[發明專利]控制晶體內的晶格間距

無效

• 申請號: 200580043945.0
• 申請日: 2005-12-22
• 公開（公告）號: CN101084459A
• 公開（公告）日: 2007-12-05
• 發明（設計）人: D·斯諾斯維爾;B·文森特;C·鮑爾
• 申請（專利權）人: 伊斯曼柯達公司
• 主分類號: G02B6/122
• 分類號: G02B6/122;C30B5/00;G02F1/01
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 段曉玲;鄒雪梅

發明領域

本發明涉及晶體領域，特別是晶體中粒子之間的晶格間距的控制。

發明背景

在現有技術中已知光子晶體在光電子學、激光、平面透鏡、傳感器、濾波器和顯示裝置中具有各式各樣的應用。制造光子晶體的常用方法是使用膠體自組裝為膠體晶體。該自組裝工藝可以通過一系列不同的方法例如沉積、離心、過濾、切變調整(shear?alignment)或蒸發沉積而實現。電場可用于組裝膠體的密堆積陣列也是已知的。例如參見(Electrophoretic?assembly?of?colloidal?crystals?with?opticallytunable?micropatterns?R.C.Hayward，D.A.Saville?&?I.A.Aksay，Nature，404卷，56頁，2000年)及其引用的參考文獻。在″ElectricField-Reversible?Three-Dimensional?Colloidal?Crystals″TieyingGong，David?T.Wu，和David?W.M.Marr，Langmuir，19卷，5967頁，2003年和″Two-Dimensional?Crystallization?of?Microsphetes?by?a?CoplanarAC?Electric?Field″，Simon?O.Lumsdon，Eric?W.Kaler，和Orlin?D.Velev，Langmuir，20卷，2108頁，2004年中，示出了通過使用施加在兩個平面電極上的AC電壓組裝膠體晶體的另一示例。

利用四極電極結構產生用于通過介電泳控制和操作粒子的不均勻電場梯度是為大家所熟知的；H.P.Pohl在″Dielectrophoresis″CambridgeUniversity?Press(1978)描述了最早的一些示例。并且，通常被稱為用于操縱液體懸浮液中粒子(大部分為生物學的例如細胞)的“電旋轉”的旋轉電場的應用也是眾所周知的，例如參見Jones，T.B.″Electromechanics?of?Particles″(Cambridge?University?Press，Cambridge，1995，p83)。特別地，US6056861中也描述了使用四極電極結構施加旋轉電場的情況。

然而，現有技術并沒有建議使用電場來主動地控制以這里描述的方式組裝的膠體晶體的晶格間距。

通常晶體的晶格間距由密堆積、單分散球體的直徑決定，并且一旦已經形成晶體結構則保持固定。

控制光子晶體的晶格間距是用的，因為該參數決定光學停止帶的位置，且因此決定了將被反射的光的波長，因為晶體內的傳播被禁止。交互式地調節光子晶體內的晶格間距的能力是需要的，因為其允許形成多種光電子器件。在US5281370中、最近在US20040131799中都已經描述了形成可調的光子晶體的方法。然而這兩種改變晶格間距的方法都是通過嵌入幾何變形的聚合物基體的光子晶體實現的。這與本發明運用靜電場交互控制液體懸浮液中的光子晶體的間距是顯著不同的。在聚合物基體內嵌入光子晶體的局限性在于晶體本質上容易成為多晶體。這會導致寬度增加、強度減少以及反射峰位置不確定。可在這些系統內調節的晶格間距的范圍由聚合物基體的靈活性限制，其限制器件可以運行的波長范圍。并且，晶格間距能夠改變的速度也取決于聚合物基體可以被壓縮或延伸的速度。通常需要約0.5-1秒的時間，這使得聚合物基體排列中的光子晶體不適用于多種電光器件例如光切換器和視頻碼率(video-rate)應用的顯示器，其需要的反應時間為毫秒或更小的數量級。

在WO00/77566中以及在EP1359459中也提出了使用光子晶體作為反射式顯示器內的濾光器的優點。然而，在這種反射式顯示器件中使用本發明在可制造性和性能方面提供了進一步的改進，因為不需要紅、綠和藍像素的三種單獨的光子晶體過濾器，現在使用單個的可調光子晶體就能以聚合物嵌入的光子晶體不可能實現的高切換率提供全部的三色響應。

本發明要解決的問題

本發明的目的是提供控制懸浮液中粒子的晶格間距的方法，其不具有現有技術中已知方法的問題和局限性。

發明概述

本發明使用電場交互地控制液體懸浮液中光子晶體的間距。

根據本發明，提供一種通過使用電場控制基本上單分散的粒子或粒子混合物的規則晶格的粒子間距的方法。