面向裸眼三维显示的纳米结构指向性背光的机理研究

To solve the compatibility problem between the glasses-free three dimensional display technique and two dimensional panel display techqiue, and enhance the three dimensional performance effect, this project will study a kind of glasses-free 3D display technique based on directional backlight using nano- structrure.Main points including: Information coding and outputting mechanism of the glasses-free 3D display technique using directional back light unit, principle of directional back light unit,modulation mechanism between nano-structure and light field. Optimization of glasses-free 3D display system using directional back light, design of directional back light unit, functional optimization of nano-structrue. Fabrication of directional back light uing hybrid lithography combined projection and interference photolithography. Fabrication of 3D display system based on time and spatial multiplexing LCD technique and directional back light unit. Application research for mobile intelligent terminal.. The project results will deepen our understanding of glasses-free 3D display uning directinal back light unit, accelerate commercial application process of high quanlity 3D display technique, and promote the development of 3D display industry.

为解决现有裸眼三维显示技术与二维平板显示技术的兼容性问题，提升三维显示效果，项目研究一种基于纳米结构指向性背光的裸眼三维显示技术。拟从显示机理、系统设计、结构制备等方面展开深入研究。主要内容包括：指向性背光裸眼三维显示技术中的信息编码与输出机理研究，指向性背光形成机制的研究，背光纳米结构对光场的调制机制研究。指向性背光裸眼三维显示系统结构的优化设计，指向性背光模组的结构优化，纳米结构的功能优化。基于投影与干涉混合光刻技术的纳米结构指向性背光的制备，基于时空复用的液晶显示技术与指向性背光模组的三维显示系统原理样机的制备研究。面向移动智能终端的应用探索。.项目的研究有利于加深人们对指向性背光裸眼三维显示技术的理解，加速高品质三维显示技术走向市场应用的进程，从而促进三维显示产业的发展。

3D 显示能够提供具有深度感的立体视觉信息，可以广泛应用于娱乐、军事、医疗、教育等领域。目前，主流的 3D 显示技术中视角调控方式多基于几何光学，比如视差屏障技术、柱透镜阵列技术、微透镜技术等。受制于结构尺寸、加工手段等因素，几何光学对光线的调控能力有限，因此得到的3D图象具有低视场角、分辨率低、串扰、视觉疲劳等问题。. 本项目研究了3D显示中像素型纳米光栅的衍射光场调制机理，提出了位相与振幅分离式的视角调制方法，通过变周期、变取向的衍射光栅像素的编码，来调制衍射光场的分布，实现会聚式的多视点光场分布，利用液晶显示屏对不同视角的像素开关，实现图像的振幅刷新，两者合成形成多视点3D显示基本构架。本项目系统性地研究了衍射光学元件对衍射光场调控机理，分析了其视角调制特性，并提出了基于纳米结构指向性背光的裸眼3D显示机理。实验中，完成了16视角的真彩色3D显示样机的搭建，分别得到了16个RGB三色光的会聚视点，视点角度间隔均为3°，单幅彩色图像分辨率为640×360，3D图像视差连续、无鬼影、色彩还原度高，视场角为50°，单视角的 FWHM 测量值为1°，与理论值一致。此外，投影设备也可以作为振幅刷新的器件，像素光栅与投影设备结合实现多视点3D投影，通过优化像素光栅尺寸、排布来实现虚实融合、大视窗和高亮度3D显示；像素光栅的空间复用技术则完美实现了彩色3D投影技术。