WO2018162560A2 - 3d-anzeigeelement - Google Patents

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WO2018162560A2
WO2018162560A2 PCT/EP2018/055610 EP2018055610W WO2018162560A2 WO 2018162560 A2 WO2018162560 A2 WO 2018162560A2 EP 2018055610 W EP2018055610 W EP 2018055610W WO 2018162560 A2 WO2018162560 A2 WO 2018162560A2
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WO
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light
optical element
triplets
display element
triplet
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PCT/EP2018/055610
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French (fr)
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WO2018162560A3 (de
Inventor
Peter Brick
Hubert Halbritter
Mikko PERÄLÄ
Original Assignee
Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Filing date
Publication date
Application filed by Osram Opto Semiconductors Gmbh filed Critical Osram Opto Semiconductors Gmbh
Priority to US16/492,093 priority Critical patent/US11169393B2/en
Publication of WO2018162560A2 publication Critical patent/WO2018162560A2/de
Publication of WO2018162560A3 publication Critical patent/WO2018162560A3/de

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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10—Beam splitting or combining systems
    • G02B27/1086—Beam splitting or combining systems operating by diffraction only
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/20—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes
    • G02B30/26—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type
    • G02B30/27—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type involving lenticular arrays
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133526—Lenses, e.g. microlenses or Fresnel lenses

Definitions

  • 3D DISPLAY ELEMENT A 3D display element is specified.
  • One object to be solved is, inter alia, to provide an SD display element which has an improved
  • the 3D display element is, for example, a display element of a television, a monitor or a video wall.
  • the 3D display element is adapted to display images composed of a plurality of pixels, also called pixels.
  • the 3D display element requires no additional technical aids, such as glasses with shutters or polarizing filters, for generating a
  • the SD display element is set up to give a three-dimensional image impression of displayed images when viewed with the naked eye.
  • the 3D display element is an autostereoscopic display element.
  • a pixel along a solid angle has different discrete brightness and / or color values.
  • ⁇ and / or Farbwerde of each pixel are perceptible.
  • each pixel has at least five separately adjustable brightness and / or color values.
  • the 3D display element comprises a light-emitting component that is configured to emit light.
  • the optoelectronic component comprises a plurality of
  • the regions at the lattice points of a rectangular lattice, a hexagonal lattice or another periodic lattice are arranged next to one another in the first lateral plane.
  • the light-emitting component comprises at least one semiconductor chip, which has a plurality of light-emitting
  • each light-emitting portion may be formed by at least one semiconductor chip.
  • the light-emitting component is configured to emit light during normal operation.
  • the light-emitting component is set up to emit light of different color locations and brightness values along the first lateral plane.
  • the light-emitting component is to
  • Wavelength range in particular a wavelength range between UV radiation and infrared radiation to emit.
  • the light-emitting component has a radiation direction in which the light generated in the light-emitting component is emitted. In particular, that is from the
  • Light emitted light divergent light. In particular, a majority of the emitted light is emitted in the emission direction.
  • the 3D display element comprises an optical arrangement that is configured to influence light.
  • the optical arrangement is designed to influence the light emitted by the light-emitting component.
  • the optical arrangement influences the light by means of
  • the optical arrangement is the light-emitting component in
  • the light-emitting component comprises a multiplicity of
  • Triplets each having a first, a second and a third light emitting area.
  • the areas of a triplet are directly adjacent to each other
  • the areas of a triplet are adapted to light a
  • the areas of a triplet are separate from each other
  • the areas of a triplet are arranged so that the emitted light in the
  • the mixed light of regions of a triplet has a predefinable color location.
  • each triplet comprises a first region, the light in the red wavelength range emits a second area, the light in the green
  • Wavelength range emitted and a third area that emits light in the blue wavelength range are in a first lateral plane
  • the triplets are at the grid points of a regular rectangular grid
  • Hexagonal grating or other periodic grating arranged in the first lateral plane Hexagonal grating or other periodic grating arranged in the first lateral plane.
  • the regions in the first lateral plane are arranged next to one another. For example, the areas on the
  • Hexagonal grating or other periodic grating arranged in the first lateral plane Hexagonal grating or other periodic grating arranged in the first lateral plane.
  • the optical arrangement diverges traversing light of mutually adjacent triplets.
  • the triplets emit light, wherein at least one directional component of the emitted light in the emission direction of the
  • the optical arrangement is to:
  • the optical arrangement mixes through the light of a triplet.
  • Mixed light of a triplet can be assigned to the triplet, but the mixed-in light can not
  • the light is different
  • the light is different
  • optical arrangement parallelizes
  • the SD display element includes a light emitting device configured to emit light and an optical device configured to receive the light influence, wherein the light-emitting component a
  • a plurality of triplets each having a first, a second and a third light-emitting region, the triplets are arranged side by side in a first lateral plane, the regions are arranged side by side in the first lateral plane, the optical arrangement
  • a 3D display element described here is based, inter alia, on the following considerations. at
  • Autostereoscopic display elements often use multiple triplets of light emitting areas to represent a single pixel.
  • the triplets are arranged, for example, next to one another in a first lateral plane.
  • the light emitted by the triplets passes through an optical arrangement comprising, for example, a plurality of lenses.
  • a common lens of an optical system For example, a common lens of an optical system
  • each lens one
  • Picture represents. After passing through the lens, the light of different triplets diverges, so that the light of different triplets is perceived when viewing a pixel depending on a solid angle.
  • the light-emitting regions which are assigned to a common triplet, are arranged next to one another in the first lateral plane. Thus, the light diverges different areas that share a common
  • Triplet are assigned, after passing through the optical arrangement. This leads to the fact that the color and / or Brightness impression varies unintentionally along a solid angle. In particular, light of different
  • the 3D display element described here makes use, inter alia, of the idea to use an optical arrangement which is the light-emitting component in
  • the optical assembly is configured to be separate from the light-emitting device
  • Triplets of a common pixel diverges. Furthermore, the optical arrangement is adapted to light a
  • color and brightness reproduction of the 3D display element are improved because the color locus and the
  • Brightness of the light emitted by a triplet light varies along any solid angle, but as a mixed light
  • the first, second and third regions emit pairs of light of a different wavelength range.
  • the first region emits light of a red wavelength region
  • the second region emits light of a green wavelength region
  • the third region emits light of a blue wavelength region.
  • the areas of a triplet may have a different size
  • the optical arrangement comprises a first and a second optical element, and the first and the second optical element are successively in the emission direction in FIG.
  • the first and second optical elements may be different
  • the first optical element is a diffractive and / or
  • the second optical element is a diffractive one
  • the first and the second optical element may have different optical functions.
  • the light of all triplets associated with a common pixel is refracted into different spatial directions by means of the first optical element.
  • the second optical element mixes light of a common triplet.
  • the first and second optical elements are the first and second optical elements
  • the light, in particular the entire light, of the display element, which is perceived by a viewer of the display element passes through the first and the second optical element.
  • different functions of the optical arrangement can be realized by means of the first and the second optical element.
  • the first optical element comprises a lens array in which a plurality of lenses are arranged next to one another in a second lateral plane, wherein the number of triplets is greater than the number of lenses of the lens array.
  • Lens array includes, for example, a plurality of lenses that are adapted to break light of adjacent triplets in different spatial directions.
  • Light-emitting component facing surface and / or the light-emitting component facing away from the surface of the lenses may each be convexly curved.
  • Lens array formed contiguous, so that the individual lenses are mechanically fixed together.
  • the lenses of the lens array are, for example, in the second lateral plane along the grid points of a regular
  • Rectangular grid arranged.
  • the second lateral plane runs parallel to the first lateral plane.
  • Each lens of the lens array may have multiple triplets
  • the number of triplets is at least five times larger, in particular at least nine times larger than the number of lenses.
  • the light of a triplet passes through exactly one lens of the lens array.
  • each triplet is uniquely associated with a lens of the lens array. In particular, about the
  • Lens array defines the pixels of the 3D display element. Each lens of the lens array corresponds to a pixel perceived by a viewer. The different triplets, which are assigned to a common pixel, or a common lens, give the
  • each lens of the lens array is associated with a particularly large number of triplets.
  • the lens array is formed with a plurality of cylindrical lenses.
  • the main extension direction of the cylindrical lenses can each run along the second lateral plane.
  • a cylindrical lens, along its main extension direction each be assigned to the triplets of different pixels.
  • the triplets of a common pixel in each case transversely, in particular perpendicularly, to
  • Main extension direction of the cylindrical lens may be arranged side by side.
  • an SD display device has exactly one viewing plane in which the 3D display element has an image with a
  • the first lateral plane and / or the second lateral plane are curved.
  • the first lateral plane and the second lateral plane are each curved convexly or concavely.
  • the first and the second lateral plane have a common center of curvature.
  • the first and second lateral planes have the same radius of curvature.
  • the three-dimensional image impression can be enhanced.
  • a lens of the lens array is arranged in the beam path of the light of at least five triplets.
  • the light from at least five triplets, in particular from at least nine triplets passes through a common lens of the
  • each lens of the lens array is arranged in the beam path of the light of at least five, in particular of at least nine, triplets.
  • each triplet which is associated with a lens, a different brightness and a different color locus of a
  • Pixels are displayed depending on the viewing angle.
  • triplets five or nine different color locations and brightness values for one pixel can be represented.
  • triplets associated with a common pixel are in at least two directions along the first lateral plane
  • triplets are associated with a common pixel in at least four, in particular at least eight, directions along the first lateral plane arranged side by side.
  • the light of triplets associated with a common lens of the lens array diverges along at least two, preferably at least four, more preferably at least eight, solid angle ranges.
  • each lens is arranged perpendicular to the first lateral plane above the geometric center of gravity of the plurality of triplets associated with the lens.
  • the light diverges along a plurality of
  • Solid angle ranges For example, the 3D display element is viewed by a viewer with two eyes.
  • the 3D display element has a multiplicity of solid angle regions along which the light of the triplets associated with a common lens diverges.
  • the 3D display element upon rotation of the SD display element relative to the two eyes of the observer, the 3D display element has one about an axis perpendicular to the second lateral plane
  • the first optical element is arranged in the beam path between the light-emitting component and the second optical element
  • the second optical element is a diffractive optical element
  • the light-emitting component is arranged in the focal plane of the first optical element.
  • light emitted by different regions of a triplet does not run parallel, in particular divergent, before hitting the second optical element.
  • the second optical element is, for example, a diffractive grating which is adapted to influence the light emitted by the regions by means of diffraction.
  • the grating is configured to diffract the light of the first, the second and the third region so that the light of the first diffraction order of the
  • the second optical element is a blazed grating, which is set to a particularly high
  • a diffraction order of the second optical element is set up such that the light of different regions after passing through the second optical element within a predetermined
  • the diffraction order may be the first or the second order of diffraction.
  • Triplet is emitted, the difference of the diffraction angle of a diffraction of the same order after passing through the second optical element.
  • the first lateral plane, along which the triplets are arranged next to one another, is arranged in the focal plane of the lenses of the first optical element.
  • light emitted by an area is after passing through the first optical element
  • Areas associated with a common lens of the first optical element become divergent after passing through the first optical element.
  • the first and second optical elements are arranged in direct contact with each other.
  • the distance between the first and the second optical element perpendicular to the first lateral plane is less than 5 ⁇ m.
  • the first, second and third regions are arranged next to each other along a common lateral direction.
  • first, second and third regions of all triplets are arranged side by side along the same lateral direction. For example, this leads
  • the light diverging in exactly one spatial direction can be compensated by means of a second optical element, wherein the second optical element
  • a grating in particular a blaze grating, is.
  • this divergence by means of a second optical element by means of diffraction in a
  • the second optical element is arranged in the beam path between the light-emitting device and the first optical element, wherein the second optical element is a grating which forms a frame around each triplet and the second optical element in the focal plane of the first optical
  • Elements is arranged. For example, light emitted from the light-emitting device undergoes first the second optical element and then the first optical element.
  • the second is optical
  • the second optical element is for example a plate with recesses which perpendicular to the plate
  • the size of the recesses in the lateral direction is, for example, at least as great as the size of a triplet along the first lateral plane.
  • the lattice constant of the second optical element is not in the
  • the lattice constant of the second optical element is exactly the same as the distance of adjacent triplets from one another.
  • the plate is arranged such that the projection onto the plane in which the triplets are arranged forms a frame around the triplets.
  • the triplets are surrounded in lateral directions by the second optical element.
  • the second optical element may be reflective with a light emitted by the light emitting device.
  • the second optical element is metallic
  • the light emitted by the triplets strikes the surfaces of the second optical element, which surround the optoelectronic regions like a frame.
  • the second optical element is adapted to that of areas of a
  • a viewer takes the light passing through the second optical element as the mixed light of
  • a depth of the second optical element, perpendicular to the first lateral plane is at least half as large as one
  • optical element an increased mixing of the light of different areas of a triplet instead.
  • the depth of the second optical lens is the depth of the second optical lens
  • the second optical element and the light-emitting component are in
  • each triplet is associated with exactly one opening of the second optical element.
  • the light of different regions of a triplet becomes particular mixed well, so that the light of each triplet is perceived as a homogeneous light, which has a common color location.
  • the depth of the second optical element varies along the first lateral plane.
  • the depth of the second optical element varies periodically along the first lateral plane.
  • the depth of the second optical element is assigned by a common pixel
  • the field curvature of the lenses of the first optical element is at least partially compensated by means of such a configuration of the second optical element.
  • Figure 1A is a schematic plan view of a
  • Figures 1B and IC is a schematic plan view of a
  • Figure 1D and IE is a schematic sectional view of the
  • Figure 2A is a schematic sectional view of a pixel of a 3D display element according to a first
  • Figure 2B is a schematic sectional view of two pixels of a 3D display element according to a second
  • Figure 3A is a schematic sectional view of a pixel of a 3D display element according to a third
  • 3B is a schematic sectional view of two pixels of a 3D display element according to a fourth
  • Figures 4A and 4B is a schematic plan view of an SD display element according to the first and third
  • FIG. 1A shows a schematic plan view of a light-emitting component 10 of a 3D display element 1.
  • the light-emitting component 10 comprises a multiplicity of
  • Triplets 100 which are arranged in a lateral plane El spaced from each other.
  • Each triplet 100 comprises a first 101, a second 102 and a third 103
  • All regions 101, 102, 103 of each triplet 100 may be separated from one another
  • first regions 101 emit light L in the red wavelength range.
  • second regions 102 emit light L in the green wavelength range.
  • third areas 103 emit light L in the blue wavelength range.
  • the areas 101, 102, 103 are designed to work together in normal operation
  • the triplets 100 are mechanically interconnected.
  • the areas of a triplet are in a common process
  • the different wavelength ranges of the emitted light L of different regions 101, 102, 103 of a triplet are determined by means of different wavelengths
  • the light-emitting component 10 comprises at least one semiconductor chip, which has a plurality of
  • each light-emitting region 101, 102, 103 may be formed by at least one semiconductor chip.
  • the regions each have an emission surface through which a large part of the light L is emitted during normal operation.
  • the second regions 102 have a larger emission area than the first regions 101 in the lateral plane.
  • the regions 101 in the lateral plane have a larger emission surface than the third regions 103.
  • FIG. 1B shows a schematic plan view of a light-emitting component 10 and a second optical
  • the light-emitting component 10 comprises a plurality of triplets 100, each having a first 101, a second 102 and a third 103 region, which are arranged next to one another in the first lateral plane El. In particular, the distance is lateral
  • each triplet 100 has an additional second area 102, which in the
  • a triplet 100 may alternatively also have an additional third region 103 or a third region 103
  • additional first area 101 include.
  • a second optical element 22 is arranged on the first lateral plane El, which takes the form of a
  • Lattice has.
  • the periodicity of the grating corresponds exactly to the periodicity of the triplets 100 along the first
  • each triplet 100 is completely surrounded by the second optical element in lateral directions.
  • the second optical element 22 is a plate 221
  • Openings 222 wherein the openings 222 completely penetrate the plate 221 perpendicular to its main extension direction.
  • the openings are for example at least as large in lateral directions as the triplets 100.
  • FIG. 1C shows a schematic plan view of a light-emitting component and a second optical element 22 of a 3D display element according to a third
  • Embodiment. In contrast to the second exemplary embodiment illustrated in FIG. 1B, here the light-emitting regions 101, 102, 103 of each triplet 100 are arranged next to one another in a same first lateral direction R 1. In particular, the emission surfaces of the
  • FIG. 1D shows a schematic sectional representation of the third exemplary embodiment of a light-emitting component 10 and a second optical element 22 of a 3D display element shown in FIG.
  • Each triplet 100 has an edge length K along the first 101, second 102 and third 103 regions.
  • the second optical element 22 has a depth T, which runs perpendicular to the main extension plane of the light-emitting component 10.
  • the depth T is at least halfway is large as the edge length K of a triplet 100.
  • the depth T is at least as large as the edge length K.
  • FIG. 1C shows a schematic sectional view of the third exemplary embodiment of a light-emitting component 10 and of a second optical element 22 of a 3D display element shown in FIG.
  • the depth T of the second optical element 22 varies along the first lateral plane E1.
  • the illustrated triplets 100 are associated with a common pixel.
  • the triplets 100 which a
  • the depth T of the second optical element 22 varies periodically along the first lateral plane El.
  • Embodiment of the second optical element 22 the Field curvature of the lenses 210 of the first optical element 21 at least partially compensated.
  • FIG. 2A shows a schematic sectional representation of a pixel P of a 3D display element described here according to a first exemplary embodiment.
  • the SD display element comprises a light emitting device 10 and an optical device 20 having a first optical element 21 and a second optical element 22.
  • Light-emitting component 10 has a multiplicity of triplets 100 with first 101, second 102 and third 103
  • the regions of all triplets 100 are arranged next to one another in a common first lateral plane El.
  • the light-emitting component 10 is adapted to light L perpendicular to its main extension direction in a normal operation
  • the second optical element 22 is arranged in the emission direction D between the light-emitting component 10 and the first optical element 21. That is, from the
  • Light L emitted by light emitting device 10 first passes through second optical element 22 and then first optical element 21.
  • second optical element 22 is in direct contact with the first optical element
  • the triplets are each arranged in the second optical element 22, so that the triplets 100 in the first lateral plane El are each completely surrounded by the second optical element 22.
  • the first optical element 21 is spaced from the second optical element 22 in a second one
  • the first optical element 21 comprises
  • At least one lens 210 which is adapted to influence the light L emitted by the light-emitting component 10.
  • the light L strikes from one
  • the light L of at least five, in particular nine, triplets 100 impinges on a lens 210 of the first optical element 21.
  • the triplets 100 each emit light LI by means of the first 101, second 102, and third 103 regions.
  • the light LI of the areas 101, 102, 103 is not, or not completely, mixed.
  • a viewer can assign the light LI, which has not yet passed through the second optical element 22, to the first 101, the second 102 or the third 103 regions. After the light L has passed through the second optical element 22, it becomes a mixed light L2.
  • the mixed light L2 can be assigned to the individual triplets 100 by a viewer.
  • the light L2 is in terms of its color location and its brightness
  • a viewer may associate the light L2 with a triplet 100, but not the individual regions 101, 102, 103 of the triplet 100.
  • the mixed light L2 passes through the first optical
  • the mixed light L2 which has passed through the first optical element 21 is divergent light L3.
  • the light L3 of different triplets 100 diverges when it has passed through the same lens 210.
  • light L3 of different triplets 100 is divergent along a common solid angle when the different triplets 100 are arranged side by side in a common further first lateral direction R1.
  • FIG. 2B shows a schematic sectional illustration of a 3D display element 1 according to a second exemplary embodiment described here. Analogous to the first one
  • Embodiment of the display element 1 includes the
  • the first optical element 21 includes a plurality of lenses 210, which are arranged side by side in a second lateral plane E2.
  • the light-emitting regions 101, 102, 103 are arranged.
  • the lateral plane El runs parallel to the lateral plane E2.
  • Elements 21 a plurality of triplets 100 unique
  • At least five triplets 100 of the light-emitting component 10 are assigned to a lens 210.
  • the first optical lens 210 which is associated with the triplet 100.
  • the first optical lens 210 which is associated with the triplet 100.
  • Element 21 formed coherent.
  • the lenses 210 of the first optical element 21 mechanically interconnected.
  • the light-emitting component is formed coherently.
  • the light-emitting component is formed coherently.
  • Triplets 100 which are associated with different lenses 210, mechanically interconnected.
  • each lens 210 forms a pixel P of the SD display element. Since the light L3 which has passed through the first optical element 21 diverges, a viewer perceives the emitted light L different triplets 100 depending on the viewing angle W of a pixel P. Thus, by selectively driving the triplets 100 each
  • Pixel P depending on its viewing angle W a different color or brightness value are assigned.
  • a three-dimensional image impression can be generated by means of the 3D display element 1.
  • FIG. 3A shows a schematic sectional representation of a pixel P of a 3D display element 1 described here according to a third exemplary embodiment.
  • the 3D display element comprises a light emitting device 10 and an optical device 20 having a first optical element 21 and a second optical element 22.
  • Light-emitting component 10 has a multiplicity of triplets 100, each having a first 101, a second 102 and a third 103 light-emitting region.
  • the areas 101, 102, 103 are in a first lateral plane El
  • the first optical element 21 is arranged side by side.
  • the light-emitting component emits light L in a radiation direction D.
  • the first optical element 21 is arranged in the emission direction D between the second optical element 22 and the light-emitting component 10. That is, light L emitted from the light-emitting device 10 first passes through the first optical element 21, and then the first optical element 21 second optical element 22.
  • the first optical element 21 comprises a lens 210 with a focal length f. In particular, the lens 210 is spaced by the focal length f in the emission direction D from the regions.
  • the first lateral plane E1 is located in the focal plane F of the first optical element 21.
  • Light LI emitted from the light emitting device 10 may be transmitted to the first 101 from a viewer before passing through the first optical element 21 , the second 102 and third 103 areas. After the light LI has passed through the optical element 21, this divergent light is L2. In this
  • Embodiment diverges both light L2, which was emitted by different triplets, as well as the
  • An observer of the divergent light L2 which has passed through the first optical element 21 and has not passed through the second optical element 22, perceives the light L2 of a triplet 100 depending on the viewing angle W of the lens 210.
  • Brightness value of a triplet with the viewing angle W is the brightness value of a triplet with the viewing angle W.
  • the second optical element 22 is a diffraction grating, in particular a blazed grating with a blaze angle WB.
  • the second optical element 22 is configured to diffract the light of the wavelength range of the first region, the second region 102 and the third region 103, so that the light L3 after passing through the second optical
  • Element 22 when emitted from a common triplet, collimates within a tolerance range is.
  • light L3 from a viewer, after passing through second optical element 22, may be associated with a triplet 100, but not the individual regions 101, 102, and 103 of triplet 100.
  • using a blazed grating as the second optical element 22 of the blaze angle WB of the grating are chosen so that the diffraction order in which the light L3
  • the light L2 of the first 101 and second 102 portions of a triplet 100 has a divergence angle W12 after passing through the first optical element 21.
  • the light L2 of second 102 and third 103 portions of a triplet 100 has a divergence angle W23 after passing through the first optical element 21.
  • the light L2 is diffracted at the second optical element 22 by a diffraction angle depending on its wavelength. For example, corresponds to the
  • the divergence angle corresponds to W23 after passing through the first
  • the difference of diffraction angles of an equal-order diffraction of the light of the second 102 and third 103 regions after passing through the second optical element 22.
  • the divergence angle W100 of the light L3 of different triplets 100 is measured along the direction along which the triplets 100 are arranged side by side. In particular, the divergence angle W100 and the viewing angle W are in a common plane.
  • Triplets 100 are measured along the direction along which the regions 101, 102, 103 are juxtaposed.
  • FIG. 3B shows a schematic sectional representation of a 3D display element described here according to a fourth exemplary embodiment.
  • the first optical element 21 is arranged in the emission direction D between the light-emitting component 10 and the second optical element 22. Further, the second optical element 22 is
  • the first optical element 21 comprises a multiplicity of lenses 210, which are arranged next to one another in the lateral plane E2. In particular, the lenses are attached to the
  • Each lens 210 is uniquely associated with a plurality of triplets 100.
  • the lenses 210 are mechanically firmly connected to each other.
  • Each lens 210 of the first optical element 21 forms a pixel P of the 3D display element.
  • common lens 210 is emitted is divergent.
  • Light L3 emitted from different regions 101, 102, 103 of a same triplet 100 is collimated.
  • Viewing angle W is perceived by a viewer another triplet 100, which is associated with the lens 210.
  • the triplets 100 by means of the triplets 100, the one common color lens 210, the color location and the brightness of the pixel P as a function of
  • Viewing angle W can be set.
  • a three-dimensional image impression can be generated with the 3D display element 1.
  • Figure 4A shows a schematic plan view of a
  • the 3D display element 1 comprises a light-emitting device 10, a first optical element 21 and a second optical element 22.
  • the second optical element 22 is formed as a plate with openings, the openings the triplets 100 at least in the
  • the light-emitting component comprises a multiplicity of triplets 100, to which the first 21 and the second 22
  • each lens 210 of the first optical element is arranged downstream.
  • each lens 210 of the first optical element is arranged downstream.
  • each pixel P has at least a first 31 and a second 32 viewing plane.
  • the first lateral direction R1 and the emission direction D lie in the first viewing plane 31.
  • the second lateral direction R2 and the emission direction D are dear in the second viewing plane.
  • the first 31 and the second viewing plane 32 are perpendicular to each other.
  • Embodiment five different color locations and brightness values per pixel P, in two
  • FIG. 4B shows a schematic top view of a
  • the 3D display element 1 comprises a light emitting device 10, a first optical element 21 and a second optical element 22.
  • the second optical element 22 is a diffraction grating, in particular a blazed grating.
  • the light-emitting component comprises a multiplicity of triplets 100, to which the second 22 and the first 21 optical elements are arranged downstream, in this order.
  • the regions 101, 102, 103 of all triplets 100 are arranged next to each other in each case in the first lateral direction Rl.
  • the second optical element is arranged such that the light of different regions 101, 102, 103 of a triplet 100 is diffracted in the first lateral direction Rl.
  • light L3 of a triplet emitted from the SD display element is collimated.

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Abstract

3D-Anzeigelement (1) umfassend - ein lichtemittierendes Bauteil (10), welches dazu eingerichtet ist Licht (L) zu emittieren, und - eine optische Anordnung (20), die dazu eingerichtet ist das Licht (L) zu beeinflussen, wobei - das lichtemittierende Bauteil eine Vielzahl von Tripletts (100) mit jeweils einem ersten (101), einem zweiten (102) und einem dritten (103) lichtemittierenden Bereich umfasst, - die Tripletts (100) in einer ersten lateralen Ebene (E1) nebeneinander angeordnet sind, - die Bereiche (101, 102, 103) in der ersten lateralen Ebene (E1) nebeneinander angeordnet sind, - die optische Anordnung (20) durchlaufendes Licht (L) zueinander benachbarter Triplets (100) divergiert, und - die optische Anordnung (20) durchlaufendes Licht (L) eines Tripletts durchmischt.

Description

Beschreibung
3D-ANZEIGEELEMENT Es wird ein 3D-Anzeigeelement angegeben.
Eine zu lösende Aufgabe besteht unter anderem darin, ein SD- Anzeigeelement anzugeben, welches eine verbesserte
Farbwiedergabe aufweist.
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 . Das 3D-Anzeigeelement bedarf keiner zusätzlichen technischen Hilfsmittel, wie beispielsweise einer Brille mit Shuttern oder Polarisationsfiltern, zum Erzeugen eines
dreidimensionalen Bildeindrucks. Insbesondere ist das SD- Anzeigeelement dazu eingerichtet, beim Betrachten mit bloßem Auge einen dreidimensionalen Bildeindruck angezeigter Bilder zu erwecken.
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. Beispielsweise weist jeder Bildpunkt zumindest fünf separat voneinander einstellbare Helligkeits- und/oder Farbwerte auf.
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. 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.
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. Insbesondere wird ein Großteil des emittierten Lichts in der Abstrahlrichtung emittiert.
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.
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. 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.
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.
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.
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 .
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 .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das SD- Anzeigeelement ein lichtemittierendes Bauteil, welches daz 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.
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 Färb- 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 .
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. Vorteilhafterweise werden Färb- 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.
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. 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.
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.
Das erste und das zweite optische Element sind dem
lichtemittierenden Bauteil in Abstrahlrichtung nachgeordnet. 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.
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.
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 Färb- 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 Färb- und
Helligkeitswerte aus unterschiedlichen Blickwinkeln
wiedergegeben werden, sodass das mittels des SD- Anzeigelements dargestellte Bild besonders detailliert wiedergegeben wird.
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 SD- Anzeigevorrichting genau eine Betrachtungsebene auf, in welcher das 3D-Anzeigelement ein Bild mit einem
dreidimensionalen Bildeindruck wiedergibt. 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.
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.
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 SD- Anzeigelements relativ zu den zwei Augen des Betrachters, um eine Achse senkrecht zur zweiten lateralen Ebene, eine
Vielzahl von Betrachtungsebenen auf, in denen das SD- Anzeigelement ein Bild mit einem dreidimensionalen
Bildeindruck wiedergibt.
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.
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. 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.
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 ym.
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. 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.
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. 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 .
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 ym, insbesondere zumindest 100 ym, bevorzugt zumindest 500 ym. 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. 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.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen und
Weiterbildungen des 3D-Anzeigeelements ergeben sich aus den folgenden, in Zusammenhang mit den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigt:
Figur 1A eine schematische Draufsicht auf ein
lichtemittierendes Bauteil eines 3D-Anzeigeelements gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels;
Figuren 1B und IC eine schematische Draufsicht auf ein
lichtemittierendes Bauteil mit einem zweiten optischen Element eines 3D-Anzeigeelements gemäß eines zweiten und dritten Ausführungsbeispiels; Figur 1D und IE eine schematische Schnittansicht des
lichtemittierenden Bauteils und des zweiten
optischen Elements eines 3D-Anzeigeelements entlang der in Figur IC dargestellten Schnittlinie A-A;
Figur 2A eine schematische Schnittansicht eines Bildpunktes eines 3D-Anzeigeelements gemäß eines ersten
Ausführungsbeispiels ; Figur 2B eine schematische Schnittansicht zweier Bildpunkte eines 3D-Anzeigeelements gemäß eines zweiten
Ausführungsbeispiels ;
Figur 3A eine schematische Schnittansicht eines Bildpunktes eines 3D-Anzeigeelements gemäß eines dritten
Ausführungsbeispiels ;
Figur 3B eine schematische Schnittansicht zweier Bildpunkte eines 3D-Anzeigeelements gemäß eines vierten
Ausführungsbeispiels;
Figuren 4A und 4B eine schematische Draufsicht auf ein SD- Anzeigeelement gemäß des ersten und dritten
Ausführungsbeispiels .
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. Die Figur 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 El 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 El nebeneinander angeordnet sind.
Alternativ kann beim lichtemittierenden Bauteil 10 jeder lichtemittierende Bereich 101, 102, 103 durch zumindest einen Halbleiterchip gebildet sein. 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.
Die Figur 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 El 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.
Weiter ist auf der ersten lateralen Ebene El 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 El, sodass das zweite optische Element 22, zumindest in der Projektion auf die erste laterale Ebene El, jedes einzelne Triplet 100 umrahmt. Das heißt, zumindest in Projektion auf die erste laterale Ebene El 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. Die Figur IC 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 Figur 1B dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel sind hier die lichtemittierenden Bereiche 101, 102, 103 jedes Triplets 100 in einer gleichen ersten lateralen Richtung Rl nebeneinander angeordnet. Insbesondere sind die Emissionsflächen der
Bereiche 101, 102, 103 eines jeden Triplets gleich groß. Die Figur 1D zeigt eine schematische Schnittdarstellung des in Figur IC 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.
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. Die Figur IE zeigt eine schematische Schnittdarstellung des in Figur IC dargestellten dritten Ausführungsbeispiels eines lichtemittierenden Bauteils 10 und eines zweiten optischen Elements 22 eines 3D-Anzeigeelements . Im Unterschied zu dem in Figur IE dargestellten Ausführungsbeispiel, variiert die Tiefe T des zweiten optischen Elements 22 entlang der ersten lateralen Ebene El. 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 El periodisch. Beispielsweise ist die Tiefe des zweiten optischen Elements umso geringer, je näher das zweite optische Element entlang der ersten lateralen Ebene El 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.
Die Figur 2A zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Bildpunktes P eines hier beschriebenen 3D-Anzeigeelements gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels. Das SD- 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 El nebeneinander angeordnet. Das lichtemittierende Bauteil 10 ist dazu eingerichtet, im bestimmungsgemäßen Betrieb Licht L senkrecht zu seiner Haupterstreckungsrichtung in einer
Abstrahlrichtung D zu emittieren.
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 El 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. 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.
Die Triplets 100 emittieren jeweils Licht LI mittels des ersten 101, des zweiten 102 und des dritten 103 Bereichs. Das Licht LI der Bereiche 101, 102, 103 ist nicht, oder nicht vollständig, durchmischt. Insbesondere kann ein Betrachter das Licht LI, 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.
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.
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 Rl nebeneinander angeordnet sind.
Die Figur 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.
In der ersten lateralen Ebene El sind die lichtemittierenden Bereiche 101, 102, 103 angeordnet. Insbesondere verläuft die laterale Ebene El 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.
Insbesondere bildet jede Linse 210 einen Bildpunkt P des SD- 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.
Die Figur 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 El
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.
Mit anderen Worten, die erste laterale Ebene El liegt in der Brennebene F des ersten optischen Elements 21. Licht LI, 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 LI 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.
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.
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.
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.
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.
Die Figur 3B zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines hier beschriebenen 3D-Anzeigeelements gemäß eines vierten Ausführungsbeispiels. Analog zu dem in Figur 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.
Die Figur 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 El 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 Rl 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 Rl 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. Die Figur 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 Rl 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 Rl gebeugt wird. Somit ist von dem SD- Anzeigelement emittiertes Licht L3 eines Triplets kollimiert.
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.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 102017104757.3, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird. Bezugs zeichenliste
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
Rl erste laterale Richtung
R2 zweite laterale Richtung
T Tiefe
K Kantenlänge
w Betrachtungswinkel
El 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
Divergenzwinkel Lichts L2 eines zweiten 102 und dritten 103 Bereiche eines gleichen
Triplets 100 nach dem Durchlaufen des ersten optischen Elements 21
Abstrahlrichtung
Bildpunkt

Claims

3D-Anzeigelement (1) umfassend
- ein lichtemittierendes Bauteil (10), welches dazu eingerichtet ist Licht (L) zu emittieren, und
- eine optische Anordnung (20), die dazu eingerichtet ist das Licht (L) zu beeinflussen, wobei
- das lichtemittierende Bauteil eine Vielzahl von
Tripletts (100) mit jeweils einem ersten (101), einem zweiten (102) und einem dritten (103)
lichtemittierenden Bereich umfasst,
- die Tripletts (100) in einer ersten lateralen Ebene (El) nebeneinander angeordnet sind,
- die Bereiche (101, 102, 103) in der ersten lateralen Ebene (El) nebeneinander angeordnet sind,
- die optische Anordnung (20) durchlaufendes Licht (L) zueinander benachbarter Triplets (100) divergiert, und
- die optische Anordnung (20) durchlaufendes Licht (L) eines Tripletts durchmischt.
3D-Anzeigelement (1) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei
der erste (101), zweite (102) und dritte (103) Bereich paarweise Licht (L) eines unterschiedlichen
Wellenlängenbereichs emittieren.
3D-Anzeigelement (1) gemäß einem vorhergehenden
Anspruch, wobei
- die optische Anordnung (20) ein erstes (21) und ein zweites (22) optisches Element umfasst, und
- das erste (21) und das zweite (22) optische Element in einer Durchstrahlrichtung (D) nacheinander im
Strahlengang des Lichts (L) angeordnet sind.
4. 3D-Anzeigelement (1) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei
- das erste optische Element (21) ein Linsenarray (210) umfasst, bei dem eine Vielzahl von Linsen (211) in einer zweiten lateralen Ebene (E2) nebeneinander angeordnet sind, und
- die Anzahl der Triplets (100) größer als die Anzahl der Linsen (211) des Linsenarrays (210) ist.
5. 3D-Anzeigelement (1) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Linsenarray (210) mit einer Vielzahl von Zylinderlinsen gebildet ist.
6. 3D-Anzeigelement (1) gemäß einem der vorhergehenden
Ansprüche 4-5, wobei die erste laterale Ebene (El) und/oder die zweite laterale Ebene (E2) gekrümmt sind.
7. 3D-Anzeigelement (1) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei
eine Linse (211) des Linsenarrays (210) im Strahlengang des Lichts (L) von zumindest fünf Tripletts (100) angeordnet ist.
8. 3D-Anzeigelement (1) gemäß einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei
Triplets (100), die einer gemeinsamen Linse (211) zugeordnet sind, in zumindest zwei Richtungen entlang der ersten lateralen Ebene (El) nebeneinander
angeordnet sind.
9. 3D-Anzeigelement (1) gemäß einem vorhergehenden
Anspruch, wobei,
- das erste optische Element (21) im Strahlengang zwischen dem lichtemittierenden Bauteil (10) und dem zweiten optischen Element (22) angeordnet ist,
- das zweite optische Element (22) ein diffraktives optisches Element ist, und
- das lichtemittierende Bauteil (10) in der Brennebene (F) des ersten optischen Elements (21) angeordnet ist.
3D-Anzeigelement (1) gemäß einem vorhergehenden
Anspruch, wobei
der erste (101), zweite (102) und dritte (103) Bereich entlang einer gemeinsamen lateralen Richtung (R) nebeneinander angeordnet sind.
3D-Anzeigelement (1) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei
- das zweite optische Element (22) im Strahlengang zwischen dem lichtemittierenden Bauteil (10) und dem ersten optischen Element (21) angeordnet ist,
- das zweite optische Element (22) ein Gitter ist, welches jeweils um jedes Triplett (100) einen Rahmen bildet,
- das zweite optische Element (22) in der Brennebene (F) des ersten optischen Elements (21) angeordnet ist.
3D-Anzeigelement (1) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei
eine Tiefe (T) des zweiten optischen Elements (22), senkrecht zur ersten lateralen Ebene (El), zumindest halb so groß wie eine Kantenlänge (A) eines Tripletts (100) in der ersten lateralen Ebene (El) ist. 3D-Anzeigelement (1) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Tiefe (T) des zweiten optischen Elements (22) entlang der ersten lateralen Ebene (El) variiert.
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