DE102022114825A1

DE102022114825A1 - Verfahren zur herstellung einer vielzahl optoelektronischer elemente und optoelektronisches element

Info

Publication number: DE102022114825A1
Application number: DE102022114825.4A
Authority: DE
Inventors: Patrick Hörner; Erwin Lang; Harald Hopperdietzel; Jens Richter; Anton Vogl; Alexander Grosch
Original assignee: Ams Osram International GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2022-06-13
Filing date: 2022-06-13
Publication date: 2023-12-14
Also published as: WO2023241871A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl optoelektronischer Elemente (1) mit folgenden Schritten angegeben:a) Bereitstellen einer Vielzahl von lichtemittierenden Dioden (2) und einer Vielzahl von integrierten Schaltkreisen (3);b) Bereitstellen eines Wafers (4) mit einer Vielzahl von elektrischen Kontaktbahnen (5), die zu einer elektrischen Verschaltung der Vielzahl von lichtemittierenden Dioden (2) und der Vielzahl von integrierten Schaltkreisen (3) eingerichtet sind;c) Aufbringen der Vielzahl von lichtemittierenden Dioden (2) und der Vielzahl von integrierten Schaltkreisen (3) auf den Wafer (4);d) Testen der Vielzahl von lichtemittierenden Dioden (2) und der Vielzahl von integrierten Schaltkreisen (3) im Waferverbund;e) Vereinzeln des Wafers (4) in eine Vielzahl optoelektronischer Elemente (1), wobei- jedes optoelektronische Element (1) zumindest eine der lichtemittierenden Dioden (2) und einen der integrierten Schaltkreise (3) aufweist,- im Betrieb des optoelektronischen Elements (1) der integrierte Schaltkreis (3) die zumindest eine lichtemittierende Diode (2) steuert, und- zumindest ein Teil der elektrischen Kontaktbahnen (5) beim Vereinzeln durchtrennt werden.Des Weiteren wird ein optoelektronisches Element angegeben.

Description

Es werden ein Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl optoelektronischer Elemente und ein optoelektronisches Element angegeben.
Eine Aufgabe von zumindest bestimmten Ausführungsformen ist es, ein Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl optoelektronischer Elemente und ein optoelektronisches Element anzugeben, wobei die optoelektronischen Elemente vor einer Vereinzelung in vereinfachter Weise im Waferverbund getestet werden können.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung einer Vielzahl optoelektronischer Elemente werden eine Vielzahl von lichtemittierenden Dioden und eine Vielzahl von integrierten Schaltkreisen bereitgestellt. Die im Folgenden beschriebenen Merkmale für eine lichtemittierende Diode gelten insbesondere für einen Großteil der Vielzahl von lichtemittierenden Dioden, bevorzugt für alle lichtemittierenden Dioden.
Die lichtemittierende Diode umfasst einen Halbleiterschichtenstapel mit einer aktiven Schicht, die im Betrieb elektromagnetische Strahlung erzeugt. In der aktiven Schicht wird insbesondere ein elektrischer Betriebsstrom in die elektromagnetische Strahlung umgewandelt. Zum Beispiel erzeugt die lichtemittierende Diode elektromagnetische Strahlung in einem Spektralbereich zwischen infrarotem Licht und ultraviolettem Licht, insbesondere im sichtbaren Bereich.
Die aktive Schicht weist insbesondere einen pn-Übergang auf, der als Quantentopfstruktur oder als Mehrfachquantentopfstruktur ausgebildet sein kann. Im Rahmen dieser Anmeldung umfasst die Bezeichnung Quantentopfstruktur insbesondere jegliche Struktur, bei der Ladungsträger durch räumlichen Einschluss eine Quantisierung ihrer Energiezustände erfahren. Der Einschluss der Ladungsträger kann dabei in einer, zwei oder drei Dimensionen erfolgen. Beispielsweise umfasst die aktive Schicht eine Mehrzahl von Quantentopfschichten mit dazwischen angeordneten Barriereschichten.
Der Halbleiterschichtenstapel der lichtemittierende Diode weist beispielsweise ein III-V-Verbindungshalbleitermaterial auf oder besteht aus einem III-V-Verbindungshalbleitermaterial. Das III/V-Verbindungshalbleitermaterial weist wenigstens ein Element aus der dritten Hauptgruppe, wie beispielsweise B, Al, Ga, In, und ein Element aus der fünften Hauptgruppe, wie beispielsweise N, P, As, auf. Insbesondere umfasst der Begriff „III/V-Verbindungshalbleitermaterial“ die Gruppe der binären, ternären oder quaternären Verbindungen, die wenigstens ein Element aus der dritten Hauptgruppe und wenigstens ein Element aus der fünften Hauptgruppe enthalten. Beispiele dafür sind Arsenidverbindungshalbleitermaterialen aus dem Materialsystem Al_xIn_yGa_1-x-yAs, Phosphidverbindungshalbleitermaterialen aus dem Materialsystem Al_xIn_yGa_1-x-yP, sowie Nitridverbindungshalbleitermaterialien aus dem Materialsystem Al_xIn_yGa_1-x-yN, wobei 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x+y ≤ 1. Solche binäre, ternäre oder quaternäre Verbindungen können zudem zum Beispiel ein oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen.
Die im Folgenden beschriebenen Merkmale für einen integrierten Schaltkreis gelten insbesondere für einen Großteil der Vielzahl von integrierten Schaltkreisen, bevorzugt für alle integrierten Schaltkreise. Der integrierte Schaltkreis umfasst beispielsweise eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (Englisch: application specific integrated circuit, kurz: ASIC). Insbesondere weist der integrierte Schaltkreis eine elektrische Schaltung zu einer Steuerung und/oder Regelung zumindest einer oder mehrerer lichtemittierender Dioden, sowie eine Treiberschaltung zur Bereitstellung des elektrischen Betriebsstroms für die zumindest eine lichtemittierende Diode auf. Beispielsweise steuert oder regelt der integrierte Schaltkreis im Betrieb eine Helligkeit der zumindest einen lichtemittierenden Diode. Des Weiteren ist der integrierte Schaltkreis zum Beispiel dazu eingerichtet, elektrische Signale von einer externen Steuereinheit zu Empfangen und/oder elektrische Signale an die externe Steuereinheit zu senden.
Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird ein Wafer mit einer Vielzahl von elektrischen Kontaktbahnen bereitgestellt. Die elektrischen Kontaktbahnen sind zu einer elektrischen Verschaltung der Vielzahl von lichtemittierenden Dioden und der Vielzahl von integrierten Schaltkreisen eingerichtet.
Der Wafer ist insbesondere zu einer mechanischen Stabilisierung der Vielzahl optoelektronischer Elemente während des Herstellungsprozesses eingerichtet. Zum Beispiel umfasst der Wafer ein stabilisierendes Element, das Glas oder ein Halbleitermaterial wie beispielsweise Silizium aufweist, oder aus einem dieser Materialien besteht. Des Weiteren umfasst der Wafer bevorzugt eine Schicht oder eine Schichtenfolge eines Trägermaterials, die auf einer Hauptfläche des stabilisierenden Elements aufgebracht ist. Das Trägermaterial bildet insbesondere einen Träger für die Vielzahl der optoelektronischen Elemente, nachdem der Wafer vereinzelt und das stabilisierende Element entfernt wird. Beispielsweise weist das Trägermaterial einen Kunststoff oder ein Polymer auf, insbesondere Polyimid. Bevorzugt ist das Trägermaterial flexibel und/oder zumindest teilweise transparent für elektromagnetische Strahlung im sichtbaren Spektralbereich.
Die elektrischen Kontaktbahnen sind beispielsweise als Metallisierung auf dem Trägermaterial ausgebildet, oder als strukturierte metallische Schicht innerhalb der Schichtenfolge des Trägermaterials angeordnet. Die elektrischen Kontaktbahnen sind insbesondere zu einer elektrischen Verschaltung und/oder zu einer elektrischen Verbindung der Vielzahl von lichtemittierenden Dioden und der Vielzahl von integrierten Schaltkreisen für ein Testen der optoelektronischen Elemente im Waferverbund eingerichtet. Beispielsweise können die Vielzahl von lichtemittierenden Dioden und die Vielzahl von integrierten Schaltungen im Waferverbund über die elektrischen Kontaktbahnen einfach an eine elektrische Stromversorgung angeschlossen werden.
Bestimmungsgemäß sind die elektrischen Kontaktbahnen insbesondere nicht zu einer elektrischen Kontaktierung von vereinzelten, betriebsbereiten optoelektronischen Elementen eingerichtet. In anderen Worten fließt während des bestimmungsgemäßen Betriebs eines vereinzelten optoelektronischen Elements kein elektrischer Strom entlang der elektrischen Kontaktbahnen.
Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens werden eine Vielzahl von lichtemittierenden Dioden und die Vielzahl von integrierten Schaltkreisen auf den Wafer aufgebracht. Insbesondere werden die Vielzahl von lichtemittierenden Dioden und die Vielzahl von integrierten Schaltkreisen auf das Trägermaterial des Wafers aufgebracht. Das Trägermaterial weist zum Beispiel elektrische Anschlussflächen auf, die beispielsweise mit ausgewählten elektrischen Kontaktbahnen elektrisch verbunden sind. Die lichtemittierenden Dioden und/oder die integrierten Schaltkreise werden zum Beispiel auf den elektrischen Anschlussflächen aufgelötet oder mit einem elektrisch leitfähigen Kleber auf die elektrischen Anschlussflächen aufgeklebt.
Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens werden die Vielzahl von lichtemittierenden Dioden und die Vielzahl von integrierten Schaltkreisen im Waferverbund getestet. Beim Testen wird insbesondere eine Funktionsfähigkeit der Vielzahl von lichtemittierenden Dioden und/oder eine Funktionsfähigkeit der Vielzahl von integrierten Schaltkreisen im Waferverbund überprüft. Dafür werden die Vielzahl von lichtemittierenden Dioden und/oder die Vielzahl von integrierten Schaltkreisen beispielsweise über die elektrischen Kontaktbahnen im Waferverbund zumindest an eine externe elektrische Stromversorgung angeschlossen.
Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird der Wafer in eine Vielzahl optoelektronischer Elemente vereinzelt, wobei jedes optoelektronische Element zumindest eine der lichtemittierenden Dioden und einen der integrierten Schaltkreise aufweist. Die optoelektronischen Elemente werden zum Beispiel durch ein Sägen des Wafers oder durch ein Schneiden des Wafers mit einem Laserstrahl vereinzelt.
Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens regelt oder steuert der integrierte Schaltkreis im Betrieb des optoelektronischen Elements die zumindest eine lichtemittierende Diode. Insbesondere stellt der integrierte Schaltkreis eine Helligkeit und/oder eine Farbe der vom optoelektronischen Element emittierten elektromagnetischen Strahlung ein. Beispielsweise weist jedes optoelektronische Element drei lichtemittierende Dioden auf, die elektromagnetische Strahlung im roten, grünen oder blauen Spektralbereich emittieren. Der integrierte Schaltkreis kann insbesondere eine Farbe der vom optoelektronischen Element emittierten elektromagnetischen Strahlung regeln, indem relative Helligkeiten der drei lichtemittierenden Dioden eingestellt werden.
Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird zumindest ein Teil der elektrischen Kontaktbahnen beim Vereinzeln durchtrennt. Insbesondere erstreckt sich zumindest ein Teil der elektrischen Kontaktbahnen auf dem Wafer über Trennlinien hinweg, entlang derer der Wafer beim Vereinzeln durchtrennt wird. Beispielsweise werden alle elektrischen Kontaktbahnen beim Vereinzeln durchtrennt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl optoelektronischer Elemente folgende Schritte:

a) Bereitstellen einer Vielzahl von lichtemittierenden Dioden und einer Vielzahl von integrierten Schaltkreisen;
b) Bereitstellen eines Wafers mit einer Vielzahl von elektrischen Kontaktbahnen, die zu einer elektrischen Verschaltung der Vielzahl von lichtemittierenden Dioden und der Vielzahl von integrierten Schaltkreisen eingerichtet sind;
c) Aufbringen der Vielzahl von lichtemittierenden Dioden und der Vielzahl von integrierten Schaltkreisen auf den Wafer;
d) Testen der Vielzahl von lichtemittierenden Dioden und der Vielzahl von integrierten Schaltkreisen im Waferverbund;
e) Vereinzeln des Wafers in eine Vielzahl optoelektronischer Elemente, wobei
- - jedes optoelektronische Element zumindest eine der lichtemittierenden Dioden und einen der integrierten Schaltkreise aufweist,
- - im Betrieb des optoelektronischen Elements der integrierte Schaltkreis die zumindest eine lichtemittierende Diode steuert, und
- - zumindest ein Teil der elektrischen Kontaktbahnen beim Vereinzeln durchtrennt wird.

Bevorzugt werden die Schritte des Verfahrens zur Herstellung einer Vielzahl optoelektronischer Elemente in dieser Reihenfolge von Schritt a) bis Schritt e) durchgeführt.
Dem hier beschriebenen Verfahren liegt unter anderem die Idee zugrunde, die Vielzahl von optoelektronischen Elementen hochverdichtet im Waferverbund herzustellen, um einen Durchsatz an optoelektronischen Elementen im Herstellungsverfahren zu erhöhen. Insbesondere wird die Funktionsfähigkeit der Vielzahl optoelektronischer Elemente bereits während des Herstellungsprozesses gleichzeitig bzw. parallel im Waferverbund getestet. Beispielsweise ist ein Testen von bereits vereinzelten optoelektronischen Elementen wegen einer großen Anzahl der optoelektronischen Elemente und/oder wegen einer kleinen Fläche von elektrischen Anschlusskontakten der optoelektronischen Elemente aufwendig oder nur schwer möglich.
Beispielsweise wird die Funktionsfähigkeit des optoelektronischen Elements in herkömmlichen Verfahren mit Hilfe von Nadelkarten geprüft. Dabei werden die elektrischen Anschlusskontakte des optoelektronischen Elements mit elektrisch leitfähigen Nadeln kontaktiert, um eine reversible elektrische Verbindung zwischen dem optoelektronischen Element und beispielsweise einer Testschaltung herzustellen. Bei besonders kleinen optoelektronischen Elementen kann das Testen mittels Nadelkarten aufgrund der kleinen Ausdehnung der elektrischen Anschlusskontakte jedoch nur schwer oder nicht möglich sein.
Durch das hier beschriebene Verfahren können defekte optoelektronische Elemente bereits während des Herstellungsprozesses einfach im Waferverbund entdeckt und nach dem Vereinzeln aussortiert werden. Dafür ist insbesondere keine aufwändige, reversible Kontaktierung einzelner optoelektronischer Elemente, beispielsweise mittels Nadelkarten, notwendig.
Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens sind die elektrischen Kontaktbahnen an Stellen, wo sie beim Vereinzeln durchtrennt werden, dünner und/oder weisen eine Verjüngung auf. Beispielsweise beträgt eine Dicke der elektrischen Kontaktbahn an der Stelle wo sie beim Vereinzeln durchtrennt wird, höchstens die Hälfte einer mittleren Dicke der elektrischen Kontaktbahn. Hier und im Folgenden bezeichnet die Dicke insbesondere eine räumliche Ausdehnung in einer Richtung senkrecht zur Hauptfläche des Wafers und somit senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene der elektrischen Kontaktbahnen.
Hier um im Folgenden bezeichnet eine Verjüngung insbesondere einen Bereich, in dem die elektrische Kontaktbahn eine geringere Breite aufweist. Beispielsweise beträgt die Breite der Kontaktbahn an der Verjüngung höchstens die Hälfte einer mittleren Breite der elektrischen Kontaktbahn. Dabei bezeichnet die Breite insbesondere eine räumliche Ausdehnung der elektrischen Kontaktbahn in einer Richtung parallel zur Hauptfläche des Wafers und senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung der elektrischen Kontaktbahn. Die Haupterstreckungsrichtung der elektrischen Kontaktbahn entspricht insbesondere einer Richtung eines elektrischen Stromflusses durch die elektrische Kontaktbahn.
Durch die Verjüngung und/oder die dünnere Ausführung der elektrischen Kontaktbahn an der Stelle, wo die elektrische Kontaktbahn beim Vereinzeln durchtrennt wird, weist die elektrische Kontaktbahn an dieser Stelle insbesondere eine kleinere Querschnittsfläche auf. Durch die kleinere Querschnittsfläche der elektrischen Kontaktbahn kann der Wafer an dieser Stelle beispielsweise einfacher Vereinzelt werden. Des Weiteren kann durch die kleinere Querschnittsfläche der elektrischen Kontaktbahn eine Gefahr einer ungewollten elektrischen Verbindung der elektrischen Kontaktbahn mit einem externen Gegenstand nach dem Vereinzeln verringert werden.
Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird beim Testen der Vielzahl von optoelektronischen Elementen im Waferverbund eine elektrische Spannung über die elektrischen Kontaktbahnen an die Vielzahl von integrierten Schaltkreisen oder an eine Gruppe von integrierten Schaltkreisen angelegt. Beispielsweise umfasst die Gruppe von integrierten Schaltkreisen insbesondere nebeneinander angeordnete integrierte Schaltkreise, die durch eine elektrische Kontaktbahn elektrisch miteinander verbunden sind.
Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens führt der integrierte Schaltkreis nach Anlegen der elektrischen Spannung einen Selbsttest durch, bei dem die zumindest eine lichtemittierende Diode aufleuchtet. Während des Selbsttests wird eine optische Kontrolle durchgeführt, so dass defekte optoelektronische Elemente markiert und/oder nach dem Vereinzeln aussortiert werden. Bei der optischen Kontrolle wird beispielsweise mit einer hochauflösenden Kamera ein Bild von der Vielzahl von lichtemittierenden Dioden aufgenommen. Wenn beispielsweise eine der lichtemittierenden Dioden während des Selbsttests nicht aufleuchtet, ist das entsprechende optoelektronische Element defekt. Diese Information kann zum Beispiel gemeinsam mit der Position des optoelektronischen Elements gespeichert werden. Anhand dieser Information werden beispielsweise defekte optoelektronische Elemente nach dem Vereinzeln aussortiert.
Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird der Selbsttest des integrierten Schaltkreises nach dem Test der Vielzahl optoelektronischer Elemente im Waferverbund deaktiviert. Beispielsweise sind die integrierten Schaltkreise derart gestaltet, dass der Selbsttest nur bei einem ersten Anlegen der elektrischen Spannung ausgeführt wird. Somit ist die Selbsttestfunktion insbesondere im vereinzelten und bereits getesteten optoelektronischen Element deaktiviert.
Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist die Vielzahl von integrierten Schaltkreisen zu einer Informationsübertragung über einen Bus eingerichtet und die elektrischen Kontaktbahnen verbinden die integrierten Schaltkreise im Waferverbund mit dem Bus. Der Bus ist beispielsweise ein serieller Bus oder ein paralleler Bus. Der serielle Bus ist insbesondere zu einer seriellen Datenübertragung eingerichtet, während der parallele Bus insbesondere zu einer parallelen Datenübertragung eingerichtet ist.
Über den Bus können beispielsweise die Vielzahl von integrierten Schaltkreisen oder die Gruppe von integrierten Schaltkreisen Information in Form von elektrischen Signalen mit der externen Steuereinheit und/oder einer externen Testeinheit austauschen. Zum Beispiel weist eine elektrische Verschaltung der integrierten Schaltkreise mit dem Bus im Waferverbund eine gleiche Architektur auf, wie eine elektrische Verschaltung der Vielzahl optoelektronischer Elemente in einer Anzeigevorrichtung, bei der jedes optoelektronische Elemente einen individuell adressierbaren Bildpunkt der Anzeigevorrichtung bildet.
Zum Beispiel kann die Steuereinheit und/oder die Testeinheit ein Testprogramm in der Vielzahl von integrierten Schaltkreisen starten. Das Testprogramm prüft beispielsweise eine Funktionsfähigkeit des integrierten Schaltkreises sowie damit elektrisch verbundener lichtemittierender Dioden. Bei Beendigung des Testprogramms gibt der integrierte Schaltkreis insbesondere eine Statusmeldung über den Bus an die Steuereinheit und/oder die Testeinheit zurück. Anhand der Statusmeldung können defekte optoelektronische Elemente nach dem Vereinzeln aussortiert werden.
Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird beim Testen der Vielzahl optoelektronischer Elemente im Waferverbund eine Messung durchgeführt, wobei die Vielzahl von integrierten Schaltkreisen oder eine Gruppe von integrierten Schaltkreisen eine elektrische Spannung und/oder einen elektrischen Strom an zumindest einem Ausgang des integrierten Schaltkrieses misst, mit dem die zumindest eine lichtemittierende Diode elektrisch verbunden ist. Durch Messung der elektrischen Spannung und/oder des elektrischen Stroms kann insbesondere ermittelt werden, ob die lichtemittierende Diode oder eine elektrische Verbindung zwischen dem integrierten Schaltkreis und der lichtemittierenden Diode defekt ist. Der integrierte Schaltkreis gibt anschließend über den Bus eine Information zurück, ob das optoelektronische Element bestimmungsgemäß funktioniert. Insbesondere ist hier keine optische Kontrolle des Wafers während des Testens notwendig.
Des Weiteren wird ein Verfahren zur Herstellung einer Anzeigevorrichtung angegeben. Das Verfahren zur Herstellung einer Anzeigevorrichtung umfasst insbesondere das hier beschriebene Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl optoelektronischer Elemente. Alle Merkmale des Verfahrens zur Herstellung einer Vielzahl optoelektronischer Elemente sind auch für das Verfahren zur Herstellung einer Anzeigevorrichtung offenbart und umgekehrt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung einer Anzeigevorrichtung wird zunächst eine Vielzahl optoelektronischer Elemente wie oben beschrieben hergestellt. Die optoelektronischen Elemente werden anschließend auf einem Substrat angeordnet, sodass jedes optoelektronische Element einen Bildpunkt der Anzeigevorrichtung bildet. Die Anzeigevorrichtung ist insbesondere zur Darstellung von Information, beispielsweise in Form eines Bildes, eingerichtet.
Das Substrat ist insbesondere zu einer mechanischen Stabilisierung der Anzeigevorrichtung eingerichtet. Des Weiteren weist das Substrat bevorzugt elektrische Leiterbahnen auf. Die elektrischen Leiterbahnen umfassen beispielsweise eine Metallisierung auf einer Oberfläche des Substrats. Die elektrischen Leiterbahnen sind insbesondere zu einer Verbindung der Vielzahl optoelektronischer Elemente mit einer externen Stromversorgung eingerichtet. Des Weiteren wird die Vielzahl optoelektronischer Elemente über die elektrischen Leiterbahnen bevorzugt mit einem Bus elektrisch verbunden. Der Bus ist insbesondere zu einer Informationsübertragung zwischen den optoelektronischen Elementen und der externen Steuereinheit eingerichtet.
Durch das oben beschriebene Testen und Aussortieren defekter optoelektronischer Elemente im Herstellungsverfahren ist beispielsweise ein aufwändiger Austausch defekter Bildpunkte in der fertig hergestellten Anzeigevorrichtung nicht notwendig. Des Weiteren ist zum Beispiel eine Anordnung redundanter Bildpunkte in der Anzeigevorrichtung als Ersatz defekter Bildpunkte nicht notwendig. Somit führt das hier beschriebene Verfahren vorteilhaft zu einer Zeit- und Kostenersparnis bei der Herstellung der Anzeigevorrichtung.
Des Weiteren wird ein optoelektronisches Element angegeben. Das optoelektronische Element ist insbesondere mit dem hier beschriebenen Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl optoelektronischer Elemente herstellbar. Alle Merkmale des optoelektronischen Elements sind auch für das Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl optoelektronischer Elemente offenbart und umgekehrt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das optoelektronische Element einen Träger mit einer Hauptfläche auf. Der Träger ist bevorzugt flexibel und/oder zumindest teilweise transparent für elektromagnetische Strahlung im sichtbaren Spektralbereich. Der Träger umfasst insbesondere eine Kunststofffolie, beispielsweise aus Polyimid.
Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des optoelektronischen Elements sind ein integrierter Schaltkreis und zumindest eine lichtemittierende Diode auf der Hauptfläche des Trägers aufgebracht. Die zumindest eine lichtemittierende Diode ist mit dem integrierten Schaltkreis elektrisch verbunden. Beispielsweise weist der Träger elektrische Verbindungen in der Form von Leiterbahnen auf der Hauptfläche des Trägers oder innerhalb des Trägers auf.
Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des optoelektronischen Elements weist der Träger zumindest eine elektrische Kontaktbahn auf, die sich bis zu einem Rand der Hauptfläche des Trägers erstreckt. Während des bestimmungsgemäßen Betriebs des optoelektronischen Elements fließt insbesondere kein elektrischer Strom entlang der zumindest einen Kontaktbahn.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das optoelektronische Element:

- einen Träger mit einer Hauptfläche,
- einen integrierten Schaltkreis, der auf der Hauptfläche des Trägers aufgebracht ist, und
- zumindest eine lichtemittierende Diode, die auf der Hauptfläche des Trägers aufgebracht und mit dem integrierten Schaltkreis elektrisch verbunden ist, wobei
- der Träger zumindest eine elektrische Kontaktbahn aufweist, die sich bis zu einem Rand der Hauptfläche des Trägers erstreckt.

Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des optoelektronischen Elements ist die elektrische Kontaktbahn mit dem integrierten Schaltkreis und/oder der lichtemittierenden Diode elektrisch verbunden und die elektrische Kontaktbahn ist bestimmungsgemäß nicht zu einer externen elektrischen Kontaktierung des optoelektronischen Elements eingerichtet. Die elektrische Kontaktbahn ist insbesondere verschieden von der elektrischen Verbindung zwischen dem integrierten Schaltkreis und der zumindest einen lichtemittierenden Diode, über die während des Betriebs des optoelektronischen Elements der Betriebsstrom der lichtemittierenden Diode fließt.
Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des optoelektronischen Elements weist die elektrische Kontaktbahn am Rand des Trägers Vereinzelungsspuren auf. Insbesondere wird die elektrische Kontaktbahn im Herstellungsverfahren bei der Vereinzelung durchtrennt. Somit weist die elektrische Kontaktbahn am Rand des Trägers beispielsweise eine Aufrauhung oder Schmauchspuren als Folge eines Zersägens oder eines Schneidens des Wafers mit einem Laserstrahl auf.
Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des optoelektronischen Elements weist der Träger elektrische Anschlusskontakte zu einer externen elektrischen Kontaktierung des optoelektronischen Elements auf und die elektrischen Anschlusskontakte sind auf einer der Hauptfläche gegenüberliegenden Fläche des Trägers angeordnet. Insbesondere sind die elektrischen Anschlusskontakte vom Rand des Trägers beabstandet.
Über die elektrischen Anschlusskontakte kann das optoelektronische Element beispielsweise auf das Substrat der Anzeigevorrichtung aufgebracht, sowie elektrisch und mechanisch verbunden werden. Beispielsweise werden die Anschlusskontakte auf den elektrischen Leiterbahnen und/oder auf Kontaktflächen auf dem Substrat der Anzeigevorrichtung aufgelötet oder mit einem elektrisch leitfähigen Kleber aufgeklebt.
Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des optoelektronischen Elements weisen die elektrischen Anschlusskontakte eine laterale Ausdehnung von jeweils höchstens 100 pm, bevorzugt von jeweils höchstens 50 um auf. Hier und im Folgenden bezeichnet „lateral“ eine Richtung parallel zur Hauptfläche des Trägers. Die laterale Ausdehnung bezeichnet beispielsweise einen maximalen Durchmesser des elektrischen Anschlusskontakts in lateraler Richtung.
Durch die kleine laterale Ausdehnung der elektrischen Anschlusskontakte ist das optoelektronische Element beispielsweise nicht oder nur schwer mit einer Nadelkarte für einen Test der Funktionsfähigkeit des optoelektronischen Elements kontaktierbar. Durch das oben beschriebene Herstellungsverfahren kann das optoelektronische Element jedoch vorteilhaft im Waferverbund getestet werden. Somit ist eine aufwändige elektrische Kontaktierung eines einzelnen optoelektronischen Elements zum Test des optoelektronischen Elements vorteilhaft nicht notwendig.
Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des optoelektronischen Elements weisen die lichtemittierenden Dioden eine laterale Ausdehnung von jeweils höchstens 100 pm, bevorzugt von jeweils höchstens 50 um auf. Die laterale Ausdehnung bezeichnet beispielsweise eine Kantenlänge der lichtemittierenden Diode. Die lichtemittierenden Dioden sind insbesondere Mikro-LEDs, die eine besonders kompakte Bauform aufweisen. Elektrische Kontakte zur elektrischen Kontaktierung der Mikro-LEDs können dabei auf einer Seite oder auf zwei verschiedenen Seiten jeweils einer Mikro-LED angeordnet sein.
Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform weist das optoelektronische Element eine laterale Ausdehnung, beispielsweise eine Kantenlänge, von höchstens 500 pm, bevorzugt von höchstens 250 um auf.
Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform weist das optoelektronische Element eine erste lichtemittierende Diode, eine zweite lichtemittierende Diode und eine dritte lichtemittierende Diode auf. Die erste lichtemittierende Diode emittiert elektromagnetische Strahlung in einem roten Spektralbereich. Der rote Spektralbereich umfasst beispielsweise Wellenlängen zwischen einschließlich 570 nm und einschließlich 650 nm. Die zweite lichtemittierende Diode emittiert elektromagnetische Strahlung in einem grünen Spektralbereich. Der grüne Spektralbereich umfasst beispielsweise Wellenlängen zwischen einschließlich 500 nm und einschließlich 570 nm. Die dritte lichtemittierende Diode emittiert elektromagnetische Strahlung in einem blauen Spektralbereich. Der blaue Spektralbereich umfasst beispielsweise Wellenlängen zwischen einschließlich 400 nm und einschließlich 500 nm.
Der integrierte Schaltkreis ist beispielsweise dazu eingerichtet, eine Helligkeit und/oder eine Farbe der vom optoelektronischen Element im Betrieb erzeugten elektromagnetischen Strahlung einzustellen. Die Farbe kann beispielsweise durch Einstellen einer relativen Helligkeit zwischen der ersten, der zweiten und der dritten lichtemittierenden Diode eingestellt werden.
Des Weiteren wird eine Anzeigevorrichtung angegeben. Die Anzeigevorrichtung wird insbesondere mit dem hier beschriebenen Verfahren zur Herstellung einer Anzeigevorrichtung hergestellt. Alle Merkmale der Anzeigevorrichtung sind auch für das Verfahren zur Herstellung einer Anzeigevorrichtung offenbart und umgekehrt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Anzeigevorrichtung ein Substrat sowie eine Vielzahl oben beschriebener optoelektronischer Elemente auf, die auf einer Hauptfläche des Substrats angeordnet sind. Jedes optoelektronische Element bildet einen individuell adressierbaren Bildpunkt der Anzeigevorrichtung. Der integrierte Schaltkreis in jedem optoelektronischen Element ist insbesondere über den Bus mit der externen Steuereinrichtung verbunden.
Beispielsweise sind die optoelektronischen Elemente in Form eines regelmäßigen oder unregelmäßigen zweidimensionalen Arrays auf der Hauptfläche des Substrats angeordnet. Zum Beispiel sind die optoelektronischen Elemente in Form eines Symbols oder mehrerer Symbole angeordnet. Insbesondere kann ein Abstand zwischen optoelektronischen Elementen innerhalb verschiedener Symbole unterschiedlich sein. Dabei ist ein Abstand zwischen benachbarten optoelektronischen Elementen auf dem Substrat insbesondere größer, als ein Abstand zwischen benachbarten optoelektronischen Elementen während des Herstellungsverfahrens auf dem Wafer vor der Vereinzelung.
Die optoelektronischen Elemente im zweidimensionalen Array sind beispielsweise zeilenweise und/oder spaltenweise mit dem Bus elektrisch verbunden. Dabei sind die optoelektronischen Elemente einer Zeile bzw. einer Spalte über die elektrischen Leiterbahnen zum Beispiel derart elektrisch in Serie geschalten, dass elektrische Signale zwischen benachbarten optoelektronischen Elementen über den Bus weitergegeben werden können („Daisy-Chain Schaltung“).
Durch die elektrische Verbindung der optoelektronischen Elemente mit dem Bus kann insbesondere jedes optoelektronische Element und somit jeder Bildpunkt während des Betriebs der Anzeigevorrichtung individuell angesteuert werden. Durch die Verwendung des Busses ist es insbesondere nicht notwendig, separate elektrische Leiterbahnen vom Steuergerät zu jedem einzelnen Bildpunkt vorzusehen, um die einzelnen Bildpunkte individuell ansteuern zu können. Somit wird vorteilhaft eine geringere Fläche des Substrats von den elektrischen Leiterbahnen bedeckt. Die oben beschriebenen optoelektronischen Elemente sind somit vorteilhaft als Bildpunkte in zumindest teilweise transparenten Anzeigevorrichtungen einsetzbar.
Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform der Anzeigevorrichtung ist das Substrat flexibel und/oder transparent für elektromagnetische Strahlung in einem sichtbaren Spektralbereich. Das Substrat umfasst insbesondere eine Kunststofffolie, beispielsweise aus Polyethylenterephthalat, kurz PET. Durch das flexible Substrat kann die Anzeigevorrichtung beispielsweise einfach auf einer gekrümmten Oberfläche aufgebracht werden. Zum Beispiel kann die Anzeigevorrichtung mit dem transparenten Substrat in ein Fenster integriert werden.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des Verfahrens zur Herstellung einer Vielzahl optoelektronischer Elemente, des optoelektronischen Elements, des Verfahrens zur Herstellung einer Anzeigevorrichtung sowie der Anzeigevorrichtung ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.
Die 1 und 2 zeigen schematische Darstellungen eines Stadiums eines Verfahrens zur Herstellung einer Vielzahl optoelektronischer Elemente gemäß verschiedener Ausführungsbeispiele.
3 zeigt einen schematischen Ausschnitt eines Wafers in einem Stadium eines Verfahrens zur Herstellung einer Vielzahl optoelektronischer Elemente gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Die 4 bis 6 zeigen schematische Darstellungen eines optoelektronischen Elements gemäß verschiedener Ausführungsbeispiele.
7 zeigt eine schematische Darstellung einer Anzeigevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente, insbesondere Schichtdicken, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
1 zeigt eine schematische Draufsicht auf die Hauptfläche eines Wafers 4 nach einem Schritt eines Verfahrens zur Herstellung einer Vielzahl optoelektronischer Elemente gemäß einem Ausführungsbeispiel, bei dem eine Vielzahl von lichtemittierenden Dioden 2 und eine Vielzahl von integrierten Schaltkreisen 3 auf der Hauptfläche des Wafer 4 aufgebracht wurden. Die Hauptfläche des Wafers 4 erstreckt sich dabei in x-Richtung und in y-Richtung.
Die lichtemittierenden Dioden 2 und die integrierten Schaltkreise 3 sind derart auf dem Wafer 4 angeordnet, dass jedes optoelektronische Element 1 nach dem Vereinzeln in einem späteren Verfahrensschritt genau einen integrierten Schaltkreis 3 sowie drei lichtemittierende Dioden 2 aufweist. Bei dem Vereinzeln wird der Wafer 4 entlang der Trennlinien 20 durchtrennt.
Der Wafer 4 umfasst ein stabilisierendes Element, beispielsweise aus Glas, auf dem eine Schicht oder mehrere Schichten eines Trägermaterials, beispielsweise Polyimid, aufgebracht sind. Das Trägermaterial bildet nach dem Vereinzeln einen Träger 9 für jedes optoelektronische Element 1 (siehe zum Beispiel 4 bis 6). Auf dem Trägermaterial oder innerhalb des Trägermaterials sind elektrische Kontaktbahnen 5 angeordnet, die sich über Trennlinien 20 hinweg erstrecken. Die elektrischen Kontaktbahnen 5 sind zu einer elektrischen Stromversorgung der Vielzahl lichtemittierender Dioden 2 sowie der Vielzahl integrierter Schaltkreise 3 während einer Funktionsüberprüfung der optoelektronischen Elemente 1 im Waferverbund eingerichtet.
Durch jedes optoelektronische Element 1 erstrecken sich insbesondere zwei Kontaktbahnen 5. Dabei ist eine erste Kontaktbahn 5 zur Erdung des integrierten Schaltkreises 3 eingerichtet. Über eine zweite Kontaktbahn 5 wird beispielsweise während des Testens eine elektrische Betriebsspannung an den integrierten Schaltkreis 3 sowie an die drei lichtemittierenden Dioden 2 eines optoelektronischen Elements 1 angelegt.
Die elektrischen Kontaktbahnen 5 sind im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet und erstrecken sich in 1 in y-Richtung über den Wafer 4. In y-Richtung nebeneinander angeordnete optoelektronische Elemente 1, die von einer zusammenhängenden elektrischen Kontaktbahn 5 durchlaufen werden, bilden somit eine Gruppe, die beispielsweise unabhängig von anderen Gruppen getestet werden kann.
Am Rand des Wafers 4 sind Testkontaktflächen 19 angeordnet, die mit den elektrischen Kontaktbahnen 5 elektrisch verbunden sind. Die Testkontaktflächen 19 weisen insbesondere eine größere Flächenausdehnung auf, als elektrische Anschlusskontakte 15 eines optoelektronischen Elements 1. Insbesondere sind die Testkontaktflächen 19 einfach mit externen Testeinrichtungen, beispielsweise Nadelkarten, kontaktierbar. Somit kann die betriebsgemäße Funktionsweise der integrierten Schaltkreise 3 sowie der lichtemittierenden Dioden 2 einfach im Waferverbund im Rahmen eines nachfolgenden Verfahrensschrittes überprüft werden, bevor der Wafer 4 entlang der Trennlinien 20 vereinzelt wird.
Die Testkontaktflächen 19 können auch innerhalb des Wafers 4 angeordnet sein. Beispielsweise sind Testkontaktflächen 19 zur elektrischen Kontaktierung von vordefinierten Gruppen von optoelektronischen Elementen 1 eingerichtet, die über die elektrischen Kontaktbahnen miteinander verbunden sind.
Beim Testen der optoelektronischen Elemente 1 im Waferverbund wird über die elektrischen Kontaktbahnen 5 eine elektrische Spannung an die integrierten Schaltkreise 3 angelegt. Daraufhin führen die integrierten Schaltkreise 3 einen Selbsttest durch, bei dem die daran angeschlossenen lichtemittierenden Dioden 2 aufleuchten. Falls das optoelektronische Element 1 defekt ist, leuchten die entsprechenden lichtemittierenden Dioden 2 nicht auf, und das defekte optoelektronische Element 1 kann nach dem Vereinzeln aussortiert werden.
2 zeigt eine schematische Draufsicht auf die Hauptfläche eines Wafers 4 nach einem Verfahrensschritt gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel in 1 sind auf dem Wafer 4 in 2 zusätzliche elektrische Kontaktbahnen 5 angeordnet, die sich in x-Richtung erstrecken. Dabei sind die in x-Richtung verlaufenden elektrischen Kontaktbahnen 5 von den in y-Richtungen verlaufenden elektrischen Kontaktbahnen 5 elektrisch isoliert. Beispielsweise sind die elektrischen Kontaktbahnen 5 in unterschiedlichen Ebenen innerhalb der Schichtenfolge des Trägermaterials oder auf gegenüberliegenden Hauptflächen 10 des Trägers 9 angeordnet (hier nicht gezeigt).
Die in x-Richtung verlaufenden elektrischen Kontaktbahnen 5 bilden einen seriellen Bus 23, mit dem die integrierten Schaltkreise verbunden sind. Dabei sind in x-Richtung nebeneinander angeordnete integrierte Schaltkreise 3 über zwei parallel verlaufende elektrische Kontaktbahnen 5 elektrisch in Serie geschalten, die den seriellen Bus 23 bilden.
Während eines Tests der optoelektronischen Elemente 1 im Waferverbund können somit elektrische Signale über den seriellen Bus 23 zwischen benachbarten integrierten Schaltkreisen 3 ausgetauscht und/oder an eine externe Testeinheit weitergegeben werden. Insbesondere messen die integrierten Schaltkreise 3 während des Tests eine elektrische Spannung an Anschlüssen, mit denen die lichtemittierenden Dioden 2 verbunden sind. Falls eine lichtemittierende Diode 2 defekt ist, wird eine entsprechende Information über den seriellen Bus 23 an die externe Testeinheit gesandt. Somit ist hier beim Test keine optische Kontrolle des Wafers notwendig. Nach dem Vereinzeln können dann defekte optoelektronische Elemente 1 aussortiert werden.
3 zeigt eine schematische Draufsicht auf einen Ausschnitt der Hauptfläche eines Wafers 4 nach einem Verfahrensschritt gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Insbesondere zeigt 3 zwei aneinander grenzende optoelektronische Elemente 1 auf dem Wafer 4 vor einem Vereinzeln entlang der Trennlinien 20.
Eine elektrische Kontaktbahn 5 erstreckt sich in y-Richtung über die Trennlinie 20 hinweg. An der Trennlinie 20 weist die elektrische Kontaktbahn 5 eine Verjüngung 6 auf. In anderen Worten weist eine Breite der elektrischen Kontaktbahn 5 an der Trennlinie 20 ein Minimum auf. Beispielsweise beträgt die Breite der elektrischen Kontaktbahn 5 an der Trennlinie 20 höchstens die Hälfte einer mittleren Breite der elektrischen Kontaktbahn 5. Dabei bezeichnet die Breite eine räumliche Ausdehnung der elektrischen Kontaktbahn 5 in x-Richtung.
4 zeigt eine Draufsicht auf die Hauptfläche 10 eines Trägers 9 eines optoelektronischen Elements 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das optoelektronische Element 1 wird insbesondere durch Vereinzeln des Wafers 4 in 1 entlang der Trennlinien 20 hergestellt und umfasst einen Träger 9, auf dessen Hauptfläche 10 ein integrierter Schaltkreis 3 und drei lichtemittierende Dioden 2 angeordnet sind.
Die erste lichtemittierende Diode 11 emittiert im Betrieb elektromagnetische Strahlung im roten Spektralbereich, die zweite lichtemittierende Diode 12 emittiert im Betrieb elektromagnetische Strahlung im grünen Spektralbereich und die dritte lichtemittierende Diode 13 emittiert im Betrieb elektromagnetische Strahlung im blauen Spektralbereich. Die lichtemittierenden Dioden 11, 12, 13 sind über elektrische Verbindungen 16, beispielsweise Leiterbahnen, mit dem integrierten Schaltkreis 3 elektrisch verbunden. Der integrierte Schaltkreis 3 steuert im Betrieb eine Helligkeit und/oder eine Farbe der vom optoelektronischen Element 1 ausgekoppelten elektromagnetischen Strahlung.
Der Träger 9 umfasst Schichten aus einem Kunststoff, beispielsweise aus Polyimid, zwischen denen elektrische Kontaktbahnen 5 angeordnet sind. Die elektrischen Kontaktbahnen 5 erstrecken sich in y-Richtung bis zu einem Rand 14 des optoelektronischen Elements 1 und weisen dort Vereinzelungsspuren auf. Die elektrischen Kontaktbahnen 5 sind mit einem Anschlusskontakt 15 zur elektrischen Stromversorgung der lichtemittierenden Dioden 11, 12, 13, sowie mit Anschlusskontakten 15 zur elektrischen Stromversorgung des integrierten Schaltkreises 3 elektrisch verbunden. Während des bestimmungsgemäßen Betriebs des optoelektronischen Elements 1 fließt allerdings kein elektrischer Strom durch die elektrischen Kontaktbahnen 5.
Das optoelektronische Element 1 weist elektrische Anschlusskontakte 15 an einer der Hauptfläche 10 gegenüberliegenden Rückseite des Trägers 9 auf, die zur externen elektrischen Kontaktierung des optoelektronischen Elements 1 eingerichtet sind. Dabei sind die Anschlusskontakte V_LED und V_DD zum Anlegen einer elektrischen Betriebsspannung an die lichtemittierenden Dioden 2 beziehungsweise an den integrierten Schaltkreis 3 eingerichtet, während der Anschlusskontakt GND zur Erdung des integrierten Schaltkreises 3 eingerichtet ist. Die Anschlusskontakte SIO1_n, SIO1_p und SIO2_n, SIO2_p sind zum Anschluss des integrierten Schaltkreises 3 an einen seriellen Bus eingerichtet.
5 zeigt eine Draufsicht auf die Hauptfläche 10 eines Trägers 9 eines optoelektronischen Elements 1 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Das optoelektronische Element 1 wird insbesondere durch Vereinzeln des Wafers 4 in 2 entlang der Trennlinien 20 hergestellt.
Im Vergleich zum optoelektronischen Element 1 in 1 weist das optoelektronische Element 1 in 2 zusätzliche elektrische Kontaktbahnen 5 auf, die sich in x-Richtung bis zum Rand 14 des Trägers 9 erstrecken. Diese elektrischen Kontaktbahnen 5 sind mit Anschlusskontakten 15 des integrierten Schaltkreises 3 elektrisch verbunden, die zum Anschluss des integrierten Schaltkreises 3 an einen seriellen Bus eingerichtet sind. Während des bestimmungsgemäßen Betriebs des optoelektronischen Elements 1 werden über diese elektrische Kontaktbahnen 5 jedoch keine elektrischen Signale übertragen. Vielmehr wird der integrierten Schaltkreis 3 über die elektrischen Anschlusskontakte 15 auf der Rückseite des Trägers 9 mit dem seriellen Bus elektrisch verbunden.
6 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines optoelektronischen Elements 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das optoelektronische Element 1 umfasst einen Träger 9 mit einer Hauptfläche 10, auf der integrierter Schaltkreis 3 und eine lichtemittierende Diode 2 angeordnet, und über eine elektrische Verbindung 16 in Form einer Leiterbahn elektrisch miteinander verbunden sind. Insbesondere fließt im Betrieb des optoelektronischen Elements 1 ein Betriebsstrom der lichtemittierenden Diode 2 über die elektrische Verbindung 16.
Der Träger 9 umfasst mehrere Kunststoffschichten, beispielsweise aus Polyimid, zwischen denen die elektrische Verbindung 16 angeordnet ist. Elektrische Anschlusskontakte 16 zur externen Kontaktierung des optoelektronischen Elements 1 sind auf einer der Hauptfläche 10 des Trägers 9 gegenüberliegenden Seite angeordnet und über Durchkontaktierungen 21 und ein Verbindungsmittel 17 mit dem integrierten Schaltkreis 3 und der lichtemittierenden Diode 2 elektrisch verbunden. Das Verbindungsmittel 17 ist beispielsweise ein Lot oder ein elektrisch leitfähiger Kleber.
Innerhalb des Trägers 9 ist des Weiteren eine elektrische Kontaktbahn 5 angeordnet, die sich bis zu einem Rand 14 des optoelektronischen Elements 1 erstreckt und dort Vereinzelungsspuren aufweist. Die elektrische Kontaktbahn 5 ist insbesondere mit einem Anschluss zur Stromversorgung des integrierten Schaltkreises 3 elektrisch verbunden. Während des bestimmungsgemäßen Betriebs des optoelektronischen Elements 1 fließt allerding kein elektrischer Strom durch die elektrische Kontaktbahn 5.
Auf einer dem Träger 9 gegenüberliegenden Seite des integrierten Schaltkreises 3 und der lichtemittierenden Diode 2 ist ein Deckelement 18 angeordnet. Das Deckelement 18 ist insbesondere transparent für im Betrieb erzeugte elektromagnetische Strahlung und zu einem Schutz des optoelektronischen Elements 1 vor Umgebungseinflüssen, beispielsweise vor Feuchtigkeit, eingerichtet. Das Deckelement 18 umfasst beispielsweise eine Kunststofffolie, oder ist aus einer Kunststofffolie gebildet, beispielsweise aus Polyimid oder Silikon. Zum Beispiel sind der Träger 9 und das Deckelement 18 miteinander verklebt oder verschweißt, wobei die lichtemittierende Diode 2 und der integrierte Schaltkreis 3 zwischen dem Träger 9 und dem Deckelement 18 angeordnet sind.
7 zeigt eine schematische Draufsicht auf die Hauptfläche eines Substrats 8 einer Anzeigevorrichtung 7. Die Anzeigevorrichtung 7 ist insbesondere zur Darstellung von Information in Form eines Bildes eingerichtet. Auf dem Substrat 8 ist eine Vielzahl optoelektronischer Elemente 1 in Form eines zweidimensionalen Arrays angeordnet, wobei jedes optoelektronische Element 1 einen individuell ansteuerbaren Bildpunkt der Anzeigevorrichtung 7 bildet. Insbesondere ist ein Abstand A zwischen benachbarten optoelektronischen Elementen 1 auf dem Substrat 8 größer, als ein Abstand zwischen benachbarten optoelektronischen Elementen 1 auf dem Wafer 4 während des Verfahrens zur Herstellung der Vielzahl optoelektronischer Elemente 1 (siehe zum Beispiel 1 oder 2).
Das Substrat 8 ist eine flexible Folie, beispielsweise aus Polyethylenterephthalat, die transparent für elektromagnetische Strahlung im sichtbaren Spektralbereich ist. Auf dem Substrat 8 sind elektrische Leiterbahnen 22 angeordnet, über die die optoelektronischen Elemente 1 elektrisch kontaktiert sind. Zumindest ein Teil der elektrischen Leiterbahnen 22 bilden einen seriellen Bus 23, über den beispielsweise jeweils in einer Reihe angeordnete optoelektronische Elemente 1 an ein externes Steuergerät angeschlossen werden können. Dabei können die optoelektronischen Elemente 1 über die elektrischen Leiterbahnen 22 gleich elektrisch verschalten sein, wie über die elektrischen Kontaktbahnen 5 beim Testen im Waferverbund während des Herstellungsverfahrens (siehe zum Beispiel 2) .
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugszeichenliste

1: optoelektronisches Element
2: lichtemittierende Diode
3: integrierter Schaltkreis
4: Wafer
5: elektrische Kontaktbahn
6: Verjüngung
7: Anzeigevorrichtung
8: Substrat
9: Träger
10: Hauptfläche
11: erste lichtemittierende Diode
12: zweite lichtemittierende Diode
13: dritte lichtemittierende Diode
14: Rand
15: elektrischer Anschlusskontakt
16: elektrische Verbindung
17: Verbindungsmittel
18: Deckelement
19: Testkontaktfläche
20: Trennlinie
21: Durchkontaktierung
22: elektrische Leiterbahn
23: Bus
A: Abstand
Vdd: Anschlusskontakt für elektrische Betriebsspannung
VLED: Anschlusskontakt für elektrische Betriebsspannung
GND: Anschlusskontakt für Erdung
SIO1n: Anschlusskontakt für seriellen Bus
SIO1p: Anschlusskontakt für seriellen Bus
SIO2n: Anschlusskontakt für seriellen Bus
SIO2p: Anschlusskontakt für seriellen Bus

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl optoelektronischer Elemente(1) mit den Schritten: a) Bereitstellen einer Vielzahl von lichtemittierenden Dioden (2) und einer Vielzahl von integrierten Schaltkreisen (3); b) Bereitstellen eines Wafers (4) mit einer Vielzahl von elektrischen Kontaktbahnen (5), die zu einer elektrischen Verschaltung der Vielzahl von lichtemittierenden Dioden (2) und der Vielzahl von integrierten Schaltkreisen (3) eingerichtet sind; c) Aufbringen der Vielzahl von lichtemittierenden Dioden (2) und der Vielzahl von integrierten Schaltkreisen (3) auf den Wafer (4); d) Testen der Vielzahl von lichtemittierenden Dioden (2) und der Vielzahl von integrierten Schaltkreisen (3) im Waferverbund; e) Vereinzeln des Wafers (4) in eine Vielzahl optoelektronischer Elemente (1), wobei - jedes optoelektronische Element (1) zumindest eine der lichtemittierenden Dioden (2) und einen der integrierten Schaltkreise (3) aufweist, - im Betrieb des optoelektronischen Elements (1) der integrierte Schaltkreis (3) die zumindest eine lichtemittierende Diode (2) steuert, und - zumindest ein Teil der elektrischen Kontaktbahnen (5) beim Vereinzeln durchtrennt wird.
Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, wobei die elektrischen Kontaktbahnen (5) an Stellen, wo die elektrischen Kontaktbahnen (5) in Schritt e) durchtrennt werden, dünner sind und/oder eine Verjüngung (6) aufweisen.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei - in Schritt d) über die elektrischen Kontaktbahnen (5) eine elektrische Spannung an die Vielzahl von integrierten Schaltkreisen (3) oder an eine Gruppe von integrierten Schaltkreisen (3) angelegt wird, - der integrierte Schaltkreis (3) nach Anlegen der elektrischen Spannung einen Selbsttest durchführt, bei dem die zumindest eine lichtemittierende Diode (2) aufleuchtet, und - während des Selbsttests eine optische Kontrolle durchgeführt wird, so dass defekte optoelektronische Elemente (1) markiert und/oder nach Schritt e) aussortiert werden.
Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, wobei der Selbsttest des integrierten Schaltkreises (3) nach Schritt d) deaktiviert wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei - die Vielzahl von integrierten Schaltkreisen (3) zu einer Informationsübertragung über einen Bus (23) eingerichtet sind, und - die elektrischen Kontaktbahnen (5) die integrierten Schaltkreise (3) im Waferverbund mit dem Bus (23) verbinden.
Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, wobei in Schritt d) die Vielzahl von integrierten Schaltkreisen (3) oder eine Gruppe von integrierten Schaltkreisen (3) eine elektrische Spannung und/oder einen elektrischen Strom an zumindest einem Ausgang des integrierten Schaltkrieses (3) misst, mit dem die zumindest eine lichtemittierende Diode (2) elektrisch verbunden ist, und über den Bus (23) eine Information zurück gibt, ob die zumindest eine lichtemittierende Diode (2) defekt ist.
Verfahren zur Herstellung einer Anzeigevorrichtung (7) mit den Schritten: - Herstellen einer Vielzahl optoelektronischer Elemente (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, - Anordnen der optoelektronischen Elemente (1) auf einem Substrat (8), so dass jedes optoelektronische Element (1) einen Bildpunkt der Anzeigevorrichtung (7) bildet.
Optoelektronisches Element (1), aufweisend: - einen Träger (9) mit einer Hauptfläche (10), - einen integrierten Schaltkreis (3), der auf der Hauptfläche (10) des Trägers (9) aufgebracht ist, und - zumindest eine lichtemittierende Diode (2), die auf der Hauptfläche (10) des Trägers (9) aufgebracht und mit dem integrierten Schaltkreis (3) elektrisch verbunden ist, wobei - der Träger (9) zumindest eine elektrische Kontaktbahn (5) aufweist, die sich bis zu einem Rand (14) der Hauptfläche (10) des Trägers (9) erstreckt.
Optoelektronisches Element (1) nach dem vorherigen Anspruch, wobei - die elektrische Kontaktbahn (5) mit dem integrierten Schaltkreis (3) und/oder der lichtemittierenden Diode (2) elektrisch verbunden ist, und - die elektrische Kontaktbahn (5) bestimmungsgemäß nicht zu einer externen elektrischen Kontaktierung des optoelektronischen Elements (1) eingerichtet ist.
Optoelektronisches Element (1) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei die elektrische Kontaktbahn (5) am Rand (14) des Trägers (9) Vereinzelungsspuren aufweist.
Optoelektronisches Element (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei - der Träger (9) elektrische Anschlusskontakte (15) zu einer externen elektrischen Kontaktierung des optoelektronischen Elements (1) aufweist, und - die elektrischen Anschlusskontakte (15) auf einer der Hauptfläche (10) gegenüberliegenden Fläche des Trägers (9) angeordnet sind.
Optoelektronisches Element (1) nach dem vorherigen Anspruch, wobei die elektrischen Anschlusskontakte (15) eine laterale Ausdehnung von jeweils höchstens 50 Mikrometern aufweisen.
Optoelektronisches Element (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei die lichtemittierenden Dioden (2) eine laterale Ausdehnung von jeweils höchstens 100 Mikrometer aufweisen.
Optoelektronisches Element (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei - das optoelektronische Element (1) eine erste lichtemittierende Diode (11), eine zweite lichtemittierende Diode (12) und eine dritte lichtemittierende Diode (13) aufweist, - die erste lichtemittierende Diode (11) elektromagnetische Strahlung in einem roten Spektralbereich emittiert, - die zweite lichtemittierende Diode (12) elektromagnetische Strahlung in einem grünen Spektralbereich emittiert, und - die dritte lichtemittierende Diode (13) elektromagnetische Strahlung in einem blauen Spektralbereich emittiert.
Anzeigevorrichtung (7), aufweisend - ein Substrat (8), und - eine Vielzahl von optoelektronischen Elementen (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 14, die auf einer Hauptfläche (10) des Substrats (8) angeordnet sind, wobei - jedes optoelektronische Element (1) einen individuell adressierbaren Bildpunkt der Anzeigevorrichtung (7) bildet.
Anzeigevorrichtung (7) nach dem vorherigen Anspruch, wobei das Substrat (8) flexibel und/oder transparent für elektromagnetische Strahlung in einem sichtbaren Spektralbereich ist.