一种基于光活化除氧的双色三维显示系统、显示材料及其制备方法技术方案

本发明专利技术涉及显示技术领域，公开了涉及一种基于光活化除氧的双色三维显示系统，包括计算机，计算机控制的投影仪，装有显示材料的石英槽，以及光源，投影仪将要显示的图像从正面投影到石英槽，从光源发出的除氧光束从石英槽的一侧居中穿过；显示材料由两种磷光发光剂、除氧剂、环丁亚砜组成。本发明专利技术的3D显示系统结构简单，依靠成像光束和除氧光束交汇于显示材料即可显示出3D图像，显示材料的组成和配比简单；成像光源功率较低，成像清晰，图像对比度高，分辨率为60～70微米，裸眼直接观看。本发明专利技术可以实现双色显示，为多色或全彩显示打下了良好的基础。好的基础。好的基础。

【技术实现步骤摘要】
一种基于光活化除氧的双色三维显示系统、显示材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及显示
，具体是涉及一种基于光活化除氧的双色三维显示系统、显示材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]三维(three dimensional，3D)显示，因其能够提供给观众一种真实的3D场景，是一种最理想的显示技术。三维立体显示技术在医疗、军事和建筑成像等方面有潜在的应用。从画面本质来说，目前的3D显示技术主要有两类。一类是画面本身是二维的(或者说是平面的)，但借助一定的设备，观众能够接收到一种虚拟现实场景，比如我们平常接触得较多的3D电影，该种3D显示技术已经得到了较广泛应用。第二类3D显示技术，也可以称之为真3D显示，此种技术是在真实的三维空间呈现图像，观众不需要借助任何辅助设备，即可观察到真实的三维场景。真3D显示技术由于技术难度较大，目前还处于发展阶段。在已有报道中，主要有基于上转换材料、稀土掺杂材料、光活化荧光分子成像等的3D显示技术，在这些技术中，还存在着系统制作较复杂，成像光源功率较高，成像不够清晰等缺点。
[0003]实现三维立体显示的挑战在于怎样在真实三维空间定义以及通过光学技术操控体素点，光散射、光吸收和光发射是构建体素不可或缺的手段。通过光泳或声阱控制分散在空气中的微粒或微气泡，可以在三维空间定义体素点，借助于快速激光扫描，从而实现体三维显示。分子光谱学或光化学是另一种可应用于体三维显示的光学技术，如双光束控制的稀土离子上转换发光和可逆荧光活化。2017，Lippert等设计了一种基于可逆荧光活化的体三维显示模型，体素由两束光的交点定义。在该显示模型中，由于荧光的Stokes位移较小，需要借助滤光片才能观察到清晰的图像，而且，所使用的溶剂(CH2Cl2)并不参与可逆荧光活化过程。
[0004]发展更加简单易操作的3D显示系统，是该技术走向实际应用的必然要求。在前期工作中，基于磷光化合物光活化除氧磷光发射(photo
‑
activated phosphorescence,PAP)原理，我们设计制作了单一红色的3D显示模型，观察到了较好的显示效果。然而，要实现丰富多彩的显示效果，必须发展双色甚至全彩的显示系统。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种组成简单、基于光活化除氧的双色三维显示系统，能够实现丰富多彩的显示效果。
[0006]本专利技术的另一目的是提供一种显示材料。
[0007]本专利技术的另一目的是提供显示材料的制备方法。
[0008]为达到上述目的之一，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]一种基于光活化除氧的三维显示系统，包括计算机，计算机控制的投影仪，装有显示材料的石英槽，以及光源，投影仪将要显示的图像从正面投影到石英槽，从光源发出的除
氧光束从石英槽的一侧居中穿过。
[0010]进一步地，所述显示材料由两种磷光发光剂、除氧剂、环丁亚砜组成。其中，磷光发光剂和除氧剂的吸收光谱不重叠，能够被不同波长(440nm、530nm、635nm)的光独立操作，即染料分子受互不干扰的激发光所控制。
[0011]进一步地，所述磷光发光剂为式I的[AuCNC]和式II的[PtOEP]，所述除氧剂为式III的[Pd(nPr4Pc)]；
[0012][0013]磷光剂发光剂的磷光寿命较长，在30微秒以上，磷光发光在可见光区，发光量子效率10％以上。除氧剂的单线态氧量子效率高，在可见光区不发光或发光在近红外区。
[0014]进一步地，所述投影仪的投影方向与除氧光束垂直，这样成像效果最好；也可以根据实际需要调整投影方向与除氧光束不垂直，因为像素点的形成，与两束光是否垂直无关。
[0015]进一步地，所述投影仪的焦点处于除氧光束的位置，这样显示的图像比较清晰。
[0016]进一步地，所述投影仪与除氧光束的距离为20cm。
[0017]进一步地，所述除氧光束的形状为长方体；可以通过要显示的图形确定除氧光束和成像光束的形状，且两束光必须相互配合，形状并不会直接影响成像效果。
[0018]进一步地，所述光源为激光器或投影仪。
[0019]除氧光束的光功率密度需要达到10.4mW/cm2，投影仪发出的成像光束的光功率密度要分别达到蓝光21.2mW/cm2，绿光14.8mW/cm2。
[0020]一种显示材料，由两种磷光发光剂、除氧剂、环丁亚砜组成，所述磷光发光剂为式I的[AuCNC]和式II的[PtOEP]，所述除氧剂为式III的[Pd(nPr4Pc)]；
[0021][0022]进一步地，所述磷光发光剂I和II的浓度均为1
×
10
‑5mol/L；所述除氧剂的浓度为1
×
10
‑5mol/L。
[0023]显示材料的制备方法，将磷光发光剂和除氧剂加入环丁亚砜中溶解即得。
[0024]在优选方案中，三维显示装置包含浓度在10
‑5M量级的[AuCNC]和[PtOEP]以及10
‑5M量级的[Pd(nPr4Pc)]的TMSO溶液、用于盛放溶液的立方石英槽，一个针对除氧剂吸收波长的发射出线型光束的激光器，一台用于激发磷光发光剂的数字光处理(DLP)投影仪。
[0025]本专利技术的显示系统进行3D显示的操作如下：对于普通的文字或图形，首先在PPT中制作好需要显示的文字或图案，其颜色根据实际需要分别设置为蓝色(波长440nm，激发[AuCNC])或绿色(波长530nm，激发[PtOEP])，背景设置为黑色，开启除氧光束(光束厚度较薄，例如2mm左右)，把PPT中的图案投影到除氧光束所在位置，即可在三维空间观察到相应的双色图案，440nm激发对应的显示颜色为黄色，530nm激发对应的显示颜色为红色；对于具有立体结构的图案，操作与前述相同，但是需要把除氧光束的厚度加厚(例如1.5cm左右)。
[0026]本专利技术具有以下有益效果：
[0027]本专利技术提供了一种基于光活化除氧技术的双色3D显示系统，结构简单，依靠成像光束和除氧光束交汇于显示材料即可显示出3D图像，显示材料的组成和配比简单；成像光源功率较低(远低于100mW/cm2)，成像清晰，图像对比度高，分辨率为60～70微米，裸眼直接观看。
[0028]与单色显示系统相比，增加一种磷光发光剂，其设计难度呈指数增长，从而对除氧剂和磷光发光剂的获取增加了很大的难度。本专利技术所实现的双色显示，相当于是从黑白电视机到彩色电视机的跨越式改进，为实现多色或全彩显示打下了良好的基础，为该技术走向实际应用提供了很好的保证。
[0029]本专利技术选择环丁亚砜作为溶剂，其粘度更大，有利于系统的快速除氧，使得体系的预除氧时间缩短至60秒以内；环丁亚砜可以更好地溶解染料分子，使得磷光发光剂和除氧剂可以更加均匀地分散于体系中，使得显示的图像更加锐利，具有更好的像素分辨率(60～70微米)；TMSO抑制了猝灭剂氧分子的扩散，使得体系可以更好地保持成像效果，可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光活化除氧的三维显示系统，其特征在于，包括计算机，计算机控制的投影仪，装有显示材料的石英槽，以及光源，投影仪将要显示的图像从正面投影到石英槽，从光源发出的除氧光束从石英槽的一侧居中穿过。2.根据权利要求1所述的三维显示系统，其特征在于，所述显示材料由两种磷光发光剂、除氧剂、环丁亚砜组成。3.根据权利要求2所述的三维显示系统，其特征在于，所述磷光发光剂为式I的[AuCNC]和式II的[PtOEP]，所述除氧剂为式III的[Pd(nPr4Pc)]，4.根据权利要求1所述的三维显示系统，其特征在于，所述投影仪的投影方向与除氧光束垂直。5.根据权利要求1所述的三维显示系统，其特征在于，所述投影仪的焦点处于除氧光束的位置。6.根据权利要求1所述的三...

【专利技术属性】
技术研发人员：周洪齐，万仕刚，林进雄，陆为，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：