WO2022128819A1 - Spiegeldisplay und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

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WO2022128819A1
WO2022128819A1 PCT/EP2021/085298 EP2021085298W WO2022128819A1 WO 2022128819 A1 WO2022128819 A1 WO 2022128819A1 EP 2021085298 W EP2021085298 W EP 2021085298W WO 2022128819 A1 WO2022128819 A1 WO 2022128819A1
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Erwin Lang
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Ams-Osram International Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to a mirror display and a method for producing such a display.
  • a display should also be integrated in a mirror at the same time. This allows information to be presented to a user in a mirror, for example, so that he can react to it in a suitable manner.
  • the information on the display should be legible and visible even when light falls on the mirror. Accordingly, the users demand higher brightness of the display than would be necessary with standard displays in the automotive sector.
  • a typical application is, among other things, the mirror of "https : / /www . gentex . com/ fi les/Aftermar ket-FDM-Flyer. pdf" implemented, in which it is possible to switch back and forth between a mirror function and the display mode.
  • a "mirror” mode For the application as a car interior mirror, it is possible to switch between a "mirror” mode and a "display” mode.
  • a display as a mirror is used so that the rear of a vehicle can be observed via the mirror.
  • display mode on the other hand, the content of a camera or different information shown in the display.
  • a display can be implemented that, on the one hand, serves as a conventional mirror, but, on the other hand, can also display information, images or the like.
  • p-LEDs a very high intensity can be achieved on a small area, so that such a display can be seen well even in bright surroundings.
  • the power consumption is reduced and the mirror function is not or only slightly impaired.
  • the application thus proposes a mirror display with a mirror surface which has a mirror layer with a first multiplicity of recesses spaced apart from one another.
  • a second multiplicity of optoelectronic components is arranged on a control layer.
  • the control layer has it at least supply lines for driving the optoelectronic components.
  • at least one optoelectronic component of the second plurality is arranged in a recess of the first plurality.
  • the recesses do not create a mirror with a continuous surface, but rather a mirror matrix in which recesses or Alternate openings (i.e. non-reflective areas) with reflective areas.
  • the size of the recesses or However, the openings are very small in comparison to the area of the reflecting areas surrounding the openings, so that they are not or hardly noticeable to a user and also do not have a disruptive effect.
  • a recess can be in the range of a few ⁇ m, for example in the range from 10 ⁇ m to 50 ⁇ m or even only between 10 ⁇ m and 30 ⁇ m. This results in an area between 100 pm 2 and 2500 pm 2 or . 900pm 2 .
  • the total area of the recesses is approximately 300 mm 2 compared to a total area of 14000 mm 2 . That's in the 2% range.
  • a total area of all recesses is therefore less than 10% of the mirror area in some aspects and is in particular in the range from 0.5% to 3% of the entire mirror area.
  • the pixel density should be in the range of 150 ppi to 200 ppi or even greater than 200 ppi, in other applications the size of a recess is in the range of 10 pm, the size of a pixel in some aspects is in the range of 100 pm to 150 pm edge length .
  • the optoelectronic semiconductor components can be in the form of p-LEDs.
  • p-LEDs are optoelectronic components with a very small edge length, generally in the range from a few ⁇ m to a few 10 ⁇ m. They are characterized by high luminosity combined with low power consumption and the associated low heat output.
  • the recess is designed so large that three optoelectronic components are arranged in it. These three optoelectronic components can generate light of different colors during operation, so that all colors can be mixed with it. In such a case, the second plurality is approximately three times the first plurality.
  • a recess can also be provided for each optoelectronic component, so that the first multiplicity is approximately the second multiplicity.
  • the recesses can be arranged in rows and columns. Alternatively, these can also follow the shape of the mirror surface, which may result in slightly modified geometries.
  • the optoelectronic components can each be grouped. In some aspects, every three cavities are grouped such that a distance to one another is less than a distance to an adjacent group of three cavities. Such grouping may be in a row, for example, but also in the shape of a triangle, with in one aspect the centers of the building elements forming the vertices of the triangle. In this way, three optoelectronic components can each form a pixel of the mirror display.
  • FIG. 1 For purposes of this specification, the term of a component in a recess used above is to be understood in such a way that a user can or could recognize the component in the arrangement when looking in the direction of the mirror display, and the component is at least partially exposed. A user thus sees the recess and the component. However, viewed from one side, the component can lie above, in or below the recess. In some aspects, this means that the optoelectronic components arranged in the first plurality of recesses lie behind the mirror layer in plan view, i. H . ie are further away from a user than the mirror layer.
  • the mirror layer is therefore in front of the components, so that these radiate through the recesses.
  • the optoelectronic components arranged in the first multiplicity of recesses lie at least partially in the plane of the mirror layer in a plan view.
  • the emission surface of the optoelectronic components can terminate approximately flush with the mirror surface, resulting in an essentially planar surface.
  • the mirror layer and emission surface would therefore be approximately the same distance from a user.
  • the emission surface protrudes slightly beyond the surface, the optoelectronic components therefore protrude beyond the mirror layer and are therefore closer to the user.
  • emission surface means the surface that is perpendicular to the desired main emission direction.
  • the optoelectronic component can be designed as a surface or as a volume emitter, but in both cases there is a main emission direction (e.g. the direction from which a user looks at the mirror display), so that the surface of the component faces that of the user looks defined the emission surface .
  • a planarization layer can be provided, which is arranged between the mirror layer and the optoelectronic components.
  • the mirror layer can be spaced apart from the emission surface, resulting in a further degree of freedom in design.
  • any differences in height can be compensated for by a planarization layer.
  • Regions between the optoelectronic components on the control layer can either be black, ie. H . be designed to be absorbent or reflective. Depending on the desired application, crosstalk is reduced in this way.
  • a further panarization layer can thus extend over the optoelectronic components.
  • an additional layer can also be arranged over the mirror layer.
  • an emission area of the at least one optoelectronic component arranged in the recess is smaller than the area of the recess.
  • the recess can also be of the same size or even smaller than the emission surface of the at least one optoelectronic component arranged in the recess. In such a case, the component would be completely illuminated.
  • Such an arrangement has the advantage that the entire recess is always regarded as the luminous surface.
  • the requirements for the size of the component can also be somewhat reduced.
  • the mirror display can comprise further layers which serve different purposes and have corresponding functionalities.
  • a filling material is provided which at least partially fills the recess, so that a surface of the mirror layer is planarized.
  • transparent protective layer(s) can be specified, in particular made of a plastic or also made of glass, which are arranged in front of the mirror layer in plan view. These protect the mirror display from damage or scratching of the mirror layer.
  • further functionalities such as anti-glare function by means of an electrochromatic layer in plan view in front of the mirror layer on or in the glass in these additional layers.
  • the proposed mirror display also includes a partially transparent mirror layer, which is arranged in plan view on the mirror layer and the recesses.
  • a partially transparent mirror layer has proven to be useful in order to further improve the mirror impression, i. H . to reduce the impression of periodically arranged recesses, which otherwise under certain conditions affect the visual impression.
  • the partially transparent mirror layer nevertheless allows sufficient light from the optoelectronic components to pass through the partially transparent layer.
  • a partial transparency in the range of 70% to 90% has proven to be useful.
  • the mirror display comprises a carrier substrate on which the control layer is applied.
  • the control layer is arranged between the mirror surface and the optoelectronic components in a plan view of the mirror surface.
  • a third plurality of transparent areas or openings are disposed in the drive layer and correspond to the recesses in a plan view of the mirror surface.
  • the optoelectronic components are arranged behind these transparent areas, so that during operation they radiate through the transparent areas of the control layer and also through the cutouts in the mirror layer.
  • the carrier substrate also forms a protective layer, is thus designed to be transparent and is located in front of the mirror layer when viewed from above.
  • control layer can include further electronic components in TFT technology for supplying the optoelectronic components. This allows the Control layer and thus at least part of the supply electronics, z. B. include controllable current sources and still only require a small amount of additional space.
  • the applications for such a mirror display are numerous.
  • a typical application is in the automotive sector, in which the proposed mirror display can be used as a rear-view mirror. Exterior mirrors can also be equipped with such displays, if necessary. to display information.
  • Simple applications can e.g. B. Represent taximeters or reversing cameras, where only parts of the mirror are equipped with a display.
  • Another area of application are mirrors in the service area, e.g. B. when trying on clothes, hairdresser or make-up area. For example, clothing, make-up or an accessory can be projected there over the face or body of a person, so that the user is provided with an additional virtual fitting opportunity here.
  • Another aspect relates to a method for producing such a mirror display according to the proposed principle.
  • a carrier substrate in particular a transparent carrier substrate, and a multiplicity of optoelectronic components are provided.
  • An actuation layer with the multiplicity of optoelectronic components is produced, so that optoelectronic components are placed at dedicated positions of the actuation layer and are electrically connected to supply lines of the actuation layer.
  • a display in particular a p-display with a multiplicity of p-LEDs, which are arranged in rows and columns or in another predetermined form, can therefore be produced.
  • This display can be produced separately and independently of the following steps, however the following step can still be part of the manufacturing process of the display.
  • a mirror surface formed with a mirror layer and a multiplicity of recesses, so that each of the optoelectronic components is arranged in a plan view in one of the multiplicity of recesses.
  • the step of forming a drive layer includes forming a drive layer on the carrier substrate using thin film technology methods to create leads and a plurality of contact pads.
  • other electronic components, passive or active components can also be produced in the control layer.
  • the control layer can be manufactured separately and then transferred to the carrier substrate by means of a transfer method.
  • the optoelectronic components are then placed on the multiplicity of contact pads, so that a main emission surface of the optoelectronic semiconductor components faces away from the control layer.
  • the multiplicity of optoelectronic semiconductor components can also be placed at dedicated positions, so that a main emission surface of the optoelectronic semiconductor components faces the control layer.
  • the control layer has cutouts at these positions, so that in a plan view each of the optoelectronic semiconductor components is arranged in such a cutout, the control layer being closer to a user (or the same distance away) than the emission surface of the optoelectronic semiconductor components.
  • Another aspect relates to the formation of a mirror surface.
  • this takes place in which a reflective material, in particular based on silver, is applied and then a photoresist is deposited thereon is patterned so that the photoresist is removed over a plurality of areas. The reflective material is then removed again in the multiplicity of areas to produce the multiplicity of recesses.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a conventional rear-view mirror screen
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a mirror display according to the proposed principle
  • FIG. 3 shows a side view of a first embodiment of the mirror display according to the proposed principle
  • FIG. 4 is a side view of a second embodiment of the mirror display according to the proposed principle
  • FIG. 5 shows a third embodiment of the mirror display according to the proposed principle in a side view
  • FIG. 6 shows a fourth embodiment of the mirror display according to the proposed principle in a side view
  • FIG. 7 shows a fifth embodiment of the mirror display according to the proposed principle in a side view
  • FIG. 8 shows a sixth embodiment of the mirror display according to the proposed principle in a side view
  • FIG. 9 is an exemplary embodiment of a method for producing a mirror display according to the proposed principle.
  • a display for example in the form of an LCD display
  • the mirror function is implemented by the partially transparent mirror when the display is switched off, so that a viewer can see himself in the mirror. If, however, a display is desired, the light of the display must be sufficiently strong to get through the partially transparent mirror and to the user's eye.
  • a pixel In a conventional LCD display, a pixel consists of three sub-pixels. The three sub-pixels emit z. B. red, green and blue light, in which an LCD module is usually homogeneously illuminated from the back with white light. Each sub-pixel contains an r, g, b color filter, so that only red, green or blue light can be emitted.
  • this is an LED-based backlight unit in which white LEDs are fitted in a light guide on the side, which couple light into the light guide.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a mirror in which a partially transparent mirror layer 90a is placed in front of a display 90b.
  • the display 90b includes a plurality of pixels 90c arranged in rows and columns, which in turn include three different optoelectronic components.
  • the optoelectronic components are simplified below as light-emitting diodes or. called LEDs.
  • the three light-emitting diodes for generating red, green and blue light executed and grouped into a pixel.
  • the display and the light-emitting diodes 90c located on it must be operated approximately twice to 3.5 times the normal brightness in order for a user to have the same brightness - and to achieve a visual impression.
  • the higher levels of brightness require greater power consumption and, associated with this, a higher thermal load.
  • the inventor now proposes to provide a mirror display in which pixels or. optoelectronic components are arranged directly in recesses of a mirror matrix.
  • the individual optoelectronic components are not located behind a partially transparent mirror layer, but in recesses within a mirror matrix.
  • the proposed mirror display has a length L and a height H with a mirror surface 21a.
  • This mirror surface is constructed as a mirror matrix and thus has reflecting areas of a mirror layer and a multiplicity of recesses arranged in rows and columns in this layer. As shown, these recesses can be grouped into a pixel 10 or 10', the dimensions of the pixel being Y or X ( in height ) .
  • the pixels are rectangular, but this is not absolutely necessary. Rather, depending on the geometry of the entire mirror surface 21a, the pixels can also be realized in different ways. In the present case, each pixel in turn has three sub-pixels for generating the colors red, green and blue. In this case, the subpixels 20 are arranged centered in the mirror surface 21a in a plan view and are formed with recesses 22 .
  • the side length y or the height x of a j eden recesses 22 is compared to the side length Y or.
  • Height X of the pixel is significantly lower and can be only 1/10 of the lengths Y, X, for example.
  • the area of a pixel is about 100 times larger than a subpixel or the recess provided in the subpixel. This results in a large area of the mirror layer of the mirror surface 21a in relation to a significantly smaller area of all recesses in the overall consideration. If, as in the illustrated embodiment, the side length of a recess in about 1/10 of If the side length of a pixel is 3/100 or roughly 1/33 .
  • Such a ratio of the area of all recesses 22 in all pixels to the total area of the mirror layer is therefore approximately 3%.
  • the area of all recesses can be even smaller if so-called p-LEDs with an edge length of only a few micrometers are used as optoelectronic components 30 .
  • the number of pixels is usually given in ppi (pixels per inch).
  • ppi pixels per inch
  • a pixel density of approximately 211 ppi results. With a side length of 20 x 6 cm, this would be around 833,000 pixels.
  • the number and also the shape and arrangement of the recesses is dependent on the desired display function.
  • the individual pixels can be arranged ten in rows and columns, resulting in a "normal" display with a number of pixels or image points in rows and columns.
  • the shape and positioning of the individual pixels and the optoelectronic components or the recesses 22 can also be adapted accordingly.
  • the entire area of the mirror surface does not have to have recesses. This can also have a mirror matrix and thus a display (i.e. recesses) in only a partial area. include, while other areas include a continuous mirror layer.
  • the mirror layer 21 itself is made from a conventional material, for example a silver coating, and surrounds the respective recesses.
  • the game layer has a suitable shape in order, for example, to reduce diffraction effects of light and thus artefacts that create a disturbing visual impression for the user.
  • Recesses in the range less than 10 pm are up to the user Hardly recognizable and only with great difficulty and at a small distance from the mirror layer. Because of this and because of the small surface area of each recess in relation to the overall surface area, a user only has the known function of the mirror layer when the display is switched off.
  • each pixel is represented by three sub-pixels in different colors, with the individual sub-pixels or whose recesses 22 are arranged in a row.
  • a pixel thus comprises three subpixels arranged in a row.
  • the subpixels 20 with their respective recesses are arranged in relation to one another in such a way that they form a type of isosceles triangle. In this case, each recess sits on a tip of such an isosceles triangle.
  • FIG. 3 now shows a first embodiment of the mirror display according to the proposed principle in a side view.
  • the mirror display comprises a carrier substrate 27 on which a control layer 26 is formed in a multi-step manufacturing process.
  • the control layer 26 is implemented using thin-film technology and, in addition to possible supply lines, also includes other electronic components, for example transistors, capacitors or other elements for forming current sources and for controlling the optoelectronic semiconductor components or of the light-emitting diodes. Some positions contact pads are formed on the surface of the control layer 26 .
  • a plurality of light-emitting diodes 30 , 31 and 32 are arranged on the contact pads and electrically contacted.
  • the light-emitting diodes 30 to 32 are designed as p-LEDs with an edge length of only a few micrometers.
  • the light-emitting diodes are designed as horizontal light-emitting diodes, so that their contact pads, i. H . the connections for the anode and cathode are on the same side of the body of the light-emitting diodes.
  • these light-emitting diodes can also be designed as vertical light-emitting diodes, in which one contact is opposite the control layer 26 and the other contact is arranged next to or in the emission area of the light-emitting diodes. This contact is then connected to the control layer 26 via an electrical supply line.
  • the individual light-emitting diodes 30 to 32 are spaced apart from one another.
  • a space between the light-emitting diodes is filled with an insulating planarization layer 25 .
  • the height of the planarization layer is selected such that the surface of the planarization layer 25 is flush with the emission surface of the respective light-emitting diodes.
  • a mirror surface 21a with a mirror layer 21 is now applied to the planarization layer 25 .
  • the material used for the mirror layer can be silver or another reflective metal.
  • the mirror surface 21a includes a plurality of recesses 22 in the layer 21, the size of which is slightly larger than the emission surface of the respective optoelectronic components or LEDs 30 to 32 is .
  • the mirror layer 21 thus directly adjoins the emission surface of the light-emitting diodes 30 to 32, with the light-emitting diodes 30 to 32 thus being arranged in one of the respective recesses in a plan view.
  • a partial area is also covered with the mirror layer 21 between the individual optoelectronic components. so that there are three substantially square recesses in plan view. This structure corresponds to the embodiment shown in FIG. 2 for one pixel.
  • Each of the recesses corresponds to the embodiment shown in FIG. 2 for one pixel.
  • a further planarization and transparent protective layer 24 is now deposited on the mirror layer 21 .
  • the protective layer fills the area of the recess in which the light-emitting diodes 30 to 32 are arranged.
  • a refractive index of the protective layer 24 can be selected in such a way that light from the light-emitting diodes 30 to 32 can be easily coupled out and coupled into the protective layer 24 .
  • the thickness of the protective layer 24 can be a few 10 ⁇ m to a few 100 ⁇ m.
  • a transparent glass layer 23 is additionally provided above the protective layer 24 .
  • the glass layer 23 serves as further protection against damage to the transparent protective layer, but can also take on additional functionalities. For example, in the glass layer
  • an electrochromatic structure can be implemented so that the mirror display can also be suitably darkened, for example to reduce reflection of incident light in the mirror.
  • the protective layer 24 and also the protective glass 23 are optional, so depending on the embodiment they can be omitted or replaced. otherwise trained.
  • the emission surfaces of the light-emitting diodes 30 to 32 lie essentially within the plane of the mirror layer 21 of the mirror surface 21a. As a result, a large part of the light generated by light-emitting diodes 30 to 32 is emitted upwards, so that the light output losses are relatively low.
  • the jump in refractive index between the protective layer 24 and the emission surface of the light-emitting diodes 30 up to 32 it can lead to undesired reflections in the limit range. In some applications it is therefore expedient to improve an adjustment of the refractive index or to provide a light guide.
  • FIG. 4 shows a configuration suitable for this, in which the mirror surface 21a is at a distance from the emission surfaces of the individual light-emitting diodes 30 to 32 .
  • the individual light-emitting diodes for forming a sub-pixel 20 , 20 ′ and 20 ′′ are in turn formed as horizontal light-emitting diodes on the control layer 26 .
  • a planarization layer 25 made of a transparent material completely surrounds the individual light-emitting diodes and, in particular, also covers their emission surfaces.
  • the mirror surface 21a thus lies in front of the respective emission surfaces of the light-emitting diodes in a plan view.
  • the recesses 22 of the mirror surface 21a are in turn arranged directly above the respective light-emitting diodes.
  • this embodiment also achieves a certain light shaping. This is due to the adjustable distance between the recesses 22 and the emission surface of the respective light-emitting diodes 30 to 32 .
  • FIG. 3 and FIG. 4 can essentially be manufactured in two distinct and separate steps.
  • the p-LED display is manufactured separately from the carrier substrate 27 , the control layer 25 , the individual optoelectronic components forming the subpixels and the planarization layer 25 .
  • the mirror surface 21a with the recesses and the mirror layer 21 can be applied to the planarization layer 25 . It is also possible to produce the glass layer 23, the protective layer 24 and the mirror surface 21 separately. This part of the mirror display will then aligned to a corresponding p-LED display and placed on top of it.
  • FIG. 5 shows a different exemplary embodiment.
  • a control layer 26 is implemented using thin-film technology on a carrier substrate 27 .
  • a separate non-conductive layer is applied to the surface of the control layer 26, which only leaves the contact areas for the optoelectronic light-emitting diodes 30 to 32 on the control layer free.
  • the mirror surface 21a with the mirror layer 21 can now be deposited on the non-conductive layer, the contact regions of the optoelectronic components also remaining free here. The optoelectronic components are thus located between the exposed contact areas in the recesses of the mirror surface 21a.
  • the emission regions of the optoelectronic components thus lie above the mirror layer 21 in a plan view.
  • a transparent and non-conductive planarization layer 25 surrounds the mirror surface 21a and the optoelectronic components and is sealed with a further protective layer 24 and a glass layer 23 and protected from damage.
  • the p-LED display thus includes not only the carrier substrate 27, the control layer 26 and the optoelectronic components located thereon, but also the mirror surface 21a.
  • Such an embodiment may be easier to produce depending on the application, but a user's visual impression can change due to the increased emission surfaces.
  • the recesses in all three configurations can be visible to a user and thus have a disruptive effect with regard to a possible mirror surface. For this reason, it may be expedient to additionally cover the recesses with a part of transparent mirror material provided to reduce this possibly disturbing influence.
  • FIG. 6 shows such an embodiment in which a partially transparent mirror 210 is additionally deposited on the mirror layer 21 .
  • the partially transparent mirror layer 210 can have a relatively high transparency in the range of 70-90%, and thus shade the recesses only slightly. This ensures that sufficient light passes through the recesses 22 and the partially transparent mirror layer 210 when the p-LED display is in operation. Nevertheless, the structure of the recesses 220 is veiled for a user by the partially transparent mirror layer 210 , so that when the display is switched off, the user gets the impression of a normal mirror.
  • the previous embodiments show a p-LED display whose emission direction is directed away from the control layer 26 .
  • electronic components it is also possible to arrange electronic components in such a way that they radiate through the control layer. This allows greater flexibility in the implementation, so that further possible applications may open up.
  • FIGS. 7 and 8 such an embodiment. Provision is made in FIGS. 7 and 8 for the light emitted by the optoelectronic components to be guided through the transparent carrier substrate 27a.
  • a transparent carrier substrate 27a is provided, on which the mirror surface 21a with the mirror layer 21 and the recesses located therein is deposited.
  • the p-LED display in turn comprises a control layer 26 in which a plurality of transparent areas 261, 261' and 261'' are provided.
  • the transparent areas can be in the form of openings that are optionally filled with a transparent material.
  • the optoelectronic components in the form of p-LEDs are now applied to regions 261, 261' and 261''.
  • the arrangement and in particular the pLEDs 30 to 32 are positioned in such a way that their emission surface is opposite the transparent areas 261 , 261 ′ and 261 ′′ and the recesses 22 .
  • the transparent regions are designed to be larger than the respective recesses and also designed to be larger than the respective emission surfaces of the optoelectronic components. This makes it easier to position the transparent areas in the layer 26 with respect to the recesses 22 during production.
  • the optoelectronic components can also be positioned more easily on the transparent areas.
  • the optoelectronic components are contacted both in the transparent areas, for example by means of transparent conductive materials; alternatively, contact can also be made from the side facing away from the emission surface via bonding wires. In the latter case, these leads are protected from possible damage by an additional protective layer 24 .
  • an optionally present rear carrier 23 is applied to the protective layer 24 .
  • the mirror surface 21a When this arrangement is in operation, a user thus looks at the mirror surface 21a with its recesses 22 .
  • the mirror surface 21a lies in front of the optoelectronic components and in front of the control layer 26 in a plan view.
  • the control layer 26 is in turn arranged between the mirror surface 21 and the optoelectronic components 30 to 32 .
  • the transparent carrier substrate 27a acts as an additional protective layer of the mirror display and can therefore be used directly.
  • FIG. 7 shows a further slight modification.
  • an additional partially transparent mirror layer 210 is applied to the mirror layer 21 in front of the mirror surface 21a in the viewing direction.
  • the partially transparent mirror layer 210 covers both the mirror layer 21 and the recesses 22 of the mirror surface 21a.
  • FIG. 9 shows a possible embodiment of a method for producing a mirror display according to the proposed principle.
  • the proposed mirror display can be realized and manufactured in different ways. So it is possible, for example, a p-LED display with the necessary control layers and arranged thereon optoelectronic components or. To manufacture light-emitting diodes separately and then to combine them with a mirror surface, with this mirror surface having to be positioned with its respective recesses over the corresponding optoelectronic components.
  • a carrier substrate is provided in step S1.
  • control layers are formed using thin-film technology. In this case, it is possible for different layers to be deposited one on top of the other on the carrier substrate in order to generate the respective electronic function. Alternatively, such a control layer can also be produced separately in step S2 and applied to the carrier substrate provided in step S1 by means of a transfer method.
  • control layer also includes one or more electronic components, for example resistors, capacitors or else transistors. These form a controllable current source, for example, so that the control layer can supply the necessary supply current for the respective optoelectronic components.
  • Other circuits in the control layer can contain compensation circuits to reduce leakage currents or to compensate for possible process fluctuations in the manufacture of the TFTs or to compensate for the slightly different turn-on voltage of the LEDs.
  • the control layer in step S2 is produced in a material system which at least partially differs from a material system of the optoelectronic components. Silicon, in particular, is suitable as a technology carrier for thin-film technology, which can be processed in both crystalline and amorphous form to form such control layers.
  • step S3 of the proposed method optoelectronic components are applied to the contact pads of the control layer and electrically contacted with them.
  • a first functional test of the control layer with the optoelectronic components located thereon is also carried out here, in order to check, for example, damage in the control layer as well as faulty contacts or identify faulty components and still be able to replace them . It is thus possible to place replacement components on redundant contact pads in the case of incorrectly identified components.
  • a planarization layer is deposited in step S4, which surrounds the optoelectronic components.
  • the thickness or Depending on the design, the height of the planarization layer is selected in such a way that it suitably ends approximately at the height of the emission surface of the optoelectronic components, so that an essentially smooth and stepless surface is produced.
  • the planarization layer can also cover the emission surface, so that the light-emitting diodes and optoelectronic components are completely surrounded by the planarization layer.
  • the material of the layer is planarized and prepared for a silver layer to be deposited.
  • a mirror surface is then applied to the planarization layer in step S5. This can be done in two ways, for example.
  • a flat, thin mirror layer with a few nano or Micrometers thick applied over the entire surface of the planarization layer.
  • a photoresist is then applied, with the subsequent recesses being left out by the photoresist.
  • the parts not covered by the photoresist are removed again, so that recesses are formed in the mirror surface.
  • This variant is expedient if the display is not to be transferred to form the mirror surface with the respective recesses, since precise knowledge of the position of the individual optoelectronic components can be used for the step of applying and exposing the photoresist.
  • a photoresist or another material is deposited over areas of the planarization layer, which later forms the recesses.
  • a flat mirror layer is then applied again and the photoresist and the mirror material above the photoresist are removed again. In both cases, a mirror surface remains, which has recesses in the position above the optoelectronic components.
  • the p-display produced in this way and provided with a mirror surface can be transferred and further processed in step S 6 .
  • a transparent protective layer is deposited on the mirror surface, so that both the mirror surface and the optoelectronic components located therein in the recesses are protected from damage.
  • the mirror display is given a glass layer that is touch and scratch-resistant in order to continue to protect the mirror from possible damage.
  • an electrochromatic structure can optionally also be provided in the glass layer in order, for example, to produce a dimming function when the light is incident and reflected by the mirror layer.
  • a carrier substrate is provided and a mirror surface with recesses is formed on it.
  • a mirror surface can be produced in a manner similar to that already described above.
  • a thin insulating layer is applied to the mirror surface formed in this way. Only then the control layer is formed.
  • the control layer comprises transparent areas which lie above the recesses in the mirror surface.
  • control layer separately and then position it appropriately on the insulating layer.
  • control layer can be produced directly on the insulating layer. After the formation or Application of the same optoelectronic components placed and electrically contacted with the control layer.
  • the optoelectronic components are provided in such a way that they radiate through the transparent regions in the control layer.
  • the emission direction of the optoelectronic components is reversed compared to the previous exemplary method and corresponds to the embodiments of FIGS. 7 and 8.
  • the transparent areas in the control layer are produced during the production of the control layer and include, for example, openings that are filled with a transparent material. Alternatively, openings can also be provided, into which the optoelectronic components are inserted directly, in order to then be connected to the control layer via bonding wires from the rear. In such an embodiment, the components are therefore in areas of the control layer.
  • a mirror display shown here can be combined in different ways without this being detrimental to the idea according to the invention.
  • the production of a mirror display in particular with p-LED technology, allows a high luminance to be realized in relatively small areas with a simultaneously low heat load. This makes it possible to produce optoelectronic components in the form of pixels to implement an image directly in a mirror surface without significantly affecting the functionality of the mirror surface.
  • the mirror display according to the proposed principle thus offers the possibility of using the same in its mirror function as well as in a display function.
  • the production of the proposed mirror display does not differ significantly from the production of conventional mirrors, so that in particular further functions such as a dimming function can be implemented in such a mirror display.
  • the formation of partially transparent mirrors can be omitted or.
  • such a partially transparent layer can be designed with a significantly greater transmittance than is the case in conventional mirrors. This further reduces the thermal load on the light-emitting diodes, since a user can also achieve sufficient brightness with such a mirror layer.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Spiegeldisplay mit einer Spiegelfläche, die eine Spiegelschicht mit einer ersten Vielzahl von voneinander beabstandeten Ausnehmungen aufweist. Eine zweite Vielzahl von optoelektronischen Bauelementen ist auf einer Ansteuerschicht angeordnet. Die Ansteuerschicht weist dabei zumindest Zuleitungen zur Ansteuerung der optoelektronischen Bauelemente auf. In einer Draufsicht auf die Spiegelfläche ist jeweils wenigstens ein optoelektronisches Bauelement der zweiten Vielzahl in einer Ausnehmung der ersten Vielzahl angeordnet ist.

Description

SPIEGELDISPLAY UND VERFAHREN ZU DESSEN HERSTELLUNG
Die vorliegende Anmeldung nimmt die Priorität der deutschen Anmeldung DE 10 2020 134 035 . 4 vom 17 . Dezember 2020 in Anspruch, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird .
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Spiegeldisplay sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen .
HINTERGRUND
Für einige Anwendungen beispielsweise im Automotivbereich soll in einem Spiegel gleichzeitig auch eine Displayanzeige integriert sein . Dies erlaubt es , beispielsweise einem Benutzer Informationen in einem Spiegel darzustellen, sodass dieser in geeigneter Weise darauf reagieren kann . Bei solchen integrierten Displays mit zusätzlicher Spiegelfunktion ist es j edoch notwendig , den Energieverbrauch des integrierten Displays und damit auch die verbundene Verlustleistung und Wärmeentwicklung möglichst gering zu halten . Gleichzeitig soll die Anzeige im Display auch bei einem einfallenden Licht auf den Spiegel gut lesbar und sichtbar sein . Entsprechend werden seitens der Anwender höhere Helligkeiten der Displayanzeige gefordert , als dies bei Standarddisplays im Automotivbereich notwendig wären .
Konventionelle Lösungen arbeiten in diesem Zusammenhang oftmals mit teiltransparenten Spiegeln, wobei das Display im Hintergrund mit einer deutlich höheren Helligkeit betrieben werden muss , um beim Betrachter die geforderte Helligkeit zu erzielen . Dies bedingt eine höhere Leistungsaufnahme und damit eine höhere thermische Belastung .
Eine typische Anwendung wird unter anderem durch den Spiegel von „https : / /www . gentex . com/ f i les /Aftermar ket-FDM- Flyer . pdf" realisiert , bei der zwischen einer Spiegelfunktion und dem Displaymodus hin und her geschaltet werden kann . Für die Anwendung als Autoinnenspiegel ist es so möglich, zwischen einem Modus „Spiegel" und dem Modus „Display" umzuschalten . In Ersterem wird ein derartiges Display wie ein Spiegel verwendet , sodass dort der Rückraum eines Fahrzeugs über den Spiegel beobachtet werden kann . Im Displaymodus hingegen wird der Inhalt einer Kamera bzw . einer anderen Information im Display dargestellt .
Dennoch besteht das Bedürfnis ein Spiegeldisplay zu schaffen, bei der eine ausreichende Helligkeit , bei gleichzeitig geringem Energieverbrauch und guter Spiegelfunktion erreicht werden kann .
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Der Erfinder hat erkannt , dass es möglich ist , im Gegensatz zu konventionellen verspiegelten Displays eine Kombination aus Spiegel und Display zu realisieren, ohne auf die j eweils andere Funktionalität verzichten zu müssen . Dabei wird die Tatsache ausgenutzt , dass die wahrgenommene Leuchtdichte aktueller optoelektronischer Bauelemente , bzw . Leuchtdioden gegenüber ihrer eigentlichen Fläche recht groß ausfällt . Mit anderen Worten ist es so möglich, Pixel in einem Display nicht besonders eng setzen zu müssen, um dennoch den Eindruck einer vollständig leuchtenden Fläche zu erhalten . Dadurch lässt sich ein Display realisieren, dass zum einen als herkömmlicher Spiegel dienen, zum anderen aber auch Informationen, Bilder oder ähnliches darstellen kann . Durch die Verwendung von p-LEDs kann auf einer kleinen Fläche eine sehr hohe Intensität erreicht , so dass sich ein derartiges Display auch in heller Umgebung gut erkennen lässt . Durch die Benutzung von p-LED wird der Stromverbrauch gesenkt und auch die Spiegelfunktion nicht oder nur unwesentlich beeinträchtigt .
Die Anmeldung schlägt somit ein Spiegeldisplay mit einer Spiegelfläche vor , die eine Spiegelschicht mit einer ersten Vielzahl von voneinander beabstandeten Ausnehmungen aufweist . Eine zweite Vielzahl von optoelektronischen Bauelementen ist auf einer Ansteuerschicht angeordnet . Die Ansteuerschicht weist dabei zumindest Zuleitungen zur Ansteuerung der optoelektronischen Bauelemente auf . In einer Draufsicht auf die Spiegelfläche ist j eweils wenigstens ein optoelektronisches Bauelement der zweiten Vielzahl in einer Ausnehmung der ersten Vielzahl angeordnet . Durch die Ausnehmungen wird ein Spiegel nicht mit einer durchgehenden Fläche geschaffen, sondern eine Spiegelmatrix, bei der sich Ausnehmungen bzw . Öffnungen ( d . h . nicht spiegelnde Bereiche ) mit spiegelnden Bereichen abwechseln . Die Größe der Ausnehmungen bzw . der Öffnungen ist j edoch im Vergleich zur Fläche der spiegelnden und die Öffnungen umgebenden Bereichen sehr klein, so dass diese einem Benutzer nicht oder lediglich kaum auf fallen und auch nicht störend wirken .
Beispielsweise kann eine Ausnehmung im Bereich weniger pm, beispielsweise im Bereich von 10 pm bis 50 pm oder auch nur zwischen 10 pm bis 30 pm liegen . Dadurch ergibt sich eine Fläche zwischen 100 pm2 und 2500 pm2 bzw . 900 pm2 . Im Vergleich zu einem normalen Rückspiegel in einem Kraftfahrzeug von ca . 20 cm x 6 cm bei 600 x 200 Bildpunkten ergibt sich eine Gesamtfläche der Ausnehmungen von in etwa 300 mm2 gegenüber einer Gesamtfläche von 14000 mm2 . Das liegt im Bereich von 2% . Eine Gesamtfläche aller Ausnehmungen beträgt damit in einigen Aspekten weniger als 10% der Spiegelfläche und liegt insbesondere im Bereich von 0 , 5 % bis 3% der gesamten Spiegelfläche . In einigen Aspekten soll die Pixeldichte im Bereich von 150 ppi bis 200 ppi oder auch größer als 200 ppi sein , in anderen Anwendungen liegt die Größe einer Ausnehmung liegt im Bereich von 10 pm, die Größe eines Pixels in einigen Aspekten im Bereich von 100 pm bis 150 pm Kantenlänge .
Die optoelektronischen Halbleiterbauelemente können als p-LEDs ausgestaltet sein . p-LED sind optoelektronische Bauelemente mit sehr geringer Kantenlänge , generell im Bereich weniger pm bis einiger 10 pm . Sie zeichnen sich durch eine hohe Leuchtkraft bei gleichzeitig geringem Stromverbrauch und damit verbundener geringer Wärmeleistung aus . In einigen Aspekten ist die Ausnehmung so groß ausgestaltet , dass drei optoelektronische Bauelemente in dieser Angeordnet sind . Diese drei optoelektronischen Bauelemente können im Betrieb Licht unterschiedliche Farben erzeugen, so dass sich damit alle Farben mischen lassen . In einem solchen Fall entspricht die zweiten Vielzahl in etwa dem dreifachen der ersten Vielzahl . Alternativ kann auch für j edes optoelektronische Bauelement eine Ausnehmung vorgesehen sein, so dass die erste Vielzahl in etwa die zweite Vielzahl beträgt . Die Ausnehmungen können in Reihen und Spalten angeordnet sein . Alternativ können diese auch der Form der Spiegelfläche folgen, wodurch sich eventuell leicht veränderte Geometrien ergeben .
Die optoelektronischen Bauelemente können j eweils gruppiert werden . In einigen Aspekten sind j eweils drei Ausnehmungen derart gruppiert , dass ein Abstand zueinander geringer ist als ein Abstand zu einer benachbarten Gruppe von drei Ausnehmungen . Eine derartige Gruppierung kann beispielsweise in einer Reihe erfolgen, aber auch in Form eines Dreiecks , wobei in einem Aspekt die Zentren der Bauelemente die Spitzen des Dreiecks bilden . Auf diese Weise können drei optoelektronische Bauelemente j eweils ein Pixel des Spiegeldisplays bilden .
Weitere Aspekte betreffen die geometrische Ausgestaltung und Position der spiegelnden Fläche in Bezug auf die optoelektronischen Bauelemente . Der oben verwendete Begriff eines Bauelements in einer Ausnehmung ist so zu verstehen, dass ein Benutzer in Blickrichtung auf das Spiegeldisplay das Bauelement in der Anordnung erkennen kann oder erkennen könnte , und das Bauelement zumindest teilweise freiliegt . Ein Benutzer sieht somit die Ausnehmung und das Bauelement . Allerdings kann das Bauelement von einer Seite her betrachtet über, in oder unter der Ausnehmung liegen . Dies bedeutet in einigen Aspekten, dass in Draufsicht die in der ersten Vielzahl von Ausnehmungen angeordneten optoelektronischen Bauelemente hinter der Spiegelschicht liegen, d . h . also von einem Benutzer weiter entfernt sind als die Spiegelschicht . Die Spiegelschicht liegt somit vor den Bauelementen, so dass diese durch die Ausnehmungen hindurchstrahlen . In einer anderen Ausgestaltung liegen in Draufsicht die in der ersten Vielzahl von Ausnehmungen angeordneten optoelektronischen Bauelemente zumindest teilweise in der Ebene der Spiegelschicht . Mit anderen Worten kann hier die Emissionsfläche der optoelektronischen Bauelemente in etwa bündig mit der Spiegelfläche abschließen, so dass sich eine im wesentlichen planare Oberfläche ergibt . Spiegelschicht und Emissionsfläche wären daher in etwa gleich weit von einem Benutzer entfernt . Wiederum kann in einigen anderen Aspekten vorgesehen sein, dass die Emissionsfläche die Oberfläche leicht überragt , die optoelektronischen Bauelemente daher über die Spiegelschicht hinausragen und somit näher am Benutzer sind .
An dieser Stelle sei festgehalten, dass unter dem Begriff Emissionsfläche die Fläche gemeint ist , die senkrecht zur gewünschten Hauptabstrahlrichtung liegt . Das optoelektronische Bauelement kann als Flächen- oder auch als Volumenemitter ausgebildet sein , in beiden Fällen ist j edoch eine Hauptabstrahlrichtung gegeben ( z . B . die Richtung aus der ein Benutzer auf das Spiegeldisplay schaut ) , so dass die Fläche des Bauelements auf die der Benutzer schaut die Emissionsfläche definiert .
Es kann eine Planarisierungsschicht vorgesehen sein, die zwischen der Spiegelschicht und den optoelektronischen Bauelementen angeordnet ist . Dadurch kann die Spiegelschicht von der Emissionsfläche beabstandet werden, wodurch sich ein weiterer Freiheitsgrad im Design ergibt . Insbesondere können durch eine Planarisierungsschicht eventuelle Höhenunterschiede ausgeglichen werden . Bereiche zwischen den optoelektronischen Bauelementen auf der Ansteuerschicht können entweder schwarz , d . h . absorbierend oder auch spiegelnd ausgestaltet werden . Je nach gewünschtem Anwendungsfall wird so ein Übersprechen reduziert . Eine weitere Panarisierungsschicht kann sich somit über die optoelektronischen Bauelemente erstrecken . In einem weiteren Aspekt kann eine zusätzliche Schicht auch über der Spiegelschicht angeordnet werden .
In einigen Aspekten ist eine Emissionsfläche des wenigstens einen in der Ausnehmung angeordneten optoelektronischen Bauelements geringer als die Fläche der Ausnehmung . Dies ist j edoch nicht zwingend erforderlich . Ebenso kann grundsätzlich auch die Ausnehmung gleich groß oder sogar kleiner sein als die Emissionsfläche des wenigstens einen in der Ausnehmung angeordneten optoelektronischen Bauelements . In einem solchen Fall , würde das Bauelement vollständig ausleuchten . Eine derartige Anordnung hat den Vorteil , dass stets die ganze Ausnehmung als leuchtende Fläche gilt . Daneben können auch die Anforderungen an die Größe des Bauelements etwas reduziert werden .
Das Spiegeldisplay kann neben den bereits genannten Schichten weitere Schichten umfassen, die unterschiedlichen Zwecken dienen und entsprechende Funktionalitäten aufweisen . So ist in einem Aspekt ein Füllmaterial vorgesehen, welches die Ausnehmung zumindest teilweise ausfüllt , so dass eine Oberfläche der Spiegelschicht planarisiert ist . Zusätzlich können transparente Schutzschicht ( en) angegeben sein, insbesondere aus einem Kunststoff oder auch aus Glas , die in Draufsicht vor der Spiegelschicht angeordnet sind . Diese schützen das Spiegeldisplay vor Beschädigungen oder einem Zerkratzen der Spiegelschicht . Des Weiteren ist es möglich, in diesen zusätzlichen Schichten weitere Funktionalitäten wie Abblendfunktion durch eine elektro- chromatische Schicht in Draufsicht vor der Spiegelschicht auf oder in dem Glas unterzubringen .
In einer anderen Ausgestaltung umfasst das vorgeschlagene Spiegeldisplay zusätzlich eine teiltransparente Spiegelschicht , welche in Draufsicht auf der Spiegelschicht und den Ausnehmungen angeordnet ist . Eine derartige teiltransparente Spiegelschicht hat sich als zweckmäßig erwiesen, um den Spiegeleindruck weiter zu verbessern, d . h . den Eindruck periodisch angeordneter Ausnehmungen zu reduzieren, die andernfalls unter bestimmten Bedingungen den Seheindruck beeinflussen . Gleichzeitig ermöglicht die teiltransparente Spiegelschicht dennoch ausreichend Licht der optoelektronischen Bauelemente durch die teiltransparente Schicht hindurchzutreten . Eine Teiltransparenz im Bereich von 70% bis 90% hat sich als zweckmäßig erwiesen .
Ein weiterer Gesichtspunkt betrifft die Ausgestaltung und Anordnung bzw . die Position der Ansteuerschicht in Bezug auf die Spiegelschicht und die optoelektronischen Bauelemente . In einem Aspekt umfasst das Spiegeldisplay ein Trägersubstrat , auf dem die Ansteuerschicht aufgebracht ist . In einigen Ausführungen ist die Ansteuerschicht in einer Draufsicht auf die Spiegelfläche zwischen der Spiegelfläche und den optoelektronischen Bauelementen angeordnet .
In einigen Aspekten ist in der Ansteuerschicht eine dritte Vielzahl von transparenten Bereichen oder Öffnungen angeordnet , die in Draufsicht auf die Spiegelfläche den Ausnehmungen entsprechen . Die optoelektronischen Bauelemente sind in Draufsicht hinter diesen transparenten Bereichen angeordnet , so dass sie in einem Betrieb durch die transparenten Bereiche der Ansteuerschicht und auch durch die Ausnehmungen der Spiegelschicht strahlen . In einigen Aspekten bildet das Trägersubstrat auch eine Schutzschicht , ist somit transparent ausgestaltet und liegt in Draufsicht vor der Spiegelschicht .
Wie erwähnt kann die Ansteuerschicht neben Zuleitungen weitere elektronische Bauelemente in TFT Technologie zur Versorgung der optoelektronischen Bauelemente umfassen . Dadurch können die An- Steuerschicht und damit zumindest ein Teil der Versorgungselektronik, z . B . regelbare Stromquellen umfassen und dennoch nur einen geringen zusätzlichen Platz benötigen .
Die Anwendungen für ein solches Spiegeldisplay sind zahlreich . Eine typische Anwendung liegt im Automotivbereich, in dem das vorgeschlagene Spiegeldisplay als Rückspiegel zum Einsatz kommen kann . Auch Außenspiegel können zusätzlich mit derartigen Displays ausgestaltet sein, um ggf . Informationen einblenden zu können . Einfache Anwendungen können z . B . Taxameter oder Rückfahrkameras darstellen, bei denen lediglich Teilbereiche des Spiegels mit einem Display ausgerüstet sind . Ein anderes Anwendungsgebiet sind Spiegel im Servicebereich, z . B . bei der Kleideranprobe , Friseur oder auch Make-up-bereich . Dort lässt sich beispielsweise über das Gesicht oder Körper einer Person eine Kleidung, Make-up oder ein Accessoire proj izieren, so dass dem Benutzer hier eine zusätzliche virtuelle Anprobemöglichkeit geschaffen wird .
Ein anderer Aspekt betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines derartigen Spiegeldisplays nach dem vorgeschlagenen Prinzip . Dabei wird ein Trägersubstrat , insbesondere ein transparentes Trägersubstrat sowie eine Vielzahl von optoelektronischen Bauelementen bereitgestellt . Es wird eine Ansteuerschicht mit der Vielzahl von optoelektronischen Bauelementen erzeugt , so dass optoelektronischen Bauelemente an dedizierten Positionen der Ansteuerschicht platziert und elektrisch mit Zuleitungen der Ansteuerschicht verbunden sind .
Es kann also in einem ersten Schritt ein Display, insbesondere ein p-display mit einer Vielzahl von p-LEDs erzeugt werden, die in Reihen und Spalten oder in einer anderen vorgegebenen Form angeordnet sind . Dieses Display kann separat und unabhängig von den folgenden Schritten erzeugt werden, j edoch kann auch der folgende Schritt noch Teil des Herstellungsprozesses des Displays sein . In einem nächsten Schritt wird eine Spiegelfläche mit einer Spiegelschicht und einer Vielzahl von Ausnehmungen ausgebildet , so dass j edes der die optoelektronischen Bauelemente in einer Draufsicht in einer der Vielzahl von Ausnehmungen angeordnet ist .
Auf diese Weise wird ein Display erzeugt , das sowohl eine Spiegelfunktion durch die Spiegelschicht als auch eine Displayfunktion durch die in Ausnehmungen in der Spiegelschicht vorhandenen Leuchtdioden besitzt . In einem Aspekt umfasst der Schritt des Ausbildens einer Ansteuerschicht das Ausbilden einer Ansteuerschicht auf dem Trägersubstrat mittels Dünnschichttechnologieverfahren zur Erzeugung von Zuleitungen und einer Vielzahl von Kontaktpads . Daneben können auch andere elektronische Bauelemente , passive oder aktive Komponenten in der Ansteuerschicht erzeugt werden . Die Ansteuerschicht kann separat gefertigt und dann mittels eines Transferverfahrens auf das Trägersubstrat übertragen werden . Sodann werden die optoelektronischen Bauelemente auf der Vielzahl von Kontaktpads platziert , so dass eine Hauptemissionsfläche der optoelektronischen Halbleiterbauelemente von der Ansteuerschicht abgewandt ist .
In einer dazu alternativen Ausgestaltung können die Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen auch an dedizierten Positionen platziert werden, so dass eine Hauptemissionsfläche der optoelektronischen Halbleiterbauelemente von der Ansteuerschicht zugewandt ist . Die Ansteuerschicht weist dazu Aussparungen an diesen Positionen auf , so dass in Draufsicht j edes der optoelektronischen Halbleiterbauelemente in einer solchen Aussparung angeordnet ist , wobei die Ansteuerschicht einem Benutzer näher ( oder gleich weit entfernt ) als die Emissionsfläche der optoelektronischen Halbleiterbauelemente ist .
Ein anderer Gesichtspunkt betrifft die Ausbildung einer Spiegelfläche . Dies erfolgt in einer Ausführung, in dem ein reflektierendes Material insbesondere basierend auf Silber aufgebracht wird und anschließend ein darauf abgeschiedener Fotolack strukturiert wird, so dass der Fotolack über einer Vielzahl von Bereichen entfernt ist . Das reflektierende Material wird in der Vielzahl von Bereichen zur Erzeugung der Vielzahl von Ausnehmungen dann wieder entfernt .
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Aspekte und Ausführungsformen nach dem vorgeschlagenen Prinzip werden sich in Bezug auf die verschiedenen Ausführungsformen und Beispiele offenbaren, die in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen ausführlich beschrieben werden .
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines konventionellen Rückspiegelschirms ;
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Spiegeldisplays nach dem vorgeschlagenen Prinzip;
Figur 3 stellt eine erste Ausführungsform des Spiegeldisplays nach dem vorgeschlagenen Prinzip in Seitenansicht dar ;
Figur 4 ist eine zweite Ausführungsform des Spiegeldisplays nach dem vorgeschlagenen Prinzip in Seitenansicht ;
Figur 5 zeigt eine dritte Ausführungsform des Spiegeldisplays nach dem vorgeschlagenen Prinzip in Seitenansicht ;
Figur 6 stellt eine vierte Ausführungsform des Spiegeldisplays nach dem vorgeschlagenen Prinzip in Seitenansicht dar ;
Figur 7 zeigt eine fünfte Ausführungsform des Spiegeldisplays nach dem vorgeschlagenen Prinzip in Seitenansicht ;
Figur 8 zeigt eine sechste Ausführungsform des Spiegeldisplays nach dem vorgeschlagenen Prinzip in Seitenansicht ;
Figur 9 ist ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung eines Spiegeldisplays nach dem vorgeschlagenen Prinzip . DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgenden Ausführungsformen und Beispiele zeigen verschiedene Aspekte und ihre Kombinationen nach dem vorgeschlagenen Prinzip . Die Ausführungsformen und Beispiele sind nicht immer maßstabsgetreu . Ebenso können verschiedene Elemente vergrößert oder verkleinert dargestellt werden, um einzelne Aspekte hervorzuheben . Es versteht sich von selbst , dass die einzelnen Aspekte und Merkmale der in den Abbildungen gezeigten Ausführungsformen und Beispiele ohne weiteres miteinander kombiniert werden können, ohne dass dadurch das erfindungsgemäße Prinzip beeinträchtigt wird . Einige Aspekte weisen eine regelmäßige Struktur oder Form auf . Es ist zu beachten, dass in der Praxis geringfügige Abweichungen von der idealen Form auftreten können, ohne j edoch der erfinderischen Idee zu widersprechen .
Außerdem sind die einzelnen Figuren, Merkmale und Aspekte nicht unbedingt in der richtigen Größe dargestellt , und auch die Proportionen zwischen den einzelnen Elementen müssen nicht grundsätzlich richtig sein . Einige Aspekte und Merkmale werden hervorgehoben, indem sie vergrößert dargestellt werden . Begriffe wie "oben" , "oberhalb" , "unten" , "unterhalb" , "größer" , "kleiner" und dergleichen werden j edoch in Bezug auf die Elemente in den Figuren korrekt dargestellt . So ist es möglich, solche Beziehungen zwischen den Elementen anhand der Abbildungen abzuleiten .
Bei herkömmlichen Spiegeln wird das Problem einer ausreichenden Helligkeit bei gleichzeitig guter Spiegelfunktion dadurch gelöst , dass hinter einem teiltransparenten Spiegel ein Display, beispielsweise in Form eines LCD Displays angeordnet wird . Durch den teiltransparenten Spiegel wird bei einem ausgeschalteten Display die Spiegelfunktion realisiert , so dass sich ein Betrachter im Spiegel sehen kann . Ist j edoch eine Displayanzeige gewünscht , muss das Licht des Displays ausreichend stark sein, um durch den teiltransparenten Spiegel und zum Auge des Benutzers zu gelangen .
In konventionellen LCD-Display umfasst ein Pixel drei Subpixel . Die drei Sub-pixel emittieren z . B . rotes , grünes und blaues Licht , in dem in der Regel ein LCD-Modul von der Rückseite mit weißem Licht homogen beleuchtet wird . Jedes Subpixel beinhaltet j e einen r, g, b -Farbfilter, so dass j eweils nur rotes , grünes oder blaues Licht emittiert werden kann . Im Stand der Technik ist das heutzutage eine LED-basierte Backlight-Unit , bei der in einem Light-Guide an der Seite weiße LEDs angebracht sind, die Licht in den Light-Guide einkoppeln . Bei klassischen Lösungen mittels eines LCD Displays lässt sich so durch zusätzliches Back-Light die Helligkeit verbessern, j edoch wird dadurch der Spiegel dicker und der Stromverbrauch weiter erhöht .
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Spiegels , bei der eine teiltransparente Spiegelschicht 90a vor ein Display 90b gesetzt ist . Das Display 90b umfasst mehrere in Reihe und Spalten angeordnete Pixel 90c , die wiederum drei unterschiedliche optoelektronische Bauelemente umfassen . Die optoelektronischen Bauelemente werden im Folgenden vereinfacht auch als Leuchtdioden bzw . LEDs bezeichnet . Im vorliegenden Beispiel sind die drei Leuchtdioden zur Erzeugung für rotes , grünes bzw . blaues Licht ausgeführt und zu einem Pixel gruppiert .
Bei einer 30 bis 50% Transmission im sichtbaren Spektralbereich durch die teiltransparente Spiegelschicht 90a , muss das Display und die darauf befindlichen Leuchtdioden 90c in etwa um das Doppelte bis zum 3 , 5-fachen der normalen Helligkeit betrieben werden, um bei einem Benutzer den gleichen Helligkeits- und Seheindruck zu erreichen . Die höheren Helligkeiten erfordern eine größere Stromaufnahme und damit verbunden eine höhere thermische Belastung . Der Erfinder schlägt nun vor, ein Spiegeldisplay bereitzustellen, bei dem Pixel bzw . optoelektronische Bauelemente in Ausnehmungen einer Spiegelmatrix direkt angeordnet sind . Somit befinden sich die einzelnen optoelektronischen Bauelemente nicht hinter einer teiltransparenten Spiegelschicht , sondern in Ausnehmungen innerhalb einer Spiegelmatrix .
Eine schematische Zeichnung einer derartigen Ausgestaltung in Draufsicht ist in Figur 2 dargestellt . Dabei umfasst das vorgeschlagene Spiegeldisplay eine Länge L sowie eine Höhe H mit einer Spiegelfläche 21a . Diese Spiegelfläche ist als Spiegelmatrix aufgebaut , und besitzt somit spiegelnde Bereiche einer Spiegelschicht und eine Vielzahl von in Reihe und Spalten angeordnete Ausnehmungen in dieser Schicht . Diese Ausnehmungen können wie dargestellt zu einem Pixel 10 oder 10 ' gruppiert sein, wobei die Abmessungen des Pixels Y bzw . X ( in der Höhe ) betragen . Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Pixel rechtecksförmig ausgestaltet , dies ist j edoch nicht notwendiger Weise erforderlich . Vielmehr können j e nach Geometrie der gesamten Spiegelfläche 21a auch die Pixel in unterschiedlicher Weise realisiert sein . Jedes Pixel wiederum besitzt im vorliegenden Fall drei Subpixel zur Erzeugung der Farben Rot , Grün und Blau . Die Subpixel 20 sind dabei in Draufsicht zentriert in der Spiegelfläche 21a angeordnet und mit Ausnehmungen 22 gebildet .
Die Seitenlänge y bzw . die Höhe x einer j eden Ausnehmungen 22 ist im Vergleich zur Seitenlänge Y bzw . Höhe X des Pixels deutlich geringer und kann beispielsweise lediglich 1 /10 der Längen Y , X betragen . Mit anderen Worten ist somit die Fläche eines Pixels in etwa 100 mal so groß wie ein Subpixel bzw . die die in dem Subpixel vorgesehene Ausnehmung . Dadurch ergibt es sich in der Gesamtbetrachtung eine große Fläche der Spiegelschicht der Spiegelfläche 21a im Verhältnis zu einer deutlich geringeren Fläche aller Ausnehmungen . Wenn wie im dargestellten Ausführungsbeispiel die Seitenlänge einer Ausnehmung in etwa 1 /10 der Seitenlänge eines Pixels beträgt , so ist das Verhältnis der Fläche von Ausnehmungen 22 zur Gesamtfläche eines Pixels 10 mit insgesamt drei Subpixel 3/ 100 bzw . grob 1/33 . Ein derartiges Verhältnis der Fläche aller Ausnehmungen 22 in allen Pixeln zur Gesamtfläche der Spiegelschicht ist somit in etwa 3 % . In einigen Ausgestaltungen kann j edoch die Fläche aller Ausnehmungen noch geringer sein, wenn als optoelektronische Bauelemente 30 sogenannte p-LEDs mit einer Kantenlänge von nur wenigen Mikrometern verwendet werden . Die Anzahl der Pixel wird üblicherweise in ppi (pixels per inch angegeben ) . In der Ausführung der Figur 2 mit einer Kantenlänge Y = X von 120pm pro Pixel ergibt sich eine Pixeldichte von etwa 211 ppi . Bei einer Seitenlänge von 20 x 6 cm wären dies in etwa 833000 Bildpunkte .
Die Anzahl und auch die Form und Anordnung der Ausnehmungen ist dabei von der gewünschten Displayfunktion abhängig . Beispielsweise können wie hier dargestellt die einzelnen Pixel zehn in Reihen und Spalten angeordnet sein, sodass sich ein „normales" Display mit einer Anzahl von Pixeln bzw . Bildpunkten in Reihen und Spalten ergibt . Bei einer anderen Spiegelfläche beispielsweise in Form eines Halbkreises oder mit gekrümmten Rändern kann auch die Form und Positionierung der einzelnen Pixel und der optoelektronischen Bauelemente bzw . der Ausnehmungen 22 entsprechend angepasst werden . Ebenso muss nicht der gesamte Bereich der Spiegelfläche Ausnehmungen aufweisen . Diese kann auch nur in einem Teilbereich eine Spiegelmatrix und damit ein Display ( also Ausnehmungen ) beinhalten, während andere Bereiche eine durchgängige Spiegelschicht umfassen .
Die Spiegelschicht 21 selbst ist aus einem üblichen Material , beispielsweise einer Silberbeschichtung gefertigt und umgibt die j eweiligen Ausnehmungen . In dem Randbereich der Ausnehmung weist die Spieleschicht eine geeignete Form auf , um beispielsweise Beugungseffekte von Licht und damit Artefakte zu reduzieren, die bei einem Benutzer einen störenden Seheindruck erzeugen . Ausnehmungen im Bereich weniger 10 pm sind von dem Benutzer kaum und nur mit großer Mühe und geringem Abstand von der Spiegelschicht zu erkennen . Deswegen und aufgrund der geringen Fläche einer j eden Ausnehmung bezüglich der Gesamtfläche ergibt sich für einen Benutzer bei einem ausgeschalteten Display j edoch lediglich die bekannte Funktion der Spiegelschicht .
In der hier dargestellten Form ist j edes Pixel durch drei Subpixel in den unterschiedlichen Farben dargestellt , wobei die einzelnen Subpixel bzw . deren Ausnehmungen 22 in Reihe angeordnet sind . Ein Pixel umfasst somit drei in Reihe angeordneten Subpixel . In einer alternativen Ausführungsform dargestellt in Pixel 10 ' sind die Subpixel 20 mit ihren j eweiligen Ausnehmungen so zueinander angeordnet , dass sie eine Art gleichschenkliges Dreieck bilden . Dabei sitzt j ede Ausnehmung auf einer Spitze eines derartigen gleichschenkligen Dreiecks .
Neben dieser Ausgestaltung ist es auch möglich, weitere Ausnehmungen pro Pixel vorzusehen, sodass dort j e nach Anwendungsfall redundante optoelektronische Bauelemente platziert werden können . Bei Bedarf können diese optoelektronischen Bauelemente die Funktionen beschädigter Bauelemente ersetzen oder zusätzliche visuelle Informationen bereitstellen . Derartige Ausnehmungen mit redundanten Bauelementen können j e nach Anwendungsfall nach einem Test des erfindungsgemäßen Spiegeldisplays auch abgedeckt bzw . mit einer spiegelnden Fläche versehen werden .
Figur 3 zeigt nun eine erste Ausgestaltungsform des Spiegeldisplays nach dem vorgeschlagenen Prinzip in einer Seitenansicht . Das Spiegeldisplay umfasst ein Trägersubstrat 27 , auf dem in einem Herstellungsprozess in mehreren Schritten eine Ansteuerschicht 26 ausgebildet ist . Die Ansteuerschicht 26 ist in Dünnschichttechnologie ausgeführt und umfasst neben möglichen Zuleitungen auch weitere elektronische Bauelemente beispielsweise Transistoren, Kondensatoren oder andere Elemente zur Bildung von Stromquellen und zur Ansteuerung der optoelektronischen Halbleiterbauelemente bzw . der Leuchtdioden . Einige Positionen auf der Oberfläche der Ansteuerschicht 26 sind als Kontaktpads ausgebildet . Auf den Kontaktpads sind mehrere Leuchtdioden 30 , 31 und 32 angeordnet und elektrisch kontaktiert . Die Leuchtdioden 30 bis 32 sind als p-LEDs mit einer Kantenlänge von nur wenigen Mikrometern ausgeführt .
Im vorliegenden Beispiel sind die Leuchtdioden als horizontale Leuchtdioden ausgebildet , sodass deren Kontaktpads , d . h . die Anschlüsse für Anode und Kathode auf der gleichen Seite des Körpers der Leuchtdioden liegen . Alternativ können diese Leuchtdioden auch als vertikale Leuchtdioden ausgeführt sein, bei dem ein Kontakt der Ansteuerschicht 26 gegenüberliegt und der andere Kontakt neben oder in der Emissionsfläche der Leuchtdioden angeordnet ist . Dieser Kontakt ist dann über eine elektrische Zuleitung mit der Ansteuerschicht 26 verbunden .
Die einzelnen Leuchtdioden 30 bis 32 sind voneinander beab- standet . Ein Zwischenraum zwischen den Leuchtdioden ist mit einer isolierenden Planarisierungsschicht 25 aufgefüllt . Die Höhe der Planarisierungsschicht ist im Ausführungsbeispiel so gewählt , dass die Oberfläche der Planarisierungsschicht 25 mit der Emissionsfläche der j eweiligen Leuchtdioden bündig abschließt .
Auf der Planarisierungsschicht 25 ist nun eine Spiegelfläche 21a mit einer Spiegelschicht 21 aufgebracht . Die Spiegelschicht kann als Material Silber, oder ein anderes reflektierendes Metall umfassen . Die Spiegelfläche 21a umfasst mehrere Ausnehmungen 22 in der Schicht 21 , deren Größe geringfügig größer als die Emissionsfläche der j eweiligen optoelektronischen Bauelemente bzw . Leuchtdioden 30 bis 32 ist . Die Spiegelschicht 21 schließt damit direkt an die Emissionsfläche der Leuchtdioden 30 bis 32 an, wobei in Draufsicht die Leuchtdioden 30 bis 32 somit in einer der j eweiligen Ausnehmungen angeordnet sind . Zwischen den einzelnen optoelektronischen Bauelementen ist ebenfalls ein Teilbereich mit der Spiegelschicht 21 bedeckt , sodass sich in Draufsicht drei im wesentlichen quadratische Ausnehmungen ergeben . Diese Struktur entspricht der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform für ein Pixel . Jede der Ausnehmungen
22 mit darin in Draufsicht angeordneten Leuchtdioden 30 bis 32 bildet somit eine Subpixel .
Auf der Spiegelschicht 21 ist nun eine weitere Planarisierungsund transparente Schutzschicht 24 abgeschieden . Die Schutzschicht füllt den Bereich der Ausnehmung aus , in der die Leuchtdioden 30 bis 32 angeordnet sind . Ein Brechungsindex der Schutzschicht 24 kann dabei so gewählt sein, dass sich Licht aus den Leuchtdioden 30 bis 32 gut aus koppeln und in die Schutzschicht 24 einkoppeln lässt .
Die Dicke der Schutzschicht 24 kann dabei einige 10 pm bis einige 100 pm betragen . Oberhalb der Schutzschicht 24 ist zusätzlich eine transparente Glasschicht 23 ausgeführt . Die Glasschicht 23 dient als weiterer Schutz vor Beschädigungen der transparenten Schutzschicht , kann j edoch auch zusätzliche Funktionalitäten übernehmen . Beispielsweise kann in der Glasschicht
23 eine elektrochromatische Struktur implementiert sein, sodass sich das Spiegeldisplay zusätzlich in geeigneter Weise abdunkeln lässt , um beispielsweise eine Reflexion von einfallendem Licht im Spiegel zu verringern . Die Schutzschicht 24 und auch das Schutzglas 23 ist optional ausgeführt , kann also j e nach Ausführungsform weggelassen werden bzw . anderweitig ausgebildet sein .
In dem Ausführungsbeispiel der Figur 3 liegen die Emissionsflächen der Leuchtdioden 30 bis 32 im Wesentlichen innerhalb der Ebene des Spiegelschicht 21 der Spiegelfläche 21a . Dadurch wird ein Großteil des von Leuchtdioden 30 bis 32 erzeugten Lichts nach oben hinweg abgestrahlt , sodass die Verluste Lichtleistung relativ gering sind . Je nach Brechungsindexsprung zwischen der Schutzschicht 24 und der Emissionsfläche der Leuchtdioden 30 bis 32 kann es j edoch zu unerwünschten Reflexionen im Grenzbereich führen . In einigen Anwendungen ist es daher zweckmäßig , eine Anpassung des Brechungsindex zu verbessern, oder auch eine Lichtführung vorzusehen .
Figur 4 zeigt eine dafür geeignete Ausgestaltung , bei der die Spiegelfläche 21a von den Emissionsflächen der einzelnen Leuchtdioden 30 bis 32 beabstandet ist . In diesem Ausführungsbeispiel sind die einzelnen Leuchtdioden zur Bildung eines Subpixels 20 , 20 ' und 20 ' ' wiederum auf der Ansteuerschicht 26 als horizontale Leuchtdioden ausgebildet . Eine Planarisierungsschicht 25 aus einem transparenten Material umgibt die einzelnen Leuchtdioden vollständig und überdeckt insbesondere auch deren Emissionsflächen . Die Spiegelfläche 21a liegt in Draufsicht somit vor den j eweiligen Emissionsflächen der Leuchtdioden . Die Ausnehmungen 22 der Spiegelfläche 21a sind wiederum direkt über den j eweiligen Leuchtdioden angeordnet . In dieser Ausgestaltung wird somit neben der Möglichkeit einer Anpassung des Brechungsindex zwischen der Emissionsfläche der Leuchtdioden und der Schutzschicht 24 des Spiegeldisplays auch eine gewisse Lichtformung erreicht . Dies ist durch den einstellbaren Abstand der Ausnehmungen 22 von der Emissionsfläche der j eweiligen Leuchtdioden 30 bis 32 bedingt .
Die Ausführungsformen der Figur 3 und der Figur 4 können im Wesentlichen in zwei getrennten und separaten Schritten hergestellt werden . In einem ersten Schritt wird das p-LED Display aus dem Trägersubstrat 27 , der Ansteuerschicht 25 , den einzelnen die Subpixel bildenden optoelektronischen Bauelementen sowie der Planarisierungsschicht 25 separat gefertigt . Es in einem zweiten nachfolgenden Schritt kann die Spiegelfläche 21a mit den Ausnehmungen und der Spiegelschicht 21 auf der Planarisierungsschicht 25 aufgetragen werden . Ebenso ist es möglich, die Glasschicht 23 , die Schutzschicht 24 und die Spiegelfläche 21 separat herzustellen . Dieser Teil des Spiegeldisplays wird dann auf ein entsprechendes p-LED Display ausgerichtet und auf dieses auf esetzt .
Figur 5 zeigt ein demgegenüber unterschiedliches Ausführungsbeispiel . Bei diesem ist wiederum auf einem Trägersubstrat 27 eine Ansteuerschicht 26 in Dünnfilmtechnologie ausgeführt . Auf der Oberfläche der Ansteuerschicht 26 ist eine separate nichtleitende Schicht aufgebracht , die lediglich die Kontaktbereiche für die optoelektronischen Leuchtdioden 30 bis 32 auf der Ansteuerschicht frei lässt . Auf der nicht-leitenden Schicht kann nun die Spiegelfläche 21a mit der Spiegelschicht 21 abgeschieden werden, wobei auch hier die Kontaktbereiche der optoelektronischen Bauelemente frei bleiben . Die optoelektronischen Bauelemente befinden sich somit zwischen den freiliegenden Kontaktbereichen in den Ausnehmungen der Spiegelfläche 21a .
Wie in Figur 5 dargestellt liegen damit die Emissionsbereiche der optoelektronischen Bauelemente in Draufsicht oberhalb der Spiegelschicht 21 . Eine transparente und nicht-leitende Planarisierungsschicht 25 umgibt die Spiegelfläche 21a sowie die optoelektronischen Bauelemente und ist mit einer weiteren Schutzschicht 24 und einer Glasschicht 23 abgedichtet und vor Beschädigungen geschützt .
In dieser Ausführungsform umfasst somit das p-LED Display nicht nur das Trägersubstrat 27 , die Ansteuerschicht 26 sowie die darauf befindlichen optoelektronischen Bauelemente , sondern auch die Spiegelfläche 21a . Eine derartige Ausgestaltung mag j e nach Anwendungsfall einfacher herzustellen sein, j edoch kann sich ein Seheindruck bei einem Benutzer aufgrund der erhöhten Emissionsflächen verändern . Insbesondere können die Ausnehmungen in allen drei Ausgestaltungsform für einen Benutzer sichtbar sein und somit bezüglich einer möglichen Spiegelfläche störend wirken . Aus diesem Grund mag es zweckmäßig sein, die Ausnehmungen zusätzlich mit einem Teil transparenten Spiegelmaterial zu versehen, um diesen möglicherweise störenden Einfluss zu verringern .
Figur 6 zeigt eine derartige Ausgestaltungsform, bei der ein teiltransparenter Spiegel 210 auf der Spiegelschicht 21 zusätzlich abgeschieden ist . Die teiltransparente Spiegelschicht 210 kann dabei eine relativ große Transparenz im Bereich von 70-90 % aufweisen, und somit die Ausnehmungen nur geringfügig abschatten . Dadurch wird gewährleistet , dass in einem Betrieb des p-LED Displays ausreichend Licht durch die Ausnehmungen 22 und die teiltransparente Spiegelschicht 210 hindurchtritt . Dennoch wird durch die teiltransparente Spiegelschicht 210 die Struktur der Ausnehmungen 220 für einen Benutzer verschleiert , sodass sich für diesen bei einem ausgeschalteten Display der Eindruck eines normalen Spiegels ergibt .
Die bisherigen Ausführungsformen zeigen ein p-LED Display, dessen Emissionsrichtung von der Ansteuerschicht 26 weggerichtet ist . Es ist j edoch auch möglich, elektronische Bauelemente so anzuordnen, dass diese durch die Ansteuerschicht hindurch strahlen . Dies erlaubt eine höhere Flexibilität in der Implementierung, sodass sich gegebenenfalls weitere Anwendungsmöglichkeiten eröffnen .
Die Figuren 7 und 8 eine derartige Ausgestaltungsform . In den Figuren 7 und 8 ist vorgesehen, das von den optoelektronischen Bauelementen abgestrahlte Licht durch das transparente Trägersubstrat 27a zu führen . Zu diesem Zweck wird, wie beispielsweise in Figur 8 dargestellt , ein transparentes Trägersubstrat 27a bereitgestellt , auf dem die Spiegelfläche 21a mit der Spiegelschicht 21 und den darin befindlichen Ausnehmungen abgeschieden wird . Das p-LED Display umfasst wiederum eine Ansteuerschicht 26 , in der mehrere transparente Bereiche 261 , 261 ' und 261 ' ' vorgesehen sind . Die transparenten Bereiche können sowohl als Öffnungen ausgebildet sein, die optional mit einem transparenten Material verfüllt sind . Auf diesen transparenten Bereichen 261 , 261 ' und 261 ' ' sind nun die optoelektronischen Bauelemente in Form von p-LEDs aufgebracht .
Die Anordnung und insbesondere die pLEDs 30 bis 32 sind dabei so positioniert , dass ihre Emissionsfläche den transparenten Bereichen 261 , 261 ' und 261 ' ' sowie den Ausnehmungen 22 gegenüberliegt . Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die transparenten Bereiche größer ausgeführt als die j eweiligen Ausnehmungen und auch größer ausgeführt als die j eweiligen Emissionsflächen der optoelektronischen Bauelemente . Dadurch wird in der Herstellung eine Positionierung der transparenten Bereiche in der Schicht 26 bezüglich der Ausnehmungen 22 erleichtert .
Ebenso können auch die optoelektronischen Bauelemente auf die transparenten Bereiche leichter positionsgenau aufgesetzt werden . In einigen Ausführungsformen ist es zweckmäßig , die Seitenwände der transparenten Bereiche weiterhin mit einem nicht absorbierenden aber reflektierenden Material auszugestalten . Dadurch wird Licht , welches von den Bauelementen in die transparenten Bereiche abgestrahlt wird und auf die Seitenwände trifft in Richtung der Ausnehmungen 22 geführt .
Eine Kontaktierung der optoelektronischen Bauelemente erfolgt sowohl in den transparenten Bereichen, beispielsweise durch transparente leitfähige Materialien; alternativ kann eine Kontaktierung auch von der Emissionsfläche abgewandten Seite über Bonddrähte her erfolgen . In letzterem Fall werden diese Zuleitungen durch eine zusätzliche Schutzschicht 24 vor möglichen Beschädigungen geschützt . Auf der Schutzschicht 24 ist in dieser Ausführung ein optional vorhandener Rückträger 23 aufgebracht .
In einem Betrieb dieser Anordnung blickt ein Benutzer somit auf die Spiegelfläche 21a mit ihren Ausnehmungen 22 . Die Spiegelfläche 21a liegt in Draufsicht vor den optoelektronischen Bauelementen und vor der Ansteuerschicht 26 . Die Ansteuerschicht 26 ist wiederum zwischen der Spiegelfläche 21 und den optoelektronischen Bauelementen 30 bis 32 angeordnet . In dieser Ausführung wirkt somit das transparente Trägersubstrat 27a gleich als zusätzliche Schutzschicht des Spiegeldisplays und kann somit direkt verwendet werden .
Figur 7 zeigt demgegenüber eine weitere leichte Abwandlung . Bei dieser ist ähnlich wie in Figuren 6 und 5 dargestellt , eine zusätzliche teiltransparente Spiegelschicht 210 in Blickrichtung vor der Spiegelfläche 21a auf der Spiegelschicht 21 aufgebracht . Wie in den vorangegangenen Ausführungsformen überdeckt die teiltransparente Spiegelschicht 210 sowohl Spiegelschicht 21 als auch die Ausnehmungen 22 der Spiegelfläche 21a . Dadurch werden mögliche Artefakte im Seheindruck eines Benutzers durch die Ausnehmungen reduziert .
Figur 9 zeigt eine mögliche Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines Spiegeldisplays nach dem vorgeschlagenen Prinzip . Es versteht sich hierbei , dass das vorgeschlagene Spiegeldisplay auf unterschiedliche Weisen realisiert und hergestellt werden kann . So ist es möglich, beispielsweise ein p-LED Display mit den notwendigen Ansteuerschichten sowie den darauf angeordneten optoelektronischen Bauelementen bzw . Leuchtdioden separat zu fertigen und anschließend mit einer Spiegelfläche zu kombinieren, wobei diese Spiegelfläche mit ihren j eweiligen Ausnehmungen über den korrespondierenden optoelektronischen Bauelementen zu positionieren ist .
Je nach Größe und Vielzahl der Ausnehmungen kann dies schwierig werden, da sowohl an die Positionierung als auch an die Genauigkeit in der Fertigung und Herstellung der Ausnehmungen in der Spiegelfläche hohe Anforderungen zu richten sind . Es ist daher in einigen Ausführungen zweckmäßig, in einem weiteren Herstellungsschritt nach Fertigung des p-LED Displays die Spiegelfläche mit ihren Ausnehmungen direkt auf das p-LED Display und die Planarisierungsschicht auf zubringen . Anschließend wird j e nach gewünschter Anwendung optional eine weitere Schutzschicht sowie eine Glasschicht aufgebracht und so das Spiegeldisplay fertiggestellt .
In dem in Figur 9 dargestellten Verfahren wird in Schritt S1 ein Trägersubstrat bereitgestellt . In Schritt S2 erfolgt die Ausbildung von Ansteuerschichten in einer Dünnfilmtechnologie . Hierbei ist es möglich, dass verschiedene Schichten aufeinander auf dem Trägersubstrat abgeschieden werden, um die j eweilige elektronische Funktion zu erzeugen . Alternativ kann eine derartige Ansteuerschicht in Schritt S2 auch separat hergestellt und mittels eines Transferverfahrens auf das in Schritt S1 bereitgestellte Trägersubstrat aufgebracht werden .
Die Ansteuerschicht umfasst neben elektronischen Zuleitungen auch eine oder mehrere elektronische Komponenten, beispielsweise Widerstände , Kondensatoren oder auch Transistoren . Diese bilden beispielsweise eine regelbare Stromquelle , sodass die Ansteuerschicht für die j eweiligen optoelektronischen Bauelemente den notwendigen Versorgungsstrom liefern kann . Weitere Schaltungen in der Ansteuerschicht können Kompensationsschaltkreise zur Reduzierung von Leckströmen oder dem Ausgleich möglicher Prozessschwankungen bei der Herstellung der TFTs oder der Kompensation der leicht unterschiedlichen Turn-on-Voltage der LEDs enthalten . Die Ansteuerschicht in Schritt S2 ist in einem Materialsystem gefertigt , welches sich von einem Materialsystem der optoelektronischen Bauelemente zumindest teilweise unterscheidet . Als Technologieträger für Dünnfilmtechnologie eignet sich vor allem Silizium, welches sowohl kristallin als auch amorph zur Ausbildung derartige Ansteuerschichten verarbeitet werden kann . Auf der Ansteuerschicht sind mehrere Kontaktpads ausgeführt . Ebenso können als Alternative zu LTPS auch Schichten mit IGZO-basierte TFT-Strukturen verwendet werden . Mittlerweile gibt es auch Kombinationen aus beiden, die als LTPO-TFT bezeichnet sind . In Schritt S3 des vorgeschlagenen Verfahrens werden optoelektronische Bauelemente auf die Kontaktpads der Ansteuerschicht aufgebracht und mit diesen elektrisch kontaktiert . In einigen Ausgestaltungen erfolgt hier ebenso ein erster Funktionstest der Ansteuerschicht mit den darauf befindlichen optoelektronischen Bauelementen, um beispielsweise Beschädigungen in der Ansteuerschicht als auch fehlerhafte Kontaktierungen bzw . fehlerhafte Bauelemente zu identifizieren und noch austauschen zu können . So ist es möglich, bei fehlerhaft identifizierten Bauelementen Ersatzbauelemente auf redundante Kontaktpads zu setzen .
Nach einem derartigen optionalen Funktionstest wird in Schritt S4 eine Planarisierungsschicht abgeschieden, welche die optoelektronischen Bauelemente umgibt . Die Dicke bzw . Höhe der Planarisierungsschicht ist dabei j e nach Design so gewählt , dass sie in geeigneter Weise in etwa auf Höhe der Emissionsfläche der optoelektronischen Bauelemente endet , so dass eine im Wesentlichen glatte und stufenlose Oberfläche erzeugt wird . Alternativ kann die Planarisierungsschicht auch die Emissionsfläche überdecken, sodass die Leuchtdioden und optoelektronischen Bauelemente von der Planarisierungsschicht vollständig umschlossen sind . In weiteren optionalen Schleif- bzw . Polierschritten wird das Material der Schicht planarisiert und für ein Abscheiden einer Silberschicht vorbereitet .
Anschließend wird in Schritt S5 eine Spiegelfläche auf die Planarisierungsschicht aufgebracht . Dies kann beispielsweise auf zwei Arten erfolgen .
In einer ersten Möglichkeit wird eine flächige dünne Spiegelschicht mit wenigen Nano bzw . Mikrometern Dicke ganzflächig auf der Planarisierungsschicht aufgetragen . Anschließend wird ein Fotolack aufgebracht , wobei die späteren Ausnehmungen vom Fotolack ausgespart sind . Nach einem Belichten des Fotolacks werden die vom Fotolack nicht bedeckten Teile wieder entfernt , sodass Ausnehmungen in der Spiegelfläche gebildet werden . Diese Variante ist dann zweckmäßig, wenn zur Ausbildung der Spiegelfläche mit den j eweiligen Ausnehmungen das Display nicht transferiert werden sollte , da sich die genaue Kenntnis der Position der einzelnen optoelektronischen Bauelemente für den Schritt des Aufbringens und Belichtens des Fotolacks nutzen lässt .
In einer alternativen Möglichkeit der Ausbildung einer Spiegelfläche wird über Bereichen der Planarisierungsschicht , welche die späteren Ausnehmungen bildet , ein Fotolack oder ein anderes Material abgeschieden . Anschließend wird wiederum eine flächige Spiegelschicht aufgebracht und der Fotolack sowie das Spiegelmaterial über dem Fotolack wieder entfernt . In beiden Fällen bleibt eine Spiegelfläche zurück, die Ausnehmungen in der Position über den optoelektronischen Bauelementen aufweist .
Nach einer derartigen Fertigung kann das so hergestellte und mit einer Spiegelfläche versehene p-Display transferiert und in Schritt S 6 weiterverarbeitet werden . Hierzu wird auf der Spiegelfläche eine transparente Schutzschicht abgeschieden, sodass sowohl die Spiegelfläche als auch die darin in den Ausnehmungen befindlichen optoelektronischen Bauelemente vor Beschädigungen geschützt sind . Das Spiegeldisplay erhält abschließend noch eine Glasschicht , welche berührungs- und kratzfest ist , um den Spiegel weiterhin vor möglichen Beschädigungen zu schützen . Darüber hinaus kann optional in der Glasschicht auch eine elektrochro- matische Struktur vorgesehen sein, um beispielsweise eine Abblendfunktion bei einem einfallenden und von der Spiegelschicht reflektierten Licht zu erzeugen .
In einer anderen Ausgestaltungsform eines Verfahrens wird ein Trägersubstrat bereitgestellt und auf diesem eine Spiegelfläche mit Ausnehmungen ausgebildet . Die Herstellung einer solchen Spiegelfläche kann in ähnlicher Weise wie bereits vorstehend beschrieben erfolgen . Auf der so ausgebildeten Spiegelfläche wird eine dünne isolierende Schicht aufgebracht . Erst darauf wird die Ansteuerschicht ausgebildet . Die Ansteuerschicht umfasst hierbei transparente Bereiche , die über den Ausnehmungen in der Spiegelfläche liegen .
Auch hier ist es möglich, die Ansteuerschicht separat zu fertigen und dann auf der isolierenden Schicht geeignet zu positionieren . Ebenso kann die Ansteuerschicht direkt auf der isolierenden Schicht erzeugt werden . Auf die transparenten Bereiche der Ansteuerschicht werden nach dem Ausbilden bzw . Aufbringen der derselben optoelektronische Bauelemente aufgesetzt und elektrisch mit der Ansteuerschicht kontaktiert .
In Schritt S3 werden j edoch im Unterschied zu dem vorangegangenen Beispiel die optoelektronischen Bauelemente so vorgesehen, dass diese durch die transparenten Bereiche in der Ansteuerschicht hindurchstrahlen . Die Abstrahlungsrichtung der optoelektronischen Bauelemente gegenüber dem vorangegangenen Verfahrensbeispiel ist damit umgedreht und entspricht den Ausführungsformen der Figuren 7 und 8 . Die transparenten Bereiche in der Ansteuerschicht werden während der Herstellung der Ansteuerschicht gefertigt und umfassen, beispielsweise Öffnungen, die mit einem transparenten Material gefüllt sind . Alternativ können auch Öffnungen vorgesehen sein, in welche die optoelektronischen Bauelemente direkt eingesetzt werden, um anschließend über Bonddrähte von der Rückseite her mit der Ansteuerschicht verbunden zu werden . In einer solchen Ausführungsform liegen die Bauelemente somit in Bereichen der Ansteuerschicht .
Die hier dargestellten Ausführungsformen eines Spiegeldisplays lassen sich auf unterschiedliche Weise kombinieren, ohne dass dies dem erfindungsgemäßen Gedanken abträglich wäre . Im Gegensatz zu herkömmlichen Lösungen erlaubt die Herstellung eines Spiegeldisplays , insbesondere mit p-LED Technologie auf relativ kleinen Bereichen eine hohe Leuchtdichte bei gleichzeitig geringer Wärmebelastung zu realisieren . Dadurch ist es möglich, optoelektronische Bauelemente in Form von Pixeln zur Erzeugung eines Bildes direkt in einer Spiegelfläche zu implementieren, ohne die Funktionalität der Spiegelfläche wesentlich zu beeinflussen .
Für einen Benutzer bietet das Spiegeldisplay nach dem vorgeschlagenen Prinzip somit die Möglichkeit , selbiges in seiner Spiegelfunktion als auch in einer Displayfunktion zu benutzen . Die Fertigung des vorgeschlagenen Spiegeldisplays unterscheidet sich dabei nicht wesentlich von der Herstellung herkömmlicher Spiegel , sodass insbesondere weitere Funktionen wie eine Abblendfunktion in einem derartigen Spiegeldisplay realisierbar sind . Insbesondere kann auf die Ausbildung von teiltransparenten Spiegeln j e nach gewünschtem Anwendungsfall verzichtet werden bzw . eine solche teiltransparente Schicht kann mit einem deutlich größeren Transmissionsgrad ausgeführt sein, als es in herkömmlichen konventionellen Spiegeln der Fall ist . Dadurch wird die thermische Belastung an die Leuchtdioden weiter reduziert , da eine ausreichende Helligkeit für einen Benutzer auch mit einer derartigen Spiegelschicht erreichbar ist .
BEZUGSZEICHENLISTE integriertes p-LED Spiegeldisplay Pixel Subpixel ' , 20 ' ' Subpixel Spiegelschicht a Spiegelfläche Ausnehmung Schutzglas Schutzschicht Planarisierungsschicht TFT-Schicht , Ansteuerungsschicht Substrat optoelektronisches Bauelement , p-LEDa Spiegelschicht b Display x Pixel 0 teiltransparente Spiegelschicht 1 transparenter Bereich 1 ' transparenter Bereich 1 ' ' transparenter Bereich

Claims

PATENTANS PRÜCHE Spiegeldisplay, umfassend:
- eine Spiegelfläche (21a) mit einer Spiegelschicht (21) aufweisend eine erste Vielzahl von voneinander beabstandeten Ausnehmungen (22) ;
- eine zweite Vielzahl von optoelektronischen Bauelementen (30) , welche auf einer Ansteuerschicht (26) angeordnet sind, die zumindest Zuleitungen zur Ansteuerung der optoelektronischen Bauelemente umfasst;
- wobei die Spiegelschicht (21) elektrisch isoliert auf der Ansteuerschicht (26) angeordnet ist; und in einer Draufsicht auf die Spiegelfläche (21) jeweils wenigstens ein optoelektronisches Bauelement der zweiten Vielzahl in einer Ausnehmung (22) der ersten Vielzahl angeordnet ist, dessen Emissionsfläche die Spiegelfläche überragt. Spiegeldisplay nach Anspruch 1, bei dem die erste Vielzahl der zweiten Vielzahl entspricht, oder bei der jeweils drei optoelektronische Bauelemente (30) der zweiten Vielzahl in einer Ausnehmung der ersten Vielzahl angeordnet sind. Spiegeldisplay nach Anspruch 1 oder 2, bei dem eine Gesamtfläche aller Ausnehmungen (22) geringer als die Hälfte einer Fläche der Spiegelfläche (21) und insbesondere weniger als 10% der Spiegelfläche (21) beträgt. Spiegeldisplay nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erste Vielzahl von Ausnehmungen (22) in Reihen und Spalten angeordnet sind. Spiegeldisplay nach Anspruch 4, wobei jeweils drei Ausnehmungen (22) derart gruppiert sind, dass ein Abstand zueinander geringer ist als ein Abstand zu einer benachbarten Gruppe von drei Ausnehmungen (22) . Spiegeldisplay nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem jeweils drei zueinander benachbarte optoelektronische Bauelemente (30) jeweils ein Pixel des Spiegeldisplays bilden, und jedes optoelektronische Bauelement (30) zu einer Emission einer Farbe ausgebildet ist. Spiegeldisplay nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem in Draufsicht die in der ersten Vielzahl von Ausnehmungen (22) angeordneten optoelektronischen Bauelemente (30) hinter der Spiegelschicht der Spiegelfläche (21a) liegen. Spiegeldisplay nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem in Draufsicht die in der ersten Vielzahl von Ausnehmungen (22) angeordneten optoelektronischen Bauelemente (30) zumindest teilweise in der Ebene der Spiegelfläche (21a) liegen. Spiegeldisplay nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend eine Planarisierungsschicht (25) auf der die Spiegelschicht aufgebracht und die zwischen den optoelektronischen Bauelementen (30) angeordnet ist. Spiegeldisplay nach Anspruch 9, bei dem sich die Planarisierungsschicht (25) über die optoelektronischen Bauelemente (30) erstreckt. Spiegeldisplay nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Emissionsfläche des wenigstens einen in der Ausnehmung (22) angeordneten optoelektronischen Bauelements (30) geringer ist als die Fläche der Ausnehmung (22) . Spiegeldisplay nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend wenigstens eines aus:
- ein transparentes Füllmaterial, das die Ausnehmung (22) zumindest teilweise ausfüllt, so dass eine Oberfläche der Spiegelschicht planarisiert ist; - einer teiltransparenten Spiegelschicht, welche in Draufsicht auf der Spiegelschicht (21) und den Ausnehmungen (22) angeordnet ist;
- eine transparente Schutzschicht (24) , insbesondere aus einem Kunststoff, die in Draufsicht vor der Spiegelfläche (21a) angeordnet ist;
- ein Schutzglas (23) , das in Draufsicht vor der Spiegelfläche (21a) und der transparenten Schutzschicht (24) angeordnet ist.
13. Spiegeldisplay nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend ein Trägersubstrat (27) auf dem die Ansteuerschicht (26) aufgebracht ist.
14. Spiegeldisplay nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Ansteuerschicht in einer Draufsicht auf der Spiegelfläche (21a) zwischen der Spiegelfläche (21a) und den optoelektronischen Bauelementen (30) angeordnet ist.
15. Spiegeldisplay nach Anspruch 14, bei dem die Ansteuerschicht (26) eine dritte Vielzahl von transparenten Bereichen (261) oder Öffnungen aufweist, die in Draufsicht auf die Spiegelfläche (21a) den Ausnehmungen (22) entsprechen.
16. Spiegeldisplay nach einem der Ansprüche 14 und 15, weiter umfassend einen transparenten Trägersubstrat (27a) , der in Draufsicht auf der Spiegelfläche (21a) vor dieser angeordnet ist, und die Spiegelschicht auf dieser aufgebracht ist.
17. Spiegeldisplay nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die optoelektronischen Bauelemente (30) mit p-LEDs gebildet sind, deren Kantenlänge geringer als 70 pm, und insbesondere im Bereich von 5 pm bis 40 pm liegt.
18. Spiegeldisplay nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Ansteuerschicht mehrere elektronische Bauelemente in Dünnfilmtechnologie zur Versorgung der optoelektronischen Bauelemente umfasst . Verfahren zur Herstellung eines Spiegeldisplays , umfassend die Schritte :
Bereitstellen eines Trägersubstrats , insbesondere eines transparenten Trägersubstrats ;
Bereitstellen einer Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen;
Ausbilden einer Ansteuerschicht mit der Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen, so dass diese an dedizierten Positionen der Ansteuerschicht platziert und elektrisch mit Zuleitungen der Ansteuerschicht verbunden sind;
Ausbilden einer Spiegelfläche mit einer Spiegelschicht und einer Vielzahl von Ausnehmungen elektrisch isoliert auf der Ansteuerschicht ( 26 ) , wobei j edes der die optoelektronischen Hableiterbauelemente in einer Draufsicht in einer der Vielzahl von Ausnehmungen angeordnet ist und dabei die Spiegelfläche überragt . Verfahren nach Anspruch 19 , bei dem der Schritt des Ausbildens einer Ansteuerschicht umfasst :
Ausbilden einer Ansteuerschicht auf dem Trägersubstrat mittels Dünnschichttechnologieverfahren zur Erzeugung von Zuleitungen und einer Vielzahl von Kontaktpads ;
Platzieren der Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen auf der Vielzahl von Kontaktpads , so dass eine Hauptemissionsfläche der optoelektronischen Halbleiterbauelemente von der Ansteuerschicht abgewandt ist . Verfahren nach Anspruch 19 , bei dem der Schritt des Ausbildens einer Ansteuerschicht umfasst :
Ausbilden einer Ansteuerschicht auf dem Trägersubstrat mittels Dünnschichttechnologieverfahren zur Erzeugung von Zuleitungen und einer Vielzahl von Kontaktpads ; Platzieren der Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen an dedizierten Positionen, so dass eine Hauptemissionsfläche der optoelektronischen Halbleiterbauelemente von der Ansteuerschicht zugewandt ist ; und die Ansteu- erschicht eine Aussparung an diesen Positionen aufweist , so dass in Draufsicht j edes der optoelektronischen Halbleiterbauelemente in einer solchen Aussparung angeordnet ist .
22 . Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21 , bei dem der Schritt des Ausbildens einer Spiegelfläche umfasst :
Aufbringen eines reflektierenden Materials ; insbesondere umfassend Silber;
Aufbringen und Strukturieren eines Fotolacks , so dass der Fotolack über einer Vielzahl von Bereichen entfernt ist ; - entfernen des reflektierenden Materials in der Vielzahl von
Bereichen zur Erzeugung der Vielzahl von Ausnehmungen .
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