(57)【要約】  本発明は、発光モジュール（１）であって、動作時に光を放出するように設計されている複数の発光領域であって、第１の色度座標の光を放出する第１のタイプの少なくとも１つの第１の発光領域（１０１）および少なくとも１つの第２の発光領域（１０２）を有し、かつ、第２の色度座標の光を放出する第２のタイプの少なくとも１つの第１の発光領域（２０１）および少なくとも１つの第２の発光領域（２０２）を有する、複数の発光領域、を備えており、かつ、発光領域に電力を供給する制御デバイス（２）を備える発光モジュール（１）に関する。複数の発光領域が共通の半導体チップに配置されている。第１の色度座標が第２の色度座標と異なる。第１のタイプの第１の発光領域（１０１）および第２の発光領域（１０２）が互いに隣接している。第２のタイプの第１の発光領域（２０１）および第２の発光領域（２０２）が互いに隣接している。制御デバイス（２）が、すべての発光領域を互いに別々に動作させるように設計されている。制御デバイス（２）が、第１のタイプの発光領域（１０１，１０２）を冗長的に動作させるように設計されている。制御デバイス（２）が、第２のタイプの発光領域（２０１，２０２）を冗長的に動作させるように設計されている。【選択図】図３Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光モジュール（１）であって、
−  動作時に光を放出するように構成されている複数の発光領域であって、第１の色度座標の光を放出する第１のタイプの少なくとも１つの第１の発光領域（１０１）および少なくとも１つの第２の発光領域（１０２）と、第２の色度座標の光を放出する第２のタイプの少なくとも１つの第１の発光領域（２０１）および少なくとも１つの第２の発光領域（２０２）とを備えている、前記複数の発光領域と、
−  前記発光領域に電流を供給する制御デバイス（２）と、
を備えており、
−  複数の前記発光領域（１０１，１０２，２０１，２０２）が、共通の半導体チップに配置されており、
−  前記第１の色度座標が前記第２の色度座標と異なり、
−  前記第１のタイプの前記第１の発光領域（１０１）と前記第２の発光領域（１０２）とが互いに隣接しており、
−  前記第２のタイプの前記第１の発光領域（２０１）と前記第２の発光領域（２０２））とが互いに隣接しており、
−  前記制御デバイス（２）が、すべての発光領域を互いに別々に動作させるように構成されており、
−  前記制御デバイス（２）が、前記第１のタイプの前記発光領域（１０１，１０２）を冗長的に動作させるように設計されており、
−  前記制御デバイス（２）が、前記第２のタイプの前記発光領域（２０１，２０２）を冗長的に動作させるように設計されている、
発光モジュール（１）。
【請求項２】
前記制御デバイス（２）が、欠陥のある発光領域を検出するように構成されている、
請求項１に記載の発光モジュール（１）。
【請求項３】
前記制御デバイス（２）が、欠陥のある発光領域を動作させないように構成されている、
請求項１または２に記載の発光モジュール（１）。
【請求項４】
前記制御デバイス（２）が、１つのタイプの第１の発光領域（１０１，２０１）の欠陥を、同じタイプの第２の発光領域（１０２，２０２）を動作させることによって補償するように構成されている、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光モジュール（１）。
【請求項５】
前記制御デバイス（２）が、複数の動作状態（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４）を有する、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の発光モジュール（１）。
【請求項６】
前記制御デバイス（２）が、前記発光領域のいずれも欠陥ではない第１の動作状態（Ｂ１）においては、同じタイプの前記第１の発光領域および前記第２の発光領域を動作させる、
請求項５に記載の発光モジュール（１）。
【請求項７】
前記制御デバイス（２）が、前記第１の発光領域（１０１，２０１，３０１）が欠陥である第２の動作状態（Ｂ２）においては、前記第１の発光領域（１０１，２０１，３０１）を動作させず、同じタイプの前記第２の発光領域（１０２，２０２，３０２）を、前記同じタイプの前記第２の発光領域（１０２，２０２，３０２）が前記第１の動作状態（Ｂ１）において動作される電流よりも大きい電流で動作させる、
請求項５または６に記載の発光モジュール（１）。
【請求項８】
前記制御デバイス（２）が、前記第１の発光領域（１０１，２０１，３０１）および前記第２の発光領域（１０２，２０２，３０２）が欠陥ではない第３の動作状態（Ｂ３）においては、前記第１の発光領域（１０１，２０１，３０１）を動作させ、かつ、同じタイプの前記第２の発光領域（１０２，２０２，３０２）を動作させない、
請求項５〜７のいずれか１項に記載の発光モジュール（１）。
【請求項９】
前記制御デバイス（２）が、前記第１の発光領域（１０１，２０１，３０１）が欠陥である第４の動作状態（Ｂ４）においては、前記第１の発光領域（１０１，２０１，３０１）を動作させず、かつ、同じタイプの前記第２の発光領域（１０２，２０２，３０２）を動作させる、
請求項５〜８のいずれか１項に記載の発光モジュール（１）。
【請求項１０】
前記発光モジュール（１）が、第３の色度座標の光を放出する第３のタイプの少なくとも１つの第１の発光領域（３０１）および少なくとも１つの第２の発光領域（３０２）を備えており、
−  前記第３の色度座標が、前記第１の色度座標および前記第２の色度座標と異なり、
−  前記第３のタイプの前記第１の発光領域（３０１）および前記第２の発光領域（３０２）が互いに隣接しており、
−  前記制御デバイス（２）が、前記第３のタイプの前記発光領域（３０１，３０２）を冗長的に動作させるように設計されている、
請求項１〜９のいずれか１項に記載の発光モジュール（１）。
【請求項１１】
−  複数の半導体チップ（２０）を備え、
−  複数の異なるタイプの複数の発光領域（１０１，１０２，２０１，２０２，３０１，３０２）が、前記半導体チップ（２０）の１つに一緒に配置されている、
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の発光モジュール（１）。
【請求項１２】
−  複数の半導体チップ（２０）を備え、
−  ただ１つのタイプの発光領域（１０１，１０２，２０１，２０２，３０１，３０２）が、前記半導体チップ（２０）の１つに配置されている、
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の発光モジュール（１）。
【請求項１３】
第１の発光領域（１０１，２０１，３０１）と、前記第１の発光領域（１０１，２０１，３０１）に隣接する同じタイプの２つの第２の発光領域（１０２，２０２，３０２）と、を有する、
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の発光モジュール（１）。
【請求項１４】
同じタイプの複数の第１の発光領域（１０１，２０１，３０１）であって、このタイプの共通の冗長的な第２の発光領域（１０２，２０２，３０２）に関連付けられている、前記同じタイプの複数の第１の発光領域（１０１，２０１，３０１）、を有する、
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の発光モジュール（１）。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の発光モジュール（１）を備える表示装置（５０）であって、
画像点（１０）が、各タイプの第１の発光領域（１０１，２０１，３０１）および第２の発光領域（１０２，２０２，３０２）を備えている、
表示装置（５０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光モジュールおよび発光モジュールを備えた表示装置に関する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００２】
【特許文献１】国際公開第２０１５／０２４８０１号明細書
【特許文献２】米国特許第１４／９１２，３８２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、特に信頼性が高くかつ堅牢である発光モジュールを提供することである。さらなる目的は、正常に機能する発光モジュールを特に高い歩留りで製造することのできる発光モジュールを開示することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発光モジュールの少なくとも一実施形態によれば、発光モジュールは、動作時に光を放出するように構成されている複数の発光領域を備えている。この場合、光とは、紫外放射と赤外放射との間のスペクトル領域における電磁放射（特に可視光）を意味するものと理解されたい。発光領域は、特に、半導体材料（特に、窒化物化合物半導体材料）をベースとすることができる。これに加えて、発光領域は、ルミネセンス変換材料を備えていることができる。
【０００５】
複数の発光領域のそれぞれは、横方向に互いに隔てて配置することができる。横方向とは、モジュールの主延在面に平行に延びる方向であり、以下では「横平面」とも称する。発光領域は、例えば製造公差の範囲内で、規則的な格子（例えば長方形格子）の格子点に配置することができる。
【０００６】
本発光モジュールの少なくとも一実施形態によれば、複数の発光領域は、第１の色度座標（colour locus）の光を放出する第１のタイプの少なくとも１つの第１の発光領域および少なくとも１つの第２の発光領域を備えている。第１のタイプの第１の発光領域と第２の発光領域は、横方向に互いに隔てて配置されており、この場合、第１のタイプの第１の発光領域と第２の発光領域は、横方向に互いに隣接して配置することができる。
【０００７】
本発光モジュールの少なくとも一実施形態によれば、発光モジュールは、第２の色度座標の光を放出する第２のタイプの少なくとも１つの第１の発光領域および少なくとも１つの第２の発光領域を備えている。第２のタイプの第１の発光領域と第２の発光領域は、横方向に互いに隔てて配置されており、この場合、第２のタイプの第１の発光領域と第２の発光領域は、横方向に互いに隣接して配置することができる。第１のタイプおよび第２のタイプの発光領域は、同じ横平面内に横方向に互いに隔てて配置されている。
【０００８】
本発光モジュールの少なくとも一実施形態によれば、発光モジュールは、発光領域に電流を供給する制御デバイスを備えている。制御デバイスは、発光領域に導電結合されている。制御デバイスは、動作時に発光領域を互いに別々に動作させるように構成されている。この目的のため、制御デバイスは、例えば、電流源または電圧源と、制御電子回路とを備えていることができる。
【０００９】
本発光モジュールの少なくとも一実施形態によれば、第１の色度座標は、第２の色度座標と異なる。特に、複数の発光領域が、異なるスペクトル色の異なるタイプの光を放出することが可能である。
【００１０】
本発光モジュールの少なくとも一実施形態によれば、第１のタイプの第１の発光領域と第２の発光領域とが、互いに隣接している。この文脈における「互いに隣接している」は、第１のタイプの第１の発光領域と第２の発光領域とが、横方向に互いに直接または間接的に隣に互いに隔てて配置されていることを意味する。第１の発光領域と第２の発光領域とが直接隣接して配置されている場合、第１の発光領域と、横方向において隣接する第２の発光領域との間に、さらなる発光領域が配置されていない。したがって、直接隣接する２つの発光領域の間には、横平面におけるまっすぐな結合線が存在し、この結合線はさらなる発光領域を横切らない。第１の発光領域と第２の発光領域とが互いに間接的に隣接して配置されている場合、第１の発光領域と、横方向において隣接する第２の発光領域との間に、さらなる発光領域が配置されている。さらなる発光領域は、第２のタイプまたは第３のタイプの発光領域とすることができる。
【００１１】
本発光モジュールの少なくとも一実施形態によれば、第２のタイプの第１の発光領域と第２の発光領域とが、互いに隣接している。この文脈における「互いに隣接している」は、第２のタイプの第１の発光領域と第２の発光領域とが、横方向に互いに直接または間接的に隣に互いに隔てて配置されていることを意味する。第１の発光領域と第２の発光領域とが直接隣接して配置されている場合、第１の発光領域と、横方向において隣接する第２の発光領域との間に、さらなる発光領域が配置されていない。したがって、直接隣接する２つの発光領域の間には、横平面におけるまっすぐな結合線が存在し、この結合線はさらなる発光領域を横切らない。第１の発光領域と第２の発光領域とが互いに間接的に隣接して配置されている場合、第１の発光領域と、横方向において隣接する第２の発光領域との間に、さらなる発光領域が配置されている。さらなる発光領域は、第１のタイプまたは第３のタイプの発光領域とすることができる。
【００１２】
本発光モジュールの少なくとも一実施形態によれば、制御デバイスは、すべての発光領域を互いに別々に動作させるように構成されている。各発光領域は、他の発光領域とは個別に制御デバイスに電気的に結合されている。制御デバイスによって、すべての発光領域を、所定の電流および／または所定の電圧で個々に動作させることができる。
【００１３】
本発光モジュールの少なくとも一実施形態によれば、制御デバイスは、第１のタイプの発光領域を冗長的に動作させるように設計されている。この場合、および以下において、「冗長的に」とは、特定のタイプの第１の発光領域の欠陥の場合に、同じタイプの第２の発光領域がこの欠陥を補償し、欠陥のある第１の発光領域が制御デバイスによって動作されないことを意味する。したがって、ある発光領域の欠陥の場合、同じタイプの発光領域が、欠陥のある発光領域の機能を引き継ぐ。
【００１４】
本発光モジュールの少なくとも一実施形態によれば、制御デバイスは、第２のタイプの発光領域を冗長的に動作させるように設計されている。
【００１５】
少なくとも一実施形態によれば、発光モジュールであって、発光モジュールが、
−  動作時に光を放出するように構成されている複数の発光領域であって、第１の色度座標の光を放出する第１のタイプの少なくとも１つの第１の発光領域および少なくとも１つの第２の発光領域と、第２の色度座標の光を放出する第２のタイプの少なくとも１つの第１の発光領域および少なくとも１つの第２の発光領域とを備えている、複数の発光領域と、
−  発光領域に電流を供給する制御デバイスと、
を備えており、
−  複数の発光領域が、共通の半導体チップに配置されており、
−  第１の色度座標が第２の色度座標と異なり、
−  第１のタイプの第１の発光領域と第２の発光領域とが互いに隣接しており、
−  第２のタイプの第１の発光領域と第２の発光領域とが互いに隣接しており、
−  制御デバイスが、すべての発光領域を互いに別々に動作させるように構成されており、
−  制御デバイスが、第１のタイプの発光領域を冗長的に動作させるように設計されており、
−  制御デバイスが、第２のタイプの発光領域を冗長的に動作させるように設計されている、
発光モジュール、を提供する。
【００１６】
本明細書に記載されている発光モジュールは、特に、以下の考察に基づいている。
【００１７】
発光モジュールは、１つまたは複数の画像点（image point）を備えていることができる。各画像点またはピクセルは、横平面内に互いに隣接して配置されている各タイプの１つの発光領域を備えていることができる。発光領域の欠陥は、一般には、それぞれの画像点の障害につながり、すなわち、発光モジュールにおけるその画像点の機能はもはや果たされない。発光領域の欠陥が発生したときには、コストの理由から、その欠陥は通常では修正されず、なぜなら分析して処理するコストが高すぎるためである。
【００１８】
特に、個々の画像点の間の距離が特に小さい表示装置（いわゆるビデオウォールなど）として、またはそのような表示装置において発光モジュールを使用する範囲内では、複数の画像点が、横平面内に互いに隣に配置される。１つの画像点の複数の発光領域は、共通の発光半導体チップ、または複数の異なる発光半導体チップの一部とすることができる。複数の異なる半導体チップは、横平面内に互いに隔てて配置され、例えば平面状の接続部によって接続される。欠陥のある発光領域を後から修正することは、多大な労力をかけることによって初めて可能である。発光モジュールの要件によっては、個々の画像点の障害は許容されないことがある。
【００１９】
驚くべきことに、個々の画像点を特定の方法で分割することによって、上述した問題点を解決できることが判明した。発光モジュールにおける分割された画像点は、互いに隣接して配置されている各タイプの少なくとも２つの発光領域を備えている。同じタイプの２つの隣接する発光領域を、制御デバイスによって互いに対して冗長的に動作させることができる。発光領域は、１つの発光領域の明るさが発光モジュールの用途において十分であるように寸法設定される。これに加えて、それぞれの用途において要求される画像点の解像度よりも発光領域の解像度が高いように、個々の発光領域の横方向範囲が十分に小さい。個々の発光領域は、制御デバイスによって互いに別々に動作させることができ、したがって、第１の発光領域の欠陥の場合、その発光領域はもはや動作されず、同じタイプの隣接する第２の発光領域が追加的に動作される、またはより高い電流で動作される。
【００２０】
このような発光モジュールによって、個々の発光領域の欠陥を補償することができ、これは有利である。結果として、発光モジュールは、個々の発光領域の欠陥にもかかわらず依然として完全に正常に機能し、これにより、製造時における、正常に機能する発光モジュールの歩留りが高まり、さらに、発光モジュールの信頼性が向上する。これに加えて、発光モジュールを形成する発光半導体チップの検査および選別を回避することができ、これにより発光モジュールの製造コストが下がる。さらには、従来の発光モジュールでは、冗長な発光領域のために表面の最大５０％が必要である。発光領域を、それぞれの用途において要求される解像度の範囲を下回る、より小さい複数の発光領域に分割することによって、共通の冗長的な発光領域を複数の発光領域用に使用することが可能になる。したがって、冗長な発光領域のために必要な発光モジュールの表面の割合がより小さく、これは有利である。
【００２１】
本発光モジュールの少なくとも一実施形態によれば、制御デバイスは、欠陥のある発光領域を検出するように構成されている。欠陥のある発光領域は、例えば正しくない電気接点を有し、したがって所与の電圧において所望の電流が流れない。例えば、発光領域の欠陥の場合、小さい電流での意図した動作が不可能である。あるいは、シャントの形で欠陥が発生することがあり、その結果として、寄生並列電流の理由でその発光領域の効率が低下する。
【００２２】
制御デバイスによる欠陥のある発光領域の検出は、例えば、発光領域の動作時に行うことができる。例えば、各発光領域の電流−電圧特性を、意図した状態において達成されるべき所定の目標値と比較する。発光領域の欠陥は、動作させる直前、または動作中に検出することができ、その結果として、製造工程において発光領域の検査を回避することができ、これは有利である。これにより、モジュールを特に高い費用効率で製造することが可能である。
【００２３】
本発光モジュールの少なくとも一実施形態によれば、制御デバイスは、欠陥のある発光領域を動作させないように構成されている。制御デバイスは、すべての発光領域を互いに別々に動作させるように構成されている。発光領域が欠陥である場合、その発光領域は制御デバイスによって動作されず、すなわちしたがって、発光領域に電圧が印加されない、または欠陥のある発光領域に電流が供給されない。欠陥のある発光領域が通電されなければ、発光モジュールの効率が高まり、これは有利である。
【００２４】
本発光モジュールの少なくとも一実施形態によれば、制御デバイスは、あるタイプの第１の発光領域の欠陥を、同じタイプの第２の発光領域を動作させることによって補償するように構成されている。この場合、第２の発光領域は、第１の発光領域の欠陥が視聴者に知覚され得ないように動作される。例えば、第１の発光領域の欠陥の場合、欠陥がなければこの第１の発光領域を動作させたであろう電流で、第２の発光領域を動作させることができる。この場合、第２の発光領域は、例えば、欠陥がない第１の発光領域と同じ色度座標および同じ明るさの光を放出する。欠陥のある発光領域を補償することによって、発光領域が欠陥であるにもかかわらず発光モジュールを意図した動作において使用することができるため、正常に機能する発光モジュールの歩留りが高まり、これは有利である。さらに、欠陥のある発光領域を補償することによって、発光モジュールの耐用年数が延び堅牢性も高まる。
【００２５】
本発光モジュールの少なくとも一実施形態によれば、制御デバイスは、複数の動作状態を有する。制御デバイスの動作状態は、例えば、欠陥のある発光領域が検出されているかと、欠陥のある発光領域が制御デバイスによってどのように補償されるかとに、直接関連させることができる。制御デバイスは、互いに対して冗長的に動作される発光領域に対して共通の動作状態を有する。制御装置は、互いに対して冗長的に動作される発光領域の複数のグループに対して、同時に異なる動作状態において動作させることができる。例えば、互いに対して冗長的に動作される第１のタイプの発光領域に対して、１つの動作状態において制御デバイスを動作させることができ、互いに対して冗長的に動作される第２のタイプの発光領域に対しては、異なる動作状態において制御デバイスを動作させることができる。
【００２６】
さらに、制御デバイスは、個々の発光領域の特性（例えば低電流挙動）が測定される動作状態を有することができる。これらの特性は、特に、制御デバイス自身によって測定することができる。
【００２７】
本発光モジュールの少なくとも一実施形態によれば、制御デバイスは、第１の動作状態においては、同じタイプの第１の発光領域および第２の発光領域を動作させ、この場合、いずれの発光領域にも欠陥がない。第１の動作状態においては、第１の発光領域および第２の発光領域に所定の方法で電流が供給され、したがってこれらの発光領域が、意図したように光を放出する。例えば、第１の発光領域および第２の発光領域を、これらの最大発光出力（radiation power）の最大で５０％において動作させることができる。第１の動作状態においては、第１の発光領域および第２の発光領域のいずれもその発光出力の最大値では動作されず、その結果として、個々の発光領域の耐用年数が延び、これは有利である。
【００２８】
本発光モジュールの少なくとも一実施形態によれば、制御デバイスは、第２の動作状態においては、第１の発光領域を動作させず、この場合、第１の発光領域が欠陥であり、かつ制御デバイスは、同じタイプの第２の発光領域を、同じタイプの第２の発光領域を第１の動作状態において動作させる電流よりも大きい電流で動作させる。第２の動作状態においては、第２の発光領域に所定の方法で電流が供給され、したがって第２の発光領域が、意図したように光を放出する。第２の動作状態においては、第１の発光領域の欠陥は、より大きい電流を第２の発光領域に供給することによって補償される。例えば、第２の発光領域は、第１の動作状態においてはその最大発光出力で動作されず、したがって第１の発光領域における欠陥の場合に、第２の発光領域の発光出力を増大させることができる。第２の動作状態においては、発光モジュールによって放出される発光出力が、第１の動作状態の場合と公差の範囲内でまったく同じ大きさであるように、第１の発光領域の欠陥が有利に補償される。したがって第１の発光領域の欠陥は、視聴者に知覚され得ない。
【００２９】
本発光モジュールの少なくとも一実施形態によれば、制御デバイスは、第３の動作状態においては、第１の発光領域を動作させ、同じタイプの第２の発光領域を動作させず、この場合、第１の発光領域および第２の発光領域が欠陥ではない。第３の動作状態においては、第２の発光領域に電流が供給されず、したがって第２の発光領域は光を放出しない。第１の発光領域には所定の方法で電流が供給され、したがって第１の発光領域は、意図したように光を放出する。第３の動作状態においては、第１の発光領域および第２の発光領域のいずれも欠陥を有さない。発光モジュールは、所望の発光出力を達成する目的で発光領域の一部のみを動作させれば十分であるように、十分に高い密度の発光領域を有する。
【００３０】
本発光モジュールの少なくとも一実施形態によれば、制御デバイスは、第４の動作状態においては、第１の発光領域を動作させず、同じタイプの第２の発光領域を動作させ、この場合、第１の発光領域が欠陥である。第４の動作状態においては、第１の発光領域に制御デバイスによって電流が印加されず、したがって第１の発光領域は光を放出しない。第４の動作状態においては、第２の発光領域には電流が印加され、したがって第２の発光領域は所定の様式で光を放出する。第４の動作状態においては、第１の発光領域が欠陥である。第１の発光領域のこの欠陥は、第２の発光領域を動作させることによって補償される。したがって、発光出力および色度座標は、第１の動作状態および第２の動作状態の場合と公差の範囲内で同じであり、これは有利である。第２の発光領域は、同じタイプの関連付けられる第１の発光領域が欠陥である場合にのみ動作される。結果として、発光モジュール全体の耐用年数が延びる。
【００３１】
本発光モジュールの少なくとも一実施形態によれば、発光モジュールは、第３の色度座標の光を放出する第３のタイプの少なくとも１つの第１の発光領域および少なくとも１つの第２の発光領域を備えており、この場合、第３の色度座標は、第１の色度座標および第２の色度座標と異なり、第３のタイプの第１の発光領域および第２の発光領域は互いに隣接しており、制御デバイスは、第３のタイプの発光領域を冗長的に動作させるように設計されている。第３のタイプの発光領域は、第１のタイプおよび／または第２のタイプの発光領域の前述した特徴のすべてまたは一部を備えていることができる。第３のタイプの発光領域は、その色度座標のみが、第１のタイプの発光領域および第２のタイプの発光領域と異なる。第１のタイプの発光領域と、第２のタイプの発光領域と、第３のタイプの発光領域とによって、人の目に知覚され得る色空間の大部分を表示することができ、これは有利である。例えば、第１の色度座標が赤の波長範囲にあり、第２の色度座標が緑の波長範囲にあり、第３の色度座標が青の波長範囲にある。したがって、本発光モジュールは、表示装置における使用に特に適している。
【００３２】
本発光モジュールの少なくとも一実施形態によれば、モジュールは、複数の発光半導体チップを備えている。これらの半導体チップは、特に、発光ダイオードチップとすることができる。この場合、異なるタイプの２つ以上の発光領域が、半導体チップの１つに一緒に配置されている。半導体チップは、横平面内に互いに隔てて配置されており、したがって、複数の異なる半導体チップに配置されている発光領域が、同じ横平面内に配置されている。
【００３３】
半導体チップそれぞれは、エピタキシャルに成長した積層体を備えている。積層体は、例えば、ｐ型ドープ半導体層と、ｎ型ドープ半導体層と、活性層とを備えており、活性層においては、動作時に可視領域における電磁放射が生成される。発光領域は、特に、電磁放射を放出するように構成されているただ１層の活性層を備えている。活性層は、例えば１層、２層、またはそれ以上の量子井戸層を備えていることができ、複数の量子井戸層は障壁層によって互いに隔てることができる。
【００３４】
１個の半導体チップに一緒に配置されている異なるタイプの複数の発光領域は、互いに直接接触した状態には配置されていない。特に、半導体チップの少なくとも活性層および一方のドープ層が、横平面を横切るように、または横平面に垂直に切断されており、したがって、発光領域それぞれが備えている活性層の部分は、その半導体チップの別の発光領域に関連付けられている活性層の部分から隔てられており、例えば電気絶縁材料によって電気的に分離されている。
【００３５】
これらの発光領域が、活性層において生成される電磁放射を放出するように、動作時に活性層において生成される電磁放射は、例えば、第１の色度座標、第２の色度座標、または第３の色度座標の放射とすることができる。活性層において生成される放射の色度座標に対応しない色度座標の放射を放出する発光領域は、ルミネセンス変換材料を含む変換層、またはルミネセンス変換材料からなる変換層を備えている。変換層は、半導体チップの放出面に配置されている。放出面とは、動作時に電磁放射の大部分が放出される、半導体チップの面である。
【００３６】
例えば、第２のタイプの発光領域は、第２のタイプの変換層を備えていることができ、動作時に活性層において生成される電磁放射が、この第２のタイプの変換層によって、より長い波長の放射に変換される。したがって、第２のタイプの変換層が配置されている領域においては、第２の色度座標の光が放出される。同様に、第３のタイプの発光領域は、第３のタイプの変換層を備えていることができ、動作時に活性層において生成される電磁放射が、この第３のタイプの変換層によって、より長い波長の放射に変換される。したがって、第３のタイプの変換層が配置されている領域においては、第３の色度座標の光が放出される。第１のタイプの発光領域は、第１のタイプの変換層を備えていることができ、活性層において生成される電磁放射が、この第１のタイプの変換層によって、より長い波長範囲の放射に変換される。これに代えて、第１のタイプの発光領域に変換層を存在させないことができ、第１のタイプの発光領域は、例えば活性層において直接生成される青色光を放出する。
【００３７】
１個の半導体チップに一緒に配置されている複数の異なるタイプの複数の発光領域は、同じ半導体積層体を備えている。すなわち、複数の異なるタイプの複数の発光領域が同じエピタキシャル工程ステップにおいて作製され、積層体の個々の層が同じ材料組成を有し、異なるタイプの複数の発光領域の積層体の個々の層の厚さが同じである。複数の発光領域が共通の半導体チップに配置される場合、これらの発光領域は、横方向において互いに特に小さい距離に有利に配置することができる。例えば、共通の半導体ボディにおける２つの発光領域の間の横方向における距離を、１５μｍより小さくすることができる。これに加えて、共通の半導体チップに配置されている同じタイプの複数の発光領域は、色度座標が互いに特に近くに位置する放射、または色度座標が同じである放射を放出し、なぜなら個々の発光領域の間の製造公差が特に小さいためである。
【００３８】
特に、１個の半導体チップの複数の発光領域が、共通の連続的な活性領域を備えていることができる。この場合、個々の発光領域は、ｐ型ドープ半導体層の上の個別の接点によって互いに別々に制御される。ｐ型ドープ半導体層の横方向導電率が低いため、横方向における発光領域の範囲は、ｐ型ドープ半導体層の上の電気接点の輪郭によって定義される。
【００３９】
異なるタイプの複数の発光領域を有し、その下流に異なる変換層を配置することのできる発光半導体チップは、特許文献１（特許文献２も参照）の別の文脈に記載されており、この文書の開示内容は参照により本明細書に組み込まれている。
【００４０】
複数の半導体チップを有する本発光モジュールの少なくとも一実施形態によれば、半導体チップの１つに、１つのタイプの発光領域のみが配置されている。半導体チップは、特に、発光ダイオードチップとすることができる。半導体チップの１つに、同じタイプの２つ以上の発光領域が一緒に配置されている。半導体チップは、横平面内に互いに隔てて配置されており、したがって、異なる半導体チップに配置されている発光領域が、同じ横平面内に位置する。
【００４１】
半導体チップそれぞれは、エピタキシャルに成長した積層体を備えている。積層体は、例えば、ｐ型ドープ半導体層と、ｎ型ドープ半導体層と、活性層とを備えており、活性層においては、動作時に可視領域における電磁放射が生成される。
【００４２】
１個の半導体チップに一緒に配置されている同じタイプの複数の発光領域が、同じ半導体積層体を備えている。すなわち、同じタイプの複数の発光領域が同じエピタキシャル工程ステップにおいて作製され、積層体の個々の層が、公差の範囲内で同じ材料組成を有する。さらに、同じタイプの複数の発光領域の積層体の個々の層の厚さが、公差の範囲内で同じである。
【００４３】
１個の半導体チップに一緒に配置されている同じタイプの複数の発光領域は、互いに直接接触してはいない。特に、発光領域の活性層は互いに隔てられており、例えば電気絶縁材料によって互いに分離されている。
【００４４】
複数の発光領域が１個の半導体チップに配置されるとき、これらの発光領域を互いに特に近くに有利に配置することができる。これに加えて、同じタイプの複数の発光領域が、特に差異の小さい色度座標の光を放出し、なぜなら同じタイプの個々の発光領域の間の製造公差が特に小さいためである。
【００４５】
この実施形態においては、異なるタイプの発光領域が異なる半導体チップに有利に配置されている。すなわち、異なるタイプの発光領域を互いに個別に作製することができる。したがって、各タイプの発光領域用に、それぞれのタイプの発光領域に最適である特性（例えばサイズおよび色度座標など）を有する半導体チップを使用することができる。
【００４６】
少なくとも一実施形態によれば、本発光モジュールは、第１の発光領域と、この第１の発光領域に隣接している同じタイプの２つの第２の発光領域とを備えている。第１の発光領域の欠陥を、２つの第２の発光領域によって補償することができる。第１の発光領域および２つの第２の発光領域は、公差の範囲内で同じ色度座標の光を放出する。例えば、第１の発光領域を２つの第２の発光領域に隣接して配置することができる。
【００４７】
欠陥のある第１の発光領域を、同じタイプの２つ以上の第２の発光領域によって補償する目的で、制御デバイスは第５の動作状態において動作する。第５の動作状態においては、第２の発光領域が第１の発光領域の欠陥を補償するように、第２の発光領域が動作される。補償時、第１の発光領域の欠陥が知覚され得ないように、対応する第２の発光領域が、高められた発光出力で動作される。
【００４８】
欠陥のある第１の発光領域を補償するために使用される２つの第２の発光領域は、欠陥のある第１の発光領域が１つの第２の発光領域のみによって補償される場合よりも低い電流で動作させることができ、これは有利である。結果として、補償に使用される発光領域の耐用年数が延びる。
【００４９】
これに代えて、１つのタイプの３つ以上の発光領域（同じタイプの欠陥のある第１の発光領域に隣接して配置されている）を、欠陥を補償するために使用することができる。
【００５０】
少なくとも一実施形態によれば、１つのタイプの共通の冗長な第２の発光領域が、同じタイプの複数の第１の発光領域に割り当てられており、この場合、共通の冗長な第２の発光領域は、複数の第１の発光領域と同じタイプである。例えば、冗長な第２の発光領域の合計数が、第１の発光領域の合計数よりも小さい。したがって、欠陥の場合に利用可能に維持される冗長な発光領域の必要な数が少なく維持され、これは有利である。
【００５１】
さらには、表示装置を提供する。本表示装置は、特に、本明細書に記載されている発光モジュールを備えている。すなわち、本発光モジュールに関して記載されているすべての特徴は、本表示装置に関しても開示され、逆も同様である。
【００５２】
少なくとも一実施形態によれば、本表示装置は、本明細書に記載されている発光モジュールを備えており、この場合、表示装置の画像点が、各タイプの第１の発光領域および第２の発光領域を備えている。本表示装置は、横平面内に互いに隣に配置されている複数の発光領域を備えている。本表示装置の画像点は、各タイプの第１の発光領域および第２の発光領域を備えており、したがって各画像点を冗長的に動作させることができ、第１の発光領域の欠陥を、同じタイプの関連付けられる第２の発光領域によって補償することができる。
【００５３】
画像点あたり各タイプの少なくとも２つの発光領域を備えている表示装置は、特に堅牢かつ長寿命であり、なぜなら表示装置の各画像点が、発光領域が欠陥であるにもかかわらず、意図したように放射を放出することができるためであり、これは有利である。
【００５４】
以下では、ここまでに記載した発光モジュールと、ここまでに記載した表示装置について、例示的な実施形態および関連する図面に基づいてさらに詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１Ａ】本明細書に記載されている発光モジュールの例示的な実施形態における、制御デバイスのさまざまな動作状態における発光領域を概略平面図で示している。
【図１Ｂ】本明細書に記載されている発光モジュールの例示的な実施形態における、制御デバイスのさまざまな動作状態における発光領域を概略平面図で示している。
【図２Ａ】本明細書に記載されている発光モジュールの例示的な実施形態における、制御デバイスのさまざまな動作状態における発光領域を概略平面図で示している。
【図２Ｂ】本明細書に記載されている発光モジュールの例示的な実施形態における、制御デバイスのさまざまな動作状態における発光領域を概略平面図で示している。
【図３Ａ】本明細書に記載されている発光モジュールの例示的な実施形態の概略平面図を示している。
【図３Ｂ】本明細書に記載されている発光モジュールの例示的な実施形態の概略平面図を示している。
【図３Ｃ】本明細書に記載されている発光モジュールの例示的な実施形態の概略平面図を示している。
【図４Ａ】本明細書に記載されている発光モジュールおよび本明細書に記載されている表示装置の実施形態において使用することのできる、１つのタイプの発光領域を有する半導体チップの例示的な実施形態の概略平面図および概略断面図を示している。
【図４Ｂ】本明細書に記載されている発光モジュールおよび本明細書に記載されている表示装置の実施形態において使用することのできる、１つのタイプの発光領域を有する半導体チップの例示的な実施形態の概略平面図および概略断面図を示している。
【図４Ｃ】本明細書に記載されている発光モジュールおよび本明細書に記載されている表示装置の実施形態において使用することのできる、１つのタイプの発光領域を有する半導体チップの例示的な実施形態の概略平面図および概略断面図を示している。
【図５】本明細書に記載されている発光モジュールの例示的な実施形態の概略平面図を示している。
【図６Ａ】本明細書に記載されている発光モジュールおよび本明細書に記載されている表示装置の実施形態において使用することのできる、第１のタイプ、第２のタイプ、および第３のタイプの発光領域を有する半導体チップの例示的な実施形態の概略平面図および概略断面図を示している。
【図６Ｂ】本明細書に記載されている発光モジュールおよび本明細書に記載されている表示装置の実施形態において使用することのできる、第１のタイプ、第２のタイプ、および第３のタイプの発光領域を有する半導体チップの例示的な実施形態の概略平面図および概略断面図を示している。
【図６Ｃ】本明細書に記載されている発光モジュールおよび本明細書に記載されている表示装置の実施形態において使用することのできる、第１のタイプ、第２のタイプ、および第３のタイプの発光領域を有する半導体チップの例示的な実施形態の概略平面図および概略断面図を示している。
【図６Ｄ】本明細書に記載されている発光モジュールおよび本明細書に記載されている表示装置の実施形態において使用することのできる、第１のタイプ、第２のタイプ、および第３のタイプの発光領域を有する半導体チップの例示的な実施形態の概略平面図および概略断面図を示している。
【図７Ａ】本明細書に記載されている発光モジュールおよび本明細書に記載されている表示装置の実施形態において使用することのできる、第１のタイプ、第２のタイプ、および第３のタイプの発光領域を有する半導体チップの例示的な実施形態の概略平面図および概略断面図を示している。
【図７Ｂ】本明細書に記載されている発光モジュールおよび本明細書に記載されている表示装置の実施形態において使用することのできる、第１のタイプ、第２のタイプ、および第３のタイプの発光領域を有する半導体チップの例示的な実施形態の概略平面図および概略断面図を示している。
【図８Ａ】本明細書に記載されている発光モジュールの例示的な実施形態の概略平面図および概略断面図を示している。
【図８Ｂ】本明細書に記載されている発光モジュールの例示的な実施形態の概略平面図および概略断面図を示している。
【図８Ｃ】本明細書に記載されている発光モジュールの例示的な実施形態の概略平面図および概略断面図を示している。
【図９】本明細書に記載されている複数の発光モジュールを備えた、本明細書に記載されている表示装置の例示的な実施形態の概略平面図を示している。
【発明を実施するための形態】
【００５６】
図面において、同じ要素、類似する要素、または同じ機能の要素には、同じ参照数字を付してある。図面と、図面に示した要素の互いの大きさの比率は、明示的に指定されているユニットを除いて正しい縮尺ではないものとみなされたい。むしろ、図を見やすくする、または深く理解できるようにする目的で、個々の要素を誇張した大きさで示してあることがある。
【００５７】
本明細書に記載されている発光モジュールの例示的な実施形態による、欠陥のある発光領域を補償する第１のコンセプトについて、図１Ａおよび図１Ｂに関連して説明する。図１Ａは、同じタイプの第１の発光領域２０１および第２の発光領域２０２の概略平面図を示している。図示した発光領域２０１，２０２は、平面図において正方形の輪郭を有し、横平面Ａ内に互いに隔てて配置されている。この図に示した例示的な実施形態においては、第１の発光領域２０１および第２の発光領域２０２は、制御デバイス２によって互いに対して冗長的に動作される。図１Ａに示した制御デバイス２は、第１の動作状態Ｂ１にある。この動作状態Ｂ１においては、いずれの発光領域も欠陥を有しておらず、両方の発光領域が動作される。例えば、両方の発光領域が、それらの最大発光出力の５０％で動作される。
【００５８】
図１Ｂは、図１Ａにも示した、同じタイプの第１の発光領域２０１および第２の発光領域２０２の概略平面図を示している。第１の発光領域２０１および第２の発光領域２０２は、制御デバイス２によって互いに対して冗長的に動作される。図１Ｂに示した制御デバイス２は、第２の動作状態Ｂ２にある。第２の動作状態Ｂ２においては、第１の発光領域２０１の欠陥が検出されている。この欠陥は、図１Ｂでは「Ｘ」によって示してある。第１の発光領域２０１は、欠陥に起因して、制御デバイス２によって動作されない。第２の発光領域２０２は欠陥を有していない。第１の発光領域２０１の欠陥に起因して、制御デバイス２は、第２の発光領域２０２を、第１の動作状態Ｂ１におけるより高い発光出力で動作させる。例えば、この発光領域はその最大発光出力で動作される。この第２の動作状態Ｂ２では、第１の発光領域２０１の欠陥が、同じタイプの第２の発光領域２０２によって補償され、したがって第１の発光領域２０１の欠陥が視聴者に知覚され得ない。
【００５９】
図２Ａおよび図２Ｂは、本明細書に記載されている発光モジュールの例示的な実施形態による、欠陥のある発光領域を補償する第２のコンセプトを説明している。図２Ａは、第１の発光領域２０１および第２の発光領域２０２の概略平面図を示しており、これらは横平面Ａ内に互いに隔てて配置されている。発光領域２０１，２０２は、制御デバイス２によって互いに対して冗長的に動作される。図２Ａに示した制御デバイス２は、第３の動作状態Ｂ３にある。この図に示した例示的な実施形態においては、第１の発光領域２０１および第２の発光領域２０２のいずれも欠陥を有していない。第１の発光領域２０１は、例えば最大発光出力で動作される。第２の発光領域は動作されない。
【００６０】
図２Ｂは、図２Ａにも示した、第１の発光領域２０１および第２の発光領域２０２の概略平面図を示している。図２Ａは、制御デバイス２によって互いに対して冗長的に動作される発光領域２０１，２０２を示している。図２Ｂに示した制御デバイス２は、第４の動作状態Ｂ４にある。この例示的な実施形態においては、第１の発光領域２０１が、制御デバイス２によって検出された欠陥を有する。この欠陥は、図２Ｂでは「Ｘ」によって示してある。第１の発光領域２０１は、欠陥に起因して、制御デバイス２によって動作されない。この欠陥は、第２の発光領域２０２を動作させることによって補償され、したがって、第１の発光領域２０１の欠陥が視聴者に知覚され得ない。第４の動作状態Ｂ４においては、第２の発光領域２０２が、例えば第３の動作状態Ｂ３における第１の発光領域２０１と同じ電流で動作される。
【００６１】
図１Ａ、図１Ｂ、図２Ａおよび図２Ｂに示した発光領域は、欠陥のある発光領域を補償するコンセプトの両方のケースにおいて、制御デバイス２によって互いに対して冗長的に動作される。第１の発光領域２０１の欠陥の場合、第１の発光領域２０１の欠陥が補償されるように第２の発光領域２０２が動作される。補償する場合、第１の発光領域の欠陥が視聴者に知覚され得ないように、第２の発光領域２０２の発光出力が制御デバイス２によって高められる。
【００６２】
図１Ａ、図１Ｂ、図２Ａおよび図２Ｂに示した発光領域は、本明細書に記載されている発光モジュールの一部、および本明細書に記載されている表示装置の一部とすることができ、これらの発光領域は、同じタイプまたは異なるタイプのさらなる発光領域に隣接して横平面Ａ内に隔てて配置することができる。発光領域は、横平面Ａにおいて任意の輪郭（例えば円形または多角形の輪郭）を有することができる。
【００６３】
図３Ａは、第１の例示的な実施形態に係る、本明細書に記載されている発光モジュール１の概略平面図を示している。発光モジュール１は、規則的な長方形格子の格子点に配置されている９個の発光領域を備えている。これらの発光領域は、動作時に光を放出するように設計されている。発光領域は、第１の色度座標の光を放出する、第１のタイプの少なくとも１つの第１の発光領域１０１および少なくとも１つの第２の発光領域１０２と、第２の色度座標の光を放出する、第２のタイプの少なくとも１つの第１の発光領域２０１および少なくとも１つの第２の発光領域２０２とを備えている。これに加えて、発光モジュール１は、発光領域に電流を供給する制御デバイス２を備えている。第１の色度座標は、第２の色度座標と異なる。第１のタイプの第１の発光領域１０１と第２の発光領域１０２は互いに隣接しており、第２のタイプの第１の発光領域２０１と第２の発光領域２０２は互いに隣接している。制御デバイス２は、すべての発光領域を互いに別々に動作させるように設計されている。制御デバイス２によって、第１のタイプの発光領域１０１，１０２は互いに対して冗長的に動作され、第２のタイプの発光領域２０１，２０２は互いに対して冗長的に動作される。
【００６４】
図示した例示的な実施形態においては、いずれの発光領域も欠陥を有しておらず、これらの発光領域はそれらの最大発光出力では動作されない。例えば、発光領域はその最大発光出力の５０％で動作される。なお明瞭さの理由で、発光領域と制御デバイス２との間の１つの導電接続のみを示してあるが、この導電接続は、個々の発光領域それぞれが個別に導電接続されていることを表している。
【００６５】
図３Ｂは、第１の例示的な実施形態に係る、本明細書に記載されている発光モジュール１の概略平面図を示している。図３Ａに示した発光モジュール１とは異なり、第２のタイプの第１の発光領域２０１が欠陥を有する。制御デバイス２は、冗長的に動作される第２のタイプの発光領域２０１，２０２に対しては、第５の動作状態Ｂ５にある。第５の動作状態Ｂ５においては、第２のタイプの欠陥のある発光領域２０１が制御デバイスによって動作されない。この欠陥のある発光領域は、図３Ｂでは「Ｘ」によって識別されている。欠陥を補償する目的で、第２のタイプの２つの隣接する第２の発光領域２０２が、第５の動作状態Ｂ５にある制御デバイス２によって、高められた発光出力で動作される。第２のタイプの隣接する第２の発光領域２０２は、第１の発光領域の欠陥の場合には、第１の発光領域の欠陥が存在しない場合よりも高い発光出力で動作される。制御デバイス２の第５の動作状態Ｂ５においては、欠陥のある発光領域２０１に隣接する同じタイプの発光領域２０２は、例えばそれらの最大発光出力の７５％で動作される。なお明瞭さの理由で、発光領域と制御デバイス２との間の導電接続の一部のみを示してある。
【００６６】
第１のタイプの発光領域１０１，１０２と、第３のタイプの発光領域３０１，３０２は、欠陥を有しておらず、制御デバイス２によって第１の動作状態において動作される。
【００６７】
図３Ｃは、第１の例示的な実施形態に係る、本明細書に記載されている発光モジュール１の概略平面図を示している。第２のタイプの第１の発光領域２０１が欠陥を有する。制御デバイス２は、冗長的に動作される第２のタイプの発光領域２０１，２０２に対しては、第２の動作状態Ｂ２にある。第２の動作状態Ｂ２においては、第２のタイプの欠陥のある発光領域２０１は制御デバイスによって動作されない。発光領域２０１の欠陥は、第２のタイプの隣接する第２の発光領域２０２の１つによって、その発光出力を高めることにより補償される。欠陥のある発光領域２０１に同じく隣接して配置されている、第２のタイプのさらなる第２の発光領域２０２の発光出力は、第２の動作状態Ｂ２においては制御デバイス２によって高められない。
【００６８】
第１のタイプの発光領域１０１，１０２と、第３のタイプの発光領域３０１，３０２は、欠陥を有しておらず、制御デバイス２によって第１の動作状態において動作される。制御デバイス２が第５の動作状態Ｂ５にあるときには、第１の発光領域２０１の欠陥は、同じタイプの複数の隣接する発光領域２０２によって補償される（図３Ｂを参照）。これに代えて、制御デバイス２が第２の動作状態にあるときには、第１の発光領域２０１の欠陥は、同じタイプの隣接する発光領域２０２によって補償される（図３Ｃを参照）。同様に、別のタイプの第１の発光領域の欠陥を、その別のタイプの隣接する発光領域によって補償することができる。例えば、第１のタイプの第１の発光領域１０１の欠陥を、第１のタイプの隣接する第２の発光領域１０２、または第１のタイプの複数の隣接する第２の発光領域１０２の、より高い発光出力によって、補償することができる。あるいは、第３のタイプの第１の発光領域３０１の欠陥を、第３のタイプの隣接する第２の発光領域３０２、または第３のタイプの複数の隣接する第２の発光領域３０２の高められた発光出力によって、補償することができる。
【００６９】
図４Ａは、同じタイプの３つの発光領域を備えている半導体チップ２０の概略平面図を示している。半導体チップ２０は、発光モジュール１の一部とすることができる。発光領域２０１，２０２は、横方向Ｌにおいて互いに隣に配置されている。発光領域それぞれは第１のコンタクト構造２１を備えており、第１のコンタクト構造２１によって個々の発光領域に接触して互いに個別に動作させることができる。第１のコンタクト構造２１は、例えば、半導体チップ２０の放出面１５（動作時に放射の大部分がこの面を通じて放出される）に配置されている。発光領域は、共通の工程において共通の成長基板上にエピタキシャル成長している。
【００７０】
図４Ｂは、図４Ａに示した半導体チップ２０の、描画した線Ａ−Ａに沿った概略断面図を示している。発光領域２０１，２０２は、第１のコンタクト構造２１とは反対側の下面に共通の第２のコンタクト２２を備えている。第２のコンタクト２２によって、３つの発光領域２０１，２０２すべてが一緒に導電接触されて動作される。
【００７１】
図４Ｃは、図４Ａに記載したオプトエレクトロニクス半導体チップの、描画した線Ａ−Ａに沿った概略断面図を示している。図４Ｃは、図４Ｂの実施形態の代替実施形態を示している。図４Ｂに示した例示的な実施形態とは異なり、発光領域２０１，２０２は個別の第２のコンタクト２２を備えており、これらの第２のコンタクト２２によって発光領域２０１，２０２に電気的に接触して動作させることができる。第２のコンタクト２２は、第１のコンタクト２１とは反対側の発光領域２０１，２０２の面に配置されている。
【００７２】
図５は、複数の半導体チップ２０から形成されている発光モジュール１の概略平面図を示している。半導体チップは、第１のタイプの３つの発光領域１０１，１０２、第２のタイプの３つの発光領域２０１，２０２、または第３のタイプの３つの発光領域３０１，３０２のいずれかを備えている。半導体チップ２０は、横平面Ａ内に互いに隔てて配置されている。第１のタイプ、第２のタイプ、および第３のタイプの発光領域を備えている３個の半導体チップ２０が、発光モジュール１の画像点を形成している。
【００７３】
図示した例示的な実施形態においては、第３のタイプの第１の発光領域３０１が欠陥を有し、この理由で制御デバイス２によって動作されない。この欠陥のある発光領域は「Ｘ」によって示してある。冗長的に動作させる第３のタイプの発光領域３０１，３０２（発光領域の一方が欠陥を有する）に対しては、制御デバイスは第５の動作状態Ｂ５にある。第３のタイプの欠陥のある第１の発光領域３０１を補償する目的で、第３のタイプの隣接する第２の発光領域３０２が、高められた発光出力で動作される。特に、欠陥のある発光領域３０１を備えている半導体チップ２０が、欠陥のある発光領域を備えていない同じタイプの半導体チップ２０と、公差の範囲内で同じ発光出力を有するように、欠陥のある発光領域３０１に隣接している第３のタイプの第２の発光領域３０２が動作される。したがって例えば、横平面Ａにおける発光領域の範囲が十分に小さい場合、欠陥のある発光領域は、技術的な支援がなければ視聴者に知覚され得ない。
【００７４】
互いに対して冗長的に動作されるさらなる発光領域については、いずれの発光領域も欠陥を有さない。これらの発光領域に対しては、制御デバイス２は第１の動作状態Ｂ１にある。
【００７５】
図５に示した例示的な実施形態の代替形態として、より大きい数、またはより小さい数の同じ発光領域を、半導体チップ２０に配置することができる。これに加えて、発光モジュール１は、より大きい数、またはより小さい数の半導体チップ２０を備えていることができる。一般的には、異なるタイプの発光領域が、異なる色度座標を表示することのできる画像点１０を形成するように、異なるタイプの発光領域が互いに隣接して配置されていることが好ましい。この例示的な実施形態においては、画像点１０は、各タイプの少なくとも１つの第１の発光領域および少なくとも２つの第２の発光領域を備えている。したがって、発光領域の１つが欠陥の場合、その欠陥を同じタイプの隣接する発光領域によって補償することができるため、制約なしに画像点１０を正常に機能させることができる。
【００７６】
図６Ａは、横平面Ａ内に互いに隣に配置されている１０８個の発光領域を有する発光モジュール１の例示的な実施形態の概略平面図を示している。これらの発光領域は、共通の半導体チップ２０に配置されている。すなわち、複数の異なるタイプの発光領域が共通の工程において作製され、同じ材料を含む。個々の発光領域は、互いに別々に動作させることができる。この発光モジュールの左上角および右下角を形成している発光領域を除いて、すべての発光領域は同じタイプの隣接する発光領域を有する。
【００７７】
図示した例示的な実施形態においては、半導体チップのいずれの発光領域も欠陥を有していない。すべての発光領域は、第１の動作状態Ｂ１において制御デバイス２によって動作される。
【００７８】
これに代えて、規則的な長方形格子は、発光領域が配置される、より多い、またはより少ない格子点を有することができ、したがって発光モジュール１は、より多い、またはより少ない列および／または行を備えている。特に、列の数は行の数と等しくなくてもよい。
【００７９】
図６Ｂ、図６Ｃおよび図６Ｄは、図６Ａに示した半導体チップ２０の代替実施形態の断面図を示している。断面図それぞれは、図６Ａに示した発光モジュール１の第１のタイプの１つの第１の発光領域１０１、第２のタイプの１つの第１の発光領域２０１、および第３のタイプの１つの第１の発光領域３０１のみを示している。
【００８０】
図６Ｂは、放出面１５とは反対側の下面に第１のコンタクト２１および第２のコンタクト２２を有する半導体チップを示しており、第１のコンタクト２１および第２のコンタクト２２によって、半導体チップ２０の個々の発光領域１０１，２０１，３０１に電気的に接触し、互いに別々に動作させることができる。図示した例示的な実施形態においては、第１のタイプの発光領域１０１は、第１のタイプの変換要素１０００を備えており、この第１のタイプの変換要素１０００は、半導体チップ２０とは反対側の第１のタイプの変換要素１０００の表面を通じて第１の色度座標の放射が放出されるように、半導体チップ２０において生成された電磁放射を別の波長範囲の電磁放射に変換する。さらにこの例では、第２のタイプの発光領域２０１は、第２のタイプの変換要素２０００を備えており、この第２のタイプの変換要素２０００は、半導体チップ２０とは反対側の第２のタイプの変換要素２０００の表面を通じて第２の色度座標の放射が放出されるように、半導体チップ２０において生成された電磁放射を別の波長範囲の電磁放射に変換する。さらにこの例では、第３のタイプの第１の発光領域３０１は、変換要素を備えていない。半導体チップ２０において生成された電磁放射は、変換されずに第３の発光領域の放出面を通じて放出される。したがって半導体チップ２０において生成される電磁放射は、第３の色度座標の放射である。これに代えて、第３のタイプの第１の発光領域３０１が第３のタイプの変換要素を備えていることができ、この第３のタイプの変換要素は、半導体チップにおいて生成された電磁放射を第３の色度座標の放射に変換する。
【００８１】
図６Ｃは、図６Ｂに示した半導体チップ２０の代替実施形態を示しており、この半導体チップ２０は、薄化された基板を備えている。基板は、例えばその元の厚さの最大で２０％に薄くすることができる。これにより、特に、動作時に発生する熱の、基板を通じた放散を改善することが可能である。
【００８２】
図６Ｄは、図６Ｂに示した半導体チップの代替実施形態を示しており、この場合、追加の絶縁材料２５が、横平面Ａにおいて第１のコンタクト２１および第２のコンタクト２２を囲んでおり、放出面１５とは反対側の下面と、第１のコンタクト２１および第２のコンタクト２２の側面とに接着結合されている。半導体チップ２０とは反対側の第１のコンタクト２１および第２のコンタクト２２の下面には絶縁材料が存在しておらず、したがって第１のコンタクト２１および第２のコンタクト２２によって発光領域１０１，２０１，３０１に導電接触して動作させることができる。絶縁材料２５は、例えば、半導体チップ２０を機械的に安定化する役割を果たす。
【００８３】
図７Ａは、複数の異なるタイプの第１の発光領域１０１，２０１，３０１および第２の発光領域１０２，２０２，３０２を備えている発光モジュール１を示している。これらの発光領域１０１，１０２，２０１，２０２，３０１，３０２は、共通の半導体チップ２０に互いに隣に横平面Ａにおいて２つの行に配置されている。第２のコンタクト構造２２それぞれは、横平面Ａにおいて各発光領域に隣接して配置されており、第２のコンタクト構造２２によって、第２のコンタクト構造２２に隣接しているそれぞれの発光領域に接触して動作させることができる。
【００８４】
発光領域は制御デバイス２に導電接続されており、制御デバイス２は、すべての発光領域に対して第１の動作状態Ｂ１にある。なお明瞭さの理由で、図７Ａには、制御デバイス２と発光領域との間の電気接続を示していない。
【００８５】
図７Ｂは、図７Ａと同様に構築されている半導体チップの概略断面図を示しており、この場合、第１のタイプの１つの第１の発光領域１０１、第２のタイプの１つの第１の発光領域２０１、および第３のタイプの１つの第１の発光領域３０１のみを示してある。第１のタイプの第１の発光領域１０１は、第１のタイプの変換要素１０００を備えており、動作時、半導体チップ２０とは反対側の第１のタイプの変換要素１０００の面を通じて、第１の色度座標の電磁放射が放出される。第２のタイプの発光領域２０１は、第２のタイプの変換要素２０００を備えており、動作時、半導体チップ２０とは反対側の第２のタイプの変換要素２０００の面を通じて、第２の色度座標の電磁放射が放出される。第３のタイプの発光領域は、変換要素を備えておらず、動作時、第３のタイプの第１の発光領域３０１の放出面１５を通じて、第３の色度座標の電磁放射が放出される。図７Ａおよび図７Ｂに示した例示的な実施形態においては、半導体チップは、その放出面における第２のコンタクト構造と、反対側の下面における第１のコンタクト構造とを備えており、これらのコンタクト構造を介して発光領域に互いに個別に導電接触して動作させることができる。
【００８６】
図８Ａは、本明細書に記載されている発光モジュール１のさらなる例示的な実施形態の概略平面図を示している。この発光モジュールは、第１のタイプの第１の発光領域１０１および第２の発光領域１０２と、第２のタイプの第１の発光領域２０１および第２の発光領域２０２と、第３のタイプの第１の発光領域３０１および第２の発光領域３０２と、を備えている。これらの発光領域は、横平面Ａ内に互いに隣に配置されている。発光モジュール１は、１個の半導体チップ２０から形成されている。図示した例示的な実施形態においては、異なるタイプの３つの発光領域が、１つの列５１における描画した線Ｂ−Ｂに沿って配置されている。横平面Ａにおいて線Ｂ−Ｂに直交して、異なるタイプの３つの発光領域が、行５２における描画した線Ａ−Ａに沿って配置されている。これらの発光領域は制御デバイス２に導電接続されており、制御デバイス２は、すべての発光領域に対して第１の動作状態Ｂ１にある。なお明瞭さの理由で、図８Ａには、制御デバイス２と発光領域との間の電気接続を示していない。
【００８７】
図８Ｂは、図８Ａに示した線Ａ−Ａに沿った概略断面図を示している。１つの行５２の発光領域は共通の第１のコンタクト２１を有し、この第１のコンタクト２１は、放出面１５とは反対側の半導体チップ２０の下面に露出表面を備えており、この露出表面を介して、１つの行の発光領域にまとめて導電接触することができる。１つの行の発光領域は、個別の第２のコンタクト２２を有し、この第２のコンタクト２２を介して発光領域に個別に電気的に接触することができる。複数の異なるタイプの発光領域が共通の半導体チップを有し、この半導体チップの上に、各発光領域に固有な、第１のタイプの１つの変換要素１０００、第２のタイプの１つの変換要素２０００、または第３のタイプの１つの変換要素３０００が配置されている。
【００８８】
図８Ｃは、図８Ａに示した発光モジュール１の、描画した線Ｂ−Ｂに沿った概略断面図を示している。１つの列における第１のタイプの発光領域１０１、第２のタイプの発光領域２０１、および第３のタイプの発光領域３０１は、共通の第２のコンタクト２２を有し、この第２のコンタクト２２を介して、これらの発光領域にまとめて導電接触することができる。１つの列の発光領域は個別の第１のコンタクトを有し、これらの第１のコンタクトを介して、発光領域それぞれに個別に導電接触して動作させることができる。
【００８９】
図９は、表示装置５０の概略平面図を示しており、表示装置５０は、図８Ａに示した複数の発光モジュール１を備えている。これらの発光モジュール１は、キャリア４０の上、規則的な長方形格子の格子点に（すなわち列５１および行５２に）、横平面Ａ内に互いに隔てて配置されている。キャリア４０は、プラスチック材料またはセラミック材料からなる基体を備えたプリント基板とすることができる。個々の発光モジュール１は、ワイヤボンディングによって、または平面状の相互接続部３１によって、互いに導電接続されている。この場合、１つの列５１に配置されている発光領域が互いに導電接続されており、１つの行５２に配置されている発光領域が互いに導電接続されている。キャリア４０におけるめっきスルーホール３２によって、発光モジュール１とは反対側の裏面から発光モジュール１に導電接触して、制御デバイス２によって発光モジュール１を動作させることができる。
【００９０】
ここまで、本発明について例示的な実施形態に基づいて説明してきたが、本発明はこれらの例示的な実施形態に限定されない。むしろ本発明は、任意の新規の特徴および特徴の任意の組合せ（特に特許請求項における特徴の任意の組合せを含む）を包含しており、これらの特徴または特徴の組合せは、それ自体が特許請求項あるいは例示的な実施形態に明示的に開示されていない場合であっても、本発明に含まれる。
【００９１】
本特許出願は、独国特許出願第１０２０１６１０５９８９．７号の優先権を主張し、この文書の開示内容は参照により本明細書に組み込まれている。
【符号の説明】
【００９２】
１  発光モジュール
２  制御デバイス
１０  画像点
１５  放出面
２０  半導体チップ
２１  第１のコンタクト
２２  第２のコンタクト
２５  絶縁材料
３１  相互接続部
３２  めっきスルーホール
４０  キャリア
５０  表示装置
５１  列
５２  行
１０１  第１のタイプの第１の発光領域
１０２  第１のタイプの第２の発光領域
１０００  第１のタイプの変換要素
２０１  第２のタイプの第１の発光領域
２０２  第２のタイプの第２の発光領域
２０００  第２のタイプの変換要素
３０１  第３のタイプの第１の発光領域
３０２  第３のタイプの第２の発光領域
Ｂ１  第１の動作状態
Ｂ２  第２の動作状態
Ｂ３  第３の動作状態
Ｂ４  第４の動作状態
Ｂ５  第５の動作状態
Ｌ  横方向
Ａ  横平面
【図１Ａ】
2019512878.tif 000003
【図１Ｂ】
2019512878.tif 000004
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
2019512878.tif 000006
【図３Ａ】
2019512878.tif 000007
【図３Ｂ】
2019512878.tif 000008
【図３Ｃ】
2019512878.tif 000009
【図４Ａ】
2019512878.tif 000010
【図４Ｂ】
2019512878.tif 000011
【図４Ｃ】
2019512878.tif 000012
【図５】
2019512878.tif 000013
【図６Ａ】
2019512878.tif 000014
【図６Ｂ】
2019512878.tif 000015
【図６Ｃ】
2019512878.tif 000016
【図６Ｄ】
2019512878.tif 000017
【図７Ａ】
2019512878.tif 000018
【図７Ｂ】
2019512878.tif 000019
【図８Ａ】
2019512878.tif 000020
【図８Ｂ】
2019512878.tif 000021
【図８Ｃ】
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【図９】
2019512878.tif 000023
【手続補正書】
【提出日】平成30年10月4日(2018.10.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光モジュール（１）であって、
−  動作時に光を放出するように構成されている複数の発光領域であって、第１の色度座標の光を放出する第１のタイプの少なくとも１つの第１の発光領域（１０１）および少なくとも１つの第２の発光領域（１０２）と、第２の色度座標の光を放出する第２のタイプの少なくとも１つの第１の発光領域（２０１）および少なくとも１つの第２の発光領域（２０２）とを備えている、前記複数の発光領域と、
−  前記発光領域に電流を供給する制御デバイス（２）と、
を備えており、
−  複数の前記発光領域（１０１，１０２，２０１，２０２）が、共通の半導体チップに配置されており、
−  前記第１の色度座標が前記第２の色度座標と異なり、
−  前記第１のタイプの前記第１の発光領域（１０１）と前記第２の発光領域（１０２）とが互いに隣接しており、
−  前記第２のタイプの前記第１の発光領域（２０１）と前記第２の発光領域（２０２））とが互いに隣接しており、
−  前記制御デバイス（２）が、すべての発光領域を互いに別々に動作させるように構成されており、
−  前記制御デバイス（２）が、前記第１のタイプの前記発光領域（１０１，１０２）を冗長的に動作させるように設計されており、
−  前記制御デバイス（２）が、前記第２のタイプの前記発光領域（２０１，２０２）を冗長的に動作させるように設計されており、
前記制御デバイス（２）が、欠陥のある発光領域を検出するように構成されている、
発光モジュール（１）。
【請求項２】
前記制御デバイス（２）が、欠陥のある発光領域を動作させないように構成されている、
請求項１に記載の発光モジュール（１）。
【請求項３】
前記制御デバイス（２）が、１つのタイプの第１の発光領域（１０１，２０１）の欠陥を、同じタイプの第２の発光領域（１０２，２０２）を動作させることによって補償するように構成されている、
請求項１または２に記載の発光モジュール（１）。
【請求項４】
前記制御デバイス（２）が、複数の動作状態（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４）を有する、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光モジュール（１）。
【請求項５】
前記制御デバイス（２）が、前記発光領域のいずれも欠陥ではない第１の動作状態（Ｂ１）においては、同じタイプの前記第１の発光領域および前記第２の発光領域を動作させる、
請求項４に記載の発光モジュール（１）。
【請求項６】
前記制御デバイス（２）が、前記第１の発光領域（１０１，２０１，３０１）が欠陥である第２の動作状態（Ｂ２）においては、前記第１の発光領域（１０１，２０１，３０１）を動作させず、同じタイプの前記第２の発光領域（１０２，２０２，３０２）を、前記同じタイプの前記第２の発光領域（１０２，２０２，３０２）が前記第１の動作状態（Ｂ１）において動作される電流よりも大きい電流で動作させる、
請求項４または５に記載の発光モジュール（１）。
【請求項７】
前記制御デバイス（２）が、前記第１の発光領域（１０１，２０１，３０１）および前記第２の発光領域（１０２，２０２，３０２）が欠陥ではない第３の動作状態（Ｂ３）においては、前記第１の発光領域（１０１，２０１，３０１）を動作させ、かつ、同じタイプの前記第２の発光領域（１０２，２０２，３０２）を動作させない、
請求項４〜６のいずれか１項に記載の発光モジュール（１）。
【請求項８】
前記制御デバイス（２）が、前記第１の発光領域（１０１，２０１，３０１）が欠陥である第４の動作状態（Ｂ４）においては、前記第１の発光領域（１０１，２０１，３０１）を動作させず、かつ、同じタイプの前記第２の発光領域（１０２，２０２，３０２）を動作させる、
請求項４〜７のいずれか１項に記載の発光モジュール（１）。
【請求項９】
前記発光モジュール（１）が、第３の色度座標の光を放出する第３のタイプの少なくとも１つの第１の発光領域（３０１）および少なくとも１つの第２の発光領域（３０２）を備えており、
−  前記第３の色度座標が、前記第１の色度座標および前記第２の色度座標と異なり、
−  前記第３のタイプの前記第１の発光領域（３０１）および前記第２の発光領域（３０２）が互いに隣接しており、
−  前記制御デバイス（２）が、前記第３のタイプの前記発光領域（３０１，３０２）を冗長的に動作させるように設計されている、
請求項１〜８のいずれか１項に記載の発光モジュール（１）。
【請求項１０】
−  複数の半導体チップ（２０）を備え、
−  複数の異なるタイプの複数の発光領域（１０１，１０２，２０１，２０２，３０１，３０２）が、前記半導体チップ（２０）の１つに一緒に配置されている、
請求項１〜９のいずれか１項に記載の発光モジュール（１）。
【請求項１１】
−  複数の半導体チップ（２０）を備え、
−  ただ１つのタイプの発光領域（１０１，１０２，２０１，２０２，３０１，３０２）が、前記半導体チップ（２０）の１つに配置されている、
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の発光モジュール（１）。
【請求項１２】
第１の発光領域（１０１，２０１，３０１）と、前記第１の発光領域（１０１，２０１，３０１）に隣接する同じタイプの２つの第２の発光領域（１０２，２０２，３０２）と、を有する、
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の発光モジュール（１）。
【請求項１３】
同じタイプの複数の第１の発光領域（１０１，２０１，３０１）であって、このタイプの共通の冗長的な第２の発光領域（１０２，２０２，３０２）に関連付けられている、前記同じタイプの複数の第１の発光領域（１０１，２０１，３０１）、を有する、
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の発光モジュール（１）。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の発光モジュール（１）を備える表示装置（５０）であって、
画像点（１０）が、各タイプの第１の発光領域（１０１，２０１，３０１）および第２の発光領域（１０２，２０２，３０２）を備えている、
表示装置（５０）。
【国際調査報告】
2019512878.tif 000024
2019512878.tif 000025
2019512878.tif 000026
2019512878.tif 000027
2019512878.tif 000028
2019512878.tif 000029