本發(fā)明涉及一種可在寬光譜范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)濾色波長動(dòng)態(tài)可調(diào)的濾色裝置。

背景技術(shù)：

新型輕薄便攜式光電器件技術(shù)的出現(xiàn)，例如平板顯示技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)信息傳輸領(lǐng)域產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，器件結(jié)構(gòu)可以變得更加輕薄、器件性能更加穩(wěn)定可靠，具有更加重要的研究價(jià)值和商業(yè)化前景。

其中，LCD平板顯示器件是一典型代表，具有優(yōu)異的分辨率、彩色重現(xiàn)特性和畫面質(zhì)量。而濾色裝置是構(gòu)成彩色LCD顯示非常重要的一個(gè)部件。

傳統(tǒng)的濾色裝置是由多個(gè)用于實(shí)現(xiàn)紅色、綠色和藍(lán)色(RGB)的子濾色器組成，每個(gè)子濾色器所能產(chǎn)生的顏色是確定的，不會(huì)隨著不同需求發(fā)生改變。因此為了實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的色彩顯示，通常需要借助復(fù)雜的混色技術(shù)，例如空間混色、時(shí)間混色等。

同時(shí)，每個(gè)子濾色器是利用復(fù)雜的工藝來進(jìn)行制造的，該工藝根據(jù)每種顏色而重復(fù)地進(jìn)行著光刻膠涂覆、曝光、顯影和硬化工藝，而且用于濾色器加工的生產(chǎn)線往往需要與用于其他部件加工的生產(chǎn)線分開，這在很大程度上增大了生產(chǎn)線成本。

此外，此類濾色器的透射率較低，極大影響背光源的透射亮度，從而降低器件效率。雖然工程技術(shù)人員提出通過表面等離子體替代傳統(tǒng)濾色器來提高透射率，但是這些表面等離子體技術(shù)，均是基于特定的金屬層結(jié)構(gòu)，一旦加工制備完成，其能產(chǎn)生的顏色也被唯一確定下來，無法實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)色。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)，基于表面等離子體技術(shù)，提出一種可在寬光譜范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)濾色波長動(dòng)態(tài)可調(diào)的濾色裝置。

技術(shù)方案：一種可在寬光譜范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)濾色波長動(dòng)態(tài)可調(diào)的濾色裝置，包括一個(gè)具有電潤濕功能的圓柱形腔體，以及在該腔體內(nèi)的油相流體、水相流體、以及均勻分布于油水兩相流體界面的金屬納米顆粒；所述金屬納米顆粒分布呈現(xiàn)陣列排列，通過利用表面等離子體選擇性透射特定波長的光來輸出特定顏色；同時(shí)通過調(diào)整電潤濕功能所施加電壓的大小，對(duì)所述金屬納米顆粒陣列排布密度進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)所輸出顏色的調(diào)整。

進(jìn)一步的，所述具有電潤濕功能的圓柱形腔體的內(nèi)側(cè)壁以及底部分別設(shè)置有獨(dú)立電極，所述內(nèi)側(cè)壁的獨(dú)立電極表面覆蓋有疏水介質(zhì)層。

進(jìn)一步的，所述疏水介質(zhì)層由單層疏水材料構(gòu)成或由介質(zhì)材料表面覆蓋疏水材料構(gòu)成。

進(jìn)一步的，所述金屬納米顆粒通過表面親水、疏水功能團(tuán)的修飾，實(shí)現(xiàn)三角形點(diǎn)陣排列。

進(jìn)一步的，金屬納米顆粒陣列中每個(gè)顆粒的尺寸均保持一致。

進(jìn)一步的，所述油相流體為非水溶性的非極性流體，水相流體為非油溶性的極性流體。

進(jìn)一步的，所述金屬納米顆粒由導(dǎo)電材料形成，所述導(dǎo)電材料包括鋁，金，銀，鋅，鉬，鉑，鎳，鈀，鐵，銅，鉻，碳納米管，摻雜半導(dǎo)體器件，導(dǎo)電塑料，富勒烯，以及導(dǎo)電復(fù)合材料，或其混合物中的至少一種。

有益效果：本發(fā)明的一種可在寬光譜范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)濾色波長動(dòng)態(tài)可調(diào)的濾色裝置，能夠可通過電潤濕原理調(diào)整水相流體在側(cè)壁表面的浸潤特性，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)油水兩相界面曲率的快速、可回復(fù)調(diào)整。此外，金屬納米顆粒分布呈現(xiàn)周期排列，通過利用表面等離子體選擇性透射特定波長的光來輸出所希望的顏色。由于透射波長受到金屬納米顆粒陣列排布密度的影響，因此可以通過電潤濕原理，對(duì)金屬納米顆粒陣列排布密度進(jìn)行快速、可回復(fù)的動(dòng)態(tài)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)濾色光波在寬光譜范圍內(nèi)快速、可回復(fù)調(diào)整。

附圖說明

圖1為本發(fā)明濾色裝置的整體結(jié)構(gòu)軸向剖面示意圖；

圖2為本發(fā)明濾色裝置的分解結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做更進(jìn)一步的解釋。

如圖1、2所示，一種可在寬光譜范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)濾色波長動(dòng)態(tài)可調(diào)的濾色裝置，包括了一個(gè)具有電潤濕功能的圓柱形腔體10，以及在該圓柱形腔體10內(nèi)的油相流體20、水相流體30、以及均勻分布于油水兩相流體界面的金屬納米顆粒40。油相流體20為任意非水溶性的非極性流體；水相流體30為任意非油溶性的極性流體。水相流體的高度大于圓柱形腔體的半徑。金屬納米顆粒40分布呈現(xiàn)陣列排列，通過利用表面等離子體選擇性透射特定波長的光來輸出所希望的特定顏色。同時(shí)通過調(diào)整電潤濕功能所施加電壓的大小，對(duì)金屬納米顆粒40排布密度進(jìn)行快速、可回復(fù)的動(dòng)態(tài)調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)所輸出顏色的相應(yīng)調(diào)整。

具體的，圓柱形腔體10的內(nèi)側(cè)壁11以及底部12分別設(shè)置有獨(dú)立電極13和獨(dú)立電極14，圓柱形腔體內(nèi)側(cè)壁的電極為環(huán)形電極，油相流體和水相流體形成的油水兩相界面與環(huán)形電極的軸向?qū)ΨQ面位于同一平面。內(nèi)側(cè)壁的環(huán)形電極表面覆蓋有一層疏水介質(zhì)層15，該疏水介質(zhì)層15由單層疏水材料構(gòu)成或者由介質(zhì)材料表面覆蓋疏水材料構(gòu)成。底部的獨(dú)立電極13可以為任意形狀，優(yōu)選為設(shè)置在底部12中央位置。疏水材料包括含氟聚合物，例如特氟龍；而介質(zhì)材料包括二氧化硅，氮化硅，聚二甲基硅氧烷PDMS，SU-8等各類有機(jī)或者無機(jī)材料薄膜。

金屬納米顆粒40呈現(xiàn)三角形點(diǎn)陣排列，每個(gè)顆粒的尺寸均保持一致。金屬納米顆粒40由導(dǎo)電材料形成，導(dǎo)電材料包括鋁Al，金Au，銀Ag，鋅Zn，鉬Mo，鉑Pt，鎳Ni，鈀Pd，鐵Fe，銅Cu，鉻Cr，碳納米管，摻雜半導(dǎo)體器件，導(dǎo)電塑料，富勒烯，以及導(dǎo)電復(fù)合材料，或其混合物中的至少一種。

通過在獨(dú)立電極13和獨(dú)立電極14之間施加電壓，在電潤濕效應(yīng)作用下，水相流體30在疏水介質(zhì)層15表面的接觸會(huì)發(fā)生減小，并且接觸角的減小幅度與所施加的電壓值成正相關(guān)。在未施加電壓時(shí)，水相流體30在疏水介質(zhì)層15表面的接觸角接近180°，此時(shí)的油水兩相界面微微向上凸起；隨著電壓的增加，水相流體30在疏水介質(zhì)層15表面的接觸角逐漸減小，油水兩相界面從初始的微微向上凸起會(huì)逐漸下降，變成一個(gè)平面，繼續(xù)施加電壓，油水兩相界面會(huì)往下凹。水相流體30在疏水介質(zhì)層15表面的接觸角能夠逐步減小到90°，油水兩相界面會(huì)往下凹形成半球面，此時(shí)油水兩相界面的面積最大，其最大面積為最小面積的2倍，與此對(duì)應(yīng)的，金屬納米顆粒三角形點(diǎn)陣在電潤濕效應(yīng)作用下三個(gè)邊長發(fā)生等距變化，金屬納米顆粒40的最大間隔為最小間隔的1.4倍左右。當(dāng)金屬納米顆粒40的間隔發(fā)生變化，通過表面等離子體透射的波長也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。

我們可以通過選擇油相流體20、水相流體30、以及金屬納米顆粒40的種類等參數(shù)，在間隔實(shí)現(xiàn)1.4倍調(diào)整的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)寬光譜的調(diào)節(jié)。與此同時(shí)，由于電潤濕效應(yīng)是純電驅(qū)動(dòng)，且流體形變反應(yīng)速度很快，可以實(shí)現(xiàn)每秒50次以上的調(diào)節(jié)，因此具備實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)濾色波長的功能，適用于視頻彩色顯示應(yīng)用。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。