[發明專利]光學系統和顯示器

有效

• 申請號: 200980143445.2
• 申請日: 2009-11-11
• 公開（公告）號: CN102203660A
• 公開（公告）日: 2011-09-28
• 發明（設計）人: G·蓋伊;L·A·帕里-瓊斯
• 申請（專利權）人: 夏普株式會社
• 主分類號: G02B27/02
• 分類號: G02B27/02;G02B17/00;G09F9/00
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司 11322
• 代理人: 龍淳

技術領域

本發明涉及改變圖像的外觀，例如把平面圖像轉換成非平面圖像，或者把非平面圖像轉換成不同的非平面圖像的光學系統。本發明還涉及產生非平面圖像的顯示器。這樣的顯示器可用于向顯示的圖像提供彎曲的外觀。例如，這樣的顯示器可以用在信息顯示應用中，包括汽車(例如作為儀表顯示)，廣告，電視，游戲或者其它娛樂應用，沉浸式顯示應用，和增強的美觀性合乎用戶的需要的任何應用中。

背景技術

對交通工具，比如汽車和飛機來說，已知包括提供用于替代離散的機械或電動轉盤的組合儀表的圖像的電子顯示器。不過，從美學角度來說，這樣的顯示器通常存在局限性，因為它們不能產生與顯示在顯示器的平面中的標準二維(2D)圖像有區別的圖像。除了降低這種顯示器的美觀性之外，不具有產生看起來非平面的圖像的能力也限制了這種顯示器的真實性。盡管立體顯示器和自由立體顯示器已為人們所知，能夠產生三維圖像的印象，不過由于觀看位置的自由度可能受到限制，以及聚焦問題，這樣的顯示器會產生眼睛疲勞和頭痛問題。

就廣告顯示器來說，另外已知的是購物中心中的大面積公共顯示器，和高速公路上的數字標志顯示器，目的在于獲得最多的關注。盡管這樣的顯示器變是越來越常見，不過除了尺寸大之外，它們通常不包括使它們從普通顯示器中突出出來，和使它們更容易被接受的任何有吸引力的美學特征。于是，克服這種顯示器不能產生與顯示在顯示器的平面中的標準平面2D圖像有區別的圖像的問題有助于這些顯示器的廣泛接受。

另外對娛樂設備，例如彈球盤機器來說，已知包括在其布局的中央的，提供例如電影、動畫或數字老虎機的電子顯示器。盡管這樣的娛樂設備利用機械運動部件和大量的閃光，表現出越來越多有吸引力的特征，不過，它們通常局限于不能產生與顯示在顯示器的平面中的標準平面2D圖像有區別的動人圖像的顯示器。于是，同樣通過使顯示器從普通顯示器中突出出來，克服這個問題，有助于提高玩家的積極性和樂趣。

第一類現有技術教導如何用單一面板形成立體顯示器或自由立體顯示器。例如，附圖中的圖1圖解說明在EP0829744(1998年3月18日，MOSELEY?Richard?Robert；WOODGATE?Graham?John；JACOBS?Adrian；HARROLD?Jonathan；EZRA?David)中公開的以視差屏障的使用為基礎的可切換2D/3D(二維/三維)顯示器。視差屏障包括具有交替的孔徑區101和屏障區102的偏振改變層100，和呈可被禁用的偏振片103形式的起偏器。視差元件提供按寬視角全分辨率2D模式，或者按定向3D自由立體模式操作顯示器的可能性。不過，這種設備產生立體圖像對，以生成3D圖像，而不是具有彎曲外觀的圖像。自由立體顯示器的缺陷包括頭部自由度有限，和來自立體圖像的3D感覺和來自其它暗示(頭部運動，聚焦)的3D感覺之間的不一致性，從而導致用戶感到混淆，有時導致眼睛疲勞和頭痛。

第二類現有技術涉及彎曲或者保形顯示器。例如，附圖中的圖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)中公開的這種顯示器。通過把液晶層104夾在兩個預先成形的透明塑料基板105之間，或者夾在兩個柔性基板之間，制造彎曲的液晶顯示器。

如附圖中的圖3中所示，US2006/0098153A1(2006年5月11日，SLIKKERVEER?Peter?J；BOUTEN?Petrus?Cornelis?P；CIRKEL?Peter?A)公開一種相同類型的顯示器，不過彎曲的顯示器是通過制造平板顯示層106，之后通過把附加薄膜107附著在平板顯示層106上，彎曲顯示層本身形成的。附加薄膜107被預先拉伸，在附著在顯示層上之后，附加薄膜107釋放的收縮力導致顯示層彎曲。

類似于柔性顯示器，盡管這些彎曲的顯示器能夠產生彎曲的圖像，不過為了產生期望的彎曲，它們都依賴于已被物理彎曲的顯示器。這種彎曲的顯示器存在許多缺陷，比如成本非常高，材料效率和材料多樣性有限，和極其難以制造。此外，這種顯示器在其設計方面非常受限，因為可行的彎曲形狀的多樣性受到限制，從而一旦以特定的曲率制造了顯示器，曲率就不能被改變。另外，彎曲的顯示器仍然不能大規模生產，因為每條生產線需要適應于特定的彎曲設計。