The Innovation | 柔性3D显示技术的未来

3D显示技术以其身临其境和逼真的观看体验而闻名，在娱乐、广告、教育和医疗成像方面有着广泛的应用。人们对灵活和可穿戴技术日益浓厚的兴趣，加大了对这一领域创新的需求。灵活的3D显示器具有便携性、对各种表面的适应性，并可集成到日常生活用品和可穿戴设备中的兼容性，使3D成像更易于使用，用途更广泛。

传统的3D显示技术主要依靠线偏振光（LPL）来创造立体效果，经常受到视点有限和对比度差的影响。而依靠圆偏振发光（CPL）来材料来实现3D显示可以有效弥补这些缺陷。与LPL相比，由于CPL具有光学旋转特性，因此其具有更显著的对比度和更宽的视角，在下一代3D显示器中展现出巨大的应用潜力。

然而，CPL在柔性3D显示器中的应用受到现有CPL材料的限制。目前CPL材料主要存在发光不对称因子（g_lum）低、刚性和可加工性差等问题，这些问题严重阻碍了其在柔性3D显示中的应用。

当手性液晶与荧光材料共组装形成有序的螺旋结构时，可以产生CPL。这类材料具有很高的吸收/发光不对称因子，因此能够应用于3D成像和滤光片等场景。然而，这类材料固有的流动性极大地限制了它们的应用。因为在实际应用和制造过程中，材料保持固定形状的能力是必不可少的。

最近，庄涛涛和俞书宏团队发表在Science Advances上的研究解决了CPL材料3D成像中的限制这一关键问题，他们将荧光粉掺杂的手性液晶封装在聚合物中，构建了一种可加工且发光不对称因子高的新型CPL材料。该团队使用受限的螺旋共组装策略制备了活性光子涂料(CPL- PPs)，实现了大规模可控材料生产。他们成功地实现了高达1.6的发光不对称因子，相比现有的可加工CPL材料有了实质性的改进。

该光子涂料可用于各种柔性基材(如聚丙烯、棉织物和聚酯织物)的喷墨打印。通过在柔性基板上打印正交CPL像素矩阵，以创建3D显示面板。以此构筑的显示器利用CPL像素点的独特特性向左、右眼呈现不同的图像，从而在大脑中产生立体的3D效果，且不需要刚性和笨重的光学组件。

这种多功能性克服了以往材料和方法的局限性，为将CPL材料集成到柔性和可穿戴3D显示器中开辟了新的方向。柔性3D显示面板的成功演示和智能穿戴的概念设计突出了这项研究的潜在社会影响，显示了彻底改变人类与电子设备交互方式的巨大潜力，并可能引领智能服饰、导航系统和沉浸式通信体验等领域的进步。

庄涛涛团队开发了一种新型可用于制作柔性3D显示面板的可加工CPL材料。该材料表现出印刷在各种柔性基板上的能力，形成正交CPL矩阵。这些矩阵能够产生立体3D效果，这将为在各种应用场景中获得更加身临其境的交互式数字体验铺平道路。值得注意的是，本研究中的CPL材料除了展示柔性3D显示外，还有望用于自旋电子学、量子计算、信息安全、生物医学诊断和治疗等更广泛的领域。CPL材料独特的光学特性和可加工性使其在各个领域都极具潜力，为进一步深化基础科学研究和推动产业进步提供了可能。

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魏    强    四川大学

杨冠军    宁波大学