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Es
wird eine optoelektronische Projektionsvorrichtung angegeben.
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Eine
zu lösende Aufgabe besteht darin, eine optische Projektionsvorrichtung
anzugeben, die besonders Platz sparend ist. Eine weitere zu lösende Aufgabe
besteht darin, eine optische Projektionsvorrichtung anzugeben, die
besonders einfach herstellbar ist. Eine weitere zu lösende
Aufgabe besteht darin, eine optische Projektionsvorrichtung anzugeben, die
ein besonders helles Bild besonders effizient erzeugt.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform der optoelektronischen Projektionsvorrichtung
umfasst die Projektionsvorrichtung zumindest einen Lumineszenzdiodenchip.
Bei dem Lumineszenzdiodenchip handelt es sich beispielsweise um
einen Leuchtdiodenchip oder um einen Laserdiodenchip. Der Lumineszenzdiodenchip
ist vorzugsweise ein Dünnfilm-Lumineszenzdiodenchip. Lumineszenzdiodenchips
in Dünnfilmbauweise sind beispielsweise in den Druckschriften
WO 02/13281 A1 sowie
EP 0 905 797 A2 beschrieben,
deren Offenbarungsgehalt hinsichtlich der Dünnfilmbauweise
von Lumineszenzdiodenchips hiermit ausdrücklich durch Rückbezug
aufgenommen wird.
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Der
Lumineszenzdiodenchip weist vorzugsweise eine Strahlungsaustrittsfläche
auf, durch die im Lumineszenzdiodenchip erzeugtes Licht den Lumineszenzdiodenchip
verlassen kann. Die Strahlungsaustrittsfläche ist dabei
bevorzugt durch eine Hauptfläche des Lumineszenzdiodenchips
oder zumindest einen Teil einer Hauptfläche des Lumineszenzdiodenchips
gebildet. Beispielsweise ist die Strahlungsaustrittsfläche
durch diejenige Hauptfläche des Lumineszenzdiodenchips
gebildet, welche einer Montagefläche des Lumineszenzdiodenchips
gegenüberliegt. Vorzugsweise tritt kein oder kaum Licht
durch Seitenflächen des Lumineszenzdiodenchips aus.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform der optoelektronischen Projektionsvorrichtung
umfasst die optoelektronische Projektionsvorrichtung ein optisches
Element. Das optische Element ist dem Lumineszenzdiodenchip in dessen
Abstrahlrichtung nachgeordnet. Das bedeutet, zumindest ein Teil
des vom Lumineszenzdiodenchip erzeugten und durch die Strahlungsaustrittsfläche
des Lumineszenzdiodenchips austretenden Lichts tritt durch das optische Element
und wird von diesem optisch beeinflusst.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform der optoelektronischen Projektionsvorrichtung
erzeugt die optoelektronische Projektionsvorrichtung im Betrieb
ein vorgegebenes Bild. Das heißt, im Betrieb der Projektionsvorrichtung
wird von dieser ein Bild, welches vorgegeben und damit vorbestimmt
ist, erzeugt. Dieses Bild kann beispielsweise auf eine Projektionsfläche
abgebildet werden. Dabei ist der Lumineszenzdiodenchip ein Bild
gebendes Element der Projektionsvorrichtung. Das bedeutet, das von der
Projektionsvorrichtung im Betrieb erzeugte Bild wird nicht von einem
weiteren Element, wie beispielsweise einer Schablone, einem Dia
oder einem Lichtmodulator, wie beispielsweise einem LCD-Panel oder
einem Mikrospiegelarray erzeugt, sondern der Lumineszenzdiodenchip
selbst ist das Bild gebende Element. Das bedeutet in anderen Worten,
dass der Lumineszenzdiodenchip selbst ein Muster erzeugt. Durch
die Projektion des Musters ergibt sich zumindest ein Teil des vorgegebenen
Bildes der Projektionsvorrichtung. Das vorgegebene Bild kann sich
dabei aus einem von mehreren Lumineszenzdiodenchips erzeugten Mustern
zusammensetzen. Es ist insbesondere aber auch möglich,
dass der Lumineszenzdiodenchip das einzige Bild gebende Element der
Projektionsvorrichtung ist. In diesem Fall ist das vorgegebene Bild
durch die Projektion des Musters gegeben. Bei der Projektion des
Musters kann es jedoch zu Verzerrungen kommen, sodass das vorgegebene
Bild eine Zerrdarstellung des Musters ist.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform der optoelektronischen Projektionsvorrichtung
umfasst diese einen Lumineszenzdiodenchip und ein optisches Element,
das den Lumineszenzdiodenchip in Abstrahlrichtung nachgeordnet ist.
Die Projektionsvorrichtung erzeugt dabei im Betrieb ein vorgegebenes
Bild, wobei der Lumineszenzdiodenchip ein Bild gebendes Element
der Projektionsvorrichtung ist. Das heißt, mittels der
hier beschriebenen optoelektronischen Projektionsvorrichtung ist
es möglich, ein vorgegebenes Bild beispielsweise auf eine
Projektionsfläche zu projizieren, wobei dies mittels zumindest
eines Lumineszenzdiodenchips und eines optischen Elements ohne Verwendung
weiterer Bild gebender Elemente, wie Schablonen, Dias oder Blenden
erfolgt. Bei den vorgegebenen Bildern handelt es sich vorzugsweise
um einfache Strukturen, wie geometrische Figuren, geometrische Muster,
Piktogramme, Buchstaben oder einfache Kombinationen dieser Elemente.
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Beispielsweise
können mit Hilfe der Projektionsvorrichtung auch Bilder
von Gittermustern oder Linienmustern erzeugt werden, die für
eine Autofokusvorrichtung Verwendung finden. Insbesondere in diesem
Fall kann der Lumineszenzdiodenchip vorgesehen sein, Licht im infraroten
Spektralbereich zu erzeugen.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform der optoelektronischen Projektionsvorrichtung
erzeugt ein einziger Lumineszenzdiodenchip im Betrieb der Projektionsvorrichtung
mehrere vorgegebene Bilder, welche insbesondere unabhängig
voneinander erzeugt werden können. Dazu kann der Lumineszenzdiodenchip
derart strukturiert sein, dass er mehrere Muster bildet. Durch entsprechendes
Bestromen des Lumineszenzdiodenchips können die Muster
unabhängig voneinander bestromt werden. Auf diese Weise
können mit einem einzigen Lumineszenzdiodenchip verschiedene
vorgebbare Bilder unabhängig voneinander erzeugt werden.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform der optoelektronischen Projektionsvorrichtung
ist ein Halbleiterkörper des Lumineszenzdiodenchips zu
einem Muster strukturiert, wobei sich im Betrieb der Projektionsvorrichtung
durch die Projektion des Musters zumindest ein Teil des vorgegebenen
Bildes ergibt. Dabei ist es auch möglich, dass sich durch
die Projektion des Musters das vollständige vorgegebene
Bild ergibt.
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Der
Lumineszenzdiodenchip weist dabei beispielsweise einen epitaktisch
gewachsenen Halbleiterkörper auf, von dem nach dem Herstellen
des Halbleiterkörpers das Aufwachssubstrat zumindest stellenweise,
vorzugsweise vollständig entfernt ist. Mit seiner, dem
ursprünglichen Aufwachssubstrat abgewandten Seite, ist
der Halbleiterkörper auf einen Träger aufgebracht.
Nach dem Aufbringen auf dem Träger wird der Halbleiterkörper
zu dem Muster strukturiert. Die Strukturierung kann dabei beispielsweise
durch ein Ätzverfahren erfolgen, wobei das zu erzeugende
Muster durch ein lithografisches Verfahren definiert wird. Beispielsweise
kann der Halbleiterkörper dazu stellenweise vollständig
entfernt sein. Es ist aber auch möglich, dass nur Teile
des Halbleiterkörpers, wie beispielsweise Strom leitende
Schichten, entfernt sind. Insgesamt entsteht das als Bild darzustellende
Muster durch die Bereiche der Strahlungsaustrittsfläche
des Lumineszenzdiodenchips, welche nach Fertigstellung des Lumineszenzdiodenchips – das
heißt nach erfolgter Strukturierung des Halbleiterkörpers – im
Betrieb Licht emittieren. Soll beispielsweise von der optoelektronischen
Projektionsvorrichtung ein leuchtender Stern als Bild dargestellt
werden, so kann der Halbleiterkörper bis auf einen sternförmigen
Bereich vollständig entfernt werden. Im Betrieb des Lumineszenzdiodenchips
leuchtet dann nurmehr der sternförmige Bereich. Der Lumineszenzdiodenchip
ist dabei das Bild gebende Element, wobei das Muster durch den Stern
gebildet ist.
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Als
Vorteil kann sich hierbei ergeben, dass die Lichterzeugung auf die
selektiv leuchtenden Bereiche des Lumineszenzdiodenchips konzentriert
ist. Dies führt zu einer Erhöhung der Leuchtdichte und/oder
der Effizienz gegenüber einem unstrukturierten Lumineszenzdiodenchip
und damit zu einer Erhöhung der Leuchtdichte des von der
Projektionsvorrichtung im Betrieb erzeugten vorgegebenen Bildes.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform der optoelektronischen Projektionsvorrichtung
ist eine aktive Schicht des Lumineszenzdiodenchips zu einem Muster
strukturiert, wobei sich im Betrieb der Projektionsvorrichtung durch
die Projektion des Musters zumindest ein Teil des vorgebenden Bildes
ergibt. Dabei ist es auch möglich, dass sich durch die Projektion
des Musters das vollständige vorgegebene Bild ergibt. Die
aktive Schicht ist dabei diejenige Schicht des Lumineszenzdiodenchips,
in welcher im Betrieb des Lumineszenzdiodenchips Licht erzeugt wird.
Die aktive Schicht des Lumineszenzdiodenchips kann dadurch strukturiert
werden, dass Teile von ihr derart geschädigt werden, dass
in den geschädigten Bereichen der aktiven Schicht keine
Lichterzeugung mehr erfolgt. Dies kann beispielsweise durch Ionenimplantation,
Quantenwellintermixing oder ein stellenweises Entfernen der aktiven
Schicht erfolgen. Auch hier ergibt sich der Vorteil, dass die Lichterzeugung
auf die ungeschädigten Bereiche der aktiven Schicht konzentriert
ist, was die Leuchtdichte und/oder die Effizienz erhöhen
kann.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform der optoelektronischen Projektionsvorrichtung
ist eine Strom leitende Schicht des Lumineszenzdiodenchips zu einem
Muster strukturiert, wobei sich im Betrieb der Projektionsvorrichtung
durch die Projektion des Musters zumindest ein Teil des vorgegebenen Bildes
ergibt. Dabei ist es auch möglich, dass sich durch die
Projektion des Musters das vollständige vorgegebene Bild
ergibt. Die Strom leitende Schicht des Lumineszenzdiodenchips kann
stellenweise, entsprechend des Musters, geschädigt werden,
sodass geschädigte Bereiche keinen oder kaum mehr Strom
leiten. Bereiche der Strom leitenden Schicht, welche geschädigt
sind, bestromen die aktive Schicht nicht oder kaum. Auf diese Weise
leuchten nur ausgewählte Bereiche der aktiven Schicht.
Diese ausgewählten Bereiche der aktiven Schicht, welche Licht
erzeugen, sind für die Bildung des Musters, welches als
vorgegebenes Bild projiziert wird, verantwortlich. Die Strukturierung
der Strom leitenden Schicht kann dabei durch stellenweises Entfernen, stellenweise
Ionenimplantation oder Diffusion von Dotierstoffen in die Strom
leitende Schicht erfolgen.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform der optischen Projektionsvorrichtung
ist eine Kontaktschicht auf einer Strahlungsdurchtrittsfläche
des Halbleiterkörpers des Lumineszenzdiodenchips zu einem
Muster strukturiert, wobei sich im Betrieb der Projektionsvorrichtung
durch die Projektion des Musters zumindest ein Teil des vorgegebenen
Bildes ergibt. Dabei ist es auch möglich, dass sich durch
die Projektion des Musters das vollständige vorgegebene
Bild ergibt. Die Kontaktschicht bildet in diesem Ausführungsbeispiel
eine Art Blende. Nur Bereiche der Strahlungsaustrittsfläche
des Lumineszenzdiodenchips, welche frei von der Kontaktschicht sind, können
zur Emission von Licht beitragen. Die Kontaktschicht ist dabei beispielsweise
aus einem reflektierenden Metall gebildet. Das heißt, Licht,
das in der aktiven Schicht erzeugt wird und auf die Kontaktschicht
trifft, wird dort zumindest teilweise in den Lumineszenzdiodenchip
zurückreflektiert.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform des optoelektronischen Projektionsgeräts
wird die an der Kontaktschicht in den Lumineszenzdiodenchip zurückreflektierte
elektromagnetische Strahlung, das heißt das in der aktiven
Schicht erzeugte Licht, welches den Lumineszenzdiodenchip nicht
verlässt, im Lumineszenzdiodenchip photonenrecycelt und/oder reflektiert.
Das heißt, zumindest ein Teil des Lichts kann beispielsweise in
der aktiven Zone des Lumineszenzdiodenchips wieder absorbiert werden.
Die so gewonnene Energie kann dann teilweise wieder zur Lichterzeugung
Verwendung finden (Photonen-Recycling). Andererseits ist es auch
möglich, dass das zurückreflektierte Licht auf
eine reflektierende Schicht im Lumineszenzdiodenchip trifft und von
dieser wieder in Richtung Strahlungsaustrittsfläche zurückreflektiert
wird. Ob dieses Licht dann den Lumineszenzdiodenchip verlassen kann,
hängt wiederum davon ab, ob es auf die Kontaktschicht oder auf
von der Kontaktschicht freie Bereiche der Strahlungsaustrittsfläche
trifft.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform der optoelektronischen Projektionsvorrichtung
ist eine reflektierende Schicht des Lumineszenzdiodenchips zu einem
Muster strukturiert, wobei sich im Betrieb der Projektionsvorrichtung
durch die Projektion des Musters zumindest ein Teil des vorgegebenen Bildes
ergibt. Dabei ist es auch möglich, dass sich durch die
Projektion des Musters das vollständige vorgegebene Bild
ergibt.
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Bei
dem Lumineszenzdiodenchip kann es sich um einen Dünnfilm-Lumineszenzdiodenchip handeln.
Vorzugsweise befindet sich an der dem Träger zugewandten
Seite des Lumineszenzdiodenchips eine für das im Lumineszenzdiodenchip
im Betrieb erzeugte Licht reflektierende Schicht – eine
so genannte Spiegelschicht. Ist die reflektierende Schicht nun beispielsweise
derart strukturiert, dass sie nur stellenweise vorhanden ist oder
nur stellenweise reflektierend ausgebildet ist, so erscheint das vom
Lumineszenzdiodenchip abgestrahlte Licht dort, wo sich die Spiegelschicht
befindet, heller als in angrenzenden Bereichen. Auf diese Weise
kann also ein Bild erzeugt werden, das sich dadurch auszeichnet,
dass das Muster im Bild heller dargestellt wird als die umgebenden
Bereiche.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform der optoelektronischen Projektionsvorrichtung
umfasst die Projektionsvorrichtung ein optisches Element, das durch
eine Außenfläche eines Vergusskörpers
gebildet ist, der den Lumineszenzdiodenchip umgibt. Das heißt,
der Lumineszenzdiodenchip ist von einem Vergussmaterial, bei dem
es sich beispielsweise um ein Silikon, ein Epoxidharz oder Hybridmaterialien
aus Silikon und Epoxidharz handeln kann, umgeben. Das Vergussmaterial
kann den Lumineszenzdiodenchip dabei zumindest stellenweise formschlüssig
umhüllen. Das Vergusskörper weist dabei eine Außenfläche
auf, welche nach Art einer Projektionslinse geformt ist.
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Insgesamt
ist es durch die Ausbildung des Vergusskörpers als optisches
Element für die Projektionsvorrichtung möglich,
dass die Projektionsvorrichtung lediglich zwei Elemente aufweist:
Als Bild gebendes Element findet die Lichtquelle der Projektionsvorrichtung,
das heißt der Lumineszenzdiodenchip, Verwendung. Als Projektionsoptik
der Projektionsvorrichtung kommt der Verguss des Lumineszenzdiodenchips
zum Einsatz. Durch die Linsenform des Vergusskörpers verringern
sich weiter die Verluste aufgrund von Reflexion an der Grenzfläche
zwischen dem Vergusskörper und dem umgebenden Material,
beispielsweise Luft. Das heißt, die Lichtauskopplung wird
durch die Formgebung der Außenfläche des Vergusskörpers
erhöht.
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Im
Folgenden wird die hier beschriebene Projektionsvorrichtung anhand
von Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen
Figuren näher erläutert.
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Die 1A, 1B, 2A, 2B, 3A, 3B, 4 zeigen
Lumineszenzdiodenchips, wie sie in hier beschriebenen Projektionsvorrichtungen
Verwendung finden.
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Die 5A, 5B, 5C, 6A, 6B, 6C, 7, 8A, 8B, 9A, 9B, 9C, 10A, 10B, 10C zeigen hier beschriebene Projektionsvorrichtungen
gemäß verschiedener Ausführungsbeispiele.
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Gleiche,
gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit
denselben Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse
der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht
als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können
einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren
Verständnis übertrieben groß dargestellt
sein.
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Die 1A zeigt
in einer schematischen Perspektivdarstellung einen Lumineszenzdiodenchip für
ein Ausführungsbeispiel einer hier beschriebenen Projektionsvorrichtung.
Die 1B zeigt eine schematische Schnittdarstellung
des Lumineszenzdiodenchips entlang der Schnittebene AA'.
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Bei
dem Lumineszenzdiodenchip 2 handelt es sich vorliegend
um einen Leuchtdiodenchip. Der Lumineszenzdiodenchip ist in Dünnfilmbauweise ausgeführt.
Der Lumineszenzdiodenchip 2 umfasst epitaktisch abgeschiedene
Schichten, die den Halbleiterkörper 27 bilde,
welcher auf einen Träger 21 aufgebracht ist. Beim
in Verbindung mit den 1A und 1B beschriebenen
Ausführungsbeispiel ist der Halbleiterkörper 27 entsprechend
einem Muster strukturiert. Das heißt, in sämtlichen
Bereichen des Lumineszenzdiodenchips, in denen durch eine Strahlungsaustrittsfläche 27a des
Halbleiterkörpers 27 kein Licht im Betrieb des
Lumineszenzdiodenchips treten soll, ist der Halbleiterkörper 27 entfernt.
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Der
Lumineszenzdiodenchip 2 weist dabei, wie in 1A zu
sehen, prinzipiell folgenden Aufbau auf: Auf den Träger 21 ist
eine erste Kontaktschicht 22 aufgebracht, welche beispielsweise
geeignet ist, die aktive Zone 25 des Lumineszenzdiodenchips p-seitig
zu bestromen. Der ersten Kontaktschicht 22 folgt eine Spiegelschicht 23 nach.
Vorliegend ist die Spiegelschicht 23 in gleicher Weise
wie der Halbleiterkörper 27 strukturiert. Es ist
aber auch möglich, dass die Spiegelschicht 23 unstrukturiert
bleibt.
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Der
Spiegelschicht 23 folgt eine Strom leitende Schicht 24a nach.
Die Strom leitende Schicht 24a bildet beispielsweise eine
Mantelschicht für die aktive Zone 25 und ist p-dotiert.
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Die
aktive Zone 25 ist zur Strahlungserzeugung geeignet. Die
aktive Zone 25 umfasst bevorzugt einen pn-Übergang,
eine Doppelheterostruktur, einen Einfach-Quantentopf (SQW, single
quantum well) oder, besonders bevorzugt, eine Mehrfach-Quantentopfstruktur
(MQW, multi quantum well) zur Strahlungserzeugung. Die Bezeichnung
Quantentopfstruktur entfaltet hierbei keine Bedeutung hinsichtlich
der Dimensionalität der Quantisierung. Sie umfasst somit
auch Quantentröge, Quantendrähte und Quantenpunkte
und jede Kombination dieser Strukturen.
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Der
aktiven Schicht 25 folgt eine weitere Strom leitende Schicht 24b,
welche eine Mantelschicht für die aktive Schicht 25 bilden
kann und beispielsweise n-dotiert ist. Die Schichten 24a, 25, 24b bilden
den Halbleiterkörper 27 des Lumineszenzdiodenchips 2.
Der Halbleiterkörper 27 weist eine Strahlungsaustrittsfläche 27a auf.
Vorzugsweise verlässt in der aktiven Zone 25 erzeugtes
Licht den Halbleiterkörper 27 ausschließlich
oder fast ausschließlich durch die Strahlungsaustrittsfläche 27a.
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Auf
der Strahlungsaustrittsfläche 27a ist eine zweite
Kontaktschicht 26 angeordnet, die beispielsweise aus einem
transparenten leitfähigen Oxid bestehen kann. Transparente
leitende Oxide (transparent conductive oxides, kurz „TCO”)
sind transparente, leitende Materialien, in der Regel Metalloxide,
wie beispielsweise Zinkoxid, Zinnoxid, Cadmiumoxid, Titanoxid, Indiumoxid
oder Indiumzinnoxid (ITO). Neben binären Metallsauerstoffverbindungen,
wie beispielsweise ZnO, SnO2 oder In2O3 gehören
auch ternäre Metallsauerstoffverbindungen, wie beispielsweise
Zn2SnO4, CdSnO3, ZnSnO3, MgIn2O4, GaInO3, Zn2In2O5 oder In4Sn3O12 oder Mischungen
unterschiedlicher transparenter leitender Oxide zu der Gruppe der
TCOs. Weiterhin entsprechen die TCOs nicht zwingend einer stöchiometrischen
Zusammensetzung und können auch p- oder n-dotiert sein.
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Die
zweite Kontaktschicht 26 ist durch eine zweite Anschlussstelle 26a elektrisch
kontaktierbar. Die erste Kontaktschicht 22 ist durch eine
erste Anschlussstelle 22a elektrisch kontaktierbar. Wird
der Lumineszenzdiodenchip 2 über die erste und
zweite Anschlussstelle elektrisch kontaktiert, so leuchten nur diejenigen
Bereiche, in denen der Halbleiterkörper 27 nicht
strukturiert, das heißt nicht entfernt wurde. Durch die
Strukturierung des Halbleiterkörpers 27 ist ein
Muster, vorliegend ein stilisierter Lautsprecher mit stilisierten
Schallwellen, gebildet. Dieses Muster wird nachfolgend von einem
optischen Element als darzustellendes Bild beispielsweise auf eine
Projektionsfläche projiziert. In dem in Verbindung mit
den 1A und 1B beschriebenen
Ausführungsbeispiel ist also die emittierende Fläche
des Lumineszenzdiodenchips strukturiert.
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Die 2A zeigt
eine schematische Perspektivdarstellung eines weiteren Lumineszenzdiodenchips,
wie er in einem Ausführungsbeispiel einer hier beschriebenen
Projektionsvorrichtung zum Einsatz kommt. Die 2B zeigt
die entsprechende Schnittdarstellung. In diesem Ausführungsbeispiel
ist auf eine Strukturierung der emittierenden Fläche, das heißt
auf eine Strukturierung beispielsweise des Halbleiterkörpers,
verzichtet. In diesem Ausführungsbeispiel ist die zweite
Kontaktschicht 26 großflächig auf die
Strahlungsaustrittsfläche 27a des Halbleiterkörpers 27 aufgebracht.
Die zweite Kontaktschicht 26 ist derart strukturiert, dass
sie ein Negativ des Musters bildet, welches als Bild vom Lumineszenzdiodenchip
als Bild gebendes Element dargestellt werden soll. Nur Bereiche
der Strahlungsaustrittsfläche 27a, welche frei
von der Kontaktschicht 26 sind, leuchten im Betrieb des
Lumineszenzdiodenchips. Wie in der 2B schematisch
dargestellt ist, kann Licht 3, welches in der aktiven Zone 25 erzeugt
wird, an Stellen, wo die Kontaktschicht 26 entfernt oder nicht
vorhanden ist, aus dem Lumineszenzdiodenchip 2 austreten.
Dort, wo das Licht 3 auf die Kontaktschicht 26 trifft,
wird das Licht 3 entweder zur Spiegelschicht 23 zurückreflektiert,
um wiederum auf die Kontaktschicht 26 zu treffen, oder
den Halbleiterkörper zu verlassen. Ferner ist es möglich,
dass reflektiertes Licht 3 in der aktiven Zone 25 absorbiert
und zumindest teilweise wieder für die Lichterzeugung genutzt
wird.
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Insgesamt
bildet die Kontaktschicht 26 in diesem Ausführungsbeispiel
eine Schablone mit Blendenfunktion. Die Emitterfläche oder
der Halbleiterkörper bleiben unstruktriert.
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Die 3A zeigt
in einer schematischen Draufsicht einen Lumineszenzdiodenchip 2,
wie er in einem weiteren Ausführungsbeispiel der hier beschriebenen
optoelektronischen Projektionsvorrichtung zum Einsatz kommen kann.
Die 3B zeigt die entsprechende Schnittdarstellung
entlang der Schnittgeraden AA'. In diesem Ausführungsbeispiel ist
die Strom leitende Schicht 24a derart strukturiert, dass
sie nicht-leitende Bereiche 28 aufweist. Beispielsweise
können die nicht-leitenden Bereiche 28 durch die
Implantation von Dotierstoffen erzeugt sein. Aufgrund der Strukturierung
der Kontaktschicht 24a wird die aktive Zone 25 nur
stellenweise bestromt. Auf diese Weise leuchten nur Bereiche der
aktiven Zone 25, welche an die Strom leitende Schicht 24a grenzen.
Bereiche der aktiven Schicht 25, die an nicht leitende
Bereiche grenzen, werden nicht bestromt. Dort wird vom Lumineszenzdiodenchip 2 kein Licht
erzeugt.
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Die 4 zeigt
einen Lumineszenzdiodenchip, wie er in einem weiteren Ausführungsbeispiel einer
hier beschriebenen Projektionsvorrichtung zum Einsatz kommen kann.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die erste Kontaktschicht 22 zwei
elektrisch voneinander isolierte Bereiche strukturiert. Es gibt daher
zwei erste Kontaktflächen 22a, über welche
die Bereiche der ersten Kontaktschicht 22 bestromt werden
können. Auf diese Weise ist es möglich, dass mehr
als ein Muster in den Lumineszenzdiodenchip strukturiert ist. Dabei
ist jedes Muster getrennt ansteuerbar. Das heißt, die Projektionsvorrichtung
mit diesem Lumineszenzdiodenchip 2 ist geeignet, mehr als
ein vorgegebenes Bild darzustellen. Die vorgegebenen Bilder können
dabei getrennt oder gleichzeitig erzeugt werden.
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Die 5A zeigt
eine hier beschriebene Projektionsvorrichtung gemäß einem
Ausführungsbeispiel in einer schematischen Schnittdarstellung.
Die 5B zeigt die zugehörige Perspektivdarstellung. In
der optischen Projektionsvorrichtung 1 kann ein Lumineszenzdiodenchip 2 zum
Einsatz kommen, wie er weiter oben beschrieben ist. In den Lumineszenzdiodenchip 2 ist
ein Muster 11 strukturiert.
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Der
Lumineszenzdiodenchip 2 ist auf einen Anschlussträger 5 aufgebracht,
bei dem es sich beispielsweise um eine Leiterplatte, eine Metallkernplatine,
oder eine mit Leiterbahnen beschichtete Keramikplatte handeln kann.
Der Lumineszenzdiodenchip 2 ist von einem optischen Element 4 umgeben.
Bei dem optischen Element 4 handelt es sich beispielsweise
um einen Vergusskörper, welcher Silikon enthalten oder
aus Silikon bestehen kann. Der Vergusskörper weist eine
Außenfläche 41 auf, welche nach Art einer
Linse gekrümmt ist. Der Vergusskörper umgibt den
Lumineszenzdiodenchip 2 formschlüssig und hüllt
diesen ein.
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Der
Vergusskörper grenzt direkt an den Anschlussträger 5 und
kann beispielsweise mittels Compression Molding erzeugt sein. Das
heißt, der Anschlussträger 5 kann als
Teil der Vergussform für den Vergusskörper des
Lumineszenzdiodenchips 2 dienen.
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Das
optische Element 4 bildet eine Auskoppellinse, welche den
Lichtstrom durch Verringerung von Totalreflexion an der Grenzfläche
von optischen Element 4 und umgebener Luft erhöht.
Ferner findet durch die linsenartige Ausformung der Außenfläche 41 eine
Vorkollimination statt. Das heißt, der Abstrahlwinkelbereich
wird eingeschränkt.
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Die 5C zeigt
anhand einer schematischen Schnittdarstellung ein Ausführungsbeispiel
einer hier beschriebenen Projektionsvorrichtung mit einer weiteren
Projektionsoptik 6. Durch das optische Element 4 wird
ein virtuelles Bild 12 des Musters 11 in Abstrahlrichtung
gesehen hinter den Lumineszenzdiodenchip 2 projiziert.
Die Projektionslinse 6 bildet dieses virtuelle Bild 12 auf
eine Projektionsfläche 8 als Bild 13 ab.
Dabei erfolgt eine Umlenkung des Lichtes 3 durch die Projektionsoptik 6 um
einen bestimmten Winkel. Beispielsweise erfolgt eine Umlenkung um
einen Winkel zwischen wenigstens 20° und höchstens
60°.
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Die
Verwendung einer Projektionsoptik 6, welche die Abstrahlrichtung
des Lichts 3 ändert, ermöglicht einen
flexibleren Einsatz der Projektionsvorrichtung 1. So ist
es beispielsweise möglich, dass die Projektionsvorrichtung 1 an
der Vorderseite eines Handys angebracht ist und bei auf einem Tisch
liegendem Handy das Muster 11 auf eine orthogonal zur Vorderseite
des Handys verlaufende Wand als Bild 13 projizieren kann.
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Die 6A, 6B und 6C zeigen
anhand schematischer Schnitt- und Perspektivdarstellungen ein weiteres Ausführungsbeispiel
einer hier beschriebenen Projektionsvorrichtung. Im Unterschied
zum in Verbindung mit der 5C beschriebenen
Ausführungsbeispiel, findet hier eine Drehung der Abstrahlrichtung
in einem Winkel um weniger als 90° statt. Prinzipiell sind
durch entsprechend ausgebildete Projektionsoptiken 6 Drehungen
der Abstrahlrichtung um beliebige, vorgebbare Winkel möglich.
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In
Verbindung mit der 7 ist anhand einer schematischen
Schnittdarstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel einer
hier beschriebenen Projektionsvorrichtung näher erläutert,
bei dem im Unterschied zum vorangehenden Ausführungsbeispiel
die Projektionsoptik 6 zu keiner Drehung der Abstrahlrichtung
führt, sondern das Muster 11 als Bild 13 ungedreht
abgebildet wird.
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Die 8A und 8B zeigen
ein weiteres Ausführungsbeispiel einer hier beschriebenen
Projektionsvorrichtung 1, bei der keine Drehung der Abstrahlrichtung
mittels der Projektionslinse 6 stattfindet.
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Die 9A und 9B zeigen
anhand schematischer Schnittdarstellungen Ausführungsbeispiele
einer hier beschriebenen optoelektronischen Projektionsvorrichtung 1,
bei denen auf eine zusätzliche Projektionslinse 6 verzichtet
ist. Im Ausführungsbeispiel der 9A bildet
das optische Element 4 als Primärlinse der LED
das Bild des Musters 11 nach unendlich ab.
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Im
Ausführungsbeispiel der 9B bildet das
optische Element 4 als Primärlinse das Muster 11 auf
eine Projektionsfläche 8 ab, welche sich in einem definierten
Abstand zur Projektionsvorrichtung befindet. Im in Verbindung mit
der 9C näher erläuterten Ausführungsbeispiel
der optischen Projektionsvorrichtung 1 erfolgt eine Änderung
der Abstrahlrichtung des Lichts 3 durch eine Umlenkoptik 7,
die beispielsweise durch ein Prisma oder ein Spiegel gebildet ist.
Die Umlenkoptik 7 hat abgesehen von einer Änderung
der Abstrahlrichtung keine optische Wirkung auf das durch sie tretende
Licht 3. Die Verwendung einer weiteren Projektionsoptik 6 ist
optional und kann entfallen.
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In
Verbindung mit den 10A, 10B und 10C ist ein weiteres Ausführungsbeispiel
einer hier beschriebenen optischen Projektionsvorrichtung 1 gezeigt,
bei dem die optische Projektionsvorrichtung geeignet ist, mehr als
ein vorgegebenes Bild zu erzeugen. Dies ist beispielsweise dadurch
möglich, dass mehr als ein Muster 11 in den Lumineszenzdiodenchip
strukturiert ist. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst
die Projektionsvorrichtung eine Projektionsoptik 6, welche
geeignet ist, zwei Muster darzustellen, wobei die Abstrahlrichtung
von der Projektionsoptik 6 geändert wird.
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Insgesamt
kann bei allen hier beschriebenen Ausführungsbeispielen
das Muster derart in den Lumineszenzdiodenchip strukturiert sein,
dass unter Berücksichtigung von Abbildungsfehlern durch
das optische Element 4 und/oder Projektionslinsen 6 ein unverzerrtes
Bild 13 auf der Projektionsfläche 8 dargestellt
wird. Das heißt, das Muster 11 kann derart verzerrt
sein, dass spätere Abbildungsfehler diese Verzerrung des
Musters derart kompensieren, dass das gewünschte Bild auf
der Projektionsfläche dargestellt wird.
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Insgesamt
zeichnet sich eine hier beschriebene Projektionsvorrichtung aufgrund
des Verzichtes auf ein weiteres Bild gebendes Element durch einen stark
reduzierten Platzbedarf aus. Ferner ist es möglich, mehrere
Muster auf kleinstmöglichen Raum unterzubringen, die separat
angesteuert, das heißt, unabhängig von einander
beispielsweise ein und aus geschaltet werden können. Im
Fall einer strukturierten Emitterfläche wird der weitgehend
größte Teil des Lichtstroms der LED auf die selektiv
leuchtenden Bereiche konzentriert. Dies führt zu einer
Erhöhung der Leuchtdichte im dargestellten Bild.
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Die
Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele
auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes
neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere
jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen
beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst
nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen
angegeben ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 02/13281
A1 [0003]
- - EP 0905797 A2 [0003]