WO2016146665A2 - Lichtemittierendes bauelement und verfahren zur herstellung eines lichtemittierenden bauelements - Google Patents

Lichtemittierendes bauelement und verfahren zur herstellung eines lichtemittierenden bauelements Download PDF

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    • H10H20/8516—Wavelength conversion means having a non-uniform spatial arrangement or non-uniform concentration, e.g. patterned wavelength conversion layer or wavelength conversion layer with a concentration gradient

Definitions

  • the invention relates to a light-emitting component as ⁇ as a manufacturing method for a light-emitting component.
  • Light depends on the viewing angle, the more homogeneous the light is. The less the color composition of the light depends on the viewing angle, the better the Farbhomogeni ⁇ ty of the light source.
  • An object of the invention is to provide a light-emitting component is available, which has an improved color homogeneity ⁇ . This means that the emitted light of the component depends little on the viewing angle. This object is achieved with a light-emitting component of claim 1.
  • the dependent claims describe technical embodiments of the light-emitting component. Claim 13 specifies a method for producing a light-emitting component.
  • a light emitting device comprises a lichtemittie ⁇ leaders chip which emits light having a first wavelength emitted.
  • a conversion layer the light of the first wave length kon ⁇ vertiert in light having at least a second wavelength is being introduced ⁇ above the light-emitting chips.
  • a homogenization element is attached, which adjoins both the chip and the conversion layer . The homogenizing improves color Homo ⁇ geneity of the light emitting device.
  • the light-emitting chip has a plane light exit surface. This means insbesonde ⁇ re that no bond wires on the light emission surface is ⁇ are introduced. As a result, the homogenizing element can be applied directly to the light exit surface. An ab ⁇ shading by bonding wires is avoided.
  • the homogenizing element has the shape of a cuboid.
  • Cubic homogenising elements are easy to manufacture and thus provide a cultivatedgüns ⁇ term variant of a Homogenticiansijns represents.
  • a similar Antei is converted in both cases, whereby the light color is homoge ⁇ ner.
  • the homogenizing element has at least one planar surface and one convex surface.
  • the flat surface faces the light-emitting chip.
  • the Konversi onstik is attached. This can achieve a better Farbhomoge ⁇ nization.
  • the Lichthomogenticiansele ⁇ ment on a flat and a concave surface The level Surface is facing the light-emitting chip.
  • the conversion layer is applied to the concave surface.
  • surfaces of the homogenization element which face away from the light-emitting chip are covered with a conversion layer.
  • the homogenizing element consists of silicone, epoxy, glass, a ceramic or it contains an oxide.
  • the conversion layer Quan ⁇ ten contains as conversion material.
  • Quantum dots are well ge ⁇ suitable to convert light of a lower wavelength into light having a higher wavelength.
  • the concentration of the conversion material of the conversion layer is not constant. Insbeson ⁇ particular, the concentration of conversion material in the conversion layer, which is opposite to the light emitting chip, greater than the concentration of the conversion Mate ⁇ rials in the conversion layer at the side surfaces of the Ho ⁇ mogenticiansettis. Thus, the conversion characteristics can be better adjusted and thus better color ⁇ homogeneity are achieved.
  • the homogenizing element additionally contains conversion material in a region. This can improve the color homogeneity.
  • a homogenizing element, which also contains conversion material is likewise covered with an additional conversion layer on sides which do not face the light-emitting chip.
  • the homogenizing element consists of a photo-structurable lacquer which is transparent to the light of the first wavelength. Indicated transparent be ⁇ that the transmittance of light of the first wavelength through the homogenizing greater than 90 percent, preferably greater than 95 percent, more preferably greater than 98 percent.
  • FIG. 1 is a light emitting device with a cuboid-shaped ⁇ homogenizing
  • Fig. 2 is a light emitting device with a Homoge ⁇ ntechnikselement in the form of a convex lens
  • Figure 3 is a light emitting device having a Homoge ⁇ nnemselement in the form of a concave lens.
  • Figure 4 is a light emitting device having a cuboid-shaped ⁇ homogenizing and various Konversi ⁇ onsmaterialkonzentrationen in the conversion layer.
  • Figure 5 is a light emitting device having a light ⁇ homogenizing element, wherein the element also contains Lichthomogenticians ⁇ conversion material.
  • Fig. 6 is a general drawing of a first intermediate step of a manufacturing method of a Lichthomogenisie ⁇ approximately element of a photoimageable resist; 7 shows an intermediate step of a method for the manufacture ⁇ development of a light-emitting device with a Homoge ⁇ ntechnikselement of photo-resist in the plan view. and Fig. 8 is a general drawing of a second intermediate step of a manufacturing method of a Lichthomoge ⁇ nhnesettis from a photo-patternable resist.
  • FIG. 1 shows a cross section through a light emitting device 100, consisting of a light emitting chip 110 with a surface 111 which is a light exit surface of the light emitting chip 110, a conversion ⁇ layer 130, and a homogenizing element 150.
  • the Homo ⁇ genmaschineselement 150 is between the light-emitting chip 110 and the conversion layer 130, and is cuboidal.
  • a cuboid homogenizing element 150 adjoins the light exit surface 111 of the light-emitting chip 110 with one side 151.
  • a Konversi ⁇ onstik 130 is adjacent to the other surfaces of the ho- nhneselements 150th Two light beams 170 and 171 exit from the light emitting chip 110.
  • the light beam 170 exits the light-emitting chip 110 perpendicular to the light exit surface 111, while the light beam 171 exits the light-emitting chip 110 at an angle greater than 45 degrees.
  • the light beams 170, 171 pass through the first homogenizing element 150 and then tref ⁇ fen on the conversion layer 130.
  • the first region 172 which faces the light emitting chip 110 opposite, a part of the light beam is converted 170 in the conversion layer 130, so that outside of the device 100 light both at the first wavelength, which has leaked from the light-emitting chip 110 and light is at least a second wavelength generated by the conversion layer 130, hands before ⁇ .
  • the light of the two light beams 170, 171 is homogeneous, which means that the light color is the same, regardless of whether one observes the light beam 170 or the light beam 171.
  • the homogenizing is 150 quaderför ⁇ mig.
  • the light-emitting chip In one embodiment, the light-emitting chip
  • FIG. 110 shows the cross section through a further lichtemit ⁇ animal forming device 100, the ⁇ is also made of a lichtemit ⁇ animal end chip 110 having a light exit surface 111 be, as well as a conversion layer 130 and a homogenization ⁇ stechnikselement 150.
  • the homogenizing element 150 in this case has a flat surface 151, the light exit surface
  • the light homogenizing element 150 has the shape ei ⁇ ner convex lens, ie a converging lens.
  • the Homoge ⁇ nticianselement 150 has the shape of a convex lens so that the light of the light-emitting device 100 can be focused to a point, so a tighter focus of the light is achieved.
  • the concave surface 152 of the homoge- nticianselements 150 adjoins the conversion layer 130.
  • Figure 3 shows a cross section through a further animal lichtemit- forming device 100, the BE ⁇ is made of a light-emitting chip 110 having a light exit surface 111, a Konversi ⁇ ons harsh 130, and a homogenizing element 150th
  • the homogenizing element 150 has a planar upper surface ⁇ 151, which faces the light exit surface 111th
  • the opposite surface 153 of the homogenization ⁇ element 150 is concave.
  • the light homogenizing ⁇ element 150 thus forms a concave lens, so a Zer ⁇ scattering lens.
  • another light focus and a different light emission characteristic of the electronic component 100 can be achieved, compared to a light homogenizing element 150 in another form.
  • the conversion layer 130 adjoins the concave surface 153 and the side surfaces 155 of the homogenization element 150. In one embodiment, all surfaces of the light Homo ⁇ genmaschinesijns 150 with a conversion layer 130 are covered, if these surfaces are not facing the light-emitting chip 110th
  • the homogenization element 150 comprises silicone, epoxy, glass, a ceramic, or an oxide. Important for the choice of material is that the selected material is as transparent as possible to the light of a first wavelength. The first wavelength is the wavelength that is emitted by the light-emitting chip 110. Transparent here means that at least 90 percent, be ⁇ vorzugt 95 percent, better yet 98 percent of the light that leaves the light-emitting chip 110 passes through the homogenizing 150th
  • the conversion layer 130 includes quantum dots.
  • the quantum dots serve as convergence ⁇ sion material.
  • the light of a first wavelength which has left the light-emitting chip 110, and which may be, for example, blue light of a wavelength in the range of 425 to 470 nanometers, through which quantum dots are absorbed. It may also be provided that the blue light absorbed by the quantum dots has a wavelength of 425 to 450 nanometers.
  • the thereby excited quantum dots emit light of a wave ansch manend a ⁇ length with a lower energy, so the emittiere wavelength is greater.
  • the quantum dots can be selected so that the light is emitted in the yellow area, ie with a wavelength around 590 nanometers. It is also mög ⁇ Lich that light of other wavelengths is emitted. The addition of the different light colors with different wavelengths then gives white light.
  • FIG. 4 shows a cross section through a lichtemittie ⁇ rendes device 100 consisting of a light emitting chip 110, a conversion layer 130, and a quaderför ⁇ -shaped homogenizing element 150.
  • the conversion layer 130 is divided into two areas 131, 132.
  • the first Be ⁇ Rich 131 is in this case on the light emitting chip 110 opposite side of the homogenization element 150 faces.
  • the second regions 132 are the concentration of conversion material in the conversion ⁇ layer 130 may be different for the first and second regions 131,132 on the four side faces 155 of the Lichthomogenmaschinesettis 150..
  • the concentration of conversion material in the first region 131 may be greater than the concentration of conversion material in the two-th region 132.
  • FIG. 5 shows a cross section through a further exemplary embodiment of the light-emitting component 100.
  • the light-emitting component 100 consists of a light-emitting chip 110, a conversion layer 130, and a cuboid homogenizing element 150.
  • the conversion layer 130 is again divided into two regions 131, 132, the concentration of the conversion material in the two regions 131, 132 being different.
  • the conversion layer 130 adjoins the side surfaces 155 and the surface 154 of the homogenization element opposite the light-emitting chip 110.
  • the homogenization ⁇ stechnikselement 150 has different areas 160 and 161 thereof.
  • the regions 160, 161 are arranged so that they each adjoin the light-emitting chip 110 and the surface 154.
  • the regions 160,161 lie from ⁇ partly next to each other, so that the homogenizing element 150 is composed of several smaller blocks, each of which fill the spaces 160,161.
  • the first areas 160 do not contain any conversion material.
  • the Lichthomogenticiansele ⁇ ment contains conversion material.
  • the conversion material in the area 161 of the Homogenmaschinesettis 150 in turn has ei ⁇ ne different concentration, as the conversion material in the areas 131 and 132 of the conversion layer 130.
  • the color-over-angle behavior that is, the light uniformity of the entire device can be improved ⁇ 100 ver.
  • not all surfaces of the Homogenmaschinesettis 150 that do not show lichtemittieren- the chip 110, ⁇ be covered with a conversion layer 130th
  • the homogenization element 150 consists of a photoimageable, transparent lacquer.
  • Transparent means in this case that light of the first wavelength, which leaves the light-emitting chip 110, is absorbed as little as possible by the lacquer layer, that is to say the homogenization element 150.
  • the production of the homogenization element 150 of photostructurable lacquer is advantageous because complex structures of the homogenization element can thereby be very easily produced. In particular, it is very easy to produce cuboid homogenization elements.
  • FIG. 6 shows a cross-section through an intermediate product during the production of a light-emitting component, in which the homogenization element 150 consists of photo-structurable lacquer.
  • a light emitting chip 110 is located on a support 112. On the light-emitting chip 110 is adjacent a homogenizing element 150 of which consists of transpa ⁇ rentem, photo-imagable coating.
  • a homogenizing element 150 of which consists of transpa ⁇ rentem, photo-imagable coating.
  • On both sides of the light emitting chip 110 and the Homogenmaschinesele ⁇ mentes 150 is a first Carter210 from fotostruk- turierbarem varnish.
  • the photo-structurable lacquer was not cured, while it was cured in the areas 210 and 212.
  • trenches are formed at this point in the photostructurable lacquer.
  • this serves as a barrier for the application of the conversion layer.
  • this serves as homogenization element 150.
  • the trenches in the second region 211 of the photoimageable resist can now be filled with conversion material may also be ⁇ placed on the surface 154 of the homogenising ⁇ approximately element 150 also has a conversion layer.
  • Figure 7 shows a plan view of the same intermediate step of the manufacturing method of a light emitting Bauele ⁇ ment with a conversion element as shown in Figure 6. It shows from above the Lichthomogenticianselement 150, loading ⁇ rich 210 to which the photoimageable resist is Vietnamese Mattlie ⁇ ben, and Dig 211, which can then be filled with conversion material.
  • Figure 8 shows the light emitting device of Figure 6 after the next step, thus the application of the conversion layer 130.
  • a light-emitting chip 110 with light from ⁇ tread 111 is arranged on a carrier 112th
  • the first region 210 of the photoimageable varnish is hardened and forms a barrier.
  • the third portion 212 of photo-imagable coating is cured and forms the Ho ⁇ mogenticianselement 150.
  • the lacquer layer in the first regions is transparent 210, it can remain present in the finished lichtemittie ⁇ Governing component.
  • homogenization elements which are located between the lichtemittie ⁇ generating chip and the conversion layer, conceivable, without departing from the scope of the invention.

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Abstract

Lichtemittierendes Bauelement (100), bestehend aus einem lichtemittierenden Chip (110), der Licht mit einer ersten Wellenlänge emittiert, und mit mindestens einer Konversionsschicht (30), die Licht der ersten Wellenlänge in Licht mit mindestens einer zweiten Wellenlänge konvertiert, dadurch gekennzeichnet, dass ein Homogenisierungselement (150) zwischen dem lichtemittierenden Chip (110) und der Konversionsschicht (130) vorgesehen ist, wobei eine Oberfläche des Homogenisierungselements (50) an den lichtemittierenden Chip (110) angrenzt und mindestens eine weitere Oberfläche des Homogenisierungselements (150) an die Konversionsschicht (130) angrenzt. Verfahren zur Herstellung eines lichtemittierenden Bauelements (100).

Description

LICHTEMITTIERENDES BAUELEMENT UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES LICHTEMITTIERENDEN BAUELEMENTS
BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft ein lichtemittierendes Bauelement so¬ wie ein Herstellungsverfahren für ein lichtemittierendes Bauelement . Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2015 103 835.8, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Es ist bekannt, weißes Licht mithilfe von Leuchtdioden zu er- zeugen, indem Licht einer Leuchtdiode mit niedriger Wellenlänge in einer Konversionsschicht zu Licht mit höherer Wel¬ lenlänge konvertiert wird. Die Kombination des Lichtes mit der niedrigen Wellenlänge und des Lichtes mit der höheren Wellenlänge kann dabei so gewählt werden, dass sich insgesamt weißes Licht ergibt. Je weniger die Farbe des erzeugten
Lichts vom Betrachtungswinkel abhängt, umso homogener ist das Licht. Je weniger die Farbzusammensetzung des Lichts vom Betrachtungswinkel abhängt, desto besser ist die Farbhomogeni¬ tät der Lichtquelle.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein lichtemittierendes Bauteil zur Verfügung zu stellen, das eine verbesserte Farb¬ homogenität aufweist. Das bedeutet, dass das emittierte Licht des Bauteils wenig vom Betrachtungswinkel abhängt. Diese Auf- gäbe wird mit einem lichtemittierenden Bauteil des Anspruchs 1 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen werden technische Ausgestaltungen des lichtemittierenden Bauelements beschrieben. Im Anspruch 13 wird ein Verfahren zur Herstellung eines lichtemittierenden Bauelements angegeben.
Ein lichtemittierendes Bauelement umfasst einen lichtemittie¬ renden Chip, der Licht mit einer ersten Wellenlänge emittiert. Eine Konversionsschicht, die Licht der ersten Wellen- länge in Licht mit mindestens einer zweiten Wellenlänge kon¬ vertiert, ist oberhalb des lichtemittierenden Chips ange¬ bracht. Zwischen dem lichtemittierenden Chip und der Konversionsschicht ist ein Homogenisierungselement angebracht, das sowohl an den Chip als auch an die Konversionsschicht an¬ grenzt. Das Homogenisierungselement verbessert die Farbhomo¬ genität des lichtemittierenden Bauelements.
In einer Ausführungsform weist der lichtemittierende Chip ei ne ebene Lichtaustrittsfläche auf. Dies bedeutet insbesonde¬ re, dass keine Bonddrähte auf der Lichtaustrittsfläche ange¬ bracht sind. Dadurch kann das Homogenisierungselement direkt auf die Lichtaustrittsfläche aufgebracht werden. Eine Ab¬ schattung durch Bonddrähte wird so vermieden.
In einer Ausführungsform hat das Homogenisierungselement die Form eines Quaders. Quaderförmige Homogenisierungselemente sind einfach herzustellen und stellen somit eine kostengüns¬ tige Variante eines Homogenisierungselementes dar. Licht, da durch die Seitenflächen des quaderförmigen Homogenisierungselementes, das an diesen Seitenflächen an eine Konversions¬ schicht angrenzt, aus dem Bauelement austritt, legt in der seitlichen Konversionsschicht einen ähnlichen Weg zurück wie Licht, das das Bauelement durch die Konversionsschicht, die dem lichtemittierenden Chip gegenüber liegt, durch die Konversionsschicht zurücklegt. Dadurch wird ein ähnlicher Antei in beiden Fällen konvertiert, wodurch die Lichtfarbe homoge¬ ner wird.
In einer Ausführungsform weist das Homogenisierungselement mindestens eine ebene Oberfläche und eine konvexe Oberfläche auf. Dabei ist die ebene Oberfläche dem lichtemittierenden Chip zugewandt. Auf der konkaven Oberfläche ist die Konversi onsschicht angebracht. Dadurch kann eine bessere Farbhomoge¬ nisierung erreicht werden.
In einer Ausführungsform weist das Lichthomogenisierungsele¬ ment eine ebene und eine konkave Oberfläche auf. Die ebene Oberfläche ist dabei dem lichtemittierenden Chip zugewandt. Die Konversionsschicht ist auf die konkave Oberfläche aufge- bracht. Dadurch kann eine verbesserte Farbhomogenität er- reicht werden.
In einer Ausführungsform sind Oberflächen des Homogenisierungselementes, die vom lichtemittierenden Chip abgewandt sind, mit einer Konversionsschicht bedeckt. Dadurch wird Licht, das den lichtemittierenden Chip in einem großen Winkel verlässt, und dadurch das Homogenisierungselement auf den Seitenflächen verlassen würde, ebenfalls mit einer ähnlichen Wahrscheinlichkeit konvertiert, wie Licht, das den lichtemit¬ tierenden Chip eher senkrecht verlässt. Dadurch ist das Far- be-über-Winkel-Verhalten des gesamten Bauelementes positiv beeinflusst. In einer Ausführungsform besteht das Homogenisierungselement aus Silikon, Epoxid, Glas, einer Keramik oder es enthält ein Oxid.
In einer Ausführungsform enthält die Konversionsschicht Quan¬ tenpunkte als Konversionsmaterial. Quantenpunkte sind gut ge¬ eignet, um Licht einer niedrigeren Wellenlänge in Licht mit einer höheren Wellenlänge zu konvertieren.
In einer Ausführungsform ist die Konzentration des Konversionsmaterials der Konversionsschicht nicht konstant. Insbeson¬ dere ist die Konzentration des Konversionsmaterials in der Konversionsschicht, die dem lichtemittierenden Chip gegenüberliegt, größer, als die Konzentration des Konversionsmate¬ rials in der Konversionsschicht an den Seitenflächen des Ho¬ mogenisierungselementes. Dadurch können die Konversionseigenschaften besser eingestellt werden und so eine bessere Farb¬ homogenität erreicht werden.
In einer Ausführungsform enthält das Homogenisierungselement in einem Bereich zusätzlich Konversionsmaterial. Dadurch kann die Farbhomogenität verbessert werden. In einer weiteren Ausführungsform ist ein Homogenisierungselement, das auch Konversionsmaterial enthält, auf Seiten, die nicht dem lichtemittierenden Chip zugewandt sind, ebenfalls mit einer zusätzlichen Konversionsschicht bedeckt.
In einer weiteren Ausführungsform besteht das Homogenisierungselement aus einem fotostrukturierbaren Lack, der für das Licht der ersten Wellenlänge transparent ist. Transparent be¬ deutet, dass die Transmission des Lichts der ersten Wellen- länge durch das Homogenisierungselement größer 90 Prozent, bevorzugt größer 95 Prozent, besser noch größer 98 Prozent ist .
Zusätzlich wird ein Verfahren zur Herstellung eines licht- emittierenden Bauelementes, bei dem das Homogenisierungsele¬ ment aus einem fotostrukturierbaren, transparenten Lack besteht, angegeben.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden und klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen in jeweils schematisierter Darstel- lung
Fig. 1 ein lichtemittierendes Bauelement mit einem quader¬ förmigen Homogenisierungselement ; Fig. 2 ein lichtemittierendes Bauelement mit einem Homoge¬ nisierungselement in Form einer konvexen Linse;
Fig. 3 ein lichtemittierendes Bauelement mit einem Homoge¬ nisierungselement in Form einer konkaven Linse;
Fig. 4 ein lichtemittierendes Bauelement mit einem quader¬ förmigen Homogenisierungselement und verschiedenen Konversi¬ onsmaterialkonzentrationen in der Konversionsschicht; Fig. 5 ein lichtemittierendes Bauelement mit einem Licht¬ homogenisierungselement, bei dem das Lichthomogenisierungs¬ element auch Konversionsmaterial enthält;
Fig. 6 eine Übersichtszeichnung für einen ersten Zwischenschritt eines Herstellungsverfahrens eines Lichthomogenisie¬ rungselementes aus einem fotostrukturierbaren Lack; Fig. 7 einen Zwischenschritt eines Verfahrens zur Herstel¬ lung eines lichtemittierenden Bauelementes mit einem Homoge¬ nisierungselement aus fotostrukturierbarem Lack in der Draufsicht; und Fig. 8 eine Übersichtszeichnung für einen zweiten Zwischenschritt eines Herstellungsverfahrens eines Lichthomoge¬ nisierungselementes aus einem fotostrukturierbaren Lack.
Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch ein lichtemittierendes Bauelement 100, bestehend aus einem lichtemittierenden Chip 110 mit einer Oberfläche 111, die eine Lichtaustrittsfläche des lichtemittierenden Chips 110 ist, einer Konversions¬ schicht 130, und einem Homogenisierungselement 150. Das Homo¬ genisierungselement 150 ist dabei zwischen dem lichtemittie- renden Chip 110 und der Konversionsschicht 130 angebracht, und ist quaderförmig. Ein quaderförmiges Homogenisierungsele¬ ment 150 grenzt mit einer Seite 151 an die Lichtaustrittsflä¬ che 111 des lichtemittierenden Chips 110 an. Eine Konversi¬ onsschicht 130 grenzt an die weiteren Oberflächen des Homoge- nisierungselements 150 an. Zwei Lichtstrahlen 170 und 171 treten aus dem lichtemittierenden Chip 110 aus. Der Lichtstrahl 170 tritt senkrecht zur Lichtaustrittsfläche 111 aus dem lichtemittierenden Chip 110 aus, während der Lichtstrahl 171 unter einem Winkel größer als 45 Grad aus dem lichtemit- tierenden Chip 110 austritt. Die Lichtstrahlen 170, 171 durchlaufen zuerst das Homogenisierungselement 150 und tref¬ fen dann auf die Konversionsschicht 130. Im ersten Bereich 172, der dem lichtemittierenden Chip 110 gegenüber liegt, wird ein Teil des Lichtstrahles 170 in der Konversionsschicht 130 konvertiert, sodass außerhalb des Bauelementes 100 Licht sowohl der ersten Wellenlänge, das aus dem lichtemittierenden Chip 110 ausgetreten ist, und Licht mindestens einer zweiten Wellenlänge, erzeugt durch die Konversionsschicht 130, vor¬ handen ist. Dasselbe gilt für den zweiten Bereich 173, der an eine Seitenfläche 155 des Homogenisierungselements 150 an¬ grenzt, für den zweiten Lichtstrahl 171. Der Weg, den die Lichtstrahlen 170,171 durch die Bereiche 172,173 zurücklegen, ist dabei ähnlich, so dass ein ähnlicher Anteil des Lichts in diesen Bereichen jeweils konvertiert wird. Dadurch ist das Licht der beiden Lichtstrahlen 170,171 homogen, das bedeutet, dass die Lichtfarbe gleich ist, egal ob man den Lichtstrahl 170 oder den Lichtstrahl 171 betrachtet. In einem Ausfüh- rungsbeispiel ist das Homogenisierungselement 150 quaderför¬ mig .
In einem Ausführungsbeispiel weist der lichtemittierende Chip
110 eine ebene Lichtaustrittsfläche 111 auf. In einem weite- ren Ausführungsbeispiel ist die Lichtaustrittsfläche 111 des lichtemittierenden Chips 110 nicht eben, sondern weist Unebenheiten auf, die eine Streuung des Lichtes minimieren können. Dadurch kann die Lichtausbeute erhöht werden. Figur 2 zeigt den Querschnitt durch ein weiteres lichtemit¬ tierendes Bauelement 100, das ebenfalls aus einem lichtemit¬ tierenden Chip 110 mit einer Lichtaustrittsfläche 111 be¬ steht, sowie einer Konversionsschicht 130 und einem Homogeni¬ sierungselement 150. Das Homogenisierungselement 150 weist dabei eine ebene Oberfläche 151, die der Lichtaustrittsfläche
111 zugewandt ist, und eine konvexe Oberfläche 152 auf.
Dadurch hat das Lichthomogenisierungselement 150 die Form ei¬ ner konvexen Linse, also einer Sammellinse. Wenn das Homoge¬ nisierungselement 150 die Form einer Sammellinse hat, kann damit das Licht des lichtemittierenden Bauelementes 100 auf einen Punkt fokussiert werden, es wird also ein engerer Fokus des Lichtes erreicht. Die konkave Oberfläche 152 des Homoge- nisierungselements 150 grenzt an die Konversionsschicht 130 an .
Figur 3 zeigt einen Querschnitt durch ein weiteres lichtemit- tierendes Bauelement 100, das aus einem lichtemittierenden Chip 110 mit einer Lichtaustrittsfläche 111, einer Konversi¬ onsschicht 130, sowie einem Homogenisierungselement 150 be¬ steht. Das Homogenisierungselement 150 weist eine ebene Ober¬ fläche 151 auf, die der Lichtaustrittsfläche 111 zugewandt ist. Die gegenüberliegende Fläche 153 des Homogenisierungs¬ elementes 150 ist konkav geformt. Das Lichthomogenisierungs¬ element 150 bildet also eine konkave Linse, also eine Zer¬ streuungslinse. Dadurch kann wiederum ein anderer Lichtfokus und eine andere Lichtabstrahlcharakteristik des elektroni- sehen Bauelementes 100 erreicht werden, verglichen mit einem Lichthomogenisierungselement 150 in einer anderen Form. Die Konversionsschicht 130 grenzt an die konkave Fläche 153 und an die Seitenflächen 155 des Homogenisierungselements 150 an. In einem Ausführungsbeispiel sind alle Flächen des Lichthomo¬ genisierungselementes 150 mit einer Konversionsschicht 130 bedeckt, sofern diese Oberflächen nicht dem lichtemittierenden Chip 110 zugewandt sind. In einem Ausführungsbeispiel weist das Homogenisierungsele¬ ment 150 Silikon, Epoxid, Glas, eine Keramik, oder ein Oxid auf. Wichtig für die Materialwahl ist, dass das ausgewählte Material möglichst transparent für das Licht einer ersten Wellenlänge ist. Die erste Wellenlänge ist dabei die Wellen- länge, die vom lichtemittierenden Chip 110 emittiert wird. Transparent bedeutet dabei, dass mindestens 90 Prozent, be¬ vorzugt 95 Prozent, besser noch 98 Prozent des Lichtes, das den lichtemittierenden Chip 110 verlässt, durch das Homogenisierungselement 150 hindurchgeht.
In einem Ausführungsbeispiel enthält die Konversionsschicht 130 Quantenpunkte. Die Quantenpunkte dienen dabei als Konver¬ sionsmaterial. Dabei wird das Licht einer ersten Wellenlänge, das den lichtemittierenden Chip 110 verlassen hat, und das beispielsweise blaues Licht einer Wellenlänge im Bereich 425 bis 470 Nanometer sein kann, durch die Quantenpunkte absorbiert. Es kann auch vorgesehen sein, dass das blaue Licht, das von den Quantenpunkten absorbiert wird, eine Wellenlänge von 425 bis 450 Nanometer aufweist. Die dadurch angeregten Quantenpunkte emittieren anschießend ein Licht einer Wellen¬ länge mit einer niedrigeren Energie, also ist die emittiere Wellenlänge größer. Dabei können die Quantenpunkte so gewählt werden, dass das Licht im gelben Bereich, also mit einer Wellenlänge um 590 Nanometer emittiert wird. Es ist auch mög¬ lich, dass Licht weiterer Wellenlängen emittiert wird. Die Addition der verschiedenen Lichtfarben mit verschiedenen Wellenlängen ergibt dann weißes Licht.
Die Figur 4 zeigt einen Querschnitt durch ein lichtemittie¬ rendes Bauelement 100, bestehend aus einem lichtemittierenden Chip 110, einer Konversionsschicht 130, und einem quaderför¬ migen Homogenisierungselement 150. Die Konversionsschicht 130 ist dabei aufgeteilt in zwei Bereiche 131, 132. Der erste Be¬ reich 131 ist dabei auf der dem lichtemittierenden Chip 110 gegenüberliegenden Seite des Homogenisierungselementes 150 zugewandt. Die zweiten Bereiche 132 befinden sich an den vier Seitenflächen 155 des Lichthomogenisierungselementes 150. Die Konzentration des Konversionsmaterials in der Konversions¬ schicht 130 kann dabei für den ersten und zweiten Bereich 131,132 unterschiedlich sein. Insbesondere kann die Konzentration des Konversionsmaterials im ersten Bereich 131 größer sein als die Konzentration des Konversionsmaterials im zwei- ten Bereich 132. Durch geeignete Auswahl der Konzentrationen des Konversionsmaterials in den Bereichen 131,132 kann die Farbhomogenität des lichtemittierenden Bauelements 100 ver¬ bessert werden. Figur 5 zeigt einen Querschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel des lichtemittierenden Bauelements 100. Das lichtemittierende Bauelement 100 besteht dabei aus einem lichtemittierenden Chip 110, einer Konversionsschicht 130, sowie einem quaderförmigen Homogenisierungselement 150. Die Konversionsschicht 130 ist wieder in zwei Bereiche 131, 132 aufgeteilt, wobei die Konzentration des Konversionsmaterials in den beiden Bereichen 131, 132 unterschiedlich ist. Die Konversionsschicht 130 grenzt dabei an die Seitenflächen 155 und die dem lichtemittierenden Chip 110 gegenüberliegende Oberfläche 154 des Homogenisierungselements an. Das Homogeni¬ sierungselement 150 weist unterschiedliche Bereiche 160 und 161 auf. Die Bereiche 160,161 sind dabei so angeordnet, dass sie jeweils an den lichtemittierenden Chip 110 und die Oberfläche 154 angrenzen. Die Bereiche 160,161 liegen dabei ab¬ wechselnd nebeneinander, so dass das Homogenisierungselement 150 aus verschiedenen kleineren Quadern zusammengesetzt ist, die jeweils die Bereiche 160,161 ausfüllen. Die ersten Berei- che 160 enthalten dabei kein Konversionsmaterial. In den zweiten Bereichen 161 enthält das Lichthomogenisierungsele¬ ment Konversionsmaterial. Dabei hat das Konversionsmaterial im Bereich 161 des Homogenisierungselementes 150 wiederum ei¬ ne andere Konzentration, als das Konversionsmaterial in den Bereichen 131 und 132 der Konversionsschicht 130. Dadurch, dass ein Teil des Lichts, das den lichtemittierenden Chip 110 mit einer ersten Wellenlänge verlässt, bereits im Homogeni¬ sierungselement in Licht mit mindestens einer zweiten Wellen¬ länge konvertiert wird, kann das Farbe-über-Winkel-Verhalten, also die Lichthomogenität des gesamten Bauelementes 100 ver¬ bessert werden.
In einem Ausführungsbeispiel sind nicht alle Oberflächen des Homogenisierungselementes 150, die nicht zum lichtemittieren- den Chip 110 zeigen, mit einer Konversionsschicht 130 be¬ deckt .
In einem Ausführungsbeispiel besteht das Homogenisierungsele¬ ment 150 aus einem fotostrukturierbaren, transparenten Lack. Transparent bedeutet in diesem Fall, dass Licht der ersten Wellenlänge, die den lichtemittierenden Chip 110 verlässt, von der Lackschicht, also dem Homogenisierungselement 150, möglichst wenig absorbiert wird. Das bedeutet insbesondere, dass mindestens 90 Prozent, bevorzugt 95 Prozent, besser noch 98 Prozent des emittierten Lichts der ersten Wellenlänge durch den fotostrukturierbaren Lack hindurchgeht und nicht absorbiert wird. Die Herstellung des Homogenisierungselemen- tes 150 aus fotostrukturierbarem Lack ist vorteilhaft, weil dadurch komplexe Strukturen des Homogenisierungselementes sehr einfach erzeugt werden können. Insbesondere ist es sehr einfach möglich, quaderförmige Homogenisierungselemente zu erzeugen .
Figur 6 zeigt einen Querschnitt durch ein Zwischenprodukt bei der Herstellung eines lichtemittierenden Bauelementes, bei dem das Homogenisierungselement 150 aus fotostrukturierbarem Lack besteht. Ein lichtemittierender Chip 110 befindet sich auf einem Träger 112. An den lichtemittierenden Chips 110 grenzt ein Homogenisierungselement 150 an, das aus transpa¬ rentem, fotostrukturierbarem Lack besteht. Auf beiden Seiten des lichtemittierenden Chips 110 und des Homogenisierungsele¬ mentes 150 befindet sich ein erster Bereich210 aus fotostruk- turierbarem Lack. Dabei war ursprünglich der gesamte Chip mit dem fotostrukturierbaren Lack bedeckt, im zweiten Bereich 211 wurde der fotostrukturierbare Lack nicht ausgehärtet, während er in den Bereichen 210 und 212 ausgehärtet wurde. Nach Herauslösen des nicht ausgehärteten fotostrukturierbaren Lacks aus den Bereichen 211 entstehen an dieser Stelle Gräben im fotostrukturierbaren Lack. Im ersten Bereich 210 des fo- tostrukturierbaren Lacks dient dieser als Barriere für das Auftragen der Konversionsschicht. Im dritten Bereich 212 des fotostrukturierbaren Lacks dient dieser als Homogenisierungs- element 150. Die Gräben im zweiten Bereich 211 des fotostrukturierbaren Lacks können nun mit Konversionsmaterial gefüllt werden, außerdem kann auf der Oberfläche 154 des Homogenisie¬ rungselementes 150 ebenfalls eine Konversionsschicht aufge¬ bracht werden. Dadurch ist es mit sehr einfachen Methoden, insbesondere mit vorhanden Methoden zur Fotostrukturierung von Halbleiteroberflächen, möglich, quaderförmige Lichthomogenisierungselemente 150 auf einem lichtemittierenden Chip 110 zu erzeugen. Figur 7 zeigt eine Draufsicht auf denselben Zwischenschritt des Herstellungsverfahrens eines lichtemittierenden Bauele¬ ments mit einem Konversionselement wie in Figur 6. Zu sehen ist von oben das Lichthomogenisierungselement 150, der Be¬ reich 210, an dem der fotostrukturierbare Lack stehengeblie¬ ben ist, und der Graben 211, der dann mit Konversionsmaterial aufgefüllt werden kann. Figur 8 zeigt das lichtemittierende Bauelement aus Figur 6 nach dem nächsten Schritt, also dem Aufbringen der Konversionsschicht 130. Ein lichtemittierender Chip 110 mit Lichtaus¬ trittsfläche 111 ist auf einem Träger 112 angeordnet. Der erste Bereich 210 des fotostrukturierbaren Lacks ist ausge- härtet und bildet eine Barriere. Der dritte Bereich 212 des fotostrukturierbaren Lacks ist ausgehärtet und bildet das Ho¬ mogenisierungselement 150. In den zweiten Bereichen 211 des fotostrukturierbaren Lacks, die nicht ausgehärtet wurden und die anschließend herausgelöst wurden, und an die Oberfläche 154 anliegend ist die Konversionsschicht 130 auf das Bauele¬ ment aufgebracht. Da die Lackschicht in den ersten Bereichen 210 transparent ist, kann diese beim fertigen lichtemittie¬ renden Bauelement weiter vorhanden bleiben. Es sind auch weitere, nicht gezeigte Ausführungsbeispiele für Homogenisierungselemente, die sich zwischen dem lichtemittie¬ renden Chip und der Konversionsschicht befinden, denkbar, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen.
BEZUGSZEICHENLISTE
100 lichtemittierendes Bauelement
110 lichtemittierender Chip
111 Lichtaustrittsfläche
112 Träger
130 Konversionsschicht
131 Erster Bereich der Konversionsschicht
132 Zweiter Bereich der Konversionsschicht
150 Homogenisierungselement
151 ebene Oberfläche
152 konvexe Oberfläche
153 konkave Oberfläche
154 Oberfläche
155 Seitenfläche
160 Erster Bereich des Homogenisierungselements
161 Zweiter Bereich des Homogenisierungselements
170 Erster Lichtstrahl
171 Zweiter Lichtstrahl
172 Bereich des ersten Lichtstrahlt
173 Bereich des zweiten Lichtstrahls
210 Erster Bereich des fotostrukturierbaren Lacks
211 Zweiter Bereich des fotostrukturierbaren Lacks
212 Dritter Bereich des fotostrukturierbaren Lacks

Claims

PATENTA S PRÜCHE
Lichtemittierendes Bauelement (100), bestehend aus einem lichtemittierenden Chip (110), der Licht mit einer ersten Wellenlänge emittiert, und mit mindestens einer Konversi¬ onsschicht (130), die Licht der ersten Wellenlänge in Licht mit mindestens einer zweiten Wellenlänge konver¬ tiert, dadurch gekennzeichnet, dass ein Homogenisierungs¬ element (150) zwischen dem lichtemittierenden Chip (110) und der Konversionsschicht (130) vorgesehen ist, wobei eine Oberfläche des Homogenisierungselements (150) an den lichtemittierenden Chip (110) angrenzt und mindestens ei¬ ne weitere Oberfläche des Homogenisierungselements (150) an die Konversionsschicht (130) angrenzt.
Lichtemittierendes Bauelement (100) nach Anspruch 1, wo¬ bei der lichtemittierende Chip (110) eine ebene Licht¬ austrittsfläche (111) aufweist und die Lichtaustrittsflä¬ che (111) des Chips (110) an das Homogenisierungselement (150) angrenzt.
Lichtemittierendes Bauelement (100) nach einem der vor¬ hergehenden Ansprüche, wobei das Homogenisierungselement (150) quaderförmig ist.
Lichtemittierendes Bauelement (100) nach einem der vor¬ hergehenden Ansprüche, wobei das Homogenisierungselement (150) mindestens eine ebene Oberfläche (151) und eine konvexe Oberfläche (152) aufweist und die ebene Oberflä¬ che (151) an den lichtemittierenden Chip (110) angrenzt.
Lichtemittierendes Bauelement (100) nach einem der vor¬ hergehenden Ansprüche, wobei das Homogenisierungselement (150) mindestens eine ebene Oberfläche (151) und eine konkave Oberfläche (153) aufweist und die ebene Oberflä¬ che (151) an den lichtemittierenden Chip (110) angrenzt.
6. Lichtemittierendes Bauelement (100) nach einem der vor¬ hergehenden Ansprüche, wobei Oberflächen des Homogenisie¬ rungselementes (150), die vom lichtemittierenden Chip (110) abgewandt sind, mit der Konversionsschicht (130) bedeckt sind.
7. Lichtemittierendes Bauelement (100) nach einem der vor¬ hergehenden Ansprüche, wobei das Homogenisierungselement (150) Silikon, Epoxid, Glas, Keramiken oder ein Oxid ent¬ hält .
8. Lichtemittierendes Bauelement (100) nach einem der vor¬ hergehenden Ansprüche, wobei die Konversionsschicht (130) Quantenpunkte als Konversionsmaterial enthält.
9. Lichtemittierendes Bauelement (100) nach einem der vor¬ hergehenden Ansprüche, wobei eine Konzentration eines Konversionsmaterials in der Konversionsschicht (130), die an die dem lichtemittierenden Chip (110) gegenüberliegende Seite des Homogenisierungselements (150) angrenzt, größer ist als eine Konzentration eines Konversionsmate¬ rials in der Konversionsschicht (130), die an die Seiten¬ flächen (155) des Homogenisierungselementes (150) an¬ grenzt, die dem lichtemittierenden Chip (110) nicht gegenüberliegen .
10. Lichtemittierendes Bauelement (100) nach einem der vor¬ hergehenden Ansprüche, wobei das an den lichtemittierenden Chip (110) angrenzende Homogenisierungselement (150) mindestens zwei Bereiche (160,161) aufweist, wobei min¬ destens ein Bereich (161) Konversionsmaterial enthält und mindestens ein Bereich (160) kein Konversionsmaterial enthält .
11. Lichtemittierendes Bauelement (100) nach Anspruch 10, wo¬ bei das Homogenisierungselement (150) an Oberflächen, die vom lichtemittierenden Chip (110) abgewandt sind, an eine weitere Konversionsschicht (130) angrenzt. Lichtemittierendes Bauelement (100) nach einem der vor¬ hergehenden Ansprüche, wobei das Homogenisierungselement (150) aus einem fotostrukturierbaren Lack besteht, der für das Licht der ersten Wellenlänge transparent ist.
13. Verfahren zur Herstellung eines lichtemittierenden Bauelements (100) nach Anspruch 12, wobei der lichtemittie¬ rende Chip (110) und ein angrenzender Bereich mit einem fotostrukturierbaren, transparenten Lack bedeckt wird, wobei der Lack so belichtet wird, dass der Lack direkt über dem lichtemittierenden Chip (110) und mit einem Abstand, der so groß ist wie die Dicke der Konversions¬ schicht (130), aushärtet, wobei der ausgehärtete Lack oberhalb des lichtemittierenden Chips (110) das Homogenisierungselement (150) bildet, wobei anschließend der nicht ausgehärtete Lack entfernt wird und anschließend die Konversionsschicht (130) auf die Lackstruktur aufge¬ bracht wird.
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