CN109075183B - 发光模块和具有发光模块的显示设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种发光模块(1)，其具有：多个发射区域，所述发射区域构成为用于：在运行中发射光，所述发射区域包括至少一个第一类型的第一发射区域(101)和第二发射区域(102)，所述第一类型的第一和第二发射区域发射第一色坐标的光，和包括至少一个第二类型的第一发射区域(201)和第二发射区域(202)，所述第二类型的第一发射区域和第二发射区域发射第二色坐标的光；和用于对发射区域通电的操控设备(2)，其中：多个发射区域设置在共同的半导体芯片上，第一色坐标与第二色坐标不同，第一类型的第一发射区域(101)和第二发射区域(102)彼此相邻，第二类型的第一发射区域(201)和第二发射区域(202)彼此相邻，操控设备(2)构成为用于：将全部发射区域彼此分开地运行，操控设备(2)构成为用于：冗余地运行第一类型的发射区域(101，102)，和操控设备(2)构成为用于：冗余地运行第二类型的发射区域(201，202)。

Description

发光模块和具有发光模块的显示设备
技术领域
本发明涉及一种发光模块。
发明内容
要实现的目的在于：提出一种发光模块，所述发光模块是尤其可靠的且鲁棒的。另一要实现的目的在于：提出一种发光模块，所述发光模块能够用功能强大的发光模块的尤其高的产量来制造。
根据发光模块的至少一个实施方式，发光模块包括多个发射区域，所述发射区域构成为用于：在运行中发射光。在此，将光理解为在UV辐射和红外辐射之间的光谱范围中的电磁辐射，尤其是可见光。发射区域还能够基于半导体材料、尤其基于氮化物半导体材料。附加地，发射区域能够包括发光转换材料。
多个发射区域中的发射区域能够在横向方向上彼此间隔开地设置。横向方向在此是如下方向，所述方向平行于模块的主延伸平面、下文中也称作“横向平面”伸展。例如，发射区域在制造公差的范围内能够设置在规则网格、例如矩形网格的网格点处。
根据发光模块的至少一个实施方式，多个发射区域包括第一类型的至少一个第一发射区域和至少一个第二发射区域，所述第一类型的第一和第二发射区域发射第一色坐标的光。第一类型的第一和第二发射区域在横向上彼此间隔开地设置，其中第一类型的第一和第二发射区域能够在横向上彼此相邻地设置。
根据发光模块的至少一个实施方式，发光模块包括第二类型的至少一个第一发射区域和第二发射区域，所述第二类型的第一发射区域和第二发射区域发射第二色坐标的光。第二类型的第一发射区域和第二发射区域在横向上彼此间隔开地设置，其中第二类型的第一发射区域和第二发射区域能够在横向上彼此相邻地设置。第一类型和的第二类型的发射区域在横向上彼此间隔开地设置在相同的横向平面中。
根据发光模块的至少一个实施方式，发光模块包括用于对发射区域通电的操控设备。操控设备导电地耦合到发射区域上。操控设备构成为用于：在运行中彼此分开地运行发射区域。对此，操控设备例如能够包括电流源或电压源以及调节电子装置。
根据发光模块的至少一个实施方式，第一色坐标与第二色坐标不同。尤其可行的是：不同类型的发射区域发射不同光谱颜色的光。
根据发光模块的至少一个实施方式，第一类型的第一发射区域和第二发射区域彼此相邻。“彼此相邻”在本文中表示：第一类型的第一发射区域和第二发射区域彼此间隔开地间接或直接地沿横向方向并排设置。如果第一和第二发射区域直接相邻地设置，那么在第一和第二相邻的发射区域之间在横向方向上没有设置另外的发射区域。因此，在两个直接相邻设置的发射区域之间在横向平面中存在直线的连接线，所述横向平面不与另外的发射区域交叉。如果第一和第二发射区域间接相邻地设置，那么在第一和第二相邻的发射区域之间在横向方向上设置有另外的发射区域。另外的发射区域能够是第二或第三类型的发射区域。
根据发光模块的至少一个实施方式，第二类型的第一发射区域和第二发射区域彼此相邻。“彼此相邻”在本文中表示：第二类型的第一发射区域和第二发射区域彼此间隔开地间接或直接地沿横向方向并排设置。如果第一和第二发射区域直接相邻地设置，那么在第一和第二相邻的发射区域之间在横向方向上没有设置另外的发射区域。因此，在两个直接相邻设置的发射区域之间在横向平面中存在直线的连接线，所述横向平面不与另外的发射区域交叉。如果第一和第二发射区域间接相邻地设置，那么在第一和第二相邻的发射区域之间在横向方向上设置有另外的、尤其刚好另一发射区域。另外的发射区域能够是第一或第三类型的发射区域。
根据发光模块的至少一个实施方式，操控设备构成为用于：将全部发射区域彼此分开地运行。每个发射区域与另外的发射区域分开地电耦合到操控设备上。借助操控设备能够单独地以预设的电流和/或预设的电压运行全部发射区域。
根据发光模块的至少一个实施方式，操控设备构成为用于：冗余地运行第一类型的发射区域。“冗余地运行”在此和在下文中表示：在特定类型的一个第一发射区域有缺陷的情况下，相同类型的第二发射区域补偿所述缺陷并且该有缺陷的第一发射区域不由操控设备运行。因此，在一个发射区域有缺陷的情况下，相同类型的发射区域承担有缺陷的发射区域的功能。
根据发光模块的至少一个实施方式，操控设备构成为用于：冗余地运行第二类型的发射区域。
根据至少一个实施方式，提出一种发光模块，其具有
-多个发射区域，所述发射区域构成为用于：在运行中发射光，所述发射区域包括第一类型的至少一个第一发射区域和第二发射区域，所述第一类型的第一和第二发射区域发射第一色坐标的光，和包括第二类型的至少一个第一发射区域和第二发射区域，所述第二类型的第一发射区域和第二发射区域发射第二色坐标的光；和
-用于对发射区域通电的操控设备，其中：
-第一色坐标与第二色坐标不同，
-第一类型的第一发射区域和第二发射区域彼此相邻，
-第二类型的第一发射区域和第二发射区域彼此相邻，
-操控设备构成为用于：将全部发射区域彼此分开地运行，
-操控设备构成为用于：冗余地运行第一类型的发射区域，和
-操控设备构成为用于：冗余地运行第二类型的发射区域。
在此，这里描述的发光模块还基于如下考虑。
发光模块能够包括一个或多个像素。每个像素又能够包括每种类型的各一个发射区域，所述发射区域彼此相邻地设置在横向平面中。发射区域的缺陷通常引起：相应的像素失效，意即，无法继续满足其在发光模块中的功能。出于成本原因，在出现一个发射区域的缺陷的情况下通常不消除所述缺陷，因为分析和再加工成本会过高。
特别地，在将具有各个像素之间尤其小的间距的发光模块用作为显示设备、即例如所谓的视频墙或应用在显示设备中的情况下，将多个像素彼此并排地设置在横向平面中。一个像素的发射区域在此能够是共同的或不同的发光半导体芯片的一部分。不同的半导体芯片彼此间隔开地设置在横向平面中并且例如借助于平面的连接(英文：planarinterconnect)彼此连接。有缺陷的发射区域的后续的校正仅在高的耗费下才是可行的。根据对发光模块的要求，即使个别像素的失效已经能够是无法容忍的。
现在令人惊讶地显示出：各个像素的有针对性的分割(Segmentierung)能够解决上述问题。发光模块的分割的像素包括每种类型的至少各两个发射区域，所述发射区域彼此相邻地设置。相同类型的两个相邻的发射区域能够借助于操控设备彼此冗余地运行。发射区域的尺寸确定为，使得每个像素的一种类型的单独的发射区域的亮度对于发光模块的应用是足够的。附加地，单独的发射区域的横向延展足够小，使得发射区域的分辨率高于像素的分辨率，所述像素的分辨率对于相应的应用是必需的。借助于操控设备能够彼此分开地运行各个发射区域，使得在一个第一发射区域有缺陷的情况下，该发射区域不再运行，并且相同类型的相邻的第二发射区域附加地或以更高的电流运行。
有利地，借助这种发光模块能够补偿个别发射区域的缺陷。由此，尽管存在个别有缺陷的发射区域，发光模块仍保持功能完备，这在制造时提高功能性发光模块的产量并且改进其可靠性。附加地，避免发光半导体芯片的测试和预分拣，发光模块由所述发光半导体芯片形成，这又降低发光模块的制造成本。此外，在常规的发光模块中，对于冗余的发射区域需要直至50％的表面。将发射区域分割成多个较小的发射区域，能够实现对于多个发射区域使用共同的冗余的发射区域，其中所述较小的发射区域低于对于相应的应用所需的分辨率极限。因此，有利地，对于冗余的发射区域需要发光模块表面的较小的份额。
根据发光模块的至少一个实施方式，操控设备构成为用于：检测有缺陷的发射区域。有缺陷的发射区域例如具有错误的电接触，使得在给定电压的情况下，没有期望的电流流动。例如，在一个发射区域有缺陷的情况下，借助小的电流进行正常运行是不可行的。替选地，能够出现分流形式的缺陷，由此由于寄生的并联电流而降低发射区域的效率。
借助于操控设备检测有缺陷的发射区域例如能够在发射区域运行期间发生。例如，在此，将每个发射区域的电流电压特性与预设的理论值比较，所述理论值应在正常的状态下达到。有利地，能够直接在运行之前或期间检测发射区域的缺陷，由此在制造工艺中能够回避发射区域的测试。这能够实现尤其低成本地制造模块。
根据发光模块的至少一个实施方式，操控设备构成为用于：不运行有缺陷的发射区域。操控设备构成为用于：将全部发射区域彼此分开地运行。如果一个发射区域有缺陷，那么该发射区域不由操控设备运行，这表示：不将电压施加在发射区域上或者不对有缺陷的发射区域通电。有利地，当不对有缺陷的发射区域通电时，提高发光模块的效率。
根据发光模块的至少一个实施方式，操控设备构成为用于：一种类型的第一发射区域的缺陷借助于运行相同类型的第二发射区域来补偿。在此，第二发射区域运行为，使得对于观察者而言无法感知第一发射区域的缺陷。例如，在一个第一发射区域有缺陷的情况下，第二发射区域能够借助如下电流运行：如果第一发射区域没有缺陷的话，那么将会借助该电流运行所述第一发射区域。随后，第二发射区域例如发射与无缺陷的第一发射区域相同色坐标和相同亮度的光。有利地，借助于补偿有缺陷的发射区域来提高功能性的发光模块的产量，因为尽管存在有缺陷的发射区域，发光模块仍能够在正常运行时使用。此外，对有缺陷的发光区域进行补偿提高了发光模块的使用寿命和鲁棒性。
根据发光模块的至少一个实施方式，操控设备具有多个运行状态。操控设备处于何种运行状态下，例如能够与如下内容具有直接的关联：是否检测到有缺陷的发射区域，以及操控设备以何种方式补偿该发射区域。操控设备对于彼此冗余运行的发射区域具有共同的运行状态。对于多组彼此冗余运行的发射区域，操控设备能够在相同的时间处于不同的运行状态。例如，操控设备对于第一类型的彼此冗余运行的发射区域能够处于一个运行状态下，并且对于第二类型的彼此冗余运行的发射区域能够处于与所述第一运行状态不同的运行状态下。
此外，操控设备能够具有如下运行状态，在所述运行状态下测量各个发射区域的特性、例如小电流特性。特别地，能够借助于操控设备本身测量所述特性。
根据发光模块的至少一个实施方式，操控设备在第一运行状态下运行相同类型的第一发射区域和第二发射区域，在此发射区域都没有缺陷。在第一运行状态下，第一和第二发射区域以预设的方式通电，使得所述发射区域正常发射光。例如，第一和第二发射区域能够以其最大辐射功率的最大百分之50来运行。有利地，在第一运行状态下，第一和第二发射区域都不以其可行的发射功率的最大值运行，由此提高各个发射区域的使用寿命。
根据发光模块的至少一个实施方式，操控设备在第二运行状态下不运行第一发射区域，其中该第一发射区域是有缺陷的，并且借助如下电流来运行相同类型的第二发射区域，其中所述电流大于在第一运行状态下运行相同类型的第二发射区域的电流。在第二运行状态下，第二发射区域以预设的方式通电，使得所述第二发射区域正常发射光。在第二运行状态下，借助于对第二发射区域的更高程度的通电来补偿第一发射区域的缺陷。例如，第二发射区域在第一运行状态下不以其最大辐射功率运行，使得在第一发射区域有缺陷的情况下能够提高第二发射区域的辐射功率。有利地，在第二运行状态下，补偿第一发射区域的缺陷，使得由发光模块发射的辐射功率在公差范围之内刚好与在第一运行状态下一样大。因此，第一发射区域的缺陷对于观察者不可感知。
根据发光模块的至少一个实施方式，操控设备在第三运行状态下运行第一发射区域，并且不运行相同类型的第二发射区域，其中第一发射区域和第二发射区域没有缺陷。在第三运行状态下，第二发射区域没有通电，使得该第二发射区域不发射光。第一发射区域以预设的方式通电，使得该第一发射区域正常地发射光。在第三运行状态下，第一和第二发射区域都不具有缺陷。有利地，发光模块具有足够高密度的发射区域，使得其足以运行发射区域的仅一部分，以便达到期望的辐射功率。
根据发光模块的至少一个实施方式，操控设备在第四运行状态下不运行第一发射区域，并且运行相同类型的第二发射区域，其中第一发射区域是有缺陷的。在第四运行状态下，不由操控设备将电流馈入到第一发射区域中，使得该第一发射区域不发光。在第四运行状态下，将电流馈入到第二发射区域中，使得该第二发射区域以预设的方式发光。在第四运行状态下，第一发射区域有缺陷。第一发射区域的缺陷通过第二发射区域的运行来补偿。因此，有利地，辐射功率和色坐标在第一运行状态下和在第二运行状态下在公差范围之内相同。仅当相同类型的相关的第一发射区域有缺陷时才运行第二发射区域。由此，整个发光模块的使用寿命提高。
根据发光模块的至少一个实施方式，发光模块具有第三类型的至少一个第一发射区域和第二发射区域，所述第三类型的第一发射区域和第二发射区域发射第三色坐标的光，其中第三色坐标与第一色坐标和第二色坐标不同，第三类型的第一发射区域和第二发射区域彼此相邻，并且操控设备构成为用于，冗余地运行第三类型的发射区域。第三类型的发射区域能够具有第一和/或第二类型的发射区域的上述特征中的全部或一部分。第三类型的发射区域仅在其色坐标方面与第一和第二类型的发射区域不同。有利地，借助第一、第二和第三类型的发射区域能够显示对于人眼可感知的色彩空间的大部分。例如，第一色坐标处于红色波长范围中，第二色坐标处于绿色波长范围中并且第三色坐标处于蓝色波长范围中。因此，发光模块尤其适合于在显示设备中使用。
根据发光模块的至少一个实施方式，模块包括多个发光半导体芯片。半导体芯片尤其能够是发光二极管芯片。在此，将不同类型的两个或更多个发射区域共同设置在半导体芯片之一上。半导体芯片又在横向平面中彼此间隔开地设置，使得设置在不同的半导体芯片上的发射区域处于相同的横向平面中。
半导体芯片分别包括外延生长的层堆。例如，层堆包括p型掺杂的半导体层，n型掺杂的半导体层和有源层，在所述有源层中在运行时产生可见范围中的电磁辐射。特别地，一个发射区包括刚好一个有源层，所述有源层设计为用于：发射电磁辐射。有源层例如能够包括一个、两个或更多个量子阱层，所述量子阱层能够通过势垒层彼此间隔开。
不同类型的、共同设置在一个半导体芯片上的多个发射区域不直接彼此接触地设置。特别地，将至少半导体芯片的有源层和掺杂层横向于或垂直于横向平面分开，使得每个发射区域包括有源层的一部分，该部分与有源层的与半导体芯片的另外的发射区域相关联的部分间隔开，并且例如借助于电绝缘材料电分离。
在运行中在有源层中产生的电磁辐射例如能够是第一、第二或第三色坐标的辐射，使得所述发射区域发射在有源层中产生的电磁辐射。发射如下色坐标的辐射的发射区域具有转换层，所述转换层包含发光转换材料或由其构成，其中所述色坐标不对应于在有源层中产生的辐射的色坐标。转换层设置在半导体芯片的发射侧上。在此，发射侧是半导体芯片的如下侧，通过所述侧在运行中发射大部分的电磁辐射。
例如，第二类型的发射区域能够包括第二类型的转换层，借助所述转换层将在运行中在有源层中产生的电磁辐射转换成更长波长的辐射。因此，在设置有第二类型的转换层的区域中发射第二色坐标的光。类似于此，第三类型的发射区域能够包括第三类型的转换层，借助所述转换层将在运行中在有源层中产生的电磁辐射转换成更长波长的辐射。因此，在设置有第三类型的转换层的区域中发射第三色坐标的光。第一类型的发射区域能够包括第一类型的转换层，借助所述转换层将在有源层中产生的电磁辐射转换成更长波长范围的辐射。替选于此，第一类型的发射区域能够不具有转换层并且例如发射直接在有源层中产生的蓝光。
不同类型的、共同设置在一个半导体芯片上的发射区域具有相同的半导体层堆。这就是说，不同类型的发射区域在相同的外延工艺步骤中制造并且层堆的各个层具有相同的材料组分，并且不同类型的发射区域的层堆的各个层的厚度是相同的。有利地，当发射区域设置在共同的半导体芯片上时，发射区域以在横向方向上彼此间尤其小的间距设置。例如，在共同的半导体本体上的两个发射区域之间的沿横向方向的间距能够小于15μm。此外，设置在一个共同的半导体芯片上的相同类型的发射区域发射如下辐射，所述辐射的色坐标尤其彼此邻近或者其色坐标相同，因为在各个发射区域之间的制造公差特别小。
特别地，一个半导体芯片的多个发射区域能够具有共同的、连贯的有源区域。各个发射区域于是借助于在p型掺杂的半导体层处的单独的接触部彼此分开地操控。由于p型掺杂的半导体层的小的横向电导率，借助于在p型掺杂的半导体层处的电接触的轮廓限定发射区域在横向方向上的延展。
具有不同类型的多个发射区域的发光半导体芯片在另外的上下文中在参考文献WO 2015/024801(也参见US 14/912,382)中描述，其公开内容通过参引的方式并入本文，其中能够将不同的转换层设置在所述发射区域的下游。
根据具有多个半导体芯片的发光模块的至少一个实施方式，仅将一种类型的发射区域设置在半导体芯片之一上。半导体芯片尤其能够是发光二极管芯片。在此，将相同类型的两个或更多个发射区域设置在半导体芯片之一上。半导体芯片又彼此间隔开地设置在横向平面中，使得设置在不同半导体芯片上的发射区域位于相同的横向平面中。
半导体芯片分别包括外延生长的层堆。例如，层堆包括p型掺杂的半导体层，n型掺杂的半导体层和有源层，在所述有源层中在运行时产生可见范围中的电磁辐射。
共同设置在一个半导体芯片上的相同类型的发射区域具有相同的半导体层堆。这就是说，相同类型的发射区域在相同的外延工艺步骤中制造并且层堆的各个层在公差范围之内具有相同的材料组分。此外，相同类型的发射区域的层堆的各个层的厚度在公差范围之内是相同的。
共同设置在一个半导体芯片上的相同类型的多个发射区域不直接彼此接触。特别地，发射区域的有源层彼此间隔开并且例如借助于电绝缘材料彼此分开。
有利地，当发射区域设置在一个半导体芯片上时，所述发射区域能够尤其彼此邻近地设置。此外，相同类型的发射区域发射下述光，在所述光中色坐标的差异特别小，因为在相同类型的各个发射区域之间的制造公差特别小。
有利地，在该实施方式中，将不同类型的发射区域设置在不同的半导体芯片上。这就是说，不同类型的发射区域能够彼此分开地制成。因此，能够对于每种类型的发射区域，使用具有最佳适合于相应类型的发射区域的特性的半导体芯片,所述特性即为例如大小和色坐标。
根据至少一个实施方式，发光模块具有相同类型的一个第一发射区域和两个与第一发射区域相邻的第二发射区域。借助第二发射区域能够补偿第一发射区域的缺陷。第一发射区域和两个第二发射区域在公差范围之内发射相同色坐标的光。例如，第一发射区域能够与两个第二发射区域相邻地设置。
为了借助于两个或更多个相同类型的第二发射区域补偿一个有缺陷的第一发射区域，以第五运行状态运行操控设备。在第五运行状态下，第二发射区域运行为，使得第二发射区域补偿第一发射区域的缺陷。在补偿时，相应的第二发射区域以提高的辐射功率运行，使得不可感知第一发射区域的缺陷。
有利地，用于补偿一个有缺陷的第一发射区域的两个第二发射区域能够以与下述情况下相比更小的电流来运行，在所述情况下仅借助一个单独的第二发射区域补偿一个有缺陷的第一发射区域。由此，用于补偿的发射区域的使用寿命提高。
替选地，也能够将多于两个的一种类型的发射区域用于补偿缺陷，所述发射区域与相同类型的一个有缺陷的第一发射区相邻地设置。
根据至少一个实施方式，相同类型的多个第一发射区域与该类型的共同的冗余的第二发射区域相关联。例如，第二冗余的发射区域的总和小于第一发射区域的总和。因此，有利地，将对于缺陷情况准备就绪的冗余的发射区域的所需的数量保持为小的。
此外，提出一种显示设备。显示设备尤其包括在此描述的发光模块。这就是说，对于发光模块描述的全部特征针对显示设备公开并且反之亦然。
根据至少一个实施方式，显示设备包括在此描述的发光模块，其中显示设备的一个像素包括每种类型的一个第一和第二发光区域。显示设备包括多个发射区域，所述发射区域彼此并排地设置在横向平面中。显示设备的一个像素包括每种类型的第一和第二发射区域，使得每个像素能够冗余地运行，并且一个第一发射区域的缺陷能够借助于相同类型的相关的第二发射区域来补偿。
有利地，每个像素包括一种类型的至少两个发射区域的显示设备尤其是鲁棒的且是使用寿命长的，因为尽管存在有缺陷的发射区域，显示设备的每个像素仍能够正常发射辐射。
附图说明
下面，根据实施例和所属的附图详细阐述在此描述的发光模块以及在此描述的显示设备。
图1A、1B、2A和2B对于操控设备的在此描述的发光模块的一个实施例示出不同运行状态下的发射区域的示意俯视图。
图3A、3B、3C和5示出在此描述的发光模块的实施例的示意俯视图。
图4A、4B和4C示出具有一种类型的发射区域的半导体芯片的实施例的示意俯视图和剖视图，所述半导体芯片能够使用于在此描述的发光模块和在此描述的显示设备的实施例中。
图6A、6B、6C、6D、7A和7B示出具有第一、第二和第三类型的发射区域的半导体芯片的实施例的示意俯视图和剖视图，所述半导体芯片能够使用于在此描述的发光模块和在此描述的显示设备的实施例中。
图8A、8B和8C示出在此描述的发光模块的实施例的示意俯视图和剖视图。
图9示出在此描述的显示设备的一个实施例的示意俯视图，所述显示设备包括多个在此描述的发光模块。
相同的、同类的或起相同作用的元件在附图中设有相同的附图标记。附图和附图中示出的元件彼此间的大小比例不能够视为是合乎比例的。更确切地说，为了更好的可视性和/或为了更好的理解，能够夸大地示出各个元件。
具体实施方式
结合图1A和1B示出根据在此描述的发光模块的一个实施例的用于补偿有缺陷的发射区域的第一设计方案。图1A示出相同类型的第一发射区域201和第二发射区域202的示意俯视图。所示出的发射区域201、202在所示出的俯视图中具有正方形轮廓并且彼此间隔开地设置在横向平面A中。在此处示出的实施例中，由操控设备2彼此冗余地运行第一发射区域201和第二发射区域202。在图1A中示出的操控设备2处于第一运行状态B1下。在该运行状态B1下，发射区域都不具有缺陷，并且运行两个发射区域。例如，两个发射区域以其最大辐射功率的50％运行。
图1B示出相同类型的第一发射区域201和第二发射区域202的示意俯视图，所述发射区域也在图1A中示出。第一发射区域201和第二发射区域202借助于操控设备2彼此冗余地运行。图1B中示出的操控设备2处于第二运行状态B2下。在第二运行状态B2下，检测第一发射区域201的缺陷。该缺陷在图1B中用“X”表示。由于缺陷，不由操控设备2运行第一发射区域201。第二发射区域202不具有缺陷。由于第一发射区域201的缺陷，操控设备2以比在第一运行状态B1下更高的辐射功率运行第二发射区域202。例如，发射区域以其最大的辐射功率运行。在该第二运行状态B2下，第一发射区域201的缺陷借助于相同类型的第二发射区域202来补偿，使得第一发射区域201的缺陷对于观察者不可感知。
在图2A和2B中根据在此描述的发光模块的一个实施例阐述用于补偿有缺陷的发射区域的第二设计方案。图2A示出第一发射区域201和第二发射区域202的示意俯视图，所述发射区域彼此间隔开地设置在横向平面A中。发射区域201、202由操控设备2彼此冗余地运行。图2A中示出的操控设备2处于第三运行状态B3下。在此处示出的实施例中，第一发射区域201和第二发射区域202都不具有缺陷。第一发射区域201例如以最大的辐射功率运行。第二发射区域不运行。
图2B示出第一发射区域201和第二发射区域202的示意俯视图，所述发射区域也在图2A中示出。图2A示出借助操控设备2彼此冗余地运行的发射区域201、202。图2B中示出的操控设备2处于第四运行状态B4下。第一发射区域201在该实施例中具有缺陷，所述缺陷由操控设备2检测。所述缺陷在图2B中用“X”表示。由于缺陷，不由操控设备2运行第一发射区域201。缺陷借助于运行第二发射区域202来补偿，使得第一发射区域201的缺陷对于观察者而言不可感知。例如，第二发射区域202在第四运行状态B4下借助与第一发射区域201在第三运行状态B3下相同的电流运行。
图1A、1B、2A和2B中示出的发射区域在用于补偿有缺陷的发射区域的两种设计方案的情况下借助于操控设备2彼此冗余地运行。在此，在第一发射区201有缺陷的情况下，第二发射区域202运行为，使得补偿第一发射区域201的缺陷。在补偿的情况下，通过操控设备2提高第二发射区域202的辐射功率，使得第一发射区域的缺陷对于观察者而言不可感知。
在图1A、1B、2A、2B中示出的发射区域能够是在此描述的发光模块以及在此描述的显示设备的一部分，并且能够与相同或不同类型的另外的发射区域相邻地间隔开地设置在横向平面A中。发射区域能够在横向平面A中具有任意的轮廓、例如圆形轮廓或四边形轮廓。
图3A示出根据第一实施例的在此描述的发光模块1的示意俯视图。发光模块1包括九个发射区域，所述发射区域设置在规则的矩形网格的网格点处。发射区域构成为用于在运行时发射光。发射区域包括至少一个第一类型的发射第一色坐标的光的第一发射区域101和第二发射区域102，和至少一个第二类型的发射第二色坐标的光的第一发射区域201和第二发射区域202。此外，发光模块1包括用于对发射区域通电的操控设备2。在此，第一色坐标与第二色坐标不同。第一类型的第一发射区域101和第二发射区域102彼此相邻，并且第二类型的第一发射区域201和第二发射区域202彼此相邻。操控设备2构成为用于：将全部发射区域彼此分开地运行。借助操控设备2将第一类型的发射区域101、102彼此冗余地运行并且将第二类型的发射区域201、202彼此冗余地运行。
在所示出的实施例中，发射区域不具有缺陷并且发射区域不以其最大的辐射功率运行。例如，发射区域以其最大辐射功率的50％运行。出于概览的原因，仅示出在发射区域和操控设备2之间的唯一的导电连接，然而所述导电连接代表每个单独的发射区域的单独的导电连接。
图3B示出根据第一实施例的在此描述的发光模块1的示意俯视图。与图3A中示出的发光模块1不同，第二类型的第一发射区域201具有缺陷。操控设备2对于第二类型的冗余运行的发射区域201、202处于第五运行状态B5下。在第五运行状态B5下，第二类型的有缺陷的发射区域201不由操控设备运行。有缺陷的发射区域在图2B中用“X”表示。为了补偿缺陷，将第二类型的两个相邻的第二发射区域202借助在第五运行状态B5下的操控设备2以提高的辐射功率运行。第二类型的相邻的第二发射区域202，在第一发射区域有缺陷的情况下，以与第一发射区域没有缺陷的情况下相比更高的辐射功率运行。例如，与有缺陷的发射区域201相邻的相同类型的发射区域202在操控设备2的第五运行状态B5下以其最大辐射功率的75％运行。出于概览的原因，仅示出在发射区域和操控设备2之间的导电连接的一部分。
第一类型的发射区域101、102和第三类型的发射区域301、302不具有缺陷，并且由操控设备2在第一运行状态下运行。
图3C示出根据第一实施例的在此描述的发光模块1的示意俯视图。第二类型的第一发射区域201具有缺陷。操控设备2对于第二类型的冗余运行的发射区域201、202处于第二运行状态B2下。在第二运行状态B2下，第二类型的有缺陷的发射区域201不由操控设备运行。发射区域201的缺陷借助于相邻的第二类型的第二发射区域之一202通过如下方式补偿：提高所述第二发射区域的辐射功率。相反，第二类型的另一第二发射区域202的辐射功率不借助于第二运行状态B2下的操控设备2提高，其中所述另一第二发射区域也与有缺陷的发射区域201相邻地设置。
第一类型的发射区域101、102和第三类型的发射区域301、302不具有缺陷并且由第一运行状态下的操控设备2运行。当操控设备2处于第五运行状态B5下时，参见图3B，第一发射区域201的缺陷借助于相同类型的多个相邻的发射区域202来补偿。替选地，当操控设备2处于第二运行状态下时，参见图3C，第一发射区域201的缺陷借助于相同类型的一个相邻的发射区域202来补偿。类似于此，另一类型的第一发射区域的缺陷由该另一类型的相邻的发射区域来补偿。例如，第一类型的第一发射区域101的缺陷能够借助于第一类型的一个或多个相邻的第二发射区域102的提高的辐射功率来补偿。或者，第三类型的第一发射区域301的缺陷能够借助于第三类型的一个或多个相邻的第二发射区域302的提高的辐射功率来补偿。
图4A示出半导体芯片20的示意俯视图，所述半导体芯片包括相同类型的三个发射区域。半导体芯片20能够是发光模块1的一部分。发射区域201、202在横向方向L上彼此并排地设置。每个发射区域具有一个第一接触结构21，借助所述第一接触结构能够彼此分开地接触和运行各个发射区域。例如，第一接触结构21设置在半导体芯片20的发射侧15上，通过所述发射侧在运行中发射大部分的辐射。发射区域在共同的工艺中外延生长在共同的生长衬底上。
图4B沿着绘出的线A-A示出图4A中示出的半导体芯片20的示意剖视图。发射区域201、202在其背离第一接触结构21的下侧上具有共同的第二接触部22。借助第二接触部22将全部三个发射区域201、202共同地导电接触和运行。
图4C沿着绘出的线A-A示出图4A中示出的光电子半导体芯片的示意剖视图。图4C示出图4B的实施方式的替选的实施方式。与图4B中示出的实施例相反，发射区域201、202具有单独的第二接触部22，借助所述第二接触部能够电接触和运行发射区域201、202。第二接触部22设置在发射区域201、202的背离第一接触部201的一侧上。
图5示出发光模块1的示意俯视图，所述发光模块由多个半导体芯片20形成。半导体芯片包括第一类型三个发射区域101、102、第二类型三个发射区域201、202或第三类型三个发射区域301、302。半导体芯片20彼此间隔开地设置在横向平面A中。具有第一、第二和第三类型的发射区域的三个半导体芯片20形成发光模块1的一个像素。
在所示出的实施例中，第三类型的第一发射区域301具有缺陷并且出于该原因不由操控设备2运行。有缺陷的发射区域借助“X”表示。操控设备对于第三类型的冗余运行的发射区域301、302处于第五运行状态B5下，所述发射区域中的一个发射区域具有缺陷。在此，为了补偿第三类型的有缺陷的第一发射区域301以提高的辐射功率运行第三类型的相邻的第二发射区域302。特别地，第三类型的与有缺陷的发射区域301相邻的第二发射区域302运行为，使得具有有缺陷的发射区域301的半导体芯片20在公差范围之内具有与相同类型的下述半导体芯片20相同的辐射功率，所述半导体芯片不具有有缺陷的发射区域。因此，例如，在发射区域的横向平面A中的延展足够小的情况下，有缺陷的发射区域301在没有技术辅助手段的情况下对于观察者不可感知。
彼此冗余运行的另外的发射区域中的任何发射区域都不具有缺陷。对于该发射区域，操控设备2处于第一运行状态B1下。
替选于图5中示出的实施例，将更大或更小数量的相同类型的发射区域设置在一个半导体芯片20上。此外，发光模块1能够包括更大或更小数量的半导体芯片20。通常，优选地，将不同类型的发射区域彼此相邻地设置，使得所述发射区域形成一个像素10，借助该像素能够显示不同的色坐标。在当前的实施例中，像素10包括每种类型的至少一个第一发射区域和两个第二发射区域。因此，像素10在发射区域之一缺陷的情况下是不受限地功能正常的，因为缺陷能够借助于相同类型的相邻的发射区域来补偿。
图6A示出具有144个发射区域的发光模块1的一个实施例的示意俯视图，所述发射区域彼此并排地设置在横向平面A中。发射区域设置在共同的半导体芯片20上。这就是说，不同类型的发射区域在共同的制造工艺中制造，并且包括相同的材料。各个发射区域能够彼此分开地运行。除了形成发光模块的左上角和右下角的发射区域之外，全部发射区域具有相同类型的相邻的发射区域。
在所示出的实施例中，半导体芯片的发射区域都没有缺陷。全部发射区域由第一运行状态B1下的操控设备2运行。
替选地，规则的矩形网格能够具有更多或更少的网格点，在所述网格点处设置有发射区域，使得发光模块1包括更多或更少的列和/或行。特别地，列的数量能够与行的数量不同。
图6B、6C和6D示出图6A中示出的半导体芯片20的彼此替选的实施方式的剖视图。剖视图分别仅示出图6A中示出的半导体芯片1的一个第一类型的第一发射区域101、第二类型的第一发射区域201和第三类型的第一发射区域301。
图6B示出半导体芯片，所述半导体芯片在其背离发射侧15的下侧上具有第一接触部21和第二接触部22，借助所述接触部能够将半导体芯片20的各个发射区域101、201、301彼此分开地电接触和运行。在所示出的实施例中，第一类型的发射区域101具有第一类型的转换元件1000，所述转换元件将在半导体芯片20中产生的电磁辐射转换成另一波长范围的电磁辐射，使得通过第一类型的转换元件1000的背离半导体芯片20的表面发射第一色坐标的辐射。在当前的实例中，第二类型的发射区域201具有第二类型的转换元件2000，所述转换元件将在半导体芯片20中产生的电磁辐射转换成另一波长范围的电磁辐射，使得通过第二类型的转换元件2000的背离半导体芯片20的表面发射第二色坐标的辐射。第三类型的第一发射区域301在该实例中不具有转换元件。在半导体芯片20中产生的电磁辐射通过第三发射区域的发射侧在没有转换的情况下发射。因此，在半导体芯片20中产生的电磁辐射是第三色坐标的辐射。替选地，第三类型的第一发射区域301能够包括第三类型的转换元件，所述转换元件将在半导体芯片中产生的电磁辐射转换成第三色坐标的辐射。
图6C示出图6B中示出的半导体芯片20的一个替选的实施方式，所述半导体芯片具有打薄的衬底。衬底在此例如能够打薄到其初始厚度的最高20％。这尤其能够实现将在运行中产生的热量通过衬底更好地导出。
图6D示出图6B中示出的半导体芯片的一个替选的实施方式，其中附加的绝缘材料25在横向平面A中包围第一接触部21和第二接触部22，并且与第一接触部21和第二接触部22的侧面和背离发射侧15的下侧材料配合地连接。第一接触部21和第二接触部22的背离半导体芯片20的下侧不具有绝缘材料，使得发射区域101、201、301能够借助于第一接触部21和第二接触部22导电地接触和运行。例如，绝缘材料25用于机械地稳定半导体芯片20。
图7A示出包括发光模块1，所述发光模块包括不同类型的第一发射区域101、201、301和第二发射区域102、202、302。发射区域101、102、201、202、301、302在横向平面A中以两排彼此并排地设置在共同的半导体芯片20中。在横向平面A中与每个发射区域相邻地分别设置有第二接触结构22，借助所述接触结构能够接触和运行与第二接触结构22相邻的发射区域。
发射区域导电地与操控设备2连接，所述操控设备对于全部发射区域处于第一运行状态B1下。处于概览的原因，在图7A中未示出在操控设备2和发射区域之间的电连接。
图7B示出如图7A中构建的半导体芯片的示意剖视图，其中分别仅示出一个第一类型的第一发射区域101、第二类型的第一发射区域201和第三类型的第一发射区域301。第一类型的第一发射区域101具有第一类型的转换元件1000，其中在运行中通过第一类型的转换元件1000的背离半导体芯片20的一侧发射第一色坐标的辐射。第二类型的发射区域201具有第二类型的转换元件2000，其中在运行中通过第二类型的转换元件200的背离半导体芯片20的一侧发射第二色坐标的电磁辐射。第三类型的发射区域不具有转换元件，其中在运行时通过第三类型的第一发射区域301的发射侧15发射第三色坐标的电磁辐射。在图7A和7B中示出的实施例中，半导体芯片在其发射侧处具有第二接触结构并且在相对置的下侧处具有第一接触结构，经由所述接触结构能够彼此分开地导电接触和运行发射区域。
图8A示出在此描述的发光模块1的另一实施例的示意俯视图。发光模块包括第一类型的第一和第二发射区域101、102、第二类型的第一和第二发射区域201、202和第三类型的第一和第二发射区域301、302。发射区域彼此并排地设置在横向平面A中。发光模块1由唯一的半导体芯片20形成。在所示出的实施例中，将不同类型的三个发射区域沿着绘出的线B-B设置成一列51。与其正交地在横向平面A中沿着绘出的线A-A将不同类型的三个发射区域设置成一行52。发射区域与操控设备2导电地连接，所述操控设备对于全部发射区域处于第一运行状态B1下。出于概览的原因，在图8A中未示出在操控设备2和发射区域之间的电连接。
图8B示出沿着图8A中示出的线A-A的示意剖视图。一行52的发射区域具有共同的第一接触部21，所述第一接触部在半导体芯片20的背离发射侧15的下侧上具有露出的面，经由该露出的面能够共同地导电接触一行的发射区域。一行的发射区域具有单独的第二接触部22，经由所述第二接触部能够分开地电接触所述发射区域。不同类型的发射区域具有共同的半导体芯片，在所述半导体芯片上以发射区域特定的方式设置有第一类型的转换元件1000、第二类型的转换元件2000或第三类型的转换元件3000。
图8C沿着绘出的线B-B示出图8A中示出的发光模块1的示意剖视图。一列中的第一类型的发射区域101、第二类型的发射区域201和第三类型的发射区域301具有共同的第二接触部22，经由所述第二接触部能够共同导电地接触发射区域。一列的发射区域具有单独的第一接触部21，经由所述第一接触部能够分别分开地导电接触和运行所述发射区域。
图9示出显示设备50的示意俯视图，所述显示设备包括如在图8A中示出的多个发光模块1。发光模块1在横向平面A中彼此间隔开地在载体40上设置在规则的矩形网格的网格点处，即设置成列51和行52。载体40能够是电路板，所述电路板能够包括由塑料材料或陶瓷材料构成的基体。各个发光模块1借助于引线接合(英文：wire bonding)或借助于平面的连接31(英文：planar interconnect)导电地彼此连接。在此，分别将设置成一列51的发射区域导电地彼此连接，并且将设置成一行52的发射区域导电地彼此连接。借助载体40中的过孔32，能够从背离发光模块1的后侧导电地接触发光模块1，并且借助于操控设备2运行所述发光模块。
本发明不局限于根据实施例进行的描述。更确切地说，本发明包括每个新的特征以及特征的任意的组合，这尤其包含在权利要求所述中的特征的任意的组合，即使所述特征或所述组合自身没有明确地在权利要求中或实施例中说明时也如此。
本专利申请要求德国专利申请10 2016 105 989.7的优先权，其公开内容通过参引的方式并入本文。
附图标记列表
1 发光模块
2 操控设备
10 像素
15 发射侧
20 半导体芯片
21 第一接触部
22 第二接触部
25 绝缘材料
31 印制导线
32 过孔
40 载体
50 显示设备
51 列
52 行
101 第一类型的第一发射区域
102 第一类型的第二发射区域
1000 第一类型的转换元件
201 第二类型的第一发射区域
202 第二类型的第二发射区域
2000 第二类型的转换元件
301 第三类型的第一发射区域
302 第三类型的第二发射区域
B1 第一运行状态
B2 第二运行状态
B3 第三运行状态
B4 第四运行状态
B5 第五运行状态
L 横向方向
A 横向平面

Claims (15)

1.一种发光模块(1)，其具有：
-多个发射区域，所述发射区域构成为用于：在运行中发射光，和所述发射区域包括至少一个第一类型的第一发射区域(101)和第一类型的第二发射区域(102)，所述第一类型的第一发射区域和所述第一类型的第二发射区域发射第一色坐标的光，和所述发射区域包括至少一个第二类型的第一发射区域(201)和第二类型的第二发射区域(202)，所述第二类型的第一发射区域和所述第二类型的第二发射区域发射第二色坐标的光；和
-用于对所述第一类型和所述第二类型的第一发射区域和第二发射区域通电的操控设备(2)，其中：
-所述第一类型的第一发射区域(101)和所述第一类型的第二发射区域(102)和所述第二类型的第一发射区域(201)和所述第二类型的第二发射区域(202)设置在共同的半导体芯片上，
-所述第一色坐标与所述第二色坐标不同，
-所述第一类型的第一发射区域(101)和所述第一类型的第二发射区域(102)彼此相邻，
-所述第二类型的第一发射区域(201)和所述第二类型的第二发射区域(202)彼此相邻，
-所述操控设备(2)构成为用于：将全部所述第一类型的第一发射区域和第二发射区域和所述第二类型的第一发射区域和第二发射区域彼此分开地运行，
-所述操控设备(2)构成为用于：冗余地运行所述第一类型的第一发射区域(101)和所述第一类型的第二发射区域(102)，
-所述操控设备(2)构成为用于：冗余地运行所述第二类型的发射区域(201)和所述第二类型的第二发射区域(202)，和
-所述操控设备(2)构成为用于：检测有缺陷的发射区域。
2.根据权利要求1所述的发光模块(1)，其中所述操控设备(2)构成为用于：不运行有缺陷的发射区域。
3.根据权利要求1或2所述的发光模块(1)，其中所述操控设备(2)构成为用于：所述第一类型和所述第二类型中的一种类型的第一发射区域的缺陷借助于运行所述第一类型和所述第二类型中的相同类型的第二发射区域来补偿。
4.根据权利要求1或2所述的发光模块(1)，其中所述操控设备(2)具有多个运行状态(B1，B2，B3，B4)。
5.根据权利要求4所述的发光模块(1)，其中所述操控设备(2)在所述多个运行状态中的第一运行状态(B1)下运行所述第一类型和所述第二类型中的相同类型的第一发射区域和第二发射区域，其中所述第一类型和所述第二类型的第一发射区域和第二发射区域都没有缺陷。
6.根据权利要求4所述的发光模块(1)，其中所述发光模块(1)具有至少一个第三类型的第一发射区域(301)和第三类型的第二发射区域(302)，所述第三类型的第一发射区域和所述第三类型的第二发射区域发射第三色坐标的光。
7.根据权利要求6所述的发光模块(1)，其中所述操控设备(2)在所述多个运行状态中的第二运行状态(B2)下不运行所述第一类型、所述第二类型或所述第三类型的第一发射区域，其中所述第一类型、所述第二类型或所述第三类型的该第一发射区域是有缺陷的，并且借助电流来运行所述第一类型、第二类型和第三类型中的相同类型的第二发射区域，其中所述电流大于用于在所述多个运行状态中的第一运行状态(B1)下运行所述第一类型、第二类型和第三类型中的相同类型的第二发射区域的电流。
8.根据权利要求6所述的发光模块(1)，其中所述操控设备(2)在所述多个运行状态中的第三运行状态(B3)下运行所述第一类型、第二类型或第三类型的第一发射区域，并且不运行所述第一类型、第二类型和第三类型中的相同类型的所述第二发射区域，其中所述第一类型、第二类型和第三类型的第一发射区域和所述第一类型、第二类型和所述第三类型的第二发射区域是没有缺陷的。
9.根据权利要求6所述的发光模块(1)，其中所述操控设备(2)在所述多个运行状态中的第四运行状态(B4)下不运行所述第一类型、第二类型或第三类型的第一发射区域，并且运行所述第一类型、第二类型和第三类型中的相同类型的第二发射区域，其中所述第一类型、第二类型或第三类型的第一发射区域是有缺陷的。
10.根据权利要求1或2所述的发光模块(1)，其中所述发光模块(1)具有至少一个第三类型的第一发射区域(301)和第三类型的第二发射区域(302)，所述第三类型的第一发射区域和所述第三类型的第二发射区域发射第三色坐标的光，其中
-所述第三色坐标与所述第一色坐标和所述第二色坐标不同，
-所述第三类型的第一发射区域(301)和所述第三类型的第二发射区域(302)彼此相邻，
-所述操控设备(2)构成为用于冗余地运行所述第三类型的第一发射区域(301)和所述第三类型的第二发射区域(302)。
11.根据权利要求1或2所述的发光模块(1)，其具有
-多个半导体芯片(20)，其中
-将不同类型的多个发射区域共同地设置在所述半导体芯片(20)中的一个半导体芯片上。
12.根据权利要求1或2所述的发光模块(1)，其具有
-多个半导体芯片(20)，其中
-将仅一种类型的发射区域设置在所述半导体芯片(20)中的一个半导体芯片上。
13.根据权利要求1或2所述的发光模块(1)，其具有相同类型的第一发射器区域和与所述第一发射区域相邻的两个第二发射区域。
14.根据权利要求1或2所述的发光模块(1)，其具有相同类型的多个第一发射区域，所述第一发射区域与该类型的共同的冗余的第二发射区域相关联。
15.一种显示设备(50)，其包括根据权利要求1至14中任一项所述的发光模块(1)，其中像素(10)包括每种类型的第一发射区域和第二发射器区域。
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