胶体光子晶体阵列式显示器件的制备与研究

利用胶体晶体构建显示材料和器件的研究在国际上尚处于起步阶段。到目前为止，胶体晶体显示材料的制备都是基于薄膜技术。胶体晶体微球作为一个独立的结构单元，它不但继承了胶体晶体薄膜所有的光学特性，而且还具备了可任意排列组合的特点，为胶体晶体的使用提供了更为广阔的空间。我们首次提出用光子晶体微球作为显示的基本单元，通过阵列排布的方法构建显示材料和器件的设想，并对胶体晶体微球应用于阵列显示领域的可行性进行研究。由于该方法实现了纳米粒子自组装和显示单元图案化的分步进行，有利于实现显示器件的大面积制备，控制薄膜的均匀度、易于图案设计。同时，由于采用了球面胶体晶体，有利于减小视角变化产生的颜色偏差。此外，我们还利用液晶分子的外场响应的特性，制备出了液晶耦合胶体晶体微球阵列显示器件，实现了对显示灰度的调制。

针对胶体光子晶体应用于平板显示中所遇到的诸如视觉角度引起的色差，复杂图像的显示，对像素色彩饱和度的控制等问题，我们提出了一套解决方案：先将纳米粒子自组装成大小均一的球形胶体光子晶体，然后将这些胶体光子晶体微球作为基本像素单元固定于显示面板上。这种阵列式显示方法易于实现大尺寸显示器的制造，像素点的均一性，以及对图像的构建。球型的几何形状可以有效的避免通常的胶体光子晶体膜所产生的视角色差。同时，我们将相列液晶注入反蛋白石结构的胶体光子晶体微球的空气孔洞中，通过液晶分子对外场的响应实现对像素色彩饱和度的控制。