DE102015101573A1 - Conversion element and optoelectronic component - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Konversionselement, welches auf einem pixelierten strahlungsemittierenden Halbleiterchip anordbar ist. Das Konversionselement weist eine Trägerschicht, eine Konversionsschicht und eine zwischen der Trägerschicht und der Konversionsschicht angeordnete Zwischenschicht auf. Die Trägerschicht weist ein strahlungsdurchlässiges Trägermaterial auf. Die Konversionsschicht weist ein Konversionsmaterial zur Strahlungskonversion auf. Die Zwischenschicht weist ein Zwischenschichtmaterial mit einem Brechungsindex auf, welcher kleiner ist als ein Brechungsindex des Trägermaterials und ein Brechungsindex des Konversionsmaterials. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein optoelektronisches Bauelement aufweisend einen pixelierten strahlungsemittierenden Halbleiterchip und ein Konversionselement, und ein Verfahren zum Herstellen eines Konversionselements.The invention relates to a conversion element which can be arranged on a pixelated radiation-emitting semiconductor chip. The conversion element has a carrier layer, a conversion layer and an intermediate layer arranged between the carrier layer and the conversion layer. The carrier layer has a radiation-transmissive carrier material. The conversion layer has a conversion material for radiation conversion. The intermediate layer comprises an intermediate layer material having a refractive index which is smaller than a refractive index of the carrier material and a refractive index of the conversion material. The invention further relates to an optoelectronic component having a pixelated radiation-emitting semiconductor chip and a conversion element, and to a method for producing a conversion element.

Description

Die Erfindung betrifft ein Konversionselement, welches auf einem pixelierten strahlungsemittierenden Halbleiterchip anordbar ist. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein optoelektronisches Bauelement aufweisend einen pixelierten strahlungsemittierenden Halbleiterchip und ein Konversionselement, sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Konversionselements. The invention relates to a conversion element which can be arranged on a pixelated radiation-emitting semiconductor chip. The invention further relates to an optoelectronic component having a pixelated radiation-emitting semiconductor chip and a conversion element, and to a method for producing a conversion element.

Herkömmliche Scheinwerfer im Automobilbereich sind starre Einheiten von Leuchtmittel, Optik und Karosserie, mit welchen lediglich ein zentraler Bereich vor einem Fahrzeug ausgeleuchtet werden kann. Im Fokus neuerer Entwicklungen ist die gezielte Steuerung der Lichtverteilung. Beispiele hierfür sind das sogenannte Kurvenlicht oder auch kamerabasierte Systeme, mit welchen ein Anpassen der Lichtverteilung an die Fahrsituation ermöglicht wird. Hierzu gehört zum Beispiel das Abblenden der linken Seite des Fernlichts für den Gegenverkehr, wohingegen die rechte Seite für eine optimale Ausleuchtung nicht geändert wird. Derartige Systeme werden auch als adaptive Frontscheinwerfersysteme (AFS, Adaptive Frontlighting System) bezeichnet. Conventional headlights in the automotive sector are rigid units of lighting, optics and body, with which only a central area in front of a vehicle can be illuminated. The focus of recent developments is the targeted control of the light distribution. Examples include the so-called cornering light or camera-based systems, with which an adjustment of the light distribution is made possible to the driving situation. This includes, for example, dimming the left side of the high beam for oncoming traffic, whereas the right side is not changed for optimal illumination. Such systems are also referred to as Adaptive Frontlighting Systems (AFS).

Ein adaptives Beleuchtungssystem kann mit Hilfe von einzeln ansteuerbaren Leuchtdioden bzw. LED-Lichtquellen (Light Emitting Diode) verwirklicht werden. Ein weiterer, derzeit entwickelter Ansatz ist die Verwendung eines strahlungsemittierenden LED-Chips mit einer Vielzahl an individuell ansteuerbaren strahlungsemittierenden Bereichen (Pixeln). Ein derartiger pixelierter Halbleiterchip kann eine Halbleiterfläche zur Strahlungsabgabe aufweisen, welche in kleinere ansteuerbare Einheiten strukturiert ist. Ein System mit einem solchen Halbleiterchip wird auch als µAFS-System bezeichnet.An adaptive lighting system can be realized with the aid of individually controllable light-emitting diodes or LED light sources (Light Emitting Diode). Another, currently developed approach is the use of a radiation-emitting LED chip with a large number of individually controllable radiation-emitting regions (pixels). Such a pixelated semiconductor chip may have a semiconductor surface for emitting radiation, which is structured in smaller controllable units. A system with such a semiconductor chip is also referred to as a μAFS system.

Um weißes Licht zu erzeugen, kommt zusätzlich eine Konversionsschicht zur Strahlungskonversion auf dem pixelierten Halbleiterchip zum Einsatz. Bei einem solchen optoelektronischen Bauelement können beispielsweise der Halbleiterchip zum Erzeugen einer blauen Lichtstrahlung und die Konversionsschicht zum teilweisen Umwandeln der blauen in eine gelbe Lichtstrahlung ausgebildet sein. Ein Konversionsmaterial der Konversionsschicht kann ein Matrixmaterial und Leuchtstoffpartikel umfassen.In order to generate white light, a conversion layer for radiation conversion on the pixelated semiconductor chip is additionally used. In such an optoelectronic component, for example, the semiconductor chip for generating a blue light radiation and the conversion layer for partially converting the blue into a yellow light radiation may be formed. A conversion material of the conversion layer may comprise a matrix material and phosphor particles.

Eine Anforderung im Betrieb eines mit einer Konversionsschicht versehenen pixelierten Halbleiterchips besteht darin, ein optisches Übersprechen auf den Bereich von nichtleuchtende Pixeln, also ein durch leuchtende Pixel hervorgerufenes Leuchten im Bereich von nicht angesteuerten Pixeln, möglichst zu vermeiden. Dies dient dazu, einen auch gesetzlich vorgegebenen hohen Kontrast zwischen Licht- und Schattenbereichen zu erzielen. Das Erfüllen dieser Anforderung wird erschwert durch Effekte wie eine ungerichtete Lichtabgabe von einer Konversionsschicht und eine Streuung an Leuchtstoffpartikeln. A requirement in the operation of a pixelized semiconductor chip provided with a conversion layer is to avoid as far as possible an optical crosstalk to the region of non-luminous pixels, that is to say luminization in the region of non-driven pixels caused by luminous pixels. This serves to achieve a legally prescribed high contrast between light and shadow areas. Fulfilling this requirement is hampered by effects such as undirected light output from a conversion layer and scattering of phosphor particles.

Eine Maßnahme zur Verringerung von Übersprechen besteht darin, eine Konversionsschicht mit kleiner Dicke auszubilden. Je flacher die Schicht ist, desto geringer ist die Möglichkeit, dass eine in einem Pixelbereich erzeugte Lichtstrahlung zu einem benachbarten Pixelbereich gelangt. Dies lässt sich verwirklichen, indem die Konversionsschicht direkt auf einen Halbleiterchip aufgebracht wird. Das Beschichten kann auf Wafer-Level erfolgen, also in einem Fertigungszustand, in welchem Halbleiterchips noch in einem Verbund vorliegen, oder im montierten Zustand eines Halbleiterchips in einem Gehäuse. Hierbei können Probleme wie beispielsweise Ausbeuteverluste und eine Kontamination des Gehäuses auftreten. One measure for reducing crosstalk is to form a conversion layer with a small thickness. The flatter the layer, the lower the possibility that a light radiation generated in a pixel area reaches an adjacent pixel area. This can be realized by applying the conversion layer directly to a semiconductor chip. The coating can take place at wafer level, ie in a manufacturing state in which semiconductor chips are still present in a composite, or in the mounted state of a semiconductor chip in a housing. This can cause problems such as yield losses and contamination of the housing.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte Lösung für die Konversion von Strahlung eines pixelierten strahlungsemittierenden Halbleiterchips anzugeben.The object of the present invention is to provide an improved solution for the conversion of radiation of a pixelated radiation-emitting semiconductor chip.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is solved by the features of the independent claims. Further advantageous embodiments of the invention are specified in the dependent claims.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Konversionselement vorgeschlagen, welches auf einem pixelierten strahlungsemittierenden Halbleiterchip anordbar ist. Das Konversionselement weist eine Trägerschicht, eine Konversionsschicht und eine zwischen der Trägerschicht und der Konversionsschicht angeordnete Zwischenschicht auf. Die Trägerschicht weist ein strahlungsdurchlässiges Trägermaterial auf. Die Konversionsschicht weist ein Konversionsmaterial zur Strahlungskonversion auf. Die Zwischenschicht weist ein Zwischenschichtmaterial mit einem Brechungsindex auf, welcher kleiner ist als ein Brechungsindex des Trägermaterials und ein Brechungsindex des Konversionsmaterials.According to one aspect of the invention, a conversion element is proposed, which can be arranged on a pixelated radiation-emitting semiconductor chip. The conversion element has a carrier layer, a conversion layer and an intermediate layer arranged between the carrier layer and the conversion layer. The carrier layer has a radiation-transmissive carrier material. The conversion layer has a conversion material for radiation conversion. The intermediate layer comprises an intermediate layer material having a refractive index which is smaller than a refractive index of the carrier material and a refractive index of the conversion material.

Das Konversionselement kann auf einem pixelierten strahlungsemittierenden Halbleiterchip zur Anwendung kommen. Ein solcher Halbleiterchip, bei dem es sich zum Beispiel um einen Leuchtdiodenchip handeln kann, kann eine Mehrzahl an individuell ansteuerbaren strahlungsemittierenden Bereichen (Pixeln) aufweisen. Die Pixel des Halbleiterchips können in einem regelmäßigen Raster angeordnet sein.The conversion element can be used on a pixelated radiation-emitting semiconductor chip. Such a semiconductor chip, which may be, for example, a light-emitting diode chip, may have a plurality of individually controllable radiation-emitting regions (pixels). The pixels of the semiconductor chip may be arranged in a regular grid.

Bei dem Konversionselement handelt es sich um eine Komponente, welche getrennt von einem Halbleiterchip hergestellt werden kann. Im Rahmen der Herstellung eines optoelektronischen Bauelements kann das separat gefertigte Konversionselement auf dem Halbleiterchip angeordnet werden. Bei dem auf diese Weise hergestellten optoelektronischen Bauelement kann die Konversionsschicht dem Halbleiterchip gegenüberliegen und diesem zugewandt sein. Die Trägerschicht kann im Bereich einer dem Halbleiterchip abgewandten Seite des Konversionselements vorliegen.The conversion element is a component that can be manufactured separately from a semiconductor chip. In the context of the production of an optoelectronic component, the separately manufactured conversion element can be arranged on the semiconductor chip. at the optoelectronic component produced in this way, the conversion layer may be opposite to the semiconductor chip and facing it. The carrier layer may be present in the region of a side of the conversion element facing away from the semiconductor chip.

Die getrennte Fertigung macht es möglich, eine Kontamination, zum Beispiel eines zum Aufnehmen des Halbleiterchips bzw. optoelektronischen Bauelements vorgesehenen Gehäuses, zu vermeiden. Auch können Ausbeuteverluste vermieden werden. Hierzu können die Konversionseigenschaften des separat gefertigten Konversionselements mit Hilfe einer Messung ermittelt, und kann hierauf basierend ein ebenfalls vermessener und hierzu passender Halbleiterchip ausgewählt werden. Sofern erforderlich, kann (lediglich) das Konversionselement aussortiert werden, was kostengünstiger ist als ein Aussortieren eines in direkter Weise mit einer Konversionsschicht fehlerhaft beschichteten Halbleiterchips.The separate production makes it possible to avoid contamination, for example, a housing provided for receiving the semiconductor chip or optoelectronic component. Also yield losses can be avoided. For this purpose, the conversion properties of the separately manufactured conversion element can be determined with the aid of a measurement, and based on this, a likewise measured and suitable semiconductor chip can be selected. If necessary, (only) the conversion element can be sorted out, which is more cost-effective than sorting out a semiconductor chip which is incorrectly coated in a direct manner with a conversion layer.

Die separate Herstellung bietet ferner die Möglichkeit, Ausgestaltungen für das Konversionselement vorzusehen, welche sich bei einem direkten Beschichten eines Halbleiterchips nicht oder nur schwierig umsetzen lassen. Beispielsweise kann bei der Herstellung des Konversionselements auch eine Prozessierung bei einer hohen Temperatur erfolgen, was bei einem direkten Beschichten eines Halbleiterchips eine Beeinträchtigung von Halbleitermaterial des Chips zur Folge haben kann. The separate production also offers the possibility to provide configurations for the conversion element, which can not or hardly implement in a direct coating of a semiconductor chip. For example, during the production of the conversion element, processing may also be carried out at a high temperature, which may result in impairment of semiconductor material of the chip in the case of a direct coating of a semiconductor chip.

Die Trägerschicht des Konversionselements kann für eine hohe mechanische Stabilität sorgen, so dass das Konversionselement freitragend ist. Dies ermöglicht eine einfache Handhabung des Konversionselements, zum Beispiel bei einem Anordnen des Konversionselements auf einem Halbleiterchip. Auch während einer Herstellung des Konversionselements kann die Trägerschicht eine ausreichende mechanische Stabilität zur Verfügung stellen. Des Weiteren kann die Trägerschicht als Schutzschicht für die anderen Schichten des Konversionselements, sowie bei dem zugehörigen optoelektronischen Bauelement für den Halbleiterchip, dienen.The carrier layer of the conversion element can provide a high mechanical stability, so that the conversion element is cantilevered. This allows easy handling of the conversion element, for example when arranging the conversion element on a semiconductor chip. Even during production of the conversion element, the carrier layer can provide sufficient mechanical stability. Furthermore, the carrier layer can serve as a protective layer for the other layers of the conversion element, as well as in the associated optoelectronic component for the semiconductor chip.

Im Betrieb des optoelektronischen Bauelements, welches das Konversionselement und den pixelierten strahlungsemittierenden Halbleiterchip aufweist, auf welchem das Konversionselement derart angeordnet ist, dass die Konversionsschicht dem Halbleiterchip zugewandt ist, kann der Halbleiterchip bzw. kann wenigstens ein Pixel des Halbleiterchips eine Strahlung (Primärstrahlung) erzeugen. Diese kann mit Hilfe von in diesem Bereich vorliegenden Konversionsmaterial der Konversionsschicht des Konversionselements wenigstens teilweise in eine Konversionsstrahlung (Sekundärstrahlung) umgewandelt werden. Nach einem Durchlaufen der Zwischenschicht und der Trägerschicht des Konversionselements kann eine Strahlung, welche konvertierte und nichtkonvertierte Strahlungsanteile umfassen kann, von dem Konversionselement abgegeben werden.In operation of the optoelectronic component, which has the conversion element and the pixelated radiation-emitting semiconductor chip on which the conversion element is arranged such that the conversion layer faces the semiconductor chip, the semiconductor chip or at least one pixel of the semiconductor chip can generate radiation (primary radiation). This can be at least partially converted into a conversion radiation (secondary radiation) with the aid of conversion material of the conversion layer of the conversion element present in this area. After passing through the intermediate layer and the carrier layer of the conversion element, radiation which may comprise converted and non-converted radiation fractions can be emitted by the conversion element.

Da der Brechungsindex des strahlungsdurchlässigen Zwischenschichtmaterials der Zwischenschicht kleiner ist als die Brechungsindizes des Trägermaterials der Trägerschicht und des Konversionsmaterials der Konversionsschicht, kann erzielt werden, dass eine Totalreflexion von Strahlung überwiegend im Bereich einer dem Halbleiterchip abgewandten Seite der Konversionsschicht auftritt. Infolgedessen kann eine Totalreflexion von Strahlung im Bereich einer dem Halbleiterchip abgewandten Seite der Trägerschicht wesentlich kleiner bzw. vernachlässigbar klein sein. Die Zwischenschicht kann hierbei als optische Isolationsschicht dienen.Since the refractive index of the radiation-transmissive interlayer material of the intermediate layer is smaller than the refractive indices of the carrier material of the carrier layer and the conversion material of the conversion layer, it can be achieved that total reflection of radiation predominantly occurs in the region of a side of the conversion layer facing away from the semiconductor chip. As a result, a total reflection of radiation in the region of a side of the carrier layer facing away from the semiconductor chip can be substantially smaller or negligibly small. The intermediate layer can serve here as an optical isolation layer.

Dies führt dazu, dass eine laterale Ausbreitung von Strahlung in der Trägerschicht und damit eine Strahlungsleiterfunktion der Trägerschicht klein gehalten werden können. Dadurch lässt sich erzielen, dass eine Strahlungsemission im Betrieb des optoelektronischen Bauelements im Wesentlichen auf den Bereich des wenigstens einen angesteuerten Pixels begrenzt ist, und ein optisches Übersprechen auf Bereiche von nicht angesteuerten Pixeln mit einer hohen Zuverlässigkeit unterdrückt wird. Das mit dem Konversionselement ausgestattete optoelektronische Bauelement kann sich daher durch ein geringes Übersprechen und einen hohen Kontrast zwischen strahlungs- und nicht strahlungsemittierenden Bereichen auszeichnen.This results in that a lateral propagation of radiation in the carrier layer and thus a radiation conductor function of the carrier layer can be kept small. As a result, it is possible to achieve that radiation emission during operation of the optoelectronic component is essentially limited to the region of the at least one driven pixel, and optical crosstalk to regions of unselected pixels is suppressed with high reliability. The optoelectronic component equipped with the conversion element can therefore be characterized by a low crosstalk and a high contrast between radiation-emitting and non-radiation-emitting regions.

Im Folgenden werden weitere mögliche Details und Ausführungsformen näher beschrieben. In the following, further possible details and embodiments are described in more detail.

Die Brechungsindex-Eigenschaft des Zwischenschichtmaterials, sowie auch im Folgenden genannte Werte für Brechungsindizes, können sich auf den Spektralbereich des sichtbaren Lichts, also den Bereich mit Wellenlängen von etwa 380nm bis 780nm, beziehen. The refractive index property of the interlayer material, as well as the following values for refractive indices, can refer to the spectral range of visible light, ie the range with wavelengths of about 380 nm to 780 nm.

Es ist möglich, dass in der Zwischenschicht und in der Konversionsschicht des Konversionselements eine laterale Strahlungsausbreitung auftritt. Die Ausgestaltung des Konversionselements mit der mechanisch stabilisierenden Trägerschicht bietet in diesem Zusammenhang die Möglichkeit, die Zwischenschicht und die Konversionsschicht mit kleinen Schichtdicken auszubilden. Auf diese Weise lässt sich die laterale Strahlungsausbreitung in diesen Schichten bei ausreichender Streuung zuverlässig dämpfen, und dadurch das Unterdrücken von Übersprechen weiter begünstigen. Wie weiter unten noch näher erläutert wird, können für die Zwischenschicht und die Konversionsschicht Schichtdicken im einstelligen bzw. niedrigen zweistelligen Mikrometerbereich in Betracht kommen.It is possible that lateral radiation propagation occurs in the intermediate layer and in the conversion layer of the conversion element. The configuration of the conversion element with the mechanically stabilizing carrier layer in this context offers the possibility of forming the intermediate layer and the conversion layer with small layer thicknesses. In this way, the lateral radiation propagation in these layers can be reliably attenuated with sufficient scattering, thereby further promoting the suppression of crosstalk. As will be explained in more detail below, can for the intermediate layer and the conversion layer can be layer thicknesses in the single-digit or low two-digit micrometer range.

Das Trägerschichtmaterial der Trägerschicht kann einen Brechungsindex größer als 1,4 aufweisen. Auch das Konversionsmaterial der Konversionsschicht kann einen Brechungsindex größer als 1,4 aufweisen. Beispiele möglicher Materialien für die Träger- und die Konversionsschicht, welche solche Brechungsindizes aufweisen können, sind weiter unten angegeben. The carrier layer material of the carrier layer may have a refractive index greater than 1.4. Also, the conversion material of the conversion layer may have a refractive index greater than 1.4. Examples of possible materials for the support and conversion layers which may have such refractive indices are given below.

Das Unterbinden von Übersprechen kann umso besser erzielt werden, je kleiner der Brechungsindex des strahlungsdurchlässigen Zwischenschichtmaterials der Zwischenschicht gegenüber den Brechungsindizes des Trägermaterials und des Konversionsmaterials ist, oder anders ausgedrückt, je näher der Brechungsindex des Zwischenschichtmaterials dem Brechungsindex von Luft (annähernd 1,0) ist. In diesem Sinne ist gemäß einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass der Brechungsindex des Zwischenschichtmaterials kleiner als 1,2 ist. Der Brechungsindex kann insbesondere kleiner als 1,1 sein.Cross-talk can be better achieved the smaller the refractive index of the interlayer interlayer radiation-transmitting material is to the refractive indices of the substrate and the conversion material, or in other words, the closer the refractive index of the interlayer material is to the refractive index of air (approximately 1.0) , In this sense, according to another embodiment, it is provided that the refractive index of the interlayer material is less than 1.2. The refractive index may in particular be less than 1.1.

In einer weiteren Ausführungsform ist das strahlungsdurchlässige Zwischenschichtmaterial ein Aerogelmaterial. Ein solches Material kann einen Brechungsindex nahe dem Brechungsindex von Luft bzw. nahe 1,0 aufweisen, so dass sich das Unterdrücken von Übersprechen zuverlässig verwirklichen lässt. Diese Eigenschaft ergibt sich aus der hohen Porosität des Aerogelmaterials, welches eine Gitter- bzw. Porenstruktur mit einem kleinen Festkörperanteil aufweisen und daher im Wesentlichen aus Luft oder Vakuum bestehen kann. Der Festkörperanteil kann zum Beispiel auf einem Metalloxid wie beispielsweise Silizium-, Titan-, Zirconium- oder Aluminiumoxid basieren.In another embodiment, the radiation-transmissive interlayer material is an airgel material. Such a material can have a refractive index close to the refractive index of air or close to 1.0, so that the suppression of crosstalk can reliably be realized. This property results from the high porosity of the airgel material, which have a lattice or pore structure with a small solids content and therefore can consist essentially of air or vacuum. The solids content may be based on, for example, a metal oxide such as silicon, titanium, zirconium or alumina.

Ein Aerogelmaterial weist ferner ein geringes spezifisches Gewicht und eine geringe Wärmeleitfähigkeit auf. Auch die letztere Eigenschaft kann sich als günstig für das mit dem Konversionselement ausgestattete optoelektronisches Bauelement erweisen. Hierbei kann die ein Aerogelmaterial aufweisende Zwischenschicht eine thermische Isolation bewirken, wodurch sich eine thermische Beeinflussung zwischen Pixelbereichen im Strahlungsbetrieb unterdrücken lässt. An airgel material also has a low specific gravity and a low thermal conductivity. Also, the latter property may prove to be favorable for the equipped with the conversion element optoelectronic device. In this case, the intermediate layer having an airgel material can bring about thermal insulation, as a result of which a thermal influence between pixel areas in the radiation mode can be suppressed.

Bei einer Strahlungskonversion wird mit Hilfe eines Konversionsmaterials nicht nur eine Konversionsstrahlung, sondern auch eine Wärmeenergie (Konversionswärme) erzeugt. Die Konversionseigenschaften eines Konversionsmaterials, und damit der Farbort einer konvertierte und nichtkonvertierte Strahlungsanteile umfassenden Strahlung, können abhängig sein von der jeweils vorherrschenden Temperatur. Die Ausgestaltung der Zwischenschicht aus einem Aerogelmaterial macht es möglich, dass sich im Strahlungsbetrieb eine im Bereich eines Pixels erzeugte Wärmemenge im Wesentlichen nicht auf benachbarte Pixelbereiche verteilen, sondern stattdessen über den Halbleiterchip des zugehörigen optoelektronischen Bauelements abgeführt werden kann. Dadurch lassen sich Inhomogenitäten aufgrund von Temperaturunterschieden vermeiden.With a radiation conversion not only a conversion radiation, but also a heat energy (conversion heat) is generated by means of a conversion material. The conversion properties of a conversion material, and thus the color location of a radiation comprising converted and non-converted radiation components, can be dependent on the respective prevailing temperature. The configuration of the intermediate layer of an airgel material makes it possible that in the radiation mode, an amount of heat generated in the region of a pixel is substantially not distributed to adjacent pixel regions, but instead can be dissipated via the semiconductor chip of the associated optoelectronic component. As a result, inhomogeneities due to temperature differences can be avoided.

Um zu erzielen, dass im Strahlungsbetrieb des optoelektronischen Bauelements eine von der Konversionsschicht kommende Strahlung die Zwischenschicht nicht durchtunnelt, und dadurch die Totalreflexion im Wesentlichen im Bereich der dem Halbleiterchip des Bauelements abgewandten Seite der Konversionsschicht auftreten kann, kann die Zwischenschicht eine Schichtdicke von wenigstens 1µm aufweisen. Diese Dicke kann wenigstens zwei Wellenlängen der Strahlung entsprechen. In order to achieve that a radiation coming from the conversion layer does not tunnel through the intermediate layer in the radiation mode of the optoelectronic component, and as a result the total reflection can essentially occur in the region of the side of the conversion layer facing away from the semiconductor chip of the component, the intermediate layer can have a layer thickness of at least 1 μm , This thickness may correspond to at least two wavelengths of the radiation.

Um ein Durchtunneln mit einer hohen Zuverlässigkeit zu vermeiden, ist gemäß einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass die Zwischenschicht eine Dicke in einem Bereich von 2µm bis 5µm aufweist. Eine solche Dicke bietet ferner die Möglichkeit, eine laterale Strahlungsausbreitung in der Zwischenschicht zuverlässig zu unterdrücken. Dies ist zum Beispiel von Vorteil im Hinblick auf die oben genannte Ausgestaltung der Zwischenschicht aus einem Aerogelmaterial. Hierbei kann die hohe Porosität des Aerogelmaterials mit einer hohen inhärenten Streuung verbunden sein.In order to avoid through-tunneling with a high degree of reliability, it is provided according to a further embodiment that the intermediate layer has a thickness in a range from 2 μm to 5 μm. Such a thickness also offers the possibility of reliably suppressing lateral radiation propagation in the intermediate layer. This is for example advantageous in view of the above-mentioned embodiment of the intermediate layer of an airgel material. Here, the high porosity of the airgel material can be associated with a high inherent scattering.

In einer weiteren Ausführungsform ist das strahlungsdurchlässige Trägermaterial der Trägerschicht ein Glasmaterial. Möglich ist zum Beispiel die Verwendung von Quarzglas. Ein solches Material kann einen relativ kleinen Brechungsindex im Bereich von bzw. knapp oberhalb von 1,4 aufweisen, wodurch es möglich ist, Oberflächenreflexionen (Fresnel Reflexionen) an der Trägerschicht zu unterdrücken. Hierdurch kann das Unterbinden von Übersprechen weiter begünstigt werden. Auch kann das Konversionselement kostengünstig hergestellt werden.In a further embodiment, the radiation-permeable carrier material of the carrier layer is a glass material. For example, the use of quartz glass is possible. Such a material may have a relatively small refractive index in the range of just above 1.4, which makes it possible to suppress surface reflections (Fresnel reflections) on the carrier layer. This can further promote the prevention of crosstalk. Also, the conversion element can be produced inexpensively.

Die Trägerschicht kann zum Beispiel eine Dicke in einem Bereich von 100µm bis 200µm aufweisen. Hierdurch kann die Trägerschicht eine hohe Stabilität besitzen. Möglich ist jedoch auch eine kleinere Schichtdicke unterhalb von 100µm, zum Beispiel im Bereich von 50µm. The carrier layer may, for example, have a thickness in a range of 100 μm to 200 μm. As a result, the carrier layer can have a high stability. However, it is also possible to have a smaller layer thickness below 100 μm, for example in the range of 50 μm.

Bei einer Dicke der Trägerschicht unterhalb von 100µm kann gegebenenfalls eine Ausgestaltung der Trägerschicht aus einem Trägermaterial wie zum Beispiel Saphir in Betracht kommen.With a thickness of the carrier layer below 100 μm, an embodiment of the carrier layer made of a carrier material, such as, for example, sapphire, may optionally be considered.

Das mit dem Konversionselement ausgestattete optoelektronische Bauelement kann sich wie oben angegeben durch einen hohen Kontrast zwischen strahlungs- und nicht strahlungsemittierenden Bereichen auszeichnen. Aufgrund dieser Eigenschaft kann das optoelektronische Bauelement zum Beispiel in einem Frontscheinwerfer eines adaptiven Frontscheinwerfersystems zur Anwendung kommen. Hierbei können zum Beispiel der pixelierte Halbleiterchip zum Erzeugen einer primären blauen Lichtstrahlung und das Konversionselement bzw. dessen Konversionsschicht zum teilweisen Umwandeln der blauen in eine sekundäre gelbe Lichtstrahlung ausgebildet sein. Möglich ist es auch, dass die Konversionsschicht im Strahlungsbetrieb mehrere sekundäre Lichtstrahlungen unterschiedlicher Spektralbereiche, zum Beispiel eine gelbe bzw. gelbgrüne und eine rote Lichtstrahlung, bereitstellt. Dies kann gegebenenfalls mit einer verbesserten Farbwiedergabe einhergehen. Die verschiedenfarbigen (primären und sekundären) Strahlungsteile können sich zu einer weißen Lichtstrahlung überlagern. The optoelectronic component equipped with the conversion element can, as indicated above, be distinguished by a high contrast between radiation-emitting and non-radiation-emitting regions. Due to this property, the optoelectronic component can be used, for example, in a headlight of an adaptive headlight system. In this case, for example, the pixelated semiconductor chip for generating a primary blue light radiation and the conversion element or its conversion layer for partially converting the blue into a secondary yellow light radiation can be formed. It is also possible that the conversion layer in the radiation mode several secondary light radiation of different spectral ranges, for example, a yellow or yellow-green and a red light radiation, provides. This may possibly be accompanied by improved color rendering. The different colored (primary and secondary) radiation parts can be superimposed to a white light radiation.

Das Konversionsmaterial kann Leuchtstoffpartikel und ein Grund- bzw. Matrixmaterial zur Fixierung der Leuchtstoffpartikel umfassen. Die Leuchtstoffpartikel können zum Beispiel eine Größe in einem Bereich von 10µm bis 15µm aufweisen. Hierdurch lässt sich eine hohe Effizienz erzielen. Möglich sind jedoch auch kleinere Partikelgrößen, zum Beispiel im Bereich von 5µm. Die Konversionsschicht kann je nach Größe der Leuchtstoffpartikel zum Beispiel eine Schichtdicke im Bereich von 30µm bis 50µm oder auch eine kleinere Schichtdicke aufweisen. Hierdurch kann eine laterale Strahlungsausbreitung in der Konversionsschicht zuverlässig gedämpft werden.The conversion material may comprise phosphor particles and a base or matrix material for fixing the phosphor particles. The phosphor particles may, for example, have a size in the range of 10 μm to 15 μm. This makes it possible to achieve high efficiency. However, smaller particle sizes are also possible, for example in the range of 5 μm. Depending on the size of the phosphor particles, the conversion layer may, for example, have a layer thickness in the range from 30 μm to 50 μm or else a smaller layer thickness. As a result, lateral radiation propagation in the conversion layer can be reliably damped.

Leuchtstoffpartikel zum Erzeugen einer gelben bzw. grünen Lichtstrahlung können zum Beispiel aus einem Material aus der Granat-Familie verwirklicht sein. Hierzu gehören zum Beispiel mit Cerium dotiertes Yttrium-Aluminium-Granat oder auch mit Gallium oder Lutetium abgewandelte Varianten. Für Leuchtstoffpartikel zum Erzeugen einer roten Lichtstrahlung können zum Beispiel Materialien aus der Familie der Nitride oder Siliziumoxynitride in Betracht kommen. Phosphor particles for producing a yellow or green light radiation can be realized, for example, from a material from the garnet family. These include, for example, with cerium-doped yttrium-aluminum garnet or with gallium or lutetium modified variants. For phosphor particles for generating a red light radiation, for example, materials from the family of nitrides or silicon oxynitrides may be considered.

Gegebenenfalls kann das Konversionsmaterial zusätzlich Streupartikel umfassen. Hierdurch ist es möglich, das Unterdrücken von Übersprechen weiter zu begünstigen. Optionally, the conversion material may additionally comprise scattering particles. This makes it possible to further promote the suppression of crosstalk.

Bei dem Matrixmaterial kann es sich zum Beispiel um ein Silikonmaterial handeln. Ein solches Material kann sich durch eine hohe Strahlungsstabilität in Bezug auf eine primäre blaue Lichtstrahlung auszeichnen.The matrix material may be, for example, a silicone material. Such a material may be characterized by a high radiation stability with respect to a primary blue light radiation.

Die separate Fertigung des Konversionselements bietet alternativ die Möglichkeit, für das Konversionsmaterial ein bei einer hohen Temperatur prozessiertes Matrixmaterial vorzusehen. Möglich sind zum Beispiel ein Glasmaterial oder ein keramisches Bindemittel. Solche Materialien können im Vergleich zu Silikon eine höhere Temperaturbeständigkeit besitzen.The separate production of the conversion element alternatively offers the possibility of providing for the conversion material processed at a high temperature matrix material. For example, a glass material or a ceramic binder are possible. Such materials may have higher temperature resistance compared to silicone.

Darüber hinaus ist es aufgrund der separaten Herstellung des Konversionselements möglich, dass das Konversionsmaterial lediglich einen oder auch mehrere Leuchtstoffe, und kein Matrixmaterial aufweist. In dieser Ausgestaltung kann es sich bei dem Konversionsmaterial um einen keramisch verdichteten Leuchtstoff handeln. Hierdurch kann die Konversionsschicht mit einer geringen Schichtdicke verwirklicht werden, welche kleiner als die oben genannte Dicke (30µm bis 50µm) ist. Moreover, it is possible due to the separate production of the conversion element that the conversion material has only one or more phosphors, and no matrix material. In this embodiment, the conversion material may be a ceramic-compacted phosphor. In this way, the conversion layer can be realized with a small layer thickness which is smaller than the above-mentioned thickness (30 .mu.m to 50 .mu.m).

Zusätzlich zu der Trägerschicht, der Zwischenschicht und der Konversionsschicht kann das Konversionselement weitere Schichten aufweisen. Ein Beispiel ist eine zwischen der Zwischenschicht und der Konversionsschicht angeordnete Schutzschicht. Dies kann beispielsweise bei einer Ausgestaltung der Zwischenschicht aus einem Aerogelmaterial in Betracht kommen, um im Rahmen einer Herstellung des Konversionselements ein Eindringen von Matrixmaterial des Konversionsmaterials in die Porenstruktur des Aerogelmaterials zu verhindern.In addition to the carrier layer, the intermediate layer and the conversion layer, the conversion element can have further layers. An example is a protective layer disposed between the intermediate layer and the conversion layer. This can be considered, for example, in an embodiment of the intermediate layer of an airgel material, in order to prevent penetration of matrix material of the conversion material into the pore structure of the airgel material in the context of production of the conversion element.

In einer weiteren Ausführungsform weist das Konversionselement wenigstens eine Antireflexionsschicht auf. Eine solche Antireflexionsschicht kann in Form eines dielektrischen Schichtenstapels verwirklicht sein. Eine bzw. mehrere Antireflexionsschichten können zum Beispiel an einer der Zwischenschicht abgewandten Seite der Trägerschicht, zwischen der Trägerschicht und der Zwischenschicht und/oder zwischen der Zwischenschicht und der Konversionsschicht angeordnet sein. Mit Hilfe einer Antireflexionsschicht kann eine Strahlungsreflexion (Fresnel Reflexion) an einer Oberfläche bzw. Grenzfläche unterdrückt werden, was sich ebenfalls als vorteilhaft für das Unterdrücken von Übersprechen erweisen kann.In a further embodiment, the conversion element has at least one antireflection coating. Such an antireflection layer may be realized in the form of a dielectric layer stack. One or more antireflection layers may be arranged, for example, on a side of the carrier layer facing away from the intermediate layer, between the carrier layer and the intermediate layer and / or between the intermediate layer and the conversion layer. With the aid of an antireflection coating, a radiation reflection (Fresnel reflection) at a surface or boundary surface can be suppressed, which can also prove to be advantageous for suppressing crosstalk.

In einer weiteren Ausführungsform weist die Zwischenschicht zusätzlich eine Begrenzungsstruktur zum Begrenzen einer lateralen Strahlungsausbreitung auf. Auf diese Weise kann das Unterdrücken von Übersprechen weiter begünstigt werden. Die Begrenzungsstruktur kann ein strahlungsabsorbierendes oder reflektierendes Material aufweisen, welches sich von dem oben erläuterten und der Brechungsindex-Eigenschaft genügenden Zwischenschichtmaterial der Zwischenschicht unterscheidet. Bei Verwendung eines reflektierenden Materials kann eine hohe Effizienz zur Verfügung gestellt werden. Ein Beispiel für ein absorbierendes Material ist ein Metall mit einem geringen Reflexionsgrad, beispielsweise Chrom. In Bezug auf ein reflektierendes Material kann zum Beispiel ein Metall wie Aluminium oder ein mit reflektierenden Partikeln bzw. Weisspigmenten gefülltes Matrix- bzw. Silikonmaterial in Betracht kommen.In a further embodiment, the intermediate layer additionally has a limiting structure for limiting a lateral radiation propagation. In this way, the suppression of crosstalk can be further promoted. The confinement structure may comprise a radiation absorbing or reflecting material which differs from the intermediate layer material of the intermediate layer which is explained above and which has the refractive index property. When using a reflective material, high efficiency can be provided. An example of an absorbent material is a Metal with a low reflectance, such as chromium. With respect to a reflective material, for example, a metal such as aluminum or a matrix or silicone material filled with reflective particles or white pigments may be considered.

Die Begrenzungsstruktur der Zwischenschicht kann eine der Zwischenschicht entsprechende Dicke, oder auch eine kleinere Dicke aufweisen. In der ersten Variante kann die Begrenzungsstruktur aus einem reflektierenden Material ausgebildet sein. In der zweiten Variante kann die Begrenzungsstruktur aus einem absorbierenden Material, und relativ flach ausgebildet sein. Des Weiteren kann die Begrenzungsstruktur wenigstens ein Strukturelement, beispielsweise ein längliches bzw. stegförmiges Strukturelement, aufweisen.The boundary structure of the intermediate layer may have a thickness corresponding to the intermediate layer, or may also have a smaller thickness. In the first variant, the boundary structure may be formed of a reflective material. In the second variant, the limiting structure may be formed of an absorbent material, and relatively flat. Furthermore, the delimiting structure can have at least one structural element, for example an elongated or web-shaped structural element.

In einer weiteren Ausgestaltung weist die Begrenzungsstruktur der Zwischenschicht eine Mehrzahl an separaten Ausnehmungen auf. Hierzu kann die Begrenzungsstruktur in Form eines Gitters mit einer Mehrzahl an stegförmigen und sich teilweise überkreuzenden Strukturelementen verwirklicht sein. In den Ausnehmungen kann das der Brechungsindex-Eigenschaft genügende Zwischenschichtmaterial enthalten sein. Diese Struktur kann auf die pixelierte Ausgestaltung des Halbleiterchips des optoelektronischen Bauelements, also auf die Anordnung der Pixel des Halbleiterchips, abgestimmt sein. Beispielsweise können den Ausnehmungen der Begrenzungsstruktur jeweils ein oder auch mehrere Pixel des Halbleiterchips zugeordnet sein.In a further embodiment, the boundary structure of the intermediate layer has a plurality of separate recesses. For this purpose, the boundary structure in the form of a grid having a plurality of web-shaped and partially crossing structural elements can be realized. In the recesses may be included the refractive index property sufficient intermediate layer material. This structure can be matched to the pixelated configuration of the semiconductor chip of the optoelectronic component, that is, to the arrangement of the pixels of the semiconductor chip. By way of example, one or more pixels of the semiconductor chip can each be assigned to the recesses of the delimiting structure.

Die Konversionsschicht kann ebenfalls zum Ermöglichen einer optischen Begrenzung ausgebildet sein. In diesem Sinne weist die Konversionsschicht gemäß einer weiteren Ausführungsform eine Begrenzungsstruktur zum Begrenzen einer lateralen Strahlungsausbreitung auf. Auch auf diese Weise kann das Unterdrücken von Übersprechen weiter begünstigt werden. Die Begrenzungsstruktur kann ein strahlungsabsorbierendes oder reflektierendes Material aufweisen, welches sich von dem zur Strahlungskonversion eingesetzten Konversionsmaterial der Konversionsschicht unterscheidet. Durch Verwendung eines reflektierenden Materials kann eine hohe Effizienz ermöglicht werden. The conversion layer may also be configured to allow optical confinement. In this sense, according to a further embodiment, the conversion layer has a delimiting structure for limiting a lateral radiation propagation. Also in this way the suppression of crosstalk can be further promoted. The limiting structure can have a radiation-absorbing or reflective material which differs from the conversion material of the conversion layer used for the radiation conversion. By using a reflective material, high efficiency can be achieved.

Die Begrenzungsstruktur der Konversionsschicht kann aus denselben Materialien ausgebildet sein, wie sie oben für die Begrenzungsstruktur der Zwischenschicht genannt wurden. Ferner kann die Begrenzungsstruktur eine der Konversionsschicht entsprechende Dicke oder eine kleinere Dicke aufweisen. In der ersten Variante kann die Begrenzungsstruktur aus einem reflektierenden Material ausgebildet sein. In der zweiten Variante kann die Begrenzungsstruktur aus einem absorbierenden Material, und relativ flach ausgebildet sein. Des Weiteren kann die Begrenzungsstruktur wenigstens ein Strukturelement, beispielsweise ein längliches bzw. stegförmiges Strukturelement, aufweisen.The boundary structure of the conversion layer may be formed of the same materials as mentioned above for the boundary structure of the intermediate layer. Furthermore, the delimiting structure may have a thickness corresponding to the conversion layer or a smaller thickness. In the first variant, the boundary structure may be formed of a reflective material. In the second variant, the limiting structure may be formed of an absorbent material, and relatively flat. Furthermore, the delimiting structure can have at least one structural element, for example an elongated or web-shaped structural element.

In entsprechender Weise kann die Begrenzungsstruktur der Konversionsschicht mit einer Mehrzahl an separaten Ausnehmungen ausgebildet sein. Hierzu kann die Begrenzungsstruktur in Form eines Gitters mit einer Mehrzahl an stegförmigen und sich teilweise überkreuzenden Strukturelementen verwirklicht sein. In den Ausnehmungen kann Konversionsmaterial zur Strahlungskonversion enthalten sein. Diese Struktur kann auf die pixelierte Ausgestaltung des Halbleiterchips des optoelektronischen Bauelements, also auf die Anordnung der Pixel des Halbleiterchips, abgestimmt sein. Beispielsweise können den Ausnehmungen der Begrenzungsstruktur jeweils ein oder auch mehrere Pixel des Halbleiterchips zugeordnet sein.In a corresponding manner, the limiting structure of the conversion layer can be formed with a plurality of separate recesses. For this purpose, the boundary structure in the form of a grid having a plurality of web-shaped and partially crossing structural elements can be realized. The recesses may contain conversion material for radiation conversion. This structure can be matched to the pixelated configuration of the semiconductor chip of the optoelectronic component, that is, to the arrangement of the pixels of the semiconductor chip. By way of example, one or more pixels of the semiconductor chip can each be assigned to the recesses of the delimiting structure.

Das Konversionselement bzw. das dazugehörige optoelektronische Bauelement sind nicht nur auf den Einsatz in einem Frontscheinwerfer eingeschränkt. Ein mögliches Beispiel für eine alternative Anwendung ist eine Anzeigevorrichtung, mit deren Hilfe zum Beispiel Informationen oder auch Werbebotschaften angezeigt werden können. The conversion element or the associated optoelectronic component are not limited to use in a headlight. A possible example of an alternative application is a display device with the aid of which, for example, information or even advertising messages can be displayed.

Für solche oder auch andere Anwendungen kann das optoelektronische Bauelement gegebenenfalls derart ausgebildet sein, dass sich eine von weiß verschiedene Lichtstrahlung erzeugen lässt. Dies kann durch eine geeignete Ausgestaltung des Konversionselements bzw. des Konversionsmaterials ermöglicht werden. Hierbei kann es ferner in Betracht kommen, dass mit Hilfe des Konversionsmaterials die primäre Lichtstrahlung des Halbleiterchips im Wesentlichen vollständig in wenigstens eine sekundäre Lichtstrahlung umgesetzt wird.For such or other applications, the optoelectronic component may optionally be designed such that a different light radiation from white can be generated. This can be made possible by a suitable embodiment of the conversion element or of the conversion material. In this case, it may also be considered that with the aid of the conversion material, the primary light radiation of the semiconductor chip is substantially completely converted into at least one secondary light radiation.

In diesem Zusammenhang ist auch eine Ausgestaltung denkbar, in welcher das optoelektronische Bauelement Pixelbereiche zum Abgeben von Lichtstrahlungen in verschiedenen Farben aufweist. Hierfür kann das Konversionsmaterial der Konversionsschicht des Konversionselements in unterschiedlichen Bereichen zum Erzeugen von verschiedenen Konversionsstrahlungen ausgebildet sein. In diesen Bereichen kann das Konversionsmaterial dasselbe Matrixmaterial, zum Beispiel Silikon, und verschiedene Leuchtstoffpartikel aufweisen. Der Brechungsindex des in dieser Ausgestaltung bereichsweise variierten Konversionsmaterials kann im Wesentlichen einheitlich sein und gegebenenfalls im Wesentlichen durch das Matrixmaterial vorgegeben sein. Die Konversionsschicht kann ferner zusätzliche Bereiche aus nicht konvertierendem Material aufweisen, in welchen keine Strahlungskonversion auftritt, und in welchen die primäre, beispielsweise blaue, Lichtstrahlung des Halbleiterchips die Konversionsschicht passieren kann. Solche Bereiche können das Matrixmaterial ohne Leuchtstoffpartikel und gegebenenfalls zusätzlich Streupartikel aufweisen. In this context, an embodiment is also conceivable in which the optoelectronic component has pixel regions for emitting light radiation in different colors. For this purpose, the conversion material of the conversion layer of the conversion element may be formed in different areas for generating different conversion radiations. In these areas, the conversion material may comprise the same matrix material, for example silicone, and different phosphor particles. The refractive index of the conversion material which is varied in some regions in this embodiment may be essentially uniform and, if appropriate, essentially predetermined by the matrix material. The conversion layer may further comprise additional regions of non-converting material in which no radiation conversion occurs, and in which the primary, for example, blue, Light radiation of the semiconductor chip can pass through the conversion layer. Such areas may comprise the matrix material without phosphor particles and possibly additionally scattering particles.

In Bezug auf die vorstehend beschriebene Ausgestaltung ist es möglich, dass die Konversionsschicht des Konversionselements darüber hinaus eine Begrenzungsstruktur zum Begrenzen einer lateralen Strahlungsausbreitung aufweist. Hierbei kann die Begrenzungsstruktur eine Mehrzahl an separaten Ausnehmungen zum Aufnehmen von Konversionsmaterial und nicht konvertierendem Material aufweisen. Dies lässt sich wie oben angegeben zum Beispiel durch eine gitterförmige Ausgestaltung der Begrenzungsstruktur mit sich teilweise überkreuzenden Strukturelementen verwirklichen. Auch kann die Begrenzungsstruktur eine der Konversionsschicht entsprechende Dicke aufweisen, um diese Materialien räumlich zu trennen. Es ist ferner denkbar, die Begrenzungsstruktur derart auszubilden, dass die Begrenzungsstruktur nur zum Teil für eine Begrenzung der lateralen Strahlungsausbreitung sorgt und ansonsten strahlungsdurchlässig ist. Hierzu kann die Begrenzungsstruktur sowohl ein strahlungsabsorbierendes oder reflektierendes Material als auch ein transparentes Material aufweisen. Hierdurch können zum Beispiel Pixelbereiche bereitgestellt werden, welche in Subpixel zum Erzeugen verschiedenfarbiger Lichtstrahlungen unterteilt sind, wobei in Bezug auf die Konversionsschicht lediglich die Pixelbereiche optisch getrennt und innerhalb der Pixelbereiche eine Strahlungsausbreitung möglich ist. With respect to the above-described configuration, it is possible that the conversion layer of the conversion element further has a limiting structure for limiting lateral radiation propagation. Here, the limiting structure may have a plurality of separate recesses for receiving conversion material and non-converting material. As indicated above, this can be achieved, for example, by a lattice-shaped configuration of the delimiting structure with partially crossing structural elements. The limiting structure may also have a thickness corresponding to the conversion layer in order to spatially separate these materials. It is also conceivable to form the delimiting structure in such a way that the delimiting structure only partially ensures a limitation of the lateral radiation propagation and is otherwise radiation-permeable. For this purpose, the limiting structure may comprise both a radiation-absorbing or reflective material and a transparent material. In this way, for example, pixel regions can be provided which are subdivided into subpixels for producing differently colored light radiation, wherein with respect to the conversion layer only the pixel regions are optically separated and within the pixel regions a radiation propagation is possible.

Für die vorgenannten Ausgestaltungen, welche zum Beispiel im Hinblick auf eine Anwendung in einer Anzeigevorrichtung in Betracht kommen können, kann auch ein Konversionsmaterial eingesetzt werden, welches ein Matrixmaterial und Leuchtstoffpartikel mit einer Größe im Nanometerbereich, sogenannte Quantenpunkte, umfasst.For the aforementioned embodiments, which may be considered, for example, with regard to an application in a display device, it is also possible to use a conversion material which comprises a matrix material and phosphor particles with a size in the nanometer range, so-called quantum dots.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein optoelektronisches Bauelement vorgeschlagen. Das optoelektronische Bauelement weist einen pixelierten strahlungsemittierenden Halbleiterchip und ein Konversionselement auf. Das Konversionselement weist den vorstehend beschriebenen Aufbau bzw. einen Aufbau gemäß einer oder mehrerer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen auf. Das Konversionselement ist auf dem Halbleiterchip angeordnet. Hierbei ist die Konversionsschicht des Konversionselements dem Halbleiterchip zugewandt.According to a further aspect of the invention, an optoelectronic component is proposed. The optoelectronic component has a pixelated radiation-emitting semiconductor chip and a conversion element. The conversion element has the structure described above or a construction according to one or more of the embodiments described above. The conversion element is arranged on the semiconductor chip. In this case, the conversion layer of the conversion element faces the semiconductor chip.

Die Ausgestaltung des Konversionselements mit der Zwischenschicht bietet die Möglichkeit, dass im Strahlungsbetrieb des optoelektronischen Bauelements eine Totalreflexion von Strahlung vorwiegend im Bereich einer dem Halbleiterchip abgewandten Seite der Konversionsschicht auftritt. Auf diese Weise kann ein optisches Übersprechen im Strahlungsbetrieb auf Bereiche von nicht angesteuerten Pixeln unterbunden werden.The configuration of the conversion element with the intermediate layer offers the possibility that in the radiation mode of the optoelectronic component a total reflection of radiation predominantly occurs in the region of a side of the conversion layer facing away from the semiconductor chip. In this way, optical crosstalk in the radiation mode to areas of non-driven pixels can be prevented.

Bei dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip können die Pixel laterale Abmessungen im Bereich von zum Beispiel 100µm aufweisen. Der Halbleiterchip sowie das Konversionselement und das Bauelement können laterale Abmessungen zum Beispiel im Millimeterbereich oder Zentimeterbereich aufweisen.In the case of the radiation-emitting semiconductor chip, the pixels can have lateral dimensions in the range of, for example, 100 μm. The semiconductor chip as well as the conversion element and the component may have lateral dimensions, for example in the millimeter or centimeter range.

Das Konversionselement kann über eine Schicht aus einem strahlungsdurchlässigen Verbindungsmittel auf dem Halbleiterchip befestigt sein. Das Verbindungsmittel kann zum Beispiel ein Silikonklebstoff oder ein Glaslot sein.The conversion element can be fastened to the semiconductor chip via a layer of a radiation-permeable connection means. The bonding agent may be, for example, a silicone adhesive or a glass solder.

Für weitere mögliche Ausführungsformen, Merkmale und Details wird auf die vorstehende Beschreibung Bezug genommen. Dies betrifft neben Details zu dem Konversionselement auch oben bereits genannte Details zu dem Halbleiterchip und zu dem optoelektronischen Bauelement. Beispielsweise ist eine mögliche Anwendung des Bauelements in einem Frontscheinwerfer eines adaptiven Frontscheinwerfersystems. Der Halbleiterchip kann zum Beispiel in Form eines Leuchtdiodenchips zum Erzeugen einer primären blauen Lichtstrahlung ausgebildet sein. Bei dem Konversionselement kann die Zwischenschicht zum Beispiel ein Aerogelmaterial aufweisen, und können zum Beispiel die Zwischenschicht und/oder die Konversionsschicht zusätzlich eine Trenn- bzw. Begrenzungsstruktur zum Begrenzen einer lateralen Strahlungsausbreitung aufweisen, wobei eine solche Struktur auf die pixelierte Ausgestaltung des Halbleiterchips abgestimmt sein kann. Auch für das im Folgenden erläuterte Verfahren können oben genannte Details zur Anwendung kommen. For further possible embodiments, features and details, reference is made to the above description. In addition to details of the conversion element, this also applies to details already mentioned above regarding the semiconductor chip and the optoelectronic component. For example, one possible application of the component is in a headlight of an adaptive headlight system. The semiconductor chip can be designed, for example, in the form of a light-emitting diode chip for generating a primary blue light radiation. For example, in the conversion element, the intermediate layer may comprise an airgel material, and for example the intermediate layer and / or the conversion layer may additionally have a delimiting structure for limiting a lateral radiation propagation, wherein such a structure may be matched to the pixelated configuration of the semiconductor chip , The above-mentioned details can also be used for the procedure explained below.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines Konversionselements vorgeschlagen. Das Konversionselement, welches den vorstehend beschriebenen Aufbau bzw. einen Aufbau gemäß einer oder mehrerer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen aufweist, ist auf einem pixelierten strahlungsemittierenden Halbleiterchip anordbar. Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen einer Trägerschicht, wobei die Trägerschicht ein strahlungsdurchlässiges Trägermaterial aufweist. Weiter vorgesehen ist ein Ausbilden einer Zwischenschicht auf der Trägerschicht, wobei die Zwischenschicht ein Zwischenschichtmaterial aufweist. Das Verfahren umfasst des Weiteren ein Ausbilden einer Konversionsschicht auf der Zwischenschicht, wobei die Konversionsschicht ein Konversionsmaterial zur Strahlungskonversion aufweist. Das Zwischenschichtmaterial weist einen Brechungsindex auf, welcher kleiner ist als ein Brechungsindex des Trägermaterials und ein Brechungsindex des Konversionsmaterials.According to a further aspect of the invention, a method for producing a conversion element is proposed. The conversion element having the structure described above or a structure according to one or more of the embodiments described above can be arranged on a pixelated radiation-emitting semiconductor chip. The method comprises providing a carrier layer, wherein the carrier layer comprises a radiation-transmissive carrier material. It is further provided to form an intermediate layer on the carrier layer, wherein the intermediate layer comprises an intermediate layer material. The method further comprises forming a conversion layer on the intermediate layer, wherein the conversion layer comprises a conversion material for radiation conversion. The interlayer material has a refractive index that is less than one Refractive index of the carrier material and a refractive index of the conversion material.

Der Aufbau des Konversionselements mit der Zwischenschicht bietet die Möglichkeit, ein optoelektronisches Bauelement zu verwirklichen, welches derart betrieben werden kann, dass ein optisches Übersprechen weitgehend unterdrückt ist. The construction of the conversion element with the intermediate layer offers the possibility of realizing an optoelectronic component which can be operated such that an optical crosstalk is largely suppressed.

Die oben verwendete Formulierung, dass eine Schicht auf einer anderen Schicht ausgebildet wird, umfasst sowohl eine Ausführungsform, in welcher diese Schichten direkt aneinandergrenzend ausgebildet werden, als auch eine Ausführungsform, in welcher eine Schicht auf einer Schicht ausgebildet wird, welche zuvor mit (wenigstens) einer weiteren Schicht versehen wurde. Die weitere Schicht kann sich somit zwischen diesen Schichten, also zwischen der Trägerschicht und der Zwischenschicht bzw. zwischen der Zwischenschicht und der Konversionsschicht befinden. In diesem Zusammenhang können ferner folgende Ausführungsformen in Betracht kommen.The formulation used above, that a layer is formed on another layer, comprises both an embodiment in which these layers are formed directly adjacent to one another, as well as an embodiment in which a layer is formed on a layer which has been previously coated with (at least) another layer was provided. The further layer can thus be located between these layers, ie between the carrier layer and the intermediate layer or between the intermediate layer and the conversion layer. In this context, the following embodiments may also be considered.

In einer möglichen Ausführungsform werden eine Schutzschicht und/oder eine Antireflexionsschicht auf der Zwischenschicht ausgebildet, bevor die Konversionsschicht auf der derart beschichteten Zwischenschicht ausgebildet wird. Eine weitere Ausführungsform umfasst ein Ausbilden einer Antireflexionsschicht auf der Trägerschicht, bevor die Zwischenschicht auf der derart beschichteten Trägerschicht ausgebildet wird. In one possible embodiment, a protective layer and / or an antireflection layer are formed on the intermediate layer before the conversion layer is formed on the thus coated intermediate layer. A further embodiment comprises forming an antireflection layer on the carrier layer before the intermediate layer is formed on the carrier layer coated in this way.

Für das Zwischenschichtmaterial der Zwischenschicht kann wie oben angegeben ein Aerogelmaterial in Betracht kommen. Daher kann zum Ausbilden der Zwischenschicht ein gängiger Aerogel-Fertigungsprozess durchgeführt werden. Hierbei kann aus einer Flüssigkeit ein gelförmiges Ausgangsmaterial auf der Trägerschicht ausgebildet werden, und dieses durch Trocknen in das Aerogelmaterial umgewandelt werden. Ein in diesem Sinne anwendbarer Prozessablauf ist ein Sol-Gel-Verfahren. Gegebenenfalls kann die das Aerogelmaterial aufweisende Zwischenschicht nachfolgend poliert und/oder mit einer Schutzschicht versehen werden.As stated above, an airgel material may be considered for the intermediate layer material of the intermediate layer. Therefore, a common airgel manufacturing process can be performed to form the intermediate layer. Here, a gelatinous starting material can be formed on the carrier layer from a liquid, and this can be converted into the airgel material by drying. A process that can be used in this sense is a sol-gel process. Optionally, the intermediate layer comprising the airgel material may subsequently be polished and / or provided with a protective layer.

Aufgrund der separaten Fertigung des Konversionselements können für das Ausbilden der Konversionsschicht auf der Zwischenschicht eine Reihe unterschiedlicher Ausführungsformen in Betracht kommen. Das Ausbilden der Konversionsschicht kann ein Aufbringen von Konversionsmaterial zum Beispiel mit Hilfe eines Druckverfahrens umfassen. Möglich ist beispielsweise Siebdruck oder Schablonendruck, oder auch ein Aufbringen gefolgt von einem Abstreifen mittels einer Rakel. Bei diesen Prozessen kann ein Konversionsmaterial umfassend ein Matrixmaterial, beispielsweise Silikon, Leuchtstoffpartikel und gegebenenfalls Streupartikel, einschließlich eines Lösungsmittels aufgebracht und nachfolgend getrocknet werden.Due to the separate production of the conversion element, a number of different embodiments may be considered for the formation of the conversion layer on the intermediate layer. Forming the conversion layer may include applying conversion material, for example, by means of a printing process. Possible, for example, screen printing or stencil printing, or else an application followed by stripping by means of a doctor blade. In these processes, a conversion material comprising a matrix material, for example silicone, phosphor particles and optionally scattering particles, including a solvent, can be applied and subsequently dried.

Ein solches mit einem Lösungsmittel versetztes Konversionsmaterial lässt sich auch mittels eines Sprühprozesses aufbringen und anschließend trocknen. Such a conversion material mixed with a solvent can also be applied by means of a spraying process and then dried.

Eine weitere Verfahrensvariante ist eine elektrophoretische Abscheidung von Leuchtstoffpartikeln und gegebenenfalls Streupartikeln, gefolgt von einem nachfolgenden Aufbringen eines Matrixmaterials wie Silikon zum Fixieren der Partikel.Another variant of the method is an electrophoretic deposition of phosphor particles and possibly scattering particles, followed by a subsequent application of a matrix material such as silicone for fixing the particles.

Des Weiteren kann es in Betracht kommen, als Matrixmaterial ein Glasmaterial oder ein keramisches Bindemittel einzusetzen. Die erste Verfahrensvariante kann ein Aufbringen eines mit Leuchtstoffpartikeln und gegebenenfalls Streupartikeln versetzten geschmolzenen Glasmaterials umfassen, wobei dieses Material nachfolgend durch Abkühlen aushärten kann. In der zweiten Variante kann eine Mischung aus Leuchtstoffpartikeln, dem Bindemittel und gegebenenfalls weiteren Zusatzstoffen aufgebracht und nachfolgend in einem bei einer hohen Temperatur durchgeführten Prozess (Sinterprozess) in ein keramisches Konversionsmaterial umgewandelt werden.Furthermore, it can be considered to use a glass material or a ceramic binder as the matrix material. The first method variant may comprise applying a molten glass material mixed with phosphor particles and possibly scattering particles, which material may subsequently harden by cooling. In the second variant, a mixture of phosphor particles, the binder and optionally further additives can be applied and subsequently converted into a ceramic conversion material in a process carried out at a high temperature (sintering process).

Eine weitere Ausführungsform zum Ausbilden der Konversionsschicht umfasst ein Abscheiden wenigstens eines Leuchtstoffs mit Hilfe eines Sputterverfahrens und ein nachfolgendes keramisches Verdichten des Leuchtstoffs in einem bei einer hohen Temperatur durchgeführten Prozess bzw. Sinterprozess. Das hierdurch gebildete keramische Konversionsmaterial kann lediglich den verdichteten Leuchtstoff und kein Matrixmaterial aufweisen.A further embodiment for forming the conversion layer comprises depositing at least one phosphor by means of a sputtering method and subsequent ceramic compacting of the phosphor in a sintering process carried out at a high temperature. The ceramic conversion material formed thereby can have only the compacted phosphor and no matrix material.

Die separate Fertigung des Konversionselements macht es auch möglich, das Konversionselement auf einfache Weise und ohne Ausbeuteverluste mit einer Begrenzungsstruktur zum Begrenzen einer lateralen Strahlungsausbreitung zu fertigen. Wie oben erläutert wurde, können die Zwischenschicht und/oder die Konversionsschicht mit einer solchen Begrenzungsstruktur ausgebildet werden. In diesem Zusammenhang können folgende Ausführungsformen des Verfahrens für das Ausbilden der Zwischenschicht bzw. Konversionsschicht in Betracht kommen.The separate production of the conversion element also makes it possible to produce the conversion element in a simple manner and without yield losses with a delimiting structure for limiting a lateral radiation propagation. As explained above, the intermediate layer and / or the conversion layer may be formed with such a limiting structure. In this connection, the following embodiments of the method for the formation of the intermediate layer or conversion layer may be considered.

Eine mögliche Ausführungsform umfasst ein Ausbilden der Begrenzungsstruktur, ein anschließendes Aufbringen von Zwischenschichtmaterial (bei der Fertigung der Zwischenschicht) bzw. von Konversionsmaterial (bei der Fertigung der Konversionsschicht), und gegebenenfalls ein nachfolgendes Entfernen von überschüssigem Zwischenschicht- bzw. Konversionsmaterial zur Planarisierung. Das vorherige Ausbilden der Begrenzungsstruktur kann ein Ausbilden einer durchgehenden Schicht aus Material der Begrenzungsstruktur und ein lithographisches Strukturieren dieser Schicht umfassen. Das Zwischenschichtbzw. Konversionsmaterial kann mit einer der Begrenzungsstruktur entsprechenden Dicke oder mit einer größeren Dicke aufgebracht werden. In der ersten Variante kann das Zwischenschicht- bzw. Konversionsmaterial lediglich lateral an die Begrenzungsstruktur angrenzen. In der zweiten Variante kann das Zwischenschicht- bzw. Konversionsmaterial die Begrenzungsstruktur zusätzlich an einer Seite überdecken. One possible embodiment includes forming the confinement structure, then applying interlayer material (in the fabrication of the interlayer) or conversion material (in the fabrication of the conversion layer), and optionally subsequent removal of excess interlayer or conversion material for planarization. The Forming the boundary structure previously may include forming a continuous layer of material of the boundary structure and lithographically patterning that layer. The Zwischenschichtbzw. Conversion material can be applied with a thickness corresponding to the boundary structure or with a greater thickness. In the first variant, the interlayer or conversion material can adjoin the limiting structure only laterally. In the second variant, the interlayer or conversion material can additionally cover the boundary structure on one side.

Eine weitere mögliche Ausführungsform umfasst ein Ausbilden einer (zunächst) durchgehenden Schicht des Zwischenschichtbzw. Konversionsmaterials, ein Ausbilden von Öffnungen in Form der zu erzeugenden Begrenzungsstruktur in dieser Schicht, und ein Einbringen von Material der Begrenzungsstruktur in die Öffnungen. Another possible embodiment comprises forming a (first) continuous layer of the interlayer. Conversion material, forming openings in the form of the limiting structure to be generated in this layer, and introducing a material of the limiting structure in the openings.

Es ist möglich, mit Hilfe des Verfahrens eine Mehrzahl an Konversionselementen im Schichtverbund herzustellen. Hierbei wird die Trägerschicht mit lateralen Abmessungen bereitgestellt, welche auf die zu fertigenden Konversionselemente abgestimmt sind. Auch die nachfolgenden Schichten werden mit entsprechenden lateralen Abmessungen ausgebildet. Am Ende des Verfahrens kann der Schichtverbund in separate Konversionselemente, zum Beispiel durch Sägen, vereinzelt werden.It is possible to produce a plurality of conversion elements in the layer composite with the aid of the method. In this case, the carrier layer is provided with lateral dimensions which are matched to the conversion elements to be manufactured. The subsequent layers are also formed with corresponding lateral dimensions. At the end of the process, the layer composite can be separated into separate conversion elements, for example by sawing.

Zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements kann ein Konversionselement wie vorstehend beschrieben separat hergestellt und anschließend auf einem pixelierten strahlungsemittierenden Halbleiterchip angeordnet werden. Zum Fixieren des Konversionselements auf dem Halbleiterchip kann ein Verbindungsmaterial wie zum Beispiel ein Silikonkleber oder ein niederschmelzendes Glaslot eingesetzt werden. To produce an optoelectronic component, a conversion element can be produced separately as described above and then arranged on a pixelated radiation-emitting semiconductor chip. For fixing the conversion element on the semiconductor chip, a connecting material such as a silicone adhesive or a low-melting glass solder can be used.

Ein passgenaues Platzieren des Konversionselements auf dem Halbleiterchip lässt sich mit Hilfe einer Bilderkennung verwirklichen. Ferner kann es gegebenenfalls in Betracht kommen, für eine genaue Justage das Konversionselement und/oder den Halbleiterchip mit Justagemarken auszubilden. A precise placement of the conversion element on the semiconductor chip can be realized by means of image recognition. Furthermore, it may possibly be considered to form the conversion element and / or the semiconductor chip with alignment marks for precise adjustment.

Es kann in Betracht kommen, basierend auf Messungen ein in Bezug auf vorgegebene Eigenschaften, zum Beispiel einen vorgegebenen Farbort der erzeugbaren Strahlung, geeignetes Paar aus einem Konversionselement und einem Halbleiterchip auszuwählen, bevor diese Komponenten wie vorstehend angegeben miteinander verbunden werden.It may be considered, based on measurements, to select a pair of conversion element and a semiconductor chip suitable for given properties, for example a given color location of the producible radiation, before these components are connected to one another as indicated above.

Die vorstehend erläuterten und/oder in den Unteransprüchen wiedergegebenen vorteilhaften Aus- und Weiterbildungen der Erfindung können – außer zum Beispiel in Fällen eindeutiger Abhängigkeiten oder unvereinbare Alternativen – einzeln oder aber auch in beliebiger Kombination miteinander zur Anwendung kommen.The advantageous embodiments and further developments of the invention explained above and / or reproduced in the subclaims can be used individually or else in any desired combination with one another-except, for example, in cases of clear dependencies or incompatible alternatives.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung, sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich in Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den schematischen Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:The above-described characteristics, features and advantages of this invention, as well as the manner in which they are achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of exemplary embodiments, which are explained in more detail in connection with the schematic drawings. Show it:

1 ein optoelektronisches Bauelement mit einem pixelierten strahlungsemittierenden Halbleiterchip und einem hierauf angeordneten Konversionselement, wobei das Konversionselement eine Trägerschicht, eine Konversionsschicht und eine dazwischen angeordnete Zwischenschicht aufweist; 1 an optoelectronic component having a pixelated radiation-emitting semiconductor chip and a conversion element arranged thereon, the conversion element having a carrier layer, a conversion layer and an intermediate layer arranged therebetween;

2 eine weitere Darstellung des Konversionselements, wobei zusätzlich anhand von Strahlenwegen eine Strahlungsausbreitung in dem Konversionselement veranschaulicht ist; 2 a further representation of the conversion element, wherein additionally by means of beam paths, a radiation propagation is illustrated in the conversion element;

3 eine Darstellung eines lediglich die Trägerschicht und die Konversionsschicht aufweisenden Schichtenstapels, wobei ebenfalls zusätzlich anhand von Strahlenwegen eine Strahlungsausbreitung veranschaulicht ist; 3 a representation of a layer stack comprising only the carrier layer and the conversion layer, wherein radiation propagation is likewise additionally illustrated by means of ray paths;

4 bis 6 einen Verfahrensablauf zur Herstellung von Konversionselementen; 4 to 6 a process flow for the production of conversion elements;

7 ein weiteres Konversionselement, welches zusätzlich eine Schutzschicht aufweist; 7 a further conversion element, which additionally has a protective layer;

8 ein weiteres Konversionselement, welches zusätzlich Antireflexionsschichten aufweist; 8th another conversion element, which additionally has antireflection layers;

9 ein weiteres Konversionselement, bei welchem die Zwischenschicht zusätzlich eine Begrenzungsstruktur aufweist; 9 a further conversion element, wherein the intermediate layer additionally has a limiting structure;

10 und 11 weitere Konversionselemente, bei welchen die Konversionsschicht zusätzlich eine Begrenzungsstruktur aufweist. 10 and 11 Further conversion elements, in which the conversion layer additionally has a limiting structure.

Auf der Grundlage der folgenden Figuren werden mögliche Ausgestaltungen eines optoelektronischen Bauelements mit einem pixelierten strahlungsemittierenden Halbleiterchip und einem Konversionselement sowie eines dazugehörigen Herstellungsverfahrens beschrieben. Hierbei können aus der Halbleitertechnik und aus der Fertigung optoelektronischer Bauelemente bekannte Prozesse durchgeführt werden und können in diesen Gebieten übliche Materialien zum Einsatz kommen, so dass hierauf nur teilweise eingegangen wird. In gleicher Weise können zusätzlich zu gezeigten und beschriebenen Prozessen weitere Prozesse durchgeführt werden, und kann für ein Bauelement eine Ausgestaltung vorgesehen sein, in welcher zusätzlich zu gezeigten und beschriebenen Komponenten weitere Komponenten und Strukturen vorliegen. Es wird ferner darauf hingewiesen, dass die Figuren lediglich schematischer Natur sind und nicht maßstabsgetreu sind. In diesem Sinne können in den Figuren gezeigte Komponenten und Strukturen zum besseren Verständnis übertrieben groß oder verkleinert dargestellt sein.On the basis of the following figures, possible embodiments of an optoelectronic component with a pixelated radiation-emitting semiconductor chip and a conversion element and an associated production method will be described. In this case, known processes can be carried out from semiconductor technology and from the production of optoelectronic components, and conventional materials can be used in these areas, so that this is only partially discussed. In the same way, in addition to processes shown and described, further processes can be carried out, and a design can be provided for a component in which, in addition to components shown and described, further components and structures are present. It is further noted that the figures are merely schematic in nature and are not to scale. In this sense, components and structures shown in the figures may be exaggerated or oversized for clarity.

1 zeigt ein optoelektronisches Bauelement 100 in einer schematischen seitlichen Schnittdarstellung. Das optoelektronische Bauelement 100 weist einen pixelierten strahlungsemittierenden Halbleiterchip 120 und ein auf dem Halbleiterchip 120 angeordnetes Konversionselement 110 zur Strahlungskonversion auf. Das Bauelement 100 kann zum Beispiel in einem nicht dargestellten Frontscheinwerfer eines adaptiven Frontscheinwerfersystems bzw. µAFS-Systems zur Anwendung kommen. 1 shows an optoelectronic device 100 in a schematic side sectional view. The optoelectronic component 100 has a pixelated radiation-emitting semiconductor chip 120 and one on the semiconductor chip 120 arranged conversion element 110 for radiation conversion. The component 100 can be used, for example, in a headlight, not shown, an adaptive headlight system or μAFS system.

Der strahlungsemittierende Halbleiterchip 120 ist zum Beispiel ein LED-Chip. Der Halbleiterchip 120 weist an einer Vorderseite eine Mehrzahl an individuell ansteuerbaren Pixeln 121 auf, mit deren Hilfe eine primäre Lichtstrahlung erzeugt werden kann. Wie in 1 angedeutet ist, kann der Halbleiterchip 120 hierzu beispielsweise einen flächigen Halbleiterkörper aufweisen, welcher in die Pixel 121 unterteilt ist. Die Pixel 121 können laterale Abmessungen im Bereich von 100µm aufweisen. Die mit Hilfe der Pixel 121 erzeugbare und von den Pixeln 121 emittierbare Primärstrahlung kann zum Beispiel eine blaue Lichtstrahlung sein. Die Pixel 121 können in Form eines regelmäßigen Rasters angeordnet sein. Der Halbleiterchip 120 und damit das Konversionselement 110 und das gesamte Bauelement 100 können laterale Abmessungen zum Beispiel im Millimeterbereich oder Zentimeterbereich aufweisen.The radiation-emitting semiconductor chip 120 is for example an LED chip. The semiconductor chip 120 has a plurality of individually controllable pixels on a front side 121 on, with the help of a primary light radiation can be generated. As in 1 is indicated, the semiconductor chip 120 For this purpose, for example, have a planar semiconductor body, which in the pixels 121 is divided. The pixels 121 may have lateral dimensions in the range of 100μm. The with the help of pixels 121 producible and from the pixels 121 emissive primary radiation can be, for example, a blue light radiation. The pixels 121 can be arranged in the form of a regular grid. The semiconductor chip 120 and thus the conversion element 110 and the whole component 100 may have lateral dimensions, for example in the millimeter or centimeter range.

Es wird darauf hingewiesen, dass der Halbleiterchip 120 im Querschnitt eine weitaus größere Anzahl an Pixeln 121 als die in 1 gezeigten drei Pixel 121 aufweisen kann. 1 kann in diesem Sinne als Ausschnittsdarstellung des Halbleiterchips 120 und des optoelektronischen Bauelements 100 aufgefasst werden. Dies kann in entsprechender Weise für nachfolgende Figuren gelten.It should be noted that the semiconductor chip 120 in cross-section a much larger number of pixels 121 as the in 1 shown three pixels 121 can have. 1 can in this sense as a detail of the semiconductor chip 120 and the optoelectronic device 100 be understood. This can apply in a corresponding manner for subsequent figures.

Das Konversionselement 110 weist eine Trägerschicht 111, eine Konversionsschicht 113 zur Strahlungskonversion und eine dazwischen angeordnete Zwischenschicht 112 auf. Es ist möglich, dass diese Schichten 111, 112, 113, wie in 1 angedeutet ist, unmittelbar aneinandergrenzen. Bei dem optoelektronischen Bauelement 100 ist das Konversionselement 110 derart auf dem Halbleiterchip 120 angeordnet, dass die Konversionsschicht 113 der Vorderseite des Halbleiterchips 120 gegenüberliegt. In diesem Zustand befindet sich die Trägerschicht 111 im Bereich einer dem Halbleiterchip 120 abgewandten Seite des Konversionselements 110. Eine Befestigung des Konversionselements 110 auf dem Halbleiterchip 120 ist über eine zwischen diesen Komponenten 110, 120 angeordnete strahlungsdurchlässige Verbindungsschicht 130 verwirklicht. Die Verbindungsschicht 130 kann zum Beispiel einen Silikonkleber oder auch ein niederschmelzendes Glaslot aufweisen. The conversion element 110 has a carrier layer 111 , a conversion layer 113 for radiation conversion and an interposed intermediate layer 112 on. It is possible that these layers 111 . 112 . 113 , as in 1 is indicated, immediately adjacent. In the optoelectronic component 100 is the conversion element 110 such on the semiconductor chip 120 arranged that the conversion layer 113 the front of the semiconductor chip 120 opposite. In this state, the carrier layer is located 111 in the region of the semiconductor chip 120 opposite side of the conversion element 110 , An attachment of the conversion element 110 on the semiconductor chip 120 is about one between these components 110 . 120 arranged radiation-transparent compound layer 130 realized. The connection layer 130 For example, it may include a silicone adhesive or a low melting glass solder.

Wie weiter unten noch näher erläutert wird, werden der Halbleiterchip 120 und das Konversionselement 110 separat voneinander hergestellt, und erst anschließend miteinander verbunden. Hierdurch ist es möglich, eine Fertigung des Konversionselements 110 ohne eine Beeinträchtigung des Halbleiterchips 120 vorzunehmen. As will be explained in more detail below, the semiconductor chip 120 and the conversion element 110 made separately from each other, and then joined together. This makes it possible to manufacture the conversion element 110 without affecting the semiconductor chip 120 make.

Die Trägerschicht 111 des extern hergestellten Konversionselements 110 ist aus einem strahlungsdurchlässigen Trägermaterial, zum Beispiel einem kostengünstigen Glasmaterial oder Quarzglas, ausgebildet. Die transparante Trägerschicht 111, welche eine Dicke in einem Bereich von 100µm bis 200µm aufweisen kann, verleiht dem Konversionselement 110 eine hohe mechanische Stabilität. Dies erleichtert eine einfache Handhabung sowohl bei der Herstellung des Konversionselements 110 als auch beim Anordnen des Konversionselements 110 auf dem Halbleiterchip 120. Aufgrund der Trägerschicht 111 kann das Konversionselement 110 freitragend sein. Darüber hinaus kann die Trägerschicht 111 als Schutzschicht dienen, wodurch die anderen Schichten 112, 113 des Konversionselements 110 und der Halbleiterchip 120 vor äußeren Einflüssen geschützt werden können.The carrier layer 111 of the externally produced conversion element 110 is formed of a radiation-transparent carrier material, for example a cost-effective glass material or quartz glass. The transparent carrier layer 111 , which may have a thickness in a range of 100μm to 200μm, confers the conversion element 110 a high mechanical stability. This facilitates easy handling both in the production of the conversion element 110 as well as when arranging the conversion element 110 on the semiconductor chip 120 , Due to the carrier layer 111 can the conversion element 110 be self-supporting. In addition, the carrier layer 111 serve as a protective layer, eliminating the other layers 112 . 113 the conversion element 110 and the semiconductor chip 120 can be protected from external influences.

Die Konversionsschicht 113 des Konversionselements 110 weist ein Konversionsmaterial zur Strahlungskonversion auf. Das Konversionsmaterial umfasst, wie in 1 angedeutet ist, ein strahlungsdurchlässiges Grund- bzw. Matrixmaterial 115, in welchem ein pulverförmiger und die Strahlungskonversion bewirkender Leuchtstoff in Form von Leuchtstoffpartikeln 116 eingebettet ist. Das Matrixmaterial 115 kann zum Beispiel ein Silikonmaterial sein. Die Herstellung des Konversionselements 110 separat von dem Halbleiterchip 120 bietet die Möglichkeit, auch ein anderes Matrixmaterial 115 wie zum Beispiel ein Glasmaterial einzusetzen.The conversion layer 113 the conversion element 110 has a conversion material for radiation conversion. The conversion material includes, as in 1 is indicated, a radiation-permeable base or matrix material 115 in which a powdered and the radiation conversion causing phosphor in the form of phosphor particles 116 is embedded. The matrix material 115 For example, it may be a silicone material. The production of the conversion element 110 separately from the semiconductor chip 120 offers the possibility of another matrix material 115 such as using a glass material.

Die Leuchtstoffpartikel 116 können eine Korngröße bzw. einen Durchmesser in einem Bereich von 10µm bis 15µm aufweisen, wodurch sich eine hohe Effizienz erzielen lässt. Alternativ können auch andere Partikelgrößen, zum Beispiel im Bereich von 5µm, vorliegen. Die Konversions- bzw. Leuchtstoffschicht 113 kann eine Schichtdicke im Bereich von 30µm bis 50µm oder auch eine kleinere Schichtdicke aufweisen. Die Schichtdicke kann sich nach der Größe der Leuchtstoffpartikel 116 richten.The phosphor particles 116 can have a particle size or a diameter in a range of 10 .mu.m to 15 .mu.m, whereby a high efficiency can be achieved. Alternatively, other particle sizes, for example in the range of 5 microns, may be present. The conversion or phosphor layer 113 may have a layer thickness in the range of 30μm to 50μm or a smaller layer thickness. The layer thickness may vary according to the size of the phosphor particles 116 judge.

Im Hinblick auf eine Anwendung in einem Frontscheinwerfer ist das optoelektronische Bauelement 100 dazu ausgebildet, eine weiße Lichtstrahlung zu erzeugen. Dies lässt sich verwirklichen, indem mit Hilfe der Leuchtstoffschicht 113 bzw. der Leuchtstoffpartikel 116 die von dem Halbleiterchip 120 erzeugte blaue Primärstrahlung teilweise in eine gelbe Konversionsstrahlung (Sekundärstrahlung) umgewandelt wird. Hierbei können sämtliche Leuchtstoffpartikel 116 aus demselben Leuchtstoffmaterial gefertigt sein. Möglich ist auch eine Ausgestaltung der Leuchtstoffschicht 113 mit Leuchtstoffpartikeln 116 aus unterschiedlichen Leuchtstoffmaterialien zum Erzeugen von verschiedenfarbigen Konversionsstrahlungen, zum Beispiel einer gelbgrünen und einer roten Lichtstrahlung. Auf diese Weise kann eine verbesserte Farbwiedergabe erzielt werden. Durch Überlagern der primären und sekundären Strahlungsteile kann die weiße Lichtstrahlung erzeugt werden.With regard to an application in a headlight is the optoelectronic device 100 designed to produce a white light radiation. This can be realized by using the phosphor layer 113 or the phosphor particles 116 that of the semiconductor chip 120 generated blue primary radiation is partially converted into a yellow conversion radiation (secondary radiation). Here, all the phosphor particles 116 be made of the same phosphor material. Also possible is an embodiment of the phosphor layer 113 with phosphor particles 116 of different phosphor materials for producing differently colored conversion radiations, for example a yellow-green and a red light radiation. In this way, an improved color reproduction can be achieved. By superimposing the primary and secondary radiation parts, the white light radiation can be generated.

Bei einem Frontscheinwerfer wird typischerweise eine Farbtemperatur der weißen Strahlung im Bereich von 5000K bis 6000k angestrebt. Dies lässt sich mit Hilfe von Leuchtstoffpartikeln 116 aus einem Material aus der Granat-Familie verwirklichen. Hierzu gehören zum Beispiel mit Cerium dotiertes Yttrium-Aluminium-Granat oder auch mit Gallium oder Lutetium abgewandelte Varianten. Leuchtstoffpartikel 116 aus solchen Materialien können eine gelbe bzw. gelbgrüne Konversionsstrahlung erzeugen. Sofern wie oben angegeben nicht nur Leuchtstoffpartikel 116 zum Erzeugen einer gelben bzw. gelbgrünen Konversionsstrahlung, sondern zusätzlich auch Leuchtstoffpartikel 116 zum Erzeugen einer roten Lichtstrahlung vorgesehen sind, können letztere zum Beispiel aus Materialien aus der Familie der Nitride oder Siliziumoxynitride ausgebildet sein.For a headlight, a color temperature of white radiation in the range of 5000K to 6000k is typically sought. This can be done with the help of phosphor particles 116 made of a material from the garnet family. These include, for example, with cerium-doped yttrium-aluminum garnet or with gallium or lutetium modified variants. Phosphor particles 116 such materials can produce a yellow or yellow-green conversion radiation. As stated above, not only phosphor particles 116 for generating a yellow or yellow-green conversion radiation, but in addition also phosphor particles 116 For example, the latter can be formed from materials of the family of nitrides or silicon oxynitrides.

Die Zwischenschicht 112 des Konversionselements 110 weist ein strahlungsdurchlässiges Zwischenschichtmaterial auf, dessen Brechungsindex kleiner bzw. wesentlich kleiner ist als die Brechungsindizes des Trägermaterials der Trägerschicht 111 und des Konversionsmaterials der Konversionsschicht 113. Auf diese Weise kann ein optisches Übersprechen im Betrieb des optoelektronischen Bauelements 100 unterdrückt werden. Hinsichtlich der oben genannten Ausgestaltungen können sowohl das Trägerschichtmaterial der Trägerschicht 110 als auch das Konversionsmaterial der Konversionsschicht 113 einen Brechungsindex größer als 1,4 aufweisen. Das Zwischenschichtmaterial weist demgegenüber einen kleineren Brechungsindex auf, welcher kleiner als 1,2, insbesondere kleiner als 1,1 ist.The intermediate layer 112 the conversion element 110 has a radiation-transmissive interlayer material whose refractive index is smaller or substantially smaller than the refractive indices of the carrier material of the carrier layer 111 and the conversion material of the conversion layer 113 , In this way, an optical crosstalk during operation of the optoelectronic device 100 be suppressed. With regard to the above-mentioned embodiments, both the carrier layer material of the carrier layer 110 as well as the conversion material of the conversion layer 113 have a refractive index greater than 1.4. In contrast, the interlayer material has a smaller refractive index which is less than 1.2, in particular less than 1.1.

Zu diesem Zweck ist eine Ausgestaltung vorgesehen, in welcher das Zwischenschichtmaterial der Zwischenschicht 112 ein Aerogelmaterial ist. Dieses Material kann einen Brechungsindex besitzen, welcher annähernd dem Brechungsindex von Luft entspricht. Der geringe Brechungsindex resultiert aus der hohen Porosität das Aerogelmaterials, welches eine (nicht dargestellte) Porenstruktur mit einem relativ kleinen Festkörperanteil besitzt, und daher im Wesentlichen aus Luft oder Vakuum bestehen kann. Für den Festkörperanteil des Aerogelmaterials der Zwischenschicht 112 kann zum Beispiel eine Ausgestaltung basierend auf einem Metalloxid wie beispielsweise Siliziumoxid in Betracht kommen. Alternativ können auch Titan-, Zirconium- oder Aluminiumoxid zum Einsatz kommen.For this purpose, an embodiment is provided, in which the intermediate layer material of the intermediate layer 112 an airgel material. This material may have a refractive index which approximates the refractive index of air. The low refractive index results from the high porosity of the airgel material, which has a pore structure (not shown) with a relatively small solids content, and thus can consist essentially of air or vacuum. For the solids content of the airgel material of the intermediate layer 112 For example, an embodiment based on a metal oxide such as silica may be considered. Alternatively, titanium, zirconium or aluminum oxide can be used.

Im Folgenden wird auf eine Betriebsweise des optoelektronischen Bauelements 100 und auf das mit Hilfe der Zwischenschicht 112 des Konversionselements 110 erzielte Unterbinden von Übersprechen näher eingegangen. Im Betrieb des optoelektronischen Bauelements 100 kann der Halbleiterchip 120 bzw. kann wenigstens ein angesteuerter Pixel 121 des Halbleitchips 120 die primäre blaue Lichtstrahlung erzeugen und in Richtung des Konversionselements 110 abgeben. Die Primärstrahlung kann in der Konversionsschicht 113 des Konversionselements 110 teilweise konvertiert werden, also wie oben angegeben in eine gelbe bzw. gelbgrüne Lichtstrahlung und gegebenenfalls zusätzlich in eine rote Lichtstrahlung. Diese Lichtstrahlungen bzw. Anteile derselben können die Zwischenschicht 112 und die Trägerschicht 111 durchlaufen und sich zu einer weißen Lichtstrahlung überlagern. Diese Lichtstrahlung kann über die dem Halbleiterchip 120 abgewandte Seite des Konversionselements 110 abgegeben werden.In the following, reference is made to an operating mode of the optoelectronic component 100 and on that with the help of the interlayer 112 the conversion element 110 achieved the prevention of crosstalk. During operation of the optoelectronic component 100 can the semiconductor chip 120 or at least one driven pixel 121 of the semiconductor chip 120 generate the primary blue light radiation and in the direction of the conversion element 110 submit. The primary radiation can be in the conversion layer 113 the conversion element 110 partially converted, so as indicated above in a yellow or yellow-green light radiation and optionally in addition to a red light radiation. These light radiations or parts thereof can be the intermediate layer 112 and the carrier layer 111 go through and overlap to a white light radiation. This light radiation can via the semiconductor chip 120 opposite side of the conversion element 110 be delivered.

Der im Vergleich zu den Brechungsindizes des Konversionsmaterials und des Trägermaterials geringe Brechungsindex des Aerogelmaterials führt dazu, dass eine Totalreflexion von Strahlung, also von konvertierten und nicht konvertierten Strahlungsanteilen, überwiegend bereits an der dem Halbleiterchip 120 abgewandten Seite der Konversionsschicht 113 bzw. an der Grenzfläche zwischen der Konversionsschicht 113 und der Zwischenschicht 112 auftritt. Dagegen tritt an der dem Halbleiterchip 120 abgewandten Seite der Trägerschicht 110 bzw. an der Grenzfläche zwischen der Trägerschicht 110 und Luft im Wesentlichen keine Totalreflexion von Strahlung auf, so dass die Strahlung die Trägerschicht 111 möglichst ungehindert durchlaufen kann.The low refractive index of the airgel material compared to the refractive indices of the conversion material and of the carrier material leads to a total reflection of radiation, ie of converted and unconverted radiation components, predominantly already at the semiconductor chip 120 opposite side of the conversion layer 113 or at the interface between the conversion layer 113 and the intermediate layer 112 occurs. In contrast occurs at the semiconductor chip 120 opposite side of the carrier layer 110 or at the interface between the carrier layer 110 and air substantially no total reflection of radiation, so that the radiation is the carrier layer 111 can go through as unhindered as possible.

Zur Veranschaulichung dieser Gegebenheit ist in 2 das Konversionselement 110 einschließlich ausgewählter Strahlungswege einer sich in dem Konversionselement 110 ausbreitenden Strahlung 200 gezeigt. Diese Darstellung bezieht sich auf den Fall, dass der in 1 links angeordnete Pixel 121 des Halbleiterchips 120 angesteuert wird. Die Strahlung 200 umfasst wie oben angegeben konvertierte und nichtkonvertierte Strahlungsteile. Die Strahlung 200 kann, wie in 2 dargestellt ist, unter verschiedenen Winkeln auf die Grenzfläche zwischen der Konversionsschicht 113 und der Zwischenschicht 112 auftreffen. Dies liegt daran, dass die Leuchtstoffpartikel 116 die Konversionsstrahlung isotrop emittieren, und dass die Primärstrahlung und die Konversionsstrahlung einer Streuung in der Konversionsschicht 113 unterliegen können.To illustrate this condition is in 2 the conversion element 110 including selected radiation paths in the conversion element 110 spreading radiation 200 shown. This illustration refers to the case that the in 1 left-sided pixels 121 of the semiconductor chip 120 is controlled. The radiation 200 includes converted and non-converted radiation parts as indicated above. The radiation 200 can, as in 2 is shown at different angles to the interface between the conversion layer 113 and the intermediate layer 112 incident. This is because the phosphor particles 116 the conversion radiation isotropic emit, and that the primary radiation and the conversion radiation of a scattering in the conversion layer 113 may be subject.

Sofern die auf die Grenzfläche zwischen der Konversionsschicht 113 und der Zwischenschicht 112 auftreffende Strahlung 200 einen Einfallswinkel aufweist, welcher den für diesen Bereich geltenden kritischen Winkel (Totalreflexionswinkel) übersteigt, wird die Strahlung 200, wie in 1 anhand des rechten der drei Strahlungswege angedeutet ist, total reflektiert. Bei einem Auftreffen unter einem kleineren Einfallswinkel kann die Strahlung 200 in die Zwischenschicht 112 eintreten, und nach einem Durchlaufen der Zwischenschicht 112 und anschließend der Trägerschicht 111 von dem Konversionselement 110 abgegeben werden. Auf diese Weise kann zu der dem Halbleiterchip 120 abgewandten Seite der Trägerschicht 111 keine bzw. im Wesentlichen keine Strahlung 200 gelangen, welche einen Einfallswinkel größer als den für diese Stelle geltenden kritischen Winkel aufweist. Anders ausgedrückt, wird mit Hilfe der Zwischenschicht 112 die die Totalreflexion bewirkende Grenzfläche zu der Konversionsschicht 113 verlagert. Eine Folge hiervon ist, dass eine Strahlungsemission bei dem optoelektronischen Bauelement 100 im Wesentlichen auf den Bereich des angesteuerten Pixels 121 des Halbleiterchips 120 – bzw. bei mehreren angesteuerten Pixeln 121 im Wesentlichen auf den bzw. die Bereiche der mehreren angesteuerten Pixel 121 – beschränkt bleibt. Die Aerogel-Zwischenschicht 112 kann in diesem Sinne eine optische Isolationsschicht bilden.Provided that on the interface between the conversion layer 113 and the intermediate layer 112 incident radiation 200 has an angle of incidence which exceeds the critical angle (total reflection angle) applicable for this range, the radiation becomes 200 , as in 1 is indicated by the right of the three radiation paths, totally reflected. Upon impact at a smaller angle of incidence, the radiation can 200 into the interlayer 112 enter, and after passing through the interlayer 112 and then the carrier layer 111 from the conversion element 110 be delivered. In this way, to the semiconductor chip 120 opposite side of the carrier layer 111 no or substantially no radiation 200 reach which has an angle of incidence greater than the applicable critical angle for this point. In other words, using the interlayer 112 the total reflection causing interface to the conversion layer 113 relocated. A consequence of this is that a radiation emission in the optoelectronic component 100 essentially to the area of the driven pixel 121 of the semiconductor chip 120 - or with several activated pixels 121 essentially to the area (s) of the plurality of driven pixels 121 - remains limited. The airgel intermediate layer 112 can form an optical isolation layer in this sense.

Zur Verdeutlichung der Wirkung der Zwischenschicht 112 ist in 3 zum Vergleich anhand ausgewählter Strahlungswege eine Ausbreitung der Strahlung 200 in einem Schichtenstapel gezeigt, bei welchem die Zwischenschicht 112 weggelassen ist und welcher infolgedessen lediglich die Trägerschicht 111 und hierauf angeordnet die Konversionsschicht 113 aufweist. Die Darstellung der Strahlungswege bezieht sich in entsprechender Weise auf den Fall, dass der Schichtenstapel von 3 auf dem Halbleiterchip 120 von 1 angeordnet ist, wobei auch hier die Konversionsschicht 113 dem Halbleiterchip 120 zugewandt ist, und der linke Pixel 121 des Halbleiterchips 120 angesteuert wird. Des Weiteren ist eine Gegebenheit zu Grunde gelegt, in welcher das Trägermaterial der Trägerschicht 111 und das Konversionsmaterial der Konversionsschicht 113 ungefähr den gleichen Brechungsindex aufweisen. To clarify the effect of the intermediate layer 112 is in 3 For comparison, by means of selected radiation paths, a propagation of the radiation 200 shown in a layer stack, in which the intermediate layer 112 is omitted and which consequently only the carrier layer 111 and then arranged the conversion layer 113 having. The representation of the radiation paths refers in a similar way to the case that the layer stack of 3 on the semiconductor chip 120 from 1 is arranged, and here too the conversion layer 113 the semiconductor chip 120 facing, and the left pixel 121 of the semiconductor chip 120 is controlled. Furthermore, a condition is used, in which the carrier material of the carrier layer 111 and the conversion material of the conversion layer 113 have approximately the same refractive index.

Wie in 3 gezeigt ist, kann die Strahlung 200 ohne Richtungsänderung von der Konversionsschicht 113 in die Trägerschicht 111 übertreten. Auf diese Weise kann ein Teil der Strahlung 200 unter einem den kritischen Winkel überschreitenden Einfallswinkel auf die dem Halbleiterchip 120 abgewandte Oberfläche der Trägerschicht 111 auftreffen. Dieser Anteil der Strahlung 200 kann wieder zu der Konversionsschicht 113 rückreflektiert werden, und zwar in einen Bereich mehrere Pixel 121 entfernt von dem angesteuerten Pixel 121, wodurch es zu einem Übersprechen kommt. Gemäß 3 kann eine Rückreflexion zum Beispiel in einen Bereich von Pixeln 121 auftreten, bei welchen es sich bezüglich des angesteuerten Pixels 121 um die hierzu übernächsten Pixel 121 handelt. Dieser Fall kann zum Beispiel bei einer Dicke der Trägerschicht 111 von 150µm auftreten. Die total reflektierte Strahlung 200 kann einer Rückstreuung an der Konversionsschicht 113 unterliegen. Im Falle eines primären total reflektierten Strahlungsteils kann es zur Erzeugung von Konversionsstrahlung kommen.As in 3 shown is the radiation 200 without change of direction from the conversion layer 113 in the carrier layer 111 transgressed. In this way, part of the radiation 200 at an angle of incidence exceeding the critical angle to the semiconductor chip 120 remote surface of the carrier layer 111 incident. This proportion of radiation 200 can go back to the conversion layer 113 be reflected back, in a range of several pixels 121 away from the driven pixel 121 , which leads to a crosstalk. According to 3 For example, back reflection can be in a range of pixels 121 occur in which it is with respect to the driven pixel 121 at the next but one pixel 121 is. This case may be, for example, at a thickness of the carrier layer 111 of 150μm occur. The totally reflected radiation 200 can be a backscatter at the conversion layer 113 subject. In the case of a primary, totally reflected radiation part, conversion radiation may be generated.

Da die Strahlung 200 in dem Bereich des angesteuerten Pixels 121 isotrop von der Konversionsschicht 113 abgegeben werden kann, kann bei Verwendung des Schichtenstapels von 3 auf dem Halbleiterchip 120 ein relativ großer Teil der Strahlung 200 unter einem den kritischen Winkel überschreitenden Einfallswinkel auf die vorderseitige Oberfläche der Trägerschicht 111 auftreffen und total reflektiert werden. Beispielsweise kann der kritische Winkel 42° bei einem Brechungsindex von 1,5 der Trägerschicht 111 betragen. Dies führt dazu, dass die Trägerschicht 111 als Lichtleiter fungieren kann mit der Folge, dass eine Strahlungsemission von dem Schichtenstapel nicht auf den Bereich des angesteuerten Pixels 121 beschränkt bleibt, sondern eine Strahlungsabgabe zu einem großen Teil auch im Bereich von nicht angesteuerten Pixeln 121 erfolgen kann. Somit ist ein Übersprechen bei Verwendung des Schichtenstapels von 3 deutlich ausgeprägt. Because the radiation 200 in the area of the driven pixel 121 isotropic from the conversion layer 113 can be discharged when using the layer stack of 3 on the semiconductor chip 120 a relatively large part of the radiation 200 at an angle of incidence exceeding the critical angle on the front surface of the carrier layer 111 to be hit and totally reflected. For example, the critical angle may be 42 ° with a refractive index of 1.5 of the carrier layer 111 be. This causes the backing layer 111 can act as a light guide, with the result that a radiation emission from the layer stack is not limited to the area of the driven pixel 121 remains limited, but a radiation output to a large extent in the range of non-driven pixels 121 can be done. Thus, crosstalk when using the layer stack of 3 clearly pronounced.

Bei dem Konversionselement 110 des optoelektronischen Bauelements 100 von 1 ermöglicht die Ausgestaltung mit der Zwischenschicht 112 hingegen, das Auftreten der Totalreflexion an die Konversionsschicht 113 heranzuführen und infolgedessen eine Lichtleiterfunktion der Trägerschicht 111 und damit ein Übersprechen weitgehend zu unterdrücken. In diesem Zusammenhang ist des Weiteren vorgesehen, dass die Zwischenschicht 112 des Konversionselements 110 eine Dicke in einem Bereich von 2µm bis 5µm aufweist. Hierdurch kann mit einer hohen Zuverlässigkeit sichergestellt werden, dass die von der Konversionsschicht 113 abgegebene Strahlung die Zwischenschicht 112 nicht durchtunnelt, und infolgedessen die Totalreflexion an der dem Halbleiterchip 110 abgewandten Seite der Konversionsschicht 113 auftreten kann.At the conversion element 110 of the optoelectronic component 100 from 1 allows the design with the intermediate layer 112 on the other hand, the occurrence of total reflection at the conversion layer 113 lead and consequently a light guide function of the carrier layer 111 and thus largely suppress crosstalk. In this context, it is further provided that the intermediate layer 112 the conversion element 110 has a thickness in a range of 2μm to 5μm. This can be with A high reliability can be ensured, that of the conversion layer 113 emitted radiation, the intermediate layer 112 not tunneled, and consequently the total reflection at the semiconductor chip 110 opposite side of the conversion layer 113 can occur.

In 2 ist aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt, dass die nicht der Totalreflexion unterliegende Strahlung 200 beim Durchlaufen des Konversionselements 110 an den Grenzflächen zwischen den verschiedenen Schichten 111, 112, 113 sowie auch an der Vorderseite der Trägerschicht 111 zu einem geringen Teil einer Rückreflexion (Fresnel Reflexion) unterliegen kann. Des Weiteren kann es in der Zwischenschicht 112 und in der Konversionsschicht 112 zu einer lateralen Strahlungsausbreitung kommen. Diese Effekte können gegebenenfalls vernachlässigbar klein sein. In diesem Sinne bieten zum Beispiel die oben angegebenen Schichtdicken für die Zwischenschicht 112 (2µm bis 5µm) und die Konversionsschicht 113 (30µm bis 50µm) die Möglichkeit, eine in diesen Schichten 112, 113 auftretende Strahlungsausbreitung bei entsprechender Streuung weitgehend zu dämpfen.In 2 is not shown for reasons of clarity, that is not subject to total reflection radiation 200 when going through the conversion element 110 at the interfaces between the different layers 111 . 112 . 113 as well as on the front of the carrier layer 111 to a small extent a back reflection (Fresnel reflection) can be subject. Furthermore, it may be in the interlayer 112 and in the conversion layer 112 come to a lateral radiation propagation. These effects may possibly be negligible. In this sense, for example, provide the above-mentioned layer thicknesses for the intermediate layer 112 (2μm to 5μm) and the conversion layer 113 (30μm to 50μm) the possibility of one in these layers 112 . 113 radiation propagation to be largely attenuated with appropriate scattering.

Sofern es aufgrund dieser Effekte dennoch zu einem Übersprechen kommen sollte, betrifft dies lediglich benachbarte und nicht wie bei dem Schichtenstapel von 3 weiter entfernt liegende Pixelbereiche. Darüber hinaus ist es möglich, für das Konversionselement 110 geeignete Weiterbildungen vorzusehen, mit deren Hilfe sich das Unterbinden eines Übersprechens weiter begünstigen lässt. Beispielsweise kann es in Betracht kommen, dass das Konversionsmaterial der Konversionsschicht 113 kleinere Leuchtstoffpartikel 116 und/oder zusätzlich nicht dargestellte Streupartikel umfasst, um auf Kosten der Effizienz ein (gegebenenfalls auftretendes) Übersprechen zu verringern. Auf weitere mögliche Ansätze wird weiter unten noch näher eingegangen.If crosstalk should still occur due to these effects, this only applies to adjacent and not to the layer stack of 3 further away pixel areas. In addition, it is possible for the conversion element 110 provide appropriate training, by means of which the prevention of cross-talk can be further promoted. For example, it may be considered that the conversion material of the conversion layer 113 smaller phosphor particles 116 and / or additional scattering particles not shown, in order to reduce (possibly occurring) crosstalk at the expense of efficiency. Further possible approaches will be discussed in more detail below.

Das Aerogelmaterial der Zwischenschicht 112 zeichnet sich nicht nur durch einen kleinen Brechungsindex, sondern auch durch eine geringe Wärmeleitfähigkeit aus. Auf diese Weise kann die Zwischenschicht 112 als thermischer Isolator im Betrieb des optoelektronischen Bauelements 100 dienen. The airgel material of the intermediate layer 112 is characterized not only by a small refractive index, but also by a low thermal conductivity. In this way, the intermediate layer 112 as a thermal insulator during operation of the optoelectronic component 100 serve.

Im Strahlungsbetrieb wird ein Teil der Primärstrahlung in dem Konversionsmaterial bzw. in den Leuchtstoffpartikeln 116 der Konversionsschicht 113 in Wärmeenergie umgesetzt. Die aus dem Aerogelmaterial hergestellte Zwischenschicht 112 kann dafür sorgen, dass sich die im Bereich eines Pixels 121 in der Konversionsschicht 113 erzeugte Wärmemenge im Wesentlichen nicht auf benachbarte Pixelbereiche verteilt. Stattdessen kann die Wärmeenergie über den Halbleiterchip 120 des optoelektronischen Bauelements 100 abgeleitet werden. Dadurch können temperaturbedingte Inhomogenitäten vermieden werden. In the radiation mode, part of the primary radiation is in the conversion material or in the phosphor particles 116 the conversion layer 113 converted into heat energy. The intermediate layer made of the airgel material 112 can make sure that in the area of a pixel 121 in the conversion layer 113 generated amount of heat substantially not distributed to adjacent pixel areas. Instead, the heat energy can be transferred via the semiconductor chip 120 of the optoelectronic component 100 be derived. As a result, temperature-induced inhomogeneities can be avoided.

Wie oben angegeben wurde, wird das Konversionselement 110 separat von dem Halbleiterchip 120 hergestellt. Es kann in Betracht kommen, eine Vielzahl von Konversionselementen 110 im Schichtverbund zu fertigen und diesen anschließend zu vereinzeln. Diese Vorgehensweise wird im Folgenden anhand der 4 bis 6 näher erläutert, in welchen ausschnittsweise ein möglicher Verfahrensablauf zur Herstellung von Konversionselementen 110 gezeigt ist. In diesem Zusammenhang wird zum Teil auf weitere mögliche Ausgestaltungen eines Konversionselements 110 eingegangen. As stated above, the conversion element becomes 110 separately from the semiconductor chip 120 produced. It can be considered a variety of conversion elements 110 to produce in a layer composite and then to separate this. This procedure is described below on the basis of 4 to 6 explained in more detail in which a possible procedure for the production of conversion elements 110 is shown. In this context, in part to further possible embodiments of a conversion element 110 received.

In dem Verfahren wird eine Trägerschicht 111 bereitgestellt, welche ein strahlungsdurchlässiges Trägermaterial aufweist (vgl. 4). Die bereitgestellte Trägerschicht 111 weist vergleichsweise große laterale Abmessungen auf, welche auf die Anzahl der zu fertigenden Konversionselemente 110 abgestimmt sind. Wie oben angegeben wurde, kann die Trägerschicht 111 eine Dicke in einem Bereich von 100µm bis 200µm aufweisen, und kann das Trägermaterial ein Glasmaterial wie beispielsweise Quarzglas sein.In the process, a carrier layer 111 provided, which has a radiation-transparent support material (see. 4 ). The provided carrier layer 111 has comparatively large lateral dimensions, which depend on the number of conversion elements to be manufactured 110 are coordinated. As stated above, the carrier layer 111 have a thickness in a range of 100μm to 200μm, and the substrate may be a glass material such as quartz glass.

Alternativ kann die Trägerschicht 111 aus einem stabileren transparenten Material wie Saphir ausgebildet sein. Dadurch ist es möglich, die Trägerschicht 111 mit einer kleineren Dicke unterhalb von 100µm, zum Beispiel im Bereich von 50µm, bereitzustellen. Gegenüber Quarzglas weist Saphir zwar einen höheren Brechungsindex auf, so dass im Strahlungsbetrieb ein größerer Teil der Strahlung einer Oberflächen- bzw. Rückreflexion unterliegen kann. Dieser Effekt kann mit Hilfe von Entspiegelungs- bzw. Antireflexionsschichten kompensiert werden, wie weiter unten noch näher erläutert wird.Alternatively, the carrier layer 111 be formed of a more stable transparent material such as sapphire. This makes it possible, the carrier layer 111 with a smaller thickness below 100μm, for example in the range of 50μm. Although sapphire has a higher refractive index than quartz glass, a larger part of the radiation can undergo a surface or back reflection during radiation operation. This effect can be compensated with the aid of antireflection or antireflection layers, as will be explained in more detail below.

Anschließend wird, wie ebenfalls in 4 gezeigt ist, eine Zwischenschicht 112 auf der Trägerschicht 111 ausgebildet. Die Zwischenschicht 112 weist ein Aerogelmaterial auf, welches auf einem Metalloxid wie beispielsweise Silizium-, Titan-, Zirconium- oder Aluminiumoxid basieren kann. Die Zwischenschicht 112 wird mit einer Dicke in einem Bereich von 2µm bis 5µm ausgebildet.Subsequently, as also in 4 shown is an intermediate layer 112 on the carrier layer 111 educated. The intermediate layer 112 has an airgel material which may be based on a metal oxide such as silicon, titanium, zirconium or alumina. The intermediate layer 112 is formed with a thickness in a range of 2μm to 5μm.

Zum Herstellen der Aerogel-Zwischenschicht 112 kann aus einer Flüssigkeit eine gelförmige Ausgangschicht auf der Trägerschicht 111 ausgebildet werden, und kann diese nachfolgend durch einen Trocknungsprozess in die Aerogel-Zwischenschicht 112 umgewandelt werden. Ein möglicher und diese Schritte umfassender Prozessablauf ist ein Sol-Gel-Verfahren.For producing the airgel intermediate layer 112 For example, a liquid can form a gel-like starting layer on the carrier layer 111 can be formed, and this subsequently by a drying process in the airgel intermediate layer 112 being transformed. One possible process sequence that includes these steps is a sol-gel process.

Gegebenenfalls kann die Aerogelschicht 112 nachfolgend poliert werden. Dies kann in Betracht kommen, wenn die hergestellte Aerogelschicht 112 eine hohe Oberflächenrauheit aufweist. Durch das Polieren können mit der Rauheit verbundene Streueffekte vermieden werden. Optionally, the airgel layer 112 subsequently polished. This may be considered when the airgel layer produced 112 has a high surface roughness. By polishing, scattering effects associated with roughness can be avoided.

Nachfolgend wird, wie in 5 gezeigt ist, eine Konversionsschicht 113 auf der Zwischenschicht 112 ausgebildet. Bei der in 5 angedeuteten Verarbeitung von Leuchtstoff in Pulverform weist die Konversionsschicht 113 ein Konversionsmaterial umfassend ein Matrixmaterial 115, zum Beispiel Silikon, und darin eingebettete Leuchtstoffpartikel 116. Die Leuchtstoffpartikel 116 können wie oben angegeben zum Erzeugen einer gelben bzw. gelbgrünen Konversionsstrahlung ausgebildet sein, und zu diesem Zweck aus einem Leuchtstoffmaterial aus der Granat-Familie gefertigt sein. Gegebenenfalls kann das Konversionsmaterial zusätzlich Leuchtstoffpartikel 116 zum Erzeugen einer roten Lichtstrahlung aufweisen, was sich mit Materialien aus der Familie der Nitride oder Siliziumoxynitride verwirklichen lässt. Des Weiteren kann das Konversionsmaterial gegebenenfalls zusätzlich Streupartikel umfassen (nicht dargestellt). Die Konversionsschicht 113 kann mit einer Dicke im Bereich von 30µm bis 50µm oder auch kleiner ausgebildet werden.The following will, as in 5 shown is a conversion layer 113 on the interlayer 112 educated. At the in 5 indicated processing of phosphor in powder form, the conversion layer 113 a conversion material comprising a matrix material 115 , For example, silicone, and embedded therein phosphor particles 116 , The phosphor particles 116 can be designed as described above to produce a yellow or yellow-green conversion radiation, and be made for this purpose of a phosphor material of the garnet family. Optionally, the conversion material may additionally phosphor particles 116 for generating a red light radiation, which can be realized with materials from the family of nitrides or Siliziumoxynitride. Furthermore, the conversion material may optionally additionally comprise scattering particles (not shown). The conversion layer 113 can be formed with a thickness in the range of 30μm to 50μm or even smaller.

Zum Ausbilden der Konversionsschicht 113 auf der Zwischenschicht 112 kann ein Druckprozess, beispielsweise ein Siebdruck- oder Schablonendruckprozess oder ein Rakeln durchgeführt werden. Hierbei wird eine Druckpaste aus dem Konversionsmaterial und einem Lösungsmittel auf der Zwischenschicht 112 aufgebracht, welche nachfolgend getrocknet wird. Damit die Druckpaste fließfähig ist, ist ein Mindestanteil an Matrixmaterial erforderlich.To form the conversion layer 113 on the interlayer 112 For example, a printing process such as a screen printing or stencil printing process or doctoring may be performed. Here, a printing paste of the conversion material and a solvent on the intermediate layer 112 applied, which is subsequently dried. In order for the printing paste to flow, a minimum amount of matrix material is required.

Ein mit Lösungsmittel versetztes Konversionsmaterial kann auch mit Hilfe eines Sprühprozesses (Spraycoating) aufgebracht und anschließend getrocknet werden. Im Vergleich zu Drucken kann die Konversionsschicht 113 hierdurch mit einer höheren Packungsdichte an Leuchtstoffpartikeln 116 gefertigt werden.A solvent-added conversion material can also be applied by means of a spray process (spray coating) and then dried. Compared to printing, the conversion layer 113 thus with a higher packing density of phosphor particles 116 be made.

Dies gilt auch für eine weitere Variante, in welcher zunächst Leuchtstoffpartikel 116 und gegebenenfalls Streupartikel mit Hilfe einer elektrophoretischen Abscheidung (EPD, Elektrophoretic Deposition), und anschließend ein Matrixmaterial 115 wie Silikon zur Fixierung der Partikel aufgebracht werden.This also applies to a further variant in which initially phosphor particles 116 and optionally scattering particles by means of electrophoretic deposition (EPD), and then a matrix material 115 as silicone are applied to fix the particles.

Die Fertigung separat von einem Halbleiterchip 120 ermöglicht auch andere Ausgestaltungen, bei denen beispielsweise Prozesse mit Temperaturen von mehr als 400°C durchgeführt werden. Diesbezüglich können folgende Varianten in Betracht kommen. The production separately from a semiconductor chip 120 also allows other embodiments in which, for example, processes with temperatures of more than 400 ° C are performed. In this regard, the following variants may be considered.

Es ist zum Beispiel möglich, als Matrixmaterial 115 anstelle von Silikon ein anderes Material, beispielsweise ein Glasmaterial oder ein keramisches Bindematerial, einzusetzen. Solche Materialien können sich durch eine hohe Temperaturbeständigkeit auszeichnen. Demgegenüber kann ein Silikonmaterial bei einer Dauerbelastung mit einer Temperatur von deutlich über 150°C einer Versprödung unterliegen.It is possible, for example, as a matrix material 115 instead of silicone, use another material, for example a glass material or a ceramic binding material. Such materials can be characterized by a high temperature resistance. In contrast, a silicone material can be subject to embrittlement at a continuous load at a temperature of well above 150 ° C.

In diesem Sinne ist es zum Beispiel denkbar, als Konversionsmaterial ein mit Leuchtstoffpartikeln 116 und gegebenenfalls Streupartikeln versetztes geschmolzenes Glasmaterial aufzubringen, welches nachfolgend abkühlen und dadurch aushärten kann. Auch eine Ausfällung von Gläsern aus der Flüssigphase („Wasserglas“) ist möglich. Eine weitere Vorgehensweise besteht darin, eine Mischung aus Leuchtstoffpartikeln 115, einem keramischen Bindemittel und gegebenenfalls weiteren Zusatzstoffen aufzubringen und diese Mischung anschließend in einem Sinterprozess in ein keramisches Konversionsmaterial umzuwandeln.In this sense, it is conceivable, for example, as a conversion material with a phosphor particles 116 and, optionally, scattered particles to apply added molten glass material, which can subsequently cool and thereby harden. Also a precipitation of glasses from the liquid phase ("water glass") is possible. Another approach is to use a mixture of phosphor particles 115 , Apply a ceramic binder and optionally other additives and then convert this mixture in a sintering process in a ceramic conversion material.

Alternativ kann es in Betracht kommen, zum Ausbilden der Konversionsschicht 113 einen oder auch verschiedene Leuchtstoffe mit Hilfe eines Sputterverfahrens abzuscheiden und nachfolgend in einem Sinterprozess keramisch zu verdichten. Auf diese Weise kann die Konversionsschicht 113 eine von den Figuren abweichende Struktur, d.h. lediglich einen oder mehrere verdichtete Leuchtstoffe und kein Matrixmaterial umfassen.Alternatively, it may be considered to form the conversion layer 113 depositing one or also different phosphors with the aid of a sputtering method and subsequently densifying them in a sintering process in a ceramic manner. In this way, the conversion layer 113 a deviating from the figures structure, ie only one or more compacted phosphors and no matrix material include.

Der nach dem Ausbilden der Konversionsschicht 113 vorliegende Schichtverbund wird anschließend, wie in 6 gezeigt ist, in separate Konversionselemente 110 vereinzelt. Hierbei werden die Konversionselemente 110 mit lateralen Abmessungen entsprechend der Größe eines Halbleiterchips 120 ausgebildet. Das Durchtrennen des Schichtverbunds, was beispielsweise durch Sägen durchgeführt werden kann, erfolgt entlang von entsprechenden Trennlinien 210.The after forming the conversion layer 113 present layer composite is then, as in 6 is shown in separate conversion elements 110 sporadically. Here are the conversion elements 110 with lateral dimensions corresponding to the size of a semiconductor chip 120 educated. The cutting through of the layer composite, which can be carried out for example by sawing, takes place along corresponding dividing lines 210 ,

Ein gemäß dem vorstehenden Verfahren hergestelltes Konversionselement 110 kann anschließend auf einem Halbleiterchip 120 angeordnet werden, um ein optoelektronisches Bauelement 100 mit dem in 1 gezeigten Aufbau zu verwirklichen. Hierbei kommt ein Verbindungsmaterial 130, zum Beispiel ein Silikonkleber oder ein Glaslot, zum Einsatz. Ein passgenaues Positionieren des Konversionselements 110 auf dem Halbleiterchip 120 kann mit Hilfe einer Bilderkennung erzielt werden. Des Weiteren ist es denkbar, das Konversionselement 110 und/oder den Halbleiterchip 120 mit Justagemarken auszubilden (nicht dargestellt), um eine genaue Justage zu begünstigen. Dies kann zum Beispiel in Betracht kommen, wenn das Konversionselement 110 zusätzlich mit einer weiter unten erläuterten und auf die Pixel 121 des Halbleiterchips 120 abgestimmten absorptiven oder reflektiven Trennstruktur gefertigt wird.A conversion element produced according to the above method 110 can then be on a semiconductor chip 120 be arranged to an optoelectronic device 100 with the in 1 realize realized construction. Here comes a connecting material 130 , For example, a silicone adhesive or a glass solder, used. A precise positioning of the conversion element 110 on the semiconductor chip 120 can be achieved with the help of an image recognition. Furthermore, it is conceivable, the conversion element 110 and / or the semiconductor chip 120 with adjustment marks form (not shown) to favor an accurate adjustment. This may be considered, for example, if the conversion element 110 additionally with a below explained and on the pixels 121 of the semiconductor chip 120 coordinated absorptive or reflective separation structure is made.

In Bezug auf die Fertigung von optoelektronischen Bauelementen 100 kann es ferner in Betracht kommen, Konversionselemente 110 vor deren Montage auf Halbleiterchips 120 einer Messung zu unterziehen, um deren Konversionseigenschaften zu erfassen. Auch Halbleiterchips 120 können einer Messung unterzogen werden. Hierauf basierend können jeweils geeignete Paare aus einem Konversionselement 110 und einem Halbleiterchip 120 ausgewählt und miteinander verbunden werden. Dadurch kann erreicht werden, dass die von den Bauelementen 100 erzeugbare Strahlung vorgegebenen Eigenschaften wie beispielsweise einem vorgegebenen Farbort entsprechen kann.In terms of the production of optoelectronic components 100 It may also be considered, conversion elements 110 before mounting on semiconductor chips 120 subjected to a measurement to detect their conversion properties. Also semiconductor chips 120 can be subjected to a measurement. Based on this, suitable pairs of a conversion element can each be used 110 and a semiconductor chip 120 be selected and connected with each other. This can be achieved that of the components 100 generated radiation can correspond to predetermined properties such as a given color location.

Im Folgenden werden weitere Abwandlungen bzw. Weiterbildungen eines Konversionselements 110 eines optoelektronischen Bauelements 100 beschrieben. In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass übereinstimmende Merkmale und Aspekte im Folgenden nicht erneut detailliert beschrieben werden. Für Details hierzu wird stattdessen auf die vorstehende Beschreibung Bezug genommen. Des Weiteren ist es möglich, dass ein in Bezug auf eine Ausführungsform beschriebenes Merkmal auch für eine andere Ausführungsform zutreffen kann bzw. dass Merkmale von mehreren Ausführungsformen miteinander kombinierbar sind.In the following, further modifications or developments of a conversion element 110 an optoelectronic component 100 described. In this regard, it should be understood that consistent features and aspects will not be described again in detail below. For details, reference is made to the above description instead. Furthermore, it is possible that a feature described in relation to one embodiment may also apply to another embodiment or that features of several embodiments can be combined with one another.

7 zeigt ausschnittsweise ein weiteres Konversionselement 110, welches zusätzlich eine zwischen der Zwischenschicht 112 und der Konversionsschicht 113 angeordnete Schutzschicht 140 aufweist. Die Schutzschicht 140 kann zum Beispiel Siliziumoxid aufweisen. In einem Herstellungsverfahren kann die Schutzschicht 140 nach dem Ausbilden der Zwischenschicht 112 und vor dem Ausbilden der Konversionsschicht 113 auf der Zwischenschicht 112 ausgebildet werden. Mit Hilfe der Schutzschicht 140 kann die Porenstruktur des Aerogelmaterials der Zwischenschicht 112 verschlossen, und damit ein Eindringen von Matrixmaterial 115 der nachfolgend ausgebildeten Konversionsschicht 113 in die Poren verhindert werden. 7 shows a detail of another conversion element 110 , which in addition one between the intermediate layer 112 and the conversion layer 113 arranged protective layer 140 having. The protective layer 140 For example, it may be silicon oxide. In a manufacturing process, the protective layer 140 after forming the intermediate layer 112 and before forming the conversion layer 113 on the interlayer 112 be formed. With the help of the protective layer 140 can the pore structure of the airgel material of the intermediate layer 112 closed, and thus a penetration of matrix material 115 the subsequently formed conversion layer 113 be prevented in the pores.

Mit Hilfe der folgenden Ausführungsformen eines Konversionselements 110 kann das Unterbinden von Übersprechen weiter begünstigt werden. Eine mögliche Maßnahme ist eine Ausgestaltung mit einer oder mehreren Antireflexionsschichten.With the help of the following embodiments of a conversion element 110 Suppression of crosstalk can be further promoted. One possible measure is an embodiment with one or more antireflection layers.

In diesem Sinne zeigt 8 ausschnittsweise ein weiteres Konversionselement 110, welches zusätzlich mehrere Antireflexionsschichten 141, 142, 143 aufweist. Die Antireflexionsschicht 141 ist auf einer der Zwischenschicht 112 abgewandten Seite der Trägerschicht 111 ausgebildet. Die Antireflexionsschicht 142 befindet sich zwischen der Trägerschicht 111 und der Zwischenschicht 112, und die Antireflexionsschicht 143 befindet sich zwischen der Zwischenschicht 112 und der Konversionsschicht 113. Die Antireflexionsschichten 141, 142, 143 machen es möglich, Reflexionen einer das Konversionselement 110 durchlaufenden Strahlung an den Oberflächen bzw. Grenzflächen der jeweiligen Schichten 141, 142, 143 zu unterbinden. Auf diese Weise lässt sich das Übersprechen zusätzlich unterdrücken. Des Weiteren kann die Antireflexionsschicht 143 als Schutzschicht zum Verschließen der Poren des Aerogelmaterials der Zwischenschicht 112 dienen. In this sense shows 8th partially another conversion element 110 which additionally has several antireflection layers 141 . 142 . 143 having. The antireflection coating 141 is on one of the interlayer 112 opposite side of the carrier layer 111 educated. The antireflection coating 142 is located between the carrier layer 111 and the intermediate layer 112 , and the antireflection coating 143 is located between the intermediate layer 112 and the conversion layer 113 , The antireflection layers 141 . 142 . 143 make it possible reflections of a the conversion element 110 passing radiation at the surfaces or interfaces of the respective layers 141 . 142 . 143 to prevent. In this way, the crosstalk can be additionally suppressed. Furthermore, the antireflection coating 143 as a protective layer for closing the pores of the airgel material of the intermediate layer 112 serve.

Die Antireflexionsschichten 141, 142, 143 können in Form von dielektrischen Schichtpaaren verwirklicht sein. In einem Herstellungsverfahren kann die Trägerschicht 111 mit den Antireflexionsschichten 141, 142 versehen werden, bevor auf der derart beschichteten Trägerschicht 111 bzw. auf der Antireflexionsschicht 142 die Zwischenschicht 112 ausgebildet wird. Nachfolgend kann die Antireflexionsschicht 143 auf der Zwischenschicht 112 ausgebildet werden, und kann anschließend die Konversionsschicht 113 auf der derart beschichteten Zwischenschicht 112 bzw. auf der Antireflexionsschicht 143 ausgebildet werden.The antireflection layers 141 . 142 . 143 can be realized in the form of dielectric layer pairs. In a manufacturing process, the carrier layer 111 with the antireflection layers 141 . 142 be provided before on the thus coated carrier layer 111 or on the antireflection coating 142 the intermediate layer 112 is trained. The following may be the antireflection coating 143 on the interlayer 112 can be formed, and then the conversion layer 113 on the thus coated intermediate layer 112 or on the antireflection coating 143 be formed.

Es ist möglich, ein Konversionselement 110 abweichend von 8 mit einer geringeren Anzahl an Antireflexionsschichten oder auch nur mit einer Antireflexionsschicht auszubilden. It is possible to have a conversion element 110 deviating from 8th with a smaller number of antireflection layers or even with only one antireflection layer.

Die Fertigung eines Konversionselements 110 separat von einem Halbleiterchip 120 bietet darüber hinaus die Möglichkeit, das Konversionselement 110 auf einfache Weise und ohne Ausbeuteverluste zusätzlich mit einer Begrenzungsstruktur zum Begrenzen einer lateralen Strahlungsausbreitung auszubilden. Eine solche Lichtbarriere kann sich ebenfalls als günstig für das Unterdrücken von Übersprechen erweisen. Mögliche Ausgestaltungen eines Konversionselements 110 werden anhand der folgenden Figuren näher erläutert.The production of a conversion element 110 separately from a semiconductor chip 120 In addition, it offers the option of the conversion element 110 in a simple manner and without loss of yield additionally with a limiting structure for limiting a lateral radiation propagation form. Such a light barrier may also prove beneficial for suppressing crosstalk. Possible embodiments of a conversion element 110 will be explained in more detail with reference to the following figures.

9 zeigt ein weiteres Konversionselement 110, bei welchem die Zwischenschicht 112 zusätzlich eine Begrenzungsstruktur aus Strukturelementen 151 aufweist. Die Strukturelemente 151 können ein strahlungsabsorbierendes oder reflektierendes Material aufweisen. Dieses Material unterscheidet sich von dem Aerogelmaterial der Zwischenschicht 112, welches wie in 9 angedeutet in Schichtbereichen 161 vorhanden ist. Für eine Ausgestaltung der Strukturelemente 151 aus einem strahlungsabsorbierenden Material kann zum Beispiel ein Metall mit einem geringen Reflexionsvermögen, beispielsweise Chrom, in Betracht kommen. Für eine reflektierende Ausgestaltung der Strukturelemente 151, was mit einer hohen Effizienz im Strahlungsbetrieb verbunden ist, ist zum Beispiel ein Metall wie beispielsweise Aluminium denkbar. 9 shows another conversion element 110 in which the intermediate layer 112 additionally a boundary structure of structural elements 151 having. The structural elements 151 may comprise a radiation-absorbing or reflective material. This material differs from the airgel material of the intermediate layer 112 which is like in 9 indicated in layer areas 161 is available. For an embodiment of the structural elements 151 For example, a metal having a low reflectivity, such as chromium, may be considered as a radiation absorbing material. For a reflective design of the structural elements 151 , what with a high efficiency in the radiation mode is connected, for example, a metal such as aluminum is conceivable.

Die Strukturelemente 151 besitzen die gleiche Dicke wie die restliche Zwischenschicht 112. Die in 9 im Querschnitt gezeigten Strukturelemente 151 können zum Beispiel in Form von länglichen Stegen vorliegen. Des Weiteren ist es möglich, dass die Begrenzungsstruktur in Form eines Gitters verwirklicht ist, so dass die Begrenzungsstruktur mehrere und sich teilweise überkreuzende Strukturelemente 151 aufweist (nicht dargestellt). In einer solchen Ausgestaltung können die Strukturelemente 151 der Begrenzungsstruktur separate Ausnehmungen umschließen, innerhalb derer das Aerogelmaterial der Zwischenschicht 112 angeordnet ist. Hierbei kann die Zwischenschicht 112 voneinander getrennte Schichtbereiche 161 aus dem Aerogelmaterial aufweisen. Diese Struktur kann auf die pixelierte Ausgestaltung eines Halbleiterchips 120 abgestimmt sein. Beispielsweise können die Schichtbereiche 161 jeweils einem entsprechenden Pixel 121 des Halbleiterchips 120 zugeordnet sein.The structural elements 151 have the same thickness as the remaining intermediate layer 112 , In the 9 shown in cross section structural elements 151 For example, they may be in the form of elongated webs. Furthermore, it is possible for the delimiting structure to be realized in the form of a grid, so that the delimiting structure has a plurality of structural elements which partly cross each other 151 has (not shown). In such an embodiment, the structural elements 151 the boundary structure separate recesses, within which the airgel material of the intermediate layer 112 is arranged. Here, the intermediate layer 112 separate layer areas 161 from the airgel material. This structure can be based on the pixelated design of a semiconductor chip 120 be coordinated. For example, the layer areas 161 each a corresponding pixel 121 of the semiconductor chip 120 be assigned.

In einem Herstellungsverfahren zum Verwirklichen des Aufbaus von 9 kann die Begrenzungsstruktur mit den Strukturelementen 151 auf dem bereitgestellten Trägersubstrat 111 ausgebildet werden. Das Ausbilden der Begrenzungsstruktur kann ein Ausbilden einer durchgehenden Schicht aus Material der Begrenzungsstruktur und ein lithographisches Strukturieren dieser Schicht umfassen. Anschließend kann ein Aufbringen des Aerogelmaterials erfolgen. Gegebenenfalls kann nachfolgend bzw. vor dem Ausbilden der Konversionsschicht 113 sich auf den Strukturelementen 151 befindendes Aerogelmaterial zum Planarisieren der Zwischenschicht 112 abgetragen werden.In a manufacturing process for realizing the construction of 9 can be the boundary structure with the structural elements 151 on the provided carrier substrate 111 be formed. Forming the confinement structure may include forming a continuous layer of material of the confinement structure and lithographically patterning that layer. Subsequently, an application of the airgel material can take place. Optionally, subsequently or before the formation of the conversion layer 113 on the structural elements 151 airgel material for planarizing the intermediate layer 112 be removed.

10 zeigt ein weiteres Konversionselement 110, bei welchem die Konversionsschicht 113 zusätzlich eine Begrenzungsstruktur mit Strukturelementen 152 zum Begrenzen einer lateralen Strahlungsausbreitung aufweist. Die Strukturelemente 152 sind aus einem sich von dem Konversionsmaterial (in der gezeigten Ausgestaltung ein Matrixmaterial 115 mit Leuchtstoffpartikeln 116) der Konversionsschicht 113 unterscheidendes Material ausgebildet. Die Strukturelemente 152 können ein strahlungsabsorbierendes Material wie beispielsweise Chrom aufweisen. Auf diese Weise können die Strukturelemente 152 relativ flach gehalten sein und wie in 10 gezeigt eine kleinere Dicke als die Konversionsschicht 113 besitzen. Die Strukturelemente 152 können hierbei an einer (in 10 nach unten gerichteten) Seite von dem Konversionsmaterial 113, 115 überdeckt sein. 10 shows another conversion element 110 in which the conversion layer 113 In addition, a boundary structure with structural elements 152 for limiting lateral radiation propagation. The structural elements 152 are made of a material of the conversion material (in the embodiment shown, a matrix material 115 with phosphor particles 116 ) of the conversion layer 113 formed distinctive material. The structural elements 152 may have a radiation absorbing material such as chromium. In this way, the structural elements 152 be held relatively flat and as in 10 shown a smaller thickness than the conversion layer 113 have. The structural elements 152 can be assigned to one (in 10 downward) side of the conversion material 113 . 115 be covered.

Auch die Strukturelemente 152 können zum Beispiel in Form von länglichen Stegen ausgebildet sein. Des Weiteren kann die Begrenzungsstruktur in Form eines Gitters verwirklicht sein, so dass die Begrenzungsstruktur mehrere und sich teilweise überkreuzende Strukturelemente 152 aufweist (nicht dargestellt). Diese Struktur kann auf die pixelierte Ausgestaltung eines Halbleiterchips 120 abgestimmt sein. Beispielsweise können von den Strukturelementen 152 lateral umschlossene Bereiche jeweils einem entsprechenden Pixel 121 des Halbleiterchips 120 zugeordnet sein.Also the structural elements 152 For example, they may be in the form of elongated webs. Furthermore, the delimiting structure can be realized in the form of a grid, so that the delimiting structure has a plurality of structural elements that partially cross each other 152 has (not shown). This structure can be based on the pixelated design of a semiconductor chip 120 be coordinated. For example, of the structural elements 152 laterally enclosed areas in each case a corresponding pixel 121 of the semiconductor chip 120 be assigned.

In einem Herstellungsverfahren zum Verwirklichen der Ausgestaltung von 10 kann die Begrenzungsstruktur mit den Strukturelementen 152 auf der Zwischenschicht 112 ausgebildet werden. Das Ausbilden der Begrenzungsstruktur kann ein Ausbilden einer durchgehenden Schicht aus Material der Begrenzungsstruktur und ein lithographisches Strukturieren dieser Schicht umfassen. Anschließend kann ein Aufbringen von Konversionsmaterial 115, 116 erfolgen. Gegebenenfalls kann nachfolgend ein Teil des Konversionsmaterials 115, 116 entfernt werden, um die Konversionsschicht 113 an der der Zwischenschicht 112 abgewandten Seite zu planarisieren.In a manufacturing process for realizing the embodiment of 10 can be the boundary structure with the structural elements 152 on the interlayer 112 be formed. Forming the confinement structure may include forming a continuous layer of material of the confinement structure and lithographically patterning that layer. Subsequently, an application of conversion material 115 . 116 respectively. Optionally, below may be a part of the conversion material 115 . 116 be removed to the conversion layer 113 at the interlayer 112 planarize on the opposite side.

11 zeigt ein weiteres Konversionselement 110, bei welchem die Konversionsschicht 113 ebenfalls zusätzlich eine Begrenzungsstruktur mit Strukturelementen 153 aufweist. Die Strukturelemente 153 können zum Beispiel ein reflektierendes Material aufweisen. Hierbei kann es sich zum Beispiel um ein mit reflektierenden Partikeln gefülltes Silikonmaterial handeln. 11 shows another conversion element 110 in which the conversion layer 113 also in addition a boundary structure with structural elements 153 having. The structural elements 153 For example, they may include a reflective material. This may be, for example, a silicone material filled with reflective particles.

Die Strukturelemente 153 besitzen die gleiche Dicke wie die restliche Konversionsschicht 113. Auch hierbei können die Strukturelemente 153 längliche Stege sein bzw. kann die Begrenzungsstruktur in Form eines Gitters mit sich teilweise überkreuzenden Strukturelementen 153 verwirklicht sein (nicht dargestellt). Hierbei können die Strukturelemente 153 der Begrenzungsstruktur separate Ausnehmungen umschließen, innerhalb derer das Konversionsmaterial 115, 116 angeordnet ist, so dass die Konversionsschicht 113 voneinander separate Schichtbereiche 163 aus dem Konversionsmaterial 115, 116 aufweist. Diese Struktur kann auf die pixelierte Ausgestaltung eines Halbleiterchips 120 abgestimmt sein. Beispielsweise können die Schichtbereiche 163 jeweils einem entsprechenden Pixel 121 des Halbleiterchips 120 zugeordnet sein.The structural elements 153 have the same thickness as the rest of the conversion layer 113 , Again, the structural elements 153 be elongated webs or the boundary structure in the form of a grid with partially crossing structural elements 153 be realized (not shown). Here, the structural elements 153 the boundary structure separate separate recesses within which the conversion material 115 . 116 is arranged so that the conversion layer 113 separate layer areas 163 from the conversion material 115 . 116 having. This structure can be based on the pixelated design of a semiconductor chip 120 be coordinated. For example, the layer areas 163 each a corresponding pixel 121 of the semiconductor chip 120 be assigned.

Zum Verwirklichen des Aufbaus von 11 kann eine durchgehende Schicht aus dem Konversionsmaterial 115, 116 auf der Zwischenschicht 112 ausgebildet werden. Nachfolgend kann das Konversionsmaterial 115, 116 lokal entfernt werden, so dass Öffnungen in Form der zu erzeugenden Begrenzungsstruktur gebildet werden. Die Öffnungen können anschließend mit dem Material der Begrenzungsstruktur verfüllt werden.To realize the construction of 11 can be a continuous layer of the conversion material 115 . 116 on the interlayer 112 be formed. Below is the conversion material 115 . 116 be removed locally, so that openings in the form of to be produced Limiting structure are formed. The openings can then be filled with the material of the boundary structure.

Die vorstehend beschriebenen Konversionselemente 110 mit Begrenzungsstrukturen können auf unterschiedliche Art und Weise abgewandelt werden. Auch ist es möglich, Merkmale zu kombinieren. Beispielsweise ist es denkbar, ein mit reflektierenden Partikeln gefülltes Silikonmaterial, wie es anhand der in 11 gezeigten Ausgestaltung beschrieben wurde, auch bei der in 9 gezeigten Ausgestaltung für die Begrenzungsstruktur der Zwischenschicht 112 vorzusehen. Hierbei kann es in analoger Weise in Betracht kommen, zuerst eine durchgehende Schicht aus einem Aerogelmaterial zu fertigen, diese lokal zu öffnen und anschließend die Öffnungen mit Material der Begrenzungsstruktur zu verfüllen. Des Weiteren ist es möglich, die Zwischenschicht 112 mit einer absorptiven Begrenzungsstruktur zu fertigen, bei welcher die Strukturelemente analog zu dem in 10 gezeigten Aufbau eine kleinere Dicke als die Zwischenschicht 112 aufweisen. The conversion elements described above 110 with boundary structures can be modified in different ways. It is also possible to combine features. For example, it is conceivable to use a silicone material filled with reflective particles, as described with reference to FIGS 11 has been described embodiment, also in the in 9 shown embodiment for the boundary structure of the intermediate layer 112 provided. In this case, it can be considered in an analogous manner to first manufacture a continuous layer of an airgel material, to open it locally and then to fill the openings with material of the boundary structure. Furthermore, it is possible to use the intermediate layer 112 with an absorptive boundary structure, in which the structural elements analogous to those in 10 shown construction a smaller thickness than the intermediate layer 112 exhibit.

Eine weitere Abwandlung besteht darin, dass bei einer gitterförmigen Begrenzungsstruktur umschlossene Ausnehmungen bzw. Bereiche nicht lediglich einem, sondern mehreren Pixeln des Halbleiterchips zugeordnet sind. Auch ist es möglich, anstelle eines Gitters eine andere Form für eine Begrenzungsstruktur vorzusehen. Beispielsweise kann eine Begrenzungsstruktur lediglich ein oder auch mehrere separate Strukturelemente umfassen. Darüber hinaus sind Ausgestaltungen denkbar, bei denen sowohl die Zwischenschicht 112 als auch die Konversionsschicht 113 eine Begrenzungsstruktur aufweisen.A further modification consists in that recesses or regions enclosed in a grid-shaped limiting structure are not assigned to one but to a plurality of pixels of the semiconductor chip. It is also possible to provide a different shape for a delimiting structure instead of a grid. For example, a delimiting structure may comprise only one or more separate structural elements. In addition, embodiments are conceivable in which both the intermediate layer 112 as well as the conversion layer 113 have a delimiting structure.

Die anhand der Figuren erläuterten Ausführungsformen stellen bevorzugte bzw. beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung dar. Neben den beschriebenen und abgebildeten Ausführungsformen sind weitere Ausführungsformen vorstellbar, welche weitere Abwandlungen und/oder Kombinationen von Merkmalen umfassen können. Es ist zum Beispiel möglich, anstelle der oben angegebenen Materialien andere Materialien zu verwenden. Auch sind obige Zahlenangaben als Beispiele anzusehen, welche durch andere Angaben ersetzt werden können.The embodiments explained with reference to the figures represent preferred or exemplary embodiments of the invention. In addition to the described and illustrated embodiments, further embodiments are conceivable which may include further modifications and / or combinations of features. For example, it is possible to use other materials instead of the above materials. Also, the above figures are to be regarded as examples, which can be replaced by other information.

In Bezug auf eine Herstellung optoelektronischer Bauelemente 100 ist ein gemeinsames Vereinzeln von Konversionselementen 110 und Halbleiterchips 120 möglich. Hierzu kann ein Schichtverbund umfassend (zumindest) eine Trägerschicht 111, eine Zwischenschicht 112 und eine Konversionsschicht 113 gefertigt und anschließend auf einem mehrere Halbleiterchips 120 umfassenden Bauteilverbund bzw. Wafer angeordnet werden. Nachfolgend kann dieser Verbund in separate optoelektronische Bauelemente 100 vereinzelt werden.With respect to a production of optoelectronic components 100 is a common singulation of conversion elements 110 and semiconductor chips 120 possible. For this purpose, a layer composite comprising (at least) a carrier layer 111 , an intermediate layer 112 and a conversion layer 113 manufactured and then on a multiple semiconductor chips 120 comprehensive component composite or wafer can be arranged. Subsequently, this composite can be used in separate optoelectronic components 100 to be isolated.

Abgesehen von einem Frontscheinwerfer können andere Anwendungsgebiete für ein Konversionselement 110 bzw. ein mit einem Konversionselement 110 ausgestattetes optoelektronisches Bauelement 100 in Betracht kommen. Möglich ist zum Beispiel eine Anwendung in einer Anzeigevorrichtung zum Anzeigen von Informationen und/oder Werbebotschaften.Apart from a headlight, other fields of application for a conversion element 110 or one with a conversion element 110 equipped optoelectronic component 100 be considered. For example, an application in a display device for displaying information and / or advertising messages is possible.

Hierbei kann das optoelektronische Bauelement 100 gegebenenfalls zum Erzeugen einer von weiß verschiedenen Lichtstrahlung ausgebildet sein. Dies lässt sich durch eine entsprechende Ausgestaltung des Konversionsmaterials der Konversionsschicht 113 erzielen. Es ist ferner denkbar, dass die Primärstrahlung des dazugehörigen Halbleiterchips 120 im Wesentlichen vollständig in eine oder mehrere Konversionsstrahlungen umgewandelt wird.In this case, the optoelectronic component 100 optionally be designed to produce a light radiation other than white. This can be achieved by a corresponding embodiment of the conversion material of the conversion layer 113 achieve. It is also conceivable that the primary radiation of the associated semiconductor chip 120 essentially completely converted into one or more conversion radiations.

Eine weitere mögliche Ausgestaltung ist ein Konversionselement mit Pixelbereichen zum Abgeben von Lichtstrahlungen in verschiedenen Farben. Hierfür kann das Konversionsmaterial der Konversionsschicht 113 in unterschiedlichen Bereichen zum Erzeugen von verschiedenen Konversionsstrahlungen ausgebildet sein. Dies lässt sich verwirklichen, indem das Konversionsmaterial ein Matrixmaterial wie Silikon und in unterschiedlichen Bereichen unterschiedliche Leuchtstoffpartikel aufweist. Es können zusätzlich nichtkonvertierende Bereiche aus einem nichtkonvertierenden Material in der Konversionsschicht ausgebildet sein, welche von der Primärstrahlung des Halbleiterchips 120 passiert werden können. Solche Bereiche können das Matrixmaterial und Streupartikel umfassen. Another possible embodiment is a conversion element with pixel areas for emitting light radiation in different colors. For this purpose, the conversion material of the conversion layer 113 be formed in different areas for generating different conversion radiations. This can be realized by the conversion material having a matrix material such as silicone and different phosphor particles in different areas. In addition, nonconverting regions of a non-converting material may be formed in the conversion layer, which may be formed by the primary radiation of the semiconductor chip 120 can be passed. Such areas may include the matrix material and scattering particles.

Bei einem Konversionselement zum Abgeben von Lichtstrahlungen in verschiedenen Farben kann darüber hinaus die dazugehörige Konversionsschicht mit einer Begrenzungsstruktur ausgebildet sein. Hierbei kann die Begrenzungsstruktur in Form eines Gitters mit separaten Ausnehmungen zum Aufnehmen von Konversionsmaterial und nicht konvertierendem Material verwirklicht sein. Die Begrenzungsstruktur kann ferner derart ausgebildet sein, dass die Begrenzungsstruktur nur zum Teil für eine Begrenzung der lateralen Strahlungsausbreitung sorgt und ansonsten strahlungsdurchlässig ist. Hierzu kann die Begrenzungsstruktur sowohl ein strahlungsabsorbierendes oder reflektierendes Material als auch ein transparentes Material aufweisen. Hierdurch können zum Beispiel Pixelbereiche gebildet werden, welche in Subpixel zum Abgeben von verschiedenfarbigen Lichtstrahlungen unterteilt sind, wobei in Bezug auf die Konversionsschicht lediglich die verschiedenen Pixelbereiche optisch getrennt und innerhalb der Pixelbereiche eine Strahlungsausbreitung zwischen den Subpixeln möglich ist. In a conversion element for emitting light radiation in different colors, moreover, the associated conversion layer may be formed with a delimiting structure. Here, the restriction structure may be realized in the form of a grid with separate recesses for receiving conversion material and non-converting material. The delimiting structure can furthermore be designed in such a way that the delimiting structure only partially ensures a limitation of the lateral radiation propagation and is otherwise radiation-transmissive. For this purpose, the limiting structure may comprise both a radiation-absorbing or reflective material and a transparent material. In this way, for example, pixel regions can be formed which are subdivided into subpixels for emitting differently colored light radiation, wherein with respect to the conversion layer only the different pixel regions are optically separated and within the pixel regions a radiation propagation between the subpixels is possible.

Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.While the invention has been further illustrated and described in detail by way of preferred embodiments, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

100100
Bauelement module
110110
Konversionselement conversion element
111111
Trägerschicht backing
112112
Zwischenschicht interlayer
113113
Konversionsschicht conversion layer
115115
Matrixmaterial matrix material
116116
Leuchtstoffpartikel Phosphor particles
120120
Halbleiterchip Semiconductor chip
121121
Pixel pixel
130130
Verbindungsschicht link layer
140140
Schutzschicht protective layer
141, 142141, 142
Antireflexionsschicht Antireflection coating
143143
Antireflexionsschicht Antireflection coating
151, 152151, 152
Strukturelement structural element
153153
Strukturelement structural element
161, 163161, 163
Schichtbereich layer region
200200
Strahlung radiation
210210
Trennlinie parting line

Claims (10)

Konversionselement (110), welches auf einem pixelierten strahlungsemittierenden Halbleiterchip (120) anordbar ist, aufweisend: eine Trägerschicht (111) aufweisend ein strahlungsdurchlässiges Trägermaterial; eine Konversionsschicht (113) aufweisend ein Konversionsmaterial (115, 116) zur Strahlungskonversion; und eine zwischen der Trägerschicht (111) und der Konversionsschicht (113) angeordnete Zwischenschicht (112) aufweisend ein Zwischenschichtmaterial mit einem Brechungsindex, welcher kleiner ist als ein Brechungsindex des Trägermaterials und ein Brechungsindex des Konversionsmaterials.Conversion element ( 110 ), which is mounted on a pixelated radiation-emitting semiconductor chip ( 120 ), comprising: a carrier layer ( 111 ) comprising a radiation-transparent support material; a conversion layer ( 113 ) comprising a conversion material ( 115 . 116 ) for radiation conversion; and one between the carrier layer ( 111 ) and the conversion layer ( 113 ) arranged intermediate layer ( 112 ) comprising an intermediate layer material having a refractive index which is smaller than a refractive index of the carrier material and a refractive index of the conversion material. Konversionselement nach Anspruch 1, wobei der Brechungsindex des Zwischenschichtmaterials der Zwischenschicht (112) kleiner als 1,2, insbesondere kleiner als 1,1 ist.Conversion element according to claim 1, wherein the refractive index of the interlayer material of the intermediate layer ( 112 ) is less than 1.2, in particular less than 1.1. Konversionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Zwischenschichtmaterial der Zwischenschicht (112) ein Aerogelmaterial ist.Conversion element according to one of the preceding claims, wherein the interlayer material of the intermediate layer ( 112 ) is an airgel material. Konversionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zwischenschicht (112) eine Dicke in einem Bereich von 2µm bis 5µm aufweist.Conversion element according to one of the preceding claims, wherein the intermediate layer ( 112 ) has a thickness in a range of 2μm to 5μm. Konversionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Trägermaterial der Trägerschicht (111) ein Glasmaterial ist.Conversion element according to one of the preceding claims, wherein the carrier material of the carrier layer ( 111 ) is a glass material. Konversionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter aufweisend wenigstens eine Antireflexionsschicht (141, 142, 143).Conversion element according to one of the preceding claims, further comprising at least one antireflection coating ( 141 . 142 . 143 ). Konversionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zwischenschicht (112) zusätzlich eine Begrenzungsstruktur (151) zum Begrenzen einer lateralen Strahlungsausbreitung aufweist.Conversion element according to one of the preceding claims, wherein the intermediate layer ( 112 ) additionally a boundary structure ( 151 ) for limiting lateral radiation propagation. Konversionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Konversionsschicht (113) zusätzlich eine Begrenzungsstruktur (152, 153) zum Begrenzen einer lateralen Strahlungsausbreitung aufweist.Conversion element according to one of the preceding claims, wherein the conversion layer ( 113 ) additionally a boundary structure ( 152 . 153 ) for limiting lateral radiation propagation. Optoelektronisches Bauelement (100), aufweisend einen pixelierten strahlungsemittierenden Halbleiterchip (120) und ein Konversionselement (110) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Konversionselement (110) auf dem Halbleiterchip (120) angeordnet ist und die Konversionsschicht (113) des Konversionselements (110) dem Halbleiterchip (120) zugewandt ist.Optoelectronic component ( 100 ), comprising a pixelated radiation-emitting semiconductor chip ( 120 ) and a conversion element ( 110 ) according to one of the preceding claims, wherein the conversion element ( 110 ) on the semiconductor chip ( 120 ) and the conversion layer ( 113 ) of the conversion element ( 110 ) the semiconductor chip ( 120 ) is facing. Verfahren zum Herstellen eines Konversionselements (110) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Konversionselement (110) auf einem pixelierten strahlungsemittierenden Halbleiterchip (120) anordbar ist, umfassend: Bereitstellen einer Trägerschicht (111), wobei die Trägerschicht (111) ein strahlungsdurchlässiges Trägermaterial aufweist; Ausbilden einer Zwischenschicht (112) auf der Trägerschicht (111), wobei die Zwischenschicht (112) ein Zwischenschichtmaterial aufweist; und Ausbilden einer Konversionsschicht (113) auf der Zwischenschicht (112), wobei die Konversionsschicht (113) ein Konversionsmaterial (115, 116) zur Strahlungskonversion aufweist, wobei das Zwischenschichtmaterial einen Brechungsindex aufweist, welcher kleiner ist als ein Brechungsindex des Trägermaterials und ein Brechungsindex des Konversionsmaterials. Method for producing a conversion element ( 110 ) according to one of claims 1 to 8, wherein the conversion element ( 110 ) on a pixelated radiation-emitting semiconductor chip ( 120 ), comprising: providing a carrier layer ( 111 ), wherein the carrier layer ( 111 ) has a radiation-transparent carrier material; Forming an intermediate layer ( 112 ) on the carrier layer ( 111 ), the intermediate layer ( 112 ) has an interlayer material; and forming a conversion layer ( 113 ) on the intermediate layer ( 112 ), where the conversion layer ( 113 ) a conversion material ( 115 . 116 ), wherein the interlayer material has a refractive index which is less than a refractive index of the carrier material and a refractive index of the conversion material.
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