DE102017118012A1

DE102017118012A1 - Hintergrundbeleuchtungsmodul und Anzeigeeinrichtung

Info

Publication number: DE102017118012A1
Application number: DE102017118012.5A
Authority: DE
Inventors: Yaoyang Liu; Lei Niu; Jialing Li; Yuan Ding; Jun Ma
Original assignee: Tianma Microelectronics Co Ltd; Shanghai Tianma Microelectronics Co Ltd
Current assignee: Tianma Microelectronics Co Ltd; Shanghai Tianma Microelectronics Co Ltd
Priority date: 2016-12-29
Filing date: 2017-08-08
Publication date: 2018-07-05
Anticipated expiration: 2037-08-09
Also published as: US20180188602A1; CN106772764B; DE102017118012B4; CN106772764A; US10908454B2

Abstract

Es werden ein Hintergrundbeleuchtungsmodul und eine Anzeigeeinrichtung bereitgestellt. Das Hintergrundbeleuchtungsmodul weist Folgendes auf: eine Lichtleiterplatte und eine Punktlichtquelle. Die Lichtleiterplatte umfasst ein erstes Teilstück und ein zweites Teilstück. Das erste Teilstück weist eine erste Lichteinfallfläche und eine sich mit der ersten Lichteinfallfläche schneidende erste Lichtemissionsfläche auf. Das zweite Teilstück weist eine zweite Lichteinfallfläche und eine sich mit der zweiten Lichteinfallfläche schneidende zweite Lichtemissionsfläche auf. Die erste Lichteinfallfläche schneidet sich mit der zweiten Lichtemissionsfläche, die erste Lichtemissionsfläche und die zweite Lichteinfallfläche sind gegenüberliegend angeordnet und sowohl die erste Lichtemissionsfläche als auch die zweite Lichtemissionsfläche umfassen Gitterstrukturen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Anmeldung betrifft Technologien zur Herstellung von Hintergrundbeleuchtungsmodulen für Anzeigen, insbesondere ein Hintergrundbeleuchtungsmodul und eine Anzeigeeinrichtung.
Hintergrund
Holografische dreidimensionale Anzeige kann durch vollständige Reproduktion von Tiefeninformationen eines Motivs getreue dreidimensionale Anzeige umsetzen und wird somit als optimaler Ansatz zum Umsetzen dreidimensionaler Anzeige erachtet. Die meisten Systeme, die in der Lage sind, dynamische holografische dreidimensionale Anzeige umzusetzen, greifen derzeit auf räumliche Lichtmodulatoren zurück, um Informationen einfallender Lichtfelder zu laden, um jedwede dreidimensionale Reproduktion benötigter Anzeigemotive umzusetzen.
Zum Laden von Informationen benötigen die räumlichen Lichtmodulatoren in einer holografischen dreidimensionalen Anzeige eine Quelle für kohärentes Licht, welche sich von einer Lichtquelle für ein herkömmliches zweidimensionales Anzeigesystem unterscheidet. Aus einem Hintergrundbeleuchtungsmodul im herkömmlichen zweidimensionalen Anzeigesystem austretendes Licht ist jedoch nicht-kohärent, so dass es für den räumlichen Lichtmodulator in einer holografischen Anzeige unbrauchbar ist. Zudem ist die große Mehrheit existierender Quellen für kohärentes Licht mittels Lasern erzeugt, die allgemein sehr kleine Emissionsflächen aufweisen, sich somit für Stellen, an denen großflächige Lichtquellen benötigt werden, nicht eignen und daher für holografische dreidimensionale Anzeige, die auch hinsichtlich Lichtemissionsflächen hohe Anforderungen stellt, ungeeignet sind.
Zusammenfassung
Die vorliegende Offenbarung stellt ein Hintergrundbeleuchtungsmodul sowie eine Anzeigeeinrichtung bereit, um die Aufgabe zu lösen, das für holografische dreidimensionale Anzeige angemessene Hintergrundbeleuchtungsmodul bereitzustellen.
In einem Aspekt stellt eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ein Hintergrundbeleuchtungsmodul bereit, das Folgendes aufweist: eine Lichtleiterplatte und eine Punktlichtquelle.
Die Lichtleiterplatte weist ein erstes Teilstück und ein zweites Teilstück auf. Das erste Teilstück weist eine erste Lichteinfallfläche und eine sich mit der ersten Lichteinfallfläche schneidende erste Lichtemissionsfläche auf. Das zweite Teilstück weist eine zweite Lichteinfallfläche und eine sich mit der zweiten Lichteinfallfläche schneidende zweite Lichtemissionsfläche auf. Die erste Lichteinfallfläche schneidet sich mit der zweiten Lichtemissionsfläche, die erste Lichtemissionsfläche und die zweite Lichteinfallfläche sind gegenüberliegend angeordnet und sowohl die erste Lichtemissionsfläche als auch die zweite Lichtemissionsfläche sind als Gitterstrukturen angelegt.
Die Punktlichtquelle ist an der ersten Lichteinfallfläche der Lichtleiterplatte angeordnet, so dass ein aus der Punktlichtquelle emittierter Lichtstrahl unter einem ersten voreingestellten Winkel in das erste Teilstück eintritt und im ersten Teilstück mehrere Totalreflexionen erfährt. Reflektiertes Licht tritt durch die erste Lichtemissionsfläche und die zweite Lichteinfallfläche in das zweite Teilstück ein, erfährt im zweiten Teilstück mehrere Totalreflexionen und emittiert schließlich aus der zweiten Lichtemissionsfläche.
In einem weiteren Aspekt stellt eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ferner eine Anzeigeeinrichtung bereit, die ein durch eine der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung bereitgestelltes Hintergrundbeleuchtungsmodul aufweist.
In der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann durch Ausbilden einer Lichtleiterplatte mit einem bestimmten Aufbau aus einer Punktlichtquelle im Hintergrundbeleuchtungsmodul emittiertes Licht veranlasst werden, nach Durchlaufen einer Reihe aus Brechung, Totalreflexion und Beugung großflächiges kohärentes Licht zu bilden. Auf diese Weise wird das Problem, dass aus dem bestehenden Hintergrundbeleuchtungsmodul emittiertes Licht sich für holografische dreidimensionale Anzeige nicht eignet, gelöst und die Aufgabe, ein für holografische dreidimensionale Anzeige geeignetes Hintergrundbeleuchtungsmodul bereitzustellen, erfüllt.
Figurenliste

1A ist ein schematisches Schaubild des Aufbaus eines Hintergrundbeleuchtungsmoduls gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
1B ist eine Explosionsansicht des Hintergrundbeleuchtungsmoduls aus 1A;
1C ist eine schematische Querschnittansicht entlang A1-A2 aus 1B;
1D ist ein schematisches Schaubild des Weges sich aus dem Hintergrundbeleuchtungsmodul aus 1A heraus ausbreitender Lichtstrahlen;
2 ist ein Schaubild sich in und aus dem ersten Teilstück des Lichtleiters heraus ausbreitender Lichtstrahlen;
3 ist ein Schaubild sich in und aus dem zweiten Teilstück des Lichtleiters heraus ausbreitender Lichtstrahlen;
4A und 4B sind Schaubilder sich in der Lichtleiterplatte ausbreitender äquivalenter Lichtstrahlen;
5 ist ein schematisches Schaubild des Aufbaus einer weiteren Lichtleiterplatte gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung; und
6 ist ein schematisches Schaubild des Aufbaus einer Anzeigeeinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.

Ausführliche Beschreibung der Ausführungsformen
Nachstehend wird die vorliegende Offenbarung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen und auf Ausführungsformen näher erläutert. Es wird angemerkt, dass die hier aufgeführten Ausführungsformen nicht der Begrenzung, sondern lediglich der Erklärung der vorliegenden Offenbarung dienen sollen. Zudem wird angemerkt, dass Zeichnungen aus Gründen einer vereinfachten Beschreibung nicht alle, sondern lediglich die vorliegende Offenbarung betreffende Teile zeigen.
1A ist ein schematisches Schaubild eines Hintergrundbeleuchtungsmoduls gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, 1B ist eine Explosionsansicht des Hintergrundbeleuchtungsmoduls aus 1A, 1C ist ein schematischer Querschnitt entlang A1-A2 in 1B und 1D ist ein schematisches Schaubild eines Gesamtausbreitungswegs sich im Hintergrundbeleuchtungsmodul aus 1A ausbreitender Lichtstrahlen. Gemäß 1A bis 1D weist das Hintergrundbeleuchtungsmodul eine Lichtleiterplatte 10 und eine Punktlichtquelle 20 auf. Die Lichtleiterplatte 10 weist ein erstes Teilstück 11 und ein zweites Teilstück 12 auf. Das erste Teilstück 11 weist eine erste Lichteinfallfläche 111 und eine sich mit der ersten Lichteinfallfläche 111 schneidende erste Lichtemissionsfläche 112 auf. Das zweite Teilstück 12 weist eine zweite Lichteinfallfläche 121 und eine sich mit der zweiten Lichteinfallfläche 121 schneidende zweite Lichtemissionsfläche 122 auf. Die erste Lichteinfallfläche 111 schneidet sich mit der zweiten Lichtemissionsfläche 122, die erste Lichtemissionsfläche 112 und die zweite Lichteinfallfläche 121 sind gegenüberliegend angeordnet und sowohl die erste Lichtemissionsfläche 112 als auch die zweite Lichtemissionsfläche 122 sind als Gitterstrukturen ausgebildet. Die Punktlichtquelle 20 ist an der ersten Lichteinfallfläche 111 der Lichtleiterplatte 10 angeordnet, so dass ein aus der Punktlichtquelle 20 emittierter Lichtstrahl unter einem ersten voreingestellten Winkel in das erste Teilstück 11 eintritt und im ersten Teilstück 11 mehrere Totalreflexionen erfährt, reflektiertes Licht durch die erste Lichtemissionsfläche 112 und die zweite Lichteinfallfläche 121 in das zweite Teilstück 12 eintritt, im zweiten Teilstück 12 mehrere Totalreflexionen erfährt und schließlich aus der zweiten Lichtemissionsfläche 122 emittiert. Sowohl beim ersten Teilstück 11 als auch beim zweiten Teilstück 12 handelt es sich um transparente Materialien.
Der Fachmann wird verstehen, dass die technische Lösung der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung im Wesentlichen darauf beruht, dass ein aus der Punktlichtquelle emittierter Lichtstrahl unter Verwendung von Gittern ausgeweitet wird, um eine flächige Lichtquelle zu bilden, wobei keine Änderung der Lichtfrequenz eintreten muss.
Zudem sind für die Lichtleiterplatte mit einem bestimmten Aufbau Dicken des ersten Teilstücks 11 und des zweiten Teilstücks 12 bestimmt, aus verschiedenen Positionen der zweiten Lichtemissionsfläche 122 emittierte Lichtstrahlen weisen eine bestimmte Differenz des optischen Lichtwegs auf (die Differenz des optischen Lichtwegs hängt mit den Dicken des ersten Teilstücks 11 und des zweiten Teilstücks 12 zusammen), das heißt, es wird eine bestimmte Phasendifferenz gebildet.
Der Fachmann wird verstehen, dass der Lichtstrahl in p-Polarisation und s-Polarisation zerlegt werden kann, wobei sich die p-Polarisation auf einen zur Einfallebene parallelen Lichtanteil und die s-Polarisation auf einen zur Einfallebene senkrechten Lichtanteil bezieht. Wird ein Lichtstrahl an einer Grenzfläche zweier unterschiedlicher Materialien gebrochen (oder reflektiert), können sich die Reflexions- und Brechungsindizes der aneinandergrenzenden Materialien hinsichtlich p-Polarisation und s-Polarisation unterscheiden, wenn die Materialien der Medien doppelbrechend sind. In der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist ein Design von Totalreflexion im ersten Teil 11 und im zweiten Teil 12 angenommen. Auch wenn sich durch die Brechungen des Lichtstrahls an den Grenzflächen der ersten Lichteinfallfläche 111, der ersten Lichtemissionsfläche 112, der zweiten Lichteinfallfläche 121 und der zweiten Lichtemissionsfläche 122 die Polarisationszustände des Lichtstrahls ändern können, falls das Lichtleitermaterial doppelbrechend ist, bleibt der Polarisationszustand der aus der zweiten Lichtemissionsfläche 122 austretenden Lichtstrahlen derselbe wie für das an der ersten Einfallfläche des ersten Teilstücks 11 eintretende Licht.
Zusammengefasst weisen die Lichtstrahlen, die aus dem durch die Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung bereitgestellten Hintergrundbeleuchtungsmodul emittiert werden, die gleiche Wellenlänge, konstante Phasendifferenz und einen identischen Polarisationszustand auf und sind somit kohärent.
In der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann durch Ausbilden einer Lichtleiterplatte mit einem bestimmten Aufbau aus einer Punktlichtquelle im Hintergrundbeleuchtungsmodul emittiertes Licht nach Durchlaufen einer Reihe aus Brechung, Totalreflexion und Beugung großflächiges kohärentes Licht bilden. Auf diese Weise wird das Problem, dass aus dem bestehenden Hintergrundbeleuchtungsmodul emittiertes Licht sich für holografische dreidimensionale Anzeige nicht eignet, gelöst und die Aufgabe, ein für holografische dreidimensionale Anzeige geeignetes Hintergrundbeleuchtungsmodul bereitzustellen, erfüllt.
Um aus der ersten Lichtemissionsfläche 112 emittierten Lichtstrahlen zu gestatten, möglichst weitestgehend von der zweiten Lichteinfallfläche 121 aus in das zweite Teilstück 12 einzutreten, fügt sich in einer speziellen Ausbildung optional die erste Lichtemissionsfläche 112, wie in 1A gezeigt, nahtlos an die zweite Lichteinfallfläche 121. Auf diese Weise kann ein Auftreten zusätzlicher austretender und einfallender Lichtstrahlen beim Durchlaufen einer Zwischenschicht aus Luft verringert, eine Nutzungsrate der aus der Punktlichtquelle 20 emittierten Lichtstrahlen verbessert und eine Leistung des Hintergrundbeleuchtungsmoduls gesteigert werden. Basierend hierauf ist optional der Brechungsindex des ersten Teilstücks 11 größer als der des zweiten Teilstücks 12. Ein Vorteil dieser Ausbildung ist, dass gewährleistet ist, dass die in das erste Teilstück 11 eintretenden Lichtstrahlen nur aus Schlitzen der Gitterstruktur der ersten Lichtemissionsfläche 112 emittiert werden.
Bei der Herstellung werden optional die erste Lichtemissionsfläche 112 und die zweite Lichtemissionsfläche 122 unter Anwendung von Schlitz-, Präge-, Holografie- oder periodischen Metallpatchverbinde-Verfahren als Gitterstrukturen ausgebildet, was zu einer Senkung der Herstellungskosten der Gitterstruktur beitragen kann. Gemäß 1D weist die Gitterstruktur eine Vielzahl in Reihe angeordneter Schlitze auf.
Gemäß 1D bezeichnet der erste voreingestellte Winkel α einen Winkel, der zwischen einem aus der Punktlichtquelle 20 emittierten Lichtstrahl und der ersten Lichteinfallfläche 111 des ersten Teilstücks 11 eingeschlossen wird, während der aus der Punktlichtquelle 20 emittierte Lichtstrahl auf das erste Teilstück 11 trifft. Bei der Ausgestaltung kann es sich beim ersten voreingestellten Winkel α um einen beliebigen Wert handeln, der in der vorliegenden Offenbarung nicht begrenzt ist.
Gemäß 1D besteht ein zweiter voreingestellter Winkel δ zwischen der ersten Lichtemissionsfläche 112 und der zweiten Lichtemissionsfläche 122. Ein Ziel dieser Ausbildung besteht darin, den aus dem zweiten Teilstück 12 emittierten Lichtstrahlen zu gestatten, entlang einer Richtung senkrecht zur zweiten Lichtemissionsfläche 122 emittiert zu werden. Wenn sich die erste Lichtemissionsfläche 112 nahtlos an die zweite Lichteinfallfläche 121 fügt, ist der zweite voreingestellte Winkel δ gleich einem zwischen der zweiten Lichteinfallfläche 121 und der zweiten Lichtemissionsfläche 122 eingeschlossenen Winkel γ. In einer speziellen Ausgestaltung kann es sich beim zweiten voreingestellten Winkel δ um einen beliebigen Wert handeln, der in der vorliegenden Offenbarung nicht begrenzt ist.
Weiter gemäß 1D ist für den Fachmann ersichtlich, dass der erste voreingestellte Winkel a, ein zwischen der ersten Lichteinfallfläche 111 und der ersten Lichtemissionsfläche 112 des ersten Teilstücks 11 eingeschlossener Winkel β, der zwischen der zweiten Lichteinfallfläche 121 und der zweiten Lichtemissionsfläche 122 eingeschlossene Winkel γ, der Brechungsindex des ersten Teilstücks 11, der Brechungsindex des zweiten Teilstücks 12, eine Gitterkonstante der Gitterstruktur der ersten Lichtemissionsfläche 112 des ersten Teilstücks 11, die Erstreckungsrichtung der das Gitter bildenden Schlitze, eine Gitterkonstante der Gitterstruktur der zweiten Lichtemissionsfläche 112 des zweiten Teilstücks 12 und die Erstreckungsrichtung der das Gitter bildenden Schlitze und dergleichen zusammen den zwischen dem schließlich aus der zweiten Lichtemissionsfläche 122 des zweiten Teilstücks 12 emittierten Lichtstrahl und der zweiten Lichtemissionsfläche 122 eingeschlossenen Winkel (also die Ausbreitungsrichtung des aus der zweiten Lichtemissionsfläche 122 emittierten Lichtstrahls) bestimmen. Die Gitterkonstante umfasst eine Breite der das Gitter bildenden Schlitze und einen Abstand zwischen zwei benachbarten Schlitzen.
Um zu gewährleisten, dass in das erste Teilstück 11 eintretende Lichtstrahlen an den übrigen Flächen außer der zweiten Lichteinfallfläche 111 und der zweiten Lichtemissionsfläche 112 eine Totalreflexion erfahren können, handelt es sich in der Ausgestaltung optional bei allen Flächen im ersten Teilstück 11 außer der ersten Lichteinfallfläche 111 und der ersten Lichtemissionsfläche 112 um reflektierende Flächen. Beispielhaft ist gemäß 10 das erste Teilstück 11 säulenartig, bei einem Querschnitt desselben handelt es sich um ein Parallelogramm, bei der ersten Lichteinfallfläche 111 handelt es sich um eine Bodenfläche des ersten Teilstücks 11 und bei der ersten Lichtemissionsfläche 112 um eine Seitenfläche des ersten Teilstücks 11. Optional sind im ersten Teilstück 11 eine der ersten Lichteinfallfläche 111 gegenüberliegende weitere Bodenfläche 113, eine der ersten Lichtemissionsfläche 112 gegenüberliegende Seitenfläche 114 und zwei zu einer durch eine x-Achse und eine y-Achse definierten ebenen Fläche parallele Seitenflächen als reflektierende Flächen ausgebildet. Wenn sich ferner im ersten Teilstück 11 Lichtstrahlen lediglich innerhalb der durch die x-Achse und die y-Achse definierten ebenen Fläche ausbreiten, so ist es zulässig, dass im ersten Teilstück 11 die der ersten Lichteinfallfläche 111 gegenüberliegende weitere Bodenfläche 113 und die der ersten Lichtemissionsfläche 112 gegenüberliegende Seitenfläche 114 als reflektierende Flächen ausgebildet sind.
Ebenso handelt es sich, um zu gewährleisten, dass in das zweite Teilstück 12 eintretende Lichtstrahlen an anderen Flächen außer der zweiten Lichteinfallfläche 121 und der zweiten Lichtemissionsfläche 122 Totalreflexion erfahren, optional bei allen Flächen des zweiten Teilstücks 12 außer der zweiten Lichteinfallfläche 121 und der zweiten Lichtemissionsfläche 122 um reflektierende Flächen. Beispielhaft ist, wie in 1D gezeigt, das zweite Teilstück 12 säulenartig, bei einem Querschnitt desselben handelt es sich um ein rechtwinkliges Trapez, bei der zweiten Lichteinfallfläche 121 handelt es sich um eine Seitenfläche des zweiten Teilstücks 12 und bei der zweiten Lichtemissionsfläche 122 um eine weitere Seitenfläche des zweiten Teilstücks 12. Im zweiten Teilstück 12 sind eine der zweiten Lichteinfallfläche 121 gegenüberliegende Seitenfläche 123, eine der zweiten Lichtemissionsfläche 122 gegenüberliegende Seitenfläche 124 und zwei zur durch die x-Achse und die y-Achse definierten ebenen Fläche parallele Bodenflächen als reflektierende Flächen ausgebildet. Wenn sich ferner im zweiten Teilstück 12 Lichtstrahlen lediglich innerhalb der durch die x-Achse und die y-Achse definierten ebenen Fläche ausbreiten, so sind im zweiten Teilstück 12 optional die der zweiten Lichteinfallfläche 121 gegenüberliegende weitere Seitenfläche 123 und die der zweiten Lichtemissionsfläche 122 gegenüberliegende Seitenfläche 124 als reflektierende Flächen eingestellt.
2 ist ein Schaubild sich im ersten Teilstück 11 ausbreitender Lichtstrahlen. Gemäß 2 tritt ein aus der Punktlichtquelle 20 emittierter Lichtstrahl unter einem ersten voreingestellten Winkel, der größer ist als der Grenzwinkel der inneren Totalreflexion an der Grenzfläche, in das erste Teilstück 11 ein und erfährt im ersten Teilstück 11 mehrere Totalreflexionen, und reflektiertes Licht tritt aus der ersten Lichtemissionsfläche 112 aus. Mit anderen Worten wandelt das Gitter an der ersten Lichtemissionsfläche 112 die Punktlichtquelle in eine linienförmige Lichtquelle mit einer schmalen Breite um.
3 ist ein Schaubild sich im zweiten Teilstück ausbreitender Lichtstrahlen. Gemäß FIG. 3 fällt ein aus der ersten Lichtemissionsfläche emittierter Lichtstrahl auf die zweite Lichteinfallfläche 121 ein, tritt dann in das zweite Teilstück 12 ein, erfährt im zweiten Teilstück 12 mehrere Totalreflexionen und wird schließlich aus der zweiten Lichtemissionsfläche 122 emittiert. Mit anderen Worten wandelt das Gitter an der zweiten Lichtemissionsfläche 122 die linienförmige Lichtquelle in eine flächige Lichtquelle um.
4a und 4b sind schematische Schaubilder zweier möglicher Ausbreitungswege sich in der Lichtleiterplatte ausbreitender Lichtstrahlen. 4a und 4b sparen den Vorgang aus, in welchem der Lichtstrahl im ersten Teilstück 11 und dem zweiten Teilstück 12 mehrere Totalreflexionen erfährt. Gemäß 4a und 4b ist ein Winkel, der zwischen einer Projektion des von der Punktlichtquelle emittierten Lichtstrahls auf eine durch die x-Achse und die z-Achse definierte Ebene und einer Normalen der ersten Lichtemissionsfläche 112 des ersten Teilstücks 11 eingeschlossen wird, mit θ₀ bezeichnet. Der Lichtstrahl wird aus der ersten Lichtemissionsfläche 112 des ersten Teilstücks 11 emittiert. Ein zwischen dem aus der ersten Lichtemissionsfläche 112 emittierten Lichtstrahl und der Normalen der ersten Lichtemissionsfläche 112 eingeschlossener Winkel ist mit θ₁ bezeichnet. θ₀ und θ₁ erfüllen offensichtlich eine 3D-Raumgittergleichung. Der Lichtstrahl tritt von der zweiten Lichteinfallfläche 121 aus in das zweite Teilstück 12 ein und erfährt an einer der zweiten Lichtemissionsfläche 122 gegenüberliegenden Seitenfläche 124 eine Totalreflexion. Ein während der Totalreflexion gebildeter, zwischen dem Lichtstrahl und der Normalen der der zweiten Lichtemissionsfläche 122 gegenüberliegenden Seitenfläche 124 eingeschlossener Winkel ist mit θ₂ bezeichnet. Gemäß 4a ist aus einer geometrischen Beziehung ersichtlich, dass: $θ_{1} + \frac{π}{2} = γ+ (\frac{π}{2} - θ_{2}),$
woraus sich θ₂ = γ - θ₁ ergibt. Alternativ ist gemäß 4B aus einer geometrischen Beziehung ersichtlich, dass: $\frac{π}{2} - θ_{1} = γ+ (\frac{π}{2} - θ_{2}),$
woraus sich θ₂ = γ + θ₁ ergibt. Das bedeutet, θ₂ = γ± θ₁. Der eine Totalreflexion erfahrende Lichtstrahl wird schließlich aus der zweiten Lichtemissionsfläche 122 des zweiten Teilstücks 12 emittiert. Ein zwischen dem aus der zweiten Lichtemissionsfläche 122 emittierten Lichtstrahl und der Normalen der zweiten Lichtemissionsfläche 122 eingeschlossener Winkel ist mit θ₃ bezeichnet. θ₂ und θ₃ erfüllen offensichtlich eine 3D-Raumgittergleichung.
Zusammengefasst wird für eine beliebige Lichtleiterplatte mit einem bestimmten Aufbau der zwischen dem aus der zweiten Lichtemissionsfläche 122 emittierten Lichtstrahl und der Normalen der zweiten Lichtemissionsfläche 122 eingeschlossene Winkel θ₃ durch den zwischen einer Projektion des aus der Punktlichtquelle emittierten Lichtstrahls auf eine durch die x-Achse und die z-Achse definierte Ebene und einer Normalen der ersten Lichtemissionsfläche 112 des ersten Teilstücks 11 eingeschlossenen Winkel θ₀ bestimmt und eine Größe des Winkels θ₀ wird durch den zwischen dem aus der Punktlichtquelle emittierten Lichtstrahl und der ersten Lichteinfallfläche 111 eingeschlossenen Winkel (mithin den ersten voreingestellten Winkel α) bestimmt. Mit anderen Worten wird für eine beliebige Lichtleiterplatte mit einem bestimmten Aufbau die Ausbreitungsrichtung des aus der zweiten Lichtemissionsfläche 122 emittierten Lichtstrahls durch die Ausbreitungsrichtung des von der ersten Lichteinfallfläche 111 her einfallenden Lichtstrahls bestimmt. Um einer Hintergrundbeleuchtungsquelle zu einer besseren Leuchtwirkung zu verhelfen, kann in der praktischen Ausgestaltung der jeweilige erste voreingestellte Winkel α so gewählt werden, dass der Lichtstrahl entlang einer senkrecht zur zweiten Lichtemissionsfläche 122 verlaufenden Richtung emittiert werden kann.
Hinsichtlich einer Herstellung kann der aus der Punktlichtquelle emittierte Lichtstrahl, der so eingestellt ist, dass er entlang der senkrecht zur ersten Lichteinfallfläche 111 verlaufenden Richtung auf die erste Lichteinfallfläche 111 des ersten Teilstücks 11 einfällt, leichter umgesetzt werden als der entlang anderer Richtungen auf die erste Lichteinfallfläche 111 des ersten Teilstücks 11 einfallende Lichtstrahl. Wenn der aus der Punktlichtquelle emittierte Lichtstrahl entlang der senkrecht zur ersten Lichteinfallfläche 111 verlaufenden Richtung einfällt, weist der Lichtstrahl an der ersten Lichteinfallfläche 111 ein minimales Totalreflexionsvermögen und ein maximales Einfallvermögen auf. Optional ist die erste Lichteinfallfläche 111 des ersten Teilstücks 11 so geschnitten, dass sich die erste Lichteinfallfläche 111 mit der durch die x-Achse und die z-Achse definierten Ebene schneidet, um dem aus der Punktlichtquelle emittierten Lichtstrahl zu gestatten, entlang der senkrecht zur ersten Lichteinfallfläche 111 verlaufenden Richtung einzufallen.
5 ist ein schematisches Schaubild des Aufbaus einer weiteren Lichtleiterplatte gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Im Vergleich mit der vorstehenden technischen Lösung weist gemäß 5 die Lichtleiterplatte ferner ein drittes Teilstück 13 auf. Konkret ist das dritte Teilstück 13 auf einer dem zweiten Teilstück 12 abgewandten Seite des ersten Teilstücks 11 positioniert. Das erste Teilstück 11, das zweite Teilstück 12 und das dritte Teilstück 13 sind zusammengesetzt, um eine quaderförmige Struktur zu bilden. Der Vorteil dieser Ausbildung besteht darin, dass, nachdem die Lichtleiterplatte 10 am Hintergrundbeleuchtungsmodul montiert ist, das dritte Teilstück 13 dabei helfen kann zu gewährleisten, dass die Lichtleiterplatte fest und stabil am Hintergrundbeleuchtungsmodul befestigt ist.
Ferner kann in Anbetracht dessen, dass der Lichtstrahl von einem Medium mit einer höheren optischen Dichte auf ein Medium mit einer geringeren optischen Dichte übertragen wird, eine Totalreflexion im Lichtstrahl auftreten, wenn ein Einfallwinkel des Lichtstrahls größer ist als ein Grenzwinkel der Totalreflektion. Optional ist der Brechungsindex des ersten Teilstücks 11 größer als der des dritten Teilstücks 13, so dass durch Anpassen einer Richtung des auf die erste Lichteinfallfläche 111 einfallenden Lichtstrahls an einer Grenzfläche zwischen dem ersten Teilstück 11 und dem dritten Teilstück 13 eine Totalreflektion im Lichtstrahl auftreten kann. Auf diese Weise kann an der der ersten Lichtemissionsfläche 112 des ersten Teilstücks 11 gegenüberliegenden Seitenfläche eine Totalreflexionswirkung des Lichtstrahls auftreten, ohne dass eine das dritte Teilstück 13 kontaktierende Seitenfläche (also die der ersten Lichtemissionsfläche 112 gegenüberliegende Seitenfläche) im ersten Teilstück 11 als eine reflektierende Fläche ausgebildet werden muss. Auf diese Weise kann ein Herstellungsprozess der Lichtleiterplatte reduziert und eine Herstellungstechnik der Lichtleiterplatte vereinfacht werden. Typischerweise ist der Brechungsindex des zweiten Teilstücks 12 gleich dem des dritten Teilstücks 13, so dass in einer spezifischen Herstellung dasselbe Material (beispielsweise Glas) zur Herstellung des zweiten Teilstücks 12 und des dritten Teilstücks 13 verwendet werden kann, wodurch sich der Aufwand mehrerer Materialien zur Herstellung der Lichtleiterplatte verringert.
Basierend auf der vorstehenden technischen Lösung kann es sich bei der Punktlichtquelle 20 optional um eine Glasfaser-Laserlichtquelle, eine Laserdiode oder eine Licht emittierende Diode mit einer höheren Kohärenz handeln. Eine solche Ausbildung hat folgenden Grund: aus der Glasfaser-Laserlichtquelle, der Laserdiode oder der Licht emittierenden Diode mit höherer Kohärenz emittiertes Licht weist eine höhere Kohärenz auf, was vorteilhaft ist, um die Leistung des Hintergrundbeleuchtungsmoduls weiter zu verbessern.
Basierend auf demselben erfinderischen Grundgedanken stellt die vorliegende Offenbarung ferner eine Anzeigeeinrichtung bereit. 6 ist ein schematisches Schaubild des Aufbaus einer Anzeigeeinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Gemäß 6 weist die Anzeigeeinrichtung ein durch die vorstehenden Ausführungsformen bereitgestelltes Hintergrundbeleuchtungsmodul 200 auf, wobei das Hintergrundbeleuchtungsmodul 200 dafür konfiguriert ist, Hintergrundbeleuchtung für die Anzeigeeinrichtung bereitzustellen. Es wird angemerkt, dass die durch die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung bereitgestellte Anzeigeeinrichtung ferner weitere elektrische Schaltungen und Einrichtungen aufweisen kann, um einen einwandfreien Betrieb der Anzeigeeinrichtung zu unterstützen. Die Anzeigeeinrichtung kann zu einem Mobiltelefon, einem Tablet-Computer, einem elektronischen Papier oder einem elektronischen Bilderrahmen gehören.
In der durch die Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung bereitgestellten Anzeigeeinrichtung kann durch Ausbilden einer Lichtleiterplatte mit einem bestimmten Aufbau aus einer Punktlichtquelle im Hintergrundbeleuchtungsmodul emittiertes Licht veranlasst werden, nach Durchlaufen einer Reihe aus Brechung, Totalreflexion und Beugung großflächiges kohärentes Licht zu bilden. Auf diese Weise wird das Problem, dass sich aus dem bestehenden Hintergrundbeleuchtungsmodul emittiertes Licht nicht für holografische dreidimensionale Anzeige eignet, gelöst und die Aufgabe, ein für holografische dreidimensionale Anzeige geeignetes Hintergrundbeleuchtungsmodul bereitzustellen, erfüllt.
Es wird angemerkt, dass es sich bei den vorstehenden Ausführungsformen lediglich um bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung und der von dieser verwendeten technischen Prinzipien handelt. Der Fachmann wird verstehen, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf die hierin beschriebenen spezifischen Ausführungsformen begrenzt ist, und der Fachmann kann vielerlei naheliegende Änderungen, Anpassungen und Ersetzungen vornehmen, ohne dabei den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung zu verlassen. Auch wenn daher in den vorstehenden Ausführungsformen ausführlicher auf die vorstehende Offenbarung Bezug genommen wird, so ist die vorliegende Offenbarung nicht nur auf die vorstehenden Ausführungsformen begrenzt, und es können noch weitere äquivalente Ausführungsformen mehr umfasst sein, ohne vom Konzept der vorliegenden Offenbarung abzuweichen, wobei der Umfang der vorliegenden Offenbarung auf dem Umfang der beiliegenden Ansprüche beruht.

Claims

Hintergrundbeleuchtungsmodul, umfassend: eine Lichtleiterplatte (10) und eine Punktlichtquelle (20), wobei die Lichtleiterplatte (10) umfasst: ein erstes Teilstück (11), das eine erste Lichteinfallfläche (111) und eine sich mit der ersten Lichteinfallfläche (111) schneidende erste Lichtemissionsfläche (112) umfasst, ein zweites Teilstück (12), das eine zweite Lichteinfallfläche (121) und eine sich mit der zweiten Lichteinfallfläche (121) schneidende zweite Lichtemissionsfläche (122) umfasst, wobei sich die erste Lichteinfallfläche (111) mit der zweiten Lichtemissionsfläche (122) schneidet, wobei die erste Lichtemissionsfläche (112) und die zweite Lichteinfallfläche (121) gegenüberliegend angeordnet sind, wobei sowohl die erste Lichtemissionsfläche (112) als auch die zweite Lichtemissionsfläche (122) Gitterstrukturen umfassen, und wobei die Punktlichtquelle (20) an der ersten Lichteinfallfläche (111) der Lichtleiterplatte (10) angeordnet ist, wobei ein aus der Punktlichtquelle (20) emittierter Lichtstrahl unter einem ersten voreingestellten Winkel (α) in das erste Teilstück (11) eintritt und im ersten Teilstück (11) mehrere Totalreflexionen erfährt, aus der ersten Lichtemissionsfläche (112) austritt, in die zweite Lichteinfallfläche (121) eintritt und im zweiten Teilstück (12) mehrere Totalreflexionen erfährt und schließlich aus der zweiten Lichtemissionsfläche (122) emittiert.
Hintergrundbeleuchtungsmodul nach Anspruch 1, wobei sich die erste Lichtemissionsfläche (112) nahtlos an die zweite Lichteinfallfläche (121) fügt.
Hintergrundbeleuchtungsmodul nach Anspruch 1, wobei ein Brechungsindex des ersten Teilstücks (11) größer ist als der des zweiten Teilstücks (12).
Hintergrundbeleuchtungsmodul nach Anspruch 1, wobei die Gitterstrukturen der ersten Lichtemissionsfläche (112) und der zweiten Lichtemissionsfläche (122) mittels Schlitz-, Präge-, Holografie- oder periodischen Metallpatchverbinde-Verfahren hergestellt sind.
Hintergrundbeleuchtungsmodul nach Anspruch 1, wobei zwischen der ersten Lichtemissionsfläche (112) und der zweiten Lichtemissionsfläche (122) ein zweiter voreingestellter Winkel (δ) besteht.
Hintergrundbeleuchtungsmodul nach Anspruch 1, wobei es sich bei allen Flächen im ersten Teilstück (11) außer der ersten Lichteinfallfläche (111) und der ersten Lichtemissionsfläche (112) um reflektierende Flächen handelt.
Hintergrundbeleuchtungsmodul nach Anspruch 6, wobei es sich beim ersten Teilstück (11) um eine Säule mit einem Parallelogramm-Querschnitt handelt, wobei es sich bei der ersten Lichteinfallfläche (111) um eine Bodenfläche des ersten Teilstücks (11) handelt, und wobei es sich bei der ersten Lichtemissionsfläche (112) um eine Seitenfläche des ersten Teilstücks (11) handelt.
Hintergrundbeleuchtungsmodul nach Anspruch 1, wobei es sich bei allen Flächen im zweiten Teilstück (12) außer der zweiten Lichteinfallfläche (121) und der zweiten Lichtemissionsfläche (122) um reflektierende Flächen handelt.
Hintergrundbeleuchtungsmodul nach Anspruch 8, wobei es sich beim zweiten Teilstück (12) um eine Säule mit einem rechtwinkligen TrapezQuerschnitt handelt und wobei es sich bei der zweiten Lichteinfallfläche (121) um eine Seitenfläche des zweiten Teilstücks (12) und bei der zweiten Lichtemissionsfläche (122) um eine weitere Seitenfläche des zweiten Teilstücks (12) handelt.
Hintergrundbeleuchtungsmodul nach Anspruch 3, wobei die Lichtleiterplatte (10) ferner ein drittes Teilstück (13) umfasst, das auf einer dem zweiten Teilstück (12) entgegengesetzten Seite des ersten Teilstücks (11) positioniert ist, und wobei das erste Teilstück (11), das zweite Teilstück (12) und das dritte Teilstück (13) zusammengesetzt sind, um eine quaderförmige Struktur zu bilden.
Hintergrundbeleuchtungsmodul nach Anspruch 10, wobei ein Brechungsindex des ersten Teilstücks (11) größer ist als der des dritten Teilstücks (13).
Hintergrundbeleuchtungsmodul nach Anspruch 11, wobei ein Brechungsindex des zweiten Teilstücks (12) gleich dem des dritten Teilstücks (13) ist.
Hintergrundbeleuchtungsmodul nach Anspruch 1, wobei die Punktlichtquelle (20) eine Glasfaser-Laserlichtquelle, eine Laserdiode oder eine Licht emittierende Diode mit hoher Kohärenz umfasst.
Anzeigeeinrichtung mit einem Hintergrundbeleuchtungsmodul (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 13.