基于狹縫光柵的裸眼3D顯示的專利技術綜述

王瑩 黎進

摘 要：3D顯示是顯示技術領域的重要研究方向，傳統的3D顯示需借助輔助工具，使觀看者行動極為不便，隨著技術的發展，提出了裸眼3D顯示技術，在眾多裸眼3D顯示技術中，基于狹縫光柵的裸眼3D顯示技術因其結構簡單、容易實現、3D效果出眾而成為當今的一個研究熱點，但該3D顯示器存在著莫爾條紋、亮度不足、可視區域較小及串擾等問題。文章通過對基于狹縫光柵的裸眼3D顯示領域的專利文獻的收集、標引和梳理，分析了該領域申請情況、申請國以及技術分布情況，重點研究了狹縫光柵的結構和類型的技術發展路線，為行業發展提供參考。

關鍵詞：裸眼3D狹縫光柵；莫爾；串擾

中圖分類號：T-18 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）22-0024-02

Abstract： 3D display is an important research direction in the display technology field. The traditional 3D display requires auxiliary tools， which is very inconvenient for the viewers. With the development of technology， naked-eye 3D display technology is proposed. In many naked-eye 3D display technologies， narrow slit grating naked-eye 3D display technology has become a research hot spot because of its simple structure， easy implementation， and outstanding 3D effect. However， the 3D display has problems such as moiré， insufficient brightness， small visible area， and crosstalk. In this paper， through the collection， indexing， and combing of patent literature in the field of naked-eye 3D display based on slit grating， the application status， application countries， and technology distribution in the field are analyzed， and the technical development of the structure and type of slit grating is mainly studied. The route provides a reference for the development of the industry.

Keywords： naked-eye 3D slit grating； moiré； crosstalk

引言

隨著科技的發展，人們對顯示成像效果的要求越來越高，人們最終的期望是能夠模擬現實，實現3D顯示。裸眼3D顯示技術不需要觀看者佩戴輔助設備就能觀看到3D影像，不會給觀看者帶來不便，也不會對人眼造成傷害，因此，裸眼3D顯示技術成為當前世界上顯示技術領域的一個研究熱點。

目前，包括中國、日本、韓國、歐美等世界各國正大力加強裸眼3D顯示的研究工作，其中狹縫光柵3D顯示器就是一種重要的裸眼3D顯示器，該顯示器是基于雙目視差和狹縫光柵分光原理實現3D立體顯示效果的，一般由2D平面顯示器上加裝狹縫光柵構成。狹縫光柵視差屏障式3D顯示技術[1-3]主要分為兩種，分別為固定式光柵式技術和可調式液晶光柵技術，其中固定式光柵式為在液晶顯示面板前方加上一黑白條交錯的屏障光柵，而可調式液晶光柵是在液晶顯示面板上方再增加一LCD面板，此面板不具像素，僅有液晶開光顯示明暗的功能。但是，無論光柵視差屏障中的屏障光柵為固定式光柵還是可調式液晶光柵，屏障光柵在液晶顯示面板上的投影都為黑白相間周期性規則條狀光柵條紋，當這樣的光柵結構與矩陣顯示器配合形成3D顯示器時，光柵在光源照明下會形成十分明顯的光柵結構光場，它將與矩陣顯示器的像素結構間產生莫爾條紋，并且隨著觀察距離和觀察角度的不同，莫爾紋的數量和形狀也隨之變化，該莫爾紋對立體圖像的觀察會產生干擾，嚴重時甚至無法看清立體圖像，從而影響光柵式裸眼3D顯示器的推廣應用。因此，研究狹縫光柵的結構，對于消除或減弱莫爾條紋以提升顯示效果具有重要意義[4-6]。

1 基于狹縫光柵的裸眼3D顯示的專利技術概況

1.1 專利技術分支

本文選擇CPRSABS中文檢索數據庫以及DWPI檢索數據庫，中文關鍵詞采用3D，立體，三維，裸眼，狹縫光柵，屏障光柵，視差屏障，屏障柵欄，莫爾，摩爾，云彩紋；英文關鍵詞采用3D，solid，stereo+，naked-eye，free-glass，three 1w dimesion+， barrier，parallax，slit，grating，moire，通過對檢索所獲得的該領域的專利申請進行統計與分析研究，對基于狹縫光柵的裸眼3D顯示所涉及的技術進行分解，參見表1。

1.2 專利申請趨勢分析

本文對公開日或公告日在2017年1月前的發明或實用新型專利中有關的裸眼3D顯示的狹縫光柵技術的全球專利申請進行分析，得到了基于狹縫光柵的裸眼3D顯示的專利申請趨勢的年度分布圖（圖1）。從圖1中可以看出，在全球范圍內，基于狹縫光柵的裸眼3D顯示專利申請量總體呈上升趨勢，起始于20世紀80年代，但處于水平較低的狀態，直至2000年后才有大幅度上升，由于人們對裸眼3D顯示技術的需求急增，專利申請總量在2010年后再次大幅度上升。而在中國的專利申請，由于研究起步較晚，2000年以前幾乎沒有專利申請，但在2002年后中國專利申請量迅速增長，且在2010年后大幅度增長，這說明中國市場越來越被世界青睞，其間接反映中國近幾年來科技和經濟的迅速提高，以及對裸眼3D顯示的巨大市場需求。

1.3 技術原創國和目標國的分析

將檢索結構進行人工篩選，分別對優先權字段和公開號字段進行分析，得到其技術原創國和目標國的分布圖（圖2）。從圖2中可以看出，日本和韓國是專利申請的主要原創國，這表征了日本和韓國在該領域的技術儲備和技術實力，而技術目標國則主要分布在美國、日本和中國以及韓國，這說明了美國和中國具有龐大的消費市場。

1.4 國內外的專利申請人的分析

通過對申請人字段的分析，得到國內外專利申請人的分布情況，如圖3，從圖3中可以看出，主要申請人主要來自日本和韓國的公司，日本的公司主要是索尼和夏普公司，韓國的公司主要是樂金和三星，而中國的申請人則占少數份額，主要還是由于裸眼3D顯示技術在中國興起的階段較晚，中國的申請人主要涉及深圳超多維光電子有限公司、京東方、華星光電以及華映等公司。

2 結束語

本文詳細梳理了裸眼3D顯示中狹縫光柵的分類情況，重點研究了該領域申請情況、申請國以及申請人分布情況，有助于審查員全面了解狹縫光柵在裸眼3D顯示領域的基本發展態勢，對涉及該領域的審查工作有較大幫助。

參考文獻：

[1]王愛紅，王瓊華.光柵式自由立體顯示器概述[J].現代顯示，2009，105：12-17.

[2]王元慶.光柵式自由立體顯示器光學構成的理論研究[J].現代顯示，2003，3：29-32.

[3]朱燕林，陳瑞改，謝佳，等.光柵式自由立體顯示器中莫爾條紋的形成規律[J].液晶與顯示，2009，24（06）：911-915.

[4]施建花.淺議莫爾現象及應化技術[J].物理教學，2011，19（2）：46-48.

[5]侯春萍，王曉燕.基于傾斜狹縫光柵的自由立體顯示串擾比[J].天津大學學報，2（M2，45（8）：663-668.

[6]丁志偉，范科峰，莫諱.立體圖像串擾測試方法[J].大眾科技，2011，12：21-23.