一种电子全息显示器件制造技术

本发明专利技术公开了一种包括基板、底电极、显示材料和上电极等四层结构的电子全息显示器件，其特征是，所述显示材料为透明的纳米铁电电光折变记忆材料。所述的器件其优点为可以实现超高分辨率，其最高分辨率可达１００００条／毫米。本发明专利技术可以实现纳米尺度范围内的电光调制，从而实现超高分辨率的电子全息干涉条纹。本发明专利技术的实施可用于全息电视、全息电影、科学研究、国防等三维动态全息显示。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电子显示
，特别涉及一种电子全息显示器件。
技术介绍
显示器的基本作用是把自然视觉空间或人工视觉信息准确而舒适地传递给人。最理想的显示器能够使人们象直接观看自然界那样调动人的全部视觉功能(如纵深知觉、辐辏、焦点调节和运动视差知觉)。现有的显示技术无论多么精良，也只不过是将人们的视觉停留在平面的二维世界中，使得现有的显示器所显示的物像缺乏立体感和真实感；而现有的一种立体显示技术采用双眼视差原理使影像产生一定的立体感，但仍然不具有运动视差功能，因而引起人们视觉上的不自然感、失调感和疲劳，其原因是这些显示方法均不含物体反射光线的相位信息。全息图像包含了人们用肉眼观察事物的全部信息，因而图像能够再现实物存在感与自然感。因此，最理想的满足空间知觉的立体显示方式是全息方式。目前，已经有人提出了一种称之为电子全息系统的运动图像再生方案。所谓“电子全息”是全息图像的电子形式，它是全息技术和电子显示技术相结合的产物。图1是典型的电子全息显示系统原理示意图。其基本原理是首先利用计算机200存储三维实物100的全息干涉图像信息110，然后将计算机200所存储的全息干涉图像信息110以全息干涉图像120形式呈现在电子全息显示器300上，最后经参考光400照射显示器而形成三维全息图像100’。在此过程中，电子全息显示器300起着类似全息干版的作用，参考光在经过电子全息显示器调制后，在其前面或后面的空间内形成三维全息图像100’。与全息干版不同的是，电子全息显示器可以实时改写，则再现的三维全息图像100’可以随着电子全息显示器所显示的全息干涉图像120的变化而实时变化。这种方法可实现三维全息实物图像再现，存取/读出时间短、存储量大(仅取决于计算机)，可实现实时动态显示，图像处理和传输方便，存储的信息易于长期保存等。随着科学技术的不断发展，人们希望显示技术具有高临场感、能够达到直接观察目标的效果。电子全息因其既能显示三维立体全息图像，又可数字化实时动态显示，因而是一种理想的显示方法。现有的电子全息显示器主要有三种，即声光调制器(AOM)(美国专利5,172,251 Threedimensional display system)、液晶空间光调制器(LC-SLM)(美国专利6,178,043 Multiviewthree-dimensional image display system)和数字微反射镜器件(DMD)(美国专利6,646,773Digital micro-mirror holographic projection)。在基于AOM的全息显示中，干涉条纹转换成射频信号传给AOM调制一束激光。由于AOM带宽的限制和机械扫描系统，使得成像分辨率低且刷新速度慢，并且只能显示水平视差而无垂直视差。随着微电子技术的发展，LCD和DMD的象素节距已经减小到10微米(分辨率100条/毫米)左右。但由于LCD和DMD本身没有存储特性，显示器件的驱动需要在每个象素下制作有源的非线性元件(组)，而有源的非线性元件(组)受现有技术的限制难以进一步减小体积，从而使得LCD和DMD无法进一步提高分辨率，即不可能实现大于1000条/毫米的超高分辨率显示。此外，液晶响应速度慢，DMD微镜的机械转动也较慢，使得二者作为高分辨显示时刷新速度较慢。总之，电子全息技术尽管已经出现，但其技术远未成熟，一个主要障碍就是现有全息显示器件的分辨率远远达不到描述全息条纹的要求。为了实现目标的真实再现，理想的象素单元尺寸应与可见光波长相当，才能分辨全息干涉条纹的特征尺寸。如前所述，现有的电子全息显示技术均受到显示器件极限分辨率的限制，距描述全息条纹的要求还有数量级的差别；并且图像信息量也太庞大，因而需要开发新的技术以突破现有电子全息显示器分辨率的障碍。要实现适用的电子全息成像，必需采用超高分辨(＝1000条/毫米)电子全息显示器。
技术实现思路
为了突破现有电子全息解决方案的分辨率极限，使全息显示器的分辨率能够匹配实际全息图的干涉条纹，必需寻求一种新的、超高分辨率(＝1000条/毫米)的电子全息显示器件，本专利技术的目的正在于此。本专利技术所述技术方案是如图2所示，一种电子全息显示器件，包括基板310，下电极320，显示材料340和上电极330，所述下电极320位于基板310的正上方和显示材料340的正下方，所述显示材料340的正上方是上电极330；所述下电极320和上电极330均为宽度一致且分布均匀的条状电极，并且，下电极320和上电极330相互垂直，其特征是，所述显示材料340为具有电光折变记忆效应的纳米铁电材料，且在所需要的波段透明。所述透明的纳米铁电薄膜材料可以是但不限于Pb1-xLax(ZryTi1-y)O3(PLZT)、LiNbO3、LiTaO3、KNbO3、K(Ta，Nb)O3(KTN)、BaTiO3、SrxBa1-xNb2O6(SBN)、Bi12SiO20(BSO)、(KxNa1-x)0.4(SryBa1-y)0.8Nb2O6(KNSBN)、Bi12GeO20(BGO)等材料及其变种中的一种或者是多种。所述透明的纳米铁电薄膜材料其厚度可以是50～5000纳米，其晶粒尺寸为5～300纳米、电畴可控制在5～50纳米范围内，以使得铁电材料的光学性质在纳米尺度范围内可控，从而可以显示精细的全息干涉条纹。所述上下条状电极(320，330)厚度可以是20～200纳米，宽度为0.05微米到20微米，间隔0.05微米到20微米。所述上电极330可以是ITO(掺铟的氧化锡)、SnO2、ZnO等透明导电薄膜材料；所述下电极320可以是SnO2、ZnO、ITO等透明导电材料，也可以是Pt、Au、Ti等不透明的金属导电材料。所述基板310可以是玻璃、石英玻璃、铝酸镧、氧化镁等透明材料，也可以是硅片、绝缘体上的硅(SOI)等不透明材料。需要说明的是，当本专利技术所述的电子全息显示器件做成透射式电子全息显示器件时，所述基板310和下电极320必须是透明材料；当本专利技术所述的电子全息显示器件做成反射式电子全息显示器件时，所述基板310可以是不透明的材料，下电极320可以是透明材料，也可以是不透明材料。本专利技术所提出的一种电子全息显示器件，其成像原理主要是利用了铁电材料的电光效应，通过在铁电薄膜微区施加电场，可实现微区光的折射率(或透射率)调制，从而形成全息光干涉条纹。由于所采用的铁电薄膜材料具有好的透明性和较显著的电光效应，通过控制铁电薄膜材料的晶粒尺寸在5～300纳米之间；所述铁电薄膜材料上下方均有条状电极(宽度为0.05微米到20微米，间隔0.05微米到20微米)以对其施加电场从而调制其折射率的空间分布，使得本专利技术所提出的一种电子全息显示器件，其分辨率可以从50条/毫米到10000条/毫米，其能够实现超高分辨率显示，主要是基于如下两个原因其一，由于纳米铁电材料的电畴可控制在5～50纳米范围内，只要电极条的加工精度能够达到纳米级，则用这种材料制作的电子全息电光显示器件，其象素单元尺寸亦可为纳米级。传统的陶瓷或铁电薄膜由平均尺寸为几微米的无规则取向的颗粒组成。由于材料本身最小单元较大，即使用纳米级的精细电极也不能在纳米尺度范围内有效控制材料的电畴转向，因而无法实现超高分辨本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子全息显示器件，包括基板（３１０），下电极（３２０），显示材料（３４０）和上电极（３３０）。其特征是，所述显示材料（３４０）为透明的纳米铁电薄膜材料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨传仁，张继华，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]