WO2020229043A2 - Optoelektronisches bauelement, pixel, displayanordnung und verfahren - Google Patents

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Bruno JENTZSCH
Laura KREINER
Berthold Hahn
Hubert Halbritter
Tansen Varghese
Christopher Wiesmann
Jens Mueller
Christian Mueller
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Definitions

  • the invention relates to an optoelectronic component and to a pixel with an optoelectronic component.
  • the invention also relates to a display arrangement and a method for producing it.
  • optoelectronic components are built monolithically. Thus, no individual components are placed on a board or a back plane, but optoelectronic components are integrated in a substrate so that they can be controlled individually. On the one hand, this allows the size to be reduced, but there is also a further advantage in a reduction in transfer processes and soldering steps.
  • monolithic modules can be easily scaled, i.e. both in the size of the individual components and in the size of the module. Components can be arranged in a freely definable matrix. Especially with mass products, these scaling effects can be exploited well in production.
  • the optoelectronic components should have a Lambertian radiation characteristic, in other applications the radiation should be as directed as possible.
  • control electronics can be integrated in the substrate in which the optoelectronic components are also manufactured.
  • circuits and optoelectronic components can also be manufactured separately and then joined together. It is important to ensure good positioning here.
  • This application deals with some aspects of monolithic displays, among other things, with questions about redundancy in the event of failure of an optoelectronic component, about radiation characteristics and control.
  • An optoelectronic component in particular an LED according to a first aspect of the present disclosure, comprises at least one semiconductor element, a dielectric filter and a reflective material.
  • the at least one semiconductor element contains an active zone which is designed to generate light. It can in particular be designed as a vertical or horizontal LED. Measures to increase the efficiency of the component are possible. Furthermore, the at least one semiconductor element has a first main surface, a second main surface opposite the first main surface, and at least one side surface which extends between the two main surfaces. For example, the at least one semiconductor element can have three or four or more side surfaces. However, it is also conceivable that the at least one semiconductor element has round main surfaces and therefore only has one side surface.
  • the dielectric filter is arranged above the first Hauptoberflä surface of the at least one semiconductor element and is designed such that it only transmits or lets through only light that enters the dielectric filter in predetermined directions.
  • the dielectric filter can be configured such that it only transmits light in a predetermined angular cone.
  • the angular cone is aligned with its axis perpendicular to the first main surface of the at least one semicon terelements.
  • the angle between the surface area or the surface lines of the cone and the axis of the cone, d. H. half the opening angle of the cone can have a predetermined value.
  • half the opening angle of the cone can be at most 5 ° or at most 15 ° or at most 30 ° or at most 60 °.
  • the dielectric filter can be designed in such a way that the angular cone has a very small opening angle, with the result that essentially only light which emerges from the semiconductor element perpendicular to the first main surface is transmitted by the dielectric filter.
  • the dielectric filter can be constructed from a stack of dielectric layers which are applied to the semiconductor element by coating and in particular have a high transmission.
  • the dielectric layers in the stack can alternately have a low and a high refractive index.
  • material Nb 2Ü5 , TiÜ2, ZrÜ2, HfC> 2, Al2O3, Ta 2Ü5 or ZnO can be used for the dielectric layers with a high refractive index.
  • SiO 2 , SiN, SiON or MgF2 can be used for the dielectric layers with a low refractive index.
  • the stack of dielectric layers with alternating high and low refractive indices can be designed as a Bragg filter.
  • the dielectric filter can be a photonic crystal.
  • the reflective material is deposited on the side face or faces of the at least one semiconductor element and the dielectric filter. It can be provided that the reflective material covers at least one or more or all of the side faces of the at least one semiconductor element. In the same way, the reflective material can cover at least one or more or all of the side surfaces of the electrical filter. In one embodiment, the reflective material surrounds both the at least one semiconductor element and the dielectric filter laterally completely.
  • the reflective material can be reflective for the light emitted by the at least one semiconductor element or at least for a wavelength range of this light. Consequently, light which exits through the side surfaces of the at least one semiconductor element or the dielectric filter is reflected back again, as a result of which the efficiency of the optoelectronic component is increased.
  • ⁇ components can also be provided. These in turn have one or more monolithically constructed semiconductor elements, each of which has the properties described above.
  • a dielectric filter is arranged on each of the semiconductor elements.
  • the semiconductor elements are surrounded by the reflective material.
  • several components with their semiconductor elements can also be surrounded by such a mirror. For example, such a configuration allows redundancy to be provided so that if a semiconductor element fails, a redundant semiconductor element can take over the function.
  • the semiconductor elements can for example be arranged in an array, ie a regular arrangement of a monolithic display.
  • the optoelectronic component can be in a display, d. H. be included in a display device.
  • Each of the semiconductor elements can display or represent a pixel of the display.
  • each of the semiconductor elements can represent a subpixel of a pixel, each pixel being formed from a plurality of subpixels which, for example, emit light with the colors red, green and blue.
  • the semiconductor elements are designed as LEDs.
  • An LED has small lateral dimensions in the light-emitting plane, in particular in the range from 140 pm to 750 pm.
  • the components in a monolithic array each form a self-contained unit.
  • the light emitted by the semiconductor elements can, for example, be light in the visible range, ultraviolet (UV) light and / or infrared (IR) light.
  • the optoelectronic component according to the first aspect of the application can also be used, for example, in AR (augmented reality) applications or in other applications for pixelated arrays or pixelated light sources.
  • At least one or more or all of the side surfaces of the at least one semiconductor element run obliquely at the level of the active zone. This means, that at least a part of the respective side face forms an angle with the first main surface of the at least one semiconductor element which is not equal to 90 ° and in particular smaller than 90 °.
  • the at least one semiconductor element can be beveled over its entire height or only partially, the active zone in any case should be in the beveled area.
  • the completely or partially beveled side surfaces can form a boundary surface with an insulation layer with a low refractive index. Due to the beveled side surfaces, light emitted in the horizontal direction is reflected in the direction of the component surface.
  • the at least one semiconductor element can have a first electrical connection and a second electrical connection.
  • one connection can represent a cathode and the other connection an anode.
  • the reflective material can be electrically conductive and be electrically coupled to the first connection of the at least one semiconductor element.
  • the first connection can be connected to an n-doped region of the at least one semiconductor element. The reflective material consequently both creates an optical separation between adjacent pixels and also brings about an electrical contact to the at least one semiconductor element.
  • the reflective and electrically conductive material surrounding the respective semiconductor elements can be connected to one another, which makes it possible to control the first connections of the semiconductor elements together externally.
  • the second connections of the semiconductor elements can in this case be individually controllable, for example via the underside of the semiconductor elements. Since only one contact with a good resolution has to be defined, this configuration is advantageous in the manufacture Position and also facilitates the production of very small pixels, in which the area would not be sufficient to attach two separate contacts to the chip underside.
  • the reflective material can, for example, be or contain a metal and be electrodeposited.
  • a reflective layer can be arranged below the second main surface of the at least one semiconductor element. As a result, light that exits through the second main surface is reflected back into the semiconductor element and exits the optoelectronic component completely through the top. Furthermore, the reflective layer can be electrically conductive and coupled to the second connection of the at least one semiconductor element. For example, the second connection can be connected to a p-doped region of the at least one semiconductor element. The reflective layer consequently serves in addition to its reflective properties also to create electrical contact with the at least one semiconductor element. It can be provided that the second connection of each semiconductor element can be activated individually.
  • the same material as for the reflective material can be used for the reflective layer, but does not have to be used.
  • a metal can be used for the reflective layer.
  • the reflective layer can be electrically insulating and one or more electrically conductive layers can be arranged above and / or below the reflective layer, which are in particular coupled to the second connection of the at least one semiconductor element.
  • the reflective layer can be, for example, a dielectric mirror and in particular be arranged over a metal layer. The electrical contact is then made via a bushing through the dielectric layer or via a side surface of the dielectric layer.
  • an electrically conductive and transparent layer can be arranged above the reflective layer, ie between the at least one semiconductor element and the reflective layer.
  • the material used for the electrically conductive and transparent layer can be, for example, indium tin oxide (ITO for short).
  • a silver mirror is arranged under the electrically conductive and transparent layer, for example made of indium tin oxide, and the dielectric mirror.
  • the electrically conductive and transparent layer for example made of indium tin oxide
  • the dielectric mirror for example, only one electrically conductive and transparent layer, for example made of indium tin oxide, and a silver mirror can be arranged below the at least one semiconductor element.
  • An electrically insulating first material can be arranged between the reflective material and the reflective layer.
  • the electrically insulating first material can also be in direct contact with one or more of the side surfaces of the at least one semiconductor element, in particular with the beveled part of the side surfaces.
  • the electrically insulating first material can have a lower refractive index than the at least one semiconductor element, in particular than the at least one semiconductor element in the area of the interface with the electrically insulating first material.
  • the electrically insulating first material consequently effects electrical insulation between the first and second connections of the at least one semiconductor element.
  • light can be reflected back at the interface between the min least one semiconductor element and the electrically insulating first material due to the refractive index contrast.
  • the electrically insulating first material can consist, for example, of Si0 2 and in a deposition process, in particular a gas phase deposition process, for example with TEOS (tetraethylorthosilicate), or another process, for example based on silane, are deposited in order to be able to fill high aspect ratios.
  • a deposition process in particular a gas phase deposition process, for example with TEOS (tetraethylorthosilicate), or another process, for example based on silane, are deposited in order to be able to fill high aspect ratios.
  • a layer with a roughened surface can be arranged which is designed to deflect light in other spatial directions or to scatter light.
  • the layer can have a Lambertian emission characteristic.
  • the layer can be designed in such a way that light components are deflected at angles beyond the limit angle for total reflection, so that in principle all components can be decoupled and do not remain "trapped" in the component.
  • the above-described layer can for example consist of a random or
  • the surface can have a roughened structure with sloping flanks, the roughened structure having a maximum height of a few 100 nm.
  • the roughened structure can be produced, for example, by etching.
  • a random or deterministic topology can be etched into the first main surface in order, in particular, to achieve a Lambertian emission characteristic.
  • the roughened first main surface of the at least one semiconductor element can have the same properties as the roughened surface of the layer described above.
  • a further layer for example made of SiO 2 , can be deposited which has a different refractive index than the layer below and also has a flat top. Due to its flat upper side, this additional layer enables the dielectric filter to be applied and at the same time preserves the functionality of the roughened surface underneath due to the difference in refractive index.
  • the lateral extent of a pixel in the range of, for example, 140 pm to 750 pm allows a small height of the at least one semiconductor element in the range of a few pm.
  • the at least one semiconductor element can have a height in the range from 3 pm to 30 pm.
  • a device can contain several optoelectronic components which can have the configurations described in the present application.
  • Each of the semiconductor elements of a component, together with the associated dielectric filter and the reflective layer arranged below the respective semiconductor element, can be completely laterally surrounded by the reflective material.
  • the semiconductor elements are arranged in an array, with adjacent semiconductor elements being separated from one another by the reflective material. Consequently, the reflective material forms a grating and adjacent semiconductor elements are only separated from one another by the grating.
  • the first connections of all semiconductor elements can be connected to a common external connection via the reflective material.
  • the second connections of the semiconductor elements can be controlled individually.
  • the plurality of semiconductor elements are arranged next to one another, an electrically insulating second material being arranged between adjacent semiconductor elements.
  • an electrically insulating second material is a casting material.
  • the reflective material can also be electrically conductive in this embodiment.
  • conductor tracks can extend above and / or below and / or within the electrically insulating second material, which connect the first connections of the semiconductor elements to the common external connection.
  • the second connections of the semiconductor elements can be controlled individually.
  • a further substrate can be provided for the control, which is placed with a contact in such a way that it connects the terminals of the semiconductor component.
  • a method according to a second aspect of the present application is used to produce an optoelectronic component.
  • the method comprises that at least one semiconductor element is provided with an active zone which is formed for generating light, and a dielectric filter is arranged above a first main surface of the at least one semiconductor element.
  • the dielectric filter is designed such that it only transmits light in predetermined directions.
  • a reflective material is arranged or deposited on at least one side surface of the at least one semiconductor element and on at least one side surface of the dielectric filter.
  • the method for producing an optoelectronic device according to the second aspect of the application can have the above-described configurations of the optoelectronic component according to these aspects of the application.
  • aspects of processing and methods of manufacturing an LED or a display or module are discussed in more detail
  • aspects relating to processing also include aspects relating to semiconductor structures or materials and vice versa. In this respect, the following aspects can easily be combined with the previous ones.
  • An optical pixel element is therefore proposed for generating an image point of a display, which is formed from at least two subpixels.
  • 2, 4, 6, 9, 12 or 16 sub-pixels are provided per pixel element.
  • redundancy is created here, with the two subpixels receiving the same control information and being designed for the same wavelength, for example. So if one of these at least two subpixels fails, the pixel element can still emit the light of this wavelength.
  • a luminosity of a subpixel can be adjusted in order to compensate for the missing amount of light of a failed subpixel.
  • the subpixels are implemented as so-called fields. If a pixel element is designed, for example, as a rectangular structure, the subpixels are formed within the structure of the pixel element by subdividing it into fields again. Each this subpixel in one field can be controlled independently of the subpixels in other fields.
  • the subpixels each have an optical emitter area. This is intended to ensure that each subpixel can be individually controlled and functions independently.
  • the emitter area comprises a p-n junction, one or more quantum well structures or other active layers provided for generating light.
  • the emitter area has a contact on its underside which is provided for connection to a control unit or control electronics.
  • the control electronics are designed to electrically control the individual pixel elements and the individual subpixels.
  • the control electronics or the control device can be configured to detect a defect in a subpixel and subsequently no longer use the defective subpixel.
  • the control electronics can be configured to control an adjacent subpixel in such a way that a luminosity is increased such that a luminosity of an adjacent failed subpixel is compensated.
  • a storage unit can be provided in the control electronics, for example, which stores an operating state of a subpixel.
  • a central detection of subpixels identified as defective can take place here in order, if necessary, to carry out defect compensation by adjusting luminosity or switching on or off neighboring subpixels or pixel elements.
  • the time in which a subpixel is active can be increased in order to compensate for a failed subpixel.
  • the control circuit can also control these all with reduced luminous power, reduced duration or also in a multiplexed manner. Use of functional subpixels with a lower current and / or duration may increase the service life of the subpixels.
  • a sub-pixel separating element is provided.
  • the subpixel separating element has an electrically separating effect with regard to the control of the respective emitter chips or the control of the subpixels. In other words, this sub-pixel separating element can be designed in such a way that an electrical interaction between the emitter chips of the neighboring sub-pixels is prevented.
  • control of an emitter chip can possibly have secondary electrical or electromagnetic effects on spatially adjoining or surrounding areas. Under certain circumstances, this can lead to an adjacent emitter chip also being activated when a primary emitter chip is activated.
  • the subpixel separating element is therefore designed in such a way that it prevents electrical or optical cross-talk to the neighboring subpixel and a possible activation of the neighboring subpixel.
  • the subpixel separating element should be designed to be optically coupling with respect to the light emitted by the emitter chips of the adjacent subpixels, so that the visual impression of individual subpixels being switched off is counteracted.
  • Optically coupling is to be understood here as meaning that light that is generated by a primary emitter chip or a primary subpixel can pass through optical crosstalk to the neighboring subpixel. In this way, it can advantageously be prevented that a dark point or dark spot is created as a result of the defect in a subpixel. Instead, light from the neighboring subpixel can pass through and, starting from the subpixel which is defective in itself, emitted in the emission direction. This can advantageously have a visible effect defective subpixels are compensated.
  • the subpixel separating element therefore does not act optically separating and should also not be achieved.
  • the sub-pixel separating element can be designed in such a way that, although it separates electrically, it does not optically or optically even promote crosstalk.
  • the subpixel separating element is only drawn up to shortly before the active layer of the two subpixels or up to the active layer. In other words, the sub-pixel separating element electrically separates two sub-pixel elements that are otherwise connected via common layers.
  • the subpixels have a common epitaxial layer.
  • pixel elements or entire displays are constructed in such a way that a common layer or several superimposed layers are grown that connect a large number of subpixels and / or pixel elements to one another. This can also be used, for example, to provide a common electrical contact or connection.
  • the epitaxial layer has group III elements gallium, indium or aluminum and group V elements nitrogen, arsenic or phosphorus, or combinations thereof or material systems with the elements mentioned. In this way, among other things, a color and wavelength of the emitted light of a light-emitting diode can be influenced.
  • the epitaxial layer can also have active semiconductor layers, that is to say for example a p-doped region and an n-doped region including the active boundary regions.
  • a first side of the epitaxial layer transversely to a longitudinal extent of an epitaxial layer plane Emitter chip arranged. Its light is then emitted transversely through the epitaxial layer in the direction of a second opposite side of the epitaxial layer and emitted from there.
  • the subpixel separating element extends like a trench into the epitaxial layer transversely to the epitaxial layer plane, starting from the first side of the epitaxial layer on which the emitter chip or the LED is arranged.
  • the subpixel separating element is implemented here as a recess, gap, slot or similar structure, which can also be filled with an electrically insulating material.
  • the insulating material should also be optically transparent in order to simplify optical crosstalk.
  • the length of the trench is selected in such a way that control signals to a subpixel do not electrically cross over to a secondary, adjacent subpixel of the same pixel. Such a trench-like structure increases the electrical resistance due to the significantly longer path of the current flow and thus generates electrical decoupling.
  • the optical effects that relate to the emitted light relate to a region of the epitaxial layer that is further centered or further in the direction of the second, remote side of the epitaxial layer.
  • the depth of the trench is thus chosen in such a way that electrical decoupling is ensured, but on the other hand the trench ends in front of a region of the epitaxial layer in which light can be transmitted between two adjacent subpixels.
  • the emission direction of the emitter chip runs, for example, in the direction transversely through the epitaxial layer in order to allow the light to exit on the opposite, second side.
  • the trench runs at a right angle relative to the epitaxial layer plane.
  • a length dl of the trench is smaller than an entire thickness of the epitaxial layer. It is assumed here that the epitaxial layer has at least approximately the same total thickness over a large number of pixel elements and subpixels.
  • the length dl of the trench between the pixel elements is equal to the thickness of the epitaxial layer. In other words, this means that the trench runs continuously from the first side of the epitaxial layer to the second side of the epitaxial layer.
  • the trench runs continuously obliquely through the epitaxial layer at an angle between 0 and 90 ° relative to the epitaxial layer plane.
  • each pixel element or its subpixel elements comprises a plurality of semiconductor layers in the form of a layer sequence, an active layer also being provided for generating light.
  • the active layer can comprise quantum wells or some other structure which is prepared for the generation of light.
  • one or more layers spans multiple pixels or subpixels. For example, it can be provided that the active layer extends over several sub-pixels of one color.
  • the subpixels or pixel elements can be electrically contacted and / or controlled independently of one another.
  • contacts can be provided on the side of the subpixel remote from an epitaxial layer. These can be, for example, mechanical contacts, soldered connections, clamp connections or the like.
  • the subpixels of the individual subpixels can be contacted and electrically operated without any significant interaction with the neighboring subpixels of the adjacent subpixels. This can in particular be advantages for recognizing the functional state or operating state of a subpixel, since diagnostic information can be generated individually for each individual subpixel. It is also useful to switch individual subpixels on or off without including the neighboring subpixel. This allows the Reduce thermal or other stress on the subpixels at higher intensities, since several subpixels can be operated simultaneously at lower intensities.
  • the individual subpixels are contacted via a carrier substrate.
  • the carrier substrate should, on the one hand, enable mechanical stability and, on the other hand, at the same time integrate the fine conductor structures for the individual contacting of the individual subpixels.
  • Further elements such as control electronics or driver circuits can also be integrated in the carrier substrate and in particular in silicon wafers. This can have the same material system, but also a different material system via adaptation layers. In this way, silicon can also be used as the carrier material, thereby making it possible, in particular, to easily implement control circuits in this carrier.
  • a brightness of the pixel element can be set in that individual subpixels are switched off or switched on. It can be seen as an advantage here that simply switching it off or on can enable effective brightness control. This can, for example, significantly simplify control electronics or a control unit.
  • a luminosity of one or more subpixels of the pixel element can also be set. This enables a brightness to be set or calibrated more precisely in even finer gradations or, in conjunction with different wavelengths of the subpixels of the same pixel element, a color spectrum.
  • the brightness can be set using PWM control. If a subpixel has failed, an equivalent brightness can still be achieved by extending the PWM control accordingly. Conversely, if the subpixels are intact, the PWM control can be adjusted, which means that the subpixels can be operated at their maximum efficiency possibly also a lower thermal stress and thus a longer service life.
  • a brightness dynamic of 2 L 3 levels can be achieved without varying other control variables such as current or ontime.
  • a dynamic can be increased by a factor of 2 L 3. This can also limit the complexity of the control electronics and thus the corresponding costs.
  • a display which has a plurality of pixel elements, as described above and below.
  • a display can be an optical semiconductor display, for example for applications in the augmented reality area or in the automotive area, in which small displays with very high resolutions are used.
  • Such a display can also be used in portable devices such as smart watches or wearables.
  • a pixel element separating layer is provided between two adjacent pixel elements. This is designed in such a way that the neighboring pixel elements are electrically separated with regard to the control of the respective pixel elements. Furthermore, the pixel element separating layer is designed to perform an optical separation with respect to the light emitted by the pixel elements.
  • a pixel element separating layer can initially be understood to be any structure or material that separates two pixel elements from one another. Usually, a large number of such pixel elements are arranged next to one another in one plane, for example on a carrier surface, and connected to control electronics via contacts. In this way, a display can be formed in its entirety.
  • the electrical and electromagnetic separation is intended to ensure that a pixel element can be controlled independently of the neighboring adjacent pixel elements and that minimal or no electrical or electromagnetic interaction, in particular no optical interaction, takes place. This is only important in order to be able to generate each image point independently of one another for the representation of certain image content on the display.
  • the optical separation in turn, is necessary in order to achieve sufficient sharpness and contrast or delimitation of the individual pixels from one another on the display.
  • multiple pixel elements share a common epitaxial layer.
  • the pixel element separating layer is designed like a trench and extends transversely to the epitaxial layer plane in the emission direction of the emitter chips.
  • the pixel element separating layer is designed as a trench, gap, slot or similar recess which either does not contain any solid material or has, for example, a reflective or absorbent material.
  • the pixel separating element is filled with an insulating material in which a mirror layer is incorporated. The insulating material electrically separates two neighboring pixels and the mirror element prevents optical crosstalk.
  • the mirror element is also provided for collimating the light or supports it.
  • the pixel element separating layer is intended to prevent electrical or electromagnetic signals from being transmitted from one pixel element to the other pixel element. At the same time, the pixel element separating layer should ensure that as little or no light as possible is emitted from one pixel element to an adjacent pixel element.
  • the pixel element separating layer can be formed solely in that two separated pixel elements are placed next to one another when they are arranged, and a correspondingly insulating or reflective one is thereby created Boundary layer results.
  • the trench runs at right angles to the epitaxial layer plane, a length of the pixel element separating layer being less than or equal to the thickness of the epitaxial layer.
  • the trench depth of the pixel element separating layer is greater than a trench depth of the subpixel separating layer. This should in particular offer the advantage that the pixel element separating layer effects both electrical and optical separation due to its greater length. On the other hand, only electrical separation is achieved due to the shallower trench depth between the subpixels, whereby optical crosstalk is definitely desirable.
  • the depth of the pixel element separation layer extends through and separates the active layer of second adjacent pixels. In addition, the pixel element separating layer can reach up to the radiation surface or just below it.
  • a method for calibrating a pixel element is proposed. This method is based on the idea that optimal control should be made possible when a display is put into operation. This can mean, for example, that the defective subpixel is to be recognized as such and then, if necessary, no further activation takes place. In this way, for example, error messages or malfunctions can be avoided.
  • optimal control should be made possible when a display is put into operation. This can mean, for example, that the defective subpixel is to be recognized as such and then, if necessary, no further activation takes place. In this way, for example, error messages or malfunctions can be avoided.
  • Through the structure of the pixel elements with the subpixels it can be achieved that each subpixel can be individually controlled and checked.
  • a sub-pixel of a pixel element is controlled, for example by control electronics or a control unit.
  • defect information of a subpixel is detected.
  • the control electronics can be configured and designed such that a malfunction or a Defect is recognized.
  • a current strength can be measured or other electrical variables can be evaluated.
  • the defect information is stored in a memory unit of the control unit.
  • This information can be used, for example, to provide optimized control by the control electronics. If, for example, a certain luminosity is to be achieved and it is known that a certain subpixel is defective, the control electronics can appropriately control the neighboring subpixels in a differentiated manner, for example to compensate for a luminous intensity. As a result, an amount of light emitted by the pixel element would be exactly or almost unchanged despite a defective subpixel and would not be noticeable to a viewer.
  • control electronics can be configured in such a way that they successively check all available subpixels via the individual, separately addressable emitter chips and thus detect a functional state of the entire pixel element. According to one example, this can take place once when a display is switched on or after a certain period of time has elapsed.
  • the edge of the etched active zone is passivated by means of various methods for the solution. Such methods are regrowth, in-situ passivation layer application, diffusion of species to shift the pn junction and to enlarge the band gap around the active zone, as well as wet-etch washing to remove the damage as far as possible.
  • a pixel structure with a material bridge is proposed, which also includes at least the active layer. This reduces an increased defect density in the region of the active layer.
  • an array of optoelectronic pixels or subpixels comprises a respective pixel or subpixel which forms an active zone between an n-doped layer and a p-doped layer.
  • material of the layer sequence from the n-doped side and from the p-doped side up to or in cladding layers or up to or at least partially into the active zone is interrupted or removed between two adjacent formed pixels. In this way, material transitions are formed with a maximum thickness d c , as a result of which electrical and / or optical conductivities in the material transition are reduced.
  • a method for producing an array of optoelectronic pixels or subpixels in which, in a first step, a full-area layer sequence with an n-doped layer and a p-doped layer is provided along the array, between which one active zone suitable for light emission is formed. Then between adjacent pixels to be formed material of the layer sequence from the n-doped side and from the p-doped side up to or into undoped cladding layers or until just before or near the active zone. The removal can be carried out by means of an etching process.
  • a material transition remains between the neighboring pixels, which encompasses the active zone and optionally a small area above, below or from both sides. This includes a maximum thickness d c at which an electrical and / or optical conductivity is effectively reduced by the material transition.
  • an array of pixels can be generated over a large area. Material is removed by the etching process, but a material transition remains between adjacent pixels or subpixels, which comprises the active layer. As a result of the etching process, the defect density in the area of the active layer, especially in the pixel areas, does not increase. Nevertheless, the individual pixels or sub-pixels are optically and electrically separated from one another. It is therefore proposed to produce pixel emitter arrays without etching through the active zone in such a way that optical and electrical crosstalk as well as performance and reliability losses of etched active zones are avoided. In this way, etching defects are avoided or their number is effectively reduced.
  • a pixel or subpixel each comprises at least one optoelectronic component or an LED, which emit light during operation.
  • a pixel or subpixel each comprises at least one optoelectronic component or an LED, which emit light during operation.
  • several sub-pixels of different colors are combined into one pixel, also referred to as a picture element.
  • the removed material can be at least partially replaced by means of a filler material.
  • a filler material In other words, after the partial removal of the material and in particular of the n- or p-doped layers, the space that has arisen is refilled, so that a planar surface is created results.
  • the functions of mechanical support, bonding and / or electrical insulation can thus be provided.
  • the removed material can be at least partially replaced by means of a material that has a relatively small band gap and thus absorbs light from the active zone. This effectively reduces an optical over talk.
  • the removed material can be replaced at least partially with a material with a high refractive index, in particular greater than the refractive index of one of the cladding layers or the active zone. In this way, highly refractive interfaces can be produced that stop the propagation of fundamental modes.
  • light-absorbing material and / or material with a high refractive index can be applied to a respective material transition. The material thus influences a waveguide in the material transition and thus prevents crosstalk.
  • the material can be formed with a high refractive index by diffusing or implanting a material that increases the refractive index into a filler material, in particular into a respective cladding layer. This allows the arrays to be effectively improved with regard to crosstalk in a simple manner without etching.
  • a material to increase light absorption and / or a material to increase electrical resistance can then be introduced into the active zone of a respective material transition.
  • the corresponding procedures are relatively easy to carry out. This allows the arrays to be effectively improved with regard to crosstalk in a simple manner without etching.
  • At least one optical structure in particular a photonic crystal and / or a Bragg mirror can be generated.
  • a photonic crystal and / or a Bragg mirror can be generated along the material transitions, on or in them.
  • Such a photonic crystal or structure can also be used to improve collimation of the light.
  • an electrical bias can be applied to the two main surfaces of the material transitions by means of two opposing electrical contacts and an electrical field can be generated by a respective material transition.
  • This is an effective element in reducing optical crosstalk.
  • the electric field is generated by applying a bias voltage.
  • This bias voltage can, for example, be derived from the voltage for operating the pixels or originate from this. In some aspects, however, such a field can also be determined by an inherent material property.
  • an electric field is generated by a respective material transition by means of an n-doped material and / or p-doped material that is applied to at least one of the two main surfaces of the material transitions or is grown on. In this way, electrical fields are built into the corresponding array, with no voltage being required.
  • the exposed main surfaces of the material transitions and / or exposed surface regions of the pixels can be electrically insulated and passivated by means of a respective passivation layer, in particular comprising silicon dioxide.
  • a respective passivation layer in particular comprising silicon dioxide.
  • the main surfaces of the pixels can be electrically contacted by means of contact layers, so that a vertical optical component is thereby generated.
  • One of the main surfaces can have a common used layer be connected to one another in an electrically conductive manner.
  • the material and / or the material transitions between a pixel and its neighboring pixels can be designed differently from one another, in particular depending on the direction.
  • OLEDs among other things, have been proposed for displays with active, pixel-sized light sources. Disadvantages are their insufficient luminance and a limited service life.
  • a display arrangement comprising an IC substrate component and a monolithic pixelated optochip placed on it.
  • a monolithic pixelated optochip is a matrix-shaped arrangement of light-emitting, optoelectronic components that are created on a coherent chip substrate by a common manufacturing process.
  • the IC substrate component has monolithically integrated circuits, which in turn result from a common manufacturing process.
  • the monolithic pixelated optochip comprises a semiconductor layer sequence with a first semiconductor layer having a first doping and a second semiconductor layer having a second doping, the polarity of the charge carriers in the first semiconductor layer differing from that of the second semiconductor layer.
  • the first semiconductor layer and the second semiconductor layer preferably extend in Lateral direction over the entire monolithic pixelated optochip.
  • the first semiconductor layer can have p-doping and the second semiconductor layer can have n-doping.
  • Reverse doping is just as possible as the use of a plurality of partial layers of the same doping for at least one of the semiconductor layers that differ in the doping strength and / or with respect to the semiconductor material.
  • the semiconductor layer can form a double heterostructure.
  • the active zone lies in a doped or undoped active layer which is applied between the first and the second semiconductor layer and has, for example, one or more quantum well structures.
  • the individual light-emitting, optoelectronic light sources of the pixelated optochip each represent LEDs that are arranged as a matrix, each LED having an LED rear side facing the IC substrate component and a first light source contact which adjoins the first semiconductor layer and makes contact is electrically connected to one of the IC substrate contacts.
  • each LED in the pixelated optical chip is designed in such a way that it comprises an area of one of the above-mentioned active layers.
  • the active layer or also another of the above-mentioned layers can be interrupted between neighboring LEDs, so that crosstalk is avoided.
  • the inventors have recognized that a technically simplified display arrangement with high packing density can be realized if the projection area of the first light source lennaps on the LED back corresponds to at most half the area of the LED back and the first light source contact is surrounded in the lateral direction by a rear absorber is.
  • the lateral direction is understood to mean a direction perpendicular to a stacking direction determined by averaging the surface normals of the semiconductor layer sequence.
  • a first light source contact which is applied over a small area and is significantly smaller than the pixel area of the associated LED, results in a lateral narrowing of the current path in the semiconductor layer stack.
  • the lateral extent of an active zone is therefore limited to [pm] dimensions, so that individually controllable LEDs are separated from one another due to the localized recombination zone within the semiconductor layer stack.
  • the pixel size of each LED which is defined in the present case as the maximum surface diagonal of the LED rear side, is expediently selected to be ⁇ 1500 ⁇ m and preferably ⁇ 900 ⁇ m and in particular in the range from 200 ⁇ m to 1200 ⁇ m.
  • the preferred first light source contact is even smaller, the projection area of the first light source steering contact onto the LED rear side taking up at most 25% and preferably at most 10% of the area of the LED rear side for advantageous designs.
  • the first semiconductor layer and the second semiconductor layer with a p- or n-conductivity less than 10 4 Sm_1 , preferably less than 3 * 10 3 Sm_1 , more preferably less than 10 3 SITU 1 are preferred executed so that the lateral expansion of the current path is limited.
  • the layer thickness of the first semiconductor layer in the stacking direction is at most ten times and preferably at most five times the maximum diagonal of the first light source contact in the lateral direction.
  • a first light source contact on the monolithic pixelated optochip does not directly adjoin the assigned IC substrate contact. Instead, based on the stacking direction, the actual optochip contact element, whose cross-sectional area is greater than that of the first light source contact, lies below the first light source contact is. This measure simplifies the positioning of the monolithic pixelated optochip on the IC substrate component and the mutual contacting without impairing the lateral limitation of the current path.
  • the area around the compact first light source contact is used to arrange a rear absorber which reduces the optical crosstalk between adjacent LEDs.
  • a rear absorber which reduces the optical crosstalk between adjacent LEDs.
  • the downwardly directed electromagnetic radiation emanating from the active zone in an angular position is absorbed if a critical angle to the stacking direction is exceeded.
  • Preferred materials for the rear absorber are structured layers with silicon, germanium and gallium arsenide. It is also possible to install graphene or soot particles in the rear absorber.
  • the rear absorber surrounds the first light source contact laterally and extends laterally from this, whereby rear absorbers of adjacent LEDs adjoin one another and are preferably made in one piece.
  • the rear absorber extends in the stacking direction at least as far as the first semiconductor layer.
  • a section of the rear absorber runs within the correspondingly structured first semiconductor layer and shields the border area between adjacent LEDs.
  • reflective radiation blockers such as structured elements made of reflector materials such as aluminum, gold or silver, or made of dielectric materials whose refractive index is lower than that of the first semiconductor layer, can be used.
  • the rear absorber not only fulfills an optical function, but also serves as an electrical insulator to laterally limit the current path.
  • the display arrangement has, in the stacking direction, a second light source con- clock, which consists of a transparent material such as indium tin oxide (ITO) and is electrically connected to a transparent, extensive contact layer on the front of the pixelated optochip.
  • the second light source contact is formed by the large-area contact layer itself, so that the entirety of the second light source contacts of the LEDs arranged in matrix form can be applied as a common area contact.
  • the second light source contact is adjacent to the contact layer in a contacting manner, with second light source contacts of adjacent LEDs being separated from one another by a front absorber in a lateral direction perpendicular to the stacking direction.
  • the front absorber can consist of a material which absorbs the electromagnetic radiation emitted by the active zone or a material which reflects this radiation. Additionally or alternatively, the front absorber can act as an electrical insulator and contribute to the lateral restriction of the current path for the localization of the recombination zone to an area with [pm] dimensions.
  • the front absorber extends counter to the stacking direction at least in a part of the second semiconductor layer. Furthermore, the lower and / or upper sides of the second light source contact and / or that of the contact layer and / or the upper side of the second semiconductor layer can have an optically effective structuring to improve the coupling-out of light.
  • an IC substrate component with monolithically integrated circuits and with IC substrate contacts arranged as a matrix is electrically conductively connected to a monolithic pixelated optochip.
  • a semiconductor layer sequence with a first semiconductor layer having a first doping and a second semiconductor layer having a second doping is preferably grown epitaxially, the polarity of the charge carriers in the first semiconductor layer being different from that of the second semiconductor layer and the semiconductor layer sequence being a Specifies the stacking direction.
  • LEDs arranged as a matrix are applied in the pixelated optochip, each LED having a rear side facing the IC substrate component and a first light source contact which adjoins the first semiconductor layer in a contacting manner and is electrically connected to one of the IC substrate contacts .
  • the first light source contact is formed with a size such that its projection surface with a surface normal perpendicular to the stacking direction takes up at most half the surface of the rear side of the LED.
  • the first light source contact is surrounded by a rear absorber in a lateral direction pointing perpendicular to the stacking direction.
  • FIG. 1 shows an illustration of an embodiment of an optoelectronic device with an LED semiconductor element and a dielectric filter according to some aspects of the proposed principle
  • FIGS. 2A and 2B are illustrations of an exemplary embodiment of an optoelectronic device with an array of several semiconductor elements.
  • FIGS. 3A to 3E are representations of two further exemplary embodiments of an optoelectronic device with a plurality of LEDs according to some aspects;
  • FIG. 4 shows a simplified structure of a display with pixel elements arranged in rows and columns;
  • FIG. 5 shows an enlarged section from a display according to the previous figure with a pixel element and subpixels
  • FIG. 6 shows a schematic vertical sectional illustration through a section of a display according to the proposed concept with a pixel element separating layer and subpixel separating elements
  • FIG. 7 shows steps of a method for calibrating a pixel element with a pixel element separation layer and subpixel separation elements
  • FIG. 8 shows a first exemplary embodiment of a pixel array according to some aspects of the proposed principle, in which adjacent pixels are connected by a thin material bridge;
  • FIG. 9 shows a second exemplary embodiment of a pixel array with two LEDs connected by a material bridge
  • Figure 10A is a third embodiment of a pixel array with some aspects according to the proposed principle
  • FIG. 10B is a diagram for the exemplary embodiment of the previous figure, which illustrates the energy curve with a view of the material bridge;
  • FIG. 11 shows a fourth exemplary embodiment of a pixel array with some aspects according to the proposed principle
  • Figure 12A is a fifth embodiment of a pixel array
  • FIG. 12B shows an embodiment of a pixel array with adjacent LEDs, a material bridge, in which a coupling-out structure according to some of the aspects disclosed here is additionally provided.
  • FIG. 13 shows a sixth embodiment of a pixel array;
  • Figure 14 is a seventh embodiment of a pixel array with further aspects
  • FIG. 15 forms an eighth embodiment of a pixel array
  • FIG. 16 shows a ninth embodiment of a pixel array
  • FIG. 17 shows an exemplary embodiment with various steps for a method for producing a pixel array according to the proposed concept
  • FIG. 18 shows an exemplary embodiment of a display device composed of a monolithic pixel array with a monolithic IC in a cross-sectional illustration according to some aspects of the proposed concept
  • FIG. 19 shows the previous exemplary embodiment of the proposed display device in a cross-sectional illustration with a sketched possible light path
  • FIG. 20 illustrates a second exemplary embodiment of the proposed display device with monolithic pixel array and IC in a cross-sectional view
  • FIG. 21 shows a fourth exemplary embodiment of the proposed display device in a cross-sectional view with additional measures for guiding light
  • a defined emission characteristic is required for some applications.
  • Other applications that require a Lambertian radiator can easily be modified based on a solution for directional radiation by applying an additional diffuser element. Therefore, a solution with an improved and directional radiation characteristic of an LED, to which a dielectric filter with additional reflective sides is placed, is a suitable starting point for a variety of applications monolithic display.
  • FIG. 1 shows schematically an optoelectronic component 10 in cross section. The structure, the function and the production of the optoelectronic component 10 are described below.
  • the optoelectronic component 10 contains a pixel 11 with an optoelectronic component in the form of an LED, also referred to as an LED semiconductor element 12.
  • the LED semiconductor element 12 contains an active zone 13 which is designed to generate light, and has a height in the range from 1 to 2 gm.
  • the LED semiconductor element 12 has a first main surface 14, a second main surface 15 opposite the first main surface 14 and, for example, four Side surfaces 16 on.
  • the side surfaces 16 are each beveled in the lower area in such a way that they form an angle oc with the first main surface 14 of less than 90 ° in the beveled area.
  • the active zone 13 is at the level of the inclined area.
  • a layer 17 which contains a random or deterministic topology.
  • a corresponding topology can be etched into the first main surface 14 of the LED semiconductor element 12.
  • a further layer, not shown in FIG. 1, is deposited over layer 17 and has a different refractive index than layer 17.
  • the layer 17, in combination with the layer deposited over it, has the effect that light which does not emerge perpendicular to the first main surface 14 from the LED semiconductor element 12 is deflected in other directions, for example by reflection at the interface between the layer 17 and the layer above.
  • the layer arranged above layer 17 has the function of providing a smooth surface onto which the electrical mirror layers can be applied.
  • a dielectric filter 18 which consists of a stack of dielectric layers and is designed in such a way that it only transmits light components within a specified angular cone, while flatter rays are reflected.
  • the angular cone is aligned with its axis perpendicular to the first main surface 14 of the LED semiconductor element 12.
  • a reflective material 19 which is electrically conductive and consists for example of a metal, is deposited on all side surfaces 16 of the LED semiconductor element 12.
  • the reflective material 19 is in contact with the n-doped region of the LED semiconductor element 12.
  • the reflective layer 20 is in contact with the p-doped region of the LED semiconductor element 12.
  • the beveled side surfaces 16 of the LED semiconductor element 12 are covered by an electrically insulating first material 21.
  • the electrically insulating first material 21 is arranged between the material 19 and the layer 20 and provides electrical insulation between the n- and p-contacts of the LED semiconductor element 12. Furthermore, the material 21 has a low refractive index so that light which emerges from the LED semiconductor element 12 at the beveled side surfaces 16 is reflected.
  • the layer formed from the reflective material 19 is designed in such a way that it completely surrounds the pixel 11 in the horizontal direction and extends over the entire pixel 11 in the vertical direction. That is, the layer of reflective material 19 extends from the bottom of the electrically insulating first material 21 over the LED semiconductor element 12 to the top of the dielectric filter 18. Any light that emerges from the pixel 11 laterally , is backreflek benefits by the reflective material 19 so that light with high directionality can only emerge on the upper side of the optoelectronic device 10.
  • FIGS. 2A and 2B schematically show an optoelectronic component 30 in a plan view from above and in cross section.
  • the optoelectronic component 30 contains a multiplicity of pixels 11, as have been described above.
  • the Pixel 11 are arranged in an array and separated from one another by the reflective material 19, which extends through the optoelectronic device 30 in a grid shape.
  • an external connection 31 is provided, which makes it possible to contact the n-regions of the LED semiconductor elements 12 from outside the optoelectronic component 30.
  • the anodes of the LED semiconductor elements 12 are connected to one another, which is referred to as a common anode arrangement.
  • a common cathode arrangement in which the cathodes are connected to one another is also possible.
  • the array of pixels 11 is placed on a carrier 32.
  • the carrier 32 has a p-contact connection 33 for each p-contact, so that the p-contacts of each of the pixels 11 can be controlled individually, for example by an IC.
  • the optoelectronic device 30 allows a very high pixel density. In addition, thanks to the monolithic structure, the arrangement can be largely scaled.
  • FIGS. 3A, 3B and 3C show an optoelectronic component 40 in a plan view from above or in cross section, two different variants being shown in FIGS. 3B and 3C.
  • the optoelectronic component 40 contains a multiplicity of pixels 11, the pixels 11 not being arranged directly adjacent to one another as in the optoelectronic component 30 shown in FIGS. 2A and 2B, but being spaced apart from one another. Each pixel 11 in the optoelectronic component 40 is completely covered by the reflective material 19 on its four side surfaces. The space between the Pi xeln 11 is filled with an electrically insulating second material 41, for example a potting material.
  • the n-contacts of the LEDs in the pixels 11 can be connected to the underside or to the top or between the top and bottom of the optoelectronic component 40.
  • the pixels 11 are placed on a carrier 42 into which n-contact connections 43 are integrated, which connect the n-contacts of the pixels 11 to one another.
  • the carrier 42 has a p-contact connection 44 for each p-contact, so that the p-contacts of each pixel 11 can be activated individually.
  • the carrier 42 may also contain an IC.
  • the spaced-apart arrangement of the LED semiconductor elements 12 in the optoelectronic device 40 also allows contacting in which both the n-contact and the p-contact of each pixel 11 can be controlled individually.
  • FIG. 3C shows an alternative variant in which a carrier 45 contains only individual p-contact connections 46 for each pixel 11 arranged on the carrier 45.
  • P-doped and n-doped layers can also be interchanged.
  • conductor tracks 47 are arranged in a grid-like manner, which connect the n-contacts of the pixels 11 to one another and lead to an external connection 48 which is arranged on one side of the optoelectronic device 40, as FIG. 3A shows.
  • FIG. 3D shows an embodiment in which, in the case of an essentially rectangular semiconductor element or LED 12, a dielectric layer 19 'is formed on two opposite sides.
  • a dielectric layer 19 ' is formed on two opposite sides.
  • the dielectric elements 19 and 19 ′ alternately wrap around the semiconductor element 12 and the dielectric filter 18.
  • the dielectric elements 19 and 19 ' are designed differently.
  • Element 19 ′ comprises at least one electrically conductive partial area, for example in the form of an area along the side wall of the LED 12 or also in the form of a plurality of strips running along the side wall.
  • Element 19 is not electrically connected to LED 12, so it does not contribute to the power supply of element 12.
  • the direction of the current is indicated by the arrow in FIG. 3D.
  • the current either flows to the surface and from there through the dielectric filter 18 into the semiconductor layer to the active area.
  • the conductive portion of the dielectric element is connected to a contact layer on the LED.
  • the contact layer could, for example, be arranged between the dielectric filter and the LED and designed as a cover electrode, such as that shown in FIG. 3A by the thin layer, not designated, between the elements 12 and 18. In both cases the contact layer serves to spread the current over the entire surface.
  • FIG 4 a simplified schematic representation of an electronic display 10 is shown to derive the aspect of pixel elements with electrically separated and optically coupled subpixels, as it is often used in monitors, televisions, display panels or small devices such as smart watches or smartphones.
  • the basic structure is known to be realized via a closely adjacent arrangement of a plurality of pixels or pixel elements 12 in one plane.
  • the pixel elements 12 are organized in rows and columns and can be individually controlled electronically. The control takes place in such a way that they are varied in this way both in their luminosity and in their color tone and emitted wavelength.
  • each pixel often comprises three sub-pixels, which in turn are designed for the emission of different wavelengths.
  • the pixel elements 12 are often applied to a substrate or a carrier structure 14, which in this aspect are primarily intended to ensure mechanical stability of the arrangement.
  • a substrate or a carrier structure 14 which in this aspect are primarily intended to ensure mechanical stability of the arrangement.
  • pixel elements 12 in order to generate a sufficiently high resolution, in some cases several million such pixel elements 12 have to be spatially densely arranged both mechanically and electrically connected. At the same time, in many cases, defective pixels 12 can be seen as dark points between the active pixels.
  • due to extremely small dimensions, for example for LEDs on the one hand the density and resolution of such displays increase, on the other hand there is also a need for the most error-free function possible and production with few rejects.
  • substrate 14 is given that at the same time includes the control elements and serves as a support structure for the pixels.
  • individual pixel elements 12 are provided, which here are rectangular and have the same size. These identical sizes of the pixel elements 12 are often advantageous in terms of production, but according to one example can also be designed in different shapes or sizes.
  • the pixel element 12 has a length 11 and a width bl.
  • a pixel element separation layer 16 is provided between the pixel elements 12. The latter is in the range of less gm, for example 2 gm to 100 gm.
  • the pixel element separating layer 16 is embodied in such a way that the neighboring pixel elements 12 are electrically separated with regard to the control of the respective pixel elements.
  • FIG. 6 shows a section of a pixel element in a cross-sectional representation.
  • the pixel elements 12 are separated by a pixel element separating layer 16 and each comprise subpixels 18.
  • the pixel element separating layer 16 provides electrical and optical separation between the pixel elements 12. This is intended to prevent light emitted by a pixel element 12 from Det is, by optical crosstalk in an adjacent arranged pixel element 12 crosses and is emitted from there.
  • a further subdivision according to the invention into subpixels 18 is shown here, for example for a selected pixel element 12.
  • the subpixels 18, also referred to as so-called fields, have the same size and shape here.
  • a length 12 of a subpixel 18 is defined, wherein according to an example the length 11 of the pixel element 12 can result from a multiple of the length 12 of the subpixel 12 of the same size, including any gaps.
  • a width b2 of a subpixel is specified, and here too, according to an example, the width b1 of the pixel element can result from an approximate multiple of the width b2 of the subpixel 18 of the same size, including any spaces.
  • the division of the pixel elements 12 into subpixels 18 or so-called fields is only shown for one pixel element 12. The structuring is, however, applicable to all pixel elements 12 arranged in a display 10.
  • a subpixel separating element 20 is provided between two adjacent subpixels 18 of the same pixel element 12.
  • This subpixel separating element 20 is designed in such a way that electrical separation takes place with regard to the control of an assigned subpixel (of length 12) (see FIG. 6).
  • the subpixel separating element 20 is also configured such that an optical coupling or optical crosstalk is made possible with regard to the light emitted by the subpixels 18. In other words, this means that within a pixel element 12 photons or light from a subpixel 18 can cross talk to one or more of the subpixels 18 located in the same pixel element 12, but not between two pixel elements 12.
  • the various possible emittable colors of a pixel element 12 can be generated by a combination of the basic colors red, green and blue.
  • a pixel element 12 may contain sub-pixels 18 that may emit different wavelengths of light.
  • the total of nine subpixels 18 are identified by the letters A to K, for example.
  • the subpixels A, D and G are designed as red LEDs, the subpixels B, E and H as green LEDs and the subpixels C, F and K as blue LEDs. If, for example, red light is to be emitted by the pixel element 12, the subpixels A, D and G are controlled simultaneously via the control electronics. If necessary, the control electronics can be used to test whether all subpixels A, D and G are functioning correctly. A desired brightness can then be set in this way.
  • optical crosstalk can also take place over a plurality of subpixels within a pixel element 12.
  • FIG. 6 shows a sectional illustration through a partial area of a display 10.
  • a substrate 14 is shown, which, among other things, is intended to provide a mechanically sufficiently stable support structure for receiving the remaining structure elements. According to one example, this can be a wafer of a silicon IC.
  • the substrate 14 can additionally have a driver circuit or control electronics (not shown) and various electrical connections.
  • contact structures 24 are provided that can be used to control a subpixel area 26. In the example shown here, this is arranged directly adjacent to the contact structures 24. Via the contact structures 24 it is possible to control an emitter chip 26 individually and selectively via the control electronics.
  • An epitaxial layer 26 has, for example, different layers which, among other things, permit functionality of light-emitting diodes.
  • a p-n junction can be implemented by appropriately differently doped layers or also have one or more quantum well structures.
  • a region of a p-n junction 28 is indicated here schematically and in a simplified manner by a dashed line. The structures of the pixel elements 12 and the subpixels 18 are now incorporated in the epitaxial layer 26.
  • the individual pixel elements 12 can be seen in detail via pixel element separating layers 16. These each have a length 11, which corresponds to a distance between two pixel element separating layers 16. Within the pixel elements 12, three subpixels 18 can be delimited here in the longitudinal direction. These each have a length of 12. Subpixel separating elements 20 are arranged between the individual subpixels 18.
  • the pixel element separating layers 16 and the subpixel separating element 20 are each as a trench or similar structure.
  • the pixel element separating layers 16 and the sub-pixel separating element 20 are each incorporated into the epitaxial layer 26 as a trench-like, gap-like or similar structure, for example by means of etching processes.
  • An electrically insulating material for example SiO2, is then deposited in the trenches.
  • a trench depth dl of the pixel element separating layer 16 is selected to be greater than a trench depth d2 of the sub-pixel separating element 20. This means that the smaller depth d2 of the trench of the subpixel separating element 20 optical crosstalk between subpixels 18 is possible, please include.
  • both optical crosstalk 30 and electrical crosstalk are prevented by the deeper trench dl of the pixel element separating layer 16.
  • a depth d2 of the trench of the subpixel separating element 20 is selected such that it runs through an area of a p-n junction 28. This can advantageously prevent two adjacent sub-pixels 18 or the associated emitter chips 22 from interacting electrically and / or from electrical or optical crosstalk from occurring.
  • the pixel element separating layer 16 runs through the active layer up to the edge of the opposite radiation surface, but does not cut through it.
  • the area close to the surface can be designed as a common contact that connects all pixels and subpixels to a potential connection.
  • the pixel element separating layer 16 can comprise a mirror layer, so that a light generated by the pixel is optically deflected.
  • the subpixel separating element 20 extends through the active layer, but ends shortly thereafter. This prevents electrical crosstalk, however not the optical one.
  • the subpixel separating element 20 also extends only as far as the active layer or slightly into it.
  • the pixel element separating layer 16 and the subpixel separating elements 20 are designed as trenches with essentially vertical side walls, the invention is not restricted thereto. It is also possible to consciously choose other shapes that also have further functionality such as Light collimation or light guidance. As an example of this, inclined sidewalls for the pixel element separation layer 16
  • a method 100 for calibrating a pixel element 12 is shown in FIG.
  • a subpixel 18 of a pixel element 12 is controlled as described above and below.
  • This control of the subpixels 18 should allow a test of the function of the subpixels 18 in question. This can take place, for example, using control signals from control electronics, which in turn can be made possible by separate contacting of each individual subpixel 18.
  • defect information of a subpixel 18 is detected. In other words, information is generated here as to whether the subpixel 18 in question is functioning correctly.
  • defect information can be, for example, a flag or a specific value that contains information about a correct function of the subpixel 18.
  • this defect information can be stored, for example, in a storage unit of control electronics. This can serve to compensate for defective subpixels by appropriately adapted control signals of the associated subpixels of the same wavelength and thereby achieve correct functioning of the entire pixel element 12.
  • the subpixel separating element 20 can be designed such that optical crosstalk between subpixels 18 of the same color or wavelength is possible, the subpixel separating element 20 being designed to be optically separating between subpixels 18 of different colors or wavelengths.
  • FIG. 8 An expansion of pixelated or other emitters in which optical and electrical crosstalk between pixels of an array is prevented by a pixel structure with a material bridge is shown in FIG. 8. This shows a section of an array A in a cross section, in which two adjacent optoelectronic pixels P are connected by a material bridge.
  • the array A has two optoelectronic pixels P in the form of ver tical LEDs, which were produced over the entire area.
  • Each pixel P comprises an n-doped layer 1, a p-doped layer 3 and an active zone 5 suitable for light emission.
  • material of the layer sequence was added from the n-doped side and from the p-doped side away. All that remains is a thin material transition 9 with a maximum thickness d c , which comprises the active layer 5 and a thin cladding layer 7.
  • the cladding layer can be formed from the same material as layers 3 or 5, the material transition is significantly longer than it is thick.
  • the thickness d c is chosen so that no electromagnetic wave can propagate in the material transition. Optical modes are thus suppressed. In other words, the electrical and / or optical conductivity of the material transition 9 in FIG. 8 is effectively reduced in the horizontal direction.
  • the two main surfaces of the material transitions 9 exposed as a result of the removal of the material of the layer sequence and exposed surface areas 11 of the pixels P are electrically insulated and passivated by means of a respective passivation layer 13, in particular comprising silicon dioxide.
  • the Areas of the removed material of the layer sequence are also filled with a filler material 15.
  • the two main surfaces of the pixels P are electrically contacted by means of contact layers 33, these end contacts being able to form.
  • Contact layers 33 can have transparent material, for example ITO, in such a way that the light generated or received by the pixels P shines through the transparent material.
  • the active zone 5 comprises one or more quantum wells or other structures. Your band gap is matched to the desired wavelength of the emitted light.
  • the maximum thickness d c is selected such that all fundamental modes are prevented from propagating along the active zone 5 of the material transitions 9 to the next pixel P.
  • the maximum thickness d c of an active zone 5 of a material transition 9 for this condition depends on the difference in refractive index between the active zone 5 and the cladding layers 7 of the material transition 9 corresponding to a waveguide. In general, this means that the material transition should be as thin as possible. On the one hand, this makes crosstalk of optical modes more difficult, since the wave cannot propagate in the horizontal direction. On the other hand, the low maximum thickness d c makes further electrical crosstalk more difficult.
  • the thin cladding layers 7 of the active zone 5 surrounding the active zone generally show a high surface resistance and can only carry little current. A further reduction also reduces electrical crosstalk here due to the increasing resistance.
  • the maximum thickness d c also depends on the refractive index and the thickness of the active zone 5.
  • the maximum thickness d c is greater than or equal to the thickness of the active zone 5.
  • the maximum thickness d c also depends on the distance between the adjacent pixels P. The greater the distance, the greater the maximum thickness d c can be.
  • a suggested range of maximum Thickness d c is between 100 nm and 4 gm, in particular between 100 nm and 1 gm.
  • the layers shown in Figure 8 have thicknesses that depend on the materials used, including the doping materials, the concentration versus depth doping profile, the angles of the sidewalls, the pixel size, the interpixel spacing, and the overall array size.
  • a lower limit for the total thickness is around 100 nm.
  • Suitable material systems for the pixels P are, for example, In (Ga, Al) As (Sb, P), SiGe, Zn (Mg, Cd) S (Se, Te), Ga (Al) N, HgCdTe.
  • Suitable materials for contact layers 33 are metals such as Au, Ag, Ti, Pt, Pd, Cr, Rh, Al, Ni and the like, alone or as alloys with Zn, Ge, Be. This material can also be used as the filler material 15, which then serves as a bonding material in addition to the filler function.
  • Conductive material also has possible reflective and other properties.
  • Transparent conductive oxides such as ZnO or ITO (InSnO) can also be used as contact layers 33 for contacting and also provide a common contact for either the p-side or the n-side of the array.
  • Dielectrics such as fluorides, oxides and nitrides of Ti, Ta, Hf, Zr, Nb, Al, Si, Mg can be used as transparent isolators.
  • This material can be used for passivation layers 13.
  • This material can also be used as the filling material 15, which then serves as an electrical insulator in addition to the filling function.
  • Values of the refractive indices of the active zone 5 and of the cladding layers 7 depend entirely on the materials used.
  • the maximum thickness d c also depends on the refractive index of the dielectric produced by means of the passivation layer 13 and / or the filling material 15. The smaller the refractive index difference between active zone 5 and dielectric, the more the maximum thickness d c for the same crosstalk can be greater.
  • FIG. 9 shows a second exemplary embodiment of a pixel array A in a cross section.
  • the array A shown here in FIG. 9 differs from the array A shown in FIG. 8 in that a light-absorbing material 17 having a relatively small band gap at least partially fills the regions of the removed material of the layer sequence. Furthermore, the light-absorbing material 17 rests directly on the material transitions 9, since no passivation layers 13 are formed on them. Only exposed surface areas 11 of the pixels P are electrically isolated and passivated by means of a respective passivation layer 13.
  • Their material can include silicon dioxide, for example, so that there is no electrical short circuit between material 3 and 17.
  • a filler material 15 is formed on the material transition 9, the passivation layer 13 remaining between them.
  • the use of the light-absorbing Mate rials 17 provides additional suppression of optical over talk.
  • the light-absorbing material 17 between the pixels P reduces a waveguide by absorbing the light that emerges from the active zone 5 in the region of the material transitions 9. The wave line is attenuated along the material transitions 9.
  • Suitable as light-absorbing material 17 are metals, alloys, dielectrics or semiconductors with a band gap smaller than the band gap of the material transition 9 which initially acts as a waveguide. This also includes the energy of the light larger so that it is absorbed by the material 17. For example, a floating eye that absorbs 50% of red wavelengths can be used.
  • the light-absorbing material 17 is grown on the material transitions 9 for example by means of CVD (chemical vapor deposition) or PVD (physical vapor deposition; physical gas phase deposition) by generating epitaxial layers. The light-absorbing material 17 was applied to the cladding layers 7 or grown on here.
  • FIG. 10A shows a third exemplary embodiment of a pixel array A according to the invention in a cross section.
  • a material 19 is formed with a refractive index that is larger than the removed material, in particular the doped material or a filler material 15 but not greater than the refractive index of the cladding layers 7 or the active zone 5 should be.
  • the waveguide in the transition material 9 is also attenuated.
  • the layer sequence on the substrate 35 is finally covered by a protective cover layer 37.
  • the material 19 with an increased refractive index is grown epitaxially on the material transitions 9, for example by means of chemical or physical vapor deposition.
  • the application or growth takes place after the removal of the original n-doped and / or p-doped layer material between two pixels P in each case and after passivation of exposed surface regions 11, in particular side surfaces, of the pixels P by applying passivation layers 13.
  • the material 19 with an enlarged refractive index was applied or grown on the cladding layers 7 here. No passivation layers 13 are formed at the material transitions 9. This is the area below the material transition 9.
  • GaAs can be used as material 19 with an enlarged refractive index to an active AlGaAs Zone 5 of a material transition 9 must have grown.
  • the material 19 is formed with an increased refractive index, in that a material 21 increasing the refractive index has been diffused or implanted into a filler material 15 up to or into the cladding layers 7. This is shown in FIG. 10A by the area above the material transition 9.
  • the material 19 with an enlarged refractive index can be formed in FIG. 10A above the material transition 9 and / or below the material transition 9. A region free of material 19 with a larger refractive index can be filled with a filler material 15.
  • FIG. 10B shows a simulation of the propagation of the light in the area of the material transition of the third exemplary embodiment of a pixel array according to the proposed principle.
  • the cross section of a material transition 9 is shown, in which only an upper side has been etched and filled with a material 19 with an enlarged refractive index.
  • the material 19 with an increased refractive index has a refractive index equivalent to the quantum well material 5. That is to say, the active zone 5 and the material 19 with an increased refractive index are shown in dark gray in the diagram.
  • the cladding layer 7 or non-etched semiconductor material of an n-doped layer 1 and a filler material 15 are shown in white.
  • the layer that is only a few 0.1 mm thick in this simulation is the active zone 5 or the area of the quantum well material.
  • the 0.05 m thick layer is still "residual cladding" or a remaining cladding layer 7.
  • the 1 m thick layer is the material 19 with the increased refractive index. Depending on the distance between the LEDs and the selected material, the individual sections can be larger or smaller be designed from.
  • an active zone 5 with a lower, non-etched n-doped layer 1 having a refractive index of 3 Refractive index of 3.5 and a layer thickness of 0.1 gm is arranged.
  • a cladding layer 7 with a refractive index of 3 is formed on this first inner layer as a second inner layer of the material transition 9 with a layer thickness of 0.05 ⁇ m.
  • a relatively thick third inner layer of a material 19 with an increased refractive index of 3.5 and a layer thickness of 1 ⁇ m is formed thereon.
  • the third inner layer is covered by a layer comprising a filler material 15 with a refractive index of, for example, approximately 3.
  • TM transversely magnetic
  • TE transversal electrical
  • FIG. 10B shows the value of a spatial extent x in gm with the x-axis.
  • the y-axis shows the value of a y-component of an electric field strength E.
  • FIG. 10B shows how a fundamental mode TE0 from the active zone 5 exits and is stopped by the further optical barriers which are present between two pixels P above and / or below the material transition 9 acting as a waveguide.
  • the optical barriers here are the interfaces between the layers of different refractive indices according to the layer structure of FIG. 10A described above.
  • the fundamental mode TE0 enters the thick third inner layer made of material 19 with an increased refractive index and does not enter the neighboring pixel P.
  • FIG. 11 shows a fourth exemplary embodiment of a pixel array A in a cross section.
  • additional material 23, 24 is introduced between two filler layers 15 and two passivation layers 13 in the active zone 5 of a material transition 9, so that the electrical and / or optical conductivity of the material transition 9 acting as a waveguide is effective decreased.
  • the additional material is, on the one hand, a material 23 which increases light absorption in the active zone 5 of the material transition 9.
  • band gaps are reduced Elements in the active zone 5 of the material transition 9 implanted or diffused.
  • dopants are diffused or implanted in the central area of the active zone 5 between pixels P.
  • the band gap is reduced due to a so-called band gap renormalization. The greater the amount of material 23 introduced along a material transition 9, the greater is the absorption of light in the active zone 5.
  • the additional material to the other is a material 24 which increases an electrical resistance in the active zone 5 of the material transition 9.
  • the elements which increase the electrical resistance are implanted or established in the active zone 5 of the material transition 9. This further increase in the electrical resistance is used to further reduce the electrical talk from one pixel P to the adjacent pixel P.
  • Fe can be introduced into an InGaAsP-containing active zone 5 of a material transition 9 to increase the electrical resistance.
  • Both materials 23, 24 are diffused or implanted into the active zone 5 of a respective material transition 9 before the application of passivation layers 13.
  • FIG. 12A shows a further exemplary embodiment of a pixel array A in a cross section, in which, in contrast to a structure in FIG. 138, an optical structure 25 is introduced in the area of the material transition.
  • the structure 25 is between two filler layers 15 and two passivation layers 13 along the active zone 5 of a material transition 9 is introduced. This reduces an optical conductivity of the material transition 9 acting as a waveguide between two pixels P. A waveguide is reduced.
  • Optical structures 25 can be a photonic crystal and a Bragg mirror or another dielectric structure.
  • the structure 25 forms along the material transition 9 above, below or on both sides of the active zone 5 periodic structure of the refractive index, which leads to an optical band gap and prevents the propagation of photons along the material transition.
  • the periodicity of the optical structures depends on the light wavelengths, the size of the optical structures, the length of the structured material transition 9 and the refractive indices of the materials used.
  • FIG. 12A only an optical structure 25 is shown on a lower side of the material transition 9 acting as a waveguide. This optical structure 25 can also be formed on the upper side of the material transition 9 acting as a waveguide.
  • the optical structure 25 shown in FIG. 12A is a Bragg mirror. After the optical structures 25 have been formed, passivation layers 13 are applied.
  • FIG. 12B An extension of the example from FIG. 12A is shown in FIG. 12B.
  • a converter material 41 or 42 is applied to the surface.
  • the converter material 41 and 42 each extends approximately to the middle between two LEDs.
  • the light generated in the active layer of an LED is directed by the latter in the direction of the converter material.
  • Light that enters the converter material from the LED is converted there.
  • Cross-talk is prevented by an optional reflective layer between the converter materials.
  • photonic structures 34 and 37 are deposited on each pixel in order to direct the light.
  • a dielectric mirror as described above can also be provided.
  • FIG. 13 shows a sixth exemplary embodiment of a pixel array A according to the invention in a cross section.
  • two opposing electrical contacts 27 are additionally introduced here in two filling layers 15, along the active zone 5 of a material transition 9, on both main surfaces of the material transition 9 acting as a waveguide, which are effective between two pixels P. electrical and / or optical conductivities of the material transition 9 acting as a wave conductor is reduced.
  • These opposing electrical contacts 27 apply an electrical bias to both main surfaces of a respective material transition 9 between two pixels P.
  • passivation layers 13 are applied to the two opposing electrical contacts 27, in particular to their surfaces on which filler material 15 is formed and which adjoin the pixels P.
  • the same reference symbols in relation to the other FIGS. 18 to 12A identify the same features in FIG.
  • FIG. 14 shows a seventh exemplary embodiment of a pixel array A according to the invention in a cross section.
  • an electric field is inherent here, ie generated by the selection of a suitable material system.
  • at least one layer of n-doped material as 29 and / or p-doped material 31 is arranged on at least one of the two main surfaces of a material transition 9 in such a way that an electric field is generated by it, which is thus incorporated into the material transition 9 without further means is building.
  • the electric field for increasing the light absorption in the material transition 9 is generated in that a layer of n-doped material 29 on a main surface of the material transition 9 and a layer of p-doped material 31 on the opposite main surface of the material transition 9 is formed from.
  • the material used to provide the electric field in particular the n-doped material 29, the p-doped material 31 and possibly the undoped material, are epitaxial in this way by means of CVD (chemical deposition from the gas phase) or PVD (physical deposition from the gas phase) grown in that a built-in bias is provided between adjacent pixels P on the thin waveguide.
  • CVD chemical deposition from the gas phase
  • PVD physical deposition from the gas phase
  • a built-in bias is provided between adjacent pixels P on the thin waveguide.
  • InGaAlP can be doped with Si and Zn.
  • the doped material 29 and / or 31 By means of the doped material 29 and / or 31, a bias is provided which has the same effect as the embodiment according to FIG. Furthermore, the material providing the electrical field is in direct contact with the material transitions 9, since no passivation layers 13 are necessary on these. Only exposed surface areas 11 of the pixels P are electrically isolated and passivated by means of a respective passivation layer 13. Their material can include silicon dioxide, for example. The pixels P are electrically connected by means of electrical contact layers 33.
  • FIG. 15 shows an eighth embodiment of a pixel array A in a cross section.
  • the active zone 5 was etched in a controlled manner. In other words, damage to the active zone 5 or the occurrence of defects in the active zone 5 in the area of the material transition is permitted in a controlled manner.
  • the material transition 9 is completely interrupted in its center to the two pixels P between which the material transition 9 is formed. At the transitions to the two pixels P, the material transition 9 is formed with a maximum thickness d c .
  • FIG. 16 shows a ninth exemplary embodiment of a pixel array A. On the left-hand side, two different exemplary embodiments of the suppression of crosstalk between two neighboring pixels P are shown in cross section.
  • the upper variant VI shows the first embodiment according to FIG. 8.
  • the lower variant V2 shows the fourth embodiment according to FIG. 12A. A plan view of four pixels P which are adjacent to one another is shown on the right-hand side.
  • each material transition 9 to the other material transitions 9 can be designed differently, in accordance with the exemplary embodiments described in this application.
  • material transitions 9 can be made the same ent long in a respective spatial direction.
  • the material transitions 9 can be formed according to the desired pattern. Embodiments of the material transitions 9 ent long a respective spatial direction can alternate.
  • FIG. 17 shows an exemplary embodiment of a method according to the invention for producing a pixel array A.
  • the method for producing an array A of optoelectronic pixels P has the following steps for this purpose. With a first step S1, a full-area layer sequence of an n-doped layer 1 and a p-doped layer 3 is produced along the array A, between which an active zone 5 is formed.
  • Various techniques are set out and disclosed in this application.
  • a second step S2 material of the layer sequence is removed from the n-doped side and from the p-doped side between pixels P to be formed, in particular by means of etching. This is done in such a way that at least the active zone remains as a material transition. Likewise, thin Mantelschich th 7 above or below or on both sides of the active zone 5 in the material transition 9 remain. The thickness d c is significantly reduced and optical modes cannot propagate laterally between the pixels. The higher resistance also reduces electrical crosstalk. Overall, the electrical and / or optical conductivity of the material transitions 9 is reduced.
  • the thickness d c is sufficiently thin, which is required according to specifications for the array A or for a desired device with regard to brightness or responsiveness.
  • the thickness in the area of the material transition depends, among other things, on the material system and the wavelength of the light emitted.
  • an etching is carried out from both sides up to or into the thin cladding layers 7 on either side of the active zone 5 or up to the active zone 5, such that all fundamental modes are prevented from converging along the active zone 5 to the next pixel P.
  • the maximum thickness d c of an active zone 5 of a material transition 9 for this condition depends on the difference in refractive index between the active zone 5 and the cladding layers 7 of the material transition 9 acting as a waveguide.
  • Reducing the maximum thickness d c reduces optical crosstalk, since more light emerges from the waveguide.
  • a reduction in the thickness d c also means a Reduction of electrical cross-talk.
  • the thin undo-oriented cladding layers 7 of the active zone 5 and the remaining between individual pixels P can hardly carry electricity. This therefore reduces electrical crosstalk.
  • the individual pixels P and the waveguide can be covered with other necessary materials for further suppression of optical and / or electrical crosstalk outside the waveguide.
  • the exposed main surfaces of the material transitions 9 and exposed surface areas 11 of the pixels P are electrically insulated and passivated by means of a respective passivation layer 13, in particular comprising silicon dioxide.
  • the electrical insulation and passivation of the exposed main surfaces of the material transitions 9 can be dispensed with, depending on which measure is used in the fourth step S4 to reduce crosstalk.
  • step S4 from the n-doped side and / or from the p-doped side, the removed material is at least partially replaced, for example by means of a filler material 15.
  • step S5 contact layers 33 are applied to the main surfaces of the pixels P and thus electrical contact is made with the structure.
  • steps S1 to S5 are first carried out for one main surface of the array and then after a substrate change for the other main surface of the array.
  • the light absorption and / or the electrical resistance of the active zone 5 can alternatively or cumulatively be increased.
  • a passivation layer 13 should also be applied to the material transitions 9.
  • Display arrangements with a high resolution, in particular with a monolithic structure, are of interest for a large number of applications.
  • displays with pixel-sized light sources inter alia, so-called displays in matrix form based on GaN or InGaN are proposed.
  • FIG. 18 shows a display arrangement comprising an IC substrate component and a monolithic pixelated optochip placed thereon as a first exemplary embodiment in cross section.
  • An IC substrate component 1 is shown with monolithically integrated circuits 2.1, 2.1, 2.3 and with IC substrate contacts 3.1, 3.2, 3.3 controlled by them.
  • the IC substrate component 1 can have further components for control, power supply and for signal exchange with peripheral devices, an interface 23 being sketched as an example.
  • the IC substrate contacts 3.1, 3.2, 3.3. are made of metal and each separated by an insulating layer.
  • On the IC substrate component 1 is a monolithic pixelated one Optochip 4 arranged and electrically and mechanically connected to the IC substrate contacts 3.1, 3.2, 3.3.
  • contacts 22.1m, 22.2 and 22.3 are introduced on the surface of the pixellated optochip 4 in such a way that, when precisely positioned on the IC, they meet the IC substrate contacts 3.1, 3.2, 3.3. opposite.
  • the contacts are each of the same size, so that even a slight offset as shown does not have any negative effects and a short circuit is avoided.
  • Various techniques for such a connection are disclosed in this application.
  • the monolithic pixelated optochip 4 comprises a semiconductor layer sequence 5 with a first semiconductor layer 6 with p-doping and a second semiconductor layer 7 with n-doping, the first semiconductor layer 6 and second semiconductor layer 7 being applied over a large area and extending into the perpendicular to the Sta Pelraum 8 extending lateral direction extending substantially over the entire monolithic pixelated optochip 4.
  • the semiconductor layers 6, 7 are design variants of the semiconductor layers 6, 7 with a plurality of individual layers with different doping strengths or made of different semiconductor materials.
  • an active layer with quantum wells not shown in detail, in the area of which an active zone 24 emitting electromagnetic radiation is formed when a current flows through the semiconductor layer sequence 5 in the stacking direction 8.
  • a transparent contact layer 16 for example made of indi tin oxide (ITO), is applied flat.
  • ITO indi tin oxide
  • the first light source contact 10.1, 10.2, 10.3 is on the underside of the first semiconductor layer 6 facing the IC substrate component 1 Much smaller than the pixel size P.
  • a maximum diagonal MD of the first Lichtquel lentakings 10.1, 10.2, 10.3 of 20 pm is chosen so that the feature is fulfilled, according to which the projection surface 13 of the first light source contact 10.1, 10.2, 10.3 on the LED rear 12 corresponds to at most half the area of the LED rear 12.
  • the projection area 13 has approximately 5% of the area of the LED rear side 12 with a diagonal of 20 ⁇ m. This results in a laterally limited current path 25 within the LED 9 between the first light source contact 10.2 and the second light source contact 11 formed by a section of the transparent contact layer 16, which leads to an active zone 24 limited in the lateral direction. In addition, non-radiative recombinations at the edges of the active zone 24 are suppressed.
  • the doping of the first semiconductor layer 6 and the second semiconductor layer 7 are preferably selected so that they have a p or n conductivity less than 10 4 Sm -1 , preferably less than 3 * 10 3 Sm _1 , more preferably less than 10 3 Sm _1 .
  • the first light source contact 10.2 is surrounded in a lateral direction pointing perpendicular to the stacking direction 8 by a rear absorber 15.1, 15.2 with an optical blocking effect, the rear absorber 15.1, 15.2 preferably consisting of silicon, germanium or gallium arsenide and / or a graphene or soot particle inclusion. From the light path 26 shown in FIG. 19 for the first exemplary embodiment, it can be seen that this measure enables the Crosstalk from a controlled LED 9 into neighboring pixels is reduced.
  • the same reference symbols are used for the components that correspond to the first exemplary embodiment.
  • Three-dimensional structures on the top side of the second semiconductor layer 7, which improve the coupling-out of light to the front side 17, are shown. It can be seen that the degree of total reflections is reduced and the outcoupling cone is increased.
  • 17 Fresnel lens structures are provided on the front side.
  • photonic crystal structures are arranged on the surface.
  • the fourth exemplary embodiment shown in FIG. 21 further reduces the optical crosstalk between adjacent LEDs 9 by a front absorber 21.1, 21.2, 21.3, 21.4 which laterally surrounds the second light source contacts 11.1, 11.2, 11.3. If the front absorber 21.1, 21.2, 21.3, 21.4 is designed to be electrically insulating, the lateral restriction of the current path for the localization of the active zone 24 can additionally be improved.
  • an optochip contact element 22.1, 22.2, 22.3 is arranged between tween the first light source contact 10.1, 10.2, 10.3 and the respectively assigned IC substrate contact 3.1, 3.2, 3.3.
  • the cross-sectional area of the optochip contact element 22.1, 22.2, 22.3 is larger than that of the first light source contact 10.1, 10.2, 10.3, so that the monolithic pixelated optochip 4 can be contacted in a simplified manner on the IC substrate component 1.

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Abstract

Es wird ein optoelektronisches Bauelement mit mindestens einem Halbleiterelement mit einer aktiven Zone vorgeschlagen, die zur 5 Erzeugung von Licht ausgebildet ist. das Bauelement umfasst einen dielektrischen Filter, der oberhalb einer ersten Hauptoberfläche des mindestens einen Halbleiterelements angeordnet ist und derart ausgebildet ist, dass er nur Licht in vorgebebenen Richtungen transmittiert, und ein reflektierendes Material, das an mindestens einer Seitenfläche des mindestens einen Halbleiterelements und an mindestens einer Seitenfläche des dielektrischen Filters angeordnet ist.

Description

OPTOELEKTRONISCHES BAUELEMENT, PIXEL, DISPLAYANORDNUNG UND
VERFAHREN
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Anmeldung DE 10 2019 112 604.5 vom 14. Mai 2019, die Priortät der deutschen Anmeldung 10 2019 113 792.6 vom 23. Mai 2019, die Priortät der deutschen Anmeldung 10 2019 129 209.3 vom 29. Oktober 2019, die Priortät der deutschen Anmeldung 10 2019 131 506.9 vom 21. November 2019 und die Priorität der internatio nalen Anmeldung PCT/EP2020/052191 vom 29. Januar 2020, deren Offenbarungen hiermit durch Rückbezug aufgenommen werden.
Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement sowie ein Pixel mit einem optoelektronischem Bauelement. Die Erfin dung betrifft weiterhin eine Displayanordnung sowie Verfahren zu deren Herstellung.
HINTERGRUND
In vielen Displays und auch anderen Anwendungen werden opto elektronisches Bauelemente monolithisch aufgebaut. Es werden somit keine einzelnen Bauelemente auf ein Board oder eine Back plane gesetzt, sondern optoelektronische Bauelemente in einem Substrat integriert, so dass sie einzeln ansteuerbar sind. Dadurch lässt sich zum einen die Größe reduzieren, ein weiterer Vorteil besteht aber auch in einer Reduzierung von Transferpro zessen und Lötschritten. Zudem lassen sich derartige monolithi schen Module einfach skalieren, d.h. sowohl in der Größe der einzlenen Bauelemente als auch in der Größe des Moduls skalie ren. Bauelemente können in einer frei definierbaren Matrix an geordnet werden. Gerade bei Massenprodukten lassen sich diese Skalierungseffekte in der Produktion gut aussspielen.
Die unterschiedlichen Anwendungen benötigen unter anderem eine unterschiedliche Abstrahlcharakteristik. Bei einigen sollen die optoelektronischen Bauelemente eine lambertsche Abstrahlcharak teristik aufweisen, in anderen Anwendungen sollte die Abstrh- lung möglichst gerichtet sein. Bei einem monolithischen Aufbau kann zum einen eine Ansteuer elektronik in dem Substrat integriert werden, in dem auch die optoelektronischen Bauelemente gefertigt sind. Zum anderen kön nen auch Schaltungen und optoelektronischen Bauelemente ge trennt gefertigt und anschließend zusammengefügt werden. Hier bei ist auf eine gute Positionerung zu achten.
Diese Anmeldung beschäftigt sich mit einigen Aspekten für mo nolithische Displays unter anderem mit Fragen zur Redundanz bei Ausfall von einem optoelektronischen Bauelement, zur Ab strahlcharakteristik und zur Ansteuerung.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein Aspekt beschäftigt sich mit einer Verbesserung der Ab strahlcharakteristik einer LED, der ein dielektrischer Filter mit zusätzlich reflektierenden Seiten aufgesetzt wird. Ein opto elektronisches Bauelement, insbesondere eine LED gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst mindestens ein Halbleiterelement, einen dielektrischen Filter sowie ein reflektierendes Material.
Das mindestens eine Halbleiterelement enthält eine aktive Zone, die zur Erzeugung von Licht ausgebildet ist. Es kann insbeson dere als vertikale oder horizontale LED ausgeführt sein. Maß nahmen zur Erhöhung der Effizienz des Bauelementes sind möglich. Weiterhin weist das mindestens eine Halbleiterelement eine erste Hauptoberfläche, eine der ersten Hauptoberfläche gegenüberlie gende zweite Hauptoberfläche sowie mindestens eine Seitenfläche auf, die sich zwischen den beiden Hauptoberflächen erstreckt. Beispielsweise kann das mindestens eine Halbleiterelement drei oder vier oder mehr Seitenflächen aufweisen. Es ist jedoch auch denkbar, dass das mindestens eine Halbleiterelement runde Haupt oberflächen aufweist und daher nur über eine Seitenfläche ver fügt . Das dielektrische Filter ist oberhalb der ersten Hauptoberflä che des mindestens einen Halbleiterelements angeordnet und der art ausgebildet, dass er nur Licht, das in vorgebebenen Rich tungen in den dielektrischen Filter eintritt, transmittiert bzw. durchlässt .
Beispielsweise kann das dielektrische Filter derart ausgestal tet sein, dass er nur Licht in einem vorgegebenen Winkelkegel transmittiert. Der Winkelkegel ist dabei mit seiner Achse senk recht zur ersten Hauptoberfläche des mindestens einen Halblei terelements ausgerichtet. Der Winkel zwischen der Mantelfläche bzw. den Mantellinien des Kegels und der Achse des Kegels, d. h. der halbe Öffnungswinkel des Kegels, kann einen vorgegebenen Wert aufweisen. Beispielsweise kann der halbe Öffnungswinkel des Kegels höchstens 5° oder höchstens 15° oder höchstens 30° oder höchstens 60° betragen. Lichtanteile, die aus dem Halblei terelement in den dielektrischen Filter mit einem Winkel ein- treten, der innerhalb des vorgegebenen Winkelkegels liegt, wer den durchgelassen, die übrigen Lichtanteile werden im Wesent lichen nicht durchgelassen und beispielsweise in das Halblei terelement zurückreflektiert. Dies ermöglicht eine hohe Direk- tionalität des von der optoelektronischen Vorrichtung emittier ten Lichts .
Das dielektrische Filter kann derart ausgebildet sein, dass der Winkelkegel einen sehr kleinen Öffnungswinkel aufweist, was zur Folge hat, dass im Wesentlichen nur Licht, das senkrecht zur ersten Hauptoberfläche aus dem Halbleiterelement austritt, von dem dielektrischen Filter durchgelassen wird.
In einem Aspekt kann das dielektrische Filter aus einem Stapel dielektrischer Schichten aufgebaut sein, die durch Beschichtung auf das Halbleiterelement aufgebracht werden und insbesondere eine hohe Transmission aufweisen. Beispielsweise können die dielektrischen Schichten in dem Stapel abwechselnd einen nied rigen und einen hohen Brechungsindex aufweisen. Als Material für die dielektrischen Schichten mit hohem Brechungsindex kön nen beispielsweise Nb2Ü5, TiÜ2, ZrÜ2, HfC>2, AI2O3, Ta2Ü5 oder ZnO verwenden werden. Für die dielektrischen Schichten mit niedri gem Brechungsindex können beispielsweise Si02, SiN, SiON oder MgF2 eingesetzt werden. Der Stapel aus dielektrischen Schichten mit abwechselnd hohen und niedrigem Brechungsindex kann als Bragg-Filter ausgebildet sein. Weiterhin kann das dielektrische Filter ein photonischer Kristall sein.
An der oder den Seitenflächen des mindestens einen Halblei terelements und des dielektrischen Filters ist das reflektie rende Material abgeschieden. Es kann vorgesehen sein, dass das reflektierende Material mindestens eine oder mehrere oder sämt liche Seitenflächen des mindestens einen Halbleiterelements be deckt. In gleicher Weise kann das reflektierende Material min destens eine oder mehrere oder sämtliche Seitenflächen des die lektrischen Filters bedecken. In einer Ausgestaltung umschließt das reflektierende Material sowohl das mindestens eine Halblei terelement als auch den dielektrischen Filter seitlich voll ständig .
Das reflektierende Material kann für das von dem mindestens einen Halbleiterelement emittierte Licht oder zumindest einen Wellenlängenbereich dieses Licht reflektierend sein. Folglich wird Licht, das durch die Seitenflächen des mindestens einen Halbleiterelements oder des dielektrischen Filters austritt, wieder zurückreflektiert, wodurch die Effizienz des optoelekt ronischen Bauelements erhöht wird.
Es können auch mehrere Bauelemente vorgesehen sein. Diese weisen ihrerseits eines oder mehrere monolithisch aufegebaute Halblei terelemente auf, von denen jedes die oben beschriebenen Eigen schaften besitzt. Auf den Halbleiterelementen ist jeweils ein dielektrischer Filter angeordnet. Zusätzlich sind die Halblei terelemente von dem reflektierenden Material umgeben. Zusätz lich oder alternative, können auch mehrere Bauelemente mit ihren Halbleiterelementen von einem derartigen Spiegel umgeben sein. Beispielsweise erlaubt eine derartige Ausgestaltung, eine Re dundanz vorzusehen, so dass bei Ausfall eines Halbleiterelements ein redundantes Halbleiterelement die Funktion übernehmen kann. Die Halbleiterelemente können beispielsweise in einem Array, d. h. einer regelmäßigen Anordnung eines monolithischen Displays angeordnet sein.
Das optoelektronisches Bauelement kann in einem Display, d. h. einem Anzeigegerät enthalten sein. Jedes der Halbleiterelemente kann ein Pixel des Displays darstellen bzw. repräsentieren. Weiterhin kann jedes der Halbleiterelemente ein Subpixel eines Pixels darstellen, wobei jedes Pixel aus mehreren Subpixeln gebildet wird, die beispielsweise Licht mit den Farben Rot, Grün und Blau emittieren.
Durch das die einzelnen Halbleiterelemente und die jeweiligen dielektrischen Filter jeweils seitlich umgebende reflektierende Material wird ein hoher Kontrast zwischen benachbarten Pixeln erreicht. Ferner ist eine hohe Pixeldichte möglich. Gemäß einer Ausgestaltung sind die Halbleiterelemente als LEDs ausgeführt. Eine LED verfügt über kleine laterale Ausdehnungen in der Licht emittierenden Ebene, insbesondere im Bereich von 140 pm bis 750 pm. Im Unterschied zu separaten LEDs bilden die Bauelemente in einem monolithischen Array jeweils eine abgeschlossene Einheit. Das von den Halbleiterelementen emittierte Licht kann beispiels weise Licht im sichtbaren Bereich, Ultraviolett (UV) -Licht und/oder Infrarot (IR) -Licht sein.
Neben Displays kann das optoelektronisches Bauelement gemäß dem ersten Aspekt der Anmeldung beispielsweise auch in AR (augmented reality; deutsch: erweiterte Realität ) -Anwendungen oder in an deren Anwendungen für pixelierte Arrays bzw. pixelierte Licht quellen eingesetzt werden.
Gemäß einer Ausgestaltung verlaufen mindestens eine oder meh rere oder sämtliche Seitenflächen des mindestens einen Halblei terelements in der Höhe der aktiven Zone schräg. Dies bedeutet, dass zumindest ein Teil der jeweiligen Seitenfläche einen Winkel mit der ersten Hauptoberfläche des mindestens einen Halblei terelements einschließt, der ungleich 90° und insbesondere klei ner als 90° ist. Das mindestens eine Halbleiterelement kann auf seiner ganzen Höhe angeschrägt sein oder nur teilweise, wobei die aktive Zone auf jeden Fall im angeschrägten Bereich liegen sollte. Die ganz oder teilweise angeschrägten Seitenflächen können eine Grenzfläche zu einer Isolationsschicht mit einem niedrigen Brechungsindex bilden. Durch die angeschrägten Sei tenflächen wird in horizontaler Richtung emittiertes Licht in Richtung der Bauteiloberfläche reflektiert.
Das mindestens eine Halbleiterelement kann einen ersten elektri schen Anschluss und einen zweiten elektrischen Anschluss auf weisen. Beispielsweise kann der eine Anschluss eine Kathode und der andere Anschluss eine Anode darstellen. Weiterhin kann das reflektierende Material elektrisch leitend sein und an den ers ten Anschluss des mindestens einen Halbleiterelements elektrisch gekoppelt sein. Insbesondere kann der erste Anschluss mit einem n-dotierten Bereich des mindestens einen Halblei terelements verbunden sein. Das reflektierende Material stellt folglich sowohl eine optische Trennung zwischen benachbarten Pixeln her und bewirkt zudem einen elektrischen Kontakt zu dem mindestens einen Halbleiterelement.
Sofern mehrere optoelektronische Bauelemente mit einer Vielzahl von Halbleiterelementen vorgesehen sind, kann das reflektie rende sowie elektrisch leitende Material, welches die jeweili gen Halbleiterelemente umgibt, untereinander verbunden sein, was es ermöglicht, die ersten Anschlüsse der Halbleiterelemente von extern gemeinsam anzusteuern. Die zweiten Anschlüsse der Halbleiterelemente können in diesem Fall individuell ansteuer bar sein, beispielsweise über die Unterseite der Halbleiterele mente. Da nur ein Kontakt mit einer guten Auflösung definiert werden muss, ist diese Ausgestaltung von Vorteil bei der Her- Stellung und erleichtert außerdem die Herstellung von sehr klei nen Pixeln, bei denen die Fläche nicht ausreichend wäre, um zwei voneinander getrennte Kontakte an der Chipunterseite anzubrin gen. Das reflektierende Material kann zum Beispiel ein Metall sein oder enthalten und galvanisch abgeschieden werden.
Unterhalb der zweiten Hauptoberfläche des mindestens einen Halb leiterelements kann eine reflektierende Schicht angeordnet sein. Dadurch wird Licht, das durch die zweite Hauptoberfläche austritt, wieder in das Halbleiterelement zurückreflektiert und tritt vollständig durch die Oberseite aus des optoelektronischen Bauelements aus. Weiterhin kann die reflektierende Schicht elektrisch leitend sein und an den zweiten Anschluss des min destens einen Halbleiterelements gekoppelt sein. Beispielsweise kann der zweite Anschluss mit einem p-dotierten Bereich des mindestens einen Halbleiterelements verbunden sein. Die reflek tierende Schicht dient folglich neben ihren Reflexionseigen schaften auch zur Schaffung eines elektrischen Kontakts mit dem mindestens einen Halbleiterelement. Es kann vorgesehen sein, dass der zweite Anschluss jedes Halbleiterelements individuell ansteuerbar ist.
Für die reflektierende Schicht kann, muss aber nicht das gleiche Material wie für das reflektierende Material verwendet werden. Zum Beispiel kann für die reflektierende Schicht ein Metall verwendet werden.
Alternativ zu der vorstehend beschriebenen Ausgestaltung kann die reflektierende Schicht elektrisch isolierend sein und ober halb und/oder unterhalb der reflektierenden Schicht können eine oder mehrere elektrisch leitende Schichten angeordnet sein, die insbesondere an den zweiten Anschluss des mindestens einen Halb leiterelements gekoppelt sind. In diesem Fall kann die reflek tierende Schicht beispielsweise ein dielektrischer Spiegel sein und insbesondere über einer Metallschicht angeordnet sein. Die elektrische Kontaktierung erfolgt dann über eine Durchführung durch die dielektrische Schicht oder über eine Seitenfläche der dielektrischen Schicht. Weiterhin kann eine elektrisch leitende sowie transparente Schicht oberhalb der reflektierenden Schicht, d. h. zwischen dem mindestens einen Halbleiterelement und der reflektierenden Schicht angeordnet sein. Als Material für die elektrisch leitende und transparente Schicht kann bei spielsweise Indiumzinnoxid (englisch: indium tin oxide; kurz: ITO) verwendet werden.
Gemäß einer Ausgestaltung ist unter der elektrisch leitenden und transparenten Schicht, beispielsweise aus Indiumzinnoxid, und dem dielektrischen Spiegel ein Silberspiegel angeordnet. Alternativ können unterhalb des mindestens einen Halbleiterele ments nur eine elektrisch leitende und transparente Schicht, beispielsweise aus Indiumzinnoxid, und ein Silberspiegel ange ordnet sein.
Zwischen dem reflektierenden Material und der reflektierenden Schicht kann ein elektrisch isolierendes erstes Material ange ordnet sein. Das elektrisch isolierende erste Material kann außerdem mit einer oder mehreren der Seitenflächen des mindes tens einen Halbleiterelements, insbesondere mit dem abgeschräg ten Teil der Seitenflächen, in direktem Kontakt stehen. Ferner kann das elektrisch isolierende erste Material einen niedrige ren Brechungsindex als das mindestens eine Halbleiterelement, insbesondere als das mindestens eine Halbleiterelement im Be reich der Grenzfläche zu dem elektrisch isolierenden ersten Material, aufweisen. Das elektrisch isolierende erste Material bewirkt folglich eine elektrische Isolierung zwischen den ers ten und zweiten Anschlüssen des mindestens einen Halbleiterele ments. Außerdem kann Licht an der Grenzfläche zwischen dem min destens einen Halbleiterelement und dem elektrisch isolierenden ersten Material aufgrund des Brechungsindexkontrasts zurückre flektiert werden.
Das elektrisch isolierende erste Material kann beispielsweise aus Si02 bestehen und in einem Abscheidungsverfahren, insbeson dere einem Gasphasenabscheidungsverfahren, beispielsweise mit TEOS (Tetraethylorthosilicat ) , oder einem anderen Verfahren, beispielsweise auf der Basis von Silan, abgeschieden werden, um hohe Aspektverhältnisse auffüllen zu können.
Zwischen dem mindestens einen Halbleiterelement und dem die- lektrischen Filter, d. h. auf der ersten Hauptoberfläche des mindestens einen Halbleiterelements, kann eine Schicht mit ei ner aufgerauten Oberfläche angeordnet sein, die zur Umlenkung von Licht in andere Raumrichtungen oder zur Streuung von Licht ausgebildet ist. Die Schicht kann eine Lambertsche Abstrahlcha- rakteristik aufweisen. Weiterhin kann die Schicht derart aus gebildet sein, dass Lichtanteile mit Winkeln jenseits des Gren zwinkels für Totalreflexion umgelenkt werden, sodass prinzipi ell alle Anteile ausgekoppelt werden können und nicht im Bauteil „gefangen" bleiben. Die vorstehend beschriebene Schicht kann beispielsweise aus ei ner zufällig oder deterministisch strukturierten Halbleiter oberfläche bestehen. Die Oberfläche kann eine aufgeraute Struk tur mit schrägen Flanken aufweisen, wobei die aufgeraute Struk tur eine Höhe von maximal wenigen 100 nm hat. Die aufgeraute Struktur kann beispielsweise durch Ätzen erzeugt werden.
Es ist weiterhin möglich, auf die vorstehend beschriebene Schicht zu verzichten und stattdessen die erste Hauptoberfläche des mindestens einen Halbleiterelements aufzurauen. Dazu kann beispielsweise eine zufällige oder deterministische Topologie in die erste Hauptoberfläche geätzt werden, um insbesondere eine Lambertsche Abstrahlcharakteristik zu erzielen. Die aufgeraute erste Hauptoberfläche des mindestens einen Halbleiterelements kann die gleichen Eigenschaften wie die aufgeraute Oberfläche der vorstehend beschriebenen Schicht aufweisen. Auf der aufgerauten Oberfläche des mindestens einen Halblei terelements oder der darüber angeordneten Schicht kann eine weitere Schicht, beispielsweise aus Si02, abgeschieden sein, die einen anderen Brechungsindex wie die darunterliegende Schicht und außerdem eine ebene Oberseite aufweist. Diese zusätzliche Schicht ermöglicht aufgrund ihrer ebenen Oberseite das Aufbrin gen des dielektrischen Filters und gleichzeitig erhält sie die Funktionalität der darunterliegenden aufgerauten Oberfläche aufgrund des Brechungsindexunterschieds.
Die laterale Ausdehnung eines Pixels im Bereich von beispiels weise 140 pm bis 750 pm erlaubt eine geringe Höhe des mindestens einen Halbleiterelements im Bereich weniger pm. Insbesondere kann das mindestens eine Halbleiterelement eine Höhe im Bereich von 3pm bis 30 pm aufweisen.
Wie weiter oben beschrieben kann eine Vorrichtung mehrere opto elektronische Bauelemente enthalten, welche die in der vorlie genden Anmeldung beschriebenen Ausgestaltungen aufweisen kön nen. Jedes der Halbleiterelemente eines Bauelements kann zusam men mit dem zugehörigen dielektrischen Filter und der unterhalb des jeweiligen Halbleiterelements angeordneten reflektierenden Schicht seitlich vollständig von dem reflektierenden Material umgeben sein. Gemäß einer Ausgestaltung sind die Halbleiterele mente in einem Array angeordnet, wobei benachbarte Halblei terelemente durch das reflektierende Material voneinander ge trennt sind. Folglich bildet das reflektierende Material ein Gitter und benachbarte Halbleiterelemente sind nur durch das Gitter voneinander getrennt.
Wenn das reflektierende Material außerdem elektrisch leitend ist, können die ersten Anschlüsse sämtlicher Halbleiterelemente über das reflektierende Material mit einem gemeinsamen externen Anschluss verbunden sein. Die zweiten Anschlüsse der Halblei terelemente können einzeln ansteuerbar sein.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung sind die mehrere Halb leiterelemente, die jeweils seitlich von dem reflektierenden Material umgeben sind, nebeneinander angeordnet, wobei zwischen benachbarten Halbleiterelementen ein elektrisch isolierendes zweites Material angeordnet ist. Beispielsweise kann es sich bei dem elektrisch isolierenden zweiten Material um ein Ver gussmaterial handeln.
Das reflektierende Material kann auch bei dieser Ausgestaltung elektrisch leitend sein. Um die ersten Anschlüsse der Halblei terelemente mit einem gemeinsamen externen Anschluss zu verbin den, können sich Leiterbahnen oberhalb und/oder unterhalb und/o der innerhalb des elektrisch isolierenden zweiten Materials er strecken, welche die ersten Anschlüsse der Halbleiterelemente mit dem gemeinsamen externen Anschluss verbinden. Die zweiten Anschlüsse der Halbleiterelemente können einzeln ansteuerbar sein .
Zur Ansteuerung kann ein weiteres Substrat vorgesehen werden, welches mit einen Kontakten so platziert wird, dass es die anschlüsse des Halbleiterbauelements verbindet.
Ein Verfahren gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden An meldung dient zur Herstellung eines optoelektronischen Bauele ments. Das Verfahren umfasst, dass mindestens ein Halbleiterele ment mit einer aktiven Zone, die zur Erzeugung von Licht aus gebildet ist, bereitgestellt wird, und ein dielektrischer Fil ter oberhalb einer ersten Hauptoberfläche des mindestens einen Halbleiterelements angeordnet wird. Der dielektrische Filter ist derart ausgebildet, dass er nur Licht in vorgebebenen Rich tungen transmittiert . Ferner wird ein reflektierendes Material an mindestens einer Seitenfläche des mindestens einen Halblei terelements und an mindestens einer Seitenfläche des dielektri schen Filters angeordnet bzw. abgeschieden.
Das Verfahren zur Herstellung einer optoelektronischen Vorrich tung gemäß dem zweiten Aspekt der Anmeldung kann die oben be schriebenen Ausgestaltungen des optoelektronischen Bauelements gemäß dem diesen Aspekten der Anmeldung aufweisen.
Im Folgenden sollen Aspekte zur Prozessierung und Verfahren zur Herstellung einer LED oder eines Displays bzw. Moduls näher betrachtet werden, wie bereits jedoch im Vorangegangenen erläu tert beinhalten Aspekte zur Prozessierung auch Aspekte zu den Halbleiterstrukturen oder -Materialien und umgekehrt. Insofern sind die folgenden Gesichtspunkte ohne weiteres mit den vorhe rigen kombinierbar.
Bedingt durch den Herstellungsprozess und die äußerst geringen Abmessungen von einzelnen optischen Elemente kann es mitunter dazu kommen, dass aus der Vielzahl der Pixel eines Displays einzelne Pixelelemente defekt sein können. Dieses Problem wirkt sich bei monolithischen Displaymodulen verstärkt aus, da Defekte oder Variationen in der Fertigung aufgrund Integration nur schwer repariert oder behoben werden können. Wird die Defekt dichte zu groß, muss das gesamte Modul ersetzt werden, gerade bei monolithischen Displays lassen sich einzelne defekte Pixel nicht ersetzen.
Bekannte Lösungen versuchen einen ausgefallenen Bildpunkt bei spielsweise dadurch zu kompensieren, dass umliegende oder an grenzende Bildpunkte auf eine höhere Leuchtkraft eingestellt werden und dadurch zumindest teilweise das fehlende Licht des defekten Pixels kompensiert werden kann. Da in vielen Fällen ein Austausch oder Reparatur dieser defekten Pixel wirtschaft lich und verfahrenstechnisch nicht sinnvoll erscheint, ist es wünschenswert, ein hergestelltes Display trotz vereinzelter de fekter Pixel trotzdem mit ausreichend guter Qualität verwenden zu können.
Die nachfolgend beschriebenen Aspekte zu Pixelelementen mit elektrisch getrennten und optisch gekoppelten Subpixeln können derartige kleine Defekte kompensieren, so dass eine verbesserte Ausbeute bei gleichbleibender Qualität der Displays oder Dis- playmodule erreicht wird. Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass das hier vorgestellte Konzept auch für die weiter oben beschrei- benen Bauelemente verwendet werden können, indem das seitlich angebrachte Material als optische und elektrische Trennung dient, wie es im folgenden beschrieben wird. Dabei liegt diesen Aspekten die Überlegung zugrunde, Maßnahmen für die Verhinderung eines optischen Übersprechen geeignet zu verwenden. Insofern sind daher die im folgenden vorgeschlagenen Maßnahmen nicht nur für die obige Aufgabe geeignet, sondern eine Reduzierung eines optischen Übersprechens hat weitere Vorteile, wenn optisch aktive Bereiche gerade in monolithischen Bauele menten benachbart sehr naheliegen und eine gute optische Tren nung erreicht werden soll. Bei sehr dicht gepackten monolithi schen Arrays bzw. Displays oder Displaymodulen ist eine saubere optische Trennung zwischen den Pixeln notwendig, um zu verhin dern, dass das emittierte Licht einer optisch aktiven elements, einer LED in einen Bereich eines benachbarten Pixels ausstrahlt. Zu Reduktion des optischen Übersprechens werden häufig Gräben, oder allgemeiner gesagt, optisch trennende Strukturen zwischen zwei LEDs vorgesehen. Während einerseits ein optisches Über sprechen zum Erreichen einer ausreichend guten kontrastreichen Bildqualität unterdrückt werden soll, fällt gegebenenfalls der Ausfall eines Pixels hierdurch stärker auf.
Es wird daher ein optisches Pixelelement zum Erzeugen eines Bildpunktes eines Displays vorgeschlagen, welches aus mindes tens zwei Subpixeln gebildet ist. Gemäß einem Beispiel sind 2, 4, 6, 9, 12 oder 16 Subpixel pro Pixelelement vorgesehen. Mit anderen Worten wird hier eine Redundanz geschaffen, wobei die zwei Subpixel dieselbe Ansteuerinformation erhalten und bei spielsweise für die gleiche Wellenlänge ausgeführt sind. Fällt also von diesen mindestens zwei Subpixeln ein Subpixel aus, kann das Pixelelement trotzdem noch das Licht dieser Wellenlänge emittieren. Gemäß einem Beispiel ist eine Leuchtstärke eines Subpixels anpassbar, um die fehlende Lichtmenge eines ausgefal lenen Subpixels zu kompensieren. Gemäß einem Beispiel werden die Subpixel als sogenannte Felder ausgeführt. Ist ein Pixelele ment beispielsweise als eine rechteckige Struktur ausgeführt, werden die Subpixel innerhalb der Struktur des Pixelelementes durch eine nochmalige Unterteilung in Felder gebildet. Jedes dieser Subpixel in einem Feld kann unabhängig von den Subpixeln anderer Feldern angesteuert werden.
Die Subpixel weisen jeweils einen optischen Emitterbereich auf. Dies soll erreichen, dass jedes Subpixel für sich einzeln an steuerbar und autark funktionsfähig ist. Der Emitterbereich um fasst einen p-n-Übergang, einen oder mehrere Quantenwellstruk turen oder andere zur Lichterzeugung vorgesehene aktive Schich ten auf. Der Emitterbereich ist an seiner Unterseite mit einem Kontakt ausgeführt, der zur Verbindung mit einer Steuereinheit oder Ansteuerelektronik vorgesehen ist.
Die Ansteuerelektronik ist ausgeführt, die einzelnen Pixelele mente sowie die einzelnen Subpixel elektrisch zu steuern. Bei spielsweise kann die Ansteuerelektronik oder das Steuergerät konfiguriert sein, einen Defekt eines Subpixels zu erkennen und den defekten Subpixel in Folge nicht mehr zu verwenden. Weiter hin kann, gemäß einem Beispiel, die Ansteuerelektronik konfi guriert sein, einen benachbarten Subpixel derart anzusteuern, dass eine Leuchtkraft derart erhöht wird, dass eine Leuchtkraft eines benachbarten ausgefallenen Subpixels kompensiert wird. Hierfür kann in der Ansteuerelektronik beispielsweise eine Spei chereinheit vorgesehen sein, die einen Betriebszustand eines Subpixels speichert. Mit anderen Worten kann hier eine zentrale Erfassung als defekt erkannter Subpixel stattfinden, um gege benenfalls eine Defektkompensation durch Leuchtkraftanpassung oder Zuschalten oder Abschalten von benachbarten Subpixeln oder Pixelelementen durchzuführen. In einer anderen Ausgestaltung kann beispielsweise die Zeit, in der ein Subpixel aktiv ist erhöht werden, um ein ausgefallenes Subpixel zu kompensieren. Wenn hingegen alle Subpixel funktionsfähig sind, kann die An steuerschaltung auch diese alle mit jeweils verminderter Leucht kraft, verminderter Zeitdauer oder auch gemultiplext ansteuern. Eine Benutzung funktionsfähiger Subpixel mit geringerem Strom und/oder Zeitdauer erhöht eventuell die Lebensdauer der Subpi xel . Um zwei benachbarte Subpixel innerhalb eines Pixelelementes voneinander zu separieren, ist ein Subpixeltrennelement vor gesehen. Dabei wirkt das Subpixeltrennelement in Bezug auf die Ansteuerung der jeweiligen Emitterchips bzw. die Ansteuerung der Subpixel elektrisch trennend. Mit anderen Worten kann dieses Subpixeltrennelement der Art ausgeführt sein, dass eine elekt rische Wechselwirkung zwischen den Emitterchips der benachbar ten Subpixel verhindert wird.
Insbesondere durch die Verwendung von Halbleitern und die ge- ringen Abstände zwischen den Emitterbereichen der einzelnen Subpixel im [pm] Bereich kann eine Ansteuerung eines Emitterchips gegebenenfalls sekundäre elektrische oder elektromagnetische Wirkungen auf räumlich angrenzende oder umliegende Bereiche ha ben. Dies kann unter Umständen dazu führen, dass ein benachbar- ter Emitterchip beim Ansteuern eines primären Emitterchips eben falls aktiviert werden könnte. Das Subpixeltrennelement ist da her so ausgeführt, dass es ein elektrisches oder optisches Über sprechen auf den benachbarten Subpixel und eine eventuelle Ak tivierung des benachbarten Subpixels verhindert.
Andererseits soll das Subpixeltrennelement in Bezug auf das emittierte Licht von den Emitterchips der benachbarten Sub pixel optisch koppelnd ausgeführt sein, so dass dem visuellen Eindruck einzelne Subpixel seien ausgeschaltet entgegengewirkt wird. Unter optisch koppelnd soll hier verstanden werden, dass Licht, das von einem primären Emitterchip bzw. einem primären Subpixel erzeugt wird, durch optisches Übersprechen zum benach barten Subpixel übertreten kann. Dadurch kann vorteilhaft ver hindert werden, dass durch den Defekt eines Subpixels ein dunk- 1er Punk oder dunkler Fleck entsteht. Stattdessen kann Licht aus dem benachbarten Subpixel übertreten und vom an sich defek ten Subpixel ausgehend, in Emissionsrichtung abgestrahlt wer den. Hierdurch kann vorteilhaft ein sichtbarer Effekt eines defekten Subpixels ausgeglichen werden. Das Subpixeltrennele ment wirkt daher optisch nicht trennend wirkt und soll auch nicht erreicht werden.
Dies ist dann von Vorteil, wenn ein Subpixel ausfällt. Durch die fehlende optische Trennung wird dennoch das Pixel als Ganzes wahrgenommen und es ergibt sich kein anderer visueller Eindruck, als wenn beide Subpixel aktiv sind. In einem Aspekt kann das Subpixeltrennelement derart ausgeführt sein, dass es zwar elektrisch trennt, aber nicht optisch bzw. optisch sogar ein Übersprechen fördert. In einer Variante ist das Subpixeltrenn element lediglich bis kurz vor die aktive Schicht der beiden Subpixel oder bis in die aktive Schicht gezogen. Mit anderen Worten, trennt das Subpixeltrennelement zwei anderweitig über gemeinsame Schichten verbundene Subpixelelemente elektrisch auf .
In einem Aspekt weisen die Subpixel eine gemeinsame Epitaxi eschicht auf. In vielen Fällen sind Pixelelemente oder ganze Displays derart aufgebaut, dass eine gemeinsame Schicht oder mehrere übereinanderliegende Schichten aufgewachsen werden, die eine Vielzahl von Subpixeln und/oder Pixelelementen untereinan der verbinden. Dies kann beispielsweise auch dazu genutzt wer den, einen gemeinsamen elektrischen Kontakt oder Anschluss be reitzustellen. Gemäß einem Beispiel weist die Epitaxieschicht Gruppe-III-Elemente Gallium, Indium oder Aluminium sowie Gruppe-V-Elemente Stickstoff, Arsen oder Phosphor auf, bzw. Kombinationen hieraus oder Materialsystemen mit den genannten Elementen auf. Hierdurch kann unter anderem eine Farbe und Wel lenlänge des emittierten Lichts einer Leuchtdiode beeinflusst werden. Die Epitaxieschicht kann auch aktive Halbleiterschich ten, also beispielsweise einen p-dotierten Bereich und einen n- dotierten Bereich inklusive der aktiven Grenzbereiche aufwei sen .
Beispielsweise wird an einer ersten Seite der Epitaxieschicht quer zu einer Längserstreckung einer Epitaxieschichtebene ein Emitterchip angeordnet. Dessen Licht dann quer durch die Epit axieschicht in Richtung einer zweiten gegenüberliegenden Seite der Epitaxieschicht emittiert und von dort abgestrahlt werden. Das Subpixeltrennelement erstreckt sich grabenartig in die Epi taxieschicht quer zur Epitaxieschichtebene, ausgehend von der ersten Seite der Epitaxieschicht, an der der Emitterchip bzw. die LED angeordnet ist.
Mit anderen Worten ist das Subpixeltrennelement hier als Aus nehmung, Spalt, Schlitz oder ähnliche Struktur umgesetzt, wel ches zudem mit einem elektrisch isolierenden Material aufgefüllt sein kann. Das isolierende Material sollte zudem optisch trans parent sein, um das optische Übersprechen zu vereinfachen. Dabei ist gemäß einem Beispiel die Länge des Grabens derart gewählt, dass Ansteuersignale an ein Subpixel nicht auf einen sekundären benachbartes Subpixel des gleichen Pixels elektrisch überspre chen. Eine derartige grabenartige Struktur erhöht unter anderem durch den deutlich verlängerten Weg des Stromflusses den elektrischen Widerstand und erzeugt so eine elektrische Ent kopplung .
Die optischen Effekte, die das ausgesendete Licht betreffen, betreffen wiederum einen Bereich der Epitaxieschicht, der wei ter mittig bzw. weiter in Richtung der zweiten entfernten Seite der Epitaxieschicht liegt. Man wählt also die Tiefe des Grabens derart, dass eine elektrische Entkopplung sichergestellt ist, andererseits aber der Graben vor einem Bereich der Epitaxie schicht endet, in dem Licht zwischen zwei benachbarten Subpixeln übertragen werden kann. Die Emissionsrichtung des Emitterchips verläuft beispielsweise in Richtung quer durch die Epitaxie schicht, um das Licht an der gegenüberliegenden zweiten Seite auszutreten zu lassen.
Gemäß einem Beispiel verläuft der Graben in einem rechten Winkel relativ zur Epitaxieschichtebene. Diesen Verlauf des Grabens vorausgesetzt, ist gemäß einem weiteren Beispiel eine Länge dl des Grabens kleiner als eine gesamte Dicke der Epitaxieschicht. Hierbei wird angenommen, dass die Epitaxieschicht über eine Vielzahl von Pixelelementen und Subpixeln eine zumindest in etwa gleiche Gesamtdicke aufweist. Gemäß einem weiteren Beispiel ist die Länge dl des Grabens zwischen den Pixelelementen gleich der Dicke der Epitaxieschicht. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass der Graben durchgängig von der ersten Seite der Epitaxie schicht zur zweiten Seite der Epitaxieschicht durchgehend ver läuft. Gemäß einem weiteren Beispiel verläuft der Graben durch gehend schräg durch die Epitaxieschicht in einem Winkel zwischen 0 und 90° relativ zur Epitaxieschichtebene.
In einem Aspekt umfasst jedes Pixelelement bzw. deren Subpi xelelemente mehrere Halbleiterschichten in Form einer Schich tenfolge, wobei zudem eine aktive Schicht zur Erzeugung von Licht vorgesehen ist. Die aktive Schicht kann Quantenwells oder eine andere Struktur umfassen, die zur Erzeugung von Licht vor bereitet ist. In einem Aspekt erstreckt sich eine oder mehrere Schichten über mehrere Pixel oder Subpixel. Zum Beispiel kann vorgesehen sein, dass sich die aktive Schicht über mehrere Sub pixel einer Farbe erstreckt.
Gemäß einem Aspekt sind die Subpixel bzw. Pixelelemente un abhängig voneinander elektrisch kontaktierbar und/oder ansteu erbar. Hierzu können beispielsweise an den von einer Epitaxie schicht entfernten Seite der Subpixel Kontaktierungen vorgese hen sein. Dieses können beispielsweise mechanische Kontakte, Lötverbindungen, Klemmverbindungen oder Ähnliches sein. Ent scheidend ist hier, dass die Subpixel der einzelnen Subpixel ohne wesentliche Wechselwirkung mit den benachbarten Subpixel der angrenzenden Subpixel kontaktierbar und elektrisch betreib bar sind. Dies kann insbesondere Vorteile für ein Erkennen des Funktionszustandes oder Betriebszustandes eines Subpixels sein, da eine Diagnoseinformation individuell für jeden einzelnen Subpixel generiert werden kann. Ebenfalls zweckmäßig ist es, einzelne Subpixel einzuschalten oder auszuschalten, ohne das benachbarte Subpixel einbezogen werden. Damit lässt sich der thermische oder andere Stress auf die Subpixel bei größeren Intensitäten verringern, da mehrere Subpixel gleichzeitig bei geringerer Intensität betrieben werden können.
Gemäß einem weiteren Aspekt erfolgt die Kontaktierung der ein zelnen Subpixel über ein Trägersubstrat. Das Trägersubstrat soll einerseits eine mechanische Stabilität ermöglichen und anderer seits gleichzeitig die feinen Leiterstrukturen für die indivi duelle Kontaktierung der einzelnen Subpixel integrieren. Auch weitere Elemente wie Ansteuerelektronik oder Treiberschaltungen können in dem Trägersubstrat und insbesondere in Siliziumwafer integriert sein. Diese kann das gleiche Materialsystem, aber auch über Anpassungsschichten ein anderes Materialsystem auf weisen. Auf diese Weise kann als Trägermaterial auch Silizium verwendet werden, dadurch lassen sich insbesondere Schaltungen zur Ansteuerung einfach in diesem Träger realisieren.
Gemäß einem Beispiel kann eine Helligkeit des Pixelelementes dadurch eingestellt werden, dass einzelne Subpixel ausgeschal tet oder eingeschaltet werden. Als Vorteil kann hier gesehen werden, dass ein alleiniges Ausschalten oder Einschalten bereits eine effektive Helligkeitssteuerung ermöglichen kann. Dies kann beispielsweise eine Ansteuerelektronik oder eine Steuereinheit deutlich vereinfachen. Gemäß einem weiteren Beispiel ist zu sätzlich eine Leuchtstärke eines oder mehrerer Subpixel des Pixelelementes einstellbar. Hiermit kann in noch feineren Ab stufungen eine Helligkeit, oder in Zusammenspiel mit verschie denen Wellenlängen der Subpixel des gleichen Pixelelementes, ein Farbspektrum genauer eingestellt oder kalibriert werden. Eine Einstellung der Helligkeit kann durch eine PWM Ansteuerung erfolgen. Wenn ein Subpixel ausgefallen ist, kann dennoch eine gleichwertige Helligkeit erreicht werden, indem die PWM Ansteu erung entsprechend verlängert wird. Umgekehrt kann bei intakten Subpixeln die PWM Ansteuerung angepasst werden, wodurch sich die Subpixel in ihrem Effizienzmaximum betreiben lassen und sich eventuell auch ein geringerer thermischer Stress und damit eine längere Lebensdauer ergeben.
Werden beispielsweise in einem Pixelelement acht Subpixel struk turiert, ist eine Helligkeitsdynamik von 2L3 Stufen erreichbar, ohne weitere Steuergrößen wie beispielsweise Strom oder Ontime zu variieren. Mit anderen Worten kann in dieser Ausführungsva riante eine Dynamik um den Faktor 2L3 gesteigert werden. Dies kann ebenfalls eine Komplexität der Steuerelektronik und damit entsprechende Kosten begrenzen.
In einem weiteren Aspekt wird ein Display vorgeschlagen, das eine Vielzahl von Pixelelementen, wie vorgehend und nachfolgend beschrieben, aufweist. Ein solches Display kann gemäß einem Aspekt ein optisches Halbleiterdisplay beispielsweise für An wendungen im Augmented Reality Bereich oder im Automotive Be reich sein, bei denen kleine Displays mit sehr hohen Auflösungen Verwendung finden. Ebenso kann ein derartiges Display bei trag baren Geräten wie Smart Watches oder Wearables eingesetzt wer den .
Zwischen zwei benachbarten Pixelelementen ist eine Pixelele menttrennschicht vorgesehen. Diese ist derart ausgeführt, dass die benachbarten Pixelelemente in Bezug auf die Ansteuerung der jeweiligen Pixelelemente elektrisch getrennt sind. Weiterhin ist die Pixelelementtrennschicht ausgeführt, in Bezug auf das von den Pixelelementen emittierte Licht eine optische Trennung vollziehen. Unter einer Pixelelementtrennschicht kann zunächst abstrakt jegliche Struktur oder Material verstanden werden, die zwei Pixelelemente voneinander separiert. Üblicherweise werden eine Vielzahl solcher Pixelelemente in einer Ebene, beispiels weise auf einer Trägerfläche, nebeneinander angeordnet und über Kontaktierungen mit einer Ansteuerelektronik verbunden. Auf diese Weise kann ein Display in seiner Gesamtheit gebildet wer den . Die elektrische und elektromagnetische Trennung soll sicher stellen, dass ein Pixelelement unabhängig von den benachbarten angrenzenden Pixelelementen angesteuert werden kann und mini male oder keine elektrische oder elektromagnetische Wechselwir kung, insbesondere keine optische Wechselwirkung stattfindet. Dies ist allein deswegen wichtig, um jeden Bildpunkt unabhängig voneinander zum Darstellen eines bestimmten Bildinhaltes auf dem Display erzeugen zu können. Die optische Trennung wiederum ist notwendig, um eine ausreichende Schärfe und Kontrast bzw. Abgrenzbarkeit der einzelnen Bildpunkte untereinander auf dem Display zu erreichen.
In einem Aspekt weisen mehrere Pixelelemente eine gemeinsame Epitaxieschicht auf. Die Pixelelementtrennschicht ist graben artig ausgeführt und erstreckt sich quer zur Epitaxieschicht ebene in Emissionsrichtung der Emitterchips. Die Pixelelement trennschicht ist also mit anderen Worten als Graben, Spalt, Schlitz oder ähnliche Ausnehmung ausgeführt, die entweder kein festes Material enthält oder beispielsweise ein reflektierendes oder absorbierendes Material aufweist. In einem Beispiel ist das Pixeltrennelement mit einem isolierenden Material gefüllt, in den eine Spiegelschicht eingearbeitet ist. Das isolierende Material trennt zwei benachbarte Pixel elektrisch und das Spie gelelement verhindert ein optisches Übersprechen. In einigen Ausgestaltungen ist das Spiegelelement auch zu einer Kollima tion des Lichtes vorgesehen oder unterstützt dieses .
Die Pixelelementtrennschicht soll verhindern, dass elektrische oder elektromagnetische Signale von einem Pixelelement zum an deren Pixelelement übertragen werden. Gleichzeitig soll die Pi xelelementtrennschicht erreichen, dass möglichst wenig oder gar kein Licht von einem Pixelelement zu einem benachbarten Pi xelelement ausstrahlt. In einem Beispiel kann die Pixelelement trennschicht allein dadurch gebildet sein, dass zwei separierte Pixelelemente beim Anordnen nebeneinander platziert werden und sich dadurch eine entsprechend isolierende oder reflektierende Grenzschicht ergibt. Gemäß einem Beispiel verläuft der Graben rechtwinklig zur Epitaxieschichtebene, wobei eine Länge der Pi xelelementtrennschicht kleiner oder gleich der Dicke der Epit axieschicht ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist die Grabentiefe der Pixelele mentrennschicht größer als eine Grabentiefe der Subpixeltrenn schicht. Dies soll insbesondere den Vorteil bieten, dass die Pixelelementtrennschicht sowohl eine elektrische als auch eine optische Trennung durch ihre größere Länge bewirkt. Hingegen wird durch die geringere Grabentiefe zwischen den Subpixeln nur eine elektrische Trennung erreicht, wobei optisches Überspre chen durchaus erwünscht ist. In einigen Aspekten reicht die Tiefe der Pixelelementtrennschicht durch die aktive Schicht zweiter benachbarter Pixel und trennt diese. Zusätzlich kann die Pixelelementtrennschicht bis an die Abstrahloberfläche oder kurz darunter reichen.
In einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Kalibrierung eines Pixelelementes vorgeschlagen. Diesem Verfahren liegt der Gedanke zugrunde, dass bei Inbetriebnahme eines Displays eine optimale Ansteuerung ermöglicht werden soll. Dies kann bei spielsweise bedeuten, dass defekter Subpixel als solcher erkannt werden soll und danach gegebenenfalls keine weitere Ansteuerung mehr erfolgt. Hierdurch können beispielsweise Fehlermeldungen oder Fehlfunktionen vermieden werden. Durch den Aufbau der Pi xelelemente mit den Subpixeln kann erreicht werden, dass indi viduell jedes Subpixel einzelnen angesteuert und geprüft werden kann .
Daher erfolgt in einem ersten Schritt ein Ansteuern eines Sub pixels eines Pixelelementes, beispielsweise durch eine Ansteu erelektronik oder eine Steuereinheit. In einem nächsten Schritt erfolgt ein Erfassen einer Defektinformation eines Subpixels. Mit anderen Worten kann die Ansteuerelektronik derart konfigu riert und ausgestaltet sein, dass eine Fehlfunktion oder ein Defekt erkannt wird. Hierfür kann beispielsweise eine Strom stärke gemessen werden oder andere elektrische Größen ausgewer tet werden.
In einem weiteren Schritt erfolgt ein Speichern der Defektin formation in einer Speichereinheit der Steuereinheit. Diese In formation kann beispielsweise dafür verwendet werden, um eine optimierte Ansteuerung durch die Ansteuerelektronik vorzuneh men. Soll beispielsweise eine bestimmte Leuchtstärke erreicht werden und es ist bekannt, dass ein bestimmtes Subpixel defekt ist, kann die Ansteuerelektronik die benachbarten Subpixel ent sprechend differenziert ansteuern, um beispielsweise eine Lichtstärke zu kompensieren. Im Ergebnis wäre eine vom Pixelele ment emittierte Lichtmenge trotz eines defekten Subpixels exakt oder nahezu unverändert und würde einem Betrachter nicht auf fallen .
In einem weiteren Aspekt des Verfahrens wird das Ansteuern, Erfassen und Speichern für alle einzelnen Subpixel eines Pi xelelementes sequenziell durchgeführt. Mit anderen Worten kann eine Ansteuerelektronik derart konfiguriert sein, dass sie nach einander alle verfügbaren Subpixel über die einzel-nen separat adressierbaren Emitterchips prüft und so einen Funktionszustand des gesamten Pixelelementes erfasst. Gemäß einem Beispiel kann dies einmalig beim Einschalten eines Displays oder nach Ablauf einer bestimmten Zeitspanne erfolgen.
Eine Erweiterung von pixelierten oder anderweitigen Emittern, bei denen ein optisches und elektrisches Übersprechen reduziert wird, ist in den folgenden Konzepten vorgestellt.
In herkömmlichen monolithischen Pixelarrays ist es in einigen Aspekten üblich, durch die aktive Zone zu ätzen, ums so die einzelnen Pixel zu trennen und einzeln ansprechen zu können. Der Ätzprozess durch die aktive Schicht bewirkt allerdings De fekte, die einerseits zu erhöhten Leckströmen an den Rändern führen können und andererseits zusätzliche nichtstrahlende Re kombination erzeugen. Bei immer kleiner werdenden Pixeln, ver größert sich der relative Schadensbereich wirksam. Herkömmli cher Weise wird zur Lösung der Rand der geätzten aktiven Zone mittels verschiedener Verfahren passiviert. Derartige Verfahren sind Wiederaufwachsen (regrowth) , Insitu-Passivierungsschicht- aufbringung, Diffusion von Spezies zur Verschiebung des pn- Übergangs und zur Vergrößerung der Bandlücke um die aktive Zone sowie ein Feuchtätzwaschen zur soweit wie möglichen Entfernung der Schäden.
Nach dem vorgeschlagenen Prinzip wird eine Pixelstruktur mit einer Materialbrücke vorgeschlagen, die zumindest noch die ak tive Schicht umfasst. Dadurch wird eine erhöhte Defektdichte im Bereich der aktiven Schicht verringert.
So umfasst ein Array optoelektronischer Pixel oder Subpixel, ein jeweiliges Pixel bzw. Subpixel, das zwischen einer n-do- tierten Schicht und einer p-dotierten Schicht einen eine aktive Zone ausbildet. Nach dem vorgeschlagenen Prinzip ist zwischen zwei benachbarten ausgebildeten Pixeln Material der Schicht folge von der n-dotierten Seite und von der p-dotierten Seite her bis zu oder in Mantelschichten oder bis zu der oder zumin dest teilweise in die aktive Zone unterbrochen oder entfernt. Auf diese Weise sind Materialübergänge mit einer maximalen Dicke dc ausgebildet sind, wodurch elektrischen und/oder optischen Leitfähigkeiten in dem Materialübergang verringert sind.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Verfahren zur Herstellung eines Arrays optoelektronischer Pixel bzw. Subpixel vorgeschla gen, bei dem in einem ersten Schritt entlang des Arrays eine ganzflächige Schichtfolge mit einer n-dotierten Schicht und ei ner p-dotierten Schicht bereitgestellt wird, zwischen denen eine zur Lichtemission geeignete aktive Zone ausbildet wird. An schließend wird zwischen benachbarten auszubildenden Pixeln Ma terial der Schichtfolge von der n-dotierten Seite und von der p-dotierten Seite her bis zu oder in undotierte Mantelschichten oder bis kurz vor der oder zu der aktiven Zone entfernt. Das Entfernen kann mittels eines Ätzprozesses durchgeführt werden.
Nach dem Entfernen verbleibt jedoch ein Materialübergang zwi schen den benachbarten Pixeln, der die aktive Zone und optional einen kleinen Bereich über, unter oder von beiden Seiten um fasst. Dieser umfasst eine maximale Dicke dc, bei der wirksam eine elektrische und/oder optische Leitfähigkeit durch den Ma terialübergang verringert ist.
Mit dem vorgeschlagenen Konzept kann so zum einen flächig ein Array von Pixeln erzeugt werden. Durch den Ätzprozess wird Ma terial entfernt, es verbleibt aber ein Materialübergang zwischen benachbarten Pixeln bzw. Subpixeln vorhanden, der die aktive Schicht umfasst. Somit erhöht sich durch den Ätzprozess die Defektdichte im Bereich der aktiven Schicht insbesondere in den Pixelbereichen gerade nicht. Dennoch sind die einzelnen Pixel bzw. Subpixel voneinander optisch und elektrisch getrennt. Es wird somit vorgeschlagen, eine Herstellung von Pixel-Emitter- Arrays ohne Ätzen durch die aktive Zone derart auszuführen, dass ein optisches und elektrisches Übersprechen sowie Leistung- und Zuverlässigkeitseinbußen geätzter aktiver Zonen vermieden wer den. Auf diese Weise werden Ätzdefekte vermieden oder deren Anzahl wird wirksam verringert.
In diesem Zusammenhang umfasst ein Pixel oder Subpixel jeweils mindestens ein optoelektronsiches Bauelement oder ein LED, die im Betrieb Licht emittieren. Im Regelfall werden mehrere Sub pixel unterschiedlicher Farbe zu einem Pixel, auch als Bildele ment bezeichnet zusammengefasst.
Gemäß einer Ausgestaltung kann das entfernte Material zumindest teilweise mittels eines Füllmaterials ersetzt sein. Mit anderen Worten wird nach dem teilweisen Entfernen des Materials und insbesondere der n- bzw. p-dotierten Schichten der entstandene Raum wieder aufgefüllt, so dass sich eine planare Oberfläche ergibt. Damit können die Funktionen mechanisches Tragen, Bonden und/oder elektrisches Isolieren bereitgestellt werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann das entfernte Material zumindest teilweise mittels eines eine relativ kleine Bandlücke aufweisenden und damit Licht der aktiven Zone absorbierenden Materials ersetzt ist. Damit wird wirksam ein optisches Über sprechen verringert. Alternativ kann das entfernte Material zu mindest teilweise mit einem Material mit einem großen Brechungs index, insbesondere größer als der Brechungsindex eines der Mantelschichten oder der aktiven Zone, ersetzt werden. Damit können wirksam stark brechende Grenzflächen erzeugt werden, die das Ausbreiten fundamentaler Moden stoppen. Weiterhin alterna tive kann in einem Aspekt kann Licht absorbierendes Material und/oder Material mit großem Brechungsindex an einen jeweiligen Materialübergang aufgebracht werden. Damit beeinflusst das Ma terial eine Wellenleitung im Materialübergang und verhindert so ein Übersprechen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann das Material mit großem Brechungsindex ausgebildet werden, indem ein den Brechungsindex vergrößerndes Material in ein Füllmaterial, insbesondere bis in eine jeweilige Mantelschicht, eindiffundiert oder implantiert werden. Damit können die Arrays auf einfache Weise ohne Ätzen wirksam hinsichtlich Übersprechen verbessert werden.
Ein anderer Gesichtspunkt betrifft eine Reduzierung des elektri schen Übersprechens. Danach kann ein Material zur Vergrößerung von Lichtabsorption und/oder ein Material zur Vergrößerung des elektrischen Widerstands in die aktive Zone eines jeweiligen Materialübergangs eingebracht werden. Die entsprechenden Ver fahren sind relativ einfach auszuführen. Damit können die Arrays auf einfache Weise ohne Ätzen wirksam hinsichtlich Übersprechen verbessert werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann entlang der Material übergänge, an oder in diesen, mindestens eine optische Struktur, insbesondere ein photonischer Kristall und/oder ein Bragg-Spie- gel, erzeugt sein. Dies sind besonders wirksame Elemente zur Verringerung optischen Übersprechens. Ein derartiger photoni scher Kristall oder eine Struktur kann auch benutzt werden um eine Kollimation des Lichtes zu verbessern.
In einem anderen Aspekt kann mittels zweier einander gegenüber liegenden elektrischen Kontakten eine elektrische Vorspannung (Bias) an den beiden Hauptoberflächen der Materialübergänge an gelegt und ein elektrisches Feld durch einen jeweiligen Mate rialübergang erzeugt sein. Dies ist ein wirksames Element zur Verringerung optischen Übersprechens. Das elektrische Feld wird in diesem Fall durch Anlegen einer Vorspannung erzeugt. Diese Vorspannung kann beispielsweise aus der Spannung zum Betreiben der Pixel abgeleitet sein oder von dieser stammen. In einigen Aspekten kann ein solches Feld aber auch durch eine inhärente Materialeigenschaft bestimmt werden. So ist in einem Aspekt vorgesehen, dass mittels eines an mindestens einer der beiden Hauptoberflächen der Materialübergänge aufgebrachten oder auf gewachsenen n-dotierten Materials und/oder p-dotierten Materi als ein elektrisches Feld durch einen jeweiligen Materialüber gang erzeugt wird. In das entsprechende Array werden damit elektrische Felder eingebaut, wobei ein Anlegen einer Spannung nicht erforderlich ist.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung können die offengelegten Hauptoberflächen der Materialübergänge und/oder offengelegte Oberflächenbereiche der Pixel mittels einer jeweiligen, insbe sondere Siliziumdioxid aufweisenden, Passivierungsschicht elektrisch isoliert und passiviert sein. Auf diese Weise kann wirksam und gezielt Stromfluss durch ausgewählte Bereiche eines Arrays, insbesondere durch den als Wellenleiter wirkenden Ma terialübergang, verhindert werden. Die Hauptoberflächen der Pi xel können mittels Kontaktschichten elektrisch kontaktiert wer den, so dass dadurch ein vertikales optisches Bauelement erzeugt wird. Eine der Hauptoberflächen kann dabei über eine gemeinsam genutzte Schicht elektrisch leitend miteinander verbunden sein. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung können das Material und/oder die Materialübergänge zwischen einem Pixel und dessen benach barten Pixeln zueinander, insbesondere richtungsabhängig, ver schieden ausgebildet sein.
Für Displays mit aktiven pixelgroßen Lichtquellen wurden unter anderem OLEDs vorgeschlagen. Nachteilig ist deren unzureichende Leuchtdichte und eine begrenzte Standzeit. Eine Alternative für selbstleuchtende Lichtquellen, die eine hohe Lebensdauer und einen hohen Wirkungsgrad sowie zusätzlich eine schnelle Reak tionszeit verspricht, stellt die Verwendung von in Matrixform angeordneten LEDs, beispielsweise auf der Basis von GaN oder InGaN, dar. Diese eignen sich vor allem für Displayanordnungen mit einer hohen Packungsdichte zur Ausbildung eines hochauflö senden Displays .
Ausgangspunkt der Überlegung ist eine Displayanordnung, umfas send ein IC-Substratbauteil und einen darauf aufgesetzten mo nolithischen pixelierten Optochip. Vorliegend wird unter einem monolithischen pixelierten Optochip eine matrixförmige Anord nung lichtemittierender, optoelektronischer Bauelemente ver standen, die auf einem zusammenhängenden Chip-Substrat durch einen gemeinsamen Herstellungsprozess entstehen. Das IC-Sub- stratbauteil weist monolithisch integrierte Schaltungen auf, die wiederum aus einem gemeinsamen Herstellungsprozess resul tieren. Des Weiteren liegen auf einer dem monolithischen pixe lierten Optochip zuwandten Oberseite des IC-Substratbauteils als Matrix angeordnete IC-Substratkontakte vor.
Der monolithische pixelierte Optochip umfasst eine Halbleiter schichtfolge mit einer eine erste Dotierung aufweisende ersten Halbleiterschicht und einer eine zweite Dotierung aufweisenden zweiten Halbleiterschicht, wobei sich die Polarität der La dungsträger in der ersten Halbleiterschicht von jener der zwei ten Halbleiterschicht unterscheidet. Bevorzugt erstrecken sich die erste Halbleiterschicht und die zweite Halbleiterschicht in Lateralrichtung über den gesamten monolithischen pixelierten Optochip. Für eine Ausführungsform kann die erste Halbleiter schicht eine p-Dotierung und die zweite Halbleiterschicht eine n-Dotierung aufweisen. Eine umgekehrte Dotierung ist ebenso möglich wie die Verwendung mehrerer Teilschichten gleicher Do tierung für mindestens eine der Halbleiterschichten, die sich in der Dotierungsstärke und/oder bezüglich des Halbleitermate rials unterscheiden. Insbesondere kann die Halbleiterschicht folge eine Doppel-Heterostruktur bilden. Zwischen der ersten Halbleiterschicht und der zweiten Halbleiterschicht liegt ein Bereich mit einem Übergang, in dem sich beim Betrieb des Dis plays lichtemittierende aktive Zonen ausbilden. Für eine mög liche Ausführung liegt die aktive Zone in einer dotierten oder undotierten aktiven Schicht, die zwischen der ersten und der zweiten Halbleiterschicht angelegt ist und beispielweise eine oder mehrere QuantentopfStrukturen aufweist.
Die einzelnen lichtemittierenden, optoelektronischen Lichtquel len des pixelierten Optochips stellen jeweils LEDs dar, die als Matrix angeordnet sind, wobei jede LED eine dem IC-Substratbau- teil zugewandte LED-Rückseite und einen ersten Lichtquellenkon takt aufweist, der an die erste Halbleiterschicht kontaktierend angrenzt und mit jeweils einem der IC-Substratkontakte elektrisch leitend verbunden ist. Mit anderen Worten ist jede LED in dem pixelierten Optochips so ausgebildet, dass sie einen Bereich einer der oben genannten aktiven Schicht umfasst. Zwi schen benachbarten LEDs kann die aktive Schicht oder auch eine andere der oben genannten Schichten unterbrochen sein, so dass ein Übersprechen vermieden wird.
Die Erfinder haben erkannt, dass eine fertigungstechnisch ver einfachte Displayanordnung mit hoher Packungsdichte realisiert werden kann, wenn die Projektionsfläche des ersten Lichtquel lenkontakts auf der LED-Rückseite höchstens der halben Fläche der LED-Rückseite entspricht und der erste Lichtquellenkontakt in Lateralrichtung von einem rückseitigen Absorber umgeben ist. Vorliegend wird unter der Lateralrichtung eine Richtung senk recht zu einer durch die Mittelung der Flächennormalen der Halb leiterschichtfolge festgelegten Stapelrichtung verstanden.
Durch einen kleinflächig angelegten ersten Lichtquellenkontakt, der deutlich kleiner als die Pixelfläche der zugeordneten LED ist, resultiert eine laterale Verengung des Strompfads im Halb leiterschichtenstapel. Mithin wird die Lateralausdehnung einer aktiven Zone auf [pm] abmessungen beschränkt, sodass aufgrund der lokalisierten Rekombinationszone innerhalb des Halbleiter schichtenstapels einzeln ansteuerbare LEDs voneinander abge grenzt werden. Zweckmäßigerweise ist die Pixelgröße jeder LED, die vorliegend als maximale Flächendiagonale der LED-Rückseite definiert ist, < 1500 pm und bevorzugt < 900 pm und inbesondere im Bereich von 200 pm bis 1200 pm gewählt. Nochmals kleiner ist der bevorzugte erste Lichtquellenkontakt, wobei für vorteil hafte Ausführungen die Projektionsfläche des ersten Lichtquel lenkontakts auf die LED-Rückseite höchstens 25 % und bevorzugt höchstens 10 % der Fläche der LED-Rückseite einnimmt.
Zur Beschränkung der Lateralausdehnung der aktiven Zone sind bevorzugt die erste Halbleiterschicht und die zweite Halbleiter schicht mit einer p- oder n-Leitfähigkeit kleiner als 104 Sm_1, bevorzugt kleiner als 3*103 Sm_1, weiter bevorzugt kleiner als 103 SITU1 ausgeführt, sodass die Lateralaufweitung des Strompfads begrenzt ist. Zusätzlich ist es vorteilhaft, wenn die Schicht dicke der ersten Halbleiterschicht in Stapelrichtung höchstens das Zehnfache und bevorzugt höchstens das Fünffache der maxi malen Diagonale des ersten Lichtquellenkontakts in Lateralrich tung beträgt .
Für eine Weitergestaltung grenzt ein erster Lichtquellenkontakt auf dem monolithischen pixelierten Optochip nicht direkt an den zugeordneten IC-Substratkontakt an. Stattdessen liegt bezogen auf die Stapelrichtung unterhalb des ersten Lichtquellenkon takts das eigentliche Optochipkontaktelement, dessen Quer schnittsfläche größer als die des ersten Lichtquellenkontakts ist. Durch diese Maßnahme wird die Positionierung des monoli thischen pixelierten Optochips auf dem IC-Substratbauteil und die wechselseitige Kontaktierung vereinfacht, ohne dass die La teralbegrenzung des Strompfads verschlechtert wird.
Erfindungsgemäß wird der Bereich um den kleinbauenden ersten Lichtquellenkontakt zur Anordnung eines rückseitigen Absorbers genutzt, der das optische Übersprechen zwischen benachbarten LEDs verringert. Absorbiert wird insbesondere die in Winkel stellung von der aktiven Zone ausgehende, nach unten gerichtete elektromagnetische Strahlung, soweit ein Grenzwinkel zur Sta pelrichtung überschritten ist. Bevorzugte Materialien für den rückseitigen Absorber sind strukturierte Schichten mit Sili zium, Germanium und Galliumarsenid . Möglich ist auch der Einbau von Graphen oder Rußpartikeln in den rückseitigen Absorber.
Der rückseitige Absorber umgibt den ersten Lichtquellenkontakt seitlich und erstreckt sich von diesem lateral, wobei rücksei tige Absorber benachbarter LEDs aneinander angrenzen und bevor zugt einstückig ausgeführt sind. Für eine Ausführung erstreckt sich der rückseitige Absorber in Stapelrichtung mindestens bis zur ersten Halbleiterschicht. Für eine Weitergestaltung ver läuft ein Teilabschnitt des rückseitigen Absorbers innerhalb der entsprechend strukturierten ersten Halbleiterschicht und schirmt den Grenzbereich zwischen benachbarten LEDs ab. Zu die sem Zweck können zusätzlich oder alternativ reflektiv wirkende Strahlungsblocker, wie strukturierte Elemente aus Reflektorma terialien, wie Aluminium, Gold oder Silber, oder aus dielektri schen Materialien, deren Brechungsindex kleiner als jener der ersten Halbleiterschicht ist, verwendet werden. Für eine Wei tergestaltung erfüllt der rückseitige Absorber nicht nur eine optische Funktion, sondern dieser dient zusätzlich als elektri scher Isolator zur lateralen Begrenzung des Strompfads.
Die Displayanordnung weist in Stapelrichtung über der zweiten Halbleiterschicht für jede LED einen zweiten Lichtquellenkon- takt auf, der aus einem transparenten Material, wie Indiumzin noxid (ITO) besteht und elektrisch leitend mit einer transpa renten, flächig ausgedehnten Kontaktschicht auf der Vorderseite des pixelierten Optochips verbunden ist. Für eine vorteilhafte Ausführung wird der zweite Lichtquellenkontakt durch die groß flächige Kontaktschicht selbst gebildet wird, sodass die Ge samtheit der zweiten Lichtquellenkontakte der in Matrixform an geordneten LEDs als ein gemeinsamer Flächenkontakt angelegt werden kann. Für eine das optische Übersprechen weiter verrin gernde alternative Ausführung grenzt der zweite Lichtquellen kontakt jeweils an die Kontaktschicht kontaktierend an, wobei zweite Lichtquellenkontakte benachbart angeordneter LEDs durch einen vorderseitigen Absorber in eine senkrecht zur Stapelrich tung weisende Lateralrichtung voneinander getrennt sind. Der vorderseitige Absorber kann aus einem die von der aktiven Zone emittierte elektromagnetische Strahlung absorbierenden oder ei nem diese Strahlung reflektierenden Material bestehen. Zusätz lich oder alternativ kann der vorderseitige Absorber als elektrischer Isolator wirken und zur lateralen Beschränkung des Strompfads für die Lokalisierung der Rekombinationszone auf ei nen Bereich mit [pm] abmessung beitragen.
Für eine mögliche Weitergestaltung erstreckt sich der vorder seitige Absorber entgegen der Stapelrichtung mindestens in ei nem Teil der zweiten Halbleiterschicht. Ferner können die Unter- und/oder die Oberseiten des zweiten Lichtquellenkontakts und/o der der Kontaktschicht und/oder die Oberseite der zweiten Halb leiterschicht eine optisch wirksame Strukturierung zur Verbes serung der Lichtauskopplung aufweisen.
Für ein vorgeschlagene Verfahren zur Herstellung einer Dis playanordnung, wird ein IC-Substratbauteil mit monolithisch in tegrierten Schaltungen und mit als Matrix angeordneten IC-Sub- stratkontakten mit einem monolithischen pixelierten Optochip elektrisch leitend verbunden. Für die vorausgehende Herstellung des monolithischen pixelierten Optochips wird eine Halbleiter schichtfolge mit einer eine erste Dotierung aufweisenden ersten Halbleiterschicht und einer eine zweite Dotierung aufweisenden zweiten Halbleiterschicht bevorzugt epitaktisch aufgewachsen, wobei sich die Polarität der Ladungsträger in der ersten Halb leiterschicht von jener der zweiten Halbleiterschicht unter scheidet und die Halbleiterschichtfolge eine Stapelrichtung festlegt. Des Weiteren werden im pixelierten Optochip als Matrix angeordnete LEDs angelegt, wobei jede LED eine dem IC-Substrat- bauteil zugewandte Rückseite und einen ersten Lichtquellenkon takt aufweist, der an die erste Halbleiterschicht kontaktierend angrenzt und mit jeweils einem der IC-Substratkontakte elektrisch leitend verbunden wird. Erfindungsgemäß wird der erste Lichtquellenkontakt mit einer solchen Größe ausgebildet, dass dessen Projektionsfläche mit einer Flächennormalen senk recht zur Stapelrichtung höchstens die Hälfte der Fläche der Rückseite der LED einnimmt. Zusätzlich wird der erste Licht quellenkontakt in eine senkrecht zur Stapelrichtung weisende Lateralrichtung von einem rückseitigen Absorber umgeben.
BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeich nungen im Detail näher erläutert.
Figur 1 zeigt eine Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer optoelektronischen Vorrichtung mit einem LED-Halbleiterelement und einem dielektrischen Filter nach einigen Aspekten des vor geschlagenen Prinzips;
Figur 2A und 2B sind Darstellungen eines Ausführungsbeispiels einer optoelektronischen Vorrichtung mit einem Array aus meh reren Halbleiterelementen; und
Figur 3A bis 3E sind Darstellungen zwei weiterer Ausführungs beispiele einer optoelektronischen Vorrichtung mit mehreren LEDs nach einigen Aspekten; Figur 4 zeigt einen vereinfachten Aufbau eines Displays mit in Reihen und Spalten angeordneten Pixelelementen;
Figur 5 stellt einen vergrößerten Ausschnitt aus einem Display gemäß der vorherigen Figur mit einem Pixelelement und Subpixeln dar;
Figur 6 zeigt eine schematische vertikale Schnittdarstellung durch einen Ausschnitt eines Displays nach dem vorgeschlagenen Konzept mit einer Pixelelementtrennschicht und Subpixeltrenn elementen;
Figur 7 zeigt Schritte eines Verfahrens zum Kalibrieren eines Pixelelementes mit einer Pixelelementtrennschicht und Subpi xeltrennelementen;
Figur 8 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Pixelarrays nach einigen Aspekten des vorgeschlagenen Prinzips, bei dem benachbarte Pixel durch eine dünne Materialbrücke verbunden sind;
Figur 9 stellt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Pixelarrays mit zwei durch eine Materialbrücke verbundener LEDs dar;
Figur 10A ist ein drittes Ausführungsbeispiel eines Pixelarrays mit einigen Aspekten nach dem vorgeschlagenen Prinzip;
Figur 10B ist ein Diagramm zum Ausführungsbeispiel der vorhe rigen Figur, welches den Energieverlauf mit Blick auf die Ma terialbrücke verdeutlicht;
Figur 11 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel eines Pixelarrays mit einigen Aspekten nach dem vorgeschlagenen Prinzip;
Figur 12A ist ein fünftes Ausführungsbeispiel eines Pixelarrays;
Figur 12B zeigt eine Ausführungsform eines Pixelarrays mit be nachbarten LEDs, einer Materialbrücke, bei der zusätzlich eine Auskoppelstruktur nach einigen der hier offenbarten Aspekte vorgesehen ist. Figur 13 stellt ein sechstes Ausführungsbeispiel eines Pi- xelarrays dar;
Figur 14 ist ein siebtes Ausführungsbeispiel eines Pixelarrays mit weiteren Aspekten;
Figur 15 bildet ein achtes Ausführungsbeispiel eines Pi xelarrays ;
Figur 16 zeigt ein neuntes Ausführungsbeispiel eines Pi xelarrays ;
Figur 17 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit verschiedenen Schrit ten für ein Verfahren zur Herstellung eines Pixelarrays nach dem vorgeschlagenen Konzept;
Figur 18 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Displayeinrichtung aus einem monolithischen Pixelarray mit einem monolithischen IC in Querschnittsdarstellung gemäß einigen Aspekten des vorge schlagenen Konzepts;
Figur 19 zeigt das vorangegangene Ausführungsbeispiel der vor geschlagenen Displayeinrichtung in Querschnittsdarstellung mit einem skizzierten möglichen Lichtpfad;
Figur 20 illustriert ein zweites Ausführungsbeispiel der vor geschlagenen Displayeinrichtung mit monolithischen Pixelarray und IC in Querschnittsdarstellung;
Figur 21 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel der vorgeschla genen Displayeinrichtung in Querschnittsdarstellung mit zusätz lichen Maßnahmen zur Lichtführung;
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgenden Ausführungen beziehen sich auf vor allem auf An zeigevorrichtungen und Displays somit auf Basiseinheiten und Modulen mit monolithisch intergrierten optoelektronischen Bau elementen. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Anwendung oder die dargestellten monolithischen Bauelemente be schränkt. Vielmehr lassen sich die vorgestellten Prinzipien und Ausführungen verallgemeinern, so dass sie für eine Vielzahl elektronischer Anwendungen und Applikationen geeignet sind, bei denen eine Skalierung notwendig ist. Inbesondere lassen sich die Aspekte für eine gerichtete Abstrahlung mit den Aspekten zur Pixelredundanz und den Gesichtspunkten ab Figur 18 kombi nieren. Gleiches gilt ebenso für die ausführungen der figuren 18 bis 21, deren Prinzipien geeignet sind beispielsweise mit den Ausführungen der Figuren 5 und 6 oder auch 8 bis 16 kombi- neirt zu werden. Die hier gezeigten Beispiele können mit einem Spiegel wie in Figur 1 oder auch 2B gezeigt kombiniert werden. Dies betrifft nicht nr die Ausführungen, sondern erstreckt sich vor allem auch auf die Merkmale dieser Aspekte, welche in den Patentansprüchen niedergelegt sind.
Bei monolithischen Displays, bei denen die einzelnen optoelekt ronischen Bauelementen durch einen definierte Distanz beab- standet sind, ist eine definierte Abstrahlcharakteristik für einige Anwendungen gefordert. Andere Anwendungen, die einen lambertschen Strahler benötigen, können basierend auf einer Lö sung für gerichtete Abstrahlung durch Aufbringen einer zusätz lichen Diffusorelements leicht modifiziert werden. Daher stellt eine Lösung mit einer verbesserten und gerichteten Abstrahlcha rakteristik einer LED, der ein dielektrischer Filter mit zu sätzlich reflektierenden Seiten aufgesetzt wird, einen geeig neten Ausgangpunkt für eine Vielzahl von Anwendungen monolithi scher Display dar. .
Figur 1 zeigt schematisch ein optoelektronisches Bauelement 10 im Querschnitt. Im Folgenden werden der Aufbau, die Funktions weise und die Herstellung des optoelektronischen Bauelements 10 beschrieben .
Das optoelektronisches Bauelement 10 enthält ein Pixel 11 mit einem optoelektronischen Bauelement in Form einer LED auch als LED-Halbleiterelement 12 bezeichnet. Das LED-Halbleiterelement 12 enthält eine aktive Zone 13, die zur Erzeugung von Licht ausgebildet ist, und hat eine Höhe im Bereich von 1 bis 2 gm. Das LED-Halbleiterelement 12 weist eine erste Hauptoberfläche 14, eine der ersten Hauptoberfläche 14 gegenüberliegende zweite Hauptoberfläche 15 sowie beispielsweise vier Seitenflächen 16 auf. Die Seitenflächen 16 sind jeweils im unteren Bereich derart angeschrägt, dass sie im angeschrägten Bereich einen Winkel oc mit der ersten Hauptoberfläche 14 von unter 90° bilden. Die aktive Zone 13 befindet sich auf der Höhe des angeschrägten Bereichs .
Auf der ersten Hauptoberfläche 14 des LED-Halbleiterelements 12 befindet sich eine Schicht 17, die eine zufällige oder deter ministische Topologie enthält. Alternativ kann eine entspre chende Topologie in die erste Hauptoberfläche 14 des LED-Halb- leiterelements 12 geätzt werden.
Über der Schicht 17 ist eine weitere, in Figur 1 nicht darge stellte Schicht abgeschieden, die einen anderen Brechungsindex als die Schicht 17 aufweist. Die Schicht 17 bewirkt in Kombi nation mit der darüber abgeschiedenen Schicht, dass Licht, wel ches nicht senkrecht zur ersten Hauptoberfläche 14 aus dem LED- Halbleiterelement 12 austritt, in andere Richtungen umgelenkt wird, zum Beispiel durch Reflexion an der Grenzfläche zwischen der Schicht 17 und der darüber angeordneten Schicht. Zusätzlich hat die oberhalb der Schicht 17 angeordnete Schicht die Funk tion, eine glatte Oberfläche bereitzustellen, auf welche die lektrische Spiegelschichten aufgebracht werden können.
Oberhalb der Schicht 17 sowie der darüber liegenden Schicht mit der glatten Oberseite befindet sich ein dielektrischer Filter 18, der aus einem Stapel dielektrischer Schichten besteht und derart ausgestaltet ist, dass er nur Lichtanteile innerhalb eines vorgegebenen Winkelkegels transmittiert, während flachere Strahlen reflektiert werden. Der Winkelkegel ist dabei mit sei ner Achse senkrecht zur ersten Hauptoberfläche 14 des LED-Halb- leiterelements 12 ausgerichtet. Weiterhin ist an sämtlichen Seitenflächen 16 des LED-Halblei- terelements 12 ein reflektierendes Material 19 abgeschieden, das elektrisch leitend ist und beispielsweise aus einem Metall besteht. Das reflektierende Material 19 steht in Kontakt mit dem n-dotierten Bereich des LED-Halbleiterelements 12. Unter halb der zweiten Hauptoberfläche 15 des LED-Halbleiterelements 12 befindet sich eine reflektierende Schicht 20, die ebenfalls elektrisch leitend ist. Die reflektierende Schicht 20 steht in Kontakt mit dem p-dotierten Bereich des LED-Halbleiterelements 12.
Die angeschrägten Seitenflächen 16 des LED-Halbleiterelements 12 sind von einem elektrisch isolierenden ersten Material 21 bedeckt. Das elektrisch isolierende erste Material 21 ist zwi schen dem Material 19 und der Schicht 20 angeordnet und stellt eine elektrische Isolierung zwischen den n- und p-Kontakten des LED-Halbleiterelements 12 her. Ferner weist das Material 21 einen niedrigen Brechungsindex auf, damit Licht, das an den angeschrägten Seitenflächen 16 aus dem LED-Halbleiterelement 12 austritt, reflektiert wird.
Die aus dem reflektierenden Material 19 gebildete Schicht ist derart ausgebildet, dass sie in horizontaler Richtung das Pixel 11 vollständig umgibt und sich in vertikaler Richtung über das gesamte Pixel 11 erstreckt. D. h., die Schicht aus dem reflek tierenden Material 19 erstreckt sich von der Unterseite des elektrisch isolierenden ersten Materials 21 über das LED-Halb- leiterelement 12 bis zur Oberseite des dielektrischen Filters 18. Jegliches Licht, das seitlich aus dem Pixel 11 austritt, wird durch das reflektierende Material 19 wieder zurückreflek tiert, so dass Licht mit hoher Direktionalität nur an der Ober seite der optoelektronischen Vorrichtung 10 austreten kann.
Figur 2A und 2B zeigen schematisch ein optoelektronisches Bau element 30 in einer Draufsicht von oben bzw. im Querschnitt. Das optoelektronisches Bauelement 30 enthält eine Vielzahl von Pixeln 11, wie sie vorstehend beschrieben wurden. Die Pixel 11 sind in einem Array angeordnet und voneinander durch das re flektierende Material 19 getrennt, welches sich gitterförmig durch die optoelektronische Vorrichtung 30 erstreckt. An einer Seite des optoelektronischen Bauelements 30 ist ein externen Anschluss 31 vorgesehen, der es ermöglicht, die n-Bereiche der LED-Halbleiterelemente 12 von außerhalb des optoelektronischen Bauelements 30 zu kontaktieren. In dem vorliegenden Ausfüh rungsbeispiel sind die Anoden der LED-Halbleiterelemente 12 miteinander verbunden, was als Common-Anode-Anordnung bezeich net wird. Eine Common-Cathode-Anordnung, bei der die Kathoden miteinander verbunden sind, ist ebenfalls möglich.
Das Array aus den Pixeln 11 ist auf einem Träger 32 platziert. Der Träger 32 weist für jeden p-Kontakt einen p-Kontakt-An- schluss 33 auf, so dass die p-Kontakte jedes der Pixel 11 in dividuell, beispielsweise durch einen IC, angesteuert werden können. Die optoelektronische Vorrichtung 30 erlaubt eine sehr hohe Pixeldichte. Zudem kann durch den monolithischen Aufbau die Anordnung in weiten Teilen skaliert werden.
Figur 3A, 3B und 3C zeigen ein optoelektronisches Bauelement 40 in einer Draufsicht von oben bzw. im Querschnitt, wobei in Figur 3B und 3C zwei verschiedene Varianten dargestellt sind.
Das optoelektronisches Bauelement 40 enthält eine Vielzahl von Pixeln 11, wobei die Pixel 11 nicht wie bei dem in Figur 2A und 2B dargestellten optoelektronischen Bauelement 30 direkt be nachbart zueinander angeordnet sind, sondern einen Abstand von einander aufweisen. Jedes Pixel 11 ist in dem optoelektronischen Bauelement 40 an seinen vier Seitenflächen vollständig von dem reflektierenden Material 19 bedeckt. Der Raum zwischen den Pi xeln 11 ist mit einem elektrisch isolierenden zweiten Material 41, beispielsweise einem Vergussmaterial, aufgefüllt.
Die n-Kontakte der LEDs in den Pixeln 11 können an der Unter seite oder an der Oberseite oder zwischen Ober- und Unterseite des optoelektronischen Bauelements 40 angeschlossen sein. In Figur 3B sind die Pixel 11 auf einem Träger 42 platziert, in den n-Kontakt-Anschlüsse 43 integriert sind, welche die n-Kon- takte der Pixel 11 miteinander verbinden. Ferner weist der Trä ger 42 für jeden p-Kontakt einen p-Kontakt-Anschluss 44 auf, so dass die p-Kontakte jedes Pixels 11 individuell angesteuert werden können. Der Träger 42 kann ferner einen IC enthalten. Die voneinander beabstandete Anordnung der LED-Halbleiterele- mente 12 in der optoelektronischen Vorrichtung 40 erlaubt au ßerdem eine Kontaktierung, bei der sowohl der n-Kontakt als auch der p-Kontakt jedes Pixels 11 individuell ansteuerbar ist.
Figur 3C zeigt eine alternative Variante, bei welcher ein Träger 45 nur individuelle p-Kontakt-Anschlüsse 46 für jedes auf dem Träger 45 angeordnete Pixel 11 enthält. Natürlich können P- dotierte und n-dotierte Schichten auch vertauscht werden. Auf dem elektrisch isolierenden zweiten Material 41 sind Leiterbah nen 47 gitterförmig angeordnet, welche die n-Kontakte der Pixel 11 miteinander verbinden und zu einem externen Anschluss 48 führen, der an einer Seite der optoelektronischen Vorrichtung 40 angeordnet ist, wie Figur 3A zeigt.
Figur 3D zeigt eine Ausgestaltung, bei der bei einem im wesent lichen rechteckigen Halbleiterelement oder LED 12 eine dielekt rische Schicht 19' auf zwei gegenüberliegenden Seiten ausgebil det ist. In Draufsicht in Figur 3E ist zu erkennen, dass die dielektrischen Elemente 19 und 19' sich abwechselnd um das Halb leiterelement 12 und den dielektrischen Filters 18 legen. Die dielektrischen Elemente 19 und 19' sind unterschiedlich ausge staltet. Element 19' umfasst zumindest einen elektrisch leiten den Teilbereich, beispielsweise in Form einer Fläche entlang der Seitenwand der LED 12 oder auch in Form mehrerer entlang der Seitenwand verlaufender Streifen. Element 19 ist nicht elektrisch an die LED 12 angeschlossen, trägt also nicht zur Stromversorgung des Elementes 12 bei.
Die Stromrichtung ist durch den Pfeil in Figur 3D angegeben. Der Strom fließt entweder bis zur Oberfläche und von dort aus durch den dielektrischen Filter 18 in die Halbleiterschicht zum aktiven Bereich. Alternativ, steht der leitende Teilbereich des dielektrischen Elements mit einer Kontaktschicht auf der LED in Verbindung. Die Kontaktschicht könnte beispielsweise zwischen dem dielektrischen Filter und der LED angeordnet und als De ckelektrode ausgestaltet sein, so wie die in der Figur 3A durch die dünne nicht bezeichnete Schicht zwischen den Elementen 12 und 18 dargestellt. In beiden Fällen dient die Kontaktschicht zur Stromaufweitung auf die gesamte Fläche. Die folgenden Ausführungen betreffen verschiedene Aspekte zur Prozessierung, die für die Halbleiterstrukturen verwendet wer den können, um deren Eigenschaften zu verbessern oder auch neue Anwendungsgebiete oder Realisierungsmöglichkeiten zu schaffen.
In Figur 4 ist zur Herleitung des Aspektes von Pixelelementen mit elektrisch getrennten und optisch gekoppelten Subpixeln eine vereinfachte schematische Darstellung eines elektronischen Dis plays 10 gezeigt, wie es häufig in beispielsweise Monitoren, Fernsehern, Anzeigetafeln oder auch kleinen Geräten wie Smart Watches oder Smartphones verwendet wird. Dabei ist der grund sätzliche Aufbau bekanntermaßen über eine enge benachbarte An ordnung einer Vielzahl von Pixeln oder Pixelelementen 12 in einer Ebene realisiert. Die Pixelelemente 12 sind in Reihen und Spalten organisiert und lassen sich einzeln elektronisch an- steuern. Die Ansteuerung erfolgt derart, dass sie diese Weise sowohl in ihrer Leuchtstärke, als auch in ihrem Farbton und ausgesendeten Wellenlänge variiert werden. In letzterem Fall umfasst jedes Pixel häufig drei Subpixel, die ihrerseits für die Emission unterschiedlicher Wellenlänge ausgestaltet sind. Die Pixelelemente 12 sind häufig auf einem Substrat oder einer Trägerstruktur 14 aufgebracht, die in diesem Aspekt vor allem eine mechanische Stabilität der Anordnung sicherstellen sollen. In dieser Darstellung ist gut erkennbar, dass zum Erzeugen einer ausreichend großen Auflösung teilweise mehrere Millionen sol cher Pixelelemente 12 räumlich dicht sowohl mechanisch angeord net als auch elektrisch verbunden werden müssen. Gleichzeitig können in vielen Fällen defekte Pixel 12 als dunkle Punkte zwischen den aktiven Pixeln erkennbar sein. Insbesondere durch extrem geringe Abmessungen, beispielsweise für LEDs, steigt zum einen die Dichte und Auflösung solcher Displays, andererseits besteht gleichzeitig ein Bedürfnis nach möglichst fehlerfreier Funktion und ausschussarmer Produktion.
In Figur 5 ist der in Figur 4 dargestellte Ausschnitt AA ver größert dargestellt, um die Merkmale der hier beschriebenen Lösung genauer beschreiben zu können. So ist Substrat 14 ange geben, dass gleichzeitig die Ansteuerelemente umfasst und als Trägerstruktur für die Pixel dient. Auf dem Substrat 14 sind einzelne Pixelelemente 12 vorgesehen, die hier rechteckig aus gestaltet sind und eine gleiche Größe aufweisen. Diese identi schen Größen der Pixelelemente 12 sind häufig herstellungsbe dingt vorteilhaft, können aber gemäß einem Beispiel auch in unterschiedlicher Form oder Größe ausgeführt sein. Das Pixelele ment 12 weist im hier dargestellten Beispiel eine Länge 11 und eine Breite bl auf. Zwischen den Pixelelementen 12 ist eine Pixelelementtrennschicht 16 vorgesehen. Letztere liegt im Be reich weniger gm, beispielsweise also 2 gm bis 100 gm.
Die Pixelelementtrennschicht 16 ist derart ausgeführt, dass die benachbarten Pixelelemente 12 in Bezug auf die Ansteuerung der jeweiligen Pixelelemente elektrisch getrennt sind. In Figur 6 ist ein Ausschnitt eines Pixelelements in Querschnittsdarstel lung gezeigt. Die Pixelelemente 12 sind durch eine Pixelele menttrennschicht 16 getrennt und umfassen jeweils Subpixel 18. Durch die Pixelelementtrennschicht 16 erfolgt eine elektrische und optische Trennung zwischen den Pixelelementen 12. Dies soll verhindern, dass Licht, das von einem Pixelelement 12 ausgesen- det wird, durch optisches Übersprechen in ein benachbart ange ordnetes Pixelelement 12 Übertritt und von dort ausgesendet wird .
Innerhalb eines Pixelelementes 12 ist hier, beispielhaft für ein ausgewähltes Pixelelement 12, eine erfindungsgemäße weitere Unterteilung in Subpixel 18 gezeigt. Die Subpixel 18, auch als sogenannte Felder bezeichnet, weisen hier eine gleiche Größe und Form auf. Dabei ist eine Länge 12 eines Subpixels 18 defi niert, wobei sich gemäß einem Beispiel die Länge 11 des Pi xelelementes 12 aus einem Vielfachen der Länge 12 der gleich großen Subpixel 12 mitsamt eventuellen Zwischenräumen ergeben kann. Analog ist eine Breite b2 eines Subpixels angegeben, wobei sich auch hier gemäß einem Beispiel die Breite bl des Pixelele mentes aus einem ungefähren Vielfachen der Breite b2 der jeweils gleich großen Subpixel 18 inklusive eventueller Zwischenräume ergeben kann. In der hier gewählten Darstellung ist die Unter teilung der Pixelelemente 12 in Subpixel 18 bzw. sogenannte Felder nur für ein Pixelelement 12 gezeigt. Die Strukturierung ist jedoch auf alle in einem Display 10 angeordneten Pixelele mente 12 anwendbar.
Zwischen zwei benachbarten Subpixeln 18 desselben Pixelelemen tes 12 ist zudem ein Subpixeltrennelement 20 vorgesehen. Dieses Subpixeltrennelement 20 ist derart ausgeführt, dass in Bezug auf die Ansteuerung eines zugeordneten Subpixels (der Länge 12) (siehe Figur 6) eine elektrische Trennung erfolgt. Das Subpi xeltrennelement 20 ist weiterhin ausgestaltet, dass in Bezug auf das von den Subpixeln 18 emittierte Licht eine optische Kopplung oder ein optisches Übersprechen ermöglicht ist. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass innerhalb eines Pixelelemen tes 12 Photonen oder Licht von einem Subpixel 18 zu einem oder mehreren der im selben Pixelelement 12 befindlichen Subpixel 18 übersprechen kann, nicht jedoch zwischen zwei Pixelelementen 12. Beispielsweise kann eine Erzeugung der verschiedenen möglichen emittierbaren Farben eines Pixelelementes 12 durch eine Kombi nation der Basisfarben Rot, Grün und Blau erfolgen. Folglich kann ein Pixelelement 12 Subpixel 18 enthalten, die verschiedene Wellenlängen von Licht emittieren können. In Figur 5 sind bei spielhaft die insgesamt neun Subpixel 18 mit den Buchstaben A bis K gekennzeichnet. Gemäß einem Beispiel sind die Subpixel A, D und G als rote LEDs ausgeführt, die Subpixel B, E und H als grüne LEDs und die Subpixel C, F und K als blaue LEDs. Soll nun beispielsweise rotes Licht vom Pixelelement 12 emittiert wer den, werden über die Ansteuerelektronik die Subpixel A, D und G gleichzeitig angesteuert. Gegebenenfalls kann über die An steuerelektronik getestet worden, ob alle Subpixel A, D und G eine korrekte Funktion aufweisen. Hierdurch kann dann eine ge wünschte Helligkeit eingestellt werden.
Ist nun beispielsweise eines der Subpixel A, D oder G defekt, können dennoch durch die elektrische Trennung die übrigen Pixel dennoch korrekt angesteuert werden. Durch das optische Über sprechen, der durch das Subpixeltrennelement 20 ermöglicht wird, kann jedoch das fehlende Licht des defekten Subpixels 18 durch die angrenzenden Subpixel 18 ausgeglichen werden. Solange also ein Subpixel 18 derselben Farbe aus einer Gruppe funktioniert und die restlichen Subpixel 18 dieser Gruppe defekt sind, könnte dieser verbliebene funktionierende Subpixel 18 die Fehlfunkti onen der defekten Subpixel ausgleichen und somit eine Funktion des Pixelelementes 12 durch Redundanz sicherstellen. In einem Beispiel kann ein optisches Übersprechen auch über mehrerer Subpixel innerhalb eines Pixelelementes 12 stattfinden. Andere mögliche Anordnungen wären beispielsweise die Zuordnung von je weils drei Subpixeln 18 zu einer der Basisfarben Rot, Grün, oder Blau. Beispiele hierfür sind die folgende Gruppierung A/B/C, D/E/F und G/H/K. Aber auch eine diagonale Zuordnung ist denkbar, wobei vorteilhaft ein optisches Übersprechen möglich sein sollte . In Figur 6 ist eine Schnittdarstellung durch einen Teilbereich eines Displays 10 gezeigt. Im unteren Teil der Figur ist ein Substrat 14 gezeigt, was unter anderem eine mechanisch ausrei chend stabile Trägerstruktur zur Aufnahme der übrigen Struktu relemente bieten soll. Dies kann gemäß einem Beispiel ein Wafer eines Silizium-ICs sein. Das Substrat 14 kann zusätzlich eine Treiberschaltung oder Ansteuerelektronik (nicht gezeigt) und verschiedene elektrische Anschlüsse aufweisen. Diese können beispielsweise über Leiterstrukturen im integrierten Schalt kreis realisiert sein. Weiterhin sind Kontaktstrukturen 24 vor gesehen, die zur Ansteuerung eines Subpixelbereichs 26 dienen können. Dieser ist im hier gezeigten Beispiel direkt an den Kontaktstrukturen 24 angrenzend angeordnet. Über die Kontakt strukturen 24 ist es möglich, einen Emitterchip 26 individuell und selektiv über die Ansteuerelektronik anzusteuern.
Eine Epitaxieschicht 26 weist beispielsweise verschiedene Schichten auf, die unter anderem eine Funktionalität lichtemit tierender Dioden erlaubt. So kann beispielsweise ein p-n-Über- gang durch entsprechend verschieden dotierte Schichten imple mentiert sein oder auch eine oder mehrere Quantenwell Strukturen aufweisen. Schematisch und vereinfachend ist hier ein Bereich eines p-n-Übergangs 28 durch eine gestrichelte Linie angedeu tet. In der Epitaxieschicht 26 sind nunmehr die Strukturen der Pixelelemente 12 und der Subpixel 18 eingebracht.
Im Detail sind über Pixelelementtrennschichten 16 die einzelnen Pixelelemente 12 erkennbar. Diese weisen jeweils eine Länge 11 auf, was einem Abstand zwischen zwei Pixelelementtrennschichten 16 entspricht. Innerhalb der Pixelelemente 12 sind hier in Längsrichtung drei Subpixel 18 abgrenzbar. Diese weisen jeweils eine Länge 12 auf. Zwischen den einzelnen Subpixeln 18 sind Subpixeltrennelemente 20 angeordnet.
Im hier dargestellten Beispiel sind die Pixelelementtrenn schichten 16 und die Subpixeltrennelement 20 jeweils als Graben oder ähnliche Struktur ausgeführt. Dies bedeutet, dass die Pi xelelementtrennschichten 16 und das Subpixeltrennelement 20 je weils beispielsweise durch Ätzverfahren als grabenartige, spaltartige oder ähnliche Struktur in die Epitaxieschicht 26 eingearbeitet sind. In den Gräben ist dann ein elektrisch iso lierendes Material, z.B. Si02 abgeschieden. Um nun beispiels weise die elektrischen und optischen Eigenschaften dieser Grä ben zu bestimmen, ist eine Grabentiefe dl der Pixelelementt rennschicht 16 größer gewählt als eine Grabentiefe d2 des Sub pixeltrennelementes 20. Hierdurch kann erreicht werden, dass durch die geringere Tiefe d2 des Grabens des Subpixeltrennele mentes 20 ein optisches Übersprechen zwischen Subpixeln 18 mög lich ist.
Hingegen ist zwischen zwei Pixelelementen 12 durch den tieferen Graben dl der Pixelelementtrennschicht 16 sowohl ein optisches Übersprechen 30 als auch ein elektrisches Übersprechen verhin dert. Gemäß einem Beispiel ist eine Tiefe d2 des Grabens des Subpixeltrennelementes 20 derart gewählt, dass diese durch ei nen Bereich eines p-n-Übergang 28 hindurch verläuft. Hierdurch kann vorteilhaft verhindert werden, dass zwei benachbarte Sub pixel 18 bzw. die zugehörigen Emitterchips 22 elektrisch inter agieren und/oder ein elektrisches oder optisches Übersprechen auftritt .
In dem obigen Beispiel verläuft die Pixelelementtrennschicht 16 durch die aktive Schicht bis an den Rand der gegenüberliegenden Abstrahloberfläche, durchtrennt diese jedoch nicht. Dadurch kann der Bereich nahe an der Oberfläche als gemeinsamer Kontakt ausgebildet sein, der alle Pixel und Subpixel mit einem Poten tialanschluss verbindet. Zudem kann die Pixelelementtrenn schicht 16 eine Spiegelschicht umfassen, so dass ein vom Pixel erzeugtes Licht optisch umgelenkt wird. In dem Beispiel der Figur 133 ist auch gezeigt, des das Subpixeltrennelement 20 durch die aktive Schicht reicht, jedoch kurz danach endet. Dadurch wird das elektrische Übersprechen unterbunden, jedoch nicht das optische. Je nach Design und Fertigungsparameters reicht das Subpixeltrennelement 20 auch nur bis zur aktiven Schicht oder leicht in diese hinein.
Während in dieser Ausführung die Pixelelementtrennschicht 16 und die Subpixeltrennelemente 20 als Gräben mit im Wesentlichen senkrechten Seitenwänden ausgeführt sind, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Es können auch bewusst, andere Formen gewählt werden, die zudem weitere Funktionalität aufweisen wie z.B. Lichtkollimation oder Lichtführung. Als Beispiel hierfür können schräge Seitenwände für die Pixelelementtrennschicht 16
In Figur 7 ist ein erfindungsgemäßes Verfahren 100 zum Kalib rieren eines Pixelelementes 12 gezeigt. Hierbei wird in einem ersten Schritt 110 ein Subpixel 18 eines Pixelelementes 12, wie vorgehend und nachstehend beschrieben, angesteuert. Dieses An steuern des Subpixels 18 soll einen Test der Funktion des be treffenden Subpixels 18 erlauben. Dies kann beispielsweise durch Steuersignale einer Ansteuerelektronik erfolgen, was wiederum durch eine separate Kontaktierung jedes einzelnen Subpixels 18 ermöglicht werden kann. In einem folgenden Schritt 120 erfolgt ein Erfassen einer Defektinformation eines Subpixels 18. Mit anderen Worten wird hier eine Information erzeugt, ob der be treffende Subpixel 18 korrekt funktioniert.
Eine solche Defektinformation kann beispielsweise ein Flag oder ein bestimmter Wert sein, der Informationen über eine korrekte Funktion des Subpixels 18 enthält. Diese Defektinformation kann gemäß einem folgenden Schritt 130 beispielsweise in einer Spei chereinheit einer Ansteuerelektronik gespeichert werden. Dies kann dazu dienen, defekte Subpixel durch entsprechend angepasste Ansteuersingale der zugehörigen Subpixel derselben Wellenlänge zu kompensieren und hierdurch eine korrekte Funktion des gesam ten Pixelelementes 12 zu erreichen. In einem Beispiel kann das Subpixeltrennelement 20 derart aus geführt sein, dass ein optisches Übersprechen zwischen Subpi- xeln 18 gleicher Farbe oder Wellenlänge möglich ist, wobei das Subpixeltrennelement 20 zwischen Subpixeln 18 verschiedener Farbe oder Wellenlänge optisch trennend ausgeführt ist.
Eine Erweiterung von pixelierten oder anderweitigen Emittern, bei denen ein optisches und elektrisches Übersprechen zwischen Pixeln eines Arrays durch eine Pixelstruktur mit einer Materi albrücke verhindert wird zeigt Figur 8. Diese stellt einen Ausschnitt eines Arrays A in einem Querschnitt dar, bei dem zwei benachbarte optoelektronischer Pixel P durch eine Materialbrü cke verbunden sind.
Das Array A weist zwei optoelektronische Pixel P in Form ver tikaler LEDs auf, die ganzflächig hergestellt wurden. Jedes Pixel P umfasst eine n-dotierte Schicht 1, eine p-dotierten Schicht 3 sowie eine zur Lichtemission geeignete aktive Zone 5. Zwischen den beiden ausgebildeten Pixeln P wurde Material der Schichtfolge von der n-dotierten Seite und von der p-dotierten Seite her entfernt. Es verbleibt lediglich ein dünner Materi alübergang 9 mit einer maximalen Dicke dc, der die aktive Schicht 5 sowie eine dünne Mantelschicht 7 umfasst. Die Mantelschicht kann herstellungstechnisch aus dem gleichem Material wie die Schichten 3 bzw. 5 gebildet werden, der Materialübergang ist deutlich länger als dick. Die Dicke dc ist so gewählt, dass sich im Materialübergang keine elektromagnetische Welle ausbreiten kann. Optische Moden werden somit unterdrückt. Mit anderen Wor ten ist die elektrische und/oder optische Leitfähigkeit des Materialübergangs 9 in Figur 8 in horizontaler Richtung wirksam verringert sind.
Die infolge des Entfernens des Materials der Schichtfolge of fengelegten beiden Hauptoberflächen der Materialübergänge 9 und offengelegte Oberflächenbereiche 11 der Pixel P sind mittels einer jeweiligen, insbesondere Siliziumdioxid aufweisenden, Passivierungsschicht 13 elektrisch isoliert und passiviert. Die Bereiche des entfernten Materials der Schichtfolge sind zudem mittels eines Füllmaterials 15 ausgefüllt. Schließlich sind die beiden Hauptoberflächen der Pixel P sind mittels Kontaktschich ten 33 elektrisch kontaktiert, wobei diese Endkontakte ausbil den können. Kontaktschichten 33 können transparentes Material, beispielsweise ITO, derart aufweisen, dass das von den Pixeln P erzeugtes oder empfangenes Licht das transparente Material durchstrahlt .
Die aktive Zone 5 umfasst ein oder mehrere Quantentöpfe oder andere Strukturen. Ihre Bandlücke ist auf die gewünschte Wel lenlänge des emittierten Lichtes abgestimmt. Die maximale Dicke dc ist derart gewählt, dass alle fundamentalen Moden daran ge hindert sind, sich entlang der aktiven Zone 5 der Materialüber gänge 9 zu dem nächsten Pixel P auszubreiten. Die maximale Dicke dc einer aktiven Zone 5 eines Materialübergangs 9 für diese Bedingung hängt von dem Brechungsindexunterschied zwischen der aktiven Zone 5 und den Mantelschichten 7 des einem Wellenleiter entsprechenden Materialübergangs 9 ab. Generell bedeutet dies, dass der Materialübergang möglichst dünn sein sollte. Zum einen wird dadurch ein Übersprechen optischer Moden erschwert, da sich die Welle nicht in horizontaler Richtung ausbreiten kann. Zum anderen wird durch die geringe maximalen Dicke dc ein weiteres elektrisches Übersprechen erschwert. Die dünnen die aktive Zone umgebende Mantelschichten 7 der aktiven Zone 5 zeigen generell einen hohen Flächenwiederstand und können nur wenig Strom tra gen. Eine weitere Verringerung reduziert auch hier durch den steigenden Widerstand ein elektrisches Übersprechen.
Die maximale Dicke dc hängt zudem von dem Brechungsindex und der Dicke der aktiven Zone 5 ab. Dabei ist die maximale Dicke dc größer oder gleich der Dicke der aktiven Zone 5. Die maximale Dicke dc hängt ebenso von dem Abstand zwischen den benachbarten Pixeln P ab. Je größer der Abstand, desto größer kann die ma ximale Dicke dc sein. Ein vorgeschlagener Bereich der maximalen Dicke dc liegt bei 100 nm und 4 gm, insbesondere zwischen 100 nm und 1 gm.
Die in Figur 8 dargestellten Schichten weisen Dicken auf, die von den verwendeten Materialien, einschließlich der dotierenden Materialien, dem Dotierungsprofil der Konzentration gegenüber der Tiefe, den Winkeln der Seitenwände, der Pixelgröße, den Pixelzwischenräumen und der Gesamtarraygröße abhängen. Eine un tere Grenze für die Gesamtdicke liegt bei circa 100 nm.
Geeignete Materialsysteme für die Pixel P sind beispielsweise In (Ga, Al) As (Sb, P) , SiGe, Zn (Mg, Cd ) S ( Se , Te ) , Ga (Al ) N, HgCdTe. Geeignete Materialien für Kontaktschichten 33 sind Metalle wie beispielsweise Au, Ag, Ti, Pt, Pd, Cr, Rh, Al, Ni und derglei chen, alleine oder als Legierungen mit Zn, Ge, Be. Dieses Ma terial kann zudem als das Füllmaterial 15 verwendet werden, das dann zusätzlich zur Füllfunktion als Bondmaterial dient. Lei tendes Material hat zudem mögliche reflektierende und andere Eigenschaften. Transparente leitende Oxide wie beispielsweise ZnO oder ITO (InSnO) können ebenso als Kontaktschichten 33 zur Kontaktierung verwendet werden und stellen ebenso einen gemein samen Kontakt für entweder die p-Seite oder die n-Seite des Arrays bereit.
Dielektrika wie beispielsweise Fluoride, Oxide und Nitride von Ti, Ta, Hf, Zr, Nb, Al, Si, Mg können als transparente Isola toren verwendet werden. Dieses Material kann für Passivierungs schichten 13 verwendet werden. Dieses Material kann zudem als das Füllmaterial 15 verwendet werden, das dann zusätzlich zur Füllfunktion als elektrischer Isolator dient. Werte der Bre chungsindizes der aktiven Zone 5 und der Mantelschichten 7 hän gen vollständig von den verwendeten Materialien ab.
Die maximale Dicke dc hängt ebenso von dem Brechungsindex des mittels der Passivierungsschicht 13 und/oder des Füllmaterials 15 erzeugten Dielektrikums ab. Je kleiner der Brechungsindexun terschied zwischen aktiver Zone 5 und Dielektrikum ist, desto größer kann die maximale Dicke dc für ein gleiches Übersprechen sein .
Figur 9 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Pixelarrays A in einem Querschnitt. Das hier in Figur 9 dargestellte Array A unterscheidet sich zu dem in Figur 8 dargestellten Array A darin, dass ein eine relativ kleine Bandlücke aufweisendes , Licht absorbierendes Material 17 die Bereiche des entfernten Materials der Schichtfolge zumindest teilweise ausfüllt. Des Weiteren liegt das Licht absorbierende Material 17 direkt an den Materialübergängen 9 an, da an diesen keine Passivierungs schichten 13 ausgebildet sind. Lediglich offengelegte Oberflä chenbereiche 11 der Pixel P sind mittels einer jeweiligen Pas sivierungsschicht 13 elektrisch isoliert und passiviert. Deren Material kann beispielsweise Siliziumdioxid aufweisen, so dass es nicht zu einem elektrischen Kurzschluss zwischen Material 3 und 17 kommt.
In Figur 9 - dort nicht dargestellt - ist alternativ lediglich eine - in Figur 9 obere oder untere - Seite des Materialüber gangs 9 zwischen den beiden Pixeln P durch das Licht absorbie rende Material 17 ausgefüllt. An der anderen Seite wird bei spielsweise ein Füllmaterial 15 an dem Materialübergang 9 aus gebildet, wobei zwischen diesen die Passivierungsschicht 13 verbleibt. Durch die Verwendung des Licht absorbierenden Mate rials 17 wird eine zusätzliche Unterdrückung von optischem Über sprechen bereitgestellt. Das Licht absorbierende Material 17 zwischen den Pixeln P verringert eine Wellenleitung durch Ab sorption des Lichts, das im Bereich der Materialübergänge 9 aus der aktiven Zone 5 austritt. Es erfolgt eine Dämpfung der Wel lenleitung entlang der Materialübergänge 9.
Als Licht absorbierendes Material 17 eignen sich Metalle, Le gierungen, Dielektrika oder Halbleiter mit einer kleineren Band lücke als die Bandlücke des im zunächst als Wellenleiter wir kenden Materialübergang 9. Damit ist auch die Energie des Lichts größer, so dass es vom Material 17 absorbiert wird. Beispiels weise kann floatendes Auge verwendet werden, das 50% von roten Wellenlängen absorbiert. Das Licht absorbierende Material 17 wird an die Materialübergänge 9 beispielsweise mittels CVD (Che mical vapour deposition; chemische Gasphasenabscheidung) oder PVD (physical vapour deposition; physikalische Gasphasenab scheidung) durch Erzeugung epitaktischer Schichten aufgewach sen. Das Licht absorbierende Material 17 wurde hier an die Mantelschichten 7 aufgebracht oder aufgewachsen .
Figur 10A zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfin dungsgemäßen Pixelarrays A in einem Querschnitt. An die Stellen des von der n-dotierten und/oder von der p-dotierten Seite her entfernten Materials der Schichtfolge des Pixelarrays ist ein Material 19 mit einem zum entfernten Material, insbesondere zu dem dotierten Material oder einem Füllmaterial 15, vergrößerten Brechungsindex ausgebildet, der aber nicht größer als der Bre chungsindex der Mantelschichten 7 oder der aktiven Zone 5 sein sollte. Dadurch wird ebenfalls die Wellenleitung im Material übergang 9 gedämpft. Die Schichtfolge auf dem Substrat 35 ist schließlich von einer schützenden Deckschicht 37 bedeckt.
Das Material 19 mit vergrößertem Brechungsindex wird an die Materialübergänge 9 beispielsweise mittels chemischer oder phy sikalischer Gasphasenabscheidung epitaktisch aufgewachsen . Das Aufbringen oder Aufwachsen erfolgt nach dem Entfernen des ur sprünglichen n-dotierten und/oder p-dotierten Schichtmaterials zwischen jeweils zwei Pixeln P und nach einem Passivieren of fengelegter Oberflächenbereiche 11, insbesondere Seitenflächen, der Pixel P mittels Aufbringen von Passivierungsschichten 13.
Das Material 19 mit vergrößertem Brechungsindex wurde hier an die Mantelschichten 7 aufgebracht oder aufgewachsen . An den Materialübergängen 9 sind keine Passivierungsschichten 13 aus gebildet. Dies stellt der Bereich unterhalb des Materialüber gangs 9 dar. Beispielweise kann GaAs als Material 19 mit ver größertem Brechungsindex an eine AlGaAs aufweisenden aktiven Zone 5 eines Materialübergangs 9 angewachsen sein. Alternativ wird das Material 19 mit vergrößertem Brechungsindex ausgebil det, indem ein den Brechungsindex vergrößerndes Material 21 in ein Füllmaterial 15 bis zu den oder in die Mantelschichten 7 hinein eindiffundiert oder implantiert wurde. Dies stellt in Figur 10A der Bereich oberhalb des Materialübergangs 9 dar. Das Material 19 mit vergrößertem Brechungsindex kann in Figur 10A oberhalb des Materialübergangs 9 und/oder unterhalb des Mate rialübergangs 9 ausgebildet sein. Ein von Material 19 mit grö ßerem Brechungsindex freier Bereich kann mit einem Füllmaterial 15 ausgefüllt sein.
Figur 10B zeigt eine Simulation der Ausbreitung des Lichts im Bereich des Materialübergangs des dritten Ausführungsbeispiels eines Pixelarrays nach dem vorgeschlagenen Prinzip. Dargestellt ist der Querschnitt eines Materialübergangs 9, bei dem lediglich eine obere Seite geätzt und mit einem Material 19 mit einem vergrößerten Brechungsindex aufgefüllt wurde. Das Material 19 mit einem vergrößerten Brechungsindex hat einen Brechungsindex äquivalent zum Quantenwellmaterial 5. Das heißt, die aktive Zone 5 und das Material 19 mit vergrößertem Brechungsindex sind in dem Diagramm dunkelgrau dargestellt. Die Mantelschicht 7 bezie hungsweise nicht geätztes Halbleitermaterial einer n-dotierten Schicht 1 und ein Füllmaterial 15 sind weiß dargestellt.
Die in dieser Simulation nur wenige O,ΐmih dicke Schicht ist die aktive Zone 5 beziehungsweise der Bereich des Quantumwellmate rials. Die 0,05 m dicke Schicht ist noch „Restcladding" bezie hungsweise eine verbliebene Mantelschicht 7. Die l m dicke Schicht ist das Material 19 mit dem vergrößerten Brechungsindex. Je nach Abstand der LEDs zueinander sowie des gewählten Mate rials können die einzelnen Sektionen größer oder kleiner aus gestaltet sein.
Im Bereich des Materialübergangs 9 zwischen zwei Pixeln P ist an einer unteren, einen Brechungsindex von 3 aufweisenden un- geätzten n-dotierten Schicht 1 eine aktive Zone 5 mit einem Brechungsindex von 3,5 und einer Schichtdicke von 0,1 gm ange ordnet. An dieser ersten inneren Schicht ist eine Mantelschichte 7 mit einem Brechungsindex von 3 als zweite innere Schicht des Materialübergangs 9 mit einer Schichtdicke von 0,05gm ausgebil det. Daran ist eine relativ dicke dritte innere Schicht eines Materials 19 mit einem vergrößerten Brechungsindex von 3,5 und einer Schichtdicke von lgm ausgebildet. Die dritte innere Schicht ist von einer ein Füllmaterial 15 aufweisenden Schicht mit einem Brechungsindex von beispielsweise ca. 3 bedeckt.
Für eine Simulation an diesem Schichtaufbau wurde von einer Vakuumlichtwellenlänge von 0, 63gm ausgegangen. Das erzeugte Licht kann hier TM- und/oder TE- polarisiert sein. Man spricht von TM-polarisiertem Licht, wenn die Richtung des magnetischen Feldes senkrecht zu der durch Einfallsvektor und Flächennormale aufgespannten Ebene ("Einfallsebene") liegt (TM = transversal magnetisch) , und von TE-polarisiertem Licht, wenn das elektri sche Feld senkrecht auf der Einfallsebene steht (TE = transver sal elektrisch) .
Für die Simulation stellt Figur 10B mit der x-Achse den Wert einer räumlichen Erstreckung x in gm dar. Die y-Achse zeigt den Wert einer y-Komponente einer elektrischen Feldstärke E. Figur 10B zeigt, wie eine fundamentale Mode TE0 aus der aktiven Zone 5 austritt und durch die weiteren optischen Barrieren gestoppt wird, die zwischen zwei Pixeln P oberhalb und/oder unterhalb des als Wellenleiter wirkenden Materialübergangs 9 vorhanden sind. Die optischen Barrieren sind hier die Grenzflächen zwi schen den Schichten unterschiedlicher Brechungsindizes gemäß dem vorstehend beschriebenen Schichtaufbau der Figur 10A. Die fundamentale Mode TE0 tritt in die dicke dritte innere Schicht aus Material 19 mit vergrößertem Brechungsindex ein und gelangt nicht in das benachbarte Pixel P.
In der Praxis ist ein Material mit einem größeren Brechungsindex häufig ebenso ein stärker absorbierendes Material, und zwar insbesondere aufgrund einer kleineren Bandlücke. Figur 11 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel eines Pixelarrays A in einem Querschnitt. Zu den anderen Figuren gleiche Bezugs zeichen kennzeichnen in Figur 11 gleiche Merkmale. Im Unter schied zu einem Aufbau gemäß Figur 8 ist hier zwischen zwei Füllschichten 15 und zwei Passivierungsschichten 13 in die ak tive Zone 5 eines Materialübergangs 9 zusätzliches Material 23, 24 eingebracht, dass wirksam elektrische und/oder optische Leit fähigkeiten des als Wellenleiter wirkenden Materialübergangs 9 verringert. Das zusätzliche Material ist zum einen ein eine Lichtabsorption in der aktiven Zone 5 des Materialübergangs 9 vergrößerndes Material 23. Ein Vergrößern von Absorption in der aktive Zone 5 zwischen Pixeln P erfolgt durch Verringerung der Bandlücke des Materials der aktiven Zone 5. Hierfür werden Band lücken verkleinernde Elemente in die aktive Zone 5 des Materi alübergangs 9 implantiert oder eindiffundiert. Es werden ins besondere Dotierstoffe in den zentralen Bereich der aktiven Zone 5 zwischen Pixeln P diffundiert oder implantiert. Die Verrin gerung der Bandlücke erfolgt aufgrund einer sogenannten Band- lücken-Renormalisierung . Je größer die Menge des entlang eines Materialübergangs 9 eingebrachten Materials 23 ist, desto grö ßer ist die Absorption von Licht in der aktiven Zone 5.
Alternativ oder kumulativ ist das zusätzliche Material zum an deren ein einen elektrischen Widerstand in der aktiven Zone 5 des Materialübergangs 9 vergrößerndes Material 24. Hierfür wer den den elektrischen Widerstand vergrößernde Elemente in die aktive Zone 5 des Materialübergangs 9 implantiert oder eindif fundiert. Diese weitere Vergrößerung des elektrischen Wider stands dient zur weiteren Verringerung des elektrischen Über sprechens von einem Pixel P zum benachbarten Pixel P. Beispiels weise kann zur Vergrößerung des elektrischen Widerstands Fe in eine InGaAsP aufweisende aktive Zone 5 eines Materialübergangs 9 eingebracht werden. Je größer die Menge des entlang eines Materialübergangs 9 eingebrachten Materials 24 ist, desto grö ßer ist die Vergrößerung des elektrischen Widerstands der ak tiven Zone 5 des Materialübergangs 9 zwischen zwei Pixeln P. Beide Materialien 23, 24 werden vor einem Aufbringen von Pas sivierungsschichten 13 in die aktive Zone 5 eines jeweiligen Materialübergangs 9 eindiffundiert oder implantiert.
Figur 12A zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Pi- xelarrays A in einem Querschnitt, bei dem im Unterschied zu einem Aufbau in Figur 138 im Bereich des Materialübergangs eine optische Struktur 25 eingebracht ist. Die Struktur 25 ist zwi schen zwei Füllschichten 15 und zwei Passivierungsschichten 13 entlang der aktiven Zone 5 eines Materialübergangs 9 einge bracht. Diese verringert eine optische Leitfähigkeit des als Wellenleiter wirkenden Materialübergangs 9 zwischen zwei Pixeln P. Eine Wellenleitung wird reduziert. Optische Strukturen 25 sind können ein photonischer Kristall und ein Bragg-Spiegel oder eine andere dielektrische Struktur sein. Die Struktur 25 bildet entlang dem Materialübergang 9 über, unter oder auf beiden Sei ten der aktiven Zone 5 periodische Struktur des Brechungsindex aus, welches zu einer optischen Bandlücke führt und die Aus breitung von Photonen entlang des Materialübergangs unterbin det .
Die Periodizität der optischen Strukturen hängt von den Licht wellenlängen, der Größe der optischen Strukturen, der Länge des strukturierten Materialübergangs 9 und den Brechungsindizes der verwendeten Materialien ab. In Figur 12A ist lediglich eine optische Struktur 25 an einer unteren Seite des als Wellenleiter wirkenden Materialübergangs 9 dargestellt. Diese optische Struktur 25 kann ebenso an der oberen Seite des als Wellenleiter wirkenden Materialübergangs 9 ausgebildet sein. Die in Figur 12A dargestellte optische Struktur 25 ist ein Bragg-Spiegel. Nach einem Ausbilden der optischen Strukturen 25 erfolgt ein Aufbringen von Passivierungsschichten 13.
Eine Erweiterung des Beispiels aus Figur 12A ist in Figur 12B dargestellt. Auf der Oberfläche wird ein Konvertermaterial 41 bzw. 42 aufgebracht. Das Konvertermaterial 41 und 42 reicht jeweils bis ungefähr zur Mitte zwischen zwei LEDs. Da die Wände der LED selbst reflektierend ausgestaltet sind, wird das in der aktiven Schicht einer LED erzeugte Licht von diesen in Richtung des Konvertermaterials gelenkt. Licht, welches von der LED in das Konvertermaterial tritt, wird dort konvertiert. Durch eine optionale reflektierende Schicht zwischen den Konvertermateri alien wird ein Übersprechen verhindert.
Auf der Oberfläche der Konvertermaterialien sind photonische Strukturen 34 und 37 auf jedem Pixel abgeschieden, um das Licht zu richten. Alternativ kann auch ein deielektrischer Spiegel wie oben beschrieben vorgesehen sein.
Figur 13 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel eines erfin dungsgemäßen Pixelarrays A in einem Querschnitt. Im Unterschied zu einem Aufbau gemäß Figur 13 sind hier in zwei Füllschichten 15, entlang der aktiven Zone 5 eines Materialübergangs 9, an beiden Hauptoberflächen des als Wellenleiter wirkenden Materi alübergangs 9 zusätzlich zwei einander gegenüberliegende elekt rische Kontakte 27 eingebracht, die wirksam zwischen zwei Pixeln P elektrische und/oder optische Leitfähigkeiten des als Wellen leiter wirkenden Materialübergangs 9 verringert. Diese einander gegenüberliegenden elektrischen Kontakte 27 legen eine elekt rische Vorspannung (Bias) an beide Hauptoberflächen eines je weiligen Materialübergangs 9 zwischen zwei Pixeln P an.
Mittels der angelegten elektrischen Vorspannung (Bias) wird ein statisches elektrisches Feld erzeugt, mittels dessen die opti schen Eigenschaften des zunächst als Wellenleiter wirkenden Ma terialübergangs 9 derart verändert sind, dass eine Wellenlei tung entlang des Materialübergangs 9 wirksam verringert ist.
Infolge des Anlegens der elektrischen Vorspannung an dem zu nächst als Wellenleiter wirkenden Materialübergang 9 zwischen den Pixeln P wird eine Absorption des Lichts in dem Wellenleiter mittels des sogenannten „quantum confined Stark"- Effekts (QCSE; beschränkter Stark-Effekt ) vergrößert, wie dies beispielsweise bei einem Elektroabsorptionsmodulator genutzt wird. Bei einem Elektroabsorptionsmodulator wird durch Anlegen eines elektri schen Feldes eine Fundamentalabsorption eines Halbleiters wirk sam vergrößert. Entsprechend ist ein optisches Übersprechen zwischen Pixeln P verringert. Als elektrische Kontakte 27 eignen sich herkömmliche Schottky-Kontakte oder Metall-Isolator-Kon- takte. Weiterhin eignet sich alles, was für ein Bandbiegen ohne Stromfluss herkömmlicherweise verwendet wird.
Nach einem Ausbilden der beiden einander gegenüberliegenden elektrischen Kontakte 27 erfolgt ein Aufbringen von Passivie rungsschichten 13 an den beiden einander gegenüberliegenden elektrischen Kontakten 27, insbesondere an deren Oberflächen, an denen Füllmaterial 15 ausgebildet wird und die an die Pixel P angrenzen. Zu den anderen Figuren 18 bis 12A gleiche Bezugs zeichen kennzeichnen in Figur 13 gleiche Merkmale.
Figur 14 zeigt ein siebtes Ausführungsbeispiel eines erfin dungsgemäßen Pixelarrays A in einem Querschnitt. Im Gegensatz zu der Ausführung in Figur 13 wird hier ein elektrisches Feld inhärent, d.h. durch die Wahl eines geeigneten Materialsystems erzeugt. Dazu sind mindestens eine Schicht n-dotierten Materi als 29 und/oder p-dotierten Materials 31 an mindestens einer der beiden Hauptoberflächen eines Materialübergangs 9 derart angeordnet, dass durch diesen ein elektrisches Feld erzeugt ist, das damit ohne weitere Mittel in den Materialübergang 9 einge baut ist. Wird lediglich eine Schicht dotierten Materials an einer der beiden Hauptoberflächen des Materialübergangs 9 aus gebildet und ist die Schicht an der anderen Hauptoberfläche des Materialübergangs 9 undotiert, wird ein sognannte Verarmungs feld bereitgestellt, das als elektrisches Feld zur Vergrößerung von Lichtabsorption im Materialübergang 9 ausreicht. Alternativ wird das elektrische Feld zur Vergrößerung der Lichtabsorption im Materialübergang 9 dadurch erzeugt, dass eine Schicht n- dotierten Materials 29 an einer Hauptoberfläche des Material übergangs 9 und eine Schicht p-dotierten Materials 31 an der gegenüberliegenden Hauptoberfläche des Materialübergangs 9 aus gebildet wird.
Das zur Bereitstellung des elektrischen Feldes verwendete Ma terial, insbesondere das n-dotierte Materials 29, das p-dotierte Material 31 und gegebenenfalls das undotierte Material werden mittels CVD (chemisches Abscheiden aus der Gasphase) oder PVD (physikalisches Abscheiden aus der Gasphase) derart epitaktisch aufgewachsen, dass zwischen benachbarten Pixeln P an den dünnen Wellenleiter eine eingebaute Vorspannung (Bias) bereitstellt wird. Zur n- und p- Dotierung kann beispielsweise InGaAlP mit tels Si und Zn dotiert werden.
Mittels des dotierten Materials 29 und/oder 31 wird eine Vor spannung (Bias) bereitgestellt, die eine gleiche Wirkung wie die Ausführungsform gemäß Figur 13 hat. Des Weiteren liegt das das elektrische Feld bereitstellende Material direkt an den Materialübergängen 9 an, da an diesen keine Passivierungsschich ten 13 notwendig. Lediglich offengelegte Oberflächenbereiche 11 der Pixel P sind mittels einer jeweiligen Passivierungsschicht 13 elektrisch isoliert und passiviert. Deren Material kann bei spielsweise Siliziumdioxid aufweisen. Die Pixel P sind mittels elektrischer Kontaktschichten 33 elektrisch angeschlossen.
Figur 15 zeigt ein achtes Ausführungsbeispiel eines Pixelarrays A in einem Querschnitt. Bei dieser wurde die aktive Zone 5 kontrolliert geätzt. Mit anderen Worten wird hier eine Schädi gung der aktiven Zone 5 oder das Entstehen von Defekten in der aktiven Zone 5 im Bereich des Materialübergangs kontrolliert zugelassen. Nach Figur 15 ist der Materialübergang 9 in dessen Mitte zu den beiden Pixeln P, zwischen denen der Materialüber gang 9 ausgebildet ist, vollständig unterbrochen. An den Über gängen zu den beiden Pixeln P ist der Materialübergang 9 mit einer maximalen Dicke dc ausgebildet. Figur 16 zeigt ein neuntes Ausführungsbeispiel eines Pixelarrays A. Auf der linken Seite sind zwei verschiedene Ausführungsbei spiele der Unterdrückung von Übersprechen zwischen zwei benach barten Pixel P im Querschnitt dargestellt. Die obere Variante VI zeigt das erste Ausführungsbeispiel gemäß Figur 8. Die untere Variante V2 zeigt das vierte Ausführungsbeispiel gemäß Figur 12A. Auf der rechten Seite ist eine Draufsicht auf vier zuei nander benachbarte Pixel P dargestellt.
Jedem Pixel P sind vier benachbarte Pixel P zugeordnet, wobei hier entlang einer x-Richtung Materialübergange 9 entsprechend der zweiten Variante V2 ausgebildet sind. Entlang einer y-Rich- tung sind die Materialübergänge 9 gemäß der ersten Variante VI ausgebildet. Grundsätzlich kann jeder Materialübergang 9 zu den anderen Materialübergängen 9 verschieden ausgeführt sein, und zwar entsprechend den in dieser Anmeldung beschriebenen Ausfüh rungsbeispielen. Grundsätzlich können Materialübergänge 9 ent lang einer jeweiligen Raumrichtung gleich ausgeführt sein. Die Materialübergänge 9 können entsprechend gewünschter Muster aus gebildet sein. Ausführungsformen der Materialübergänge 9 ent lang einer jeweiligen Raumrichtung können sich abwechseln.
Auf diese Weise sind bei einem Array A gemäß dieser Anmeldung alle möglichen Ausführungsbespiele beziehungsweise Varianten sowie Kombinationen von Ausführungsbeispielen der Materialüber gange 9 umfasst. Anhand der Draufsicht in Figur 16 ist ersicht lich, dass alle Varianten V beispielsweise richtungsabhängig kombiniert werden können. Dies betrifft ebenso alle möglichen Formen von Pixeln P, die rund oder eckig, insbesondere hier rechteckig, sein können.
Figur 17 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Pixelarrays A. Das Verfahren zur Herstellung eines Arrays A optoelektronischer Pixel P weist dazu folgende Schritte auf. Mit einem ersten Schritt S1 wird entlang des Arrays A eine ganzflächige Schichtfolge einer n- dotierten Schicht 1 und einer p-dotierten Schicht 3 erzeugt, zwischen denen eine aktive Zone 5 ausbildet wird. Verschiedene Techniken sind in dieser Anmeldung ausgeführt und offenbart.
Mit einem zweiten Schritt S2 wird zwischen auszubildenden Pixeln P, insbesondere mittels Ätzens, Material der Schichtfolge von der n-dotierten Seite und von der p-dotierten Seite her ent fernt. Dies erfolgt derart, dass zumindest die aktive Zone als Materialübergang überbleibt. Ebenso können dünne Mantelschich ten 7 oberhalb oder unterhalb oder auf beiden Seiten der aktiven Zone 5 im Materialübergang 9 verbleiben. Die dicke dc ist so deutlich reduziert und optische Moden können sich nicht lateral zwischen den Pixeln ausbreiten. Ebenso wird durch den höheren wiederstand ein elektrisches Übersprechen reduziert. Insgesamt verringert sich die elektrische und/oder optische Leitfähigkeit der Materialübergänge 9.
Die Dicke dc ist ausreichend dünn, was laut Vorgaben für das Array A oder für eine gewünschte Vorrichtung hinsichtlich Hel ligkeit oder Ansprechempfindlichkeit erforderlich ist. Die Di cke im Bereich des Materialübergangs hängen unter anderem von dem Materialsystem und der Wellenlänge des emittierten lichtes ab .
In einem Aspekt erfolgt ein Ätzen von beiden Seiten bis zu oder in die dünnen Mantelschichten 7 an jeder Seite der aktiven Zone 5 oder bis zu der aktiven Zone 5, derart, dass alle fundamen talen Moden daran gehindert sind, sich entlang der aktiven Zone 5 zu dem nächsten Pixel P auszubreiten. Die maximale Dicke dc einer aktiven Zone 5 eines Materialübergangs 9 für diese Bedin gung hängt von dem Brechungsindexunterschied zwischen der ak tiven Zone 5 und den Mantelschichten 7 des als ein Wellenleiter wirkenden Materialübergangs 9 ab.
Ein Verringern der maximalen Dicke dc bewirkt eine Reduzierung eines optischen Übersprechens, da mehr Licht aus dem Wellenlei ter austritt. Eine Reduzierung der Dicke dc bedeutet zudem eine Reduzierung eines elektrischen Übersprechens. Die dünnen undo tierten Mantelschichten 7 der aktiven Zone 5 sind und die zwi schen einzelnen Pixel P verbleiben, können kaum Strom tragen. Dies verringert deshalb elektrisches Übersprechen.
Mit weiteren Schritten S3 bis S5 können nach dem Ätzen die einzelnen Pixel P und der Wellenleiter mit anderen notwendigen Materialien zur weiteren Unterdrückung optischen und/oder elektrischen Übersprechens außerhalb des Wellenleiters bedeckt werden. In schritt S3 werden die offengelegten Hauptoberflächen der Materialübergänge 9 und offengelegten Oberflächenbereiche 11 der Pixel P mittels einer jeweiligen, insbesondere Silizi umdioxid aufweisenden, Passivierungsschicht 13 elektrisch iso liert und passiviert. Das elektrische Isolieren und Passivieren der offengelten Hauptoberflächen der Materialübergänge 9 kann entfallen, je nachdem welche Maßnahme im vierten Schritt S4 zur Verringerung von Übersprechen angewendet wird.
Mit einem vierten Schritt S4 erfolgt von der n-dotierten Seite und/oder von der p-dotierten Seite her, dass zumindest teilweise das entfernte Material beispielsweise mittels eines Füllmate rials 15 ersetzt wird. In Schritt S5 werden auf den Hauptober flächen der Pixel P Kontaktschichten 33 aufgetragen und so die Struktur elektrisch kontaktiert. Gemäß einer Ausführung werden die Schritte S1 bis S5 erst für eine Hauptoberfläche des Arrays und danach nach einem Substratwechsel für die andere Hauptober fläche des Arrays ausgeführt.
Zur weiteren Verringerung von optischem und/oder elektrischem Übersprechen können in dem vierten Schritt S4 kumulativ zur Ausbildung der Materialübergänge 9 mit der maximalen Dicke dc weitere Maßnahmen ergriffen. Einige sind hier beispielshaft aufgeführt, andere weiter oben zu den verschiedenen Ausführun gen beschrieben. So kann von der n-dotierten Seite und/oder von der p-dotierten Seite her, Bereiche des entfernten Materials anstelle eines Füllmaterials 15 alternativ mit Licht absorbie- rendem Material 17 und/oder mit Licht stärker brechendem Mate rial beziehungsweise Material 19 mit vergrößertem Brechungsin dex, ausgefüllt werden. Es erfolgt hier kein Ausbilden einer Passivierungsschicht 13 an den Materialübergängen 9.
Des Weiteren können in dem vierten Schritt S4 alternativ oder kumulativ die Lichtabsorption und/oder der elektrische Wider stand der aktiven Zone 5 vergrößert werden. Hierbei sollte zudem dann auch eine Passivierungsschicht 13 an den Materialübergän gen 9 aufgebracht werden.
Das Anwenden dieser Konzepte erlaubt die Herstellung von Arrays A optoelektronischer Pixel P, insbesondere von Emitter- und Detektor-Arrays ohne Ätzung durch die aktive Zone 5, ohne op tisches und elektrisches Übersprechen und ohne Leistungs- und Zuverlässigkeits-Probleme im Vergleich zu Lösungen mit geätzten aktiven Zonen.
Displayanordnungen mit einer hohen Auflösung, insobesodnere im monolithischen Aufbau sind für eine Vielzahl von Anwendungen interessant. Für Displays mit pixelgroßen Lichtquellen werden unter anderem sogenannte Displays in Matrixform auf Basis von GaN oder InGaN vorgeschlagen.
Figur 18 zeigt ein eine Displayanordnung, umfassend ein IC- Substratbauteil und einen darauf aufgesetzten monolithischen pixelierten Optochip als ein erstes Ausführungsbeispiel im Quer schnitt. Dargestellt ist ein IC-Substratbauteil 1 mit monoli thisch integrierten Schaltungen 2.1, 2.1, 2.3 und mit durch diese angesteuerten IC-Substratkontakten 3.1, 3.2, 3.3. Das IC- Substratbauteil 1 kann weitere Komponenten zur Steuerung, Leis tungsversorgung und für den Signalaustausch mit Peripheriege räten aufweisen, wobei exemplarisch eine Schnittstelle 23 skiz ziert ist.
Die IC-Substratkontakte 3.1, 3.2, 3.3. sind metallisch ausge führt und jeweils von einer isolierenden Schicht getrennt. Auf dem IC-Substratbauteil 1 ist ein monolithischer pixelierter Optochip 4 angeordnet und mit den IC-Substratkontakten 3.1, 3.2, 3.3 elektrisch und mechanisch verbunden. Genauer formuliert, sind Kontakte 22.1m 22.2 und 22.3 auf der Oberfläche des pixe- lierter Optochip 4 so eingebracht, dass sie bei einer exakten Positionierung auf dem IC den IC-Substratkontakte 3.1, 3.2, 3.3. gegenüberliegen. Wie dargestellt sind die Kontakte jeweils gleich groß, so dass auch ein geringer Versatz wie dargestellt keine negativen Auswirkungen hat und ein Kurzschluss vermieden ist. Verschiedene Techniken für eine derartige Verbindung sind in dieser Anmeldung offenbart.
Der monolithische pixelierte Optochip 4 umfasst eine Halbleiter schichtfolge 5 mit einer ersten Halbleiterschicht 6 mit p-Do- tierung und einer zweiten Halbleiterschicht 7 mit n-Dotierung, wobei die erste Halbleiterschicht 6 und zweite Halbleiterschicht 7 großflächig angelegt sind und sich in die senkrecht zur Sta pelrichtung 8 verlaufende Lateralrichtung im Wesentlichen über den gesamten monolithischen pixelierten Optochip 4 erstrecken. Im Einzelnen nicht dargestellt sind Ausführungsvarianten der Halbleiterschichten 6, 7 mit mehreren Einzelschichten unter schiedlicher Dotierungsstärke oder aus unterschiedlichen Halb leitermaterialien. Zwischen der ersten Halbleiterschicht 6 und der zweiten Halbleiterschicht 7 liegt eine nicht im Detail ge zeigte aktive Schicht mit Quantentöpfen in deren Bereich sich bei einem Stromfluss durch die Halbleiterschichtfolge 5 in Sta pelrichtung 8 eine elektromagnetische Strahlung emittierende aktive Zone 24 ausbildet.
Auf der Vorderseite 17 über der Halbleiterschichtfolge 5 ist eine transparente Kontaktschicht 16, beispielsweise aus Indi umzinnoxid (ITO), flächig angelegt. Um zu einer LED 9 mit einer kleinen Pixelgröße P, im vorliegenden Ausführungsbeispiel von 200 pm bis 1200 pm Diagonalgröße, zu gelangen, ist der erste Lichtquellenkontakt 10.1, 10.2, 10.3 auf der zum IC-Substrat- bauteil 1 weisenden Unterseite der ersten Halbleiterschicht 6 wesentlich kleiner als die Pixelgröße P. Für das Ausführungs beispiel wird eine maximale Diagonale MD des ersten Lichtquel lenkontakts 10.1, 10.2, 10.3 von 20 pm gewählt, sodass das Merkmal erfüllt ist, wonach die Projektionsfläche 13 des ersten Lichtquellenkontakts 10.1, 10.2, 10.3 auf der LED-Rückseite 12 höchstens der halben Fläche der LED-Rückseite 12 entspricht. Für das vorliegende Ausführungsbeispiel weist die Projektions fläche 13 bei einer Diagonalen von 20 pm ca. 5% der Fläche der LED-Rückseite 12 auf. Daraus resultiert ein lateral begrenzter Strompfad 25 innerhalb der LED 9 zwischen dem ersten Lichtquel lenkontakt 10.2 und dem durch einen Abschnitt der transparenten Kontaktschicht 16 gebildeten zweiten Lichtquellenkontakt 11, der zu einer in Lateralrichtung begrenzten aktiven Zone 24 führt. Zusätzlich werden nicht-strahlende Rekombinationen an den Rändern der aktiven Zone 24 unterdrückt. Zur Verbesserung der Lateralbegrenzung des Strompfads 25 werden bevorzugt die Dotierungen der ersten Halbleiterschicht 6 und der zweiten Halb leiterschicht 7 so gewählt, dass diese eine p- oder n-Leitfä- higkeit kleiner als 104 Sm_1, bevorzugt kleiner als 3*103 Sm_1, weiter bevorzugt kleiner als 103 Sm_1 aufweisen. Zusätzlich ist es vorteilhaft, die Schichtdicke SD der ersten Halbleiterschicht 6 klein zu wählen. Dabei wird bevorzugt, dass die Schichtdicke SD der ersten Halbleiterschicht 6 in Stapelrichtung 8 höchstens das Zehnfache und bevorzugt höchstens das Fünffache der maxi malen Diagonale MD des ersten Lichtquellenkontakts 10.1, 10.2, 10.3 in Lateralrichtung beträgt.
Erfindungsgemäß ist der erste Lichtquellenkontakt 10.2 in eine senkrecht zur Stapelrichtung 8 weisende Lateralrichtung von ei nem rückseitigen Absorber 15.1, 15.2 mit einer optischen Blo ckadewirkung umgeben, wobei der rückseitige Absorber 15.1, 15.2 bevorzugt aus Silizium, Germanium oder Galliumarsenid besteht und/oder eine Graphen- oder Rußpartikel-Einlagerung aufweist. Aus dem in Figur 19 gezeigten Lichtpfad 26 für das erste Aus führungsbeispiel ist ersichtlich, dass durch diese Maßnahme das Übersprechen von einer angesteuerten LED 9 in benachbarte Pixel verringert wird.
Für das in Figur 20 gezeigte zweite Ausführungsbeispiel werden für die mit dem ersten Ausführungsbeispiel übereinstimmenden Komponenten die gleichen Bezugszeichen verwendet. Dargestellt sind dreidimensionale Strukturen auf der Oberseite der zweiten Halbleiterschicht 7, die die Lichtauskopplung zur Vorderseite 17 verbessern. Ersichtlich ist, dass der Grad der Totalreflek- tionen verringert und der Aus kopplungskegel vergrößert werden. Für eine im Einzelnen nicht dargestellte Ausführungsalternative sind auf der Vorderseite 17 Fresnellinsen-Strukturen vorgese hen. In einer anderen Alternative sind auf der Oberfläche pho- tonische Kristallstrukturen angeordnet.
Das in Figur 21 dargestellte vierte Ausführungsbeispiel wird das optische Übersprechen zwischen benachbarten LEDs 9 durch einen vorderseitigen Absorber 21.1, 21.2, 21.3, 21.4 weiter verringert, der die zweiten Lichtquellenkontakte 11.1, 11.2, 11.3 lateral umgibt. Wird der vorderseitige Absorber 21.1, 21.2, 21.3, 21.4 elektrisch isolierend ausgebildet, kann zusätzlich die Lateralbeschränkung des Strompfads für die Lokalisierung der aktiven Zone 24 verbessert werden.
Für die in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele ist zwi schen dem ersten Lichtquellenkontakt 10.1, 10.2, 10.3 und dem jeweils zugeordneten IC-Substratkontakt 3.1, 3.2, 3.3 ein Optochipkontaktelement 22.1, 22.2, 22.3 angeordnet. Die Quer schnittsfläche des Optochipkontaktelements 22.1, 22.2, 22.3 ist größer als die des ersten Lichtquellenkontakts 10.1, 10.2, 10.3, sodass der monolithische pixelierte Optochip 4 vereinfacht auf dem IC-Substratbauteil 1 kontaktierbar ist.

Claims

ANSPRÜCHE
1. Optoelektronisches Bauelement, aufweisend:
- mindestens ein Halbleiterelement mit einer aktiven Zone, die zur Erzeugung von Licht ausgebildet ist,
- einen dielektrischen Filter, der oberhalb einer ersten Haupt oberfläche des mindestens einen Halbleiterelements angeordnet ist und derart ausgebildet ist, dass er nur Licht in vorgebe- benen Richtungen transmittiert , und
- ein reflektierendes Material, das an mindestens einer Seiten fläche des mindestens einen Halbleiterelements und an mindes tens einer Seitenfläche des dielektrischen Filters angeordnet ist .
2. Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 1, wobei mindes tens eine Seitenfläche des mindestens einen Halbleiterelements in der Höhe der aktiven Zone schräg verläuft.
3. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorherigen An sprüche, wobei
das mindestens eine Halbleiterelement einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss aufweist, und
das reflektierende Material elektrisch leitend ist und an den ersten Anschluss des mindestens einen Halbleiterelements gekop pelt ist.
4. Optoelektronisches Bauelement nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das reflektierendes Material le diglich an zwei gegenüberliegenden Seitenflächen der Licht quelle leitend ausgebildet ist, derart, dass es den ersten An schluss zur Stromversorgung kontaktiert.
5. Optoelektronisches Bauelement nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das reflektierende Material an den beiden anderen Seiten nichtleitend ausgebildet ist, derart, dass es von dem Anschluss zur Stromversorgung isoliert ist.
6. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorherigen An sprüche, bei dem der dielektrische Filter zumindest teilweise in einer der Abstrahlrichtung benachbarten Schicht des Halblei terelements ausgebildet ist.
7. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorherigen An sprüche, bei dem der dielektrische Filter erste und zweite Be reiche mit unterschiedlichem Brechungsindex aufweist; wobei Konvertermaterial die ersten Bereiche bildet.
8. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorherigen An sprüche, wobei
- das mindestens eine Halbleiterelement eine zweite Hauptober fläche aufweist, die der ersten Hauptoberfläche gegenüberliegt, und
- eine reflektierende Schicht unterhalb der zweiten Hauptober fläche des mindestens einen Halbleiterelements angeordnet ist.
9. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorherigen An sprüche, wobei die reflektierende Schicht zumindest teilweise elektrisch leitend ist und an den zweiten Anschluss des mindes tens einen Halbleiterelements gekoppelt ist.
10. Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 8, wobei die reflektierende Schicht elektrisch isolierend ist und eine oder mehrere elektrisch leitende Schichten oberhalb und/oder unter halb der reflektierenden Schicht angeordnet sind.
11. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorherigen An sprüche, wobei ein elektrisch isolierendes erstes Material zwi schen dem reflektierenden Material und der reflektierenden Schicht angeordnet ist, wobei das elektrisch isolierende erste Material insbesondere einen niedrigeren Brechungsindex als das mindestens eine Halbleiterelement aufweist.
12. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorherigen An sprüche, wobei zwischen dem mindestens einen Halbleiterelement und dem dielektrischen Filter eine Schicht mit einer aufgerauten Oberfläche angeordnet ist.
13. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorherigen An sprüche, weiter umfassend:
- ein Konvertermaterial auf der Lichtaustrittsfläche, wobei das Konvertermaterial einen anorganischen Farbstoff oder Quan- tendots aufweist; oder
- ein Konvertermaterial zwischen dem dielektrischen Filter und dem Halbleitermaterial, wobei das Konvertermaterial einen an organischen Farbstoff oder Quantendots aufweist.
14. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorherigen An sprüche, wobei die erste Hauptoberfläche des mindestens einen Halbleiterelements eine aufgeraute Oberfläche aufweist.
15. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorherigen An sprüche, wobei das mindestens eine Halbleiterelement eine la terale Ausdehnung von mindestens 140 pm und/oder eine Höhe von mindestens 5 pm aufweist.
16. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorherigen An sprüche, wobei das mindestens eine Halbleiterelement mehrere Halbleiterelemente umfasst, die in einem Array angeordnet sind, wobei benachbarte Halbleiterelemente durch das reflektierende Material voneinander getrennt sind.
17. Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 11, wobei das reflektierende Material elektrisch leitend ist und die ersten Anschlüsse der Halbleiterelemente über das reflektierende Ma terial mit einem gemeinsamen externen Anschluss verbunden sind.
18. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorherigen An sprüche, wobei das mindestens eine Halbleiterelement mehrere Halbleiterelemente umfasst, die nebeneinander angeordnet sind, wobei zwischen benachbarten Halbleiterelementen ein elektrisch isolierendes zweites Material angeordnet ist.
19. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorherigen An sprüche, wobei das reflektierende Material elektrisch leitend ist und sich Leiterbahnen oberhalb und/oder unterhalb und/oder innerhalb des elektrisch isolierenden zweiten Materials erstre cken, welche die ersten Anschlüsse der Halbleiterelemente mit einem gemeinsamen externen Anschluss verbinden.
20. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorherigen An sprüche, wobei die zweiten Anschlüsse der Halbleiterelemente einzeln ansteuerbar sind.
21. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der vorherigen An sprüche, weiter umfassend eine Linse oberhalb des dielektrischen Filters angeordnet .
22. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronisches Bauele ments, umfassend ein
- Bereitstellen mindestens eines Halbleiterelement, nach einem der vorherigen oder nachfolgenden Ansprüche mit einer aktiven Zone, die zur Erzeugung von Licht ausgebildet ist,
- Anordnen eines dielektrischen Filters oberhalb einer ersten Hauptoberfläche des mindestens einen Halbleiterelements, wobei der dielektrische Filter derart ausgebildet ist, dass er nur Licht in vorgebebenen Richtungen transmittiert , und
Anordnen eines reflektierenden Materials an mindestens einer Seitenfläche des mindestens einen Halbleiterelements und an mindestens einer Seitenfläche des dielektrischen Filters ange ordnet wird.
23. Pixel mit optoelektronischen Bauelementen zum Erzeugen ei nes Bildpunktes eines Displays, bei dem das Pixel aus mindestens zwei Subpixeln, insbesondere zwei Sub- pixeln gleicher Farbemission gebildet ist und insbesondere je des Subpixel durch ein optoelektronisches Bauelement geformt ist ;
wobei zwischen zwei benachbarten Subpixeln desselben Pixelele mentes ein Subpixeltrennelement vorgesehen ist; und
wobei das Subpixeltrennelement in Bezug auf eine elektrische Ansteuerung der jeweiligen Subpixel trennend ausgeführt ist so wie in Bezug auf das jeweils von den Subpixeln emittierte Licht optisch koppelnd ausgeführt ist.
24. Pixel nach Anspruch 23, wobei die Subpixel eine gemeinsame Epitaxieschicht aufweisen und sich das Subpixeltrennelement grabenartig in die Epitaxieschicht quer zu einer Epitaxieschich tebene in eine Hauptemissionsrichtung erstreckt.
25. Pixel nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Sub pixel des Pixels unabhängig voneinander elektrisch kontaktier bar und/oder ansteuerbar sind.
26. Pixel nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die mindestens zwei Subpixeln eine durch das Subpixeltrennelement getrennte gemeinsame aktive Schicht aufweisen.
27. Pixel nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem sich das Subpixeltrennelements bis zu einer aktiven Schicht des Pixels oder zumindest teilweise durch dieses hindurch erstreckt.
28. Pixel nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem das Subpixeltrennelement durch ein durch einen eindiffundierten Do tierstoff erzeugtes Quantenwellintermixing, insbesondere im Be reich der aktiven Schicht gebildet ist.
29. Pixel nach einem der vorherigen Ansprüche, weiter umfassend eine Linse, die sich über die Oberfläche eines Pixels erstreckt.
30. Pixel nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem eine transparente leitfähige Schicht auf einer Oberfläche ausgebil det ist.
31. Pixel nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei auf einer der Lichtaustrittsseite gegenüberliegenden Seite mindestens eine Kontaktfläche zur Kontaktierung mindestens eines Subpixels vorgesehen ist.
32. Displayanordnung mit einer Vielzahl von Pixel nach einem der vorherigen Ansprüche;
wobei zwischen zwei benachbarten Pixel eine Pixelelementtrenn schicht vorgesehen ist, die ausgeführt ist, die benachbarten Pixel in Bezug auf die Ansteuerung der jeweiligen Pixel elektrisch zu trennen sowie in Bezug auf das von den Pixeln emittierte Licht optisch zu trennen.
33. Displayanordnung nach Anspruch 32, wobei die Pixel und die zugehörigen Subpixel eine gemeinsame Epitaxieschicht aufweisen und sich die Pixelelementtrennschicht grabenartig in die Epit axieschicht quer zur Epitaxieschichtebene in die Hauptemissi onsrichtung erstreckt.
34. Displayanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei eine Grabentiefe dl der Pixelelementtrennschicht größer ist als eine Grabentiefe des Subpixeltrennelements .
35. Displayanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem benachbarte Pixel oder Subpixel eine durch eine Pixelele menttrennschicht und/oder ein Subpixeltrennelement getrennte aktive Schicht umfassen.
36. Displayanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, wei ter umfassend eine Trägerschicht mit Kontaktbereichen, welche mit Kontaktbereichen der Pixel korrespondieren, wobei in der Trägerschicht zumindest eines der folgenden Elemente vorgesehen sind :
- elektrisch leitende Leitungen zu einer Stromversorgung des Pixels ,
- Stromtreiberschaltungen oder Versorgungsschaltungen; und
- Steuerschaltungen zur Einstellung einer Helligkeit;
37. Verfahren zur Kalibrierung eines Pixels, aufweisend die Schritte :
- Ansteuern eines Subpixels eines Pixels nach einem der vorhe rigen Ansprüche;
- Erfassen einer Defektinformation eines Subpixels;
- Speichern der Defektinformation in einer Speichereinheit der Steuereinheit .
38. Verfahren nach Anspruch 37, wobei das Ansteuern, Erfassen und Speichern für alle einzelnen Subpixel eines Pixels sequen ziell durchgeführt wird.
39. Array mit wenigstens zwei optoelektronischen Bauelementen, wobei eine jeweiliges Bauelement zwischen einer n-dotierten Schicht und einer p-dotierten Schicht eine für die Lichtemission geeignete aktive Zone ausbildet, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei benachbarten ausgebildeten optoelektronischen Bauelementen Material der Schichtfolge von der n-dotierten Seite und von der p-dotierten Seite her bis zu oder in Mantelschichten oder bis zu der oder zumindest teilweise in die aktive Zone derart unterbrochen oder entfernt ist, dass Materialübergänge mit einer maximalen Dicke dc ausgebildet sind, wodurch elektri sche und/oder optische Leitfähigkeiten in dem Materialübergang verringert sind.
40. Array nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Materialübergang die ak tive Zone und wenigstens auf einer Seite der aktiven Zone eine Restschicht geringer Dicke aufweist.
41. Array nach Anspruch 39 oder 40, dadurch gekennzeichnet, dass das entfernte Material zumindest teilweise mittels eines Füll materials ersetzt ist.
42. Array nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass
das entfernte Material zumindest teilweise mittels eines eine relativ kleine Bandlücke aufweisenden und damit Licht der ak tiven Zone absorbierenden Materials ersetzt ist.
43. Array nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass
das entfernte Material zumindest teilweise mittels eines Mate rials mit einem vergrößerten Brechungsindex, insbesondere grö ßer als der Brechungsindex des dotierten Materials oder eines Füllmaterials, ersetzt ist.
44. Array nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass
das Licht absorbierende Material und/oder das Material mit ver größertem Brechungsindex an einen jeweiligen Materialübergang aufgebracht wurde.
45. Array nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass
das Material mit einem vergrößerten Brechungsindex ausgebildet wurde, indem ein den Brechungsindex vergrößerndes Material in das Füllmaterial, insbesondere bis in eine jeweilige Mantel schicht, eindiffundiert oder implantiert wurde.
46. Array nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass
ein Material zur Vergrößerung von Lichtabsorption und/oder ein Material zur Vergrößerung des elektrischen Widerstands in die aktive Zone eines jeweiligen Materialübergangs eindiffundiert oder implantiert wurde.
47. Array nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass
entlang der Materialübergänge, an oder in diesen, mindestens eine optische Struktur, insbesondere ein photonischer Kristall und/oder ein Braggspiegel, erzeugt ist.
48. Array nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass
mittels zwei einander gegenüberliegenden elektrischen Kontakten eine elektrische Vorspannung an den beiden Hauptoberflächen der Materialübergänge angelegt und ein elektrisches Feld durch ei nen jeweiligen Materialübergang erzeugt ist.
49. Array nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass
mittels eines an mindestens einer der beiden Hauptoberflächen der Materialübergänge aufgebrachten oder aufgewachsenen n-do- tierten Materials und/oder p-dotierten Materials ein elektri sches Feld durch einen jeweiligen Materialübergang erzeugt ist.
50. Array nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass
die offengelegten Hauptoberflächen der Materialübergänge und/o der offengelegte Oberflächenbereiche der optoelektronischen Bauelemente mittels einer jeweiligen, insbesondere Siliziumdi oxid aufweisenden, Passivierungsschicht elektrisch isoliert und passiviert sind.
51. Array nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass
die Hauptoberflächen der optoelektronischen Bauelemente mittels Kontaktschichten elektrisch kontaktiert sind.
52. Array nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass das Material und/oder die Materialübergänge zwischen einem opto elektronischen Bauelement und dessen benachbarten optoelektor- nischen Bauelement zueinander, insbesondere richtungsabhängig, verschieden ausgebildet sind.
53. Array nach einem der vorherigen Ansprüche, weiter umfassend ein Konvertermaterial das auf einer der Hauptabstrahlrichtung zugewandten Oberfläche aufgebracht ist.
54. Verfahren zur Herstellung eines Arrays optoelektronischer Pixel, mit den Schritten,
- Bereitstellen einer ganzflächigen Schichtfolge einer n-do- tierten Schicht und einer p-dotierten Schicht entlang des Ar rays, zwischen denen eine zur Lichtemission geeignete aktive Zone ausgebildet wird;
Zumindest teilweises Entfernen von Material zwischen auszubil- denden benachbarten Pixeln von der n-dotierten Seite und von der p-dotierten Seite her, so dass ein Materialübergang mit einer maximalen Dicke dc verbleibt, der die aktive Zone umfasst, derart, dass zwischen benachbarten Pixeln die elektrische und/o der optische Leitfähigkeiten verringert ist.
55. Verfahren nach Anspruch 54, bei dem der Schritt des Entfer- nens von Material, ein Entfernen der Schichtfolge von der n- dotierten Seite und von der p-dotierten Seite her bis zu oder in undotierte Mantelschichten oder bis zu der oder zumindest teilweise in die aktive Zone umfasst.
56. Verfahren nach Anspruch 54, dadurch gekennzeichnet, dass von der n-dotierten Seite und/oder von der p-dotierten Seite her das entfernte Material zumindest teilweise mittels eines Füllmaterials ersetzt wird.
57. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass von der n-dotierten Seite und/oder von der p-dotierten Seite her das entfernte Material zumindest teilweise mittels eines eine relativ kleine Bandlücke aufweisenden und damit Licht der aktiven Zone absorbierenden Materials ersetzt wird.
58. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass
von der n-dotierten Seite und/oder von der p-dotierten Seite her das entfernte Material mittels eines Materials mit einem vergrößerten Brechungsindex, insbesondere größer als der Bre chungsindex des dotierten Materials oder eines Füllmaterials, ersetzt wird.
59. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass
das Licht absorbierende Material und/oder das Material mit ver größertem Brechungsindex an einen jeweiligen Materialübergang aufgebracht wird.
60. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass
das Material mit vergrößertem Brechungsindex ausgebildet wird, indem ein den Brechungsindex vergrößerndes Material in das Füll material, insbesondere bis in eine jeweilige Mantelschicht, eindiffundiert oder implantiert wird.
61. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass
von der n-dotierten Seite und/oder von der p-dotierten Seite her ein Material zur Vergrößerung von Lichtabsorption und/oder ein Material zur Vergrößerung des elektrischen Widerstands in die aktive Zone eindiffundiert oder implantiert wird.
62. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass von der n-dotierten Seite und/oder von der p-dotierten Seite her entlang der Materialübergänge, an oder in diesen, mindestens eine optische Struktur, insbesondere ein photonischer Kristall und/oder ein Bragg-Spiegel , erzeugt wird.
63. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass
von der n-dotierten Seite und von der p-dotierten Seite her zwei einander gegenüberliegende elektrische Kontakte zum Anlegen ei ner elektrischen Vorspannung an den beiden Hauptoberflächen der Materialübergänge und zum Erzeugen eines elektrischen Feldes durch einen jeweiligen Materialübergang ausgebildet wird.
64. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass
mittels eines an mindestens einer der beiden Hauptoberflächen der Materialübergänge aufgebrachten oder aufgewachsenen n-do- tierten Materials und/oder p-dotierten Materials ein elektri sches Feld durch einen jeweiligen Materialübergang eingebaut wird .
65. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeich net durch
elektrisches Isolieren und Passivieren der offengelegten Haupt oberflächen der Materialübergänge und/oder offengelegter Ober flächenbereiche der Pixel mittels einer jeweiligen, insbeson dere Siliziumdioxid aufweisenden, Passivierungsschicht.
66. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeich net durch
elektrisches Kontaktieren der Hauptoberflächen der Pixel mit tels Kontaktschichten.
67. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass das Material und/oder die Materialübergänge zwischen einem Pi xel und dessen benachbarten Pixeln zueinander, insbesondere richtungsabhängig, verschieden ausgebildet werden.
68. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass
die Schritte erst für eine Hauptoberfläche des Arrays und danach nach einem Substratwechsel für die andere Hauptoberfläche des Arrays ausgeführt werden.
69. Displayanordnung umfassend
ein IC-Substratbauteil mit monolithisch integrierten Schaltun gen und mit als Matrix angeordneten IC-Substratkontakten; und einen monolithischen pixelierten Optochip, umfassend eine Halb leiterschichtfolge mit einer eine erste Dotierung aufweisenden ersten Halbleiterschicht und einer eine zweite Dotierung auf weisenden zweiten Halbleiterschicht, wobei sich die Polarität der Ladungsträger in der ersten Halbleiterschicht von jener der zweiten Halbleiterschicht unterscheidet und die Halbleiter schichtfolge eine Stapelrichtung festlegt; und
wobei im monolithischen pixelierten Optochip als Matrix ange ordnete opotoelektronische Bauelemente vorliegen; und
wobei jedes optoelektronisches Bauelement eine dem IC-Substrat- bauteil zugewandte Rückseite und einen ersten Lichtquellenkon takt aufweist, der an die erste Halbleiterschicht kontaktierend angrenzt und mit jeweils einem der IC-Substratkontakte elektrisch leitend verbunden ist;
dadurch gekennzeichnet, dass
die Projektionsfläche des ersten Lichtquellenkontakts auf die Rückseite höchstens der halben Fläche der Rückseite entspricht; und
der erste Lichtquellenkontakt in eine senkrecht zur Stapelrich tung weisende Lateralrichtung von einem rückseitigen Absorber umgeben ist.
70. Displayanordnung nach Anspruch 69, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Halbleiterschicht und die zweite Halbleiter schicht eine p- oder n-Leitfähigkeit kleiner als 104 Sm-1, be vorzugt kleiner als 3*103 Sm-1, weiter bevorzugt kleiner als 103 Sm-1 aufweisen.
71. Displayanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke der ersten Halb leiterschicht in Stapelrichtung höchstens das Zehnfache und be vorzugt höchstens das Fünffache der maximalen Diagonale des ersten Lichtquellenkontakts in Lateralrichtung beträgt.
72. Displayanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pixelgröße des optoelektroni schen Bauelements größer als 100 pm, insbesondere größer als 120 pm beträgt und insbesodnere im Bereich von 200 pm bis 1000 pm liegt .
73. Displayanordnung nach einem der einem der vorherigen An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionsfläche des ersten Lichtquellenkontakts auf die Rückseite höchstens 25 % und bevorzugt höchstens 10 % der Fläche der Rückseite ent spricht .
74. Displayanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der rückseitige Absorber in Stapelrichtung in die Halbleiterschichtfolge erstreckt.
75. Displayanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Stapelrichtung über der zweiten Halbleiterschicht für jedes optoelektronisches Bauelement ein zweiter Lichtquellenkontakt aus einem transparenten Material angeordnet ist, der elektrisch leitend mit einer transparenten Kontaktschicht auf der Vorderseite des monolithischen pixelier- ten Optochips verbunden ist.
76. Displayanordnung nach Anspruch 75, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Lichtquellenkontakt durch die transparente Kon taktschicht selbst gebildet wird.
77. Displayanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Lichtquellenkontakt an die transparente Kontaktschicht angrenzt und der zweite Licht quellenkontakt benachbart angeordneter optoelektronische Bau elemente durch einen vorderseitigen Absorber in eine senkrecht zur Stapelrichtung weisende Lateralrichtung voneinander ge trennt sind.
78. Displayanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der vorderseitige Absorber entgegen der Stapelrichtung bis zur und bevorzugt in die zweite Halbleiterschicht erstreckt.
79. Displayanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bezogen auf die Stapelrichtung un terhalb des ersten Lichtquellenkontakts ein Optochipkontakte- lement angrenzt, dessen Querschnittsfläche größer als die des ersten Lichtquellenkontakts ist.
80. Displayanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, wei ter umfassend ein lichtkonvertierendes Element auf der Oberflä che der monolithischen pixelierten Optochip.
81. Verfahren zur Herstellung einer Displayanordnung,
wobei ein IC-Substratbauteil mit monolithisch integrierten Schaltungen und mit als Matrix angeordneten IC-Substratkontak- ten und ein monolithischer pixelierter Optochip elektrisch lei tend verbunden werden; und
im monolithischen pixelierten Optochip eine Halbleiterschicht folge mit einer eine erste Dotierung aufweisenden ersten Halb leiterschicht und einer eine zweite Dotierung aufweisenden zweite Halbleiterschicht aufgewachsen wird, wobei sich die Po larität der Ladungsträger in der ersten Halbleiterschicht von jener der zweiten Halbleiterschicht unterscheidet und die Halb leiterschichtfolge eine Stapelrichtung festlegt; und
wobei im monolithischen pixelierten Optochip als Matrix ange ordnete optoelektronische Bauelemente angelegt werden, wobei jedem optoelektronischem Bauelement eine dem IC-Substratbauteil zugewandte Rückseite und einen ersten Lichtquellenkontakt auf weist, der an die erste Halbleiterschicht kontaktierend angrenzt und mit jeweils einem der IC-Substratkontakte elektrisch lei tend verbunden wird;
dadurch gekennzeichnet, dass
der erste Lichtquellenkontakt mit einer solchen Größe angelegt wird, dass dessen Projektionsfläche senkrecht zur Stapelrich- tung höchstens die Hälfte der Fläche der Rückseite einnimmt; und
der erste Lichtquellenkontakt in eine senkrecht zur Stapelrich tung weisende Lateralrichtung von einem rückseitigen Absorber umgeben wird.
PCT/EP2020/058997 2019-05-14 2020-03-30 Optoelektronisches bauelement, pixel, displayanordnung und verfahren WO2020229043A2 (de)

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CN202080051214.5A CN114127964A (zh) 2019-05-14 2020-03-30 光电组件、像素、显示装置和方法
DE112020002375.3T DE112020002375A5 (de) 2019-05-14 2020-03-30 Optoelektronisches bauelement, pixel, displayanordnung und verfahren
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US17/595,298 US20220223771A1 (en) 2019-05-14 2020-03-30 Optoelectronic component, pixels, display assembly, and method

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113036008A (zh) * 2021-03-12 2021-06-25 錼创显示科技股份有限公司 发光元件及显示面板
CN114122217A (zh) * 2022-01-25 2022-03-01 北京芯海视界三维科技有限公司 发光器件和显示装置
CN114122216A (zh) * 2022-01-25 2022-03-01 北京芯海视界三维科技有限公司 发光器件和显示装置
WO2023083687A1 (de) * 2021-11-09 2023-05-19 Ams-Osram International Gmbh Bauelement und optoelektronische vorrichtung mit strukturen zur reduzierung vom optischen übersprechen
WO2023200924A1 (en) * 2022-04-13 2023-10-19 Meta Platforms Technologies, Llc Light source with an array of micro-leds
CN117501464A (zh) * 2021-03-31 2024-02-02 亮锐有限责任公司 具有纳米结构化光提取层的发光器件

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220209055A1 (en) * 2020-12-28 2022-06-30 Jade Bird Display (shanghai) Limited Micro-led structure and micro-led chip including same
CN116404028B (zh) * 2023-05-10 2024-04-05 诺视科技(苏州)有限公司 像素单元及其制作方法、微显示屏、像素级分立器件

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19911717A1 (de) * 1999-03-16 2000-09-28 Osram Opto Semiconductors Gmbh Monolithisches elektrolumineszierendes Bauelement und Verfahren zu dessen Herstellung
US7279718B2 (en) * 2002-01-28 2007-10-09 Philips Lumileds Lighting Company, Llc LED including photonic crystal structure
KR100891403B1 (ko) * 2002-08-01 2009-04-02 니치아 카가쿠 고교 가부시키가이샤 반도체 발광 소자 및 그 제조 방법과 그것을 이용한 발광장치
EP1887634A3 (de) * 2006-08-11 2011-09-07 OSRAM Opto Semiconductors GmbH Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement
CN102341740B (zh) * 2009-06-22 2015-09-16 财团法人工业技术研究院 发光单元阵列、其制造方法和投影设备
JP6149487B2 (ja) * 2012-11-09 2017-06-21 日亜化学工業株式会社 発光装置の製造方法および発光装置
DE112017006432T5 (de) * 2016-12-21 2019-09-05 Seoul Viosys Co., Ltd Hochzuverlässige lumineszenzdiode

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113036008A (zh) * 2021-03-12 2021-06-25 錼创显示科技股份有限公司 发光元件及显示面板
CN113036008B (zh) * 2021-03-12 2023-11-03 錼创显示科技股份有限公司 发光元件及显示面板
CN117501464A (zh) * 2021-03-31 2024-02-02 亮锐有限责任公司 具有纳米结构化光提取层的发光器件
WO2023083687A1 (de) * 2021-11-09 2023-05-19 Ams-Osram International Gmbh Bauelement und optoelektronische vorrichtung mit strukturen zur reduzierung vom optischen übersprechen
CN114122217A (zh) * 2022-01-25 2022-03-01 北京芯海视界三维科技有限公司 发光器件和显示装置
CN114122216A (zh) * 2022-01-25 2022-03-01 北京芯海视界三维科技有限公司 发光器件和显示装置
WO2023200924A1 (en) * 2022-04-13 2023-10-19 Meta Platforms Technologies, Llc Light source with an array of micro-leds

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