目前常用的三维显示技术，一般是通过人眼的双目视差和视觉暂留效应实现的三维效果。由于丢失了深度信息，会引起辐辏调节冲突，使观看者产生不适感。光场显示是通过复现物体表面光线的真三维显示技术，其拥有良好的用户体验，符合人们对于未来显示的需求。文章梳理了各种光场显示技术的原理和特点，分析了国内外光场显示技术的发展现状，整理了国内外的研究进展和代表性样机的性能，最后对我国光场显示的发展进行了展望。我国光场显示虽然起步稍晚，但经过多家科研机构的一致努力，已在国际上拥有一定的地位。

为提高矢量光场显示亮度和视角均匀性，提出了一种应用于圆偏振光场成像的超构光栅结构。利用严格耦合波分析，逐像素对超构光栅结构进行仿真，研究了入射光偏振状态、光栅结构、入射角度对-1级光衍射效率的影响规律。仿真结果表明，圆偏振光显示可以使得光栅衍射效率稳定高效，当光栅周期为500 nm时，与基于TE和TM设计的光栅结构相比，圆偏振光设计的光栅结构衍射效率提高了18.5%和2.6%；光栅高度和占空比对衍射效率具有明显的影响。综合考虑光栅制备难度、衍射效率和视角均匀性，设计了一种高度为0.6 μm，占空比为0.4的光栅阵列结构应用于圆偏振光场显示，系统衍射效率可以达到40%以上，具有较优的综合性能，对超构光栅设计制备和裸眼3D显示具有一定指导意义。

通过光刻工艺和热熔法，制备了形貌均匀、尺寸可控的微透镜阵列，通过反应离子刻蚀技术制备用于改善光提取性能的纳米光栅结构，成功制备出高效光提取的微透镜/纳米光栅组合的微纳复合结构。研究了等离子体处理对纳米光栅形貌的影响规律、纳米光栅的形成机理以及微透镜/纳米光栅微纳复合结构光提取性能。实验结果表明，通过改变等离子体处理工艺条件，可实现纳米光栅周期与深度的调控，从而得到不同尺寸的微透镜/纳米光栅复合结构。当微透镜高度约为19.6 μm，纳米光栅尺寸约为周期600±50 nm、深度20±5 nm时，微透镜/纳米光栅微纳复合结构可以在不改变绿光有机电致发光二极管器件电学特性的前提下，有效提高有机电致发光二极管器件的外量子效率，比单纯的有机电致发光二极管器件提高33%。

针对集成成像视场角狭小的问题，设计并制备了一种柔性圆孔驱动电极控制液晶分子偏转的可弯曲和焦距可调的柔性液晶微透镜阵列。利用光刻技术在柔性ITO基板表面刻蚀并形成规则的圆孔阵列电极，旋涂工艺制备柔性聚酰亚胺（PI）膜层，PI膜层经60℃加热5 min后，再利用等离子体在功率630 W条件下处理5 min固化成PI取向层。利用液晶盒成盒工艺将上、下基板组装成液晶透镜，研究未弯曲和弯曲曲率半径7.5 cm条件下液晶微透镜阵列的光学性能。实验结果表明，所制备的液晶透镜在未弯曲和曲率半径为7.5 cm的情况下均可实现聚焦功能，且液晶微透镜阵列的干涉圆环均匀，聚焦光斑小。在驱动电压3~5.3 Vrms下，弯曲曲率半径为7.5 cm的液晶微透镜阵列焦距可调的范围为0.43~1.05 mm。