中國科學技術大學莊濤濤教授課題組和俞書宏院士研究團隊基于設計的高性能圓偏振發(fā)光器件，構筑了新型電控3D顯示面板，并在信息交互領域實現(xiàn)功能應用。相關成果以“Self-positioning microdevices enable adaptable spatial displaying”為題于5月14日發(fā)表在國際期刊《科學·進展》（Science Advances）上，并選為當期封面。

具有空間成像功能的自適應顯示，在科學研究、遠程醫(yī)療、救援和空間探索等領域都是不可或缺的，促進了非傳統(tǒng)形式要求的擴展現(xiàn)實技術的發(fā)展。然而，目前的手性光源在通電顯示過程中難以獲得足夠的電致發(fā)光不對稱性。如何通過低成本、簡單工藝實現(xiàn)具有高感知體驗的3D顯示系統(tǒng)，并進一步打造獨特的深度信息交互核心技術是當前迫在眉睫的任務。圓偏振光相較于非偏振光，可顯著提升信息密度與交互維度。基于圓偏振光的3D顯示技術，可大幅減少視覺疲勞并達到更大觀察范圍內的高質量立體成像。相較于使用物理光學方法產(chǎn)生圓偏振光，具有圓偏振發(fā)光（CPL）特性的手性發(fā)光材料在可加工性和器件集成方面展現(xiàn)出獨特優(yōu)勢。目前，基于CPL的靜態(tài)3D成像技術已取得進展，但如何通過數(shù)字信號輸入對發(fā)光單元進行實時動態(tài)調控（即：實現(xiàn)基于CPL的電控3D顯示），仍難以實現(xiàn)。

研究人員通過開發(fā)的自定位合成技術并結合微電子打印，實現(xiàn)CPL微器件的集成化制備，構筑了一系列不同尺寸的3D顯示面板。在交流電場驅動下，其最大發(fā)光不對稱因子（glum，CPL性能關鍵評估參數(shù)）可達1.0。研究人員進一步基于雙目視差原理，搭建深度信息檢測設備，實現(xiàn)了深度信息的重構與可視化。在被困人員救援場景應用模擬中，基于3D顯示器提供的深度信息，“沉浸式”地完成機器手臂的遠程操縱，實現(xiàn)了對被困“人員”的成功營救。這項研究提出的基于CPL的深度信息交互應用方式，為虛擬與現(xiàn)實的連接搭建了溝通橋梁（圖1）。

圖1.(a)電控圓偏振發(fā)光器件的層級結構設計；(b)圓偏振發(fā)光性能；(c)大尺寸、柔性3D顯示面板；(d)雙目立體視覺原理圖；(e)深度信息；(f)基于深度信息的遠程救援示例

這項研究報道的適應性空間顯示技術彌合了虛擬與現(xiàn)實之間的鴻溝，在手性發(fā)光領域為擴展的現(xiàn)實和超越現(xiàn)實進行了新的嘗試。所展示的沉浸式人機交互，成功模擬了災難場景中理想的安全救援，在現(xiàn)實世界和數(shù)字宇宙之間架起了一座橋梁。

中國科學技術大學化學系博士生郭啟與碩士生李澤一為共同第一作者，莊濤濤教授和俞書宏院士為共同通訊作者。該研究得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、中國科學院率先行動、安徽省杰出青年基金、新基石科學基金會等項目的資助支持。

文章鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adv2721