傳統(tǒng)3D顯示技術(shù)采用周期結(jié)構(gòu)調(diào)制光場，易引起圖像串擾和輻輳調(diào)節(jié)矛盾等問題，視覺體驗感不佳。研發(fā)團隊采用四變量可變的像素化metagrating調(diào)制3D圖像位相信息，結(jié)合全息取樣顯示方法，再現(xiàn)會聚視點。在位相分布不變的情況下，刷新圖像振幅信息，大幅減小了數(shù)據(jù)處理量。進一步地，結(jié)合彩色濾光片實現(xiàn)了無視覺疲勞的彩色3D顯示。

團隊理論計算了會聚視點再現(xiàn)角間隔與像素化metagrating周期和取向變化的關(guān)系。像素內(nèi)結(jié)構(gòu)變化精度達到亞納米級才能形成會聚視點。例如，為獲得0.7°的視角間隔，metagrating周期調(diào)控精度需達到0.12nm。為了攻克亞納米精度metagrating的制備難題，研究團隊自主研制了紫外連續(xù)變頻納米光刻系統(tǒng)，可實現(xiàn)亞納米調(diào)控精度的像素化metagrating制備。      為了進一步驗證metagrating對3D光場調(diào)制的正確性，研究團隊制備了6inch到32inch幅面，含不同metagrating結(jié)構(gòu)參數(shù)的視角調(diào)制板。將視角調(diào)制板與液晶屏幕結(jié)合。在LED光源的照明下，實現(xiàn)了16個視角的精確調(diào)制，得到了視場角為50°的真彩色3D顯示效果，重現(xiàn)3D圖像具有連續(xù)平滑的運動視差。

為了提高3D顯示體驗效果，研究團隊設(shè)計并制備了緊密連續(xù)取樣視點的metagrating像素結(jié)構(gòu)，再現(xiàn)連續(xù)3D光場的波前信息，重現(xiàn)了單色和彩色的3D光場信息。利用相機模擬單個眼睛調(diào)焦過程時發(fā)現(xiàn)，投影在不同深度的彩色字母與真實物體的深度信息一致，攻克了以往3D顯示中的輻輳調(diào)節(jié)矛盾這一國際難題。      綜上，研究團隊提出的基于像素化metagrating的全息采用3D顯示技術(shù)與平板顯示結(jié)合，實現(xiàn)了具有運動視差的寬視角彩色動態(tài)3D顯示，并解決了3D顯示中輻輳調(diào)節(jié)矛盾引起的視覺疲勞。此外，該器件結(jié)構(gòu)輕薄，易于批量復制，為今后在移動顯示設(shè)備上實現(xiàn)高品質(zhì)3D效果提供了全新解決方案。