KR20210027025A - 빅셀 어레이 및 이를 이용한 라이다 장치 - Google Patents

빅셀 어레이 및 이를 이용한 라이다 장치 Download PDF

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임찬묵
정창모
조재희
장준환
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주식회사 에스오에스랩
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Abstract

본 발명의 빅셀 어레이는 제1 축을 따라 배치되는 복수의 빅셀(VCSEL : Vertical Cavity Surface Emitting Laser) 유닛을 포함하는 제1 서브 어레이, 제1 상부 컨택 및 제1 하부 컨택을 포함하고, 상기 제1 서브 어레이에 포함되는 제1 빅셀 유닛, 제2 상부 컨택 및 제2 하부 컨택을 포함하고, 상기 제1 서브 어레이에 포함되는 제2 빅셀 유닛, 상기 제1 상부 컨택 및 상기 제2 하부 컨택과 전기적으로 연결되는 제1 컨택, 및 상기 제2 상부 컨택 및 상기 제1 하부 컨택과 전기적으로 연결되는 제2 컨택을 포함하고, 상기 제1 컨택에 제1 전압이 인가되고, 상기 제2 컨택에 상기 제1 전압보다 작은 제2 전압이 인가되는 경우, 상기 제1 빅셀 유닛이 작동하고, 상기 제1 컨택에 상기 제2 전압이 인가되고, 상기 제2 컨택에 상기 제1 전압이 인가되는 경우, 상기 제2 빅셀 유닛이 작동할 수 있다.

Description

빅셀 어레이 및 이를 이용한 라이다 장치 {A VCSEL ARRAY AND A LIDAR DEVICE EMPLOYING THEREOF}
본 발명은 빅셀(VCSEL: Vertical Cavity Surface Emitting Laser) 어레이에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 빅셀 어레이에 포함된 빅셀 유닛들의 레이저 빔 출력 효율이 향상된 빅셀 어레이에 관한 것이다.
빅셀(VCSEL: Vertical Cavity Surface Emitting Laser)은 상부 표면에 수직 방향으로 레이저 빔을 방출하는 반도체 레이저 다이오드이다. 빅셀은 단거리의 광통신 분야, 이미지 센싱 및 레이저를 이용하여 대상체와의 거리를 탐지하는 라이다 분야에서 쓰일 수 있다.
본 발명의 일 과제는 레이저 빔 출력 효율을 향상시킬 수 있는 빅셀 어레이에 관한 것이다.
본 발명의 일 과제는 빅셀 유닛들의 효율적인 동작을 위한 구조를 가지는 빅셀 어레이에 관한 것이다.
본 발명의 일 과제는 웨이퍼 내에서 효율적인 수율을 가질 수 있도록 배치된 빅셀 어레이에 관한 것이다.
일 실시예에 따른 빅셀 어레이는 제1 축을 따라 배치되는 복수의 빅셀(VCSEL : Vertical Cavity Surface Emitting Laser) 유닛을 포함하는 제1 서브 어레이, 제1 상부 컨택 및 제1 하부 컨택을 포함하고, 상기 제1 서브 어레이에 포함되는 제1 빅셀 유닛, 제2 상부 컨택 및 제2 하부 컨택을 포함하고, 상기 제1 서브 어레이에 포함되는 제2 빅셀 유닛, 상기 제1 상부 컨택 및 상기 제2 하부 컨택과 전기적으로 연결되는 제1 컨택, 및 상기 제2 상부 컨택 및 상기 제1 하부 컨택과 전기적으로 연결되는 제2 컨택을 포함하고, 상기 제1 컨택에 제1 전압이 인가되고, 상기 제2 컨택에 상기 제1 전압보다 작은 제2 전압이 인가되는 경우, 상기 제1 빅셀 유닛이 작동하고, 상기 제1 컨택에 상기 제2 전압이 인가되고, 상기 제2 컨택에 상기 제1 전압이 인가되는 경우, 상기 제2 빅셀 유닛이 작동할 수 있다.
일 실시예에 따른 빅셀 어레이는 제1 축을 따라 배치되는 복수의 빅셀(VCSEL : Vertical Cavity Surface Emitting Laser) 유닛을 포함하는 제1 서브 어레이, 제1 상부 DBR(Distributed Bragg Reflector) 및 제1 하부 DBR을 포함하고, 상기 제1 서브 어레이에 포함되는 제1 빅셀 유닛, 제2 상부 DBR 및 제2 하부 DBR을 포함하고, 상기 제1 서브 어레이에 포함되는 제2 빅셀 유닛, 상기 제1 상부 DBR 및 상기 제2 상부 DBR과 전기적으로 연결되는 제1 컨택, 및 상기 제1 하부 DBR 및 상기 제2 하부 DBR과 전기적으로 연결되는 제2 컨택을 포함하고, 상기 제1 상부 DBR 및 상기 제2 하부 DBR은 P형으로 도핑되고, 상기 제2 상부 DBR 및 상기 제1 하부 DBR은 N형으로 도핑되고, 상기 제1 컨택에 제1 전압이 인가되고, 상기 제2 컨택에 상기 제1 전압보다 작은 제2 전압이 인가되는 경우, 상기 제1 빅셀 유닛이 작동하고, 상기 제1 컨택에 상기 제2 전압이 인가되고, 상기 제2 컨택에 상기 제1 전압이 인가되는 경우, 상기 제2 빅셀 유닛이 작동할 수 있다.
일 실시예에 따른 빅셀 어레이는 제1 축을 따라 배치되는 복수의 빅셀(VCSEL : Vertical Cavity Surface Emitting Laser) 유닛을 포함하는 제1 서브 어레이, 제1 DBR(Distributed Bragg Reflector) 및 제2 DBR을 포함하고, 상기 제1 서브 어레이에 포함되는 제1 빅셀 유닛, 제3 DBR 및 제4 DBR을 포함하고, 상기 제1 서브 어레이에 포함되는 제2 빅셀 유닛, 상기 제1 DBR 및 상기 제3 DBR과 전기적으로 연결되는 제1 컨택, 및 상기 제2 DBR 및 상기 제4 DBR과 전기적으로 연결되는 제2 컨택을 포함하고, 상기 제1 DBR 및 상기 제4 DBR은 제1 성질로 도핑되고, 상기 제2 DBR 및 상기 제3 DBR은 상기 제1 성질과 다른 제2 성질로 도핑되고, 상기 제2 DBR의 반사율은 상기 제1 DBR의 반사율보다 크고, 상기 제4 DBR의 반사율은 상기 제3 DBR의 반사율보다 크고, 상기 제1 컨택에 제1 전압이 인가되고, 상기 제2 컨택에 상기 제1 전압보다 작은 제2 전압이 인가되는 경우, 상기 제1 빅셀 유닛이 작동하고, 상기 제1 컨택에 상기 제2 전압이 인가되고, 상기 제2 컨택에 상기 제1 전압이 인가되는 경우, 상기 제2 빅셀 유닛이 작동할 수 있다.
일 실시예에 따른 라이다 장치는 대상체를 향해 레이저를 조사하는 레이저 출력부, 및 상기 레이저 출력부에서 조사된 레이저가 상기 대상체에 반사되어 되돌아오는 레이저를 수광하는 레이저 수광부를 포함하고, 상기 레이저 출력부는, 제1 축을 따라 배치되는 복수의 빅셀(VCSEL : Vertical Cavity Surface Emitting Laser) 유닛을 포함하는 제1 서브 어레이, 제1 상부 컨택 및 제1 하부 컨택을 포함하고, 상기 제1 서브 어레이에 포함되는 제1 빅셀 유닛, 제2 상부 컨택 및 제2 하부 컨택을 포함하고, 상기 제1 서브 어레이에 포함되는 제2 빅셀 유닛, 상기 제1 상부 컨택 및 상기 제2 하부 컨택과 전기적으로 연결되는 제1 컨택, 및 상기 제2 상부 컨택 및 상기 제1 하부 컨택과 전기적으로 연결되는 제2 컨택을 포함하고, 상기 제1 컨택에 제1 전압이 인가되고, 상기 제2 컨택에 상기 제1 전압보다 작은 제2 전압이 인가되는 경우, 상기 제1 빅셀 유닛이 작동하고, 상기 제1 컨택에 상기 제2 전압이 인가되고, 상기 제2 컨택에 상기 제1 전압이 인가되는 경우, 상기 제2 빅셀 유닛이 작동할 수 있다.
일 실시예에 따른 라이다 장치는 대상체를 향해 레이저를 조사하는 레이저 출력부, 및 상기 레이저 출력부에서 조사된 레이저가 상기 대상체에 반사되어 되돌아오는 레이저를 수광하는 레이저 수광부를 포함하고, 상기 레이저 출력부는, 제1 축을 따라 배치되는 복수의 빅셀(VCSEL : Vertical Cavity Surface Emitting Laser) 유닛을 포함하는 제1 서브 어레이, 제1 상부 DBR(Distributed Bragg Reflector) 및 제1 하부 DBR을 포함하고, 상기 제1 서브 어레이에 포함되는 제1 빅셀 유닛, 제2 상부 DBR 및 제2 하부 DBR을 포함하고, 상기 제1 서브 어레이에 포함되는 제2 빅셀 유닛, 상기 제1 상부 DBR 및 상기 제2 상부 DBR과 전기적으로 연결되는 제1 컨택, 및 상기 제1 하부 DBR 및 상기 제2 하부 DBR과 전기적으로 연결되는 제2 컨택을 포함하고, 상기 제1 상부 DBR 및 상기 제2 하부 DBR은 P형으로 도핑되고, 상기 제2 상부 DBR 및 상기 제1 하부 DBR은 N형으로 도핑되고, 상기 제1 컨택에 제1 전압이 인가되고, 상기 제2 컨택에 상기 제1 전압보다 작은 제2 전압이 인가되는 경우, 상기 제1 빅셀 유닛이 작동하고, 상기 제1 컨택에 상기 제2 전압이 인가되고, 상기 제2 컨택에 상기 제1 전압이 인가되는 경우, 상기 제2 빅셀 유닛이 작동할 수 있다.
다른 일 실시예에 따른 빅셀 어레이는 제1 축을 따라 배치되는 제1 빅셀(VCSEL : Vertical Cavity Surface Emitting Laser) 유닛 및 제2 빅셀 유닛을 포함하는 제1 서브 어레이, 상기 제1 서브 어레이에 연결되는 공통 컨택, 상기 공통 컨택의 일단에 전기적으로 연결되는 제1 컨택, 및 상기 제1 컨택의 일단과 상기 제1 빅셀 유닛 사이의 저항을 나타내는 제1 저항 및 상기 제1 빅셀 유닛과 상기 제2 빅셀 유닛 사이의 저항을 나타내는 제2 저항의 합성 저항이 감소되도록, 상기 공통 컨택의 다른 일단에 전기적으로 연결되는 제2 컨택을 포함하고, 상기 제1 빅셀 유닛은 상기 제2 빅셀 유닛보다 상기 공통 컨택의 일단과 인접하고, 상기 제2 빅셀 유닛은 상기 제1 빅셀 유닛보다 상기 공통 컨택의 다른 일단과 인접할 수 있다.
다른 일 실시예에 따른 빅셀 어레이는 제1 축을 따라 배치되는 제1 빅셀(VCSEL : Vertical Cavity Surface Emitting Laser) 유닛 및 제2 빅셀 유닛을 포함하는 제1 서브 어레이, 상기 제1 서브 어레이에 연결되는 공통 컨택, 상기 공통 컨택의 일단에 전기적으로 연결되는 제1 컨택, 및 상기 제1 빅셀 유닛의 제1 합성 저항과 상기 제2 빅셀 유닛의 제2 합성 저항의 차이가 감소되도록, 상기 공통 컨택의 다른 일단에 전기적으로 연결되는 제2 컨택을 포함하고, 상기 제1 합성 저항은 상기 공통 컨택의 일단과 상기 제1 빅셀 유닛 사이의 저항을 나타내는 제1 저항 및 상기 제1 빅셀 유닛과 상기 공통 컨택의 다른 일단 사이의 저항을 나타내는 제2 저항의 합성 저항이고, 상기 제2 합성 저항은 상기 공통 컨택의 일단과 상기 제2 빅셀 유닛 사이의 저항을 나타내는 제3 저항 및 상기 제2 빅셀 유닛과 상기 공통 컨택의 다른 일단 사이의 저항을 나타내는 제4 저항의 합성 저항일 수 있다.
다른 일 실시예에 따른 라이다 장치는 대상체를 향해 레이저를 조사하는 레이저 출력부, 및 상기 레이저 출력부에서 조사된 레이저가 상기 대상체에 반사되어 되돌아오는 레이저를 수광하는 레이저 수광부를 포함하고, 상기 레이저 출력부는, 제1 축을 따라 배치되는 제1 빅셀(VCSEL : Vertical Cavity Surface Emitting Laser) 유닛 및 제2 빅셀 유닛을 포함하는 제1 서브 어레이, 상기 제1 서브 어레이에 연결되는 공통 컨택, 상기 공통 컨택의 일단에 전기적으로 연결되는 제1 컨택, 및 상기 제1 컨택의 일단과 상기 제1 빅셀 유닛 사이의 저항을 나타내는 제1 저항 및 상기 제1 빅셀 유닛과 상기 제2 빅셀 유닛 사이의 저항을 나타내는 제2 저항의 합성 저항이 감소되도록, 상기 공통 컨택의 다른 일단에 전기적으로 연결되는 제2 컨택을 포함하고, 상기 제1 빅셀 유닛은 상기 제2 빅셀 유닛보다 상기 공통 컨택의 일단과 인접하고, 상기 제2 빅셀 유닛은 상기 제1 빅셀 유닛보다 상기 공통 컨택의 다른 일단과 인접할 수 있다.
다른 일 실시예에 따른 라이다 장치는 대상체를 향해 레이저를 조사하는 레이저 출력부, 및 상기 레이저 출력부에서 조사된 레이저가 상기 대상체에 반사되어 되돌아오는 레이저를 수광하는 레이저 수광부를 포함하고, 상기 레이저 출력부는, 제1 축을 따라 배치되는 제1 빅셀(VCSEL : Vertical Cavity Surface Emitting Laser) 유닛 및 제2 빅셀 유닛을 포함하는 제1 서브 어레이, 상기 제1 서브 어레이에 연결되는 공통 컨택, 상기 공통 컨택의 일단에 전기적으로 연결되는 제1 컨택, 및 상기 제1 빅셀 유닛의 제1 합성 저항과 상기 제2 빅셀 유닛의 제2 합성 저항의 차이가 감소되도록, 상기 공통 컨택의 다른 일단에 전기적으로 연결되는 제2 컨택을 포함하고, 상기 제1 합성 저항은 상기 공통 컨택의 일단과 상기 제1 빅셀 유닛 사이의 저항을 나타내는 제1 저항 및 상기 제1 빅셀 유닛과 상기 공통 컨택의 다른 일단 사이의 저항을 나타내는 제2 저항의 합성 저항이고, 상기 제2 합성 저항은 상기 공통 컨택의 일단과 상기 제2 빅셀 유닛 사이의 저항을 나타내는 제3 저항 및 상기 제2 빅셀 유닛과 상기 공통 컨택의 다른 일단 사이의 저항을 나타내는 제4 저항의 합성 저항일 수 있다.
본 발명의 과제의 해결 수단이 상술한 해결 수단들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 해결 수단들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 레이저 빔 출력 효율을 향상시킬 수 있는 빅셀 어레이가 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 빅셀 유닛들의 효율적인 동작을 위한 구조를 가지는 빅셀 어레이가 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 웨이퍼 내에서 효율적인 수율을 가질 수 있도록 배치된 빅셀 어레이가 제공될 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 라이다 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 라이다 장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 레이저 출력부를 나타낸 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 VCSEL unit을 나타낸 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 VCSEL array를 나타낸 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 VCSEL array 및 메탈 컨택을 나타낸 측면도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 VCSEL array를 나타낸 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 라이다 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 콜리메이션 컴포넌트를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른 콜리메이션 컴포넌트를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 일 실시예에 따른 콜리메이션 컴포넌트를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 일 실시예에 따른 콜리메이션 컴포넌트를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 일 실시예에 따른 스티어링 컴포넌트를 설명하기 위한 도면이다.
도 14 및 도 15는 일 실시예에 따른 스티어링 컴포넌트를 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 일 실시예에 따른 스티어링 컴포넌트를 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 일 실시예에 따른 스티어링 컴포넌트를 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 일 실시예에 따른 메타표면을 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 일 실시예에 따른 메타표면을 설명하기 위한 도면이다.
도 20은 일 실시예에 따른 메타표면을 설명하기 위한 도면이다.
도 21은 일 실시예에 따른 옵틱부를 설명하기 위한 도면이다.
도 22는 일 실시예에 따른 옵틱부를 설명하기 위한 도면이다.
도 23은 일 실시예에 따른 메타 컴포넌트를 설명하기 위한 도면이다.
도 24는 다른 일 실시예에 따른 메타 컴포넌트를 설명하기 위한 도면이다.
도 25는 일 실시예에 따른 빅셀 어레이를 설명하기 위한 도면이다.
도 26은 다른 일 실시예에 따른 빅셀 어레이를 설명하기 위한 도면이다.
도 27 내지 도 30은 일 실시예에 따른 빅셀 유닛의 저항을 설명하기 위한 도면이다.
도 31 내지 도 34는 다른 일 실시예에 따른 빅셀 유닛의 저항을 설명하기 위한 도면이다.
도 35는 일 방향에서 본 빅셀 어레이를 나타낸 도면이다.
도 36은 다른 일 방향에서 본 빅셀 어레이를 나타낸 도면이다.
도 37은 또 다른 실시예에 따른 빅셀 어레이를 설명하기 위한 도면이다.
도 38은 일 방향에서 본 또 다른 실시예에 따른 빅셀 어레이를 나타낸 도면이다.
도 39는 일 실시예에 따른 빅셀 어레이를 설명하기 위한 도면이다.
도 40은 다른 일 실시예에 따른 빅셀 어레이를 설명하기 위한 도면이다.
도 41은 일 실시예에 따른 빅셀 어레이의 연결 상태 및 단면도를 나타낸 도면이다.
도 42는 다른 일 실시예에 따른 빅셀 어레이의 연결 상태 및 단면도를 나타낸 도면이다.
도 43은 일 실시예에 따른 빅셀 어레이를 나타낸 회로도이다.
도 44 내지 도 50은 빅셀 어레이의 다양한 실시예를 나타낸 도면이다.
도 51은 일 실시예에 따른 빅셀 어레이의 동작 순서도를 나타낸 도면이다.
도 52는 일 실시예에 따른 빅셀 어레이의 동작 시퀀스를 나타낸 도면이다.
도 53은 일 실시예에 따른 빅셀 어레이가 포함된 웨이퍼를 나타낸 도면이다.
도 54는 일 실시예에 따른 웨이퍼 및 빅셀 어레이의 레이아웃을 나타낸 도면이다.
도 55는 다른 일 실시예에 따른 웨이퍼 및 빅셀 어레이의 레이아웃을 나타낸 도면이다.
본 명세서에 기재된 실시예는 본 발명이 속하는 기술 분양에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 명확히 설명하기 위한 것이므로, 본 발명이 본 명세서에 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위는 본 발명의 사상을 벗어나지 아니하는 수정예 또는 변형예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하여 가능한 현재 널리 사용되고 있는 일반적인 용어를 선택하였으나 이는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자의 의도, 판례 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 다만, 이와 달리 특정한 용어를 임의의 의미로 정의하여 사용하는 경우에는 그 용어의 의미에 관하여 별도로 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가진 실질적인 의미와 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 한다.
본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명을 용이하게 설명하기 위한 것으로 도면에 도시된 형상은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 필요에 따라 과장되어 표시된 것일 수 있으므로 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 본 발명에 관련된 공지의 구성 도는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 이에 관한 자세한 설명은 필요에 따라 생략하기로 한다.
일 실시예에 따르면, 제1 축을 따라 배치되는 복수의 빅셀(VCSEL : Vertical Cavity Surface Emitting Laser) 유닛을 포함하는 제1 서브 어레이, 제1 상부 컨택 및 제1 하부 컨택을 포함하고, 상기 제1 서브 어레이에 포함되는 제1 빅셀 유닛, 제2 상부 컨택 및 제2 하부 컨택을 포함하고, 상기 제1 서브 어레이에 포함되는 제2 빅셀 유닛, 상기 제1 상부 컨택 및 상기 제2 하부 컨택과 전기적으로 연결되는 제1 컨택, 및 상기 제2 상부 컨택 및 상기 제1 하부 컨택과 전기적으로 연결되는 제2 컨택을 포함하고, 상기 제1 컨택에 제1 전압이 인가되고, 상기 제2 컨택에 상기 제1 전압보다 작은 제2 전압이 인가되는 경우, 상기 제1 빅셀 유닛이 작동하고, 상기 제1 컨택에 상기 제2 전압이 인가되고, 상기 제2 컨택에 상기 제1 전압이 인가되는 경우, 상기 제2 빅셀 유닛이 작동하는 빅셀 어레이가 제공될 수 있다.
여기서, 상기 제1 상부 컨택 및 상기 제2 하부 컨택은 동일한 메탈 레이어일 수 있다.
여기서, 상기 제2 상부 컨택 및 상기 제1 하부 컨택은 동일한 메탈 레이어일 수 있다.
여기서, 상기 제1 전압은 기준 전압을 기준으로 양의 전압이고, 상기 제2 전압은 상기 기준 전압을 기준으로 음의 전압일 수 있다.
여기서, 상기 제1 컨택과 전기적으로 연결되는 제1 와이어, 및 기 제2 컨택과 전기적으로 연결되는 제2 와이어를 포함할 수 있다.
여기서, 제3 상부 컨택 및 제3 하부 컨택을 포함하고, 상기 제1 서브 어레이에 포함되는 제3 빅셀 유닛, 제4 상부 컨택 및 제4 하부 컨택을 포함하고, 상기 제1 서브 어레이에 포함되는 제4 빅셀 유닛, 및 상기 제3 상부 컨택 및 상기 제4 하부 컨택과 전기적으로 연결되는 제3 컨택을 포함하고, 상기 제2 컨택은 상기 제4 상부 컨택 및 상기 제3 하부 컨택과 전기적으로 연결되고, 상기 제2 컨택에 제3 전압이 인가되고, 상기 제3 컨택에 상기 제3 전압보다 큰 제4 전압이 인가되는 경우, 상기 제3 빅셀 유닛이 작동하고, 상기 제2 컨택에 상기 제4 전압이 인가되고, 상기 제3 컨택에 상기 제3 전압이 인가되는 경우, 상기 제4 빅셀 유닛이 작동할 수 있다.
여기서, 상기 제1 서브 어레이와 상기 제1 축과 상이한 제2 축을 따라 배치되는 제2 서브 어레이, 제3 상부 컨택 및 제3 하부 컨택을 포함하고, 상기 제2 서브 어레이에 포함되는 제3 빅셀 유닛, 제4 상부 컨택 및 제4 하부 컨택을 포함하고, 상기 제2 서브 어레이에 포함되는 제4 빅셀 유닛, 및 상기 제3 하부 컨택 및 상기 제4 상부 컨택과 전기적으로 연결되는 제3 컨택을 포함하고, 상기 제1 컨택은 상기 제3 상부 컨택 및 상기 제4 하부 컨택과 전기적으로 연결되고, 상기 제1 컨택에 제3 전압이 인가되고, 상기 제3 컨택에 상기 제3 전압보다 큰 제4 전압이 인가되는 경우, 상기 제4 빅셀 유닛이 작동하고, 상기 제1 컨택에 상기 제4 전압이 인가되고, 상기 제3 컨택에 상기 제3 전압이 인가되는 경우, 상기 제3 빅셀 유닛이 작동할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 축을 따라 배치되는 복수의 빅셀(VCSEL : Vertical Cavity Surface Emitting Laser) 유닛을 포함하는 제1 서브 어레이, 제1 상부 DBR(Distributed Bragg Reflector) 및 제1 하부 DBR을 포함하고, 상기 제1 서브 어레이에 포함되는 제1 빅셀 유닛, 제2 상부 DBR 및 제2 하부 DBR을 포함하고, 상기 제1 서브 어레이에 포함되는 제2 빅셀 유닛, 상기 제1 상부 DBR 및 상기 제2 상부 DBR과 전기적으로 연결되는 제1 컨택, 및 상기 제1 하부 DBR 및 상기 제2 하부 DBR과 전기적으로 연결되는 제2 컨택을 포함하고, 상기 제1 상부 DBR 및 상기 제2 하부 DBR은 P형으로 도핑되고, 상기 제2 상부 DBR 및 상기 제1 하부 DBR은 N형으로 도핑되고, 상기 제1 컨택에 제1 전압이 인가되고, 상기 제2 컨택에 상기 제1 전압보다 작은 제2 전압이 인가되는 경우, 상기 제1 빅셀 유닛이 작동하고, 상기 제1 컨택에 상기 제2 전압이 인가되고, 상기 제2 컨택에 상기 제1 전압이 인가되는 경우, 상기 제2 빅셀 유닛이 작동하는 빅셀 어레이가 제공될 수 있다.
여기서, 상기 제1 전압은 기준 전압을 기준으로 양의 전압이고, 상기 제2 전압은 상기 기준 전압을 기준으로 음의 전압일 수 있다.
여기서, 상기 제1 하부 컨택 및 상기 제2 하부 컨택과 전기적으로 연결되는 공통 컨택을 포함하고, 상기 제2 컨택은 상기 공통 컨택을 통해 상기 제1 하부 컨택 및 상기 제2 하부 컨택과 전기적으로 연결될 수 있다.
여기서, 상기 제1 컨택과 전기적으로 연결되는 제1 와이어, 및 상기 제2 컨택과 전기적으로 연결되는 제2 와이어를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 서브 어레이와 상기 제1 축과 상이한 제2 축을 따라 배치되는 제2 서브 어레이, 제3 상부 DBR 및 제3 하부 DBR을 포함하고, 상기 제2 서브 어레이에 포함되는 제3 빅셀 유닛, 제4 상부 DBR 및 제4 하부 DBR을 포함하고, 상기 제2 서브 어레이에 포함되는 제4 빅셀 유닛, 및 상기 제3 하부 DBR 및 상기 제4 하부 DBR과 전기적으로 연결되는 제3 컨택을 포함하고, 상기 제3 상부 DBR 및 상기 제4 하부 DBR은 P형으로 도핑되고, 상기 제4 상부 DBR 및 상기 제3 하부 DBR은 N형으로 도핑되고, 상기 제1 컨택은 상기 제3 상부 DBR 및 상기 제4 상부 DBR과 전기적으로 연결되고, 상기 제1 컨택에 제3 전압이 인가되고, 상기 제3 컨택에 상기 제3 전압보다 큰 제4 전압이 인가되는 경우, 상기 제4 빅셀 유닛이 작동하고, 상기 제1 컨택에 상기 제4 전압이 인가되고, 상기 제3 컨택에 상기 제3 전압이 인가되는 경우, 상기 제3 빅셀 유닛이 작동할 수 있다.
여기서, 상기 제3 컨택과 전기적으로 연결되는 제3 와이어를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 축을 따라 배치되는 복수의 빅셀(VCSEL : Vertical Cavity Surface Emitting Laser) 유닛을 포함하는 제1 서브 어레이, 제1 DBR(Distributed Bragg Reflector) 및 제2 DBR을 포함하고, 상기 제1 서브 어레이에 포함되는 제1 빅셀 유닛, 제3 DBR 및 제4 DBR을 포함하고, 상기 제1 서브 어레이에 포함되는 제2 빅셀 유닛, 상기 제1 DBR 및 상기 제3 DBR과 전기적으로 연결되는 제1 컨택, 및 상기 제2 DBR 및 상기 제4 DBR과 전기적으로 연결되는 제2 컨택을 포함하고, 상기 제1 DBR 및 상기 제4 DBR은 제1 성질로 도핑되고, 상기 제2 DBR 및 상기 제3 DBR은 상기 제1 성질과 다른 제2 성질로 도핑되고, 상기 제2 DBR의 반사율은 상기 제1 DBR의 반사율보다 크고, 상기 제4 DBR의 반사율은 상기 제3 DBR의 반사율보다 크고, 상기 제1 컨택에 제1 전압이 인가되고, 상기 제2 컨택에 상기 제1 전압보다 작은 제2 전압이 인가되는 경우, 상기 제1 빅셀 유닛이 작동하고, 상기 제1 컨택에 상기 제2 전압이 인가되고, 상기 제2 컨택에 상기 제1 전압이 인가되는 경우, 상기 제2 빅셀 유닛이 작동하는 빅셀 어레이가 제공될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 대상체를 향해 레이저를 조사하는 레이저 출력부, 및 상기 레이저 출력부에서 조사된 레이저가 상기 대상체에 반사되어 되돌아오는 레이저를 수광하는 레이저 수광부를 포함하고, 상기 레이저 출력부는, 제1 축을 따라 배치되는 복수의 빅셀(VCSEL : Vertical Cavity Surface Emitting Laser) 유닛을 포함하는 제1 서브 어레이, 제1 상부 컨택 및 제1 하부 컨택을 포함하고, 상기 제1 서브 어레이에 포함되는 제1 빅셀 유닛, 제2 상부 컨택 및 제2 하부 컨택을 포함하고, 상기 제1 서브 어레이에 포함되는 제2 빅셀 유닛, 상기 제1 상부 컨택 및 상기 제2 하부 컨택과 전기적으로 연결되는 제1 컨택, 및 상기 제2 상부 컨택 및 상기 제1 하부 컨택과 전기적으로 연결되는 제2 컨택을 포함하고, 상기 제1 컨택에 제1 전압이 인가되고, 상기 제2 컨택에 상기 제1 전압보다 작은 제2 전압이 인가되는 경우, 상기 제1 빅셀 유닛이 작동하고, 상기 제1 컨택에 상기 제2 전압이 인가되고, 상기 제2 컨택에 상기 제1 전압이 인가되는 경우, 상기 제2 빅셀 유닛이 작동하는 라이다 장치가 제공될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 대상체를 향해 레이저를 조사하는 레이저 출력부, 및 상기 레이저 출력부에서 조사된 레이저가 상기 대상체에 반사되어 되돌아오는 레이저를 수광하는 레이저 수광부를 포함하고, 상기 레이저 출력부는, 제1 축을 따라 배치되는 복수의 빅셀(VCSEL : Vertical Cavity Surface Emitting Laser) 유닛을 포함하는 제1 서브 어레이, 제1 상부 DBR(Distributed Bragg Reflector) 및 제1 하부 DBR을 포함하고, 상기 제1 서브 어레이에 포함되는 제1 빅셀 유닛, 제2 상부 DBR 및 제2 하부 DBR을 포함하고, 상기 제1 서브 어레이에 포함되는 제2 빅셀 유닛, 상기 제1 상부 DBR 및 상기 제2 상부 DBR과 전기적으로 연결되는 제1 컨택, 및 상기 제1 하부 DBR 및 상기 제2 하부 DBR과 전기적으로 연결되는 제2 컨택을 포함하고, 상기 제1 상부 DBR 및 상기 제2 하부 DBR은 P형으로 도핑되고, 상기 제2 상부 DBR 및 상기 제1 하부 DBR은 N형으로 도핑되고, 상기 제1 컨택에 제1 전압이 인가되고, 상기 제2 컨택에 상기 제1 전압보다 작은 제2 전압이 인가되는 경우, 상기 제1 빅셀 유닛이 작동하고, 상기 제1 컨택에 상기 제2 전압이 인가되고, 상기 제2 컨택에 상기 제1 전압이 인가되는 경우, 상기 제2 빅셀 유닛이 작동하는 라이다 장치가 제공될 수 있다.
다른 일 실시예에 따르면, 제1 축을 따라 배치되는 제1 빅셀(VCSEL : Vertical Cavity Surface Emitting Laser) 유닛 및 제2 빅셀 유닛을 포함하는 제1 서브 어레이, 상기 제1 서브 어레이에 연결되는 공통 컨택, 상기 공통 컨택의 일단에 전기적으로 연결되는 제1 컨택, 및 상기 제1 컨택의 일단과 상기 제1 빅셀 유닛 사이의 저항을 나타내는 제1 저항 및 상기 제1 빅셀 유닛과 상기 제2 빅셀 유닛 사이의 저항을 나타내는 제2 저항의 합성 저항이 감소되도록, 상기 공통 컨택의 다른 일단에 전기적으로 연결되는 제2 컨택을 포함하고, 상기 제1 빅셀 유닛은 상기 제2 빅셀 유닛보다 상기 공통 컨택의 일단과 인접하고, 상기 제2 빅셀 유닛은 상기 제1 빅셀 유닛보다 상기 공통 컨택의 다른 일단과 인접하는 빅셀 어레이가 제공될 수 있다.
여기서, 상기 제1 컨택 및 상기 제2 컨택에 동일한 크기의 전압이 인가될 수 있다.
여기서, 상기 공통 컨택 및 상기 제1 컨택을 연결하는 제1 와이어, 및 상기 공통 컨택 및 상기 제2 컨택을 연결하는 제2 와이어를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 저항은 상기 제1 와이어의 저항을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제2 저항은 상기 제2 와이어의 저항을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 축과 상이한 제2 축을 따라 배치되는 상기 제1 빅셀 유닛 및 제3 빅셀 유닛을 포함하는 제2 서브 어레이, 상기 제2 서브 어레이의 일단과 인접하게 배치되는 제3 컨택, 및 상기 제2 서브 어레이의 다른 일단과 인접하게 배치되는 제4 컨택을 포함하고, 상기 제1 빅셀 유닛은 상기 제3 컨택과 전기적으로 연결되어 있고, 상기 제3 빅셀 유닛은 상기 제4 컨택과 전기적으로 연결되어 있을 수 있다.
여기서, 상기 제3 컨택 및 상기 제4 컨택에 동일한 크기의 전압이 인가될 수 있다.
여기서, 상기 제1 컨택 및 상기 제2 컨택에는 음의 전압 및 양의 전압 중 어느 하나가 인가되고, 상기 제3 컨택 및 상기 제4 컨택에는 다른 하나가 인가될 수 있다.
여기서, 상기 제1 축을 따라 배치되는 상기 제3 빅셀 유닛 및 제4 빅셀 유닛을 포함하는 제3 서브 어레이, 상기 제3 서브 어레이의 일단과 인접하게 배치되는 제5 컨택, 및 상기 제3 서브 어레이의 다른 일단과 인접하게 배치되는 제6 컨택을 포함하고, 상기 제3 빅셀 유닛은 상기 제5 컨택과 전기적으로 연결되어 있고, 상기 제4 빅셀 유닛은 상기 제6 컨택과 전기적으로 연결되어 있고, 상기 제1 빅셀 유닛은 동작시키고, 상기 제3 빅셀 유닛은 동작시키지 않기 위해, 상기 제1 컨택, 상기 제2 컨택, 상기 제3 컨택 및 상기 제4 컨택에는 전압을 인가하고, 상기 제5 컨택 및 상기 제6 컨택에는 전압을 인가하지 않을 수 있다.
다른 일 실시예에 따르면, 제1 축을 따라 배치되는 제1 빅셀(VCSEL : Vertical Cavity Surface Emitting Laser) 유닛 및 제2 빅셀 유닛을 포함하는 제1 서브 어레이, 상기 제1 서브 어레이에 연결되는 공통 컨택, 상기 공통 컨택의 일단에 전기적으로 연결되는 제1 컨택, 및 상기 제1 빅셀 유닛의 제1 합성 저항과 상기 제2 빅셀 유닛의 제2 합성 저항의 차이가 감소되도록, 상기 공통 컨택의 다른 일단에 전기적으로 연결되는 제2 컨택을 포함하고, 상기 제1 합성 저항은 상기 공통 컨택의 일단과 상기 제1 빅셀 유닛 사이의 저항을 나타내는 제1 저항 및 상기 제1 빅셀 유닛과 상기 공통 컨택의 다른 일단 사이의 저항을 나타내는 제2 저항의 합성 저항이고, 상기 제2 합성 저항은 상기 공통 컨택의 일단과 상기 제2 빅셀 유닛 사이의 저항을 나타내는 제3 저항 및 상기 제2 빅셀 유닛과 상기 공통 컨택의 다른 일단 사이의 저항을 나타내는 제4 저항의 합성 저항인 빅셀 어레이가 제공될 수 있다.
여기서, 상기 제1 빅셀 유닛은 상기 제2 빅셀 유닛보다 상기 공통 컨택의 일단과 인접하고, 상기 제2 빅셀 유닛은 상기 제1 빅셀 유닛보다 상기 공통 컨택의 다른 일단과 인접할 수 있다.
여기서, 상기 제1 컨택 및 상기 제2 컨택에 동일한 크기의 전압이 인가될 수 있다.
여기서, 상기 공통 컨택 및 상기 제1 컨택을 연결하는 제1 와이어, 및 상기 공통 컨택 및 상기 제2 컨택을 연결하는 제2 와이어를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 저항은 상기 제1 와이어의 저항을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제4 저항은 상기 제2 와이어의 저항을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 축과 상이한 제2 축을 따라 배치되는 상기 제1 빅셀 유닛 및 상기 제3 빅셀 유닛을 포함하는 제2 서브 어레이, 상기 제2 서브 어레이의 일단과 인접하게 배치되는 제3 컨택, 및 상기 제2 서브 어레이의 다른 일단과 인접하게 배치되는 제4 컨택을 포함하고, 상기 제1 빅셀 유닛은 상기 제3 컨택과 전기적으로 연결되어 있고, 상기 제3 빅셀 유닛은 상기 제4 컨택과 전기적으로 연결되어 있을 수 있다.
여기서, 상기 제3 컨택 및 상기 제4 컨택에 동일한 크기의 전압이 인가될 수 있다.
여기서, 상기 제1 컨택 및 상기 제2 컨택에는 기준 전압 이상의 전압 및 상기 기준 전압 이하의 전압 중 어느 하나가 인가되고, 상기 제3 컨택 및 상기 제4 컨택에는 다른 하나가 인가될 수 있다.
여기서, 상기 제1 축을 따라 배치되는 상기 제3 빅셀 유닛 및 제4 빅셀 유닛을 포함하는 제3 서브 어레이, 상기 제3 서브 어레이의 일단과 인접하게 배치되는 제5 컨택, 및 상기 제3 서브 어레이의 다른 일단과 인접하게 배치되는 제6 컨택을 포함하고, 상기 제3 빅셀 유닛은 상기 제5 컨택과 전기적으로 연결되어 있고, 상기 제4 빅셀 유닛은 상기 제6 컨택과 전기적으로 연결되어 있고, 상기 제1 빅셀 유닛은 동작시키고, 상기 제3 빅셀 유닛은 동작시키지 않기 위해, 상기 제1 컨택, 상기 제2 컨택, 상기 제3 컨택 및 상기 제4 컨택에는 전압을 인가하고, 상기 제5 컨택 및 상기 제6 컨택에는 전압을 인가하지 않을 수 있다.
다른 일 실시예에 따르면, 대상체를 향해 레이저를 조사하는 레이저 출력부, 및 상기 레이저 출력부에서 조사된 레이저가 상기 대상체에 반사되어 되돌아오는 레이저를 수광하는 레이저 수광부를 포함하고, 상기 레이저 출력부는, 제1 축을 따라 배치되는 제1 빅셀(VCSEL : Vertical Cavity Surface Emitting Laser) 유닛 및 제2 빅셀 유닛을 포함하는 제1 서브 어레이, 상기 제1 서브 어레이에 연결되는 공통 컨택, 상기 공통 컨택의 일단에 전기적으로 연결되는 제1 컨택, 및 상기 제1 컨택의 일단과 상기 제1 빅셀 유닛 사이의 저항을 나타내는 제1 저항 및 상기 제1 빅셀 유닛과 상기 제2 빅셀 유닛 사이의 저항을 나타내는 제2 저항의 합성 저항이 감소되도록, 상기 공통 컨택의 다른 일단에 전기적으로 연결되는 제2 컨택을 포함하고, 상기 제1 빅셀 유닛은 상기 제2 빅셀 유닛보다 상기 공통 컨택의 일단과 인접하고, 상기 제2 빅셀 유닛은 상기 제1 빅셀 유닛보다 상기 공통 컨택의 다른 일단과 인접하는 라이다 장치가 제공될 수 있다.
다른 일 실시예에 따르면, 대상체를 향해 레이저를 조사하는 레이저 출력부, 및 상기 레이저 출력부에서 조사된 레이저가 상기 대상체에 반사되어 되돌아오는 레이저를 수광하는 레이저 수광부를 포함하고, 상기 레이저 출력부는, 제1 축을 따라 배치되는 제1 빅셀(VCSEL : Vertical Cavity Surface Emitting Laser) 유닛 및 제2 빅셀 유닛을 포함하는 제1 서브 어레이, 상기 제1 서브 어레이에 연결되는 공통 컨택, 상기 공통 컨택의 일단에 전기적으로 연결되는 제1 컨택, 및 상기 제1 빅셀 유닛의 제1 합성 저항과 상기 제2 빅셀 유닛의 제2 합성 저항의 차이가 감소되도록, 상기 공통 컨택의 다른 일단에 전기적으로 연결되는 제2 컨택을 포함하고, 상기 제1 합성 저항은 상기 공통 컨택의 일단과 상기 제1 빅셀 유닛 사이의 저항을 나타내는 제1 저항 및 상기 제1 빅셀 유닛과 상기 공통 컨택의 다른 일단 사이의 저항을 나타내는 제2 저항의 합성 저항이고, 상기 제2 합성 저항은 상기 공통 컨택의 일단과 상기 제2 빅셀 유닛 사이의 저항을 나타내는 제3 저항 및 상기 제2 빅셀 유닛과 상기 공통 컨택의 다른 일단 사이의 저항을 나타내는 제4 저항의 합성 저항인 라이다 장치가 제공될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 라이다 장치를 설명한다.
라이다 장치는 레이저를 이용하여 대상체와의 거리 및 대상체의 위치를 탐지하기 위한 장치이다. 예를 들어, 라이다 장치는 레이저를 출력할 수 있고, 출력된 레이저가 대상체에서 반사된 경우 반사된 레이저를 수신하여 대상체와 라이다 장치의 거리 및 대상체의 위치를 측정할 수 있다. 이때, 대상체의 거리 및 위치는 좌표계를 통해 표현될 수 있다. 예를 들어, 대상체의 거리 및 위치는 구좌표계(r, θ,
Figure pat00001
)로 표현될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 직교좌표계(X, Y, Z) 또는 원통 좌표계(r, θ, z) 등으로 표현될 수 있다.
또한, 라이다 장치는 대상체의 거리를 측정하기 위해 라이다 장치에서 출력되어 대상체에서 반사된 레이저를 이용할 수 있다.
일 실시예에 따른 라이다 장치는 대상체의 거리를 측정하기 위해 레이저가 출력된 후 감지되기 까지 레이저의 비행 시간 (TOF : Time Of Flight)을 이용할 수 있다. 예를 들어, 라이다 장치는 출력된 레이저의 출력 시간에 기초한 시간 값과 대상체에서 반사되어 감지된 레이저의 감지된 시간에 기초한 시간 값의 차이를 이용하여, 대상체의 거리를 측정할 수 있다.
또한, 라이다 장치는 출력된 레이저가 대상체를 거치지 않고 바로 감지된 시간 값과 대상체에서 반사되어 감지된 레이저의 감지된 시간에 기초한 시간 값의 차이를 이용하여 대상체의 거리를 측정할 수 있다.
라이다 장치가 제어부에 의해 레이저 빔을 출광하기 위한 트리거 신호를 보내는 시점과 실제 레이저 출력 소자에서 레이저 빔이 출력되는 시간인 실제 출광 시점은 차이가 있을 수 있다. 상기 트리거 신호의 시점과 실제 출광 시점 사이에서는 실제로 레이저 빔이 출력되지 않았으므로, 레이저의 비행 시간에 포함되면 정밀도가 감소할 수 있다.
레이저 빔의 비행 시간 측정에 정밀도를 향상시키기 위해서는, 레이저 빔의 실제 출광 시점을 이용할 수 있다. 그러나, 레이저 빔의 실제 출광 시점을 파악하는 것은 어려울 수 있다. 그러므로, 레이저 출력 소자에서 출력된 레이저 빔은 출력 되자마자, 또는 출력된 후 대상체를 거치지 않고 곧바로 센서부로 전달되어야 한다.
예를 들어, 레이저 출력 소자의 상부에 옵틱이 배치되어, 상기 옵틱에 의해 레이저 출력 소자에서 출력된 레이저 빔은 대상체를 거치지 않고 바로 수광부에 감지될 수 있다. 상기 옵틱은 미러, 렌즈, 프리즘, 메타표면 등이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 옵틱은 하나일 수 있으나, 복수 개일 수 있다.
또한, 예를 들어, 레이저 출력 소자의 상부에 센서부가 배치되어, 레이저 출력 소자에서 출력된 레이저 빔은 대상체를 거치지 않고 바로 센서부에 감지될 수 있다. 상기 센서부는 레이저 출력 소자와 1mm, 1um, 1nm 등의 거리를 두고 이격될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또는, 상기 센서부는 레이저 출력 소자와 이격되지 않고 인접하게 배치될 수도 있다. 상기 센서부와 상기 레이저 출력 소자 사이에는 옵틱이 존재할 수도 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따른 라이다 장치는 대상체의 거리를 측정하기 위해 비행 시간 외에도 삼각 측량법(Triangulation method), 간섭계 방법(Interferometry method), 위상 변화 측정법(Phase shift measurement) 등을 이용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
일 실시예에 따른 라이다 장치는 차량에 설치될 수 있다. 예를 들어, 라이다 장치는 차량의 루프, 후드, 헤드램프 또는 범퍼 등에 설치될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 복수 개의 라이다 장치가 차량에 설치될 수 있다. 예를 들어, 라이다 장치 2개가 차량의 루프에 설치되는 경우, 하나의 라이다 장치는 전방을 관측하기 위한 것이고, 나머지 하나는 후방을 관측하기 위한 것일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 예를 들어, 라이다 장치 2개가 차량의 루프에 설치되는 경우, 하나의 라이다 장치는 좌측을 관측하기 위한 것이고, 나머지 하나는 우측을 관측하기 위한 것일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따른 라이다 장치가 차량에 설치될 수 있다. 예를 들어, 라이다 장치가 차량 내부에 설치되는 경우, 주행 중 운전자의 제스쳐를 인식하기 위한 것일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한 예를 들어, 라이다 장치가 차량 내부 또는 차량 외부에 설치되는 경우, 운전자의 얼굴을 인식하기 위한 것일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
일 실시예에 따른 라이다 장치는 무인 비행체에 설치될 수 있다. 예를 들어, 라이다 장치는 무인항공기 시스템(UAV System), 드론(Drone), RPV(Remote Piloted Vehicle), UAVs(Unmanned Aerial Vehicle System), UAS(Unmanned Aircraft System), RPAV(Remote Piloted Air/Aerial Vehicle) 또는 RPAS(Remote Piloted Aircraft System) 등에 설치될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 복수 개의 라이다 장치가 무인 비행체에 설치될 수 있다. 예를 들어, 라이다 장치 2개가 무인 비행체에 설치되는 경우, 하나의 라이다 장치는 전방을 관측하기 위한 것이고, 나머지 하나는 후방을 관측하기 위한 것일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 예를 들어, 라이다 장치 2개가 무인 비행체에 설치되는 경우, 하나의 라이다 장치는 좌측을 관측하기 위한 것이고, 나머지 하나는 우측을 관측하기 위한 것일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
일 실시예에 따른 라이다 장치는 로봇에 설치될 수 있다. 예를 들어, 라이다 장치는 개인용 로봇, 전문 로봇, 공공 서비스 로봇, 기타 산업용 로봇 또는 제조업용 로봇 등에 설치될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 복수 개의 라이다 장치가 로봇에 설치될 수 있다. 예를 들어, 라이다 장치 2개가 로봇에 설치되는 경우, 하나의 라이다 장치는 전방을 관측하기 위한 것이고, 나머지 하나는 후방을 관측하기 위한 것일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 예를 들어, 라이다 장치 2개가 로봇에 설치되는 경우, 하나의 라이다 장치는 좌측을 관측하기 위한 것이고, 나머지 하나는 우측을 관측하기 위한 것일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따른 라이다 장치가 로봇에 설치될 수 있다. 예를 들어, 라이다 장치가 로봇에 설치되는 경우, 사람의 얼굴을 인식하기 위한 것일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따른 라이다 장치는 산업 보안을 위해 설치될 수 있다. 예를 들어, 라이다 장치는 산업 보안을 위해 스마트 공장에 설치될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 복수 개의 라이다 장치가 산업 보안을 위해 스마트 공장에 설치될 수 있다. 예를 들어, 라이다 장치 2개가 스마트 공장에 설치되는 경우, 하나의 라이다 장치는 전방을 관측하기 위한 것이고, 나머지 하나는 후방을 관측하기 위한 것일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 예를 들어, 라이다 장치 2개가 스마트 공장에 설치되는 경우, 하나의 라이다 장치는 좌측을 관측하기 위한 것이고, 나머지 하나는 우측을 관측하기 위한 것일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따른 라이다 장치가 산업 보안을 위해 설치될 수 있다. 예를 들어, 라이다 장치가 산업 보안을 위해 설치되는 경우, 사람의 얼굴을 인식하기 위한 것일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
이하에서는 라이다 장치의 구성요소들의 다양한 실시예들에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 라이다 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치(1000)는 레이저 출력부(100)를 포함할 수 있다.
이때, 일 실시예에 따른 레이저 출력부(100)는 레이저를 출사할 수 있다.
또한, 레이저 출력부(100)는 하나 이상의 레이저 출력 소자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 레이저 출력부(100)는 단일 레이저 출력 소자를 포함할 수 있으며, 복수 개의 레이저 출력 소자를 포함할 수도 있고, 또한 복수 개의 레이저 출력 소자를 포함하는 경우 복수 개의 레이저 출력 소자가 하나의 어레이를 구성할 수 있다.
또한, 레이저 출력부(100)는 레이저 다이오드(Laser Diode:LD), Solid-state laser, High power laser, Light entitling diode(LED), Vertical Cavity Surface Emitting Laser(VCSEL), External cavity diode laser(ECDL) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 레이저 출력부(100)는 일정 파장의 레이저를 출력할 수 있다. 예를 들어, 레이저 출력부(100)는 905nm대역의 레이저 또는 1550nm 대역의 레이저를 출력할 수 있다. 또한, 예를 들어, 레이저 출력부(100)는 940nm 대역의 레이저를 출력할 수 있다. 또한, 예를 들어, 레이저 출력부(100)는 800nm 내지 1000nm 사이의 복수 개의 파장을 포함하는 레이저를 출력할 수 있다. 또한, 레이저 출력부(100)가 복수 개의 레이저 출력 소자를 포함하는 경우, 복수 개의 레이저 출력 소자의 일부는 905nm 대역의 레이저를 출력할 수 있으며, 다른 일부는 1500nm 대역의 레이저를 출력할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치(1000)는 옵틱부(200)를 포함할 수 있다.
상기 옵틱부는 본 발명에 대한 설명에 있어서, 스티어링부, 스캔부 등으로 다양하게 표현될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
이때, 일 실시예에 따른 옵틱부(200)는 레이저의 비행 경로를 변경할 수 있다. 예를 들어, 옵틱부(200)는 레이저 출력부(100)에서 출사된 레이저가 스캔 영역을 향하도록 레이저의 비행 경로를 변경할 수 있다. 또한, 예를 들어, 스캔 영역 내에 위치하는 대상체로부터 반사된 레이저가 센서부를 향하도록 레이저의 비행 경로를 변경할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 옵틱부(200)는 레이저를 반사함으로써 레이저의 비행 경로를 변경할 수 있다. 예를 들어, 옵틱부(200)는 레이저 출력부(100)에서 출사된 레이저를 반사하여, 레이저가 스캔 영역을 향하도록 레이저의 비행 경로를 변경할 수 있다. 또한, 예를 들어, 스캔 영역 내에 위치하는 대상체로부터 반사된 레이저가 센서부를 향하도록 레이저의 비행 경로를 변경할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 옵틱부(200)는 레이저를 반사하기 위하여 다양한 광학 수단들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 옵틱부(200)는 미러(mirror), 공진 스캐너(Resonance scanner), 멤스 미러(MEMS mirror), VCM(Voice Coil Motor), 다면 미러(Polygonal mirror), 회전 미러(Rotating mirror) 또는 갈바노 미러(Galvano mirror) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따른 옵틱부(200)는 레이저를 굴절시킴으로써 레이저의 비행 경로를 변경할 수 있다. 예를 들어, 옵틱부(200)는 레이저 출력부(100)에서 출사된 레이저를 굴절시켜, 레이저가 스캔 영역을 향하도록 레이저의 비행 경로를 변경할 수 있다. 또한, 예를 들어, 스캔 영역 내에 위치하는 대상체로부터 반사된 레이저가 센서부를 향하도록 레이저의 비행 경로를 변경할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 옵틱부(200)는 레이저를 굴절시키기 위하여 다양한 광학 수단들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 옵틱부(200)는 렌즈(lens), 프리즘(prism), 마이크로렌즈(Micro lens) 또는 액체 렌즈(Microfluidie lens) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따른 옵틱부(200)는 레이저의 위상을 변화시킴으로써 레이저의 비행 경로를 변경할 수 있다. 예를 들어, 옵틱부(200)는 레이저 출력부(100)에서 출사된 레이저의 위상을 변화시켜, 레이저가 스캔 영역을 향하도록 레이저의 비행 경로를 변경할 수 있다. 또한, 예를 들어, 스캔 영역 내에 위치하는 대상체로부터 반사된 레이저가 센서부를 향하도록 레이저의 비행 경로를 변경할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 옵틱부(200)는 레이저의 위상을 변화시키기 위하여 다양한 광학 수단들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 옵틱부(200)는 OPA(Optical Phased Array), 메타 렌즈(Meta lens) 또는 메타 표면(Metasurface) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따른 옵틱부(200)는 하나 이상의 광학 수단을 포함할 수 있다. 또한, 예를 들어, 옵틱부(200)는 복수 개의 광학 수단을 포함할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치(100)는 센서부(300)를 포함할 수 있다.
상기 센서부는 본 발명에 대한 설명에 있어서 수광부, 수신부 등으로 다양하게 표현될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
이때, 일 실시예에 따른 센서부(300)는 레이저를 감지할 수 있다. 예를 들어, 센서부는 스캔 영역 내에 위치하는 대상체에서 반사된 레이저를 감지할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 센서부(300)는 레이저를 수신할 수 있으며, 수신된 레이저를 기초로 전기 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 센서부(300)는 스캔 영역 내에 위치하는 대상체에서 반사된 레이저를 수신할 수 있으며, 이를 기초로 전기 신호를 생성할 수 있다. 또한, 예를 들어, 센서부(300)는 스캔 영역 내에 위치하는 대상체에서 반사된 레이저를 하나 이상의 광학수단을 통해 수신할 수 있으며, 이를 기초로 전기 신호를 생성할 수 있다. 또한, 예를 들어, 센서부(300)는 스캔 영역 내에 위치하는 대상체에서 반사된 레이저를 광학 필터를 거쳐 수신할 수 있으며, 이를 기초로 전기 신호를 생성할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 센서부(300)는 생성된 전기 신호를 기초로 레이저를 감지할 수 있다. 예를 들어, 센서부(300)는 미리 정해진 문턱 값과 생성된 전기 신호의 크기를 비교하여 레이저를 감지할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 예를 들어, 센서부(300)는 미리 정해진 문턱 값과 생성된 전기 신호의 rising edge, falling edge 또는 rising edge와 falling edge의 중앙값을 비교하여 레이저를 감지할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 예를 들어, 센서부(300)는 미리 정해진 문턱 값과 생성된 전기 신호의 피크 값을 비교하여 레이저를 감지할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따른 센서부(300)는 다양한 센서 소자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 센서부(300)는 PN 포토 다이오드, 포토트랜지스터, PIN 포토다이오드, APD(Avalanche Photodiode), SPAD(Single-photon avalanche diode), SiPM(Silicon PhotoMultipliers), TDC(Time to Digital Converter), Comparator, CMOS(Complementary metal-oxide-semiconductor) 또는 CCD(charge coupled device) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
예를 들어, 센서부(300)는 2D SPAD array일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 또한 예를 들어, SPAD array는 복수 개의 SPAD unit을 포함하고, SPAD unit은 복수 개의 SPAD(pixel)을 포함할 수 있다.
이때, 센서부(300)는 2D SPAD array를 이용하여 N번의 히스토그램(histogram)을 쌓을 수 있다. 예를 들어, 센서부(300)는 히스토그램을 이용하여, 대상체로부터 반사되어 수광되는 레이저 빔의 수광 시점을 감지할 수 있다.
예를 들어, 센서부(300)는 히스토그램을 이용하여, 히스토그램의 피크(peak) 지점을 대상체로부터 반사되어 수광되는 레이저 빔의 수광 시점으로 감지할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한 예를 들어, 센서부(300)는 히스토그램을 이용하여, 히스토그램이 미리 정해진 값 이상인 지점을 대상체로부터 반사되어 수광되는 레이저 빔의 수광시점으로 감지할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따른 센서부(300)는 하나 이상의 센서 소자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 센서부(300)는 단일 센서 소자를 포함할 수 있으며, 복수 개의 센서 소자를 포함할 수도 있다.
또한, 일 실시예에 따른 센서부(300)는 하나 이상의 광학 소자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 센서부(300)는 Aperture, 마이크로 렌즈(Micro lens), 수렴 렌즈(converging lens) 또는 Diffuser 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따른 센서부(300)는 하나 이상의 광학 필터(Optical Filter)를 포함할 수 있다. 센서부(300)는 대상체에서 반사된 레이저를 광학 필터를 거쳐 수신할 수 있다. 예를 들어, 센서부(300)는 Band pass filter, Dichroic filter, Guided-mode resonance filter, Polarizer, Wedge filter 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
다시 도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치(1000)는 제어부(400)를 포함할 수 있다.
상기 제어부는 본 발명을 위한 설명에 있어너 컨트롤러 등으로 다양하게 표현될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
이때, 일 실시예에 따른 제어부(400)는 레이저 출력부(100), 옵틱부(200) 또는 센서부(300)의 동작을 제어할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 제어부(400)는 레이저 출력부(100)의 동작을 제어할 수 있다.
예를 들어, 제어부(400)는 레이저 출력부(100)에서 출력되는 레이저의 출력 시점을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(400)는 레이저 출력부(100)에서 출력되는 레이저의 파워를 제어할 수 있다. 또한, 제어부(400)는 레이저 출력부(100)에서 출력되는 레이저의 펄스 폭(Pulse Width)를 제어할 수 있다. 또한, 제어부(400)는 레이저 출력부(100)에서 출력되는 레이저의 주기를 제어할 수 있다. 또한, 레이저 출력부(100)가 복수 개의 레이저 출력 소자를 포함하는 경우, 제어부(400)는 복수 개의 레이저 출력 소자 중 일부가 동작되도록 레이저 출력부(100)를 제어할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 제어부(400)는 옵틱부(200)의 동작을 제어할 수 있다.
예를 들어, 제어부(400)는 옵틱부(200) 동작 속도를 제어할 수 있다. 구체적으로 옵틱부(200)가 회전 미러를 포함하는 경우 회전 미러의 회전 속도를 제어할 수 있으며, 옵틱부(200)가 멤스 미러(MEMS mirror)를 포함하는 경우 사이 멤스 미러의 반복 주기를 제어할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 예를 들어, 제어부(400)는 옵틱부(200)의 동작 정도를 제어할 수 있다. 구체적으로, 옵틱부(200)가 멤스 미러를 포함하는 경우 멤스 미러의 동작 각도를 제어할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따른 제어부(400)는 센서부(300)의 동작을 제어할 수 있다.
예를 들어, 제어부(400)는 센서부(300)의 민감도를 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어부(400)는 미리 정해진 문턱 값을 조절하여 센서부(300)의 민감도를 제어할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 예를 들어, 제어부(400)는 센서부(300)의 동작을 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어부(400)는 센서부(300)의 On/Off를 제어할 수 있으며, 제어부(300)가 복수 개의 센서 소자를 포함하는 경우 복수 개의 센서 소자 중 일부의 센서 소자가 동작되도록 센서부(300)의 동작을 제어할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 제어부(400)는 센서부(300)에서 감지된 레이저에 기초하여 라이다 장치(1000)로부터 스캔 영역 내에 위치하는 대상체까지의 거리를 판단할 수 있다.
예를 들어, 제어부(400)는 레이저 출력부(100)에서 레이저가 출력된 시점과 센서부(300)에서 레이저가 감지된 시점에 기초하여 스캔 영역 내에 위치하는 대상체까지의 거리를 판단할 수 있다. 또한, 예를 들어, 제어부(400)는 레이저 출력부(100)에서 레이저가 출력되어 대상체를 거치지 않고 바로 센서부(300)에서 레이저가 감지된 시점 및 대상체에서 반사된 레이저가 센서부(300)에서 감지된 시점에 기초하여 스캔 영역 내에 위치하는 대상체까지의 거리를 판단할 수 있다.
라이다 장치(1000)가 제어부(400)에 의해 레이저 빔을 출광하기 위한 트리거 신호를 보내는 시점과 실제 레이저 출력 소자에서 레이저 빔이 출력되는 시간인 실제 출광 시점은 차이가 있을 수 있다. 상기 트리거 신호의 시점과 실제 출광 시점 사이에서는 실제로 레이저 빔이 출력되지 않았으므로, 레이저의 비행 시간에 포함되면 정밀도가 감소할 수 있다.
레이저 빔의 비행 시간 측정에 정밀도를 향상시키기 위해서는, 레이저 빔의 실제 출광 시점을 이용할 수 있다. 그러나, 레이저 빔의 실제 출광 시점을 파악하는 것은 어려울 수 있다. 그러므로, 레이저 출력 소자에서 출력된 레이저 빔은 출력 되자마자, 또는 출력된 후 대상체를 거치지 않고 곧바로 센서부(300)로 전달되어야 한다.
예를 들어, 레이저 출력 소자의 상부에 옵틱이 배치되어, 상기 옵틱에 의해 레이저 출력 소자에서 출력된 레이저 빔은 대상체를 거치지 않고 바로 센서부(300)에 감지될 수 있다. 상기 옵틱은 미러, 렌즈, 프리즘, 메타표면 등이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 옵틱은 하나일 수 있으나, 복수 개일 수 있다.
또한, 예를 들어, 레이저 출력 소자의 상부에 센서부(300)가 배치되어, 레이저 출력 소자에서 출력된 레이저 빔은 대상체를 거치지 않고 바로 센서부(300)에 감지될 수 있다. 상기 센서부(300)는 레이저 출력 소자와 1mm, 1um, 1nm 등의 거리를 두고 이격될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또는, 상기 센서부(300)는 레이저 출력 소자와 이격되지 않고 인접하게 배치될 수도 있다. 상기 센서부(300)와 상기 레이저 출력 소자 사이에는 옵틱이 존재할 수도 있으나, 이에 한정되지 않는다.
구체적으로, 레이저 출력부(100)는 레이저를 출력할 수 있고, 제어부(400)는 레이저 출력부(100)에서 레이저가 출력된 시점을 획득할 수 있으며, 레이저 출력부(100)에서 출력된 레이저가 스캔 영역 내에 위치하는 대상체에서 반사된 경우 센서부(300)는 대상체에서 반사된 레이저를 감지할 수 있고, 제어부(400)는 센서부(300)에서 레이저가 감지된 시점을 획득할 수 있으며, 제어부(400)는 레이저의 출력 시점 및 감지 시점에 기초하여 스캔 영역 내에 위치하는 대상체까지의 거리를 판단할 수 있다.
또한, 구체적으로, 레이저 출력부(100)에서 레이저를 출력할 수 있고, 레이저 출력부(100)에서 출력된 레이저가 스캔 영역 내에 위치하는 대상체를 거지치 않고 바로 센서부(300)에 의해 감지될 수 있고, 제어부(400)는 대상체를 거치지 않은 레이저가 감지된 시점을 획득할 수 있다. 레이저 출력부(100)에서 출력된 레이저가 스캔 영역 내에 위치하는 대상체에서 반사된 경우 센서부(300)는 대상체에서 반사된 레이저를 감지할 수 있고, 제어부(400)는 센서부(300)에서 레이저가 감지된 시점을 획득할 수 있으며, 제어부(400)는 대상체를 거치지 않은 레이저의 감지 시점 및 대상체에서 반사된 레이저의 감지 시점에 기초하여 스캔 영역 내에 위치하는 대상체까지의 거리를 판단할 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 라이다 장치를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치(1100)는 레이저 출력부(100), 옵틱부(200) 및 센서부(300)를 포함할 수 있다.
레이저 출력부(100), 옵틱부(200) 및 센서부(300)는 도 1에서 설명되었으므로, 이하에서 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이하에서는 VCSEL을 포함하는 레이저 출력부의 다양한 실시예들에 대하여 상세하게 설명한다.
도 3은 일 실시예에 따른 레이저 출력부를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 레이저 출력부(100)는 VCSEL emitter(110)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 VCSEL emitter(110)는 상부 메탈 컨택(10), 상부 DBR 레이어(20, upper Distributed Bragg reflector), active 레이어(40, quantum well), 하부 DBR 레이어(30, lower Distributed Bragg reflector), 기판(50, substrate) 및 하부 메탈 컨택(60)을 포함할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 VCSEL emitter(110)는 상단 표면에서 수직으로 레이저 빔을 방출할 수 있다. 예를 들어, VCSEL emitter(110)는 상부 메탈 컨택(10)의 표면에서 수직으로 레이저 빔을 방출할 수 있다. 또한, 예를 들어, VCSEL emitter(110)는 acvite 레이어(40)에 수직으로 레이저 빔을 방출할 수 있다.
일 실시예에 따른 VCSEL emitter(110)는 상부 DBR 레이어(20) 및 하부 DBR 레이어(30)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 상부 DBR 레이어(20) 및 하부 DBR 레이어(30)는 복수 개의 반사층으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 반사층은 반사율이 높은 반사층과 반사율이 낮은 반사층이 교대로 배치될 수 있다. 이때, 복수 개의 반사층의 두께는 VCSEL emitter(110)에서 방출되는 레이저 파장의 4분의 1일 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 상부 DBR 레이어(20) 및 하부 DBR 레이어(30)는 p형 및 n형으로 도핑될 수 있다. 예를 들어, 상부 DBR 레이어(20)는 p형으로 도핑되고, 하부 DBR 레이어(30)는 n형으로 도핑될 수 있다. 또는, 예를 들어, 상부 DBR 레이어(20)는 n형으로 도핑되고, 하부 DBR 레이어(30)는 p형으로 도핑될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따르면 하부 DBR 레이어(30)와 하부 메탈 컨택(60) 사이에는 substrate(50)가 배치될 수 있다. 하부 DBR 레이어(30)가 p형으로 도핑되는 경우 Substrate(50)도 p형 substrate가 될 수 있고, 하부 DBR 레이어(30)가 n형으로 도핑되는 경우 Substrate(50)도 n형 substrate가 될 수 있다.
일 실시예에 따른 VCSEL emitter(110)는 active 레이어(40)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 active 레이어(40)는 상부 DBR 레이어(20) 및 하부 DBR 레이어(30) 사이에 배치될 수 있다.
일 실시예에 따른 active 레이어(40)는 레이저 빔을 생성하는 복수 개의 퀀텀 웰(Quantum well)을 포함할 수 있다. Active 레이어(40)는 레이저 빔을 방출시킬 수 있다.
일 실시예에 따른 VCSEL emitter(110)는 전원 등과의 전기적 연결을 위해 메탈 컨택을 포함할 수 있다. 예를 들어 VCSEL emitter(110)는 상부 메탈 컨택(10) 및 하부 메탈 컨택(60)을 포함할 수 있다.
또한 일 실시예에 따른 VCSEL emitter(110)는 메탈 컨택을 통해 상부 DBR 레이어(20) 및 하부 DBR 레이어(30)와 전기적으로 연결될 수 있다.
예를 들어, 상부 DBR 레이어(20)가 p형으로 도핑되고 하부 DBR 레이어(30)가 n형으로 도핑되는 경우, 상부 메탈 컨택(10)에는 p형 전원이 공급되어 상부 DBR 레이어(20)와 전기적으로 연결되고, 하부 메탈 컨택(60)에는 n형 전원이 공급되어 하부 DBR 레이어(30)와 전기적으로 연결될 수 있다.
또한 예를 들어, 예를 들어, 상부 DBR 레이어(20)가 n형으로 도핑되고 하부 DBR 레이어(30)가 p형으로 도핑되는 경우, 상부 메탈 컨택(10)에는 n형 전원이 공급되어 상부 DBR 레이어(20)와 전기적으로 연결되고, 하부 메탈 컨택(60)에는 p형 전원이 공급되어 하부 DBR 레이어(30)와 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시예에 따른 VCSEL emitter(110)는 oxidation area를 포함할 수 있다. Oxidation area는 active layer의 상부에 배치될 수 있다.
일 실시예에 따른 oxidation area는 절연성을 띌 수 있다. 예를 들어, oxidation area에는 전기적 흐름이 제한될 수 있다. 예를 들어, oxidation area에는 전기적 연결이 제한될 수 있다.
또한 일 실시예에 따른 oxidation area는 aperture의 역할을 할 수 있다. 구체적으로, oxidation area는 절연성을 가지므로, oxidation area가 아닌 부분에서만 active layer(40)로부터 생성된 빔이 방출될 수 있다.
일 실시예에 따른 레이저 출력부는 복수 개의 VCSEL emitter(110)를 포함할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 레이저 출력부는 복수 개의 VCSEL emitter(110)들을 한번에 on시킬 수 있거나, 개별적으로 on시킬 수 있다.
일 실시예에 따른 레이저 출력부는 다양한 파장의 레이저 빔을 출사할 수 있다. 예를 들어, 레이저 출력부는 파장이 905nm인 레이저 빔을 출사할 수 있다. 또한 예를 들어, 레이저 출력부는 1550nm의 파장을 갖는 레이저 빔을 출사할 수 있다.
또한 일 실시예에 따른 레이저 출력부는 출력되는 파장이 주변 환경에 의해 변화될 수 있다. 예를 들어, 레이저 출력부는 주변 환경의 온도가 증가할수록, 출력되는 파장도 증가할 수 있다. 또는 예를 들어, 레이저 출력부는 주변 환경의 온도가 감소할수록, 출력되는 파장도 감소할 수 있다. 상기 주변 환경이란, 온도, 습도, 압력, 먼지의 농도, 주변 광량, 고도, 중력, 가속도 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
레이저 출력부는 지지면과 수직한 방향으로 레이저 빔을 출사할 수 있다. 또는, 레이저 출력부는 상기 출사면과 수직한 방향으로 레이저 빔을 출사할 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 VCSEL unit을 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 레이저 출력부(100)는 VCSEL unit(130)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 VCSEL unit(130)은 복수 개의 VCSEL emitter(110)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 VCSEL emitter(110)들은 허니콤(honeycomb)구조로 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 이때, 1개의 허니콤 구조에는 VCSEL emitter(110) 7개가 포함될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한 일 실시예에 따른 VCSEL unit(130)에 포함된 VCSEL emitter(110)들은 모두 동일한 방향으로 조사될 수 있다. 예를 들어, VCSEL unit(130)에 포함된 400개의 VCSEL emitter(110)들은 모두 동일한 방향으로 조사될 수 있다.
또한, VCSEL unit(130)은 출력된 레이저 빔의 조사 방향에 의해 구별될 수 있다. 예를 들어, N개의 VCSEL emitter(110)들이 모두 제1 방향으로 레이저 빔을 출력하고, M개의 VCSEL emitter(110)들이 모두 제2 방향으로 레이저 빔을 출력하는 경우, 상기 N개의 VCSEL emitter(110)들은 제1 VCSEL unit으로 구별되고, 상기 M개의 VCSEL emitter(110)들은 제2 VCSEL unit으로 구별될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 VCSEL unit(130)은 메탈 컨택을 포함할 수 있다. 예를 들어, VCSEL unit(130)은 p형 메탈 및 n형 메탈을 포함할 수 있다. 또한, 예를 들어, VCSEL unit(130)에 포함된 복수 개의 VCSEL emitter(110)는 메탈 컨택을 공유할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 VCSEL array를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 일 실시예에 따른 레이저 출력부(100)는 VCSEL array(150)를 포함할 수 있다. 도 5는 8X8 VCSEL array를 도시하고 있으나, 이에 한정되지 않는다.
일 실시예에 따른 VCSEL array(150)는 복수 개의 VCSEL unit(130)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 VCSEL unit(130)은 매트릭스 구조로 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
예를 들어, 상기 복수 개의 VCSEL unit(130)은 N X N 매트릭스일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한 예를 들어, 상기 복수 개의 VCSEL unit(130)은 N X M 매트릭스일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따른 VCSEL array(150)는 메탈 컨택을 포함할 수 있다. 예를 들어, VCSEL array(150)는 p형 메탈 및 n형 메탈을 포함할 수 있다. 이때, 복수 개의 VCSEL unit(130)은 메탈 컨택을 공유할 수도 있으나, 메탈 컨택을 공유하지 않고 각각 독립된 메탈 컨택을 가질 수도 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 VCSEL array 및 메탈 컨택을 나타낸 측면도이다.
도 6을 참조하면, 일 실시예에 따른 레이저 출력부(100)는 VCSEL array(151)를 포함할 수 있다. 도 7은 4X4 VCSEL array를 도시하고 있으나, 이에 한정되지 않는다. VCSEL array(151)는 제1 메탈 컨택(11), 와이어(12), 제2 메탈 컨택(13) 및 VCSEL unit(130)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 VCSEL array(151)는 매트릭스 구조로 배치된 복수 개의 VCSEL unit(130)을 포함할 수 있다. 이때, 복수 개의 VCSEL unit(130)은 각각 메탈 컨택에 독립적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 VCSEL unit(130)은 제1 메탈 컨택(11)을 공유하여 제1 메탈 컨택에는 함께 연결되고, 제2 메탈 컨택(13)은 공유하지 않아 제2 메탈 컨택에는 독립적으로 연결될 수 있다. 또한, 예를 들어, 복수 개의 VCSEL unit(130)은 제1 메탈 컨택(11)에는 직접적으로 연결되고, 제2 메탈 컨택에는 와이어(12)를 통해 연결될 수 있다. 이때, 필요한 와이어(12)의 개수는 복수 개의 VCSEL unit(130)의 개수와 같을 수 있다. 예를 들어, VCSEL array(151)가 N X M 매트릭스 구조로 배치된 복수 개의 VCSEL unit(130)을 포함할 경우, 와이어(12)의 개수는 N * M 개가 될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 제1 메탈 컨택(11)과 제2 메탈 컨택(13)은 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 제1 메탈 컨택(11)은 n형 메탈이고, 제2 메탈 컨택(13)은 p형 메탈일 수 있다. 반대로, 제1 메탈 컨택(11)은 p형 메탈이고, 제2 메탈 컨택(13)은 n형 메탈일 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 VCSEL array를 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 일 실시예에 따른 레이저 출력부(100)는 VCSEL array(153)를 포함할 수 있다. 도 7은 4X4 VCSEL array를 도시하고 있으나, 이에 한정되지 않는다.
일 실시예에 따른 VCSEL array(153)는 매트릭스 구조로 배치된 복수 개의 VCSEL unit(130)을 포함할 수 있다. 이때, 복수 개의 VCSEL unit(130)은 메탈 컨택을 공유할 수도 있으나, 메탈 컨택을 공유하지 않고 독립된 메탈 컨택을 가질 수도 있다. 예를 들어, 복수 개의 VCSEL unit(130)은 행(row) 단위로 제1 메탈 컨택(15)을 공유할 수 있다. 또한, 예를 들어, 복수 개의 VCSEL unit(130)은 열(column) 단위로 제2 메탈 컨택(17)을 공유할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 제1 메탈 컨택(15)과 제2 메탈 컨택(17)은 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 제1 메탈 컨택(15)은 n형 메탈이고, 제2 메탈 컨택(17)은 p형 메탈일 수 있다. 반대로, 제1 메탈 컨택(15)은 p형 메탈이고, 제2 메탈 컨택(17)은 n형 메탈일 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 VCSEL unit(130)은 제1 메탈 컨택(15) 및 제2 메탈 컨택(17)과 와이어(12)를 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
레이저 출력부에서 방출되는 레이저 빔을 대상체로 향하게 하는 방법은 여러가지가 있을 수 있다. 그 중 플래시 방식은 레이저 빔의 발산에 의해 레이저 빔이 대상체로 퍼져나가는 것을 이용한 방식이다. 플래시 방식에서 원거리에 존재하는 대상체에 레이저 빔을 향하게 하기 위해서는 높은 파워의 레이저 빔이 필요하다. 높은 파워의 레이저 빔은 높은 전압을 인가해야 하므로 전력이 커진다. 또한, 사람의 눈에도 데미지를 줄 수 있어 플래시 방식을 사용하는 라이다가 측정할 수 있는 거리에는 한계가 있다.
스캐닝 방식은 레이저 출력부에서 방출되는 레이저 빔을 특정 방향으로 향하게 하는 방식이다. 스캐닝 방식 레이저 빔을 특정 방향으로 향하게 함으로써 레이저 파워 손실을 줄일 수 있다. 레이저 파워 손실을 줄일 수 있으므로, 플래시 방식과 비교했을 때 동일한 레이저 파워를 사용하더라도 라이다가 측정할 수 있는 거리는 스캐닝 방식이 더 길다. 또한, 플래시 방식과 비교했을 때 동일 거리 측정을 위한 레이저 파워는 스캐닝 방식이 더 낮으므로, 사람의 눈에 대한 안정성이 향상될 수 있다.
레이저 빔 스캐닝은 콜리메이션과 스티어링으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 레이저 빔 스캐닝은 레이저 빔을 콜리메이션 한 후 스티어링을 하는 방식으로 이루어질 수 있다. 또한, 예를 들어, 레이저 빔 스캐닝은 스티어링을 한 후 콜리메이션을 하는 방식으로 이루어질 수 있다.
이하에서는 BCSC(Beam Collimation and Steering component)를 포함하는 옵틱부의 다양한 실시예들에 대하여 상세하게 설명한다.
도 8은 일 실시예에 따른 라이다 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치(1200)는 레이저 출력부(100), 옵틱부를 포함할 수 있다. 이때, 옵틱부는 BCSC(250)을 포함할 수 있다. 또한, BCSC(250)는 콜리메이션 컴포넌트(210, Collimation component) 및 스티어링 컴포넌트(230, Steering component)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 BCSC(250)는 다음과 같이 구성될 수 있다. 콜리메이션 컴포넌트(210)가 먼저 레이저 빔을 콜리메이션 시키고, 콜리메이션 된 레이저 빔은 스티어링 컴포넌트(230)를 거쳐 스티어링될 수 있다. 또는, 스티어링 컴포넌트(230)가 먼저 레이저 빔을 스티어링 시키고, 스티어링 된 레이저 빔은 콜리메이션 컴포넌트(210)를 거쳐 콜리메이션될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 라이다 장치(1200)의 광 경로는 다음과 같다. 레이저 출력부(100)에서 방출된 레이저 빔은 BCSC(250)로 향할 수 있다. BCSC(250)로 입사된 레이저 빔은 콜리메이션 컴포넌트(210)에 의해서 콜리메이션되어 스티어링 컴포넌트(230)로 향할 수 있다. 스티어링 컴포넌트(230)로 입사된 레이저 빔은 스티어링되어 대상체로 향할 수 있다. 대상체(500)로 입사된 레이저 빔은 대상체(500)에 의해 반사되어 센서부로 향할 수 있다.
레이저 출력부에서 방출되는 레이저 빔은 직진성(Directivity)을 갖는다고 하더라도, 레이저 빔이 직진함에 따라 어느 정도의 발산(divergence)이 있을 수 있다. 이러한 발산에 의해, 레이저 출력부에서 방출되는 레이저 빔이 대상체에 입사되지 않거나, 입사되더라도 그 양이 매우 적을 수 있다.
레이저 빔의 발산 정도가 큰 경우, 대상체에 입사되는 레이저 빔의 양이 적어지고, 대상체에서 반사되어 센서부로 향하는 레이저 빔도 그 발산에 의해 양이 매우 적어져, 원하는 측정 결과를 얻지 못할 수 있다. 또는, 레이저 빔의 발산 정도가 큰 경우, 라이다 장치가 측정할 수 있는 거리가 줄어들어, 원거리의 대상체는 측정을 못할 수 있다.
따라서, 대상체로 레이저 빔을 입사시키기 전에, 레이저 출력부에서 방출되는 레이저 빔의 발산 정도를 줄일수록 라이다 장치의 효율이 향상될 수 있다. 본원 발명의 콜리메이션 컴포넌트는 레이저 빔의 발산 정도를 줄일 수 있다. 콜리메이션 컴포넌트를 거친 레이저 빔은 평행광이 될 수 있다. 또는 콜리메이션 컴포넌트를 거친 레이저 빔은 발산 정도가 0.4도 내지 1도일 수 있다.
레이저 빔의 발산 정도를 줄일 경우, 대상체로 입사되는 광량은 증가될 수 있다. 대상체로 입사되는 광량이 증가될 경우, 대상체에서 반사되는 광량도 증가되어 레이저 빔의 수신이 효율적으로 이루어질 수 있다. 또한, 대상체로 입사되는 광량이 증가될 경우, 레이저 빔을 콜리메이션 하기 전과 비교했을 때, 같은 레이저 빔 파워로 더 먼 거리에 있는 대상체도 측정이 가능할 수 있다.
도 9는 일 실시예에 따른 콜리메이션 컴포넌트를 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하면, 일 실시예에 따른 콜리메이션 컴포넌트(210)는 레이저 출력부(100)에서 방출된 레이저 빔이 향하는 방향에 배치될 수 있다. 콜리메이션 컴포넌트(210)는 레이저 빔의 발산 정도를 조절할 수 있다. 콜리메이션 컴포넌트(210)는 레이저 빔의 발산 정도를 줄일 수 있다.
예를 들어, 레이저 출력부(100)에서 방출되는 레이저 빔의 발산 각도는 16도 내지 30도일 수 있다. 이때, 레이저 출력부(100)에서 방출된 레이저 빔이 콜리메이션 컴포넌트(210)를 거친 후에는, 레이저 빔의 발산 각도가 0.4도 내지 1도일 수 있다.
도 10은 일 실시예에 따른 콜리메이션 컴포넌트를 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 참조하면, 일 실시예에 따른 콜리메이션 컴포넌트(210)는 복수 개의 마이크로 렌즈(211) 및 기판(213)을 포함할 수 있다.
상기 마이크로 렌즈는 지름이 밀리미터(mm), 마이크로미터(um), 나노미터(nm), 피코미터(pm) 등이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
일 실시예에 따른 복수 개의 마이크로 렌즈(211)는 기판(213) 상에 배치될 수 있다. 복수 개의 마이크로 렌즈(211) 및 기판(213)은 복수 개의 VCSEL emitter(110)의 상부에 배치될 수 있다. 이때, 복수 개의 마이크로 렌즈(211) 중 하나는 복수 개의 VCSEL emitter(110) 중 하나에 대응되도록 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따른 복수 개의 마이크로 렌즈(211)는 복수 개의 VCSEL emitter(110)에서 방출된 레이저 빔을 콜리메이션 시킬 수 있다. 이때, 복수 개의 VCSEL emitter(110) 중 하나에서 방출된 레이저 빔은 복수 개의 마이크로 렌즈(211) 중 하나에 의해 콜리메이션 될 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 VCSEL emitter(110) 중 하나에서 방출된 레이저 빔의 발산 각도는 복수 개의 마이크로 렌즈(211) 중 하나를 거친 후 감소될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 복수 개의 마이크로 렌즈는 굴절률 분포형 렌즈, 미소곡면 렌즈, 어레이 렌즈 및 프레넬 렌즈 등이 될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 복수 개의 마이크로 렌즈는 몰딩, 이온 교환, 확산 중합, 스퍼터링 및 에칭 등의 방법으로 제작될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 복수 개의 마이크로 렌즈는 그 직경이 130um 내지 150um 일 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 마이크로 렌즈의 직경은 140um일 수 있다. 또한, 복수 개의 마이크로 렌즈는 그 두께가 400um 내지 600um 일 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 마이크로 렌즈의 두께는 500um 일 수 있다.
도 11은 일 실시예에 따른 콜리메이션 컴포넌트를 설명하기 위한 도면이다.
도 11을 참조하면, 일 실시예에 따른 콜리메이션 컴포넌트(210)는 복수 개의 마이크로 렌즈(211) 및 기판(213)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 복수 개의 마이크로 렌즈(211)는 기판(213) 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 마이크로 렌즈(211)는 기판(213)의 표면 및 배면 상에 배치될 수 있다. 이때, 기판(213)의 표면에 배치된 마이크로 렌즈(211)와 기판(213)의 배면에 배치된 마이크로 렌즈(211)의 광축(optical axis)은 일치될 수 있다.
도 12는 일 실시예에 따른 콜리메이션 컴포넌트를 설명하기 위한 도면이다.
도 12를 참조하면, 일 실시예에 따른 콜리메이션 컴포넌트는 메타표면(220, metasurface)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 메타표면(220)은 복수의 나노기둥(221)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 나노기둥(221)은 메타표면(220)의 일측면에 배치될 수 있다. 또한, 예를 들어, 복수의 나노기둥(221)은 메타표면(220)의 양면에 배치될 수 있다.
복수의 나노기둥(221)은 서브-파장(sub-wavelength)치수를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 복수의 나노기둥(221)사이의 간격은 레이저 출력부(100)로부터 출사되는 레이저 빔의 파장보다 작을 수 있다. 또는, 나노기둥(221)의 폭, 직경 및 높이는 레이저 빔의 파장의 길이보다 작을 수 있다.
메타표면(220)은 레이저 출력부(100)로부터 출사되는 레이저 빔의 위상을 조절함으로써 상기 레이저 빔을 굴절시킬 수 있다. 메타표면(220)은 레이저 출력부(100)로부터 다양한 방향으로 출력되는 레이저 빔을 굴절시킬 수 있다.
메타표면(220)은 레이저 출력부(100)로부터 출사되는 레이저 빔을 콜리메이션 시킬 수 있다. 또한, 메타표면(220)은 레이저 출력부(100)로부터 출사되는 레이저 빔의 발산각도를 줄일 수 있다. 예를 들어, 레이저 출력부(100)로부터 출사되는 레이저 빔의 발산각도는 15도 내지 30도이고, 메타표면(220)을 거친 후의 레이저 빔의 발산각도는 0.4도 내지 1.8도일 수 있다.
메타표면(220)은 레이저 출력부(100)상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 메타표면(220)은 레이저 출력부(100)의 상기 출사면측에 배치될 수 있다.
또는, 메타표면(220)은 레이저 출력부(100)상에 증착될 수 있다. 복수의 나노기둥(221)은 레이저 출력부(100)의 상부에 형성될 수 있다. 상기 복수의 나노기둥(221)은 레이저 출력부(100)상에서 다양한 나노패턴을 형성할 수 있다.
나노기둥(221)은 다양한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 나노기둥(221)은 원기둥, 다각기둥, 원뿔, 다각뿔 등의 형상을 가질 수 있다. 뿐만 아니라, 나노기둥(221)은 불규칙적인 형상을 가질 수 있다.
도 13은 일 실시예에 따른 스티어링 컴포넌트를 설명하기 위한 도면이다.
도 13을 참조하면, 일 실시예에 따른 스티어링 컴포넌트(230)는 레이저 출력부(100)에서 방출된 레이저 빔이 향하는 방향에 배치될 수 있다. 스티어링 컴포넌트(230)는 레이저 빔이 향하는 방향을 조절할 수 있다. 스티어링 컴포넌트(230)는 레이저 광원의 광축과 레이저 빔이 이루는 각도를 조절할 수 있다.
예를 들어, 스티어링 컴포넌트(230)는 레이저 광원의 광축과 레이저 빔이 이루는 각도가 0도 내지 30도가 되도록 레이저 빔을 스티어링 할 수 있다. 또는, 예를 들어, 스티어링 컴포넌트(230)는 레이저 광원의 광축과 레이저 빔이 이루는 각도가 -30도 내지 0도가 되도록 레이저 빔을 스티어링 할 수 있다.
도 14 및 도 15는 일 실시예에 따른 스티어링 컴포넌트를 설명하기 위한 도면이다.
도 14 및 도 15를 참조하면, 일 실시예에 따른 스티어링 컴포넌트(231)는 복수 개의 마이크로 렌즈(231) 및 기판(233)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 복수 개의 마이크로 렌즈(232)는 기판(233) 상에 배치될 수 있다. 복수 개의 마이크로 렌즈(232) 및 기판(233)은 복수 개의 VCSEL emitter(110)의 상부에 배치될 수 있다. 이때, 복수 개의 마이크로 렌즈(232) 중 하나는 복수 개의 VCSEL emitter(110) 중 하나에 대응되도록 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따른 복수 개의 마이크로 렌즈(232)는 복수 개의 VCSEL emitter(110)에서 방출된 레이저 빔을 스티어링 시킬 수 있다. 이때, 복수 개의 VCSEL emitter(110) 중 하나에서 방출된 레이저 빔은 복수 개의 마이크로 렌즈(232) 중 하나에 의해 스티어링 될 수 있다.
이때, 마이크로 렌즈(232)의 광축과 VCSEL emitter(110)의 광축은 일치하지 않을 수 있다. 예를 들어, 도 14를 참조하면, VCSEL emitter(110)의 광축이 마이크로 렌즈(232)의 광축보다 오른쪽에 있는 경우, VCSEL emitter(110)에서 방출되어 마이크로 렌즈(232)를 거친 레이저 빔은 왼쪽으로 향할 수 있다. 또한, 예를 들어, 도 15를 참조하면, VCSEL emitter(110)의 광축이 마이크로 렌즈(232)의 광축보다 왼쪽에 있는 경우, VCSEL emitter(110)에서 방출되어 마이크로 렌즈(232)를 거친 레이저 빔은 오른쪽으로 향할 수 있다.
또한, 마이크로 렌즈(232)의 광축과 VCSEL emitter(110)의 광축 사이의 거리가 멀어질수록, 레이저 빔의 스티어링 정도가 커질 수 있다. 예를 들어, 마이크로 렌즈(232)의 광축과 VCSEL emitter(110)의 광축 사이의 거리가 1um인 경우보다 10um인 경우에 레이저 광원의 광축과 레이저 빔이 이루는 각도가 더 커질 수 있다.
도 16은 일 실시예에 따른 스티어링 컴포넌트를 설명하기 위한 도면이다.
도 16을 참조하면, 일 실시예에 따른 스티어링 컴포넌트(234)는 복수 개의 마이크로 프리즘(235) 및 기판(236)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 복수 개의 마이크로 프리즘(235)은 기판(236) 상에 배치될 수 있다. 복수 개의 마이크로 프리즘(235) 및 기판(236)은 복수 개의 VCSEL emitter(110)의 상부에 배치될 수 있다. 이때, 복수 개의 마이크로 프리즘(235)은복수 개의 VCSEL emitter(110) 중 하나에 대응되도록 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따른 복수 개의 마이크로 프리즘(235)은 복수 개의 VCSEL emitter(110)에서 방출된 레이저 빔을 스티어링 시킬 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 마이크로 프리즘(235)은 레이저 광원의 광축과 레이저 빔이 이루는 각도를 변화시킬 수 있다.
이때, 마이크로 프리즘(235)의 각도가 작을수록, 레이저 광원의 광축과 레이저 빔이 이루는 각도가 증가한다. 예를 들어, 마이크로 프리즘(235)의 각도가 0.05도인 경우 레이저 빔이 35도 스티어링 되고, 마이크로 프리즘(235)의 각도가 0.25도인 경우, 레이저 빔이 15도 스티어링 된다.
또한, 일 실시예에 따른 복수 개의 마이크로 프리즘(235)은 Porro prism, Amici roof prism, Pentaprism, Dove prism, Retroreflector prism 등이 될 수 있다. 또한, 복수 개의 마이크로 프리즘(235)은 유리, 플라스틱 또는 형석 등으로 이루어질 수 있다. 또한, 복수 개의 마이크로 프리즘(235)은 몰딩, 에칭 등의 방법으로 제작될 수 있다.
도 17은 일 실시예에 따른 스티어링 컴포넌트를 설명하기 위한 도면이다.
도 17을 참조하면, 일 실시예에 따른 스티어링 컴포넌트는 메타표면(240)을 포함할 수 있다.
메타표면(240)은 복수의 나노기둥(241)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 나노기둥(241)은 메타표면(240)의 일측면에 배치될 수 있다. 또한, 예를 들어, 복수의 나노기둥(241)은 메타표면(240)의 양면에 배치될 수 있다.
메타표면(240)은 레이저 출력부(100)로부터 출사되는 레이저 빔의 위상을 조절함으로써 상기 레이저 빔을 굴절시킬 수 있다.
메타표면(240)은 레이저 출력부(100)상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 메타표면(240)은 레이저 출력부(100)의 상기 출사면측에 배치될 수 있다.
또는, 메타표면(240)은 레이저 출력부(100)상에 증착될 수 있다. 복수의 나노기둥(241)은 레이저 출력부(100)의 상부에 형성될 수 있다. 상기 복수의 나노기둥(241)은 레이저 출력부(100)상에서 다양한 나노패턴을 형성할 수 있다.
나노기둥(241)은 다양한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 나노기둥(241)은 원기둥, 다각기둥, 원뿔, 다각뿔 등의 형상을 가질 수 있다. 뿐만 아니라, 나노기둥(241)은 불규칙적인 형상을 가질 수 있다.
복수의 나노기둥(241)은 다양한 나노패턴을 형성할 수 있다. 메타표면(240)은 상기 나노패턴에 기초하여 레이저 출력부(100)로부터 출사되는 레이저 빔을 스티어링할 수 있다.
나노기둥(241)은 다양한 특성에 기초하여 나노패턴을 형성할 수 있다. 상기 특성은 나노기둥(241)의 폭(Width, 이하 W), 간격(Pitch, 이하 P), 높이(Height, 이하 H) 및 단위 길이 당 개수를 포함할 수 있다.
이하에서는, 다양한 특성에 기초하여 형성되는 나노패턴 및 그에 따른 레이저 빔의 스티어링에 대하여 설명한다.
도 18은 일 실시예에 따른 메타표면을 설명하기 위한 도면이다.
도 18을 참조하면, 일 실시예에 따른 메타표면(240)은 폭(W)이 상이한 복수 개의 나노기둥(241)을 포함할 수 있다.
복수의 나노기둥(241)은 그 폭(W)에 기초하여 나노패턴을 형성할 수 있다. 예를 들면, 복수의 나노기둥(241)은 일 방향으로 갈수록 그 폭(W1, W2, W3)이 증가하도록 배치될 수 있다. 이때, 레이저 출력부(100)로부터 출사되는 레이저 빔은 나노기둥(241)의 폭(W)이 증가하는 방향으로 스티어링될 수 있다.
예를 들어, 메타표면(240)은 제1 폭(W1)을 갖는 제1 나노기둥(243), 제2 폭(W2)을 갖는 제2 나노기둥(245), 제3 폭(W3)을 갖는 제3 나노기둥(247)을 포함할 수 있다. 제1 폭(W1)은 제2 폭(W2) 및 제3 폭(W3)보다 클 수 있다. 제2 폭(W2)은 제3 폭(W3)보다 클 수 있다. 즉, 제1 나노기둥(243)으로부터 제3 나노기둥(247) 측으로 갈수록 나노기둥(241)의 폭(W)이 감소할 수 있다. 이때, 레이저 출력부(100)로부터 출사된 레이저 빔이 메타표면(240)을 거칠 경우, 레이저 출력부(100)로부터 출사되는 제1 방향과 제3 나노기둥(247)으로부터 제1 나노기둥(243)으로의 방향인 제2 방향의 사이 방향으로 스티어링될 수 있다.
한편, 상기 레이저 빔의 스티어링 각도(θ)는 나노기둥(241)의 폭(W)의 증감률에 따라 달라질 수 있다. 여기서 나노기둥(241)의 폭(W)의 증감률이란 인접한 복수의 나노기둥(241)의 폭(W)의 증감 정도를 평균적으로 나타낸 수치를 의미할 수 있다.
제1 폭(W1)과 제2 폭(W2)의 차이 및 제2 폭(W2)과 제3 폭(W3)의 차이에 기초하여 나노기둥(241)의 폭(W)의 증감률이 산출될 수 있다.
제1 폭(W1)과 제2 폭(W2)의 차이는 제2 폭(W2)과 제3 폭(W3)의 차이와 다를 수 있다.
레이저 빔의 스티어링 각도(θ)는 나노기둥(241)의 폭(W)에 따라 달리질 수 있다.
구체적으로, 상기 스티어링 각도(θ)는 나노기둥(241)의 폭(W)의 증감률이 증가할수록 커질 수 있다.
예를 들어, 나노기둥(241)은 그 폭(W)에 기초하여 제1 증감률을 가지는 제1 패턴을 형성할 수 있다. 또한, 나노기둥(241)은 그 폭(W)에 기초하여 상기 제1 증감률보다 작은 제2 증감률을 가지는 제2 패턴을 형성할 수 있다.
이때, 상기 제1 패턴에 의한 제1 스티어링 각도는, 상기 제2 패턴에 의한 제2 스티어링 각도보다 클 수 있다.
한편, 상기 스티어링 각도(θ)의 범위는 -90도에서 90도일 수 있다.
도 19는 일 실시예에 따른 메타표면을 설명하기 위한 도면이다.
도 19를 참조하면, 일 실시예에 따른 메타표면(240)은 인접한 나노기둥(241) 사이의 간격(P)이 상이한 복수 개의 나노기둥(241)을 포함할 수 있다.
복수의 나노기둥(241)은 인접한 나노기둥(241) 사이의 간격(P)의 변화에 기초하여 나노패턴을 형성할 수 있다. 메타표면(240)은 나노기둥(241) 사이의 간격(P)의 변화에 기초하여 형성되는 나노패턴에 기초하여 레이저 출력부(100)로부터 출사되는 레이저 빔을 스티어링할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 나노기둥(241) 사이의 간격(P)은 일 방향으로 갈수록 작아질 수 있다. 여기서, 상기 간격(P)이란 인접한 두 나노기둥(241)의 중심간의 거리를 의미할 수 있다. 예컨대, 제1 간격(P1)은 제1 나노기둥(243)의 중심과 제2 나노기둥(245)의 중심간의 거리로 정의될 수 있다. 또는, 제1 간격(P1)은 제1 나노기둥(243)과 제2 나노기둥(245)의 최단거리로 정의될 수 있다.
레이저 출력부(100)로부터 출사되는 레이저 빔은 상기 나노기둥(241) 사이의 간격(P)이 작아지는 방향으로 스티어링될 수 있다.
메타표면(240)은 제1 나노기둥(243), 제2 나노기둥(245) 및 제3 나노기둥(247)을 포함할 수 있다. 이때, 제1 나노기둥(243) 및 제2 나노기둥(245) 사이의 거리에 기초하여 제1 간격(P1)이 획득될 수 있다. 마찬가지로, 제2 나노기둥(245) 및 제3 나노기둥(247) 사이의 거리에 기초하여 제2 간격(P2)이 획득될 수 있다. 이때, 제1 간격(P1)은 제2 간격(P2)보다 작을 수 있다. 즉, 제1 나노기둥(243)으로부터 제3 나노기둥(247) 측으로 갈수록 상기 간격(P)이 커질 수 있다.
이때, 레이저 출력부(100)로부터 출사되는 레이저 빔이 메타표면(240)을 거지는 경우, 상기 레이저 빔은 레이저 출력부(100)로부터 출사되는 제1 방향과 제3 나노기둥(247)으로부터 제1 나노기둥(243)으로의 방향인 제1 방향의 사이 방향으로 스티어링될 수 있다.
상기 레이저 빔의 스티어링 각도(θ)는 나노기둥(241) 사이의 간격(P)에 따라 달라질 수 있다.
구체적으로, 상기 레이저 빔의 스티어링 각도(θ)는 나노기둥(241) 사이의 간격(P)의 증감률에 따라 달라질 수 있다. 여기서, 나노기둥(241) 사이의 간격(P)의 증감률이란 인접한 나노기둥(241) 사이의 간격(P)의 변화 정도를 평균적으로 나타낸 수치를 의미할 수 있다.
상기 레이저 빔의 스티어링 각도(θ)는 나노기둥(241) 사이의 간격(P)의 증감률이 증가할수록 커질 수 있다.
예를 들어, 나노기둥(241)은 그 간격(P)에 기초하여 제1 증감률을 가지는 제1 패턴을 형성할 수 있다. 또한, 나노기둥(241)은 그 간격(P)에 기초하여 제2 증감률을 가지는 제2 패턴을 형성할 수 있다.
이때, 상기 제1 패턴에 의한 제1 스티어링각도는, 상기 제2 패턴에 의한 제2 스티어링각도보다 클 수 있다.
한편, 이상에서 설명한 나노기둥(241)의 간격(P)의 변화에 따른 레이저 빔의 스티어링 원리는 단위 길이 당 나노기둥(241)의 개수가 변하는 경우에도 유사하게 적용될 수 있다.
예를 들어, 단위 길이 당 나노기둥(241)의 개수가 변하는 경우, 레이저 출력부(100)로부터 출사되는 레이저 빔은, 레이저 출력부(100)로부터 출사되는 제1 방향과 단위 길이 당 나노기둥(241)의 개수가 증가하는 제2 방향의 사이 방향으로 스티어링될 수 있다.
도 20은 일 실시예에 따른 메타표면을 설명하기 위한 도면이다.
도 20을 참조하면, 일 실시예에 따른 메타표면(240)은 나노기둥(241)의 높이(H)가 상이한 복수 개의 나노기둥(241)을 포함할 수 있다.
복수의 나노기둥(241)은 나노기둥(241)의 높이(H)의 변화에 기초하여 나노패턴을 형성할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 복수의 나노기둥(241)의 높이(H1, H2, H3)는 일 방향으로 갈수록 증가할 수 있다. 레이저 출력부(100)로부터 출사되는 레이저 빔은 상기 나노기둥(241)의 높이(H)가 증가하는 방향으로 스티어링될 수 있다.
예를 들어, 메타표면(240)은 제1 높이(H1)를 갖는 제1 나노기둥(243), 제2 높이(H2)를 갖는 제2 나노기둥(245) 및 제3 높이(H3)를 갖는 제3 나노기둥(247)을 포함할 수 있다. 제3 높이(H3)은 제1 높이(H1) 및 제2 높이(H2)보다 클 수 있다. 제2 높이(H2)는 제1 높이(H1)보다 클 수 있다. 즉, 제1 나노기둥(243)으로부터 제3 나노기둥(247) 측으로 갈수록 나노기둥(241)의 높이(H)가 증가할 수 있다. 이때, 레이저 출력부(100)로부터 출사되는 레이저 빔이 메타표면(240)을 거치는 경우, 상기 레이저 빔은 레이저 출력부(100)로부터 출사되는 제1 방향과 제1 나노기둥(243)으로부터 제3 나노기둥(247)으로의 방향인 제2 방향의 사이 방향으로 스티어링될 수 있다.
상기 레이저 빔의 스티어링 각도(θ)는 나노기둥(241)의 높이(H)에 따라 달라질 수 있다.
구체적으로, 상기 레이저 빔의 스티어링 각도(θ)는 나노기둥(241)의 높이(H)의 증감률에 따라 달라질 수 있다. 여기서, 나노기둥(241)의 높이(H)의 증감률이란 인접한 나노기둥(241)의 높이(H) 변화 정도를 평균적으로 나타낸 수치를 의미할 수 있다.
제1 높이(H1)와 제2 높이(H2)의 차이 및 제2 높이(H2)와 제3 높이(H3)의 차이에 기초하여 나노기둥(241)의 높이(H)의 증감률이 산출될 수 있다. 제1 높이(H1)와 제2 높이(H2)의 차이는 제2 높이(H3)와 제3 높이(H3)의 차이와 다를 수 있다.
상기 레이저 빔의 스티어링 각도(θ)는 나노기둥(241)의 높이(H)의 증감률이 증가할수록 커질 수 있다.
예를 들어, 나노기둥(241)은 그 높이(H)에 기초하여 제1 증감률을 가지는 제1 패턴을 형성할 수 있다. 또한, 나노기둥(241)은 그 높이(H)에 기초하여 제2 증감률을 가지는 제2 패턴을 형성할 수 있다.
이때, 상기 제1 패턴에 의한 제1 스티어링각도는, 상기 제2 패턴에 의한 제2 스티어링각도보다 클 수 있다.
일 실시예에 따른 라이다 장치는 레이저 출력부에서 방출되는 레이저 빔을 대상체로 향하게 하는 옵틱부를 포함할 수 있다.
상기 옵틱부는 레이저 출력부에서 방출되는 레이저 빔을 콜리메이션 시키고 스티어링 시키는 BCSC(Beam Collimation and Steering Component)를 포함할 수 있다. 상기 BCSC는 하나의 컴포넌트로 구성될 수도 있고, 복수개의 컴포넌트로 구성될 수도 있다.
도 21은 일 실시예에 따른 옵틱부를 설명하기 위한 도면이다.
도 21을 참조하면, 일 실시예에 따른 옵틱부는 복수 개의 컴포넌트를 포함할 수 있다. 예를 들어,콜리메이션 컴포넌트(210) 및 스티어링 컴포넌트(230)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 콜리메이션 컴포넌트(210)는 레이저 출력부(100)에서 방출된 빔을 콜리메이션 시키는 역할을 수행할 수 있고, 스티어링 컴포넌트(230)는 콜리메이션 컴포넌트(210)에서 방출된 콜리메이션된 빔을 스티어링 시키는 역할을 수행할 수 있다. 결과적으로, 옵틱부에서 방출되는 레이저 빔은 미리 정해진 방향으로 향하게 될 수 있다.
콜리메이션 컴포넌트(210)는 마이크로 렌즈가 될 수도 있고, 메타표면이 될 수도 있다.
콜리메이션 컴포넌트(210)가 마이크로 렌즈인 경우, 기판의 한쪽 면에 마이크로 렌즈 어레이가 배치될 수도 있고, 기판의 양면에 마이크로 렌즈 어레이가 배치될 수도 있다.
콜리메이션 컴포넌트(210)가 메타표면인 경우, 메타표면에 포함된 복수의 나노기둥에 의해 형성된 나노패턴에 의해 레이저 빔이 콜리메이션될 수 있다.
스티어링 컴포넌트(230)는 마이크로 렌즈가 될 수도 있고, 마이크로 프리즘이 될 수도 있고, 메타표면이 될 수도 있다.
스티어링 컴포넌트(230)가 마이크로 렌즈인 경우, 기판의 한쪽 면에 마이크로 렌즈 어레이가 배치될 수도 있고, 기판의 양면에 마이크로 렌즈 어레이가 배치될 수도 있다.
스티어링 컴포넌트(230)가 마이크로 프리즘인 경우, 마이크로 프리즘의 각도에 의해 스티어링 시킬 수 있다.
스티어링 컴포넌트(230)가 메타표면인 경우, 메타표면에 포함된 복수의 나노기둥에 의해 형성된 나노패턴에 의해 레이저 빔이 스티어링될 수 있다.
도 22는 일 실시예에 따른 옵틱부를 설명하기 위한 도면이다.
도 22를 참조하면, 일 실시예에 따른 옵틱부는 하나의 단일 컴포넌트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메타 컴포넌트(270)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 메타 컴포넌트(270)는 레이저 출력부(100)에서 출사되는 레이저 빔을 콜리메이션 시킬 수도 있고, 스티어링 시킬 수도 있다.
예를 들어, 메타 컴포넌트(270)는 복수 개의 메타표면을 포함하여, 하나의 메타표면에서는 레이저 출력부(100)에서 출사되는 레이저 빔을 콜리메이션 시키고, 다른 하나의 메타표면에서는 콜리메이션된 레이저 빔을 스티어링시킬 수 있다. 이하의 도 23에서 구체적으로 설명한다.
또는 예를 들어, 메타 컴포넌트(270)는 하나의 메타표면을 포함하여 레이저 출력부(100)에서 출사되는 레이저 빔을 콜리메이션 시키고, 스티어링시킬 수 있다. 이하의 도 24에서 구체적으로 설명한다.
도 23은 일 실시예에 따른 메타 컴포넌트를 설명하기 위한 도면이다.
도 23을 참조하면, 일 실시예에 따른 메타 컴포넌트(270)는 복수 개의 메타표면(271, 273)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 메타표면(271) 및 제2 메타표면(273)을 포함할 수 있다.
제1 메타표면(271)은 레이저 출력부(100)에서 레이저 빔이 출사되는 방향에 배치될 수 있다. 제1 메타표면(271)은 복수 개의 나노기둥을 포함할 수 있다. 제1 메타표면은 복수 개의 나노기둥에 의해 나노패턴을 형성할 수 있다. 제1 메타표면(271)은 상기 형성된 나노패턴에 의해 레이저 출력부(100)에서 출사되는 레이저 빔을 콜리메이션시킬 수 있다.
제2 메타표면(273)은 제1 메타표면(271)에서 레이저 빔이 출력되는 방향에 배치될 수 있다. 제2 메타표면(273)은 복수 개의 나노기둥을 포함할 수 있다. 제2 메타표면(273)은 복수 개의 나노기둥에 의해 나노패턴을 형성할 수 있다. 제2 메타표면(273)은 상기 형성된 나노패턴에 의해 레이저 출력부(100)에서 출사되는 레이저 빔을 스티어링시킬 수 있다. 예를 들어, 도 23에 도시된 바와 같이, 복수 개의 나노기둥의 폭(W)의 증감률에 의해 레이저 빔을 특정 방향으로 스티어링시킬 수 있다. 또한, 복수 개의 나노기둥들의 간격(P), 높이(H) 및 단위 길이 당 개수 등에 의해 레이저 빔을 특정 방향으로 스티어링시킬 수 있다.
도 24는 다른 일 실시예에 따른 메타 컴포넌트를 설명하기 위한 도면이다.
도 24를 참조하면, 일 실시예에 따른 메타 컴포넌트(270)는 하나의 메타표면(274)을 포함할 수 있다.
메타표면(275)은 양면에 복수의 나노기둥을 포함할 수 있다. 예를 들어, 메타표면(275)은 제1 면에 제1 나노기둥세트(276)를 포함하고, 제2 면에 제2 나노기둥세트(278)를 포함할 수 있다.
메타표면(275)은 양면에 각각의 나노패턴을 형성하는 복수의 나노기둥에 의해, 레이저 출력부(100)에서 출사되는 레이저 빔을 콜리메이션 시킨 후 스티어링시킬 수 있다.
예를 들어, 메타표면(275)의 일측에 배치된 제1 나노기둥세트(276)는 나노패턴을 형성할 수 있다. 제1 나노기둥세트(276)에 의해 형성된 상기 나노패턴에 의해 레이저 출력부(100)에서 출사되는 레이저 빔을 콜리메이션시킬 수 있다. 메타표면(275)의 타측에 배치된 제2 나노기둥세트(278)는 나노패턴을 형성할 수 있다. 제2 나노기둥세트(278)에 의해 형성된 상기 나노패턴에 의해 제1 나노기둥(276)을 거친 레이저 빔이 특정 방향으로 스티어링될 수 있다.
이하에서는 본 출원의 일 실시예에 따른 빅셀 어레이에 대해 설명한다.
도 25는 일 실시예에 따른 빅셀 어레이를 설명하기 위한 도면이다.
도 25를 참조하면, 일 실시예에 따른 빅셀 어레이(4100)는 복수의 빅셀 유닛(4110)을 포함할 수 있다.
빅셀 어레이(4100)는 2D 어레이일 수 있다. 복수의 빅셀 유닛(4110)은 2차원으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 복수의 빅셀 유닛(4110)은 제1 축을 기준으로 배열되고, 상기 제1 축과 다른 제2 축을 따라 배열될 수 있다. 예를 들어, 복수의 빅셀 유닛(4110)은 x축을 따라 배열되고, y축을 따라 배열되어 매트릭스(matrix) 형태를 나타낼 수 있다.
도 25는 4 X 4의 매트릭스 형태를 가지는 빅셀 어레이만을 도시하고 있으나, 빅셀 어레이의 형태는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 빅셀 어레이는 5 X 5, 6 X 6, 7 X 7, 8 X 8, 9 X 9, 10 X 10, 11 X 11, 12 X 12, 13 X 13, 14 X 14, 15 X 15, 16 X 16 등의 매트릭스 형태가 될 수 있다. 또는 예를 들어, 빅셀 어레이는 N X M 의 매트릭스 형태가 될 수도 있다. 빅셀 어레이의 형태는 기재된 숫자에 한정되지 않고 다른 숫자로 이루어진 매트릭스 형태가 될 수 있다.
또한 예를 들어, 복수의 빅셀 유닛(4110)은 x축을 따라 배열되고, 상기 x축과 90도 이하의 각도를 이루는 제2 축을 따라 배열될 수 있다. 이때, 복수의 빅셀 어레이(4100)는 마름모꼴 또는 사다리꼴 형태를 나타낼 수 있다. 또한, 복수의 빅셀 어레이(4100)는 벌집구조(honeycomb)의 형태를 나타낼 수 있다.
빅셀 유닛(4110)은 복수의 빅셀 이미터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 빅셀 유닛(4110)은 300개 내지 400개의 빅셀 이미터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 빅셀 유닛(4110)은 원형 구조, 매트릭스 구조, 마름모 구조, 사다리꼴 구조 또는 벌집 구조로 배열된 복수의 빅셀 이미터를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 빅셀 어레이(4100)는 복수의 컨택(4120, 4125, 4130, 4135)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 빅셀 어레이(4100)는 상기 제1 축을 따라 배열된 빅셀 어레이의 양단과 이웃하여 배치되는 제1 컨택들(4120, 4125)을 포함할 수 있다. 또한 예를 들어, 빅셀 어레이(4100)는 상기 제2 축을 따라 배열된 빅셀 어레이의 양단과 이웃하여 배치되는 제2 컨택들(4130, 4135)을 포함할 수 있다.
다른 예를 들어, 빅셀 어레이(4100)는 상기 제1 축을 따라 배열된 빅셀 어레이의 일단과 이웃하게 배치되는 제1 컨택들(4120) 및 다른 일단과 이웃하게 배치되는 제2 컨택들(4125)을 포함할 수 있다. 또한 예를 들어, 빅셀 어레이(4100)는 상기 제2 축을 따라 배열된 빅셀 어레이의 일단과 이웃하게 배치되는 제3 컨택들(4130) 및 다른 일단과 이웃하게 배치되는 제4 컨택들(4135)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 상기 복수의 컨택(4120, 4125, 4130, 4135)은 전도성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 복수의 컨택(4120, 4125, 4130, 4135)은 금속을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 상기 복수의 컨택(4120, 4125, 4130, 4135)은 복수의 빅셀 유닛(4110)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이때, 상기 복수의 컨택(4120, 4125, 4130, 4135)은 복수의 빅셀 유닛(4110)에 전원을 공급할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 복수의 컨택(4120, 4125, 4130, 4135)은 복수의 빅셀 유닛(4110)에 p형 전압 또는 n형 전압을 공급할 수 있다. 예를 들어, p형 전압은 전압원의 (+)단자에서 공급되는 전압이고, n형 전압은 전압원의 (-)단자에서 공급되는 전압일 수 있다. 또한 예를 들어, p형 전압은 일반적으로 p도핑체에 가하는 전압이고, n형 전압은 일반적으로 n도핑체에 가하는 전압일 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 축을 따라 배열된 빅셀 어레이의 양단에 배열된 제1 컨택(4120, 4125)은 상기 복수의 빅셀 유닛(4110)의 하부 메탈 컨택(60)과 연결될 수 있다. 이때, 빅셀 유닛(4110)의 하부 메탈 컨택(60)에는 제1 컨택(4120, 4125)을 통하여 n형 전압이 인가될 수 있다.
또한 예를 들어, 상기 제2 축을 따라 배열된 빅셀 어레이의 양단에 배열된 제2 컨택들(4130, 4135)은 상기 복수의 빅셀 유닛(4110)의 상부 메탈 컨택(10)과 연결될 수 있다. 이때, 빅셀 유닛(4110)의 상부 메탈 컨택(10)에는 제2 컨택들(4120, 4125)을 통하여 p형 전압이 인가될 수 있다. 이때, 빅셀 유닛(4110)의 상부 메탈 컨택(10)에는 제2 컨택들(4120, 4125)을 통하여 기준 전압 이상의 전압이 인가될 수 있다.
다른 예를 들어, 상기 제1 축을 따라 배열된 빅셀 어레이의 양단에 배열된 제1 컨택들(4120, 4125)은 상기 복수의 빅셀 유닛(4110)의 상부 메탈 컨택(10)과 연결될 수 있다. 이때, 빅셀 유닛(4110)의 상부 메탈 컨택(10)에는 제1 컨택(4120, 4125)들을 통하여 p형 전압이 인가될 수 있다. 이때, 빅셀 유닛(4110)의 상부 메탈 컨택(10)에는 제1 컨택들(4120, 4125)을 통하여 기준 전압 이상의 전압이 인가될 수 있다.
또한 다른 예를 들어, 상기 제2 축을 따라 배열된 빅셀 어레이의 양단에 배열된 제2 컨택(4130, 4135)은 상기 복수의 빅셀 유닛(4110)의 하부 메탈 컨택(60)과 연결될 수 있다. 이때, 빅셀 유닛(4110)의 하부 메탈 컨택(60)에는 제2 컨택들(4120, 4125)을 통하여 n형 전압이 인가될 수 있다. 이때, 빅셀 유닛(4110)의 하부 메탈 컨택(60)에는 제2 컨택들(4120, 4125)을 통하여 기준 전압 이하의 전압이 인가될 수 있다.
일 실시예에 따른 빅셀 어레이(4110)는 복수의 와이어(4140, 4150)를 포함할 수 있다. 복수의 와이어(4140, 4150)는 전도성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 와이어(4140, 4150)는 금속을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 복수의 와이어(4140)는 상기 제1 축을 따라 배열된 복수의 빅셀 유닛(4110)들을 서로 연결시키거나 빅셀 유닛(4110)과 제1 컨택(4120, 4125)을 전기적으로 연결시킬 수 있다. 또한 복수의 와이어(4150)는 상기 제2 축을 따라 배열된 복수의 빅셀 유닛(4110)들을 서로 연결시키거나 빅셀 유닛(4110)과 제2 컨택들(4130, 4135)을 전기적으로 연결시킬 수 있다.
도 25를 참조하면, 빅셀 어레이(4110)에 포함된 복수의 빅셀 유닛(4110)은 개별적으로 동작할 수 있다. 빅셀 어레이(4110)에 포함된 복수의 빅셀 유닛(4110)은 다른 빅셀 유닛의 동작 여부와 관계 없이 각각 독립적으로 동작될 수 있다.
예를 들어, 1행 1열의 빅셀 유닛을 동작시키기 위해서는 제1 컨택들(4120, 4125) 중 1행에 배치된 컨택에 n형 전압을, 제2 컨택들(4130, 4135) 중 1열에 배치된 컨택에 p형 전압을 인가할 수 있다.
예를 들어, 1행 1열의 빅셀 유닛을 동작시키기 위해서는 제1 컨택들(4120, 4125) 중 1행에 배치된 컨택에 기준 전압 이하의 전압을, 제2 컨택들(4130, 4135) 중 1열에 배치된 컨택에 기준 전압 이상의 전압을 인가할 수 있다.
또한 예를 들어, 1행 2열의 빅셀 유닛을 동작시키기 위해서는 제1 컨택들(4120, 4125) 중 1행에 배치된 컨택에 n형 전압을, 제2 컨택들(4130, 4135) 중 2열에 배치된 컨택에 p형 전압을 인가할 수 있다.
또한 예를 들어, 1행 2열의 빅셀 유닛을 동작시키기 위해서는 제1 컨택들(4120, 4125) 중 1행에 배치된 컨택에 기준 전압 이하의 전압을, 제2 컨택들(4130, 4135) 중 2열에 배치된 컨택에 기준 전압 이상의 전압을 인가할 수 있다.
또한 예를 들어, 1행에 배치된 4개의 빅셀 유닛을 모두 동작시키기 위해서는 제1 컨택들(4120, 4125) 중 1행에 배치된 컨택에 n형 전압을, 제2 컨택들(4130, 4135) 모두에 p형 전압을 인가할 수 있다.
또한 예를 들어, 1행에 배치된 4개의 빅셀 유닛을 모두 동작시키기 위해서는 제1 컨택들(4120, 4125) 중 1행에 배치된 컨택에 기준 전압 이하의 전압을, 제2 컨택들(4130, 4135) 모두에 기준 전압 이상의 전압을 인가할 수 있다.
또한 예를 들어, 2행 2열의 빅셀 유닛과 3행 4열의 빅셀 유닛을 동작시키기 위해서는 제1 컨택들(4120, 4125) 중 2행 및 3행에 배치된 컨택에 n형 전압을, 제2 컨택들(4130, 4135) 중 2열 및 4열에 배치된 컨택에 p형 전압을 인가할 수 있다.
또한 예를 들어, 2행 2열의 빅셀 유닛과 3행 4열의 빅셀 유닛을 동작시키기 위해서는 제1 컨택들(4120, 4125) 중 2행 및 3행에 배치된 컨택에 기준 전압 이하의 전압을, 제2 컨택들(4130, 4135) 중 2열 및 4열에 배치된 컨택에 기준 전압 이상의 전압을 인가할 수 있다.
또한 예를 들어, 빅셀 어레이(4100)에 포함된 모든 빅셀 유닛(4110)을 동작시키기 위해서는 제1 컨택들(4120, 4125) 모두에 n형 전압을, 제2 컨택들(4130, 4135) 모두에 p형 전압을 인가할 수 있다.
또한 예를 들어, 빅셀 어레이(4100)에 포함된 모든 빅셀 유닛(4110)을 동작시키기 위해서는 제1 컨택들(4120, 4125) 모두에 기준 전압 이하의 전압을, 제2 컨택들(4130, 4135) 모두에 기준 전압 이상의 전압을 인가할 수 있다.
도 26은 다른 일 실시예에 따른 빅셀 어레이를 설명하기 위한 도면이다.
도 26을 참조하면, 다른 일 실시예에 따른 빅셀 어레이(4200)는 복수의 빅셀 유닛(4210)을 포함할 수 있다.
복수의 빅셀 유닛(4210)에 대한 설명은 도 25를 참조하여 설명된 복수의 빅셀 유닛(4110)의 설명과 중복될 수 있어, 자세한 설명은 생략하기로 한다.
복수의 컨택(4220, 4225, 4230, 4235)에 대한 설명은 도 25를 참조하여 설명된 복수의 컨택(4120, 4125, 4130, 4135)의 설명과 중복될 수 있어, 자세한 설명은 생략하기로 한다.
복수의 와이어(4240, 4250)에 대한 설명은 도 25를 참조하여 설명된 복수의 와이어(4140, 4150)의 설명과 중복될 수 있어, 자세한 설명은 생략하기로 한다.
일 실시예에 따른 빅셀 어레이(4200)는 공통 컨택(4260)을 포함할 수 있다. 공통 컨택(4260)은 전도성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 공통 컨택(4260)은 금속을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 공통 컨택(4260)은 상기 제1 축을 따라 배열된 복수의 빅셀 유닛(4210)과 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 공통 컨택(4260)은 상기 제1 축을 따라 배열된 복수의 빅셀 유닛(4210)과 하부 메탈 컨택(60)을 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 또한 예를 들어, 공통 컨택(4260)은 상기 제1 축을 따라 배열된 복수의 빅셀 유닛(4210)과 상부 메탈 컨택(10)을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시예에 따른 공통 컨택(4260)은 저항을 가질 수 있다. 이때, 한 기준점으로부터 공통 컨택(4260)의 일단까지의 길이가 길수록 저항이 커질 수 있다.
예를 들어, 1행 1열의 빅셀 유닛의 중앙인 제1 기준점으로부터 1행의 공통 컨택(4260)의 좌측 일단까지의 저항은 1행 2열의 빅셀 유닛의 중앙인 제2 기준점으로부터 1행의 공통 컨택(4260)의 좌측 일단까지의 저항보다 작을 수 있다.
또한 예를 들어, 1행 1열의 빅셀 유닛의 중앙인 제1 기준점으로부터 1행의 공통 컨택(4260)의 좌측 일단까지의 저항은 1행 3열의 빅셀 유닛의 중앙인 제3 기준점으로부터 1행의 공통 컨택(4260)의 좌측 일단까지의 저항보다 작을 수 있다.
또한 예를 들어, 1행 1열의 빅셀 유닛의 중앙인 제1 기준점으로부터 1행의 공통 컨택(4260)의 좌측 일단까지의 저항은 1행 4열의 빅셀 유닛의 중앙인 제4 기준점으로부터 1행의 공통 컨택(4260)의 좌측 일단까지의 저항보다 작을 수 있다.
이때, 공통 컨택(4260)이 와이어(4240)를 통해 공통 컨택(4260)의 좌측 일단과 이웃한 제1 컨택(4225)으로부터만 전원을 공급하게 될 경우, 1행의 복수의 빅셀 유닛들간의 저항의 차이가 균일하지 않을 수 있다.
빅셀 유닛들간의 저항이 서로 상이하거나 그 차이가 균일하지 않을 경우, 빅셀 유닛들간의 레이저 빔 출력의 세기가 상이할 수 있다. 빅셀 유닛들간의 레이저 빔 출력 세기가 상이한 경우, 빅셀 어레이에서는 불균일한 빔 프로파일이 형성될 수 있다.
또한 빅셀 유닛들의 레이저 빔 출력 세기가 상이한 경우, 각각의 빅셀 유닛들의 최대 측정 거리가 상이하게 되어 빅셀 어레이를 이용한 라이다 장치의 성능이 저하될 수 있다.
위의 문제를 해결하고자, 상기 제1 축을 따라 배열된 복수의 빅셀 유닛(4210)의 일단이 아닌 양단에 제1 컨택(4220, 4225)을 배치할 수 있다. 복수의 빅셀 유닛(4210)의 양단에 제1 컨택(4220, 4225)을 배치하여 빅셀 유닛들간의 저항 차이를 줄일 수 있다.
빅셀 유닛들간의 저항 차이에 대해서는 이하에서 설명한다.
도 27 내지 도 30은 일 실시예에 따른 빅셀 유닛의 저항을 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로, 도 27 내지 도 30은 빅셀 어레이의 양단 중 일단과 이웃하는 컨택이 배치된 경우를 도시하고 있다.
도 27은 일 실시예에 따른 빅셀 어레이(4010)를 나타내는 도면이다. 일 실시예에 따른 빅셀 어레이(4010)는 복수의 빅셀 유닛(4011), 컨택(4012), 와이어(4013) 및 공통 컨택(4014)을 포함하고 있다. 이때, 빅셀 어레이(4010)는 빅셀 어레이의 양단 중 일단과 이웃하는 컨택(4012)을 포함하고 있다.
일 실시예에 따른 빅셀 어레이(4010)는 컨택(4012)을 통해 복수의 빅셀 유닛(4011)에 전원을 공급하여 빅셀 유닛(4011)을 동작시킬 수 있다. 이때, 각각의 빅셀 유닛(4011)이 가지는 컨택(4012)과 전기적으로 연결된 공통 컨택(4014)으로부터 발생되는 저항은 각각의 빅셀 유닛마다 다를 수 있다.
도 27을 참조하면, 1열의 빅셀 유닛은 제1 중앙점(C1)을 가질 수 있다. 제1 중앙점(C1)이 가지는 저항은 공통 컨택(4014)의 일단으로부터 1열의 빅셀 유닛의 모서리까지의 저항 및 1열의 빅셀 유닛의 모서리로부터 제1 중앙점(C1)까지의 저항의 합성 저항이 될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 공통 컨택(4014)의 일단으로부터 1열 빅셀 유닛의 모서서리까지의 저항은 R1일 수 있다. 또한, 1열의 빅셀 유닛의 모서리로부터 제1 중앙점(C1)까지의 저항은 R2일 수 있다. 따라서, 제1 중앙점(C1)이 가지는 저항은 R1 및 R2의 합성 저항일 수 있다. 예를 들어, 제1 중앙점(C1)이 가지는 저항은 R1+R2 일 수 있다.
예를 들어, 공통 컨택(4014)의 일단으로부터 1열 빅셀 유닛의 모서리까지의 길이 및 1열의 빅셀 유닛의 모서리로부터 제1 중앙점(C1)까지의 길이가 같다면, R1은 R2와 동일할 수 있다. 따라서, 제1 중앙점(C1)이 가지는 저항은 2*R1 또는 2*R2 일 수 있다.
도 28은 일 실시예에 따른 빅셀 어레이(4010)를 나타내는 도면이다.
도 28을 참조하면, 2열의 빅셀 유닛은 제2 중앙점(C2)을 가질 수 있다. 제2 중앙점(C2)이 가지는 저항은 공통 컨택(4014)의 일단으로부터 2열의 빅셀 유닛의 모서리까지의 저항 및 2열의 빅셀 유닛의 모서리로부터 제2 중앙점(C2)까지의 합성 저항이 될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 공통 컨택(4014)의 일단으로부터 2열 빅셀 유닛의 모서서리까지의 저항은 R1일 수 있다. 또한, 2열의 빅셀 유닛의 모서리로부터 제2 중앙점(C2)까지의 저항은 R2일 수 있다. 따라서, 제2 중앙점(C2)이 가지는 저항은 R1 및 R2의 합성 저항일 수 있다. 예를 들어, 제2 중앙점(C2)이 가지는 저항은 R1+R2 일 수 있다.
예를 들어, 공통 컨택(4014)의 일단으로부터 1열 빅셀 유닛의 모서리까지의 길이, 1열의 빅셀 유닛의 모서리로부터 제1 중앙점(C1)까지의 길이, 각 빅셀 유닛들 사이의 길이 및 2열 빅셀 유닛의 모서리로부터 제2 중앙점(C2)까지의 길이가 같다면, R1은 R2의 4배일 수 있다. 따라서, 제2 중앙점(C2)이 가지는 저항은 (5/4)*R1 또는 5*R2 일 수 있다.
도 29는 일 실시예에 따른 빅셀 어레이(4010)를 나타내는 도면이다.
도 29를 참조하면, 3열의 빅셀 유닛은 제3 중앙점(C3)을 가질 수 있다. 제3 중앙점(C3)이 가지는 저항은 공통 컨택(4014)의 일단으로부터 3열의 빅셀 유닛의 모서리까지의 저항 및 3열의 빅셀 유닛의 모서리로부터 제3 중앙점(C3)까지의 저항의 합성 저항이 될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 공통 컨택(4014)의 일단으로부터 3열 빅셀 유닛의 모서서리까지의 저항은 R1일 수 있다. 또한, 3열의 빅셀 유닛의 모서리로부터 제3 중앙점(C3)까지의 저항은 R2일 수 있다. 따라서, 제3 중앙점(C3)이 가지는 저항은 R1 및 R2의 합성 저항일 수 있다. 예를 들어, 제3 중앙점(C3)이 가지는 저항은 R1+R2 일 수 있다.
예를 들어, 공통 컨택(4014)의 일단으로부터 1열 빅셀 유닛의 모서리까지의 길이, 1열의 빅셀 유닛의 모서리로부터 제1 중앙점(C1)까지의 길이, 각 빅셀 유닛들 사이의 길이 및 3열 빅셀 유닛의 모서리로부터 제3 중앙점(C3)까지의 길이가 같다면, R1은 R2의 7배일 수 있다. 따라서, 제3 중앙점(C3)이 가지는 저항은 (8/7)*R1 또는 8*R2 일 수 있다.
도 30은 일 실시예에 따른 빅셀 어레이(4010)를 나타내는 도면이다.
도 30을 참조하면, 4열의 빅셀 유닛은 제4 중앙점(C4)을 가질 수 있다. 제4 중앙점(C4)이 가지는 저항은 공통 컨택(4014)의 일단으로부터 4열의 빅셀 유닛의 모서리까지의 저항 및 4열의 빅셀 유닛의 모서리로부터 제4 중앙점(C4)까지의 저항의 합성 저항이 될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 공통 컨택(4014)의 일단으로부터 4열 빅셀 유닛의 모서서리까지의 저항은 R1일 수 있다. 또한, 4열의 빅셀 유닛의 모서리로부터 제4 중앙점(C4)까지의 저항은 R2일 수 있다. 따라서, 제4 중앙점(C4)이 가지는 저항은 R1 및 R2의 합성 저항일 수 있다. 예를 들어, 제4 중앙점(C4)이 가지는 저항은 R1+R2 일 수 있다.
예를 들어, 공통 컨택(4014)의 일단으로부터 1열 빅셀 유닛의 모서리까지의 길이, 1열의 빅셀 유닛의 모서리로부터 제1 중앙점(C1)까지의 길이, 각 빅셀 유닛들 사이의 길이 및 4열 빅셀 유닛의 모서리로부터 제4 중앙점(C4)까지의 길이가 같다면, R1은 R2의 10배일 수 있다. 따라서, 제3 중앙점(C3)이 가지는 저항은 (11/10)*R1 또는 11*R2 일 수 있다.
도 27 내지 도 30에서 설명한 바와 같이, 컨택(4012)으로부터 멀어질수록 빅셀 유닛의 저항이 커질 수 있다.
1열의 빅셀 유닛은 같은 행의 빅셀 유닛들보다 컨택(4012)과 가까이 위치하므로, 1열의 빅셀 유닛은 같은 행의 빅셀 유닛들보다 저항이 작을 수 있다. 예를 들어, 1열의 빅셀 유닛의 저항은 2*R2일 수 있다.
2열의 빅셀 유닛은 1열의 빅셀 유닛보다 컨택(4012)과 멀리 위치하므로, 2열의 빅셀 유닛은 1열의 빅셀 유닛보다 저항이 클 수 있다. 예를 들어, 2열의 빅셀 유닛의 저항은 5*R2일 수 있다.
3열의 빅셀 유닛은 1열 및 2열의 빅셀 유닛보다 컨택(4012)과 멀리 위치하므로, 3열의 빅셀 유닛은 1열 및 2열의 빅셀 유닛보다 저항이 클 수 있다. 예를 들어, 3열의 빅셀 유닛의 저항은 8*R2일 수 있다.
4열의 빅셀 유닛은 1열, 2열 및 3열의 빅셀 유닛보다 컨택(4012)과 멀리 위치하므로, 4열의 빅셀 유닛은 1열, 2열 및 3열의 빅셀 유닛보다 저항이 클 수 있다. 예를 들어, 4열의 빅셀 유닛의 저항은 11*R2일 수 있다.
공통 컨택(4014)의 일단에 의한 빅셀 유닛의 저항이 각각 다르므로, 각각의 빅셀 유닛은 다른 세기의 레이저 빔을 출력할 수 있다. 빅셀 유닛들간의 저항 차이가 크면 클수록, 레이저 빔의 세기의 차이도 커질 수 있다. 레이저 빔의 세기 차이가 크게 되면, 빅셀 어레이의 빔 프로파일이 불균형해지고, 빅셀 어레이를 이용한 라이다 장치의 측정 거리는 빅셀 유닛마다 달라질 수 있는 문제점이 야기될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 1열의 빅셀 유닛과 2열의 빅셀 유닛의 저항 차이는 3*R2일 수 있다. 또한, 1열의 빅셀 유닛과 3열의 빅셀 유닛의 저항 차이는 6*R2, 1열의 빅셀 유닛과 4열의 빅셀 유닛의 저항 차이는 9*R2일 수 있다.
이때, 1열의 빅셀 유닛의 저항 및 4열의 빅셀 유닛의 저항의 차이(9*R2)는 1열의 빅셀 유닛의 저항 및 2열의 빅셀 유닛의 저항의 차이(3*R2)보다 더 클 수 있다.
이때, 1열의 빅셀 유닛으로부터 출력되는 레이저 빔의 세기 및 4열의 빅셀 유닛으로부터 출력되는 레이저 빔의 세기의 차이는 1열의 빅셀 유닛으로부터 출력되는 레이저 빔의 세기 및 2열의 빅셀 유닛으로부터 출력되는 레이저 빔의 세기의 차이보다 더 클 수 있다.
빅셀 유닛들의 레이저 빔의 세기의 차이가 일정 범위를 벗어날 경우, 빅셀 어레이의 빔 프로파일이 불균일해지고, 빅셀 어레이를 이용한 라이다 장치의 측정 거리가 제한될 수 있다. 이를 해결하기 위해, 공통 컨택(4014)의 양단에 컨택(4012)을 배치하여 공통 컨택(4014) 및 복수의 빅셀 유닛(4011)과 전기적으로 연결시킬 수 있다. 공통 컨택(4014)의 양단에 전압을 가하는 방법에 대해서는 이하에서 설명할 것이다.
도 31 내지 도 34는 다른 일 실시예에 따른 빅셀 유닛의 저항을 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로, 도 31 내지 도 34는 빅셀 어레이의 양단과 이웃하는 컨택이 배치된 경우를 도시하고 있다.
도 31은 다른 일 실시예에 따른 빅셀 어레이(4020)를 나타내는 도면이다. 일 실시예에 따른 빅셀 어레이(4020)는 복수의 빅셀 유닛(4021), 컨택(4022), 와이어(4023) 및 공통 컨택(4024)을 포함할 수 있다. 이때, 빅셀 어레이(4020)는 빅셀 어레이의 양단 중 일단과 이웃하는 컨택(4022)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 빅셀 어레이(4020)는 양단에 배치된 컨택(4022, 4025)을 통해 복수의 빅셀 유닛(4021)에 전원을 공급하여 빅셀 유닛(4021)을 동작시킬 수 있다. 이때, 각각의 빅셀 유닛(4021)이 가지는 컨택(4022, 4025)과 전기적으로 연결된 공통 컨택(4024)으로부터 발생되는 저항은 각각의 빅셀 유닛마다 다를 수 있다.
도 31을 참조하면, 1열의 빅셀 유닛은 제5 중앙점(C5)을 가질 수 있다. 제5 중앙점(C5)이 가지는 저항은 제1 서브 컨택(4022)에 의한 저항 및 제2 서브 컨택(4025)에 의한 저항의 합성 저항일 수 있다. 예를 들어, 제5 중앙점(C5)이 가지는 저항은 제1 서브 컨택(4022)에 의한 저항 및 제2 서브 컨택(4025)에 의한 저항을 병렬 연결한 저항일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 공통 컨택(4014)의 일단으로부터 1열 빅셀 유닛의 모서서리까지의 저항은 R1일 수 있다. 또한, 1열의 빅셀 유닛의 모서리로부터 제5 중앙점(C5)까지의 저항은 R2일 수 있다. 또한, 1열의 빅셀 유닛의 모서리로부터 공통 컨택(4024)의 다른 일단까지의 저항은 R3일 수 있다.
따라서, 제5 중앙점(C5)이 가지는 저항은 R1, R2 및 R3의 합성 저항일 수 있다. 예를 들어, 제5 중앙점(C5)이 가지는 저항은 (R1+R2)*(R2+R3)/(R1+2*R2+R3)일 수 있다.
예를 들어, 공통 컨택(4014)의 일단으로부터 1열 빅셀 유닛의 모서리까지의 길이 및 1열의 빅셀 유닛의 모서리로부터 제5 중앙점(C5)까지의 길이가 같다면, R1은 R2와 동일할 수 있다. 또한, 제5 중앙점(C5)까지의 길이, 각 빅셀 유닛들 사이의 길이 및 빅셀 유닛의 모서리로부터 공통 컨택(4014)의 일단 또는 다른 일단까지의 길이가 같다면, R3는 R1 또는 R2의 10배일 수 있다. 따라서, 제5 중앙점(C5)이 가지는 저항은 (22/13)*R2일 수 있다.
도 32는 다른 일 실시예에 따른 빅셀 어레이(4020)를 나타내는 도면이다.
도 32를 참조하면, 2열의 빅셀 유닛은 제6 중앙점(C6)을 가질 수 있다. 제6 중앙점(C6)이 가지는 저항은 제1 서브 컨택(4022)에 의한 저항 및 제2 서브 컨택(4025)에 의한 저항의 합성 저항일 수 있다. 예를 들어, 제6 중앙점(C6)이 가지는 저항은 제1 서브 컨택(4022)에 의한 저항 및 제2 서브 컨택(4025)에 의한 저항을 병렬 연결한 저항일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 공통 컨택(4014)의 일단으로부터 2열 빅셀 유닛의 모서서리까지의 저항은 R1일 수 있다. 또한, 2열의 빅셀 유닛의 모서리로부터 제6 중앙점(C6)까지의 저항은 R2일 수 있다. 또한, 2열의 빅셀 유닛의 모서리로부터 공통 컨택(4024)의 다른 일단까지의 저항은 R3일 수 있다.
따라서, 제6 중앙점(C6)이 가지는 저항은 R1, R2 및 R3의 합성 저항일 수 있다. 예를 들어, 제6 중앙점(C6)이 가지는 저항은 (R1+R2)*(R2+R3)/(R1+2*R2+R3)일 수 있다.
예를 들어, 공통 컨택(4014)의 일단으로부터 1열 빅셀 유닛의 모서리까지의 길이 및 1열의 빅셀 유닛의 모서리로부터 제6 중앙점(C6)까지의 길이가 같다면, R1은 R2의 4배일 수 있다. 또한, 제6 중앙점(C6)까지의 길이, 각 빅셀 유닛들 사이의 길이 및 빅셀 유닛의 모서리로부터 공통 컨택(4014)의 일단 또는 다른 일단까지의 길이가 같다면, R3는 R2의 7배일 수 있다. 따라서, 제6 중앙점(C6)이 가지는 저항은 (40/13)*R2일 수 있다.
도 33은 다른 일 실시예에 따른 빅셀 어레이(4020)를 나타내는 도면이다.
도 33을 참조하면, 3열의 빅셀 유닛은 제7 중앙점(C7)을 가질 수 있다. 제7 중앙점(C7)이 가지는 저항은 제1 서브 컨택(4022)에 의한 저항 및 제2 서브 컨택(4025)에 의한 저항의 합성 저항일 수 있다. 예를 들어, 제7 중앙점(C7)이 가지는 저항은 제1 서브 컨택(4022)에 의한 저항 및 제2 서브 컨택(4025)에 의한 저항을 병렬 연결한 저항일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 공통 컨택(4014)의 일단으로부터 3열 빅셀 유닛의 모서서리까지의 저항은 R1일 수 있다. 또한, 3열의 빅셀 유닛의 모서리로부터 제7 중앙점(C7)까지의 저항은 R2일 수 있다. 또한, 3열의 빅셀 유닛의 모서리로부터 공통 컨택(4024)의 다른 일단까지의 저항은 R3일 수 있다.
따라서, 제7 중앙점(C7)이 가지는 저항은 R1, R2 및 R3의 합성 저항일 수 있다. 예를 들어, 제7 중앙점(C7)이 가지는 저항은 (R1+R2)*(R2+R3)/(R1+2*R2+R3)일 수 있다.
예를 들어, 공통 컨택(4014)의 일단으로부터 3열 빅셀 유닛의 모서리까지의 길이 및 3열의 빅셀 유닛의 모서리로부터 제7 중앙점(C7)까지의 길이가 같다면, R1은 R2의 7배일 수 있다. 또한, 제7 중앙점(C7)까지의 길이, 각 빅셀 유닛들 사이의 길이 및 빅셀 유닛의 모서리로부터 공통 컨택(4014)의 일단 또는 다른 일단까지의 길이가 같다면, R3는 R2의 4배일 수 있다. 따라서, 제7 중앙점(C7)이 가지는 저항은 (40/13)*R2일 수 있다.
도 34는 다른 일 실시예에 따른 빅셀 어레이(4020)를 나타내는 도면이다.
도 34를 참조하면, 4열의 빅셀 유닛은 제8 중앙점(C8)을 가질 수 있다. 제8 중앙점(C8)이 가지는 저항은 제1 서브 컨택(4022)에 의한 저항 및 제2 서브 컨택(4025)에 의한 저항의 합성 저항일 수 있다. 예를 들어, 제8 중앙점(C8)이 가지는 저항은 제1 서브 컨택(4022)에 의한 저항 및 제2 서브 컨택(4025)에 의한 저항을 병렬 연결한 저항일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 공통 컨택(4014)의 일단으로부터 4열 빅셀 유닛의 모서서리까지의 저항은 R1일 수 있다. 또한, 4열의 빅셀 유닛의 모서리로부터 제8 중앙점(C8)까지의 저항은 R2일 수 있다. 또한, 4열의 빅셀 유닛의 모서리로부터 공통 컨택(4024)의 다른 일단까지의 저항은 R3일 수 있다.
따라서, 제8 중앙점(C8)이 가지는 저항은 R1, R2 및 R3의 합성 저항일 수 있다. 예를 들어, 제8 중앙점(C8)이 가지는 저항은 (R1+R2)*(R2+R3)/(R1+2*R2+R3)일 수 있다.
예를 들어, 공통 컨택(4014)의 일단으로부터 4열 빅셀 유닛의 모서리까지의 길이 및 4열의 빅셀 유닛의 모서리로부터 제8 중앙점(C8)까지의 길이가 같다면, R1은 R2의 10배일 수 있다. 또한, 제8 중앙점(C8)까지의 길이, 각 빅셀 유닛들 사이의 길이 및 빅셀 유닛의 모서리로부터 공통 컨택(4014)의 일단 또는 다른 일단까지의 길이가 같다면, R3는 R2와 동일할 수 있다. 따라서, 제8 중앙점(C8)이 가지는 저항은 (22/13)*R2일 수 있다.
도 31 내지 도 34의 빅셀 유닛들 사이의 저항 차이는 도 27 내지 도 30의 빅셀 유닛들 사이의 저항 차이보다 작을 수 있다.
일 실시예에 따르면, 도 27 내지 도 30의 1열 빅셀 유닛의 제1 중앙점(C1)의 저항은 2*R2, 2열 빅셀 유닛의 제2 중앙점(C2)의 저항은 5*R2, 3열 빅셀 유닛의 제3 중앙점(C3)의 저항은 8*R2, 4열 빅셀 유닛의 제4 중앙점(C4)의 저항은 11*R2일 수 있다.
이때, 빅셀 유닛들 사이의 저항의 차이가 가장 큰 경우는 1열 빅셀 유닛과 4열 빅셀 유닛의 저항차인 9*R2일 수 있다.
다른 일 실시예에 따르면, 도 31 내지 도 34의 1열 빅셀 유닛의 제5 중앙점(C5)의 저항은 (22/13)*R2, 2열 빅셀 유닛의 제6 중앙점(C6)의 저항은 (40/13)*R2, 3열 빅셀 유닛의 제7 중앙점(C7)의 저항은 (40/13)*R2, 4열 빅셀 유닛의 제8 중앙점(C8)의 저항은 (22/13)*R2일 수 있다.
이때, 빅셀 유닛들 사이의 저항의 차이가 가장 큰 경우는 1열 빅셀 유닛과 2열 빅셀 유닛의 저항차, 1열 빅셀 유닛과 3열 빅셀 유닛의 저항차, 2열 빅셀 유닛과 4열 빅셀 유닛의 저항차 또는 3열 빅셀 유닛과 4열 빅셀 유닛의 저항차인 (18/13)*R2일 수 있다.
따라서, 도 31 내지 도 34의 빅셀 어레이는 도 27 내지 도 30의 빅셀 어레이보다 빅셀 유닛들 사이의 저항의 차이가 더 작을 수 있다. 예를 들어, 도 27 내지 도 30의 빅셀 어레이(4010)에 포함된 빅셀 유닛들(4011) 사이의 저항의 차이가 가장 큰 경우는 9*R2인 반면, 도 31 내지 도 34의 빅셀 어레이(4020)에 포함된 빅셀 유닛들(4021) 사이의 저항의 차이가 가장 큰 경우는 9*R2보다 작은 (18/13)*R2일 수 있다.
또한 예를 들어, 도 27 내지 도 30의 빅셀 어레이(4010)에 포함된 빅셀 유닛들(4011) 사이의 저항의 차이가 가장 작은 경우는 3*R2인 반면, 도 31 내지 도 34의 빅셀 어레이(4020)에 포함된 빅셀 유닛들(4021) 사이의 저항의 차이가 가장 큰 경우는 3*R2보다 작은 (18/13)*R2일 수 있다.
빅셀 어레이에 포함된 빅셀 유닛들의 하부 메탈 컨택과 연결된 공통 컨택의 양단에 컨택을 배치하여 빅셀 유닛들에 전압을 공급할 경우, 빅셀 유닛들이 가지는 저항의 차이는 줄어들 수 있다.
빅셀 어레이에 포함된 빅셀 유닛들의 하부 메탈 컨택과 연결된 공통 컨택의 양단에 컨택을 배치하여 빅셀 유닛들에 전압을 공급할 경우, 빅셀 유닛들이 출력하는 레이저 빔의 세기의 차이가 줄어들 수 있다.
빅셀 유닛들의 하부 메탈과 연결된 공통 컨택의 일단에만 컨택을 배치하여 빅셀 유닛들에 전압을 공급할 경우, 컨택과 가까이 배치된 빅셀 유닛은 비교적 작은 저항을 가져 비교적 큰 세기의 레이저 빔을 출력할 수 있다.
반면, 컨택과 멀리 배치된 빅셀 유닛은 비교적 큰 저항을 가져 비교적 작은 세기의 레이저 빔을 출력할 수 있다. 공통 컨택의 일단에만 컨택을 배치하여 빅셀 유닛들에 전압을 공급하는 방법은 빅셀 어레에 포함된 빅셀 유닛들의 레이저 빔 출력에 심한 불균일을 초래할 수 있다.
그러나 빅셀 유닛들의 하부 메탈과 연결된 공통 컨택의 양단에 컨택을 배치하여 빅셀 유닛들에 전압을 공급할 경우, 공통 컨택의 일단에만 컨택을 배치하여 빅셀 유닛들에 전압을 공급하는 경우보다 빅셀 유닛들 사이의 저항의 차이를 줄일 수 있다.
빅셀 유닛들 사이의 저항의 차이를 줄이므로써, 빅셀 유닛들에서 출력되는 각각의 레이저 빔의 세기의 차이를 줄일 수 있다. 빅셀 유닛들에서 출력되는 각각의 레이저 빔의 세기의 차이를 줄이므로써, 빅셀 어레이를 사용하는 라이다 장치의 최대 측정 거리는 비교적 제한되지 않을 수 있다.
도 35는 일 방향에서 본 빅셀 어레이를 나타낸 도면이다. 상기 일 방향은 x축 방향 또는 y축 방향이 될 수 있다.
도 35를 참조하면, 빅셀 어레이(4300)는 복수의 빅셀 유닛(4301, 4302, 4303), 컨택(4370, 4380) 및 와이어(4391, 4392)를 포함할 수 있다.
빅셀 어레이(4300)는 복수의 빅셀 유닛(4301, 4302, 4303)을 포함할 수 있다. 도 35는 3개의 빅셀 유닛(4301, 4302, 4303)을 포함하는 빅셀 어레이(4300)를 도시하고 있으나, 이에 한정되지 않고 빅셀 어레이(4300)는 1, 2, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12개 등의 단수 또는 복수의 빅셀 유닛을 포함할 수 있다. 빅셀 어레이(4300)는 예시로 기재된 숫자에 한정되지 않고 다른 개수의 빅셀 유닛을 포함할 수 있다.
복수의 빅셀 유닛(4301, 4302, 4303)은 복수의 빅셀 이미터를 포함할 수 있다. 도 35는 표현의 편의상 1개의 빅셀 이미터를 포함하는 빅셀 유닛을 도시하고 있으나, 이에 한정되지 않고 빅셀 유닛(4301, 4302, 4303)은 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300, 400, 500개 등의 단수 또는 복수의 빅셀 이미터를 포함할 수 있다. 빅셀 유닛(4301, 4302, 4303)은 예시로 기재된 숫자에 한정되지 않고 다른 개수의 빅셀 이미터를 포함할 수 있다.
빅셀 유닛(4301, 4302, 4303)은 상부 메탈 컨택(4310), 상부 DBR 레이어(4320), 하부 DBR 레이어(4330), 활성 레이어 또는 active 레이어(4340), 기판(4350) 및 하부 메탈 컨택(4360)을 포함할 수 있다.
상부 메탈 컨택(4310), 상부 DBR 레이어(4320), 하부 DBR 레이어(4330), 활성 레이어 또는 active 레이어(4340), 기판(4350) 및 하부 메탈 컨택(4360)에 대한 내용은 도 3과 그에 대한 설명에 자세히 기재되어 있어 자세한 설명은 생략한다.
빅셀 어레이(4300)는 복수의 컨택(4370, 4380)을 포함할 수 있다. 제1 컨택(4370)은 빅셀 유닛(4301, 4302, 4303)의 하부 메탈 컨택(4360)과 적어도 일부분이 접촉될 수 있다. 제1 컨택(4370)은 하부 메탈 컨택(4360)과 적어도 일부분이 접촉되어 하부 메탈 컨택(4360)을 통해 빅셀 유닛(4301, 4302, 4303)에 전원을 공급할 수 있다.
예를 들어, 제1 컨택(4370)은 하부 메탈 컨택(4360)을 통해 빅셀 유닛(4301, 4302, 4303)에 n형 전압을 공급할 수 있다. 예를 들어, 제1 컨택(4370)은 하부 메탈 컨택(4360)을 통해 빅셀 유닛(4301, 4302, 4303)에 기준 전압 이하의 전압을 공급할 수 있다.
또한 예를 들어, 제1 컨택(4370)은 하부 메탈 컨택(4360)을 통해 빅셀 유닛(4301, 4302, 4303)에 p형 전압을 공급할 수 있다. 또한 예를 들어, 제1 컨택(4370)은 하부 메탈 컨택(4360)을 통해 빅셀 유닛(4301, 4302, 4303)에 기준 전압 이상의 전압을 공급할 수 있다.
제2 컨택(4380)은 빅셀 유닛(4301, 4302, 4303)의 상부 메탈 컨택(4310)과 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어 제2 컨택(4380)은 빅셀 유닛(4301, 4302, 4303)의 상부 메탈 컨택(4310)과 와이어(4391, 4392)를 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
예를 들어, 제2 컨택(4380)은 와이어(4391, 4392) 및 상부 메탈 컨택(4310)을 통해 빅셀 유닛(4301, 4302, 4303)에 p형 전압을 공급할 수 있다. 예를 들어, 제2 컨택(4380)은 와이어(4391, 4392) 및 상부 메탈 컨택(4310)을 통해 빅셀 유닛(4301, 4302, 4303)에 기준 전압 이상의 전압을 공급할 수 있다.
또한 예를 들어, 제2 컨택(4380)은 와이어(4391, 4392) 및 상부 메탈 컨택(4310)을 통해 빅셀 유닛(4301, 4302, 4303)에 n형 전압을 공급할 수 있다.
또한 예를 들어, 제2 컨택(4380)은 와이어(4391, 4392) 및 상부 메탈 컨택(4310)을 통해 빅셀 유닛(4301, 4302, 4303)에 기준 전압 이하의 전압을 공급할 수 있다.
도 36은 다른 일 방향에서 본 빅셀 어레이를 나타낸 도면이다. 상기 일 방향은 y축 방향 또는 x축 방향이 될 수 있다. 또한, 상기 일 방향은 도 35에서 본 방향과 다른 방향일 수 있다. 예를 들어 도 35에서 본 방향과 90도를 이루는 방향일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 빅셀 유닛(4301, 4302, 4303)들은 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 빅셀 유닛(4301, 4302, 4303)들의 상부 메탈 컨택(4310)은 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 또한 예를 들어, 빅셀 유닛(4301, 4302, 4303)들의 하부 메탈 컨택(4360)은 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
이때, 빅셀 유닛(4301, 4302, 4303)들의 상부 메탈 컨택(4310)은 와이어(4391, 4392)를 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 또한 이때, 빅셀 유닛(4301, 4302, 4303)들의 하부 메탈 컨택(4360)은 제1 컨택(4370)을 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
도 35의 빅셀 어레이(4300)는 도 26의 빅셀 어레이(4200)를 컨택(4225)의 측면이 정면이 되는 방향에서 바라본 형태일 수 있다. 빅셀 어레이(4300)를 일 방향에서 보면, 1행의 빅셀 유닛들(4301), 2행의 빅셀 유닛들(4302) 및 3행의 빅셀 유닛들(4303)이 도 35와 같이 나타날 수 있다.
1행의 빅셀 유닛들(4301)은 제1 컨택(4370)을 통해 각각의 하부 메탈 컨택(4360)들이 서로 전기적으로 연결되어 있다. 2행의 빅셀 유닛들(4302) 및 3행의 빅셀 유닛들(4303)도 제1 컨택(4370)을 통해 각각의 하부 메탈 컨택(4360)들이 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 컨택(4370)은 하부 메탈 컨택(4360)을 통해 빅셀 유닛(4301, 4302, 4303)에 n형 전압을 공급할 수 있다. 예를 들어, 제1 컨택(4370)은 하부 메탈 컨택(4360)을 통해 빅셀 유닛(4301, 4302, 4303)에 기준 전압 이하의 전압을 공급할 수 있다.
다른 일 실시예에 따르면, 제1 컨택(4370)은 하부 메탈 컨택(4360)을 통해 빅셀 유닛(4301, 4302, 4303)에 p형 전압을 공급할 수 있다. 예를 들어, 제1 컨택(4370)은 하부 메탈 컨택(4360)을 통해 빅셀 유닛(4301, 4302, 4303)에 기준 전압 이상의 전압을 공급할 수 있다.
또한 빅셀 어레이(4300)를 일 방향에서 보면, 복수의 빅셀 유닛들이 1열을 이룰 수 있다. 예를 들어, 1행의 빅셀 유닛(4301), 2행의 빅셀 유닛(4302) 및 3행의 빅셀 유닛(4303)은 일 축을 따라 배열되어 1열을 이룰 수 있다.
1열을 이루는 복수의 빅셀 유닛들(4301, 4302, 4303)은 와이어(4391, 4392)를 통해 각각의 상부 메탈 컨택(4310)들이 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
예를 들어, 1열의 복수의 빅셀 유닛들 중 1행의 빅셀 유닛(4301)과 2행의 빅셀 유닛(4302)은 와이어(4392)를 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 또한 예를 들어, 1열의 복수의 빅셀 유닛들 중 2행의 빅셀 유닛(4302)과 3행의 빅셀 유닛(4303)은 와이어(4392)를 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
예를 들어, 1열의 복수의 빅셀 유닛들 중 1행의 빅셀 유닛(4301) 및 3행의 빅셀 유닛(4303)은 와이어(4391)를 통해 제2 컨택(4380)과 연결될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제2 컨택(4380)은 상부 메탈 컨택(4310)을 통해 빅셀 유닛(4301, 4302, 4303)에 p형 전압을 공급할 수 있다. 예를 들어, 제2 컨택(4380)은 상부 메탈 컨택(4310)을 통해 빅셀 유닛(4301, 4302, 4303)에 기준 전압 이상의 전압을 공급할 수 있다.
다른 일 실시예에 따르면, 제2 컨택(4380)은 상부 메탈 컨택(4310)을 통해 빅셀 유닛(4301, 4302, 4303)에 n형 전압을 공급할 수 있다. 예를 들어, 제2 컨택(4380)은 상부 메탈 컨택(4310)을 통해 빅셀 유닛(4301, 4302, 4303)에 기준 전압 이하의 전압을 공급할 수 있다.
도 36의 빅셀 어레이(4300)는 도 26의 빅셀 어레이(4200)를 컨택(4235)의 측면이 정면이 되는 방향에서 바라본 형태일 수 있다. 빅셀 어레이(4300)를 다른 일 방향에서 보면, 1열의 빅셀 유닛들(4304), 2열의 빅셀 유닛들(4305) 및 3열의 빅셀 유닛들(4306)이 도 36과 같이 나타날 수 있다.
1열의 빅셀 유닛들(4304)은 제2 컨택(4380)을 통해 각각의 상부 메탈 컨택(4360)들이 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 2열의 빅셀 유닛들(4305) 및 3열의 빅셀 유닛들(4306)도 제2 컨택(4380)을 통해 각각의 상부 메탈 컨택(4310)들이 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
예를 들어, 1열의 복수의 빅셀 유닛들 중 다른 행에 배열된 빅셀 유닛들은 와이어(4392)를 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 또한 예를 들어, 1열의 복수의 빅셀 유닛들 중 제2 컨택(4380)과 이웃하여 배치된 빅셀 유닛들은 와이어(4391)를 통해 제2 컨택(4380)과 연결될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제2 컨택(4380)은 상부 메탈 컨택(4310)을 통해 빅셀 유닛(4301, 4302, 4303)에 p형 전압을 공급할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에 따르면, 제2 컨택(4380)은 상부 메탈 컨택(4310)을 통해 빅셀 유닛(4301, 4302, 4303)에 기준 전압 이상의 전압을 공급할 수 있다.
다른 일 실시예에 따르면, 제2 컨택(4380)은 상부 메탈 컨택(4310)을 통해 빅셀 유닛(4301, 4302, 4303)에 n형 전압을 공급할 수 있다. 예를 들어, 제2 컨택(4380)은 상부 메탈 컨택(4310)을 통해 빅셀 유닛(4301, 4302, 4303)에 기준 전압 이하의 전압을 공급할 수 있다.
또한 빅셀 어레이(4300)를 다른 일 방향에서 보면, 복수의 빅셀 유닛들이 1행을 이룰 수 있다. 예를 들어, 1열의 빅셀 유닛(4304), 2열의 빅셀 유닛(4305) 및 3행의 빅셀 유닛(4306)은 일 축을 따라 배열되어 1행을 이룰 수 있다.
1행을 이루는 복수의 빅셀 유닛들(4304, 4305, 4306)은 제1 컨택(4370)을 통해 각각의 하부 메탈 컨택(4360)들이 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 1행의 복수의 빅셀 유닛들 중 1열의 빅셀 유닛(4304), 2열의 빅셀 유닛(4305) 및 3열의 빅셀 유닛(4306)이 제1 컨택(4370)을 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 컨택(4370)은 하부 메탈 컨택(4360)을 통해 빅셀 유닛(4301, 4302, 4303)에 n형 전압을 공급할 수 있다. 예를 들어, 제1 컨택(4370)은 하부 메탈 컨택(4360)을 통해 빅셀 유닛(4301, 4302, 4303)에 기준 전압 이하의 전압을 공급할 수 있다.
다른 일 실시예에 따르면, 제1 컨택(4370)은 하부 메탈 컨택(4360)을 통해 빅셀 유닛(4301, 4302, 4303)에 p형 전압을 공급할 수 있다. 예를 들어, 제1 컨택(4370)은 하부 메탈 컨택(4360)을 통해 빅셀 유닛(4301, 4302, 4303)에 기준 전압 이상의 전압을 공급할 수 있다.
도 37은 또 다른 실시예에 따른 빅셀 어레이를 설명하기 위한 도면이다. 도 37은 빅셀 어레이의 일부를 위에서 바라본 평면도일 수 있다.
도 37을 참조하면, 일 실시예에 따른 빅셀 어레이(4030)는 복수의 빅셀 유닛(4031), 컨택(4032), 공통 컨택(4034) 및 와이어(4035)를 포함할 수 있다.
빅셀 어레이(4030)는 도 31 내지 도 34의 빅셀 어레이(4020)와 달리, 빅셀 유닛들(4031)의 중앙 부분에 추가적으로 와이어가 연결될 수 있다. 예를 들어, 중앙 부분에서 공통 컨택(4034)에 추가적으로 와이어가 연결될 수 있다.
빅셀 유닛들(4031)의 중앙 부분에 와이어 연결을 추가함으로써, 빅셀 유닛들이 가지는 공통 컨택(4034)에 의한 저항이 동일해지거나 그 차이가 감소할 수 있다.
예를 들어, 1열의 빅셀 유닛이 공통 컨택(4034)의 일단으로부터 받는 저항은 R, 다른 일단으로부터 받는 저항은 2R이므로, 1열의 빅셀 유닛이 공통 컨택으로부터 받는 총 저항은 (2/3)R일 수 있다.
또한 예를 들어, 2열의 빅셀 유닛이 공통 컨택(4034)의 일단으로부터 받는 저항은 2R, 다른 일단으로부터 받는 저항은 R이므로, 2열의 빅셀 유닛이 공통 컨택으로부터 받는 총 저항은 (2/3)R일 수 있다.
따라서, 1열의 빅셀 유닛이 공통 컨택으로부터 받는 총 저항과 2열의 빅셀 유닛이 공통 컨택으로부터 받는 총 저항은 (2/3)R로 동일할 수 있다.
또한 예를 들어, 3열의 빅셀 유닛이 공통 컨택(4034)의 일단으로부터 받는 저항은 R, 다른 일단으로부터 받는 저항은 2R이므로, 3열의 빅셀 유닛이 공통 컨택으로부터 받는 총 저항은 (2/3)R일 수 있다.
또한 예를 들어, 4열의 빅셀 유닛이 공통 컨택(4034)의 일단으로부터 받는 저항은 2R, 다른 일단으로부터 받는 저항은 R이므로, 4열의 빅셀 유닛이 공통 컨택으로부터 받는 총 저항은 (2/3)R일 수 있다.
따라서, 3열의 빅셀 유닛이 공통 컨택으로부터 받는 총 저항과 4열의 빅셀 유닛이 공통 컨택으로부터 받는 총 저항은 (2/3)R로 동일할 수 있다. 또한, 1열의 빅셀 유닛, 2열의 빅셀 유닛, 3열의 빅셀 유닛 및 4열의 빅셀 유닛이 공통 컨택으로부터 받는 총 저항은 (2/3)R로 동일할 수 있다.
도 38은 일 방향에서 본 또 다른 실시예에 따른 빅셀 어레이를 나타낸 도면이다. 도 38은 도 37의 빅셀 어레이를 정면에서 바라본 정면도일 수 있다.
도 38을 참조하면, 빅셀 어레이(4800)는 복수의 빅셀 유닛, 공통 컨택(4870), 기판(4875), 컨택(7880) 및 와이어(4891)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 빅셀 어레이(4800)에 포함된 일부 빅셀 유닛들은 공통 컨택(4870) 및 기판(4875)을 공유할 수 있다. 또한 빅셀 어레이에 포함된 일부 또는 전부의 빅셀 유닛들은 컨택(4880)을 공유할 수 있다. 빅셀 유닛들은 하부 메탈 컨택을 통해 공통 컨택(4870)과 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 빅셀 어레이(4800)는 도 35의 빅셀 어레이(4300)와 달리, 빅셀 유닛들의 중앙 부분에 추가적으로 와이어 연결을 포함할 수 있다. 예를 들어, 빅셀 유닛들의 중앙 부분에서 공통 컨택(4870)에 추가적인 와이어 연결을 할 수 있다.
빅셀 유닛들의 중앙 부분에서 공통 컨택(4870)에 와이어 연결을 추가함으로써, 빅셀 유닛들이 가지는 공통 컨택(4870)에 의한 저항이 동일해지거나 그 차이가 감소할 수 있다.
도 39는 일 실시예에 따른 빅셀 어레이를 설명하기 위한 도면이다.
도 39를 참조하면, 빅셀 어레이(4400)는 복수의 빅셀 유닛(4410, 4415), 복수의 컨택(4420, 4430) 및 복수의 와이어(4440, 4450)를 포함할 수 있다.
복수의 빅셀 유닛(4410, 4415), 복수의 컨택(4420, 4425, 4430, 4435) 및 복수의 와이어(4440, 4450)에 대한 내용은 도 25와 그에 대한 설명에 자세히 기재되어 있어 중복될 수 있는 자세한 설명은 생략한다.
일 실시예에 따른 빅셀 어레이(4400)는 복수의 한 쌍의 빅셀 유닛, 커플 빅셀 유닛 또는 페어 빅셀 유닛(4410, 4415)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 페어 빅셀 유닛(4410, 4415)은 2차원으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 복수의 페어 빅셀 유닛(4410, 4415)은 제1 축을 기준으로 배열되고, 상기 제1 축과 다른 제2 축을 따라 배열될 수 있다. 예를 들어, 복수의 페어 빅셀 유닛(4410, 4415)은 x축을 따라 배열되고, y축을 따라 배열되어 매트릭스(matrix) 형태를 나타낼 수 있다.
도 39는 4 X 4의 매트릭스 형태를 가지는 빅셀 어레이만을 도시하고 있으나, 빅셀 어레이의 형태는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 빅셀 어레이는 5 X 5, 6 X 6, 7 X 7, 8 X 8, 9 X 9, 10 X 10, 11 X 11, 12 X 12, 13 X 13, 14 X 14, 15 X 15, 16 X 16 등의 매트릭스 형태가 될 수 있다. 빅셀 어레이의 형태는 기재된 숫자에 한정되지 않고 다른 숫자로 이루어진 매트릭스 형태가 될 수 있다.
또한 예를 들어, 복수의 페어 빅셀 유닛(4410, 4415)은 x축을 따라 배열되고, 상기 x축과 90도 이하의 각도를 이루는 제2 축을 따라 배열될 수 있다. 이때, 복수의 빅셀 어레이(4100)는 마름모꼴 또는 사다리꼴 형태를 나타낼 수 있다. 또한, 복수의 빅셀 어레이(4100)는 벌집구조(honeycomb)의 형태를 나타낼 수 있다.
일 실시예에 따른 빅셀 어레이(4400)는 복수의 컨택(4420, 4425, 4430, 4435)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 빅셀 어레이(4400)는 상기 제1 축을 따라 배열된 빅셀 어레이의 양단과 이웃하여 배치되는 제1 컨택(4420, 4425)을 포함할 수 있다. 또한 예를 들어, 빅셀 어레이(4400)는 상기 제2 축을 따라 배열된 빅셀 어레이의 양단과 이웃하여 배치되는 제2 컨택(4430, 4435)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 페어 빅셀 유닛에 포함된 각각의 빅셀 유닛들(4410, 4415)은 제2 컨택(4430, 4435)을 공유할 수 있다. 예를 들어, 페어 빅셀 유닛에 포함된 각각의 빅셀 유닛들(4410, 4415)은 제2 컨택(4430, 4435)과 동시에 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시예에 따른 빅셀 어레이(4400)는 복수의 컨택(4420, 4425, 4430, 4435)을 통해 전원을 공급받을 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 축을 따라 배열된 빅셀 어레이의 양단에 배열된 제1 컨택(4420, 4425)은 상기 복수의 페어 빅셀 유닛(4410, 4415)의 하부 메탈 컨택(60)과 연결될 수 있다. 이때, 페어 빅셀 유닛(4410, 4415)의 하부 메탈 컨택(60)에는 제1 컨택(4420, 4425)을 통하여 n형 전압이 인가될 수 있다.
또한 예를 들어, 상기 제2 축을 따라 배열된 빅셀 어레이의 양단에 배열된 제2 컨택(4430, 4435)은 상기 복수의 페어 빅셀 유닛(4410, 4415)의 상부 메탈 컨택(10)과 연결될 수 있다. 이때, 페어 빅셀 유닛(4410, 4415)의 상부 메탈 컨택(10)에는 제2 컨택(4430, 4435)을 통하여 p형 전압이 인가될 수 있다. 예를 들어, 페어 빅셀 유닛(4410, 4415)의 상부 메탈 컨택(10)에는 제2 컨택(4430, 4435)을 통하여 기준 전압 이상의 전압이 인가될 수 있다.
다른 예를 들어, 상기 제1 축을 따라 배열된 빅셀 어레이의 양단에 배열된 제1 컨택(4420, 4425)은 상기 복수의 페어 빅셀 유닛(4410, 4415)의 상부 메탈 컨택(60)과 연결될 수 있다. 이때, 페어 빅셀 유닛(4410, 4415)의 상부 메탈 컨택(60)에는 제1 컨택(4420, 4425)을 통하여 p형 전압이 인가될 수 있다. 예를 들어, 페어 빅셀 유닛(4410, 4415)의 상부 메탈 컨택(60)에는 제1 컨택(4420, 4425)을 통하여 기준 전압 이상의 전압이 인가될 수 있다.
또한 다른 예를 들어, 상기 제2 축을 따라 배열된 빅셀 어레이의 양단에 배열된 제2 컨택(4430, 4435)은 상기 복수의 페어 빅셀 유닛(4410, 4415)의 하부 메탈 컨택(10)과 연결될 수 있다. 이때, 페어 빅셀 유닛(4410, 4415)의 하부 메탈 컨택(10)에는 제2 컨택(4430, 4435)을 통하여 n형 전압이 인가될 수 있다. 예를 들어, 페어 빅셀 유닛(4410, 4415)의 하부 메탈 컨택(10)에는 제2 컨택(4430, 4435)을 통하여 기준 전압 이하의 전압이 인가될 수 있다.
일 실시예에 따른 복수의 와이어(4440, 4450)는 상기 제1 축을 따라 배열된 복수의 페어 빅셀 유닛(4410, 4415)들을 서로 연결시키거나 페어 빅셀 유닛(4410, 4415)과 제1 컨택(4420, 4430)을 전기적으로 연결시킬 수 있다. 또한 복수의 와이어(4440, 4450)는 상기 제2 축을 따라 배열된 복수의 페어 빅셀 유닛(4410, 4415)들을 서로 연결시키거나 페어 빅셀 유닛(4410, 4415)과 제2 컨택(4430, 4435)을 전기적으로 연결시킬 수 있다.
도 39를 참조하면, 빅셀 어레이(4400)에 포함된 복수의 페어 빅셀 유닛(4410, 4415)은 개별적으로 동작할 수 있다. 빅셀 어레이(4400)에 포함된 복수의 페어 빅셀 유닛(4410, 4415)은 다른 페어 빅셀 유닛의 동작 여부와 관계 없이 각각 독립적으로 동작될 수 있다.
예를 들어, 1행 1열의 페어 빅셀 유닛을 동작시키기 위해서는 제1 컨택(4420, 4425) 중 1행에 배치된 컨택에 n형 전압을, 제2 컨택(4430, 4435) 중 1열에 배치된 컨택에 p형 전압을 인가할 수 있다.
예를 들어, 1행 1열의 페어 빅셀 유닛을 동작시키기 위해서는 제1 컨택(4420, 4425) 중 1행에 배치된 컨택에 기준 전압 이하의 전압을, 제2 컨택(4430, 4435) 중 1열에 배치된 컨택에 기준 전압 이상의 전압을 인가할 수 있다.
또한 예를 들어, 1행 2열의 페어 빅셀 유닛을 동작시키기 위해서는 제1 컨택(4420, 4425) 중 1행에 배치된 컨택에 n형 전압을, 제2 컨택(4430, 4435) 중 2열에 배치된 컨택에 p형 전압을 인가할 수 있다.
또한 예를 들어, 1행 2열의 페어 빅셀 유닛을 동작시키기 위해서는 제1 컨택(4420, 4425) 중 1행에 배치된 컨택에 기준 전압 이하의 전압을, 제2 컨택(4430, 4435) 중 2열에 배치된 컨택에 기준 전압 이상의 전압을 인가할 수 있다.
또한 예를 들어, 1행에 배치된 4개의 페어 빅셀 유닛을 모두 동작시키기 위해서는 제1 컨택(4420, 4425) 중 1행에 배치된 컨택에 n형 전압을, 제2 컨택(4430, 4435) 모두에 p형 전압을 인가할 수 있다.
또한 예를 들어, 1행에 배치된 4개의 페어 빅셀 유닛을 모두 동작시키기 위해서는 제1 컨택(4420, 4425) 중 1행에 배치된 컨택에 기준 전압 이하의 전압을, 제2 컨택(4430, 4435) 모두에 기준 전압 이상의 전압을 인가할 수 있다.
또한 예를 들어, 2행 2열의 페어 빅셀 유닛과 3행 4열의 빅셀 유닛을 동작시키기 위해서는 제1 컨택(4420, 4425) 중 2행 및 3행에 배치된 컨택에 n형 전압을, 제2 컨택(4430, 4435) 중 2열 및 4열에 배치된 컨택에 p형 전압을 인가할 수 있다.
또한 예를 들어, 2행 2열의 페어 빅셀 유닛과 3행 4열의 빅셀 유닛을 동작시키기 위해서는 제1 컨택(4420, 4425) 중 2행 및 3행에 배치된 컨택에 기준 전압 이하의 전압을, 제2 컨택(4430, 4435) 중 2열 및 4열에 배치된 컨택에 기준 전압 이상의 전압을 인가할 수 있다.
또한 예를 들어, 빅셀 어레이(4400)에 포함된 모든 페어 빅셀 유닛(4410, 4415)을 동작시키기 위해서는 제1 컨택(4420, 4425) 모두에 n형 전압을, 제2 컨택(4430, 4435) 모두에 p형 전압을 인가할 수 있다.
또한 예를 들어, 빅셀 어레이(4400)에 포함된 모든 페어 빅셀 유닛(4410, 4415)을 동작시키기 위해서는 제1 컨택(4420, 4425) 모두에 기준 전압 이하의 전압을, 제2 컨택(4430, 4435) 모두에 기준 전압 이상의 전압을 인가할 수 있다.
페어 빅셀 유닛에 포함된 복수의 빅셀 유닛(4410, 4415)은 개별적으로 동작할 수 있다. 페어 빅셀 유닛에 포함된 복수의 빅셀 유닛(4410, 4415)은 다른 빅셀 유닛의 동작 여부와 관계 없이 각각 독립적으로 동작될 수 있다.
예를 들어, 빅셀 유닛(4410)은 동작하고 다른 빅셀 유닛(4415)은 동작하지 않을 수 있다. 또한 예를 들어, 빅셀 유닛(4410)은 동작하지 않고 다른 빅셀 유닛(4415)은 동작할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 페어 빅셀 유닛에 포함된 빅셀 유닛들의 다이오드의 방향이 반대일 수 있다.
예를 들어, 페어 빅셀 유닛에 포함된 어느 하나의 빅셀 유닛(4410)은 정방향 다이오드를 포함하고, 다른 하나의 빅셀 유닛(4415)은 역방향 다이오드를 포함할 수 있다.
또한 예를 들어, 페어 빅셀 유닛에 포함된 어느 하나의 빅셀 유닛(4410)은 역방향 다이오드를 포함하고, 다른 하나의 빅셀 유닛(4415)은 정방향 다이오드를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 페어 빅셀 유닛에 포함된 복수의 빅셀 유닛 중 어느 하나의 빅셀 유닛(4410)은 정방향 다이오드를 포함할 수 있다.
예를 들어, 빅셀 유닛(4410)은 복수 개의 정방향 다이오드인 빅셀 이미터를 포함할 수 있다.
또한 예를 들어, 빅셀 유닛(4410)은 300개 내지 400개의 정방향 다이오드인 빅셀 이미터를 포함할 수 있다. 이때, 빅셀 유닛(4410)은 정방향 다이오드만을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
일 실시예에 따르면, 페어 빅셀 유닛에 포함된 복수의 빅셀 유닛 중 다른 하나의 빅셀 유닛(4415)은 역방향 다이오드를 포함할 수 있다.
예를 들어, 빅셀 유닛(4415)은 복수 개의 역방향 다이오드인 빅셀 이미터를 포함할 수 있다.
또한 예를 들어, 빅셀 유닛(4415)은 300개 내지 400개의 역방향 다이오드인 빅셀 이미터를 포함할 수 있다. 이때, 빅셀 유닛(4415)은 역방향 다이오드만을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
일 실시예에 따르면, 페어 빅셀 유닛에 포함된 복수의 빅셀 유닛 중 어느 하나의 빅셀 유닛은 제1 상부 DBR 레이어 및 제1 하부 DBR 레이어를 포함할 수 있다. 또한, 페어 빅셀 유닛에 포함된 복수의 빅셀 유닛 중 다른 하나의 빅셀 유닛은 제2 상부 DBR 레이어 및 제2 하부 DBR 레이어를 포함할 수 있다.
이때, 제1 상부 DBR 레이어와 제2 상부 DBR 레이어의 성질이 다르고, 제1 하부 DBR 레이어와 제2 하부 DBR 레이어의 성질이 다를 수 있다. 예를 들어, 제1 상부 DBR 레이어와 제2 하부 DBR 레이어는 P형으로 도핑되고, 제2 상부 DBR 레이어와 제1 하부 DBR 레이어는 N형으로 도핑될 수 있다.
그러나 제1 상부 DBR 레이어와 제2 상부 DBR 레이어의 성질은 같을 수도 있다. 예를 들어, 제1 빅셀 유닛과 제2 빅셀 유닛은 동일한 빅셀 이미터를 포함할 수도 있다.
도 40은 다른 일 실시예에 따른 빅셀 어레이를 설명하기 위한 도면이다.
도 40을 참조하면, 다른 일 실시예에 따른 빅셀 어레이(4500)는 복수의 페어 빅셀 유닛(4510, 4515)을 포함할 수 있다.
복수의 페어 빅셀 유닛(4510, 4515)에 대한 설명은 도 39을 참조하여 설명된 복수의 페어 빅셀 유닛(4410, 4415)의 설명과 중복될 수 있어, 자세한 설명은 생략하기로 한다.
복수의 컨택(4520, 4525, 4530, 4535)에 대한 설명은 도 39을 참조하여 설명된 복수의 컨택(4420, 4425, 4430, 4435)의 설명과 중복될 수 있어, 자세한 설명은 생략하기로 한다.
복수의 와이어(4540, 4550)에 대한 설명은 도 39을 참조하여 설명된 복수의 와이어(4440, 4450)의 설명과 중복될 수 있어, 자세한 설명은 생략하기로 한다.
일 실시예에 따른 빅셀 어레이(4500)는 공통 컨택(4560)을 포함할 수 있다. 공통 컨택(4560)은 전도성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 공통 컨택(4560)은 금속을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 페어 빅셀 유닛에 포함된 각각의 빅셀 유닛들(4510, 4515)은 제2 컨택(4530, 4535)을 공유할 수 있다. 예를 들어, 페어 빅셀 유닛에 포함된 각각의 빅셀 유닛들(4510, 4515)은 제2 컨택(4530, 4535)과 동시에 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시예에 따른 공통 컨택(4560)은 상기 제1 축을 따라 배열된 복수의 페어 빅셀 유닛(4510, 4515)과 전기적으로 연결될 수 있다.
예를 들어, 공통 컨택(4560)은 상기 제1 축을 따라 배열된 복수의 페어 빅셀 유닛(4510, 4515)과 하부 메탈 컨택(60)을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
또한 예를 들어, 공통 컨택(4560)은 상기 제1 축을 따라 배열된 복수의 페어 빅셀 유닛(4510, 4515)과 상부 메탈 컨택(10)을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시예에 따른 빅셀 어레이(4500)는 복수의 컨택(4520, 4525, 4530, 4535)을 통해 전원을 공급받을 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 축을 따라 배열된 빅셀 어레이의 양단에 배열된 제1 컨택(4520, 4525)은 상기 복수의 페어 빅셀 유닛의 하부 메탈 컨택(60)과 연결될 수 있다. 이때, 페어 빅셀 유닛의 하부 메탈 컨택(60)에는 제1 컨택(4520, 4525)을 통하여 n형 전압이 인가될 수 있다.
또한 예를 들어, 상기 제2 축을 따라 배열된 빅셀 어레이의 양단에 배열된 제2 컨택(4530, 4535)은 상기 복수의 페어 빅셀 유닛의 상부 메탈 컨택(10)과 연결될 수 있다.
이때, 페어 빅셀 유닛의 상부 메탈 컨택(10)에는 제2 컨택(4530, 4535)을 통하여 p형 전압이 인가될 수 있다. 예를 들어, 페어 빅셀 유닛의 상부 메탈 컨택(10)에는 제2 컨택(4530, 4535)을 통하여 기준 전압 이상의 전압이 인가될 수 있다.
다른 예를 들어, 상기 제1 축을 따라 배열된 빅셀 어레이의 양단에 배열된 제1 컨택(4520, 4525)은 상기 복수의 페어 빅셀 유닛의 상부 메탈 컨택(60)과 연결될 수 있다.
이때, 페어 빅셀 유닛의 상부 메탈 컨택(60)에는 제1 컨택(4520, 4525)을 통하여 p형 전압이 인가될 수 있다. 예를 들어, 페어 빅셀 유닛의 상부 메탈 컨택(60)에는 제1 컨택(4520, 4525)을 통하여 기준 전압 이상의 전압이 인가될 수 있다.
또한 다른 예를 들어, 상기 제2 축을 따라 배열된 빅셀 어레이의 양단에 배열된 제2 컨택(4530, 4535)은 상기 복수의 페어 빅셀 유닛의 하부 메탈 컨택(10)과 연결될 수 있다.
이때, 페어 빅셀 유닛의 하부 메탈 컨택(10)에는 제2 컨택(4530, 4535)을 통하여 n형 전압이 인가될 수 있다. 예를 들어, 페어 빅셀 유닛의 하부 메탈 컨택(10)에는 제2 컨택(4530, 4535)을 통하여 기준 전압 이하의 전압이 인가될 수 있다.
도 40을 참조하면, 빅셀 어레이(4500)에 포함된 복수의 페어 빅셀 유닛은 개별적으로 동작할 수 있다. 빅셀 어레이(4500)에 포함된 복수의 페어 빅셀 유닛은 다른 페어 빅셀 유닛의 동작 여부와 관계 없이 각각 독립적으로 동작될 수 있다.
복수의 페어 빅셀 유닛들의 개별적인 동작은 도 39의 설명과 중복될 수 있어 자세한 설명은 생략한다.
페어 빅셀 유닛에 포함된 복수의 빅셀 유닛은 개별적으로 동작할 수 있다. 페어 빅셀 유닛에 포함된 복수의 빅셀 유닛은 다른 빅셀 유닛의 동작 여부와 관계 없이 각각 독립적으로 동작될 수 있다.
예를 들어, 빅셀 유닛(4510)은 동작하고 다른 빅셀 유닛(4515)은 동작하지 않을 수 있다. 또한 예를 들어, 빅셀 유닛(4510)은 동작하지 않고 다른 빅셀 유닛(4515)은 동작할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 페어 빅셀 유닛에 포함된 빅셀 유닛들의 다이오드의 방향이 반대일 수 있다.
예를 들어, 페어 빅셀 유닛에 포함된 어느 하나의 빅셀 유닛(4510)은 정방향 다이오드를 포함하고, 다른 하나의 빅셀 유닛(4515)은 역방향 다이오드를 포함할 수 있다.
또한, 다른 표현으로 페어 빅셀 유닛에 포함된 어느 하나의 빅셀 유닛(4410)은 정방향 다이오드로써의 역할을 수행하도록 회로가 구성될 수 있고, 다른 하나의 빅셀 유닛(4415)은 역방향 다이오드로써의 역할을 수행하도록 회로가 구성될 수 있다.
또한, 여기서 정방향 다이오드는 전류가 일방향으로 흐르는 빅셀 유닛을 의미하고, 역방향 다이오드는 전류가 상기 일방향의 역방향으로 흐르는 빅셀 유닛을 의미할 수 있다.
또한 예를 들어, 페어 빅셀 유닛에 포함된 어느 하나의 빅셀 유닛(4510)은 역방향 다이오드를 포함하고, 다른 하나의 빅셀 유닛(4515)은 정방향 다이오드를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 페어 빅셀 유닛에 포함된 복수의 빅셀 유닛 중 어느 하나의 빅셀 유닛(4510)은 정방향 다이오드를 포함할 수 있다.
예를 들어, 빅셀 유닛(4510)은 복수 개의 정방향 다이오드인 빅셀 이미터를 포함할 수 있다.
또한 예를 들어, 빅셀 유닛(4510)은 300개 내지 400개의 정방향 다이오드인 빅셀 이미터를 포함할 수 있다. 이때, 빅셀 유닛(4510)은 정방향 다이오드만을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
일 실시예에 따르면, 페어 빅셀 유닛에 포함된 어느 하나의 빅셀 유닛(4510)의 DBR 레이어와 다른 하나의 빅셀 유닛(4515)의 DBR 레이어가 상이할 수 있다.
예를 들어, 페어 빅셀 유닛에 포함된 어느 하나의 빅셀 유닛(4510)의 상부 DBR 레이어는 P-DBR 레이어이고, 하부 DBR 레이어는 N-DBR 레이어일 수 있다. 이때, 페어 빅셀 유닛에 포함된 다른 하나의 빅셀 유닛(4515)의 상부 DBR 레이어는 N-DBR 레이어이고, 하부 DBR 레이어는 P-DBR 레이어일 수 있다. 즉, 페어 빅셀 유닛에 포함된 빅셀 유닛들의 N-DBR, P-DBR의 위치가 상반될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 페어 빅셀 유닛에 포함된 복수의 빅셀 유닛 중 다른 하나의 빅셀 유닛(4515)은 역방향 다이오드를 포함할 수 있다.
예를 들어, 빅셀 유닛(4515)은 복수 개의 역방향 다이오드인 빅셀 이미터를 포함할 수 있다.
또한 예를 들어, 빅셀 유닛(4515)은 300개 내지 400개의 역방향 다이오드인 빅셀 이미터를 포함할 수 있다. 이때, 빅셀 유닛(4515)은 역방향 다이오드만을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
도 41은 일 실시예에 따른 빅셀 어레이의 연결 상태 및 단면도를 나타낸 도면이다.
일 실시예에 따르면, 빅셀 어레이에 포함된 빅셀 유닛(4510, 4515)들은 기판을 공유할 수 있다. 예를 들어, 빅셀 유닛(4510, 4515)들은 GaAs를 공유할 수 있다.
도 41을 참조하면, 빅셀 어레이는 복수의 페어 빅셀 유닛을 포함할 수 있다. 페어 빅셀 유닛은 복수의 빅셀 유닛을 포함할 수 있다. 예를 들어, 페어 빅셀 유닛은 하나의 빅셀 유닛(4510) 및 다른 하나의 빅셀 유닛(4515)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 복수의 페어 빅셀 유닛들은 제1 축을 따라 배열된 공통 컨택(4560)을 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 페어 빅셀 유닛에 포함된 빅셀 유닛들(4510, 4515)은 제1 축을 따라 배열된 공통 컨택(4560)을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 복수의 페어 빅셀 유닛들은 제2 축을 따라 배열된 제2 컨택(4530, 4535) 및 와이어(도시되지 않음)을 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 페어 빅셀 유닛에 포함된 빅셀 유닛들(4510, 4515)은 제2 축을 따라 배열된 제2 컨택(4530, 4535)을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
공통 컨택(4560) 및 제2 컨택(4530, 4535)에는 p형 전압이 인가될 수도 있고, n형 전압이 인가될 수도 있다. 예를 들어, 공통 컨택(4560)에는 n형 전압이 인가되고, 제2 컨택(4530, 4535)에는 p형 전압이 인가될 수도 있다.
또한 예를 들어, 공통 컨택(4560)에는 p형 전압이 인가되고, 제2 컨택(4530, 4535)에는 n형 전압이 인가될 수도 있다. 이에 한정되지 않고, 공통 컨택(4560) 및 제2 컨택(4530, 4535)에 모두 p형 전압 또는 n형 전압이 인가될 수도 있다.
공통 컨택(4560) 및 제2 컨택(4530, 4535)에는 기준 전압 이상의 전압이 인가될 수도 있고, 기준 전압 이하의 전압이 인가될 수도 있다. 예를 들어, 공통 컨택(4560)에는 기준 전압 이하의 전압이 인가되고, 제2 컨택(4530, 4535)에는 기준 전압 이상의 전압이 인가될 수도 있다.
또한 예를 들어, 공통 컨택(4560)에는 기준 전압 이상의 전압이 인가되고, 제2 컨택(4530, 4535)에는 기준 전압 이하의 전압이 인가될 수도 있다. 이에 한정되지 않고, 공통 컨택(4560) 및 제2 컨택(4530, 4535)에 모두 기준 전압 이상의 전압 또는 기준 전압 이하의 전압이 인가될 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 페어 빅셀 유닛에 포함된 어느 하나의 빅셀 유닛(4510)과 다른 하나의 빅셀 유닛(4515)의 다이오드 방향은 반대일 수 있다. 예를 들어, 어느 하나의 빅셀 유닛(4510)은 정방향 다이오드를 포함하고, 다른 하나의 빅셀 유닛(4515)은 역방향 다이오드를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 페어 빅셀 유닛에 포함된 어느 하나의 빅셀 유닛(4510)과 다른 하나의 빅셀 유닛(4515)의 상부 메탈 컨택과 하부 메탈 컨택의 연결은 반대일 수 있다.
예를 들어, 어느 하나의 빅셀 유닛(4510)의 상부 DBR 레이어에 전기적으로 연결되는 상부 메탈 컨택(4511)은 다른 하나의 빅셀 유닛(4515)의 하부 DBR 레이어에 전기적으로 연결되는 하부 메탈 컨택(4517)과 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 어느 하나의 빅셀 유닛(4510)의 하부 DBR 레이어에 전기적으로 연결되는 하부 메탈 컨택(4512)은 다른 하나의 빅셀 유닛(4515)의 상부 DBR 레이어에 전기적으로 연결되는 상부 메탈 컨택(4516)과 전기적으로 연결될 수 있다.
이때, 어느 하나의 빅셀 유닛(4510)의 하부 메탈 컨택(4512)과 다른 하나의 빅셀 유닛(4515)의 상부 메탈 컨택(4516)은 공통 컨택(4560)과 전기적으로 연결될 수 있다.
또한 이때, 어느 하나의 빅셀 유닛(4510)의 상부 메탈 컨택(4511)과 다른 하나의 빅셀 유닛(4515)의 하부 메탈 컨택(4517)은 제2 컨택(4530, 4535)과 전기적으로 연결될 수 있다.
그러나 이에 한정되지 않고, 어느 하나의 빅셀 유닛(4510)의 하부 메탈 컨택(4512)과 다른 하나의 빅셀 유닛(4515)의 상부 메탈 컨택(4516)이 제2 컨택(4530, 4535)과 전기적으로 연결되고, 어느 하나의 빅셀 유닛(4510)의 상부 메탈 컨택(4511)과 다른 하나의 빅셀 유닛(4515)의 하부 메탈 컨택(4517)이 공통 컨택(4560)과 전기적으로 연결될 수도 있다.
또한 일 실시예에 따르면, 제1 빅셀 유닛의 상부 메탈 컨택(4511) 및 제2 빅셀 유닛의 하부 메탈 컨택(4517)은 동일한 메탈 레이어로 제작될 수 있다. 또한, 제1 빅셀 유닛의 하부 메탈 컨택(4512) 및 제2 빅셀 유닛의 상부 메탈 컨택(4516)은 또 다른 동일한 메탈 레이어로 제작될 수 있다.
이때, 제1 빅셀 유닛의 상부 메탈 컨택(4511)에 전류 또는 전압을 인가하면, 제2 빅셀 유닛의 하부 메탈 컨택(4517)과 동일한 메탈 레이어이기 때문에, 제2 빅셀 유닛의 하부 메탈 컨택(4517)에도 전류 또는 전압이 흐를 수 있다.
또한 이때, 제1 빅셀 유닛의 하부 메탈 컨택(4512)에 전류 또는 전압을 인가하면, 제2 빅셀 유닛의 상부 메탈 컨택(4516)과 동일한 메탈 레이어이기 때문에, 제2 빅셀 유닛의 상부 메탈 컨택(4516)에도 전류 또는 전압이 흐를 수 있다.
이때, 제1 빅셀 유닛의 상부 메탈 컨택(4511)에 제1 전압을 인가하고, 제1 빅셀 유닛의 하부 메탈 컨택(4512)에 상기 제1 전압보다 작은 제2 전압을 인가하는 경우, 제1 빅셀 유닛의 전류 흐름은 상부 메탈 컨택(4511)으로부터 하부 메탈 컨택(4512)으로 흐르게 되어, 제1 빅셀 유닛은 동작할 수 있다.
그러나, 제1 빅셀 유닛의 상부 메탈 컨택(4511)에 제1 전압을 인가하고, 제1 빅셀 유닛의 하부 메탈 컨택(4512)에 상기 제1 전압보다 작은 제2 전압을 인가하는 경우, 제2 빅셀 유닛의 전류 흐름은 하부 메탈 컨택(4517)으로부터 상부 메탈 컨택(4516)으로 흐르게 되어, 제2 빅셀 유닛은 동작하지 않을 수 있다.
또한 이때, 제1 빅셀 유닛의 상부 메탈 컨택(4511)에 제3 전압을 인가하고, 제1 빅셀 유닛의 하부 메탈 컨택(4512)에 상기 제3 전압보다 큰 제4 전압을 인가하는 경우, 제1 빅셀 유닛의 전류 흐름은 상부 메탈 컨택(4511)으로부터 하부 메탈 컨택(4512)으로 흐르게 되어, 제1 빅셀 유닛은 동작하지 않을 수 있다.
그러나, 제1 빅셀 유닛의 상부 메탈 컨택(4511)에 제3 전압을 인가하고, 제1 빅셀 유닛의 하부 메탈 컨택(4512)에 상기 제3 전압보다 큰 제4 전압을 인가하는 경우, 제2 빅셀 유닛의 전류 흐름은 상부 메탈 컨택(4516)으로부터 하부 메탈 컨택(4517)으로 흐르게 되어, 제2 빅셀 유닛은 동작할 수 있다.
도 42는 다른 일 실시예에 따른 빅셀 어레이의 연결 상태 및 단면도를 나타낸 도면이다.
일 실시예에 따르면, 빅셀 유닛(4533, 4534)은 상부 DBR 레이어, 하부 DBR 레이어, MQW(Multi Quantum Wells), 메탈 및 기판(substrate)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 빅셀 유닛(4533, 4534)의 상부 DBR 레이어는 P형으로 도핑되고, 하부 DBR 레이어는 N형으로 도핑될 수 있다. 또는 예를 들어, 빅셀 유닛(4533, 4534)의 상부 DBR 레이어는 N형으로 도핑되고, 하부 DBR 레이어는 P형으로 도핑될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 빅셀 어레이에 포함된 빅셀 유닛(4533, 4534)들은 기판을 공유할 수 있다. 예를 들어, 빅셀 유닛(4533, 4534)들은 GaAs를 공유할 수 있다.
다른 일 실시예에 따르면, 빅셀 어레이에 포함된 빅셀 유닛(4533, 4534)들은 기판을 부분적으로 공유할 수 있다. 예를 들어, 빅셀 어레이에 포함된 N개의 빅셀 유닛들은 기판을 공유할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 빅셀 유닛(4533, 4534)에 포함된 빅셀 이미터는 상부 DBR 레이어 및 하부 DBR 레이어를 포함할 수 있다.
예를 들어, 빅셀 이미터는 상부에 P-DBR 레이어 및 하부에 N-DBR 레이어를 포함할 수 있다. 또는 예를 들어, 빅셀 이미터는 상부에 N-DBR 레이어 및 하부에 P-DBR 레이어를 포함할 수 있다.
도 42(a)를 참조하면, 다른 일 실시예에 따른 빅셀 어레이는 복수의 빅셀 유닛(4533), 제1 컨택(4531), 제2 컨택(4561) 및 와이어를 포함할 수 있다.
다른 일 실시예에 따르면, 제1 컨택(4531)은 복수의 빅셀 유닛(4533)의 하부 컨택과 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 컨택(4531)은 복수의 빅셀 유닛(4533)의 N-Metal과 전기적으로 연결될 수 있다.
예를 들어, 제1 컨택(4531)은 n형 도핑 메탈일 수도 있고, 일반 메탈일 수도 있다. 제1 컨택(4531)에는 n형 전압을 인가할 수 있다.
다른 일 실시예에 따르면, 제2 컨택(4561)은 복수의 빅셀 유닛(4533)의 상부 컨택과 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 제2 컨택(4561)과 복수의 빅셀 유닛(4533)은 와이어를 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 또한 예를 들어, 제2 컨택(4561)은 복수의 빅셀 유닛(4533)의 P-Metal과 전기적으로 연결될 수 있다.
예를 들어, 제2 컨택(4561)은 p형 도핑 메탈일 수도 있고, 일반 메탈일 수도 있다. 제2 컨택(4561)에는 p형 전압 또는 기준 전압 이상의 전압을 인가할 수 있다.
도 42(b)를 참조하면, 또 다른 일 실시예에 따른 빅셀 어레이는 복수의 빅셀 유닛(4534), 제1 컨택(4532), 제2 컨택(4562) 및 와이어를 포함할 수 있다.
또 다른 일 실시예에 따르면, 제1 컨택(4532)은 빅셀 어레이에 포함된 빅셀 유닛 중 홀수열에 배치된 빅셀 유닛의 하부 컨택과 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 컨택(4532)은 홀수열에 배치된 빅셀 유닛의 N-Metal과 전기적으로 연결될 수 있다. 이때, 짝수열에 배치된 빅셀 유닛의 하부 컨택은 제1 컨택(4532)과 전기적으로 연결되지 않을 수 있다.
또한, 제1 컨택(4532)은 빅셀 어레이에 포함된 빅셀 유닛 중 짝수열에 배치된 빅셀 유닛의 상부 컨택과 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 컨택(4532)은 짝수열에 배치된 빅셀 유닛의 P-Metal과 전기적으로 연결될 수 있다. 이때, 제1 컨택(4532)은 짝수열에 배치된 빅셀 유닛의 상부 컨택과 와이어를 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
또 다른 일 실시예에 따르면, 제2 컨택(4562)은 빅셀 어레이에 포함된 빅셀 유닛 중 짝수열에 배치된 빅셀 유닛의 하부 컨택과 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 제2 컨택(4562)은 짝수열에 배치된 빅셀 유닛의 N-Metal과 전기적으로 연결될 수 있다. 이때, 홀수열에 배치된 빅셀 유닛의 하부 컨택은 제2 컨택(4562)과 전기적으로 연결되지 않을 수 있다.
또한, 제2 컨택(4562)은 빅셀 어레이에 포함된 빅셀 유닛 중 홀수열에 배치된 빅셀 유닛의 상부 컨택과 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 제2 컨택(4562)은 홀수열에 배치된 빅셀 유닛의 P-Metal과 전기적으로 연결될 수 있다. 이때, 제2 컨택(4562)은 홀수열에 배치된 빅셀 유닛의 상부 컨택과 와이어를 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
또 다른 일 실시예에 따르면, 제1 컨택(4532) 및 제2 컨택(4562)에는 p형 전압 또는 n형 전압이 인가될 수 있다. 예를 들어, 제1 컨택(4532) 및 제2 컨택(4562)에는 기준 전압 이상의 전압 또는 기준 전압 이하의 전압이 인가될 수 있다.
예를 들어, 제1 컨택(4532)에 n형 전압이 인가되고, 제2 컨택(4562)에 p형 전압이 인가될 경우, 빅셀 어레이에 포함된 빅셀 유닛 중 홀수열에 배치된 빅셀 유닛은 동작하고, 짝수열에 배치된 빅셀 유닛은 동작하지 않을 수 있다.
예를 들어, 제1 컨택(4532)에 기준 전압 이하의 전압이 인가되고, 제2 컨택(4562)에 기준 전압 이상의 전압이 인가될 경우, 빅셀 어레이에 포함된 빅셀 유닛 중 홀수열에 배치된 빅셀 유닛은 동작하고, 짝수열에 배치된 빅셀 유닛은 동작하지 않을 수 있다.
또한 예를 들어, 제1 컨택(4532)에 p형 전압이 인가되고, 제2 컨택(4562)에 n형 전압이 인가될 경우, 빅셀 어레이에 포함된 빅셀 유닛 중 짝수열에 배치된 빅셀 유닛은 동작하고, 홀수열에 배치된 빅셀 유닛은 동작하지 않을 수 있다.
또한 예를 들어, 제1 컨택(4532)에 기준 전압 이상의 전압이 인가되고, 제2 컨택(4562)에 기준 전압 이하의 전압이 인가될 경우, 빅셀 어레이에 포함된 빅셀 유닛 중 짝수열에 배치된 빅셀 유닛은 동작하고, 홀수열에 배치된 빅셀 유닛은 동작하지 않을 수 있다.
위와 같이, 도 42(b)에 도시된 빅셀 어레이는 제1 컨택(4532) 및 제2 컨택(4562)에 인가하는 전류 또는 전압에 따라 동작하는 빅셀 유닛이 달라질 수 있다.
또한 도 42(b)에 도시된 빅셀 어레이는 도 42(a)에 도시된 빅셀 어레이보다 컨택의 개수를 줄일 수 있다.
예를 들어, 도 42(a)에 도시된 빅셀 어레이의 컨택의 개수는 제1 컨택(4531) 4개 및 제2 컨택(4561) 2개인 반면, 도 42(b)에 도시된 빅셀 어레이의 컨택의 개수는 제1 컨택(4532) 2개 및 제2 컨택(4562) 2개일 수 있다. 컨택의 개수를 줄이므로써, 빅셀 어레이 공정상의 비용을 줄일 수 있다.
그러나, 도 42의 (a) 및 (b)보다 도 41의 빅셀 어레이의 연결 상태가 와이어의 개수를 줄일 수 있다.
예를 들어, 도 41의 빅셀 어레이는 제1 컨택(4560) 2개 및 제2 컨택(4530, 4535) 2개 각각에 와이어 연결을 하면, 4개의 와이어를 포함할 수 있다.
또한 예를 들어, 도 42의 빅셀 어레이는 제1 컨택(4531, 4532)에 4개의 와이어 연결, 제2 컨택(4561, 4562)에 4개의 와이어 연결을 하기 때문에, 총 8개의 와이어가 필요할 수 있다.
따라서, 도 41의 빅셀 어레이에 필요한 와이어의 개수는 도 42의 빅셀 어레이에 필요한 와이어의 개수보다 적을 수 있다. 공정의 단순화 및 비용의 측면에서, 와이어의 개수를 줄이는 것은 중요할 수 있다. 도 41의 빅셀 어레이와 같이, 빅셀 유닛들의 상부 메탈 컨택과 하부 메탈 컨택을 동일 메탈 레이어로 제작할 경우, 와이어의 개수를 줄일 수 있다.
도 43은 일 실시예에 따른 빅셀 어레이를 나타낸 회로도이다.
도 43을 참조하면, 빅셀 어레이(4600)는 복수의 페어 빅셀 유닛(4610, 4620)을 포함할 수 있다. 페어 빅셀 유닛은 복수의 빅셀 유닛(4610, 4620)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 페어 빅셀 유닛은 정방향 다이오드를 포함하는 빅셀 유닛과 역방향 다이오드를 포함하는 빅셀 유닛을 포함할 수 있다.
도 43은 편의상 빅셀 유닛에 포함된 다이오드의 개수가 1개인 경우를 도시하고 있으나, 이에 한정되지 않고 빅셀 유닛은 복수 개의 다이오드를 포함할 수 있다. 예를 들어, 빅셀 유닛은 300개 내지 400개의 다이오드를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 페어 빅셀 유닛에 포함된 유닛 중 하나의 빅셀 유닛(4610)은 정방향 다이오드를 포함하고, 다른 하나의 빅셀 유닛(4620)은 역방향 다이오드를 포함할 수 있다. 예를 들어, 페어 빅셀 유닛에 포함된 빅셀 유닛들의 다이오드 방향은 반대가 될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 정방향 다이오드를 포함하는 빅셀 유닛(4610)의 음극(cathode)과 역방향 다이오드를 포함하는 빅셀 유닛(4620)의 양극(anode)은 전기적으로 연결되어 있을 수 있다. 또한 정방향 다이오드를 포함하는 빅셀 유닛(4610)의 양극과 역방향 다이오드를 포함하는 빅셀 유닛(4620)의 음극은 전기적으로 연결되어 있을 수 있다.
이때, 정방향 다이오드를 포함하는 빅셀 유닛(4610)의 음극(cathode)과 역방향 다이오드를 포함하는 빅셀 유닛(4620)의 양극(anode)은 X축 방향으로 배열된 제1 컨택(4520, 4525)과 연결될 수 있다. 또한 정방향 다이오드를 포함하는 빅셀 유닛(4610)의 양극과 역방향 다이오드를 포함하는 빅셀 유닛(4620)의 음극은 Y축 방향으로 배열된 제2 컨택(4530, 4535)과 연결될 수 있다.
또는 정방향 다이오드를 포함하는 빅셀 유닛(4610)의 음극(cathode)과 역방향 다이오드를 포함하는 빅셀 유닛(4620)의 양극(anode)은 Y축 방향으로 배열된 제2 컨택(4530, 4535)과 연결될 수 있다. 또한 정방향 다이오드를 포함하는 빅셀 유닛(4610)의 양극과 역방향 다이오드를 포함하는 빅셀 유닛(4620)의 음극은 X축 방향으로 배열된 제1 컨택(4520, 4525)과 연결될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 컨택(X1, X2, X3, X4)에 n형 전압이 인가되고, 제2 컨택(Y1, Y2, Y3, Y4)에 p형 전압이 인가될 수 있다. 예를 들어, 제1 컨택(X1, X2, X3, X4)에 기준 전압 이하의 전압이 인가되고, 제2 컨택(Y1, Y2, Y3, Y4)에 기준 전압 이상의 전압이 인가될 수 있다. 이때, 페어 빅셀 유닛 중 어느 하나의 빅셀 유닛(4610)만이 동작하고, 나머지 빅셀 유닛(4620)은 동작하지 않을 수 있다.
또한 일 실시예에 따르면, 제1 컨택(X1, X2, X3, X4)에 p형 전압이 인가되고, 제2 컨택(Y1, Y2, Y3, Y4)에 n형 전압이 인가될 수 있다. 예를 들어, 제1 컨택(X1, X2, X3, X4)에 기준 전압 이상의 전압이 인가되고, 제2 컨택(Y1, Y2, Y3, Y4)에 기준 전압 이하의 전압이 인가될 수 있다. 이때, 페어 빅셀 유닛 중 어느 하나의 빅셀 유닛(4620)만이 동작하고, 나머지 빅셀 유닛(4610)은 동작하지 않을 수 있다.
페어 빅셀 유닛에 포함된 빅셀 유닛들(4610, 4620)의 다이오드 방향이 반대이므로, 빅셀 유닛들 중 어느 하나가 동작하는 경우, 다른 어느 하나는 동작하지 않게 될 수 있다.
위와 같이 복수의 빅셀 유닛들을 페어 빅셀 유닛으로 묶어 제1 컨택 및 제2 컨택에 연결시키는 경우, 각각의 빅셀 유닛들을 컨택에 연결시켜 동작하는 경우보다 컨택 및 와이어의 개수와 사이즈를 줄일 수 있다.
또한, 제1 컨택 및 제2 컨택에 인가하는 전압에 따라서 각각의 빅셀 유닛을 동작시킬 수 있으므로, 동작의 편의성이 도출될 수 있다.
또한, 페어 빅셀 유닛에 포함된 빅셀 유닛들(4610, 4620)은 동시에 동작할 수 없기 때문에, 빅셀 유닛의 발열로 인한 빅셀 어레이의 온도 상승의 취약점을 보완할 수 있다. 예를 들어, 페어 빅셀 유닛에 포함된 빅셀 유닛들(4610, 4620)이 모두 동작되는 경우보다 어느 하나의 빅셀 유닛(4610 또는 4620)만이 동작되는 경우의 온도상승률이 적을 수 있다.
빅셀 어레이의 온도 상승은 빅셀에서 출력되는 파장의 변화로 이어지고, 파장의 변화는 측정 거리와 연관될 수 있으므로, 본 발명의 온도 상승을 줄일 수 있는 페어 빅셀 유닛의 동작 방법은 라이다 분야에서 큰 장점이 될 수 있다.
도 44 내지 도 50은 빅셀 어레이의 다양한 실시예를 나타낸 도면이다.
도 44에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따르면 빅셀 어레이의 제1 컨택(X1, X2, X3, X4)에는 n형 전압이 인가될 수 있다. 또한 빅셀 어레이의 제2 컨택(Y1, Y2, Y3, Y4)에는 p형 전압이 인가될 수 있다.
예를 들어, 빅셀 어레이의 제1 컨택(X1, X2, X3, X4)에는 기준 전압 이하의 전압이 인가되고, 빅셀 어레이의 제2 컨택(Y1, Y2, Y3, Y4)에는 기준 전압 이상의 전압이 인가될 수 있다.
이때, 페어 빅셀 유닛들 중 어느 하나의 빅셀 유닛만이 동작할 수 있다. 예를 들어, 빅셀 유닛에 올바른 전압이 인가된 빅셀 유닛만이 동작하고, 올바르지 않은 전압이 인가된 빅셀 유닛은 동작할 수 없다.
도 44를 참조하면, 점선으로 표시된 빅셀 유닛들만이 동작할 수 있다. 빅셀 어레이에 포함된 빅셀 유닛들은 열(column) 단위로 동작할 수 있다.
도 45에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따르면 빅셀 어레이의 제1 컨택(X1, X2, X3, X4)에는 p형 전압이 인가될 수 있다. 또한 빅셀 어레이의 제2 컨택(Y1, Y2, Y3, Y4)에는 n형 전압이 인가될 수 있다.
예를 들어, 빅셀 어레이의 제1 컨택(X1, X2, X3, X4)에는 기준 전압 이상의 전압이 인가되고, 빅셀 어레이의 제2 컨택(Y1, Y2, Y3, Y4)에는 기준 전압 이하의 전압이 인가될 수 있다.
도 45를 참조하면, 점선으로 표시된 빅셀 유닛들만이 동작할 수 있다. 빅셀 어레이에 포함된 빅셀 유닛들은 도 43과는 다른 열(column) 단위로 동작할 수 있다.
도 46에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따르면 빅셀 어레이의 제1 컨택 중 X1 및 X3에는 n형 전압이 인가될 수 있고, X2 및 X4에는 p형 전압이 인가될 수 있다. 또한 빅셀 어레이의 제2 컨택(Y1, Y2, Y3, Y4)에는 p형 전압이 인가될 수 있다.
예를 들어, 빅셀 어레이의 제1 컨택 중 X1 및 X3에는 기준 전압 이하의 전압이 인가되고, X2 및 X4에는 기준 전압 이상의 전압이 인가되고, 빅셀 어레이의 제2 컨택(Y1, Y2, Y3, Y4)에는 기준 전압 이상의 전압이 인가될 수 있다.
이때, 페어 빅셀 유닛들 중 어느 하나의 빅셀 유닛만이 동작할 수 있다. 예를 들어, 빅셀 유닛에 올바른 전압이 인가된 빅셀 유닛만이 동작하고, 올바르지 않은 전압이 인가된 빅셀 유닛은 동작할 수 없다.
또는, 페어 빅셀 유닛들에 포함된 빅셀 유닛들 모두 동작하지 않을 수 있다. 예를 들어, 페어 빅셀 유닛에 포함된 빅셀 유닛 모두에 올바르지 않은 전압이 인가된 경우, 빅셀 유닛 모두는 동작할 수 없다.
도 46을 참조하면, 점선으로 표시된 빅셀 유닛들만이 동작할 수 있다. 빅셀 어레이에 포함된 빅셀 유닛들은 행(row) 단위로 동작할 수 있다.
도 47에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따르면 빅셀 어레이의 제1 컨택 중 X1, X2 및 X3에는 n형 전압이 인가될 수 있고, X4에는 p형 전압이 인가될 수 있다. 또한 빅셀 어레이의 제2 컨택 중 Y1 및 Y4에는 n형 전압이 인가될 수 있고, Y2 및 Y3에는 p형 전압이 인가될 수 있다.
예를 들어, 빅셀 어레이의 제1 컨택 중 X1, X2 및 X3에는 기준 전압 이하의 전압이 인가되고, X4에는 기준 전압 이상의 전압이 인가되고, 빅셀 어레이의 제2 컨택 중 Y1 및 Y4에는 기준 전압 이하의 전압이 인가될 수 있고, Y2 및 Y3에는 기준 전압 이상의 전압이 인가될 수 있다.
도 47을 참조하면, 점선으로 표시된 빅셀 유닛들만이 동작할 수 있다. 빅셀 어레이에 포함된 빅셀 유닛들은 행단위 또는 열단위 이외에도 개별적으로 동작할 수 있다.
도 48에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따르면 빅셀 어레이의 제1 컨택 중 X1 및 X3에는 n형 전압이 인가될 수 있고, X2 및 X4에는 p형 전압이 인가될 수 있다. 또한 빅셀 어레이의 제2 컨택 중 Y1 및 Y3에는 n형 전압이 인가될 수 있고, Y2 및 Y4에는 p형 전압이 인가될 수 있다.
예를 들어, 빅셀 어레이의 제1 컨택 중 X1 및 X3에는 기준 전압 이하의 전압이 인가되고, X2 및 X4에는 기준 전압 이상의 전압이 인가되고, 빅셀 어레이의 제2 컨택 중 Y1 및 Y3에는 기준 전압 이하의 전압이 인가될 수 있고, Y2 및 Y4에는 기준 전압 이상의 전압이 인가될 수 있다.
도 48을 참조하면, 점선으로 표시된 빅셀 유닛들만이 동작할 수 있다. 빅셀 어레이에 포함된 빅셀 유닛들은 행단위 또는 열단위 이외에도 개별적으로 동작할 수 있다.
도 49에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따르면 빅셀 어레이의 제1 컨택 중 X2에만 n형 전압이 인가될 수 있다. 또한 빅셀 어레이의 제2 컨택 중 Y3에만 p형 전압이 인가될 수 있다.
예를 들어, 빅셀 어레이의 제1 컨택 중 X2에만 기준 전압 이하의 전압이 인가되고, 빅셀 어레이의 제2 컨택 중 Y3에만 기준 전압 이상의 전압이 인가될 수 있다.
도 49를 참조하면, 점선으로 표시된 빅셀 유닛만이 동작할 수 있다. 빅셀 어레이에 포함된 빅셀 유닛들 중 어느 하나의 빅셀만 개별적으로 동작할 수도 있다.
도 50에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따르면 빅셀 어레이의 제1 컨택 중 X1에는 n형 전압이 인가되고, X4에는 p형 전압이 인가될 수 있다. 또한 빅셀 어레이의 제2 컨택 중 Y1에는 p형 전압이 인가되고, Y4에는 n형 전압이 인가될 수 있다.
예를 들어, 빅셀 어레이의 제1 컨택 중 X1에는 기준 전압 이하의 전압이 인가되고, X4에는 기준 전압 이상의 전압이 인가되고, 빅셀 어레이의 제2 컨택 중 Y1에는 기준 전압 이상의 전압이 인가되고, Y4에는 기준 전압 이하의 전압이 인가될 수 있다.
도 50을 참조하면, 점선으로 표시된 빅셀 유닛들이 동작할 수 있다. 빅셀 어레이에 포함된 빅셀 유닛들은 행단위 또는 열단위 이외에도 빅셀 유닛 하나씩 개별적으로 동작할 수도 있다.
도 51은 일 실시예에 따른 빅셀 어레이의 동작 순서도를 나타낸 도면이다.
도 51을 참조하면, 빅셀 어레이의 동작은 제1 컨택에 전류를 인가하는 단계(S4100) 및 제2 컨택에 전류를 인가하는 단계(S4200)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 빅셀 어레이의 제1 컨택에 전류를 인가하는 단계(S4100)가 수행될 수 있다. 그 후 빅셀 어레이의 제2 컨택에 전류를 인가하는 단계(S4200)가 수행될 수 있다. 제1 컨택 및 제2 컨택에 전류를 인가함으로써, 빅셀 어레이에 포함된 빅셀 유닛이 동작할 수 있다.
다른 일 실시예에 따르면, 빅셀 어레이의 제2 컨택에 전류를 인가하는 단계(S4200)가 먼저 수행될 수 있다. 그 후 빅셀 어레이의 제1 컨택에 전류를 인가하는 단계(S4100)가 수행될 수 있다.
도 52는 일 실시예에 따른 빅셀 어레이의 동작 시퀀스를 나타낸 도면이다.
도 52를 참조하면, 일 실시예에 따른 빅셀 어레이(4580)는 4X4의 빅셀 유닛(4570)을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 5X5, 6X6, 7X7, 8X8, 12X12, 24X24, 64X64 등의 빅셀 유닛(4570)을 포함할 수 있다.
도 52(a)를 참조하면, 일 실시예에 따른 빅셀 어레이(4580)는 빅셀 유닛(4570)에 기재된 숫자에 따른 동작 시퀀스에 의해 동작할 수 있다.
예를 들어, 1행 1열의 빅셀 유닛이 첫번째로 동작할 수 있다. 그 다음, 3행 3열의 빅셀 유닛이 두번째로 동작할 수 있다. 그 다음, 1행 3열의 빅셀 유닛이 세번째로 동작할 수 있다. 그 다음, 3행 1열의 빅셀 유닛이 네번째로 동작할 수 있다. 그 다음, 1행 4열의 빅셀 유닛이 다섯번째로 동작할 수 있다. 그 다음, 3행 2열의 빅셀 유닛이 여섯번째로 동작할 수 있다. 그 다음, 1행 2열의 빅셀 유닛이 일곱번째로 동작할 수 있다. 그 다음, 3행 4열의 빅셀 유닛이 여덟번째로 동작할 수 있다. 그 다음, 2행 1열의 빅셀 유닛이 아홉번째로 동작할 수 있다. 그 다음, 4행 3열의 빅셀 유닛이 열번째로 동작할 수 있다. 그 다음, 2행 3열의 빅셀 유닛이 열한번째로 동작할 수 있다. 그 다음, 4행 1열의 빅셀 유닛이 열두번째로 동작할 수 있다. 그 다음, 2행 4열의 빅셀 유닛이 열세번째로 동작할 수 있다. 그 다음, 4행 2열의 빅셀 유닛이 열네번째로 동작할 수 있다. 그 다음, 2행 2열의 빅셀 유닛이 열다섯번째로 동작할 수 있다. 그 다음, 4행 4열의 빅셀 유닛이 열여섯번째로 동작할 수 있다.
도 52(b)를 참조하면, 다른 일 실시예에 따른 빅셀 어레이(4580)는 빅셀 유닛(4570)에 기재된 숫자에 따른 동작 시퀀스에 의해 동작할 수 있다.
예를 들어, 1행 1열의 빅셀 유닛이 첫번째로 동작할 수 있다. 그 다음, 1행 2열의 빅셀 유닛이 두번째로 동작할 수 있다. 그 다음, 3행 1열의 빅셀 유닛이 세번째로 동작할 수 있다. 그 다음, 3행 3열의 빅셀 유닛이 네번째로 동작할 수 있다. 그 다음, 2행 2열의 빅셀 유닛이 다섯번째로 동작할 수 있다. 그 다음, 2행 4열의 빅셀 유닛이 여섯번째로 동작할 수 있다. 그 다음, 4행 2열의 빅셀 유닛이 일곱번째로 동작할 수 있다. 그 다음, 4행 4열의 빅셀 유닛이 여덟번째로 동작할 수 있다. 그 다음, 1행 2열의 빅셀 유닛이 아홉번째로 동작할 수 있다. 그 다음, 1행 4열의 빅셀 유닛이 열번째로 동작할 수 있다. 그 다음, 3행 2열의 빅셀 유닛이 열한번째로 동작할 수 있다. 그 다음, 3행 4열의 빅셀 유닛이 열두번째로 동작할 수 있다. 그 다음, 2행 1열의 빅셀 유닛이 열세번째로 동작할 수 있다. 그 다음, 2행 3열의 빅셀 유닛이 열네번째로 동작할 수 있다. 그 다음, 4행 1열의 빅셀 유닛이 열다섯번째로 동작할 수 있다. 그 다음, 4행 3열의 빅셀 유닛이 열여섯번째로 동작할 수 있다.
빅셀 어레이(4580)에 포함된 빅셀 유닛(4570)들이 도 51과 같은 시퀀스를 따를 경우, 빅셀 어레이(4580)의 온도 상승을 최소화할 수 있다. 제1 빅셀 유닛이 동작한 후, 제1 빅셀 유닛과 인접한 제2 빅셀 유닛이 동작할 경우, 제1 빅셀 유닛의 동작으로 인한 온도 상승에 제2 빅셀 유닛의 동작으로 인한 온도 상승의 영향이 더해져 빅셀 어레이(4580)의 온도가 상승할 수 있다.
그러나, 제1 빅셀 유닛이 동작한 후, 제1 빅셀 유닛과 인접하지 않은 제3 빅셀 유닛이 동작할 경우, 제1 빅셀 유닛의 동작으로 인한 온도 상승에 제3 빅셀 유닛의 동작으로 인한 온도 상승의 영향은 제2 빅셀 유닛의 동작으로 인한 온도 상승의 영향보다 적을 수 있다.
따라서, 제1 빅셀 유닛이 동작한 후, 제1 빅셀 유닛과 인접한 제2 빅셀 유닛이 동작하는 경우보다 제1 빅셀 유닛과 인접하지 않은 제3 빅셀 유닛이 동작하는 경우에 빅셀 어레이(4580)의 온도 상승이 줄어들 수 있다.
빅셀 어레이(4580)의 동작은 도 52에 도시된 동작 시퀀스에 한정되지 않고, 직전에 동작한 빅셀 유닛과 인접하지 않는 빅셀 유닛을 동작시키는 다른 시퀀스에 따를 수 있다.
도 53은 일 실시예에 따른 빅셀 어레이가 포함된 웨이퍼를 나타낸 도면이다.
도 53을 참조하면, 웨이퍼(4700)는 빅셀 어레이(4720)를 포함할 수 있다. 도 53에는 웨이퍼(4700)의 형상이 원형으로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않고 다각형의 형상 또는 다른 형태로도 나타날 수 있다. 도 53에는 빅셀 어레이(4720)의 형상이 다각형으로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않고 원형 또는 다른 형태로도 나타날 수 있다.
일 실시예에 따르면, 웨이퍼(4700)는 빅셀 어레이(4720)가 포함되지 않은 영역인 제1 영역(4710)과 빅셀 어레이(4720)를 포함하는 영역인 제2 영역으로 나뉘어질 수 있다.
제1 영역(4710)은 빅셀 어레이(4720)를 포함하지 않으므로, 사이즈의 축소를 위해 소잉(sawing) 공정에 의해 잘려질 수도 있다. 그러나, 제1 영역(4710)을 자르지 않고 빅셀 어레이(4720)를 위한 컨택 영역으로 활용할 수도 있다.
예를 들어, 제1 영역(4710)에 빅셀 어레이(4720)에 전원을 공급하기 위한 컨택을 배치할 수도 있다. 또한 예를 들어, 제1 영역(4710)에 다각형의 빅셀 어레이(4720)가 아닌 다른 형태의 빅셀 어레이를 추가적으로 배치할 수도 있다.
예를 들어, 제1 영역(4710)에 빅셀 어레이(4720)에서 방출되는 레이저 빔의 파장과 다른 파장을 방출하는 다른 빅셀 어레이를 추가적으로 배치할 수도 있다.
또한 예를 들어, 제1 영역(4710)에 빅셀 어레이(4720)에서 방출되는 레이저 빔의 다이버전스(divergence) 각도와 다른 다이버전스 각도를 가지는 레이저 빔을 방출하는 다른 빅셀 어레이를 추가적으로 배치할 수도 있다.
도 54는 일 실시예에 따른 웨이퍼 및 빅셀 어레이의 레이아웃을 나타낸 도면이다.
도 54를 참조하면, 빅셀 어레이(4720)는 웨이퍼(4700) 내에 배치될 수 있다. 웨이퍼(4700)는 가용 영역(4716) 및 불가용 영역(4718)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 가용 영역(4716)은 가용 경계(4715)의 내부일 수 있다. 가용 영역(4716)은 웨이퍼 내부에 배치되어 있는 반도체가 동작할 수 있는 영역일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 불가용 영역(4718)은 가용 경계(4715)와 웨이퍼(4700)의 엣지(4717) 사이의 영역일 수 있다. 불가용 영역(4718)은 내부에 배치되어 있는 반도체가 동작할 확률이 낮은 영역일 수 있다. 또는 불가용 영역(4718)은 도핑 농도가 균일하지 않은 영역일 수 있다.
빅셀 어레이(4720)가 불가용 영역(4718)에 배치되는 경우, 빅셀 어레이(4720)가 동작하지 않을 수 있다. 특히, 빅셀 어레이(4720) 중 빅셀 이미터들이 배치되는 영역인 액티브 영역(4723)이 불가용 영역(4718)에 포함되는 경우, 빅셀 이미터들이 레이저 빔을 출력하지 않을 수 있다.
그러나, 빅셀 어레이(4720)를 가용 영역(4716)에만 배치하는 경우, 웨이퍼(4700)의 영역 활용도가 낮을 수 있다.
예를 들어, 빅셀 어레이(4720) 중 빅셀 이미터들이 배치되지 않는 영역은 불가용 영역(4718)에 포함될 수도 있다.
즉, 빅셀 어레이(4720)가 가용 영역(4716)에만 배치되지 않고, 가용 영역(4716) 및 불가용 영역(4718) 모두에 배치될 수 있다.
도 55는 다른 일 실시예에 따른 웨이퍼 및 빅셀 어레이의 레이아웃을 나타낸 도면이다.
도 55를 참조하면, 빅셀 어레이(4720)는 가용 영역(4716)에만 배치되지 않고, 가용 영역(4716) 및 불가용 영역(4718) 모두에 배치될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 빅셀 어레이(4720)는 엣지(4721), 빅셀 이미터를 포함하는 액티브 영역(4723) 및 빅셀 이미터를 포함하지 않는 비액티브 영역(4725)을 포함할 수 있다. 이때, 비액티브 영역(4725)에는 메탈 컨택 또는 passivation이 포함될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 웨이퍼의 영역 활용도를 향상시키기 위해, 빅셀 어레이(4720)가 불가용 영역(4718)에도 배치가 될 수 있다.
예를 들어, 빅셀 어레이(4720)의 비액티브 영역(4725) 및 엣지(4721)의 일부가 불가용 영역(4718)에 포함될 수 있다. 이때, 빅셀 어레이(4720)의 액티브 영역(4723)은 불가용 영역(4718)에 포함되지 않을 수 있다. 이때, 빅셀 어레이(4720)의 액티브 영역(4723)의 경계가 가용 영역(4716)과 불가용 영역(4718)의 경계에 맞닿을 수 있다.
빅셀 어레이(4720)의 비액티브 영역(4725) 및 엣지(4721)의 일부가 불가용 영역(4718)에 포함됨으로써, 가용 영역(4716) 내에서 빅셀 어레이(4720)의 액티브 영역(4723)이 차지하는 비율이 증가할 수 있다. 또는 가용 영역(4716) 내에 배치될 수 있는 빅셀 이미터의 개수가 증가할 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
4500 : 빅셀 어레이
4510, 4515 : 빅셀 유닛
4520, 4525, 4530, 4535 : 컨택
4540, 4550 : 와이어

Claims (16)

  1. 제1 축을 따라 배치되는 복수의 빅셀(VCSEL : Vertical Cavity Surface Emitting Laser) 유닛을 포함하는 제1 서브 어레이;
    제1 상부 컨택 및 제1 하부 컨택을 포함하고, 상기 제1 서브 어레이에 포함되는 제1 빅셀 유닛;
    제2 상부 컨택 및 제2 하부 컨택을 포함하고, 상기 제1 서브 어레이에 포함되는 제2 빅셀 유닛;
    상기 제1 상부 컨택 및 상기 제2 하부 컨택과 전기적으로 연결되는 제1 컨택; 및
    상기 제2 상부 컨택 및 상기 제1 하부 컨택과 전기적으로 연결되는 제2 컨택을 포함하고,
    상기 제1 컨택에 제1 전압이 인가되고, 상기 제2 컨택에 상기 제1 전압보다 작은 제2 전압이 인가되는 경우, 상기 제1 빅셀 유닛이 작동하고, 상기 제1 컨택에 상기 제2 전압이 인가되고, 상기 제2 컨택에 상기 제1 전압이 인가되는 경우, 상기 제2 빅셀 유닛이 작동하는
    빅셀 어레이.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 상부 컨택 및 상기 제2 하부 컨택은 동일한 메탈 레이어인
    빅셀 어레이.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 상부 컨택 및 상기 제1 하부 컨택은 동일한 메탈 레이어인
    빅셀 어레이.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전압은 기준 전압을 기준으로 양의 전압이고,
    상기 제2 전압은 상기 기준 전압을 기준으로 음의 전압인
    빅셀 어레이.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 컨택과 전기적으로 연결되는 제1 와이어; 및
    상기 제2 컨택과 전기적으로 연결되는 제2 와이어를 포함하는
    빅셀 어레이.

  6. 제1항에 있어서,
    제3 상부 컨택 및 제3 하부 컨택을 포함하고, 상기 제1 서브 어레이에 포함되는 제3 빅셀 유닛;
    제4 상부 컨택 및 제4 하부 컨택을 포함하고, 상기 제1 서브 어레이에 포함되는 제4 빅셀 유닛; 및
    상기 제3 상부 컨택 및 상기 제4 하부 컨택과 전기적으로 연결되는 제3 컨택을 포함하고,
    상기 제2 컨택은 상기 제4 상부 컨택 및 상기 제3 하부 컨택과 전기적으로 연결되고,
    상기 제2 컨택에 제3 전압이 인가되고, 상기 제3 컨택에 상기 제3 전압보다 큰 제4 전압이 인가되는 경우, 상기 제3 빅셀 유닛이 작동하고, 상기 제2 컨택에 상기 제4 전압이 인가되고, 상기 제3 컨택에 상기 제3 전압이 인가되는 경우, 상기 제4 빅셀 유닛이 작동하는
    빅셀 어레이.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 서브 어레이와 상기 제1 축과 상이한 제2 축을 따라 배치되는 제2 서브 어레이;
    제3 상부 컨택 및 제3 하부 컨택을 포함하고, 상기 제2 서브 어레이에 포함되는 제3 빅셀 유닛;
    제4 상부 컨택 및 제4 하부 컨택을 포함하고, 상기 제2 서브 어레이에 포함되는 제4 빅셀 유닛; 및
    상기 제3 하부 컨택 및 상기 제4 상부 컨택과 전기적으로 연결되는 제3 컨택을 포함하고,
    상기 제1 컨택은 상기 제3 상부 컨택 및 상기 제4 하부 컨택과 전기적으로 연결되고,
    상기 제1 컨택에 제3 전압이 인가되고, 상기 제3 컨택에 상기 제3 전압보다 큰 제4 전압이 인가되는 경우, 상기 제4 빅셀 유닛이 작동하고, 상기 제1 컨택에 상기 제4 전압이 인가되고, 상기 제3 컨택에 상기 제3 전압이 인가되는 경우, 상기 제3 빅셀 유닛이 작동하는
    빅셀 어레이.
  8. 제1 축을 따라 배치되는 복수의 빅셀(VCSEL : Vertical Cavity Surface Emitting Laser) 유닛을 포함하는 제1 서브 어레이;
    제1 상부 DBR(Distributed Bragg Reflector) 및 제1 하부 DBR을 포함하고, 상기 제1 서브 어레이에 포함되는 제1 빅셀 유닛;
    제2 상부 DBR 및 제2 하부 DBR을 포함하고, 상기 제1 서브 어레이에 포함되는 제2 빅셀 유닛;
    상기 제1 상부 DBR 및 상기 제2 상부 DBR과 전기적으로 연결되는 제1 컨택; 및
    상기 제1 하부 DBR 및 상기 제2 하부 DBR과 전기적으로 연결되는 제2 컨택을 포함하고,
    상기 제1 상부 DBR 및 상기 제2 하부 DBR은 P형으로 도핑되고,
    상기 제2 상부 DBR 및 상기 제1 하부 DBR은 N형으로 도핑되고,
    상기 제1 컨택에 제1 전압이 인가되고, 상기 제2 컨택에 상기 제1 전압보다 작은 제2 전압이 인가되는 경우, 상기 제1 빅셀 유닛이 작동하고, 상기 제1 컨택에 상기 제2 전압이 인가되고, 상기 제2 컨택에 상기 제1 전압이 인가되는 경우, 상기 제2 빅셀 유닛이 작동하는
    빅셀 어레이.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 전압은 기준 전압을 기준으로 양의 전압이고,
    상기 제2 전압은 상기 기준 전압을 기준으로 음의 전압인
    빅셀 어레이.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1 하부 DBR 및 상기 제2 하부 DBR과 전기적으로 연결되는 공통 컨택을 포함하고,
    상기 제2 컨택은 상기 공통 컨택을 통해 상기 제1 하부 DBR 및 상기 제2 하부 DBR과 전기적으로 연결되는
    빅셀 어레이.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제1 컨택과 전기적으로 연결되는 제1 와이어; 및
    상기 제2 컨택과 전기적으로 연결되는 제2 와이어를 포함하는
    빅셀 어레이.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 제1 서브 어레이와 상기 제1 축과 상이한 제2 축을 따라 배치되는 제2 서브 어레이;
    제3 상부 DBR 및 제3 하부 DBR을 포함하고, 상기 제2 서브 어레이에 포함되는 제3 빅셀 유닛;
    제4 상부 DBR 및 제4 하부 DBR을 포함하고, 상기 제2 서브 어레이에 포함되는 제4 빅셀 유닛; 및
    상기 제3 하부 DBR 및 상기 제4 하부 DBR과 전기적으로 연결되는 제3 컨택을 포함하고,
    상기 제3 상부 DBR 및 상기 제4 하부 DBR은 P형으로 도핑되고,
    상기 제4 상부 DBR 및 상기 제3 하부 DBR은 N형으로 도핑되고,
    상기 제1 컨택은 상기 제3 상부 DBR 및 상기 제4 상부 DBR과 전기적으로 연결되고,
    상기 제1 컨택에 제3 전압이 인가되고, 상기 제3 컨택에 상기 제3 전압보다 큰 제4 전압이 인가되는 경우, 상기 제4 빅셀 유닛이 작동하고, 상기 제1 컨택에 상기 제4 전압이 인가되고, 상기 제3 컨택에 상기 제3 전압이 인가되는 경우, 상기 제3 빅셀 유닛이 작동하는
    빅셀 어레이.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제3 컨택과 전기적으로 연결되는 제3 와이어를 포함하는
    빅셀 어레이.
  14. 제1 축을 따라 배치되는 복수의 빅셀(VCSEL : Vertical Cavity Surface Emitting Laser) 유닛을 포함하는 제1 서브 어레이;
    제1 DBR(Distributed Bragg Reflector) 및 제2 DBR을 포함하고, 상기 제1 서브 어레이에 포함되는 제1 빅셀 유닛;
    제3 DBR 및 제4 DBR을 포함하고, 상기 제1 서브 어레이에 포함되는 제2 빅셀 유닛;
    상기 제1 DBR 및 상기 제3 DBR과 전기적으로 연결되는 제1 컨택; 및
    상기 제2 DBR 및 상기 제4 DBR과 전기적으로 연결되는 제2 컨택을 포함하고,
    상기 제1 DBR 및 상기 제4 DBR은 제1 성질로 도핑되고,
    상기 제2 DBR 및 상기 제3 DBR은 상기 제1 성질과 다른 제2 성질로 도핑되고,
    상기 제2 DBR의 반사율은 상기 제1 DBR의 반사율보다 크고,
    상기 제4 DBR의 반사율은 상기 제3 DBR의 반사율보다 크고,
    상기 제1 컨택에 제1 전압이 인가되고, 상기 제2 컨택에 상기 제1 전압보다 작은 제2 전압이 인가되는 경우, 상기 제1 빅셀 유닛이 작동하고, 상기 제1 컨택에 상기 제2 전압이 인가되고, 상기 제2 컨택에 상기 제1 전압이 인가되는 경우, 상기 제2 빅셀 유닛이 작동하는
    빅셀 어레이.
  15. 대상체를 향해 레이저를 조사하는 레이저 출력부; 및
    상기 레이저 출력부에서 조사된 레이저가 상기 대상체에 반사되어 되돌아오는 레이저를 수광하는 레이저 수광부를 포함하고,
    상기 레이저 출력부는,
    제1 축을 따라 배치되는 복수의 빅셀(VCSEL : Vertical Cavity Surface Emitting Laser) 유닛을 포함하는 제1 서브 어레이,
    제1 상부 컨택 및 제1 하부 컨택을 포함하고, 상기 제1 서브 어레이에 포함되는 제1 빅셀 유닛,
    제2 상부 컨택 및 제2 하부 컨택을 포함하고, 상기 제1 서브 어레이에 포함되는 제2 빅셀 유닛,
    상기 제1 상부 컨택 및 상기 제2 하부 컨택과 전기적으로 연결되는 제1 컨택, 및
    상기 제2 상부 컨택 및 상기 제1 하부 컨택과 전기적으로 연결되는 제2 컨택을 포함하고,
    상기 제1 컨택에 제1 전압이 인가되고, 상기 제2 컨택에 상기 제1 전압보다 작은 제2 전압이 인가되는 경우, 상기 제1 빅셀 유닛이 작동하고, 상기 제1 컨택에 상기 제2 전압이 인가되고, 상기 제2 컨택에 상기 제1 전압이 인가되는 경우, 상기 제2 빅셀 유닛이 작동하는
    라이다 장치.
  16. 대상체를 향해 레이저를 조사하는 레이저 출력부; 및
    상기 레이저 출력부에서 조사된 레이저가 상기 대상체에 반사되어 되돌아오는 레이저를 수광하는 레이저 수광부를 포함하고,
    상기 레이저 출력부는,
    제1 축을 따라 배치되는 복수의 빅셀(VCSEL : Vertical Cavity Surface Emitting Laser) 유닛을 포함하는 제1 서브 어레이,
    제1 상부 DBR(Distributed Bragg Reflector) 및 제1 하부 DBR을 포함하고, 상기 제1 서브 어레이에 포함되는 제1 빅셀 유닛,
    제2 상부 DBR 및 제2 하부 DBR을 포함하고, 상기 제1 서브 어레이에 포함되는 제2 빅셀 유닛,
    상기 제1 상부 DBR 및 상기 제2 상부 DBR과 전기적으로 연결되는 제1 컨택, 및
    상기 제1 하부 DBR 및 상기 제2 하부 DBR과 전기적으로 연결되는 제2 컨택을 포함하고,
    상기 제1 상부 DBR 및 상기 제2 하부 DBR은 P형으로 도핑되고,
    상기 제2 상부 DBR 및 상기 제1 하부 DBR은 N형으로 도핑되고,
    상기 제1 컨택에 제1 전압이 인가되고, 상기 제2 컨택에 상기 제1 전압보다 작은 제2 전압이 인가되는 경우, 상기 제1 빅셀 유닛이 작동하고, 상기 제1 컨택에 상기 제2 전압이 인가되고, 상기 제2 컨택에 상기 제1 전압이 인가되는 경우, 상기 제2 빅셀 유닛이 작동하는
    라이다 장치.
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