在2000年早期，42寸的等离子体电视刚刚出现在市场时，其标价超过一万美元。而今年，LCD超过了等离子体（图1），3-D TV也正在步入普通家庭。
自1993年以来，这种进展的一部分是成立了由显示器制造商和开发商组成的美国显示联盟（USDC）。作为显示器领域的新成员，3-D技术，“给剧场应用中带来很大冲击，并且已经为进入家用高清市场做了充分准备。”USDC的CTO Mark Hartney这样认为。
最近该联盟和Insight Media在旧金山举办了一次3-D商业论坛和展览，展示了这方面的很多创新。根据TFT-LCD市场研究公司DisplaySearch的主管Jin Kim的介绍，像德州仪器（TI）的数字式光处理（DLP）投影技术（图2）之类的立体成像系统已经达到了新的高度，另外像PureDepth公司的多层显示方法已经可以提供“真实”的3-D图像。
立体图像的成像
目前3-D电视和影院选择的是立体成像技术。为了在2-D屏幕上实现具有深度感的影像，需要一只眼睛看左边的剧场图像，另一只看右边的剧场图像。为了符合观众两眼间的平均距离，摄像机要产生出两个图像，图像分开的距离被调整到64 mm。
在影院中，大部分常规的3-D立体成像方法都是在投影透镜前放一个开关，再以非常快的频率交替地进行左边和右边的偏振，这样就看不到闪烁现象。开关偏振的方式为使一个图像的圆偏振方向与另一个图像圆偏振方向之间的相角保持180°。这就是屏幕上得到的效果。
反过来，观看者戴着一副偏振方向相反的眼镜，可以有效地分离左眼和右眼的画面，这样每个眼睛就分别地看到对应的剧场图像。之后大脑就接管这些图像，将分离的图像进行合成就在2-D图像基础上实现了深度感。
数字微镜器件面板
数字微镜器件（DMD，图3）是TI 3-D DLP高清（HD）电视的核心部件。基于MEMS技术的DMD已经具有20年历史，比目前正在使用的表面微加工技术的发明还要早。与传统的MEMS工艺不同，晶体管和用于连接晶体管的金属互连层是先制造的，之后通过一个低温工艺将MEMS部分集成到完成工艺的CMOS芯片顶部。该双层结构具有微小的不共面反射镜，倾斜角度达±10°，可以反射偏转来自投影透镜的入射光。虽然如今的DMD通常由超过一百万的反射镜组成，但他们可以实现微镜数目高达两百万的阵列，对应的清晰度为1920 x 1080像素。
3-D DLP投影系统通常采用三个DMD，每个器件负责一种颜色：红色，绿色和蓝色。每一种颜色都机械粘附在一个色彩分离棱镜上。光源照亮每个DMD，之后通过另一个棱镜将光进行再合成，并导入到投影透镜。
单DMD系统更复杂一些，采用由3-6个色彩分区组成的彩色圆盘（碟片）。该圆盘是带有色彩涂层的玻璃盘。根据TI DLP电视的项目经理Ken Bell介绍，所使用圆盘的六个分区分别带有红色、绿色、蓝色、靛色、黄色和紫红色的滤光片，这样显示的图像具有更多的鲜明色彩因而图像显得更亮。圆盘在DMD照明光路中旋转，并输出色彩序列。每个反射镜的开关速度为8毫秒，通过单旋转圆盘与输入信号的同步工作，一个单DMD可以顺序输出六种不同的色彩。这样的输出速度下，肉眼可以将图像复合并看到连续的灰阶显示。
为DLP电视制造3-D效果需要与立体电影同样的元素。但并不是在观看电视时将偏振滤光片放到投射透镜前部，而是在眼镜上加装有源快门，在左右偏振之间以每秒每眼60次的速度开关。该电视可以提供一个同步IR信号，发射到佩戴的眼镜上，因此观看人可以在房间的任意角落欣赏3-D电视。
硅基液晶显示
技术上讲，硅基液晶（LCOS）技术是另一种LCD，可以通过施加电场控制存放液晶的两个平行板的距离来控制投射的光量。然而，两者之间有着巨大的区别。光线要穿透LCD玻璃平板之间夹层的液晶，而LCOS则是采用一块硅背板来反射光线。第二个不同是两种技术现实纯黑图像的方式，纯黑图像的质量对获得高对比度很关键。
在典型的LCD器件中，黑色是通过在液晶单元缝隙之间施加电场实现的。然而，靠近玻璃基板的分子依赖于液晶的对准，因而很难控制。这样，当现实黑暗图像时，这些分子容易造成光泄露，减弱了暗色的不透光度。
相反的，LCOS器件在显示黑色时不施加电场并且表面分子都处于准确对准状态因而消除了这种现象。
在LCOS基产品中，例如索尼公司的SXRD 3-D投影单元（图4），通过将单元缝隙降低到小于2 祄，并在硅背板上采用合适的偏振技术可以获得高达1800:1的高对比度。索尼的开发人员也消除了在SXRD器件结构中一般用于保持平行板距离的“间隔层”。这样可以降低散射，并可以反射光线防止高对比度图像的性能恶化。
自动立体成像
传统的立体成像需要佩戴眼镜。这促使越来越多的公司致力于自动立体成像方法的开发，这样用户就可以摆脱眼镜来体验3-D图像。
然而，这些立体成像系统需要左眼只能看到那些故意显示给左眼的图像；右眼也是这种情况。为了不采用眼镜就能实现这一点，需要采用像晶状体透镜之类特殊的滤光片，将其放置在电视屏幕前，这样对应的光线可以分别直接进入左眼和右眼。由于每只眼睛只看到电视上一半的像素，因此这样的透镜只能获得一半清晰度的3-D图像。
在整个房间范围内有效地获得3-D图像非常困难，而且经常会造成只在某些小区域才有最佳的3-D效果。
重叠透镜技术可以放在显示器前面，无论是等离子体或液晶。尽管自动立体图像成像技术可以让观看者免于佩戴眼镜，但这种技术目前还是太过昂贵。
多层显示
“目前已有体验3-D视觉深度的最佳方法之一是将图像叠层。”Kim说。PureDepth采用的正是这种方法。其概念非常简单：将两个不同的LCD叠层，一个是不透光的，一个是透光的，并且使用一个共同的背光源。该方法不仅限于LCD，还可以用于光控双折射（OCB）和有机发光二极管（OLED）。
每个显示平板通过图像显示的坐标接收到独立的控制信号。受专利保护的间隙单元位于显示平板的光学叠层中，消除了显示层之间的互相干扰，保证了兼容性并完成了光学校正。其结果是真正的多层视觉显示（图5）。然而，所付出的代价是需要把每个平板的成本都加在一起。
对3-D体验的热情目前已经抓住了影院市场，像梦工厂这样的电影公司瞄准将3-D引入所有的动画作品，并且不需要眼镜。与此相似，视频游戏和其他娱乐载体都是3-D技术的自然应用。其他领域中，能否采用立体成像技术还需要进一步观察的是家庭应用分支，或者问题是当前的技术能否被更新、无需眼镜的自动立体成像和多层显示方法取代。
（资料来源：Semiconductor International）
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