CN103226277A - 一种基于光子晶体纤维的角度无偏彩色显示器件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于光子晶体纤维的角度无偏彩色显示材料，包括：光子晶体纤维、聚合物和柔性透明材料，所述光子晶体纤维固定在聚合物中，所述聚合物封装在柔性透明材料中。通过上述方式，本发明实现了各向异性角度无偏显示的同时，保留了光子晶体的反射率高、色彩鲜艳等特点，使得光子晶体显示技术拥有了重要的应用价值。

Description

一种基于光子晶体纤维的角度无偏彩色显示器件

技术领域

本发明涉及于柔性反射式显示材料领域，特别是涉及一种基于光子晶体纤维的角度无偏彩色显示材料。

背景技术

信息显示材料是信息显示技术的物质基础，对整个信息化社会具有深远的影响。现代信息材料正朝着轻薄、便携、低功耗的方向发展。

反射式显示无需背光，光源来自外在环境，如室内灯光或户外日光，光线到达显示材料后反射出来，因此在户外或强光下拥有很好的显示效果，且环境光越强，画面越亮。反射式显示技术目前主要用于电子纸，主要显示原理分为电泳显示、电润湿和电流体显示、胆甾相液晶显示、干涉测量调节技术、电致变色显示、光子晶体显示等几种技术。其中光子晶体技术巧妙地利用了光子晶体的周期结构对光线的全反射作用，通过设计和调制亚微米层次的周期结构或者折射率，能够将发射光线的颜色范围定位在整个可见光波段，色彩鲜艳而明亮。特别的，光子晶体的颜色具有角度依赖性，在防伪应用方面具有很大的潜在价值。

最新的研究表明，球形结构的光子晶体材料能够抑制这种彩虹色效应，原因可归结于其球对称的表面。光子晶体纤维为圆柱形，同时具有了圆对称和平面性，因此沿着轴线方向观察时颜色具有角度依赖性而绕圆面方向观察的颜色没有色差。本发明旨在利用光子晶体纤维的这些特性，设计出角度无偏的显示材料，并寻求其在防伪等领域的应用。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于光子晶体纤维的角度无偏彩色显示器件，以光子晶体纤维作为基本显示单元，其圆柱形的外形使得沿轴线方向的颜色具有角度依赖性。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种基于光子晶体纤维的角度无偏彩色显示材料，包括：光子晶体纤维、聚合物和柔性透明材料，所述光子晶体纤维固定在聚合物中，所述聚合物封装在柔性透明材料中。

在本发明一个较佳实施例中，所述光子晶体纤维的直径为20μm -1000μm。

本发明一个较佳实施例中，所述胶体纳米粒子的折射率为1.3-2.5，所述胶在本发明一个较佳实施例中，体纳米粒子的单分散度高于95%。

在本发明一个较佳实施例中，所述聚合物由单体溶液聚合而成，所述单体选自甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸羟乙酯、醋酸丁酸纤维素、硅氧烷甲基丙烯酸酯、氟硅甲基丙烯酸酯、全氟醚、N-乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、甲基丙烯酸缩水甘油酯或二甲基丙烯酸乙二醇酯中的一种或多种。

在本发明一个较佳实施例中，所述聚合物完全包裹光子晶体纤维，所述聚合物为无色或浅色，透光率高于90%。

本发明的有益效果是：本发明实现了各向异性角度无偏显示的同时，保留了光子晶体的反射率高、色彩鲜艳等特点，使得光子晶体显示技术拥有了重要的应用价值。

附图说明

图1是本发明基于光子晶体纤维的角度无偏彩色显示材料的俯视图；

图2是本发明基于光子晶体纤维的角度无偏彩色显示材料的剖面图；

图3和图4是本发明基于光子晶体纤维的角度无偏彩色显示材料的柔性电子纸的示意图；

图5是本发明基于光子晶体纤维的角度无偏彩色显示材料的防伪标志；

附图中各部件的标记如下：1、光子晶体纤维；2、聚合物；3、柔性透明材料。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

请参阅图1、图2、图3、图4和图5，本发明实施例提供如下技术方案

在一个实施例中，一种基于光子晶体纤维1的角度无偏彩色显示材料，包括：光子晶体纤维1、聚合物2和柔性透明材料3，所述光子晶体纤维1固定在聚合物2中，所述聚合物2封装在柔性透明材料3中。

优选的，述光子晶体纤维1的直径为20μm -1000μm。长度可根据显示要求任意选择。

优选的，所述胶体纳米粒子的折射率为1.3-2.5。

优选的，所述胶体纳米粒子的单分散度高于95%。

优选的，所述聚合物2由单体溶液聚合而成，所述单体选自甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸羟乙酯、醋酸丁酸纤维素、硅氧烷甲基丙烯酸酯、氟硅甲基丙烯酸酯、全氟醚、N-乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、甲基丙烯酸缩水甘油酯或二甲基丙烯酸乙二醇酯中的一种或多种。

优选的，所述聚合物2完全包裹光子晶体纤维1，所述聚合物2为无色或浅色，透光率高于90%。

所述光子晶体纤维1由胶体纳米粒子组成，所述胶体纳米粒子的尺寸为170nm -350nm，所述胶体纳米粒子选自二氧化硅、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、二氧化钛的一种或多种。所述柔性透明材料3将聚合物2及其固定的光子晶体纤维1完全封装起来，所述柔性透明材料3的莫氏硬度高于7，透光率高于95%。

图3中显示的颜色具有角度依赖性；图4中显示的颜色在任意视角均没有视差。

在本发明实施例1的基于光子晶体纤维的各向异性角度无偏柔性彩色电子纸中，图3中显示的颜色具有角度依赖性；图4中显示的颜色在任意视角均没有视差。其中核心显示部分的光子晶体纤维由胶体纳米粒子（如二氧化硅、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、二氧化钛等）自组装得到，保护膜由聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）薄膜等透光性高的材料构成，密封框13适合采用环氧树脂、硅树脂、丙烯树脂等，也适合在这些树脂中分散二氧化硅、氧化铝等无机微粒子，这些树脂可以是光硬化型、热硬化型或混合型中的任何一种。

制作流程：

首先，制备三维光子晶体纤维。选用二氧化硅、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、二氧化钛的一种或两种以上任意组合的单分散纳米粒子（直径170~250纳米）的聚合物溶液（如聚乙二醇二丙烯酸酯（PEGDA）、异丙基丙烯酰胺（NIPAM）、丙烯酰胺、聚二甲基硅氧烷等），通过紫外线聚合或热聚合的方式固化，得到非密堆积的三维光子晶体纤维。

然后，采用聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）等透光性高的材料做成保护薄膜将核心显示部分和电极保护起来,并用环氧树脂、硅树脂、丙烯树脂等密封。

图5中左区为光子晶体纤维1阵列，具有各向异形角度无偏特性；右区为商品信息，如商标等。

在本发明实施例2的基于光子晶体纤维的防伪标志中，图5中左区可以做成条形码的形状，其光子晶体纤维阵列由胶体纳米粒子（如二氧化硅、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、二氧化钛等）自组装得到，保护膜由聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）薄膜等透光性高的材料构成。

制作流程：

首先，制备三维光子晶体纤维。选用二氧化硅、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、二氧化钛的一种或两种以上任意组合的单分散纳米粒子（直径170~250纳米）的聚合物溶液（如聚乙二醇二丙烯酸酯（PEGDA）、异丙基丙烯酰胺（NIPAM）、丙烯酰胺、聚二甲基硅氧烷等），通过紫外线聚合或热聚合的方式固化，得到非密堆积的三维光子晶体纤维。

然后，将右区商品信息等印刷好，并预留左区。

最后，采用聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）等透光性高的材料做成保护薄膜将核心显示部分和电极保护起来,并用环氧树脂、硅树脂、丙烯树脂等密封。

利用光子晶体纤维1作为基本显示单元，其圆柱形的外形使得沿轴线方向的颜色具有角度依赖性，而沿圆面方向的彩虹色效应被抑制。光子晶体光纤阵列被固定在聚合物2中，并利用柔性透明材料3进一步封装形成柔性显示薄膜。胶体纳米粒子可以作为牺牲模版被去除得到其反蛋白石结构，可以通过改变胶体纳米粒子的尺寸、间距、聚合物2成分等获得不同的颜色，通过反射环境光而显示出颜色，无需背光源，可全视角（180度）显示，在任意视角均无色差。

本发明利用光子晶体纤维作为基本显示单元，其圆柱形的外形使得沿轴线方向的颜色具有角度依赖性，而沿圆面方向的彩虹色效应被抑制，实现了各向异性角度无偏显示的同时，保留了光子晶体的反射率高、色彩鲜艳等特点，使得光子晶体显示技术拥有了重要的应用价值。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种基于光子晶体纤维的角度无偏彩色显示材料，其特征在于，包括：光子晶体纤维、聚合物和柔性透明材料，所述光子晶体纤维固定在聚合物中，所述聚合物封装在柔性透明材料中。

2.根据权利要求1所述的基于光子晶体纤维的角度无偏彩色显示材料，其特征在于，所述光子晶体纤维的直径为20μm -1000μm。

3.根据权利要求1所述的基于光子晶体纤维的角度无偏彩色显示材料，其特征在于，所述胶体纳米粒子的折射率为1.3-2.5。

4.根据权利要求1所述的基于光子晶体纤维的角度无偏彩色显示材料，其特征在于，所述胶体纳米粒子的单分散度高于95%。

5.根据权利要求1所述的基于光子晶体纤维的角度无偏彩色显示材料，其特征在于，所述聚合物由单体溶液聚合而成，所述单体选自甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸羟乙酯、醋酸丁酸纤维素、硅氧烷甲基丙烯酸酯、氟硅甲基丙烯酸酯、全氟醚、N-乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、甲基丙烯酸缩水甘油酯或二甲基丙烯酸乙二醇酯中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的基于光子晶体纤维的角度无偏彩色显示材料，其特征在于，所述聚合物完全包裹光子晶体纤维，所述聚合物为无色或浅色，透光率高于90%。

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