KR20220064078A - Structural Color Structure And Manufacturing Methods Thereof - Google Patents

Structural Color Structure And Manufacturing Methods Thereof Download PDF

Info

Publication number
KR20220064078A
KR20220064078A KR1020200150213A KR20200150213A KR20220064078A KR 20220064078 A KR20220064078 A KR 20220064078A KR 1020200150213 A KR1020200150213 A KR 1020200150213A KR 20200150213 A KR20200150213 A KR 20200150213A KR 20220064078 A KR20220064078 A KR 20220064078A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
structural color
substrate
color
ink
nozzle
Prior art date
Application number
KR1020200150213A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
표재연
설승권
배종천
Original Assignee
한국전기연구원
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 한국전기연구원 filed Critical 한국전기연구원
Priority to KR1020200150213A priority Critical patent/KR20220064078A/en
Priority to PCT/KR2021/014176 priority patent/WO2022102991A1/en
Publication of KR20220064078A publication Critical patent/KR20220064078A/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00Inks
    • C09D11/02Printing inks
    • C09D11/03Printing inks characterised by features other than the chemical nature of the binder
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41MPRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M3/00Printing processes to produce particular kinds of printed work, e.g. patterns
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41MPRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M3/00Printing processes to produce particular kinds of printed work, e.g. patterns
    • B41M3/006Patterns of chemical products used for a specific purpose, e.g. pesticides, perfumes, adhesive patterns; use of microencapsulated material; Printing on smoking articles
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00Inks
    • C09D11/02Printing inks
    • C09D11/10Printing inks based on artificial resins
    • C09D11/106Printing inks based on artificial resins containing macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00Inks
    • C09D11/50Sympathetic, colour changing or similar inks

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Pest Control & Pesticides (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)

Abstract

The present invention relates to a structural color structure. The present invention provides a structural color structure. Provided is a structural color structure including a plurality of structural color elements arranged on a substrate at a predetermined pitch, wherein the plurality of structural color elements include one end and the other end contacting a substrate, and a part of the plurality of structural color elements is a first structural color element including a direction changing part which extends upward from the contact point with the substrate and bends to a direction in parallel with the substrate. According to the present invention, a structural color structure with high resolution can be implemented.

Description

구조색상 구조체 및 그 제조방법{Structural Color Structure And Manufacturing Methods Thereof}Structural Color Structure And Manufacturing Methods Thereof

본 발명은 나노 구조의 구조색상 구조체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 3차원 프린팅에 의해 제조되는 구조색상 구조체 및 그 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a nano-structured color structure and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a color structure manufactured by 3D printing and a method for manufacturing the same.

구조색상(Structural Color)이란, 빛의 파장수준에서 규칙적으로 반복되는 나노구조에 의해 특정 파장의 빛만 회절 되어 나타나는 반사 색상을 말한다. 자연에서는 곤충의 갑각, 조류의 깃털, 인간의 안구 등에서 나노구조에 의한 구조색상이 다양하게 관찰되지만, 이를 인위적으로 구현하기는 쉽지 않다. 한편, 구조색상은 구동에 에너지가 소비되지 않고, 구조의 변위에 민감하게 색이 변하여 사인 보드, 디스플레이, 센서 등에 활용될 수 있어, 이에 대한 활발한 연구가 진행되고 있다. Structural color refers to a reflection color that appears when only light of a specific wavelength is diffracted by a nanostructure that is regularly repeated at the wavelength level of light. In nature, various structural colors due to nanostructures are observed in insect carapaces, bird feathers, and human eyes, but it is not easy to artificially implement them. On the other hand, the structure color does not consume energy to drive, and the color changes sensitively to the displacement of the structure, so that it can be used for a sign board, a display, a sensor, etc., and active research is being conducted on this.

종래, 구조색상을 구현하기 위하여 다양한 방법이 시도되고 있다. 예를 들어, 크기가 일정한 나노입자를 액체의 표면장력 등의 도움으로 배열하는 방법(Langmuir-Blodgett 등), 반도체 노광 공정으로 평평한 표면을 나노구조로 식각하는 방법, 광경화 고분자 액상에 국지적으로 빛을 조사하여 나노구조로 경화시키는 방법 등을 들 수 있다. Conventionally, various methods have been tried to implement the structural color. For example, a method of arranging nanoparticles of a certain size with the aid of surface tension of a liquid (Langmuir-Blodgett et al.), a method of etching a flat surface into a nanostructure by a semiconductor exposure process, and a method of localizing light in a liquid phase of a photocurable polymer and a method of curing it into a nanostructure by irradiating it.

그러나, 이와 같은 종래의 구조색상 구현 방법은 구조색상을 원하는 지점에 구현하는 것이 어렵고 또한, 특정 재료에 국한되어 다양한 재료의 표면에 구현하는 것은 매우 어려운 것으로 알려져 있다. 이에 따라, 전자기기, 광소자, 디스플레이 등의 첨단 제품으로 응용이 어렵다는 단점이 있다. 또, 전술한 종래기술은 정해진 나노입자를 사용하기 때문에 색상조절이 제한이 있고, 시행을 위해 매우 고가의 장비와 제반 재료를 필요로 하는 등의 제약이 있다. However, it is known that it is difficult to implement the structural color at a desired point in the conventional structural color implementation method as described above, and it is very difficult to implement on the surface of various materials because it is limited to a specific material. Accordingly, there is a disadvantage in that it is difficult to apply it to high-tech products such as electronic devices, optical devices, and displays. In addition, the above-described prior art has limitations in color control because it uses predetermined nanoparticles, and requires very expensive equipment and materials for implementation.

(1) "Structural color three-dimensional printing by shrinking photonic crystals", Nature communications (2019)10:4340 (https://doi.org/10.1038/s41467-019-12360-w) (1) “Structural color three-dimensional printing by shrinking photonic crystals”, Nature communications (2019)10:4340 (https://doi.org/10.1038/s41467-019-12360-w) (2) "Large-Scale Noniridescent Structural Color Printing Enabled by Infiltration-Driven Nonequilibrium Colloidal Assembly", Advanced Materials 2018, 1705667(2) “Large-Scale Noniridescent Structural Color Printing Enabled by Infiltration-Driven Nonequilibrium Colloidal Assembly”, Advanced Materials 2018, 1705667 (3) "Structural colour using organized microfibrillation in glassy polymer films", NATURE VOL 570 p363 (2019)(3) “Structural color using organized microfibrillation in glassy polymer films”, NATURE VOL 570 p363 (2019) (4) "Scalable Inkjet-Based Structural Color Printing by Molding Transparent Gratings on Multilayer Nanostructured Surfaces", ACS Nano 2018, 12, p3112-3125 (4) “Scalable Inkjet-Based Structural Color Printing by Molding Transparent Gratings on Multilayer Nanostructured Surfaces”, ACS Nano 2018, 12, p3112-3125

또한, 본 발명은 메니스커스 가이디드 프린팅 기법에 의하여 구조색상을 구현하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a method for realizing a structural color by a meniscus-guided printing technique.

또한, 본 발명은 메니스커스의 표면장력을 이용하여 고해상도의 구조색상 구조체를 구현하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a method for implementing a high-resolution structural color structure by using the surface tension of the meniscus.

또한, 본 발명은 구조 색상을 발현하는 나노 구조 또는 그 구조체를 원하는 재료 표면의 원하는 위치에 직접 인쇄 가능하게 하는 기법을 제공하는 것을 목적으로 한다. Another object of the present invention is to provide a technique capable of directly printing a nanostructure expressing a structural color or a structure thereof at a desired location on a desired surface of a material.

본 발명은 3차원 프린팅 기법을 응용하여 3차원 나노 구조의 구조색상 구조체를 구현하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a method for implementing a three-dimensional nano-structured color structure by applying a three-dimensional printing technique.

또한, 본 발명은 전술한 방법에 의해 구현된 구조색상 구조체 및 그 구조체에 기반한 다양한 물품을 제공하는 것을 목적으로 한다. In addition, an object of the present invention is to provide a structure color structure implemented by the above-described method and various articles based on the structure.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 기판 상에 소정 피치로 배열되는 복수의 구조색상 요소를 포함하는 구조색상 구조체에 있어서, 상기 복수의 구조색상 요소는 상기 기판과 접촉하는 일단 및 타단을 포함하고, 상기 복수의 구조색상 요소 중 일부는, 일단에서 상기 기판과의 접촉점으로부터 상방으로 연장된 후 기판과 평행한 방향으로 구부러지는 방향전환부(turning portion)를 포함하는 제1 구조색상 요소인 것을 특징으로 하는 구조색상 구조체를 제공한다. In order to achieve the above technical object, the present invention provides a structure color structure including a plurality of color structure elements arranged at a predetermined pitch on a substrate, wherein the plurality of color structure elements includes one end and the other end in contact with the substrate and that some of the plurality of structural color elements is a first structural color element including a turning portion extending upward from a point of contact with the substrate at one end and then bent in a direction parallel to the substrate Provides a structure color structure characterized by.

본 발명에서 상기 제1 구조색상 요소는 상기 방향전환부에서 상기 기판과의 사이에 간극을 형성한 채로 제작되는 것이 바람직하다. In the present invention, it is preferable that the first structural color element is manufactured while forming a gap between the direction changing part and the substrate.

본 발명에서 상기 제1 구조색상 요소의 피치는 500~2,000 nm, 500~1,500 nm, 500~1,000 nm, 500~900 nm, 600~2,000 nm, 600~1,500 nm, 600~1,000 nm, 600~900 nm, 700~2,000 nm, 700~1,500 nm, 700~1,000 nm, 800~2,000 nm, 800~1,500 nm 또는 800~1,000 nm인 것이 바람직하다.In the present invention, the pitch of the first structural color element is 500 to 2,000 nm, 500 to 1,500 nm, 500 to 1,000 nm, 500 to 900 nm, 600 to 2,000 nm, 600 to 1,500 nm, 600 to 1,000 nm, 600 to 900 nm, 700-2,000 nm, 700-1,500 nm, 700-1,000 nm, 800-2,000 nm, 800-1,500 nm, or 800-1,000 nm is preferable.

방향전환부에서의 최대 간극은 200 nm~ 2,000 nm. 300~2,000 nm, 400~2,000 nm, 500~2,000 nm, 6,00~2000 nm, 7,00~2000 nm, 200~1,000 nm, 300~1,000 nm, 400~1,000 nm, 500~1,000 nm, 600~1,000 nm, 700~1,000 nm, 200~900 nm, 300~900 nm 또는 400~900 nm 인 것이 바람직하다. The maximum gap at the turning part is 200 nm to 2,000 nm. 300-2,000 nm, 400-2,000 nm, 500-2,000 nm, 6,00-2000 nm, 7,00-2000 nm, 200-1,000 nm, 300-1,000 nm, 400-1,000 nm, 500-1,000 nm, 600 -1,000 nm, 700-1,000 nm, 200-900 nm, 300-900 nm, or 400-900 nm is preferable.

본 발명의 구조색상 구조체는 상기 제1 구조색상 요소의 끝단에서 상기 구조색상 요소 간을 연결하는 연결 요소를 더 포함할 수 있다. The structural color structure of the present invention may further include a connecting element connecting the structural color elements at the end of the first structural color element.

상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 구조색상 요소를 소정 간격으로 인쇄하여 구조색상 구조체를 제조하는 방법에 있어서, 상기 구조색상 요소의 인쇄는, (a) 구조색상 요소의 인쇄를 위한 유전성 물질 및 상기 유전성 물질을 용해 또는 분산하는 용매를 포함하는 잉크를 제공하는 단계; (b) 상기 잉크를 수용하는 노즐을 기판 상의 제1 위치에 접촉하는 단계; (c) 기판에 대한 노즐의 위치를 기판 상방으로 소정 거리 이동시킨 후 상기 기판에 대하여 상기 노즐을 평행한 방향으로 이동시키며 잉크를 토출하는 단계; 및 (d) 상기 기판에 상기 노즐을 접촉시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조색상 구조체 제조방법을 제공한다. In order to achieve the above other technical object, the present invention provides a method for manufacturing a structural color structure by printing structural color elements at predetermined intervals, wherein the printing of the structural color elements comprises: (a) dielectric properties for printing the structural color elements providing an ink comprising a material and a solvent for dissolving or dispersing the dielectric material; (b) contacting a nozzle containing the ink to a first location on the substrate; (c) discharging ink while moving the nozzle relative to the substrate by a predetermined distance upward and then moving the nozzle in a parallel direction with respect to the substrate; and (d) contacting the nozzle to the substrate.

본 발명은 상기 구조색상 요소를 연결하는 연결 요소를 인쇄하는 단계를 더 포함할 수 있다. The present invention may further comprise the step of printing a connecting element connecting the structural color element.

본 발명에서 상기 잉크는 뉴톤 거동을 나타낼 수 있다. In the present invention, the ink may exhibit Newtonian behavior.

또한, 본 발명은 상기 단계 (c)에서 상기 노즐로부터 토출된 잉크는 기판과의 사이에 메니스커스를 형성하고, 메니스커스의 표면 장력에 의해 상기 잉크가 노즐로부터 끊김없이 방출되는 것이 바람직하다. 또한, 이 때 상기 노즐과 기판과의 사이에 형성된 메니스커스의 잉크는 자발적으로 증발하는 것이 바람직하다. In the present invention, it is preferable that the ink discharged from the nozzle in step (c) forms a meniscus between the substrate and the ink, and the ink is continuously discharged from the nozzle by the surface tension of the meniscus. . In addition, at this time, it is preferable that the ink of the meniscus formed between the nozzle and the substrate evaporates spontaneously.

본 발명에 따르면,메니스커스 가이디드 프린팅 기법을 적용하여 구조색상 구조체를 임의의 재질의 기판 상에 원하는 위치에 구현할 수 있게 한다. According to the present invention, it is possible to implement a structure color structure at a desired position on a substrate of any material by applying a meniscus guided printing technique.

또한, 본 발명은 노즐 선단에 형성되는 프린팅 잉크를 메니스커스의 표면장력을 이용하여 토출함으로써 고해상도의 구조색상 구조체를 구현할 수 있게 된다. In addition, according to the present invention, a high-resolution structural color structure can be realized by discharging the printing ink formed at the tip of the nozzle by using the surface tension of the meniscus.

본 발명의 구조색상 구조체는 간판, 센서, 디스플레이 등의 다양한 물품을 구현할 수 있게 한다.The structural color structure of the present invention enables various articles such as signboards, sensors, and displays to be implemented.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 구조체 인쇄를 위한 프린팅 펜(110)의 동작 과정을 개념적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 구조색상 요소의 형성 과정을 모식적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 구조색상 구조체를 형성하는 절차의 일례를 순차적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 구조색상 구조체 패턴을 촬영한 전자현미경 사진이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예인 비교예에 따라 제조된 구조색상 구조체 패턴을 촬영한 전자현미경 사진이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 샘플에 대한 관찰 위치에 따른 회절 시험 결과를 보여주는 사진이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따라 상이한 피치의 구조색상 요소를 갖는 구조색상 구조체의 회절 실험 결과를 보여주는 사진이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 문자 및 이미지를 구현한 예이다.
1 is a diagram conceptually illustrating an operation process of a printing pen 110 for printing a structure according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram schematically illustrating a process of forming a structural color element according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram sequentially illustrating an example of a procedure for forming a color structure structure according to an embodiment of the present invention.
4 is an electron microscope photograph of a structure color structure pattern prepared according to an embodiment of the present invention.
5 is an electron microscope photograph of a structural color structure pattern prepared according to Comparative Example, which is another embodiment of the present invention.
6 is a photograph showing a diffraction test result according to an observation position for a sample prepared according to an embodiment of the present invention.
7 is a photograph showing the results of a diffraction experiment of a structural color structure having different pitches of structural color elements according to another embodiment of the present invention.
8 is an example of implementing text and images according to another embodiment of the present invention.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상술한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail by describing preferred embodiments of the present invention.

도 1은 (a) 내지 (c)는 본 발명의 일실시예에 따른 구조체 인쇄를 위한 프린팅 펜(110)의 동작 과정을 개념적으로 도시한 도면이다. 1 (a) to (c) are diagrams conceptually illustrating an operation process of the printing pen 110 for printing a structure according to an embodiment of the present invention.

도 1의 (a)는 펜(110)의 노즐 선단이 기판(10)과 노즐과 접촉하는 초기 상태를 도시한다. 상기 펜(110)의 내부에는 잉크가 저장되어 있다. 상기 잉크는 구조체 형성 물질(32)이 용해 또는 분산된 용매(34)를 포함한다. 또한, 부가적으로 상기 잉크는 분산제 또는 결합제를 더 포함할 수 있다. 1A illustrates an initial state in which the tip of the nozzle of the pen 110 comes into contact with the substrate 10 and the nozzle. Ink is stored inside the pen 110 . The ink includes a solvent 34 in which the structure-forming material 32 is dissolved or dispersed. In addition, the ink may further include a dispersant or a binder.

본 발명에서 상기 구조체 형성 물질(32)은 유전성 물질(dielectric material)을 포함하는 것이 바람직하다. 예컨대, 폴리스티렌, PMMA(Poly methyl methacrylate), PET(polyethylene terephthalate), PVDF (polyvinylidene fluoride), PCL(polycaprolactone) 등의 고분자 물질과, Silicon Dioxide, 등의 무기물이 사용될 수 있다. 전술한 고분자 물질을 구조체 형성 물질로 할 경우 본 발명에서 상기 잉크 중의 구조체 형성 물질의 농도는 0.2~5.0 wt% 범위 내에서 적절히 선택될 수 있다.In the present invention, the structure-forming material 32 preferably includes a dielectric material. For example, a polymer material such as polystyrene, poly methyl methacrylate (PMMA), polyethylene terephthalate (PET), polyvinylidene fluoride (PVDF), or polycaprolactone (PCL), and an inorganic material such as silicon dioxide may be used. When the above-described polymer material is used as the structure-forming material, the concentration of the structure-forming material in the ink in the present invention may be appropriately selected within the range of 0.2 to 5.0 wt%.

또한, 본 발명에서 상기 구조체 형성 물질로는산화물, 질화물 또는 탄화물과 같은 무기 화합물이 사용될 수 있다. In addition, as the structure-forming material in the present invention, an inorganic compound such as oxide, nitride, or carbide may be used.

본 발명에서 상기 용매로는 자일렌, 톨루엔, 클로로벤젠, 아세톤 등과 같은 최소한 1종 이상의 휘발성 유기 용매가 사용될 수 있다. In the present invention, the solvent includes at least one or more volatile substances such as xylene, toluene, chlorobenzene, acetone, and the like. Organic solvents may be used.

도 1의 (a) 상태로부터 펜(110)이 상방으로 소정 간격 이동하면, 상기 노즐과 상기 기판 사이에 잉크의 메니스커스(B)가 형성된다. 이 상태에서 상기 펜(110)이 상방으로 소정 속도로 이동하면, 상기 노즐로부터 잉크가 방출된다. 이 때, 노즐측에는 용액 상태의 잉크에 의한 표면 장력이 작용하는 메니스커스(B)가 형성되고, 기판측에는 용매(24)의 증발에 의해 구조체 형성 물질을 포함하는 구조물(A)이 형성된다. 본 발명에서 메니스커스(B)의 용매는 높은 비표면적을 가져 상온에서도 자발적으로 증발(evaporation)할 수 있다. 물론, 경우에 따라 본 발명에서 상기 펜의 동작 과정에 적절한 가열 수단이 부가되는 것을 배제하는 것은 아니다. 본 발명에서 상기 메니스커스의 형성과 용매의 증발은 거의 동시에 발생하며 매우 짧은 시간에 구조체 형성 물질을 남기게 된다. 구조체 형성 물질은 고형화 된 폴리머로서 스스로 지지될 수 있다. When the pen 110 moves upward by a predetermined interval from the state of FIG. 1A , a meniscus B of ink is formed between the nozzle and the substrate. In this state, when the pen 110 moves upward at a predetermined speed, ink is discharged from the nozzle. At this time, the meniscus B to which the surface tension of the ink in solution acts is formed on the nozzle side, and the structure A including the structure forming material is formed on the substrate side by evaporation of the solvent 24 . In the present invention, the solvent of the meniscus (B) has a high specific surface area and can be spontaneously evaporated even at room temperature. Of course, according to the present invention, it is not excluded that an appropriate heating means is added to the operation process of the pen. In the present invention, the formation of the meniscus and evaporation of the solvent occur almost simultaneously, leaving the structure-forming material in a very short time. The structure-forming material may support itself as a solidified polymer.

본 발명에서 용매의 증발을 위한 높은 비표면적을 제공하도록 메니스커스의 폭은 적절한 범위 내에서 유지된다. 본 발명에서 메니스커스의 폭은 노즐의 구경(aperture)과 노즐의 이동 속도에 의존한다. 또한, 잉크 입자가 메니스커스의 관로 내에서 유동하기 때문에, 결과적인 패턴의 선폭은 메니스커스의 폭(d)과 동일하거나 작은 값을 갖는다. In the present invention, the width of the meniscus is maintained within an appropriate range to provide a high specific surface area for evaporation of the solvent. In the present invention, the width of the meniscus depends on the aperture of the nozzle and the moving speed of the nozzle. Also, since the ink particles flow in the conduit of the meniscus, the line width of the resulting pattern has a value equal to or smaller than the width d of the meniscus.

다시 도 1을 참조하면, 소정 이동 속도(v)에서 메니스커스는 소정 크기의 폭(d)을 갖는다. 그러나, 이동 속도가 증가하면 메니스커스의 폭은 보다 작은 값을 갖는다. Referring back to FIG. 1 , at a predetermined moving speed v, the meniscus has a predetermined width d. However, as the moving speed increases, the width of the meniscus has a smaller value.

본 발명의 일실시예에서 구조체 패턴의 끊김 없는 프린팅을 위하여 잉크의 유동 특성이 제어될 필요가 있다. 이 때, 본 발명에서는 구조체 형성 물질 또는 부가적인 결합제 또는 분산제의 함량을 조절함으로써 잉크의 유동 특성을 제어할 수 있다. 본 발명에서 상기 잉크는 뉴톤 거동을 나타낼 수 있다. 이와 달리, 구조체 형성 물질의 농도를 변경하거나 부가적인 유동 조절제(rheological modifier)를 도입하여 잉크의 유동 특성을 제어할 수 있음은 물론이다. In one embodiment of the present invention, it is necessary to control the flow characteristics of the ink for seamless printing of the structure pattern. At this time, in the present invention, the flow characteristics of the ink can be controlled by adjusting the content of the structure-forming material or the additional binder or dispersant. In the present invention, the ink may exhibit Newtonian behavior. Alternatively, it is of course possible to control the flow characteristics of the ink by changing the concentration of the structure-forming material or introducing an additional rheological modifier.

도 1의 (c)는 기판(10) 상방으로의 펜의 이동에 따른 잉크의 토출, 자발적 증발(evaporation)과 패턴의 생성 과정을 도시하고 있지만, 기판(10)과 평행한 방향으로의 펜이 이동할 때에도 잉크의 토출, 자발적 증발 및 패턴 생성의 과정은 동일한 방식으로 설명될 수 있다.Although FIG. 1C shows the process of ejection of ink, spontaneous evaporation, and pattern generation according to the movement of the pen upwards on the substrate 10 , the pen in a direction parallel to the substrate 10 is The processes of ejection of ink, spontaneous evaporation, and pattern generation even when moving can be described in the same manner.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 구조색상 요소의 형성 과정을 모식적으로 도시한 도면이다.2 is a diagram schematically illustrating a process of forming a structural color element according to an embodiment of the present invention.

먼저, 잉크를 수용한 노즐(nozzle)을 기판(substrate) 상의 소정 위치로 이동한 후, 도 2의 (1)에 도시된 바와 같이 노즐을 기판 표면과 접촉시킨다. 본 발명에서 기판으로 사용 가능한 재질은 특별히 한정되지 않는다. 상기 기판으로는 쿼츠, 실리콘, 유리와 같은 무기물 기판이나, PET와 같은 고분자 수지 기판이 사용될 수 있다. 기판 재질은 사용 용도에 따라 선정할 수 있는데, 예컨대 투명 디스플레이 장치의 구현을 위해서는 투명 재질의 기판을 사용할 수 있다.First, a nozzle containing ink is moved to a predetermined position on a substrate, and then the nozzle is brought into contact with the substrate surface as shown in FIG. 2 ( 1 ). Materials that can be used as the substrate in the present invention are not particularly limited. As the substrate, an inorganic substrate such as quartz, silicon, or glass, or a polymer resin substrate such as PET may be used. The substrate material may be selected according to the intended use. For example, a substrate made of a transparent material may be used to implement a transparent display device.

다음 도 2의 (2)에 도시된 바와 같이, 노즐을 기판 표면으로부터 상방으로 소정 거리 당김 동작을 수행한다. 이 때, 노즐로부터 잉크가 배출되고, 배출된 잉크는 노즐측에 용액 상태의 잉크에 의한 표면 장력이 작용하는 메니스커스를 형성하고, 기판측에 용매(24)의 증발에 의해 구조체 형성 물질을 남긴다. 이 때, 당김 거리는 특별한 제한은 없으나, 1~3 μm 인 것이 바람직하다. 상방 이동거리가 너무 짧으면 메니스커스가 기판으로부터 완전히 이격되지 않아서 나노 크기의 패턴의 구현이 어렵고, 상방 이동거리가 너무 길면 후속되는 평행 이동의 단계에서 평행한 패턴을 제작하기 어렵게 된다. 도 2의 도면들에서 화살표는 기판에 대한 노즐의 상대적인 운동 방향을 표시하는데, 여기서는 노즐이 움직이는 경우를 설명하고 있지만, 이와 달리 기판 또는 기판을 지지하는 스테이지가 노즐에 대하여 반대 방향으로 움직일 수 있음은 물론이다. Next, as shown in FIG. 2 (2), the nozzle is pulled upward a predetermined distance from the substrate surface is performed. At this time, the ink is discharged from the nozzle, and the discharged ink forms a meniscus in which surface tension by the ink in solution acts on the nozzle side, and the structure forming material is formed by evaporation of the solvent 24 on the substrate side. leave it At this time, the pulling distance is not particularly limited, but is preferably 1-3 μm. If the upward movement distance is too short, the meniscus is not completely separated from the substrate, making it difficult to implement a nano-sized pattern. If the upward movement distance is too long, it is difficult to produce a parallel pattern in the subsequent parallel movement step. In the drawings of FIG. 2, arrows indicate the relative movement direction of the nozzle with respect to the substrate. Here, a case in which the nozzle is moved is described, but otherwise, the substrate or the stage supporting the substrate may move in the opposite direction with respect to the nozzle. Of course.

다음으로, 도 2의 (3)에 도시된 바와 같이, 기판 상의 원하는 위치까지 노즐을 기판과 실질적으로 평행한 방향으로 이동시킨다. 이 과정에서 잉크의 메니스커스는 유지되며, 잉크는 끊김없이 방출되고, 용매의 증발 및 구조체 패턴의 형성이 이루어진다. Next, as shown in (3) of FIG. 2, the nozzle is moved in a direction substantially parallel to the substrate to a desired position on the substrate. In this process, the meniscus of the ink is maintained, the ink is continuously released, and the solvent is evaporated and the structure pattern is formed.

이어서, 도 2의 (4)에 도시된 바와 같이, 기판 상의 소정 위치에서 노즐을 하방으로 이동함으로써 구조색상 요소의 인쇄를 완료한다. Then, as shown in FIG. 2 ( 4 ), the printing of the structural color element is completed by moving the nozzle downward at a predetermined position on the substrate.

도 2를 참조하여 설명한 바와 같이, 본 발명에서 구조색상 요소는 3차원 인쇄 구조물이다. 본 발명에서 구조색상 요소의 일단(시작단)에는 기판 상방으로의 이동과 연이은 기판 평행한 방향으로의 이동에 의해 방향전환부가 형성된다. 그 결과 상기 방향전환부의 하부에는 구조색상 요소와 기판 사이에 간극이 발생한다. 앞서 설명한 실시예에서 기판과의 간극은 점차적 또는 급격히 감소하여 구조색상 요소의 타단(종단)에서 소멸된다. 본 발명에서 방향전환부에서의 최대 간극은 구조색상 요소의 크기에 따라 달라질 수 있지만, 3 μm 이내에서 설정될 수 있다. As described with reference to FIG. 2 , in the present invention, the structural color element is a three-dimensional printed structure. In the present invention, a direction change portion is formed at one end (start end) of the structural color element by moving upwards of the substrate and moving in a direction parallel to the substrate. As a result, there is a gap between the structural color element and the substrate under the turning portion. In the above-described embodiment, the gap with the substrate is gradually or sharply decreased to disappear at the other end (end) of the structural color element. In the present invention, the maximum gap in the turning part may vary depending on the size of the structural color element, but 3 It can be set within μm.

본 발명에서 구조색상 요소는 구조색상 구조체를 구성하는 단위 요소를 의미한다. 도 2에서 설명한 구조색상 요소는 시작단과 종단을 갖는 1차원의 직선 패턴으로 설명되었다. 그러나, 본 발명에서 구조색상 요소는 다양한 형상을 포함할 수 있다. In the present invention, the structural color element means a unit element constituting the structural color structure. The structural color element described in FIG. 2 was described as a one-dimensional linear pattern having a starting end and an end. However, in the present invention, the structural color element may include various shapes.

본 발명에서 상기 구조색상 요소는 소정 간격으로 반복되어 구조색상 구조체를 형성할 수 있다. 본 발명에서 반복은 주기적 또는 비주기적일 수 있다. 예컨데, 복수의 선이 일정한 간격으로 배열된 회절격자(diffraction grating) 패턴은 구조색상 구조체의 일례이다. 본 발명에서, 상기 구조색상 구조체를 구성하는 복수의 구조색상 요소들은 서로 간에 분리될 수 있다. 물론, 본 발명에서 구조색상 구조체를 구성하는 복수의 구조색상 요소들은 연결될 수 있다. 이 경우, 구조색상 요소의 연결을 위한 연결 요소들이 사용될 수 있다. In the present invention, the structural color elements may be repeated at predetermined intervals to form a structural color structure. In the present invention, the repetition may be periodic or aperiodic. For example, a diffraction grating pattern in which a plurality of lines are arranged at regular intervals is an example of a structural color structure. In the present invention, a plurality of structural color elements constituting the structural color structure may be separated from each other. Of course, in the present invention, a plurality of structural color elements constituting the structural color structure may be connected. In this case, connecting elements for connecting the structural color elements can be used.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 도 2의 구조색상 요소를 이용하여 구조색상 구조체를 형성하는 절차의 일례를 순차적으로 도시한 도면이다. 각 도면 상단의 박스는 각 단계에서 기판 상면에서 바라 본 모습을 도시한 도면이다. 3 is a diagram sequentially illustrating an example of a procedure for forming a structural color structure using the structural color element of FIG. 2 according to an embodiment of the present invention. The box at the top of each drawing is a view showing the view from the upper surface of the substrate in each step.

도 3의 (1) 내지 (4)를 참조하면, 도 2에서 설명한 것과 마찬가지 방법으로 구조색상 요소(e1)이 형성된다. 이어서, 도 3의 (5) 내지 (7)에 도시된 작업을 순차 수행함으로써 구조색상 요소(e1)에 수직한 방향으로 연결 요소(e2)가 형성된다. 도면에서, 사선 방향의 화살표는 지면에 수직한 방향으로의 노즐 이동을 표현하는 것이다. Referring to FIGS. 3 (1) to (4), the structural color element e1 is formed in the same manner as described in FIG. 2 . Then, the connecting element e2 is formed in a direction perpendicular to the structural color element e1 by sequentially performing the operations shown in (5) to (7) of FIG. 3 . In the drawing, an arrow in an oblique direction represents the nozzle movement in a direction perpendicular to the ground.

뒤이어, (8) 내지 (10)에 의한 구조색상 요소, (11) 내지 (13)에 의한 연결 요소, (14) 내지 (16)에 의한 구조색상 요소, (17) 및 (18)에 의한 연결 요소의 형성이 이루어지고 있다.Then, the structural color element according to (8) to (10), the connecting element according to (11) to (13), the structural color element according to (14) to (16), the connection according to (17) and (18) The formation of elements is taking place.

이와 같이, 연결 요소를 사용함으로써 구조색상 요소가 단절되지 않고 연속적 반복적으로 배열될 수 있다. In this way, by using the connecting element, the structural color element can be continuously and repeatedly arranged without being interrupted.

본 발명에서 상기 구조색상 요소의 피치는 500~2,000 nm, 500~1,500 nm, 500~1,000 nm, 500~900 nm, 600~2,000 nm, 600~1,500 nm, 600~1,000 nm, 600~900 nm, 700~2,000 nm, 700~1,500 nm, 700~1,000 nm, 800~2,000 nm, 800~1,500 nm 또는 800~1,000 nm인 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에서 상기 방향전환부에서의 최대 간극은 200 nm~ 2,000 nm. 300~2,000 nm, 400~2,000 nm, 500~2,000 nm, 600~2,000 nm, 7,00~2,000 nm, 200~1,000 nm, 300~1,000 nm, 400~1,000 nm, 500~1,000 nm, 600~1,000 nm, 700~1,000 nm, 200~900 nm, 300~900 nm 또는 400~900 nm 인 것이 바람직하다.In the present invention, the pitch of the structural color element is 500 to 2,000 nm, 500 to 1,500 nm, 500 to 1,000 nm, 500 to 900 nm, 600 to 2,000 nm, 600 to 1,500 nm, 600 to 1,000 nm, 600 to 900 nm, 700 to 2,000 nm, 700 to 1,500 nm, 700 to 1,000 nm, 800 to 2,000 nm, 800 to 1,500 nm, or 800 to 1,000 nm is preferable. In addition, in the present invention, the maximum gap in the direction changing part is 200 nm to 2,000 nm. 300-2,000 nm, 400-2,000 nm, 500-2,000 nm, 600-2,000 nm, 7,00-2,000 nm, 200-1,000 nm, 300-1,000 nm, 400-1,000 nm, 500-1,000 nm, 600-1,000 nm, 700-1,000 nm, 200-900 nm, 300-900 nm, or 400-900 nm is preferable.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 상술한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.

<잉크의 제조><Production of Ink>

자일렌을 용매로 하여 1.6 mg/ml 농도의 폴리스티렌 분말을 용해하여 잉크를 제조하였다. 제조된 잉크는 원활한 자발 토출을 위해 매우 낮은 농도로 설계되어, 용액의 점도가 매우 낮은 경우에 나타나는 뉴턴 거동을 나타내었다.An ink was prepared by dissolving polystyrene powder having a concentration of 1.6 mg/ml using xylene as a solvent. The prepared ink was designed at a very low concentration for smooth spontaneous ejection, and exhibited Newtonian behavior when the viscosity of the solution was very low.

<실시예 1 : 구조색상 구조체의 제조><Example 1: Preparation of structural color structure>

노즐 팁의 개구(aperture) 직경이 600 nm인 글라스 마이크로 피펫을 수터 인스트루먼트사의 P-2000 노즐 풀러(nozzle puller)를 이용하여 제작하였다. 상기 마이크로 피펫을 노즐로하여 쿼츠 기판 상에 평행한 구조색상 요소의 배열을 제작하였다. 구체적으로, 실험예 1에서 제조된 잉크를 마이크로 피펫에 충진한 후, 도 3과 관련하여 설명한 바와 같이, 방향전환부 구조를 갖는 구조색상 요소 및 연결 요소가 반복 배열되는 구조체 패턴을 형성하였다. A glass micropipette having a nozzle tip aperture diameter of 600 nm was manufactured using a P-2000 nozzle puller from Sutter Instruments. An array of parallel structural color elements was fabricated on a quartz substrate using the micropipette as a nozzle. Specifically, after filling the micropipette with the ink prepared in Experimental Example 1, as described with reference to FIG. 3 , a structure pattern in which a structural color element having a structure of a direction change part and a connecting element are repeatedly arranged was formed.

도 4는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 구조색상 구조체 패턴을 촬영한 전자현미경 사진이다. 도 4에서 (a)는 구조체 패턴 전체 사진, (b)는 방향전환부 확대 사진, (c)는 방향전환부 간극을 보여주는 측면 사진이다. 4 is an electron microscope photograph of a structure color structure pattern prepared according to an embodiment of the present invention. In FIG. 4, (a) is a photograph of the entire structure pattern, (b) is an enlarged photograph of the direction turning part, and (c) is a side view showing the gap of the direction turning part.

도 4를 참조하면, 1 μm 미만의 미세 선폭을 갖는 구조색상 요소 및 연결 요소가 지그재그 형상으로 배열되어 있다. 또한, 방향전환부 근처에는 기판과 구조색상 요소 사이에 1 μm 미만의 최대 간극(δ)을 확인할 수 있다. 구조색상 요소는 방향전환부 근처에서 최대 간극을 형성한 후 종단부(종점)를 향하여 갈수록 하향하면서 간극은 감소하고, 종단부(종점)에서는 기판과 접촉 상태에 이르고 있음을 알 수 있다. Referring to FIG. 4 , structural color elements and connecting elements having a fine line width of less than 1 μm are arranged in a zigzag shape. In addition, a maximum gap (δ) of less than 1 μm between the substrate and the structural color element can be identified near the turning portion. It can be seen that the structural color element forms a maximum gap near the turning part, and then the gap decreases as it goes down toward the end part (end point), and it is in contact with the substrate at the end part (end point).

제조된 구조체의 구조색상 요소의 선폭은 600 nm이고, 피치는 1500 nm 였다. The line width of the structural color element of the prepared structure was 600 nm, and the pitch was 1500 nm.

<비교예><Comparative example>

실시예 1과 마찬가지의 잉크를 사용하여 구조체 패턴을 형성하되, 구조색상 요소의 시점 및 종점에서의 상방 및 하방 이동을 생략하여 기판의 수평 방향으로만 노즐을 이동시켜 방향전환부를 구비하지 않는 구조색상 구조체 패턴을 형성하였다. 이 때, 각 샘플에서 구조색상 요소의 피치를 달리하였다. A structure pattern is formed using the same ink as in Example 1, but by omitting the upward and downward movement at the starting and ending points of the structural color element, the nozzle is moved only in the horizontal direction of the substrate, and the direction changing part is not provided. A structure pattern was formed. At this time, the pitch of the structural color elements in each sample was different.

도 5는 비교예에 따른 구조색상 구조체 패턴을 촬영한 전자현미경 사진이다. 도 5의 (a) 내지 (d)는 각각 피치 1 μm, 1.5 μm, 2.0 μm, 2.5 μm샘플에 대응한다. 5 is an electron microscope photograph of a structure color structure pattern according to a comparative example. 5 (a) to (d) correspond to samples with pitches of 1 μm, 1.5 μm, 2.0 μm, and 2.5 μm, respectively.

도 5로부터 피치 2.0 μm 이하의 샘플들에서는 구조체의 구조색상 요소가 식별되지 않으며, 2.0 μm 샘플에서 비로소 구조색상 요소가 식별됨을 확인할 수 있다.From FIG. 5 , it can be confirmed that the structural color element of the structure is not identified in the samples with a pitch of 2.0 μm or less, and the structural color element is identified only in the 2.0 μm sample.

<실험예 2><Experimental Example 2>

실시예 1에서 제조된 구조색상 구조체 샘플을 광원에 대하여 틸트하면서 반사 색상을 관찰하였다. 샘플, 광원 및 카메라(관찰자)는 도 6의 (a)와 같이 배치하였고, θ 및 φ를 변화시키면서 샘플을 관찰하였다. 여기서, θ는 광원(Light)과 관찰자(Observation)가 이루는 각도이고, φ는 구조색상 나노 구조체의 구조색상 요소들이 수직 방향과 이루는 각도이다.The reflection color was observed while tilting the structural color structure sample prepared in Example 1 with respect to the light source. A sample, a light source, and a camera (observer) were arranged as shown in FIG. 6(a), and the sample was observed while changing θ and φ. Here, θ is the angle between the light source (Light) and the observer (Observation), and φ is the angle formed by the structural color elements of the structural color nanostructure in the vertical direction.

도 6의 (b)는 관찰자 위치의 카메라에서 샘플을 관찰한 사진이다. 도 6의 (b)를 참조하면, 배치가 달라짐에 따라 적색(Red)으로부터 청색(Blue)에 이르기까지 상이한 파장의 회절광(반사광)을 관측할 수 있다. 이 때, 광원으로부터 입사된 광에 대하여 구조색상 구조체의 복수의 구조색상 요소는 회절 격자처럼 작용하며, 이 때 회절광의 파장은 브래그 법칙에 따른다. 즉, 입사광에 대한 구조색상 구조체의 상대적 배치에 따라 회절광은 구조색상 구조체의 피치 보다 훨씬 작은 파장으로 나타나게 된다. Figure 6 (b) is a photograph of observing the sample by the camera at the observer's position. Referring to FIG. 6B , diffracted light (reflected light) having different wavelengths from red to blue may be observed as the arrangement is changed. At this time, with respect to the light incident from the light source, the plurality of structural color elements of the structural color structure act like a diffraction grating, and the wavelength of the diffracted light follows Bragg's law. That is, the diffracted light appears with a wavelength much smaller than the pitch of the color structure structure according to the relative arrangement of the structure color structure with respect to the incident light.

<실시예 2><Example 2>

하나의 기판 상에 각기 다른 피치를 갖는 구조색상 요소군을 인쇄하여 구조색상 구조체를 제조하였다. 인쇄된 구조색상 요소의 피치를 도 7의 (a)에 도시하였다. 도시된 바와 같이, 구조색상 요소군의 피치(Λ)는 900~1900 nm로 달리하였다. 또한, 하나의 구조색상 요소군은 전체 길이가 총 20 μm가 되도록 구조색상 요소의 개수를 적절히 설정하여 형성하였다. A structural color structure was prepared by printing a group of structural color elements having different pitches on a single substrate. The pitch of the printed structural color elements is shown in Fig. 7(a). As shown, the pitch (Λ) of the structural color element group was varied from 900 to 1900 nm. In addition, one structural color element group was formed by appropriately setting the number of structural color elements so that the total length was 20 μm.

제조된 구조색상 구조체를 도 6의 (a) 배치에서 θ=23° 및 φ=0° 조건에서 관찰하였다. 도 7의 (b)를 참조하면, 구조색상 요소군의 피치가 다르기 때문에 각 요소군의 피치에 따라 각기 다른 색상을 회절광을 관측할 수 있음을 알 수 있다. The prepared structure color structure was observed under the conditions of θ=23° and φ=0° in the arrangement of FIG. 6 (a). Referring to (b) of FIG. 7 , since the pitches of the structural color element groups are different, it can be seen that diffracted light of different colors can be observed according to the pitch of each element group.

<실시예 3><Example 3>

도 8의 (a) 내지 (c)는 R, G, B 문자를 각기 다른 피치의 구조색상 요소로 구현한 예를 도시한 사진이다. 도 8의 (a)는 전자 현미경 사진, (b)는 기판 정면에서의 광학 현미경 사진, (c)는 회절광 사진인데, 도 8의 (c)에서 정해진 광원 배치에서 구조색상 요소의 피치에 따라 각각 다른 반사광이 얻어짐을 확인할 수 있다. 8 (a) to (c) are photographs showing an example in which the R, G, and B characters are implemented as structural color elements of different pitches. 8 (a) is an electron micrograph, (b) is an optical micrograph from the front of the substrate, (c) is a diffraction light photograph, according to the pitch of the structural color elements in the light source arrangement determined in FIG. It can be seen that each different reflected light is obtained.

도 8의 (d) 내지 (i)는 구조색상 요소로 모나리자 이미지를 구현한 결과를 보여주는 사진이다. 도 8의 (d)는 원본 이미지 사진, (e)는 이미지가 구현된 기판의 전자현미경 사진이고, (f) 및 (i)는 광원의 배치에 따라 상이한 회절광이 나타남을 보여주는 사진이다. 8 (d) to (i) are photographs showing the results of implementing the Mona Lisa image as a structural color element. (d) of FIG. 8 is a photograph of the original image, (e) is an electron microscope photograph of a substrate on which the image is implemented, and (f) and (i) are photographs showing that different diffracted light appears depending on the arrangement of the light source.

이상, 본 발명의 실시예를 통해 본 발명을 상술하였지만 이상의 설명은 본 발명을 예시한 것으로 본 발명이 이에 한정되는 것이 아니다. 첨부된 청구범위와 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주 되어야 할 것이다. As mentioned above, although the present invention has been described above through the embodiments of the present invention, the above description is by way of illustration of the present invention, and the present invention is not limited thereto. Without departing from the scope of the appended claims and the scope of the present invention, it should be regarded as belonging to the scope of the present invention to the extent that various modifications can be made by any person skilled in the art to which the present invention pertains.

Claims (10)

기판 상에 소정 피치로 배열되는 복수의 구조색상 요소를 포함하는 구조색상 구조체에 있어서,
상기 복수의 구조색상 요소는 상기 기판과 접촉하는 일단 및 타단을 포함하고,
상기 복수의 구조색상 요소 중 일부는,
일단에서 상기 기판과의 접촉점으로부터 상방으로 연장된 후 기판과 평행한 방향으로 구부러지는 방향전환부를 포함하는 제1 구조색상 요소인 것을 특징으로 하는 구조색상 구조체.
A structural color structure comprising a plurality of structural color elements arranged at a predetermined pitch on a substrate,
The plurality of structural color elements include one end and the other end in contact with the substrate,
Some of the plurality of structural color elements,
A structural color structure, characterized in that it is a first structural color element including a turning portion extending upward from a point of contact with the substrate at one end and then bent in a direction parallel to the substrate.
제1항에 있어서,
상기 제1 구조색상 요소는 상기 방향전환부에서 상기 기판과의 사이에 간극을 형성하는 것을 특징으로 하는 구조색상 구조체.
According to claim 1,
The structure color structure, characterized in that the first structure color element forms a gap between the direction turning portion and the substrate.
제1항에 있어서,
상기 제1 구조색상 요소의 피치는 700~2,000 nm인 것을 특징으로 하는 구조색상 구조체.
According to claim 1,
The structure color structure, characterized in that the pitch of the first structure color element is 700 ~ 2,000 nm.
제1항에 있어서,
상기 방향전환부에서의 최대 간극은 200 ~ 2,000 nm인 것을 특징으로 하는 구조색상 구조체.
According to claim 1,
The structure color structure, characterized in that the maximum gap in the direction changing part is 200 ~ 2,000 nm.
제1항에 있어서,
상기 제1 구조색상 요소의 끝단에서 상기 구조색상 요소 간을 연결하는 연결 요소를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구조색상 구조체.
According to claim 1,
Structure color structure, characterized in that it further comprises a connecting element for connecting between the structure color elements at the end of the first color structure element.
구조색상 요소를 소정 간격으로 인쇄하여 구조색상 구조체를 제조하는 방법에 있어서,
상기 구조색상 요소의 인쇄는,
(a) 구조색상 요소의 인쇄를 위한 유전성 물질 및 상기 유전성 물질을 용해 또는 분산하는 용매를 포함하는 잉크를 제공하는 단계;
(b) 상기 잉크를 수용하는 노즐을 기판 상의 제1 위치에 접촉하는 단계;
(c) 기판에 대한 노즐의 위치를 기판 상방으로 소정 거리 이동시킨 후 상기 기판에 대하여 상기 노즐을 평행한 방향으로 이동시키며 잉크를 토출하는 단계; 및
(d) 상기 기판에 상기 노즐을 접촉시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조색상 구조체 제조방법
A method for producing a structural color structure by printing structural color elements at predetermined intervals, the method comprising:
The printing of the structural color element is
(a) providing an ink comprising a dielectric material for printing a structural color element and a solvent dissolving or dispersing the dielectric material;
(b) contacting a nozzle containing the ink to a first location on the substrate;
(c) discharging ink while moving the nozzle relative to the substrate by a predetermined distance upward and then moving the nozzle in a parallel direction with respect to the substrate; and
(d) method for manufacturing a structure color structure comprising the step of contacting the nozzle to the substrate
제6항에 있어서,
상기 구조색상 요소를 연결하는 연결 요소를 인쇄하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구조색상 구조체 제조방법.
7. The method of claim 6,
The method for manufacturing a structure color structure, characterized in that it further comprises the step of printing a connecting element connecting the structure color element.
제6항에 있어서,
상기 잉크는 뉴톤 거동을 나타내는 것을 특징으로 하는 구조색상 구조체의 제조방법.
7. The method of claim 6,
The method of manufacturing a structural color structure, characterized in that the ink exhibits Newtonian behavior.
제6항에 있어서,
상기 단계 (c)에서 상기 노즐로부터 토출된 잉크는 기판과의 사이에 메니스커스를 형성하고, 메니스커스의 표면 장력에 의해 상기 잉크가 노즐로부터 끊김없이 방출되는 것을 특징으로 하는 구조색상 구조체의 제조방법.
7. The method of claim 6,
In the step (c), the ink discharged from the nozzle forms a meniscus between the substrate and the structure color structure, characterized in that the ink is continuously discharged from the nozzle by the surface tension of the meniscus. manufacturing method.
제9항에 있어서,
상기 노즐과 기판과의 사이에 형성된 메니스커스의 잉크가 증발하는 것을 특징으로 하는 구조색상 구조체의 제조방법.
10. The method of claim 9,
A method of manufacturing a structure color structure, characterized in that the ink of the meniscus formed between the nozzle and the substrate evaporates.
KR1020200150213A 2020-11-11 2020-11-11 Structural Color Structure And Manufacturing Methods Thereof KR20220064078A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200150213A KR20220064078A (en) 2020-11-11 2020-11-11 Structural Color Structure And Manufacturing Methods Thereof
PCT/KR2021/014176 WO2022102991A1 (en) 2020-11-11 2021-10-14 Structural color structure and manufacturing method therefor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200150213A KR20220064078A (en) 2020-11-11 2020-11-11 Structural Color Structure And Manufacturing Methods Thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220064078A true KR20220064078A (en) 2022-05-18

Family

ID=81601476

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200150213A KR20220064078A (en) 2020-11-11 2020-11-11 Structural Color Structure And Manufacturing Methods Thereof

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR20220064078A (en)
WO (1) WO2022102991A1 (en)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102242028B1 (en) * 2014-11-11 2021-04-21 한국전기연구원 Forming Methods of Graphene Nano Patterns, Apparatus Used Therein, And Ink Therefor
KR102190291B1 (en) * 2017-04-28 2020-12-14 한국전기연구원 Ag Ink For 3D Printing And 3D Printing Methods Using The Same
CN107987216B (en) * 2017-11-12 2020-07-28 江门职业技术学院 Photosensitive three-dimensional printing structural color material and preparation method thereof
CN111171341B (en) * 2019-12-31 2021-05-07 浙江大学 Janus liquid drop with structural color based on 3D liquid drop printing and preparation method thereof
CN111688189B (en) * 2020-06-18 2022-04-19 南京工业大学 Method for preparing structural color three-dimensional array pattern based on sessile liquid drops

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
(1) "Structural color three-dimensional printing by shrinking photonic crystals", Nature communications (2019)10:4340 (https://doi.org/10.1038/s41467-019-12360-w)
(2) "Large-Scale Noniridescent Structural Color Printing Enabled by Infiltration-Driven Nonequilibrium Colloidal Assembly", Advanced Materials 2018, 1705667
(3) "Structural colour using organized microfibrillation in glassy polymer films", NATURE VOL 570 p363 (2019)
(4) "Scalable Inkjet-Based Structural Color Printing by Molding Transparent Gratings on Multilayer Nanostructured Surfaces", ACS Nano 2018, 12, p3112-3125

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022102991A1 (en) 2022-05-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Harinarayana et al. Two-photon lithography for three-dimensional fabrication in micro/nanoscale regime: A comprehensive review
Liu et al. Structural color three-dimensional printing by shrinking photonic crystals
US7758919B2 (en) Method of self-assembly and optical applications of crystalline colloidal patterns on substrates
Marlow et al. Opals: status and prospects
US20130146788A1 (en) Method of creating colored materials by fixing ordered structures of magnetite nanoparticles within a solid media
JP2002527335A (en) Three-dimensional periodic structure assemblies on nanometer scale and larger scale
WO2012075033A2 (en) Environmentally responsive optical microstructured hybrid actuator assemblies and applications thereof
Richner et al. Full-spectrum flexible color printing at the diffraction limit
US11745413B2 (en) Methods of nanomanufacturing at fluid interfaces and systems for same
Li et al. Reversibly strain-tunable elastomeric photonic crystals
CN107851684A (en) Nano structural material method and device
Handrea-Dragan et al. Multifunctional structured platforms: from patterning of polymer-based films to their subsequent filling with various nanomaterials
Cui et al. Low-temperature fabrication of single-crystal ZnO nanopillar photonic bandgap structures
KR100957127B1 (en) Method for patterning of hemispherical photonic crystallines and fabrication of photonic crystals with various shapes using photocurable colloidal suspensions
KR20220064078A (en) Structural Color Structure And Manufacturing Methods Thereof
Li et al. Printable structural colors and their emerging applications
Lange et al. Functional 3D photonic films from polymer beads
KR100975658B1 (en) Method for patterning of hemispherical photonic crystallines and fabrication of photonic crystals with various shapes using photocurable colloidal suspensions
KR101463938B1 (en) Method and device of forming structure of photo crystal
JP5445990B2 (en) Organic molecule injection method and apparatus
Schnee et al. Anti-reflective coating by 3D PDMS stamping using two-photon lithography master
Dumanli et al. Biomimetics of Structural Colours: Materials, Methods and Applications
Liu et al. Structural Color 3D Printing By Shrinking Photonic Crystals
Yadav et al. Materials Today Chemistry
He et al. Magnetically responsive photonic nanostructures: making color using magnets