专利开启视觉盛宴 自由畅享裸眼视界

近年来，随着生活质量的提高，人们越来越希望显示器能够提供更加真实的视觉感受，因此，能够还原三维空间信息的立体显示器越来越受到人们的关注，其中可切换透镜式自由立体显示器具有亮度高、构造简单、容易操作的优点，使得用户无需使用眼镜或头盔等配件即可直接裸眼观看，并且可以在2D/3D显示模式之间自由切换，可适应不同的用户需要。

技术创新活跃

笔者在德温特世界专利索引数据库和中国专利文摘数据库进行专利检索和分析发现，可切换透镜式自由立体显示技术的年申请量总体呈逐年上升的趋势，尤其是进入21世纪后，该技术发展迅速，申请量及申请人数量日益增加。近年来，该领域热度减退，申请量有所回落，这可能与3D行业的整体发展趋缓有关，值得关注的是，日本申请人的申请量明显高于欧洲、韩国和美国申请人。中国作为后起之秀在2010年以后申请量一直处于领先水平，2012年以来，各个国家和地区的申请量基本都有一定的回落，但在2015年至2016年间，中国的申请量又开始增加，迎来了一个新的高峰。由此可以看出，该技术的创新活动仍然较为活跃。

可切换透镜式自由立体显示领域的中国专利申请中，中国申请人为主要申请人，包括京东方集团、超多维集团、友达光电等。国外来华申请占据一定比例，可见其他国家都较为重视在中国的专利布局。该领域的专利申请主要由公司申请，占据了一半以上的申请量，高校和个人申请分别占到15%和13%，而科研单位的申请量较少。一些重点申请人在申请量上占据一定优势，但总体来说，可切换透镜式自由立体显示领域的技术在中国的集中度不高，专利申请的主体仍然较为分散。从专利申请的走向来看，大部分国家和地区的授权率均处在较高水平，创新能力较强，该技术在近年仍是研究热点，但技术发展较快，研究热点转移，也造成了一部分专利申请失效。

研究热点多样

在专利申请所涉及的技术方面，笔者对申请人关注的技术热点进行分析发现，涉及显示效果的技术分支主要包括提高分辨率、减少串扰和条纹、改善视角、提高亮度、改善响应速度和降低功耗；涉及制造的技术分支主要包括简化制程和结构；涉及多功能的技术分支主要包括实现多视点。其中提高分辨率、减少串扰和条纹、简化制程和结构、实现多视点的相关申请数量较大，是该领域的研究热点。

笔者结合相关产品，从检索到的专利文献中根据专利的技术内容、引用频次、申请时间等，梳理了几个重要的基础专利，以探究可切换透镜式自由立体显示技术的基本结构。

1990年日本电信电话株式会社公开号为JPH04112273A的专利文献、1994年日本电气株式会社公开号为JPH0868961A的专利文献相继提出了基于柱状透镜的2D／3D切换装置，该装置在柱状透镜和透明板之间，切换部件通过所注射物质的有无来控制透镜是否发挥作用。然而，由于切换部件的尺寸比较大，该图像切换显示装置也会随之较厚和较大，其显示质量并不高。但这代表了可切换透镜的一种思路，即通过透镜效果的有无来进行2D/3D显示方式的切换。2002年皇家飞利浦电子股份有限公司公开号为EP1438865A1的专利文献中出现了一项新技术，该技术通过引入某种流体实现2D／3D的切换，其切换所依据的是流体在静电力作用下的分布状况，克服了切换性能不均衡的问题，提高了切换性能。2002年日本电气株式会社公开号为JP2004085924A的专利文献中，提出了一种3D／2D图像切换显示装置，包括液晶显示单元以及第一和第二柱状透镜，通过改变第一柱状透镜和第二柱状透镜光轴的相对位置来实现2D或3D显示，在显示2D图像时，对第一柱状透镜进行排列，使第一柱状透镜的光轴从第二柱状透镜的光轴移动透镜节距的一半，从而针对左眼的像素和针对右眼的像素独立地显示相同的图象，有效提高了2D模式时的显示效果。

由此可见，为了实现2D/3D显示模式的切换，常用的基础方式就是透镜效果的有无。而实现透镜效果的有无，则有各种不同的解决途径，但均在显示效果方面存在不足。作为显示领域的一部分，对于“如眼所见”的显示效果的追求，同样也是可切换透镜式自由立体显示技术孜孜追求的目标，或许在不远的未来，随着该技术的不断创新和完善，可切换透镜式自由立体显示器将走进千家万户，给人们带来更为真实的视觉盛宴。