人們對顯示的追求是不斷提高的，從黑白顯示到彩色顯示，從模擬顯示到數字顯示，從低分辨率到高分辨率，從平面顯示（2D顯示）到立體顯示（3D顯示），顯示技術呈現的效果逐漸接近于人眼最適合的觀看效果。裸眼3D顯示不需要佩戴任何助視設備即可獲得三維效果，更符合人們的觀察需求，受到業界高度關注。

目前智能移動終端的顯示屏分辨率已逐步提升至2K、4K，圖像顯示的品質空前提高。人們不禁要問：下一代智能移動終端的顯示技術是什么？答案是顯然的：裸眼3D顯示。國際著名大學和知名企業不斷加大在解決方案、關鍵材料、光學部件和視覺跟蹤等技術方面的研發投入，并已取得重要進步。近年來已有許多商用的裸眼3D顯示設備面世，3D成像效果雖然逼真，但圖像分辨率低、用戶體驗不佳、觀察視覺疲勞沒有實質性解決。因此，裸眼3D顯示仍然是業界渴望解決的的重大難題。

 

納米結構光場3D顯示

 

在國家863計劃重大項目的資助下，蘇大維格課題組經過幾年的不斷努力，將全息顯示與納米制造技術結合，制作了由像素型納米光柵組成的超穎材料用于實現光場調控，將其與液晶或其他顯示屏幕結合，實現了大視場、全視差、高分辨率的動態彩色裸眼3D顯示。該技術可顛覆基于柱狀透鏡陣列或視差屏障法的裸眼3D顯示技術，解決其視疲勞問題，實現裸眼光場再現。

 

貼有基于像素型納米光柵的導光板的5.5英寸液晶顯示屏

 

動態單色3D圖像顯示

 

 

動態彩色3D圖像顯示

 

小知識背景：過去的100多年，裸眼3D顯示在原理上沒有取得根本性的突破，依然是視障原理和柱面透鏡光柵原理，這兩種裸眼3D顯示最大問題是視覺疲勞，至今仍沒有在工業界得到普遍應用。另一方面，1972年獲得諾比爾物理獎的全息技術有與自然界相似的真實感，沒有視覺疲勞，但是，如采用全息原理進行側向導光再現3D圖像，其結構尺度在百納米水平，而且結構變化復雜。國際上，由于無合適技術手段（硬件和軟件算法）在大范圍上實現這樣的納米結構，至今未能在動態裸眼3D顯示的研究上取得重大突破。

蘇大維格課題組通過將表達光場的振幅信息與相位信息分離，達到壓縮所需刷新數據量的目的。通過多年在納米光刻工藝裝備、納米導光結構和納米壓印技術的深度研發，實現了100nm特征尺寸以上的微納米結構高效加工技術與工藝裝備（NanoCrystal200），攻克了大幅面納米結構高精度制備的國際重大難題。為實現基于位相調制超穎薄膜的裸眼3D顯示奠定了工藝基礎。

LCD的技術在不斷進步，目前5.5英寸的智能手機屏幕的分辨率到達2K，像素尺寸僅20微米，如用九個像素構成9視角的體像素，那么3D圖像顯示分辨率仍可達Retina水準。該技術不僅可用于手機、PAD等對體積要求極高的移動消費電子終端，還可應用于游戲機、展示柜等大屏幕顯示器領域。業內人士認為，該技術成果的深化研究和產業鏈深度合作研究，有望為下一代智能移動終端的裸眼3D顯示提供更可行的、革命性的技術解決方案。

 

參考文獻：

1、 Efficient fabrication method of nano-grating for 3D holographic display with full parallax views, Wenqiang Wan, 21 Mar 2016, Vol. 24, No. 6, OPTICS EXPRESS

2、 Multiview holographic 3D dynamic display by combining a nano-grating patterned phase plate and LCD, Wenqiang Wan, 23 Jan 2017, Vol. 25, No. 2, OPTICS EXPRESS