KR20200101952A - Led 어레이를 위한 변환기 충전 - Google Patents

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다니엘 러셀 챔버린
에릭 마리아 롤링
수미트 강왈
닉 반 레스
올레그 슈헤킨
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루미레즈 엘엘씨
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Abstract

광학 격리 재료는 웨이퍼 메시 내의 제1 캐비티 및 제2 캐비티의 벽들에 도포될 수 있다. 파장 변환 층은 제1 캐비티 내로 퇴적되어 제1 세그먼트를 생성하고, 제2 캐비티 내로 퇴적되어 제2 세그먼트를 생성할 수 있다. 제1 세그먼트는 제1 발광 디바이스에 부착되어 제1 픽셀을 생성하고, 제2 세그먼트는 제2 발광 디바이스에 부착되어 제2 픽셀을 생성할 수 있다. 웨이퍼 메시는 제거될 수 있다.

Description

LED 어레이를 위한 변환기 충전
정밀 제어 조명 응용들은 작은 어드레싱가능 발광 다이오드(LED) 픽셀 시스템들의 생산 및 제조를 요구할 수 있다. 이러한 LED 픽셀 시스템들을 제조하는 것은 시스템들 사이의 작은 레인 공간 및 픽셀들의 작은 크기로 인한 재료의 정확한 퇴적을 요구할 수 있다. LED들, 공진 공동 발광 다이오드(resonant cavity light emitting diode, RCLED)들, 수직 공동 레이저 다이오드(vertical cavity laser diode, VCSEL)들 및 에지 방출 레이저(edge emitting laser)들을 포함하는 반도체 발광 디바이스들은 현재 이용가능한 가장 효율적인 광원들 중 하나이다. 가시 스펙트럼(visible spectrum)에 걸쳐 동작이 가능한 고휘도(high-brightness) 발광 디바이스들의 제조에서 현재 관심 있는 재료 시스템들은 III-V족 반도체들, 특히, 갈륨, 알루미늄, 인듐, 및 질소의 2원(binary), 3원(ternary), 및 4원(quaternary) 합금들을 포함하며, 이것들은 III-질화물 재료들로도 지칭된다. 전형적으로, III-질화물 발광 디바이스들은 금속-유기 화학 기상 퇴적(metal-organic chemical vapor deposition, MOCVD), 분자선 에피택시(molecular beam epitaxy, MBE), 또는 다른 에피택셜 기법들에 의해 사파이어, 실리콘 탄화물, III-질화물, 합성물 또는 다른 적합한 기판 상에 상이한 조성들 및 도펀트(dopant) 농도들의 반도체 층들의 스택을 에피택셜적으로(epitaxially) 성장시킴으로써 제조된다. 스택은 종종 기판 위에 형성된, 예를 들어, Si로 도핑된 하나 이상의 n-타입 층, n-타입 층 또는 층들 위에 형성된 활성 영역 내의 하나 이상의 발광 층, 및 활성 영역 위에 형성된, 예를 들어, Mg로 도핑된 하나 이상의 p-타입 층을 포함한다. 전기적 콘택들(electrical contacts)은 n-타입 및 p-타입 영역들 상에 형성된다.
III-질화물 디바이스들은 반전형 또는 플립 칩 디바이스들로 종종 형성되며, n-콘택 및 p-콘택 둘 다는 반도체 구조체의 동일 측면 상에 형성되고, 광 대부분은 콘택들 반대쪽의 반도체 구조체 측면으로부터 추출된다.
광학 격리 재료는 웨이퍼 메시 내의 제1 캐비티 및 제2 캐비티의 벽들에 도포될 수 있다. 파장 변환 층은 제1 캐비티 내로 퇴적되어 제1 세그먼트를 생성하고, 제2 캐비티 내로 퇴적되어 제2 세그먼트를 생성할 수 있다. 제1 세그먼트는 제1 발광 디바이스에 부착되어 제1 픽셀을 생성하고, 제2 세그먼트는 제2 발광 디바이스에 부착되어 제2 픽셀을 생성할 수 있다. 웨이퍼 메시는 제거될 수 있다.
좀 더 자세한 이해는 첨부의 도면과 관련하여 예를 들어, 주어진 다음의 설명으로부터 얻어질 수 있다.
도 1a는 분해된 부분이 있는, 마이크로 LED 어레이의 평면도이다;
도 1b는 트렌치들을 갖는 픽셀 행렬의 단면도이다;
도 1c는 트렌치들을 갖는 다른 픽셀 행렬의 사시도이다;
도 1d는 LED 어레이에서 픽셀들을 생성하는 흐름도이다;
도 1e는 LED 어레이에서 픽셀들을 생성하는 다른 흐름도이다;
도 1f는 캐비티들을 갖는 메시의 평면도이다;
도 1g는 광학 격리 재료를 갖는 메시의 평면도이다;
도 1h는 도 1g의 단면도이다;
도 1i는 희생 재료를 갖는 도 1g의 메시의 평면도이다;
도 1j는 도 1i의 단면이다;
도 1k는 부분 희생 재료가 제거된 도 1g의 메시의 단면도이다;
도 1l은 부분 희생 재료가 제거되고 제1 광학 재료가 추가된 도 1g의 메시의 다른 단면도이다;
도 1m은 모든 희생 재료가 제거된 도 1l의 메시의 단면도이다;
도 1n은 파장 변환 층들을 갖는 도 1m의 메시의 단면도이다;
도 1o는 메시를 갖는 픽셀들의 단면도이다;
도 1p는 메시가 없는 픽셀들의 단면도이다;
도 1q는 트레이스 희생 재료를 갖는 픽셀들의 단면도이다;
도 1r은 픽셀들의 단면도이다;
도 2a는 일 실시예에서 LED 디바이스 부착 영역에서 기판에 부착된 LED 어레이를 갖는 전자 보드(electronics board)의 평면도이다;
도 2b는 회로 보드의 2개의 표면 상에 장착된 전자 컴포넌트들을 갖는 2 채널 통합 LED 조명 시스템(two channel integrated LED lighting system)의 일 실시예의 도면이다;
도 2c는 예시적인 차량 헤드램프 시스템이다; 및
도 3은 예시적인 일루미네이션 시스템(illumination system)을 도시한다.
상이한 광 일루미네이션 시스템들(light illumination systems) 및/또는 발광 다이오드("LED") 구현들의 예들이 첨부 도면들을 참조하여 이하에서 더 완전히 설명될 것이다. 이 예들은 상호 배타적이지 않고, 추가적인 구현들을 달성하기 위해 하나의 예에서 발견된 특징들은 하나 이상의 다른 예에서 발견된 특징들과 조합될 수 있다. 따라서, 첨부 도면들에 도시한 예들은 단지 예시적 목적들을 위해 제공되고, 그것들은 본 개시내용을 어떤 방식으로든 제한하려는 것이 아니라는 것을 이해할 것이다. 동일한 번호들은 전체에 걸쳐 동일한 요소들을 지칭한다.
제1, 제2, 제3 등의 용어들이 본 명세서에서 다양한 요소를 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이 요소들은 이 용어들에 의해 제한되어서는 안 된다는 것을 이해할 것이다. 이 용어들은 하나의 요소를 다른 요소와 구별하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고, 제1 요소를 제2 요소라고 부를 수 있고, 제2 요소를 제1 요소라고 부를 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "및/또는"은 연관된 나열된 항목들 중 하나 이상의 항목의 임의의 및 모든 조합들을 포함할 수 있다.
층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 요소 "상에" 있거나 다른 요소 "상으로" 연장되는 것으로 지칭될 때, 다른 요소 상에 직접 있거나 다른 요소 상으로 직접 연장될 수 있거나 또는 개재 요소(intervening element)들이 또한 존재할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 반대로, 요소가 다른 요소 "상에 직접(directly on)" 있거나 다른 요소 "상으로 직접(directly onto)" 연장되는 것으로 지칭될 때, 개재 요소들은 존재하지 않을 수 있다. 한 요소가 다른 요소에 "접속(connected)" 또는 "결합(coupled)"되는 것으로 지칭될 때, 한 요소가 다른 요소에 직접 접속 또는 결합될 수 있고/있거나 하나 이상의 개재 요소를 통해 다른 요소에 접속 또는 결합될 수 있다는 것을 또한 이해할 것이다. 반대로, 한 요소가 다른 요소에 "직접 접속(directly connected)" 또는 "직접 결합(directly coupled)"되는 것으로 지칭될 때, 그 요소와 다른 요소 사이에 존재하는 개재 요소들이 없다. 이 용어들은 도면들에 도시한 임의의 배향 이외에 요소의 상이한 배향들을 포괄하기 위한 것이라는 것을 이해할 것이다.
"아래에(below)", "위에(above)", "상부(upper)", "하부(lower)", "수평(horizontal)" 또는 "수직(vertical)"과 같은 상대적인 용어들이 도면들에 도시된 바와 같이 한 요소, 층, 또는 영역과 다른 요소, 층, 또는 영역의 관계를 설명하기 위해 본 명세서에서 사용될 수 있다. 이 용어들은 도면들에 도시된 배향 이외에 디바이스의 상이한 배향들을 포괄하기 위한 것이라는 것을 이해할 것이다.
자외선(UV) 또는 적외선(IR) 광학적 파워(optical power)를 방출하는 디바이스들과 같은 반도체 발광 디바이스들(LED들) 또는 광학적 파워 방출 디바이스들은 현재 이용가능한 가장 효율적인 광원들 중 하나이다. 이러한 디바이스들(이하, "LED들")은 발광 다이오드들, 공진 공동 발광 다이오드들, 수직 공동 레이저 다이오드들, 에지 방출 레이저들, 또는 그와 유사한 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 그것들의 콤팩트한 크기 및 더 낮은 전력 요건들로 인해, LED들은 많은 상이한 응용들에 대한 매력적인 후보들일 수 있다. 예를 들어, 그것들은 카메라들 및 휴대폰들과 같은 핸드헬드 배터리-전력공급형 디바이스들(hand-held battery-powered devices)에 대한 광원들(예를 들어, 플래시 라이트들, 카메라 플래시들)로서 사용될 수 있다. 그것들은 또한, 예를 들어, 자동차 조명, HUD(heads up display) 조명, 원예 조명(horticultural lighting), 거리 조명, 비디오에 대한 토치(torch for video), 일반적인 일루미네이션(예를 들어, 집, 상점, 사무실 및 스튜디오 조명, 극장/무대 조명 및 건축화 조명), 증강 현실(AR) 조명, 가상 현실(VR) 조명, 디스플레이를 위한 백라이트로서, 및 IR 분광법을 위해 사용될 수 있다. 단일 LED는 백열 광원보다 덜 밝은 광을 제공할 수 있고, 따라서 다중 접합 디바이스들(multi-junction devices) 또는 LED들의 어레이들(예를 들어, 모놀리식 LED 어레이들, 마이크로 LED 어레이들 등)은 더 많은 밝기가 희망되거나 요구되는 응용들에 사용될 수 있다.
개시된 주제의 실시예들에 따르면, LED 어레이들(예를 들어, 마이크로 LED 어레이들)은 도 1a, 도 1b 및/또는 도 1c에 도시된 바와 같은 픽셀들의 어레이를 포함할 수 있다. LED 어레이들은 LED 어레이 세그먼트들의 정밀도 제어를 요구하는 것들과 같은 임의의 응용들에 사용될 수 있다. LED 어레이 내의 픽셀들은 개별적으로 어드레싱가능(addressable)할 수 있거나, 그룹들/서브세트들로 어드레싱가능할 수 있거나, 어드레싱가능하지 않을 수 있다. 도 1a에서, 픽셀들(111)을 갖는 LED 어레이(110)의 평면도가 도시되어 있다. LED 어레이(110)의 3x3 부분의 분해도가 또한 도 1a에 도시되어 있다. 3x3 부분 분해도에 도시된 바와 같이, LED 어레이(110)는 대략 100㎛ 이하(예를 들어, 40㎛)의 폭 w1을 갖는 픽셀들(111)을 포함할 수 있다. 픽셀들 사이의 레인들(113)은 대략 20㎛ 이하(예를 들어, 5㎛)의 폭 w2에 의해 분리될 수 있다. 도 1b 및 도 1c에 도시되고 여기에 추가로 개시된 바와 같이, 레인들(113)은 픽셀들 사이에 에어 갭을 제공할 수 있거나 다른 재료를 포함할 수 있다. 하나의 픽셀(111)의 중심으로부터 인접 픽셀(111)의 중심까지의 거리 d1은 대략 120㎛ 이하(예를 들어, 45㎛)일 수 있다. 본 명세서에 제공된 폭들 및 거리들은 예들일 뿐이고, 실제 폭들 및/또는 치수들은 변할 수 있다는 것을 이해할 것이다.
대칭 행렬로 배열된 직사각형 픽셀들이 도 1a, 도 1b 및 도 1c에 도시되어 있지만, 임의의 형상 및 배열의 픽셀들이 본 명세서에 개시된 실시예들에 적용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 도 1a의 LED 어레이(110)는 100x100 행렬, 200x50 행렬, 대칭 행렬, 비대칭 행렬 등과 같은 임의의 적용가능한 배열에서 10,000개가 넘는 픽셀을 포함할 수 있다. 또한, 다수의 세트들의 픽셀들, 행렬들, 및/또는 보드들이 본 명세서에 개시된 실시예들을 구현하기 위해 임의의 적용가능한 포맷으로 배열될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
도 1b는 예시적인 LED 어레이(1000)의 단면도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 픽셀들(1010, 1020, 및 1030)은 분리 섹션들(1041) 및/또는 n-타입 콘택들(1040)이 픽셀들을 서로 분리하도록 하는 LED 어레이 내의 3개의 상이한 픽셀에 대응한다. 실시예에 따르면, 픽셀들 사이의 공간은 에어 갭에 의해 점유될 수 있다. 도시된 바와 같이, 픽셀(1010)은, 예를 들어, 에피택셜 층(1011)으로부터 제거될 수 있는 사파이어 기판과 같은 임의의 적용가능한 기판 상에 성장될 수 있는 에피택셜 층(1011)을 포함한다. 콘택(1015)으로부터 먼 성장 층의 표면은 실질적으로 평면일 수 있거나 패터닝될 수 있다. p-타입 영역(1012)은 p-콘택(1017)에 근접하여 위치될 수 있다. n-타입 영역 및 p-타입 영역(1012)에 인접하여 활성 영역(1021)이 배치될 수 있다. 대안적으로, 활성 영역(1021)은 반도체 층 또는 n-타입 영역과 p-타입 영역(1012) 사이에 있을 수 있고, 활성 영역(1021)이 광 빔들(light beams)을 방출하도록 전류를 수신할 수 있다. p-콘택(1017)은 SiO2 층들(1013 및 1014)뿐만 아니라 도금된 금속 층(1016)(예를 들어, 도금된 구리)과 접촉할 수 있다. n 타입 콘택들(1040)은 Cu와 같은 적용가능한 금속을 포함할 수 있다. 금속 층(1016)은 반사성일 수 있는 콘택(1015)과 접촉할 수 있다.
특히, 도 1b에 도시된 바와 같이, n-타입 콘택(1040)은 픽셀들(1010, 1020, 및 1030) 사이에 생성된 트렌치들(1130) 내로 퇴적될 수 있고, 에피택셜 층을 넘어 연장될 수 있다. 분리 섹션들(1041)은 파장 변환 층(1050)의 전부(도시된 바와 같이) 또는 일부를 분리할 수 있다. LED 어레이는 이러한 분리 섹션들(1041) 없이 구현될 수 있거나 분리 섹션들(1041)은 에어 갭에 대응할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 분리 섹션들(1041)은 n-타입 콘택들(1040)의 연장부일 수 있고, 따라서, 분리 섹션들(1041)은 n-타입 콘택들(1040)(예를 들어, 구리)과 동일한 재료로부터 형성된다. 대안적으로, 분리 섹션들(1041)은 n-타입 콘택들(1040)과 상이한 재료로 형성될 수 있다. 실시예에 따르면, 분리 섹션들(1041)은 반사 재료를 포함할 수 있다. 분리 섹션들(1041) 및/또는 n-타입 콘택(1040)의 재료는, 예를 들어, n-타입 콘택(1040) 및/또는 분리 섹션들(1041)의 퇴적을 포함하거나 허용하는 메시 구조물(mesh structure)을 도포하는 것과 같은 임의의 적용가능한 방식으로 퇴적될 수 있다. 파장 변환 층(1050)은 도 2a의 파장 변환 층(205)과 유사한 특징들/속성들을 가질 수 있다. 본 명세서에서 언급된 바와 같이, 하나 이상의 추가적인 층이 분리 섹션들(1041)을 코팅할 수 있다. 이러한 층은 반사 층, 산란 층, 흡수 층, 또는 임의의 다른 적용가능한 층일 수 있는 제1 광학 재료일 수 있다. 하나 이상의 패시베이션 층(1019)은 n-콘택(1040)을 에피택셜 층(1011)으로부터 완전히 또는 부분적으로 분리할 수 있다.
에피택셜 층(1011)은, 사파이어, SiC, GaN, 실리콘을 포함하는, 여기될 때 광자들을 방출하는 임의의 적용가능한 재료로부터 형성될 수 있고, 보다 구체적으로는, AlN, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, InN, InP, InAs, InSb를 포함하지만 이에 제한되지 않는 III-V 반도체들, ZnS, ZnSe, CdSe, CdTe를 포함하지만 이에 제한되지 않는 II-VI 반도체들, Ge, Si, SiC를 포함하지만 이에 제한되지 않는 IV족 반도체들, 및 그의 혼합물들 또는 합금들로부터 형성될 수 있다. 이러한 예시적인 반도체들은 그것들이 존재하는 LED들의 전형적인 방출 파장들에서 약 2.4 내지 약 4.1 범위의 굴절률들을 가질 수 있다. 예를 들어, GaN과 같은 III-질화물 반도체들은 500nm에서 약 2.4의 굴절률을 갖고, InGaP와 같은 III-인화물 반도체들은 600nm에서 약 3.7의 굴절률을 가질 수 있다. LED 디바이스(200)에 결합된 콘택들은 AuSn, AuGa, AuSi 또는 SAC 솔더들과 같은 솔더로부터 형성될 수 있다.
n-타입 영역은 성장 기판 상에 성장될 수 있고, 예를 들어, 버퍼 또는 핵생성 층들과 같은 준비 층들, 및/또는 성장 기판의 제거를 용이하게 하도록 설계된 층들을 포함하는, 상이한 조성들 및 도펀트 농도들을 포함하는 하나 이상의 반도체 재료 층을 포함할 수 있다. 이 층들은 n-타입이거나 의도적으로 도핑되지 않을 수 있거나, 심지어 p-타입 디바이스 층들일 수도 있다. 층들은 발광 영역이 효율적으로 광을 방출하기에 바람직한 특정한 광학적, 재료, 또는 전기적 특성들을 위해 설계될 수 있다. 유사하게, p-타입 영역(1012)은 의도적으로 도핑되지 않은 층들, 또는 n-타입 층들을 포함하는, 상이한 조성, 두께, 및 도펀트 농도의 다수의 층들을 포함할 수 있다. 전류는 p-n 접합(예를 들어, 비아 콘택들)을 통해 흐르게 될 수 있고, 픽셀들은 재료들의 밴드갭 에너지에 의해 적어도 부분적으로 결정되는 제1 파장의 광을 생성할 수 있다. 픽셀은 광을 직접 방출하거나(예를 들어, 정규 또는 직접 방출 LED) 또는 제2 파장의 광을 출력하기 위해 방출된 광의 파장을 추가로 변경하도록 작용하는 파장 변환 층(1050)(예를 들어, 인광체 변환된 LED(phosphor converted LED), "PCLED" 등)으로 광을 방출할 수 있다.
도 1b는 예시적인 배열에서 픽셀들(1010, 1020, 및 1030)을 갖는 예시적인 LED 어레이(1000)를 도시하지만, LED 어레이 내의 픽셀들은 다수의 배열들 중 어느 하나로 제공될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 픽셀들은 플립 칩 구조, 수직 주입 박막(vertical injection thin film, VTF) 구조, 다중 접합 구조, 박막 플립 칩(thin film flip chip, TFFC), 측방 디바이스들(lateral devices) 등에 있을 수 있다. 예를 들어, 측방 LED 픽셀은 플립 칩 LED 픽셀과 유사할 수 있지만, 전극들의 기판 또는 패키지로의 직접 접속을 위해 위아래가 뒤집혀 있지 않을 수 있다. TFFC는 또한 플립 칩 LED 픽셀과 유사할 수 있지만, 성장 기판이 제거될 수 있다(박막 반도체 층들을 지지되지 않은 채로 둔다). 대조적으로, 성장 기판 또는 다른 기판은 플립 칩 LED의 일부로서 포함될 수 있다.
활성 영역(1021)에 의해 방출되는 광이 하나 이상의 중간 층(예를 들어, 광자 층)을 통해 횡단(traverse)할 수 있도록, 파장 변환 층(1050)은 활성 영역(1021)에 의해 방출되는 광의 경로에 있을 수 있다. 실시예들에 따르면, 파장 변환 층(1050)은 LED 어레이(1000)에 존재하지 않을 수 있다. 파장 변환 층(1050)은, 예를 들어, 투명 또는 반투명 바인더 또는 행렬 내의 인광체 입자들, 또는 하나의 파장의 광을 흡수하고 상이한 파장의 광을 방출하는 세라믹 인광체 요소와 같은 임의의 발광 재료를 포함할 수 있다. 파장 변환 층(1050)의 두께는, LED 어레이(1000) 또는 개별 픽셀들(1010, 1020 및 1030)이 배열되는 사용된 재료 또는 응용/파장에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 파장 변환 층(1050)은 대략 20㎛, 50㎛ 또는 200㎛일 수 있다. 파장 변환 층(1050)은 도시된 바와 같이 각각의 개별 픽셀 상에 제공될 수 있거나, 또는 전체 LED 어레이(1000) 위에 배치될 수 있다.
일차 광학계(1022)는 하나 이상의 픽셀(1010, 1020, 및/또는 1030) 상에 또는 그 위에 있을 수 있고, 일차 광학계를 통해 활성 영역(101) 및/또는 파장 변환 층(1050)으로부터 광이 지나가는 것을 허용할 수 있다. 일차 광학계를 통한 광은 일반적으로, 이상적인 확산 방사기(ideal diffuse radiator)로부터 관찰될 때, 일차 광학계(1022)를 통해 방출되는 광의 광도(luminous intensity)가 입사광의 방향과 표면 법선(surface normal) 사이의 각도의 코사인에 정비례하도록, 램버시안 분포 패턴(Lambertian distribution pattern)에 기초하여 방출될 수 있다. 램버시안 분포 패턴과 상이한 광 분포 패턴을 생성하기 위해 일차 광학계(1022)의 하나 이상의 속성이 수정될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
렌즈(1065)와 도파관(1062) 중 하나 또는 둘 다를 포함하는 이차 광학계들에 픽셀들(1010, 1020 및/또는 1030)이 제공될 수 있다. 이차 광학계들이 다수의 픽셀들을 갖는 도 1b에 도시된 예에 따라 논의되지만, 이차 광학계들은 단일 픽셀들에 대해 제공될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 이차 광학계들은 유입 광을 확산(발산 광학계)시키거나, 유입 광을 시준된 빔으로 수집(시준 광학계)하기 위해 사용될 수 있다. 도파관(1062)은 유전체 재료, 금속화 층 등으로 코팅될 수 있고 입사광을 반사 또는 재지향(redirect)시키기 위해 제공될 수 있다. 대안적인 실시예들에서, 조명 시스템은 다음 중 하나 이상을 포함하지 않을 수 있다: 파장 변환 층(1050), 일차 광학계(1022), 도파관(1062) 및 렌즈(1065).
렌즈(1065)는 SiC, 알루미늄 산화물, 다이아몬드, 또는 이와 유사한 것 또는 이들의 조합(이에 제한되지 않음)과 같은 임의의 적용가능한 투명 재료로부터 형성될 수 있다. 렌즈(1065)는, 렌즈(1065)로부터의 출력 빔이 원하는 측광 사양을 효율적으로 충족시키도록 렌즈(1065) 내로 입력될 광 빔을 수정하기 위해 사용될 수 있다. 추가적으로, 렌즈(1065)는, 예를 들어, 다수의 LED 디바이스(200B)의 조명된 및/또는 조명되지 않은 외관(lit and/or unlit appearance)을 결정함으로써, 하나 이상의 심미적 목적을 제공할 수 있다.
도 1c는 LED 어레이(1100)의 3차원 뷰의 단면을 도시한다. 도시된 바와 같이, LED 어레이(1100) 내의 픽셀들은 n-콘택들(1140)을 형성하도록 채워지는 트렌치들에 의해 분리될 수 있다. 픽셀들은 기판(1114) 상에 성장될 수 있고 p-콘택(1113), p-GaN 반도체 층(1112), 활성 영역(1111), 및 n-GaN 반도체 층(1110)을 포함할 수 있다. 이러한 구조는 단지 예로서 제공되고, 본 명세서에 제공된 개시내용을 구현하기 위해 하나 이상의 반도체 또는 다른 적용가능한 층이 추가, 제거, 또는 부분적으로 추가 또는 제거될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 파장 변환 층(1117)은 반도체 층(1110)(또는 다른 적용가능한 층) 상에 퇴적될 수 있다.
도시된 바와 같이, 패시베이션 층들(1115)이 트렌치들(1130) 내에 형성될 수 있고, n-콘택들(1140)(예를 들어, 구리 콘택들)이 트렌치들(1130) 내에 퇴적될 수 있다. 패시베이션 층들(1115)은 n-콘택들(1140)의 적어도 일부를 하나 이상의 반도체 층으로부터 분리할 수 있다. 일 구현에 따르면, 트렌치들 내의 n-콘택들(1140) 또는 다른 적용가능한 재료는, n-콘택들(1140) 또는 다른 적용가능한 재료가 픽셀들 사이의 완전한 또는 부분적인 광학 격리를 제공하도록, 파장 변환 층(1117) 내로 연장될 수 있다.
본 명세서에 개시된 기술들은 반도체 층, n-타입 재료, p-타입 재료, 파장 변환 층, 다이, 캐리어 재료 등등 또는 이들의 조합과 같지만 이들에 제한되지 않는 성장된 또는 다르게는 LED 컴포넌트를 생성하거나 제공하는 것을 포함할 수 있는 다이싱 및/또는 웨이퍼 레벨 세그먼트화를 포함한다. 컴포넌트는 경화되거나 온도 기반 처리, 화학 처리 또는 다른 처리로 처리될 수 있다. 컴포넌트의 2개 이상의 세그먼트가 다이싱 프로세스로부터 기인하도록 컴포넌트가 다이싱될 수 있다. 세그먼트들은 서로 부분적으로 격리될 수 있거나, 완전히 격리될 수 있다. 세그먼트들은 실질적으로 균일한 재료를 포함할 수 있거나 또는 다수의 재료를 포함할 수 있다. 세그먼트들은 추가 처리들/프로세스를 겪을 수 있고, 예를 들어, 화학, 초음파, 또는 다른 적용가능한 세정 프로세스를 통해 세정될 수 있다.
본 명세서에 개시된 주제는 500 미크론 미만의 픽셀들 및 100 미크론 미만의 컴포넌트들을 갖는 어레이들을 생성하기 위해 적용될 수 있다. 광학 격리 재료들에 의해 커버되는 측벽들을 갖는 LED 어레이들 내의 픽셀들은 본 명세서에 개시된 기술들을 사용하여 생성될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 다이싱하다(dice), 다이싱하는(dicing), 또는 다이싱된(diced)은, 본 기술분야에서 이해되는 바와 같이, 세그먼트화, 분할, 배분, 슬라이싱, 구획화 등의, 또는 다이싱에 의한 임의의 적용가능한 방식에 대응하거나 또는 이를 지칭할 수 있다. 컴포넌트는 소잉(sawing), 에칭, 다이들에 마스크를 도포하는 것, 하나 이상의 레이저를 이용하는 것, 화학 처리 등과 같은 임의의 적용가능한 방식에 의해 다이싱될 수 있다.
도 1d는 본 명세서에 개시된 주제에 따라 픽셀 어레이에서 픽셀들을 생성하기 위한 방법(1200)을 도시한다. 이러한 어레이 내의 픽셀들은 500 미크론 미만일 수 있고 100 미크론 미만의 컴포넌트들을 포함할 수 있다.
단계 1210에 도시된 바와 같이, 광학 격리 재료는 웨이퍼 메시에 도포될 수 있고, 더 구체적으로는 메시 내에 포함된 캐비티들의 벽들에 도포될 수 있다. 단계 1220에서, 파장 변환 층은 웨이퍼 메시의 캐비티들 내로 퇴적될 수 있고, 파장 변환 층으로 채워진 캐비티들을 갖는 웨이퍼 메시는 발광 디바이스들과 정렬되고 그에 부착되어 단계 1230에서 픽셀들을 생성할 수 있다. 단계 1240에서, 웨이퍼 메시는 제거될 수 있다.
단계 1210에 따르면, 도 1g에 또한 도시된 바와 같이, 광학 격리 재료(1630)가 웨이퍼 메시(1610)의 캐비티 벽들(1622) 상에 퇴적될 수 있다. 광학 격리 재료(1630)는 본 명세서에 설명된 바와 같이 ALD 프로세스를 사용하여 퇴적될 수 있다. 단계 1220에서, 파장 변환 층(1665) 및 제1 광학 재료(1655)를 포함하는 파장 변환 층의 이중-층은 스크린 인쇄, 접촉 인쇄(contact printing), 딥 코팅, 스프레이 코팅, 리소그래피 등을 포함하는 임의의 적용가능한 기술을 사용하여 퇴적될 수 있다. 파장 변환 층의 이중-층을 생성하기 위해, 인광체 막 및 제1 광학 재료는 예를 들어, 실리콘화 폴리에스테르(PET) 또는 에틸렌 테트라플루오로에틸렌(ETFE)과 같은 이형 막(release film) 상의 층들 내로 사전 코팅될 수 있다. 이러한 코팅은, 예를 들어, 슬롯 다이 코팅, 블레이드 코팅, 스프레이 코팅 등을 포함하는 임의의 적용가능한 기술을 통해 배치될 수 있다. 실리콘 바인더는 실온에서 고체이고, 약 80-140℃와 같은 약간 더 높은 온도에서 유동하고, 150℃근방의 온도들에서 경화할 수 있다. 이어서, 층들은 함께 적층되어 파장 변환 층의 이중-층을 생성할 수 있다. 파장 변환 층의 이중-층은 테이프 상에 부착될 수 있고, 소잉, 에칭, 레이저 절단, 스탬핑 등과 같은 임의의 적용가능한 기술을 통해 실온 이하에서 어레이 패턴 내에 배치될 수 있다.
그 다음, 메시 웨이퍼(1610)는 소잉된 이중-층 파장 변환 층 내의 갭들 내로 적층될 수 있다. 메시 및 이중-층 파장 변환 층은 진공 오븐에서 어닐링되어, 이중-층 메사들이 유동하고 웨이퍼 메시(1610)의 캐비티들(1621)을 채울 수 있게 한다. 도 1d의 단계 1230에서, 도 1o에 또한 도시된 바와 같이, 웨이퍼 메시(1610)는 캐비티들(1621)이 발광 디바이스들(1670)과 정렬되고 그에 부착되도록 발광 디바이스들(1670)과 정렬될 수 있다. 발광 디바이스(1670)는 활성 발광 층을 포함할 수 있고, 전류가 활성 발광 층을 활성화할 수 있게 하는 n-콘택(1671) 및 p-콘택(1672)을 포함할 수도 있다. 캐비티 벽들(1622)의 폭은 캐비티들(1621)이 발광 디바이스들(1670)과 정렬되고 부착될 수 있도록 발광 디바이스들(1670) 사이에서의 요구되는 간격에 대응할 수 있다. 결과적인 구조체는 150℃내지 180℃범위의 온도들에서 경화될 수 있다.
메시 웨이퍼(1610)는 에칭, 스크래핑, 다이싱, 소잉, 하나 이상의 레이저, 화학 처리 등을 통한 임의의 적용가능한 기술을 사용하여 제거될 수 있다. 결과적인 픽셀들 사이에 생성된 채널들은 광학 격리 재료로 채워질 수 있다.
도 1e는 본 명세서에 개시되는 주제에 따라 픽셀 어레이에서 픽셀들을 생성하기 위한 방법(1300)을 도시한다. 이러한 어레이 내의 픽셀들은 500 미크론 미만일 수 있고 100 미크론 미만의 컴포넌트들을 포함할 수 있다.
단계 1310에 도시된 바와 같이, 광학 격리 재료는 웨이퍼 메시에 도포될 수 있고, 더 구체적으로는 메시 내에 포함된 캐비티들의 벽들에 도포될 수 있다. 단계 1320에서, 희생 재료는 웨이퍼 메시의 캐비티들 내로 퇴적될 수 있다. 단계 1330에서, 희생 재료의 일부가 제거되어 갭 영역을 생성할 수 있다. 단계 1340에서, 제1 광학 재료 층이 갭 영역 내로 퇴적될 수 있다. 단계 1350에서, 나머지 희생 재료가 제거될 수 있고, 단계 1370에서, 파장 변환 층은 나머지 희생 재료를 제거함으로써 생성된 영역 내로 퇴적될 수 있다. 제1 광학 재료 층 및 파장 변환 층으로 채워진 캐비티들을 갖는 웨이퍼 메시는 발광 디바이스들과 정렬되고 그에 부착되어 픽셀들을 생성할 수 있다. 웨이퍼 메시는 제거될 수 있다.
도 1f의 평면도 다이어그램에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 메시(1610)는 복수의 캐비티(1621)를 포함할 수 있다. 도 1f는 캐비티 벽들(1622)을 갖는 캐비티들(1621)의 확대된 부분(1615)을 또한 도시한다. 도 1e의 단계 1310에 따르면, 도 1g에 또한 도시된 바와 같이, 광학 격리 재료(1630)가 캐비티들(1621)의 캐비티 벽들(1622)(도 1g에 도시되지 않음)에 도포될 수 있다. 광학 격리 재료는 ALD 프로세스를 통해 캐비티 벽들(1622)(도 1g에 도시되지 않음)에 도포될 수 있다. 본 명세서에 개시된 바와 같이, ALD는 재료의 얇은 코팅 또는 층이 표면에 퇴적되도록 자기-제한(self-limiting) 방식으로 재료가 표면 상에 퇴적될 수 있는 기술이다. 도 1g에 도시된 바와 같이, 캐비티 벽들(1622)이 광학 격리 재료(1630)로 코팅되도록 웨이퍼 메시(1610)의 노출된 표면들 상에 광학 격리 재료(1630)가 퇴적될 수 있다. 도 1h는 도 1g의 웨이퍼 메시의 단면도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 광학 격리 재료(1630)는 캐비티들(1621)의 캐비티 벽들(1622) 상에 퇴적된다.
도 1e의 단계 1320에 따르면, 도 1i에 또한 도시된 바와 같이, 희생 재료 층(1640)이 웨이퍼 메시(1610)의 캐비티들(1621)(도 1i에 도시되지 않음) 내에 퇴적된다. 희생 재료는, 예를 들어, 캐비티들(1621)로부터 에칭되거나 스크래핑될 수 있도록, 캐비티들(1621)로부터 제거되도록 구성되는 임의의 재료일 수 있다. 희생 재료는 스크린 인쇄, 접촉 인쇄, 딥 코팅, 스프레이 코팅, 리소그래피 등을 포함하는 임의의 적용가능한 기술을 통해 퇴적될 수 있다. 도 1j는 도 1i의 웨이퍼 메시(1610)의 단면도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 희생 재료(1640)는 웨이퍼 메시(1610)의 캐비티들(1621) 내로 퇴적된다.
도 1e의 단계 1330에 따르면, 도 1k에 또한 도시된 바와 같이, 희생 재료 층(1640)의 일부가 웨이퍼 메시(1610)의 캐비티들(1621)로부터 제거될 수 있다. 갭 영역(1650)은 제거된 희생 재료에 의해 점유된 공간을 지칭할 수 있다. 희생 재료의 일부는 에칭, 스크래핑, 다이싱, 소잉, 하나 이상의 레이저를 이용하는 것, 화학 처리 등을 포함하는 임의의 적용가능한 기술을 통해 제거될 수 있다. 도 1k에 도시된 바와 같이, 희생 재료의 제거는, 희생 재료의 제거 후에 제거된 희생 재료의 위치에 인접한 캐비티 벽들(1622) 상에 배치된 광학 격리 재료(1630)가 남아 있도록 수행되어야 한다.
도 1e의 단계 1340에 따르면, 도 1l에 또한 도시된 바와 같이, 제1 광학 재료(1655)가 캐비티들(1621) 내로 퇴적될 수 있고 갭 영역(1650)을 채울 수 있다. 제1 광학 재료(1655)는 갭 영역만을 채울 수 있거나 제거된 희생 재료에 의해 생성된 평면을 넘어 연장함으로써 갭 영역보다 큰 면적을 채울 수 있다.
도 1e의 단계 1350에 따르면, 도 1m에 또한 도시된 바와 같이, 나머지 희생 재료(1640)는 웨이퍼 메시(1610)의 캐비티들(1621)로부터 제거될 수 있다. 나머지 희생 재료는 에칭, 스크래핑, 다이싱, 소잉, 하나 이상의 레이저를 이용하는 것, 화학 처리 등을 포함하는 임의의 적용가능한 기술을 통해 제거될 수 있다. 도 1m의 웨이퍼 메시는 도 1f 내지 도 1g의 웨이퍼 메시와 비교할 때 플립되는 것이 이해될 것이다. 갭 영역(1660)은 제거된 나머지 희생 재료에 의해 점유된 공간을 지칭할 수 있다. 도 1m에 도시된 바와 같이, 희생 재료의 제거는, 나머지 희생 재료의 제거 후에 제거된 나머지 희생 재료의 위치에 인접한 캐비티 벽들(1622) 상에 배치된 광학 격리 재료(1630)가 남아 있도록 수행되어야 한다.
도 1e의 단계 1370에 따르면, 도 1n에 또한 도시된 바와 같이, 파장 변환 층(1665)이 캐비티들(1621) 내로 퇴적될 수 있고 갭 영역(1660)을 채울 수 있다. 파장 변환 층(1665)은 스크린 인쇄, 접촉 인쇄, 딥 코팅, 스프레이 코팅, 리소그래피 등을 포함하는 임의의 적용가능한 기술을 통해 퇴적될 수 있다. 파장 변환 층(1665), 광학 격리 재료(1630), 및 제1 광학 재료(1655)는 온도 기반 경화, 폴리머 기반 경화, UV 기반 경화 등과 같은 임의의 적용가능한 기술을 통해 경화될 수 있다.
도 1o에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 메시(1610)는 캐비티들(1621)이 발광 디바이스들(1670)과 정렬되고 그에 부착되도록 발광 디바이스들(1670)과 정렬될 수 있다. 캐비티 벽들(1622)의 폭은 캐비티들(1621)이 발광 디바이스들(1670)과 정렬되고 부착될 수 있도록 캐비티들(1621) 사이에서의 요구되는 간격에 대응할 수 있다. 발광 디바이스(1670)는 활성 발광 층을 포함할 수 있고, 전류가 활성 발광 층을 활성화할 수 있게 하는 n-콘택(1671) 및 p-콘택(1672)을 포함할 수도 있다. 메시 웨이퍼(1610)는 1680에서 픽셀들을 세그먼트화함으로써 제거될 수 있다. 메시 웨이퍼(1610)는 에칭, 스크래핑, 다이싱, 소잉, 하나 이상의 레이저, 화학 처리 등을 통한 임의의 적용가능한 기술을 사용하여 제거될 수 있다. 도 1p는 1680에서 픽셀들을 세그먼트화함으로써 메시 웨이퍼(1610)를 제거한 후의 결과적인 픽셀들을 도시한다. 결과적인 픽셀들 사이에 생성된 채널들은 광학 격리 재료로 채워질 수 있다.
도 1q는 트레이스 희생 재료(1681)가 제1 광학 재료(1655)와 파장 변환 재료(1665) 사이에 남아 있는, 도 1p의 픽셀들을 도시한다. 트레이스 희생 재료(1681)는 도 1l에서 희생 재료(1640)의 제거 후에 남아 있을 수 있어서, 희생 재료(1640)의 제거 후에, 트레이스 희생 재료(1681)의 트레이스 양들이 픽셀에 남아 있을 수 있게 된다. 트레이스 희생 재료(1681)는 주어진 픽셀의 광학 속성들에 영향을 미치지 않을 수 있거나, 주어진 픽셀의 광학 속성들에 최소의 영향을 미칠 수 있다. 트레이스 희생 재료(1681)는 트레이스 희생 재료(1681)를 갖는 픽셀의 검사 시에 검출가능할 수 있다.
도 1r에 도시된 바와 같이, 파장 변환 층들(1720)은 LED 어레이(1700)의 발광 디바이스들(1770)에 부착되어, 픽셀들(1775)을 생성할 수 있다. 발광 디바이스들(1770)은 도 1o의 발광 디바이스들(1670)과 동일하거나 유사할 수 있다. 도 1r에서, 발광 디바이스들(1770)은 GaN 층(1750), 활성 영역(1790), 콘택(1780), 패턴 사파이어 기판(PSS)(1760), 및 파장 변환 층들(1720)을 포함할 수 있다. 도 1r에 도시된 바와 같이, 측벽 재료들(1730)이 파장 변환 층들(1720)에 도포될 수 있다. 파장 변환 층들(1720)은 GaN 층들(1750) 위에 장착될 수 있고 패턴 사파이어 기판(PSS) 패턴들(1760)은 GaN 층들(1750)과 파장 변환 층들 사이에 위치될 수 있다. 활성 영역들(1790)은 적어도 부분적으로 파장 변환 층들(1720)을 향해 광을 방출하도록 구성될 수 있고, 발광 디바이스들(1770)은 콘택들(1780)을 포함할 수 있다. 광학 아이솔레이터 재료(1740)가 GaN 층(1750)의 측벽들에 도포될 수 있다.
일례로서, 도 1r의 픽셀들(1775)은 도 1a 내지 도 1c의 픽셀들(111)에 대응할 수 있다. 구체적으로, 도 1a에 도시된 바와 같이, 픽셀들(111)은 파장 변환 층들(1720)이 발광 디바이스들(1770) 상에 장착된 후의 도 1r의 픽셀들(1775)에 대응할 수 있다. 픽셀들(111 또는 1775)이 활성화될 때, 방출기들의 각각의 활성 영역들(1790)은 광을 생성할 수 있다. 광은 파장 변환 층들(1720)을 통과할 수 있고, 픽셀들(1775)의 표면으로부터 실질적으로 방출될 수 있고, 파장 변환 층들(1720)의 측벽들에 도달하는 광은 측벽 재료들(1730)로 인해 측벽들로부터 벗어나지 않을 수 있고, 그것이 측벽 재료들(1730)로 인해 측벽들과 교차할 때 반사될 수 있다. 도시된 바와 같이, 픽셀들(1775)은 본 명세서에 개시된 주제에 따라 파장 변환 재료(1720) 위에 제1 광학 재료(1721)를 포함할 수 있다.
도 2a는 일 실시예에서 LED 디바이스 부착 영역(318)에서 기판에 부착된 LED 어레이(410)를 갖는 전자 보드의 평면도이다. LED 어레이(410)와 함께 전자 보드는 LED 시스템(400A)을 나타낸다. 추가적으로, 전력 모듈(312)은 Vin(497)에서 입력된 전압을 수신하고, 트레이스들(418B)을 통해 접속성 및 제어 모듈(316)로부터 제어 신호들을 수신하고, 트레이스들(418A)을 통해 구동 신호들을 LED 어레이(410)에 제공한다. LED 어레이(410)는 전력 모듈(312)로부터의 구동 신호들을 통해 턴온 및 턴오프된다. 도 2a에 도시된 실시예에서, 접속성 및 제어 모듈(316)은 트레이스(418C)를 통해 센서 모듈(314)로부터 센서 신호들을 수신한다. LED 어레이(410) 내의 픽셀들은 단계들 도 1d 및/또는 도 1e에 따라 그리고 도 1f 내지 도 1q에 도시된 바와 같이 생성될 수 있다.
도 2b는 회로 보드(499)의 2개의 표면 상에 장착된 전자 컴포넌트들을 갖는 2개의 채널 통합형 LED 조명 시스템의 일 실시예를 도시한다. 도 2b에 도시된 바와 같이, LED 조명 시스템(400B)은 조광기 신호들 및 AC 전력 신호들을 수신하기 위한 입력들을 갖는 제1 표면(445A) 및 그 위에 장착된 AC/DC 변환기 회로(412)를 포함한다. LED 시스템(400B)은 조광기 인터페이스 회로(415), DC-DC 변환기 회로들(440A 및 440B), 마이크로컨트롤러(472)를 갖는 접속성 및 제어 모듈(416)(이 예에서는 무선 모듈), 및 그 위에 장착된 LED 어레이(410)를 갖는 제2 표면(445B)을 포함한다. LED 어레이(410)는 2개의 독립 채널(411A 및 411B)에 의해 구동된다. 대안적인 실시예들에서, 단일 채널이 구동 신호들을 LED 어레이에 제공하기 위해 사용될 수 있거나, 또는 임의의 수의 다중 채널이 구동 신호들을 LED 어레이에 제공하기 위해 사용될 수 있다.
LED 어레이(410)는 2개의 그룹의 LED 디바이스들을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 그룹 A의 LED 디바이스들은 제1 채널(411A)에 전기적으로 결합되고, 그룹 B의 LED 디바이스들은 제2 채널(411B)에 전기적으로 결합된다. 2개의 DC-DC 변환기(440A 및 440B) 각각은 LED 어레이(410) 내의 각자의 그룹의 LED들 A 및 B를 구동하기 위해 각각 단일 채널들(411A 및 411B)을 통해 각자의 구동 전류를 제공할 수 있다. LED들의 그룹들 중 하나의 그룹 내의 LED들은 제2 그룹의 LED들 내의 LED들과는 상이한 색점(color point)을 갖는 광을 방출하도록 구성될 수 있다. LED 어레이(410)에 의해 방출되는 광의 복합 색점의 제어는 각각 단일 채널(411A 및 411B)을 통해 개별 DC/DC 변환기 회로들(440A 및 440B)에 의해 인가되는 전류 및/또는 듀티 사이클을 제어함으로써 범위 내에서 튜닝(tune)될 수 있다. (도 2a에서 설명한 바와 같이) 도 2b에 도시된 실시예는 센서 모듈을 포함하지 않지만, 대안적인 실시예는 센서 모듈을 포함할 수 있다.
예시된 LED 조명 시스템(400B)은, LED 어레이(410) 및 LED 어레이(410)를 동작시키기 위한 회로가 단일 전자 보드 상에 제공되는 통합 시스템이다. 회로 보드(499)의 동일 표면 상의 모듈들 사이의 접속들은 트레이스들(431, 432, 433, 434 및 435) 또는 금속화들(metallizations)(도시되지 않음)과 같은 표면 또는 서브-표면 상호접속들(surface or sub-surface interconnections)에 의해 모듈들 사이에 전압들, 전류들, 및 제어 신호들을 교환하기 위해 전기적으로 결합될 수 있다. 회로 보드(499)의 대향 표면들 상의 모듈들 사이의 접속들은 비아들(vias) 및 금속화들(도시되지 않음)과 같은 보드 상호접속들을 통해 전기적으로 결합될 수 있다.
실시예들에 따르면, LED 어레이가 구동기 및 제어 회로와 별개의 전자 보드 상에 있는 LED 시스템들이 제공될 수 있다. 다른 실시예들에 따르면, LED 시스템은 구동기 회로와 별개의 전자 보드 상의 전자기기들 중 일부와 함께 LED 어레이를 가질 수 있다. 예를 들어, LED 시스템은 LED 어레이들과 별개의 전자 보드 상에 위치한 전력 변환 모듈 및 LED 모듈을 포함할 수 있다.
실시예들에 따르면, LED 시스템은 멀티-채널 LED 구동기 회로를 포함할 수 있다. 예를 들어, LED 모듈은 임베디드 LED 캘리브레이션 및 설정 데이터와, 예를 들어, 3개의 그룹의 LED들을 포함할 수 있다. 본 기술분야의 통상의 기술자는, 하나 이상의 응용에 따라 임의의 수의 그룹들의 LED들이 사용될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 각각의 그룹 내의 개별 LED들은 직렬로 또는 병렬로 배열될 수 있고, 상이한 색점들을 갖는 광이 제공될 수 있다. 예를 들어, 온백색 광(warm white light)이 제1 그룹의 LED들에 의해 제공될 수 있고, 냉백색 광(cool white light)이 제2 그룹의 LED들에 의해 제공될 수 있고, 중성 백색 광(neutral white light)이 제3 그룹에 의해 제공될 수 있다.
도 2c는 데이터 버스(304)를 포함하는 차량 전력(vehicle power)(302)을 포함하는 예시적인 차량 헤드램프 시스템(300)을 도시한다. 환경 조건들(예를 들어, 주변 광 조건들, 온도, 시간, 비, 안개 등), 차량 조건(주차(parked), 운전중(in-motion), 속도, 방향), 다른 차량들의 존재/위치, 보행자들, 객체들 등과 관련된 데이터를 제공하기 위해 센서 모듈(307)이 데이터 버스(304)에 접속될 수 있다. 센서 모듈(307)은 도 2a의 센서 모듈(314)과 유사하거나 동일할 수 있다. AC/DC 변환기(305)는 차량 전력(302)에 접속될 수 있다. 액티브 헤드램프(330) 내의 픽셀들은 단계들 도 1d 및/또는 도 1e에 따라 그리고 도 1f 내지 도 1q에 도시된 바와 같이 생성될 수 있다.
도 2c의 전력 모듈(312)(AC/DC 변환기)은 도 2b의 AC/DC 변환기(412)와 동일하거나 유사할 수 있고, 차량 전력(302)으로부터 AC 전력을 수신할 수 있다. 그것은 AC/DC 변환기(412)에 대해 도 2b에서 설명된 바와 같이 AC 전력을 DC 전력으로 변환할 수 있다. 차량 헤드 램프 시스템(300)은 AC/DC 변환기(305), 접속성 및 제어 모듈(306), 및/또는 센서 모듈(307)에 의해 또는 그에 기초하여 제공되는 하나 이상의 입력을 수신하는 액티브 헤드 램프(330)를 포함할 수 있다. 예로서, 센서 모듈(307)이 보행자의 존재를 검출할 수 있어, 보행자가 잘 조명되지 않고, 이는 운전자가 보행자를 볼 가능성을 감소시킬 수 있다. 이러한 센서 입력에 기초하여, 접속성 및 제어 모듈(306)은 AC/DC 변환기(305)로부터 제공된 전력을 사용하여 액티브 헤드 램프(330)에 데이터를 출력하여, 출력 데이터가 액티브 헤드 램프(330) 내에 포함된 LED 어레이 내의 LED들의 서브세트를 활성화하게 할 수 있다. LED 어레이 내의 LED들의 서브세트는, 활성화될 때, 센서 모듈(307)이 보행자의 존재를 감지한 방향으로 광을 방출할 수 있다. 보행자가 차량 헤드 램프 시스템을 포함하는 차량의 경로에 더 이상 있지 않다는 것을 확인하는 업데이트된 데이터를 센서 모듈(207)이 제공한 후에 이러한 LED들의 서브세트는 비활성화될 수 있거나 또는 그것들의 광 빔 방향이 다른 방식으로 수정될 수 있다.
도 3은 애플리케이션 플랫폼(1360), LED 시스템들(552 및 556), 및 광학계들(554 및 558)을 포함하는 예시적인 시스템(1350)을 도시한다. LED 시스템들(552 및 556)의 어레이들 내의 픽셀들은 단계들 도 1d 및/또는 도 1e에 따라 그리고 도 1f 내지 도 1q에 도시된 바와 같이 생성될 수 있다. LED 시스템(552)은 화살표들(5161a 및 5161b) 사이에 도시된 광 빔들(5161)을 생성한다. LED 시스템(556)은 화살표들(5162a 및 5162b) 사이에 광빔들(5162)을 생성할 수 있다. 도 3에 도시된 실시예에서, LED 시스템(552)으로부터 방출된 광은 이차 광학계(554)를 통과하고, LED 시스템(556)으로부터 방출된 광은 이차 광학계(558)를 통과한다. 대안적인 실시예들에서, 광빔들(5161 및 5162)은 임의의 이차 광학계를 통과하지 않는다. 이차 광학계는 하나 이상의 광 가이드일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 하나 이상의 광 가이드는 에지 조명(edge lit)될 수 있거나, 광 가이드의 내부 에지를 정의하는 내부 개구를 가질 수 있다. LED 시스템들(552 및/또는 556)은 하나 이상의 광 가이드의 내부 개구들에 삽입되어, 하나 이상의 광 가이드의 내부 에지(내부 개구 광 가이드) 또는 외부 에지(에지 조명 광 가이드) 내로 광을 주입할 수 있다. LED 시스템들(552 및/또는 556) 내의 LED들은 광 가이드의 일부인 베이스의 둘레 주위에 배열될 수 있다. 일 구현에 따르면, 베이스는 열 전도성일 수 있다. 일 구현에 따르면, 베이스는 광 가이드 위에 배치되는 열 소산 요소(heat-dissipating element)에 결합될 수 있다. 열 소산 요소는 열 전도성 베이스를 통해 LED들에 의해 발생된 열을 수신하고 수신된 열을 소산시키도록 배열될 수 있다. 하나 이상의 광 가이드는 LED 시스템들(552 및 556)에 의해 방출된 광이, 예를 들어, 기울기, 챔퍼링된 분포(chamfered distribution), 좁은 분포, 넓은 분포, 각도 분포 등과 같이 원하는 방식으로 성형될 수 있게 할 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 시스템(1350)은 카메라 플래시 시스템의 이동 전화, 실내 주거용 또는 상업용 조명, 거리 조명과 같은 실외 조명, 자동차, 의료 디바이스, AR/VR 디바이스들, 및 로봇 디바이스들일 수 있다. 도 2a에 도시된 LED 시스템(400A) 및 도 2c에 도시된 차량 헤드 램프 시스템(300)은 예시적인 실시예들에서 LED 시스템들(552 및 556)을 예시한다.
본 명세서에서 논의된 바와 같이, 애플리케이션 플랫폼(1360)은 라인(5165) 또는 다른 적용가능한 입력을 통해 전력 버스를 통해 LED 시스템들(552 및/또는 556)에 전력을 제공할 수 있다. 또한, 애플리케이션 플랫폼(1360)은 LED 시스템(552) 및 LED 시스템(556)의 동작을 위해 라인(5165)을 통해 입력 신호들을 제공할 수 있으며, 이 입력은 사용자 입력/선호도, 감지된 판독, 사전 프로그래밍된 또는 자율적으로 결정된 출력 등에 기초할 수 있다. 하나 이상의 센서는 애플리케이션 플랫폼(1360)의 하우징의 내부 또는 외부에 있을 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 도 2a의 LED 시스템(400)에 도시된 바와 같이, 각각의 LED 시스템(552 및 556)은 그 자신의 센서 모듈, 접속성 및 제어 모듈, 전력 모듈, 및/또는 LED 디바이스들을 포함할 수 있다.
실시예들에서, 애플리케이션 플랫폼(1360) 센서들 및/또는 LED 시스템(552 및/또는 556) 센서들은 시각 데이터(예를 들어, LIDAR 데이터, IR 데이터, 카메라를 통해 수집된 데이터 등), 오디오 데이터, 거리 기반 데이터, 움직임 데이터, 환경 데이터, 또는 이와 유사한 것 또는 이들의 조합과 같은 데이터를 수집할 수 있다. 데이터는 객체, 개인, 차량 등과 같은 물리적 아이템 또는 엔티티와 관련될 수 있다. 예를 들어, 감지 장비는 ADAS/AV 기반 애플리케이션에 대한 객체 근접 데이터를 수집할 수 있으며, 이는 물리적 아이템 또는 엔티티의 검출에 기초하여 검출 및 후속 액션을 우선순위화할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, LED 시스템(552 및/또는 556)에 의해 IR 신호와 같은 광학 신호를 방출하고, 방출된 광학 신호에 기초하여 데이터를 수집하는 것에 기초하여 수집될 수 있다. 데이터는 데이터 수집을 위해 광학 신호를 방출하는 컴포넌트와 상이한 컴포넌트에 의해 수집될 수 있다. 예를 계속하면, 감지 장비는 자동차 상에 위치될 수 있고 수직 공동 표면 방출 레이저(vertical-cavity surface-emitting laser, VCSEL)를 사용하여 빔을 방출할 수 있다. 하나 이상의 센서는 방출된 빔 또는 임의의 다른 적용가능한 입력에 대한 응답을 감지할 수 있다.
예시적인 실시예에서, 애플리케이션 플랫폼(1360)은 자동차를 나타낼 수 있고 LED 시스템(552) 및 LED 시스템(556)은 자동차 헤드라이트들을 나타낼 수 있다. 다양한 실시예들에서, 시스템(1350)은 조향가능한 광 빔들(steerable light beams)을 갖는 자동차를 나타낼 수 있고, 여기서 조향가능한 광을 제공하기 위해 LED들이 선택적으로 활성화될 수 있다. 예를 들어, LED들의 어레이는 도로의 선택된 섹션들만을 정의 또는 투영 또는 성형 또는 패터닝 또는 일루미네이션하는 데 사용될 수 있다. 예시적인 실시예에서, LED 시스템들(552 및/또는 556) 내의 적외선 카메라들 또는 검출기 픽셀들은 일루미네이션을 요구하는 장면(도로, 횡단보도 등)의 부분들을 식별하는 센서들(예를 들어, 센서 모듈(도 2a의 314 및 도 2c의 307)과 유사함)일 수 있다.
실시예들이 상세하게 설명되었지만, 본 기술분야의 통상의 기술자들은, 본 설명을 고려해 볼 때, 본 발명의 개념의 사상으로부터 벗어나지 않고 본 명세서에 설명된 실시예들에 대한 수정들이 이루어질 수 있다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 도시되고 설명된 특정 실시예들에 제한되도록 의도되지 않는다. 특징부들 및 요소들이 위에서 특정한 조합들로 설명되었지만, 본 기술분야의 통상의 기술자는 각각 특징부 또는 요소가 단독적으로, 또는 다른 특징부들 및 요소들 임의의 조합으로 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 본 명세서에서 설명된 방법들은 컴퓨터 또는 프로세서에 의해 실행하기 위한 컴퓨터 판독가능 매체 내에 통합된 컴퓨터 프로그램, 소프트웨어, 또는 펌웨어로 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독가능 매체들의 예들은 (유선 또는 무선 접속들을 통해 송신되는) 전자 신호들 및 컴퓨터 판독가능 저장 매체들을 포함한다. 컴퓨터 판독가능 저장 매체들의 예들은 판독 전용 메모리(read only memory)(ROM), 랜덤 액세스 메모리(random access memory)(RAM), 레지스터, 캐시 메모리, 반도체 메모리 디바이스들, 자기 매체들 예컨대 내부 하드 디스크들 및 이동식 디스크들, 자기 광 매체들, 및 광 매체들 예컨대 CD-ROM 디스크들, 및 디지털 다목적 디스크들(digital versatile disks)(DVDs)을 포함하지만, 이들에 제한되지 않는다.

Claims (20)

  1. 방법으로서,
    웨이퍼 메시 내의 제1 캐비티 및 제2 캐비티의 벽들에 광학 격리 재료를 도포하는 단계;
    상기 제1 캐비티 내로 파장 변환 층을 퇴적하여 제1 세그먼트를 생성하고, 상기 제2 캐비티 내로 상기 파장 변환 층을 퇴적하여 제2 세그먼트를 생성하는 단계;
    상기 제1 세그먼트를 제1 발광 디바이스에 부착하여 제1 픽셀을 생성하고 상기 제2 세그먼트를 제2 발광 디바이스에 부착하여 제2 픽셀을 생성하는 단계; 및
    상기 웨이퍼 메시를 제거하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    파장 변환 층을 퇴적하는 것은:
    상기 제1 캐비티 및 상기 제2 캐비티 내로 희생층을 퇴적하는 것;
    상기 제1 캐비티 및 상기 제2 캐비티가 갭 영역 및 나머지 희생 층을 포함하도록 상기 제1 캐비티 및 상기 제2 캐비티에 갭 영역을 생성하기 위해 상기 제1 캐비티 및 상기 제2 캐비티로부터 상기 희생 층의 일부를 제거하는 것;
    상기 제1 캐비티 및 상기 제2 캐비티 내의 상기 갭 영역의 적어도 일부 내로 제1 광학 재료를 퇴적하는 것;
    상기 나머지 희생층을 제거하여 상기 제1 캐비티 및 상기 제2 캐비티를 형성하는 것; 및
    상기 제1 캐비티 내로 상기 파장 변환 층을 퇴적하여 상기 제1 세그먼트를 생성하고, 상기 제2 캐비티 내로 상기 파장 변환 층을 퇴적하여 상기 제2 세그먼트를 생성하는 것을 포함하는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 웨이퍼 메시를 제거하기 전에 상기 제1 픽셀 및 상기 제2 픽셀을 어닐링하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 파장 변환 층은 제2 재료 및 인광체 층을 포함하는 이중-층을 포함하는 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 인광체 층은 유리 내의 인광체, 실리콘 내의 인광체, 및 인광체 세라믹 중에서 선택된 것인 방법.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제1 픽셀 상에 제1 광학 재료를 배치하고 상기 제2 픽셀 상에 제2 광학 재료를 배치하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 제1 캐비티는 500 미크론 미만의 폭인 방법.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 광학 격리 재료는 분산 브래그 반사기(DBR), 반사 재료, 및 흡수 재료로부터 선택된 것인 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 파장 변환 층은 다이 코팅, 블레이드 코팅, 스프레이 코팅, 또는 적층 중 적어도 하나에 의해 상기 제1 캐비티 및 상기 제2 캐비티 내로 퇴적되는 방법.
  10. 발광 어레이 디바이스로서,
    제1 캐비티 및 제2 캐비티를 포함하는 웨이퍼 메시;
    상기 제1 캐비티 및 상기 제2 캐비티를 정의하는 상기 웨이퍼 메시의 벽들에 코팅 도포된 광학 격리 재료; 및
    상기 제1 캐비티 및 상기 제2 캐비티 내로 형성된 파장 변환 층을 포함하는 디바이스.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 광학 격리 재료는 분산 브래그 반사기(DBR), 반사 재료, 및 흡수 재료로부터 선택된 것인 디바이스.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1 캐비티와 상기 제2 캐비티 사이의 거리는 20 미크론 미만인 디바이스.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 제1 캐비티는 50 미크론 미만의 폭을 갖는 디바이스.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 파장 변환 층은 다이 코팅, 블레이드 코팅, 스프레이 코팅, 또는 적층 중 적어도 하나에 의해 상기 제1 캐비티 및 상기 제2 캐비티 내로 퇴적되는 디바이스.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 제1 캐비티 내로 형성된 상기 파장 변환 층에 부착된 제1 광 방출기를 추가로 포함하는 디바이스.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제2 캐비티 내로 형성된 상기 파장 변환 층에 부착된 제2 광 방출기를 추가로 포함하는 디바이스.
  17. 디바이스로서,
    제1 픽셀- 상기 제1 픽셀은:
    제1 표면을 갖는 제1 파장 변환 층;
    제1 희생 재료; 및
    제1 광학 재료를 포함하여, 상기 제1 파장 변환 층의 상기 제1 표면이 상기 희생 재료 및 상기 제1 광학 재료에 적어도 부분적으로 부착되게 함 -; 및
    제2 픽셀- 상기 제2 픽셀은:
    제2 표면을 갖는 제2 파장 변환 층;
    제2 희생 재료; 및
    제2 광학 재료를 포함하여, 상기 제2 파장 변환 층의 상기 제2 표면이 상기 제2 희생 재료 및 상기 제2 광학 재료에 적어도 부분적으로 부착되게 함 -을 포함하는 디바이스.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1 광학 재료 및 상기 제2 광학 재료는 산란 재료 또는 오프-상태 백색 재료 중 적어도 하나를 포함하는 디바이스.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 제1 파장 변환 층 및 상기 제2 파장 변환 층의 측벽들에 부착된 광학 격리 재료를 추가로 포함하는 디바이스.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 광학 격리 재료는 분산 브래그 반사기(DBR), 반사 재료, 및 흡수 재료로부터 선택된 것인 디바이스.
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