WO2018233870A1 - Optoelektronisches bauelement - Google Patents

Optoelektronisches bauelement Download PDF

Info

Publication number
WO2018233870A1
WO2018233870A1 PCT/EP2018/000315 EP2018000315W WO2018233870A1 WO 2018233870 A1 WO2018233870 A1 WO 2018233870A1 EP 2018000315 W EP2018000315 W EP 2018000315W WO 2018233870 A1 WO2018233870 A1 WO 2018233870A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
carrier
optoelectronic
semiconductor chip
optoelectronic component
optoelectronic semiconductor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2018/000315
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Brick
Christopher Wiesmann
Ulrich Streppel
David Racz
Christopher Koelper
Georg ROSSBACH
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ams Osram International GmbH
Original Assignee
Osram Opto Semiconductors GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osram Opto Semiconductors GmbH filed Critical Osram Opto Semiconductors GmbH
Priority to CN201880054018.6A priority Critical patent/CN111512436B/zh
Priority to US16/625,231 priority patent/US11101251B2/en
Publication of WO2018233870A1 publication Critical patent/WO2018233870A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W90/00—Package configurations
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/80—Constructional details
    • H10H20/85—Packages
    • H10H20/851—Wavelength conversion means
    • H10H20/8515—Wavelength conversion means not being in contact with the bodies
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/80—Constructional details
    • H10H20/85—Packages
    • H10H20/852—Encapsulations
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/80—Constructional details
    • H10H20/85—Packages
    • H10H20/855—Optical field-shaping means, e.g. lenses
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/80—Constructional details
    • H10H20/85—Packages
    • H10H20/855—Optical field-shaping means, e.g. lenses
    • H10H20/856—Reflecting means
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/80—Constructional details
    • H10H20/882—Scattering means

Definitions

  • the present invention relates to an optoelectronic component according to the independent claim.
  • An object of the present invention is to provide an optoelectronic device.
  • An optoelectronic component has a carrier with a surface. Reflective barriers are formed over the surface of the carrier. The reflective barriers divide the surface of the carrier into pixels. Each pixel has in each case at least one optoelectronic semiconductor chip arranged on the surface of the carrier. The optoelectronic semiconductor chip is designed to emit electromagnetic radiation.
  • the optoelectronic component has pixels which have a low crosstalk due to the reflective barriers arranged above the surface of the carrier. Electromagnetic radiation that is emitted by an optoelectronic semiconductor chip within one pixel is thus not transferred to adjacent pixels. Thus, the optoelectronic component has a large contrast range.
  • an optical waveguide structure is arranged above the optoelectronic semiconductor chip.
  • the light guide structure has recesses.
  • electromagnetic radiation emitted by the optoelectronic semiconductor chip can be totally reflected at least partially on an upper side and on an underside of the optical waveguide structure. This can cause a lateral transport of the electromagnetic radiation within a pixel.
  • a partial lateral transport of the electromagnetic radiation within a pixel makes it possible to realize flat optoelectronic components.
  • the recesses form the reflective barriers.
  • electromagnetic radiation can be totally reflected at the recesses, so that they do not get into an adjacent pixel.
  • the reflective barriers are disposed in the recesses.
  • a reflective barrier disposed within a recess prevents electromagnetic radiation that was not totally reflected at the recess from transmitting to an adjacent pixel.
  • an upper side of the optical waveguide structure facing away from the surface of the carrier has coupling-out structures.
  • the electromagnetic radiation emitted by the optoelectronic semiconductor chips can be coupled out of the optical waveguide structure.
  • an underside of the light guide structure facing the surface of the carrier has coupling-out structures.
  • electromagnetic radiation can be scattered at the out coupling structures arranged on the underside of the light guide structure in such a way that a favorable angle of incidence with respect to the upper side of the Fiber optic structure is present so that an exit of the electromagnetic radiation is made possible at the top.
  • the reflective barriers comprise a reflective material.
  • the electromagnetic radiation from reflective barriers comprising a reflective material is not transmitted to an adjacent pixel.
  • the reflective barriers along a sectional plane perpendicular to the surface of the carrier have a cross-section that tapers away from the surface of the carrier.
  • electromagnetic radiation emitted by the optoelectronic semiconductor chips is reflected at reflecting barriers, which have a cross section tapering away from the surface of the carrier, in such a way that the reflected electromagnetic radiation can emerge from the respective pixels.
  • a reflective cover is arranged on an upper side of the optoelectronic semiconductor chip facing away from the surface of the carrier.
  • a reflective cover which is arranged on the upper side of the optoelectronic semiconductor chip, reduces an emission of electromagnetic radiation at the upper side of the optoelectronic semiconductor chip and enhances a laterally directed emission at lateral facets of the optoelectronic semiconductor chip.
  • the electromagnetic radiation emitted by the optoelectronic semiconductor chip is distributed in this way within the associated pixel before it emerges from the pixel. This produces a uniform emission characteristic of the pixel.
  • an increased side emission of the optoelectronic semiconductor chip is advantageous.
  • flat backlight units are realized by using electromagnetic radiation is laterally coupled into a thin optical waveguide structure.
  • the electromagnetic coupled into the optical waveguide structure can then be decoupled in the desired regions of the optical waveguide structure.
  • arranging a reflective cover on top of the optoelectronic semiconductor chip allows a prioritized emission of electromagnetic radiation.
  • a flat backlight unit can be created. If the laterally directed emission were suppressed, an emission cone would result at the top side of the optoelectronic semiconductor chip.
  • the optoelectronic component In order that the electromagnetic radiation could be emitted distributed as far as possible over the entire pixel, that is, that the emission cone would be fanned out as far as possible until its exit from the optoelectronic component, the optoelectronic component would have to have a comparatively large overall height.
  • the optoelectronic semiconductor chip is embedded in a potting material.
  • the embedding in a potting material protects the optoelectronic semiconductor chip against external influences.
  • the potting material forms a lens.
  • a lens, in which the optoelectronic semiconductor chip is embedded increase the coupling-out efficiency of the electromagnetic radiation.
  • a scattering film is disposed over the optoelectronic semiconductor chip.
  • a scattering film generates a homogeneous emission characteristic of the optoelectronic component.
  • a wavelength-converting layer is arranged above the optoelectronic semiconductor chip.
  • the wavelength of the electromagnetic radiation emitted by the optoelectronic semiconductor chip see radiation be modified in the desired manner.
  • the optoelectronic semiconductor chip is a volume-emitting light-emitting diode chip.
  • a volume-emitting LED chip emits electromagnetic radiation not only on its top, but also on its side facets. A laterally directed emission makes it possible to realize flat illumination units when emission at the surface is suppressed.
  • FIG. 2 shows a part of the optoelectronic component shown in FIG. 1 in a sectional view along the connecting line II-II shown in FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a part of an embodiment of the optoelectronic component in a sectional view corresponding to the sectional view in Fig. 2 and
  • FIG. 4 shows a part of an embodiment of the optoelectronic component in a sectional view corresponding to the sectional view in FIG. 3.
  • FIG. 1 shows a three-dimensional schematic illustration of a part of a first embodiment of an optoelectronic component 10. Some components of the optoelectronic see component are not shown for reasons of clarity.
  • FIG. 2 shows a part of the optoelectronic component 10 shown in FIG. 1 in a schematic sectional view along the connecting line II-II shown in FIG.
  • the optoelectronic component 10 has a carrier 20.
  • the carrier 20 has a surface 21.
  • the carrier 10 may be, for example, a metal, a semiconductor, a semiconductor oxide, a glass, a Kunsstoff- or a ceramic substrate.
  • the carrier 20 may also be a printed circuit board (PCB).
  • Reflective barriers 30 are formed over the surface 21 of the carrier 20.
  • the reflective barriers 30 divide the surface 21 of the carrier 20 into pixels 40.
  • the reflective barriers 30 has a tapering away from the surface 21 of the carrier 20 cross-section.
  • the reflective barriers 30 shown in FIG. 2 have a triangular cross-section that tapers away from the surface 21 of the carrier 20.
  • the reflective barriers 30 have, for example, a trapezoidal cross-section.
  • a height of the reflective barriers 30 may be 10mm.
  • the pixels 40 may be arranged, for example, in a regular matrix.
  • the optoelectronic component 10 has a regular matrix with ⁇ square pixels 40.
  • the number of pixels 40 and their shape, however, may differ from the variant shown in Fig. 1.
  • An edge length of a pixel 40 may be 10mm to 40mm, for example.
  • the reflective barriers 30 may be disposed over the surface 21 of the carrier 20.
  • the reflective barriers 30 may include, for example, a silicone, an epoxy, or other plastic, and may be disposed over the surface 21 of the carrier 20 by an injection molding process.
  • the reflective barriers 30 can also be arranged by deep drawing over the surface 21.
  • the reflective barriers 30 may also be provided by selectively etching the surface 21 of the substrate 20 such that the reflective barriers 30 are formed from the material of the substrate 20 and form a monolithic composite with the substrate 20.
  • Each pixel 40 has in each case at least one optoelectronic semiconductor chip 50 arranged on the surface 21 of the carrier 20.
  • the optoelectronic semiconductor chip 50 has an upper side 51, a lower side 52 and side facets 53.
  • the optoelectronic semiconductor chip 50 is arranged with its underside 52 on the surface 21 of the carrier 20.
  • the optoelectronic semiconductor chip 50 is designed to emit electromagnetic radiation and may, for example, be a light-emitting diode chip.
  • the light-emitting diode chip can be volume-emitting, for example. In this case, the optoelectronic semiconductor chip 50 emits electromagnetic radiation on its upper side 51 and on its side facets 53.
  • the optoelectronic semiconductor chip 50 may have contact surfaces for supplying the optoelectronic semiconductor chip 50 with electrical energy on its upper side 51 or on its underside 52 and may be arranged, for example, on a leadframe integrated in the support 20 (not shown in FIG. 2).
  • the leadframe can also be integrated in a mounting substrate, wherein the optoelectronic semiconductor chip 50 can be arranged together with the mounting substrate on the surface 21 of the carrier 20 (not shown in FIG. 2).
  • the opto electronic semiconductor chip 50 have a contact surface on its upper side 51 and a contact surface on its underside 52. Contact surfaces located on the upper side 51 of the optoelectronic semiconductor chip 50 can be connected, for example via bonding wires, to a lead frame or other electrodes.
  • the optoelectronic semiconductor chip 50 may have a reflective cover 54, which is arranged on its upper side 51.
  • the reflective cover 54 may comprise, for example, a metallization, a dielectric mirror, a Bragg mirror or a silicone, an epoxy or other plastic with scattering particles embedded therein.
  • the reading cover 54 reduces the emission of electromagnetic radiation at the top side 51 of the optoelectronic semiconductor chip 50 and amplifies the emission at the side facets 53. As explained above, an increased side emission of electromagnetic radiation can reduce a thickness of the optoelectronic component 10.
  • the optoelectronic semiconductor chip 50 can be embedded in a potting material 70.
  • the potting material 70 forms a spherical lens 71.
  • the lens 71 may be provided to shape the decoupling of the electromagnetic radiation.
  • the lens 71 may be adapted to suppress emission of electromagnetic radiation at the top 51 of the optoelectronic semiconductor chip 50.
  • the lens 71 would have a surface facing away from the surface 21 of the carrier 20.
  • the reflective cover 54 may be omitted.
  • the reflective barriers 30 are designed to optically decouple individual pixels 40 from one another. Thus, the reflective barriers 30 prevent crosstalk between individual pixels 40 and allow a high Dynamic range of the optoelectronic component 10.
  • the dynamic range refers to the contrast range, ie a ratio between maximum and minimum radiation density of two pixels 40 of the optoelectronic component 10.
  • the reflective barriers 30 have a reflective material.
  • the reflective barriers 30 may have, for example, reflective coatings. If the reflective barriers 30 comprise a silicone, an epoxide or another plastic, scattering particles or scattering particles, for example air inclusions, may alternatively be embedded in the plastic in order to reflect electromagnetic radiation. Alternatively, the reflective barriers 30 may be, for example, prisms or reflectors.
  • a reflective coating may also be disposed on the surface 21 of the carrier 20 between the optoelectronic semiconductor chips 50 and the reflective barriers 30. It is also possible for the reflective barriers 30 and the reflective coating to be formed integrally on the surface 21 of the carrier 20. The reflective barriers 30 associated with the reflective coating may be placed on the surface 21 of the carrier 20 by, for example, injection molding or deep drawing.
  • the optoelectronic component 10 shown in FIG. 2 furthermore has a scattering film 80 and a wavelength-converting layer 90.
  • the scattering film 80 is arranged above the optoelectronic semiconductor chip 50.
  • the wavelength-converting layer 90 is arranged above the optoelectronic semiconductor chip. Both the scattering film 80 and the wavelength-converting layer 90 are not shown in FIG. 1 for the sake of clarity. In the illustration of FIG. 2, the wavelength-converting layer 90 is arranged above the scattering film 80.
  • the scattering foil However, 80 may also be arranged over the wavelength-converting layer 90.
  • the scattering film 80 may comprise a plastic, for example polyvinyl chloride (PVC), polymethyl methacrylate (PM A) or polycarbonate (PC).
  • PVC polyvinyl chloride
  • PM A polymethyl methacrylate
  • PC polycarbonate
  • the scattering film 80 is intended to scatter electromagnetic radiation.
  • the scattering film 80 may also be referred to as a diffuser.
  • the scattering film 80 may be structured in an inhomogeneous manner.
  • the scattering film 80 may have a modulation in thickness.
  • a scattering film 80 can smooth the angular distribution of radiated electromagnetic radiation.
  • a scattering film 80 is not necessarily designed to compensate for spatial inhomogeneity of the electromagnetic radiation. This is the case in particular when the scattering film 80 has only one plastic.
  • the scattering film 80 may additionally have volume-scattering particles. These may be, for example, titanium dioxide particles, aluminum oxide particles, plastic particles or pores, for example air pockets.
  • a scattering film 80 with volume scatterers embedded therein generates a homogeneous distribution of the electromagnetic radiation emitted by the optoelectronic element 10.
  • the wavelength-converting layer 90 may comprise a silicone, an epoxy or another plastic. It is intended to modify the wavelength of the electromagnetic radiation emitted by the optoelectronic semiconductor chip 50.
  • the wavelength-converting layer 90 may comprise embedded wavelength-converting particles, for example.
  • the wavelength-converting layer 90 may convert a portion of the blue light to yellow light, so that a a superposition of the originally emitted and the converted light, in this case white light, perceives.
  • the wavelength-converting layer 90 can also be omitted.
  • FIG. 2 shows a schematic sectional view of a further embodiment of the optoelectronic component 10 analogous to FIG. 2.
  • the optoelectronic component 10 shown in FIG. 3 has a great similarity to the optoelectronic component 10 shown in FIG.
  • the reference symbols apply according to FIG. 2. In the following, only the differences will be explained.
  • the variant of the optoelectronic component 10 shown in FIG. 3 has an optical waveguide structure 60, which is arranged above the optoelectronic semiconductor chip 50.
  • the optical waveguide structure 60 has an upper side 61 and an underside 62 facing away from the upper side 61.
  • the light guide structure 60 is arranged with its underside 62 above the surface 21 of the carrier 20.
  • An air gap may be formed between the surface 21 of the carrier 20 and the underside 62 of the optical waveguide structure 60.
  • the optical waveguide structure 60 is intended to guide electromagnetic radiation within a pixel 40 laterally. In this case, a total reflection of the electromagnetic radiation emitted by the optoelectronic semiconductor chip 50 can take place on the upper side 61 and the underside 62 of the optical waveguide structure 60.
  • the optical waveguide structure 60 may comprise, for example, glass, a silicone, an epoxy or another plastic.
  • the optical waveguide structure 60 has recesses 63.
  • the recesses 63 form the reflective barriers 30 in the variant shown in FIG. 3.
  • Interfaces 64 are formed between the optical waveguide structure 60 and the recesses 63. Electromagnetic radiation generated by the Propagated optical fiber structure, is totally reflected at the interfaces 64 between the light guide structure 60 and the reflective barriers 30.
  • the interfaces 64 may additionally have reflective coatings, for example metallic or dielectric coatings.
  • the optical waveguide structure 60 may also have further recesses for receiving optoelectronic semiconductor chips 50.
  • optoelectronic semiconductor chips 50 may also have been embedded in the optical waveguide structure 60. Electromagnetic radiation emitted by optoelectronic semiconductor chips 50 can be coupled into the optical waveguide structure 60.
  • the light guide structure 60 is shown as a contiguous structure that extends over all the pixels 40. For this reason, the recesses 63 and the reflective barriers 30 do not reach the scattering film 80. Thus, there is the possibility of partial crosstalk between the pixels 40. However, this can be suppressed.
  • the optoelectronic component 10 may also have a plurality of optical waveguide structures 60.
  • the optoelectronic component 10 may have an optical waveguide structure 60 per pixel 40, so that all the optical waveguide structures 60 are completely decoupled from each other. The crosstalk between the pixels 40 would be reduced.
  • Each optical waveguide structure 60 may be configured such that the recesses 63 and the reflective barriers 30 between two adjacent optical waveguide structures 60 have one of the cross-section corresponding to FIG. 3 and tapering away from the surface 21 of the carrier 20.
  • the optoelectronic component 10 has an optical waveguide structure 60 per pixel 40, it is expedient for the optical waveguide structures 60 of adjacent pixels 40 to be monolithically connected to one another via narrow webs. This reduces crosstalk adjacent pixels 40 without that a plurality of optical fiber structures 60 must be arranged.
  • the optical waveguide structure 60 has outcoupling structures on its upper side 61 (not shown in FIG. 3).
  • the coupling-out structures interrupt the total reflection at the upper side 61 of the optical waveguide structure 61.
  • the coupling-out structures can be, for example, prismatic structures. It is conceivable that the coupling-out structures are produced by means of injection molding during the molding of the optical waveguide structure 60.
  • Auskoppel Jardin can be arranged. Electromagnetic radiation can be scattered at the coupling-out structures arranged on the lower side 62 of the optical waveguide structure 60 in such a way that a favorable angle of incidence with respect to the upper side 61 of the optical waveguide structure 60 is present so that an exit of the electromagnetic radiation at the upper side 21 is made possible.
  • a further reflective coating may be arranged on the underside 62 of the optical waveguide structure 60. But such a coating can also be omitted.
  • the optical waveguide structure 60 may be formed such that a thickness of the optical waveguide structure 60 is modulated within a pixel 40. For example, the thickness of the light guide structure 60 may decrease toward the reflective barriers 30. This also favors a decoupling of electromagnetic radiation at the upper side 61 of the optical waveguide structure 60. Decoupling structures can be dispensed with in this case, but a combination of the features can also be selected so that the optical waveguide 60 has both outcoupling structures and a thickness modulation, as a result of which the decoupling efficiency is further increased.
  • 4 shows analogous to FIG. 3 a schematic sectional view of a further embodiment of the optoelectronic component 10. The optoelectronic component 10 shown in FIG. 4 has a great similarity to the optoelectronic component 10 shown in FIG. The reference numerals apply according to FIG. 3. In the following, only the differences will be explained.
  • the variant of the optoelectronic component 10 shown in FIG. 4 comprises a light guide structure 60, in the recesses 63 of which the reflective barriers 30 are arranged.
  • the reflective barriers 30 do not completely fill the recesses 63.
  • the reflective barriers 30 can completely fill the recesses 63.
  • Both the recesses 63 and the reflective barriers 30 arranged therein have a cross section tapering away from the surface 21 of the carrier 20.
  • the recesses 63 and the reflective barriers 30 have a triangular cross-section.
  • this is not mandatory.
  • the recesses 63 and / or the reflective barriers 30 may have a trapezoidal cross-section that tapers away from the surface 21 of the carrier.
  • the reflective barriers 30 arranged in the recesses 63 can comprise, for example, a silicone, an epoxide or another plastic with scattering particles or scattering pores embedded therein.
  • the reflective barriers 30 can also form a monolithic composite body with the carrier 20 and comprise the material of the carrier 20.
  • the arrangement of the reflective barriers 30 within the recesses 63 of the optical waveguide structure 60 reduces crosstalk between two adjacent pixels 40. Electrodes emitted by an optoelectronic semiconductor chip 50 Magnetic radiation does not necessarily have to be totally reflected at the interfaces 64. If the electromagnetic radiation passes through an interface 64 into a recess 63, a reflective barrier 30 arranged in the recess 63, which does not completely fill the recess 63, can suppress the transmission into an adjacent pixel 40.
  • the optoelectronic component 10 may be, for example, a backlight unit.
  • the optoelectronic component is designed such that a laterally directed emission of the optoelectronic semiconductor chips 50 and a laterally directed transport of the electromagnetic radiation within a pixel 40 are maximized as far as possible.
  • a backlight unit can be designed to be particularly flat.
  • such a backlight unit has a large contrast range, since the reflective barriers 30 suppress crosstalk between the pixels 40.

Landscapes

  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

Ein optoelektronisches Bauelement weist einen Träger mit einer Oberfläche auf. Über der Oberfläche des Trägers sind reflektierende Barrieren ausgebildet. Die reflektierenden Barrieren unterteilen die Oberfläche des Trägers in Bildpunkte. Jeder Bildpunkt weist jeweils mindestens einen auf der Oberfläche des Trägers angeordneten optoelektronischen Halbleiterchip auf. Der optoelektronische Halbleiterchip ist dazu ausgebildet, elektromagnetische Strahlung zu emittieren.

Description

OPTOELEKTRONISCHES BAUELEMENT
BESCHREIBUNG Die vorliegende Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement gemäß dem unabhängigen Anspruch.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Prioritäten der deutschen Patentanmeldungen 10 2017 113 813.7 und 10 2017 114 011.5, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Hinterleuchtungseinheiten basierend auf LED-Anordnungen sind aus dem Stand der Technik bekannt.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein optoelektronisches Bauelement bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch ein optoelektronisches Bauelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind verschiedene Weiterbildungen angegeben.
Ein optoelektronisches Bauelement weist einen Träger mit einer Oberfläche auf. Über der Oberfläche des Trägers sind re- flektierende Barrieren ausgebildet. Die reflektierenden Barrieren unterteilen die Oberfläche des Trägers in Bildpunkte. Jeder Bildpunkt weist jeweils mindestens einen auf der Oberfläche des Trägers angeordneten optoelektronischen Halbleiterchip auf. Der optoelektronische Halbleiterchip ist dazu ausgebildet, elektromagnetische Strahlung zu emittieren. Vorteilhafterweise weist das optoelektronische Bauelement Bildpunkte auf, die aufgrund der über der Oberfläche des Trägers angeordneten reflektierenden Barrieren ein geringes Übersprechen aufweisen. Elektromagnetische Strahlung, die von einem optoelektronischen Halbleiterchip innerhalb eines Bildpunkts emittiert wird, wird also nicht auf benachbarte Bildpunkte übertragen. Damit weist das optoelektronische Bauelement einen großen Kontrastumfang auf. In einer Ausführungsform ist über dem optoelektronischen Halbleiterchip eine Lichtleiterstruktur angeordnet. Die Lichtleiterstruktur weist Aussparungen auf. Vorteilhafterweise kann von dem optoelektronischen Halbleiterchip emittierte elektromagnetische Strahlung zumindest teilweise an einer Oberseite und an einer Unterseite der Lichtleiterstruktur totalreflektiert werden. Dies kann einen seitlichen Transport der elektromagnetischen Strahlung innerhalb eines Bildpunkts bewirken. Ein teilweise seitlicher Transport der elektromagnetischen Strahlung innerhalb eines Bildpunkts erlaubt es, flache optoelektronische Bauelemente zu realisieren .
In einer Ausführungsform bilden die Aussparungen die reflektierenden Barrieren. Vorteilhafterweise kann elektromagnetische Strahlung an den Aussparungen totalreflektiert werden, sodass sie nicht in einen benachbarten Bildpunkt gelangt.
In einer Ausführungsform sind die reflektierenden Barrieren in den Aussparungen angeordnet. Vorteilhafterweise kann eine innerhalb einer Aussparung angeordnete reflektierende Barriere elektromagnetische Strahlung, die nicht an der Aussparung totalreflektiert wurde, an der Transmission in einen benachbarten Bildpunkt hindern.
In einer Ausführungsform weist eine von der Oberfläche des Trägers abgewandte Oberseite der Lichtleiterstruktur Auskoppelstrukturen auf. Vorteilhafterweise kann die von den optoelektronischen Halbleiterchips emittierte elektromagnetische Strahlung aus der Lichtleiterstruktur ausgekoppelt werden.
In einer Ausführungsform weist eine der Oberfläche des Trägers zugewandte Unterseite der Lichtleiterstruktur Auskoppelstrukturen auf. Vorteilhafterweise kann elektromagnetische Strahlung an den an der Unterseite der Lichtleiterstruktur angeordneten Auskoppelstrukturen derart gestreut werden, dass ein günstiger Einfallswinkel bezüglich der Oberseite der Lichtleiterstruktur vorliegt, sodass ein Austritt der elektromagnetischen Strahlung an der Oberseite ermöglicht wird.
In einer Ausführungsform weisen die reflektierenden Barrieren ein reflektierendes Material auf. Vorteilhafterweise wird die elektromagnetische Strahlung von reflektierenden Barrieren, die ein reflektierendes Material aufweisen, nicht in einen benachbarten Bildpunkt transmittiert .
In einer Ausführungsform weisen die reflektierenden Barrieren entlang einer Schnittebene senkrecht zur Oberfläche des Trägers einen Querschnitt auf, der sich von der Oberfläche des Trägers weg verjüngt. Vorteilhafterweise wird von den optoelektronischen Halbleiterchips emittierte elektromagnetische Strahlung an reflektierenden Barrieren, die einen sich von der Oberfläche des Trägers weg verjüngenden Querschnitt aufweisen, derart reflektiert, dass die reflektierte elektromagnetische Strahlung aus den jeweiligen Bildpunkten austreten kann .
In einer Ausführungsform ist auf einer der Oberfläche des Trägers abgewandten Oberseite des optoelektronischen Halbleiterchips eine reflektierende Abdeckung angeordnet. Vorteilhafterweise reduziert eine reflektierende Abdeckung, die an der Oberseite des optoelektronischen Halbleiterchips angeordnet ist, eine Emission elektromagnetischer Strahlung an der Oberseite des optoelektronischen Halbleiterchips und verstärkt eine seitlich gerichtete Emission an Seitenfacetten des optoelektronischen Halbleiterchips. Die von dem optoelektronischen Halbleiterchip emittierte elektromagnetische Strahlung wird auf diese Weise innerhalb des zugehörigen Bildpunkts verteilt, bevor sie aus dem Bildpunkt austritt. Dies erzeugt eine gleichmäßige Abstrahlcharakteristik des Bildpunktes. Auch im Hinblick auf die Realisierung eines möglichst flachen optoelektronischen Bauelements ist eine erhöhte Seitenemission des optoelektronischen Halbleiterchips vorteilhaft. Typischerweise werden flache Hinterleuchtungsein- heiten dadurch realisiert, dass elektromagnetische Strahlung seitlich in eine dünne Lichtleiterstruktur eingekoppelt wird. Die in die Lichtleiterstruktur eingekoppelte elektromagnetische kann dann in den gewünschten Bereichen der Lichtleiterstruktur ausgekoppelt werden. Im Gegensatz dazu ermöglicht das Anordnen einer reflektierenden Abdeckung auf der Oberseite des optoelektronischen Halbleiterchips von vorn herein eine seitlich gerichtete Emission elektromagnetischer Strahlung. Damit kann eine flache Hinterleuchtungseinheit geschaffen werden. Wäre die seitlich gerichtete Emission unterdrückt, so ergäbe sich an der Oberseite des optoelektronischen Halbleiterchips ein Emissionskegel. Damit die elektromagnetische Strahlung möglichst über den gesamten Bildpunkt verteilt abgestrahlt werden könnte, d.h. damit der Emissionskegel bis zu seinem Austritt aus dem optoelektronischen Bauelement möglichst weit aufgefächert wäre, müsste das optoelektronische Bauelement eine vergleichsweise große Bauhöhe aufweise .
In einer Ausführungsform ist der optoelektronischer Halbleiterchip in ein Vergussmaterial eingebettet. Vorteilhafterweise wird der optoelektronische Halbleiterchip durch das Einbetten in ein Vergussmaterial vor äußeren Einwirkungen geschützt .
In einer Ausführungsform bildet das Vergussmaterial eine Linse. Vorteilhafterweise kann eine Linse, in die der optoelektronische Halbleiterchip eingebettet ist, die Auskoppeleffizienz der elektromagnetischen Strahlung erhöhen.
In einer Ausführungsform ist eine Streufolie über dem optoelektronischen Halbleiterchip angeordnet. Vorteilhafterweise erzeugt eine Streufolie eine homogene Abstrahlcharakteristik des optoelektronischen Bauelements.
In einer Ausführungsform ist eine wellenlängenkonvertierende Schicht über dem optoelektronischen Halbleiterchip angeordnet. Vorteilhafterweise kann die Wellenlänge der von dem optoelektronischen Halbleiterchip emittierten elektromagneti- sehen Strahlung in gewünschter Art und Weise modifiziert werden .
In einer Ausführungsform ist der optoelektronische Halbleiterchip ein volumenemittierender Leuchtdiodenchip. Vorteilhafterweise emittiert ein volumenemittierender Leuchtdiodenchip elektromagnetische Strahlung nicht nur an seiner Oberseite, sondern auch an seinen Seitenfacetten. Eine seitlich gerichtete Emission erlaubt es, flache Beleuchtungseinheiten zu realisieren, wenn eine Emission an der Oberfläche unterdrückt wird.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, sind 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 schematischer Darstellung:
Fig. 1: eine dreidimensionale Darstellung eines Teils eines optoelektronischen Bauelements;
Fig. 2: einen Teil des in Fig. 1 dargestellten optoelektronischen Bauelements in einer Schnittansicht entlang der in Fig. 1 gezeigten Verbindungslinie II-II;
Fig. 3: einen Teil einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements in einer Schnittansicht entsprechend der Schnittansicht in Fig. 2 und
Fig. 4: einen Teil einer Ausführungsform des opotelektroni- schen Bauelements in einer Schnittansicht entsprechend der Schnittansicht in Fig. 3.
Fig. 1 zeigt eine dreidimensionale schematische Darstellung eines Teils einer ersten Ausführungsform eines optoelektroni- sehen Bauelements 10. Einige Komponenten des optoelektroni- sehen Bauelements sind aus Gründen der übersichtlicheren Darstellbarkeit nicht dargestellt.
Fig. 2 zeigt einen Teil des in Fig. 1 dargestellten opto- elektronischen Bauelements 10 in einer schematischen Schnittansicht entlang der in Fig. 1 gezeigten Verbindungslinie II-II.
Das optoelektronische Bauelement 10 weist einen Träger 20 auf. Der Träger 20 weist eine Oberfläche 21 auf. Der Träger 10 kann beispielsweise ein Metall-, ein Halbleiter-, ein Halbleiteroxid-, ein Glas-, ein Kunsstoff- oder ein Keramiksubstrat sein. Der Träger 20 kann auch eine gedruckte Leiterplatte {printed cireuit board, PCB) sein.
Über der Oberfläche 21 des Trägers 20 sind reflektierende Barrieren 30 ausgebildet. Die reflektierenden Barrieren 30 unterteilen die Oberfläche 21 des Trägers 20 in Bildpunkte 40. In der in Fig. 2 gezeigten Schnittansicht entlang einer Ebene, die senkrecht zu der Oberfläche 21 des Trägers 20 und parallel zu der Verbindungslinie II-II verläuft, weisen die reflektierenden Barrieren 30 einen sich von der Oberfläche 21 des Trägers 20 weg verjüngenden Querschnitt auf. Beispielhaft hierfür weisen die in Fig. 2 dargestellten reflektierenden Barrieren 30 einen dreieckigen Querschnitt auf, der sich weg von der Oberfläche 21 des Trägers 20 verjüngt. Möglich ist auch, dass die reflektierenden Barrieren 30 beispielsweise einen trapezförmigen Querschnitt aufweisen. Eine Höhe der reflektierenden Barrieren 30 kann beispielsweise 10mm betragen.
Die Bildpunkte 40 können beispielsweise in einer regelmäßigen Matrix angeordnet sein. Im in Fig. 1 gezeigten Beispiel weist das optoelektronische Bauelement 10 eine regelmäßige Matrix mit βχβ quadratischen Bildpunkten 40 auf. Die Anzahl der Bildpunkt 40 und ihre Form, können allerdings von der in Fig. 1 gezeigten Variante abweichen. Eine Kantenlänge eines Bildpunkts 40 kann beispielsweise 10mm bis 40mm betragen. Die reflektierenden Barrieren 30 können über der Oberfläche 21 des Trägers 20 angeordnet werden. In diesem Fall können die reflektierenden Barrieren 30 beispielsweise ein Silikon, ein Epoxid oder einen anderen Kunststoff aufweisen und durch ein Spritzgussverfahren über der Oberfläche 21 des Trägers 20 angeordnet werden. Die reflektierenden Barrieren 30 können aber auch durch ein Tiefziehen über der Oberfläche 21 angeordnet werden. Die reflektierenden Barrieren 30 können aber auch dadurch geschaffen werden, dass die Oberfläche 21 des Trägers 20 selektiv geätzt wird, sodass die reflektierenden Barrieren 30 aus dem Material des Trägers 20 gebildet werden und mit dem Träger 20 einen monolithischen Verbundkörper bilden .
Jeder Bildpunkt 40 weist jeweils mindestens einen auf der Oberfläche 21 des Trägers 20 angeordneten optoelektronischen Halbleiterchip 50 auf. Der optoelektronische Halbleiterchip 50 weist eine Oberseite 51, eine Unterseite 52 und Seitenfacetten 53 auf. Der optoelektronische Halbleiterchip 50 ist mit seiner Unterseite 52 an der Oberfläche 21 des Trägers 20 angeordnet. Der optoelektronische Halbleiterchip 50 ist dazu ausgebildet, elektromagnetische Strahlung zu emittieren und kann beispielsweise ein Leuchtdiodenchip sein. Der Leuchtdiodenchip kann beispielsweise volumenemittierend sein. In diesem Fall emittiert der optoelektronische Halbleiterchip 50 elektromagnetische Strahlung an seiner Oberseite 51 und an seinen Seitenfacetten 53.
Der optoelektronische Halbleiterchip 50 kann an seiner Oberseite 51 oder an seiner Unterseite 52 Kontaktflächen zur Versorgung des optoelektronischen Halbleiterchips 50 mit elektrischer Energie aufweisen und beispielsweise auf einem in den Träger 20 integrierten Leiterrahmen (in Fig. 2 nicht dargestellt) angeordnet sein. Der Leiterrahmen kann aber auch in einem Montagesubstrat integriert sein, wobei der optoelektronische Halbleiterchip 50 zusammen mit dem Montagesubstrat auf der Oberfläche 21 des Trägers 20 angeordnet sein kann (in Fig. 2 nicht dargestellt) . Alternativ kann der opto- elektronische Halbleiterchip 50 eine Kontaktfläche an seiner Oberseite 51 und eine Kontaktfläche an seiner Unterseite 52 aufweisen. An der Oberseite 51 des optoelektronischen Halbleiterchips 50 befindliche Kontaktflächen können beispielsweise über Bonddrähte mit einem Leiterrahmen oder anderen Elektroden verbunden sein.
Der optoelektronische Halbleiterchip 50 kann eine reflektierende Abdeckung 54 aufweisen, die an seiner Oberseite 51 angeordnet ist. Die reflektierende Abdeckung 54 kann beispielsweise eine Metallisierung, einen dielektrischer Spiegel, einen Bragg-Spiegel oder ein Silikon, ein Epoxyd oder einen anderen Kunststoff mit darin eingebetteten Streupartikeln aufweisen. Die re lektierende Abdeckung 54 reduziert die Emission elektromagnetischer Strahlung an der Oberseite 51 des optoelektronischen Halbleiterchips 50 und verstärkt die Emission an den Seitenfacetten 53. Wie zuvor erläutert, kann durch eine erhöhte Seitenemission elektromagnetischer Strahlung eine Dicke des optoelektronischen Bauelements 10 reduziert werden.
Weiterhin kann der optoelektronische Halbleiterchip 50 in ein Vergussmaterial 70 eingebettet sein. Im in Fig. 2 gezeigten Beispiel bildet das Vergussmaterial 70 eine sphärische Linse 71. Die Linse 71 kann dazu vorgesehen sein, die Auskoppelung der elektromagnetischen Strahlung zu gestalten.
Die Linse 71 kann dazu geeignet sein, eine Emission elektromagnetischer Strahlung an der Oberseite 51 des optoelektronischen Halbleiterchips 50 zu unterdrücken. Zu diesem Zweck würde die Linse 71 eine der Oberfläche 21 des Trägers 20 abgewandte Mulde aufweisen. In diesem Fall kann die reflektierende Abdeckung 54 entfallen.
Die reflektierenden Barrieren 30 sind dazu ausgebildet, einzelne Bildpunkte 40 optisch voneinander zu entkoppeln. Damit verhindern die reflektierenden Barrieren 30 ein Übersprechen zwischen einzelnen Bildpunkten 40 und ermöglichen einen hohen Dynamikbereich des optoelektronischen Bauelements 10. Der Dynamikbereich bezeichnet dabei den Kontrastumfang, d.h. ein Verhältnis zwischen maximaler und minimaler Strahlungsdichte zweier Bildpunkte 40 des optoelektronischen Bauelements 10. Um ein Übersprechen zwischen einzelnen Bildpunkten 40 zu vermeiden, weisen die reflektierenden Barrieren 30 ein reflektierendes Material auf. Dazu können die reflektierenden Barrieren 30 beispielsweise reflektierende Beschichtungen aufweisen. Weisen die reflektierenden Barrieren 30 ein Silikon, ein Epoxid oder einen anderen Kunststoff auf, so können alternativ auch Streupartikel oder Streuporen, beispielsweise Lufteinschlüsse, in den Kunststoff eingebettet sein, um elektromagnetische Strahlung zu reflektieren. Alternativ können die reflektierenden Barrieren 30 beispielsweise Prismen oder Reflektoren sein.
Eine reflektierende Beschichtung kann auch auf der Oberfläche 21 des Trägers 20 zwischen den optoelektronischen Halbleiterchips 50 und den reflektierenden Barrieren 30 angeordnet sein. Es ist auch möglich, dass die reflektierenden Barrieren 30 und die reflektierende Beschichtung an der Oberfläche 21 des Trägers 20 zusammenhängend ausgebildet sind. Die mit der reflektierenden Beschichtung zusammenhängenden reflektierenden Barrieren 30 können beispielsweise durch Spritzguss oder ein Tiefziehen auf der Oberfläche 21 des Trägers 20 angeordnet werden.
Das in Fig. 2 dargestellte optoelektronische Bauelement 10 weist weiterhin eine Streufolie 80 und eine wellenlängenkonvertierende Schicht 90 auf. Die Streufolie 80 ist über dem optoelektronischen Halbleiterchip 50 angeordnet. Die wellenlängenkonvertierende Schicht 90 ist über dem optoelektronischen Halbleiterchip angeordnet. Sowohl die Streufolie 80, als auch die wellenlängenkonvertierende Schicht 90 sind in Fig. 1 der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt. In der Darstellung der Fig. 2 ist die wellenlängenkonvertierende Schicht 90 über der Streufolie 80 angeordnet. Die Streufolie 80 kann aber auch über der wellenlängenkonvertierenden Schicht 90 angeordnet sein.
Die Streufolie 80 kann einen Kunststoff, beispielsweise Polyvinylchlorid (PVC), Polymethylmethacrylat (PM A) oder Poly- carbonat (PC) aufweisen. Die Streufolie 80 ist dazu vorgesehen, elektromagnetische Strahlung zu streuen. Die Streufolie 80 kann auch als Diffuser bezeichnet werden. Zusätzlich kann die Streufolie 80 inhomogen strukturiert sein. Beispielsweise kann die Streufolie 80 eine Modulation hinsichtlich ihrer Dicke aufweisen.
Eine Streufolie 80 kann die Winkelverteilung abgestrahlter elektromagnetischer Strahlung glätten. Allerdings ist eine Streufolie 80 nicht notwendigerweise dazu ausgebildet, eine räumliche Inhomogenität der elektromagnetischen Strahlung auszugleichen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Streufolie 80 lediglich einen Kunststoff aufweist. Zum Ausgleich einer räumlichen Inhomogenität der abgestrahlten elektromagnetischen Strahlung kann die Streufolie 80 zusätzlich volumenstreuende Partikel aufweisen. Hierbei kann es sich beispielsweise um Titandioxid-Partikel, Aluminiumoxid- Partikel, Kunststoff-Partikel oder Poren, beispielsweise Lufteinschlüsse, handeln. Eine Streufolie 80 mit darin eingebetteten Volumenstreuern erzeugt eine homogene Verteilung der vom optoelektronischen Element 10 abgestrahlten elektromagnetischen Strahlung.
Die wellenlängenkonvertierende Schicht 90 kann ein Silikon, ein Epoxid oder einen anderen Kunststoff aufweisen. Sie ist dazu vorgesehen, die Wellenlänge der von dem optoelektronischen Halbleiterchip 50 emittierten elektromagnetischen Strahlung zu modifizieren. Dazu kann die wellenlängenkonvertierende Schicht 90 beispielsweise eingebettete wellenlängenkonvertierende Partikel aufweisen. Wenn der optoelektronische Halbleiterchip 50 beispielsweise blaues Licht emittiert, so kann die wellenlängenkonvertierende Schicht 90 einen Teil des blauen Lichts in gelbes Licht konvertieren, sodass ein Be- trachter eine Überlagerung des ursprünglich emittierten und des konvertierten Lichts, in diesem Fall also weißes Licht, wahrnimmt. Die wellenlängenkonvertierende Schicht 90 kann aber auch entfallen.
Fig. 3 zeigt analog zu Fig. 2 eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10. Das in Fig. 3 dargestellte optoelektronische Bauelement 10 weist eine große Ähnlichkeit zu dem in Fig. 2 gezeigten optoelektronischen Bauelement 10 auf. Die Bezugs¬ zeichen gelten entsprechend Fig. 2. Im Folgenden sollen lediglich die Unterschiede erläutert werden.
Die in Fig. 3 dargestellte Variante des optoelektronischen Bauelements 10 weist eine Lichtleiterstruktur 60 auf, die über dem optoelektronischen Halbleiterchip 50 angeordnet ist. Die Lichtleiterstruktur 60 weist eine Oberseite 61 und eine der Oberseite 61 abgewandte Unterseite 62 auf. Die Lichtleiterstruktur 60 ist mit ihrer Unterseite 62 über der Oberfläche 21 des Trägers 20 angeordnet. Zwischen der Oberfläche 21 des Trägers 20 und der Unterseite 62 der Lichtleiterstruk- tur 60 kann ein Luftspalt ausgebildet sein.
Die Lichtleiterstruktur 60 ist dazu vorgesehen, elektromagnetische Strahlung innerhalb eines Bildpunktes 40 seitlich zu führen. Dabei kann eine Totalreflexion der von dem optoelektronischen Halbleiterchip 50 emittierten elektromagnetischen Strahlung an der Oberseite 61 und der Unterseite 62 der Lichtleiterstruktur 60 stattfinden. Die Lichtleiterstruktur 60 kann beispielsweise Glas, ein Silikon, ein Epoxid oder einen anderen Kunststoff aufweisen.
Um ein Übersprechen einzelner Bildpunkte 40 zu unterdrücken, weist die Lichtleiterstruktur 60 Aussparungen 63 auf. Die Aussparungen 63 bilden bei der in Fig. 3 gezeigten Variante die reflektierenden Barrieren 30. Zwischen der Lichtleiterstruktur 60 und den Aussparungen 63 sind Grenzflächen 64 ausgebildet. Elektromagnetische Strahlung, die durch die Lichtleiterstruktur propagiert, wird an den Grenzflächen 64 zwischen der Lichtleiterstruktur 60 und den reflektierenden Barrieren 30 totalreflektiert.
Die Grenzflächen 64 können zusätzlich reflektierende Be- schichtungen, beispielsweise metallische oder dielektrische Beschichtungen, aufweisen.
Die Lichtleiterstruktur 60 kann auch weitere Aussparungen zur Aufnahme von optoelektronischen Halbleiterchips 50 aufweisen. Alternativ können optoelektronische Halbleiterchips 50 auch in die Lichtleiterstruktur 60 eingebettet worden sein. Von optoelektronischen Halbleiterchips 50 emittierte elektromagnetische Strahlung kann in die Lichtleiterstruktur 60 eingekoppelt werden.
In Fig. 3 ist die Lichtleiterstruktur 60 als eine zusammenhängende Struktur dargestellt, die sich über alle Bildpunkte 40 erstreckt. Aus diesem Grund reichen die Aussparungen 63 bzw. die reflektierenden Barrieren 30 nicht bis zu der Streufolie 80. Somit besteht die Möglichkeit eines teilweisen Übersprechens zwischen den Bildpunkten 40. Dies kannaller- dings unterdrückt werden. Das optoelektronische Bauelement 10 kann auch eine Mehrzahl von Lichtleiterstrukturen 60 aufweisen. Beispielsweise kann das opotelektronische Bauelement 10 eine Lichtleiterstruktur 60 pro Bildpunkt 40 aufweisen, sodass alle Lichtleiterstrukturen 60 vollständig voneinander entkoppelt sind. Das Übersprechen zwischen den Bildpunkten 40 wäre reduziert. Jede Lichtleiterstruktur 60 kann dabei derart ausgebildet sein, dass die Aussparungen 63 bzw. die reflektierenden Barrieren 30 zwischen zwei benachbarten Lichtleiterstrukturen 60 einen der in Fig. 3 entsprechenden, sich von der Oberfläche 21 des Trägers 20 weg verjüngenden, Querschnitt aufweisen. Für den Fall, dass das optoelektronische Bauelement 10 pro Bildpunkt 40 eine Lichtleiterstrukturen 60 aufweist, ist es zweckmäßig, dass die Lichtleiterstrukturen 60 benachbarter Bildpunkte 40 über schmale Stege monolithisch miteinander verbunden sind. Dies reduziert ein Übersprechen benachbarter Bildpunkte 40 ohne, dass eine Mehrzahl von Lichtleiterstrukturen 60 angeordnet werden muss.
Damit die von den optoelektronischen Halbleiterchips 50 emittierte elektromagnetische Strahlung aus der Lichtleiterstruktur 60 ausgekoppelt werden kann, weist die Lichtleiterstruktur 60 an ihrer Oberseite 61 Auskoppelstrukturen auf (in Fig. 3 nicht dargestellt). Die Auskoppelstrukturen unterbrechen die Totalreflexion an der Oberseite 61 der Lichtleiterstruktur 61. Die Auskoppelstrukturen können beispielsweise Prismenstrukturen sein. Es ist denkbar, dass die Auskoppelstrukturen mittels Spritzguss beim Formen der Lichtleiterstruktur 60 erzeugt werden.
Auch an der Unterseite 62 der Lichtleiterstruktur 60 können Auskoppelstrukturen angeordnet sein. Elektromagnetische Strahlung kann an den an der Unterseite 62 der Lichtleiterstruktur 60 angeordneten Auskoppelstrukturen derart gestreut werden, dass ein günstiger Einfallswinkel bezüglich der Oberseite 61 der Lichtleiterstruktur 60 vorliegt, sodass ein Austritt der elektromagnetischen Strahlung an der Oberseite 21 ermöglicht wird.
An der Unterseite 62 der Lichtleiterstruktur 60 kann eine weitere reflektierende Beschichtung angeordnet sein. Eine solche Beschichtung kann aber auch entfallen.
Die Lichtleiterstruktur 60 kann derart ausgebildet sein, dass eine Dicke der Lichtleiterstruktur 60 innerhalb eines Bildpunkts 40 moduliert ist. Beispielsweise kann die Dicke der Lichtleiterstruktur 60 zu den reflektierenden Barrieren 30 hin abnehmen. Dies begünstigt ebenfalls eine Auskopplung elektromagnetischer Strahlung an der Oberseite 61 der Lichtleiterstruktur 60. Auskoppelstrukturen können in diesem Fall entfallen, es kann aber auch eine Kombination der Merkmale gewählt werden, sodass die Lichtleiterst uktur 60 sowohl Auskoppelstrukturen, als auch eine Dickenmodulation aufweist, wodurch die Auskoppeleffizienz weiter erhöht wird. Fig. 4 zeigt analog zu Fig. 3 eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10. Das in Fig. 4 dargestellte optoelektronische Bauelement 10 weist eine große Ähnlichkeit zu dem in Fig. 3 gezeigten optoelektronischen Bauelement 10 auf. Die Bezugszeichen gelten entsprechend Fig. 3. Im Folgenden sollen lediglich die Unterschiede erläutert werden.
Die in Fig. 4 gezeigte Variante des optoelektronischen Bauelements 10 umfasst eine Lichtleiterstruktur 60, in deren Aussparungen 63 die reflektierenden Barrieren 30 angeordnet sind. In dem gezeigten Beispiel füllen die reflektierenden Barrieren 30 die Aussparungen 63 nicht vollständig aus. Die reflektierenden Barrieren 30 können aber die Aussparungen 63 vollständig ausfüllen.
Sowohl die Aussparungen 63, als auch die darin angeordneten reflektierenden Barrieren 30 weisen einen sich von der Oberfläche 21 des Trägers 20 weg verjüngenden Querschnitt auf. Im dargestellten Beispiel weisen die Aussparungen 63 und die reflektierenden Barrieren 30 einen dreieckigen Querschnitt auf. Dies ist allerdings nicht zwingend erforderlich. Beispielsweise können die Aussparungen 63 und/ oder die reflektierenden Barrieren 30 einen trapezförmigen Querschnitt aufweisen, der sich von der Oberfläche 21 des Trägers weg verjüngt.
Die in den Aussparungen 63 angeordneten reflektierenden Barrieren 30 können beispielsweise ein Silikon, ein Epoxid oder einen anderen Kunststoff mit darin eingebetteten Streupartikeln oder Streuporen aufweisen. Die reflektierenden Barrieren 30 können aber auch einen monolithischen Verbundkörper mit dem Träger 20 bilden und das Material des Trägers 20 aufweisen .
Das Anordnen der reflektierenden Barrieren 30 innerhalb der Aussparungen 63 der Lichtleiterstruktur 60 reduziert ein Übersprechen zwischen zwei benachbarten Bildpunkten 40. Von einem optoelektronischen Halbleiterchip 50 emittierte elekt- romagnetische Strahlung muss nicht notwendigerweise an den Grenzflächen 64 totalreflektiert werden. Tritt die elektromagnetische Strahlung durch eine Grenzfläche 64 in eine Aussparung 63, kann eine in der Aussparung 63 angeordnete reflektierende Barriere 30, die die Aussparung 63 nicht vollständig ausfüllt, die Transmission in einen benachbarten Bildpunkt 40 unterdrücken.
Das optoelektronische Bauelement 10 kann beispielsweise eine Hinterleuchtungseinheit sein. Insgesamt ist das optoelektronische Bauelement derart ausgebildet, dass eine seitlich gerichtete Emission der optoelektronischen Halbleiterchips 50 und ein seitlich gerichteter Transport der elektromagnetischen Strahlung innerhalb eines Bildpunkts 40 möglichst maxi- miert werden. Auf diese Weise kann eine Hinterleuchtungseinheit besonders flach ausgebildet sein. Weiterhin weist eine solche Hinterleuchtungseinheit einen großen Kontrastumfang auf, da die reflektierenden Barrieren 30 ein Übersprechen zwischen den Bildpunkten 40 unterdrücken.
Die vorliegende Erfindung wurde anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben. Dennoch ist die Erfindung nicht auf die offenbarten Beispiele beschränkt. Vielmehr können hieraus andere Variationen vom Fachmann abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
BEZUGSZEICHENLISTE
10 optoelektronisches Bauelement 20 Träger
21 Oberfläche des Trägers
30 reflektierende Barriere 40 Bildpunkte
50 optoelektronischer Halbierterchip
51 Oberseite eines optoelektronischen Halbleiterchips 52 Unterseite eines optoelektronischen Halbleiterchips 53 Seitenfacette eines optoelektronischen Halbleiterchips 54 reflektierende Abdeckung eines optoelektronischen Halbleiterchips
60 Lichtleiterstruktur
61 Oberseite der Lichtleiterstruktur
62 Unterseite der Lichtleiterstruktur
63 Aussparungen in der Lichtleiterstruktur
64 Grenzfläche zwischen Lichtleiterstruktur und Aussparungen
70 Vergussmaterial
71 Linse
80 Streufolie
90 weilenlängenkonvertierende Schicht

Claims

PATENTANSPRÜCHE
Optoelektronisches Bauelement (10),
mit einem Träger (20),
wobei der Träger (20) eine Oberfläche (21) aufweist, wobei über der Oberfläche (21) des Trägers (20) reflektierende Barrieren (30) ausgebildet sind,
wobei die reflektierenden Barrieren (30) die Oberfläche (21) des Trägers (20) in Bildpunkte (40) unterteilen, wobei jeder Bildpunkt (40) jeweils mindestens einen auf der Oberfläche (21) des Trägers (20) angeordneten optoelektronischen Halbleiterchip (50) aufweist,
wobei der optoelektronische Halbleiterchip (50) dazu ausgebildet ist, elektromagnetische Strahlung zu emittieren.
Optoelektronisches Bauelement (10) gemäß Anspruch 1, wobei über dem optoelektronischen Halbleiterchip (50) eine Lichtleiterstruktur (60) angeordnet ist, wobei die Lichtleiterstruktur (60) Aussparungen (63) aufweist.
Optoelektronisches Bauelement (10) gemäß Anspruch 2, wobei die Aussparungen (63) die reflektierenden Barrieren (30) bilden.
Optoelektronisches Bauelement (10) gemäß Anspruch 2, wobei die reflektierenden Barrieren (30) in den Aussparungen (63) angeordnet sind.
Optoelektronisches Bauelement (10) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4,
wobei die Lichtleiterstruktur (60) eine Oberseite (61) aufweist, wobei die Oberseite (61) von der Oberfläche (21) des Trägers (20) abgewandt ist, wobei die Oberseite (61) der Lichtleiterstruktur (60) Auskoppelstrukturen aufweist .
6. Optpelektronisches Bauelement gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5 , wobei die Lichtleiterstruktur (60) eine Unterseite (62) aufweist, wobei die Unterseite (62) der Oberfläche (21) des Trägers (20) zugewandt ist, wobei die Unterseite (62) der Lichtleiterstruktur (60) Auskoppelstrukturen aufweist .
Optoelektronisches Bauelement (10) gemäß einem der Ansprüche 1 oder 4 bis 6, /
wobei die reflektierenden Barrieren (30) ein reflektierendes Material aufweisen.
8. Optoelektronisches Bauelement (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die reflektierenden Barrieren (30) entlang einer Schnittebene senkrecht zur Oberfläche (21) des Trägers (20) einen Querschnitt aufweisen, der sich von der Oberfläche (21) des Trägers (20) weg verjüngt.
9. Optoelektronisches Bauelement (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der optoelektronische Halbleiterchip (50) eine Oberseite (51) aufweist, wobei die Oberseite (51) von der Oberfläche (21) des Trägers (20) abgewandt ist, wobei auf der Oberseite (51) des optoelektronischen Halbleiterchips (50) eine reflektierende Abdeckung (54) angeordnet ist .
10. Optoelektronisches Bauelement (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der optoelektronische Halbleiterchip (50) in ein Vergussmaterial (70) eingebettet ist.
11. Optoelektronisches Bauelement (10) gemäß Anspruch 10,
wobei das Vergussmaterial (70) eine Linse (71) bildet.
12. Optoelektronisches Bauelement (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei eine Streufolie (80) über dem optoelektronischen Halbleiterchip (50) angeordnet ist.
3. Optoelektronisches Bauelement (10) gemäß einem der vor¬ hergehenden Ansprüche,
wobei eine wellenlängenkonvertierende Schicht (90) über dem optoelektronischen Halbleiterchip (50) angeordnet ist .
4. Optoelektronisches Bauelement (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der optoelektronische Halbleiterchip (50) ein vol menemittierender Leuchtdiodenchip ist.
PCT/EP2018/000315 2017-06-22 2018-06-22 Optoelektronisches bauelement Ceased WO2018233870A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201880054018.6A CN111512436B (zh) 2017-06-22 2018-06-22 光电子器件
US16/625,231 US11101251B2 (en) 2017-06-22 2018-06-22 Optoelectronic component

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017113813.7 2017-06-22
DE102017113813 2017-06-22
DE102017114011.5 2017-06-23
DE102017114011.5A DE102017114011B4 (de) 2017-06-22 2017-06-23 Optoelektronisches bauelement

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018233870A1 true WO2018233870A1 (de) 2018-12-27

Family

ID=64567628

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2018/000315 Ceased WO2018233870A1 (de) 2017-06-22 2018-06-22 Optoelektronisches bauelement

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11101251B2 (de)
CN (1) CN111512436B (de)
DE (1) DE102017114011B4 (de)
WO (1) WO2018233870A1 (de)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018132542A1 (de) * 2018-12-17 2020-06-18 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronische leuchtvorrichtung und herstellungsverfahren
US12298528B2 (en) * 2019-10-29 2025-05-13 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelectronic device
US12040317B2 (en) 2019-12-06 2024-07-16 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelectronic device
DE112020005976T5 (de) 2019-12-06 2022-10-13 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronische vorrichtung
JP7585323B2 (ja) 2019-12-06 2024-11-18 エイエムエス－オスラム インターナショナル ゲーエムベーハー オプトエレクトロニクス配置
DE112020005977T5 (de) 2019-12-06 2022-09-22 Osram Opto Semiconductors Gmbh Vorrichtung umfassend einen träger mit optoelektronischen elementen und verfahren zur herstellung der vorrichtung
DE112020005978T5 (de) 2019-12-06 2022-09-22 Osram Opto Semiconductors GmbH Fenster oder oberfläche eines fahrzeugs mit mindestens einem optoelektronischen bauelement
US12672393B2 (en) 2021-03-04 2026-06-30 Samsung Electronics Co., Ltd. Display device including reflective structure
CN117813697A (zh) * 2021-07-30 2024-04-02 索尼集团公司 发光装置和图像显示装置
CN115719788B (zh) * 2021-08-24 2025-09-16 成都辰显光电有限公司 显示装置和发光元件的转移方法
DE102023134389A1 (de) * 2023-12-08 2025-06-12 Ams-Osram International Gmbh Optoelektronisches bauelement
WO2025190572A1 (en) * 2024-03-13 2025-09-18 Ams-Osram International Gmbh Optoelectronic device comprising an embedding layer and a reflective element

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2071640A1 (de) * 2007-12-14 2009-06-17 Giovanni Luigi Albore Beleuchtungsvorrichtung
US20110006316A1 (en) * 2009-07-13 2011-01-13 Luxingtek, Ltd. Lighting device, display, and method for manufacturing the same
WO2013118076A1 (en) * 2012-02-10 2013-08-15 Koninklijke Philips N.V. Low cost encapsulated light-emitting device
WO2013135696A1 (de) * 2012-03-13 2013-09-19 Osram Opto Semiconductors Gmbh Strahlungsemittierendes halbleiterbauteil, beleuchtungsvorrichtung und anzeigevorrichtung
US9368549B1 (en) * 2015-09-02 2016-06-14 Nthdegree Technologies Worldwide Inc. Printed mesh defining pixel areas for printed inorganic LED dies

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10306870A1 (de) 2003-02-19 2004-09-09 Diehl Ako Stiftung & Co. Kg Leuchtanzeigeeinrichtung
JP4165478B2 (ja) 2003-11-07 2008-10-15 セイコーエプソン株式会社 発光装置及び電子機器
US20070102718A1 (en) * 2005-11-07 2007-05-10 Akira Takekuma Lens in light emitting device
DE102006040641A1 (de) 2006-08-30 2008-03-13 Robert Bosch Gmbh Leuchtmodul
US8469578B2 (en) * 2007-01-19 2013-06-25 Koninklijke Philips Electronics N.V. Optical element having at least one embedded reflector
US8461602B2 (en) 2010-08-27 2013-06-11 Quarkstar Llc Solid state light sheet using thin LEDs for general illumination
DE102011085645B4 (de) 2011-11-03 2014-06-26 Osram Gmbh Leuchtdiodenmodul und Verfahren zum Betreiben eines Leuchtdiodenmoduls
DE102012112149A1 (de) 2012-12-12 2014-06-26 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Halbleiterbauelement und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements
DE102015118433A1 (de) 2015-10-28 2017-05-04 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zu seiner Herstellung
US10304813B2 (en) 2015-11-05 2019-05-28 Innolux Corporation Display device having a plurality of bank structures

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2071640A1 (de) * 2007-12-14 2009-06-17 Giovanni Luigi Albore Beleuchtungsvorrichtung
US20110006316A1 (en) * 2009-07-13 2011-01-13 Luxingtek, Ltd. Lighting device, display, and method for manufacturing the same
WO2013118076A1 (en) * 2012-02-10 2013-08-15 Koninklijke Philips N.V. Low cost encapsulated light-emitting device
WO2013135696A1 (de) * 2012-03-13 2013-09-19 Osram Opto Semiconductors Gmbh Strahlungsemittierendes halbleiterbauteil, beleuchtungsvorrichtung und anzeigevorrichtung
US9368549B1 (en) * 2015-09-02 2016-06-14 Nthdegree Technologies Worldwide Inc. Printed mesh defining pixel areas for printed inorganic LED dies

Also Published As

Publication number Publication date
US20200144228A1 (en) 2020-05-07
DE102017114011A1 (de) 2018-12-27
CN111512436A (zh) 2020-08-07
US11101251B2 (en) 2021-08-24
DE102017114011B4 (de) 2021-09-16
CN111512436B (zh) 2024-06-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102017114011A1 (de) Optoelektronisches bauelement
EP2130072B1 (de) Anordnung mit einem halbleiterchip und einer lichtleiterschicht
DE60205806T2 (de) Linse für Leuchtdioden
EP2047526B1 (de) Beleuchtungsanordnung
EP2031667B1 (de) Leuchtdioden-Gehäuse
EP2519985B1 (de) Optoelektronisches bauelement und verfahren zum herstellen eines optoelektronischen bauelements
DE102019104325A1 (de) Optoelektronisches Halbleiterbauteil und Herstellungsverfahren für optoelektronische Halbleiterbauteile
DE112013000928B4 (de) Optoelektronisches Halbleiterbauelement
DE102005042523A1 (de) Beleuchtungseinrichtung
EP2126989A1 (de) Optoelektronische vorrichtung mit gehäusekörper
DE102016120635B4 (de) Laserbauelement und verfahren zum herstellen eines laserbauelements
EP1618430A2 (de) Lichtquelle
DE102018123851A1 (de) Lichtemittierende Vorrichtung
DE102011080458A1 (de) Optoelektronische anordnung und verfahren zur herstellung einer optoelektronischen anordnung
WO2016005150A1 (de) Halbleiterlaserbauteil und kamera
DE102018128325B4 (de) Optische Vorrichtung und Lichtquellenmodul, in dem diese enthalten ist
DE102023133332A1 (de) Lichtemittierende vorrichtung
DE102017111706A1 (de) Lichtemissionsvorrichtung
DE102016104602A1 (de) Halbleiterlichtquelle
DE19831607A1 (de) Lineares Beleuchtungs-Baueelement bzw. Belichtungsbauelement und Bildlesevorrichtung, welche dieses verwendet
EP2891192B1 (de) Verfahren zum herstellen eines led-moduls und led-modul
DE102017208241A1 (de) Lichtleiter zum erzeugen eines vorgegebenen lichtbilds eines pixels einer matrixleuchte
EP2279527A1 (de) Optoelektronisches modul und optoelektronische anordnung
DE102019218203A1 (de) Led-hintergrundbeleuchtungssystem
DE112017000574B4 (de) Leuchtvorrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18736792

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18736792

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1