利用动态微纳结构调控颜色方法的仿真研究

摘要：

随着微纳米技术的进步，利用人工制备的微纳米结构实现颜色的呈现成为了可能，开辟了无油墨印刷的新思路，“结构色”的研究迅速成为该领域的焦点。提出了一种基于动态周期性微纳结构阵列的颜色调控新方法。设计在周期性微结构阵列中，填充一定厚度的功能材料薄膜，通过实时控制功能材料的外部电压，精确调控微结构上下表面的高度差，以实现在同一器件表面不同预期颜色的呈现和切换。建立了微结构的物理模型，并用时域有限差分方法（finite difference time domain ，FDTD）进行了仿真研究，光源采用垂直入射的线偏振光，对微纳结构阵列上下表面高度差及结构周期进行了参数扫描，获得了系列反射光谱，并用光谱功率积分的方法计算得到了相应的颜色系列，直观地标注在CIE1931颜色空间色品图上。仿真结果表明，当微纳结构阵列周期在100～300 nm范围内时，通过调节电压改变填充的功能材料的高度，可实现全光谱范围的颜色动态调控，且反射光谱的相对峰值强度在60％左右，效率可观。该方法原理新颖，为研制动态颜色调控微器件提供了理论基础，有望在无油墨印刷、显示技术等领域获得广泛应用。

关键词：微纳结构阵列、动态颜色调控、时域有限差分方法、无油墨印刷

分类号：O432.3(光学)

资助基金：国家自然科学基金项目U1432110;国家高技术研究发展计划项目2012CB825705

在线出版日期：2015-06-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共5页

页码：1469-1473