基于納米金屬光柵的電浸潤(rùn)顯示技術(shù)研究.pdf

1、隨著表面等離子體光子學(xué)的不斷發(fā)展以及納米加工技術(shù)的不斷進(jìn)步，納米金屬光柵結(jié)構(gòu)上的新穎光學(xué)效應(yīng)不斷被發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域。金屬表面電子和電磁波的耦合振蕩—表面等離子體共振（SPR）被認(rèn)為是這些新穎特性產(chǎn)生的主要機(jī)制。近些年來，由于在節(jié)能顯示上的巨大應(yīng)用潛力，利用亞波長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)彩色濾光和偏振透射集成的研究已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外顯示公司和研究機(jī)構(gòu)的關(guān)注熱點(diǎn)。目前國(guó)內(nèi)外的主要工作還是集中在無源器件，而有源器件的報(bào)道則較少。利用了表面等離子體共振波長(zhǎng)

2、對(duì)環(huán)境折射率敏感的特點(diǎn)，更進(jìn)一步結(jié)合電浸潤(rùn)技術(shù)提出了一種新型的主動(dòng)可調(diào)透射式彩色電子書顯示器件。本論文是基于納米金屬光柵結(jié)構(gòu)的SPR增強(qiáng)透射效應(yīng)，利用嚴(yán)格耦合波分析法仿真設(shè)計(jì)出合適的光柵參數(shù)用以得到高效率和高單色性的紅、綠、藍(lán)三個(gè)子像素，并進(jìn)一步在理論和實(shí)驗(yàn)上研究了這些子像素的灰度和顏色隨光柵表面材料折射率的變化。根據(jù)設(shè)計(jì)的參數(shù)，制備出相應(yīng)的納米金屬光柵并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，最終歸納總結(jié)出相關(guān)顯示器件的關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)。這種顯示器件具有低功耗、寬

3、色域、高對(duì)比度以及易于制備和集成等優(yōu)點(diǎn)，有望成為未來電子紙顯示的主流技術(shù)。
　　本論文的主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面：
　　首先介紹了基于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)制并介紹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激發(fā)，運(yùn)用數(shù)值模擬的方法研究了光柵結(jié)構(gòu)模型各參數(shù)對(duì)SPR透射光譜的影響。
　　其次，通過嚴(yán)格耦合波分析算法和表面等離子體共振的理論，仿真設(shè)計(jì)出合適的光柵參數(shù)

4、用以得到紅、綠、藍(lán)三個(gè)子像素并進(jìn)一步探究灰度和顏色隨光柵表面折射率的變化。根據(jù)仿真得出的參數(shù)，利用激光干涉曝光和電子束蒸發(fā)制備出相應(yīng)光柵。通過對(duì)光柵的透射光譜測(cè)試，得到了和理論設(shè)計(jì)一致的結(jié)果并進(jìn)一步驗(yàn)證了透射光譜的灰度和顏色隨折射率的變化，從而證明納米金屬光柵用于透射式電子書的可行性。
　　最后根據(jù)上述討論，提出一種新型的基于光柵結(jié)構(gòu)的電浸潤(rùn)顯示模型。通過搭建接觸角測(cè)試系統(tǒng)，我們發(fā)現(xiàn)納米金屬光柵的表面具有疏水性，驗(yàn)證了其在電調(diào)制浸