JP5744001B2 - オプトエレクトロニクス半導体部品および表示装置 - Google Patents

Description

オプトエレクトロニクス半導体部品を提示する。さらに、このようなオプトエレクトロニクス半導体部品を備えた表示装置を提示する。

文献ＤＥ１０２００４０５７４９９Ａ１号は、発光装置に関する。

解決されるべき課題は、オプトエレクトロニクス半導体部品を提供することである。これは、大きい角度領域にわたって、色位置に関して均一な放射特性を有している。さらに、解決されるべき課題は、このようなオプトエレクトロニクス半導体部品を備えている表示装置を提供することである。

オプトエレクトロニクス半導体部品の少なくとも１つの実施形態では、これは少なくとも２つのオプトエレクトロニクス半導体チップを有している。例えばこれらの半導体チップは発光ダイオード（略してＬＥＤ）またはレーザダイオードまたはスーパールミネセンスダイオードとして構成されている。有利にはオプトエレクトロニクス半導体部品は、正確に３つまたは正確に４つのオプトエレクトロニクス半導体チップを含んでいる。

オプトエレクトロニクス半導体部品の少なくとも１つの実施形態では、少なくとも２つのオプトエレクトロニクス半導体チップが、作動中に、相違する波長領域において、電磁ビームを放射するように設けられている。ここでこれらのオプトエレクトロニクス半導体チップは異なった構成を有しており、半導体チップの活性層内で、種々異なった波長を備えたビームを生成する。択一的または付加的に、オプトエレクトロニクス半導体チップはそれぞれ、同じ波長を有する一次ビームを放射することができ、少なくとも１つの半導体チップに転換手段を後置することができる。転換手段は、この半導体チップによって放射されたビームを、少なくとも部分的に、別の波長のビームに変換する。

オプトエレクトロニクス半導体部品の少なくとも１つの実施形態では、オプトエレクトロニクス半導体部品は、取り付け面を備えた担体を含んでいる。この担体は例えば、プラスチック材料によって形成されており、半導体チップを電気的に接触接続させるための接続装置を含んでいる。さらに、この担体は、半導体部品を機械的に担うユニットである。

オプトエレクトロニクス半導体部品の少なくとも１つの実施形態では、半導体チップは、担体の取り付け面上に取り付けられている。担体はこの場合には、全ての半導体チップに対する共通の担体である。

オプトエレクトロニクス半導体部品の少なくとも１つの実施形態では、オプトエレクトロニクス半導体部品は、少なくとも１つのレンズ体を有している。レンズ体の少なくとも１つの境界面、殊に、半導体チップに反している境界面では、半導体チップから放射されたビームの屈折が生じる。有利にはレンズ体は、回転対称に形成されていない。換言すれば、レンズ体は有利には最大で２つの対称面を有しており、この面に関して、レンズ体が鏡対称に形成されている。

オプトエレクトロニクス半導体部品の少なくとも１つの実施形態では、レンズ体は、相互に直交する２つの方向に沿って、取り付け面に対して平行に、相違する放射角度でビームを形成するように構成されている。換言すれば、レンズ体によって、相互に直交する２つの方向に沿って、異なるビーム拡張またはビーム収束が生じる。本願で、取り付け面に対して平行とは、次のことを意味している。すなわち、相互に直交する２つの方向によって、半導体部品の主放射方向に対して垂直に配向されている、および／または取り付け面に対する接平面である面が形成されることを意味する。すなわち、取り付け面に対して平行とは、必ずしも、取り付け面が平らに形成されていることを意味するのではない。

オプトエレクトロニクス半導体部品の少なくとも１つの実施形態では各半導体チップに、１つのレンズ体が放射方向で後続配置されている。殊に各半導体チップには１つのレンズ体が明確に割り当てられている。放射方向は殊に、半導体部品によって放射された出力が最大となる方向である。有利には、放射方向は、相互に直行する２つの方向に対して垂直に配向されている。

オプトエレクトロニクス半導体部品の少なくとも１つの実施形態ではこれは少なくとも２つのオプトエレクトロニクス半導体チップを含んでいる。これらは、作動中に、相違する波長領域で電磁ビームを放射するのに適している。これらの半導体チップは、共通した担体の取り付け面上に取り付けられている。さらに、オプトエレクトロニクス半導体部品は少なくとも２つの、非回転対称に形成されているレンズ体を含んでいる。これらは、相互に直交する２つの方向に沿って、取り付け面に対して平行に、相違する放射角度でビームを形成するように構成されている。ここでは各半導体チップに１つのレンズ体が、放射方向で後続配置されている、または割り当てられている。

すなわち有利には、異なる色で放射する各半導体チップに、１つのレンズが放射方向で後続配置されている。このようにして各色が独自のレンズ体を介して自身の放射特性に関して形成されること、およびレンズ体が回転対称に形成されていないことによって、オプトエレクトロニクス半導体部品によって放射される全体ビームの高い色均一性が、広い観察角度にわたって得られる。放射特性を、水平方向と垂直方向で異なって調整することもできる。これによって、この半導体部品が、垂直方向および水平方向において異なる放射角度が望まれている表示装置またはディスプレイにおいて使用される。

オプトエレクトロニクス半導体部品の少なくとも１つの実施形態では、これはいわゆるＲＧＢユニットとして構成される。換言すれば、半導体チップ１つは赤色のスペクトル領域で放射し、半導体チップの少なくとも１つは緑色のスペクトル領域で放射し、別の半導体チップは青色のスペクトル領域で放射する。同じ色のビームを放射する半導体チップは有利には１つのカラーチャネルである。さらに、有利には各半導体チップおよび／または各カラーチャネルは個々に電子的に駆動制御可能である。カラーチャネルが駆動制御可能であることを介して、半導体部品によって放射されるべき全体ビームの色位置が殊に時間的に可変に調整可能である。

オプトエレクトロニクス半導体部品の少なくとも１つの実施形態では、半導体部品によって放射される全体ビームの色位置は、光学的なファーフィールドにおいて、観察角度に依存して、少なくとも３０°の角度領域にわたって、最大で、ＣＩＥＬＵＶ規準色表の０．０２単位変化し、有利には最大で０．００５単位変化する。換言すれば、ビーム全体の色は、観察角度に関して少なくとも３０°の角度領域にわたって、人間の眼に均一に見える、および／または変化していないように見える。

光学的なファーフィールドではこれは次のことを意味する。すなわち、色位置が、半導体部品またはレンズ体の横方向寸法と比較して、大きい間隔で測定される、ということを意味する。大きい間隔とはここでは、次のことを意味する。すなわち、この間隔が、半導体部品またはレンズ体の横方向寸法の少なくとも１０倍、有利には少なくとも１００倍の大きさに相当することを意味する。半導体部品のレンズ体が取り付け面に沿って、例えば３ｍｍの距離にわたって延在している場合、色位置は有利には、少なくとも３００ｍｍの間隔に定められる。

色位置が最大で０．０２単位、有利には最大で０．００５単位、角度領域にわって変化しているとは、次のことを意味している。すなわち、全ての色位置が、半径０．０２単位の円によって規定されている、ＣＩＥＬＵＶ規準色表の領域の角度領域内にあるということを意味している。換言すれば間隔は、ＣＩＥＬＵＶ規準色表において、ビームの２つの色位置の間で、この角度領域において、最大で０．０４単位になる。

オプトエレクトロニクス半導体部品の少なくとも１つの実施形態では、半導体部品によって放射されるビーム全体の色位置は、観察角度に依存して、相互に直交する２つの方向の第１の方向、殊に水平方向に沿って、１１０°の角度領域内で、規準色表の０．０４単位よりも少なく、殊に、０．０１単位よりも少なく変化する。色位置の規準として、ここでは有利にはそれぞれ、放射方向、すなわち殊に担体に対して垂直な方向において、半導体部品から放出されたビームの色位置が用いられる。換言すれば、ビームの色位置偏差は、提示されている角度領域にわたって、放射方向に沿ったビームの色位置に関して、０．０２単位よりも小さく、殊に０．００５単位よりも小さい。

オプトエレクトロニクス半導体部品の少なくとも１つの実施形態では、色位置は、相互に直交する２つの方向の第２の方向、殊に垂直方向に沿って、４０°の角度領域内で、規準色表の０．０４単位よりも少なく、有利には０．０１単位よりも少なく変化する。この色位置変化は有利にはそれぞれ、放射方向に沿ったビームの色位置に関する。換言すれば、このビームの色位置偏差は、提示されている角度領域にわたって、放射方向に沿ったビームの色位置に関して、０．０２単位よりも小さく、殊に０．００５単位よりも小さい。

オプトエレクトロニクス半導体部品の少なくとも１つの実施形態では、レンズ体のアスペクト比は、相互に直交する方向に関して、０．３から０．９までの間にある。有利にはアスペクト比は、０．３５から０．６までの間の領域にある。アスペクト比はここで、第２の方向に沿ったレンズ体の最大延在と、第１の方向に沿ったレンズ体の最大延在との商である。ここで第２の方向は、殊に、２つの相互に直交する方向のうちの、放射角度が第１の方向よりも低い方向である。有利には、角度に依存する強度分布のアスペクト比は、相応する値領域にある。

オプトエレクトロニクス半導体部品の少なくとも１つの実施形態では、相互に直交する方向に沿ったレンズ体の最大延在は、最大で、相応の方向に沿った半導体チップの最大寸法の９倍である。有利にはレンズ体の最大延在は最大で、半導体チップの属する最大寸法の８倍、殊に最大で７倍である。例えば半導体チップが第１の方向に沿って、３００μｍの長さを有している場合には、第１の方向に沿ったレンズ体の最大延在は最大で２．７ｍｍ、有利には最大で２．４ｍｍ、殊に最大で２．１ｍｍである。

オプトエレクトロニクス半導体部品の少なくとも１つの実施形態では、殊に放射方向と平行な方向におけるレンズ体の高さは、相互に直交する２つの方向に沿ったレンズ体の最大延在の０．２５倍から０．９５倍までになる。有利にはこの高さは、レンズ体の最大延在の０．５倍から０．８倍までである。例えば、第１の方向に沿ったレンズ体の最大延在が１ｍｍである場合には、レンズ体の高さは有利には、０．２５ｍｍから０．９５ｍｍまでの間であり、殊に０．５ｍｍから０．８ｍｍまでの間である。

オプトエレクトロニクス半導体部品の少なくとも１つの実施形態では、隣接するレンズ体は、半導体チップから放射されるビームに関して、相互に光学的に絶縁されている。換言すれば、半導体チップによって生成されたビーム成分の僅かなビーム成分が、この半導体に割り当てられていないレンズ体に達する、または半導体チップによって生成されたビーム成分は、この半導体に割り当てられていないレンズ体には達しない。僅かなビーム成分とは例えば、半導体チップのビーム出力の５％、殊に１％以下が隣接するレンズ体に達する、ということを意味する。

オプトエレクトロニクス半導体部品の少なくとも１つの実施形態では、隣接するレンズ体の間のこの光学的な絶縁は、鋳造体および／または少なくとも１つのレンズ体上の層によって実現される。択一的または付加的に、この光学的な絶縁は、ビーム落下部によって実現される。このビーム落下部は、担体上に取り付けられている、または鋳造体および／または少なくとも１つのレンズ体内に組み込まれている。

オプトエレクトロニクス半導体部品の少なくとも１つの実施形態では、隣接するレンズ体の間の間隔は少なくとも７５μｍ、殊に少なくとも１００μｍである。有利には隣接するレンズ体の間の間隔は、殊に放射方向に沿ったレンズ体の高さの少なくとも５％、有利には少なくとも１０％である。択一的または付加的に、この間隔は、相互に直交する２つの方向のうちの１つの方向に沿ったレンズ体の最大延在の少なくとも４％、殊に少なくとも８％である。

オプトエレクトロニクス半導体部品の少なくとも１つの実施形態では、レンズ体の集光角度は、割り当てられている半導体チップによって放出されたビームに関して、第１の方向に沿って少なくとも１４５°、有利には少なくとも１６０°であり、垂直方向に沿って少なくとも１３０°、有利には少なくとも１４５°である。このような集光角度によって、半導体チップによって放出されるビーム出力の少なくとも８０％、有利には少なくとも９０％が割り当てられたレンズ体に達する。

オプトエレクトロニクス半導体部品の少なくとも１つの実施形態では、レンズ体はそれぞれ異なって形成されている。換言すれば、オプトエレクトロニクス半導体部品は、製造公差の枠内で同じ形状を有している２つのレンズ体を含んでいない。

オプトエレクトロニクス半導体部品の少なくとも１つの実施形態では、オプトエレクトロニクス半導体部品の少なくとも２つのレンズ体は最大で１つの、殊に唯一の対称面を有している。この対称面はここでは有利には鏡対称面である。

オプトエレクトロニクス半導体部品の少なくとも１つの実施形態では、レンズ体は、担体の取り付け面の平面図で見て、三角形または四角形に配置されている。有利にはレンズ体は、正三角形に相応する配置または正方形配置で存在している。換言すれば、レンズ体、有利には半導体部品も、このような三角形または四角形の角点に配置されている。同じように、付加的に、さらなる半導体チップ並びに属するレンズ体を中央に、すなわち殊に、別の半導体チップによって形成されている三角形または四角形の面重心に配置することが可能である。

オプトエレクトロニクス半導体部品の少なくとも１つの実施形態では、レンズ体と半導体チップとの間に鋳造（鋳込み成形）体が設けられている。さらに、有利にはレンズ体は少なくとも間接的にこの鋳造体と接触接続しており、放射方向においてこの鋳造体の後方に配置されている。殊に鋳造体は、担体の方を向いている半導体チップ面を除いて、半導体チップを完全に取り囲んでいる。換言すればこのような場合には、半導体チップは担体と鋳造体によって完全に包囲されている。

オプトエレクトロニクス半導体部品の少なくとも１つの実施形態では、レンズ体は鋳造体上に接着、鋳造、または融解されている。すなわちレンズ体と鋳造体は例えば、異なって、相互に無関係に製造され、後になってはじめて一緒にされる。

オプトエレクトロニクス半導体部品の少なくとも１つの実施形態では、全てのレンズ体または、鋳造体が設けられている限りは、全てのレンズ体とこの鋳造体が一つの部品として形成され、同じ材料から成る。例えば、鋳造体と全てのレンズ体は鋳造、プレスまたはプレス成型によって、同一のステップにおいて形成される。

オプトエレクトロニクス半導体部品の少なくとも１つの実施形態では、鋳造体およびレンズ体はシリコーン、エポキシド、またはシリコーンとエポキシドとの混成材料を含有している、またはこれから成る。

オプトエレクトロニクス半導体部品の少なくとも１つの実施形態では、半導体部品は、が外部ビームに対する少なくとも１つの遮蔽部を含んでいる。外部ビームはここで、オプトエレクトロニクス半導体部品自体によって形成されないビームである。例えば、外部ビームは、太陽光である。すなわち遮蔽部は殊に、直接的に放射される太陽光が例えば、半導体チップまたは変換手段に入射することを阻止する。

オプトエレクトロニクス半導体部品の少なくとも１つの実施形態では、少なくとも１つまたは全てのレンズ体の表面形状は、各レンズ体の高さＴの、最大で１０％のｚ値の偏差内で、以下の式に倣う：
ｚ（ｘ、ｙ）＝−０．３３８６６ｘ^２−０．９３２３４ｙ^２−０．５４１３６ｘ^４−１．２５０３２ｘ^２ｙ^２＋１．７８６０６ｙ^４＋０．５００５７ｘ^６＋１．２７１７０ｘ^４ｙ^２＋０．０６０４２ｘ^２ｙ^４−４．４４９６０ｙ^６−０．１０３４４ｘ^８＋１．５６２０５ｘ^６ｙ^２＋６．３８８３３ｘ^４ｙ^４＋２．０５２６８ｘ^２ｙ^６−１８．７８１８ｙ^８−０．１５８５０１ｘ^１０−２．９５５７７４ｘ^８ｙ^２−１０．７３３３６ｘ^６ｙ^４−２６．６６１３４ｘ^４ｙ^６−２．３４４６４６ｘ^２ｙ^８＋０．１２７７７０ｙ^１０

換言すれば、表面形状、すなわちレンズ体の、担体に反している境界面はほぼ、上述した式によって表される。ここでこれはほぼ次のことを意味している。すなわち、レンズ体の表面形状の実質的なｚ’値が、それぞれ所定のｘおよびｙに対して、ｚ−０．１Ｔからｚ＋０．１Ｔのインターバル内にあり、有利には、ｚ−０．０５Ｔからｚ＋０．０５Ｔのインターバル内にある。ここで、インターバル境界はそれぞれ含まれている。すなわち実際のｚ’値は上述した式のｚ値から最大で、レンズ体の高さＴの１０％だけ、有利には最大で高さＴの５％異なる。ここで高さＴは、レンズ体の最大高さである。座標ｘおよびｙに対する単位長の選択を介して、レンズ体のスケーリングが行われる。有利には座標ｘおよびｙに対する単位長は同じ大きさであり、例えばそれぞれ１ｍｍである。

オプトエレクトロニクス半導体部品の少なくとも１つの実施形態では、隣接する２つのレンズ体の間の間隔は、隣接するレンズ体の１つからの同方向における最大伸長の少なくとも１０％である。

さらに表示装置が提供される。この表示装置は少なくとも１つのオプトエレクトロニクス半導体部品を含んでいる。これは、上述の実施形態の１つまたは複数に関連して説明されている。従ってオプトエレクトロニクス半導体部品の特徴は、本願に記載された表示装置に対しても開示されており、またその逆も当てはまる。

表示装置の少なくとも１つの実施形態ではこれは多数の画素を含んでいる。表示装置は例えばディスプレイである。

表示装置の少なくとも１つの実施形態では各画素は、上述した実施形態の１つに相応するオプトエレクトロニクス半導体部品によって実現される。

表示装置の少なくとも１つの実施形態では、隣接する画素の間の間隔は４ｍｍから７５ｍｍまでの間であり、有利には８ｍｍから５０ｍｍまでの間であり、殊に１２ｍｍから２３ｍｍまでの間である。

表示装置の少なくとも１つの実施形態では画素は、マトリクス状に、行および列で配置されている。さらに、有利には各画素は個々に駆動制御可能である。

表示装置の少なくとも１つの実施形態ではこれにはマスクが設けられていない。ここではマスクは殊に装置であり、この装置は、時間的に依存して、画素において生成されるビームのカラーフィルタリングを実現するように構成されている。殊に、表示装置には液晶マスク、省略してＬＣＤマスクが設けられていない。

以下で、本願のオプトエレクトロニクス半導体部品ならびに本願の表示装置を図面を参照して、実施例に基づいてより詳細に説明する。ここで、個々の図面における同じ部材には、同じ参照符号が付与されている。しかし縮尺通りの関係は示されておらず、むしろ、個々の部材は、より良好に理解するために過度に大きく示されている。

本願発明のオプトエレクトロニクス半導体部品の１つの実施例の概略図 本願発明の半導体部品の１つの実施例の、角度に依存する強度分布（Ａ）と角度に依存する色位置分布（Ｂ）の概略図 本願発明の半導体部品の別の実施例の概略図 本願発明の半導体部品の別の実施例の概略図 本願発明の半導体部品の別の実施例の概略図 本願発明の半導体部品の別の実施例の概略図 本願発明の半導体部品の別の実施例の概略図 本願発明の半導体部品の別の実施例の概略図 本願発明の表示装置の１つの実施例の概略図

図１には、オプトエレクトロニクス半導体部品１の１つの実施例が示されている。図１Ａにおける三次元図、図１Ｂにおける前面図、図１Ｃにおける側面図および図１Ｄにおける平面図を参照されたい。半導体部品１は、取り付け面４０を備えた担体４を有している。この取り付け面４０上に、３つの半導体チップ２ａ〜ｃが取り付けられている。半導体チップ２ａ〜ｃの電気的な接触接続は、図１には示されていない、担体４の電気的な接続装置を介して行われる。各半導体チップ２ａ〜ｃは、異なるスペクトル領域で発光する。例えば半導体チップ２ａは赤色光を放射し、半導体チップ２ｂは緑色光を放射し、半導体チップ２ｃは青色光を放射する。さらに、半導体チップ２ａ〜ｃは、別個に電気的に駆動制御可能であり、従って、半導体部品１によって生成されるビームの色位置が調節可能である。

中に半導体チップ２ａ〜ｃおよび取り付け面７が存在する、担体４の陥入部７は、鋳造体５によって充填され、覆われている。鋳造体５は、担体４とともに、半導体チップ２ａ〜ｃを完全に包囲している。図１とは異なり、半導体部品１に、鋳造体が用いられていなくてもよい。このような場合には、半導体チップ２ａ〜２ｃは有利には、レンズ体３ａ〜３ｃおよび担体４によって完全に包囲される。鋳造体５は、この場合には、レンズ体３ａ〜ｃに対する一種の台である。

担体４の陥入部７に、少なくとも１つの反射性、吸収性または有色の層を設けることができる。この層を介して、陥入部７で、または担体４全体でも、または取り付け面４０だけででも、現れる像および／または半導体チップ１の光学的な特性が調整可能になる。

鋳造体５の、担体４に反している上面５０には、３つのレンズ体３ａ〜ｃが設けられている。レンズ体３ａ〜ｃおよび鋳造体５は１つの部分として形成されており、同じ材料から成る。この材料は例えば、シリコーン、エポキシド、またはシリコーンとエポキシドの混成材料である。各半導体チップ２ａ〜ｃには、レンズ体３ａ〜ｃが１つずつ割り当てられている。レンズ体３ａ〜ｃは、水平方向Ｈに沿って、かつ垂直方向Ｒに沿って、異なる寸法と湾曲を有している。水平方向Ｈと垂直方向Ｒとにわたって、殊に、取り付け面４０に対する接平面が拡がる。これは、有利には放射方向Ｚに対して垂直に配向されている。放射方向Ｚは、殊に、半導体部品１の主要放射方向であり、この方向において、最大ビーム出力が放射される。

レンズ体３ａ〜ｃは、殊に、放射方向Ｚに関して、回転対称に形成されていない。これによって、水平方向Ｈに沿った放射特性を、垂直方向Ｖに沿った放射特性とは異なって調整することが可能になる。例えば、レンズ体３ａ〜ｃの表面形状は以下の式に従う：
ｚ（ｘ、ｙ）＝−０．３３８６６ｘ^２−０．９３２３４ｙ^２−０．５４１３６ｘ^４−１．２５０３２ｘ^２ｙ^２＋１．７８６０６ｙ^４＋０．５００５７ｘ^６＋１．２７１７０ｘ^４ｙ^２＋０．０６０４２ｘ^２ｙ^４−４．４４９６０ｙ^６−０．１０３４４ｘ^８＋１．５６２０５ｘ^６ｙ^２＋６．３８８３３ｘ^４ｙ^４＋２．０５２６８ｘ^２ｙ^６−１８．７８１８ｙ^８−０．１５８５０１ｘ^１０−２．９５５７７４ｘ^８ｙ^２−１０．７３３３６ｘ^６ｙ^４−２６．６６１３４ｘ^４ｙ^６−２．３４４６４６ｘ^２ｙ^８＋０．１２７７７０ｙ^１０

ｘ、ｙおよびｚは、ここでは単位の無い数である。ｘ軸は、水平方向Ｈに対して平行であり、ｙ軸は垂直方向Ｖに対して平行である。ｘ軸とｙ軸は、各レンズ体に関して、ｘｙ平面で交差し、殊に、ｚが各レンズ体３ａ〜ｃに対して最大である箇所で交差する。

図２Ａでは、輪郭線の形状で、例えば図１に示されたオプトエレクトロニクス半導体部品１によって放射されるビーム全体の強度分布が、水平方向Ｈに沿った放射角度α_Ｈおよび、垂直方向Ｖに沿った放射角度α_Ｖに依存して示されている。

最大放射出力は、放射方向Ｚで放射される。すなわちα_Ｈ＝α_Ｖ＝０の場合である。放射方向Ｚに沿ったこのような放射出力は、１に正規化されている。図２Ａでは、全体ビームが垂直方向Ｖおよび水平方向Ｈに関して異なって放射されている。垂直方向Ｖに沿っては、約−４０°〜＋４０°の角度領域において、すなわち全体で約８０°の角度領域にわたって、放射方向ｚに沿ったビーム出力の、少なくとも６％の角度に依存したビーム出力が放射される。水平方向Ｈに沿っては、これは約−８０°〜＋８０°の角度に対して行われる。すなわち、約１６０°の全体角度領域にわたって行われる。

図２Ｂには、光学的な遠方領域における、半導体部品１によって放射される全体ビームの色一に関する相応の図が示されている。遠方領域とはここで次のことを意味している。すなわち、色位置が角度に依存して定められる間隔が、レンズ体２ａ〜ｃの横方向サイズよりも格段に大きいことを示している。アウトライン内では、異なる角度で放射されるビームの色位置と、放射方向または主放射方向に沿ったビームの色位置との最大の差は、最大で、ＣＩＥＬＵＶ規準色表における０．０２０単位である。すなわち図２Ｂにおいて色位置の差は、α_Ｈ＝α_Ｖ＝０に対するビームの色位置に関する。従って、α_Ｈ＝α_Ｖ＝０の場合には、差は０．０００である。換言すれば、全体ビームの全ての色位置は、図２Ｂに示されたアウトライン内では、最大で０．０４０単位の間隔を、ＣＩＥＬＵＶ規準色表において相互に有している。すなわち概略的な角度領域においては、ビームは、観察角度にかかわりなく、人間の眼に同じ色に見える。半導体部品１の全体ビームの色位置は、換言すればこの角度領域においては、ほぼ観察角度に依存せずに、このアウトライン内にある。

垂直方向Ｖに沿った放射角度α_Ｖに関しては、約−４０°〜約＋４０°の角度領域において、すなわち約８０°の角度領域にわたって色位置がほぼ一定である。水平方向Ｈに沿って放射角度α_Ｈに関してはこの均一性は、ほぼ全体の半分の面、すなわち、ほぼ−８５°からほぼ＋８５°まで、実現される。

図３に示された半導体部品１の実施例では、隣接するレンズ体３ｂと３ｃとの間に、ビーム落下部８が取り付けられている。このビーム落下部８は例えば、ビーム吸収性の、光を通す材料から成る。ビーム落下部８は、担体４の一部であってもよく、また別個のコンポーネントとして鋳造物５内に取り付けられてもよい。図３Ａに示されているのとは異なり、ビーム落下部８がオプショナルで、鋳造体５の上面５０まで達していてもよい。

半導体チップ２ｂによって生成されるビームの放射路Ｒ１、Ｒ２は、矢印線で表されている。鋳造体５の上面５０では全反射が起こり、半導体チップ２ｂによって生成されたビームはこれによって、隣接するレンズ体３ｃに達する。

図３Ｂでは、鋳造体５の上面５０の、レンズ体３ｂ、ｃに覆われていない領域に、層９が取り付けられている。層９は、有利には、半導体チップ２ｂによって生成されたビームを吸収する。層９が上面５０に被着されている場合には、オプショナルとして、ビーム落下部８を省くことができる。

図３Ｂに示されたのとは異なって、複数の層９を相互に、鋳造体５の上面５０に被着することができる。半導体チップ２ｂの方を向いている第１の層は例えば、吸収性に構成されており、半導体チップ２ｂに反している第２の層は上面５０で有色、白色または黒に構成され得る。

図４では、隣接するレンズ体３は、相互に間隔ｗを有している。この間隔は例えば、少なくとも１００μｍである。間隔ｗの大きさは有利には次のように選択される。すなわち、割り当てられているレンズ体３ａに達した、半導体チップ２ｂによって生成されたビームが、隣接するレンズ体３ｂに入射しないように選択される。従って、半導体チップ２ａによって生成されたこのビームが、レンズ体３ｂによって、反射または屈折によって影響を受けることはない、またはほとんどない。

図５に示された実施例では、レンズ体３は、垂直方向Ｖに沿って、約１５０°の集光角度βを有している。水平方向Ｈに沿った集光角度は有利には少なくとも１６０°である。これによって、半導体チップ２によって放射されたビーム出力の多くの部分が、レンズ体３に達する。これは例えば９０％以上である。従って、半導体チップ２ａによって放射されたほぼ全てのビームが、レンズ体３ａによって結像される、ないしは、レンズ体３ａの設計に相応して、放射プロファイルに形成される。

図６には、オプトエレクトロニクス部品１の実施例が示されている。ここではレンズ体３ａ〜ｃはそれぞれ相互に異なった形状に形成されている。図６Ａの概略的な断面図および図６Ｂの平面図を参照されたい。殊に、３つのレンズ体３ａ〜ｃは、異なる高さＴ１〜３を、放射方向Ｚに沿って有している。レンズ体３ｂは２つの対称面を有している。これらは、放射方向Ｚと垂直方向Ｖ、並びに放射方向Ｚと水平方向Ｈによって規定されている。レンズ体３ａ、３ｃはそれぞれ、対称面を１つだけ有して言う。これは垂直方向Ｖと放射方向Ｚによって規定されている。

３つの半導体チップ２ａ〜ｃは放射方向Ｚに沿ってそれぞれ異なる高さを有している。レンズ体３ａ〜ｃの同じように異なる高さＴ１〜３によって、これが補償され、半導体チップ２ａ〜ｃによって放射される各ビームが同じに、または比較可能に放射される。

隣接するレンズ体３ａ〜ｃの間の間隔ｗは、例えば、レンズ体３ｂの垂直方向Ｖに沿って最大延在Ｌ１の少なくとも１０％である。各レンズ体３ａ〜ｃの高さＴ１〜３は、それぞれ有利には、水平方向にＨに沿った、レンズ体３ｂの属する最大寸法Ｌ２の０．２５倍から０．９５倍までである。最大寸法Ｌ１、Ｌ２の商によって定められるアスペクト比は、有利には０．３から０．９５までの間である。さらに有利には、レンズ体３ａ〜ｃの最大延在Ｌ１、Ｌ２は殊に最大で、半導体チップ２ａ〜ｃの属する最大寸法Ｃ１、Ｃ２の６倍である。

水平方向Ｈに沿った最大寸法Ｌ２は例えば１ｍｍから２ｍｍまでの間であり、垂直方向に沿ったレンズ体３の最大寸法Ｌ１は例えば、０．５ｍｍから１．５ｍｍまでの間である。高さＴ２は有利には１ｍｍ以下である。半導体部品１の全体の横方向寸法は、例えば１．５ｍｍ×１．５ｍｍと６ｍｍ×６ｍｍとの間であり、殊に約３ｍｍ×３ｍｍである。

図７Ａ、７Ｂおよび７Ｃでは、担体４の平面図で見て、レンズ体３ａ〜ｃ並びに半導体チップ２ａ〜ｃが、三角の配置ないしは正方形の配置で配置されている。図７Ｂでは、半導体部品１は、４つの半導体チップ２ａ〜ｃ並びにレンズ体３ａ〜ｃを有している。半導体チップ２ｂは例えば緑色のスペクトル領域で放射し、半導体チップ２ａは赤色のスペクトル領域で放射し、半導体チップ２ｃは青色のスペクトル領域で放射する。すなわち図７Ｂに示された半導体部品１はいわゆるＲＧＧＢユニットである。図７Ｃでは、付加的に半導体チップ２ｄ並びにレンズ体３ｄが、半導体チップ２ａ〜ｃおよびレンズ体２ａ〜ｃによって形成されている四角形の面重心に配置されている。

図８に示された実施例では、オプトエレクトロニクス半導体部品１はそれぞれ、少なくとも１つの、外部ビームに対する遮蔽部６を有している。外部ビームは例えば、直接的な太陽入射ビームである。

図８Ａでは半導体部品１は１つの遮蔽部６を有している。これは、レンズ体３とは別個に担体４上に被着されている。図８Ｂでは各レンズ体３ａ、３ｂに遮蔽部６ａ、６ｂが割り当てられている。図８Ｃに示された半導体部品１では、遮蔽部６ａ、６ｂがレンズ体３ａ、３ｂに整合されている、または合うように形成されている。同じように、遮蔽部６ａ、６ｂがレンズ体３ａ、３ｂに含まれている、またはレンズ体３ａ、３ｂ内に組み込まれていてもよい。図８Ｄの平面図では、遮蔽部６が縦長の、湾曲した基本輪郭を有している。図９には、表示装置１０の実施例が示されている。例えば図１および３〜８のように形成されている多数のオプトエレクトロニクス半導体部品１が、マトリクス状の二次元配置で取り付けられている。半導体部品１によって、表示装置１０の画素が実現される。隣接する画素、ひいては隣接する半導体部品１の間の間隔Ｄは、例えば、１２ｍｍから２３ｍｍまでの間である。殊に、表示装置１０は、カラー画像および／またはフィルムを表示するように構成されている。

従来の表示装置では、例えば、１つの共通の取り付け担体上の複数のチップに１つのレンズが後続配置されている半導体構成部材が使用されてきた。これによって、チップによって生成された、殊に種々の色のビームがレンズによって種々異なって屈折されてしまう。なぜなら、チップは例えばレンズの光軸に関して、異なった位置にあるからである。複数のチップが唯一のレンズによって覆われているこのような配置では、放射角度に関する、得られる色均一性が制限されてしまう。従って観察角度に依存して、種々の色印象が生じてしまう。

さらに、従来の表示装置は、回転対称レンズが放射方向において後続配置されていない、または１つの回転対称レンズだけが放射方向において後続配置されている発光ダイオードを有している。放射はこのような場合には、同じように典型的に回転対称に、約１２０°の開放角度を備えた光錐において行われる。表示装置にとってはこのような放射角度は、特に垂直方向において、大きすぎる。これによって所望の角度領域、例えば水平方向において１１０°、垂直方向において４０°におけるビーム強度が低減されてしまう。

さらに従来の表示装置はいわゆるラジアルＬＥＤを有している。ラジアルＬＥＤの取り付け時には、取り付け担体に対するラジアルＬＥＤの角度に関して、比較的大きな公差が生じる。これによって、一種の斜視、いわゆるディザリング作用が生じてしまう。殊に、ビデオディスプレイの場合にはこのような作用は不所望である。

本明細書に記載された発明は、実施例に基づいた説明に制限されるものではない。むしろ本願発明はそれぞれ、新たな特徴並びに特徴の組み合わせを含む。これは殊に、特許請求の範囲内の特長の各組み合わせを含む。これらの特徴またはこれらの組み合わせ自体が特許請求の範囲または実施例内に明示されていない場合でもこれは当てはまる。

本特許出願は、ドイツ連邦共和国特許出願第１０２００９０１５３１３．６号の優先権を主張し、この文献の開示内容は本願発明に参照として取り入れられている。

Claims (12)

1. オプトエレクトロニクス半導体部品（１）であって、
   ・少なくとも２つのオプトエレクトロニクス半導体チップ（２）を有しており、前記半導体チップ（２）は、相違する波長領域で電磁ビームを作動中に放出するように構成されており、かつ共通担体（４）の取り付け面（４０）に取り付けられており、
   ・非回転対称に形成されている少なくとも２つのレンズ体（３）を有しており、前記取り付け面（４０）に対して平行であり、相互に直交する第１の方向（Ｈ）および第２の方向（Ｖ）のそれぞれに対して、前記半導体部品（１）の主放射方向（Ｚ）から見て相違する放射角度（α_Ｈ、α_Ｖ）で、前記レンズ体は、前記ビームを成形し、なお、前記主放射方向（Ｚ）は前記取り付け面（４０）に対して垂直な方向である、
   前記各半導体チップ（２）には、前記主放射方向（Ｚ）において前記レンズ体（３）の１つが後続配置されている、オプトエレクトロニクス半導体部品において、
   少なくとも１つまたは全てのレンズ体（３）の、座標（ｘ，ｙ）における、前記取り付け面（４０）からの高さ（ｚ）は以下の式で特定される、ただし、前記以下の式で特定される高さ（ｚ）は、レンズの最大高さＴの最大１０％までの誤差は許容される、
   ｚ（ｘ，ｙ）＝−０．３３８６６ｘ^２−０．９３２３４ｙ^２−０．５４１３６ｘ^４−１．２５０３２ｘ^２ｙ^２＋１．７８６０６ｙ^４＋０．５００５７ｘ^６＋１．２７１７０ｘ^４ｙ^２＋０．０６０４２ｘ^２ｙ^４−４．４４９６０ｙ^６−０．１０３４４ｘ^８＋１．５６２０５ｘ^６ｙ^２＋６．３８８３３ｘ^４ｙ^４＋２．０５２６８ｘ^２ｙ^６−１８．７８１８ｙ^８−０．１５８５０１ｘ^１０−２．９５５７７４ｘ^８ｙ^２−１０．７３３３６ｘ^６ｙ^４−２６．６６１３４ｘ^４ｙ^６−２．３４４６４６ｘ^２ｙ^８＋０．１２７７７０ｙ^１０
   ここで、座標（ｘ，ｙ）は、前記相互に直交する２つの方向のうち前記第１の方向（Ｈ）に平行な軸をｘ軸とし、前記第２の方向（Ｖ）に平行な軸をｙ軸とした場合に、前記ｘ軸および前記ｙ軸で定義される平面ｘｙ上の座標であり、
   前記各レンズ体（３）に関して、前記平面ｘｙ上の、前記レンズ体（３）の前記高さｚが最大である箇所で、前記ｘ軸と前記ｙ軸とは交差し、前記交差箇所が前記座標の原点である、
   ことを特徴とするオプトエレクトロニクス半導体部品（１）。
2. 前記半導体部品（１）によって放出される全体ビームの色位置は、光学的なファーフィールドにおいて、観察角度に依存して、少なくとも３０°の角度領域にわたって最大でＣＩＥＬＵＶ規準色表の０．０２単位分変化する、請求項１記載のオプトエレクトロニクス半導体部品（１）。
3. 前記半導体部品（１）によって放出される全体ビームの色位置は、観察角度に依存して、前記第１の方向（Ｈ）においては１１０°の角度領域内で、前記第２の方向（Ｖ）においては４０°の角度領域内で、ＣＩＥＬＵＶ規準色表の０．０４単位よりも僅かに変化する、請求項２記載のオプトエレクトロニクス半導体部品（１）。
4. 前記隣接するレンズ体（３）は、前記半導体チップ（２）によって放射されるビームに関して、光学的に相互に絶縁されており、
   前記半導体部品（１）はＲＧＢユニットである、
   請求項１から３までのいずれか１項記載のオプトエレクトロニクス半導体部品（１）。
5. 前記レンズ体（３）に割り当てられている半導体チップ（２）によって放射されるビームのうち、前記第１の方向（Ｈ）に対して、１４５°以内、かつ、前記第２の方向（Ｖ）に対して、１３０°以内の放射角のビームが前記レンズ体（３）に入射する、請求項１から４までのいずれか１項記載のオプトエレクトロニクス半導体部品（１）。
6. 前記レンズ体（３）はそれぞれ異なった形状で形成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載のオプトエレクトロニクス半導体部品（１）。
7. 前記レンズ体（３）は、前記取り付け面（４０）の平面図で、三角形、四角形、またはさらなる中央レンズ体（３）を含んでいる四角形に配置されている、請求項１から６までのいずれか１項記載のオプトエレクトロニクス半導体部品（１）。
8. 前記レンズ体（３）と前記半導体チップ（２）との間に、１つの鋳造体（５）が設けられており、放射方向で見て、前記レンズ体（３）は前記鋳造体（５）上に配置されており、前記半導体チップ（２）の側と反対側の、前記鋳造体（５）の上面（５０）は平坦に形成されている、
   請求項１から７までのいずれか１項記載のオプトエレクトロニクス半導体部品（１）。
9. 前記全てのレンズ体（３）、または、全てのレンズ体（３）と鋳造体（５）とは、１つの部分として形成されており、かつ同じ材料から成る、請求項１から８までのいずれか１項記載のオプトエレクトロニクス半導体部品（１）。
10. 外部ビームに対する少なくとも１つの遮蔽部（６）を含んでいる、請求項１から９までのいずれか１項記載のオプトエレクトロニクス半導体部品（１）。
11. 多数の画素を有している表示装置（１０）であって、
    ・少なくとも１つの画素が、請求項１から１０までのいずれか１項記載のオプトエレクトロニクス半導体部品（１）によって形成されており、
    ・隣接する画素の間の間隔（Ｄ）は４ｍｍから７５ｍｍまでの間である、ことを特徴とする表示装置（１０）。
12. 前記表示装置（１０）には、画素において生成されるビームのカラーフィルタリングを、時間的に依存して実現するように構成されているマスクが設けられていない、請求項１１記載の表示装置（１０）。

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