Beschreibung

Projektor für kleinste Projektionsflächen und Verwendung einer Mehrfarben-LED in einem Projektor

Die vorliegende Erfindung betrifft eine kompakte Ausgestaltung von Projektoren, die insbesondere für Mobiltelefone verwendet werden können, und die dafür vorgesehene Verwendung einer Mehrfarben-LED.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen besonders kompakten Projektor anzugeben, der bei kleinster Bildfläche eine möglichst gute Effizienz aufweist.

Bei Projektionssystemen für kleine Bildflächen können verschiedenfarbig emittierende LEDs verwendet werden, die nebeneinander angeordnet werden und deren Licht über geeignete optische Vorrichtungen auf einen Bildgeber gerichtet wird. Der Bildgeber wird über eine elektronische Ansteuervorrichtung betrieben und erzeugt die jeweils zu projizierende Darstellung auf einem Schirm. Die für die Farbkomposition üblicherweise verwendeten Farben Rot, Grün und Blau können in dem Bildgeber durch nebeneinander angeordnete Elemente erzeugt werden. Wenn wegen der vorgesehenen Etendue des Bildgebers nur eine geringere Fläche verwendet werden kann, kommt es zu Verlusten, die sich negativ auf die Effizienz des Projektors auswirken. Gerade bei besonders kleinen Projektoren, die zum Beispiel an Mobiltelefonen betrieben werden sollen, ist eine hohe Effizienz bei besonders kleiner Bildfläche wichtig. Das beschriebene Problem kann im Prinzip dadurch beseitigt werden, dass drei einzelne Lichtquellen, zum Beispiel LEDs, verwendet werden und diese Lichtquellen mit Hilfe

dichroitischer Filter überlagert werden. Damit kann ein effizientes optisches System konstruiert werden. Ein Nachteil ist dabei jedoch der Platzbedarf der zwei oder drei erforderlichen Dichroiten und der zugehörigen Kollimationsoptiken. Es ist daher auch mit dieser Methode nicht möglich, einen sehr kompakten, in ein Mobiltelefon integrierbaren Projektor zu bauen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Projektors umfasst der Projektor eine Lichtquelle und einen Bildgeber, wobei die Lichtquelle eine Mehrfarben-LED ist, bei der Schichten zur Erzeugung von Licht unterschiedlicher Farben übereinander angeordnet sind. Insbesondere ist es dabei möglich, dass die Lichtquelle eine einzige Mehrfärben-LED ist. Das heißt, der Projektor umfasst in diesem Fall eine einzige Mehrfarben-LED als Lichtquelle. Der Projektor kann dabei frei von optischen Elementen sein. Das heißt, der Projektor ist dann insbesondere frei von Linsen und dichroitischen Spiegeln oder Filtern.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Projektors ist zumindest eine der Schichten durch eine anorganische Leuchtdiode gebildet. Beispielsweise sind dann alle Schichten durch je eine anorganische Leuchtdiode gebildet.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Projektors ist zumindest eine der Schichten durch eine organische Leuchtdiode gebildet.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Projektors ist die Mehrfarben-LED eine RGB-LED, bei der Schichten zur Erzeugung von rotem, grünem und blauem Licht übereinander angeordnet sind. Dabei ist es insbesondere möglich, dass die Schichten

nicht epitaktisch aufeinander abgeschieden sind. So kann es sich bei den Schichten um einzelne Leuchtdioden handeln, von denen ein Aufwachssubstrat jeweils entfernt sein kann. Die einzelnen Leuchtdioden können dann zum Beispiel jeweils eine Dicke von höchstens 20 μm, vorzugsweise von höchstens 10 μm aufweisen. Es ist aber auch möglich, dass das Aufwachssubstrat nur von den beiden oberen Leuchtdioden entfernt ist (den grünes und blaues Licht emittierenden Leuchtdioden) , und das Aufwachssubstrat an der untersten Leuchtdiode (zum Beispiel der rotes Licht emittierenden Leuchtdiode) verbleibt.

Beispielsweise ist zwischen den Schichten jeweils ein Verbindungsmaterial wie zum Beispiel ein Silikon und/oder ein Epoxidharz angeordnet, das die Schichten mechanisch miteinander verbindet. Ferner kann zwischen zwei Schichten jeweils eine strahlungsdurchlässige Kontaktschicht angeordnet sein, die zum Beispiel aus TCO (Transparent Conductive Oxide) -Material besteht und zur elektrischen Kontaktierung zumindest einer der Schichten dient.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Projektors weist die Mehrfarben-LED eine einzige Licht emittierende Fläche auf, durch die im Betrieb des Projektors Licht der Farben rot, grün und blau treten kann. Die Licht emittierende Fläche weist dabei vorzugsweise einen Flächeninhalt von höchstens 4 mm^ , bevorzugt höchstens 2,5 mm^ , zum Beispiel höchstens 1 mm^ auf .

Bei dem Projektor wird eine LED verwendet, bei der Licht verschiedener Farben, vorzugsweise rotes, grünes und blaues Licht, aus derselben Fläche abgestrahlt wird. Halbleiterschichten, die für die verschiedenen Farben vorgesehen sind,

befinden sich in einem SchichtStapel der LED übereinander. Die hiermit vorgegebene Lichtquelle, im Folgenden als Stacked-Epi-LED bezeichnet, wird mit einem Bildgeber und einem für die Projektion vorgesehenen Schirm kombiniert. Insbesondere eine Kombination roten, grünen und blauen Lichtes gestattet es, die für die Projektion beliebiger farbiger Bilder erforderlichen Farbkompositionen zu erzeugen. Aufgrund der gestapelten Anordnung der Licht emittierenden Schichten ist die Fläche der Lichtquelle nicht größer als die Fläche einer nur für eine Farbe vorgesehenen Lichtquelle. Somit erhält man eine sehr kompakte Anordnung, bei der weitestgehend auf zusätzliche optische Vorrichtungen verzichtet werden kann.

Es folgt eine genauere Beschreibung von Beispielen des Projektors anhand der beigefügten Figuren.

Die Figur 1 zeigt eine schräge Aufsicht auf eine schematisch dargestellte Stacked-Epi-LED.

Die Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines

Projektionssystems mit Stacked-Epi-LED.

Die Figur 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Projektionssystems mit Stacked-Epi-LED.

Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.

Die Figur 1 zeigt in einer schrägen Aufsicht als Beispiel für die verwendete Mehrfarben-LED eine Stacked-Epi-LED 1, die durch ein an sich bekanntes Verfahren durch epitaktisches Aufwachsen eines Stapels von Halbleiterschichten auf ein

Halbleitersubstrat und anschließendes Entfernen des Substrates hergestellt werden kann. Die Stacked-Epi-LED 1 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als RGB-LED ausgebildet, so dass sie für Abstrahlung roten, grünen und blauen Lichtes geeignet ist. Auf einem Submount 2 befindet sich der Schichtstapel 3 der Halbleiterschichten, die für die Erzeugung des Lichtes der unterschiedlichen Farben vorgesehen sind.

In der schematisierten Darstellung der Figur 1 sind Bond- drahte 4 eingezeichnet, die für einen elektrischen Anschluss der Halbleiterschichten an eine in dem Submount 2 integrierte Ansteuerschaltung vorgesehen sind. Der elektrische Anschluss kann stattdessen auch in einer sonstigen an sich bekannten Weise ausgestaltet sein. Die in dem Projektor verwendete LED kann insofern prinzipiell beliebig ausgestaltet sein und insbesondere in einer herkömmlichen Weise kontaktiert und elektrisch angeschlossen sein. -

Die Figur 2 zeigt eine Möglichkeit, die Stacked-Epi-LED 1 in einem System eines Projektors zu verwenden. Die Stacked-Epi- LED 1 ist hierbei so ausgerichtet, dass das Licht auf einen LCoS-Reflektor (Liquid Crystal on Silicon) , auf einen DLP- Reflektor (Digital Light Processing) oder auf einen anderen als Bildgeber 5 geeigneten Reflektor gerichtet wird. Von dem Bildgeber 5 wird das Licht auf einen Schirm 6 reflektiert, auf dem das zu erzeugende Bild abgebildet wird. Ein DLP- Reflektor ist aus einer Vielzahl umklappbarer Spiegel aufgebaut, die in einer rasterartigen Anordnung einzeln

ansteuerbar sind. Die LED wird so betrieben, dass durch ein sequenzielles Aufleuchten der für die verschiedenen Farben vorgesehenen Schichten die unterschiedlichen Farben in sehr kurzen zeitlichen Abständen generiert werden, so dass insgesamt ein Eindruck gemischter Farben entsteht. Diese Technik ist an sich bekannt und stellt nur eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Projektors dar.

Die Figur 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Projektionssystems, bei dem eine Stacked-Epi-LED 1 als

Lichtquelle verwendet wird. Als Bildgeber 7 ist hierbei ein LCD-Bildgeber vorgesehen, der das hindurchtretende Licht in den einzelnen Bildpunkten mehr oder weniger filtert, so dass auf dem Schirm 6 die dem zu erzeugenden Bild entsprechende Farbstruktur erscheint. Der LCD-Bildgeber wird in einer an sich bekannten Weise angesteuert. Wesentlich ist auch hier, dass durch die Verwendung der Stacked-Epi-LED eine sehr kompakte Anordnung mit einer seitlich eng begrenzten Lichtabstrahlfläche erreicht wird.

Wesentlich für die vorliegende Erfindung ist, dass die für die Lichtabstrahlung vorgesehenen Flächen übereinander angeordnet sind, so dass die seitlichen Abmessungen der Lichtabstrahl fläche klein gehalten werden können, obwohl alle vorgesehenen Farben zur Verfügung stehen.

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 oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.

Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 102008025160.7, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.