WO2018037076A1 - Optoelektronisches bauteil mit einem streuelement - Google Patents

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Peter Brick
Hubert Halbritter
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Definitions

  • the invention relates to an optoelectronic component with egg ⁇ nem scattering element according to claim 1 and a diffusing element according to claim fourteenth
  • adjacent microlenses may have a sinusoidal profile or be separated from one another by sharp edges.
  • the object of the invention is to provide an improved optoelectronic component with a scattering element for aufwei ⁇ th the radiation of the electromagnetic radiation.
  • the object of the invention is to provide an improved scattering element for expanding the Ab ⁇ beam range of a light-emitting optoelectronic device.
  • the objects of the invention are achieved by the component according to claim 1 and by the scattering element according to claim 14.
  • An advantage of the described component is that a widening of the emission area of the electromagnetic Radiation of the component is achieved with a simple design scattering element.
  • the diffuser is insensitive ge ⁇ genüber contamination and wetting of the scattering structures. This is achieved in particular by providing crossed linear structures that form scattering structures.
  • the first linear structures of a first layer and the second linear structures of a second layer are arranged with respect to their linear structure at a predetermined angle between 1 ° and 179 ° to each other.
  • the first and the second linear structures thus intersect at an angle between 1 ° and 179 °, ie they are not arranged parallel to one another. In this way, a scattering structure can be produced by simple means, which enables an efficient expansion of the emission area of the light-emitting component.
  • the linear structures may have a feature height that is greater than 10 ym.
  • the linea ⁇ ren structures are less prone to soiling and wetting.
  • the linear structures are easy to produce.
  • the component preferably has a plurality of radiation-emitting components.
  • the components are arranged in a grid with egg ⁇ nem constant distance between the components.
  • the linear structures with the wave crests also form a grid with equal distances between the wave crests.
  • the distances of the wave peaks do not deviate more than 20% from a multiple of the distances of the components.
  • a uniform widening of the Abstrahlberei ⁇ Ches is achieved.
  • the first linear structures in the cross section perpendicular to the longitudinal direction have a rounded first surface and the second linear structures have a rounded second surface perpendicular to the longitudinal direction.
  • Rounded surfaces can be easily made.
  • the first and / or the second surface of the first or the second structures in the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the linear first or second structures on a waveform. In each case, a wave trough is formed between two linear structures of the first and the second layer.
  • the linear structures have, perpendicular to the longitudinal extent, a surface with a wave crest-wave trough waveform.
  • the formation of the linear structures in a waveform results in a uniform deflection of the electromagnetic radiation in a plane perpendicular to the longitudinal direction of the linear structures. Thereby a more uniform expansion of the Abstrahl Kunststoffes the electro-magnetic radiation ⁇ is achieved.
  • the first and / or the second surface in cross-section perpendicular to the longitudinal direction of the first or the first ⁇ linear structures on a series of convex and / or concave sub-surfaces. With this embodiment too, a relatively uniform widening of the emission area and thus a relatively uniform widening of the light output can be achieved.
  • the first layer and the second layer are connected to one another via a connecting layer.
  • the first layer and the second layer are arranged at a predetermined distance from one another.
  • the surfaces of the two layers are aligned with the linear structures in a common direction.
  • the surfaces of the two layers are aligned with the linear structures in opposite directions. In this case, the surfaces of the two layers with the linear structures are facing away from a plane which is arranged between the layers.
  • the surfaces of the two layers are aligned with the first and the second linear structures in opposite directions, wherein the surfaces of the two layers with the linear structures to a plane, which is arranged between the structures are directed from ⁇ .
  • At least one layer with linear structures is formed on a carrier. This results in an increased flexibility in the production of the scattering element. For example, the
  • Layer are formed with the linear structures of a different material than the carrier.
  • the two layers are mechanically connected to the linear structures via at least one web.
  • the at least one web can also be formed circumferentially in the form of a frame. With a sufficient thickness of the layers or the carrier of the layers, a connection of the two layers via webs for a necessary mechanical stability sufficient. This can save material.
  • fast connection methods can be used to connect the two layers.
  • the linear first structures and the linear second structures are arranged at an angle of 90 ° to each other. In this way, a symmetrical grid of troughs and wave crests with equal intervals is obtained. Thus, a uniform expansion of the emission area is made possible.
  • the component comprises a plurality of components which are adapted to generate an electromagnetic Strah ⁇ lung, wherein the components are arranged in a grid with equal distances, wherein the member extends over a predetermined width and length, with the first and / or the second linear structures form wave crests and troughs, with adjacent wave troughs and adjacent wave crests forming a constant periodic distance, the periodic spacing of the troughs and the crests being at most 10% from an integer divisor, in particular a straight integer divisor of width or the length of the component deviates.
  • a scattering element for expanding the Abstrahlbe ⁇ rich electromagnetic radiation of an optoelectronic component provided with a first layer having first straight-line structures, wherein the first structures are arranged parallel to each other.
  • the scatter ⁇ element has a second layer with second linear structures, wherein the second structures are aligned parallel to each other.
  • the first and the second structures are arranged at a predetermined angle between 1 ° and 179 ° to each other.
  • FIG. 1 is a perspective view of an arrangement with a light-emitting component and a scattering element
  • Fig. 2 is a perspective view of the second
  • Fig. 3 shows a cross section through the scattering element of
  • Fig. 4 shows a component with several components
  • FIG. 5 shows an enlarged representation of a cross section through the scattering element
  • FIG. 6 shows a schematic cross section through a further scattering element
  • Fig. 7 is a further partial cross section of the scattering ⁇ element of Figure 6, a partial cross-section through a scattering member with a first layer with concave Operaoberflä ⁇ Chen
  • Fig. 9 is a partial cross-section through a scattering member with a second layer having concave Operaoberflä ⁇ Chen
  • 10 shows a cross section through a scattering element with spaced-apart layers, the surfaces of the linear structures of the two layers pointing in opposite directions
  • Fig. 11 shows a cross section through a further Streuele ⁇ element, wherein the surfaces of the linear structures of the two layers in the same direction,
  • Fig. 12 is a cross section through a further Streuele ⁇ element, wherein the surfaces of the linear structures of the two layers in the same direction,
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of a diffuser in which the surfaces of the linear structures of the two layers face each other.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of a first layer of FIG.
  • FIG. 15 shows a further embodiment of a scattering element in which the two layers are connected via webs into the
  • the component 1 shows a schematic representation of a component 1 which is designed to emit electromagnetic radiation 2.
  • the component 1 may include, for example, at least one La ⁇ ser, at least one laser diode, at least one Superlumi ⁇ neszenzdiode or a light emitting diode.
  • the electromag netic radiation ⁇ 2 may be in the UV range, in the visible range or in the infrared range.
  • the electromagnetic radiation 2 can have such a high radiation density that damage to an eye of a human being can take place when looking into the electromagnetic radiation 2.
  • the electromagnetic radiation 2 is in a radiation area 3 issued from the component 1. In the emission area 3 is a
  • Scattering element 4 is arranged, which widens the radiation region 3 of the electromagnetic radiation 2 in a larger second radiation area 5. Thereby, the beam density of the electromagnetic radiation 2 is reduced in the second emission region 5 by the scattering member 4 relative to the beam density in the range from ⁇ beam 3 from the scattering member.
  • the Ab ⁇ beam area 3 may for example have a square with an edge length of 120 ym.
  • the second radiation area 5 may, for example, have a square with an edge length of 1 mm.
  • the component 1 and the scattering element 4 are arranged, for example, in a housing 30 which, for example, is hermetically sealed and is at least partially formed from a transparent material, such as glass.
  • the housing 30 has a component carrier 31 for the component 1.
  • the housing 30 has a radiation side 32 for the electromagnetic radiation.
  • the scattering element 4 is thus provided to expand the Abstrahlbe ⁇ rich electromagnetic radiation of the component 1.
  • the scattering element 4 has a first layer 6 with first linear structures 7.
  • the first linear structures are arranged parallel to one another in the exemplary embodiment.
  • the first layer 6 with the first linear structures 7 faces the component 1.
  • the scattering element 4 has a second layer 8 with second linear structures 9.
  • the second linear structures 9 are arranged parallel to one another in the exemplary embodiment.
  • Layer 6, 8 are arranged on a common carrier 10.
  • the first linear structures 7 of the first layer 6 and the second linear structures 9 of the second layer 8 are arranged at an angle of 90 ° to each other.
  • the first linear structures 7 and the second linear structures 9 may be at an angle between 1 ° and 179 ° to be arranged.
  • the first and second linear structures 7, 9 are formed with rounded surfaces in cross section to the longitudinal direction of the linear structures.
  • the first and / or second linear structures 7, 9 may also have non-rounded surfaces, in particular edged, roughened, and structured surfaces, in cross-section to the longitudinal direction.
  • a basic function of the linear structures 7, 9 is that spaced-apart elevations and depressions are arranged in the first and in the second layer 6, 8.
  • the linear first structures 7 of the first layer 6 have equal distances from each other.
  • the distances from adjacent first structures 7 may also vary.
  • the distances from adjacent second structures 9 may also vary.
  • angle deviations from the parallel arrangement of the first and / or the second linear structures 7, 9 may also be provided in the range of a few angular degrees.
  • the linear first and / or second structures 7, 9 may also be interrupted in the longitudinal direction or may have different heights.
  • the linear first and / or second structures 7, 9 can also have deviations from a straight line structure and be curved at least in sections.
  • Diffuser 4 is formed of a material that is formed in We ⁇ sentlichen permeable to the electromagnetic radiation 2 of the component 1.
  • the component 1 may have a plurality lichtemit ⁇ animal forming components.
  • Light-emitting components may be arranged in a predetermined grid, which has the same distances of the screen dots.
  • 7 x 7 devices can be arranged with a grid spacing of 20 ym.
  • the component or the component 1 can be designed as a surface emitting laser (VCSEL).
  • FIG. 2 shows in a perspective view the arrangement of FIG. 1 with a view of the second layer 8.
  • the second linear structures 9 are arranged vertically.
  • the first linear structures 7 of the first layer 6 are arranged vertically.
  • the first and second linear structures 7, 9 form an angle of 90 ° to the respective longitudinal extension of the linear structures.
  • Fig. 3 shows an enlarged partial cross section of Streuele ⁇ mentes 4 of Figures 1 and 2.
  • the cross section is parallel to the longitudinal extension of a second linear structure 9.
  • the first linear structures 7 have a rounded surface 11 in cross-section perpendicular to the longitudinal extent.
  • the surface 11 is wave-shaped, wherein the first linear structures represent 7 peaks.
  • two adjacent first linear structures 7 each have a trough 13 is arranged.
  • wave peaks 12 and wave troughs 13 alternate in cross section to the longitudinal extent of the first linear structures 7.
  • the second linear structures 9 of the second layer 8 are constructed analogously, with the wave crests are not shown 12 and troughs 13 of the second linear structures 9 ⁇ due to the selected sectional illustration.
  • the wave shape of the surface 11 may have a sinusoidal shape aufwei ⁇ sen.
  • the waveforms of the first and / or second linear structures 7, 9 have a period of 140 ym in the illustrated embodiment.
  • the component can have 7 ⁇ 7 light-emitting components at a grid spacing of 20 ⁇ m.
  • the waveforms of the first and second linear structures 7, 9 are a multiple of the pitches of the light-emitting devices.
  • the period of the waveforms of the first linear structures 7 and / or the second linear structures 9 may deviate to a tolerance of ⁇ 20% of a multiple of the raster of the components.
  • the first linear structures 7 are aligned at least approximately parallel to the rows of Anord ⁇ voltage of the components of the device. 1
  • the second linear structures 9 are directed at least approximately parallel to the rows of the arrangement of the components of the component 1 from ⁇ .
  • the period of the waveform of the first and / or the second linear structures perpendicular to the longitudinal extent of the first and the second linear structures corresponds to a distance from a center of a wave trough 13 to a center of an adjacent wave trough 13.
  • the component 1 can also have a plurality of components 26 , which are designed to generate electromagnetic radiation 2, wherein the components are arranged in a grid at equal intervals 29, wherein the component extends over ei ⁇ ne predetermined width.
  • the width results from the number of components 26 and their distances.
  • the component can have, for example, 7 ⁇ 7 light-emitting components 26 at a grid spacing of 20 ⁇ m.
  • the width and length of the component is each 140 ym.
  • the first and / or second linear structures 7, 9 have corrugation crests 12 and troughs 13, with adjacent wave troughs 13 and be ⁇ neighboring crests 12 form a periodic and constant distance.
  • the periodic spacing of the troughs and the wave crests deviates by at most 10% from an integer Divider, in particular from a straight integer divider of the width or the length of the component 1 from.
  • an integer Divider in particular from a straight integer divider of the width or the length of the component 1 from.
  • the example may have a length and width of 140 ym of the Ab ⁇ stand of the wave troughs and wave crests example 70ym or 35 ym.
  • the wave peaks 12 of the first and / or the second linear structures 7, 9 may have a height greater than 10 ym with respect to the wave troughs 13.
  • the peaks 12 of the first and / or the second linear structures 7, 9 may have a height greater than 10 ym with respect to the wave troughs 13.
  • Structures 7, 9 have a height of 40 to 100 ym.
  • the wave peaks 12 of the first and the second linear structures 7, 9 can also be of different sizes.
  • the wave peaks 13 of the second linear structures 9 may be smaller than the wave peaks 13 of the first linear structures 7.
  • the carrier 10 may have a thickness of 100 ⁇ m, for example.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a component 1 which has 7 ⁇ 7 radiation-emitting components 26.
  • the components 26 are arranged in a grid in rows 27 and columns 28.
  • the spacing 29 of adjacent rows 27 and adjacent columns 28 is equal and may be e.g. 20 ym.
  • the spacing of the rows and columns can also be smaller or larger.
  • the component 1 may also have fewer or more components 26.
  • a plane of symmetry 14 is in each case formed by a center of a wave crest 12. The plane of symmetry 14 is shown as a dashed line.
  • a symmetrical point 15 in the middle between a wave crest 12 and a wave trough 13 is shown schematically.
  • the symmetry point 15 gives a center for the Waveform of the surface 11 at.
  • the period 16 is shown schematically in the form of an arrow. The period 16 extends to a wave trough 13 to the adjacent trough 13.
  • the spreading member 4 may be uniform from a material gebil ⁇ det.
  • the carrier 10 can be formed from a different material, such as the first and / or the second layer 6, 8.
  • the first layer 6 and the second layer may be made of different materials ⁇ det 8 gebil.
  • the carrier 10 may be integrally formed with the first layer 6, wherein the second layer 8 is formed of a different material.
  • the Trä ⁇ ger 10 may be integrally formed with the second layer 8, wherein the first layer 6 is formed of a different material.
  • the carrier 10, the first layer 6 and / or the second layer 8 can each be manufactured separately and connected to one another. Fig.
  • the scattering element 4 is substantially in accordance with the scattering member of FIG. Out forms ⁇ 1 to 3, wherein, however, the surface 11 of the first linear structures 7 of the first layer 6 and / or the second linear structures 9 of the second layer 8 perpendicular to the longitudinal extension of the linear first or second structures 7.9 not sinusoidal waveforms, but a An exertrei ⁇ hung of concave sub-surfaces 17 have.
  • the sub-surfaces 17 each have the same shape.
  • the second layer 8, in cross-section perpendicular to the longitudinal extent of the second linear structure 9, can also be arranged side by side with partial surfaces 17, which are curved outwards and thus have convex identical shapes.
  • FIG. 7 shows a cross section through the arrangement of FIG. 6 perpendicular to the longitudinal extension of the second linear structure 9 and parallel through a wave crest 12 of a linear first structure 7 of the first layer 6.
  • the surface 11 of the second linear structures 9 of the second Layer 8 in cross-section perpendicular to the longitudinal extent of the second linear structure 9 a sequence of concave sub-surfaces 17 on.
  • the peaks of the formation of the surfaces 11 of the first and / or the second layer 6, 8 may also have heights in the range of greater than 10 ym to, for example, 100 ym.
  • the Wel ⁇ lenberge the sub-surfaces 17 of the second layer 8 may be smaller than the peaks of the sub-surfaces 17 of the first layer
  • FIG. 8 shows a schematic partial cross section through a further scattering element 4 through a wave crest of a second linear structure 9 of the second layer 8
  • Structures 7 of the first layer 6 have, in cross section, perpendicular to the longitudinal extent, a series of inwardly curved, ie concave, second partial surfaces 18.
  • the wave peaks 12 of the first linear structures 7 are formed with a concave design of the surface 11 narrow zulau ⁇ fend.
  • the second linear structures 9 in a cross section perpendicular to
  • Second linear structure 9 Longitudinal extent of the second linear structure 9 have a surface 11 in the form of a juxtaposition of second concave sub-surfaces 18. This embodiment is illustrated schematically in FIG. 9, the cross section being along a wave crest 12 of a first linear structure
  • the wave crests 12 of the first linear structures 7 are formed narrow tapered in a concave configuration of the surface 11.
  • 10 shows a schematic partial cross section through a further embodiment of a scattering element 4, in which the first layer 6 is arranged on a carrier 10.
  • a second carrier 19 is provided on which the second layer 8 is arranged with the second linear structures 9.
  • the carrier 10 and the second carrier 19 are superposed, with the first and second layers being disposed on opposite free sides of the respective carriers.
  • the free side is the side of a carrier on which no linear structures are arranged, and which lies opposite the side with the linear structures.
  • the carrier 10 and the second carrier 19 are connected to one another via a connecting layer 20, for example an adhesive layer.
  • the bonding layer 20 may also be made by a glass melting ⁇ layer.
  • the first layer 6 and the second layer 8 are formed in the illustrated embodiment according to the embodiment of FIG. Depending on the selected embodiment, the first layer 6 and / or the second layer 8 may also be formed as in FIGS. 4 to 9.
  • the connection layer 20 can be dispensed with and the first and the second carrier 10, 19 can be arranged at a distance from one another.
  • 11 shows, in a schematic partial cross-section, a further embodiment of a scattering element 4, which has a carrier 10 with a first layer 6 with linear first structures 7 and a second carrier 19 with a second layer 8 with second linear structures 9.
  • the second layer 8 faces a free side of the carrier 10.
  • the first layer 6 is arranged ge ⁇ genüberowed to the free side of the support 10th
  • the carrier 10 may be connected to the second carrier 19 via a connecting layer 20.
  • the bonding layer 20 may be an adhesive layer applied to the second layer 8 and bonded to a free side of the substrate 10. Also can ver ⁇ be dispensed on the bonding layer 20 and the first and the second carrier to be 10.19 Kgs ⁇ NEN spaced apart a distance.
  • Fig. 12 shows a further embodiment of a diffuser 4, which is constructed substantially in accordance with the embodiment of Fig. 11, but in this embodiment, the first layer 6 facing a free side of the second carrier 19 ⁇ and is connected via a connecting layer 20 with the two ⁇ th carrier 19.
  • Fig. 13 shows a schematic partial cross-section through a further embodiment of a scattering element 4, which is formed in ⁇ We sentlichen according to the embodiment of Fig. 11, however, in this embodiment, the first
  • the connecting layer 20 may be formed, for example, as a Kle ⁇ coating, in particular made of silicone.
  • the connection layer 20 can be dispensed with and the first and the second carrier 10, 19 can be arranged at a distance from one another.
  • the filling ⁇ layer 21 provides for planarization of the surface of the first layer 6.
  • the filling layer 21 has, for example, a lower refractive index than the first layer 6.
  • the surface of the second layer 8 may also be filled with a filling layer 21 and thus have a planar surface.
  • the refractive index of the filling layer is selected, for example, such that a reflection at a
  • Interface between the filling layer and the adjacent layer is small.
  • Fig. 15 shows a cross section through a further exporting ⁇ approximate shape of a scattering member 4 formed substantially in accordance with the embodiment of Fig. 13, however, in this embodiment, the connection of the carrier 10 and the second support 19 does not have a link layer but via laterally arranged webs 22, 23, 24, 25 is achieved.
  • the carrier 10 at opposite Side regions on a first and a further first web 22, 23.
  • the second carrier 19 on principlelie ⁇ ing side regions on a second and another second web 24, 25.
  • the first web 22 is connected to the second web 24 and the further first web 23 is connected to the further second web 25.
  • the connection may be made via an adhesive layer, an Niedertemperaturlot or via a glass ⁇ fusion bonding.
  • connection structure can be used approximately molds for each of the execution described so far, the two carriers 10, to be connected to each other ⁇ 19th
  • the webs 22, 23, 24, 25 are made of glass, for example.
  • the webs 22 to 25 can also be made of silicon.
  • only one web can be provided for connecting the first and the second carrier 10,19.
  • the web can be circumferentially formed as a frame.
  • the carrier 10 and / or the second carrier 19 of the described embodiments may for example consist of glass or ceramic.
  • the first layer 6 with the first linear structures 7 and / or the second layer 8 having the second linea ⁇ ren structures 9 can be, for example, loading from a dielectric such as silicon nitride, silicon oxide or titanium oxide.
  • the first and / or the second layer 6, 8 can be produced at ⁇ example by means of a compression molding process.
  • the periodic arrangement of the linear structures 7,9 leads to a tolerant design with respect to a lateral offset of the component relative to the scattering element.
  • Linear struc ⁇ ren can be made easier. Filling the linear structures with the filler results in planar optical elements that are easier to assemble and install.
  • the linear structures with rounded surfaces are easy to mold and anticipate occurring roundings during production. Due to the larger structural dimensions, the height and / or the distance between wave crests of the linear structures is greater than 10 ym, the arrangement is less susceptible to Verschmut ⁇ wetting and wetting.
  • the component 1 may, for example, have a square area of 0.5 mm ⁇ 0.5 mm to 1.0 mm ⁇ 1.0 mm.
  • the component 1 can have, for example, 50 to 120 components 26.
  • the distance be ⁇ nachbarter components of a component 1 can for example be in the range between 20 and 70 ym.
  • a divergence of the electromagnetic radiation of the component may be in the range of 20 °.
  • a divergence of the electromagnetic radiation after the scattering element may be in the range of 75 °.
  • a distance between the component and the scattering member can be ⁇ range between 0.15 mm and 0.6 mm, for example, in the Be.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauteil (1), das ausgebildet ist, um elektromagnetische Strahlung (2) über einen Abstrahlbereich (3) abzugeben, mit einem Streuelement (4) zum Aufweiten des Abstrahlbereiches (3) der elektromagnetischen Strahlung (2) des Bauteiles (1), wobei das Streuelement (4) im Abstrahlbereich (3) angeordnet ist, wobei das Streuelement (4) eine erste Schicht (6) mit ersten linearen Strukturen (7) aufweist, wobei die ersten Strukturen (7) parallel zueinander angeordnet sind, wobei das Streuelement (4) eine zweite Schicht (8) mit zweiten linearen Strukturen (9) aufweist, wobei die zweiten Strukturen (9) parallel zueinander ausgerichtet sind, wobei die ersten und die zweiten Strukturen (7, 9) in einem vorgegebenen Winkel zwischen 1° und 179° angeordnet sind. Zudem betrifft die Erfindung ein Streuelement.

Description

OPTOELEKTRONISCHES BAUTEIL MIT EINEM STREUELEMENT
BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauteil mit ei¬ nem Streuelement gemäß Patentanspruch 1 und ein Streuelement gemäß Patentanspruch 14.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2016 115 918.2, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Aus DE 10 2009 056 385 AI ist es bekannt, eine Tertiäroptik für eine elektromagnetische Lichtquelle bereitzustellen, die eine matrixartige Anordnung von Mikrolinsen aufweist. In der Längsrichtung und in der Querrichtung weisen die Mikrolinsen unterschiedlich große Breiten auf. Speziell entlang der
Längsrichtung können benachbarte Mikrolinsen einen sinusartigen Verlauf aufweisen oder auch durch scharfe Kanten vonei- nander getrennt sein.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes optoelektronisches Bauteil mit einem Streuelement zum Aufwei¬ ten des Abstrahlbereiches der elektromagnetischen Strahlung bereitzustellen. Zudem besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein verbessertes Streuelement zum Aufweiten des Ab¬ strahlbereiches eines lichtemittierenden optoelektronischen Bauteils bereitzustellen. Die Aufgaben der Erfindung werden durch das Bauteil gemäß Patentanspruch 1 und durch das Streuelement gemäß Patentanspruch 14 gelöst.
Weitere Ausführungsformen des Bauteils sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Ein Vorteil des beschriebenen Bauteils besteht darin, dass eine Aufweitung des Abstrahlbereiches der elektromagnetischen Strahlung des Bauteils mit einem einfach aufgebauten Streuelement erreicht wird. Das Streuelement ist unempfindlich ge¬ genüber Verschmutzung und Benetzung der streuenden Strukturen. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass gekreuzte lineare Strukturen vorgesehen sind, die streuende Strukturen bilden. Die ersten linearen Strukturen einer ersten Schicht und die zweiten linearen Strukturen einer zweiten Schicht sind in Bezug auf Ihre lineare Struktur in einem vorgegebenen Winkel zwischen 1° und 179° zueinander angeordnet. Die ersten und die zweiten linearen Strukturen kreuzen sich somit in einem Winkel zwischen 1° und 179°, d.h. sie sind nicht parallel zueinander angeordnet. Auf diese Weise kann mit einfachen Mitteln eine streuende Struktur hergestellt werden, die ein effizientes Aufweiten des Abstrahlbereiches des lichtemittie- renden Bauteils ermöglicht.
Die linearen Strukturen können insbesondere eine Strukturhöhe aufweisen, die größer als 10 ym ist. Dadurch sind die linea¬ ren Strukturen weniger anfällig für Verschmutzung und Benet- zung. Die linearen Strukturen lassen sich einfach herstellen. Somit kann mithilfe des vorgeschlagenen Streuelementes eine einfach herzustellende Alternative zu diffraktiven optischen Elementen mit einer Strukturgröße im Bereich der Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung bereitgestellt werden.
Das Bauteil weist vorzugsweise mehrere Strahlungsemittierende Bauelemente auf. Die Bauelemente sind in einem Raster mit ei¬ nem konstanten Abstand zwischen den Bauelementen angeordnet. Zudem bilden die linearen Strukturen mit den Wellenbergen ebenfalls ein Raster mit gleich großen Abständen zwischen den Wellenbergen. Die Abstände der Wellenberge weichen höchstens um 20 % einem Vielfachen der Abstände der Bauelemente ab. Dadurch wird eine gleichmäßige Aufweitung des Abstrahlberei¬ ches erreicht. Je genauer die Abstände der Wellenberge zu Vielfachen der Abstände der Bauelemente passen, umso gleichmäßiger wird eine Aufweitung der elektromagnetischen Strahlung . In einer Ausführungsform weisen die ersten linearen Strukturen im Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung eine abgerundete erste Oberfläche und die zweiten linearen Strukturen senkrecht zur Längsrichtung eine abgerundete zweite Oberflä- che auf. Abgerundete Oberflächen können einfach hergestellt werden. Zudem kann mithilfe der abgerundeten Oberflächen eine gute Aufweitung des Abstrahlbereiches des Bauteils erreicht werden . In einer weiteren Ausführungsform weist die erste und/oder die zweite Oberfläche der ersten beziehungsweise der zweiten Strukturen im Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung der linearen ersten beziehungsweise zweiten Strukturen eine Wellenform auf. Dabei ist jeweils zwischen zwei linearen Strukturen der ersten und der zweiten Schicht ein Wellental gebildet.
Die linearen Strukturen weisen senkrecht zur Längserstreckung eine Oberfläche mit einer Wellenform mit Wellenbergen und Wellentäler auf. Die Ausbildung der linearen Strukturen in einer Wellenform führt zu einer gleichmäßigen Ablenkung der elektromagnetischen Strahlung in einer Ebene senkrecht zur Längsrichtung der linearen Strukturen. Dadurch wird eine gleichmäßigere Aufweitung des Abstrahlbereiches der elektro¬ magnetischen Strahlung erreicht. In einer weiteren Ausführungsform weisen die erste und/oder die zweite Oberfläche im Querschnitt senkrecht zur Längsrich¬ tung der ersten beziehungsweise der zweiten linearen Strukturen eine Aneinanderreihung von konvexen und/oder von konkaven Teiloberflächen auf. Auch mit dieser Ausführungsform kann ei- ne relativ gleichmäßige Aufweitung des Abstrahlbereiches und damit eine relativ gleichmäßige Aufweitung der Lichtleistung erreicht werden.
In einer weiteren Ausführungsform sind die erste Schicht und die zweite Schicht über eine Verbindungsschicht miteinander verbunden. Dadurch kann das einteilige Streuelement einfacher am Bauteil montiert werden. In einer weiteren Ausführungsform sind die erste Schicht und die zweite Schicht in einem vorgegebenen Abstand zueinander angeordnet . In einer weiteren Ausführungsform sind die Oberflächen der zwei Schichten mit den linearen Strukturen in eine gemeinsame Richtung ausgerichtet. In einer weiteren Ausführungsform sind die Oberflächen der zwei Schichten mit den linearen Strukturen in entgegengesetzte Richtungen ausgerichtet. Dabei sind die Oberflächen der zwei Schichten mit den linearen Strukturen von einer Ebene, die zwischen den Schichten angeordnet ist, abgewandt.
In einer weiteren Ausführungsform sind die Oberflächen der zwei Schichten mit den ersten und der zweiten linearen Strukturen in entgegengesetzte Richtungen ausgerichtet, wobei die Oberflächen der zwei Schichten mit den linearen Strukturen zu einer Ebene, die zwischen den Strukturen angeordnet ist, aus¬ gerichtet sind.
Abhängig von der gewählten Ausführungsform ist wenigstens eine Schicht mit linearen Strukturen auf einem Träger ausgebildet. Dadurch ergibt sich eine erhöhte Flexibilität bei der Herstellung des Streuelementes. Beispielsweise kann die
Schicht mit den linearen Strukturen aus einem anderen Material als der Träger gebildet werden.
In einer weiteren Ausführungsform sind die zwei Schichten mit den linearen Strukturen über wenigstens einen Steg miteinan- der mechanisch verbunden. Der wenigstens eine Steg kann auch umlaufend in Form eines Rahmens ausgebildet sein. Bei einer ausreichenden Dicke der Schichten beziehungsweise der Träger der Schichten kann eine Verbindung der zwei Schichten über Stege für eine notwendige mechanische Stabilität ausreichen. Dadurch kann Material eingespart werden. Zudem können schnelle Verbindungsverfahren zum Verbinden der zwei Schichten verwendet werden. In einer Ausführungsform sind die linearen ersten Strukturen und die linearen zweiten Strukturen in einem Winkel von 90° zueinander angeordnet. Auf diese Weise wird ein symmetrisches Raster von Wellentälern und Wellenbergen mit gleichgroßen Ab- ständen erhalten. Somit wird eine gleichmäßige Aufweitung des Abstrahlbereiches ermöglicht.
In einer Ausführung weist das Bauteil mehrere Bauelemente auf, die ausgebildet sind, um eine elektromagnetische Strah¬ lung zu erzeugen, wobei die Bauelemente in einem Raster mit gleichen Abständen angeordnet sind, wobei sich das Bauteil über eine vorgegebene Breite und Länge erstreckt, wobei die ersten und/oder die zweiten linearen Strukturen Wellenberge und Wellentäler bilden, wobei benachbarte Wellentäler und benachbarte Wellenberge einen konstanten periodischen Abstand bilden, wobei der periodische Abstand der Wellentäler und der Wellenberge höchstens um 10 % von einem ganzzahligen Teiler, insbesondere von einem geraden ganzzahligen Teiler der Breite bzw. der Länge des Bauteils abweicht.
Dadurch wird eine gleichmäßige Aufweitung des Abstrahlberei¬ ches erreicht. Je genauer die Abstände der Wellenberge zu Vielfachen der Abstände der Bauelemente passen, umso gleichmäßiger wird eine Aufweitung der elektromagnetischen Strahlung .
Weiterhin wird ein Streuelement zum Aufweiten des Abstrahlbe¬ reiches der elektromagnetischen Strahlung eines optoelektronischen Bauteiles, mit einer ersten Schicht mit ersten linea- ren Strukturen bereitgestellt, wobei die ersten Strukturen parallel zueinander angeordnet sind. Zudem weist das Streu¬ element eine zweite Schicht mit zweiten linearen Strukturen auf, wobei die zweiten Strukturen parallel zueinander ausgerichtet sind. Die ersten und die zweiten Strukturen sind in einem vorgegebenen Winkel zwischen 1° und 179° zueinander angeordnet. Somit sind die ersten und zweiten linearen Struktu¬ ren in Bezug auf Ihre Längserstreckung nicht parallel zuei¬ nander angeordnet. Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusam- menhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen in jeweils schematisierter Darstellung Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Anordnung mit einem lichtemittierenden Bauteil und einem Streuelement,
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung auf die zweite
Schicht des Streuelementes der Fig. 1,
Fig. 3 einen Querschnitt durch das Streuelement der
Fig. 1 und 2, Fig. 4 ein Bauteil mit mehreren Bauelementen,
Fig. 5 eine vergrößerte Darstellung eines Querschnittes durch das Streuelement, Fig. 6 einen schematischen Querschnitt durch ein weiteres Streuelement,
Fig. 7 einen weiteren Teilquerschnitt durch das Streu¬ element der Fig.6, einen Teilquerschnitt durch ein Streuelement mit einer ersten Schicht mit konkaven Teiloberflä¬ chen, Fig. 9 einen Teilquerschnitt durch ein Streuelement mit einer zweiten Schicht mit konkaven Teiloberflä¬ chen, Fig. 10 einen Querschnitt durch ein Streuelement mit be- abstandeten Schichten, wobei die Oberflächen der linearen Strukturen der zwei Schichten in entgegengesetzte Richtungen zeigen,
Fig. 11 einen Querschnitt durch ein weiteres Streuele¬ ment, wobei die Oberflächen der linearen Strukturen der zwei Schichten in die gleiche Richtung zeigen,
Fig. 12 einen Querschnitt durch ein weiteres Streuele¬ ment, wobei die Oberflächen der linearen Strukturen der zwei Schichten in die gleiche Richtung zeigen,
Fig. 13 einen Querschnitt durch ein Streuelement, bei dem die Oberflächen der linearen Strukturen der zwei Schichten einander zugewandt sind, Fig. 14 einen Querschnitt durch eine erste Schicht des
Streuelementes, bei dem die linearen Strukturen mit einer Füllschicht bedeckt sind, und
Fig. 15 eine weitere Ausführungsform eines Streuelemen- tes, bei dem die zwei Schichten über Stege in den
Randbereichen miteinander verbunden sind.
Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Bauteil 1, das ausgebildet ist, um elektromagnetische Strahlung 2 ab- zugeben. Das Bauteil 1 kann zum Beispiel wenigstens einen La¬ ser, wenigstens eine Laserdiode, wenigstens eine Superlumi¬ neszenzdiode oder eine Leuchtdiode aufweisen. Die elektromag¬ netische Strahlung 2 kann im UV-Bereich, im sichtbaren Bereich oder im Infrarotbereich liegen. Zudem kann die elektro- magnetische Strahlung 2 eine so hohe Strahldichte aufweisen, dass eine Beschädigung eines Auges eines Menschen beim Blick in die elektromagnetische Strahlung 2 erfolgen kann. Die elektromagnetische Strahlung 2 wird in einem Abstrahlbereich 3 vom Bauteil 1 abgegeben. Im Abstrahlbereich 3 ist ein
Streuelement 4 angeordnet, das den Abstrahlbereich 3 der elektromagnetischen Strahlung 2 in einen größeren zweiten Abstrahlbereich 5 aufweitet. Dadurch wird die Strahldichte der elektromagnetischen Strahlung 2 im zweiten Abstrahlbereich 5 nach dem Streuelement 4 gegenüber der Strahldichte im Ab¬ strahlbereich 3 vor dem Streuelement 2 reduziert. Der Ab¬ strahlbereich 3 kann beispielsweise ein Quadrat mit einer Kantenlänge von 120 ym aufweisen. Der zweite Abstrahlbereich 5 kann beispielsweise ein Quadrat mit einer Kantenlänge von 1 mm aufweisen. Somit wird eine zweidimensionale Aufweitung des Abstrahlbereiches 3 erreicht. Das Bauteil 1 und das Streuele¬ ment 4 sind beispielsweise in einem Gehäuse 30 angeordnet, das z.B. hermetisch geschlossen ist und aus einem transparen- ten Material wie z.B. Glas wenigstens teilweise gebildet ist. Das Gehäuse 30 weist einen Bauteilträger 31 für das Bauteil 1 auf. Zudem weist das Gehäuse 30 eine Abstrahlseite 32 für die elektromagnetische Strahlung auf. Das Streuelement 4 ist somit vorgesehen, um den Abstrahlbe¬ reich der elektromagnetischen Strahlung des Bauteils 1 aufzuweiten. Das Streuelement 4 weist eine erste Schicht 6 mit ersten linearen Strukturen 7 auf. Die ersten linearen Strukturen sind in dem Ausführungsbeispiel parallel zueinander an- geordnet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die erste Schicht 6 mit den ersten linearen Strukturen 7 dem Bauteil 1 zugewandt. Weiterhin weist das Streuelement 4 eine zweite Schicht 8 mit zweiten linearen Strukturen 9 auf. Die zweiten linearen Strukturen 9 sind in dem Ausführungsbeispiel parallel zueinander angeordnet. Die erste und die zweite
Schicht 6, 8 sind auf einem gemeinsamen Träger 10 angeordnet.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die ersten linearen Strukturen 7 der ersten Schicht 6 und die zweiten li- nearen Strukturen 9 der zweiten Schicht 8 in einem Winkel von 90° zueinander angeordnet. Abhängig von der gewählten Ausführungsform können die ersten linearen Strukturen 7 und die zweiten linearen Strukturen 9 in einem Winkel zwischen 1° und 179° angeordnet sein. In dem dargestellten Ausführungsbei¬ spiel sind die ersten und zweiten linearen Strukturen 7, 9 mit abgerundeten Oberflächen im Querschnitt zur Längsrichtung der linearen Strukturen ausgebildet. Abhängig von der gewähl- ten Ausführungsform können die ersten und/oder zweiten linearen Strukturen 7,9 im Querschnitt zur Längsrichtung auch nicht abgerundete Oberflächen, insbesondere kantige, aufge- raute, und strukturierte Oberflächen aufweisen. Eine Grundfunktion der linearen Strukturen 7,9 liegt darin, dass voneinander beabstandete Erhöhungen und Vertiefungen in der ersten und in der zweiten Schicht 6, 8 angeordnet sind. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die linearen ersten Strukturen 7 der ersten Schicht 6 gleichgroße Abstände voneinander auf. Abhängig von der gewählten Ausführungsform können die Abstände von benachbarten ersten Strukturen 7 auch variieren. Zudem ist nicht unbedingt erforderlich, dass die linearen ersten Strukturen 7 jeweils parallel zueinander angeordnet sind. Abhängig von der gewählten Ausführungsform können die Abstände von benachbarten zweiten Strukturen 9 auch variieren. Zudem ist nicht unbedingt erforderlich, dass die linearen zweiten Strukturen 9 parallel zueinander angeordnet sind. Beispielsweise können auch Winkelabweichungen von der parallelen Anordnung der ersten und/oder der zweiten linearen Strukturen 7,9 im Bereich von einigen Winkelgraden vorgesehen sein. Zudem können die lineare ersten und/oder zweiten Strukturen 7,9 in der Längsrichtung auch unterbrochen sein oder unterschiedliche Höhen aufweisen. Weiterhin können die linearen ersten und /oder zweiten Strukturen 7,9 auch Ab- weichungen von einer geraden Linienstruktur aufweisen und wenigstens abschnittsweise gekrümmt ausgebildet sein. Das
Streuelement 4 ist aus einem Material gebildet, das im We¬ sentlichen durchlässig für die elektromagnetische Strahlung 2 des Bauteils 1 ausgebildet ist.
Durch die gekreuzte Anordnung der ersten und zweiten linearen Strukturen 7, 9 wird ein doppelseitiges Linsenarray zur Auf¬ weitung des Abstrahlbereiches der elektromagnetischen Strah- lung 2 bereitgestellt. Das Bauteil 1 kann mehrere lichtemit¬ tierende Bauelemente aufweisen. Lichtemittierende Bauelemente können in einem vorgegebenen Raster angeordnet sein, das gleiche Abstände der Rasterpunkte aufweist. Beispielsweise können 7 x 7 Bauelemente mit einem Rasterabstand von 20 ym angeordnet sein. Das Bauelement oder das Bauteil 1 kann als Oberflächenemitterlaser (VCSEL) ausgebildet sein.
Fig. 2 zeigt in einer perspektivischen Darstellung die Anord- nung der Fig. 1 mit Blick auf die zweite Schicht 8. In der dargestellten Anordnung sind die zweiten linearen Strukturen 9 vertikal angeordnet. Die ersten linearen Strukturen 7 der ersten Schicht 6 sind vertikal angeordnet. Somit schließen die ersten und die zweiten linearen Strukturen 7, 9 einen Winkel von 90° zu der jeweiligen Längserstreckung der linearen Strukturen ein.
Fig. 3 zeigt einen vergrößerten Teilquerschnitt des Streuele¬ mentes 4 der Figuren 1 und 2. Der Querschnitt geht parallel zu der Längserstreckung einer zweiten linearen Struktur 9.
Die ersten linearen Strukturen 7 weisen im Querschnitt senkrecht zu der Längserstreckung eine abgerundete Oberfläche 11 auf. In der dargestellten Ausführungsform ist die Oberfläche 11 wellenförmig ausgebildet, wobei die ersten linearen Struk- turen 7 Wellenberge darstellen. In einer Richtung senkrecht zur Längserstreckung der linearen ersten Strukturen 7 ist zwei benachbarten ersten linearen Strukturen 7 jeweils ein Wellental 13 angeordnet. Somit wechseln sich im Querschnitt zur Längserstreckung der ersten linearen Strukturen 7 Wellen- berge 12 und Wellentäler 13 ab. Die zweiten linearen Strukturen 9 der zweiten Schicht 8 sind analog aufgebaut, wobei auf¬ grund der gewählten Schnittdarstellung die Wellenberge 12 und Wellentäler 13 der zweiten linearen Strukturen 9 nicht dargestellt sind.
Die Wellenform der Oberfläche 11 kann eine Sinusform aufwei¬ sen. Vorzugsweise weist die Oberfläche 11 der ersten und/oder der zweiten linearen Strukturen 7,9 der ersten und der zwei- ten Schicht 6, 8 wenigstens abschnittsweise oder durchgehend eine Form auf, die mit folgender Formel beschrieben werden kann: z = a · y2 + b · y4. Die Wellenformen der ersten und/oder der zweiten linearen Strukturen 7,9 weisen in dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine Periode von 140 ym auf. Das Bauteil kann 7 x 7 lichtemittierende Bauelemente in einem Rasterabstand von 20 ym aufweisen. Mit 140 ym weisen die Wellenformen der ersten und der zweiten linearen Strukturen 7,9 ein Vielfaches der Rasterabstände der lichtemittie- renden Bauelemente auf. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann die Periode der Wellenformen der ersten linearen Strukturen 7 und/oder der zweiten linearen Strukturen 9 auf eine Toleranz von ±20 % von einem Vielfachen des Rasters der Bauelemente abweichen. Die ersten linearen Strukturen 7 sind wenigstens annähernd parallel zu den Reihen der Anord¬ nung der Bauelemente des Bauteils 1 ausgerichtet. Die zweiten linearen Strukturen 9 sind wenigstens annähernd parallel zu den Reihen der Anordnung der Bauelemente des Bauteils 1 aus¬ gerichtet. Die Periode der Wellenform der ersten und/oder der zweiten linearen Strukturen senkrecht zur Längserstreckung der ersten bzw. der zweiten linearen Strukturen entspricht einem Abstand von einem Mittelpunkt eines Wellentals 13 zu einem Mittelpunkt eines benachbarten Wellentals 13. Das Bauteil 1 kann zudem mehrere Bauelemente 26 aufweisen, die ausgebildet sind, um elektromagnetische Strahlung 2 zu erzeugen, wobei die Bauelemente in einem Raster mit gleichen Abständen 29 angeordnet sind, wobei sich das Bauteil über ei¬ ne vorgegebene Breite erstreckt. Die Breite ergibt sich aus der Anzahl der Bauelemente 26 und deren Abstände. Das Bauteil kann z.B. 7 x 7 lichtemittierende Bauelemente 26 in einem Rasterabstand von 20 ym aufweisen. Somit ist die Breite und Länge des Bauteils jeweils 140 ym. Die ersten und/oder die zweiten linearen Strukturen 7, 9 weisen Wellenberge 12 und Wellentäler 13 auf, wobei benachbarte Wellentäler 13 und be¬ nachbarte Wellenberge 12 einen periodischen und konstanten Abstand bilden. Der periodische Abstand der Wellentäler und der Wellenberge weicht höchstens um 10 % von einem ganzzahli- gen Teiler, insbesondere von einem geraden ganzzahligen Teiler der Breite bzw. der Länge des Bauteils 1 ab. Somit kann in dem Beispiel mit einer Länge und Breite von 140 ym der Ab¬ stand der Wellentäler und Wellenberge z.B. 70ym oder 35 ym aufweisen.
Die Wellenberge 12 der ersten und/oder der zweiten linearen Strukturen 7, 9 können eine Höhe von größer als 10 ym gegenüber den Wellentälern 13 aufweisen. Beispielsweise können die Wellenberge 12 der ersten und/oder der zweiten linearen
Strukturen 7, 9 eine Höhe von 40 bis 100 ym aufweisen. Zudem können die Wellenberge 12 der ersten und der zweiten linearen Strukturen 7, 9 auch unterschiedlich groß sein. Beispielsweise können die Wellenberge 13 der zweiten linearen Strukturen 9 kleiner sein als die Wellenberge 13 der ersten linearen Strukturen 7. Der Träger 10 kann beispielsweise eine Dicke von 100 ym aufweisen.
Fig. 4 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Bauteil 1, das 7x7 strahlungsemittierende Bauelemente 26 aufweist. Die Bauelemente 26 sind in einem Raster in Reihen 27 und Spalten 28 angeordnet. Der Abstand 29 benachbarter Reihen 27 und benachbarter Spalten 28 ist gleich groß und kann z.B. 20 ym aufweisen. Der Abstand der Reihen und Spalten kann auch kleiner oder größer sein. Zudem kann das Bauteil 1 auch weniger oder mehr Bauelemente 26 aufweisen.
Fig. 5 zeigt in einer vergrößerten Darstellung einen Teilquerschnitt durch ein Streuelement 4, wobei die Oberfläche 11 der ersten und/oder der zweiten linearen Strukturen 7,9 der ersten und der zweiten Schicht 6, 8 wenigstens abschnittsweise oder durchgehend mit folgender Formel beschrieben werden kann: z = a · y2 + b · y4. Eine Symmetrieebene 14 wird dabei jeweils durch eine Mitte eines Wellenberges 12 gebildet. Die Symmetrieebene 14 ist als gestrichelte Linie eingezeichnet.
Zudem ist schematisch ein Symmetriepunkt 15 in der Mitte zwischen einem Wellenberg 12 und einem Wellental 13 eingezeichnet. Der Symmetriepunkt 15 gibt einen Mittelpunkt für die Wellenform der Oberfläche 11 an. Zudem ist die Periode 16 schematisch in Form eines Pfeiles dargestellt. Die Periode 16 erstreckt sich einem Wellental 13 zum benachbarten Wellental 13.
Das Streuelement 4 kann einheitlich aus einem Material gebil¬ det sein. Zudem kann der Träger 10 aus einem unterschiedlichen Material wie die erste und/oder die zweite Schicht 6, 8 gebildet sein. Weiterhin können auch die erste Schicht 6 und die zweite Schicht 8 aus unterschiedlichen Materialien gebil¬ det sein. Weiterhin kann der Träger 10 einteilig mit der ersten Schicht 6 ausgebildet sein, wobei die zweite Schicht 8 aus einem anderen Material gebildet ist. Zudem kann der Trä¬ ger 10 einteilig mit der zweiten Schicht 8 ausgebildet sein, wobei die erste Schicht 6 aus einem anderen Material gebildet ist. Weiterhin können der Träger 10, die erste Schicht 6 und/oder die zweite Schicht 8 jeweils separat hergestellt und miteinander verbunden werden. Fig. 6 zeigt einen Querschnitt durch eine weitere Ausfüh¬ rungsform eines Streuelementes 4, das elektromagnetische Strahlung 2 eines Bauteils 1 von einem Abstrahlbereich 3 in einem zweiten Abstrahlbereich 5 aufweitet. Die Größenverhält¬ nisse sind schematisch dargestellt. Das Streuelement 4 ist im Wesentlichen gemäß dem Streuelement der Fig. 1 bis 3 ausge¬ bildet, wobei jedoch die Oberfläche 11 der ersten linearen Strukturen 7 der ersten Schicht 6 und/oder die zweiten linearen Strukturen 9 der zweiten Schicht 8 senkrecht zur Längserstreckung der linearen ersten bzw. zweiten Strukturen 7,9 nicht sinusförmige Wellenformen, sondern eine Aneinanderrei¬ hung von konkaven Teiloberflächen 17 aufweisen. Die Teiloberflächen 17 weisen jeweils die gleiche Form auf. In analoger Weise kann auch die zweite Schicht 8 im Querschnitt senkrecht zur Längserstreckung der zweiten linearen Struktur 9 eine An- einanderreihung von Teiloberflächen 17, die nach außen gewölbt sind und somit konvexe gleiche Formen aufweisen. Fig. 7 zeigt einen Querschnitt durch die Anordnung der Fig. 6 senkrecht zur Längserstreckung der zweiten linearen Struktur 9 und parallel durch einen Wellenberg 12 einer linearen ersten Struktur 7 der ersten Schicht 6. Somit weist auch die Oberfläche 11 der zweiten linearen Strukturen 9 der zweiten Schicht 8 im Querschnitt senkrecht zur Längserstreckung der zweiten linearen Struktur 9 eine Aneinanderreihung von konkaven Teiloberflächen 17 auf. Die Wellenberge der Ausbildung der Oberflächen 11 der ersten und/oder der zweiten Schicht 6, 8 kann ebenfalls Höhen im Bereich von größer als 10 ym bis beispielsweise 100 ym aufweisen. Insbesondere können die Wel¬ lenberge der Teiloberflächen 17 der zweiten Schicht 8 kleiner als die Wellenberge der Teiloberflächen 17 der ersten Schicht
6 ausgebildet sein.
Fig. 8 zeigt einen schematischen Teilquerschnitt durch ein weiteres Streuelement 4 durch einen Wellenberg einer zweiten linearen Struktur 9 der zweiten Schicht 8. Die linearen
Strukturen 7 der ersten Schicht 6 weisen im Querschnitt senk- recht zur Längserstreckung eine Aneinanderreihung von nach innen gewölbten, d.h. konkaven zweiten Teiloberflächen 18 auf. Die Wellenberge 12 der ersten linearen Strukturen 7 sind bei einer konkaven Ausbildung der Oberfläche 11 schmal zulau¬ fend ausgebildet. In analoger Weise können auch die zweiten linearen Strukturen 9 in einem Querschnitt senkrecht zur
Längserstreckung der zweiten linearen Struktur 9 eine Oberfläche 11 in Form von einer Aneinanderreihung von zweiten konkaven Teiloberflächen 18 aufweisen. Diese Ausführungsform ist schematisch in Fig. 9 dargestellt, wobei der Querschnitt entlang eines Wellenberges 12 einer ersten linearen Struktur
7 geführt ist. Die Wellenberge 12 der ersten linearen Strukturen 7 sind bei einer konkaven Ausbildung der Oberfläche 11 schmal zulaufend ausgebildet. Fig. 10 zeigt einen schematischen Teilquerschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines Streuelementes 4, bei dem die erste Schicht 6 auf einem Träger 10 angeordnet ist. Zudem ist ein zweiter Träger 19 vorgesehen, auf dem die zweite Schicht 8 mit den zweiten linearen Strukturen 9 angeordnet ist. Der Träger 10 und der zweite Träger 19 liegen aufeinander, wobei die erste und die zweite Schicht auf gegenüberliegenden freien Seiten der jeweiligen Träger angeordnet sind. Als freie Seite wird die Seite eines Trägers bezeichnet, auf der keine linearen Strukturen angeordnet sind, und die der Seite mit den linearen Strukturen gegenüber liegt. Der Träger 10 und der zweite Träger 19 sind über eine Verbindungsschicht 20, beispielsweise eine Klebeschicht, miteinander verbunden. Die Verbindungsschicht 20 kann auch durch eine Glasschmelz¬ schicht hergestellt sein. Die erste Schicht 6 und die zweite Schicht 8 sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß der Ausführungsform der Fig. 1 ausgebildet. Abhängig von der gewählten Ausführungsform können die erste Schicht 6 und/oder die zweite Schicht 8 auch wie in den Fig. 4 bis 9 ausgebildet sein. Zudem kann auf die Verbindungsschicht 20 verzichtet werden und der erste und der zweite Träger 10,19 können in einem Abstand voneinander angeordnet sein. Fig. 11 zeigt in einem schematischen Teilquerschnitt eine weitere Ausführungsform eines Streuelementes 4, das einen Träger 10 mit einer ersten Schicht 6 mit linearen ersten Strukturen 7 und einen zweiten Träger 19 mit einer zweiten Schicht 8 mit zweiten linearen Strukturen 9 aufweist. Bei dieser Ausführungsform ist die zweite Schicht 8 einer freien Seite des Trägers 10 zugewandt. Die erste Schicht 6 ist ge¬ genüberliegend zur freien Seite des Trägers 10 angeordnet. Der Träger 10 kann über eine Verbindungsschicht 20 mit dem zweiten Träger 19 verbunden sein. Die Verbindungsschicht 20 kann eine Klebeschicht sein, die auf der zweiten Schicht 8 aufgebracht ist und mit einer freien Seite des Trägers 10 verbunden ist. Zudem kann auf die Verbindungsschicht 20 ver¬ zichtet werden und der erste und der zweite Träger 10,19 kön¬ nen in einem Abstand voneinander angeordnet sein.
Fig. 12 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Streuelementes 4, das im Wesentlichen gemäß der Ausführungsform der Fig. 11 aufgebaut ist, wobei jedoch bei dieser Ausführungsform die erste Schicht 6 einer freien Seite des zweiten Trägers 19 zu¬ gewandt ist und über eine Verbindungsschicht 20 mit dem zwei¬ ten Träger 19 verbunden ist. Fig. 13 zeigt einen schematischen Teilquerschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines Streuelementes 4, das im We¬ sentlichen gemäß der Ausführungsform der Fig. 11 ausgebildet ist, wobei jedoch bei dieser Ausführungsform die erste
Schicht 6 und die zweite Schicht 8 einander zugewandt sind und über eine Verbindungsschicht 20 miteinander verbunden sind. Die Verbindungsschicht 20 kann beispielsweise als Kle¬ beschicht, insbesondere aus Silikon gebildet sein. Zudem kann auf die Verbindungsschicht 20 verzichtet werden und der erste und der zweite Träger 10,19 können in einem Abstand voneinan- der angeordnet sein.
Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann bei den beschriebenen Figuren können die Oberflächen der linearen
Strukturen 7,9 der ersten und/oder der zweiten Schichten 6, 8 mit einer Füllschicht 21 verfüllt sein, wie schematisch in Fig. 14 für die erste Schicht 6 dargestellt ist. Die Füll¬ schicht 21 sorgt für eine Planarisierung der Oberfläche der ersten Schicht 6. Die Füllschicht 21 weist zum Beispiel einen niedrigeren Brechungsindex als die erste Schicht 6 auf. In analoger Weise kann auch die Oberfläche der zweiten Schicht 8 mit einer Füllschicht 21 verfüllt sein und somit eine ebene Oberfläche aufweisen. Der Brechungsindex der Füllschicht ist beispielsweise so gewählt, dass eine Reflexion an einer
Grenzfläche zwischen der Füllschicht und der angrenzenden Schicht klein ist.
Fig. 15 zeigt einen Querschnitt durch eine weitere Ausfüh¬ rungsform eines Streuelementes 4, das im Wesentlichen gemäß der Ausführungsform der Fig. 13 ausgebildet ist, wobei jedoch bei dieser Ausführungsform die Verbindung des Trägers 10 und des zweiten Trägers 19 nicht über eine Verbindungsschicht sondern über seitlich angeordnete Stege 22, 23, 24, 25 erreicht wird. Dabei weist der Träger 10 an gegenüberliegenden Seitenbereichen einen ersten und einen weiteren ersten Steg 22, 23 auf. Zudem weist der zweite Träger 19 an gegenüberlie¬ genden Seitenbereichen einen zweiten und einen weiteren zweiten Steg 24, 25 auf. Der erste Steg 22 ist mit dem zweiten Steg 24 und der weitere erste Steg 23 ist mit dem weiteren zweiten Steg 25 verbunden. Die Verbindung kann über eine Klebeschicht, über ein Niedertemperaturlot oder über eine Glas¬ schmelzverbindung hergestellt werden. Diese Art der Verbindungsstruktur kann für jede der bisher beschriebenen Ausfüh- rungsformen verwendet werden, um die zwei Träger 10, 19 mit¬ einander zu verbinden. Die Stege 22, 23, 24, 25 bestehen beispielsweise aus Glas. Abhängig von der gewählten Ausführungs¬ form können die Stege 22 bis 25 auch aus Silizium bestehen. Abhängig von der gewählten Ausführung kann auch nur ein Steg zur Verbindung des ersten und des zweiten Trägers 10,19 vorgesehen sein. Zudem kann der Steg umlaufend als Rahmen ausgebildet sein.
Der Träger 10 und/oder der zweite Träger 19 der beschriebenen Ausführungsbeispiele kann zum Beispiel aus Glas oder Keramik bestehen. Die erste Schicht 6 mit den linearen ersten Strukturen 7 und/oder die zweite Schicht 8 mit den zweiten linea¬ ren Strukturen 9 kann zum Beispiel aus einem Dielektrikum wie zum Beispiel Siliziumnitrid, Siliziumoxid oder Titanoxid be- stehen. Die erste und/oder die zweite Schicht 6, 8 kann bei¬ spielsweise mithilfe eines Formpressverfahrens hergestellt werden .
Die periodische Anordnung der linearen Strukturen 7,9 führt zu einem toleranten Design bezüglich eines seitlichen Versatzes des Bauteils gegenüber dem Streuelement. Lineare Struktu¬ ren können einfacher hergestellt werden. Beim Auffüllen der linearen Strukturen mithilfe des Füllmaterials werden plane optische Elemente erreicht, die einfacher bestückt und einge- baut werden können. Die linearen Strukturen mit abgerundeten Oberflächen lassen sich gut abformen und nehmen auftretende Verrundungen bei der Herstellung vorweg. Aufgrund der größeren Strukturdimensionen, wobei die Höhe und/oder der Abstand zwischen Wellenbergen der linearen Strukturen größer als 10 ym ist, ist die Anordnung weniger anfällig für Verschmut¬ zung und Benetzung. Das Bauteil 1 kann z.B. eine quadratische Fläche von 0,5 mm x 0,5 mm bis 1,0 mm x 1,0 mm aufweisen. Zudem kann das Bauteil 1 z.B. 50 bis 120 Bauelemente 26 aufweisen. Der Abstand be¬ nachbarter Bauelemente eines Bauteils 1 kann z.B. im Bereich zwischen 20 und 70 ym liegen. Eine Divergenz der elektromag- netischen Strahlung des Bauteils kann im Bereich von 20° liegen. Eine Divergenz der elektromagnetischen Strahlung nach dem Streuelement kann im Bereich von 75° liegen. Ein Abstand zwischen dem Bauteil und dem Streuelement kann z.B. im Be¬ reich zwischen 0,15 mm und 0,6 mm liegen.
Die Erfindung wurde anhand der bevorzugten Ausführungsbei¬ spiele näher illustriert und beschrieben. Dennoch ist die Erfindung nicht auf die offenbarten Beispiele eingeschränkt. Vielmehr können hieraus andere Variationen vom Fachmann abge- leitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Bauteil
2 elektromagnetische Strahlung
3 Abstrahlbereich
4 Streuelement
5 zweiter Abstrahlbereich
6 erste Schicht
7 lineare erste Struktur
8 zweite Schicht
9 zweite lineare Struktur
10 Träger
11 Oberfläche
12 Wellenberg
13 Wellental
14 Symmetrieebene
15 Symmetriepunkt
16 Periode
17 Teiloberfläche
18 zweite Teiloberfläche
19 zweiter Träger
20 VerbindungsSchicht
21 Füllschicht
22 erster Steg
23 weiterer erster Steg
24 zweiter Steg
25 weiterer zweiter Steg
26 Bauelement
27 Reihe
28 Spalte
29 Abstand
30 Gehäuse
31 Bauteilträger
32 Abstrahlseite

Claims

PATENTA S PRUCHE
Optoelektronisches Bauteil (1), das ausgebildet ist, um elektromagnetische Strahlung (2) über einen Abstrahlbe¬ reich (3) abzugeben, mit einem Streuelement (4) zum Aufweiten des Abstrahlbereiches (3) der elektromagnetischen Strahlung
(2) des Bauteiles (1), wobei das Streuelement
(4) im Abstrahlbereich
(3) angeordnet ist, wobei das Streuelement (4) eine erste Schicht (6) mit ersten linea¬ ren Strukturen (7) aufweist, wobei die ersten Strukturen
(7) parallel zueinander angeordnet sind, wobei das Streu¬ element (4) eine zweite Schicht (8) mit zweiten linearen Strukturen (9) aufweist, wobei die zweiten Strukturen (9) parallel zueinander ausgerichtet sind, wobei die ersten und die zweiten Strukturen (7, 9) in einem vorgegebenen Winkel zwischen 1° und 179° angeordnet sind, wobei das Bauteil (1) mehrere Bauelemente (26) aufweist, die ausge¬ bildet sind, um elektromagnetische Strahlung (2) zu er¬ zeugen, wobei die Bauelemente in einem Raster mit glei¬ chen Abständen (29) angeordnet sind, wobei die ersten und/oder die zweiten linearen Strukturen (7, 9) Wellenberge (12) und Wellentäler (13) bilden, wobei benachbarte Wellentäler (13) und benachbarte Wellenberge (12) einen periodischen Abstand bilden, wobei der periodische Ab¬ stand höchstens um 20 % von einem Vielfachen des periodi¬ schen Abstandes der Bauelemente (26) abweicht.
Bauteil (1) nach Anspruch 1, wobei die ersten Strukturen (7) und/oder die zweiten Strukturen (9) im Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung eine abgerundete Oberfläche (11) aufweisen.
Bauteil (1) nach Anspruch 2, wobei die abgerundete Ober¬ fläche (11) eine Wellenform aufweist, wobei senkrecht zur Längserstreckung der linearen Strukturen (7,9) zwischen zwei linearen Strukturen (7, 9) ein Wellental (13) ausge¬ bildet ist, wobei eine lineare Struktur (7, 9) einen Wel¬ lenberg (12) bildet.
4. Bauteil (1) nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Oberfläche (11) senkrecht zur Längserstreckung der linearen Strukturen (7,9) eine Aneinanderreihung von konvexen und/oder von konkaven Teiloberflächen (17,18) aufweist.
5. Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Schicht (6) und die zweite Schicht (8) über eine Verbindungsschicht (20) miteinander verbunden sind.
6. Bauteil (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die Oberflächen (11) der linearen Strukturen (7,9) der zwei Schichten (6,8) in eine gemeinsame Richtung ausgerichtet sind .
7. Bauteil (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die Oberflächen (11) der linearen Strukturen (7, 9) der zwei Schichten (6,8) in entgegengesetzte Richtungen gerichtet sind, wobei die Oberflächen (11) der Strukturen (7, 9) von einer Ebene, die zwischen den Strukturen (7, 9) angeordnet ist, abgewandt sind.
8. Bauteil (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die Oberflächen (11) der linearen Strukturen (7, 9) der zwei Schichten (6,8) in entgegengesetzte Richtungen gerichtet sind, wobei die Oberflächen (11) der Strukturen (7, 9) der zwei Schichten (6,8) zu einer Ebene, die zwischen den Strukturen (7, 9) angeordnet ist, ausgerichtet sind.
9. Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schichten (6, 8) auf einem Träger (10, 19) ange¬ ordnet sind.
10. Bauteil (1) nach Anspruch 9, wobei wenigstens eine
Schicht (6, 8) mit den linearen Strukturen (7, 9) aus einem anderen Material als der Träger (10, 19) gebildet ist .
11. Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wo¬ bei zwei Schichten (6, 8) über wenigstens einen Steg (22, 23, 24, 25) miteinander verbunden sind.
12. Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wo¬ bei die ersten linearen Strukturen (7) und die zweiten linearen Strukturen (9) in einem Winkel von 90° zueinander angeordnet sind.
13. Bauteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Bauteil (1) mehrere Bauelemente (26) aufweist, die ausge¬ bildet sind, um elektromagnetische Strahlung (2) zu er¬ zeugen, wobei die Bauelemente (26) in einem Raster mit gleichen Abständen (29) angeordnet sind, wobei sich das
Bauteil (1) über eine vorgegebene Breite und Länge er¬ streckt, wobei die ersten und/oder die zweiten linearen Strukturen (7, 9) Wellenberge (12) und Wellentäler (13) bilden, wobei benachbarte Wellentäler (13) und benachbar- te Wellenberge (12) einen periodischen Abstand bilden, wobei der periodische Abstand der Wellentäler (13) und/oder der Wellenberge (12) höchstens um 10 ~6 von einem ganzzahligen Teiler der Breite bzw. der Länge des Bauteils (1) abweicht.
14. Streuelement (4) zum Aufweiten des Abstrahlbereiches (3) der elektromagnetischen Strahlung (2) eines optoelektronischen Bauteiles (1), mit einer ersten Schicht (6) mit ersten linearen Strukturen (7), wobei die ersten Struktu- ren (7) parallel zueinander angeordnet sind, mit einer zweiten Schicht (8) mit zweiten linearen Strukturen (9), wobei die zweiten Strukturen (9) parallel zueinander ausgerichtet sind, wobei die ersten und die zweiten Struktu¬ ren (7, 9) in einem vorgegebenen Winkel zwischen 1° und 179° angeordnet sind.
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