显示装置和包括显示装置的机动车的制作方法

显示装置和包括显示装置的机动车
1.本发明涉及一种显示装置，其包括背光单元、液晶显示面板、至少一个液晶光学单元和控制单元，其中，液晶光学单元包括液晶，所述液晶根据施加的电压改变其折射率曲线。此外，本发明涉及一种包括显示装置的机动车。
2.在现代机动车中，人们越来越重视为车辆驾驶员和其他车辆乘员提供多个视觉信息。但不是每个信息都是为每个车辆乘员准备的。例如可以在显示装置的显示器上向副驾驶展示视频。为了避免分散车辆驾驶员的注意力，因此优选确保驾驶员不能看视频图像。因此，对于车辆内部空间中的显示装置希望有私人模式。
3.通过具有私人模式的显示装置，不仅可以为了娱乐向副驾驶例如展示电影或视频。在运输多人的车辆方案中，也可以向被运输的人展示内容，同时防止这些内容被其他同乘者看到。对于其他信息，相反地可以有利的是，这些信息可以同时被所有人看到。因此有利的是，相应的显示装置除了私人模式外还具有公共观看模式。
4.由专利文献de 10 2019 005 193 a1已知一种用于副驾驶显示器的过滤器，该过滤器设计为可切换的，以便防止从侧面看副驾驶显示器。该过滤器包括静态的隐私保护膜和可切换的隐私保护膜，这两个隐私保护膜相叠布置，该过滤器还包括配属于每个隐私保护膜的光源，以便照亮隐私保护膜。
5.专利文献de 11 2010 004 660 t5公开了一种液晶显示装置，其具有第一背光单元和第二背光单元。第一背光单元包括第一光学元件，第一光学元件传输从第二背光单元入射的光、将从光源输出的光转变为具有窄角方向分布的光并且将转变后的光朝液晶显示面板的背面辐射。第二背光单元包括第二光学元件，第二光学元件将从光源输出的光转变为具有广角方向分布的光并且将转变后的光朝液晶显示面板的背面辐射。
6.专利文献us 2018/0364405 a1公开了一种视角控制元件，其包括双轴补偿层和多个偏光器。偏光器布置在双轴补偿层的相对的两侧。
7.由专利文献us 2017/0336661 a1已知一种背光装置，其包括波导和光源布置结构。该波导可以具有分级结构。
8.专利文献us 10,663,776b1公开了一种控制显示系统中的视角的显示控制单元，其中可以设定私人模式和公共模式。该显示控制单元包括背光单元和透镜装置。
9.在现有技术中，所谓的防窥膜或百叶窗式膜安设在液晶显示面板的前面和/或后面，以便限制可视范围。这种膜例如用于计算机或笔记本电脑的监视器。但百叶窗式膜吸收较高份额的光，因此液晶显示面板的亮度被降低。此外不能在不同的模式之间进行切换。
10.此外已知，在液晶显示面板前布置透镜或双凸透镜，以便液晶显示面板的显示仅在液晶显示面板前的较小角度范围内可见。在该解决方案中，虽然光输出较大，但没有在私人模式和公共模式之间的切换可能性。
11.由现有技术已知的另一个解决方案是使用两个不同的背光单元，这两个背光单元配属于较大的可视范围和较小的可视范围。视模式而定，这两个背光单元之一被打开。但使用两个背光单元的解决方案意味着显著的额外耗费，因为必须使用多个led和光学部件。
12.本发明所要解决的技术问题是提供一种显示装置，该显示装置具有可变的观看模
式并且能以较低的技术耗费廉价地制造。
13.为了解决该技术问题建议一种显示装置，该显示装置包括背光单元、液晶显示面板、至少一个液晶光学单元和控制单元，其中，液晶光学单元包括液晶，所述液晶根据施加的电压改变其折射率曲线，其中还规定，控制单元设计为，通过操控液晶光学单元引起显示装置的辐射特性的动态变化。
14.液晶光学单元包括液晶，液晶也被称为“liquid crystal”或lc，液晶可以根据施加的电场改变其折射率曲线。实现的方式为，当电场强度被改变时，液晶改变其相对于光轴的定向。当电场关闭时，液晶定向到其原来的位置，在该位置中，光可以透过液晶光学单元而不折射。
15.液晶显示面板例如可以设计为tft液晶显示面板。
16.背光单元优选包括波导和led。
17.根据本发明规定，控制单元设计为，通过操控液晶光学单元引起显示装置的辐射特性的动态变化。为此，控制单元控制施加到液晶光学单元上的电压。
18.由于辐射特性的动态变化，显示装置具有多种观看模式，例如私人模式和公共模式。此外，辐射特性的动态变化能够实现可变地设计观看模式，或者例如动态流畅地设计不同观看模式之间的过渡。
19.通过辐射特性的动态变化可以动态地改变显示装置的可视范围，这大大提高了显示装置尤其在汽车应用中的灵活性。
20.此外，与由现有技术已知的解决方案相比，根据本发明的显示装置仅具有一个背光单元并且优选仅具有一个液晶光学单元。因此，与由现有技术已知的装置相比，制造的技术耗费明显更少并且制造成本更低。
21.优选规定，所述至少一个液晶光学单元布置在背光单元和液晶显示面板之间，或者所述液晶显示面板布置在背光单元和所述至少一个液晶光学单元之间。
22.另外优选规定，液晶显示面板和/或液晶光学单元设计为对触摸敏感的。
23.因此，液晶显示面板和/或液晶光学单元可以设计为一个触摸屏。在此优选规定，液晶显示面板设计为触摸显示器，并且液晶光学单元布置在背光单元和液晶显示面板之间。
24.优选规定，辐射特性的动态变化包括背光单元的通过液晶光学单元透射的光的辐射角的变化，其中，辐射角的变化优选是光的聚焦或离焦和/或散射。
25.优选地，背光单元是所谓的“隐私背光”(英文：privacy backlight)，其具有减小的辐射角。
26.例如，背光单元可以具有垂直+/-45
°
和/或水平+/-15
°
的辐射范围。通过辐射特性的由控制单元和液晶光学单元实现的动态变化可以改变由背光单元预设的辐射范围。因此可以规定，通过动态改变辐射特性可以将背光单元的水平辐射范围动态地扩展到+/-60
°
。如此改变水平的辐射特性尤其在机动车中是有利的，以便确保所有乘员都能阅读液晶显示面板。
27.类似地，通过动态改变辐射特性可以动态地扩展背光单元的垂直辐射范围。通过有针对性地限制背光单元的水平辐射范围例如可以减少机动车窗的反射。
28.进一步有利地规定，辐射特性的动态变化是稳定的和/或在时间上连续的。
29.换言之，各个单独的观看模式之间的过渡、例如私人模式和公共模式之间的过渡可以流畅且连续地进行。
30.进一步有利地可以规定，辐射特性的动态变化在液晶显示面板的不同区域中不同地设计，其中优选地，在不同区域之间和/或在不同区域中的辐射特性变化是稳定的。
31.因此，辐射特性不仅在时间上是动态的，而且在液晶显示面板的辐射面上也是动态的或可变的。因此，液晶显示面板的辐射面的第一区域可以具有与第二区域不同的辐射特性。例如，液晶显示面板的右侧可以切换到私人模式，而液晶显示面板的左侧切换到公共模式。
32.特别优选地规定，各区域之间的辐射特性的过渡稳定或连续地进行。换言之，水平和/或垂直的辐射特性在液晶显示面板的辐射面上连续且稳定地变化。此外，由于辐射特性的变化优选也在时间上是稳定且连续的，因此对于从不同方向看的观察者而言，视角可以在不同的时间被不同地改变。此外，通过辐射特性在空间上和/或时间上的连续动态变化可以动态地产生光学效果。例如，可视范围、即可看见液晶显示面板的辐射面上输出的信息的范围可以与探照灯类似地被摆动通过空间。可以产生透镜效果，或者可以补偿由于观看角度而对观看者造成的显示内容的光学失真。
33.进一步有利地可以规定，对液晶光学单元的操控通过在控制单元中执行的软件来进行。
34.优选规定，提供控制单元的软件更新的可能性。由此可以向显示装置添加新的观看模式。
35.优选规定，液晶光学单元具有两个优选由玻璃制成的基板，其中，液晶布置在这两个基板之间。
36.另外优选规定，透光的电极布置在基板上以便建立电场。
37.优选规定，控制单元设计为，根据观察者位置、优选根据检测到的传感器数据和/或根据显示内容引起显示装置的辐射特性的动态变化。
38.为了确定观察者位置可以设有传感器，如相机，所述传感器检测与观察者位置有关的传感器数据。
39.例如可以规定，在机动车中通过相机和基于软件的分析来确定车辆乘员头部的位置和定向，并且根据车辆乘员头部的该位置和定向动态地改变液晶显示面板的辐射特性。
40.所述技术问题的另一解决方案在于一种包括上述显示装置的机动车。
41.以下借助附图详细阐述本发明。在附图中：
42.图1示出显示装置，其包括背光单元、液晶显示面板和液晶光学单元；
43.图2示出具有改变的辐射特性的显示装置；
44.图3示出液晶光学单元；
45.图4a示出第一辐射特性；
46.图4b示出第二辐射特征；
47.图4c示出第三辐射特性；
48.图4d示出第四辐射特性；
49.图5示出具有两个液晶光学单元的显示装置；并且
50.图6示出另外的显示装置。
51.图1示出显示装置100。显示装置100包括背光单元10、液晶显示面板11以及布置在背光单元10和液晶显示面板11之间的液晶光学单元12。液晶光学单元12包括液晶13(图3)，这些液晶可以根据施加的电压改变其折射率曲线。背光单元10包括led 14和光导15。从背光单元10辐射的光18射到液晶光学单元12上。根据施加在液晶光学单元12上的电压，改变穿过液晶光学单元12的光的辐射角(图2)。随后，通过液晶光学单元12透射的光18射到液晶显示面板11上，该液晶显示面板设计为对触摸敏感的tft液晶显示面板11a。施加在液晶光学单元12上的电压由控制单元16动态控制，因此动态地改变了显示装置100、即液晶显示面板11的辐射面17的辐射特性。
52.在图2中示出，如何通过动态改变显示装置100的辐射特性来散射从背光单元10发出的光18，以便扩大显示装置100的视角。
53.图3示出液晶光学单元12的详细视图。液晶光学单元12具有两个设计为玻璃板19的基板20，液晶13布置在这两个基板之间。在每个基板20上布置有透光的电极21，通过施加电压22可以在电极之间产生电场。液晶13根据所施加的电场进行定向并且在所示情况下引起通过液晶光学单元透射的光18的散射。
54.在图4a至图4d中示意性地示出显示装置100的辐射特性的通过控制单元16和液晶光学单元12可实现的不同变化。在根据图4a的第一模式中，液晶光学单元12的电极21之间没有施加电压。光18穿过液晶光学单元12而不改变辐射角。在图4b中，通过对液晶光学单元12的电极21施加电压引起穿过液晶光学单元12的光18的聚焦。在图4c中，通过对液晶光学单元12的电极21施加电压引起穿过液晶光学单元12的光18的散射或离焦。在图4d中示出另外的应用情况。在该情况下，通过电极21之间的电压的合适的变化曲线引起辐射特性的变化在显示装置100或图4d中未示出的液晶显示面板11的第一区域23中与在第二区域24中不同。因此，光18在第一区域23中仅较少地被偏转，而在第二区域24中被强烈地偏转。这两个区域23、24之间的辐射特性的过渡在此是稳定的或连续的。因此，辐射特性被分区域地控制。控制单元16在此设计为，在时间上稳定或连续地在图4a至图4d中所示的情况之间动态改变显示装置100的辐射特性。
55.图5示出另外的显示装置100。图5的显示装置100与根据图1的显示装置的主要不同之处在于，设有两个液晶光学单元12a、12b。第一液晶光学单元12a用于控制垂直的辐射特性，而第二液晶光学单元12b用于控制水平的辐射特性。
56.图6示出显示装置100的另外的变型方案。在图6的显示装置中，液晶光学单元12和液晶显示面板11的顺序互换了，因此液晶显示面板11布置在液晶光学单元12和背光单元10之间。
57.附图标记列表
58.100显示装置
59.10背光单元
60.11液晶显示面板
61.12液晶光学单元
62.12a 液晶光学单元
63.12b 液晶光学单元
64.13液晶
65.14led
66.15光导
67.16控制单元
68.17辐射面
69.18光
70.19玻璃板
71.20基板
72.21电极
73.22电压
74.23第一区域
75.24第二区域