三星研究：超表面薄型显示器实现宽视角裸眼3D与高分辨率2D自由切换
超表面薄型显示器实现宽视角裸眼3D与高分辨率2D自由切换
（映维网Nweon 2026年04月23日）三星电子与浦项科技大学日前介绍了一项研究：超表面薄型显示器实现宽视角裸眼3D与高分辨率2D自由切换：
重新构想基于超表面的3D显示
这种基于超表面柱状透镜的可切换2D/3D显示器，采用由纳米级结构构成的超薄超透镜，能够在平面（2D）和立体（3D）图像之间无缝切换。超表面不仅薄得多，而且能实现复杂的光学功能。
光场显示器能根据观看角度呈现不同的图像
这一方法通过引导来自多个角度的光线，创造出无需眼镜即可体验的、模拟真实世界感知的3D效果，从而推动了光场显示技术的发展。尽管在增强现实等领域前景广阔，但传统光场显示在商业化方面面临挑战，包括光学系统体积庞大、观看角度窄（约15度）、分辨率下降以及依赖实时眼动追踪。
研究团队利用偏振（即光振荡的方向）解决了相关限制，设计出一种能够动态调节焦距特性的超表面柱状透镜（MLL）。
在2D和3D之间切换
示意图展示了超透镜如何根据偏振控制器的状态在高分辨率2D和立体3D模式之间切换
可切换2D/3D显示器示意图
研究首次展示了一种能够通过电压控制在单一器件中实现2D和3D模式切换的超光学系统。对终端用户而言，这是一项突破，因为这最终将允许他们根据需求进行选择：在日常任务中使用高分辨率2D模式，在观看视频时使用沉浸式的多视角3D模式。
系统根据显示屏前的偏振控制器状态，将超透镜在凹面和凸面模式之间切换。在2D观看模式下（例如阅读或浏览网页），超透镜充当凹透镜（控制器开启），抵消凸透镜效应，使光线像穿过平板玻璃一样直射，从而产生清晰的图像。在3D内容模式下，当控制器关闭时，超透镜变为凸面，与现有透镜协同工作，增强深度感并拓宽观看角度。通过这种方式，它可以同时提供2D的清晰度和3D的深度感。
更薄的设计，更宽的视角
传统柱状透镜与改进型超透镜的对比
这项研究的一大成就是同时在厚度和视角方面取得了巨大改进。传统上，高图像质量和宽视角需要大而厚的透镜。然而，研究团队的MLL具有高数值孔径（NA），实现了1.2毫米的超薄厚度和高达100度的超宽视角。这比传统的15度视角提高了六倍以上，允许多个观众从不同位置体验3D内容。这同时展示了纳米级设计如何克服庞大光学系统的局限性。
向商业化迈进了一步
（从左至右）制造的MLL（50 × 50 毫米，25 平方厘米）以及实现柱状透镜功能的纳米级结构
研究超越了简单的概念验证，展示了将超透镜技术集成到实际设备中的可行性。研究团队制造了面积为50×50毫米（25平方厘米）的大面积超透镜，并验证了其在移动设备广泛使用的OLED面板上的可用性。
这项研究由三星电子旗下三星研究院的视觉技术团队与浦项科技大学纳米光子学与集成制造实验室合作完成。
