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Es wird ein 3D-Anzeigeelement angegeben.
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Eine zu lösende Aufgabe besteht unter anderem darin, ein 3D-Anzeigeelement anzugeben, welches eine verbesserte Farbwiedergabe aufweist.
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Bei dem 3D-Anzeigeelement handelt es sich beispielsweise um ein Anzeigeelement eines Fernsehers, eines Monitors oder einer Videowand. Das 3D-Anzeigeelement ist dazu eingerichtet Bilder anzuzeigen, die aus einer Vielzahl von Bildpunkten, auch Pixel genannt, zusammengesetzt sind. Dabei sind der Farbwert und/oder der Helligkeitswert eines jeden Bildpunkts in zumindest einer Raumrichtung von dem Betrachtungswinkel abhängig.
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Das 3D-Anzeigeelement bedarf keiner zusätzlichen technischen Hilfsmittel, wie beispielsweise einer Brille mit Shuttern oder Polarisationsfiltern, zum Erzeugen eines dreidimensionalen Bildeindrucks. Insbesondere ist das 3D-Anzeigeelement dazu eingerichtet, beim Betrachten mit bloßem Auge einen dreidimensionalen Bildeindruck angezeigter Bilder zu erwecken.
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Beispielsweise handelt es sich bei dem 3D-Anzeigelement um ein autostereoskopisches Anzeigeelement. Insbesondere weist ein Bildpunkt entlang eines Raumwinkels unterschiedliche diskrete Helligkeits- und/oder Farbwerte auf. Für einen Betrachter sind genau zwei unterschiedliche Helligkeits- und/oder Farbwerde eines jeden Bildpunktes wahrnehmbar.
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Beispielsweise weist jeder Bildpunkt zumindest fünf separat voneinander einstellbare Helligkeits- und/oder Farbwerte auf.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das 3D-Anzeigeelement ein lichtemittierendes Bauteil, welches dazu eingerichtet ist, Licht zu emittieren. Beispielsweise umfasst das optoelektronische Bauteil eine Vielzahl von lichtemittierenden Bereichen, die in einer ersten lateralen Ebene nebeneinander angeordnet sind. Beispielsweise sind die Bereiche an den Gitterpunkten eines Rechteckgitters, eines hexagonalen Gitters oder eines anderen periodischen Gitters in der ersten lateralen Ebene nebeneinander angeordnet. Insbesondere umfasst das lichtemittierende Bauteil zumindest einen Halbleiterchip, welcher mehrere lichtemittierende Bereiche umfasst, die in der ersten lateralen Ebene nebeneinander angeordnet sind. Alternativ kann beim lichtemittierenden Bauteil jeder lichtemittierende Bereich durch zumindest einen Halbleiterchip gebildet sein.
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Das lichtemittierende Bauteil ist dazu eingerichtet, im bestimmungsgemäßen Betrieb Licht zu emittieren. Insbesondere ist das lichtemittierende Bauteil dazu eingerichtet, entlang der ersten lateralen Ebene Licht unterschiedlicher Farborte und Helligkeitswerte zu emittieren.
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Beispielsweise ist das lichtemittierende Bauteil dazu eingerichtet, Licht im für einen Menschen sichtbaren Wellenlängenbereich, insbesondere einem Wellenlängenbereich zwischen UV-Strahlung und Infrarotstrahlung zu emittieren. Das lichtemittierende Bauteil weist eine Abstrahlrichtung auf, in der die im lichtemittierenden Bauteil erzeugtes Licht emittiert wird. Insbesondere ist das von dem lichtemittierenden Bauteil emittierte Licht divergent.
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Insbesondere wird ein Großteil des emittierten Lichts in der Abstrahlrichtung emittiert.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das 3D-Anzeigeelement eine optische Anordnung, die dazu eingerichtet ist, Licht zu beeinflussen. Insbesondere ist die optische Anordnung dazu eingerichtet, das von dem lichtemittierenden Bauteil emittierte Licht zu beeinflussen. Insbesondere beeinflusst die optische Anordnung das Licht mittels Reflexion, Refraktion und/oder Diffraktion. Die optische Anordnung ist dem lichtemittierenden Bauteil in Abstrahlrichtung nachgeordnet, sodass beispielsweise zumindest 80 % des Emittierten Lichts auf die optische Anordnung trifft.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des 3D-Anzeigeelements umfasst das lichtemittierende Bauteil eine Vielzahl von Triplets mit jeweils einem ersten, einem zweiten und einem dritten lichtemittierenden Bereich. Beispielsweise sind die Bereiche eines Triplets direkt benachbart zueinander angeordnet. In diesem Zusammenhang heißt benachbart zueinander angeordnet, dass entlang der ersten lateralen Ebene zwischen den Bereichen eines Triplets keine weiteren Bereiche angeordnet sind. Insbesondere sind die Bereiche eines Triplets dazu eingerichtet, Licht eines unterschiedlichen Wellenlängenbereiches zu emittieren. Weiter sind die Bereiche eines Triplets separat voneinander betreibbar. Beispielsweise sind die Bereiche eines Triplets dazu eingerichtet, dass das emittierte Licht im bestimmungsgemäßen Betrieb gemischt ist. Insbesondere weist das gemischte Licht von Bereichen eines Triplets einen vorgebbaren Farbort auf. Insbesondere umfasst jedes Triplet einen ersten Bereich, der Licht im roten Wellenlängenbereich emittiert, einen zweiten Bereich, der Licht im grünen Wellenlängenbereich emittiert und einen dritten Bereich, der Licht im blauen Wellenlängenbereich emittiert.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des 3D-Anzeigeelements sind die Triplets in einer ersten lateralen Ebene nebeneinander angeordnet. Beispielsweise sind die Triplets an den Gitterpunkten eines regelmäßigen Rechteckgitters, Hexagonalgitters oder eines anderen periodischen Gitters in der ersten lateralen Ebene angeordnet.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des 3D-Anzeigeelements sind die Bereiche in der ersten lateralen Ebene nebeneinander angeordnet. Beispielsweise sind die Bereiche an den Gitterpunkten eines regelmäßigen Rechteckgitters, Hexagonalgitters oder eines anderen periodischen Gitters in der ersten lateralen Ebene angeordnet.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des 3D-Anzeigeelements divergiert die optische Anordnung durchlaufendes Licht zueinander benachbarter Triplets. Beispielsweise emittieren die Triplets Licht, wobei zumindest eine Richtungskomponente des emittierten Lichts in der Abstrahlrichtung des lichtemittierenden Bauteils liegt. Vor dem Durchlaufen der optischen Anordnung können Teile des von benachbarten Triplets emittierten Lichts parallel oder konvergent zueinander verlaufen. Die optische Anordnung ist dazu eingerichtet, das emittierte Licht zu beeinflussen, sodass nach dem Durchlaufen der optischen Anordnung von unterschiedlichen Triplets emittiertes Licht divergiert. Insbesondere divergiert das die optische Anordnung durchlaufende Licht von zueinander benachbarten Triplets, für Triplets, die einem gleichen Bildpunkt des 3D-Anzeigeelements zugeordnet sind. Beispielsweise weist divergierendes Licht, nach dem Durchlaufen der optischen Anordnung, keinen gemeinsamen Schnittpunkt auf. Insbesondere vergrößert sich der Abstand des Lichts von zueinander benachbarten Triplets entlang der Abstrahlrichtung nach dem Durchlaufen der optischen Anordnung.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des 3D-Anzeigeelements durchmischt die optische Anordnung durchlaufendes Licht eines Triplets. Durchmischtes Licht eines Triplets ist dem Triplet zuordenbar, jedoch kann das durchmischte Licht nicht einzelnen Bereichen des Triplets zugeordnet werden. Insbesondere ist das Licht unterschiedlicher lichtemittierender Bereiche eines Triplets, vor dem Durchlaufen der optischen Anordnung, unterscheidbar, sodass ein Betrachter das emittierte Licht einzelner Bereiche eines Triplets diesen einzelnen Bereichen zuordnen kann. Insbesondere ist das Licht unterschiedlicher lichtemittierender Bereiche eines Triplets, nach dem Durchlaufen der optischen Anordnung, nicht unterscheidbar, sodass ein Betrachter das Licht eines Triplets als Mischlicht wahrnimmt.
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Beispielsweise parallelisiert die optische Anordnung durchlaufendes Licht eines Triplets. Beispielsweise verlaufen zumindest 80 Prozent des von einem Triplet emittierten Lichts nach dem Durchlaufen der optischen Anordnung parallel zueinander.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das 3D-Anzeigeelement ein lichtemittierendes Bauteil, welches dazu eingerichtet ist, Licht zu emittieren, und eine optische Anordnung, die dazu eingerichtet ist, das Licht zu beeinflussen, wobei das lichtemittierende Bauteil eine Vielzahl von Triplets mit jeweils einem ersten, einem zweiten und einem dritten lichtemittierenden Bereich umfasst, die Triplets in einer ersten lateralen Ebene nebeneinander angeordnet sind, die Bereiche in der ersten lateralen Ebene nebeneinander angeordnet sind, die optische Anordnung durchlaufendes Licht zueinander benachbarter Triplets divergiert, und die optische Anordnung durchlaufendes Licht eines Triplets durchmischt.
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Einem hier beschriebenen 3D-Anzeigeelement liegen dabei unter anderem die folgenden Überlegungen zugrunde. Bei autostereoskopischen Anzeigeelementen werden häufig mehrere Triplets von lichtemittierenden Bereichen zur Darstellung eines einzelnen Bildpunktes verwendet. Die Triplets sind beispielsweise in einer ersten lateralen Ebene nebeneinander angeordnet. Das von den Triplets emittierte Licht durchläuft eine optische Anordnung, welche beispielsweise eine Vielzahl von Linsen aufweist. Licht von Triplets, die einem gemeinsamen Bildpunkt zugeordnet sind, durchläuft beispielsweise eine gemeinsame Linse einer optischen Anordnung, sodass für einen Betrachter jede Linse einen Bildpunkt des mittels des 3D-Anzeigelements angezeigten Bildes darstellt. Nach dem Durchlaufen der Linse divergiert das Licht unterschiedlicher Triplets, so dass bei Betrachtung eines Bildpunktes abhängig von einem Raumwinkel das Licht unterschiedlicher Triplets wahrgenommen wird. Insbesondere sind auch die lichtemittierenden Bereiche, welche einem gemeinsamen Triplet zugeordnet sind, in der ersten lateralen Ebene nebeneinander angeordnet. Somit divergiert auch das Licht unterschiedlicher Bereiche, die einem gemeinsamen Triplet zugeordnet sind, nach dem Durchlaufen der optischen Anordnung. Dies führt dazu, dass der Farb- und/oder Helligkeitseindruck entlang eines Raumwinkels ungewollt variiert. Insbesondere wird Licht von unterschiedlichen Bereichen eines Triplets von einem Betrachter nicht als Mischlicht wahrgenommen, sondern wird abhängig vom Raumwinkel separat wahrgenommen. Dies führt zu einer verfälschten Darstellung von Farben und Helligkeiten bei der Wiedergabe von Bildern mittels eines 3D-Anzeigeelements.
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Das hier beschriebene 3D-Anzeigeelement macht nun unter anderem von der Idee Gebrauch, eine optische Anordnung zu verwenden, die dem lichtemittierenden Bauteil in Abstrahlrichtung nachgeordnet ist. Die optische Anordnung ist dazu eingerichtet, von dem lichtemittierenden Bauteil emittiertes Licht zu beeinflussen, sodass Licht, welches die optische Anordnung durchläuft, von zueinander benachbarten Triplets eines gemeinsamen Bildpunkts divergiert. Weiter ist die optische Anordnung dazu eingerichtet, Licht eines Triplets zu durchmischen.
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Vorteilhafterweise werden Farb- und Helligkeitswiedergabe des 3D-Anzeigeelements verbessert, da der Farbort und die Helligkeit des von einem Triplet emittierten Lichts entlang keines Raumwinkels variiert, sondern als Mischlicht wahrgenommen wird.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des 3D-Anzeigeelements emittieren der erste, zweite und dritte Bereich paarweise Licht eines unterschiedlichen Wellenlängenbereichs. Beispielsweise emittiert der erste Bereich Licht eines roten Wellenlängenbereichs, der zweite Bereich Licht eines grünen Wellenlängenbereichs und der dritte Bereich Licht eines blauen Wellenlängenbereichs. Insbesondere ist mittels gezielter Ansteuerung der Bereiche der Farbort des Mischlichts der Bereiche einstellbar. Insbesondere können die Bereiche eines Triplets eine unterschiedlich große Abstrahlfläche aufweisen. Beispielsweise ist die Abstrahlfläche des zweiten Bereichs größer als die Abstrahlfläche des ersten Bereichs und die Abstrahlfläche des ersten Bereichs größer als die Abstrahlfläche des dritten Bereichs. Vorteilhafterweise kann mittels der Bereiche ein besonders großer Teil des RGB-Farbraums dargestellt werden.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des 3D-Anzeigeelements umfasst die optische Anordnung ein erstes und ein zweites optisches Element, und das erste und das zweite optische Element sind in der Abstrahlrichtung nacheinander im Strahlengang des Lichts angeordnet. Beispielsweise können das erste und das zweite optische Element unterschiedliche Funktionen aufweisen. Insbesondere handelt es sich bei dem ersten optischen Element um ein diffraktives und/oder refraktives optisches Element. Insbesondere handelt es sich bei dem zweiten optischen Element um ein diffraktives und/oder refraktives optisches Element.
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Vorteilhafterweise können das erste und das zweite optische Element unterschiedliche optische Funktionen aufweisen. Beispielsweise wird mittels des ersten optischen Elements Licht benachbarter Triplets in unterschiedliche Raumrichtungen gebrochen. Insbesondere wird das Licht aller Triplets, die einem gemeinsamen Bildpunkt zugeordnet sind, mittels des ersten optischen Elements in unterschiedliche Raumrichtungen gebrochen. Beispielsweise durchmischt das zweite optische Element Licht eines gemeinsamen Triplets.
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Das erste und das zweite optische Element sind dem lichtemittierenden Bauteil in Abstrahlrichtung nachgeordnet.
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Beispielsweise durchläuft das Licht, insbesondere das gesamte Licht, des Anzeigeelements, welches von einem Betrachter des Anzeigeelements wahrgenommen wird, das erste und das zweite optische Element. Vorteilhafterweise können mittels des ersten und des zweiten optischen Elements unterschiedliche Funktionen der optischen Anordnung realisiert werden. Beispielsweise dienen das erste optische Element der Zuordnung von Triplets zu Bildpunkten und das zweite optische Element der Kompensation von Bildfehlern.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des 3D-Anzeigeelements umfasst das erste optische Element ein Linsenarray, bei dem eine Vielzahl von Linsen in einer zweiten lateralen Ebene nebeneinander angeordnet sind, wobei die Anzahl der Triplets größer als die Anzahl der Linsen des Linsenarrays ist. Das Linsenarray umfasst beispielsweise eine Vielzahl von Linsen, die dazu eingerichtet sind, Licht benachbarter Triplets in unterschiedliche Raumrichtungen zu brechen. Die dem lichtemittierenden Bauteil zugewandte Fläche und/oder die dem lichtemittierenden Bauteil abgewandte Fläche der Linsen kann jeweils konvex gekrümmt sein. Insbesondere ist das Linsenarray zusammenhängend ausgebildet, sodass die einzelnen Linsen mechanisch fest miteinander verbunden sind. Die Linsen des Linsenarrays sind beispielsweise in der zweiten lateralen Ebene entlang der Gitterpunkte eines regelmäßigen Rechteckgitters angeordnet. Insbesondere verläuft die zweite laterale Ebene parallel zur ersten lateralen Ebene.
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Jeder Linse des Linsenarrays können mehrere Triplets zugeordnet sein. Beispielsweise ist die Anzahl von Triplets zumindest fünfmal größer, insbesondere zumindest neunmal größer als die Anzahl von Linsen. Insbesondere durchläuft das Licht eines Triplets genau eine Linse des Linsenarrays. Mit anderen Worten, jedes Triplet ist eindeutig einer Linse des Linsenarrays zugeordnet. Insbesondere werden über das Linsenarray die Bildpunkte des 3D-Anzeigeelements definiert. Dabei entspricht jede Linse des Linsenarrays einem von einem Betrachter wahrgenommenen Bildpunkt. Die unterschiedlichen Triplets, die einem gemeinsamen Bildpunkt, beziehungsweise einer gemeinsamen Linse, zugeordnet sind, geben die unterschiedlichen Farb- und Helligkeitswerte in unterschiedlichen Raumrichtungen des Bildpunkts wieder. Vorteilhafterweise ist jeder Linse des Linsenarrays eine besonders große Anzahl von Triplets zugeordnet. Somit kann eine besonders große Anzahl unterschiedlicher Farb- und Helligkeitswerte aus unterschiedlichen Blickwinkeln wiedergegeben werden, sodass das mittels des 3D-Anzeigelements dargestellte Bild besonders detailliert wiedergegeben wird.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des 3D-Anzeigelements ist das Linsenarray mit einer Vielzahl von Zylinderlinsen gebildet. Die Haupterstreckungsrichtung der Zylinderlinsen kann jeweils entlang der zweiten lateralen Ebene verlaufen. Insbesondere verlaufen die Haupterstreckungsrichtungen der Zyinderlinsen parallel zueinander. Beispielsweise können einer Zylinderlinse, entlang ihrer Haupterstreckungsrichtung, jeweils die Triplets unterschiedlicher Bildpunkte zugeordnet sein. Dabei können die Triplets eines gemeinsamen Bildpunkts jeweils quer, insbesondere senkrecht, zur Haupterstreckungsrichtung der Zylinderlinse nebeneinander angeordnet sein. Insbesondere weist eine 3D-Anzeigevorrichting genau eine Betrachtungsebene auf, in welcher das 3D-Anzeigelement ein Bild mit einem dreidimensionalen Bildeindruck wiedergibt.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des 3D-Anzeigelements sind die erste laterale Ebene und/oder die zweite laterale Ebene gekrümmt. Beispielsweise sind die erste laterale Ebene und die zweite laterale Ebene jeweils konvex oder konkav gekrümmt. Insbesondere weisen die erste und die zweite laterale Ebene einen gemeinsamen Krümmungsmittelpunkt auf. Alternativ weisen die erste und die zweite laterale Ebene einen gleichen Krümmungsradius auf. Vorteilhafterweise kann mittels einer Krümmung der ersten und/oder zweiten lateralen Ebene für einen Betrachter der dreidimensionale Bildeindruck verstärkt werden.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des 3D-Anzeigeelements ist eine Linse des Linsenarrays im Strahlgang des Lichts von zumindest fünf Triplets angeordnet. Beispielsweise durchläuft das Licht von zumindest fünf Triplets, insbesondere von zumindest neun Triplets, eine gemeinsame Linse des Linsenarrays. Insbesondere ist jede Linse des Linsenarrays im Strahlengang des Lichts von zumindest fünf, insbesondere von zumindest neun, Triplets angeordnet. Vorteilhafterweise kann mittels jedem Triplet, welches einer Linse zugeordnet ist, eine andere Helligkeit und ein anderer Farbort eines Bildpunktes abhängig vom Betrachtungswinkel dargestellt werden. Somit können mittels fünf, insbesondere mittels neun, Triplets fünf beziehungsweise neun unterschiedliche Farborte und Helligkeitswerte für einen Bildpunkt dargestellt werden.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind Triplets, die einem gemeinsamen Bildpunkt zugeordnet sind, in zumindest zwei Richtungen entlang der ersten lateralen Ebene nebeneinander angeordnet. Bevorzugt sind Triplets die einem gemeinsamen Bildpunkt zugeordnet sind in zumindest vier, insbesondere zumindest acht, Richtungen entlang der ersten lateralen Ebene nebeneinander angeordnet. Beispielsweise divergiert das Licht von Triplets, die einer gemeinsamen Linse des Linsenarrays zugeordnet sind, entlang zumindest zwei, bevorzugt zumindest vier, insbesondere zumindest acht, Raumwinkelbereichen. Insbesondere ist jede Linse senkrecht zur ersten lateralen Ebene über dem geometrischen Schwerpunkt der Vielzahl der der Linse zugeordneten Triplets angeordnet. Somit kann mittels des 3D-Anzeigelements entlang zumindest zweier unterschiedlicher Raumwinkelbereiche ein dreidimensionales Bild wiedergegeben werden. Insbesondere divergiert das Licht entlang einer Vielzahl von Raumwinkelbereichen. Beispielsweise wird das 3D-Anzeigelement von einem Betrachter mit zwei Augen betrachtet. Ein dreidimensionaler Bildeindruck entsteht dann, wenn die Augen und ein Raumwinkelbereich, entlang dem das emittierte Licht divergiert, in einer gemeinsamen Betrachtungsebene liegen. Vorteilhafterweise weist das 3D-Anzeigelement eine Vielzahl von Raumwinkelbereichen auf, entlang denen das Licht der einer gemeinsamen Linse zugeordneten Triplets divergiert. Somit weist das 3D-Anzeigelement, bei einer Rotation des 3D-Anzeigelements relativ zu den zwei Augen des Betrachters, um eine Achse senkrecht zur zweiten lateralen Ebene, eine Vielzahl von Betrachtungsebenen auf, in denen das 3D-Anzeigelement ein Bild mit einem dreidimensionalen Bildeindruck wiedergibt.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des 3D-Anzeigeelements ist das erste optische Element im Strahlengang zwischen dem lichtemittierenden Bauteil und dem zweiten optischen Element angeordnet, das zweite optische Element ein diffraktives optisches Element, und das lichtemittierende Bauteil in der Brennebene des ersten optischen Elements angeordnet. Beispielsweise trifft das von dem lichtemittierenden Bauteil emittierte Licht zuerst auf das erste optische Element und danach auf das zweite optische Element. Insbesondere verläuft Licht, welche von unterschiedlichen Bereichen eines Triplets emittiert wird, vor dem Auftreffen auf das zweite optische Element nicht parallel, insbesondere divergent.
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Das zweite optische Element ist zum Beispiel ein diffraktives Gitter, welches dazu eingerichtet ist, das von den Bereichen emittierte Licht mittels Beugung zu beeinflussen. Beispielsweise ist das Gitter dazu eingerichtet, das Licht des ersten, des zweiten und des dritten Bereichs so zu beugen, dass das Licht der ersten Beugungsordnung der Bereiche eines Triplets innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs parallel verläuft. Insbesondere handelt es sich bei dem zweiten optischen Element um ein Blaze-Gitter, welches dazu eingerichtet ist, eine besonders hohe Beugungseffizienz bei einer vorgegebenen Beugungsordnung aufzuweisen. Insbesondere ist eine Beugungsordnung des zweiten optischen Elements derart eingerichtet, dass das Licht unterschiedlicher Bereiche nach dem Durchlaufen des zweiten optischen Elements innerhalb einer vorgegebenen Toleranz parallel verläuft. Insbesondere kann es sich bei der Beugungsordnung um die erste oder die zweite Beugungsordnung handeln. Beispielsweise entspricht der Divergenzwinkel zwischen Licht, das von unterschiedlichen Bereichen eines Triplets emittiert ist, der Differenz der Beugungswinkel von einer Beugung gleicher Ordnung nach dem Durchlaufen des zweiten optischen Elements.
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Beispielsweise ist die erste laterale Ebene, entlang der die Triplets nebeneinander angeordnet sind, in der Brennebene der Linsen des ersten optischen Elements angeordnet. Licht, welches von einem Punkt aus der Brennebene auf das erste optische Element trifft, verläuft nach dem Durchlaufen des ersten optischen Elements parallel, insbesondere kollimiert. Vorteilhafterweise ist von einem Bereich emittiertes Licht nach dem Durchlaufen des ersten optischen Elements durchmischt, sodass das Licht unterschiedlicher Bereiche eines Triplets nicht den einzelnen Bereichen zugeordnet werden kann. Insbesondere ist Licht unterschiedlicher Bereiche, die einer gemeinsamen Linse des ersten optischen Elements zugeordnet sind, nach dem Durchlaufen des ersten optischen Elements divergent.
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Beispielsweise sind das erste und das zweite optische Element in direktem Kontakt zueinander angeordnet. Insbesondere beträgt der Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten optischen Element senkrecht zur ersten lateralen Ebene weniger als 5 µm.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des 3D-Anzeigeelements sind der erste, der zweite und dritte Bereich entlang einer gemeinsamen lateralen Richtung nebeneinander angeordnet. Insbesondere sind die ersten, zweiten und dritten Bereiche aller Triplets entlang der gleichen lateralen Richtung nebeneinander angeordnet. Beispielsweise führt diese Anordnung dazu, dass das Licht unterschiedlicher Bereiche eines gemeinsamen Triplets in genau einer Raumrichtung divergiert. Insbesondere kann das in genau einer Raumrichtung divergierende Licht mittels eines zweiten optischen Elements kompensiert werden, wobei das zweite optische Element beispielsweise ein Gitter, insbesondere ein Blaze-Gitter, ist. Vorteilhafterweise kann diese Divergenz mittels eines zweiten optischen Elements mittels Beugung in einer Raumrichtung kompensiert werden, sodass das Licht eines Triplets als Mischlicht emittiert wird.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des 3D-Anzeigeelements ist das zweite optische Element im Strahlengang zwischen dem lichtemittierenden Bauteil und dem ersten optischen Element angeordnet, wobei das zweite optische Element ein Gitter ist, welches um jedes Triplet einen Rahmen bildet und das zweite optische Element in der Brennebene des ersten optischen Elements angeordnet ist. Beispielsweise durchläuft Licht, welches von dem lichtemittierenden Bauteil emittiert wird, zuerst das zweite optische Element und danach das erste optische Element. Insbesondere ist das zweite optische Element kein Beugungsgitter.
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Das zweite optische Element ist beispielsweise eine Platte mit Aussparungen, welche die Platte senkrecht zu ihrer Haupterstreckungsebene vollständig durchdringen. Die Größe der Aussparungen in lateraler Richtung ist beispielsweise mindestens genau so groß wie die Größe eines Triplets entlang der ersten lateralen Ebene. Die Gitterkonstante des zweiten optischen Elements liegt beispielsweise nicht in der Größenordnung des Wellenlängenbereichs des von dem lichtemittierenden Bauelement emittierten Lichts. Insbesondere ist die Gitterkonstante des zweiten optischen Elements genau so groß wie der Abstand benachbarter Triplets zueinander. Beispielsweise ist die Platte derart angeordnet, dass die Projektion auf die Ebene, in welcher die Triplets angeordnet sind, einen Rahmen um die Triplets bildet. Insbesondere sind die Triplets in lateralen Richtungen von dem zweiten optischen Element umgeben. Das zweite optische Element kann mit einem für das von dem lichtemittierenden Bauteil emittierte Licht reflektierend sein. Beispielsweise ist das zweite optische Element mit einem metallischen Material gebildet.
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Beispielsweise trifft zumindest ein Teil des von den Triplets emittierten Lichts auf Flächen des zweiten optischen Elements. Insbesondere trifft zumindest ein Teil des von den Triplets emittierten Lichts auf die Flächen des zweiten optischen Elements, welche die optoelektronischen Bereiche rahmenartig umgeben. Beispielsweise ist die dem lichtemittierenden Bauteil abgewandte Seite des zweiten optischen Elements in der Brennebene des ersten optischen Elements angeordnet. Insbesondere ist das zweite optische Element dazu eingerichtet, das von Bereichen eines gemeinsamen Triplets emittierte Licht zu durchmischen. Beispielsweise nimmt ein Betrachter das das zweite optische Element durchlaufende Licht als Mischlicht der elektromagnetischen Strahlung der Bereiche eines Triplets wahr. Insbesondere ist das Licht unterschiedlicher Triplets, nach dem Durchlaufen des zweiten optischen Elements, nicht durchmischt.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des 3D-Anzeigeelements ist eine Tiefe des zweiten optischen Elements, senkrecht zur ersten lateralen Ebene, zumindest halb so groß wie eine Kantenlänge eines Triplets in der ersten lateralen Ebene. Insbesondere findet mit zunehmender Tiefe des zweiten optischen Elements eine verstärkte Durchmischung des Lichts unterschiedlicher Bereiche eines Triplets statt. Beispielsweise beträgt die Tiefe des zweiten optischen Elements zumindest 50 µm, insbesondere zumindest 100 µm, bevorzugt zumindest 500 µm. Insbesondere stehen das zweite optische Element und das lichtemittierende Bauteil in direktem Kontakt zueinander. Beispielsweise ist jedem Triplet genau eine Öffnung des zweiten optischen Elements zugeordnet. Vorteilhafterweise wird mittels einer entsprechenden Tiefe das Licht unterschiedlicher Bereiche eines Triplets besonders gut durchmischt, sodass das Licht eines jeden Triplets als homogenes Licht wahrgenommen wird, welches einen gemeinsamen Farbort aufweist.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des 3D-Anzeigelements variiert die Tiefe des zweiten optischen Elements entlang der ersten lateralen Ebene. Beispielsweise variiert die Tiefe des zweiten optischen Elements entlang der ersten lateralen Ebene periodisch. Insbesondere ist die Tiefe des zweiten optischen Elements von einem gemeinsamen Bildpunkt zugeordneten Triplets unterschiedlich. Beispielsweise ist die Tiefe des zweiten optischen Elements umso geringer, je näher das zweite optische Element am geometrischen Schwerpunkt einer Linse des ersten optischen Elements angeordnet ist. Vorteilhafterweise wird mittels einer derartigen Ausgestaltung des zweiten optischen Elements die Bildfeldwölbung der Linsen des ersten optischen Elements zumindest teilweise kompensiert.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des 3D-Anzeigeelements ergeben sich aus den folgenden, in Zusammenhang mit den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigt:
- 1A eine schematische Draufsicht auf ein lichtemittierendes Bauteil eines 3D-Anzeigeelements gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels;
- 1B und 1C eine schematische Draufsicht auf ein lichtemittierendes Bauteil mit einem zweiten optischen Element eines 3D-Anzeigeelements gemäß eines zweiten und dritten Ausführungsbeispiels;
- 1D und 1E eine schematische Schnittansicht des lichtemittierenden Bauteils und des zweiten optischen Elements eines 3D-Anzeigeelements entlang der in 1C dargestellten Schnittlinie A-A;
- 2A eine schematische Schnittansicht eines Bildpunktes eines 3D-Anzeigeelements gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels;
- 2B eine schematische Schnittansicht zweier Bildpunkte eines 3D-Anzeigeelements gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels;
- 3A eine schematische Schnittansicht eines Bildpunktes eines 3D-Anzeigeelements gemäß eines dritten Ausführungsbeispiels;
- 3B eine schematische Schnittansicht zweier Bildpunkte eines 3D-Anzeigeelements gemäß eines vierten Ausführungsbeispiels;
- 4A und 4B eine schematische Draufsicht auf ein 3D-Anzeigeelement gemäß des ersten und dritten Ausführungsbeispiels.
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Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen 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 für eine bessere Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sein.
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Die 1A zeigt eine schematische Draufsicht auf ein lichtemittierendes Bauteil 10 eines 3D-Anzeigeelements 1. Das lichtemittierende Bauteil 10 umfasst eine Vielzahl von Triplets 100, die in einer lateralen Ebene E1 beabstandet zueinander angeordnet sind. Jedes Triplet 100 umfasst einen ersten 101, einen zweiten 102 und einen dritten 103 lichtemittierenden Bereich. Alle Bereiche 101, 102, 103 eines jeden Triplets 100 können separat voneinander einzeln angesteuert werden. Im bestimmungsgemäßen Betrieb emittieren erste Bereiche 101 Licht L im roten Wellenlängenbereich. Im bestimmungsgemäßen Betrieb emittieren zweite Bereiche 102 Licht L im grünen Wellenlängenbereich. Im bestimmungsgemäßen Betrieb emittieren dritte Bereiche 103 Licht L im blauen Wellenlängenbereich. Die Bereiche 101, 102, 103 sind dazu eingerichtet, im bestimmungsgemäßen Betrieb gemeinsam Mischlicht eines vorgebbaren Farborts und einer vorgebbaren Helligkeit zu emittieren. Insbesondere sind die Triplets 100 mechanisch miteinander verbunden. Beispielsweise sind die Bereiche eines Triplets in einem gemeinsamen Prozess hergestellt, wobei die unterschiedlichen Wellenlängenbereiche des emittierten Lichts L unterschiedlicher Bereiche 101, 102, 103 eines Triplets mittels unterschiedlicher Konversionselemente erzeugt werden. Alternativ sind die Bereiche 101, 102, 103 eines Triplets in unterschiedlichen Herstellungsprozessen mittels unterschiedlicher Materialien gebildet. Insbesondere umfasst das lichtemittierende Bauteil 10 zumindest einen Halbleiterchip, welcher mehrere lichtemittierende Bereiche 101, 102, 103 umfasst, die in der ersten lateralen Ebene E1 nebeneinander angeordnet sind. Alternativ kann beim lichtemittierenden Bauteil 10 jeder lichtemittierende Bereich 101, 102, 103 durch zumindest einen Halbleiterchip gebildet sein.
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Die Bereiche weisen jeweils eine Emissionsfläche auf, durch die im bestimmungsgemäßen Betrieb ein Großteil des Lichts L emittiert wird. Beispielsweise weisen die zweiten Bereiche 102 in der lateralen Ebene eine größere Emissionsfläche als die ersten Bereiche 101 auf. Insbesondere weisen die Bereiche 101 in der lateralen Ebene eine größere Emissionsfläche als die dritten Bereiche 103 auf.
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Die 1B zeigt eine schematische Draufsicht auf ein lichtemittierendes Bauteil 10 und ein zweites optisches Element 22 eines 3D-Anzeigeelements. Das lichtemittierende Bauteil 10 umfasst eine Vielzahl von Triplets 100 mit jeweils einem ersten 101, einem zweiten 102 und einem dritten 103 Bereich, die in der ersten lateralen Ebene E1 nebeneinander angeordnet sind. Insbesondere ist der Abstand in lateraler Richtung von benachbarten Triplets größer als der Abstand von Bereichen, die einem gemeinsamen Triplet 100 zugeordnet sind. In diesem Ausführungsbeispiel weist jedes Triplet 100 einen zusätzlichen zweiten Bereich 102 auf, welcher im bestimmungsgemäßen Betrieb dazu eingerichtet ist, Licht L im grünen Wellenlängenbereich zu emittieren. Vorteilhafterweise kann mittels des zusätzlichen zweiten Bereichs 102 der Farbort des Mischlichts eines jeden Triplets 100 besonders exakt eingestellt werden. Insbesondere kann ein Triplet 100 statt dem zusätzlichen zweiten Bereichen 102 alternativ auch einen zusätzlichen dritten Bereich 103 oder einen zusätzlichen ersten Bereich 101 umfassen.
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Weiter ist auf der ersten lateralen Ebene E1 ein zweites optisches Element 22 angeordnet, welches die Form eines Gitters hat. Die Periodizität des Gitters entspricht genau der Periodizität der Triplets 100 entlang der ersten lateralen Ebene E1, sodass das zweite optische Element 22, zumindest in der Projektion auf die erste laterale Ebene E1, jedes einzelne Triplet 100 umrahmt. Das heißt, zumindest in Projektion auf die erste laterale Ebene E1 ist jedes Triplet 100 in lateralen Richtungen vollständig von dem zweiten optischen Element umgeben. Insbesondere handelt es sich bei dem zweiten optischen Element 22 um eine Platte 221 mit Öffnungen 222, wobei die Öffnungen 222 die Platte 221 senkrecht zu ihrer Haupterstreckungsrichtung vollständig durchdringen. Die Öffnungen sind beispielsweise in lateralen Richtungen mindestens genauso groß wie die Triplets 100. Beispielsweise ist das zweite optische Element mit einem für das von den Triplets 100 emittierte Licht L reflektierenden Material gebildet.
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Die 1C zeigt eine schematische Draufsicht auf ein lichtemittierendes Bauteil und ein zweites optisches Element 22 eines 3D-Anzeigeelements gemäß eines dritten Ausführungsbeispiels. Im Unterschied zu dem in 1B dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel sind hier die lichtemittierenden Bereiche 101, 102, 103 jedes Triplets 100 in einer gleichen ersten lateralen Richtung R1 nebeneinander angeordnet. Insbesondere sind die Emissionsflächen der Bereiche 101, 102, 103 eines jeden Triplets gleich groß.
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Die 1D zeigt eine schematische Schnittdarstellung des in 1C dargestellten dritten Ausführungsbeispiels eines lichtemittierenden Bauteils 10 und eines zweiten optischen Elements 22 eines 3D-Anzeigeelements. Jedes Triplet 100 weist entlang des ersten 101, des zweiten 102 und des dritten 103 Bereichs eine Kantenlänge K auf. Weiter weist das zweite optische Element 22 eine Tiefe T auf, welche senkrecht zur Haupterstreckungsebene des lichtemittierenden Bauteils 10 verläuft. Beispielsweise ist die Tiefe T zumindest halb so groß wie die Kantenlänge K eines Triplets 100. Insbesondere ist die Tiefe T zumindest genauso groß wie die Kantenlänge K.
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Vorteilhafterweise wird mittels eines derartigen zweiten optischen Elements 22 eine besonders gute Durchmischung des von den ersten 101, den zweiten 102 und den dritten 103 Bereichen emittierten Lichts L erreicht. Beispielsweise ist für einen Betrachter von elektromagnetischer Strahlung L, welches vom lichtemittierenden Bauteil 10 emittiert ist und welches das zweite optische Element 22 durchläuft, als Mischlicht wahrnehmbar. Das heißt, ein Betrachter kann das Licht L nach dem Durchlaufen des zweiten optischen Elements 22 nicht den einzelnen Bereichen 101, 102, 103 zuordnen.
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Die 1E zeigt eine schematische Schnittdarstellung des in 1C dargestellten dritten Ausführungsbeispiels eines lichtemittierenden Bauteils 10 und eines zweiten optischen Elements 22 eines 3D-Anzeigeelements. Im Unterschied zu dem in 1E dargestellten Ausführungsbeispiel, variiert die Tiefe T des zweiten optischen Elements 22 entlang der ersten lateralen Ebene E1. Beispielsweise sind die dargestellten Triplets 100 einem gemeinsamen Bildpunkt zugeordnet. In einem 3D-Anzeigelement ist den Triplets 100, welche einem gemeinsamen Bildpunkt zugeordnet sind, eine gemeinsame Linse 210 eines ersten optischen Elements 21 nachgeordnet. Beispielsweise variiert die Tiefe T des zweiten optischen Elements 22 entlang der ersten lateralen Ebene E1 periodisch. Beispielsweise ist die Tiefe des zweiten optischen Elements umso geringer, je näher das zweite optische Element entlang der ersten lateralen Ebene E1 am geometrischen Schwerpunkt einer Linse 210 des ersten optischen Elements 21 angeordnet ist. Vorteilhafterweise wird mittels einer derartigen Ausgestaltung des zweiten optischen Elements 22 die Bildfeldwölbung der Linsen 210 des ersten optischen Elements 21 zumindest teilweise kompensiert.
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Die 2A zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Bildpunktes P eines hier beschriebenen 3D-Anzeigeelements gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels. Das 3D-Anzeigeelement umfasst ein lichtemittierendes Bauteil 10 und eine optische Anordnung 20 mit einem ersten optischen Element 21 und einem zweiten optischen Element 22. Das lichtemittierende Bauteil 10 weist eine Vielzahl von Triplets 100 mit ersten 101, zweiten 102 und dritten 103 lichtemittierenden Bereichen auf. Die Bereiche aller Triplets 100 sind in einer gemeinsamen ersten lateralen Ebene E1 nebeneinander angeordnet. Das lichtemittierende Bauteil 10 ist dazu eingerichtet, im bestimmungsgemäßen Betrieb Licht L senkrecht zu seiner Haupterstreckungsrichtung in einer Abstrahlrichtung D zu emittieren.
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Das zweite optische Element 22 ist in der Abstrahlrichtung D zwischen dem lichtemittierenden Bauteil 10 und dem ersten optischen Element 21 angeordnet. Das heißt, von dem lichtemittierenden Bauteil 10 emittiertes Licht L durchläuft zuerst das zweite optische Element 22 und anschließend das erste optische Element 21. Beispielsweise ist das zweite optische Element 22 in direktem Kontakt mit dem lichtemittierenden Bauteil 10 angeordnet. Insbesondere sind die Triplets jeweils in dem zweiten optischen Element 22 angeordnet, sodass die Triplets 100 in der ersten lateralen Ebene E1 jeweils vollständig vom zweiten optischen Element 22 umgeben sind. Das erste optische Element 21 ist beabstandet zu dem zweiten optischen Element 22 in einer zweiten lateralen Ebene E2 angeordnet. Insbesondere ist die dem lichtemittierenden Bauteil 10 abgewandte Seite des zweiten optischen Elements 22, mit einer Toleranz von ±20%, bevorzugt ±10%, der Brennweite, in einer Brennebene F des ersten optischen Elements 21 angeordnet.
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Beispielsweise umfasst das erste optische Element 21 zumindest eine Linse 210, welche dazu eingerichtet ist, das von dem lichtemittierenden Bauteil 10 emittierte Licht L zu beeinflussen. Insbesondere trifft das Licht L von einer Vielzahl von Triplets 100 auf eine Linse 210 des ersten optischen Elements 21. Beispielsweise trifft das Licht L von zumindest fünf, insbesondere neun, Triplets 100 auf eine Linse 210 des ersten optischen Elements 21.
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Die Triplets 100 emittieren jeweils Licht L1 mittels des ersten 101, des zweiten 102 und des dritten 103 Bereichs. Das Licht L1 der Bereiche 101, 102, 103 ist nicht, oder nicht vollständig, durchmischt. Insbesondere kann ein Betrachter das Licht L1, welches das zweite optische Element 22 noch nicht durchlaufen hat, jeweils dem ersten 101, dem zweiten 102 oder dem dritten 103 Bereich zuordnen. Nachdem das Licht L das zweite optische Element 22 durchlaufen hat, wird dieses zu durchmischtem Licht L2.
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Das durchmischte Licht L2 ist durch einen Betrachter den einzelnen Triplets 100 zuordenbar. Insbesondere ist das Licht L2 hinsichtlich seines Farborts und seiner Helligkeit homogen. Mit anderen Worten, kann ein Betrachter das Licht L2 einem Triplet 100, jedoch nicht den einzelnen Bereichen 101, 102, 103 des Triplets 100 zuordnen.
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Das durchmischte Licht L2 durchläuft das erste optische Element 21. Das durchmischte Licht L2, welches das erste optische Element 21 durchlaufen hat, ist divergentes Licht L3. Das Licht L3 unterschiedlicher Triplets 100 divergiert, wenn dieses dieselbe Linse 210 durchlaufen hat. Insbesondere ist Licht L3 unterschiedlicher Triplets 100 entlang eines gemeinsamen Raumwinkels divergent, wenn die unterschiedlichen Triplets 100 in einer gemeinsamen weiteren ersten lateralen Richtung R1 nebeneinander angeordnet sind.
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Die 2B zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines hier beschriebenen 3D-Anzeigeelements 1 gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels. Analog zu dem ersten Ausführungsbeispiel des Anzeigeelements 1 umfasst das Anzeigeelement ein lichtemittierendes Bauteil 10 und eine optische Anordnung 20 mit einem ersten optischen Element 21 und einem zweiten optischen Element 22. Das erste optische Element 21 umfasst eine Vielzahl von Linsen 210, die in einer zweiten lateralen Ebene E2 nebeneinander angeordnet sind. Insbesondere sind die Linsen 210 in der zweiten lateralen Ebene E2 an den Knotenpunkten eines regelmäßigen Rechteckgitters angeordnet.
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In der ersten lateralen Ebene E1 sind die lichtemittierenden Bereiche 101, 102, 103 angeordnet. Insbesondere verläuft die laterale Ebene E1 parallel zur lateralen Ebene E2. Beispielsweise ist jeder Linse 210 des ersten optischen Elements 21 eine Vielzahl von Triplets 100 eindeutig zugeordnet. Insbesondere sind zumindest fünf Triplets 100 des lichtemittierenden Bauteils 10 einer Linse 210 zugeordnet. In diesem Zusammenhang heißt zugeordnet, dass ein Großteil des Lichts L, insbesondere zumindest 70%, bevorzugt zumindest 80%, welches von einem Triplet 100 emittiert wird, ausschließlich auf die Linse 210 trifft, welche dem Triplet 100 zugeordnet ist. Insbesondere ist das erste optische Element 21 zusammenhängend ausgebildet. Beispielsweise sind die Linsen 210 des ersten optischen Elements 21 mechanisch miteinander verbunden. Insbesondere ist das lichtemittierende Bauteil zusammenhängend ausgebildet. Insbesondere sind Triplets 100, welche unterschiedlichen Linsen 210 zugeordnet sind, mechanisch miteinander verbunden.
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Insbesondere bildet jede Linse 210 einen Bildpunkt P des 3D-Anzeigeelements. Da das Licht L3, welches das erste optische Element 21 durchlaufen hat, divergiert, nimmt ein Betrachter abhängig vom Betrachtungswinkel W eines Bildpunkts P das emittierte Licht L unterschiedliche Triplets 100 wahr. Somit kann durch gezieltes Ansteuern der Triplets 100 jedem Bildpunkt P abhängig von seinem Betrachtungswinkel W ein unterschiedlicher Farbort oder Helligkeitswert zugeordnet werden. Somit lässt sich ein dreidimensionaler Bildeindruck mittels des 3D-Anzeigeelements 1 erzeugen.
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Die 3A zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Bildpunktes P eines hier beschriebenen 3D-Anzeigeelements 1 gemäß eines dritten Ausführungsbeispiels. Das 3D-Anzeigeelement umfasst ein lichtemittierendes Bauteil 10 und eine optische Anordnung 20 mit einem ersten optischen Element 21 und einem zweiten optischen Element 22. Das lichtemittierende Bauteil 10 weist eine Vielzahl von Triplets 100 mit jeweils einem ersten 101, einem zweiten 102 und einem dritten 103 lichtemittierenden Bereich auf. Die Bereiche 101, 102, 103 sind in einer ersten lateralen Ebene E1 nebeneinander angeordnet. Das lichtemittierende Bauteil emittiert Licht L in einer Abstrahlrichtung D. Das erste optische Element 21 ist in der Abstrahlrichtung D zwischen dem zweiten optischen Element 22 und dem lichtemittierenden Bauteil 10 angeordnet. Das heißt, Licht L, welches vom lichtemittierenden Bauteil 10 emittiert wird, durchläuft zunächst das erste optische Element 21 und anschließend das zweite optische Element 22. Das erste optische Element 21 umfasst eine Linse 210 mit einer Brennweite f. Insbesondere ist die Linse 210 um die Brennweite f in Abstrahlrichtung D von den Bereichen beabstandet angeordnet.
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Mit anderen Worten, die erste laterale Ebene E1 liegt in der Brennebene F des ersten optischen Elements 21. Licht L1, welches vom lichtemittierenden Bauteil 10 emittiert wird, kann von einem Betrachter, bevor dieses das erste optische Element 21 durchlaufen hat, jeweils dem ersten 101, dem zweiten 102 und dem dritten 103 Bereich zugeordnet werden. Nachdem das Licht L1 das optische Element 21 durchlaufen hat, ist dieses divergentes Licht L2. In diesem Ausführungsbeispiel divergiert sowohl Licht L2, welches von unterschiedlichen Triplets emittiert wurde, als auch das Licht L2, welches von unterschiedlichen Bereichen 101, 102, 103 eines gemeinsamen Triplets 100 emittiert wurde.
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Ein Betrachter des divergenten Lichts L2, welches das erste optische Element 21 durchlaufen hat und nicht das zweite optische Element 22 durchlaufen hat, nimmt das Licht L2 eines Triplets 100 abhängig vom Betrachtungswinkel W der Linse 210 wahr. Somit variiert der wahrgenommene Farbort und/oder Helligkeitswert eines Triplets mit dem Betrachtungswinkel W.
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Das zweite optische Element 22 ist ein Beugungsgitter, insbesondere ein Blaze-Gitter mit einem Blaze-Winkel WB. Das zweite optische Element 22 ist dazu eingerichtet, das Licht des Wellenlängenbereichs des ersten Bereichs, des zweiten Bereichs 102 und des dritten Bereichs 103 zu beugen, sodass das Licht L3 nach dem Durchlaufen des zweiten optischen Elements 22, wenn dieses von einem gemeinsamen Triplet emittiert wurde, innerhalb eines Toleranzbereichs kollimiert ist. Insbesondere kann Licht L3 von einem Betrachter, nachdem dieses das zweite optische Element 22 durchlaufen hat, einem Triplet 100 zugeordnet werden, jedoch nicht den einzelnen Bereich 101, 102 und 103 des Triplets 100. Vorteilhafterweise kann bei Verwendung eines Blaze-Gitters als zweites optisches Element 22 der Blaze-Winkel WB des Gitters so gewählt werden, dass die Beugungsordnung, in welcher das Licht L3 unterschiedlicher Bereiche 101, 102, 103 eines Triplets 100 kollimiert ist, eine besonders hohe Intensität aufweist.
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Das Licht L2 von ersten 101 und zweiten 102 Bereichs eines Triplets 100 weist nach dem Durchlaufen des ersten optischen Elements 21 einen Divergenzwinkel W12 auf. Das Licht L2 von zweiten 102 und dritten 103 Bereichs eines Triplets 100 weist nach dem Durchlaufen des ersten optischen Elements 21 einen Divergenzwinkel W23 auf. Das Licht L2 wird an dem zweiten optischen Element 22 abhängig von ihrer Wellenlänge um einen Beugungswinkel gebeugt. Beispielsweise entspricht der Divergenzwinkel W12, nach dem Durchlaufen des ersten optischen Elements 21, der Differenz der Beugungswinkel einer Beugung gleicher Ordnung des Lichts des ersten 101 und des zweiten 102 Bereichs, nach dem Durchlaufen des zweiten optischen Elements 22. Weiter entspricht beispielsweise der Divergenzwinkel W23, nach dem Durchlaufen des ersten optischen Elements 21, der Differenz der Beugungswinkel einer Beugung gleicher Ordnung des Lichts des zweiten 102 und des dritten 103 Bereichs, nach dem Durchlaufen des zweiten optischen Elements 22. Somit ist das Licht L3 der Bereiche 101, 102, 103 eines Triplets 100, nach dem Durchlaufen des zweiten optischen Elements 22, kollimiert.
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Der Divergenzwinkel W100 des Lichts L3 unterschiedlicher Triplets 100 wird entlang der Richtung gemessen, entlang der die Triplets 100 nebeneinander angeordnet sind. Insbesondere liegen der Divergenzwinkel W100 und der Betrachtungswinkel W in einer gemeinsamen Ebene. Die Divergenzwinkel W12, W23 des Licht L3 unterschiedlicher Bereiche 101, 102, 103 eines Triplets 100 wird entlang der Richtung gemessen, entlang der die Bereiche 101, 102, 103 nebeneinander angeordnet sind.
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Die 3B zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines hier beschriebenen 3D-Anzeigeelements gemäß eines vierten Ausführungsbeispiels. Analog zu dem in 3A gezeigten Ausführungsbeispiel ist das erste optische Element 21 in Abstrahlrichtung D zwischen dem lichtemittierenden Bauteil 10 und dem zweiten optischen Element 22 angeordnet. Weiter handelt es sich bei dem zweiten optischen Element 22 beispielsweise um ein Beugungsgitter, insbesondere ein Blaze-Gitter. Das erste optische Element 21 umfasst eine Vielzahl von Linsen 210, die in der lateralen Ebene E2 nebeneinander angeordnet sind. Insbesondere sind die Linsen an den Knotenpunkten eines regelmäßigen Rechteckgitters angeordnet. Jeder Linse 210 ist eine Vielzahl von Triplets 100 eindeutig zugeordnet. Die Linsen 210 sind mechanisch fest miteinander verbunden. Jede Linse 210 des ersten optischen Elements 21 bildet einen Bildpunkt P des 3D-Anzeigeelements. Licht L3, welches von unterschiedlichen Triplets 100 durch eine gemeinsame Linse 210 emittiert wird, ist divergent. Licht L3, welches von unterschiedlichen Bereichen 101, 102, 103 eines gleichen Triplets 100 emittiert wird, ist kollimiert. Insbesondere hängt bei der Betrachtung eines Bildpunkts P dessen wahrgenommener Farbort und Helligkeit von dem Betrachtungswinkel W des Betrachters ab. Je nach Betrachtungswinkel W wird von einem Betrachter ein anderes Triplet 100 wahrgenommen, welcher des Linse 210 zugeordnet ist. Somit kann mittels der Triplets 100, die einer gemeinsamen Linse 210 zugeordnet sind, der Farbort und die Helligkeit des Bildpunkts P in Abhängigkeit vom Betrachtungswinkel W eingestellt werden. Somit kann mit dem 3D-Anzeigeelement 1 ein dreidimensionaler Bildeindruck erzeugt werden.
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Die 4A zeigt eine schematische Draufsicht auf ein Anzeigeelement 1 gemäß des ersten Ausführungsbeispiels. Das 3D-Anzeigelement 1 umfasst ein lichtemittierendes Bauteil 10, ein erstes optisches Element 21 und ein zweites optisches Element 22. In diesem Ausführungsbeispiel ist das zweite optische Element 22 als eine Platte mit Öffnungen gebildet, wobei die Öffnungen die Triplets 100 zumindest in der Projektion auf die erste laterale Ebene E1 rahmenförmig umgeben. Das lichtemittierende Bauteil umfasst eine Vielzahl von Triplets 100 denen das erste 21 und das zweite 22 optische Element, in dieser Reihenfolge, nachgeordnet sind. Insbesondere sind jeder Linse 210 des ersten optischen Elements 21 fünf Triplets 100 zugeordnet. Die Triplets 100, welche einer gemeinsamen Linse 210 zugeordnet sind, sind in einer ersten lateralen Richtung R1 und in einer zweiten lateralen Richtung R2 nebeneinander angeordnet. Somit weist jeder Bildpunkt P zumindest eine erste 31 und eine zweite 32 Betrachtungsebene auf. Die erste laterale Richtung R1 und die Abstrahlrichtung D liegen in der ersten Betrachtungsebene 31. Die zweite laterale Richtung R2 und die Abstrahlrichtung D lieben in der zweiten Betrachtungsebene. Die erste 31 und die zweite Betrachtungsebene 32 stehen senkrecht zueinander. Mittels des 3D-Anzeigelements gemäß des ersten Ausführungsbeispiels können fünf unterschiedliche Farborte und Helligkeitswerte pro Bildpunkt P, in zwei Betrachtungsebenen 31, 32 dargestellt werden.
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Die 4B zeigt eine schematische Draufsicht auf ein Anzeigeelement 1 gemäß des dritten Ausführungsbeispiels. Das 3D-Anzeigelement 1 umfasst ein lichtemittierendes Bauteil 10, ein erstes optisches Element 21 und ein zweites optisches Element 22. In diesem Ausführungsbeispiel ist das zweite optische Element 22 ein Beugungsgitter, insbesondere ein Blaze-Gitter. Das lichtemittierende Bauteil umfasst eine Vielzahl von Triplets 100 denen das zweite 22 und das erste 21 optische Element, in dieser Reihenfolge, nachgeordnet sind. Insbesondere sind die Bereiche 101, 102, 103 aller Triplets 100 jeweils in der ersten lateralen Richtung R1 nebeneinander angeordnet. Das zweite optische Element ist dabei derart angeordnet, dass das Licht unterschiedlicher Bereiche 101, 102, 103 eines Triplets 100 in der ersten lateralen Richtung R1 gebeugt wird. Somit ist von dem 3D-Anzeigelement emittiertes Licht L3 eines Triplets kollimiert.
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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.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- 3D-Anzeigeelement
- 10
- lichtemittierendes Bauteil
- 100
- Triplet
- 101
- erster Bereich
- 102
- zweiter Bereich
- 103
- dritter Bereich
- 20
- optische Anordnung
- 21
- erstes optisches Element
- 22
- zweites optisches Element
- 210
- Linse
- 221
- Platte
- 222
- Öffnung
- 31
- erste Betrachtungsebene
- 32
- zweite Betrachtungsebene
- R1
- erste laterale Richtung
- R2
- zweite laterale Richtung
- T
- Tiefe
- K
- Kantenlänge
- W
- Betrachtungswinkel
- E1
- erste laterale Ebene
- E2
- zweite laterale Ebene
- L/L1/L2/L3
- Licht
- WB
- Blaze-Winkel
- f
- Brennweite
- F
- Brennebene
- W100
- Divergenzwinkel Lichts L3 unterschiedlicher Triplets 100 eines Bildpunktes P nach dem Durchlaufen der optischen Anordnung 20
- W12
- Divergenzwinkel Lichts L2 eines ersten 101 und zweiten 102 Bereiche eines gleichen Triplets 100 nach dem Durchlaufen des ersten optischen Elements 21
- W23
- Divergenzwinkel Lichts L2 eines zweiten 102 und dritten 103 Bereiche eines gleichen Triplets 100 nach dem Durchlaufen des ersten optischen Elements 21
- D
- Abstrahlrichtung
- P
- Bildpunkt
