WO2008040283A1 - Optoelektronisches bauelement - Google Patents

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WO2008040283A1
WO2008040283A1 PCT/DE2007/001611 DE2007001611W WO2008040283A1 WO 2008040283 A1 WO2008040283 A1 WO 2008040283A1 DE 2007001611 W DE2007001611 W DE 2007001611W WO 2008040283 A1 WO2008040283 A1 WO 2008040283A1
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WO
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optoelectronic component
spectrum
component according
wavelength conversion
radiation
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Alexander Wilm
Julius Muschaweck
Moritz Engl
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Ams Osram International GmbH
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Osram Opto Semiconductors GmbH
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    • H10H20/855—Optical field-shaping means, e.g. lenses

Definitions

  • the present invention relates to an optoelectronic component which can emit electromagnetic radiation during operation and has a desired coloring impression in the switched-off state.
  • At least one object of certain embodiments of the present invention is therefore to specify an optoelectronic component with a wavelength conversion layer which, in an off state, can reduce or avoid an undesired color impression.
  • a wavelength conversion layer which is arranged downstream of the semiconductor layer sequence in the beam path of the electromagnetic radiation with the first spectrum
  • a filter layer which reflects at least part of a radiation incident from outside onto the optoelectronic component.
  • an observer can perceive an emitted electromagnetic radiation during operation of the optoelectronic component. This may correspond to a superposition of the part of the electromagnetic radiation with the first spectrum, which is not converted by the wavelength conversion layer, and the electromagnetic radiation with the second spectrum.
  • the radiation incident from the outside onto the optoelectronic component corresponds to an electromagnetic radiation that is not radiated from the active region.
  • the electromagnetic radiation incident from outside on the optoelectronic component can be ambient radiation, in particular, for example, ambient light.
  • ambient radiation can be, for example, solar radiation, in particular sunlight, or else electromagnetic radiation emitted by artificial light sources.
  • “spectrum” or “partial spectrum” denotes a spectral distribution of electromagnetic radiation having at least one spectral component with one wavelength or a plurality of Spectral components with multiple wavelengths and / or ranges of wavelengths.
  • a first spectrum and a second spectrum are hereinafter equal if the spectral components and their relative intensities are equal in the case of the first and second spectrum, wherein the absolute intensity of the first spectrum may differ from the absolute intensity of the second spectrum.
  • partial refers to a partial spectrum of a spectrum, for example the first spectrum.
  • the partial spectrum of a spectrum may consist of a portion of the spectral components of this spectrum Designate partial spectrum.
  • "converting" may mean that the partial spectrum of the electromagnetic radiation having the first spectrum, which is at least partially converted by the wavelength conversion layer into electromagnetic radiation with the second spectrum, and the second spectrum are not the same may in particular mean that the second spectrum has a spectral distribution which is different from the spectral distribution of the partial spectrum of the electromagnetic radiation with the first spectrum.
  • the wavelength conversion layer may have an absorption spectrum and an emission spectrum, wherein the absorption spectrum and the emission spectrum are advantageously not the same.
  • the absorption spectrum preferably comprises the partial spectrum of the electromagnetic radiation with the first spectrum and the emission spectrum the second spectrum.
  • the absorption spectrum and the emission spectrum can each comprise further spectral components which are not contained in the partial spectrum of the electromagnetic radiation with the first spectrum or the second spectrum.
  • electromagnetic radiation with a specific wavelength from the outside or from the active region of the semiconductor layer sequence then falls on the wavelength conversion layer and if the absorption spectrum has a spectral component with this particular wavelength absorbable by the wavelength conversion layer, then the electromagnetic radiation having this particular wavelength becomes electromagnetic radiation one or more other, different wavelengths of said particular wavelength, which are contained in the emission spectrum, re-emitted, so re-emitted.
  • the wavelength conversion layer in the case of a switched-off state of the optoelectronic component, reflects in a viewer according to its absorption spectrum and its emission spectrum by radiation incident on the optoelectronic component from outside or can be emitted by a described absorption and re-emission process, can create a color impression, which in itself can be undesirable.
  • This color impression may be undesirable, for example, in that it may be different from the color impression of the electromagnetic radiation emitted during operation of the optoelectronic component.
  • the filter layer may be particularly advantageous in that the filter layer is a part of the outside of the Optoelectronic component can reflect incident radiation and the said part of the reflected radiation is superimposed with the originating from the wavelength conversion layer color impression and can be perceived by a viewer.
  • the said overlay may preferably allow a desired color impression in the viewer.
  • the filter layer of the wavelength conversion layer in the beam path of the electromagnetic radiation is arranged downstream of the first spectrum.
  • the beam path of the electromagnetic radiation with the second spectrum can also be the
  • Beam path of the electromagnetic radiation with the first spectrum correspond, so that preferably the filter layer of the wavelength conversion layer can also be arranged in the beam path of the electromagnetic radiation with the second spectrum.
  • the optoelectronic component can have a radiation exit surface in the beam path of the electromagnetic radiation with the first spectrum and with the second spectrum.
  • the radiation incident on the optoelectronic component from the outside can thereby be incident on the radiation exit surface.
  • the filter layer is permeable to a portion of the electromagnetic radiation having the first spectrum.
  • electromagnetic radiation with the first spectrum which is not converted by the wavelength conversion layer into electromagnetic radiation with the second spectrum, can then be emitted by the optoelectronic component.
  • the first spectrum has at least one spectral component from an ultraviolet to infrared wavelength range.
  • the first spectrum comprises a visible wavelength range. This may mean, in particular, that the semiconductor layer sequence emits visible electromagnetic radiation, ie visible light, during operation. In this case, "visible” may in particular be perceptible to the human eye, that is to say to a viewer, that is to say a wavelength range from about 380 nanometers to about 800 nanometers.
  • the first spectrum comprises an ultraviolet to blue wavelength range.
  • the part of the radiation incident on the optoelectronic component from the outside, which is reflected by the filter layer comprises a visible wavelength range. It may be particularly advantageous if the part of the radiation incident from the outside onto the optoelectronic component that is reflected by the filter layer at least partially corresponds to the partial spectrum of the electromagnetic radiation having the first spectrum converted by the wavelength conversion layer. This may in particular also mean that the spectrum of the part of the light reflected from the filter layer W
  • Radiation incident from outside on the optoelectronic component comprises or agrees with the said partial spectrum.
  • the filter layer may also be possible for the filter layer to at least partially reflect back the part of the electromagnetic radiation which is not converted by the wavelength conversion layer into electromagnetic radiation with the second spectrum in the direction of the wavelength conversion layer.
  • the filter layer may therefore also be suitable for increasing the part of the partial spectrum of the electromagnetic radiation with the first spectrum, which is converted by the wavelength conversion layer.
  • the filter layer is transparent for at least a part of the first radiation, so that this part can be emitted by the optoelectronic component.
  • the spectrum of the part of the radiation incident from the outside onto the optoelectronic component, which is reflected by the filter layer can comprise, for example, further spectral components of the absorption spectrum of the wavelength conversion layer or can comprise or coincide with the absorption spectrum.
  • the first spectrum has a blue wavelength range and the second spectrum has a yellow wavelength range.
  • the part of the electromagnetic radiation with the first spectrum, which differs from the wavelength conversion layer in electromagnetic see radiation can be converted to the second spectrum, it may be advantageously chosen such that the optoelectronic device preferably in operation allows a white light impression in a viewer, but in particular also in that also a further part of the electromagnetic radiation with the first spectrum of the optoelectronic Component can be radiated.
  • a suitably suitable wavelength conversion layer in the switched-off state of the component can produce a yellowish color impression in the case of an incident radiation from outside onto the optoelectronic component in a viewer.
  • the filter layer may just be suitable for reflecting a part of the radiation incident on the optoelectronic component from the outside in such a way that the optoelectronic component in a switched-off state can give a viewer a non-yellowish color impression but, for example, a white color impression.
  • the filter layer can at least partially reflect a blue spectral range of the radiation incident on the optoelectronic component from the outside.
  • such an embodiment may be advantageous for applications in which light-emitting devices are used with light-emitting diodes (LEDs), for example as a flashlight in mobile phone applications with a camera.
  • LEDs light-emitting diodes
  • such light emitting devices may include blue LEDs and a phosphor conversion material. It may be that the phosphor conversion material is visible through a transparent cover or a lens from the outside, if such a light-emitting component is not in operation, which can lead to an undesirable for aesthetic reasons, for example color impression.
  • the desired color impression can be reduced by Fresnel optics or microlens arrays, a disturbing color impression can still be retained.
  • the first spectrum may, for example, also have a green wavelength range
  • the second spectrum may have a red wavelength range
  • the optoelectronic component can also provide a white luminous impression to an observer during operation.
  • the first spectrum, the second spectrum, the partial spectrum and the part of the radiation incident from the outside onto the optoelectronic component can also be selected according to another desired color impression in each case during operation and in the switched-off state of the optoelectronic component.
  • the semiconductor layer sequence is embodied as an epitaxial layer sequence, that is to say as an epitaxially grown semiconductor layer sequence.
  • the semiconductor layer sequence may, for example, be based on an inorganic material, such as InGaAlN, such as a GaN thin-film semiconductor layer sequence.
  • GaAs-based semiconductor layer sequences include those in which the epitaxially produced semiconductor layer sequence, which as a rule has a layer sequence of different individual layers, contains at least one single layer comprising a material from the IH-V compound semiconductor material system In x Al y Gai_ x _ y N with 0 ⁇ x ⁇ 1, 0 ⁇ y ⁇ 1 and x + y ⁇ 1.
  • the semiconductor layer sequence can also be based on InGaAlP, that is to say that the semiconductor layer sequence has different individual layers, where at least one single layer of a material from the III-V compound semiconductor material system In x Al y Gai- x . y P with 0 ⁇ x ⁇ 1, 0 ⁇ y ⁇ 1 and x + y ⁇ 1.
  • the semiconductor layer sequence can also comprise other III-V compound semiconductor material systems, for example an AlGaAs-based material, or II-VI compound semiconductor material systems.
  • the semiconductor layer sequence can in particular also be embodied as a semiconductor chip and comprise a substrate.
  • the semiconductor layer sequence is a thin-film semiconductor layer sequence.
  • a thin-film semiconductor layer sequence may be characterized in particular by the following characteristic features: on a first main surface of a radiation-generating epitaxial layer sequence facing a carrier element, a reflective layer is deposited or formed which reflects at least a portion of the electromagnetic radiation generated in the epitaxial layer sequence back into it; the epitaxial layer sequence has a thickness in the range of 20 ⁇ m or less, in particular in the range of 10 ⁇ m; and the epitaxial layer sequence comprises at least one semiconductor layer having at least one surface which has a blending structure which, in the ideal case, results in an approximately ergodic distribution of the light in the epitaxial epitaxial layer sequence, i. it exhibits as ergo-stochastic scattering behavior as possible.
  • the semiconductor layer sequence may comprise or be an organic layer or semiconductor layer sequence and be embodied, for example, in particular as an organic light-emitting diode (OLED).
  • OLED organic light-emitting diode
  • an OLED can have an organic layer or a layer sequence with at least one organic layer having an active region which can emit electromagnetic radiation during operation.
  • an OLED can have a first electrode and a second electrode, wherein the organic layer or the layer sequence can be arranged with at least one organic layer with the active region between the first and second electrode.
  • the first and the second electrode may be suitable for injecting "holes" or electrons into the active region, which can recombine there with the emission of electromagnetic radiation.
  • the first electrode may be arranged on a substrate.
  • the organic layer or the layer sequence may be applied with one or more functional layers of organic materials.
  • the functional layers which may comprise the active region, may comprise, for example, electron transport layers, electroluminescent layers and / or hole transport layers.
  • the second electrode may be applied over the functional layers or over the at least one organic layer.
  • the substrate glass, quartz, plastic films, metal, metal foils, silicon wafers or any Other suitable substrate material include.
  • the substrate can also be designed as a layer sequence or laminate of several layers. If the semiconductor layer sequence is embodied as a so-called "bottom emitter", that is to say that the electromagnetic radiation generated in the active region can be emitted through the substrate, the substrate can advantageously have transparency for at least a part of the electromagnetic radiation
  • the filter layer can be arranged on a side of the substrate facing away from the semiconductor layer sequence.
  • At least one of the electrodes comprises or consists of a transparent conductive oxide, a metal or a conductive organic material.
  • the first electrode may be transparent to at least a portion of the electromagnetic radiation.
  • Electrode which can be embodied as an anode and thus can serve as positive charges or "holes" injecting material, can for example comprise a transparent conductive oxide or consist of a transparent conductive oxide "TCO") are transparent, conductive materials, usually metal oxides, such as zinc oxide, tin oxide, cadmium oxide, titanium oxide, indium oxide or indium tin oxide (ITO).
  • metal oxides such as zinc oxide, tin oxide, cadmium oxide, titanium oxide, indium oxide or indium tin oxide (ITO).
  • binary metal oxygen compounds such as, for example, ZnO, SnO 2 or In 2 O 3
  • the TCOs do not necessarily have to correspond to a stoichiometric composition and can also be p- or n-doped.
  • the first electrode may also comprise a metal, for example silver.
  • the semiconductor layer sequence with at least one organic layer may comprise polymers, oligomers, monomers, organic small molecules or other organic non-polymeric compounds or combinations thereof.
  • a functional layer of the layer sequence is used as the hole transport layer
  • such structures relating to the active region or the further functional layers and regions are known to the person skilled in the art, in particular with regard to materials, structure, function and structure not explained in detail at this point.
  • the second electrode can be designed as a cathode and thus serve as an electron-inducing material.
  • aluminum, barium, indium, silver, gold, magnesium, calcium or lithium, as well as compounds, combinations and alloys thereof, may be advantageous as the cathode material.
  • the second electrode may also be designed to be transparent. This means, in particular, that the OLED can also be embodied as a "top emitter", that is to say that the electromagnetic radiation generated in the active region can be emitted on the side of the semiconductor layer sequence facing away from the substrate be arranged over the semiconductor layer sequence and in particular over the second electrode.
  • W top emitter
  • the metallic layer is made sufficiently thin.
  • the thickness of such a semi-transparent metallic layer is between 1 nm and 100 nm, including the boundaries.
  • the first electrode can be designed as a cathode and the second electrode as an anode, wherein the semiconductor layer sequence can be embodied as a bottom or top emitter.
  • the semiconductor layer sequence can also be designed simultaneously as a top emitter and as a bottom emitter.
  • the semiconductor layer sequence can have as active region, for example, a conventional pn junction, a double heterostructure, a single quantum well structure (SQW structure) or a multiple quantum well structure (MQW structure).
  • the semiconductor layer sequence may comprise, in addition to the active region, further functional layers and functional regions, for example p- or n-doped charge carrier transport layers, ie electron or hole transport layers, p- or n-doped confinement or cladding layers, buffer layers and / or or electrodes and combinations thereof.
  • the wavelength conversion layer has at least one wavelength conversion substance on.
  • the wavelength conversion substance may, for example, comprise particles from the group of cerium-doped garnets, in particular cerium-doped yttrium aluminum garnet (Y 3 Al 5 O 2 : Ce, YAG: Ce), cerium-doped terbium aluminum granate (TAG: Ce), cerium doped terbium-yttrium aluminum garnet (TbYAG: Ce), cerium-doped gadolinium-yttrium aluminum granite (GdYAG: Ce) and cerium-doped gadolinium-terbium-yttrium aluminum garnet (GdTbYAG: Ce).
  • Other possible wavelength conversion substances may be, for example, the following: grenades of rare earths and alkaline earth metals, as described, for example, in document US Pat. No. 2,004,626,99, the disclosure of which is incorporated herein by reference,
  • Nitrides, sions and sialons as described, for example, in DE 10147040 A1, the disclosure of which is hereby incorporated by reference,
  • the wavelength conversion layer may also comprise suitable mixtures and combinations of said wavelength conversion substances.
  • the wavelength conversion layer may comprise a transparent matrix material, wherein the wavelength conversion substance may be embedded in or chemically bonded to the matrix material.
  • the transparent matrix material may comprise a transparent plastic such as silicones, epoxies, acrylates, imides, carbonates, olefins or derivatives thereof.
  • the wavelength conversion layer can be designed as a film.
  • the wavelength conversion layer can also be applied to a substrate which comprises, for example, glass or a transparent plastic.
  • the wavelength conversion layer has an electrically conductive, transparent layer on a side facing the semiconductor layer sequence.
  • this can be advantageous if the wavelength conversion layer is applied directly to the semiconductor layer sequence and is in direct contact therewith.
  • Layer can thus be made possible, for example, an electrical contacting of the semiconductor layer sequence.
  • the electrically conductive, transparent layer may, for example, comprise a transparent, electrically conductive oxide.
  • a transparent, electrically conductive oxide (“transparent conductive oxide”, “TCO” for short) can, as described above, generally comprise metal oxides as transparent, electrically conductive materials, for example zinc oxide, tin oxide, cadmium oxide, titanium oxide, indium oxide or indium tin oxide (ITO).
  • transparent conductive oxide metal oxides as transparent, electrically conductive materials, for example zinc oxide, tin oxide, cadmium oxide, titanium oxide, indium oxide or indium tin oxide (ITO).
  • binary metal oxygen compounds such as ZnO, SnO 2 or In 2 O 3 also include ternary metal oxygen compounds such as Zn 2 SnO 4 , CdSnO 3 , ZnSnO 3 , MgIn 2 O 4 , GaInO 3 , Zn 2 In 2 O 5 or In 4 Sn 3 Oi 2 or mixtures of different transparent conductive oxides to the group of TCOs
  • the TCOs do not necessarily have to have a stoichiometric composition and can also or n-doped.
  • the electrically conductive, transparent layer may also comprise a metal.
  • the filter layer is formed as a dichroic mirror.
  • the filter layer may have a periodic sequence of first and second layers for this purpose.
  • the layers may comprise dielectric materials, such as oxides, nitrides and / or sulfides.
  • the first layers may have a first refractive index and the second layers a second refractive index, the first refractive index being different from the second refractive index.
  • the first layers may have a lower refractive index than the second layers and may have silicon dioxide, for example.
  • the second layers may further comprise a material of higher refractive index, such as titanium dioxide, zirconium oxide or tantalum pentoxide. Other suitable materials may be alumina or silicon nitride.
  • the thicknesses of the first and second layers may, for example, have approximately one quarter of the wavelength of a spectral component to be reflected.
  • thickness may in particular mean the optical path length of electromagnetic radiation in a first or second layer.
  • the thicknesses of different first layers or of different second layers may be the same, or alternatively, thicknesses of different first layers or of different second layers may be the same Depending on the reflectance of the filter layer to be achieved, this may comprise one or more pairs of a first and a second layer.
  • the filter layer may have a major surface
  • the major surface of the Filtering layer may be the surface of the filter layer, which faces away from the semiconductor layer sequence and the wavelength conversion material.
  • This main surface can be, for example, the radiation exit surface of the optoelectronic component.
  • the radiation incident on the optoelectronic component from the outside can, for example, enclose an angle with the main surface. It may be the case that the part of the radiation incident on the optoelectronic component from the outside is reflected by the filter layer in an angularly dependent manner.
  • the filter layer may comprise a substrate comprising glass or plastic.
  • the filter layer can be applied to the wavelength conversion layer.
  • the wavelength conversion layer it may be advantageous for this purpose if the wavelength conversion layer is designed as a foil for this purpose.
  • the wavelength conversion layer can be part of a layer arrangement which comprises a substrate with two main surfaces facing away from one another, wherein one wavelength conversion substance can be applied on one main surface and the filter layer on the other main surface.
  • the optoelectronic component can have an optical component and the filter layer can be arranged on the optical component.
  • An optical component can, for example, be a scattering, focusing, collimating or diffractive optical component, for example a lens or a lens system, a cover, a diffuser or a microprism structure or a combination thereof.
  • the optical component can be arranged spatially separated from the semiconductor layer sequence and the wavelength conversion layer, so that
  • the filter layer may be arranged spatially separated from the semiconductor layer sequence and the wavelength conversion layer.
  • spatialally separated may mean that the filter layer is not in direct or indirect contact with the wavelength conversion layer.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of an optoelectronic component according to a further exemplary embodiment
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of an optoelectronic component according to an exemplary embodiment during operation and in the switched-off state
  • FIG. 3 a schematic representation of an optoelectronic component according to a further exemplary embodiment
  • Figure 4 is a schematic representation of an optoelectronic see component according to a further embodiment
  • Figure 5 is a schematic representation of an optoelectronic device according to another embodiment.
  • FIGS. 1A and 1B show an exemplary embodiment of an optoelectronic component 100.
  • the optoelectronic component 100 is described in operation in conjunction with FIG. 1A, while FIG. 1B shows the optoelectronic component 100 in the switched-off state.
  • the following description may equally refer to Figures IA and IB.
  • the optoelectronic component 100 has a semiconductor layer sequence 1 with an active region 11.
  • the semiconductor layer sequence 1 can have functional layers or layer sequences as described in the general part of the description and can also be designed, for example, as a semiconductor chip or as an OLED.
  • the active region 11 of the semiconductor layer sequence 1 is suitable for emitting electromagnetic radiation 31 having a first spectrum.
  • a wavelength conversion layer 2 which comprises a wavelength conversion substance 22.
  • the wavelength conversion substance 22 may be embedded in a matrix material 21, for example.
  • the wavelength conversion substance 22 is suitable for at least partially converting a partial spectrum of the electromagnetic radiation 31 with the first spectrum into electromagnetic radiation 32 having a second spectrum.
  • materials may be those which have an absorption spectrum which contains at least one spectral component, in particular a wavelength range, which is also contained in the first spectrum. The absorbed electromagnetic radiation may then preferably be re-emitted at a different wavelength than the electromagnetic radiation 31 having the first spectrum.
  • a filter layer 3 is arranged above the wavelength conversion layer 2 in the exemplary embodiment shown.
  • the filter layer 3 may be suitable for reflecting a part 34 of a radiation 33 incident from outside onto the optoelectronic component, as shown in FIG.
  • the radiation 33 incident from outside onto the optoelectronic component 100 can be radiated onto a main surface 4 of the filter layer facing away from the wavelength conversion layer 2.
  • the main surface 4 may preferably be the radiation exit surface of the optoelectronic component 100.
  • the filter layer 3 may comprise a periodic sequence of first and second layers of dielectric materials, wherein the first layers have a first refractive index and second layers have a second refractive index and the first and second refractive indices are different from each other as set forth above in the general part is.
  • the filter layer 3 may also be suitable for reflecting at least part 312 of the electromagnetic radiation 31 with the first spectrum.
  • the one of the filter Layer 3 reflected part 312 of the electromagnetic radiation 31 with the first spectrum can be preferably reflected back into the wavelength conversion layer 2 and converted there for example by the wavelength conversion substance 21 in electromagnetic radiation 32 with the second spectrum.
  • An arrangement of the filter layer 3 directly or at least close to the wavelength conversion layer 2 may be advantageous, in particular with regard to a compact construction of the optoelectronic component 100 and a homogeneous color impression of the optoelectronic component both during operation and when switched off.
  • the color impression of the optoelectronic component which is awakened in the viewer during operation results from the electromagnetic radiation emerging from the radiation exit surface 4.
  • This can be a superimposition of the part 311 of the electromagnetic radiation 31 with the first spectrum, which can emerge from the optoelectronic component, and the electromagnetic radiation 32 with the second spectrum, which is emitted by the wavelength conversion layer 2.
  • the enabled color impression depends on the relative intensities of the part 311 of the electromagnetic radiation 31 with the first spectrum and the electromagnetic radiation 32 with the second spectrum.
  • Layer 11 of the semiconductor layer sequence 1 generates no electromagnetic radiation 31 with the first spectrum. Nevertheless, it may be possible for the optoelectronic component This may be possible because at least part of the radiation 33 incident from outside onto the optoelectronic component 100 is applied to the optoelectronic component 100, in particular to the wavelength conversion layer 2, the filter layer 3 and / or the semiconductor layer sequence 1 can be reflected. As shown in the embodiment, at least a part of the radiation 33 having a spectrum corresponding to the absorption spectrum of the wavelength conversion layer 2 is converted in the wavelength conversion layer 2 into electromagnetic radiation 32 having the second spectrum and can be radiated outside. This can lead to a color impression of the wavelength conversion layer 2 when the state of the optoelectronic component 100 is switched off, which is not desired.
  • the filter layer 3 can be suitable for reflecting a part 34 of the radiation 33 incident from outside onto the optoelectronic component 100.
  • the spectrum of the part 34 can be selected such that the unwanted color impression which can be caused by the wavelength conversion layer 2 can be avoided by superposition of the part 34 with the electromagnetic radiation 32 converted by the wavelength conversion layer 2.
  • the filter layer 3 may be formed such that the portion 34 of the radiation 33 radiated from outside onto the optoelectronic component 100, which is reflected, has a spectrum which contains one or more spectral components which are contained in the absorption spectrum of the wavelength conversion substance 22. In particular, such spectral components can also in the first spectrum of the active region 11 of the.
  • Semiconductor layer sequence 1 generated electromagnetic radiation 31 may be included.
  • An arrangement of the filter layer 3 on the wavelength conversion layer 2 may advantageously be directly or at least close to, in particular with regard to a compact construction of the optoelectronic component 100 and a homo- • genes color impression of the optoelectronic component in both the Betreib and in ais,en state.
  • the part 34 of the radiation 33 incident from outside on the optoelectronic component 100 which is reflected by the filter layer 3, as well as the part 312 of the electromagnetic radiation 31 with the first spectrum, the is reflected from the filter layer 3, that is, the reflectance, depending on the angle 9 between the main surface 4 of the filter layer 3 and the direction from which the respective radiation is irradiated on the filter layer 3.
  • the reflectance is smaller for small angles 9, so that at small angles 9 electromagnetic radiation 31 striking the filter layer 3 is transmitted with the first spectrum or radiation 33 incident from outside onto the optoelectronic component 100 at larger angles such as vertical incidence.
  • the electromagnetic radiation 31 having the first spectrum has, for example, spectral components in a blue wavelength range.
  • the wavelength conversion substance 22 of the wavelength conversion layer 2 may be suitable for at least a part of the electromagnetic radiation 31 with the first spectrum, in particular spectral components from the blue wavelength range, into electromagnetic radiation 32 with a second spectrum in a yellow wavelength range to convert.
  • electromagnetic radiation is emitted via the radiation exit surface 4 of the optoelectronic component 100, which, for example, allows a white color impression when viewed.
  • the wavelength conversion layer 2 in the case of externally incident radiation 33, for example solar radiation or daylight-like radiation of room lighting, can thus produce a yellowish color impression, which can be undesirable.
  • the filter layer 3 can therefore be suitable, in particular, for reflecting a part 34 of the radiation 33 incident from outside onto the optoelectronic component 100 with spectral components in a blue wavelength range, so that in the case of a viewer, by overlaying the yellowish color impression of the wavelength conversion layer 2 and the bluish color impression of the filter layer 3 a whitish color impression of the radiation exit surface 4 can be awakened. It may also be possible that the filter layer 3 also reflects back at least a part, for example 50%, of the electromagnetic radiation 31 with the first spectrum in the direction of the wavelength conversion layer 2.
  • the perceived brightness is only reduced by about 3%.
  • An optoelectronic component 100 may be suitable, for example, as a component for a flashlight for a mobile telephone application with a camera. Furthermore, such an optoelectronic component 100 may also be suitable for illumination devices.
  • an optoelectronic component 200 is shown that has a substrate 5 with two main surfaces 51, 52 facing away from one another.
  • the substrate may preferably be a glass substrate.
  • the substrate 5 may also comprise further materials, for example one or more layers of a plastic.
  • the filter layer 3 On the semiconductor layer sequence 1 facing away from the main surface 51 of the substrate 5, the filter layer 3 is applied.
  • the filter layer 3 may have a periodic sequence of first and second layers of dielectric materials which may, for example, be vapor-deposited on the main surface 51 of the substrate 5.
  • the wavelength conversion layer 2 may be applied, which may comprise, for example, a wavelength conversion substance 22 embedded in a matrix material 21.
  • the wavelength conversion substance 22 also be applied without matrix material 21 on the main surface 52 us so the wavelength conversion layer 2 form.
  • an optoelectronic component 300 which has a film 21 with a wavelength conversion substance 22 as the wavelength conversion layer 2.
  • the filter layer 3 is applied, for example as described in the preceding exemplary embodiments.
  • a transparent, electrically conductive layer 6 for example with a transparent, electrically conductive oxide.
  • the transparent, electrically conductive layer 5 can thereby facilitate and / or facilitate an electrical contacting of the semiconductor layer sequence 1.
  • the transparent, electrically conductive layer 5 may be particularly advantageous if the wavelength conversion substance 2 is applied directly to the semiconductor layer sequence 1.
  • FIG. 4 shows an exemplary embodiment of an optoelectronic component 400 which additionally has an optical component 7.
  • the optical device 7 may be a cover, such as with integrated optics such as microprism structuring.
  • the optical element 7 may be part of a housing of the optoelectronic component 400, for example.
  • the filter layer 3 may be applied to the optical element 7 so that the filter layer 3 is not directly o- which is indirectly in contact with the wavelength conversion layer 2.
  • an optoelectronic component 500 which has a further optical element 8 in addition to the optical element 7, which may be a cover, for example.
  • the optical element 8 may, for example, be a lens or another radiation-refractive or radiation-diffractive optical element.
  • the filter layer 3 can be arranged or applied on a surface of the optical element 8, for example on the side facing the semiconductor layer sequence 1.
  • the wavelength conversion layer 2 and / or the filter layer 3 can also be arranged on a plurality of surfaces of the semiconductor layer sequence 1, for example also on the side surfaces.

Landscapes

  • Led Device Packages (AREA)
  • Optical Filters (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Abstract

Ein optoelektronisches Bauelement (100) mit einem erwünschten Farbeindruck im ausgeschalteten Zustand kann insbesondere eine Halbleiterschichtenfolge (1) mit einem aktiven Bereich, der im Betrieb elektromagnetische Strahlung mit einem ersten Spektrum abstrahlt, umfassen, sowie eine Wellenlängenkonversionsschicht (2), die der Halbleiterschichtenfolge im Strahlengang der elektromagnetischen Strahlung mit dem ersten Spektrum nachgeordnet ist und die zumindest teilweise ein Teilspektrum der elektromagnetischen Strahlung mit dem ersten Spektrum in elektromagnetische Strahlung mit einem zweiten Spektrum umwandelt, sowie eine Filterschicht (3), die zumindest einen Teil (34) einer von außen auf das optoelektronische Bauelement einfallenden Strahlung (33) reflektiert.

Description

Beschreibung
Optoelektronisches Bauelement
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2006 046 199.1, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement, das im Betrieb elektromagnetische Strahlung emittieren kann und im ausgeschalteten Zustand einen gewünschten Färbeindruck aufweist.
Zumindest eine Aufgabe von bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein optoelektronisches Bauelement mit einer Wellenlängenkonversionsschicht anzugeben, das in einem ausgeschalteten Zustand einen unerwünschten Farbeindruck mindern oder vermeiden kann.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des Gegenstands sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet und gehen aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen hervor.
Ein optoelektronisches Bauelement gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst insbesondere
- eine Halbleiterschichtenfolge mit einem aktiven Bereich, der im Betrieb elektromagnetische Strahlung mit einem ersten Spektrum abstrahlt,
- eine Wellenlängenkonversionsschicht, - die der Halbleiterschichtenfolge im Strahlengang der elektromagnetischen Strahlung mit dem ersten Spektrum nachgeordnet ist und
- die zumindest teilweise elektromagnetische Strahlung mit dem ersten Spektrum in elektromagnetische Strahlung mit einem zweiten Spektrum umwandelt, und
- eine Filterschicht, die zumindest einen Teil einer von außen auf das optoelektronische Bauelement einfallenden Strahlung reflektiert.
Insbesondere kann dabei von einem Betrachter im Betrieb des optoelektronischen Bauelements eine emittierte elektromagnetische Strahlung wahrgenommen werden. Diese kann einer Überlagerung des Teils der elektromagnetischen Strahlung mit dem ersten Spektrum, die nicht von der Wellenlängenkonversions- schicht umgewandelt wird, und der elektromagnetischen Strahlung mit dem zweiten Spektrum entsprechen.
Bei einer weiteren Ausführungsform entspricht die von außen auf das optoelektronische Bauelement einfallende Strahlung einer elektromagnetischen Strahlung, nicht vom aktiven Bereich abgestrahlt wird. Das kann bedeuten, dass die von außen auf das optoelektronische Bauelement einfallende elektromagnetische Strahlung UmgebungsStrahlung, insbesondere bei- spielsweise UmgebungsIicht sein kann. Solche Umgebungsstrahlung kann beispielsweise Sonnenstrahlung, insbesondere Sonnenlicht, oder auch elektromagnetische Strahlung sein, die von künstlichen Lichtquellen emittiert wird.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung bezeichnet „Spektrum" oder „Teilspektrum" eine spektrale Verteilung von elektromagnetischer Strahlung mit mindestens einer spektralen Komponente mit einer Wellenlänge oder einer Mehrzahl von spektralen Komponenten mit mehreren Wellenlängen und/oder Bereichen von Wellenlängen. Ein erstes Spektrum und ein zweites Spektrum sind im folgenden gleich, wenn die spektralen Komponenten und deren relativen Intensitäten gleich im Falle des ersten und des zweiten Spektrums sind, wobei die absolute Intensität des ersten Spektrums von der absoluten Intensität des zweiten Spektrums abweichen kann.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung bezeichnet „teilwei- se" ein Teilspektrum eines Spektrums, beispielsweise des ersten Spektrums. Insbesondere kann das Teilspektrum eines Spektrums aus einem Teil der spektralen Komponenten dieses Spektrums bestehen. Weiterhin kann "teilweise" auch einen Teil einer Intensität eines Spektrums oder Teilspektrums be- zeichnen.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann „umwandeln" bedeuten, dass das Teilspektrum der elektromagnetischen Strahlung mit dem ersten Spektrum, die von der Wellenlängen- konversionsschicht zumindest teilweise in elektromagnetische Strahlung mit dem zweiten Spektrum umgewandelt wird, und das zweite Spektrum nicht gleich sind. Das kann insbesondere bedeuten, dass das zweite Spektrum eine spektrale Verteilung aufweist, die von der spektralen Verteilung des Teilspektrums der elektromagnetischen Strahlung mit dem ersten Spektrum verschieden ist.
Weiterhin kann die Wellenlängenkonversionsschicht ein Absorptionsspektrum und ein Emissionsspektrum aufweisen, wobei das Absorptionsspektrum und das Emissionsspektrum vorteilhafterweise nicht gleich sind. Vorzugsweise umfasst das Absorptionsspektrum dabei das Teilspektrum der elektromagnetischen Strahlung mit dem ersten Spektrum und das Emissionsspektrum das zweite Spektrum. Insbesondere können das Absorptionsspektrum und das Emissionsspektrum jeweils weitere spektrale Komponenten umfassen, die nicht im Teilspektrum der elektromagnetischen Strahlung mit dem ersten Spektrum beziehungswei- se dem zweiten Spektrum enthalten sind.
Fällt nun elektromagnetische Strahlung mit einer bestimmten Wellenlänge von außen oder vom aktiven Bereich der Halbleiterschichtenfolge auf die Wellenlängenkonversionsschicht ein und weist das Absorptionsspektrum eine spektrale Komponente mit dieser bestimmten von der Wellenlängenkonversionsschicht absorbierbaren Wellenlänge auf, so wird die elektromagnetische Strahlung mit dieser bestimmten Wellenlänge in elektromagnetische Strahlung mit einer oder mehreren anderen, von besagter bestimmten Wellenlänge verschiedenen Wellenlängen, die im Emissionsspektrum enthalten sind, wieder abgestrahlt, also re-emittiert . Dadurch kann es insbesondere auch bei von außen auf das optoelektronische Bauelement einfallender Strahlung möglich sein, dass die Wellenlängenkonversions- schicht bei einem ausgeschalteten Zustand des optoelektronischen Bauelements bei einem Betrachter entsprechend ihrem Absorptionsspektrum und ihrem Emissionsspektrum durch von außen auf das optoelektronische Bauelement einfallende Strahlung, die reflektiert oder durch einen beschriebenen Absorptions- und Re-EmissionsVorgang abgestrahlt werden kann, einen Farbeindruck erwecken kann, der für sich genommen unerwünscht sein kann. Dieser Farbeindruck kann beispielsweise dadurch unerwünscht sein, als dass er verschieden vom Farbeindruck der im Betrieb des optoelektronischen Bauelements emittierten elektromagnetischen Strahlung sein kann.
Insofern kann die Filterschicht besonders vorteilhaft sein, als dass die Filterschicht einen Teil der von außen auf das optoelektronische Bauelement einfallenden Strahlung reflektieren kann und der besagte Teil der reflektierten Strahlung sich mit dem von der Wellenlängenkonversionsschicht stammenden Farbeindruck überlagert und von einem Betrachter wahrge- nommen werden kann. Die besagte Überlagerung kann dabei vorzugsweise einen erwünschten Farbeindruck bei dem Betrachter ermöglichen. Insbesondere kann es vorteilhaft sein, wenn der von der Filterschicht reflektierte Teil der von außen auf das optoelektronische Bauelement einfallenden Strahlung zusammen mit dem von der Wellenlängenkonversionsschicht allein hervorgerufenen Farbeindruck durch Überlagerung einen Farbeindruck bei einem Betrachter ermöglicht, der dem Farbeindruck der von außen auf das optoelektronische Bauelement einfallenden Strahlung entspricht .
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Filterschicht der Wellenlängenkonversionsschicht im Strahlengang der elektromagnetischen Strahlung mit dem ersten Spektrum nachgeordnet. Insbesondere kann auch der Strahlengang der e- lektromagnetischen Strahlung mit dem zweiten Spektrum dem
Strahlengang der elektromagnetischen Strahlung mit dem ersten Spektrum entsprechen, so dass vorzugsweise die Filterschicht der Wellenlängenkonversionsschicht auch im Strahlengang der elektromagnetischen Strahlung mit dem zweiten Spektrum nach- geordnet sein kann.
Weiterhin kann das optoelektronische Bauelement eine Strahlungsaustrittfläche im Strahlengang der elektromagnetischen Strahlung mit dem ersten Spektrum und mit dem zweiten Spekt- rum aufweisen. Die von außen auf das optoelektronische Bauelement einfallende Strahlung kann dabei auf die Strahlungs- austrittsflache einfallen. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Filterschicht durchlässig für einen Teil der elektromagnetischen Strahlung mit dem ersten Spektrum. Insbesondere kann dann elektromagnetische Strahlung mit dem ersten Spekt- rum, die nicht von der Wellenlängenkonversionsschicht in e- lektromagnetische Strahlung mit dem zweiten Spektrum umgewandelt wird, vom optoelektronischen Bauelement abgestrahlt werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform weist das erste Spektrum zumindest eine spektrale Komponente aus einem ultravioletten bis infraroten Wellenlängenbereich auf. Bevorzugt umfasst das erste Spektrum einen sichtbaren Wellenlängenbereich. Das kann insbesondere bedeuten, dass die Halbleiterschichtenfolge im Betrieb sichtbare elektromagnetische Strahlung, also sichtbares Licht abstrahlt. Dabei kann „sichtbar" insbesondere wahrnehmbar für das menschliche Auge, also für einen Betrachter, bedeuten, das heißt einen Wellenlängenbereich von etwa 380 Nanometer bis etwa 800 Nanometer. Bei einer weiteren bevor- zugten Ausführungsform umfasst das erste Spektrum einen ultravioletten bis blauen Wellenlängenbereich.
Weiterhin umfasst bei einer weiteren bevorzugten Ausführungs- form insbesondere der von der Filterschicht reflektierte Teil der von außen auf das optoelektronische Bauelement einfallenden Strahlung einen sichtbaren Wellenlängenbereich. Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn der von der Filterschicht reflektierte Teil der von außen auf das optoelektronische Bauelement einfallenden Strahlung zumindest teilweise dem von der Wellenlängenkonversionsschicht umgewandelten Teilspektrum der elektromagnetischen Strahlung mit dem ersten Spektrum entspricht. Das kann insbesondere auch bedeuten, dass das Spektrum des von der Filterschicht reflektierten Teils der W
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von außen auf das optoelektronische Bauelement einfallenden Strahlung das besagte Teilspektrum umfasst oder mit diesem übereinstimmt .
Daher kann es auch möglich sein, dass die Filterschicht zumindest teilweise den Teil der elektromagnetischen Strahlung, die nicht von der Wellenlängenkonversionsschicht in elektromagnetische Strahlung mit dem zweiten Spektrum umgewandelt wird, in Richtung der Wellenlängenkonversionsschicht zurück- reflektiert. Für diese zurückreflektierte elektromagnetische Strahlung kann wiederum die Möglichkeit bestehen, zumindest teilweise von der Wellenlängenkonversionsschicht umgewandelt zu werden. Insbesondere kann die Filterschicht daher auch geeignet sein, den Teil des Teilspektrums der elektromagneti- sehen Strahlung mit dem ersten Spektrum, der von der Wellenlängenkonversionsschicht umgewandelt wird, zu erhöhen. Insbesondere kann es aber vorteilhaft sein, wenn die Filterschicht für zumindest einen Teil der ersten Strahlung transparent ist, so dass dieser Teil vom optoelektronischen Bauelement abgestrahlt werden kann.
Darüber hinaus kann das Spektrum des von der Filterschicht reflektierten Teils der von außen auf das optoelektronische Bauelement einfallenden Strahlung beispielsweise weitere spektrale Komponenten des Absorptionsspektrums der Wellenlängenkonversionsschicht aufweisen oder das Absorptionsspektrum umfassen oder mit diesem übereinstimmen.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist das erste Spektrum einen blauen Wellenlängenbereich auf und das zweite Spektrum einen gelben Wellenlängenbereich. Der Teil der elektromagnetischen Strahlung mit dem ersten Spektrum, der von der Wellenlängenkonversionsschicht in elektromagneti- sehe Strahlung mit dem zweiten Spektrum umgewandelt werden kann, kann dabei vorteilhafterweise derartig gewählt sein, dass das optoelektronische Bauelement vorzugsweise im Betrieb einen weißen Leuchteindruck bei einem Betrachter ermöglicht, insbesondere aber auch dadurch dass auch ein weiterer Teil der elektromagnetischen Strahlung mit dem ersten Spektrum vom optoelektronischen Bauelement abgestrahlt werden kann. Insbesondere kann eine dementsprechend geeignete Wellenlängenkonversionsschicht im ausgeschalteten Zustand des Bauelements einen gelblichen Farbeindruck bei von außen auf das optoelektronische Bauelement einfallender Strahlung bei einem Betrachter erwecken. Daher kann die Filterschicht gerade geeignet sein, einen Teil der von außen auf das optoelektronische Bauelement einfallenden Strahlung derart zu reflektieren, dass das optoelektronische Bauelement in einem ausgeschalteten Zustand bei einem Betrachter einen nicht-gelblichen Farbeindruck sondern beispielsweise einen weißen Farbeindruck erwecken kann. Das kann dadurch möglich sein, dass die Filterschicht einen blauen Spektralbereich der von außen auf das optoelektronische Bauelement einfallenden Strahlung zumindest teilweise reflektieren kann.
Insbesondere kann eine solche Ausführungsform vorteilhaft sein für Anwendungen, in denen lichtemittierende Bauteile mit lichtemittierenden Dioden (LEDs) verwendet werden, beispielsweise etwa als Blitzlicht bei Mobiltelefonanwendungen mit Kamera. Beispielsweise können, solche lichtemittierenden Bauteile blaue LEDs und einen Phosphorkonversionsstoff aufweisen. Dabei kann es sein, dass der Phosphorkonversionsstoff durch ein transparentes Cover oder eine Linse von außen sichtbar ist, wenn ein solches lichtemittierendes Bauteil nicht in Betrieb ist, was zu einem beispielsweise aus ästhetischen Gründen unerwünschten Farbeindruck führen kann. Ein solcher uner- wünschter Farbeindruck lässt sich zwar durch Fresneloptiken oder Mikrolinsenarrays verringern, jedoch kann weiterhin ein störender Farbeindruck erhalten bleiben.
Alternativ oder zusätzlich kann das erste Spektrum beispielsweise auch einen grünen Wellenlängenbereich aufweisen und das zweite Spektrum einen roten Wellenlängenbereich, so dass das optoelektronische Bauelement ebenfalls im Betrieb einen weißen Leuchteindruck bei einem Betrachter ermöglichen kann. Insbesondere können das erste Spektrum, das zweite Spektrum, das Teilspektrum und der von der Filterschicht reflektierte teil der von außen auf das optoelektronische Bauelement einfallenden Strahlung auch entsprechend einem anderen gewünschten Farbeindruck jeweils im Betrieb und im ausgeschalteten Zustand des optoelektronischen Bauelements gewählt werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Halbleiterschichtenfolge als Epitaxieschichtenfolge, also als epitaktisch gewachsene Halbleiterschichtenfolge ausgeführt. Dabei kann die Halbleiterschichtenfolge beispielsweise auf der Basis eines anorganischen Materials, etwa InGaAlN, wie etwa als GaN- Dünnfilm-Halbleiterschichtenfolge, ausgeführt sein. Unter In- GaAlN-basierte Halbleiterschichtenfolgen fallen insbesondere solche, bei denen die epitaktisch hergestellte Halbleiter- schichtenfolge, die in der Regel eine Schichtenfolge, aus unterschiedlichen Einzelschichten aufweist, mindestens eine Einzelschicht enthält, die ein Material aus dem IH-V- Verbindungshalbleitermaterialsystem InxAlyGai_x_yN mit 0 < x < 1, 0 < y < 1 und x+y < 1 aufweist.
Alternativ oder zusätzlich kann die Halbleiterschichtenfolge auch auf InGaAlP basieren, das heißt, dass die Halbleiterschichtenfolge unterschiedliche Einzelschichten aufweist, wo- von mindestens eine Einzelschicht ein Material aus dem III-V- Verbindungshalbleitermaterialsystem InxAlyGai-x.yP mit 0 < x < 1, 0 < y < 1 und x+y < 1 aufweist. Alternativ oder zusätzlich kann die Halbleiterschichtenfolge auch andere III-V- Verbindungshalbleitermaterialsysteme, beispielsweise ein Al- GaAs-basiertes Material, oder II-VI- Verbindungshalbleitermaterialsysteme aufweisen.
Die Halbleiterschichtenfolge kann insbesondere auch als HaIb- leiterchip ausgeführt sein und ein Substrat umfassen.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Halbleiterschichtenfolge eine Dünnfilm-Halbleiterschichtenfolge. Eine Dünnfilm-Halbleiterschichtenfolge kann sich insbesondere durch folgende charakteristische Merkmale auszeichnen: an einer zu einem Trägerelement hin gewandten ersten Hauptoberfläche einer Strahlungserzeugenden Epitaxieschichtenfolge ist eine reflektierende Schicht aufgebracht oder ausgebildet, die zumindest einen Teil der in der Epitaxie- schichtenfolge erzeugten elektromagnetischen Strahlung in diese zurückreflektiert; die Epitaxieschichtenfolge weist eine Dicke im Bereich von 20μm oder weniger, insbesondere im Bereich von 10 μm auf; und - die Epitaxieschichtenfolge enthält mindestens eine Halbleiterschicht mit zumindest einer Fläche, die eine Durchmischungsstruktur aufweist, die im Idealfall zu einer annähernd ergodischen Verteilung des Lichtes in der epitaktischen Epitaxieschichtenfolge führt, d.h. sie weist ein möglichst ergo- disch stochastisches Streuverhalten auf.
Ein Grundprinzip eines Dünnschicht-Halbleiterchips ist beispielsweise in I. Schnitzer et al., Appl . Phys . Lett . 63 (16), 18. Oktober 1993, 2174 - 2176 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt insofern hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Weiterhin kann die Halbleiterschichtenfolge eine organische Schicht oder Halbleiterschichtenfolge umfassen oder sein und beispielsweise insbesondere als organische Leuchtdiode (OLED) ausgeführt sein. Eine OLED kann dabei eine organische Schicht oder eine Schichtenfolge mit zumindest einer organischen Schicht aufweisen mit einem aktiven Bereich, der im Betrieb elektromagnetische Strahlung aussenden kann. Weiterhin kann eine OLED eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode aufweisen, wobei die organische Schicht oder die Schichtenfolge mit zumindest einer organischen Schicht mit dem aktiven Be- reich zwischen der ersten und zweiten Elektrode angeordnet sein kann. Die erste und die zweite Elektrode können dabei geeignet sein, „Löcher" beziehungsweise Elektronen in den aktiven Bereich zu injizieren, die dort unter Emission von e- lektromagnetischer Strahlung rekombinieren können.
Weiterhin kann die erste Elektrode auf einem Substrat angeordnet sein. Über der ersten Elektrode kann die organische Schicht oder die Schichtenfolge mit einer oder mehreren funktionalen Schichten aus organischen Materialien aufgebracht sein. Die funktionalen Schichten, die den aktiven Bereich umfassen können, können dabei beispielsweise Elektronentrans- portschichten, elektrolumineszierende Schichten und/oder Lochtransportschichten aufweisen. Über den funktionalen Schichten beziehungsweise über der zumindest einen organi- sehen Schicht kann die zweite Elektrode aufgebracht sein.
Beispielsweise kann das Substrat Glas, Quarz, Kunststoff- folien, Metall, Metallfolien, Siliziumwafer oder ein beliebi- ges anderes geeignetes Substratmaterial umfassen. Beispielsweise kann das Substrat auch als Schichtenfolge oder Laminat mehrerer Schichten ausgeführt sein. Ist die Halbleiterschichtenfolge als so genannter „Bottom-Emitter" ausgeführt, das heißt, dass die im aktiven Bereich erzeugte elektromagnetische Strahlung durch das Substrat abgestrahlt werden kann, so kann das Substrat vorteilhafterweise eine Transparenz für zumindest einen Teil der elektromagnetischen Strahlung aufweisen. Die Wellenlängenkonversionsschicht und die Filterschicht können dabei auf einer der Halbleiterschichtenfolge abgewandten Seite des Substrats angeordnet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist mindestens eine der Elektroden ein transparentes leitendes Oxid, ein Metall oder ein leitendes organisches Material auf oder besteht aus einem solchen.
In der Bottom-Emitter-Konfiguration kann vorteilhafterweise die erste Elektrode transparent für zumindest einen Teil der elektromagnetischen Strahlung sein. Eine transparente erste
Elektrode, die als Anode ausgeführt sein kann und somit als positive Ladungen oder „Löcher" injizierendes Material dienen kann, kann beispielsweise ein transparentes leitendes Oxid aufweisen oder aus einem transparenten leitenden Oxid beste- hen. Transparente leitende Oxide (transparent conductive oxi- des, kurz „TCO") sind transparente, leitende Materialien, in der Regel Metalloxide, wie beispielsweise Zinkoxid, Zinnoxid, Cadmiumoxid, Titanoxid, Indiumoxid oder Indiumzinnoxid (ITO) . Neben binären Metallsauerstoffverbindungen, wie beispielswei- se ZnO, SnO2 oder In2O3 gehören auch ternäre Metallsauerstoff-
Verbindungen, wie beispielsweise Zn2SnO4, CdSnO3, ZnSnO3, MgIn2O4, GaInO3, Zn2In2O5 oder In4Sn3Oi2 oder Mischungen unterschiedlicher transparenter leitender Oxide zu der Gruppe der TCOs. Weiterhin müssen die TCOs nicht zwingend einer stöchio- metrischen Zusammensetzung entsprechen und können auch p- o- der n-dotiert sein. Alternativ oder zusätzlich kann die erste Elektrode auch ein Metall, beispielsweise Silber, aufweisen.
Die Halbleiterschichtenfolge mit zumindest einer organischen Schicht kann Polymere, Oligomere, Monomere, organische kleine Moleküle („organic small molecules") oder andere organische nichtpolymere Verbindungen oder Kombinationen daraus aufwei- sen. Insbesondere kann es vorteilhaft sein, wenn eine funktionale Schicht der Schichtenfolge als Lochtransportschicht ausgeführt ist um eine effektive Löcherinjektion in eine e- lektrolumineszierende Schicht oder einen elektrolumineszie- renden Bereich zu ermöglichen. Solche Strukturen den aktiven Bereich oder die weiteren funktionalen Schichten und Bereiche betreffend sind dem Fachmann insbesondere hinsichtlich Materialien, Aufbau, Funktion und Struktur bekannt und werden daher an dieser Stelle nicht näher erläutert.
Die zweite Elektrode kann als Kathode ausgeführt sein und somit als Elektronen induzierendes Material dienen. Als Kathodenmaterial können sich unter anderem insbesondere Aluminium, Barium, Indium, Silber, Gold, Magnesium, Calcium oder Lithium sowie Verbindungen, Kombinationen und Legierungen davon als vorteilhaft erweisen. Zusätzlich oder alternativ kann die zweite Elektrode auch transparent ausgeführt sein. Das bedeutet insbesondere, dass die OLED auch als „Top-Emitter" ausgeführt sein kann, das heißt, dass die im aktiven Bereich erzeugte elektromagnetische Strahlung auf der dem Substrat ab- gewandten Seite der Halbleiterschichtenfolge abgestrahlt werden kann. Die Wellenlängenkonversionsschicht und die Filterschicht können dabei über der Halbleiterschichtenfolge und insbesondere über der zweiten Elektrode angeordnet sein. W
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Soll eine Elektrode, die die metallische Schicht aufweist o- der aus einer solchen besteht, durchlässig für das von dem organischen Schichtstapel ausgesandte Licht ausgebildet sein, so kann es vorteilhaft sein, wenn die metallische Schicht hinreichend dünn ausgebildet ist. Bevorzugt liegt die Dicke einer solchen semitransparenten metallischen Schicht zwischen 1 nm und 100 nm, wobei die Grenzen eingeschlossen sind.
Weiterhin kann die erste Elektrode als Kathode und die zweite Elektrode als Anode ausgeführt sein, wobei die Halbleiterschichtenfolge dabei als Bottom- oder Top-Emitter ausgeführt sein kann. Auch kann die Halbleiterschichtenfolge gleichzeitig als Top-Emitter und als Bottom-Emitter ausgebildet sein.
Die Halbleiterschichtenfolge kann als aktiven Bereich beispielsweise einen herkömmlichen pn-Übergang, eine Doppelheterostruktur, eine Einfach-Quantentopfstruktur (SQW-Struktur) oder eine Mehrfach-Quantentopfstruktur (MQW-Strukur) aufwei- sen. Die Halbleiterschichtenfolge kann neben dem aktiven Bereich weitere funktionelle Schichten und funktionelle Bereiche umfassen, etwa p- oder n-dotierte Ladungsträgertransport- schichten, also Elektronen- oder Löchertransportschichten, p- oder n-dotierte Confinement- oder Cladding-Schichten, Puffer- schichten und/oder Elektroden sowie Kombinationen daraus.
Solche Strukturen den aktiven Bereich oder die weiteren funktionellen Schichten und Bereiche betreffend sind dem Fachmann insbesondere hinsichtlich Aufbau, Funktion und Struktur bekannt und werden von daher an dieser Stelle nicht näher er- läutert.
Bei einer weiteren Ausführungsform weist die Wellenlängenkonversionsschicht zumindest einen Wellenlängenkonversionsstoff auf. Der Wellenlängenkonversionsstoff kann dabei beispielsweise Partikel aus der Gruppe der Cer-dotierten Granate aufweisen, dabei insbesondere Cer-dotiertes Yttriumaluminiumgranat (Y3Al5Oi2: Ce, YAG: Ce), Cer-dotiertes Terbiumaluminiumgra- nat (TAG: Ce), Cer-dotiertes Terbium-Yttriumaluminiumgranat (TbYAG: Ce), Cer-dotiertes Gadolinium-Yttriumaluminiumgranant (GdYAG: Ce) und Cer-dotiertes Gadolinium-Terbium- Yttriumaluminiumgranat (GdTbYAG : Ce). Weitere mögliche Wellenlängenkonversionsstoffe können beispielsweise folgende sein: - Granate der Seltenen Erden und der Erdalkalimetalle, wie beispielsweise in der Druckschrift US 2004062699 Al beschrieben, deren Offenbarungsgehalt diesbezüglich durch Rückbezug aufgenommen wird,
- Nitride, Sione und Sialone, wie beispielsweise in der Druckschrift DE 10147040 Al beschrieben, deren Offenbarungsgehalt diesbezüglich durch Rückbezug aufgenommen wird,
- Orthosilikate, Sulfide, und Vanadate wie beispielsweise in der Druckschrift WO 00/33390 Al beschrieben, deren Offenbarungsgehalt diesbezüglich durch Rückbezug aufgenommen wird, - Chlorosilikate, wie beispielsweise in der Druckschrift DE 10036940 Al beschrieben, deren Offenbarungsgehalt diesbezüglich durch Rückbezug aufgenommen wird, und
- Aluminate, Oxide, Halophosphate , wie beispielsweise in der Druckschrift US 6,616,862 B2 beschrieben, deren Offenbarungs- gehalt diesbezüglich durch Rückbezug aufgenommen wird.
Weiterhin kann die Wellenlängenkonversionsschicht auch geeignete Mischungen und Kombinationen der genannten Wellenlängenkonversionsstoffe umfassen.
Weiterhin kann die Wellenlängenkonversionsschicht ein transparentes Matrixmaterial umfassen, wobei der Wellenlängenkonversionsstoff in das Matrixmaterial eingebettet oder daran chemisch gebunden sein kann. Das transparente Matrixmaterial kann beispielsweise einen transparenten Kunststoff aufweisen, etwa Silikone, Epoxide, Acrylate, Imide, Carbonate, Olefine oder Derivate davon. Die Wellenlängenkonversionsschicht kann dabei als Folie ausgeführt sein. Darüber hinaus kann die WeI- lenlängenkonversionsschicht auch auf einem Substrat, das etwa Glas oder einen transparenten Kunststoff aufweist, aufgebracht sein.
Bei einer weiteren Ausführungsform weist die Wellenlängenkon- Versionsschicht auf einer der Halbleiterschichtenfolge zugewandten Seite eine elektrisch leitende, transparente Schicht auf. Insbesondere kann das vorteilhaft sein, wenn die Wellenlängenkonversionsschicht unmittelbar auf der Halbleiterschichtenfolge aufgebracht ist und in direktem Kontakt mit dieser steht. Durch die elektrisch leitende, transparente
Schicht kann somit beispielsweise eine elektrische Kontaktie- rung der Halbleiterschichtenfolge ermöglicht werden.
Die elektrisch leitende, transparente Schicht kann beispiels- weise ein transparentes, elektrisch leitendes Oxid aufweisen.
Ein transparentes, elektrisch leitendes Oxid (transparent conductive oxide, kurz „TCO") kann wie weiter oben beschrieben als transparente, elektrisch leitende Materialien in der Regel Metalloxide aufweisen, beispielsweise Zinkoxid, Zinn- oxid, Cadmiumoxid, Titanoxid, Indiumoxid oder Indiumzinnoxid (ITO) . Neben binären MetallsauerstoffVerbindungen, wie beispielsweise ZnO, SnO2 oder In2O3 gehören auch ternäre MetallsauerstoffVerbindungen, wie beispielsweise Zn2SnO4, CdSnO3, ZnSnO3, MgIn2O4, GaInO3, Zn2In2O5 oder In4Sn3Oi2 oder Mischungen unterschiedlicher transparenter leitender Oxide zu der Gruppe der TCOs . Weiterhin müssen die TCOs nicht zwingend eine stδ- chiometrischen Zusammensetzung aufweisen und können auch p- oder n-dotiert sein. Darüber hinaus kann die elektrisch leitende, transparente Schicht auch ein Metall aufweisen.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Filterschicht als dichroitischer Spiegel ausgebildet. Insbesondere kann die Filterschicht dazu eine periodische Abfolge von ersten und zweiten Schichten aufweisen. Dazu können die Schichten dielektrische Materialien aufweisen, etwa Oxide, Nitride und/oder Sulfide. Die ersten Schichten können dabei einen ersten Brechungsindex aufweisen und die zweiten Schichten einen zweiten Brechungsindex, wobei der ersten Brechungsindex vom zweiten Brechungsindex verschieden ist . Beispielsweise können die ersten Schichten einen niedrigeren Brechungsindex aufweisen als die zweiten Schichten und etwa Siliziumdioxid aufwei- sen. Die zweiten Schichten können weiterhin ein Material mit höherem Brechungsindex aufweisen, etwa Titandioxid, Zirkondi- oxid oder Tantalpentoxid. Weitere geeignete Materialien können etwa Aluminiumoxid oder Siliziumnitrid sein. Die Dicken der ersten und zweiten Schichten können dabei beispielsweise etwa ein Viertel der Wellenlänge einer zu reflektierenden spektralen Komponente aufweisen. Dazu kann „Dicke" insbesondere die optische Weglänge von elektromagnetischer Strahlung in einer ersten beziehungsweise zweiten Schicht bedeuten. Die Dicken von verschiedenen ersten Schichten beziehungsweise von verschiedenen zweiten Schichten können dabei gleich sein. Alternativ oder zusätzlich können auch Dicken von verschiedenen ersten Schichten beziehungsweise von verschiedenen zweiten Schichten verschieden sein. Je nach zu erzielendem Reflexionsgrad der Filterschicht kann diese eine oder mehrere Paare aus einer ersten und einer zweiten Schicht umfassen.
Bei einer weiteren Ausführungsform kann die Filterschicht eine Hauptoberfläche aufweisen, wobei die Hauptoberfläche der Filterschicht die Oberfläche der Filterschicht sein kann, die von der Halbleiterschichtenfolge und der Wellenlängenkonversionsstoff abgewandt ist. Diese Hauptoberfläche kann beispielsweise die Strahlungsaustrittsfläche des optoelektroni- sehen Bauelements sein. Die von außen auf das optoelektronische Bauelement einfallende Strahlung kann beispielsweise mit der Hauptoberfläche einen Winkel einschließen. Es kann dabei sein, dass der Teil der von außen auf das optoelektronische Bauelement einfallenden Strahlung von der Filterschicht win- kelabhängig reflektiert wird.
Die Filterschicht kann beispielsweise ein Substrat aufweisen, das Glas oder Kunststoff umfasst. Darüber hinaus kann die Filterschicht auf der Wellenlängenkonversionsschicht aufge- bracht sein. Insbesondere kann es dazu vorteilhaft sein, wenn die Wellenlängenkonversionsschicht dazu als Folie ausgebildet ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Wellenlängenkonversionsschicht Bestandteil einer Schichtanordnung sein, die ein Substrat mit zwei voneinander abgewandten Hauptoberflächen umfasst, wobei auf der einen Hauptoberfläche ein Wellenlängenkonversionsstoff aufgebracht sein kann und auf der anderen Hauptoberfläche die Filterschicht.
Bei einer weiteren Ausführungsform kann das optoelektronische Bauelement ein optisches Bauteil aufweisen und die Filterschicht kann auf dem optischen Bauteil angeordnet sein. Ein optisches Bauteil kann beispielsweise ein streuendes, foku- sierendes, kollimierendes oder beugendes optisches Bauteil sein, beispielsweise eine Linse oder ein Linsensystem, eine Abdeckung, ein Diffusor oder eine Mikroprismenstruktur oder eine Kombination daraus . Insbesondere kann das optische Bauteil räumlich getrennt von der Halbleiterschichtenfolge und der Wellenlängenkonversionsschicht angeordnet sein, so dass auch die Filterschicht räumlich getrennt von der Halbleiterschichtenfolge und der Wellenlängenkonversionsschicht angeordnet sein kann. Dabei kann „räumlich getrennt" beispielsweise bedeuten, dass die Filterschicht nicht in unmittelbarem oder mittelbarem Kontakt mit der Wellenlängenkonversions- schicht steht.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Gegenstände ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.
Es zeigen:
Figuren IA und IB. schematische Darstellungen eines optoelektronischen Bauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel im Betrieb und im ausgeschalteten Zustand, Figur 2 eine schematische Darstellung eines optoelektronischen Bauelements gemäß einem weiteren Ausführungsbei- spiel,
Figur 3 eine schematische Darstellung eines optoelektronischen Bauelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ,
Figur 4 eine schematische Darstellung eines optoelektroni- sehen Bauelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, und
Figur 5 eine schematische Darstellung eines optoelektronischen Bauelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel .
In den Ausführungsbeispielen und Figuren sind gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugs- zeichen versehen. Die dargestellten Elemente und deren Grö- ßenverhältnisse untereinander sind grundsätzlich nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente, wie z.B. Schichten, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben dick dargestellt sein.
In den Figuren IA und IB ist ein Ausführungsbeispiel für ein optoelektronisches Bauelement 100 gezeigt. Dabei wird in Verbindung mit der Figur IA das optoelektronische Bauelement 100 im Betrieb beschrieben, während die Figur IB das optoelektro- nische Bauelement 100 im ausgeschalteten Zustand zeigt. Die folgende Beschreibung kann sich gleichermaßen auf die Figuren IA und IB beziehen.
Das optoelektronische Bauelement 100 weist eine Halbleiter- schichtenfolge 1 mit einem aktiven Bereich 11 auf. Die Halbleiterschichtenfolge 1 kann dabei wie im allgemeinen Teil der Beschreibung ausgeführt funktionelle Schichten oder Schichtenfolgen aufweisen und kann beispielsweise auch als Halbleiterchip oder auch als OLED ausgeführt sein. Insbesondere ist der aktive Bereich 11 der Halbleiterschichtenfolge 1 geeignet, elektromagnetische Strahlung 31 mit einem ersten Spektrum zu emittieren.
Im Strahlengang der elektromagnetischen Strahlung 31 mit dem ersten Spektrum ist eine Wellenlängenkonversionsschicht 2 angeordnet, die einen Wellenlängenkonversionsstoff 22 umfasst. Wie in dem Ausführungsbeispiel gezeigt, kann der Wellenlängenkonversionsstoff 22 beispielsweise in einem Matrixmaterial 21 eingebettet sein. Der Wellenlängenkonversionsstoff 22 ist dabei geeignet, zumindest teilweise ein Teilspektrum der e- lektromagnetischen Strahlung 31 mit dem ersten Spektrum in elektromagnetische Strahlung 32 mit einem zweiten Spektrum umzuwandeln. Geeignet für den Wellenlängenkonversionsstoff 22 können hierbei insbesondere Materialien sein, die ein Absorptionsspektrum aufweisen, das zumindest eine spektrale Komponente, insbesondere einen Wellenlängenbereich, enthält, das auch in dem ersten Spektrum enthalten ist. Die absorbierte elektromagnetische Strahlung kann dann vorzugsweise mit einer anderen Wellenlänge als die elektromagnetische Strahlung 31 mit dem ersten Spektrum re-emittiert werden.
Im Strahlengang der elektromagnetischen Strahlung 31 mit dem ersten Spektrum und der elektromagnetischen Strahlung 32 mit dem zweiten Spektrum ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel über der Wellenlängenkonversionsschicht 2 eine Filterschicht 3 angeordnet. Die Filterschicht 3 kann dabei im Betrieb wie im ausgeschalteten Zustand des optoelektronischen Bauelements 100 geeignet sein, einen Teil 34 einer von außen auf das optoelektronische Bauelement einfallenden Strahlung 33 zu reflektieren, wie in Figur IB gezeigt ist. Insbesondere kann die von außen auf das optoelektronische Bauelement 100 einfallende Strahlung 33 auf eine der Wellenlängenkonversions- schicht 2 abgewandten Hauptoberfläche 4 der Filterschicht eingestrahlt werden. Die Hauptoberfläche 4 kann dabei vorzugsweise die Strahlungsaustrittsfläche der optoelektronischen Bauelements 100 sein. Insbesondere kann die Filterschicht 3 eine periodische Abfolge von ersten und zweiten Schichten aus dielektrischen Materialien aufweisen, wobei die ersten Schichten einen ersten Brechungsindex aufweisen und zweiten Schichten einen zweiten Brechungsindex und der erste und der zweite Brechungsindex verschieden voneinander sind, wie weiter oben im allgemeinen Teil ausgeführt ist.
Insbesondere kann die Filterschicht 3 auch geeignet sein, zumindest einen Teil 312 der elektromagnetischen Strahlung 31 mit dem ersten Spektrum zu reflektieren. Der von der Filter- Schicht 3 reflektierte Teil 312 der elektromagnetischen Strahlung 31 mit dem ersten Spektrum kann dabei vorzugsweise in die Wellenlängenkonversionsschicht 2 zurückreflektiert werden und dort beispielsweise vom Wellenlängenkonversions- Stoff 21 in elektromagnetische Strahlung 32 mit dem zweiten Spektrum konvertiert werden.
Eine Anordnung der Filterschicht 3 unmittelbar oder zumindest nahe auf der Wellenlängenkonversionsschicht 2 kann dabei vor- teilhaft sein, insbesondere hinsichtlich einer kompakten Bauweise des optoelektronischen Bauelements 100 und einem homogenen Farbeindruck des optoelektronischen Bauelements sowohl im Betrieb als auch im ausgeschalteten Zustand.
Der bei einem Betrachter erweckte Farbeindruck des optoelektronischen Bauelements im Betrieb desselben ergibt sich aus der aus der Strahlungsaustrittsfläche 4 austretenden e- lektromagnetischen Strahlung. Diese kann dabei eine Überlagerung des Teils 311 der elektromagnetischen Strahlung 31 mit dem ersten Spektrum, der aus dem optoelektronischen Bauelement austreten kann, und der elektromagnetischen Strahlung 32 mit dem zweiten Spektrum, die von der Wellenlängenkonversionsschicht 2 emittiert wird, sein. Insbesondere hängt der ermöglichte Farbeindruck von den relativen Intensitäten des Teils 311 der elektromagnetischen Strahlung 31 mit dem ersten Spektrum und der elektromagnetischen Strahlung 32 mit dem zweiten Spektrum ab.
In einem ausgeschalteten Zustand des optoelektronischen Bau- elements 100, wie in Figur IB gezeigt, wird in der aktiven
Schicht 11 der Halbleiterschichtenfolge 1 keine elektromagnetische Strahlung 31 mit dem ersten Spektrum erzeugt. Dennoch kann es möglich sein, dass das optoelektronische Bauelement 100 bei einem Betrachter einen Farbeindruck erwecken kann, insbesondere bei einer Betrachtung der Strahlungsaustritts- fläche 4. Das kann dadurch möglich sein, dass zumindest ein Teil der von außen auf das optoelektronische Bauelement 100 einfallende Strahlung 33 an dem optoelektronischen Bauelement 100, insbesondere an der Wellenlängenkonversionsschicht 2, der Filterschicht 3 und/oder der Halbleiterschichtenfolge 1 reflektiert werden kann. Wie in dem Ausführungsbeispiel gezeigt wird zumindest ein Teil der Strahlung 33, der ein Spektrum aufweist, das dem Absorptionsspektrum der Wellenlängenkonversionsschicht 2 entspricht, in der Wellenlängenkonversionsschicht 2 in elektromagnetische Strahlung 32 mit dem zweiten Spektrum umgewandelt und kann nach außen abgestrahlt werden. Dies kann zu einem Farbeindruck der Wellenlängenkon- versionsschicht 2 bei ausgeschaltem Zustand des optoelektronischen Bauelements 100 führen, der nicht erwünscht ist.
Wie oben beschrieben kann die Filterschicht 3 geeignet sein, einen Teil 34 der von außen auf das optoelektronische Bauele- ment 100 einfallenden Strahlung 33 zu reflektieren. Insbesondere kann das Spektrum des Teils 34 so gewählt sein, dass durch Überlagerung des Teils 34 mit der von der Wellenlängenkonversionsschicht 2 umgewandelten elektromagnetischen Strahlung 32 der unerwünschte Farbeindruck, der durch die Wellen- längenkonversionsschicht 2 hervorgerufen werden kann, vermieden werden kann. Insbesondere kann die Filterschicht 3 so ausgebildet sein, dass der Teil 34 der von außen auf das optoelektronische Bauelement 100 eingestrahlten Strahlung 33, der reflektiert wird, ein Spektrum aufweist, das eine oder mehrere spektrale Komponenten enthält, die im Absorptionsspektrum des Wellenlängenkonversionsstoffs 22 enthalten sind. Insbesondere können solche spektralen Komponenten auch im ersten Spektrum der im Betrieb vom aktiven Bereich 11 der W
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Halbleiterschichtenfolge 1 erzeugten elektromagnetischen Strahlung 31 enthalten sein. ■
Eine Anordnung der Filterschicht 3 unmittelbar oder zumindest nahe auf der WeIlenlängenkonversionsSchicht 2 kann dabei vorteilhaft sein, insbesondere hinsichtlich einer kompakten Bauweise des optoelektronischen Bauelements 100 und einem homo- • genen Farbeindruck des optoelektronischen Bauelements sowohl im Betreib als auch im aisgeschalteten Zustand.
Insbesondere kann es auch vorteilhaft sein, wenn der Teil 34 der von außen auf das optoelektronische Bauelement 100 einfallenden Strahlung 33, der von der von der Filterschicht 3 reflektiert wird, wie auch der Teil 312 der elektromagneti- sehen Strahlung 31 mit dem ersten Spektrum, der von der Filterschicht 3 reflektiert wird, das heißt der Reflexionsgrad, abhängig von dem Winkel 9 zwischen der Hauptoberfläche 4 der Filterschicht 3 und der Richtung ist, aus der die jeweilige Strahlung auf die Filterschicht 3 eingestrahlt wird. So kann es beispielsweise vorteilhaft sein, wenn der Reflexionsgrad kleiner für kleine Winkel 9 ist, so dass unter kleinen Winkeln 9 auf die Filterschicht 3 treffende elektromagnetische Strahlung 31 mit dem ersten Spektrum beziehungsweise von außen auf das optoelektronische Bauelement 100 einfallende Strahlung 33 eher transmittiert wird als unter größeren Winkeln wie etwa bei senkrechtem Einfall.
Rein exemplarisch weist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel die elektromagnetische Strahlung 31 mit dem ersten Spektrum beispielsweise spektrale Komponenten in einem blauen Wellenlängenbereich auf. Der Wellenlängenkonversionsstoff 22 der Wellenlängenkonversionsschicht 2 kann geeignet sein, zumindest einen Teil der elektromagnetischen Strahlung 31 mit dem ersten Spektrum, insbesondere spektrale Komponenten aus dem blauen Wellenlängenbereich, in elektromagnetische Strahlung 32 mit einem zweiten Spektrum in einem gelben Wellenlängenbereich umzuwandeln. Dadurch wird über die Strahlungsaustritts- fläche 4 des optoelektronischen Bauelements 100 elektromagnetische Strahlung abgestrahlt, die bei einem Betrachte beispielsweise einen weißen Farbeindruck ermöglicht. Im ausgeschalteten Zustand kann die Wellenlängenkonversionsschicht 2 bei von außen einfallender Strahlung 33, beispielsweise Son- nenstrahlung oder einer tageslichtähnlichen Strahlung einer Raumbeleuchtung, somit einen gelblichen Farbeindruck erwecken, der unerwünscht sein kann. Die Filterschicht 3 kann daher geeignet sein, insbesondere einen Teil 34 der von außen auf das optoelektronische Bauelement 100 einfallenden Strah- lung 33 mit spektralen Komponenten in einem blauen Wellenlängenbereich zu reflektieren, so dass bei einem Betrachter .wiederum durch die Überlagerung des gelblichen Farbeindrucks der Wellenlängenkonversionsschicht 2 und des bläulichen Farbeindrucks der Filterschicht 3 ein weißlicher Farbeindruck der Strahlungsaustrittsfläche 4 erweckt werden kann. Dabei kann es auch möglich sein, dass die Filterschicht 3 auch zumindest einen Teil, beispielsweise 50%, der elektromagnetischen Strahlung 31 mit dem ersten Spektrum in Richtung der Wellenlängenkonversionsschicht 2 zurückreflektiert.
Durch die wellenlängenabhängige Wahrnehmung des menschlichen Auges, das heißt durch die photometrische Gewichtung, kann es jedoch möglich sein, dass eine Reduzierung der vom optoelektronischen Bauelement 100 abgestrahlten elektromagneti- sehen Strahlung 31 mit dem ersten Spektrum im blauen Wellenlängenbereich sogar um 100% durch Reflexion an der Filterschicht 3 und eine Umwandlung in elektromagnetische Strahlung 32 mit dem zweiten Spektrum in der Wellenlängenkonversions- Schicht 2 die wahrgenommene Helligkeit lediglich um etwa 3% reduziert wird.
Ein optoelektronisches Bauelement 100 kann beispielsweise als Komponente für ein Blitzlicht für eine Mobiltelefonanwendung mit Kamera geeignet sein. Weiterhin kann ein solches optoelektronische Bauelement 100 auch für Beleuchtungseinrichtungen geeignet sein.
Im Folgenden werden weitere Ausführungsbeispiele beschrieben, deren prinzipielle Funktionsweise der des Ausführungsbeispiels gemäß der Figuren IA und IB entspricht .
In dem Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 2 ist ein opto- elektronisches Bauelement 200 gezeigt, das ein Substrat 5 mit zwei von einander abgewandeten Hauptoberflächen 51, 52 aufweist. Das Substrat kann vorzugsweise ein Glassubstrat sein. Alternativ oder zusätzlich kann das Substrat 5 auch weitere Materialien aufweisen, beispielsweise eine oder mehrere Schichten aus einem Kunststoff.
Auf der der Halbleiterschichtenfolge 1 abgewandten Hauptoberfläche 51 des Substrats 5 ist die Filterschicht 3 aufgebracht. Insbesondere kann die Filterschicht 3 eine periodi- sehe Abfolge von ersten und zweiten Schichten aus dielektrischen Materialien aufweisen, die beispielsweise auf die Hauptoberfläche 51 des Substrats 5 aufgedampft sein können.
Auf der der Halbleiterschichtenfolge 1 zugewandeten Haupt- Oberfläche 52 kann die Wellenlängenkonversionsschicht 2 aufgebracht sein, die beispielsweise einen Wellenlängenkonversionsstoff 22 eingebettet in ein Matrixmaterial 21 aufweisen kann. Alternativ kann der Wellenlängenkonversionsstoff 22 auch ohne Matrixmaterial 21 auf der Hauptoberfläche 52 aufgebracht sein uns so die Wellenlängenkonversionsschicht 2 bilden.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 3 ist ein optoelektronisches Bauelement 300 gezeigt, das als Wellenlängenkonversionsschicht 2 eine Folie 21 mit einem Wellenlängenkonversionsstoff 22 aufweist. Auf der der Halbleiterschichtenfolge 1 abgewandten Hauptoberfläche 23 der Wellenlängenkon- Versionsschicht 2 ist dabei die Filterschicht 3, beispielsweise wie in den vorangehenden Ausführungsbeispielen ausgeführt, aufgebracht. Auf der der Halbleiterschichtenfolge 1 zugewandten Hauptoberfläche 24 der Wellenlängenkonversions- schicht 2 ist weiterhin eine transparente, elektrisch leiten- de Schicht 6, beispielsweise mit einem transparenten, elektrisch leitenden Oxid, aufgebracht. Die transparente, elektrisch leitende Schicht 5 kann dabei eine elektrische Kontak- tierung der Halbleiterschichtenfolge 1 ermöglichen und/oder erleichtern. Die transparente, elektrisch leitende Schicht 5 kann insbesondere vorteilhaft sein, wenn die Wellenlängenkonversionsstoff 2 unmittelbar auf die Halbleiterschichtenfolge 1 aufgebracht ist.
In der Figur 4 ist ein Ausführungsbeispiel für ein opto- elektronisches Bauelement 400 gezeigt, das ein zusätzlich ein optische Bauelement 7 aufweist. Beispielsweise kann das optische Bauelement 7 eine Abdeckung sein, etwa mit einer integrierten Optik wie etwa einer Mikroprismenstrukturierung. Das optische Element 7 kann dabei beispielsweise Teil eines Ge- häuses des optoelektronischen Bauelements 400 sein. Dabei kann die Filterschicht 3 auf dem optischen Element 7 so aufgebracht sein, dass die Filterschicht 3 nicht unmittelbar o- der mittelbar mit der Wellenlängenkonversionsschicht 2 in Kontakt steht.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 5 ist ein opto- elektronisches Bauelement 500 gezeigt, das neben dem optischen Element 7, das beispielsweise eine Abdeckung sein kann, ein weiteres optisches Element 8 aufweist. Das optische Element 8 kann beispielsweise eine Linse oder ein anderes strahlungsbrechendes oder strahlungsbeugendes optisches Element sein. Die Filterschicht 3 kann dabei auf einer Oberfläche des optischen Elements 8, beispielsweise auf der der Halbleiterschichtenfolge 1 zugewandten Seite, angeordnet oder aufgebracht sein.
Insbesondere können in den gezeigten Ausführungsbeispielen die Wellenlängenkonversionsschicht 2 und/oder die Filterschicht 3 auch auf mehreren Oberflächen der Halbleiterschichtenfolge 1, etwa auch auf den Seitenflächen, angeordnet sein.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der
Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal o- der diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.

Claims

Patentansprüche
1. Optoelektronisches Bauelement, umfassend eine Halbleiterschichtenfolge (1) mit einem aktiven Be- reich (11) , der im Betrieb elektromagnetische Strahlung
(31) mit einem ersten Spektrum abstrahlt, eine Wellenlängenkonversionsschicht (2) , die der Halbleiterschichtenfolge (1) im Strahlengang der elektromagnetischen Strahlung (31) mit dem ersten Spekt- rum nachgeordnet ist und die zumindest teilweise elektromagnetische Strahlung (31) mit dem ersten Spektrum in elektromagnetische Strahlung
(32) mit einem zweiten Spektrum umwandelt, und eine Filterschicht (3) , die zumindest einen Teil (34) ei- ner von außen auf das optoelektronische Bauelement einfallenden Strahlung (33) reflektiert.
2. Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 1, wobei die Filterschicht (3) der Wellenlängenkonversionsschicht (2) im Strahlengang der elektromagnetischen Strahlung (31) mit dem ersten Spektrum nachgeordnet ist.
3. Optoelektronisches Bauelement nach dem vorherigen Anspruch, wobei - das optoelektronische Bauelement eine Strahlungsaustrittsfläche (4) aufweist und die von außen auf das optoelektronische Bauelement einfallende Strahlung (33) auf die Strahlungsaustrittsfläche (4) eingestrahlt wird.
4. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das erste Spektrum im sichtbaren Wellenlängenbereich liegt.
5. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der von der Filterschicht (3) reflektierte Teil (34) der von außen auf das optoelektronische Bauelement einfallenden Strahlung (33) einen sichtbaren Wellenlängenbereich umfasst.
6. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der von der Filterschicht (3) reflek- tierte Teil (34) der von außen auf das optoelektronische Bauelement einfallenden Strahlung (33), zumindest teilweise dem von der Wellenlängenkonversionsschicht (2) umgewandelten Teilspektrum der elektromagnetischen Strahlung (31) mit dem ersten Spektrum entspricht.
7. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Filterschicht (3) für einen Teil der elektromagnetischen Strahlung (31) mit dem ersten Spektrum transparent ist.
8. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das erste Spektrum einen blauen Wellenlängenbereich umfasst und das zweite Spektrum einen gelben Wellenlängenbereich umfasst.
9. Optoelektronisches Bauelement nach dem vorherigen Anspruch, wobei das optoelektronische Bauelement in einem ausgeschalteten Zustand bei einem Betrachter einen nicht- gelblichen Farbeindruck erweckt.
10. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Halbleiterschichtenfolge (1) eine Dünnfilm-Halbleiterschichtenfolge ist .
11. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Halbleiterschichtenfolge (1) einen strahlungsemittierenden aktiven Bereich (11) aufweist, der zumindest ein Material mit der Zusammensetzung AlxI- nyGai_x-yN (O≤x≤l, O≤y≤l, x+y≤l) aufweist.
12. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Wellenlängenkonversionsschicht (2) zumindest einen Wellenlängenkonversionsstoff (22) aus der Gruppe der Granate aufweist.
13. Optoelektronisches Bauelement nach dem vorherigen Anspruch, wobei der Wellenlängenkonversionsstoff (22) in ein Matrixmaterial (21) eingebettet ist und das Matrixmaterial (21) einen transparenten Kunststoff aufweist.
14. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Wellenlängenkonversionsschicht (2) auf ein Substrat (5) aufgebracht ist und das Substrat (5) Glas oder Kunststoff umfasst.
15. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Wellenlängenkonversionsschicht (2) als Folie ausgebildet ist.
16. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Wellenlängenkonversionsschicht (2) auf einer der Halbleiterschichtenfolge (1) zugewandten Seite eine elektrisch leitende, transparente Schicht (6) aufweist .
17. Optoelektronisches Bauelement nach dem vorherigen Anspruch, wobei die elektrisch leitende, transparente Schicht (6) eine elektrische Kontaktierung der Halbleiterschichtenfolge (1) ermöglicht.
18. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Filterschicht (3) als dichroitischer Spiegel ausgebildet ist.
19. Optoelektronisches Bauelement nach dem vorherigen Anspruch, wobei die Filterschicht (3) eine periodische Abfolge von ersten Schichten und zweiten Schichten aufweist und die ersten Schichten einen ersten Brechungsindex aufweisen und die zweiten Schichten einen vom ersten Bre- chungsindex verschiedenen zweiten Brechungsindex aufweisen.
20. Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 18 oder 19, wobei die die ersten Schichten und die zweiten Schichten der Filterschicht (3) jeweils ein Oxid oder Nitrid umfassen.
21. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Filterschicht (3) ein Substrat aus Glas oder Kunststoff umfasst.
22. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Filterschicht (3) auf der Wellenlängenkonversionsschicht (2) aufgebracht ist.
23. Optoelektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 21, wobei die Filterschicht (3) räumlich getrennt von der Wellenlängenkonversionsschicht (2) angeordnet ist.
24. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Filterschicht (3) zumindest eine Hauptoberfläche (4) aufweist, die von außen auf das optoelektronische Bauelement einfallende Strahlung (33) unter einem Winkel (9) auf die Hauptoberfläche (4) eingestrahlt wird, und der Teil (34) der von außen auf das optoelektronische Bauelement einfallenden Strahlung (33) in Abhängigkeit dieses Winkels von der Filterschicht (3) reflektiert wird.
25. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die von einem Betrachter wahrgenommene vom optoelektronischen Bauelement emittierte elektromagnetische Strahlung einer Überlagerung der elektromagnetischen Strahlung (31) mit dem ersten Spektrum und der e- lektromagnetischen Strahlung (32) mit dem zweiten Spekt- rum entspricht.
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