自由立体显示技术的专利状况分析

2018-11-12陈德锋

数字通信世界 2018年10期

陈德锋

（国家知识产权局专利局，北京 100088）

1 引言

自由立体显示技术因为具有更好的3D效果和体验感受，已经成为近年来研究的热点，现阶段涉及3D显示技术的专利申请也集中在这个领域。本文基于自由立体显示技术领域的专利文献，介绍了这一领域专利技术的现状，并针对专利申请量比较大的光屏障式和透镜式进行了重点分析。

2 自由立体显示技术概述

与传统的眼镜式、头盔式立体显示技术不同，自由立体显示技术使得观看者不再需要佩戴眼镜等附属设备来观看立体图像，它解决了佩戴附属设备带来的不适感，极大的减轻了观看者的负担。按照显示原理，自由立体显示技术分为光栅式和真三维自由立体显示技术[1]。光栅式自由立体显示技术主要利用的是光线的遮挡或折射原理来实现左右眼视频图像的分离，从而产生双目视差和运动视差来实现三维立体显示，其主要分为光屏障式、透镜式和指向光源式[2]。真三维是非基于双目视差原理的三维立体显示技术，其主要分为全息立体显示、集成成像立体显示和体显示[3]。

3 自由立体显示技术的专利分析

在自由立体显示技术中，指向光源式和真三维立体显示技术由于受成本和传输的限制，目前仍处于技术研发的阶段，还不具备大规模产业化和市场化的能力，现阶段的专利数量也较为有限，其专利申请人主要集中在科研机构和高校。光屏障式和透镜式是目前研究和专利申请的主要方向。由于光屏障式和透镜式将立体图像对的两幅图像同时显示在屏幕上，因此，屏幕的水平分辨率降低为原来的一半，如何提高3D显示的分辨率也就成了业界研究的热点。

众多的专利都提出了通过时间分割的方式来提高3D显示的分辨率的技术方案。如图1所示，早在2003年，株式会社理光的JP2004325494A就提出了在3D图像显示装置中设置光偏转单元来提高3D显示分辨率的方案。佳能株式会社的JP2005157033A提出了等效提高分辨率的方案。三星移动显示器株式会社的JP2009104105A提出了以时间分割的方式在每个障栅的光透射状态和光阻挡状态之间进行切换的方案。天马微电子股份有限公司的CN102354071A提出了两片液晶光栅分别根据显示的图像为第一帧图像或第二帧图像而交替开启以实现了全分辨率的立体显示功能的方案。索尼公司的CN102547360A在栅栏组之间的不同定时处，打开或关闭被分成多个栅栏组的光栅栏，以提高3D显示分辨率。华为技术有限公司的WO201500717 A1提出了按照时分方式显示不同方向的图像来提高3D显示分辨率的方案。

通过调制背光来提高分辨率也是近年来的热点技术。三星电子株式会社的US2008068329A1通过定向背光单元选择性地向显示面板提供光来改善多视角3D显示图像的分辨率。皇家飞利浦电子股份有限公司的EP2218261A1通过在显示设备驱动周期的不同部分激励不同的背光区域来提高3D显示的分辨率。深圳超多维光电子有限公司的CN101907775A利用改良的背光系统来提高立体显示的分辨率及显示效果。瑞尔D股份有限公司的US2015268479A1采用阶梯式波导成像定向背光源来提高3D显示的分辨率。

提高3D显示分辨率的其他方式也被提出。例如，株式会社东芝的JP2005091623A通过光线控制部控制像素发出的光线来提高分辨率。深圳超多维光电子有限公司的CN101655608A和CN102232200A均采用了时序狭缝光栅。深圳超多维光电子有限公司的CN102967893A提出了具有第一周期的透镜结构和具有第二周期的透镜结构。胜华科技股份有限公司的CN1912704A公开了一种三次元液晶显示器的格栅装置，通过减少视差栅栏的数目来提高3D图像的分辨率。三星电子株式会社的US2007035672A1通过设置彼此偏移半个间距的一对光电双折射层来提高3D显示的分辨率。上海交通大学的CN103176308A提出了液晶棱镜阵列分别将不同视点的图像投射到对应视场来提高3D显示的分辨率。皇家飞利浦有限公司的WO2016050619A1提出了用射束控制系统和像素化空间光调制器。京东方科技集团股份有限公司的CN106019736A通过两对相对设置的阵列基板和盒基板来有效提升3D影像的分辨率。京东方科技集团股份有限公司在CN107561721A中还提出了基于OLED来形成立体显示器件，可以实现高分辨率的真3D显示功能。