基于狭缝光栅的裸眼3D显示的专利技术综述

王莹 黎进

摘 要：3D显示是显示技术领域的重要研究方向，传统的3D显示需借助辅助工具，使观看者行动极为不便，随着技术的发展，提出了裸眼3D显示技术，在众多裸眼3D显示技术中，基于狭缝光栅的裸眼3D显示技术因其结构简单、容易实现、3D效果出众而成为当今的一个研究热点，但该3D显示器存在着莫尔条纹、亮度不足、可视区域较小及串扰等问题。文章通过对基于狭缝光栅的裸眼3D显示领域的专利文献的收集、标引和梳理，分析了该领域申请情况、申请国以及技术分布情况，重点研究了狭缝光栅的结构和类型的技术发展路线，为行业发展提供参考。

关键词：裸眼3D狭缝光栅；莫尔；串扰

中图分类号：T-18 文献标志码：A 文章编号：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

隨着科技的发展，人们对显示成像效果的要求越来越高，人们最终的期望是能够模拟现实，实现3D显示。裸眼3D显示技术不需要观看者佩戴辅助设备就能观看到3D影像，不会给观看者带来不便，也不会对人眼造成伤害，因此，裸眼3D显示技术成为当前世界上显示技术领域的一个研究热点。

目前，包括中国、日本、韩国、欧美等世界各国正大力加强裸眼3D显示的研究工作，其中狭缝光栅3D显示器就是一种重要的裸眼3D显示器，该显示器是基于双目视差和狭缝光栅分光原理实现3D立体显示效果的，一般由2D平面显示器上加装狭缝光栅构成。狭缝光栅视差屏障式3D显示技术[1-3]主要分为两种，分别为固定式光栅式技术和可调式液晶光栅技术，其中固定式光栅式为在液晶显示面板前方加上一黑白条交错的屏障光栅，而可调式液晶光栅是在液晶显示面板上方再增加一LCD面板，此面板不具像素，仅有液晶开光显示明暗的功能。但是，无论光栅视差屏障中的屏障光栅为固定式光栅还是可调式液晶光栅，屏障光栅在液晶显示面板上的投影都为黑白相间周期性规则条状光栅条纹，当这样的光栅结构与矩阵显示器配合形成3D显示器时，光栅在光源照明下会形成十分明显的光栅结构光场，它将与矩阵显示器的像素结构间产生莫尔条纹，并且随着观察距离和观察角度的不同，莫尔纹的数量和形状也随之变化，该莫尔纹对立体图像的观察会产生干扰，严重时甚至无法看清立体图像，从而影响光栅式裸眼3D显示器的推广应用。因此，研究狭缝光栅的结构，对于消除或减弱莫尔条纹以提升显示效果具有重要意义[4-6]。

1 基于狭缝光栅的裸眼3D显示的专利技术概况

1.1 专利技术分支

本文选择CPRSABS中文检索数据库以及DWPI检索数据库，中文关键词采用3D，立体，三维，裸眼，狭缝光栅，屏障光栅，视差屏障，屏障栅栏，莫尔，摩尔，云彩纹；英文关键词采用3D，solid，stereo+，naked-eye，free-glass，three 1w dimesion+， barrier，parallax，slit，grating，moire，通过对检索所获得的该领域的专利申请进行统计与分析研究，对基于狭缝光栅的裸眼3D显示所涉及的技术进行分解，参见表1。

1.2 专利申请趋势分析

本文对公开日或公告日在2017年1月前的发明或实用新型专利中有关的裸眼3D显示的狭缝光栅技术的全球专利申请进行分析，得到了基于狭缝光栅的裸眼3D显示的专利申请趋势的年度分布图（图1）。从图1中可以看出，在全球范围内，基于狭缝光栅的裸眼3D显示专利申请量总体呈上升趋势，起始于20世纪80年代，但处于水平较低的状态，直至2000年后才有大幅度上升，由于人们对裸眼3D显示技术的需求急增，专利申请总量在2010年后再次大幅度上升。而在中国的专利申请，由于研究起步较晚，2000年以前几乎没有专利申请，但在2002年后中国专利申请量迅速增长，且在2010年后大幅度增长，这说明中国市场越来越被世界青睐，其间接反映中国近几年来科技和经济的迅速提高，以及对裸眼3D显示的巨大市场需求。

1.3 技术原创国和目标国的分析

将检索结构进行人工筛选，分别对优先权字段和公开号字段进行分析，得到其技术原创国和目标国的分布图（图2）。从图2中可以看出，日本和韩国是专利申请的主要原创国，这表征了日本和韩国在该领域的技术储备和技术实力，而技术目标国则主要分布在美国、日本和中国以及韩国，这说明了美国和中国具有庞大的消费市场。

1.4 国内外的专利申请人的分析

通过对申请人字段的分析，得到国内外专利申请人的分布情况，如图3，从图3中可以看出，主要申请人主要来自日本和韩国的公司，日本的公司主要是索尼和夏普公司，韩国的公司主要是乐金和三星，而中国的申请人则占少数份额，主要还是由于裸眼3D显示技术在中国兴起的阶段较晚，中国的申请人主要涉及深圳超多维光电子有限公司、京东方、华星光电以及华映等公司。

2 结束语

本文详细梳理了裸眼3D显示中狭缝光栅的分类情况，重点研究了该领域申请情况、申请国以及申请人分布情况，有助于审查员全面了解狭缝光栅在裸眼3D显示领域的基本发展态势，对涉及该领域的审查工作有较大帮助。

参考文献：

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