CN114127828B - 具有光控膜的曲面显示器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种曲面显示器，包括具有弯曲主表面的显示面板和被设置为靠近该显示面板的光控膜。该弯曲主表面围绕第一轴线弯曲，并且该弯曲主表面的中心部分具有表面法线，该表面法线沿着基本上正交于该第一轴线的第二轴线。该光控膜包括具有与该弯曲主表面基本上相同的形状的主表面并且包括多个交替的光学透射区域和光学吸收区域。在正交于该第一轴线的横截面中，透射区域和相邻的吸收区域限定穿过该光学透射区域的中心光线透射方向，使得由该显示面板发射并沿着该透射方向透射穿过该光学透射区域的光线在射出该曲面显示器时被折射成基本上平行于该第二轴线的方向。

Description

具有光控膜的曲面显示器
背景技术
光控膜可被构造成调节透射穿过光控膜的光的方向性。
显示器可以是弯曲的，以提供更宽的视场并且改善观察者的沉浸式体验。
发明内容
在本说明书的一些方面，提供了一种曲面显示器，包括显示面板和被设置为靠近该显示面板的光控膜。该显示面板包括围绕第一轴线弯曲的弯曲主表面。该弯曲主表面的中心部分具有表面法线，该表面法线沿着基本上正交于该第一轴线的第二轴线。该光控膜包括第一主表面，该第一主表面具有与该显示面板的该弯曲主表面基本上相同的形状。该光控膜包括多个交替的光学透射区域和光学吸收区域，该多个交替的光学透射区域和光学吸收区域沿着平行于该第一轴线的纵向方向延伸并且沿着正交于该第一轴线和该第二轴线的方向排列，使得该多个交替的光学透射区域和光学吸收区域与该第一主表面基本上共延。该光学透射区域具有大于1.2的折射率。在正交于该第一轴线的横截面中，以及对于该多个交替的光学透射区域和光学吸收区域中的至少大部分该光学透射区域中的每个光学透射区域，该光学透射区域和相邻的光学吸收区域限定穿过该光学透射区域的中心光线透射方向，使得由该显示面板发射并且沿着该中心光线透射方向透射穿过该光学透射区域的光线在射出该曲面显示器时被折射成基本上平行于该第二轴线的方向。
在本说明书的一些方面，提供了一种曲面显示器，包括显示面板和被设置为靠近该显示面板的光控膜。该显示面板包括弯曲主表面，该弯曲主表面围绕第一轴线弯曲并且具有表面法线，该表面法线在该弯曲主表面的中心部分中沿着基本上正交于该第一轴线的第二轴线并且在该弯曲主表面的边缘部分中与该第二轴线成至少15度的角度γ。所设置的该光控膜包括第一主表面，该第一主表面具有与该显示面板的该弯曲主表面基本上相同的形状。该光控膜包括多个交替的光学透射区域和光学吸收区域，该多个交替的光学透射区域和光学吸收区域沿着平行于该第一轴线的纵向方向延伸并且沿着正交于该第一轴线和该第二轴线的方向排列。在正交于该第一轴线的横截面中，该多个交替的光学透射区域和光学吸收区域中的每个光学透射区域和相邻的光学吸收区域限定中心光线透射方向，该中心光线透射方向与该弯曲主表面的该表面法线成角度并且与该第二轴线成角度α，该角度/>和该角度α中的每一者从该光控膜的中心区域中的小于5度增加至该光控膜的边缘区域中的至少10度。
在一些实施方案中，提供了一种制备用于显示面板的光控膜的方法，该显示面板具有弯曲主表面。该方法包括：确定该显示面板的该弯曲主表面的形状；提供多层叠堆，该多层叠堆包括多个交替的光学透射层和光学吸收层；以及从该多层叠堆沿着该光控膜的至少相反的主弯曲表面切割该光控膜。对于弯曲表面中的每个弯曲表面，该弯曲表面的至少大部分介于第一表面和第二表面之间，该第一表面具有该显示面板的该弯曲主表面的该形状，该第二表面是与该第一表面相切的平面。
附图说明
图1至图2是曲面显示器的示意性剖视图；
图3至图4是曲面显示器的部分的示意性剖视图；
图5是光控膜的示意性剖视图；
图6是光控膜的叠堆的示意性剖视图；
图7A至图7B是围绕两个正交轴线弯曲的光控膜的叠堆的示意性剖视图；
图8至图10是具有不同形状的弯曲主表面的示意性剖视图；
图11至图13是光控膜的部分的示意性剖视图；
图14A至图14B示意性地例示制备用于显示面板的光控膜的方法，该显示面板具有弯曲主表面；
图15A是示出连续角度变化的示意图；以及
图15B是示出单调角度变化的示意图。
具体实施方式
在以下说明中参考附图，该附图形成本发明的一部分并且其中以举例说明的方式示出各种实施方案。附图未必按比例绘制。应当理解，在不脱离本说明书的范围或实质的情况下，可设想并进行其他实施方案。因此，以下具体实施方式不应被视为具有限制意义。
本说明书的曲面显示器包括具有弯曲主表面(也称为显示表面)的显示面板和被设置为靠近显示面板的光控膜(也称为格栅膜)。光控膜包括多个交替的光学透射区域和光学吸收区域。吸收区域可以是或包括格栅。格栅通常具有取向分布，使得对于光控膜的一些区域(例如，除中心区域之外的全部膜)，格栅既不垂直于显示表面，也不平行于在显示表面的预定位置(例如，中心)处垂直于显示表面的轴线。格栅的倾斜可被选择为具有预定分布，该预定分布可至少部分地基于曲面显示器的几何形状来选择，使得曲面显示器的光输出具有期望方向性或角分布。例如，期望光输出分布可使得穿过相邻格栅之间的透射区域的中心光线在射出曲面显示器时被折射成平行于在显示表面的中心处垂直于显示表面的轴线的方向。已经发现，本文所述的光控膜提供期望性能，包括期望偏轴阻挡，而不会导致在其他方法(例如，利用具有常规格栅膜的透镜的方法)中出现的亮带问题。
图1是包括显示面板110和被设置为靠近显示面板110的光控膜120的曲面显示器的示意性剖视图。显示面板110具有围绕第一轴线(z轴)弯曲的弯曲主表面112。弯曲主表面112的中心部分114具有表面法线116，该表面法线116沿着基本上正交于(例如，在距正交方向20度、或10度、或5度以内)第一轴线的第二轴线(y轴)。光控膜120具有第一主表面122，该第一主表面具有与显示面板110的弯曲主表面112基本上相同的形状。例如，第一主表面122和弯曲主表面112可具有的形状使得表面可通过具有基本上恒定的厚度(例如，变化小于20％或小于10％的厚度)的层(例如，粘合剂层)彼此移位。光控膜120包括多个交替的光学透射区域124和光学吸收区域119，这些光学透射区域和光学吸收区域沿着平行于第一轴线的纵向方向(z方向)延伸并且沿着与第一轴线和第二轴线正交的方向(x方向)排列。光学透射区域124可具有至少60％、或至少70％、或至少80％的(例如，在400nm至700nm的波长范围内的垂直入射在光控膜上的光的)平均光学透射率。光学吸收区域119可具有至少50％、或至少60％、或至少70％的(例如，在400nm至700nm的波长范围内的垂直入射在光控膜上的光的)平均光学吸收率。
在一些实施方案中，在正交于第一轴线的横截面(x-y平面)中，以及对于多个交替的光学透射区域和光学吸收区域中的至少大部分光学透射区域(例如，至少70％、80％、90％或95％的光学透射区域、或全部光学透射区域、或除了可能是光控膜120的侧向边缘附近的透射区域之外的全部光学透射区域)中的每个光学透射区域123，光学透射区域123以及相邻的光学吸收区域121和125限定穿过光学透射区域的中心光线透射方向126，使得由显示面板发射并且沿着中心光线透射方向126透射穿过光学透射区域123的光线129在射出曲面显示器时被折射成基本上平行于(例如，在距平行方向10度内或5度以内)第二轴线的方向128。在一些实施方案中，格栅元件130包括光控膜和任选的附加元件140，如别处进一步所述。在例示的实施方案中，光线129在附加元件140中沿着方向127传播，并且在穿过主表面132射出附加元件140时被折射成方向128，该主表面是曲面显示器100的外表面。
中心光线透射方向126是穿过光学透射区域123传播的中心光线的方向，并且是通常沿着吸收区域121和125之间的中心线的。应当理解，光可在围绕中心光线透射方向126的传播方向的范围内透射穿过光学透射区域123。
在一些实施方案中，弯曲主表面112具有表面法线118，该表面法线在弯曲主表面112的中心部分114中沿着基本上正交于第一轴线的第二轴线(y轴)并且在弯曲主表面112的边缘部分117中与第二轴线成至少15度、或至少20度、或至少25度的角度γ。在一些实施方案中，在正交于第一轴线的横截面(x-y平面)中，多个交替的光学透射区域和光学吸收区域中的每个光学透射区域和相邻的光学吸收区域限定中心光线透射方向，该中心光线透射方向与第二轴线成角度α，其中角度α从光控膜120的中心区域136中的小于5度增加至光控膜120的边缘区域138中的至少10度。在一些实施方案中，角度α从光控膜120的中心区域136中的小于3度增加至光控膜120的边缘区域138中的至少15度或至少20度。如别处(参见例如图3至图4)进一步所述，在一些实施方案中，在正交于第一轴线的横截面(x-y平面)中，多个交替的光学透射区域和光学吸收区域中的每个光学透射区域和相邻的光学吸收区域限定中心光线透射方向，该中心光线透射方向与弯曲主表面112的表面法线成角度在一些实施方案中，角度/>从光控膜120的中心区域136中的小于5度增加至光控膜120的边缘区域138中的至少10度。在一些实施方案中，角度/>从光控膜120的中心区域136中的小于3度增加至光控膜120的边缘区域138中的至少15度或至少20度。
弯曲主表面112的中心部分114是弯曲主表面112的一部分，该部分比靠近弯曲主表面的最近侧向边缘基本上更靠近弯曲主表面112的中心(例如，距正交于第一轴线的横截面中的中心的距离可小于距横截面中的最近侧向边缘的距离的一半)。弯曲主表面112的边缘部分117是弯曲主表面112的一部分，该部分比靠近弯曲主表面112的中心基本上更靠近弯曲主表面112的侧向边缘(例如，距正交于第一轴线的横截面中的侧向边缘的距离可小于距横截面中的中心的距离的一半)。类似地，光控膜120的中心区域136是光控膜的一个区域，该区域比靠近光控膜120的最近侧向边缘基本上更靠近光控膜的中心，并且光控膜120的边缘区域138是光控膜120的一个区域，该区域比靠近光控膜120的中心基本上更靠近光控膜120的侧向边缘。中心部分或区域和边缘部分或区域可具有对应于一对或多对(例如，1-10对)光学透射区域和光学吸收区域的宽度的宽度。
在一些实施方案中，多个交替的光学透射区域和光学吸收区域具有例如小于0.1mm或小于0.07mm的节距(例如，相邻的光学吸收区域之间的中心至中心距离)。节距可大于例如0.005mm。
在一些实施方案中，多个交替的光学透射区域124和光学吸收区域119与第一主表面122基本上共延。例如，多个交替的光学透射区域1124和光学吸收区域119可跨主表面122的总面积的至少70％、80％、90％或95％延伸。相似地，在一些实施方案中，多个交替的光学透射区域124和光学吸收区域119跨弯曲主表面112的总面积的至少70％、80％、90％或95％延伸。在一些实施方案中，多个交替的光学透射区域124和光学吸收区域119跨第一主表面122或弯曲主表面112的长度和宽度完全延伸。
在图1所例示的实施方案中，弯曲主表面112是显示面板110的光输出表面，并且光控膜120被设置成从光输出表面接收光。在其他实施方案中，显示面板可以是透射显示面板，并且显示面板的弯曲主表面可以是显示面板的光输入表面，其中光控膜被设置成向光输入表面透射光。这在图2中示意性地例示。
图2是包括显示面板210和被设置为靠近显示面板210的光控膜220的曲面显示器200的示意性剖视图。显示面板210具有围绕第一轴线(z轴)弯曲的弯曲主表面212。弯曲主表面212的中心部分214具有表面法线216，该表面法线216沿着基本上正交于第一轴线的第二轴线(y轴)。弯曲主表面212是显示面板210的光输入表面。显示面板210具有与弯曲主表面212相反的输出弯曲主表面215。光控膜220具有第一主表面222，该第一主表面具有与显示面板210的弯曲主表面212基本上相同的形状。光控膜220可对应于光控膜120，并且可包括多个交替的光学透射区域224和光学吸收区域219，如分别针对区域124和119所述。在一些实施方案中，在正交于第一轴线的横截面(x-y平面)中，以及对于多个交替的光学透射区域和光学吸收区域中的至少大部分光学透射区域中的每个光学透射区域，光学透射区域以及相邻的光学吸收区域限定穿过光学透射区域的中心光线透射方向226，使得由显示面板发射并且沿着中心光线透射方向226透射穿过光学透射区域的光线229在射出曲面显示器时被折射成基本上平行于第二轴线的方向228。在例示的实施方案中，光线229在显示面板210中沿着方向227传播，并且在穿过主表面215射出显示面板210时被折射成方向128，该主表面是曲面显示器200的外表面。
曲面显示器200包括被设置成照射显示面板210的背光源213。背光源213包括光控膜220。在例示的实施方案中，背光源213还包括被设置成照射光控膜220的背光元件217。另选地，在一些实施方案中，背光元件217可被认为是背光源，并且光控膜220可被描述为设置在背光源和显示面板210之间。
在一些实施方案中，光控膜的第一主表面(例如，直接地或通过粘合剂层间接地)设置在显示面板的弯曲主表面上，并且适形于显示面板的弯曲主表面。例如，光控膜120可设置在显示面板110的弯曲主表面112上并且可适形于该显示面板的弯曲主表面。又如，光控膜220可设置在显示面板210的弯曲主表面212上并且可适形于该显示面板的弯曲主表面。
第二轴和中心光线透射方向之间的角度α可在光控膜220的中心区域236和边缘区域238之间变化，如针对曲面显示器100所述。弯曲主表面212的表面法线和中心光线透射方向之间的角度(参见例如图3至图4)可在光控膜220的中心区域236和边缘区域238之间变化，如针对曲面显示器100所述。
对于本文所述的任何光控膜，光学透射区域可具有例如大于1.2、或大于1.3、或大于1.4的折射率n1。在一些实施方案中，折射率n1例如小于1.9、或小于1.8。在一些实施方案中，光学吸收区域具有折射率n2，其中-0.005≤n2-n1≤0.02或者-0.005≤n2-n1≤0.005。使用具有此类小折射率差值的材料可减少重影，如例如在美国专利号8,213,082(Gaides等人)和8,503,122(Liu等人)中所述。除非另外指示，否则折射率是指在532nm的波长下确定的折射率的实部。
用于透射区域和吸收区域的合适的材料包括可聚合树脂，诸如丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。吸收区域还可包括黑色着色剂，诸如例如炭黑。合适的低折射率材料包括纳米空隙材料，诸如在美国专利申请公布号2016/0368019(Wolk等人)和2016/0097895(Wolk等人)中所述的那些纳米空隙材料。合适的高折射率材料包括聚合物材料，该聚合物材料包括纳米粒子(例如，无机纳米粒子)以增加折射率。用于光控膜的其他可用材料在例如美国专利号8,012,567(Gaides等人)、8,213,082(Gaides等人)和8,659,829(Walker,Jr.等人)中有所描述。
图3是包括显示面板310和被设置为靠近显示面板310的光控膜320的曲面显示器的一部分的示意性剖视图。图3中示意性例示的部分未示出显示器的曲率，因为曲率半径与这种情况下所示部分的尺寸相比较大。例如，显示面板310和光控膜320可分别如针对显示面板110和光控膜120所述。光控膜320包括如别处所述的多个交替的光学透射区域和光学吸收区域。在一些实施方案中，在正交于第一轴线的横截面(x-y平面)中，多个交替的光学透射区域和光学吸收区域中的每个光学透射区域323和相邻的光学吸收区域限定中心光线透射方向326，该中心光线透射方向与显示器的弯曲主表面的表面法线318成角度并且与平行于显示面板310的弯曲主表面312的中心部分中的表面法线(例如，对应于表面法线116)的轴线333成角度α(参见图1)。
在图3所例示的实施方案中，显示面板310包括发射表面309和设置在发射表面309上的附加元件341。附加元件341包括显示面板310的弯曲主表面312。在一些实施方案中，附加元件341是或包括例如触觉传感器。在一些实施方案中，附加元件341是或包括例如粘合剂层。在一些实施方案中，省略了附加元件341。在一些实施方案中，气隙将光控膜320与显示面板310分离。在图3所例示的实施方案中，格栅元件330包括光控膜320和与显示面板310相反地设置在光控膜320上的附加元件340。在一些实施方案中，附加元件340是或包括触觉传感器、光学膜、玻璃层或漫射体中的一者或多者。在一些实施方案中，省略了附加元件340。
另选地，附加元件341可被认为是格栅元件330的层而不是显示面板310的元件。在一些实施方案中，附加元件340和/或附加元件341可被认为是光控膜320的部分。
格栅元件330具有相反的第一主表面322和第二主表面332。由显示面板310发射并且沿着中心光线透射方向326透射穿过光学透射区域323的光线329在射出曲面显示器时被折射成基本上平行于第二轴线333的方向328。在与第二主表面332相邻的附加元件340内，光线329沿着方向327传播，从而与第二主表面332的法线334成角度θ1。光线329在射出曲面显示器时被折射成方向328，该方向与第二主表面332的法线334成角度θ2。例示了第二轴线333和第二主表面332的法线334之间的角度β1。在一些实施方案中，角度β1与相差10度或5度以内，其中n1是光学透射区域323的折射率。在一些实施方案中，法线334平行于或基本上平行于显示面板310的弯曲主表面312的法线318，使得角度β1是或基本上等于第二轴线333和弯曲主表面312的法线之间的角度。在一些实施方案中，设置在显示面板310上的格栅元件330包括光控膜320，该格栅元件具有相反的第一主表面322和第二主表面332，第一主表面322面向并且基本上适形于显示面板310的弯曲主表面312，每个光学透射区域具有大于1.2的折射率n1，其中在正交于第一轴线的横截面(x-y平面)中，以及对于每个光学透射区域，第二轴333和第二主表面的法线334之间的角度β1与相差10度或5度以内。
在其他实施方案中，光控膜设置在透射显示器的光输入侧上。图4是包括显示面板410和被设置为靠近显示面板410的光控膜420的曲面显示器的一部分的示意性剖视图。图4中示意性例示的部分未示出显示器的曲率，因为曲率半径与这种情况下所示部分的尺寸相比较大。例如，显示面板410和光控膜420可分别如针对显示面板210和光控膜220所述。光控膜420包括如别处所述的多个交替的光学透射区域和光学吸收区域。在一些实施方案中，在正交于第一轴线的横截面(x-y平面)中，多个交替的光学透射区域和光学吸收区域中的每个光学透射区域423和相邻的光学吸收区域限定中心光线透射方向426，该中心光线透射方向与显示器的弯曲主表面的表面法线418成角度并且与平行于显示器的弯曲主表面的中心部分中的表面法线(例如，对应于表面法线216)的轴线433成角度α(参见图2)。曲面显示器包括被设置成照射显示面板410的背光源413。背光源413包括光控膜420和被设置成照射光控膜420的背光元件417。
显示面板410包括发射表面409和设置在发射表面409上的附加元件441，其中附加元件441包括显示面板410的弯曲主表面432。附加元件441可以是例如触觉传感器。光控膜420包括附加元件439和440(另选地，附加元件439可以是背光元件417的一部分和/或附加元件440可以是显示面板410的一部分)。附加元件439和440可独立地被选择为或包括触觉传感器、光学膜、玻璃层、粘合剂层或漫射体中的一者或多者。附加元件439、440和441是任选的，并且在一些实施方案中，可省略这些层中的任一者或全部。在一些实施方案中，气隙将显示面板410与背光源413分离。在例示的实施方案中，弯曲主表面412是显示面板410的光输入表面，并且光控膜420被设置成向光输入表面透射光。光控膜420具有第一主表面422，该第一主表面具有与显示面板410的弯曲主表面412基本上相同的形状。
在一些实施方案中，由显示面板410发射并且沿着中心光线透射方向426透射穿过光学透射区域423的光线429在射出曲面显示器时被折射成基本上平行于第二轴线433的方向428。在与弯曲主表面432相邻的显示面板410内，光线429沿着方向427传播，从而与弯曲主表面432的法线434成角度θ1。光线429在射出曲面显示器时被折射成方向428，该方向与弯曲主表面432的法线434成角度θ2。例示了第二轴线433和弯曲主表面432的法线434之间的角度β1。在一些实施方案中，角度β1与相差10度或5度以内，其中n1是光学透射区域423的折射率。在一些实施方案中，每个光学透射区域具有大于1.2的折射率n1，并且在正交于第一轴线的横截面(x-y平面)中，以及对于每个光学透射区域，第二轴线433和弯曲主表面的法线434之间的角度β1与/>相差10度或5度以内。
在一些实施方案中，角度从光控膜320(相应地，420)的中心区域中的小于5度增加至光控膜320(相应地，420)的边缘区域中的至少10度。在一些实施方案中，角度/>从光控膜320(相应地，420)的中心区域中的小于3度增加至光控膜320(相应地，420)的边缘区域中的至少15度或至少20度。在一些实施方案中，角度α从光控膜320(相应地，420)的中心区域中的小于5度增加至光控膜320(相应地，420)的边缘区域中的至少10度。在一些实施方案中，角度α从光控膜320(相应地，420)的中心区域中的小于3度增加至光控膜320(相应地，420)的边缘区域中的至少15度或至少20度。在一些实施方案中，角度/>和角度α中的每一者从光控膜320(相应地，420)的中心区域中的小于5度增加至光控膜320(相应地，420)的边缘区域中的至少10度。在一些实施方案中，角度/>和角度α中的每一者从光控膜320(相应地，420)的中心区域中的小于3度增加至光控膜320(相应地，420)的边缘区域中的至少15度或至少20度。
角度α和/或角度的变化可以是连续的(例如，从光控膜的中心区域中的小于5度或小于3度连续地变化至光控膜的边缘区域中的至少10度或至少15度)。随距光控膜的中心的距离(例如，沿着x轴)变化的角度(例如，对应于α或/>)的连续变化的示例在图15A至图15B中示意性地例示。离散点表示离散光学透射区域的角度的值。当离散点通常沿循(例如，沿循正常制造变化)连续曲线时，该变化是连续的，该连续曲线在光学透射区域之间的间距的长度尺度上不具有快速变化。角度α和/或角度/>的变化可以是单调的(例如，从光控膜的中心区域中的小于5度或小于3度单调地增加至光控膜的边缘区域中的至少10度或至少15度)。随距光控膜的中心的距离(例如，沿着x轴)变化的角度(例如，对应于α或/>)的单调变化的示例在图15B中示意性地例示。当离散点通常沿循(例如，沿循正常制造变化)单调曲线时，变化是单调的。
在一些优选的实施方案中，对于多个多个交替的光学透射区域和光学吸收区域中的每个光学透射区域，角度小于全内反射的临界角/>全内反射通常最有可能发生在曲面显示器的最外表面处，其中光被折射到空气中。在这种情况下，临界角/>是曲面显示器与空气的界面处的全内反射的临界角(相对于曲面显示器的最外表面的法线测量)。光在曲面显示器与空气的界面处的全内反射的临界角/>在图7A中示意性地例示。
在一些实施方案中，曲面显示器仅沿着第一轴线弯曲。例如，曲面显示器100和200可仅围绕z轴弯曲，并且在包含z轴的横截面中可为基本上平坦的或基本上平面的。对应地，在一些实施方案中，光控膜仅沿着第一轴线弯曲。图5是仅围绕第一轴线(z轴)弯曲的光控膜520(例如，对应于光控膜120或220)的示意性剖视图。在一些此类实施方案中或在其他实施方案中，曲面显示器还包括第二光控膜，该第二光控膜包括沿着基本上正交于纵向方向的第二纵向方向延伸的第二多个交替的光学透射区域和光学吸收区域。这在图6中示意性地例示。
图6是设置在光控膜620上的第二光控膜670的示意性剖视图，该光控膜620可对应于例如光控膜120、220或520。第二光控膜670包括沿着基本上正交于光控膜620的纵向方向(z方向)的第二纵向方向(在所例示的横截面中平行于x方向的曲线方向)延伸的多个交替的光学透射区域624和光学吸收区域619。第二光控膜670可具有垂直于第二光控膜670的主表面的中心光线透射方向(例如，如在常规光控膜中)。
在一些实施方案中，曲面显示器还沿着正交于第一轴线和第二轴线(例如，图1至图2的z轴和y轴)的第三轴线(例如，x轴)弯曲。在一些此类实施方案中，曲面显示器包括设置在光控膜上的第二光控膜。这在图7A至图7B中示意性地例示。例如，光控膜720可对应于光控膜120或220。第二光控膜770可与显示面板相反地设置在光控膜720上(例如，在图1所例示的实施方案中，在光控膜120和附加元件140之间)，或者可设置在光控膜720和显示面板之间(例如，在图2所例示的实施方案中，在光控膜220和显示面板210之间)。光控膜720包括沿着纵向方向(在图7A的横截面中平行于z方向的曲线方向)延伸的交替的光学透射区域724和光学吸收区域719，并且第二光控膜770包括沿着基本上正交于光控膜720的纵向方向的第二纵向方向(在图7B的横截面中平行于x方向的曲线方向)延伸的第二多个交替的光学透射区域774和光学吸收区域769。第二光控膜770可具有倾斜的格栅，如别处所述。光控膜720和第二光控膜770可具有格栅，其中格栅的倾斜被选择为具有预定分布，使得曲面显示器的光输出具有期望分布。例如，期望光输出分布可使得穿过每个光控膜中的相邻格栅之间的透射区域的中心光线在射出曲面显示器时被折射成平行于在显示表面的中心处垂直于显示表面的轴线的方向。
显示器可在朝向或远离观察者的任一方向或方向的组合上弯曲。在一些实施方案中，曲面显示器100适于向观察者170显示图像188，其中在正交于第一轴线的横截面(例如，正交于该轴线的图1的x-y平面)中，弯曲主表面112沿着弯曲主表面112的至少大部分(例如，横截面中弯曲主表面112的总弧长的大于50％、或大于70％、或大于80％)朝向观察者170凸出。相似地，在一些实施方案中，曲面显示器200适于向观察者270显示图像288，其中在正交于第一轴线的横截面(例如，正交于该轴线的图2的x-y平面)中，弯曲主表面212沿着弯曲主表面212的至少大部分朝向观察者270凸出。在其他实施方案中，如图8中示意性地例示，围绕第一轴线(z轴)弯曲并且包括具有弯曲主表面812的显示面板的曲面显示器800适于向观察者870显示图像888，其中在正交于第一轴线的横截面(x-y横截面)中，弯曲主表面812沿着弯曲主表面812的至少大部分朝向观察者870凹入。在一些实施方案中，如图9中示意性地例示，围绕第一轴线(z轴)弯曲并且包括具有弯曲主表面912的显示面板的曲面显示器900适于向观察者970显示图像988，其中在正交于第一轴线的横截面(x-y横截面)中，弯曲主表面912沿着弯曲主表面912的第一部分991朝向观察者970凹入并且沿着弯曲主表面912的不同的第二部分992朝向观察者970凸出。
在一些实施方案中，显示器相对于观察者具有非对称取向。这在图10中示意性地例示，该图示意性地示出具有带有弯曲主表面1012的显示面板的曲面显示器1000，该弯曲主表面相对于设置在相对于显示器1000的优选观察位置处的观察者1070具有非对称取向。显示器1000的光控膜的格栅可具有倾斜分布，使得传播穿过光控膜的中心光线在射出曲面显示器1000时主要朝向观察者1070引导。
在一些实施方案中，光学吸收区域由具有基本上恒定的厚度的格栅限定(例如，如图1至图2中示意性地例示)。在其他实施方案中，光学吸收区域由具有渐缩横截面的格栅限定。例如，渐缩格栅在图11中示意性地例示。
图11是光控膜1120的一部分的示意性剖视图，该光控膜也可被描述为格栅元件，其相应地包括多个交替的光学透射区域1124和光学吸收区域1119。光控膜1120包括光控膜1120′和设置在光控膜1120′上的附加元件1140。在一些实施方案中，附加元件1140包括触觉传感器、光学膜(例如，多层光学膜)、玻璃层或漫射体中的一者或多者。在例示的实施方案中，附加元件1140包括多层光学膜1143和设置在多层光学膜1143上的漫射体1147。附加元件1140经由粘合剂层1149粘结到光控膜1120′。在例示的实施方案中，光控膜1120′包括设置在基部基板1142上的格栅层1144。穿过光学透射区域1124的中心光线透射方向在光控膜1120的例示的部分中是基本上竖直的(沿着y轴)。然而，应当理解，中心光线透射方向跨光控膜1120变化，如本文别处所述。可包括附加元件1140以定制穿过光控膜的光输出，如例如在美国专利号8,503,122(Liu等人)和8,659,829(Walker,Jr.等人)中所述。
在一些实施方案中，漫射体1147主要是体积漫射体(例如，含珠漫射体层，其中大多数漫射发生在大部分层中)。在一些实施方案中，漫射体1147主要是表面漫射体(例如，具有结构化表面的漫射体层，其中大多数漫射发生在表面处。合适的漫射体在例如美国专利号8,659,829(Walker,Jr.等人)和美国专利申请公布号2012/0064296(Walker,Jr.等人)中有所描述。
图12是光控膜1220的一部分的示意性剖视图，该光控膜包括多个交替的光学透射区域1224和光学吸收区域1219，这些光学透射区域和光学吸收区域可具有如本文别处所述的中心光线透射方向的分布。在一些实施方案中，一体膜1244包括光学透射区域1224。包括包含透射区域和用于吸收区域的凹槽的一体膜的光控膜在例如美国专利号8,213,082(Gaides等人)中有所描述。在一些实施方案中，吸收区域1219包括多个颗粒1248。颗粒1248可适于散射或吸收光中的至少一者。在一些实施方案中，在吸收区域1219中使用光散射颗粒和光学吸收染料的组合。在一些实施方案中，多个颗粒1248包括炭黑颗粒。在一些实施方案中，炭黑颗粒具有小于10微米或小于1微米(例如，介于5nm或10nm和10微米或1微米之间)的平均粒度(例如，D50)。
图13是光控膜1320的一部分的示意性剖视图，该光控膜包括多个交替的光学透射区域1324和光学吸收区域1319，这些光学透射区域和光学吸收区域可具有如本文别处所述的中心光线透射方向的分布。在一些实施方案中，每个吸收区域1319包括多个层1361、1366。在一些实施方案中，多个层包括设置在外层1361之间的中间层1366，其中中间层具有比外层高的消光系数(例如，高至少1.5倍)。例如，此类分层吸收区域可用于减少重影，如在美国专利号5,254,388(Melby等人)中有所描述。
曲面显示器的显示面板可以是任何合适类型的显示面板。在一些实施方案中，显示面板是微型发光二极管(微型LED)显示面板、有机发光二极管(OLED)显示面板、等离子体显示面板、液晶显示(LCD)面板或静态显示面板。曲面显示器可用于例如消费电子器件或汽车显示器中。曲面显示器可以是例如手持式显示器(例如，智能电话显示器)、电视显示器、平视显示器或标志显示器(例如，用于广告的静态标志)。
光控膜可通过任何合适的技术制成。示例性技术包括刮削、激光烧蚀、光刻技术、模塑以及浇铸和固化或其他微复制技术。例如，光控膜可通过从交替的光学透射层和吸收层的多层叠堆刮削膜来制成。又如，凹槽可在光学透射膜中形成(例如，通过激光烧蚀或通过抵靠着工具浇铸和固化树脂)，并且凹槽可随后填充有光吸收材料。制备光控膜及相关制品的方法在例如美国专利号2,122,135(Freeman)、再版专利27,617(Olsen)、8,213,082(Gaides等人)、8,503,122(Liu等人)和8,659,829(Walker,Jr.等人)中有所描述。
格栅的期望倾斜(格栅和显示表面法线之间的角度)可如下确定。在光控膜上的位置处的中心光线透射方向可通过从期望输出方向(例如，沿着y方向)反向光线跟踪来确定。此中心光线透射方向可沿着显示表面计算，并且通常取决于显示表面的形状和光学透射区域的折射率。这允许沿着显示表面确定格栅(或中心光线透射方向)和显示表面法线之间的角度。由此，可确定期望模具或工具几何形状，或者可确定可从多层叠堆沿着其切割或刮削光控膜的曲线的期望形状。在一些实施方案中，光控膜通过沿着曲线从多层叠堆刮削膜来形成，该曲线介于具有曲面显示器的表面的形状的弯曲表面和在弯曲表面的中心处的相切平面之间。
图14A是包括交替的光学透射层1424和光学吸收层1419的多层叠堆1490的示意图。可从多层叠堆切割的光控膜1420示意性地例示，并且显示面板的弯曲主表面1412示意性地示出为叠加在多层叠堆上。图14B是对应于光控膜的主表面的弯曲表面1462以及第一表面1402和第二表面1493的示意图，其中第一表面1402具有显示面板的弯曲主表面1412的形状，并且第二表面1493是在第一表面1402的中心处与第一表面1402相切的平面。在一些实施方案中，制备用于显示面板的光控膜1420的方法，该显示面板具有弯曲主表面1412，该方法包括确定显示面板的弯曲主表面1412的形状；提供多层叠堆1490，该多层叠堆包括多个交替的光学透射层1424和光学吸收层1419；从多层叠堆1490沿着光控膜1420的至少相反的主弯曲表面1422、1432切割光控膜1420。对于弯曲表面1422、1432中的每个弯曲表面，弯曲表面的至少大部分(弯曲表面的总面积的大于50％)介于第一表面1402和第二表面1493之间，第一表面1402具有显示面板的弯曲主表面1412的形状，第二表面1493是(例如，在第一表面1402的中心处)与第一表面1402相切的平面。从多层叠堆1490切割光控膜1420可包括切割超过光控膜1420的主表面以到达多层叠堆1490的边缘和/或还可包括沿着光控膜1420的次侧表面切割。另选地，多层叠堆1490的宽度(例如，在图14A的x方向上)可被选择成使得光控膜1420的次侧表面与多层叠堆1490的侧表面的部分重合。
在图14B中，弯曲表面1462可对应于弯曲表面1422或1432中的任一个弯曲表面。弯曲表面1422的第一表面和第二表面可仅通过沿着y轴(垂直于第二表面的轴线)的平移而不同于弯曲表面1432的第一表面和第二表面。弯曲表面1462的至少大部分介于第一表面1402和第二表面1493之间，因为弯曲表面1462介于第一表面1402和第二表面1493之间，而不沿循第一表面1402和第二表面1493中的任一者，除了在第一表面1402的中心附近之外。在一些实施方案中，弯曲表面1462的面积的至少80％或至少90％介于第一表面1402和第二表面1493之间。在一些实施方案中，该方法还包括增加光控膜1420的弯曲，使得光控膜1420大体适形于显示面板的弯曲主表面1412以提供曲面显示器。
确定显示面板的弯曲表面1412的形状可例如通过测量该形状或通过从显示面板的制造商接收关于该形状的规格或数据来进行。多层叠堆可例如通过挤出叠堆、通过凭借本领域已知的其他加工方式形成叠堆、或通过从供应商购买叠堆来提供。
以下为本说明书的示例性实施方案的列表。
第一实施方案是一种曲面显示器，包括：
显示面板，该显示面板包括弯曲主表面，该弯曲主表面围绕第一轴线弯曲，该弯曲主表面的中心部分具有表面法线，该表面法线沿着基本上正交于该第一轴线的第二轴线；和
光控膜，该光控膜被设置为靠近该显示面板并且包括第一主表面，该第一主表面具有与该显示面板的该弯曲主表面基本上相同的形状，该光控膜包括多个交替的光学透射区域和光学吸收区域，该多个交替的光学透射区域和光学吸收区域沿着平行于该第一轴线的纵向方向延伸并且沿着正交于该第一轴线和该第二轴线的方向排列，使得该多个交替的光学透射区域和光学吸收区域与该第一主表面基本上共延，该光学透射区域具有大于1.2的折射率，其中在正交于该第一轴线的横截面中，以及对于该多个交替的光学透射区域和光学吸收区域中的至少大部分该光学透射区域中的每个光学透射区域，该光学透射区域和相邻的光学吸收区域限定穿过该光学透射区域的中心光线透射方向，使得由该显示面板发射并且沿着该中心光线透射方向透射穿过该光学透射区域的光线在射出该曲面显示器时被折射成基本上平行于该第二轴线的方向。
第二实施方案是根据第一实施方案所述的曲面显示器，其中该弯曲主表面是该显示面板的光输出表面，该光控膜被设置成从该光输出表面接收光。
第三实施方案是根据第一实施方案所述的曲面显示器，其中该弯曲主表面是该显示面板的光输入表面，该光控膜被设置成向该光输入表面透射光。
第四实施方案是根据第一实施方案或第三实施方案所述的曲面显示器，还包括背光源，该背光源被设置成照射该显示面板，该背光源包括该光控膜。
第五实施方案是根据第一实施方案至第四实施方案中任一项所述的曲面显示器，其中在正交于该第一轴线的该横截面中，该中心光线透射方向与该弯曲主表面的法线成角度，该角度从该光控膜的中心区域中的小于5度连续地变化至该光控膜的边缘区域中的至少10度。
第六实施方案是根据第一实施方案至第五实施方案中任一项所述的曲面显示器，其中在正交于该第一轴线的该横截面中，该中心光线透射方向与该弯曲主表面的法线成角度，该角度从该光控膜的中心区域中的小于3度单调地增加至该光控膜的边缘区域中的至少15度。
第七实施方案是根据第一实施方案至第六实施方案中任一项所述的曲面显示器，该曲面显示器适于向观察者显示图像，其中在正交于该第一轴线的该横截面中，该弯曲主表面沿着该弯曲主表面的至少大部分朝向该观察者凹入。
第八实施方案是根据第一实施方案至第六实施方案中任一项所述的曲面显示器，该曲面显示器适于向观察者显示图像，其中在正交于该第一轴线的该横截面中，该弯曲主表面沿着该弯曲主表面的至少大部分朝向该观察者凸出。
第九实施方案是根据第一实施方案至第八实施方案中任一项所述的曲面显示器，还包括附加元件，该附加元件与该显示面板相反地设置在该光控膜上。
第十实施方案是根据第九实施方案所述的曲面显示器，其中该附加元件包括触觉传感器、光学膜、玻璃层或漫射体中的一者或多者。
第十一实施方案是一种曲面显示器，包括：
显示面板，该显示面板包括弯曲主表面，该弯曲主表面围绕第一轴线弯曲并且具有表面法线，该表面法线在该弯曲主表面的中心部分中沿着基本上正交于该第一轴线的第二轴线并且在该弯曲主表面的边缘部分中与该第二轴线成至少15度的角度γ；和
光控膜，该光控膜被设置为靠近该显示面板并且包括第一主表面，该第一主表面具有与该显示面板的该弯曲主表面基本上相同的形状，该光控膜包括多个交替的光学透射区域和光学吸收区域，该多个交替的光学透射区域和光学吸收区域沿着平行于该第一轴线的纵向方向延伸并且沿着正交于该第一轴线和该第二轴线的方向排列，其中在正交于该第一轴线的横截面中，该多个交替的光学透射区域和光学吸收区域中的每个光学透射区域和相邻的光学吸收区域限定中心光线透射方向，该中心光线透射方向与该弯曲主表面的该表面法线成角度并且与该第二轴线成角度α，该角度/>和该角度α中的每一者从该光控膜的中心区域中的小于5度增加至该光控膜的边缘区域中的至少10度。
第十二实施方案是根据第十一实施方案所述的曲面显示器，其中该角度从该光控膜的该中心区域中的小于3度单调地增加至该光控膜的该边缘区域中的至少15度。
第十三实施方案是根据第十一实施方案或第十二实施方案所述的曲面显示器，其中该光控膜的该第一主表面设置在该显示面板的该弯曲主表面上并且适形于该显示面板的该弯曲主表面。
第十四实施方案是根据第十一实施方案至第十三实施方案中任一项所述的曲面显示器，其中该光控膜被构造成这样：对于该多个交替的光学透射区域和光学吸收区域中的每个光学透射区域和相邻的光学吸收区域，从该显示面板沿着该中心光线透射方向透射穿过该光学透射区域的光线在射出该曲面显示器时被折射成基本上平行于该第二轴线的方向。
第十五实施方案是一种制备用于显示面板的光控膜的方法，该显示面板具有弯曲主表面，该方法包括：
确定该显示面板的该弯曲主表面的形状；
提供多层叠堆，该多层叠堆包括多个交替的光学透射层和光学吸收层；以及
从该多层叠堆沿着该光控膜的至少相反的主弯曲表面切割该光控膜，其中对于弯曲表面中的每个弯曲表面，该弯曲表面的至少大部分介于第一表面和第二表面之间，该第一表面具有该显示面板的该弯曲主表面的该形状，该第二表面是与该第一表面相切的平面。
上述所有引用的参考文献、专利和专利申请以一致的方式全文据此以引用方式并入本文。在并入的参考文献部分与本申请之间存在不一致或矛盾的情况下，应以前述说明中的信息为准。
除非另外指明，否则针对附图中元件的描述应被理解为同样应用于其他附图中的对应的元件。虽然本文已经例示并描述了具体实施方案，但本领域的普通技术人员将会知道，在不脱离本公开范围的情况下，可用多种另选的和/或等同形式的具体实施来代替所示出和所描述的具体实施方案。本申请旨在涵盖本文所讨论的具体实施方案的任何改型或变型。因此，本公开旨在仅受权利要求及其等同形式的限制。

Claims (15)

1.一种曲面显示器，包括：
显示面板，所述显示面板包括弯曲主表面，所述弯曲主表面围绕第一轴线弯曲，所述弯曲主表面的中心部分具有表面法线，所述表面法线沿着基本上正交于所述第一轴线的第二轴线；和
光控膜，所述光控膜被设置为靠近所述显示面板并且包括第一主表面，所述第一主表面具有与所述显示面板的所述弯曲主表面基本上相同的形状，所述光控膜包括多个交替的光学透射区域和光学吸收区域，所述多个交替的光学透射区域和光学吸收区域沿着平行于所述第一轴线的纵向方向延伸并且沿着正交于所述第一轴线和所述第二轴线的方向排列，使得所述多个交替的光学透射区域和光学吸收区域与所述第一主表面基本上共延，所述光学透射区域具有大于1.2的折射率，其中在正交于所述第一轴线的横截面中，以及对于所述多个交替的光学透射区域和光学吸收区域中的至少大部分所述光学透射区域中的每个光学透射区域，所述光学透射区域和相邻的光学吸收区域限定穿过所述光学透射区域的中心光线透射方向，使得由所述显示面板发射并且沿着所述中心光线透射方向透射穿过所述光学透射区域的光线在射出所述曲面显示器时被折射成基本上平行于所述第二轴线的方向，所述光控膜从多层叠堆沿着至少相反的主弯曲表面切割而成，所述多层叠堆包括多个交替的光学透射层和光学吸收层，其中对于每一个主弯曲表面而言，所述主弯曲表面的至少大部分介于第一表面和第二表面之间，所述第一表面具有所述显示面板的所述弯曲主表面的形状，所述第二表面是与所述第一表面相切的平面。
2.根据权利要求1所述的曲面显示器，其中所述弯曲主表面是所述显示面板的光输出表面，所述光控膜被设置成从所述光输出表面接收光。
3.根据权利要求1所述的曲面显示器，其中所述弯曲主表面是所述显示面板的光输入表面，所述光控膜被设置成向所述光输入表面透射光。
4.根据权利要求1所述的曲面显示器，还包括背光源，所述背光源被设置成照射所述显示面板，所述背光源包括所述光控膜。
5.根据权利要求1所述的曲面显示器，其中在正交于所述第一轴线的所述横截面中，所述中心光线透射方向与所述弯曲主表面的法线成角度，所述角度从所述光控膜的中心区域中的小于5度连续地变化至所述光控膜的边缘区域中的至少10度。
6.根据权利要求1所述的曲面显示器，其中在正交于所述第一轴线的所述横截面中，所述中心光线透射方向与所述弯曲主表面的法线成角度，所述角度从所述光控膜的中心区域中的小于3度单调地增加至所述光控膜的边缘区域中的至少15度。
7.根据权利要求1所述的曲面显示器，所述曲面显示器适于向观察者显示图像，其中在正交于所述第一轴线的所述横截面中，所述弯曲主表面沿着所述弯曲主表面的至少大部分朝向所述观察者凹入。
8.根据权利要求1所述的曲面显示器，所述曲面显示器适于向观察者显示图像，其中在正交于所述第一轴线的所述横截面中，所述弯曲主表面沿着所述弯曲主表面的至少大部分朝向所述观察者凸出。
9.根据权利要求1所述的曲面显示器，还包括附加元件，所述附加元件与所述显示面板相反地设置在所述光控膜上。
10.根据权利要求9所述的曲面显示器，其中所述附加元件包括触觉传感器、光学膜、玻璃层或漫射体中的一者或多者。
11.一种曲面显示器，包括：
显示面板，所述显示面板包括弯曲主表面，所述弯曲主表面围绕第一轴线弯曲并且具有表面法线，所述表面法线在所述弯曲主表面的中心部分中沿着基本上正交于所述第一轴线的第二轴线并且在所述弯曲主表面的边缘部分中与所述第二轴线成至少15度的角度γ；和
光控膜，所述光控膜被设置为靠近所述显示面板并且包括第一主表面，所述第一主表面具有与所述显示面板的所述弯曲主表面基本上相同的形状，所述光控膜包括多个交替的光学透射区域和光学吸收区域，所述多个交替的光学透射区域和光学吸收区域沿着平行于所述第一轴线的纵向方向延伸并且沿着正交于所述第一轴线和所述第二轴线的方向排列，其中在正交于所述第一轴线的横截面中，所述多个交替的光学透射区域和光学吸收区域中的每个光学透射区域和相邻的光学吸收区域限定中心光线透射方向，所述中心光线透射方向与所述弯曲主表面的所述表面法线成角度并且与所述第二轴线成角度α，所述角度/>和所述角度α中的每一者从所述光控膜的中心区域中的小于5度增加至所述光控膜的边缘区域中的至少10度，
所述光控膜从多层叠堆沿着至少相反的主弯曲表面切割而成，所述多层叠堆包括多个交替的光学透射层和光学吸收层，其中对于每一个主弯曲表面而言，所述主弯曲表面的至少大部分介于第一表面和第二表面之间，所述第一表面具有所述显示面板的所述弯曲主表面的形状，所述第二表面是与所述第一表面相切的平面。
12.根据权利要求11所述的曲面显示器，其中所述角度从所述光控膜的所述中心区域中的小于3度单调地增加至所述光控膜的所述边缘区域中的至少15度。
13.根据权利要求11所述的曲面显示器，其中所述光控膜的所述第一主表面设置在所述显示面板的所述弯曲主表面上并且适形于所述显示面板的所述弯曲主表面。
14.根据权利要求11所述的曲面显示器，其中所述光控膜被构造成这样：对于所述多个交替的光学透射区域和光学吸收区域中的每个光学透射区域和相邻的光学吸收区域，从所述显示面板沿着所述中心光线透射方向透射穿过所述光学透射区域的光线在射出所述曲面显示器时被折射成基本上平行于所述第二轴线的方向。
15.一种制备用于根据权利要求1或11所述的曲面显示器的所述光控膜的方法，所述方法包括：
确定所述显示面板的所述弯曲主表面的形状；
提供包括所述多个交替的光学透射层和光学吸收层的所述多层叠堆；以及
从所述多层叠堆沿着所述光控膜的所述至少相反的主弯曲表面切割所述光控膜，其中对于每一个主弯曲表面而言，所述主弯曲表面的至少大部分介于第一表面和第二表面之间，所述第一表面具有所述显示面板的所述弯曲主表面的所述形状，所述第二表面是与所述第一表面相切的平面。
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