KR20200022312A - Back side emitting light source array device and electronic apparatus having the same - Google Patents

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한승훈
나병훈
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삼성전자주식회사
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Abstract

Disclosed are a back side emission light source array device and an electronic apparatus including the same. The back side emission light source array device comprises: a dispersive Bragg reflector provided on one side of a substrate; a plurality of gain layers provided in the dispersive Bragg reflector to generate light; and a nanostructure reflector including a plurality of nanostructures having shape dimension of a sub-wavelength. The back side emission light source array device is configured to allow light to exit through the substrate. Accordingly, the back side emission light source array device including a plurality of vertical cavity surface emitting lasers is configured to emit light toward the substrate.

Description

배면 발광 광원 어레이 소자 및 이를 포함한 전자 장치{Back side emitting light source array device and electronic apparatus having the same} Back side emitting light source array device and electronic apparatus having the same

개시된 실시예들은 나노 구조체 리플렉터를 포함한 복수의 수직 캐비티 표면 발광 레이저를 포함하고, 기판 쪽으로 광이 출사되는 배면 발광 광원 어레이 소자 및 이를 포함한 전자 장치에 관한 것이다. The disclosed embodiments relate to a back-emitting light source array element comprising a plurality of vertical cavity surface emitting lasers including a nano-structure reflector, wherein light is emitted toward a substrate and an electronic device comprising the same.

최근, 인간이나 기타 사물 등의 객체 인식에 있어, 정밀한 3차원 형상 인식에 의해, 객체의 형상, 위치나 움직임등을 정확히 식별해야 할 필요성이 점차적으로 높아지고 있다. 예를 들어, 3차원 형상인식을 하는 센서에 레이저를 많이 사용한다.In recent years, in recognition of objects such as humans and other objects, the necessity of accurately identifying the shape, position, and movement of an object is gradually increased by precise three-dimensional shape recognition. For example, many lasers are used for sensors that recognize 3D shapes.

수직 캐비티 표면 발광 레이저(Vertical cavity surface emitting laser; 이하 VCSEL)는 측면 발광 레이저(Edge emitting laser; 이하 EEL)와 비교하여 광 이득 길이(gain length)가 짧아 저전력화가 가능하고, 집적화에 유리하다. 또한, EEL은 광 출력이 비대칭적인데 반해, VCSEL은 원형 대칭적인 출력 모드를 제공하므로 효율적으로 광섬유에 연결하여 저잡음으로 안정적인 고속 변조가 가능하다. Vertical cavity surface emitting lasers (VCSELs) have a shorter gain length compared to edge emitting lasers (EELs), which enables lower power and is advantageous for integration. In addition, the EEL provides asymmetrical light outputs, while the VCSEL offers circular symmetrical output modes, allowing efficient high speed modulation with low noise.

VCSEL은 약 90% 이상의 높은 반사율을 갖는 분산 브래그 리플렉터(distributed Bragg reflector;DBR)를 레이저 공진기를 구성하기 위해 구비하고 있다. 굴절률이 서로 다른 두 물질의 쌍들로 구성된 DBR은, 높은 반사율을 얻기 위해, 통상 수십 쌍의 적층 구조가 요구된다. DBR은 두 물질의 경계에서 발생하는 포톤 산란(phonon scattering)에 의해 낮은 열전도도(또는, 높은 열저항)를 갖는다. DBR의 단점들을 보완하면서, 광의 제어 및 발광 특성을 개선할 수 있는 기술 및 방법이 요구된다. The VCSEL is equipped with a distributed Bragg reflector (DBR) having a high reflectivity of about 90% or more to construct a laser resonator. DBRs composed of two pairs of materials with different refractive indices typically require dozens of pairs of stacked structures to achieve high reflectivity. DBR has low thermal conductivity (or high thermal resistance) by phonon scattering occurring at the boundary of two materials. There is a need for techniques and methods that can improve the control and luminescence properties of light while complementing the shortcomings of DBR.

예시적인 실시예는 복수의 수직 캐비티 표면 발광 레이저를 포함하고 기판 쪽으로 광을 출사하도록 구성된 배면 발광 광원 어레이 소자를 제공한다.An exemplary embodiment provides a back emitting light source array element comprising a plurality of vertical cavity surface emitting lasers and configured to emit light towards a substrate.

예시적인 실시예는 복수의 수직 캐비티 표면 발광 레이저를 포함하는 배면 발광 광원 어레이 소자를 포함하는 전자 장치를 제공한다.An exemplary embodiment provides an electronic device including a bottom emitting light source array element comprising a plurality of vertical cavity surface emitting lasers.

예시적인 실시예에 따른 배면 발광 광원 어레이 소자는, 기판; 상기 기판의 일 면에 구비된 분산 브래그 리플렉터; 상기 분산 브래그 리플렉터에 구비되고, 서로 이격되게 배열되어 각각 광을 생성하는 복수 개의 이득층; 상기 이득층에 구비되고, 서브 파장의 형상 치수를 갖는 복수의 나노 구조체를 포함하는 나노 구조체 리플렉터;를 포함하고, 상기 분산 브래그 리플렉터가 상기 나노 구조체 리플렉터의 반사도보다 작은 반사도를 가지도록 구성되어 상기 광이 상기 기판을 통해 출사된다. According to an exemplary embodiment, there is provided a back-emitting light source array device comprising: a substrate; A distributed Bragg reflector provided on one surface of the substrate; A plurality of gain layers provided in the distributed Bragg reflector and arranged to be spaced apart from each other to generate light; And a nanostructure reflector provided in the gain layer, the nanostructure reflector including a plurality of nanostructures having a shape dimension of a sub-wavelength, wherein the dispersed Bragg reflector is configured to have a reflectance smaller than that of the nanostructure reflector. This is emitted through the substrate.

상기 기판의 다른 면에 메타 표면층이 더 구비될 수 있다. Meta surface layer may be further provided on the other side of the substrate.

상기 메타 표면층이 메타 렌즈, 메타 프리즘, 또는 메타 회절 소자를 포함할 수 있다.The meta surface layer may include a meta lens, a meta prism, or a meta diffraction element.

상기 메타 표면층은 서브 파장 치수를 가지고, 상대적으로 고굴절률의 복수 개의 나노 구조체들과, 상기 복수 개의 나노 구조체들 주변에 상대적으로 저굴절률의 물질을 포함할 수 있다. The meta surface layer has a sub-wavelength dimension, and may include a plurality of relatively high refractive index nanostructures and a relatively low refractive index material around the plurality of nanostructures.

상기 나노 구조체 리플렉터의 나노 구조체들의 두께, 폭, 배치 간격 중 적어도 하나는 상기 광의 반 파장 이하의 수치를 가지고, 상기 메타 표면층의 나노 구조체들의 두께, 폭, 배치 간격 중 적어도 하나는 상기 광의 2/3 파장 이하의 수치를 가질 수 있다.At least one of the thickness, width, and spacing of the nanostructures of the nanostructure reflector has a value less than or equal to half wavelength of the light, and at least one of the thickness, width, and spacing of the nanostructures of the meta surface layer is 2/3 of the light. It may have a numerical value below the wavelength.

상기 나노 구조체 리플렉터에 히트 싱크가 더 구비될 수 있다.A heat sink may be further provided on the nanostructure reflector.

상기 기판은 III-V족 반도체 기판을 포함할 수 있다.The substrate may include a III-V semiconductor substrate.

상기 나노 구조체 리플렉터에 p 콘택층이 구비되고, 상기 p 콘택층에 p 콘택 메탈이 구비될 수 있다.A p contact layer may be provided on the nanostructure reflector, and a p contact metal may be provided on the p contact layer.

상기 이득층이 n×m(n,m은 자연수) 메트릭스 어레이로 배열되고, 상기 p 콘택 메탈이 2열 이상의 이득층 그룹에 공통으로 대응되게 구비될 수 있다. The gain layers may be arranged in an n × m (n, m is a natural number) matrix array, and the p contact metal may be provided to correspond in common to two or more gain layer groups.

상기 p 콘택 메탈에 개구층이 더 구비될 수 있다.An opening layer may be further provided on the p contact metal.

상기 개구층에 삽입층이 더 구비될 수 있다.An insertion layer may be further provided on the opening layer.

상기 분산 브래그 리플렉터와 상기 이득층 사이에 n 콘택층이 구비될 수 있다.An n contact layer may be provided between the distributed Bragg reflector and the gain layer.

상기 분산 브래그 리플렉터의 양쪽 끝에, 광을 생성하지 않는 더미 이득층과, 상기 더미 이득층에 의해 지지된 n 콘택 메탈이 더 구비되고, 상기 n 콘택 메탈이 상기 n 콘택층에 연결될 수 있다. At both ends of the distributed Bragg reflector, a dummy gain layer that does not generate light and an n contact metal supported by the dummy gain layer may be further provided, and the n contact metal may be connected to the n contact layer.

상기 이득층이 n×m(n,m은 자연수) 메트릭스 어레이로 배열되고, 상기 n 콘택층과 상기 n 콘택 메탈이 2행 이상의 이득층 그룹에 공통으로 대응되게 구비될 수 있다. The gain layers may be arranged in an n × m (n, m is a natural number) matrix array, and the n contact layer and the n contact metal may be provided in common to two or more gain layer groups.

상기 히트 싱크에 배선이 구비될 수 있다.Wiring may be provided in the heat sink.

상기 나노 구조체 리플렉터와 히트 싱크 사이에 서로 이격되게 배치된 본딩층이 더 구비될 수 있다A bonding layer spaced apart from each other may be further provided between the nanostructure reflector and the heat sink.

상기 나노 구조체 리플렉터와 히트 싱크 사이에 열전도층이 더 구비될 수 있다.A thermal conductive layer may be further provided between the nanostructure reflector and the heat sink.

상기 나노 구조체 리플렉터에 p 콘택층이 구비되고, 상기 분산 브래그 리플렉터와 이득층 사이에 n 콘택층이 구비되며, 상기 p 콘택층과 n 콘택층 사이에 절연성 보호층이 더 구비될 수 있다.The nanostructure reflector may include a p contact layer, an n contact layer may be provided between the dispersion bragg reflector and a gain layer, and an insulating protective layer may be further provided between the p contact layer and the n contact layer.

예시적인 실시예에 따른 전자 장치는, 광을 피사체에 조사하는 배면 발광 광원 어레이 소자; 상기 피사체로부터 반사된 광을 수광하는 센서; 상기 센서에서 수광한 광으로부터 상기 피사체에 대한 정보 획득을 위한 연산을 수행하는 프로세서;를 포함하고, 상기 배면 발광 광원 어레이 소자가, 기판; 상기 기판의 일 면에 구비된 분산 브래그 리플렉터; 상기 분산 브래그 리플렉터에 구비되고, 서로 이격되게 배열되어 각각 광을 생성하는 복수 개의 이득층; 상기 이득층에 구비되고, 서브 파장의 형상 치수를 갖는 복수의 나노 구조체를 포함하는 나노 구조체 리플렉터;를 포함하고, 상기 분산 브래그 리플렉터가 상기 나노 구조체 리플렉터의 반사도보다 작은 반사도를 가지도록 구성되어 상기 광이 상기 기판을 통해 출사된다.An electronic device according to an exemplary embodiment of the present disclosure may include a back emission light source array element configured to irradiate light onto a subject; A sensor for receiving light reflected from the subject; And a processor configured to perform an operation for acquiring information on the subject from the light received by the sensor, wherein the back light emitting device comprises: a substrate; A distributed Bragg reflector provided on one surface of the substrate; A plurality of gain layers provided in the distributed Bragg reflector and arranged to be spaced apart from each other to generate light; And a nanostructure reflector provided in the gain layer, the nanostructure reflector including a plurality of nanostructures having a shape dimension of a sub-wavelength, wherein the dispersed Bragg reflector is configured to have a reflectance smaller than that of the nanostructure reflector. This is emitted through the substrate.

예시적인 실시예는 광이 기판을 통해 출사되는 배면 발광 광원 어레이 소자를 제공할 수 있다. 기판을 통해 광을 출광 하므로 기판의 반대편에 있는 나노 구조체 리플렉터(nanostructure reflector)에 히트 싱크를 구비하여 열을 효율적으로 배출할 수 있다. 또한, 예시적인 실시예는 서브파장의 치수를 갖는 나노 구조체 리플렉터를 적용한 복수의 수직 캐비티 표면 발광 레이저(VCSEL)를 포함하고, 복수의 수직 캐비티 표면 발광 레이저를 각각 또는 그룹 단위로 전기적 제어를 할 수 있다. An exemplary embodiment may provide a bottom emitting light source array element in which light is emitted through the substrate. Since light is emitted through the substrate, a heat sink may be provided at a nanostructure reflector opposite to the substrate to efficiently release heat. Further, the exemplary embodiment includes a plurality of vertical cavity surface emitting lasers (VCSELs) to which nanostructure reflectors having sub-wavelength dimensions are applied, and the plurality of vertical cavity surface emitting lasers can be electrically controlled in units of groups or individually. have.

예시적인 실시예에 따른 배면 발광 광원 어레이 소자는 다양한 전자 장치에 채용될 수 있고, 예를 들어 구조광 프로젝터 또는 스캐너로서 3차원 객체 인식 장치에 채용되어 3차원 센싱 효율을 높일 수 있다. The back emission light source array device according to an exemplary embodiment may be employed in various electronic devices, and for example, may be employed in a 3D object recognition device as a structured light projector or scanner to increase 3D sensing efficiency.

도 1은 예시적인 실시예에 따른 배면 발광 광원 어레이 소자를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 도 1에 도시된 배면 발광 광원 어레이 소자의 수직 캐비티 표면 발광 레이저를 도시한 것이다.
도 3은 도 1에 도시된 배면 발광 광원 어레이 소자의 더미 이득층을 포함하는 구조를 도시한 것이다.
도 4는 도 1에 도시된 배면 발광 광원 어레이 소자의 메타 표면층의 나노 구조체의 일 예를 도시한 것이다.
도 5는 도 1에 도시된 배면 발광 광원 어레이 소자의 메타 표면층의 나노 구조체의 다른 예를 도시한 것이다.
도 6 내지 도 12는 도 1에 도시된 배면 발광 광원 어레이 소자의 메타 표면층의 나노 구조체의 다양한 예들을 도시한 것이다.
도 13은 예시적인 실시예에 따른 배면 발광 광원 어레이 소자의 배선 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 14는 예시적인 실시예에 따른 배면 발광 광원 어레이 소자의 배선 구조의 일 예를 도시한 것이다.
도 15는 예시적인 실시예에 따른 배면 발광 광원 어레이 소자의 배선 구조의 다른 예를 도시한 것이다.
도 16은 도 15의 I-I 단면도이다.
도 17은 다른 예시적인 실시예에 따른 배면 발광 광원 어레이 소자를 도시한 것이다.
도 18은 일 실시예에 따른 전자 장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 19는 다른 실시예에 따른 전자 장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 20은 도 19의 전자 장치의 외형을 예시적으로 보이는 사시도이다. 1 schematically illustrates a bottom emitting light source array element according to an exemplary embodiment.
FIG. 2 illustrates a vertical cavity surface emitting laser of the bottom emitting light source array element shown in FIG. 1.
FIG. 3 illustrates a structure including a dummy gain layer of the bottom emission light source array element shown in FIG. 1.
FIG. 4 illustrates an example of a nanostructure of a meta surface layer of the bottom emission light source array device illustrated in FIG. 1.
FIG. 5 illustrates another example of the nanostructure of the meta surface layer of the bottom emission light source array element shown in FIG. 1.
6 to 12 illustrate various examples of nanostructures of the meta surface layer of the bottom emission light source array element shown in FIG. 1.
13 schematically illustrates a wiring structure of a bottom emission light source array element according to an exemplary embodiment.
14 illustrates an example of a wiring structure of a bottom emission light source array device according to an exemplary embodiment.
15 illustrates another example of the wiring structure of the bottom emission light source array element according to the exemplary embodiment.
FIG. 16 is a cross-sectional view II of FIG. 15.
17 illustrates a bottom emitting light source array device according to another exemplary embodiment.
18 schematically illustrates an electronic device according to an embodiment.
19 schematically illustrates an electronic device according to another embodiment.
FIG. 20 is a perspective view illustrating an external appearance of the electronic device of FIG. 19.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 다양한 실시예에 따른 배면 발광 광원 어레이 소자 및 이를 포함한 전자 장치에 대해 상세히 설명한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다. 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Hereinafter, a bottom emission light source array device and an electronic device including the same according to various embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, like reference numerals refer to like elements, and the size of each element in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of description. Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are only used to distinguish one component from another.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 도면에서 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다. 또한, 소정의 물질층이 기판이나 다른 층 상에 존재한다고 설명될 때, 그 물질층은 기판이나 다른 층에 직접 접하면서 존재할 수도 있고, 그 사이에 다른 제3의 층이 존재할 수도 있다. 그리고, 아래의 실시예에서 각 층을 이루는 물질은 예시적인 것이므로, 이외에 다른 물질이 사용될 수도 있다. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In addition, when a part is said to "include" a certain component, this means that it may further include other components, except to exclude other components unless otherwise stated. In addition, the size or thickness of each component in the drawings may be exaggerated for clarity of description. Also, when a given layer of material is described as being on a substrate or other layer, the material layer may be in direct contact with the substrate or another layer, and another third layer may be present therebetween. In addition, in the examples below, the materials forming each layer are exemplary, and other materials may be used.

또한, 명세서에 기재된 “...부”, “모듈” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.In addition, the terms “... unit”, “module”, etc. described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented by hardware or software or a combination of hardware and software. .

본 실시예에서 설명하는 특정 실행들은 예시들로서, 어떠한 방법으로도 기술적 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 간결함을 위하여, 종래 전자적인 구성들, 제어 시스템들, 소프트웨어, 상기 시스템들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다.Specific implementations described in this embodiment are examples, and do not limit the technical scope in any way. For brevity of description, descriptions of conventional electronic configurations, control systems, software, and other functional aspects of the systems may be omitted. In addition, the connection or connection members of the lines between the components shown in the drawings are illustrative of the functional connection and / or physical or circuit connections as an example, in the actual device replaceable or additional various functional connections, physical It can be represented as a connection, or circuit connections.

“상기”의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다. The use of the term “above” and similar terminology may be used in the singular and the plural.

방법을 구성하는 단계들은 설명된 순서대로 행하여야 한다는 명백한 언급이 없다면, 적당한 순서로 행해질 수 있다. 또한, 모든 예시적인 용어(예를 들어, 등등)의 사용은 단순히 기술적 사상을 상세히 설명하기 위한 것으로서 청구항에 의해 한정되지 않는 이상 이러한 용어로 인해 권리 범위가 한정되는 것은 아니다.The steps constituting the method may be in the proper order unless there is a clear indication that the steps must be performed in the order described. In addition, the use of all exemplary terms (eg, etc.) is for the purpose of describing the technical idea in detail and is not limited by the terms unless the scope of the claims is limited by the claims.

도 1은 일 실시예에 따른 배면 발광 광원 어레이 소자를 개략적으로 도시한 것이다.1 schematically illustrates a bottom emission light source array device according to an embodiment.

도 1을 참조하면, 기판(10)과, 기판(10)에 구비된 분산 브래그 리플렉터(distributed Bragg reflector)(DBR)(20), 분산 브래그 리플렉터(20)에 서로 분리되어 배치된 복수 개의 이득층(gain layer)(30) 및 복수 개의 이득층(30) 에 각각 대응되게 구비된 나노 구조체 리플렉터(36)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, a plurality of gain layers disposed separately from each other on a substrate 10, a distributed Bragg reflector (DBR) 20, and a distributed Bragg reflector 20 included in the substrate 10. The nano structure reflector 36 may be provided to correspond to each of the gain layer 30 and the plurality of gain layers 30.

나노 구조체 리플렉터(36)에 열을 방출하기 위한 히트 싱크(40)가 구비될 수 있다.The heat sink 40 for dissipating heat may be provided in the nanostructure reflector 36.

기판(10)은 반도체 기판일 수 있고, 예를 들어 III-V족 반도체 기판일 수 있다. 하지만, 여기에 한정되는 것은 아니다. The substrate 10 may be a semiconductor substrate, for example, a group III-V semiconductor substrate. However, it is not limited to this.

분산 브래그 리플렉터(20), 이득층(30) 및 나노 구조체 리플렉터(36)는 수직 캐비티 표면 발광 레이저(Vertical Cavity Surface Emitting Laser; VCSEL)를 구성할 수 있다. 수직 캐비티 표면 발광 레이저는 레이저의 표면에 대해 수직한 방향으로 광을 방출하는 반도체 레이저 다이오드의 일종이다. The distributed Bragg reflector 20, the gain layer 30, and the nano structure reflector 36 may constitute a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL). Vertical cavity surface emitting lasers are a type of semiconductor laser diode that emits light in a direction perpendicular to the surface of the laser.

분산 브래그 리플렉터(20)는 굴절률이 서로 다른 제1 물질층(21) 및 제2 물질층(22)이 교대로 반복하여 적층된 구조를 가질 수 있다. 제1 및 제2 물질층(21)(22)의 굴절률 차이, 두께 및 제1 및 제2 물질층(21)(22)의 적층 회수 중 적어도 하나를 조절하여 분산 브래그 리플렉터(20)의 반사율을 조절할 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 물질층(21)(22)은 원하는 발진 파장의 약 1/4 두께를 가지고 교대로 반복하여 적층될 수 있다. 분산 브래그 리플렉터(20)는 이득층(30)을 구성하는 반도체 물질과 동일하거나 유사한 계열의 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 물질층(21)은 AlxGa(1-x)As층(여기서, x는 0≤x≤1)일 수 있고 제2 물질층(22)은 AlyGa(1-y)As층(여기서, y는 0≤y≤1, x≠y)일 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 분산 브래그 리플렉터(20)의 제1 및 제2 물질층(21)(22)은 언도핑층(undoped layer)일 수 있지만, 경우에 따라서는, 소정의 반도체 타입을 갖도록 도핑된 층일 수도 있다. 분산 브래그 리플렉터(20)의 물질은 전술한 바에 한정되지 않고, 굴절률 차를 형성할 수 있는 다양한 물질들이 제1 물질층(21) 및 제2 물질층(22)에 사용될 수 있다. 분산 브래그 리플렉터(20)는 일종의 평판형 미러층이라 할 수 있고, 복수 개의 이득층(30)을 커버하도록 판형 구조를 가질 수 있다. 분산 브래그 리플렉터(20)는 복수 개의 이득층(30)을 위한 공통 미러층이라고 할 수 있다.The distributed Bragg reflector 20 may have a structure in which the first material layer 21 and the second material layer 22 having different refractive indices are alternately stacked. The reflectance of the dispersed Bragg reflector 20 is adjusted by adjusting at least one of the refractive index difference, the thickness of the first and second material layers 21, 22, and the number of times the first and second material layers 21, 22 are stacked. I can regulate it. For example, the first and second material layers 21 and 22 may be alternately stacked alternately with a thickness of about one quarter of the desired oscillation wavelength. The distributed Bragg reflector 20 may include a material of the same or similar series as the semiconductor material constituting the gain layer 30. For example, the first material layer 21 may be an Al x Ga (1-x) As layer, where x is 0 ≦ x ≦ 1 and the second material layer 22 is Al y Ga (1- y) As layer (where y is 0 ≦ y ≦ 1, x ≠ y), but is not limited thereto. The first and second material layers 21 and 22 of the dispersed Bragg reflector 20 may be an undoped layer, but in some cases, may be a layer doped to have a predetermined semiconductor type. The material of the dispersed Bragg reflector 20 is not limited to the above, and various materials capable of forming a refractive index difference may be used for the first material layer 21 and the second material layer 22. The distributed Bragg reflector 20 may be a kind of flat mirror layer and may have a plate-like structure to cover the plurality of gain layers 30. The distributed Bragg reflector 20 may be referred to as a common mirror layer for the plurality of gain layers 30.

이득층(30)은 에너지를 흡수하여 광을 생성하는 층이다. 이득층(30)은, 예컨대, 전류 주입에 의해, 또는, 펌핑(pumping) 광에 의해 광을 생성할 수 있다. 이득층(30)은 반도체 물질을 포함하는 활성층(active layer)(32)을 포함할 수 있다. 활성층(32)은, 예를 들면, Ⅲ-Ⅴ족 반도체 물질 또는 Ⅱ-Ⅵ족 반도체 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 활성층(32)은 InGaAs, AlGaAs, AlGaN, InGaAsP, InGaP 또는 AlGaInP 등을 포함하는 다중양자우물(multi-quantum well)(MQW) 구조를 포함할 수 있다. 또는, 활성층(32)은 양자점(quantum dot)을 포함할 수도 있다. 활성층(32)의 물질이나 구성은 예시된 바에 한정되지 않고 달라질 수 있다. 활성층(32)의 하부 및 상부에 제1 클래드층(31) 및 제2 클래드층(33)이 더 구비될 수 있다. 제1 클래드층(31) 및 제2 클래드층(33)은 각각 n형 또는 p형 또는 진성(intrinsic) 반도체 물질을 포함할 수 있다. 제1 클래드층(31) 및 제2 클래드층(33)은 활성층(32)과 같은 반도체 물질로 이루어질 수 있으며, n형 도펀트 또는 p형 도펀트를 더 포함할 수 있다. The gain layer 30 is a layer that absorbs energy and generates light. The gain layer 30 may generate light, for example, by current injection or by pumping light. The gain layer 30 may include an active layer 32 including a semiconductor material. The active layer 32 may include, for example, a group III-V semiconductor material or a group II-VI semiconductor material. For example, the active layer 32 may include a multi-quantum well (MQW) structure including InGaAs, AlGaAs, AlGaN, InGaAsP, InGaP, or AlGaInP. Alternatively, the active layer 32 may include a quantum dot. The material or structure of the active layer 32 is not limited to the illustrated and can vary. The first cladding layer 31 and the second cladding layer 33 may be further provided under and over the active layer 32. The first cladding layer 31 and the second cladding layer 33 may include n-type or p-type or intrinsic semiconductor materials, respectively. The first cladding layer 31 and the second cladding layer 33 may be made of a semiconductor material such as the active layer 32, and may further include an n-type dopant or a p-type dopant.

각각의 이득층(30)에 대응되게 나노 구조체 리플렉터(36)가 배치될 수 있다. 나노 구조체 리플렉터(36) 및 분산 브래그 리플렉터(20)는 이득층(30)에서 생성된 광을 발진시켜 특정 파장 대역의 광이 증폭되어 출사되도록 할 수 있다. 광 증폭을 위해, 분산 브래그 리플렉터(20) 및 나노 구조체 리플렉터(36)의 반사율은 대략 90% 이상으로 설정될 수 있다. 예를 들어, 분산 브래그 리플렉터(20) 및 나노 구조체 리플렉터(36)의 반사율은 98% 이상으로 설정될 수 있다. 예시적인 실시예에서는 이득층(30)에서 생성된 광이 분산 브래그 리플렉터(20)와 나노 구조체 리플렉터(36) 사이에서 공진하다가 기판(10)을 통해 출사될 수 있다. 예를 들어, 분산 브래그 리플렉터(20)가 나노 구조체 리플렉터(36)보다 작은 반사도를 가지도록 구성되어 분산 브래그 리플렉터(20)와 나노 구조체 리플렉터(36) 사이에서 반복하여 반사된 광이 분산 브래그 리플렉터(20)와 기판(10)을 통해 외부로 출사될 수 있다. 그리하여 배면 발광 광원 어레이 소자가 구현될 수 있다. 분산 브래그 리플렉터(20)의 반사도는 예를 들어, 제1 물질층(21)과 제2 물질층(22)의 조성, 두께, 적층 회수 등을 변화시켜 조절할 수 있다. 나노 구조체 리플렉터(36)의 반사도는 예를 들어, 나노 구조체(36a)와 지지층(36b)의 물질, 나노 구조체(36a)의 사이즈, 배열 규칙 등을 변화시켜 조절할 수 있다. The nanostructure reflector 36 may be disposed to correspond to each gain layer 30. The nanostructure reflector 36 and the distributed Bragg reflector 20 may oscillate the light generated in the gain layer 30 so that light of a specific wavelength band is amplified and emitted. For light amplification, the reflectances of the dispersed Bragg reflector 20 and the nanostructure reflector 36 may be set to approximately 90% or more. For example, the reflectances of the dispersed Bragg reflector 20 and the nanostructure reflector 36 may be set to 98% or more. In an exemplary embodiment, light generated in the gain layer 30 may resonate between the distributed Bragg reflector 20 and the nanostructure reflector 36 and may be emitted through the substrate 10. For example, the distributed Bragg reflector 20 is configured to have a reflectivity smaller than that of the nanostructure reflector 36 so that the light repeatedly reflected between the distributed Bragg reflector 20 and the nanostructure reflector 36 is dispersed Bragg reflector ( 20 may be emitted to the outside through the substrate 10. Thus, the bottom emission light source array element can be implemented. The reflectivity of the dispersed Bragg reflector 20 may be controlled by changing the composition, thickness, stacking number, etc. of the first material layer 21 and the second material layer 22, for example. The reflectivity of the nanostructure reflector 36 may be adjusted by changing the material of the nanostructure 36a and the support layer 36b, the size of the nanostructure 36a, an arrangement rule, and the like.

도 2는 도 1에서 수직 캐비티 표면 발광 레이저를 확대하여 나타낸 것이다. 도 2를 참조하면, 나노 구조체 리플렉터(36)는 서브파장의 형상 치수를 가지는 복수의 나노 구조체(36a)를 포함할 수 있다. 여기서, 서브파장의 형상 치수라 함은 나노 구조체(36a)의 형상을 정의하는 치수인 두께나 폭이, 나노 구조체 리플렉터(36)의 동작 파장보다 작음을 의미한다. 나노 구조체 리플렉터(36)의 동작 파장은 이득층(30)에서 생성되는 광의 파장 대역 내에 존재할 수 있으며, 이득층(30)에서 생성되는 광 중에서, 분산 브래그 리플렉터(20)와 나노 구조체 리플렉터(36) 사이에서 발진하며 출사되는 광(L)의 파장(λ)을 나타낼 수 있다. 이는 발진 파장(λ)이라 할 수 있다. FIG. 2 is an enlarged view of the vertical cavity surface emitting laser in FIG. 1. Referring to FIG. 2, the nanostructure reflector 36 may include a plurality of nanostructures 36a having a shape dimension of a subwavelength. Here, the shape dimension of the sub-wavelength means that the thickness or width, which is a dimension defining the shape of the nanostructure 36a, is smaller than the operating wavelength of the nanostructure reflector 36. An operating wavelength of the nanostructure reflector 36 may exist within a wavelength band of light generated in the gain layer 30, and among the light generated in the gain layer 30, the dispersed Bragg reflector 20 and the nanostructure reflector 36 may be present. The wavelength λ of the light L emitted and oscillated therebetween can be represented. This may be referred to as an oscillation wavelength λ.

나노 구조체(36a)는 주변 물질(예를 들어, 공기)보다 높은 굴절률을 가지는 물질로 이루어지며, 서브파장의 형상 치수, 구체적인 형상, 배열 형태 등에 의해 소정 파장 대역의 광을 반사시키는 역할을 할 수 있다. 나노 구조체(36a)는 일종의 메타구조(meta-structure)를 가질 수 있다. 나노 구조체(36a)의 두께, 폭, 배치 간격(즉, pitch) 중 적어도 어느 하나는 발진 파장(λ)의 1/2 이하일 때 메타 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 나노 구조체(36a)의 폭이 발진 파장(λ)의 1/2 이하일 때, 산란 단위로 동작할 수 있으며, 배치 간격이 파장보다 작아질수록, 고차 회절이 없이 입사한 빛을 원하는 형태로 제어할 수 있다. 나노 구조체(36a)의 두께가 발진 파장(λ)의 1/2 이하일 때 예를 들어, 높은 반사 특성을 가질 수 있다. 그러나, 두께가 이에 한정되지는 않는다. The nanostructure 36a is made of a material having a refractive index higher than that of the surrounding material (for example, air), and may serve to reflect light of a predetermined wavelength band by a shape dimension of a subwavelength, a specific shape, an arrangement form, and the like. have. The nanostructure 36a may have a kind of meta-structure. At least one of the thickness, width, and placement interval (ie, pitch) of the nanostructure 36a may have a meta structure when it is 1/2 or less of the oscillation wavelength λ. For example, when the width of the nanostructure 36a is less than or equal to 1/2 of the oscillation wavelength λ, it can operate in scattering units, and as the spacing is smaller than the wavelength, the desired light is input without higher order diffraction. Can be controlled in the form. For example, when the thickness of the nanostructure 36a is 1/2 or less of the oscillation wavelength λ, it may have a high reflection characteristic. However, the thickness is not limited to this.

나노 구조체(36a)는 유전체나 반도체 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 나노 구조체(36a)는 단결정 실리콘(single crystal silicon), 다결정 실리콘(poly-crystalline Si), 비정질 실리콘(amorphous Si), Si3N4, GaP, TiO2, AlSb, AlAs, AlGaAs, AlGaInP, BP, ZnGeP2 중 어느 하나의 물질을 포함할 수 있다. 또는, 나노 구조체(36a)는 전도성 물질로 이루어질 수도 있다. 전도성 물질로는 표면 플라즈몬 여기(surface plasmon excitation)가 일어날 수 있는 도전성이 높은 금속 물질이 채용될 수 있다. 예컨대, Cu, Al, Ni, Fe, Co, Zn, Ti, Ru, Rh, Pd, Pt, Ag, Os, Ir, Pt, Au 중에서 선택된 적어도 어느 하나가 채용될 수 있고, 이들 중 어느 하나를 포함하는 합금으로 이루어질 수도 있다. 또한, 그래핀(graphene)과 같이 전도성이 좋은 이차원 물질, 또는, 전도성 산화물이 채용될 수도 있다. 또는, 나노 구조체(36a) 중 일부는 고굴절률의 유전체 물질로 이루어지고, 다른 일부는 전도성 물질로 이루어지는 것도 가능하다. The nanostructure 36a may include a dielectric or a semiconductor material. For example, the nanostructure 36a may be formed of single crystal silicon, poly-crystalline Si, amorphous Si, Si 3 N 4 , GaP, TiO 2 , AlSb, AlAs, AlGaAs, It may include any one of AlGaInP, BP, ZnGeP 2 material. Alternatively, the nanostructure 36a may be made of a conductive material. As the conductive material, a highly conductive metal material capable of surface plasmon excitation may be employed. For example, at least one selected from Cu, Al, Ni, Fe, Co, Zn, Ti, Ru, Rh, Pd, Pt, Ag, Os, Ir, Pt, Au may be employed, and any one of them may be employed. It may be made of an alloy. In addition, a two-dimensional material having good conductivity such as graphene, or a conductive oxide may be employed. Alternatively, some of the nanostructures 36a may be made of a high refractive index dielectric material, and others may be made of a conductive material.

나노 구조체 리플렉터(36)는 복수의 나노 구조체(36a)를 지지하는 지지층(36b)을 포함할 수 있다. 지지층(36b)은 나노 구조체(36a)의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 지지층(36b)은 SiO2, TCO(transparent conductive oxide) 등으로 형성되거나, PC(polycarbonate), PS(polystyrene), PMMA(polymethyl methacrylate)와 같은 폴리머로 이루어질 수 있다. 지지층(36b)의 물질은 이에 한정되지 않으며, 경우에 따라, 반도체 물질로 이루어질 수도 있다. 지지층(36b)과 나노 구조체(36a)가 동일하거나 유사한 반도체 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 지지층(36b)과 나노 구조체(36a)가 모두 Ⅲ-Ⅴ족 반도체 화합물로 이루어질 수 있다. 또한, 화합물의 조성비를 조절하여, 지지층(36b)의 굴절률이 나노 구조체(36a)의 굴절률보다 작게 만들 수 있다. 지지층(36b)과 나노 구조체(36a)의 굴절률 차이는 약 0.5 이상일 수 있다. The nanostructure reflector 36 may include a support layer 36b for supporting the plurality of nanostructures 36a. The support layer 36b may be formed of a material having a refractive index smaller than that of the nanostructure 36a. For example, the support layer 36b may be formed of SiO 2 , transparent conductive oxide (TCO), or the like, or may be made of a polymer such as polycarbonate (PC), polystyrene (PS), or polymethyl methacrylate (PMMA). The material of the support layer 36b is not limited thereto, and in some cases, may be formed of a semiconductor material. The support layer 36b and the nanostructure 36a may be formed of the same or similar semiconductor material. For example, both the support layer 36b and the nanostructure 36a may be made of a III-V semiconductor compound. In addition, by adjusting the composition ratio of the compound, the refractive index of the support layer 36b can be made smaller than the refractive index of the nanostructure 36a. The difference in refractive index between the support layer 36b and the nanostructure 36a may be about 0.5 or more.

한편, 이득층(30)의 제2 클래드층(33)에, 발진되는 광의 모드 조절이나 빔 크기를 조절하기 위한 개구층(aperture layer)(34)이 더 구비될 수 있다. 개구층(34)은 소정의 산화물로 형성될 수 있다. 여기서는, 개구층(34)이 이득층(30)의 하부에 형성된 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 개구층(34)은 이득층(30)의 상부에 배치될 수도 있다. 또한, 개구층(34)은 복수 개가 구비될 수 있고, 생략될 수도 있다. 개구층(34)에 삽입층(35)이 더 구비될 수 있다. 삽입층(35)은 이득층(30)과 동일한 계열 또는 유사한 계열의 반도체 물질로 형성될 수 있다. 삽입층(35)은 소정의 불순물로 도핑될 수 있다. The second cladding layer 33 of the gain layer 30 may further include an aperture layer 34 for controlling the mode of the oscillated light or the beam size. The opening layer 34 may be formed of a predetermined oxide. Although the opening layer 34 is shown below the gain layer 30, the present invention is not limited thereto. For example, the opening layer 34 may be disposed on top of the gain layer 30. In addition, a plurality of opening layers 34 may be provided or may be omitted. An insertion layer 35 may be further provided on the opening layer 34. The insertion layer 35 may be formed of a semiconductor material of the same or similar series as the gain layer 30. Insertion layer 35 may be doped with a predetermined impurity.

3차원 형상인식 센서로 적용시에, VCSEL은 대략 850 nm 또는 940nm의 레이저 광을 방출할 수도 있고, 또는 근적외선의 파장대역의 광을 방출할 수도 있다. 그러나, 방출되는 광의 파장은 특별히 한정되지 않으며, 구조광을 활용하는 어플리케이션에 필요한 파장 대역의 광을 방출하거나 스캔광을 활용하는 어플리케이션에 필요한 파장 대역의 광을 방출하는 것이 가능하다.When applied as a three-dimensional shape recognition sensor, the VCSEL may emit laser light of approximately 850 nm or 940 nm, or may emit light in the wavelength range of the near infrared. However, the wavelength of the emitted light is not particularly limited, and it is possible to emit light of a wavelength band required for an application utilizing structured light or to emit light of a wavelength band required for an application utilizing scan light.

분산 브래그 리플렉터(20)와 이득층(30) 사이에 제1 콘택층(25)이 구비될 수 있다. 제1 콘택층(25)은 복수 개의 이득층(30)에 공통으로 대응되게 구비될 수 있다. 예를 들어, 이득층(30)이 n×m(n,md은 자연수) 메트릭스 어레이로 배열될 때, 제1 콘택층(25)이 어느 하나의 행에 배열된 이득층(30)에 공통으로 대응되게 구비될 수 있다. 또는, 제1 콘택층(25)이 2개 이상의 행에 배열된 이득층(30)에 공통으로 대응되게 구비되는 것도 가능하다. 이웃하는 제1 콘택층(25)은 이격되게 배치될 수 있다.The first contact layer 25 may be provided between the distributed Bragg reflector 20 and the gain layer 30. The first contact layer 25 may be provided to correspond to the plurality of gain layers 30 in common. For example, when the gain layers 30 are arranged in an n × m (n, md is a natural number) matrix array, the first contact layer 25 is common to the gain layers 30 arranged in any one row. It may be provided correspondingly. Alternatively, the first contact layer 25 may be provided to correspond to the gain layers 30 arranged in two or more rows in common. The neighboring first contact layers 25 may be spaced apart from each other.

도 1을 참조하면, 분산 브래그 리플렉터(20)의 양쪽 끝에 광을 생성하지 않는 더미 활성층(321)을 포함하는 더미 이득층(301)이 더 구비될 수 있다. 도 3은 더미 이득층(301)을 확대하여 도시한 것이다. 도 3을 참조하면, 더미 이득층(301)은 제1 클래드층(31)과, 제2클래드층(33)을 포함할 수 있다. 더미 이득층(301)은 전압이 인가되지 않아 광을 생성하지 않도록 구성될 수 있다. 더미 이득층(301)에, 제1 콘택층(25)에 전압을 인가하는 제1 콘택 메탈(39)이 구비될 수 있다. 제1 콘택 메탈(39)은 더미 이득층(321)에 의해 지지되고, 제1 콘택층(25)까지 연장되어 전기적으로 결합될 수 있다. Referring to FIG. 1, a dummy gain layer 301 including a dummy active layer 321 that does not generate light at both ends of the distributed Bragg reflector 20 may be further provided. 3 is an enlarged view of the dummy gain layer 301. Referring to FIG. 3, the dummy gain layer 301 may include a first clad layer 31 and a second clad layer 33. The dummy gain layer 301 may be configured to not generate light because no voltage is applied. In the dummy gain layer 301, a first contact metal 39 for applying a voltage to the first contact layer 25 may be provided. The first contact metal 39 may be supported by the dummy gain layer 321, and may extend to the first contact layer 25 to be electrically coupled.

제1 콘택층(25)은 예를 들어 n 콘택층이고, 제1 콘택 메탈(39)은 n 콘택 메탈일 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니고 제1 콘택층(25)이 p 콘택층이고, 제1 콘택 메탈(39)이 p 콘택 메탈일 수 있다. 제1 콘택층(25)은 광이 투과될 수 있는 투명한 전도성 물질을 포함할 수 있다. 이득층(30)의 다른 면에 제2 콘택층(28)이 구비될 수 있다. 제2 콘택층(28)에 전압을 인가하는 제2 콘택 메탈(38)이 구비될 수 있다. 제2 콘택층(28)은 예를 들어 p 콘택층이고, 제2 콘택 메탈(38)은 p 콘택 메탈일 수 있다. 제2 콘택층(28)은 나노 구조체 리플렉터(36)에 인접하게 구비될 수 있다. 더미 이득층(301)에는 제2 콘택층(28)과 제2 콘택 메탈(38)이 연결되지 않아 전압이 공급되지 않으므로 광이 생성되지 않는다.For example, the first contact layer 25 may be an n contact layer, and the first contact metal 39 may be an n contact metal. However, the present invention is not limited thereto, and the first contact layer 25 may be a p contact layer, and the first contact metal 39 may be a p contact metal. The first contact layer 25 may include a transparent conductive material through which light can be transmitted. The second contact layer 28 may be provided on the other side of the gain layer 30. The second contact metal 38 may be provided to apply a voltage to the second contact layer 28. The second contact layer 28 may be, for example, a p contact layer, and the second contact metal 38 may be a p contact metal. The second contact layer 28 may be provided adjacent to the nanostructure reflector 36. Since the second gain layer 301 and the second contact metal 38 are not connected to the dummy gain layer 301 and no voltage is supplied, no light is generated.

제1 콘택층(25)과 제2 콘택 메탈(38) 사이 또는 제1 콘택층(25)과 제2 콘택층(28) 사이에 전기적 격리(electrical isolation)를 위해 절연성 보호층(37)이 더 구비될 수 있다. 이득층(30)이 n×m(n,md은 자연수) 메트릭스 어레이로 배열될 때, 제2 콘택 메탈(38)이 어느 하나의 열에 배열된 이득층(30)에 대응되게 구비된 제2 콘택층(28)에 대해 공통으로 결합될 수 있다. 그리고, 각 열에 구비된 제2 콘택층(28)은 서로 이격되게 배치될 수 있다. 전기적 배선 구조에 대해서는 후술하기로 한다.An insulating protective layer 37 is further added for electrical isolation between the first contact layer 25 and the second contact metal 38 or between the first contact layer 25 and the second contact layer 28. It may be provided. When the gain layer 30 is arranged in an n × m (n, md is a natural number) matrix array, a second contact provided with the second contact metal 38 corresponding to the gain layer 30 arranged in any one column May be combined in common for layer 28. The second contact layers 28 provided in the rows may be spaced apart from each other. The electrical wiring structure will be described later.

제1 콘택 메탈(39)과 제2 콘택 메탈(38)을 통해 전원이 On 되면 이득층(30)에서 광이 생성되고, 광이 분산 브래그 리플렉터(20)와 나노 구조체 리플렉터(36) 사이에서 공진되다가 기판(10)을 통과해 외부로 출사될 수 있다. When power is turned on through the first contact metal 39 and the second contact metal 38, light is generated in the gain layer 30, and the light resonates between the dispersed Bragg reflector 20 and the nanostructure reflector 36. After passing through the substrate 10 may be emitted to the outside.

도 1을 참조하면, 기판(10)의 다른 면에 메타 표면층(15)이 더 구비될 수 있다. 메타 표면층(15)은 메타 렌즈, 메타 프리즘, 또는 메타 회절 소자를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the meta surface layer 15 may be further provided on the other surface of the substrate 10. The meta surface layer 15 may include meta lenses, meta prisms, or meta diffraction elements.

메타 표면층(15)은 서브 파장 치수를 가지고, 상대적으로 고굴절률의 나노 구조체(15a)들과, 나노 구조체(15a)들 주변에 상대적으로 저굴절률의 물질을 포함할 수 있다. 나노 구조체(15a)들은 지지층(15b)에 구비될 수 있다. 예를 들어, 나노 구조체 리플렉터(36)의 나노 구조체(36a)들의 두께, 폭, 배치 간격 중 적어도 하나는 광의 반 파장 이하의 수치를 가지고, 메타 표면층(15)의 나노 구조체(15a)들의 두께, 폭, 배치 간격 중 적어도 하나는 광의 2/3 파장 이하의 수치를 가질 수 있다. 하지만, 이는 일 예일 뿐이며, 여기에 한정되는 것은 아니다.The meta surface layer 15 has a sub-wavelength dimension and may include relatively high refractive index nanostructures 15a and a relatively low refractive index material around the nanostructures 15a. The nanostructures 15a may be provided in the support layer 15b. For example, at least one of the thickness, width, and spacing of the nanostructures 36a of the nanostructure reflector 36 has a numerical value less than or equal to half wavelength of light, the thickness of the nanostructures 15a of the meta surface layer 15, At least one of the width and the spacing may have a value of 2/3 wavelength or less of the light. However, this is merely an example and is not limited thereto.

나노 구조체(15a)들은 유전체나 반도체 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 나노 구조체(15a)들은 단결정 실리콘(single crystal silicon), 다결정 실리콘(poly-crystalline Si), 비정질 실리콘(amorphous Si), Si3N4, GaP, TiO2, AlSb, AlAs, AlGaAs, AlGaInP, BP, ZnGeP2 중 어느 하나의 물질을 포함할 수 있다. 또는, 나노 구조체(15a)는 전도성 물질로 이루어질 수도 있다. 전도성 물질로는 표면 플라즈몬 여기(surface plasmon excitation)가 일어날 수 있는 도전성이 높은 금속 물질이 채용될 수 있다. 예컨대, Cu, Al, Ni, Fe, Co, Zn, Ti, Ru, Rh, Pd, Pt, Ag, Os, Ir, Pt, Au 중에서 선택된 적어도 어느 하나가 채용될 수 있고, 이들 중 어느 하나를 포함하는 합금으로 이루어질 수도 있다. 또한, 그래핀(graphene)과 같이 전도성이 좋은 이차원 물질, 또는, 전도성 산화물이 채용될 수도 있다. 또는, 나노 구조체(15a) 중 일부는 고굴절률의 유전체 물질로 이루어지고, 다른 일부는 전도성 물질로 이루어지는 것도 가능하다. The nanostructures 15a may include a dielectric or semiconductor material. For example, the nanostructures 15a may be formed of single crystal silicon, poly-crystalline Si, amorphous Si, Si 3 N 4 , GaP, TiO 2 , AlSb, AlAs, AlGaAs, It may include any one of AlGaInP, BP, ZnGeP 2 material. Alternatively, the nanostructure 15a may be made of a conductive material. As the conductive material, a highly conductive metal material capable of surface plasmon excitation may be employed. For example, at least one selected from Cu, Al, Ni, Fe, Co, Zn, Ti, Ru, Rh, Pd, Pt, Ag, Os, Ir, Pt, Au may be employed, and any one of them may be employed. It may be made of an alloy. In addition, a two-dimensional material having good conductivity such as graphene, or a conductive oxide may be employed. Alternatively, some of the nanostructures 15a may be made of a dielectric material having a high refractive index, and others may be made of a conductive material.

지지층(15b)은 나노 구조체(15a)의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 지지층(15b)은 SiO2, TCO(transparent conductive oxide) 등으로 형성되거나, PC(polycarbonate), PS(polystyrene), PMMA(polymethyl methacrylate)와 같은 폴리머로 이루어질 수 있다. 지지층(15b)의 물질은 이에 한정되지 않으며, 경우에 따라, 반도체 물질로 이루어질 수도 있다. 지지층(15b)과 나노 구조체(15a)가 동일하거나 유사한 반도체 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 지지층(15b)과 나노 구조체(15a)가 모두 Ⅲ-Ⅴ족 반도체 화합물로 이루어질 수 있다. 또한, 화합물의 조성비를 조절하여, 지지층(15b)의 굴절률이 나노 구조체(15a)의 굴절률보다 작게 만들 수 있다. 지지층(15b)과 나노 구조체(15a)의 굴절률 차이는 약 0.5 이상일 수 있다. 하지만, 여기에 한정되는 것은 아니다.The support layer 15b may be made of a material having a refractive index smaller than that of the nanostructure 15a. For example, the support layer 15b may be formed of SiO 2 , transparent conductive oxide (TCO), or a polymer such as polycarbonate (PC), polystyrene (PS), or polymethyl methacrylate (PMMA). The material of the support layer 15b is not limited thereto, and in some cases, may be formed of a semiconductor material. The support layer 15b and the nanostructure 15a may be formed of the same or similar semiconductor material. For example, both the support layer 15b and the nanostructure 15a may be made of a III-V semiconductor compound. In addition, by adjusting the composition ratio of the compound, the refractive index of the support layer 15b can be made smaller than the refractive index of the nanostructure 15a. The refractive index difference between the support layer 15b and the nanostructure 15a may be about 0.5 or more. However, it is not limited to this.

도 4는 메타 표면층(15)의 일 예를 보여주는 사시도이다. 4 is a perspective view illustrating an example of the meta surface layer 15.

도 4를 참조하면, 메타 표면층(15)은 지지층(15b) 및 지지층(15b) 상에 구비된 복수의 나노 구조체(15a)를 포함할 수 있다. 나노 구조체(15a)는 원기둥, 타원기둥, 사각기둥 등 다양한 형태를 가질 수 있다. 여기서는, 나노 구조체(15a)가 원기둥 형태를 갖는 경우가 도시되어 있다. 나노 구조체(15a)는 예를 들어, 방사형으로 배열될 수 있다.Referring to FIG. 4, the meta surface layer 15 may include a support layer 15b and a plurality of nanostructures 15a provided on the support layer 15b. The nanostructure 15a may have various shapes such as a cylinder, an elliptic cylinder, and a square cylinder. Here, the case where the nanostructure 15a has a cylindrical shape is shown. The nanostructures 15a may be arranged radially, for example.

도 5는 다른 예의 메타 표면층을 보여주는 단면도이다. 5 is a cross-sectional view showing another example meta surface layer.

도 5를 참조하면, 메타 표면층(151)은 지지층(151b) 및 지지층(151b) 상에 구비된 복수의 나노 구조체(151a)들을 포함할 수 있다. 도 5에서는 나노 구조체(151a)들이 사각 격자 형태로 배열된 예를 보인 것이다. 이 밖에도 나노 구조체(151a)들이 육각 격자 형태로 배열되는 것도 가능하며, 배열 형태는 다양하게 변경될 수 있다.Referring to FIG. 5, the meta surface layer 151 may include a support layer 151b and a plurality of nanostructures 151a provided on the support layer 151b. 5 illustrates an example in which the nanostructures 151a are arranged in a rectangular lattice form. In addition, the nanostructures 151a may be arranged in the form of a hexagonal lattice, and the arrangement may be variously changed.

도 6은 다른 예의 메타 표면층에 적용될 수 있는 나노 구조체의 구조를 보여주는 사시도이다. 6 is a perspective view illustrating a structure of a nanostructure that may be applied to another example meta surface layer.

도 6을 참조하면, 나노 구조체(152)는 XY 평면 상에 제1 방향, 예컨대, X축 방향으로 장축을 가질 수 있고, 제2 방향, 예컨대, Y축 방향으로 단축을 가질 수 있다. 장축 방향으로의 치수를 길이(L)라 할 수 있고, 단축 방향으로의 치수를 폭(W)이라 할 수 있다. 한편, Z축 방향으로의 치수는 두께(T) 또는 높이(H)라 할 수 있다. 길이(L)는 폭(W)보다 클 수 있고, XY 평면 상에서 나노 구조체(362)는 타원형 또는 그와 유사한 형태를 가질 수 있다. 이러한 나노 구조체(152)는 비등방성(anisotropic) 구조를 갖는다고 할 수 있다. Referring to FIG. 6, the nanostructure 152 may have a long axis in the first direction, for example, the X-axis direction, and have a short axis in the second direction, for example, the Y-axis direction, on the XY plane. The dimension in the major axis direction may be referred to as the length L, and the dimension in the minor axis direction may be referred to as the width W. On the other hand, the dimension in the Z-axis direction may be referred to as thickness (T) or height (H). The length L may be greater than the width W, and the nanostructure 362 may have an elliptical or similar shape on the XY plane. The nanostructure 152 may be said to have an anisotropic structure.

나노 구조체(152)의 폭(W), 길이(L) 및/또는 두께(T)는 발진 파장(λ)의 1/2 이하일 수 있다. 또한, 나노 구조체(152)가 규칙적으로 배열될 때, 인접한 두 개의 나노 구조체(152) 사이의 간격(중심 사이의 간격)은 발진 파장(λ)의 2/3 이하일 수 있다. The width W, the length L, and / or the thickness T of the nanostructure 152 may be 1/2 or less of the oscillation wavelength λ. In addition, when the nanostructures 152 are regularly arranged, the spacing (interval between the centers) between two adjacent nanostructures 152 may be 2/3 or less of the oscillation wavelength λ.

나노 구조체(152)의 비등방성 구조는 다양하게 변화될 수 있다. 예컨대, XY 평면 상에서 나노 구조체(152)는 타원형 모양이 아닌 다른 형태의 비등방성 구조를 가질 수 있다. 그 예들이 도 7 및 도 8에 도시되어 있다. The anisotropic structure of the nanostructure 152 may vary. For example, the nanostructure 152 on the XY plane may have an anisotropic structure other than the elliptical shape. Examples are shown in FIGS. 7 and 8.

도 7을 참조하면, 나노 구조체(153)는 사각기둥 모양을 가질 수 있다. 나노 구조체(153)는 XY 평면 상에서 직사각형 모양의 비등방성 구조를 가질 수 있다. Referring to FIG. 7, the nanostructure 153 may have a square pillar shape. The nanostructure 153 may have a rectangular anisotropic structure on the XY plane.

도 8을 참조하면, 나노 구조체(154)는 십자형 기둥 모양을 가질 수 있다. 이때, X축 방향으로의 길이(L)는 Y축 방향으로의 폭(W)보다 클 수 있다. 따라서, 나노 구조체(154)는 비등방성 구조를 갖는다고 할 수 있다. Referring to FIG. 8, the nanostructure 154 may have a cross pillar shape. At this time, the length L in the X-axis direction may be greater than the width W in the Y-axis direction. Accordingly, the nanostructure 154 may be said to have an anisotropic structure.

도 6 내지 도 8을 참조하여 설명한 바와 같이, 나노 구조체(152)(153)(154)가 비등방성 구조를 갖는 경우, 이들 각각의 어레이를 이용해서 광(출사광)의 편광 방향을 제어할 수 있다. 비등방성 구조를 갖는 나노 구조체(152)(153)(154)들을 특정 방향으로 배열함으로써, 광(출사광)이 특정 편광 방향을 갖도록 제어할 수 있다. 그러나 여기에 도시한 나노 구조체(152)(153)(154)의 구조는 예시적인 것이고, 이는 다양하게 변화될 수 있다. As described with reference to FIGS. 6 to 8, when the nanostructures 152, 153 and 154 have an anisotropic structure, each of these arrays can be used to control the polarization direction of light (outgoing light). have. By arranging the nanostructures 152, 153 and 154 having an anisotropic structure in a specific direction, the light (outgoing light) may be controlled to have a specific polarization direction. However, the structure of the nanostructures 152, 153, 154 shown here is exemplary, and may be variously changed.

다양한 실시예에 따르면, 메타 표면층(15)은 메타 렌즈, 메타 프리즘, 또는 메타 회절 소자로 사용하도록 설계될 수 있다. 다시 말해, 메타 표면층(15)을 구성하는 복수의 나노 구조체의 크기 분포 및 배열 규칙은 메타 표면층(15)이 오목 렌즈나 볼록 렌즈, 프리즘, 회절 소자로 작용하도록 설계될 수 있다. According to various embodiments, the meta surface layer 15 may be designed for use as a meta lens, meta prism, or meta diffraction element. In other words, the size distribution and arrangement rules of the plurality of nanostructures constituting the meta surface layer 15 may be designed such that the meta surface layer 15 functions as a concave lens, a convex lens, a prism, or a diffractive element.

도 9는 다른 예의 메타 표면층의 나노 구조체의 개략적인 구조를 보여주는 단면도이다. 9 is a cross-sectional view illustrating a schematic structure of a nanostructure of a meta surface layer of another example.

도 9를 참조하면, 메타 표면층(155)은 지지층(155a)과 지지층(155a) 상에 형성된 복수의 나노 구조체(155b)를 포함할 수 있다. 메타 표면층(155)이 오목 렌즈와 같은 역할을 하도록 나노 구조체(155b)의 크기 분포와 배열 규칙이 설정될 수 있다. 예를 들어, 복수의 나노 구조체(155b)의 폭(W)은 메타 표면층(155)의 중심에서 소정 거리(d)만큼 멀어질수록 증가할 수 있다. 나노 구조체(155)의 위치를 메타 표면층(155)의 중심으로부터의 이격 거리(d)로 정의할 때, 주어진 위치에 있는 나노 구조체(155b)의 폭(W)은 메타 표면층(155)이 오목 렌즈 혹은 볼록 렌즈로 동작하도록 구체적인 값으로 정해질 수 있다. 중심으로부터 멀어질 수록 나노 구조체(155b)의 폭(W)은 커질 수 있다. Referring to FIG. 9, the meta surface layer 155 may include a support layer 155a and a plurality of nanostructures 155b formed on the support layer 155a. The size distribution and arrangement rule of the nanostructure 155b may be set such that the meta surface layer 155 acts like a concave lens. For example, the widths W of the plurality of nanostructures 155b may increase as the distance W increases from the center of the meta surface layer 155. When the position of the nanostructure 155 is defined as the distance d from the center of the meta surface layer 155, the width W of the nanostructure 155b at a given position is such that the meta surface layer 155 is a concave lens. Alternatively, the specific value may be set to operate as a convex lens. As the distance from the center increases, the width W of the nanostructure 155b may increase.

또 다른 예로는, 도 9에서 설명한 나노 구조체(155)의 폭(W)의 변화 규칙이 반복될 수 있다. 그 예가 도 10에 도시되어 있다. As another example, the change rule of the width W of the nanostructure 155 described in FIG. 9 may be repeated. An example is shown in FIG. 10.

도 10을 참조하면, 메타 표면층(156)은 지지층(156a)과 복수의 나노 구조체(156b)를 포함할 수 있고, 복수의 나노 구조체(156b)의 폭(W)은 메타 표면층(156)의 중심에서 멀어질수록 소정 규칙에 따라 증가할 수 있다. 메타 표면층(156)는 중심(O)에서 멀어지는 방향으로 거리에 따라 복수의 영역으로 분할될 수 있고, 상기 복수의 영역 각각에서 상기 복수의 나노 구조체(156b)의 폭(W)은 중심에서 멀어질수록 증가할 수 있다. 여기서는, 중심(d=0)에서 R1 위치까지 폭(W)이 증가하고, R1 위치에서 거리(d)가 증가할수록 다시 폭(W)이 증가하는 경우가 도시되어 있다. 폭(W)이 증가하는 규칙이 반복되는 주기는 일정하지 않고 변화될 수도 있다. 이러한 메타 표면층(156)은 오목 렌즈 혹은 볼록 렌즈로 작용할 수 있다. Referring to FIG. 10, the meta surface layer 156 may include a support layer 156a and a plurality of nanostructures 156b, and the width W of the plurality of nanostructures 156b is the center of the meta surface layer 156. As we move away from, we can increase according to certain rules. The meta surface layer 156 may be divided into a plurality of regions according to a distance in a direction away from the center O, and in each of the plurality of regions, the width W of the plurality of nanostructures 156b may be far from the center. May increase. Here, the case where the width W increases from the center d = 0 to the R1 position, and the width W increases again as the distance d increases from the R1 position is shown. The period in which the rule of increasing the width W is repeated is not constant and may be changed. The meta surface layer 156 may act as a concave lens or a convex lens.

메타 표면층(155)(156)이 오목 렌즈 혹은 볼록 렌즈와 같이 작용하는 경우, 하나 혹은 복수의 수직 캐비티 표면 발광 레이저(VCSEL)로부터 방출되는 광을 관심 공간 상에 특정의 형태 및 광의 세기 분포를 가지도록 할 수 있다. 오목 렌즈 혹은 볼록 렌즈로 작용하는 메타 표면층(155)(156)의 초점 거리를 수직 캐비티 표면 발광 레이저들의 발광 면 근처에 맞춤으로써, 각각의 레이저들로부터 방출된 광이 특정한 발산/콜리메이션(collimation) 정도를 가지고 서로 다른 각도로 방출되도록 할 수도 있다. 이를 이용하여 관심 공간 상에 조명 형태를 조절할 수 있다. 또한, 도 13 내지 도 17을 참조하여 후술할 방법 등을 이용하여, 복수의 수직 캐비티 표면 발광 레이저들을 각각 혹은 몇 개씩 시간에 따라 순차 구동함으로써, 관심 공간을 시간에 대해서 원하는 대로 스캔하는 조명도 가능하다. 메타 표면층(155)(156)를 구성하는 복수의 나노 구조체의 크기 분포 및 배열 규칙 등을 조절함으로써, 메타 표면층(155)(156)의 광학적 특성을 제어할 수 있고, 결과적으로, 출사광의 빔 정형(beam forming) 및 빔 쉐이핑(beam shaping)이 가능할 수 있다. When the meta surface layers 155 and 156 act as concave or convex lenses, the light emitted from one or more vertical cavity surface emitting lasers (VCSELs) has a particular shape and intensity distribution in the space of interest. You can do that. By aligning the focal length of the meta surface layers 155 and 156 serving as concave or convex lenses near the emitting surface of the vertical cavity surface emitting lasers, the light emitted from each of the lasers has a specific divergence / collimation. You can also have different degrees of release. This can be used to adjust the lighting shape on the space of interest. In addition, by sequentially driving the plurality of vertical cavity surface emitting lasers according to time by using a method to be described later with reference to FIGS. 13 to 17, the illumination of scanning a space of interest as desired with respect to time is also possible. Do. By adjusting the size distribution and arrangement rules of the plurality of nanostructures constituting the meta surface layers 155 and 156, the optical characteristics of the meta surface layers 155 and 156 can be controlled, and as a result, beam shaping of the emitted light beam forming and beam shaping may be possible.

도 11은 다른 예의 메타 표면층의 개략적인 구조를 보여주는 단면도이다. 11 is a sectional view showing a schematic structure of another example meta surface layer.

도 11을 참조하면, 메타 표면층(157)은 지지층(157a)과 지지층(157a) 상에 형성된 복수의 나노 구조체(157b)를 포함할 수 있다. 메타 표면층(157)이 볼록 렌즈 혹은 오목 렌즈와 같은 역할을 하도록 나노 구조체(157b)의 크기 분포와 배열 규칙이 설정될 수 있다. 예를 들어, 복수의 나노 구조체(157b)의 폭(W)은 메타 표면층(157)의 중심에서 소정 거리(d)만큼 멀어질수록 감소할 수 있다. 중심(O)으로부터 멀어질수록 나노 구조체(157b)의 폭(W)은 감소할 수 있다. Referring to FIG. 11, the meta surface layer 157 may include a support layer 157a and a plurality of nanostructures 157b formed on the support layer 157a. The size distribution and arrangement rule of the nanostructure 157b may be set such that the meta surface layer 157 serves as a convex lens or a concave lens. For example, the widths W of the plurality of nanostructures 157b may decrease with distance from the center of the meta surface layer 157 by a predetermined distance d. As the distance from the center O increases, the width W of the nanostructure 157b may decrease.

도 11에서 설명한 나노 구조체(157b)의 폭(W)의 변화 규칙은 반복될 수 있다. 그 일례가 도 12에 도시되어 있다. The change rule of the width W of the nanostructure 157b described in FIG. 11 may be repeated. One example is shown in FIG.

도 12를 참조하면, 메타 표면층(158)은 지지층(158a)과 복수의 나노 구조체(158b)를 포함할 수 있고, 복수의 나노 구조체(158b)의 폭(W)은 메타 표면층(158)의 중심(O)에서 멀어질수록 소정 규칙에 따라 감소할 수 있다. 메타 표면층(158)는 중심(O)에서 멀어지는 방향으로 거리에 따라 복수의 영역으로 분할될 수 있고, 상기 복수의 영역 각각에서 상기 복수의 나노 구조체(158b)의 폭(W)은 중심(O)에서 멀어질수록 감소할 수 있다. 폭(W)이 감소하는 규칙이 반복되는 주기는 일정하지 않고 변화될 수도 있다. 이러한 메타 표면층(158)은 볼록 렌즈 혹은 오목 렌즈로 작용할 수 있다. 도 10에서의 설명과 유사한 방법으로, 관심 공간에 다양한 방식으로 조명을 하는 것이 가능하다.Referring to FIG. 12, the meta surface layer 158 may include a support layer 158a and a plurality of nanostructures 158b, and the width W of the plurality of nanostructures 158b is the center of the meta surface layer 158. As it moves away from (O), it may decrease according to a predetermined rule. The meta surface layer 158 may be divided into a plurality of regions according to a distance in a direction away from the center O, and in each of the plurality of regions, the width W of the plurality of nanostructures 158b is the center O. It can decrease as you move away from. The period in which the rule of decreasing the width W is repeated is not constant and may be changed. The meta surface layer 158 may act as a convex lens or a concave lens. In a manner similar to the description in FIG. 10, it is possible to illuminate the space of interest in various ways.

도시하지는 않았지만, 메타 표면층은 출사광을 편향(deflect)시키는 기능을 수행할 수 있도록, 복수의 나노 구조체의 치수, 배열이 정해질 수 있다. 복수의 나노 구조체의 폭이나 크기가 일 방향(수평 방향)을 따라 점진적으로 감소하거나 증가하도록 배열 규칙 및 크기 분포가 정해질 수 있다. 또한, 해당 배열이 하나의 주기 단위가 되어 2차원 표면 상으로 반복될 수 있다. 또한, 복수의 나노 구조체의 폭이나 크기가 일 방향(수평 방향)을 따라 랜덤(random)한 배열 및 크기 분포로 정해질 수 있다. 메타 표면층(15)은 수직 캐비티 표면 발광 레이저(VCSEL)에 채용되어 출사광의 빔 직경, 수렴/발산/콜리메이션(collimation) 형태, 방향 등의 광학 성능이 제어되도록 다양하게 조절될 수 있으며, 또한 출사광의 편광 방향이 제어되도록 조절될 수 있다. 한편, 도 4 내지 도 12를 참조하여 설명한 나노 구조체는 나노 구조체 리플렉터(36)에도 적용될 수 있다.Although not shown, the meta surface layer may have dimensions and arrangements of the plurality of nanostructures so as to perform a function of deflecting the emitted light. An arrangement rule and a size distribution may be determined such that the width or size of the plurality of nanostructures gradually decreases or increases along one direction (horizontal direction). In addition, the arrangement can be repeated on a two-dimensional surface in one periodic unit. In addition, the width or size of the plurality of nanostructures may be determined by random arrangement and size distribution along one direction (horizontal direction). The meta surface layer 15 may be employed in a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL), and may be variously adjusted to control optical performance such as beam diameter, convergence / diffusion / collimation shape, direction, etc. of the emitted light. The polarization direction of the light can be adjusted to be controlled. Meanwhile, the nanostructure described with reference to FIGS. 4 to 12 may also be applied to the nanostructure reflector 36.

도 13은 예시적인 실시예에 따른 배면 발광 광원 어레이 소자의 배선 구조를 개략적으로 보여주는 평면도이다. 13 is a plan view schematically illustrating a wiring structure of a bottom emission light source array device according to an exemplary embodiment.

도 13을 참조하면, 배면 발광 광원 어레이 소자는 복수의 VCSEL(V10)이 배열된 액티브 영역(A100)을 포함할 수 있다. 액티브 영역(A100)은 복수의 VCSEL(V10)에 전기적으로 연결된 복수의 제1 배선(W10) 및 복수의 제2 배선(W20)을 포함할 수 있다. 제1 배선(W10)이 예를 들어, 제1 콘택 메탈에 대응되고, 제2 배선(W20)이 제2 콘택 메탈에 대응될 수 있다. 배면 발광 광원 어레이 소자는 복수의 제1 배선(W10)에 전기적으로 연결된 제1 구동부(driver)(D10) 및 복수의 제2 배선(W20)에 전기적으로 연결된 제2 구동부(D20)를 더 포함할 수 있다. 제1 구동부(D10)에 의해 제1 배선(W10) 중 어느 하나에 전압이 인가되고, 제2 구동부(D20)에 의해 제2 배선(W20) 중 어느 하나에 전압이 인가되는 경우 전압이 인가된 제1 배선(W10)과 제2 배선(W20)의 교차점에 있는 VCSEL에서 광이 발광될 수 있다. 예시적인 실시예에서 제1 배선(W10)과 제2 배선(W20)이 히트 싱크(도 1의 40)에 구비될 수 있다.Referring to FIG. 13, the bottom emission light source array element may include an active region A100 in which a plurality of VCSELs V10 are arranged. The active region A100 may include a plurality of first wires W10 and a plurality of second wires W20 electrically connected to the plurality of VCSELs V10. For example, the first wiring W10 may correspond to the first contact metal, and the second wiring W20 may correspond to the second contact metal. The bottom emission light source array device may further include a first driver D10 electrically connected to the plurality of first wires W10 and a second driver D20 electrically connected to the plurality of second wires W20. Can be. When the voltage is applied to any one of the first wirings W10 by the first driver D10 and the voltage is applied to any one of the second wirings W20 by the second driver D20. Light may be emitted from the VCSEL at the intersection of the first wiring W10 and the second wiring W20. In an exemplary embodiment, the first wiring W10 and the second wiring W20 may be provided in the heat sink 40 of FIG. 1.

도 14는 예시적인 실시예에 따른 배면 발광 어레이의 배선 구조를 보인 평면도이다. 14 is a plan view illustrating a wiring structure of a bottom light emitting array according to an exemplary embodiment.

도 14를 참조하면, 히트 싱크(40)에 제1 방향(A 방향)으로 연장된 복수의 제1 콘택 메탈 패턴(r1∼r8) 및 제1 방향(A 방향)과 교차하는 제2 방향(B 방향)으로 연장된 복수의 제2 콘택 메탈 패턴(c1∼c13)이 구비될 수 있다. 복수의 제1 콘택 메탈 패턴(r1∼r8)은 서로 이격되게 배치될 수 있다. 복수의 제2 콘택 메탈 패턴(c1∼c13)은 서로 이격되게 배치될 수 있다. 복수의 제1 콘택 메탈 패턴(r1∼r8)은 로우(row) 배선일 수 있고, 복수의 제2 콘택 메탈 패턴(c1∼c13)은 칼럼(column) 배선일 수 있다. 제1 콘택 메탈 패턴(r1∼r8)은 각각 제1 콘택층(도 1의 25)과 제1 콘택 메탈(도 1의 39)을 포함할 수 있다. 제2 콘택 메탈 패턴(c1∼c13)은 각각 제2 콘택층(도 1의 28)과 제2 콘택 메탈(도 1의 38)을 포함할 수 있다. 복수의 제1 콘택 메탈 패턴(r1∼r8)의 개수와 복수의 제2 콘택 메탈 패턴(c1∼c13)의 개수는 예시적인 것이고 달라질 수 있다. 복수의 제1 콘택 메탈 패턴(r1∼r8)과 복수의 제2 콘택 메탈 패턴(c1∼c13)의 교차점에 수직 캐비티 표면 발광 레이저(VCSEL)(V20)가 배치될 수 있다. 복수의 제1 콘택 메탈 패턴(r1∼r8)의 양쪽에 각각 더미 이득층(V30)이 구비될 수 있다. Referring to FIG. 14, a plurality of first contact metal patterns r1 to r8 extending in the first direction (A direction) to the heat sink 40 and a second direction B intersecting with the first direction (A direction) Direction) may include a plurality of second contact metal patterns c1 to c13. The plurality of first contact metal patterns r1 to r8 may be spaced apart from each other. The plurality of second contact metal patterns c1 to c13 may be spaced apart from each other. The plurality of first contact metal patterns r1 to r8 may be row wirings, and the plurality of second contact metal patterns c1 to c13 may be column wirings. The first contact metal patterns r1 to r8 may include a first contact layer 25 of FIG. 1 and a first contact metal 39 of FIG. 1, respectively. The second contact metal patterns c1 to c13 may include a second contact layer 28 of FIG. 1 and a second contact metal 38 of FIG. 1, respectively. The number of the plurality of first contact metal patterns r1 to r8 and the number of the plurality of second contact metal patterns c1 to c13 are exemplary and may vary. The vertical cavity surface emitting laser VCSEL V20 may be disposed at an intersection point of the plurality of first contact metal patterns r1 to r8 and the plurality of second contact metal patterns c1 to c13. Dummy gain layers V30 may be provided on both sides of the plurality of first contact metal patterns r1 to r8, respectively.

VCSEL(V20)은 캐소드(cathode)와 애노드(anode) 동작점에 따라 개별 동작 방식(2D 동작) 또는 라인 동작 방식(1D 동작)으로 동작시킬 수 있다. 예를 들어, r1과 c1에 전원이 인가될 때, VCSEL을 행렬로 나타내면 VCSEL(1,1)이 턴온되고, r1, c2에 전원이 인가될 때, VCSEL(2,1)이 턴온된다. 이와 같이 VCSEL을 각각 구동하여 2D(2 dimension)로 제어할 수 있다. 또는, 라인 바이 라인으로 동작시켜 1D(1 dimension)로 구동하는 것도 가능하다. 예를 들어, r1을 온하고, c1-c13을 동시에 선택적으로 온오프 제어하면 제1로우(r1)를 동작시킬 수 있다. r2를 온하고, c1-c13을 동시에 선택적으로 온오프 제어하면 제2로우(r2)를 동작시킬 수 있다. 또는, r1-r8을 동시에 선택적으로 온오프 제어하고, c1을 온하면 제1 칼럼을 동작시킬 수 있다. r1-r8을 동시에 선택적으로 온오프 제어하고, c2를 온하면 제2 칼럼을 동작시킬 수 있다. 이와 같은 방법으로 라인 바이 라인 발광 제어가 가능하다. The VCSEL V20 may operate in a separate operation method (2D operation) or a line operation method (1D operation) according to a cathode and an anode operating point. For example, when power is applied to r1 and c1, when VCSEL is represented as a matrix, VCSEL (1,1) is turned on, and when power is applied to r1, c2, VCSEL (2,1) is turned on. In this way, each of the VCSELs can be controlled in 2D (2 dimension). Alternatively, it is possible to operate by 1D (1 dimension) by operating by line by line. For example, the first row r1 may be operated by turning on r1 and selectively controlling on / off of c1-c13 simultaneously. By turning on r2 and selectively controlling on-off of c1-c13 simultaneously, the second row r2 can be operated. Alternatively, when r1-r8 is selectively turned on and off simultaneously, and c1 is turned on, the first column can be operated. By selectively turning on and off r1-r8 simultaneously and turning on c2, the second column can be operated. In this way, line-by-line light emission control is possible.

도 14에 도시된 배면 발광 광원 어레이 소자의 동작 방법을 예시적으로 설명하면 다음과 같다. An operation method of the bottom emission light source array element illustrated in FIG. 14 will be described as follows.

[개별(individual) VCSEL 동작 방식][Individual VCSEL Operation Method]

VCSEL(1,1) ON : r1 ON and c1 ONVCSEL (1,1) ON: r1 ON and c1 ON

VCSEL(1,2) ON : r1 ON and c2 ONVCSEL (1,2) ON: r1 ON and c2 ON

............

VCSEL(8,13) ON : r8 ON and c13 ONVCSEL (8,13) ON: r8 ON and c13 ON

[라인-바이-라인(line-by-line) VCSEL 동작 방식(1)][Line-by-line VCSEL operation method (1)]

VCSEL(1 row) ON : r1 ON and c1∼c13 ONVCSEL (1 row) ON: r1 ON and c1 to c13 ON

VCSEL(2 row) ON : r2 ON and c1∼c13 ONVCSEL (2 row) ON: r2 ON and c1 to c13 ON

............

VCSEL(8 row) ON : r8 ON and c1∼c13 ONVCSEL (8 row) ON: r8 ON and c1 to c13 ON

[라인-바이-라인(line-by-line) VCSEL 동작 방식(2)][Line-by-line VCSEL operation method (2)]

VCSEL(1 column) ON : r1∼r8 ON and c1 ONVCSEL (1 column) ON: r1 ~ r8 ON and c1 ON

VCSEL(2 column) ON : r1∼r8 ON and c2 ONVCSEL (2 column) ON: r1 ~ r8 ON and c2 ON

............

VCSEL(13 column) ON : r1∼r8 ON and c13 ONVCSEL (13 column) ON: r1 ~ r8 ON and c13 ON

이상 설명한 바와 같이 개별 VCSEL 동작 방식에서, 복수의 VCSEL을 개별적으로 동작시킬 수 있다. 라인-바이-라인(line-by-line) 동작 방식에서, 각 로우(row)의 VCSEL들을 순차적으로 동작시키거나, 각 칼럼(column)의 VCSEL들을 순차적으로 동작시킬 수 있다. 각각의 방식에서, 동작 순서는 다양하게 변화될 수 있다. As described above, in the individual VCSEL operating method, the plurality of VCSELs may be individually operated. In a line-by-line operation scheme, the VCSELs of each row may be sequentially operated, or the VCSELs of each column may be sequentially operated. In each manner, the order of operation may vary.

상술한 바와 같이 전기적으로 VCSEL들의 발광 제어를 함으로써, 다양한 실시예에 따른 배면 발광 광원 어레이 소자를 광을 스캐닝하는 스캐너에 채용하거나, 구조광 프로젝터에 채용할 수 있다. 예를 들어, VCSEL들을 순차적으로 발광하도록 하고, 메타 표면층(15)에 의해 광의 진행 방향을 제어하여 광을 스캐닝할 수 있다. 또는, VCSEL들을 동시에 발광하도록 하고, 메타 표면층(15)에 의해 패턴광을 만들어 구조광을 형성할 수 있다. 스캐너 또는 구조광 프로젝터를 이용하여 피사체의 3차원 영상을 얻을 수 있다.By electrically controlling the emission of the VCSELs as described above, the back emission light source array element according to various embodiments may be employed in a scanner for scanning light or may be employed in a structured light projector. For example, the VCSELs may be sequentially emitted, and the light may be scanned by controlling the traveling direction of the light by the meta surface layer 15. Alternatively, the VCSELs may emit light at the same time, and pattern light may be formed by the meta surface layer 15 to form structured light. Using a scanner or a structured light projector can obtain a three-dimensional image of the subject.

다음, 도 15는 다른 실시예에 따른 배면 발광 광원 어레이 소자의 배선 구조를 도시한 것이다.Next, FIG. 15 illustrates a wiring structure of a bottom emission light source array device according to another embodiment.

도 15를 참조하면, 히트 싱크(40)에 제1 방향(A 방향)으로 연장된 복수의 제1 콘택 메탈 로우 그룹(R1∼R5) 및 제1 방향(A 방향)과 교차하는 제2 방향(B 방향)으로 연장된 복수의 제2 콘택 메탈 칼럼 그룹(C1∼C6)이 구비될 수 있다. 복수의 제1 콘택 메탈 로우 그룹(R1∼R5)은 복수 개의 로우(row) 배선이 공통으로 포함될 수 있고, 복수의 제2 콘택 메탈 칼럼 그룹(C1∼C6)은 복수 개의 칼럼(column) 배선이 공통으로 포함될 수 있다. 제1 콘택 메탈 로우 그룹(R1∼R5)에 포함된 복수 개의 로우 배선은 예를 들어 하나의 캐소드(하나의 n형 콘택층)로 동작하고, 제2 콘택 메탈 칼럼 그룹(C1∼C6)에 포함된 복수 개의 칼럼 배선은 예를 들어 하나의 애노드(하나의 p형 콘택층)로 동작할 수 있다. 제1 콘택 메탈 로우 그룹(R1∼R5)의 개수, 제1 콘택 메탈 로우 그룹에 포함된 로우 배선의 개수, 복수의 제2 콘택 메탈 칼럼 그룹(C1∼C6)의 개수, 제2 콘택 메탈 칼럼 그룹에 포함된 칼럼 배선의 개수는 예시적인 것이고 달라질 수 있다. 복수의 제1 콘택 메탈 로우 그룹(R1∼R5)과 복수의 제2 콘택 메탈 칼럼 그룹(C1∼C6)의 교차점에 각각 복수의 수직 캐비티 표면 발광 레이저(VCSEL)(V20)가 배치될 수 있다. 복수의 제1 콘택 메탈 로우 그룹(R1∼R5)에 각각 대응되는 더미 이득층(V30)이 구비될 수 있다. Referring to FIG. 15, a plurality of first contact metal row groups R1 to R5 extending in a first direction (A direction) to the heat sink 40 and a second direction crossing the first direction (A direction) A plurality of second contact metal column groups C1 to C6 extending in the B direction) may be provided. The plurality of first contact metal row groups R1 to R5 may include a plurality of row wirings in common, and the plurality of second contact metal column groups C1 to C6 may include a plurality of column wirings. It may be included in common. The plurality of row wires included in the first contact metal row groups R1 to R5 operate as one cathode (one n-type contact layer), and are included in the second contact metal column groups C1 to C6. The plurality of column wirings can operate with, for example, one anode (one p-type contact layer). The number of first contact metal row groups R1 to R5, the number of row wires included in the first contact metal row group, the number of second contact metal column groups C1 to C6, and the second contact metal column group The number of column wires included in an example is exemplary and may vary. A plurality of vertical cavity surface emitting lasers VCSELs V20 may be disposed at intersections of the plurality of first contact metal row groups R1 to R5 and the plurality of second contact metal column groups C1 to C6, respectively. Dummy gain layers V30 respectively corresponding to the plurality of first contact metal row groups R1 to R5 may be provided.

도 16은 도 15의 배선 구조가 적용된 배면 발광 광원 어레이 소자를 도시한 것이다. 도 16은 도 15의 I-I선 단면에 대응되는 구조를 도시한 것이다. 도 16에서 도 1과 동일한 참조 번호를 사용하는 구성 요소에 대해서는 상세한 설명을 생략한다. 이득층(30)이 n×m(n,m은 자연수) 메트릭스 어레이로 배열되고, 제2 콘택 메탈(381), 예를 들어, p 콘택 메탈이 2열 이상의 이득층 그룹에 공통으로 대응되게 구비될 수 있다. 또한, 제1 콘택층(25), 예를 들어, n 콘택층과 제1 콘택 메탈(391), 예를 들어, n 콘택 메탈이 2행 이상의 이득층 그룹에 공통으로 대응되게 구비될 수 있다. FIG. 16 illustrates a bottom emission light source array element to which the wiring structure of FIG. 15 is applied. FIG. 16 illustrates a structure corresponding to the section line I-I of FIG. 15. In FIG. 16, detailed description of components using the same reference numerals as in FIG. 1 will be omitted. The gain layers 30 are arranged in an n × m (n, m is a natural number) matrix array, and the second contact metals 381, for example, p contact metals, are provided so as to correspond in common to two or more gain layer groups. Can be. In addition, the first contact layer 25, for example, the n contact layer and the first contact metal 391, for example, the n contact metal, may be provided to correspond to two or more gain layer groups in common.

도 16을 참조하면, 제2 콘택 메탈(381)이 3개의 열에 배치된 이득층(30)에 대해 공통으로 대응되는 구조를 가질 수 있다. 제1 콘택 메탈(391)은 도면에 표시되지는 않지만, 3 개의 행에 배치된 이득층(30)과 3개의 행에 배치된 더미 이득층(301)에 대해 공통으로 대응되는 구조를 가질 수 있다. Referring to FIG. 16, the second contact metal 381 may have a structure corresponding to the gain layer 30 disposed in three columns in common. Although not shown in the drawings, the first contact metal 391 may have a structure corresponding to the gain layer 30 disposed in three rows and the dummy gain layer 301 disposed in three rows. .

도 15에 도시된 배면 발광 광원 어레이 소자의 동작 방법을 예시적으로 설명하면 다음과 같다. An operation method of the bottom emission light source array element illustrated in FIG. 15 is described as follows.

[개별(individual) VCSEL 그룹 동작 방식][Individual VCSEL Group Operation Method]

VCSEL(1,1)그룹 ON : R1 ON and C1 ONVCSEL (1,1) group ON: R1 ON and C1 ON

VCSEL(1,2) 그룹 ON : R1 ON and C2 ONVCSEL (1,2) group ON: R1 ON and C2 ON

............

VCSEL(5,6)그룹 ON : R5 ON and C6 ONVCSEL (5,6) group ON: R5 ON and C6 ON

[라인-바이-라인(line-by-line) VCSEL 그룹 동작 방식(1)][Line-by-line VCSEL group operation method (1)]

VCSEL(1 row 그룹) ON : R1 ON and C1∼C6 ONVCSEL (1 row group) ON: R1 ON and C1 to C6 ON

VCSEL(2 row 그룹) ON : R2 ON and C1∼C6 ONVCSEL (2 row group) ON: R2 ON and C1 to C6 ON

............

VCSEL(5 row 그룹) ON : R5 ON and C1∼C6 ONVCSEL (5 row group) ON: R5 ON and C1 to C6 ON

[라인-바이-라인(line-by-line) VCSEL 그룹 동작 방식(2)][Line-by-line VCSEL group operation method (2)]

VCSEL(1 column 그룹) ON : R1∼R5 ON and C1 ONVCSEL (1 column group) ON: R1 ~ R5 ON and C1 ON

VCSEL(2 column 그룹) ON : R1∼R5 ON and C2 ONVCSEL (2 column group) ON: R1 ~ R5 ON and C2 ON

............

VCSEL(6 column 그룹) ON : R1∼R5 ON and C6 ONVCSEL (6 column group) ON: R1 ~ R5 ON and C6 ON

이와 같이 로우 배선과 칼럼 배선을 그룹으로 구성함으로써 좀 더 빠른 전기적 구동을 할 수 있다. Thus, by arranging the row wiring and the column wiring as a group, faster electric driving can be achieved.

도 17은 다른 실시예에 따른 배면 발광 광원 어레이 소자를 도시한 것이다.17 illustrates a bottom emission light source array device according to another embodiment.

도 17을 참조하면, 배면 발광 광원 어레이 소자는 도 1과 비교할 때, 나노 구조체 리플렉터(36)와 히트 싱크(40) 사이에 하나 이상의 층이 더 구비된 점에서 차이가 있다. 도 17에서는 이러한 차이점에 대해서만 설명하고, 도 1과 동일한 참조 번호를 사용하는 구성 요소들에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.Referring to FIG. 17, the bottom emission light source array device has a difference in that at least one layer is further provided between the nanostructure reflector 36 and the heat sink 40 as compared with FIG. 1. In FIG. 17, only these differences will be described, and descriptions of elements using the same reference numerals as in FIG. 1 will be omitted.

나노 구조체 리플렉터(36)와 히트 싱크(40) 사이에 본딩층(51)이 더 구비될 수 있다. 본딩층(51)은 메탈을 포함할 수 있다. 본딩층(51)과 히트 싱크(40) 사이에 절연층(53)이 더 구비될 수 있다. 그리고, 절연층(53)과 히트 싱크(40) 사이에 열 전도층(55)이 더 구비될 수 있다. 열 전도층(55)은 VCSEL에서 발생된 열을 히트 싱크(40)쪽으로 효율적으로 방출되도록 할 수 있다. A bonding layer 51 may be further provided between the nanostructure reflector 36 and the heat sink 40. The bonding layer 51 may include a metal. An insulating layer 53 may be further provided between the bonding layer 51 and the heat sink 40. In addition, a heat conduction layer 55 may be further provided between the insulating layer 53 and the heat sink 40. The thermal conductive layer 55 may allow the heat generated from the VCSEL to be efficiently released to the heat sink 40.

다양한 실시예에 따른 배면 발광 광원 어레이 소자는 기판(10)을 통해 광이 출사되는 구조이므로 나노 구조체 리플렉터(36) 쪽에, 배선 구조가 결합된 히트 싱크(40)를 구비할 수 있고, 그에 따라 VCSEL에서 발생되는 열을 효율적으로 방출할 수 있다. 그러므로 열 발생으로 인한 에러, 수명 단축 등을 해소할 수 있다. 또한, 광의 출사 방향에 따른 제한 없이 배면 발광 광원 어레이 소자를 반도체 공정을 통해 용이하게 제조할 수 있다. 또한, VCSEL을 구비하여, 배면 발광 광원 어레이 소자의 소형화, 동작속도 향상, 저전력화에 유리하며, 출사광의 광학 성질을 다양화할 수 있기 때문에, 광학 센서, 포토닉 IC(photonic integrated circuit) 시스템 등 다양한 분야에 채용될 수 있고, 그 밖에도, 다양한 전자 장치 및 광학 장치에 활용될 수 있다. According to various embodiments of the present disclosure, since the light emitting diode array element emits light through the substrate 10, the rear light source array element may include a heat sink 40 having a wiring structure coupled to the nanostructure reflector 36. Efficient heat dissipation can be released. Therefore, errors due to heat generation and shortened life can be eliminated. In addition, the back-emitting light source array device may be easily manufactured through a semiconductor process without limitation according to the light emission direction. In addition, the VCSEL is advantageous for miniaturization of the back emitting light source array element, improvement of operation speed, and low power, and the optical properties of the emitted light can be diversified. Therefore, various optical sensors, photonic integrated circuit (IC) systems, etc. It may be employed in the field, and in addition, it may be utilized in various electronic devices and optical devices.

도 18은 일 실시예에 따른 전자 장치(광학 장치)의 개략적인 구조를 보여주는 블록도이다. 18 is a block diagram illustrating a schematic structure of an electronic device (optical device) according to an embodiment.

도 18을 참조하면, 실시예에 따른 전자 장치(광학 장치)는 피사체(OBJ)를 향해 광(L10)을 조사하는 광원부(1000) 및 광원부(100)에서 출사되어 피사체(OBJ)에 의해 변조된 광(L20)을 검출하는 센서부(2000)를 포함할 수 있다. 여기서, 광원부(1000)는 실시예들에 따른 배면 발광 광원 어레이 소자를 포함할 수 있다. 또한, 상기 전자 장치는 센서부(2000)에서 검출한 광을 분석하여 피사체(OBJ)의 물성, 형상, 위치, 동작 중 적어도 어느 하나를 분석하는 분석부(3000)를 더 포함할 수 있다. Referring to FIG. 18, an electronic device (optical device) according to an embodiment is emitted from the light source unit 1000 and the light source unit 100 that irradiate light L10 toward the subject OBJ, and is modulated by the subject OBJ. It may include a sensor unit 2000 for detecting the light (L20). The light source unit 1000 may include a bottom emission light source array device according to embodiments. The electronic device may further include an analyzer 3000 analyzing the light detected by the sensor 2000 to analyze at least one of a physical property, a shape, a position, and an operation of the object OBJ.

광원부(1000)와 피사체(OBJ) 사이에는 광원부(1000)에서 발생된 광의 방향을 피사체(OBJ)를 향하도록 조절하거나, 빔의 크기를 조절하거나, 패턴광으로 변조하는 등의 추가적인 기능을 수행하는 광학 요소들(미도시)이 더 배치될 수 있다. 또는, 광원부(1000)에 구비된 메타 표면층(도 1의 15)이 이러한 기능을 수행하기에 알맞게 디자인된 경우, 이러한 광학 요소는 생략될 수도 있다. 센서부(2000)는 피사체(OBJ)에 의해 변조(반사)된 광(L20)을 센싱한다. 센서부(2000)는 광검출 요소들의 어레이를 포함할 수 있다. 센서부(2000)는 피사체(OBJ)에 의해 변조(반사)된 광(L20)을 파장 별로 분석하기 위한 분광 소자를 더 포함할 수 있다. Between the light source unit 1000 and the subject OBJ, an additional function of adjusting the direction of the light generated by the light source unit 1000 toward the subject OBJ, adjusting the size of the beam, or modulating the pattern with the pattern light is performed. Optical elements (not shown) may be further disposed. Alternatively, when the meta surface layer (15 of FIG. 1) provided in the light source unit 1000 is properly designed to perform this function, such an optical element may be omitted. The sensor unit 2000 senses the light L20 modulated (reflected) by the subject OBJ. Sensor unit 2000 may include an array of photodetection elements. The sensor unit 2000 may further include a spectroscopic element for analyzing the light L20 modulated (reflected) by the object OBJ for each wavelength.

분석부(3000)는 센서부(2000)가 수광한 광을 분석하여 피사체(OBJ)의 물성, 형상, 위치, 동작 중 적어도 어느 하나를 분석할 수 있다. 피사체(OBJ)에 조사된 광(L10)의 패턴과 피사체(OBJ)로부터 반사된 광(L20)의 패턴을 비교하여 피사체(OBJ)의 3차원 형상, 위치, 움직임 등을 분석할 수 있고, 또는, 입사광(즉, L10)에 의해 피사체(OBJ)에서 여기된 광의 파장 등을 분석하여 피사체(OBJ)의 물성을 분석할 수도 잇다. The analyzer 3000 may analyze at least one of physical properties, a shape, a position, and an operation of the object OBJ by analyzing the light received by the sensor 2000. 3D shape, position, movement, etc. of the subject OBJ may be analyzed by comparing the pattern of the light L10 irradiated to the subject OBJ with the pattern of the light L20 reflected from the subject OBJ, or In addition, the physical properties of the object OBJ may be analyzed by analyzing the wavelength of light excited from the object OBJ by the incident light (that is, L10).

본 실시예에 따른 전자 장치(광학 장치)는 광원부(1000)의 구동이나 센서부(2000)의 동작 등을 제어하는 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있고, 또한, 분석부(3000)에서 수행할 3차원 정보 추출을 위한 연산 프로그램이 저장되는 메모리(미도시) 등을 더 포함할 수 있다. 분석부(3000)의 연산 결과, 즉, 피사체(OBJ)의 형상, 위치, 물성 등에 대한 정보는 다른 유닛으로 전송될 수 있다. 예를 들어, 전자 장치가 채용된 기기의 제어부에 상기 정보가 전송될 수 있다. The electronic device (optical device) according to the present exemplary embodiment may further include a controller (not shown) for controlling the driving of the light source unit 1000, the operation of the sensor unit 2000, and the like. The apparatus may further include a memory (not shown) in which a calculation program for extracting 3D information to be performed is stored. The calculation result of the analyzer 3000, that is, information about a shape, a position, and a physical property of the subject OBJ may be transmitted to another unit. For example, the information may be transmitted to a control unit of a device employing an electronic device.

실시예에 따른 전자 장치(광학 장치)는 전방 객체에 대한 3차원 정보를 정밀하게 획득하는 센서로도 활용될 수 있어 다양한 기기에 채용될 수 있다. 이러한 기기는, 예를 들어, 무인자동차, 자율주행차, 로봇, 드론(drone) 등과 같은 자율 구동 기기를 포함할 수 있고, 이외에도, 증강현실(augmented reality) 기기, 이동통신 기기 또는 사물인터넷(internet of thing)(IOT) 기기 등을 포함할 수 있다. The electronic device (optical device) according to the embodiment may be used as a sensor for accurately obtaining three-dimensional information about a front object, and thus may be employed in various devices. Such devices may include, for example, autonomous driving devices such as driverless cars, autonomous vehicles, robots, drones, and the like, and, in addition, augmented reality devices, mobile communication devices or the Internet of Things. of thing) (IOT) devices and the like.

도 17을 참조하여 설명한 전자 장치(광학 장치)의 구성은 예시적인 것이고, 실시예에 따른 배면 발광 광원 어레이 소자는 다양한 전자 장치(광학 장치)에 적용될 수 있다. 배면 발광 광원 어레이 소자는 이미징 장치나 프로젝터, 스캐너, 센서 등 다양한 분야에 적용될 수 있다. The configuration of the electronic device (optical device) described with reference to FIG. 17 is exemplary, and the back light emitting array device according to the embodiment may be applied to various electronic devices (optical devices). The bottom emission light source array device may be applied to various fields such as an imaging device, a projector, a scanner, and a sensor.

전술한 실시예들의 배면 발광 광원 어레이 소자는 디스플레이 패널을 통해 피사체를 조명하는 개념을 사용하는 다양한 전자 장치에 채용될 수 있다.The bottom emission light source array device of the above-described embodiments may be employed in various electronic devices using the concept of illuminating a subject through a display panel.

도 19는 실시예에 따른 전자 장치의 개략적인 구성을 보이는 블록도이다.19 is a block diagram illustrating a schematic configuration of an electronic device according to an embodiment.

전자 장치(4000)는 피사체(OBJ)를 향해 광(Li)을 조명하는 디스플레이(4100), 피사체(OBJ)로부터 반사된 광(Lr)을 수광하는 센서(4300) 및 센서(4300)에서 수광한 광으로부터 피사체(OBJ)에 대한 정보 획득을 위한 연산을 수행하는 프로세서(4200)를 포함할 수 있다. 디스플레이(4100)는 광을 조사하는 배면 발광 광원 어레이 소자(4110) 및 영상을 표시하는 디스플레이 패널(4120)을 포함할 수 있다. The electronic device 4000 may receive a display 4100 that illuminates light Li toward the subject OBJ, a sensor 4300 that receives light Lr reflected from the subject OBJ, and a light received by the sensor 4300. The processor 4200 may perform an operation for obtaining information about the subject OBJ from light. The display 4100 may include a back emission light source array element 4110 for irradiating light and a display panel 4120 for displaying an image.

전자 장치(4000)는 또한, 프로세서(4200)의 실행을 위한 코드나 데이터가 저장되는 메모리(4400)를 포함할 수 있다.The electronic device 4000 may also include a memory 4400 in which code or data for executing the processor 4200 is stored.

배면 발광 광원 어레이 소자(4110)에서 출사된 광(L)은 디스플레이 패널(4120)의 투과창을 통해 피사체(OBJ)를 조명할 수 있다.The light L emitted from the bottom emission light source array element 4110 may illuminate the subject OBJ through the transmission window of the display panel 4120.

배면 발광 광원 어레이 소자(4110)는 피사체(OBJ)를 구조광으로 조명하거나, 스캔할 수 있다. 센서(4300)는 피사체(OBJ)에 의해 반사된 광(Lr)을 센싱한다. 센서(4300)는 광 검출 요소들의 어레이를 포함할 수 있다. 센서(4300)는 피사체(OBJ)로부터 반사된 광을 파장별로 분석하기 위한 분광 소자를 더 포함할 수도 있다. The back emission light source array element 4110 may illuminate or scan the subject OBJ with structured light. The sensor 4300 senses the light L r reflected by the subject OBJ. Sensor 4300 may include an array of light detection elements. The sensor 4300 may further include a spectroscopic element for analyzing the light reflected from the object OBJ for each wavelength.

프로세서(4200)는 센서(4300)에서 수광한 광으로부터 피사체(OBJ)에 대한 정보 획득을 위한 연산을 수행하며, 또한, 전자 장치(4000) 전체의 처리 및 제어를 총괄할 수 있다. 프로세서(3200)는 피사체(OBJ)에 대한 정보 획득, 예를 들어, 2차원 또는 3차원 영상 정보를 획득 및 처리할 수 있고, 그 외, 배면 발광 광원 어레이 소자(4110)의 구동이나 센서(4300)의 동작 등을 전반적으로 제어할 수 있다. 프로세서(4200)는 또한, 피사체(OBJ)로부터 획득한 정보에 근거하여 사용자 인증 등의 여부를 판단할 수 있고, 기타, 다른 어플리케이션을 실행할 수도 있다.The processor 4200 may perform an operation for obtaining information on the subject OBJ from the light received by the sensor 4300, and may also process and control the entire electronic device 4000. The processor 3200 may acquire information about the object OBJ, for example, acquire and process two-dimensional or three-dimensional image information. In addition, the processor 3200 may drive the back-emitting light source array element 4110 or the sensor 4300. ) Can be controlled overall. The processor 4200 may also determine whether to authenticate a user or the like based on the information obtained from the subject OBJ, and execute other applications.

메모리(4400)에는 프로세서(4200)에서의 실행을 위한 코드가 저장될 수 있고, 이외에도, 전자 장치(4000)가 실행하는 다양한 실행 모듈들, 이를 위한 데이터들이 저장될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(4200)가 피사체(OBJ)의 정보 획득을 위한 연산에 사용되는 프로그램 코드가 저장될 수 있고, 피사체(OBJ)의 정보를 활용하여 실행할 수 있는 어플리케이션 모듈등의 코드가 저장될 수 있다. 또한, 전자 장치(4000)에 추가적으로 구비될 수 있는 장치, 이를 구동하기 위한 프로그램으로, 통신 모듈, 카메라 모듈, 동영상 재생 모듈, 오디오 재생 모듈, 등이 더 저장될 수 있다. The memory 4400 may store code for execution in the processor 4200, and in addition, various execution modules executed by the electronic device 4000 and data for this may be stored. For example, program code used by the processor 4200 to perform information acquisition of the object OBJ may be stored, and code such as an application module that may be executed by using the information of the object OBJ may be stored. Can be. In addition, a device that may be additionally provided in the electronic device 4000 and a program for driving the same may further store a communication module, a camera module, a video playback module, an audio playback module, and the like.

프로세서(4200)에서의 연산 결과, 즉, 피사체(OBJ)의 형상, 위치에 대한 정보는 필요에 따라 다른 기기나 유닛으로 전송될 수도 있다. 예를 들어, 피사체(OBJ)에 대한 정보를 사용하는 다른 전자 기기의 제어부에 피사체(OBJ)에 대한 정보가 전송될 수 있다. 결과가 전송되는 다른 유닛은 결과를 출력하는 디스플레이 장치나 프린터일 수도 있다. 이외에도, 스마트폰, 휴대폰, PDA(personal digital assistant), 랩톱(laptop), PC, 다양한 웨어러블(wearable) 기기 및 기타 모바일 또는 비모바일 컴퓨팅 장치일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.The calculation result of the processor 4200, that is, information about the shape and position of the subject OBJ may be transmitted to another device or unit as necessary. For example, information about the subject OBJ may be transmitted to a controller of another electronic device using the information about the subject OBJ. Another unit to which the results are sent may be a display device or a printer that outputs the results. In addition, the present invention may be, but is not limited to, a smartphone, a mobile phone, a personal digital assistant, a laptop, a PC, various wearable devices, and other mobile or non-mobile computing devices.

메모리(4400)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(RAM, Random Access Memory) SRAM(Static Random Access Memory), 롬(ROM, Read-Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.The memory 4400 may include a flash memory type, a hard disk type, a multimedia card micro type, a card type memory (for example, SD or XD memory), RAM (RAM, Random Access Memory) Static Random Access Memory (SRAM), Read-Only Memory (ROM), Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory (EEPROM), Programmable Read-Only Memory (PROM), Magnetic Memory, Magnetic Disk It may include at least one type of storage medium of the optical disk.

전자 장치(4000)는 예를 들어, 휴대용 이동 통신 기기, 스마트 폰(smart phone), 스마트 워치(smart watch), PDA(personal digital assistant), 랩톱(laptop), PC, 및 기타 모바일 또는 비모바일 컴퓨팅 장치일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다. 전자 장치(4000)는 무인자동차, 자율주행차, 로봇, 드론 등과 같은 자율 구동 기기, 또는 사물 인터넷 기기일 수 있다.The electronic device 4000 may be, for example, a portable mobile communication device, a smart phone, a smart watch, a personal digital assistant, a laptop, a PC, and other mobile or non-mobile computing. The device may be, but is not limited to. The electronic device 4000 may be an autonomous driving device such as an unmanned automobile, an autonomous vehicle, a robot, a drone, or the like, or an IoT apparatus.

도 20은 도 19의 전자 장치의 외형을 예시적으로 보이는 사시도이다. FIG. 20 is a perspective view illustrating an external appearance of the electronic device of FIG. 19.

전자 장치(4000)는 도시된 바와 같이, 풀 스크린 디스플레이(full screen display) 타입의 디스플레이를 채용할 수 있다. 즉, 표시면(4100a)이 기기의 전면부의 거의 전 영역을 차지하는 베젤리스(bezel-less) 타입일 수 있다. 또한, 표시면(4100a)의 형태는 노치(notch)가 없는 사각형 형태일 수 있다.As illustrated, the electronic device 4000 may employ a display of a full screen display type. That is, the display surface 4100a may be a bezel-less type that occupies almost the entire area of the front surface of the device. In addition, the shape of the display surface 4100a may be a rectangular shape having no notch.

전술한 바와 같이, 실시예들에 따른 배면 발광 광원 어레이 소자는 디스플레이 패널의 배면에 배치되어 표시면 전체에 고루 분포하거나 소정 크기의 일영역에 형성된 투과창을 통해 디스플레이 전면(front surface)을 향해 조명할 수 있다. 따라서, 도시된 외형의 베젤리스(bezel-less), 노치프리(notch-free) 디스플레이를 전자 장치(4000)에 적용할 수 있다.As described above, the bottom emission light source array element according to the embodiments is disposed on the back of the display panel and is distributed toward the front surface of the display through a transmission window formed evenly on the entire display surface or formed in one region of a predetermined size. can do. Accordingly, the illustrated bezel-less and notch-free display may be applied to the electronic device 4000.

본 실시예에서 설명하는 특정 실행들은 예시들로서, 어떠한 방법으로도 기술적 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 간결함을 위하여, 종래 전자적인 구성들, 제어 시스템들, 소프트웨어, 상기 시스템들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다.Specific implementations described in this embodiment are examples, and do not limit the technical scope in any way. For brevity of description, descriptions of conventional electronic configurations, control systems, software, and other functional aspects of the systems may be omitted. In addition, the connection or connection members of the lines between the components shown in the drawings are illustrative of the functional connection and / or physical or circuit connections as an example, in the actual device replaceable or additional various functional connections, physical It can be represented as a connection, or circuit connections.

지금까지, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적인 실시예가 설명되고 첨부된 도면에 도시되었다. 그러나, 이러한 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이고 이를 제한하지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이다. 그리고 본 발명은 도시되고 설명된 설명에 국한되지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이다. 이는 다양한 다른 변형이 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일어날 수 있기 때문이다.Thus far, exemplary embodiments have been described and illustrated in the accompanying drawings in order to facilitate understanding of the present invention. However, it should be understood that such embodiments are merely illustrative of the invention and do not limit it. And it is to be understood that the invention is not limited to the illustrated and described description. This is because various other modifications may occur to those skilled in the art.

10:기판, 15:메타 표면층
20:분산 브래그 리플렉터, 25:제1 콘택층
28:제2 콘택층, 30:이득층
31,33:클래딩 층, 32:활성층
36:나노 구조체 리플렉터, 36a:나노 구조체
38,39:콘택 메탈, 40:히트 싱크
301:더미 이득층, 321:더미 활성층 10: substrate, 15: meta surface layer
20: Disperse Bragg reflector, 25: First contact layer
28: second contact layer, 30: gain layer
31,33: cladding layer, 32: active layer
36: nano structure reflector, 36a: nano structure
38, 39: Contact metal, 40: Heat sink
301: dummy gain layer, 321: dummy active layer

Claims (26)

기판;
상기 기판의 일 면에 구비된 분산 브래그 리플렉터;
상기 분산 브래그 리플렉터에 구비되고, 서로 이격되게 배열되어 각각 광을 생성하는 복수 개의 이득층;
상기 이득층에 구비되고, 서브 파장의 형상 치수를 갖는 복수의 나노 구조체를 포함하는 나노 구조체 리플렉터;를 포함하고,
상기 분산 브래그 리플렉터가 상기 나노 구조체 리플렉터의 반사도보다 작은 반사도를 가지도록 구성되어 상기 광이 상기 기판을 통해 출사되는 배면 발광 광원 어레이 소자. Board;
A distributed Bragg reflector provided on one surface of the substrate;
A plurality of gain layers provided in the distributed Bragg reflector and arranged to be spaced apart from each other to generate light;
And a nanostructure reflector provided in the gain layer, the nanostructure reflector including a plurality of nanostructures having a shape dimension of a sub-wavelength.
And the diffused Bragg reflector is configured to have a reflectance less than that of the nanostructure reflector such that the light is emitted through the substrate. 제1 항에 있어서,
상기 기판의 다른 면에 메타 표면층이 더 구비된 배면 발광 광원 어레이 소자.According to claim 1,
And a meta surface layer on the other side of the substrate. 제2 항에 있어서,
상기 메타 표면층이 메타 렌즈, 메타 프리즘, 또는 메타 회절 소자를 포함하는 배면 발광 광원 어레이 소자.The method of claim 2,
And a meta lens, a meta prism, or a meta diffraction element. 제2 항에 있어서,
상기 메타 표면층은 서브 파장 치수를 가지고, 상대적으로 고굴절률의 나노 구조체와, 상기 나노 구조체 주변에 상대적으로 저굴절률의 물질을 포함하는 배면 발광 광원 어레이 소자.The method of claim 2,
And the meta surface layer has a sub-wavelength dimension, and includes a relatively high refractive index nanostructure and a relatively low refractive index material around the nanostructure. 제2 항에 있어서,
상기 나노 구조체 리플렉터의 나노 구조체의 두께, 폭, 배치 간격 중 적어도 하나는 상기 광의 반 파장 이하의 수치를 가지고,
상기 메타 표면층의 나노 구조체의 두께, 폭, 배치 간격 중 적어도 하나는 상기 광의 2/3 파장 이하의 수치를 가지는 배면 발광 광원 어레이 소자.The method of claim 2,
At least one of the thickness, width, and spacing of the nanostructures of the nanostructure reflector has a numerical value of less than half wavelength of the light,
And at least one of the thickness, width, and spacing of the nanostructures of the meta surface layer has a value equal to or less than 2/3 wavelength of the light. 제1 항에 있어서,
상기 나노 구조체 리플렉터에 히트 싱크가 더 구비된 배면 발광 광원 어레이 소자.According to claim 1,
And a heat sink in the nanostructure reflector. 제1 항에 있어서,
상기 기판은 III-V족 반도체 기판을 포함하는 배면 발광 광원 어레이 소자.According to claim 1,
And the substrate comprises a group III-V semiconductor substrate. 제1 항에 있어서,
상기 나노 구조체 리플렉터에 p 콘택층이 구비되고, 상기 p 콘택층에 p 콘택 메탈이 구비된 배면 발광 광원 어레이 소자.According to claim 1,
And a p contact layer on the nano-structure reflector, and a p contact metal on the p contact layer. 제8 항에 있어서,
상기 이득층이 n×m(n,m은 자연수) 메트릭스 어레이로 배열되고, 상기 p 콘택 메탈이 2열 이상의 이득층 그룹에 공통으로 대응되게 구비된 배면 발광 광원 어레이 소자. The method of claim 8,
And the gain layers are arranged in an n × m (n, m is a natural number) matrix array, and the p contact metals are provided to correspond in common to two or more groups of gain layers. 제8 항에 있어서,
상기 p 콘택 메탈에 개구층이 더 구비된 배면 발광 광원 어레이 소자.The method of claim 8,
And a pitting metal further comprising an opening layer. 제10 항에 있어서,
상기 개구층에 삽입층이 더 구비된 배면 발광 광원 어레이 소자.The method of claim 10,
And a backing light source array element further comprising an insertion layer in the opening layer. 제1 항에 있어서,
상기 분산 브래그 리플렉터와 상기 이득층 사이에 n 콘택층이 구비된 배면 발광 광원 어레이 소자.According to claim 1,
And an n-contact layer between the distributed Bragg reflector and the gain layer. 제12 항에 있어서,
상기 분산 브래그 리플렉터의 양쪽 끝에, 광을 생성하지 않는 더미 이득층과, 상기 더미 이득층에 의해 지지된 n 콘택 메탈이 더 구비되고, 상기 n 콘택 메탈이 상기 n 콘택층에 연결된 배면 발광 광원 어레이 소자. The method of claim 12,
At both ends of the distributed Bragg reflector, a dummy gain layer that does not generate light and an n contact metal supported by the dummy gain layer are further provided, and the n contact metal is connected to the n contact layer. . 제13 항에 있어서,
상기 이득층이 n×m(n,m은 자연수) 메트릭스 어레이로 배열되고, 상기 n 콘택층과 상기 n 콘택 메탈이 2행 이상의 이득층 그룹에 공통으로 대응되게 구비되는 배면 발광 광원 어레이 소자. The method of claim 13,
And the gain layers are arranged in an n × m (n, m is a natural number) matrix array, and wherein the n contact layer and the n contact metal are provided in common with two or more gain layer groups. 제6 항에 있어서,
상기 히트 싱크에 배선이 구비된 배면 발광 광원 어레이 소자.The method of claim 6,
And a back light source array element provided with wires in the heat sink. 제6 항에 있어서,
상기 나노 구조체 리플렉터와 히트 싱크 사이에 서로 이격되게 배치된 본딩층이 더 구비된 배면 발광 광원 어레이 소자. The method of claim 6,
And a bonding layer spaced apart from each other between the nanostructure reflector and the heat sink. 제6 항에 있어서,
상기 나노 구조체 리플렉터와 히트 싱크 사이에 열전도층이 더 구비된 배면 발광 광원 어레이 소자.The method of claim 6,
And a heat conduction layer further disposed between the nanostructure reflector and the heat sink. 제1 항에 있어서,
상기 나노 구조체 리플렉터에 p 콘택층이 구비되고, 상기 분산 브래그 리플렉터와 이득층 사이에 n 콘택층이 구비되며, 상기 p 콘택층과 n 콘택층 사이에 절연성 보호층이 더 구비된 배면 발광 광원 어레이 소자.According to claim 1,
A p contact layer is provided on the nanostructure reflector, an n contact layer is provided between the dispersion Bragg reflector and the gain layer, and a back light emitting device is further provided with an insulating protective layer between the p contact layer and the n contact layer. . 광을 피사체에 조사하는 배면 발광 광원 어레이 소자;
상기 피사체로부터 반사된 광을 수광하는 센서;
상기 센서에서 수광한 광으로부터 상기 피사체에 대한 정보 획득을 위한 연산을 수행하는 프로세서;를 포함하고,
상기 배면 발광 광원 어레이 소자가,
기판;
상기 기판의 일 면에 구비된 분산 브래그 리플렉터;
상기 분산 브래그 리플렉터에 구비되고, 서로 이격되게 배열되어 각각 광을 생성하는 복수 개의 이득층;
상기 이득층에 구비되고, 서브 파장의 형상 치수를 갖는 복수의 나노 구조체를 포함하는 나노 구조체 리플렉터;를 포함하고,
상기 분산 브래그 리플렉터가 상기 나노 구조체 리플렉터의 반사도보다 작은 반사도를 가지도록 구성되어 상기 광이 상기 기판을 통해 출사되는 전자 장치.A back emission light source array element for irradiating light onto the subject;
A sensor for receiving light reflected from the subject;
And a processor configured to perform an operation for obtaining information on the subject from the light received by the sensor.
The back-emitting light source array element,
Board;
A distributed Bragg reflector provided on one surface of the substrate;
A plurality of gain layers provided in the distributed Bragg reflector and arranged to be spaced apart from each other to generate light;
And a nanostructure reflector provided in the gain layer, the nanostructure reflector including a plurality of nanostructures having a shape dimension of a sub-wavelength.
And the scattered Bragg reflector is configured to have a reflectance less than that of the nanostructure reflector such that the light is emitted through the substrate. 제19 항에 있어서,
상기 기판의 다른 면에 메타 표면층이 더 구비된 전자 장치.The method of claim 19,
The electronic device further comprises a meta surface layer on the other side of the substrate. 제19 항에 있어서,
상기 나노 구조체 리플렉터에 히트 싱크가 더 구비된 전자 장치.The method of claim 19,
An electronic device further comprising a heat sink in the nano-structure reflector. 제19 항에 있어서,
상기 나노 구조체 리플렉터에 p 콘택층이 구비되고, 상기 p 콘택층에 p 콘택 메탈이 구비된 전자 장치.The method of claim 19,
And a p contact layer on the nanostructure reflector and a p contact metal on the p contact layer. 제22 항에 있어서,
상기 이득층이 n×m(n,m은 자연수) 메트릭스 어레이로 배열되고, 상기 p 콘택 메탈이 2열 이상의 이득층 그룹에 공통되게 대응되게 구비된 전자 장치. The method of claim 22,
And the gain layers arranged in an n × m (n, m is a natural number) matrix array, and wherein the p contact metals correspond to the gain layer groups of two or more columns in common. 제19 항에 있어서,
상기 분산 브래그 리플렉터와 상기 이득층 사이에 n 콘택층이 구비된 전자 장치.The method of claim 19,
And an n contact layer between the distributed Bragg reflector and the gain layer. 제24 항에 있어서,
상기 분산 브래그 리플렉터의 양쪽 끝에, 광을 생성하지 않는 더미 이득층과, 상기 더미 이득층에 의해 지지된 n 콘택 메탈이 더 구비되고, 상기 n 콘택 메탈이 상기 n 콘택층에 연결된 전자 장치. The method of claim 24,
And a dummy gain layer that does not generate light, and an n contact metal supported by the dummy gain layer, wherein the n contact metal is connected to the n contact layer at both ends of the distributed Bragg reflector. 제25 항에 있어서,
상기 이득층이 n×m(n,m은 자연수) 메트릭스 어레이로 배열되고, 상기 n 콘택층과 상기 n 콘택 메탈이 2행 이상의 이득층 그룹에 공통으로 대응되게 구비되는 전자 장치. The method of claim 25,
And the gain layers are arranged in an n × m (n, m is a natural number) matrix array, and the n contact layer and the n contact metal are provided in common with two or more gain layer groups.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US11536607B2 (en) * 2020-01-17 2022-12-27 Samsung Electronics Co., Ltd. Image sensor and method of operating
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