DE112019003660B4

DE112019003660B4 - Optoelektronisches bauelement und anzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE112019003660B4
Application number: DE112019003660.2T
Authority: DE
Inventors: Luca Haiberger; Daniel Richter
Original assignee: Osram Oled GmbH
Current assignee: Osram Oled GmbH
Priority date: 2018-07-20
Filing date: 2019-07-16
Publication date: 2022-10-27
Anticipated expiration: 2039-07-17
Also published as: US11480744B2; DE112019003660A5; DE102018117591A1; WO2020016254A1; US20210318501A1

Abstract

Optoelektronisches Bauelement (100), umfassend:- ein im Betrieb elektromagnetische Strahlung emittierendes erstes Emissionsfeld (1a),- einen dem ersten Emissionsfeld (1a) nachgeordneten Lichtleiter (2) mit einer dem ersten Emissionsfeld (1a) zugewandten Eintrittsseite (20), mit einem Verteilungselement (21) und mit Auskoppelstrukturen (22) an einer dem ersten Emissionsfeld (1a) abgewandten Seite des Verteilungselements (21), wobei- der Lichtleiter (2) ein einfach zusammenhängender Vollkörper ist und einstückig ausgebildet ist,- in einer Draufsicht auf die dem ersten Emissionsfeld (1a) abgewandte Seite des Lichtleiters (2) betrachtet das Verteilungselement (21) das erste Emissionsfeld (1a) vollständig überdeckt und zumindest zwei Auskoppelstrukturen (22) mit dem ersten Emissionsfeld (1a) überlappen,- die Auskoppelstrukturen (22) einzelne, voneinander beabstandete Erhebungen sind, die sich jeweils von dem Verteilungselement (21) weg erstrecken und jeweils an einem dem Verteilungselement (21) abgewandten Ende eine Auskoppelfläche (23) aufweisen,- im bestimmungsgemäßen Betrieb die von dem ersten Emissionsfeld (1a) emittierte Strahlung über die Eintrittsseite (20) in den Lichtleiter (2) eintritt, anschließend das Verteilungselement (21) durchquert und schließlich über die Auskoppelflächen (23) der Auskoppelstrukturen (22) aus dem Lichtleiter (2) austritt,- eine für die Strahlung des ersten Emissionsfeldes (1a) undurchlässige Struktur (3) auf dem Lichtleiter (2) im Bereich zwischen den Auskoppelstrukturen (22) angeordnet ist.

Description

Es wird ein optoelektronisches Bauelement angegeben. Darüber hinaus wird eine Anzeigevorrichtung angegeben.
Aus den Dokumenten DE 10 2012 112 149 A1 , US 2016/0291235 A1 , US 2017/0261161 A1 , US 2012/0299032 A1 sind ein optoelektronisches Bauelement und eine Anzeigevorrichtung bekannt.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein optoelektronisches Bauelement mit einem hohen Kontrastverhältnis anzugeben. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, eine Anzeigevorrichtung mit einem solchen optoelektronischen Bauelement anzugeben.
Diese Aufgaben werden unter anderem durch die Gegenstände des Patentanspruchs 1 und des Patentanspruchs 17 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das optoelektronische Bauelement ein im bestimmungsgemäßen Betrieb elektromagnetische Strahlung emittierendes erstes Emissionsfeld. Bei der elektromagnetischen Strahlung handelt es sich bevorzugt um Licht im sichtbaren Spektralbereich.
Das erste Emissionsfeld ist ein Bereich oder Abschnitt des Bauelements, in dem Strahlung erzeugt und ausgestrahlt wird. In einer Draufsicht betrachtet emittiert das Emissionsfeld im Betrieb Strahlung ganzflächig über eine zusammenhängende, bevorzugt eine einfach zusammenhängende Fläche. Diese Fläche des ersten Emissionsfeldes ist zum Beispiel zumindest 10 × 10 µm² oder zumindest 50 × 50 µm² oder zumindest 100 × 100 µm² groß. Alternativ oder zusätzlich kann die Fläche höchstens 500 × 500 µm² oder höchstens 300 × 300 µm² oder höchstens 200 × 200 µm² groß sein.
Das erste Emissionsfeld ist beispielsweise durch einen optoelektronischen Halbleiterchip oder durch ein einzeln ansteuerbares Segment eines optoelektronischen Halbleiterchips realisiert. Der Halbleiterchip oder das Segment erzeugt im Betrieb eine Primärstrahlung. Diese kann durch ein zusätzliches Konversionselement auf dem Halbleiterchip teilweise oder vollständig in eine Sekundärstrahlung konvertiert werden. Die daraus resultierende Strahlung ist die Strahlung des ersten Emissionsfeldes. Die Größe des Emissionsfeldes ist zum Beispiel im Wesentlichen durch die Größe des Halbleiterchips oder des Segments oder des Konversionselements bestimmt.
Unter einem Halbleiterchip wird hier und im Folgenden ein separat handhabbares und elektrisch kontaktierbares Element verstanden. Ein Halbleiterchip umfasst eine Halbleiterschichtenfolge mit einer aktiven Schicht. Ein Halbleiterchip entsteht insbesondere durch Vereinzelung aus einem Waferverbund. Insbesondere weisen Seitenflächen eines solchen Halbleiterchips dann zum Beispiel Spuren aus dem Vereinzelungsprozess des Waferverbunds auf. Ein Halbleiterchip umfasst bevorzugt genau einen ursprünglich zusammenhängenden Bereich der im Waferverbund gewachsenen Halbleiterschichtenfolge. Die Halbleiterschichtenfolge des Halbleiterchips ist bevorzugt zusammenhängend ausgebildet. Die laterale Ausdehnung des Halbleiterchips, gemessen parallel zur Haupterstreckungsrichtung der aktiven Schicht, ist beispielsweise höchstens 1 % oder höchstens 5 % größer als die laterale Ausdehnung der aktiven Schicht oder der Halbleiterschichtenfolge. Der Halbleiterchip umfasst beispielsweise noch das Aufwachssubstrat, auf dem die gesamte Halbleiterschichtenfolge gewachsen ist.
Als laterale Ausdehnung eines Halbleiterchips wird hier insbesondere eine Erstreckung oder Ausdehnung in jede beliebige laterale Richtung verstanden. Eine laterale Richtung ist eine Richtung parallel zur Haupterstreckungsebene der aktiven Schicht.
Die aktive Schicht der Halbleiterschichtenfolge beinhaltet insbesondere wenigstens einen pn-Übergang und/oder mindestens eine Quantentopfstruktur und kann zum Beispiel im bestimmungsgemäßen Betrieb elektromagnetische Strahlung im blauen oder grünen oder roten Spektralbereich oder im UV-Bereich oder im IR-Bereich erzeugen. Die aktive Schicht kann zusammenhängend oder segmentiert sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das optoelektronische Bauelement einen dem ersten Emissionsfeld nachgeordneten Lichtleiter. Der Lichtleiter umfasst eine dem ersten Emissionsfeld zugewandte Eintrittsseite, ein Verteilungselement und Auskoppelstrukturen an einer dem ersten Emissionsfeld abgewandten Seite des Verteilungselements.
Der Lichtleiter ist dem ersten Emissionsfeld bevorzugt in einer Hauptabstrahlrichtung des ersten Emissionsfeldes nachgeordnet. Der Lichtleiter ist insbesondere transparent oder durchlässig für die von dem ersten Emissionsfeld emittierte Strahlung. Die Eintrittsseite ist eine Außenseite des Lichtleiters. Insbesondere ist die Eintrittsseite durch das Verteilungselement gebildet. Die Eintrittsseite kann im Rahmen der Herstellungstoleranz eben sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Lichtleiter ein einfach zusammenhängender Vollkörper. Das heißt, der Lichtleiter besteht aus einem festen, formstabilen Material, wie zum Beispiel Kunststoff oder Glas oder Silikon, das einen einfach zusammenhängenden Körper bildet. Der Lichtleiter ist im Rahmen der Herstellungstoleranz also frei von Einschlüssen oder Hohlräumen, die von dem festen Material vollständig umgeben werden. Insbesondere ist der Lichtleiter einteilig oder einstückig ausgebildet. Das heißt, alle Bereiche des Lichtleiters sind integral miteinander ausgebildet und enthalten das gleiche Material oder bestehen aus dem gleichen Material. Es kann auch nur das Verteilerelement einstückig ausgebildet sein. Die Auskoppelstrukturen sind dann zum Beispiel nicht einstückig mit dem Verteilerelement ausgebildet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform überdeckt in einer Draufsicht auf die dem ersten Emissionsfeld abgewandte Seite des Lichtleiters betrachtet das Verteilungselement das erste Emissionsfeld vollständig. Das Verteilungselement ist bevorzugt ein einfach zusammenhängender Abschnitt oder Teilkörper des Lichtleiters, dessen Ausdehnung größer als das erste Emissionsfeld ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Auskoppelstrukturen einzelne, voneinander beabstandete Erhebungen, die sich jeweils von dem Verteilungselement weg erstrecken und jeweils an einem dem Verteilungselement abgewandten Ende eine Auskoppelfläche aufweisen.
Die Erhebungen sind insbesondere stabförmige oder faserförmige oder zylinderförmige oder pyramidenförmige oder kegelförmige Erhebungen, die sich ausgehend von dem Verteilungselement in Richtung weg von dem Verteilungselement und weg von dem ersten Emissionsfeld erstrecken.
Die Auskoppelstrukturen sind bevorzugt jeweils einfach zusammenhängende Abschnitte oder Teilkörper des Lichtleiters. Die Auskoppelstrukturen sind auf dem Verteilungselement bevorzugt regelmäßig oder periodisch angeordnet. Beispielsweise sind die Auskoppelstrukturen über zumindest 75 % der Fläche der dem Bauelement abgewandten Seite des Verteilungselements verteilt. In Draufsicht auf eine dem ersten Emissionsfeld abgewandte Seite des Lichtleiters betrachtet überlappen beispielsweise zumindest zwei oder zumindest vier oder zumindest zehn Auskoppelstrukturen teilweise oder vollständig mit dem ersten Emissionsfeld. Zum Beispiel umfasst der Lichtleiter zumindest zehn oder zumindest 20 oder zumindest 50 oder zumindest 100 solcher Auskoppelstrukturen.
Die Auskoppelflächen der Auskoppelstrukturen sind dem Verteilungselement abgewandte Außenflächen der Auskoppelstrukturen. Beispielsweise sind die Auskoppelflächen im Rahmen der Herstellungstoleranz eben. Die Auskoppelflächen können aufgeraut sein. Die Auskoppelflächen sind beispielsweise jeweils zumindest 10 µm² oder zumindest 50 µm² oder zumindest 100 µm² groß. Alternativ oder zusätzlich können die Auskoppelflächen jeweils höchstens 500 µm² oder höchstens 250 µm² groß sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform tritt im bestimmungsgemäßen Betrieb des Bauelements die von dem ersten Emissionsfeld emittierte Strahlung über die Eintrittsseite in den Lichtleiter ein. Anschließend durchquert die Strahlung das Verteilungselement und tritt schließlich über die Auskoppelfläche der Auskoppelstrukturen aus dem Lichtleiter aus. Das heißt, nach dem Durchqueren des Verteilungselements gelangt die Strahlung in die Auskoppelstrukturen, durchquert diese und trifft schließlich auf die Auskoppelfläche.
Beispielsweise tritt zumindest 90 % oder zumindest 95 % der Strahlung des ersten Emissionsfeldes, die in den Lichtleiter eintritt, anschließend über die Auskoppelfläche wieder aus. Beispielsweise werden zumindest 80 % oder zumindest 90 % oder zumindest 95 % der von dem ersten Emissionsfeld emittierten Strahlung über die Eintrittsseite in den Lichtleiter eingekoppelt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist auf dem Lichtleiter im Bereich zwischen den Auskoppelstrukturen eine für die Strahlung des ersten Emissionsfeldes undurchlässige Struktur angeordnet. Das heißt, die undurchlässige Struktur ist auf einer dem ersten Emissionsfeld abgewandten Seite des Lichtleiters angeordnet.
„Undurchlässig“ bedeutet hier insbesondere, dass höchstens 5 % oder höchstens 3 % oder höchstens 1 % einer von dem ersten Emissionsfeld emittierten Strahlung, die auf die undurchlässige Struktur trifft, auch durch die undurchlässige Struktur hindurch tritt. Bei der undurchlässigen Struktur kann es sich um einen Formkörper oder um eine Schicht handeln, die im Bereich zwischen den Auskoppelstrukturen angeordnet ist. Als Schicht weist die undurchlässige Struktur zum Beispiel eine Schichtdicke von höchstens 4 µm oder höchstens 2 µm oder höchstens 1 µm auf. Die undurchlässige Struktur kann beispielsweise ein Silikon oder ein Harz mit darin eingebrachten Partikeln, insbesondere schwarzen Partikeln, wie Rußpartikel, umfassen oder daraus bestehen.
In einer Draufsicht auf die dem ersten Emissionsfeld abgewandte Seite des Lichtleiters betrachtet überdeckt die undurchlässige Struktur den Lichtleiter im Bereich zwischen den Auskoppelstrukturen. In dieser Draufsicht gesehen überdeckt die undurchlässige Struktur bevorzugt einen Großteil, zum Beispiel zumindest 70 % oder zumindest 80 % oder zumindest 90 %, der in dieser Draufsicht gesehenen Gesamtfläche des Lichtleiters. Alternativ oder zusätzlich überdeckt in dieser Draufsicht die undurchlässige Struktur höchstens 99 % oder höchstens 95 % oder höchstens 90 % der Gesamtfläche des Lichtleiters. In derselben Draufsicht betrachtet nehmen die Auskoppelflächen zum Beispiel zumindest 1 % oder zumindest 5 % oder zumindest 10 % der Gesamtfläche des Lichtleiters ein. Alternativ oder zusätzlich können die Auskoppelflächen in dieser Draufsicht höchstens 30 % oder höchstens 20 % oder höchstens 10 % der Gesamtfläche des Lichtleiters einnehmen. Beispielsweise überdeckt in dieser Draufsicht betrachtet die undurchlässige Struktur alle Bereiche des Lichtleiters außerhalb der Auskoppelflächen zu zumindest 90 % oder zu zumindest 95 % oder vollständig.
In mindestens einer Ausführungsform umfasst das optoelektronische Bauelement ein erstes Emissionsfeld, das im Betrieb elektromagnetische Strahlung emittiert. Ferner umfasst das Bauelement einen dem ersten Emissionsfeld nachgeordneten Lichtleiter mit einer dem ersten Emissionsfeld zugewandten Eintrittsseite, einem Verteilungselement und mit Auskoppelstrukturen an einer dem ersten Emissionsfeld abgewandten Seite des Verteilungselements. Der Lichtleiter ist ein einfach zusammenhängender Vollkörper. In einer Draufsicht auf die dem ersten Emissionsfeld abgewandte Seite des Lichtleiters betrachtet überdeckt das Verteilungselement das erste Emissionsfeld vollständig. Die Auskoppelstrukturen sind einzelne, voneinander beabstandete Erhebungen, die sich jeweils von dem Verteilungselement weg erstrecken und jeweils an einem dem Verteilungselement abgewandten Ende eine Auskoppelfläche aufweisen. Im bestimmungsgemäßen Betrieb tritt die von dem ersten Emissionsfeld emittierte Strahlung über die Eintrittsseite in den Lichtleiter ein, anschließend durchquert sie das Verteilungselement und tritt schließlich über die Auskoppelflächen der Auskoppelstrukturen aus dem Lichtleiter aus. Eine für die Strahlung des ersten Emissionsfeldes undurchlässige Struktur ist auf dem Lichtleiter im Bereich zwischen den Auskoppelstrukturen angeordnet.
Der vorliegenden Erfindung liegt insbesondere die Erkenntnis zu Grunde, dass optoelektronische Bauelemente, insbesondere LEDs, für Videoleinwände im ausgeschalteten Zustand so dunkel wie möglich aussehen sollen, damit das Verhältnis zwischen maximaler und minimaler Helligkeit auf der Leinwand so groß wie möglich ist. Es ist also ein hoher Kontrast gewünscht. Ferner ist bei Videoleinwänden häufig eine nach unten gerichtete Emission von Vorteil, da diese sich meist oberhalb der Beobachter befindet.
Bei der vorliegenden Erfindung ist auf ein Emissionsfeld, das zum Beispiel ein Sub-Pixel darstellt, ein Lichtleiter aufgebracht. Der dem Emissionsfeld zugewandte Bereich, nämlich das Verteilungselement, kann die von dem Emissionsfeld kommende Strahlung durchmischen, während der dem Emissionsfeld abgewandte Bereich durchsichtige Auskoppelstrukturen, wie Fasern oder Stäbe, umfasst und zur Lichtauskopplung dienen. Außerhalb der Auskoppelflächen ist der Lichtleiter von einer Struktur bedeckt, die undurchlässig für die von dem ersten Emissionsfeld emittierte Strahlung ist. Dadurch kann ein hoher optischer Kontrast erreicht werden. Zusätzlich kann über die Ausrichtung der Auskoppelstrukturen der Abstrahlwinkel eingestellt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Bauelement ein oder mehrere weitere Emissionsfelder auf, die im Betrieb jeweils elektromagnetische Strahlung emittieren. Beispielsweise weist das Bauelement drei oder vier Emissionsfelder auf. Insbesondere bildet jedes der Emissionsfelder einen Bereich oder Abschnitt des Bauelements, in dem Strahlung erzeugt und emittiert wird. Die verschiedenen Emissionsfelder können so genannte Sub-Pixel des Bauelements sein.
Die einzelnen Emissionsfelder sind bevorzugt einzeln und unabhängig voneinander betreibbar. Das heißt, die verschiedenen Emissionsfelder können unabhängig voneinander ein- und ausgeschaltet werden und somit unabhängig voneinander Strahlung emittieren. In einer Draufsicht auf die dem ersten Emissionsfeld abgewandte Seite des Lichtleiters liegen die verschiedenen Emissionsfelder bevorzugt nebeneinander und überlappen nicht miteinander.
Die zuvor gemachten Angaben für das erste Emissionsfeld, zum Beispiel bezüglich dessen Größe, dessen Anordnung bezüglich des Lichtleiters und so weiter, können entsprechend für die weiteren Emissionsfelder gelten.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform überdeckt in einer Draufsicht auf eine dem ersten Emissionsfeld abgewandte Seite des Lichtleiters betrachtet das Verteilungselement das oder die weiteren Emissionsfelder teilweise oder vollständig. Insbesondere überdeckt das Verteilungselement das oder die weiteren Emissionsfelder in der gleichen Draufsicht, in der es auch das erste Emissionsfeld überdeckt. Jedes Emissionsfeld überlappt in dieser Draufsicht zum Beispiel mit zumindest zwei oder zumindest vier oder zumindest zehn Auskoppelstrukturen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform treten im bestimmungsgemäßen Betrieb die von den Emissionsfeldern kommenden Strahlungen über die Eintrittsseite in den Lichtleiter ein und werden im Verteilungselement durchmischt. Das heißt, wenn zwei oder mehr Emissionsfelder des Bauelements gleichzeitig betrieben werden und gleichzeitig Strahlung emittieren, wird die Strahlung dieser beiden Emissionsfelder in dem Verteilungselement durchmischt. Die über die Auskoppelflächen aus dem Lichtleiter austretende Strahlung ist dann Mischstrahlung aus den Strahlungen der Emissionsfelder.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die von zwei verschiedenen Emissionsfeldern kommenden Strahlungen Strahlungen unterschiedlicher Wellenlängenbereiche. Insbesondere emittieren zwei unterschiedliche Emissionsfelder unterschiedlich farbiges Licht. Zum Beispiel emittiert ein erstes Emissionsfeld im Betrieb blaues Licht, ein zweites Emissionsfeld grünes Licht und ein drittes Emissionsfeld rotes Licht. Insbesondere ist eine Mischung der von den verschiedenen Emissionsfeldern emittierten Strahlung weißes Licht. Die undurchlässige Struktur ist bevorzugt undurchlässig für die Strahlung jedes der Emissionsfelder.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das optoelektronische Bauelement eine Mehrzahl von optoelektronischen Halbleiterchips, die auf einem gemeinsamen Träger angeordnet sind. Jedem Emissionsfeld ist dabei ein Halbleiterchip eineindeutig zugeordnet.
Die Halbleiterchips des Bauelements können gleichartig aufgebaut sein, also zum Beispiel die gleiche Halbleiterschichtenfolge aufweisen. Um zu erreichen, dass die verschiedenen Emissionsfelder unterschiedliche Strahlung emittieren, können auf verschiedenen Halbleiterchips verschiedene Konversionselemente aufgebracht sein. Alternativ ist es aber auch möglich, dass die von den Halbleiterchips intrinsisch erzeugten und anschließend emittierten Primärstrahlungen bereits unterschiedlich sind. Dann weisen unterschiedliche Halbleiterchips des Bauelements beispielsweise unterschiedliche Halbleitermaterialien auf. Konversionselemente sind dann zum Beispiel nicht nötig.
Bei dem Träger für die Halbleiterchips handelt es sich beispielsweise um eine Leiterplatte oder um einen Halbleiterkörper mit integrierten Schaltern. Dann kann jedem Halbleiterchip ein eigener Schalter zugeordnet sein.
Statt die verschiedenen Emissionsfelder durch unterschiedliche Halbleiterchips zu realisieren, kann mehreren oder allen Emissionsfeldern derselbe Halbleiterchip zugeordnet sein. Den unterschiedlichen Emissionsfeldern können in diesem Fall einzeln und unabhängig ansteuerbare Segmente beziehungsweise Pixel des Halbleiterchips eineindeutig zugeordnet sein. Der Halbleiterchip ist dann ein pixelierter Halbleiterchip. Bevorzugt umfasst in diesem Fall das Bauelement nur einen einzigen Halbleiterchip.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Auskoppelstrukturen längliche Erhebungen mit jeweils einer Längsachse quer zu einer Haupterstreckungsebene des Verteilungselements.
Die Haupterstreckungsebene eines Körpers ist dabei eine virtuelle Ebene durch diesen Körper, die so gewählt ist, dass der mittlere Abstand aller Punkte des Körpers zu der Ebene minimal ist. Die Längsachse eines Körpers ist vorliegend eine Achse durch einen Körper, die so gewählt ist, dass der mittlere Abstand aller Punkte des Körpers zu der Achse minimal ist.
Die Haupterstreckungsebene des Verteilungselements verläuft bevorzugt im Wesentlichen, das heißt im Rahmen der Herstellungstoleranz, parallel zu einer Haupterstreckungsebene des optoelektronischen Bauelements. Die Haupterstreckungsebene des optoelektronischen Bauelements ist beispielsweise im Wesentlichen parallel zur Haupterstreckungsebene des Trägers, auf dem die Halbleiterchips angeordnet sind.
Eine Ausdehnung des Verteilungselements entlang der Haupterstreckungsebene des Verteilungselements ist bevorzugt zumindest dreimal oder zumindest fünfmal oder zumindest zehnmal größer als eine Ausdehnung des Verteilungselements senkrecht zur Haupterstreckungsebene. Die Ausdehnung senkrecht zur Haupterstreckungsebene wird hier als Dicke des Verteilungselements bezeichnet.
Die Ausdehnungen der Auskoppelstrukturen entlang ihrer Längsachsen sind beispielsweise jeweils zumindest doppelt so groß oder zumindest fünfmal so groß oder zumindest zehnmal so groß wie die Ausdehnungen in den Richtungen senkrecht zu den Längsachsen. Die Ausdehnung der Auskoppelstrukturen parallel zu deren Längsachsen beträgt beispielsweise jeweils zumindest 10 µm oder zumindest 50 µm oder zumindest 100 µm. Alternativ oder zusätzlich kann die Ausdehnung parallel zur Längsachse jeweils höchstens 200 µm oder höchstens 150 µm betragen. Der Durchmesser der Auskoppelstrukturen, gemessen senkrecht zur Längsachse, beträgt beispielsweise jeweils zumindest 1 µm oder zumindest 5 µm. Alternativ oder zusätzlich kann der Durchmesser jeweils höchstens 50 µm oder höchstens 20 µm betragen.
Bevorzugt verlaufen die Längsachsen aller Auskoppelstrukturen im Rahmen der Herstellungstoleranz parallel zueinander. Alternativ können die Längsachsen der Auskoppelstrukturen aber auch windschief zueinander sein.
Die Auskoppelflächen der Auskoppelstrukturen verlaufen im Rahmen der Herstellungstoleranz bevorzugt jeweils senkrecht zu den Längsachsen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform verlaufen die Längsachsen der Auskoppelstrukturen im Rahmen der Herstellungstoleranz senkrecht zu der Haupterstreckungsebene des Verteilungselements. Die aus einer Auskoppelfläche einer Auskoppelstruktur austretende Strahlung hat dann bevorzugt eine Hauptemissionsrichtung senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Verteilungselements.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Längsachsen der Auskoppelstrukturen bezüglich einer Normalen auf die Haupterstreckungsebene des Verteilungselements gekippt. Beispielsweise schließen die Längsachsen mit einer Normalen auf die Haupterstreckungsebene des Verteilungselements jeweils einen Winkel von zumindest 10° oder zumindest 20° oder zumindest 30° ein. Alternativ oder zusätzlich kann der Winkel zwischen den Längsachsen und einer Normalen auf die Haupterstreckungsebene des Verteilungselements jeweils höchstens 70° oder höchstens 60° oder höchstens 45° sein.
Bei einer solchen Ausgestaltung der Auskoppelstrukturen hat die über die Auskoppelflächen der Auskoppelstrukturen austretende Strahlung bevorzugt eine Hauptemissionsrichtung, die nicht senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Verteilungselements ist. Wird das hier beschriebene Bauelement zum Beispiel in einer Videowand verwendet, so kann durch eine solche Ausgestaltung die Lichtemission zum Beispiel nach unten in Richtung eines Beobachters gerichtet werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Verteilungselement ein im Wesentlichen plättchenförmiger Abschnitt beziehungsweise Teilkörper des Lichtleiters. Die Ausdehnungen in alle Richtungen parallel zur Haupterstreckungsebene des Verteilungselements sind größer, beispielsweise um einen Faktor von zumindest 3 oder zumindest 5 oder zumindest 10, als die Ausdehnung des Verteilungselements senkrecht zur Haupterstreckungsebene. Zum Beispiel beträgt eine Ausdehnung des Verteilungselements parallel zu dessen Haupterstreckungsebene zumindest 500 µm oder zumindest 1000 µm oder zumindest 2000 µm. Alternativ oder zusätzlich kann die Ausdehnung parallel zur Haupterstreckungsebene höchstens 5000 µm oder höchstens 3000 µm betragen. Die Ausdehnung senkrecht zur Haupterstreckungsebene beträgt zum Beispiel zumindest 200 µm oder zumindest 500 µm. Alternativ oder zusätzlich kann die Ausdehnung senkrecht zur Haupterstreckungsebene höchstens 1500 µm oder 1000 µm sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist in einer Draufsicht auf eine dem ersten Emissionsfeld abgewandte Seite des Lichtleiters betrachtet der Lichtleiter bis auf die Auskoppelflächen vollständig mit der undurchlässigen Struktur bedeckt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die undurchlässige Struktur absorbierend für die von dem ersten Emissionsfeld emittierte Strahlung. Bevorzugt ist die undurchlässige Struktur auch undurchlässig für die von den weiteren Emissionsfeldern kommende Strahlung.
Absorbierend für eine Strahlung bedeutet vorliegend, dass die undurchlässige Struktur zumindest 90 % oder zumindest 95 % oder zumindest 99 % dieser Strahlung absorbiert. Insbesondere ist die undurchlässige Struktur absorbierend für sichtbares Licht. Besonders bevorzugt erscheint die undurchlässige Struktur für einen Betrachter schwarz. Schaut ein Betrachter dann auf die dem ersten Emissionsfeld abgewandte Seite des Lichtleiters und ist das oder die Emissionsfelder ausgeschalten, so erscheint das Bauelement schwarz. Das Bauelement eignet sich daher besonders als Pixel in einem Bildschirm oder einer Videoleinwand.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das optoelektronische Bauelement weiter einen Formkörper zwischen den Auskoppelstrukturen, der die Auskoppelstrukturen umformt. Beispielsweise handelt es sich bei dem Formkörper um einen auf den Lichtleiter aufgebrachten Verguss.
Der Formkörper kann die Auskoppelstrukturen in Bereichen außerhalb der Auskoppelflächen formschlüssig nachformen oder umformen. Beispielsweise liegt der Formkörper direkt an dem Lichtleiter und/oder den Auskoppelstrukturen an. Beispielsweise ist in Draufsicht auf eine dem ersten Emissionsfeld abgewandte Seite des Lichtleiters betrachtet jede Auskoppelstruktur ringsum vollständig von dem Formkörper umgeben. Dann sind beispielsweise nur die Bereiche der Auskoppelflächen frei von dem Formkörper.
Bei dem Formkörper handelt es sich insbesondere um einen zusammenhängenden, aber nicht einfach zusammenhängenden Körper. Der Formkörper ist von den Auskoppelstrukturen beispielsweise durchkreuzt. Der Formkörper kann einstückig oder einteilig ausgebildet sein. Beispielsweise umfasst der Formkörper einen Kunststoff oder ein Silikon oder ein Harz oder besteht daraus.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Formkörper undurchlässig für die vom ersten Emissionsfeld emittierte Strahlung. „Undurchlässig“ hat dabei die gleiche Bedeutung wie bei der undurchlässigen Struktur angegeben. Bevorzugt ist der Formkörper auch undurchlässig für die Strahlung der weiteren Emissionsfelder.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die undurchlässige Struktur auf einer dem Verteilungselement abgewandten Seite des Formkörpers angeordnet. Beispielsweise ist die undurchlässige Struktur in diesem Fall eine Schicht auf dem Formkörper. Die undurchlässige Struktur überdeckt den Formkörper in einer Draufsicht auf eine dem Bauelement abgewandte Seite des Lichtleiters dann beispielsweise zu zumindest 90 % oder vollständig.
Alternativ ist es aber auch möglich, dass der Formkörper selbst die undurchlässige Struktur bildet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Formkörper reflektierend für die vom ersten Emissionsfeld emittierte Strahlung. Beispielsweise umfasst der Formkörper dann ein Silikon oder ein Harz mit darin eingebetteten reflektierenden Partikeln, wie TiO₂-Partikeln. „Reflektierend“ meint hier insbesondere, dass der Formkörper zumindest 90 % oder zumindest 95 % der von dem ersten Emissionsfeld emittierten und auf den Formkörper treffende Strahlung reflektiert. Bevorzugt ist der Formkörper dann auch reflektierend für die von den weiteren Emissionsfeldern emittierten Strahlungen. Der Formkörper ist besonders bevorzugt reflektierend für sichtbares Licht. Beispielsweise erscheint der Formkörper für einen Betrachter weiß.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Bauelement einen dem ersten Emissionsfeld zugeordneten optoelektronischen Halbleiterchip, auf dem der Lichtleiter aufgeklebt ist. Beispielsweise ist dazu ein Silikonkleber verwendet. Die Eintrittsseite des Lichtleiters ist in diesem Fall bevorzugt im Rahmen der Herstellungstoleranz eben ausgebildet. Umfasst das Bauelement mehrere optoelektronische Halbleiterchips, so kann der Lichtleiter auf jedem dieser Halbleiterchips aufgeklebt sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Bauelement einen dem ersten Emissionsfeld zugeordneten optoelektronischen Halbleiterchip, der teilweise in dem Lichtleiter eingebettet ist. Beispielsweise ist der Lichtleiter ein Vergusskörper, mit dem der Halbleiterchip teilweise vergossen ist. Umfasst das Bauelement mehrere optoelektronische Halbleiterchips, so können alle Halbleiterchips in dem Lichtleiter eingebettet sein. In diesem Fall weist die Eintrittsseite des Lichtleiters zum Beispiel Einbuchtungen auf, in denen jeweils ein Halbleiterchip angeordnet ist. Dann sind die Halbleiterchips zum Beispiel seitlich von dem Lichtleiter umgeben oder umformt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Bauelement einen dem ersten Emissionsfeld zugeordneten optoelektronischen Halbleiterchip, der in einem Formkörper eingebettet ist, wobei der Formkörper verhindert, dass Strahlung seitlich aus dem Halbleiterchip austritt. Der Formkörper kann den oder die Halbleiterchips des Bauelements seitlich umgeben. Seitlich ist dabei eine Richtung parallel zur Haupterstreckungsebene des Bauelements. Der Formkörper kann beispielsweise reflektierend oder absorbierend ausgebildet sein, wobei die oben angegebenen Definitionen für reflektierend und absorbierend auch hier gelten.
Bei dem Formkörper kann es sich um denselben Formkörper handeln, der zwischen den Auskoppelstrukturen angeordnet ist. Es kann der Formkörper zwischen den Auskoppelstrukturen aber auch ein von dem Formkörper um den Halbleiterchip verschiedenes Element sein.
Darüber hinaus wird eine Anzeigevorrichtung angegeben. Die Anzeigevorrichtung umfasst ein hier beschriebenes optoelektronisches Bauelement. Alle im Zusammenhang mit dem optoelektronischen Bauelement offenbarten Merkmale sind daher auch für die Anzeigevorrichtung offenbart und umgekehrt.
Die Anzeigevorrichtung ist insbesondere ein Bildschirm oder eine Videoleinwand. Beispielsweise umfasst die Anzeigevorrichtung eine Vielzahl der hier beschriebenen optoelektronischen Bauelemente. Zum Beispiel umfasst die Anzeigevorrichtung zumindest 100 oder zumindest 1000 oder zumindest 100000 oder zumindest 1000000 solcher optoelektronischen Bauelemente. Jedes der optoelektronischen Bauelemente kann dabei ein Pixel der Anzeigevorrichtung bilden. Die einzelnen optoelektronischen Bauelemente der Anzeigevorrichtung sind bevorzugt einzeln und unabhängig voneinander betreibbar. Das heißt, jedes der optoelektronischen Bauelemente der Anzeigevorrichtung kann unabhängig von den anderen optoelektronischen Bauelementen Strahlung emittieren.
Die Lichtleiter unterschiedlicher Bauelemente der Anzeigevorrichtung sind zum Beispiel voneinander getrennt und hängen nicht zusammen und/oder sind nicht einstückig miteinander ausgebildet. Alternativ ist es aber auch denkbar, dass die Lichtleiter mehrere oder aller Bauelemente zusammenhängen und beispielsweise einstückig miteinander ausgebildet sind. Die zusammenhängenden Lichtleiter bilden dann einen Lichtleiterverbund. Im Bereich zwischen zwei Bauelementen kann der Lichtleiterverbund frei von Auskoppelstrukturen sein. Außerdem kann im Bereich zwischen zwei Bauelementen die Dicke des Lichtleiterverbunds reduziert sein, um ein optisches Übersprechen zwischen benachbarten Bauelementen zu reduzieren. Zum Beispiel ist die Dicke des Lichtleiterverbunds im Bereich zwischen zwei Bauelementen höchstens die Hälfte oder höchstens 1/3 oder höchstens 1/4 der Dicke der Verteilungselemente.
Nachfolgend wird ein hier beschriebenes optoelektronisches Bauelement sowie eine hier beschriebene Anzeigevorrichtung 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.
Es zeigen:

1A bis 6 und 8A verschiedene Ausführungsbeispiele des optoelektronischen Bauelements in Querschnittsansicht und Draufsicht,
7A und 7B verschiedene Ausführungsbeispiele der Anzeigevorrichtung,
8B ein Ausführungsbeispiel eines Lichtleiterverbunds.

In der 1A ist ein erstes Ausführungsbeispiel des optoelektronischen Bauelements 100 in Querschnittsansicht gezeigt. Das optoelektronische Bauelement 100 umfasst vorliegend einen Träger 6, beispielsweise eine Leiterplatte oder einen Halbleiterträger mit integrierten Schaltern.
Ferner umfasst das optoelektronische Bauelement 100 drei Halbleiterchips 10. Jeder der Halbleiterchips 10 ist einem Emissionsfeld 1a, 1b, 1c eineindeutig zugeordnet. Bei den Halbleiterchips 10 handelt es sich zum Beispiel um GaNbasierte Chips, die im Betrieb blaue Primärstrahlung emittieren.
Die Emissionsfelder 1a, 1b, 1c beziehungsweise die zugeordneten Halbleiterchips 10 sind bevorzugt einzeln und unabhängig voneinander ansteuerbar. Insbesondere bilden die Emissionsfelder 1a, 1b, 1c Subpixel des Bauelements 100.
Ein erstes Emissionsfeld 1a ist beispielsweise dazu eingerichtet, im Betrieb rotes Licht zu emittieren. Dazu ist zum Beispiel auf dem dem ersten Emissionsfeld 1a zugeordneten Halbleiterchip 10 ein entsprechendes Konversionselement aufgebracht. Ein zweites Emissionsfeld 1b ist zum Beispiel dazu eingerichtet, im Betrieb grünes Licht zu emittieren. Dazu ist beispielsweise wiederum auf dem dem zweiten Emissionsfeld 1b zugeordneten Halbleiterchip 10 ein entsprechendes Konversionselement aufgebracht. Ein drittes Emissionsfeld 1c ist beispielsweise dazu eingerichtet, blaues Licht zu emittieren. In diesem Fall ist zum Beispiel kein Konversionselement verwendet.
Die den unterschiedlichen Emissionsfeldern 1a, 1b, 1c zugeordneten Halbleiterchips können aber auch intrinsisch unterschiedlich farbige Primärstrahlungen erzeugen. Konversionselemente sind dann zum Beispiel nicht nötig.
Die Halbleiterchips 10 sind teilweise in einem Formkörper 41 eingebettet. Der Formkörper 41 umgibt die Halbleiterchips 10 seitlich, so dass das seitlich aus den Halbleiterchips 10 austretende Licht zurückreflektiert wird. Dazu ist der Formkörper 41 beispielsweise aus einem Silikon mit darin eingebetteten TiO₂-Partikeln gebildet.
Das optoelektronische Bauelement 100 umfasst weiter einen Lichtleiter 2 mit einer dem ersten Emissionsfeld 1a beziehungsweise den Halbleiterchips 10 zugewandten Eintrittsseite 20, einem Verteilungselement 21 und Auskoppelstrukturen 22 auf einer dem ersten Emissionsfeld 1a abgewandten Seite des Verteilungselements 21. Bei dem Lichtleiter 2 handelt es sich vorliegend um einen einfach zusammenhängenden Vollkörper, beispielsweise aus Klarsilikon oder Glas oder Kunststoff. Der Lichtleiter 2 ist bevorzugt einstückig ausgebildet. Insbesondere ist der Lichtleiter 2 durchlässig für die von dem ersten Emissionsfeld 1a emittierte Strahlung.
Die Eintrittsseite 20 ist vorliegend im Rahmen der Herstellungstoleranz eben. Der Lichtleiter 2 ist beispielsweise mit der Eintrittsseite 20 voran auf die Halbleiterchips 10 aufgeklebt.
Bei dem Verteilungselement 21 handelt es sich um ein plättchenförmiges Element, dessen Haupterstreckungsebene im Wesentlichen parallel zur Haupterstreckungsebene des Trägers 6 des Bauelements 100 verläuft. In einer Draufsicht auf eine dem ersten Emissionsfeld 1a abgewandte Seite des Lichtleiters 2 überdeckt das Verteilungselement 21 alle Emissionsfelder 1a, 1b, 1c.
Die Auskoppelstrukturen 22 sind längliche oder faserartige Erhebungen, vorliegend in Form von Kegelstümpfen oder Pyramidenstümpfen, die sich in Richtung weg von dem Verteilungselement 21 erstrecken. Längsachsen der Auskoppelstrukturen 22 verlaufen dabei im Wesentlichen senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Verteilungselements 21.
Im Betrieb des Bauelements 100 trifft das Licht, das von den Emissionsfeldern 1a, 1b, 1c emittiert wird, auf die Eintrittsseite 20 des Lichtleiters 2 und tritt dann in den Lichtleiter 2 ein. Das von den verschiedenen Emissionsfeldern 1a, 1b, 1c emittierte Licht wird in dem Verteilungselement 21 durchmischt. Das dabei entstehende Mischlicht ist beispielsweise weißes Licht.
Ausgehend von dem Verteilungselement 21 gelangt das Licht dann in die Auskoppelstrukturen 22. Dem Verteilungselement 21 abgewandte Enden der Auskoppelstrukturen 22 bilden Auskoppelflächen 23. Über die Auskoppelflächen 23 tritt das Licht aus dem Lichtleiter 2 wieder aus.
In der 1A ist ein Formkörper 4 zwischen den Auskoppelstrukturen 22 angeordnet. Der Formkörper 4 umgibt die Auskoppelstrukturen 22 seitlich und liegt formschlüssig an den Auskoppelstrukturen 23 an. Vorliegend ist der Formkörper 4 zwischen den Auskoppelstrukturen 22 verschieden von dem Formkörper 41 um die Halbleiterchips 10. Zwischen den beiden Formkörpern 4, 41 ist beispielsweise eine Grenzfläche gebildet. Auch der Formkörper 4 zwischen den Auskoppelstrukturen 22 kann aber zum Beispiel Silikon mit darin eingebetteten TiO₂-Partikeln umfassen.
Auf eine dem Lichtleiter 2 abgewandte Seite des Formkörpers 4 und im Bereich zwischen den Auskoppelstrukturen 22 ist eine für die Strahlung der Emissionsfelder 1a, 1b, 1c undurchlässige Struktur 3 aufgebracht. Vorliegend handelt es sich bei der undurchlässigen Struktur 3 um eine Schicht auf dem Formkörper 4. Die undurchlässige Struktur 3 erscheint für einen Beobachter bevorzugt schwarz.
In der 1B ist eine Draufsicht auf eine den Emissionsfeldern 1a abgewandte Seite des Lichtleiters 2 gezeigt. Zu erkennen ist, dass die undurchlässige Struktur 3 bis auf die Auskoppelflächen 23 den Lichtleiter 2 vollständig überdeckt. Im Betrieb tritt nur über die Auskoppelflächen 23 Licht aus. Ist das Bauelement 1 ausgeschaltet, so erscheint das Bauelement 100 in dieser Draufsicht schwarz. Dies liegt insbesondere darin, dass die in dieser Draufsicht gesehene Flächenbelegungsdichte der undurchlässigen Struktur 3 wesentlich größer ist als die der Auskoppelflächen 23.
In der 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des optoelektronischen Bauelements 100 in Querschnittsansicht gezeigt. Dieses zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass hier die Eintrittsseite 20 nicht eben ist, sondern Ausbuchtungen aufweist. In jeder der Ausbuchtungen ist einer der Halbleiterchips 10 angeordnet. Somit sind die Halbleiterchips 10 zumindest teilweise in dem Lichtleiter 2 eingebettet. Beispielsweise sind die Halbleiterchips 10 mit dem Lichtleiter 2 umformt, zum Beispiel durch Vergießen oder Formpressen.
In der 3 ist ein drittes Ausführungsbeispiel des optoelektronischen Bauelements 100 gezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel überdeckt die undurchlässige Struktur 3 nicht nur eine dem ersten Emissionsfeld 1a abgewandte Seite des Formkörpers 4, sondern auch quer beziehungsweise senkrecht zu dieser Seite verlaufende Seitenflächen des Formkörpers 4.
In dem vierten Ausführungsbeispiel der 4 ist anders als in den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen der Formkörper 4 selbst die undurchlässige Struktur 3. Der Formköper 4 besteht hier aus einem schwarzen Material.
In dem in der 5 gezeigten fünften Ausführungsbeispiel des optoelektronischen Bauelements 100 umfasst das optoelektronische Bauelement 100 einen Gehäusekörper 5 mit einer Kavität 50. Die Halbleiterchips 10, die den Emissionsfeldern 1a, 1b, 1c zugeordnet sind, sind auf einer Bodenfläche der Kavität 50 angeordnet. Ferner umfasst das optoelektronische Bauelement 100 einen Leiterrahmen 7, auf dem die Halbleiterchips 10 angeordnet und elektrisch angeschlossen sind. Der Leiterrahmen 7 zusammen mit dem Gehäusekörper 5 bildet einen Träger des Bauelements 100.
Der Lichtleiter 2 ist auf den Halbleiterchips 10 im Bereich der Kavität 50 des Gehäusekörpers 5 angeordnet. In einer Richtung weg von den Halbleiterchips 10 überragt der Lichtleiter 2 dabei den Gehäusekörper 5 nicht.
Ferner ist die Kavität 50 mit einem Formkörper 4, vorliegend einem Verguss, aufgefüllt. Der Formkörper ist dabei auch zwischen den Auskoppelstrukturen 22 des Lichtleiters 2 angeordnet. Auf einer den Halbleiterchips 10 abgewandten Seite des Formkörpers 4 ist wiederum die undurchlässige Struktur 3 aufgebracht.
In der 6 ist ein sechstes Ausführungsbeispiel des optoelektronischen Bauelements 100 gezeigt. Anders als in den bisherigen Ausführungsbeispielen verlaufen hier die Längsachsen der Auskoppelstrukturen 22 nicht senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Verteilungselements 21. Stattdessen schließen die Längsachsen der Auskoppelstrukturen 22 mit Normalen auf die Haupterstreckungsebene des Verteilungselements 21 jeweils einen Winkel von beispielsweise zumindest 10° ein. Durch diese Verkippung der Auskoppelstrukturen 22 weist die über die Auskoppelflächen 23 emittierte Strahlung eine Hauptemissionsrichtung auf, die nicht senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Verteilungselements 21 ist.
In den 7A und 7B sind Ausführungsbeispiele einer Anzeigevorrichtung 1000 gezeigt. Bei der Anzeigevorrichtung 1000 handelt es sich vorliegend jeweils um eine Videoleinwand. Die Anzeigevorrichtungen 1000 umfassen jeweils mehrere optoelektronische Bauelemente 100.
In der 7A ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei der die Bauelemente 100 wie die Bauelemente einer der 1 bis 5 ausgebildet sind. Das über die Auskoppelflächen der Auskoppelstrukturen emittierte Licht wird mit einer Hauptemissionsrichtung senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Verteilungselements und damit senkrecht zur Haupterstreckungsebene der Videoleinwand emittiert.
In der 7B ist dagegen ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei der die optoelektronischen Bauelemente 100 beispielsweise wie im Ausführungsbeispiel der 6 gewählt sind. Durch die Neigung oder Verkippung der Auskoppelstrukturen wird das Licht überwiegend nach unten, in Richtung eines Beobachters ausgekoppelt.
In der 8A ist ein siebtes Ausführungsbeispiel eines optoelektronischen Bauelements 100 gezeigt. Das Bauelement 100 entspricht im Wesentlichen dem Bauelement 100 der 1A. Anders als in der 1A ist hier der Lichtleiter 2 aber Teil eines Lichtleiterverbunds, der sich über mehrere Bauelemente erstreckt und mehrere Lichtleiter 2 umfasst, die miteinander zusammenhängen. Der Lichtleiterverbund ist zum Beispiel einstückig ausgebildet.
Der Lichtleiterverbund ist in der 8B nochmal separat dargestellt. Im Bereich zwischen zwei Lichtleitern 2 beziehungsweise zwischen zwei Bauelementen ist der Lichtleiterverbund gedünnt mit einer Dicke von zum Beispiel höchstens 25 % der Dicke der Verteilungselemente.
Ein wie in der 8B gezeigter Lichtleiterverbund kann in einer wie in den 7A und 7B gezeigten Anzeigevorrichtung eingesetzt werden. Zum Beispiel sind dann die Lichtleiter aller Bauelemente Teil des Lichtleiterverbunds.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldungen 10 2018 117 591.4 , deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
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 diese Merkmale oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugszeichenliste

1a: Emissionsfeld
1b: Emissionsfeld
1c: Emissionsfeld
2: Lichtleiter
3: undurchlässige Struktur
4: Formkörper
5: Gehäusekörper
6: Träger
7: Leiterrahmen
10: Halbleiterchip
20: Eintrittsseite
21: Verteilungselement
22: Auskoppelstrukturen
23: Auskoppelfläche
41: Formkörper
50: Kavität im Gehäusekörper 5
100: optoelektronisches Bauelement
1000: Anzeigevorrichtung

Claims

Optoelektronisches Bauelement (100), umfassend: - ein im Betrieb elektromagnetische Strahlung emittierendes erstes Emissionsfeld (1a), - einen dem ersten Emissionsfeld (1a) nachgeordneten Lichtleiter (2) mit einer dem ersten Emissionsfeld (1a) zugewandten Eintrittsseite (20), mit einem Verteilungselement (21) und mit Auskoppelstrukturen (22) an einer dem ersten Emissionsfeld (1a) abgewandten Seite des Verteilungselements (21), wobei - der Lichtleiter (2) ein einfach zusammenhängender Vollkörper ist und einstückig ausgebildet ist, - in einer Draufsicht auf die dem ersten Emissionsfeld (1a) abgewandte Seite des Lichtleiters (2) betrachtet das Verteilungselement (21) das erste Emissionsfeld (1a) vollständig überdeckt und zumindest zwei Auskoppelstrukturen (22) mit dem ersten Emissionsfeld (1a) überlappen, - die Auskoppelstrukturen (22) einzelne, voneinander beabstandete Erhebungen sind, die sich jeweils von dem Verteilungselement (21) weg erstrecken und jeweils an einem dem Verteilungselement (21) abgewandten Ende eine Auskoppelfläche (23) aufweisen, - im bestimmungsgemäßen Betrieb die von dem ersten Emissionsfeld (1a) emittierte Strahlung über die Eintrittsseite (20) in den Lichtleiter (2) eintritt, anschließend das Verteilungselement (21) durchquert und schließlich über die Auskoppelflächen (23) der Auskoppelstrukturen (22) aus dem Lichtleiter (2) austritt, - eine für die Strahlung des ersten Emissionsfeldes (1a) undurchlässige Struktur (3) auf dem Lichtleiter (2) im Bereich zwischen den Auskoppelstrukturen (22) angeordnet ist.
Optoelektronisches Bauelement (100) nach Anspruch 1, wobei - das Bauelement (100) ein oder mehrere weitere Emissionsfelder (1b, 1c) aufweist, die im Betrieb jeweils elektromagnetische Strahlung emittieren, - in einer Draufsicht auf eine dem ersten Emissionsfeld (1a) abgewandte Seite des Lichtleiters (2) betrachtet das Verteilungselement (21) das oder die weiteren Emissionsfelder (1b,1c) überdeckt, - im Betrieb die von den Emissionsfeldern (1a, 1b, 1c) kommenden Strahlungen über die Eintrittsseite (20) in den Lichtleiter (2) eintreten und in dem Verteilungselement (21) durchmischt werden.
Optoelektronisches Bauelement (100) nach Anspruch 2, wobei die von zwei verschiedenen Emissionsfeldern (1a, 1b, 1c) kommenden Strahlungen Strahlungen unterschiedlicher Wellenlängenbereiche sind.
Optoelektronisches Bauelement (100) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei das optoelektronische Bauelement (100) eine Mehrzahl von optoelektronischen Halbleiterchips (10) umfasst, die auf einem gemeinsamen Träger (6) angeordnet sind und jedem Emissionsfeld (1a, 1b, 1c) ein Halbleiterchip (10) eineindeutig zugeordnet ist.
Optoelektronisches Bauelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Auskoppelstrukturen (22) längliche Erhebungen sind mit jeweils einer Längsachse quer zu einer Haupterstreckungsebene des Verteilungselements (21).
Optoelektronisches Bauelement (100) nach Anspruch 5, wobei die Längsachsen der Auskoppelstrukturen (22) im Rahmen der Herstellungstoleranz senkrecht zu der Haupterstreckungsebene des Verteilungselements (21) verlaufen.
Optoelektronisches Bauelement (100) nach Anspruch 5, wobei die Längsachsen der Auskoppelstrukturen (22) bezüglich einer Normalen auf die Haupterstreckungsebene des Verteilungselements (21) gekippt sind.
Optoelektronisches Bauelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verteilungselement (21) ein im Wesentlichen plättchenförmiger Abschnitt des Lichtleiters (2) ist.
Optoelektronisches Bauelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in einer Draufsicht auf eine dem ersten Emissionsfeld (1a) abgewandte Seite des Lichtleiters (2) betrachtet bis auf die Auskoppelflächen (23) der Lichtleiter (2) vollständig mit der undurchlässigen Struktur (3) bedeckt ist.
Optoelektronisches Bauelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die undurchlässige Struktur (3) absorbierend für die von dem ersten Emissionsfeld (1a) emittierte Strahlung ist.
Optoelektronisches Bauelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend - einen Formkörper (4) zwischen den Auskoppelstrukturen (22), der die Auskoppelstrukturen (22) umformt, wobei - der Formkörper (4) undurchlässig für die vom ersten Emissionsfeld (1a) emittierte Strahlung ist.
Optoelektronisches Bauelement (100) nach Anspruch 11, wobei die undurchlässige Struktur (3) auf einer dem Verteilungselement (21) abgewandten Seite des Formkörpers (4) angeordnet ist oder durch den Formkörper (4) gebildet ist.
Optoelektronisches Bauelement (100) nach Anspruch 11 oder 12, wobei der Formkörper (4) reflektierend für die vom ersten Emissionsfeld (1) emittierte Strahlung ist.
Optoelektronisches Bauelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bauelement (100) einen dem ersten Emissionsfeld (1a) zugeordneten optoelektronischen Halbleiterchip (10) umfasst, auf dem der Lichtleiter (2) aufgeklebt ist.
Optoelektronisches Bauelement (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das Bauelement (100) einen dem ersten Emissionsfeld (1a) zugeordneten optoelektronischen Halbleiterchip (10) umfasst, der teilweise in dem Lichtleiter (2) eingebettet ist.
Optoelektronisches Bauelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bauelement (100) einen dem ersten Emissionsfeld (1a) zugeordneten optoelektronischen Halbleiterchip (10) umfasst, der teilweise in einem Formkörper (4, 41) eingebettet ist, wobei der Formkörper (4, 41) verhindert, dass Strahlung seitlich aus dem Halbleiterchip (10) austritt.
Anzeigevorrichtung (1000) mit einem optoelektronischen Bauelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.