WO2019233731A1 - Optoelektronisches bauteil und verfahren zur herstellung eines optoelektronischen bauteils - Google Patents

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WO2019233731A1
WO2019233731A1 PCT/EP2019/062673 EP2019062673W WO2019233731A1 WO 2019233731 A1 WO2019233731 A1 WO 2019233731A1 EP 2019062673 W EP2019062673 W EP 2019062673W WO 2019233731 A1 WO2019233731 A1 WO 2019233731A1
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radiation
conversion element
sub
pixel
pixels
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PCT/EP2019/062673
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Andreas DOBNER
Peter Brick
Frank Singer
Thomas Schwarz
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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    • H01L33/50—Wavelength conversion elements

Definitions

  • An optoelectronic component is specified.
  • An object to be solved is to specify an optoelectronic component which has a particularly good color saturation.
  • a method for producing such an optoelectronic device is to be specified.
  • Patent claim 5 and solved by a method with the steps of claim 12.
  • Optoelectronic device are the subject of the respective dependent claims.
  • this includes
  • a radiation-emitting pixel comprising at least two radiation-emitting sub-pixels, each emit electromagnetic primary radiation from a radiation exit surface.
  • Radiation exit surface of the radiation-emitting sub-pixels is preferably formed by a top surface of the sub-pixels. Preferably, at least 70% of the Pixels emitted primary radiation through the
  • Radiation exit surface Furthermore, it is possible for the primary radiation emitted by the sub-pixels to emerge from a side surface extending transversely to the cover surface. Preferably, at most 30% of the primary radiation emitted by the sub-pixels exits through the side surface.
  • the radiation-emitting pixel preferably comprises a pixelated light-emitting diode chip.
  • the sub-pixels are arranged on a growth substrate.
  • the sub-pixels each consist of one
  • the semiconductor chips are on a support, such as a printed circuit board or a lead frame
  • the optoelectronic component is surface mountable, for example.
  • the sub-pixels are designed to generate electromagnetic primary radiation in the blue spectral range during operation, in particular blue
  • the peak wavelength of the blue primary radiation is preferably between and including 400 nanometers
  • the electromagnetic secondary radiation can be green, yellow or red light.
  • the conversion element is preferably adapted to the
  • the Conversion element partially converts the blue primary radiation into yellow secondary radiation, which can mix together with the blue primary radiation to white light.
  • the conversion element is preferred
  • the conversion element which is arranged on one of the at least two sub-pixels, to partially convert the blue primary radiation into yellow light. This light mixes with the blue light of the sub-pixel, which is free of the conversion element, to white light. Also in this case, the conversion element is preferred
  • the conversion element preferably comprises a matrix material into which phosphor particles are introduced.
  • Matrix material may be a resin, such as an epoxy, or a silicone, or a polysiloxane, or a mixture of these materials.
  • the phosphor particles preferably confer on the conversion element the wavelength-converting properties.
  • wavelength-converting means, in particular, that irradiated electromagnetic primary radiation of a particular wavelength range is converted into electromagnetic secondary radiation of another, preferably longer wavelength, wavelength range
  • a wavelength-converting element absorbs primary radiation of a certain wavelength range and converts it to more atomic by electronic processes and / or molecular level in electromagnetic secondary radiation of another wavelength range and sends the converted secondary electromagnetic radiation again.
  • pure scattering or pure absorption is not understood to be “wavelength converting”.
  • one of the following materials is suitable for the phosphor particles: rare earth doped garnets, rare earth doped alkaline earth sulfides, rare earth doped thiogallates, rare earth doped aluminates, rare earth doped silicates, rare earth doped orthosilicates, rare earths doped chlorosilicates, doped with rare earths
  • Oxynitrides rare earth doped aluminum oxynitrides, rare earth doped silicon nitrides, rare earth doped sialons, quantum dots. These materials can also be used without matrix material and applied directly. Furthermore, the conversion element may consist of one of the mentioned materials.
  • the conversion element preferably embeds one of the at least two sub-pixels.
  • the conversion element surrounds the sub-pixel. This means that the conversion element is arranged on the radiation exit surface and on the lateral surface of the sub-pixel extending transversely to the cover surface.
  • the conversion element is preferably in direct contact with the radiation exit surface and the side surface of the sub-pixel.
  • a filter layer is arranged on the conversion element, which scatters and / or absorbs primary radiation.
  • the filter layer comprises
  • Filter particles scatter and / or absorb at least one predetermined wavelength range of the electromagnetic radiation emitted by the sub-pixels stronger than a different wavelength range from the predetermined wavelength range.
  • the filter particles can
  • the filter particles can wavelength-selectively scatter and / or absorb the radiation not converted by the conversion element.
  • the filter particles may be, for example, dyes soluble in a matrix material or in a
  • Matrix material insoluble pigments act.
  • the pigments or dyes may be inorganic or organic.
  • the filter particles may comprise semiconductor materials, dielectric materials or metals or be formed from one of these materials. The metals are preferred here for their for the scatter and / or the
  • the filter particles are formed from one of the following materials or have one of the following materials: Cd, Td, Si, Ag, Au, Fe, Pt, Ni,
  • the filter particles are, for example, scattering and / or absorbing for a wavelength range of at most 550 nanometers. Is this
  • the filter particles are preferably scattering and / or
  • absorbent formed for a wavelength range of at most 450 nanometers and at least 650 nanometers.
  • the optoelectronic component comprises a radiation-emitting pixel, which comprises at least two radiation-emitting sub-pixels, each one
  • Emitting radiation exit surface wherein a
  • Conversion element on the radiation exit surface of one of the at least two sub-pixels is arranged, which is a part of the primary radiation into a secondary radiation
  • Conversion element is arranged, the primary radiation scatters and / or absorbed.
  • a filter layer is arranged above a conversion element which is arranged above a sub-pixel.
  • the conversion element is configured to convert blue light generated by the sub-pixel into red or green light.
  • Filter layer is preferably adapted to corresponding to the converted by the conversion element light
  • the blue light is also preferably absorbed by the filter layer and / or scattered.
  • the blue light of the sub-pixel which has no conversion element, can not be used to excite an adjacent conversion element. On Crosstalk of the blue light to adjacent sub-pixels is thus prevented. A high color saturation of the
  • the subpixel which is free of the conversion element, has a greater height than the subpixel, on the radiation exit surface of which a conversion element is arranged.
  • Conversion element spans the common plane.
  • the top surface of the sub-pixel which is free of a conversion element
  • the conversion element is not.
  • Conversion element at most 10 microns.
  • the outer surface of the conversion element is the
  • Main emission direction is perpendicular to a
  • the filter layer has a recess on an emission surface, an outer wall of the filter layer having primary radiation of a
  • the emission surface of the filter layer is arranged downstream of the radiation exit surface of the subpixel in the main emission direction.
  • the filter layer over the radiation exit surface of the sub-pixel has a smaller thickness than over the
  • the filter layer arranged above the side surface forms the outer wall of the filter layer.
  • the outer wall of the filter layer projects beyond the emission surface in the direction of the main emission direction.
  • the recess is arranged in the filter layer over a conversion element which is adapted to blue light in white light
  • the filter layer preferably absorbs and / or scatters blue light.
  • the blue light usually has a large spectral component of the white light.
  • the blue light is only partially absorbed and / or scattered by the smaller thickness of the filter layer, which is arranged over the radiation exit surface of the sub-pixel, so that the spectral composition of the white color is not or only slightly changed.
  • this includes
  • a radiation-emitting pixel comprising at least two radiation-emitting sub-pixels, each emit electromagnetic primary radiation from a radiation exit surface.
  • the optoelectronic component preferably comprises a conversion element on the radiation exit surface of one of the sub-pixels, which converts the primary radiation of the sub-pixel into a secondary radiation, wherein the electromagnetic primary radiation of the sub-pixels has a mutually different peak wavelength.
  • the peak wavelength is preferred in each case
  • a sub-pixel is free of a conversion element, and the peak wavelength of the primary radiation emitted by the sub-pixel that is free of a conversion element is outside of one
  • Absorption maximum of the conversion element is a maximum of an absorption spectrum of the
  • the absorption spectrum is a
  • Absorption spectrum is a curve in which the wavelength is plotted on the X-axis and the absorbed spectral intensity or the spectral luminous flux on the Y-axis.
  • the absorption spectrum of the conversion element generally has a maximum at a peak wavelength, namely the absorption maximum.
  • the conversion element is disposed within the absorption maximum of
  • Primary radiation usually has an emission spectrum.
  • the emission spectrum is a diagram in which a
  • the emission spectrum represents a curve plotted on the x-axis with the wavelength and on the y-axis with the spectral intensity or the spectral luminous flux.
  • the Emission spectrum usually has a maximum at a peak wavelength, namely the emission maximum.
  • the peak wavelength of the primary radiation of the sub-pixel is preferably within the absorption maximum of
  • a difference of the peak wavelengths of the at least two sub-pixels is between 10 nanometers and 50 nanometers inclusive. Particularly preferred is the difference of
  • Peak wavelengths of the at least two sub-pixels between 20 nanometers inclusive and 30 nanometers inclusive.
  • Half-width less than or equal to 50 nanometers.
  • the term half-width here refers to a curve with a maximum, such as the absorption spectrum with the
  • the one emitted by the sub-pixel is the one emitted by the sub-pixel
  • the emitted primary radiation of the sub-pixel which has no conversion element and has a larger or smaller peak wavelength, not of the Absorbed phosphor particles and thus largely not converted into secondary radiation.
  • a crosstalk between two adjacent sub-pixels is prevented.
  • Quantum dot phosphors are very small semiconducting
  • Quantum dot phosphors can comprise a core and a shell ("core shell quantum dot"), wherein both the core and the shell comprise a semiconductor material or are formed from a semiconductor material
  • Band gap of the shell is usually adjusted by the material and size, so that the shell
  • the core of the quantum dot phosphor is usually adjusted via the material and the size so that it at least a part of the energy absorbed by the electromagnetic primary radiation as electromagnetic radiation of the
  • the core or core and shell of a particle of the quantum dot phosphor has a diameter of between 2 nanometers and 20 nanometers inclusive.
  • the quantum dot phosphor can still have one or more shells.
  • the sheath is preferably intended to contain the core and / or shell materials prior to Influence of external substances, such as oxygen or water to protect, leading to oxidation of the materials of these
  • the sheath may be capable of at least preventing agglomeration of the quantum dot phosphors.
  • the shell may contain a resin or a glass or may consist of a resin or a glass.
  • a grain of a quantum dot phosphor with a cladding may have a diameter of between 50 nanometers and 20 micrometers inclusive. It is also possible that the shell of a grain several
  • Particles of a quantum dot phosphor comprises.
  • quantum dot phosphors have a
  • an optoelectronic component with at least four radiation-emitting pixels is specified, each of which comprises three radiation-emitting sub-pixels.
  • the optoelectronic component for the optoelectronic component for example, the optoelectronic component for
  • Optoelectronic component for example, comprise 1980x1080 pixels.
  • one of the sub-pixels has a conversion element which emits red secondary radiation from its light-outcoupling surface.
  • one of the subpixels has a conversion element which emits green secondary radiation from the light outcoupling surface.
  • Lichtauskoppel is formed by one of the sub-pixel remote outer surface of the conversion elements.
  • one of the sub-pixels is free of a conversion element and transmits blue
  • the subpixel whose conversion element generates red secondary radiation is between the subpixel that is free of one
  • Conversion element and blue primary radiation emits, and the sub-pixel whose conversion element green
  • a dividing wall is arranged between directly neighboring pixels
  • the partition is formed of a metal.
  • the dividing wall is formed from titanium oxide or from a black potting compound.
  • Filter layer has a metallic coating which is impermeable to blue primary radiation.
  • a radiation-emitting pixel which has at least two radiation-emitting sub-pixels.
  • the at least two sub-pixels are part of one radiation-emitting semiconductor chips.
  • the sub-pixels are preferably on a structured growth substrate
  • the at least two sub-pixels at least two radiation-emitting
  • Semiconductor chips are and are applied to a carrier.
  • a conversion element is applied to one of the at least two sub-pixels.
  • the conversion element comprises a matrix material which
  • filter particles are introduced into the matrix material.
  • Matrix material preferably comprises the phosphor particles and the filter particles.
  • a material of the conversion element is preferably present in a flowable form during application.
  • the material of the conversion element has an initially liquid resin or silicone as matrix material into which phosphor particles are introduced. If the material of the conversion element when applied in a flowable or liquid form, it is usually cured after application to the conversion element.
  • a filter layer is applied to the conversion element.
  • a material of the filter layer is preferably also present in a flowable form during application. For example, this indicates
  • Material of the filter layer is an initially liquid resin or Silicon as matrix material, into the filter particles
  • the material of the filter layer when applied in a flowable or liquid form it is usually cured after application to the filter layer.
  • the application of the conversion element and the filter layer comprises applying a matrix material, the phosphor particles and
  • the filter particles Includes filter particles.
  • Phosphor particles are in the matrix material
  • the phosphor particles have a greater specific gravity than the filter particles.
  • the force acting on the sedimentation shows against the main radiation direction. Due to the greater specific gravity, the phosphor particles are agglomerated by the sedimentation in the matrix material on a side facing the sub-pixel.
  • the phosphor particles and the filter particles are spatially separated by the sedimentation process. In this case, the material of the conversion element and the material of the filter layer are cured after sedimentation to the conversion element and the filter layer.
  • the force acting on the sedimentation shows in the main emission direction.
  • the sedimentation is produced here by means of a centrifuge or by means of a head-hanging component. In this case sedimentation is called inverse sedimentation. Due to the greater specific gravity, the filter particles are replaced by the inverse
  • the conversion element and the filter layer have a shape of a lens which is produced due to the surface tension of the liquid matrix material during the sedimentation.
  • the forming form preferably corresponds to a convex lens.
  • Shaping element is preferred after the application of the matrix material, the filter particles and the
  • the shaping element has inner surfaces which face the matrix material and are in direct contact therewith.
  • radiation-emitting pixels is preferably flat and preferably runs parallel to the
  • Radiation exit surface of the sub-pixel The lateral inner surfaces of the shaping element are preferably arranged obliquely to the radiation exit surface.
  • Figures 1 to 3 are schematic sectional views of
  • FIGS 4 and 5 are schematic sectional views of an optoelectronic device according to each one
  • Figures 6 to 8 are schematic sectional views of
  • Figures 9 and 10 are schematic sectional views of an optoelectronic device according to each one
  • FIG. 11 is a schematic plan view of an optoelectronic component according to an exemplary embodiment
  • Figure 12 is a schematic plan view of an optoelectronic device according to an embodiment.
  • the radiation-emitting pixel 2 which comprises two subpixels 3.
  • the sub-pixels 3 each have one
  • the two sub-pixels 3 are arranged on a carrier 7 and comprise one
  • the semiconductor layer sequence 6 is set up to emit electromagnetic primary radiation in the blue spectral range from the radiation exit surface 4.
  • a conversion element 8 is applied to one of the two sub-pixels 3, as shown in FIG.
  • the conversion element 8 covers the
  • a filter layer 9 is applied to the conversion element 8 in a further step according to FIG.
  • the filter layer 9 completely covers the conversion element 8.
  • the exemplary embodiment shown in FIG. 4 represents an optoelectronic component 1 which, in contrast to the exemplary embodiment of FIG. 3, has a recess 10 on an emission surface 12 in the filter layer 9.
  • Filter layer 9, which is disposed over the radiation exit surface 4 of the sub-pixel 3, has a smaller thickness due to the recess 12 than the filter layer, which is arranged over the side surface of the sub-pixel 3.
  • the filter layer 9 arranged above the side surface forms the outer wall 11 of the filter layer.
  • the thicker outer wall 11 of the filter layer 9 shields the Primary radiation of the adjacent sub-pixel 3 particularly good.
  • the conversion element 8 is designed to partially convert the primary radiation emitted by the sub-pixel 3 into yellow-green light, so that the sub-pixel 3 emits white light, that consists of blue primary radiation and green-yellow
  • an optoelectronic component 1 is shown in which, in contrast to the exemplary embodiment according to FIG. 4, the conversion element 8 is designed to completely or completely emit the blue primary radiation b emitted by the subpixel 3
  • the blue primary radiation b emitted by the sub-pixel 3 partially emerges from its side surface.
  • the filter layer 11 absorbs or scatters the blue primary radiation b and thus advantageously prevents excitation of the phosphor particles of the
  • Secondary radiation g or red secondary radiation r is not absorbed or scattered by the filter layer 11.
  • the filter particles and phosphor particles contains.
  • Phosphor particles are the filter layer 9 and the
  • Conversion element 8 generates. Due to due to the
  • Matrix material corresponds to a convex lens.
  • Embodiment of Figure 7 a shaping element after the application of the matrix material over the matrix material arranged (not shown).
  • the shaping element has inner surfaces which face the matrix material and are in direct contact therewith.
  • the inner surface of the shaping element above the radiation-emitting sub-pixel is flat and runs parallel to the
  • the lateral inner surfaces of the shaping element are arranged perpendicular to the radiation exit surface.
  • liquid matrix material form the filter layer 9 and the conversion element 8, due to the
  • Embodiment of Figure 7 uses a shaping element having lateral inner surfaces, which are arranged obliquely to the radiation exit surface (not
  • the resulting filter layer 9 and the Resulting conversion element 8 also have inclined side surfaces.
  • the exemplary embodiment shown in FIG. 9 represents an optoelectronic component 1 which, in contrast to the exemplary embodiment of FIG. 3, has no filter layer 9. Furthermore, the electromagnetic
  • the peak wavelength of the sub-pixel 3, which is free of a conversion element 8, is outside of an absorption maximum of the conversion element and thus does not stimulate the conversion element 8.
  • Peak wavelength of the sub-pixel 3 on whose
  • an optoelectronic component 1 is shown in which, in contrast to FIG. 9, the subpixel 3, which is free of the conversion element 8, has a greater height 13 than the subpixel 3, on the
  • FIG. 11 represents an optoelectronic component 1, which is twelve radiation-emitting pixels 1, each comprising three radiation-emitting sub-pixels r, g, b.
  • One of the three sub-pixels 3 has a conversion element 8, the red secondary radiation r from its Lichtauskoppelflache
  • Another of the three subpixels 3 has one
  • the green secondary radiation g emits from the light output surface, and the other of the three sub-pixels 3 is free of a conversion element 8.
  • This sub-pixel 3 emits blue primary radiation b from its radiation exit surface.
  • Conversion element 8 generates red secondary radiation r is between the sub-pixel 3, which is free of one
  • Conversion element 8 generates green secondary radiation g arranged. Absorption spectra of green and red
  • Filter layers usually show a high absorption of blue light only for the red and not for the green absorption spectra of the green filter layer. Consequently, it is advantageous not to place the green filter layer directly next to the blue sub-pixel.
  • an optoelectronic component 1 is shown in which, in contrast to FIG. 12
  • a partition wall 14 is arranged, which is impermeable to blue primary radiation b.

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Abstract

Es wird ein optoelektronisches Bauteil (1) angegeben mit: - einem strahlungsemittierenden Pixel (2), das zwei strahlungsemittierende Sub-Pixel (3) umfasst, die jeweils elektromagnetische Primärstrahlung von einer Strahlungsaustrittsfläche (4) aussenden, wobei - ein Konversionselement (8) auf der Strahlungsaustrittsfläche (4) von einem der zwei Sub-Pixel (2) angeordnet ist, das einen Teil der Primärstrahlung in eine Sekundärstrahlung konvertiert, und - eine Filterschicht (9) auf dem Konversionselement (8) angeordnet ist, die Primärstrahlung streut und/oder absorbiert. Zudem wird ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils (1) angegeben.

Description

Beschreibung
OPTOELEKTRONISCHES BAUTEIL UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES OPTOELEKTRONISCHEN BAUTEILS
Es wird ein optoelektronisches Bauteil angegeben. Darüber hinaus wird ein Verfahren zur Herstellung eines
optoelektronischen Bauteils angegeben.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein optoelektronisches Bauteil anzugeben, das eine besonders gute Farbsättigung aufweist. Außerdem soll ein Verfahren zur Herstellung eines solchen optoelektronischen Bauteils angegeben werden.
Diese Aufgaben werden durch ein optoelektronisches Bauteil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch ein
optoelektronisches Bauteil mit den Merkmalen des
Patentanspruchs 5 und durch ein Verfahren mit den Schritten des Patentanspruchs 12 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen des optoelektronischen
Bauteils und des Verfahrens zur Herstellung eines
optoelektronischen Bauteils sind Gegenstand der jeweils abhängigen Ansprüche.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das
optoelektronische Bauteil ein strahlungsemittierendes Pixel, das zumindest zwei strahlungsemittierende Sub-Pixel umfasst, die jeweils elektromagnetische Primärstrahlung von einer Strahlungsaustrittsfläche aussenden. Die
Strahlungsaustrittfläche der strahlungsemittierenden Sub- Pixel ist bevorzugt durch eine Deckfläche der Sub-Pixel gebildet. Bevorzugt treten wenigstens 70 % der von den Sub- Pixeln emittierten Primärstrahlung durch die
Strahlungsaustrittsfläche aus. Weiterhin ist es möglich, dass die von den Sub-Pixeln emittierte Primärstrahlung aus einer quer zu der Deckfläche verlaufenden Seitenfläche austritt. Bevorzugt tritt durch die Seitenfläche höchstens 30 % der von den Sub-Pixeln emittierten Primärstrahlung aus.
Bevorzugt umfasst das strahlungsemittierende Pixel einen pixelierten Leuchtdiodenchip. Beispielsweise sind die Sub- Pixel auf einem Aufwachssubstrat angeordnet. Alternativ ist es möglich, dass die Sub-Pixel jeweils aus einem
strahlungsemittierenden Halbleiterchip gebildet sind.
Beispielsweise sind die Halbleiterchips auf einen Träger, wie zum Beispiel einer Leiterplatte oder einem Leiterrahmen
(englisch „leadframe") , aufgebracht. Das optoelektronische Bauteil ist zum Beispiel oberflächenmontierbar.
Weiterhin sind die Sub-Pixel gemäß einer Ausführungsform dazu ausgebildet, im Betrieb elektromagnetische Primärstrahlung im blauen Spektralbereich zu erzeugen, insbesondere blaues
Licht. Die Peakwellenlänge der blauen Primärstrahlung liegt bevorzugt zwischen einschließlich 400 Nanometern und
einschließlich 490 Nanometern.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist ein
Konversionselement auf der Strahlungsaustrittsfläche von einem der zumindest zwei Sub-Pixel angeordnet, das die
Primärstrahlung ganz oder teilweise in eine Sekundärstrahlung konvertiert. Die elektromagnetische Sekundärstrahlung kann grünes, gelbes oder rotes Licht sein. In diesem Fall ist das Konversionselement bevorzugt dazu eingerichtet, die
Primärstrahlung möglichst vollständig in Sekundärstrahlung zu konvertieren. Alternativ ist es möglich, dass das Konversionselement die blaue Primärstrahlung teilweise in gelbe Sekundärstrahlung umwandelt, die sich zusammen mit der blauen Primärstrahlung zu weißem Licht vermischen kann. In diesem Fall ist das Konversionselement bevorzugt dazu
eingerichtet, die Primärstrahlung teilweise in
Sekundärstrahlung zu konvertieren. Weiterhin ist es möglich, dass das Konversionselement, das auf dem einen der zumindest zwei Sub-Pixel angeordnet ist, die blaue Primärstrahlung teilweise in gelbes Licht umwandelt. Dieses Licht vermischt sich zusammen mit dem blauen Licht des Sub-Pixels, das frei von dem Konversionselement ist, zu weißem Licht. Auch in diesem Fall ist das Konversionselement bevorzugt dazu
eingerichtet, die Primärstrahlung teilweise in
Sekundärstrahlung zu konvertieren.
Das Konversionselement umfasst bevorzugt ein Matrixmaterial, in das Leuchtstoffpartikel eingebracht sind. Bei dem
Matrixmaterial kann es sich um ein Harz, wie etwa um ein Epoxid, oder um ein Silikon, oder um ein Polysiloxan oder um eine Mischung dieser Materialien handeln. Bevorzugt verleihen die Leuchtstoffpartikel dabei dem Konversionselement die wellenlängenkonvertierenden Eigenschaften .
Mit dem Begriff „wellenlängenkonvertierend" ist vorliegend insbesondere gemeint, dass eingestrahlte elektromagnetische Primärstrahlung eines bestimmten Wellenlängenbereichs in elektromagnetische Sekundärstrahlung eines anderen, bevorzugt längerwelligen, Wellenlängenbereichs umgewandelt wird. In der Regel absorbiert ein wellenlängenkonvertierendes Element Primärstrahlung eines gewissen Wellenlängenbereiches, wandelt diese durch elektronische Vorgänge auf atomarer und/oder molekularer Ebene in elektromagnetische Sekundärstrahlung eines anderen Wellenlängenbereiches um und sendet die umgewandelte elektromagnetische Sekundärstrahlung wieder aus. Insbesondere wird reine Streuung oder reine Absorption nicht als „wellenlängenkonvertierend" verstanden.
Für die Leuchtstoffpartikel ist beispielsweise eines der folgenden Materialien geeignet: mit seltenen Erden dotierte Granate, mit seltenen Erden dotierte Erdalkalisulfide, mit seltenen Erden dotierte Thiogallate, mit seltenen Erden dotierte Aluminate, mit seltenen Erden dotierte Silikate, mit seltenen Erden dotierte Orthosilikate, mit seltenen Erden dotierte Chlorosilikate, mit seltenen Erden dotierte
Erdalkalisiliziumnitride, mit seltenen Erden dotierte
Oxynitride, mit seltenen Erden dotierte Aluminiumoxinitride, mit seltenen Erden dotierte Siliziumnitride, mit seltenen Erden dotierte Sialone, Quantum dots. Diese Materialien können auch ohne Matrixmaterial Verwendung finden und direkt aufgebracht werden. Weiterhin kann das Konversionselement aus einem der genannten Materialien bestehen.
Das Konversionselement bettet bevorzugt eines der zumindest zwei Sub-Pixel ein. Bevorzugt umgibt das Konversionselement das Sub-Pixel. Das heißt, dass das Konversionselement auf der Strahlungsaustrittsfläche und auf der quer zur Deckfläche verlaufenden Seitenfläche des Sub-Pixels angeordnet ist.
Weiterhin steht das Konversionselement bevorzugt mit der Strahlungsaustrittsfläche und der Seitenfläche des Sub-Pixels in direktem Kontakt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist eine Filterschicht auf dem Konversionselement angeordnet, die Primärstrahlung streut und/oder absorbiert. Die Filterschicht umfasst
Filterpartikel oder ist aus diesen gebildet. Die
Filterpartikel streuen und/oder absorbieren zumindest einen vorgegebenen Wellenlängenbereich der von den Sub-Pixeln emittierten elektromagnetischen Primärstrahlung stärker als ein von dem vorgegebenen Wellenlängenbereich verschiedenen Wellenlängenbereich. Die Filterpartikel können
wellenlängenselektiv die von dem Sub-Pixel emittierte blaue Primärstrahlung streuen und/oder absorbieren. Weiterhin können die Filterpartikel wellenlängenselektiv die von dem Konversionselement nicht-konvertierte Strahlung streuen und/oder absorbieren. Insbesondere wird die gestreute
und/oder absorbierte Strahlung von der Filterschicht und/oder den Filterpartikeln nicht in eine Sekundärstrahlung
konvertiert .
Bei den Filterpartikeln kann es sich beispielsweise um in einem Matrixmaterial löslichen Farbstoffe oder in einem
Matrixmaterial unlöslichen Pigmenten handeln. Die Pigmente oder Farbstoffe können anorganisch oder organisch sein. Die Filterpartikel können Halbleitermaterialien, dielektrische Materialien oder Metalle aufweisen oder aus einem dieser Materialien gebildet sein. Die Metalle sind hierbei bevorzugt nach ihrer für die Streu- und/oder die
Absorptionseigenschaften relevanten Plasmonenresonanz ausgewählt. Beispielsweise sind die Filterpartikel aus einem der folgenden Materialien gebildet oder weisen eines der folgenden Materialien auf: Cd, Td, Si, Ag, Au, Fe, Pt, Ni,
Se, S, SiC^, TiC^/ AI2O3, Fe203, Fe3<D4, ZnO.
Ist das Konversionselement dazu ausgebildet, blaue
Primärstrahlung ganz oder teilweise in rote Sekundärstrahlung zu konvertieren, sind die Filterpartikel beispielsweise streuend und/oder absorbierend für einen Wellenlängenbereich von höchstens 550 Nanometer ausgebildet. Ist das
Konversionselement zur Konversion von blauer Primärstrahlung zu ganz oder teilweise grüner Sekundärstrahlung ausgebildet, sind die Filterpartikel bevorzugt streuend und/oder
absorbierend für einen Wellenlängenbereich von höchstens 450 Nanometer und wenigstens 650 Nanometer ausgebildet.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das optoelektronische Bauteil ein strahlungsemittierendes Pixel, das zumindest zwei strahlungsemittierende Sub-Pixel umfasst, die jeweils
elektromagnetische Primärstrahlung von einer
Strahlungsaustrittsfläche aussenden, wobei ein
Konversionselement auf der Strahlungsaustrittsfläche von einem der zumindest zwei Sub-Pixel angeordnet ist, das einen Teil der Primärstrahlung in eine Sekundärstrahlung
konvertiert, und eine Filterschicht auf dem
Konversionselement angeordnet ist, die Primärstrahlung streut und/oder absorbiert.
Eine Idee des hier beschriebenen optoelektronischen Bauteils ist unter anderem, dass über einem Konversionselement, das über einem Sub-Pixel angeordnet ist, eine Filterschicht angeordnet ist. Das Konversionselement ist beispielsweise dazu ausgebildet, blaues Licht, das von dem Sub-Pixel erzeugt wird, in rotes oder grünes Licht zu konvertieren. Die
Filterschicht ist bevorzugt dazu ausgebildet, entsprechend das vom Konversionselement konvertierte Licht zu
transmittieren und die blaue Primärstrahlung zu absorbieren und/oder zu streuen. Ist neben dem Sub-Pixel ein weiteres Sub-Pixel angeordnet, das ebenfalls blaues Licht als
Primärstrahlung emittiert, wird das blaue Licht ebenfalls bevorzugt von der Filterschicht absorbiert und/oder gestreut. Vorteilhafterweise kann so das blaue Licht des Sub-Pixels, das kein Konversionselement aufweist, nicht zur Anregung eines benachbarten Konversionselements verwendet werden. Ein Übersprechen des blauen Lichts auf benachbarte Sub-Pixel wird damit also verhindert. Eine hohe Farbsättigung des
konvertierten roten und/oder des konvertieren grünen Lichts wird so mit Vorteil erreicht. Weiterhin kann durch Anordnung einer Vielzahl solcher Pixel, die jeweils Sub-Pixel
aufweisen, die zur Erzeugung von rotem, grünem und blauem Licht ausgebildet sind, ein Display erzeugt werden, das einen großen Farbgamut aufweist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die
Strahlungsaustrittsfläche eines der Sub-Pixel frei von einem Konversionselement. In diesem Fall sind die
Strahlungsaustrittsfläche und bevorzugt auch die Seitenfläche des Sub-Pixels frei zugänglich.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Sub-Pixel, das frei von dem Konversionselement ist, eine größere Höhe auf als das Sub-Pixel, auf dessen Strahlungsaustrittsfläche ein Konversionselement angeordnet ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt die
Strahlungsaustrittsfläche des Sub-Pixels, die frei ist von einem Konversionselement, mit einer Außenfläche des
Konversionselements in einer gemeinsamen Ebene. Die
Deckfläche des Sub-Pixels, die frei ist von einem
Konversionselement, spannt die gemeinsame Ebene auf.
Alternativ ist es möglich, dass die Deckfläche des Sub- Pixels, die frei ist von einem Konversionselement, die
Außenfläche des Konversionselements überragt. In diesem Falle schneidet eine Ebene, die durch die Deckfläche des Sub- Pixels, die frei ist von einem Konversionselement,
aufgespannt wird, das Konversionselements nicht. Bevorzugt ist der Abstand der Deckfläche des Sub-Pixels, die frei ist von einem Konversionselement, zu einer Deckfläche des
Konversionselements, höchstens 10 Mikrometer. Die Außenfläche des Konversionselements ist dabei der
Strahlungsaustrittsfläche abgewandt. Die emittierte
elektromagnetische Primärstrahlung des Sub-Pixels, das frei ist von einem Konversionselement, tritt größtenteils durch die Strahlungsaustrittsfläche aus. Demzufolge kann ein
Großteil der emittierten Primärstrahlung nicht auf das
Konversionselement des benachbarten Sub-Pixels treffen, da die Strahlungsaustrittsfläche in einer Hauptabstrahlrichtung die Außenfläche des Konversionselements überragt. Die
Hauptabstrahlrichtung verläuft dabei senkrecht zu einer
Haupterstreckungsebene der Sub-Pixel. Vorteilhafterweise wird so eine Anregung des Konversionselements durch die
elektromagnetische Primärstrahlung des Sub-Pixels, das frei ist von einem Konversionselement, unterdrückt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Filterschicht eine Ausnehmung an einer Emissionsfläche auf, wobei eine Außenwand der Filterschicht Primärstrahlung eines
benachbarten Sub-Pixels abschirmt. Die Emissionsfläche der Filterschicht ist der Strahlungsaustrittsfläche des Sub- Pixels in der Hauptabstrahlrichtung nachgeordnet. Bevorzugt weist die Filterschicht über der Strahlungsaustrittsfläche des Sub-Pixels eine geringere Dicke auf, als über der
Seitenfläche des Sub-Pixels. Die über der Seitenfläche angeordnete Filterschicht bildet dabei die Außenwand der Filterschicht. Vorteilhafterweise schirmt die dickere
Außenwand der Filterschicht die Primärstrahlung des
benachbarten Sub-Pixels besonders gut ab. Die Außenwand der Filterschicht überragt dabei die Emissionsfläche in Richtung der Hauptabstrahlrichtung. Insbesondere bevorzugt ist die Ausnehmung in der Filterschicht über einem Konversionselement angeordnet, das dazu ausgebildet ist, blaues Licht in weißes Licht zu
konvertieren. In diesem Fall absorbiert und/oder streut die Filterschicht bevorzugt blaues Licht. Das blaue Licht weist aber in der Regel einen großen spektralen Anteil an dem weißen Licht auf. Vorteilhafterweise wird das blaue Licht durch die geringere Dicke der Filterschicht, die über der Strahlungsaustrittsfläche des Sub-Pixels angeordnet ist, nur teilweise absorbiert und/oder gestreut, sodass die spektrale Zusammensetzung der weißen Farbe nicht beziehungsweise nur geringfügig verändert wird.
Es wird darüber hinaus ein weiteres optoelektronisches
Bauteil angegeben. Sämtliche in Verbindung mit dem bereits beschriebenen optoelektronischen Bauteil offenbarten Merkmale und Ausführungsformen sind auch in Verbindung mit dem
weiteren optoelektronischen Bauteil anwendbar und umgekehrt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das
optoelektronische Bauteil ein strahlungsemittierendes Pixel, das zumindest zwei strahlungsemittierende Sub-Pixel umfasst, die jeweils elektromagnetische Primärstrahlung von einer Strahlungsaustrittsfläche aussenden. Außerdem umfasst das optoelektronische Bauteil bevorzugt ein Konversionselement auf der Strahlungsaustrittsfläche eines der Sub-Pixel, das die Primärstrahlung des Sub-Pixels in eine Sekundärstrahlung konvertiert, wobei die elektromagnetische Primärstrahlung der Sub-Pixel eine voneinander verschiedene Peakwellenlänge aufweist. Die Peakwellenlänge liegt jeweils bevorzugt
zwischen einschließlich 400 Nanometern und einschließlich 490
Nanometern . Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist ein Sub-Pixel frei von einem Konversionselement und die Peakwellenlänge der von dem Sub-Pixel emittierten Primärstrahlung, das frei ist von einem Konversionselement, liegt außerhalb eines
Absorptionsmaximums des Konversionselements. Bei dem
Absorptionsmaximum des Konversionselements handelt es sich um ein Maximum eines Absorptionsspektrums des
Konversionselements. Das Absorptionsspektrum ist ein
Diagramm, bei dem eine spektrale Intensität oder der
spektrale Lichtstrom der von den Leuchtstoffpartikeln
absorbierten Primärstrahlung in Abhängigkeit der Wellenlänge l dargestellt ist. Mit anderen Worten stellt das
Absorptionsspektrum eine Kurve dar, bei der auf der X-Achse die Wellenlänge und auf der Y-Achse die absorbierte spektrale Intensität oder der spektrale Lichtstrom aufgetragen ist. Das Absorptionsspektrum des Konversionselements weist in der Regel ein Maximum bei einer Peakwellenlänge auf, nämlich das Absorptionsmaximum.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt die
Peakwellenlänge des Sub-Pixels, auf dessen
Strahlungsaustrittsfläche das Konversionselement angeordnet ist, innerhalb des Absorptionsmaximums des
Konversionselements. Die vom Sub-Pixel emittierte
Primärstrahlung weist in der Regel ein Emissionsspektrum auf. Das Emissionsspektrum ist ein Diagramm, bei dem eine
spektrale Intensität oder der spektrale Lichtstrom der von dem Sub-Pixel ausgesandten Primärstrahlung in Abhängigkeit der Wellenlänge l dargestellt ist. Mit anderen Worten stellt das Emissionsspektrum eine Kurve dar, bei der auf der X-Achse die Wellenlänge und auf der Y-Achse die spektrale Intensität oder der spektrale Lichtstrom aufgetragen ist. Das Emissionsspektrum weist in der Regel ein Maximum bei einer Peakwellenlänge auf, nämlich das Emissionsmaximum.
Um die von dem Sub-Pixel ausgesandte Primärstrahlung
möglichst effizient in Sekundärstrahlung zu konvertieren, liegt die Peakwellenlänge der Primärstrahlung des Sub-Pixels bevorzugt innerhalb des Absorptionsmaximums des
Konversionselements .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt ein Unterschied der Peakwellenlängen der zumindest zwei Sub-Pixel zwischen einschließlich 10 Nanometer und einschließlich 50 Nanometer. Insbesondere bevorzugt liegt der Unterschied der
Peakwellenlängen der zumindest zwei Sub-Pixel zwischen einschließlich 20 Nanometer und einschließlich 30 Nanometer.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das
Absorptionsspektrum des Konversionselements eine
Halbwertsbreite kleiner oder gleich 50 Nanometer auf. Der Begriff Halbwertsbreite bezieht sich dabei auf eine Kurve mit einem Maximum, wie etwa das Absorptionsspektrum mit dem
Absorptionsmaximum oder das Emissionsspektrum mit dem
Emissionsmaximum, wobei die Halbwertsbreite derjenige Bereich auf der X-Achse ist, der zu den beiden Y-Werten
korrespondiert, die der Hälfte des Absorptionsmaximums entsprechen .
Beispielsweise wird die von dem Sub-Pixel emittierte
Primärstrahlung von dem Konversionselement auf dem Sub-Pixel möglichst vollständig in Sekundärstrahlung konvertiert.
Dagegen wird die emittierte Primärstrahlung des Sub-Pixels, der kein Konversionselement aufweist und eine größere oder kleinere Peakwellenlänge aufweist, nicht von den Leuchtstoffpartikeln absorbiert und damit größtenteils nicht in Sekundärstrahlung konvertiert. Vorteilhafterweise ist so ein Übersprechen zwischen zwei benachbarten Sub-Pixeln unterbunden .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das
Konversionselement einen Quantenpunkt-Leuchtstoff auf.
Quantenpunkt-Leuchtstoffe sind sehr kleine halbleitende
Partikel mit einer Größe im Nanometer-Bereich, deren
konvertierende Eigenschaften aufgrund ihrer begrenzten
Dimension entstehen.
Quantenpunkt-Leuchtstoffe können einen Kern und eine Schale umfassen (englisch „core Shell quantum dot") , wobei sowohl der Kern als auch die Schale ein Halbleitermaterial umfassen oder aus einem Halbleitermaterial gebildet sind. Die
Bandlücke der Schale ist über das Material und die Größe in der Regel so eingestellt, dass die Schale die
elektromagnetische Primärstrahlung absorbiert. Der Kern des Quantenpunkt-Leuchtstoffs ist über das Material und die Größe in der Regel so eingestellt, dass er zumindest einen Teil der mit der elektromagnetischen Primärstrahlung absorbierten Energie als elektromagnetische Strahlung des
Emissionsspektrums wieder aussendet.
Kern oder Kern und Schale eines Partikels des Quantenpunkt- Leuchtstoffs weist beispielsweise einen Durchmesser zwischen einschließlich 2 Nanometer und einschließlich 20 Nanometer auf .
Außerdem kann der Quantenpunkt-Leuchtstoff noch eine oder mehrere Hüllen aufweisen. Die Hülle ist bevorzugt dazu vorgesehen, die Materialien von Kern und/oder Schale vor dem Einfluss äußerer Stoffe, wie Sauerstoff oder Wasser zu schützen, die zu einer Oxidation der Materialien dieser
Elemente führen können. Außerdem kann die Hülle geeignet sein, eine Agglomeration der Quantenpunkt-Leuchtstoffe zumindest zu verhindern. Die Hülle kann ein Harz oder ein Glas enthalten oder aus einem Harz oder einem Glas bestehen. Ein Korn eines Quantenpunkt-Leuchtstoffs mit einer Hülle kann beispielsweise einen Durchmesser zwischen einschließlich 50 Nanometer und einschließlich 20 Mikrometer aufweisen. Hierbei ist es auch möglich, dass die Hülle eines Korns mehrere
Partikel eines Quantenpunkt-Leuchtstoffs umfasst.
In der Regel weisen Quantenpunkt-Leuchtstoffe ein
Emissionsspektrum mit einer sehr kleinen Halbwertsbreite auf.
Weiterhin wird ein optoelektronisches Bauteil mit zumindest vier strahlungsemittierenden Pixeln angegeben, die jeweils drei strahlungsemittierende Sub-Pixel umfassen.
Beispielsweise kann das optoelektronische Bauteil für
Anzeigevorrichtungen verwendet werden und das
optoelektronische Bauteil beispielsweise 1980x1080 Pixel umfassen .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist eines der Sub- Pixel ein Konversionselement auf, das rote Sekundärstrahlung von seiner Lichtauskoppelfläche aussendet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist eines der Sub- Pixel ein Konversionselement auf, das grüne Sekundärstrahlung von der Lichtauskoppelfläche aussendet. Die
Lichtauskoppelfläche ist dabei durch eine der Sub-Pixel abgewandte Außenfläche der Konversionselemente gebildet. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist eines der Sub-Pixel frei von einem Konversionselement und sendet blaue
Primärstrahlung von seiner Strahlungsaustrittsfläche aus.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Sub-Pixel, dessen Konversionselement rote Sekundärstrahlung erzeugt, zwischen dem Sub-Pixel, das frei ist von einem
Konversionselement und blaue Primärstrahlung aussendet, und dem Sub-Pixel, dessen Konversionselement grüne
Sekundärstrahlung erzeugt, angeordnet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist zwischen direkt benachbarten Pixeln eine Trennwand angeordnet, die
undurchlässig für blaue Primärstrahlung ist. Bevorzugt ist die Trennwand aus einem Metall gebildet. Weiterhin ist es möglich, dass die Trennwand aus Titanoxid gebildet ist oder aus einer schwarzen Vergussmasse.
Alternativ ist es möglich, dass die Außenwand der
Filterschicht eine metallische Beschichtung aufweist, die undurchlässig für blaue Primärstrahlung ist.
Es wird darüber hinaus ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils angegeben, mit dem ein hier beschriebenes optoelektronisches Bauteil hergestellt werden kann. Sämtliche in Verbindung mit dem optoelektronischen Bauteil offenbarten Merkmale und Ausführungsformen sind daher auch in Verbindung mit dem Verfahren anwendbar und umgekehrt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein strahlungsemittierendes Pixel bereitgestellt, das zumindest zwei strahlungsemittierende Sub-Pixel aufweist. Bevorzugt sind die zumindest zwei Sub-Pixel ein Teil eines strahlungsemittierenden Halbleiterchips. Die Sub-Pixel sind bevorzugt auf ein strukturiertes Aufwachssubstrat
aufgebracht. Alternativ ist es möglich, dass die zumindest zwei Sub-Pixel zumindest zwei strahlungsemittierende
Halbleiterchips sind und auf einem Träger aufgebracht werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein Konversionselement auf eines der zumindest zwei Sub-Pixel aufgebracht .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Konversionselement ein Matrixmaterial, das
Leuchtstoffpartikel aufweist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens sind Filterpartikel in das Matrixmaterial eingebracht. Das
Matrixmaterial umfasst bevorzugt die Leuchtstoffpartikel und die Filterpartikel.
Ein Material des Konversionselements liegt beim Aufbringen bevorzugt in einer fließfähigen Form vor. Beispielsweise weist das Material des Konversionselements ein zunächst flüssiges Harz oder Silikon als Matrixmaterial auf, in das Leuchtstoffpartikel eingebracht sind. Liegt das Material des Konversionselements beim Aufbringen in einer fließfähigen oder flüssigen Form vor, so wird es in der Regel nach dem Aufbringen zu dem Konversionselement ausgehärtet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird eine Filterschicht auf dem Konversionselement aufgebracht. Ein Material der Filterschicht liegt beim Aufbringen bevorzugt ebenfalls in einer fließfähigen Form vor. Beispielsweise weist das
Material der Filterschicht ein zunächst flüssiges Harz oder Silikon als Matrixmaterial auf, in das Filterpartikel
eingebracht sind. Liegt das Material der Filterschicht beim Aufbringen in einer fließfähigen oder flüssigen Form vor, so wird es in der Regel nach dem Aufbringen zu der Filterschicht ausgehärtet .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Aufbringen des Konversionselements und der Filterschicht ein Aufbringen eines Matrixmaterials, das Leuchtstoffpartikel und
Filterpartikel umfasst. Die Filterpartikel oder die
Leuchtstoffpartikel werden in dem Matrixmaterial
sedimentiert . Bevorzugt weisen die Leuchtstoffpartikel ein größeres spezifisches Gewicht auf als die Filterpartikel. Die bei der Sedimentation wirkende Kraft zeigt dabei entgegen der Hauptabstrahlrichtung . Durch das größere spezifische Gewicht werden die Leuchtstoffpartikel durch die Sedimentation in dem Matrixmaterial an einer dem Sub-Pixel zugewandten Seite agglomeriert. Die Leuchtstoffpartikel und die Filterpartikel werden durch den Sedimentationsvorgang räumlich getrennt. In diesem Fall werden das Material des Konversionselements und das Material der Filterschicht nach der Sedimentation zu dem Konversionselement und der Filterschicht ausgehärtet.
Weiterhin ist es möglich, dass die Filterpartikel ein
größeres spezifisches Gewicht auf als die Leuchtstoffpartikel aufweisen. Die bei der Sedimentation wirkende Kraft zeigt dabei in Hauptabstrahlrichtung. Die Sedimentation wird hier mittels einer Zentrifuge erzeugt oder mittels einem kopfüber hängenden Bauteil. In diesem Fall wird die Sedimentation inverse-Sedimentation genannt. Durch das größere spezifische Gewicht werden die Filterpartikel durch die inverse
Sedimentation in dem Matrixmaterial an einer dem Sub-Pixel abgewandten Seite agglomeriert. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weisen das Konversionselement und die Filterschicht eine Form einer Linse auf, die aufgrund der Oberflächenspannung des flüssigen Matrixmaterials während der Sedimentation erzeugt wird.
Zusätzlich erfährt das flüssige Matrixmaterial mit den
Leuchtstoffpartikeln und den Filterpartikeln durch die auftretenden Kräfte während der Sedimentation eine Kraft in Richtung der Hauptabstrahlrichtung . Die sich ausbildende Form entspricht bevorzugt einer konvexen Linse.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden eine ebene Seitenfläche und eine ebene Deckfläche des
Konversionselements und der Filterschicht mittels eines Formgebungselements bei der Sedimentation erzeugt. Das
Formgebungselement wird dabei bevorzugt nach dem Aufbringen des Matrixmaterials, das die Filterpartikel und die
Leuchtstoffpartikel umfasst, über dem Matrixmaterial
angeordnet. Das Formgebungselement weist dabei Innenflächen auf, die dem Matrixmaterial zugewandt sind und mit diesem in direktem Kontakt stehen. Die Innenfläche über dem
strahlungsemittierenden Pixel ist bevorzugt eben ausgebildet und verläuft bevorzugt parallel zu der
Strahlungsaustrittsfläche des Sub-Pixels. Die seitlichen Innenflächen des Formgebungselements sind bevorzugt schräg zu der Strahlungsaustrittsfläche angeordnet.
Im Folgenden werden die hier beschriebenen optoelektronischen Bauteile sowie das hier beschriebene Verfahren zur
Herstellung eines optoelektronischen Bauteils anhand von Ausführungsbeispielen und den zugehörigen Figuren näher erläutert . Es zeigen:
Figuren 1 bis 3 schematische Schnittdarstellungen von
Verfahrensstadien bei der Herstellung eines
optoelektronischen Bauteils gemäß einem Ausführungsbeispiel,
Figuren 4 und 5 schematische Schnittdarstellungen eines optoelektronischen Bauteils gemäß jeweils einem
Ausführungsbeispiel ,
Figuren 6 bis 8 schematische Schnittdarstellungen von
Verfahrensstadien bei der Herstellung eines
optoelektronischen Bauteils gemäß jeweils einem
Ausführungsbeispiel ,
Figuren 9 und 10 schematische Schnittdarstellungen eines optoelektronischen Bauteils gemäß jeweils einem
Ausführungsbeispiel ,
Figur 11 schematische Draufsicht auf ein optoelektronisches Bauteil gemäß einem Ausführungsbeispiel,
Figur 12 schematische Draufsicht auf ein optoelektronisches Bauteil gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als
maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder für eine bessere
Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sein. Bei dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1, 2 und 3 wird in einem ersten Verfahrensschritt ein
strahlungsemittierendes Pixel 2 bereitgestellt, das zwei Sub- Pixel 3 umfasst. Die Sub-Pixel 3 weisen jeweils eine
Strahlungsaustrittsfläche 4 auf. Die zwei Sub-Pixel 3 sind auf einem Träger 7 angeordnet und umfassen eine
Halbleiterschichtenfolge 6. Die Halbleiterschichtenfolge 6 ist dazu eingerichtet, elektromagnetische Primärstrahlung im blauen Spektralbereich von der Strahlungsaustrittsfläche 4 auszusenden .
In einem weiteren Schritt wird ein Konversionselement 8 auf einem der zwei Sub-Pixel 3 aufgebracht, wie in Figur 2 gezeigt. Das Konversionselement 8 bedeckt die
Strahlungsaustrittsfläche 4 und die quer zur Deckfläche verlaufende Seitenfläche des Sub-Pixels 3.
Nach dem Aufbringen des Konversionselements 8 wird in einem weiteren Schritt gemäß Figur 3 eine Filterschicht 9 auf das Konversionselement 8 aufgebracht. Die Filterschicht 9 bedeckt das Konversionselement 8 vollständig.
Das in Figur 4 gezeigte Ausführungsbeispiel stellt ein optoelektronisches Bauteil 1 dar, das im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel der Figur 3 eine Ausnehmung 10 an einer Emissionsfläche 12 in der Filterschicht 9 aufweist. Die
Filterschicht 9, die über der Strahlungsaustrittsfläche 4 des Sub-Pixels 3 angeordnet ist, weist aufgrund der Ausnehmung 12 eine geringere Dicke auf, als die Filterschicht, die über der Seitenfläche des Sub-Pixels 3 angeordnet ist. Die über der Seitenfläche angeordnete Filterschicht 9 bildet dabei die Außenwand 11 der Filterschicht. Vorteilhafterweise schirmt die dickere Außenwand 11 der Filterschicht 9 die Primärstrahlung des benachbarten Sub-Pixels 3 besonders gut ab. Die Außenwand 11 der Filterschicht 3 überragt dabei die Emissionsfläche 12. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Konversionselement 8 dazu ausgebildet, die vom Sub-Pixel 3 emittierte Primärstrahlung teilweise in gelb-grünes Licht zu konvertieren, so dass das Sub-Pixel 3 weißes Licht emittiert, das sich aus blauer Primärstrahlung und grün-gelber
Sekundärstrahlung zusammensetzt.
Gemäß Figur 5 ist ein optoelektronisches Bauteil 1 gezeigt, bei dem im Unterschied zum Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 das Konversionselement 8 dazu ausgebildet ist, die vom Sub- Pixel 3 emittierte blaue Primärstrahlung b ganz oder
teilweise in grüne Sekundärstrahlung g oder rote
Sekundärstrahlung r zu konvertieren.
Die vom Sub-Pixel 3 emittierte blaue Primärstrahlung b tritt teilweise aus dessen Seitenfläche aus. Mit Vorteil wird eine Anregung der Leuchtstoffpartikel des benachbarten
Konversionselements 8 durch die Filterschicht 11 verhindert. Weiterhin ist es möglich, dass die blaue Primärstrahlung b über der Emissionsfläche 12 gestreut wird und auf die
Emissionsfläche 12 trifft. Die Filterschicht 11 absorbiert oder streut die blaue Primärstrahlung b und verhindert so mit Vorteil eine Anregung der Leuchtstoffpartikel des
Konversionselements 8. Die konvertierte grüne
Sekundärstrahlung g oder rote Sekundärstrahlung r wird von der Filterschicht 11 nicht absorbiert oder gestreut.
Bei dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 6 wird nach dem Bereitstellen eines strahlungsemittierenden Pixels 2, wie in Figur 1 gezeigt, ein Matrixmaterial
aufgebracht, das Filterpartikel und Leuchtstoffpartikel enthält. Durch Sedimentation der Filterpartikel und der
Leuchtstoffpartikel werden die Filterschicht 9 und das
Konversionselement 8 erzeugt. Durch die aufgrund der
Oberflächenspannung auftretenden Kräfte während der
Sedimentation erfährt das Matrixmaterial mit den
Leuchtstoffpartikeln und den Filterpartikeln eine Kraft von den Sub-Pixeln weg. Die sich ausbildende Form des
Matrixmaterials entspricht einer konvexen Linse.
Alternativ ist bei dem Verfahren gemäß dem
Ausführungsbeispiel der Figur 7 ein Formgebungselement nach dem Aufbringen des Matrixmaterials über dem Matrixmaterial angeordnet (nicht gezeigt) . Das Formgebungselement weist dabei Innenflächen auf, die dem Matrixmaterial zugewandt sind und mit diesem in direktem Kontakt stehen. Die Innenfläche des Formgebungselements über dem strahlungsemittierenden Sub- Pixel ist eben ausgebildet und verläuft parallel zu der
Strahlungsaustrittsfläche des Sub-Pixels. Die seitlichen Innenflächen des Formgebungselements sind senkrecht zu der Strahlungsaustrittsfläche angeordnet. Durch die Sedimentation der Filterpartikel und der Leuchtstoffpartikel in dem
flüssigen Matrixmaterial bilden sich die Filterschicht 9 und das Konversionselement 8, die aufgrund des
Formgebungselements nach der Sedimentation eine ebene
Deckfläche und ebene Seitenflächen aufweisen.
Bei dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 8 wird im Unterschied zu dem Verfahren gemäß dem
Ausführungsbeispiel der Figur 7 ein Formgebungselement verwendet, das seitliche Innenflächen aufweist, die schräg zu der Strahlungsaustrittsfläche angeordnet sind (nicht
gezeigt) . Die resultierende Filterschicht 9 und das resultierende Konversionselement 8 weisen dabei ebenfalls schräge Seitenflächen auf.
Das in Figur 9 gezeigte Ausführungsbeispiel stellt ein optoelektronisches Bauteil 1 dar, das im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel der Figur 3 keine Filterschicht 9 aufweist. Weiterhin weist die elektromagnetische
Primärstrahlung der Sub-Pixel 3 eine voneinander verschiedene Peakwellenlänge auf. Die Peakwellenlänge des Sub-Pixels 3, das frei ist von einem Konversionselement 8, liegt dabei außerhalb eines Absorptionsmaximums des Konversionselements und regt somit nicht das Konversionselement 8 an. Die
Peakwellenlänge des Sub-Pixels 3, auf dessen
Strahlungsaustrittsfläche 4 das Konversionselement 8
angeordnet ist, liegt dagegen innerhalb des
Absorptionsmaximums des Konversionselements 8. Lediglich die emittierte Primärstrahlung des Sub-Pixels 3, auf dessen
Strahlungsaustrittsfläche 4 das Konversionselement 8
angeordnet ist, wird demzufolge vom Konversionselement 8 in Sekundärstrahlung konvertiert.
Gemäß Figur 10 ist ein optoelektronisches Bauteil 1 gezeigt, bei dem im Unterschied zu Figur 9 das Sub-Pixel 3, das frei ist von dem Konversionselement 8, eine größere Höhe 13 aufweist als das Sub-Pixel 3, auf dessen
Strahlungsaustrittsfläche 4 ein Konversionselement 8
angeordnet ist. Weiterhin liegt die Strahlungsaustrittsfläche 4 des Sub-Pixels 3, die frei ist von einem Konversionselement 8, mit einer Außenfläche des Konversionselements 8 in einer gemeinsamen Ebene.
Das in Figur 11 gezeigte Ausführungsbeispiel stellt ein optoelektronisches Bauteil 1 dar, das zwölf strahlungsemittierende Pixel 1 umfasst, die jeweils drei strahlungsemittierende Sub-Pixel r, g, b umfassen. Eines der drei Sub-Pixel 3 weist ein Konversionselement 8 auf, das rote Sekundärstrahlung r von seiner Lichtauskoppelflache
aussendet. Ein anderes der drei Sub-Pixel 3 weist ein
Konversionselement 8 auf, das grüne Sekundärstrahlung g von der Lichtauskoppelfläche aussendet, und das weitere der drei Sub-Pixel 3 ist frei von einem Konversionselement 8. Dieses Sub-Pixel 3 emittiert blaue Primärstrahlung b von seiner Strahlungsaustrittsfläche. Das Sub-Pixel 3, dessen
Konversionselement 8 rote Sekundärstrahlung r erzeugt, ist zwischen dem Sub-Pixel 3, das frei ist von einem
Konversionselement 8, und dem Sub-Pixel 3, dessen
Konversionselement 8 grüne Sekundärstrahlung g erzeugt, angeordnet. Absorptionsspektren von grünen und roten
Filterschichten zeigen in der Regel eine hohe Absorption von blauem Licht lediglich für die rote und nicht für die grünen Absorptionsspektren der grünen Filterschicht. Demzufolge ist es vorteilhaft die grüne Filterschicht nicht direkt neben dem blauen Sub-Pixel anzuordnen.
Gemäß Figur 12 ist ein optoelektronisches Bauteil 1 gezeigt, bei dem im Unterschied zu Figur 11 zwischen direkt
benachbarten Pixeln 2 eine Trennwand 14 angeordnet ist, die undurchlässig für blaue Primärstrahlung b ist.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2018 113 363.4, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugszeichenliste
1 optoelektronisches Bauteil
2 strahlungsemittierender Pixel 3 Sub-Pixel
4 Strahlungsaustrittsfläche 6 Halbleiterschichtenfolge
7 Träger
8 Konversionselement
9 FilterSchicht
10 Ausnehmung
11 Außenwand Filterschicht
12 Emissionsfläche
13 Höhe
14 Trennwand
r Rot
g Grün
b Blau

Claims

Patentansprüche
1. Optoelektronisches Bauteil (1) mit:
- einem strahlungsemittierenden Pixel (2), das zumindest zwei strahlungsemittierende Sub-Pixel (3) umfasst, die jeweils elektromagnetische Primärstrahlung von einer
Strahlungsaustrittsfläche (4) aussenden, wobei
- ein Konversionselement (8) auf der
Strahlungsaustrittsfläche (4) von einem der zumindest zwei Sub-Pixel (2) angeordnet ist, das Primärstrahlung in eine Sekundärstrahlung konvertiert,
- einer Filterschicht (9), die auf dem Konversionselement (8) angeordnet ist, die Primärstrahlung streut und/oder
absorbiert,
- die Filterschicht (9) eine Ausnehmung (10) an einer
Emissionsfläche (12) aufweist, und
- eine Außenwand der Filterschicht (11) Primärstrahlung eines benachbarten Sub-Pixels (3) abschirmt.
2. Optoelektronisches Bauteil (1) nach dem obigen Anspruch, bei dem
- die Strahlungsaustrittsfläche (4) eines der Sub-Pixel (3) frei ist von einem Konversionselement (8), und
- das Sub-Pixel (3) , das frei ist von dem Konversionselement (8), eine größere Höhe (13) aufweist als das Sub-Pixel (3), auf dessen Strahlungsaustrittsfläche (4) ein
Konversionselement (8) angeordnet ist.
3. Optoelektronisches Bauteil (1) nach dem vorherigen
Anspruch,
bei dem die Strahlungsaustrittsfläche (4) des Sub-Pixels (3), die frei ist von einem Konversionselement (8), mit einer Außenfläche des Konversionselements (8) in einer gemeinsamen Ebene liegt.
4. Optoelektronisches Bauteil (1) mit:
- einem strahlungsemittierenden Pixel (2), das zumindest zwei strahlungsemittierende Sub-Pixel (3) umfasst, die jeweils elektromagnetische Primärstrahlung von einer
Strahlungsaustrittsfläche (4) aussenden, und
- einem Konversionselement (8) auf der
Strahlungsaustrittsfläche (4) eines der Sub-Pixel (3), das einen Teil der Primärstrahlung des Sub-Pixels (3) in eine Sekundärstrahlung konvertiert, wobei
- die elektromagnetische Primärstrahlung der Sub-Pixel (3) eine voneinander verschiedene Peakwellenlänge aufweist,
- die Strahlungsaustrittsfläche (4) eines der Sub-Pixel (3) frei ist von einem Konversionselement (8), und
- die Strahlungsaustrittsfläche (4) des Sub-Pixels (3), die frei ist von einem Konversionselement, eine Außenfläche des Konversionselements (8) in einer Hauptabstrahlrichtung überragt .
5. Optoelektronisches Bauteil (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem
- ein Sub-Pixel (3) frei ist von einem Konversionselement
(8) ,
- die Peakwellenlänge des Sub-Pixels (3) , das frei ist von einem Konversionselement (8), außerhalb eines
Absorptionsmaximums des Konversionselements (8) liegt, und
- die Peakwellenlänge des Sub-Pixels (3) , auf dessen
Strahlungsaustrittsfläche (4) das Konversionselement (8) angeordnet ist, innerhalb des Absorptionsmaximums des
Konversionselements (8) liegt.
6. Optoelektronisches Bauteil (1) nach einem der vorherigen Ansprüche 4 bis 5,
bei dem ein Unterschied der Peakwellenlängen der zumindest zwei Sub-Pixel (3) zwischen einschließlich 10 Nanometer und einschließlich 50 Nanometer liegt.
7. Optoelektronisches Bauteil (1) nach einem der vorherigen Ansprüche 4 bis 6,
bei dem das Absorptionsspektrum des Konversionselements (8) eine Halbwertsbreite kleiner oder gleich 50 Nanometer aufweist .
8. Optoelektronisches Bauteil (1) nach einem der vorherigen Ansprüche,
bei dem das Konversionselement (8) einen Quantenpunkt- Leuchtstoff aufweist.
9. Optoelektronisches Bauteil (1) nach einem der vorherigen Ansprüche mit:
- zumindest vier strahlungsemittierenden Pixeln (2), die jeweils drei strahlungsemittierende Sub-Pixel (3) umfassen, wobei
- eines der Sub-Pixel (3) ein Konversionselement (8) aufweist, das rote Sekundärstrahlung (r) von seiner
Lichtauskoppelfläche aussendet,
- eines der Sub-Pixel (3) ein Konversionselement (8) aufweist, das grüne Sekundärstrahlung (g) von der
Lichtauskoppelfläche aussendet,
- eines der Sub-Pixel (3) frei ist von einem
Konversionselement (8) und blaue Primärstrahlung (b) von seiner Strahlungsaustrittsfläche (4) aussendet,
- das Sub-Pixel (3), dessen Konversionselement (8) rote Sekundärstrahlung (r) erzeugt, zwischen dem Sub-Pixel (3) , das frei ist von einem Konversionselement (8) und blaue (b) Primärstrahlung (b) aussendet, und dem Sub-Pixel (3) , dessen Konversionselement (8) grüne Sekundärstrahlung (g) erzeugt, angeordnet ist.
10. Optoelektronisches Bauteil (1) nach dem vorherigen
Anspruch,
bei dem zwischen direkt benachbarter Pixel (2) eine Trennwand (14) angeordnet ist, die undurchlässig für blaue
Primärstrahlung (b) ist.
11. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen
Bauteils (1) mit den Schritten,
- Bereitstellen von einem strahlungsemittierenden Pixel (2), das zumindest zwei strahlungsemittierende Sub-Pixel (3) aufweist,
- Aufbringen eines Konversionselements (8) auf eines der zumindest zwei Sub-Pixel (3) , und
- Aufbringen einer Filterschicht (9) auf dem
Konversionselement (8), wobei
- die Filterschicht (9) eine Ausnehmung (10) an einer
Emissionsfläche (12) aufweist, und
- eine Außenwand der Filterschicht (11) Primärstrahlung eines benachbarten Sub-Pixels (3) abschirmt.
12. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch,
wobei zum Aufbringen des Konversionselements (8) und der Filterschicht (9) ein Matrixmaterial aufgebracht wird, das Leuchtstoffpartikel und Filterpartikel aufweist, und die Filterpartikel oder die Leuchtstoffpartikel in dem
Matrixmaterial sedimentieren .
13. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, wobei das Konversionselement (8) und die Filterschicht (9) eine Form einer Linse aufweisen, die bei der Sedimentation erzeugt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12,
wobei eine ebene Seitenfläche und eine ebene Deckfläche des Konversionselements (8) und der Filterschicht (9) mittels eines Formgebungselements bei der Sedimentation erzeugt werden .
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