显示专题 | 大幅面超构光栅阵列技术助力光场3D显示（Nanophotonics）

图1. 信息能量按需分配的光场3D显示原理图

LCD屏上子像素调制方式如图2所示，单个体像素内共包含6×3个子像素，其中分配给视角4（红色）的子像素数目为6个，分配给视角3（橙色）和视角5（黄色）的子像素数目为3个，……（图2(a)）。将像素数目按需分配，促使3D显示空间分辨率呈现类高斯函数分布（图2(b)），提升了高需求视角的空间分辨率。

大幅面超构光栅阵列是该设计方案的核心器件。图3(a)是超构光栅单元结构的显微镜图，它由一维超构光栅像素和二维超构光栅像素组成，利用课题组自主研发的光场直写系统制备。图3(b)中展示了由超构光栅阵列生成的光场分布图，3个点状视角分布在中间区域，视角间距为4°。另外4个线状视角分布在两侧，视角间距为10°。

图3. 超构光栅阵列调制角分辨率

图4. 按需分配的彩色动态光场3D显示实验效果

简要小结：该研究工作提出了分辨率渐变调制方法，利用像素化超构光栅阵列调控视角光场分布和视差图像素的投射，实现信息能量按需分配的光场3D显示。通过联合调控像素密度和视角排布以提升高需求视角的空间分辨率、角分辨率以及光照度。该研究可为高分辨率光场3D显示技术提供新的设计思路，有望应用于移动电子设备上。

• J. Hua, F. Zhou, Z. Xia, W. Qiao, and L. Chen, “Large-scale metagrating complex-based light field 3D display with space-variant resolution for non-uniform distribution of information and energy” Nanophotonics, 12(2), 285-295, 2023.