摘要：三维(3D)立体显示凭借其比传统的二维(2D)显示更具身临其境的视觉感受,越来越得到更加广泛的研究和应用,将成为下一代显示技术的重要发展方向。本文基于边缘场开关(FFS)模式液晶面板,对3D显示中一些关键技术进行了研究。对于快门式(SG)3D显示器件,本文针对制约FFS模式液晶面板应用于SG3D显示器件的瓶颈—响应时间问题,设计制备了FFS模式快响应液晶面板,并采用该液晶面板成功制备了SG3D显示器件。对FFS模式液晶面板响应时间的提升,主要从像素设计的优化、快响应液晶材料的设计,以及低液晶层厚等方面进行了研究。通过对面板像素的模拟,选取了像素电极周期(2nd ITO pitch)为8μm,电极宽度(Slit width)为2.7μm,电极与液晶取向夹角(Slit angle)11°,液晶层厚(Cell gap)从3.55μm减小到2.81μm的优化条件。结合像素结构的优化,设计了低粘度(γ1)、高弹性常数(k2)和高光学各向异性(△n)的快响应液晶材料,在驱动电压基本保持不变的情况下,灰阶响应时间(GTG RT)从7.43ms降低到4.48ms,相对于同样的液晶层厚,面板透过率相比于传统液晶提高了15.6%。同时,控制了白光色度和色温(CCT)的偏移。进一步地,采用FFS模式快响应液晶面板,制备了SG3D显示器件,其3D串扰(Crosstalk)达到3.7%。并且,当Cell gap从2.8μm调整到2.61μm时,优化的灰阶响应时间达到3.18ms,优化的3D crosstalk为3.33%,3D显示效果得到进一步提升。同时,研究了FFS模式下相位延迟(Retardation)对液晶光效和相对色温的影响：在260-350nm光程区间内,Retardation每增加10nm,液晶光效有约3%的提高,色温有约800-900K的降低。对于偏光式(PR)3D显示器件,本文针对垂直方向3D串扰敏感、难以对3D视角进行精确评估的问题,分析研究了PR3D视角机理,推导建立了3D视角精确评估的理论模型。采用该模型,对基于FFS模式面板的PR3D垂直视角、PR的贴附偏差及PR与面板像素的匹配进行了研究。相比于传统3D视角计算方法,引入了串扰、像素开口和光界面折射等参数,提出和构建了新的3D视角评估模型,并推导了计算公式,实验验证了3D视角评估方法的有效性。系统研究了PR3D显示面板主要参数对3D视角的影响：3D视角与BM宽度、像素尺寸,以及玻璃基板和偏振片的折射率成正比,而与玻璃基板和偏振片的厚度成反比。减薄玻璃基板的厚度,是一种提升3D视角行之有效的方法。基于新的3D视角计算模型,推导和验证了当PR帖附发生偏差时的上下3D视角：PR帖附发生偏差时,上下3D视角有偏移发生,视角偏移沿PR相对于像素错位的方向,错位越多,3D视角偏移越大,但总的3D视角基本保持不变。基于新的3D视角计算模型,推导和验证了当PR收缩设计时的上下3D视角：PR收缩设计有利于将上下3D视角向中心汇聚,能实现更好的3D视角效果。对于PR3D显示器件,3D视角机理的分析和理论模型的建立,对于偏光立体显示中3D垂直视角和面板设计的优化具有重要的参考意义。对于3D显示器件对图像的色彩再现能力提升,本文对应用于3D显示的FFS模式液晶面板的标准色域进行了设计研究。模拟分析了光谱对色度的影响,从LED背光源和彩膜两部分光谱进行了调节和优化,通过采用RG荧光粉LED背光匹配新的彩膜光阻,选取彩膜厚度2.2μm时,FFS模式3D显示器件的NTSC色域从65.3%提升到74.9%,sRGB匹配率从83.2%提升到100%,实现了sRGB标准色域的全覆盖,白光透过率达到28.1%。验证了背光源和彩膜光谱波峰位置向颜色纯化方向Shift、以及其半波宽度的窄化有利于色域的提升。