电场响应光子晶体广角显示器的制备与研究

Photonic crystals (PCs) with isotropic structure color are very important to wide viewing-angle or flexible reflective displays. The intrinsic angle-dependence property of PCs restrains their performances in wide viewing-angle display devices. To solve this limitation, we intend to fabricate electric responsive PCs with spherical structure, which exhibit angle-independent structure color. By designing the chemical patterned surface, the nanoparticle/polymer droplets will be controlled to sit selectively on conductive area in liquid-liquid-solid system. The nanoparticle/polymer co-assembly in liquid-liquid-solid system will be investigated, and the relationship between the optical properties/electric responsibilities and the structure of the PCs will be built. By further designing the circuits on substrate, the stopband of each PC will be tuned isolatedly to display different colors. Utilizing the angle-independent electric responsive PCs as display pixels, wide viewing-angle photonic crystal displays will be fabricated. It will open the new strategy to fabricate large scale, flexible, wide viewing-angle displays.

各向同性结构色的光子晶体对于广角或柔性反射型光子晶体显示器意义重大。本项目针对平面结构光子晶体的光子禁带具有角度依赖性这一特性在广角显示应用中所受到的限制，拟通过制备球面结构光子晶体实现各向同性的结构色。引入电响应性材料，利用电场响应高灵敏、易操控等优势，构建反射型光子晶体广角显示器，实现0~180°范围内的广角显示。主要围绕以下几个方面展开研究：（1）设计具有浸润性差异的图案化基底，精确控制含有纳米粒子/电响应性预聚物液滴的选择性沉积，制备光子晶体阵列。（2）深入研究液/液/固体系中纳米粒子与预聚物共组装机理，制备组装结构及形貌可控的光子晶体，并研究其结构与光学和电学性能的角度依赖性关系，实现结构色各向同性的电场响应光子晶体的制备。（3）设计基底电路，在单一电场下得到连续可调的红绿蓝三基色，构建电场响应光子晶体广角显示器。本项目的研究将为新型反射型彩色广角显示器的开发提供新的方法与工艺。

合成了不同粒径的乳胶粒，梳理了基材浸润性对乳胶粒组装的影响及胶体晶体浸润性的制备及应用，为进一步课题开展奠定基础。主要如下：（1） 通过调控乳液聚合过程，合成了粒径范围涉及100-300 nm的乳胶粒；（2）详细考察了不同浸润性基材对乳胶粒组装的影响。尤其考察了采用三明治方法将亲亲，亲疏，疏疏等基材结合，研究不同条件下乳胶粒的组装性能。（3）系统整理了有关具有超浸润性光子晶体的制备及应用，尤其包括超浸润光子晶体的重要性，超浸润性光子晶体的制备方法及应用实例。发表SCI收录论文4篇，包括以第一作者发表Chem. Soc. Rev., Chem. Commun., Acta Chim. Sinica.等SCI论文。 .利用PEDOT:PSS 为原料填充在所制备的光子晶体模板间隙，去除模板后得到PEDOT:PSS反蛋白石结构。详细考察了采用牺牲模板法制备PEDOT:PSS反蛋白石结构光子晶体的具体过程，详细考察了不同填充方法对所制备样品性能的影响。并考察了所制备光子晶体的结构及光学性能，浸润性及相关液滴浸润形貌演变过程。发现所准备的样品具有特殊的溶剂诱导光谱蓝移现象。希望通过该工作的开展发展新型的具有光电性能的光子晶体器件。