JP5372009B2 - オプトエレクトロニクス部品およびその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、オプトエレクトロニクス部品であって、キャリア要素と、キャリア要素の第1の側に互いに隣接して配置されており、電磁放射を発生させるための少なくとも1つの光学活性領域をそれぞれが有する少なくとも2つの要素と、を備えているオプトエレクトロニクス部品、に関する。
関連出願
本特許出願は、独国特許出願第102007062045.6号および独国特許出願第102008019902.8号の優先権を主張し、これらの文書の開示内容全体は参照によって本特許出願に組み込まれている。
電磁放射を発生させるための隣り合うように配置されている2つ以上の要素を備えているオプトエレクトロニクス部品が公知である。照明装置の分野、特に、比較的高いエネルギ密度の電磁放射の放出が達成されるように意図されている照明装置の分野においては、共通のキャリア要素の上に配置される多数の発光要素がしばしば使用される。
いくつかの用途分野、例えば、アクティブマトリクス型表示装置の場合、あるいは自動車用照明技術においては、隣接する要素の不要な発光(spurious luminescence)(クロストークとも称される)もしくは光導波路効果(optical waveguide effect)、またはその両方が最小になるように意図される。隣接する要素の不要な発光はコントラストの低下につながり、このことは、これらの用途において不利である。一例として、自動車用ヘッドライトの照明ユニットにおいては、ロービームライト動作モードに割り当てられている要素と、ハイビームライト動作モードに割り当てられている要素とがはっきりと分離していることが要求される。
欧州特許第0905797号明細書 国際公開第02/13281号パンフレット
I. Schnitzer et al., Appl. Phys. Lett. 63 (16) October 18, 1993, pages 2174-2176
本発明の目的は、上述したタイプのオプトエレクトロニクス部品であって、電磁放射を発生させるための少なくとも1つの光学活性領域をそれぞれが有する隣接する要素の不要な発光が防止される、または少なくとも大幅に減少するオプトエレクトロニクス部品、を提供することである。さらには、本発明の目的は、このようなオプトエレクトロニクス部品を単純に製造できる製造方法を提供することである。
この目的は、特許請求項1の特徴を備えているオプトエレクトロニクス部品によってと、特許請求項13の特徴を備えている方法によって、達成される。本部品および本方法の有利な発展形態および構造形態は、それぞれ、従属請求項2〜12および14〜15に記載されている。特許請求項の開示内容は、本明細書の説明に明示的に組み込まれている。
本発明によるオプトエレクトロニクス部品は、第1の側とは反対側に位置している、少なくとも2つの隣接する要素の面、の上に少なくとも一部分が配置されている電気絶縁性の保護層を有し、この保護層は、少なくとも2つの隣接する要素の間に配置されている少なくとも第1の領域において、光学活性領域によって発生させることのできる電磁放射が透過することを、少なくともほぼ防止する。
発生させることのできる電磁放射の透過を少なくともほぼ防止する電気絶縁性の保護層を使用することによって、隣接する要素の不要な発光を、相当に減少させる、あるいは回避することが可能である。
有利な一構造形態によると、電気絶縁性の保護層は、第1の領域に中断部が形成されている。さらなる有利な構造形態によると、電気絶縁性の保護層は、第1の領域において電磁放射を吸収し、したがって、保護層は、第1の領域において電磁放射に対して不透明である。第1の領域において保護層に中断部が形成されている、または保護層が電磁放射を吸収するならば、保護層における導波による第1の光学活性領域から第2の光学活性領域への透過が、まったく生じない、または大幅に減少した透過が生じるのみである。
有利な一構造形態によると、少なくとも2つの隣接する要素の間に凹部が配置されている。さらなる有利な構造形態によると、この凹部は、少なくとも2つの要素の高さ全体にわたり延在している。第1の光学活性領域と第2の光学活性領域との間の凹部は、特に、凹部が高さ全体にわたり延在している場合、隣り合うように配置されている2つの要素の光学的結合を減少させる。
さらなる有利な構造形態によると、第1の領域に反射要素が配置されており、この反射要素は、少なくとも一部分が凹部の中に延在している。さらなる構造形態によると、反射要素は、キャリア要素に向かう方向に凹部を完全に満たしている。反射要素は、光学活性領域それぞれによって発生する放射を反射し、したがって、特に、反射要素が凹部を完全に満たしているならば、それぞれ他方の光学活性領域が励起されることが回避される。
さらなる構造形態によると、反射要素は、電気めっきによって形成される金属層を備えている。さらなる構造形態によると、電気めっきによって形成される金属層は、光学活性領域の少なくとも1つを電気的に接続する接続要素として(例えば銅柱として)具体化されている。この形態は、反射要素を、別の製造ステップ(例えば、接続コンタクトを形成するステップ)と一緒に単純に製造できるという利点を有する。
さらなる有利な構造形態によると、保護層は、少なくとも一部分が凹部の中、キャリア要素に向かう方向に入り込んでいる。保護層が凹部の中に入り込んでいることによって、保護層の絞り効果が達成される。
さらなる有利な構造形態によると、保護層は、凹部をキャリア要素に向かう方向に完全に満たしている。これにより、隣接する要素の光学的分離が向上する。
さらなる有利な構造形態によると、2つの光学活性領域に電圧を供給するための導電性接続層が、保護層の少なくとも1つの第2の領域の上に配置されている。導電性接続層が保護層の上に配置されていることによって、少なくとも2つの光学活性領域の電気接続を単純化することができる。
さらなる有利な構造形態によると、保護層は、第2の領域において、光学活性領域によって発生する電磁放射に対して少なくともほぼ不透明である。このような構造形態により、接続層から光学活性領域に戻る望ましくない反射を減少させることが可能である。
さらなる有利な構造形態によると、光学活性領域の少なくとも1つを電気的に接続する少なくとも1つの導電性コンタクト領域が、キャリア要素の上に配置されている。導電性コンタクト領域を使用することにより、コンタクトを介しての光学活性領域の電気的接続(electrical contact-connection)をさらに単純化することが可能である。
さらなる有利な構造形態によると、保護層の少なくとも1つの第3の領域に、フォトルミネセンス変換層(photoluminescent conversion layer)が配置されており、この変換層は、第1の波長を有する電磁放射を吸収し、第2の波長を有する電磁放射を放出する。保護層の第3の領域にフォトルミネセンス変換層を使用することによって、少なくとも2つの隣接する要素の放射プロファイルが要件に適合化される。
さらなる有利な構造形態によると、少なくとも2つの隣接する要素のそれぞれは、ルミネセンスダイオード構造、特に、LED構造またはOLED構造として具体化されている。LED構造またはOLED構造を使用することによって、少なくとも2つの隣接する要素によって電磁放射を単純かつ効率的に発生させることができる。
さらなる有利な構造形態によると、ルミネセンスダイオードは、薄膜発光ダイオードチップとして具体化されている。基板のない半導体積層体を使用することによって、特に薄いオプトエレクトロニクス部品を製造することが可能である。
さらなる有利な構造形態によると、少なくとも2つの隣接する要素のそれぞれが、面発光体として具体化されている。面発光体を使用することによって、特に有利なビーム形成が可能である。
さらなる有利な構造形態によると、少なくとも1つの光学活性領域をそれぞれが有する複数の要素が、キャリア要素の第1の側に配置されており、複数の要素がマトリクス構造を形成している。マトリクス構造における複数の要素を使用することによって、本部品によって多様な発光パターンおよび表示機能を形成することができる。
さらなる有利な構造形態によると、保護層の少なくとも一部分が、着色された箔、特に黒い箔として具体化されている。着色された箔を使用することによって、保護層を特に単純な方法で形成・堆積させることができる。
さらなる有利な構造形態によると、着色された箔は、高分子、特に、シリコンを備えている。高分子箔(polymer foil)は、多数の色において、望ましい特性を備えているように製造することができる。シリコン材料は、短波長の電磁放射の作用下において高い耐久性を有し、したがって、特に、青色範囲または紫外線範囲内の電磁放射を放出する光学活性領域と組み合わせて使用する場合に適している。
さらなる有利な構造形態によると、箔は、少なくとも2つの光学活性領域の領域それぞれに少なくとも1つのカットアウトを有する。少なくとも2つの光学活性領域の領域におけるカットアウトによって、箔は、下層の放射領域のための、単純な方法で形成できる絞り要素(diaphragm element)として機能する。
本発明によるオプトエレクトロニクス部品の製造方法は、以下のステップを含んでいる。
− キャリア要素を形成するステップと、
− 電磁放射を発生させる少なくとも1つの光学活性領域をそれぞれが有する少なくとも2つの要素を、キャリア要素の第1の側に、隣り合うように配置するステップと、
− 第1の側とは反対側に位置している、少なくとも2つの隣接する要素の面に、電気絶縁性の保護層を形成するステップであって、保護層が、少なくとも2つの隣接する要素の間に配置されている少なくとも1つの第1の領域において、光学活性領域によって発生させることのできる電磁放射が透過することを、少なくともほぼ防止する、ステップ。
上述した方法ステップによって、少なくとも2つの隣接する要素を備えており、隣接する要素の不要な発光が少なくともほぼ防止されるオプトエレクトロニクス部品、が製造される。
有利な一構造形態によると、少なくとも2つの隣接する要素を配置するステップは、キャリア要素のコンタクト領域と少なくとも2つの隣接する要素との間に第1の電気的接触を形成するステップ、をさらに含んでいる。キャリア要素の上に少なくとも2つの要素を配置するステップと一緒に、第1の電気的接触を形成することによって、少なくとも2つの隣接する要素の接続が単純化される。
さらなる有利な構造形態によると、本方法は、保護層に少なくとも1つのカットアウトを形成するステップと、保護層の上に導電性接続層を形成するステップと、少なくとも1つのカットアウトの領域において、接続層と少なくとも2つの隣接する要素との間の第2の電気的接触を形成するステップと、をさらに含んでいる。接続層を形成し、カットアウトの領域に電気的接触を形成することによって、コンタクトを介しての少なくとも2つの隣接する要素の電気的接続をさらに単純化することが可能である。
さらなる有利な構造形態によると、電気絶縁性の保護層を形成するステップは、少なくとも2つの要素を備えたキャリア要素に透明な絶縁材料を所定の領域に堆積させるステップ、を含んでいる。透明な絶縁材料を所定の領域に堆積させるステップは、製造技術の観点において特に単純に行うことができる。
有利な一構造形態によると、電気絶縁性の保護層に、第1の領域において中断部を形成する。2つの要素を光学的に分離する役割を果たす中断部が、第1の領域における保護層に形成されていることによって、オプトエレクトロニクス部品を技術的に単純な方法で製造することが可能になる。
代替形態によると、少なくとも1つの第1の領域における透明な絶縁材料を、少なくとも1つの第1の別の物質(例えば、染料、または放射吸収性あるいは放射反射性の充填材)を導入することによって着色する。最初は透明な絶縁材料を、2つの要素を光学的に分離する役割を果たす領域において着色することによって、前の形態と同様に、オプトエレクトロニクス部品を技術的に単純な方法で製造することが可能になる。
さらなる有利な構造形態によると、透明な材料をキャリア材料の上にスピンコーティングする。この目的には、従来のスピンコーティング法を採用することができ、これは有利である。
さらなる有利な構造形態によると、本製造方法は、少なくとも1つの第2の別の物質(例えば有機蛍光体または無機蛍光体)を透明な絶縁材料に導入することによって、保護層の少なくとも1つの第3の領域に変換要素を形成するステップ、をさらに含んでいる。第2の別の物質を導入することによって、変換要素(例えばフォトルミネセンス変換層)を特に単純な方法で形成することが可能である。
さらなる有利な構造形態によると、電気絶縁性の保護層を形成するステップは、電磁放射を反射または吸収する絶縁材料をキャリア要素の第1の側に堆積させるステップであって、絶縁材料が、少なくとも2つの隣接する要素に割り当てられている2つの第3の領域それぞれに少なくとも1つのカットアウトを有する、ステップ、を含んでいる。保護層に少なくとも2つのカットアウトを有する絶縁材料を堆積させる結果として、絞り構造を技術的に単純な方法で形成することができる。この場合、カットアウトは、絶縁材料を堆積させる前、または堆積させた後に形成することができる。この目的には、特に、着色された箔の使用が適している。
さらなる有利な構造形態によると、少なくとも2つの隣接する要素の間に凹部を成形する。この凹部によって、隣接する要素の光学的結合が減少する。
さらなる有利な構造形態によると、凹部の領域に反射要素を配置する。反射要素は、隣接する要素の光学的分離を向上させる。
さらなる有利な構造形態によると、電気めっきによって反射要素を凹部に堆積させる。このようにすることで、反射要素を、工程技術の観点において特に単純に形成することができる。
さらなる構造によると、電気絶縁性の保護層は、第1の側にラミネート工程によって形成することが有利である。
本発明のさらなる詳細および構造形態は、従属請求項に記載されている。
以下では、本発明について例示的な実施形態に基づいてさらに詳しく説明する。図示した例示的な実施形態において、同じ機能または類似する機能を有する要素には同じ参照記号を使用してある。
本発明の一構造形態によるオプトエレクトロニクス部品を示している。 本発明の一構造形態によるオプトエレクトロニクス部品を示している。 本発明のさらなる構造形態によるオプトエレクトロニクス部品を示している。 本発明のさらなる構造形態によるオプトエレクトロニクス部品を示している。 本発明のさらなる構造形態によるオプトエレクトロニクス部品を示している。 オプトエレクトロニクス部品を製造する方法の流れ図を示している。
図1Aは、オプトエレクトロニクス部品1の断面図を示している。オプトエレクトロニクス部品1は、キャリア要素2と、キャリア要素2の上に配置されている2つの要素3a,3bとを備えている。要素3aおよび要素3bは、それぞれ、光学活性領域4aおよび光学活性領域4bを備えている。
一例として、キャリア要素2は回路基板材料であり、隣接する放射放出要素3a,3bとしての2つのLEDが上にはんだによって結合されている。代替形態として、キャリア要素2をセラミックキャリアとして具体化し、要素3a,3bを接着剤によって結合することもできる。回路基板材料の代わりにセラミックキャリアを使用すると、キャリア要素2の熱伝導率が増大し、したがって、要素3a,3bが特に高出力である場合に特に適している。キャリア要素として成長基板(例えばゲルマニウムウェハ)を使用することも可能である。
光学活性領域4a,4bは、それぞれ、例えば半導体積層体の領域とすることができ、この領域においては、動作電圧が印加された場合に半導体ダイオード構造の多数電荷キャリアまたは少数電荷キャリアが互いに再結合して電磁放射が放出される。
例示的な一構造形態においては、要素3a,3bは、例えば窒化物化合物半導体材料または半導体材料系(例:InGaN、InGaAlP)をベースとする薄膜発光ダイオードチップである。この構造形態においては、半導体積層体とキャリア要素2との間の少なくとも一部分に、第1の接続層および第2の接続層が配置されている。薄膜発光ダイオードチップは、以下の特徴的な形状構造の少なくとも1つによって区別される。
− 放射を発生させる半導体積層体(特に、放射を発生させるエピタキシャル積層体)の主領域(キャリア要素2、特にキャリア基板に面している領域)に、反射層が堆積または形成されており、この反射層は、半導体積層体において発生する電磁放射10の少なくとも一部を反射して半導体積層体に戻す。
− キャリア要素2は、半導体積層体を上にエピタキシャル成長させた成長基板ではなく、半導体積層体に後から固定された個別のキャリア要素2である。
− 半導体積層体の厚さは、20μm以下の範囲、特に10μm以下の範囲である。
− 半導体積層体が成長基板を備えていない。この場合、「成長基板を備えていない」とは、成長を目的として使用された(該当時)成長基板が、半導体積層体から除去されている、または少なくとも大幅に薄くされていることを意味する。具体的には、成長基板は、単独では、またはエピタキシャル積層体のみとの組合せでは自身を支持できない程度まで薄くされている。特に、大幅に薄くされた成長基板の残りの残留部自体は、成長基板として機能するには適さない。
− 半導体積層体は、混合構造(intermixing structure)を有する少なくとも1つの領域を有する少なくとも1つの半導体層を含んでおり、この混合構造によって、理想的には半導体積層体における近似的に光のエルゴード分布につながり、すなわち、この混合構造は、実質的にエルゴード的確率過程である散乱挙動を示す。
薄膜発光ダイオードチップの基本的な原理は、例えば、非特許文献1に記載されており、これに関するこの文書の開示内容は、参照によって本文書に組み込まれている。薄膜発光ダイオードチップの例は、特許文献1および特許文献2に記載されており、これに関するこれらの文書の開示内容は、同様に参照によって本文書に組み込まれている。
薄膜発光ダイオードチップは、ランバート面の放射体の良好な近似であり、したがって、例えば、ヘッドライト(例:自動車のヘッドライト)の用途に適している。
図1Aによる例示的な実施形態においては、2つの隣接する要素3a,3bは、少なくとも一部分が、電気絶縁性の保護層5によって覆われている。例示的な実施形態においては、電気絶縁性の保護層5は、2つの隣接する要素3a,3bの間に少なくとも一部分が配置されている第1の領域5aと、互いに反対側にある、要素3a,3bの側面における2つの第2の領域5bとから成る。
第2の領域5bの上には接続層6が配置されており、この接続層は、要素3a,3bの面をキャリア要素2の上の接続コンタクト7a,7bに接続している。さらには、キャリア要素2の上に2つのコンタクト領域8a,8bが配置されており、これらのコンタクト領域を介して要素3a,3bの下側に動作電圧を供給することができる。
2つの要素3a,3bは凹部11によって互いに隔てられており、保護層5の第1の領域5aが部分的に凹部11の中に突き出している。
図1Bは、部品1の平面図を示しており、この平面図においては保護層5を特に深く理解することができる。
例示的な実施形態においては、保護層5は高分子箔によって形成されており、この高分子箔から、要素3a,3bの上の領域において2つのカットアウト9aが切り取られている、または打ち抜かれている。本部品のスイッチオン状態においては、電磁放射10、特に可視光(例えば、400〜800ナノメートルの範囲内の波長を有する)が、保護層5のカットアウト9aを通じて放出される。
さらには、保護層5はさらなるカットアウト9b,9cを備えており、接続層6はこれらのカットアウト9b,9cを通じて下層の要素3a,3bおよび接続コンタクト7a,7bと電気的に接触している。図示した例示的な実施形態においては、接続層6は、2つの個別の導体トラック要素を備えており、これらは、例えば公知のフォトリソグラフィ法によって部品1に形成されたものである。当然ながら、要素3a,3bの両方に共通の接続層を使用することも可能である。
高分子箔は、光学活性領域4a,4bによって放出される電磁放射10の波長範囲において完全に、または少なくともほぼ不透明である着色された箔、または黒い箔であることが好ましい。好ましくは、保護層5は、第1の領域5aにおいて、そこに入射する電磁放射10の50%以上、特に好ましくは75%以上(例えば90%)、好ましくは95%以上(例えば98%以上)を吸収する。したがって、キャリア要素2に対する垂直線に対して過度に大きな放出角度で放出される電磁放射10は、保護層5の第1の領域5aもしくは第2の領域5b、またはその両方の高分子箔において大部分が吸収される。この状況は、特に、図1Aの右側の要素3bの下部における左端の矢印によって示してある。
図1Aおよび図1Bから明らかであるように、保護層5は2つの機能を果たす。第一に、保護層5は、光学活性領域4a,4bによって放出される電磁放射10のための絞り要素を形成している。さらには、保護層5は、所望のコンタクト領域の外側において要素3a,3bを接続層6から絶縁している。図1Aおよび図1Bによるオプトエレクトロニクス部品1は、特に単純な方法で製造することができ、隣接する光学活性領域4a,4bを備えている従来のオプトエレクトロニクス部品と比較して向上したコントラスト比を有する。
図2は、本発明のさらなる構造形態によるオプトエレクトロニクス部品12を示している。オプトエレクトロニクス部品12は、図1によるオプトエレクトロニクス部品1と構造が似ている。具体的には、オプトエレクトロニクス部品12は、オプトエレクトロニクス部品1と同様に、キャリア要素2を有し、キャリア要素2の上には、光学活性領域4a,4bをそれぞれが備えている2つの隣接する要素3a,3bが配置されている。
オプトエレクトロニクス部品1とは異なり、図2によるオプトエレクトロニクス部品12の上には、全域にわたり保護層5が形成されている。保護層5は、一例として、要素3a,3bの領域においてキャリア要素2の上にスピンコーティングされる、最初は透明な高分子材料から成る。
オプトエレクトロニクス部品12の保護層5は、第1の領域5aと、2つの第2の領域5bと、2つの第3の領域5cとを有する。第1の領域5aと、2つの第2の領域5b(それぞれ要素3aの左側部分、要素3bの右側部分に配置されている)は、第1の別の物質を導入することによって着色されている。特に、染料の粒子を導入する結果として、これらの領域を、光学活性領域4a,4bによって放出される電磁放射10の波長を有する光に対して完全に透明に、または少なくともほぼ透明にすることができる。
別の物質を塗布または導入するには、一例として、スクリーン印刷法または拡散法が適しており、保護層のうち着色しない領域を適切なマスクによって覆う。別の物質を導入する代わりにフォトリソグラフィ法を採用することも可能であり、その場合、保護層5の領域を適切なマスクによって露光し、次の現像工程によって色を変化させる。
図2に示した例示的な実施形態においては、第1の要素3aと第2の要素3bとの間の凹部11は、保護層5の第1の領域5aの着色された高分子材料によって完全に満たされている。結果として、隣接する要素3a,3bの不要な発光が、最大限に、好ましくは完全に防止される。
保護層5の第3の領域5cは、要素3a,3bの前側の面の上に配置されており、光学活性領域4a,4bの電磁放射はこの領域を通って放出されるように意図されている。一構造形態によると、保護層5の材料は第3の領域5cにおいて固化しており、この場合、この材料は透明な特性を保持している。したがって、保護層5の第3の領域5cは、傷つきやすい要素3a,3bの保護層としての役割を果たし、かつ電磁放射10が実質的に妨げられることなく放出されるようにしている。
有利な一構造形態によると、第3の領域5cは、フォトルミネセンス変換要素13としての役割をさらに果たす。一例として、有機蛍光体または無機蛍光体を導入することによって、高分子層を変換要素13に変換することができる。この場合、図2による変換要素13は、光学活性領域4a,4bからの第1の波長を有する電磁放射10の一部を吸収し、異なる波長を有する電磁放射を放出する。
一例として、光学活性領域4a,4bは、比較的短い波長を有する光(例えば青色の光)を放出することができ、この光の少なくとも一部分が、変換要素13によって、より長い波長を有する光(例えば、黄色、緑色、または赤色の光)に変換される。短い波長を有する電磁放射と、長い波長を有する電磁放射とが重なり合うことによって、オプトエレクトロニクス部品12の観察者にとって、混合色(例えば白色)の発光要素という印象が生じる。このようにすることで、オプトエレクトロニクス部品12を、所定の要件プロファイルに適合させることができる。
図2における、蛍光体の導入によって形成される変換要素13の代わりに、当然ながら、オプトエレクトロニクス部品の上に個別の変換プレートレット(conversion platelet)を配置することも可能である。
図3は、オプトエレクトロニクス部品14のさらなる構造形態を示している。オプトエレクトロニクス部品14はキャリア要素2を備えており、キャリア要素2の上に、光学活性領域4a,4bをそれぞれが有する2つの要素3a,3bが隣り合うように配置されている。要素3aおよび要素3bは、それぞれ、導電性コンタクト領域8aおよび導電性コンタクト領域8bの上に配置されており、導電性コンタクト領域8aおよび導電性コンタクト領域8bは、それぞれ、光学活性領域4aおよび光学活性領域4bを第1の電位に接続している。隣接する要素3a,3bは、これらの間に凹部11の形における隙間が残るように、キャリア要素2の上に配置されている。
2つの要素3a,3bの上には電気絶縁性の保護層5が配置されており、この保護層5は、例示的な実施形態においては、2つの側部領域5bと、光学活性領域4a,4bの面におけるカバー領域5cとから成る。電気絶縁性の保護層5は、機械的擾乱および電気的擾乱から要素3a,3bを保護する。特に、電気絶縁性の保護層5は、光学活性領域4a,4bを第2の電位に接続している導電性接続層6から、要素3aおよび要素3bを絶縁している。
例示的な実施形態においては、オプトエレクトロニクス部品14は面発光体であり、図3に示した配置構成においては、電磁放射10(例えば可視範囲の光)を上向きに(すなわちキャリア要素2から実質的に垂直に遠ざかる方向に)放出する。電気絶縁性の保護層5は、例えば、ほとんど妨げることなく電磁放射10を透過させる透明な高分子箔から成る。
隣り合うように配置されている光学活性領域4a,4bの不要な発光を回避する目的で、電気絶縁性の保護層5は、2つの要素3a,3bの間の中間領域5aに中断部が形成されている。したがって、電気絶縁性の保護層5による、第1の光学活性領域4aから第2の光学活性領域4bへの、または第2の光学活性領域4bから第1の光学活性領域4aへの、意図しない光導波機能が回避される。中断部15は、一例として、凹部11の領域において高分子箔を切断することによって形成することができる。この目的には、例えばレーザ切断法が適しており、この方法では、超短波長の高エネルギレーザパルスを使用して保護層5を局所的に除去する。
不要な発光をさらに抑制する目的で、図示した構造形態によると、中断部15の領域において、絶縁性保護層5の上にさらなる電気めっきミラー層16が配置されている。ミラー層16は、第1および第2の光学活性領域4a,4bによって横方向に放出される電磁放射10を放射源の方向に反射して戻し、したがって不要な発光を防止する。
電気めっきミラー層16は、例えば、導電性接続層6と一緒に形成することができる。この場合、電気めっきミラー層16は、絶縁性の保護層5の中断部を形成する前または後に形成することができる。形成前に電気めっきミラー層16を形成する場合、保護層5の中断部を形成した後にこのミラー層が要素3a,3bの側面領域に沿って保護層と一緒に折れ曲がることができるように、電気めっきミラー層16を薄く、またはフレキシブルに形成するべきである。電気めっきによる製造ステップにおいて通常使用される金属または金属合金は、この目的に要求される柔軟性を有する。適切な場合、曲がりを促進する目的で、保護層5もしくはミラー層16、またはその両方を、曲がる領域において局所的に加熱することができる。
図4は、オプトエレクトロニクス部品17のさらなる構造形態を示している。オプトエレクトロニクス部品17は、この場合もキャリア要素2を備えており、キャリア要素2の上には、光学活性領域4a,4bをそれぞれが有する2つの要素3a,3bが隣り合うように配置されている。隣り合うように配置されている要素3a,3bは、それぞれに割り当てられている、キャリア要素2のコンタクト領域8a,8bの上に配置されており、キャリア要素2の面に実質的に垂直である方向に電磁放射10を放出する。
オプトエレクトロニクス部品17における光学活性領域4a,4bの望ましくない不要な発光を防止する目的で、キャリア要素2の上、要素3a,3bの間の隙間に、第1の銅柱18aが配置されている。この銅柱18aは、例えば電気めっき工程によってキャリア要素2の上に堆積させることができる。
図4による配置構成は、2つのさらなる銅柱18bおよび銅柱18cをさらに含んでおり、これらは、それぞれ、光学活性領域4aおよび光学活性領域4bに動作電流を供給する役割を果たす。この目的のため、隣り合うように配置されている要素3a,3bの上に配置されている電気絶縁性の保護層5の上に、導電性接続層6が配置されている。当然ながら、第1の銅柱18aが、銅柱18b,18cの一方または両方の機能を果たすこともできる。
電気絶縁性の保護層5は、第1の銅柱18aの領域において、銅柱18aによる中断部が形成されている。これによって、電気絶縁性の保護層5の中での導波、したがって光学活性領域4a,4bの不要な発光が防止される。これと同時に、銅柱18aは反射要素としても機能し、したがって、隣り合うように配置されている要素3a,3bの直接的な光学的結合を防止する。機械的な安定性を高める目的で、キャリア要素2と保護層5との間の残りの空洞を充填材料によって満たすことができる。
図4に示した例示的な実施形態においては、電気絶縁性の保護層5は、例えば圧延積層化(rolling lamination)によってオプトエレクトロニクス部品17に形成することができる。この方法では、他の製造方法(例えば、いわゆる真空ラミネート技術など)と比較して、製造がより単純になる。これと同時に、電気絶縁性の保護層5の厚さを、例えばわずか約20μmの箔の厚さまで低減することができる。この形態は、特に、保護層5の透過率が増大し、保護層の材料コストが減少するという利点を有する。
図5は、オプトエレクトロニクス部品を製造する方法30の流れ図を示している。
第1のステップ31においては、キャリア要素2を形成する。一例として、接続コンタクト7a,7bおよびコンタクト領域8a,8bが上に配置されているプリント回路基板を形成することができる。代替形態として、上に配置される要素3a,3bを機械的に固定する、電気的に接続する、冷却する、のうちの少なくとも1つの役割を果たす、セラミックまたはそれ以外のキャリア要素を形成することも可能である。
第2のステップ32においては、光学活性領域4a,4bをそれぞれが有する少なくとも2つの要素3a,3bを、キャリア要素2の上に配置する。要素3a,3bは、キャリア要素2の上に直接的にエピタキシャル成長させることも可能である。
本発明の一構造形態によると、要素3a,3bが、少なくとも一層において互いに結合されている。一例として、水平方向に低い導電率を有する半導体積層体の層を使用して、隣接する要素3a,3bを機械的に結合することができる。代替形態としては、要素3a,3bが、キャリア要素2の上に互いに隔てて配置されている。
好ましい一構造形態においては、要素3aおよび要素3bは、それぞれ、コンタクト領域8aおよびコンタクト領域8bの上に配置されており、キャリア要素2に機械的に結合されていると同時に、キャリア要素2に電気的にも接続されている。一例として、要素3aおよび要素3bを、それぞれ、コンタクト領域8aおよびコンタクト領域8bの領域におけるはんだ材料によって、電気的かつ機械的に接続・結合することができる。
さらなる有利な構造形態によると、複数の要素3がキャリア要素2の上に配置されている。一例として、複数の要素3a,3bを有する、垂直方向に重なるように配置されている2列を、共通のキャリア要素の上に配置することができ、この場合、第1の列のすべての要素がロービームライトを提供する役割を果たし、第2の列のすべての要素3bがハイビームライトを提供する役割を果たす。
ステップ33においては、保護層5を、キャリア要素2の上、特に、要素3a,3bの領域に形成する。この場合、保護層5は、例えば高分子箔の形において接着剤によって要素3a,3bに結合する、または要素3a,3bの上にラミネートすることができる。代替方法として、液体材料(例えば透明な高分子材料)をキャリア要素2の上にスピンコーティングすることも可能である。
一構造形態によると、保護層5は、少なくとも第1の領域5aにおいて、光学活性領域4a,4bからの電磁放射10に対して不透明である。代替構造形態によると、形成される保護層5は、電磁放射10に対して最初は透明であるが、第1の領域5aにおいて少なくともいくらか不透明にする。この目的には、一例として、第1の領域5aに別の物質を導入することが適している。代替方法として、第1の領域5aにおいて、形成する前、または後に保護層5を切断することもできる。
保護層5が要素3a,3bの面全体を覆い、光学活性領域4a,4bからの電磁放射10に対して不透明である場合、1つまたは複数の透過窓(例えばカットアウトの形における窓)を保護層5に形成しなければならない。このステップは、図5にオプションとして示したステップ34において行う。カットアウト9の形成(光を透過させない高分子箔の場合)は、箔を要素3a,3bに堆積させる前にすでに行うことができる。保護層5をスピンコーティングする場合、第3の領域5cにおいて保護層5の一部を除去する、または適切な工程によって電磁放射10に対して透明にすることができる。この目的には、保護層5をパターン形成する、プレス成形する、または鋳造する法(例えばいわゆるBoschmann工程による)も適している。保護層5には、要素3に上側から電気的に接続するためのさらなるカットアウトを設けることができる。
別の物質を導入する代替方法として、感光性材料(例えばシリコン材料)から成る保護層5を、第1の領域5a、第2の領域5b、第3の領域5cのうちの少なくとも1つにおいて着色することができる。この目的にはフォトリソグラフィ法を使用することができ、保護層5の選択した領域が露光によって着色あるいは脱色される。代替方法として、感光性層の個々の領域を露光、定着し、後からの現像ステップにおいて非定着層を除去することも可能である。
代替方法ステップ35では、第1の領域5aにおいて電気絶縁性の保護層に中断部を形成する。電気絶縁性の保護層5の中断部の形成は、例えば、レーザ分離法あるいは機械的切断法によって行うことができ、隣り合うように配置されている少なくとも2つの要素3の上に保護層を配置する前、または配置した後に、切断を行うことができる。配置前に分離する場合、要素3の上に保護層5を配置した後にそれ以上の方法ステップをもはや行う必要がなく、したがって光学活性領域4が汚れたり損傷する危険性が減少するという利点がある。配置後に保護層5を切断する場合、隣り合うように配置されている要素3に対する望ましい位置に、同じ製造工程において中断部15を形成できるという利点がある。
さらなる代替または追加の方法ステップ36においては、隣り合うように配置されている要素3の間の隙間に、少なくとも一部分に反射要素を配置する。一例として、保護層5に中断部を形成する前または後に、電気絶縁性の保護層5の上に電気めっきによって金属層を堆積させることができる。代替方法として、例えば、要素3aと要素3bとの間の凹部11の領域内に銅柱18aを堆積させることによって、隙間に反射要素を導入することも可能である。
さらなるオプションのステップ37においては、保護層5の第2の領域5bに接続層6を形成する。接続層6を形成することによって、要素3a,3b、したがって要素3a,3bに含まれている光学活性領域4a,4bに上側から接続することが可能である。さらには、接続層6は、光学活性領域4のための追加の絞り要素として機能する。
なお、図5に示した一連の作業ステップは単なる一例であり、その順序に関して適合化できることを指摘しておく。一例として、キャリア要素2の上に要素3a,3bを配置する前に、最初に保護層5を要素3a,3bに形成することが可能である。
さらには、図1Aおよび図1Bと、図2〜図4に示した特徴のすべては、実質的に任意の望ましい様式において互いに組合せ可能であることが、当業者には明らかであろう。

Claims (16)

  1. オプトエレクトロニクス部品(1,12,14,17)であって、
    キャリア要素(2)と、
    前記キャリア要素(2)の第1の側に、隣接するように配置されている少なくとも2つのLEDチップ(3)であって、前記少なくとも2つのLEDチップ(3)のそれぞれが、電磁放射(10)を発生させるための光学活性領域(4)を1つのみ有する、前記少なくとも2つのLEDチップ(3)と、
    前記第1の側とは反対側に位置している、前記少なくとも2つの隣接するLEDチップ(3)の面、の上に少なくとも一部分が配置されている電気絶縁性の保護層(5)と、
    を備えており、
    前記保護層(5)が、前記少なくとも2つの隣接するLEDチップ(3)の間に配置されている少なくとも第1の領域(5a)において、前記光学活性領域(4)によって発生させることのできる前記電磁放射(10)が透過することを、少なくともほぼ防止し、
    前記電気絶縁性の保護層(5)が前記第1の領域(5a)において前記電磁放射(10)を吸収する、
    オプトエレクトロニクス部品(1,12,14,17)。
  2. 前記電気絶縁性の保護層(5)が、前記第1の領域(5a)に中断部が形成されている、請求項1に記載のオプトエレクトロニクス部品(14,17)。
  3. 前記少なくとも2つの隣接するLEDチップ(3)の間に凹部(11)が配置されている、請求項1から請求項2のいずれかに記載のオプトエレクトロニクス部品(1,12,14,17)。
  4. 前記凹部(11)が前記少なくとも2つのLEDチップ(3)の高さ全体にわたり延在している、請求項3に記載のオプトエレクトロニクス部品(1,14,17)。
  5. 前記第1の領域(5a)に反射要素(16,18a)が配置されており、前記反射要素(16,18a)が少なくとも部分的に前記凹部(11)の中に延在している、請求項4に記載のオプトエレクトロニクス部品(14,17)。
  6. 前記電気絶縁性の保護層(5)が少なくとも部分的に、前記キャリア要素(2)に向かう方向に前記凹部(11)の中に入り込んでいる、請求項3または請求項4に記載のオプトエレクトロニクス部品(1,12,14)。
  7. 前記少なくとも2つの光学活性領域(4)を電気的に接続する導電性接続層(6)が、前記保護層(5)の少なくとも1つの第2の領域(5b)の上に配置されている、請求項1から請求項6のいずれかに記載のオプトエレクトロニクス部品(1,12,14,17)。
  8. 前記保護層(5)が、前記第2の領域(5b)において、前記光学活性領域(4)によって発生する前記電磁放射(10)に対して少なくともほぼ不透明である、請求項7に記載のオプトエレクトロニクス部品(1,12)。
  9. 前記保護層(5)の少なくとも1つの第3の領域(5c)にフォトルミネセンス変換要素(13)が配置されており、前記変換要素が、第1の波長を有する電磁放射(10)を吸収し、第2の波長を有する電磁放射を放出する、請求項7または請求項8に記載のオプトエレクトロニクス部品(12)。
  10. 前記光学活性領域(4)を1つのみそれぞれが有する複数のLEDチップ(3)が、前記キャリア要素(2)の前記第1の側に配置されており、前記複数のLEDチップ(3)がマトリクス構造を形成している、請求項1から請求項9のいずれかに記載のオプトエレクトロニクス部品(1,12,14,17)。
  11. 前記保護層(5)の少なくとも一部分が、着色された箔、特に黒い箔として具体化されている、請求項1から請求項10のいずれかに記載のオプトエレクトロニクス部品(1)。
  12. オプトエレクトロニクス部品(1,12,14,17)の製造方法(30)であって、
    − キャリア要素(2)を形成するステップと、
    − 電磁放射(10)を発生させる光学活性領域(4)を1つのみそれぞれが有する少なくとも2つのLEDチップ(3)を、前記キャリア要素(2)の第1の側に、隣り合うように配置するステップと、
    − 前記第1の側とは反対側に位置している、前記少なくとも2つの隣接するLEDチップ(3)の面、の上に電気絶縁性の保護層(5)を形成するステップであって、前記保護層(5)が、前記少なくとも2つの隣接するLEDチップ(3)の間に配置されている少なくとも1つの第1の領域(5a)において、前記光学活性領域(4)によって発生させることのできる前記電磁放射(10)が透過することを、少なくともほぼ防止し、前記電気絶縁性の保護層(5)が、前記第1の領域(5a)において前記電磁放射(10)を吸収する、前記ステップと、
    を含んでいる、製造方法(30)。
  13. − 前記保護層(5)に少なくとも1つのカットアウト(9)を形成するステップと、
    − 前記保護層(5)の上に導電性接続層(6)を形成するステップと、
    − 前記少なくとも1つのカットアウト(9)の領域において、前記接続層(6)と前記少なくとも2つの隣接するLEDチップ(3)との間の第2の電気的接触を形成するステップと、
    をさらに含んでいる、請求項12に記載の製造方法(30)。
  14. 前記少なくとも2つの隣接するLEDチップ(3)の間に凹部(11)を形成する、請求項12または請求項13に記載の製造方法(30)。
  15. 前記電気絶縁性の保護層(5)が、前記凹部(11)を貫通し、前記キャリア要素(2)に向かう方向に前記凹部(11)を完全に満たす、
    請求項3に記載のオプトエレクトロニクス部品(1)。
  16. オプトエレクトロニクス部品(1,12,14,17)であって、
    キャリア要素(2)と、
    前記キャリア要素(2)の第1の側に、隣接するように配置されており、電磁放射(10)を発生させるための少なくとも1つの光学活性領域(4)をそれぞれが有する少なくとも2つの要素(3)と、
    前記第1の側とは反対側に位置している、前記少なくとも2つの隣接する要素(3)の面、の上に少なくとも一部分が配置されている電気絶縁性の保護層(5)と、
    を備えており、
    前記保護層(5)が、前記少なくとも2つの隣接する要素(3)の間に配置されている少なくとも第1の領域(5a)において、前記光学活性領域(4)によって発生させることのできる前記電磁放射(10)が透過することを、少なくともほぼ防止し、
    前記電気絶縁性の保護層(5)が前記第1の領域(5a)において前記電磁放射(10)を吸収し、
    前記少なくとも2つの隣接する要素(3)の間に凹部(11)が配置されており、
    前記電気絶縁性の保護層(5)が、前記凹部(11)を貫通し、前記キャリア要素(2)に向かう方向に前記凹部(11)を完全に満たす、
    オプトエレクトロニクス部品(1,12,14,17)。
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