(57)【要約】  本発明は、発光半導体素子を備えた複数の素子光源を有するマトリックス光源と、集積回路と接触した共通の基板とを提供する。集積回路は、マトリックス源の素子光源ごとに輝度の設定値を格納することが可能であり、他の外部制御を必要とすることなく輝度の設定値を実現することができる、源ごとに電力供給を管理するための回路を含む。
2022501781.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集積回路（１２０、２２０）と、エレクトロルミネセント半導体素子をベースとした素子光源（１１０、２１０）のマトリックスアレイとを含むマトリックス光源（１００、２００）であって、
前記集積回路（１２０、２２０）は前記マトリックスアレイと接触しており、前記素子光源（１１０、２１０）の少なくとも２つに対し、
前記素子光源によって生成される輝度の設定値を格納するための記憶素子（１３６、２３６）であって、前記設定値は前記素子光源によって生成することができる最小輝度から最大輝度の輝度に対応する、記憶素子（１３６、２３６）と、
前記素子光源への電力供給を管理するための回路（１３０、２３０）であって、前記設定値にそれらの見かけの輝度を適合するように、前記素子光源を通って流れる電流の平均強度を適応させるように構成される回路（１３０、２３０）と、
を含むことを特徴とする、マトリックス光源（１００、２００）。
【請求項２】
前記集積回路が、前記素子光源ごとに、専用の記憶素子と専用の電力供給管理回路とを含むことを特徴とする、請求項１に記載の光源。
【請求項３】
前記電力供給管理回路が、前記素子光源に電気を選択的に供給するためのスイッチ素子と、バイナリのパルス幅変調制御信号を生成するための回路とを含み、前記信号が前記スイッチ素子に対する制御機構として機能することを特徴とする、請求項１および２のいずれか一項に記載の光源。
【請求項４】
前記制御信号のデューティサイクルおよび／または振幅が、前記輝度の設定値に依存することを特徴とする、請求項３に記載の光源。
【請求項５】
前記管理回路が、前記素子光源によって生成される前記輝度の設定値の値を反映する、０〜１の量子化値に対応するように前記制御信号の前記デューティサイクルを計算するように構成され、前記設定値は、最小輝度から最大輝度の輝度に対応することを特徴とする、請求項４に記載の光源。
【請求項６】
制御ユニットと、マトリックス光源と、前記源に電力供給を駆動するための回路とを含む照明モジュールであって、
前記制御ユニットは、前記マトリックス光源の素子光源ごとに輝度の設定値を前記素子光源に伝送するように構成され、
前記マトリックス光源は、請求項１〜５のいずれか一項に記載される光源であり、
前記輝度の設定値は、前記素子光源のそれぞれに関連付けられる前記記憶素子にそれぞれ記録されることを特徴とする、照明モジュール。
【請求項７】
自動車用照明モジュールであることを特徴とする、請求項６に記載の照明モジュール。
【請求項８】
請求項１〜５のいずれか一項に記載のマトリックス光源によって陰影画像を投影するための方法であって、前記方法が、以下の工程：
−  制御ユニットにおいて陰影デジタル画像を提供することであって、前記画像のピクセルの寸法が前記マトリックス源の寸法に対応することと、
−  前記制御ユニットによって前記マトリックス光源の素子光源ごとに輝度の設定値を生成し、そこに前記輝度の設定値を伝送することであって、所与の素子光源の前記輝度の設定値は、前記デジタル画像の前記対応するピクセルの前記陰影を表していることと、
−  前記マトリックス源において、前記素子光源のそれぞれと関連付けられた前記記憶素子に、前記受信された対応する輝度の設定値を記録することと、
−  前記受信された対応する輝度の設定値と見かけの輝度が適合する光線を、前記マトリックス源によって前記素子光源ごとに放射することと、
を含むことを特徴とする、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、自動車用のエレクトロルミネセント半導体素子をベースとしたマトリックス光源に関する。本発明は、特に、放射される輝度を調光するマトリックス光源に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）は、電流がそこを流れると発光することのできる半導体電子部品である。自動車の分野では、多くの照明信号のソリューションにＬＥＤ技術が使用されることが増えてきている。ＬＥＤは、日中走行用ライト、信号灯等などの照明機能を提供するために使用される。ＬＥＤによって放射される輝度は、一般的に、そこを流れる電流の強度に依存する。とりわけ、ＬＥＤは電流の強度の閾値によって特徴付けられる。電流に対するこの最大値は、一般的に、温度が上昇すると減少する。同様に、ＬＥＤが発光するときに、その端子の両端において順方向電圧または公称電圧に相当する電圧降下が観察される。発光ダイオードへの電力供給を駆動し、そこを流れる電流の平均強度を変化させるようにすることによって、ＬＥＤの輝度を調光すること（「調光」）が可能になる。
【０００３】
多数の素子エレクトロルミネセント光源を含む、ＬＥＤのマトリックスアレイを使用することは、多数の用途の分野において、特に自動車用ライトおよび信号の分野においても有益である。ＬＥＤのマトリックスアレイは、例えば、ヘッドライトまたは日中走行用ライトなどの照明機能に有益な光ビームの形態を作り出すために使用することができる。加えて、単一のマトリックスアレイを使用して複数の異なる照明機能を生じさせることが可能であり、これにより、自動車用ヘッドライトの制限されたスペースにおける物理的な体積を減少させることができる。
【０００４】
周知の通り、マトリックス光源、言い換えるとピクセル化された光源は、光源から物理的に離れており、光源に電気的に接続された制御ユニットによって制御される。言うまでもなく、ＬＥＤの輝度を調光する原理は、多数のピクセルを含むマトリックス光源まで拡張されていない。制御ユニットは電流をピクセルごとに駆動しなくてはならず、ピクセル当たり少なくとも１箇所の有線電気接続が必要となる。この解決策は、特に、照明モジュールを製造するのに利用可能な体積が限られている自動車の信号の分野においては、ことさら現実的なものではない。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の１つの目的は、先行技術によって提起された問題のうちの少なくとも１つを克服することである。より正確には、本発明の目的は、マトリックスアレイを構成するそれぞれの素子光源によって放射される輝度を調光することが可能なマトリックス光源を提案することである。
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、集積回路と、エレクトロルミネセント半導体素子をベースとした素子光源のマトリックスアレイとを含むマトリックス光源が提案される。マトリックス光源は、集積回路がマトリックスアレイと接触しており、素子光源の少なくとも２つに対し、この素子光源によって生成される輝度の設定値を格納するための第１の記憶素子であって、設定値がこの素子光源によって生成することができる最小輝度から最大輝度の輝度に対応している第１の記憶素子と、この素子光源への電力供給を管理するための回路であって、この設定値にそれらの見かけの輝度を適合するように、この素子光源を通って流れる電流の平均強度を適応させるように構成される回路とを含むという点で、注目に値する。
【０００７】
本発明の別の態様によれば、マトリックス光源用の集積回路が提案される。集積回路は、マトリックス光源の素子光源のマトリックスアレイに、機械的かつ電気的に接触することが意図される。集積回路は、素子光源の少なくとも２つに対し、この素子光源によって生成される輝度の設定値を格納するための第１の記憶素子であって、設定値がこの素子光源によって生成することができる最小輝度から最大輝度の輝度に対応している第１の記憶素子と、この素子光源への電力供給を管理するための回路であって、この設定値にそれらの見かけの輝度を適合するように、この素子光源を通って流れる電流の平均強度を適応させるように構成される回路とを含むという点で、注目に値する。
【０００８】
素子光源のマトリックスアレイは、好ましくは素子光源を支持する共通の基板を含み得る。マトリックスの共通の基板は、好ましくはＳｉＣを含んでもよい。
【０００９】
それぞれの光源は、好ましくは、その記憶素子とその電力供給管理回路とに関連付けられてもよく、記憶素子および管理回路は、互いに独立した異なる素子光源と関連付けられてもよい。
【００１０】
集積回路は、好ましくはＳｉ基板を含んでもよい。集積回路は、素子光源のマトリックスアレイに、例えば、素子光源を支持する共通の基板にはんだ付けされるか、接着接合されているのが好ましい。集積回路は、共通の基板の下面、素子光源を含む面の反対側にはんだ付けされるか、接着接合されているのが好ましい。集積回路は、例えば、その下面に電気的接続領域を有する共通の基板と固定手段によって機械的に接触しており、かつ電気的に接触しているのが好ましい。
【００１１】
集積回路は、好ましくは、素子光源ごとに専用の記憶素子と専用の電力供給管理回路とを含んでもよい。
【００１２】
電力供給管理回路は、好ましくは、この素子光源に電気を選択的に供給するためのスイッチ素子と、バイナリのパルス幅変調制御信号を生成するための回路とを含んでもよく、この信号はスイッチ素子に対する制御機構として機能する。
【００１３】
制御信号のデューティサイクルおよび／または振幅は、好ましくは輝度の設定値に依存し得る。
【００１４】
管理回路は、好ましくは、この素子光源によって生成される輝度の設定値の値を反映する、０〜１の量子化値に対応するように制御信号のデューティサイクルを計算するように構成されてもよく、この設定値は、最小輝度から最大輝度の輝度に対応する。
【００１５】
基板は更に、好ましくは、素子光源のうちの少なくとも１つに対して、この素子光源による短絡を検出するための回路、および／またはオープン不良を検出するための回路、および／または素子光源の作動を遅延させるためのユニットを含んでもよい。
【００１６】
集積回路は更に、好ましくは、この素子光源による短絡を検出するための回路、および／もしくはオープン不良を検出するための回路についての、ならびに／または作動遅延期間についての情報を記録するための少なくとも１つの第２の記憶素子を含んでもよい。
【００１７】
本発明の別の態様によれば、照明モジュールが提案される。モジュールは、制御ユニットと、マトリックス光源と、その源に電力供給を駆動するための回路とを含む。照明モジュールは、制御ユニットがマトリックス光源の素子光源ごとに輝度の設定値を素子光源に伝送するように構成され、マトリックス光源が本発明の一態様によるものであり、この輝度の設定値が素子光源のそれぞれに関連付けられる記憶素子にそれぞれ記録されるという点で、注目に値する。
【００１８】
この照明モジュールは、好ましくは自動車用照明モジュールであってよい。代替として、照明モジュールは、例えばスクリーンなどの陰影画像を投影または表示するためのモジュールであってよい。それぞれの陰影は、源のマトリックスアレイのピクセル／素子光源の所定の輝度の設定値に対応する。
【００１９】
本発明の更に別の態様によれば、本発明の態様のうちの１つによるマトリックス光源によって、陰影画像を投影するための方法が提案される。方法は、以下の工程：
−  制御ユニットにおいて陰影デジタル画像を提供することであって、画像のピクセルの寸法がマトリックス源の寸法に対応することと、
−  制御ユニットによってマトリックス光源の素子光源ごとに輝度の設定値を生成し、そこに輝度の設定値を伝送することであって、所与の素子光源の輝度の設定値は、デジタル画像の対応するピクセルの陰影を表していることと、
−  マトリックス源において、素子光源のそれぞれと関連付けられた記憶素子に、受信された対応する輝度の設定値を記録することと、
−  受信された対応する輝度の設定値と見かけの輝度が適合する光線を、マトリックス源によって素子光源ごとに放射することと、を含むという点で、注目に値する。
【００２０】
ピクセル化された光源、言い換えるとマトリックス光源は、好ましくはエレクトロルミネセント素子の少なくとも１つのマトリックスアレイ、つまり、モノリシックアレイとも呼ばれる少なくとも２列×少なくとも２行で配列された素子光源を含み得る。エレクトロルミネセント源は、モノリシックマトリックスアレイとも呼ばれるエレクトロルミネセント素子の少なくとも１つのモノリシックマトリックスアレイを含むことが好ましい。
【００２１】
モノリシックマトリックスアレイでは、エレクトロルミネセント素子が共通の基板から成長し、選択的に、個々に、またはエレクトロルミネセント素子のサブセットで作動することができるように、電気的に接続されている。従って、それぞれのエレクトロルミネセント素子またはエレクトロルミネセント素子群は、その材料またはそれらの材料に電気が供給されたときに発光することが可能な、このピクセル化された光源の素子エミッタのうちの１つを形成することができる。
【００２２】
エレクトロルミネセント素子が共通の基板に対して実質的に直角のそれらの主伸長寸法の１つを有し、かつ、電気的にグループ化された１または複数のエレクトロルミネセント素子によって形成された素子エミッタ間の間隔がプリント回路基板にはんだ付けされる公知の平坦な正方形チップの配置に強いられる間隔と比較して小さいのであれば、エレクトロルミネセント素子の様々な構成はこのモノリシックマトリックスアレイの定義を満たすことができる。
【００２３】
基板は主に、半導体材料からできていてもよい。基板は、１または複数の更なる材料、例えば非半導体材料を含んでもよい。１ミリ以下の寸法のこれらのエレクトロルミネセント素子は、例えば六角形断面のロッドを形成するように、基板から突出するように配置される。このエレクトロルミネセントロッドは基板の第１の面に生じる。この場合では窒化ガリウム（ＧａＮ）を使用して形成されたそれぞれのエレクトロルミネセントロッドは、この場合ではシリコンから作製された基板から突出して直角または実質的に直角に延在するが、炭化ケイ素などの他の材料を本発明の文脈から逸脱することなく使用することができる。一例として、エレクトロルミネセントロッドは、窒化アルミニウムおよび窒化ガリウムの合金（ＡｌＧａＮ）、またはアルミニウム、インジウム、およびリン化ガリウムの合金（ＡｌＩｎＧａＰ）から製造されていてもよい。それぞれのエレクトロルミネセントロッドは、その長さを規定する長手方向軸に沿って延在し、それぞれのロッドの基部は、基板上面の平面上に配置されている。
【００２４】
有利には、全く同一のモノリシックマトリックスアレイのエレクトロルミネセントロッドは同一形状かつ同一寸法を有する。それらは、端面およびロッドの伸長部分の軸に沿って延在する周壁によってそれぞれ境界が定められている。エレクトロルミネセントロッドがドープされて分極を受ける場合、半導体源の出力で結果として生じた光は主に周壁から放射されるが、光線が端面からも放出され得るということが理解される。この結果、それぞれのエレクトロルミネセントロッドが単一の発光ダイオードとして動作し、この源の光出力は、第１に存在するエレクトロルミネセントロッドの密度によって向上し、第２に周壁によって画定され、従って周辺部全体およびロッドの全高にわたって延在する発光面のサイズによって向上する。ロッドの高さは２〜１０μｍ、好ましくは８μｍであってよい。ロッドの端面の最大寸法は２μｍ未満、好ましくは１μｍ以下である。
【００２５】
エレクトロルミネセントロッドを形成する際に、形成するロッドの平均的な高さが大きくなる場合、対応する領域の輝度が増大するというような方法で、ピクセル化された光源の領域ごとに高さを変更してもよいことが理解される。従って、エレクトロルミネセントロッド群は、エレクトロルミネセントロッドの別の群とは異なる高さを有し、これらの２つの群が１ミリ以下の寸法のエレクトロルミネセントロッドを含む同一の半導体光源を形成してもよい。エレクトロルミネセントロッドの形状はまた、特にロッドの断面、および端面の形状に対して、モノリシックマトリックスアレイごとに変更してもよい。ロッドは、一般的に円筒形状であり、特に多角形断面、より詳細には六角形断面を有してもよい。光が周壁を通って放射されるには、周壁が多角形または円形であることが重要であると理解される。
【００２６】
その上、端面は、基板上面に対して実質的に平行に延在するように、実質的に平坦で周壁に対して直角となる形状を有してもよく、あるいは、この端面から出る光の放射される方向が向上するように、その中心が湾曲した、または尖った形状を有してもよい。
【００２７】
エレクトロルミネセントロッドは、好ましくは２次元マトリックスアレイに配置されてもよい。この構成により、ロッドが五点形に配置されるようにすることができる。一般的に言えば、ロッドは、一定の間隔で基板に配置されており、２つの直接隣接したエレクトロルミネセントロッドの離れている距離は、マトリックスアレイの寸法のそれぞれにおいて、それぞれのロッドの周壁を通って放射された光がエレクトロルミネセントロッドのマトリックスアレイから放出することができるように、少なくとも２μｍと等しくなければならず、好ましくは３μｍ〜１０μｍでなければならない。更に、これらの離れた距離は、隣接したロッドの伸長部分の２つの軸の間を測定して１００μｍを上回らないように規定される。
【００２８】
代替として、モノリシックマトリックスアレイは、エピタキシャルエレクトロルミネセント素子の層、特に、例えば、（研削および／またはアブレーションによって）薄片化され、全く同一の基板からそれぞれ生じた複数の素子エミッタを形成する炭化ケイ素でできている単一の基板上に、ｎドープされたＧａＮの第１の層と、ｐドープされたＧａＮの第２の層とにより形成されたエレクトロルミネセント素子を含んでもよい。このような設計の結果、全く同一の基板から生じた複数のエレクトロルミネセントブロックのすべてが互いに選択的に動作することができるように電気的に接続される。
【００２９】
この他の実施形態による１つの例示的な実施形態では、モノリシックマトリックスアレイの基板は５μｍ〜８００μｍの厚さを有してもよく、特に２００μｍと等しくてもよく、それぞれのブロックは、それぞれが５０μｍ〜５００μｍ、好ましくは１００μｍ〜２００μｍの長さおよび幅を有してもよい。１つの変形例では、長さおよび幅が等しい。それぞれのブロックの高さは５００μｍ未満、好ましくは３００μｍ未満である。最終的に、それぞれのブロックの射出面はエピタキシーと反対側の基板を介して形成され得る。２つの素子エミッタ間の離れた距離、それぞれの近接した素子エミッタ間の距離は、１ｍｍ未満であってよく、特に５００μｍ未満であってよく、好ましくは２００μｍ未満である。
【００３０】
代替として、上記で説明したように、全く同一の基板からそれぞれ突出して延在するエレクトロルミネセントロッドと、全く同一の基板上に積み重ねられたエレクトロルミネセント層を薄片化することによって得られたエレクトロルミネセントブロックとの両方のモノリシックマトリックスアレイは更に、エレクトロルミネセント素子が少なくとも部分的に埋め込まれた高分子材料の層を含み得る。従ってこの層は、基板の全範囲にわたって、または所与のエレクトロルミネセント素子群の周辺のみを延在していてもよい。特にシリコーン系であってよい高分子材料により、光線の拡散を損なうことなくエレクトロルミネセント素子を保護することが可能な保護層が生成される。更に、この高分子材料層に波長変換手段、例えば素子のうちの１つによって放射された光線の少なくともいくつかを吸収することが可能な発光団を組み込んで、この吸収された励起光の少なくともいくつかを励起光のものとは異なる波長を有する放射光に変換することができる。発光団は、高分子材料の大部分に埋め込まれるか、あるいはこの高分子材料の層の表面に配置されるかに区別されることなく規定され得る。
【００３１】
更に、ピクセル化された光源は、光線を光源の射出面に屈折させるために、反射材料の被覆材を含んでもよい。
【００３２】
１ミリ以下の寸法のエレクトロルミネセント素子により、基板に対して実質的に平行な面に所与の射出面が画定される。この射出面の形状は、それを形成するエレクトロルミネセント素子の個数および構成に応じて画定されるということが理解されるであろう。従って、実質的に長方形の放射面を画定することができ、この放射面は本発明の文脈から逸脱することなく変形させてもよく、任意の形状を採用してもよいということが理解される。
【００３３】
本発明によって提案される手段を使用して、マトリックスアレイを構成するそれぞれの素子光源によって放射された輝度を調光することが可能なマトリックス光源またはピクセル化された光源を提案することができる。本発明の態様のいくつかによるマトリックス光源は、輝度の設定値に対応する値をそこに記録するための記憶素子を場合により素子光源ごとに収容する集積回路と、素子光源への電力供給を管理するための回路とを含む。電力供給管理回路は、例えば、当該素子光源のためのパルス幅変調（ＰＷＭ）制御信号によって電流の平均強度を適応させる。従って、それぞれのピクセルによって放射される輝度はマトリックス源それ自体で調光される。輝度の設定値は、素子光源への電力供給を管理するための回路が素子源を制御する必要のある唯一の外部コマンドである。従って、一連の輝度の設定値、つまり、同様な意味合いでは陰影デジタル画像をマトリックス源に伝送することが可能となる。ピクセルごとの設定値の値は、この設定値の生成を受け持つ集積回路に記録される。ピクセルのうちの１つによって放射される輝度が変化した場合に限り、新しい設定値が必要となる。放射される輝度が一定であるピクセルは連続的に命令を受信しなくてもよい。本発明は、特定の形状を有し、輝度を調光する光ビームの形成を容易にする自動車の信号の分野に適用できる。しかしながら、本発明はまた、発光ダイオードのマトリックスアレイで製造されたスクリーン、または発光ダイオードのマトリックスアレイで製造された画像プロジェクタにも適用できる。特に、本発明がスクリーンまたはプロジェクタに適用される場合、興味深いことに制御ユニットからマトリックス光源に伝送されるデータ容量が制限される。つまり、１画像に対して最大で一揃いの設定値の値をマトリックス光源に一旦伝送する必要がある。これまでの画像に対して画像の一部のみが変化している場合では、新しい画像によって変更されるピクセルの設定値のみをマトリックス光源に伝送するだけでよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
本発明の他の特徴および利点は、実施例および図面の記載を用いてより良く理解されるであろう。
【図１】本発明の１つの好ましい実施形態によるマトリックス光源を概略的に示す。
【図２】本発明の１つの好ましい実施形態によるマトリックス光源を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
特に明記されない限り、１つの所与の実施形態に対して詳細に記載される技術的特徴は、一例として記載され、これらに限定されない他の実施形態との文脈において記載される技術的特徴と組み合わせてもよい。同様の参照番号は、本発明の様々な実施形態にわたって同様の概念を説明するために使用される。例えば、参照番号１００および２００は、本発明によるマトリックス光源の２つの実施形態を示す。
【００３６】
図１の実例図は、本発明の１つの好ましい実施形態によるピクセル化された光源またはマトリックス光源１００を示す。マトリックス光源１００は、複数のエレクトロルミネセント半導体素子をベースとした素子光源１１０と、集積回路１２０に機械的かつ電気的に接触し、機能的に接続された、図示されていない共通の基板とを含む。素子光源は、典型的には発光ダイオード（ＬＥＤ）である。
【００３７】
マトリックス光源１００は、素子光源１１０の半導体層が、例えば共通の基板上に配置されているモノリシックマトリックスアレイ構成要素を含むことが好ましい。素子光源１１０のマトリックスアレイには複数の分岐の並列のアセンブリが含まれており、それぞれの分岐にはエレクトロルミネセント半導体光源１１０が含まれることが好ましい。
【００３８】
一例として、これらに限定されるものではないが、素子光源１００のマトリックスアレイは、基板の厚みに沿って素子源１１０の位置と対向する端部で始まる、電気絶縁性基板に堆積された第１の導電層を含む。この後に、厚さが０．１〜２μｍのｎドープされた半導体層が続く。この厚さは、対応する層が１〜２μｍのオーダーの厚さの公知の発光ダイオードの厚さよりもはるかに小さい。次の層は、およそ３０ｎｍの厚さを有する活性化した量子井戸層であり、続いて電子ブロッキング層が続き、最終的におよそ３００ｎｍの厚さを有するｐドープされた半導体層が続く。第１の層が（Ａｌ）ＧａＮ：Ｓｉ層であり、第２の層がｎ−ＧａＮ：Ｓｉ層であり、活性層は、ＧａＮでできている障壁と交互に並んだ、ＩｎＧａＮでできている量子井戸を含むことが好ましい。ブロッキング層は、ＡｌＧａＮ：Ｍｇでできていることが好ましく、ｐドープ層は、ｐ−ＧａＮ：Ｍｇでできていることが好ましい。ｎドープされた窒化ガリウムが０．０００５オーム／ｃｍの抵抗率を有する一方で、ｐドープされた窒化ガリウムは１オーム／ｃｍの抵抗率を有する。ｎドープ層は、公知のＬＥＤと比較するとそれほど厚さがなく、要求される堆積時間がより短くなるため、提案した層の厚さによってその製造時間を著しく低減させながら、同時に、特に素子源の内部直列抵抗を増大させることが可能となる。一例として、２μのｎ層を有する標準的な構造のＬＥＤのためのＭＯＣＶＤ堆積には、通常は５時間が必要となり、ｎ層の厚さが０．２μまで低減される場合は、この時間を５０％低減することが可能である。
【００３９】
均質な厚さの半導体層を有する素子光源１１０を得るためには、基板表面を覆うように、層を基板表面の少なくとも一部の上に均一かつ一様に堆積させることによってモノリシック構成要素１００を製造することが好ましい。層は、例えば金属酸化物化学蒸着（ＭＯＣＶＤ）法を使用して堆積される。それらを実現するためのこのような方法および反応器は、例えば、特許文献である国際公開第２０１０／０７２３８０（Ａ１）号または国際公開第０１／４６４９８（Ａ１）号より、半導体層を基板上に堆積させることで公知である。従って、それらの実装形態に関する詳細は、本発明の文脈においては記載しない。このように形成された層は、次いでピクセル化される。一例として、これらに限定されるものではないが、公知のリソグラフィ法を用いて、基板上の素子光源１１０の間の空間に相当する部位においてエッチングすることにより、続いて層が除去される。このように、それぞれの個々のピクセルが１平方ミリメートルよりも小さい表面積を有し、２平方ミリメートルよりも大きい総表面積を有し、均一な厚さの半導体層を有し、従って均一かつ高い内部直列抵抗を有する、複数の数十または数百または数千ものピクセル１１０をマトリックス光源１００の基板上に製造することができる。一般的に言えば、それぞれのＬＥＤピクセルのサイズを小さくすればするほどその直列抵抗が増大し、このピクセルを電圧源によって駆動することが更に可能になる。代替として、基板表面の少なくとも一部を覆う堆積層を含む基板が、素子光源のそれぞれがそれらの内部直列抵抗に関して類似の特性を有する素子光源へと切断または分割される。
【００４０】
本発明はまた、半導体層の他の構成を伴う、半導体素子をベースとした素子光源の種類に関する。特に、基板、層の半導体材料、層の構成、それらの厚さ、および層間の任意のビアは、先ほど記載した実施例と異なってもよい。
【００４１】
集積回路１２０は、基板および素子光源との機械的および電気的接触を確立するように、その上面に素子光源を収容する共通の基板の下面にはんだ付けされることが好ましい。更に、集積回路は、素子光源１１０の少なくとも２つ、しかしながら好ましくはすべてに対して、例えばフリップフロップ電子回路によって形成され、素子光源１１０によって生成される輝度の設定値をそこに格納するための専用の記憶素子またはレジスタ１３６を含む。設定値１２は、この素子光源によって生成することができる最小輝度から最大輝度の輝度の度合いに対応する。集積回路１２０はまた、当該素子光源への電力供給を管理するための電子回路１３０を含む。回路１３０は、それらの見かけの輝度をこの設定値に適合するように、素子光源１１０を通って流れる電流の平均強度を適応させるように構成される。
【００４２】
素子光源が存在する基板と機械的かつ電気的に接触した集積回路１２０を使用することで、その数が少なくともマトリックス光源のピクセル数と等しい有線接続を不要なものにすることができる。
【００４３】
好ましくは、モノリシック構成要素１００が製造されるときに、基板に電力供給回路が組み込まれていてもよい。
【００４４】
図２の実例図は、本発明の１つの好ましい実施形態によるピクセル化された光源またはマトリックス光源２００を示す。マトリックス光源２００は、複数のエレクトロルミネセント半導体素子をベースとした素子光源２１０と、集積回路２２０と接触し、機能的に接続された、図示されていない共通の基板とを含む。素子光源は、典型的には発光ダイオード（ＬＥＤ）である。
【００４５】
集積回路２２０は、基板および素子光源との機械的および電気的接触を確立するように、その上面に素子光源を収容する共通の基板の下面にはんだ付けされることが好ましい。更に、集積回路は、素子光源２１０の少なくとも２つ、しかしながら好ましくはすべてに対して、例えばフリップフロップ電子回路によって形成され、素子光源２１０によって生成される輝度の設定値をそこに格納するための記憶素子またはレジスタ２３６を含む。設定値１２は、この素子光源によって生成することができる最小輝度から最大輝度の輝度の度合いに対応する。集積回路２２０はまた、素子光源への電力供給を管理するための電子回路２３０を含む。回路２３０は、それらの見かけの輝度をこの設定値に適合するように、素子光源２１０を通って流れる電流の平均強度を適応させるように構成される。
【００４６】
本実施形態で図示されるマトリックス光源２００は、電力供給用駆動回路１０によって電圧を用いて駆動されることが意図される。このような回路は、それ自体が当該技術分野において公知であり、それらの動作は本発明の文脈においては詳細に説明しない。それらは、例えば、バッテリなどの自動車内部の電圧源によって供給される入力電圧をマトリックス光源に電力を供給するのに好適な強度を有する出力電圧に変換することができる、少なくとも１つの変換回路を含んでいる。マトリックス光源が電圧によって駆動される場合、図２で概略的に示すように、それぞれの素子源、言い換えるとそれぞれのピクセルの駆動は、単にスイッチデバイス２３２を制御するだけで済む。デバイス２３２の状態を制御することにより、素子光源２１０を電圧源１０に選択的に接続することができる。スイッチデバイスは、例えば、ＭＯＳＦＥＴ電界効果トランジスタによって形成され、好ましくはそのドレイン端子とソース端子間の低電圧降下を特徴とするものであり、電力供給管理回路２３０からの制御信号２３１によって制御される。制御信号２３１は、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号であることが好ましい。パルス幅変調は周期性のバイナリ信号である。デューティサイクル、すなわちサイクルの非ゼロ位相とゼロ位相との対応する期間を選択することで、信号の極値と極値の間である信号の平均値が直接的な影響を受ける。サイクル信号２３１は、スイッチデバイス２３２を開閉するための一連のバイナリコマンドを形成する。素子光源２１０を通って流れる電流の平均強度、従ってこの素子光源によって放射される平均輝度は、ＰＷＭ制御信号２３１の平均値を反映したものである。
【００４７】
電力供給管理回路２３０は、ＰＷＭ信号を生成するための回路を含み、生成された信号が、記憶素子２３６に格納された輝度の設定値１２を反映した平均値を有するように構成されている。例えば、最大輝度レベルに対してデューティサイクルは値１に設定される。つまり、スイッチ２３２は閉状態を維持し、光源２１０に電力が連続的に供給される。ゼロ値から最大輝度の中間の輝度レベルに対しては、ＰＷＭ信号のデューティサイクル、すなわち１つのサイクルの間の「オン」位相の総持続時間とサイクルの総持続時間との間の割合が、輝度の設定値１２の０から１の量子化に実質的に対応するように選択される。一例として、２５６個の異なる値を採用することができる設定値に関しては、設定値が１２８であれば、値０．５で量子化ユニットによって量子化される。従ってこれは、０．５に等しいデューティサイクルを有する制御信号２３１に対応する。パラメータ化されたＰＷＭ信号を生成することができる電子回路は、それ自体が当該技術分野において公知であり、それらの動作は本発明の文脈においては詳細に説明しない。管理回路２３０は、トランジスタ２３２の状態を制御するのに必要な電圧レベルに応じて、バイナリＰＷＭ信号２３１の最大振幅を必要とされる電圧レベルに適応させることができる、信号２３１のレベルを上昇させるための回路（「レベルシフタ」）を更に含む。
【００４８】
実施形態のすべてにおいて、集積回路は、そこから輝度の設定値を抽出し、記憶素子１３６、２３６に輝度の設定値を記録することができる、信号１２を受信するためのユニットを含むことが好ましい。
【００４９】
集積回路は、マトリックス光源および／または素子光源に関連する他の機能に使用される他の電子回路および／または記憶素子を含み得るということは言うまでもない。集積回路は、素子光源による短絡またはオープン不良を検出するための回路を含むが、これに限定されない。
【００５０】
実施形態のすべては、例えば陰影画像の投影が適用可能である。投影方法は、以下の工程：
−  制御ユニットにおいて陰影デジタル画像を提供することであって、画像のピクセルの寸法がマトリックス源の寸法に対応することと、
−  制御ユニットによってマトリックス光源の素子光源ごとに輝度の設定値を生成し、そこに輝度の設定値を伝送することであって、所与の素子光源の輝度の設定値は、デジタル画像の対応するピクセルの陰影を表していることと、
−  マトリックス源において、素子光源のそれぞれと関連付けられた記憶素子に、受信された対応する輝度の設定値を記録することと、
−  受信された対応する輝度の設定値と見かけの輝度が適合する光線を、マトリックス源によって素子光源ごとに放射することと、を含む。
【００５１】
特許請求の範囲によって保護範囲が定義される。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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