DE102017113573A1

DE102017113573A1 - Anordnung mit einer Mehrzahl von Leuchtmodulen und Verfahren zur Herstellung einer Anordnung mit einer Mehrzahl von Leuchtmodulen

Info

Publication number: DE102017113573A1
Application number: DE102017113573.1A
Authority: DE
Inventors: Dominik Scholz; Siegfried Herrmann
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2017-06-20
Filing date: 2017-06-20
Publication date: 2018-12-20
Also published as: WO2018234119A1; US20200251450A1; US11164850B2

Abstract

Eine Anordnung weist eine Mehrzahl (120) von Leuchtmodulen (111-119) auf, die von einem Träger (101) gehalten sind, wobei:- die Leuchtmodule (111-119) jeweils eine Mehrzahl (110) von optoelektronischen Bauelementen (121-129) aufweisen, die in einer ersten Anzahl an Zeilen (102) und einer zweiten Anzahl an Spalten (103) angeordnet sind, und die Leuchtmodule (111-119) die jeweilige erste Anzahl an ersten Elektroden (104) und die jeweilige zweite Anzahl an zweiten Elektroden (105) aufweisen, wobei die optoelektronischen Bauelemente (121-129) jeweils einer Zeile (102) der Zeilen (102) mit einer der ersten Elektroden (104) des jeweiligen Leuchtmoduls (111-119) elektrisch verbunden sind, und die optoelektronischen Bauelemente (121-129) jeweils einer Spalte (103) der Spalten (103) mit einer der zweiten Elektroden (105) des jeweiligen Leuchtmoduls (111-119) elektrisch verbunden sind,- der Träger (101) je Zeile (102) eine dritte Elektrode (108) und je Spalte (103) eine vierte Elektrode (109) aufweist, die jeweils von außerhalb des Trägers (101) elektrisch kontaktierbar sind, wobei die ersten Elektroden (104) jeweils einer der Zeilen (102) mit einer der dritten Elektroden (108) elektrisch verbunden sind und wobei die zweiten Elektroden (105) jeweils einer der Spalten (103) mit einer der vierten Elektroden (109) verbunden sind.

Description

Die Anmeldung betrifft eine Anordnung mit einer Mehrzahl von Leuchtmodulen, wobei die Leuchtmodule jeweils insbesondere eine Mehrzahl von optoelektronischen Bauelementen aufweisen, beispielsweise lichtemittierenden Dioden und/oder Sensoren. Die Anmeldung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer Anordnung mit einer Mehrzahl von derartigen Leuchtmodulen.
Es ist wünschenswert, eine Anordnung mit einer Mehrzahl von Leuchtmodulen anzugeben, die eine einfache Verschaltung ermöglicht. Es ist zudem wünschenswert, ein Verfahren zur Herstellung einer Anordnung mit einer Mehrzahl von Leuchtmodulen anzugeben, die eine einfache Verschaltung ermöglicht.
Eine Anordnung weist gemäß zumindest einer Ausführungsform eine Mehrzahl von Leuchtmodulen auf. Die Leuchtmodule sind von einem Träger gehalten. Die Leuchtmodule sind eingerichtet, im Betrieb beim Anlegen einer elektrischen Spannung Licht abzustrahlen, beispielsweise sichtbares Licht oder Licht im infraroten und/oder ultravioletten Bereich.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die Leuchtmodule jeweils eine Mehrzahl von optoelektronischen Bauelementen auf. Die optoelektronischen Bauelemente sind gemäß Ausführungsformen lichtemittierenden Dioden, beispielsweise organische oder anorganische lichtemittierende Dioden. Beim Anlegen einer Spannung emittieren die Dioden jeweils eine elektromagnetische Strahlung, beispielsweise im sichtbaren Bereich, im ultravioletten Bereich und/oder im infraroten Bereich. Gemäß weiteren Ausführungsformen sind die optoelektronischen Bauelemente alternativ oder zusätzlich Sensoren, beispielsweise Sensoren, die auf Basis von Halbleitern gebildet sind.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die optoelektronischen Bauelemente je Leuchtmodul in einer ersten Anzahl an Zeilen und einer zweiten Anzahl an Spalten angeordnet. Die optoelektronischen Bauelemente sind je Leuchtmodul beispielsweise in einer Matrix angeordnet. Es ist auch möglich, bei der Anordnung der optoelektronischen Bauelement im Leuchtmodul und/oder der Leuchtmodule innerhalb der Anordnung von Leuchtmodulen von der strengen Matrixform abzuweichen und Freiformen zu realisieren.
Beispielsweise sind die optoelektronischen Bauelemente in drei Zeilen und drei Spalten angeordnet. Somit weist das Leuchtmodul neun optoelektronische Bauelemente auf. Selbstverständlich ist auch eine andere Zahl an Zeilen und Spalten und folglich eine andere Zahl von optoelektronischen Bauelementen je Leuchtmodul möglich.
Die Leuchtmodule haben gemäß Ausführungsformen jeweils die gleiche Anzahl an optoelektronischen Bauelementen. Gemäß weiteren Ausführungsformen ist die Anzahl der optoelektronischen Bauelemente je Leuchtmodul zumindest bei einem Teil der Leuchtmodule unterschiedlich zueinander.
Die Anzahl der Zeilen und Spalten je Leuchtmodul ist gemäß Ausführungsformen gleich. Gemäß weiteren Ausführungsformen ist die erste Anzahl an Zeilen unterschiedlich zur zweiten Anzahl an Spalten.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die Leuchtmodule die jeweilige erste Anzahl an ersten Elektroden auf. Je Zeile weisen die Leuchtmodule jeweils eine der ersten Elektroden auf. Bei drei Zeilen weist das Leuchtmodul folglich drei erste Elektroden auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die Leuchtmodule die jeweilige zweite Anzahl an zweiten Elektroden auf. Je Spalte weisen die Leuchtmodule jeweils eine der zweiten Elektroden auf. Bei drei Spalten weist das Leuchtmodul folglich drei zweite Elektroden auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die optoelektronischen Bauelemente jeweils einer Zeile der Zeilen mit einer der ersten Elektroden des jeweiligen Leuchtmoduls elektrisch verbunden. Somit sind alle optoelektronischen Bauelemente einer Zeile eines Leuchtmoduls mit einer gemeinsamen ersten Elektrode elektrisch verbunden. Wird im Betrieb an die erste Elektrode der Zeile eine Spannung angelegt, sind alle optoelektronischen Bauelemente dieser Zeile ebenfalls mit der Spannung versorgbar.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die optoelektronischen Bauelemente jeweils einer Spalte der Spalten mit einer der zweiten Elektroden des jeweiligen Leuchtmoduls elektrisch verbunden. Somit sind alle optoelektronischen Bauelemente einer Spalte eines Leuchtmoduls mit einer gemeinsamen zweiten Elektrode elektrisch verbunden. Wird im Betrieb Spannung an die zweite Elektrode angelegt, werden folglich alle optoelektronischen Bauelemente der zugehörigen Spalte ebenfalls mit der Spannung versorgbar.
Gemäß Ausführungsformen dient eine der ersten und der zweiten Elektrode als p-Kontakt und die andere der ersten und der zweiten Elektrode als n-Kontakt. Wird an eine der ersten Elektroden und an eine der zweiten Elektroden im Betrieb eine Spannung angelegt, emittiert beispielsweise das optoelektronische Bauelement Licht, das in der Zeile dieser ersten Elektrode und der Spalte dieser zweiten Elektrode angeordnet ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Träger je Zeile eine dritte Elektrode und je Spalte eine vierte Elektrode auf. Die dritte Elektrode und die vierte Elektrode sind jeweils von außerhalb des Trägers elektrisch kontaktierbar. Die dritte Elektrode und die vierte Elektrode dienen folglich beispielsweise zur Kopplung der Anordnung mit einer Spannungsquelle.
Die ersten Elektroden jeweils einer der Zeilen sind gemäß zumindest einer Ausführungsform mit einer der dritten Elektroden elektrisch verbunden. Mittels der dritten Elektrode ist es folglich möglich, sämtliche erste Elektroden gemeinsam zu kontaktieren, die in einer Zeile angeordnet sind und die zu verschiedenen Leuchtmodulen gehören. Wird Spannung an die dritte Elektrode einer Zeile angelegt, liegt diese Spannung an sämtlichen ersten Elektroden dieser Zeile an. Folglich ist es möglich, mittels der dritten Elektrode mehrere Leuchtmodule anzusteuern. Sämtliche erste Elektroden einer Zeile, auch wenn sie zu unterschiedlichen Leuchtmodulen gehören, sind folglich insbesondere mit einer gemeinsamen dritten Elektrode elektrisch verbunden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die zweiten Elektroden jeweils einer der Spalten mit einer der vierten Elektroden verbunden. Mittels der vierten Elektrode ist es folglich möglich, sämtliche zweiten Elektroden gemeinsam zu kontaktieren, die in einer Spalte angeordnet sind und die zu verschiedenen Leuchtmodulen gehören. Die zweiten Elektroden, die in einer Spalte angeordnet sind und die zu verschiedener Leuchtmodulen gehören, sind folglich mit einer gemeinsamen vierten Elektrode verbunden. Die vierte Elektrode dient im Betrieb dazu, sämtliche zweite Elektroden einer Spalte mit Spannung zu versorgen, auch wenn die zweiten Elektroden zu unterschiedlichen Leuchtmodulen gehören.
Wird im Betrieb an eine dritte Elektrode und eine vierte Elektrode eine Spannung angelegt, so wird das Leuchtmodul mit Spannung versorgt, dessen erste Elektrode in der Zeile dieser dritten Elektrode liegt und dessen zweite Elektrode in der Spalte dieser vierten Elektrode liegt. Weiterhin wird das optoelektronische Bauelement dieses Leuchtmoduls mit Spannung versorgt, das in dieser Zeile der dritten Elektrode und dieser Spalte der vierten Elektrode liegt.
Die dritten und vierten Elektroden können in einer Weise angeordnet sein, dass sie nicht ausschließlich innerhalb einer Ebene verlaufen, sondern lokal beispielsweise zur Emissionsseite oder Rückseite hin nach außen durchgeführt werden, um in Folgeprozessen die Montage weiterer elektrischer Komponenten zu ermöglichen. Diese nachträgliche Montage weiterer Bauteile kann im Fertigungsprozess nachgelagert sein durchgeführt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist eine Anordnung eine Mehrzahl von Leuchtmodulen auf. Die Leuchtmodule sind von einem Träger gehalten. Die Leuchtmodule weisen jeweils eine Mehrzahl von optoelektronischen Bauelementen auf. Die Leuchtmodule sind in einer ersten Anzahl an Zeilen und einer zweiten Anzahl an Spalten angeordnet. Die Leuchtmodule weisen die jeweilige Anzahl an ersten Elektroden und die jeweilige zweite Anzahl an zweiten Elektroden auf. Die optoelektronischen Bauelemente jeweils einer Zeile der Zeilen sind mit einer der ersten Elektroden des jeweiligen Leuchtmoduls elektrisch verbunden. Die optoelektronischen Bauelemente jeweils einer Spalte der Spalten sind mit einer der zweiten Elektroden des jeweiligen Leuchtmoduls elektrisch verbunden. Der Träger weist je Zeile eine dritte Elektrode und je Spalte eine vierte Elektrode auf. Die dritte Elektrode und die vierte Elektrode sind jeweils von außerhalb des Trägers elektrisch kontaktierbar. Die ersten Elektroden jeweils einer der Zeilen sind mit einer der dritten Elektroden elektrisch verbunden. Die zweiten Elektroden jeweils einer der Spalten sind mit einer der vierten Elektroden elektrisch verbunden.
Die anmeldungsgemäße Anordnung, deren Träger beispielsweise aus einem Vergussmaterial (Mold Material) ist, ermöglicht eine einfache Verschaltung und/oder Ansteuerung von komplexen fein pixelierten Modulen. Die Anordnung kann beispielsweise für Videowände verwendet werden. Zudem ist eine Festkörperbeleuchtung (Solid State Lightning; SSL) möglich. Eine Farbortsteuerung und/oder eine richtungsabhängige Raumausleuchtung wird ermöglicht.
Einer hier beschriebenen Anordnung und einem hier beschriebenen Verfahren liegen dabei unter anderem die folgenden Überlegungen zugrunde. Bei einem herkömmlichen Chipgehäuse mit integrierten Schaltungen, beispielsweise einem Gehäuse in der Größenordnung des Halbleiterchips (CSP), können aus geometrischen Gründen nicht beliebige Anwendungen realisiert werden.
Die hier beschriebene Anordnung und das hier beschriebene Verfahren machen nun unter anderem von der Idee Gebrauch, eine Anordnung mit einer Vielzahl von Chips zu realisieren. Zur Verschaltung und/oder Ansteuerung von einzelnen Bereichen (Pixeln) wird ein Konzept mit segmentierten chipinternen Elektroden angegeben. Eine erste chipinterne Verschaltungsstruktur mit der ersten und der zweiten Elektrode, auch mikroskopische Verschaltungsstruktur genannt, liegt im Bereich von Mikrometern. Eine zweite Verschaltungsstruktur mit der dritten und der vierten Elektrode, auch makroskopische Verschaltungsstruktur genannt, liegt im Bereich von Millimetern. Die erste Verschaltungsstruktur und die zweite Verschaltungsstruktur bilden insbesondere eine Einheit. Beispielsweise weist ein optoelektronisches Bauelement eine Größe von 1 bis 500µm auf. Ein Abstand zwischen unmittelbar benachbarten optoelektronischen Bauelementen ist beispielsweise zwischen 1 und 500 µm, insbesondere zwischen 1 und 20µm. Die Größe eines Leuchtmoduls ist beispielsweise zwischen 50 und 2000µm. Ein Abstand zwischen unmittelbar benachbarten Leuchtmodulen ist beispielsweise zwischen 20µm und 2cm oder mehr.
Die Leuchtmodule weisen jeweils einen LED-Chip auf, der eine Pixelierung im Mikrometerbereich aufweist. Insbesondere wird die Pixelierung anhand der ersten Anzahl von Zeilen und der zweiten Anzahl von Spalten vorgegeben. Die Leuchtmodule weisen jeweils die erste chipinterne Verschaltungsstruktur auf, auch Umverdrahtung genannt. Die Umverdrahtung basiert auf zwei vertikal gestapelten Elektroden, der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode. Die Elektroden sind insbesondere schichtartig ausgebildet. Die Schichten sind segmentiert, um die erste Elektrode je Zeile und die zweite Elektrode je Spalte auszubilden.
Für die separate Ansteuerung der einzelnen Pixel ist jeweils nur eine vertikale Kontaktdurchführung auf die jeweilige erste und zweite Elektrode notwendig. So können zum Beispiel mit sechs Kontakten neun einzelne Pixel (Leuchtmodule mit 3x3 optoelektronische Bauelemente) separat angesprochen werden.
Die vertikale Kontaktdurchführung von der mikroskopischen Verdrahtungsebene in die makroskopische Verdrahtungsebene weist eine Isolationsschicht in den Elektroden auf.
Die derartig aufgebauten Leuchtmodule werden wiederum insbesondere in einer Matrixanordnung auf dem Träger angegeben. Diese liegen im Bereich von einigen Millimetern. Die vertikalen Kontaktdurchführungen der einzelnen Leuchtmodule bilden die Anschlüsse für die makroskopische Umverdrahtung. Die Umverdrahtung bildet aus den einzelnen Leuchtmodulen einen expandierten LED-Träger mit integrierten Leuchtmodulen. Die Anzahl der möglichen Pixel der Anordnung bei einer ersten Anzahl A an Zeilen und einer zweiten Anzahl B von Spalten je Leuchtmodul und einer dritten Anzahl P und einer vierten Anzahl Q an Leuchtmodulen je Anordnung ist P x Q x A x B.
Insbesondere wird auf der Trägerebene die Umverdrahtung mit der dritten und der vierten Elektrode realisiert, mit deren Hilfe alle Leuchtmodule gemeinsam kontaktiert werden und beispielsweise die p-/n-Kontakte für alle Pixel lateral herausgeführt werden. Die Umverdrahtung ist beispielsweise galvanisch verstärkt, und somit ist die Anordnung hochstromfähig. Insbesondere ist eine Stromdichte größer als 1 A/mm² möglich. Die dritte und die vierte Elektrode sind jeweils beispielsweise als dicke Metallbahnen, beispielsweise einige 10 µm dick, ausgebildet und sorgen für ausreichend mechanische Stabilität und ermöglichen zudem insbesondere auch den Wärmetransport. Beispielsweise ist eine Isolationsschicht zur elektrischen Trennung der dritten und vierten Elektroden angeordnet. Zudem sind insbesondere Durchkontaktierungsöffnungen vorgesehen zur vertikalen Durchführung von elektrischen Kontakten.
Der Gesamtaufbau umfasst also vier vertikale Verdrahtungsebenen, wobei zwei Verdrahtungsebenen auf der Chipstruktur gebildet werden. Zwei weitere Verdrahtungsebenen werden im Träger ausgebildet.
Die einzelnen Leuchtmodule können insbesondere mit der ersten Anzahl an Zeilen und der zweiten Anzahl an Spalten und der entsprechenden Anzahl an optoelektronischen Bauelementen beziehungsweise Pixeln vergleichsweise klein gestaltet werden. Dies ermöglicht eine Fertigung mit hoher Ausbeute. Zum Aufbau auf dem Träger können diese Leuchtmodule sortiert werden. Der Expansionsfaktor der Kacheln auf dem Träger kann variabel gemäß der Anforderung des gewünschten Produkts gewählt werden. Auf diese Weise kann teure Halbleiterfläche eingespart werden. Bei einem hinreichend großen Expansionsfaktor können im nicht von Leuchtmodulen belegten Zwischenraum zwischen den Kacheln weitere Komponenten und Bauelemente untergebracht werden, beispielsweise ESD-Schutzdioden oder Sensorelemente. Auch Kommunikationsschnittstellen sind möglich. Diese weiteren Komponenten sind somit insbesondere ohne weiteren Platzverbrauch in die Anordnung integrierbar.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die optoelektronischen Bauelemente jeweils eines der Leuchtmodule eine gemeinsame, flächig ausgedehnte Halbleiterschichtenfolge mit einer aktiven Schicht auf. Die Halbleiterschichtenfolge emittiert beim Anlegen einer Spannung elektromagnetische Strahlung. Die ersten Elektroden und die zweiten Elektroden sind jeweils streifenförmig ausgebildet und an einer Hauptseite der Halbleiterschichtenfolge angeordnet. Die ersten Elektroden und die zweiten Elektroden können dabei beispielsweise auch Ausnehmungen aufweisen und/oder welligen Strukturen aufweisen.
Die ersten Elektroden und die zweiten Elektroden sind auf der gleichen Hauptseite der Halbleiterschichtenfolge angeordnet. Die Streifen der ersten Elektrode verlaufen insbesondere quer oder schräg zu den Streifen der zweiten Elektrode. Die ersten Elektroden sind insbesondere im Rahmen der üblichen Toleranzen senkrecht zu den zweiten Elektroden ausgerichtet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Leuchtmodule entlang einer ersten Ebene nebeneinander angeordnet. Die Leuchtmodule sind nebeneinander an dem Träger angeordnet. Die ersten Elektroden sind insbesondere entlang einer zweiten Ebene angeordnet. Die zweiten Elektroden sind entlang einer dritten Ebene angeordnet. Die dritten Elektroden sind entlang einer vierten Ebene angeordnet. Die vierten Elektroden sind entlang einer fünften Ebene angeordnet. Die zweite, die dritte, die vierte und die fünfte Ebene sind unterschiedlich weit von der ersten Ebene beabstandet. Insbesondere ist die fünfte Ebene weiter von der ersten Ebene beabstandet als die vierte Ebene. Die vierte Ebene ist weiter von der ersten Ebene beabstandet als die dritte Ebene. Die dritte Ebene ist weiter von der ersten Ebene beabstandet als die zweite Ebene. Die zweite Ebene ist die Ebene, die am nächsten an der ersten Ebene angeordnet ist. Somit ergibt sich ein entlang einer Stapelrichtung der Anordnung gestapelter Aufbau der ersten, der zweiten, der dritten und der vierten Elektroden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Anordnung für jede erste Elektrode wenigstens eine erste Durchführung auf, die die erste Elektrode jeweils mit der zugehörigen dritten Elektrode verbindet. Somit ist die elektrische Kontaktierung zwischen der dritten Elektrode des Trägers und den zugehörigen ersten Elektroden der Leuchtmodule realisiert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Anordnung für jede zweite Elektrode wenigstens eine zweite Durchführung auf, die die zweite Elektrode jeweils mit der zugehörigen vierten Elektrode verbindet. Somit ist die elektrische Kontaktierung der vierten Elektrode des Trägers mit den zugehörigen zweiten Elektroden der Leuchtmodule realisiert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die erste und die zweite Durchführung jeweils quer zu der ersten Ebene ausgerichtet. Die erste und die zweite Durchführung sind insbesondere gleichgerichtet zur Stapelrichtung.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Träger einen lichtdurchlässigen Teilbereich aus einem Verguss auf. Der Teilbereich überdeckt die Leuchtmodule auf einer den Elektroden abgewandten Seite. Die Seite ist beispielsweise die Lichtaustrittsseite im Betrieb. Der Teilbereich weist gemäß zumindest einer Ausführungsform eine Mehrzahl von integrierten Optiken auf. Jeweils eine der Optiken ist einer der optoelektronischen Bauelemente zugeordnet. Somit ist es möglich, die Optiken pixelfein auszugestalten. Zudem sind die Optiken direkt in dem Träger, insbesondere dem Teilbereich des Trägers, eingemoldet. Die Optiken der Anordnung werden somit direkt während der Herstellung der Anordnung ausgebildet und müssen nicht nachträglich aufgebracht, beispielsweise aufgeklebt, werden. Die Optiken sind insbesondere Teil des Trägers.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Anordnung wenigstens ein weiteres Bauelement auf, das von dem Träger gehalten ist. Das weitere Bauelement ist gemäß zumindest einer Ausführungsform mit den Leuchtmodulen elektrisch gekoppelt. Das weitere Bauelement ist beispielsweise mindestens eines aus: einem Sensor, einem integrierten Schaltungsbauteil, einem Leistungsschalter, eine Kommunikationsschnittstelle, einer ESD-Schutzdiode und mindestens einem weiteren Element, das beim Betrieb der Anordnung nutzbringend ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Anordnung einen ersten Konverter zur teilweisen Konversion einer Primärstrahlung auf, der einen Teil der Leuchtmodule abdeckt. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Anordnung einen zweiten Konverter auf, der einen weiteren Teil der Leuchtmodule abdeckt.
Die Primärstrahlung ist die Strahlung, die von dem optoelektronischen Bauelemente oder den optoelektronischen Bauelementen abgegeben wird. Der erste und/oder der zweite Konverter, die beispielsweise ein Phosphor oder ein anderes Konversionsmaterial umfassen, konvertieren zumindest einen Teil dieser Primärstrahlung in eine Strahlung einer anderen Wellenlänge. Somit ist es möglich, Licht mit unterschiedlichen Wellenlängen zu erzeugen. Der erste Konverter und der zweite Konverter decken jeweils unterschiedliche Leuchtmodule ab. Somit werden Konverterkonzepte auf Leuchtmodulebene realisiert. Die unterschiedlichen Leuchtmodule sind zur Emission elektromagnetischer Strahlung mit zueinander unterschiedlichen Wellenlängen ausgebildet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Anordnung einen Konverter auf, der alle Leuchtmodule abdeckt, insbesondere wenn die optoelektronischen Bauelemente lichtemittierende Dioden sind. Somit ist ein Konverterkonzept auf Anordnungsebene realisiert.
Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform weist die Anordnung einen ersten Konverter zur teilweisen Konversion einer Primärstrahlung auf, der einen Teil der optoelektronischen Bauelemente abdeckt. Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform weist die Anordnung einen zweiten Konverter auf, der einen weiteren Teil der optoelektronischen Bauelemente abdeckt. Somit ist ein Konverterkonzept auf Pixelebene realisiert. Die einzelnen optoelektronischen Bauelemente der Leuchtmodule emittieren somit zusammen mit dem jeweiligen zugeordneten Konverter zueinander unterschiedliche Wellenlängen. Auch eine Kombination der verschiedenen Konverterkonzepte ist möglich. Beispielsweise kann ein erster Konverter das gesamte Leuchtmodul abdecken und ein weiterer Konverter zusätzlich einen Teil der optoelektronischen Bauelemente des Leuchtmoduls abdecken.
Es wird außerdem ein Verfahren zur Herstellung einer Anordnung mit einer Mehrzahl von Leuchtmodulen angegeben. Insbesondere entspricht die Anordnung zumindest einer der beschriebenen Ausführungsformen. Das Verfahren umfasst gemäß zumindest einer Ausführungsform ein Bereitstellen der Mehrzahl von Leuchtmodulen, die jeweils eine Mehrzahl von optoelektronischen Bauelementen aufweisen. Die optoelektronischen Bauelemente sind insbesondere in einer ersten Anzahl an Zeilen und einer zweiten Anzahl an Spalten angeordnet. Die Leuchtmodule weisen insbesondere jeweils die erste Anzahl an ersten Elektroden und die zweite Anzahl an zweiten Elektroden auf. Die optoelektronischen Bauelemente jeweils einer Zeile der Zeilen sind insbesondere mit einer der ersten Elektroden des jeweiligen Leuchtmoduls elektrisch verbunden. Die optoelektronischen Bauelemente jeweils einer Spalte der Spalten sind insbesondere jeweils mit einer der zweiten Elektroden des jeweiligen Leuchtmoduls elektrisch verbunden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden die Leuchtmodule auf einem gemeinsamen Trägerelement angeordnet. Beispielsweise werden die Leuchtmodule hierzu mit einem Verguss (Mold) umgossen. Der Verguss wird nachfolgend zum Ausbilden des Trägerelements ausgehärtet.
Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform wird eine dritte Elektrode je Zeile auf das Trägerelement aufgebracht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird eine vierte Elektrode je Spalte auf das Trägerelement aufgebracht. Das Trägerelement bildet zusammen mit der dritten Elektrode und der vierten Elektrode zumindest einen Teil des Trägers.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden die ersten Elektroden jeweils einer der Zeilen mit einer der dritten Elektroden elektrisch verbunden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden die zweiten Elektroden jeweils einer Spalte mit einer der vierten Elektroden elektrisch verbunden.
Die für die Anordnung angeführten Ausführungsformen, Weiterbildungen und Vorteile finden auch im Zusammenhang mit dem Herstellungsverfahren Anwendung und umgekehrt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Bereitstellen der Leuchtmodule ein Bereitstellen einer flächig ausgedehnten Halbleiterschichtenfolge mit einer aktiven Schicht. Die erste Elektrode wird an einer Hauptseite der Halbleiterschichtenfolge aufgebracht. Die zweite Elektrode wird an der Hauptseite der Halbleiterschichtenfolge aufgebracht. Insbesondere werden die erste Elektrode und die zweite Elektrode nachfolgend zueinander auf die gleiche Seite der aktiven Schicht aufgebracht. Die zweiten Elektroden werden insbesondere streifenförmig um 90° gedreht auf die streifenförmig aufgebrachten ersten Elektroden aufgebracht. Zwischen den Elektroden wird beispielsweise eine Isolierung oder Passivierung aufgebracht.
Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform umfasst das Bereitstellen der Leuchtmodule ein Aufbringen eines Vergusses auf eine der Elektroden abgewandten Seite der Leuchtmodule. Der Verguss ist insbesondere ein lichtdurchlässiger Verguss. Eine Mehrzahl von Optiken wird mittels des Vergusses ausgebildet, sodass jeweils eine Optik der Optiken einer der optoelektronischen Bauelemente zugeordnet ist. Somit ist es möglich, bereits beim Herstellen des Trägers die pixelfeinen Optiken mittels des lichtdurchlässigen Vergusses auszubilden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird ein erster Konverter zur teilweisen Konversion einer Primärstrahlung auf einen Teil der Leuchtmodule aufgebracht. Ein zweiter Konverter wird gemäß zumindest einer Ausführungsform auf einen weiteren Teil der Leuchtmodule aufgebracht. Der erste Konverter wird insbesondere auf einen anderen Teil der Leuchtmodule aufgebracht als der zweite Konverter.
Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform wird ein erster Konverter zur teilweisen Konversion einer Primärstrahlung auf einen Teil der optoelektronischen Bauelemente aufgebracht. Ein zweiter Konverter wird gemäß zumindest einer Ausführungsform auf einen weiteren Teil der optoelektronischen Bauelemente aufgebracht. Der erste Konverter wird insbesondere auf einem anderen Teil der optoelektronischen Bauelemente aufgebracht als der zweite Konverter. Es ist auch möglich, einen der Konverter auf ein gesamtes Leuchtmodul aufzubringen und einen weiteren Konverter auf einen Teil der Pixel dieses Leuchtmoduls.
Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform wird ein weiteres Bauelement auf dem Trägerelement angeordnet. Das weitere Bauelement wird elektrisch mit den optoelektronischen Bauelementen gekoppelt. Das elektrische Bauelement dient insbesondere dazu, während eines Betriebs die Lichtemission der einzelnen optoelektronischen Bauelemente und/oder der einzelnen Module nutzbringend zu beeinflussen.
Weitere Vorteile, Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den folgenden, in Zusammenhang mit den Figuren erläuterten Ausführungsbeispielen.
Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Anordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel,
2 eine schematische Darstellung einer Anordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel,
3 eine schematische Darstellung einer Anordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel,
4 eine schematische Darstellung einer Anordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel,
5 eine schematische Darstellung einer Anordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel,
6 bis 20 schematische Darstellungen verschiedene Verfahrensstadien bei der Herstellung einer Anordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel,
21 bis 29 jeweils Schnittansichten einer Anordnung gemäß verschiedener Ausführungsbeispiele.

Gleiche, gleichartige oder gleichwirkende Elemente können in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein. die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder für eine bessere Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sein.
Nachfolgend wird die anmeldungsgemäße Anordnung in verschiedenen Ausführungsbeispielen anhand von lichtemittierenden Dioden als optoelektronische Bauelemente erläutert. Die Merkmale, Vorteile und Weiterbildungen gelten korrespondierend auch für Ausführungsbeispiele, bei denen die optoelektronischen Bauelemente ganz oder teilweise als Sensoren ausgebildet sind, beispielsweise Helligkeitssensoren.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Anordnung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Anordnung 100 weist einen Träger 101 auf. Der Träger 101 ist insbesondere aus einem Verguss, beispielsweise aus einem Kunststoff gebildet. Der Träger 101 ist gemäß Ausführungsbeispielen aus verschiedenen Elementen zusammengesetzt. Beispielsweise weist der Träger 101 ein Trägerelement 145 aus einem ersten Vergussmaterial auf. Der Träger 101 weist zudem eine Mehrzahl von dritten Elektroden 108 und eine Mehrzahl von vierten Elektroden 109 auf. Wie beispielsweise aus 2 ersichtlich sind die dritten Elektroden 108 und die vierten Elektroden 109 jeweils streifenförmig ausgebildet und verlaufen quer zueinander.
Der Träger 103 ist ausgebildet eine Mehrzahl 110 von Leuchtmodulen 111 bis 119 (4) zu tragen. Beispielsweise sind die Leuchtmodule 111 bis 119 jeweils teilweise von dem Trägerelement 145 umschlossen.
Die Leuchtmodule 111 bis 119 weisen jeweils eine Mehrzahl 120 von lichtemittierenden Dioden 121 bis 129 auf (2). Die lichtemittierenden Dioden 121 bis 129 eines der Leuchtmodule 111 bis 119 weist beispielsweise eine Halbleiterschichtenfolge 130 mit einer aktiven Schicht 131 auf (6). Insbesondere weist jedes Leuchtmodule 111 bis 119 genau eine Halbleiterschichtenfolge 130 auf. Die aktive Schicht 131 ist insbesondere geeignet zur Erzeugung einer Primärstrahlung eines ersten Wellenlängenbereichs mit einer ersten Wellenlänge. Hierzu enthält die aktive Schicht vorzugsweise einen pn-Übergang, eine Doppelheterostruktur, eine Einfachquantentopfstruktur oder eine Mehrfachquantentopfstruktur zur Strahlungserzeugung. Der Halbleiterschichtenstapel enthält vorzugsweise ein III/V-Halbleitermaterial. Die III/V-Halbleitermaterialien sind insbesondere zur Strahlungserzeugung im ultravioletten, über den sichtbaren bis in den infraroten Spektralbereich geeignet.
Die Leuchtmodule 111 bis 119 weisen jeweils eine Mehrzahl von ersten Elektroden 104 und eine Mehrzahl von zweiten Elektroden 105 auf (11). Die ersten Elektroden 104 erstrecken sich jeweils entlang einer Zeile 120 des jeweiligen Leuchtmoduls 111 bis 119. Die zweiten Elektroden erstrecken sich jeweils entlang einer Spalte 103 des jeweiligen Leuchtmoduls 111 bis 119.
Mittels einer ersten Durchführung 139 sind die ersten Elektroden 104 von verschiedenen Leuchtmodulen 111 bis 119 mit einer gemeinsamen dritten Elektrode 108 verbunden. Die ersten Elektroden 104 einer Zeile der Anordnung 100 sind mit einer gemeinsamen dritten Elektrode 108 mittels jeweiligen ersten Durchführungen 139 elektrisch verbunden. Die ersten Durchführungen 139 verlaufen insbesondere im Wesentlichen senkrecht zu den Haupterstreckungsebenen der Elektroden. Insbesondere sind die erste Durchführungen 139 jeweils gleichgerichtet zu einer Stapelrichtung 138, entlang derer die Anordnung 100 aufgebaut ist.
Die zweiten Elektroden 105 von mehreren Leuchtmodulen 111 bis 119 sind je Spalte der Anordnung 100 mit einer gemeinsamen vierten Elektrode 109 elektrisch verbunden. Die elektrische Verbindung wird insbesondere mittels einer Mehrzahl von zweiten Durchführungen 140 realisiert. Die zweiten Durchführungen 140 sind jeweils quer zu den Haupterstreckungsebenen der Elektroden ausgerichtet. Die zweiten Durchführungen 140 sind insbesondere jeweils gleichgerichtet zur Stapelrichtung 138.
Wie auch aus den 2 und 3 ersichtlich wird, weist die Anordnung 100 je Zeile 102 der lichtemittierenden Dioden 121 bis 129 genau eine dritte Elektrode 108 auf. Die dritte Elektrode 108 ist mittels einer jeweiligen Durchführung 139 mit sämtlichen ersten Elektroden 104 der zugehörigen Spalte 102 verbunden. Beispielsweise die lichtemittierenden Dioden 127, 128 und 129 einer Zeile 106 der Leuchtmodule 111 bis 119 sind jeweils über eine zugehörige erste Elektrode 104 mit der zugehörigen dritten Elektrode 108 elektrisch verbunden.
Beispielsweise die lichtemittierenden Dioden 121, 124 und 127 einer Spalte 103 sind je Leuchtmodul 111 bis 119 jeweils mit einer gemeinsamen zweiten Elektrode 105 verbunden. die zweiten Elektroden 105 je Spalte 103 der lichtemittierenden Dioden 121 bis 129 verschiedener Leuchtmodule 111 bis 119 einer Spalte 107 der Leuchtmodule sind mit einer gemeinsamen vierten Elektrode 109 elektrisch verbunden, insbesondere mittels einer jeweiligen Durchführung 140.
Wie insbesondere aus 4 ersichtlich sind die Leuchtmodule 111 bis 119 in einer Anzahl P der Zeilen 106 angeordnet, im dargestellten Ausführungsbeispiel in drei Zeilen 106. Die Leuchtmodule 111 bis 119 sind zudem in einer Anzahl Q an Spalten 107 angeordnet, im dargestellten Ausführungsbeispiel drei Spalten 107. Folglich umfasst die Mehrzahl 110 im dargestellten Ausführungsbeispiel neun Leuchtmodule 111 bis 119, nämlich P x Q. Natürlich ist auch eine andere Anzahl an Leuchtmodulen möglich. Insbesondere ist es möglich, dass die Anzahl der Zeilen 106 gleich der Anzahl der Spalten 107 ist. Es ist jedoch auch möglich, dass sich die Anzahl der Zeilen 106 von der Anzahl der Spalten 107 unterscheidet.
Jedes Leuchtmodul der Leuchtmodule 111 bis 119 weist die Mehrzahl 120 der lichtemittierenden Dioden 121 bis 129 auf, wie insbesondere aus 2 ersichtlich. Die lichtemittierenden Dioden 121 bis 129 sind in mehreren Zeilen 102 und mehreren Spalten 103 angeordnet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die lichtemittierenden Dioden 121 bis 129 des Leuchtmoduls 111 in drei Zeilen 102 und drei Spalten 103 angeordnet. Auch eine andere Anzahl von Zeilen 102 und Spalte 103 ist möglich. Die Anzahl der Zeilen 102 ist gemäß Ausführungsformen gleich der Anzahl der Spalten 103. Gemäß weiteren Ausführungsformen sind die Anzahl der Zeilen 102 und die Anzahl der Spalten 103 unterschiedlich zueinander. Insbesondere ist die Anzahl der lichtemittierenden Dioden 121 bis 129 je Leuchtmodul 111 bis 119 gleich. Gemäß weiteren Ausführungsformen unterscheidet sich die Anzahl der lichtemittierenden Dioden je Leuchtmodul. Es ist auch möglich, dass ein Teil der Leuchtmodule die gleiche Anzahl an lichtemittierenden Dioden aufweist und ein weiterer Teil der Leuchtmodule eine hierzu unterschiedliche Anzahl an lichtemittierenden Dioden.
Die lichtemittierenden Dioden 127, 128 und 129 einer der Zeilen 102 des Leuchtmoduls 111 sind mit einer gemeinsamen ersten Elektrode 103 elektrisch verbunden. Die lichtemittierenden Dioden 121, 124 und 127 einer der Spalten 103 des Leuchtmoduls 111 sind mit einer gemeinsamen zweiten Elektrode 105 elektrisch verbunden. Die übrigen Zeilen 102 und Spalten 103 des Leuchtmoduls 111 sind korrespondierend aufgebaut. Die übrigen Leuchtmodule 112 bis 119 sind korrespondierend zum beschriebenen Leuchtmodul 111 aufgebaut. Je Zeile 102 je Leuchtmodul 111 bis 119 ist eine der Durchführungen 139 vorgesehen. Je Spalte 103 je Leuchtmodul 111 bis 119 ist eine der Durchführungen 140 vorgesehen.
5 zeigt die Anordnung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der Träger 101 weist einen Teilbereich 141 aus einem lichtdurchlässigen Verguss 146 auf. Der Teilbereich 141 wird auf eine Lichtaustrittsseite 154 der Leuchtmodule 111 bis 119 aufgebracht. Der Verguss 146 ist so aufgebracht, dass er eine Mehrzahl von integrierten Optiken 142 ausbildet. Insbesondere ist je lichtemittierende Diode 121 bis 129 der Leuchtmodule 111 bis 119 eine der Optiken 142 ausgebildet. Somit ist es möglich, bereits während der Herstellung der Anordnung 100 die pixelfeinen Optiken 142 auszubilden. Die Optiken 142 sind folglich gemäß Ausführungsbeispielen direkt in den Teilbereich 141 eingemoldet.
6 und 7 zeigen einen ersten Schritt zur Herstellung eines der Leuchtmodule 111 bis 119 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Halbleiterschichtenfolge 130 mit der aktiven Schicht 130 wird beispielsweise auf einem Substrat 147 epitaktisch aufgewachsen. Auf eine dem Substrat 147 abgewandte Hauptseite 132 der Halbleiterschichtenfolge 130 werden eine Mehrzahl von ersten Elektroden 104 aufgebracht. Die ersten Elektroden 104 werden streifenförmig aufgebracht. Insbesondere werden so viele erste Elektroden 104 aufgebracht, wie Zeilen 102 der lichtemittierenden Dioden ausgebildet werden sollen. 6 zeigt hierbei einen Schnitt entlang der Linie A-A der 7. Im dargestellten Ausführungsbeispiel werden drei streifenförmige erste Elektroden 104 aufgebracht, um nachfolgend drei Zeilen 102 des Leuchtmoduls ausbilden zu können.
Nachfolgend wird eine Passivierung 148 auf die ersten Elektroden 104 aufgebracht, wie in 8 dargestellt. Die Passivierung 148 dient insbesondere zur elektrischen Isolierung.
9 und 10 zeigen die nachfolgend aufgebrachten zweiten Elektroden 105. Insbesondere wird je Spalte 103 eine zweite Elektrode 105 streifenförmig auf die Passivierung 148 aufgebracht. Im dargestellten Ausführungsbeispiel werden drei zweite Elektroden 105 aufgebracht, um im nachfolgenden Leuchtmodul drei Spalten der lichtemittierenden Dioden auszubilden. Die zweiten Elektroden 105 sind zudem entlang der Stapelrichtung 138 bereichsweise durch die Passivierung bis zur Halbleiterschichtenfolge 130 geführt, um die Halbleiterschichtenfolge 130 sowohl mit den ersten Elektroden 104 als auch mit den zweiten Elektroden 105 kontaktieren zu können.
Wie in 11 dargestellt wird nachfolgend eine weitere Passivierung 149 auf die zweiten Elektroden 105 aufgebracht. In die zweite Passivierung 149 werden die ersten Durchführungen 139 und die zweiten Durchführungen 140 eingebracht, um die ersten Elektroden 104 und die zweiten Elektroden 105 elektrisch kontaktieren zu können. Die ersten Durchführungen 139 werden dafür zudem auch in die erste Passivierung 148 eingebracht. Somit sind die ersten Durchführungen 139 beispielsweise als Durchführungsöffnungen zur Kontaktierung eines p-Bereichs der Halbleiterschichtenfolge 130 ausgebildet. Die zweiten Durchführungen 140 sind beispielsweise als Durchführungsöffnungen zur Kontaktierung eines n-Bereichs der Halbleiterschichtenfolge 130 ausgebildet.
12 zeigt eine Schnittansicht eines Leuchtmoduls 111 bis 119 gemäß einer Ausführungsform, bei der die ersten Durchführungen 139 und die zweiten Durchführungen 140 jeweils mit einer leitfähigen Füllung 152 aufgefüllt sind um eine planare Ebene auf der dem Substrat 127 abgewandten Seite zu realisieren.
13 zeigt einen Zwischenschritt bei der Herstellung der Anordnung 100, gemäß dem das Substrat 147 von der Halbleiterschichtenfolge 130 abgelöst ist und stattdessen ein Hilfsträger 150 auf die gegenüberliegende Seite auf die weitere Passivierung 149 aufgebracht ist. Der Hilfsträger dient beispielsweise zum Transport eines oder mehrerer der Leuchtmodule 111 bis 119.
14 zeigt einen Verfahrensschritt gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, bei dem ein weiterer Hilfsträger 151 alternativ oder zusätzlich zum Hilfsträger 150 auf die den Elektroden abgewandte Seite der Halbleiterschichtenfolge 130 aufgebracht ist. Der weitere Hilfsträger 151 ersetzt somit das Substrat 147. Das Substrat 147 kann auch als Aufwachssubstrat bezeichnet werden.
Wie in 15 dargestellt werden in den weiteren Hilfsträger 151 gemäß Ausführungsbeispielen Ausnehmungen 156 zwischen vorspringende Bereiche 155 eingebracht. Insbesondere wird je lichtemittierende Diode 121 bis 129 eine Ausnehmung 146 eingebracht. Somit wird ein Pixelraster in dem weiteren Hilfsträger 151 ausgebildet.
In 16 ist dargestellt, dass die Mehrzahl 110 der nach zumindest einem der beschriebenen Ausführungsbeispiele hergestellten Leuchtmodule 111 bis 119 auf das Trägerelement 145 des Trägers 101 in Zeilen und Spalten angeordnet werden.
17 zeigt, dass auch zusätzlich zu den Leuchtmodulen 111 bis 119 weitere Bauelemente 143 auf das Trägerelement 145 angeordnet werden können. Insbesondere wenn die einzelnen Leuchtmodule einen größeren Abstand voneinander aufweisen und expandiert angeordnet sind ist es möglich, ein weiteres Bauelement 143 oder mehrere weitere Bauelemente 143 anzuordnen.
Das weitere Bauelement 143 ist beispielsweise ein integriertes Schaltungsbauteil, ein Leistungsschalter oder ein Sensor, beispielsweise ein Helligkeitssensor. Alternativ oder zusätzlich ist das weitere Bauelement 143 ein Sensor, der direkt von einer Fernbedienung angesprochen werden kann, beispielsweise mittels Infrarot. Alternativ oder zusätzlich weist das weitere Bauelement 143 eine Kommunikationsschnittstelle auf, beispielsweise zur drahtlosen Kommunikation mittels Bluetooth oder WLAN. Somit ist es möglich, die Anordnung von extern anzusteuern.
18 zeigt die dritten Elektroden 108, die je Zeile 102 so aufgebracht wurden, dass sie die Dioden der entsprechenden Zeile mehrerer Leuchtmodule überbrücken. Die dritten Elektroden 108 sind so aufgebracht, dass sie mit den jeweiligen ersten Durchführungen 139 je Zeile in Kontakt sind.
19 zeigt die vierten Elektroden 109 die je Spalte 103 so aufgebracht sind, dass sie die lichtemittierenden Dioden der jeweiligen Spalte mehrerer Leuchtmodule überdecken. Die vierten Elektroden 109 sind jeweils so aufgebracht, dass sie die zweiten Durchführungen 114 der zugehörigen Spalte kontaktieren.
Die dritte Elektrode 108 und die vierte Elektrode 109 sind aus einem leitfähigen Material und sind so aufgebracht, dass sie von außerhalb der Anordnung 109 kontaktierbar sind. Beispielsweise wird die Anordnung 100 mit jeweiligen Kontaktbereichen der dritten Elektroden 108 und der vierten Elektroden 109 an eine Strom-/Spannungsquelle angeschlossen. Dabei können die Kontaktbereiche innerhalb des Trägers 101 liegen wie in den 19 und 20 dargestellt. Es ist auch möglich, die dritten Elektroden 108 und vierten Elektroden 109 jeweils nach außerhalb des Trägers 101 zu erstrecken, wie beispielsweise in 2 dargestellt.
20 zeigt eine Vorderseite der Anordnung 100 mit der Lichtaustrittsseite 154 der Leuchtmodule 111 bis 119. Wie in 20 dargestellt, ist es möglich die dritten Elektroden 108 und die vierten Elektroden 109 durch den Träger 101 von der Rückseite hindurch auf die Vorderseite zu erstrecken um Kontakte auf der Emissionsseite zu ermöglichen. Die Rückseite der Anordnung 100 kann dann vollständig elektrisch isoliert werden. Beispielsweise werden die Kontaktflächen der dritten Elektroden 108 und der vierten Elektroden 109 mittels Ätzen freigelegt.
Soll beispielsweise die Diode 123 des Leuchtmoduls 119 zum Strahlen angeregt werden, reicht es aus, an die zugehörige dritte Elektrode 108 der Zeile der Diode 123 und die zugehörige vierte Elektrode 109 der Spalte der Diode 123 eine Spannung anzulegen, um die Diode 123 zu bestromen. Aufgrund der Umverdrahtung mittels den Durchführungen 139 und 140 zu der zugehörigen ersten Elektrode 104 und der zugehörigen zweiten Elektrode 105, wird nur die Diode 123 mit Spannung versorgt und zum Leuchten gebracht.
21 zeigt eine schematische Darstellung einer Schnittansicht durch einen Teil der Anordnung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Die dargestellten Leuchtmodule 111 und 112 sind entlang einer Ebene 133 angeordnet. Die ersten Elektroden 104 sind entlang einer zweiten Ebene 134 angeordnet. Die zweite Ebene 134 ist von der ersten Ebene 133 entlang der Stapelrichtung 138 beabstandet. Die zweiten Elektroden 109 sind entlang einer dritten Ebene 135 angeordnet. Die dritte Ebene 135 ist weiter von der erste Ebene 133 beabstandet als die zweite Ebene 134. Die dritten Elektroden 108 sind entlang einer vierten Ebene 136 angeordnet. Die vierte Ebene 136 ist weiter von der ersten Ebene 133 beabstandet als die zweite Ebene 134 und die dritte Ebene 135. Die vierten Elektroden 109 sind entlang einer fünften Ebene 137 angeordnet. Die fünfte Ebene 137 ist weiter von der ersten Ebene 133 beabstandet als die zweite Ebene 134, die dritte Ebene 135 und die vierte Ebene 136. Die erste Ebene 133, die zweite Ebene 134, die dritte Ebene 135, die vierte Ebene 136 und die fünfte Ebene 137 sind insbesondere parallel zueinander ausgerichtet. Dies haben insbesondere alle Ausführungsbeispiele der Anordnung 100 gemein.
Die Halbleiterschichtenfolgen 130 sowie die Elektroden 104, 105, 108 und 109 sind von dem Vergussmaterial des Trägers 101 zumindest teilweise umschlossen. Insbesondere an der Lichtaustrittsseite 154 sind die Halbleiterschichtenfolgen 130 nicht von dem Material des Trägerelements 145 bedeckt, sodass im Betrieb Licht austreten kann. An der Lichtaustrittsseite 145 ist beispielsweise der Verguss 146 mit den integrierten Optiken 142 angeordnet (nicht dargestellt). Der Träger 101 und die Halbleiterschichtenfolgen 130 schließen an der Lichtaustrittsseite 154 plan miteinander ab.
22 zeigt eine schematische Darstellung einer Schnittansicht durch einen Teil der Anordnung 100 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zur 21 weist der Träger 101 vorspringende Bereiche 155 auf. Der Träger springt über die Halbleiterschichtenfolgen 130 vor. Somit sind die einzelnen Leuchtmodule stärker voneinander getrennt. Die einzelnen Halbleiterschichtenfolgen 130 sind in Kavitäten im Vergussmaterial des Trägerelements 145 angeordnet.
23 zeigt eine schematische Darstellung einer Schnittansicht durch einen Teil der Anordnung 10 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zur 22 sind auf der Lichtaustrittsseite 154 weitere vorspringende Bereiche 155 angeordnet. Die weiteren vorspringenden Bereiche 155 sind beispielsweise durch den weiteren Hilfsträger 151 ausgebildet, wie auch in Bezug auf 15 erläutert. Somit werden pixelfeine Kavitäten ausgebildet, die die einzelnen Dioden 121 bis 129 der Leuchtmodule voneinander trennen.
24 zeigt eine schematische Darstellung einer Schnittansicht durch einen Teil der Anordnung 100 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Ein erster Konverter 144 deckt sämtliche Leuchtmodule 111 bis 119 vollflächig ab. Der erste Konverter 144 dient im dargestellten Ausführungsbeispiel beispielsweise zur einfarbigen Konversion, sodass beispielsweise die Anordnung insgesamt weißes Licht emittiert.
25 zeigt eine schematische Darstellung einer Schnittansicht durch einen Teil der Anordnung 100 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Der erste Konverter 144 ist nur auf einer der Leuchtmodule 111 beziehungsweise einem Teil der Leuchtmodule 111 bis 119 angeordnet. Ein zweiter Konverter 145, der unterschiedlich zu dem ersten Konverter 144 ausgebildet ist, bedeckt das Leuchtmodul 112 beziehungsweise einen weiteren Teil der Leuchtmodule 111 bis 119. Somit können mehrere Leuchtmodule ein Makropixel ausbilden, da jeweils drei der Leuchtmodule jeweils eine RGB-Emission (Rot, Grün und Blau) ermöglichen. Die Makropixel sind beispielsweise dimmbar über die Anzahl der Dioden, die pro Leuchtmodul bestromt werden.
Der Konverter oder die Konverter ist/sind beispielsweise aufgedruckt.
26 zeigt eine schematische Darstellung einer Schnittansicht durch einen Teil der Anordnung 100 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Der erste Konverter 144 deckt je Leuchtmodul einzelne Dioden ab, beispielsweise die Dioden einer Zeile oder einer Spalte. Der zweite Konverter 145 deckt je Leuchtmodul weitere Dioden ab, beispielsweise die Dioden einer weiteren Zeile oder einer weiteren Spalte. Zudem sind die Leuchtmoduldioden vorgesehen, die nicht von einem Konverter bedeckt sind. Somit ist jedes Leuchtmodul als RGB-Pixel ausgebildet. Die Konversion der Primärstrahlung erfolgt pixelfein je Diode.
27 zeigt eine schematische Darstellung einer Schnittansicht durch einen Teil der Anordnung 100 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Die Anordnung 100 gemäß 22 mit den vorspringenden Bereichen 155 wird genutzt, um den ersten Konverter 144 in die Kavitäten zu füllen. Somit sind sämtliche Leuchtmodule mit dem ersten Konverter 144 bedeckt, dessen Ausbreitung durch die vorspringenden Bereiche 155 begrenzt ist.
28 zeigt eine schematische Darstellung einer Schnittansicht durch einen Teil der Anordnung 100 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Die Kavitäten zwischen den vorspringenden Bereichen 155 sind nicht mit dem gleichen Konverter, sondern einmal mit dem ersten Konverter 144 und einmal mit dem zweiten Konverter 145 gefüllt. Somit ergibt sich eine Farbe je Leuchtmodul. Die Ausbreitung der Konverter 144 und 145 ist durch die vorspringenden Bereiche 155 begrenzt.
29 zeigt eine schematische Darstellung einer Schnittansicht durch einen Teil der Anordnung 100 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Die Anordnung 100 gemäß 23 wird verwendet, um den ersten Konverter 144 und den zweiten Konverter 145 in die pixelfeinen Kavitäten die durch die vorspringenden Bereiche 155 gebildet sind, einzufüllen. Somit wird beispielsweise jedes Leuchtmodul 111 bis 119 als RGB-Pixel mittels pixelfeiner Konversion in den Kavitäten des weiteren Hilfsträgers 151 ausgebildet. Die Ansteuerung einzelner LEDs der Anordnung 100 erfolgt im Betrieb durch die Bestromung der entsprechenden zugehörigen dritten Elektrode 108 und vierten Elektrode 109. Falls mehrere LEDs angesteuert werden sollen erfolgt beispielsweise ein moduliertes zeilenweises Ansteuern, sodass für einen menschlichen Betrachter ein einheitliches Bild entsteht, die einzelnen Zeilen jedoch nacheinander angesteuert werden. Somit kann vermieden werden, dass mehrere LEDs gleichzeitig leuchten, die eigentlich nicht angesteuert werden sollen. In den Ausführungsbeispielen, in denen ein Teil der Leuchtmodule in die Halbleiterschichtenfolge 130 integrierte Sensoren aufweisen, können diese eine ortsauflösende Optik aufweisen. Alternativ oder zusätzlich können externe Sensoroptiken angeordnet sein, beispielsweise als Teil des weiteren Bauelements 143. Beispielsweise ist die Anordnung ausgebildet, einen Beleuchtungsspot zu generieren. Im Betrieb folgt der Spot einer Bewegung einer von dem Sensor erfassten Person.
Gemäß weiteren Ausführungsformen sind die Anschlüsse der Anordnung 100 der dritten Elektroden 108 und vierten Elektroden 109 unterhalb der Lichtaustrittsseite 154 angeordnet. Dadurch wird eine abstandslose Aneinanderreihung und Aneinanderfügung mehrerer Leuchtmodule 111 bis 119 ermöglicht. Dadurch werden beispielsweise großflächige Anordnungen wie beispielsweise Videowände ermöglicht.
Die einzelnen lichtemittierenden Dioden eines der Leuchtmodule 111 bis 119 werden gemäß Ausführungsbeispielen durch verschiedenfarbige Konverter entweder als RGB-Komponenten eines Einzelpixels des Produkts eingesetzt. Alternativ oder zusätzlich wird ein homogener Konverter je Leuchtmodul oder für die gesamte Anordnung verwendet. Dementsprechend ist eine Dimmung der emittierten Strahlung der Anordnung und/oder der Leuchtmodule möglich, je nach Anzahl bestromter Dioden. Somit lässt sich eine Dimmung über pulsweitenmodulierte Signal oder eine stromgetriebene Dimmung vermeiden. Dies ist vorteilhaft für die Integration mit Treiberelektroniken. Insbesondere ist eine einfachere Treiberelektronik einsetzbar.
Die anmeldungsgemäße Anordnung 100 ermöglicht eine einfache Verschaltung und/oder Ansteuerung von komplexen feinpixelierten Modulen, beispielsweise als Scheinwerfer von Kraftfahrzeugen, insbesondere von Scheinwerfern. Videowandmodule können vergleichsweise einfach ausgebildet und angesteuert werden. Eine Farbortsteuerung ist vergleichsweise einfach möglich, da Konvertersegmente mit verschiedenen Eigenschaften gezielt aktiviert werden können. Auch eine richtungsabhängige Raumausleuchtung ist alternativ oder zusätzlich möglich, insbesondere wenn eine Prismenoptik vor den einzelnen aktivierbaren Leuchtmodulen und/oder lichtemittierenden Dioden vorgesehen ist. Zudem ist es möglich, integrierte Optiken auszubilden, die in den Prozess der vergussgestützten Halbleiterschichtenfolgen 130 (mold support chip) integriert sind. Insgesamt wird der Aufbau von einer pixilierten Anordnung 100 mit einer Auflösung ermöglicht, die sich aus der Multiplikation der Anzahl der Zeilen 102 und 103 je Leuchtmodul 111 bis 119 und der Anzahl der Zeilen 106 und der Spalten 107 der Leuchtmodule ergibt.
Einzelne hochauflösende Mikrooptiken können wahlweise direkt nebeneinander angeordnet werden oder mit den Halbleiterschichtenfolgen 130 räumlich separiert.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugszeichenliste

100: Anordnung
101: Träger
102: Zeilen
103: Spalten
104: erste Elektroden
105: zweite Elektroden
106: Zeile der Leuchtmodule
107: Spalte der Leuchtmodule
108: dritte Elektrode
109: vierte Elektrode
110: Mehrzahl
111 - 119: Leuchtmodulen
120: Mehrzahl
121 - 129: lichtemittierenden Diode
130: Halbleiterschichtenfolge
131: aktiven Schicht
132: Hauptseite
133: erste Ebene
134: zweite Ebene
135: dritte Ebene
136: vierte Ebene
137: fünfte Ebene
138: Stapelrichtung
139: erste Durchführung
140: zweite Durchführung
141: Teilbereich
142: integrierte Optiken
143: weiteres Bauelement
144: erster Konverter
145: zweiter Konverter
145: Trägerelement
146: Verguss
147: Substrat
148: Passivierung
149: weitere Passivierung
150: Hilfsträger
151: weiterer Hilfsträger
152: Füllung
153: Rückseite
154: Lichtaustrittsseite
155: vorspringende Bereiche
156: Ausnehmung

Claims

Anordnung mit einer Mehrzahl (120) von Leuchtmodulen (111-119), die von einem Träger (101) gehalten sind, bei der: - die Leuchtmodule (111-119) jeweils eine Mehrzahl (110) von optoelektronischen Bauelementen (121-129) aufweisen, die in einer ersten Anzahl an Zeilen (102) und einer zweiten Anzahl an Spalten (103) angeordnet sind, und die Leuchtmodule (111-119) die jeweilige erste Anzahl an ersten Elektroden (104) und die jeweilige zweite Anzahl an zweiten Elektroden (105) aufweisen, wobei die optoelektronischen Bauelemente (121-129) jeweils einer Zeile (102) der Zeilen (102) mit einer der ersten Elektroden (104) des jeweiligen Leuchtmoduls (111-119) elektrisch verbunden sind, und die optoelektronischen Bauelemente (121-129) jeweils einer Spalte (103) der Spalten (103) mit einer der zweiten Elektroden (105) des jeweiligen Leuchtmoduls (111-119) elektrisch verbunden sind, - der Träger (101) je Zeile (102) eine dritte Elektrode (108) und je Spalte (103) eine vierte Elektrode (109) aufweist, die jeweils von außerhalb des Trägers (101) elektrisch kontaktierbar sind, wobei die ersten Elektroden (104) jeweils einer der Zeilen (102) mit einer der dritten Elektroden (108) elektrisch verbunden sind und wobei die zweiten Elektroden (105) jeweils einer der Spalten (103) mit einer der vierten Elektroden (109) verbunden sind.
Anordnung nach Anspruch 1, bei der: - die optoelektronischen Bauelemente (121-129) jeweils eines der Leuchtmodule (111-119) eine gemeinsame, flächig ausgedehnte Halbleiterschichtenfolge (130) mit einer aktiven Schicht (131) aufweisen, und - die ersten Elektroden (104) und die zweiten Elektroden (105) jeweils streifenförmig sind, und jeweils an einer Hauptseite (132) der Halbleiterschichtenfolge (130) angeordnet sind.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei der: - die Leuchtmodule (111-119) entlang einer ersten Ebene (133) nebeneinander angeordnet sind, - die ersten Elektroden (104) entlang einer zweiten Ebene (134) angeordnet sind, - die zweiten Elektroden (105) entlang einer dritten Ebene (135) angeordnet sind, - die dritten Elektroden (108) entlang einer vierten Ebene (136) angeordnet sind, - die vierten Elektroden (109) entlang einer fünften Ebene (137) angeordnet sind, wobei die zweite (134), die dritte (135), die vierte (136) und die fünfte (137) Ebene unterschiedlich weit von der ersten Ebene (133) beabstandet sind.
Anordnung nach Anspruch 3, aufweisend: - eine erste Durchführung (139), die die erste Elektrode (134) jeweils mit der zugehörigen dritten Elektrode (108) verbindet, - eine zweite Durchführung (140), die die zweite Elektrode (105) jeweils mit der zugehörigen vierten Elektrode (109) verbindet, wobei die erste (139) und die zweite Durchführung (140) jeweils quer zu der ersten Ebene (133) ausgerichtet sind.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der der Träger (101) einen lichtdurchlässigen Teilbereich (141) aus einem Verguss (146) aufweist, der die Leuchtmodule (111-119) auf einer den Elektroden (104, 105, 108, 109) abgewandten Seite (154) überdeckt, wobei der Teilbereich (141) eine Mehrzahl von integrierten Optiken (142) aufweist, die jeweils einer der optoelektronischen Bauelemente (121-129) zugeordnet sind.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die mindestens ein weiteres Bauelement (143) aufweist, das von dem Träger (101) gehalten ist und das mit den Leuchtmodulen (121-129) elektrisch gekoppelt ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, aufweisend: - einen ersten Konverter (144) zur teilweisen Konversion einer Primärstrahlung, der einen Teil der Leuchtmodule (111-119) abdeckt, und - einen zweiten Konverter (145) zur teilweisen Konversion einer Primärstrahlung, der einen weiteren Teil der Leuchtmodule (111-119) abdeckt.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, aufweisend einen Konverter (144) zur teilweisen Konversion einer Primärstrahlung, der alle Leuchtmodule (111-119) abdeckt.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, aufweisend: - einen ersten Konverter (144) zur teilweisen Konversion einer Primärstrahlung, der einen Teil der optoelektronischen Bauelemente (121-129) abdeckt, und - einen zweiten Konverter (145) zur teilweisen Konversion einer Primärstrahlung, der einen weiteren Teil der optoelektronischen Bauelemente (121-129) abdeckt.
Verfahren zur Herstellung einer Anordnung (100) mit einer Mehrzahl (110) von Leuchtmodulen (111-119), umfassend: - Bereitstellen der Mehrzahl (110) von Leuchtmodulen (111-119), die jeweils eine Mehrzahl (120) von optoelektronischen Bauelementen (121-129) aufweisen, die in einer ersten Anzahl an Zeilen (102) und einer zweiten Anzahl an Spalten (103) angeordnet sind, und die Leuchtmodule (111-119) jeweils die erste Anzahl an ersten Elektroden (104) und die zweite Anzahl an zweiten Elektroden (105) aufweist, wobei die optoelektronischen Bauelemente (121-129) jeweils einer Zeile (102) der Zeilen (102) mit einer der ersten Elektroden (104) des jeweiligen Leuchtmoduls (111-119) elektrisch verbunden sind, und die optoelektronischen Bauelemente (121-129) jeweils einer Spalte (103) der Spalten (103) jeweils mit einer der zweiten Elektroden (105) des jeweiligen Leuchtmoduls (111-119) elektrisch verbunden sind, - Anordnen der Leuchtmodule (111-119) auf einem gemeinsamen Trägerelement (145), - Aufbringen einer dritten Elektrode (108) auf das Trägerelement (145) je Zeile (102) und einer vierten Elektrode (109) je Spalte (103), - elektrisch Verbinden der ersten Elektroden (104) jeweils einer der Zeilen (102) mit einer der dritten Elektroden (108), und - elektrisch Verbinden der zweiten Elektroden (105) jeweils einer Spalte (103) mit einer der vierten Elektroden (109).
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem das Bereitstellen der Leuchtmodule (111-119) jeweils umfasst: - Bereitstellen einer flächig ausgedehnten Halbleiterschichtenfolge (103) mit einer aktiven Schicht (131), - Aufbringen der ersten Elektroden (104) an einer Hautseite (132) der Halbleiterschichtenfolge (130), - Aufbringen der zweiten Elektroden (105) an der Hauptseite (132) der Halbleiterschichtenfolge (130).
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, umfassend: - Aufbringen eines Vergusses (146) auf eine der Elektroden (104, 105, 108, 109) abgewandten Seite der Leuchtmodule (111-119, - Ausbilden von einer Mehrzahl von Optiken (142) mittels des Vergusses (146), sodass jeweils eine Optik (142) der Optiken (142) einer der optoelektronischen Bauelemente (121-129) zugeordnet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, umfassend: - Aufbringen eines ersten Konverters (144) zur teilweisen Konversion einer Primärstrahlung auf einen Teil der Leuchtmodule (111-119), und - Aufbringen eines zweiten Konverters (145) auf einen weiteren Teil der Leuchtmodule (111-119).
Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, aufweisend: - Aufbringen eines ersten Konverters (144) zur teilweisen Konversion einer Primärstrahlung auf einen Teil der optoelektronischen Bauelemente (121-129), und - Aufbringen eines zweiten Konverters (145) auf einen weiteren Teil der optoelektronischen Bauelemente (121-129).
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, umfassend: - Anordnen mindestens eines weiteren Bauelements (143) auf dem Trägerelement, - elektrisches Koppeln des mindestens einen weiteren Bauelements (143) mit den optoelektronischen Bauelementen (121-129) .