韓國(guó)成功開發(fā)了針對(duì)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí) (AR) 設(shè)備優(yōu)化的透明顯示器的3D打印技術(shù)

2023年6月，材料科學(xué)雜志《ACS Nano》發(fā)表了韓國(guó)電子技術(shù)研究院(KERI)研究小組的一項(xiàng)研究，該研究開發(fā)了能夠生產(chǎn)針對(duì)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí) (AR) 設(shè)備優(yōu)化的透明顯示器的3D打印技術(shù)。這項(xiàng)研究題為《Three-Dimensional Printing of Structural Color Using a Femtoliter Meniscus》(《使用飛升彎月面進(jìn)行結(jié)構(gòu)顏色的三維打印》）。



這項(xiàng)研究中的增材制造技術(shù)可以簡(jiǎn)化為"彎月面引導(dǎo)3D打印"。“彎月面”指的是當(dāng)容器中的液體與容器已分配到表面上的液體之間產(chǎn)生張力時(shí)形成的曲線。“飛升”是相當(dāng)于萬億分之一升的測(cè)量單位，體現(xiàn)了增材制造 (AM) 領(lǐng)域的高精度，即這些技術(shù)之所以有效，是因?yàn)樗鼈儼l(fā)生在納米尺度。KERI 團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種使用納米移液器與直接墨水書寫 (DIW) 3D 打印相結(jié)合的方法，該方法使研究人員能夠?qū)⒕酆衔锬�水沉積到各種不同的基材上，例如石英、硅和鉑。

韓國(guó)電子技術(shù)研究院 (KERI)的研究人員在先進(jìn)顯示技術(shù)領(lǐng)域取得了突破性的里程碑。受到變色龍的變色能力和孔雀羽毛中鮮艷色彩的啟發(fā)，團(tuán)隊(duì)成功開發(fā)了世界上第一個(gè)能夠集成透明顯示器和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí) (AR) 設(shè)備的3D打印技術(shù)。



研究的目標(biāo)是在成品顯示器上實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)色彩的最終結(jié)果。在自然界中，變色龍皮膚等物體中存在”結(jié)構(gòu)色“，由于光波長(zhǎng)與微觀結(jié)構(gòu)的相互作用，表面色調(diào)的外觀會(huì)發(fā)生變化。在這種情況下，3D打印操縱這一過程的目的是在不使用染料的情況下控制顏色圖案。


△彎月面3D打印

要實(shí)現(xiàn)如此高精度的光控制，需要開發(fā)非常精細(xì)的衍射光柵。KERI 的納米級(jí) 3D 打印技術(shù)是一種稱為“橫向打印”的獨(dú)特方法。橫向打印方法就是3D打印噴嘴以類似于縫合的方式移動(dòng)，能夠打印具有所需橋狀形狀的高密度納米線衍射光柵。

這項(xiàng)技術(shù)突破的影響是巨大的。衍射光柵的透明特性為未來的應(yīng)用開辟了多種可能性，包括智能車窗、鏡子和平視顯示器中的透明顯示器。此外，已經(jīng)使用衍射光柵的 AR 設(shè)備可以進(jìn)一步從這項(xiàng)技術(shù)中受益。衍射光柵能夠根據(jù)變形發(fā)出不同顏色，這也使其在變形檢測(cè)至關(guān)重要的機(jī)械工程和生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中具有重要價(jià)值。此外，該技術(shù)是光學(xué)物理研究的強(qiáng)大工具。



Jaeyeon Pyo 博士強(qiáng)調(diào)，這種 3D 打印技術(shù)能夠在特定位置精確實(shí)現(xiàn)所需的結(jié)構(gòu)顏色，而不受基材材料或形狀的限制。這一突破將顯示設(shè)備從公式化的“外形因素”限制中解放出來，促進(jìn)了形狀多樣化和新設(shè)計(jì)的可能性。

原文鏈接：https://doi.org/10.1021/acsnano.3c02236