KR100922892B1 - 전기영동을 이용한 액상 콜로이드 광결정의 반사색조절방법 - Google Patents

전기영동을 이용한 액상 콜로이드 광결정의 반사색조절방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100922892B1
KR100922892B1 KR1020080041905A KR20080041905A KR100922892B1 KR 100922892 B1 KR100922892 B1 KR 100922892B1 KR 1020080041905 A KR1020080041905 A KR 1020080041905A KR 20080041905 A KR20080041905 A KR 20080041905A KR 100922892 B1 KR100922892 B1 KR 100922892B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
photonic crystal
reflection color
colloidal photonic
liquid colloidal
electrophoresis
Prior art date
Application number
KR1020080041905A
Other languages
English (en)
Inventor
양승만
심태섭
김신현
임종민
박효성
Original Assignee
한국과학기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국과학기술원 filed Critical 한국과학기술원
Priority to KR1020080041905A priority Critical patent/KR100922892B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100922892B1 publication Critical patent/KR100922892B1/ko

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/165Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on translational movement of particles in a fluid under the influence of an applied field
    • G02F1/166Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on translational movement of particles in a fluid under the influence of an applied field characterised by the electro-optical or magneto-optical effect
    • G02F1/167Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on translational movement of particles in a fluid under the influence of an applied field characterised by the electro-optical or magneto-optical effect by electrophoresis
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133553Reflecting elements
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1343Electrodes

Abstract

본 발명은 전기영동을 이용한 액상 콜로이드 광결정의 반사색 조절방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 (a)표면 전하를 갖는 50∼1000nm 크기의 콜로이드 입자를 0.1~15 v/v%의 부피분율로 용매에 분산시켜 액상 콜로이드 광결정 형성하는 단계; (b)액상 콜로이드 광결정을 투명 전극으로 이루어진 밀폐용기에 투입하여 밀봉하는 단계; (c)투명 유리 전극판에 전기장을 걸어주어 전기영동에 의해 액상 콜로이드 광결정의 반사색을 조절하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 패턴화된 투명 유리 전극판을 이용할 경우 전기장의 세기를 조절하여 광결정의 반사색을 바꿈으로서 반사형 화면표시장치, 반사가변 거울, 파장가변 광필터 등으로 응용 뿐만 아니라, 제조과정이 간단하여 대량생산이 가능할 것으로 기대된다.
콜로이드 광결정, 반사색, 전기장, 전기영동

Description

전기영동을 이용한 액상 콜로이드 광결정의 반사색 조절방법{Reflection Color Tuning of Colloidal Photonic Crystal in Liquid Phase Using Electrophoresis}
본 발명은 표면전하를 갖는 콜로이드 입자가 분산되어 있는 용액을 투명한 유리 전극판 사이에 채워 필름형태의 콜로이드 결정을 형성시키고, 여기에 전기장을 걸어주어 입자의 전기영동에 의한 격자간격 변화에 따른 콜로이드 광결정 반사색 조절방법에 관한 것이다. 또한 나아가서는 패턴화된 유리 전극판을 이용함으로써 원하는 패턴의 콜로이드 광결정 반사색 조절을 달성하는 것이다.
빛의 파장 절반 수준에서 콜로이드 입자의 규칙적인 배열은 광결정으로서의 광 밴드갭 특성을 보인다. 광결정이란 유전상수의 주기적 변화를 갖는 물질로, 반도체에서 나타나는 밴드갭과 유사하게 특정 에너지의 빛이 존재할 수 없는 광 밴드갭을 갖는 물질을 말한다. 따라서 콜로이드 입자가 규칙적으로 배열하는 경우 특정 파장의 빛을 선택적으로 반사하는 구조체를 만들 수 있는 것이다. 이때 반사색은 물질의 굴절률, 입자의 크기, 격자간격 등에 의해 결정되게 되므로, 이를 제어하는 경우 원하는 반사색을 갖는 콜로이드 광결정을 만들 수 있게 된다. 본 발명에서는 전기영동을 이용하여 콜로이드 입자 간의 격자간격을 조절함으로써 즉각적으로 액상 콜로이드 광결정의 반사색을 조절하는 방법을 제안한다.
광결정의 반사색 조절에 대한 연구는 여러 방법으로 접근되어 왔다. 2007년, Angewandte Chemie International Edition 저널에 발표된 논문(Jianping Ge, Yongxing Hu, and Yadong Yin, Highly Tunable Superparamagnetic Colloidal Photonic Crystals, Angewandte Chemie International Edition, 2007, 46, 7428 7431)에서는 초상자성 콜로이드 광결정이 자기장을 걸어줌에 따라 반사색이 조절됨을 보고한 바 있다. 이 논문 결과의 경우 다량의 콜로이드 입자가 분산된 용액를 기준으로 측정했음에도 불구하고 입사광에 대한 반사광의 최대효율이 40% 이하로 낮은 광특성을 보이는 단점을 가지고 있다. 또한 반사색의 변화를 유도하는 기작이 자기장에 기반을 두고 있기 때문에 소자로의 구현에는 어려움을 가지고 있다.
저명한 과학저널인 Nature의 자매지인 Nature Photonics에 2007년에 실린 논문(Andre C. Arsenault, Daniel P. Puzzo, Ian Manners and Geoffrey A. Ozin, Photonic-Crystal Full-Colour Displays, Nature Photonics, 2007, vol 1, 468)에 따르면 가교된 고분자로 둘러싸인 실리카 입자들이 고분자의 전기화학적 팽창과 수축의 특성으로 인해 격자간격이 변하는 성질을 이용하여 반사형 화면표시장치로 이용이 가능함을 보고하였다. 이 결과 역시 30%를 밑도는 반사율을 보여주고 있으며 색변화시 반응시간이 1∼2초 정도로 느린 단점을 가지고 있다. 이 밖에도 광화학적 방법이라든지, 역전된 구조의 자극민감성 하이드로겔 광결정을 이용한 방법 등을 통하여 광결정의 반사색을 조절하려는 시도들이 다양하게 이루어 졌으나 위와 같이 낮은 반사율과 느린 반응시간 등의 단점으로 인하여 산업적으로 적용되기에는 한계를 가지고 있었다.
종래의 반사색이 조절되는 광결정의 경우 낮은 반사율과 느린 반응시간으로 산업적으로 이용하는데 한계를 갖고 있다.
따라서 본 발명은 (a)표면 전하를 갖는 50∼1000nm 크기의 콜로이드 입자를 0.1~15 v/v%의 부피분율로 용매에 분산시켜 액상 콜로이드 광결정 형성하는 단계; (b)형성된 액상 콜로이드 광결정을 두 개의 투명 유리 전극판 사이에 주입하여 밀봉하는 단계; (c)투명 유리 전극판에 전기장을 걸어주어 전기영동에 의해 액상 콜로이드 광결정의 반사색을 조절하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 표면전하를 가진 콜로이드 입자를 투명전극으로 이루어진 필름형태의 제한 공간 안에 두어 정전기적 반발력에 의해 액상 콜로이드 광결정을 형성토록 한 뒤, 전기장을 걸어주어 전기영동에 의해 액상 콜로이드 광결정의 격자간격을 유도함으로써 반사색을 조절한다.
패턴화된 투명 유리 전극판을 이용할 경우 전기장의 세기를 조절하여 광결정의 반사색을 바꿈으로서 반사형 화면표시장치, 반사가변 거울, 파장가변 광필터 등 으로 응용이 기대되며, 제조과정이 간단하여 대량생산이 가능할 것으로 기대된다.
본 발명은 전기영동을 이용한 액상 콜로이드 광결정의 반사색 조절방법을 나타낸다.
본 발명은 a)표면 전하를 갖는 50∼1000nm 크기의 콜로이드 입자를 0.1~15 v/v%의 부피분율로 용매에 분산시켜 액상 콜로이드 광결정 형성하는 단계; b)액상 콜로이드 광결정을 투명 전극으로 이루어진 밀폐용기에 투입하여 밀봉하는 단계; c)투명전극에 전기장을 걸어 반사파를 조절하는 단계를 포함하는 전기영동을 이용한 액상 콜로이드 광결정의 반사색 조절방법을 나타낸다.
상기에서 a)단계의 콜로이드 입자는 술폰기나 카르복실기 혹은 아민기를 작용기로 포함하는 것을 사용할 수 있다.
삭제
삭제
상기에서 b)단계의 투명전극을 절연성 고분자 물질로 코팅하여 사용할 수 있다.
상기에서 c)단계의 직류전압을 이용하여 전기장을 형성할 수 있다. 이때 한쪽 전극을 접지하고, 다른 쪽 전극을 음극으로 활용함으로써 광결정 반사파의 위치를 단파장으로 변화시킬 수 있다. 또는 한쪽 전극을 접지하고, 다른 쪽 전극을 양극으로 활용함으로써 광결정 반사파의 위치를 장파장으로 변화시킬 수 있다. 한편 인가 전압을 조절함으로써 반사파장의 위치를 조절할 수 있다.
상기에서 c)단계의 교류 전압을 이용하여 전기장을 형성할 수 있다. 이때 교류 전압의 세기를 조절함으로써 반사파장의 위치를 조절할 수 있다. 또한 교류 전압의 주파수를 0.1∼500Hz 사이로 조절하여 반사파장 변화의 주기를 조절할 수 있다.
상기에서 b)단계의 패턴화된 투명전극을 이용하여 밀폐용기를 만들고, 전기장을 이용하여 패턴이 있는 부분의 색깔만을 선택적으로 변화시킬 수 있다.
이하 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다.
본 발명은 액상 콜로이드 광결정 용액을 투명 전극판 사이에 채워 밀봉하는 단계와, 전기장을 걸어 광결정의 반사색을 조절하는 단계를 포함하는 전기영동을 이용한 액상 콜로이드 광결정의 반사색 조절방법을 나타낸다.
상기에서 표면전하를 띤 콜로이드 입자의 합성에는 콜로이드 입자를 특정 작용기를 가진 물질과 반응시켜 표면을 코팅하거나 콜로이드 입자 합성시 특정 작용기를 갖는 물질을 같이 넣어주어 만들 수 있다.
상기에서 투명 전극판은 ITO(Indium Tin Oxide) 와 같이 투명한 전기 전도성물질이 코팅된 투명 유리 기판 혹은 전기 전도성 물질 그 자체가 활용될 수 있다.
상기에서 액상 콜로이드 광결정 용액의 투명 전극판 사이로의 주입은 모세관 현상을 이용하거나 주입 부분에서 압력을 가해 밀어주는 방법 혹은 주입 부분의 반 대편에서 진공펌프로 빨아주는 방법을 이용할 수 있다.
상기에서 걸어주는 전기장은 교류 전압 혹은 직류 전압을 걸어 줄 수 있다.
상기에서 패턴화된 전극판을 사용할 수 있다.
이하 본 발명을 보다 더 상세히 설명하고자 한다.
본 발명은 (a) 표면 전하를 갖는 50∼1000nm 크기의 콜로이드 입자를 0.1~15 v/v%의 부피분율로 용매에 분산시켜 액상 콜로이드 광결정 형성하는 단계; (b)형성된 액상 콜로이드 광결정을 두 개의 투명 전극판 사이에 주입하여 밀봉하는 단계; (c)투명 전극판에 전기장을 걸어주어 전기영동에 의해 액상 콜로이드 광결정의 반사색을 조절하는 방법에 관한 것이다.
상기 (a)단계의 콜로이드 입자는 50∼1000nm의 입자를 사용할 수 있다. 한편 광결정의 반사색 변화는 하기 수식(1)을 통해 예측할 수 있다.
Figure 112008032227109-pat00001
...수식(1)
상기 수식 1에서 n은 물질의 반사율이고, v는 콜로이드 입자의 부피 분율이며, D는 콜로이드 입자의 지름의 크기이다. 상기 수식에 따라 액상 콜로이드 광결정을 이용하여 가시광선 영역의 반사색을 나타내기 위해서는 50∼1000nm의 입자, 바람직하게는 50∼200nm의 입자를 사용하는 것이 바람직하다.
표면전하를 띠게 하기 위해서 술폰기(sulfone group)가 포함된 물질을 이용할 수 있으나 그 외에 아민기(amine group), 카르복실기(carboxyl group) 등 전하를 띠는 작용기를 포함한 물질은 제한 없이 사용할 수 있다.
상기 (a)단계의 액상 콜로이드 광결정은 표면전하를 띤 콜로이드 입자가 분산된 용액의 부피분율을 조절하여 얻을 수 있다. 상기 수식(1)에 따르면 부피분율이 광결정의 반사색에 매우 민감하게 작용함을 알 수 있고 액상 콜로이드 광결정을 위해서 0.1∼50v/v%의 부피분율을 사용하는 것이 가능하다.
상기 (b)단계의 액상 콜로이드 광결정의 주입은 외부의 압력을 이용해 용액을 밀어주거나 음압을 걸어 빨아줌으로써 입자가 전단응력을 받아 결함이 적고 균일한 광결정을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 빠른 시간 안에 주입이 가능하기 때문에 용액의 증발을 최소화 할 수 있어서 바람직하다.
상기 (b)단계의 전극판에는 절연 고분자 물질로 코팅을 해주어 전기장을 걸어 주었을 때 콜로이드 용액이 전기분해되는 일을 막는다. 절연 고분자 물질로는 폴리바이닐 아세테이트(PVA)를 이용할 수 있으나 그 외에 모든 절연성 고분자가 이용가능 하다.
상기 (c)단계의 전기장은 직류나 교류 모두 가능하며 전압의 세기에 다라 반사색의 변화량을 조절할 수 있다.
상기 (c)단계의 교류전압을 걸어주는 경우 주파수를 변화시킴에 따라 색변화의 주기를 조절할 수 있다. 입자의 움직임이 주파수에 반응하는 한계가 있으므로 0.1∼500Hz 사이의 주파수가 바람직하다.
본 발명에 의해 제조되는 광결정은 일반적인 고상 광결정이 갖는 밀집한 면십입방구조(Close-packed Face-Centered Cubic)를 갖지 않고 밀집하지 않은 면심입방구조(Non-close-packed Face-Centered Cubic)을 이룬다. 이는 표면전하를 띤 입자가 정전기적 반발력에 의한 자유에너지를 최소화하기 위해 용액 내에서 서로 일정한 간격을 유지하기 때문이다. 따라서 외부의 자극이 도입되는 경우 최저의 에너지 상태를 유기하기 위해 입자의 이동이 가능해지며 이는 곧 격자 간격의 변화를 유도하여 광결정으로써의 광 밴드갭 변화가 가능하게 되는 것이다. 균일한 크기의 동일한 반발력을 갖는 입자의 경우 반발력의 세기와 입자의 부피 분율에 따라 면심입방구조 혹은 체심입방구조 (Body-Centered Cubic)를 형성하게 되는데, 상대적으로 낮은 반발력과 높은 부피분율에서는 주로 면심입방구조가 형성되게 된다.
직류나 낮은 주파수의 교류를 이용한 광결정 반사색의 변화는 콜로이드 입자의 전기영동 (Electrophoresis) 때문에 일어난다. 입자의 전기영동은 하기 수식(2)와 수식(3)에 연관되어 있다.
Figure 112008032227109-pat00002
...수식(2)
Figure 112008032227109-pat00003
...수식(3)
상기 수식(2), 수식(3)에서 u는 입자의 이동 속도, μ는 전기영동적 이동도(electrophoretic mobility), ε는 유전율, η는 용액의 점도, ζ는 제타 전위를 나타낸다. 상기 수식2 와 수식3에서 보면 알 수 있듯이 입자의 이동은 입자의 표면전하와 관계된 제타 전위에 비례한다. 이러한 이유로 표면전하를 가진 콜로이드 입자로 구성된 액상 콜로이드 광결정은 반사색이 조절되는데 효과적이다.
한편 위의 수식(2), 수식(3)은 낮은 농도의 서로 영향을 주지 않은 콜로이드 입자에 관한 것으로 본 발명의 결정 구조 내 입자 이동은 이와 조금 다른 양상을 보인다. 밀집하지 않은 콜로이드 결정에 전기장을 가하는 경우 표면 전하에 의한 전기영동이 일어나지만 입자간의 상호작용으로 인하여 그 이동이 제한되게 된다. 따라서 전기장에 의한 입자이동과 입자간의 반발력, 입자와 벽 사이의 반발력이 균형을 이루는 시점에서 다른 격자 크기를 같은 결정이 만들어지게 되는 것이다. 즉 외부 전기장의 세기는 격자 크기를 결정하는 주요 변수가 되고, 따라서 광결정의 반사색 조절이 가능하게 되는 것이다.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 하지만, 다음의 실시예는 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 본 발명이 이들 실시예에 제한되는 것은 아니다.
<실시예 1> : 액상 콜로이드 광결정이 주입된 투명 유리 전극판의 밀봉
COPS-1(3-알릴옥시-2-하이드록시-1-프로판술폰산)이 입자의 전하밀도를 높일 목적으로 첨가된 에멀젼 중합방법을 이용하여 합성한 165nm의 폴리스타이렌 입자를 15 v/v%의 부피분율로 물에 분산 시키면 600nm 근방에서 반사 파장을 갖는 액상 콜로이드 광결정이 얻어진다. 한편 ITO유리 전극판에 폴리바이닐아세테이트 용액을 2000rpm으로 스핀코팅하고 95℃에서 10분간 소프트베이크(softbake)를 한 뒤 자외선을 200초 동안 쬐어주면 가교된 폴리바이닐아세테이트가 코팅된 ITO유리 전극판을 얻을 수 있다. 이 전극판 두 개 사이에 약 50μm의 두께를 갖는 폴리다이메틸실 록세인(PDMS)를 스페이서(spacer)로 사용하여 공간을 만들고 여기에 콜로이드 용액을 주입한다. 칩 내부에 주입된 콜로이드 용액이 증발 되는 것을 막기 위하여 Norland optical adhesive(NOA)와 같이 자외선으로 경화되는 접착체를 이용하여 용액 주변을 완전하게 밀폐한다. 도 2는 ITO 유리 전극판 사이에 콜로이드 용액을 넣어 밀봉하는 모습을 나타내었다.
<실시예 2> 직류 전압을 이용한 액상 콜로이드 광결정의 색변화
상기 실시예 1 에서와 같은 방법으로 제조된 액상 콜로이드 광결정이 주입된 투명 유리 전극판에 0.5∼2V 사이의 전압을 갖는 직류 전압을 걸어준다. 양극의 전압이 걸리는 쪽의 전극판 주위에는 인력에 의해 폴리스타이렌 입자들이 끌리게 되어 격자간격이 좁아지게 되고 이로 인해 반사파의 위치는 짧은 파장으로 이동하게 된다. 음극의 전압이 걸리는 쪽의 전극판 주위에는 척력에 의해 폴리스타이렌 입자들이 밀려나게 되어 격자간격이 넓어지고 이로 인해 반사파의 위치는 큰 파장으로 이동하게 된다. 이때 입자 사이에 작용하는 정전기적 반발력으로 인하여 외부 전기장에 의한 입자이동이 어느 정도 제한되게 된다.
도 3은 양극 DC전압에 따라 반사색이 조절되는 특성을 반사율과 파장에 대해 나타낸 반사파 그래프이다. 이 경우 1.6V 이상의 전압을 걸어주었을 때는 입자간의 응집으로 인하여 결정수준이 떨어져 반사율이 크게 줄어들었다.
도 4는 음극 DC전압에 따라 반사색이 조절되는 특성을 반사율과 파장에 대해 나타낸 반사파 그래프이다 이 경우 2.0V 이상의 전압에서는 입자간의 응집으로 인 하여 결정수준이 떨어져 반사율이 크게 줄어들었다.
도 5는 DC 전압에 따라 반사색이 조절되는 특성을 전압과 조절된 파장차에 대해 나타낸 그래프이다.
<실시예 3> 교류 전압을 이용한 액상 콜로이드 광결정의 색변화
상기 실시예 1에서와 같은 방법으로 제조된 액상 콜로이드 광결정이 주입된 유리 전극판 칩에 0.1∼2.0V 사이의 전압을 갖는 교류 전압을 걸어준다. 주파수를 0.1∼15Hz 범위에서 조절해주면 광결정의 반사파 위치는 일정한 주기로 변하게 된다.
도 6은 전압을 바꿔줌에 따라 달라지는 광결정 반사색 변화에 대한 반사파 그래프 이다.
도 7은 전압에 따른 광결정 반사색의 변화 범위에 대한 그래프 이다.
도 8은 2V의 AC전압이 걸렸을 때 액상 콜로이드 광결정의 반사색이 변하는 것을 보여주는 현미경 사진이다.
<실시예 4> 패턴화된 전극판을 이용한 반사형 화면표시소자의 제조
ITO가 코팅된 유리판 위에 광식각(photolithography)공정을 이용하여 감광제를 패턴시킨후 ITO 식각액을 이용하여 ITO 부분식각하면 패턴화된 ITO유리 전극판을 만들 수 있다. 여기에 상기 실시예 1 에서와 같은 방법으로 제조된 액상 콜로이드 결정을 패턴화된 ITO유리 전극판과 패턴이 없는 ITO 전극판 사이에 주입하여 밀 봉한다. 상기 실시예 2와 실시예 3에서와 같은 방법으로 직류 혹은 교류 전기장을 걸어주면 ITO 패턴이 있는 부분에서만 광결정의 반사색이 조절되어 원하는 모양을 표시할 수 있다.
도 9는 패턴화된 투명 유리 전극판 위에서 액상 콜로이드 광결정의 반사색이 조절되는 것을 보여주는 현미경 사진이다.
본 발명에 의한 전기영동을 통한 액상 콜로이드 광결정의 반사색 조절은 입자의 합성 후 전기장을 걸어주는 매우 간단한 작업만을 요구하고 격자간격의 변화가 지연없이 나타남과 동시에 평균 70% 이상의 반사율을 보이기 때문에 파장가변 거울이나 광필터에 응용가능하며, 산업화가 유리하다. 또한 패턴화된 전극판을 이용할 경우 원하는 모양을 자유롭게 표시할 수 있어 반사형 화면표시소자로 활용될 수 있다.
도 1은 투명 유리 전극판에 도입된 액상 콜로이드 광결정이 전기영동에 의해 반사색이 조절되는 모습에 대한 모식도이다.
도 2는 투명 유리 전극판 사이에 콜로이드 용액을 주입한 모습에 대한 모식도이다.
도 3은 양극 직류전압에 따라 반사색이 조절되는 특성을 반사율과 파장에 대해 나타낸 반사파 그래프이다.
도 4는 음극 직류전압에 따라 반사색이 조절되는 특성을 반사율과 파장에 대해 나타낸 반사파 그래프이다.
도 5는 직류 전압에 따라 반사색이 조절되는 특성을 전압과 조절된 파장차에 대해 나타낸 그래프이다.
도 6은 교류 전압에 따라 반사색이 조절되는 특성을 반사율과 파장에 대해 나타낸 반사파 그래프이다.
도 7은 교류 전압에 따라 반사색이 조절되는 특성을 전압과 조절된 파장차에 대해 나타낸 그래프이다.
도 8은 교류 전압을 따라 반사색이 조절된 액상 콜로이드 광결정의 현미경 사진이자.
도 9 는 패턴화된 전극판 위에서 AC전압이 걸렸을 때 액상 콜로이드 광결정이 변하는 모습을 나타낸 현미경 사진이다.

Claims (13)

  1. a)표면 전하를 갖는 50∼1000nm 크기의 콜로이드 입자를 0.1~15 v/v%의 부피분율로 용매에 분산시켜 액상 콜로이드 광결정 형성하는 단계;
    b)액상 콜로이드 광결정을 투명 전극으로 이루어진 밀폐용기에 투입하여 밀봉하는 단계;
    c)투명전극에 전기장을 걸어 반사파를 조절하는 단계를 포함하는 전기영동을 이용한 액상 콜로이드 광결정의 반사색 조절방법
  2. 제 1항에 있어서, a)단계의 콜로이드 입자는 술폰기나 카르복실기 혹은 아민기를 작용기로 하는 것을 특징으로 하는 전기영동을 이용한 액상 콜로이드 광결정의 반사색 조절방법
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서, b)단계의 투명전극을 절연성 고분자 물질로 코팅하여 사용 하는 것을 특징으로 하는 전기영동을 이용한 액상 콜로이드 광결정의 반사색 조절방법
  6. 제 1항에 있어서, c)단계의 직류전압을 이용하여 전기장을 형성하는 것을 특징으로 하는 전기영동을 이용한 액상 콜로이드 광결정의 반사색 조절방법
  7. 제 6항에 있어서, 한쪽 전극을 접지하고, 다른 쪽 전극을 음극으로 활용함으로써 광결정 반사파의 위치를 단파장으로 변화시키는 것을 특징으로 하는 전기영동을 이용한 액상 콜로이드 광결정의 반사색 조절방법
  8. 제 6항에 있어서, 한쪽 전극을 접지하고, 다른 쪽 전극을 양극으로 활용함으로써 광결정 반사파의 위치를 장파장으로 변화시키는 것을 특징으로 하는 전기영동을 이용한 액상 콜로이드 광결정의 반사색 조절방법
  9. 제 6항에 있어서, 인가 전압을 조절함으로써 반사파장의 위치를 조절하는 것을 특징으로 하는 전기영동을 이용한 액상 콜로이드 광결정의 반사색 조절방법
  10. 제 1항에 있어서, c)단계의 교류 전압을 이용하여 전기장을 형성하는 것을 특징으로 하는 전기영동을 이용한 액상 콜로이드 광결정의 반사색 조절방법
  11. 제 10항에 있어서, 교류 전압의 세기를 조절함으로써 반사파장의 위치를 조절하는 것을 특징으로 하는 전기영동을 이용한 액상 콜로이드 광결정의 반사색 조절방법
  12. 제 10항에 있어서, 교류 전압의 주파수를 0.1∼500Hz 사이로 조절하여 반사파장 변화의 주기를 조절하는 것을 특징으로 하는 전기영동을 이용한 액상 콜로이드 광결정의 반사색 조절방법
  13. 제 1항에 있어서, b)단계의 패턴화된 투명전극을 이용하여 밀폐용기를 만들고, 전기장을 이용하여 패턴이 있는 부분의 색깔만을 선택적으로 변화시키는 것을 특징으로 하는 전기영동을 이용한 액상 콜로이드 광결정의 반사색 조절방법
KR1020080041905A 2008-05-06 2008-05-06 전기영동을 이용한 액상 콜로이드 광결정의 반사색조절방법 KR100922892B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080041905A KR100922892B1 (ko) 2008-05-06 2008-05-06 전기영동을 이용한 액상 콜로이드 광결정의 반사색조절방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080041905A KR100922892B1 (ko) 2008-05-06 2008-05-06 전기영동을 이용한 액상 콜로이드 광결정의 반사색조절방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100922892B1 true KR100922892B1 (ko) 2009-10-22

Family

ID=41562199

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080041905A KR100922892B1 (ko) 2008-05-06 2008-05-06 전기영동을 이용한 액상 콜로이드 광결정의 반사색조절방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100922892B1 (ko)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014166158A1 (zh) * 2013-04-08 2014-10-16 京东方科技集团股份有限公司 一种显示装置及其制造方法
US9074090B2 (en) 2011-04-15 2015-07-07 GM Global Technology Operations LLC Shape memory polymer-based tunable photonic device
US9209230B2 (en) 2012-12-21 2015-12-08 Samsung Electronics Co., Ltd Optical films for reducing color shift and organic light-emitting display apparatuses employing the same
US9224984B2 (en) 2013-05-31 2015-12-29 Samsung Electronics Co., Ltd. Optical films for reducing color shift and organic light-emitting display apparatuses employing the same
US9348155B2 (en) 2012-09-19 2016-05-24 Samsung Electronics Co., Ltd. Tunable photonic crystal color filters and color image display devices
US9593429B2 (en) 2012-11-08 2017-03-14 Samsung Electronics Co., Ltd. Methods of fabricating photonic crystal
KR101856570B1 (ko) 2016-05-26 2018-05-10 공주대학교 산학협력단 광 강도 조절 장치
KR20210119088A (ko) * 2020-03-24 2021-10-05 주식회사 인큐스타 광결정 컬러 인쇄 방법 및 광결정 컬러 인쇄물

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020042665A (ko) * 1999-09-07 2002-06-05 키네티큐 리미티드 콜로이드 광결정
KR20050006428A (ko) * 2003-07-08 2005-01-17 삼성전자주식회사 전기장에 의한 광결정 성장 장치 및 방법
KR20070016373A (ko) * 2005-08-03 2007-02-08 한국과학기술원 광가교 가능한 콜로이드 입자를 이용한 다차원 나노패턴형성방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020042665A (ko) * 1999-09-07 2002-06-05 키네티큐 리미티드 콜로이드 광결정
KR20050006428A (ko) * 2003-07-08 2005-01-17 삼성전자주식회사 전기장에 의한 광결정 성장 장치 및 방법
KR20070016373A (ko) * 2005-08-03 2007-02-08 한국과학기술원 광가교 가능한 콜로이드 입자를 이용한 다차원 나노패턴형성방법

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9074090B2 (en) 2011-04-15 2015-07-07 GM Global Technology Operations LLC Shape memory polymer-based tunable photonic device
US9348155B2 (en) 2012-09-19 2016-05-24 Samsung Electronics Co., Ltd. Tunable photonic crystal color filters and color image display devices
US9593429B2 (en) 2012-11-08 2017-03-14 Samsung Electronics Co., Ltd. Methods of fabricating photonic crystal
US9209230B2 (en) 2012-12-21 2015-12-08 Samsung Electronics Co., Ltd Optical films for reducing color shift and organic light-emitting display apparatuses employing the same
US9507059B2 (en) 2012-12-21 2016-11-29 Samsung Electronics Co., Ltd. Optical films for reducing color shift and organic light-emitting display apparatuses employing the same
WO2014166158A1 (zh) * 2013-04-08 2014-10-16 京东方科技集团股份有限公司 一种显示装置及其制造方法
US9224984B2 (en) 2013-05-31 2015-12-29 Samsung Electronics Co., Ltd. Optical films for reducing color shift and organic light-emitting display apparatuses employing the same
US9507060B2 (en) 2013-05-31 2016-11-29 Samsung Electronics Co., Ltd. Optical films for reducing color shift and organic light-emitting display apparatuses employing the same
KR101856570B1 (ko) 2016-05-26 2018-05-10 공주대학교 산학협력단 광 강도 조절 장치
KR20210119088A (ko) * 2020-03-24 2021-10-05 주식회사 인큐스타 광결정 컬러 인쇄 방법 및 광결정 컬러 인쇄물
KR102407697B1 (ko) 2020-03-24 2022-06-15 주식회사 인큐스타 광결정 컬러 인쇄 방법 및 광결정 컬러 인쇄물

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100922892B1 (ko) 전기영동을 이용한 액상 콜로이드 광결정의 반사색조절방법
Shim et al. Dynamic modulation of photonic bandgaps in crystalline colloidal arrays under electric field
Du et al. Combination of photoinduced alignment and self-assembly to realize polarized emission from ordered semiconductor nanorods
Ge et al. Assembly of magnetically tunable photonic crystals in nonpolar solvents
JP6140142B2 (ja) 光学ディスプレイデバイスおよびその方法
Jia et al. Highly sensitive mechanochromic photonic hydrogels with fast reversibility and mechanical stability
Hu et al. Characterization and surface charge measurement of self-assembled CdS nanoparticle films
US6987603B2 (en) Construction of electrophoretic displays
Wang et al. Fabrication of crack-free colloidal crystals using a modified vertical deposition method
Kim et al. Low-threshold lasing in 3D dye-doped photonic crystals derived from colloidal self-assemblies
US20130021669A1 (en) Spectrally Tunable Optical Filter
US8896907B2 (en) Plasmonic reflective display fabricated using anodized aluminum oxide
KR101919419B1 (ko) 광결정의 제조 방법
Mehata et al. External electric field effects on optical property and excitation dynamics of capped CdS quantum dots embedded in a polymer film
Kanai et al. New route to produce dry colloidal crystals without cracks
CN105242437A (zh) Pdlc显示装置的制作方法及pdlc显示装置
Li et al. Transmittance tunable smart window based on magnetically responsive 1D nanochains
Karvounis et al. Giant Electro‐Optical Effect through Electrostriction in a Nanomechanical Metamaterial
Ko et al. Low-power all-organic electrophoretic display using self-assembled charged poly (t-butyl methacrylate) microspheres in isoparaffinic fluid
CN109407420A (zh) 一种太赫兹蓝相液晶光栅及其制作方法
Wang et al. Large-area optical switch using surface-expandable liquid droplets
Porotnikov et al. Photoinduced rotation of colloidal semiconductor nanocrystals in an electric field
Yu et al. Polymer-dispersed liquid crystal films on flexible substrates with excellent bending resistance and spacing stability
KR101683777B1 (ko) 나노 구조체 제작을 위한 dna 템플릿 제조 방법
Qiao et al. Electric field induced structural color changes of highly monodisperse hollow Fe3O4@ C colloidal suspensions

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121008

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130930

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141014

Year of fee payment: 6

LAPS Lapse due to unpaid annual fee