[發(fā)明專利]噴墨打印的光子晶體圖案及其光子晶體圖案的應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310078516.3
• 申請日: 2013-03-12
• 公開（公告）號: CN104044342A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄺旻翾;王京霞;宋延林
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院化學(xué)研究所
• 主分類號: B41J2/01
• 分類號: B41J2/01;B41J3/00
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 李柏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及噴墨打印高質(zhì)量的光子晶體圖案，特別涉及利用低粘附的基材由噴墨打印技術(shù)而制備的高質(zhì)量的光子晶體圖案，以及所制備的高質(zhì)量的圖案化的光子晶體的在高性能顯示等領(lǐng)域中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

光子晶體因其特殊的光調(diào)控性能在高質(zhì)量光學(xué)器件、化學(xué)傳感、高效催化、無標(biāo)記檢測等方面具有潛在應(yīng)用。光子晶體的圖案化的制備是實現(xiàn)其器件化應(yīng)用的關(guān)鍵。目前光子晶體的圖案化的制備主要包括光刻和模板組裝兩種方法，但光刻方法費時且成本高，模板組裝法所得到的圖案受模板限制；而噴墨打印方法可以將直寫圖案與乳膠粒組裝有機結(jié)合在一起，為光子晶體圖案的制備提供簡單的方法。到目前為止，噴墨打印光子晶體圖案的工作主要涉及通過調(diào)控基材的親疏水性實現(xiàn)乳膠粒的有序組裝（L.Y.Cui,Y.L.Song,J.Mater.Chem.2009,19,5499-5502；H.-Y.Ko,J.Park,H.Shin?and?J.Moon,Chem.Mater.2004,16,4212）。本案申請人已經(jīng)通過調(diào)控基材浸潤性實現(xiàn)了高質(zhì)量的光子晶體圖案的制備，通過普通的噴墨打印機實現(xiàn)了乳膠粒的有序組裝，單帶隙以及雙帶隙圖案的有效制備（CN200810115540.9)。并且通過將響應(yīng)性單體引入到含乳膠粒的體系中，可以通過噴墨打印一種粒徑的乳膠粒，并經(jīng)外界刺激響應(yīng)后可得到多個顏色圖案的制（201010578852.0)。在最近的研究中，本案申請人發(fā)現(xiàn)不僅基材的表觀接觸角會影響乳膠粒的組裝性能，基材的粘附力也會影響乳膠粒的組裝，尤其影響所組裝光子晶體膜的光學(xué)性能。(Yu?Huang,Jinming?Zhou,Bin?Su,Lei?Shi,Jingxia?Wang,Shuoran?Chen,Libin?Wang,Jian?Zi,Yanlin?Song,Lei?Jiang,J.Am.Chem.Soc.,2012,134,17053-17058)。但基材的粘附力對噴墨打印光子晶體圖案的影響未見報道。在本發(fā)明中，本案申請人展示了通過簡單的選用低粘附的固體基材可以實現(xiàn)噴墨打印高質(zhì)量的光子晶體圖案。這種方法簡單、成本低廉，所制備的光子晶體圖案顯示了非常高的光學(xué)性能及優(yōu)秀的廣角性，對于發(fā)展光子晶體在高性能光學(xué)器件中的應(yīng)用具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供利用低粘附的固體基材由噴墨打印技術(shù)而制備得到的具有高質(zhì)量及高光學(xué)性能和優(yōu)秀廣角性的光子晶體圖案。

本發(fā)明的另一目的是提供一種簡便、低成本、易規(guī)模化的利用噴墨打印技術(shù)制備光子晶體圖案的方法，特別是利用噴墨打印設(shè)備在低粘附的固體基材的表面制備具有高質(zhì)量及高光學(xué)性能和優(yōu)秀廣角性的光子晶體圖案的方法。

本發(fā)明的另一目的是提供具有高質(zhì)量及高光學(xué)性能和優(yōu)秀廣角性的光子晶體圖案在分光計、光子晶體濾波片、反射光片及可調(diào)光子晶體激光器等領(lǐng)域中的應(yīng)用。

本發(fā)明的噴墨打印的高質(zhì)量的光子晶體圖案是通過噴墨打印方法制備得到的由蛋白石結(jié)構(gòu)的光子晶體構(gòu)成的圖案。

所述的蛋白石結(jié)構(gòu)的光子晶體的光子帶隙在200～2600nm之間。

所述的蛋白石結(jié)構(gòu)的光子晶體是以單分散膠體微球為組成單元，且由單分散膠體微球周期性排列形成的單光子帶隙、雙光子帶隙或多光子帶隙的光子晶體。

所述的由單分散膠體微球周期性排列形成的單光子帶隙、雙光子帶隙或多光子帶隙的光子晶體所構(gòu)成的光子帶隙均在200～2600nm之間。

所述的單分散膠體微球的粒徑是80～1100nm。

所述的單分散膠體微球是已知市售的單分散聚合物膠體微球或二氧化硅膠體微球。

所述的單分散聚合物膠體微球優(yōu)選選自單分散聚苯乙烯膠體微球、聚甲基丙烯酸甲酯膠體微球和聚（苯乙烯－甲基丙烯酸甲酯－丙烯酸）聚合物膠體微球中的一種。

本發(fā)明的噴墨打印的高質(zhì)量的光子晶體圖案的制備方法是將具有相同粒徑的單分散膠體微球分散到水中制成含有相同粒徑的單分散膠體微球的乳液，或者將兩種或多種具有不同粒徑的單分散膠體微球分別分散到水中，分別制成含有不同粒徑的單分散膠體微球的乳液，通過噴墨打印設(shè)備（如噴墨打印機）將得到的含有相同粒徑的單分散膠體微球的乳液，或者將兩種或多種含有不同粒徑的單分散膠體微球的乳液噴射到低粘附的固體基材的表面并干燥，在低粘附的固體基材的表面得到高質(zhì)量的光子晶體圖案，其中光子晶體的光子帶隙在紫外光、可見光或紅外光區(qū)域。所制備的由蛋白石結(jié)構(gòu)的光子晶體構(gòu)成的圖案是根據(jù)計算機軟件設(shè)計得到。