一种显示装置和显示系统的制作方法

1.本技术涉及显示技术领域，尤其涉及一种显示装置和显示系统。


背景技术：

2.目前，利用已有的透明玻璃、半透明玻璃或者反射镜来反射显示画面的显示系统因其无需另外设置显示窗，而适用于壁面空间狭小且同时设有透明玻璃、半透明玻璃或者反射镜的场景。比如在汽车、飞机、列车等设备的驾驶舱内，可以利用驾驶舱的风挡来显示行驶速度、发动机转速、导航画面等信息。又比如在盥洗室内，可以利用盥洗室的盥洗镜来显示当天的天气、空气质量等信息。这些用于显示画面的风挡、盥洗镜等可以统称为反射显示窗，随着技术的发展，用户已不满足当前利用这些反射显示窗显示画面时所带来的视觉体验，而需要更好的临场感和代入感。


技术实现要素：

3.本技术提供一种显示装置和显示系统，能够增强通过反射显示窗显示画面时的视觉体验，提高临场感和带入感。
4.为达到上述目的，本技术的实施例采用如下技术方案：
5.第一方面，本技术一些实施例提供一种显示装置，该显示装置包括图像生成单元和光学成像单元；图像生成单元用于生成显示面为曲面的实像；光学成像单元用于对实像进行成像，以生成实像对应的放大的虚像，虚像的显示面为与该实像的显示面相适应的曲面。
6.由于本技术提供的显示装置包括图像生成单元和光学成像单元，图像生成单元用于生成显示面为曲面的实像，光学成像单元用于对该实像进行成像，以生成该实像对应的放大的虚像，虚像的显示面为与该实像的显示面相适应的曲面，因此在将该显示装置应用于显示系统中时，显示装置的光学成像单元的像面与反射显示窗相对，光学成像单元的像面出射的成像光束射入反射显示窗，并被反射显示窗反射至用户眼睛，以使用户能够由反射显示窗观看到该光学成像单元生成的放大的虚像，由于该虚像的显示面为曲面，相比于平面图像，曲面图像能够带来更优的视觉体验，提高临场感和带入感。
7.一种可能的实现方式，光学成像单元为透镜组，透镜组包括层叠设置的至少一个透镜，透镜组沿至少一个透镜的层叠方向的一端端面朝向实像的显示面。这样一来，在将本技术实施例提供的显示装置应用于显示系统时，光学成像单元位于图像生成单元与反射显示窗之间，光学成像单元仅透射射入的图像光束，透射后的成像光束的光轴与射入光学成像单元的图像光束的光轴共线，因此，图像生成单元与反射显示窗之间的光路没有发生转折，因此便于图像生成单元、光学成像单元和反射显示窗三者之间的相对位置确定。
8.一种可能的实现方式，光学成像单元为凹面反射镜，凹面反射镜的反射凹面朝向实像的显示面。这样一来，在将本技术实施例提供的显示装置应用于显示系统时，图像生成单元生成的实像光经光学成像单元反射转折一次后射入反射显示窗，图像生成单元、光学
成像单元的排列方向与光学成像单元、反射显示窗的排列方向呈一定夹角，有利于减小显示装置在光学成像单元、反射显示窗的排列方向上的尺寸。显示装置在光学成像单元、反射显示窗的排列方向上的尺寸也即是显示装置在显示系统内的占用高度，因此有利于减小显示装置在显示系统内的占用高度。
9.一种可能的实现方式，图像生成单元为曲面显示屏或者带曲面显示屏的显示设备。此结构简单，容易实现。
10.一种可能的实现方式，图像生成单元为柔性曲面显示屏。便于实像的显示面的曲率调节。
11.一种可能的实现方式，图像生成单元包括扩散屏和投影装置；扩散屏的扩散面呈曲面，扩散屏的扩散面为实像的显示面；投影装置用于生成成像面与该扩散屏的扩散面相适应的图像光束，图像光束投射至该扩散屏的扩散面，以形成实像。此结构简单，容易实现。
12.一种可能的实现方式，投影装置包括投影主机和空间光调制器；投影主机用于生成成像面为平面的图像光束；空间光调制器与该投影主机的出光面相对，空间光调制器用于调节该成像面为平面的图像光束中各个光线的相位，以生成成像面与扩散屏的扩散面相适应的图像光束。此结构简单，容易实现。
13.一种可能的实现方式，空间光调制器为硅上液晶空间光调制器或者微机电系统空间光调制器。
14.一种可能的实现方式，投影主机与空间光调制器之间设有第一透镜，该第一透镜用于会聚投影主机生成的图像光束，以使该图像光束尽可能全部投射至空间光调制器，从而避免光路损失。
15.一种可能的实现方式，空间光调制器的出光侧设有第二透镜，该第二透镜用于会聚空间光调制器调制后的图像光束，以使该图像光束尽可能全部投射至扩散屏，从而避免光路损失。
16.一种可能的实现方式，扩散屏包括支撑结构和柔性的屏幕主体；支撑结构呈曲面片状结构；柔性的屏幕主体贴覆并固定于该支撑结构的表面上，扩散屏的扩散面为屏幕主体的背离支撑结构的表面。这样，通过支撑结构支撑屏幕主体，能够保证屏幕主体的平整性。
17.一种可能的实现方式，支撑结构为可弯折结构。这样，可以调节贴覆并固定于其上的屏幕主体的曲率，以实现实像的显示面的曲率的调节。
18.一种可能的实现方式，支撑结构包括层叠设置的第一材料层和第二材料层，第一材料层的热膨胀系数与第二材料层的热膨胀系数不等，屏幕主体位于第一材料层背离第二材料层的一侧；扩散屏还包括温度调节装置，该温度调节结构用于调节支撑结构的温度。这样，采用温度调节装置可以改变支撑结构的温度，由于第一材料层的热膨胀系数与第二材料层的热膨胀系数不等，因此在调节支撑结构的温度的同时，会使得支撑结构的弯曲曲率产生一定的变化，由此使支撑结构可弯折。这样，便于实现支撑结构的曲率调节的自动化控制。
19.一种可能的实现方式，图像生成单元生成的实像的显示面为向图像生成单元的内部凹陷的凹弧面。
20.第二方面，本技术一些实施例提供一种显示系统，该显示系统包括反射显示窗和
如上任一技术方案所述的显示装置，该显示装置的光学成像单元的像面朝向反射显示窗，以使用户能够由该反射显示窗观看到光学成像单元生成的放大的虚像。
21.由于本技术实施例提供的显示系统包括本技术实施例提供的显示装置，因此本技术实施例提供的显示系统与本技术实施例提供的显示装置能够解决相同的技术问题，并达到相同的预期效果。
22.一种可能的实现方式，反射显示窗为驾驶舱的前端的风挡。
23.一种可能的实现方式，显示装置的图像生成单元生成的实像的显示面为向图像生成单元的内部凹陷的凹弧面，光学成像单元生成的虚像的显示面的圆心线沿反射显示窗的前后方向延伸。这样一来，用户在反射显示窗上看到的虚像的显示面的轮廓线为位于水平面且绕用户的周向延伸的弧线，这样，用户无需移动视线即可看到显示画面的边沿的图像信息，从而提高了视觉体验。
附图说明
24.图1为本技术一些实施例提供的显示系统的结构示意图；
25.图2为本技术又一些实施例提供的显示系统的结构示意图；
26.图3为本技术一些实施例提供的显示装置的结构示意图；
27.图4为本技术又一些实施例提供的显示装置的结构示意图；
28.图5为本技术一些实施例提供的显示装置的扩散屏的结构示意图；
29.图6为本技术又一些实施例提供的显示装置的扩散屏的结构示意图；
30.图7为本技术一些实施例提供的显示装置的投影装置的结构示意图；
31.图8为本技术又一些实施例提供的显示装置的结构示意图；
32.图9为本技术又一些实施例提供的显示系统的结构示意图。
具体实施方式
33.在本技术实施例中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
34.当前，在利用风挡、盥洗镜等反射显示窗来显示画面的显示系统中，显示在反射显示窗上的图像通常为平面图像，平面图像对用户的视觉感受影响不大，临场感和代入感较低，且在长时间使用后会出现视觉疲劳，舒适感较低。
35.为了解决上述问题，本技术提供一种显示系统，该显示系统包括但不限于驾驶舱风挡显示系统和盥洗室镜面显示系统。该显示系统包括显示装置和反射显示窗。显示装置用于生成图像。反射显示窗包括但不限于驾驶舱风挡和盥洗镜，反射显示窗用于将显示装置生成的成像光束反射至用户眼睛，以使用户能够由反射显示窗观看到显示装置生成的图像。
36.图1为本技术一些实施例提供的显示系统的结构示意图，该显示系统为驾驶舱风挡显示系统，具体地，该显示系统可以为汽车、飞机、列车等的驾驶舱风挡显示系统。如图1所示，该驾驶舱风挡显示系统包括设置于驾驶舱100的仪表台内的显示装置1和位于驾驶舱100的前端的风挡2。显示装置1用于生成图像，该图像可以显示行驶速度、发动机转速或者
导航画面。风挡2为透明玻璃，驾驶舱100内的驾驶员能够透过风挡2观看到驾驶舱100外的环境状况，同时风挡2能够将显示装置1生成的成像光束反射至驾驶员眼睛，以使驾驶员能够由风挡2观看到显示装置1生成的图像。
37.图2为本技术又一些实施例提供的显示系统的结构示意图，该显示系统为盥洗室镜面显示系统，具体地，该显示系统可以为家庭或者公共盥洗室的镜面显示系统。如图2所示，该盥洗室镜面显示系统包括显示装置1和盥洗镜3。显示装置1用于生成图像，该图像可以显示时间、天气或者空气状况。盥洗镜3为平面反射镜，用户能够通过盥洗镜3整理仪容，同时盥洗镜3能够将显示装置1生成的成像光束反射至用户眼睛，以使用户能够由盥洗镜3观看到显示装置1生成的图像。
38.本技术还提供一种显示装置，该显示装置为上述显示系统中的显示装置，该显示装置包括图像生成单元和光学成像单元。图像生成单元用于生成显示面为曲面的实像。光学成像单元用于对实像进行成像，以生成实像对应的放大的虚像，虚像的显示面为与该实像的显示面相适应的曲面。其中，光学成像单元可以为透射成像元件，也可以为反射成像元件，在此不做具体限定。
39.图3为本技术一些实施例提供的显示装置的结构示意图，该显示装置为图1所示驾驶舱风挡显示系统中显示装置1的一种示例。如图3所示，显示装置1包括图像生成单元11和光学成像单元12。图像生成单元11生成实像a，该实像a的显示面为曲面。光学成像单元12为透射成像元件，具体地，光学成像单元12为透镜组，该透镜组包括层叠设置的至少一个透镜，且该透镜组沿该至少一个透镜的层叠方向的一端端面朝向实像a的显示面。实像a产生的实像光射入光学成像单元12，并被光学成像单元12透射，由光学成像单元12透射后的光束为成像光束，在成像光束的反向延长线上形成该实像a对应的放大的虚像b。虚像b的显示面为与该实像a的显示面相适应的曲面。在将该显示装置1应用于图1所示驾驶舱风挡显示系统中时，光学成像单元12的像面121与风挡2的内表面相对。这样，成像光束射入风挡2的内表面，并被风挡2的内表面反射至驾驶员的眼睛。由此通过风挡2对放大的虚像b进行镜面成像，并在风挡2的外侧形成与虚像b等大的虚像c。这样，驾驶员能够由风挡2观看到该虚像c。需要说明的是，在此实施例中，为了在成像光束的反向延长线上形成放大的虚像b，图像生成单元11所生成的实像a上各点与光学成像单元12之间的距离需小于光学成像单元12的等效焦距。
40.这样一来，光学成像单元12位于图像生成单元11与风挡2之间，光学成像单元12仅透射射入的图像光束，透射后的成像光束的光轴与射入光学成像单元12的图像光束的光轴共线，因此，图像生成单元11与风挡2之间的光路没有发生转折，因此便于图像生成单元11、光学成像单元12和风挡2三者之间的相对位置确定。
41.光学成像单元12为透镜组，该透镜组可以包括一个透镜，也可以包括多个透镜，在此不做具体限定。图3仅示出了透镜组包括一个凸透镜的示例，并不对透镜组的具体结构构成限定。
42.需要说明的是，图像生成单元11生成的实像a的显示面可以为凹弧型曲面、凸弧型曲面、波浪形曲面等等，在此不做具体限定。图3仅给出了实像a的显示面为向图像生成单元11的内部凹陷的凹弧面的示例，并不对实像a的显示面的弯曲形状构成限定。
43.图像生成单元11可以为曲面显示屏，具体地，该曲面显示屏可以为曲面的液晶显
示屏(liquid crystal display，lcd)、曲面的有机发光二极管(organic light emitting diode，oled)显示屏或者曲面的微型发光二极管(micro light emitting diode，micro-led)显示屏等等，图像生成单元11也可以为带曲面显示屏的显示设备，比如手机、平板电脑等等，图像生成单元11还可以为包括曲面扩散屏的投影显示设备，在此不做具体限定。当图像生成单元11为曲面显示屏时，具体地，图像生成单元11可以为柔性曲面显示屏，柔性曲面显示屏可以改变弯曲曲率，因此便于实现实像a的显示面的曲率的调节。图3仅给出了图像生成单元11为柔性曲面显示屏的一种示例，并不对图像生成单元11的结构构成限定。
44.在图像生成单元11的另一示例中，如图4所示，图像生成单元11包括扩散屏111和投影装置112。扩散屏111的扩散面呈曲面，扩散屏111的扩散面为实像a的显示面。投影装置112用于生成成像面与扩散屏111的扩散面相适应的图像光束，该图像光束投射至扩散屏111的扩散面，以形成实像a。此结构简单，容易实现。
45.在图4所示的实施例中，扩散屏111可以为透射显示型扩散屏，也可以为反射显示型扩散屏，在此不做具体限定。图4仅示出了扩散屏111为反射显示型扩散屏的示例，并不能认为对扩散屏111的结构构成限定。
46.扩散屏111可以为由扩散材料制作的一个结构件整体，也可以包括支撑结构和支撑于支撑结构上的柔性的扩散屏主体，在此不做具体限定。
47.图5为本技术一些实施例提供的显示装置的扩散屏的结构示意图。如图5所示，扩散屏111包括支撑结构1111和柔性的屏幕主体1112。支撑结构1111具有一定的硬度，支撑结构1111的材料包括但不限于塑料和金属，支撑结构1111呈曲面片状结构。屏幕主体1112贴覆并固定于支撑结构1111的表面上，扩散屏111的扩散面为屏幕主体1112的背离支撑结构1111的表面。由此通过支撑结构1111支撑屏幕主体1112，能够保证屏幕主体1112的平整性。
48.支撑结构1111可以为刚性结构，也可以为可弯折结构，在此不做具体限定。在一些实施例中，支撑结构1111为可弯折结构，这样，可以调节贴覆并固定于其上的屏幕主体1112的曲率，以实现实像a的显示面的曲率的调节。
49.为了使支撑结构1111可弯折，在一些实施例中，支撑结构1111由延展性材料制作，比如铜和铁，延展性材料具有一定的柔韧性，能够产生弯折。此结构简单，容易实现。
50.在另一些实施例中，如图6所示，支撑结构1111包括层叠设置的第一材料层1111a和第二材料层1111b。第一材料层1111a的热膨胀系数与第二材料层1111b的热膨胀系数不等。屏幕主体1112位于第一材料层1111a背离第二材料层1111b的一侧。扩散屏111还包括温度调节装置(图中未示出)，该温度调节装置包括但不限于加热装置和冷却装置，且该温度调节装置用于调节支撑结构1111的温度。这样，采用温度调节装置可以改变支撑结构1111的温度，由于第一材料层1111a的热膨胀系数与第二材料层1111b的热膨胀系数不等，因此在调节支撑结构1111的温度的同时，会使得支撑结构1111的弯曲曲率产生一定的变化，由此使支撑结构1111可弯折。这样，便于实现支撑结构1111的曲率调节的自动化控制。
51.第一材料层1111a的热膨胀系数可以大于第二材料层1111b的热膨胀系数，也可以小于第二材料层1111b的热膨胀系数，在此不做具体限定，只要第一材料层1111a的热膨胀系数与第二材料层1111b的热膨胀系数不等，且在温度调节装置的温度调节范围内，能够使得支撑结构1111的弯曲曲率得到有效调节即可。
52.为了使投影装置112生成成像面与扩散屏111的扩散面相适应的图像光束，图7为
本技术一些实施例提供的显示装置的投影装置的结构示意图。如图7所示，投影装置112包括投影主机1121和空间光调制器1122。投影主机1121用于生成成像面为平面的图像光束。该投影主机1121的结构形式有多种，示例的，该投影主机1121可以包括激光光源和数字微镜器件(digital mirror device，dmd)1121a，激光光源向dmd 1121a发出照明光束，dmd 1121a基于该照明光束生成成像面为平面的图像光束。空间光调制器1122与投影主机1121的出光面相对，空间光调制器1122用于调节投影主机1121所生成的成像面为平面的图像光束中各个光线的相位，以生成成像面与扩散屏的扩散面相适应的图像光束。此结构简单，容易实现。
53.在上述实施例中，空间光调制器1122包括但不限于硅基液晶(liquid crystal on silicon，lcos)空间光调制器和微机电系统(micro electro mechanical systems，mems)空间光调制器。
54.为了将投影主机1121生成的图像光束全部投射至空间光调制器1122，在一些实施例中，如图7所示，投影主机1121与空间光调制器1122之间设有第一透镜1123，该第一透镜1123用于会聚投影主机1121生成的图像光束，以使该图像光束尽可能全部投射至空间光调制器1122，从而避免光路损失。
55.为了将空间光调制器1122调制后的图像光束全部投射至扩散屏上，在一些实施例中，如图7所示，空间光调制器1122的出光侧设有第二透镜1124，该第二透镜1124用于会聚空间光调制器1122调制后的图像光束，以使该图像光束尽可能全部投射至扩散屏，从而避免光路损失。
56.图8为本技术又一些实施例提供的显示装置的结构示意图，该显示装置为图1所示驾驶舱风挡显示系统中显示装置1的另一种示例。如图8所示，显示装置1包括图像生成单元11和光学成像单元12。图像生成单元11生成实像a，该实像a的显示面为曲面。光学成像单元12为反射成像元件，具体地，光学成像单元12为凹面反射镜，该凹面反射镜的反射凹面朝向实像a的显示面。实像a产生的实像光射入光学成像单元12，并被光学成像单元12反射，由光学成像单元12反射后的光束为成像光束，在成像光束的反向延长线上形成该实像a对应的放大的虚像b。虚像b的显示面为与该实像a的显示面相适应的曲面。在将该显示装置1应用于图1所示驾驶舱风挡显示系统中时，光学成像单元12的像面(也即是反射凹面)与风挡2的内表面相对。这样，成像光束射入风挡2的内表面，并被风挡2的内表面反射至驾驶员的眼睛。由此通过风挡2对放大的虚像b进行镜面成像，并在风挡2的外侧形成与虚像b等大的虚像c。这样，驾驶员能够由风挡2观看到该虚像c。需要说明的是，在此实施例中，为了在成像光束的反向延长线上形成放大的虚像b，图像生成单元11所生成的实像a上各点与光学成像单元12之间的距离需小于光学成像单元12的等效焦距。
57.这样一来，图像生成单元11生成的实像a的实像光经光学成像单元12反射转折一次后射入风挡2，图像生成单元11、光学成像单元12的排列方向与光学成像单元12、风挡2的排列方向呈一定夹角，有利于减小显示装置1在光学成像单元12、风挡2的排列方向上的尺寸。显示装置1在光学成像单元12、风挡2的排列方向上的尺寸也即是显示装置1在显示系统内的占用高度，因此有利于减小显示装置1在显示系统内的占用高度。
58.需要说明的是，图像生成单元11生成的实像a的显示面可以为凹弧型曲面、凸弧型曲面、波浪形曲面等等，在此不做具体限定。图8仅给出了实像a的显示面为向图像生成单元
11的内部凹陷的凹弧面的示例，并不对实像a的显示面的弯曲形状构成限定。
59.在图8所示的实施例中，图像生成单元11可以与图3或图4所示实施例中的图像生成单元相同，在此不再赘述。
60.由于本技术提供的显示装置包括图像生成单元和光学成像单元，图像生成单元用于生成显示面为曲面的实像，光学成像单元用于对该实像进行成像，以生成该实像对应的放大的虚像，虚像的显示面为与该实像的显示面相适应的曲面，因此在将该显示装置应用于上述显示系统中时，显示装置的光学成像单元的像面与反射显示窗相对，光学成像单元的像面出射的成像光束射入反射显示窗，并被反射显示窗反射至用户眼睛，以使用户能够由反射显示窗观看到该光学成像单元生成的放大的虚像，由于该虚像的显示面为曲面，相比于平面图像，曲面图像能够带来更优的视觉体验，提高临场感和带入感。
61.由于本技术提供的显示系统包括本技术提供的显示装置，因此本技术提供的显示系统与本技术提供的显示装置能够解决相同的技术问题，并达到相同的预期效果。
62.在显示系统中，随着人们对大画面显示的追求，反射显示窗上显示的画面越来越大，用户在需要看到显示画面边沿的图像信息时，需要移动一定幅度的视线才能看到，因此视觉体验较差，尤其是当该显示系统为驾驶舱风挡显示系统时，若驾驶员在驾驶过程中移动视线，将会大幅度降低驾驶的安全性，出现交通事故的概率大幅度上升。为了避免此问题，在一些实施例中，如图9所示，显示装置1的图像生成单元11生成的实像a的显示面为向图像生成单元11的内部凹陷的凹弧面，光学成像单元12生成的虚像b的显示面的圆心线o沿风挡2的前后方向延伸。这样一来，如图9所示，驾驶员在风挡2上看到的虚像c的显示面为围绕驾驶员的横向周围延伸的弧线，这样，驾驶员在驾驶过程中无需移动视线即可看到显示画面的边沿的图像信息，从而提高了驾驶的安全性，提高了视觉体验。
63.在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
64.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围。