图1. 基于CPL的空间显示实现人机交互
制备了CPL生成单元阵列构成像素的3D显示器。通过不同功能层的协作，每个CPL单元都呈现为具有多层结构的微器件，分为电致发光部分和圆极化部分。对于电激发照明，作者应用交流（AC）电场通过平行和翘曲之间的空间接触来驱动发光元件，从而实现高设备稳定性和低处理复杂性。设计了一种自定位原位聚合策略，构建了嵌入手性液晶的多微球协同圆偏振器（MCCP），使产生的电致发光具有手性。适当厚度的多微球层保留了手性液晶的螺旋结构，使得CPL具有连续可调的波长和较大的发光不对称因子（glum），同时提供了无需封装的独立特性。
在一步法合成MCCP时，将聚乙烯醇（PVA）的疏水端包裹在手性液晶周围形成手性微球，并分散在聚丙烯酰胺（PAM）预聚体溶液中。未固化的MCCP应自发地从疏水区域移动到亲水发光位置，MCCP具有良好的亲水性和流动性。预聚体体系自定位到所需位置后，在紫外线（UV）光照射下逐渐固化成均匀的MCCP膜。作者调整了MCCP的组分比，即R/S5011（手性掺杂剂）和向列相液晶（E7）的质量分数，使其光子带隙（PBG）与荧光粉的电致发光光谱一致，以实现最高的发光不对称性。30~40 μm MCCP层厚度最终产生最强的CPL信号，通电时的glum值高达1.0。
图2. MCCP的表征和CPL器件的手性性能
通过正交导电电路的图案喷涂和左、右手MCCP的交替覆盖，将这些微器件集成为像素可控的CPL阵列。将阵列封装后，结合在大规模显示中具有显著适用性的横杆组态基控制系统，得到了适应性强的立体显示面板。研究发现，100单元面板的相对偏差约为8%，500单元面板的相对偏差小于15%，表明可扩展生产能力。在实际使用条件下，集成显示屏分别经过2000个开关周期和超过200 h连续运行后，电致发光强度保持稳定，变化低于5%。由于在不同的观测角度下，适应其弯曲或用户移动的胶值都很大（大于0.5），也导致偏振片下的自适应显示器亮度差异显著。
图3. CPL空间面板的性能
所制备的CPL-像素面板，配合设计的智能偏光眼镜，交替传输左手和右手CPL，并进一步连接到智能设备，实现沉浸式人机交互。在此基础上，使用圆偏振空间显示器进行了人机交互，为用户获得了沉浸式的虚拟世界体验。当用户抓住面板上的深度立方体时，其他机械臂可以同步对实际物体进行相同的操作。该系统在不同距离抓取物体的准确率超过90%，确保了其在应用中的可靠性。基于深度信息的被困人员救援场景模拟采用矩形区域表示人形目标，成功操作机器人对被困“人员”进行了远程救援，最大程度地保证了救援人员的安全。
图4. CPL显示提供深度信息的实际应用
总之，构建了一个可适应空间显示的人机交互系统，主要由手性转换层和电致发光部分组成，以实现高度不对称的电CPL。左、右手CPL像素交替排列，形成面板阵列，用于通过智能偏振眼镜建立沉浸式立体成像。这种简单、稳定且高度操作性的显示技术的发展也鼓励我们研究新特性，以精确捕捉深度信息并量化立体成像，以便进一步实践。通过这种方式，展示了沉浸式人机交互，并成功模拟了灾难场景中的理想安全救援，在现实世界和数字宇宙之间架起了桥梁。原文链接
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adv2721
