[发明专利]实现宽色域反射颜色调制的液晶超表面器件及制备方法

说明书

本发明提出了实现宽色域反射颜色调制的液晶超表面器件及制备方法，包括如下步骤：S1、制备若干个光学超表面器件；S2、在步骤S1中的光学超表面器件和导电玻璃上旋涂液晶光取向薄膜，并对光取向薄膜进行取向；S3、利用步骤S2完成后的器件和导电玻璃制作液晶盒，在液晶盒中填充液晶，制备液晶调制超表面器件，得到主动液晶调制超表面结构色器件；S4、将主动液晶调制超表面结构色器件放置于光学测试光路中，观察光学图像，记录图像和光谱信息。本发明可以解决目前液晶光学结构色器件色域调制范围小的问题，本发明一种液晶调制超表面器件实现宽色域反射颜色调制的设计可以实现宽色域的颜色调制，且具有空间分辨率高、普适性强的优势。

技术领域

本发明涉及微纳光学技术领域，特别涉及一种实现宽色域反射颜色调制的液晶超表面器件及制备方法。

背景技术

光学超表面器件的主要原理是利用微纳结构与入射光波的相互作用实现特定的光学响应。液晶调制超表面器件的主要原理是利用液晶分子的光学各向异性、电驱动特性对光学超表面器件的光学响应进行调制，进而产生对颜色响应、滤波效果等的调制。当未加电压时，液晶分子的取向由与液晶接触的表面的性质决定；当加电压时，液晶分子的取向由电场和液晶接触面的性质共同决定。加电压前后，液晶分子发生转向，相应折射率发生变化，能够对光波偏振角度或超表面器件的光学响应进行调制。

现有的液晶调制超表面器件多利用液晶对入射光偏振角度的调制作用，即采用扭曲向列液晶对入射光波偏振角度进行调制，再由超表面结构对不同角度偏振光进行响应，超表面不直接接触液晶分子，对于结构色器件，该方法仅能实现两种颜色之间的相互转化。另有少量的结构色器件利用液晶在微纳结构附近的取向改变所产生的折射率变化调制超表面器件，超表面与液晶接触，实现的色域调制范围较小。综上，现有液晶调制超表面结构色器件具有色域调制范围小的缺点，限制了其在实际应用中的推广。

发明内容

本发明的目的在于提供一种实现宽色域反射颜色调制的液晶超表面器件及制备方法，以增加现有液晶调制超表面器件的色域调制范围，克服现有相关技术中的不足。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本申请公开了一种实现宽色域反射颜色调制的液晶超表面器件，包括液晶盒与灌注在液晶盒内液晶，所述液晶盒由超表面器件和ITO导电玻璃作为基底组成，所述超表面器件和ITO导电玻璃的内壁上设有光取向薄层，所述超表面器件内壁上的光取向薄层与ITO导电玻璃内壁上的光取向薄层的光取向方向相互垂直；所述液晶盒的基底上连接有导线。

作为优选，所述超表面器件包括ITO导电玻璃基底、透明材料薄层和微纳结构，所述ITO导电玻璃基底的顶面设有透明材料薄层，所述透明材料薄层的顶面设有若干个微纳结构，所述微纳结构包括透明材料层和金属层，所述金属层位于所述透明材料层的上方，所述光取向薄层位于微纳结构的上方，所述透明材料层的厚度大于所述光取向薄层的厚度。

作为优选，所述透明材料薄层的材料为SiO₂、氟化镁或PMMA、PDMS等；所述透明材料层的材料为SiO₂、氟化镁或PMMA、PDMS等；所述金属层的材料为铝或金、银等。

作为优选，所述透明材料薄层的材料为SiO₂；所述透明材料层的材料为SiO₂，所述金属层的材料为铝，所述透明材料薄层的厚度为40nm，所述透明材料层的厚度为100nm，所述金属层的厚度为80nm，所述光取向薄层的厚度为15nm。

作为优选，所述液晶盒由超表面器件和ITO导电玻璃通过二氧化硅微球和紫外固化光学胶的混合物粘合而成。

作为优选，所述液晶采用LCM1107液晶。

本申请还公开了一种实现宽色域反射颜色调制的液晶超表面器件的制备方法，具体包括如下步骤：

S1、制备超表面器件；