WO2020016254A1 - Optoelektronisches bauelement und anzeigevorrichtung - Google Patents

Optoelektronisches bauelement und anzeigevorrichtung Download PDF

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WO2020016254A1
WO2020016254A1 PCT/EP2019/069164 EP2019069164W WO2020016254A1 WO 2020016254 A1 WO2020016254 A1 WO 2020016254A1 EP 2019069164 W EP2019069164 W EP 2019069164W WO 2020016254 A1 WO2020016254 A1 WO 2020016254A1
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light guide
distribution element
emission
emission field
optoelectronic component
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PCT/EP2019/069164
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Luca HAIBERGER
Daniel Richter
Original Assignee
Osram Opto Semiconductors Gmbh
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    • H01L33/58—Optical field-shaping elements
    • H01L33/60—Reflective elements

Definitions

  • An optoelectronic component is specified.
  • a display device is specified.
  • One task to be solved is to specify an optoelectronic component with a high contrast ratio.
  • Another problem to be solved is a
  • this comprises
  • the electromagnetic radiation is preferably light in the visible spectral range.
  • the first emission field is an area or section of the component in which radiation is generated and emitted. When viewed in a plan view, the emission field emits radiation over the entire area over a coherent, preferably a simply coherent, area during operation.
  • This area of the first emission field is, for example, at least 10 x 10 ym ⁇ or at least 50 x 50 ym ⁇ or at least 100 x 100 ym ⁇ . Alternatively or additionally, the area can be at most 500 x 500 or at most 300 x 300 or at most 200 x 200 in size.
  • the first emission field is, for example, an optoelectronic semiconductor chip or an individually controllable segment of an optoelectronic chip
  • the segment generates primary radiation during operation. This can be done by an additional conversion element on the
  • the size of the emission field is at
  • Example essentially determined by the size of the semiconductor chip or the segment or the conversion element.
  • a semiconductor chip is understood here and below to mean an element which can be handled and electrically contacted separately.
  • a semiconductor chip includes one
  • Semiconductor chip is created in particular by singulation from a wafer composite.
  • side surfaces of such a semiconductor chip then have, for example, traces from the dicing process of the wafer assembly.
  • Semiconductor chip preferably comprises exactly one originally contiguous area of the semiconductor layer sequence grown in the wafer composite.
  • the semiconductor layer sequence of the semiconductor chip is preferably formed contiguously.
  • the semiconductor chip comprises for example the growth substrate on which the entire semiconductor layer sequence has grown.
  • the lateral extension of a semiconductor chip here is, in particular, an extension or extension into each
  • Direction is a direction parallel to
  • the active layer of the semiconductor layer sequence contains in particular at least one pn junction and / or at least one quantum well structure and can, for example, in the
  • the active layer can be continuous or segmented.
  • this comprises
  • the optoelectronic component a light guide downstream of the first emission field.
  • the light guide comprises an entry side facing the first emission field
  • the light guide is arranged downstream of the first emission field, preferably in a main emission direction of the first emission field.
  • the light guide is, in particular, transparent or permeable to those from the first emission field
  • the entry side is an outside of the light guide.
  • the entry side is formed by the distribution element.
  • the entry side can be flat within the manufacturing tolerance.
  • the light guide is a simply connected solid body. That is, the
  • Light guide consists of a solid, dimensionally stable material, such as plastic or glass or silicone, which forms a simply connected body. Within the scope of the manufacturing tolerance, the light guide is therefore free of inclusions or cavities which are completely surrounded by the solid material.
  • the light guide is formed in one piece or in one piece. This means that all areas of the light guide are integrally formed with one another and contain the same material or consist of the same material. It can also be formed in one piece only the distributor element. The decoupling structures are then
  • the distribution element completely covers the first emission field in a plan view of the side of the light guide facing away from the first emission field.
  • the distribution element is
  • Partial body of the light guide the extent of which is greater than the first emission field.
  • Outcoupling structures individual, spaced apart
  • Elevations which each extend away from the distribution element and each have a coupling-out surface at an end facing away from the distribution element.
  • the elevations are in particular rod-shaped or
  • fibrous or cylindrical or pyramidal or conical elevations that extend from the distribution element in the direction away from the distribution element and away from the first emission field.
  • the coupling-out structures are preferably simply connected sections or partial bodies of the light guide.
  • the decoupling structures are preferably arranged regularly or periodically on the distribution element.
  • the outcoupling structures cover at least 75% of the area of the side of the device facing away from the component
  • Distribution element distributed.
  • the light guide comprises at least ten or
  • the decoupling surfaces of the decoupling structures are the decoupling surfaces of the decoupling structures.
  • the decoupling surfaces are flat within the scope of the manufacturing tolerance.
  • the decoupling surfaces can be roughened.
  • the decoupling surfaces are
  • the coupling-out areas can each be at most 500 ⁇ m or at most 250 ⁇ m.
  • Decoupling surface of the decoupling structures from the light guide This means that after crossing the distribution element, the radiation enters the decoupling structures, crosses them and finally strikes the decoupling surface.
  • At least 90% or at least 95% of the radiation from the first emission field that enters the light guide then emerges again via the decoupling surface.
  • at least 80% or at least 90% or at least 95% of the radiation emitted by the first emission field passes into the light guide via the entry side
  • a structure that is impermeable to the radiation of the first emission field is arranged on the light guide in the area between the coupling-out structures. This means that the impermeable structure is on a side of the surface facing away from the first emission field
  • “Impermeable” here means in particular that at most 5% or at most 3% or at most 1% of a radiation emitted by the first emission field that is emitted on the
  • the impermeable structure also passes through the impermeable structure.
  • the impermeable structure can be a molded body or a layer
  • the impermeable structure has, for example, a layer thickness of at most 4 ⁇ m or at most 2 ⁇ m or at most 1 ⁇ m.
  • the impermeable structure can include, for example, a silicone or a resin particles introduced therein, especially black ones
  • Particles such as soot particles, comprise or consist of.
  • the opaque structure When viewed on the opposite side of the light guide, the opaque structure covers the light guide in the area between the coupling-out structures. Seen in this top view
  • the opaque structure covers at most 99% or at most 95% or at most 90% of the total area of the light guide.
  • the coupling-out areas take up, for example, at least 1% or at least 5% or at least 10% of the total area of the light guide.
  • the coupling-out areas in this plan view can occupy at most 30% or at most 20% or at most 10% of the total area of the light guide.
  • the impermeable structure covers all
  • Areas of the light guide outside the coupling-out areas to at least 90% or at least 95% or completely.
  • this includes
  • the optoelectronic component a first emission field that emits electromagnetic radiation during operation.
  • the component also includes a first emission field
  • downstream light guide with an entry side facing the first emission field, a distribution element and with coupling-out structures on a first emission field
  • the light guide is a simply connected solid body.
  • the distribution element In a When viewed from above on the side of the light guide facing away from the first emission field, the distribution element completely covers the first emission field.
  • the decoupling structures are individual, spaced-apart elevations, each of which extends away from the distribution element and in each case one at an end facing away from the distribution element
  • the radiation emitted by the first emission field enters the light guide via the entry side, then it crosses the distribution element and finally exits the light guide via the coupling-out surfaces of the coupling-out structures.
  • One for the radiation of the first emission field enters the light guide via the entry side, then it crosses the distribution element and finally exits the light guide via the coupling-out surfaces of the coupling-out structures.
  • the present invention is based in particular on the finding that optoelectronic components, in particular LEDs, should look as dark as possible for video screens when switched off, so that the ratio between maximum and minimum brightness on the screen is as large as possible. A high contrast is therefore desired. Furthermore, with video screens one is often down
  • Directional emission is an advantage since it is usually located above the observer.
  • an emission field which is a sub-pixel, for example, is a light guide
  • the area facing the emission field, namely the distribution element, can be that of the
  • Decoupling structures such as fibers or rods, are included and Serve light decoupling. Outside the coupling-out areas, the light guide is covered by a structure that is impermeable to the radiation emitted by the first emission field. This enables a high optical contrast to be achieved. In addition, the orientation of the
  • Coupling structures of the radiation angle can be set.
  • the component has one or more further emission fields which each emit electromagnetic radiation during operation.
  • the component has three or four
  • Emission fields an area or section of the component in which radiation is generated and emitted.
  • Different emission fields can be so-called sub-pixels of the component.
  • the individual emission fields can preferably be operated individually and independently of one another. That is, the
  • the different emission fields are preferably located
  • the information previously given for the first emission field for example with regard to its size, its arrangement with respect to the light guide and so on, can apply accordingly to the other emission fields.
  • a top view covers a side facing away from the first emission field of the light guide, the distribution element considers the additional emission field (s) partially or completely.
  • the distribution element covers the one or more emission fields in the same top view, in which it also covers the first emission field.
  • the emission field overlaps, for example, with at least two or at least four or at least ten
  • Emission fields mixed in the distribution element The radiation emerging from the light guide via the coupling-out surfaces is then mixed radiation from the radiation from the emission field.
  • the radiations coming from two different emission fields are
  • two different emission fields emit light of different colors.
  • a first emission field emits blue light during operation
  • a second emission field emits green light
  • a third emission field emits red light.
  • a mixture of the radiation emitted by the different emission fields is white light.
  • the impermeable structure is preferred
  • the optoelectronic component comprises a plurality of
  • optoelectronic semiconductor chips which are arranged on a common carrier.
  • a semiconductor chip is uniquely assigned to each emission field.
  • the semiconductor chips of the component can be constructed in the same way, for example the same
  • the carrier for the semiconductor chips is, for example, a printed circuit board or one
  • the same semiconductor chip can be assigned to several or all emission fields.
  • the different emission fields can be controlled individually and independently controllable segments or pixels of the semiconductor chip
  • the semiconductor chip is then a pixelated semiconductor chip.
  • the component preferably comprises only a single semiconductor chip. According to at least one embodiment, the
  • Decoupling structures elongated elevations, each with a longitudinal axis transverse to a main plane of extension of the
  • the main plane of extension of a body is a virtual plane through this body, which is chosen so that the mean distance of all points of the body to the plane is minimal.
  • the longitudinal axis of a body is an axis through a body which is selected such that the mean distance of all points of the body from the axis is minimal.
  • the main extension plane of the distribution element preferably runs essentially, that is within the scope of
  • the main extension plane of the optoelectronic component is, for example, essentially parallel to
  • the main extension plane of the distribution element is preferably at least three times or at least five times or at least ten times larger than an extension of the distribution element perpendicular to the main extension plane.
  • the thickness of the distribution element perpendicular to the main plane of extension is referred to here as the thickness of the distribution element.
  • Longitudinal axes are, for example, at least twice as much large or at least five times as large or at least ten times as large as the dimensions in the directions perpendicular to the longitudinal axes.
  • the extension of the decoupling structures parallel to their longitudinal axes is, for example, in each case at least 10 ⁇ m or at least 50 ⁇ m or at least 100 ⁇ m.
  • the extent parallel to the longitudinal axis can be at most 200 ⁇ m or at most 150 ⁇ m.
  • the diameter of the coupling-out structures, measured perpendicular to the longitudinal axis is, for example, at least 1 ⁇ m or at least 5 ⁇ m. Alternatively or additionally, the diameter can be at most 50 ⁇ m or at most 20 ⁇ m.
  • the longitudinal axes of all decoupling structures preferably run parallel to one another within the scope of the manufacturing tolerance.
  • the longitudinal axes of the decoupling structures can also be skewed to one another.
  • the decoupling surfaces of the decoupling structures preferably run perpendicular to the longitudinal axes within the scope of the manufacturing tolerance.
  • the radiation emerging from a coupling-out surface of a coupling-out structure then preferably has a main emission direction perpendicular to the
  • the longitudinal axes of the decoupling structures are tilted with respect to a normal to the main extension plane of the distribution element.
  • the longitudinal axes each enclose an angle of at least 10 ° or at least 20 ° or at least 30 ° with a normal to the main extension plane of the distribution element.
  • the angle between the longitudinal axes and a normal to the main plane of extent of the distribution element can in each case be at most 70 ° or at most 60 ° or at most 45 °.
  • emerging radiation prefers a main emission direction that is not perpendicular to the main extension plane of the
  • Distribution element is. Is that described here
  • the light emission can be any suitable light emission.
  • Component used, for example, in a video wall, the light emission can be any suitable light emission.
  • Example directed down towards an observer.
  • Distribution element an essentially platelet-shaped section or partial body of the light guide. The extensions in all directions parallel to the
  • the main extension plane of the distribution element is larger, for example by a factor of at least 3 or at least 5 or at least 10, than the extent of the
  • Distribution element perpendicular to the main plane of extent.
  • an extension of the distribution element parallel to its main extension plane is at least 500 ⁇ m or at least 1000 ⁇ m or at least 2000 ⁇ m.
  • the extension can be parallel to
  • the main extension plane is at most 5000 ym or at most 3000 ym.
  • the main extension plane is, for example, at least 200 ym or at least 500 ym.
  • the extension perpendicular to the main plane of extension can be at most 1500 ym or 1000 ym.
  • the light guide looks at the light guide except for the
  • the opaque structure is absorbent for the radiation emitted by the first emission field.
  • the impermeable is preferred
  • Absorbing radiation here means that the opaque structure absorbs at least 90% or at least 95% or at least 99% of this radiation.
  • the opaque structure is absorbent for visible light.
  • the impermeable appears particularly preferred
  • Component is therefore particularly suitable as a pixel in a screen or a video screen.
  • this comprises
  • the optoelectronic component further a molded body between the decoupling structures, which reshapes the decoupling structures.
  • the molded body is a potting applied to the light guide.
  • the molded body can form-fit or reshape the outcoupling structures in areas outside the outcoupling surfaces.
  • the molded body lies directly on the light guide and / or the coupling-out structures.
  • the top view is one of the first
  • the shaped body is in particular a coherent but not simply coherent
  • the molded body is crossed, for example, by the decoupling structures.
  • the molded body can be formed in one piece or in one piece.
  • the molded body comprises or consists of a plastic or a silicone or a resin.
  • the shaped body is impermeable to the radiation emitted by the first emission field.
  • "Impermeable” has the same meaning as given for the impermeable structure.
  • the molded body is preferably also impermeable to the radiation from the other emission fields.
  • the impermeable structure is arranged on a side of the molded body facing away from the distribution element.
  • the impermeable structure is arranged on a side of the molded body facing away from the distribution element.
  • impermeable structure in this case a layer on the molded body.
  • the impermeable structure covers the
  • Shaped body in a plan view of the component away side of the light guide then, for example, at least 90% or completely.
  • the molded body itself to form the impermeable structure.
  • the shaped body is reflective for the radiation emitted by the first emission field.
  • the molded article then comprises a silicone or a resin having embedded therein reflective particles, such as Ti02 _ particles. “Reflective” here means in particular that the molded body is at least 90% or
  • the shaped body is then preferably also reflective for the radiation emitted by the further emission fields.
  • the molded body is particularly preferably reflective for visible light.
  • the shaped body appears white to an observer.
  • the component comprises one assigned to the first emission field
  • the entry side of the light guide is preferably designed to be flat within the scope of the manufacturing tolerance. If the component comprises several optoelectronic semiconductor chips, the light guide can be glued to each of these semiconductor chips.
  • the component comprises one assigned to the first emission field
  • the light guide is a potting body with which the semiconductor chip is partially potted. If the component comprises several optoelectronic semiconductor chips, all of them can
  • the entry side of the light guide has, for example, indentations, in each of which one
  • Semiconductor chip is arranged. Then the semiconductor chips are laterally surrounded or reshaped by the light guide.
  • the component comprises one assigned to the first emission field
  • Shaped body can laterally surround the semiconductor chip or chips of the component. Laterally, there is a direction parallel to the main extension plane of the component.
  • the molded body can be reflective or absorbent, for example
  • the molded body can be the same molded body that is arranged between the outcoupling structures.
  • the molded body between the coupling-out structures can also be one of the molded body around the semiconductor chip
  • the display device includes one described here
  • optoelectronic component All related to the Features disclosed optoelectronic component are therefore also disclosed for the display device and vice versa.
  • the display device is in particular a screen or a video screen.
  • the display device is in particular a screen or a video screen.
  • the display device comprises at least 100 or at least 1000 or at least 100000 or at least 1,000,000 such
  • Each of the optoelectronic components can form a pixel of the display device.
  • the individual optoelectronic components of the display device can preferably be operated individually and independently of one another. That is, each of them
  • optoelectronic components of the display device can emit radiation independently of the other optoelectronic components.
  • display devices are separate from one another and are not connected and / or are not in one piece
  • the light guides it is also conceivable for the light guides to have several or all of the components
  • the coherent light guides then form a light guide composite. In the area between two
  • the light guide composite can be free of components
  • the thickness of the light guide composite can be reduced in the area between two components in order to reduce optical crosstalk between adjacent components.
  • the thickness of the light guide composite is in the area between two components at most half or at most 1/3 or at most 1/4 of the thickness of the distribution elements.
  • FIGS. 1A to 6 and 8A show different exemplary embodiments of the optoelectronic component in cross-sectional view and top view
  • Figure 8B shows an embodiment of an optical fiber composite.
  • FIG. 1A shows a first exemplary embodiment of the optoelectronic component 100 in a cross-sectional view.
  • the optoelectronic component 100 comprises
  • a carrier 6 for example a printed circuit board or a semiconductor carrier with integrated switches.
  • the optoelectronic component 100 comprises three semiconductor chips 10. Each of the semiconductor chips 10 is uniquely assigned to an emission field la, lb, lc.
  • the semiconductor chips 10 are, for example, GaN based chips that have blue primary radiation during operation
  • assigned semiconductor chips 10 can preferably be controlled individually and independently of one another.
  • the emission fields la, lb, lc form subpixels of the component 100.
  • a first emission field la is, for example
  • a second emission field 1b is set up, for example, to emit green light during operation.
  • a third emission field lc is set up, for example, to emit blue light. In this case, for example, no conversion element is used.
  • assigned semiconductor chips can also generate intrinsically different colored primary radiation.
  • the semiconductor chips 10 are partially embedded in a molded body 41.
  • the molded body 41 surrounds the semiconductor chips 10 laterally, so that the light emerging laterally from the semiconductor chips 10 is reflected back. This is the
  • Shaped body 41 for example, formed from a silicone having embedded therein _ Ti02 particles.
  • the optoelectronic component 100 further comprises a light guide 2 with a the first emission field la
  • light guide 2 is a simply connected solid body, for example made of clear silicone or glass or plastic.
  • the light guide 2 is preferably formed in one piece.
  • the light guide 2 is transparent to those from the first emission field la
  • the entry side 20 is present in the context of the
  • the light guide 2 is
  • the distribution element 21 is a
  • the distribution element 21 covers all emission fields la, lb, lc.
  • the outcoupling structures 22 are elongate or fiber-like elevations, in the present case in the form of truncated cones or
  • Extend distribution element 21 Longitudinal axes of the
  • Outcoupling structures 22 run essentially perpendicular to the main plane of extent of the distribution element 21. During the operation of the component 100, the light that is emitted by the emission fields la, lb, lc strikes the
  • Entry side 20 of the light guide 2 and then enters the light guide 2.
  • the light emitted by the different emission fields la, lb, lc is mixed in the distribution element 21.
  • the resulting mixed light is
  • the light then arrives in the coupling-out structures 22. Form ends of the coupling-out structures 22 facing away from the distribution element 21
  • Coupling surfaces 23 The light emerges from the light guide 2 via the coupling surfaces 23.
  • Coupling structures 22 are arranged.
  • the molded body 4 surrounds the outcoupling structures 22 laterally and is in a form-fitting manner against the outcoupling structures 23. This is the
  • But outcoupling structures 22 may include, for example, silicone _ particles having embedded therein Ti02.
  • FIG. 1B shows a top view of a side of the light guide 2 facing away from the emission fields la. It can be seen that the opaque structure 3 completely covers the light guide 2 except for the coupling-out surfaces 23. In operation, light emerges only via the coupling-out surfaces 23. If component 1 is switched off, component 100 appears black in this top view. This is in particular due to the fact that the surface coverage density of the impermeable structure 3 seen in this plan view
  • FIG. 2 shows a second exemplary embodiment of the optoelectronic component 100 in a cross-sectional view.
  • This second exemplary embodiment differs from the first exemplary embodiment in that the entry side 20 is not flat, but has bulges. There is one in each of the bulges
  • Semiconductor chips 10 arranged.
  • the semiconductor chips 10 are thus at least partially embedded in the light guide 2.
  • Light guide 2 is formed, for example by casting or compression molding.
  • FIG. 3 shows a third exemplary embodiment of the optoelectronic component 100. In this
  • the exemplary embodiment covers the impermeable structure 3 not only on one side of the molded body 4 facing away from the first emission field 1 a, but also across or
  • Shaped body 4 In the fourth exemplary embodiment of FIG. 4, the is different from the exemplary embodiments described above
  • Shaped body 4 itself the impermeable structure 3.
  • Molded body 4 here consists of a black material.
  • optoelectronic component 100 a housing body 5 with a cavity 50.
  • the optoelectronic component 100 comprises a lead frame 7, on which the semiconductor chips 10 are arranged and electrically
  • Housing body 5 forms a carrier for component 100.
  • the light guide 2 is arranged on the semiconductor chips 10 in the region of the cavity 50 of the housing body 5. In a direction away from the semiconductor chips 10, the
  • the light guide 2 does not cover the housing body 5.
  • the cavity 50 is filled with a molded body 4, in the present case a potting compound.
  • the molded body is also arranged between the coupling-out structures 22 of the light guide 2.
  • the impermeable part is in turn
  • FIG. 6 shows a sixth exemplary embodiment of the optoelectronic component 100. Unlike in the previous exemplary embodiments, here the
  • Distribution element 21 each an angle of
  • the radiation emitted via the coupling-out surfaces 23 has a main emission direction that is not perpendicular to the main plane of extent of the
  • Distribution element 21 is.
  • FIGS. 7A and 7B Exemplary embodiments of a display device 1000 are shown in FIGS. 7A and 7B.
  • the display device 1000 is in each case one
  • the display devices 1000 each comprise a plurality of optoelectronic components 100.
  • FIG. 7A shows an exemplary embodiment in which the components 100 are designed like the components of one of FIGS. 1 to 5.
  • the light emitted via the decoupling surfaces of the decoupling structures is with a
  • Main extension plane of the video screen is emitted.
  • FIG. 7B shows an exemplary embodiment in which the optoelectronic components 100 are selected, for example, as in the exemplary embodiment in FIG. 6. Due to the inclination or tilting of the decoupling structures, the light is mostly decoupled downwards, in the direction of an observer.
  • FIG. 8A A seventh exemplary embodiment of an optoelectronic component 100 is shown in FIG. 8A.
  • the component 100 essentially corresponds to the component 100 of the figure 1A.
  • the light guide composite is, for example, made in one piece.
  • the light guide composite is again shown separately in FIG. 8B. In the area between two light guides 2
  • Light guide composite thinned with a thickness of, for example, at most 25% of the thickness of the distribution elements.
  • a light guide composite as shown in FIG. 8B can be arranged in one as shown in FIGS. 7A and 7B
  • Display device can be used.
  • the light guides of all components are part of the

Landscapes

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Abstract

In mindestens einer Ausführungsform umfasst das optoelektronische Bauelement (100) ein erstes Emissionsfeld (1a), das im Betrieb elektromagnetische Strahlung emittiert. Ferner umfasst das Bauelement einen Lichtleiter (2) mit einer dem ersten Emissionsfeld zugewandten Eintrittsseite (20), einem Verteilungselement (21) und mit Auskoppelstrukturen (22) an einer dem ersten Emissionsfeld abgewandten Seite des Verteilungselements. Der Lichtleiter ist ein einfach zusammenhängender Vollkörper. In einer Draufsicht auf die dem ersten Emissionsfeld abgewandte Seite des Lichtleiters betrachtet überdeckt das Verteilungselement das erste Emissionsfeld vollständig. Die Auskoppelstrukturen sind einzelne, voneinander beabstandete Erhebungen, die sich jeweils von dem Verteilungselement weg erstrecken und jeweils an einem dem Verteilungselement abgewandten Ende eine Auskoppelfläche (23) aufweisen. Eine für die Strahlung des ersten Emissionsfeldes undurchlässige Struktur (3) ist auf dem Lichtleiter im Bereich zwischen den Auskoppelstrukturen angeordnet.

Description

Beschreibung
OPTOELEKTRONISCHES BAUELEMENT UND ANZEIGEVORRICHTUNG
Es wird ein optoelektronisches Bauelement angegeben. Darüber hinaus wird eine Anzeigevorrichtung angegeben.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein optoelektronisches Bauelement mit einem hohen Kontrastverhältnis anzugeben. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, eine
Anzeigevorrichtung mit einem solchen optoelektronischen
Bauelement anzugeben.
Diese Aufgaben werden unter anderem durch die Gegenstände des Patentanspruchs 1 und des Patentanspruchs 16 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind
Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das
optoelektronische Bauelement ein im bestimmungsgemäßen
Betrieb elektromagnetische Strahlung emittierendes erstes Emissionsfeld. Bei der elektromagnetischen Strahlung handelt es sich bevorzugt um Licht im sichtbaren Spektralbereich.
Das erste Emissionsfeld ist ein Bereich oder Abschnitt des Bauelements, in dem Strahlung erzeugt und ausgestrahlt wird. In einer Draufsicht betrachtet emittiert das Emissionsfeld im Betrieb Strahlung ganzflächig über eine zusammenhängende, bevorzugt eine einfach zusammenhängende Fläche. Diese Fläche des ersten Emissionsfeldes ist zum Beispiel zumindest 10 x 10 ym^ oder zumindest 50 x 50 ym^ oder zumindest 100 x 100 ym^ groß. Alternativ oder zusätzlich kann die Fläche höchstens 500 x 500
Figure imgf000004_0001
oder höchstens 300 x 300
Figure imgf000004_0002
oder höchstens 200 x 200 groß sein.
Das erste Emissionsfeld ist beispielsweise durch einen optoelektronischen Halbleiterchip oder durch ein einzeln ansteuerbares Segment eines optoelektronischen
Halbleiterchips realisiert. Der Halbleiterchip oder das
Segment erzeugt im Betrieb eine Primärstrahlung. Diese kann durch ein zusätzliches Konversionselement auf dem
Halbleiterchip teilweise oder vollständig in eine
Sekundärstrahlung konvertiert werden. Die daraus
resultierende Strahlung ist die Strahlung des ersten
Emissionsfeldes. Die Größe des Emissionsfeldes ist zum
Beispiel im Wesentlichen durch die Größe des Halbleiterchips oder des Segments oder des Konversionselements bestimmt.
Unter einem Halbleiterchip wird hier und im Folgenden ein separat handhabbares und elektrisch kontaktierbares Element verstanden. Ein Halbleiterchip umfasst eine
Halbleiterschichtenfolge mit einer aktiven Schicht. Ein
Halbleiterchip entsteht insbesondere durch Vereinzelung aus einem Waferverbund. Insbesondere weisen Seitenflächen eines solchen Halbleiterchips dann zum Beispiel Spuren aus dem Vereinzelungsprozess des Waferverbunds auf. Ein
Halbleiterchip umfasst bevorzugt genau einen ursprünglich zusammenhängenden Bereich der im Waferverbund gewachsenen Halbleiterschichtenfolge. Die Halbleiterschichtenfolge des Halbleiterchips ist bevorzugt zusammenhängend ausgebildet.
Die laterale Ausdehnung des Halbleiterchips, gemessen
parallel zur Haupterstreckungsrichtung der aktiven Schicht, ist beispielsweise höchstens 1 % oder höchstens 5 % größer als die laterale Ausdehnung der aktiven Schicht oder der Halbleiterschichtenfolge. Der Halbleiterchip umfasst beispielsweise noch das Aufwachssubstrat, auf dem die gesamte Halbleiterschichtenfolge gewachsen ist.
Als laterale Ausdehnung eines Halbleiterchips wird hier insbesondere eine Erstreckung oder Ausdehnung in jede
beliebige laterale Richtung verstanden. Eine laterale
Richtung ist eine Richtung parallel zur
Haupterstreckungsebene der aktiven Schicht.
Die aktive Schicht der Halbleiterschichtenfolge beinhaltet insbesondere wenigstens einen pn-Übergang und/oder mindestens eine QuantentopfStruktur und kann zum Beispiel im
bestimmungsgemäßen Betrieb elektromagnetische Strahlung im blauen oder grünen oder roten Spektralbereich oder im UV- Bereich oder im IR-Bereich erzeugen. Die aktive Schicht kann zusammenhängend oder segmentiert sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das
optoelektronische Bauelement einen dem ersten Emissionsfeld nachgeordneten Lichtleiter. Der Lichtleiter umfasst eine dem ersten Emissionsfeld zugewandte Eintrittsseite, ein
Verteilungselement und Auskoppelstrukturen an einer dem ersten Emissionsfeld abgewandten Seite des
Verteilungselements .
Der Lichtleiter ist dem ersten Emissionsfeld bevorzugt in einer Hauptabstrahlrichtung des ersten Emissionsfeldes nachgeordnet. Der Lichtleiter ist insbesondere transparent oder durchlässig für die von dem ersten Emissionsfeld
emittierte Strahlung. Die Eintrittsseite ist eine Außenseite des Lichtleiters. Insbesondere ist die Eintrittsseite durch das Verteilungselement gebildet. Die Eintrittsseite kann im Rahmen der Herstellungstoleranz eben sein. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Lichtleiter ein einfach zusammenhängender Vollkörper. Das heißt, der
Lichtleiter besteht aus einem festen, formstabilen Material, wie zum Beispiel Kunststoff oder Glas oder Silikon, das einen einfach zusammenhängenden Körper bildet. Der Lichtleiter ist im Rahmen der Herstellungstoleranz also frei von Einschlüssen oder Hohlräumen, die von dem festen Material vollständig umgeben werden. Insbesondere ist der Lichtleiter einteilig oder einstückig ausgebildet. Das heißt, alle Bereiche des Lichtleiters sind integral miteinander ausgebildet und enthalten das gleiche Material oder bestehen aus dem gleichen Material. Es kann auch nur das Verteilerelement einstückig ausgebildet sein. Die Auskoppelstrukturen sind dann zum
Beispiel nicht einstückig mit dem Verteilerelement
ausgebildet .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform überdeckt in einer Draufsicht auf die dem ersten Emissionsfeld abgewandte Seite des Lichtleiters betrachtet das Verteilungselement das erste Emissionsfeld vollständig. Das Verteilungselement ist
bevorzugt ein einfach zusammenhängender Abschnitt oder
Teilkörper des Lichtleiters, dessen Ausdehnung größer als das erste Emissionsfeld ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die
Auskoppelstrukturen einzelne, voneinander beabstandete
Erhebungen, die sich jeweils von dem Verteilungselement weg erstrecken und jeweils an einem dem Verteilungselement abgewandten Ende eine Auskoppelfläche aufweisen.
Die Erhebungen sind insbesondere stabförmige oder
faserförmige oder zylinderförmige oder pyramidenförmige oder kegelförmige Erhebungen, die sich ausgehend von dem Verteilungselement in Richtung weg von dem Verteilungselement und weg von dem ersten Emissionsfeld erstrecken.
Die Auskoppelstrukturen sind bevorzugt jeweils einfach zusammenhängende Abschnitte oder Teilkörper des Lichtleiters. Die Auskoppelstrukturen sind auf dem Verteilungselement bevorzugt regelmäßig oder periodisch angeordnet.
Beispielsweise sind die Auskoppelstrukturen über zumindest 75 % der Fläche der dem Bauelement abgewandten Seite des
Verteilungselements verteilt. In Draufsicht auf eine dem ersten Emissionsfeld abgewandte Seite des Lichtleiters betrachtet überlappen beispielsweise zumindest zwei oder zumindest vier oder zumindest zehn Auskoppelstrukturen teilweise oder vollständig mit dem ersten Emissionsfeld. Zum Beispiel umfasst der Lichtleiter zumindest zehn oder
zumindest 20 oder zumindest 50 oder zumindest 100 solcher Auskoppelstrukturen .
Die Auskoppelflächen der Auskoppelstrukturen sind dem
Verteilungselement abgewandte Außenflächen der
Auskoppelstrukturen. Beispielsweise sind die Auskoppelflächen im Rahmen der Herstellungstoleranz eben. Die Auskoppelflächen können aufgeraut sein. Die Auskoppelflächen sind
beispielsweise jeweils zumindest 10 ym^ oder zumindest 50 ym^ oder zumindest 100 ym^ groß. Alternativ oder zusätzlich können die Auskoppelflächen jeweils höchstens 500 ym^ oder höchstens 250 ym^ groß sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform tritt im
bestimmungsgemäßen Betrieb des Bauelements die von dem ersten Emissionsfeld emittierte Strahlung über die Eintrittsseite in den Lichtleiter ein. Anschließend durchquert die Strahlung das Verteilungselement und tritt schließlich über die
Auskoppelfläche der Auskoppelstrukturen aus dem Lichtleiter aus. Das heißt, nach dem Durchqueren des Verteilungselements gelangt die Strahlung in die Auskoppelstrukturen, durchquert diese und trifft schließlich auf die Auskoppelfläche.
Beispielsweise tritt zumindest 90 % oder zumindest 95 % der Strahlung des ersten Emissionsfeldes, die in den Lichtleiter eintritt, anschließend über die Auskoppelfläche wieder aus. Beispielsweise werden zumindest 80 % oder zumindest 90 % oder zumindest 95 % der von dem ersten Emissionsfeld emittierten Strahlung über die Eintrittsseite in den Lichtleiter
eingekoppelt .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist auf dem Lichtleiter im Bereich zwischen den Auskoppelstrukturen eine für die Strahlung des ersten Emissionsfeldes undurchlässige Struktur angeordnet. Das heißt, die undurchlässige Struktur ist auf einer dem ersten Emissionsfeld abgewandten Seite des
Lichtleiters angeordnet.
„Undurchlässig" bedeutet hier insbesondere, dass höchstens 5 % oder höchstens 3 % oder höchstens 1 % einer von dem ersten Emissionsfeld emittierten Strahlung, die auf die
undurchlässige Struktur trifft, auch durch die undurchlässige Struktur hindurch tritt. Bei der undurchlässigen Struktur kann es sich um einen Formkörper oder um eine Schicht
handeln, die im Bereich zwischen den Auskoppelstrukturen angeordnet ist. Als Schicht weist die undurchlässige Struktur zum Beispiel eine Schichtdicke von höchstens 4 ym oder höchstens 2 ym oder höchstens 1 ym auf. Die undurchlässige Struktur kann beispielsweise ein Silikon oder ein Harz mit darin eingebrachten Partikeln, insbesondere schwarzen
Partikeln, wie Rußpartikel, umfassen oder daraus bestehen.
In einer Draufsicht auf die dem ersten Emissionsfeld
abgewandte Seite des Lichtleiters betrachtet überdeckt die undurchlässige Struktur den Lichtleiter im Bereich zwischen den Auskoppelstrukturen. In dieser Draufsicht gesehen
überdeckt die undurchlässige Struktur bevorzugt einen
Großteil, zum Beispiel zumindest 70 % oder zumindest 80 % oder zumindest 90 %, der in dieser Draufsicht gesehenen
Gesamtfläche des Lichtleiters. Alternativ oder zusätzlich überdeckt in dieser Draufsicht die undurchlässige Struktur höchstens 99 % oder höchstens 95 % oder höchstens 90 % der Gesamtfläche des Lichtleiters. In derselben Draufsicht betrachtet nehmen die Auskoppelflächen zum Beispiel zumindest 1 % oder zumindest 5 % oder zumindest 10 % der Gesamtfläche des Lichtleiters ein. Alternativ oder zusätzlich können die Auskoppelflächen in dieser Draufsicht höchstens 30 % oder höchstens 20 % oder höchstens 10 % der Gesamtfläche des Lichtleiters einnehmen. Beispielsweise überdeckt in dieser Draufsicht betrachtet die undurchlässige Struktur alle
Bereiche des Lichtleiters außerhalb der Auskoppelflächen zu zumindest 90 % oder zu zumindest 95 % oder vollständig.
In mindestens einer Ausführungsform umfasst das
optoelektronische Bauelement ein erstes Emissionsfeld, das im Betrieb elektromagnetische Strahlung emittiert. Ferner umfasst das Bauelement einen dem ersten Emissionsfeld
nachgeordneten Lichtleiter mit einer dem ersten Emissionsfeld zugewandten Eintrittsseite, einem Verteilungselement und mit Auskoppelstrukturen an einer dem ersten Emissionsfeld
abgewandten Seite des Verteilungselements. Der Lichtleiter ist ein einfach zusammenhängender Vollkörper. In einer Draufsicht auf die dem ersten Emissionsfeld abgewandte Seite des Lichtleiters betrachtet überdeckt das Verteilungselement das erste Emissionsfeld vollständig. Die Auskoppelstrukturen sind einzelne, voneinander beabstandete Erhebungen, die sich jeweils von dem Verteilungselement weg erstrecken und jeweils an einem dem Verteilungselement abgewandten Ende eine
Auskoppelfläche aufweisen. Im bestimmungsgemäßen Betrieb tritt die von dem ersten Emissionsfeld emittierte Strahlung über die Eintrittsseite in den Lichtleiter ein, anschließend durchquert sie das Verteilungselement und tritt schließlich über die Auskoppelflächen der Auskoppelstrukturen aus dem Lichtleiter aus. Eine für die Strahlung des ersten
Emissionsfeldes undurchlässige Struktur ist auf dem
Lichtleiter im Bereich zwischen den Auskoppelstrukturen angeordnet .
Der vorliegenden Erfindung liegt insbesondere die Erkenntnis zu Grunde, dass optoelektronische Bauelemente, insbesondere LEDs, für Videoleinwände im ausgeschalteten Zustand so dunkel wie möglich aussehen sollen, damit das Verhältnis zwischen maximaler und minimaler Helligkeit auf der Leinwand so groß wie möglich ist. Es ist also ein hoher Kontrast gewünscht. Ferner ist bei Videoleinwänden häufig eine nach unten
gerichtete Emission von Vorteil, da diese sich meist oberhalb der Beobachter befindet.
Bei der vorliegenden Erfindung ist auf ein Emissionsfeld, das zum Beispiel ein Sub-Pixel darstellt, ein Lichtleiter
aufgebracht. Der dem Emissionsfeld zugewandte Bereich, nämlich das Verteilungselement, kann die von dem
Emissionsfeld kommende Strahlung durchmischen, während der dem Emissionsfeld abgewandte Bereich durchsichtige
Auskoppelstrukturen, wie Fasern oder Stäbe, umfasst und zur Lichtauskopplung dienen. Außerhalb der Auskoppelflächen ist der Lichtleiter von einer Struktur bedeckt, die undurchlässig für die von dem ersten Emissionsfeld emittierte Strahlung ist. Dadurch kann ein hoher optischer Kontrast erreicht werden. Zusätzlich kann über die Ausrichtung der
Auskoppelstrukturen der Abstrahlwinkel eingestellt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Bauelement ein oder mehrere weitere Emissionsfelder auf, die im Betrieb jeweils elektromagnetische Strahlung emittieren.
Beispielsweise weist das Bauelement drei oder vier
Emissionsfelder auf. Insbesondere bildet jedes der
Emissionsfelder einen Bereich oder Abschnitt des Bauelements, in dem Strahlung erzeugt und emittiert wird. Die
verschiedenen Emissionsfelder können so genannte Sub-Pixel des Bauelements sein.
Die einzelnen Emissionsfelder sind bevorzugt einzeln und unabhängig voneinander betreibbar. Das heißt, die
verschiedenen Emissionsfelder können unabhängig voneinander ein- und ausgeschaltet werden und somit unabhängig
voneinander Strahlung emittieren. In einer Draufsicht auf die dem ersten Emissionsfeld abgewandte Seite des Lichtleiters liegen die verschiedenen Emissionsfelder bevorzugt
nebeneinander und überlappen nicht miteinander.
Die zuvor gemachten Angaben für das erste Emissionsfeld, zum Beispiel bezüglich dessen Größe, dessen Anordnung bezüglich des Lichtleiters und so weiter, können entsprechend für die weiteren Emissionsfelder gelten.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform überdeckt in einer Draufsicht auf eine dem ersten Emissionsfeld abgewandte Seite des Lichtleiters betrachtet das Verteilungselement das oder die weiteren Emissionsfelder teilweise oder vollständig.
Insbesondere überdeckt das Verteilungselement das oder die weiteren Emissionsfelder in der gleichen Draufsicht, in der es auch das erste Emissionsfeld überdeckt. Jedes
Emissionsfeld überlappt in dieser Draufsicht zum Beispiel mit zumindest zwei oder zumindest vier oder zumindest zehn
Auskoppelstrukturen .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform treten im
bestimmungsgemäßen Betrieb die von den Emissionsfeldern kommenden Strahlungen über die Eintrittsseite in den
Lichtleiter ein und werden im Verteilungselement durchmischt. Das heißt, wenn zwei oder mehr Emissionsfelder des
Bauelements gleichzeitig betrieben werden und gleichzeitig Strahlung emittieren, wird die Strahlung dieser beiden
Emissionsfelder in dem Verteilungselement durchmischt. Die über die Auskoppelflächen aus dem Lichtleiter austretende Strahlung ist dann Mischstrahlung aus den Strahlungen der Emissionsfeider .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die von zwei verschiedenen Emissionsfeldern kommenden Strahlungen
Strahlungen unterschiedlicher Wellenlängenbereiche.
Insbesondere emittieren zwei unterschiedliche Emissionsfelder unterschiedlich farbiges Licht. Zum Beispiel emittiert ein erstes Emissionsfeld im Betrieb blaues Licht, ein zweites Emissionsfeld grünes Licht und ein drittes Emissionsfeld rotes Licht. Insbesondere ist eine Mischung der von den verschiedenen Emissionsfeldern emittierten Strahlung weißes Licht. Die undurchlässige Struktur ist bevorzugt
undurchlässig für die Strahlung jedes der Emissionsfelder. Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das optoelektronische Bauelement eine Mehrzahl von
optoelektronischen Halbleiterchips, die auf einem gemeinsamen Träger angeordnet sind. Jedem Emissionsfeld ist dabei ein Halbleiterchip eineindeutig zugeordnet.
Die Halbleiterchips des Bauelements können gleichartig aufgebaut sein, also zum Beispiel die gleiche
Halbleiterschichtenfolge aufweisen. Um zu erreichen, dass die verschiedenen Emissionsfelder unterschiedliche Strahlung emittieren, können auf verschiedenen Halbleiterchips
verschiedene Konversionselemente aufgebracht sein. Alternativ ist es aber auch möglich, dass die von den Halbleiterchips intrinsisch erzeugten und anschließend emittierten
Primärstrahlungen bereits unterschiedlich sind. Dann weisen unterschiedliche Halbleiterchips des Bauelements
beispielsweise unterschiedliche Halbleitermaterialien auf. Konversionselemente sind dann zum Beispiel nicht nötig.
Bei dem Träger für die Halbleiterchips handelt es sich beispielsweise um eine Leiterplatte oder um einen
Halbleiterkörper mit integrierten Schaltern. Dann kann jedem Halbleiterchip ein eigener Schalter zugeordnet sein.
Statt die verschiedenen Emissionsfelder durch
unterschiedliche Halbleiterchips zu realisieren, kann
mehreren oder allen Emissionsfeldern derselbe Halbleiterchip zugeordnet sein. Den unterschiedlichen Emissionsfeldern können in diesem Fall einzeln und unabhängig ansteuerbare Segmente beziehungsweise Pixel des Halbleiterchips
eineindeutig zugeordnet sein. Der Halbleiterchip ist dann ein pixelierter Halbleiterchip. Bevorzugt umfasst in diesem Fall das Bauelement nur einen einzigen Halbleiterchip. Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die
Auskoppelstrukturen längliche Erhebungen mit jeweils einer Längsachse quer zu einer Haupterstreckungsebene des
Verteilungselements .
Die Haupterstreckungsebene eines Körpers ist dabei eine virtuelle Ebene durch diesen Körper, die so gewählt ist, dass der mittlere Abstand aller Punkte des Körpers zu der Ebene minimal ist. Die Längsachse eines Körpers ist vorliegend eine Achse durch einen Körper, die so gewählt ist, dass der mittlere Abstand aller Punkte des Körpers zu der Achse minimal ist.
Die Haupterstreckungsebene des Verteilungselements verläuft bevorzugt im Wesentlichen, das heißt im Rahmen der
Herstellungstoleranz , parallel zu einer
Haupterstreckungsebene des optoelektronischen Bauelements.
Die Haupterstreckungsebene des optoelektronischen Bauelements ist beispielsweise im Wesentlichen parallel zur
Haupterstreckungsebene des Trägers, auf dem die
Halbleiterchips angeordnet sind.
Eine Ausdehnung des Verteilungselements entlang der
Haupterstreckungsebene des Verteilungselements ist bevorzugt zumindest dreimal oder zumindest fünfmal oder zumindest zehnmal größer als eine Ausdehnung des Verteilungselements senkrecht zur Haupterstreckungsebene. Die Ausdehnung
senkrecht zur Haupterstreckungsebene wird hier als Dicke des Verteilungselements bezeichnet.
Die Ausdehnungen der Auskoppelstrukturen entlang ihrer
Längsachsen sind beispielsweise jeweils zumindest doppelt so groß oder zumindest fünfmal so groß oder zumindest zehnmal so groß wie die Ausdehnungen in den Richtungen senkrecht zu den Längsachsen. Die Ausdehnung der Auskoppelstrukturen parallel zu deren Längsachsen beträgt beispielsweise jeweils zumindest 10 ym oder zumindest 50 ym oder zumindest 100 ym. Alternativ oder zusätzlich kann die Ausdehnung parallel zur Längsachse jeweils höchstens 200 ym oder höchstens 150 ym betragen. Der Durchmesser der Auskoppelstrukturen, gemessen senkrecht zur Längsachse, beträgt beispielsweise jeweils zumindest 1 ym oder zumindest 5 ym. Alternativ oder zusätzlich kann der Durchmesser jeweils höchstens 50 ym oder höchstens 20 ym betragen .
Bevorzugt verlaufen die Längsachsen aller Auskoppelstrukturen im Rahmen der Herstellungstoleranz parallel zueinander.
Alternativ können die Längsachsen der Auskoppelstrukturen aber auch windschief zueinander sein.
Die Auskoppelflächen der Auskoppelstrukturen verlaufen im Rahmen der Herstellungstoleranz bevorzugt jeweils senkrecht zu den Längsachsen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform verlaufen die
Längsachsen der Auskoppelstrukturen im Rahmen der
Herstellungstoleranz senkrecht zu der Haupterstreckungsebene des Verteilungselements. Die aus einer Auskoppelfläche einer Auskoppelstruktur austretende Strahlung hat dann bevorzugt eine Hauptemissionsrichtung senkrecht zur
Haupterstreckungsebene des Verteilungselements.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Längsachsen der Auskoppelstrukturen bezüglich einer Normalen auf die Haupterstreckungsebene des Verteilungselements gekippt. Beispielsweise schließen die Längsachsen mit einer Normalen auf die Haupterstreckungsebene des Verteilungselements jeweils einen Winkel von zumindest 10° oder zumindest 20° oder zumindest 30° ein. Alternativ oder zusätzlich kann der Winkel zwischen den Längsachsen und einer Normalen auf die Haupterstreckungsebene des Verteilungselements jeweils höchstens 70° oder höchstens 60° oder höchstens 45° sein.
Bei einer solchen Ausgestaltung der Auskoppelstrukturen hat die über die Auskoppelflächen der Auskoppelstrukturen
austretende Strahlung bevorzugt eine Hauptemissionsrichtung, die nicht senkrecht zur Haupterstreckungsebene des
Verteilungselements ist. Wird das hier beschriebene
Bauelement zum Beispiel in einer Videowand verwendet, so kann durch eine solche Ausgestaltung die Lichtemission zum
Beispiel nach unten in Richtung eines Beobachters gerichtet werden .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das
Verteilungselement ein im Wesentlichen plättchenförmiger Abschnitt beziehungsweise Teilkörper des Lichtleiters. Die Ausdehnungen in alle Richtungen parallel zur
Haupterstreckungsebene des Verteilungselements sind größer, beispielsweise um einen Faktor von zumindest 3 oder zumindest 5 oder zumindest 10, als die Ausdehnung des
Verteilungselements senkrecht zur Haupterstreckungsebene. Zum Beispiel beträgt eine Ausdehnung des Verteilungselements parallel zu dessen Haupterstreckungsebene zumindest 500 ym oder zumindest 1000 ym oder zumindest 2000 ym. Alternativ oder zusätzlich kann die Ausdehnung parallel zur
Haupterstreckungsebene höchstens 5000 ym oder höchstens 3000 ym betragen. Die Ausdehnung senkrecht zur
Haupterstreckungsebene beträgt zum Beispiel zumindest 200 ym oder zumindest 500 ym. Alternativ oder zusätzlich kann die Ausdehnung senkrecht zur Haupterstreckungsebene höchstens 1500 ym oder 1000 ym sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist in einer Draufsicht auf eine dem ersten Emissionsfeld abgewandte Seite des
Lichtleiters betrachtet der Lichtleiter bis auf die
Auskoppelflächen vollständig mit der undurchlässigen Struktur bedeckt .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die undurchlässige Struktur absorbierend für die von dem ersten Emissionsfeld emittierte Strahlung. Bevorzugt ist die undurchlässige
Struktur auch undurchlässig für die von den weiteren
Emissionsfeldern kommende Strahlung.
Absorbierend für eine Strahlung bedeutet vorliegend, dass die undurchlässige Struktur zumindest 90 % oder zumindest 95 % oder zumindest 99 % dieser Strahlung absorbiert. Insbesondere ist die undurchlässige Struktur absorbierend für sichtbares Licht. Besonders bevorzugt erscheint die undurchlässige
Struktur für einen Betrachter schwarz. Schaut ein Betrachter dann auf die dem ersten Emissionsfeld abgewandte Seite des Lichtleiters und ist das oder die Emissionsfelder
ausgeschalten, so erscheint das Bauelement schwarz. Das
Bauelement eignet sich daher besonders als Pixel in einem Bildschirm oder einer Videoleinwand.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das
optoelektronische Bauelement weiter einen Formkörper zwischen den Auskoppelstrukturen, der die Auskoppelstrukturen umformt. Beispielsweise handelt es sich bei dem Formkörper um einen auf den Lichtleiter aufgebrachten Verguss. Der Formkörper kann die Auskoppelstrukturen in Bereichen außerhalb der Auskoppelflächen formschlüssig nachformen oder umformen. Beispielsweise liegt der Formkörper direkt an dem Lichtleiter und/oder den Auskoppelstrukturen an.
Beispielsweise ist in Draufsicht auf eine dem ersten
Emissionsfeld abgewandte Seite des Lichtleiters betrachtet jede Auskoppelstruktur ringsum vollständig von dem Formkörper umgeben. Dann sind beispielsweise nur die Bereiche der
Auskoppelflächen frei von dem Formkörper.
Bei dem Formkörper handelt es sich insbesondere um einen zusammenhängenden, aber nicht einfach zusammenhängenden
Körper. Der Formkörper ist von den Auskoppelstrukturen beispielsweise durchkreuzt. Der Formkörper kann einstückig oder einteilig ausgebildet sein. Beispielsweise umfasst der Formkörper einen Kunststoff oder ein Silikon oder ein Harz oder besteht daraus.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Formkörper undurchlässig für die vom ersten Emissionsfeld emittierte Strahlung. „Undurchlässig" hat dabei die gleiche Bedeutung wie bei der undurchlässigen Struktur angegeben. Bevorzugt ist der Formkörper auch undurchlässig für die Strahlung der weiteren Emissionsfelder.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die undurchlässige Struktur auf einer dem Verteilungselement abgewandten Seite des Formkörpers angeordnet. Beispielsweise ist die
undurchlässige Struktur in diesem Fall eine Schicht auf dem Formkörper. Die undurchlässige Struktur überdeckt den
Formkörper in einer Draufsicht auf eine dem Bauelement abgewandte Seite des Lichtleiters dann beispielsweise zu zumindest 90 % oder vollständig.
Alternativ ist es aber auch möglich, dass der Formkörper selbst die undurchlässige Struktur bildet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Formkörper reflektierend für die vom ersten Emissionsfeld emittierte Strahlung. Beispielsweise umfasst der Formkörper dann ein Silikon oder ein Harz mit darin eingebetteten reflektierenden Partikeln, wie Ti02_Partikeln . „Reflektierend" meint hier insbesondere, dass der Formkörper zumindest 90 % oder
zumindest 95 % der von dem ersten Emissionsfeld emittierten und auf den Formkörper treffende Strahlung reflektiert.
Bevorzugt ist der Formkörper dann auch reflektierend für die von den weiteren Emissionsfeldern emittierten Strahlungen.
Der Formkörper ist besonders bevorzugt reflektierend für sichtbares Licht. Beispielsweise erscheint der Formkörper für einen Betrachter weiß.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Bauelement einen dem ersten Emissionsfeld zugeordneten
optoelektronischen Halbleiterchip, auf dem der Lichtleiter aufgeklebt ist. Beispielsweise ist dazu ein Silikonkleber verwendet. Die Eintrittsseite des Lichtleiters ist in diesem Fall bevorzugt im Rahmen der Herstellungstoleranz eben ausgebildet. Umfasst das Bauelement mehrere optoelektronische Halbleiterchips, so kann der Lichtleiter auf jedem dieser Halbleiterchips aufgeklebt sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Bauelement einen dem ersten Emissionsfeld zugeordneten
optoelektronischen Halbleiterchip, der teilweise in dem Lichtleiter eingebettet ist. Beispielsweise ist der Lichtleiter ein Vergusskörper, mit dem der Halbleiterchip teilweise vergossen ist. Umfasst das Bauelement mehrere optoelektronische Halbleiterchips, so können alle
Halbleiterchips in dem Lichtleiter eingebettet sein. In diesem Fall weist die Eintrittsseite des Lichtleiters zum Beispiel Einbuchtungen auf, in denen jeweils ein
Halbleiterchip angeordnet ist. Dann sind die Halbleiterchips zum Beispiel seitlich von dem Lichtleiter umgeben oder umformt .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Bauelement einen dem ersten Emissionsfeld zugeordneten
optoelektronischen Halbleiterchip, der in einem Formkörper eingebettet ist, wobei der Formkörper verhindert, dass
Strahlung seitlich aus dem Halbleiterchip austritt. Der
Formkörper kann den oder die Halbleiterchips des Bauelements seitlich umgeben. Seitlich ist dabei eine Richtung parallel zur Haupterstreckungsebene des Bauelements. Der Formkörper kann beispielsweise reflektierend oder absorbierend
ausgebildet sein, wobei die oben angegebenen Definitionen für reflektierend und absorbierend auch hier gelten.
Bei dem Formkörper kann es sich um denselben Formkörper handeln, der zwischen den Auskoppelstrukturen angeordnet ist. Es kann der Formkörper zwischen den Auskoppelstrukturen aber auch ein von dem Formkörper um den Halbleiterchip
verschiedenes Element sein.
Darüber hinaus wird eine Anzeigevorrichtung angegeben. Die Anzeigevorrichtung umfasst ein hier beschriebenes
optoelektronisches Bauelement. Alle im Zusammenhang mit dem optoelektronischen Bauelement offenbarten Merkmale sind daher auch für die Anzeigevorrichtung offenbart und umgekehrt.
Die Anzeigevorrichtung ist insbesondere ein Bildschirm oder eine Videoleinwand. Beispielsweise umfasst die
Anzeigevorrichtung eine Vielzahl der hier beschriebenen optoelektronischen Bauelemente. Zum Beispiel umfasst die Anzeigevorrichtung zumindest 100 oder zumindest 1000 oder zumindest 100000 oder zumindest 1000000 solcher
optoelektronischen Bauelemente. Jedes der optoelektronischen Bauelemente kann dabei ein Pixel der Anzeigevorrichtung bilden. Die einzelnen optoelektronischen Bauelemente der Anzeigevorrichtung sind bevorzugt einzeln und unabhängig voneinander betreibbar. Das heißt, jedes der
optoelektronischen Bauelemente der Anzeigevorrichtung kann unabhängig von den anderen optoelektronischen Bauelementen Strahlung emittieren.
Die Lichtleiter unterschiedlicher Bauelemente der
Anzeigevorrichtung sind zum Beispiel voneinander getrennt und hängen nicht zusammen und/oder sind nicht einstückig
miteinander ausgebildet. Alternativ ist es aber auch denkbar, dass die Lichtleiter mehrere oder aller Bauelemente
Zusammenhängen und beispielsweise einstückig miteinander ausgebildet sind. Die zusammenhängenden Lichtleiter bilden dann einen Lichtleiterverbund. Im Bereich zwischen zwei
Bauelementen kann der Lichtleiterverbund frei von
Auskoppelstrukturen sein. Außerdem kann im Bereich zwischen zwei Bauelementen die Dicke des Lichtleiterverbunds reduziert sein, um ein optisches Übersprechen zwischen benachbarten Bauelementen zu reduzieren. Zum Beispiel ist die Dicke des Lichtleiterverbunds im Bereich zwischen zwei Bauelementen höchstens die Hälfte oder höchstens 1/3 oder höchstens 1/4 der Dicke der Verteilungselemente.
Nachfolgend wird ein hier beschriebenes optoelektronisches Bauelement sowie eine hier beschriebene Anzeigevorrichtung unter Bezugnahme auf Zeichnungen anhand von
Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch keine maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Es zeigen:
Figuren 1A bis 6 und 8A verschiedene Ausführungsbeispiele des optoelektronischen Bauelements in Querschnittsansicht und Draufsicht,
Figuren 7A und 7B verschiedene Ausführungsbeispiele der
Anzeigevorrichtung,
Figur 8B ein Ausführungsbeispiel eines Lichtleiterverbunds.
In der Figur 1A ist ein erstes Ausführungsbeispiel des optoelektronischen Bauelements 100 in Querschnittsansicht gezeigt. Das optoelektronische Bauelement 100 umfasst
vorliegend einen Träger 6, beispielsweise eine Leiterplatte oder einen Halbleiterträger mit integrierten Schaltern.
Ferner umfasst das optoelektronische Bauelement 100 drei Halbleiterchips 10. Jeder der Halbleiterchips 10 ist einem Emissionsfeld la, lb, lc eineindeutig zugeordnet. Bei den Halbleiterchips 10 handelt es sich zum Beispiel um GaN- basierte Chips, die im Betrieb blaue Primärstrahlung
emittieren .
Die Emissionsfelder la, lb, lc beziehungsweise die
zugeordneten Halbleiterchips 10 sind bevorzugt einzeln und unabhängig voneinander ansteuerbar. Insbesondere bilden die Emissionsfelder la, lb, lc Subpixel des Bauelements 100.
Ein erstes Emissionsfeld la ist beispielsweise dazu
eingerichtet, im Betrieb rotes Licht zu emittieren. Dazu ist zum Beispiel auf dem dem ersten Emissionsfeld la zugeordneten Halbleiterchip 10 ein entsprechendes Konversionselement aufgebracht. Ein zweites Emissionsfeld lb ist zum Beispiel dazu eingerichtet, im Betrieb grünes Licht zu emittieren.
Dazu ist beispielsweise wiederum auf dem dem zweiten
Emissionsfeld lb zugeordneten Halbleiterchip 10 ein
entsprechendes Konversionselement aufgebracht. Ein drittes Emissionsfeld lc ist beispielsweise dazu eingerichtet, blaues Licht zu emittieren. In diesem Fall ist zum Beispiel kein Konversionselement verwendet.
Die den unterschiedlichen Emissionsfeldern la, lb, lc
zugeordneten Halbleiterchips können aber auch intrinsisch unterschiedlich farbige Primärstrahlungen erzeugen.
Konversionselemente sind dann zum Beispiel nicht nötig.
Die Halbleiterchips 10 sind teilweise in einem Formkörper 41 eingebettet. Der Formkörper 41 umgibt die Halbleiterchips 10 seitlich, so dass das seitlich aus den Halbleiterchips 10 austretende Licht zurückreflektiert wird. Dazu ist der
Formkörper 41 beispielsweise aus einem Silikon mit darin eingebetteten Ti02_Partikeln gebildet. Das optoelektronische Bauelement 100 umfasst weiter einen Lichtleiter 2 mit einer dem ersten Emissionsfeld la
beziehungsweise den Halbleiterchips 10 zugewandten
Eintrittsseite 20, einem Verteilungselement 21 und
Auskoppelstrukturen 22 auf einer dem ersten Emissionsfeld la abgewandten Seite des Verteilungselements 21. Bei dem
Lichtleiter 2 handelt es sich vorliegend um einen einfach zusammenhängenden Vollkörper, beispielsweise aus Klarsilikon oder Glas oder Kunststoff. Der Lichtleiter 2 ist bevorzugt einstückig ausgebildet. Insbesondere ist der Lichtleiter 2 durchlässig für die von dem ersten Emissionsfeld la
emittierte Strahlung.
Die Eintrittsseite 20 ist vorliegend im Rahmen der
Herstellungstoleranz eben. Der Lichtleiter 2 ist
beispielsweise mit der Eintrittsseite 20 voran auf die
Halbleiterchips 10 aufgeklebt.
Bei dem Verteilungselement 21 handelt es sich um ein
plättchenförmiges Element, dessen Haupterstreckungsebene im Wesentlichen parallel zur Haupterstreckungsebene des Trägers 6 des Bauelements 100 verläuft. In einer Draufsicht auf eine dem ersten Emissionsfeld la abgewandte Seite des Lichtleiters 2 überdeckt das Verteilungselement 21 alle Emissionsfelder la, lb, lc.
Die Auskoppelstrukturen 22 sind längliche oder faserartige Erhebungen, vorliegend in Form von Kegelstümpfen oder
Pyramidenstümpfen, die sich in Richtung weg von dem
Verteilungselement 21 erstrecken. Längsachsen der
Auskoppelstrukturen 22 verlaufen dabei im Wesentlichen senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Verteilungselements 21. Im Betrieb des Bauelements 100 trifft das Licht, das von den Emissionsfeldern la, lb, lc emittiert wird, auf die
Eintrittsseite 20 des Lichtleiters 2 und tritt dann in den Lichtleiter 2 ein. Das von den verschiedenen Emissionsfeldern la, lb, lc emittierte Licht wird in dem Verteilungselement 21 durchmischt. Das dabei entstehende Mischlicht ist
beispielsweise weißes Licht.
Ausgehend von dem Verteilungselement 21 gelangt das Licht dann in die Auskoppelstrukturen 22. Dem Verteilungselement 21 abgewandte Enden der Auskoppelstrukturen 22 bilden
Auskoppelflächen 23. Über die Auskoppelflächen 23 tritt das Licht aus dem Lichtleiter 2 wieder aus.
In der Figur 1A ist ein Formkörper 4 zwischen den
Auskoppelstrukturen 22 angeordnet. Der Formkörper 4 umgibt die Auskoppelstrukturen 22 seitlich und liegt formschlüssig an den Auskoppelstrukturen 23 an. Vorliegend ist der
Formkörper 4 zwischen den Auskoppelstrukturen 22 verschieden von dem Formkörper 41 um die Halbleiterchips 10. Zwischen den beiden Formkörpern 4, 41 ist beispielsweise eine Grenzfläche gebildet. Auch der Formkörper 4 zwischen den
Auskoppelstrukturen 22 kann aber zum Beispiel Silikon mit darin eingebetteten Ti02_Partikeln umfassen.
Auf eine dem Lichtleiter 2 abgewandte Seite des Formkörpers 4 und im Bereich zwischen den Auskoppelstrukturen 22 ist eine für die Strahlung der Emissionsfelder la, lb, lc
undurchlässige Struktur 3 aufgebracht. Vorliegend handelt es sich bei der undurchlässigen Struktur 3 um eine Schicht auf dem Formkörper 4. Die undurchlässige Struktur 3 erscheint für einen Beobachter bevorzugt schwarz. In der Figur 1B ist eine Draufsicht auf eine den Emissionsfeldern la abgewandte Seite des Lichtleiters 2 gezeigt. Zu erkennen ist, dass die undurchlässige Struktur 3 bis auf die Auskoppelflächen 23 den Lichtleiter 2 vollständig überdeckt. Im Betrieb tritt nur über die Auskoppelflächen 23 Licht aus. Ist das Bauelement 1 ausgeschaltet, so erscheint das Bauelement 100 in dieser Draufsicht schwarz. Dies liegt insbesondere darin, dass die in dieser Draufsicht gesehene Flächenbelegungsdichte der undurchlässigen Struktur 3
wesentlich größer ist als die der Auskoppelflächen 23.
In der Figur 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des optoelektronischen Bauelements 100 in Querschnittsansicht gezeigt. Dieses zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass hier die Eintrittsseite 20 nicht eben ist, sondern Ausbuchtungen aufweist. In jeder der Ausbuchtungen ist einer der
Halbleiterchips 10 angeordnet. Somit sind die Halbleiterchips 10 zumindest teilweise in dem Lichtleiter 2 eingebettet.
Beispielsweise sind die Halbleiterchips 10 mit dem
Lichtleiter 2 umformt, zum Beispiel durch Vergießen oder Formpressen .
In der Figur 3 ist ein drittes Ausführungsbeispiel des optoelektronischen Bauelements 100 gezeigt. In diesem
Ausführungsbeispiel überdeckt die undurchlässige Struktur 3 nicht nur eine dem ersten Emissionsfeld la abgewandte Seite des Formkörpers 4, sondern auch quer beziehungsweise
senkrecht zu dieser Seite verlaufende Seitenflächen des
Formkörpers 4. In dem vierten Ausführungsbeispiel der Figur 4 ist anders als in den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen der
Formkörper 4 selbst die undurchlässige Struktur 3. Der
Formköper 4 besteht hier aus einem schwarzen Material.
In dem in der Figur 5 gezeigten fünften Ausführungsbeispiel des optoelektronischen Bauelements 100 umfasst das
optoelektronische Bauelement 100 einen Gehäusekörper 5 mit einer Kavität 50. Die Halbleiterchips 10, die den
Emissionsfeldern la, lb, lc zugeordnet sind, sind auf einer Bodenfläche der Kavität 50 angeordnet. Ferner umfasst das optoelektronische Bauelement 100 einen Leiterrahmen 7, auf dem die Halbleiterchips 10 angeordnet und elektrisch
angeschlossen sind. Der Leiterrahmen 7 zusammen mit dem
Gehäusekörper 5 bildet einen Träger des Bauelements 100.
Der Lichtleiter 2 ist auf den Halbleiterchips 10 im Bereich der Kavität 50 des Gehäusekörpers 5 angeordnet. In einer Richtung weg von den Halbleiterchips 10 überragt der
Lichtleiter 2 dabei den Gehäusekörper 5 nicht.
Ferner ist die Kavität 50 mit einem Formkörper 4, vorliegend einem Verguss, aufgefüllt. Der Formkörper ist dabei auch zwischen den Auskoppelstrukturen 22 des Lichtleiters 2 angeordnet. Auf einer den Halbleiterchips 10 abgewandten Seite des Formkörpers 4 ist wiederum die undurchlässige
Struktur 3 aufgebracht.
In der Figur 6 ist ein sechstes Ausführungsbeispiel des optoelektronischen Bauelements 100 gezeigt. Anders als in den bisherigen Ausführungsbeispielen verlaufen hier die
Längsachsen der Auskoppelstrukturen 22 nicht senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Verteilungselements 21. Stattdessen schließen die Längsachsen der Auskoppelstrukturen 22 mit Normalen auf die Haupterstreckungsebene des
Verteilungselements 21 jeweils einen Winkel von
beispielsweise zumindest 10° ein. Durch diese Verkippung der Auskoppelstrukturen 22 weist die über die Auskoppelflächen 23 emittierte Strahlung eine Hauptemissionsrichtung auf, die nicht senkrecht zur Haupterstreckungsebene des
Verteilungselements 21 ist.
In den Figuren 7A und 7B sind Ausführungsbeispiele einer Anzeigevorrichtung 1000 gezeigt. Bei der Anzeigevorrichtung 1000 handelt es sich vorliegend jeweils um eine
Videoleinwand. Die Anzeigevorrichtungen 1000 umfassen jeweils mehrere optoelektronische Bauelemente 100.
In der Figur 7A ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei der die Bauelemente 100 wie die Bauelemente einer der Figuren 1 bis 5 ausgebildet sind. Das über die Auskoppelflächen der Auskoppelstrukturen emittierte Licht wird mit einer
Hauptemissionsrichtung senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Verteilungselements und damit senkrecht zur
Haupterstreckungsebene der Videoleinwand emittiert.
In der Figur 7B ist dagegen ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei der die optoelektronischen Bauelemente 100 beispielsweise wie im Ausführungsbeispiel der Figur 6 gewählt sind. Durch die Neigung oder Verkippung der Auskoppelstrukturen wird das Licht überwiegend nach unten, in Richtung eines Beobachters ausgekoppelt .
In der Figur 8A ist ein siebtes Ausführungsbeispiel eines optoelektronischen Bauelements 100 gezeigt. Das Bauelement 100 entspricht im Wesentlichen dem Bauelement 100 der Figur 1A. Anders als in der Figur 1A ist hier der Lichtleiter 2 aber Teil eines Lichtleiterverbunds, der sich über mehrere Bauelemente erstreckt und mehrere Lichtleiter 2 umfasst, die miteinander Zusammenhängen. Der Lichtleiterverbund ist zum Beispiel einstückig ausgebildet.
Der Lichtleiterverbund ist in der Figur 8B nochmal separat dargestellt. Im Bereich zwischen zwei Lichtleitern 2
beziehungsweise zwischen zwei Bauelementen ist der
Lichtleiterverbund gedünnt mit einer Dicke von zum Beispiel höchstens 25 % der Dicke der Verteilungselemente.
Ein wie in der Figur 8B gezeigter Lichtleiterverbund kann in einer wie in den Figuren 7A und 7B gezeigten
Anzeigevorrichtung eingesetzt werden. Zum Beispiel sind dann die Lichtleiter aller Bauelemente Teil des
Lichtleiterverbunds .
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldungen 10 2018 117 591.4, 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 diese Merkmale oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist. Bezugszeichenliste la Emissionsfeld
lb Emissionsfeld
lc Emissionsfeld
2 Lichtleiter
3 undurchlässige Struktur
4 Formkörper
5 Gehäusekörper
6 Träger
7 Leiterrahmen
10 Halbleiterchip
20 Eintrittsseite
21 Verteilungselement
22 Auskoppelstrukturen
23 Auskoppelfläche
41 Formkörper
50 Kavität im Gehäusekörper 5 100 optoelektronisches Bauelement 1000 Anzeigevorrichtung

Claims

Patentansprüche
1. Optoelektronisches Bauelement (100), umfassend:
- ein im Betrieb elektromagnetische Strahlung emittierendes erstes Emissionsfeld (la),
- einen dem ersten Emissionsfeld (la) nachgeordneten
Lichtleiter (2) mit einer dem ersten Emissionsfeld (la) zugewandten Eintrittsseite (20), mit einem Verteilungselement (21) und mit Auskoppelstrukturen (22) an einer dem ersten Emissionsfeld (la) abgewandten Seite des Verteilungselements (21) , wobei
- der Lichtleiter (2) ein einfach zusammenhängender
Vollkörper ist und einstückig ausgebildet ist,
- in einer Draufsicht auf die dem ersten Emissionsfeld (la) abgewandte Seite des Lichtleiters (2) betrachtet das
Verteilungselement (21) das erste Emissionsfeld (la)
vollständig überdeckt,
- die Auskoppelstrukturen (22) einzelne, voneinander
beabstandete Erhebungen sind, die sich jeweils von dem
Verteilungselement (21) weg erstrecken und jeweils an einem dem Verteilungselement (21) abgewandten Ende eine
Auskoppelfläche (23) aufweisen,
- im bestimmungsgemäßen Betrieb die von dem ersten
Emissionsfeld (la) emittierte Strahlung über die
Eintrittsseite (20) in den Lichtleiter (2) eintritt,
anschließend das Verteilungselement (21) durchquert und schließlich über die Auskoppelflächen (23) der
Auskoppelstrukturen (22) aus dem Lichtleiter (2) austritt,
- eine für die Strahlung des ersten Emissionsfeldes (la) undurchlässige Struktur (3) auf dem Lichtleiter (2) im
Bereich zwischen den Auskoppelstrukturen (22) angeordnet ist.
2. Optoelektronisches Bauelement (100) nach Anspruch 1, wobei - das Bauelement (100) ein oder mehrere weitere
Emissionsfelder (lb, lc) aufweist, die im Betrieb jeweils elektromagnetische Strahlung emittieren,
- in einer Draufsicht auf eine dem ersten Emissionsfeld (la) abgewandte Seite des Lichtleiters (2) betrachtet das
Verteilungselement (21) das oder die weiteren Emissionsfelder (lb, lc) überdeckt,
- im Betrieb die von den Emissionsfeldern (la, lb, lc) kommenden Strahlungen über die Eintrittsseite (20) in den Lichtleiter (2) eintreten und in dem Verteilungselement (21) durchmischt werden.
3. Optoelektronisches Bauelement (100) nach Anspruch 2, wobei die von zwei verschiedenen Emissionsfeldern (la, lb, lc) kommenden Strahlungen Strahlungen unterschiedlicher
Wellenlängenbereiche sind.
4. Optoelektronisches Bauelement (100) nach einem der
Ansprüche 2 oder 3,
wobei das optoelektronische Bauelement (100) eine Mehrzahl von optoelektronischen Halbleiterchips (10) umfasst, die auf einem gemeinsamen Träger (6) angeordnet sind und jedem
Emissionsfeld (la, lb, lc) ein Halbleiterchip (10)
eineindeutig zugeordnet ist.
5. Optoelektronisches Bauelement (100) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Auskoppelstrukturen (22) längliche Erhebungen sind mit jeweils einer Längsachse quer zu einer
Haupterstreckungsebene des Verteilungselements (21).
6. Optoelektronisches Bauelement (100) nach Anspruch 5, wobei die Längsachsen der Auskoppelstrukturen (22) im Rahmen der Herstellungstoleranz senkrecht zu der
Haupterstreckungsebene des Verteilungselements (21)
verlaufen .
7. Optoelektronisches Bauelement (100) nach Anspruch 5, wobei die Längsachsen der Auskoppelstrukturen (22) bezüglich einer Normalen auf die Haupterstreckungsebene des
Verteilungselements (21) gekippt sind.
8. Optoelektronisches Bauelement (100) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
wobei das Verteilungselement (21) ein im Wesentlichen
plättchenförmiger Abschnitt des Lichtleiters (2) ist.
9. Optoelektronisches Bauelement (100) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
wobei in einer Draufsicht auf eine dem ersten Emissionsfeld (la) abgewandte Seite des Lichtleiters (2) betrachtet bis auf die Auskoppelflächen (23) der Lichtleiter (2) vollständig mit der undurchlässigen Struktur (3) bedeckt sind.
10. Optoelektronisches Bauelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die undurchlässige Struktur (3) absorbierend für die von dem ersten Emissionsfeld (la) emittierte Strahlung ist.
11. Optoelektronisches Bauelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend
- einen Formkörper (4) zwischen den Auskoppelstrukturen (22), der die Auskoppelstrukturen (22) umformt, wobei
- der Formkörper (4) undurchlässig für die vom ersten
Emissionsfeld (la) emittierte Strahlung ist.
12. Optoelektronisches Bauelement (100) nach Anspruch 11, wobei die undurchlässige Struktur (3) auf einer dem
Verteilungselement (21) abgewandten Seite des Formkörpers (4) angeordnet ist oder durch den Formkörper (4) gebildet ist.
13. Optoelektronisches Bauelement (100) nach Anspruch 11 oder
12,
wobei der Formkörper (4) reflektierend für die vom ersten Emissionsfeld (1) emittierte Strahlung ist.
14. Optoelektronisches Bauelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das Bauelement (100) einen dem ersten Emissionsfeld (la) zugeordneten optoelektronischen Halbleiterchip (10) umfasst, auf dem der Lichtleiter (2) aufgeklebt ist.
15. Optoelektronisches Bauelement (100) nach einem der
Ansprüche 1 bis 13,
wobei das Bauelement (100) einen dem ersten Emissionsfeld (la) zugeordneten optoelektronischen Halbleiterchip (10) umfasst, der teilweise in dem Lichtleiter (2) eingebettet ist .
16. Optoelektronisches Bauelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das Bauelement (100) einen dem ersten Emissionsfeld (la) zugeordneten optoelektronischen Halbleiterchip (10) umfasst, der teilweise in einem Formkörper (4, 41)
eingebettet ist, wobei der Formkörper (4, 41) verhindert, dass Strahlung seitlich aus dem Halbleiterchip (10) austritt.
17. Anzeigevorrichtung (1000) mit einem optoelektronischen Bauelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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