近些年,随着3D电影的普及,人们对显示技术的需求也在日益提升,人们在需求舒适的3D效果的同时也需求更加轻便的显示器件。就此本文提出了一种基于指向性背光的周视裸眼3D显示器件。和传统的基于几何光学(柱面透镜,视差屏障等)的裸眼3D显示器件相比,能够形成环形的视场,提供周视的显示效果,和现有的许多使用旋转屏幕的可周视的裸眼3D显示器件相比,更加的小巧和轻便,是符合人们对显示技术发展的期望的。本文基于指向性背光,对环形光场进行离散采样以压缩数据。更进一步地,将离散光场的位相和振幅信息分离。使用LCD显示屏实现多视角编码合成3D图像的实时刷新。利用像素型纳米光栅结构组成的位相板实现离散光场位相信息重现。通过匹配位相信息与振幅信息,可在显示器上方的环形观察视点重建离散光场,并获得可周视的裸眼3D显示效果。本文详细研究了像素型纳米光栅结构对光线的调制机理,定量分析了影响调控光线的主要参量,并使用时域有限差分法对光线通过像素型纳米光栅后的光场分布进行了计算和研究。然后使用了课题组自行研发的双光束干涉光刻系统,制备连续变频、连续变角度的纳米光栅结构。同时,论文分析了光场重建过程中可能出现的图像畸变问题,提出了减小畸变的图像采集方法,并依照位相板的像素排列方式对采集的视差图像进行了编码混合。为了实验验证本论文提出的桌面裸眼3D显示技术的可行性,选取了三个互成90度的观察方向,制作了具有16个视角,可从正、反、侧面观察重构虚拟物体的裸眼3D显示样机。