具有最小化的图像伪像的沉浸式显示器的制造方法
【专利说明】具有最小化的图像伪像的沉浸式显示器
相关申请的交叉引用
[0001]本申请根据35 U.S.C.§ 119(e)要求2012年11月2日提交的美国临时申请S/N.61/721785和2013年3月14日提交的美国专利申请S/N.61/783495的优先权益，其公开内容通过引用整体结合于此。
【背景技术】
领域
[0002]本发明一般涉及显示设备，且尤其涉及包括多个相邻的平板显示器以及邻近平板显示器而定位的弧形盖板的沉浸式(immersive)显示设备。
【背景技术】
[0003]随着数字成像技术迅速发展，数字显示器上的图像的观看者要求越来越高的图像质量以及他们通过显示器体验的虚拟现实的级别中的同时期增加。事实上，观看者希望至少部分地通过他们正在观看的图像被显示的方式来获得他们实际处于虚拟3D空间中的感觉。
[0004]获得改进的虚拟(视觉)现实的一种方法是在与4:3的常规CRT显示器纵横比相比具有更宽的纵横比(诸如16:9纵横比)的数字显示器上呈现数字图像。尽管16:9纵横比已经被用于在剧场中呈现剧情片(feature film)并且在被应用于家用数字显示器中时已经深受欢迎，但观看者继续要求甚至更好的虚拟(视觉)现实。
[0005]为了继续改进虚拟现实体验，用于发展该技术的另一方法已经是将多个显示器置于阵列中(有时被称为“平铺(tiling)”这些显示器)以增加聚集屏幕的表观尺寸。如图1中所示，一个这样的配置是以线性阵列并排(side-by-side)放置三个常规的平板显示器10(例如，每个具有16:9纵横比)以增加有效纵横比(例如，至48:9或其它纵横比)。这种方法的目标是给观看者提供这样的宽屏以使由他的或她的周边视力所拾起的图像的部分增加观看者实际处于虚拟空间中的效果。尽管此方法产生由观察者所体验的虚拟现实中的某种改进，然而存在一个相当耀眼的缺点；即，包括边框12的显示器的相邻的外围边缘将不连续引入到聚集屏幕中、中断视觉流并且降低观看者的虚拟体验。尽管使用者可通过用他们最好的能力来聚焦在图像内容上来应对不连续，然而可见的边框12仍然保持体验的显著的和不期望的部分。
[0006]用于改进虚拟现实体验的另一常规方法是采用大的、弯曲的屏幕并且利用投影仪将图像投影到屏幕上。尽管可在投影系统中减少和/或消除边框不连续，然而这样的系统需要相当显著的量的空间来定位屏幕和投影装备，这对于很多应用(诸如家庭娱乐环境)而目是尚度不合需要的。
【发明内容】
[0007]参照图2，用于减少由显示边框引入到聚集屏幕中的不连续的一种方式是提供具有在平板显示器10的线性阵列和观看者16之间的透明材料板14的系统100。通过在边框12附近的透明材料板14的主表面的一个或另一个上应用光偏转元件(未示出)，且耦合成确保在这样的元件和平板显示器10之间的某种距离，可减少边框引起的不连续。然而，这种方法的成功高度依赖于系统100的几何结构，尤其是观看者16的位置和视角。事实上，系统100的几何结构可导致在聚集屏幕的位置A处或附近的不连续的显著减少，因为定位观看者16以使得其视角在这种位置处垂直于屏幕。然而，在位置B和/或C处，视角参照法线可大于某个阈值(诸如离开法线约20度)，这可在正当可实现边框引入的不连续的某种减少时，将显著的和不期望的伪像(artifact)引入到由观看者16所看到的图像中。当观看者16更接近于聚集屏幕移动(这是很可能的迀移，因为观看者16将设法增加屏幕的宽度以增加他或她到虚拟环境中的“沉浸”)时，该问题加剧。因此，无论观看者16相对于系统100将他自己定位在哪里，总会存在导致不期望的伪像的一个或多个视角。
[0008]根据一个或多个实施例，本文中所描述的方法和装置提供:第一平板显示器，具有外围边缘和第一视平面；第二平板显示器，具有外围边缘(例如，边框)和第二视平面，其中第一和第二平板显示器:(i)被布置成沿着其相应的外围边缘彼此毗邻，并且(ii)在相应的第一和第二视平面之间形成钝角T ;盖板，被定位成邻近于第一和第二视平面并且覆盖该第一和第二视平面，并且包括光补偿部分:(i)被定位成邻近于第一和第二平板显示器的外围边缘并且(ii)具有与相应的第一和第二视平面之间的钝角互补的曲率；其中光补偿部分操作以使由邻近于第一和第二平板显示器的相应的外围边缘的第一和第二平板显示器的相应的外围区域所产生的至少一些光发生弯曲以减少由这样的外围边缘引入到第一和第二平板显示器上所显示的图像中的视觉不连续。
[0009]第一和第二显示器中的至少一个可包括隐私膜。例如，隐私膜可被置于盖板的至少一部分上。
[0010]将在以下详细描述中阐述本发明的附加特征和优点，这些特征和优点的一部分可由本领域内技术人员从说明书中推知或通过如此处所述本发明的实践而得知，包括以下详细描述、权利要求书以及附图。
[0011]应当理解的是，以上一般描述和以下详细描述两者给出了一些实施例，这些实施例旨在提供用于理解本公开的本质和特性的概观或框架。所包括的附图用于提供对本公开的进一步理解，且被结合到本说明书中并构成其一部分。附图示出本公开的各个实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理和操作。
【附图说明】
[0012]图1是通过以阵列形式平铺平板显示器以产生相对大的复合视平面来为观看者提供增强的观看体验的现有技术的系统的前视图；
[0013]图2是通过以阵列形式平铺平板显示器并且提供光补偿以纠正由平板显示器的相应的边框所引入的不连续来为观看者提供增强的观看体验的系统上的顶视图(向下看)；
[0014]图3A是通过以近似曲线的阵列形式平铺平板显示器并且提供光补偿以纠正边框引起的不连续来为观看者提供增强的观看体验的替代系统上的顶视图(向下看)；
[0015]图3B是图3A的系统的一部分的侧视图；
[0016]图4是根据本文中所描述的一个或多个实施例的在实现图3A的系统并采用光补偿技术的实验室环境中所建造的原型的正视数字图像；
[0017]图5是示出了光补偿元件的附加细节的图3A的系统的放大部分的顶视图；
[0018]图6是在图5的光补偿部分内和周围的一些替代和/或附加结构(诸如棱镜)的放大视图；
[0019]图7A是示出了图6的棱镜的一些非理想特性的示意图；
[0020]图7B是示出了图6的棱镜的顶角和在不期望的方向上传播的光的所得的量之间的关系的图；
[0021]图8是根据一个或多个进一步的实施例的一些替代和/或附加结构和特性的放大图；
[0022]图9是作为视角的函数的相对于平板显示器的视平面的相应的法线的“规则”和“重影”光线的角度的图；
[0023]图10是作为视角的函数的被包含在图9的“重影”光线内的光的百分比的图；
[0024]图11和12是来自包括增亮膜(BEF)的定向背光的角的光分布的正交图形视图；
[0025]图13和14是来自包括两个交叉的增亮膜的定向背光的角的光分布的正交图形视图；
[0026]图15和16是来自可买到的窄的发射角LED的角的光分布的正交图形视图；
[0027]图17是包括转光膜的定向背光的截面图；
[0028]图18和19是来自图17的定向背光的模拟的角的光分布的正交图形视图；
[0029]图20是包括光学准直膜的定向背光的截面图；
[0030]图21是在其中平铺显示器可以是可配置的以用于允许和禁止边框引起的不连续的补偿的为观看者提供增强的观看体验的替代系统上的顶视图(向下看)；
[0031]图22A和22B示出了可被用于使得平铺显示器能够是可配置的以用于允许和禁止边框引入的不连续的补偿的盖板配置的示意图；以及
[0032]图23示出了利用被置于相邻显示器之间的间隙中的挡板的毗邻平铺显示器的外围边缘布置的盖板的光补偿部分的另一实施例。
详细描述
[0033]现在将详细参考本发明的目前优选实施例，其示例图示于附图中。在可能时，将在所有附图中使用相同的附图标号来指示相同或类似的部件。
[0034]参照附图，在图3A中示出显示系统200的顶视图(向下看)，该显示系统200通过以一般弯曲的阵列平铺平板显示器并且提供光补偿以纠正边框引起的不连续来为观看者提供增强的观看体验。图3B是图3A的系统的一部分(标记为3B)的侧视图。
[0035]显示系统200包括:以一般弯曲的阵列形式而布置的多个平板显示器210 (例如，210a、210b和210c)，以及被定位成邻近于平板显示器210并且覆盖平板显示器210的盖板220。如下面将更详细地进行讨论的，盖板220包括光补偿部分222，该光补偿部分222减少由平板显示器210的外围边缘212(例如，边框212a-c)所引入的视觉不连续。应当注意，这样的不连续还可由相邻边框之间的间隙所造成。本实施例示出了所谓的一维、半圆柱形的阵列，因为存在只是一行和多列的平板显示器210。然而，本领域技术人员将理解到本文中的详细描述可被容易地应用于二维阵列的显示器而没有背离所构想的实施例。二维阵列可以是半球形的(展示二维曲率)或圆柱形的(展示一维曲率)或包括不是半球形或圆柱形的弧形形状。
[0036]在本公开中所讨论的显示系统200和其它系统之间的显著差异当中是平板显示器210以近似曲线的分段阵列进行布置，并且盖板220同样是弯曲的，至少在外围边缘212所位于的区域中是弯曲的。此方法的优势在于至少部分地归功于相应的曲率有助于维持图像平面和观看者的各视点之间的某种程度的垂直性这一事实，良好定位的观看者(观察者)16将享受边框和/或间隙引起的不连续的更稳健的减少。然而，有效利用这种优势需要观看者16相对于结构(优选在盖板220的曲率的局部中心处或附近)的位置中的某种程度的精度，这将在下面更详细地进行讨论。
[0037]现在转向图3A-3B中所示的实施例的更详细的描述，显示系统200包括第一、第二和第三平板显示器210a、210b、210c，每个平板显示器具有外围边缘和相应的视平面，S卩，一般面向观看者16的平板显示器的表面。布置相应对的平板显示器210a - c以使得其相应的外围边缘(例如，边框212a、212b和212c)被布置成毗邻于彼此并且形成相应的视平面之间的相应的钝角T。因此，例如，定位第一和第二平板显示器210a、210b以使得其相应的边缘处于紧密邻近或可能地触摸并且形成钝角T，例如，该钝角T处于从约100到约200度的范围、处于从约120到约16