一种用于生成结构色的多层级微纳结构制造技术

本申请公开了一种用于生成结构色的多层级微纳结构。该多层级微纳结构，包括衬底以及呈点阵状排布在衬底上的若干个结构色呈色单元；其中，结构色呈色单元由若干个点阵状排布的纳米柱所形成；当不同结构色呈色单元所确定的基色不同时，结构色呈色单元中所含有的纳米柱的整体排布状况不同，排布状况为排布周期、排布数量和纳米柱尺寸参数中的至少一者。以上提供的用于生成结构色的多层级微纳结构，根据纳米柱结构与结构色呈色单元基色光谱的影响规律，利用结构色呈色单元的排列密度和大小控制结构色的阶调层次，实现颜色的混合，以解决现有结构色生成方法生成的结构色数量少、不能满足颜色应用领域需求的问题。满足颜色应用领域需求的问题。满足颜色应用领域需求的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种用于生成结构色的多层级微纳结构


[0001]本申请涉及微纳制造的
，尤其涉及一种用于生成结构色的多层级微纳结构。

技术介绍

[0002]微纳结构的大小、高度、相邻结构的中心距均会对呈色效果产生影响，由于结构色呈色机理的复杂性，现有结构色生成方法只能通过改变微纳结构参数生成单色，对结构色基色的生成方法尚未进行系统研究，而通过基色进行颜色混合是生成全色域颜色的有效途径。然而，不同于传统彩色印刷可以通过基色的叠合或排列呈现任意颜色，基于微纳结构的结构色只能通过离散排布方式实现颜色混合。
[0003]因此，探寻微纳结构参数对结构色呈色效果的影响规律，创建可行的微纳结构排列方式是实现全色域颜色必须解决的难题。为解决上述问题，有必要建立一种多层级微纳结构，进行结构色颜色调制机制的研究。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本申请提供一种用于生成结构色的多层级微纳结构，能够解决现有技术中结构色数量少、不能满足颜色应用领域需求的问题。
[0005]第一方面，本申请提供一种用于生成结构色的多层级微纳结构，包括衬底以及呈点阵状排布在所述衬底上的若干个结构色呈色单元；其中，所述结构色呈色单元由若干个点阵状排布的纳米柱所形成；当不同结构色呈色单元所确定的基色不同时，结构色呈色单元中所含有的纳米柱的整体排布状况不同，所述排布状况为排布周期、排布数量和纳米柱尺寸参数中的至少一者。
[0006]可选地，所述纳米柱尺寸参数为纳米柱的体积、高度和相邻纳米柱之间间距中的至少一者。
[0007]可选地，所述排布周期用以界定颜色饱和度。
[0008]可选地，所述排布数量用以界定颜色亮度。
[0009]第二方面，本申请提供一种像素单元，由如上述多层级微纳结构呈点阵状排布形成。
[0010]以上提供的用于生成结构色的多层级微纳结构，根据纳米柱结构与结构色呈色单元基色光谱的影响规律，利用结构色呈色单元的排列密度和大小控制结构色的阶调层次，实现颜色的混合，以解决现有结构色生成方法生成的结构色数量少、不能满足颜色应用领域需求的问题。
附图说明
[0011]下面结合附图，通过对本申请的具体实施方式详细描述，将使本申请的技术方案及其它有益效果显而易见。
[0012]图1是本申请实施例提供的一种多层级微纳结构三维立体示意图；
[0013]图2是本申请实施例提供的一种结构色呈色单元频率调制三维立体示意图；
[0014]图3是本申请实施例提供的一种结构色呈色单元频率调制平面示意图；
[0015]图4是本申请实施例提供的一种结构色呈色单元幅度调制三维立体示意图；
[0016]图5是本申请实施例提供的一种结构色呈色单元幅度调制平面示意图。
[0017]其中，图中元件标识如下：
[0018]120
‑
衬底；130
‑
纳米柱；140
‑
结构色呈色单元；200
‑
像素单元。
具体实施方式
[0019]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0020]在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0021]在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
[0022]下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
[0023]请参考图1
‑
图2，本申请提供一种用于生成结构色的多层级微纳结构，包括衬底120以及呈点阵状排布在衬底120上的若干个结构色呈色单元140；其中，结构色呈色单元140由若干个点阵状排布的纳米柱130所形成；当不同结构色呈色单元140所确定的基色不同时，结构色呈色单元140中所含有的纳米柱130的整体排布状况不同，排布状况为排布周期、排布数量和纳米柱130尺寸参数中的至少一者。
[0024]应当说明的是，本申请结构色彩色滤光片所具有的上述具体结构，在实际操作时，通常会遵循二层级结构设计。纳米柱130的大小、高度、相邻纳米柱130的中心距均会对呈色效果产生影响，使用光刻技术调控纳米柱130的结构参数确立多层级微纳结构的第一层级。采用全息光刻技术产生不同尺寸的纳米柱130。白光照射纳米柱130，在特定波长处发生米氏共振，反射光谱中出现峰值，改变纳米柱130的尺寸得到所产生颜色对应的光谱分布，建立尺寸和对应颜色光谱反射率的关系。
[0025]在一定范围内规则排列结构参数相同的纳米柱130组成结构色呈色单元140，作为多层级微纳结构的第二层级，探寻第二层级内纳米柱130的排列周期与排布数量对颜色饱和度和亮度的影响规律。产生排列周期不同的结构色呈色单元140，建立排列周期和颜色饱和度的关系。改变纳米柱130的排布数量得到不同明暗变化的结构色，建立排布数量和颜色亮度的映射关系。建立结构色呈色单元140与全色域颜色光谱反射率的映射关系，寻找最优结构色呈色单元140单色，作为结构色呈色单元140基色。
[0026]另方面，本申请提供像素单元200，由如上述多层级微纳结构呈点阵状排布形成。
[0027]若干上述微纳结构以聚集态的形式构成像素单元200即为第三层级结构。在第三层级内利用结构色呈色单元140的幅度调制和频率调制两种方法进行颜色混合，实现对亮度和饱和度阶调层次的调控。频率调制依靠相同大小的结构色呈色单元140在单个像素中的数量占比表达颜色信息；幅度调制以相同尺度间距排列基色单元，依靠结构色呈色单元140的大小表达颜色信息。
[0028]本申请多层级微纳结构的制作过程是，通过计算光刻算法生成计算全息图，确定光刻工艺中的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于生成结构色的多层级微纳结构，其特征在于，包括衬底以及呈点阵状排布在所述衬底上的若干个结构色呈色单元；其中，所述结构色呈色单元由若干个点阵状排布的纳米柱所形成；当不同结构色呈色单元所确定的基色不同时，结构色呈色单元中所含有的纳米柱的整体排布状况不同，所述排布状况为排布周期、排布数量和纳米柱尺寸参数中的至少一者。2.根据权利要求1所述基于多层级微纳结构的结构色彩色滤光片，...

【专利技术属性】
技术研发人员：万晓霞，章倩，吕嘉旭，薛智爽，师祎菲，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：