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

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