裸眼3D 顯示屏專利技術(shù)分析

李國(guó)斌

（國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作廣東中心，廣東 廣州 510530）

一、裸眼3D 顯示屏技術(shù)概述

3D 立體顯示技術(shù)其顯示的原理是因雙眼距離大約65mm，同一物體傳播圖像時(shí)，由于雙眼間距隨之產(chǎn)生兩個(gè)不同的影像傳送到大腦，左右眼看到不同視角影像，在大腦中合成具有3D 的影像。早期的技術(shù)要求人們佩戴偏振眼鏡才能進(jìn)行觀看，影響了用戶體驗(yàn)感，于是裸眼成像概念被提出，人們開始探索裸眼成像的方法，并且逐漸取代了傳統(tǒng)的3D 顯示技術(shù)，成為主流3D顯示技術(shù)的趨勢(shì)。目前存在具有最具代表性的4 種方案。

二、裸眼3D 顯示屏技術(shù)分析

（一）不可調(diào)視差屏障式裸眼3D 技術(shù)分析

“不可調(diào)視差屏障式裸眼3D”技術(shù)主要涉及視差屏障劃分、間距不可調(diào)，即其形成的3D 視點(diǎn)并不能夠隨著人眼移動(dòng)進(jìn)行改變。夏普于2002 年向日本專利局提出了申請(qǐng)?zhí)枮椋篔P2002194285A 的專利申請(qǐng)，通過(guò)設(shè)置便攜設(shè)備包含對(duì)被攝體攝影，獲得攝影圖像的1 個(gè)攝影部；在攝影圖像中附加視差信息，作成3D 圖像的3D 圖像作成部；顯示3D 圖像的顯示部。通過(guò)在觀察者的右眼只映出右眼用圖像，在左眼只映出左眼用圖像，因而向觀察者的右眼與左眼提供不同的圖像，其結(jié)果是，觀察者可感覺到具有深度擴(kuò)展感的三維立體圖像。索尼公司于2011 年向中國(guó)專利局提出了一件申請(qǐng)?zhí)枮椋篊N201110060513 的專利申請(qǐng)，通過(guò)使用單個(gè)液晶面板，可以形成垂直朝向的光屏蔽擋板和水平朝向的光屏蔽擋板，由此使得能夠減少組件數(shù)量和器件尺寸。深圳超多維光電子有限公司于2012 年向中國(guó)專利局提出了一件申請(qǐng)?zhí)枮椋篊N201210387190 的專利申請(qǐng)，通過(guò)設(shè)置狹縫光柵用于立體顯示設(shè)備實(shí)現(xiàn)視差效果，所述狹縫光柵包括若干個(gè)重復(fù)周期，每個(gè)重復(fù)周期包括若干個(gè)區(qū)域，所有區(qū)域內(nèi)具有相同的光柵節(jié)距，每個(gè)區(qū)域的兩側(cè)邊緣均為遮光部分或均為透光部分，相鄰區(qū)域的遮光部分或透光部分之間的間距小于或等于區(qū)域內(nèi)部透光部分或遮光部分的寬度，進(jìn)而可以避免摩爾紋，提高立體顯示效果。

（二）可調(diào)視差屏障式裸眼3D 技術(shù)分析

“可調(diào)視差屏障式裸眼3D”技術(shù)分支涉及視差屏障的劃分、間距可以進(jìn)行調(diào)整，即形成的3D 視點(diǎn)并能夠隨著人眼移動(dòng)進(jìn)行改變，使得人眼可以在人物位置觀看到3D 畫面而并非僅僅局限在某一固定區(qū)域。深圳超多維光電子有限公司于2009 年向中國(guó)專利局提出了一件申請(qǐng)?zhí)枮椋篊N 200910106309 的專利申請(qǐng)，提供一種能夠自動(dòng)調(diào)整立體顯示器的觀看區(qū)域的立體顯示系統(tǒng)。索尼公司于2010 年向日本專利局提出了一件申請(qǐng)?zhí)枮椋篔P2010058799A 的專利申請(qǐng)，期望提供一種即使當(dāng)觀察者移動(dòng)時(shí)也能僅通過(guò)控制屏障而良好的顯示3D 視頻的顯示器件和電子設(shè)備。當(dāng)觀察者H 移動(dòng)時(shí)，也僅執(zhí)行圖像透過(guò)部的移動(dòng)，不需要在待顯示于液晶面板的像素上的右眼圖像R 和左眼圖像L 之間進(jìn)行切換。索尼公司于2011 年向中國(guó)專利局提出了一件申請(qǐng)?zhí)枮椋篊N201110446925 的專利申請(qǐng)，在多個(gè)柵欄組中的光柵欄依次打開并關(guān)閉的循環(huán)周期內(nèi)，基于被分成多個(gè)彼此不同的組的多視點(diǎn)圖像來(lái)執(zhí)行顯示操作，提高了裸眼3D 的分辨率。

（三）不可調(diào)透鏡式裸眼3D 技術(shù)分析

在液晶屏前面加上一層柱狀透鏡，使液晶屏的像平面位于透鏡焦平面，每個(gè)柱透鏡下面圖像的像素被分成幾個(gè)子像素，透鏡就能以不同的方向投影每個(gè)子像素，雙眼從不同角度觀看顯示屏就能看到不同的子像素，實(shí)現(xiàn)3D效果。友達(dá)光電股份有限公司于2012 年申請(qǐng)的專利申請(qǐng)CN201210204560.X，通過(guò)在顯示面板前設(shè)置柱狀透鏡，并將柱狀透鏡相對(duì)于像素結(jié)構(gòu)傾斜設(shè)置，如此一來(lái)可以分散暗帶分布的區(qū)域，降低類摩爾紋的存在的機(jī)率，另外，通過(guò)調(diào)整柱狀透鏡的水平寬度與像素結(jié)構(gòu)的水平寬度的比例以及柱狀透鏡與像素結(jié)構(gòu)的設(shè)置角度，可以得到顯示質(zhì)量較佳的立體顯示裝置。深圳超多維光電子有限公司于2010 年提出的專利申請(qǐng)CN201010602788.5，采用柱狀透鏡的布置方式，有效地解決了立體圖像的亮度分布不均問(wèn)題，同時(shí)解決了左右眼圖像之間的亮度串?dāng)_問(wèn)題，提高了立體圖像的清晰度。CN201110328417.7為京東方科技集團(tuán)股份有限公司于2011 年提出的專利申請(qǐng)，提供了一種透鏡式裸眼3D 顯示裝置及顯示方法，在同一時(shí)刻二維顯示屏上所有的像素都用來(lái)顯示左眼圖像或右眼圖像，不需要將左、右眼觀看的圖像用不同的像素來(lái)顯示，因此，避免了透鏡式3D 顯示器的分辨率降低。

（四）可調(diào)透鏡式裸眼3D 技術(shù)分析

“可調(diào)透鏡式”技術(shù)主要涉及如何實(shí)現(xiàn)裸眼3D 顯示用透鏡的焦距的調(diào)節(jié)，也就是說(shuō)除了能正常實(shí)現(xiàn)裸眼3D 顯示，還能對(duì)透鏡的焦距進(jìn)行調(diào)節(jié)。CN201110249293.3 為華星光電技術(shù)有限公司2011 年提出的專利申請(qǐng)，該發(fā)明利用垂直取向型液晶在梯度變化的電場(chǎng)中液晶分子傾倒角度不一樣，通過(guò)使用電極與反電極之間間距變小的凹陷的曲面結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)電場(chǎng)的梯度變化，繼而使液晶透鏡具有梯度變化的折射率，從而使穿過(guò)的光線形成聚焦。將上述透鏡與液晶面板組裝后實(shí)現(xiàn)裸眼3D 顯示，同時(shí)可以通過(guò)調(diào)節(jié)電場(chǎng)強(qiáng)度來(lái)調(diào)整焦距。CN201210183246.8 為京東方科技集團(tuán)股份有限公司于2012 年提出的專利申請(qǐng)，涉及一種液晶透鏡及一種2D/3D 可切換的裸眼3D 顯示裝置，通過(guò)調(diào)節(jié)液晶透鏡實(shí)現(xiàn)調(diào)焦。

（五）指向光源

指向光源3D 技術(shù)在顯示原理上和上述顯示技術(shù)基本類似，不同的是該技術(shù)在呈現(xiàn)3D 畫面時(shí)需要兩塊背景光源。在觀眾的左右眼同時(shí)接收畫面時(shí)，處在不同方向上的背景光源依次交替點(diǎn)亮，透過(guò)3M 公司提供的反射膜交替在觀眾面前呈現(xiàn)左右眼畫面。專利申請(qǐng)CN201180006222 將光交替聚焦于觀察者的左、右眼實(shí)現(xiàn)裸眼3D。專利申請(qǐng)CN201110075525 將導(dǎo)光板的多個(gè)反射區(qū)域和多個(gè)散射區(qū)域布置為形成視差屏障，實(shí)現(xiàn)裸眼3D。專利申請(qǐng)JP2011000103626 采用多個(gè)光源和透鏡相匹配的照明模式來(lái)實(shí)現(xiàn)裸眼3D。

（六）MLD 多層顯示

美國(guó)的PureDepth 公司研究開發(fā)出來(lái)的多層顯示技術(shù)（MLD）就是一種裸眼3D 顯示技術(shù)，這種技術(shù)的好處是不會(huì)讓觀眾產(chǎn)生觀看的眩暈等不良反應(yīng)，同時(shí)這種技術(shù)還突破了視野以及角度的限制，使得觀看場(chǎng)所可以進(jìn)一步地?cái)U(kuò)大，最為個(gè)性化的一點(diǎn)是使用這種3D 顯示技術(shù)還可以添加二維的字幕。專利申請(qǐng)CN200910305680 將兩塊液晶顯示屏分別產(chǎn)生圖像，通過(guò)調(diào)節(jié)面板之間的距離，使深度信息產(chǎn)生變化，從而產(chǎn)生更豐富的立體圖像顯示效果。專利申請(qǐng)CN201310398095 將激發(fā)投影單元陣列中的光線投影到多層顯示陣列中對(duì)應(yīng)的顯示單元，激發(fā)透明熒光激發(fā)薄膜層以顯示相應(yīng)圖像，實(shí)現(xiàn)疊加成像。專利申請(qǐng)US20020049272 通過(guò)使用不同的兩個(gè)顯示屏，形成不同景深的兩幅圖像，從而實(shí)現(xiàn)三維立體顯示。

三、總結(jié)

本文通過(guò)對(duì)實(shí)現(xiàn)裸眼3D 顯示的主要方式對(duì)裸眼3D 顯示技術(shù)進(jìn)行了技術(shù)分支的劃分，針對(duì)不同的技術(shù)分支，進(jìn)行了相應(yīng)的專利技術(shù)分析。能夠讓行業(yè)人士快速了解裸眼3D 技術(shù)發(fā)展方向，同時(shí)也為專利申請(qǐng)人提供了研發(fā)方向。