[发明专利]一种基于全色上转换发光纳米显示器的真三维立体彩色显示系统及其显示方法

说明书

本发明公开了一种基于全色上转换发光纳米显示器的真三维立体彩色显示系统及其显示方法,属于三维显示技术领域，该显示系统由全色上转换发光纳米显示器、光学透镜组、三个不同波长的激光器及激光扫描仪组成；全色上转换发光纳米显示器是由三元正交激发发射体系作为发光介质、高分子材料作为三维显示固体介质，通过掺杂或共聚的方法制备得到；三元正交激发发射体系可产生相互独立的，互不干扰的红、绿、蓝三基色发光，通过调控三束激光激发功率，可在显示器内部产生全色上转换发光；激光扫描仪用于接收3D建模软件输出的立体图像数据，并控制激光汇聚点在显示器中进行X轴、Y轴、Z轴三个方向的寻址扫描，实现纳米体像素点组成的三维立体图像显示。

技术领域

本发明属于三维显示技术领域，具体涉及一种基于全色上转换发光纳米显示器的真三维立体彩色显示系统及其显示方法。

背景技术

我们生活在一个三维立体的空间中，眼睛对于现实世界的感知往往都是立体的三维信息。然而，作为三维立体世界的感知者，人类获取视觉信息的大约70％都是基于二维平面的，包括图片、绘画、视频等；这些基于二维显示技术的平面信息无法满足人脑信息处理机制进行信息处理的习惯，人脑更需要从三维视角获取真实物体的“全部信息”。

随着科学技术的不断发展，三维显示技术逐渐出现在大众的视线。特别是2009年全球第一部3D电影《阿凡达》的上映，其生动逼真的三维立体视觉感急速吸引了人们的眼球，大家对三维显示的兴趣日趋强烈。近几年来，三维显示技术由于信息量大、全视景、多角度、三维视觉效果等特点，在医疗、军事、教育及日常生活等领域展现出广泛的应用前景。目前，市场上常用的三维显示技术例如分光立体显示、全息三维显示等主要是通过人的双眼视差或心理深度暗示形成伪视觉三维空间。然而，这些基于非自然的虚拟三维立体效果事实上并不是真正的三维立体显示，因为它们不能提供物理景深，没有完整的物理深度暗示。并且这种虚拟的立体感通常需要借助眼镜、头盔等助视仪器，长时间很容易引起头痛、视觉疲劳、错觉等。因此，开发具有真正物理深度的真三维立体显示技术对于显示领域的发展具有非常重要的价值和意义。

真三维立体显示系统采用的主要原理就是光频上转换技术，这种显示方法由于具有实物化、高分辨、运行速度快等优点，在显示领域展现出巨大的应用潜力。在过去几十年，各种基于光频上转换的稀土掺杂材料被应用于三维显示技术中。尽管基于光频上转换技术的三维立体显示研究取得了较大的进展，但由于研究者们一直没有解决共掺多种稀土发光离子引起的激发光串扰、有害的能量传递及多色发光干扰等问题，导致三维显示成像分辨率过低，如何解决成像分辨率低的问题成为攻克真三维立体显示技术的关键。

发明内容

针对现有技术中存在的稀土掺杂材料所面临的激发光串扰、不必要的能量传递、多色发光相互干扰、三维显示成像分辨率过低等问题，本发明的目的是提供一种基于全色上转换发光纳米显示器的真三维立体彩色显示系统及其显示方法，该显示系统采用基于三元正交激发发射体系的三维显示固体介质作为显示器，所述三元正交激发发射体系是由具有垂直激发响应正交三基色发射特性的多层核壳结构上转换纳米晶构成；在三元正交激发发射体系中，三基色发光纳米层(核)只能分别响应特定波长的近红外光激发，其中，蓝光发射核响应980nm激发，红光发射层响应1560nm激发，绿光发射层响应808nm激发；并且同一纳米材料中的三个发光过程是相互独立的，互不干扰的；从而可以获得具有高亮度和高色纯度的多色上转换发光，可提高三维显示成像分辨率。

本发明通过如下技术方案实现：