[发明专利]基于结构色的图像显示装置、系统及该装置的制作方法

说明书

本发明公开了一种基于结构色的图像显示装置、系统及该装置的制作方法。其中，该图像显示装置包括：衬底，该衬底为硅和二氧化硅组成的双层衬底；硅圆柱纳米结构，形成于该衬底上，且该硅圆柱纳米结构通过对光的米氏共振作用产生结构色；金属掩膜铬，覆盖于该硅圆柱纳米结构上；其中，该硅圆柱纳米结构和形成于其上的金属掩膜铬共同构成一个硅‑铬圆柱纳米结构，多个该硅‑铬圆柱纳米结构呈阵列排布形成一个圆柱纳米结构阵列。本发明提供的该基于结构色的图像显示装置、系统及该装置的制作方法，采用周期纳米结构，对环境友好，与半导体工艺兼容，不褪色，改变纳米结构的尺寸和纳米结构阵列的间隙便可使结构色发生变化，容易观察。

技术领域

本发明涉及结构色超表面技术和显示技术领域，具体地，涉及一种基于结构色的图像显示装置、系统及该装置的制作方法。

背景技术

结构色是由于物体本身结构的存在对光产生了反射、衍射、干涉等物理作用产生的颜色。结构色是一种无须用染料、颜料着色就能产生的颜色。

相比于传统的染料，结构色由于拥有高分辨率、高信息存储密度、高集成性以及不会褪色等优势而受到人们的重视。实际应用中，向颜色显示的过渡不可避免，但也非常必要。在过去的几年中，纳米结构已经能够实现非常艳丽、广色域的颜色，且空间分辨率大大提高。只要知道单个像素的颜色，就可以通过适当的排列不同尺寸和不同周期或间隙的纳米结构阵列来呈现任何图像。与其他图像显示相比，基于结构色的图像显示可以实现对目标图像的单个像素的颜色排列来实现图像的显示，只要像素足够小，就能得到高质量的结构色图像显示。因此，基于这种超表面结构色的图像显示技术是绿色环保的，符合未来科技和社会发展的趋势和需要。

有鉴于此，如何通过结构色实现图像成像，以及在完成该技术的具体实现方式上，比如材料的选择、空间的分配以及装置的成型等，均需有一套相对完整的技术方案，以实现这种绿色环保的图像显示。

发明内容

为解决上述的一个或多个技术问题，本发明提供了一种基于结构色的图像显示装置、系统及该装置的制作方法，易于集成和制造，绿色环保，分辨率高。

根据本发明的一个方面，提供了一种基于结构色的图像显示装置，包括：

衬底，该衬底为硅和二氧化硅组成的双层衬底；

硅圆柱纳米结构，形成于该双层衬底上，且该硅圆柱纳米结构通过对光的米氏共振作用产生结构色；

金属掩膜铬，覆盖于该硅圆柱纳米结构上；

其中，硅圆柱纳米结构和形成于其上的金属掩膜铬共同构成一个硅-铬圆柱纳米结构，多个硅-铬圆柱纳米结构呈阵列排布形成一个圆柱纳米结构阵列。

进一步的，其中：

一些实施例中，该双层衬底中二氧化硅的厚度为1微米。

一些实施例中，该硅圆柱纳米结构的高度介于100纳米至200纳米之间。

一些实施例中，该金属掩膜铬的厚度为30纳米。

一些实施例中，该金属掩膜铬的直径介于70纳米至250纳米之间。

一些实施例中，相邻的硅-铬圆柱纳米结构之间的间隙介于70纳米至250纳米之间。

一些实施例中，不同的硅-铬圆柱纳米结构的面直径和/或高度不相同。

一些实施例中，该圆柱纳米结构阵列呈周期排列，相邻该圆柱纳米结构阵列在x和y方向的排列周期均介于100纳米至500纳米之间。

根据本发明的另一个方面，提供了一种基于结构色的图像显示系统，包括：

光源，发出探测光；

上述的圆柱纳米结构阵列，接收该探测光并将其垂直出射，得到出射光；