[发明专利]光学系统和显示器

说明书

技术领域

本发明涉及改变图像的外观，例如把平面图像转换成非平面图像，或者把非平面图像转换成不同的非平面图像的光学系统。本发明还涉及产生非平面图像的显示器。这样的显示器可用于向显示的图像提供弯曲的外观。例如，这样的显示器可以用在信息显示应用中，包括汽车(例如作为仪表显示)，广告，电视，游戏或者其它娱乐应用，沉浸式显示应用，和增强的美观性合乎用户的需要的任何应用中。

背景技术

对交通工具，比如汽车和飞机来说，已知包括提供用于替代离散的机械或电动转盘的组合仪表的图像的电子显示器。不过，从美学角度来说，这样的显示器通常存在局限性，因为它们不能产生与显示在显示器的平面中的标准二维(2D)图像有区别的图像。除了降低这种显示器的美观性之外，不具有产生看起来非平面的图像的能力也限制了这种显示器的真实性。尽管立体显示器和自由立体显示器已为人们所知，能够产生三维图像的印象，不过由于观看位置的自由度可能受到限制，以及聚焦问题，这样的显示器会产生眼睛疲劳和头痛问题。

就广告显示器来说，另外已知的是购物中心中的大面积公共显示器，和高速公路上的数字标志显示器，目的在于获得最多的关注。尽管这样的显示器变是越来越常见，不过除了尺寸大之外，它们通常不包括使它们从普通显示器中突出出来，和使它们更容易被接受的任何有吸引力的美学特征。于是，克服这种显示器不能产生与显示在显示器的平面中的标准平面2D图像有区别的图像的问题有助于这些显示器的广泛接受。

另外对娱乐设备，例如弹球盘机器来说，已知包括在其布局的中央的，提供例如电影、动画或数字老虎机的电子显示器。尽管这样的娱乐设备利用机械运动部件和大量的闪光，表现出越来越多有吸引力的特征，不过，它们通常局限于不能产生与显示在显示器的平面中的标准平面2D图像有区别的动人图像的显示器。于是，同样通过使显示器从普通显示器中突出出来，克服这个问题，有助于提高玩家的积极性和乐趣。

第一类现有技术教导如何用单一面板形成立体显示器或自由立体显示器。例如，附图中的图1图解说明在EP0829744(1998年3月18日，MOSELEY Richard Robert；WOODGATE Graham John；JACOBS Adrian；HARROLD Jonathan；EZRA David)中公开的以视差屏障的使用为基础的可切换2D/3D(二维/三维)显示器。视差屏障包括具有交替的孔径区101和屏障区102的偏振改变层100，和呈可被禁用的偏振片103形式的起偏器。视差元件提供按宽视角全分辨率2D模式，或者按定向3D自由立体模式操作显示器的可能性。不过，这种设备产生立体图像对，以生成3D图像，而不是具有弯曲外观的图像。自由立体显示器的缺陷包括头部自由度有限，和来自立体图像的3D感觉和来自其它暗示(头部运动，聚焦)的3D感觉之间的不一致性，从而导致用户感到混淆，有时导致眼睛疲劳和头痛。

第二类现有技术涉及弯曲或者保形显示器。例如，附图中的图2表示在WO94/11779(1994年5月26日，GROSS Hyman Abraham Moses；ARTLEY Richard John；CLARK Michael George；HAYTHORNTHWAITE Arthur；WILKINSON Peter；WALLIS Miles)中公开的这种显示器。通过把液晶层104夹在两个预先成形的透明塑料基板105之间，或者夹在两个柔性基板之间，制造弯曲的液晶显示器。

如附图中的图3中所示，US2006/0098153A1(2006年5月11日，SLIKKERVEER Peter J；BOUTEN Petrus Cornelis P；CIRKEL Peter A)公开一种相同类型的显示器，不过弯曲的显示器是通过制造平板显示层106，之后通过把附加薄膜107附着在平板显示层106上，弯曲显示层本身形成的。附加薄膜107被预先拉伸，在附着在显示层上之后，附加薄膜107释放的收缩力导致显示层弯曲。

类似于柔性显示器，尽管这些弯曲的显示器能够产生弯曲的图像，不过为了产生期望的弯曲，它们都依赖于已被物理弯曲的显示器。这种弯曲的显示器存在许多缺陷，比如成本非常高，材料效率和材料多样性有限，和极其难以制造。此外，这种显示器在其设计方面非常受限，因为可行的弯曲形状的多样性受到限制，从而一旦以特定的曲率制造了显示器，曲率就不能被改变。另外，弯曲的显示器仍然不能大规模生产，因为每条生产线需要适应于特定的弯曲设计。