Die vorliegende Anmeldung nimmt die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 102021 104 673.4 vom 26. Februar 2021 in Anspruch, deren gesamter Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug explizit aufgenommen wird.

Die Erfindung betrifft eine pixelierte Lichtquelle, sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Verwendung einer pixelierten Lichtquelle.

HINTERGRUND

Unter einer pixelierten Lichtquelle wird ein monolithisches Bauelement verstanden, bei dem ein oder mehrere optoelektroni- sehe Strukturen nebeneinander auf einem Trägersubstrat ange ordnet sind. Die optoelektronischen Strukturen sind dabei durch eine Ansteuerschaltung einzeln ansteuerbar. Derartige pixelierte Lichtquellen werden unter anderem in Frontschein werfern bzw. Projektoren eingesetzt. Dabei ist es in einigen Anwendungen erforderlich, Formen oder Strukturen mittels die ser pixelierten Lichtquelle auszuleuchten oder darzustellen. Dies bedeutet, dass einzelne Pixel der pixelierten Lichtquelle individuell angesteuert und beispielsweise abgeschaltet werden müssen.

Dabei ist es wünschenswert, derartige pixelierte Lichtquellen mit einem möglichst hohen Kontrast vorzusehen, damit man bei spielsweise die oben genannten Visualisierungsapplikationen mit schärferen Bildern erzeugen kann. Diese Kontrastanforde- rungen sind bei kleiner werdenden Pixeln immer schwieriger zu erfüllen.

Ursächlich hierfür ist bei monolithischen pixelierten Licht quellen primär die Wellenleitung des erzeugten Lichtes inner halb des monolithischen Bauteils selbst. Dabei wird ein Teil des in einem Pixel erzeugten Lichtes in einen Bereich angren zender Pixel transferiert. Dieses Licht kann nun einerseits mit derselben Wellenlänge einfach im Nachbarpixel ausgekoppelt werden, es kann jedoch auch von der aktiven Zone des benach barten Pixels absorbiert werden. Dadurch wird ein Elektron- Loch-Paar erzeugt, das anschließend wieder kombiniert und so Licht eventuell mit höherer Wellenlänge wieder emittiert. Die se beiden genannten Effekte wirken sich negativ auf den Kon trast aus.

Es ist somit wünschenswert, eine pixelierte Lichtquelle vorzu- sehen, bei der der Kontrast auf Chipebene gesteigert werden kann. Dabei soll die pixelierte Lichtquelle vorzugsweise mit tels eines monolithischen Halbleiterbauelements gefertigt sein und gegebenenfalls je nach Zielanwendung zusätzliche Linsen, Konverterelemente oder andere Lichtformen der Strukturen auf- weisen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Neben der Möglichkeit generell auf ein monolithisches Hablei terbauelement zu verzichten und anstatt dessen einzelne Pixel separat auf einem Träger anzuordnen und Maßnahmen zur Trennung der Pixel in der Epi-Schicht und Auffüllung der Gräben mit re flektierendem Material, schlagen die Erfinder vor, eine Rekom bination von Elektron-Loch-Paaren, die durch Streulicht in ei nem benachbarten Pixel erzeugt wurden auf elektronischem Wege zu reduzieren oder zu verhindern.

Dazu ist in einem Aspekt eine pixelierte Lichtquelle vorgese hen, die ein erstes ansteuerbares Pixel mit einer ersten akti ven Zone und ein benachbartes zweites ansteuerbares Pixel mit einer zweiten aktiven Zone umfasst. Die beiden Pixel sind durch ein Trennelement voneinander separiert. Zudem ist die jeweilige aktive Zone eines jeden Pixels zwischen einem n- dotierten ersten Bereich und einem p-dotierten zweiten Bereich angeordnet. Die beiden Bereiche dienen zur Zuführung von La- dungsträgern, so dass im Betrieb der Pixel in der aktiven Zone Licht erzeugt wird. Dabei können die Bereiche jeweils wiederum in verschieden do tierte Bereiche unterteilt oder anderweitig strukturiert sein, um so eine gute Stromaufweitung in die aktive Zone zu gewähr- leisten.

Nach dem vorgeschlagenen Prinzip ist nun eine Ansteuerschal tung vorgesehen, die mit dem ersten und zweiten ansteuerbaren Pixel verbunden und ausgeführt ist, bei einer Ansteuerung ei- nes Pixels des ersten und zweiten Pixels zur Erzeugung von Licht, das jeweils andere Pixel derart zu verschalten, dass ein gegenüber einem durch die Ansteuerung erzeugten elektri schen Feld im angesteuerten Pixel entgegengesetztes elektri sches Feld gebildet ist.

Mit anderen Worten wird das jeweils andere Pixel so verschal tet bzw. angesteuert, dass durch Lichtabsorption erzeugte Elektron-Loch-Paare durch das in dem jeweils anderen Pixel vorhandene elektrische Feld effektiv getrennt werden und so nicht mehr rekombinieren können. Dadurch wird eine Lichterzeu gung in dem angrenzenden „abgeschalteten" Pixel, d.h. nicht zur Erzeugung von Licht angesteuerten Pixel effektiv vermie den. In diesem Zusammenhang soll ein abgeschaltetes Pixel bzw. ein nicht zur Lichterzeugung vorgesehenes Pixel ein Pixel sein, dass während eines Zeitpunkt oder auch eines Zeitraums nicht von Strom durchflossen wird, während ein dazu benachbar tes Pixel noch von Strom durchflossen wird und somit Licht er zeugt. Diese Definition kann auch für Ansteuerungen vorgesehen sein, die mit Pulsbreitenmodulation arbeiten. Während des „Off-Zustandes" eines derartigen Modulationssignals ist das Pixel nicht zu einer Lichterzeugung vorgesehen.

In einem Aspekt umfasst eine pixelierte Lichtquelle somit eine Vielzahl benachbarter Pixel mit jeweils einer zur Lichterzeu- gung ausgeführten aktiven Zone, die zwischen jeweils einen ersten dotieren und einen zweiten dotierten Kontaktbereich an- geordnet sind. Es ist eine Ansteuerschaltung vorgesehen, die mit den Kontaktbereichen zur Ansteuerung der Pixel für eine Lichterzeugung elektrisch gekoppelt ist. Nach dem vorgeschla genen Prinzip ist die Ansteuerschaltung ausgeführt, bei einer Ansteuerung eines Pixels, dieses in Flussrichtung und wenigs tens ein benachbartes Pixel in Sperrrichtung zu schalten.

Dadurch wird der Kontrast erhöht, da in den entsprechend ge schalteten Pixeln, die nicht zur Erzeugung von Licht vorgese- hen sind, eine Re-Emission von Licht aufgrund von Absorption und Erzeugung von Elektron-Loch-Paaren vermieden wird. Mit an deren Worten, werden im Gegensatz zu herkömmlichen Ansteuerun gen, Pixel, die nicht leuchten sollen, nicht nur einfach abge schaltet (und damit auf ein floatendes Potential gelegt), son- dern in einigen Aspekten entweder kurzgeschlossen oder sogar in Sperrrichtung verschaltet. Unter dem Begriff in „Sperrrich tung schalten" wird das Anlegen einer Spannung an das Pixel verstanden, derart, dass eine Raumladungszone vergrößert bzw. ein elektrisches Feld in dem Pixel erzeugt wird, so dass ein durch Lichtabsorption erzeugten Elektron-Loch-Paar räumlich getrennt wird. Ein solch nicht zur Lichterzeugung vorgesehenes Pixel wirkt somit als Photozelle.

In einem Aspekt ist vorgesehen, das jeweils andere bzw. nicht zur Lichterzeugung vorgesehene Pixel mit einem Kurzschluss zu verschalten. In einem derartigen Fall, ist das im Pixel vor handene elektrische Feld im Wesentlichen durch die sich in der aktiven Zone ausgebildete Raumladungszone gebildet. In einem anderen Aspekt, umfasst das sogenannte entgegengesetzte Feld einen Feldvektor der vom n-dotierten ersten Bereich in Rich tung des p-dotierten Bereichs zeigt. Das entgegengesetzte elektrische Feld verläuft damit vom n-dotierten ersten Bereich in Richtung des p-dotierten Bereich. Unter dem Begriff „entge gengesetztes Feld" sei in diesem Zusammenhang ein elektrisches Feld verstanden, dass sich zum einen deutlich von dem elektri schen Feld unterscheidet, welches in dem für die Lichterzeu- gung vorgesehen Pixel in einem Betrieb vorhanden ist. Es kann, muss aber nicht antiparallel zu dem in dem für die Lichterzeu gung vorgesehenen Pixel in einem Betrieb vorhanden elektri schen Feld sein. In einigen Aspekten mag es in die gleiche Richtung zeigen, aber deutlich kleiner sein. In allen Fällen jedoch unterstützt das in dem nicht für die Lichterzeugung vorgesehen Pixel vorhandene „entgegengesetztes elektrische Feld" eine räumliche Ladungstrennung und verhindert so eine Rekombination und damit eine Re-emission. Einige andere Aspekte betreffen den geometrischen Aufbau und die Struktur einer pixelierten Lichtquelle. In einigen Aspek ten ist das Trennelement derart ausgestaltet, dass es zumin dest die jeweilige aktive Zone des ersten und zweiten Pixels und wenigstens einen aus dem ersten und zweiten Bereich vonei- nander trennt. Dadurch kann die pixelierte Lichtquelle in ei nigen Ausführungen eine monolithische aktive Zone aufweisen, wobei die einzelnen Pixel durch eine Trennung der aktiven Zone gebildet sind. Einige Ausführungen bilden in diesem Zusammenhang das Trenn element weiter. So kann vorgesehen sein, dass das Trennelement ein elektrisch isolierendes und lichtabsorbierendes Material oder Materialkombination aufweist. Damit wird ein elektrisches und auch optisches Übersprechen reduziert. In einem anderen Aspekt ist ein Bereich der ersten und zweiten Bereiche, insbe sondere der p-dotierte Bereich durch einen gemeinsamen elektrisch leitenden Bereich gebildet, wobei das Trennelement diesen gemeinsamen Bereich zumindest nicht vollständig trennt. Dadurch wird ein gemeinsamer elektrisch leitender Bereich ge schaffen, der in einem Betrieb auf einem gemeinsamen Potential liegt. Die Pixel können so je nach Ausgestaltung als sogenann te „Common Anode" oder „Common Kathode" betrieben werden. In einem anderen Aspekt umfasst die pixelierte Lichtquelle ei ne insbesondere gemeinsame Auskoppelstruktur, die auf einer Lichtaustrittsseite eines jeden Pixels angeordnet ist. Optio nal kann die Lichtaustrittsseite durch einen der der ersten und zweiten Bereiche, und insbesondere durch einen gemeinsamen p-dotierten Bereich gebildet sein. Die Auskoppelstruktur soll die Reflexion an der Grenzfläche zurück in die Pixel reduzie ren, da es bis auf hohe Einfallswinkel es zu einer internen Totalreflexion an der Grenzfläche kommt. Die Auskoppelstruktur unterdrückt diesen Effekt, indem neue Einfallswinkel an der Grenzfläche erzeugt werden. In einem weiteren Aspekt umfasst die pixelierte Lichtquelle eine Reflexionsschicht auf einer der Lichtaustrittsseite abge wandten Seite des jeweiligen Pixels. Diese Reflexionsschicht kann an das Trennelement angrenzen. In einem Aspekt ist die Reflexionsschicht eine flächige Reflexionsschicht, die durch das Trennelement zur Bildung des ersten und zweiten Pixels se pariert ist. Die Reflexionsschichten können elektrisch leitend ausgeführt sein und an Kontaktstrukturen führen oder diese auch selbst bilden. In einigen Gesichtspunkten umfasst die Re flexionsschicht einen Bragg-Spiegel (distributed Bragg reflec- tor, im nachfolgend DBR), in anderen bzw. weiteren Aspekten kann diese ein reflektierendes Material wie beispielsweise Silber umfassen.

In einigen weiteren Aspekten kann die aktive Zone einen Quan- tengraben umfassen. Alternativ ist auch ein Mehrfach-

Quantengraben möglich, in dem eine Rekombination zur Erzeugung von Licht erfolgt. Alternativ kann die aktive Zone auch mit mehreren Quantendots, oder Quantentöpfen ausgebildet sein. Ein anderer Aspekt betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung ei ner pixelierten Lichtquelle mit wenigstens zwei ansteuerbaren Pixeln. Bei dem Verfahren wird ein Pixel zur Erzeugung von Licht angesteuert. Ein weiteres nicht zur Erzeugung von Licht vorgesehenes Pixel wird so verschaltet, dass es ein elektri- sches Feld aufweist, welches durch Lichtabsorption erzeugte Ladungen räumlich trennt. Somit wird bei dem Verfahren zur Ansteuerung einer pixelierten Lichtquelle mit wenigstens zwei ansteuerbaren Pixeln, die zu einander benachbart sind, eine erste Spannung an ein erstes Pixel der wenigstens zwei Pixel angelegt, so dass in dem ers ten Pixel elektromagnetische Strahlung erzeugt wird. Das zwei te der wenigstens zwei Pixel wird mit einer zweiten Spannung beaufschlagt, derart, dass in dem Pixel durch Lichtabsorption erzeugte Ladungen räumlich voneinander getrennt werden. In ei- nem Aspekt wird somit ein erstes der wenigstens zwei Pixel in Durchlassrichtung und ein benachbartes zweites Pixel in der pixelierten Lichtquelle in Sperrrichtung betrieben.

In einigen Aspekten bewirkt die zweite Spannung ein elektri- sches Feld in dem zweiten Pixel, welches einem elektrischen Feld im ersten Pixel, das durch die erste Spannung erzeugt wird, entgegengesetzt ist. Alternativ kann der Schritt des Be- aufschlagens des zweiten der wenigstens zwei Pixel ein Kurz schließen des zweiten Pixels umfassen.

Die vorgeschlagene pixelierte Lichtquelle kann in einem Scheinwerfer insbesondere in Kraftfahrzeugen oder in einer Projektionseinrichtung verwendet werden. KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Weitere Aspekte und Ausführungsformen nach dem vorgeschlagenen Prinzip werden sich in Bezug auf die verschiedenen Ausfüh rungsformen und Beispiele offenbaren, die in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen ausführlich beschrieben werden.

Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer pixelierten Lichtquelle mit einigen Aspekten des vorgeschlagenen Prinzips; Figur 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer pixelier- ten Lichtquelle mit einigen Aspekten des vorgeschlage nen Prinzips; Figur 3 stellt ein Schaltbild einer pixelierten Lichtquelle mit einigen Aspekten des vorgeschlagenen Prinzips dar;

Figur 4 zeigt ein Beispiel eines Verfahrens zur Ansteuerung einer pixelierten Lichtquelle.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG

Die folgenden Ausführungsformen und Beispiele zeigen verschie dene Aspekte und ihre Kombinationen nach dem vorgeschlagenen Prinzip. Die Ausführungsformen und Beispiele sind nicht immer maßstabsgetreu. Ebenso können verschiedene Elemente vergrößert oder verkleinert dargestellt werden, um einzelne Aspekte her vorzuheben. Es versteht sich von selbst, dass die einzelnen Aspekte und Merkmale der in den Abbildungen gezeigten Ausfüh rungsformen und Beispiele ohne weiteres miteinander kombiniert werden können, ohne dass dadurch das erfindungsgemäße Prinzip beeinträchtigt wird. Einige Aspekte weisen eine regelmäßige Struktur oder Form auf. Es ist zu beachten, dass in der Praxis geringfügige Abweichungen von der idealen Form auftreten kön nen, ohne jedoch der erfinderischen Idee zu widersprechen.

Figur 1 zeigt eine Ausgestaltungsform einer pixelierten Licht quelle zur Veranschaulichung einiger Aspekte des vorgeschlage nen Prinzips. Die pixelierte Lichtquelle umfasst eine monoli thisch aufgebaute Pixelmatrix auf einem Trägersubstrat 15, auf das wie im Folgenden erläutert, eine Vielzahl von Pixeln auf gebracht und ausgebildet ist. Zur Veranschaulichung sind hier drei in Reihe angeordnete Pixel 1, 2 und 3 dargestellt. Diese

Pixel sind durch ein jeweiliges Element 5 räumlich voneinander getrennt, wobei die Trennelemente 5 zur elektrischen und opti- sehen Trennung dienen. Im Einzelnen reichen die Trennelemente 5 von dem Trägersubstrat ausgehend durch dieses hindurch und in die verschiedenen monolithischen Halbleiterschichten, wel che die Pixel 1, 2 und 3 bilden. Die Trennelemente 5 durchbre chen die Halbleiterschichten nicht vollständig, sondern ledig lich bis in eine Schicht kurz unter der Lichtaustrittseite der einzelnen Pixel 1, 2 und 3. Dieser Anordnung bewirkt, dass die Pixel in der zu der Lichtauskoppelseite benachbarten Schicht einen gemeinsamen Bereich ausbilden. Der gemeinsame Bereich bzw. die gemeinsame Schicht dient als gemeinsamer Kontakt und ist seinerseits an einen Anschlusskontakt 20 geführt.

Jedes einzelne Pixel umfasst eine aktive Zone, die zwischen zwei unterschiedlich dotierten Bereichen angeordnet ist. Einer dieser dotierten Bereiche bildet den gemeinsamen Bereich, der andere ist elektrisch durch das Trennelement von korrespondie- renden Bereichen benachbarter Pixel getrennt. Der Aufbau der einzelnen Schichten, sowie die entsprechenden Materialsysteme werden dabei durch die gewünschte Anwendung vorgegeben.

In dieser Ausführung umfasst jedes Pixel zudem eine Mikrolinse 161, 162 und 163, die auf der Oberfläche der jeweiligen Pixel struktur ausgebildet sind. Schließlich ist ein zweiter Kontakt 21, 22 und 23 auf der Unterseite, d.h. der dem Pixel abgewand ten Seite des Trägersubstrats aufgebracht und kontaktiert elektrisch durch einen Durchbruch oder einen Via durch das Trägersubstrat die einzelnen Pixel 1, 2 und 3. Des Weiteren umfasst die pixelierte Lichtquelle eine Ansteuerschaltung 10 mit einer Reihe von Ansteueranschlüssen 101, 102 und 103, die an die jeweiligen Kontaktbereiche 21, 22 und 23 angeschlossen sind. Ein weiterer Anschluss 104 ist an den gemeinsamen Kon- taktanschluss 20 geführt.

In einem Betrieb der erfindungsgemäßen pixelierten Lichtquelle steuert die Ansteuerschaltung die einzelnen Pixel je nach ge wünschtem Anwendungsfall in ihrer Helligkeit an. Dazu umfasst die Ansteuerschaltung mehrere hier nicht gezeigte Stromquel len, sodass durch die jeweiligen Pixel 1, 2 bzw. 3 in einem Betriebsfall der gewünschte Strom fließt. Die Stromstärke be stimmt dabei im Wesentlichen die Leuchtstärke des jeweiligen Pixels. Innerhalb des Pixels kommt es durch den Stromfluss zu einer strahlenden Rekombination von Ladungsträgern in der ak- tiven Zone der jeweiligen Pixel, so dass in dieser Licht er zeugt wird. Das Licht wird generell in alle Richtungen abge strahlt. Licht, welches in Richtung auf das Trägersubstrat hinweg abgestrahlt wird, wird von diesem an einer Reflexions schicht reflektiert und in Richtung der Linsen umgelenkt. Das so erzeugte Licht gelangt so in die Mikrolinse 161, 162 bzw.

163, wird dort gebündelt und abgestrahlt.

In bestimmten Betriebsmodi kann vorgesehen sein, dass eines oder mehrere dieser Pixel eingeschaltet sind, während benach- barte Pixel vollständig ausgeschaltet bleiben. In einem sol chen Fall kommt es zu einem maximalen Kontrast zwischen diesen benachbarten Pixeln. Beispielsweise ist das Pixel 2 zu einem definierten Zeitpunkt vollständig eingeschaltet, während die benachbarten Pixel 1 und 3 jeweils vollständig ausgeschaltet sind. Auf diese Weise wird ein einzelner Lichtpunkt durch die pixelierte Lichtquelle erzeugt.

In diesem Betriebszustand können jedoch Photonen, die in Rich tung auf die Mikrolinsen 162 abgestrahlt werden, an der Grenz- fläche zwischen der Mikrolinse und dem Halbleitermaterial to tal reflektiert und über das Trennelement hinweg in ein be nachbartes ausgeschaltetes Pixel 1 bzw. 3 gelangen. Diese Pho tonen können nun wiederum in der dortigen aktiven Zone absor biert werden. In einem solchen Fall wird ein Elektron-Loch- Paar in der aktiven Zone erzeugt, welches nach einiger Zeit wiederum nicht strahlend bzw. strahlend rekombiniert. Im ers ten Fall wird Wärme erzeugt, im letzteren Fall wird erneut ein Photon erzeugt. Dieses besitzt eine längere Wellenlänge bzw. die gleiche Wellenlänge wie das vorangegangene absorbierte Photon und kann nun über die benachbarten Mikrolinsen abge strahlt werden. In der Praxis führt dies zu einem verringerten ll

Kontrast, da ein Teil des Lichts in die benachbarten Pixel 1 und 3 gelangt, dort zu einer erneuten Elektron-Loch-Paar Bil dung führt, die anschließend unter Erzeugung von Photonen wie der rekombinieren. Daneben ist auch die durch nichtstrahlende Rekombination erzeugte Wärme von Nachteil, da diese zum einen abgeführt werden muss, zum anderen aber auch zu Farbverschie bungen oder einer veränderten Effizienz des Bauteils führen kann. Die Erfinder schlagen nun vor, diesen Anteil durch zusätzliche elektrische Maßnahmen zu reduzieren. Zu diesem Zweck werden die benachbarten und nicht zur Lichterzeugung vorgesehenen Pi- xell und 3 durch die Ansteuerschaltung mit einer zusätzlichen Spannung beaufschlagt, welche Elektron-Loch-Paare, die in den jeweiligen aktiven Zonen der ausgeschalteten Pixel 1 und 3 er zeugt werden, räumlich voneinander trennt. Durch die räumliche Trennung wird somit eine erneute Rekombination und Erzeugung von Licht vermieden. Mit anderen Worten schaltet die Ansteuer schaltung, die nicht zur Lichterzeugung vorgesehenen Pixel 1 und 3 in einen Betriebsmodus, in dem diese Pixel als Fotozelle oder Solarzelle wirken. Dadurch wird der Kontrast zwischen zur Lichterzeugung vorgesehenen und zur Lichterzeugung nicht vor gesehenen Pixeln erhöht. Figur 3 zeigt diesbezüglich schematisch eine Schaltungsanord nung, mit der dieser gewünschte Effekt erzielt werden kann. In dieser Darstellung sind wiederum zwei Pixel 1 und 2 gezeigt, die schematisch mit ihrem Schaltungssymbol als Leuchtdioden dargestellt sind. Die beiden Pixel 1 und 2 sind als monolithi- sehe Bauelemente Teil einer pixelierten Lichtquelle.

Jede dieser Leuchtdioden, korrespondierend zu den Pixeln 1 und 2, ist zwischen einen Versorgungspotenzialanschluss V _DD und eine Stromquelle 100b geschaltet. Jede Stromquelle ist wiede- rum mit einem Schalter 100c verbunden. Die Schalter 100c wer den von einer Steuerschaltung 100a bedient. Nach dem vorge schlagenen Prinzip ist vorgesehen, dass ein jeder Schalter 100c in dem jeweiligen Pfad des Pixels zwischen zwei Zuständen wechseln kann. In einem ersten Zustand ist der Schalter wie im linken Teilbereich für das Pixel 1 gezeigt so geschaltet, dass er die Stromquelle mit einem Massepotenzialanschluss verbin det. In diesem Fall liefert in einem Betrieb die Stromquelle 100b für das Pixel 1 den für die Lichterzeugung notwendigen Strom. Ein weiterer Schaltzustand ist für das Pixel 2 darge stellt, bei dem der Schalter in seiner Schalterstellung die Stromquelle 100b mit einem zweiten Potenzial V _DD 2 koppelt. Die ses zweite Potenzial V _DD 2 ist größer als das erste Versorgungs potenzial V _DD · Dadurch wird das Pixel 2 mit einer Spannung be aufschlagt, die in Sperrrichtung der dargestellten Leuchtdiode zeigt. Die Leuchtdiode bzw. das Pixel 2 wird somit in Sperr- richtung betrieben. Dieser Betriebszustand ist ähnlich einer Fotodiode bzw. einer Fotozelle, bei der das innerhalb der Raumladungszone des Pixels existierende elektrische Feld bei einer Absorption und einer Erzeugung eines Elektron-Loch- Paares dieses räumlich voneinander trennt.

Mit anderen Worten steuert die Ansteuerschaltung 100a die je weiligen Schalter 100c und die Stromquellen 100b derart an, dass die jeweiligen Pixel, die während eines Zeitraums für die Erzeugung von Licht vorgesehen sind, in Durchlassrichtung be- trieben werden. Hingegen werden die Pixel, die nicht für die Lichterzeugung während dieses Zeitraums vorgesehen sind, in Sperrrichtung betrieben. Dadurch wirken die in Sperrrichtung betriebenen Pixel als Fotozellen bzw. Solarzelle und trennen die durch Photonabsorption erzeugten Elektron-Loch Paare, die innerhalb des jeweiligen betriebenen Pixels erzeugt werden.

In einer alternativen Ausgestaltung, ist es ebenso möglich, das Potenzial V _DD2 SO groß wie das erste Versorgungspotenzial V _DD ZU wählen. Dies bedeutet im Wesentlichen, dass das Pixel 2 in der dargestellten Ausführungsform der Figur 3 in einem aus geschalteten Zustand praktisch kurzgeschlossen wird. Entspre- chend bildet sich innerhalb des Pixels lediglich eine Raumla dungszone in der aktiven Zone aus, die ebenfalls zu einer räumlichen Ladungstrennung bei der Erzeugung von Elektron- Loch-Paaren führen kann.

Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass ein „ausgeschaltetes Pi xel" mit dem Zustand identisch ist, welches das Pixel bei ei ner PWM Ansteuerung im „Off Zustand" aufweist. Eine derartige Pulsbreiten-modulierte Ansteuerung regelt die Helligkeit eines Pixels durch das On-Off Verhältnis während einer vorgegebenen Periode. Ein ausgeschaltetes Pixel im Sinne des vorgestellten Prinzips wäre bei dieser Ansteuerung ein Pixel, dass entweder vollständig während des gesamten Zeitraums einer PWM Periode ausgeschaltet verbleibt. Ebenso stellt ein Pixel ein ausge- schaltetes Pixel im Sinne dieser Anmeldung ein Pixel dar, dass im Gegensatz zu einem benachbarten Pixel einen deutlich ver kürzten On-Zustand hat. Auch in einem solchen Fall kann es nämlich zu dem beschriebenen Übersprechen und der ungewünsch ten Re-emission von absorbierten Photonen kommen, nämlich dann, wenn sich das Pixel bereits im „Off-Zustand" (bezüglich des ansteuernden PWM Signals) befindet, während das benachbar te Pixel noch im „On-Zustand" ist. Durch das vorgeschlagene Prinzip, ein Pixel während des Off-Zustandes entweder kurzzu schließen, oder in Sperrrichtung zu schalten, wird die Re- Emission deutlich reduziert bzw. vollständig vermieden.

Figur 2 zeigt eine detaillierte Ausgestaltung einer pixelier- ten Lichtquelle mit zwei benachbarten Pixeln 1 und 2 mit ihrer jeweiligen Halbleiterstruktur. Die Pixelzellen 1 und 2 sind in ähnlicher Weise aufgebaut und durch ein Trägerelement 5 vonei nander elektrisch und zumindest teilweise auch optisch sepa riert. Das Trennelement 5 umfasst eine leicht schräg angeord nete Oberfläche, die durch den Herstellungsprozess bedingt ist. Entlang der Oberfläche ist eine isolierende Schicht 51 aufgebracht, sodass ein elektrisches Übersprechen und ein elektrischer Stromfluss in das Trennelement oder auch zwischen den beiden Pixeln 1 und 2 vermieden wird. Das Material des Trennelementes 5 umfasst weiterhin ein reflektierendes bzw. optisch absorbierendes Material, so dass Photonen, die in das Trennelement 5 gelangen, von diesem absorbiert bzw. wieder re- flektiert werden.

Jedes Pixel umfasst eine aktive Zone 41 bzw. 42, die zwischen einem n-dotierten Bereich 71 bzw. 72 und einem gemeinsam ver wendeten p-dotierten Gebiet 8 angeordnet sind. In vereinfach- ter Darstellung sind die jeweiligen n- bzw. p-dotierten Berei che ohne weiteren Dotiergradienten dargestellt. In der Praxis können die jeweiligen Bereiche jedoch eine Vielzahl unter schiedlich dotierter Teilbereiche umfassen, die zur Stromauf weitung und Stromführung in geeigneter Weise dienlich sind. Das gemeinsam genutzte Gebiet 8 ist in diesem Ausführungsbei spiel p-dotiert und erstreckt sich über die jeweiligen Pixel 1 und 2 sowie das die Pixel separierende Trennelement 5. Auf der Lichtauskopplungsseite des gemeinsamen Gebietes 8 ist eine Auskoppelstruktur 81 aufgebracht, durch das eine Totalreflexi- on von dem gemeinsamen Gebiet 8 zurück in das Halbleitermate rial der Pixel reduziert wird. Die Auskoppelstruktur kann auch ein spezielles Material umfassen, welches einen Brechungsin dexübergang bildet oder die verschiedenen Brechungsindizes ei nander anpasst. Über der Auskoppelstruktur 81 ist in diesem Beispiel ein Konversionsmaterial 9 zur Umwandlung von abge strahltem Licht in eine zweite Wellenlänge angeordnet.

Auf dem der aktiven Zone abgewandten Seite der n-dotierten Be reiche 71 und 72 ist ein reflektierendes Element 61 bzw. 62 angeordnet. Dieses reflektierende Element ist beispielsweise als DBR ausgeführt. Der DBR kann auf einen Silberspiegel auf gebracht sein um die Reflektivität der Spiegelkombination wei ter zu erhöhen. Die aktive Zone 41 und 42 kann in dem dargestellten Ausfüh rungsbeispiel auf verschiedene Art und Weise realisiert wer- den. Beispielsweise kann in einem Ausführungsbeispiel ein Quantengraben oder auch ein Mehrfach-Quantengraben vorgesehen sein. In einem anderen Ausführungsbeispiel umfasst die aktive Zone eine Vielzahl von Quantentöpfen, wobei die Anzahl und die Dichte dieser Quantentöpfe durch die beiden dotierten Bereiche sowie das reflektierende Element 61 bzw. 62 vorgegeben ist. Durch die Verwendung eines DBR) sind neue Freiheiten hinsicht lich des Designs der n-dotierten und der p-dotierten Schicht sowie der Anzahl und Größe der Quantentöpfe möglich. Insbeson- dere kann mithilfe des vorgeschlagenen Prinzips eine Kontras terhöhung bei der Erzeugung von Licht vorgenommen werden, da eine neue Re-Emission von Licht in benachbarten Zellen durch das vorgeschlagene Prinzip vermieden wird. Figur 4 zeigt schließlich eine Ausgestaltung eines Verfahrens zum Betreiben einer pixelierten Lichtquelle mit wenigstens zwei ansteuerbaren Pixeln, die zueinander benachbart sind. Da bei sollen die Pixel individuell ansteuerbar sein, in diesem Beispiel mittels einer Pulsweitenmodulation. Ein derartiges Signal schaltet das jeweilige Pixel während einer Periode der Pulsweitenmodulation zwischen einem On-Zustand, in dem das Pi xel mit Strom beaufschlagt wird und einem Off-Zustand, in dem das Pixel nicht leuchten soll. Das Verhältnis aus den Zustän den On/Off ergibt dann eine gesamte Helligkeit, die sich für einen Betrachter über die gesamte Periode einstellt.

Wenn beide Pixel die gleiche gesamte Helligkeit haben, dann ist auch deren On/Off Verhältnis das gleiche. Bei unterschied lichen Helligkeiten, im Extremfall, ist ein Pixel während ei- nes langen Zeitraums dieser Periode eingeschaltet, das andere Pixel durchwegs „ausgeschaltet". Dadurch ist der Kontrast zwi schen zwei Pixeln am größten. Um diesen Kontrast nicht wie eingangs beschrieben durch Photonen Re-Emission zu verschlech tern, ist erfindungsgemäß vorgesehen, im Off-Zustand das Pixel anders zu verschalten. In Schritt S1 des Verfahrens wird somit die pixelierte Licht quelle mit einer Ansteuerschaltung bereitgestellt, die geeig net ist, die einzelnen Pixeln mit verschiedenen Spannungen zu beaufschlagen oder auch optional bzw. zusätzlich kurzzuschlie- ßen. In Schritt S2 wird nun während einer Zeitdauer eine erste Spannung an ein erstes der zwei Pixel angelegt. Diese Spannung führt zu einem Stromfluss durch das Pixel, so dass dort elekt romagnetische Strahlung erzeugt und aus dem Pixel ausgekoppelt wird.

Wie oben beschrieben, können einige der erzeugten Photonen in das benachbarte „ausgeschaltete" Pixel gelangen und dort zu einer erneuten Re-Emission durch Absorption und anschließende Rekombination führen. In Schritt S3 wird das zweite, d.h. das „ausgeschaltete" Pixel nun mit einer zweiten Spannung beauf schlagt. Die zweite Spannung ist derart gewählt, dass in dem Pixel durch Lichtabsorption erzeugte Ladungen räumlich vonei nander getrennt werden. Mit anderen Worten wird in Schritt S3 das zweite „ausgeschaltete Pixel" in einigen Aspekten in Sperrrichtung betrieben. Die zweite Spannung in dem zweiten Pixel bewirkt ein elektrisches Feld, welches einem elektri schen Feld im ersten Pixel, das durch die erste Spannung er zeugt wird entgegengesetzt ist. Alternativ kann das zweite Pi xel auch kurzgeschlossen werden. Durch den Kurzschluss ver- bleibt in einigen Aspekten lediglich eine Raumladungszone in der aktiven Zone. Auch diese kann je nach Design der Pixel zu einer räumlichen Trennung der Ladungsträger führen.

BEZUGSZEICHENLISTE

1, 2, 3 Pixel 5 Trennelement 8 zweiter Bereich

9 Konversionsmaterial

15 Trägersubstrat

20 gemeinsamer Anschluss

21, 22, 23 Kontaktanschlüsse 41, 42 aktive Zone

61, 62 Reflexionseiement 71, 72 erster Bereich 81 Auskoppelstruktur 100 Ansteuer _S chaltung 101, 102, 103 Anschlüsse

104 Anschluss

161, 162, 163 Mikrolinsen