[发明专利]一种双稳态光子晶体

说明书

技术领域

本发明关于一种双稳态光子晶体，特别关于一种可以在无需外部能量消耗前提下可以维持两种稳定状态之一的光子晶体。

背景技术

光子晶体为具有周期性折射率的纳米结构，可以改变光的传递，为习知业界引颈期盼能广泛应用于未来光通讯、显示器与光计算器的最新科技。目前光子晶体技术发展主要在于其制造以及驱动调变的方式，传统光子晶体变色技术主要利用电化学方式，藉由材料折射率受化学溶剂膨胀而改变，因而产生颜色变化。然而，习知光子晶体的调控技术受限于液体扩散速度(～10-3m/s)与材料限制，难以同时兼具快速反应时间与大幅度的颜色变化，因而限制光子晶体的广泛应用。

此外，习知可变光子晶体确实在提供宽波长调变范围或是快速反应时间的其中一方面得到成功的验证，其中有些习知光子晶体利用膨胀或收缩弹性高分子，亦或以磁力改变周期性的方式来达到10纳米以上的调变范围，然而这些习知光子晶体因涉及流体传输机制而至少需要1秒钟以上的反应时间。相反地，习知具有10毫秒以下反应时间的光子晶体，其具有以电力操控非等向材料的机制，而材料的非等向性却将波长调变范围限制在2纳米以下。因此，习知技术实际上未曾出现一个可变光子晶体能同时兼具宽波长调变范围与快速反应时间。

有鉴于此，发展一种可以兼具宽波长调变范围及快速反应时间的光子晶体，同时亦可以在无需外部能量消耗的前提下维持一稳定状态，则成为了本技术领域所迫切面临的课题。

发明内容

有鉴于此，本发明的一范畴在于提供一种双稳态光子晶体，光子晶体具有复数个孔洞，每一孔洞表面均具有一疏水层。当光子晶体浸入一预定液体时，光子晶体具有一第一稳态及一第二稳态，其中第一稳态使预定液体充满于光子晶体的复数个孔洞，而第二稳态使预定液体排除于光子晶体的复数个孔洞之外。

根据一具体实施例，本发明光子晶体具有一表面，第一稳态藉由将一第一液体涂布于光子晶体的表面，以使预定液体充满于表面下光子晶体的复数个孔洞，而第一液体的表面张力小于预定液体的表面张力。此外，第二稳态藉由将一第二液体涂布于光子晶体的表面，以使预定液体排除于表面下光子晶体的复数个孔洞之外，而第二液体的表面张力大于预定液体的表面张力。

此外，在实际应用中，预定液体可以是一重量百分比浓度为30％的乙醇水溶液，第一液体可以是一重量百分比浓度为99.5％的乙醇水溶液，而第二液体可以是一纯水。

综合上述，本发明光子晶体乃藉由置换不同液体所产生的毛细力变化，以液体的双向流动位移来置换光子晶体的孔洞中液体所占的空间比例，藉由改变复数个孔洞的等效折射率，以使光子晶体的反射及穿透光谱改变，得以快速与大幅改变光子晶体的颜色。再者，由于本发明光子晶体的第一稳态及一第二稳态间的能量障碍，本发明光子晶体可以在无需外部能量消耗的前提下维持任一稳态。

关于本发明的优点与精神可以藉由以下的发明详述及所附图得到进一步的了解。

附图说明

图1为绘示本发明光子晶体涂布第一液体的示意图

图2为绘示本发明光子晶体涂布第二液体的示意图。

图3为绘示本发明光子晶体于扫描式电子显微镜的剖面图。

图4为绘示光子晶体变色技术的比较表。

【主要组件符号说明】

10：光子晶体    12：孔洞

14：疏水层      16：表面

18：预定液体    20：第一液体

22：第二液体

具体实施方式

请参阅图1及图2。图1为绘示本发明光子晶体涂布第一液体的示意图，图2为绘示本发明光子晶体涂布第二液体的示意图。本发明提供一种双稳态光子晶体10，其具有复数个孔洞12，每一孔洞12表面均具有一疏水层14。当光子晶体10浸入一预定液体18时，光子晶体10具有一第一稳态及一第二稳态，其中第一稳态使预定液体18充满于光子晶体10的复数个孔洞12，而第二稳态使预定液体18排除于光子晶体10的复数个孔洞12之外。

根据一具体实施例，本发明光子晶体10具有一表面16，第一稳态藉由将一第一液体20涂布于光子晶体10的表面16(如图1所示)，以使预定液体18充满于表面16下光子晶体10的复数个孔洞12，其中第一液体20的表面张力小于预定液体18的表面张力。此外，第二稳态藉由将一第二液体22涂布于光子晶体10的表面16(如图2所示)，以使预定液体18排除于表面16下光子晶体10的复数个孔洞12之外，其中第二液体22的表面张力大于预定液体18的表面张力。