光學(xué)裝置和顯示設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光學(xué)裝置和一種顯示設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代的顯示設(shè)備、如顯示器通常基于由多個(gè)圖像元件或像素構(gòu)成的裝置。這種顯示器的分辨率大致上與圖像元件本身的大小相關(guān)。為了制造高分辨率的顯示器，能夠使用基于發(fā)光二極管或者LED(light emitting d1des)的發(fā)光芯片。為了顯色，多個(gè)小的發(fā)光LED芯片必須以三個(gè)原色、如紅色、綠色、藍(lán)色(RGB)構(gòu)成。在HDTV(high-definit1ntelevis1n，高清晰度電視機(jī))的情況下，需要大約6百萬(wàn)個(gè)芯片。這種方式具有不同的缺點(diǎn)。一方面，多個(gè)小的芯片的安置和接觸需要大量時(shí)間的和技術(shù)的耗費(fèi)。此外，小的芯片的效率和面積利用由于在制造過(guò)程中的面積損耗、例如由于通過(guò)分離和接觸造成的面積損耗而降低。最后，與較大的芯片相比，小的芯片對(duì)于小電流問(wèn)題是更易受影響的。
[0003]替選地，能夠使用原色的、如通常藍(lán)色的像素化的LED芯片并且其像素交替地設(shè)置用于其他顏色、如綠色和紅色的適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換元件。除了缺少高效的且穩(wěn)定的紅色轉(zhuǎn)換器以外，尤其地，轉(zhuǎn)換元件的大約100 μm的必需的厚度是能實(shí)現(xiàn)的最小像素大小的幾何限制。
[0004]存在對(duì)下述光學(xué)裝置和顯示設(shè)備的需求，所述顯示設(shè)備能夠以更簡(jiǎn)單的工藝制造并且能夠提供高的分辨率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在一個(gè)實(shí)施方式中，光學(xué)裝置包括多個(gè)在載體上的發(fā)光芯片。光學(xué)裝置包括第一發(fā)光芯片，所述第一發(fā)光芯片分別具有第一組的多個(gè)像素。此外，裝置包括第二發(fā)光芯片，所述第二發(fā)光芯片分別具有第二組的多個(gè)像素。此外，各一個(gè)第一發(fā)光芯片和第二發(fā)光芯片在第一單元格中平面地設(shè)置在載體上。光學(xué)裝置還包括光學(xué)元件，所述光學(xué)元件沿放射方向在發(fā)光芯片的下游設(shè)置。
[0006]光學(xué)元件構(gòu)建成用于，將由第一組和第二組的像素發(fā)射的光在耦合輸出平面中在第二單元格中聚集，使得至少一個(gè)第二單元格具有小于每個(gè)第一單元格的面積的面積。還可能的是，每個(gè)第二單元格具有小于每個(gè)第一單元格的面積的面積。例如，光學(xué)裝置包括一個(gè)第一單元格和至少兩個(gè)第二單元格，其中第二單元格分別具有小于第一單元格的面積的面積。
[0007]載體例如由陶瓷材料制成并且具有電連接裝置，以便能夠?qū)⒐鈱W(xué)裝置與控制單元連接。在此，優(yōu)選地，第一組的像素構(gòu)建成發(fā)射第一波長(zhǎng)的光，而第二組的像素構(gòu)建成發(fā)射另一波長(zhǎng)的光。例如，第一組的像素發(fā)射紅光，而第二組的像素發(fā)射綠光或反之。然而，也可能的是，第一組的像素或第二組的像素發(fā)射藍(lán)光。也稱為圖像元件的各個(gè)像素優(yōu)選借助發(fā)光二極管實(shí)現(xiàn)。光學(xué)元件優(yōu)選包括光學(xué)部件，如透鏡、尤其菲涅爾透鏡、光柵或二元衍射元件。
[0008]術(shù)語(yǔ)“單元格”涉及發(fā)光芯片的裝置或各個(gè)發(fā)光芯片的排成組的發(fā)光面。在第一單元格之內(nèi)分別設(shè)置有具有第一組的像素的一個(gè)或多個(gè)發(fā)光芯片和具有第二組的像素的一個(gè)或多個(gè)發(fā)光芯片，其中優(yōu)選地，第一單元格中的相應(yīng)的芯片的數(shù)量和/或設(shè)置是相同的。一組的像素優(yōu)選是彼此相鄰的。此外，這些像素還優(yōu)選在下述范圍中是彼此類似的，即一組的像素具有相同的峰值或主波長(zhǎng)或在相同的光譜范圍中發(fā)射或具有相同的生產(chǎn)類型。能夠出現(xiàn)制造相關(guān)的偏差，如不同的放射強(qiáng)度。具有一組的像素的發(fā)光芯片與具有其他的、優(yōu)選不同的組的像素的另一發(fā)光芯片相鄰。尤其，相鄰的發(fā)光芯片的能夠用于描述發(fā)光元件的最小單元形成本發(fā)明的范圍的第一單元格。此外，術(shù)語(yǔ)“在載體上平面的設(shè)置”理解為，發(fā)光芯片不僅能夠并排地、例如成行地、而且能夠矩陣式地設(shè)置。
[0009]第二單元格在耦合輸出平面中限定。所述第二單元格包括不同組的像素的由光學(xué)元件引導(dǎo)的光。尤其，第二單元格是耦合輸出平面中的相鄰像素的能夠用于描述耦合輸出平面中的光的再分配的最小單元。
[0010]通過(guò)使用分別具有相同類型的發(fā)光的圖像元件或像素的組的發(fā)光芯片，簡(jiǎn)化的制造方法是可能的。在相應(yīng)的發(fā)光芯片中，組合相同類型的組的像素。這對(duì)于制造是有利的，因?yàn)槟軌蚍艞壚绨荻仃囶愋偷?、具有不同的濾色器的過(guò)濾裝置或者與各個(gè)像素相關(guān)聯(lián)的轉(zhuǎn)換器。這使得制造方法不僅更簡(jiǎn)單、而且也更成本適宜。
[0011]通過(guò)使用光學(xué)元件，實(shí)現(xiàn)整個(gè)光學(xué)裝置的高的分辨率，因?yàn)樵诘诙卧裰蟹謩e聚集不同組的像素的光，盡管在第一單元格中具有相同類型的像素的組的發(fā)光芯片分別彼此相鄰。尤其，分辨率不受到發(fā)光芯片的大小、例如其棱長(zhǎng)限制。更確切地說(shuō)，能實(shí)現(xiàn)的分辨率與像素本身的大小相關(guān)，其發(fā)射的光通過(guò)光學(xué)元件再分配。
[0012]再分配引起，不同波長(zhǎng)的光在第二單元格中聚集，并且所述單元格的面積小于第一單元格，所述第一單元格基本上通過(guò)具有相同類型的像素的組的發(fā)光芯片形成。因此，光學(xué)裝置將由芯片發(fā)射的光再分配，使得所得到的(由像素構(gòu)成的)第二單元格小于(由芯片構(gòu)成的)第一單元格。換言之，光學(xué)裝置能夠?qū)⒂尚酒l(fā)射的光轉(zhuǎn)向并且此外聚焦。像素的第二單元格例如具有比第一單元格小的棱長(zhǎng)、即其四分之一的棱長(zhǎng)。由此得出用于直接發(fā)射的RGB顯示器的構(gòu)造的優(yōu)點(diǎn)。
[0013]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，第三發(fā)光芯片平面地設(shè)置在載體上并且分別具有第三組的多個(gè)像素。現(xiàn)在，第一單元格包括各一個(gè)第一、第二和第三發(fā)光芯片。
[0014]第三組的像素能夠發(fā)射分別與由第一組的像素發(fā)射的光的波長(zhǎng)和由第二組的像素發(fā)射的光的波長(zhǎng)不同的波長(zhǎng)的光。尤其，第一、第二和第三組的像素能夠發(fā)射光，所述光分別具有與其他兩組的像素的光不同的光譜色。因此，例如，一組的像素產(chǎn)生紅光，另一組的像素產(chǎn)生綠光并且最后一組的像素產(chǎn)生藍(lán)光。因此，第一、第二和第三發(fā)光芯片產(chǎn)生三種不同顏色的光。
[0015]光學(xué)元件在此構(gòu)建成，將由第一、第二和第三組的像素發(fā)射的光在耦合輸出平面中聚集到第二單元格中，使得至少一個(gè)第二單元格具有小于每個(gè)第一單元格的面積的面積。
[0016]通過(guò)使用具有第三組的像素的第三發(fā)光芯片，借助光學(xué)裝置能夠示出其他顏色。因此，例如得到用于示出特定的色彩模式的基本配置。第一、第二和第三組的像素例如能夠與RGB色彩模式的原色紅、綠和藍(lán)相關(guān)聯(lián)。因此，光學(xué)元件能夠提供第二單元格，所述第二單元格具有三個(gè)原色進(jìn)而例如具有所有RGB原色。
[0017]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，第一、第二和第三發(fā)光芯片分別橫向地或以矩陣設(shè)置的方式并排地設(shè)置在載體上。
[0018]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，至少第四發(fā)光芯片平面地設(shè)置在載體上并且分別具有至少第四組的多個(gè)像素。在該情況下，第一單元格包括各一個(gè)第一、第二、第三和至少一個(gè)第四發(fā)光芯片。例如，第四組的像素能夠發(fā)射綠光。
[0019]光學(xué)元件在此構(gòu)建成，將由第一、第二、第三和至少第四組的像素發(fā)射的光在耦合輸出平面中聚集到第二單元格中，使得至少一個(gè)第二單元格具有小于每個(gè)第一單元格的面積的面積。
[0020]至少第四發(fā)光芯片的應(yīng)用是基于兩個(gè)或三個(gè)不同的發(fā)光芯片的至今為止提出的裝置的改進(jìn)方案。在此，可能的是，第四組中的像素分別與第四顏色相關(guān)聯(lián)，使得借助光學(xué)裝置能夠示出基于四個(gè)原色的色彩模型。但是，也可能的是，總共四個(gè)發(fā)光芯片中的兩個(gè)發(fā)光芯片或其相應(yīng)的像素組發(fā)射相同的波長(zhǎng)進(jìn)而例如能夠示出具有紅色、兩次綠色、藍(lán)色的拜耳矩陣。其他的關(guān)聯(lián)同樣是可能的，分別具有第五組的多個(gè)像素的第五發(fā)光芯片等同樣是可能的。
[0021]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，至少一個(gè)第一單元格具有多個(gè)第一或第二發(fā)光芯片。
[0022]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，載體具有平坦的或彎曲的面。以這種方式，光學(xué)裝置能夠在一個(gè)平面中、例如作為發(fā)光面或顯示器使用。然而，同樣可能的是，裝置根據(jù)三維形式借助于彎曲的載體構(gòu)成。
[0023]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，第一、第二、第三和/或第四發(fā)光芯片以規(guī)則的二維網(wǎng)格設(shè)置在載體上。尤其，規(guī)則的二維網(wǎng)格能夠是周期性的或近似周期性的。
[0024]網(wǎng)格例如通過(guò)發(fā)光芯片在載體上在第一單元格中限定的設(shè)置的周期性的或近似周期性的重復(fù)得出。優(yōu)選地，重復(fù)通過(guò)在載體的面中沿兩個(gè)不同方向的平移來(lái)限定。因此，由于光學(xué)元件的該設(shè)計(jì)方案，也在耦合輸出平面中基于第二單元格得到重復(fù)的網(wǎng)格。
[0025]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，規(guī)則的二維網(wǎng)格具有正方形的、六邊形的或準(zhǔn)晶的網(wǎng)格。
[0026]在此，可能的是，發(fā)光芯片根據(jù)二維網(wǎng)格以正方形、六邊形的或準(zhǔn)晶的網(wǎng)格的形式設(shè)置。如果例如目標(biāo)應(yīng)用是彎曲的、平面的直接顯示器，那么能夠考慮相應(yīng)的彎曲的