能否成主流3D显示技术的现状与未来解析

能否成主流

3D显示技术的现状与未来解析

小时候，我们看到很多报刊杂志上设计有红蓝3D的插页，总会不禁带上红蓝眼镜一睹3D画面的风采。现在，我们已经可以不用佩戴眼镜，直接观看4K分辨率下质量非常高的裸眼3D画面，这之间的发展也只有短短的十余年。

纵观显示技术的发展，从早期厚重并且不环保的CRT显像管技术已经发展到采用LED背光的轻薄液晶显示技术，在节能和环保方面得到了显著的提升。在分辨率方面，从低分辨和标清分辨率发展到目前的高度普及的全高清分辨率，为用户带来了细腻的画质体验。在显示部分，从平面的画面已经发展到立体的3D画面，这也是显示技术发展的最大突破。

● 民用级3D显示器发展简史

最早的民用级3D显示器，出现在2008年底，由三星和优派两家厂商与显卡巨头NVIDIA共同合作开发，推出了市面上首批的3D显示器产品。自此，民用级显示器的画面发展到从平面转变为立体。

第一批的3D显示器，不论是三星还是优派的产品，都采用了16:10屏幕比例的22英寸宽屏设计，这个尺寸比例也是当时最受消费者欢迎的规格，而当时推出的两款产品采用了NVIDIA的3D解决方案，使用时需要搭配上NVIDIA自己研发的售价昂贵的3D眼镜和NVIDIA的显卡以及驱动。这样对于用户来说，增加了非常多的购买成本，因此早期的3D显示器并没有引起消费者的广泛购买欲望。

之后随着16:9屏幕比例从电视引入显示器产品线，支持1920×1080全高清规格的3D显示器在2010年正式来到消费者的身边。然后，3D显示器的尺寸从22英寸扩展到已经涵盖23英寸、23.6英寸、24英寸以及27英寸这些尺寸规格。

再然后，由于NVIDIA的3D解决方案必须使用全套的NVIDIA产品，购买成本过于昂贵，因此众多显示器厂商开始开发自己的3D解决方案，包括三星的自主快门式3D解决方案，LG Display的偏光式3D解决方案，AMD的快门式3D解决方案等等，这些产品和技术也一直沿用至今。

电影《阿凡达》的上映，让全世界用户充分体验到了3D的震撼表现，自此3D显示器的关注度和推广力度也不断的提升。

凭借着关注度的提升，3D显示器的数量也开始增加，从2010年开始，偏光式和快门式两大3D显示器阵营也正式形成。其中三星、长城、明基等厂商在快门式3D显示器阵营中，LG、AOC等显示器厂商全力主推偏光式3D产品，而华硕、优派、Acer等等厂商则是同时推出两种技术的3D显示器，保持中立。

2011年底，LG率先推出了一款20英寸的民用级的裸眼3D显示器，随后的2012年初又推出了25英寸的裸眼3D显示器，但是由于裸眼3D显示器售价非常昂贵，并且技术限制较多，用户体验并不够优秀，所以很快便被消费者所“遗忘”。

随着时间的发展和技术的成熟，2011年中，3D显示器大爆发，所涵盖的产品全部以快门式和偏光式3D显示器为主，并没有裸眼3D的相关产品。而基本上市面上所有的主流显示器厂商都推出了一款或者数款全新的3D显示器，因此为消费者所提供的选择逐步丰富起来。

2012年和2013年初，是3D显示器比较惨淡的时间段，由于广视角面板显示器大量普及，并且售价下滑，因此消费者的关注主要转向广视角产品，对于3D显示器的关注持续走低，3D显示器的销量也不够理想。

揭秘3D原理：如何欺骗眼睛

将画面从平面变成立体，听起来很炫，看起来也很炫，那么是如何实现的呢？事实上，目前的3D显示技术在用户观看时，可以分为佩戴眼镜观看和不佩戴眼镜观看两个种类，而后者也就是我们俗称的裸眼3D显示。我们前面所介绍的所有无论是快门式还是偏光式的3D技术都需要相关眼镜的配合才能够让用户观看到3D画面。

● 偏光式3D显示原理

目前市面上的3D显示技术主要分为主动式3D方案和被动式3D方案，那么这个偏光式的3D显示技术就是采用的被动式3D显示方案设计。目前市面上的被动式3D技术解决方案以及相关液晶面板的主要提供商就是韩国知名的面板厂LG Display，简称LGD。包括LG、华硕、AOC、Acer、优派等品牌在内的偏光式3D显示器，均采用了LGD生产的面板，并且搭配了其相关的3D显示技术。

除了显示器之外，目前大部分国产品牌和韩系的LG在电视产品上，也采用了LGD的偏光式3D液晶面板。

偏光式3D技术工作原理

偏光式3D技术的工作原理主要是显示器和眼镜上分别有偏光膜的设计（类似一个涂层的概念），一副画面在显示器传达出来之后，被分割成为两个画面，透过偏光式3D眼镜传达给观看者的眼睛，再有观看者的大脑进行图像的合成，这样就看到了3D的立体画面了。

● 快门式3D显示原理

偏光式3D技术是采用的被动式3D方案，而快门式的3D技术则是采用了主动式的3D解决方案设计。目前的快门式3D显示技术，除了NVIDIA这个老牌厂商之外，包括三星、AMD等均有自己研发的快门式3D解决方案，并且均十分成熟。相比偏光式3D产品来说，快门式3D显示器数量较少。

快门式3D技术工作原理

快门式3D技术的工作原理，与偏光式截然不同。目前的主流快门式3D显示，主要是将画面的刷新率提升到120Hz（普通液晶显示器刷新率为60Hz，目前华硕已经推出144Hz刷新率的3D显示器），而显示器的画面就会以帧序列的方式不断的左右交替发送出来，然后通过快门式的3D眼镜以同步的刷新率接收这些画面信号，保持与2D画面相同的帧数传达给我们的眼睛。由于画面刷新速度很快，因此会让我们的大脑产生错觉，从而形成3D画面。

● 裸眼3D显示原理

相比前面的快门式和偏光式3D解决方案来说，目前裸眼3D技术并不足够成熟。从技术分类上来看，目前的裸眼3D主要分为光屏障式、柱状透镜、指向光源、MLD多层显示技术四种。

光屏障式裸眼3D技术工作原理

光屏障式3D技术的实现原理是使用一个开关液晶屏、偏振膜和高分子液晶层，利用液晶层和偏振膜制造出一系列方向为90度的垂直条纹。光通过这些几十微米宽的条纹，就形成了垂直的细条栅模式，称为“视差壁障”。这种技术利用安置在背光模块和液晶面板间的视差壁障，在立体显示模式下，应由左眼看到的图像显示在屏幕上时，不透明的条纹会遮挡住右眼信号；同样，应由右眼看到的图像显示在屏幕上时，不透明的条纹会遮挡左眼信号。这样，将左眼右眼可视画面分开，观看者就获得了立体影像。

柱状透镜裸眼3D技术工作原理

柱状透镜的原理是在液晶显示屏的前面加上一层柱状透镜使液晶屏的像平面位于透镜的焦平面上，这样在每个柱透镜下面的图像的像素被分成几个子像素，这样透镜就能以不同的方向投影每个子像素。于是双眼从不同的角度观看显示屏，就看到不同的子像素。不过像素间的间隙也会被放大，因此不能简单地叠加子像素。让柱透镜与像素列不是平行的，而是成一定的角度。这样就可以使每一组子像素重复投射视区，而不是只投射一组视差图像，从而形成3D影像。

指向光源3D技术实现的方法是通过搭配两组LED，配合快速反应的LCD面板和驱动方法，让3D内容以排序方式进入观看者的左右眼，由于互换影像产生视差，进而让人眼感受到3D三维效果。

MLD多层显示技术通过一定间隔重叠的两块液晶面板，实现在不使用专用眼镜的情况下，观看文字及图画时所呈现3D影像的效果。

红蓝3D技术由于原理非常简单，并且已经淘汰，因此本文不再介绍相关内容。

三大类3D技术优劣势解析

快门式、偏光式和裸眼三种3D的技术和解决方案设计有着较大的区别，因此它们之间的实际表现效果也会有较大的差异和相应的优势、劣势。紧接着，我们就为大家一起探讨一下这三种模式的3D技术究竟有什么样的优劣势。

● 快门式3D技术优劣势解析

首先我们先来说说快门式的3D显示技术的优势和缺点有哪些。

由于快门式3D技术的实现原理和解决方案就与120Hz的刷新率有关（目前已经推出了144Hz刷新率的相关产品），因此无论是显示器端还是眼镜的接收端，都需要这个刷新率的支持。所以快门式3D技术的缺点就是因为眼镜也会进行120Hz的不断刷新接收画面，因此容易受到外界的干扰，产生画面中断、亮度大幅度降低、闪烁等等问题。而快门式3D的优势就是其3D画面的景深表现非常出色，并且用户可以自行调节，为用户带来的体验性较强。

● 偏光式3D技术优劣势解析

接着，我们来看看偏光式3D技术的优势和缺点会有哪些。

目前市面上能够见到的快门式3D显示器相比偏光式3D显示器，数量少很多，其中最主要的原因就是偏光式的3D显示器成本较低，因此售价就比较亲民，最低的价格甚至不足1500元，而快门式的3D显示器售价则广泛在3500元之上。偏光式3D技术又被成为“不闪式3D”，这也就代表了这种3D解决方案不会造成画面的闪烁，但是景深的表现并没有快门式的出色，并且偏光式3D技术在观看3D画面时会造成分辨率减半的窘境，这一点也是目前用户最苦恼的。

● 裸眼3D技术优劣势解析

最后，我们来看看裸眼3D技术的优势和缺点会涵盖哪些方面。

目前的裸眼3D技术，虽然免去了用户佩戴眼镜的烦恼，因此不会造成画面亮度降低的问题，也不会因为眼镜影响用户日常使用的体验性，但是用户在进行裸眼3D屏幕的观看时，需要在特定的位置和角度才能够观看到完美的3D画面，如果角度或者位置有偏差，那么3D的效果就会大大折扣。再有，目前的裸眼3D与偏光式3D一样，会有分辨率减半的问题存在，因此如果用户需要观看全高清规格的3D画面，需要原始分辨率达到接近4K的标准才行。此外，目前的裸眼3D成本较高，因此相关的产品售价也会偏高。

此外，三种3D显示技术还拥有一个共同的缺点，就是用户长时间观看时，会造成严重的视疲劳感，无论是佩戴眼镜还是不佩戴眼镜，都会引发这个问题，这也与目前的3D技术解决方案有着直接的关系。

裸眼3D距离我们还有多远

● 裸眼3D是3D画面技术的最终发展形态

十余年前的红蓝3D，是最简单的3D表现形式，目前已经基本上淘汰了，但是红蓝3D让人们初窥了立体画面的门径，也引起了人们对于立体画面的兴趣。之后随着技术的发展，人们将3D技术广泛的应用到了屏幕显示上。快门式3D技术和偏光式3D技术两种解决方案都已经高度的成熟，并且用户在实现3D上全面的傻瓜化，操作极为简便。但是上述的所有3D技术在观看画面时都需要用户佩戴眼镜，这对于用户来说其实并不方便，并且很多用户表示佩戴眼镜观看3D画面非常不舒服。因此，我们可以认为目前的偏光式或者快门式3D技术都只是过渡阶段的产物，裸眼3D这种最舒适的体验才会是未来3D画面发展的最终形态。

● 4K或者8K规格能够解决裸眼3D分辨率折半问题

以目前的水平来说，无论是偏光式3D技术还是裸眼3D技术，由于其技术原理本身的限制，都会造成分辨率折半的问题，这是除了3D视角之外，对于用户体验来说最不能忍受的就是3D画面的显示下，分辨率会折半。也就是说，原来1080p的规格画面，折算成裸眼3D画面时，只剩下540p，甚至都没有达到720p的水平，严重的影响用户的实际体验感受。

东芝发布的4K分辨率裸眼3D电视55ZL2

从2012年开年时分，4K分辨率的概念被正式提出，同时8K分辨率的相应产品也跟随者现身。并且在2013年的CES大展上，更多的厂商加入到4K分辨率和8K分辨率这个行列中，因此我们可以看到相关的产品和产业在今年会得到高速的发展。目前已经有部分厂商将4K分辨率与裸眼3D技术相结合，这样传输出的裸眼3D画面即便分辨率折半，也能够达到1080p的规格，这样就可以为用户有效的解决画面细腻程度体验性的问题。但是，日本NHK表示将在2020年左右播送超高分辨率规格的电视信号，因此我们可以看到4K分辨率平民化距离我们尚需时日。

● 裸眼3D面板产能现状

目前的市面上，裸眼3D面板的主要生产厂商很多，其中较大的主要以韩国的LG Display和台湾的奇美电子、友达光电为主。对于裸眼3D面板的生产，由于解决方案部分的限制（目前主流的裸眼3D技术主要是光屏障式和柱状透镜），其中一个最大的生产障碍就是保证与液晶分子点对点的对应3D贴膜，需要非常细致的技术和工艺。也正是因为高工艺的制造，成品的良品率并不能够得到保证，相应的成本也急剧增加，因此在量产方面十分困难，所以目前来看裸眼3D面板的产能十分有限。

LG裸眼3D显示器

● 阻碍裸眼3D发展的因素有哪些？

① 技术不够成熟。相比快门式或者偏光式的3D技术，裸眼3D技术摆脱了眼镜的束缚，这是最大的优势，但是目前的裸眼3D显示设备必须要在特定的角度和位置才能够观看到最佳的3D画面，并且目前的大部分成品都会有视角限制的缺陷，这是其一。其二，虽然4K分辨率能够解决裸眼3D画面分辨率折半的问题，但是4K分辨率相关设备本身就是在刚起步的阶段，并没有成熟和量产，因此谈到对于裸眼3D技术的扶持和弥补，仍为时尚早，分辨率折半的问题仍然没有获得妥善的解决。而目前针对技术上带来的缺陷，仍然没有新的突破。

② 售价昂贵。无论是手机、相机、电视、笔记本电脑还是液晶显示器，只要与3D技术沾边，售价都会比一般的同类型产品高出很多，如果是搭配上裸眼3D技术，目前来看更是处于天价的水平，因此消费者目前只停留在感兴趣的阶段，并没有实际的购买行为。价格过高的原因主要是裸眼3D的生产成本过高，包括研发技术和面板的制造，再加上良品率的控制，都需要非常高的成本。

③ 视疲劳。视疲劳这一点也是最重要的阻碍因素。接触过3D的朋友，尤其是接触过裸眼3D设备的朋友，我相信大家都只是抱着尝鲜的态度来体验这些产品，很少有用户长时间的观看裸眼3D的画面。因为裸眼3D技术目前来看主要是通过穿插的画面将画面分开投射到用户的双眼，再由大脑合成3D画面，所以长时间的观看3D画面会造成用户眼睛的强烈疲劳感，损伤视力，同时也会造成大脑的疲劳。

④ 应用稀缺。没有应用的支持，用户即便购买了裸眼3D的设备又能怎样呢，难道用来砸核桃吗？而且现阶段的3D片源，主要针对于偏光式或者快门式技术的3D解决方案进行制造，如果升级到裸眼3D设备，这些片源需要再次进行改革和升级，才能够进行播放，这无形中就造成了更多的成本和麻烦。因此针对于裸眼3D的应用，包括片源、电视信号、游戏等等也是目前非常大的阻碍因素。

富士3D W3数码相机

● 裸眼3D距离我们还有多远？

目前全球最大的面板提供厂商LG Display早在2010年就表示正在研发裸眼3D技术以及相关的产品，但是至今仍然没有突出的改进和成效。LG Display的高层表现裸眼3D技术目前还有很多问题没有得到解决，并且生产的成本比较高，因此还不能够大规模的量产。

虽然很多厂商都表示在2013年左右就能够推出比较成熟技术涵盖的裸眼3D产品，但是从目前的形式来看，这个时间点仍然要继续往后推。虽然裸眼3D是未来发展的一个必然的重要趋势，但是如果技术没有突破，就难以引起消费者的购买欲望，这样就更不会有厂商愿意推出或者研发相关的产品，恶性循环。

根据笔者的了解以及目前市场状况来看，裸眼3D的大批量面市至少还要一到两年的时间，并且一定会率先在手机、平板电脑、笔记本电脑等等移动设备和小尺寸的液晶显示器产品上实现普及应用，而大尺寸的裸眼3D电视在普及上仍然需要更久的时间。因此，在目前来看，只有裸眼3D技术有了一定的突破之后，才能够来到消费者身边，这也是现在最需要解决的问题。

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/291cdc7cf46527d3240ce0ff.html