JP7259038B2 - オプトエレクトロニクス照明装置および製造方法 - Google Patents
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Description
本特許出願は、ドイツ出願ＤＥ１０２０１８１３２５４２．８の優先権を主張し、その開示内容は、これにより、参照によって本明細書に組み込まれる。
本発明は、オプトエレクトロニクス照明装置ならびにオプトエレクトロニクス照明装置の製造方法に関する。
１００μｍ未満、かつ典型的に２５μｍ未満のエッジ長を有する半導体光源は、たとえば、米国特許第６４１０９４０号明細書から知られており、ｐｎ発光ダイオードの形態においてマイクロＬＥＤ（μＬＥＤ）と称される。大部分が窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）をベースにしており、少なくとも１つの量子井戸を有しているマイクロＬＥＤは、従来の大きさの発光ダイオードまたは炭素ベースの発光ダイオード（ＯＬＥＤ）と比べて、エネルギ効率が高く、同時に耐久性がある。これに相応して、モバイル機器の高解像度ディスプレイおよび大型のオプトエレクトロニクス照明装置へのそれらの適用は、有利である。
光放射のスペクトル整合のために、マイクロＬＥＤを波長変換器と組み合わせてパッケージを形成することができる。
米国特許第８９２８０２１号明細書から、少なくとも１つのマイクロＬＥＤを有する装置と、これを覆う導光構造体と、波長変換器としての、量子井戸を有する蛍光体材料を有する被覆部とが知られている。
国際公開第２０１１／０８２４９７号は、透明なキャリア基板の片面に配置されている、光源としての少なくとも１つのボトムエミッションＬＥＤを有するオプトエレクトロニクスパッケージを開示している。光源の反対側の基板面には、観察者に可視の光のスペクトル整合のための蛍光体層が設けられている。さらに、ＬＥＤから放射される電磁ビームが、蛍光体層に入る前に最初に背面反射体に入射する、択一的な実施形態が記載されている。
さらに、ＬＥＤでの一次光学系が知られており、この一次光学系に直接的に続いている導光要素ならびに反射ビームガイドが知られており、これらはＬＥＤとともに、半導体照明装置を形成する。たとえば、米国特許出願公開第２０１６／０１４９１０１号明細書、独国特許出願公開第１０２０１７１０４８７１号明細書、独国特許出願公開第１０２０１１００３９８８号明細書、独国特許出願公開第１０２００９０３３２８７号明細書、独国特許出願公開第１０２０１０００９７１７号明細書、独国特許出願公開第１０２０１１０１５７２６号明細書、独国特許出願公開第１０２０１６１０６４９４号明細書および独国特許出願公開第１０２０１３２１８２６８号明細書を参照されたい。
実装密度が低い典型的な適用では、マイクロＬＥＤの小面積のアクティブ層によって、個々のピクセル面の観察時に、スポット照明された領域と暗い領域との間に明確な違いが生じる。このようないわゆるスクリーンドア効果（Ｔｕｅｒｓｃｈａｔｔｅｎｅｆｆｅｋｔ（Ｓｃｒｅｅｎ－Ｄｏｏｒ－Ｅｆｆｅｋｔ））は、観察間隔が短い場合に特に顕著であり、したがって特に、ＶＲグラスまたは大きなピクセルピッチを伴うビデオウォール等の適用において特に顕著である。サブピクセル構造は、多くの場合、ピクセル内の照明の違いがディスプレイのマトリクス配置にわたって周期的に継続する場合に、知覚され、煩わしいと認識される。
このような問題を解決するために、米国特許出願公開第２０１７／００６２６７４号明細書によって、垂直放射マイクロＬＥＤを、観察方向においてディフューザおよびビーム拡張レンズとして機能する導光体とともに収めることが提案された。ここでこの導光体は、隣接するピクセルの照明を互いに分離する光アイソレータの間に延在している。
さらに、米国特許出願公開第２０１６／０１７８９０７Ａ１号明細書は、半導体ディスプレイを記載しており、この半導体ディスプレイに対して、小面積の光源から観察者の方向に放射された光が、拡張ディフューザを介してピクセル充填レンズに供給される。ピクセル充填レンズは、さらなるビーム経過において、実質的に平行なビームガイドを生成する。観察方向における、半導体光源の前のマイクロレンズと割り当てられた絞りとから成る装置によってスクリーンドア効果を減らすための別の提案を、欧州特許出願公開第３２４００３７号明細書に見出すことができる。
さらに、欧州特許出願公開第３３９６４３４号明細書は、照明面を拡大するために、ピクセル面を部分的にのみ満たす光源の上に回折格子を配置することを提案している。ピクセル照度を改善するためのさらなる屈折光学系は、国際公開第２０１７／１３９２４５号に記載されている。国際公開第２０１８／０２６８５１号および国際公開第２０１３／０５９４８９号は、代替案を挙げており、ここで国際公開第２０１８／０２６８５１号は、位相光学部品の適用を開示している。国際公開第２０１３／０５９４８９号は、ピクセルが、照明されているが、依然として光学的に、隣接するピクセルから分離されているように見えるように、観察方向において、光生成の開口角に整合された間隔で、小面積の光源の前に、板状の半透明のディフューザ要素を配置することを提案している。これによって、主要放射方向における、大きな構造のディスプレイと強度損失とが生じる。さらに、スクリーンドア効果を減らすための上述の措置は、別個に配置されるべき追加の光学部品を必要とし、これによって、マイクロＬＥＤを含んでいるオプトエレクトロニクス照明装置の製造がより困難になる。
本発明の課題は、ピクセル部分面を占める少なくとも１つのマイクロＬＥＤを備えるオプトエレクトロニクス照明装置に対して、ピクセルごとの、できるだけ少ない、個別に取り扱われるべき部品によって、スクリーンドア効果を減らすことである。
ここで装置全体は、観察方向において、小さい構造深さを有しているべきである。付加的に、このオプトエレクトロニクス照明装置の製造方法が提示される。
上述の課題は、独立請求項と見なされる限り、請求項１の特徴もしくは請求項１４の特徴によって解決される。製造方法に関する課題は、請求項１５の特徴によって解決される。
本発明によるオプトエレクトロニクス照明装置は、透明または半透明のキャリア基板を備える少なくとも１つのピクセルを含んでおり、キャリア基板上には、任意選択で、ピクセルマイクロ制御ユニットと、ピクセルの部分面にわたって延在している少なくとも１つのマイクロＬＥＤを備える半導体照明装置とが配置されている。ここでこの半導体照明装置の主要放射方向は、観察方向において、透明または半透明のキャリア基板の後方に配置されている、後方散乱性面要素に向けられており、ここで半導体照明装置はビーム変形要素を含んでいる。
本発明によるオプトエレクトロニクス照明装置では、観察者が、光源の代わりに、照明された後方散乱性面要素を観察することによって、小型のマイクロＬＥＤから発せられる電磁ビームによるピクセルの均一かつ大面積の照明を得ることができる。この場合には観察者はある程度、透明または半透明のキャリア基板を通して、ひいては１つまたは複数のピクセルの平面を通して見る。
本発明によるオプトエレクトロニクス照明装置では、ピクセルは、透明なキャリア基板を含んでいる。キャリア基板は部分的に透明に、すなわち半透明に構成されていてもよく、たとえばガラス、サファイアまたは透明なポリマから製造されていてもよい。透けて見えるキャリア基板上に、有利には、ピクセルマイクロ制御ユニットと、ピクセルの部分面にわたって延在している少なくとも１つのマイクロＬＥＤを備えた半導体照明装置とが、次のように配置されている。すなわち、半導体照明装置の主要放射方向が、観察方向において、透明のキャリア基板の後方に配置されている、後方散乱性面要素に向けられているように配置されている。ここでは、観察方向は、観察者の眼から、照明されたピクセル面へと向かう視線方向を意味すると理解される。ここで観察者はピクセル面の前に位置しており、したがってピクセル面は、観察者と面要素との間に位置している。
有利には、少なくとも１つのマイクロＬＥＤを備える半導体照明装置から、観察者の眼に直接的な光放射が到達しないので、照明された後方散乱性面要素から発し、透明または半透明のキャリア基板を通過する電磁ビームだけが見える。したがって、半導体照明装置は射影を生成するが、これは、使用されるマイクロＬＥＤの面の広がりが限られているために、照明されたピクセル面に比べて小さいと仮定され、観察者は知覚できない。
本発明のある構成では、マイクロＬＥＤを駆動制御するために、透明または半透明のキャリア基板上に配置されるさらなる部品は、少なくとも部分的に透過性の材料から構成されている。これは、特に、任意選択のピクセルマイクロ制御ユニットとマイクロＬＥＤとの間の制御線路に関し、マイクロＬＥＤは、有利には、導電性であり、同時に高い光透過度合いを有する材料の層複合体で構成される。このために、たとえば、カーボンナノチューブおよび透明な導電性ポリマを有する、構造化された層を使用することができる。択一的に、たとえば、インジウムスズ酸化物、インジウム亜鉛酸化物またはＩｎ２Ｏ３等の透明導電性酸化物（ＴＣＯ）をこのために選択することができる。
さらなる実施形態変形例では、導体トラックは、たとえば、不透明な金属層を含んでいる。幅がわずか数マイクロメートルの構造体は、透明または半透明のキャリア基板の光透過性をわずかにしか低下させず、かつ観察者には不可視であり得る。
射影をさらに減らすために、マイクロＬＥＤのピクセルマイクロ制御ユニットを、隣接するピクセル間の光アイソレータ上のピクセル縁部領域に配置することができる。
観察方向における構造深さを減らすために、半導体照明装置と後方散乱性面要素との間の間隔は、主要放射方向において、有利には最大で、ピクセル対角線の３分の１、特に有利には最大で４分の１である。したがって、透明または半透明のキャリア基板と後方散乱性面要素との間で、相応に細長い底面を備えた、平らに設けられたスペーサを使用することができ、これは、オプトエレクトロニクス照明装置の製造を容易にし、付加的に、隣接するピクセル間の光アイソレータとして用いられる。
製造技術の面での利点は、微細なスペーサが別の微細構造化プロセスにおいて製造され、半導体照明装置に相応に、自動化されたマイクロハンドリングデバイスを使用して、正確な位置で、透明または半透明のキャリア基板上に載置され、透明または半透明のキャリア基板と材料結合によって結合されることである。後続の製造ステップでは、実装された透明または半透明のキャリア基板が後方散乱性面要素上に載置される。
有利には動作時に、ピクセルの面積の少なくとも８０％を、最大放射強度の少なくとも５０％で放射する、後方散乱性面要素の大面積かつ均一な照明に関連して、半導体照明装置と後方散乱性面要素との間の小さな間隔を提供するために、半導体照明装置は本発明に相応にビーム変形要素を含んでいる。
例示的な実施形態では、垂直放射マイクロＬＥＤが使用され、ビーム変形要素は、半導体照明装置の発散を増大させるマイクロ光学系を含んでいる。たとえば、マイクロ光学系は、プリズムプロファイルを有することができ、かつ／またはフリーフォームコーン（Ｆｒｅｉｆｏｒｍｋｅｇｅｌ）および／またはレンズレットアレイを含むことができる。ここでは、レンズレットアレイは、焦点距離が一致する複数のマイクロレンズ（または少なくとも、小さいレンズ）のマトリクス配置を意味すると理解される。択一的に、ビーム変形要素は、ナノオプティクス部品、たとえばフォトニック結晶として形成された導波体を有することができる。さらなる例示的な実施例では、側面放射マイクロＬＥＤが使用され、ビーム変形要素は、後方散乱性面要素上の照明面を拡大し、一様化するための、組み合わせられた屈折反射マイクロ光学系を含んでいる。
本発明の発展形態によれば、ビーム変形要素の表面は散乱粒子を有している。択一的または付加的に、ディフューザが半導体照明装置内に統合されていてもよく、その配列は、使用されているマイクロＬＥＤの放射特性に整合されており、これによって、光の伝播が広がり、有利には、たとえば、後方散乱性面要素上の矩形の面の非円形照明に対して整合されている。さらに、局所的な最大照明の形成を減衰させるビーム吸収部品が半導体照明装置内に設けられていてもよい。
半導体照明装置に波長変換器を組み込むことも可能であり、これによって、取り扱いが容易なマイクロ構造ユニットが形成される。このような実施形態は、半導体照明装置内に、発光スペクトルが異なる複数のマイクロＬＥＤが存在する場合に特に有利である。これによって、色的に異なる光源、たとえばＲＧＢ配置構成に対する択一的な実施形態が得られ、これは、スペクトル的に異なる波長変換器をマイクロＬＥＤの部分に割り当てることによって実現される。
半導体照明装置内に複数のマイクロＬＥＤがある場合、これらは共通のビーム変形要素に収められていてもよい。このような簡易化された実施形態に対する代替として、半導体照明装置の各マイクロＬＥＤに対して別個のビーム変形要素が設けられていてもよく、それによって、照明整合をより細かく整合させることができる。
有利な実施例では、少なくとも１つのマイクロＬＥＤに割り当てられたビーム変形要素は、後方散乱性面要素から離間している。このような構成の場合に、ピクセルの透明または半透明のキャリア基板と後方散乱性面要素との間に存在するキャビティは、真空にされていてもよい、または空気で満たされていてもよい。透明または半透明のキャリア基板と後方散乱性面要素との間の領域を、有利な発展形態の場合には光学散乱材料を含んでいる、光学的に透過性の材料で、部分的または完全に充填することも考えられる。このような充填物は導光体を形成し、浸漬液、たとえばエチレン・酢酸ビニル共重合樹脂（ＥＶＡ）または熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）で作られたフィルム要素またはシリコーンで作られた材料層を含むことができる。
後方散乱性面要素の有利な実施形態では、後方散乱性面要素は、少なくとも、ピクセルごとに照明される領域において、平坦な表面を有している。このような表面は、有利な実施形態では拡散散乱性に作られており、この場合には、可能な実現のために、たとえばエポキシ樹脂、シリコーン、ポリアクリレートまたは低屈折率ガラス等の、低屈折率の材料における、酸化チタン粒子（ＴｉＯｘ）でのコーティングがある。択一的に、特に高屈折率マトリクスにおいて、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムおよびフッ化マグネシウムまたはメタクリル酸メチル等の有機粒子を使用することができる。
たとえば、金属コーティングによって実現される、指向性反射性の後方散乱性面要素は、動作していないときに黒く見える、高い明暗コントラストをもたらす、オプトエレクトロニクス照明装置が実現されるべき場合に有利であり得る。
このような目的または他の目的のために、透明または半透明のキャリア基板上に、偏光子とλ／４板とを備える層構造体が配置されてもよい。これは、外部からの散乱光を、はじめに直線偏光し、円偏光されたビームに変換する。指向性の反射によって円偏光が反転するため、この層構造体による後方反射は、λ／４板を通過した後、偏光子で阻止される。
本明細書の独立請求項においても請求される本発明の発展形態によれば、スペーサは、透明または半透明のキャリア基板と後方散乱性面要素との間に配置されており、これらは付加的に、隣接するピクセルに対する光アイソレータとして機能する。このような発展形態では、ここに記載されているすべての特徴が個別に、または組み合わせて設けられていてもよい。したがって、これらのスペーサは、キャリア基板と後方散乱性面要素との間の所定の間隔を維持するためだけに設けられ得るのではなく、さらに、隣接するピクセル間の光アイソレータとしても機能する。これによって、隣接するピクセル間の「クロストーク」を減らす、または回避することができる。
スペーサの拡散散乱性の表面設計は、付加的に、後方散乱性面要素上の照明の均一化に寄与するように設けられていてもよい。
有利な構成では、後方散乱性面要素は、ピクセル内で局所的に整合された反射率を有することができる。ピクセル内に異なる色特性の複数のマイクロＬＥＤが存在している場合、後方散乱性面要素のコーティングの選択によって、色的に一様の照明が存在する部分領域のみに、高い反射度合いが制限されていてもよい。ピクセル内のスペクトル的に不均一に照明された部分領域の知覚可能性を、低い反射率での、後方散乱性面要素のこのような区間のコーティングまたは表面設計によって抑制することができる。さらに、ピクセルの後方散乱性面要素の反射度合いが段階的に整合されていてもよい。このような実施形態は、付加的に、局所的に一様でない照明強度が補償されるべき場合に特に有利である。
以降では、本発明の例示的な構成変形例を、それぞれ概略的に以下のものを示している図に関連して説明する。
図１に示された、本発明によるオプトエレクトロニクス照明装置１の第１の実施形態変形例の表現は、概略的に簡略化されている。オプトエレクトロニクス照明装置１は、透明または半透明のキャリア基板３を備えるピクセル２を含んでおり、透明または半透明のキャリア基板３上に、ピクセル２の部分面にわたって延在している少なくとも１つのマイクロＬＥＤ５．１、５．２、５．３を備える半導体照明装置４が配置されている。任意選択のピクセルマイクロ制御ユニットは詳細には示されておらず、ここではピクセル制御の機能を上位デバイスにおいて提供することも可能である。
図示された例では、３つのマイクロＬＥＤが示されており、ここで、マイクロＬＥＤ５．１によって赤色光が生成可能であり、マイクロＬＥＤ５．２によって緑色光が生成可能であり、マイクロＬＥＤ５．３によって青色光が生成可能である。したがって、この例は、３つのマイクロＬＥＤを備えるＲＧＢピクセルである。マイクロＬＥＤ５．１、５．２、５．３を相応に駆動制御することによって、ＲＧＢカラーモデルに従って多種多様な色を生成することができる。
半導体照明装置４の主要放射方向６は、観察方向７において、透明または半透明のキャリア基板３の後方に配置されている、後方散乱性面要素１４に向けられている。したがって、主要放射方向６は、観察方向７に対して、少なくとも実質的に平行に延在している。
したがって、図示されたピクセル２の場合、観察方向７において、３つのマイクロＬＥＤ５．１、５．２、５．３を備える半導体照明装置４が、透明または半透明のキャリア基板３の背面に配置されている。ここで、半導体照明装置４は、ピクセル２の部分面にわたってのみ延在し、したがって、主要放射方向６を有する半導体照明装置４によって照明される後方散乱性面要素１４は、透明または半透明のキャリア基板３を通して、大面積の電磁ビームを観察者に向けて放射する。
後方散乱性面要素１４は、反射層１５を備える、平坦な表面を有しており、この表面は、詳細に示されていない第１の実施形態では、拡散反射性に構成されていてもよく、特に、低屈折率の層材料で構成される材料複合体から構成されていてもよい。低屈折率の層材料は、たとえばエポキシ樹脂、シリコーン、ポリアクリレートまたは低屈折率ガラスおよび酸化チタン粒子等である。図示された第２の実施形態では、メタライゼーションによって形成された、指向性の反射層１５が存在しており、この反射層は、偏光子およびλ／４板で構成される層構造体２２と関連して、暗コントラストを改善するために、透明または半透明のキャリア基板３上で、外部からの入射光の再出現を防止する。
後方散乱性面要素１４の均一な照明のために、半導体照明装置４は、ビーム変形要素８を含んでおり、このビーム変形要素８は、垂直に、すなわち主要放射方向６に放射する３つのマイクロＬＥＤ５．１、５．２、５．３を、半導体照明装置４の発散を増大させるマイクロ光学系９．１、９．２によって囲む。半導体照明装置４の横方向の放射を強化することによって、透明または半透明のキャリア基板３と後方散乱性面要素１４との間の間隔が短い場合にも、可視の光面の大型で一様な照明が得られ、透明または半透明のキャリア基板３と後方散乱性面要素１４との間に、マイクロ要素として形成されるスペーサ２３．１、２３．２を使用することができる。これらは、付加的に、詳細には図示されていない隣接するピクセルに対する光アイソレータとして使用される。
スペーサ２３．１、２３．２を、たとえば、本発明によるオプトエレクトロニクス照明装置１の簡易化された製造のために、相応に、マイクロ構造ユニットとしてマイクロＬＥＤ５．１、５．２、５．３を備える半導体照明装置４に対して、別個の構造化プロセスによって製造することができ、その後、正確な位置で、透明または半透明のキャリア基板３上に配置し、透明または半透明のキャリア基板３と材料結合で結合することができる。
ビーム変形要素８は、主要放射方向６における、半導体照明装置４と後方散乱性面要素１４との間の低減された間隔を可能にし、この間隔は、有利には動作時に、ピクセルの面積の少なくとも８０％を、最大放射強度の少なくとも５０％で放射する、後方散乱性面要素１４の同時の大面積かつ均一な照明の場合には、有利には最大で、ピクセル対角線の３分の１、特に有利には最大で４分の１である。スペクトル放射を一様化するために、有利には、反射率の低いコーティング２４．１、２４．２が、スペクトル的に不均一な照明が存在する、後方散乱性面要素１４の部分領域上に設けられる。これらの部分領域は、明確にするために、概略的に簡略化された表現で大きく示されており、それらの広がりを、ビーム変形要素８およびマイクロＬＥＤ５．１、５．２、５．３の集中配置によって、小さい面に制限することができる。
図２は、本発明によるオプトエレクトロニクス照明装置１の第２の実施形態変形例を概略的に簡略化して示しており、ここで第１の実施形態変形例に一致する部品は同じ参照番号で示されている。図示の実施例の場合、マイクロＬＥＤ５．１、５．２、５．３とビーム変形要素８とを備える半導体照明装置４を背面で支持する透明または半透明のキャリア基板３と、後方散乱性面要素１４との間の領域は、導光要素２５によって充填されている。このために、浸漬液、たとえばエチレン・酢酸ビニル共重合樹脂（ＥＶＡ）または熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）で作られたフィルム要素またはシリコーンで作られた材料層を使用することができる。
さらに、図２に示された実施形態変形例は、後方散乱性面要素１４上に載置されるか、または後方散乱性面要素１４上に堆積および／または構造化されるスペーサ２３．３を含んでいる。スペーサ２３．３は、支持部品として機能し、隣接するピクセルに対して、光学的境界を定めるために使用される。
ここでスペーサ２３．３が、ピクセルの全周にわたって延在している必要はない。代わりに、付加的に、後方散乱性面要素１４上に少なくとも１つの光アイソレータ２６が存在しており、光アイソレータ２６は、バリア機能のために光学的に有効な高さの延在を有しているが、透明または半透明のキャリア基板３までは達していない。可能な実施形態では、スペーサ２３．３および／または光アイソレータ２６は、後方散乱性面要素１４上の光制御された電気泳動堆積（ＥＰＤ）によってまたは３Ｄプリントによって形成される。
列配置されたマイクロＬＥＤ５．１、５．２、５．３のための、半導体照明装置４の有利に構成されたマイクロ光学系９．１が、図３および図４に、概略的に簡略化された側面図および正面図として示されている。マイクロＬＥＤ５．１、５．２、５．３の直列配置の方向において観察すると、ビームを拡大するプリズムプロファイル１０を見ることができる。
付加的に、半導体照明装置４はディフューザ１３を含んでおり、ここで、マイクロＬＥＤ５．１、５．２、５．３で構成されるマイクロ構造ユニット、ディフューザ１３およびプリズムで成形されたマイクロ光学系９．１は、反射性の接着剤層１２によって、透明または半透明のキャリア基板３に固定されている。
第４の変形例を説明するために、図５は、三角形配置された、異なる色の３つのマイクロＬＥＤ５．１、５．２、５．３を備える半導体照明装置４を示しており、これらは、散乱粒子１６．ｎを備えるフリーフォームコーン１１として表面上または体積体内に形成されているマイクロ光学系９．２によって覆われている。詳細に示されていない実施形態では、マイクロ光学系９．２の体積体内に散乱粒子が存在している。
図６は、側面放射体として構成されている、異なる色の３つのマイクロＬＥＤ５．１、５．２、５．３を備える半導体照明装置４の第５の変形例を概略的に簡略化して示している。
マイクロＬＥＤ５．１、５．２、５．３によって送出された光を受容するビーム変形要素８は、ナノオプティクス導波体２８と、これに横方向に接する、組み合わせられた屈折反射マイクロ光学系２７．１、２７．２とを含んでいる。
詳細には示されていない、半導体照明装置４の発展形態では、半導体照明装置４は波長変換器を含むことができる。さらなる構成は、以降の特許請求の範囲から明らかである。
１ オプトエレクトロニクス照明装置
２ ピクセル
３ 透明または半透明のキャリア基板
４ 半導体照明装置
５．１～５．３ マイクロＬＥＤ
６ 主要放射方向
７ 観察方向
８ ビーム変形要素
９．１，９．２ マイクロ光学系
１０ プリズムプロファイル
１１ フリーフォームコーン
１２ 接着剤層
１３ ディフューザ
１４ 後方散乱性面要素
１５ 反射層
１６．ｎ 散乱粒子
２０ 共通のビーム変形要素
２２ 偏光子およびλ／４板で構成される層構造体
２３．１，２３．２ スペーサ
２３．３ スペーサ
２４．１，２４．２ 反射率の低いコーティング
２５ 導光要素
２６ 光アイソレータ
２７．１，２７．２ 組み合わせられた屈折反射マイクロ光学系
２８ ナノオプティクス導波体
２ ピクセル
３ 透明または半透明のキャリア基板
４ 半導体照明装置
５．１～５．３ マイクロＬＥＤ
６ 主要放射方向
７ 観察方向
８ ビーム変形要素
９．１，９．２ マイクロ光学系
１０ プリズムプロファイル
１１ フリーフォームコーン
１２ 接着剤層
１３ ディフューザ
１４ 後方散乱性面要素
１５ 反射層
１６．ｎ 散乱粒子
２０ 共通のビーム変形要素
２２ 偏光子およびλ／４板で構成される層構造体
２３．１，２３．２ スペーサ
２３．３ スペーサ
２４．１，２４．２ 反射率の低いコーティング
２５ 導光要素
２６ 光アイソレータ
２７．１，２７．２ 組み合わせられた屈折反射マイクロ光学系
２８ ナノオプティクス導波体
Claims (14)
- オプトエレクトロニクス照明装置であって、
透明または半透明のキャリア基板（３）を備えるピクセル（２）を含んでおり、前記透明または半透明のキャリア基板（３）上に、前記ピクセル（２）の部分面にわたって延在している少なくとも１つのマイクロＬＥＤ（５．１，５．２，５．３）を備える半導体照明装置（４）が配置されており、
前記半導体照明装置（４）の主要放射方向（６）は、観察方向（７）において、前記透明または半透明のキャリア基板（３）の後方に配置されている、後方散乱性面要素（１４）に向けられており、
前記半導体照明装置（４）はビーム変形要素（８）を含んでおり、
ピクセルマイクロ制御ユニットが、前記透明または半透明のキャリア基板（３）上に配置されるとともに、前記ピクセル（２）の部分面にわたって延在しており、
前記ピクセルマイクロ制御ユニットと前記マイクロＬＥＤ（５．１，５．２，５．３）との間の制御線路は、透明または半透明の材料で構成されている、
オプトエレクトロニクス照明装置。 - 前記マイクロＬＥＤ（５．１，５．２，５．３）は垂直放射型に構成されており、かつ／または前記ビーム変形要素（８）は、前記半導体照明装置（４）の発散を増大させるマイクロ光学系（９．１，９．２）を含んでいる、請求項１記載のオプトエレクトロニクス照明装置。
- 前記マイクロ光学系（９．１，９．２）は、プリズムプロファイル（１０）および／またはフリーフォームコーン（１１）および／またはレンズレットアレイを含んでいる、請求項２記載のオプトエレクトロニクス照明装置。
- 前記マイクロＬＥＤ（５．１，５．２，５．３）は側面放射型に構成されており、かつ／または前記ビーム変形要素（８）は、組み合わせられた屈折反射マイクロ光学系（２７．１，２７．２）を含んでいる、請求項１記載のオプトエレクトロニクス照明装置。
- 前記ビーム変形要素（８）は表面に散乱粒子（１６．ｎ）を有している、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照明装置。
- 前記半導体照明装置（４）はディフューザ（１３）および／または波長変換器を含んでいる、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照明装置。
- 前記半導体照明装置（４）は、異なる放射スペクトルを有する複数のマイクロＬＥＤ（５．１，５．２，５．３）および／またはスペクトル的に異なる、割り当てられた波長変換器を含んでいる、請求項１から６までの少なくとも１項記載のオプトエレクトロニクス照明装置。
- 前記半導体照明装置（４）内の複数の前記マイクロＬＥＤ（５．１，５．２，５．３）に、共通のビーム変形要素（８）が割り当てられている、請求項７記載のオプトエレクトロニクス照明装置。
- 前記半導体照明装置（４）内の少なくとも１つのマイクロＬＥＤ（５．１，５．２，５．３）、有利には各マイクロＬＥＤ（５．１，５．２，５．３）に、別個のビーム変形要素が割り当てられている、請求項７記載のオプトエレクトロニクス照明装置。
- 前記後方散乱性面要素（１４）は平坦な表面を有しており、かつ／または特にスペクトル放射を一様化するために、反射率の低いコーティング（２４．１，２４．２）が、前記後方散乱性面要素（１４）の、スペクトル的に不均一に照明され得る部分領域上に設けられている、請求項１から９までの少なくとも１項記載のオプトエレクトロニクス照明装置。
- 前記後方散乱性面要素（１４）は、拡散散乱性に構成されている、請求項１から１０までの少なくとも１項記載のオプトエレクトロニクス照明装置。
- 前記後方散乱性面要素（１４）は、指向性反射性に構成されており、前記透明または半透明のキャリア基板（３）上に、偏光子とλ／４板とを備える層構造体（２２）が配置されている、請求項１から１１までの少なくとも１項記載のオプトエレクトロニクス照明装置。
- オプトエレクトロニクス照明装置であって、
透明または半透明のキャリア基板（３）を備えるピクセル（２）を含んでおり、前記透明または半透明のキャリア基板（３）上に、前記ピクセル（２）の部分面にわたって延在している少なくとも１つのマイクロＬＥＤ（５．１，５．２，５．３）を備える半導体照明装置（４）が配置されており、
前記半導体照明装置（４）の主要放射方向（６）は、観察方向（７）において、前記透明または半透明のキャリア基板（３）の後方に配置されている、後方散乱性面要素（１４）に向けられており、
特に請求項１から１２までの少なくとも１項記載の照明装置であって、
前記透明または半透明のキャリア基板（３）と前記後方散乱性面要素（１４）との間にスペーサ（２３．１）が配置されており、前記スペーサ（２３．１）は、付加的に、隣接するピクセルに対する光アイソレータとして機能する、
オプトエレクトロニクス照明装置。 - 請求項１から１３までの少なくとも１項記載のオプトエレクトロニクス照明装置の製造方法であって、
透明または半透明のキャリア基板（３）上に、ピクセルマイクロ制御ユニットと、ピクセル（２）を形成するための、前記ピクセルマイクロ制御ユニットから始まる制御線路とを設け、
少なくとも１つのマイクロＬＥＤ（５．１，５．２，５．３）と少なくとも１つのビーム変形要素（８）とを結合して、半導体照明装置（４）を形成し、前記半導体照明装置（４）を、前記透明または半透明のキャリア基板（３）上に固定し、前記制御線路と電気的に接触接続させ、前記半導体照明装置（４）は前記ピクセル（２）の部分面にわたって延在しており、
スペーサ（２３．１，２３．２）を前記透明または半透明のキャリア基板（３）上に配置し、
後方散乱性面要素（１４）が、観察方向（７）において、前記透明のキャリア基板（３）の後方に配置されており、前記半導体照明装置（４）の主要放射方向（６）が前記後方散乱性面要素（１４）の方を向いているように、後続の製造ステップにおいて、実装された、前記透明または半透明のキャリア基板（３）を前記後方散乱性面要素（１４）と結合する、
オプトエレクトロニクス照明装置の製造方法。
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