光子晶体结构及其制造方法、反射滤色器和显示装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了光子晶体结构及其制造方法、反射滤色器和显示装置。该光子晶体结构包括：纳米结构层，包括具有随机尺寸的多个纳米颗粒，其中多个纳米颗粒彼此间隔开一距离；以及形成在纳米结构层上的光子晶体层，具有非平坦的表面并被设计为反射预定波长的光。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及光子晶体结构、制造光子晶体结构的方法、利用光子晶体结构的反射滤色器和显示装置。
技术介绍
光子晶体是具有用于控制光的晶体结构的材料。在其中折射率周期重复的晶体结构导致对于特定波长的光发生相长干涉而对其他波长的光发生相消干涉，由此形成特定颜色。这样，与通过吸收光形成颜色的技术相比，通过反射和干涉光形成颜色的结构性颜色技术有利地高效地形成颜色，并易于控制色度。在通常最容易制造的一维光子晶体中，低折射率的透明绝缘层和高折射率的透明绝缘层被交替地沉积以控制反射光的颜色。然而，在一维光子晶体中，仅关于具有垂直入射角的光形成设计的颜色，随着入射角变小，颜色根据布拉格定律偏移到更短的波长带。一维光子晶体具有5度或更小的视角，因此难以将一维光子晶体应用到诸如显示器的装置中，虽然一维光子晶体具有高的颜色形成和发射特性。
技术实现思路
本专利技术提供了表现出宽视角的颜色过滤性能的光子晶体结构、制造光子晶体结构的方法、使用该光子晶体结构的反射滤色器和显示装置。额外的方面将在以下的描述中部分地阐述，并将由该描述而部分地显然，或者可以通过实践当前的实施例而习之。根据本专利技术的方面，一种光子晶体结构包括纳米结构层，包括具有随机尺寸的多个纳米颗粒，其中多个纳米颗粒彼此间隔开一距离；和形成在纳米结构层上的光子晶体层，具有非平坦的表面并被设计为反射预定波长的光。纳米结构层可以具有多个纳米颗粒的单层结构。光子晶体层可以包括具有第一折射率的第一材料层和具有不同于该第一折射率的第二折射率的第二材料层，第一材料层和第二材料层被交替沉积。第一材料层和第二材料层可以由透明绝缘材料形成。第一材料层和第二材料层可以由从Si02、Ti02、Si3N4、CaF2、LiF和MgF2构成的组中选出的任意一个形成。第一材料层和第二材料层中的一个可以由绝缘材料形成，另一个由金属材料形成。纳米结构层的多个纳米颗粒可以由从硅石(Si02)、氧化铝(A1203)、二氧化钛(TiO2)、氧化错(ZrO2)、氧化钇-氧化错(Y2O3-ZrO2)、铜氧化物(CuO、Cu2O)和钽氧化物(Ta2O5)构成的组中选出的任意一个形成。根据本专利技术的另一方面，一种制造光子晶体结构的方法，该方法包括在基板上形成纳米结构层，在该纳米结构层中具有随机尺寸的多个纳米颗粒彼此间隔开一距离；以及在纳米结构层上形成具有非平坦的表面并被设计为反射预定波长的光的光子晶体层。形成纳米结构层可以包括在基板上形成多个芯-壳型颗粒；通过采用烘烤工艺，回流多个芯-壳型颗粒的壳的材料使得多个芯-壳型颗粒的芯的材料被暴露；以及蚀刻所述壳的被回流的材料。多个芯-壳型颗粒可以以单层结构形成在基板上。多个芯-壳型颗粒的芯可以由无机材料形成，多个芯-壳型颗粒的壳可以由有机材料形成。形成光子晶体层可以包括交替沉积具有第一折射率的第一材料层和具有不同于第一折射率的第二折射率的第二材料层。第一材料层和第二材料层可以采用利用溅射的沉积工艺形成。溅射沉积条件可以包括最大平均自由程以及靶与基板之间的最小距离。根据本专利技术的另一方面，一种反射滤色器，包括多个第一颜色单元，具有或使用所述光子晶体结构，其中光子晶体层反射第一波长的光；多个第二颜色单元，具有或使用所述光子晶体结构，其中光子晶体层反射第二波长的光；以及多个第三颜色单元，具有或使用所述光子晶体结构，其中光子晶体层反射第三波长的光，其中多个第一颜色单元、第二颜色单元和第三颜色单元交替布置成2D阵列。根据本专利技术另一方面，一种显示装置，包括所述反射滤色器；以及显示面板，包括与所述多个第一颜色单元、第二颜色单元和第三颜色单元相应的区域，并且根据图像信息调制入射到该区域的光。显示面板可以包括液晶显示器、电泳显示器、电润湿显示器、或者电致变色显示器。显示装置还可以包括吸收单元，用于吸收穿过反射滤色器的光。附图说明通过以下结合附图对实施例的描述，这些和/或其它的方面将变得明显且更易于理解，附图中图1为根据一实施例的光子晶体结构的示意截面图；图2为一般一维光子晶体结构的示意截面图，在该一维光子晶体结构中根据入射角发生颜色偏移；图3为根据另一实施例的光子晶体结构的示意截面图；图4A和4B为模拟图，用于根据多个纳米颗粒是否彼此间隔开而比较光子晶体层的表面的倾斜角。图5为根据多个纳米颗粒之间的间隔和光子晶体层中包括的层数量，对光子晶体层的表面的倾斜角的模拟图；图6A至6D为截面图，用于解释根据实施例的制造光子晶体结构的方法；图7为根据当形成光子晶体层时是使用溅射机(sputter)还是使用蒸发器(evaporator)以及光子晶体层中包括的层数量，对光子晶体层的表面的倾斜角的模拟图；图8为根据实施例的反射滤色器的示意截面图；以及图9为根据实施例的显示装置的示意截面图。具体实施例方式现在将详细参照实施例，附图中示出了实施例的示例，其中相似的附图标记始终指示相似的元件。在这点上，本专利技术的实施例可以具有不同的形式而不应被解释为限于这里给出的描述。因此，下面通过参照附图仅描述实施例，以解释本说明书的方面。图1为根据实施例的光子晶体结构100的示意截面图。参照图1，光子晶体结构100可以包括纳米结构层，该纳米结构层包括具有随机尺寸的多个纳米颗粒120。纳米颗粒120彼此间隔开一距离。光子晶体层140形成在纳米结构层上，具有非平坦表面140a，并且被设计为反射预定波长的光。纳米结构层被提供以允许形成在纳米结构层上的光子晶体层140具有预定倾斜角。即，具有随机高度分布的光子晶体层140可以通过纳米结构层形成，并因此可以减小颜色根据观看的角度而看起来不同的颜色变化。下文将提供光子晶体结构100的详细结构。基板110可以由硅、硅氧化物、蓝宝石、硅碳化物、玻璃等形成。纳米颗粒120在基板110上彼此间隔开，并具有随机的尺寸分布。纳米颗粒120之间的间隔可以根据沉积在光子晶体层140中的层的数量和由光子晶体层140的表面140a形成的倾斜角来适当地确定。纳米颗粒120之间的间隔可以是规则的或者随机的。纳米颗粒120可以由从硅石(SiO2)、氧化铝(Al2O3)、二氧化钛(TiO2)、氧化锆(ZrO2)、氧化钇-氧化锆(Y2O3-ZrO2)、铜氧化物(CuOXu2O)以及钽氧化物(Ta2O5)构成的组中选出的任意一个形成。纳米颗粒120可以形成单层。然而，本实施例不限于此。纳米颗粒120可以具有约几十nm至约几百nm的直径。光子晶体层140，被设计为反射预定波长的光的一维光子晶体，包括具有第一折射率的第一材料层141和具有不同于第一折射率的第二折射率的第二材料层142,第一材料层141和第二材料层142被交替沉积。根据第一材料层141和第二材料层142的第一和第二折射率及厚度来确定反射波长带宽。根据反射效率来确定沉积的层的数量。一般，沉积的层的数量越多，反射效率越高。第一材料层141和第二材料层142可以由透明绝缘材料形成。第一材料层141和第二材料层142可以由从Si02、TiO2, Si3N4, CaF2, LiF、MgF2构成的组中选出的任意一个形成。第一材料层141和第二材料层142中的一个可以由绝缘材料形成，另一个可以由金属材料形成。由金属材料形成的第一材料层141或第二材料层142可以尽可能的薄，使本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光子晶体结构，包括：纳米结构层，包括具有随机尺寸的多个纳米颗粒，其中所述多个纳米颗粒彼此间隔开一距离；和形成在所述纳米结构层上的光子晶体层，具有非平坦的表面并被设计为反射预定波长的光。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：郑得锡，宋炳权，裵晙元，尹俊，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：