DE102016100351B4

DE102016100351B4 - Optoelektronisches Bauelement, Leuchtvorrichtung und Autoscheinwerfer

Info

Publication number: DE102016100351B4
Application number: DE102016100351.4A
Authority: DE
Inventors: Alexander F. Pfeuffer
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2016-01-11
Filing date: 2016-01-11
Publication date: 2023-07-06
Anticipated expiration: 2036-01-12
Also published as: DE102016100351A1; US20190013351A1; WO2017121659A1; US10388694B2

Abstract

Optoelektronisches Bauelement (100), aufweisend- eine Strahlungsseite (4) mit einer Mehrzahl von in lateraler Richtung, parallel zur Strahlungsseite (4), nebeneinander angeordneten Bildpunkten (40),- eine der Strahlungsseite (10) gegenüberliegende Kontaktseite (30) mit einer Mehrzahl von in lateraler Richtung nebeneinander angeordneten, ersten Kontaktstrukturen (31) zur externen elektrischen Kontaktierung des Bauelements (100), wobei- in Draufsicht auf die Strahlungsseite (4) betrachtet die Länge (L40) eines jeden Bildpunktes (40), gemessen entlang einer Längsrichtung (L), größer ist als die Breite (Q40) des Bildpunktes (40), gemessen entlang einer Querrichtung (Q),- die ersten Kontaktstrukturen (31) alle p-Kontaktstrukturen oder alle n-Kontaktstrukturen sind,- die ersten Kontaktstrukturen (31) im Betrieb einzeln und unabhängig voneinander elektrisch kontaktiert werden,- jedem Bildpunkt (40) eine erste Kontaktstruktur (31) elektrisch eineindeutig zugeordnet ist,- jede erste Kontaktstruktur (31) in Draufsicht auf die Kontaktseite (30) zumindest mit dem zugeordneten Bildpunkt (40) überlappt,- für jeden Bildpunkt (40) und einen in Querrichtung (Q) direkt benachbarten Bildpunkt (40) gilt, dass die beiden ersten Kontaktstrukturen (31) dieser beiden Bildpunkte (40) unterschiedlich bezüglich der zugehörigen Bildpunkte (40) angeordnet sind, sodass eine Translation, welche den Bildpunkt (40) in den direkt benachbarten Bildpunkt (40) abbildet, die beiden zugeordneten ersten Kontaktstrukturen (31) nicht deckungsgleich ineinander überführt.

Description

Es wird ein optoelektronisches Bauelement angegeben. Darüber hinaus werden eine Leuchtvorrichtung und ein Autoscheinwerfer angegeben.
Die Druckschriften DE 10 2013 102 667 A1 , DE 10 2011 056 888 A1 und DE 10 2012 112 302 A1 beschreiben Anzeigevorrichtungen.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein optoelektronisches Bauelement mit kleinen Bildpunkten oder Pixeln und verhältnismäßig großen Kontaktstrukturen anzugeben. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, eine Leuchtvorrichtung sowie einen Autoscheinwerfer mit einem solchen optoelektronischen Bauelement anzugeben.
Diese Aufgaben werden unter anderen durch den unabhängigen Patentanspruch 1 sowie die Patentansprüche 14 und 19 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der übrigen abhängigen Patentansprüche.
Das optoelektronische Bauelement umfasst eine Strahlungsseite, wie eine pixellierte Strahlungsseite, mit einer Mehrzahl von in lateraler Richtung, parallel zur Strahlungsseite, nebeneinander angeordneten Bildpunkten.
Bei dem optoelektronischen Bauelement handelt es sich beispielsweise um einen Halbleiterchip, wie einen Dünnfilm-Halbleiterchip. Unter einem Halbleiterchip wird dabei ein solches Element verstanden, welches durch Vereinzelung eines Wafers entsteht. Insbesondere sind die Abmessungen des Halbleiterchips also durch Trennungslinien in dem Wafer definiert.
Unter einem Bildpunkt wird dabei insbesondere ein im Betrieb des optoelektronischen Bauelements leuchtender oder betreibbarer Bereich der Strahlungsseite verstanden, der unabhängig von der übrigen Strahlungsseite betrieben oder zum Leuchten gebracht werden kann. Jeder Bildpunkt kann dabei einen so genannten Pixel bilden. Alternativ bilden mehrere Bildpunkte, zum Beispiel drei Bildpunkte, wie ein im Betrieb rot leuchtender, ein grün leuchtender und ein blau leuchtender Bildpunkt, ein Pixel. Ein solcher Pixel ist dann ebenfalls unabhängig von den anderen Pixeln betreibbar und kann je nach Farbmischung farbig oder weiß leuchten.
Über die Strahlungsseite wird im Betrieb bevorzugt elektromagnetische Strahlung, insbesondere sichtbares Licht, aus dem Bauelement ausgekoppelt oder in das Bauelement eingekoppelt. Im ersten Fall sind die Bildpunkte Leuchtpunkte, im zweiten Fall Sensorpunkte. Die Strahlungsfläche kann dementsprechend als Bildschirm oder als Bildsensor fungieren.
Die Bildpunkte sind auf der Strahlungsseite bevorzugt matrixartig angeordnet, zum Beispiel in einem Rechteckmuster. Beispielsweise bilden die Bildpunkte Maschen eines regelmäßigen Gitternetzes. Die Bildpunkte sind dabei jeweils bevorzugt einfach zusammenhängend ausgebildet. Die durch den Bildpunkt definierte, Strahlung emittierende Teilfläche der Strahlungsseite weist also bevorzugt keine Unterbrechungen, wie nicht leuchtende oder dunkel erscheinende Flecken auf.
Jeder Bildpunkt ist insbesondere durch seine geometrische Form und seine Größe charakterisiert. In Draufsicht auf die Strahlungsseite kann jeder Bildpunkt beispielsweise eine rechteckige oder ovale oder elliptische oder quadratische oder kreisförmige Querschnittsform haben. Besonders bevorzugt weisen alle Bildpunkte im Rahmen der Herstellungstoleranz die gleiche Form und/oder Größe auf.
Das optoelektronische Bauelement umfasst eine der Strahlungsseite gegenüberliegende Kontaktseite mit einer Mehrzahl von in lateraler Richtung nebeneinander angeordneten, ersten Kontaktstrukturen zur externen elektrischen Kontaktierung des Bauelements. Die ersten Kontaktstrukturen können beispielsweise als Erhebungen von der Kontaktseite hervorstehen oder bündig mit der Kontaktseite abschließen.
Die ersten Kontaktstrukturen weisen beispielsweise ein elektrisch leitendes Material, wie ein Metall, zum Beispiel Al, Ag, Ni, Cu, Sn oder Au, oder ein transparent leitfähiges Oxid, kurz TCO, auf oder bestehen daraus.
Insbesondere sind die beim Blick auf die Kontaktseite sichtbaren Flächen der ersten Kontaktstrukturen jeweils zusammenhängend oder einfach zusammenhängend ausgebildet. Besonders bevorzugt sind die ersten Kontaktstrukturen alle im Wesentlichen gleich oder identisch ausgebildet. Das heißt zum Beispiel, dass die ersten Kontaktstrukturen innerhalb der Herstellungstoleranz gleiche dreidimensionale geometrische Formen und Größen beziehungsweise Volumina aufweisen. Insbesondere können also jeweils zwei erste Kontaktstrukturen nahezu deckungsgleich ineinander übergeführt werden, wobei das sich daraus ergebende Schnittvolumen zumindest 90 % oder zumindest 95 % oder zumindest 99 % des Volumens jedes der beiden einzelnen ersten Kontaktstrukturen beträgt.
In Draufsicht auf die Strahlungsseite betrachtet ist die Länge eines jeden Bildpunktes gemessen entlang einer Längsrichtung größer als die Breite des Bildpunktes, gemessen entlang einer Querrichtung. Die Längsrichtung und die Querrichtung sind dabei parallel zur Strahlungsseite und senkrecht zueinander ausgerichtet. Die Bildpunkte haben also beispielsweise rechteckige oder ovale oder elliptische Grundformen. Zum Beispiel ist die Länge mindestens 1,2-mal oder mindestens 1,5-mal oder mindestens 2-mal größer als die Breite.
Die Längen und/oder Breiten der Bildpunkte können beispielsweise höchstens 200 µm oder höchstens 100 µm oder höchstens 50 µm betragen. Alternativ oder zusätzlich betragen die Längen und/oder Breiten der Bildpunkte mindestens 5 µm oder mindestens 10 µm oder mindestens 50 µm.
Die ersten Kontaktstrukturen sind alle p-Kontaktstrukturen oder alle n-Kontaktstrukturen. Das heißt, dass im bestimmungsgemäßen Betrieb des Bauelements über alle ersten Kontaktstrukturen entweder Löcher oder Elektronen in das optoelektronische Bauelement injiziert werden.
Die ersten Kontaktstrukturen werden im bestimmungsgemäßen Betrieb einzeln und unabhängig voneinander betrieben. Das heißt, die ersten Kontaktstrukturen sind untereinander nicht direkt elektrisch miteinander verbunden. Lediglich eine Halbleiterschichtenfolge innerhalb des Bauelements kann die ersten Kontaktstrukturen elektrisch miteinander verbinden.
Anders ausgedrückt können die ersten Kontaktstrukturen unabhängig voneinander bestromt oder mit einer Spannung beaufschlagt werden.
Jedem Bildpunkt ist eine erste Kontaktstruktur elektrisch eineindeutig zugeordnet. Das heißt insbesondere, dass bei elektrischer Kontaktierung einer bestimmten ersten Kontaktstruktur nur der zugeordnete Bildpunkt betrieben und angesteuert wird, zum Beispiel zum Leuchten gebracht wird. Die anderen Bildpunkte werden alleine durch die Kontaktierung dieser ersten Kontaktstruktur nicht betrieben.
In Draufsicht auf die Kontaktseite überlappt jede erste Kontaktstruktur zumindest mit dem zugeordneten Bildpunkt. Dabei kann die erste Kontaktstruktur teilweise oder vollständig mit dem zugeordneten Bildpunkt überlappen. Insbesondere ist es möglich, dass jede erste Kontaktstruktur mit mehr als einem Bildpunkt, beispielsweise mit zwei, drei, vier oder mehr benachbarten Bildpunkten überlappt. Selbst wenn jede erste Kontaktstruktur mit zwei oder mehr Bildpunkten in Draufsicht auf die Kontaktseite überlappt, ist trotzdem jede erste Kontaktstruktur elektrisch nur einem Bildpunkt zugeordnet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform gilt für jeden Bildpunkt und zumindest einen in Querrichtung direkt dazu benachbarten Bildpunkt, dass die beiden ersten Kontaktstrukturen dieser beiden Bildpunkte vorgegeben oder gezielt unterschiedlich bezüglich der zugehörigen Bildpunkte angeordnet sind. Beispielsweise sind die ersten Kontaktstrukturen der beiden in Querrichtung direkt benachbarten Bildpunkte gegeneinander verdreht oder versetzt. Insbesondere ist diese unterschiedliche Anordnung so gewählt, dass eine Translation, insbesondere eine reine Translation in Querrichtung, welche den Bildpunkt auf den in Querrichtung direkt benachbarten Bildpunkt abbildet, die beiden zugeordneten ersten Kontaktstrukturen nicht deckungsgleich ineinander überführt.
Anders ausgedrückt kann jeder Bildpunkt in einen in Querrichtung direkt benachbarten Bildpunkt über eine reine Translation abgebildet werden. Dabei werden die beiden Bildpunkte bevorzugt deckungsgleich aufeinander abgebildet. Allerdings kann es auch sein, dass die Translation die Bildpunkte nur nahezu deckungsgleich aufeinander abbilden kann, weil die Bildpunkte zum Beispiel aufgrund von Herstellungstoleranzen leicht unterschiedliche Formen und Größen aufweisen. Auch ist es möglich, dass die Bildpunkte beispielsweise in Eckbereichen unterschiedliche Aussparungen haben, die durch die Translation nicht ineinander übergeführt werden können. Insbesondere wird also unter „aufeinander abbilden“ verstanden, dass die sich aus der Translation ergebende Schnittfläche zwischen den beiden Bildpunkten zumindest 90 % oder 95 % oder 99 % der Flächen der einzelnen Bildpunkte ergibt.
Dass die beiden zugehörigen ersten Kontaktstrukturen durch die Translation nicht deckungsgleich ineinander übergeführt werden, kann entsprechend bedeuten, dass ein sich durch die Translation ergebendes virtuelles Schnittvolumen zwischen den beiden ersten Kontaktstrukturen höchstens 90 % oder höchstens 80 % oder höchstens 50 % oder höchstens 10 % oder höchstens 5 % der Volumina der einzelnen ersten Kontaktstrukturen beträgt. Auch ist es möglich, dass es durch die Translation zu gar keiner Überschneidung der beiden ersten Kontaktstrukturen kommt.
Bei den hier beschriebenen Bildpunkten handelt es sich bevorzugt um Bildpunkte im Inneren der Strahlungsseite, also Bildpunkte, welche nicht am Rand der Strahlungsseite angeordnet sind. Die Bildpunkte im Inneren der Strahlungsseite sind zum Beispiel in Querrichtung und Längsrichtung beidseitig von weiteren Bildpunkten umgeben.
Das optoelektronische Bauelement weist eine pixellierte Strahlungsseite mit einer Mehrzahl von in lateraler Richtung, parallel zur Strahlungsseite nebeneinander angeordneten Bildpunkten auf. Eine der Strahlungsseite gegenüberliegende Kontaktseite umfasst eine Mehrzahl von in lateraler Richtung nebeneinander angeordneten ersten Kontaktstrukturen zur externen elektrischen Kontaktierung des Bauelements. In Draufsicht auf die Strahlungsseite betrachtet ist die Länge eines jeden Bildpunkts, gemessen entlang einer Längsrichtung, größer als die Breite des Bildpunktes, gemessen entlang einer Querrichtung. Die ersten Kontaktstrukturen sind alle p-Kontaktstrukturen oder alle n-Kontaktstrukturen. Die ersten Kontaktstrukturen werden im bestimmungsgemäßen Betrieb einzeln und unabhängig voneinander elektrisch kontaktiert. Jedem Bildpunkt ist dabei eine erste Kontaktstruktur elektrisch eineindeutig zugeordnet. Jede erste Kontaktstruktur überlappt in Draufsicht auf die Kontaktseite zumindest mit dem zugeordneten Bildpunkt. Ferner gilt für jeden Bildpunkt und einen in Querrichtung direkt benachbarten Bildpunkt, dass die beiden ersten Kontaktstrukturen dieser beiden Bildpunkte unterschiedlich bezüglich der zugehörigen Bildpunkte angeordnet sind, sodass eine Translation, welche den Bildpunkt auf den in Querrichtung direkt benachbarten Bildpunkt abbildet, die beiden zugeordneten ersten Kontaktstrukturen nicht deckungsgleich ineinander überführt.
Der hier beschriebenen Erfindung liegt insbesondere die Erkenntnis zugrunde, dass bei einzeln angesteuerten Bildpunkten die ersten Kontaktstrukturen auf der Kontaktseite üblicherweise entsprechend der Größe der Bildpunkte gewählt werden. Bei einer Reduzierung der Bildpunktgröße muss also die jeweilige erste Kontaktstruktur auf der Kontaktseite ebenfalls in ihrer lateralen Ausdehnung reduziert werden. Die Herstellung sehr kleiner Kontaktstrukturen für sehr kleine Bildpunkte kann allerdings zu Problemen führen.
Die Erfindung macht unter anderem von der Idee Gebrauch, die ersten Kontaktstrukturen bezüglich der zugeordneten Bildpunkte unterschiedlich anzuordnen. Insbesondere wenn die Bildpunkte nicht quadratisch oder kreisförmig, sondern beispielsweise elliptisch, oval oder rechteckig ausgeführt sind, kann dadurch die laterale Ausdehnung der ersten Kontaktstrukturen größer gewählt werden, als wenn die ersten Kontaktstrukturen bezüglich der zugeordneten Bildpunkte alle gleich angeordnet sind. Dies ermöglicht also, die Dimensionen der Bildpunkte insbesondere in eine Richtung zu reduzieren und die ersten Kontaktstrukturen auf der Rückseite verhältnismäßig groß zu belassen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind jeweils die beiden ersten Kontaktstrukturen der beiden in Querrichtung direkt benachbarten Bildpunkte entlang oder bezüglich der Längsrichtung auf unterschiedlichen Höhen angeordnet. Wird der Bildpunkt zum Beispiel über eine Translation in Querrichtung auf den direkt benachbarten Bildpunkt abgebildet, so sind die beiden zugehörigen ersten Kontaktstrukturen nach der Translation in Längsrichtung gegeneinander versetzt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform überlappt in Draufsicht auf die Kontaktseite jede erste Kontaktstruktur mit n, insbesondere genau n, in Querrichtung nebeneinander angeordneten Bildpunkten.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform überlappt jeder Bildpunkt in Draufsicht auf die Kontaktseite mit n, insbesondere genau n, in Längsrichtung nebeneinander angeordneten ersten Kontaktstrukturen.
n kann hier und im Folgenden eine ganze Zahl von zumindest zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind in Draufsicht auf die Kontaktseite betrachtet die Länge und Breite jeder ersten Kontaktstruktur im Wesentlichen gleich. „Im Wesentlichen“ heißt hierbei, dass die Längen und Breiten der ersten Kontaktstrukturen um höchstens 10 % oder höchstens 5 % oder höchstens 2 % voneinander abweichen. Insbesondere können die ersten Kontaktstrukturen in Draufsicht auf die Kontaktseite zum Beispiel quadratische oder kreisförmige oder regelmäßig sechseckige Querschnittsformen aufweisen.
Die Längen und Breiten der ersten Kontaktstrukturen können beispielsweise höchstens 200 µm oder höchstens 100 µm oder höchstens 50 µm betragen. Alternativ oder zusätzlich betragen die Längen und/oder Breiten der Bildpunkte mindestens 5 µm oder mindestens 10 µm oder mindestens 50 µm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist bei jedem Bildpunkt die Länge im Wesentlichen n²-mal so groß wie die Breite, wobei n die oben genannte ganze Zahl sein kann. Bevorzugt betragen die Länge und die Breite einer jeden ersten Kontaktstruktur im Wesentlichen das n-Fache der Breite des zugeordneten Bildpunktes. „Im Wesentlichen“ bedeutet hierbei, dass eine Abweichung von beispielsweise höchstens 20 % oder höchstens 10 % oder höchstens 5 % oder höchstens 1 % auftreten kann. Die Länge des ersten Bildpunktes beträgt also zum Beispiel n²-mal die Breite plus/minus 20 %.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegen die ersten Kontaktstrukturen im unmontierten Zustand des optoelektronischen Bauelements an der Kontaktseite frei. In diesem Zustand sind die ersten Kontaktstrukturen beispielsweise elektrisch noch nicht kontaktiert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die ersten Kontaktstrukturen an der Kontaktseite Lotstrukturen zur elektrischen und mechanischen Verbindung mit einem Anschlussträger. Im Bereich der ersten Kontaktseite weisen die ersten Kontaktstrukturen also beispielsweise ein Lotmetall, wie Sn-Legierungen, auf oder bestehen daraus. Insbesondere ein von der Kontaktseite hervorstehender Teil der ersten Kontaktstrukturen kann ein Lotmetall aufweisen oder daraus bestehen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist auf der Kontaktseite zumindest eine zweite Kontaktstruktur zur externen elektrischen Kontaktierung des Bauelements angeordnet. Auch die zweite Kontaktstruktur kann von der Kontaktseite hervorstehen, im unmontierten Zustand freiliegen und zum Beispiel eine Lotstruktur sein. Die zweite Kontaktstruktur kann dieselben Materialien wie die erste Kontaktstruktur aufweisen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die zweite Kontaktstruktur im bestimmungsgemäßen Betrieb eine zu den ersten Kontaktstrukturen komplementäre Polarität auf. Handelt es sich bei den ersten Kontaktstrukturen also beispielsweise um p-Kontaktstrukturen, so ist die zweite Kontaktstruktur eine n-Kontaktstruktur. Bei der zweiten Kontaktstruktur handelt es sich also insbesondere um einen Gegenkontakt zu einer oder mehreren oder allen der ersten Kontaktstrukturen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die zweite Kontaktstruktur zusammenhängend ausgebildet und weist eine Mehrzahl von Ausnehmungen auf. Die Ausnehmungen sind in Draufsicht auf die Kontaktseite bevorzugt vollständig von der zweiten Kontaktstruktur umgeben.
Die ersten Kontaktstrukturen sind bevorzugt in den Ausnehmungen der zweiten Kontaktstruktur angeordnet. Insbesondere kann jeder ersten Kontaktstruktur eine Ausnehmung in der zweiten Kontaktstruktur eineindeutig zugeordnet sein. Anders ausgedrückt gibt es zu jeder ersten Kontaktstruktur dann eine eigene Ausnehmung. Alternativ ist es aber auch möglich, dass in einer Ausnehmung zwei oder mehr erste Kontaktstrukturen gemeinsam angeordnet sind.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist an der Kontaktseite um jede erste Kontaktstruktur ein Isolationsbereich vorgesehen, der die jeweilige erste Kontaktstruktur von der zweiten Kontaktstruktur elektrisch isoliert und in lateraler Richtung beabstandet. Dieser Isolationsbereich kann beispielsweise ein mit Luft oder Gas gefüllter Hohlraum sein.
Es ist aber auch möglich, dass der Isolationsbereich durch ein isolierendes, solides Material, wie Siliziumoxid, zum Beispiel SiO₂, oder wie Siliziumnitrid, zum Beispiel SiN, gebildet ist.
Beispielsweise ist die gesamte Kontaktseite eben oder plan, wobei die Isolationsbereiche zwischen den ersten Kontaktstrukturen und der zweiten Kontaktstruktur an der Kontaktseite bündig mit den ersten Kontaktstrukturen und der zweiten Kontaktstruktur abschließen. Insbesondere kann die Kontaktseite über einen Damascene-Prozess, bevorzugt über einen Dual-Damascene-Prozess, hergestellt sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform hängen die Isolationsbereiche von zwei oder mehreren nebeneinander angeordneten ersten Kontaktstrukturen zusammen. In diesem Fall sind bevorzugt zwei oder mehrere erste Kontaktstrukturen in einer gemeinsamen Ausnehmung der zweiten Kontaktstruktur angeordnet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das optoelektronische Bauelement eine zwischen der Strahlungsseite und der Kontaktseite angeordnete Halbleiterschichtenfolge auf.
Die Halbleiterschichtenfolge basiert beispielsweise auf einem III-V-Verbindungs-Halbleitermaterial. Bei dem Halbleitermaterial handelt es sich zum Beispiel um ein Nitrid-Verbindungs-Halbleitermaterial, wie Al_nIn_1-n-mGa_mN, oder um ein Phosphid-Verbindungs-Halbleitermaterial, wie Al_nIn_1-n-mGa_mP, oder auch um ein Arsenid-Verbindungs-Halbleitermaterial, wie Al_nIn_1-n-mGa_mAs, wobei jeweils 0 ≤ n ≤ 1, 0 ≤ m ≤ 1 und m + n ≤ 1 ist. Dabei kann die Halbleiterschichtenfolge Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber sind jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters der Halbleiterschichtenfolge, also Al, As, Ga, In, N oder P, angegeben, auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt und/oder ergänzt sein können. Bevorzugt basiert die Halbleiterschichtenfolge auf AlInGaN.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Halbleiterschichtenfolge ein Dielektrikum zwischen der Kontaktseite und der Halbleiterschichtenfolge auf. Bei dem Dielektrikum handelt es sich beispielsweise um eine isolierende Schicht auf der Halbleiterschichtenfolge. Das Dielektrikum hat dabei bevorzugt keine stabilisierende Wirkung für die Halbleiterschichtenfolge. Alleine die Verbindung aus Halbleiterschichtenfolge und Dielektrikum ist also bevorzugt mechanisch nicht selbsttragend.
Das Dielektrikum kann beispielsweise ein Silikon oder ein Siliziumnitrid oder ein Siliziumoxid oder eine Aluminiumoxid aufweisen oder daraus bestehen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Halbleiterschichtenfolge eine dem Dielektrikum zugewandte erste Halbleiterschicht, beispielsweise eine p- oder n-dotierte Halbleiterschicht, und eine dem Dielektrikum abgewandte zweite Halbleiterschicht, beispielsweise eine n- oder p-Halbleiterschicht. Zwischen der ersten Halbleiterschicht und der zweiten Halbleiterschicht ist eine aktive Schicht angeordnet. Zum Beispiel emittiert oder absorbiert die aktive Schicht im bestimmungsgemäßen Betrieb elektromagnetische Strahlung. Insbesondere ist die aktive Schicht zur Emission von Strahlung im sichtbaren Spektralbereich oder UV-Bereich ausgebildet.
Die aktive Schicht weist beispielsweise wenigstens einen pn-Übergang und/oder eine Quantentopfstruktur in Form eines einzelnen Quantentopfs, kurz SQW, oder in Form einer Multiquantentopfstruktur, kurz MQW, auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist jede erste Kontaktstruktur ein, insbesondere genau ein, erstes Verbindungselement auf. Das erste Verbindungselement erstreckt sich bevorzugt von der Kontaktseite aus durch das Dielektrikum, ist also eine Durchführung durch das Dielektrikum. Über das erste Verbindungselement ist die Halbleiterschichtenfolge bevorzugt mit der Kontaktseite elektrisch leitend verbunden. Bei dem ersten Verbindungselement kann es sich beispielsweise um eine stabförmige Erhebung oder einen Dorn handeln, welche sich von der ersten Kontaktstruktur aus in Richtung Halbleiterschichtenfolge erhebt. Zum Beispiel sind die ersten Kontaktstrukturen auf der Kontaktseite befindliche Plättchen oder Schichten mit zwei im Wesentlichen parallelen und ebenen Hauptseiten, die an einer Hauptseite einen Dorn oder eine Erhebung aufweisen, der das Dielektrikum durchdringt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform überlappen die ersten Verbindungselemente der zwei ersten Kontaktstrukturen der direkt benachbarten Bildpunkte nach der Translation nicht miteinander.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind zwischen dem Dielektrikum und der Halbleiterschichtenfolge Spiegelelemente angeordnet, die in direktem mechanischem und elektrischem Kontakt zu der ersten Halbleiterschicht stehen. Die Spiegelelemente sind bevorzugt jeweils einfach zusammenhängend ausgebildet und weisen beispielsweise ein Metall, wie Ag, Al, Au, Rh, auf oder bestehen aus einem solchen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist jedem Spiegelelement eine erste Kontaktstruktur eineindeutig zugeordnet und mit dieser über das erste Verbindungselement elektrisch leitend verbunden. Die Spiegelelemente sind dabei bevorzugt in direktem Kontakt mit den ersten Verbindungselementen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden im Betrieb über die gesamte laterale Ausdehnung der Spiegelelemente, also über die Ausdehnung gemessen parallel zur Strahlungsseite und/oder Kontaktseite, erste Ladungsträger, wie Löcher oder Elektronen, in die erste Halbleiterschicht injiziert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform definiert die Projektion der Spiegelelemente auf die Strahlungsseite jeweils die Form, Größe und Position der Bildpunkte. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass eine laterale Stromverteilung innerhalb der Halbleiterschichtenfolge gering ist, so dass die aktive Schicht der Halbleiterschichtenfolge nur im unmittelbaren Bereich über den Spiegelelementen elektromagnetische Strahlung erzeugt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform erstreckt sich die aktive Schicht in Draufsicht auf die Strahlungsseite über eine Mehrzahl von Bildpunkten und ist dabei zusammenhängend ausgebildet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Halbleiterschichtenfolge Durchkontaktierungen auf, die sich von der dem Dielektrikum zugewandten Seite der Halbleiterschichtenfolge aus durch die erste Halbleiterschicht und die aktive Schicht erstrecken und in die zweite Halbleiterschicht münden. Bevorzugt werden im Betrieb zweite Ladungsträger, wie Elektronen oder Löcher, von der Kontaktseite aus über zweite Verbindungselemente der zweiten Kontaktstruktur durch das Dielektrikum hindurch in die Durchkontaktierungen und von dort aus in die zweite Halbleiterschicht injiziert. Auf Kontaktelemente oder Kontaktstrukturen auf der Strahlungsseite kann dann verzichtet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Durchkontaktierungen in Draufsicht auf die Strahlungsseite lateral neben den Bildpunkten angeordnet. Insbesondere überlappen die Durchkontaktierungen also nicht mit den einfach zusammenhängend ausgebildeten Bildpunkten. Die Durchkontaktierungen sind zum Beispiel im Bereich von Ecken der Bildpunkte angeordnet. Dabei können mehreren Bildpunkten ein- und dieselbe Durchkontaktierung elektrisch zugeordnet sein, so dass die aktive Schicht unterhalb eines oder unterhalb mehrerer Bildpunkte über dieselbe Durchkontaktierung mit Ladungsträgern versorgt wird.
Darüber hinaus wird eine Leuchtvorrichtung angegeben. Die Leuchtvorrichtung umfasst insbesondere ein hier beschriebenes optoelektronisches Bauelement. Alle in Verbindung mit der Leuchtvorrichtung offenbarten Merkmale sind damit für das optoelektronische Bauelement offenbart und umgekehrt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Leuchtvorrichtung einen Anschlussträger mit ersten Anschlussstellen. Zum Beispiel wird über den Anschlussträger das Bauelement im bestimmungsgemäßen Betrieb mit Strom oder Spannung versorgt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist jede erste Kontaktstruktur einer ersten Anschlussstelle eineindeutig zugeordnet und in direktem mechanischem und elektrischem Kontakt mit der zugeordneten Anschlussstelle.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das optoelektronische Bauelement mittels der als Lotstrukturen ausgebildeten ersten und/oder zweiten Kontaktstrukturen auf den Anschlussträger gelötet und mechanisch befestigt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das optoelektronische Bauelement mittels Bonden, zum Beispiel Direkt-Bonden, mit dem Anschlussträger verbunden.
Der Anschlussträger hat auf das optoelektronische Bauelement oder die Leuchtvorrichtung bevorzugt eine stabilisierende Wirkung. Insbesondere ist die Leuchtvorrichtung selbsttragend.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist jeder ersten Kontaktstruktur ein Schalter im Anschlussträger eineindeutig zugeordnet. Durch Betätigen des Schalters kann im Betrieb die zugeordnete erste Kontaktstruktur kontaktiert und der entsprechend zugeordnete Bildpunkt betrieben werden. Bei dem Anschlussträger handelt es sich zum Beispiel um ein Aktivmatrixelement oder um einen Silizium-Wafer mit integrierten Schaltern, wie Transistoren oder auch Dünnfilm-Transistoren.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das optoelektronische Bauelement der Leuchtvorrichtung frei von einem Aufwachssubstrat. Insbesondere ist das optoelektronische Bauelement mechanisch nicht selbsttragend.
Darüber hinaus wird ein Autoscheinwerfer angegeben. Insbesondere weist der Autoscheinwerfer eine wie hier beschriebene Leuchtvorrichtung oder ein wie hier beschriebenes optoelektronisches Bauelement auf. Das optoelektronische Bauelement oder die Leuchtvorrichtung ist also in dem Autoscheinwerfer verarbeitet oder verwendet. Insbesondere eignet sich die Leuchtvorrichtung dazu, einen Autoscheinwerfer mit adaptivem Kurvenlicht zu realisieren. Der Autoscheinwerfer ist bevorzugt so ausgeführt, dass die Längsrichtung parallel oder im Wesentlichen parallel zur Straße verläuft, die Querrichtung entsprechend senkrecht zur Straße. Durch Hinzuschalten von leuchtenden Bildpunkten in Längsrichtung kann eine befahrene Kurve ausgeleuchtet werden. Über Hinzuschalten oder Abschalten von leuchtenden Bildpunkten in Querrichtung kann die Leuchtweite reguliert werden. Da hier häufig eine hohe Auflösung von zum Beispiel zumindest 0,1° erreicht werden soll, ist es besonders vorteilhaft, die Ausdehnung der Bildpunkte in Querrichtung gering zu wählen.
Nachfolgend wird ein hier beschriebenes optoelektronisches Bauelement, sowie eine hier beschriebene Leuchtvorrichtung unter Bezugnahme auf Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch keine maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein. Zusätzlich werden im Folgenden Abwandlungen von optoelektronischen Bauelementen und Leuchtvorrichtungen gezeigt.
Es zeigen:

1A bis 4C Abwandlungen von Leuchtvorrichtungen in seitlicher Querschnittsansicht und Draufsicht,
5A bis 7B Ausführungsbeispiele einer hier beschriebenen Leuchtvorrichtung in seitlicher Querschnittsansicht und Draufsicht und
8A und 8B Ausführungsbeispiele hier beschriebener optoelektronischer Bauelemente in seitlicher Querschnittsansicht.

In 1A ist eine Abwandlung einer Leuchtvorrichtung 1000 in seitlicher Querschnittsansicht gezeigt. Zu erkennen ist ein optoelektronisches Bauelement 100, welches auf einem Anschlussträger 200 angeordnet ist. Das optoelektronische Bauelement 100 selbst weist eine Halbleiterschichtenfolge 1 und ein darauf angeordnetes Dielektrikum 2 auf. Eine dem Dielektrikum 2 abgewandte Seite der Halbleiterschichtenfolge 1 bildet eine Strahlungsseite 4 der Leuchtvorrichtung 1000. Eine der Halbleiterschichtenfolge 1 abgewandte Seite des Dielektrikums 2 bildet eine Kontaktseite 30 des optoelektronischen Bauelements 100.
Die Halbleiterschichtenfolge 1 weist eine dem Dielektrikum 2 zugewandte erste Halbleiterschicht 11, eine dem Dielektrikum 2 abgewandte zweite Halbleiterschicht 12 und eine dazwischen angeordnete aktive Schicht 10 auf. Beispielsweise handelt es sich bei der Halbleiterschichtenfolge 1 um eine auf GaN basierende Halbleiterschichtenfolge, wobei die aktive Schicht 10 im bestimmungsgemäßen Betrieb Strahlung im blauen Spektralbereich oder nahen UV-Spektralbereich emittiert.
Auf der Kontaktseite 30 des Bauelements 100 ist eine Mehrzahl von ersten Kontaktstrukturen 31 angeordnet. Zwischen den ersten Kontaktstrukturen 31 ist eine zweite Kontaktstruktur 32 angebracht. Die ersten Kontaktstrukturen 31 sind von der zweiten Kontaktstruktur 32 durch Isolationsbereiche 33 in Form von Hohlräumen beabstandet und elektrisch isoliert. Die ersten Kontaktstrukturen 31 sowie die zweite Kontaktstruktur 32 dienen zur elektrischen Kontaktierung des Bauelements 100 mittels des Anschlussträgers 200. Die ersten Kontaktstrukturen 31 und die zweite Kontaktstruktur 32 sind zum Beispiel aus einem Lotmaterial, wie AgSn, gebildet. Über die ersten Kontaktstrukturen 31 und die zweite Kontaktstruktur 32 ist das Halbleiterbauelement 100 auf den Anschlussträger 200 aufgelötet und somit mit diesem mechanisch verbunden und elektrisch kontaktiert.
Der Anschlussträger 200 weist erste Anschlussstellen 201 und eine oder mehrere zweite Anschlussstellen 202 auf. Jede erste Kontaktstruktur 31 ist dabei in direktem elektrischem und mechanischem Kontakt mit einer eineindeutig zugeordneten ersten Anschlussstelle 201. Die zweite Kontaktstruktur 32 ist in direktem elektrischem und mechanischem Kontakt mit der zweiten Anschlussstelle 202.
Die Anschlussstellen 201, 202 in dem Anschlussträger 200 sind beispielsweise aus einem metallischen Material wie Al, Ag, Ni, Cu oder Au geformt.
Jeder ersten Anschlussstelle 201 ist ein eigener Schalter 210, zum Beispiel ein Transistor, eineindeutig zugeordnet. Über den jeweiligen Schalter 210 können die ersten Anschlussstellen 201 einzeln und unabhängig voneinander bestromt werden. Auf diese Weise können die ersten Kontaktstrukturen 31 des optoelektronischen Bauelements 100 einzeln und unabhängig voneinander ebenfalls bestromt werden.
Die im Betrieb über die ersten Anschlussstellen 201 in die ersten Kontaktstrukturen 31 gelangenden Ladungsträger gelangen über erste Verbindungselemente 311 der ersten Kontaktstrukturen 31 durch das Dielektrikum 2 hindurch. Von den ersten Kontaktstrukturen 31 aus werden die Ladungsträger dann in Spiegelelemente 20 injiziert, die zwischen dem Dielektrikum 2 und der Halbleiterschichtenfolge 1 angeordnet sind und in direkter elektrischer und mechanischer Verbindung mit der Halbleiterschichtenfolge 1 stehen. Dabei ist jeder ersten Kontaktstruktur 31 ein eigenes Spiegelelement 20 eineindeutig zugeordnet.
Die Spiegelelemente 20 sind beispielsweise aus Silber gebildet. Über die Spiegelelemente 20 werden dann die Ladungsträger aus der ersten Kontaktstruktur 31 in die Halbleiterschichtenfolge 1 injiziert und rekombinieren dann im Bereich der aktiven Schicht 10 mit zweiten Ladungsträgern, die über die zweite Anschlussstelle 202 und die zweite Kontaktstruktur 32 in die Halbleiterschichtenfolge 1 injiziert werden. Eine Rekombination der Ladungsträger in der aktiven Schicht 10 findet dabei im Wesentlichen nur im Bereich unmittelbar über den Spiegelelementen 20 statt. Elektromagnetische Strahlung wird also ebenfalls nur im Bereich unmittelbar oberhalb der Spiegelelemente 20 erzeugt. Die Halbleiterschichtenfolge 1 beziehungsweise das optoelektronische Bauelement 100 beginnt dann auch nur im Bereich, der durch die Spiegelelemente 20 definiert ist, zu leuchten.
Anders ausgedrückt definiert die Projektion der Spiegelelemente 20 auf die Strahlungsfläche 4 jeweils einen Bildpunkt 40 auf der Strahlungsfläche 4. Die Bildpunkte 40 können also über die ersten Kontaktstrukturen 31 oder die ersten Anschlussstellen 201 oder die Schalter 210 einzeln und unabhängig voneinander betrieben, beispielsweise zum Leuchten gebracht werden.
Die Injektion der zweiten Ladungsträger erfolgt über die zweite Anschlussstelle 202, von wo aus die zweiten Ladungsträger in die zweite Kontaktstruktur 32 gelangen. Von der zweiten Kontaktstruktur 32 gelangen die Ladungsträger dann durch zweite Verbindungselemente 321 durch das Dielektrikum 2 hindurch in Durchkontaktierungen 15. Die Durchkontaktierungen 15 erstrecken sich durch die erste Halbleiterschicht 11 und die aktive Schicht 10 hindurch und münden in die zweite Halbleiterschicht 12. In diesem Bereich werden die zweiten Ladungsträger aus den Durchkontaktierungen 15 in die zweite Halbleiterschicht 12 injiziert und können dann im Bereich der aktiven Schicht 10 mit den ersten Ladungsträgern rekombinieren.
In 1B ist eine Draufsicht auf die Kontaktseite 30 des Bauelements 100 der 1A gezeigt. Die 1A ist dabei eine Ansicht auf eine Querschnittsebene senkrecht zur Zeichenfläche durch die gestrichelte Linie AA'.
In gestrichelten Rechtecken sind in 1B die Formen und Positionen der Bildpunkte 40, die jeweils durch die Spiegelelemente 20 definiert sind, angedeutet. Im Bereich der Bildpunkte 40 sind die ersten Kontaktstrukturen 31 angeordnet. Jede Kontaktstruktur 31 ist dabei in einer Ausnehmung der zweiten Kontaktstruktur 32 angeordnet. Die ersten Kontaktstrukturen 31 sind von der zweiten Kontaktstruktur 32 durch die Isolationsbereiche 33 beabstandet und elektrisch isoliert. Die Durchkontaktierungen 15 sind durch die gepunkteten Kreise angedeutet und sind ebenfalls im Bereich der Bildpunkte 40 angebracht. Die Durchkontaktierungen 15 können im Betrieb dunkel erscheinende Bereiche innerhalb der Bildpunkte 40 bilden.
Ferner ist in der 1B zu erkennen, dass jeder Bildpunkt 40 durch eine Translation, zum Beispiel eine reine Translation in Querrichtung Q, auf einen direkt benachbarten Bildpunkt 40 abgebildet werden kann. Über dieselbe Translation können auch die ersten Kontaktstrukturen 31 ineinander abgebildet werden. Die ersten Kontaktstrukturen 31 sind also translationsinvariant unter einer Translation, die die benachbarten Bildpunkte 40 ineinander überführt.
In der 2A ist eine weitere Abwandlung einer Leuchtvorrichtung 1000 gezeigt. Im Unterschied zu der 1A sind nun die ersten Kontaktstrukturen 31 elektrisch leitend mit den Durchkontaktierungen 15 durch die Halbleiterschichtenfolge 1 verbunden. Außerdem ist in der 2A ein gemeinsames Spiegelelement 20 einer Mehrzahl von Bildpunkten 40 zugeordnet. In diesem Fall definiert das Spiegelelement 20 nicht die Form, Größe und Position der Bildpunkte 40.
In 2B ist wiederum eine Draufsicht auf die Kontaktseite 30 gezeigt. Die ersten Kontaktstrukturen 31 sind hier im Unterschied zur 1A quadratisch beziehungsweise rechteckig ausgebildet. Die ersten Kontaktstrukturen 31 sind auch nicht in Ausnehmungen der zweiten Kontaktstrukturen 32 angeordnet, vielmehr ist die zweite Kontaktstruktur 32 in einem Randbereich der Kontaktseite 30 ausgebildet.
Wie auch in 1B ist in der 2B zu erkennen, dass eine Translation, die benachbarte Bildpunkte 40 ineinander überführt, gleichzeitig die ersten Kontaktstrukturen 31 ineinander überführt. Auch hier liegt also eine Invarianz der ersten Kontaktstrukturen 31 bezüglich einer die Bildpunkte 40 ineinander überführenden Translation vor.
In 2C ist eine weitere Abwandlung einer Leuchtvorrichtung 1000 gezeigt. Die Leuchtvorrichtung 1000 ähnelt dabei der Leuchtvorrichtung der 2A. Anders als in 2A ist jedoch in Bereichen zwischen benachbarten Bildpunkten 40 jeweils ein Graben von der Strahlungsseite 4 her in die Halbleiterschichtenfolge 1 eingebracht. Dadurch ist das Kontrastverhältnis benachbarter Bildpunkte 40 im Vergleich zur 2A erhöht.
In der 3A ist eine weitere Abwandlung einer Leuchtvorrichtung 1000 im Blick auf die Strahlungsseite 4 gezeigt. Anders als in den vorherigen Figuren sind nun die Durchkontaktierungen 15 nicht im Inneren der Bildpunkte 40 angeordnet, sondern sind an Eckbereiche der Bildpunkte 40 verschoben. Jeder Durchkontaktierung 15 ist dabei eine Mehrzahl von Bildpunkten 40 zugeordnet. Durch das Anordnen der Durchkontaktierung 15 im Bereich der Ecken der Bildpunkte 40 weisen die Bildpunkte 40 im Bereich der Ecken Ausnehmungen auf.
Das Anordnen der Durchkontaktierungen 15 außerhalb der Bildpunkte 40 bietet unter anderem den Vorteil, dass die durch die Durchkontaktierungen 15 erzeugten, dunkel erscheinenden Bereiche nicht innerhalb der Bildpunkte 40 liegen. Auf diese Weise ist jeder Bildpunkt 40 eine einfach zusammenhängende Leuchtfläche.
In 3B ist eine Draufsicht auf die Kontaktseite 30 der Leuchtvorrichtung 1000 der 3A gezeigt. Die ersten Kontaktstrukturen 31 sind wiederum kreisförmig ausgebildet und im Zentrum der Bildpunkte 40 angeordnet. Die ersten Verbindungselemente 311 sind durch durchgezogene Kreise angedeutet. Wiederum ist zu erkennen, dass die ersten Kontaktstrukturen 31 mit den Verbindungselementen 311 translationsinvariant unter einer Translation sind, die die Bildpunkte 40 ineinander überführt.
In der 4A ist eine weitere Abwandlung einer Leuchtvorrichtung 1000 in Draufsicht auf die Strahlungsseite 4 gezeigt. Anders als bei den vorherigen Leuchtvorrichtungen 1000 sind nun die Bildpunkte 40 nicht mehr quadratisch, sondern rechteckförmig ausgebildet. Insbesondere ist die Länge L40 einer jeden Leuchtfläche 40 entlang einer Längsrichtung L größer als die Breite Q40 entlang einer senkrecht zur Längsrichtung L gemessenen Querrichtung Q. Die Durchkontaktierungen 15 sind wieder im Bereich von Ecken der Bildpunkte 40 angeordnet. Vorliegend beträgt die Länge L40 der Bildpunkte 40 etwa das Vierfache der Breite Q40 der Bildpunkte 40.
In 4B ist eine Draufsicht auf die Kontaktseite 30 der Leuchtvorrichtung aus der 4A gezeigt. Die ersten Kontaktstrukturen 31 sind dabei jeweils im Zentrum der Bildpunkte 40 angeordnet. Die Bildpunkte 40 und die ersten Kontaktstrukturen 31 mit den zugehörigen Verbindungselementen 311 können über dieselbe Translation ineinander übergeführt werden.
In 4C ist wiederum eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A` durch die 4B gezeigt. Eine wichtige Erkenntnis aus den 4A und 4B ist, dass durch Reduktion der Ausdehnungen der Bildpunkte in eine Richtung, vorliegend in Querrichtung Q, auch die ersten Kontaktstrukturen 33 entsprechend in ihrer Ausdehnung reduziert werden müssen. Dies kann irgendwann zu Problemen führen, weil eine geforderte Mindestbreite der Isolationsbereiche 33, von zum Beispiel zumindest 15 µm, dann nicht mehr ohne weiteres eingehalten werden kann. Auch können die ersten Kontaktstrukturen 31 beziehungsweise die Ausnehmungen innerhalb der zweiten Kontaktstruktur 32 nicht beliebig klein gestaltet werden.
Die nachfolgenden Ausführungsbeispiele der hier beschriebenen Erfindung zeigen unter anderem Möglichkeiten auf, dieses Problem zumindest teilweise zu umgehen.
In 5A ist die Draufsicht auf eine Kontaktseite 30 eines Ausführungsbeispiels einer hier beschriebenen Leuchtvorrichtung 1000 oder eines hier beschriebenen optoelektronischen Bauelements 100 gezeigt. Die zugehörige Leuchtfläche 4 entspricht dabei der Leuchtfläche 4 aus der . Die Kontaktseite 30 ist jedoch anders ausgebildet als in der 4B gezeigt. Insbesondere überlappt hier jede erste Kontaktstruktur 31 mit zwei in Querrichtung Q nebeneinander angeordneter Bildpunkte 40. Die ersten Kontaktstrukturen 31 zweier in Querrichtung Q direkt benachbarter Bildpunkte 40 sind in Längsrichtung L gegeneinander verschoben beziehungsweise versetzt.
Obwohl eine jede erste Kontaktstruktur 31 mit zwei Bildpunkten 40 überlappt, ist trotzdem jede erste Kontaktstruktur 31 nur jeweils einem Bildpunkt 40 eineindeutig zugeordnet. Die eineindeutige Zuordnung ergibt sich aus dem ersten Verbindungselement 311, welches jeweils nur im Bereich eines Bildpunktes 40 angeordnet ist. Nur über dieses erste Verbindungselement 311 findet eine elektrische Kontaktierung beziehungsweise Ansteuerung des Bildpunktes 40 statt.
Dadurch dass jede erste Kontaktstruktur 31 mit zwei direkt benachbarten Bildpunkten 40 überlappt, kann die laterale Ausdehnung, also die Länge L31 und die Breite Q31, der ersten Kontaktstrukturen 31 erhöht werden gegenüber den ersten Kontaktstrukturen 31 aus der 4B. Als Konsequenz daraus ergibt sich auch, dass eine Translation, welche in Querrichtung Q direkt benachbarte Bildpunkte 40 ineinander überführt, die zugehörigen ersten Kontaktstrukturen 31 nicht deckungsgleich aufeinander abbildet.
In der 5B ist ein Ausführungsbeispiel einer hier beschriebenen Leuchtvorrichtung 1000 in Draufsicht auf die Querschnittsebene durch die Linie AA` aus der 5A gezeigt. Zu erkennen ist, dass jede erste Kontaktstruktur 31 in vertikaler Richtung, quer zur Kontaktseite 30, mit zwei Spiegelelementen 20 überlappt, jedoch nur mit einem Spiegelelement 20 über das erste Verbindungselement 311 elektrisch kontaktiert ist. Nur dieses Spiegelelement 20 wird über die erste Kontaktstruktur 31 bestromt und entsprechend beginnt nur der durch das Spiegelelement 20 definierte Bildpunkt 40 zu leuchten.
In der 5C ist dieselbe Leuchtvorrichtung 1000 wie in der 5B gezeigt, nur diesmal in Ansicht auf die Querschnittsebene durch die Linie BB`. Hier sind die ersten Verbindungselemente 311 entsprechend mit den anderen Spiegelelementen 20 elektrisch leitend verbunden.
In der 5D ist die Leuchtvorrichtung 1000 in einer Ansicht auf die Querschnittsebene durch die Linie CC` aus der 5A gezeigt. Insbesondere sind hier die Durchkontaktierungen 15 zu erkennen, die über die zweiten Verbindungselemente 321 mit der zweiten Kontaktstruktur 32 elektrisch leitend verbunden sind.
In der 6A ist ein Ausführungsbeispiel einer Leuchtvorrichtung 1000 beziehungsweise eines optoelektronischen Bauelements 100 wiederum in Draufsicht auf die Kontaktseite 30 gezeigt. Anders als in dem vorherigen Ausführungsbeispiel sind nun die ersten Kontaktstrukturen 31 mit den Durchkontaktierungen 15 elektrisch leitend verbunden, so dass über die ersten Kontaktstrukturen 31 die dem Anschlussträger 200 abgewandte zweite Halbleiterschicht 12 kontaktiert wird. Um dies zu erreichen, sind die Durchkontaktierungen 15 allerdings wieder in das Innere der Bildpunkte 40 gezogen. Wie in den vorherigen Ausführungsbeispielen führt hier eine Translation, die zwei in Querrichtung direkt benachbarte Bildpunkte 40 aufeinander abbildet, zu keiner deckungsgleichen Abbildung der zugehörigen ersten Kontaktstrukturen 31. Dafür ermöglicht eine solche Anordnung aber wiederum große erste Kontaktstrukturen 31.
In 6B ist die Leuchtvorrichtung 1000 in einer Ansicht auf die Querschnittsebene durch die Linie AA` aus der 6A gezeigt. Zur Erhöhung des Kontrastverhältnisses in diesem Ausführungsbeispiel sind Gräben von einer der Strahlungsseite 4 aus in die Halbleiterschichtenfolge 1 zwischen zwei benachbarten Bildpunkten 40 eingebracht. Zu erkennen ist außerdem, dass im Betrieb die ersten Kontaktstrukturen 31 über die ersten Verbindungselemente 311 erste Ladungsträger in die zweite Halbleiterschicht 12 der Halbleiterschichtenfolge 1 injizieren.
In der 6C ist eine Ansicht auf die Querschnittsebene durch die Linie BB` gezeigt.
In den Ausführungsbeispielen der 7A und 7B sind Draufsichten auf die Kontaktseite 30 weiterer Ausführungsbeispiele von hier beschriebenen optoelektronischen Bauelementen 100 oder Leuchtvorrichtungen 1000 gezeigt. Anders als in den vorherigen Ausführungsbeispielen überlappen die ersten Kontaktstrukturen 31 hier nicht mit zwei oder mehr benachbarten Bildpunkten 40. Jedoch sind die Isolationsbereiche 33 um zwei benachbarte erste Kontaktstrukturen 31 als ein zusammenhängender Isolationsbereich 33 ausgeführt. Dadurch kann wiederum die Ausdehnung der ersten Kontaktstrukturen 31 gegenüber der 4B erhöht werden. Dieser Effekt ist in der 7A dadurch verstärkt, dass die ersten Kontaktstrukturen 31 von in Querrichtung Q direkt benachbarten Bildpunkten 40 in Längsrichtung L zueinander versetzt sind. Dadurch können die Ausdehnungen der ersten Kontaktstrukturen 31 weiter vergrößert werden.
In der 7B sind die ersten Kontaktstrukturen 31 in Bezug auf die Querrichtung Q nicht mittig in den Bildpunkten 40 angeordnet, sondern versetzt. Auch dies erlaubt, die Größe der ersten Kontaktstrukturen 31 zu erhöhen. Als Konsequenz daraus ist aber wiederum eine Translation, die zwei direkt benachbarte Bildpunkte 40 ineinander überführt, nicht dazu geeignet, zwei direkt benachbarte erste Kontaktstrukturen 31 deckungsgleich aufeinander abzubilden.
In der 8A ist eine Querschnittsansicht eines optoelektronischen Bauelements 100 gezeigt, bevor es auf den Anschlussträger 200 aufgebracht, insbesondere aufgelötet wird. Zu erkennen ist hierbei, dass die Kontaktstrukturen 31, 32 Lotstrukturen auf der Kontaktseite 30 sind. Der Anschlussträger 200 ist vor dem Aufbringen frei von Lotstrukturen. Außerdem ist in 8A zu erkennen, dass auf einer der Kontaktseite 30 abgewandten Seite der Halbleiterschichtenfolge 1 noch ein Aufwachssubstrat für die Halbleiterschichtenfolge 1 aufgebracht ist. Dieses Aufwachssubstrat kann nach dem Aufbringen des optoelektronischen Bauelements 100 auf den Anschlussträger 200 entfernt werden. Bei dem Aufwachssubstrat handelt es sich beispielsweise um ein Saphirsubstrat.
In dem Ausführungsbeispiel der 8B sind die Lotstrukturen anders als in der 8A nicht auf dem Bauelement 100, sondern auf dem Anschlussträger 200 aufgebracht. In diesem Fall sind die ersten Kontaktstrukturen 31 und die zweite Kontaktstruktur 32 auf der Kontaktseite 30 des Bauelements 100 keine Lotstrukturen, sondern beispielsweise metallische Kontaktelemente, die galvanisch auf das optoelektronische Bauelement 100 aufgebracht sind.
Bezugszeichenliste

1: Halbleiterschichtenfolge
2: Dielektrikum
4: Strahlungsseite
10: aktive Schicht
11: erste Halbleiterschicht
12: zweite Halbleiterschicht
15: Durchkontaktierung
20: Spiegelelement
30: Kontaktseite
31: erste Kontaktstruktur
32: zweite Kontaktstruktur
40: Bildpunkt
100: optoelektronisches Bauelement
200: Anschlussträger
201: erste Anschlussstelle
202: zweite Anschlussstelle
210: Schalter
311: erstes Verbindungselement
321: zweites Verbindungselement
1000: Leuchtvorrichtung
L: Längsrichtung
Q: Querrichtung
L31: Länge der ersten Kontaktstruktur 31
Q31: Breite der ersten Kontaktstruktur 31
L40: Länge des Bildpunktes 40
Q40: Breite des Bildpunktes 40

Claims

Optoelektronisches Bauelement (100), aufweisend - eine Strahlungsseite (4) mit einer Mehrzahl von in lateraler Richtung, parallel zur Strahlungsseite (4), nebeneinander angeordneten Bildpunkten (40), - eine der Strahlungsseite (10) gegenüberliegende Kontaktseite (30) mit einer Mehrzahl von in lateraler Richtung nebeneinander angeordneten, ersten Kontaktstrukturen (31) zur externen elektrischen Kontaktierung des Bauelements (100), wobei - in Draufsicht auf die Strahlungsseite (4) betrachtet die Länge (L40) eines jeden Bildpunktes (40), gemessen entlang einer Längsrichtung (L), größer ist als die Breite (Q40) des Bildpunktes (40), gemessen entlang einer Querrichtung (Q), - die ersten Kontaktstrukturen (31) alle p-Kontaktstrukturen oder alle n-Kontaktstrukturen sind, - die ersten Kontaktstrukturen (31) im Betrieb einzeln und unabhängig voneinander elektrisch kontaktiert werden, - jedem Bildpunkt (40) eine erste Kontaktstruktur (31) elektrisch eineindeutig zugeordnet ist, - jede erste Kontaktstruktur (31) in Draufsicht auf die Kontaktseite (30) zumindest mit dem zugeordneten Bildpunkt (40) überlappt, - für jeden Bildpunkt (40) und einen in Querrichtung (Q) direkt benachbarten Bildpunkt (40) gilt, dass die beiden ersten Kontaktstrukturen (31) dieser beiden Bildpunkte (40) unterschiedlich bezüglich der zugehörigen Bildpunkte (40) angeordnet sind, sodass eine Translation, welche den Bildpunkt (40) in den direkt benachbarten Bildpunkt (40) abbildet, die beiden zugeordneten ersten Kontaktstrukturen (31) nicht deckungsgleich ineinander überführt.
Optoelektronisches Bauelement (100) nach Anspruch 1, wobei jeweils die beiden ersten Kontaktstrukturen (31) der beiden in Querrichtung (Q) direkt benachbarten Bildpunkte (40) entlang der Längsrichtung (L) auf unterschiedlichen Höhen angeordnet sind.
Optoelektronisches Bauelement (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei - in Draufsicht auf die Kontaktseite (30) jede erste Kontaktstruktur (31) mit n in Querrichtung (Q) nebeneinander angeordneten Bildpunkten (40) überlappt, - jeder Bildpunkt (40) in Draufsicht auf die Kontaktseite (30) mit n in Längsrichtung (L) nebeneinander angeordneten ersten Kontaktstrukturen (31) überlappt, - n eine ganze Zahl von zumindest 2 ist.
Optoelektronisches Bauelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in Draufsicht auf die Kontaktseite (30) betrachtet die Länge (L31) und die Breite (Q31) jeder ersten Kontaktstruktur (31) im Wesentlichen gleich sind.
Optoelektronisches Bauelement (100) nach mindestens Anspruch 3, wobei - bei jedem Bildpunkt (40) die Länge (L40) im Wesentlichen n²-mal so groß ist wie die Breite (Q40), - bei jeder ersten Kontaktstruktur (31) die Länge (L31) und die Breite (Q31) im Wesentlichen dem n-Fachen der Breite (Q40) des Bildpunktes (40) entsprechen.
Optoelektronisches Bauelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - die ersten Kontaktstrukturen (31) im unmontierten Zustand des optoelektronisches Bauelements (100) frei liegen, - die ersten Kontaktstrukturen (31) an der Kontaktseite (30) Lotstrukturen zur elektrischen und mechanischen Verbindung mit einem Anschlussträger (200) sind.
Optoelektronisches Bauelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - auf der Kontaktseite (30) zumindest eine zweite Kontaktstruktur (32) zur externen Kontaktierung des Bauelements (100) angeordnet ist, - die zweite Kontaktstruktur (32) eine zu den ersten Kontaktstrukturen (31) komplementäre Polarität aufweist, - die zweite Kontaktstruktur (32) einen Gegenkontakt zu einer oder mehreren der ersten Kontaktstrukturen (31) bildet.
Optoelektronisches Bauelement (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei - die zweite Kontaktstruktur (32) zusammenhängend ausgebildet ist und eine Mehrzahl von Ausnehmungen aufweist, - die ersten Kontaktstrukturen (31) in den Ausnehmungen der zweiten Kontaktstruktur (32) angeordnet sind, - an der Kontaktseite (30) um jede erste Kontaktstruktur (31) ein Isolationsbereich (33) vorgesehen ist, der die jeweilige erste Kontaktstruktur (31) von der zweiten Kontaktstruktur (32) elektrisch isoliert und in lateraler Richtung beabstandet sind.
Optoelektronisches Bauelement (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Isolationsbereiche (33) von zwei oder mehr nebeneinander angeordneten ersten Kontaktstrukturen (31) zusammenhängen.
Optoelektronisches Bauelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter aufweisend - eine zwischen der Strahlungsseite (4) und der Kontaktseite (30) angeordnete Halbleiterschichtenfolge (1), - ein Dielektrikum (2) zwischen der Kontaktseite (30) und der Halbleiterschichtenfolge (1), wobei - die Halbleiterschichtenfolge (1) eine dem Dielektrikum (2) zugewandte erste Halbleiterschicht (11), eine dem Dielektrikum (2) abgewandte zweite Halbleiterschicht (12) und eine zwischen der ersten Halbleiterschicht (11) und der zweiten Halbleiterschicht (12) angeordnete aktive Schicht (10) aufweist, - die aktive Schicht (10) im bestimmungsgemäßen Betrieb elektromagnetische Strahlung emittiert oder absorbiert, - jede erste Kontaktstruktur (31) ein erstes Verbindungselement (311) aufweist, das sich von der Kontaktseite (30) aus durch das Dielektrikum (2) erstreckt, wobei die Halbleiterschichtenfolge (1) über das erste Verbindungselement (311) mit der Kontaktseite (30) elektrisch verbunden ist, - nach der Translation die ersten Verbindungselemente (311) der beiden ersten Kontaktstrukturen (31) nicht miteinander überlappen.
Optoelektronisches Bauelement (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei - zwischen dem Dielektrikum (2) und der Halbleiterschichtenfolge (1) Spiegelelemente (20) angeordnet sind, die in direktem mechanischem und elektrischem Kontakt zu der ersten Halbleiterschicht (11) stehen, - jedem Spiegelelement (20) eine erste Kontaktstruktur (31) eineindeutig zugeordnet ist und mit dieser über das erste Verbindungselement (311) elektrisch leitend verbunden ist, - im Betrieb über die gesamte laterale Ausdehnung der Spiegelelemente (20) erste Ladungsträger in die erste Halbleiterschicht (11) injiziert werden, - die Projektion der Spiegelelemente (20) auf die Strahlungsseite (4) jeweils die Form, Größe und Position der Bildpunkte (40) definiert.
Optoelektronisches Bauelement (100) nach mindestens Anspruch 10, wobei sich die aktive Schicht (10) in Draufsicht auf die Strahlungsseite (4) über eine Mehrzahl von Bildpunkten (40) erstreckt und dabei zusammenhängend ausgebildet ist.
Optoelektronisches Bauelement (100) nach mindestens den Ansprüchen 7 und 10, wobei - die Halbleiterschichtenfolge (1) Durchkontaktierungen (15) aufweist, die sich von der dem Dielektrikum (2) zugewandten Seite der Halbleiterschichtenfolge (1) aus durch die erste Halbleiterschicht (11) und die aktive Schicht (10) erstrecken und in die zweite Halbleiterschicht (12) münden, - die Durchkontaktierungen (15) in Draufsicht auf die Strahlungsseite (4) lateral neben den Bildpunkten (40) angeordnet sind, - im Betrieb zweite Ladungsträger von der Kontaktseite (30) aus über zweite Verbindungselemente (321) der zweiten Kontaktstruktur (32) durch das Dielektrikum (2) hindurch in die Durchkontaktierungen (15) und von dort aus in die zweite Hableiterschicht (12) injiziert werden.
Leuchtvorrichtung (1000) aufweisend: - ein optoelektronisches Bauelement (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, - einen Anschlussträger (200) mit ersten Anschlussstellen (201), wobei - die ersten Kontaktstrukturen (31) jeweils einer ersten Anschlussstelle (201) eineindeutig zugeordnet sind und in direktem mechanischem und elektrischem Kontakt mit der zugeordneten Anschlussstelle (201) stehen.
Leuchtvorrichtung (1000) nach Anspruch 14, wobei das optoelektronische Bauelement (100) mittels der als Lotstrukturen ausgebildeten ersten Kontaktstrukturen (31) auf den Anschlussträger (200) gelötet und mechanisch befestigt ist.
Leuchtvorrichtung (1000) nach Anspruch 14, wobei das optoelektronische Bauelement (100) mittels Direkt-Bonden mit dem Anschlussträger (200) verbunden ist.
Leuchtvorrichtung (1000) nach mindestens einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei - jeder ersten Kontaktstruktur (31) ein Schalter (210) im Anschlussträger (200) eineindeutig zugeordnet ist, - durch Betätigen eines Schalters (210) der entsprechend zugeordnete Bildpunkt (40) betreibbar ist.
Leuchtvorrichtung (1000) nach mindestens einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei das optoelektronische Bauelement (100) frei von einem Aufwachssubstrat ist und mechanisch nicht selbsttragend ist.
Autoscheinwerfer mit einer Leuchtvorrichtung (1000) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.