KR102212837B1

KR102212837B1 - Organic/inorganic hybrid photonic crystal film and method of preparing the same

Info

Publication number: KR102212837B1
Application number: KR1020180168907A
Authority: KR
Inventors: 이원목; 이승주
Original assignee: 세종대학교산학협력단
Priority date: 2018-12-26
Filing date: 2018-12-26
Publication date: 2021-02-05
Also published as: KR20200079607A

Abstract

유기 광결정 입자들 사이의 동공(pore)에 무기 바인더 입자가 코팅되어 형성되는 유/무기 하이브리드 광결정 필름, 및 단일 용액 공정을 이용한 상기 광결정 필름의 제조 방법에 관한 것이다.It relates to an organic/inorganic hybrid photonic crystal film formed by coating inorganic binder particles in pores between organic photonic crystal particles, and a method of manufacturing the photonic crystal film using a single solution process.

Description

Organic/inorganic hybrid photonic crystal film and its manufacturing method {ORGANIC/INORGANIC HYBRID PHOTONIC CRYSTAL FILM AND METHOD OF PREPARING THE SAME}

본원은, 유기 광결정 입자들 사이의 동공(pore)에 무기 바인더 입자가 코팅되어 형성되는 유/무기 하이브리드 광결정 필름, 및 단일 용액 공정을 이용한 상기 유/무기 하이브리드 광결정 필름의 제조 방법에 관한 것이다.The present application relates to an organic/inorganic hybrid photonic crystal film formed by coating inorganic binder particles in the pores between organic photonic crystal particles, and a method of manufacturing the organic/inorganic hybrid photonic crystal film using a single solution process.

최근 차세대 디스플레이에서 광결정(photonic crystal)의 원리를 이용하여 색가변을 구현하는 광결정 소자에 대한 연구가 활발하다. 여기서 광결정이란 규칙적으로 배열된 미세 구조에 의해 입사되는 광 중 특정한 파장 범위의 광만을 반사하고 나머지 파장 범위의 광은 투과시킴으로써, 특정한 파장 범위에 해당하는 색을 띠는 성질을 갖는 물질 혹은 결정을 의미한다.Recently, research on photonic crystal devices that implement color change using the principle of photonic crystals in next-generation displays is active. Herein, photonic crystal refers to a material or crystal having a color corresponding to a specific wavelength range by reflecting only light in a specific wavelength range among incident light by a regularly arranged microstructure and transmitting light in the remaining wavelength range. do.

상기 광결정은 정보 처리의 수단으로 전자 대신 광자를 이용함으로써, 정보처리의 속도가 우수하여 정보화 산업의 효율 향상을 위한 핵심 물질로 부각되고 있다. 더욱이, 광결정은 광자가 주축 방향으로 이동하는 1 차원 구조, 평면을 따라 이동하는 2 차원 구조, 또는 물질 전체를 통해 모든 방향으로 자유롭게 이동하는 3 차원 구조로 구현될 수 있고, 광밴드갭 조절을 통한 광학적 특성의 제어가 용이하여 다양한 분야에 적용 가능하다. 예를 들어, 광결정은 광결정 섬유, 발광소자, 광기전소자, 광결정 센서, 반도체 레이저 등 광학 소자에 응용될 수 있다. The photonic crystal is emerging as a core material for improving the efficiency of the information industry because photons are used instead of electrons as a means of information processing. Moreover, the photonic crystal can be implemented as a one-dimensional structure in which photons move in the main axis direction, a two-dimensional structure that moves along a plane, or a three-dimensional structure that freely moves in all directions through the entire material. It can be applied to various fields due to easy control of optical properties. For example, photonic crystals can be applied to optical devices such as photonic crystal fibers, light emitting devices, photovoltaic devices, photonic crystal sensors, and semiconductor lasers.

액상 광결정을 이용한 디스플레이는, 전기장에 빠르게 반응하고 풀 컬러(full color)를 구현하며 플렉서블 디스플레이에 적용가능하기 때문에 각광받고 있지만, 부수적인 문제점들이 해결되지 않았고, 비교적 간단한 광결정 제조 방법과 전기장에서도 안정한 분산 용매가 필요하다.A display using a liquid photonic crystal is in the spotlight because it responds quickly to an electric field, realizes full color, and can be applied to a flexible display, but side problems have not been solved, and a relatively simple photonic crystal manufacturing method and stable dispersion in an electric field I need a solvent.

본원은, 유기 광결정 입자들 사이의 동공(pore)에 무기 바인더 입자가 코팅되어 형성되는 유/무기 하이브리드 광결정 필름, 및 단일 용액 공정을 이용한 상기 유/무기 하이브리드 광결정 필름의 제조 방법을 제공하고자 한다.The present application is to provide an organic/inorganic hybrid photonic crystal film formed by coating inorganic binder particles in the pores between the organic photonic crystal particles, and a method of manufacturing the organic/inorganic hybrid photonic crystal film using a single solution process.

그러나, 본원이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. However, the problem to be solved by the present application is not limited to the problem mentioned above, and other problems that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본원의 제 1 측면은, (a) 유기 광결정 입자-함유 용액을 무기 바인더 입자의 전구체 졸 용액과 혼합한 용액을 기재에 코팅하는 단계; 및 (b) 상기 코팅된 기재를 건조한 후 경화시켜 유/무기 하이브리드 광결정 필름을 수득하는 단계를 포함하는, 유/무기 하이브리드 광결정 필름의 제조 방법으로서, 상기 광결정 필름은, 상기 유기 광결정 입자들 사이의 동공(pore)에 상기 무기 바인더 입자가 코팅되어 형성되는 것인, 유/무기 하이브리드 광결정 필름의 제조 방법을 제공한다.The first aspect of the present application includes the steps of: (a) coating a solution obtained by mixing an organic photonic crystal particle-containing solution with a precursor sol solution of inorganic binder particles on a substrate; And (b) drying and curing the coated substrate to obtain an organic/inorganic hybrid photonic crystal film, wherein the photonic crystal film is formed between the organic photonic crystal particles. It provides a method of manufacturing an organic/inorganic hybrid photonic crystal film that is formed by coating the inorganic binder particles in the pores.

본원의 제 2 측면은, 유기 광결정 입자들 사이의 동공(pore)에 무기 바인더 입자가 코팅되어 형성되며, 본원의 제 1 측면의 방법에 의해 제조되는, 유/무기 하이브리드 광결정 필름을 제공한다.The second aspect of the present application provides an organic/inorganic hybrid photonic crystal film formed by coating inorganic binder particles in the pores between the organic photonic crystal particles and manufactured by the method of the first aspect of the present application.

본원의 구현예들에 따르면, 유기 광결정 입자-함유 용액을 무기 바인더 입자의 전구체 졸 용액과 혼합하여 기재에 코팅하는 단일 용액 공정에 의하여 빠른 시간 내에 대면적의 유/무기 하이브리드 광결정 필름을 형성할 수 있다. According to the embodiments of the present disclosure, a large-area organic/inorganic hybrid photonic crystal film can be formed in a short time by a single solution process in which an organic photonic crystal particle-containing solution is mixed with a precursor sol solution of inorganic binder particles and coated on a substrate. have.

본원의 구현예들에 따르면, 상기 단일 용액 공정(일액형 용액 공정)으로 형성된 유/무기 하이브리드 광결정 필름의 반사율은 두 단계 용액 공정(이액형 용액 공정)으로 형성된 유/무기 하이브리드 광결정 필름의 반사율보다 현저히 높다. According to the embodiments of the present application, the reflectance of the organic/inorganic hybrid photonic crystal film formed by the single solution process (one-component solution process) is higher than that of the organic/inorganic hybrid photonic crystal film formed by the two-step solution process (two-component solution process). Remarkably high.

본원의 구현예들에 따르면, 유기 광결정 입자와 무기 바인더 입자의 두께를 비슷하게 제작이 가능하며, 이로 인해 이액형 공정보다 형성된 유/무기 하이브리드 광결정 필름의 선명한 색을 가지며, 반사율 또한 향상시킬 수 있다.According to the embodiments of the present disclosure, it is possible to manufacture the organic photonic crystal particles and the inorganic binder particles to have a similar thickness, and thus, the organic/inorganic hybrid photonic crystal film formed has a vivid color than the two-component process, and the reflectance may also be improved.

본원의 구현예들에 따르면, 유/무기 하이브리드 광결정 필름은 상기 유기 광결정 입자-함유 용액 및 상기 무기 바인더 입자의 전구체 졸 용액 각각의 용매 성분 및 조성과 농도 범위를 특정하고, 상기 두 용액의 특정 혼합 부피비를 이용하여 단일 용액 공정(일액형 용액 공정)으로 형성됨으로써 균일하고 강한 반사색을 나타낼 수 있어 색 특성이 현저히 향상될 수 있다.According to the embodiments of the present application, the organic/inorganic hybrid photonic crystal film specifies the solvent component, composition and concentration range of each of the organic photonic crystal particle-containing solution and the precursor sol solution of the inorganic binder particle, and a specific mixture of the two solutions Since it is formed in a single solution process (one-component solution process) using a volume ratio, a uniform and strong reflective color can be displayed, and color characteristics can be remarkably improved.

본원의 구현예들에 따르면, 단일 용액 공정으로 형성된 상기 유/무기 하이브리드 광결정 필름은 상기 유기 광결정 입자 및 무기 바인더 입자를 모두 포함하므로 높은 내구성 및 내광성을 가질 수 있다.According to the embodiments of the present disclosure, the organic/inorganic hybrid photonic crystal film formed by a single solution process includes both the organic photonic crystal particles and the inorganic binder particles, and thus may have high durability and light resistance.

본원의 구현예들에 따르면, 상기 무기 바인더 입자에 TiO₂ 입자를 첨가하면, 내구성 및 내광성 뿐만 아니라, 자정·방오성의 특징을 가질 수 있고, 상기 유기 광결정 입자의 색 특성을 발현하는 필름을 제작할 수 있다.According to the embodiments of the present application, when TiO ₂ particles are added to the inorganic binder particles, not only durability and light resistance, but also self-cleaning and antifouling properties can be obtained, and a film expressing the color characteristics of the organic photonic crystal particles can be produced. have.

도 1은, 이액형 용액 공정에 의해 제조된 유/무기 하이브리드 광결정 필름의 반사색과 일액형 용액 공정에 의해 제조된 유/무기 하이브리드 광결정 필름의 반사색을 비교한 이미지이다.
도 2는, 이액형 용액 공정에 의해 제조된 유/무기 하이브리드 광결정 필름[비교예 (b)]과 일액형 용액 공정에 의해 제조된 유/무기 하이브리드 광결정 필름[실시예 (b)]의 표면을 나타낸 주사전자현미경(SEM) 이미지이다.
도 3은, 이액형 용액 공정에 의해 제조된 유/무기 하이브리드 광결정 필름[비교예 (b)]과 일액형 용액 공정에 의해 제조된 유/무기 하이브리드 광결정 필름[실시예 (b)]의 단면을 나타낸 주사전자현미경(SEM) 이미지이다.
도 4는, 이액형 용액 공정에 의해 제조된 유/무기 하이브리드 광결정 필름[비교예 (b)]의 코팅후 측정된 반사율과 일액형 용액 공정에 의해 제조된 유/무기 하이브리드 광결정 필름[실시예 (b)]의 코팅 후 반사율 스펙트럼을 나타낸 것이다.1 is an image comparing the reflection color of an organic/inorganic hybrid photonic crystal film manufactured by a two-component solution process with that of an organic/inorganic hybrid photonic crystal film manufactured by a one-component solution process.
Figure 2 shows the surfaces of an organic/inorganic hybrid photonic crystal film [Comparative Example (b)] prepared by a two-part solution process and an organic/inorganic hybrid photonic crystal film [Example (b)] prepared by a one-component solution process. This is a scanning electron microscope (SEM) image shown.
3 is a cross-sectional view of an organic/inorganic hybrid photonic crystal film [Comparative Example (b)] manufactured by a two-part solution process and an organic/inorganic hybrid photonic crystal film manufactured by a one-component solution process [Example (b)]. This is a scanning electron microscope (SEM) image shown.
4 is a reflectance measured after coating of an organic/inorganic hybrid photonic crystal film prepared by a two-part solution process [Comparative Example (b)] and an organic/inorganic hybrid photonic crystal film prepared by a one-component solution process [Example ( b)] shows the reflectance spectrum after coating.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 제한되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present application will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art may easily implement the present application. However, the present application may be implemented in various different forms, and is not limited to the embodiments described herein. In addition, in the drawings, parts not related to the description are omitted in order to clearly describe the present application, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 “연결”되어 있다고 할 때, 이는 “직접적으로 연결”되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 “전기적으로 연결”되어 있는 경우도 포함한다. Throughout this specification, when a part is said to be “connected” to another part, this includes not only the case that it is “directly connected”, but also the case that it is “electrically connected” with another element interposed therebetween. do.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 “상에” 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout this specification, when a member is positioned “on” another member, this includes not only the case where a member is in contact with another member, but also the case where another member exists between the two members.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 “약”, “실질적으로” 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 “~(하는) 단계” 또는 “~의 단계”는 “~ 를 위한 단계”를 의미하지 않는다.In the entire specification of the present application, when a certain part “includes” a certain constituent element, it means that other constituent elements may be further included rather than excluding other constituent elements unless otherwise indicated. The terms "about", "substantially", etc. of the degree used throughout the present specification are used at or close to the numerical value when manufacturing and material tolerances specific to the stated meaning are presented. To assist, accurate or absolute figures are used to prevent unfair use of the stated disclosure by unscrupulous infringers. As used throughout the specification of the present application, the term "step (to)" or "step of" does not mean "step for".

본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 “이들의 조합(들)”의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.Throughout the present specification, the term “combination(s) thereof” included in the expression of the Makushi format refers to one or more mixtures or combinations selected from the group consisting of components described in the expression of the Makushi format, It means to include at least one selected from the group consisting of the above components.

본원 명세서 전체에서, “A 및/또는 B”의 기재는 “A 또는 B, 또는 A 및 B”를 의미한다.Throughout this specification, the description of “A and/or B” means “A or B, or A and B”.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본원의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본원이 이러한 구현예 및 실시예와 도면에 제한되지 않을 수 있다.Hereinafter, embodiments and examples of the present application will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present application may not be limited to these embodiments and examples and drawings.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 유기 광결정 입자-함유 용액은 약 10 중량부 내지 약 30 중량부의 유기 광결정 입자 및 약 70 중량부 내지 약 90 중량부의 용매를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 용매는 물, 에탄올, 메탄올, 이소프로판올, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 용매를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the present application, the organic photonic crystal particle-containing solution may include about 10 parts by weight to about 30 parts by weight of organic photonic crystal particles and about 70 parts by weight to about 90 parts by weight of a solvent, but is limited thereto. no. For example, the solvent may include a solvent selected from the group consisting of water, ethanol, methanol, isopropanol, and combinations thereof, but is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 유기 광결정 입자는 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리부틸메타크릴레이트 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In the exemplary embodiment of the present disclosure, the organic photonic crystal particles may include those selected from the group consisting of polystyrene, polymethyl methacrylate, polybutyl methacrylate, and combinations thereof, but are not limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 무기 바인더 입자는 실리카, 알루미나, 티타니아, 지르코니아, 이산화바나듐 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In the exemplary embodiment of the present disclosure, the inorganic binder particles may include those selected from the group consisting of silica, alumina, titania, zirconia, vanadium dioxide, and combinations thereof, but are not limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 무기 바인더 입자의 전구체 졸 용액은 상기 무기 바인더 입자의 전구체 약 10 내지 약 40 중량부, 및 물과 알코올의 혼합 용매 약 60 내지 약 90 중량부를 포함하는 것이고, 상기 혼합 용매에서 상기 물과 알코올의 중량비는 약 0 내지 약 80: 약 0 내지 약 30인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 다만, 상기 물과 알코올의 중량비에서 둘 다 0인 경우는 제외한다.In one embodiment of the present application, the precursor sol solution of the inorganic binder particles includes about 10 to about 40 parts by weight of a precursor of the inorganic binder particles, and about 60 to about 90 parts by weight of a mixed solvent of water and alcohol, the In the mixed solvent, the weight ratio of water and alcohol may be about 0 to about 80: about 0 to about 30, but is not limited thereto. However, the case where both are 0 in the weight ratio of water and alcohol is excluded.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 유기 광결정 입자는 나노 사이즈 내지 마이크로 사이즈를 갖고, 상기 무기 바인더 입자는 나노 사이즈를 갖는 구형의 입자로, 추후 상기 유기 광결정 입자들의 배열에 따라 1, 2 또는 3 차원의 광결정 구조를 형성하는 것일 수 있다.In one embodiment of the present application, the organic photonic crystal particles have a nano-sized to a micro-size, and the inorganic binder particles are spherical particles having a nano-sized, and later 1, 2 or 3 dimensional according to the arrangement of the organic photonic crystal particles. It may be to form a photonic crystal structure of.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 유기 광결정 입자의 평균 크기는 약 100 nm 이상이고, 상기 무기 바인더 입자의 평균 크기는 약 1 nm 내지 약 30 nm인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 유기 광결정 입자의 평균 크기는 약 100 nm 이상, 약 100 nm 내지 약 10 μm, 약 100 nm 내지 약 8 μm, 약 100 nm 내지 약 6 μm, 약 100 nm 내지 약 4 μm, 약 100 nm 내지 약 2 μm, 약 400 nm 내지 약 10 μm, 약 400 nm 내지 약 8 μm, 약 400 nm 내지 약 6 μm, 약 400 nm 내지 약 4 μm, 약 400 nm 내지 약 2 μm, 약 700 nm 내지 약 10 μm, 약 700 nm 내지 약 8 μm, 약 700 nm 내지 약 6 μm, 약 700 nm 내지 약 4 μm, 또는 약 700 nm 내지 약 2 μm일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 여기에서, 상기 유기 광결정 입자의 평균 크기는 상기 무기 바인더 입자의 평균 크기보다 커야 한다.In the exemplary embodiment of the present disclosure, the average size of the organic photonic crystal particles may be about 100 nm or more, and the average size of the inorganic binder particles may be about 1 nm to about 30 nm, but is not limited thereto. For example, the average size of the organic photonic crystal particles is about 100 nm or more, about 100 nm to about 10 μm, about 100 nm to about 8 μm, about 100 nm to about 6 μm, about 100 nm to about 4 μm, about 100 nm to about 2 μm, about 400 nm to about 10 μm, about 400 nm to about 8 μm, about 400 nm to about 6 μm, about 400 nm to about 4 μm, about 400 nm to about 2 μm, about 700 nm To about 10 μm, about 700 nm to about 8 μm, about 700 nm to about 6 μm, about 700 nm to about 4 μm, or about 700 nm to about 2 μm, but is not limited thereto. Here, the average size of the organic photonic crystal particles should be larger than the average size of the inorganic binder particles.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 무기 바인더 입자는 고형분을 형성하는 것으로, 최종 구조에서 상기 유기 광결정 입자들 사이의 동공에 분산되어 위치할 수 있다.In the exemplary embodiment of the present application, the inorganic binder particles form a solid content, and may be dispersed and positioned in the pupils between the organic photonic crystal particles in the final structure.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 유기 광결정 입자들과 상기 무기 바인더 입자가 서로 상이한 광굴절률을 갖는 것일 수 있다. In the exemplary embodiment of the present disclosure, the organic photonic crystal particles and the inorganic binder particles may have different photorefractive indexes.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 무기 바인더 입자는 실리카일 수 있으며, 알킬-(메틸-, 페닐-, 글라이시독시-, 메타크릴록시- 등)이 표면 처리되어 있을 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the present application, the inorganic binder particles may be silica, and alkyl-(methyl-, phenyl-, glycidoxy-, methacryloxy-, etc.) may be surface-treated, but is limited thereto. no.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 무기 바인더 입자를 형성하는 방법으로는, 금속 산화물 전구체로부터 졸-겔(sol-gel)법에 의하여 생성되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In the exemplary embodiment of the present disclosure, the method of forming the inorganic binder particles may be generated from a metal oxide precursor by a sol-gel method, but is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 무기 바인더 입자의 졸 용액의 용매는, 친수성 용매, 예를 들어, 물, 메탄올, 에탄올, 아이소프로판올 또는 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In one embodiment of the present application, the solvent of the sol solution of the inorganic binder particles may include a hydrophilic solvent, for example, selected from the group consisting of water, methanol, ethanol, isopropanol, or a combination thereof. , But is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 유기 광결정 입자-함유 용액과 상기 무기 바인더 입자의 전구체 졸 용액의 혼합 부피비는 약 1:9 내지 약 9:1일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 유기 광결정 입자-함유 용액과 상기 무기 바인더 입자의 전구체 졸 용액의 혼합 부피비는 약 1:9 내지 약 9:1, 약 1:6 내지 약 6:1, 또는 약 1:3 내지 약 3:1일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In the exemplary embodiment of the present disclosure, a mixing volume ratio of the organic photonic crystal particle-containing solution and the precursor sol solution of the inorganic binder particle may be about 1:9 to about 9:1, but is not limited thereto. For example, the mixing volume ratio of the organic photonic crystal particle-containing solution and the precursor sol solution of the inorganic binder particle is about 1:9 to about 9:1, about 1:6 to about 6:1, or about 1:3 to It may be about 3:1, but is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 경화는 약 80℃ 내지 약 100℃에서 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 경화는 약 80℃ 내지 약 100℃, 약 80℃ 내지 약 95℃, 약 80℃ 내지 약 90℃, 약 80℃ 내지 약 85℃, 약 85℃ 내지 약 100℃, 약 85℃ 내지 약 95℃, 약 85℃ 내지 약 90℃, 약 90℃ 내지 약 100℃, 또는 약 90℃ 내지 약 95℃일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the present application, the curing may be performed at about 80° C. to about 100° C., but is not limited thereto. For example, the curing is from about 80°C to about 100°C, about 80°C to about 95°C, about 80°C to about 90°C, about 80°C to about 85°C, about 85°C to about 100°C, about 85°C To about 95°C, about 85°C to about 90°C, about 90°C to about 100°C, or about 90°C to about 95°C, but are not limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 단일 용액 공정(일액형 용액 공정)으로 형성된 유/무기 하이브리드 광결정 필름의 반사율은 두 단계 용액 공정(이액형 용액 공정)으로 형성된 유/무기 하이브리드 광결정 필름의 반사율보다 현저히 더 높다.In one embodiment of the present application, the reflectance of the organic/inorganic hybrid photonic crystal film formed by the single solution process (one-component solution process) is higher than that of the organic/inorganic hybrid photonic crystal film formed by the two-step solution process (two-component solution process). Significantly higher.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 단일 용액 공정으로 코팅 시 상기 무기 바인더 입자의 전구체 졸 용액은 물과 알코올의 특성 비율 범위의 혼합 용매를 포함하고, 상기 유기 광결정 입자-함유 용액의 용매는 물을 사용한다. 상기 유기 광결정 입자-함유 용액 및 상기 무기 바인더 입자의 전구체 졸 용액 각각의 농도 범위를 특정하고, 상기 두 용액의 혼합 부피비를 적절한 비율을 기준으로 특정한다. 이에 따라, 상기 유/무기 하이브리드 광결정 필름은 균일하고 강한 반사색을 나타낼 수 있다.In one embodiment of the present application, when coating by the single solution process, the precursor sol solution of the inorganic binder particles includes a mixed solvent in a range of a characteristic ratio of water and alcohol, and the solvent of the organic photonic crystal particle-containing solution is water. use. The concentration range of each of the organic photonic crystal particle-containing solution and the precursor sol solution of the inorganic binder particle is specified, and a mixing volume ratio of the two solutions is specified based on an appropriate ratio. Accordingly, the organic/inorganic hybrid photonic crystal film may exhibit a uniform and strong reflective color.

본원의 제 2 측면은, 유기 광결정 입자들 사이의 동공(pore)에 무기 바인더 입자가 코팅되어 형성되는, 유/무기 하이브리드 광결정 필름을 제공한다.A second aspect of the present application provides an organic/inorganic hybrid photonic crystal film formed by coating inorganic binder particles in pores between organic photonic crystal particles.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 유/무기 하이브리드 광결정 필름은 본원의 제 1 측면에 따른 방법으로 제조되는 것일 수 있다. In one embodiment of the present application, the organic/inorganic hybrid photonic crystal film may be manufactured by the method according to the first aspect of the present application.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 유기 광결정 입자들과 상기 무기 바인더 입자가 서로 상이한 광굴절률을 가지는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In the exemplary embodiment of the present disclosure, the organic photonic crystal particles and the inorganic binder particles may have different photorefractive indexes, but are not limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 유기 광결정 입자의 평균 크기는 약 100 nm 이상이고, 상기 무기 바인더 입자의 평균 크기는 약 1 nm 내지 약 30 nm인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 유기 광결정 입자의 평균 크기는 약 100 nm 이상, 약 100 nm 내지 약 10 μm, 약 100 nm 내지 약 8 μm, 약 100 nm 내지 약 6 μm, 약 100 nm 내지 약 4 μm, 약 100 nm 내지 약 2 μm, 약 400 nm 내지 약 10 μm, 약 400 nm 내지 약 8 μm, 약 400 nm 내지 약 6 μm, 약 400 nm 내지 약 4 μm, 약 400 nm 내지 약 2 μm, 약 700 nm 내지 약 10 μm, 약 700 nm 내지 약 8 μm, 약 700 nm 내지 약 6 μm, 약 700 nm 내지 약 4 μm, 또는 약 700 nm 내지 약 2 μm일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 여기에서, 상기 유기 광결정 입자의 평균 크기는 상기 무기 바인더 입자의 평균 크기보다 커야 한다. In the exemplary embodiment of the present disclosure, the average size of the organic photonic crystal particles may be about 100 nm or more, and the average size of the inorganic binder particles may be about 1 nm to about 30 nm, but is not limited thereto. For example, the average size of the organic photonic crystal particles is about 100 nm or more, about 100 nm to about 10 μm, about 100 nm to about 8 μm, about 100 nm to about 6 μm, about 100 nm to about 4 μm, about 100 nm to about 2 μm, about 400 nm to about 10 μm, about 400 nm to about 8 μm, about 400 nm to about 6 μm, about 400 nm to about 4 μm, about 400 nm to about 2 μm, about 700 nm To about 10 μm, about 700 nm to about 8 μm, about 700 nm to about 6 μm, about 700 nm to about 4 μm, or about 700 nm to about 2 μm, but is not limited thereto. Here, the average size of the organic photonic crystal particles should be larger than the average size of the inorganic binder particles.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 유/무기 하이브리드 광결정 필름의 두께는 약 5 μm 내지 약 30 μm인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 유/무기 하이브리드 광결정 필름의 두께는 약 5 μm 내지 약 30 μm, 약 5 μm 내지 약 20 μm, 약 5 μm 내지 약 10 μm, 약 15 μm 내지 약 30 μm, 또는 약 15 μm 내지 약 20 μm일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In the exemplary embodiment of the present disclosure, the organic/inorganic hybrid photonic crystal film may have a thickness of about 5 μm to about 30 μm, but is not limited thereto. For example, the thickness of the organic/inorganic hybrid photonic crystal film is about 5 μm to about 30 μm, about 5 μm to about 20 μm, about 5 μm to about 10 μm, about 15 μm to about 30 μm, or about 15 μm. To about 20 μm, but is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 단일 용액 공정(일액형 용액 공정)으로 형성된 상기 유/무기 하이브리드 광결정 필름의 반사율은 두 단계 용액 공정(이액형 용액 공정)으로 형성된 유/무기 하이브리드 광결정 필름의 반사율보다 현저히 더 높다.In one embodiment of the present application, the reflectance of the organic/inorganic hybrid photonic crystal film formed by the single solution process (one component solution process) is the reflectance of the organic/inorganic hybrid photonic crystal film formed by a two-step solution process (two component solution process). Significantly higher than

이하, 본원의 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예는 본원의 이해를 돕기 위하여 예시하는 것 일뿐, 본원의 내용이 하기 실시예에 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through the examples of the present application, but the following examples are merely illustrative to aid understanding of the present application, and the contents of the present application are not limited to the following examples.

[실시예] [Example]

<유/무기 하이브리드 광결정 필름의 제조 방법><Method of manufacturing organic/inorganic hybrid photonic crystal film>

폴리스타이렌(18 wt%, 물 용매 82 wt%) 유기 광결정 입자와 무기 바인더 입자의 전구체 졸로서 실리카 졸 20 wt% (실리카 입자로 환산 계산), 물 50 wt%, 및 알코올 30 wt%의 혼합 용액을 3 : 1 부피비로 혼합하여 용액을 제조한 후, 상기 혼합한 용액을 바(bar) 코팅법을 이용하여 기재에 단일 용액 공정(일액형 용액 공정)으로 코팅하고, 상기 코팅된 기재를 상온에서 건조한 후 90℃에서 경화시켜 유/무기 하이브리드 광결정 필름을 형성하였다. A mixed solution of 20 wt% of silica sol (calculated in terms of silica particles), 50 wt% of water, and 30 wt% of alcohol as a precursor sol of polystyrene (18 wt%, water solvent 82 wt%) organic photonic crystal particles and inorganic binder particles After preparing a solution by mixing at a 3: 1 volume ratio, the mixed solution is coated on a substrate by a single solution process (one-component solution process) using a bar coating method, and the coated substrate is dried at room temperature. After curing at 90° C., an organic/inorganic hybrid photonic crystal film was formed.

상기 형성된 유/무기 하이브리드 광결정 필름의 두께는 10 μm이였다. 위의 두께는 필름이 박리되지 않고, 최종 구조에서 우수한 색의 선명도를 발휘할 수 있는 조건이다.The formed organic/inorganic hybrid photonic crystal film had a thickness of 10 μm. The above thickness is a condition in which the film is not peeled off and excellent color clarity can be exhibited in the final structure.

비교예로서, 폴리스타이렌 및 용매로 이루어진 광결정 분산액을 기재에 바 코팅법을 이용하여 유/무기 하이브리드 광결정 필름을 형성하고, 그 후 형성된 상기 유/무기 하이브리드 광결정 필름에 무기 바인더 용액을 플로우 코팅한 후 건조하여 두 단계 용액 공정(이액형 용액 공정)으로 유/무기 하이브리드 광결정 필름을 형성하였다.As a comparative example, an organic/inorganic hybrid photonic crystal film was formed by using a bar-coating method of a photonic crystal dispersion consisting of polystyrene and a solvent on a substrate, and then flow-coated with an inorganic binder solution on the formed organic/inorganic hybrid photonic crystal film, followed by drying. Thus, an organic/inorganic hybrid photonic crystal film was formed in a two-step solution process (two-part solution process).

도 1은, 이액형 용액 공정에 의해 제조된 유/무기 하이브리드 광결정 필름의 바인더 처리전 [비교예 (a)]과 바인더 처리 후 [비교예 (b)]의 반사색, 및 일액형 용액 공정에 의해 바인더 전구체를 이용하여 제조된 유/무기 하이브리드 광결정 필름[실시예 (b)]의 반사색을 바인더 전구체를 이용하지 않은 광결정 필름[실시예 (a)]의 반사색과 대비하여 나타낸 이미지이다. 상기 일액형 용액 공정에 의해 제조된 유/무기 하이브리드 광결정 필름[실시예 (b)]은 상기 이액형 용액 공정에 의해 제조된 유/무기 하이브리드 광결정 필름[비교예 (b)]보다 색 특성이 우수함을 알 수 있다.1 shows the reflection colors of [Comparative Example (a)] and [Comparative Example (b)] of the organic/inorganic hybrid photonic crystal film prepared by the two-part solution process before the binder treatment and after the binder treatment, and the one-component solution process. This is an image showing the reflection color of the organic/inorganic hybrid photonic crystal film [Example (b)] prepared using the binder precursor compared to the reflection color of the photonic crystal film [Example (a)] without using the binder precursor. The organic/inorganic hybrid photonic crystal film produced by the one-component solution process [Example (b)] has better color characteristics than the organic/inorganic hybrid photonic crystal film produced by the two-part solution process [Comparative Example (b)] Can be seen.

하기 표 1은 이액형 용액 공정에 의해 제조된 유/무기 하이브리드 광결정 필름[비교예 (b)] 및 일액형 용액 공정에 의해 제조된 유/무기 하이브리드 광결정 필름[실시예 (b)]의 막강도 및 부착력의 시험 결과를 나타낸 것이다. 상기 일액형 용액 공정에 의해 제조된 유/무기 하이브리드 광결정 필름[실시예 (b)]은 상기 이액형 용액 공정에 의해 제조된 유/무기 하이브리드 광결정 필름[비교예 (b)] 보다 우수한 막강도를 나타내었다.Table 1 shows the film strength of the organic/inorganic hybrid photonic crystal film [Comparative Example (b)] prepared by the two-part solution process and the organic/inorganic hybrid photonic crystal film [Example (b)] prepared by the one-component solution process. And the test results of adhesion. The organic/inorganic hybrid photonic crystal film prepared by the one-component solution process [Example (b)] has better film strength than the organic/inorganic hybrid photonic crystal film prepared by the two-part solution process [Comparative Example (b)]. Indicated.

<표 1><Table 1>

상기 막강도 및 부착력 테스트에 대한 참고 표를 하기에 기재하였다.Reference tables for the film strength and adhesion test are described below.

<참고><Note>

<막강도 테스트 표><Film strength test table>

<부착력 테스트 표><Adhesion test table>

도 2는, 이액형 용액 공정에 의해 제조된 유/무기 하이브리드 광결정 필름[비교예 (b)]과 일액형 용액 공정에 의해 제조된 유/무기 하이브리드 광결정 필름[실시예 (b)]의 표면을 나타낸 주사전자현미경(SEM) 이미지이다. 상기 일액형 용액 코팅[실시예 (b)]에 의한 유/무기 하이브리드 광결정 필름은 최상층에 상기 유기 광결정 입자가 관찰되나 상기 이액형 용액 코팅[비교예 (b)]에 의한 유/무기 하이브리드 광결정 필름은 상기 무기 바인더 입자만 관찰됨을 알 수 있다.Figure 2 shows the surfaces of an organic/inorganic hybrid photonic crystal film [Comparative Example (b)] prepared by a two-part solution process and an organic/inorganic hybrid photonic crystal film [Example (b)] prepared by a one-component solution process. This is a scanning electron microscope (SEM) image shown. In the organic/inorganic hybrid photonic crystal film according to the one-component solution coating [Example (b)], the organic photonic crystal particles are observed on the uppermost layer, but the organic/inorganic hybrid photonic crystal film according to the two-part solution coating [Comparative Example (b)] It can be seen that only the inorganic binder particles are observed.

도 3은, 이액형 용액 공정에 의해 제조된 유/무기 하이브리드 광결정 필름[비교예 (b)]과 일액형 용액 공정에 의해 제조된 유/무기 하이브리드 광결정 필름[실시예 (b)]의 단면을 나타낸 주사전자현미경(SEM) 이미지이다. 상기 일액형 용액 코팅[실시예 (b)]은 상기 무기 바인더 입자가 상기 유기 광결정 입자 사이의 동공에 코팅되어 분산되며, 전체적으로 10 μm의 높이로 형성되어 있는 형태인 반면, 상기 이액형 용액 코팅[비교예 (b)]은 상기 무기 바인더 입자가 상기 유기 광결정 입자 사이에 충분히 분산되지 못하고 상기 유기 광결정 입자 위에 코팅되어 9 μm 상기 유기 광결정 입자 위에 추가 코팅된 상기 무기 바인더 입자가 6 μm의 높이로 형성되어 있는 것을 나타낸다. 즉, 유/무기 하이브리드 광결정 필름의 선명한 색을 나타내기 위해서는 상기 무기 바인더 입자와 상기 유기 광결정 입자의 높이가 동일하거나 비슷하게 형성되어야 하는데, 상기 일액형 용액 코팅[실시예 (b)]은 상기 무기 바인더 입자와 상기 유기 광결정 입자의 높이를 거의 동일하게 용이하게 형성하였으나, 상기 이액형 용액 코팅[비교예 (b)]의 경우 상기 두 입자를 비슷한 높이로 조절하는 것이 어려워 상기 유/무기 하이브리드 광결정 필름의 선명한 색을 구현하는 것이 곤란하다.3 is a cross-sectional view of an organic/inorganic hybrid photonic crystal film [Comparative Example (b)] manufactured by a two-part solution process and an organic/inorganic hybrid photonic crystal film manufactured by a one-component solution process [Example (b)]. This is a scanning electron microscope (SEM) image shown. The one-part solution coating [Example (b)] is a form in which the inorganic binder particles are coated and dispersed in the pores between the organic photonic crystal particles, and is formed to a height of 10 μm as a whole, whereas the two-part solution coating [ Comparative Example (b)] is that the inorganic binder particles are not sufficiently dispersed between the organic photonic crystal particles and are coated on the organic photonic crystal particles, so that the inorganic binder particles additionally coated on the organic photonic crystal particles are formed to a height of 6 μm. Indicates what is being done. That is, in order to display the vivid color of the organic/inorganic hybrid photonic crystal film, the inorganic binder particles and the organic photonic crystal particles must have the same or similar heights, and the one-component solution coating [Example (b)] is the inorganic binder The height of the particles and the organic photonic crystal particles were easily formed to be almost the same, but in the case of the two-part solution coating [Comparative Example (b)], it was difficult to control the two particles to a similar height, so that the organic/inorganic hybrid photonic crystal film It is difficult to realize vivid colors.

도 4는, 이액형 용액 공정에 의해 제조된 유/무기 하이브리드 광결정 필름[비교예 (b)]의 코팅 후 측정된 반사율과 일액형 용액 공정에 의해 제조된 유/무기 하이브리드 광결정 필름[실시예 (b)]의 코팅 후 반사율 스펙트럼을 나타낸 것이다. 도 1에 따르면, 상기 일액형 용액 공정에 의해 제조된 유/무기 하이브리드 광결정 필름[실시예 (b)]의 반사율(~30%)은 상기 이액형 용액 공정에 의해 제조된 유/무기 하이브리드 광결정 필름[비교예 (b)]의 반사율(~15%)보다 약 2 배 가량 높음을 알 수 있다. 4 is a reflectance measured after coating of an organic/inorganic hybrid photonic crystal film prepared by a two-part solution process [Comparative Example (b)] and an organic/inorganic hybrid photonic crystal film prepared by a one-component solution process [Example ( b)] shows the reflectance spectrum after coating. According to FIG. 1, the reflectance (~30%) of the organic/inorganic hybrid photonic crystal film [Example (b)] manufactured by the one-component solution process is an organic/inorganic hybrid photonic crystal film manufactured by the two-part solution process. It can be seen that the reflectance (~15%) of [Comparative Example (b)] is about twice as high.

상기 실시예에 의해 제조된 상기 유/무기 하이브리드 광결정 필름은 색 특성 및 내구성이 우수하다. 상기 유기 광결정 필름 자체의 물리적 특성, 예를 들어, 막강도 및 밀착력이 매우 약하므로, 상기 무기 바인더 처리 시 그러한 특성이 매우 향상되는 것을 볼 수 있다. 또한, 상기 유/무기 하이브리드 광결정 필름은 상기 유기 광결정 입자 및 상기 무기 바인더 입자를 모두 포함하므로 높은 내구성 및 내광성을 가지며, 상기 실리카(무기 바인더 입자)에 TiO₂ 입자를 첨가할 경우 광촉매 효과에 의한 방오성 또한 가질 수 있다. The organic/inorganic hybrid photonic crystal film prepared according to the above example has excellent color characteristics and durability. Since the physical properties of the organic photonic crystal film itself, such as film strength and adhesion, are very weak, it can be seen that such properties are greatly improved when the inorganic binder is treated. In addition, since the organic/inorganic hybrid photonic crystal film contains both the organic photonic crystal particles and the inorganic binder particles, it has high durability and light resistance, and when TiO ₂ particles are added to the silica (inorganic binder particles), antifouling properties due to the photocatalytic effect You can also have it.

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The foregoing description of the present application is for illustrative purposes only, and those of ordinary skill in the art to which the present application pertains will be able to understand that it is possible to easily transform it into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present application. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not limiting. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as being distributed may also be implemented in a combined form.

본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present application is indicated by the claims to be described later rather than the detailed description, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present application.

Claims

(a) coating a solution obtained by mixing an organic photonic crystal particle-containing solution with a precursor sol solution of inorganic binder particles on a substrate; And
(b) drying and curing the coated substrate to obtain an organic/inorganic hybrid photonic crystal film
As a method for producing an organic/inorganic hybrid photonic crystal film comprising,
The photonic crystal film is formed by coating the inorganic binder particles in the pores between the organic photonic crystal particles,
The precursor sol solution of the inorganic binder particles contains 10 to 40 parts by weight of a precursor of the inorganic binder particles, and 60 to 90 parts by weight of a mixed solvent of water and alcohol,
In the mixed solvent, the weight ratio of water and alcohol is 0 to 80: 0 to 30, except that the weight ratio of water and alcohol is both 0,
Method for producing an organic/inorganic hybrid photonic crystal film.

The method of claim 1,
The organic photonic crystal particle-containing solution comprises 10 parts by weight to 30 parts by weight of organic photonic crystal particles and 70 parts by weight to 90 parts by weight of a solvent, an organic/inorganic hybrid photonic crystal film production method.

The method of claim 1,
The organic photonic crystal particles are polystyrene, polymethyl methacrylate, polybutyl methacrylate, and a method of manufacturing an organic/inorganic hybrid photonic crystal film comprising those selected from the group consisting of a combination thereof.

The method of claim 1,
The inorganic binder particles are silica, alumina, titania, zirconia, vanadium dioxide, and a method of manufacturing an organic/inorganic hybrid photonic crystal film comprising those selected from the group consisting of a combination thereof.

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The method of claim 1,
The mixing volume ratio of the organic photonic crystal particle-containing solution and the precursor sol solution of the inorganic binder particle is 1:9 to 9:1, the method of manufacturing an organic/inorganic hybrid photonic crystal film.

The method of claim 1,
The average size of the organic photonic crystal particles is 100 nm or more,
The average size of the inorganic binder particles is 1 nm to 30 nm, the method of manufacturing an organic/inorganic hybrid photonic crystal film.

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