Optische Anordnung und Anzeigegerät Die vorliegende Erfindung betrifft eine optische Anordnung und ein Anzeigegerät.

Moderne Anzeigegeräte wie Displays beruhen häufig auf einer Anordnung aus einer Vielzahl von Bildelementen oder Pixeln. Die Auflösung solcher Displays hängt in erster Näherung von der Größe der Bildelemente selbst ab. Zur Herstellung von hochauflösenden Displays können lichtemittierende Chips auf Basis von Leuchtdioden beziehungsweise LEDs (light emitting diodes) verwendet werden. Zur Farbdarstellung müssen eine Vielzahl von kleinen lichtemittierenden LED-Chips in den drei Grundfarben wie Rot, Grün, Blau (RGB) aufgebaut werden. Im Falle von HDTV (high-definition television) sind circa 6 Millionen Chips notwendig. Dieser Ansatz hat verschiedene Nach ^¬ teile. Zum einen erfordern das Setzen und die Kontaktierung einer Vielzahl kleiner Chips einen nicht unwesentlichen zeitlichen und technischen Aufwand. Weiterhin ist die Effizienz und Flächennutzung kleiner Chips durch Flächenverluste beim Herstellungsprozess , beispielsweise durch Trennen und Kontak ^¬ tieren, reduziert. Schließlich sind kleine Chips anfälliger für Kleinstromprobleme als größere Chips.

Alternativ können pixelierte LED-Chips einer Grundfarbe, wie gewöhnlich Blau, eingesetzt werden und deren Pixel abwechselnd mit geeigneten Konversionselementen für andere Farben, wie Grün und Rot, versehen werden. Neben dem Fehlen hocheffizienter und stabiler Rot-Konverter stellt vor allem die notwendige Dicke der Konversionselemente von ca. 100 μιη eine ge- ometrische Limitierung der realisierbaren minimalen Pixelgröße dar.

Es besteht Bedarf an einer optischen Anordnung und einem An- zeigegerät, das mit einem einfacheren Prozess herstellbar ist und eine hohe Auflösung bereitstellen kann.

In einer Ausführungsform umfasst eine optische Anordnung eine Vielzahl von lichtemittierenden Chips auf einem Träger. Die optische Anordnung umfasst erste lichtemittierende Chips, die jeweils eine Mehrzahl von Pixeln einer ersten Gruppe aufweisen. Weiterhin umfasst die Anordnung zweite lichtemittierende Chips, die jeweils eine Mehrzahl von Pixeln einer zweiten Gruppe aufweisen. Weiterhin sind jeweils einer der ersten und einer der zweiten lichtemittierenden Chips in ersten Einheitszellen flächig auf dem Träger angeordnet. Die optische Anordnung umfasst zudem ein optisches Element, welches in Ab ^¬ strahlrichtung den lichtemittierenden Chips nachgeordnet ist. Das optische Element ist dazu eingerichtet, von den Pixeln der ersten und zweiten Gruppe emittiertes Licht derart in zweiten Einheitszellen in einer Auskoppelebene zusammenzuführen, dass mindestens eine zweite Einheitszelle eine Fläche aufweist, die geringer ist als die Fläche je einer der ersten Einheitszellen. Es ist ferner möglich, dass jede zweite Einheitszelle eine Fläche aufweist, die geringer ist als die Fläche je einer der ersten Einheitszellen. Beispielsweise umfasst die optische Anordnung eine erste Einheitszelle und zu ^¬ mindest zwei zweite Einheitszellen, wobei die zweiten Ein- heitszellen jeweils eine Fläche aufweisen, die geringer ist als die Fläche der ersten Einheitszelle. Der Träger ist beispielsweise aus einem keramischen Material gefertigt und verfügt über elektrische Verbindungen, um die optische Anordnung mit einer Steuereinheit verbinden zu können. Bevorzugt sind dabei die Pixel der ersten Gruppe einge- richtet, Licht einer ersten Wellenlänge zu emittieren, wäh ^¬ rend die Pixel der zweiten Gruppe eingerichtet sind, Licht einer anderen Wellenlänge zu emittieren. Beispielsweise emit ^¬ tieren die Pixel der ersten Gruppe rotes Licht, während die Pixel der zweiten Gruppe grünes Licht emittieren oder umge- kehrt. Es ist jedoch auch möglich, dass die Pixel der ersten Gruppe oder die Pixel der zweiten Gruppe blaues Licht emit ^¬ tieren. Die einzelnen Pixel, auch Bildelemente genannt, sind bevorzugt mit Leuchtdioden umgesetzt. Das optische Element umfasst bevorzugt optische Komponenten, wie Linsen, insbeson- dere Fresnel-Linsen, Gitter oder binäre diffraktive Elemente.

Der Begriff „Einheitszelle" bezieht sich auf die Anordnung der lichtemittierenden Chips beziehungsweise den zu Gruppen geordneten Leuchtflächen der einzelnen lichtemittierenden Chips. Innerhalb der ersten Einheitszellen sind jeweils ein oder mehrere lichtemittierende Chips mit Pixeln der ersten Gruppe und ein oder mehrere lichtemittierende Chips mit Pi ^¬ xeln der zweiten Gruppe angeordnet, wobei vorzugsweise die Zahl und/oder Anordnung der jeweiligen Chips in der ersten Einheitszelle gleich ist. Pixel einer Gruppe sind vorzugswei ^¬ se einander benachbart. Sie sind ferner vorzugsweise einander ähnlich in dem Sinne, dass Pixel einer Gruppe die gleiche Peak- oder Dominantwellenlänge aufweisen beziehungsweise im gleichen Spektralbereich emittieren oder vom selben Ferti- gungstyp sind. Herstellungsbedingte Abweichungen, wie unter ^¬ schiedliche Abstrahlintensitäten können auftreten. Ein lichtemittierender Chip mit einer Gruppe von Pixel ist einem weiteren lichtemittierenden Chip mit einer weiteren, bevorzugt unterschiedlichen, Gruppe von Pixeln benachbart. Insbesondere bildet die kleinste Einheit von benachbarten lichtemittierenden Chips, die verwendet werden kann, das optische Element zu beschreiben, eine erste Einheitszelle im Sinne dieser Anmel- dung. Des Weiteren ist der Begriff „flächige Anordnung auf dem Träger" so zu verstehen, dass die lichtemittierenden Chips sowohl nebeneinander, beispielsweise in einer Reihe, als auch nach Art einer Matrix angeordnet werden können. Die zweiten Einheitszellen sind in der Auskoppelebene defi ^¬ niert. Sie umfassen das vom optischen Element geführte Licht der Pixel unterschiedlicher Gruppen. Insbesondere ist eine zweite Einheitszelle die kleinste Einheit benachbarter Pixel in der Auskoppelebene, die dazu verwendet werden kann, die Lichtumverteilung in der Auskoppelebene zu beschreiben.

Durch die Verwendung von lichtemittierenden Chips mit jeweils Gruppen von gleichartigen lichtemittierenden Bildelementen oder Pixeln ist ein vereinfachtes Herstellungsverfahren mög- lieh. In den jeweiligen lichtemittierenden Chip sind gleichartige Gruppen von Pixeln zusammengefasst . Dies ist ein Vor ^¬ teil für die Herstellung, weil auf eine Filteranordnung mit unterschiedlichen Farbfiltern, beispielsweise nach Art einer Bayer-Matrix, oder den einzelnen Pixeln zugeordnete Konverter verzichtet werden kann. Dies macht das Herstellungsverfahren nicht nur einfacher, sondern auch kostengünstiger.

Durch Verwendung des optischen Elements wird eine hohe Auflö ^¬ sung der gesamten optischen Anordnung erzielt, da in den zweiten Einheitszellen jeweils Licht von Pixeln unterschiedlicher Gruppen zusammengeführt wird, obwohl in den ersten Einheitszellen jeweils die lichtemittierenden Chips mit Gruppen gleichartiger Pixel einander benachbart sind. Die Auflö- sung ist insbesondere nicht durch die Größe der lichtemittie ^¬ renden Chips, beispielsweise durch deren Kantenlänge, be ^¬ grenzt. Vielmehr hängt die erreichbare Auflösung von der Grö ^¬ ße der Pixel selbst ab, deren emittiertes Licht durch das op- tische Element umverteilt wird.

Die Umverteilung führt dazu, dass Licht unterschiedlicher Wellenlänge in den zweiten Einheitszellen zusammengeführt wird und diese Einheitszellen in der Fläche kleiner sind, als die ersten Einheitszellen, die im wesentlichen durch die lichtemittierenden Chips mit Gruppen gleichartiger Pixel gebildet sind. Die optische Anordnung verteilt also das von den Chips emittierte Licht so um, dass die resultierenden zweiten Einheitszellen (bestehend aus Pixeln) kleiner sind als die ersten Einheitszellen (bestehend aus Chips) . Mit anderen Worten, die optische Anordnung kann das von den Chips emittierte Licht umlenken und zudem fokussieren. Die zweiten Einheitszellen der Pixel haben beispielsweise eine um einen Faktor 4 kleinere Kantenlänge als die ersten Einheitszellen. Dadurch ergeben sich Vorteile für den Aufbau von direkt emittierenden RGB-Displays .

Nach einer weiteren Ausführungsform sind dritte lichtemittierende Chips flächig auf dem Träger angeordnet und weisen je- weils eine Mehrzahl von Pixeln einer dritten Gruppe auf. Die erste Einheitszelle umfasst nunmehr jeweils einen der ersten, der zweiten und der dritten lichtemittierenden Chips.

Die Pixel der dritten Gruppe können Licht einer Wellenlänge emittieren, die sich jeweils von der Wellenlänge des von den Pixeln der ersten Gruppe emittierten Lichts und des von den Pixeln der zweiten Gruppe emittierten Lichts unterscheidet. Insbesondere können die Pixel der ersten, der zweiten und der dritten Gruppe Licht emittieren, dass jeweils eine andere Spektralfarbe als das Licht der Pixel der anderen zwei Grup ^¬ pen aufweist. Beispielsweise erzeugen somit Pixel der einen Gruppe rotes Licht, Pixel einer weiteren Gruppe grünes Licht und Pixel der letzten Gruppe blaues Licht. Die ersten, die zweiten und die dritten lichtemittierenden Chips erzeugen somit Licht dreier unterschiedlicher Farben.

Das optische Element ist dabei eingerichtet, von den Pixeln der ersten, zweiten und dritten Gruppe emittiertes Licht derart in zweiten Einheitszellen in der Auskoppelebene zusammenzuführen, dass mindestens eine zweite Einheitszelle eine Flä ^¬ che aufweist, die geringer ist als die Fläche je einer der ersten Einheitszellen.

Durch die Verwendung von dritten lichtemittierenden Chips mit einer dritten Gruppe von Pixeln können weitere Farben mit der optischen Anordnung dargestellt werden. Damit ist beispiels ^¬ weise eine Grundkonfiguration für die Darstellung eines be- stimmten Farbmodells gegeben. Beispielsweise können die Pixel der ersten, zweiten und dritten Gruppe den Grundfarben Rot, Grün und Blau des RGB-Farbmodells zugeordnet werden. Das op ^¬ tische Element ist dann in der Lage, zweite Einheitszellen bereitzustellen, die drei Grundfarben und somit beispielswei- se alle RGB Grundfarben aufweisen.

Nach einer weiteren Ausführungsform sind jeweils ein erster, zweiter und dritter lichtemittierender Chip lateral oder in Matrixanordnung nebeneinander auf dem Träger angeordnet.

Nach einer weiteren Ausführungsform sind wenigstens vierte lichtemittierende Chips flächig auf dem Träger angeordnet und weisen jeweils eine Mehrzahl von Pixeln wenigstens einer vierten Gruppe. Die erste Einheitszelle umfasst in diesem Fall jeweils einen der ersten, der zweiten, der dritten und wenigstens einen vierten lichtemittierenden Chips. Beispielsweise können die Pixel der vierten Gruppe grünes Licht emit- tieren.

Das optische Element ist dabei eingerichtet, von den Pixeln der ersten, zweiten, dritten und wenigstens vierten Gruppe emittiertes Licht derart in zweiten Einheitszellen in der Auskoppelebene zusammenzuführen, dass mindestens eine zweite Einheitszelle eine Fläche aufweist, die geringer ist als die Fläche je einer der ersten Einheitszellen.

Die Verwendung von wenigstens vierten lichtemittierenden Chips stellt eine Weiterbildung der bisherigen vorgestellten Anordnung auf Basis von zwei oder drei unterschiedlichen lichtemittierenden Chips dar. Es ist dabei möglich, dass den Pixeln aus der vierten Gruppe jeweils eine vierte Farbe zuge ^¬ ordnet ist, so dass mit der optischen Anordnung ein Farbmo- dell auf Basis von vier Grundfarben darstellbar ist. Es ist aber auch möglich, dass zwei aus den insgesamt vier licht ^¬ emittierenden Chips beziehungsweise ihre jeweiligen Gruppen von Pixeln eine gleiche Wellenlänge emittieren und so bei ^¬ spielsweise eine Bayer-Matrix mit den Farben Rot, zwei Mal Grün, Blau darstellen können. Andere Zuordnungen sind ebenso möglich, ebenso fünfte lichtemittierende Chips mit jeweils einer Mehrzahl von Pixeln einer fünften Gruppe usw.

Nach einer weiteren Ausführungsform weist zumindest eine der ersten Einheitszellen eine Mehrzahl von ersten oder zweiten lichtemittierenden Chips auf. Nach einer weiteren Ausführungsform weist der Träger eine ebene oder gekrümmte Fläche auf. Auf diese Weise kann die op ^¬ tische Anordnung in einer Ebene, beispielsweise als Leucht ^¬ fläche oder Display, verwendet werden. Es ist jedoch eben- falls möglich die Anordnung gemäß einer drei-dimensionalen Form mittels eines gekrümmten Trägers auszuführen.

Nach einer weiteren Ausführungsform sind die ersten, zweiten, dritten und/oder vierten lichtemittierenden Chips in einem regelmäßigen zweidimensionalen Gitter auf dem Träger angeordnet. Insbesondere kann das regelmäßige zweidimensionale Git ^¬ ter periodisch oder quasi-periodisch sein.

Das Gitter ergibt sich beispielsweise durch periodische oder quasi-periodische Wiederholung der in den ersten Einheitszel ^¬ len definierten Anordnung von lichtemittierenden Chips auf dem Träger. Vorzugsweise ist die Wiederholung durch Translation in zwei verschiedenen Richtungen in der Fläche des Trägers definiert. In Folge der Ausgestaltung des optischen Ele- ments ergibt sich damit auch ein sich wiederholendes Gitter in der Auskoppelebene auf Basis der zweiten Einheitszellen.

Nach einer weiteren Ausführungsform weist das regelmäßige zweidimensionale Gitter ein quadratisches, ein hexagonales oder ein quasi-kristallines Gitter auf.

Hierbei ist es möglich, die lichtemittierenden Chips entspre ^¬ chend des zweidimensionalen Gitters in Form von Quadraten, hexagonalen, oder quasi-kristallinen Gittern anzuordnen. Ist beispielsweise die Zielanwendung ein gekrümmtes, flächiges

Direkt-Display, können entsprechende gekrümmte Chipanordnun ^¬ gen in Betracht gezogen werden, wie zum Beispiel zum Aufbau eines kugelförmigen Fußballs ein zweidimensionales Gitter nach Art von Penta- und Hexagonen geeignet sind.

Weiterhin denkbar ist, dass die jeweiligen Gruppen von Pixeln der lichtemittierenden Chips in Form eines quadratischen, eines hexagonalen oder eines quasi-kristallinen Musters angeordnet sind. Die jeweiligen zweidimensionalen Gitter können dann derart realisiert sein, dass die jeweiligen lichtemit ^¬ tierenden Chips entlang ihrer Außenkanten benachbart zueinan- der oder unmittelbar aneinander angrenzend angeordnet werden und somit das zweidimensionale Gitter in Form eines Quadra ^¬ tes, Hexagons oder allgemein einer polygonen Form bilden.

Ein regelmäßiges Gitter kann durch periodische Wiederholung der Einheitszelle in den drei Raumrichtungen konstruiert wer ^¬ den und besitzt deshalb nur 2-, 3-, 4-, 6-zählige Symmetrien. Jedoch kann auch eine doppelte Einheitszelle (oder Einheits ^¬ zelle höherer Ordnung) in nichtperiodischer Weise wiederholt werden und bezeichnet ein quasi-kristallines Gitter im Sinne dieser Anmeldung. Ein Beispiel ist etwa ein sogenanntes Pen ^¬ rosegitter .

In einer weiteren Ausführungsform sind weitere lichtemittierende Chips flächig, insbesondere eben, auf dem Träger ange- ordnet und umfassen jeweils eine weitere Gruppe von Pixeln. Die ersten Einheitszellen umfassen dann jeweils einen der ersten, der zweiten, der dritten, der vierten und der weiteren lichtemittierenden Chips, beispielsweise fünfte licht ^¬ emittierende Chips mit jeweils einer Mehrzahl von Pixeln ei- ner fünften Gruppe.

Das optische Element ist dann eingerichtet, von den Pixeln der ersten, zweiten, dritten, vierten und der weiteren Gruppe emittiertes Licht derart in zweiten Einheitszellen in der Auskoppelebene zusammenzuführen, dass mindestens eine zweite Einheitszelle eine Fläche aufweist, die geringer ist als die Fläche je einer der ersten Einheitszellen. Ferner kann jede zweite Einheitszelle eine Fläche aufweisen, die geringer ist als die Fläche je einer der ersten Einheitszellen.

Die Verwendung weiterer lichtemittierender Chips sowie weiterer Gruppen von Pixeln stellt gewissermaßen eine Verallgemei- nerung des vorliegenden Prinzips einer optischen Anordnung dar. Es ist damit möglich, auf flexible Art und Weise licht ^¬ emittierende Chips mit unterschiedlichen lichtemittierenden Pixeln zu einer größeren Anordnung zusammenzufassen. Nach einer weiteren Ausführungsform ist das Hybrid aus Träger, lichtemittierenden Chips und optischem Element integriert. In diesem Fall ergibt sich im Zuge der Herstellung der optischen Anordnung ein Bauteil, deren Komponenten bereits bei der Herstellung zueinander ausgerichtet und in der Folge justierstabil sind. Alternativ ist es möglich, dass der Träger mit den lichtemittierenden Chips und dem optischen Element bestückt ist. In diesem Fall ist die optische Anord ^¬ nung modular und die einzelnen Komponenten können getrennt voneinander hergestellt werden. So ist es zum Beispiel mög- lieh, die optische Anordnung auf Waferbasis herzustellen. Be ^¬ vorzugt werden ein lichtemittierender Wafer und ein Mikroop- tik-Wafer, der das optische Element umfasst, getrennt herge ^¬ stellt und dann verbunden. Nach einer weiteren Ausführungsform umfasst das optische Element eine Anordnung aus Mikrolinsen. Die Mikrolinsen sind dabei eingerichtet, divergente Strahlungsbündel des von den lichtemittierenden Chips emittierten Lichts zu kollimieren. Zudem können parallele Strahlungsbündel zusammengeführt wer ^¬ den. Mit Hilfe der Mikrolinsen wird also eine Strahlführung realisiert, so dass Licht der jeweiligen Pixel der lichtemit ^¬ tierenden Chips in die zweiten Einheitszellen geführt wird.

Nach einer weiteren Ausführungsform umfasst das optische Element eine Prismenanordnung. Die Prismenanordnung ist dabei eingerichtet, Licht zu führen und/oder umzulenken. Mit Hilfe der Prismenanordnung erfolgt eine Umverteilung des Lichtes der jeweiligen Gruppen von Pixeln der unterschiedlichen lichtemittierenden Chips aus den ersten Einheitszellen in die zweiten Einheitszellen. Die Prismenanordnung kann so ausgeführt sein, dass Neigungswinkel und die Ausrichtung der einzelnen Prismen für verschiedene Pixel jeweils unterschied ^¬ lich sind.

In einer weiteren Ausführungsform sind die Mikrolinsenanord- nung und die Prismenanordnung monolithisch im optischen Ele- ment integriert.

Nach einer weiteren Ausführungsform sind die Mikrolinsenano- rdnung und die Prismenanordnung als separate Elemente ausge ^¬ führt .

Nach einer weiteren Ausführungsform sind die auf dem Träger angeordneten Pixel jeweils separat ansteuerbar. Insbesondere ist die Intensität des jeweils emittierten Lichtes eines an ^¬ gesteuerten Pixels einstellbar.

Auf diese Weise lässt sich beispielsweise ein Display reali ^¬ sieren, wie etwa ein LED-Direkt-Display, also ein Display oh ^¬ ne LCD Bildgeber. Für Displays mit LEDs, deren Pixel homogen leuchten, muss ansonsten ein bildgebendes Element, beispiel ^¬ weise ein LCD, nachgeschaltet werden. Dies hat unter anderem den Vorteil einer im Vergleich höheren Auflösung. Nach einer weiteren Ausführungsform sind die auf dem Träger angeordneten Pixel eingerichtet, Licht gemäß eines Farbmo ^¬ dellstandards zu emittieren. Der Farbmodellstandard kann ins ^¬ besondere ein RGB- oder RGBY-Farbmodell umfassen. Nach einer Ausführungsform umfasst ein Anzeigegerät eine op ^¬ tische Anordnung, wie sie obenstehend gezeigt wurde. Darüber hinaus verfügt das Anzeigegerät über eine Steuereinheit zum Ansteuern der auf dem Träger angeordneten Pixel. Auf einem Träger einer geeigneten Größe lässt sich die Vielzahl von lichtemittierenden Chips anordnen. Die erste Einheitszelle stellt dabei die kleinste Einheit dar. Auf diese Weise kann die optische Anordnung zu einem Anzeigegerät wie einem Bildschirm, einem Fernseher oder Monitor zusammengefügt und betrieben werden. Bei gegebener Auflösung, zum Beispiel für ein HDTV-Display (High Definition Television, engl, für hochauflösendes Fernsehen) , benötigt ein Anzeigegerät der vorgeschlagenen Art, welches pixelierte Chips und das be ^¬ schriebene optische Element aufweist, deutlich weniger Chips als ein vergleichbares Anzeigegerät aus kleinen Einzelchips.

Die Erfindung wird nachfolgend an mehreren Ausführungsbei ^¬ spielen anhand von Figuren näher erläutert. Soweit sich Teile oder Bauelemente in ihrer Funktion entsprechen, wird deren Beschreibung nicht in jeder der folgenden Figuren wiederholt.

Es zeigen: Figuren 1A, 1B, IC Ausführungsbeispiele einer optischen Anordnung und

Figur 2 eine weiteres Ausführungsbeispiel einer optischen

Anordnung.

Figur 1A zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer opti ^¬ schen Anordnung. Auf einem Systemträger 1, der beispielsweise aus einer Keramik aufgebaut sein kann, sind mehrere licht- emittierende Chips 2 angeordnet. Die lichtemittierenden Chips 2 umfassen jeweils eine Gruppe von lichtemittierenden Pixeln 21, 22, 23, die jeweils dazu eingerichtet sind, unterschied ^¬ liche Farben zu emittieren. So verfügt beispielsweise in Fi ^¬ gur 1A ein lichtemittierender Chip 2 über Pixel einer ersten Gruppe 21. Ein weiterer lichtemittierender Chip 2 weist Pixel einer zweiten Gruppe 22 auf, und ein dritter lichtemittierender Chip 2 umfasst entsprechende Pixel einer dritten Gruppe 23. Beispielsweise können die unterschiedlichen Pixel der Gruppen 21, 22, 23 die Farben Rot, Grün und Blau emittieren. In dieser beispielhaften Ausführungsform sind die drei lichtemittierenden Chips mit den ersten, zweiten und dritten Gruppen 21, 22, 23 lateral nebeneinander angeordnet und bilden so eine erste Einheitszelle El. Der Systemträger 1 und die pixelierten lichtemittierenden Chips 2 können ein monolithisches Bauteil sein. Alternativ kann der Systemträger separat gefertigt und anschließend mit den einzelnen Chips bestückt werden. In der Zeichnung nicht gezeigt sind elektrische Verdrahtungen, sowie Details des Aufbaus und der entsprechenden Komponenten wie zum Beispiel Klebstoff, Lot, Lötpads, Bonddrähte und dergleichen. Die Pi ^¬ xel der einzelnen Chips haben typischerweise einen Durchmes ^¬ ser W _p im Bereich von 50 μιη und sind in einem Pixelraster von 20 bis 30 μιη zueinander angeordnet. Die Chips haben eine Kan ^¬ tenlänge A _c in der Größenordnung von 1000 μιη.

In Abstrahlrichtung den lichtemittierenden Chips nachgeordnet ist ein Array aus Mikrolinsen 3 gefolgt von einem Pris- menarray 4, sowie einem weiteren Prismenarray 5 und einem weiteren Mikrolinsenarray 6. Diese optischen Komponenten bilden ein optisches Element zum Kollimieren und Lenken des Lichtes, welches von den Pixeln der unterschiedlichen Gruppen emittiert wird. Alternativ oder ergänzend können statt Mikro ^¬ linsen und/oder Prismen auch Gitter, holographische Elemente, Fresnel-Linsen sowie binäre diffraktive Elemente verwendet werden. Des Weiteren ist eine Auskoppelebene 7 (auch als Be ^¬ wertungsebene bezeichnet) gezeigt, die, wie im Folgenden ge- zeigt wird, einer neuen Lichtquelle mit pixelweise umverteil ^¬ ten Emissionsflächen entspricht.

In der Abbildung 1A sind weitere Details des optischen Ele ^¬ mentes nicht gezeigt. Diese umfassen zum Beispiel Blenden zur optischen Kanaltrennung, weitere Blenden zum Beispiel auf der Bewertungsebene 7, mechanische und Justagekomponenten wie Ab ^¬ standshalter, Justiermarken und dergleichen.

Im Betrieb der optischen Anordnung, die in dieser Figur 1A als Ausschnitt mit drei pixelierten lichtemittierenden Chips mit den Gruppen 21, 22 und 23 gezeigt ist, emittieren die Pi ^¬ xel der ersten Gruppe 21, der zweiten Gruppe 22 und der dritten Gruppe 23 jeweils entsprechend ihres Emissionsspektrums. In dieser beispielhaften Ausführungsform emittieren bei- spielsweise die Pixel der ersten Gruppe 21 ein rotes Licht, die Pixel der zweiten Gruppe 22 ein grünes Licht und die Pi ^¬ xel der dritten Gruppe 23 ein blaues Licht. Die einzelnen Pi ^¬ xels können mit einer weiteren Optik beispielsweise einer Linse versehen sein, werden jedoch im Allgemeinen in divergenter Art und Weise abstrahlen.

Die einzelnen Strahlen treffen auf dem Mikrolinsenarray 3 je- weils einzelnen Pixeln nachgeordnet korrespondierende Mikro- linsen 3. Diese Mikrolinsen 3 kollimieren das Licht der einzelnen Pixel, welches von den Pixeln jeweils divergent abge ^¬ strahlt wurde. Die einzelnen Lichtstrahlen fallen nunmehr in kollimierter, vorzugsweise paralleler Weise auf das nachge- ordnete Prismenarray 4, wobei dieses Element das kollimierte Licht um einen vorgegeben Winkel ablenkt. Der jeweilige Win ^¬ kel kann von Pixel zu Pixel unterschiedlich sein kann. Die Winkel sind jedoch so gewählt, dass nachfolgend die jeweils abgelenkten Lichtstrahlen auf das zweite Prismenarray 5 ge- lenkt werden und dort wieder parallel zu einer Normalen des

Arrays 5 abgelenkt werden. Zusätzlich befindet sich das zwei ^¬ te Mikrolinsenarray 6 in einer solchen Position, dass die zu ^¬ vor durch die ersten und zweiten Prismenarrays 4, 5 abgelenkten Lichtstrahlen erfasst werden und auf die nachgeordnete Auskoppelebene 7 fokussiert werden können. Dazu ist die Posi ^¬ tion einzelner Linsen im zweiten Mikrolinsenarray 6 ebenfalls auf die Ablenkwinkel der zuvor durch die Prismenarrays 4, 5 abgelenkten Lichtstrahlen angepasst. In der Auskoppelebene 7 erfolgt somit durch die Mikrolin- senarrays 3, 6 und Prismenarrays 4, 5 eine Umverteilung der von den Pixel der lichtemittierenden Chips emittierten Lichtstrahlen derart, dass, wie in der Zeichnung durch gestrichelte Linien angedeutet ist, jeweils drei Farben als umverteilte Pixel 21', 22' und 23' in einer zweiten Einheitszelle E2 be ^¬ nachbart sind. Mit anderen Worten lässt sich also durch die von dem optischen Element bewirkte Umverteilung eine Erhöhung der Auflösung der optischen Anordnung erzielen. In Figur 1 ist die optische Anordnung lediglich in einem Ausschnitt gezeigt, der drei unterschiedliche lichtemittierende Chips umfasst. An der jeweils linken beziehungsweise rechten Seite des gezeigten Ausschnittes können sich entsprechende weitere lichtemittierende Chips gemäß den oben ausgeführten Prinzipien anschließen. Weiterhin ist es möglich, dass die hier gezeigte lineare Anordnung durch weitere Anordnung in einer zweiten Dimension ergänzt ist und somit ein flächiges zweidimensionales optisches Element ergeben.

Figur 1B zeigt eine weitere beispielhafte Ausführungsform ei ^¬ ner optischen Anordnung. Die hier gezeigte optische Anordnung basiert auf der in Figur 1A gezeigten Anordnung, wohingegen lediglich das erste Mikrolinsenarray 3 und das zweite Pris- menarray 4 beziehungsweise das zweite Prismenarray 5 und das zweite Mikrolinsenarray 6 jeweils einstückig, zum Beispiel als monolithische Bauteile ausgeführt sind. Figur IC zeigt eine weitere beispielhafte Ausführungsform ei ^¬ ner optischen Anordnung nach dem vorgeschlagenen Prinzip. Auch diese Anordnung basiert auf der in Figur 1A gezeigten Anordnung. Die das optische Element bildenden Komponenten, das heißt das erste und zweite Mikrolinsenarray 3, 6 sowie das erste und zweite Prismenarray 4, 5 sind hier gemeinsam von einem monolithischen Bauteil umfasst.

Figur 2 zeigt eine weitere beispielhafte Ausführungsform ei ^¬ ner optischen Anordnung. Die hier gezeigte Anordnung stellt eine zweidimensionale flächige Anordnung mit einer ersten quadratischen Einheitszelle El aus vier lichtemittierenden Chips dar, die ein quadratisches Muster bilden. Dabei sind zwei gleichartige lichtemittierende Chips vorgesehen. Für je- - Il ^¬ de erste, zweite und dritte Gruppe von lichtemittierenden Pi ^¬ xeln 21, 22, 23 ist in der Anordnung mindestens ein licht ^¬ emittierender Chip vorgesehen. Die Pixel der ersten Gruppe 21 emittieren beispielsweise rotes Licht, die Pixel der zweiten Gruppe 22 emittieren beispielsweise grünes Licht und die Pi ^¬ xel der dritten Gruppe 23 emittieren beispielsweise blaues Licht .

In ähnlicher Weise, wie schematisch in den Figuren 1A bis IC gezeigt, befinden sich nachgeordnet über den lichtemittierenden Chips entsprechende optische Elemente, die jeweils das erste und zweite Mikrolinsenarray und das erste und zweite Prismenarray umfassen. Die optischen Elemente sind dabei der ^¬ art eingestellt, dass das von den Pixeln emittierte Licht aus der ersten Einheitszelle El so in eine zweite Einheitszelle E2 emittiert wird, dass benachbarte Pixel jeweils unter ^¬ schiedliche Farben beinhalten und somit eine erhöhte Auflö ^¬ sung erzielt wird. Die Umverteilung infolge des optischen Elements ist in der Abbildung durch die weißen Pfeile ange- deutet.

Die Ausführung der Mikrolinsenarrays 3, 6 und der Pris- menarrays 4, 5 ist den Ausführungsformen gemäß der Figuren 1A bis IC ähnlich. Letztere kollimieren und führen das Licht, das von den einzelnen Pixeln emittiert wird, entlang einer Richtung. Grundsätzlich ist es möglich, dass dieses Prinzip für eine zweidimensionale Anordnung auf dessen Zeilen oder Spalten angewandt wird. Es kann jedoch vorteilhaft sein, dass die Mikrolinsenarrays 3, 6 und die Prismenarrays 4, 5 so ein- gerichtet sind, dass auch zwischen den Zeilen und Spalten der lichtemittierenden Chips Licht umverteilt wird. Dies hat un ^¬ ter anderem den Vorteil, dass Licht eines Pixels nur gering ^¬ fügig abgelenkt werden muss. Der Durchmesser der Mikrolinsen liegt bevorzugt nicht unter 50 μιη damit ihre optischen Eigenschaften im Wesentlichen re- fraktiv sind. Vorteilhaft ist es, dass die Winkelablenkung durch die Prismenarrays klein sind, beispielsweise kleiner als 30°, bevorzugt kleiner 15°, besonders bevorzugt kleiner 10°. Dies ist dann der Fall, wenn das von einem Pixel auf dem Chip emittierte Licht in der Draufsicht nur bis zu einem in der Auskoppelebene 7 benachbarten Pixel gelenkt wird.

Die gezeigte optische Anordnung verteilt das von den licht ^¬ emittierenden Chips, beispielsweise LED-Chips, emittierte Licht so um, dass die resultierenden zweiten Einheitszellen E2, welche die Pixelgruppen 21, 22, 23 aufweisen, kleiner sind als die ersten Einheitszellen El, welche durch die Chip- Anordnung selbst definiert sind. In Figur 2 haben die zweiten Einheitszellen E2 der Pixel eine um einen Faktor 4 kleinere Kantenlänge als die ersten Einheitszellen El der Chips.

Dadurch ergeben sich Vorteile für den Aufbau von direkt emit- tierenden RGB-Displays . Realistische Zahlenwerte sind bei ^¬ spielsweise 500 μιη für die Kantenlänge A _c der Chips, sowie 100 μιη für die Kantenlänge oder Rastermaß A _p der Pixel. Damit ergeben sich beispielsweise folgende Verhältnisse: Gitterkonstante Chip / Gitterkonstante Pixel

= (A _c / A _p ) = 5

Fläche Chip / Fläche Pixel

= (A _c / A _p ) ² = 25.

Bei gegebener Auflösung (zum Beispiel für HDTV) benötigt ein Direkt-LED-Display aus pixelierten Chips und mit der be- schriebenen optischen Anordnung 25-mal weniger Chips als ein Direkt-LED-Display aus kleinen Einzelchips.

Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfin ^¬ dung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder die ^¬ se Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.

Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der deut ^¬ schen Anmeldung DE 10 2013 104 046.2, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.