WO2010028637A1 - Led-projektor - Google Patents

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WO2010028637A1
WO2010028637A1 PCT/DE2009/001270 DE2009001270W WO2010028637A1 WO 2010028637 A1 WO2010028637 A1 WO 2010028637A1 DE 2009001270 W DE2009001270 W DE 2009001270W WO 2010028637 A1 WO2010028637 A1 WO 2010028637A1
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WO
WIPO (PCT)
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leds
led
conductor tracks
projector according
pixel
Prior art date
Application number
PCT/DE2009/001270
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan GRÖTSCH
Ewald Karl Michael GÜNTHER
Alexander Wilm
Siegfried Herrmann
Original Assignee
Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Filing date
Publication date
Application filed by Osram Opto Semiconductors Gmbh filed Critical Osram Opto Semiconductors Gmbh
Priority to CN2009801193348A priority Critical patent/CN102047177B/zh
Priority to US13/062,792 priority patent/US8733950B2/en
Priority to EP09736803A priority patent/EP2321699A1/de
Priority to JP2011526369A priority patent/JP5713902B2/ja
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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details
    • G03B21/20—Lamp housings
    • G03B21/2006—Lamp housings characterised by the light source
    • G03B21/2033—LED or laser light sources

Definitions

  • the following invention relates to a projection system whose imager comprises an array of light-emitting diodes.
  • Projection systems are usually implemented using discharge lamps that have a high power consumption and a short life.
  • LED projectors with significantly longer life and more efficient operation.
  • a disadvantage of the LED projectors are the lower light output due to the light sources used here and losses in the optical system.
  • the light emanating from the light source is mixed, homogenized and divided into the colors red, green and blue by means of a color wheel. The light of each color is projected onto the imaging element.
  • Typical imagers are an arrangement of LCDs (liquid crystal displays), LCoS (Liquid Crystal on Silicon) or DLP (Digital Light Processing) with an arrangement of small folding mirrors.
  • Polarization based systems with LCDs or LCoS use only one direction of polarization.
  • the images are superimposed sequentially so that each light source of a given color is turned on only intermittently. Therefore, even here, the light output of the light source is not fully utilized.
  • DE 199 25 318 C1 describes a color image projector with time-controlled LED light sources.
  • WO 03/056876 A2 describes a lighting system with planar multilayer arrangements of LED light sources.
  • US 2008/0211413 A1 describes a display device made of LEDs.
  • DE 100 63 200 A1 describes a method and a device with LCD incident light modulators.
  • EP 1 609 835 A1 describes a potting compound for LEDs.
  • Object of the present invention is to provide a projection system with high life and high efficiency despite low overall height.
  • an array of LED chips is used, which are mounted on a support and interconnected.
  • the carrier may preferably be silicon, since both data and power lines can be realized in a silicon carrier.
  • a pixel is preferably formed in color rendering from an array of red, green, and blue LED light sources.
  • the LEDs are stacked epi-LEDs which have layers arranged one above another for different colors, or each pixel of the LED projector has a radiating surface in which at least two LEDs are arranged next to one another.
  • the contacting can only take place from the underside of the carrier done or z.
  • ITO indium tin oxide
  • the number of pixels and thus the number of LEDs is determined by the desired resolution of the projector. A particularly high resolution with small dimensions is achieved with stacked Epi LEDs, in which the layers provided for the different colors are epitaxially grown one above the other. One pixel corresponds to a layer stack of a single LED, so that all colors of a respective pixel are emitted by the same emission surface of the relevant LED chip.
  • FIG. 1 shows a plan view of an LED array.
  • FIG. 2 shows an arrangement of stacked epi-LEDs on a carrier in a perspective view.
  • FIG. 3 shows a schematized view according to FIG. 2 for an embodiment with bonding wires.
  • FIG. 4 shows the underside of an embodiment with bottom-side terminal contact surfaces.
  • FIG. 5 shows a carrier with conductor tracks for row addressing in a perspective view.
  • FIG. 6 shows a glass sheet with conductor tracks for row addressing and column addressing in a perspective top view.
  • FIG. 7 shows a glass sheet with strip conductors for column addressing in a perspective bottom view.
  • FIG. 8 shows a cross section through a multilayer arrangement of LED layers between transparent intermediate layers.
  • FIG. 9 shows an arrangement of LED chips of an embodiment according to FIG. 8 in a plan view.
  • FIG. 1 shows a plan view of an embodiment with a grid-like arrangement of pixels 1, each of which has a Abstrahltlache, in each of which a plurality of LEDs are arranged side by side, in this example four LEDs 2.
  • Each LED 2 can be arranged on a separate chip be. For any color mix, LEDs are sufficient for red, green and blue light. In the example shown in Figure 1, four square LEDs are provided in each pixel, two of which are for green light.
  • the LED projector can be adapted to different applications, for example for monochrome images or for multi-color images, with suitably selected LEDs in the pixels.
  • An addressing of a pixel for operating the LEDs or LEDs arranged therein is effected by the electrical control of an associated crossing point of a conductor track made of a plurality of conductor tracks for row addressing and a conductor track of a plurality of conductor tracks for column addressing.
  • a conductor track 3 schematically indicated for row addressing and a track 4 for column addressing with dashed lines.
  • the arrangement of the conductor tracks and the thus provided contacting the light-generating layers is not fixed in principle, but can be configured differently depending on the technology.
  • FIG. 2 shows a further exemplary embodiment in which the layers of the LEDs provided for the generation of light are arranged one above the other in each pixel 1 as a layer stack.
  • the relevant LEDs may in particular be stacked epi-LEDs, in which the layers provided for the generation of light are epitaxially grown on top of each other and form a stack.
  • On a support 5 is an array of layer stacks 6, d. h., A plurality of arranged in a grid layer stacks 6, each forming a pixel 1.
  • the arrangement with stacked Epi LEDs has the particular advantage that the lateral dimensions can be kept low and thus a high resolution of the projector is achieved.
  • the same radiating surface is used, which is formed by the top of the respective layer stack 6.
  • the electrical connections and addressing conductor tracks can be arranged at least partially on the upper side or completely within the carrier 5.
  • FIG. 3 shows a further embodiment in which LEDs 2 are arranged on the upper side of a carrier 5 in a grid of pixels, it being left open in the schematic representation of FIG. 3 whether these are layer stacks or monochromatic LEDs arranged next to one another ,
  • bonding wires 7 are provided, which are connected to associated, intersecting tracks for the row addressing and column addressing of the LEDs of the array.
  • the conductor tracks are not shown in FIG. 3, since they are covered by the array of LEDs or arranged inside the carrier 5; the conductor tracks can be arranged on the upper side of the carrier 5 between the carrier 5 and the LEDs 2 or, in particular in the case of a carrier made of silicon, run inside the carrier. It can also strip conductors on the side facing away from the carrier 5 top of the LEDs 2 are arranged, if this is a transparent and electrically conductive material, for.
  • ITO indium tin oxide
  • FIG. 4 shows an alternative embodiment in which rear side contacts 8 for the electrical connection are provided on the rear side of the carrier 5. If transparent conductor tracks for the electrical connection are present on the front side, it is sufficient in each case one rear-side contact 8 for each LED; but it is also possible to provide the entire electrical contact on the back of the carrier 5 and to arrange for this purpose two or more backside contacts 8 for each pixel or for each LED or LED layer.
  • Such a projector can also be built up by placing substrateless semi-transparent chips with LEDs on glass foils one above the other.
  • the power supply in the provided for the different colors layer planes is preferably carried out by means of metal contacts, which are provided with conductor tracks, for. B. from ITO combined.
  • Each pixel is located at the intersection of a column and a row of the array along which each transparent traces run, the arranged on the glass sheets of the stack or embedded in the glass sheets.
  • FIG. 5 shows, in a perspective top view, a carrier 5 on which strip conductors 3 for row addressing are applied.
  • the respective LED chips are arranged on these strip conductors, and the respective terminal contact area of each LED chip is electrically conductively connected to the associated strip conductor 3.
  • a glass sheet according to Figure 6 is arranged, which is provided on the underside with interconnects 4 for the column addressing and the top side with further interconnects 3 for the row addressing.
  • the glass sheet 9 which is shown in FIG. 6 in a perspective view corresponding to FIG. 5, is placed over the array of LED chips on the support 5, the dashed arrows pointing downwards in FIGS. 5 and 6 pointing at points are, which come to lie vertically above each other. By means of these arrows, the relative orientation of the various levels of the arrangement can thus be recognized.
  • the lower-side conductor tracks 4 for the column addressing are electrically conductively connected to the respective terminal contact surfaces of the LED chips on the carrier 5.
  • FIG. 7 shows, in a perspective bottom view, a further glass foil 9 which is arranged at the top in the stack, in such a way that the points marked with the dashed arrows pointing downwards in FIG. 7 are vertically aligned with those in FIG Marked points come to rest, so the points are aligned along the arrows.
  • FIG. 8 shows a cross-section of a preferred embodiment in which the electrical connection between the connection contacts of the LEDs and the conductor tracks takes place in each case via metal frame contacts 10.
  • multiple layers of arrays of LED chips 14 are shown.
  • On the carrier 5 is a first LED layer 11 for a first color.
  • On it is a glass sheet 9, on which a second LED layer 12 is arranged for a second color.
  • This top third LED layer 13 is covered on the top side with a glass sheet 9.
  • Between the glass sheets and the LED chips are thin strip conductors, which may for example be designed according to the illustrations in Figures 5, 6 and 7 and because of their small thickness in of Figure 8 are not shown.
  • Metal frame contacts 10 are provided between these printed conductors and the electrical connections of the LEDs.
  • metallic connections between the metal frame contacts 10 are provided, which may be formed, for example, by thin metal strips 16.
  • the conductor tracks 3, 4 are connected via the metal frame contacts 10 with the connection contacts of the LEDs.
  • the metal frame contacts 10 may be interconnected along the conductor tracks 3, 4 by means of metal strips 16.
  • the metal strips 16 running along the conductor tracks can be seen in the cross section of FIG. 8 only in the case of the lower conductor tracks 3 running in the plane of the drawing.
  • corresponding metal strips can also be provided for the upper conductor tracks 4 arranged on the respective upper sides of the LED chips and run between the upper metal frame contacts 10 parallel to the upper conductor tracks 4 perpendicular to the plane of the drawing.
  • the metal frame contacts 10 on the upper sides of the LED chips are therefore separated from one another in the plane of the cross section of FIG.
  • the LED layers 11, 12, 13 may, for. B. be provided for red, green and blue light. It is instead also possible, for example, for the purpose of better color mixing, at least one further LED layer of a suitable color or to provide only a single LED layer for monochrome reproduction.
  • the order of arrangement of the colors in the stack of LED layers and glass foils is basically arbitrary.
  • FIG. 9 shows how the metal frame contacts 10 are arranged on the LED chips 14, which are separated from each other by narrow gaps 15.
  • the conductor tracks 4 for the column addressing run from top to bottom. They are connected via the metal frame contacts 10 to the LED chips 14.
  • the metal frame contacts 10 are connected to each other by metal strips 16.
  • the existing on the undersides of the LED chips 14 strip conductors 3 for the row addressing are hidden by the LED chips.
  • the lower metal strips 16 are shown in dashed lines in FIG. 9, which extend in the same direction as the line paths 3 for the row addressing.
  • a projector whose pixels are each formed by LEDs, also allows to improve the contrast of a generated image by the dark within the generated image LEDs are switched as photodetectors. This is done by applying a voltage in the reverse direction to the pn junction of the light-generating layer of the relevant LED. In this mode, the electron-hole pairs generated by the incident light are electrically isolated from each other and provide a photocurrent. The LED thus absorbs incident light and appears darker than a non-reverse operated LED.

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Abstract

Bei dem LED-Projektor weist jeder Bildpunkt (1) eine Stacked-Epi-LED oder mindestens zwei nebeneinander angeordnete LEDs (2) als Lichtquelle auf. Eine Adressierung der LEDs kann über Leiterbahnen (3) für Zeilenadressierung und Leiterbahnen (4) für Spaltenadressierung, in deren Kreuzungspunkt die zu betreibende LED angeordnet ist, erfolgen.

Description

LED-Proj ektor
Die folgende Erfindung betrifft ein Projektionssystem, dessen Bildgeber ein Array aus Leuchtdioden aufweist.
Projektionssysteme werden zumeist unter Verwendung von Entladungslampen realisiert, die eine hohe Leistungsaufnahme und eine kurze Lebensdauer aufweisen. Es sind auch LED-Projektoren mit bedeutend längerer Lebensdauer und effizienterer Funktionsweise bekannt. Nachteilig bei den LED-Projektoren sind jedoch die geringere Lichtleistung aufgrund der hierbei verwendeten Lichtquellen und Verlusten im optischen System. In herkömmlichen Projektionssystemen wird das von der Lichtquelle ausgehende Licht gemischt, homogenisiert und mittels eines Farbrades in die Farben Rot, Grün und Blau aufgeteilt. Das Licht der einzelnen Farben wird auf das bildgebende Element projiziert. Typische Bildgeber sind eine Anordnung aus LCDs (liquid crystal displays), LCoS (Liquid Crystal on Silicon) oder DLP (Digital Light Processing) mit einer Anordnung kleiner umklappbarer Spiegel . Bei den auf Polarisation basierenden Systemen mit LCDs oder LCoS ist nur eine Polarisationsrichtung nutzbar. Bei den Systemen mit DLP werden die Bilder sequenziell überlagert, sodass jede Lichtquelle einer betreffenden Farbe nur mit Unterbrechungen eingeschaltet ist. Daher wird auch hierbei die Lichtleistung der Lichtquelle nicht voll ausgeschöpft.
Grundprinzipien der Farbmischung und Kontaktierung von Schichtstapeln substratloser Dioden sind z. B. in DE 10 2008 013030 und DE 10 2008 014094 beschrieben. Kontaktierungen substratloser Dioden auf oder zwischen dielektrischen Zwischenschichten sind in DE 10 2008 008599, DE 10 2008 006757 und DE 10 2007 062042 beschrieben.
DE 199 25 318 Cl beschreibt einen Farbbildprojektor mit zeitgesteuerten LED-Lichtquellen. WO 03/056876 A2 beschreibt ein Beleuchtungssystem mit planaren mehrschichtigen Anordnungen aus LED-Lichtquellen. US 2008/0211413 Al beschreibt eine Anzeigevorrichtung aus LEDs. DE 100 63 200 Al beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung mit LCD-Auflichtmodulatoren. EP 1 609 835 Al beschreibt eine Vergussmasse für LEDs.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Projektionssystem mit hoher Lebensdauer und hoher Effizienz trotz geringer Bauhöhe anzugeben.
Diese Aufgabe wird mit dem LED-Projektor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Als Lichtquelle wird ein Array aus LED-Chips verwendet, die auf einem Träger montiert und verschaltet sind. Der Träger kann vorzugsweise Silizium sein, da in einem Siliziumträger sowohl Daten- als auch Leistungsleitungen realisiert werden können. Auch diverse Kontaktiermethoden von Silizium auf Leiterplatten sind bereits bekannt. Ein Pixel (Bildpunkt) wird bei Farbwiedergabe vorzugsweise aus einer Anordnung von LED-Lichtquellen für Rot, Grün und Blau gebildet. Bei dem LED-Projektor sind die LEDs Stacked-Epi-LEDs , die übereinander angeordnete Schichten für verschiedene Farben aufweisen, oder jeder Bildpunkt des LED-Projektors weist eine Abstrahlfläche auf, in der jeweils mindestens zwei LEDs nebeneinander angeordnet sind. Die Kontaktierung kann je nach Chiptechnologie ausschließlich von der Unterseite des Trägers her erfolgen oder z. B. auch teilweise von der Unterseite eines Siliziumträgers und teilweise von der Oberseite mittels einer transparenten Glasplatte mit elektrisch leitender und optisch transparenter Beschichtung wie z. B. ITO ( Indium-Zinn-Oxid) . Die Anzahl der Pixel und somit auch die Anzahl der LEDs wird durch die gewünschte Auflösung des Projektors bestimmt. Ein besonders hohes Auflösungsvermögen bei gleichzeitig geringen Abmessungen erreicht man mit Stacked-Epi-LEDs, bei denen die für die verschiedenen Farben vorgesehenen Schichten epitaktisch gewachsen übereinander angeordnet sind. Ein Pixel entspricht hierbei einem Schichtstapel einer einzelnen LED, sodass alle Farben eines jeweiligen Pixels von derselben Abstrahlfläche des betreffenden LED-Chips abgestrahlt werden.
Es folgt eine genauere Beschreibung von Beispielen des LED- Projektors anhand der beigefügten Figuren.
Die Figur 1 zeigt eine Draufsicht auf ein LED-Array.
Die Figur 2 zeigt eine Anordnung von Stacked-Epi-LEDs auf einem Träger in einer perspektivischen Ansicht.
Die Figur 3 zeigt eine schematisierte Ansicht gemäß Figur 2 für eine Ausführungsform mit Bonddrähten.
Die Figur 4 zeigt die Unterseite einer Ausführungsform mit unterseitigen Anschlusskontaktflächen.
Die Figur 5 zeigt einen Träger mit Leiterbahnen für Zeilenadressierung in einer perspektivischen Aufsicht. Die Figur 6 zeigt eine Glasfolie mit Leiterbahnen für Zeilenadressierung und Spaltenadressierung in einer perspektivischen Aufsicht.
Die Figur 7 zeigt eine Glasfolie mit Leiterbahnen für Spaltenadressierungen in einer perspektivischen Untersicht.
Die Figur 8 zeigt einen Querschnitt durch eine mehrlagige Anordnung von LED-Schichten zwischen transparenten Zwischenschichten .
Die Figur 9 zeigt eine Anordnung von LED-Chips einer Ausführungsform gemäß Figur 8 in einer Draufsicht.
Die Figur 1 zeigt eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel mit einer rasterartigen Anordnung aus Bildpunkten 1, von denen jeder eine Abstrahltlache aufweist, in der jeweils mehrere LEDs nebeneinander angeordnet sind, in diesem Beispiel jeweils vier LEDs 2. Jede LED 2 kann auf einem eigenen Chip angeordnet sein. Für beliebige Farbmischungen genügen LEDs für rotes , grünes und blaues Licht . In dem in Figur 1 dargestellten Beispiel sind in jedem Bildpunkt vier im Quadrat angeordnete LEDs vorhanden, von denen zwei für grünes Licht vorgesehen sind. Der LED-Projektor kann an unterschiedliche Anwendungen, zum Beispiel für einfarbige Bilder oder für mehrfarbige Bilder, mit geeignet ausgewählten LEDs in den Bildpunkten angepasst werden. Eine Adressierung eines Bildpunktes zum Betrieb der darin angeordneten LED oder LEDs erfolgt durch die elektrische Ansteuerung eines zugehörigen Kreuzungspunktes einer Leiterbahn aus einer Mehrzahl von Leiterbahnen für Zeilenadressierung und einer Leiterbahn aus einer Mehrzahl von Leiterbahnen für Spaltenadressierung. In der Figur 1 sind für einen Kreuzungspunkt eine Leiterbahn 3 für Zeilenadressierung und eine Leiterbahn 4 für Spaltenadressierung mit gestrichelten Linien schematisch angedeutet. Die Anordnung der Leiterbahnen und die damit vorgesehene Kontaktierung der Licht erzeugenden Schichten ist nicht grundsätzlich festgelegt, sondern kann je nach Technologie unterschiedlich ausgestaltet werden.
Die Figur 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die für die Lichterzeugung vorgesehenen Schichten der LEDs in jedem Bildpunkt 1 übereinander als Schichtstapel angeordnet sind. Die betreffenden LEDs können insbesondere Stacked-Epi- LEDs sein, bei denen die für die Lichterzeugung vorgesehenen Schichten epitaktisch übereinander aufgewachsen sind und einen Stapel ( Stack) bilden. Auf einem Träger 5 befindet sich ein Array aus Schichtstapeln 6, d. h., eine Mehrzahl von in einem Raster angeordneten Schichtstapeln 6, die jeweils einen Bildpunkt 1 bilden. Die Anordnung mit Stacked-Epi-LEDs hat den besonderen Vorteil, dass die lateralen Abmessungen gering gehalten werden können und somit ein hohes Auflösungsvermögen des Projektors erreicht wird. Für jede Farbe wird dieselbe Abstrahlfläche verwendet, die durch die Oberseite des jeweiligen Schichtstapels 6 gebildet wird. Auch hierfür kommen verschiedene Kontaktierungsverfahren in Frage; die elektrischen Anschlüsse und Adressierungsleiterbahnen können zumindest teilweise oberseitig oder vollständig innerhalb des Trägers 5 angeordnet werden.
Die Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der LEDs 2 auf der Oberseite eines Trägers 5 in einem Raster aus Bildpunkten angeordnet sind, wobei in der schematischen Darstellung der Figur 3 offen gelassen ist, ob es sich um Schichtstapel oder um nebeneinander angeordnete einfarbige LEDs handelt. Für den elektrischen Anschluss nach außen sind an den Rändern des Trägers 5 Bonddrähte 7 vorhanden, die mit zugehörigen, sich überkreuzenden Leiterbahnen für die Zeilenadressierung und die Spaltenadressierung der LEDs des Arrays verbunden sind. Die Leiterbahnen sind in der Figur 3 nicht eingezeichnet, da sie durch das Array aus LEDs überdeckt oder innerhalb des Trägers 5 angeordnet sind; die Leiterbahnen können an der Oberseite des Trägers 5 zwischen dem Träger 5 und den LEDs 2 angeordnet sein oder, insbesondere im Falle eines Trägers aus Silizium, innerhalb des Trägers verlaufen. Es können auch Leiterbahnen auf der von dem Träger 5 abgewandten Oberseite der LEDs 2 angeordnet werden, wenn hierfür ein transparentes und elektrisch leitfähiges Material, z. B. ITO (Indium-Zinn-Oxid) verwendet wird.
Die Figur 4 zeigt eine alternative Ausgestaltung, bei der auf der Rückseite des Trägers 5 Rückseitenkontakte 8 für den elektrischen Anschluss vorgesehen sind. Falls auf der Vorderseite transparente Leiterbahnen für den elektrischen Anschluss vorhanden sind, genügt jeweils ein Rückseitenkontakt 8 für jede LED; es ist aber auch möglich, die gesamte elektrische Kontaktierung auf der Rückseite des Trägers 5 vorzusehen und hierfür jeweils zwei oder mehrere Rückseitenkontakte 8 für jeden Bildpunkt bzw. für jede LED oder LED- Schicht anzuordnen.
Ein derartiger Projektor lässt sich auch aufbauen, indem substratlose teiltransparente Chips mit LEDs auf Glasfolien übereinander angeordnet werden. Die Stromzuführung in die für die verschiedenen Farben vorgesehenen Schichtebenen erfolgt vorzugsweise mittels Metallkontakten, die mit Leiterbahnen, z. B. aus ITO, kombiniert sind. Jeder Bildpunkt befindet sich im Kreuzungspunkt einer Spalte und einer Zeile der Anordnung, längs der jeweils durchsichtige Leiterbahnen verlaufen, die auf den Glasfolien des Stapels angeordnet oder in die Glasfolien eingebettet sind. Zur Erläuterung dieses Aufbaus zeigt die Figur 5 in einer perspektivischen Aufsicht einen Träger 5, auf dem Leiterbahnen 3 für die Zeilenadressierung aufgebracht sind. Auf diesen Leiterbahnen werden die jeweiligen LED-Chips angeordnet, und die betreffende Anschlusskontaktfläche jedes LED-Chips wird mit der zugehörigen Leiterbahn 3 elektrisch leitend verbunden.
Über den LED-Chips auf den Leiterbahnen des Trägers 5 wird eine Glasfolie gemäß Figur 6 angeordnet, die unterseitig mit Leiterbahnen 4 für die Spaltenadressierung und oberseitig mit weiteren Leiterbahnen 3 für die Zeilenadressierung versehen ist. Die Glasfolie 9, die in der Figur 6 in einer der Figur 5 entsprechenden perspektivischen Ansicht dargestellt ist, wird über dem Array von LED-Chips auf dem Träger 5 angeordnet, wobei die in den Figuren 5 und 6 nach unten weisenden gestrichelten Pfeile auf Punkte gerichtet sind, die hierbei vertikal übereinander zu liegen kommen. Anhand dieser Pfeile lässt sich somit die relative Ausrichtung der verschiedenen Ebenen der Anordnung erkennen. Die unterseitigen Leiterbahnen 4 für die Spaltenadressierung werden mit den betreffenden Anschlusskontaktflächen der LED-Chips auf dem Träger 5 elektrisch leitend verbunden. Auf den gemäß Figur 6 auf der Glasfolie 9 oberseitig vorhandenen weiteren Leiterbahnen 3 für Zeilenadressierung werden weitere LED-Chips angeordnet, die zum Beispiel mit LEDs für eine weitere abzustrahlende Farbe versehen sind. Falls noch eine dritte Farbe vorgesehen werden soll, kann eine weitere Glasfolie 9 gemäß Figur 6 oberseitig aufgebracht werden, deren oberseitige Leiterbahnen wieder mit einer weiteren Anordnung von LED-Chips versehen wird. Die Figur 7 zeigt in einer perspektivischen Untersicht eine weitere Glasfolie 9, die in dem Stapel zuoberst angeordnet wird, und zwar so, dass die mit den nach unten weisenden gestrichelten Pfeilen in der Figur 7 markierten Punkte vertikal über den in der Figur 6 mit ebensolchen Pfeilen markierten Punkten zu liegen kommen, die Punkte also längs der Pfeile fluchten. Aufgrund der Anordnung der Leiterbahnen 4 für die Spaltenadressierung in der quer zu den Leiterbahnen 3 für die Zeilenadressierung verlaufenden Richtung ist es möglich, durch Auswahl jeweils einer Leiterbahn 3 für die Zeilenadressierung und einer Leiterbahn 4 für die Spaltenadressierung eine elektrische Spannung an genau einen LED- Chip anzulegen und dadurch eine Lichtabstrahlung der betreffenden LED zu bewirken, während die nicht adressierten LEDs dunkel bleiben. Durch die zeilenweise und spaltenweise Adressierung der verschiedenen Lagen können so in jedem Bildpunkt die gewünschten Farbmischungen erzeugt werden.
Die Figur 8 zeigt einen Querschnitt einer bevorzugten Ausführungsform, bei der die elektrische Verbindung zwischen den Anschlusskontakten der LEDs und den Leiterbahnen jeweils über Metallrahmenkontakte 10 erfolgt. In dem Querschnitt der Figur 8 sind mehrere Lagen von Arrays von LED-Chips 14 dargestellt. Auf dem Träger 5 befindet sich eine erste LED-Schicht 11 für eine erste Farbe. Darauf befindet sich eine Glasfolie 9, auf der eine zweite LED-Schicht 12 für eine zweite Farbe angeordnet ist. Auf einer weiteren Glasfolie 9 ist eine dritte LED-Schicht 13 für eine dritte Farbe angeordnet. Diese oberste dritte LED-Schicht 13 wird oberseitig mit einer Glasfolie 9 abgedeckt. Zwischen den Glasfolien und den LED- Chips befinden sich dünne Leiterbahnen, die zum Beispiel entsprechend den Darstellungen in den Figuren 5, 6 und 7 ausgestaltet sein können und wegen ihrer geringen Dicke in der Figur 8 nicht eingezeichnet sind. Zwischen diesen Leiterbahnen und den elektrischen Anschlüssen der LEDs sind jeweils Metallrahmenkontakte 10 vorgesehen. In der Längsrichtung der Leiterbahnen sind vorzugsweise metallische Verbindungen zwischen den Metallrahmenkontakten 10 vorhanden, die beispielsweise durch dünne Metallstreifen 16 gebildet sein können. In dem Querschnitt der Figur 8 sind die in der Zeichenebene verlaufenden Leiterbahnen 3 (Zeilenadressierung) jeweils auf der dem Träger 5 zugewandten Unterseite der betreffenden LED-Schicht 11, 12, 13 vorhanden, während die quer dazu senkrecht zur Zeichenebene verlaufenden Leiterbahnen 4 (Spaltenadressierung) jeweils auf der von dem Träger 5 abgewandten Oberseite der betreffenden LED-Schicht 11, 12, 13 vorhanden sind. Die Leiterbahnen 3, 4 sind über die Metallrahmenkontakte 10 mit den Anschlusskontakten der LEDs verbunden. Die Metallrahmenkontakte 10 können längs der Leiterbahnen 3, 4 mittels Metallstreifen 16 untereinander verbunden sein. Die längs der Leiterbahnen verlaufenden Metallstreifen 16 sind in dem Querschnitt der Figur 8 nur bei den in der Zeichenebene verlaufenden unteren Leiterbahnen 3 erkennbar. Entsprechende Metallstreifen können jedoch auch für die auf den jeweiligen Oberseiten der LED-Chips angeordneten oberen Leiterbahnen 4 vorgesehen sein und verlaufen zwischen den oberen Metallrahmenkontakten 10 parallel zu den oberen Leiterbahnen 4 senkrecht zur Zeichenebene. Die Metallrahmenkontakte 10 an den Oberseiten der LED-Chips sind daher in der Ebene des Querschnitts der Figur 8 voneinander getrennt .
Die LED-Schichten 11, 12, 13 können z. B. für rotes, grünes und blaues Licht vorgesehen sein. Es ist statt dessen auch möglich, zum Beispiel zum Zweck einer besseren Farbmischung mindestens eine weitere LED-Schicht einer geeigneten Farbe oder zum Zweck einer einfarbigen Wiedergabe nur eine einzige LED-Schicht vorzusehen. Die Reihenfolge der Anordnung der Farben in dem Stapel aus LED-Schichten und Glasfolien ist grundsätzlich beliebig.
Die in der Figur 8 markierte Schnittansicht ist in Figur 9 dargestellt. In der Figur 9 ist erkennbar, wie die Metallrahmenkontakte 10 an den LED-Chips 14 angeordnet sind, die durch schmale Zwischenräume 15 voneinander getrennt sind. In der Aufsicht der Figur 9 verlaufen die Leiterbahnen 4 für die Spaltenadressierung von oben nach unten. Sie sind über die Metallrahmenkontakte 10 an die LED-Chips 14 angeschlossen. Längs der Leiterbahnen 4 sind die Metallrahmenkontakte 10 miteinander durch Metallstreifen 16 verbunden. Die an den Unterseiten der LED-Chips 14 vorhandenen Leiterbahnen 3 für die Zeilenadressierung sind von den LED-Chips verdeckt. Die unteren Metallstreifen 16 sind in Figur 9 mit gestrichelten Linien eingezeichnet, die in derselben Richtung wie die Leiterbahnen 3 für die Zeilenadressierung verlaufen.
Ein Projektor, dessen Bildpunkte jeweils durch LEDs gebildet werden, ermöglicht zudem eine Verbesserung des Kontrastes eines erzeugten Bildes, indem die innerhalb des erzeugten Bildes dunkel bleibenden LEDs als Fotodetektoren geschaltet werden. Das geschieht durch Anlegen einer Spannung in Sperrrichtung an den pn-Übergang der das Licht erzeugenden Schicht der betreffenden LED. In dieser Betriebsart werden die durch das einfallende Licht erzeugten Elektron-Loch-Paare elektrisch voneinander getrennt und liefern einen Fotostrom. Die LED absorbiert auf diese Weise einfallendes Licht und erscheint dunkler als eine nicht in Sperrrichtung betriebene LED. Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 102008046762.6, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.

Claims

Patentansprüche
1. LED-Projektor mit
- Lichtquellen und
- einem Bildgeber, der eine Anordnung von Bildpunkten (1) aufweist, wobei
- jeder Bildpunkt (1) mindestens eine Lichtquelle aufweist und
- die Lichtquellen LEDs (2) sind, dadurch gekennzeichnet, dass
- die LEDs (2) Stacked-Epi-LEDs sind, die übereinander angeordnete Schichten für verschiedene Farben aufweisen, oder jeder Bildpunkt (1) eine Abstrahlfläche aufweist und in der Abstrahlfläche mindestens zwei LEDs (2) nebeneinander angeordnet sind.
2. LED-Projektor nach Anspruch 1, bei dem die LEDs (2) Stacked-Epi-LEDs sind, die übereinander angeordnete Schichten für verschiedene Farben aufweisen.
3. LED-Projektor nach Anspruch 1, bei dem jeder Bildpunkt (1) eine Abstrahlfläche aufweist und in der Abstrahlfläche jeweils mehrere LEDs '(2) nebeneinander angeordnet sind.
4. LED-Projektor nach Anspruch 3, bei dem jeder Bildpunkt (1) eine LED (2) für rotes Licht, eine LED (2) für blaues Licht und zwei LEDs (2) für grünes Licht aufweist.
5. LED-Projektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem
- mindestens eine mit LEDs (2; 14) versehene LED-Schicht
(11, 12, 13) vorhanden ist, unter der LED-Schicht (11, 12, 13) ein Träger (5) oder eine transparente Glasfolie (9) mit Leiterbahnen (3) angeordnet ist, über der LED-Schicht (11, 12, 13) eine transparente Glasfolie (9) mit quer zu den Leiterbahnen (3) verlaufenden weiteren Leiterbahnen (4) angeordnet ist und die Leiterbahnen (3) und die weiteren Leiterbahnen (4) derart mit Anschlusskontakten der LEDs (2; 14) verbunden sind, dass jede LED (2; 14) über eine Leiterbahn (3) und eine weitere Leiterbahn (4) getrennt von den übrigen LEDs betrieben werden kann.
LED-Projektor nach Anspruch 5, bei dem mehrere LED-Schichten (11, 12, 13), die durch transparente Glasfolien (9) voneinander getrennt sind, übereinander angeordnet sind und die LED-Schichten (11, 12, 13) für unterschiedliche
Farben vorgesehen sind.
LED-Projektor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die LEDs (2) auf einem Träger (5) aus Silizium angeordnet sind und der Träger (5) mit elektrischen Leitern versehen ist, mittels deren die LEDs jeweils unabhängig von den übrigen LEDs betrieben werden können.
LED-Projektor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die LEDs (2) mit Metallrahmenkontakten (10) versehen sind und der elektrische Anschluss der LEDs (2) über die
Metallrahmenkontakte (10) erfolgt.
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