WO2025239461A1 - 반사형 광결정 잉크 조성물, 이를 포함하는 반사형 컬러 변환모듈 및 이를 포함하는 가전기기 - Google Patents

반사형 광결정 잉크 조성물, 이를 포함하는 반사형 컬러 변환모듈 및 이를 포함하는 가전기기

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WO2025239461A1
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ink composition
reflective
dispersion solvent
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김순길
이현
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Definitions

  • the present invention relates to a reflective photonic crystal ink composition, a reflective color conversion module comprising the same, and a home appliance comprising the same.
  • the reflective color conversion display elements there is a display method that uses a photonic crystal of particles dispersed in a medium.
  • a photonic crystal is a three-dimensional structure or particle array arranged within a medium. Light incident on the crystal undergoes Bragg diffraction due to its three-dimensional structure, resulting in the reflection of only light of a specific wavelength. These photonic crystals utilize the property of their structural particle spacing varying with an electric field, enabling them to be used as color-tunable photonic crystal displays.
  • color-variable photonic crystal display devices do not require color filters to implement RGB full colors, and can be implemented thinly while achieving high reflectivity.
  • a technology is used to manufacture a liquid colloidal photonic crystal by dispersing particles of a specific size with a surface charge in a dispersing solvent, and to control the reflected color by applying a magnetic field.
  • the conventional technology has a problem in that it requires long-term hydrophobic surface treatment at high temperatures on the particle surface to improve the dispersibility of photonic crystal particles.
  • the relative permittivity of the dispersion solvent in the reflective photonic crystal ink composition increases, the mobility of the photonic crystal particles increases, and accordingly, the color changing speed becomes faster, the color changing range becomes wider, and the operating voltage becomes lower.
  • One of the technical challenges of the present invention is to provide a reflective photonic crystal ink composition capable of increasing color variable speed and widening color variable range while preventing darkening of a transparent electrode, a reflective color conversion module including the same, and a home appliance including the same.
  • one of the technical tasks of the embodiment is to provide a reflective photonic crystal ink composition capable of reducing the viewing angle dependence on color, a reflective color conversion module including the same, and a home appliance including the same.
  • one of the technical challenges of the embodiment is to solve the problem of color clarity degradation due to irregular reflection of incident light.
  • one of the technical challenges of the embodiment is to solve the problem of having a narrow color variable range.
  • a reflective photonic crystal ink composition includes photonic crystal particles and a dispersion solvent in which the photonic crystal particles are dispersed, and a difference between the refractive index of the dispersion solvent and the refractive index of the photonic crystal particles may be 0.1 or more.
  • the above dispersion solvent includes a benzene-based dispersion solvent, and the dielectric constant of the dispersion solvent may be 2.24 to 35.0.
  • the above dispersion solvent may include at least one of Nitrobenzene, Dichlorobenzene, Chlorobenzene, and Trichlorobenzene containing a functional group of nitrogen dioxide (NO 2 ) or chlorine (Cl-).
  • the above dispersion solvent may include at least one or two or more of Nitrobenzene, Dichlorobenzene, Chlorobenzene, and Trichlorobenzene containing a functional group of nitrogen dioxide (NO 2 ) or chlorine (Cl-).
  • the refractive index of the above dispersion solvent may be 1.52 to 1.57.
  • the difference between the refractive index of the above-mentioned dispersion solvent and the refractive index of the above-mentioned photonic crystal particles may be 0.1 to 0.15.
  • the color variable range ( ⁇ ) of the above reflective photonic crystal ink composition may be 100 nm or more.
  • the dielectric constant of the above dispersion solvent may be 4.0 to 35.0.
  • the dielectric constant of the above dispersion solvent may be 4.0 to 8.0.
  • the above color variable range can be from 118 nm to 185 nm.
  • the reflective color conversion module may include a lower electrode, an upper electrode, and any one of the reflective photonic crystal ink compositions disposed between the lower electrode and the upper electrode.
  • the home appliance according to the embodiment may be equipped with the reflective color conversion module.
  • a reflective photonic crystal ink composition according to an embodiment, a reflective color conversion module including the same, and a home appliance including the same have a technical effect of increasing a color variable speed and widening a color variable range while preventing darkening of a transparent electrode.
  • the color variable range ( ⁇ ) can be widened to about 100 nm or more, while the color variable speed can be increased, and the darkening phenomenon of the transparent electrode can also be prevented.
  • the color variable range can be expanded while the color variable speed can be increased through controlling the relative permittivity of the dispersion solvent, and the darkening phenomenon of the transparent electrode can also be prevented.
  • a Benzene-based dispersion solvent containing a functional group such as a nitrogen dioxide group (NO 2 ) or a chlorine group (Cl-)
  • the type and quantity of the functional group can be controlled to Mono-, Di-, Tri-, etc. Accordingly, there is a technical effect that allows for controlling the variable range of color, operating voltage, and reflectance of the reflection spectrum through the use of a Benzene-based dispersion solvent with controllable relative permittivity.
  • the refractive index of the dispersion solvent can be controlled so that the difference between the refractive index of the photonic crystal particles and the refractive index of the photonic crystal particles is 0.1 or more, and through this, the large refractive index of the dispersion solvent increases the total amount of reflected light reflected between the pores of the photonic crystal particles from the incident light, thereby achieving a higher reflectivity, and thus has the technical effect of enabling the implementation of vivid colors.
  • a functional group such as a nitrogen dioxide group (NO 2 ) or a chlorine group (Cl-
  • the photonic crystal particles have a technical effect that can provide a photonic crystal ink composition having excellent color characteristics by adding a charge control agent without hydrophobic treatment of the photonic crystal particles since the surface thereof has hydroxyl groups (OH-).
  • the embodiment can address the viewing angle dependence, where the color changes depending on the viewing angle due to the irregular arrangement of particles in photonic glass, for example, a quasi-amorphous structure.
  • the color clarity of the color variable module can be improved by minimizing white scattering due to diffuse reflection by adding a light absorbing material together.
  • the embodiment can provide a reflective photonic crystal ink composition having a wide color gamut on the CIE1931 color coordinates by having a color variable module including a single layer or multiple layers, a reflective color conversion module including the same, and a home appliance including the same.
  • the embodiment can provide a wider color gamut as the number of layers and the divided area of the color variable module increase.
  • a single-layer color variable module can express a wide range of primary colors, while a dual-layer color variable module can implement color mixing, enabling the implementation of all colors within the CIE1931 color gamut. Furthermore, if more precise color control is required, sub-pixel operation is possible.
  • FIG. 1 is a drawing showing a home appliance (1000) to which a reflective color conversion module including a reflective photonic crystal ink composition according to an embodiment is applied.
  • Figure 2 is a conceptual diagram of an electrophoretic device having a reflective photonic crystal ink according to an embodiment.
  • Figure 3 is a graph of the reflection wavelength shown in the reflection spectrum according to the content of photonic crystal particles having an average particle diameter of 180 nm and 200 nm in an embodiment.
  • Figure 4 is a graph showing the reflection spectrum according to the particle size of the photonic crystal particles in the embodiment.
  • Figure 5 is a conceptual diagram of an electrophoretic device (120) having a reflective photonic crystal ink composition according to the second embodiment.
  • Figure 6 shows color coordinate data of an electrophoretic device having a single-layer photonic crystal ink composition layer in the second embodiment.
  • Figure 7 is color coordinate data of an electrophoretic device having a plurality of photonic crystal ink composition layers in the second embodiment.
  • Fig. 8 is a second comparative example, showing color coordinate data of the color variable range (R2) of a color conversion module using conventional electronic ink.
  • composition A includes at least one of a, b, and/or c” in the specification or claims may include 1 cases where composition A includes a, 2 cases where composition A includes b, 3 cases where composition A includes c, 4 cases where composition A includes a and b, 5 cases where composition A includes b and c, 6 cases where composition A includes a and c, and 7 cases where composition A includes all of a, b, and c.
  • the reflective photonic crystal ink composition described in this specification can be used in home appliances and interiors such as refrigerators, washing machines, stylers, TVs, displays, wallpaper, and sinks, and can be applied to products to which the photonic crystal ink composition can be applied, even in new product forms developed in the future.
  • a home appliance (1000) includes a plurality of reflective color conversion modules (200), and the reflective color conversion modules (200) may include a reflective photonic crystal ink composition.
  • the reflective photonic crystal ink composition can display color by reflected light rather than by emitting light on its own, and when an electric field is applied, the pores of the photonic crystal ink composition change to display a specific color, and thereafter, the color can be continuously displayed even when no power is supplied, thereby preventing standby power consumption.
  • the color can be converted by reflected light by controlling the electric field, so that a variety of colors can be displayed, and aesthetics can be improved.
  • the upper electrode (115b) of the electrophoretic device (110) may include a light-transmitting electrode.
  • the upper electrode (115b) may be formed by including at least one of ITO (indium tin oxide), IZO (indium zinc oxide), IZTO (indium zinc tin oxide), IAZO (indium aluminum zinc oxide), IGZO (indium gallium zinc oxide), IGTO (indium gallium tin oxide), AZO (aluminum zinc oxide), ATO (antimony tin oxide), GZO (gallium zinc oxide), IZON (IZO Nitride), AGZO (Al-Ga ZnO), and IGZO (In-Ga ZnO), but is not limited thereto.
  • the photonic crystal particles (140) of the reflective photonic crystal ink composition according to the embodiment may include at least one of monodisperse inorganic or organic polymer particles, oxides, or metal photonic crystal particles.
  • the photonic crystal particles (140) may include at least one of a styrene-based polymer, an acrylate-based polymer, an inorganic oxide, and an inorganic metal.
  • the photonic crystal particles (140) may include silica (SiO 2 ), but are not limited thereto.
  • the above photonic crystal particles (140) may be synthesized by a process such as a sol-gel method, a co-precipitation method, or a hydrothermal synthesis method, but are not limited thereto.
  • the photonic crystal particles (140) may be prepared by pre-treating impurities and moisture present in monodisperse silica photonic crystal particles manufactured by a sol-gel method using a centrifuge and a heating dryer, but are not limited thereto.
  • the photonic crystal particles (140) may include hydroxyl groups (OH - ) on their surfaces.
  • the photonic crystal particles (140) may include hydroxyl groups (OH - ) through surface coating or surface modification. Accordingly, the surface of the monodisperse inorganic or organic polymer photonic crystal particles can be matched with the hydrophilic or hydrophobic properties of the dispersing solvent.
  • the photonic crystal particles have a technical effect that can provide a photonic crystal ink composition having excellent color characteristics by adding a charge control agent without hydrophobic treatment of the photonic crystal particles because the surface thereof has hydroxyl groups (OH-).
  • the photonic crystal particle (140) may have a spherical particle or a hollow structure.
  • the refractive index of the photonic crystal particle (140) may be 1.2 to 1.45, but is not limited thereto.
  • the refractive index of the photonic crystal particle (140) may be 1.3 to 1.42, but is not limited thereto.
  • the particle size of the photonic crystal particles (140) may be 100 nm to 250 nm. In addition, the particle size of the photonic crystal particles (140) may be 120 nm to 200 nm. In addition, the particle size of the photonic crystal particles (140) may be 150 nm to 200 nm. The deviation of the particle size of the photonic crystal particles (140) may be 20 nm or less. In addition, the coefficient of variation (CV) of the photonic crystal particles (140) may be 10% or less.
  • the volume ratio of the photonic crystal particles (140) may be 15 vol% to 40 vol%. In detail, the volume ratio of the photonic crystal particles (140) may be 18 vol% to 30 vol%. If the volume ratio of the photonic crystal particles (140) is less than 15 vol%, it is difficult to form a photonic crystal structure, and if the volume ratio exceeds 40 vol%, the viscosity of the ink increases rapidly, making it difficult to form a photonic crystal structure, and even if the photonic crystal structure is formed, the reaction speed may be slow when a voltage is applied.
  • Figure 3 is a graph of the reflection wavelength shown in the reflection spectrum according to the content of photonic crystal particles having an average particle diameter of 180 nm and 200 nm in an example.
  • the wavelength of the reflected light may be about 534 nm to 520 nm and may have a green color.
  • the wavelength of the reflected light may be about 500 nm to 520 nm and may have a cyan color.
  • the distance between the photonic crystal particles at the same volume ratio can be longer. Therefore, when the volume ratio of the photonic crystal particles with an average particle size of 200 nm is 20% to 25%, the wavelength of the reflected light can be 620 nm to 650 nm, and can have a red color. In addition, when the volume ratio of the photonic crystal particles with an average particle size of 200 nm is 30% or more, it can have a green wavelength.
  • the distance between photonic crystal particles within the same dispersion area decreases, which may also reduce the size of the gaps between the photonic crystal particles. Accordingly, as the content of photonic crystal particles dispersed in the dispersion solvent increases, the central wavelength of the reflection spectrum may shift toward shorter wavelengths.
  • the embodiment has a technical effect of being able to control the color of a reflective photonic crystal ink composition only by controlling the content of photonic crystal particles added to a dispersion solvent without surface treatment of the photonic crystal particles.
  • Fig. 4 is a graph showing the reflection spectrum according to the particle size of the photonic crystal particles in the example.
  • the wavelength of the reflection spectrum may be 520 nm to 565 nm, and a green color may be reflected.
  • the wavelength of the reflection spectrum may be 625 nm to 740 nm, and a red color may be reflected.
  • the embodiment has a technical effect of controlling the color of a reflective photonic crystal ink composition by controlling the particle size of the photonic crystal particles added to the dispersion solvent without surface treatment of the photonic crystal particles.
  • a reflective photonic crystal ink composition capable of increasing a color variable speed and widening a color variable range while preventing darkening of a transparent electrode, a reflective color conversion module including the same, and a home appliance including the same can be provided.
  • Table 1 is a table of examples and comparative examples of the 'dispersing solvent' for manufacturing the photonic crystal ink composition of the example.
  • a benzene-based dispersion solvent having a refractive index of 1.52 or higher can be employed, and accordingly, by controlling the refractive index of the dispersion solvent to be 0.1 or higher different from the refractive index of the photonic crystal particles, there is a technical effect that enables more vivid color implementation.
  • the refractive index of the dispersion solvent can be 1.52 to 1.57, and accordingly, the difference from the refractive index of the photonic crystal particles (approximately 1.42) can be controlled to be 0.1 to 0.15. Accordingly, the large refractive index of the dispersion solvent increases the total amount of reflected light reflected between the pores of the photonic crystal particles from the incident light, thereby achieving a higher reflectivity, and has the technical effect of enabling the implementation of vivid colors.
  • the color variable range ( ⁇ ) can be widened to about 100 nm or more, while increasing the color variable speed, and also preventing the darkening phenomenon of the transparent electrode.
  • the permittivity of the dispersion solvent to be 4.0 to 35.0, the color variable range ( ⁇ ) can be widened to about 100 nm or more, while increasing the color variable speed, and also preventing the darkening phenomenon of the transparent electrode.
  • the color variable range can be expanded while the color variable speed can be increased through controlling the relative permittivity of the dispersion solvent, and the darkening phenomenon of the transparent electrode can be prevented.
  • the dispersion solvent of the embodiment is a solvent having a boiling point of 100°C or higher, so that volatilization of the solvent during the ink manufacturing process is minimized, and thus the change in the concentration of the photonic crystal particles included in the reflective photonic crystal ink composition can be minimized.
  • a Benzene-based dispersion solvent containing a functional group such as a nitrogen dioxide group (NO 2 ) or a chlorine group (Cl-)
  • the type and quantity of the functional group can be controlled to Mono-, Di-, Tri-, etc. Accordingly, there is a technical effect that allows for controlling the variable range of color, operating voltage, and reflectance of the reflection spectrum through the use of a Benzene-based dispersion solvent with controllable relative permittivity.
  • the embodiment may include a halogen compound such as fluorine ( F ), bromine (Br), iodine (I), astatine (At), or tenesine (Ts) together with a benzene-based dispersion solvent containing a functional group such as a nitrogen dioxide group (NO 2 ) or a chlorine group (Cl-).
  • a halogen compound such as fluorine ( F ), bromine (Br), iodine (I), astatine (At), or tenesine (Ts) together with a benzene-based dispersion solvent containing a functional group such as a nitrogen dioxide group (NO 2 ) or a chlorine group (Cl-).
  • the embodiment may include a charge control agent or a dispersion stabilizer, and depending on the content of the charge control agent, the dispersion stability of the photonic crystal ink and the repulsive force between photonic crystal particles may be maximized, thereby maximizing the reflectivity of the photonic crystal.
  • the charge control agent may be present in an amount of 0.1 to 20 wt%, preferably 0.5 to 10 wt%, to improve dispersion stability and color quality.
  • the content of the above dispersion stabilizer may be 10 wt% or less, and if it exceeds this, it may cause re-agglomeration between photonic crystal particles, which may result in a deterioration in color quality.
  • the above dispersion stabilizer may be a dispersion stabilizer that can be dispersed in a phenylalkylamine (PAA) system, but is not limited thereto.
  • PAA phenylalkylamine
  • Step 3 Dispersing photonic crystal particles and preparing ink compositions>
  • a reflective photonic crystal ink composition having a photonic crystal structure can be manufactured by mixing photonic crystal particles (140) into a dispersion solvent and then mixing them by a mechanical method such as ultrasonic dispersion or ball mill dispersion.
  • a reflective photonic crystal ink composition can be manufactured by mixing photonic crystal particles into a dispersion solvent according to the content at about 15 vol% to 40 vol% and then mixing them by ultrasonic dispersion, ball mill dispersion, or the like.
  • the embodiment may be a reflective photonic crystal ink composition prepared by dispersing photonic crystal particles in a mixed solvent to which a charge control agent is added in an amount of more than 0 wt% to 20 wt% in the dispersion solvent, but is not limited thereto.
  • the charge control agent may be, but is not limited to, Solsperse (Lubrizol), OLOA (Oronite Company LLC), AOT (Aerosol-OT), Sorbitan (Span®), etc.
  • a reflective photonic crystal ink composition can be injected into a reflective photonic crystal element having a lower electrode (115a) and an upper electrode (115b), and the ink injection port can be sealed to manufacture a reflective color conversion module.
  • the distance between the upper electrode (115b) and the lower electrode (115b) may be about 10 ⁇ m to about 1,000 ⁇ m.
  • the distance between the electrodes may be controlled to about 20 ⁇ m to about 100 ⁇ m, thereby improving driving stability and color quality.
  • the distance between the upper electrode (115b) and the lower electrode (115b) is less than 10 ⁇ m, the ink injection amount may be too small, resulting in a decrease in color reflectivity. If the distance between the upper electrode (115b) and the lower electrode (115b) exceeds 1,000 ⁇ m, the voltage required to drive the device may increase, thereby increasing power consumption.
  • the device into which the above reflective photonic crystal ink composition has been injected can have its ink injection port sealed with a polymer resin that can be cured by heat or UV, etc.
  • the sealed reflective photonic crystal device can be analyzed for its appearance color and reflection spectrum at different operating voltages using a spectrophotometer or the like.
  • Table 2 shows the evaluation results of a reflective photonic crystal ink composition using a dichlorobenzene dispersion solvent with a relative permittivity of 9.8.
  • the initial central wavelength and reflectance of the reflective photonic crystal ink composition using dichlorobenzene as a dispersion solvent can be determined depending on the content (vo%) of the silica photonic crystal particles used and the content (wt%) of the charge control agent.
  • the color tunable range ( ⁇ ) can be widened to about 100 nm or more, while the color tunable speed can be increased, and the darkening phenomenon of the transparent electrode can also be prevented.
  • a photonic crystal ink composition having a color variable range of 176 nm to 191 nm was secured, the operating voltage was also very low at 4.0 V, clear color implementation was possible due to the large refractive index of the dispersion solvent, and the darkening phenomenon of the ITO transparent electrode did not occur.
  • Table 3 shows data analyzing the color variable performance by controlling the dielectric constant of three benzene-based dispersion solvents, Dichlorobenzene (DCB), Trichlorobenzene (TCB), and Chlorobenzene (CB), either alone or in combination.
  • a reflective photonic crystal ink composition is formed by mixing three benzene-based dispersion solvents, Dichlorobenzene (DCB), Chlorobenzene (CB), and Trichlorobenzene (TCB), having relative permittivity ranging from 2.24 to 9.8, or by using them alone as dispersion solvents, and the initial central wavelength and reflectance can be determined depending on the content (vo%) of the silica photonic crystal particles used and the content (wt%) of the charge control agent.
  • DCB Dichlorobenzene
  • CB Chlorobenzene
  • TCB Trichlorobenzene
  • a Benzene-based dispersion solvent containing a functional group such as a nitrogen dioxide group (NO 2 ) or a chlorine group (Cl-)
  • the type and quantity of the functional group can be controlled to Mono-, Di-, Tri-, etc. Accordingly, there is a technical effect that allows for controlling the variable range of color, operating voltage, and reflectance of the reflection spectrum through the use of a Benzene-based dispersion solvent with controllable relative permittivity.
  • the refractive index of the dispersion solvent can be controlled so that the difference from the refractive index of the photonic crystal particles is 0.1 or more, and through this, the large refractive index of the dispersion solvent increases the total amount of reflected light reflected between the pores of the photonic crystal particles from the incident light, thereby providing a higher reflectivity, and thus has a technical effect of enabling the implementation of vivid colors.
  • a functional group such as a nitrogen dioxide group (NO 2 ) or a chlorine group (Cl-
  • Table 4 shows data on a reflective photonic crystal ink composition using nitrobenzene as a dispersing solvent.
  • the third experimental example is a reflective photonic crystal ink composition using nitrobenzene with a relative permittivity of 34.82 as a dispersion solvent, and the initial central wavelength and reflectance can be determined depending on the content (vo%) of the silica photonic crystal particles used and the content (wt%) of the charge control agent.
  • a photonic crystal ink composition having a color variable range of 214 nm to 240 nm was secured through optimization of the size and content of silica photonic crystal particles, and it was found that the operating voltage was very low at 3.0 V.
  • the color variable range ( ⁇ ) can be widened to about 100 nm or more, while the color variable speed can be increased, and the darkening phenomenon of the transparent electrode can also be prevented.
  • Comparative Example 1 a reflective photonic crystal ink composition was prepared and evaluated using isoparaffin with a relative permittivity of approximately 2.0 as a dispersion solvent. Specifically, in Comparative Example 1, isoparaffin, which has a refractive index similar to that of silica particles, was employed as a dispersion solvent to prepare a photonic crystal ink and evaluate its characteristics.
  • a reflective photonic crystal ink composition according to an embodiment, a reflective color conversion module including the same, and a home appliance including the same have a technical effect of increasing a color variable speed and widening a color variable range while preventing darkening of a transparent electrode.
  • the color tunable range ( ⁇ ) can be widened to about 100 nm or more, while the color tunable speed can be increased, and the darkening phenomenon of the transparent electrode can also be prevented.
  • the color variable range can be expanded while the color variable speed can be increased through controlling the relative permittivity of the dispersion solvent, and the darkening phenomenon of the transparent electrode can also be prevented.
  • a Benzene-based dispersion solvent containing a functional group such as a nitrogen dioxide group (NO 2 ) or a chlorine group (Cl-)
  • the type and quantity of the functional group can be controlled to Mono-, Di-, Tri-, etc. Accordingly, there is a technical effect that allows for controlling the variable range of color, operating voltage, and reflectance of the reflection spectrum through the use of a Benzene-based dispersion solvent with controllable relative permittivity.
  • the refractive index of the dispersion solvent can be controlled so that the difference between the refractive index of the photonic crystal particles and the refractive index of the photonic crystal particles is 0.1 or more, and through this, the large refractive index of the dispersion solvent increases the total amount of reflected light reflected between the pores of the photonic crystal particles from the incident light, thereby achieving a higher reflectivity, and thus has the technical effect of enabling the implementation of vivid colors.
  • a functional group such as a nitrogen dioxide group (NO 2 ) or a chlorine group (Cl-
  • the photonic crystal particles have a technical effect that can provide a photonic crystal ink composition having excellent color characteristics by adding a charge control agent without hydrophobic treatment of the photonic crystal particles since the surface thereof has hydroxyl groups (OH-).
  • the color clarity of the color variable module can be improved by minimizing white scattering due to diffuse reflection by adding a light absorbing material together.
  • FIG. 5 is a conceptual diagram of an electrophoretic element (120) having a reflective photonic crystal ink composition according to the second embodiment.
  • the second embodiment may adopt the technical features of the first embodiment described above, and the main features of the second embodiment will be described below.
  • an electrophoretic device (120) having a reflective photonic crystal ink composition according to the second embodiment may include a plurality of photonic crystal ink composition layers.
  • the electrophoretic element (120) of the second embodiment may include a first electrophoretic element layer (110A) including a first photonic crystal ink composition (117a) and a second electrophoretic element layer (120B) including a second photonic crystal ink composition (127b).
  • the first electrophoretic element layer (110A) may include a first photonic crystal ink composition (117a) disposed between a first lower electrode (115a) and a first upper electrode (115b).
  • the second electrophoretic element layer (120B) may include a second photonic crystal ink composition (127b) disposed between the second lower electrode (125a) and the second upper electrode (125b).
  • the above second electrophoretic element layer (120B) can be arranged on the first electrophoretic element layer (110A) by interposing a transparent adhesive layer (129) such as OCA or OCR.
  • a black absorption plate (111) that prevents reflection of light of the transmitted wavelength may be placed on the lower side of the first electrophoretic element layer (110A).
  • the first upper electrode (115b), the second lower electrode (125a), and the second upper electrode (125b) may include a light-transmitting electrode.
  • the first upper electrode (115b), the second lower electrode (125a), and the second upper electrode (125b) may be formed by including at least one of ITO (indium tin oxide), IZO (indium zinc oxide), IZTO (indium zinc tin oxide), IAZO (indium aluminum zinc oxide), IGZO (indium gallium zinc oxide), IGTO (indium gallium tin oxide), AZO (aluminum zinc oxide), ATO (antimony tin oxide), GZO (gallium zinc oxide), IZON (IZO Nitride), AGZO (Al-Ga ZnO), and IGZO (In-Ga ZnO), but is not limited thereto.
  • the pretreatment technique of the photonic crystal particles of the reflective photonic crystal ink composition according to the second embodiment can adopt the pretreatment technique of the photonic crystal particles of the first embodiment.
  • one of the technical challenges of the embodiment is to reduce the viewing angle dependence on color.
  • the second embodiment can implement mixed photonic crystal particles by mixing two or more types of photonic crystal particles.
  • two or more types of photonic crystal particles having different average particle diameters can be mixed at a certain ratio, and when two or more types of photonic crystal particles having different particle diameters are mixed, the color-variable ink has a photonic glass structure in the photonic crystal structure, so that the distance difference between particles is reduced, and thus the viewing angle dependency in which the color changes depending on the viewing angle can be resolved.
  • the second embodiment can resolve the viewing angle dependence, in which the color changes depending on the viewing angle due to the irregular arrangement of particles in photonic glass, for example, a quasi-amorphous structure.
  • the particle sizes of the mixed photonic crystal particles were 180, 220, 300, and 500 nm, and in the comparative example, monodispersed silica photonic crystal particles with a particle size of 180 nm were used as the reference particle.
  • the mixing ratio of the photonic crystal particles was mixed in an amount of 0 wt% to 100 wt% compared to the existing particles.
  • the mixing ratio of the mixed photonic crystal particles may be preferably 5 wt% to 15 wt%, but is not limited thereto.
  • the dispersion solvent of the second embodiment may be water (dielectric constant: 80), propylene carbonate (dielectric constant: 64), ethylene glycol (dielectric constant: 37), methanol (dielectric constant: 32), ethanol (dielectric constant: 25), benzene-based dispersion solvent (dielectric constant: 2.24 to 35.0), paraffin oil-based dispersion solvent (dielectric constant: 1 to 3), etc.
  • the dispersion solvent of the second embodiment may be the benzene-based dispersion solvent of the first embodiment, but is not limited thereto.
  • Step 3 Dispersing photonic crystal particles and preparing ink compositions>
  • the photonic crystal particle dispersion and ink composition manufacturing technology of the second embodiment can adopt the features of the first embodiment.
  • a second embodiment can improve the clarity of color in a color variable module by adding a light absorbing material together to minimize white scattering due to diffuse reflection.
  • the light absorbing material may be at least one of carbon black, a conductive polymer, iron oxide, dopamine, melanin, and metal nanoparticles.
  • the amount of the light-absorbing material added may be 0.01 to 5.0 wt% relative to the content of the photonic crystal particles, and preferably may be in the range of 0.01 to 1.0 wt%.
  • the amount of the light-absorbing material added is less than 0.01 wt%, it is difficult to absorb the incident light, and thus color-variable characteristics cannot be exhibited. If the amount of the light-absorbing material added exceeds 1.0 wt%, it is difficult to confirm the reflected color because most of the incident light is absorbed.
  • the manufacturing technology of the photonic crystal element of the second embodiment can adopt the features of the first embodiment.
  • one of the technical challenges of the embodiment is to solve the problem of having a narrow color variable range.
  • the second embodiment can provide a reflective photonic crystal ink composition having a wide color gamut on the CIE1931 color coordinates, a reflective color conversion module including the same, and a home appliance including the same, by having a color variable module including a plurality of reflective photonic crystal ink composition layers.
  • a dual-layer color variable module can implement color mixing, enabling the implementation of all colors within the CIE1931 color gamut. Furthermore, sub-pixel operation is possible when more precise color control is required.
  • the electrophoretic element (120) of the second embodiment may include a first electrophoretic element layer (110A) including a first photonic crystal ink composition (117a) and a second electrophoretic element layer (120B) including a second photonic crystal ink composition (127b).
  • the first electrophoretic element layer (110A) may include a first photonic crystal ink composition (117a) disposed between a first lower electrode (115a) and a first upper electrode (115b).
  • the second electrophoretic element layer (120B) may include a second photonic crystal ink composition (127b) disposed between a second lower electrode (125a) and a second upper electrode (125b).
  • the first electrophoretic element layer (110A) including the first photonic crystal ink composition (117a) disposed on the lower side can have variable color, improved viewing angle characteristics, and improved color clarity.
  • the second electrophoretic element layer (120B) including the second photonic crystal ink composition (127b) disposed on the upper side can have variable color and improved viewing angle characteristics, but color clarity improvement technology may not be applied for the purpose of emitting reflected light upward, but is not limited thereto.
  • the sealed reflective photonic crystal device can be analyzed for its appearance color and reflection spectrum at different operating voltages using a spectrophotometer or the like.
  • the second embodiment has a technical effect that can resolve the viewing angle dependency in which color changes depending on the viewing angle.
  • the second embodiment can implement mixed photonic crystal particles by mixing two or more types of photonic crystal particles.
  • two or more types of photonic crystal particles having different average particle diameters can be mixed at a certain ratio, and when two or more types of photonic crystal particles having different particle diameters are mixed, the color-variable ink has a photonic glass structure in the photonic crystal structure, and the distance difference between the particles is reduced, so that the viewing angle dependency in which the color changes depending on the viewing angle can be resolved.
  • the second embodiment has a technical effect in which the viewing angle dependency in which the color changes depending on the viewing angle can be resolved due to the irregular arrangement of particles of the photonic glass, for example, the quasi-amorphous structure.
  • the second embodiment has a technical effect of being able to provide a color variable ink with improved viewing angle and color clarity at the same time.
  • the second embodiment can improve the clarity of color in a color variable module by minimizing white scattering due to diffuse reflection by adding a light absorbing material together.
  • the light absorbing material may be at least one of carbon black, a conductive polymer, iron oxide, dopamine, melanin, and metal nanoparticles.
  • carbon black was used alone as a light-absorbing material, but it is also possible to use a mixture of two or more light-absorbing materials including carbon black.
  • the amount of the light-absorbing material added may be 0.01 to 5.0 wt% relative to the content of the photonic crystal particles, and preferably may be in the range of 0.01 to 1.0 wt%.
  • the criteria for determining color clarity can be half-maximum width, reflectance, and reflectance difference value, and when comparing the half-maximum width, reflectance, and reflectance difference value (Mix-Min) of the reflection spectrum, color clarity was the best at about 0.1 wt%.
  • a dual-layer color variable module can implement color mixing, enabling the implementation of all colors within the CIE1931 color gamut. Furthermore, sub-pixel operation is possible when more precise color control is required.
  • the electrophoretic element (120) of the second embodiment may include a first electrophoretic element layer (110A) including a first photonic crystal ink composition (117a) and a second electrophoretic element layer (120B) including a second photonic crystal ink composition (127b).
  • the first electrophoretic element layer (110A) may include a first photonic crystal ink composition (117a) disposed between a first lower electrode (115a) and a first upper electrode (115b).
  • the second electrophoretic element layer (120B) may include a second photonic crystal ink composition (127b) disposed between a second lower electrode (125a) and a second upper electrode (125b).
  • the first electrophoretic element layer (110A) including the first photonic crystal ink composition (117a) disposed on the lower side can have variable color, improved viewing angle characteristics, and improved color clarity.
  • the second electrophoretic element layer (120B) including the second photonic crystal ink composition (127b) disposed on the upper side can have variable color and improved viewing angle characteristics, but color clarity improvement technology may not be applied for the purpose of emitting reflected light upward, but is not limited thereto.
  • FIG. 6 is a color coordinate of an electrophoretic device having a single layer of a photonic crystal ink composition layer in a second embodiment, and shows an example of a photonic crystal-based primary color variable range.
  • the actual color variable range (E1) in a single-layer color variable module has a relatively narrow area compared to the ideal variable range (ID).
  • suppressing white scattering in the actual color variable range (E1) has the technical effect of having a wider color variable range (E2).
  • the second embodiment can improve the clarity of color in a color variable module by minimizing white scattering due to diffuse reflection by adding a light absorbing material together.
  • the light absorbing material may be at least one of carbon black, a conductive polymer, iron oxide, dopamine, melanin, and metal nanoparticles.
  • carbon black was used alone as a light-absorbing material, but it is also possible to use a mixture of two or more light-absorbing materials including carbon black.
  • the amount of the light-absorbing material added may be 0.01 to 5.0 wt% relative to the content of the photonic crystal particles, and preferably may be in the range of 0.01 to 1.0 wt%.
  • Fig. 7 is a color coordinate of an electrophoretic device having a plurality of photonic crystal ink composition layers in the second embodiment, and represents a photonic crystal-based mixed color variable range.
  • Fig. 7 shows a color displayable area for a color variable module having a double-layer structure.
  • the second embodiment can provide a reflective photonic crystal ink composition having a wide color gamut (E3) on the CIE1931 color coordinates, a reflective color conversion module including the same, and a home appliance including the same, by having a color variable module including a plurality of reflective photonic crystal ink composition layers.
  • E3 wide color gamut
  • a reflective color conversion module including the same
  • a home appliance including the same, by having a color variable module including a plurality of reflective photonic crystal ink composition layers.
  • a dual-layer color variable module can implement color mixing, enabling the implementation of all colors within the CIE1931 color gamut. Furthermore, sub-pixel operation is possible when more precise color control is required.
  • the color of the photonic crystal module when white scattering is minimized in an electrophoretic device having a plurality of photonic crystal ink composition layers, the color of the photonic crystal module can be close to the primary color, and the variable color gamut can be widened to be almost similar to the NTSC color gamut.
  • variable range of the photonic crystal ink composition of the second embodiment is expanded to 430 nm to 670 nm, and when the half-width is made very small, the variable range of color is further expanded, so that colors in almost all color gamuts within the CIE1931 color gamut can be expressed.
  • Fig. 8 shows the color coordinates of the color variable range (R2) of a color conversion module using conventional electronic ink as a second comparative example.
  • the embodiments have a technical effect that can reduce the viewing angle dependence of color.
  • the embodiments can resolve the viewing angle dependence that occurs when color changes depending on the viewing angle due to the irregular arrangement of particles in photonic glass, such as the quasi-amorphous structure.
  • the embodiment has the effect of solving the problem of reduced color clarity due to diffuse reflection of incident light.
  • the embodiment can improve the color clarity of a color variable module by minimizing diffuse reflection (white scattering) through the addition of a light-absorbing material.
  • the embodiment has the effect of solving the problem of having a narrow color variable range.
  • the embodiment can provide a reflective photonic crystal ink composition having a wide color gamut on the CIE1931 color coordinates by having a color variable module including a single layer or multiple layers, a reflective color conversion module including the same, and a home appliance including the same.
  • a single-layer color variable module can express a wide range of primary colors, while a dual-layer color variable module can implement color mixing, enabling the expression of all colors within the CIE1931 color gamut. Furthermore, if more precise color control is required, sub-pixel operation is possible.
  • the embodiment can be used in electrophoretic devices, display devices, home appliances, and home interiors using a reflective photonic crystal ink composition.

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Abstract

실시예에 따른 반사형 광결정 잉크 조성물, 이를 포함하는 반사형 컬러 변환모듈 및 이를 포함하는 가전기기에 관한 것이다. 실시예에 따른 반사형 광결정 잉크 조성물은, 광결정 입자 및 상기 광결정 입자가 분산되는 분산용매를 포함하며, 상기 분산용매의 굴절률과 상기 광결정 입자의 굴절률의 차이가 0.1 이상일 수 있다. 상기 분산용매는 Benzene계 분산용매를 포함하며, 상기 분산용매의 유전율은 2.24 내지 35.0일 수 있다.

Description

반사형 광결정 잉크 조성물, 이를 포함하는 반사형 컬러 변환모듈 및 이를 포함하는 가전기기
실시예는 반사형 광결정 잉크 조성물, 이를 포함하는 반사형 컬러 변환모듈 및 이를 포함하는 가전기기에 관한 것이다.
반사형 컬러변환 표시소자 중에 매질에 분산된 입자의 광결정(photonic crystal)을 이용한 표시방법이 있다.
광결정은 매질 내에 정렬된 입자 또는 3차원 구조물을 의미하며, 외부로부터 광결정에 입사된 빛이 3차원 구조에 의해 Bragg 회절되어 특정 파장의 빛만 반사되는 특징을 갖는다. 이러한 광결정은 전기장에 의해 구조상 입자 간격이 변화하는 성질을 이용하여 컬러 가변 광결정 표시소자로 사용되고 있다.
이러한 컬러 가변 광결정 표시소자는 RGB 풀컬러를 구현하기 위해 컬러필터를 필요로 하지 않고, 얇게 구현 가능하면서도 높은 반사율을 얻을 수 있다.
종래기술에서는 표면 전하를 갖는 특정 크기의 입자를 분산용매에 분산시켜 액상 콜로이드 광결정을 제조하고, 자기장 인가를 통해 반사색을 조절하는 기술이 이용되고 있다.
그런데, 종래기술의 컬러가변 광결정 표시소자에 지속적으로 전기장이 가해지는 경우 표지소자의 전극이 흑화(darkening)되는 문제가 있다. 예를 들어, 콜로이드 분산용매로 사용하는 물(H2O)의 경우 전기화학반응에 의해 수소가 발생되며, 부반응으로 인해 ITO 등의 투명 전극이 흑화(darkening)되는 문제가 있다.
또한 종래기술은 광결정 입자의 분산성 향상을 위해 입자 표면에 고온 상태에서 장시간의 소수화 표면처리가 요구되는 문제가 있다.
한편, 반사형 광결정 잉크 조성물에서 분산용매의 상대 유전율이 증가할수록 광결정 입자의 이동도가 증가되며, 이에 따라 컬러 가변 속도가 빨라지고, 컬러 가변 범위는 넓어지며, 동작전압은 낮아진다.
하지만, 분산용매의 유전율이 증가하면 투명 전극의 흑화(darkening)가 가속되어 컬러 품질을 낮아지는 문제가 있다.
반면, 분산용매의 유전율이 낮아지면 투명 전극의 흑화 현상이 덜 발생되나, 광결정 입자의 이동도가 급격하게 감소하기 때문에 컬러 가변 속도가 느려지고, 컬러 가변 범위는 좁아지게 되는 기술적 모순이 발생하고 있다.
한편, 종래 컬러가변 광결정 표시소자는 컬러에 대한 시야각 의존성이 존재하며, 같은 동작 전압에서도 바라보는 각도인 시야각에 따라서 컬러가 달라지게 되는 문제점이 있다.
또한 종래 기술에서는 입사광의 반사가 난 반사되어 백색산란이 발생함에 따라 컬러 선명도가 저하되는 문제가 있다.
또한 종래 컬러가변 광결정 표시소자에서 실제적인 색 가변 범위는 이상적 가변 범위 대비 비교적 좁은 영역을 가지게 되는 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 광결정 모듈에서 RGB 서브 픽셀 구조를 채용하여 풀 컬러(full color)를 구현하는 시도가 있지만, 별도의 RGB 서브 픽셀 구조로 풀 컬러를 구현함에 따라 공정과 구조의 복잡도가 증가하는 문제가 있다.
실시예의 기술적 과제 중의 하나는 컬러 가변 속도를 높이고, 컬러 가변 범위를 넓히면서도 투명 전극의 흑화(darkening) 발생이 방지될 수 있는 반사형 광결정 잉크 조성물, 이를 포함하는 반사형 컬러 변환모듈 및 이를 포함하는 가전기기를 제공하고자 함이다.
또한 실시예의 기술적 과제 중의 하나는 컬러에 대한 시야각 의존성을 낮출 수 있는 반사형 광결정 잉크 조성물, 이를 포함하는 반사형 컬러 변환모듈 및 이를 포함하는 가전기기를 제공하고자 함이다.
또한 실시예의 기술적 과제 중의 하나는 입사광의 난 반사로 인한 컬러 선명도가 저하되는 문제를 해결하고자 함이다.
또한 실시예의 기술적 과제 중의 하나는 색 가변 범위가 좁은 영역을 가지게 되는 문제를 해결하고자 함이다.
실시예의 기술적 과제는 본 항목에 기재된 것에 한정되지 않으며 발명의 설명을 통해 파악될 수 있는 것을 포함한다.
실시예에 따른 반사형 광결정 잉크 조성물은, 광결정 입자 및 상기 광결정 입자가 분산되는 분산용매를 포함하며, 상기 분산용매의 굴절률과 상기 광결정 입자의 굴절률의 차이가 0.1 이상일 수 있다.
상기 분산용매는 Benzene계 분산용매를 포함하며, 상기 분산용매의 유전율은 2.24 내지 35.0일 수 있다.
상기 분산용매는, 이산화질소기(NO2) 또는 염소기 (Cl-)의 기능기를 포함하는 Nitrobenzene, Dichlorobenzene, Chlorobenzene, Trichlorobenzene 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 분산용매는, 이산화질소기(NO2) 또는 염소기 (Cl-)의 기능기를 포함하는 Nitrobenzene, Dichlorobenzene, Chlorobenzene, Trichlorobenzene 중 적어도 하나 두개 이상을 포함할 수 있다.
상기 분산용매의 굴절률은 1.52~1.57일 수 있다.
상기 분산용매의 굴절률과 상기 광결정 입자의 굴절률의 차이는 0.1 내지 0.15일 수 있다.
상기 반사형 광결정 잉크 조성물의 컬러 가변 범위(Δλ)가 100nm 이상일 수 있다.
상기 분산용매의 유전율은 4.0 내지 35.0일 수 있다.
상기 분산용매의 유전율은 4.0 내지 8.0일 수 있다.
상기 컬러 가변 범위가 118nm 내지 185nm일 수 있다.
상기 분산용매는 플루오린(F), 브로민(Br), 아이오딘(I), 아스타틴(At), 테네신(Ts) 중 어느 하나 이상을 포함하는 할로겐 화합물을 포함할 수 있다.
실시예는 0.1 wt% 내지 20wt%의 전하조절제를 더 포함할 수 있다.
또한 실시예에 따른 반사형 컬러 변환모듈은, 하부 전극, 상부 전극 및 상기 하부 전극과 상기 상부 전극 사이에 배치되는 상기 어느 하나의 반사형 광결정 잉크 조성물을 포함할 수 있다.
또한 실시예에 따른 가전기기는, 상기 반사형 컬러 변환모듈을 구비할 수 있다.
실시예에 따른 반사형 광결정 잉크 조성물, 이를 포함하는 반사형 컬러 변환모듈 및 이를 포함하는 가전기기는, 컬러 가변 속도를 높이고, 컬러 가변 범위를 넓히면서도 투명 전극의 흑화(darkening) 발생이 방지될 수 있는 기술적 효과가 있다.
예를 들어, 실시예에 의하면, 분산용매의 상대 유전율 제어를 통해, 컬러 가변 범위(Δλ)를 약 100nm 이상으로 넓히면서도 컬러 가변속도를 높일 수 있고, 또한 투명 전극의 흑화(darkening) 현상을 방지할 수 있다.
예를 들어, 실시예에 의하면 다양한 상대 유전율을 갖는 Benzene계 분산용매를 사용하여, 분산용매의 상대 유전율 제어를 통해 컬러 가변 범위를 넓히면서도 컬러 가변속도를 높일 수 있고, 또한 투명 전극의 흑화(darkening) 현상을 방지할 수 있다.
또한 예를 들어, 실시예에 의하면 이산화질소기(NO2) 또는 염소기 (Cl-) 등의 기능기를 포함하는 Benzene계 분산용매를 채용함에 따라, 기능기의 종류 및 기능기 수량을 Mono-, Di-, Tri-등으로 제어를 할 수 있다. 이에 따라 상대 유전율의 제어 가능한 Benzene계 분산용매 사용을 통해 컬러의 가변 범위, 동작 전압, 반사 스펙트럼의 반사율을 제어하는 것이 가능한 기술적 효과가 있다.
또한 실시예에 의하면, 분산용매의 굴절률을 제어하여 광결정 입자의 굴절률와의 상대적인 굴절률 차이를 제어함으로써 더욱 선명한 컬러 구현이 가능한 기술적 효과가 있다.
예를 들어, 실시예에 의하면 분산용매의 굴절률이 광결정 입자의 굴절률과의 차이가 0.1 이상 되도록 제어하여 더욱 선명한 컬러 구현이 가능한 기술적 효과가 있다.
예를 들어, 실시예에 의하면 이산화질소기(NO2) 또는 염소기 (Cl-) 등의 기능기를 포함하는 Benzene계 분산용매를 채용함에 따라 분산용매의 굴절률이 광결정 입자의 굴절률과의 차이가 0.1 이상 되도록 제어할 수 있고, 이를 통해 분산용매의 큰 굴절률은 입사광으로부터 광결정 입자의 공극 사이에서 반사되는 반사광의 전체 양을 증가시켜 더욱 높은 반사율을 갖게 하여 선명한 컬러 구현이 가능한 기술적 효과가 있다.
또한 실시예에 의하면 광결정 입자는 그 표면이 수산화기(OH-)를 구비함에 따라 광결정 입자에 대한 소수화 처리없이 전하 조절제 첨가로 우수한 컬러 특성을 갖는 광결정 잉크 조성물을 제공할 수 있는 기술적 효과가 있다.
또한 실시예에 의하면, 컬러에 대한 시야각 의존성을 낮출 수 있는 기술적 효과가 있다.
예를 들어, 실시예는 광자 유리(Photonic Glass)가 갖는 입자의 비규칙 배열, 예를 들어, 준 아몰퍼스(quasi-amorphous) 구조에 의해 바라보는 각도에 따라서 컬러가 달라지는 시야각 의존성을 해결할 수 있다.
또한 실시예에 의하면, 입사광의 난 반사로 인한 컬러 선명도가 저하되는 문제를 해결할 수 있는 효과가 있다.
예를 들어, 실시예에 의하면 광흡수 물질을 함께 첨가하는 것을 통해 난반사로 인한 백색 산란을 최소화하여 컬러 가변 모듈의 컬러의 선명도를 개선할 수 있다.
또한 실시예에 의하면 색 가변 범위가 좁은 영역을 가지게 되는 문제를 해결할 수 있는 효과가 있다.
예를 들어, 실시예는 단일층 또는 복수층을 포함하는 컬러 가변 모듈를 구비함에 따라 CIE1931 색좌표 상에서 넓은 색영역을 갖는 반사형 광결정 잉크 조성물, 이를 포함하는 반사형 컬러 변환모듈 및 이를 포함하는 가전기기를 제공할 수 있다.
또한 실시예는 컬러 가변 모듈의 적층수 및 분할 면적이 증가할수록 더 넓은 색영역을 제공할 수 있다.
예를 들어, 단일층의 컬러 가변 모듈은 넓은 원색을 표현할 수 있으며, 이중층의 컬러 가변모듈은 컬러 혼합 구현이 가능하여 CIE1931 색영역 내의 모든 컬러 구현이 가능하다. 또한 보다 정밀한 컬러 제어가 필요한 경우, 서브 픽셀로 구동이 가능하다.
실시예의 기술적 효과는 본 항목에 기재된 것에 한정되지 않으며 발명의 설명을 통해 파악될 수 있는 것을 포함한다.
도 1은 실시예에 따른 반사형 광결정 잉크 조성물을 포함하는 반사형 컬러 변환모듈이 적용된 가전(1000)을 나타낸 도면.
도 2는 실시예에 따른 반사형 광결정 잉크를 구비하는 전기영동 소자의 개념도.
도 3은 실시예에서 평균 입경이 180nm와 200nm인 광결정 입자의 함량에 따른 반사 스펙트럼에 나타난 반사 파장에 대한 그래프.
도 4는 실시예에서 광결정 입자의 입경에 따른 반사스펙트럼을 나타낸 그래프.
도 5는 제2 실시예에 따른 반사형 광결정 잉크 조성물을 구비하는 전기영동 소자(120)의 개념도.
도 6은 제2 실시예에서 단일층의 광결정 잉크 조성물층을 구비하는 전기영동 소자의 색좌표 데이터.
도 7은 제2 실시예에서 복수의 광결정 잉크 조성물층을 구비하는 전기영동 소자의 색좌표 데이터.
도 8은 제2 비교예로서 종래 전자잉크를 이용한 컬러변환 모듈의 컬러 가변 범위(R2)의 색좌표 데이터.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것이며, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되는 것은 아니다. 또한, 층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 '상(on)'에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 다른 중간 요소가 존재할 수도 있는 것을 포함한다.
명세서 또는 청구항에서 “구성 A가 a, b, 및/또는 c 중 적어도 하나를 포함한다”의 의미는 ① 구성 A가 a를 포함하는 경우, ② 구성 A가 b를 포함하는 경우, ③ 구성 A가 c를 포함하는 경우, ④ 구성 A가 a와 b를 포함하는 경우, ⑤ 구성 A가 b와 c를 포함하는 경우, ⑥ 구성 A가 a와 c를 포함하는 경우, 및 ⑦ 구성 A가 a, b 및 c를 모두 포함하는 경우를 포함할 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 반사형 광결정 잉크 조성물은 냉장고, 세탁기, 스타일러, 티비, 디스플레이, 벽지, 싱크대 등 가전 및 인테리어 등에 사용될 수 있으며, 추후 개발되는 새로운 제품형태이라도, 광결정 잉크 조성물이 적용 가능한 제품에 적용될 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 반사형 광결정 잉크 조성물을 포함하는 반사형 컬러 변환모듈(200)이 적용된 가전(1000)을 나타낸 도면이다. 도 1에는 실시예가 적용된 가전(1000)으로 냉장고가 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않으며 컬러 가변이 가능한 가지는 가전, 디스플레이 장치 및 홈 인테리어 구성들 포함할 수 있다.
도 1을 참조하면, 실시예에 따른 가전(1000)은 복수 개의 반사형 컬러 변환모듈(200)을 포함하며, 상기 반사형 컬러 변환모듈(200)은 반사형 광결정 잉크 조성물을 포함할 수 있다. 상기 반사형 광결정 잉크 조성물은 자체적으로 발광하는 것이 아닌 반사광에 의하여 컬러를 표시할 수 있으며, 전기장이 인가되면 광결정 잉크 조성물의 공극이 변화되어 특정 컬러를 표시하고, 이후에는 전원공급이 없더라도 컬러를 지속적으로 표시할 수 있어서 대기전력 소비를 방지할 수 있다. 또한, 동일한 제품에 대해 전기장을 제어하여 반사광에 의한 컬러를 변환시킬 수 있어서 컬러를 다양하게 표시할 수 있으며, 심미성을 향상시킬 수 있다.
(제1 실시예)
도 2는 제1 실시예에 따른 반사형 광결정 잉크 조성물을 구비하는 전기영동 소자(110)의 개념도이다. 이하 '제1 실시예'는 '실시예'로 약칭될 수 있다.
도 2를 참조하면, 제1 실시예에서 반사형 광결정 잉크 조성물(117)이 전기영동 소자(110)의 셀 내에서 배열될 수 있다.
반사형 광결정 잉크 조성물(117)은 광결정 입자(140)와 상기 광결정 입자(140)가 분산된 분산용매를 포함하며, 극성을 가질 수 있다. 이에 따라, 하부 전극(115a) 및 상부 전극(115b)을 통해 전원이 인가되었을 때, 광결정 입자(140)들이 전기장에 방향에 따라 이동하며 반사형 광결정 잉크 조성물(117)의 배열이 변화할 수 있다. 광결정 입자(140) 간의 공극이 좁아지거나, 증가함에 따라 입사된 광을 반사시키는 파장이 변화하며 이에 대응하는 컬러를 표시할 수 있다.
전기영동 소자(110)의 상부 전극(115b)은 투광성 전극을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상부 전극(115b)은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide), IZON(IZO Nitride), AGZO(Al-Ga ZnO), IGZO(In-Ga ZnO) 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으나 이에 한정되는 않는다.
이하 실시예에 따른 반사형 광결정 잉크 조성물의 제조 방법 및 그 기술적 특징에 대해 설명하기로 한다.
<제1 단계: 광결정 입자 전처리>
실시예에 따른 반사형 광결정 잉크 조성물의 광결정 입자(140)는 단분산 무기 또는 유기 고분자 입자, 산화물 또는 금속 광결정 입자 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 광결정 입자(140)는 스타이렌계 고분자, 아크릴레이트계 고분자, 무기 산화물, 무기 금속 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 광결정 입자(140)는 실리카(SiO2)를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 광결정 입자(140)는 졸-겔법, 공침법, 수열합성법 등의 공정으로 합성된 것일 수 있으나, 이에 한정하지 않는다. 예를 들어, 광결정 입자(140)는 졸-겔법으로 제조된 단분산 실리카 광결정 입자에 존재하는 불순물 및 수분을 원심분리기 및 가열 건조기로 전처리를 실시할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 광결정 입자(140)는 그 표면에 수산화기(OH-)를 포함할 수 있다. 또는 상기 광결정 입자(140)는 그 표면에 수산화기(OH-)를 포함하지 않더라도, 표면코팅 또는 표면 개질을 통해 수산화기(OH-)를 포함할 수 있다. 이에 따라 단분산 무기 또는 유기 고분자 광결정 입자의 표면이 분산용매의 친수성 또는 소수성 특성과 매칭이 될 수 있다.
실시예에 의하면 광결정 입자는 그 표면이 수산화기(OH-)를 구비함에 따라 광결정 입자에 대한 소수화 처리없이 전하 조절제 첨가로 우수한 컬러 특성을 갖는 광결정 잉크 조성물을 제공할 수 있는 기술적 효과가 있다.
또한, 상기 광결정 입자(140)는 진구형 입자 또는 중공구조를 가질 수 있다. 또한, 상기 광결정 입자(140)의 굴절률은 1.2 내지 1.45 일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 광결정 입자(140)의 굴절률은 1.3 내지 1.42 일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 광결정 입자(140)의 입경은 100nm 내지 250nm일 수 있다. 또한, 상기 광결정 입자(140)의 입경은 120nm 내지 200nm일 수 있다. 또한, 상기 광결정 입자(140)의 입경은 150nm 내지 200nm일 수 있다. 상기 광결정 입자(140)의 입경의 편차는 20nm이하일 수 있다. 또한, 상기 광결정 입자(140)의 변동계수(coefficient of variation, CV)는 10%이하일 수 있다.
실시예의 광결정 잉크 조성물에서 광결정 입자(140)의 부피비는 15vol% 내지 40vol%일 수 있다. 자세하게 상기 광결정 입자(140)의 부피비는 18vol% 내지 30vol%일 수 있다. 상기 광결정 입자(140)의 부피비가 15vol% 미만인 경우에는 광결정 구조를 형성하기 어려우며, 그 부피비가 40vol%를 초과하면 잉크의 점도가 급격하게 증가되어 광결정 구조를 형성하기 어렵고, 광결정 구조를 형성하더라도 전압 인가시 반응속도가 느릴 수 있다.
도 3은 실시예에서 평균 입경이 180nm와 200nm인 광결정 입자의 함량에 따른 반사 스펙트럼에 나타난 반사 파장에 대한 그래프이다.
도 3을 참조하면, 반사형 광결정 잉크 조성물의 입자의 부피비가 20% 내지 25%일 때, 반사광의 파장은 약 534 nm 내지 520nm일 수 있으며, 그린(Green) 컬러를 가질 수 있다.
또한, 반사형 광결정 잉크 조성물의 입자의 부피비가 25% 내지 35%일 때, 반사광의 파장은 약 500nm 내지 520nm일 수 있으며, 시안(Cyan) 컬러를 가질 수 있다.
또한 실시에에서 광결정 입자의 입경이 증가할수록 동일 부피비에서의 광결정 입자의 거리 길어질 수 있다. 따라서 평균 입경이 200nm인 광결정 입자의 부피비가 20% 내지 25%인 때, 반사광의 파장은 620nm 내지 650nm 일 수 있으며, 레드(Red) 컬러를 가질 수 있다. 또한, 평균 입경이 200nm인 광결정 입자의 부피비가 30% 이상일 경우, 그린(Green) 파장을 가질 수 있다.
한편, 광결정 입자 함량이 증가하면 동일 분산 면적에서 광결정 입자간의 거리가 짧아지게 되어, 광결정 입자 사이에 존재하는 공극의 크기 또한 작아질 수 있다. 이에 따라, 분산용매에 분산된 광결정 입자의 함량이 증가할수록 반사 스펙트럼의 중심파장은 단파장으로 이동할 수 있다.
따라서, 실시예는 광결정 입자의 표면 처리 없이 분산용매에 첨가되는 광결정 입자의 함량제어만으로 반사형 광결정 잉크 조성물의 컬러를 제어할 수 있는 기술적 효과가 있다.
다음으로 도 4는 실시예에서 광결정 입자의 입경에 따른 반사스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 4를 참조하면, 분산용매에 첨가된 광결정 입자의 입경이 약 180nm일 때, 반사 스펙트럼의 파장은 520nm 내지 565nm일 수 있으며, 그린 컬러를 반사시킬 수 있다. 또한, 광결정 입자의 입경이 약 200nm일 때, 반사 스펙트럼의 파장은 625nm 내지 740nm일 수 있으며, 레드 컬러를 반사시킬 수 있다. 동일한 광결정 입자의 부피비에서 광결정 입자의 입경이 증가할수록 광결정 입자의 수가 감소하여, 반사 스펙트럼은 장파장으로 이동할 수 있다. 이에 따라, 실시예는 광결정 입자의 표면 처리 없이 분산용매에 첨가되는 광결정 입자의 입경을 제어하여 반사형 광결정 잉크 조성물의 컬러를 제어할 수 있는 기술적 효과가 있다.
<제2 단계: 분산용매, 전하조절제 혼합>
실시예에 의하면, 컬러 가변 속도를 높이고, 컬러 가변 범위를 넓히면서도 투명 전극의 흑화(darkening) 발생이 방지될 수 있는 반사형 광결정 잉크 조성물, 이를 포함하는 반사형 컬러 변환모듈 및 이를 포함하는 가전기기를 제공할 수 있다.
또한 실시예에 의하면, 분산용매의 굴절률을 제어하여 광결정 입자의 굴절률과 상대적인 굴절률 차이를 제어함으로써 보다 선명한 컬러 구현이 가능한 기술적 효과가 있다.
우선 다음 표 1은 실시예의 광결정 잉크 조성물을 제조하기 위한 '분산용매'의 실시예와 비교예에 대한 표이다.
구분 분자량(g/mol) 끓는점(°C) 밀도(g/mL) 굴절율 상대 유전율
실시예 Nitrobenzene(NB) 123.11 210~211 1.253 1.553 34.82
Dichlorobenzene(DCB) 147.00 178~180 1.306 1.551 9.8
Chlorobenzene(CB) 112.56 132 1.106 1.524 5.62
Trichlorobenzene(TCB) 181.45 214 1.454 1.571 2.24
비교예 Isoparaffin(C10~C13) ~145 180 ~ 200 ~0.75 ~1.42 ~2.00
실시예에 의하면 굴절율이 1.52 이상인 Benzene계 분산용매를 채용할 수 있고, 이에 따라 분산용매의 굴절률이 광결정 입자의 굴절률과의 차이가 0.1 이상 되도록 제어함으로써 더욱 선명한 컬러 구현이 가능한 기술적 효과가 있다.
예를 들어, 실시예에 의하면 이산화질소기(NO2) 또는 염소기 (Cl-) 등의 기능기를 포함하는 Nitrobenzene(NB), Dichlorobenzene(DCB), Chlorobenzene(CB), Trichlorobenzene(TCB) 등의 Benzene계 분산용매를 채용함에 따라 분산용매의 굴절률이 1.52~1.57일 수 있으며, 이에 따라 광결정 입자의 굴절률(약 1.42)과의 차이가 0.1 내지 0.15가 되도록 제어할 수 있다. 이에 따라 분산용매의 큰 굴절률은 입사광으로부터 광결정 입자의 공극 사이에서 반사되는 반사광의 총양을 증가시켜 더욱 높은 반사율을 갖게 하여 선명한 컬러 구현이 가능한 기술적 효과가 있다.
또한 실시예에 의하면, 분산용매의 유전율을 2.24 내지 35.0으로 제어를 통해, 컬러 가변 범위(Δλ)를 약 100nm 이상으로 넓히면서도 컬러 가변속도를 높일 수 있고, 또한 투명 전극의 흑화(darkening) 현상을 방지할 수 있다. 또한 상기 분산용매의 유전율을 4.0 내지 35.0으로 제어하여 컬러 가변 범위(Δλ)를 약 100nm 이상으로 넓히면서도 컬러 가변속도를 높일 수 있고, 또한 투명 전극의 흑화(darkening) 현상을 방지할 수 있다.
또한 실시예에 의하면 다양한 상대 유전율을 갖는 Benzene계 분산용매를 사용하여, 분산용매의 상대 유전율 제어를 통해 컬러 가변 범위를 넓히면서도 컬러 가변속도를 높일 수 있고, 또한 투명 전극의 흑화(darkening) 현상을 방지할 수 있다.
또한 실시예의 분산용매는 100℃이상의 끓는점을 갖는 용매로서, 잉크 제조 공정 중 용매의 휘발이 최소화되어 반사형 광결정 잉크 조성물에 포함되는 광결정 입자의 농도 변화가 최소화될 수 있다.
또한 실시예에 의하면 이산화질소기(NO2) 또는 염소기 (Cl-) 등의 기능기를 포함하는 Benzene계 분산용매를 채용함에 따라, 기능기의 종류 및 기능기 수량을 Mono-, Di-, Tri- 등으로 제어를 할 수 있다. 이에 따라 상대 유전율의 제어 가능한 Benzene계 분산용매 사용을 통해 컬러의 가변 범위, 동작 전압, 반사 스펙트럼의 반사율을 제어하는 것이 가능한 기술적 효과가 있다.
또한 실시예는 이산화질소기(NO2) 또는 염소기 (Cl-) 등의 기능기를 포함하는 Benzene계 분산용매와 함께 플루오린(F), 브로민(Br), 아이오딘(I), 아스타틴(At), 테네신(Ts) 등의 할로겐 화합물을 포함할 수 있다.
또한 실시예는 전하조절제 또는 분산 안정제를 포함할 수 있으며, 전하조절제의 함량에 따라 광결정 잉크의 분산 안정성 및 광결정 입자간 반발력이 극대화되어 광결정의 반사율을 최대화할 수 있다.
상기 전하조절제는 분산 안정성 개선 및 컬러 품질 개선을 위해 0.1 ~ 20wt%일 수 있으며, 바람직하게는 0.5~10wt%일 수 있다.
상기 분산안정제는 함량이 10wt% 이하일 수 있으며, 이를 초과하면, 광결정 입자간 재응집을 유발하여 컬러품질이 저하될 수 있다. 상기 분산안정제는 Phenylalkylamine(PAA)계에 분산 가능한 분산안정제일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
<제3 단계: 광결정 입자 분산 및 잉크 조성물 제조>
실시예는 광결정 입자(140)를 분산용매에 혼합한 후, 초음파 분산, 볼밀 분산 등의 기계적 방법으로 혼합하여 광결정 구조를 갖는 반사형 광결정 잉크 조성물을 제조할 수 있다. 예를 들어, 광결정 입자를 약 15 vol% 내지 40 vol%로 함량별로 분산용매에 혼합 후, 초음파 분산, 볼밀 분산 등으로 혼합하여 반사형 광결정 잉크 조성물을 제조할 수 있다.
또한 실시예는 분산용매에 0 wt% 초과 내지 20 wt% 함량의 전하조절제를 추가한 혼합 용매에 광결정 입자를 분산시켜 반사형 광결정 잉크 조성물을 제조할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 전하 조절제는 Solsperse(Lubrizol社), OLOA(Oronite Company LLC), AOT (Aerosol-OT), Sorbitan 계(Span® )등이 사용될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
<제4 단계: 반사형 광결정 소자 제작>
이어서, 반사형 광결정 잉크 조성물을 하부 전극(115a)과 상부 전극(115b)을 구비하는 반사형 광결정 소자에 주입하고 잉크 주입구를 밀봉한 후 반사형 컬러 변환모듈을 제조할 수 있다.
상부 전극(115b)과 하부 전극(115b) 사이의 거리는 약 10 ㎛ ~ 약 1,000 ㎛일 수 있다. 바람직하게 상기 전극간 거리는 약 20 ㎛ ~ 약 100㎛로 제어될 수 있고, 이에 따라 구동 안정성 및 컬러 품질이 향상될 수 있다.
상기 상부 전극(115b)과 하부 전극(115b) 사이의 거리가 10 ㎛ 미만인 경우에는 잉크 주입량이 너무 적어서 컬러의 반사율이 낮아질 수 있다. 상기 상부 전극(115b)과 하부 전극(115b) 사이의 거리가 1,000 ㎛ 초과시 소자 구동에 필요한 전압이 증가하여 소비전력을 증가시킬 수 있다.
상기 반사형 광결정 잉크 조성물의 주입이 끝난 소자는 잉크 주입구가 열 또는 UV 등의 수단으로 경화될 수 있는 고분자 수지로 밀봉될 수 있다.
<제5 단계: 컬러 특성 평가>
다음으로 밀봉이 완료된 반사형 광결정 소자는 분광 광도계 등을 사용하여 동작 전압별 외관 컬러 및 반사 스펙트럼이 분석될 수 있다.
이하 제1 실시예의 실험예와 비교예를 기초로 실시예의 기술적 특징을 보다 상세히 설명하기로 한다.
<제1 실험예>
아래 표 2는 상대 유전율이 9.8인 Dichlorobenzene 분산용매가 적용된 반사형 광결정 잉크 조성물 평가 결과 데이터이다.
구분 실리카 함량(vol %) 전하조절제
(wt%)		 컬러 품질 소자 안정성
180nm Solsperse 19K 초기 중심파장(nm) 초기 반사율(%) 가변범위
(nm)		 동작전압
(V)		 흑화현상
# 1-1 22 2.5 650 75 464~650
(Δλ=186)		 ~4 X
# 1-2 22 3.0 649 74 458~649(Δλ=191) ~4 X
# 1-3 24 3.0 641 87 462~641(Δλ=179) ~4 X
# 1-4 24 3.5 636 90 460~636(Δλ=176) ~4 X
제1 실험예에 의하면, Dichlorobenzene을 분산용매로 적용한 반사형 광결정 잉크 조성물은 사용된 실리카 광결정 입자의 함량(vo%)과 전하조절제의 함량(wt%)에 따라 초기 중심파장 및 반사율이 결정될 수 있다.
제1 실험예에 의하면, 분산용매의 상대 유전율 제어를 통해, 컬러 가변 범위(Δλ)를 약 100nm 이상으로 넓히면서도 컬러 가변속도를 높일 수 있고, 또한 투명 전극의 흑화(darkening) 현상을 방지할 수 있다.
예를 들어, 제1 실험예에 의하면 컬러 가변 범위가 176nm 내지 191nm인 광결정 잉크 조성물을 확보하였으며, 동작 전압도 4.0V로 매우 낮으며, 분산용매의 큰 굴절률에 의해 선명한 컬러 구현이 가능하며, ITO 투명 전극의 흑화(darkening) 현상이 발생되지 않았다.
이에 따라 실시예에 의하면 광결정 입자와 0.1 이상의 굴절률 차이를 가지면서 다양한 유전율 특성을 갖는 분산용매를 사용하여, 우수한 반사율을 가지면서 낮은 동작 전압에서 넓은 컬러 가변 범위를 갖을 수 있는 복합적 기술적 효과가 있다.
<제2 실험예>
다음으로 아래 표 3은 Dichlorobenzene(DCB), Trichlorobenzene(TCB) 및 Chlorobenzene(CB)의 3가지 Benzene계 분산용매를 단독 또는 혼합하여 유전율을 제어하여 컬러 가변 성능을 분석한 데이터이다.
구분 실리카 함량(vol %) 분산용매(vol %) 전하조절제(wt%) 컬러 품질 소자 안정성
180nm DCB TCB CB 유전율 Solsperse 19K 초기 중심파장(nm) 초기 반사율(%) 가변범위
(nm)		 동작전압
(V)		 흑화현상
# 2-1 23 75 25 - 8 3.0 647 48 464~647
(Δλ=183nm)		 ~4 X
# 2-2 23 50 50 - 6 3.0 649 65 464~649(Δλ=185nm) ~4 X
# 2-3 24 -- -- 100 5.6 4.0 603 40 460~603(Δλ=143nm) ~2.5 X
# 2-4 23 25 75 - 4 3.0 575 33 457~575(Δλ=118nm) ~4 X
# 2-5 26 25 75 - 4 4.0 589 16 463~589(Δλ=126nm) ~4 X
제2 실험예에 의하면, 상대 유전율이 2.24 내지 9.8 범위의 Dichlorobenzene(DCB), Chlorobenzene(CB) 및 Trichlorobenzene(TCB)의 3가지 Benzene계 분산용매를 혼합하거나 단독으로 분산용매로 적용한 반사형 광결정 잉크 조성물이며, 사용된 실리카 광결정 입자의 함량(vo%)과 전하조절제의 함량(wt%)에 따라 초기 중심파장 및 반사율이 결정될 수 있다.
제2 실험예에 의하면, 분산용매의 상대 유전율을 약 4.0 내지 8.0으로 제어를 통해, 컬러 가변 범위(Δλ)를 118nm 내지 185nm인 광결정 잉크 조성물을 확보하였으며, 동작 전압도 2.5V 내지 4.0V로 매우 낮으며, 분산용매의 큰 굴절률에 의해 선명한 컬러 구현이 가능하며, ITO 투명 전극의 흑화(darkening) 현상이 발생되지 않았다.
이에 따라 실시예에 의하면 이산화질소기(NO2) 또는 염소기 (Cl-) 등의 기능기를 포함하는 Benzene계 분산용매를 채용함에 따라, 기능기의 종류 및 기능기 수량을 Mono-, Di-, Tri- 등으로 제어를 할 수 있다. 이에 따라 상대 유전율의 제어 가능한 Benzene계 분산용매 사용을 통해 컬러의 가변 범위, 동작 전압, 반사 스펙트럼의 반사율을 제어하는 것이 가능한 기술적 효과가 있다.
또한 실시예에 의하면 이산화질소기(NO2) 또는 염소기 (Cl-) 등의 기능기를 포함하는 Benzene계 분산용매를 채용함에 따라 분산용매의 굴절률이 광결정 입자의 굴절률과의 차이가 0.1 이상 되도록 제어할 수 있고, 이를 통해 분산용매의 큰 굴절률은 입사광으로부터 광결정 입자의 공극 사이에서 반사되는 반사광의 총양을 증가시켜 더욱 높은 반사율을 갖게 하여 선명한 컬러 구현이 가능한 기술적 효과가 있다.
<제3 실험예>
아래 표 4는 Nitrobenzene을 분산용매로 적용한 반사형 광결정 잉크 조성물에 대한 데이터이다.
구분 실리카 함량(vol %) 전하조절제(wt%) 컬러 품질 소자 안정성
180nm Solsperse 19K 초기 중심파장(nm) 초기 반사율(%) 가변범위(nm) 동작전압
(V)		 흑화현상
# 3-1 21 0.5 672 70 432~672
(Δλ=240nm)		 ~3.0 X
# 3-2 22 1.0 648 64 434~648(Δλ=214nm) ~3.5 X
제3 실험예는 상대 유전율이 34.82인 Nitrobenzene을 분산용매로 적용한 반사형 광결정 잉크 조성물이며, 사용된 실리카 광결정 입자의 함량(vo%)과 전하조절제의 함량(wt%)에 따라 초기 중심파장 및 반사율이 결정될 수 있다.
내부 연구에 의하면, 높은 유전율을 갖는 분산용매에서는 ITO 투명전극의 흑화 현상이 나타나는 문제가 있으며, 실시예는 높은 유전율의 분산용매로 인해 투명전극의 흑화되는 현상을 방지하기 위해 투명 상부 전극표면에 약 100nm 이하 두께의 보호막, 예를 들어 SiO2 보호막을 증착하여 투명 상부 전극의 흑화 (Darkening) 현상을 방지할 수 있다.
제3 실험예에 의하면 실리카 광결정 입자의 크기 및 함량 최적화를 통해 컬러 가변 범위를 214nm 내지 240nm인 광결정 잉크 조성물을 확보하였으며, 동작전압은 3.0V로 매우 낮은 것을 알 수 있다.
제3 실험예에 의하면, 분산용매의 상대 유전율 제어를 통해, 컬러 가변 범위(Δλ)를 약 100nm 이상으로 넓히면서도 컬러 가변속도를 높일 수 있고, 또한 투명 전극의 흑화(darkening) 현상을 방지할 수 있다.
<비교예 1>
비교예 1에서는 상대 유전율이 약 2.0 인 Isoparaffin을 분산용매로 적용한 반사형 광결정 잉크 조성물을 제조하고 평가하였다. 구체적으로 비교예 1에서는 실리카 입자와 굴절률이 유사한 Isoparaffin을 분산용매로 채용하여 광결정 잉크 제조 및 특성을 평가하였다.
한편, 비교예 1에서는 분산용매인 Isoparaffin과 실리카의 굴절률 차이가 거의 없기 때문에 입사광에 대해서 반사되는 광의 총량이 0에 가깝기 때문에 특정 반사 파장이 관찰되지 않았다.
실시예에 따른 반사형 광결정 잉크 조성물, 이를 포함하는 반사형 컬러 변환모듈 및 이를 포함하는 가전기기는, 컬러 가변 속도를 높이고, 컬러 가변 범위를 넓히면서도 투명 전극의 흑화(darkening) 발생이 방지될 수 있는 기술적 효과가 있다.
예를 들어, 실시예에 의하면, 분산용매의 상대 유전율 제어를 통해, 컬러 가변 범위(Δλ)를 약 100nm 이상으로 넓히면서도 컬러 가변속도를 높일 수 있고, 또한 투명 전극의 흑화(darkening) 현상을 방지할 수 있다.
예를 들어, 실시예에 의하면 다양한 상대 유전율을 갖는 Benzene계 분산용매를 사용하여, 분산용매의 상대 유전율 제어를 통해 컬러 가변 범위를 넓히면서도 컬러 가변속도를 높일 수 있고, 또한 투명 전극의 흑화(darkening) 현상을 방지할 수 있다.
또한 예를 들어, 실시예에 의하면 이산화질소기(NO2) 또는 염소기 (Cl-) 등의 기능기를 포함하는 Benzene계 분산용매를 채용함에 따라, 기능기의 종류 및 기능기 수량을 Mono-, Di-, Tri-등으로 제어를 할 수 있다. 이에 따라 상대 유전율의 제어 가능한 Benzene계 분산용매 사용을 통해 컬러의 가변 범위, 동작 전압, 반사 스펙트럼의 반사율을 제어하는 것이 가능한 기술적 효과가 있다.
또한 실시예에 의하면, 분산용매의 굴절률을 제어하여 광결정 입자의 굴절률와의 상대적인 굴절률 차이를 제어함으로써 더욱 선명한 컬러 구현이 가능한 기술적 효과가 있다.
예를 들어, 실시예에 의하면 분산용매의 굴절률이 광결정 입자의 굴절률과의 차이가 0.1 이상 되도록 제어하여 더욱 선명한 컬러 구현이 가능한 기술적 효과가 있다.
예를 들어, 실시예에 의하면 이산화질소기(NO2) 또는 염소기 (Cl-) 등의 기능기를 포함하는 Benzene계 분산용매를 채용함에 따라 분산용매의 굴절률이 광결정 입자의 굴절률과의 차이가 0.1 이상 되도록 제어할 수 있고, 이를 통해 분산용매의 큰 굴절률은 입사광으로부터 광결정 입자의 공극 사이에서 반사되는 반사광의 전체 양을 증가시켜 더욱 높은 반사율을 갖게 하여 선명한 컬러 구현이 가능한 기술적 효과가 있다.
또한 실시예에 의하면 광결정 입자는 그 표면이 수산화기(OH-)를 구비함에 따라 광결정 입자에 대한 소수화 처리없이 전하 조절제 첨가로 우수한 컬러 특성을 갖는 광결정 잉크 조성물을 제공할 수 있는 기술적 효과가 있다.
또한 실시예에 의하면, 입사광의 난 반사로 인한 컬러 선명도가 저하되는 문제를 해결할 수 있는 효과가 있다.
예를 들어, 실시예에 의하면 광흡수 물질을 함께 첨가하는 것을 통해 난반사로 인한 백색 산란을 최소화하여 컬러 가변 모듈의 컬러의 선명도를 개선할 수 있다.
(제2 실시예)
다음으로 도 5는 제2 실시예에 따른 반사형 광결정 잉크 조성물을 구비하는 전기영동 소자(120)의 개념도이다.
제2 실시예는 앞서 설명된 제1 실시예의 기술적 특징을 채용할 수 있으며, 이하 제2 실시예의 주된 특징을 중심으로 설명하기로 한다.
도 5를 참조하면, 제2 실시예에 따른 반사형 광결정 잉크 조성물을 구비하는 전기영동 소자(120)는 복수의 광결정 잉크 조성물층을 포함할 수 있다.
예를 들어, 제2 실시예의 전기영동 소자(120)는 제1 광결정 잉크 조성물(117a)을 포함하는 제1 전기영동 소자층(110A)과 제2 광결정 잉크 조성물(127b)을 포함하는 제2 전기영동 소자층(120B)을 포함할 수 있다.
제1 전기영동 소자층(110A)은 제1 하부 전극(115a)과 제1 상부 전극(115b) 사이에 배치된 제1 광결정 잉크 조성물(117a)을 포함할 수 있다.
제2 전기영동 소자층(120B)은 제2 하부 전극(125a)과 제2 상부 전극(125b) 사이에 배치된 제2 광결정 잉크 조성물(127b)을 포함할 수 있다.
상기 제2 전기영동 소자층(120B)은 상기 제1 전기영동 소자층(110A) 상에 OCA, OCR 등의 투명 접착층(129)을 개재하여 배치될 수 있다.
상기 제1 전기영동 소자층(110A) 하측에는 투과된 파장의 빛의 반사를 방지하는 블랙 흡수판(111)이 배치될 수 있다.
상기 제1 상부 전극(115b), 상기 제2 하부 전극(125a) 및 상기 제2 상부 전극(125b)은 투광성 전극을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 상부 전극(115b), 상기 제2 하부 전극(125a) 및 상기 제2 상부 전극(125b)은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide), IZON(IZO Nitride), AGZO(Al-Ga ZnO), IGZO(In-Ga ZnO) 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으나 이에 한정되는 않는다.
이하 제2 실시예에 따른 반사형 광결정 잉크 조성물 및 이를 포함하는 반사형 컬러 변환모듈의 제조 방법 및 그 기술적 특징에 대해 설명하기로 한다.
<제1 단계: 광결정 입자 전처리>
제2 실시예에 따른 반사형 광결정 잉크 조성물의 광결정 입자의 전처리 기술은 제1 실시예의 광결정 입자의 전처리 기술을 채용할 수 있다.
한편, 실시예의 기술적 과제 중의 하나는 컬러에 대한 시야각 의존성을 낮추고자 함니다.
제2 실시예는 2종 이상의 광결정 입자를 혼합하여 혼합 광결정 입자를 구현할 수 있다.
예를 들어, 평균 입경이 차이가 있는 2종 이상의 광결정 입자를 일정 비율별로 혼합할 수 있으며, 2종 이상의 입경의 광결정 입자를 혼합하면, 컬러 가변 잉크는 광결정 구조(photonic crystal structure)에서 광자 유리 구조(photonic glass structure)를 가져서 입자간 거리 차이가 감소하며, 이에 따라 보는 바라보는 각도에 따라서 컬러가 달라지는 시야각 의존성을 해결할 수 있다.
구체적으로 제2 실시예는 광자 유리(photonic glass)가 갖는 입자의 비규칙 배열, 예를 들어, 준-아몰퍼스(quasi-amorphous) 구조에 의해 바라보는 각도에 따라서 컬러가 달라지는 시야각 의존성을 해결할 수 있다.
제2 실시예에서 혼합되는 광결정 입자의 입경은 180, 220, 300, 500nm 입자를 사용하였으며, 비교예는 기준 입자로 180nm 입경의 단분산된 실리카 광결정 입자를 사용하였다. 광결정 입자의 혼합 비율은 기존입자 대비 0wt% 초과 내지 100wt%까지 혼합하였다. 바람직하게 혼합되는 광결정 입자의 혼합비는 5wt% ~ 15wt%일 수 있으나 이에 한정된 것은 아니다.
<제2 단계: 분산용매, 전하조절제 혼합>
제2 실시예의 분산용매는 물(유전율: 80), 프로필렌 카보네이트(유전율: 64), 에틴렌 글리콜(유전율: 37), 메탄올(유전율: 32), 에탄올(유전율: 25), 벤젠계 분산용매(유전율: 2.24 내지 35.0), paraffin 오일계(유전율: 1~3) 등이 사용될 수 있다. 예를 들어, 제2 실시예의 분산용매는 제1 실시예의 Benzene계 분산용매가 채용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
<제3 단계: 광결정 입자 분산 및 잉크 조성물 제조>
제2 실시예에의 광결정 입자 분산 및 잉크 조성물 제조 기술은 제1 실시예의 특징을 채용할 수 있다.
한편, 실시예의 기술적 과제 중의 하나는 입사광의 난 반사로 인한 컬러 선명도가 저하되는 문제를 해결하고자 함이다.
제2 실시예는 광흡수 물질을 함께 첨가하여 난반사로 인한 백색 산란을 최소화함으로써 컬러 가변 모듈에서 컬러의 선명도를 개선할 수 있다.
제2 실시예에서 광흡수 물질은 카본블랙, 전도성 고분자, 산화철, 도파민, 멜라닌, 금속 나노입자 중 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.
제2 실시예의 실험예에서는 광흡수 물질로 카본블랙을 단독으로 사용하였으나, 카본블랙을 포함한 2가지 이상의 광흡수물질을 혼합하여 사용하는 것도 가능하다.
제2 실시예에서 광흡수 물질의 첨가량은 광결정 입자의 함량 대비 0.01 ~ 5.0 wt%일 수 있으며, 바람직하게 0.01 ~ 1.0 wt% 범위일 수 있다.
상기 광흡수 물질의 첨가량이 0.01 wt% 미만이면 입사된 빛을 흡수하기 어려워 컬러 가변 특성을 나타낼 수 없으며, 광흡수 물질의 첨가량이 1.0 wt%를 초과하면 입사된 대부분의 빛을 흡수하기 때문에 반사되는 컬러를 확인하기 어렵다.
이에 따라 제2 실시예에 의하면, 광흡수 물질을 함께 첨가하는 것을 통해 난반사로 인한 백색 산란을 최소화하여 컬러 가변 모듈의 컬러의 선명도를 개선할 수 있다.
<제4 단계: 반사형 광결정 소자 제작>
제2 실시예에의 광결정 소자의 제작 기술은 제1 실시예의 특징을 채용할 수 있다.
한편, 실시예의 기술적 과제 중의 하나는 색 가변 범위가 좁은 영역을 가지게 되는 문제를 해결하고자 함이다.
제2 실시예는 복수의 반사형 광결정 잉크 조성물층을 포함하는 컬러 가변 모듈를 구비함에 따라, CIE1931 색좌표 상에서 넓은 색영역을 갖는 반사형 광결정 잉크 조성물, 이를 포함하는 반사형 컬러 변환모듈 및 이를 포함하는 가전기기를 제공할 수 있다.
예를 들어, 이중 층의 컬러 가변모듈은 컬러 혼합 구현이 가능하여 CIE1931 색영역 내의 모든 컬러 구현이 가능하다. 또한 보다 정밀한 컬러 제어가 필요한 경우, 서브 픽셀로 구동이 가능하다.
예를 들어, 도 5를 참조하면, 제2 실시예의 전기영동 소자(120)는 제1 광결정 잉크 조성물(117a)을 포함하는 제1 전기영동 소자층(110A)과 제2 광결정 잉크 조성물(127b)을 포함하는 제2 전기영동 소자층(120B)을 포함할 수 있다.
제1 전기영동 소자층(110A)은 제1 하부 전극(115a)과 제1 상부 전극(115b) 사이에 배치된 제1 광결정 잉크 조성물(117a)을 포함할 수 있다. 제2 전기영동 소자층(120B)은 제2 하부 전극(125a)과 제2 상부 전극(125b) 사이에 배치된 제2 광결정 잉크 조성물(127b)을 포함할 수 있다.
제2 실시예에서 하측에 배치되는 제1 광결정 잉크 조성물(117a)을 포함하는 제1 전기영동 소자층(110A)은, 컬러 가변이 가능하며, 시야각 특성이 개선되고 또한 컬러 선명도가 개선될 수 있다.
반면, 제2 실시예에서 상측에 배치되는 제2 광결정 잉크 조성물(127b)을 포함하는 제2 전기영동 소자층(120B)은, 컬러 가변이 가능하며, 시야각 특성이 개선될 수 있으나, 상측으로 반사광 출사를 위해 컬러 선명도가 개선기술이 적용되지 않을 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
<제5 단계: 컬러 특성 평가>
다음으로 밀봉이 완료된 반사형 광결정 소자는 분광 광도계 등을 사용하여 동작 전압별 외관 컬러 및 반사 스펙트럼이 분석될 수 있다.
이하 제2 실시예의 실험예와 비교예를 기초로 실시예의 기술적 특징을 보다 상세히 설명하기로 한다.
(1) 제2 실시예는 바라보는 각도에 따라서 컬러가 달라지는 시야각 의존성을 해결할 수 있는 기술적 효과가 있다.
예를 들어, 제2 실시예는 2종 이상의 광결정 입자를 혼합하여 혼합 광결정 입자를 구현할 수 있다.
예를 들어, 평균 입경이 차이가 있는 2종 이상의 광결정 입자를 일정 비율별로 혼합할 수 있으며, 2종 이상의 입경의 광결정 입자를 혼합하면, 컬러 가변 잉크는 광결정 구조에서 광자 유리(photonic glass) 구조를 가지며, 입자간 거리 차이가 감소하여 보는 바라보는 각도에 따라서 컬러가 달라지는 시야각 의존성을 해결할 수 있다. 예를 들어, 제2 실시예는 광자 유리(photonic glass)가 갖는 입자의 비규칙 배열, 예를 들어, 준 아몰퍼스(quasi-amorphous) 구조에 의해 바라보는 각도에 따라서 컬러가 달라지는 시야각 의존성을 해결할 수 있는 기술적 효과가 있다.
(2) 또한 제2 실시예는 시야각과 컬러 선명도가 동시에 개선된 컬러 가변 잉크를 제공할 수 있는 기술적 효과가 있다.
제2 실시예는 시야각과 컬러 선명도의 동시 개선을 위해 실리카 나노입자의 입경비를 1.67(300/180)로 고정 후 카본 블랙을 함량별로 사용시 반사율이 개선되는 것을 확인하였다.
제2 실시예는 광흡수 물질을 함께 첨가하는 것을 통해 난반사로 인한 백색 산란을 최소화하여, 컬러 가변 모듈에서 컬러의 선명도를 개선할 수 있다.
제2 실시예에서 광흡수 물질은 카본블랙, 전도성 고분자, 산화철, 도파민, 멜라닌, 금속 나노입자 중 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.
제2 실시예의 실험예에서는 광흡수 물질로 카본블랙을 단독으로 사용하였으나, 카본블랙을 포함한 2가지 이상의 광흡수물질을 혼합하여 사용하는 것도 가능하다.
제2 실시예에서 광흡수 물질의 첨가량은 광결정 입자의 함량 대비 0.01 ~ 5.0 wt%일 수 있으며, 바람직하게 0.01 ~ 1.0 wt% 범위일 수 있다.
예를 들어, 컬러 선명도의 판별기준은 반치폭, 반사율, 반사율 차이값이 될 수 있으며, 반사 스펙트럼의 반치폭, 반사율 및 반사율 차이값(Mix-Min) 비교시 약 0.1wt%에서 컬러 선명도가 가장 우수하였다.
(3) 또한 제2 실시예는 CIE1931 색좌표 상에서 넓은 색영역을 갖는 반사형 광결정 잉크 조성물, 이를 포함하는 반사형 컬러 변환모듈 및 이를 포함하는 가전기기를 제공할 수 있다.
예를 들어, 제2 실시예는 복수의 반사형 광결정 잉크 조성물층을 포함하는 컬러 가변 모듈를 구비함에 따라, CIE1931 색좌표 상에서 넓은 색영역을 갖는 반사형 광결정 잉크 조성물, 이를 포함하는 반사형 컬러 변환모듈 및 이를 포함하는 가전기기를 제공할 수 있다.
예를 들어, 이중 층의 컬러 가변모듈은 컬러 혼합 구현이 가능하여 CIE1931 색영역 내의 모든 컬러 구현이 가능하다. 또한 보다 정밀한 컬러 제어가 필요한 경우, 서브 픽셀로 구동이 가능하다.
예를 들어, 도 5를 참조하면, 제2 실시예의 전기영동 소자(120)는 제1 광결정 잉크 조성물(117a)을 포함하는 제1 전기영동 소자층(110A)과 제2 광결정 잉크 조성물(127b)을 포함하는 제2 전기영동 소자층(120B)을 포함할 수 있다.
제1 전기영동 소자층(110A)은 제1 하부 전극(115a)과 제1 상부 전극(115b) 사이에 배치된 제1 광결정 잉크 조성물(117a)을 포함할 수 있다. 제2 전기영동 소자층(120B)은 제2 하부 전극(125a)과 제2 상부 전극(125b) 사이에 배치된 제2 광결정 잉크 조성물(127b)을 포함할 수 있다.
제2 실시예에서 하측에 배치되는 제1 광결정 잉크 조성물(117a)을 포함하는 제1 전기영동 소자층(110A)은, 컬러 가변이 가능하며, 시야각 특성이 개선되고 또한 컬러 선명도가 개선될 수 있다.
반면, 제2 실시예에서 상측에 배치되는 제2 광결정 잉크 조성물(127b)을 포함하는 제2 전기영동 소자층(120B)은, 컬러 가변이 가능하며, 시야각 특성이 개선될 수 있으나, 상측으로 반사광 출사를 위해 컬러 선명도가 개선기술이 적용되지 않을 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
도 6은 제2 실시예에서 단일층의 광결정 잉크 조성물층을 구비하는 전기영동 소자의 색좌표이며, 광결정 기반 원색 가변 범위의 예를 나타낸다.
단일층 컬러 가변 모듈에서의 실제 색가변 범위(E1)는 이상적 가변 범위(ID) 대비 비교적 좁은 영역을 가진다.
광결정 모듈에서 입사되는 광에서 광결정에서 반사되는 반사광 이외에 광결정의 결점(defect)에서 생성되는 난반사로 인한 백색 산란을 최소화할 수 있다.
이 경우 실제 색 가변 범위(E1)에서 백색 산란을 억제하면 보다 넓은 컬러 가변 범위(E2)를 갖는 기술적 효과가 있다.
제2 실시예는 광흡수 물질을 함께 첨가하는 것을 통해 난반사로 인한 백색 산란을 최소화하여, 컬러 가변 모듈에서 컬러의 선명도를 개선할 수 있다.
제2 실시예에서 광흡수 물질은 카본블랙, 전도성 고분자, 산화철, 도파민, 멜라닌, 금속 나노입자 중 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.
제2 실시예의 실험예에서는 광흡수 물질로 카본블랙을 단독으로 사용하였으나, 카본블랙을 포함한 2가지 이상의 광흡수물질을 혼합하여 사용하는 것도 가능하다.
제2 실시예에서 광흡수 물질의 첨가량은 광결정 입자의 함량 대비 0.01 ~ 5.0 wt%일 수 있으며, 바람직하게 0.01 ~ 1.0 wt% 범위일 수 있다.
다음으로 도 7은 제2 실시예에서 복수의 광결정 잉크 조성물층을 구비하는 전기영동 소자의 색좌표이며, 광결정 기반 혼합색 가변 범위의 나타낸 것이다.
예를 들어, 도 7은 2중층 구조를 갖는 컬러 가변 모듈에 대한 색표시 가능 영역을 나타낸 것이다.
제2 실시예는 복수의 반사형 광결정 잉크 조성물층을 포함하는 컬러 가변 모듈를 구비함에 따라, CIE1931 색좌표 상에서 넓은 색영역(E3)을 갖는 반사형 광결정 잉크 조성물, 이를 포함하는 반사형 컬러 변환모듈 및 이를 포함하는 가전기기를 제공할 수 있다.
예를 들어, 이중 층의 컬러 가변모듈은 컬러 혼합 구현이 가능하여 CIE1931 색영역 내의 모든 컬러 구현이 가능하다. 또한 보다 정밀한 컬러 제어가 필요한 경우, 서브 픽셀로 구동이 가능하다.
구체적으로 제2 실시예에 의하면 복수의 광결정 잉크 조성물층을 구비하는 전기영동 소자에서 백색산란이 최소화될 경우, 광결정 모듈의 컬러는 원색에 근접하게 되고, 가변 가능한 색영역은 NTSC 색영역과 거의 유사할 정도로 넓게 될 수 있다.
이에 따라 제2 실시예의 광결정 잉크 조성물의 가변범위는 430nm~670nm로 확대되고 반치폭을 매우 작게 만들 경우 컬러의 가변 범위는 더 넓어져서, CIE1931 색영역 내의 거의 모든 색영역의 컬러를 표현할 수 있다.
다음으로 도 8은 제2 비교예로서 종래 전자잉크를 이용한 컬러변환 모듈의 컬러 가변 범위(R2)의 색좌표를 나타낸 것이다.
종래 상용 전자잉크 모듈은 무기안료를 사용하기 때문에 7가지 정도의 컬러를 나타낼 수 있다. 컬러 단일층 구조에서 서브픽셀(RGB) 구조를 통해 보다 다양한 색을 구현할 수 있지만 광결정 모듈 대비 좁은 색 영역(R2)을 가지는 한계가 있다.
반면, 실시예에 의하면, 컬러에 대한 시야각 의존성을 낮출 수 있는 기술적 효과가 있다. 예를 들어, 실시예는 광자 유리(Photonic Glass)가 갖는 입자의 비규칙 배열, 예를 들어 quasi 아몰퍼스(amorphous) 구조에 의해 바라보는 각도에 따라서 컬러가 달라지는 시야각 의존성을 해결할 수 있다.
또한 실시예에 의하면, 입사광의 난 반사로 인한 컬러 선명도가 저하되는 문제를 해결할 수 있는 효과가 있다. 예를 들어, 실시예에 의하면 광흡수 물질을 함께 첨가하는 것을 통해 난반사 (백색 산란)을 최소화하여 컬러 가변 모듈의 컬러의 선명도를 개선할 수 있다.
또한 실시예에 의하면 색 가변 범위가 좁은 영역을 가지게 되는 문제를 해결할 수 있는 효과가 있다. 예를 들어, 실시예는 단일층 또는 복수층을 포함하는 컬러 가변 모듈를 구비함에 따라 CIE1931 색좌표 상에서 넓은 색영역을 갖는 반사형 광결정 잉크 조성물, 이를 포함하는 반사형 컬러 변환모듈 및 이를 포함하는 가전기기를 제공할 수 있다.
또한 컬러 가변 모듈의 적층수 및 분할 면적이 증가할수록 더 넓은 색영역을 제공할 수 있다. 예를 들어, 단일층의 컬러 가변 모듈은 넓은 원색을 표현할 수 있으며, 이중층의 컬러 가변모듈은 컬러 혼합 구현이 가능하여 CIE1931 색영역 내의 모든 컬러 구현이 가능하다. 또한 보다 정밀한 컬러 제어가 필요한 경우, 서브 픽셀로 구동이 가능하다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
실시예는 반사형 광결정 잉크 조성물이 이용되는 전기영동 소자, 디스플레이 장치, 가전기기 및 홈 인테리어 등에 이용될 수 있다.

Claims (13)

  1. 광결정 입자; 및
    상기 광결정 입자가 분산되는 분산용매를 포함하며,
    상기 분산용매의 굴절률과 상기 광결정 입자의 굴절률의 차이가 0.1 이상이며,
    상기 분산용매는 Benzene계 분산용매를 포함하며, 상기 분산용매의 유전율은 2.24 내지 35.0인, 반사형 광결정 잉크 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분산용매는,
    이산화질소기(NO2) 또는 염소기 (Cl-)의 기능기를 포함하는 Nitrobenzene, Dichlorobenzene, Chlorobenzene, Trichlorobenzene 중 적어도 하나 이상을 포함하는, 반사형 광결정 잉크 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 분산용매는,
    이산화질소기(NO2) 또는 염소기 (Cl-)의 기능기를 포함하는 Nitrobenzene, Dichlorobenzene, Chlorobenzene, Trichlorobenzene 중 적어도 하나 두개 이상을 포함하는, 반사형 광결정 잉크 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 분산용매의 굴절률은 1.52~1.57인, 반사형 광결정 잉크 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 분산용매의 굴절률과 상기 광결정 입자의 굴절률의 차이는 0.1 내지 0.15인, 반사형 광결정 잉크 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 반사형 광결정 잉크 조성물의 컬러 가변 범위(Δλ)가 100nm 이상인, 반사형 광결정 잉크 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 분산용매의 유전율은 4.0 내지 35.0인, 반사형 광결정 잉크 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 분산용매의 유전율은 4.0 내지 8.0인, 반사형 광결정 잉크 조성물.
  9. 제8항에 있어서,
    컬러 가변 범위가 118nm 내지 185nm인, 반사형 광결정 잉크 조성물.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 분산용매는 플루오린(F), 브로민(Br), 아이오딘(I), 아스타틴(At), 테네신(Ts) 중 어느 하나 이상을 포함하는 할로겐 화합물을 포함하는, 반사형 광결정 잉크 조성물.
  11. 제1항에 있어서,
    0.1 wt% 내지 20wt%의 전하조절제를 더 포함하는, 반사형 광결정 잉크 조성물.
  12. 하부 전극, 상부 전극 및 상기 하부 전극과 상기 상부 전극 사이에 배치되는 제1항 내지 제11항 중 어느 하나의 반사형 광결정 잉크 조성물을 포함하는, 반사형 컬러 변환모듈.
  13. 제12항의 반사형 컬러 변환모듈을 구비하는 가전기기.
PCT/KR2024/006439 2024-05-13 2024-05-13 반사형 광결정 잉크 조성물, 이를 포함하는 반사형 컬러 변환모듈 및 이를 포함하는 가전기기 Pending WO2025239461A1 (ko)

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