自由立體顯示技術(shù)的專利狀況分析

陳德鋒

（國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局，北京 100088）

1 引言

自由立體顯示技術(shù)因?yàn)榫哂懈玫?D效果和體驗(yàn)感受，已經(jīng)成為近年來研究的熱點(diǎn)，現(xiàn)階段涉及3D顯示技術(shù)的專利申請也集中在這個(gè)領(lǐng)域。本文基于自由立體顯示技術(shù)領(lǐng)域的專利文獻(xiàn)，介紹了這一領(lǐng)域?qū)＠夹g(shù)的現(xiàn)狀，并針對專利申請量比較大的光屏障式和透鏡式進(jìn)行了重點(diǎn)分析。

2 自由立體顯示技術(shù)概述

與傳統(tǒng)的眼鏡式、頭盔式立體顯示技術(shù)不同，自由立體顯示技術(shù)使得觀看者不再需要佩戴眼鏡等附屬設(shè)備來觀看立體圖像，它解決了佩戴附屬設(shè)備帶來的不適感，極大的減輕了觀看者的負(fù)擔(dān)。按照顯示原理，自由立體顯示技術(shù)分為光柵式和真三維自由立體顯示技術(shù)[1]。光柵式自由立體顯示技術(shù)主要利用的是光線的遮擋或折射原理來實(shí)現(xiàn)左右眼視頻圖像的分離，從而產(chǎn)生雙目視差和運(yùn)動(dòng)視差來實(shí)現(xiàn)三維立體顯示，其主要分為光屏障式、透鏡式和指向光源式[2]。真三維是非基于雙目視差原理的三維立體顯示技術(shù)，其主要分為全息立體顯示、集成成像立體顯示和體顯示[3]。

3 自由立體顯示技術(shù)的專利分析

在自由立體顯示技術(shù)中，指向光源式和真三維立體顯示技術(shù)由于受成本和傳輸?shù)南拗?，目前仍處于技術(shù)研發(fā)的階段，還不具備大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化和市場化的能力，現(xiàn)階段的專利數(shù)量也較為有限，其專利申請人主要集中在科研機(jī)構(gòu)和高校。光屏障式和透鏡式是目前研究和專利申請的主要方向。由于光屏障式和透鏡式將立體圖像對的兩幅圖像同時(shí)顯示在屏幕上，因此，屏幕的水平分辨率降低為原來的一半，如何提高3D顯示的分辨率也就成了業(yè)界研究的熱點(diǎn)。

眾多的專利都提出了通過時(shí)間分割的方式來提高3D顯示的分辨率的技術(shù)方案。如圖1所示，早在2003年，株式會社理光的JP2004325494A就提出了在3D圖像顯示裝置中設(shè)置光偏轉(zhuǎn)單元來提高3D顯示分辨率的方案。佳能株式會社的JP2005157033A提出了等效提高分辨率的方案。三星移動(dòng)顯示器株式會社的JP2009104105A提出了以時(shí)間分割的方式在每個(gè)障柵的光透射狀態(tài)和光阻擋狀態(tài)之間進(jìn)行切換的方案。天馬微電子股份有限公司的CN102354071A提出了兩片液晶光柵分別根據(jù)顯示的圖像為第一幀圖像或第二幀圖像而交替開啟以實(shí)現(xiàn)了全分辨率的立體顯示功能的方案。索尼公司的CN102547360A在柵欄組之間的不同定時(shí)處，打開或關(guān)閉被分成多個(gè)柵欄組的光柵欄，以提高3D顯示分辨率。華為技術(shù)有限公司的WO201500717 A1提出了按照時(shí)分方式顯示不同方向的圖像來提高3D顯示分辨率的方案。

通過調(diào)制背光來提高分辨率也是近年來的熱點(diǎn)技術(shù)。三星電子株式會社的US2008068329A1通過定向背光單元選擇性地向顯示面板提供光來改善多視角3D顯示圖像的分辨率?；始绎w利浦電子股份有限公司的EP2218261A1通過在顯示設(shè)備驅(qū)動(dòng)周期的不同部分激勵(lì)不同的背光區(qū)域來提高3D顯示的分辨率。深圳超多維光電子有限公司的CN101907775A利用改良的背光系統(tǒng)來提高立體顯示的分辨率及顯示效果。瑞爾D股份有限公司的US2015268479A1采用階梯式波導(dǎo)成像定向背光源來提高3D顯示的分辨率。

提高3D顯示分辨率的其他方式也被提出。例如，株式會社東芝的JP2005091623A通過光線控制部控制像素發(fā)出的光線來提高分辨率。深圳超多維光電子有限公司的CN101655608A和CN102232200A均采用了時(shí)序狹縫光柵。深圳超多維光電子有限公司的CN102967893A提出了具有第一周期的透鏡結(jié)構(gòu)和具有第二周期的透鏡結(jié)構(gòu)。勝華科技股份有限公司的CN1912704A公開了一種三次元液晶顯示器的格柵裝置，通過減少視差柵欄的數(shù)目來提高3D圖像的分辨率。三星電子株式會社的US2007035672A1通過設(shè)置彼此偏移半個(gè)間距的一對光電雙折射層來提高3D顯示的分辨率。上海交通大學(xué)的CN103176308A提出了液晶棱鏡陣列分別將不同視點(diǎn)的圖像投射到對應(yīng)視場來提高3D顯示的分辨率。皇家飛利浦有限公司的WO2016050619A1提出了用射束控制系統(tǒng)和像素化空間光調(diào)制器。京東方科技集團(tuán)股份有限公司的CN106019736A通過兩對相對設(shè)置的陣列基板和盒基板來有效提升3D影像的分辨率。京東方科技集團(tuán)股份有限公司在CN107561721A中還提出了基于OLED來形成立體顯示器件，可以實(shí)現(xiàn)高分辨率的真3D顯示功能。

圖1 提高3D顯示分辨率的技術(shù)演進(jìn)

4 結(jié)束語

目前，自由立體顯示技術(shù)處于快速增長期，專利申請人主要集中在東亞地區(qū)，日本以夏普和索尼為代表，韓國以三星為代表，近年來，以京東方、超多維、天馬微電子為代表的中國企業(yè)也針對自由立體顯示技術(shù)進(jìn)行了重點(diǎn)研發(fā)并申請了大量專利，國內(nèi)申請人掌握該領(lǐng)域核心技術(shù)的情況逐步得到改善。