基于狹縫光柵的裸眼3D顯示的專利技術(shù)綜述

王瑩 黎進(jìn)

摘 要：3D顯示是顯示技術(shù)領(lǐng)域的重要研究方向，傳統(tǒng)的3D顯示需借助輔助工具，使觀看者行動(dòng)極為不便，隨著技術(shù)的發(fā)展，提出了裸眼3D顯示技術(shù)，在眾多裸眼3D顯示技術(shù)中，基于狹縫光柵的裸眼3D顯示技術(shù)因其結(jié)構(gòu)簡單、容易實(shí)現(xiàn)、3D效果出眾而成為當(dāng)今的一個(gè)研究熱點(diǎn)，但該3D顯示器存在著莫爾條紋、亮度不足、可視區(qū)域較小及串?dāng)_等問題。文章通過對(duì)基于狹縫光柵的裸眼3D顯示領(lǐng)域的專利文獻(xiàn)的收集、標(biāo)引和梳理，分析了該領(lǐng)域申請(qǐng)情況、申請(qǐng)國以及技術(shù)分布情況，重點(diǎn)研究了狹縫光柵的結(jié)構(gòu)和類型的技術(shù)發(fā)展路線，為行業(yè)發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：裸眼3D狹縫光柵；莫爾；串?dāng)_

中圖分類號(hào)：T-18 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：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(fā)展，人們對(duì)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(xiàn)實(shí)，實(shí)現(xiàn)3D顯示。裸眼3D顯示技術(shù)不需要觀看者佩戴輔助設(shè)備就能觀看到3D影像，不會(huì)給觀看者帶來不便，也不會(huì)對(duì)人眼造成傷害，因此，裸眼3D顯示技術(shù)成為當(dāng)前世界上顯示技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。

目前，包括中國、日本、韓國、歐美等世界各國正大力加強(qiáng)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(shí)現(xiàn)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(gòu)成。狹縫光柵視差屏障式3D顯示技術(shù)[1-3]主要分為兩種，分別為固定式光柵式技術(shù)和可調(diào)式液晶光柵技術(shù)，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(cuò)的屏障光柵，而可調(diào)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(diào)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(guī)則條狀光柵條紋，當(dāng)這樣的光柵結(jié)構(gòu)與矩陣顯示器配合形成3D顯示器時(shí)，光柵在光源照明下會(huì)形成十分明顯的光柵結(jié)構(gòu)光場，它將與矩陣顯示器的像素結(jié)構(gòu)間產(chǎn)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(shù)量和形狀也隨之變化，該莫爾紋對(duì)立體圖像的觀察會(huì)產(chǎn)生干擾，嚴(yán)重時(shí)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(yīng)用。因此，研究狹縫光柵的結(jié)構(gòu)，對(duì)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(shù)概況

1.1 專利技術(shù)分支

本文選擇CPRSABS中文檢索數(shù)據(jù)庫以及DWPI檢索數(shù)據(jù)庫，中文關(guān)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(guān)鍵詞采用3D，solid，stereo+，naked-eye，free-glass，three 1w dimesion+， barrier，parallax，slit，grating，moire，通過對(duì)檢索所獲得的該領(lǐng)域的專利申請(qǐng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析研究，對(duì)基于狹縫光柵的裸眼3D顯示所涉及的技術(shù)進(jìn)行分解，參見表1。

1.2 專利申請(qǐng)趨勢(shì)分析

本文對(duì)公開日或公告日在2017年1月前的發(fā)明或?qū)嵱眯滦蛯＠杏嘘P(guān)的裸眼3D顯示的狹縫光柵技術(shù)的全球?qū)＠暾?qǐng)進(jìn)行分析，得到了基于狹縫光柵的裸眼3D顯示的專利申請(qǐng)趨勢(shì)的年度分布圖（圖1）。從圖1中可以看出，在全球范圍內(nèi)，基于狹縫光柵的裸眼3D顯示專利申請(qǐng)量總體呈上升趨勢(shì)，起始于20世紀(jì)80年代，但處于水平較低的狀態(tài)，直至2000年后才有大幅度上升，由于人們對(duì)裸眼3D顯示技術(shù)的需求急增，專利申請(qǐng)總量在2010年后再次大幅度上升。而在中國的專利申請(qǐng)，由于研究起步較晚，2000年以前幾乎沒有專利申請(qǐng)，但在2002年后中國專利申請(qǐng)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(jīng)濟(jì)的迅速提高，以及對(duì)裸眼3D顯示的巨大市場需求。

1.3 技術(shù)原創(chuàng)國和目標(biāo)國的分析

將檢索結(jié)構(gòu)進(jìn)行人工篩選，分別對(duì)優(yōu)先權(quán)字段和公開號(hào)字段進(jìn)行分析，得到其技術(shù)原創(chuàng)國和目標(biāo)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(qǐng)的主要原創(chuàng)國，這表征了日本和韓國在該領(lǐng)域的技術(shù)儲(chǔ)備和技術(shù)實(shí)力，而技術(shù)目標(biāo)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(fèi)市場。

1.4 國內(nèi)外的專利申請(qǐng)人的分析

通過對(duì)申請(qǐng)人字段的分析，得到國內(nèi)外專利申請(qǐng)人的分布情況，如圖3，從圖3中可以看出，主要申請(qǐng)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(qǐng)人則占少數(shù)份額，主要還是由于裸眼3D顯示技術(shù)在中國興起的階段較晚，中國的申請(qǐng)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(jié)束語

本文詳細(xì)梳理了裸眼3D顯示中狹縫光柵的分類情況，重點(diǎn)研究了該領(lǐng)域申請(qǐng)情況、申請(qǐng)國以及申請(qǐng)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(lǐng)域的基本發(fā)展態(tài)勢(shì)，對(duì)涉及該領(lǐng)域的審查工作有較大幫助。

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