光子晶體結構及其制造方法、反射濾色器和顯示裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術提供了光子晶體結構及其制造方法、反射濾色器和顯示裝置。該光子晶體結構包括：納米結構層，包括具有隨機尺寸的多個納米顆粒，其中多個納米顆粒彼此間隔開一距離；以及形成在納米結構層上的光子晶體層，具有非平坦的表面并被設計為反射預定波長的光。

【技術實現步驟摘要】

本公開涉及光子晶體結構、制造光子晶體結構的方法、利用光子晶體結構的反射濾色器和顯示裝置。
技術介紹
光子晶體是具有用于控制光的晶體結構的材料。在其中折射率周期重復的晶體結構導致對于特定波長的光發生相長干涉而對其他波長的光發生相消干涉，由此形成特定顏色。這樣，與通過吸收光形成顏色的技術相比，通過反射和干涉光形成顏色的結構性顏色技術有利地高效地形成顏色，并易于控制色度。在通常最容易制造的一維光子晶體中，低折射率的透明絕緣層和高折射率的透明絕緣層被交替地沉積以控制反射光的顏色。然而，在一維光子晶體中，僅關于具有垂直入射角的光形成設計的顏色，隨著入射角變小，顏色根據布拉格定律偏移到更短的波長帶。一維光子晶體具有5度或更小的視角，因此難以將一維光子晶體應用到諸如顯示器的裝置中，雖然一維光子晶體具有高的顏色形成和發射特性。
技術實現思路
本專利技術提供了表現出寬視角的顏色過濾性能的光子晶體結構、制造光子晶體結構的方法、使用該光子晶體結構的反射濾色器和顯示裝置。額外的方面將在以下的描述中部分地闡述，并將由該描述而部分地顯然，或者可以通過實踐當前的實施例而習之。根據本專利技術的方面，一種光子晶體結構包括納米結構層，包括具有隨機尺寸的多個納米顆粒，其中多個納米顆粒彼此間隔開一距離；和形成在納米結構層上的光子晶體層，具有非平坦的表面并被設計為反射預定波長的光。納米結構層可以具有多個納米顆粒的單層結構。光子晶體層可以包括具有第一折射率的第一材料層和具有不同于該第一折射率的第二折射率的第二材料層，第一材料層和第二材料層被交替沉積。第一材料層和第二材料層可以由透明絕緣材料形成。第一材料層和第二材料層可以由從Si02、Ti02、Si3N4、CaF2、LiF和MgF2構成的組中選出的任意一個形成。第一材料層和第二材料層中的一個可以由絕緣材料形成，另一個由金屬材料形成。納米結構層的多個納米顆粒可以由從硅石(Si02)、氧化鋁(A1203)、二氧化鈦(TiO2)、氧化錯(ZrO2)、氧化釔-氧化錯(Y2O3-ZrO2)、銅氧化物(CuO、Cu2O)和鉭氧化物(Ta2O5)構成的組中選出的任意一個形成。根據本專利技術的另一方面，一種制造光子晶體結構的方法，該方法包括在基板上形成納米結構層，在該納米結構層中具有隨機尺寸的多個納米顆粒彼此間隔開一距離；以及在納米結構層上形成具有非平坦的表面并被設計為反射預定波長的光的光子晶體層。形成納米結構層可以包括在基板上形成多個芯-殼型顆粒；通過采用烘烤工藝，回流多個芯-殼型顆粒的殼的材料使得多個芯-殼型顆粒的芯的材料被暴露；以及蝕刻所述殼的被回流的材料。多個芯-殼型顆粒可以以單層結構形成在基板上。多個芯-殼型顆粒的芯可以由無機材料形成，多個芯-殼型顆粒的殼可以由有機材料形成。形成光子晶體層可以包括交替沉積具有第一折射率的第一材料層和具有不同于第一折射率的第二折射率的第二材料層。第一材料層和第二材料層可以采用利用濺射的沉積工藝形成。濺射沉積條件可以包括最大平均自由程以及靶與基板之間的最小距離。根據本專利技術的另一方面，一種反射濾色器，包括多個第一顏色單元，具有或使用所述光子晶體結構，其中光子晶體層反射第一波長的光；多個第二顏色單元，具有或使用所述光子晶體結構，其中光子晶體層反射第二波長的光；以及多個第三顏色單元，具有或使用所述光子晶體結構，其中光子晶體層反射第三波長的光，其中多個第一顏色單元、第二顏色單元和第三顏色單元交替布置成2D陣列。根據本專利技術另一方面，一種顯示裝置，包括所述反射濾色器；以及顯示面板，包括與所述多個第一顏色單元、第二顏色單元和第三顏色單元相應的區域，并且根據圖像信息調制入射到該區域的光。顯示面板可以包括液晶顯示器、電泳顯示器、電潤濕顯示器、或者電致變色顯示器。顯示裝置還可以包括吸收單元，用于吸收穿過反射濾色器的光。附圖說明通過以下結合附圖對實施例的描述，這些和/或其它的方面將變得明顯且更易于理解，附圖中圖1為根據一實施例的光子晶體結構的示意截面圖；圖2為一般一維光子晶體結構的示意截面圖，在該一維光子晶體結構中根據入射角發生顏色偏移；圖3為根據另一實施例的光子晶體結構的示意截面圖；圖4A和4B為模擬圖，用于根據多個納米顆粒是否彼此間隔開而比較光子晶體層的表面的傾斜角。圖5為根據多個納米顆粒之間的間隔和光子晶體層中包括的層數量，對光子晶體層的表面的傾斜角的模擬圖；圖6A至6D為截面圖，用于解釋根據實施例的制造光子晶體結構的方法；圖7為根據當形成光子晶體層時是使用濺射機(sputter)還是使用蒸發器(evaporator)以及光子晶體層中包括的層數量，對光子晶體層的表面的傾斜角的模擬圖；圖8為根據實施例的反射濾色器的示意截面圖；以及圖9為根據實施例的顯示裝置的示意截面圖。具體實施例方式現在將詳細參照實施例，附圖中示出了實施例的示例，其中相似的附圖標記始終指示相似的元件。在這點上，本專利技術的實施例可以具有不同的形式而不應被解釋為限于這里給出的描述。因此，下面通過參照附圖僅描述實施例，以解釋本說明書的方面。圖1為根據實施例的光子晶體結構100的示意截面圖。參照圖1，光子晶體結構100可以包括納米結構層，該納米結構層包括具有隨機尺寸的多個納米顆粒120。納米顆粒120彼此間隔開一距離。光子晶體層140形成在納米結構層上，具有非平坦表面140a，并且被設計為反射預定波長的光。納米結構層被提供以允許形成在納米結構層上的光子晶體層140具有預定傾斜角。即，具有隨機高度分布的光子晶體層140可以通過納米結構層形成，并因此可以減小顏色根據觀看的角度而看起來不同的顏色變化。下文將提供光子晶體結構100的詳細結構。基板110可以由硅、硅氧化物、藍寶石、硅碳化物、玻璃等形成。納米顆粒120在基板110上彼此間隔開，并具有隨機的尺寸分布。納米顆粒120之間的間隔可以根據沉積在光子晶體層140中的層的數量和由光子晶體層140的表面140a形成的傾斜角來適當地確定。納米顆粒120之間的間隔可以是規則的或者隨機的。納米顆粒120可以由從硅石(SiO2)、氧化鋁(Al2O3)、二氧化鈦(TiO2)、氧化鋯(ZrO2)、氧化釔-氧化鋯(Y2O3-ZrO2)、銅氧化物(CuOXu2O)以及鉭氧化物(Ta2O5)構成的組中選出的任意一個形成。納米顆粒120可以形成單層。然而，本實施例不限于此。納米顆粒120可以具有約幾十nm至約幾百nm的直徑。光子晶體層140，被設計為反射預定波長的光的一維光子晶體，包括具有第一折射率的第一材料層141和具有不同于第一折射率的第二折射率的第二材料層142,第一材料層141和第二材料層142被交替沉積。根據第一材料層141和第二材料層142的第一和第二折射率及厚度來確定反射波長帶寬。根據反射效率來確定沉積的層的數量。一般，沉積的層的數量越多，反射效率越高。第一材料層141和第二材料層142可以由透明絕緣材料形成。第一材料層141和第二材料層142可以由從Si02、TiO2, Si3N4, CaF2, LiF、MgF2構成的組中選出的任意一個形成。第一材料層141和第二材料層142中的一個可以由絕緣材料形成，另一個可以由金屬材料形成。由金屬材料形成的第一材料層141或第二材料層142可以盡可能的薄，使本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種光子晶體結構，包括：納米結構層，包括具有隨機尺寸的多個納米顆粒，其中所述多個納米顆粒彼此間隔開一距離；和形成在所述納米結構層上的光子晶體層，具有非平坦的表面并被設計為反射預定波長的光。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：鄭得錫，宋炳權，裵晙元，尹俊，
申請(專利權)人：三星電子株式會社，
類型：發明
國別省市：