李國斌

（國家知識產(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，由于雙眼間距隨之產(chǎn)生兩個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。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 視點并不能夠隨著人眼移動進(jìn)行改變。夏普于2002 年向日本專利局提出了申請?zhí)枮椋篔P2002194285A 的專利申請，通過設(shè)置便攜設(shè)備包含對被攝體攝影，獲得攝影圖像的1 個攝影部；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展感的三維立體圖像。索尼公司于2011 年向中國專利局提出了一件申請?zhí)枮椋篊N201110060513 的專利申請，通過使用單個液晶面板，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 年向中國專利局提出了一件申請?zhí)枮椋篊N201210387190 的專利申請，通過設(shè)置狹縫光柵用于立體顯示設(shè)備實現(xiàn)視差效果，所述狹縫光柵包括若干個重復(fù)周期，每個重復(fù)周期包括若干個區(qū)域，所有區(qū)域內(nèi)具有相同的光柵節(jié)距，每個區(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 視點并能夠隨著人眼移動進(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 年向中國專利局提出了一件申請?zhí)枮椋篊N 200910106309 的專利申請，提供一種能夠自動調(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?zhí)枮椋篔P2010058799A 的專利申請，期望提供一種即使當(dāng)觀察者移動時也能僅通過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 移動時，也僅執(zhí)行圖像透過部的移動，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 年向中國專利局提出了一件申請?zhí)枮椋篊N201110446925 的專利申請，在多個柵欄組中的光柵欄依次打開并關(guān)閉的循環(huán)周期內(nèi)，基于被分成多個彼此不同的組的多視點圖像來執(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，每個柱透鏡下面圖像的像素被分成幾個子像素，透鏡就能以不同的方向投影每個子像素，雙眼從不同角度觀看顯示屏就能看到不同的子像素，實現(xiàn)3D效果。友達(dá)光電股份有限公司于2012 年申請的專利申請CN201210204560.X，通過在顯示面板前設(shè)置柱狀透鏡，并將柱狀透鏡相對于像素結(jié)構(gòu)傾斜設(shè)置，如此一來可以分散暗帶分布的區(qū)域，降低類摩爾紋的存在的機率，另外，通過調(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題，同時解決了左右眼圖像之間的亮度串?dāng)_問題，提高了立體圖像的清晰度。CN201110328417.7為京東方科技集團股份有限公司于2011 年提出的專利申請，提供了一種透鏡式裸眼3D 顯示裝置及顯示方法，在同一時刻二維顯示屏上所有的像素都用來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)主要涉及如何實現(xiàn)裸眼3D 顯示用透鏡的焦距的調(diào)節(jié)，也就是說除了能正常實現(xiàn)裸眼3D 顯示，還能對透鏡的焦距進(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，該發(fā)明利用垂直取向型液晶在梯度變化的電場中液晶分子傾倒角度不一樣，通過使用電極與反電極之間間距變小的凹陷的曲面結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)電場的梯度變化，繼而使液晶透鏡具有梯度變化的折射率，從而使穿過的光線形成聚焦。將上述透鏡與液晶面板組裝后實現(xiàn)裸眼3D 顯示，同時可以通過調(diào)節(jié)電場強度來調(diào)整焦距。CN201210183246.8 為京東方科技集團股份有限公司于2012 年提出的專利申請，涉及一種液晶透鏡及一種2D/3D 可切換的裸眼3D 顯示裝置，通過調(diào)節(jié)液晶透鏡實現(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 畫面時需要兩塊背景光源。在觀眾的左右眼同時接收畫面時，處在不同方向上的背景光源依次交替點亮，透過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CN201180006222 將光交替聚焦于觀察者的左、右眼實現(xiàn)裸眼3D。專利申請CN201110075525 將導(dǎo)光板的多個反射區(qū)域和多個散射區(qū)域布置為形成視差屏障，實現(xiàn)裸眼3D。專利申請JP2011000103626 采用多個光源和透鏡相匹配的照明模式來實現(xiàn)裸眼3D。

（六）MLD 多層顯示

美國的PureDepth 公司研究開發(fā)出來的多層顯示技術(shù)（MLD）就是一種裸眼3D 顯示技術(shù)，這種技術(shù)的好處是不會讓觀眾產(chǎn)生觀看的眩暈等不良反應(yīng)，同時這種技術(shù)還突破了視野以及角度的限制，使得觀看場所可以進(jìn)一步地擴大，最為個性化的一點是使用這種3D 顯示技術(shù)還可以添加二維的字幕。專利申請CN200910305680 將兩塊液晶顯示屏分別產(chǎn)生圖像，通過調(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，實現(xiàn)疊加成像。專利申請US20020049272 通過使用不同的兩個顯示屏，形成不同景深的兩幅圖像，從而實現(xiàn)三維立體顯示。

三、總結(jié)

本文通過對實現(xiàn)裸眼3D 顯示的主要方式對裸眼3D 顯示技術(shù)進(jìn)行了技術(shù)分支的劃分，針對不同的技術(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，同時也為專利申請人提供了研發(fā)方向。