【用户成果】可加工的圆偏振发光材料可实现柔性立体3D成像
文摘
2024-08-28 10:00
上海
三维(3D)显示器为现代电子技术提供了一个窗口，使科学可视化、医学成像、虚拟原型设计、人类娱乐体验等工作成为可能。特别是，赋予这些面板灵活的外形为可穿戴移动和智能电子显示器提供了机会，从而实现身临其境的人机交互。在传统的三维立体显示器中，两只不同的眼睛使用偏振方向相互垂直的线性偏振光来呈现两幅不同的图像，这就造成了视点受限和对比度差的问题。由手性材料产生的圆偏振发光(CPL)利用其光学旋转特性提供了帮助，可提高对比度并减少刚性三维面板的感知失真。在可移动、可变形和自由形状的表面上打印 CPL材料有助于制造大规模和高性能的整体成像三维显示；然而，基于CPL 的柔性三维屏幕尚未实现，因为利用当前的 CPL活性结构获得可打印性和强大的 CPL特性具有挑战。手性液晶(CLC)是一种准一维光子晶体，被广泛应用于成像和显示领域。得益于其奇妙的光操纵能力和出色的兼容性，与发射器耦合的 CLC 已被证明可基于已形成的螺旋结构实现发光不对称因子(glum)值超过10-1量级的CPL。然而，目前具有CPL 活性的 CLC 材料仅限于流动相，需要夹在层状器件中或限制在单元结构中，无法用于柔性 3D 显示器。因此，可打印的由 CLC 组成的 CPL材料备受期待。赋予三维(3D)显示器灵活性推动了下一代可穿戴和智能电子技术的创新。在可拉伸面板上打印圆偏振发光(CPL)材料为制造理想的柔性立体显示器提供了机会:CPL具有不同寻常的光学旋转特性，可实现相当高的对比度和宽视角。然而，由于缺乏适合柔性加工的可打印高强度圆偏振光学材料，柔性3D设备的实现受到了阻碍。在此，中国科学技术大学俞书宏院士&庄涛涛教授等人报告了利用设计的限制性螺旋共组装策略，在宏观上可控地生产出可打印的CPL 活性光子涂料，实现了 1.6 的最大发光不对称因子(glum)值。我们用这些涂料在聚丙烯、棉织物和聚酯织物等一系列基材上打印出定制图形和一米长的发光涂层。然后，我们展示了一种柔性织物三维显示面板，该面板具有两组基于正交 CPL发射的打印像素阵列，为未来的智能显示器和服装奠定了有效的框架。相关研究以“Processable circularly polarized luminescence material enables flexible stereoscopic 3D imaging”为题发表在Science Advances期刊上。Fig. 1. Large-scale synthesis of CPL-PPs.Fig. 2. Characterization of CPL-PPs.Fig. 4. Printing CPL-PPs to form circularly polarized luminous patterns.Fig. 5. Flexible 3D display based on printed orthogonal CPL matrix.在这项工作中，作者报告了一种通过在聚合物壳中封装掺杂染料的CLC来大规模生产CPL-PPs 的限制性螺旋共组装策略。所制备的 CPL-PPs 的 g 值高达 1.6，并且在 80 天内具有令人满意的稳定性。这种涂料可用于在柔性 PET 织物等各种基材上打印具有圆偏振特性的定制图形或涂层。随后，我们通过打印CPL-PPS作为显示面板，展示了一种由正交CPL 矩阵组成的柔性 3D 显示屏。此外还展示了一种可穿戴 3D 显示设备，并从概念上设计了一种可动态显示立体信息的智能穿戴设备。预计制造出的柔性可穿戴三维显示面板将为下一代显示和照明设备带来新思路。Processable circularly polarized luminescence material enables flexible stereoscopic 3D imaging*本文来源：作者团队，感谢作者团队对本公众号的大力支持！如有侵权，请联系删除，如有冒犯之处敬请见谅!
