探索--具有微納結(jié)構(gòu)的固態(tài)立體彩色顯示材料與器件

1、課題類型：課題類型：1.1.探索導向類探索導向類■申請受理編號：申請受理編號：2.2.目標導向類目標導向類□國家高技術研究發(fā)展計劃（863計劃）專題課題申請書技術領域名稱：新材料領域?qū)ｎ}名稱：納米材料與器件申請指南技術方向：納米電子，光子材料與器件課題名稱：具有微納結(jié)構(gòu)的固態(tài)立體彩色顯示材料與器件申請人：依托單位：中華人民共和國科學技人民共和國科學技術部二零零六年二零零六年九月九月十日23.2課題主要研究技術的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢，課題

2、主要研究技術國內(nèi)外專利授權(quán)情況長期以來人們一直在尋求一種能夠在三維空間內(nèi)顯示圖象的技術。電視是已經(jīng)相當成熟的平面顯示。觀察者只能在正對屏幕的一定區(qū)域內(nèi)觀察圖像，不能獲得任何關于圖像的深度信息。三維立體顯示則不受觀察者所在位置的影響，觀察者可以圍繞顯示體360進行觀察。并且三維顯示所能表達的信息量遠遠超過了平面顯示，它能即時表現(xiàn)物體任何一個角度任何一個部位的動態(tài)信息。這些優(yōu)點使得三維立體顯示技術在光信息、醫(yī)療、國防等領域具有廣泛的應用前景

3、，現(xiàn)在世界各國都在競相開發(fā)相關的三維立體顯示技術。目前仍然有很多研究者利用二維顯示技術來表現(xiàn)三維立體空間，稱之為虛擬三維顯示，如日本東芝公司開發(fā)了一種平面立體顯示技術。其原理主要是利用了人的雙眼的視差，利用左眼和右眼接收到的不同圖象，從而產(chǎn)生立體的感覺。但是由于其存在圖形顯示更新頻率低，動態(tài)顯示困難、圖形分辨率低等問題，不能滿足未來立體顯示的要求；另一種三維顯示技術——全息術則利用的是光的干涉。它不同于平面顯示技術，它顯示的圖象具有真實

4、的體積，然而全息映像技術僅僅是記錄物體的靜態(tài)立體映像，尚不能主動創(chuàng)造立體圖像，不適合計算機的控制，而且對觀察范圍也有較大的限制。體三維顯示技術顯示的是真實的立體圖像，如Perspecta(Proc.SPIE4297(2001)227)系統(tǒng)。Perspectra的旋轉(zhuǎn)面是一個直立投影平面。在顯示物體的三維圖像時，先通過軟件生成物體的剖面圖，將構(gòu)成物體的剖面圖高速投影到高速旋轉(zhuǎn)的投影面上去，利用人眼視覺的暫留效應產(chǎn)生物體的立體影像。Pers

5、pectra采用了三塊DLP（數(shù)字光處理）芯片，分別控制形成紅、綠、藍三種顏色的剖面圖像，通過底座固定的光學系統(tǒng)以及隨馬達同步旋轉(zhuǎn)的光中繼鏡片的反射，最終投影至屏幕上面。但是Perspectra的掃描體顯示由于旋轉(zhuǎn)屏幕遮擋造成的死區(qū)太多，并且對旋轉(zhuǎn)屏幕的平穩(wěn)性要求較高，任何震動都會造成圖像的模糊甚至難以辨認。靜態(tài)體顯示的顯示體并不需要高速旋轉(zhuǎn)的投影屏來獲得一個“體積”，顯示體本身就擁有一定的體積。激光束照射到顯示體內(nèi)部某一點激發(fā)出熒光，

6、利用人眼視覺的暫留效應，當激光快速地依次激發(fā)顯示體內(nèi)部空間中的點時就可以形成一幅三維立體圖像，圖像以一定的頻率進行更新便能夠表現(xiàn)動態(tài)的圖像，是今后發(fā)展的一個方向。美國斯坦福大學的Downing等在1996年研發(fā)了一種三維顯示技術。顯示體是摻雜了稀土的重金屬氟化物玻璃；激發(fā)源是三對紅外激光器。為了能達到三色顯示，Downing用了三種不同的摻雜物：鐠產(chǎn)生紅光，銩產(chǎn)生藍光，鉺產(chǎn)生綠光。為了解決能級不同的三種稀土元素的混合造成的交叉吸收等問題

7、，采用了100到500的薄層，薄層之間通過折射率相同的光學粘著劑粘接，薄層m?m?摻雜不同的稀土元素。每一種摻雜物都要靠波長合適的激光交叉才能激發(fā)。通過使用計算機控制的掃描系統(tǒng)，發(fā)光點可以在顯示體內(nèi)任何一點顯現(xiàn)，從而構(gòu)成復雜的圖像結(jié)構(gòu)。因為發(fā)光點在激發(fā)源移開后就馬上消失，所以圖片必須有規(guī)律地更新。30Hz到100Hz的速率可以避免圖像閃爍。他們成功演示了利用上轉(zhuǎn)換熒光的立體顯示。他們的論文在Science273(1996)1185118