[发明专利]一种电压可调谐驱动的干涉滤色器及其制备方法

说明书

本发明涉及一种电压可调谐驱动的干涉滤色器及其制备方法。所述干涉滤色器，包括从下至上依次设置的衬底、底部电极E1、软介质、具有穿孔结构的顶部电极E2、光腔和上层基板；所述软介质为可挤压的聚合物；所述软介质延伸穿过所述穿孔结构形成顶部具有相同凸出高度的柱状纹理；所述柱状纹理的顶部与所述上层基板相接触。本发明提供的干涉滤色器通过利用施加到相邻电极的电势来调控空气间隙，可以在整个可见范围内获得干涉色，因此不再需要子像素的存在；且该干涉滤色器制备工艺简单，可实现批量化生产。

技术领域

本发明属于显示及智能窗户领域，具体涉及一种电压可调谐驱动的干涉滤色器及其制备方法。

背景技术

显示及智能窗户领域中需要用可调干涉滤波器才能实现。其中一种可以获得低功耗的反射全色显示器的方法是基于Iridigm显示技术公司（后来合并到了高通公司Qualcomm）开发的微机电系统（MEMS）技术的干涉调制器显示器（IMOD）。IMOD使用光学干涉现象来生成/过滤颜色。通常，它使用具有两种状态金属（铝）膜，一种是黑色的塌陷状态，另一种是颜色取决于空隙间隔的非塌陷状态。

但是，这个间隙是不可调谐的，所以颜色也就不可调。这样的显示器要求每个像素必须由几个子像素构成。这其中不包含复杂的双电容器系统。然而，其制备工艺极其复杂，导致产量很低，因此IMOD并不是主流的技术。

因此，可发一种间隙可调的干涉滤色器具有重要的研究意义和应用价值。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中干涉滤色器的间隙不可调的缺陷和不足，提供一种电压可调谐驱动的干涉滤色器。本发明提供的干涉滤色器通过利用施加到相邻电极的电势来调控空气间隙，可以在整个可见范围内获得干涉色，因此不再需要子像素的存在；且该干涉滤色器制备工艺简单，可实现批量化生产。

本发明的另一目的在于提供上述干涉滤色器的制备方法。

本发明的另一目的在于提供上述干涉滤色器在显示或智能窗户领域中的应用。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种电压可调谐驱动的干涉滤色器，包括从下至上依次设置的衬底、底部电极E1、软介质、具有穿孔结构的顶部电极E2、光腔和上层基板；所述软介质为可挤压的聚合物；所述软介质延伸穿过所述穿孔结构形成顶部具有相同凸出高度的柱状纹理；所述柱状纹理的顶部与所述上层基板相接触。

相长/相消干涉光波长取决于光腔的厚度△h（顶部电极E2和上层基板之间的高度差）。本发明的发明人经过多次研究发现，空气间隙（即光腔）不是受施加了电势的两个相邻介质（即底部电极E1和顶部电极E2）所控制，而是通过低于/高于其中一个电极的软质物质的机电收缩来调控的。并且，软质物质的厚度受电势调节驱动，故可以通过调节电压来调节空气间隙，并且可以在整个可见范围内获得干涉色，因此不再需要子像素的存在。

本发明提供的电压可调谐驱动的干涉滤色器通过对底部电极E1和顶部电极E2施加电势，软介质受到静电压力作用，而被挤压，或者是由于软介质本身内部存在的电致伸缩效应，从而使得其具有机电响应，厚度发生变化，进而实现对光腔厚度△h的调控，可在整个可见范围内获得干涉色，产生任何颜色的光谱。

另外，由于在每个像素中具有可调颜色。 这意味着显示设备不一定需要子像素。该干涉滤色器另一个突出优势是，聚合物具有很好的柔韧性。衬底和上层基板可以通过柔性材料进行更换，其他部件都为本领域常规选择（通过为薄膜），因此整个器件可以赋予很好的柔韧性。 例如，可以产品制作成电影“哈利波特”中可折叠，并具有动态图像功能的报纸一样。

将该干涉滤色器可有效改善显示器和智能窗户，有着极低功耗（无电流流动）的全彩色反射电子纸的前景应用。

本发明的干涉滤色器中的衬底、底部电极E1、顶部电极E2、光腔和上层基板均为本领域内的常规设计及材料。