 지지되는 기능성 스택(60) 위에 마련된 캐소드(61) 및 애노드(62)를 포함하며, 인접한 플립 칩 LED(10)들은 스트리트(70)를 포함하는 측면 간극에 의해 분리된다. 기판(15)은 광 반사성 또는 광 - 흡수성 물질(75)로 코팅된 측면 에지(12)들을 포함한다. 도 8a에 도시된 바와 같이, 포토레지스트(81)가 기판(15)의 외부 표면(11')의 부분들 위에 패터닝 될 수 있다. 도 8a에 도시된 바와 같이, 포토레지스트(81)를 포함하는 영역이 광 격리 요소(76)와 정합할 뿐만 아니라 플립 칩 LED(10)들 간의 경계와도 정합한다. 포토레지스트 패터닝이 완료된 후, 적절한 화학적 식각액이 기판(15)에 적용되어 포토레지스트(81) 영역들 사이에 광 추출 오목부(82)를 정의한다(도 8b). 그 후, 적어도 하나의 루미포르 물질(85)이 도 8c에 도시된 바와 같이 광 추출 오목부(82) 내에 적어도 부분적으로 제공될 수 있다. 적어도 하나의 루미포르 물질(85)은 광 격리 요소(76)들 사이에 배치된 기판(15)의 광 투과 영역(80)과 실질적으로 정합하는 복수의 광 출력 영역(86)을 정의하는 외부 표면을 포함한다. 선택적으로, 마이크로렌즈(90)들이 도 8d에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 루미포르 물질(85)에 의해 정의된 광 출력 영역(86)들 상에 형성될 수 있고 광 투과 영역(80)들과 정합한다(대응하는 위치에 형성된다). 어떤 실시예들에서, 마이크로렌즈들은 3차원 인쇄에 의해 또는 사전 제작된 요소의 결합에 의해 형성될 수 있다. 어떤 실시예들에서, 상이한 형상 그리고/또는 구성의 마이크로렌즈들이 하나 이상의 상이한 특성을 갖는 광빔들을 출력하기 위해 상이한 광 출력 영역들에 제공될 수 있다. 어떤 실시예들에서, 상이한 형상 그리고/또는 구성의 마이크로렌즈들이 상이한 방향으로 중심이 설정된 광빔들을 출력하도록 배열될 수 있다. 렌즈들을 포함하는 광 영향 요소들의 삼차원 인쇄에 관한 더 상세한 내용은 본 명세서에서 완전히 설명되는 것처럼 본 명세서에 인용에 의해 포함되는 미국 특허 제 9,099,575호에 개시되어 있다.
어떤 실시예들에서, 기판 내에 적어도 부분적으로 배치된 광 격리 요소들의 존재에 더하여 (예를 들어, 돌출한 특징구조들로서) 하나 이상의 광 격리 요소가 기판의 광 추출 표면 상에 또는 그 위에 배치될 수 있다 .
도 9a 내지 도 9c는 다양한 제조 상태에서 단일 투명 기판(15) 상에 플립 칩 LED(10)들의 어레이를 포함하는 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)의 측면 단면도로서, 각각의 플립 칩 LED(10)는 기판(15)에 의해 지지되는 기능성 스택(60) 위에 배치된 캐소드(61) 및 애노드(62)를 포함하고, 인접한 플립 칩 LED(10)들은 스트리트(70)를 포함하는 측면 간극에 의해 분리된다. 기판(15)은 광 반사성 또는 광 - 흡수성 광 영향 물질(75)로 코팅된 측면 에지(12)를 포함한다. 제 1 그룹의 광 격리 요소(76)는 광 주입 표면(54)으로부터 기판(15)의 내부로 연장하고, 제 2 그룹의 광 격리 요소(74)는 광 추출 표면(11)으로부터 기판(15)의 내부로 연장한다. 또 다른 그룹의 광 격리 요소(84)가 제공될 수 있으며 상기 광 격리 요소(84)는 광 추출 표면(11)을 지나서 연장하는 돌출 특징구조들을 포함하며 제 2 그룹의 광 격리 요소(74)의 연장으로서 제공될 수 있다. 도 9b에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 루미포르 물질(85)이, 돌출된 특징구조들을 포함하는 광 격리 요소(84)에 의해 부분적으로 한정되고 광 추출 표면(11)에 의해 부분적으로 한정되는 오목부들 내에 제공될 수 있다. 적어도 하나의 루미포르 물질의 외부 표면은 복수의 광 출력 영역(86)을 정의한다. 기판(15) 내의 광 격리 요소(74,76) 사이의 영역은 LED 방출을 전달하기에 적합한 기판(15)의 광 투과 영역(80)을 정의한다. 유사하게, 기판(15)을 넘어 연장되는 (그리고 선택적으로 적어도 하나의 루미포르 물질(85)을 넘어서 연장되는) 광 격리 요소(84)들 사이의 영역이 복수의 광 출력 영역(86)의 측면을 둘러싸도록 마련될 수 있다. 복수의 광 출력 영역(86)은 내부의 광 격리 요소(74, 76) 사이의 기판(15)의 광 투과 영역(80)과 실질적으로 정합한다. 선택적으로 마이크로렌즈(90)가 도 9c에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 루미포르 물질(85)에 의해 정의된 광 출력 영역(86) 위에 형성될 수 있고 광 투과 영역(80)과 정합한다
어떤 실시예들에서, 하나 이상의 광 격리 요소는 선택적으로 기판 내에 적어도 부분적으로 배치된 하나 이상의 광 격리 요소와 함께, 기판에 의해 지지되는 하나 이상의 루미포르 물질 상에 또는 그 위에 배치될 수 있다.
도 10a 내지 도 10c는 다양한 제조 상태의 단일 투명 기판(15) 상에 플립 칩 LED(10)들의 어레이를 포함하는 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)의 측 단면도로서, 적어도 하나의 루미포르 물질(85) 상에 또는 위에 배치된 광 격리 요소(87)를 포함한다. 각각의 플립 칩 LED(10)는 기판(15)에 의해 지지되는 기능성 스택(60) 위에 마련된 캐소드(61) 및 애노드(62)를 포함하며, 인접한 플립 칩 LED(10)들은 스트리트(70)를 포함하는 측면 간극에 의해 분리된다. 기판(15)은 광 반사성 또는 광 - 흡수성 물질(75)로 코팅된 측면 에지(12)들을 포함한다. 제 1 그룹의 광 격리 요소(76)는 광 주입 표면(54)으로부터 기판(15)의 내부로 연장하고, 제 2 그룹의 광 격리 요소(74)는 광 추출 표면(11)으로부터 기판(15)의 내부로 연장한다. 도 10a에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 루미포르 물질(85)은 기판(15)의 광 격리 요소(74, 76)의 형성 후에 광 추출 표면(11) 위에 제공될 수 있으며 이때 적어도 하나의 루미포르 물질(85)은 광 격리 요소(74, 76) 사이에 배치된 기판(15)의 광 투과 영역(80)과 실질적으로 정합하는 광 출력 영역(86)을 복수개 정의한다. 그 후, 도 10b에 도시된 바와 같이, 광 추출 표면(11)을 넘어 연장하는 돌출 특징구조를 포함하는 또 다른 그룹의 광 격리 요소(87)가 적어도 하나의 루미포르 물질(85) 상에 또는 그 위에 형성될 수 있고 바람직하게는 다른 광 격리 요소(74, 76)와 정합한다. 이러한 광 격리 요소(87)는 3차원 인쇄 또는 사전 제작된 소자의 결합과 같은 다양한 기술에 의해 형성될 수 있다. 선택적으로, 마이크로렌즈(90)들이 도 10c에 도시된 바와 같이, 광 격리 요소(87)들 사이의 적어도 하나의 루미포르 물질(85)에 의해 정의된 광 출력 영역(86) 위에 형성될 수 있으며 광 투과 영역(80)과 정합한다.
어떤 실시예들에서, 플립 칩 LED들의 어레이를 포함하는 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)는 예를 들어, 플립 칩 LED들의 어레이의 전극들(캐소드 및 애노드)에 대응하는 전극 본드 패드를 갖는 주문형 집적 회로(ASIC) 칩과 같은 능동 인터페이스 요소에 직접 결합되도록 배열될 수 있다. 이러한 구성에서, ASIC은 바람직하게는 플립 칩 LED 어레이의 개별 칩에 공급되는 전류의 스위칭이 가능하도록 구성된 집적 트랜지스터를 포함한다.
어떤 실시예들에서, 플립 칩 LED들의 어레이를 포함하는 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)는 캐리어 또는 서브마운트와 같은 대안적인(예를 들어 수동) 인터페이스 요소와 결합하도록 제공될 수 있으며 여기서 발광 장치와 인터페이스 요소는 전기적으로 연결된다. 어떤 실시예들에서, 인터페이스 요소는 제 1 표면 상에 위치하고 플립 칩 LED들의 어레이(예를 들어 하나 이상의 멀티-LED 칩으로 구현)의 전극들과 접촉하는 본드 패드들 또는 전기적 콘택트들의 제 1 어레이와, 제 2 표면 상에 위치하고 플립 칩 LED 어레이의 개별 칩에 공급되는 전류의 스위칭을 위해 구성된 하나 이상의 ASIC 또는 다른 스위칭 장치의 전극들과 접촉하도록 배치된 본드 패드들 또는 전기 콘택트들의 제 2 어레이를 포함한다. 선택적으로, 전도성 비아들이 인터페이스 요소를 통과해 형성되어 본드 패드 또는 전기 콘택트의 제 1 어레이와 본드 패드 또는 전기 콘택트의 제 2 어레이 사이에 전기적 도전 경로를 제공할 수 있다.
도 11a는 인터페이스 요소(94)(예를 들어, 선택적으로 주문형 집적 회로(ASIC) 또는 캐리어 또는 서브마운트에 구현)에 인접하여 배치된 도 6c의 멀티-LED 칩 및 그 사이에 배치된 솔더 범프(93)의 측 단면 분해도이다. 발광 장치는 단일 투명 기판(15) 상에 복수의 플립 칩 LED(10)들을 포함한다. 각각의 플립 칩 LED(10)는 기판(15)에 의해 지지되는 기능성 스택(60) 위에 배치된 음극(61) 및 양극(62)을 포함한다. 발광 장치의 다른 특징구조들은 도 6c와 관련하여 본 명세서에서 설명되었다. 인터페이스 요소(94)는 플립 칩 LED(10)의 캐소드(61) 및 애노드(62) 쌍과 정합하는 전극 쌍(91, 92)을 포함한다. 도 11b는, 솔더 범프 결합 공정과, 멀티-LED 칩 및 인터페이스 요소(94) 사이의 언더필 물질(underfill material)(99)을 추가한 후의, 도 11a의 멀티-LED 칩 및 인터페이스 요소(94)의 측 단면도이다. 솔더 범프 결합 공정은 인터페이스 요소(94)의 전극 쌍(91, 92)과 발광 장치의 캐소드(61) 및 애노드(62) 전극 쌍 간의 전도성 전기적 연결을 생성하기 위해, 솔더 범프(93)의 가열 및 압착을 포함할 수 있다. 예시적인 언더필 물질은 열 팽창 계수(CTE)가 조정될 수 있도록 구형 실리콘 이산화물[SiO2]로 채워진 에폭시를 포함할 수 있다. 다른 언더필 물질이 사용될 수 있고, 바람직하게는 인터페이스 요소와 멀티-LED 칩 사이의 전기 전도성 연결의 단락을 방지하기 위한 유전체 물질을 포함한다.
어떤 실시예들에서, 플립 칩 LED들의 어레이를 포함하는 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)는 오프-보드 제어기(off-board controller)에 전기적 연결을 제공하는 수동 인터페이스 요소에 연결되도록 배치될 수 있다. 어떤 실시예들에서, 직각으로 배치된 (예를 들어, 수직 및 수평) 도전체들이 격자 패턴으로 행 및 열을 형성하여, 개별 플립 칩 LED(또는 픽셀)가 행 및 열의 각 교차점에 의해 정의된다. 멀티플렉스 시퀀싱은 예컨대 공통 열 애노드 또는 공통 열 캐소드 매트릭스 배열을 활용함으로써 LED 어레이에서 LED 개수보다 적은 개수의 도전체를 사용하면서도 LED 어레이의 각 LED를 개별적으로 제어할 수 있고, 휘도 제어가 펄스 폭 변조에 의해 제공될 수 있다.
도 12a 내지 도 12e는 플립 칩 LED들의 어레이와 수동적으로 인터페이스 하기위한 제 1 방식을 도시한다. 도 12a는 기판(15)의 하부면(54)뿐만 아니라 캐소드(61) 및 애노드(62)가 위로 향하는 상태에서, 단일 투명 기판(15) 상에 16개의 플립 칩 LED(10)의 어레이를 포함하는 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)의 평면도이다. 도 12b는 도 12a의 발광 장치용 전기 인터페이스의 하부 층의 평면도이다. 제 1 인터페이스 캐리어(101)는, 각각 도 12a의 발광 장치의 애노드(62)와 결합하기 위한 복수의 전기 전도성 비아(102)를 포함하는 복수의 가로 스트링 직렬 연결부(103)를 포함하며, 전기 인터페이스의 상부 층을 형성하는 제 2 인터페이스 캐리어(105) (도 12c에 도시됨) 내에 형성된 전도성 비아(106)들의 통과를 허용하는 개구(104)를 더 포함한다. 도 12c에 도시된 바와 같이, 복수의 세로 스트링 직렬 연결부(107)는 각각 도 12a의 발광 장치의 캐소드(61)와 결합하기 위해 배열된 복수의 전기 전도성 비아(106)를 포함한다. 도 12d는, 도 12a의 발광 장치를 위한 전기적 인터페이스를 형성하는 도 12b의 하부 층 위에 중첩된 도 12c의 상부 층의 평면도이다. 도 12e는 도 12a의 발광 장치와 결합한 도 12d의 전기 인터페이스를 도시하는 평면도로서, 가로 스트링 직렬 연결부(103)들 및 세로 스트링 직렬 연결부(107)들은 어레이의 각 플립 칩 LED(10)가 개별적으로 제어되도록 한다 (예를 들어, 멀티플렉스 시퀀싱을 이용하여).
도 13a 내지 도 13e는 어레이의 캐소드에 공급된 신호들의 개별 제어를 포함하여 플립 칩 LED들의 어레이와 수동적으로 인터페이스 하기위한 제 2 방식을 도시한다. 도 13a는 기판(15)의 하부면(54)뿐만 아니라 캐소드(61) 및 애노드(62)가 위를 향하는 상태에서 단일 투명 기판(15) 상에 16개의 플립 칩 LED(10)의 어레이를 포함하는 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)의 평면도이다. 도 13b는 도 13a의 발광 장치용 전기 인터페이스의 하부 층의 평면도이다. 제 1 인터페이스 캐리어(101)는, 각각 도 13a의 발광 장치의 애노드(62)와 결합하기 위한 복수의 전기 전도성 비아(102)를 포함하는 복수의 가로 스트링 직렬 연결부(103)를 포함하며, 전기 인터페이스의 상부 층을 형성하는 제 2 인터페이스 캐리어(105A) (도 13c에 도시됨) 내에 형성된 전도성 비아(106)들의 통과를 허용하는 개구(104)를 더 포함한다. 도 13c는 도 13a의 발광 장치용 전기 인터페이스의 상부 층의 평면도로서, 복수의 세로 스트링 직렬 연결부(107)가 각각 어레이의 캐소드(61)와 결합하기 위한 복수의 전기 전도성 비아(106)를 포함한다. 도 13d는, 도 13a의 발광 장치를 위한 전기적 인터페이스를 형성하는 도 13b의 하부 층 위에 중첩된 도 13c의 상부 층의 평면도이다. 도 13e는 도 13a의 발광 장치와 결합한 도 13d의 전기 인터페이스를 도시하는 평면도로서, 가로 스트링 직렬 연결부(103)들 및 세로 스트링 직렬 연결부(107)들은 어레이의 각 플립 칩 LED(10)가 개별적으로 제어된다.
전술한 바와 같이, 본 명세서에 개시된 고체 에미터(emitter) 어레이는 상이한 파장의 광을 방출하도록 구성된 고체 발광 장치들 (예를 들어, LED들) 그리고/또는 루미포르들의 다양한 조합을 포함할 수 있어, 에미터 어레이가 복수의 주 파장의 광을 방출하도록 배열될 수 있다. 다양한 응용 분야에서 다양한 색상 조합을 사용할 수 있다.
도 14a 내지 도 14d는 (각각 적어도 하나의 고체 에미터를 포하며, 선택적으로 적어도 하나의 루미포르 물질과 조합되는) 복수의 에미터(110)를 포함하는 어드레스 가능한 발광 장치(예컨대, 멀티-LED 칩)의 평면도로서, 복수의 에미터(110)는 단일 기판(15)에 의해 지지되며 상이한 색상 조합을 생성하도록 구성된다. 이러한 장치는 본 명세서에 개시된 다양한 실시예에 따라 단일 투명 기판 상에 플립 칩 LED들의 어레이를 포함할 수 있다. 본 명세서에 개시된 특정 색상 조합 및 에미터의 개수는 단지 예로서 제공되며, 색상들의 임의의 적절한 조합 및 에미터의 개수가 고려 될 수 있기 때문에 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
도 14a는 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 및 백색(W) 에미터 4개의 네 개 그룹을 포함하는 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)를 도시하며, 각 에미터는 1열 내지 4열 중 다른 열에 배열되고 A행 내지 D행 중 다른 행에 배열된다. R-G-B-W 에미터 4개를 포함하는 하나의 반복 유닛(112)이 좌상귀에 도시되어 있다. 어떤 실시예들에서, 청색(B) 에미터는 루미포르 물질이 없는 LED를 포함하며; 백색(W) 에미터는 황색 및 적색 루미포르 조합의 방출을 야기하도록 마련된 청색 LED를 포함하고; 녹색(G) 에미터는 녹색 루미포르를 야기하도록 마련된 녹색 LED 또는 청색 LED를 포함하며; 적색(R) 에미터는 적색 루미포르를 야기하도록 마련된 적색 LED 또는 청색 LED를 포함한다. 어떤 실시예들에서, 도 14a의 발광 장치는 컬러 이미지 또는 텍스트 등을 생성하기 위해 순차적으로 조명되는 LED 디스플레이로서 사용될 수 있다.
도 14b는 단파장의 적색(R1), 녹색(G), 청색(B) 및 장파장의 적색(R2) 에미터 4개의 네 개 그룹을 포함하는 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)를 도시하며, 각 에미터는 1열 내지 4열 중 다른 열에 배열되고 A행 내지 D행 중 다른 행에 배열된다. R1-G-B-R2 에미터 4개를 포함하는 하나의 반복 유닛(112)이 좌상귀에 도시되어 있다. 어떤 실시예들에서, 청색(B) 에미터는 루미포르 물질이 없는 LED를 포함하며; 단파장 적색(R1) 에미터 및 장파장 적색(R2) 에미터는 각각 적색 루미포르의 방출을 야기하도록 마련된 적색 LED 또는 청색 LED를 포함하고; 녹색(G) 에미터는 녹색 루미포르를 야기하도록 마련된 녹색 LED 또는 청색 LED를 포함한다. 일반적으로, 적색 범위에서 상이한 주 파장을 갖는 고체 광원(예를 들어 LED)은 주 파장이 증가함에 따라 발광 효율이 감소하여, 적색 범위에서 짧은 주 파장을 갖는 적색 LED에 비해서 적색 영역에서 적색 범위에서 긴 주 파장을 갖는 적색 LED로부터 동일한 수의 적색 루멘을 생성하는데 상당히 많은 전류가 요구될 수 있다; 그러나 긴 주 파장의 적색 에미터는 높은 선명도의 조명을 생성하는 데 적합하다. 어떤 실시예들에서, 도 14a의 발과 장치는 장파장 적색 에미터의 존재로 인해 매우 선명도가 높은 이미지를 생성하기에 적합한 순차적으로 조명된 LED 디스플레이 또는 광고 게시판으로 사용할 수 있다.
도 14c는 청색 이동 황색(BSY), 백색(W), 백색(W) 및 호박색(A) 4개 에미터의 네 개 그룹을 포함하는 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)을 도시하며, 각 에미터는 1열 내지 4열 중 다른 열에 배열되고 A행 내지 D행 중 다른 행에 배열된다. BSY-W-W-A 에미터 4개를 포함하는 하나의 반복 유닛(112)이 좌상귀에 도시되어 있다. 어떤 실시예들에서, 청색 이동 황색(BSY) 에미터는 백색 LED보다는 연색성이 떨어지지만 우수한 효율을 제공하는 황색 형광체 방출을 야기하도록 마련된 청색 LED를 포함하고; 백색(W) 에미터는 황색 및 적색 루미포르 조합의 방출을 야기하도록 마련된 청색 LED를 포함하고; 호박색(A) 에미터는 호박색 루미포르를 야기하도록 마련된 호박색 LED 또는 청색 LED를 포함한다. 어떤 실시예들에서, 도 14c의 발광 장치는 차량 전조등 어셈블리에 적용될 수 있으며, 청색 이동 황색(BSY) 에미터는 필요시 낮은 내지 중간 정도의 연색성을 갖는 높은 발광 효율을 제공할 수 있고, 백색(W) 에미터는 필요시 높은 연색 효율로 적당한 발광 효율을 제공할 수 있으며, 호박색(A) 에미터는 통합된 회전 신호 유틸리티(turn signal utility)를 제공할 수 있다.
도 14d는 청색 이동 황색(BSY), 호박색(A), 적색(R), 및 청색 이동 황색(BSY) 4개 에미터로 구성된 네 개 그룹을 포함하는 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)를 도시하며, 각 에미터는 1열 내지 4열 중 다른 열에 배열되고 A행 내지 D행 중 다른 행에 배열된다. BSY-W-W-A 에미터 4개를 포함하는 하나의 반복 유닛(112)이 좌상귀에 도시되어 있다. 어떤 실시예들에서, 청색 이동 황색(BSY) 에미터는 백색 LED보다는 연색성이 떨어지지만 우수한 효율을 제공하는 황색 형광체 방출을 야기하도록 마련된 청색 LED를 포함하고; 호박색(A) 에미터는 호박색 루미포르를 야기하도록 마련된 호박색 LED 또는 청색 LED를 포함하고; 적색(R) 에미터는 적색 루미포르를 야기하도록 마련된 적색 LED 또는 청색 LED를 포함한다. 어떤 실시예들에서, 도 14d의 발광 장치는 차량 전조등 어셈블리에 적용될 수 있으며, 청색 이동 황색(BSY) 에미터는 낮은 내지 중간 정도의 연색성을 갖는 높은 발광 효율을 제공할 수 있고, BSY 방출을 보충하는 적색(W) 에미터는 필요시 향상된 연색성을 제공할 수 있으며, 호박색(A) 에미터는 통합된 회전 신호 유틸리티(turn signal utility)를 제공할 수 있다.
어떤 실시예들에서, 발광 장치는 드라이버 회로 그리고/또는 하나 이상의 센서를 포함하거나 또는 이들과 연관될 수 있다.
도 15는 개별적으로 어드레스 가능한 플립 칩 LED들을 포함하는 에미터 어레이 2개(예를 들어, 2개의 멀티-LED 칩으로 선택적으로 구현됨), 드라이버 회로, 하나 이상의 센서를 포함하는 발광 장치의 구성들간 상호접속을 도시하는 간략한 개략도이다. 비록 단순성을 위해 단일 라인이 다양한 구성들을 연결하는 것으로 도시되어 있지만, 슬래시가 있는 각 라인은 복수의 도전체(conductor)를 나타낸다는 것을 알아야 한다. 조명 장치는 제 1 및 제 2 에미터 어레이(120A, 120B) 및 에미터 어레이(120A, 120B)에 연결된 드라이버 회로(126)를 포함한다. 각각의 에미터 어레이(120A, 120B)는 드라이버 회로(126)와 접지 사이에 개별적으로 결합되는 복수의 고체 에미터(예를 들어, 단일 기판에 의해 지지되는 플립 칩 LED들)를 포함함으로써, 각각의 에미터 어레이(120A, 120B)의 각 구성 고체 에미터는 개별적으로 어드레스 가능하고 개별적으로 제어될 수 있다. 각각의 고체 에미터는 드라이버 회로(126)에 의해 제공되는 전류의 인가에 응답하여 방출(예를 들어, 청색광, 녹색광, UV 방출 또는 임의의 다른 적합한 파장 범위)을 생성하도록 구성된다. 각 고체 에미터의 방출은 드라이버 회로(126)가 제공하는 전류에 비례할 수 있다. 각각의 고체 에미터 어레이(120A, 120B)에서, 적어도 일부 고체 에미터(또는 모든 고체 에미터)는 가시광 범위에서 임의의 적절한 파장을 출력하도록 마련된 적어도 하나의 루미포르 물질로 덮이어, 각 에미터 어레이(120A, 120B)의 집합 방출이 루미포르 방출과 고체 에미터 방출의 적어도 일부의 조합을 포함할 수 있다. 각각의 에미터 어레이(120A, 120B)로부터 결과적인 집합 광 출력은 임의의 원하는 컬러 또는 컬러 조합을 포함할 수 있다.
어떤 실시예들에서, 각각의 에미터 어레이(120A, 120B)는 상이한 파장의 광을 방출하도록 구성된 상이한 개별 에미터를 포함하여, 각각의 에미터 어레이(120A, 120B)가 복수의 주 파장의 광을 방출하도록 배열될 수 있다. 예를 들어, 어떤 실시예들에서, 각각의 에미터 어레이(120A, 120B)는 단파장 청색 광, 장파장 청색 광, 청록색 광, 녹색 광, 황색 광, 호박색 광, 주황색 광, 적색 광, 백색 광, 청색 이동 황색 광 및 청색 이동 녹색 광의 둘 이상을 방출하도록 마련될 수 있다. 상이한 주 파장의 고체 에미터들 그리고/또는 상이한 주 파장의 루미포르 물질들이 하나 이상의 에미터 어레이(120A, 120B) 내에 제공되어 상이한 파장의 광의 생성을 가능하게 할 수 있다. 어떤 실시예들에서, 복수의 루미포르 부분은 서로 공간적으로 분리될 수 있고 각각의 고체 광원으로부터의 방출을 수신하도록 배열될 수 있다.
드라이버 회로(126)는 전력 변환기 회로(124) 및 제어 회로(122)를 포함한다. 전력 변환기 회로(124)는 직류(DC) 또는 교류(AC) 전력일 수 있는 전력원으로부터 전력을 받아 에미터 어레이(120A, 120B)의 고체 에미터들 중 적어도 하나의 에미터에 필요한 전류를 제공한다. 제어 회로(122)는 에미터 어레이(120A, 120B) 내의 에미터 각각에 제공되는 전류의 양을 제어하기 위해 전력 변환기 회로(124)에 하나 이상의 제어 신호를 제공하여, 각각의 에미터 어레이(120A, 120B)의 개별 에미터(예를 들어 픽셀을 형성함)는 독립적으로 동작한다. 각각의 에미터 어레이(120A, 120B)는 개개의 고체 에미터와 접지 사이에 결합된 스위치 회로를 포함하는 스위치 회로 그룹(128A, 128B)과 관련된다. 어떤 실시예들에서, 스위치 회로 그룹(128A, 128B)은 복수의 금속-산화물-반도체 전계효과트랜지스터(MOSFET)들을 포함하며, 각 전계효과트랜지스터는 대응하는 에미터에 결합한 드레인 콘택트, 접지에 결합한 소스 콘택트 및 제어 회로(122)에 결합한 게이트 콘택트를 포함한다. 이 경우, 제어 회로(122)는, 에미터 어레이(120A, 120B)의 고체 에미터들 각각을 통과하는 전류가 독립적으로 제어되도록, 각 트랜지스터의 게이트 콘택트에 제공되는 전압을 변화 시키도록 구성 될 수 있다.
어떤 실시예들에서, 제어 회로(122)는 적어도 하나의 센서(130)로부터의 입력에 기초하여 제어 신호를 제공한다. 적어도 하나의 센서(130)는 포토 센서, 레이더 센서, 이미지 센서, 온도 센서, 모션 센서 등을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 제어 회로(122)는 제어 회로(122)에 제공된 사용자 입력에 기초하여 제어 신호를 제공할 수 있다.
어떤 실시예들에서, 각각의 에미터 어레이(120A, 120B)는 상이한 방향으로 중심을 둔 광 빔들을 출력하도록 배치된 복수의 고체 에미터들을 포함한다. 이러한 기능은, 예를 들어 상이한 형상 그리고/또는 구성의 마이크로렌즈들로 제공될 수 있다. 어떤 실시예들에서, 상이한 마이크로렌즈들은 복수의 플립 칩 LED를 지지하는 기판 위에 배치된 적어도 하나의 루미포르 물질의 상이한 광 출력 영역들 위에 배치될 수 있다. 상이한 방향으로 중심을 둔 광 빔들을 출력하는 능력은, 눈부심 없이 또는 다가오는 차량 혹은 인접 차량의 운전자의 시야를 방해함 없이 차량 전방의 상이한 영역들을 선택적으로 조명하고 어둡게 하는 것이 바람직한, 차량 (예 : 자동차) 전조등과 관련하여 유익할 수 있다. 예를 들어, 임의의 적합한 유형 (예를 들어, 레이더 센서, 포토 센서, 이미지 센서, 열 센서 등)의 복수의 센서(130)가 다른 차량, 보행자, 동물 및 다른 대상과 같은 상이한 조명 대상들을 식별하기 위해 사용될 수 있으며, 조명 대상의 특성, 환경 조건, 도로 조건 등에 따라 선택된 조명 대상의 조명을 선택적으로 조명 또는 회피하도록 구성될 수 있다.
어떤 실시예들에서, 적어도 하나의 어레이의 방출을 전송하도록 배치된 광 투과 또는 투명 기판(LED가 성장된 기판을 선택적으로 구현)에 의해 지지되는 LED들의 적어도 하나의 어레이는, 어레이에 의해 생성된 방출을 전송하도록 추가로 배치된 광 투과 또는 투명한 캐리어에 의해 더 지지가 될 수 있다. 어떤 실시예들에서, 모듈식 멀티-어레이 발광 장치를 형성하기 위해, 복수의 LED 어레이(예를 들어, 각각 기판을 포함하는 복수의 멀티-LED 칩)가 단일 캐리어에 장착된다. 어떤 실시예들에서, 캐리어는 바람직하게는 기판의 광 격리 요소와 정합하는 내부 그리고/또는 외부 광 격리 요소를 포함할 수 있어서, 캐리어의 광 추출 또는 광 출력 영역은 캐리어에 의해 지지되는 하나 이상의 기판의 광 투과 영역과 정합한다. 어떤 실시예들에서, 캐리어의 광 추출 표면은 광 출력 영역에 대응하는 하나 이상의 텍스쳐 처리된 또는 패턴화된 영역을 포함할 수 있다. 어떤 실시예들에서, 캐리어의 광 추출 표면은 적어도 하나의 루미포르 물질(예를 들어, 전체 광 추출 표면 위에 균일한 방식으로 배열된 하나 이상의 루미포르 물질 또는 광 추출 표면의 상이한 영역들 위에 배열된 상이한 루미포르 물질들)이 덮을 수 있다. 어떤 실시예들에서, 적어도 하나의 루미포르 물질이 하나 이상의 기판과 캐리어 사이에 배치될 수 있다.
도 16은 광 투과 (또는 투명성) 캐리어(135)에 의해 추가로 지지되는 투명 기판(15)상의 플립 칩 LED(10)들의 어레이를 포함하는 발광 장치의 측 단면도이다. 각각의 플립 칩 LED(10)는 기판(15)에 의해 지지되는 기능성 스택(60) 위에 배치된 캐소드(61) 및 애노드(62)를 포함하고, 인접한 플립 칩 LED(10)들은 스트리트(70)를 포함하는 측면 간극에 의해 분리된다. 기판(15)은 광 반사성 또는 광 - 흡수성 광 영향 물질(75)로 코팅된 측면 에지(12)를 포함하고, 플립 칩 LED(10)들에 인접하고 광 추출 표면(11)에 대향하는 광 주입 표면(54)을 포함한다. 제 1 그룹의 광 격리 요소(76)는 광 주입 표면(54)으로부터 기판(15) 안으로 연장한다. 특히, 광 격리 요소(76)는 균일한 폭(톱질 또는 식각에 의해 생성)을 가지며, 기판(15)의 내부로 갈수록 폭은 좁아진다. 캐리어(135)는 기판(15)에 결합(직접 결합을 통해)하거나 그렇지 않으면 기판(15)에 부착되며, 캐리어(135)의 광 주입 표면(134)은 기판(15)의 광 추출 표면(11)에 인접한다. 캐리어(135)는 패턴화된 또는 텍스처 처리된 광 추출 표면(138)으로부터 캐리어(135)의 내부로 연장하는 광 격리 요소(136)들을 포함하며, 광 격리 요소(136)는 캐리어(135)의 내부로 갈수록 폭이 좁아진다. 적어도 하나의 루미포르 물질(85)이 캐리어(135)의 광 추출 표면(138) 상에 또는 그 위에 배치되고, 적어도 하나의 루미포르 물질(85)은 복수의 광 출력 영역(86)을 정의하는 외부 표면을 포함한다. 추가의 광 격리 요소(139)들이 적어도 하나의 루미포르 물질(85)의 외부 표면 위에 배치될 수 있으며, 이때 추가의 광 격리 요소(139)는 선택적으로 적어도 하나의 루미포르 물질(85)로부터 멀어지면서 점차로 감소하는 폭을 가진다. 기판(15)의 광 격리 요소(76)들 사이 (또는 광 격리 요소(76)들과 측면 에지(12)들 사이)의 영역들 또는 캐리어(135)의 광 격리 요소(136)들 사이의 영역들은 기판(15) 및 캐리어(135)의 광 투과 영역(80)들을 정의하며 이는 LED 방출 전달에 적합하다. 바람직하게는 적어도 하나의 루미포르 물질(85)의 광 출력 영역(86)은 기판(15) 및 캐리어(135)의 광 투과 영역(80)과 실질적으로 정합한다. 동작시, 적어도 하나의 루미포르 물질(85)은 광 격리 요소(76)들 사이의 기판(15)을 통과해서 그리고 광 격리 요소(136)들 사이의 캐리어(135)를 통과해 전달된 LED 방출들을 수신하고, 수신한 LED 방출들의 일부를 다른 파장으로 변환하고, LED 방출들 및 루미포르 방출들의 조합을 광 출력 영역(86)들을 통과해 전달한다. 도 16에는 단 하나의 LED 어레이(10)를 지지하는 단일 기판이 도시되었으나, 어떤 실시예들에서는, 각각 LED 어레이를 포함하는 복수의 기판이 단일 캐리어에 의해 지지될 수 있고 그에 따라 복수의 서브-어레이를 포함하는 큰 어레이를 형성할 수 있다.
도 17은 제 1 투명 기판(15A)상의 플립 칩 LED(10A)들의 제 1 어레이(예를 들어, 제 1 멀티-LED 칩으로 구현) 및 제 2 투명 기판(15B) 상의 플립 칩 LED(10B)들의 제 2 어레이(10B)(예를 들어 제 2 멀티-LED 칩으로 구현)를 포함하는 발광 장치의 측 단면도로서, 제 1 기판(15A) 및 제 2 기판(15B) 모두가 캐리어(135)에 접합되어 있다. 도 17에 도시된 바와 같이, 플립 칩 LED(10A, 10B)의 각 어레이는 실질적으로 동일하다. 각각의 어레이에서 각 플립 칩 LED(10A, 10B)는 기판(15A, 15B)에 의해 지지되는 기능성 스택(60A, 60B) 위에 배치된 캐소드(61A, 61B) 및 애노드(62A, 62B)를 포함하고, 인접한 플립 칩 LED(10A, 10B)들은 스트리트(70A, 70B)를 포함하는 측면 간극에 의해 분리된다. 각 기판(15A, 15B)은 광 반사성 또는 광 흡수성 물질(75A, 75B)로 코팅된 측면 에지(12A, 12B)를 포함하고, 플립 칩 LED(10A, 10B)들에 인접하고 광 추출 표면(11A, 11B)에 대향하는 광 주입 표면(54A, 54B)을 포함한다. 기판(15A, 15B) 각각은 광 주입 표면(54A, 54B)으로부터 기판(15A, 15B)의 내부로 연장하는 제 1 그룹의 광 격리 요소(76A, 76B)와, 광 추출 표면(11A, 11B)으로부터 기판(15A, 15B)의 내부로 연장하는 제 2 그룹의 광 격리 요소(74A, 74B)를 포함한다. 캐리어(135)는 기판(15A, 15B)에 결합하거나 그렇지 않으면 부착하고, 이때 캐리어(135)의 광 주입 표면(134)이 기판(15A, 15B)의 광 추출 표면(11A, 11B)에 인접한다. 캐리어(135)는 패턴화된 또는 텍스처 처리된 광 추출 표면으로부터 캐리어(135)의 내부로 연장하는 광 격리 요소(136)들을 포함한다. 캐리어(135)의 광 추출 표면은 텍스처 처리되지 않은 (예를 들어, 평평한) 영역(137)들에 의해 격리되는 텍스처 처리된 또는 패턴화된 광 추출 영역(138)을 포함한다. 적어도 하나의 루미포르 물질(85)이 캐리어(135)의 광 추출 표면 상에 또는 위에 제공되고, 적어도 하나의 루미포르 물질(85)은 복수의 광 출력 영역(86)을 정의하는 외부 표면을 포함한다.
계속해서 도 17을 참조하면, 기판(15A, 15B)의 광 격리 요소(76A, 76B, 74A, 74B) 사이 (또는 광 격리 요소(76A, 76B, 74A, 74B)와 측면 에지(12A, 12B) 사이)의 영역, 그리고 캐리어(135)의 광 격리 요소(136) 사이의 영역들은 캐리어(135) 및 기판(15A, 15B)의 광 투과 영역(80A, 80B)을 정의하며 이는 LED 방출들의 전달에 적합하다. 바람직하게는, 캐리어(135)의 텍스처 처리되거나 패턴화된 광 추출 영역(138) 및 적어도 하나의 루미포르 물질(85)의 광 출력 영역(86)은 캐리어(135) 및 기판(15A, 15B)의 광 투과 영역(80A, 80B)과 정합한다.
도 17의 장치의 작동에서, 적어도 하나의 루미포르 물질(85)은 광 격리 요소(76A, 76B, 74A, 74B) 사이의 판(15A, 15B)을 통해 투과되고 광 격리 요소(136)들 사이의 캐리어(135)를 통해 투과된 LED 방출들을 수신하고, 수신한 LED 방출들의 일부를 다른 파장의 LED 방출로 전환하고 광 출력 영역(86)을 통해 LED 방출들과 루미포르 방출들의 조합을 전달한다. 바람직하게는, 각각의 LED(10A, 10B)는 독립적으로 제어되며, 장치의 어레이에 의해 생성된 픽셀형 해상도 이미지가 초래되는 방출들에서 보존된다.
도 18은 도 17의 장치와 유사한 발광 장치의 측 단면도이나, 적어도 하나의 루미포르 물질이 기판(15A, 15B)과 캐리어(135) 사이의 적어도 하나의 층에 배치된다. 도 18을 참조하면, 발광 장치는 제 1 투명 기판(15A)상의 플립 칩 LED(10A)들의 제 1 어레이(예를 들어, 제 1 멀티-LED 칩으로 구현) 및 제 2 투명 기판(15B) 상의 플립 칩 LED(10B)들의 제 2 어레이(10B)(예를 들어 제 2 멀티-LED 칩으로 구현)를 포함한다. 제 1 기판(15A) 및 제 2 기판(15B) 모두가 캐리어(135)에 접합(예를 들어 결합)되어 있다. 각 어레이는 실질적으로 동일하다. 각각의 어레이에서 각 플립 칩 LED(10A, 10B)는 기판(15A, 15B)에 의해 지지되는 기능성 스택(60A, 60B) 위에 배치된 캐소드(61A, 61B) 및 애노드(62A, 62B)를 포함하고, 인접한 플립 칩 LED(10A, 10B)들은 스트리트(70A, 70B)를 포함하는 측면 간극에 의해 분리된다. 각 기판(15A, 15B)은 광 반사성 또는 광 흡수성 물질(75A, 75B)로 코팅된 측면 에지(12A, 12B)를 포함하고, 플립 칩 LED(10A, 10B)들에 인접하고 광 추출 표면(11A, 11B)에 대향하는 광 주입 표면(54A, 54B)을 포함한다. 기판(15A, 15B) 각각은 광 주입 표면(54A, 54B)으로부터 기판(15A, 15B)의 내부로 연장하는 제 1 그룹의 광 격리 요소(76A, 76B)와, 광 추출 표면(11A, 11B)으로부터 기판(15A, 15B)의 내부로 연장하는 제 2 그룹의 광 격리 요소(74A, 74B)를 포함한다. 적어도 하나의 루미포르 물질(85)은 광 추출 표면(86')을 포함하며, 기판(15A, 15B) 및 캐리어(135) 사이의 적어도 하나의 영역 또는 층에 마련된다. 어떤 실시예들에서, 적어도 하나의 루미포르 물질(85)은 에폭시 또는 실리콘 같이 기판(15A, 15B)과 캐리어(135) 간의 결합을 제공하는 광 투과 접착 물질에 마련될 수 있으며, 이때 캐리어(135)의 광 주입 표면(134)는 적어도 하나의 루미포르 물질(85)에 인접한다.
계속해서 도 18을 참조하면, 기판(15A, 15B)의 광 격리 요소(76A, 76B, 74A, 74B) 사이 (또는 광 격리 요소(76A, 76B, 74A, 74B)와 측면 에지(12A, 12B) 사이)의 영역은 과 출력 영역(86')을 갖는 적어도 하나의 루미포르 물질(85) 상에 LED 방출들을 전달하기에 적합한 광 투과 영역(80A, 80B)을 정의한다. 또한, 캐리어(135)의 광 격리 요소(136)들 사이의 영역이, 루미포르 물질에 의한 방출들과 전환되지 않은 LED 방출들의 조합을 전달하기에 적합한 추가의 광 투과 영역(80A', 80B')을 정의하며, 여기서 방출들의 조합은 캐리어(135)의 광 추출 표면의 텍스처 처리된 또는 패턴화된 광 추출 영역(138)을 통해 장치를 빠져나간다. 바람직하게는, 캐리어(135)의 텍스처 처리되거나 패턴화된 광 추출 영역(138) 및 적어도 하나의 루미포르 물질(85)의 광 출력 영역(86')은 기판(15A, 15B)의 광 투과 영역(80A, 80B) 및 캐리어(135)의 추가의 광 투과 영역(80A', 80B')과 정합한다. 또한, 바람직한 실시예들에서, 각 LED(10A, 10B)는 독립적으로 제어되고, 장치의 어레이에 의해 생성되는 픽셀형 해상도의 이미지가 초래되는 방출들에 보존된다.
도 19는 서로 근접하게 배치된 광 - 투과성 기판들 (15A-15D)에 의해 지지되고 또한 광 - 투과성 캐리어(135)에 의해 더 지지가 되는 4개의 개별적으로 어드레스 가능한 LED들 (10A-10D)의 어레이들 (또는 서브 어레이들)을 포함하는 발광 장치의 평면도이다. 각각의 어레이(또는 서브 어레이)는, 단일의 기판(15A-15D) 상에 성장된 복수의 LED(10A-10D)를 포함하여 멀티-LED 칩을 산출하는 모놀리식 특성일 수 있다. 도 19에 도시된 바와 같이, LED(10A~10D)의 캐소드(61A~61D) 및 애노드(62A~62D)는 아래를 향하고, 캐리어(135)의 광 추출 표면(138)은 위를 향하고 있다. 각각의 기판(15A-15D)은 다른 기판(15A-15D)과 접할 수 있거나, 바람직하게는 다른 기판(15A~15D)에 의해 지지되는 어레이(10A~10D) 사이에서 동일한, 일정한 픽셀 피치(즉, 개별 LED(10A-10D) 사이의 간격)를 유지하는 방식으로 작은 간극(150)에 의해 서로 분리될 수 있다. 다시 말하면, (각각이 LED(10A-10D)를 지지하는 기판(15A-15D)을 포함하는) 서브 어레이들 사이의 간격은 각각의 서브 어레이 내의 픽셀들 사이의 간격에 근접하게 정합될 수 있다. 각각의 기판(15A-15D) (및 선택적으로 캐리어(135))은 개개의 LED(10A-10D) 사이에 광 격리 요소(74A-74D)를 포함한다. 바람직하게, 적어도 하나의 루미포르 물질(미도시)이 캐리어(135)의 광 추출 표면(138) 상에 또는 광 추출 표면(138)을 따라서 또는 캐리어(135)와 기판들 (15A-15D) 사이에 배치된다. 비록 도 19에는 (기판(15A~15D)에 의해 지지되는) LED(10A-10D)들의 4개의 서브 어레이가 도시되어 있지만, 임의의 적절한 수의 서브 어레이 및 기판이 임의의 원하는 수의 픽셀 (즉, LED(10A-10D))을 갖는 대형 합성 어레이를 형성하기 위해 단일 캐리어(135)에 의해 지지될 수 있다. 바람직하게는, 각각의 LED(10A-10D)는 독립적으로 제어되고, LED(10A-10D)의 복합 어레이 전체에 의해 생성된 이미지의 픽셀형 해상도가 초래되는 광 방출에서 보존된다.
어떤 실시예들에서, LED들의 각각의 서브 어레이는 특성이 모놀리식 그리고/또는 동일하다. 복수의 LED 서브 어레이들을 지지하는 캐리어의 사용은 단일의 큰 성장 기판 상에 단일의 큰 어레이의 접합부를 형성함에 있어서 실제적인 어려움 (예를 들어, 수율 및 비용의 관점에서)을 피할 수 있다.
어떤 애플리케이션들에서, 전체 복합 어레이 그리고/또는 하나 이상의 서브 어레이는 순차적으로 조명되는 LED 디스플레이에 비해서 해상도가 덜 중요한 것일 수 있는 특정 애플리케이션들 (예를 들어, 자동차 전조등)에 대해 1, 2 또는 다른 개수의 비활성 픽셀의 허용오차(tolerance)를 가질 수 있다. 어떤 실시예들에서, 상이한 픽셀이 상이한 주 파장의 광을 출력하도록 배열될 수 있다.
본 명세서에 개시된 다양한 실시예는 LED 어레이들의 점등영역(lit region)과 비점등영역(nonlit region) 사이의 크로스토크 또는 광 유출을 줄이거나 없애면서 그러한 영역들 사이의 콘트라스트 그리고/또는 선명도를 제공하는 것에 관한 것이다. 그러나 인접한 LED가 점등될 때, 그러한 LED (크로스토크를 줄이거나 없애기 위한) 사이에 광 격리 요소가 존재하면 LED 사이에 비-조명 영역 또는 "어두운" 영역이 생겨 복합 방출의 균질성이 저하될 수 있다. 이후 설명되는 다양한 실시예는 어레이의 인접한 LED가 점등될 때 합성 방출의 균질성을 향상시키면서, LED 어레이의 점등영역과 비점등영역 사이에 강한 콘트라스트 그리고/또는 선명도를 제공하기 위한 것이다. 예를 들어, 어떤 실시예들에서, LED들의 어레이(멀티-LED 칩으로 선택적으로 구현되는)는 복수의 픽셀을 한정하고, 복수의 픽셀 간 광 확산 영역은 픽셀 간 조명을 향상시키기 위해, 복수의 광 격리 요소와 정합하는 또는 그 근방의 발광 표면 부분들에서, 픽셀의 경계 부분을 통해 광을 전송하도록 구성된다. 어떤 실시예들에서, 복수의 광 방향 변경 영역은, 복수의 광 격리 요소를 포함하는 기판 위에 배치된 루미포르 물질을 덮는 광 - 투과성 제 2 기판 내에 적어도 부분적으로 배치되며, 이때 광 방향 변경 영역은 복수의 광 격리 요소를 덮고 복수의 광 격리 요소와 정합하는 고체 발광 장치의 광 방출 표면 부분들의 조명을 향상시킨다. 전술 한 항목들 (예를 들어, 픽셀 간 광 확산 영역 그리고/또는 광 방향 변경 영역)은 LED가 조명될 때 LED들 사이의 비조명 또는 "어두운" 영역 (광 격리 요소에 대응)의 출현을 감소 시키도록 구성되는 것이 바람직하다. 어떤 실시예들에서, 광 격리 요소는 약 10㎛ 내지 30㎛의 범위, 또는 약 15㎛ 내지 약 25㎛의 범위의 폭을 가질 수 있다.
멀티-LED 어레이와 관련된 균질성 및 크로스토크 문제는 도 20a~2C를 참조하면 더 잘 이해 될 수 있다. 도 20a는 각각의 LED(예를 들어, LED(155A1~155A4) 사이에 배치되어 어두운 그리드를 형성하는 광 격리 요소(156)를 갖는 16개의 LED(예를 들어, 16개의 픽셀을 형성하는)의 어레이(152)를 포함하는 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)의 평면 디지털 사진으로서, 각 LED가 비조명 상태를 나타낸다. LED들은 4개의 행 (예를 들어, 행 (154A, 154B)을 포함함)으로 배열된다. 광 격리 요소(156)들은 LED 어레이(152)의 발광 표면 부분들 또는 픽셀들을 구현하는 밝은 색의 (예를 들어, 회색) 사각형을 분리하는 어두운 그리드로서 보일 수 있다. 도 20b는 도 20a의 발광 장치의 LED 어레이(152)의 평면 디지털 사진으로서, 최 우측 행(154A)의 4개의 LED(155A1 내지 155A4)에 전류가 공급되어 조명된 상태를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 인접한 LED들의 행(154B) (우측에서 두 번째 행)은 LED의 가장 우측의 행(154A)로부터의 빛의 스필오버로 인해 부분적으로 조명되어, 광 격리 요소(156)들에 대응하는 비조명 영역(또는 "어두운") 영역이 인접한 조명된 LED들에 보인다. 도 20c는 도 20b의 디지털 사진의 컬러 반전된 버전이다. 점등영역과 비점등영역 사이의 향상된 콘트라스트 그리고/또는 선명도를 증진시키기 위해, LED(155A1-155A4)의 가장 우측의 행(154A)과 그에 인접하는 LED 행(154B) 사이의 크로스토크 또는 광 스필오버를 제거하거나 적어도 감소시키는 것이 바람직하다. LED 어레이(152)의 복합 방출의 균질성을 증진시키기 위해, LED(155A1~155A4) (이에 한정되지는 않음)를 포함하는 개개의 LED(예컨대, 픽셀) 사이의 광 격리 요소(156)에 대응하는 어두운 그리드를 제거하거나 적어도 감소시키는 것이 바람직하다.
도 21a는 픽셀을 형성하는 복수의 LED의 어레이(162)를 포함하는 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)의 8-픽셀 부분의 평면도로서, 가장 왼쪽 행(164A)의 4개의 LED(165A1-165A4)가 조명된 상태를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 인접한 4개의 LED의 행(164B)은 가장 왼쪽의 LED의 행(164A)로부터의 광의 스필오버로 인해 부분적으로 조명되고, 조명되지 않은 또는 "어두운" 영역이 LED(예 : LED 165A1-165A4) 사이에 제공된 광 격리 요소(166)들에 대응하는 인접하는 LED 사이에 보인다. LED들의 가장 왼쪽 행(164A)의 각 LED(165A1~165A4) 위를 지나는 세로 선(167)들이 보인다. 도 21b는 도 21a의 가장 좌측 행의 4개의 조명된 LED의 에 대한 상대적인 광 강도 (백분율) 대 위치(밀리미터)의 4개의 중첩된 플롯을 포함하며, 각각의 플롯은 도 21a의 LED(165A1-165A4)의 가장 좌측의 행(164A)을 통해 연장되는 4개의 세로 선(167) 중 하나에 대응한다. 도 21b에 도시된 바와 같이, 상대적 광 세기는 광 격리 요소(166)의 존재에 대응하는 LED(165A1-165A4) 사이의 위치에서 급격히 떨어진다 (예를 들어, 약 70%의 감소). 앞서 언급한 바와 같이, LED 어레이의 복합 방출의 균질성을 촉진하기 위해, 개별 LED(예를 들어, 픽셀) 사이의 광 격리 요소(166)에 대응하는 어두운 그리드를 제거하거나 적어도 감소시키는 것이 바람직 할 것이다.
어떤 실시예들에서, 고체 발광 장치는 적어도 하나의 기판의 복수의 광 투과부분을 통해 LED 방출을 전달하도록 배열된 LED들의 어레이, 적어도 하나의 기판 내에 적어도 부분적으로 배치된 복수의 광 격리 요소 및 적어도 하나의 기판의 광 투 부분들에 의해 정의된 픽셀들의 경계 부분들을 통해 광을 투과하도록 구성된 복수의 픽셀간 광 확산 영역을 포함하며, 픽셀간 광 확산 영역들은 광 격리 요소들과 정합하는 또는 인접한 발광 표면 부분들에서 픽셀간 조명을 향상시킨다. 어떤 실시예들에서, 적어도 하나의 기판은 LED들(예를 들어, 기판 상에 또는 기판 위에 복수의 LED를 성장시킴)의 어레이를 지지하는 단일 기판으로 이루어진다. 이러한 경우에, 인접한 LED들은 기판에 형성된 오목부 또는 홈에 의해 분리될 수 있고, (선택적으로 적어도 하나의 광 - 투과성 물질과 조합된) 광 격리 요소들이 오목부 또는 홈 내에 적어도 부분적으로 제공될 수 있다. 다른 실시예에서, 각각의 LED는 대응하는 기판 부분을 포함하여, 적어도 하나의 기판이 단일 서브마운트 또는 다른 장착 표면 상에 선택적으로 장착된 복수의 기판 부분을 구현하도록 하며, 이때 광 격리 요소들(선택적으로 적어도 하나의 광 - 투과성 물질과 조합되어)이 인접한 LED들의 측면들 사이에 그리고/또는 측면들을 따라 제공될 수 있다.
본 발명 개시의 어떤 실시예들는 고체 발광 장치(예를 들어 멀티-LED 칩)의 적어도 하나의 기판 내에 (예를 들어, 인접한 LED들 사이의 적어도 하나의 기판에 형성된 오목부 또는 홈 내에) 완전히 배치된 복수의 광 격리 요소 및 적어도 하나의 기판 내에 적어도 부분적으로 그리고 상기 광 격리 요소 위에 배치된 적어도 하나의 광 투과 물질을 포함하는 복수의 픽셀 간 광 확산 영역을 포함하는 발광 장치에 대한 것이다. 어떤 실시예들에서, 복수의 오목부 또는 홈은 적어도 하나의 기판 내에 형성될 수 있고, 적어도 하나의 물질(예를 들어, 바람직하게는 은 또는 백색 광 반사 물질, 또는 덜 바람직하게는 카본블랙과 같은 광 흡수 물질)이 오목부들 또는 홈들에 증착되어 복수의 광 격리 요소를 형성할 수 있고, 적어도 하나의 광 투과 물질이 광 격리 요소들 위에 증착되어 적어도 하나의 기판의 광 투과 부분들에 의해 정의된 픽셀들의 경계 부분들을 통해 광을 투과시키는 픽셀 간 광 확산 영역들을 형성할 수 있다. 이후, 적어도 하나의 루미포르 물질이 픽셀 간 광 확산 영역들을 형성하는 적어도 하나의 광 투과 물질뿐만 아니라 적어도 하나의 기판 상에 증착되거나 그렇지 않으면 제공될 수 있다. 어떤 실시예들에서, 오목부들 또는 홈들 단독(즉, 광 반사 또는 광 흡수 물질의 첨가 없이)이 광 격리 성능을 제공할 수 있다.
도 22a 내지 도 22c는 순차적 제조 단계들의 수행한 후의 상술한 바와 같은 특징구조들을 포함하는 고체 발광 장치(168) (예를 들어, 멀티-LED 칩)의 일부를 도시한다. 도 22a는 기판의 적어도 일부(기판 부분(173A, 176B)을 포함함)에 오목부 또는 홈(179)을 형성한 후의, 2개의 LED(10A, 10B)를 포함하는 제조 중에 고체 발광 장치(168)의 부분의 측 단면 모식도이다. 각각의 LED(10A, 10B)는 기판 부분(173A, 173B) 내로 광을 방출하도록 배치된 기능성 스택(170A, 170B)에 인접한 애노드-캐소드 쌍(171A-172A, 171B-172B)을 포함한다. 이와 관련하여, 각각의 LED(10A, 10B)는 플립 칩 LED를 구현할 수 있다. 어떤 실시예들에서, 상이한 LED(10A, 10B)의 기능적 스택(170A, 170B) 그리고/또는 기판 부분(173A, 173B)은 적어도 하나의 상호연결부(170')를 통해 일체로 형성 그리고/또는 연결될 수 있다; 또는, 각각의 LED(10A, 10B)는 서로 물리적 그리고/또는 전기적으로 분리될 수 있다. 각각의 기판 부분(173A, 173B)은 측면(174A, 174B) (오목부 또는 홈(179)을 경계 짓는 측면을 포함)를 포함하고, 주 발광 표면 부분(175A, 175B)을 포함한다.
도 22b는, 광 격리 요소(176)로 작용하는 제 1 물질(예를 들어 광 반사 물질), 광 확산 그리고/또는 광 방향 변경 요소(177) 요소로 작용하는 제 2 물질(예를 들어 광 투과 물질, 선택적으로 용융 실리카, 흄드 실리카(fumed silica) 등과 같은 광 산란 물질을 포함)을 오목부 또는 홈(179) 내에 순차적으로 첨가하여 충진된 오목부(178)를 형성한 후의 도 22a의 고체 발광 장치(168)를 도시한다. 도 22c는, 기판 부분(173A, 173B)의 주 발광 표면 부분(175A, 175B) 및 충진된 오목부(178) 위에 루미포르 물질(180)을 적용한 후의 도 22b의 고체 발광 장치(168)를 도시한다. 어떤 실시예들에서, 루미포르 물질(180)은 적절한 캐리어(예를 들어 실리콘 혹은 에폭시)에 분산된 형광체 입자들을 포함할 수 있으며 적절한 캐리어는 경화되어 루미포르 물질(180)을 기판 부분(173A, 173B)에 접착시킬 수 있다.
고체 발광 장치(168)의 작동시, 애노드 - 캐소드 쌍(171A-172A, 171B-172B)을 통해 LED(10A, 10B)에 전류가 공급되고, 기능성 스택(170A, 170B)에서 LED 방출이 발생한다. 이러한 LED 방출은 기판 부분(173A, 173B)을 통해 전파되며, 대다수는 주 발광 표면 부분(175A, 175B) 위의 루미포르 물질 층(180)에 침입한다. 얕은 각도(shallow angle)(작은 각도) LED 방출은 광 격리 요소(176)에 의해 기판 부분(173A, 173B) 사이의 투과가 차단된다; 그러나, 적당한 각도(moderate angle)의 방출은 광 확산 그리고/또는 광 방향 변경 요소(177)를 통과하여 충진된 오목부(178) (광 격리 요소(176)와 정합함)와 정합하는 루미포르 물질(180)의 부분에 침입할 수 있다. 이러한 방식으로, 광 격리 요소(176)의 전방 영역이 조명되고, 기판 부분(173A, 173B) 사이에서 비조명 영역 또는 어두운 영역이 감소되고, 발광 장치의 발광 균일성이 향상된다.
도 23a 및 도 23b는 도 22c의 고체 발광 장치(168)와 유사한 고체 발광 장치(182)(예를 들어, 멀티-LED 칩)의 일부를 도시하며, 광 격리 요소(176)와 정합하는 위치(광 격리 요소(176) 위에 중첩한 위치)에 돌출된 광 투과 물질 영역(184)이 제공된다. 어떤 실시예들에서, 돌출된 광 투과 물질 영역(184)은 선택적으로 하나 이상의 확산 물질 또는 다른 물질을 포함하여, 실리콘과 같은 물질의 비드(bead)를 포함한다. 도 23a에 도시된 바와 같이, 발광 장치(182)는 광 격리 요소(176) 및 광 확산 그리고/또는 광 방향 변경 요소(177)를 형성하는 순차적으로 배열된 물질로 채워진 오목부 또는 홈(즉, 간극)에 의해 분리된 두 개의 LED(10A, 10B)를 포함한다. 돌출된 광-투과성 물질 영역(184)은 광 확산 그리고/또는 광 방향 변경 요소(177)의 상향 연장을 구현하고, 돌출된 광 투과 물질 영역(184)이 기판 부분(173A, 173B)의 경계 부분들과 겹치도록 허용하는 폭(185)을 포함하여, 광 격리 요소(176)를 덮는 루미포르 물질의 층의 부분의 조명을 더 향상시킨다. 각각의 LED(10A, 10B)는 기판 부분(173A, 173B) 내로 광을 방출하도록 마련된 기능성 스택(170A, 170B)에 인접하여 애노드-캐소드 쌍(171A-172A, 171B-172B)을 포함한다. 어떤 실시예들에서, 상이한 LED(10A, 10B)의 기능적 스택(170A, 170B) 그리고/또는 기판 부분(173A, 173B)은 적어도 하나의 상호 연결부(170')를 통해 일체로 형성되고 그리고/또는 연결될 수 있다; 대안으로서, 각각의 LED(10A, 10B)는 서로 물리적 그리고/또는 전기적으로 분리될 수 있다. 각각의 기판 부분(173A, 173B)은 측면(174A, 174B) (오목부 또는 홈을 경계 짓는 측면을 포함)을 포함하고, 주 발광 표면(175A, 175B)을 포함한다. 루미포르 물질 층(180)은 기판 부분(173A, 173B)뿐만 아니라 돌출된 광 투과 물질 영역(184) 위에 제공되고 루미포르 물질 층(180)은 돌출된 광-투과성 물질 영역(184)의 돌출 높이를 수용하기 위해 일정한 높이로부터 증가된 높이로의 전이부(181)를 포함한다. 도 23b는 도 23a의 고체 발광 장치 부분의 적어도 일부의 평면도로서, 4개의 LED를 포함하며, 점선이 돌출된 광 - 투과성 물질 영역을 가리킨다. 고체 발광 장치(182)의 동작은 도 23C의 고체 발광 장치(168)의 동작과 실질적으로 유사하다. 대안적인 실시예들에서, 돌출된 광 투과 물질 영역(184)은 루미포르 물질 층(180) 위에 배치될 수 있다.
어떤 실시예들에서, 복수의 LED를 지지하는 고체 발광 장치(예를 들어, LED 칩)의 기판 부분은 구부러짐(bowing) 또는 휘어짐(warping)을 피하기 위해 과도한 두께로 제공될 수 있으며, 기판 부분은 캐리어 기판 도는 서브마운트에 장착된 후에 (예를 들어 기계적 화학적 평탄화 기술, 기계적 연마 기술, 화학적 식각 기술 그리고/또는 다른 적절한 연마 기술에 의해) 얇게 되거나 제거될 수 있다. 예를 들어, 기판 부분은 초기에 300㎛ 내지 500㎛ 범위의 두께를 가질 수 있지만, 장착 및 연마 후에, 기판 부분은 약 50㎛ 내지 100㎛ 범위의 최종 두께를 가질 수 있다. 이러한 적용을 위한 바람직한 캐리어 기판 또는 서브마운트는 (예를 들어, 복잡하고, 교차하지 않는 트레이스 패턴(trace pattern)의 형성을 용이하게 하기 위해 기판 위에 높인 절연층 내에, 상에 또는 위에 배치된) 전기적 전도성 트레이스를 갖는 반도체 (예를 들어, 실리콘) 웨이퍼를 포함하여, 종래의 회로 보드 물질(예를 들어, 수지, FR4 등)에 비해 상당히 향상된 평탄도를 제공할 수 있다. 바람직하게는, 캐리어 기판 또는 서브마운트는 복수의 전극 쌍을 포함하고, 장착은 LED의 애노드 - 캐소드 쌍들과 캐리어 기판 또는 서브마운트의 전극 쌍들 사이에 (예를 들어, 솔더 페이스트, 솔더 범프 등을 사용하여) 전기 전도성 경로를 형성한다. 과량의 두께를 가지며 복수의 LED를 갖는 기판 부분을 반도체 물질 기반 캐리어 기판 또는 서브마운트 위에 장착함으로써 신뢰성 있는 전기 접속의 형성을 가능하게 하는 결합 표면의 평탄성을 향상시킨다. 장착이 완료된 후, 광 추출을 향상시키기 위해 기판 부분(들)이 얇아질 수 있다. 이러한 맥락에서, 서브마운트는 LED 칩에 대한 처리를 허용하도록 LED 칩을 지지하는데 사용되어 (예를 들어, 성장 기판의 박형화 또는 제거를 포함하지만 이에 제한되지 않는 가능한 처리), 서브마운트는 캐리어 기판으로 작용한다.
도 24a 및 도 24b는 다른 제조 상태의 고체 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)(186)의 일부를 도시하며, 각각의 도면은 과도한 두께를 갖는 기판 부분(도 24a) 및 장착 후, 기판 박막화 그리고 루미포르 물질 증착을 한 후의 기판 부분(도 24b)을 도시한다. 도 24a에 도시된 바와 같이, 고체 발광 장치(186)는 광 격리 요소(176) 및 광 확산 그리고/또는 광 방향 변경 요소(177)를 형성하는 순차적으로 배열된 물질로 채워진 간극(예를 들어, 오목부 또는 홈)에 의해 분리된 두 개의 LED(10A, 10B)를 포함한다. 각 LED(10A, 10B)는 측면(174A, 174B) (즉, 충진된 간극과 경계를 이루는 측면)을 포함하는 기판 부분(173A, 173B) 내로 광을 방출하도록 배치된 기능성 스택(170A, 170B)에 인접한 캐소드- 애노드 쌍(171A-172A, 171B-172B)을 포함한다. 어떤 실시예들에서, 상이한 LED(10A, 10B)의 기능적 스택(170A, 170B) 그리고/또는 기판 부분(173A, 173B)은 적어도 하나의 상호 연결부(170')를 통해 일체로 형성 그리고/또는 연결될 수 있다; 대안으로, 각각의 LED(10A, 10B)는 서로 물리적 그리고/또는 전기적으로 분리될 수 있다. 계속해서도 24a를 참조하면, 애노드-캐소드 쌍들(171A-172A, 171B-172B)은 바람직하게는 반도체 기판을 포함하는 인터페이스 요소(예를 들어, 캐리어 기판 또는 서브마운트) 위에 배치된 전극 쌍들(91, 92) 및 솔더 범프(93)들 위에 접촉하기 않은 채로 배치된다.
도 24b는, 인터페이스 요소(94) 위에 기판 부분(173A, 173B)을 장착(예를 들어 애노드-캐소드 쌍들(171A-172A, 171B-172B)과 전극 쌍들(91, 92) 간의 전기적 연결을 형성함), 기판 부분(173A, 173B)을 얇게 하고 (그리고 동시에 광 확산 그리고/또는 광 방향 변경 요소(177)를 형성하는 물질을 얇게 하고), 그리고 얇게 된 기판 부분(173A, 173B)의 주 발광 표면 부분(175A, 175B) 그리고 광 확산 그리고/또는 광 방향 변경 요소(177) 위에 루미포르 물질(180)을 형성한 후의, 도 24a의 고체 발광 장치의 부분을 도시한다. 어떤 실시예들에서, 루미포르 물질 층은 부유된(suspended) 루미포르 물질(예를 들어, 형광체 입자)를 갖는 캐리어(예를 들어, 실리콘)를 포함하고, 경화시에 대략 30㎛ 내지 45㎛의 두께를 가질 수 있다. 도 24b의 고체 발광 장치(186)의 동작은 도 22c의 고체 발광 장치와 실질적으로 유사하다.
어떤 실시예들에서, 기판에 형성된 비충진(unfilled) 홈 또는 오목부는 LED 어레이의 상이한 LED 사이의 크로스토크를 감소시키기 위한 광 격리 요소로서 기능 할 수 있다. 특히, 홈 또는 오목부는 본 명세서에 개시된 기술 (예를 들어, 식각과 같은 화학적 수단 또는 와이어 톱질(wire sawing)과 같은 기계적 수단)을 사용하여 기판에 형성될 수 있다. 이러한 홈 또는 오목부의 측벽 또는 경계는 입사광의 입사각에 따라 광을 투과 또는 반사시킬 수 있어, 낮은 각의 광이 반사되고 높은 각의 광이 투과될 수 있다. 그러나 홈 또는 오목부를 정의하는, LED 어레이를 지지하는 기판의 부분들 위에 루미포르 물질을 제공하는 것은 홈 또는 오목부 내로 루미포르 물질이 증착될 수 있고 이로 인해 광 분리를 방해할 수 있다. 이러한 문제점을 극복하기 위한 기술은 도 25a-25D 및 도 26a-26B에 도시되어 있다.
도 25a 내지 도 25d는 상이한 제조 단계에서의 고체 발광 장치(188) (예를 들어, 멀티-LED 칩)를 도시하며, 제거 가능한 물질이 제조 중에 기판에 형성된 오목부 또는 홈에 제공되고 이어서 제거되어 기판 부분들 사이의 비충진된 오목부 또는 홈을 형성한다. 제거 가능한 물질은 화학적, 기계적, 또는 열적 수단 중 적어도 하나에 의해 제거될 수 있다. 비-제한적 예로서, 제거 가능한 물질은 수용성 일 수 있고 (예컨대, Disco Corporation, Tokyo, Japan에서 입수할 수 있는 HogoMax 물질), 선택적으로 초음파 처리의 도움으로 물에 노출시킴으로써 제거될 수 있으며, 이로써 제거 가능한 물질은, 노출된 에지로 연장되는 홈 또는 오목부를 통해 기판의 노출된 에지로부터 제거된다.
도 25a에 도시된 바와 같이, 고체 발광 장치(188) (예를 들어, 멀티-LED 칩)는 제거 가능한 물질(189)로 채워지는 오목부 또는 홈에 의해 분리된 2개의 LED(10A, 10B)를 포함한다. 기판 부분(173A, 173B)은 구부러짐 또는 휘어짐을 방지하여 인터페이스 요소(94)에 대한 어레이의 각 LED의 성공적인 전기적 연결 가능성을 향상시키기 위해, 과도한 두께로 제공된다. 각각의 LED(10A, 10B)는 측면(174A, 174B)(즉, 충진된 홈 또는 오목부를 경계 짓는 측면을 포함)을 포함하는 기판 부분(173A, 173B) 내로 광을 방출하도록 마련된 기능 스택(170A, 170B)에 인접한 애노드 - 캐소드 쌍(171A-172A, 171B-172B)을 포함한다. 어떤 실시예들에서, 상이한 LED(10A, 10B)의 기능적 스택(170A, 170B) 그리고/또는 기판 부분(173A, 173B)은 적어도 하나의 상호 접속부(170')를 통해 일체로 형성 그리고/또는 연결될 수 있다; 대안으로, 각각의 LED(10A, 10B)는 서로 물리적 그리고/또는 전기적으로 분리될 수 있다. 계속해서도 25a를 참조하면, 바람직하게는 반도체 웨이퍼를 포함하는 인터페이스 요소(94)의 전극 쌍(91,92)에 애노드 - 캐소드 쌍(171A-172A, 171B-172B)이(예를 들어 솔더 범프(93)를 통해) 장착된다. 비록 솔더 범프(93)가 도시되어 있지만, 임의의 적합한 전기 연결 수단(예를 들어, 솔더 페이스트 또는 다른 수단)이 대신 사용될 수 있다. 도 25a는 또한 고체 발광 장치(188)와 인터페이스 요소(94) 사이에 언더필 물질(99) (예를 들어 선택적으로 SiO2 마이크로스피어(microsphere)로 채워진 에폭시를 포함)를 부가함으로써, 애노드-캐소드 쌍(171A-172A, 171B-172B)과 인터페이스 요소(94)의 전극 쌍(91, 92) 사이의 전기 전도성 전기적 연결을 방해함 없이, 언더필 물질(99)이 전술한 요소들 간의 구조적 지지를 제공할 수 있다.
도 25b는, 광 추출을 향상하기 위해 기판 부분(173A, 173B)을 얇게 하여 주 발광 표면 부분(175A, 175B)을 형성한 후의 도 25a의 고체 발광 장치(188)를 도시한다. 그 같은 기판 부분을 얇게 하는 것은 기판 부분(173A, 173B) 사이에 제공된 제거 가능한 물질(189)의 높이를 감소시킨다. 도 25c는, 제거 가능한 물질(189) 뿐만 아니라 기판 부분(173A, 173B)의 주 발광 표면 부분(175A, 175B) 위에 루미포르 물질의 층(80)을 형성한 후의 도 25b의 고체 발광 장치(188)를 도시한다. 도 25d는, 제거 가능한 물질을 제거하여 루미포르 물질의 층(180)으로 덮인 비충진 오목부 또는 홈을 생성한 후의 도 25c의 고체 발광 장치(188)를 도시한다. 비충진 오목부 또는 홈(179)은 동작 중에 바람직하게는 LED(10A, 10B) 사이의 크로스토크를 방지 또는 제한하는 광 격리 요소로서 작용을 한다. 고체 발광 장치(188)의 동작은 도 22c의 고체 발광 장치(168)의 동작과 실질적으로 유사하다.
도 25d가 기판 부분(173A, 173B)의 전체 두께를 통해 연장되는 비충진 오목부 또는 홈(179)을 도시하지만, 대안 실시예들에서, 오목부 또는 홈의 바닥에 초기에 제거 가능한 물질이 그 후에 광 - 투과성 물질이 형성되어 광 확산 또는 광 방향 변경 요소가 형성되고 광 투과 물질은 제거되지 않는다. 결과적인 구조는 광 격리 기능을 하는 오목부 또는 홈의 비충진 하부와 광 확산 또는 광 방향 변경 기능을 하는 오목부 또는 홈의 상부를 포함할 수 있다.
도 26a 및 도 26b는 도 25a 내지 도 25d와 관련하여 설명한 바와 같은 제거 가능한 물을 첨가하고 제거하기 위한 필요성을 제거하기 위해 루미포르 물질 막 (lumiphoric material film)(180') 및 접착 촉진 물질(191)을 이용하는 고체 발광 장치(190)(예를 들어, 멀티-LED 칩)을 도시한다. 도 26a를 참조하면, 고체 발광 장치(190)는 비충진 오목부 또는 홈(179)에 의해 분리된 두 개의 LED(10A, 10B)를 포함한다. 각각의 LED(10A, 10B)는, 측면(174A, 174B)(즉, 비충진 오목부 또는 홈(179)를 경계 짓는 측면 포함) 및 주 발광 표면 부분(175A, 175B)을 포함하는 기판 부분(173A, 173B) 안으로 광을 방출하도록 마련된 기능 스택(170A, 170B)에 근접한 애노드 - 캐소드 쌍(171A-172A, 171B-172B)을 포함한다. 어떤 실시예들에서, 상이한 LED(10A, 10B)의 기능적 스택(170A, 170B) 그리고/또는 기판 부분(173A, 173B)은 적어도 하나의 상호 연결부(170')를 통해 일체로 형성 그리고/또는 연결될 수 있다; 대안으로, 각각의 LED(10A, 10B)는 서로 물리적 그리고/또는 전기적으로 분리될 수 있다. 계속해서 도 26a를 참조하면, 바람직하게는 반도체 웨이퍼를 포함하는 인터페이스 요소(94)의 전극 쌍(91,92)에 애노드 - 캐소드 쌍(171A-172A, 171B-172B)이(예를 들어 솔더 범프(93)를 통해) 장착된다. 도 26a는 또한 고체 발광 장치(190)와 인터페이스 요소(94) 사이에 언더필 물질(99) (예를 들어 선택적으로 SiO2 마이크로스피어(microsphere)로 채워진 에폭시를 포함)를 부가함으로써, 애노드-캐소드 쌍(171A-172A, 171B-172B)과 인터페이스 요소(94)의 전극 쌍(91, 92) 사이의 전기 전도성 전기적 연결을 방해함 없이, 언더필 물질(99)이 전술한 요소들 간의 구조적 지지를 제공할 수 있다. 장착이 완료되면, 기판 부분(173A, 173B)은 얇아진다(이 같은 기판을 얇게 함은 바람직하게는 인터페이스 요소(94) 위에 기판 부분(173A, 173B)을 장착한 후에 이루어진다). 접착 촉진 물질(191) (예를 들어, 실리콘 또는 에폭시)이 기판 부분(173A, 173B)의 주 발광 표면 부분(175A, 175B) 위에 얇은 층으로 제공되는 것이 바람직하다. 도 26b는, 접착 촉진 물질(191)을 사용하여 기판 부분(173A, 173B) 위에 루미포르 물질 막(180')을 접착하여 비충진 오목부 또는 홈(179)을 폐쇄한 후의 도 26a의 고체 발광 장치(190)를 도시한다. 비충진 오목부 또는 홈(179)은 동작 시에 LED(10A, 10B) 사이의 크로스토크를 방지하거나 제한하는 광 격리 요소로 작용한다. 고체 발광 장치(190)의 동작은 도 22c의 고체 발광 장치(168), 도 25d의 고체 발광 장치(188)의 동작과 거의 유사하다.
어떤 실시예들에서, 본 명세서에 개시된 바와 같은 멀티-LED 칩의 각 층 그리고/또는 기판(에피택셜 영역을 포함)은, 원하는 광학 특성 그리고/또는 LED칩의 성능을 갖는 LED 칩의 픽셀형 영역들을 형성하기 위해, 장치의 하나 이상의 부분 내에 또는 상에 식각되거나, 연삭되거나, 톱질되거나, 형성되거나 그리고/또는 증착되는 특징구조들을 포함할 수 있다. 명시적으로 기술된 것과 다른 또는 추가된 층 그리고/또는 기판이 부가적인 특징구조로 포함될 수 있다. 예를 들어, 추가적인 광학적 결합 층들이 제공될 수 있는데, 각 픽셀의 내부 또는 중앙 영역에서 이러한 층들로 덮인 LED 칩의 픽셀화 영역들의 부분들로부터 광 추출을 향상시키는 굴절률을 갖는 결합 층들이 제공될 수 있다. 다른 실시예들에서, 접착층(예를 들어 도 26a 내지 도 26b에 도시된 바와 같은 접착층(191))이 또한 그 같은 목적으로 사용될 수 있고 또는 추가 층들이 사용되어 광학적, 접착제, 구조적 그리고/또는 보호 기능을 제공할 수 있다. 원하는 광학 성능을 제공하기 위해 다른 광 추출 그리고/또는 광 성형이 픽셀 영역 상에 제공되거나 픽셀 영역과 관련(연결)될 수 있다. 어떤 실시예들에서, 층 또는 기판이 그 제 1 면 상에 그러한 특징구조를 포함하는 경우, 층 또는 기판의 제 1 면은 인접한 (예를 들어, 방향에 따라 아래에 놓이거나 위에 놓임) 다른 층 또는 기판에 결합되어 원하는 광학 성능을 달성할 수 있다. 이러한 결합이 완료된 후, 제 1 면 상의 특징구조들을 향상(노출 또는 형성) 그리고/또는 협동하기 위해 층 또는 기판에 추가적인 광학 특징구조들을 형성하고 그리고/또는 층 또는 기판을 얇게 하는 부가적인 가공이 기판 또는 층의 제 2 면 (제 1 면의 반대 면)에 수행될 수 있고 부가적인 가공으로서 여기에 한정되는 것은 아니며, 연삭(grinding), 식각, 톱질을 포함한다. 추가적인 특징구조들은 기판 또는 층의 제 2 면에 대한 가공 전에 또는 후에 층 또는 기판의 제 2 면 상에 증착되거나 형성될 수 있다. 이와 같이, LED 칩의 픽셀 영역을 짜고 또는 경계 짓기 위해 그리고/또는 원하는 광학 특성을 얻기 위해 각 픽셀 영역의 임의의 원하는 영역에 영향을 미치도록, 광학적 특징구조들에 대한 상이한 누적 형상 그리고/또는 광학 특성이 제공될 수 있다. 이러한 특성은 하나의 층 내에 또는 그 상에 제공될 수 있거나, 또는 동일한 그리고/또는 상이한 물질을 포함하여 추가의 그리고/또는 상이한 층(들) 또는 기판(들)의 증착 또는 적층에 의해 제공될 수 있다. 어떤 실시예들에서, 원하는 광학 특성 (예를 들어, 원하는 균질성 및 콘트라스트)은 최종 용도 적용에 따라 변할 수 있다.
본 명세서에 개시된 어떤 실시예들는 상이한 유틸리티 (예를 들어, 광 격리 유틸리티 대 광 확산 그리고/또는 광 방향 변경 유틸리티)를 제공하는 물질을 함유하는 오목부 또는 홈의 상이한 높이 부분을 포함하지만, 다른 실시예에서는 기판 부분들 사이의 오목부 또는 홈은 상이한 폭 부분을 포함할 수 있다. 그러한 실시예의 일 예가 도 27a 및 도 27b에 도시되어 있다. 도 27a는, 몇몇 제조 단계를 거친 후의 기판 및 3개의 LED(10A-10C)를 포함하는 고체 발광 장치(194) (예를 들어, 멀티-LED 칩)의 일부를 도시하며, 오목부 또는 홈(179A-179C)이 기판 부분(173A-173C)을 정의하기 위해 인접한 LED(10A-10C) 사이의 기판 부분들에 정의된다. (네 번째 기판 부분(173Z)이 오목부 또는 홈(179A)을 정의 또는 경계 짓는다) 각 오목부 또는 홈(179A-179C)은 제 1 폭 부분(179A1, 179B1, 179C1) 및 제 2 폭 부분(179A2, 179B2, 179C2)을 포함한다. 도 27a에 도시된 바와 같이, 각각의 오목부 또는 홈(179A-179C)의 제 1 폭 부분(179A1, 179B1, 179C1)은 광 격리 요소(176A-176C)를 포함한다. 이러한 광 격리 요소(176A-176C)는, 예를 들어 유체 욕조에서 기판을 수직으로 배향시키고, 입상 물질을 함유하는 유체를 순환시켜 오목부 또는 홈(179A-179C) 내에 입상 물질을 퇴적시킴으로써 형성될 수 있다. 각각의 오목부 또는 홈(179A-179C)의 제 1 폭 부분(179A1, 179B1, 179C1)에 광 격리 물질을 증착시키기 위해 다른 방법이 사용될 수 있다.
도 27a에 도시된 바와 같이, 각각의 LED(10A-10C)는 측면(174A-174C)(즉, 홈 또는 오목부(179A-179C)를 경계 짓는 측면을 포함) 및 주 발광 표면 부분(175A-175C)을 포함하는 기판 부분(173A- 173C) 내로 광을 방출하도록 마련된 기능 스택(170A-170C)에 인접한 애노드 - 캐소드 쌍(171A-172A, 171B-172B, 171C-172C)를 포함한다. 어떤 실시예들에서, 상이한 LED(10A-10C)의 기능적 스택(170A-170C) 그리고/또는 기판 부분(173A-173C)은 적어도 하나의 상호 접속부(170')를 통해 일체로 형성 그리고/또는 연결될 수 있다; 대안으로, 각각의 LED(10A-10C)는 서로 물리적 그리고/또는 전기적으로 분리될 수 있다.
도 27b는, 오목부 또는 홈(179A-179C; 도 27a)의 제 2 폭 부분(179A2, 179B2, 179C2)에 광 투과 물질을 첨가하여 광 확산 그리고/또는 광 방향 변경 요소(177A-177C)를 형성한 후의 도 27a의 고체 발광 장치(194)를 도시하며, 광 격리 요소(176A-176C) 각각이 대응하는 광 확산 그리고/또는 광 방향 변경 요소(177A-177C)의 전체 폭을 점유하는 대안적인 구성과 비교해서, 광 방향 변경 요소(177A-177C)가 광 격리 요소(176A-176C)에 의해 생성되는 비-조명 또는 어두운 영역을 감소시키는 기능을 한다.
어떤 실시예들에서, 파장 선택성 광 투과 영역(예를 들어, 광학 필터 또는 광학 반사기) 또는 일방향 거울과 같은 하나 이상의 광학 요소가 상이한 고체 에미터 기판 부분 사이에 제공되어 LED 어레이의 픽셀들 사이에서 광의 확산을 촉진하고, 따라서 조합된 방출의 균질성을 향상시킨다. 예가 도 28a 내지 도 28d와 관련하여 설명되며, 도 28a 내지 도 28d는 고체 에미터 기판 부분의 측면을 따라 배열된 광학 요소의 사용을 예시한다.
도 28a는 3개의 LED(10A-10C)의 측 단면도로서 각각이 기판 부분(173A-173C)을 포함하고 각각의 측면(174A-174C)을 따라 캐리어(195)에 장착된 이다. 각각의 LED(10A-10C)는 측면(174A-174C) (즉, 오목부 또는 홈을 경계 짓는 측면을 포함) 및 주 발광 표면 부분(175A-175C)을 포함하는 기판 부분(173A-173C) 내로 광을 방출하도록 배치된 기능성 스택(170A-170C)에 인접한 캐소드- 애노드 쌍(171A-172A, 171B-172B, 171C-172C)을 포함한다. LED(10A-10C)를 캐리어(195)에 장착하는 것은 도 28b에 도시된 바와 같이 LED(10A-10C)의 측면을 따라 광학 요소(196A-196C)를 형성할 수 있게 하기 위한 것이다. 그 후, LED(10A-10C)는 캐리어(195)로부터 제거되고 (픽앤플레이스(pick-and-place) 기술 등을 사용하는 설치를 따라) 인터페이스 요소(94) 위에 장착되어 도 28c에 도시된 바와 같은 고체 발광 장치(200)를 형성한다. 특히, 기판 부분(173A-173C)은, (예를 들어, 솔더 범프(93), 솔더 페이스트 또는 비슷한 수단을 사용하여) 인터페이스 요소(94)의 전극 쌍(91, 92)과 LED(10A-10C)의 애노드 - 캐소드 쌍(171A-172A, 171B-172B, 171A-171C) 간의 전기적인 연결을 형성하면서 인터페이스 요소(94) 위에 장착될 수 있다. 또한, 광 투과 물질이 인접한 LED(10A-10C)의 측면(174A-174C)와 광학 요소(196A-196C) 사이의 간극에 증착되어 광 확산 그리고/또는 광 방향 변경 요소(197A-197C)를 형성할 수 있다. 그리고 난 후, 주 발광 표면 부분(175A-175C), 광학 요소(196A-196C) 및 광 확산 그리고/또는 광 방향 변경 요소(197A-197C)가 도 28d에 도시된 바와 같이, 루미포르 물질의 층(180)으로 덮인다.
고체 발광 장치(200)의 동작시, 애노드 - 캐소드 쌍들 (171A-172A, 171B-172B, 171C-172C)을 통해 LED(10A-10C)에 전류가 공급되고, 기능성 스택(170A-170C)에서 LED 방출이 일어난다. 이러한 LED 방출은 기판 부분(173A-173C)을 통해 전파되며, 대부분의 급격한 각도 방출은 주 발광 표면 부분(175A-175C) 위의 루미포르 물질 층(180)에 침투한다. 얕은 각도의 LED 방출은 광학 요소(196A-196C)를 통해 기판 부분(173A-173C) 사이에서 전송되거나 (선택적으로 굴절과 함께) 반사되나, 바람직하게는 광학 요소(196A-196C)와 상호 작용하는 임의의 LED 방출의 적어도 일부는 광 확산 그리고/또는 광 방향 변경 요소(197A-197C)를 통과하여 덮고 있는 루미포르 물질(180) 상에 침입할 수 있다. 이로 인해, 기판 부분(173A-173C) 간의 비조명 또는 어두운 영역이 감소하고, 발광 장치의 발광 균일성을 향상시킬 수 있다.
어떤 실시예들에서, 적어도 하나의 기판의 광 투과 부분은 광 격리 요소 위로 광의 확산을 향상시키기 위한 적어도 하나의 경사진 에지를 포함하고, 따라서 픽셀간 광 확산 영역으로 작용한다. 어떤 실시예들에서, 복수의 픽셀간 광 확산 영역이 멀티-LED 칩에 형성된다. 적어도 하나의 경사진 에지의 각도 범위는 광 추출을 최적화하도록 조정될 수 있다. 그러한 구성의 예가 도 20a 및 도 29b 및 도 30a 및 도 30b와 관련하여 도시된다.
도 29a 및 도 29b는 광 격리 요소(176)를 구비하는 오목부 또는 홈(179)을 정의하는 기판(기판 부분(173A, 173B) 포함)과 2개의 LED(10A, 10B)를 포함하는 고체 발광 장치(202) (예를 들어, 멀티-LED 칩)의 일부를 도시하며, 기판 부분(173A, 173B)은 광 격리 요소(176)에 인접하여 마련된 경사진 에지 부분(204A, 204B)을 포함한다. 어떤 실시예들에서, 오목부 또는 홈(179)은 와이어 톱으로 형성될 수 있고, 경사진 에지 부분(204A, 204B)은 각도가 있는 방향으로 이동하도록 배치된 와이어 톱으로 형성될 수 있다. 경사진 에지 부분(204A, 204B)은 광 격리 요소(176)를 구비하는 오목부 또는 홈(179)보다 큰 폭을 갖는 확장된 오목부 부분(179')의 측면을 경계 짓는다(한정한다). 각각의 LED(10A, 10B)는 측면(174A, 174B)(즉, 오목부 또는 홈(179)을 경계 짓는 측면 포함) 및 주 발광 표면 부분(175A, 175B)을 포함하는 기판 부분(173A, 173B) 안으로 광을 방출하도록 마련된 기능 스택(170A, 170B)에 근접한 애노드 - 캐소드 쌍(171A-172A, 171B-172B)을 포함한다. 어떤 실시예들에서, 상이한 LED(10A, 10B)의 기능적 스택(170A, 170B) 그리고/또는 기판 부분(173A, 173B)은 적어도 하나의 상호 연결부(170')를 통해 일체로 형성 그리고/또는 연결될 수 있다; 대안으로, 각각의 LED(10A, 10B)는 서로 물리적 그리고/또는 전기적으로 분리될 수 있다. 도 29b는 기판 부분(173A, 173B) 그리고 광 격리 요소(176) 위에 루미포르 물질의 층(180)을 형성한 후의, 도 29a의 고체 발광 장치(202)를 도시한다.
고체 발광 장치(202)의 동작시, 애노드 - 캐소드 쌍들 (171A-172A, 171B-172B)을 통해 LED(10A, 10B)에 전류가 공급되고, 기능성 스택(170A, 170B)에서 LED 방출이 일어난다. 이러한 LED 방출은 기판 부분(173A, 173B)을 통해 전파되며, 대부분은 주 발광 표면 부분(175A, 175B) 위의 루미포르 물질 층(180)에 침투한다. 얕은 각도의 LED 방출은 광 격리 요소(176)에 의해 기판 부분(173A, 173B) 사이의 전달로부터 차단된다; 하지만, 적당한 각도의 방출은 경사진 에지 부분(204A, 204B)(광 확산 그리고/또는 광 방향 변경 영역으로 작용)을 통과하여 확장된 오목부 부분(179') 내의 그리고 광 격리 요소(176)와 정합하는(또는 인접하는) 루미포르 물질(180)의 부분에 침입할 수 있다. 이러한 방식으로, 광 격리 요소(176)의 전방 영역(픽셀간 광 확산 영역(203)에 대응)이 조명되고, 기판 부분(173A, 173B) 사이의 비조명 영역 또는 어두운 영역이 감소되고, 발광 장치(202)의 발광 균일성이 향상된다.
도 30a 및 도 30b는 광 격리 요소로서 기능하는 채워지지 않은 오목부 또는 홈을 포함하고 루미포르 물질 막으로 덮이도록 배치된 또 다른 경사진 에지 실시예를 도시한다. 도 30a를 참조하면, 고체 발광 장치(205)(예를 들어 멀티-칩 LED)는 비충진 오목부 또는 홈(179)에 의해 분리된 두 개의 LED(10A, 10B)를 포함한다. 각각의 LED(10A, 10B)는, 측면(174A, 174B)(즉, 비충진 오목부 또는 홈(179)를 경계 짓는 측면 포함) 및 주 발광 표면 부분(175A, 175B)을 포함하는 기판 부분(173A, 173B) 안으로 광을 방출하도록 마련된 기능 스택(170A, 170B)에 근접한 애노드 - 캐소드 쌍(171A-172A, 171B-172B)을 포함한다. 기판 부분(173A, 173B)은 비충진 오목부 또는 홈(179)에 인접하여 마련된 경사진 에지 부분(204A, 204B)을 포함한다. 경사진 에지 부분(204A, 204B)은 오목부 또는 홈(179)보다 폭이 큰 확장된 오목부 부분(179')의 측면을 한정한다. 어떤 실시예들에서, 상이한 LED(10A, 10B)의 기능적 스택(170A, 170B) 그리고/또는 기판 부분(173A, 173B)은 적어도 하나의 상호 연결부(170')를 통해 일체로 형성 그리고/또는 연결될 수 있다; 대안으로, 각각의 LED(10A, 10B)는 서로 물리적 그리고/또는 전기적으로 분리될 수 있다. 도시된 바와 같이, 바람직하게는 반도체 웨이퍼를 포함하는 인터페이스 요소(94)의 전극 쌍(91,92)에 애노드 - 캐소드 쌍(171A-172A, 171B-172B)이 (예를 들어 솔더 범프(93) 또는 솔더 페이스트 등과 같은 다른 수단을 통해) 장착된다. 또한, 고체 발광 장치(205)와 인터페이스 요소(94) 사이에 언더필 물질(99)이 제공된다.
도 30b를 참조하면, 접착 촉진 물질(191) (예를 들어, 실리콘 또는 에폭시)이 기판 부분(173A, 173B)의 주 발광 표면 부분(175A, 175B) 위에 얇은 층으로 제공되는 것이 바람직하며, 이에 따라 비충진 오목부 또는 홈(179) 및 확장된 오목부 부분(179')을 폐쇄한다. 비충진 오목부 또는 홈(179)은 바람직하게는 동작 시에 LED(10A, 10B) 사이의 크로스토크를 방지하거나 제한하는 광 격리 요소로 작용하며, 경사진 에지 부분(204A, 204B)은 확장된 오목부 부분(179')을 덮는 루미포르 막(180')의 일부에 침입하는 LED 방출을 야기하는 광 확산 그리고/또는 광 방향 변경 요소로 작용한다. 이로 인해, 비충진 오목부 또는 홈(179)의 전방 영역(픽셀간 광 확산 영역(203)에 대응하는 전방 영역과 함께)이 조명되고, 기판 부분(173A, 173B) 사이의 비조명 영역 또는 어두운 영역이 감소되고, 고체 발광 장치(205)의 발광 균일성이 향상된다.
어떤 실시예들에서, 광 격리 요소들은 멀티-LED 어레이(예를 들어, 멀티-LED 칩으로 구현)의 기판의 부분들 사이에 정의될 수 있고, 루미포르 물질 층은 기판 부분들 위에 배치될 수 있으며, 광 확산 소자 그리고/또는 광 방향 변경 영역들을 포함하는 광 투과 제 2 기판은 광 격리 요소들 위에 있는 비조명 영역 또는 어두운 영역의 출현을 감소시키기 위해 루미포르 물질 층 위에 배치될 수 있다. 광 - 투과성 제 2 기판은 사파이어와 같은 패턴화 가능한 웨이퍼 형 물질을 포함할 수 있으며, 광 확산 그리고/또는 광 방향 변경 영역은 포토리소그래피 패터닝 및 선택적 물질 제거, 그리고 이후에 선택적으로 진행되는 선택적 물질 증착 (예를 들어, 루미포르 물질 그리고/또는 광 투과 제 2 기판의 벌크에 대해 다른 굴절률, 산란, 또는 광학 특성을 갖는 물질을 증착)에 의해 형성될 수 있다. 그러한 실시예들의 예가 도 31 내지 도 35와 관련하여 설명된다.
도 31은 3개의 LED(10A-10C) 및 기판을 포함하는 고체 발광 장치(206)(예를 들어, 멀티-LED 칩)의 일부를 도시하며, 오목부들 또는 홈들이 인접한 LED(10A-10C) 사이의 기판의 부분들에 정의되어 기반 부분(173A-173C)을 정의한다. 각각의 오목부 또는 홈은 광 격리 요소(176A, 176B)로 채워진다. 각각의 LED(10A-10C)는, 측면(174A-174C)(즉, 오목부 또는 홈을 경계 짓는 측면 포함) 및 주 발광 표면 부분(175A-175C)을 포함하는 기판 부분(173A-173C) 안으로 광을 방출하도록 마련된 기능 스택(170A-170C)에 근접한 애노드 - 캐소드 쌍(171A-172A, 171B-172B, 171C-172C)을 포함한다. 어떤 실시예들에서, 상이한 LED(10A-10C)의 기능적 스택(170A-170C) 그리고/또는 기판 부분(173A-173C)은 적어도 하나의 상호 연결부(170')를 통해 일체로 형성 그리고/또는 연결될 수 있다; 대안으로, 각각의 LED(10A-10C)는 서로 물리적 그리고/또는 전기적으로 분리될 수 있다. 루미포르 물질 층(180)이 주 발광 표면 부분(175A-175C) 및 광 격리 요소(176A-176C) 위에 배열된다. 제 2 기판(210)은 루미포르 물질 층(180) 위에 배치되고, 루미포르 물질 층(180)에 인접한 제 2 기판(210)에서 삼각형 광 확산 그리고/또는 광 방향 변경 영역(214A, 214B)을 포함한다. 제 2 기판(210)은 하부 표면(211)과 상부 표면(212)을 포함하며, 하부 표면(211)이 루미포르 물질(180)에 인접한다. 각 광 확산 그리고/또는 광 방향 변경 영역(214A, 214B)은 밑변(215A, 215B) 및 꼭짓점(216A, 216B)을 포함하며, 밑변(215A, 215B)은 꼭짓점(216A, 216B)에 비해 기판 부분(173A-173C)에 더 가까우며 각 꼭짓점(216A, 216B)은 위를 향한다. 광 산란 물질(208)이 제 2 기판(210)의 상부 표면(212) 위에 마련될 수 있다.
고체 발광 장치(206)의 작동시, 애노드 - 캐소드 쌍(171A-172A, 171B-172B, 171C-172C)을 통해 LED(10A-10C)에 전류가 공급되고, 기능성 스택(170A-170C)에서 LED 방출이 일어난다. 이러한 LED 방출은 기판 부분(173A-173C)을 통해 전파되며, 대부분의 급격한 각도 방출은 주 발광 표면 부분(175A-175C) 위의 루미포르 물질 층(180)에 침입한다. 얕은 각도의 LED 방출은 광 격리 요소(176A, 176B)에 의해 반사될 수 있고 루미포르 물질(180)을 향하여 위쪽으로 방향이 바뀔 수 있다. 기판 부분(173A-173C) 사이의 루미포르 물질(180)의 일부는 광 확산 그리고/또는 광 방향 변경 영역(214A, 214B)으로 직접 방출된다. 이러한 방식으로, 광 격리 요소(176A, 176B)의 전방 영역(픽셀 간 광 확산 영역(207A, 207B)에 대응)이 조명되고, 광 격리 요소(176A, 176B)에 대응하는 기판 부분(173A-173C) 사이의 비조명 또는 어두운 영역의 출현이 감소하고 고체 발광 장치(206)의 광 방출의 균일성이 향상된다.
도 32는 도 31의 고체 발광 장치(206)와 실질적으로 유사한 다른 고체 발광 장치(220) (예를 들어, 멀티-LED 칩)의 일부를 도시하며, 상이한 형상 및 상이한 위치에 광 확산 그리고/또는 광 방향 변경 영역(218A, 218B)을 구비한다. 특히, 루미포르 물질 층(180') 위에 배치된 제 2 기판(210)은 (막이 불연속이 되도록) 루미포르 물질 층(180')을 통해 연장되어 제 2 기판(210)의 하부를 통해 연장하는 (예를 들어 제 2 기판(210)의 하부 표면(211)을 통과하지만 상부 표면(212)을 통과하지는 않음) 직사각형 광 확산 그리고/또는 광 방향 변경 영역(218A, 218B)을 포함한다. 각각의 광 확산 그리고/또는 광 방향 변경 요소(176A, 176B)는 그 아래의 광 격리 요소(176A, 176B)와 정합하고, 아래의 광 격리 요소(176A, 176B)와 동일한 폭을 가진다. 고체 발광 장치(220)의 동작은, 도 31의 고체 발광 장치(206)의 동작과 실질적으로 유사하다.
도 33은 도 31의 고체 발광 장치(206)와 실질적으로 유사한 다른 고체 발광 장치(222) (예를 들어, 멀티-LED 칩)의 일부를 도시하며 (동일한 요소들은 다시 설명되지 않을 것이다), 다르게 배치되고 배향된 광 확산 그리고/또는 광 방향 변경 영역(224A, 224B)을 갖는다. 특히, 루미포르 물질 층(180) 위에 배치된 제 2 기판(210)은 제 2 기판(210)의 상부 표면(212)에 인접한 제 2 기판(210) 부분에 삼각형 광 확산 그리고/또는 광 방향 변경 영역(224A, 224B)을 포함한다. 각 광 확산 그리고/또는 광 방향 변경 영역(224A, 224B)은 밑변(225A, 225B) 및 꼭짓점(226A, 226B)를 포함하며, 꼭짓점(226A, 226B)은 밑변(225A, 225B)보다 기판 부분(173A-173C)에 더 가까우며 각 꼭짓점(226A, 226B)이 아래를 향한다. 또한, 광산란 물질(208)이 제 2 기판(210)의 상부 표면 위에 더 배치되며, 광 확산 그리고/또는 광 방향 변경 영역(224A, 224B)의 밑변(225A, 225B)은 광 산란 물질(208)의 적어도 일부분을 통과해 위쪽으로 연장된다. 고체 발광 장치(220)의 동작은 도 31의 고체 발광 장치(206)의 동작과 실질적으로 유사하다.
도 34는 도 31의 고체 발광 장치(206)와 실질적으로 유사한 다른 고체 발광 장치(228) (예를 들어, 멀티-LED 칩)의 일부를 도시하며 (동일한 요소들은 다시 설명되지 않을 것이다), 다르게 배치되고 배향된 광 확산 그리고/또는 광 방향 변경 영역(224A, 224B) 및 길어진 광 격리 요소(176'A, 176'B)를 갖는다. 특히, 각각의 길어진 광 격리 요소(176'A, 176'B)는 기판 부분(173A-173C)을 통과해 위로 연장하고, 루미포르 물질 층(180')의 적어도 일부를 통과한다. 또한 (도 33의 방식과 유사하게), 루미포르 물질 층(180') 위에 제 2 기판(210)은 제 2 기판(210)의 상부 표면(212)에 인접한 제 2 기판(210) 부분에 삼각형 광 확산 그리고/또는 광 방향 변경 영역(224A, 224B)을 포함한다. 각 광 확산 그리고/또는 광 방향 변경 영역(224A, 224B)은 밑변(225A, 225B) 및 꼭짓점(226A, 226B)를 포함하며, 꼭짓점(226A, 226B)은 밑변(225A, 225B)보다 기판 부분(173A-173C)에 더 가까우며 각 꼭짓점(226A, 226B)이 아래를 향한다. 또한, 광산란 물질(208)이 제 2 기판(210)의 상부 표면 위에 더 배치되며, 광 확산 그리고/또는 광 방향 변경 영역(224A, 224B)의 밑변(225A, 225B)은 광 산란 물질(208)의 적어도 일부분을 통과해 위쪽으로 연장된다. 고체 발광 장치(228)의 동작은 도 31의 고체 발광 장치(206)의 동작과 실질적으로 유사하다.
도 35는 도 31의 장치(206) 및 도 32의 장치(220)와 실질적으로 유사한 다른 고체 발광 장치(230)(예를 들어, 멀티-LED 칩)의 일부를 도시하며 (동일 요소들은 다시 설명되지 않을 것임), 상이하게 배치되고, 상이한 치수를 가지며 및 상이하게 배향된 광 확산 그리고/또는 광 방향 변경 영역(232A, 232B)을 갖는다. 루미포르 물질 층(180') 위에 배치된 제 2 기판(210)은 (루미포르 물질 층(180')이 불연속이 되도록) 루미포르 물질 층(180')을 통해 연장하고 제 2 기판(210)의 하부를 통해 연장하는 (즉, 제 2 기판(210)의 하부 표면(211)을 통과하지만 상부 표면(212)을 통과하지는 않음) 직사각형 광 확산 그리고/또는 광 방향 변경 영역(232A, 232B)을 포함한다. 각 광 확산 그리고/또는 광 방향 변경 영역(232A, 232B)은 아래의 광 격리 요소(176A, 176B)와 정합하지만, 그 폭은 더 좁다. 고체 발광 장치(230)의 동작은 도 31의 고체 발광 장치(206) 및 도 32의 고체 발광 장치(220)의 동작과 실질적으로 유사하다.
도 36은 본 명세서에 개시된 바와 같은 고밀도 LED 어레이를 포함하는 고체 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)를 작동시키기 위한 테스트 장치의 회로 보드(240)와 서브마운트(250) 간의 상호 연결을 도시한다. 회로 기판(240)은 그 일면 또는 양면에 형성될 수 있는 그리고/또는 개재된 유전체층(미도시)을 갖는 순차로 형성된 수많은 (예를 들어, 구리) 전기 트레이스(electrical trace)(243)를 지지하는 (예를 들어, FR-4와 같은 종래의 회로 기판 물질을 포함하는) 기판(241)을 포함한다. 회로 기판(240)은 서브마운트(250)의 상호 연결부(252A-252D)와 신호를 통신하기 위한 리본 케이블(ribbon cable)(244A-244D)을 수용하도록 구성된 4개의 상호 연결부(242A-242D)를 포함하는 멀티 상호연결부를 지지한다. 서브마운트(250)는 바람직하게는 그 위에 배치된 복수의 트레이스(253)를 포함하는 반도체 웨이퍼를 포함한다. 직사각형 어레이 장착 영역(255)은 LED의 어레이를 수용하도록 구성되며, 바람직하게는 LED 어레이의 각 픽셀(LED)이 하나의 애노드 및 하나의 캐소드를 제공함으로써 개별적으로 제어되도록 한다.
도 37a 및 도 37b는 본 명세서에 개시된 바와 같은 LED 어레이(도시되지 않음)를 수용하도록 구성된 직사각형 어레이 장착 영역(265)으로 라우팅 되는 복수의 전기 트레이스(263)를 지지하는 반도체 웨이퍼(261)를 포함하는 다른 서브마운트(260)를 도시한다. 트레이스(263)들은 서브마운트(260)의 일 에지에 인접한 복수의 콘택트(262)까지 연장된다. 서브마운트(260)는 테스트 장치로 사용될 수 있으며, 직사각형 어레이 장착 영역(265) 내에서 단지 선택된 콘택트 쌍(266) (예를 들어, 도면에서 점선 형태 내의 대략 대각선 방향으로 배열된)은 능동적이며 LED 어레이의 LED를 작동시킬 수 있다. 추가적으로 능동 콘택트 쌍들이, 직사각형 어레이 장착 영역(265) 전체를 점유하는 LED 어레이에서 각 픽셀을 동작시키는 데에 필요할 수 있다. 어떤 실시예들에서, 능동 콘택트 쌍은 본 명세서에 개시된 바와 같은 LED 어레이를 수용하도록 구성된 ASIC (Application Specific Integrated Circuit) 칩의 접근 가능한 표면을 따라 배열될 수 있다. 도 38a는 도 37a 및 도 37b의 서브마운트(260)의 확대된 부분으로, 반도체 웨이퍼(261) 상에 배열된 직사각형 어레이 장착 영역(265) 및 트레이스(263), 그리고 동작 가능한 (점선 형태 내의) 선택된 콘택트 쌍(266)을 보여준다.
도 39a는 오목부 또는 홈(279)에 의해 분리된 광 투과 기판 부분(273A, 273B)을 통해 LED 방출을 전달하도록 배치된 2개의 플립 칩 LED(10A, 10B)(예를 들어, Cree, Inc., Durham, NC로부터 입수 가능한 Cree EZ- 시리즈 플립 칩)을 포함하는 고체 발광 장치의 일부의 측단면 개략적인 조립도이다. 각각의 LED(10A, 10B)는 기판 부분(273A, 273B) 내로 광을 방출하도록 마련된 기능성 스택(270A, 270B)에 인접한 애노드 - 캐소드 쌍(271A-272A, 271B-272B)을 포함하며, LED(10A, 10B)는 선택적으로 하나의 멀티-LED 칩 내에 구현된다. 애노드(271A, 271B)는 캐소드(272A, 272B)와는 다른 높이를 가지며, 바람직하게는 반도체 웨이퍼를 포함하는 서브마운트(280)의 전극(281A, 282A, 281B, 282B) 위에 배열된다. 전극(281A, 282A, 281B, 282B)은 전극 쌍들(281A-282A), (281B-282B)으로 마련되며, 각 전극 쌍은 높이가 낮은 전극(281A, 281B)과 높이가 높은 전극(282A, 282B)을 포함하며, 각 전극(281A, 282A, 281B, 282B)은 상보적인 높이의 애노드(271A, 272A) 또는 캐소드(271B, 272B)와 정합하도록 구성된다. 전극 쌍(281A-282A, 281B-282B)은 솔더 페이스트, 솔더 범프 등과 같은 적절한 장착 수단에 의해 애노드 - 캐소드 쌍(271A-272A, 271B-272B)을 수용하도록 배열된다. 상이한 높이의 전극(281A-282A, 281B-282B)을 제공하는 것은, 특히 LED(10A, 10B)가 작은 픽셀 피치를 가질 때(즉 픽셀들이 서로 매우 가까울 때) 문제가 되는, 장착 중 과도한 솔더 페이스트 또는 솔더 플럭스의 유동으로 인해 반대 극성의 전극(또는 애노드 및 캐소드) 사이의 부주의 한 단락의 위험을 감소시킬 수 있다.
도 39b는 도 39a의 장치와 유사한 고체 발광 장치의 일부의 측 단면 개략적인 조립도로서, 서브마운트를 따라 변형된 전극들의 배열을 포함한다. 도시된 바와 같이, 고체 발광 장치는 오목부 또는 홈(279)에 의해 분리된 광 - 투과성 기판 부분(273A, 273B)을 통해 LED 방출을 전달하도록 배치된 2개의 플립 칩 LED(10A, 10B)를 포함한다. 각 LED(10A, 10B)는 기판 부분(273A, 273B) 내로 광을 방출하도록 배치된 기능성 스택(270A, 270B)에 근접한 캐소드 - 캐소드 쌍(271A-272A, 271B-272B)을 포함한다. 애노드(271A, 271B)는 캐소드(272A, 272B)와는 다른 높이를 가지며, 바람직하게는 반도체 웨이퍼를 포함하는 서브마운트(290)의 전극(281A, 282A, 281B, 282B) 위에 배열된다. 두 전극(292A, 292B)은 납땜 작업 중에 용융될 때 솔더 범프(293)로부터 나올 수 있는 솔더 물질의 측 방향 흐름을 방지하도록 배치된 경계 벽부(295A, 295B)을 포함한다. 솔더 범프(293)의 존재는 또한 솔더 범프(293)보다 얇은 유효 높이를 갖는 솔더 페이스트를 수용하도록 구성될 수 있는 다른 전극(291A, 291B)에 비해 전극(292A, 292B)의 유효 높이를 높인다. 전극 쌍(291A-292A, 291B-292B)은 애노드 - 캐소드 쌍(271A-272A, 271B-272B)을 수용하도록 배열된다. 상이한 높이의 전극(291A-292A, 291B-292B)을 제공하는 것은, 경계 벽부(295A, 295B)를 제공하는 것과 더불어, 특히 LED(10A, 10B)가 작은 픽셀 피치를 가질 때(즉 픽셀들이 서로 매우 가까울 때) 문제가 되는, 장착 중 반대 극성의 전극(또는 애노드 및 캐소드) 사이의 부주의 한 단락의 위험을 감소시킬 수 있다.
어떤 실시예들에서, 기판 및 복수의 LED를 포함하는 고체 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)는, LED들을 함유하는 기판에 하나 이상의 오목부 또는 홈이 정의되기 전에, 인터페이스 요소(예를 들어, ASIC 또는 캐리어 기판 또는 서브마운트) 위에 장착될 수 있다. 기판에 오목부들 또는 홈들을 정의하는 것은 기판을 약하게 할 수 있고 그 평탄도에 영향을 줄 수 있다. 기판에 하나 이상의 오목부 또는 홈을 정의하기 전에, 인터페이스 요소에 고체 발광 장치를 장착함으로써, 기판과 인터페이스 요소 사이의 신뢰성 있는 연결을 보장하는 능력이 향상될 수 있다.
도 40a 내지 도 40d는 인터페이스 요소(94)(예를 들어, 선택적으로 ASIC, 또는 캐리어 또는 서브마운트로 구현) 위에 장착된 개선된 콘트라스트 및 픽셀 간 균일성을 촉진하는 특징구조들을 갖는 고체 발광 장치(300)의 제조 단계를 설명하는 도면이다. 각각의 LED(10A, 10B)는 기판(173)의 부분들 내로 광을 방출하도록 마련된 기능성 스택(170A, 170B)에 인접한 애노드 - 캐소드 쌍(171A-172A, 171B-172B)을 포함한다. 기판(173)은 측면(174A, 174B) 및 복수의 발광 표면 부분(175A, 175B)으로 분할되는 발광 표면을 포함한다. 어떤 실시예들에서, 상이한 LED(10A, 10B)에 대응하는 기능적 스택(170A, 170B) 그리고/또는 기판(173)의 부분들은 적어도 하나의 상호 연결부(170')를 통해 일체로 형성 그리고/또는 연결될 수 있다; 선택적으로, 각각의 LED(10A, 10B)는 서로 물리적 그리고/또는 전기적으로 분리될 수 있다. 애노드 - 캐소드 쌍(171A-172A, 171B-172B)은 반도체 웨이퍼를 포함할 수 있는 인터페이스 요소(94)의 전극 쌍(91, 92)에 (예를 들어, 솔더 범프(93)를 통해) 장착된다. 솔더 범프(93)가 도시되어 있지만, 임의의 적합한 전기 연결 수단 (예를 들어, 솔더 페이스트 또는 다른 수단)이 대신 사용될 수 있다. 어떤 실시예들에서, 고체 발광 장치(300)와 인터페이스 소자(94) 사이의 결합은 복수의 멀티-LED 칩을 정의하는 웨이퍼와 복수의 인터페이스 요소를 정의하는 웨이퍼 또는 다른 기판의 웨이퍼 레벨 결합을 포함하며, 애노드 - 캐소드 쌍(171A-172A, 171B-172B)과 인터페이스 요소(94)의 전극 쌍(91, 92)은 홈 형성(grooving), 충진(filling) 및 개별화 공정(singulation)과 같은 단계의 완료 전에 적절하게 정렬된다.
도 40b는, 도 40a의 기판(173)에 오목부 또는 홈을 형성하여 각각이 대응하는 발광 표면 부분(175A, 175B)을 갖는 기판 부분(173A, 173B)을 형성한 후의, 도 40a의 고체 발광 장치(300)를 도시한다. 단일의 오목부 또는 홈(179) 및 2개의 LED(10A, 10B)가 도시되어 있지만, 바람직하게는 홈 또는 오목부에 의해 분리된 임의의 적절한 수의 LED가 제공될 수 있으며, LED는 바람직하게는 2차원 배열로 배열된다. 어떤 실시예들에서, 오목부 또는 홈은 기계적인 톱질, 식각, 레이저 절단 또는 다른 방법에 의해 정의될 수 있으며, 기판 부분(173A, 173B)을 생성하기 위해 오목부 또는 홈은 기판의 일부분만을 통해 또는 기판의 전체 두께를 통해 형성될 수 있다.
도 40c는, 오목부 또는 홈(179)(도 40b에 도시됨)에 제거 가능한(예를 들어 희생) 물질(189)을 첨가하고, 기판 부분(173A, 173B) 및 제거 가능한 물질(189)을 제거한 후의, 도 40b의 고체 발광 장치(300)를 도시한다. 선택적으로 언더필 물질(미도시)이 인터페이스 요소(94)와 고체 발광 장치(300) 사이에 배치될 수 있다.
도 40d는, 기판 부분(173A, 173B)으로부터 제거 가능한 물질(189)(도 40c에 도시됨)을 제거하여 루미포르 물질(180)로 덮인 비충진 오목부 또는 홈을 생성한 후의, 도 40c의 고체 발광 장치(300)를 도시한다. 비충진 오목부 또는 홈(179)은 LED(10A, 10B)가 작동될 때의 LED(10A, 10B) 사이의 크로스토크를 방지 또는 제한하는 격리 요소로 작용한다. 고체 발광 장치(300)의 동작은 도 22c의 고체 발광 장치(168)의 동작과 실질적으로 유사하다.
어떤 실시예들에서, 고체 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)는 고체 발광 장치에 구조적 지지를 제공하며 제 2 인터페이스 요소(예를 들어 ASIC로 구현)에 장착하기 위한 관통(pass-through) 전기적 연결부들을 포함하는 제 1 인터페이스 요소(예를 들어, 캐리어 기판 또는 서브마운트에 구현) 위에 장착될 수 있다. 어떤 실시예들에서, 관통 전기 연결부는 제 1 인터페이스 요소의 반대면 상에 형성된 콘택트 패드 사이에 도전 경로를 제공하기 위해 제 1 인터페이스 요소의 내부를 통과하는 전기 전도성 비아를 포함할 수 있다. 어떤 실시예들에서, 멀티-LED 칩은 제 1 인터페이스 요소에 장착되어 하나 이상의 오목부 또는 홈이 정의되기 전에 멀티-LED 칩에 구조적 지지를 제공 할 수 있다. 이러한 지지는 다루기(handling)를 촉진하고 패키지 제약을 해결하는 데 유익할 수 있는데, 왜냐하면, 오목부 또는 홈의 형성이 발광 장치를 매우 약하게 만들고 균열을 일으키기 쉽기 때문이다.
도 41은 캐리어 기판 또는 서브마운트에 구현된 제 1 인터페이스 요소(305) 위에 장착된 기판(173) 및 복수의 LED(10A, 10B)를 포함하는 고체 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)(304)을 개략적으로 도시하는 측단면도이다. 제 1 인터페이스 요소(305)는 제 1 주 표면(306) 상에 배열된 전기 콘택트(311, 312), 제 2 주 표면(308) 상에 배치된 전기 콘택트(315, 316) 및 제 1 및 제 2 주 표면(306, 308) 사이에서 연장하고 대응하는 전기 콘택트(311, 212, 315, 316) 간의 전도성 경로를 제공하는 전기 전도성 비아(309)를 포함한다. 제 1 인터페이스 요소(305)는 ASIC 내에 구현된 (제 2) 인터페이스 요소(94) 위에 위치하여 고체 발광 장치(304)와 제 2 인터페이스 요소(94) 사이에 제 1 인터페이스 요소(305)의 장착이 가능하도록 한다. 제 2 인터페이스 요소(94)는 솔더 범프(93) 또는 다른 수단 (예를 들어, 솔더 페이스트(미도시))을 사용하여 제 1 인터페이스 요소(305)의 제 2 주 표면(308)을 따라 대응하는 전기 콘택트(315, 316)에 전기적으로 연결되도록 마련된 전극 쌍(91, 92)을 포함한다. 기판(173)은 상이한 LED(10A, 10B)와 각각 관련된 기판 부분으로 분할 가능하다. 각각의 LED(10A, 10B)는 기판 부분들 중 대응하는 기판 부분 내로 광을 방출하도록 마련된 기능적 스택(170A, 170B)에 인접한 애노드-캐소드 쌍(171A-172A, 171B-172B)을 포함하며, 각 LED(10A, 10B)는 플립 칩 LED로 구현된다. 어떤 실시예들에서, 기능적 스택(170A, 170B) 그리고/또는 상이한 LED(10A, 10B)의 기판 부분은 적어도 하나의 상호 연결부(170')를 통해 일체로 형성 그리고/또는 연결될 수 있다; 선택적으로, 각각의 LED(10A, 10B)는 서로 물리적 그리고/또는 전기적으로 분리될 수 있다. 각각의 기판 부분은 측면(174A, 174B)을 포함하고 주 발광 표면 부분(175A, 175B)을 포함한다. 도시된 바와 같이, 고체 발광 장치(304)는 LED(10A, 10B) 사이에 임의의 홈 또는 오목부가 없지만, 홈 또는 오목부는 LED(10A, 10B) 사이의 기판(173)의 두께의 일부를 통해 또는 전체 두께를 통해 정의될 수 있으며(오목부 또는 홈으로 인해 기판 부분들이 형성될 수 있으며) 예를 들어 고체 발광 장치(304)를 제 1 인터페이스 요소(305)를 장착한 후 또는 제 1 인터페이스 요소(305)(고체 발광 장치(304)가 마련된 장착된 상태)를 제 2 인터페이스 요소(94) 위에 장착 한 후에 오목부 또는 홈이 정의될 수 있다.
어떤 실시예들에서, 선택적으로 2차원 어레이로 배열된 복수의 고체 발광 장치(예를 들어, 멀티 칩 LED)는 ASIC 또는 캐리어 기판 또는 서브마운트와 같은 단일 인터페이스 요소 위에 장착될 수 있으며, 선택적으로 하나 이상의 홈 또는 오목부가 고체 발광 장치의 LED 사이의 기판의 부분에 형성되기 전에 장착될 수 있다. 다른 실시예에서, ASIC 또는 캐리어 기판 또는 서브마운트와 같은 복수의 인터페이스 요소는 단일의 멀티-칩 고체 발광 장치(예를 들어 멀티-칩 LED 칩)에 장착되도록 마련될 수 있으며, 선택적으로 하나 이상의 홈 또는 오목부가 멀티-칩 고체 발광 장치의 부분들에 정의된 오목부 또는 홈을 형성하기 전에 장착되도록 마련될 수 있다. 어떤 실시예들에서, 복수의 개별화된(singulated) LED 어레이 또는 멀티-LED 소자(그 내부에 홈 또는 오목부를 형성하기 전에)가 단일 인터페이스 요소(예를 들어, ASIC 또는 캐리어 기판 또는 서브마운트)에 배치되고 결합 될 수 있다; 대안으로, 다른 실시예들에서, 단일의 LED 어레이가 복수의 개별화된 ASIC 칩을 수용하도록 배열될 수 있다.
도 42는 단일 인터페이스 요소(94)(예를 들어, ASIC 또는 캐리어 기판 또는 서브마운트(submount) 위에 장착된 2개의 고체 발광 장치(예컨대, 멀티-LED 칩) (320-1, 320-2)를 도시하는데, 고체 발광 장치(320-1, 320-2)의 기판(173-1, 173-2)에 홈 또는 오목부를 형성하기 전의 상태를 도시한다. 비록 도 42가 고체 발광 장치(320-1, 320-2) 사이의 간극(321)의 존재를 도시하고 있지만, 어떤 실시예들에서 간극(321)은 하나 이상의 물질로 채워지고 그리고/또는 제거될 수 있다(예를 들어 고체 발광 장치(320-1, 320-2)를 서로 맞닿게 하여 그 사이에 공간을 두지 않게 한다). 각각의 고체 발광 장치(320-1, 320-2)는 복수의 LED(10-1A, 10-1B, 10-2A, 10-2B)를 포함하고 각각의 LED(10-1A, 10-1B, 10-2A, 10-2B)은 기판(173-1, 173-2)의 부분들 내로 광을 방출하도록 구성된 기능성 스택(170-1A, 170-1B, 170-2A, 170-2B)에 근접한 애노드 - 캐소드 쌍(171-1A, 172-1B, 171-2A, 172-2B)을 포함한다. 각 기판(173-1, 173-2)은 (예를 들어 도시하지 않은 홈 또는 오목부를 사용하여) 상이한 LED(10-1A, 10-1B, 10-2A, 10-2B)와 각각 관련된 기판 부분으로 나누어질 수 있다. 각각의 기판(173-1, 173-2)은 측면(174-1A, 174-2B) 및 복수의 발광 표면 부분(175-1A, 175-1B, 175-2A)로 분할될 수 있는 주 발광 표면을 포함한다. 어떤 실시예들에서, 기능성 스택(170-1A, 170-1B, 170-2A, 170-2B) 그리고/또는 상이한 LED(10-1A, 10-1B, 10- 2A, 10-2B)의 기판 부분(173-1, 173-2)은 적어도 하나의 상호 연결부(170'-1, 170'-2)를 통해 일체로 형성 그리고/또는 연결될 수 있다; 선택적으로, 각각의 LED(10-1A, 10-1B, 10-2A, 10-2B)는 서로 물리적 그리고/또는 전기적으로 분리될 수 있다. 애노드 - 캐소드 쌍(171-1A, 172-1B, 171-2A, 172-2B)은 반도체 웨이퍼를 포함할 수 있는 인터페이스 요소(94)의 전극 쌍(91, 92)에 (예를 들어, 솔더 범프(93)를 통해) 장착된다. 어떤 실시예들에서, 고체 발광 장치(320-1, 320-2)는, 인터페이스 요소(94)에 장착된 후, 전체 기판(173-1, 173-2)을 얇게 하거나 그리고/또는 점선 화살표 (322-1, 322-2)로 표시된 위치와 같이 LED(10-1A, 10-1B, 10-2A, 10-2B) 사이의 기판(173-1, 173-2)에 홈 또는 오목부를 정의하는 공정을 진행할 수 있다.
도 43은 복수의 인터페이스 요소(94-1, 94-2)(예를 들어, ASIC 또는 캐리어 기판 또는 서브마운트) 위에 장착된 고체 발광 장치(330)(예컨대, 멀티-LED 칩)을 도시하며, 고체 발광 장치(330)의 복수의 LED(10A-10D)를 연결하는 기판(173)에 오목부 또는 홈을 정의하기 전의 상태를 도시한다. 각각의 LED(10A-10D)는 서로 다른 LED(10A-10D)와 관련된 기판 부분들로 분리 가능한 기판(173)의 부분들 내로 광을 방출하도록 마련된 기능성 스택(170A-170D)에 인접한 애노드(예를 들어, 애노드(171A))와 캐소드(예를 들어 캐소드(172D)를 포함한다. 특히, 기판(173)은 일반적으로 LED(10A-10D) 사이의 기판(173), 예를 들어 점선 화살표 (332A- 332C)에 의해 표시된 위치에서의 기판의 두께의 일부 또는 전체 두께를 통해 오목부 또는 홈(도시되지 않음)를 정의함으로써 분할될 수 있다. 기판(173)은 측면(174A, 174D) 및 복수의 발광 표면 부분(175A-175D)으로 분할될 수 있는 주 발광 표면을 포함한다. 어떤 실시예들에서, 상이한 LED(10A-10D)에 대응하는 기능적 스택(170A-170D) 그리고/또는 기판(173)의 부분들은 적어도 하나의 상호 연결부(170')를 통해 일체로 형성 그리고/또는 연결될 수 있다; 선택적으로, 각각의 LED(10A-10D)는 서로 물리적 그리고/또는 전기적으로 분리될 수 있다. 애노드-캐소드 쌍(예를 들어 애노드 171A 내지 캐소드 172D를 포함하여)은 예를 들어 솔더 범프(93)를 통해, 반도체 웨이퍼를 포함할 수 있는 인터페이스 요소(94-1, 94-2)의 전극 쌍(91-1, 92-1, 91-2, 92-2)에 장착될 수 있다. 어떤 실시예들에서, 고체 발광 장치(330)는, 인터페이스 요소(94-1, 94-2)에 장착된 후, 전체 기판(173)을 얇게 하거나 그리고/또는 LED(10A-10D) 사이의 기판(173)에 홈 또는 오목부를 정의하는 공정을 진행할 수 있다.
어떤 실시예들에서, 고체 발광 장치(예를 들어, 멀티-LED 칩)의 활성층을 포함하는 에피택셜층 부분들은, 고체 발광 장치를 ASIC, 또는 캐리어 기판 또는 서브마운트와 같은 인터페이스 요소에 장착하기 전에, 선택적으로 제거될 수 있다. 이러한 선택적 제거는 식각, 톱질 또는 다른 수단에 의해 달성될 수 있으며, 에피택셜층을 지지하는 기판의 부분 또는 전체 두께를 통해 연장되는 기판 물질의 선택적 제거가 선택적으로 뒤따른다. 어떤 실시예들에서, 에피택셜층 부분은 LED들 사이에서 선택적으로 제거될 수 있으며, 이는 상이한 LED들 사이의 독립적인 동작 그리고/또는 감소된 열적 통신을 가능하게 하는데 바람직할 수 있다. 어떤 실시예들에서, 하나 이상의 제 1 오목부 또는 홈은 고체 발광 장치의 에피택셜 층 부분을 통해 제 1 방향으로(예를 들어, 전면으로부터) 정의될 수 있으며, 이어서 인터페이스 요소 위에 고체 발광 장치를 장착하고, 이어서 고체 발광 장치의 기판 부분을 통해 제 2 방향 (예를 들어, 후면으로부터)의 하나 이상의 제 2 오목부 또는 홈을 정의할 수 있다. 어떤 실시예들에서, 제 1 오목부 또는 홈은 제 2 오목부 또는 홈과 정합할 수 있으며, 선택적으로 제 1 오목부가 제 2 오목부와 합쳐지거나 또는 얇은 두께를 두고 제 1 오목부와 제 2 오목부가 분리될 수 있다.
도 44a 내지 도 44c는 인터페이스 요소(94) (예를 들어, ASIC, 캐리어 또는 서브마운트) 상에 장착된, 개선된 콘트라스트 및 픽셀 간 균일성을 촉진하는 특징구조들을 갖는 고체 발광 장치(예컨대, 멀티-LED 칩)(340)를 제조하는 단계를 도시하며, 제 1 오목부 또는 홈(341)은 장착 전에 제 1 방향으로 고체 발광 장치(340) 내에 형성된다.
도 44a는 제 1 (전면) 오목부 또는 홈(341)을 포함하는 고체 발광 장치(예를 들어 멀티-LED 칩)(340)을 도시한다. 제 1 오목부 또는 홈(341)은 고체 발광 장치(340)의 상이한 LED(10A, 10B)의 기능성 스택(170A, 170B)을 형성하는 에피택셜층을 통해 연장한다. 기능성 스택(170A, 170B)은 LED(10A, 10B)의 기판(173)과 애노드 - 캐소드 쌍(171A-172A, 171B-172B) 사이에 마련되며, 기능성 스택(170A, 170B)은 LED(10A, 10B)은 측면(174A, 174B)을 갖는 기판(173)의 주 발광 표면 부분(175A, 175B)를 통해 출사되도록 기판(173)의 부분들 내로 광을 방출한다. 도시된 바와 같이, 제 1 오목부 또는 홈(341)은 에피택셜층을 통해 (예를 들어, 식각 또는 다른 수단에 의해) 정의되어 기능적 스택(170A, 170B)을 분리한다.
도 44b는, 인터페이스 요소(예를 들어 ASIC, 또는 캐리어 기판 또는 서브마운트) 위에 장착된 후의, 도 44a의 고체 발광 장치(340)를 도시한다. 점선 화살표(342A)는 기판(173)의 적어도 일부분을 통해 제 2 오목부(도시되지 않음)가 정의될 수 있는 위치를 나타낸다. 고체 발광 장치(340)의 애노드 - 캐소드 쌍(171A-172A, 171B-172B)은 반도체 웨이퍼를 포함할 수 있는 인터페이스 요소(94)의 전극 쌍(91, 92)에 (예를 들어, 솔더 범프(93))를 통해, 장착된다. 비록 솔더 범프(93)가 도시되어 있지만, 임의의 적합한 전기 연결 수단 (예를 들어, 솔더 페이스트 또는 다른 수단)이 대신 사용될 수 있다.
도 44c는 언더필 물질(345)을 인터페이스 요소(94)와 고체 발광 장치(340) 사이에 추가하고, 기판의 일부를 통해 정의된 제 2 오목부 또는 홈(343)(제 1 오목부 또는 홈(341)이 형성된 제 1 방향과는 반대 방향으로)을 형성하여 기판 부분(173A, 173B)을 형성한 후의, 도 44b의 고체 발광 장치(340)를 도시한다. 도시 된 바와 같이, 제 2 오목부 또는 홈(343)은 제 1 오목부 또는 홈(341)과 정합(즉 정렬)되지만, 각각의 오목부 또는 홈(341, 343)은 기판(173)의 얇은 멤브레인 영역(membrane region)(344)에 의해 분리된다.
도 44d는 도 44c에 도시된 장치(340)와 실질적으로 유사한 고체 발광 장치(340')를 도시하며(동이인 참조번호를 갖는 요소들은 다시 설명하지 않음), 다르게 제 2 오목부 또는 홈(346)이 기판 부분(173A, 173B)의 전체 두께를 통해 연장한다(즉, 제 2 오목부 또는 홈(346)은 인터페이스 요소(94)와 고체 발광 장치(340') 사이에 마련된 언더필 물질(345)의 일부를 노출함).
도 45는 인접한 LED(10A-10C) 사이에 정의된 오목부 또는 홈을 포함하는 고체 발광 장치(예를 들어 멀티-LED 칩)(350)을 도시하며, 상이한 에미터 영역(351-353)은 상이한 특성을 가진다. 각각의 LED(10A-10C)는 기판 부분(173A-173C) 내로 광을 방출하도록 배치된 기능성 스택(170A-170C)에 근접한 애노드 - 캐소드 쌍(171A-172A, 171B-172B, 171C-172C)을 포함한다. 각각의 LED(10A-10C) 사이에 정의된 오목부 또는 홈은 LED(10A-10C) 사이에 측면(174A-174C)을 야기하고, 기판 부분(173A-173C)의 측 방향 경계를 따라 경사진 에지 부분(204A, 204B-1, 204B-2, 204C)을 야기하여 광 격리 유틸리티 및 필섹간 광 확산 유틸리티를 제공한다. 각각의 LED(10A-10C)에 대한 기판 부분(173A-173C)의 주 발광 표면은 접착 촉진 물질(191) (예를 들어, 에폭시) 및 루미포르 물질(180) 층으로 덮이고, 이는 각 LED(10A-10C)의 위 및 사이에 걸쳐있다. 어떤 실시예들에서, 상이한 LED(10A-10C)의 기능적 스택(170A-170C) 그리고/또는 기판 부분(173A-173C)은 적어도 하나의 상호 연결부(170')를 통해 일체로 형성 그리고/또는 연결될 수 있다; 선택적으로, 각각의 LED(10A-10C)는 서로 물리적 그리고/또는 전기적으로 분리될 수 있다. 광 반사 코팅 (355A, 355C)은 고체 발광 장치의 측 방향 에지를 따라 배치되는 기판 부분(173A, 173C)의 측면 에지에 인접하여 제공될 수 있다. 상이한 에미터 영역(351-353)의 특성은, 고체 발광 장치의 에미터 영역(351-353)의 상대적 위치에 따라 유용할 수 있는 것과 같이, 상이한 특성 (예를 들어, 방향성, 측 방향 차단, 빔 패턴, 색 포인트, 색온도, 강도 등)을 제공하도록 조정될 수 있다.
본 명세서에 개시된 실시예들은 다음과 같은 유리한 기술적 효과 중 하나 이상을 제공할 수 있다: 작은 픽셀 피치 에미터 어레이를 갖는 고체 상태 발광 장치의 제조 가능; 감소된 산란 그리고/또는 광학 크로스토크 특성을 갖는 작은 픽셀 피치 고체 상태 발광 장치(루미포르 함유 발광 장치 포함)를 제공; 개선된 광학 크로스토크를 제공하면서 동시에 조명의 강화된 균일성을 갖는 작은 픽셀 피치 고체 발광 장치(루미포르- 함유 발광 장치 포함)를 제공; 멀티 컬러 순차적으로 조명된 LED 디스플레이의 제조를 단순화하고 해상도를 향상; 고체 발광 장치의 대형 모듈식 어레이의 제조를 가능; 복수의 조명 영역을 갖는 차세대 차량 전조등의 제조를 단순화하고 선택된 조명 타겟의 조명을 선택적으로 조명 또는 피할 수 있는 능력; 및 목표 조명 면 상에 이미지 또는 정보의 투영을 가능하게 함.
통상의 기술자는 본 명세서 개시의 바람직한 실시예들에 대한 개선 및 수정을 인식할 것이다. 이러한 모든 개선 및 수정은 본 명세서에 개시된 개념 및 다음의 청구 범위의 범주 내에서 고려된다.
Claims (78)
- 기판에 의해 지지되며 상기 기판의 복수의 광-투과 영역을 통해 LED 방출을 전달하도록 배치된 LED들의 어레이;
상기 기판의 광 추출 표면 상에 또는 그 위에 배치되고, 상기 LED 방출의 적어도 일부를 수신하고 이에 응답하여 루미포르 방출을 생성하도록 구성되며, 상기 복수의 광 투과 영역과 실질적으로 정합하는 복수의 광 출력 영역을 포함하는, 적어도 하나의 루미포르 물질; 그리고
상기 기판 내에 적어도 부분적으로 배치된 복수의 광 격리 요소를 포함하며,
상기 복수의 광 격리 요소의 광 격리 요소들은 상기 복수의 광 투과 영역의 상이한 광 투과 영역들 사이에 배치되고, 상기 복수의 광 격리 요소는 상이한 광 투과 영역들 사이의 LED 방출의 통과를 감소 시키도록 구성되는,
멀티-LED 칩. - 청구항 1에 있어서,
상기 복수의 광 격리 요소는 상기 광 추출 표면으로부터 상기 기판의 내부로 연장하는,
멀티-LED 칩. - 청구항 1에 있어서,
상기 기판은 상기 광 추출 표면의 반대면인 광 주입 표면을 포함하고; 그리고,
상기 복수의 광 격리 요소는 상기 광 주입 표면으로부터 상기 기판의 내부로 연장하는,
멀티-LED 칩. - 청구항 1에 있어서,
상기 기판은 상기 광 추출 표면의 반대면인 광 주입 표면을 포함하고;
상기 복수의 광 격리 요소의 제 1 그룹의 광 격리 요소는 상기 광 주입 표면으로부터 상기 기판의 내부로 연장하고;
상기 복수의 광 격리 요소의 제 2 그룹의 광 격리 요소는 상기 광 추출 표면으로부터 상기 기판의 내부로 연장하는,
멀티-LED 칩. - 청구항 1에 있어서,
상기 복수의 광 격리 요소는 상기 기판의 내부로부터 상기 광 추출 표면까지 연장하는 내부 부분들을 포함하고, 상기 광 추출 표면을 넘어 연장하는 외부 부분들을 포함하는,
멀티-LED 칩. - 청구항 5에 있어서,
상기 광 추출 표면 및 상기 복수의 광 격리 요소의 상기 외부 부분들에 의해 한정되는 복수의 광 추출 오목부를 더 포함하고,
상기 적어도 하나의 루미포르 물질은 상기 복수의 광 추출 오목부 내에 적어도 부분적으로 배치되는,
멀티-LED 칩. - 청구항 6에 있어서,
상기 외부 부분들은 상기 내부 부분들에 대해 불연속적인,
멀티-LED 칩. - 청구항 1에 있어서,
상기 광 추출 표면은 복수의 광 추출 오목부를 정의하고, 상기 적어도 하나의 루미포르 물질은 상기 복수의 광 추출 오목부 내에 적어도 부분적으로 배치되는,
멀티-LED 칩. - 청구항 1에 있어서,
상기 적어도 하나의 루미포르 물질은 상기 복수의 광 출력 영역의 제 1 광 출력 영역에 대응하는 제 1 루미포르 물질 및 상기 복수의 광 추출 영역의 제 2 광 출력 영역에 대응하는 제 2 루미포르 물질을 포함하는,
멀티-LED 칩. - 청구항 1에 있어서,
상기 복수의 광 격리 요소는 광-반사 물질을 포함하는,
멀티-LED 칩. - 청구항 1에 있어서,
상기 복수의 광 격리 요소는 상기 LED들의 어레이의 적어도 일부 LED 사이의 경계와 정합하는,
멀티-LED 칩. - 청구항 1에 있어서,
상기 적어도 하나의 루미포르 물질 위에 배치된 복수의 마이크로렌즈를 더 포함하고,
각각의 마이크로렌즈는 상기 복수의 광 출력 영역의 상이한 광 출력 영역 위에 배열되는,
멀티-LED 칩. - 청구항 1 내지 청구항 12중 어느 한 청구항에 있어서,
상기 기판은 상기 LED들의 어레이가 성장한 성장 기판을 포함하는,
멀티-LED 칩. - 청구항 1 내지 청구항 12중 어느 한 청구항에 있어서,
상기 기판은 상기 LED들의 어레이의 활성 층들이 성장한 성장 기판과는 다른 캐리어 기판을 포함하는,
멀티-LED 칩. - 청구항 1 내지 청구항 12중 어느 한 청구항에 있어서,
상기 LED들의 어레이의 각 LED는 플립 칩 구성으로 제공되는,
멀티-LED 칩. - 청구항 1 내지 청구항 12중 어느 한 청구항에 있어서,
상기 LED들의 어레이의 각 LED는 개별적으로 어드레스 가능한,
멀티-LED 칩. - 기판의 광 투과 영역들을 통해 LED 방출을 전달하도록 배치된 LED들의 어레이;
상기 기판의 광 추출 표면 상에 또는 그 위에 배치되고, 상기 LED 방출의 적어도 일부를 수신하고 이에 응답하여 루미포르 방출을 생성하도록 구성되며, 상기 복수의 광 출력 영역을 포함하는 적어도 하나의 루미포르 물질; 그리고,
상기 LED들의 어레이의 적어도 일부 LED 사이의 경계들과 정합하는 복수의 광 격리 요소를 포함하며,
상기 복수의 광 격리 요소의 적어도 일부 광 격리 요소는 상기 광 추출 표면의 부분들 상에 또는 위에 배치되고 상기 복수의 광 출력 영역을 넘어 연장하는,
멀티-LED 칩. - 청구항 17에 있어서,
복수의 광 추출 오목부가 상기 복수의 광 격리 요소와 상기 광 추출 표면에 의해 한정되고,
상기 적어도 하나의 루미포르 물질은 상기 복수의 광 추출 오목부 내에 적어도 부분적으로 배치되는,
멀티-LED 칩. - 청구항 17에 있어서,
상기 광 추출 표면은 복수의 광 추출 오목부를 정의하고, 상기 적어도 하나의 루미포르 물질은 상기 복수의 광 추출 오목부 내에 적어도 부분적으로 배치되는,
멀티-LED 칩. - 청구항 17에 있어서,
상기 복수의 광 격리 요소의 부분들은 상기 기판의 내부로 연장하는,
멀티-LED 칩. - 청구항 17에 있어서,
상기 적어도 하나의 루미포르 물질은 제 1 루미포르 물질과 제 2 루미포르 물질을 포함하며, 상기 제 1 루미포르 물질은 상기 광 추출 표면의 제 1 부분을 덮도록 배치되고, 상기 제 2 루미포르 물질은 상기 광 추출 표면의 제 2 부분을 덮도록 배치되는,
멀티-LED 칩. - 청구항 17에 있어서,
상기 복수의 광 격리 요소는 광 반사성 물질을 포함하는,
멀티-LED 칩. - 상기 적어도 하나의 루미포르 물질 위에 배치된 복수의 마이크로렌즈를 더 포함하며,
상기 복수의 마이크로렌즈의 각 마이크로렌즈는 상기 복수의 광 출력 영역의 상이한 광 출력 영역 위에 배치되는,
멀티-LED 칩. - 청구항 17 내지 청구항 23중 어느 한 청구항에 있어서,
상기 LED들의 어레이의 각 LED 어레이는 플립 칩 구성으로 제공되는,
멀티-LED 칩. - 청구항 17 내지 청구항 23중 어느 한 청구항에 있어서,
상기 LED들의 어레이의 각 LED는 개별적으로 어드레스 가능한,
멀티-LED 칩. - LED들의 어레이를 지지하는 광 투과 기판의 적어도 하나의 표면에, 상기 LED들의 어레이의 적어도 일부 LED 사이의 경계들과 정합하는 복수의 오목부 또는 홈을 정의하고;
상기 광 투과 기판 내에 적어도 부분적으로 배치된 복수의 제 1 광 격리 요소를 생성하기 위해 상기 복수의 오목부 또는 홈에 광 영향 물질을 증착하고;
상기 광 투과 기판의 광 추출 표면 상에 또는 위에 적어도 하나의 루미포르 물질을 제공함을 포함하며,
상기 복수의 제 1 광 격리 요소는 상기 광-투과성 기판의 복수의 광-투과성 영역의 상이한 광 투과 영역들 사이에서 LED 방출의 통과를 감소 시키도록 구성되는,
멀티-LED 칩 제조 방법. - 청구항 26에 있어서,
상기 복수의 오목부 또는 홈은 기계적 톱질에 의해 정의되는,
멀티-LED 칩 제조 방법. - 청구항 26에 있어서,
상기 복수의 오목부 또는 홈은 식각에 의해 정의되는,
멀티-LED 칩 제조 방법. - 청구항 26에 있어서,
상기 광 추출 표면에 복수의 광 추출 오목부를 정의함을 더 포함하고,
상기 적어도 하나의 루미포르 물질을 상기 광 추출 표면 상에 또는 위에 제공함은, 상기 복수의 광 추출 오목부에 상기 적어도 하나의 루미포르 물질의 적어도 일부를 증착함을 포함하는,
멀티-LED 칩 제조 방법. - 청구항 26에 있어서,
상기 적어도 하나의 루미포르 물질은 복수의 광 출력 영역을 포함하고,
상기 방법은 상기 복수의 광 출력 영역을 분리하도록 배치되는 복수의 제 2 광 격리 영역을 형성하기 위해 상기 적어도 하나의 루미포르 물질 위에 광 영향 물질을 증착함을 더 포함하는,
멀티-LED 칩 제조 방법. - 청구항 26에 있어서,
상기 광 영향 물질은 광 반사 물질을 포함하는,
멀티-LED 칩 제조 방법. - 청구항 26 내지 청구항 31중 어느 한 청구항에 있어서,
상기 LED들의 어레이의 각 LED는 플립 칩 구성으로 제공되는,
멀티-LED 칩 제조 방법. - LED들의 어레이를 지지하는 기판의 광 추출 표면에 복수의 광 추출 오목부를 형성하고; 그리고,
상기 복수의 광 추출 오목부 내에 적어도 부분적으로 배치된 적어도 하나의 루미포르 물질을 제공함을 포함하는,
멀티-LED 칩 제조 방법. - 청구항 33에 있어서,
상기 기판 내에 적어도 부분적으로 배치된 복수의 광 격리 요소를 제공함을 더 포함하며,
상기 복수의 광 격리 요소는 상기 기판의 복수의 광 투과 영역의 상이한 광 투과 영역들 사이에 LED 방출의 통과를 감소하도록 구성되는,
멀티-LED 칩 제조 방법. - 청구항 33에 있어서,
(i) 상기 광 추출 표면 또는 (ii) 상기 적어도 하나의 루미포르 물질의 적어도 일부 중 하나 이상의 상에 또는 위에 복수의 광 격리 요소를 형성함을 더 포함하는,
멀티-LED 칩 제조 방법. - 청구항 35에 있어서,
상기 복수의 광 격리 요소는 상기 LED들의 어레이의 적어도 일부 LED 사이의 경계들과 정합하는,
멀티-LED 칩 제조 방법. - 청구항 33 내지 청구항 36중 어느 한 청구항에 있어서,
상기 LED들의 어레이의 각 LED는 플립 칩 구성으로 제공되는,
멀티-LED 칩 제조 방법. - 기판의 복수의 광 투과 부분을 통해 LED 방출을 전달하도록 배열된 LED들의 어레이;
상기 기판 내에 적어도 부분적으로 배치된 복수의 광 격리 요소; 그리고,
복수의 픽셀 간 광 확산 영역을 포함하는 멀티-LED 칩으로서,
상기 복수의 광 격리 요소의 광 격리 요소들은 상기 복수의 광 투과 부분의 상이한 광 투과 부분들 사이에 배치되고, 상이한 광 투과 부분들 사이에 LED 방출의 통과를 감소 시키도록 구성되고, 복수의 경계 부분을 포함하는 복수의 픽셀을 정의하도록 상기 LED들의 어레이에 의해 조명되도록 구성되며, 상기 복수의 픽셀의 각 픽셀은 상기 복수의 경계 부분 중 적어도 하나의 경계 부분을 포함하며,
상기 픽셀 간 광 확산 영역은 상기 복수의 광 격리 요소와 정합하는 또는 인접하는 상기 멀티-LED 칩의 광 방출 표면 부분들에서 픽셀 간 조명을 향상시키도록 상기 복수의 경계 부분의 경계 부분들을 통해 광을 전달하도록 구성되는,
멀티-LED 칩. - 청구항 38에 있어서,
상기 복수의 광 격리 요소는 적어도 하나의 광 영향 물질을 포함하고,
상기 복수의 픽셀 간 광 확산 영역은 상기 적어도 하나의 광 영향 물질과 접촉하도록 배치된 적어도 하나의 광 투과 물질을 포함하는,
멀티-LED 칩. - 청구항 38에 있어서,
상기 복수의 광 격리 요소는 기판 내에 완전히 배치되고,
상기 복수의 픽셀 간 광 확산 영역은 상기 기판 내에 그리고 상기 복수의 광 격리 요소 위에 적어도 부분적으로 배치된 적어도 하나의광 투과 물질을 포함하는,
멀티-LED 칩. - 청구항 38에 있어서,
상기 복수의 픽셀 간 광 확산 영역은 상기 기판의 표면에 대해 상대적으로 돌출하고 상기 복수의 광 격리 요소와 적어도 부분적으로 정합하는 적어도 하나의 광 투과 물질을 포함하는,
멀티-LED 칩. - 청구항 38에 있어서,
상기 복수의 광 격리 요소는 상기 기판의 부분들 내에 복수의 비충진 보이드를 포함하는,
멀티-LED 칩. - 청구항 38에 있어서,
상기 기판의 광 추출 표면 상에 또는 위에 배치된 적어도 하나의 루미포르 물질을 더 포함하며,
상기 적어도 하나의 루미포르 물질은 상기 LED 방출의 적어도 일부를 수신하고 그에 응답하여 루미포르 방출을 생성하도록 구성되는,
멀티-LED 칩. - 청구항 43에 있어서,
상기 적어도 하나의 루미포르 물질은 상기 복수의 픽셀 간 광 확산 영역 위에도 배치되는,
멀티-LED 칩. - 청구항 38에 있어서,
상기 기판의 상기 복수의 광 투과 부분의 각각의 광 투과 부분은 상기 기판의 상기 복수의 광 투과 부분의 적어도 하나의 다른 광 투과 부분으로부터 간극에 의해 분리되며, 상기 간극은: (i) 폭과 깊이를 가지며, (ii) 상기 복수의 광 격리 요소의 광 격리 요소로 부분적으로 충진되고, (iii) 상기 복수의 픽셀 간 광 확산 영역의 픽셀 간 광 확산 영역을 정의하는 적어도 하나의 광 투과 물질로 부분적으로 충진되는,
멀티-LED 칩. - 청구항 45에 있어서,
상기 간극은 상기 광 격리 요소로 충진되는 상기 폭의 제 1 부분과, 상기 적어도 하나의 광 투과 물질로 충진되는 상기 폭의 제 2 부분을 포함하는,
멀티-LED 칩. - 청구항 45에 있어서,
상기 간극은 상기 광 격리 요소로 충진되는 상기 깊이의 제 1 부분과, 상기 적어도 하나의 광 투과 물질로 충진되는 상기 깊이의 제 2 부분을 포함하는,
멀티-LED 칩. - 청구항 45에 있어서,
상기 기판의 표면에 대해 상대적으로 돌출하고, 상기 광 격리 요소 또는 상기 픽셀 간 확산 영역 중 적어도 하나와 적어도 일부 정합하는 적어도 하나의 광 투과 물질 영역을 더 포함하는,
멀티-LED 칩. - 청구항 38에 있어서,
상기 기판의 상기 복수의 광 투과 부분의 각 광 투과 부분은 상기 복수의 픽셀간 광 확산 영역의 픽셀간 광 확산 영역을 형성하는 적어도 하나의 경사진 에지를 포함하는,
멀티-LED 칩. - 청구항 49에 있어서,
상기 기판은 상기 적어도 하나의 경사진 에지를 포함하는 적어도 하나의 광 추출 표면과, 상기 적어도 하나의 광 추출 표면 상에 또는 위에 배치된 적어도 하나의 루미포르 물질을 포함하며,
상기 적어도 하나의 루미포르 물질은 상기 LED 방출의 적어도 일부를 수신하여 루미포르 방출을 생성하도록 구성되는,
멀티-LED 칩. - 청구항 38에 있어서,
상기 기판 위에 배치된 광 투과 제 2 기판; 그리고,
상기 광 투과 제 2 기판과 상기 기판 사이에 배치된 루미포르 물질을 더 포함하고,
상기 루미포르 물질은 상기 LED 방출의 적어도 일부를 수신하여 루미포르 방출을 생성하도록 구성되는,
멀티-LED 칩. - 청구항 51에 있어서,
상기 광 투과 제 2 기판 상에 배치된 광 산란 층을 더 포함하는,
멀티-LED 칩. - 청구항 51에 있어서,
상기 복수의 픽셀간 광 확산 영역은 상기 광 투과 제 2 기판 내에 적어도 부분적으로 배치되는,
멀티-LED 칩. - 청구항 51에 있어서,
상기 복수의 픽셀간 광 확산 영역은 상기 광 투과 제 2 기판 내에 복수의 광 방향 변경 영역을 포함하는,
멀티-LED 칩. - 청구항 54에 있어서,
상기 복수의 광 방향 변경 영역은 상기 광 투과 제 2 기판 내에 정의된 복수의 보이드를 포함하는,
멀티-LED 칩. - 청구항 54에 있어서,
상기 복수의 광 방향 변경 영역의 각 광 방향 변경 영역은 상기 광 투과 제 2 기판의 물질과는 조성이 다른 광 투과 물질을 더 포함하는,
멀티-LED 칩. - 기판의 복수의 광 투과 부분을 통해 LED 방출을 전달하도록 배열된 LED들의 어레이;
상기 기판 내에 적어도 부분적으로 배치된 복수의 광 격리 요소;
상기 기판 위에 배치된 광 투과 제 2 기판;
상기 광 투과 제 2 기판과 상기 기판 사이에 배치된 루미포르 물질; 그리고,
상기 광 투과 제 2 기판 내에 적어도 부분적으로 배치된 복수의 광 방향 변형 영역을 포함하는 멀티-LED 칩으로서,
상기 복수의 광 격리 요소의 광 격리 요소들은 상기 복수의 광 투과 부분의 상이한 광 투과 부분들 사이에 배치되고, 상기 복수의 광 격리 요소는 상이한 광 투과 부분들 사이에 LED 방출의 통과를 감소 시키도록 구성되며,
상기 루미포르 물질은 상기 LED 방출의 적어도 일부를 수신하고 이에 응답하여 루미포르 방출을 생성하도록 구성되며,
상기 복수의 광 방향 변경 영역의 각 광 방향 변경 영역은 상기 복수의 광 격리 요소 위에 놓이며 상기 복수의 광 격리 요소와 정합하는 상기 멀티-LED 칩의 광 방출 표면 부분들의 조명을 향상시키도록 구성되는,
멀티-LED 칩. - 청구항 57에 있어서,
상기 광 투과 제 2 기판 상에 배치된 광 산란 층을 더 포함하는,
멀티-LED 칩. - 청구항 58에 있어서,
상기 광 투과 제 2 기판은 상기 루미포르 물질과 상기 광 산란 층 사이에 배치되는,
멀티-LED 칩. - 청구항 57에 있어서,
각 광 방향 변경 영역의 일부는 상기 루미포르 물질을 함유하는 루미포르 물질 층 안으로 또는 통해 연장하는,
멀티-LED 칩. - 청구항 57에 있어서,
상기 복수의 광 방향 변경 역은 상기 광 투과 제 2 기판 내에 정의된 복수의 보이드를 포함하는,
멀티-LED 칩. - 청구항 57에 있어서,
상기 복수의 광 방향 변경 영역의 각 광 방향 변경 영역은 상기 광 투과 제 2 기판의 물질과는 조성이 다른 광 투과 물질을 더 포함하는,
멀티-LED 칩. - 청구항 57에 있어서,
상기 복수의 광 격리 요소는 상기 기판에 정의된 복수의 비충진 보이드를 포함하는,
멀티-LED 칩. - 청구항 57에 있어서,
상기 기판은 상기 LED들의 어레이와 전도성 전기 통신하는 복수의 애노드-캐소드 쌍을 포함하며,
상기 기판은 복수의 전극 쌍을 포함하는 캐리어 기판 위에 장착되고,
상기 복수의 애노드-캐소드 쌍은 상기 복수의 전극 쌍과 전도성 전기 통신하는,
멀티-LED 칩. - LED들의 어레이를 지지하는 기판에 복수의 오목부 또는 홈을 정의하고;
복수의 전극 쌍을 포함하는 캐리어 기판 위에 상기 기판을 장착하고;
상기 캐리어 기판 위에 상기 기판을 장착한 후에 상기 기판을 얇게 하고; 그리고,
상기 기판 위에 적어도 하나의 루미포르 물질을 적용함을 포함하며,
상기 복수의 오목부 또는 홈의 오목부들 또는 홈들은 상기 LED들의 어레이의 LED들 사이에 배치되고, 상기 기판은 상기 LED들의 어레이와 전도성으로 전기 통신하는 복수의 애노드 - 캐소드 쌍을 포함하며,
상기 장착은 상기 복수의 애노드 - 캐소드 쌍과 상기 복수의 전극 쌍 사이에 전기적 전도성 경로를 형성함을 포함하며,
상기 적어도 하나의 루미포르 물질은 상기 LED들의 어레이의 방출의 적어도 일부분을 수신하고 그에 응답하여 루미포르 방출을 생성하도록 구성되는,
멀티-LED 칩 제조 방법. - 청구항 65에 있어서,
상기 LED들의 어레이는 상기 기판의 복수의 광 투과 부분을 통해 LED 방출을 전달하도록 구성되고,
상기 멀티-LED 칩 제조 방법은, 상기 복수의 광 투과 부분의 상이한 광 투과 부분들 사이에 LED 방출의 통과를 감소하도록 구성되는 복수의 광 격리 요소를 상기 기판에 형성함을 더 포함하는,
멀티-LED 칩 제조 방법. - 청구항 66에 있어서,
상기 복수의 광 격리 요소를 형성함은, 상기 복수의 오목부 또는 홈에 적어도 하나의 광 반사 물질을 추가함을 포함하는,
멀티-LED 칩 제조 방법. - 청구항 66에 있어서,
상기 복수의 광 격리 요소를 형성함은, 복수의 비충진 보이드를 상기 복수의 오목부 또는 홈 내에 형성함을 포함하는,
멀티-LED 칩 제조 방법. - 청구항 68에 있어서,
상기 복수의 비충진 보이드를 형성함은:
상기 복수의 오목부 또는 홈 안으로 제거 가능한 물질을 증착하고; 그리고,
상기 적어도 하나의 루미포르 물질을 상기 기판 위에 적용한 후에, 상기 복수의 오목부 또는 홈으로부터 상기 제거 가능한 물질을 제거하여 상기 복수의 비충진 보이드를 형성함을 포함하는,
멀티-LED 칩 제조 방법. - 청구항 69에 있어서,
상기 복수의 오목부 또는 홈으로부터 상기 제거 가능한 물질을 제거함은, 화학적, 기계적 또는 열적 수단 중 적어도 하나에 의해 제거함을 포함하는,
멀티-LED 칩 제조 방법. - 청구항 66에 있어서,
상기 복수의 광 투과 부분은 복수의 경계 부분을 포함하는 복수의 픽셀을 정의하도록 상기 LED들의 어레이에 의해 조명되도록 구성되고,
상기 복수의 픽셀의 각 픽셀은 상기 복수의 경계 부분의 적어도 하나의 경계 부분을 포함하며;
상기 멀티-LED 칩 제조 방법은, 상기 복수의 광 격리 요소와 정합하거나 상기 복수의 광 격리 요소에 인접하는, 상기 멀티-LED 칩의 광 방출 표면 부분들에서 픽셀간 조명을 향상시키기 위해 상기 복수의 경계 부분의 경계 부분들을 통해 광을 전달하도록 구성되는 복수의 픽셀간 광 확산 영역을 형성함을 더 포함하는,
멀티-LED 칩 제조 방법. - 청구항 71에 있어서,
상기 복수의 픽셀간 광 확산 영역을 형성함은, 상기 복수의 오목부 또는 홈에 인접하여 상기 기판의 경사진 에지 부분들을 형성함을 포함하는,
멀티-LED 칩 제조 방법. - 청구항 66 내지 청구항 72중 어느 한 청구항에 있어서,
상기 캐리어 기판은 반도체 웨이퍼를 포함하고, 상기 복수의 전극 쌍은 상기 반도체 웨이퍼 상에 또는 위에 배치되는,
멀티-LED 칩 제조 방법. - 기판에 의해 지지되는 LED들의 어레이;
상기 LED들의 어레이의 상이한 LED들 사이에 배치된 복수의 광 격리 요소;
상기 기판에 의해 지지되고 상기 LED들의 어레이와 전도성으로 전기 통신하는 복수의 애노드 - 캐소드 쌍; 그리고,
반도체 웨이퍼 및 상기 반도체 웨이퍼 내에, 상에 또는 위에 배치된 복수의 전극 쌍을 포함하는 캐리어 기판을 포함하고,
상기 복수의 애노드 - 캐소드 쌍은 상기 복수의 전극 쌍과 전도성으로 전기적으로 통신하는,
멀티-LED 칩. - 청구항 74에 있어서,
상기 LED들의 어레이는 상기 기판의 복수의 광 투과 부분을 통해 LED 방출을 전달하도록 배치되는,
멀티-LED 칩. - 청구항 74에 있어서,
상기 복수의 애노드-캐소드 쌍의 각 애노드는 상기 복수의 애노드 - 캐소드 쌍의 각 캐소드와는 다른 높이를 가지는,
멀티-LED 칩. - 청구항 74에 있어서,
상기 LED들의 어레이는 LED 방출을 생성하도록 구성되고, 상기 멀티-LED 칩은, 상기 LED 방출의 적어도 일부를 수신하여 루미포르 방출을 생성하는 적어도 하나의 루미포르 물질을 더 포함하는,
멀티-LED 칩. - 청구항 74 내지 청구항 77중 어느 한 청구항에 있어서,
상기 LED들의 어레이의 각 LED는 플립 칩 구성으로 제공되는,
멀티-LED 칩.
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