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:
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.
Der strahlungsemittierende Halbleiterchip
Es wird darauf hingewiesen, dass der Halbleiterchip
Das Konversionselement
Wie weiter unten noch näher erläutert wird, werden der Halbleiterchip
Die Trägerschicht
Die Konversionsschicht
Die Leuchtstoffpartikel
Im Hinblick auf eine Anwendung in einem Frontscheinwerfer ist das optoelektronische Bauelement
Bei einem Frontscheinwerfer wird typischerweise eine Farbtemperatur der weißen Strahlung im Bereich von 5000K bis 6000k angestrebt. Dies lässt sich mit Hilfe von Leuchtstoffpartikeln
Die Zwischenschicht
Zu diesem Zweck ist eine Ausgestaltung vorgesehen, in welcher das Zwischenschichtmaterial der Zwischenschicht
Im Folgenden wird auf eine Betriebsweise des optoelektronischen Bauelements
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
Zur Veranschaulichung dieser Gegebenheit ist in
Sofern die auf die Grenzfläche zwischen der Konversionsschicht
Zur Verdeutlichung der Wirkung der Zwischenschicht
Wie in
Da die Strahlung
Bei dem Konversionselement
In
Sofern es aufgrund dieser Effekte dennoch zu einem Übersprechen kommen sollte, betrifft dies lediglich benachbarte und nicht wie bei dem Schichtenstapel von
Das Aerogelmaterial der Zwischenschicht
Im Strahlungsbetrieb wird ein Teil der Primärstrahlung in dem Konversionsmaterial bzw. in den Leuchtstoffpartikeln
Wie oben angegeben wurde, wird das Konversionselement
In dem Verfahren wird eine Trägerschicht
Alternativ kann die Trägerschicht
Anschließend wird, wie ebenfalls in
Zum Herstellen der Aerogel-Zwischenschicht
Gegebenenfalls kann die Aerogelschicht
Nachfolgend wird, wie in
Zum Ausbilden der Konversionsschicht
Ein mit Lösungsmittel versetztes Konversionsmaterial kann auch mit Hilfe eines Sprühprozesses (Spraycoating) aufgebracht und anschließend getrocknet werden. Im Vergleich zu Drucken kann die Konversionsschicht
Dies gilt auch für eine weitere Variante, in welcher zunächst Leuchtstoffpartikel
Die Fertigung separat von einem Halbleiterchip
Es ist zum Beispiel möglich, als Matrixmaterial
In diesem Sinne ist es zum Beispiel denkbar, als Konversionsmaterial ein mit Leuchtstoffpartikeln
Alternativ kann es in Betracht kommen, zum Ausbilden der Konversionsschicht
Der nach dem Ausbilden der Konversionsschicht
Ein gemäß dem vorstehenden Verfahren hergestelltes Konversionselement
In Bezug auf die Fertigung von optoelektronischen Bauelementen
Im Folgenden werden weitere Abwandlungen bzw. Weiterbildungen eines Konversionselements
Mit Hilfe der folgenden Ausführungsformen eines Konversionselements
In diesem Sinne zeigt
Die Antireflexionsschichten
Es ist möglich, ein Konversionselement
Die Fertigung eines Konversionselements
Die Strukturelemente
In einem Herstellungsverfahren zum Verwirklichen des Aufbaus von
Auch die Strukturelemente
In einem Herstellungsverfahren zum Verwirklichen der Ausgestaltung von
Die Strukturelemente
Zum Verwirklichen des Aufbaus von
Die vorstehend beschriebenen Konversionselemente
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
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
Abgesehen von einem Frontscheinwerfer können andere Anwendungsgebiete für ein Konversionselement
Hierbei kann das optoelektronische Bauelement
Eine weitere mögliche Ausgestaltung ist ein Konversionselement mit Pixelbereichen zum Abgeben von Lichtstrahlungen in verschiedenen Farben. Hierfür kann das Konversionsmaterial der Konversionsschicht
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)
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