DE102009034250A1 - Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement und Kameramodul - Google Patents

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Abstract

Es wird ein strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement beschrieben, das einen Halbleiterkörper (1)ndest von einer Vorderseite (4) aussendet, und ein elektrochromes Element (11) umfasst, dessen optische Eigenschaften durch Anlegen einer elektrischen Spannung verändert werden können. Das elektrochrome Element (11) ist hierbei dem Halbleiterkörper (1) in dessen Abstrahlrichtung nachgeordnet. Weiterhin wird ein Kameramodul mit einem elektrochromen Element angegeben.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement, beispielsweise eine Leuchtdiode (LED), eine IR-Diode, eine Photodiode oder eine Superlumineszenzdiode, und ein Kameramodul.
  • Ein strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement umfasst in der Regel einen Halbleiterkörper, der zumindest von seiner Vorderseite elektromagnetische Strahlung aussendet. Solche Halbleiterbauelemente werden beispielsweise in Mobiltelefonen eingesetzt. Je nach Anwendung ist es hierbei wünschenswert, dass sich das Halbleiterbauelement kontrastarm in seine Umgebung einfügt und nicht optisch hervorsticht. Insbesondere ist es in der Regel nicht wünschenswert, dass Einzelheiten des Halbleiterkörpers sowie Kontaktierdrähte oder auch eine Konversionsschicht, die in der Regel gelb erscheint, von außen sichtbar sind.
  • Um solche Einzelteile des Halbleiterbauelements zu kaschieren, wurde bisher in die Verkapselung ein diffuses, meist weiß erscheinendes Material eingebracht. Hierdurch kann insbesondere ein direkter Sichtkontakt zu einer Konversionsschicht auf dem Halbleiterkörper vermieden werden. Aufgrund des Diffusors ergibt sich in der Regel ein weißer Eindruck der Verkapselung des Halbleiterbauelementes. Gezielt einen anderen Farbeindruck des Halbleiterbauelementes einzustellen, insbesondere im ausgeschalteten Zustand, ist jedoch nur schwer möglich. Weiterhin verursacht der Diffusor Lichtverluste des Halbleiterbauelementes durch Absorption und Streuung. Auch ist die Einbringung des Diffusors in die Vergussmasse in der Regel ausgesprochen aufwendig.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement anzugeben, dessen optischer Eindruck auf einen menschlichen Betrachter zumindest im Bereich der Verkapselung und insbesondere im ausgeschalteten Zustand, variabel eingestellt werden kann.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Kameramodul mit einem strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement anzugeben, bei dem das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement von außen schlecht sichtbar ist und/oder bei dem der optische Eindruck auf einen menschlichen Betrachter zumindest im Bereich des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementes variabel eingestellt werden kann.
  • Diese Aufgaben werden durch ein strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 und durch ein Kameramodul mit den Merkmalen des Patentanspruches 13 gelöst.
  • Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des Halbleiterbauelementes und des Kameramoduls sind jeweils in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Ein strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement umfasst insbesondere einen Halbleiterkörper, der im Betrieb elektromagnetische Strahlung zumindest von einer Vorderseite aussendet, und ein elektrochromes Element, dessen optische Eigenschaften durch Anlegen einer elektrischen Spannung verändert werden können, wobei das elektrochrome Element dem Halbleiterkörper in dessen Abstrahlrichtung nachgeordnet ist.
  • Bei dem Halbleiterbauelement kann es sich beispielsweise um eine Leuchtdiode (LED), eine IR-Diode oder eine Superlumineszenzdiode handeln. Mit dem Begriff „IR-Diode” wird eine Leuchtdiode bezeichnet, die dazu geeignet ist, im Betrieb elektromagnetische Strahlung aus dem infraroten Spektralbereich auszusenden.
  • Mit Hilfe des elektrochromen Elementes ist es vorteilhafterweise möglich, Einzelheiten des Halbleiterbauelementes zu kaschieren während das Halbleiterbauelement nicht in Betrieb ist und weiterhin eine weitestgehend ungehinderte Strahlungsemission des Halbleiterbauelementes während des Betriebes zu gewährleisten.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst das elektrochrome Element eine erste Elektrodenschicht und eine zweite Elektrodenschicht, zwischen denen mindestens eine funktionelle elektrochrome Schicht mit zumindest einem funktionellen elektrochromen Material, mindestens eine Ionen-leitende Schicht und mindestens eine Ionen-speichernde Schicht angeordnet sind.
  • Das elektrochrome Material des elektrochromen Elementes ist dazu geeignet, beim Anlegen einer Spannung seine optischen Eigenschaften zu ändern. Beispielsweise ist es möglich, dass das elektrochrome Element sein Erscheinungsbild von transparent zu farbig ändern kann. In diesem Fall ist das elektrochrome Element in einem ersten Zustand durchlässig für sichtbares Licht. Durch das Anlegen einer elektrischen Spannung wird das elektrochrome Element in einen zweiten Zustand versetzt, in dem das elektrochrome Material farbig, beispielsweise blau, erscheint. Das elektrochrome Element erhält seinen jeweiligen Zustand auch nach Abschalten der Spannung aufrecht. Mit anderen Worten wird das elektrochrome Element durch Anlegen einer Spannung von einem ersten Zustand in einen vom ersten Zustand verschiedenen, zweiten Zustand geschaltet. Elektrochrome Elemente sind beispielsweise in der Druckschrift mit dem Titel „Schaltbare elektrochrome Filter als spektral selektive Lichtmodulatoren" von A. Kraft et al., Photonik 2/2007, Seiten 76 bis 78 beschrieben.
  • Das funktionelle elektrochrome Material kann beispielsweise aus der Gruppe der Oxide der Übergangsmetalle oder aus der Gruppe der Hydride der seltenen Erden gewählt sein. Alternativ ist es auch möglich, dass das elektrochrome Material ein organisches Material ist.
  • Geeignete funktionelle elektrochrome Materialien organischer Natur sind beispielsweise: Polyanilin, Poly-o-Phenylendiamin, Polythiophen, Poly-3-Methylthiophen, 3,4-Polyethylendioxythiophen, Polypyrrol und 3,4-Polyethylen-dioxypyrrol.
  • Geeignete Oxide der Übergangsmetalle, die als funktionelles elektrochromes Material verwendet werden können, sind beispielsweise Wolframtrioxid, Molybdänoxid, Certitanoxid, Vanadiumoxid, Titanvanadiumoxid, Chromvanadiumoxid, Niobvanadiumoxid, Nioboxid und Iridiumoxid.
  • Die Ionen-speichernde Schicht dient als Ionenspeicher, während die Ionen-leitende Schicht dazu vorgesehen ist, Ionen aus der Ionen-speichernden Schicht in die elektrochrome Schicht zu leiten und umgekehrt, wenn eine Spannung an das elektrochrome Element angelegt ist. Hierzu ist die Ionen-leitende Schicht bevorzugt zwischen der Ionen-speichernden Schicht und der elektrochromen Schicht angeordnet. Besonders bevorzugt ist die Ionen-leitende Schicht hierbei jeweils in direktem Kontakt mit der elektrochromen Schicht und der Ionen-speichernden Schicht angeordnet.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist die Ionen-speichernde Schicht wie die elektrochrome Schicht elektrochromen Charakter auf. Dies bedeutet, dass auch die Ionen-speichernde Schicht ein elektrochromes Material aufweist, das beim Anlegen einer geeigneten Spannung seinen optischen Eindruck ändert.
  • Die erste Elektrodenschicht und die zweite Elektrodenschicht enthalten beispielsweise ein transparentes leitendes Oxid (transparent conductive oxide, TCO) oder bestehen aus einem TCO.
  • TCOs sind 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, ZnSnO3, MgIn2O4, GaInO3, Zn2In2O5 oder In4Sn3O12 oder Mischungen unterschiedlicher transparenter leitender Oxide zu der Gruppe der TCOs. Weiterhin entsprechend die TCOs nicht zwingend einer stöchiometrische Zusammensetzung und können weiterhin auch p- sowie n-dotiert sein.
  • Das elektrochrome Element ist insbesondere dazu geeignet, bei einem strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement angewendet zu werden, auf oder über dessen Halbleiterkörper eine wellenlängenkonvertierende Schicht aufgebracht ist.
  • Eine solche wellenlängenkonvertierende Schicht umfasst einen Wellenlängenkonversionsstoff, der zumindest einen Teil der von dem Halbleiterkörper erzeugten Strahlung in Strahlung einer anderen Wellenlänge umwandelt. Hierdurch ist es insbesondere möglich, einen Halbleiterkörper zu schaffen, der in Kombination mit der wellenlängenkonvertierenden Schicht weißes Licht aussendet.
  • Aufgrund des Wellenlängenkonversionsstoffes weist die wellenlängenkonvertierende Schicht in der Regel einen Farbeindruck auf, beispielsweise gelb. Mit Hilfe des elektrochromen Elementes kann dieser Farbeindruck vorteilhafterweise vor einem äußeren Betrachter zumindest teilweise verborgen werden. Hierzu ist das elektrochrome Element bevorzugt zwischen der wellenlängenkonvertierenden Schicht und einer strahlungsemittierenden Vorderseite des Halbleiterbauelementes angeordnet.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann das elektrochrome Element durch Anlagen einer Spannung von einem ersten Zustand in einen zweiten Zustand geschaltet werden, wobei das elektrochrome Element in dem ersten Zustand zumindest durchlässig für die Strahlung ist, die von dem Halbleiterkörper erzeugt wird, und in dem zweiten Zustand farbig, beispielsweise blau, erscheint. Besonders bevorzugt ist das elektrochrome Element hierbei in dem ersten Zustand durchlässig, bevorzugt transparent, für sichtbares Licht.
  • Als elektrochromes Material, das einen blauen Farbeindruck im zweiten Zustand hervorruft, ist insbesondere Wolframtrioxid geeignet. Ein solches elektrochromes Element ist insbesondere dazu geeignet, den Farbeindruck einer gelb erscheinenden wellenlängenkonvertierenden Schicht zu kaschieren.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement eine Linse auf, die dem Halbleiterkörper in dessen Abstrahlrichtung nachgeordnet ist. Mit Hilfe der Linse kann die Abstrahlcharakteristik des Halbleiterbauelementes auf gewünschte Art und Weise eingestellt werden.
  • Besonders bevorzugt ist bei dieser Ausführungsform des Halbleiterbauelementes das elektrochrome Element zwischen dem Halbleiterkörper und der Linse angeordnet. Auf diese Art und Weise ist es möglich, dass das elektrochrome Element in einem geeignet geschalteten Zustand die wellenlängenkonvertierende Schicht optisch kaschiert, so dass diese vor einem externen menschlichen Betrachter verborgen wird oder zumindest dazu beiträgt, dass diese optisch nicht heraus sticht.
  • Das elektrochrome Element kann beispielsweise auf die Unterseite der Linse aufgebracht sein. Bei dieser Ausführungsform des Halbleiterbauelementes stellt die Unterseite der Linse, die zu dem Halbleiterkörper weist, besonders bevorzugt ein Substrat für das elektrochrome Element dar, auf den eine der beiden Elektrodenschichten des elektrochromen Elementes aufgebracht ist.
  • Alternativ ist es auch möglich, dass das elektrochrome Element innerhalb der Linse angeordnet ist.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform des Halbleiterbauelementes ist das elektrochrome Element auf einer strahlungsemittierenden Vorderseite der Linse angeordnet. Bei dieser Ausführungsform des Halbleiterbauelementes stellt besonders bevorzugt die strahlungsemittierende Vorderseite der Linse, die der Unterseite der Linse gegenüberliegt, ein Substrat für das elektrochrome Element dar, auf den eine der beiden Elektrodenschichten des elektrochromen Elementes aufgebracht ist.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind der Halbleiterkörper und das elektrochrome Element über einen gemeinsamen Massepunkt elektrisch kontaktiert. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass anstelle von vier nur drei elektrische Anschlussstellen notwendig sind.
  • Die vorliegende Idee, ein elektrochromes Element einzusetzten, um Teile einer Vorrichtung zeitweise vor einem menschlichen Betrachter zu verbergen oder zumindest zu erreichen, dass diese optisch nicht hervorstechen, die jedoch aus funktionellen Gründen zumindest zeitweise durch eine Strahlungsdurchtrittsfläche optisch zugänglich sein müssen, da sie beispielsweise dazu vorgesehen sind, elektromagnetische Strahlung auszusenden oder zu empfangen, ist nicht auf ein strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement beschränkt. Vielmehr kann diese Idee auch auf andere Vorrichtungen, beispielsweise ein Kameramodul, angewendet werden.
  • Ein solches Kameramodul umfasst insbesondere ein strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement und ein elektrochromes Element, wobei das elektrochrome Element zwischen dem strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement und einer Strahlungsdurchtrittsfläche des Kameramoduls angeordnet ist. Die Strahlungsdurchtrittsfläche ist hierbei dazu vorgesehen, dass im Betrieb des Kameramoduls externes Licht durch die Strahlungsdurchtrittsfläche hindurch in das Kameramodul fällt und weiterhin von dem strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement erzeugte Strahlung durch die Lichtdurchtrittsfläche hindurch nach außen dringen kann.
  • Mit Hilfe des elektrochromen Elementes kann das optische Erscheinungsbild des Kameramoduls verbessert werden, da mit Hilfe des elektrochromen Elementes zumindest Teile des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementes vor einem menschlichen Betrachter verborgen werden können.
  • Das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement – etwa eine Leuchtdiode – dient bei dem Kameramodul beispielsweise als Blitzlicht. Weiterhin kann das Kameramodul auch eine IR-Diode, die elektromagnetische Strahlung aus dem infraroten Spektralbereich aussendet oder eine rote Diode, die elektromagnetische Strahlung aus dem roten Spektralbereich aussendet, umfassen. Eine IR-Diode oder eine rote Diode kann hierbei zur Autofokussierung verwendet werden.
  • Das Kameramodul umfasst gemäß einer Ausführungsform weiterhin ein CCD-Modul (charged coupled device, CCD), das zur Bildaufnahme dient. Bevorzugt ist hierbei das elektrochrome Element zwischen der Lichtdurchtrittsfläche einerseits und dem Halbleiterbauelement sowie dem CCD-Modul andererseits angeordnet. Die Strahlungsdurchtrittsfläche ist hierbei dazu vorgesehen, dass im Betrieb des Kameramoduls externes Licht durch die Strahlungsdurchtrittsfläche hindurch auf das CCD-Modul fällt und weiterhin von dem strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement erzeugte Strahlung durch die Lichtdurchtrittsfläche hindurch nach außen dringen kann.
  • Es versteht sich, dass die oben genannten Ausgestaltungen des Halbleiterbauelementes auch mit einem derartigen Kameramodul kombinierbar sind.
  • Das Kameramodul ist beispielsweise dazu geeignet, in einem Mobiltelefon eingebaut zu werden.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Figuren näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 bis 4, jeweils eine schematische Schnittdarstellung eines strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementes gemäß jeweils einem Ausführungsbeispiel, und
  • 5, eine schematische Schnittdarstellung eines Kameramoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • Gleiche oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente, beispielsweise Schichtdicken, zur Verdeutlichung übertrieben groß dargestellt sein.
  • Das strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 umfasst einen strahlungsemittierenden Halbleiterkörper 1, der auf einen Träger 2 montiert ist. Der Halbleiterkörper 1 ist zum einen über seine Rückseite 3 mit einer dritten Anschlussstelle elektrisch kontaktiert (in der Figur nicht explizit dargestellt) und zum anderen auf seiner strahlungsemittierenden Vorderseite 4 ausgehend von einem Bondpad 5 über einen Bonddraht 6 elektrisch leitend mit einer ersten elektrischen Anschlussstelle 7 verbunden.
  • Der strahlungsemittierenden Halbleiterkörper 1 weist eine aktive strahlungserzeugende Zone auf. Die aktive Zone umfasst bevorzugt einen pn-Übergang, eine Doppelheterostruktur, einen Einfach-Quantentopf oder besonders bevorzugt eine Mehrfach-Quantentopfstruktur (MQW) zur Strahlungserzeugung. Die Bezeichnung Quantentopfstruktur beinhaltet hierbei keine Angabe über die Dimensionalität der Quantisierung. Weiterhin ist die aktive Zone bevorzugt dazu geeignet, elektromagnetische Strahlung aus dem ultravioletten, sichtbaren und/oder infraroten Spektralbereich auszusenden.
  • Auf der strahlungsemittierenden Vorderseite 4 des Halbleiterkörpers 1 ist eine wellenlängenkonvertierende Schicht 8 angeordnet. Die wellenlängenkonvertierende Schicht 8 ist vorliegend dazu geeignet, Strahlung eines ersten Wellenlängenbereiches, die von dem Halbleiterkörper 1 erzeugt wird, in Strahlung einer anderen, in der Regel längeren Wellenlänge umzuwandeln. Beispielsweise ist die wellenlängenkonvertierende Schicht 8 dazu geeignet, blaue Strahlung des Halbleiterkörpers 1 in gelbe Strahlung umzuwandeln. Aus diesem Grund weist die vorliegende wellenlängenkonvertierende Schicht 8 einen gelben Farbeindruck für einen externen menschlichen Betrachter auf.
  • Weiterhin umfasst das Bauelement gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 eine Linse 9, die der strahlungsemittierenden Vorderseite 4 des Halbleiterkörpers 1 in dessen Abstrahlrichtung nachgeordnet ist, sodass ein Großteil der von dem Halbleiterkörper 1 erzeugten Strahlung durch die Linse 9 hindurch nach außen tritt. Die Linse 9 ist dafür vorgesehen, die Abstrahlcharakteristik des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementes auf gewünschte Art und Weise anzupassen.
  • Um Details im Inneren des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements, wie beispielsweise den Bonddraht 6 oder die wellenlängenkonvertierende Schicht 8 auf dem Halbleiterkörper 1, für einen externen Betrachter zu gewünschten Zeiten zu kaschieren, ist auf einer Unterseite 10 der Linse 9, die zu dem Halbleiterkörper 1 weist, ein elektrochromes Element 11 angeordnet. Das elektrochrome Element 11 ist dem Halbleiterkörper 1 hierbei in dessen Abstrahlrichtung nachgeordnet.
  • Die optischen Eigenschaften des elektrochromen Elementes 11 können durch Anlegen einer elektrischen Spannung verändert werden. Hierbei kann das elektrochrome Element 11 durch Anlegen einer Spannung reversibel von einem ersten Zustand in einen zweiten Zustand gebracht werden, der auch aufrechterhalten wird, wenn die Spannung nicht mehr an dem elektrochromen Element 11 anliegt. Im ersten Zustand ist das elektrochrome Element 11 bevorzugt durchlässig für die von dem Halbleiterkörper 1 erzeugte und der wellenlängenkonvertierenden Schicht 8 umgewandelten Strahlung, während das elektrochrome Element 11 im zweiten Zustand einen farbigen Farbeindruck bei einem menschlichen Betrachter hervorruft und so Details im Inneren des Halbleiterbauelementes kaschiert.
  • Das elektrochrome Element 11 umfasst bei dem Halbleiterbauelement gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 eine funktionelle elektrochrome Schicht 12, eine Ionen-leitende Schicht 13 und eine Ionen-speichernde Schicht 14, die zwischen einer ersten Elektrodenschicht 15 und einer zweiten Elektrodenschicht 16 angeordnet sind. Die erste Elektrodenschicht 15 ist hierbei in direktem Kontakt auf die Unterseite 10 der Linse 9 aufgebracht, während die zweite Elektrodenschicht 16 auf einem Substrat 17 angeordnet ist, das gleichzeitig der Verkapselung des elektrochromen Elementes 11 dient. Als Substrat 17 kann beispielsweise eine Glasplatte dienen.
  • Die elektrochrome Schicht 12 weist vorliegende Wolframtrioxid auf, so dass das elektrochrome Element 11 in dem ersten Zustand durchlässig, bevorzugt transparent, für sichtbares Licht ist und in dem zweiten Zustand blau erscheint.
  • Alternativ oder zusätzlich kann das elektrochrome Element 11 auch eines der folgenden Materialien als funktionelles elektrochromes Material aufweisen: Polyanilin, Poly-o-Phenylendiamin, Polythiophen, Poly-3-Methylthiophen, 3,4-Polyethylen-dioxythiophen, Polypyrrol und 3,4-Polyethylendioxypyrrol, Molybdänoxid, Certitanoxid, Vanadiumoxid, Titanvanadiumoxid, Chromvanadiumoxid, Niobvanadiumoxid, Nioboxid und Iridiumoxid.
  • Bei der Ionen-leitenden Schicht 13 kann es sich beispielsweise um eine elektrolytische Schicht handeln, die bevorzugt als Folie vorliegt.
  • Als Ionen-leitendes Material für die Ionen-leitende Schicht 13 ist beispielsweise zumindest eines der folgenden Materialien geeignet: protonenleitende Elektrolyte, wie beispielsweise ZrO2, Al2O3, Lithiumionenleitende Festkörperelektrolyte, wie beispielsweise Li/MgF2, Li3N oder Li2WO4, verdünnte Säuren, wie beispielsweise H3PO4, organische oder wässrige Lösungen von Alkalisalzen, Lösungen von Lithiumsalzen, wie zum Beispiel Lithiumperchlorat in Propylencarbonat oder Ethylencarbonat, polymere Protonenleiter, wie Poly-2-acrylamid-2-methylpropansulfonsäure (Poly-AMPS), Mischungen von Phosphorsäure oder Schwefelsäure mit Polymeren, wie Polyethylenoxid (PEO), Kompositelektrolyte, wie anorganische organische Komposite – auch Ormolyt genannt („organically modified ceramic elektrolyte”) – mit der Fähigkeit Lithiumsalze zu lösen.
  • Ein Ionen-leitendes Material, das geeignet ist, in Verbindung mit Wolframtriooxid als elektrochromes Material verwendet zu werden, ist beispielsweise ein organischer Kompositelektrolyt aus 3-Glycidyloxypropyltrimethoxysilan (GPTS), Tetraethylenglykol (TEG), Lithiumperchlorat und Zirkonium-IV-propylat.
  • Als Ionen-speicherndes Material für die Ionen-speichernde Schicht 14 ist beispielsweise zumindest eines der folgenden Materialien geeignet: Ceroxid (CeO2), Mischoxide, wie beispielsweise CeO2-TiO2, CeO2-ZrO2 oder CeO2-SiO2.
  • Ein Ionen-speicherndes Material, das geeignet ist, in Verbindung mit Wolframtriooxid als elektrochromes Material verwendet zu werden, ist beispielsweise CeO2-TiO2.
  • Seitlich des Halbleiterkörpers 1 sind auf dem Träger 2 jeweils Stützelemente 18 angeordnet, die dazu dienen, die Linse 9 zu tragen.
  • Das Stützelement 18 weist hierbei eine Durchkontaktierung auf, d. h, die erste Elektrodenschicht 15 ist hierbei seitlich durch das Stützelement 18 hindurch nach außen fortgeführt. Die erste Elektrodenschicht 15 ist mit einer metallischen Schicht 33, die seitlich über das Stützelement 18 der Linse 9 bis auf den Träger 2 herabgezogen ist, elektrisch leitend verbunden. Die metallische Schicht 33 kann beispielsweise aufgedampft oder aufgesputtert werden. Die Linse 9 ist weiterhin mittels einem elektrisch leitenden Klebstoff auf den Träger 2 aufgeklebt (in 1 nicht explizit dargestellt), der an dieser Stelle mit einer zweiten elektrischen Anschlussstelle 19 versehen ist. Die zweite elektrische Anschlussstelle 19 erstreckt sich hierbei von einem Bereich unterhalb der Linse 9 bis zu einem Bereich außerhalb der Linse 9, der dazu vorgesehen ist, das Bauteil elektrisch zu kontaktieren.
  • Die zweite Elektrodenschicht 16 ist weiterhin an einer zu dem Halbleiterkörper 1 weisenden Innenseite 20 eines weiteren Stützelementes 18 herabgezogen. Die zweite Elektrodenschicht 16 ist mit einer metallische Schicht 33' auf der Innenseite 20 des Stützelementes 18 elektrisch leitend verbunden, die beispielsweise aufgedampft oder aufgesputtert werden kann. Die Linse 9 ist in diesem Bereich mit einem elektrisch leitenden Klebstoff auf die erste elektrische Anschlussstelle 7 aufgeklebt, die sich von einem Bereich des Trägers 2 innerhalb der Linse 9 bis zu einem Bereich des Trägers 2 außerhalb der Linse 9 erstreckt, so dass die zweite Elektrodenschicht 16 mit der ersten Anschlussstelle 7 elektrisch leitend verbunden ist.
  • Der Halbleiterkörper 1 und das elektrochrome Element 11 sind gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 über einen gemeinsamen Massenpunkt, nämlich die erste elektrische Anschlussstelle 7, elektrisch kontaktiert. Auf diese Art und Weise werden insgesamt nur drei elektrische Anschlussstellen zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterkörpers 1 sowie des elektrochromen Elementes 11 benötigt.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der 1 ist die wellenlängenkonvertierende Schicht 8 in direktem Kontakt mit der Vorderseite 4 des Halbleiterkörpers 1 angeordnet. Alternativ ist es auch möglich, dass die wellenlängenkonvertierende Schicht 8 beabstandet von der strahlungsemittierenden Vorderseite 4 des Halbleiterkörpers 1 angeordnet ist, beispielsweise auf der zu dem Halbleiterkörper 1 weisenden Unterseite 21 des elektrochromen Elementes 11.
  • Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel gemäß der 1 ist das elektrochrome Element 11 bei dem Halbleiterbauelement gemäß der 2 innerhalb der Linse 9 angeordnet.
  • Weiterhin unterscheidet sich die elektrische Kontaktierung des Halbleiterkörpers 1 und des elektrochromen Elementes 11 bei dem Halbleiterbauelement gemäß der 2 von der elektrischen Kontaktierung des Halbleiterkörpers 1 und des elektrochromen Elementes 11 bei dem Halbleiterbauelement gemäß 1.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel der 2 ist der Halbleiterkörper 1 vorderseitig ausgehend von einem Bondpad 5 über einen Bonddraht 6 elektrisch leitend mit einer ersten elektrischen Anschlussstelle 7 verbunden. Rückseitig ist der Halbleiterkörper 1 elektrisch leitend mit einer zweiten elektrischen Anschlussstelle 19 verbunden, beispielsweise mit Hilfe eines Lotes oder eines elektrisch leitenden Klebstoffes. Die zweite elektrische Anschlussstelle 19 erstreckt entlang des Trägers 2 bis außerhalb der Linse 9. Die erste Elektrodenschicht 15 ist mit Hilfe einer metallischen Schicht 33 mit der zweiten elektrischen Anschlussstelle 19 elektrisch leitend verbunden, so dass der Halbleiterkörper 1 und das elektrochrome Element 11 wiederum einen gemeinsamen Massepunkt aufweisen.
  • Die zweite Elektrodenschicht 16 ist ebenfalls mit Hilfe einer metallischen Schicht 33' mit einer dritten elektrischen Anschlussstelle 22 elektrisch leitend verbunden, die sich seitlich des Stützelementes 18 für die Linse 9 auf dem Träger 2 befindet.
  • Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der 1 ist das elektrochrome Element 11 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 3 auf der strahlungsemittierenden Vorderseite 23 der Linse 9 angeordnet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die Details des elektrochromen Elementes 11 in 3 nicht im Detail dargestellt. Das elektrochrome Element 11 kann beispielsweise aufgebaut sein, wie anhand der 1 bereits beschrieben, wobei als Substrat 17 für eine der Elektrodenschichten 15, 16 bevorzugt die strahlungsemittierende Vorderseite 23 der Linse 9 dient. Weiterhin ist das elektrochrome Element 11 über zwei Bonddrähte 6 elektrisch leitend mit der zweiten Anschlussstelle 19 und der dritten Anschlussstelle 22 verbunden.
  • Das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement gemäß dem Ausführungsbeispiel der 4 weist im Unterschied zu den Ausführungsbeispielen der 1 bis 3 keine Linse 9 auf.
  • Weiterhin ist der Halbleiterkörper 1 gemäß 4 in die Ausnehmung 24 eines Bauelementgehäuses 25 montiert. Die Ausnehmung 24 weist hierbei die Form eines Reflektors auf, dass heißt, ihre Seitenwände 26 sind nach außen geneigt.
  • Das Bauelementgehäuse 25 weist weiterhin eine um die Ausnehmung 24 umlaufende Auflagefläche 27 auf, auf der das elektrochrome Element 11 aufliegt. Das elektrochrome Element 11 weist hierbei zwei Substrate 17, 17' auf, beispielsweise Glasplatten, wobei auf das eine Substrat 17 die erste Elektrodenschicht 15 aufgebracht ist und auf das andere Substrat 17' die zweite Elektrodenschicht 16. Hierbei ist das Substrat 17 mit der ersten Elektrodenschicht 15 versetzt gegenüber dem anderen Substrat 17' mit der zweiten Elektrodenschicht 16 angeordnet, so dass jeweils seitliche Vorsprüngen entstehen, auf denen die jeweilige Elektrodenschicht 15, 16 freiliegt. Über diese freiliegenden Bereiche kann die jeweilige Elektrodenschicht 15, 16 elektrisch kontaktiert werden. Die beiden freiliegenden Bereiche der ersten Elektrodenschicht 15 und der zweiten Elektrodenschicht 16 stellen somit bei dem Ausführungsbeispiel der 4 die zweite Anschlussstelle 19 und die dritte Anschlussstelle 22 dar.
  • Zwischen der ersten Elektrodenschicht 15 und der zweiten Elektrodenschicht 16 sind die elektrochrome Schicht 12, die Ionen-leitende Schicht 13 und die Ionen-speichernde Schicht 14 angeordnet, wie anhand von 1 bereits im Detail beschrieben.
  • Das Kameramodul gemäß dem Ausführungsbeispiel der 5 weist einen strahlungsemittierenden Leuchtdiodenchip 28 als strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement auf, der dazu geeignet ist, sichtbares Licht auszusenden. Das von dem Leuchtdiodenchip 28 ausgesandte Licht ist dazu vorgesehen, als Blitzlicht zu dienen und soll daher einen Farbort im weißen Bereich der CIE-Normfarbtafel aufweisen. Aus diesem Grund umfasst der Leuchtdiodenchip 28 neben dem strahlungsemittierenden Halbleiterkörper 1 eine wellenlängenkonvertierende Schicht 8, die auf dem Halbleiterkörper angeordnet ist. Die wellenlängenkonvertierende Schicht 8 wandelt einen Teil der von dem Halbleiterkörper 1 erzeugten Strahlung derart um, dass der Leuchtdiodenchip 28 weißes Licht aussendet.
  • Der Leuchtdiodenchip 28 ist zusammen mit einem CCD-Modul 29 auf einem Kameraträger 30 derart angeordnet, dass Strahlung des Halbleiterkörpers 1 durch eine Strahlungsdurchtrittsfläche 31 nach außen und externes Licht durch die Strahlungsaustrittsfläche 31 in das Innere des Kameramoduls auf das CCD-Modul 29 gelangen kann. Über dem CCD-Modul 29 ist weiterhin eine Kameralinse 32 angeordnet. Zwischen der Strahlungsdurchtrittsfläche 31 und dem Leuchtdiodenchip 28 ist ein elektrochromes Element 11 angeordnet. Das elektrochrome Element 11 kann beispielsweise zwei Substrate 17, 17', etwa zwei Glassplatten aufweisen, die jeweils mit einer Elektrodenschicht 15, 16 versehen sind. Zwischen den beiden Elektrodenschichten 15, 16 sind die elektrochrome Schicht 12, die Ionen-leitende Schicht 13 und die Ionen-speichernde Schicht 14 angeordnet. Das elektrochrome Element 11 ist aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht im Detail in 5 dargestellt. Ein solches elektrochromes Element 11 wurde in Zusammenhang mit dem Halbleiterbauelement der 4 bereits beschrieben.
  • Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen und insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination von Merkmalen selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • - „Schaltbare elektrochrome Filter als spektral selektive Lichtmodulatoren” von A. Kraft et al., Photonik 2/2007, Seiten 76 bis 78 [0012]

Claims (14)

  1. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement mit: – einem Halbleiterkörper (1), der im Betrieb elektromagnetische Strahlung zumindest von einer Vorderseite (4) aussendet, und – einem elektrochromen Element (11), dessen optische Eigenschaften durch Anlegen einer elektrischen Spannung verändert werden können, wobei das elektrochrome Element (11) dem Halbleiterkörper (1) in dessen Abstrahlrichtung nachgeordnet ist.
  2. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, bei dem über oder auf der Vorderseite (4) des Halbleiterkörpers (1) eine wellenlängenkonvertierende Schicht (8) angeordnet ist.
  3. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 2, das eine Linse (9) aufweist, die dem Halbleiterkörper (1) in dessen Abstrahlrichtung nachgeordnet ist.
  4. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach dem vorherigen Anspruch, bei dem das elektrochrome Element (11) zwischen Halbleiterkörper (1) und Linse (9) angeordnet ist.
  5. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach Anspruch 3, bei dem das elektrochrome Element (11) innerhalb der Linse (9) angeordnet ist.
  6. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach Anspruch 3, bei dem das elektrochrome Element (11) auf einer strahlungsemittierenden Vorderseite (23) der Linse (9) angeordnet ist.
  7. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach einem der obigen Ansprüche, bei dem das elektrochrome Element (11) durch Anlagen einer Spannung von einem ersten Zustand in einen zweiten Zustand geschaltet werden kann, wobei das elektrochrome Element (11) in dem ersten Zustand zumindest durchlässig für die Strahlung ist, die von dem Halbleiterkörper (1) erzeugt wird, und in dem zweiten Zustand farbig erscheint.
  8. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach dem vorherigen Anspruch, bei dem das elektrochrome Element im zweiten Zustand blau erscheint.
  9. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach einem der obigen Ansprüche, bei dem das elektrochrome Element (11) umfasst: – eine erste Elektrodenschicht (15), – mindestens eine elektrochrome Schicht (12) mit zumindest einem funktionellen elektrochromen Material, – mindestens eine Ionen-leitende Schicht (13), – mindestens eine Ionen-speichernde Schicht (14), und – eine zweite Elektrodenschicht (16).
  10. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach dem vorherigen Anspruch, bei dem das elektrochrome Material aus zumindest einer der folgenden Materialgruppen gewählt ist: Oxide der Übergangsmetalle, insbesondere Wolframtrioxid, Hydride der seltenen Erden.
  11. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach einem der obigen Ansprüche, bei dem der Halbleiterkörper (1) und das elektrochrome Element (11) über einen gemeinsamen Massepunkt elektrisch kontaktiert sind.
  12. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach einem der obigen Ansprüche, bei dem es sich um eine Leuchtdiode oder eine Superlumineszenzdiode handelt.
  13. Kameramodul mit einem strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement (29), dessen Strahlung im Betrieb durch eine Strahlungsdurchtrittsfläche (31) hindurch tritt, wobei zwischen der Strahlungsdurchtrittsfläche (31) und dem strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement (29) ein elektrochromes Element (11) angeordnet ist.
  14. Kameramodul nach dem vorherigen Anspruch, das ein CCD-Modul (29) zur Bildaufnahme umfasst, wobei das elektrochrome Element (11) zwischen einer Lichtdurchtrittsfläche (31) und dem CCD-Modul (29) angeordnet ist.
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