KR101340360B1 - 색 가변 물질 또는 광 투과도 가변 물질을 이용한 표시 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
색 가변 물질 또는 광 투과도 가변 물질을 이용한 표시 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 색 가변 물질을 이용한 표시 장치는, 인가되는 자기장의 방향 또는 세기에 따라 색이 조절되는 색 가변 물질을 포함하는 색 가변 영역이 적어도 일부분에 형성된 제1 구성부, 및 자기장을 발생시키는 자기장 발생 영역이 적어도 일부분에 형성된 제2 구성부를 포함하되, 상기 색 가변 물질은 서로 동일한 부호의 전하를 갖는 복수의 자성 입자와 상기 복수의 자성 입자가 분산되는 용매를 포함하고, 상기 자기장의 방향 및 세기 중 적어도 어느 하나의 변화에 따라 상기 복수의 자성 입자의 간격이 변하고, 상기 간격의 변화에 따라 상기 복수의 자성 입자로부터 반사되는 광의 파장이 변하고, 상기 제1 구성부의 색 가변 영역과 상기 제2 구성부의 자기장 발생 영역이 서로 근접하게 되면, 상기 자기장 발생 영역으로부터 발생되는 자기장이 상기 색 가변 영역에 인가되어 상기 색 가변 영역의 색이 조절되는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 색 가변 물질 또는 광 투과도 가변 물질을 이용한 표시 방법 및 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 자기장에 따라 색이 변하거나 광 투과도가 변하는 물질을 이용하여 상품의 로고, 상표 등을 가변적으로 표시할 수 있는 색 가변 물질 또는 광 투과도 가변 물질을 이용한 표시 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 차세대 디스플레이에 대한 연구 및 개발이 활발하게 이루어지면서 다양한 디스플레이 수단이 소개되고 있다. 차세대 디스플레이의 대표적인 예로서 전자 잉크(Electronic-ink)를 들 수 있다. 전자 잉크는 각각 음전하 및 양전하를 갖는 특정 색(예를 들면, 각각 검은색 및 흰색)의 입자를 포함하는 캡슐에 전기장을 인가하여 상기 특정 색을 표현하는 디스플레이로서, 전력 소모를 줄이고 플렉서블(flexible) 디스플레이를 가능하게 하는 장점이 있다. 다만, 전자 잉크에 의할 경우, 입자의 색이 특정 색으로 고정되어 있기 때문에 다양한 색을 표현하기 어렵다는 한계가 있고, 디스플레이 전환 속도가 느려 동영상을 표현하기에 적합하지 않다는 한계가 있다.
위와 같은 종래의 차세대 디스플레이의 문제점을 근본적으로 해결하기 위하여 다양한 방법이 제안되어 왔으며, 그 중에서 광결정(photonic crystal)의 원리를 이용하는 방법을 생각해 볼 수 있다.
광결정이란 입사되는 광 중 특정한 파장의 광만을 반사하고 나머지 파장의 광은 통과시킴으로써 특정한 파장에 해당하는 색을 띠는 성질을 갖는 물질 혹은 결정을 의미하는데, 광결정의 대표적인 예로는 나비의 날개, 딱정벌레의 등껍질 등이 있다. 이들은 색소를 포함하고 있지는 않지만 특유의 광결정 구조를 포함하고 있기 때문에 특유의 색을 낼 수 있다.
최근 광결정에 관한 연구에 따르면, 자연계에 존재하는 기존의 광결정의 경우에 특정 파장의 광만을 반사하던 것에 비하여, 소정의 물질을 포함하여 인공적으로 합성된 광결정의 경우에는 다양한 외부 자극에 의하여 광결정의 결정 구조(예를 들면, 광결정을 구성하는 층간 두께)를 임의로 변화시킬 수 있고 그 결과 가시광선 영역뿐만 아니라 자외선 또는 적외선 영역까지 반사되는 광의 파장을 자유롭게 조절할 수 있는 것으로 밝혀졌다.
이에 본 발명자는 전하를 갖는 자성 입자에 자기장을 인가하여 입자의 간격을 제어함으로써 임의의 파장의 광을 반사하는 광결정성을 이용한 표시 장치 및 방법을 구현할 수 있을 것이라는 점을 착안하여 본 발명에 이르게 되었다.
한편, 광 투과 조절 장치는 액정 디스플레이(LCD) 등의 디스플레이 장치와 함께 사용되어 디스플레이 장치로부터 방출되는 광이나 외부로부터 입사되는 광을 투과 또는 차단시키는 기능을 하는 광학 장치이다.
하지만, 종래의 광 투과 조절 장치는 전기장을 이용하여 광의 반사도 및 투과도를 조절하기 때문에 전기장을 인가하기 위한 전극을 필요로 하고, 또한, 광의 반사도 및 투과도를 임의로 조절하기 위하여 소정의 제어 신호를 전달할 수 있는 물리적 연결선을 필요로 한다. 따라서, 종래의 광 투과 조절 장치는 그 구조가 매우 복잡하게 구성될 수 밖에 없으며, 이에 따라 제조하는 데에 지나치게 많은 시간과 비용이 소요되고 활용 분야에 한계가 있다는 문제점이 있었다.
이에, 본 발명자는 용매에 분산되어 자성을 갖는 복수의 입자에 대하여 자기장을 인가하여 상기 복수의 입자가 상기 자기장의 방향과 평행한 방향으로 정렬되도록 함으로써 물리적 연결선을 이용하지 않고도 비교적 간단하게 광의 투과도를 임의로 제어할 수 있는 장치 및 방법을 구상하기에 이르렀다.
또한, 본 발명자는, 자기장에 따라 색이 변하거나 광 투과도가 변하는 물질을 이용하여 상품의 로고, 상표 등을 가변적으로 표시할 수 있는 표시 장치 및 방법을 개발하기에 이르렀다.
본 발명은 상품의 로고, 상표 등의 색을 가변적으로 표시하거나 광 투과도를 가변적으로 조절할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 색 가변 물질을 이용한 표시 장치는, 인가되는 자기장의 방향 또는 세기에 따라 색이 조절되는 색 가변 물질을 포함하는 색 가변 영역이 적어도 일부분에 형성된 제1 구성부, 및 자기장을 발생시키는 자기장 발생 영역이 적어도 일부분에 형성된 제2 구성부를 포함하되, 상기 색 가변 물질은 서로 동일한 부호의 전하를 갖는 복수의 자성 입자와 상기 복수의 자성 입자가 분산되는 용매를 포함하고, 상기 자기장의 방향 및 세기 중 적어도 어느 하나의 변화에 따라 상기 복수의 자성 입자의 간격이 변하고, 상기 간격의 변화에 따라 상기 복수의 자성 입자로부터 반사되는 광의 파장이 변하고, 상기 제1 구성부의 색 가변 영역과 상기 제2 구성부의 자기장 발생 영역이 서로 근접하게 되면, 상기 자기장 발생 영역으로부터 발생되는 자기장이 상기 색 가변 영역에 인가되어 상기 색 가변 영역의 색이 조절되는 것을 특징으로 한다.
상기 자기장이 인가됨에 따라, 상기 자기장과 상기 복수의 자성 입자 사이에 발생되어 상기 복수의 자성 입자에 대한 자기 영동의 원인이 되는 자기적 힘 및 상기 동일한 부호의 전하를 갖는 복수의 자성 입자 사이에 발생되는 전기적 힘이 상호작용하여 상기 복수의 자성 입자의 간격이 특정 범위 내에서 유지되고, 상기 복수의 자성 입자 사이의 간격이 특정 범위 내에서 유지됨에 따라 상기 복수의 자성 입자로부터 특정 파장 범위의 광이 반사될 수 있다.
상기 자성 입자는 철(Fe), 코발트(Co) 및 니켈(Ni) 중 적어도 하나의 성분을 포함할 수 있다.
상기 자성 입자는 초상자성(superparamagnetic) 물질을 포함하고, 상기 제1 구성부의 색 가변 영역과 상기 제2 구성부의 자기장 발생 영역이 서로 멀어짐에 따라 상기 인가되는 자기장이 차단되면, 상기 자성 입자가 규칙적으로 배열된 상태가 해제되고 상기 자성 입자가 불규칙하게 분산될 수 있다.
상기 색 가변 영역에는 10nm 내지 300nm 크기의 Fe3O4 입자가 용매에 분산된 채로 포함될 수 있다.
상기 색 가변 물질은 광 투과성 매질 내에 물방울(droplet) 모양으로 산재되는 형태 및 광 투과성 매질로 캡슐화된 형태 중 적어도 하나의 형태로 존재할 수 있다.
상기 색 가변 물질은 무기안료, 염료, 형광물질, 인광물질 및 발광물질 중 적어도 하나의 성분을 포함하여 상기 자기장이 인가되지 않는 경우에도 특정 파장의 광을 반사시킬 수 있다.
상기 자기장 발생 영역의 패턴에 대응하여 상기 색 가변 영역의 패턴이 결정될 수 있다.
상기 색 가변 영역 중 상기 자기장 발생 영역의 패턴에 대응되는 영역에서만 색이 조절될 수 있다.
상기 제1 구성부와 상기 제2 구성부가 상보적인 형상을 갖도록 가공되어 상기 제1 구성부와 상기 제2 구성부가 서로 가역적으로 결합 또는 분리 가능하게 될 수 있다.
상기 제1 구성부 중 상기 색 가변 영역이 형성된 부분, 상기 제2 구성부 중 상기 자기장 인가 영역이 형성된 부분 및 상기 색 가변 물질 중 적어도 하나는 기설정된 세기 이상의 외부 자극에 의해 손상되도록 구성됨으로써, 상기 외부 자극이 가해진 이후에는 상기 색 가변 영역의 색이 조절되지 않도록 할 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 광 투과도 가변 물질을 이용한 표시 장치는, 인가되는 자기장의 방향 또는 세기에 따라 광 투과도가 조절되는 광 투과도 가변 물질을 포함하는 광 투과도 가변 영역이 적어도 일부분에 형성된 제1 구성부, 및 자기장을 발생시키는 자기장 발생 영역이 적어도 일부분에 형성된 제2 구성부를 포함하되, 상기 광 투과도 가변 물질은 복수의 자성 입자와 상기 복수의 자성 입자가 분산되는 용매를 포함하고, 상기 복수의 자성 입자는 상기 자기장의 방향과 평행한 방향으로 정렬되고 상기 복수의 자성 입자가 정렬됨에 따라 상기 복수의 자성 입자에 입사되는 광의 투과도가 조절되고, 상기 제1 구성부의 광 투과도 가변 영역과 상기 제2 구성부의 자기장 발생 영역이 서로 근접하게 되면, 상기 자기장 발생 영역으로부터 발생되는 자기장이 상기 광 투과도 가변 영역에 인가되어 상기 광 투과도 가변 영역의 광 투과도가 조절되는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 자성 입자의 자화 방향이 상기 자기장의 방향이 같아지도록 상기 복수의 자성 입자 각각이 회전 또는 이동하고, 상기 복수의 자성 입자 간 상호작용에 의해 상기 복수의 자성 입자가 상기 자기장의 방향과 평행한 방향으로 정렬될 수 있다.
상기 자성 입자는 철(Fe), 코발트(Co) 및 니켈(Ni) 중 적어도 하나의 성분을 포함할 수 있다.
상기 자성 입자는 초상자성(superparamagnetic) 물질을 포함하고,
상기 제1 구성부의 광 투과도 가변 영역과 상기 제2 구성부의 자기장 발생 영역이 서로 멀어짐에 따라 상기 인가되는 자기장이 차단되면, 상기 자성 입자가 규칙적으로 배열된 상태가 해제되고 상기 자성 입자가 불규칙하게 분산될 수 있다.
상기 광 투과도 가변 영역에는 10nm 내지 300nm 크기의 Fe3O4 입자가 용매에 분산된 채로 포함될 수 있다.
상기 광 투과도 가변 물질은 광 투과성 매질 내에 물방울(droplet) 모양으로 산재되는 형태 및 광 투과성 매질로 캡슐화된 형태 중 적어도 하나의 형태로 존재할 수 있다.
상기 광 투과도 가변 물질은 무기안료, 염료, 형광물질, 인광물질 및 발광물질 중 적어도 하나의 성분을 포함하여 상기 자기장이 인가되지 않는 경우에도 특정 파장의 광을 반사시킬 수 있다.
상기 자기장 발생 영역의 패턴에 대응하여 상기 광 투과도 가변 영역의 패턴이 결정될 수 있다.
상기 광 투과도 가변 영역 중 상기 자기장 발생 영역의 패턴에 대응되는 영역에서만 광 투과도가 조절될 수 있다.
상기 제1 구성부와 상기 제2 구성부가 상보적인 형상을 갖도록 가공되어 상기 제1 구성부와 상기 제2 구성부가 서로 가역적으로 결합 또는 분리 가능하게 될 수 있다.
상기 제1 구성부 중 상기 광 투과도 가변 영역이 형성된 부분, 상기 제2 구성부 중 상기 자기장 인가 영역이 형성된 부분 및 상기 광 투과도 가변 물질 중 적어도 하나는 기설정된 세기 이상의 외부 자극에 의해 손상되도록 구성됨으로써, 상기 외부 자극이 가해진 이후에는 상기 광 투과도 가변 영역의 광 투과도가 조절되지 않도록 할 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 색 가변 물질을 이용한 표시 방법은, 인가되는 자기장의 방향 또는 세기에 따라 색이 조절되는 색 가변 물질을 포함하는 색 가변 영역이 적어도 일부분에 형성된 제1 구성부를 제공하는 단계, 자기장을 발생시키는 자기장 발생 영역이 적어도 일부분에 형성된 제2 구성부를 제공하는 단계, 및 상기 제1 구성부와 상기 제2 구성부가 서로 결합되어 상기 제1 구성부의 색 가변 영역과 상기 제2 구성부의 자기장 발생 영역이 서로 근접하게 되면, 상기 자기장 발생 영역으로부터 발생되는 자기장이 상기 색 가변 영역에 인가되어 상기 색 가변 영역의 색이 조절되도록 하는 단계를 포함하되, 상기 색 가변 물질은 서로 동일한 부호의 전하를 갖는 복수의 자성 입자와 상기 복수의 자성 입자가 분산되는 용매를 포함하고, 상기 자기장의 방향 및 세기 중 적어도 어느 하나의 변화에 따라 상기 복수의 자성 입자의 간격이 변하고, 상기 간격의 변화에 따라 상기 복수의 자성 입자로부터 반사되는 광의 파장이 변하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명에 따른 광 투과도 가변 물질을 이용한 표시 방법은, 인가되는 자기장의 방향 또는 세기에 따라 광 투과도가 조절되는 광 투과도 가변 물질을 포함하는 광 투과도 가변 영역이 적어도 일부분에 형성된 제1 구성부를 제공하는 단계, 자기장을 발생시키는 자기장 발생 영역이 적어도 일부분에 형성된 제2 구성부를 제공하는 단계, 및 상기 제1 구성부와 상기 제2 구성부가 서로 결합되어 상기 제1 구성부의 광 투과도 가변 영역과 상기 제2 구성부의 자기장 발생 영역이 서로 근접하게 되면, 상기 자기장 발생 영역으로부터 발생되는 자기장이 상기 광 투과도 가변 영역에 인가되어 상기 광 투과도 가변 영역의 광 투과도가 조절되도록 하는 단계를 포함하되, 상기 광 투과도 가변 물질은 복수의 자성 입자와 상기 복수의 자성 입자가 분산되는 용매를 포함하고, 상기 복수의 자성 입자는 상기 자기장의 방향과 평행한 방향으로 정렬되고 상기 복수의 자성 입자가 정렬됨에 따라 상기 복수의 자성 입자에 입사되는 광의 투과도가 조절되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 복잡한 구조를 채용하지 않고도 상품의 로고, 상표 등의 색을 가변적으로 표시하거나 광 투과도를 가변적으로 조절할 수 있게 되는 효과가 달성된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 색 가변 물질로부터 반사되는 광을 파장을 조절하는 원리를 예시적으로 나타내는 도면이다,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 다양한 세기의 자기장이 인가될 때 나타나는 색 가변 물질의 컬러 변화를 촬영한 결과를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 자기장의 세기에 따라 색 가변 물질로부터 반사되는 광의 파장을 측정한 그래프를 나타내는 도면이다.
도 4의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 색 가변 물질을 구성하는 자성 입자의 SEM 사진을 나타내는 도면이다. 도 4의 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 색 가변 물질을 광 투과성 물질로 이루어진 캡슐로 캡슐화 한 후, 자기장을 인가하여 초록색 계열의 광이 반사되도록 한 것을 촬영한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 색 가변 물질 상부에 나비 모양의 패턴을 형성하고, 색 가변 물질 하부에 서로 다른 세기의 자기장을 발생시키는 자극을 줄무늬 모양으로 교대로 형성시킨 자석을 위치시킨 후, 자석을 회전시킴에 따라 색 가변 물질의 색상 및 패턴이 변화되는 것을 관찰한 사진을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 광 투과도 가변 물질의 광 투과도가 조절되는 원리를 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 자성 입자를 용매에 분산시킨 상태에서 자기장을 인가하는 실험을 수행한 결과를 사진으로서 나타내는 도면이다.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 색 가변 물질을 이용한 표시 장치의 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 광 투과도 가변 물질을 이용한 표시 장치의 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 다양한 세기의 자기장이 인가될 때 나타나는 색 가변 물질의 컬러 변화를 촬영한 결과를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 자기장의 세기에 따라 색 가변 물질로부터 반사되는 광의 파장을 측정한 그래프를 나타내는 도면이다.
도 4의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 색 가변 물질을 구성하는 자성 입자의 SEM 사진을 나타내는 도면이다. 도 4의 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 색 가변 물질을 광 투과성 물질로 이루어진 캡슐로 캡슐화 한 후, 자기장을 인가하여 초록색 계열의 광이 반사되도록 한 것을 촬영한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 색 가변 물질 상부에 나비 모양의 패턴을 형성하고, 색 가변 물질 하부에 서로 다른 세기의 자기장을 발생시키는 자극을 줄무늬 모양으로 교대로 형성시킨 자석을 위치시킨 후, 자석을 회전시킴에 따라 색 가변 물질의 색상 및 패턴이 변화되는 것을 관찰한 사진을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 광 투과도 가변 물질의 광 투과도가 조절되는 원리를 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 자성 입자를 용매에 분산시킨 상태에서 자기장을 인가하는 실험을 수행한 결과를 사진으로서 나타내는 도면이다.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 색 가변 물질을 이용한 표시 장치의 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 광 투과도 가변 물질을 이용한 표시 장치의 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세하게 설명하도록 한다.
[입자의 구성]
본 발명의 일 실시예에 따르면, 입자는 자기장에 의하여 자기력을 받아 회전 또는 이동할 수 있도록 자성을 가질 수 있는데, 예를 들면, 니켈(Ni), 철(Fe), 코발트(Co) 등의 자성 물질이 입자에 포함될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 입자는 자기장이 인가됨에 따라 자성을 갖게 되는, 즉, 자화되는 되는 물질을 포함할 수 있다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 외부에서 자기장이 인가되지 않는 경우에 자성을 지닌 입자끼리 뭉치는 현상을 방지하기 위하여 외부 자기장을 인가하면 자화(magnetization)가 일어나지만 외부 자기장이 인가되지 않는 경우에는 잔류 자화(remnant magnetization)가 일어나지 않는 초상자성(superparamagnetic) 물질을 이용할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 입자가 용매에 잘 분산되고 응집되지 않도록 하기 위해서 입자 표면을 동일한 부호의 전하로 코팅할 수 있고, 입자가 용매 내에서 침전되지 않도록 하기 위해서 입자 표면을 해당 입자와 비중이 다른 물질로 코팅하거나 용매에 해당 입자와 비중이 다른 물질을 혼합할 수도 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 입자는 특정 파장의 광을 반사시킬 수 있도록, 즉, 특정 컬러를 갖도록 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 본 발명에 따른 입자는 산화수 조절 또는 무기 안료, 안료 등의 코팅을 통하여 특정 컬러를 갖게 될 수 있다. 예를 들면, 본 발명에 따른 입자에 코팅되는 무기 안료로는 발색단을 포함하는 Zn, Pb, Ti, Cd, Fe, As, Co, Mg, Al 등이 산화물, 유화물, 유산염의 형태로 사용될 수 있고, 본 발명에 따른 입자에 코팅되는 염료로는 형광 염료, 산성 염료, 염기성 염료, 매염 염료, 황화 염료, 배트 염료, 분산 염료, 반응성 염료 등이 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 입자는 서로 동일한 전하를 갖도록 전하를 갖는 물질로 코팅될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 입자의 직경은 수십 나노미터 내지 수십 마이크로미터일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
[색 가변 물질의 구성]
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 색 가변 물질로부터 반사되는 광을 파장을 조절하는 원리를 예시적으로 나타내는 도면이다,
본 발명의 일 실시예에 따르면, 서로 동일한 전하를 갖는 복수의 자성 입자(110)에 전기장이 인가되는 경우, 각 자성 입자(110)가 갖는 자성으로 인하여 자성 입자(110)에는 소정의 방향의 자기적 인력이 작용하게 되고 이에 따라 한 쪽으로 치우쳐진 자성 입자(110) 사이의 거리가 좁아지게 됨과 동시에, 동일한 전하를 갖는 자성 입자(110) 사이에는 쿨롱의 법칙에 의한 전기적 척력이 작용하게 된다. 따라서, 자기장으로 인한 인력과 전하에 의한 척력의 상대적인 세기에 따라 자성 입자(110)들의 간격이 결정될 수 있으며, 이에 따라 소정의 간격을 두고 배열된 자성 입자(110)들은 광결정의 기능을 할 수 있게 된다. 즉, Bragg 법칙에 의하면 자성 입자(110)들로부터 반사되는 광의 파장은 자성 입자(110)들의 간격에 의해 결정되기 때문에, 콜로이드 입자(110)들의 간격을 제어함에 따라 자성 입자(110)들로부터 반사되는 광의 파장이 조절될 수 있는 것이다.
도 1을 참조하면, 자기장이 인가되지 않는 경우에 캡슐(130) 내의 자성 입자(312)는 불규칙하게 배열되어 있을 수 있으며, 이러한 경우에는 자성 입자(110)로부터 별다른 색이 표출되지 않게 된다. 다음으로, 소정의 자기장이 인가되면, 자기장으로 인한 자기적 인력과 자성 입자(110)가 갖는 동일한 부호의 전하로 인한 전기적 척력이 평형을 이루면서 자성 입자(110)는 소정의 간격을 두고 규칙적으로 배열될 수 있으며, 이에 따라 간격이 제어된 복수의 자성 입자(110)로부터 특정 파장의 광을 반사될 수 있게 된다. 또한, 자성 입자(110)에 인가되는 자기장의 세기가 커지면 자기장으로 인한 자기적 인력도 커지기 때문에 자성 입자(110)의 간격이 더 좁아지게 되고, 이에 따라 자성 입자(110)로부터 반사되는 광의 파장은 더 짧아지게 된다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 자성 입자(110)에 인가되는 자기장의 세기를 조절함으로써 자성 입자(110)로부터 반사되는 광의 파장을 조절할 수 있게 된다. 한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 자성 입자(110)와 용매(120)로 구성되는 색 가변 물질은 광 투과성 물질로 구성되는 캡슐(130)에 의하여 캡슐화될 수도 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 다양한 세기의 자기장이 인가될 때 나타나는 색 가변 물질의 컬러 변화를 촬영한 결과를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 인가되는 자기장의 세기를 조절함에 따라 자성 입자로부터 반사되는 광은 적색에서 초록색, 그리고 보라색까지 가시광선 파장대의 모든 영역에서 조절될 수 있음을 확인할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 자기장의 세기에 따라 색 가변 물질로부터 반사되는 광의 파장을 측정한 그래프로, 인가되는 자기장이 증가함에 따라 파장이 긴 붉은색 계열의 광에서 점차 파장이 짧은 푸른색 계열의 광으로 이동하게 됨을 확인할 수 있다.
도 4의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 색 가변 물질을 구성하는 자성 입자의 SEM 사진을 나타내는 도면이다. 도 4에서, 자성 입자로서 50m ~ 300nm 사이의 초상자성체 Fe3O4 입자가 사용되었다.
도 4의 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 색 가변 물질을 광 투과성 물질로 이루어진 캡슐로 캡슐화 한 후, 자기장을 인가하여 초록색 계열의 광이 반사되도록 한 것을 촬영한 도면이다. 도 4의 (b)를 참조하면, 캡슐 내의 자성 입자가 자기장에 따라 특정 간격을 두고 규칙적으로 배열되고 이에 따라 특정 파장 범위인 초록색 계열의 광이 주로 반사되고 있음을 확인할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 색 가변 물질 상부에 나비 모양의 패턴을 형성하고, 색 가변 물질 하부에 서로 다른 세기의 자기장을 발생시키는 자극을 줄무늬 모양으로 교대로 형성시킨 자석을 위치시킨 후, 자석을 회전시킴에 따라 색 가변 물질의 색상 및 패턴이 변화되는 것을 관찰한 사진을 나타내는 도면이다.
[광 투과도 가변 물질의 구성]
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 광 투과도 가변 물질의 광 투과도가 조절되는 원리를 예시적으로 나타내는 도면이다.
먼저, 도 6의 (a)를 참조하면, 자기장이 인가되지 않는 경우에 복수의 자성 입자(610)는 용매(620) 내에서 불규칙하게 분산되어 있을 수 있으며, 자성 입자(610) 및 용매(620)에 입사되는 광의 투과도는 특별히 제어되지 않는 상태가 된다. 즉, 광 투과도 가변 물질에 입사되는 광은 용매(620) 내에 불규칙하게 분산되어 있는 복수의 자성 입자(610) 혹은 용매(620)에 의하여 산란 또는 반사되거나 광 투과도 가변 물질을 그대로 투과할 수 있게 된다.
다음으로, 도 6의 (b)를 참조하면, 자기장이 인가되는 경우에 복수의 자성 입자(610)의 S극으로부터 N극으로의 방향이 자기장의 방향과 같아지도록 복수의 자성 입자(610) 각각이 회전하거나 이동할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 자기장이 인가되는 경우에 자기장에 의하여 복수의 자성 입자(610)가 자화될 수 있고 그 자화 방향이 자기장의 방향과 같아지도록 자화된 복수의 자성 입자(610) 각각이 회전하거나 이동할 수 있다. 이렇게 회전하거나 이동된 각각의 자성 입자(610)의 N극 및 S극은 주변의 자성 입자(610)의 S극 및 N극과 각각 가까워지기 때문에 복수의 자성 입자들(610) 사이에 자기적 인력 혹은 척력이 발생하게 되며, 이에 따라 복수의 자성 입자(610)가 자기장의 방향과 평행한 방향으로 규칙적으로 정렬되게 될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 자기장이 인가됨에 따라 광 투과도 가변 물질 내의 자성 입자(610)가 자기장의 방향과 평행한 방향으로 정렬될 수 있으므로, 자기장의 세기 또는 방향으로 조절하여 자성 입자의 정렬 상태를 제어함으로써 광 투과도 가변 물질에 입사되는 광이 자성 입자(610)에 의하여 산란되거나 반사되는 정도를 조절할 수 있으며 나아가 광 투과도를 조절할 수 있게 된다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 자성 입자를 용매에 분산시킨 상태에서 자기장을 인가하는 실험을 수행한 결과를 사진으로서 나타내는 도면이다.
먼저, 도 7의 (a)를 참조하면, 광 투과도 가변 물질에 자기장이 수직한 방향으로 인가되는 경우에 캡슐 내의 입자들이 자기장의 방향과 평행한 방향(입사되는 광의 방향과 평행한 방향)으로 정렬되는 것을 확인할 수 있으며(도 7의 (a)에서는 일직선 형태로 정렬된 복수의 입자가 점의 형태로 관찰됨) 이에 따라 자기장의 방향과 평행한 방향으로 광 투과도 가변 물질에 입사되는 광의 투과도가 상대적으로 높아진 것을 확인할 수 있다.
다음으로, 도 7의 (b)를 참조하면, 광 투과도 가변 물질에 자기장이 평행한 방향으로 인가되는 경우 혹은 광 투과도 가변 물질에 인가되었던 자기장이 차단되어도 자성 입자에 잔류 자화 현상이 나타나는 경우에 자성 입자가 일직선 형태의 정렬 상태를 유지한 채 입사되는 광의 방향과 수직한 방향으로 배열되는 것을 확인할 수 있으며 이에 따라 광 투과도 가변 물질에 입사되는 광의 투과도가 상대적으로 낮아진 것을 확인할 수 있다.
한편, 도 8의 (a)를 참조하면, 광 투과도 가변 물질에 자기장이 인가되지 않은 경우에 광 투과도 가변 물질의 전 영역에 있어서 입사광의 투과도가 큰 차이 없이 균일하게 나타나는 것을 확인할 수 있다. 다음으로, 도 8의 (b)를 참조하면, 광 투과도 가변 물질을 자기장(즉, 광 투과도 가변 물질에 수직한 방향으로 인가되는 자기장)이 발생되는 영역과 자기장이 발생되지 않는 영역이 소정의 간격을 두고 반복적으로 배치되는 자석 위에 올려 놓는 경우에는 광 투과도 가변 물질 중 자기장이 인가되는 영역에서는 입자가 자기장의 방향과 평행한 방향으로 정렬됨에 따라 자기장의 방향과 평행한 방향으로 입사되는 광의 투과도가 높게 나타나는 것(즉, 투명하게 나타남)을 확인할 수 있고, 반면에 광 투과도 가변 물질 중 자기장이 인가되지 않는 영역에서는 입자가 자기장의 방향과 평행한 방향으로 정렬되지 않아 자기장의 방향과 평행한 방향으로 입사되는 광의 투과도가 낮게 나타나는 것(즉, 불투명하게 나타남)을 확인할 수 있다.
참고로, 도 8의 실험에 있어서, 10nm 내지 10um 크기의 산화철 입자(Fe2O3 또는 Fe3O4)가 자성을 갖는 입자로서 사용되었고, 활로겐화 탄화수소 오일(halogenated hydrocarbon oil)이 용매로서 사용되었으며, 젤라틴과 아카시아 수용액의 혼합물이 캡슐로서 사용되었다.
[색 가변 물질을 이용한 표시 장치의 구성]
도 9 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 색 가변 물질을 이용한 표시 장치의 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는, 색 가변 물질(910)을 포함하고 적어도 일부가 특정 패턴으로 뚫려 있어 위쪽에서 볼 때 색 가변 물질(910)이 드러나도록 구성된 상부 구성부(930) 및 상부 구성부(930)와 결합될 수 있는 구조로 형성되고 색 가변 물질(910)에 자기장을 인가할 수 있는 소정의 자기장 인가 수단을 포함하는 하부 구성부(920)를 더 포함할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따라 하부 구성부(920)를 상부 구성부(930)에 결합시켜 색 가변 물질(910)에 자기장이 인가되도록 하면, 색 가변 물질(910)을 구성하는 자성 입자가 특정 간격을 두고 규칙적으로 배열되게 되고 이에 따라 색 가변 물질(910)로부터 반사되는 광의 파장이 조절될 수 있으며, 이렇게 반사된 광은 상부 구성부(930)에 형성된 특정 패턴을 통하여 외부로 표출될 수 있게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상부 구성부(930)와 하부 구성부(920)는 요철과 같은 상보적인 형태로 구성되어 서로 기계적으로 결합할 수 있으며, 예를 들면, 한 쌍의 자석 단추와 같은 형태로 구성될 수 있다. 즉, 단추가 결합되지 않을 경우에는 단추 표면에 형성된 로고의 색상은 색 가변 물질(910)이 갖는 고유의 색으로 표시되지만, 단추가 결합될 경우 단추 표면에 형성된 로고의 색상은 자기장이 인가되어 색 가변 물질(910)이 반사시키는 특정 파장의 광의 색으로 표시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면, 상품의 로고, 상표 등을 효과적으로 표시하거나, 진정 상품 여부를 판단할 수 있는 센서를 구현할 수도 있다.
도 10을 참조하면, 색 가변 물질(1010)을 포함하는 상부 구성부(1030)에 환형 패턴이 형성될 수 있고, 상부 구성부(1030)와 결합되는 하부 구성부(1020)에도 상부 구성부(1030)의 환형 패턴과 대응되는 패턴으로 자석이 형성될 수 있다. 이러한 구성은 원기둥 형태의 용기와 그 용기의 뚜껑에 적용될 수 있다. 즉, 용기가 열려 있는 경우에는 상부 구성부(1030)에 형성된 환형 패턴을 통하여 색 가변 물질이 갖는 고유의 색이 표시되지만, 용기가 뚜껑에 의하여 닫혀 있는 경우에는 상부 구성부(1030)에 형성된 환형 패턴을 통하여 색 가변 물질(1010)이 반사시키는 특정 파장의 광의 색으로 표시될 수 있다.
한편, 도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 위조 방지 또는 상품 봉인 상태 유지를 위한 용도로서 활용될 수 도 있다. 즉, 라벨이 훼손되기 전에는 상부 구성부에 포함되는 색 가변 물질(1110)가 하부 구성부(1120)의 자석에 의하여 인가되는 자기장에 의하여 특정 파장의 광을 반사시키지만, 절취선(1130) 등에 의하여 라벨이 훼손된 후에는 색 가변 물질(1110)이 파괴되어 제 기능을 하지 못하게 되고 이에 따라 특정 파장의 광의 반사시키지 못하게 된다.
본 발명에 따른 색 가변 물질을 이용한 표시 장치의 구성이 반드시 상기 도 9 내지 도 11에서 예시한 바에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위 내에서 다양한 형태로 변경될 수 있을 것이다.
[광 투과도 가변 물질을 이용한 표시 장치의 구성]
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 광 투과도 가변 물질을 이용한 표시 장치의 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는, 광 투과도 가변 물질(1210)을 포함하고 적어도 일부가 특정 패턴으로 뚫려 있어 위쪽에서 볼 때 광 투과도 가변 물질(1210)이 드러나도록 구성된 상부 구성부(1230) 및 상부 구성부(1230)와 결합될 수 있는 구조로 형성되고 광 투과도 가변 물질(1210)에 자기장을 인가할 수 있는 소정의 자기장 인가 수단을 포함하는 하부 구성부(1220)를 더 포함할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따라 하부 구성부(1220)를 상부 구성부(1230)에 결합시켜 광 투과도 가변 물질(1210)에 자기장이 인가되도록 하면, 광 투과도 가변 물질(1210)을 구성하는 자성 입자가 자기장의 방향과 평행한 방향으로 정렬될 수 있게 되고 이에 따라 광 투과도 가변 물질(1210)의 광 투과도가 조절될 수 있으며, 이렇게 투과된 광은 상부 구성부(1230)에 형성된 특정 패턴을 통하여 외부로 표출될 수 있게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상부 구성부(1230)와 하부 구성부(1220)는 요철과 같은 상보적인 형태로 구성되어 서로 기계적으로 결합할 수 있으며, 예를 들면, 한 쌍의 자석 단추와 같은 형태로 구성될 수 있다. 즉, 단추가 결합되지 않을 경우에는 단추 표면에 형성된 로고의 광 투과도는 광 투과도 가변 물질(1210)이 갖는 고유의 광 투과도에 해당하게 되어 광 투과도 가변 물질(1210)이 상대적으로 어둡게 표시되지만, 단추가 결합될 경우 단추 표면에 형성된 로고의 광 투과도는 자기장이 인가되어 광 투과도 가변 물질(910)이 갖게 되는 보다 높은 광 투과도에 해당하게 되어 광 투과도 가변 물질(1210)이 상대적으로 밝게 표시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면, 상품의 로고, 상표 등을 효과적으로 표시하거나, 진정 상품 여부를 판단할 수 있는 센서를 구현할 수도 있다.
본 발명에 따른 광 투과도 가변 물질을 이용한 표시 장치의 구성이 반드시 상기 도 12에서 예시한 바에 한정되는 것은 아니며, 도 10 및 도 11의 형태를 비롯하여 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위 내에서 다양한 형태로 변경될 수 있을 것이다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
110: 자성 입자
120: 용매
130: 캡슐
140: 광투과성 필름
610: 자성 입자
620: 용매
910, 1010, 1110, 1210: 자성 입자
920, 1020, 1120, 1220: 하부 구성부
930, 1030, 1230: 상부 구성부
120: 용매
130: 캡슐
140: 광투과성 필름
610: 자성 입자
620: 용매
910, 1010, 1110, 1210: 자성 입자
920, 1020, 1120, 1220: 하부 구성부
930, 1030, 1230: 상부 구성부
Claims (24)
- 인가되는 자기장의 방향 또는 세기에 따라 색이 조절되는 색 가변 물질을 포함하는 색 가변 영역이 적어도 일부분에 형성된 제1 구성부, 및
자기장을 발생시키는 자기장 발생 영역이 적어도 일부분에 형성된 제2 구성부
를 포함하되,
상기 색 가변 물질은 서로 동일한 부호의 전하를 갖는 복수의 자성 입자와 상기 복수의 자성 입자가 분산되는 용매를 포함하고, 상기 자기장의 방향 및 세기 중 적어도 어느 하나의 변화에 따라 상기 복수의 자성 입자의 간격이 변하고, 상기 간격의 변화에 따라 상기 복수의 자성 입자로부터 반사되는 광의 파장이 변하고,
상기 제1 구성부의 색 가변 영역과 상기 제2 구성부의 자기장 발생 영역이 서로 근접하게 되면, 상기 자기장 발생 영역으로부터 발생되는 자기장이 상기 색 가변 영역에 인가되어 상기 색 가변 영역의 색이 조절되고,
상기 자기장이 인가됨에 따라, 상기 자기장과 상기 복수의 자성 입자 사이에 발생되어 상기 복수의 자성 입자에 대한 자기 영동의 원인이 되는 자기적 힘 및 상기 동일한 부호의 전하를 갖는 복수의 자성 입자 사이에 발생되는 전기적 힘이 상호작용하여 상기 복수의 자성 입자의 간격이 특정 범위 내에서 유지되고, 상기 복수의 자성 입자 사이의 간격이 특정 범위 내에서 유지됨에 따라 상기 복수의 자성 입자로부터 특정 파장 범위의 광이 반사되고,
상기 제1 구성부와 상기 제2 구성부가 상보적인 형상을 갖도록 가공되어 상기 제1 구성부와 상기 제2 구성부가 서로 가역적으로 결합 또는 분리 가능하게 되는 것을 특징으로 하는 색 가변 물질을 이용한 표시 장치. - 인가되는 자기장의 방향 또는 세기에 따라 색이 조절되는 색 가변 물질을 포함하는 색 가변 영역이 적어도 일부분에 형성된 제1 구성부, 및
자기장을 발생시키는 자기장 발생 영역이 적어도 일부분에 형성된 제2 구성부
를 포함하되,
상기 색 가변 물질은 서로 동일한 부호의 전하를 갖는 복수의 자성 입자와 상기 복수의 자성 입자가 분산되는 용매를 포함하고, 상기 자기장의 방향 및 세기 중 적어도 어느 하나의 변화에 따라 상기 복수의 자성 입자의 간격이 변하고, 상기 간격의 변화에 따라 상기 복수의 자성 입자로부터 반사되는 광의 파장이 변하고,
상기 제1 구성부의 색 가변 영역과 상기 제2 구성부의 자기장 발생 영역이 서로 근접하게 되면, 상기 자기장 발생 영역으로부터 발생되는 자기장이 상기 색 가변 영역에 인가되어 상기 색 가변 영역의 색이 조절되고,
상기 자기장이 인가됨에 따라, 상기 자기장과 상기 복수의 자성 입자 사이에 발생되어 상기 복수의 자성 입자에 대한 자기 영동의 원인이 되는 자기적 힘 및 상기 동일한 부호의 전하를 갖는 복수의 자성 입자 사이에 발생되는 전기적 힘이 상호작용하여 상기 복수의 자성 입자의 간격이 특정 범위 내에서 유지되고, 상기 복수의 자성 입자 사이의 간격이 특정 범위 내에서 유지됨에 따라 상기 복수의 자성 입자로부터 특정 파장 범위의 광이 반사되고,
상기 제1 구성부 중 상기 색 가변 영역이 형성된 부분, 상기 제2 구성부 중 상기 자기장 인가 영역이 형성된 부분 및 상기 색 가변 물질 중 적어도 하나는 기설정된 세기 이상의 외부 자극에 의해 손상되도록 구성됨으로써, 상기 외부 자극이 가해진 이후에는 상기 색 가변 영역의 색이 조절되지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 색 가변 물질을 이용한 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 자성 입자는 철(Fe), 코발트(Co) 및 니켈(Ni) 중 적어도 하나의 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 색 가변 물질을 이용한 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 자성 입자는 초상자성(superparamagnetic) 물질을 포함하고,
상기 제1 구성부의 색 가변 영역과 상기 제2 구성부의 자기장 발생 영역이 서로 멀어짐에 따라 상기 인가되는 자기장이 차단되면, 상기 자성 입자가 규칙적으로 배열된 상태가 해제되고 상기 자성 입자가 불규칙하게 분산되는 것을 특징으로 하는 색 가변 물질을 이용한 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 색 가변 영역에는 10nm 내지 300nm 크기의 Fe3O4 입자가 용매에 분산된 채로 포함되는 것을 특징으로 하는 색 가변 물질을 이용한 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 색 가변 물질은 광 투과성 매질 내에 물방울(droplet) 모양으로 산재되는 형태 및 광 투과성 매질로 캡슐화된 형태 중 적어도 하나의 형태로 존재하는 것을 특징으로 하는 색 가변 물질을 이용한 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 색 가변 물질은 무기안료, 염료, 형광물질, 인광물질 및 발광물질 중 적어도 하나의 성분을 포함하여 상기 자기장이 인가되지 않는 경우에도 특정 파장의 광을 반사시키는 것을 특징으로 하는 색 가변 물질을 이용한 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 자기장 발생 영역의 패턴에 대응하여 상기 색 가변 영역의 패턴이 결정되는 것을 특징으로 하는 색 가변 물질을 이용한 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 색 가변 영역 중 상기 자기장 발생 영역의 패턴에 대응되는 영역에서만 색이 조절되는 것을 특징으로 하는 색 가변 물질을 이용한 표시 장치. - 삭제
- 삭제
- 인가되는 자기장의 방향 또는 세기에 따라 광 투과도가 조절되는 광 투과도 가변 물질을 포함하는 광 투과도 가변 영역이 적어도 일부분에 형성된 제1 구성부, 및
자기장을 발생시키는 자기장 발생 영역이 적어도 일부분에 형성된 제2 구성부
를 포함하되,
상기 광 투과도 가변 물질은 복수의 자성 입자와 상기 복수의 자성 입자가 분산되는 용매를 포함하고, 상기 복수의 자성 입자는 상기 자기장의 방향과 평행한 방향으로 정렬되고 상기 복수의 자성 입자가 정렬됨에 따라 상기 복수의 자성 입자에 입사되는 광의 투과도가 조절되고,
상기 제1 구성부의 광 투과도 가변 영역과 상기 제2 구성부의 자기장 발생 영역이 서로 근접하게 되면, 상기 자기장 발생 영역으로부터 발생되는 자기장이 상기 광 투과도 가변 영역에 인가되어 상기 광 투과도 가변 영역의 광 투과도가 조절되고,
상기 복수의 자성 입자의 자화 방향이 상기 자기장의 방향이 같아지도록 상기 복수의 자성 입자 각각이 회전 또는 이동하고, 상기 복수의 자성 입자 간 상호작용에 의해 상기 복수의 자성 입자가 상기 자기장의 방향과 평행한 방향으로 정렬되고,
상기 제1 구성부와 상기 제2 구성부가 상보적인 형상을 갖도록 가공되어 상기 제1 구성부와 상기 제2 구성부가 서로 가역적으로 결합 또는 분리 가능하게 되는 것을 특징으로 하는 광 투과도 가변 물질을 이용한 표시 장치. - 인가되는 자기장의 방향 또는 세기에 따라 광 투과도가 조절되는 광 투과도 가변 물질을 포함하는 광 투과도 가변 영역이 적어도 일부분에 형성된 제1 구성부, 및
자기장을 발생시키는 자기장 발생 영역이 적어도 일부분에 형성된 제2 구성부
를 포함하되,
상기 광 투과도 가변 물질은 복수의 자성 입자와 상기 복수의 자성 입자가 분산되는 용매를 포함하고, 상기 복수의 자성 입자는 상기 자기장의 방향과 평행한 방향으로 정렬되고 상기 복수의 자성 입자가 정렬됨에 따라 상기 복수의 자성 입자에 입사되는 광의 투과도가 조절되고,
상기 제1 구성부의 광 투과도 가변 영역과 상기 제2 구성부의 자기장 발생 영역이 서로 근접하게 되면, 상기 자기장 발생 영역으로부터 발생되는 자기장이 상기 광 투과도 가변 영역에 인가되어 상기 광 투과도 가변 영역의 광 투과도가 조절되고,
상기 복수의 자성 입자의 자화 방향이 상기 자기장의 방향이 같아지도록 상기 복수의 자성 입자 각각이 회전 또는 이동하고, 상기 복수의 자성 입자 간 상호작용에 의해 상기 복수의 자성 입자가 상기 자기장의 방향과 평행한 방향으로 정렬되고,
상기 제1 구성부 중 상기 광 투과도 가변 영역이 형성된 부분, 상기 제2 구성부 중 상기 자기장 인가 영역이 형성된 부분 및 상기 광 투과도 가변 물질 중 적어도 하나는 기설정된 세기 이상의 외부 자극에 의해 손상되도록 구성됨으로써, 상기 외부 자극이 가해진 이후에는 상기 광 투과도 가변 영역의 광 투과도가 조절되지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 광 투과도 가변 물질을 이용한 표시 장치. - 제12항에 있어서,
상기 자성 입자는 철(Fe), 코발트(Co) 및 니켈(Ni) 중 적어도 하나의 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 투과도 가변 물질을 이용한 표시 장치. - 제12항에 있어서,
상기 자성 입자는 초상자성(superparamagnetic) 물질을 포함하고,
상기 제1 구성부의 광 투과도 가변 영역과 상기 제2 구성부의 자기장 발생 영역이 서로 멀어짐에 따라 상기 인가되는 자기장이 차단되면, 상기 자성 입자가 규칙적으로 배열된 상태가 해제되고 상기 자성 입자가 불규칙하게 분산되는 것을 특징으로 하는 광 투과도 가변 물질을 이용한 표시 장치. - 제12항에 있어서,
상기 광 투과도 가변 영역에는 10nm 내지 300nm 크기의 Fe3O4 입자가 용매에 분산된 채로 포함되는 것을 특징으로 하는 광 투과도 가변 물질을 이용한 표시 장치. - 제12항에 있어서,
상기 광 투과도 가변 물질은 광 투과성 매질 내에 물방울(droplet) 모양으로 산재되는 형태 및 광 투과성 매질로 캡슐화된 형태 중 적어도 하나의 형태로 존재하는 것을 특징으로 하는 광 투과도 가변 물질을 이용한 표시 장치. - 제12항에 있어서,
상기 광 투과도 가변 물질은 무기안료, 염료, 형광물질, 인광물질 및 발광물질 중 적어도 하나의 성분을 포함하여 상기 자기장이 인가되지 않는 경우에도 특정 파장의 광을 반사시키는 것을 특징으로 하는 광 투과도 가변 물질을 이용한 표시 장치. - 제12항에 있어서,
상기 자기장 발생 영역의 패턴에 대응하여 상기 광 투과도 가변 영역의 패턴이 결정되는 것을 특징으로 하는 광 투과도 가변 물질을 이용한 표시 장치. - 제12항에 있어서,
상기 광 투과도 가변 영역 중 상기 자기장 발생 영역의 패턴에 대응되는 영역에서만 광 투과도가 조절되는 것을 특징으로 하는 광 투과도 가변 물질을 이용한 표시 장치. - 삭제
- 삭제
- 인가되는 자기장의 방향 또는 세기에 따라 색이 조절되는 색 가변 물질을 포함하는 색 가변 영역이 적어도 일부분에 형성된 제1 구성부를 제공하는 단계,
자기장을 발생시키는 자기장 발생 영역이 적어도 일부분에 형성된 제2 구성부를 제공하는 단계, 및
상기 제1 구성부와 상기 제2 구성부가 서로 결합되어 상기 제1 구성부의 색 가변 영역과 상기 제2 구성부의 자기장 발생 영역이 서로 근접하게 되면, 상기 자기장 발생 영역으로부터 발생되는 자기장이 상기 색 가변 영역에 인가되어 상기 색 가변 영역의 색이 조절되도록 하는 단계
를 포함하되,
상기 색 가변 물질은 서로 동일한 부호의 전하를 갖는 복수의 자성 입자와 상기 복수의 자성 입자가 분산되는 용매를 포함하고, 상기 자기장의 방향 및 세기 중 적어도 어느 하나의 변화에 따라 상기 복수의 자성 입자의 간격이 변하고, 상기 간격의 변화에 따라 상기 복수의 자성 입자로부터 반사되는 광의 파장이 변하고,
상기 자기장이 인가됨에 따라, 상기 자기장과 상기 복수의 자성 입자 사이에 발생되어 상기 복수의 자성 입자에 대한 자기 영동의 원인이 되는 자기적 힘 및 상기 동일한 부호의 전하를 갖는 복수의 자성 입자 사이에 발생되는 전기적 힘이 상호작용하여 상기 복수의 자성 입자의 간격이 특정 범위 내에서 유지되고, 상기 복수의 자성 입자 사이의 간격이 특정 범위 내에서 유지됨에 따라 상기 복수의 자성 입자로부터 특정 파장 범위의 광이 반사되고,
상기 제1 구성부와 상기 제2 구성부가 상보적인 형상을 갖도록 가공되어 상기 제1 구성부와 상기 제2 구성부가 서로 가역적으로 결합 또는 분리 가능하게 되는 것을 특징으로 하는 색 가변 물질을 이용한 표시 방법. - 인가되는 자기장의 방향 또는 세기에 따라 광 투과도가 조절되는 광 투과도 가변 물질을 포함하는 광 투과도 가변 영역이 적어도 일부분에 형성된 제1 구성부를 제공하는 단계,
자기장을 발생시키는 자기장 발생 영역이 적어도 일부분에 형성된 제2 구성부를 제공하는 단계, 및
상기 제1 구성부와 상기 제2 구성부가 서로 결합되어 상기 제1 구성부의 광 투과도 가변 영역과 상기 제2 구성부의 자기장 발생 영역이 서로 근접하게 되면, 상기 자기장 발생 영역으로부터 발생되는 자기장이 상기 광 투과도 가변 영역에 인가되어 상기 광 투과도 가변 영역의 광 투과도가 조절되도록 하는 단계
를 포함하되,
상기 광 투과도 가변 물질은 복수의 자성 입자와 상기 복수의 자성 입자가 분산되는 용매를 포함하고, 상기 복수의 자성 입자는 상기 자기장의 방향과 평행한 방향으로 정렬되고 상기 복수의 자성 입자가 정렬됨에 따라 상기 복수의 자성 입자에 입사되는 광의 투과도가 조절되고,
상기 복수의 자성 입자의 자화 방향이 상기 자기장의 방향이 같아지도록 상기 복수의 자성 입자 각각이 회전 또는 이동하고, 상기 복수의 자성 입자 간 상호작용에 의해 상기 복수의 자성 입자가 상기 자기장의 방향과 평행한 방향으로 정렬되고,
상기 제1 구성부와 상기 제2 구성부가 상보적인 형상을 갖도록 가공되어 상기 제1 구성부와 상기 제2 구성부가 서로 가역적으로 결합 또는 분리 가능하게 되는 것을 특징으로 하는 광 투과도 가변 물질을 이용한 표시 방법.
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