米乐m6官方网站 成功开发出可以使用打印机打印的液滴激光显示器

我们开发了一种通过使用喷墨打印机喷射发射激光的液滴来高速创建大量激光光源的方法，并发现通过向这些液滴施加电场，可以打开和关闭光发射。我们还通过将这些液滴排列在基板上成功地制造了小型激光显示器。

电视、电脑、智能手机和其他设备上的显示屏不断发展，图像质量、清晰度和能源效率每天都在提高。显示器的发光方式已从阴极射线管、液晶和有机EL转变为下一代激光显示器（图1）。与有机EL显示器和液晶显示器等传统发光器件的光相比，激光具有优异的单色性、相干性（波容易相互干扰）和方向性（光沿直线传播而不扩散的性质），当用于显示器时，人们认为它将能够突破先前在亮度和色彩再现性方面的理论极限。然而，目前实现的激光光源是边尺寸为数百微米至数毫米的复杂器件，为了将其用作常规显示器，需要进一步小型化元件并以高密度大量分布。

这项研究显示出优异的耐用性和非挥发性离子液体^注1)1-乙基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐有机染料^注2)喷墨打印技术^注3)喷射小液滴时在超疏液基板上，获得了直径约为30微米的液滴，其大小与常用液晶显示器和有机EL显示器中的一个像素大致相同。这些液滴可以使用喷墨打印机创建，并以高位置精度放置在基材上。我们已经成功地将水滴散布在2厘米见方的范围内，其分辨率与40英寸8K显示器相同，而且从技术上来说，以相同的密度将水滴散布在更大的区域是可能的。液体装置通常被认为会因泄漏和蒸发等问题而不稳定，但新开发的装置在室温大气中可以稳定几个月，而且即使受到机械振动，液体也不会泄漏。

接下来，当我们创建一个在透明电极之间夹有一个液滴的装置并用外部光照射它时，该液滴发射出红色激光（液滴激光^注4))被排放。当在这种状态下向液滴施加电场时，液滴沿着电场变形并停止发射激光（图2）。这一变化也在视觉上得到了证实，表明这次创建的液滴可以用作显示器中的“像素”（图 3）。通常，为了获得激光，液滴必须是球形的，并且认为由电场引起的变形会停止激光的发射。为了检验这一假设并更详细地阐明其机制，我们进行了流体动力学和电磁计算，发现这种现象的原因是椭圆变形液滴内部的扭曲光路。

此外，为了实现激光显示，需要将这些液滴（激光光源）散布得更加密集。作为原型，我们创建了一个激光阵列装置，其中液滴排列成 2x3 阵列，并成功地在该装置中电切换激光发射（图 4）。

在这项研究中，我们成功开发了一种可用作激光显示器的液滴激光装置。此外，使设备更加紧凑并提高液滴激光器的耐用性和开/关比有望促进激光显示器的实际应用。

注1)离子液体

由阳离子和阴离子组成的分子，在室温下为液体，例如氯化钠 (NaCl) 和氯化钾 (KCl)。本研究中使用的离子液体1-乙基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐的熔点约为0至10℃。[返回来源]

注2) 有机染料

一种吸收或发射光的有机分子，特别是在可见颜色范围内。在这项研究中，我们使用了发红光的有机染料2-[4-(二甲基氨基)苯乙烯基]-1-甲基碘化吡啶。[返回来源]

注3) 喷墨打印技术

一种允许将固定量的液体排放到固定位置的技术。与普通喷墨打印机一样，它可以按照您想要的任何图案滴落液体。[返回来源]

注4) 液滴激光

含有特殊有机染料的离子液体液滴发射激光。染料发出的光被捕获并在液滴内部放大，从而发射激光。[返回参考源]

注5) 自然发光

物质发出的一般光。与激光相比，它的色纯度、亮度和方向性较差。[返回来源]

本研究基于科学研究补助金 (JP24K01306、JP24H01693、JP22K14656、JP23KK0099、JP20K04297) 资助的研究项目以及日本科学技术振兴机构 (JST) 资助的研究项目（战略基础研究促进项目 CREST） (JPMJCR20T4)，它是作为 ACT-X (JPMJAX201J) 和紧急研究支持项目 (JPMJFR232J) 的一部分进行的。