專利名稱：發(fā)光二極管投影器的制作方法
發(fā)光二極管投影器本發(fā)明涉及一種投影系統(tǒng)，該投影系統(tǒng)的成像裝置具有LED (發(fā)光二極管)構(gòu)成的 陣列。投影系統(tǒng)大部分通過使用放電燈來實現(xiàn)，放電燈功耗高并且使用壽命短。也已知 了具有明顯更長的使用壽命和更高效的工作方式的LED投影器。然而，這種LED投影器的缺 點是由于在此所使用的光源和光學(xué)系統(tǒng)中的損耗造成的較低的光效率。在傳統(tǒng)的投影系統(tǒng) 中，來自光源的光被混合、均勻化并且借助色輪分成紅色、綠色和藍色。各種顏色的光被投 影到成像元件上。典型的成像裝置是由IXD(液晶顯示器)、LCoS(硅上液晶)或者帶有小 型可翻轉(zhuǎn)的鏡的裝置的DLP (數(shù)字光處理)構(gòu)成的裝置。在基于偏振的具有LCD或者LCoS 的系統(tǒng)的情況下，只能利用一個偏振方向。在具有DLP的系統(tǒng)中圖像順序地疊加，使得相關(guān) 的顏色的每個光源僅僅以中斷來接通。因此，在此情況下光源的光功率也未被完全利用。例如在DE 102008013030和DE 102008014094中描述了色彩混合的基本原理和無 襯底二極管的層堆疊的接觸。在 DE 102008008599,DE 102008006757 和 DE 102007062042 中描述了在介電中間層上或在介電中間層之間的無襯底二極管的接觸。DE 19925318C1描述了 一種具有時間控制的LED光源的彩色圖像投影器。 WO 03/056876A2描述了一種具有由LED光源構(gòu)成的平面多層布置的照明系統(tǒng)。US 2008/0211413A1描述了一種由LED構(gòu)成的顯示裝置。DE10063200A1描述了一種具有LCD 入射光調(diào)制器的裝置和方法。EP 1609835A1描述了一種用于LED的澆鑄材料。本發(fā)明的任務(wù)是提出一種盡管結(jié)構(gòu)高度小但具有長使用壽命且高效率的投影系 統(tǒng)。該任務(wù)通過具有權(quán)利要求1的特征的LED投影器來解決。由從屬權(quán)利要求中得到 擴展方案。使用LED芯片構(gòu)成的陣列作為光源，這些LED芯片安裝在支承體上并且連接。支 承體優(yōu)選可以是硅，因為在硅支承體中不僅能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)線路而且能夠?qū)崿F(xiàn)功率線路。硅 在電路板上的各種接觸方法也已經(jīng)公開。像素(圖像點)在色彩再現(xiàn)時優(yōu)選由紅色、綠色 和藍色的LED光源的布置形成。在LED投影器中，LED是堆疊外延LED(Macked-Epi-LED)， 其具有針對不同顏色的相疊設(shè)置的層，或者LED投影器的每個圖像點具有發(fā)射面，在發(fā)射 面中并排地分別設(shè)置有至少兩個發(fā)光二極管，接觸可以根據(jù)芯片技術(shù)僅僅從支承體的下側(cè) 來進行，或者例如也可以部分從硅支承體的下側(cè)和部分從上側(cè)借助具有導(dǎo)電的且光學(xué)上透 明的涂層、譬如ITO(銦錫氧化物)的透明玻璃板來進行。像素的數(shù)目并且因此LED的數(shù)目 通過投影器的所希望的分辨率來確定。在同時尺寸小的情況下的特別高的分辨率通過堆疊 外延LED實現(xiàn)，其中針對不同顏色設(shè)計的層外延生長地相疊設(shè)置。一個像素在此對應(yīng)于單 個LED的層堆疊，使得相應(yīng)的像素的所有顏色由相關(guān)的LED芯片的同樣的發(fā)射面發(fā)射。下面參照所附的附圖更為詳細(xì)地描述了 LED投影器的例子。

圖1示出了 LED陣列的俯視圖。圖2以透視圖示出了堆疊外延LED在支承體上的布置。圖3示出了根據(jù)圖2的用于具有接合線的實施形式的示意圖。
圖4示出了具有下側(cè)的連接接觸面的實施形式的下側(cè)。圖5以透視的俯視圖示出了具有用于行尋址的印制導(dǎo)線的支承體。圖6以透視的俯視圖示出了具有用于行尋址和列尋址的印制導(dǎo)線的玻璃膜。圖7以透視的底視圖示出了具有用于列尋址的印制導(dǎo)線的玻璃膜。圖8示出了通過在透明的中間層之間的LED層的多層布置的橫截面。圖9以俯視圖示出了根據(jù)圖8的實施形式的LED芯片的布置。圖1示出了具有由圖像點1構(gòu)成的格柵狀布置的實施例的俯視圖，其中每個圖像 點具有發(fā)射面，在發(fā)射面中分別并排地設(shè)置有多個LED，在該例子中分別設(shè)置有四個LED 2。每個LED 2可以設(shè)置在各自的芯片上，為了任意的色彩混合，紅色光、綠色光和藍色光的 LED就足夠了。在圖1所示的例子中，在每個圖像點中存在四個以方形布置的LED，其中兩 個設(shè)置用于綠色光。LED投影器可以通過在圖像點中的適當(dāng)選擇的LED來與不同的應(yīng)用、例 如針對單色圖像或者多色圖像相匹配。對圖像點尋址以驅(qū)動設(shè)置在其中的LED通過電激勵 相關(guān)的如下交點來進行該交點是多個用于行尋址的印制導(dǎo)線中的一個印制導(dǎo)線和多個用 于列尋址中的一個印制導(dǎo)線的交點。在圖1中，針對一個交點通過虛線示意性地表示了行 尋址的印制導(dǎo)線3和列尋址的印制導(dǎo)線4。印制導(dǎo)線的布置和由此設(shè)置的產(chǎn)生光的層的接 觸并非基本上被確定，而是可以根據(jù)技術(shù)而不同地構(gòu)建。圖2示出了另一實施例，其中LED的設(shè)置用于產(chǎn)生光的層在每個圖像點1中相疊 地設(shè)置為層堆疊。相關(guān)的LED尤其可以是堆疊外延LED，其中設(shè)置用于產(chǎn)生光的層相疊地外 延生長并且形成堆疊(stack)。在支承體5上，存在由層堆疊6構(gòu)成的陣列，即多個設(shè)置成 格柵的層堆疊6，它們分別形成圖像點1。具有堆疊外延LED的布置具有如下特別的優(yōu)點 能夠保持橫向尺寸小并且因此實現(xiàn)投影器的高分辨率能力。對于每種顏色使用相同的發(fā)射 面，該發(fā)射面通過相應(yīng)的層堆疊6的上側(cè)形成。對此也考慮不同的接觸方法，電端子和尋址 印制導(dǎo)線可以至少部分設(shè)置在支承體5上側(cè)或者完全設(shè)置在支承體5內(nèi)。圖3示出了另一實施形式，其中LED 2在支承體5的上側(cè)上設(shè)置成圖像點構(gòu)成的 格柵，其中在圖3的示意圖中并未明確是層堆疊還是并排設(shè)置的單色LED。為了對外電連 接，在支承體5的邊緣處存在接合線7，這些接合線與用于陣列的LED的行尋址和列尋址的 關(guān)聯(lián)的交叉印制導(dǎo)線相連。印制導(dǎo)線在圖3中并未示出，因為它們被LED的陣列覆蓋或者 設(shè)置在支承體5內(nèi)；印制導(dǎo)線可以設(shè)置在支承體5和LED 2之間的支承體5的上側(cè)上，或者 尤其是在支承體由硅構(gòu)成的情況下，可以在支承體內(nèi)延伸。當(dāng)對此使用透明的并且導(dǎo)電的 材料例如ITO(銦錫氧化物)時，印制導(dǎo)線也可以設(shè)置LED 2的背離支承體5的上側(cè)上。圖4示出了一種可替選的擴展方案，其中在支承體5的背側(cè)上設(shè)置有用于電連接 的背側(cè)接觸部8。如果在前側(cè)上存在用于電連接的透明的印制導(dǎo)線，則對于每個LED分別一 個背側(cè)接觸部8就夠了，然而也可能的是，整個電接觸設(shè)置在支承體5的背側(cè)上，并且為此 針對每個圖像點或者針對每個LED或LED層分別設(shè)置兩個或更多個背側(cè)接觸部8。這種投影器也可以通過如下方式來構(gòu)建將帶有LED的無襯底的部分透明的芯片 相疊地設(shè)置在玻璃膜上。優(yōu)選借助金屬接觸部來實現(xiàn)電流輸送至針對不同顏色設(shè)計的層平 面中，金屬接觸部與例如由ITO構(gòu)成的印制導(dǎo)線組合。每個圖像點處于該布置的列和行的 交點中，沿著各透明的印制導(dǎo)線走向，所述印制導(dǎo)線設(shè)置在堆疊的玻璃膜上或者嵌入玻璃 膜中。為了闡述該結(jié)構(gòu)，圖5以透視的俯視圖示出了支承體5，在該支承體上施加有用于行尋址的印制導(dǎo)線3。在印制導(dǎo)線上設(shè)置有相應(yīng)的LED芯片，并且每個LED芯片的相關(guān)的連接 接觸面與關(guān)聯(lián)的印制導(dǎo)線3導(dǎo)電連接。根據(jù)圖6，玻璃膜設(shè)置在支承體5的印制導(dǎo)線上的LED芯片之上，該玻璃膜在下側(cè) 設(shè)置有用于列尋址的印制導(dǎo)線4而在上側(cè)設(shè)置有用于行尋址的另外的印制導(dǎo)線3。在圖6 中以對應(yīng)于圖5的透視圖示出的玻璃膜9設(shè)置在支承體5上的LED芯片陣列之上，其中圖 5和6中向下指向的虛線箭頭對準(zhǔn)在此情況下垂直相疊的點。借助這些箭頭因此可以識別 該布置的不同的平面的相對取向。用于列尋址的下側(cè)的印制導(dǎo)線4與在支承體5上的LED 芯片的相關(guān)的連接接觸面導(dǎo)電連接。在根據(jù)圖6存在于玻璃膜9上側(cè)的、用于行尋址的另 外的印制導(dǎo)線3上設(shè)置有另外的LED芯片，它們例如設(shè)置有針對要發(fā)射的其他顏色的LED。 如果還要設(shè)置第三顏色，則根據(jù)圖6在上側(cè)可以施加另外的玻璃膜9，該玻璃膜的在上側(cè)的 印制導(dǎo)線又設(shè)置有LED芯片的另外的布置。圖7在透視的底視圖中示出了另外的玻璃膜9，其在堆疊中設(shè)置在最上面，更確切 地說，設(shè)置為使得通過圖7中向下指向的虛線箭頭標(biāo)記的點垂直地在圖6中通過同樣的箭 頭標(biāo)記的點上，這些點于是沿著箭頭對齊。由于用于列尋址的印制導(dǎo)線4朝著橫向于用于 行尋址的印制導(dǎo)線3走向的方向布置，所以可能的是，通過分別選擇行尋址的印制導(dǎo)線3和 用于列尋址的印制導(dǎo)線4而將電壓施加到恰好一個LED芯片上，并且由此實現(xiàn)相關(guān)的LED 的光發(fā)射，而未被尋址的LED保持是暗的。通過不同層的以行和列的方式尋址，于是可以在 每個圖像點產(chǎn)生所希望的色彩混合。圖8示出了一個優(yōu)選的實施形式的橫截面，其中在LED的連接接觸部和印制導(dǎo)線 之間的電連接分別通過金屬框架接觸部10來實現(xiàn)。在圖8的橫截面中示出了 LED芯片14 的陣列的多個層，在支承體5上存在用于第一顏色的第一 LED層11。其上存在玻璃膜9，在 玻璃膜上設(shè)置有用于第二顏色的第二 LED層12。在另一玻璃膜9上設(shè)置有用于第三顏色的 第三LED層13。最上面的第三LED層13在上側(cè)覆蓋以玻璃膜9。在玻璃膜和LED芯片之 間存在薄的印制導(dǎo)線，其例如可以根據(jù)圖5、6和7中的視圖來構(gòu)建并且由于其厚度小而未 表示在圖8中。在印制導(dǎo)線和LED的電端子之間分別設(shè)置有金屬框架接觸部10。在印制 導(dǎo)線的縱向方向上，在金屬框架接觸部10之間優(yōu)選存在金屬的連接，其例如可以通過薄的 金屬帶16形成。在圖8的橫截面中，在繪圖平面中延伸的印制導(dǎo)線3(行尋址)分別在相 關(guān)的LED層11、12、13的朝著支承體5的下側(cè)上，而與其橫向地垂直于繪圖平面走向的印制 導(dǎo)線4(列尋址)分別在相關(guān)的LED層11、12、13的背離支承體5的上側(cè)上。印制導(dǎo)線3、4 通過金屬框架接觸部10與LED的連接接觸部連接。金屬框架接觸部10可以沿著印制導(dǎo)線 3、4借助金屬條16彼此連接。沿著印制導(dǎo)線走向的金屬條16在圖8的橫截面中只能在繪 圖平面中延伸的下部印制導(dǎo)線3處看到。然而相應(yīng)的金屬條也可以設(shè)計用于設(shè)置在LED芯 片的相應(yīng)的上側(cè)上的上部印制導(dǎo)線4并且在上部金屬框架接觸部10之間平行于上部印制 線垂直于繪圖平面走向。在LED芯片的上側(cè)上的金屬框架接觸部10因此在圖8的橫截面 的平面中彼此分離。LED層11、12、13例如可以設(shè)計用于紅色光、綠色光和藍色光。代替這也可能的是， 例如為了更好的色彩混合的目的設(shè)置合適顏色的至少一個另外的LED層，或者為了單色再 現(xiàn)的目的僅僅設(shè)置唯一的LED層。在LED層和玻璃膜構(gòu)成的堆疊中顏色布置的順序基本上 是任意的。
圖8中標(biāo)記的截面圖在圖9中被示出。在圖9中可看到金屬框架接觸部10如何 設(shè)置在通過窄的間隙15彼此分離的LED芯片14上。在圖9的俯視圖中，用于列尋址的印 制導(dǎo)線4從上向下走向。這些印制導(dǎo)線通過金屬框架接觸部10連接到LED芯片14。沿著 印制導(dǎo)線4，金屬框架接觸部10通過金屬條16彼此連接。在LED芯片14的下側(cè)上的用于 行尋址的印制導(dǎo)線3被LED芯片覆蓋。下部金屬條16在圖9中用虛線表示，它們在與用于 行尋址的印制導(dǎo)線3相同的方向上走向。此外，其圖像點分別通過LED形成的投影器能夠?qū)崿F(xiàn)改進所產(chǎn)生的圖像的對比 度，其方式是在所產(chǎn)生的圖像內(nèi)保持暗的LED作為光電檢測器而連接。這通過在截止方向 上將電壓施加到相關(guān)的LED的產(chǎn)生光的層的pn結(jié)上來實現(xiàn)，在該工作方式中，通過入射光 產(chǎn)生的電子-空穴對彼此電分離并且提供了光電流。LED以此方式吸收入射的光并且表現(xiàn) 為比未在截止方向上驅(qū)動的LED更暗。本專利申請要求德國專利申請102008046762. 6的優(yōu)先權(quán)，其公開內(nèi)容通過引用結(jié)合于此。本發(fā)明并未通過借助實施例的描述而局限于此。更確切地說，本發(fā)明包括任意新 的特征和特征的任意組合，尤其是包含權(quán)利要求中的特征的任意組合，即使該特征或者該 組合本身并未明確地在權(quán)利要求或者實施例中進行說明。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光二極管投影器，具有 -光源，以及-成像裝置，其具有圖像點(1)的布置，其中 -每個圖像點(1)具有至少一個光源，并且 -所述光源是發(fā)光二極管(2)， 其特征在于，-發(fā)光二極管( 是堆疊外延發(fā)光二極管，它們具有針對不同顏色的相疊設(shè)置的層，或 者每個圖像點(1)具有發(fā)射面，并且在發(fā)射面中并排設(shè)置有至少兩個發(fā)光二極管O)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管投影器，其中發(fā)光二極管( 是堆疊外延發(fā)光二 極管，它們具有針對不同顏色的相疊設(shè)置的層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管投影器，其中每個圖像點(1)具有發(fā)射面，并且在 發(fā)射面中分別并排地設(shè)置有多個發(fā)光二極管O)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)光二極管投影器，其中每個圖像點(1)具有用于紅色光的一個發(fā)光二極管O)、用于藍色光的一個發(fā)光二極管( 和用于綠色光的兩個發(fā)光二極管 ⑵。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的發(fā)光二極管投影器，其中-存在設(shè)置有發(fā)光二極管的至少一個發(fā)光二極管層(11，12，13)，-在發(fā)光二極管層(11，12，1；3)下設(shè)置有具有印制導(dǎo)線C3)的透明玻璃膜(9)或支承體(5),-在發(fā)光二極管層(11，12，1；3)上設(shè)置有透明的玻璃膜(9)，該玻璃膜具有橫向于所述 印制導(dǎo)線(3)走向的另外的印制導(dǎo)線，以及-所述印制導(dǎo)線(3)和所述另外的印制導(dǎo)線(4)與發(fā)光二極管O ；14)的連接接觸部 相連，使得每個發(fā)光二極管O ；14)能夠通過印制導(dǎo)線C3)和另外的印制導(dǎo)線(4)與其余的 發(fā)光二極管分離地驅(qū)動。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)光二極管投影器，其中通過透明的玻璃膜(9)彼此分離的 多個發(fā)光二極管層(11，12，1；3)相疊地設(shè)置，并且所述發(fā)光二極管層(11，12，1；3)針對不同 的顏色而設(shè)計。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6之一所述的發(fā)光二極管投影器，其中發(fā)光二極管( 設(shè)置在硅 構(gòu)成的支承體(5)上，并且所述支承體(5)設(shè)置有電導(dǎo)體，發(fā)光二極管能夠借助所述電導(dǎo)體分別與其余的發(fā)光二 極管獨立地驅(qū)動。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7之一所述的發(fā)光二極管投影器，其中發(fā)光二極管( 設(shè)置有金 屬框架接觸部(10)，并且發(fā)光二極管O)的電連接通過所述金屬框架接觸部(10)實現(xiàn)。
全文摘要
在發(fā)光二極管投影器中，每個圖像點(1)具有堆疊外延發(fā)光二極管或者至少兩個并排設(shè)置的發(fā)光二極管(2)作為光源。發(fā)光二極管的尋址可以通過用于行尋址的印制導(dǎo)線(3)和用于列尋址的印制導(dǎo)線(4)來實現(xiàn)，在用于行尋址的印制導(dǎo)線和用于列尋址的印制導(dǎo)線的交點中設(shè)置有要驅(qū)動的發(fā)光二極管。
文檔編號G03B21/20GK102047177SQ200980119334
公開日2011年5月4日 申請日期2009年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月11日
發(fā)明者亞歷山大·威爾姆, 埃瓦爾德·卡爾·邁克爾·古恩特, 斯特凡·格勒奇, 西格弗里德·赫爾曼 申請人:奧斯蘭姆奧普托半導(dǎo)體有限責(zé)任公司