Les couleurs structurelles résultent des interactions entre la lumière et les nanostructures. L’ingénierie des couleurs structurelles est un domaine de recherche prometteur qui émerge rapidement. Par rapport à la technologie de peinture conventionnelle utilisant des colorants chimiques, la couleur structurelle a une gamme plus large d’applications technologiques pour la gestion des couleurs. Grâce en partie à son excellente durabilité, la couleur structurelle offre une voie écologique pour l’impression couleur.
Lorsque la gestion des couleurs nécessite une résolution spectrale élevée ou une bande passante spectrale contrôlable, les conceptions de dispositifs photoniques reposent sur divers mécanismes physiques tels que les interférences multicouches, la diffraction, la résonance plasmonique et les effets de cavité Fabry – Perot (F – P). L’effet de cavité F – P en particulier a suscité un intérêt scientifique. Par rapport à d’autres technologies, les couleurs générées à partir de la cavité F – P ont généralement moins de diaphonie et une plus grande clarté.
Pour les applications d’impression couleur, les cavités F – P de type réflexion et transmission avec une épaisseur d’espaceur variant dans l’espace ont été largement étudiées. La fabrication de cavités F – P pixélisées s’est principalement appuyée sur la lithographie par faisceau d’électrons (EBL) et les procédés associés.
La technique basée sur l’EBL a une résolution spatiale élevée, mais le processus de fabrication prend généralement du temps, de sorte que la plupart des tailles d’échantillons signalées sont très petites, à l’échelle submillimétrique. La fabrication rapide de dispositifs d’impression couleur de type F – P à grande surface avec une résolution spatiale élevée reste un défi.
Comme rapporté dans Nexus photonique avancé, des chercheurs de l’Université des sciences et technologies du Sud (SUSTech) à Shenzhen ont récemment mis au point une méthode permettant d’obtenir une impression couleur à l’échelle centimétrique à l’aide de la lithographie en niveaux de gris. L’image colorée avec plusieurs composants de couleur est d’abord convertie en un motif prédéfini en niveaux de gris, puis gravée sur la couche de résine photosensible en contrôlant la dose d’exposition pendant le processus d’écriture au laser en niveaux de gris.
Les couches d’espacement photorésist pixélisées sont prises en sandwich par deux films minces semi-transparents pour former les cavités F – P. La couleur de transmission peut être réglée en continu dans le régime spectral visible en contrôlant finement l’épaisseur de la couche de photorésist. Dans le visible, l’efficacité de transmission des cavités F–P fabriquées est comprise entre 39% et 50%. La cavité FP pixélisée en mode transmission est également un excellent candidat pour la fabrication de réseaux de filtres colorés, qui peuvent être utilisés pour l’imagerie spectrale.
Le processus de lithographie laser en niveaux de gris nouvellement développé tirerait parti de la vitesse de fabrication et de la résolution spatiale des cavités F – P pixélisées. Selon l’auteur correspondant, le professeur Guixin Li, « Le dispositif d’impression couleur à grande surface proposé peut avoir un grand potentiel dans des applications pratiques telles que les écrans couleur, l’imagerie hyperspectrale, la peinture avancée. »
Plus d’information:
Yu Chen et al, impression couleur à l’échelle centimétrique avec lithographie en niveaux de gris, Nexus photonique avancé (2022). DOI : 10.1117/1.APN.1.2.026002