探索__具有微纳结构的固态立体彩色显示材料及器件

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1、WORD整理版课题类型：1.探索导向类■申请受理编号：2.目标导向类□国家高技术研究发展计划（863计划）专题课题申请书技术领域名称：新材料领域专题名称：纳米材料与器件申请指南技术方向：纳米电子，光子材料与器件课题名称：具有微纳结构的固态立体彩色显示材料与器件申请人：依托单位：中华人民共和国科学技术部二零零六年九月十日专业资料学习参考WORD整理版三、课题情况3.1课题简介（简要说明课题的目的意义、主要研究内容、预期目标等。字数要求1000字以内）全固态三维立体彩色显示在文化娱乐、医疗诊断、飞行模拟、汽车和建筑设计等方面有着非常广阔的应用前景，是当今国际上重

2、要科学研究前沿领域之一。本课题旨在探索开拓一种基于二阶光学非线性效应实现空间选择性频率转换这种全新原理的全固态立体彩色显示材料和系统。本课题的主要研究内容：1）选择能析出二阶光学非线性微晶的玻璃系统，制备化学稳定性和热稳定性好的的玻璃，进行折射率、密度等测定和性能表征.2）研究材料的晶核形成和晶体生长的动力学过程，探讨形成透明微晶玻璃的热处理工艺。3）优化玻璃组成和工艺条件，获得大尺寸（≥20×20×20mm3）高透明微晶玻璃。4）用XRD、透射电镜等分析晶粒的形貌和尺寸分布，研究晶化机理。5）研究纳秒、皮秒、飞秒激光聚焦照射下发光分布、光谱特性及超快响应。

3、6）建立计算机控制振镜扫描系统，进行全固态立体彩色动态显示演示。本课题的预期目标：开发出适合于全固态立体彩色显示的材料，申请相关具有自主知识产权的专利，并且开发出能进行三维立体彩色显示的原型器件和系统。为开拓三维立体彩色显示的国际市场，参与国际竞争奠定基础，提供技术储备。主要技术指标如下：1)三维立体彩色显示用透明微晶玻璃的尺寸大小≥≥20×20×20mm3，均匀性△n≤0.01；可见光（400～750nm）范围内的透过率≥80%.2)原型器件和系统的成像扫描速度≥100像素/秒3)采用同一块块体材料实现红、蓝、绿的立体彩色显示。拟申请全固态立体彩色显示的材

4、料和器件相关专利5～6项。发表高质量学术论文10篇。培养博士生2名、硕士生3名。专业资料学习参考WORD整理版3.2课题主要研究技术的国内外发展现状与趋势，课题主要研究技术国内外专利授权情况长期以来人们一直在寻求一种能够在三维空间内显示图象的技术。电视是已经相当成熟的平面显示。观察者只能在正对屏幕的一定区域内观察图像，不能获得任何关于图像的深度信息。三维立体显示则不受观察者所在位置的影响，观察者可以围绕显示体360º进行观察。并且三维显示所能表达的信息量远远超过了平面显示，它能即时表现物体任何一个角度任何一个部位的动态信息。这些优点使得三维立体显示技术在光信

5、息、医疗、国防等领域具有广泛的应用前景，现在世界各国都在竞相开发相关的三维立体显示技术。目前仍然有很多研究者利用二维显示技术来表现三维立体空间，称之为虚拟三维显示，如日本东芝公司开发了一种平面立体显示技术。其原理主要是利用了人的双眼的视差，利用左眼和右眼接收到的不同图象，从而产生立体的感觉。但是由于其存在图形显示更新频率低，动态显示困难、图形分辨率低等问题，不能满足未来立体显示的要求；另一种三维显示技术——全息术则利用的是光的干涉。它不同于平面显示技术，它显示的图象具有真实的体积，然而全息映像技术仅仅是记录物体的静态立体映像，尚不能主动创造立体图像，不适合计

6、算机的控制，而且对观察范围也有较大的限制。体三维显示技术显示的是真实的立体图像，如Perspecta(Proc.SPIE4297(2001)227)系统。Perspectra的旋转面是一个直立投影平面。在显示物体的三维图像时，先通过软件生成物体的剖面图，将构成物体的剖面图高速投影到高速旋转的投影面上去，利用人眼视觉的暂留效应产生物体的立体影像。Perspectra采用了三块DLP（数字光处理）芯片，分别控制形成红、绿、蓝三种颜色的剖面图像，通过底座固定的光学系统以及随马达同步旋转的光中继镜片的反射，最终投影至屏幕上面。但是Perspectra的扫描体显示由于

7、旋转屏幕遮挡造成的死区太多，并且对旋转屏幕的平稳性要求较高，任何震动都会造成图像的模糊甚至难以辨认。静态体显示的显示体并不需要高速旋转的投影屏来获得一个“体积”，显示体本身就拥有一定的体积。激光束照射到显示体内部某一点激发出荧光，利用人眼视觉的暂留效应，当激光快速地依次激发显示体内部空间中的点时就可以形成一幅三维立体图像，图像以一定的频率进行更新便能够表现动态的图像，是今后发展的一个方向。美国斯坦福大学的Downing等在1996年研发了一种三维显示技术。显示体是掺杂了稀土的重金属氟化物玻璃；激发源是三对红外激光器。为了能达到三色显示，Downing用了三种

8、不同的掺杂物：镨产生红光，铥产生蓝光，铒产生绿光。为