CN114600040A - 具有可调视角的显示装置 - Google Patents

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Abstract

提供了一种具有可调视角的显示装置，所述显示装置包括：显示单元，所述显示单元具有多个像素，所述多个像素布置成像素阵列并发射光，以用于向用户显示图像信息；具有可调光功率的多个电光透镜，所述多个电光透镜在所述显示单元处布置成透镜阵列，其中每个电光透镜可在以下两种模式之间调整：公共模式，其中所述电光透镜被配置为在第一视角内将来自所述显示单元的光朝向所述用户投射；以及隐私模式，其中所述电光透镜被配置为在小于所述第一视角的第二视角内将所述光朝向所述用户投射。

Description

具有可调视角的显示装置
技术领域
本公开的各种示例总体涉及显示装置，并且具体地涉及具有可调视角的显示装置。提供了根据本公开的用于调整显示装置的视角的对应方法以及包括至少一个显示装置的车辆。
背景技术
娱乐服务和互联网服务在许多技术领域，尤其是汽车行业，具有越来越大的影响力，然而，根据许多国家的法规，车辆驾驶员不应因仪表板显示装置上的服务内容而分心。
在汽车显示器市场，有一种趋势是使用宽色域的高分辨率显示器，从而向副驾驶员显示娱乐内容，然而，由于显示器的宽视角，驾驶员往往会因针对副驾驶员的内容而分心。
用于向副驾驶员提供专用内容的常规技术仅包括具有预定义的光分布(即，显示装置的视角)的静态光控制膜，诸如百叶窗膜、影响显示器背光的角分布的棱镜膜。
为了向显示装置的用户提供更大的灵活性和观看舒适性，例如，可能希望以公共模式(即，驾驶员和乘客可见)显示导航和其他汽车相关信息，以及以隐私模式(即，仅一名或多名乘客可见)显示娱乐服务。
例如，具有可切换隐私模式的显示装置是使用用于不同视角的专用光导系统的可切换光导系统，或可在透明和散射光分布之间连续变化但通常取决于高操作电压的聚合物分散液晶(PDLC)系统。此外，已证明，电光光束整形系统包括电光衍射元件，然而，这些系统需要相干光(即，激光)作为输入。
因此，所提出的方法的想法是提供一种高级显示装置和一种用于操作显示装置的方法，其克服或减轻至少一些上述限制和缺点。
发明内容
这通过独立权利要求的主题来完成。进一步的有利特征是从属权利要求的主题。
关于要求保护的显示装置以及关于要求保护的用于操作显示装置的方法，描述了根据本发明的解决方案。本文中的特征、优点或替代实施方案可分配给其他要求保护的对象，反之亦然。换句话讲，针对操作显示装置的方法的权利要求可通过在显示装置的上下文中描述或要求保护的特征来改进，并且针对显示装置的权利要求可通过在方法的上下文中描述或要求保护的特征来改进。在这种情况下，所述方法的功能特征可通过显示装置的相应目标单元来体现。此外，在具有布置在显示单元和用户之间的电光透镜阵列的显示装置的上下文中描述的有利特征可用于改进具有布置在背光单元和显示装置之间的电光透镜阵列的显示装置，反之亦然。在这种情况下，多个像素中的至少一个像素中的每个像素的投射光对应于多个背光光源中的每个背光光源的投射光。
提供了一种具有可调视角的显示装置，所述显示装置包括显示单元，所述显示单元包括多个像素，所述多个像素布置成二维像素阵列并发射光，以用于向用户显示图像信息。
显示装置的视角可对应于空间角，在所述空间角中，观看显示装置的用户可看到显示装置上显示的图像信息。从更一般的意义上来讲，视角可指远场中显示装置的发射光的角度上的窄光分布或宽光分布，其中阵列中的电光透镜中的每个电光透镜投射具有相同光分布(即具有相同视角)的光。
例如，视角可对应于某一角度，在所述角度内，来自显示像素的发射光被电光透镜以最小光强度投射。投射光可具有光分布或角方向上的光强度分布，其可具有中心，即沿着投射轴的最大强度，并且可进一步包括对称光分布。同样，视角可通过包括光强度分布来定义，直到光强度的最大值的一半，在特定情况下，直到光强度下降到定义为最大光强度的25％、10％、5％或1％的极限以下。换句话说，视角可包括沿着投射轴具有最大光强度的光投射方向，并且可包括所有进一步的投射方向，其中投射光的强度高于最大光强度的25％、10％、5％或1％。
在各种示例中，光分布可以是围绕电光透镜的投射轴具有轴向对称或者在圆柱形电光透镜的情况下具有镜像对称的对称光分布。这样，当光具有围绕投射轴的对称光分布时，视角可定义为限制外部方向的角度值，其中光强度达到以上定义的极限。
例如，显示单元(其包括多个像素，所述多个像素布置成二维像素阵列并发射光，以用于向用户显示图像信息)可以是LCD显示单元或OLED显示单元，或本领域中已知的任何其他类型的显示单元，这是基于布置成阵列以用于显示包括在提供给显示装置的图像信号中的图像信息的多个像素。
所述显示装置进一步包括多个电光透镜。所述多个电光透镜具有可调焦距或光功率，所述可调焦距或光功率可根据施加到电光透镜的电压而变化。换句话说，所述电光透镜可具有可调焦距，所述可调焦距可通过施加电场来进行电控制。其中，所述电光透镜的外部形状可保持不变，而电光透镜的折光率发生变化。在各种实施方案中，电光透镜可具有：预定义的光功率部分，其可由包封LC分子的上部衬底和/或下部衬底提供；和可变的光功率部分，其由所述LC分子的取决于可变电场的不同对准提供。
从更一般的意义上来讲，电光透镜可具有变化的光功率(即，焦距)，所述光功率不一定是对称的，并且一般来讲，可根据所施加的变化的电压来提供变化的投射光光分布以及例如变化的光投射轴。可通过向电光透镜施加相应的预定电压来提供所选择的光分布。
多个电光透镜在显示单元处布置成二维透镜阵列，其中每个电光透镜被配置为收集来自多个像素中的至少一个像素的光并沿着相应电光透镜的相应透镜投射轴投射光。
与像素一样，电光透镜也可布置成平面阵列，即具有平面表面。多个电光透镜可以一体形成的阵列提供，具有上部透明衬底和下部透明衬底，为电光透镜中的每个电光透镜提供预设的光功率以及另外可调的变化的光功率。这种透镜布置可能比离散的电光透镜更容易生产，并且可提供可调谐的微透镜阵列。
透镜阵列布置在像素阵列处，使得每个透镜与至少一个像素相关联，并收集从至少一个相关联像素中的每个像素发射的光。例如，透镜阵列和像素阵列可被布置为彼此相邻，或者彼此直接相邻，即彼此平行地延伸。它们可彼此以预定距离布置，使得来自每个像素的光对整个透镜区域进行照明。
通过向电光透镜中的每个电光透镜施加电压，每个电光透镜可在以下两种模式之间调整：公共模式，其中电光透镜具有第一光功率或第一焦距，其中电光透镜被配置为在第一视角内沿着相应透镜投射轴投射光；以及隐私模式，其中电光透镜具有不同于第一光功率或焦距的第二光功率或焦距，其中电光透镜被配置为在小于第一视角的第二视角内沿着相应透镜投射轴投射光。
较小视角可指沿着光学透镜投射轴的较窄光分布，使得显示器上的图像信息对从视角之外的方向观看显示装置的观看者或用户不可见。
通过根据本发明的技术，提供了一种具有可调视角的显示装置，所述显示装置允许例如向车辆的驾驶员和副驾驶员显示不同的信息内容，而不会使驾驶员分心。可提供可切换的隐私模式，其中可以在隐私模式和公共模式之间切换作为显示装置的操作模式。同样，可根据用户偏好或包括这种显示装置的车辆的操作状态来选择性地设置视角。因此，根据本发明的改进的显示装置允许低延迟、自由外轮廓、宽色域、高分辨率、低功率消耗、高亮度和高效率。
提供了一种具有可调视角的显示装置，所述显示装置包括背光单元，所述背光单元包括多个光源，以用于从与用户相对的一侧对显示单元的像素进行照明，其中像素本身通常不充当光源。显示装置进一步包括显示单元，所述显示单元包括多个像素，所述多个像素布置成二维像素阵列，以用于如本文所述向用户显示图像信息。背光单元布置在显示单元的背向用户的一侧上(即投射方向)，以用于对显示单元的像素进行照明。其中，来自背光光源的光以某一视角投射到像素上(即，投射穿过像素)。来自背光单元的光可以是非相干光。
在背光单元和显示单元之间，具有可调光功率的多个电光透镜被布置成二维透镜阵列，其中每个电光透镜被配置为收集来自多个光源中的至少一个光源的光并将光沿着相应透镜投射轴投射到多个像素中的至少一个像素上。
透镜(特别是每个电光透镜)可在以下两种模式之间调整：公共模式，其中电光透镜被配置为在第一视角内沿着相应透镜投射轴投射光；以及隐私模式，其中电光透镜被配置为在小于第一视角的第二视角内沿着相应透镜投射轴投射光。
换句话说，电光透镜阵列可布置在显示单元的上方或下方，并且其方式使得收集来自像素的光并将光朝向用户投射，或者收集来自背光单元光源的光并将光投射到像素上或投射穿过像素，其中实现了显示装置的不同视角。
在各种实施方案中，背光单元中的光源可在由对应于像素阵列和/或透镜阵列的x方向和y方向的x方向和y方向定义的平面上布置成光源阵列。
光源可布置成光源阵列，所述光源阵列在相应方向上具有光源的x光源间距和y光源间距。X光源间距和y光源间距可等于相应方向上的x像素和/或y像素和/或透镜间距。
在各种示例中，电光透镜与光源之间存在一对一对应关系，即恰好一个透镜收集来自恰好一个光源的光并投射光。在各种其他示例中，电光透镜与多个光源相关联并收集来自多个光源的光，和/或将所收集的光投射到显示单元的多个像素上。
一种用于操作显示装置的方法包括以下步骤。在一个步骤中，提供一种显示单元，所述显示单元包括多个像素，所述多个像素布置成二维像素阵列并发射光，以用于向用户显示图像信息。在另一步骤中，提供具有可调光功率的多个电光透镜，所述多个电光透镜在所述显示单元处布置成二维透镜阵列。其中，每个电光透镜被配置为收集来自多个像素中的至少一个像素的光并沿着相应透镜投射轴投射光。在另一步骤中，确定所述显示装置的操作模式。在另一步骤中，基于所确定的操作模式，在以下两种模式之间调整每个电光透镜：公共模式，其中电光透镜被配置为在第一视角内沿着相应透镜投射轴投射光；以及隐私模式，其中电光透镜被配置为在小于第一视角的第二视角内沿着相应透镜投射轴投射光。
另一种用于操作显示装置的方法包括以下步骤。在一个步骤中，提供背光单元，所述背光单元包括多个光源。在另一步骤中，提供显示单元，所述显示单元包括多个像素，所述多个像素布置成二维像素阵列，以用于向用户显示图像信息。在另一步骤中，提供具有可调光功率的多个电光透镜，所述多个电光透镜在背光单元与显示单元之间布置成二维透镜阵列。其中，每个电光透镜被配置为收集多个光源中的至少一个光源的光并将光沿着每个电光透镜的相应透镜投射轴投射到多个像素中的至少一个像素上。在另一步骤中，确定所述显示装置的操作模式。在另一步骤中，基于所确定的操作模式，在以下两种模式之间调整每个电光透镜：公共模式，其中每个电光透镜被配置为在第一视角内沿着相应透镜投射轴投射光；以及隐私模式，其中每个电光透镜被配置为在小于第一视角的第二视角内沿着相应透镜投射轴投射光。
一种电子通信装置或车辆包括根据本公开的至少一个显示装置。
对于这种方法、电子装置、车辆，可实现与针对显示装置描述的技术效果相对应的技术效果。
应理解，在不脱离本发明的范围的情况下，上文所提及的特征和下文要解释的特征不仅可以所指示的相应组合使用，而且还可以其他组合或孤立地使用。上文提及的各方面和实施方案的特征可在其他实施方案中彼此组合。
因此，以上概述仅旨在对一些实施方案和实现方式的一些特征进行简要概述，而不应被解释为限制性的。其他实施方案可包括除了上面解释的那些之外的其他特征。
附图说明
根据以下结合附图阅读的具体实施方式，本发明的前述和附加的特征和优点将变得显而易见，在附图中，相同的附图标记是指相同的元件。
图1示意性地示出了本领域中已知的电光透镜；
图2示意性地示出了本领域中已知的如何通过施加电场来调整电光透镜；
图3示意性地示出了根据本发明的实施方案的包括多个电光透镜的透镜阵列；
图4示意性地示出了根据本发明的实施方案的显示装置；
图5示意性地示出了根据本发明的实施方案的另一显示装置；
图6示意性地示出了根据本发明的实施方案的显示装置的视角；
图7示意性地示出了根据本发明的实施方案的电光透镜的光分布；
图8示出了根据本发明的实施方案的用于操作显示装置的方法的流程图；以及
图9示出了根据本发明的实施方案的用于操作显示装置的另一方法的流程图。
具体实施方式
通过以下根据本发明的示例性实施方案的详细描述，本公开的上述和其他元件、特征、步骤和概念将更加清楚，将参考附图对其进行解释。
应理解，不应以限制意义采用以下对各实施方案的描述。本发明的范围并不意图受限于下文描述的实施方案或附图，这些实施方案或附图被视为一般发明构思的说明性示例。除非另有特别说明，否则各种实施方案的特征可相互组合。
附图应被视为示意性表示并且附图中所示的元件未必按比例示出。相反，各种元件被表示为使得它们的功能和一般用途对于本领域技术人员来说变得显而易见。虽然实施方案的显示装置可以是汽车环境中的人机界面，特别是车辆中的人机界面，或者可以是手持式通信装置，或者具有由用户操作的触摸输入显示器的装置，但显示装置不限于在此类装置中使用。
娱乐服务和互联网服务在许多领域，尤其是汽车行业，具有越来越大的影响力，然而，根据许多国家的法规，例如，车辆驾驶员不应因仪表板显示装置上的服务内容而分心驾驶。
因此，在汽车显示器市场，有一种趋势是使用宽色域的高分辨率显示器，向副驾驶员显示娱乐内容，然而，由于显示器的宽视角，驾驶员往往会因针对副驾驶员的内容而分心。
用于向副驾驶员提供专用内容的常规技术仅包括具有预定义的光分布(即，显示装置的视角)的静态光控制膜，诸如百叶窗膜、影响显示器背光的角分布的棱镜膜。
为了向显示装置的用户提供更大的灵活性和观看舒适性，例如，可能希望以公共模式(即，驾驶员和乘客可见)显示导航和其他汽车相关信息，以及以隐私模式(即，仅一名或多名乘客可见)显示娱乐服务。
例如，具有可切换隐私模式的显示装置是使用用于不同视角的专用光导系统的可切换光导系统，或可在透明和散射光分布之间变化但通常取决于高操作电压的聚合物分散液晶(PDLC)系统。此外，已证明，电光光束整形系统包括电光衍射元件，然而，这些系统是基于相位调制，因此需要相干光(即激光)作为输入。
在下文，将解释根据本发明的各方面和各实施方案的具有可调视角的改进的显示装置以及用于操作具有可调视角的改进的显示装置的方法的详细描述。
图1示意性地示出了本领域中已知的电光透镜121。
电光透镜121是本领域中已知的具有可调光功率的电驱动透镜，诸如液晶(LC)透镜。此类透镜包括在透明衬底之间的LC层，其光功率可通过向LC层施加操作电压来控制。改变液晶层的对准状态，以便改变液晶层的折光率，并改变液晶透镜的折光力。
图2示意性地示出了本领域中已知的如何通过施加电场来调整电光透镜121的光功率。
当施加电场或操作电压时，对LC层进行电控制，并利用所述LC层来通过在LC层中对准光学活性LC分子，在电光透镜121的光学活性区域上提供预定义的光功率。关状态可指均匀层，并且光可直接通过LC层。为了控制LC层的相位延迟，可在衬底上布置大量电极，并可使用所述电极来精细控制LC层上的电场。
图3示意性地示出了根据本发明的实施方案的包括多个电光透镜121的透镜阵列120。
包括多个电光透镜121的透镜阵列120被布置为二维透镜阵列。如图3中所描绘，电光透镜121沿着彼此垂直的x方向和y方向布置成矩形矩阵，每个电光透镜121都具有矩形形状。在此应当理解，布置成透镜阵列120的电光透镜121的形状不限于特定形状，例如，透镜也可具有六边形形状，或者可在衬底上一体形成为包括多个电极的阵列(诸如微透镜阵列)。具体地，电光透镜的光学活性区域不限于特定形状。
透镜阵列120可具有平坦表面并且可由x方向和y方向限定，这两个方向是彼此垂直的轴。沿着x方向，电光透镜121以x方向上的透镜间距布置，并且沿着y方向，电光透镜121以y方向上的透镜间距布置。换句话说，透镜间距表示在相应方向上的宽度或距离，之后布置后面的透镜。
图4示意性地示出了根据本发明的实施方案的显示装置。
如图4所示，显示装置1包括显示单元110，所述显示单元包括多个像素111，以用于向观看显示装置1的用户显示图像信息。像素111通过将光准直或加宽成光束的光学成像元件(诸如电光透镜121)来发射光，所述光被收集并向前投射给用户或观看者。
在显示单元110上方，换句话说，在像素111发射的光的方向上，或者换句话说，在用户和显示单元110之间，布置有透镜阵列120。透镜阵列120包括多个电光透镜121，其中多个电光透镜121中的每个电光透镜与多个像素111中的至少一个像素相关联。每个电光透镜121收集来自至少一个像素111的发射光并沿着每个电光透镜121的光学投射轴150投射所收集的光。在各种示例中，每个电光透镜121可收集来自至少一个像素111或来自多个像素111的光。
例如，每个电光透镜可收集和投射多个像素中的仅一个像素的光。换句话说，像素与可调电光透镜之间可能存在一对一对应关系。
每个电光透镜121在所选择的视角130、140内沿着光学投射轴150向前投射光。第一视角130比第二视角140更大或更宽。这样，视角130、140可定义为用户可看到显示装置上显示的显示信息的角度。换句话说，视角包括投射光的光强度或显示器的对比度超过预定义阈值的所有方向。例如，这种预定义阈值可以是投射光的最大光强度或显示器的最大对比度的25％、10％、5％或1％。
每个电光透镜121可在第一视角130和比第一视角130窄的第二视角140之间配置。在各种示例中，每个电光透镜121可在两个视角之间连续地配置，或者可选择性地配置为确定的视角。在公共模式中，可选择第一宽视角140，而在隐私模式中，可选择较窄视角130。
从图4中可以看出，对于对称光分布，视角130、140可以是包括光轴150的角度。光轴150可以是视角130、140的中心。在各种示例中，投射光具有光分布，或者换句话说，角度上的光强度分布，其可关于光学投射轴150对称。
在图4中，光学投射轴150垂直于显示装置1的表面延伸，然而，光学投射轴115也可相对显示装置1的表面处的垂直方向以预定偏角指向。
例如，也可能的是，电光透镜121可被配置为使得第一视角130的光学投射轴150在第一方向上，而第二视角140的光学投射轴150在不同于第一方向的第二方向上。光强度的最大值可在电光透镜121的投射轴150上。
图5示意性地示出了根据本发明的实施方案的另一显示装置。
如图5所示，显示装置1包括背光单元100，所述背光单元包括多个背光光源101。光源101的光由透镜阵列120收集并向前投射到显示单元110的多个像素111上。透镜阵列120布置在背光单元100与显示单元110之间，其中透镜阵列120中的电光透镜121中的每个电光透镜收集多个光源101中的至少一个光源的光，并将光向前投射到多个像素111中的至少一个像素或投射穿过所述至少一个像素。其中，电光透镜121可在公共模式与隐私模式之间配置。所述公共模式是指电光透镜121中的每个电光透镜的第一配置，其中透镜中的每个透镜的投射光被投射在第一视角140内。所述隐私模式是指电光透镜121中的每个电光透镜的第二配置，其中透镜中的每个透镜的投射光被投射在小于或窄于第一视角140的第二视角130内。
图6示意性地示出了根据本发明的实施方案的显示装置1的视角130、140。
显示装置1具有表面，用户可在所述表面上看到所显示的图像信息。用户从相对于显示装置1的观看方向观看显示器。显示装置1的视角130、140被定义为包括用户可看到显示装置1上的图像信息的所有方向。视角130、140可包括光学投射轴150，其中投射光沿着光学投射轴150投射。投射光的光分布可关于光学投射轴150对称，或者换句话说，光学投射轴150可位于视角130、140的中心。
一般来讲，显示装置的视角有限，对比度较低，并且在投射光很少的某些方向上变得难以阅读。例如，可将偏置设计到电光透镜中。这意味着当未向电光透镜121施加电场时，光学投射轴150可相对垂直方向偏移一定量。
视角130、140可对应于多个像素111中的每个像素的投射光的光分布，如将参考图7解释的，图7示意性地示出了根据本发明的实施方案的电光透镜121相对于光学投射轴150的光分布。
视角可通过光分布曲线的总形状来表征。光分布曲线是光强度的2D或极坐标图，其描述了光分布的窄/宽的程度。
从图7中可以看出，电光透镜121中的每个电光透镜的投射光具有角度上的光分布，其中在0°时(即，沿着光学投射轴150)具有最大光强度或亮度。在每个方向上，光强度减小，直到在90°时(即，在电光透镜121的平面上)达到最大光强度的0％。例如，视角130、140可定义为光强度高于光强度阈值的角度。在图7的示例中，光强度阈值为50％。因此，视角包括从-55°到+55°的所有方向，并且在本示例中等于110°。
图8示出了根据本发明的实施方案的用于操作具有可调视角的显示装置的方法的流程图。
所述方法从步骤S10开始。在步骤S20中，提供显示单元，所述显示单元包括多个像素，所述多个像素布置成二维像素阵列并发射光，以用于向用户显示图像信息。在步骤S30中，提供具有可调光功率的多个电光透镜，所述多个电光透镜在显示单元处布置成二维透镜阵列，其中每个电光透镜被配置为收集来自多个像素中的至少一个像素的光并沿着相应透镜投射轴投射所述光。在步骤S40中，确定显示装置的操作模式。在步骤S50中，基于所确定的操作模式，在以下两种模式之间调整每个电光透镜：公共模式，其中电光透镜被配置为在第一视角内沿着相应透镜投射轴投射光；以及隐私模式，其中电光透镜被配置为在小于第一视角的第二视角内沿着相应透镜投射轴投射光。所述方法在步骤S60结束。
图9示出了根据本发明的实施方案的用于操作具有可调视角的显示装置的另一方法的流程图。
所述方法从步骤T10开始。在步骤T20中，提供背光单元，所述背光单元包括多个光源。在步骤T30中，提供显示单元，所述显示单元包括多个像素，所述多个像素布置成二维像素阵列，以用于向用户显示图像信息。在步骤T40中，提供具有可调光功率的多个电光透镜，所述多个电光透镜在背光单元与显示单元之间布置成二维透镜阵列，其中每个电光透镜被配置为收集来自多个光源中的至少一个光源的光，以将光沿着每个电光透镜的相应透镜投射轴投射到多个像素中的至少一个像素上。在步骤T50中，确定显示装置的操作模式。在步骤T60中，基于所确定的操作模式，在以下两种模式之间调整每个电光透镜：公共模式，其中电光透镜被配置为在第一视角内沿着相应透镜投射轴投射光；以及隐私模式，其中电光透镜被配置为在小于第一视角的第二视角内沿着相应透镜投射轴投射光。所述方法在步骤T70结束。
综上所述，可以得出一些一般性结论：
像素中的每个像素的投射光的光分布沿着相应光学投射轴可以是相同的。具体地，投射光可被分布为具有相等的视角。
每个电光透镜可被配置为投射多个像素中的至少一个像素中的每个像素的光，其中光分布覆盖整个相应的第一视角或第二视角。
多个电光透镜中的每个电光透镜的光轴可彼此平行。这样，像素中的每个像素的视角或光分布可具有相同的角光分布，从而可确保高图像质量。
多个像素中的至少一个像素中的每个像素的投射光的光分布可在相应的第一视角或第二视角内关于相关联电光透镜的相应透镜投射轴对称。换句话说，每个像素发射光，所述光由相关联电光透镜沿着电光透镜的光学投射轴收集和投射。与另一像素、同一电光透镜或另一电光透镜的投射光相比，像素中的每个像素的投射光可具有相同视角。
在一个电光透镜投射多个像素的光的情况下，这些像素中的每个像素的投射光的光分布可具有相同的光束准直角(即，视角)和/或相同的光分布，和/或可沿着电光透镜的同一投射轴投射。
像素阵列可以是布置在平面上的二维像素阵列，其中像素可沿着x方向布置，并且沿着y方向垂直于x方向布置，其中像素可沿着x方向布置为具有x方向上的像素间距，并且沿着y方向布置为具有y方向上的像素间距，其中透镜阵列可以是布置在平行于像素阵列的平面上的二维透镜阵列，其中电光透镜可沿着x方向和y方向布置，其中电光透镜可沿着x方向布置为具有x方向上的透镜间距，并且沿着y方向布置为具有y方向上的透镜间距，并且其中x方向上的透镜间距可与x方向上的像素间距相同或者是x方向上的像素间距的整数倍，并且y方向上的透镜间距可与y方向上的像素间距相同或者是y方向上的像素间距的整数倍。这样，可确保像素中的每个像素的投射光具有相同视角，即在相同方向上投射，其中在该投射方向上具有相同光分布。
电光透镜可以是电驱动液晶(LC)透镜，其通过向电光透镜施加电压来控制。
电光透镜可一体形成为二维微透镜阵列，具有透明的上部衬底和下部衬底。
每个电光透镜可被配置为使用每个像素的投射光覆盖整个视角。
电光透镜中的每个电光透镜可与恰好一个像素相关联，其中每个透镜可与不同像素相关联，并且可被配置为收集和投射来自相关联像素的光。换句话说，可能存在像素和透镜之间的一对一关系，或明确的一对一关联，或唯一的像素透镜对，其中每个像素可仅与一个透镜相关联并且每个透镜可与仅一个像素相关联。
在各种其他示例中，每个透镜可与多个像素相关联，其中每个像素对整个透镜进行照明。
调整电光透镜可指通过操作电压向LC层施加电场，使得透镜的光功率(即，焦距)改变。光功率可改变，其方式使得透镜的投射轴(即，投射光的最大光强度或投射光分布的中心的投射方向)改变，或者光分布的视角改变。在调整电光透镜时，电光透镜与像素之间的关联以及相对于彼此的位置保持不变。
通过使用电光透镜阵列调整显示装置的视角，不使用额外的百叶窗或光学屏障即可实现光学效果，尤其是不需要百叶窗或光学屏障与偏振滤波器的交互作用效应即可实现变化的视角的光学效应。
具体地，每个电光透镜可具有源自电光透镜中心的相应透镜投射轴。关于透镜投射轴，每个透镜的光具有角度上的相同的光分布，即相同的视角。更具体地，每个透镜都相对于至少一个相关联像素定位，其方式使得至少一个像素中的每个像素的光都沿着具有相同视角和/或光分布的光学投射轴收集和投射。
这样，显示装置的视角(特别是每个像素的视角)可选择性地调整到多个预定视角中的一个预定视角。
视角可以是立体角，其可围绕透镜投射轴轴向对称，并且包括或限制高于预定义阈值强度的光分布。阈值强度可相对于投射光的最大强度来定义。
例如，像素中的每个像素的投射光可以由圆柱形电光透镜投射，从而可以相对于包括电光透镜的圆柱轴和透镜投射轴的平面具有镜像对称性。
来自像素的光分布可通过电光透镜的完整光学区域进行准直或加宽。换句话说，可以准直或加宽成光束，所述光束具有围绕透镜轴对称的新光分布，另外具有变化的视角和/或变化的透镜投射轴方向，并且通常具有变化的光分布，然而，每个像素的光都被投射成具有相同的光束特性，特别是相同的投射方向。
相对于第一视角，第二视角可指更集中的光束、更低的光束发散度、更窄的光分布。
第一视角和/或第二视角内的光分布可以是关于透镜轴的对称光分布，所述透镜轴任选地还具有变化的透镜投射轴。
公共模式也可指电光透镜的状态，其中透镜没有光功率。
投射光轴可以是电光透镜的对称轴，具体地，可与布置有电光透镜的表面成90°取向。
透镜阵列可在透镜阵列的每个方向上包括多个相同的电光透镜。
显示装置可以是车辆中的车载显示装置，并且其中每个透镜投射轴在从显示装置朝向车辆中的副驾驶员位置的方向上延伸。通过在投射方向上施加偏置，可将视角更好地指向预期观看者，从而提供更好的图像质量。
显示设备可以是车辆的车载显示设备，其中第一视角和第二视角中的至少一者可基于车辆的操作条件来确定，和/或操作模式可基于用户输入或基于车辆操作模式来确定。
显示装置可以是车辆的车载显示装置，其中第一视角可基于车辆中的驾驶员的位置和副驾驶员的位置来确定，使得驾驶员和副驾驶员可看到显示装置上的图像信息，并且第二视角可基于车辆中的驾驶员和副驾驶员的位置来确定，使得仅副驾驶员可看到显示装置上的图像信息。
综上所述，通过在显示装置中布置可调电光透镜阵列来提供改进的显示装置，使得显示装置的视角可以可变地调整为公共模式和隐私模式。本公开的实施方案涉及用于定向背光的技术，其中使用可调电光透镜，优选地以一体形成的透镜阵列的形式使用，具有用于多个透镜的单片上部衬底/下部衬底，所述透镜可包括在显示装置的背光单元中或与所述显示装置的背光单元直接相邻。
因此，对于具有可切换定向背光单元的低部件高度的显示装置，可以灵活且节能的方式启用可切换隐私模式，使得可仅向所选择的用户显示图像信息。
尽管已关于某些优选实施方案示出和描述了本发明，但在阅读和理解本说明书后，本领域的其他技术人员将想到修改和等效方案。本发明包括所有此类等效方案和修改并且仅由所附权利要求的范围来限制。

Claims (15)

1.一种具有可调视角(130、140)的显示装置(1)，所述显示装置包括：
-背光单元(100)，所述背光单元包括多个光源(101)，以用于对显示单元(110)的像素(111)进行照明；
-具有可调光功率的多个电光透镜(121)，所述多个电光透镜在所述背光单元(100)与所述显示单元(110)之间布置成透镜阵列(120)，其中每个电光透镜(121)被配置为收集来自所述多个光源(101)中的至少一个光源的光并将所述光沿着相应透镜投射轴(150)投射到多个像素(111)中的至少一个像素上；以及
-显示单元(110)，所述显示单元包括多个像素(111)，所述多个像素布置成像素阵列，以用于向用户显示图像信息；
其中每个电光透镜(121)能够在以下两种模式之间调整：
-公共模式，其中所述电光透镜(121)被配置为在第一视角(130)内沿着所述相应透镜投射轴(150)投射光，以及
-隐私模式，其中所述电光透镜(121)被配置为在小于所述第一视角(130)的第二视角(140)内沿着所述相应透镜投射轴(150)投射光。
2.根据权利要求1所述的显示装置(1)，其中每个电光透镜(121)被配置为以覆盖完整的相应第一视角或第二视角(130、140)的光分布投射所述多个光源(101)中的所述至少一个光源中的每个光源的光，其中所述电光透镜(121)的光轴(150)彼此平行。
3.根据前述权利要求中任一项所述的显示装置(1)，其中所述多个光源(101)中的所述至少一个光源中的每个光源的投射光的所述光分布在相应的第一视角或第二视角(130、140)内关于所述透镜投射轴(150)对称。
4.根据前述权利要求中任一项所述的显示装置(1)，其中像素阵列布置在平面中，其中所述像素(111)沿着x方向布置，并且沿着y方向垂直于所述x方向布置，其中所述像素(111)沿着所述x方向布置为具有x方向上的像素间距，并且沿着所述y方向布置为具有y方向上的像素间距，
其中所述透镜阵列(120)布置在平行于所述像素阵列的平面中，其中所述电光透镜(121)沿着所述x方向和所述y方向布置，其中所述电光透镜(121)沿着所述x方向布置为具有x方向上的透镜间距，并且沿着所述y方向布置为具有y方向上的透镜间距，并且
其中所述x方向上的透镜间距与所述x方向上的像素间距相同或者是所述x方向上的像素间距的整数倍，并且所述y方向上的透镜间距与所述y方向上的像素间距相同或者是所述y方向上的像素间距的整数倍。
5.根据前述权利要求中任一项所述的显示装置(1)，其中每个电光透镜(121)收集并投射所述多个光源(101)中的仅一个光源的光。
6.根据前述权利要求中任一项所述的显示装置(1)，其中所述电光透镜(121)是液晶(LC)透镜。
7.根据前述权利要求中任一项所述的显示装置(1)，其中所述电光透镜(121)一体形成为具有单片上部衬底和下部衬底的LC透镜阵列。
8.根据前述权利要求中任一项所述的显示装置(1)，其中所述显示装置(1)是车辆中的车载显示装置，并且其中每个透镜投射轴(150)在从所述显示装置(1)朝向所述车辆中的副驾驶员位置的方向上延伸。
9.根据前述权利要求中任一项所述的显示装置(1)，其中所述显示装置(1)是车辆的车载显示装置，并且其中所述第一视角(130)和所述第二视角(140)中的至少一者基于所述车辆的操作条件来确定。
10.根据前述权利要求中任一项所述的显示装置(1)，其中所述显示装置(1)是车辆的车载显示装置，其中所述第一视角(130)基于所述车辆中的驾驶员和副驾驶员的位置来确定，使得所述驾驶员和所述副驾驶员能够看到所述显示装置(1)上的所述图像信息，并且其中所述第二视角(140)基于所述车辆中的所述驾驶员和所述副驾驶员的所述位置来确定，使得仅所述副驾驶员能够看到所述显示装置(1)上的所述图像信息。
11.一种具有可调视角(130、140)的显示装置(1)，所述显示装置包括：
-显示单元(110)，所述显示单元包括多个像素(111)，所述多个像素布置成像素阵列并发射光，以用于向用户显示图像信息；以及
-具有可调光功率的多个电光透镜(121)，所述多个电光透镜在所述显示单元(110)处布置成透镜阵列(120)，其中每个电光透镜(121)被配置为收集来自所述多个像素(121)中的至少一个像素的光并沿着相应透镜投射轴(150)投射所述光；
其中每个电光透镜(121)能够在以下两种模式之间调整：
-公共模式，其中所述电光透镜(121)被配置为在第一视角(130)内沿着所述相应透镜投射轴(150)投射所述光，以及
-隐私模式，其中所述电光透镜(121)被配置为在小于所述第一视角(130)的第二视角(140)内沿着所述相应透镜投射轴(150)投射所述光。
12.一种用于操作具有可调视角(130、140)的显示装置(1)的方法，所述方法包括：
-提供背光单元(100)，所述背光单元包括多个光源(101)；
-提供显示单元(110)，所述显示单元包括多个像素(111)，所述多个像素布置成像素阵列，以用于向用户显示图像信息；以及
-提供具有可调光功率的多个电光透镜(121)，所述多个电光透镜在所述背光单元(100)与所述显示单元(110)之间布置成透镜阵列(120)，其中每个电光透镜(121)被配置为收集来自所述多个光源(101)中的至少一个光源的光以将所述光沿着每个电光透镜(121)的相应透镜投射轴(150)投射到所述多个像素(111)中的至少一个像素上，
-确定所述显示装置的操作模式；
-基于所确定的操作模式，在以下两种模式之间调整每个电光透镜(121)：
-公共模式，其中每个电光透镜(121)被配置为在第一视角(130)内沿着所述相应透镜投射轴(150)投射所述光，以及
-隐私模式，其中每个电光透镜(121)被配置为在小于所述第一视角(130)的第二视角(140)内沿着所述相应透镜投射轴(150)投射所述光。
13.一种用于操作具有可调视角(130、140)的显示装置(1)的方法，所述方法包括：
-提供显示单元(110)，所述显示单元包括多个像素(111)，所述多个像素布置成像素阵列并发射光，以用于向用户显示图像信息；以及
-提供具有可调光功率的多个电光透镜(121)，所述多个电光透镜在所述显示单元(110)处布置成透镜阵列(120)，其中每个电光透镜(121)被配置为收集来自所述多个像素(121)中的至少一个像素的光并沿着相应透镜投射轴(150)投射所述光，
-确定所述显示装置的操作模式；
-基于所确定的操作模式，在以下两种模式之间调整每个电光透镜(121)：
-公共模式，其中所述电光透镜(121)被配置为在第一视角(130)内沿着所述相应透镜投射轴(150)投射所述光，以及
-隐私模式，其中所述电光透镜(121)被配置为在小于所述第一视角(130)的第二视角(140)内沿着所述相应透镜投射轴(150)投射所述光。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其中所述显示装置(1)是车辆中的车载显示装置，并且其中所述操作模式基于用户输入或基于车辆操作模式来确定。
15.一种车辆，所述车辆包括权利要求1或11所述的至少一个显示装置(1)。
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