황 함유 고분자 기반 중파장 적외선 편광기 및 그 제조 방법
Mid-Wavelength Infrared Polarizer Based on Sulfur-Containing Polymer and Manufacturing Method Thereof
특허 요약
본 발명은 나노 격자화된 고분자 황의 구조 위에 금속이 수직으로 증착 된 황 함유 고분자 기반 중파장 적외선 편광기 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 상기 황 함유 고분자 기반 중파장 적외선 편광기는 기판; 상기 기판 상에 코팅법에 의해 형성된 황 함유 고분자의 박막층; 상기 박막층에 나노임프린팅 스탬프를 이용하는 나노임프린팅 공정을 통해 형성된 나노 격자 구조체; 및 상기 나노 격자 구조체 상에 금속 증착을 통해 정렬되는 금속층을 포함하고, 상기 황 함유 고분자는 20 ~ 90 wt%의 황 원소를 포함하는 것을 특징으로 한다.
청구항
번호청구항
1

기판;상기 기판 상에 코팅법에 의해 형성된 황 함유 고분자의 박막층;상기 박막층에 나노임프린팅 스탬프를 이용하는 나노임프린팅 공정을 통해 형성된 나노 격자 구조체; 및상기 나노 격자 구조체 상에 금속 증착을 통해 정렬되는 금속층을 포함하고,상기 황 함유 고분자는 20 wt% ~ 90 wt%의 황 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 황 함유 고분자 기반 중파장 적외선 편광기.

2

제1항에 있어서,상기 나노 격자 구조체는 양각의 상부 격자와, 음각의 하부 격자와, 상기 상부 격자 및 상기 하부 격자와 통합된 스페이서 층으로 이루어지고,상기 금속층은 상부 격자 및 하부 격자의 상부 표면 상에만 형성되는 것을 특징으로 하는 황 함유 고분자 기반 중파장 적외선 편광기.

3

제2항에 있어서,상기 상부 격자 및 하부 격자 중 하나 또는 둘 다는 둥근 에지를 가지며,상기 둥근 에지의 반경은 0 ~ 0.1 ㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 황 함유 고분자 기반 중파장 적외선 편광기.

4

제2항에 있어서,상기 나노 격자 구조체의 피치(p)는 400 ㎚ 이하이고, 상부 격자의 너비(w)는 20 ㎚ ~ 380 ㎚ 범위이고, 상부 격자의 두께(tg)는 120 ㎚ ~ 400 ㎚ 범위이고, 상기 스페이서 층의 두께(td)는 0.05 ㎛ ~ 6 ㎛ 범위이고, 상기 금속층의 두께(tAu)는 200 ㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 황 함유 고분자 기반 중파장 적외선 편광기.

5

제1항에 있어서,황 원소 분말을 오일 욕조에 넣어 120 ℃ ~ 200 ℃ 범위에서 용융한 후, 단량체를 첨가하고 교반 하여 고분자 용융체를 수득하고, 상기 고분자 용융체를 진공 오븐에서 120 ℃ ~ 200 ℃ 범위에서 반응시킨 후에 황 고분자의 유리전이온도 아래까지 냉각하고 분쇄하여 상기 황 함유 고분자의 분말을 만드는 것을 특징으로 하는 황 함유 고분자 기반 중파장 적외선 편광기.

6

제5항에 있어서,상기 단량체는 디이소프로페닐아릴 단량체, 트리이소프로페닐아릴 단량체, 폴리이소프렌 단량체, 또는 불포화지방족아민 단량체 중 어느 하나 이상을 포함하고,상기 디이소프로페닐아릴 단량체는 디이소프로페닐벤젠, 메틸디이소프로페닐벤젠, 히드록시디이소프로페닐벤젠, 디히드록시디이소프로페닐벤젠, 메틸히드록시디이소프로페닐벤젠, 디메틸히드록시디이소프로페닐벤젠, 디메틸히드록시페닐벤젠, 메톡시디이소프로페닐벤젠, 히드록시메틸디이소프로페닐벤젠, 메틸메톡시디이소프로페닐벤젠, 디메틸디히드록시디이소프로페닐벤젠, 디메틸디메톡시디이소프로페닐벤젠, 디메톡시디히드록시디이소프로페닐벤젠, 클로로디이소페닐벤젠, 플루오로디이소페닐벤젠, 아이오도디이소페닐벤젠, 클로로메틸디이소페닐벤젠, 플루오로메틸디이소페닐벤젠, 아이오도메틸디이소페닐벤젠, 디이소페닐나프탈렌, 디이소페닐페날렌, 또는 디이소프로페닐안트라센 중 어느 하나 이상을 포함하고,상기 트리이소프로페닐아릴 단량체는 1,3,5-tri(pro-1-en-2-yl)벤젠, 1,2,4-tri(pro-1-en-2-yl)벤젠, 1,3,6-tri(prop-1-en-2-yl)나프탈렌, 1,3,7-tri(prop-1-en-2-yl)나프탈렌, 또는 1,4,6-tri(prop-1-en-2-yl)나프탈렌 중 어느 하나 이상을 포함하고,상기 폴리이소프렌 단량체는 (n은 2 내지 100) 또는 (n은 2 내지 100) 중 어느 하나를 포함하고,상기 불포화지방족아민은 올레일아민, 리놀레닐아민, 에이코사펜타에노일아민, 도코사헥사노에일아민, 니놀레일아민, 아라키도닐아민, 팔레톨레일아민, 엘라이딜아민, 에루실아민, 또는 스테아리도닐아민 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 황 함유 고분자 기반 중파장 적외선 편광기.

7

제5항에 있어서,상기 황 함유 고분자의 분말을 150 ℃ ~170 ℃에서 5 분 ~ 15 분 동안 유기 용매에 용해하여 0.20 g/mL ~ 1.85 g/mL 농도의 황 함유 고분자 용액을 만드는 것을 특징으로 하는 황 함유 고분자 기반 중파장 적외선 편광기.

8

제7항에 있어서,상기 황 함유 고분자 용액을 고정된 스핀코팅 속도로 스핀코팅하여 100 nm ~ 10,000 nm 범위로 두께 제어된 박막층을 기판 상에 형성하는 것을 특징으로 하는 황 함유 고분자 기반 중파장 적외선 편광기.

9

제8항에 있어서,상기 고정된 스핀코팅 속도는 1,000 rpm ~ 8,500 rpm 범위인 것을 특징으로 하는 황 함유 고분자 기반 중파장 적외선 편광기.

10

제7항에 있어서,상기 황 함유 고분자 용액의 농도를 0.1 g/mL 이상으로 고정한 상태에서 스핀코팅 속도를 500 ~ 10,000 rpm으로 증가시켜서 100 nm ~ 10,000 nm 범위로 두께 제어된 박막층을 기판 상에 형성하는 것을 특징으로 하는 황 함유 고분자 기반 중파장 적외선 편광기.

27

제24항에 있어서,상기 황 함유 고분자 용액의 농도를 0.1 g/mL 이상으로 고정한 상태에서 스핀코팅 속도를 500 rpm ~ 10,000 rpm으로 증가시키서 100 nm ~ 10,000 nm 범위로 두께 제어된 박막층을 기판 상에 형성하는 것을 특징으로 하는 황 함유 고분자 기반 중파장 적외선 편광기의 제조 방법.

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제7항에 있어서,상기 유기 용매는 아세톤, 에탄올, 메탄올, 벤젠, 헥산, 이소프로필알코올, 포름산, 클로로포름, 에틸포르메이트, 에틸에테르, 디에틸에테르, 디이소프로필에테르, 1,4-디옥산, 디클로로메탄, 테트라하이드로퓨란, 메틸아세테이트, 에틸아세테이트, 디메틸설폭사이드, 디메틸포름아마이드, 아세토나이트릴, 톨루엔, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 아니솔, 1-부탄올, 2-부탄올, n-부틸아세테이트, t-부틸메틸에테르, 펜탄, 1-펜탄올, 1-프로판올, 2-프로판올, n-프로필아세테이트 및 쿠멘으로 이루어진 그룹에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 황 함유 고분자 기반 중파장 적외선 편광기.

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제1항에 있어서,상기 나노임프린팅 스탬프는 고분자 기판 및 상기 고분자 기판 상에 형성된 UV 경화형 수지층으로 이루어지고, 상기 UV 경화형 수지층의 경화를 위하여 파장 200 nm ~ 400 nm의 자외선 광을 조사하는 것을 특징으로 하는 황 함유 고분자 기반 중파장 적외선 편광기.

13

제12항에 있어서,상기 고분자 기판은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리이미드, 폴리비닐알코올, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리우레탄, 열가소성 폴리우레탄, 폴리카보네이트, 폴리염화비닐, 폴리스티렌, 폴리올레핀, 셀룰로오스, 또는 나일론 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 황 함유 고분자 기반 중파장 적외선 편광기.

14

제12항에 있어서,상기 UV 경화형 수지층은 올모스탬프(Ormostamp), 폴리우레탄아크릴레이트(Polyurethaneacrylate), 폴리메틸메타아크릴레이트(Polymethymethacrylate), 에폭시(Epoxy) 또는 폴리다이메틸실록세인(Polydimethylsiloxane) 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 황 함유 고분자 기반 중파장 적외선 편광기.

15

제1항에 있어서,상기 나노임프린팅 공정은 60 ℃ ~ 200 ℃의 온도, 10 kgf/㎠ ~ 100 kgf/㎠의 압력에서 수행되는 것을 특징으로 하는 황 함유 고분자 기반 중파장 적외선 편광기.

16

제1항에 있어서,상기 금속층은 금, 은, 크롬, 타이타늄, 알루미늄, 니켈, 구리 또는 이의 합금인 것을 특징으로 하는 황 함유 고분자 기반 중파장 적외선 편광기.

17

제1항에 있어서,상기 코팅법은 스핀 코팅, 딥 코팅, 페인팅, 잉크젯 방식의 3D 프린팅, 블레이드 코팅 및 롤투롤 코팅 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 황 함유 고분자 기반 중파장 적외선 편광기.

18

기판 상에 코팅법에 의해 황 함유 고분자의 박막층을 형성하는 단계;표면에 나노패턴이 형성된 나노임프린팅 스탬프를 임프린팅 공정에 의해 상기 박막층에 가압하여, 상기 박막층에 상기 나노패턴에 대응되는 나노 격자 구조체가 임프린팅되도록 하는 단계; 및상기 나노 격자 구조체 상에 금속 증착을 통해 금속층을 형성하는 단계를 포함하고,상기 황 함유 고분자는 20 wt% ~ 90 wt%의 황 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 황 함유 고분자 기반 중파장 적외선 편광기의 제조 방법.

19

제18항에 있어서,상기 나노 격자 구조체는 양각의 상부 격자와, 음각의 하부 격자와, 상기 상부 격자 및 상기 하부 격자와 통합된 스페이서 층으로 이루어지고,상기 금속층은 상부 격자 및 하부 격자의 상부 표면 상에만 형성되는 것을 특징으로 하는 황 함유 고분자 기반 중파장 적외선 편광기의 제조 방법.

20

제19항에 있어서,상기 상부 격자 및 하부 격자 중 하나 또는 둘 다는 둥근 에지를 가질 수 있으며,상기 둥근 에지의 반경은 0 ~ 0.1 ㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 황 함유 고분자 기반 중파장 적외선 편광기의 제조 방법.

21

제19항에 있어서,상기 나노 격자 구조체의 피치(p)는 400 ㎚ 이하이고, 상부 격자의 너비(w)는 20 ㎚ ~ 380 ㎚ 범위이고, 상부 격자의 두께(tg)는 120 ㎚ ~ 400 ㎚ 범위이고, 상기 스페이서 층의 두께(td)는 0.05 ㎛ ~ 6 ㎛ 범위이고, 상기 금속층의 두께(tAu)는 200 ㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 황 함유 고분자 기반 중파장 적외선 편광기의 제조 방법.

22

제18항에 있어서,황 원소 분말을 오일 욕조에 넣어 120 ℃ ~ 200 ℃ 범위에서 용융한 후, 단량체를 첨가하고 교반 하여 고분자 용융체를 수득하고, 상기 고분자 용융체를 진공 오븐에서 120 ℃ ~ 200 ℃ 범위에서 반응시킨 후에 황 고분자의 유리전이온도 아래까지 냉각하고 분쇄하여 상기 황 함유 고분자의 분말을 만드는 것을 특징으로 하는 황 함유 고분자 기반 중파장 적외선 편광기의 제조 방법.

23

제22항에 있어서,상기 단량체는 디이소프로페닐아릴 단량체, 트리이소프로페닐아릴 단량체, 폴리이소프렌 단량체, 또는 불포화지방족아민 단량체 중 어느 하나 이상을 포함하고,상기 디이소프로페닐아릴 단량체는 디이소프로페닐벤젠, 메틸디이소프로페닐벤젠, 히드록시디이소프로페닐벤젠, 디히드록시디이소프로페닐벤젠, 메틸히드록시디이소프로페닐벤젠, 디메틸히드록시디이소프로페닐벤젠, 디메틸히드록시페닐벤젠, 메톡시디이소프로페닐벤젠, 히드록시메틸디이소프로페닐벤젠, 메틸메톡시디이소프로페닐벤젠, 디메틸디히드록시디이소프로페닐벤젠, 디메틸디메톡시디이소프로페닐벤젠, 디메톡시디히드록시디이소프로페닐벤젠, 클로로디이소페닐벤젠, 플루오로디이소페닐벤젠, 아이오도디이소페닐벤젠, 클로로메틸디이소페닐벤젠, 플루오로메틸디이소페닐벤젠, 아이오도메틸디이소페닐벤젠, 디이소페닐나프탈렌, 디이소페닐페날렌, 또는 디이소프로페닐안트라센 중 어느 하나 이상을 포함하고,상기 트리이소프로페닐아릴 단량체는 1,3,5-tri(pro-1-en-2-yl)벤젠, 1,2,4-tri(pro-1-en-2-yl)벤젠, 1,3,6-tri(prop-1-en-2-yl)나프탈렌, 1,3,7-tri(prop-1-en-2-yl)나프탈렌, 또는 1,4,6-tri(prop-1-en-2-yl)나프탈렌 중 어느 하나 이상을 포함하고,상기 폴리이소프렌 단량체는 (n은 2 내지 100) 또는 (n은 2 내지 100) 중 어느 하나를 포함하고,상기 불포화지방족아민은 올레일아민, 리놀레닐아민, 에이코사펜타에노일아민, 도코사헥사노에일아민, 니놀레일아민, 아라키도닐아민, 팔레톨레일아민, 엘라이딜아민, 에루실아민, 또는 스테아리도닐아민 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 황 함유 고분자 기반 중파장 적외선 편광기의 제조 방법.

24

제22항에 있어서,상기 황 함유 고분자의 분말을 150 ℃ ~170 ℃에서 5 분 ~ 15 분 동안 유기 용매에 용해하여 0.20 g/mL ~ 1.85 g/mL 농도의 황 함유 고분자 용액을 만드는 것을 특징으로 하는 황 함유 고분자 기반 중파장 적외선 편광기의 제조 방법.

25

제24항에 있어서,상기 황 함유 고분자 용액을 고정된 스핀코팅 속도로 스핀코팅하여 100 nm ~ 10,000 nm 범위로 두께 제어된 박막층을 기판 상에 형성하는 것을 특징으로 하는 황 함유 고분자 기반 중파장 적외선 편광기의 제조 방법.

26

제25항에 있어서,상기 고정된 스핀코팅 속도는 1,000 rpm ~ 8,500 rpm 범위인 것을 특징으로 하는 황 함유 고분자 기반 중파장 적외선 편광기의 제조 방법.

28

제24항에 있어서,상기 유기 용매는 아세톤, 에탄올, 메탄올, 벤젠, 헥산, 이소프로필알코올, 포름산, 클로로포름, 에틸포르메이트, 에틸에테르, 디에틸에테르, 디이소프로필에테르, 1,4-디옥산, 디클로로메탄, 테트라하이드로퓨란, 메틸아세테이트, 에틸아세테이트, 디메틸설폭사이드, 디메틸포름아마이드, 아세토나이트릴, 톨루엔, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 아니솔, 1-부탄올, 2-부탄올, n-부틸아세테이트, t-부틸메틸에테르, 펜탄, 1-펜탄올, 1-프로판올, 2-프로판올, n-프로필아세테이트 및 쿠멘으로 이루어진 그룹에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 황 함유 고분자 기반 중파장 적외선 편광기의 제조 방법.

29

제18항에 있어서,상기 나노임프린팅 스탬프는 고분자 기판 및 상기 고분자 기판 상에 형성된 UV 경화형 수지층으로 이루어지고, 상기 UV 경화형 수지층의 경화를 위하여 파장 200 nm ~ 400 nm의 자외선 광을 조사하는 것을 특징으로 하는 황 함유 고분자 기반 중파장 적외선 편광기의 제조 방법.

30

제29항에 있어서,상기 고분자 기판은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리이미드, 폴리비닐알코올, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리우레탄, 열가소성 폴리우레탄, 폴리카보네이트, 폴리염화비닐, 폴리스티렌, 폴리올레핀, 셀룰로오스, 또는 나일론 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 황 함유 고분자 기반 중파장 적외선 편광기의 제조 방법.

31

제29항에 있어서,상기 UV 경화형 수지층은 올모스탬프(Ormostamp), 폴리우레탄아크릴레이트(Polyurethaneacrylate), 폴리메틸메타아크릴레이트(Polymethymethacrylate), 에폭시(Epoxy) 또는 폴리다이메틸실록세인(Polydimethylsiloxane) 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 황 함유 고분자 기반 중파장 적외선 편광기의 제조 방법.

32

제18항에 있어서,상기 나노임프린팅 공정은 60 ℃ ~ 200 ℃의 온도, 10 kgf/㎠ ~ 100 kgf/㎠의 압력에서 수행되는 것을 특징으로 하는 황 함유 고분자 기반 중파장 적외선 편광기의 제조 방법.

33

제18항에 있어서,상기 금속층은 금, 은, 크롬, 타이타늄, 알루미늄, 니켈, 구리 또는 이의 합금인 것을 특징으로 하는 황 함유 고분자 기반 중파장 적외선 편광기의 제조 방법.

34

제18항에 있어서,상기 코팅법은 스핀 코팅, 딥 코팅, 페인팅, 잉크젯 방식의 3D 프린팅, 블레이드 코팅 및 롤투롤 코팅 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 황 함유 고분자 기반 중파장 적외선 편광기의 제조 방법.