特别是用于运载工具的显示设备

摘要

显示设备(210)设置有显示器(212)和布置在显示器(212)后面的背景照明单元(218)。背景照明单元(218)包括具有上导光板元件(222a)和下导光板元件(222b)的导光板(222)。来自光源(220)的背景照明光(230)在侧向上馈入上导光板元件(222a)中，并且在导光板元件(222a)内偏转和散射之后从导光板(222)的光出射侧(228)出射。借助于接近传感器系统发射器元件(236)将传感器辐射馈入下导光板元件(222b)中，所述传感器辐射也在反射和散射之后从导光板(222)的光出射侧(228)出射。两个导光板元件(222a，222b)针对馈入它们的辐射的波长进行了优化。接近传感器系统发射器元件(236)和光源(220)的侧向布置导致节省空间的布置。所述传感器辐射在被位于显示器(212)前面的对象反射之后到达接近传感器系统接收元件(238)。

说明书

技术领域

本发明涉及一种特别用于运载工具的显示设备。

背景技术

显示器等具有输入操作命令的附加功能的显示设备特别是在运载工具的内部空间中日益普及。这种显示/操作系统还越来越多地配备有识别对象接近的功能，以例如激活用于输入操作命令的显示设备或根据对象(例如人的手或手指)的接近来改变不同的操作界面。在此，这种接近传感器系统用不可见波长范围内的光辐射工作，并且特别是用IR光工作。所述显示设备本身设置有背景照明单元，用于用可见光对显示器进行背景照明。

为了减小这种显示设备的结构深度，已知将背景照明光侧向地馈入到位于所述显示器后面的导光板中。光学接近传感器系统的发射器和接收器元件大多位于所述显示器旁边或所述显示器的所谓有源区域旁边的边缘区域中。但是，该区域也不总是可用的，因此在设计显示设备时限制了设计自由度。

根据现有技术，例如从US-A-2018/0069609中已知具有带有LED背景照明光的显示器和接近传感器系统的电显示设备。US-A-2015/0084928公开了借助于边缘光概念的背景照明单元。US-A-2015/0084928示出了一种电显示设备，该电显示设备配备有显示器和接近传感器系统。

发明内容

本发明的任务是创建一种显示设备，特别是用于运载工具的显示设备，该显示设备设置有以节省空间的方式布置的光学接近传感器系统。

为了解决该任务，根据本发明的第一替代方案提出了一种显示设备，特别是用于运载工具的显示设备，该显示设备设置有

-显示器，

-用于对所述显示器进行背景照明的背景照明单元，

-其中，所述背景照明单元具有背景照明光的多个光源和导光板，所述导光板具有面向所述显示器的光出射侧、与所述光出射侧相对的背侧、以及布置在所述光出射侧和所述背侧之间的环周的侧边缘表面，

-其中，为了使光通过所述导光板的侧边缘表面的至少一个子区域馈入所述导光板中，

所述光源侧向错开地布置在所述导光板旁边，并且侧向馈入所述导光板的背景照明光从所述导光板的光出射侧出射，以及

-接近传感器系统，用于感测所述显示器前方区域中的对象，例如人的手，

-其中，所述接近传感器系统具有至少一个接近传感器系统发射器元件，用于发射不可见的传感器辐射、特别是IR传感器辐射；以及至少一个接近传感器系统接收元件，用于接收在所述显示器前方区域中的对象上反射的传感器辐射，

-其中，所述至少一个接近传感器系统发射器元件与所述导光板的侧边缘表面的一个区域侧向错开地布置，并且所述传感器辐射在该区域中被馈入所述导光板的侧边缘表面中，并从所述导光板的光出射侧出射，以及

-其中，所述至少一个接近传感器系统接收元件布置在所述显示器内和/或所述显示器与所述导光板之间和/或所述导光板之后。

根据本发明的显示设备设置有显示器以及布置在所述显示器之后的用于对所述显示器进行背景照明的背景照明单元。该背景照明单元根据所谓的边缘光概念工作，其中背景照明光在侧向上馈入导光板中。所述导光板位于所述显示器之后，并且具有光出射侧、与该光出射侧相对的背侧以及环周的侧边缘表面。所述背景照明单元的光源与侧边缘表面相对地布置，使得它们的背景照明光通过侧边缘表面馈入所述导光板中，在那里通过对应的措施将所述背景照明光在内部朝着光出射侧反射并由此从所述光出射侧发出，然后穿过所述显示器辐射出。

根据本发明，现在在第一变型中，所述至少一个接近传感器系统发射器元件的传感器辐射也被馈入所述导光板的侧边缘表面的子区域中。在所述导光板中，所述传感器辐射像所述背景照明光一样朝着所述光出射侧偏转，然后穿透所述显示器，由此到达所述显示器前方的空间或区域，以便在被位于该区域中的对象(手，手指)反射之后由一个或多个接近传感器系统接收元件接收。在评估单元中处理接收信号，该评估单元通常还操控接近传感器系统发射器元件或所述至少一个接近传感器系统发射器元件。例如，在多个接近传感器系统发射器元件的情况下，可以顺序或周期性地操控这些接近传感器系统发射器元件，以便随后经由分布式布置在所述显示器上的接近传感器系统接收元件接收接收信号，以便由此能够再次探测到在所述显示器前面的哪个区域中正好存在对象。因此可以以由所述接近传感器系统的发射器和接收器元件的密度确定的特定分辨率来进行对象识别。

通常，有利的是，在所述导光板的背侧上布置有反射所述背景照明光和所述传感器辐射的反射器，或者所述导光板的背侧具有反射所述背景照明光或所述传感器辐射的反射涂层。

通常情况下，希望用背景照明光对所述显示器进行特别强烈的照明。这意味着背景照明光源已经沿着所述导光板的侧边缘表面紧密地布置。因此，只要在这些背景照明光源之间不再存在用于接近传感器系统发射器元件的空间，将这些接近传感器系统发射器元件布置在所述背景照明光源下方或上方就是适宜的。这意味着导光板必须实施得更厚，使得最后两行辐射源、即一方面背景照明光源以及另一方面接近传感器系统发射器元件可以叠加地布置。然而，这里的问题可能是通过注射成型来制造所述导光板，而且是因为与根据第一变型的先前提出的发明构思的第一方案相比，导光板需要更大的厚度。

在这方面有利的是，所述导光板包括具有环周的上侧边缘表面的上导光材料层和具有环周的下侧边缘表面的下导光材料层，其中所述光源将背景照明光馈入所述上侧边缘表面的至少一个子区域，所述至少一个接近传感器系统发射器元件将传感器辐射馈入所述下侧边缘区域的至少一个子区域。因此，在这种方案中，所述导光板包括两个一体的或彼此分离的导光材料层。因此换句话说，使用两个导光板元件。现在，每个导光板元件用于偏转不同的辐射。从而，上导光板元件使所述背景照明光偏转，以使其从所述导光板的面向所述显示器的光出射侧出射。下导光板元件接收所述传感器辐射并将其向显示器的方向偏转。因此，所述传感器辐射也穿过上导光材料层，以便然后从上导光材料层射出。现在，使用两个导光板元件的优点是，每个导光材料层都可以针对馈入所述导光材料层并被偏转的辐射进行优化，而且既在材料方面、又在均匀的侧向辐射出射所需的辐射和内部设计方面进行优化。

上述概念也可以反过来使用，使得所述光源将背景照明光馈入下侧边缘表面的至少一个子区域，而所述至少一个接近传感器系统发射器元件将传感器辐射馈入上侧边缘表面的至少一个子区域。

在上述两种情况下，两个导光材料层可以分开制造，并且作为板元件彼此相邻布置。

在本发明的另一个适宜的设计中，所述显示设备可以在所述下导光材料层的背离上导光材料层的背侧上设置有反射所述背景照明光和所述传感器辐射的反射器，和/或在所述下导光材料层的背离上导光材料层的背侧上设置有反射所述背景照明光和所述传感器辐射的反射涂层。

在本发明的上述扩展中，在下导光材料层(即下导光板元件)的背侧上存在用于两种辐射(传感器辐射和背景照明光)的共同的反射器。然而，反射层也可以附加地布置在两个导光板元件之间的区域中，即在上导光材料层和下导光材料层之间的区域中。但是，该反射层于是是选择性反射的，也就是说反射被馈入所述上导光板元件中的辐射，而该反射层透射从所述下导光板元件出射的辐射。因此，在这方面，两个板元件之间的反射器是半穿透的。这种根据波长反射或透射的滤光器原则上是已知的。

现在可以实施上述概念，其方式是所述显示设备在所述下导光材料层的背离上导光材料层的背侧上例如设置有反射所述传感器辐射的反射器，或者在所述下导光材料层的背离所述上导光材料层的背侧上设置有反射所述传感器辐射的反射涂层，其中在两个导光材料层之间布置有反射所述背景照明光并且透射所述传感器辐射的反射器，或者在两个导光材料层的两个彼此相对的侧面之一上设置反射所述背景照明光并且透射所述传感器辐射的涂层。

作为上述的替代，所述显示设备还可以在所述下导光材料层的背离所述上导光材料层的背侧上设置有反射所述背景照明光的反射器；或者在所述下导光材料层的背离所述上导光材料层的背侧上设置有反射所述背景照明光的反射涂层，其中在两个导光材料层之间布置有反射所述传感器辐射并且对所述背景照明光透射的反射器，或者在两个导光材料层的两个彼此相对的侧面之一上布置有反射所述传感器辐射并且透射背景照明光的涂层。

由此只要在前面提到反射器，意味着除了导光板或导光板元件之外还设置的元件，该元件例如具有带相应涂层的衬底，以及还意味着敷设在所述导光板或导光板元件之一的相应表面上的涂层。

根据另一种变型，为了解决上述任务本发明还建议了一种显示设备，特别是用于运载工具的显示设备，该显示设备设置有

-显示器，

-用于对所述显示器进行背景照明的背景照明单元，

-其中，所述背景照明单元具有背景照明光的多个光源和导光板，所述导光板具有面向所述显示器的光出射侧、与所述光出射侧相对的背侧、以及布置在所述光出射侧和所述背侧之间的环周的侧边缘表面，

-其中，为了使光通过所述导光板的侧边缘表面的至少一个子区域馈入到所述导光板中，所述光源侧向错开地布置在所述导光板旁边，并且侧向馈入所述导光板的背景照明光从所述导光板的光出射侧出射，

-接近传感器系统，用于感测所述显示器前方区域中的对象、例如人的手，

-其中，所述接近传感器系统具有至少一个接近传感器系统发射器元件，用于发射不可见的传感器辐射、特别是IR传感器辐射；以及至少一个接近传感器系统接收元件，用于接收在所述显示器前方区域中的对象上反射的传感器辐射，

-其中，所述至少一个接近传感器系统发射器元件面向所述导光板的背侧布置，并通过该背侧将传感器辐射馈入所述导光板中，以及

-在所述导光板的背侧上反射所述背景照明光并且透射所述传感器辐射的反射器，或在所述导光板的背侧上反射所述背景照明光并且透射所述传感器辐射的涂层，

-其中所述至少一个接近传感器系统接收元件布置在所述显示器内和/或所述显示器与所述导光板之间和/或所述导光板后面。

在本发明的该变型中，所述一个或多个接近传感器系统发射器元件位于所述导光板的后面并因此面向所述导光板的背侧，所述一个或多个接近传感器系统发射器元件经由所述背侧将所述传感器辐射馈入所述导光板中。

同样在该变型中可以适宜地规定，所述导光板包括具有环周的上侧边缘表面的上导光材料层和具有环周的下侧边缘表面的下导光材料层，其中所述光源将背景照明光馈入一个侧边缘表面、例如上侧边缘表面的至少一个子区域中，所述至少一个接近传感器系统发射器元件将传感器辐射馈入所述下导光材料层的背离所述上导光材料层的背侧的至少一个子区域中，并且在两个导光材料层之间布置有反射所述背景照明光并且透射所述传感器辐射的反射器，或在两个导光材料层的两个彼此相对的侧面之一上布置有反射所述背景照明光并透射所述传感器辐射的涂层。

如上所述，所述导光板具有反射和散射所馈入的辐射以便让所述辐射尽可能均匀地从所述光出射侧出射的属性。为此需要的反射和散射的措施原则上是已知的，并且包括在所述导光板的两个主表面中的至少一个上构造出的表面结构和/或在所述导光板内的光散射颗粒或结构。

附加地，还可以在所述导光板的光出射侧和所述显示器之间布置光扩散器，用于进一步均匀化所述背景照明光并且必要时还均匀化所述传感器辐射。

附图说明

下面基于多个实施例并参考附图详细解释本发明。具体地：

图1示意性地示出了根据本发明的第一实施例的显示设备的结构的对于本发明重要的特征，

图2示意性地示出了根据本发明的第二实施例的显示设备的结构的对于本发明重要的特征，

图3示意性地示出了根据本发明的第三实施例的显示设备的结构的对于本发明重要的特征，

图4示意性地示出了根据本发明的第四实施例的显示设备的结构的对于本发明重要的特征，

图5示意性地示出了根据本发明的第五实施例的显示设备的结构的对于本发明重要的特征，

图6示意性地示出了根据第六实施例的显示设备的结构的对于本发明重要的特征，以及

图7示意性地示出了根据第七实施例的显示设备的结构的对于本发明重要的特征。

具体实施方式

在图1中关于对于本发明重要的元件示意性地示出了显示设备10的第一实施例。显示设备10具有显示器12，该显示器例如使用LCD技术实施。用于字符、图形等的光学显示的其他构造也是可以的。

显示器12具有显示器侧14和背对所述显示器侧的背侧16。在显示器12下方存在背景照明单元18，所述背景照明单元具有作为边缘光概念实施的例如LED形式的光源20，所述光源布置在载体条21上(例如，刚性或柔性印刷电路板)上，并且具有导光板22和位于导光板22下方的反射器24。代替反射器24，导光板22的背离显示器12的背侧26也可以设置有反射涂层。

由光源20馈入导光板22的侧边缘表面32中的背景照明光(通过箭头30表示)从导光板22的面向显示器12的光出射侧28出射。

显示设备10还包括光学工作的接近传感器系统34，所述接近传感器系统一方面具有一个或多个接近传感器系统发射器元件36和一个或多个接近传感器系统接收元件38。这些接近传感器系统接收元件或者集成在显示器12中或者布置在显示器12的后面。接近传感器系统发射器元件36发射不可见波长范围内的传感器辐射(例如以IR辐射的形式)，该传感器辐射像所述背景照明光一样经由侧边缘表面32馈入导光板22中，并且在导光板中像背景照明光30一样通过反射和偏转从光出射侧28出射，以作为传感器光到达显示器12的光出射侧28之前的区域或空间中(参见箭头40)。识别布置在该区域或空间中的对象、例如手或人的手的手指，其方式是传感器辐射40被反射并且由一个或多个接近传感器系统接收元件38接收。在评估单元42中对由接近传感器系统接收元件38提供的信号进行评估，所述评估单元42还操控接近传感器系统发射器元件36。可以通过对接近传感器系统发射器元件36的相应顺序操控并且通过对位置、即接收顺序发射出的传感器辐射的那些接近传感器系统接收元件38的定位的了解，来定位显示器12上方或显示器12前方的对象，或例如检测所述对象的位置。在此例如可以实现手势识别。

因此在显示设备的第一实施例中，光源20和优选地实施为LED的接近传感器系统发射器元件36位于导光板22的侧面，并且优选地沿着导光板22的多个侧边缘分布。因此，不需要在导光板22的下方布置接近传感器系统发射器元件或光源，从而减小了显示设备10的结构深度。

显示设备110的第二实施例在图2中示出。只要图2中示出的元件在结构上或功能上与图1的显示设备10相对应，这些元件就以增加100的附图标记表示。

与显示设备10不同，在图2的显示设备110中，光源120和接近传感器系统发射器元件136在载体带21上布置为两个叠加布置的行。导光板122的高度相应地增加，从而两个发射辐射的元件(即光源120和接近传感器系统发射器元件136)又将辐射侧向地经由侧边缘表面132之一或多个侧边缘表面132引入导光板122中。显示设备110的其他结构基本上与显示设备10相同。

在图3中示意性地示出了显示设备210的第三实施例的原理结构。在图3中，与图1的显示设备元件功能相同或相同的那些元件用增加200的附图标记来标识。

如在图2中的显示设备110的实施例中那样，在图3中的显示设备210中，发射辐射的元件、即光源220和接近传感器系统发射器元件236在载体带221上布置为两个叠加布置的行。与显示设备10和110不同，导光板222被构造为两个导光板元件222a和222b彼此叠置的形式。这些导光板元件222a，222b中的每一个接收来自光源220或接近传感器系统发射器元件236的辐射。光源220的辐射、即背景照明光到达图3上部的导光板元件222a的侧边缘表面232a，而接近传感器系统发射器元件236的IR传感器辐射到达下导光板元件222b的侧边缘表面232b。反射器224再次位于两部分式导光板222的下方，或者下导光板元件222b的下侧设置有具有反射属性的涂层。通过将导光板222分为两个导光板元件222a和222b，可以通过选择导光材料及其设计来确保光学属性可以适配于各自的辐射(背景照明光或传感器辐射)并因此被优化。

图4示出了显示设备310的实施例，其中再次适用的是，与显示设备210的元件相同的那些元件用增加了100的附图标记来标识。

显示设备310与根据图3的显示设备之间的区别可以在布置在两个导光板元件322a和322b之间的半透明反射器344或半透明涂层的附加布置中看出。布置在上导光板元件322a的下侧上或布置在下导光板元件322b的上侧上的该半透明反射器344或该半透明涂层仅反射馈入上导光板元件322a的背景照明光，而该半透明反射器344或该半透明涂层透射从下导光板元件322b出射的传感器辐射。

图5和图6分别示出了显示设备的两个实施例410和510，其中与图1至图4中的实施例不同，接近传感器系统发射器元件布置在导光板下方。在这里同样适用的是，显示设备410的与图1的显示设备10的组件在功能或结构上相同的那些组件由增加了400的附图标记标识。

在导光板422的下侧上存在半透明的反射器444或半透明的反射涂层，其一方面反射光源420的背景照明光(参见箭头430)，并且是向导光板422的光出射侧的方向，另一方面透射来自下方的传感器辐射(参见箭头440)。

除了图5的显示设备410之外，图6的显示设备510也在半透明反射器544下方还具有导光板元件522b，该导光板元件与负责分配背景照明光的导光板元件522a一起形成导光板522。

在这一点上还应该注意，与图5和图6中的状况相比，光源和接近传感器系统发射器元件的布置可以互换。因此，背景照明光源可以布置在导光板下方或两个导光板元件的布置下方，而接近传感器系统发射器元件位于所述导光板的侧面或所述导光板元件之一的侧面。

如上所述，对于这里描述的显示设备10、110、210、310、410和510的所有实施例，所述导光板或导光板元件确保从它们发出的辐射的均匀性。由于在所述导光板内的内反射，这通过现有技术中原则上已知的散射和/或反射措施来进行。为了使出射的辐射进一步均匀化，也可以在所述导光板和所述显示器之间布置扩散器，如在图7中基于显示设备610示例性地示出的那样(参见扩散器646)。

此外，适宜地，每个显示器或在显示设备的每个实施例中还集成有触摸传感器系统，为了清楚起见在图中未示出该触摸传感器系统。

附图标记列表

10 显示设备

12 显示器

14 显示器的显示侧

16 显示器的背侧

18 背景照明单元

20 光源

21 载体带

22 导光板

24 反射器

26 导光板的背侧

28 导光板的光出射侧

30 背景照明光

32 导光板的侧边缘表面

34 接近传感器系统

36 接近传感器系统发射器元件

38 接近传感器系统接收元件

40 传感器辐射

42 评估单元

110 显示设备

112 显示器

114 显示器的显示侧

116 显示器的背侧

118 背景照明单元

120 光源

121 载体带

122 导光板

124 反射器

126 导光板的背侧

128 导光板的光出射侧

130 背景照明光

132 导光板的侧边缘表面

134 接近传感器系统

136 接近传感器系统发射器元件

138 接近传感器系统接收元件

140 传感器辐射

142 评估单元

210 显示设备

212 显示器

214 显示器的显示侧

216 显示器的背侧

218 背景照明单元

220 光源

221 载体带

222a 上导光板元件

222b 下导光板元件

224 反射器

226 导光板的背侧

228 导光板的光出射侧

230 背景照明光

232a 上导光板的侧边缘表面

232b 下导光板的侧边缘表面

234 接近传感器系统

236 接近传感器系统发射器元件

238 接近传感器系统接收元件

240 传感器辐射

242 评估单元

310 显示设备

312 显示器

314 显示器的显示侧

316 显示器的背侧

318 背景照明单元

320 光源

321 载体带

332a 上导光板的侧边缘表面

332b 下导光板的侧边缘表面

324 反射器

326 导光板的背侧

328 导光板的光出射侧

330 背景照明光

332a 上导光板的侧边缘表面

332b 下导光板的侧边缘表面

334 接近传感器系统

336 接近传感器系统发射器元件

338 接近传感器系统接收元件

340 传感器辐射

342 评估单元

410 显示设备

412 显示器

414 显示器的显示侧

416 显示器的背侧

418 背景照明单元

420 光源

421 载体带

422 导光板

424 反射器

426 导光板的背侧

428 导光板的光出射侧

430 背景照明光

432 导光板的侧边缘表面

434 接近传感器系统

436 接近传感器系统发射器元件

438 接近传感器系统接收元件

440 传感器辐射

442 评估单元

444 反射器

510 显示设备

512 显示器

514 显示器的显示侧

516 显示器的背侧

518 背景照明单元

520 光源

521 载体带

522a 上导光板

522b 下导光板

524 反射器

526 导光板的背侧

528 导光板的光出射侧

530 背景照明光

532 导光板的侧边缘表面

534 接近传感器系统

536 接近传感器系统发射器元件

538 接近传感器系统接收元件

540 传感器辐射

542 评估单元

544 反射器

610 显示设备

612 显示器

614 显示器的显示侧

616 显示器的背侧

618 背景照明单元

620 光源

621 载体带

622a 上导光板

622b 下导光板

624 反射器

626 导光板的背侧

628 导光板的光出射侧

630 背景照明光

632a 上导光板元件的侧边缘表面

632b 下导光板元件的侧边缘表面

634 接近传感器系统

636 接近传感器系统发射器元件

638 接近传感器系统接收元件

640 传感器辐射

642 评估单元

644 反射器

646 扩散器