光学装置和显示设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种光学装置和一种显示设备。
【背景技术】
[0002]现代的显示设备、如显示器通常基于由多个图像元件或像素构成的装置。这种显示器的分辨率大致上与图像元件本身的大小相关。为了制造高分辨率的显示器，能够使用基于发光二极管或者LED(light emitting d1des)的发光芯片。为了显色，多个小的发光LED芯片必须以三个原色、如红色、绿色、蓝色(RGB)构成。在HDTV(high-definit1ntelevis1n，高清晰度电视机)的情况下，需要大约6百万个芯片。这种方式具有不同的缺点。一方面，多个小的芯片的安置和接触需要大量时间的和技术的耗费。此外，小的芯片的效率和面积利用由于在制造过程中的面积损耗、例如由于通过分离和接触造成的面积损耗而降低。最后，与较大的芯片相比，小的芯片对于小电流问题是更易受影响的。
[0003]替选地，能够使用原色的、如通常蓝色的像素化的LED芯片并且其像素交替地设置用于其他颜色、如绿色和红色的适当的转换元件。除了缺少高效的且稳定的红色转换器以外，尤其地，转换元件的大约100 μm的必需的厚度是能实现的最小像素大小的几何限制。
[0004]存在对下述光学装置和显示设备的需求，所述显示设备能够以更简单的工艺制造并且能够提供高的分辨率。
【发明内容】
[0005]在一个实施方式中，光学装置包括多个在载体上的发光芯片。光学装置包括第一发光芯片，所述第一发光芯片分别具有第一组的多个像素。此外，装置包括第二发光芯片，所述第二发光芯片分别具有第二组的多个像素。此外，各一个第一发光芯片和第二发光芯片在第一单元格中平面地设置在载体上。光学装置还包括光学元件，所述光学元件沿放射方向在发光芯片的下游设置。
[0006]光学元件构建成用于，将由第一组和第二组的像素发射的光在耦合输出平面中在第二单元格中聚集，使得至少一个第二单元格具有小于每个第一单元格的面积的面积。还可能的是，每个第二单元格具有小于每个第一单元格的面积的面积。例如，光学装置包括一个第一单元格和至少两个第二单元格，其中第二单元格分别具有小于第一单元格的面积的面积。
[0007]载体例如由陶瓷材料制成并且具有电连接装置，以便能够将光学装置与控制单元连接。在此，优选地，第一组的像素构建成发射第一波长的光，而第二组的像素构建成发射另一波长的光。例如，第一组的像素发射红光，而第二组的像素发射绿光或反之。然而，也可能的是，第一组的像素或第二组的像素发射蓝光。也称为图像元件的各个像素优选借助发光二极管实现。光学元件优选包括光学部件，如透镜、尤其菲涅尔透镜、光栅或二元衍射元件。
[0008]术语“单元格”涉及发光芯片的装置或各个发光芯片的排成组的发光面。在第一单元格之内分别设置有具有第一组的像素的一个或多个发光芯片和具有第二组的像素的一个或多个发光芯片，其中优选地，第一单元格中的相应的芯片的数量和/或设置是相同的。一组的像素优选是彼此相邻的。此外，这些像素还优选在下述范围中是彼此类似的，即一组的像素具有相同的峰值或主波长或在相同的光谱范围中发射或具有相同的生产类型。能够出现制造相关的偏差，如不同的放射强度。具有一组的像素的发光芯片与具有其他的、优选不同的组的像素的另一发光芯片相邻。尤其，相邻的发光芯片的能够用于描述发光元件的最小单元形成本发明的范围的第一单元格。此外，术语“在载体上平面的设置”理解为，发光芯片不仅能够并排地、例如成行地、而且能够矩阵式地设置。
[0009]第二单元格在耦合输出平面中限定。所述第二单元格包括不同组的像素的由光学元件引导的光。尤其，第二单元格是耦合输出平面中的相邻像素的能够用于描述耦合输出平面中的光的再分配的最小单元。
[0010]通过使用分别具有相同类型的发光的图像元件或像素的组的发光芯片，简化的制造方法是可能的。在相应的发光芯片中，组合相同类型的组的像素。这对于制造是有利的，因为能够放弃例如拜耳矩阵类型的、具有不同的滤色器的过滤装置或者与各个像素相关联的转换器。这使得制造方法不仅更简单、而且也更成本适宜。
[0011]通过使用光学元件，实现整个光学装置的高的分辨率，因为在第二单元格中分别聚集不同组的像素的光，尽管在第一单元格中具有相同类型的像素的组的发光芯片分别彼此相邻。尤其，分辨率不受到发光芯片的大小、例如其棱长限制。更确切地说，能实现的分辨率与像素本身的大小相关，其发射的光通过光学元件再分配。
[0012]再分配引起，不同波长的光在第二单元格中聚集，并且所述单元格的面积小于第一单元格，所述第一单元格基本上通过具有相同类型的像素的组的发光芯片形成。因此，光学装置将由芯片发射的光再分配，使得所得到的(由像素构成的)第二单元格小于(由芯片构成的)第一单元格。换言之，光学装置能够将由芯片发射的光转向并且此外聚焦。像素的第二单元格例如具有比第一单元格小的棱长、即其四分之一的棱长。由此得出用于直接发射的RGB显示器的构造的优点。
[0013]根据另一个实施方式，第三发光芯片平面地设置在载体上并且分别具有第三组的多个像素。现在，第一单元格包括各一个第一、第二和第三发光芯片。
[0014]第三组的像素能够发射分别与由第一组的像素发射的光的波长和由第二组的像素发射的光的波长不同的波长的光。尤其，第一、第二和第三组的像素能够发射光，所述光分别具有与其他两组的像素的光不同的光谱色。因此，例如，一组的像素产生红光，另一组的像素产生绿光并且最后一组的像素产生蓝光。因此，第一、第二和第三发光芯片产生三种不同颜色的光。
[0015]光学元件在此构建成，将由第一、第二和第三组的像素发射的光在耦合输出平面中聚集到第二单元格中，使得至少一个第二单元格具有小于每个第一单元格的面积的面积。
[0016]通过使用具有第三组的像素的第三发光芯片，借助光学装置能够示出其他颜色。因此，例如得到用于示出特定的色彩模式的基本配置。第一、第二和第三组的像素例如能够与RGB色彩模式的原色红、绿和蓝相关联。因此，光学元件能够提供第二单元格，所述第二单元格具有三个原色进而例如具有所有RGB原色。
[0017]根据另一个实施方式，第一、第二和第三发光芯片分别横向地或以矩阵设置的方式并排地设置在载体上。
[0018]根据另一个实施方式，至少第四发光芯片平面地设置在载体上并且分别具有至少第四组的多个像素。在该情况下，第一单元格包括各一个第一、第二、第三和至少一个第四发光芯片。例如，第四组的像素能够发射绿光。
[0019]光学元件在此构建成，将由第一、第二、第三和至少第四组的像素发射的光在耦合输出平面中聚集到第二单元格中，使得至少一个第二单元格具有小于每个第一单元格的面积的面积。
[0020]至少第四发光芯片的应用是基于两个或三个不同的发光芯片的至今为止提出的装置的改进方案。在此，可能的是，第四组中的像素分别与第四颜色相关联，使得借助光学装置能够示出基于四个原色的色彩模型。但是，也可能的是，总共四个发光芯片中的两个发光芯片或其相应的像素组发射相同的波长进而例如能够示出具有红色、两次绿色、蓝色的拜耳矩阵。其他的关联同样是可能的，分别具有第五组的多个像素的第五发光芯片等同样是可能的。
[0021]根据另一个实施方式，至少一个第一单元格具有多个第一或第二发光芯片。
[0022]根据另一个实施方式，载体具有平坦的或弯曲的面。以这种方式，光学装置能够在一个平面中、例如作为发光面或显示器使用。然而，同样可能的是，装置根据三维形式借助于弯曲的载体构成。
[0023]根据另一个实施方式，第一、第二、第三和/或第四发光芯片以规则的二维网格设置在载体上。尤其，规则的二维网格能够是周期性的或近似周期性的。
[0024]网格例如通过发光芯片在载体上在第一单元格中限定的设置的周期性的或近似周期性的重复得出。优选地，重复通过在载体的面中沿两个不同方向的平移来限定。因此，由于光学元件的该设计方案，也在耦合输出平面中基于第二单元格得到重复的网格。
[0025]根据另一个实施方式，规则的二维网格具有正方形的、六边形的或准晶的网格。
[0026]在此，可能的是，发光芯片根据二维网格以正方形、六边形的或准晶的网格的形式设置。如果例如目标应用是弯曲的、平面的直接显示器，那么能够考虑相应的弯曲的