納米金屬光柵在電浸潤顯示上的應(yīng)用研究.pdf

1、由于具有雙穩(wěn)態(tài)特性，基于環(huán)境光照明的電泳式反射電子書在便攜和節(jié)能方面有著巨大的優(yōu)勢。但是該顯示方式響應(yīng)時(shí)間長（秒級(jí)）、明暗對比度低（小于10），故無法播放彩色視頻。具有疏水性材料的電浸潤顯示技術(shù)能夠解決電泳式刷新速度慢和無法實(shí)現(xiàn)彩色顯示的問題。然而，此類顯示使用的吸收性黑色或者彩色像素材料會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的背光損失，并且對比度也較低。如何減少損耗和提高顯示對比度成為電浸潤顯示的研究熱點(diǎn)。
　　金屬微結(jié)構(gòu)上的表面等離子體共振（Surfac

2、e Plasmon Resonance，SPR）可以激發(fā)特殊的光學(xué)現(xiàn)象，如與周期和結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)的波長選擇性透射或反射。近年來，表面等離子體共振在顯示領(lǐng)域中也得到了廣闊發(fā)展，如彩色濾光片和偏振片。針對傳統(tǒng)電浸潤吸收損耗的問題，以及表面等離子體共振對臨近材料折射率變化敏感的特點(diǎn)，我們提出了一種基于納米金屬光柵的透射光譜調(diào)制器件。該種調(diào)制具有結(jié)構(gòu)簡單，色度和對比度高等特點(diǎn)。我們通過仿真設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了紅綠藍(lán)三個(gè)子像素的透射彩色顯示。實(shí)驗(yàn)中，制備了周

3、期為520納米、鋁厚度為50納米的雙層金屬光柵，并通過改變光柵臨近材料折射率，實(shí)現(xiàn)了空氣中為綠色亮態(tài)顯示，蔗糖溶液中為暗態(tài)顯示的效果。明暗對比度達(dá)到122。
　　本論文從理論和實(shí)驗(yàn)方面驗(yàn)證了基于金屬光柵結(jié)構(gòu)的彩色顯示和亮度調(diào)節(jié)的可行性，為未來電浸潤顯示器件提供了新的設(shè)計(jì)方案。
　　本論文的主要研究內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：
　　首先介紹和分析了電子書中使用最廣泛的電泳式顯示以及電浸潤顯示的結(jié)構(gòu)及原理。
　　另外介紹了

4、表面等離子體（SPR）的基本理論。詳細(xì)推導(dǎo)了表面等離子體的產(chǎn)生機(jī)理，并介紹了常見表面等離子體激元的激發(fā)模式。著重強(qiáng)調(diào)基于納米金屬光柵的表面等離子體波在傳感器以及光學(xué)方面的應(yīng)用理論。
　　其次，通過嚴(yán)格耦合波分析法和表面等離子體共振的理論，仿真設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了紅綠藍(lán)三個(gè)子像素的透射彩色顯示。實(shí)驗(yàn)中利用激光干涉曝光和電子束蒸發(fā)的方式制備出特定參數(shù)的光柵。通過對光柵的透射光譜測試，驗(yàn)證了基于金屬光柵結(jié)構(gòu)的彩色顯示和亮度調(diào)節(jié)的可行性。