CN105425568B - 全息记录介质及其制造方法、全息记录、再现装置和全息系统 - Google Patents
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Abstract
本发明是关于一种全息记录介质及其制造方法、全息记录、再现装置和全息系统，属于显示技术领域。所述全息记录介质包括：两个透明导电膜层以及所述两个透明导电膜层之间的液晶层，所述液晶层中掺杂有量子点。本发明通过将掺杂有量子点的液晶层作为全息记录介质，使量子点产生的空间电荷场加速液晶分子的重新配向，加速了全息记录介质记录目标物体的信息的速度，解决了相关技术中作为全息记录介质的光折变晶体记录目标物体信息的速度较慢，全息实现的效率较低的问题。达到了全息记录介质能够快速记录目标物体的信息的效果。提高了全息再现的效率。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域，特别涉及一种全息记录介质及其制造方法、全息记录、再现装置和全息系统。
背景技术
全息是指光波的全部信息，即光波的振幅和相位。而全息显示技术的原理为首先同时记录光源照射拍摄物产生的漫反射光(可简称物光)的振幅与相位，之后根据物光的振幅与相位再现物光，就能够得到拍摄物的立体像。
相关技术中有一种全息系统，该设备包括激光器(作为光源)，分束镜，光折变晶体(作为记录物光的振幅与相位的全息记录介质)和显示屏。通过该设备进行全息显示时包括记录和再现两个过程，其中记录过程为：激光器射出的光束经过分束镜分为物光和参考光，物光照射到目标物体上反射至光折变晶体，并与照射到光折变晶体中的参考光发生干涉，由于光折变晶体的光学特性，目标物体的信息(即物光的振幅与相位)会被逐渐记录在光折变晶体中。再现过程为：通过参考光的相干光照射记录有目标物体的信息的光折变晶体，从光折变晶体投射出的光束照射在显示屏上即可得到目标物体的立体像，实现目标物体的全息再现。
发明人在实现本发明的过程中，发现上述方式至少存在如下缺陷：上述方式中，作为全息记录介质的光折变晶体记录目标物体信息的速度较慢，全息实现的效率较低。
发明内容
为了解决相关技术中作为全息记录介质的光折变晶体记录目标物体信息的速度较慢，全息实现的效率较低的问题，本发明实施例提供了一种全息记录介质及其制造方法、全息记录、再现装置和全息系统。所述技术方案如下：
根据本发明实施例的第一方面，提供一种全息记录介质，所述全息记录介质包括：
两个透明导电膜层以及所述两个透明导电膜层之间的液晶层，所述液晶层中掺杂有量子点。
可选的，所述全息记录介质还包含有环形的间隔物，
所述环形的间隔物设置在所述两个透明导电膜层之间，所述液晶层设置在所述两个透明导电膜层与所述环形的间隔物构成的空间中。
可选的，所述两个透明导电膜层中每个透明导电膜层靠近所述液晶层的一侧设置有配向膜。
可选的，所述量子点由硫化锌和磷化铟中的至少一种材料构成。
根据本发明的第二方面，提供一种全息记录介质的制造方法，用于制造第一方面提供的全息记录介质，所述方法包括：
将量子点溶液与液晶混合得到混合物，所述量子点溶液包括量子点与保存液；
在预设温度中将所述混合物保温预定时长，以去除所述保存液；
将去除所述保存液的混合物作为液晶层设置在两个透明导电膜层之间。
可选的，所述保存液为氯仿，所述预设温度为70度，所述预定时长为10小时。
根据本发明的第三方面。提供一种全息记录装置，包括第一方面提供的全息记录介质，光源和电源组件，
所述光源用于提供入射到所述全息记录介质的参考光和入射到目标物体的入射光，所述参考光与所述入射光为相干光；
所述电源组件用于向所述全息记录介质中的量子点提供激活电压；
所述全息记录介质用于接收所述参考光和所述入射光经所述目标物体反射后的物光以记录所述目标物体的信息。
根据本发明实施例的第四方面，提供一种全息再现装置，包括第一方面提供的全息记录介质，光源、电源组件和显示屏，
所述光源用于提供入射到所述全息记录介质的再现光；
所述电源组件用于向所述全息记录介质中的量子点提供激活电压；
所述全息记录介质中记录有目标物体的信息；
所述显示屏用于承载立体像。
根据本发明的第五方面，提供一种全息系统，所述全息系统包括第三方面提供的全息记录装置和第四方面提供的全息再现装置。
本发明实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
通过将掺杂有量子点的液晶层作为全息记录介质，使量子点产生的空间电荷场加速液晶分子的重新配向，加速了全息记录介质记录目标物体的信息的速度，解决了相关技术中作为全息记录介质的光折变晶体记录目标物体信息的速度较慢，全息实现的效率较低的问题。达到了全息记录介质能够快速记录目标物体的信息的效果。提高了全息再现的效率。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1是本发明实施例示出的一种全息记录介质的结构示意图；
图2是本发明实施例示出的另一种全息记录介质的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的一种全息记录介质的制造方法的流程图；
图4-1是本发明实施例提供的一种全息记录装置的结构示意图；
图4-2是本发明实施例提供的另一种全息记录装置的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的一种全息再现装置的结构示意图。
通过上述附图，已示出本发明明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本发明构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
图1是本发明实施例示出的一种全息记录介质的结构示意图，该全息记录介质能够用于记录目标物体的信息。该全息记录介质可以包括：
两个透明导电膜层11和12以及两个透明导电膜层之间的液晶层13，液晶层13中掺杂有量子点L。
综上所述，本发明实施例提供的全息记录介质，通过将掺杂有量子点的液晶层作为全息记录介质，使量子点产生的空间电荷场加速液晶分子的重新配向，加速了全息记录介质记录目标物体的信息的速度，解决了相关技术中作为全息记录介质的光折变晶体记录目标物体信息的速度较慢，全息实现的效率较低的问题。达到了全息记录介质能够快速记录目标物体的信息的效果。提高了全息再现的效率。
进一步的，请参考图2，其示出了本发明实施例提供的另一种全息记录介质的结构示意图，该全息记录介质在图1所示的全息记录介质的基础上增加了更优选的部件，从而使得本发明实施例提供的全息记录介质具有更好的性能。
可选的，全息记录介质还包含有环形的间隔物14，环形的间隔物14设置在两个透明导电膜层(11和12)之间，液晶层13设置在两个透明导电膜层(11和12)与环形的间隔物14构成的空间中。透明导电膜层11和12可以由氧化铟锡构成，环形的间隔物14可以为硅基间隔物，厚度可以为20um(微米)左右。环形的间隔物14可以用于支撑液晶层13，维持全息记录介质的形状。该液晶层13中的液晶可以为向列型液晶。
可选的，两个透明导电膜层中每个透明导电膜层靠近液晶层的一侧设置有配向膜(图2中未示出)。配向膜能够增加透明导电膜层的平整性，并为液晶层13中的液晶分子进行配向。本发明实施例提供的全息记录介质可以认为是掺杂有量子点的液晶薄膜。该配向膜可以由聚酰亚胺构成。
可选的，量子点L由硫化锌(ZnS)和磷化铟(InP)中的至少一种材料构成，量子点L可以为核状结构。此外，量子点可以由II-VI族元素及其化合物、III-V族元素及其化合物、IV-VI族元素及其化合物或IV族元素及其化合物或这些元素的混合组成，示例性的，量子点的材料可以为：II-VI族元素的化合物中的硒化镉(CdSe)，碲化镉(CdTe)和碲化锌(ZnTe)等，III-V族元素的化合物中的氮化镓(GaN)，磷化镓(GaP)，砷化镓(GaAs)等，IV-VI族元素的化合物中的硫化亚锡(SnS)，硒化锡(SnSe)，碲化锡(SnTe)等，IV族元素及其化合物中的硅(Si)，锗(Ge)，碳化硅(SiC)等。需要说明的是，量子点还可以由其它材料制成，如ZnO，HgS，HgSe，HgTe，CdSeS，CdSeTe，CdSTe，ZnSeS，ZnSeTe，ZnSTe，HgSeS，HgSeTe，HgSTe，CdZnS，CdZnSe，CdZnTe，CdHgS，CdHgSe，CdHgTe，HgZnS，HgZnSe，HgZnTe，CdZnSeS，CdZnSeTe，CdZnSTe，CdHgSeS，CdHgSeTe，CdHgSTe，HgZnSeS，HgZnSeTe，HgZnSTe，GaSb，A1N，AlP，AlAs，AlSb，InN，InP，InAs，InSb，GaNP，GaNAs，GaNSb，GaPAs，GaPSb，AlNP，AlNP，A1NAs，A1NSb，A1PAs，AlPSb，InNP，InNAs，InNSb，InPAs，InPSb，GaAlNP，GaAlNAs，GaAlNSb，GaAlPAs，GaAlPSb，GaInNP，GaInNAs，GaInNSb，GaInPAs，GaInPSb，InAlNP，InAlNAs，InAlNSb，InAlPAs，InAlPSb，PbS，PbSe，PbTe，SnSeS，SnSeTe，SnSTe，PbSeS，PbSeTe，PbSTe，SnPbS，SnPbSe，SnPbTe，SnPbSSe，SnPbSeTe，SnPbSTe，SiGe等，本发明实施例不作出限制。
用掺杂量子点的液晶薄膜来替代相关技术中的光折变材料来作为全息记录介质，使得全息记录介质具有较快的响应速度和较高的衍射效率。较快的响应速度能够加速记录目标物体的信息，较高的衍射效率能够提高再现立体像时的效果。
需要补充说明的是，本发明实施例提供的全息记录介质，通过在两个透明导电膜层中每个透明导电膜层靠近液晶层的一侧设置配向膜，达到了提高透明导电膜层平整性并为液晶分子配向的效果。
需要补充说明的是，本发明实施例提供的全息记录介质，通过在两个透明导电膜层间设置环形的间隔物，达到了维持全息记录介质结构的效果。
综上所述，本发明实施例提供的全息记录介质，通过将掺杂有量子点的液晶层作为全息记录介质，使量子点产生的空间电荷场加速液晶分子的重新配向，加速了全息记录介质记录目标物体的信息的速度，解决了相关技术中作为全息记录介质的光折变晶体记录目标物体信息的速度较慢，全息实现的效率较低的问题。达到了全息记录介质能够快速记录目标物体的信息的效果。提高了全息再现的效率。
图3是本发明实施例提供的一种全息记录介质的制造方法的流程图，该全息记录介质的制造方法可以用于制造图1示出的全息记录介质，该方法包括：
在步骤301中，将量子点溶液与液晶混合得到混合物，量子点溶液包括量子点与保存液。
量子点通常保存在量子点溶液中，在使用本发明实施例提供的方法制造全息记录介质时，可以先将量子点溶液与液晶混合得到混合物。
在步骤302中，在预设温度中将混合物保温预定时长，以去除保存液。
在得到由量子点溶液与液晶构成的混合物后，可以在预设温度中将混合物保温预定时长，以去除保存液。
需要说明的是，可以根据保存液的不同适当调整预设温度和预定时长，在保存液为氯仿时，预设温度可以为70度，预定时长可以为10小时。
在步骤303中，将去除保存液的混合物作为液晶层设置在两个透明导电膜层之间。
在去除了混合物中的保存液后，可以将该混合物作为液晶层设置在两个透明导电膜层之间，完成全息记录介质的制造。此外，还可以在液晶层外围设置环形的间隔物，即液晶层是设置在两个透明导电膜层和环形的间隔物构成的空间中的。环形的间隔物可以用于支撑液晶层，维持全息记录介质的形状。
综上所述，本发明实施例提供的全息记录介质的制造方法，通过预设温度中将混合物保温预定时长，以去除保存液，达到了能够去除量子点溶液与液晶的混合物中的保存液的效果，提高了全息记录介质的性能。
图4-1是本发明实施例提供的一种全息记录装置的结构示意图，该全息记录装置可以包括：
图1或图2示出的全息记录介质41(该全息记录介质41为掺杂有量子点的液晶薄膜)，光源42和电源组件43。
其中，光源42用于提供入射到全息记录介质41的参考光l1和入射到目标物体M的入射光l2，参考光l1与入射光l2为相干光。目标物体M为想要通过本发明实施例提供的全息记录装置记录其信息的物体。
电源组件43用于向全息记录介质41中的量子点提供激活电压。示例性的，激活电压可以为15V(伏)。
全息记录介质41用于接收参考光l1和入射光l2经目标物体M反射后的物光l3以记录目标物体M的信息，这些信息可以包括物光l3的相位和振幅。
综上所述，本发明实施例提供的全息记录装置，通过将掺杂有量子点的液晶薄膜作为全息记录介质，并通过电源组件向全息记录介质提供激活电压，使全息记录介质能够快速记录目标物体的信息，解决了相关技术中作为全息记录介质的光折变晶体记录目标物体信息的速度较慢，全息实现的效率较低的问题。达到了能够快速对目标物体的信息进行记录的效果。
进一步的，请参考图4-2，其示出了本发明实施例提供的另一种全息记录装置的结构示意图，该全息记录装置在图4-1所示的全息记录装置的基础上增加了更优选的部件，从而使得本发明实施例提供的全息记录装置具有更好的性能。
该全息记录装置还包括：
分束镜44，用于将光源42发出的光束分为参考光l1与入射光l2。其中，光源42可以是Nd：YAG(Neodymium-doped Yttrium Aluminium Garnet，钇铝石榴石晶体)激光器。Nd：YAG激光器的光线强度大，避免了由于光能的损失而无法正常进行全息记录。可选的，该分束镜44的分束比可以为1∶1或1∶2。
扩束准直组件45，用于对参考光l1和入射光l2进行扩束准直，使参考光l1和入射光l2变为平行光束。平行光束能够方便光束照射在目标物体M上进行漫反射。
光汇聚组件46，用于将目标物体M漫反射出的物光l3进行汇聚，并使物光l3照射到全息记录介质41上。光汇聚组件46可以包括大孔径凸透镜461和小孔径凸透镜462，大孔径凸透镜461和小孔径凸透镜462之间的距离为两个凸透镜的焦距之和。可选的，大孔径凸透镜461为傅里叶透镜，傅里叶透镜相较于普通凸透镜拥有更好的光学性能。
目标物体M漫反射出的物光l3会先经过大孔径凸透镜461，再经过小孔径凸透镜462，最后照射在全息记录介质41上，并与参考光l1发生干涉，使全息记录介质41记录物光l3的相位和振幅。物光l3和参考光l1的光程差恒定或为零。
光汇聚组件46能够减小光能在传播时的损失，提高全息记录介质41记录物光l3中包含的信息的速度与精度。
此外，该全息记录装置还可以包括多个用于改变光传播方向与光程的反射镜47以及控制光路开启和关闭的机械快门k。
需要说明的是，在进行全息记录时，可以使分束镜44分出的两束光到全息记录介质41上的光程基本一致，以提高干涉的效果。
全息记录介质41在电源组件43外加持续电场下，内部的量子点因自身的光电效应会形成电子-空穴对，并且彼此间会进行电子的传输和捕获，从而形成空间电荷场。液晶分子在空间电荷场的作用下进行重新配向，实现了折射率的调制，最终快速的记录下物光l3中包含的信息。
需要说明的是，在全息记录介质41中记录了目标物体M的信息之后，可以通过电源组件43持续给全息记录介质41施加激活电压，以避免全息记录介质41中记录的信息丢失。示例性的，激活电压可以为15V(伏)。
需要补充说明的是，本发明实施例提供的全息记录装置，通过光汇聚组件对目标物体漫反射出的物光进行汇聚，达到了减少物光损耗的效果。
综上所述，本发明实施例提供的全息记录装置，通过将掺杂有量子点的液晶薄膜作为全息记录介质，并通过电源组件向全息记录介质提供激活电压，使全息记录介质能够快速记录目标物体的信息，解决了相关技术中作为全息记录介质的光折变晶体记录目标物体信息的速度较慢，全息实现的效率较低的问题。达到了能够快速对目标物体的信息进行记录的效果。
图5是本发明实施例提供的一种全息再现装置的结构示意图，该全息再现装置可以包括：
图1或图2示出的全息记录介质41(该全息记录介质41为掺杂有量子点的液晶薄膜)，光源42、电源组件43和显示屏48。
光源42用于提供入射到全息记录介质41的再现光l4。再现光l4和图4-2所示的全息记录装置中的参考光为相干光。可选的，再现光l4和参考光的相位相同。光源42可以是Nd：YAG激光器。
电源组件43用于向全息记录介质41中的量子点提供激活电压。示例性的，激活电压可以为15V(伏)。
全息记录介质41中记录有目标物体的信息。
显示屏48用于承载目标物体的立体像。
可选的，该全息再现装置还可以包括扩束准直组件45，用于对再现光l4进行扩束准直，使再现光l4变为平行光束。
再现光l4照射到全息记录介质41上之后，根据衍射原理，再现光l4会透过全息记录介质41并转变为物光l3照射在显示屏48上，在显示屏48上能够看到目标物体的立体像。可选的，再现光l4照射到全息记录介质41的入射角度可以和参考光相同。
全息记录介质41中掺杂有量子点，由于量子点的特性，全息记录介质41的衍射效率较高，立体像的再现效果相较于相关技术中的光折变晶体更好。
需要说明的是，图4-2示出的全息记录装置中，在将目标物体M的信息记录在全息记录介质中后，可以通过机械快门k关闭入射光l2，并将参考光l1作为再现光照射到全息记录介质41上，再设置用于承载立体像的显示屏，即可以完成目标物体M的立体像的再现。使用图1或图2示出的全息记录介质41来进行立体像的再现，可以进行分辨率高的大面积立体显示。
综上所述，本发明实施例提供的全息再现装置，通过将与参考光为相干光的再现光照射到记录有目标物体的信息的全息记录介质上，使目标物体的立体像出现在显示屏上，达到了能够通过全息记录介质进行立体像再现的效果。
此外，本发明实施例还提供一种全息系统，该全息系统可以包括图4-1提供的全息记录装置、或图4-2提供的全息记录装置，和图5提供的全息再现装置。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种全息记录介质，其特征在于，所述全息记录介质包括：
两个透明导电膜层以及所述两个透明导电膜层之间的液晶层，所述液晶层中掺杂有量子点。
2.根据权利要求1所述的全息记录介质，其特征在于，所述全息记录介质还包含有环形的间隔物，
所述环形的间隔物设置在所述两个透明导电膜层之间，所述液晶层设置在所述两个透明导电膜层与所述环形的间隔物构成的空间中。
3.根据权利要求1所述的全息记录介质，其特征在于，所述两个透明导电膜层中每个透明导电膜层靠近所述液晶层的一侧设置有配向膜。
4.根据权利要求1所述的全息记录介质，其特征在于，所述量子点由硫化锌和磷化铟中的至少一种材料构成。
5.一种全息记录介质的制造方法，其特征在于，用于制造权利要求1至4任一所述的全息记录介质，所述方法包括：
将量子点溶液与液晶混合得到混合物，所述量子点溶液包括量子点与保存液；
在预设温度中将所述混合物保温预定时长，以去除所述保存液；
将去除所述保存液的混合物作为液晶层设置在两个透明导电膜层之间。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述保存液为氯仿，所述预设温度为70度，所述预定时长为10小时。
7.一种全息记录装置，其特征在于，包括权利要求1至4任一所述的全息记录介质，光源和电源组件，
所述光源用于提供入射到所述全息记录介质的参考光和入射到目标物体的入射光，所述参考光与所述入射光为相干光；
所述电源组件用于向所述全息记录介质中的量子点提供激活电压；
所述全息记录介质用于接收所述参考光和所述入射光经所述目标物体反射后的物光以记录所述目标物体的信息。
8.一种全息再现装置，其特征在于，包括权利要求1至4任一所述的全息记录介质，光源、电源组件和显示屏，
所述光源用于提供入射到所述全息记录介质的再现光；
所述电源组件用于向所述全息记录介质中的量子点提供激活电压；
所述全息记录介质中记录有目标物体的信息；
所述显示屏用于承载立体像。
9.一种全息系统，其特征在于，所述全息系统包括权利要求7所述的全息记录装置和权利要求8所述的全息再现装置。
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