DE102017106033A1 - Anzeigevorrichtung - Google Patents

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Peter Brick
Hubert Halbritter
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Osram Opto Semiconductors GmbH
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Abstract

Es wird eine Anzeigevorrichtung mit einer Mehrzahl von Bildpunkten (1) und mit zumindest einem optoelektronischen Halbleiterbauelement (7) angegeben, wobei
- jeder Bildpunkt zumindest einen ersten Subbildpunkt (21) für die Erzeugung von Strahlung in einem ersten Spektralbereich (921) und einen zweiten Subbildpunkt (22) für die Erzeugung von Strahlung in einem vom ersten Spektralbereich verschiedenen zweiten Spektralbereich (922) aufweist;
- den ersten und zweiten Subbildpunkten jeweils ein zur Erzeugung einer Primärstrahlung vorgesehener aktiver Bereich (70) des Halbleiterbauelements zugeordnet ist,
- zumindest einigen der aktiven Bereiche ein Strahlungskonversionselement (5) nachgeordnet ist, wobei das Strahlungskonversionselement im Betrieb der Anzeigevorrichtung die Primärstrahlung zumindest teilweise in eine Sekundärstrahlung umwandelt und das Strahlungskonversionselement die Sekundärstrahlung engwinklig abstrahlt.

Description

  • Die vorliegende Anmeldung betrifft eine Anzeigevorrichtung, insbesondere für eine 3D-Darstellung.
  • Ansätze für die Realisierung von Anzeigevorrichtungen, insbesondere für eine 3D-Darstellung, weisen typischerweise einen komplexen Aufbau auf. Dies betrifft insbesondere das optische System, das eine dreidimensionale Wirkung entstehen lässt.
  • Eine Aufgabe ist es, eine Anzeigevorrichtung anzugeben, die sich durch einen einfachen Aufbau und eine breite Einsetzbarkeit auszeichnet.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Anzeigevorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen und Zweckmäßigkeiten sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
  • Es wird eine Anzeigevorrichtung angegeben. Die Anzeigevorrichtung ist insbesondere zur Darstellung bewegter oder statischer Bilder vorgesehen. Die Anzeigevorrichtung weist eine Mehrzahl von Bildpunkten und zumindest ein optoelektronisches Halbleiterbauelement auf.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Anzeigevorrichtung weist jeder Bildpunkt zumindest einen ersten Subbildpunkt für die Erzeugung von Strahlung in einem ersten Spektralbereich und einen zweiten Subbildpunkt für die Erzeugung von Strahlung in einem vom ersten Spektralbereich verschiedenen zweiten Spektralbereich aufweist. Beispielsweise weist jeder Bildpunkt ein Tripel von Subbildpunkten auf, die Strahlung im roten, grünen und blauen Spektralbereich abstrahlen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Anzeigevorrichtung ist den Subbildpunkten jeweils ein zur Erzeugung einer Primärstrahlung vorgesehener aktiver Bereich des Halbleiterbauelements zugeordnet. Insbesondere ist jedem Subbildpunkt zumindest ein aktiver Bereich zugeordnet, der unabhängig von den übrigen aktiven Bereichen ansteuerbar ist. Zum Beispiel ist in der Anzeigevorrichtung oder außerhalb der Anzeigevorrichtung eine Ansteuerschaltung vorgesehen, die zur Ansteuerung der einzelnen Subbildpunkte eingerichtet ist.
  • Beispielsweise emittieren die aktiven Bereiche der ersten Subbildpunkte und der zweiten Subbildpunkte dieselbe oder im Wesentlichen dieselbe Primärstrahlung. Das heißt, abgesehen von fertigungsbedingten Schwankungen ist eine spektrale Abstrahlung der von den aktiven Bereichen erster Subbildpunkte und zweiter Subbildpunkte abgestrahlten Strahlung gleich. Zum Beispiel basieren die aktiven Bereiche der ersten Subbildpunkte und die aktiven Bereiche der zweiten Subbildpunkte auf demselben Halbleitermaterial. Dadurch ergeben sich typischerweise gleiche Betriebsspannungen. Die elektrische Ansteuerung mittels einer gemeinsamen Ansteuerschaltung ist so vereinfacht.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Anzeigevorrichtung ist zumindest einigen der aktiven Bereiche ein Strahlungskonversionselement nachgeordnet, wobei das Strahlungskonversionselement im Betrieb der Anzeigevorrichtung die Primärstrahlung zumindest teilweise in eine Sekundärstrahlung umwandelt. Zum Beispiel weist jeder Bildpunkt für mindestens einen Subbildpunkt ein Strahlungskonversionselement auf. Die vom Strahlungskonversionselement abgestrahlte Strahlung ist insbesondere inkohärent oder höchstens teilkohärent. Insbesondere befindet sich das Strahlungskonversionselement nicht in einem Resonator.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Anzeigevorrichtung strahlt das Strahlungskonversionselement die Sekundärstrahlung engwinklig ab. Das heißt, das Strahlungskonversionselement selbst, also bereits ohne ein nachgeordnetes optisches Element, strahlt engwinklig ab, insbesondere aufgrund des der Strahlungskonversion zugrunde liegenden physikalischen Prozesses. Zum Beispiel erhält das Strahlungskonversionselement eine Direktionalität der auftreffenden Primärstrahlung zumindest teilweise. Mit anderen Worten bewirkt eine gerichtet auftreffende Primärstrahlung aufgrund des der Strahlungskonversion zugrunde liegenden physikalischen Prozesses eine zumindest teilweise gerichtete Abstrahlung von Sekundärstrahlung.
  • Als eine engwinklige Abstrahlung wird eine Abstrahlung verstanden, die in einen kleineren projizierten Raumwinkel abstrahlt als ein Lambert'scher Oberflächenstrahler. Ein Lambert'scher Oberflächenstrahler strahlt in einen Halbraum ab, so dass der projizierte Raumwinkel π beträgt. Beispielsweise strahlt das Strahlungskonversionselement in einen projizierten Raumwinkel von höchstens π/2 ab.
  • Es hat sich gezeigt, dass sich insbesondere ein Strahlungskonversionselement eignet, bei dem die Primärstrahlung im Konversionselement eine Strahlungskonversion in Sekundärstrahlung basierend auf einem nicht-linear optischen Prozess bewirkt.
  • Als nicht-linear optischer Prozess wird allgemein ein Prozess verstanden, bei dem das auftreffende elektrische Feld der Primärstrahlung in dem Strahlungskonversionselement eine Polarisation bewirkt, welche sich nicht mehr rein linear zum elektrischen Feld verhält.
  • Beispielsweise eignen sich Materialien, deren elektronischer Grundzustand ein anharmonisches Potenzial aufweist. Getrieben durch ein elektrisches Feld können höhere Harmonische generiert werden. Beispielsweise ist in dem Artikel von N. W. Rosemann in Science, Vol. 352, Iss. 6291, 1301 - 1304 (2016) ein hocheffizienter molekularer Weißlichtemitter beschrieben. Der gesamte Offenbarungsgehalt dieses Artikels wird hiermit explizit durch Rückbezug in die vorliegende Anmeldung aufgenommen.
  • Alternativ oder ergänzend kann ein nicht-linear optischer Prozess Anwendung finden, der zu einer Aufkonversion der anregenden Primärstrahlung führt. Solche Prozesse beinhalten beispielsweise eine Zweiphotonenabsorption, einen Querrelaxations-Energietransfer (cross-relaxation energy transfer) oder eine Avalanche-Absorption. Eine Zweiphotonenabsorption beinhaltet insbesondere eine Absorption über einen virtuellen Zwischenzustand, eine Absorption über einen resonanten Zwischenzustand oder eine Absorption über einen nicht-resonanten Zwischenzustand.
  • Derartige nicht-linear optische Prozesse sind im Zusammenhang mit Materialien für Festkörperlaser in dem Buch „Physics of solid-state laser materials“ von R. C. Powell, ISBN 1-56396-658-1 beschrieben. Diesbezüglich wird der gesamte Offenbarungsgehalt hiermit explizit durch Rückbezug in die vorliegende Anmeldung aufgenommen. Es hat sich gezeigt, dass derartige Prozesse auch für eine Anzeigevorrichtung geeignet sind, auch wenn eine Anzeigevorrichtung im Unterschied zu Lasern nicht auf eine möglichst rein kohärente Abstrahlung abzielt.
  • Nach einer Aufkonversion kann das Strahlungskonversionselement durch spontane oder stimulierte Emission Sekundärstrahlung einer Wellenlänge abgeben, die kürzer ist als die Strahlung der anregenden Strahlung (Primärstrahlung).
  • Auf diese Weise kann eine Anzeigevorrichtung realisiert werden, bei der die Sekundärstrahlung mit einer niedrigen Etendue erzeugt wird. Aufgrund der geringen Etendue kann die von dem Strahlungskonversionselement emittierte Strahlung vereinfacht weiterverarbeitet werden. Beispielsweise kann eine hocheffiziente Ausleuchtung eines Blickfelds (field of view) der Anzeigevorrichtung mit einer besonders kompakten Bauform realisiert werden. Zudem ergibt sich eine verbesserte Kosteneffizienz, da sich eine hocheffiziente Ausleuchtung des Blickfelds durch kleinere Lichtquellen und optische Elemente erzielen lässt.
  • In mindestens einer Ausführungsform der Anzeigevorrichtung weist die Anzeigevorrichtung eine Mehrzahl von Bildpunkten und zumindest ein optoelektronisches Halbleiterbauelement auf. Jeder Bildpunkt weist zumindest einen ersten Subbildpunkt für die Erzeugung von Strahlung in einem ersten Spektralbereich und einen zweiten Subbildpunkt für die Erzeugung von Strahlung in einem vom ersten Spektralbereich verschiedenen zweiten Spektralbereich auf. Den Subbildpunkten ist jeweils ein zur Erzeugung einer Primärstrahlung vorgesehener aktiver Bereich des Halbleiterbauelements zugeordnet. Zumindest einigen der aktiven Bereiche ist ein Strahlungskonversionselement nachgeordnet, wobei das Strahlungskonversionselement im Betrieb der Anzeigevorrichtung die Primärstrahlung zumindest teilweise in eine Sekundärstrahlung umwandelt und das Strahlungskonversionselement die Sekundärstrahlung engwinklig abstrahlt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Anzeigevorrichtung weist jeder Bildpunkt zumindest zwei weitere Subbildpunkte auf, wobei die Subbildpunkte die Strahlung im Betrieb der Anzeigevorrichtung entlang einer ersten Abstrahlrichtung und die weiteren Subbildpunkte entlang einer zweiten Abstrahlrichtung abstrahlen. Die erste Abstrahlrichtung und die zweite Abstrahlrichtung sind voneinander verschieden und verlaufen beispielsweise schräg zueinander. Beispielsweise stellt jeder Bildpunkt ein Farbtripel, das entlang der ersten Abstrahlrichtung abstrahlt, und ein weiteres Farbtripel, das entlang der zweiten Abstrahlrichtung abstrahlt, zur Verfügung. Auf diese Weise ist die Darstellung dreidimensional wirkender Bilder erzielbar. Eine spezielle Brille oder andere Hilfsmittel sind zur Erzielung der dreidimensionalen Wirkung bei der Betrachtung der Bilder nicht erforderlich. Der Begriff „Bilder“ umfasst sowohl bewegte als auch unbewegte Bilder.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Anzeigevorrichtung emittieren die aktiven Bereiche im Betrieb der Anzeigevorrichtung kohärente oder teilkohärente Primärstrahlung, insbesondere im infraroten Spektralbereich. Beispielsweise ist der aktive Bereich jeweils Teil eines Halbleiterlasers, etwa eines oberflächenemittierenden Halbleiterlasers oder einer Leuchtdiode mit resonanter Kavität (Resonant Cavity Light Emitting Diode, RCLED). Diese Halbleiterbauelemente zeichnen sich durch eine hohe Effizienz aus, sodass sich insbesondere in Kombination mit dem engwinklig abstrahlenden Strahlungskonversionselement für die Subbildpunkte jeweils eine hocheffiziente Strahlungsquelle ergibt, die die gewünschte Strahlung im Vergleich zu einem Lambert'schen Oberflächenstrahler stärker gerichtet abstrahlt. Mit oberflächenemittierenden Lasern kann weiterhin eine besonders hohe Strahlqualität erzielt werden. Zudem ist eine matrixförmige zweidimensionale Anordnung von aktiven Bereichen mittels eines oberflächenemittierenden Lasers vereinfacht und besonders kompakt erzielbar.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Anzeigevorrichtung emittieren die aktiven Bereiche Primärstrahlung im infraroten Spektralbereich. Die aktiven Bereiche sind beispielsweise zur Erzeugung von Strahlung im infraroten Spektralbereich vorgesehen, etwa mit einer Peak-Wellenlänge zwischen einschließlich 780 nm und einschließlich 980 nm.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Anzeigevorrichtung strahlt das Strahlungskonversionselement Sekundärstrahlung ab, die Strahlung im ersten und im zweiten Spektralbereich aufweist. Das Strahlungskonversionselement strahlt also spektral breitbandig ab, beispielsweise mit einer vollen Halbwertsbreite der Sekundärstrahlung von mindestens 100 nm, zum Beispiel mindestens 200 nm. Beispielsweise erscheint die vom Strahlungskonversionselement abgestrahlte Strahlung für das menschliche Auge weiß. Beispielsweise ist das Strahlungskonversionselement ein in lateraler Richtung gleichförmig ausgebildetes Strahlungskonversionselement. Das bedeutet, die Peak-Wellenlänge der Sekundärstrahlung ist unabhängig davon, an welcher lateralen Position die Primärstrahlung auf das Strahlungskonversionselement auftrifft. Zum Beispiel bedeckt das in lateraler Richtung gleichförmige Strahlungskonversionselement sowohl einen ersten Subbildpunkt als auch einen zweiten Subbildpunkt.
  • Insbesondere ist dem Strahlungskonversionselement in Abstrahlrichtung ein Filterelement nachgeordnet, das für den ersten Subbildpunkt Strahlung im ersten Spektralbereich und für den zweiten Subbildpunkt Strahlung im zweiten Spektralbereich durchlässt. Mit anderen Worten geht die von dem ersten Subbildpunkt und dem zweiten Subbildpunkt abgestrahlte Strahlung mittels einer nachgeordneten Filterung aus derselben Sekundärstrahlung hervor.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Anzeigevorrichtung weist das Strahlungskonversionselement über dem ersten Subbildpunkt und über dem zweiten Subbildpunkt eine gleiche spektrale Abstrahlcharakteristik auf. Das Strahlungskonversionselement ist also nicht in einzelne Segmente unterteilt, die den jeweiligen Subbildpunkten zugeordnet sind. Beispielsweise erstreckt sich das Strahlungskonversionselement durchgängig über den ersten Subbildpunkt und dem zweiten Subbildpunkt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Anzeigevorrichtung weist das Strahlungskonversionselement eine Mehrzahl von Segmenten auf, wobei erste Segmente Sekundärstrahlung im ersten Spektralbereich und zweite Segmente Sekundärstrahlung im zweiten Spektralbereich emittieren. Die von den Subbildpunkten abgestrahlte Strahlung wird also über unterschiedliche Segmente des Strahlungskonversionselements erzeugt. Auf ein dem Strahlungskonversionselement nachgeordnetes Filterelement zur Erzeugung unterschiedlicher spektraler Emissionsbereiche kann verzichtet werden. Ein solches Filterelement kann jedoch zusätzlich vorgesehen sein, beispielsweise wenn die von dem jeweiligen Segment erzeugte Sekundärstrahlung spektral breiter ist als für die entsprechenden Subbildpunkte der Anzeigevorrichtung vorgesehen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Anzeigevorrichtung strahlt das Strahlungskonversionselement die Sekundärstrahlung in einen projizierten Raumwinkel von höchstens π/5 ab. Die vom Strahlungskonversionselement abgestrahlte Strahlung ist also zu einem gesteigerten Grad engwinklig und zeichnet sich durch eine vereinfachte Weiterverarbeitbarkeit, beispielsweise mittels eines im Strahlengang nachgeordneten optischen Elements aus.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Anzeigevorrichtung ist zwischen den aktiven Bereichen und dem Strahlungskonversionselement ein erstes optisches Element angeordnet. Das erste optische Element ist insbesondere dafür vorgesehen, die von den einzelnen aktiven Bereichen emittierte Primärstrahlung jeweils in das Material des Strahlungskonversionselements zu bündeln und insbesondere zu kollimieren. Beispielsweise trifft die Primärstrahlung zumindest näherungsweise als ein Parallelstrahlenbündel auf das Strahlungskonversionselement. Eine engwinklige Abstrahlung des Konversionselements wird so gefördert. Weiterhin können im Vergleich zu einer divergierend auftreffenden Primärstrahlung höhere lokale Leistungsdichten im Material des Strahlungskonversionselements erzielt werden. Die Effizienz nicht-linear optischer Prozesse wird so erhöht.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Anzeigevorrichtung weist die Anzeigevorrichtung ein zweites optisches Element auf, wobei das Strahlungskonversionselement im Strahlengang zwischen dem aktiven Bereich und dem zweiten optischen Element angeordnet ist. Das zweite optische Element ist insbesondere dafür vorgesehen, das Blickfeld der Anzeigevorrichtung zu definieren.
  • Die Begriffe erstes optisches Element und zweites optisches Element dienen lediglich der vereinfachten Unterscheidung dieser Elemente. Der Begriff zweites optisches Element impliziert jedoch nicht, dass notwendigerweise auch ein erstes optisches Element vorhanden ist. Vielmehr kann das zweite optische Element auch das einzige optische Element der Anzeigevorrichtung sein. Entsprechend kann auch das erste optische Element das einzige optische Element der Anzeigevorrichtung sein.
  • Das erste optische Element und/oder das zweite optische Element können insbesondere ein diffraktives optisches Element, ein refraktives optisches Element oder ein reflektives optisches Element aufweisen oder aus einem solchen Element bestehen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Anzeigevorrichtung ist das zweite optische Element ein diffraktives optisches Element. Mit einem diffraktiven optischen Element können besonders geringe Bauhöhen erzielt werden. Weiterhin eignet sich ein diffraktives Element besonders, um die von den Subbildpunkten und den weiteren Subbildpunkte emittierte Strahlung in die erste beziehungsweise die zweite Abstrahlungsrichtung zu lenken. Eine 3D-Darstellung ist so vereinfacht erzielbar. Insbesondere in Kombination mit der engwinkligen Abstrahlung des Strahlungskonversionselements bietet die Anzeigevorrichtung eine besonders kompakte und kostengünstige Anzeigevorrichtung für die 3D-Darstellung von Bildern.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Anzeigevorrichtung sind zumindest zwei der aktiven Bereiche in einem Halbleiterchip des Halbleiterbauelements integriert. Beispielsweise sind zumindest alle aktiven Bereiche für einen Bildpunkt in ein Halbleiterbauelement, etwa einen Halbleiterchip integriert. Zum Beispiel gehen die aktiven Bereiche bei der Herstellung des Halbleiterchips aus derselben Halbleiterschichtenfolge hervor. Das heißt, die aktiven Bereiche unterscheiden sich in Bezug auf die Materialzusammensetzung und die Schichtdicken nicht oder nur im Rahmen fertigungsbedingter Schwankungen in lateraler Richtung bei der beispielsweise epitaktischen Abscheidung. Eine besonders kompakte Bauform der Anzeigevorrichtung und geringe Abstände zwischen benachbarten Subbildpunkten sind so vereinfacht erzielbar.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Anzeigevorrichtung weist das Halbleiterbauelement eine Mehrzahl von oberflächenemittierenden Halbleiterbereichen auf, die jeweils einen aktiven Bereich bilden. Die aktiven Bereiche sind beispielsweise matrixförmig nebeneinander angeordnet. Insbesondere können die aktiven Bereiche jeweils Teil eines oberflächenemittierenden Lasers mit vertikaler Kavität (Vertical Cavity Surface Emitting Laser, VCSEL) sein. Die Kavität erstreckt sich also senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene des jeweiligen aktiven Bereichs.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Anzeigevorrichtung ist zumindest einem Subbildpunkt ein zusätzlicher redundanter aktiver Bereich zugeordnet. Insbesondere ist jedem Subbildpunkt ein zusätzlicher redundanter aktiver Bereich zugeordnet. Der redundante aktive Bereich ist dafür vorgesehen, einen Ausfall eines aktiven Bereichs im Fall eines Ausfalls vollständig oder zumindest teilweise kompensieren zu können. Zum Beispiel sind der aktive Bereich und der zugehörige redundante aktive Bereich elektrisch parallel zueinander verschaltet. Alternativ oder ergänzend kann eine Identifizierung und Deaktivierung ausgefallener aktiver Bereiche während der Herstellung oder im Betrieb der Anzeigevorrichtung erfolgen. Ein Ausfall eines aktiven Bereichs kann also durch den zugeordneten redundanten aktiven Bereich kompensiert werden und erfordert so nicht notwendigerweise die Verwerfung der gesamten Anzeigevorrichtung bei der Herstellung oder den Austausch der gesamten Anzeigevorrichtung im Betrieb.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Anzeigevorrichtung weist jeder Bildpunkt zumindest zwei weitere Subbildpunkte auf, wobei die Anzeigevorrichtung ein zweites optisches Element aufweist, und wobei das Strahlungskonversionselement im Strahlengang zwischen dem aktiven Bereich und dem zweiten optischen Element angeordnet ist. Das zweite optische Element lenkt Strahlung des ersten und zweiten Subbildpunkts in eine erste Abstrahlrichtung und Strahlung der zwei weiteren Subbildpunkte in eine von der ersten Abstrahlrichtung verschiedene zweite Abstrahlrichtung. Eine 3D-Darstellung eines Bildes ist so auf besonders einfache und kompakte Weise realisierbar.
  • Weitere Ausgestaltungen und Zweckmäßigkeiten ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Figuren.
  • Es zeigen:
    • Die 1A und 1B ein Ausführungsbeispiel für eine Anzeigevorrichtung in schematischer Schnittansicht (1A) und in Draufsicht (1B);
    • die 2A und 2B ein Ausführungsbeispiel für eine Anzeigevorrichtung in schematischer Schnittansicht (2A) und in Draufsicht (2B);
    • die 3A und 3B ein Ausführungsbeispiel für eine Anzeigevorrichtung in schematischer Schnittansicht (3A) und in Draufsicht (3B); und
    • die 4 und 5 jeweils ein Ausführungsbeispiel für eine Anzeigevorrichtung in schematischer Schnittansicht.
  • Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Die Figuren sind jeweils schematische Darstellung und daher nicht unbedingt maßstabsgetreu. Vielmehr können vergleichsweise kleine Elemente und insbesondere Schichtdicken zur Verdeutlichung übertrieben groß dargestellt sein.
  • In den Figuren sind jeweils Ausführungsbeispiele für eine Anzeigevorrichtung gezeigt, wobei zur vereinfachten Darstellung jeweils nur ein Ausschnitt der Anzeigevorrichtung gezeigt ist, der einen Bildpunkt umfasst. Die Anzeigevorrichtung weist eine Vielzahl derartiger Bildpunkte auf, die beispielsweise in einer zweidimensionalen Anordnung, etwa matrixförmig, nebeneinander ausgebildet sind. Die Anzahl der Bildpunkte kann in weiten Grenzen variiert werden und beträgt beispielsweise mindestens 100, mindestens 10.000 oder mindestens 1.000.000.
  • In dem in den 1A und 1B gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Bildpunkt 1 einen ersten Subbildpunkt 21 zur Erzeugung von Strahlung in einem ersten Spektralbereich 921, einen zweiten Subbildpunkt 22 zur Erzeugung von Strahlung in einem zweiten Spektralbereich 922 und einen dritten Subbildpunkt 23 zur Erzeugung von Strahlung in einem dritten Spektralbereich 923 auf. Die Spektralbereiche sind jeweils paarweise voneinander verschieden. Beispielsweise bildet jeder Bildpunkt ein Farbtripel mit Strahlung im roten, grünen und blauen Spektralbereich. Ein Bildpunkt kann jedoch auch mehr oder weniger als drei Subbildpunkte aufweisen. Beispielsweise weist jeder Bildpunkt zusätzlich einen Subbildpunkt zur Erzeugung von Strahlung im infraroten Spektralbereich und/oder Strahlung im gelben Spektralbereich auf.
  • Dem ersten Subbildpunkt 21, dem zweiten Subbildpunkt 22 und dem dritten Subbildpunkt 23 ist jeweils ein zur Erzeugung einer Primärstrahlung 91 vorgesehener aktiver Bereich 70 eines Halbleiterbauelements 7 der Anzeigevorrichtung zugeordnet. Das Halbleiterbauelement 7 weist beispielsweise einen Halbleiterchip 700 auf, der einen oder mehrere aktive Bereiche 70 bildet.
  • Den aktiven Bereichen 70 ist ein Strahlungskonversionselement 5 nachgeordnet, insbesondere ein gemeinsames Strahlungskonversionselement für alle Subbildpunkte eines Bildpunkts 1 oder für zwei oder mehr Bildpunkte 1 der Anzeigevorrichtung. Das Strahlungskonversionselement ist beispielsweise dafür vorgesehen, die von den aktiven Bereichen 70 erzeugte Primärstrahlung 91 zumindest teilweise in eine Sekundärstrahlung 92 umzuwandeln. Das Strahlungskonversionselement strahlt die Sekundärstrahlung insbesondere engwinklig ab, beispielsweise mit einem projizierten Raumwinkel von höchstens π/2, vorzugsweise in einen projizierten Raumwinkel von höchstens π/5.
  • Als Material für das Strahlungskonversionselement 5 eignet sich insbesondere ein Material, bei dem die Primärstrahlung im Strahlungskonversionselement, basierend auf einem nicht-linear optischen Prozess, eine Strahlungskonversion bewirkt.
  • Beispielsweise weist das Strahlungskonversionsmaterial halbleiterbasierte Clustermoleküle auf, die mit kovalent gebundenen organischen Liganden versehen sind. Diese organischen Liganden können delokalisierte Elektronenzustände bereitstellen.
  • Beispielsweise basieren die Moleküle auf Zinnsulfid mit einer diamantartigen Struktur (diamondoids). Diese weisen aufgrund ihrer tetraedrischen Struktur keine Inversionssymmetrie auf.
  • Die organischen Liganden R weisen beispielsweise die Struktur R = 4- (CH2=CH) -C6H4 auf.
  • Dieses Material weist beispielsweise bei einer Anregung mit einer Wellenlänge von 980 nm ein breites Emissionsspektrum im sichtbaren Spektralbereich auf. In einem Anregungs-Wellenlängenbereich von 725 nm bis 1050 nm ist die spektrale Verteilung des erzeugten weißen Lichts weitgehend gleich.
  • Grundsätzlich eignen sich aber alle Materialien, bei denen nicht-linear optische Prozesse, insbesondere die im allgemeinen Teil der Beschreibung genannten Prozesse wie beispielsweise eine Aufkonversion, mit einer ausreichend hohen Effizienz auftreten.
  • Dem Strahlungskonversionselement 5 ist in Abstrahlrichtung ein Filterelement 6 nachgeordnet. Den ersten, zweiten und dritten Subbildpunkten 21, 22, 23 ist jeweils ein erster Filterbereich 61, ein zweiter Filterbereich 62 beziehungsweise ein dritter Filterbereich 63 des Filterelements zugeordnet. Die Filterbereiche lassen jeweils Strahlung in voneinander verschiedenen Spektralbereichen der vom Strahlungskonversionselement 5 erzeugten Sekundärstrahlung 92 durch. Beispielsweise lässt der erste Filterbereich 61 Strahlung im ersten Spektralbereich 921, etwa im roten Spektralbereich, der zweite Filterbereich 62 Strahlung im zweiten Spektralbereich 922, etwa Strahlung im grünen Spektralbereich, und der dritte Filterbereich 63 Strahlung im dritten Spektralbereich 923, etwa Strahlung im blauen Spektralbereich durch. Das Filterelement 6 kann insbesondere auch die Primärstrahlung 91 blocken, sofern ein Strahlungsaustritt der Primärstrahlung nicht gewünscht ist.
  • Das Strahlungskonversionselement strahlt also Sekundärstrahlung 92 ab, die Strahlung im ersten Spektralbereich 921, Strahlung im zweiten Spektralbereich 922 und Strahlung im dritten Spektralbereich 923 umfasst.
  • Mit anderen Worten ist die Sekundärstrahlung spektral so breit, dass sie Strahlungsanteile in den verschiedenen von den Subbildpunkten abzustrahlenden Spektralbereichen enthält. Eine volle Halbwertsbreite der Sekundärstrahlung beträgt beispielsweise mindestens 100 nm, mindestens 200 nm oder mindestens 300 nm.
  • Über den einzelnen Subbildpunkten weist das Strahlungskonversionselement jeweils eine gleiche spektrale Abstrahlcharakteristik auf. Das Strahlungskonversionselement ist bezüglich seiner spektralen Abstrahlcharakteristik also gleichförmig ausgebildet. Beispielsweise erstreckt sich das Strahlungskonversionselement 5 durchgängig über die Subbildpunkte 21, 22, 23 eines Bildpunkts 1 oder über die Subbildpunkte mehrerer oder aller Bildpunkte 1.
  • Die aktiven Bereiche 70 emittieren im Betrieb der Anzeigevorrichtung kohärente oder teilkohärente Primärstrahlung 91, insbesondere im infraroten Spektralbereich. Die Peak-Wellenlänge der Primärstrahlung 91 liegt beispielsweise zwischen einschließlich 780 nm und einschließlich 980 nm.
  • Zwischen den aktiven Bereichen 70 und dem Strahlungskonversionselement 5 ist optional ein erstes optisches Element 41 angeordnet. Das optische Element kann beispielsweise ein zusammenhängendes optisches Element sein, das sich über einen oder mehrere Subbildpunkte eines Bildpunkts, über mehrere Bildpunkte oder auch über alle Bildpunkte der Anzeigevorrichtung erstreckt. Die Herstellung der Anzeigevorrichtung wird dadurch vereinfacht.
  • Beispielsweise ist jedem Bildpunkt 1 oder jedem Subbildpunkt eines Bildpunkts ein Optiksegment 411 des ersten optischen Elements 41 zugeordnet. In dem Ausführungsbeispiel sind die Optiksegmente 411 des ersten optischen Elements lediglich exemplarisch als Plankonvexlinsen ausgebildet. Alternativ kann auch eine andere Ausgestaltung Anwendung finden, beispielsweise eine andere refraktive Ausgestaltung oder eine Ausgestaltung des ersten optischen Elements 41 in Form eines diffraktiven optischen Elements. Selbstverständlich können die einzelnen Optiksegmente 411 auch diskrete optische Elemente sein, die voneinander beabstandet sind.
  • Das erste optische Element 41 ist insbesondere dafür vorgesehen, die von den aktiven Bereichen 70 abgestrahlte Primärstrahlung zu bündeln und dadurch die lokale Leistungsdichte im Strahlungskonversionselement 5 zu erhöhen. Die Effizienz der Strahlungskonversion im Strahlungskonversionselement 5 kann so erhöht werden.
  • Auf der dem Halbleiterbauelement 7 abgewandten Seite des Strahlungskonversionselements 5 ist ein zweites optisches Element 42 angeordnet. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist das zweite optische Element 42 eine Mehrzahl von Optiksegmenten 421 auf, wobei jedem Subbildpunkt ein Optiksegment zugeordnet ist. Das Optiksegment 421 des zweiten optischen Elements 42 ist in Schnittansicht exemplarisch jeweils in Form eines Prismas ausgebildet, sodass die von den einzelnen Subbildpunkten 21, 22, 23 abgestrahlte Strahlung entlang einer ersten Abstrahlrichtung 951 abgestrahlt wird.
  • Das zweite optische Element kann jedoch auch davon abweichend ausgebildet sein, beispielsweise als ein anderes refraktives Element, bei dem eine Brechung an einer oder mehreren Grenzflächen erfolgt, etwa als eine Linse oder eine Stufenlinse, oder als diffraktives optisches Element. Mittels eines diffraktiven optischen Elements können auf einfache und kompakte Weise Strahlungsanteile in unterschiedliche Abstrahlrichtungen gelenkt und/oder gemäß einem gewünschten Blickfeld geformt werden, insbesondere in Verbindung mit dem engwinklig abstrahlenden Strahlungskonversionselement 5. Bei einem refraktiven optischen Element beträgt eine Strukturgröße für die Optiksegmente in lateraler Richtung, in dem gezeigten Beispiel die laterale Ausdehnung eines Prismas, beispielsweise mindestens 10 µm. Bei einem diffraktiven optischen Element beträgt eine Strukturgröße für die Optiksegmente beispielsweise zwischen einschließlich 0,3 µm und einschließlich 3 µm.
  • Durch das Vorsehen weiterer Subbildpunkte, die entlang einer von der ersten Abstrahlrichtung verschiedenen zweiten Abstrahlrichtung abstrahlen, kann eine 3D-Darstellung eines bewegten oder unbewegten Bildes erzielt werden. Dies wird im Zusammenhang mit den Figuren 2A und 2B näher erläutert. Davon abweichend kann die Anzeigevorrichtung jedoch auch als eine herkömmliche 2D-Anzeigevorrichtung ausgebildet sein. In diesem Fall ist das zweite optische Element 42 dafür vorgesehen, das Blickfeld der Anzeigevorrichtung zu definieren.
  • Den Subbildpunkten kann jeweils auch mehr als ein aktiver Bereich 70 zugeordnet sein. Dies ist in 1B exemplarisch für den ersten Subbildpunkt 21 in einer Draufsicht auf die Anzeigevorrichtung dargestellt. Neben dem aktiven Bereich 70 sind dem ersten Subbildpunkt 21 drei zusätzliche redundante aktive Bereiche 75 zugeordnet. Beispielsweise sind der aktive Bereich und die zugeordneten redundanten aktiven Bereiche elektrisch parallel zueinander verschaltet und gemeinsam über eine Ansteuerschaltung ansteuerbar. Bei einem Ausfall des aktiven Bereichs 70 können die redundanten aktiven Bereiche weiter Strahlung emittieren, sodass der Ausfall eines aktiven Bereichs nicht zum völligen Ausfall eines Subbildpunkts führen muss.
  • Bei der Herstellung können so besonders geringe Ausfallraten erzielt werden. Weiterhin kann die Lebensdauer der Anzeigevorrichtung im Betrieb erhöht werden. Redundante aktive Bereiche können auch bei den nachfolgenden Ausführungsbeispielen Anwendung finden, auch wenn diese zur vereinfachten Darstellung nicht explizit gezeigt sind.
  • Die aktiven Bereiche 70 und gegebenenfalls die redundanten aktiven Bereiche 75 eines Subbildpunkts, die aktiven Bereiche mehrerer Subbildpunkte eines Bildpunkts oder auch die aktiven Bereiche mehrerer oder aller Bildpunkte der Anzeigevorrichtung können in einen gemeinsamen Halbleiterchip des Halbleiterbauelements 7 integriert sein. Beispielsweise weist das Halbleiterbauelement 7 eine Mehrzahl von oberflächenemittierenden Halbleiterbereichen 71 auf, die jeweils einen aktiven Bereich bilden. Zum Beispiel ist jeder aktive Bereich 70 Teil eines oberflächenemittierenden Lasers mit vertikaler Kavität.
  • Die aktiven Bereiche 70 der einzelnen Subbildpunkte 21, 22, 23 können jeweils auf demselben Halbleitermaterial basieren. Beispielsweise eignet sich für die Erzeugung von Strahlung im infraroten Spektralbereich ein aktiver Bereich basierend auf einem Arsenid-Verbindungshalbleitermaterial.
  • Auf „Arsenid-Verbindungshalbleitermaterial basierend“ bedeutet im vorliegenden Zusammenhang, dass der aktive Bereich oder zumindest ein Teil davon ein Arsenid-Verbindungshalbleitermaterial, vorzugsweise AlxInyGa1-x-yAs aufweist oder aus diesem besteht, wobei 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1 gilt. Dabei muss dieses Material nicht zwingend eine mathematisch exakte Zusammensetzung nach obiger Formel aufweisen. Vielmehr kann es beispielsweise ein oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber beinhaltet obige Formel jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters (Al, Ga, In, As), auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt und/oder ergänzt sein können.
  • Die aktiven Bereiche 70 verschiedener Subbildpunkte sind daher mit derselben Vorwärtsspannung betreibbar, etwa mittels einer Ansteuerschaltung, die in die Anzeigevorrichtung integriert ist oder außerhalb der Anzeigevorrichtung angeordnet und mit den aktiven Bereichen elektrisch leitend verbunden ist. Im Unterschied hierzu sind unterschiedliche Vorwärtsspannungen erforderlich, wenn die von den einzelnen Subbildpunkten abgestrahlte Strahlung in verschiedenen Spektralbereichen direkt als Primärstrahlung im aktiven Bereich erzeugt wird und das Material der aktiven Bereiche entsprechend an die zu erzeugende Strahlung angepasst werden muss. Weiterhin sind die erforderlichen Ansteuerspannungen bei im infraroten Spektralbereich emittierenden Halbleiterbauelementen geringer als bei Halbleiterbauelementen, die beispielsweise Strahlung im blauen Spektralbereich emittieren.
  • Das in den 2A und 2B gezeigte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem im Zusammenhang mit den 1A und 1B beschriebenen Ausführungsbeispiel, wobei die 2A eine Schnittansicht entlang der in 2B gezeigten Linie AA' darstellt. In der Draufsicht der 2B ist zur vereinfachten Darstellung lediglich die geometrische Anordnung der Subbildpunkte gezeigt.
  • Jeder Bildpunkt 1 weist neben Subbildpunkten 21, 22, 23 eine Mehrzahl von weiteren Subbildpunkten 31, 32, 33 auf. Die weiteren Subbildpunkte 31, 32, 33 emittieren jeweils in eine schräg zur ersten Abstrahlrichtung 951 verlaufende zweite Abstrahlrichtung 952. Bezüglich der spektralen Abstrahlcharakteristik entspricht ein erster weiterer Subbildpunkt 31 dem ersten Subbildpunkt 21, ein zweiter weiterer Subbildpunkt 32 dem zweiten Subbildpunkt 22 und ein dritter weiterer Subbildpunkt 33 dem dritten Subbildpunkt 23.
  • Jeder Bildpunkt stellt also für drei voneinander verschiedene Spektralanteile, beispielsweise Strahlung im roten, grünen und blauen Spektralbereich, jeweils einen Subbildpunkt und einen weiteren Subbildpunkt zur Verfügung, die in unterschiedliche Abstrahlrichtungen emittieren. Eine 3D-Darstellung von Bildern ist so erzielbar, ohne dass der Betrachter des Bildes weitere Hilfsmittel, wie beispielsweise eine spezielle Brille, benötigt.
  • Das in den 3A und 3B dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem im Zusammenhang mit den 2A und 2B beschriebenen Ausführungsbeispiel.
  • Im Unterschied hierzu weist der Bildpunkt 1 zusätzlich einen vierten Subbildpunkt 24 und einen vierten weiteren Subbildpunkt 34 auf. Der vierte Subbildpunkt 24 beziehungsweise der vierte weitere Subbildpunkt 34 ist jeweils zur Erzeugung von Strahlung in einem vierten Spektralbereich vorgesehen, der von den ersten, zweiten und dritten Spektralbereichen verschieden ist. Beispielseise liegt der vierte Spektralbereich im sichtbaren Spektralbereich, etwa im gelben Spektralbereich.
  • Mittels einer Erhöhung der Anzahl der Strahlungsanteile kann ein besonders großer Farbraum im CIE-Farbdiagramm abgedeckt werden.
  • Alternativ kann der vierte Spektralbereich auch im infraroten Spektralbereich liegen. In diesem Fall kann die von dem zugehörigen aktiven Bereich 70 emittierte Primärstrahlung auch direkt, also ohne eine Strahlungskonversion, im Strahlungskonversionselement 5 aus der Anzeigevorrichtung austreten. Der Strahlungsanteil im vierten Spektralbereich 924 ist also ein Teil der Primärstrahlung 91. Infrarotstrahlung eignet sich beispielsweise besonders für Sensorik-Anwendungen oder für Nachtsicht-Anwendungen.
  • Das in 4 dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem im Zusammenhang mit den 1A und 1B beschriebenen Ausführungsbeispiel. Im Unterschied hierzu ist die Anzeigevorrichtung nicht als eine 3D-Anzeigevorrichtung, sondern als eine 2D-Anzeigevorrichtung ausgebildet. Das zweite optische Element 42 dient also nicht der Strahlumlenkung in voneinander verschiedene Abstrahlrichtungen, sondern insbesondere der Definition des Blickfelds der Anzeigevorrichtung. Auch für derartige 2D-Anzeigevorrichtungen ist die beschriebene Strahlungserzeugung mittels eines engwinklig abstrahlenden Strahlungskonversionselements 5 besonders geeignet, da beispielsweise die nachgeordnete Strahlformung mittels des zweiten optischen Elements 42 vereinfacht ist und die aktiven Bereiche 70 voneinander verschiedener Subbildpunkte 21, 22, 23 auf demselben Halbleitermaterial basieren können und somit mit derselben Vorwärtsspannung betreibbar sind.
  • Das in 5 dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem im Zusammenhang mit den 1A und 1B beschriebenen Ausführungsbeispiel.
  • Im Unterschied hierzu weist das Strahlungskonversionselement 5 voneinander verschiedene Segmente auf. Die Segmente sind jeweils dafür vorgesehen, Sekundärstrahlung in voneinander verschiedenen Spektralbereichen zu erzeugen. Mittels der verschiedenen Segmente können die Strahlungskonversionsmaterialien für die einzelnen Segmente beispielsweise unabhängig voneinander auf eine effiziente Strahlungskonversion in vom dem jeweiligen Subbildpunkt zu emittierende Strahlung hin gewählt werden. Dem ersten Subbildpunkt 21 ist ein erstes Segment 51, dem zweiten Subbildpunkt 22 ein zweites Segment 52 und dem dritten Subbildpunkt 23 ein drittes Segment 53 zugeordnet. Auf ein dem Strahlungskonversionselement 5 nachgeordnetes Filterelement zur Erzeugung von Strahlung mit unterschiedlichen Spektralanteilen kann verzichtet werden. Ein solches Filterelement kann jedoch optional zusätzlich vorgesehen sein, beispielsweise um die spektrale Breite der von den Segmenten 51, 52, 53 abgestrahlten Sekundärstrahlung zu verringern. Alternativ oder ergänzend kann dem Strahlungskonversionselement 5 in Abstrahlrichtung weiterhin ein weiteres Filterelement 65 nachgeordnet sein, das die Primärstrahlung 91 im infraroten Spektralbereich für zumindest einen oder auch für alle Subbildpunkte blockt.
  • Insbesondere aufgrund der engwinkligen Abstrahlung des Strahlungskonversionselements und der damit einhergehenden niedrigen Etendue kann eine effiziente Strahlformung oder Strahlumlenkung in verschiedene Abstrahlrichtungen bereits mit einem einfachen Aufbau des zweiten optischen Elements erzielt werden. Die beschriebene Anzeigevorrichtung zeichnet sich daher unter anderem durch eine besonders kompakte Bauform und geringe Herstellungskosten aus.
  • Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder den Ausführungsbeispielen angegeben ist.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Bildpunkt
    21
    erster Subbildpunkt
    22
    zweiter Subbildpunkt
    23
    dritter Subbildpunkt
    24
    vierter Subbildpunkt
    31
    erster weiterer Subbildpunkt
    32
    zweiter weiterer Subbildpunkt
    33
    dritter weiterer Subbildpunkt
    34
    vierter weiterer Subbildpunkt
    41
    erstes optisches Element
    411
    Optiksegment des ersten optischen Elements
    42
    zweites optisches Element
    421
    Optiksegment des zweiten optischen Elements
    5
    Strahlungskonversionselement
    51
    erstes Segment
    52
    zweites Segment
    53
    drittes Segment
    6
    Filterelement
    61
    erster Filterbereich
    62
    zweiter Filterbereich
    63
    dritter Filterbereich
    65
    weiteres Filterelement
    7
    Halbleiterbauelement
    70
    aktiver Bereich
    700
    Halbleiterchip
    71
    oberflächenemittierender Halbleiterbereich
    75
    redundanter aktiver Bereich
    91
    Primärstrahlung
    92
    Sekundärstrahlung
    921
    Strahlung im ersten Spektralbereich
    922
    Strahlung im zweiten Spektralbereich
    923
    Strahlung im dritten Spektralbereich
    924
    Strahlung im vierten Spektralbereich
    951
    erste Abstrahlrichtung
    952
    zweite Abstrahlrichtung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • N. W. Rosemann in Science, Vol. 352, Iss. 6291, 1301 - 1304 (2016) [0014]

Claims (15)

  1. Anzeigevorrichtung mit einer Mehrzahl von Bildpunkten (1) und mit zumindest einem optoelektronischen Halbleiterbauelement (7), wobei - jeder Bildpunkt zumindest einen ersten Subbildpunkt (21) für die Erzeugung von Strahlung in einem ersten Spektralbereich (921) und einen zweiten Subbildpunkt (22) für die Erzeugung von Strahlung in einem vom ersten Spektralbereich verschiedenen zweiten Spektralbereich (922) aufweist; - den ersten und zweiten Subbildpunkten jeweils ein zur Erzeugung einer Primärstrahlung vorgesehener aktiver Bereich (70) des Halbleiterbauelements zugeordnet ist, - zumindest einigen der aktiven Bereiche ein Strahlungskonversionselement (5) nachgeordnet ist, wobei das Strahlungskonversionselement im Betrieb der Anzeigevorrichtung die Primärstrahlung zumindest teilweise in eine Sekundärstrahlung umwandelt und das Strahlungskonversionselement die Sekundärstrahlung engwinklig abstrahlt.
  2. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, wobei jeder Bildpunkt zumindest zwei weitere Subbildpunkte (31, 32, 33, 34) aufweist, wobei die Subbildpunkte die Strahlung im Betrieb der Anzeigevorrichtung entlang einer ersten Abstrahlrichtung (951) und die weiteren Subbildpunkte entlang einer schräg zur ersten Abstrahlrichtung verlaufenden zweiten Abstrahlrichtung (952) abstrahlen.
  3. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die aktiven Bereiche im Betrieb der Anzeigevorrichtung kohärente oder teilkohärente Primärstrahlung im infraroten Spektralbereich emittieren.
  4. Anzeigevorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Strahlungskonversionselement Sekundärstrahlung abstrahlt, die Strahlung im ersten und im zweiten Spektralbereich aufweist und wobei dem Strahlungskonversionselement in Abstrahlrichtung ein Filterelement (6) nachgeordnet ist, das für den ersten Subbildpunkt Strahlung im ersten Spektralbereich und für den zweiten Subbildpunkt Strahlung im zweiten Spektralbereich durchlässt.
  5. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 4, wobei das Strahlungskonversionselement über dem ersten Subbildpunkt und über dem zweiten Subbildpunkt eine gleiche spektrale Abstrahlcharakteristik aufweist.
  6. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Strahlungskonversionselement eine Mehrzahl von Segmenten (51, 52, 53) aufweist, wobei erste Segmente (51) Sekundärstrahlung im ersten Spektralbereich und zweite Segmente (52) Sekundärstrahlung im zweiten Spektralbereich emittieren.
  7. Anzeigevorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Strahlungskonversionselement die Sekundärstrahlung in einen projizierten Raumwinkel von höchstens π/5 abstrahlt.
  8. Anzeigevorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei zwischen den aktiven Bereichen und dem Strahlungskonversionselement ein erstes optisches Element (41) angeordnet ist.
  9. Anzeigevorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Anzeigevorrichtung ein zweites optisches Element (42) aufweist, wobei das Strahlungskonversionselement im Strahlengang zwischen dem aktiven Bereich und dem zweiten optischen Element angeordnet ist.
  10. Anzeigevorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das zweite optische Element ein diffraktives optisches Element ist.
  11. Anzeigevorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei zumindest zwei der aktiven Bereiche in einem Halbleiterchip (700) des Halbleiterbauelements integriert sind.
  12. Anzeigevorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Halbleiterbauelement eine Mehrzahl von oberflächenemittierenden Halbleiterbereichen (71) aufweist, die jeweils einen aktiven Bereich bilden.
  13. Anzeigevorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei zumindest einem Subbildpunkt ein zusätzlicher redundanter aktiver Bereich (75) zugeordnet ist.
  14. Anzeigevorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei - der aktiven Bereiche im Betrieb der Anzeigevorrichtung jeweils kohärente oder teilkohärente Primärstrahlung im infraroten Spektralbereich emittieren, und - die Primärstrahlung im Strahlungskonversionselement eine Strahlungskonversion in Sekundärstrahlung basierend auf einem nicht-linear optischen Prozess bewirkt.
  15. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, wobei - jeder Bildpunkt zumindest zwei weitere Subbildpunkte (31, 32, 33, 34) aufweist; - die Anzeigevorrichtung ein zweites optisches Element (42) aufweist, wobei das Strahlungskonversionselement im Strahlengang zwischen dem aktiven Bereich und dem zweiten optischen Element angeordnet ist; und - das zweite optische Element Strahlung des ersten und zweiten Subbildpunkts in eine erste Abstrahlrichtung (951) und Strahlung der weiteren Subbildpunkte in eine schräg zur ersten Abstrahlrichtung verlaufende zweite Abstrahlrichtung (952) lenkt.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017106033A1 (de) * 2017-03-21 2018-09-27 Osram Opto Semiconductors Gmbh Anzeigevorrichtung
WO2021260787A1 (ja) * 2020-06-23 2021-12-30 三菱電機株式会社 自発光装置、液晶表示装置、および自発光装置の製造方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160050409A1 (en) * 2014-08-18 2016-02-18 Samsung Electronics Co., Ltd. Image processing method and apparatus

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9207524D0 (en) 1992-04-07 1992-05-20 Smiths Industries Plc Radiation-emitting devices
TW563250B (en) 2002-10-11 2003-11-21 Highlink Technology Corp Full-color display device
DE102013104046A1 (de) 2013-04-22 2014-10-23 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optische Anordnung und Anzeigegerät
DE102017106033A1 (de) * 2017-03-21 2018-09-27 Osram Opto Semiconductors Gmbh Anzeigevorrichtung

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160050409A1 (en) * 2014-08-18 2016-02-18 Samsung Electronics Co., Ltd. Image processing method and apparatus

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
N. W. Rosemann in Science, Vol. 352, Iss. 6291, 1301 - 1304 (2016)

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US11121291B2 (en) 2021-09-14

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