KR102021063B1 - 표시 소자 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 표시 소자에 관한 것이다. 본 발명에 따른 표시 소자(100)는, 기재(110) 및 기재(110)의 적어도 일면 상에 배치되는 복수의 캡슐(150)을 포함하며, 캡슐(150)은, 쉘(160), 쉘(160) 내에 채워지는 유체(170), 및 유체(170) 내에 분산되는 복수의 제1 입자(180)와 제1 입자(180)와 색상이 상이하고 제1 입자(180)보다 비중이 큰 복수의 제2 입자(190)를 포함하는 것을 특징으로 하며, 외부 중력변화나 기울기 변화에 따라서 색이 변화 되는 표시 소자이다.

Description

표시 소자 {DISPLAY APPARATUS}
본 발명은 표시 소자에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 비중과 색상이 서로 다른 입자, 유체를 이용하여 외부 중력 방향에 따라 변화하는 색상을 나타낼 수 있는 표시 소자에 관한 것이다.
외부에서 가해지는 자극에 따라 색상이 변화되는 다양한 표시소자가 소개 되고 있다. 유기발광 디스플레이(OLED)는 외부의 전기신호(전류)에 따라 발광색이 변화되며, 전자잉크 디스플레이(E-Ink)는 외부의 전기신호(전압)에 따라 반사색이 변화된다. 또 한편, 유체 내에 자성체를 포함하는 입자를 분산시킨 뒤 외부에서 자기장을 인가하여 색상 또는 정보를 표시하는 소재들도 개발 및 활용되고 있다.
위와 같은 디스플레이들은 색상을 구현하기 위해 사용자가 외부에서 전기장/자기장 등 에너지원을 인가할 수 있는 별도의 수단을 구비해야 하거나, 전기장/자기장 등의 에너지원을 인가할 수 있는 수단을 소자 내에 부속시켜야 하는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 표시 소자의 구성체들의 비중 차이를 이용하여 중력 변화 로서 색을 변화시킬 수 있는 표시 소자를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 별도의 에너지원의 인가 수단을 구비할 필요없이 중력 변화 또는 기울기 변화만으로 손쉽게 색을 변화시킬 수 있는 표시 소자를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 상기의 목적은, 기재 및 기재의 적어도 일면 상에 배치되는 복수의 캡슐을 포함하며, 캡슐은, 쉘; 쉘 내에 채워지는 유체; 및 유체 내에 분산되는 복수의 제1 입자 및 제1 입자와 색상이 상이하고 제1 입자보다 비중이 큰 복수의 제2 입자를 포함하는, 표시 소자에 의해 달성된다.
그리고, 본 발명의 상기의 목적은, 기재 및 기재의 적어도 일면 상에 배치되는 복수의 캡슐을 포함하며, 캡슐은, 쉘; 쉘 내에 채워지는 제1 유체 및 제1 유체와 색상이 상이하고 제1 유체보다 비중이 큰 제2 유체를 포함하는, 표시 소자에 의해 달성된다.
그리고, 본 발명의 상기의 목적은, 기재 및 기재의 적어도 일면 상에 배치되는 복수의 캡슐을 포함하며, 캡슐은, 쉘; 쉘 내에 채워지는 유체; 및 유체 내에 분산되고 유체와 색상 및 비중이 상이한 복수의 입자를 포함하는, 표시 소자에 의해 달성된다.
그리고, 본 발명의 상기의 목적은, 기재 및 기재의 적어도 일면 상에 배치되는 복수의 캡슐을 포함하며, 캡슐은, 쉘; 쉘 내에 채워지는 유체; 및 유체 내에 분산되고, 색상 및 비중이 상이한 제1 영역 및 제2 영역으로 구성된 적어도 하나의 입자를 포함하는, 표시 소자에 의해 달성된다.
유체의 비중은 제1 입자보다는 크고 제2 입자보다는 작을 수 있다.
유체의 비중은 0.9 내지 2.5일 수 있다.
적어도 하나의 대전된 입자가 포함될 수 있다.
적어도 하나의 자성을 가진 입자가 포함될 수 있다.
적어도 하나의 자성을 가진 유체가 포함될 수 있다.
기재가 중력과 수평하게 위치할 때, 비중이 작은 제1 입자의 색상이, 중력과 수직한 상부 방향으로 표시될 수 있다.
표시 소자의 상부 방향 또는 하부 방향으로 표시되는 색상은, 기재가 지면과 이루는 소정의 각도에 따라 변화할 수 있다.
캡슐의 쉘은 탄성 재질로 구성되고, 캡슐에 소정의 압력을 가하면, 쉘의 변형에 따라 캡슐에서 표시하는 색상이 변화할 수 있다.
복수개의 캡슐은 소정의 패턴을 가지고 기재 상에 배치될 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 표시 소자의 구성체들의 비중 차이를 이용하여 중력 변화 또는 기울기 변화로서 색을 변화시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 별도의 에너지원의 인가 수단을 구비할 필요없이 중력 변화 또는 기울기 변화만으로 손쉽게 색을 변화시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 소자를 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 소자의 중력 변화에 의한 색 변화 과정을 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 소자의 기울기 변화에 따른 색 변화 과정을 나타내는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 소자를 나타내는 개략도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 소자의 중력 변화에 의한 색 변화 과정을 나타내는 개략도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 소자의 기울기 변화에 따른 색 변화 과정을 나타내는 개략도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 표시 소자를 나타내는 개략도이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 표시 소자의 중력 변화에 의한 색 변화 과정을 나타내는 개략도이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 표시 소자의 기울기 변화에 따른 색 변화 과정을 나타내는 개략도이다.
도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 표시 소자를 나타내는 개략도이다.
도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 표시 소자의 중력 변화에 의한 색 변화 과정을 나타내는 개략도이다.
도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 표시 소자를 기울기 변화에 따른 색 변화 과정을 나타내는 개략도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 입자를 나타내는 개략도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 외부 에너지원 인가에 따른 표시 소자의 색 구현 상태를 나타내는 개략도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 외부 압력에 의한 표시 소자의 색 구현 상태를 나타내는 개략도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴화된 캡슐이 형성된 표시 소자를 나타내는 개략도이다.
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 지칭하며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다.
본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 소자(100)를 나타내는 개략도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 소자(100)는 기재(110) 및 기재(110)의 적어도 일면 상에 배치되는 복수의 캡슐(150)을 포함한다.
기재(110)는 캡슐(150)을 지지하는 역할을 한다. 기재(110)는 단단한 재질 또는 플렉서블(flexible) 재질을 사용할 수 있고, 투명 재질, 반투명 재질, 불투명 재질을 사용할 수 있다. 기재(110)의 표면은 평평할 수도 있고 소정의 곡률을 가질 수도 있고, 굴곡 혹은 요철을 가질 수 있으나, 본 명세서에서는 설명의 편의상 평평한 기재(110)의 형태를 상정하여 설명한다.
기재(110)는 복수의 캡슐(150)을 일면 상에서 지지하는 목적의 범위 내에서 다양한 형태로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 판, 카드, 필름, 태그, 스티커 등의 형태로 이루어질 수 있다. 복수의 캡슐(150)은 기재(110)의 일면 상에 배치될 수 있으나, 기재(110)에 내포될 수도 있다. 이 경우, 투명 또는 반투명한 기재(110)의 내부 공간에 내포되어 캡슐(150)에서 색상을 구현할 수 있다.
복수의 캡슐(150)은 기재(110) 상에 배치될 수 있다. 캡슐(150)은 기재(110) 상에 코팅, 프린팅 등의 공지의 막 형성 방법을 이용하여 배치할 수 있다. 도면 상으로는 복수의 캡슐(150)이 일정 방향으로 서로 밀착되어 정렬을 이루며 기재(110) 상에 배치된 것으로 도시되어 있지만, 기재(110) 상에서 불규칙적으로 배치되거나 다층으로 형성되는 형태, 또는 서로 분리되어 있는 형태까지 고려할 수 있다. 기재(110)의 전 면적에서 색상 변화를 균일하게 나타내고, 높은 해상도의 색상 변화를 구현할 수 있도록, 복수의 캡슐(150)들은 기재(110) 상에 서로 밀착되게 형성되는 것이 바람직하고, 단층으로 형성되는 것이 바람직하다.
캡슐(150)은 쉘(shell; 160), 유체(170), 복수의 제1 입자(180), 복수의 제2 입자(190)를 포함할 수 있다. 캡슐(150)은 멜라민, 우레아, 젤라틴 등이 적어도 하나 포함된 성분으로 구성되며, 5um ~ 100um 사이에 구형 형태로 제조되는 것이 바람직 하다. 캡슐 쉘(160)이 하드한 경우, 쉘(160)은 구형형태로 존재할 수 있으나, 소프트한 물질로 쉘(160)을 제작한 경우에는, 쉘(160)을 기재(110)에 도포 시 비누방울이 서로 접촉하듯이 서로 밀착하게 되어 디스크 형태로 변화될 수 있다. 소프트한 캡슐(150)을 사용하여 디스크 형태로 되는 경우, 기재(110)와 수직인 방향으로 캡슐(150)의 두께는 5um ~ 50um일 수 있다. 또한, 캡슐(150)은 서로 조밀하게 밀착한 형태일 수도 있으나, 코팅 시 바인더(Binder) 등에 의해 서로 떨어져 형성될 수도 있다.
쉘(160)은 캡슐(150)의 내부 구성 요소를 감싸는 보호 기능을 한다. 쉘(160)은 연질 또는 경질일 수 있고, 연질의 쉘(160)이 기재(110) 상에 도포한 후 열처리나 UV 조사 등에 의해 경질로 변화될 수 있는 재질을 사용할 수도 있다. 쉘(160)은 투명한 것이 바람직하나, 유체(170), 제1, 2 입자(180, 190)들의 색과 혼합하여 제3의 색을 구현하는 경우라면 소정의 색상을 가질 수도 있다.
유체(170)는 쉘(160) 내부에 채워질 수 있다. 유체(170) 내에서 제1, 2 입자(180, 190)들이 분산될 수 있다. 유체(170) 내에서 제1, 2 입자(180, 190)가 빠르게 이동할 수 있도록 유체(170)는 낮은 점도를 가지는 것이 바람직하며, 일 예로, 상온에서 100cP 이하일 수 있다. 하지만, 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 점도를 조절하여 입자(180, 190)가 이동하는 속도를 조절함에 따라 색변화 속도를 조절할 수도 있다. 또한, 유체(170)는 제1, 2 입자(180, 190)의 표면과 반응하지 않는 특성을 가지는 것이 바람직하다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 소자(100)는 비중, 색상이 서로 다른 제1, 2 입자(180, 190)를 조합하여 색상 변화를 구현하는 것을 특징으로 한다.
비중(specific gravity, 比重)이란, 어떤 물질의 질량과, 이것과 같은 부피를 가진 표준물질의 질량과의 비율이다. 비중은 기체의 경우 온도와 압력에 따라 달라질 수 있지만, 대부분의 경우 밀도와 같은 개념으로 생각할 수 있다. 고체 및 액체의 경우에는 보통 1atm, 4℃의 물을 표준물질로서 선택하고, 기체의 경우에는 0℃, 1atm 하에서의 공기(air)를 표준물질로서 선택한다.
비중이 다른 서로 섞이지 않은 물체를 유체 형태의 매체에 혼합시키면, 혼합체 내의 비중 차이에 따라서 비중이 매체보다 작은 물질은 부력이 중력보다 크기 때문에 상단으로 이동하고, 비중이 매체보다 큰 물질은 중력이 부력보다 크기 때문에 하단으로 이동한다. 또한, 해당 혼합체의 기울기를 변화시켜 중력 방향을 변화시키면, 혼합체내 물질이 중력방향에 따라 위치가 변화되어 상단 및 하단의 물질은 중력 방향에 따라 동일한 순서로 배열하려는 경향을 가진다.
본 발명의 표시 소자(100)는 위와 같은 유체(170) 및 제1, 2 입자(180, 190)의 비중 차이를 이용하며, 특히, 제1 입자(180)들과 제2 입자(190)들이 비중에 따라 유체(170) 내에서 분산되는 위치가 구분될 수 있다. 분산되는 위치를 수직적으로 분리할 수 있도록, 유체(170)의 비중은 제1 입자(180)의 비중보다는 크고, 제2 입자의 비중보다는 작을 수 있다. 일 예로, 유체(170)의 비중은 0.9 내지 2.5일 수 있다. 이에 따라 제1 입자(180)의 비중은 0.9 보다 작고, 제2 입자(190)의 비중은 2.5보다 클 수 있다.
수계에서 에멀젼 형태로 반응하여 제조되는 캡슐 제조공정에서, 캡슐(150)은 물 비중보다는 큰 것이 유리하기에, 수계 에멀젼 캡슐 제조에서의 캡슐(150) 내 유체(170) 비중은 1.0 보다 큰 것이 유리하다. 또한, 본 표시 소자(100)에서의 유체(170)의 비중은, 제 1입자(180) 및 제2입자(190) 각각과 비중 차이가 큰 유체(170)를 사용하는 것이 유리하고, 일반적으로 제2입자(190)로는 비중이 무기물 입자를 사용하면 되지만, 비중이 작은 제1 입자(180)를 제조하는 것이 공정이 복잡하기 때문에, 캡슐(150) 내 유체(170)의 비중은 1.1 ~ 2.0인 것이 유리하다.
유체(170) 내에서 제1 입자(180)들과 제2 입자(190)들은 상이한 비중을 가지고 분산될 수 있다. 그 결과, 유체(170) 내에서 비중이 작은 제1 입자(180)들은 유체(170)의 상부에 배치되고, 비중이 큰 제2 입자(190)들은 유체(170)의 하부에 배치될 수 있다. 그리고, 사용자가 표시 소자(100)를 관찰하는 방향, 각도에 따라 다른 색상을 나타낼 수 있다.
한편, 유체(170)는 입자(180, 190)들의 색이 선명하게 표시될 수 있도록 투명한 것이 바람직하나, 제1, 2 입자(180, 190)들의 색과 혼합하여 제3의 색을 구현하는 경우라면 소정의 색상을 가질 수도 있다. 유체(170)에 염료를 용해시키거나 안료를 분산시켜 색상을 구현할 수 있다.
제1, 2 입자(180, 190)는 서로 상이한 색상을 가지고 상이한 비중을 가질 수 있다. 상술한 바와 같이 제1 입자(180)보다 제2 입자(190)의 비중이 큰 것을 상정하여 설명한다. 복수의 제1, 2 입자(180, 190)가 5um~100um의 캡슐 크기의 쉘(160) 내에 포함될 수 있도록, 제1, 2 입자(180, 190)의 직경은 10nm 내지 10um인 것이 바람직하다. 또한, 유체(170) 내에서 제1, 2 입자(180, 190)가 서로 반응하거나, 응집되는 것을 방지하기 위해, 제1, 2 입자(180, 190)는 상이한 표면 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 입자(180)가 친수성 표면을 가지면, 제2 입자(190)는 반대되는 소수성 표면을 가질 수 있다.
제1, 2 입자(180, 190)는 입자의 고유색을 발현할 수도 있고, 특정한 컬러의 안료를 코팅하거나, 내포[후술할 입자쉘(184)을 가지는 경우. 도 13 참조]함에 따라 색상을 구현할 수 있다. 예를 들어, 무기 안료로서, 산화티탄(Titanium dioxide), 산화아연(Zinc oxide), 리토폰(Lithopon), 황화아연(Zinc sulfonate), 카본블랙(Carbon black), 흑연(Graphite), 황연(Chrome yellow), 징크 크로메이트(Zinc chromate), 철적(Red oxide of iron), 연단(Red lead), 카드뮴적(Cardmium red), 몰리브덴적(Molybdate chrome orange), 감청(Milori blue, prussian blue, iron blue), 코발트 블루(Cobalt blue), 크롬녹(chrome green), 수산화크롬(Viridian), 아연녹(Zinc green), 은분(Alluminium powder), 금분(Bronze powder), 형광안료, 펄안료 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 또한, 유기안료로서, 불용성 아조계, 용성 아조계, 프탈로시아닌계, 퀴나크리돈계, 디옥사진계, 이소인돌리논계, 건염 염료계, 플루오루빈(fluorubin), 퀴노프탈론계 중 적어도 어느 하나를 포함하거나, 무기 안료, 유기안료를 복합적으로 구성하여 입자의 색상을 구현할 수 있다.
제1, 2 입자(180, 190) 중 하나는 자성을 가지는 입자를 사용함으로써, 중력뿐만 아니라 외부 자장에 따라 색이 변화하게 할 수도 있다.
제1, 2 입자(180, 190) 중 하나는 전하를 가지는 입자를 사용함으로써, 중력뿐만 아니라 외부 전기장에 따라 색이 변화하게 할 수도 있다.
제1, 2 입자(180, 190) 중 하나는 양자점, 형광, 인광 성분 중 적어도 하나를 가지는 입자를 사용함으로써, 중력뿐만 아니라 외부 빛을 조사함에 따라 특정색이 발현되게 할 수도 있다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 소자(100)의 중력 변화에 의한 색 변화 과정을 나타내는 개략도이다. 좌측 도면은 표시 소자(100)의 단면(측단면)을 나타내고, 우측 도면은 사용자가 관찰하는 표시 소자(100)의 평면 형태를 나타낸다.
도 2의 (a)를 참조하면, 기재(110)는 지면과 수평한 방향으로 배치되고, 기재(110)의 상면에 복수의 캡슐(150)이 배치될 수 있다. 즉, 표시 소자(100)에서 복수의 캡슐(150)이 상측, 기재(110)가 하측에 위치하는 형태이다. 제1 입자(180)는 제1 색(C1)[예를 들어, 빨강], 제2 입자(190)는 제2 색(C2)[예를 들어, 파랑]을 가질 수 있다.
캡슐(150) 내에서는 비중이 상대적으로 작은 제1 입자(180)가 상부에, 비중이 상대적으로 큰 제2 입자(190)가 하부에 배치될 수 있다. 즉, 유체(170)보다 비중이 작은 제1 입자(180)는 부력이 중력보다 크기 때문에 유체(170)에 뜬 상태, 유체(170)보다 비중이 큰 제2 입자(190)는 중력이 부력보다 크기 때문에 유체(170)에 가라앉은 상태를 나타낸다. 따라서, 사용자가 표시 소자(100)의 상부 방향[기재(110)의 형성 방향과 수직한 상부 방향]에서 바라보면, 캡슐(150) 상부에 배치된 제1 입자(180)의 색상인 C1 색(빨강)을 관찰할 수 있다.
도 2의 (b)를 참조하면, 기재(110)는 지면과 수평한 방향으로 배치되고, 기재(110)의 하면에 복수의 캡슐(150)이 배치될 수 있다. 즉, 표시 소자(100)에서 복수의 캡슐(150)이 하측, 기재(110)가 상측에 위치하는 형태로서, 도 2의 (a)에 도시된 표시 소자(100)를 뒤집은 형태로 볼 수 있다.
캡슐(150) 내에서는 비중이 상대적으로 작은 제1 입자(180)가 상부에, 비중이 상대적으로 큰 제2 입자(190)가 하부에 배치될 수 있다. 즉, 유체(170)보다 비중이 작은 제1 입자(180)는 부력이 중력보다 크기 때문에 유체(170)에 뜬 상태, 유체(170)보다 비중이 큰 제2 입자(190)는 중력이 부력보다 크기 때문에 유체(170)에 가라앉은 상태를 나타낸다. 따라서, 사용자가 표시 소자(100)의 하부 방향[기재(110)의 형성 방향과 수직한 하부 방향]에서 바라보면, 캡슐(150) 하부에 배치된 제2 입자(190)의 색상인 C2 색(파랑)을 관찰할 수 있다.
만약에, 기재(110)가 투명 또는 반투명하고, 기재(110)를 통과하여 표시 소자(100)를 관찰하는 경우에는 상기 도 2의 (a), (b)와 반대의 색상을 관찰할 수 있을 것이다. 구체적으로, 도 2의 (a)에서 사용자가 표시 소자(100)의 하부 방향에서 기재(110)를 통과하여 색상을 살펴보면 캡슐(150) 하부에 배치된 제2 입자(190)의 색상인 C2 색(파랑)을 관찰할 수 있고, 도 2의 (b)에서 사용자가 표시 소자(100)의 상부 방향에서 기재(110)를 통과하여 색상을 살펴보면 캡슐(150) 상부에 배치된 제1 입자(180)의 색상인 C1 색(빨강)을 관찰할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 소자(100)의 기울기 변화에 따른 색 변화 과정을 나타내는 개략도이다. 좌측 도면은 표시 소자(100)의 단면을 나타내고, 우측 도면은 사용자가 관찰하는 표시 소자(100)의 형태를 나타낸다. 도 2가 표시 소자(100)를 뒤집어서 중력 변화에 따른 색 변화 과정을 나타낸다면, 도 3은 표시 소자(100)를 서서히 기울여서 기울기 변화에 따른 색 변화 과정을 나타낸다.
표시 소자(100)의 상부 방향 또는 하부 방향으로 표시되는 색상은 기재(110)[또는, 캡슐(150)]가 지면과 이루는 소정의 각도에 따라 변화할 수 있다. 다시 말해, 표시 소자(100)를 기울임에 따라서 캡슐(150) 상부 또는 하부에 배치되는 제1, 2 입자(180, 190)들의 비율이 변하므로, 색상(C1, C2)이 그 비율에 대응하도록 혼합되어, 표시 소자(100)에 수직한 상부 방향 또는 하부 방향으로 표시될 수 있다.
먼저, 도 3의 (a)를 참조하면, 도 2의 (a)와 마찬가지로, 캡슐(150) 내에서 비중이 상대적으로 작은 제1 입자(180)가 상부에, 비중이 상대적으로 큰 제2 입자(190)가 하부에 배치될 수 있다. 따라서, 사용자가 표시 소자(100)의 상부 방향[기재(110)의 형성 방향과 수직한 상부 방향]에서 바라보면, 캡슐(150) 상부에 배치된 제1 입자(180)의 색상인 C1 색(빨강)을 관찰할 수 있다.
다음으로, 도 3의 (b)를 참조하면, 기재(110)가 지면과 평행하지 않고 소정 각도(예를 들어, 30도)를 이루는 경우, 캡슐(150)의 상부에 제1 입자(180)뿐만 아니라, 소정 양의 제2 입자(190)도 배치될 수 있게 된다. 제1 입자(180)는 제2 입자(190)보다 여전히 많은 양이 캡슐(150)의 상부에 위치하지만, 대략 육면체 형상인 캡슐(150)이 기울어지므로 상부에 제2 입자(190)도 배치될 수 있다. 따라서, 제1 입자(180)의 색상인 C1 색(빨강)에 제2 입자(190)의 색상인 C2 색(파랑)이 일부 혼합된 색상이 표시될 수 있다. 사용자는 C1 색(빨강)에 C2 색(파랑)이 일부 혼합된 C3 색(자주)을 관찰할 수 있다.
다음으로, 도 3의 (c)를 참조하면, 기재(110)가 더 기울어지는 경우(예를 들어, 60도), 캡슐(150)의 상부에 더 많은 양의 제2 입자(190)가 배치될 수 있게 된다. 따라서, 제1 입자(180)의 색상인 C1 색(빨강)에 제2 입자(190)의 색상인 C2 색(파랑)이 더 많이 혼합된 색상이 표시될 수 있다. 사용자는 C3 색(자주)에서 C2 색상(파랑)이 더 많이 혼합된 C4 색(보라)을 관찰할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 소자(200)를 나타내는 개략도이다. 이하에서는 제1 실시예의 표시 소자(100)와 차이점에 대해서만 설명하고 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 소자(200)는 기재(210) 및 기재(210)의 적어도 일면 상에 배치되는 복수의 캡슐(250)을 포함한다. 기재(210)는 도 1에서 상술한 기재(110)와 동일하다.
캡슐(250)은 쉘(260), 제1 유체(260), 제2 유체(270)를 포함할 수 있다.
제1 유체(260) 및 제2 유체(270)는 쉘(260) 내부에 채워질 수 있다. 색변화가 빠르게 이루어지도록 제1, 2 유체(260, 270)는 낮은 점도를 가지는 것이 바람직하며, 일 예로, 상온에서 100cP 이하일 수 있다. 하지만, 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 점도를 조절하여 제1, 2 유체(260, 270)의 위치 변화 속도를 조절함에 따라 색변화 속도를 조절할 수도 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 소자(200)는 비중, 색상이 서로 다른 제1, 2 유체(270, 280)를 조합하여 색상 변화를 구현하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 표시 소자(200)는 위와 같은 제1, 2 유체(270, 280)의 비중 차이를 이용하며, 제1 유체(270)와 제2 유체(280)의 비중에 따라 쉘(260) 내 점유하는 위치가 구분될 수 있다. 점유하는 위치를 수직적으로 분리할 수 있도록, 제1 유체(270)의 비중은 제2 유체(280)의 비중보다 작을 수 있다. 일 예로, 제1 유체(270)의 비중은 0.5 내지 1.0일 수 있고, 제2 유체(280)의 비중은 1보다 클 수 있다.
그 결과, 비중이 작은 제1 유체(270)는 제2 유체(280)의 상부에 배치되고, 반대로 제2 유체(280)는 제1 유체(270)의 하부에 배치될 수 있다. 그리고, 사용자가 표시 소자(200)를 관찰하는 방향, 각도에 따라 다른 색상을 나타낼 수 있다.
제1, 2 유체(270, 280)는 서로 상이한 색상을 가지고 상이한 비중을 가질 수 있다. 상술한 바와 같이 제1 유체(270)보다 제2 유체(280)의 비중이 큰 것을 상정하여 설명한다. 쉘(260) 내에서 제1, 2 유체(270, 280)가 서로 반응하거나, 응집되는 것을 방지하고, 서로 분리된 상태를 유지하기 위해, 제1, 2 유체(270, 280)는 상이한 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 유체(270)가 극성을 가지면, 제2 유체(280)는 무극성을 가질 수 있다.
제1, 2 유체(270, 280)는 유체의 고유색을 발현할 수도 있고, 특정한 컬러의 안료를 분산시키거나, 염료를 용해시킴에 따라 색상을 구현할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 소자(200)의 중력 변화에 의한 색 변화 과정을 나타내는 개략도이다. 좌측 도면은 표시 소자(200)의 단면(측단면)을 나타내고, 우측 도면은 사용자가 관찰하는 표시 소자(200)의 평면 형태를 나타낸다.
도 5의 (a)를 참조하면, 기재(210)는 지면과 수평한 방향으로 배치되고, 기재(210)의 상면에 복수의 캡슐(250)이 배치될 수 있다. 즉, 표시 소자(200)에서 복수의 캡슐(250)이 상측, 기재(210)가 하측에 위치하는 형태이다. 제1 유체(270)는 제1 색(C1)[예를 들어, 빨강], 제2 유체(280)는 제2 색(C2)[예를 들어, 파랑]을 가질 수 있다.
캡슐(250) 내에서는 비중이 상대적으로 작은 제1 유체(270)가 상부에, 비중이 상대적으로 큰 제2 유체(280)가 하부에 배치될 수 있다. 즉, 제2 유체(280)보다 비중이 작은 제1 유체(270)는 부력이 중력보다 크기 때문에 제2 유체(280)에 뜬 상태를 나타낸다. 따라서, 사용자가 표시 소자(200)의 상부 방향[기재(210)의 형성 방향과 수직한 상부 방향]에서 바라보면, 캡슐(250) 상부에 배치된 제1 유체(270)의 색상인 C1 색(빨강)을 관찰할 수 있다.
도 5의 (b)를 참조하면, 기재(210)는 지면과 수평한 방향으로 배치되고, 기재(210)의 하면에 복수의 캡슐(250)이 배치될 수 있다. 즉, 표시 소자(200)에서 복수의 캡슐(250)이 하측, 기재(210)가 상측에 위치하는 형태로서, 도 5의 (a)에 도시된 표시 소자(200)를 뒤집은 형태로 볼 수 있다.
캡슐(250) 내에서는 비중이 상대적으로 작은 제1 유체(270)가 상부에, 비중이 상대적으로 큰 제2 유체(280)가 하부에 배치될 수 있다. 즉, 제2 유체(280)보다 비중이 작은 제1 유체(270)는 부력이 중력보다 크기 때문에 제2 유체(280)에 뜬 상태를 나타낸다. 따라서, 사용자가 표시 소자(200)의 하부 방향[기재(210)의 형성 방향과 수직한 하부 방향]에서 바라보면, 캡슐(250) 하부에 배치된 제2 유체(280)의 색상인 C2 색(빨강)을 관찰할 수 있다.
만약에, 기재(210)가 투명 또는 반투명하고, 기재(210)를 통과하여 표시 소자(200)를 관찰하는 경우에는 상기 도 5의 (a), (b)와 반대의 색상을 관찰할 수 있을 것이다. 구체적으로, 도 5의 (a)에서 사용자가 표시 소자(200)의 하부 방향에서 기재(210)를 통과하여 색상을 살펴보면 캡슐(250) 하부에 배치된 제2 유체(280)의 색상인 C2 색(파랑)을 관찰할 수 있고, 도 5의 (b)에서 사용자가 표시 소자(200)의 상부 방향에서 기재(210)를 통과하여 색상을 살펴보면 캡슐(250) 상부에 배치된 제1 유체(270)의 색상인 C1 색(빨강)을 관찰할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 소자(200)의 기울기 변화에 따른 색 변화 과정을 나타내는 개략도이다. 좌측 도면은 표시 소자(200)의 단면을 나타내고, 우측 도면은 사용자가 관찰하는 표시 소자(200)의 형태를 나타낸다. 도 5가 표시 소자(200)를 뒤집어서 중력 변화에 따른 색 변화 과정을 나타낸다면, 도 6은 표시 소자(200)를 서서히 기울여서 기울기 변화에 따른 색 변화 과정을 나타낸다.
표시 소자(200)의 상부 방향 또는 하부 방향으로 표시되는 색상은 기재(210)[또는, 캡슐(250)]가 지면과 이루는 소정의 각도에 따라 변화할 수 있다. 다시 말해, 표시 소자(200)를 기울임에 따라서 캡슐(250) 상부 또는 하부에 배치되는 제1, 2 유체(270, 280)들의 비율이 변하므로, 색상(C1, C2)이 그 비율에 대응하도록 혼합되어, 표시 소자(200)에 수직한 상부 방향 또는 하부 방향으로 표시될 수 있다.
먼저, 도 6의 (a)를 참조하면, 도 5의 (a)와 마찬가지로, 캡슐(250) 내에서 비중이 상대적으로 작은 제1 유체(270)가 상부에, 비중이 상대적으로 큰 제2 유체(280)가 하부에 배치될 수 있다. 따라서, 사용자가 표시 소자(200)의 상부 방향[기재(210)의 형성 방향과 수직한 상부 방향]에서 바라보면, 캡슐(250) 상부에 배치된 제1 유체(270)의 색상인 C1 색(빨강)을 관찰할 수 있다.
다음으로, 도 6의 (b)를 참조하면, 기재(210)가 지면과 평행하지 않고 소정 각도(예를 들어, 30도)를 이루는 경우, 캡슐(250)의 상부에 제1 유체(270)뿐만 아니라, 소정 양의 제2 유체(280)도 배치될 수 있게 된다. 제1 유체(270)는 제2 유체(280)보다 여전히 많은 양이 캡슐(250)의 상부에 위치하지만, 대략 육면체 형상인 캡슐(250)이 기울어지므로 상부에 제2 유체(280)도 배치될 수 있다. 따라서, 제1 유체(270)의 색상인 C1 색(빨강)에 제2 유체(280)의 색상인 C2 색(파랑)이 일부 혼합된 색상이 표시될 수 있다. 사용자는 C1 색(빨강)에 C2 색(파랑)이 일부 혼합된 C3 색(자주)을 관찰할 수 있다.
다음으로, 도 6의 (c)를 참조하면, 기재(210)가 더 기울어지는 경우(예를 들어, 60도), 캡슐(250)의 상부에 더 많은 양의 제2 유체(280)가 배치될 수 있게 된다. 따라서, 제1 유체(270)의 색상인 C1 색(빨강)에 제2 유체(280)의 색상인 C2 색(파랑)이 더 많이 혼합된 색상이 표시될 수 있다. 사용자는 C3 색(자주)에서 C2 색상(파랑)이 더 많이 혼합된 C4 색(보라)을 관찰할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 표시 소자(300)를 나타내는 개략도이다. 이하에서는 제1 실시예의 표시 소자(100)와 차이점에 대해서만 설명하고 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략한다.
도 7를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 표시 소자(300)는 기재(310) 및 기재(310)의 적어도 일면 상에 배치되는 복수의 캡슐(350)을 포함한다. 기재(310)는 도 1에서 상술한 기재(110)와 동일하다.
캡슐(350)은 쉘(360), 유체(370), 복수의 입자(380)를 포함할 수 있다.
유체(370)는 쉘(360) 내부에 채워질 수 있다. 유체(370) 내에서 입자(380)들이 분산될 수 있다. 유체(370) 내에서 입자(380)가 빠르게 이동할 수 있도록 유체(370)는 낮은 점도를 가지는 것이 바람직하며, 일 예로, 상온에서 100cP 이하일 수 있다. 하지만, 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 점도를 조절하여 입자(380)가 이동하는 속도를 조절함에 따라 색변화 속도를 조절할 수도 있다. 또한, 유체(370)는 입자(380)의 표면과 반응하지 않는 특성을 가지는 것이 바람직하다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 표시 소자(300)는 비중, 색상이 서로 다른 유체(370)와 입자(380)를 조합하여 색상 변화를 구현하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 표시 소자(300)는 위와 같은 유체(370) 및 입자(380)의 비중 차이를 이용하며, 특히, 입자(380)들의 비중에 따라 유체(370) 내에서 분산되는 위치가 구분될 수 있다. 유체(370)의 비중은 입자(380)의 비중보다는 크거나, 작을 수 있다. 일 예로, 유체(370)의 비중은 0.8 내지 1일 수 있다. 이에 따라 입자(380)의 비중은 0.8 보다 작거나, 1보다 클 수 있다.
입자(380)의 비중이 유체(370)보다 작은 경우, 입자(380)들은 유체(370)의 상부에 배치될 수 있다. 반대로, 입자(380)의 비중이 유체(370)보다 큰 경우, 입자(380)들은 유체(370)의 상부에 배치될 수 있다. 그리고, 사용자가 표시 소자(300)를 관찰하는 방향, 각도에 따라 다른 색상을 나타낼 수 있다. 이하에서는, 입자(380)가 유체(370)보다 비중이 큰 것을 상정하여 설명한다.
한편, 유체(370)도 입자(380)의 색과 대비될 수 있도록, 투명한 것보다는 소정의 색상을 가지는 것이 바람직하다. 유체(370)에 염료를 용해시키거나 안료를 분산시켜 색상을 구현할 수 있다.
입자(380)는 입자의 고유색을 발현할 수도 있고, 특정한 컬러의 안료를 코팅하거나, 내포[후술할 입자쉘(184)을 가지는 경우. 도 13 참조]함에 따라 색상을 구현할 수 있다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 표시 소자(300)의 중력 변화에 의한 색 변화 과정을 나타내는 개략도이다. 좌측 도면은 표시 소자(300)의 단면(측단면)을 나타내고, 우측 도면은 사용자가 관찰하는 표시 소자(300)의 평면 형태를 나타낸다.
도 8의 (a)를 참조하면, 기재(310)는 지면과 수평한 방향으로 배치되고, 기재(310)의 상면에 복수의 캡슐(350)이 배치될 수 있다. 즉, 표시 소자(300)에서 복수의 캡슐(350)이 상측, 기재(310)가 하측에 위치하는 형태이다. 유체(370)는 제1 색(C1)[예를 들어, 빨강], 입자(380)는 제2 색(C2)[예를 들어, 파랑]을 가질 수 있다.
캡슐(350) 내에서는 비중이 상대적으로 작은 유체(370)가 상부에, 비중이 상대적으로 입자(380)가 하부에 배치될 수 있다. 즉, 유체(370)보다 비중이 큰 입자(380)는 중력이 부력보다 크기 때문에 유체(370)에 가라앉은 상태를 나타낸다. 따라서, 사용자가 표시 소자(300)의 상부 방향[기재(310)의 형성 방향과 수직한 상부 방향]에서 바라보면, 캡슐(350) 상부에 배치된 유체(370)의 색상인 C1 색(빨강)을 관찰할 수 있다.
도 8의 (b)를 참조하면, 기재(310)는 지면과 수평한 방향으로 배치되고, 기재(310)의 하면에 복수의 캡슐(350)이 배치될 수 있다. 즉, 표시 소자(300)에서 복수의 캡슐(350)이 하측, 기재(310)가 상측에 위치하는 형태로서, 도 8의 (a)에 도시된 표시 소자(300)를 뒤집은 형태로 볼 수 있다.
캡슐(350) 내에서는 비중이 상대적으로 작은 유체(370)가 상부에, 비중이 상대적으로 입자(380)가 하부에 배치될 수 있다. 즉, 유체(370)보다 비중이 큰 입자(380)는 중력이 부력보다 크기 때문에 유체(370)에 가라앉은 상태를 나타낸다. 따라서, 사용자가 표시 소자(300)의 하부 방향[기재(310)의 형성 방향과 수직한 하부 방향]에서 바라보면, 캡슐(350) 하부에 배치된 입자(380)의 색상인 C2 색(파랑)을 관찰할 수 있다.
만약에, 기재(310)가 투명 또는 반투명하고, 기재(310)를 통과하여 표시 소자(300)를 관찰하는 경우에는 상기 도 8의 (a), (b)와 반대의 색상을 관찰할 수 있을 것이다. 구체적으로, 도 8의 (a)에서 사용자가 표시 소자(300)의 하부 방향에서 기재(310)를 통과하여 색상을 살펴보면 캡슐(350) 하부에 배치된 입자(380)의 색상인 C2 색(파랑)을 관찰할 수 있고, 도 2의 (b)에서 사용자가 표시 소자(300)의 상부 방향에서 기재(310)를 통과하여 색상을 살펴보면 캡슐(350) 상부에 배치된 유체(370)의 색상인 C1 색(빨강)을 관찰할 수 있다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 표시 소자(300)의 기울기 변화에 따른 색 변화 과정을 나타내는 개략도이다. 좌측 도면은 표시 소자(300)의 단면을 나타내고, 우측 도면은 사용자가 관찰하는 표시 소자(300)의 형태를 나타낸다. 도 8이 표시 소자(300)를 뒤집어서 중력 변화에 따른 색 변화 과정을 나타낸다면, 도 9는 표시 소자(300)를 서서히 기울여서 기울기 변화에 따른 색 변화 과정을 나타낸다.
표시 소자(300)의 상부 방향 또는 하부 방향으로 표시되는 색상은 기재(310)[또는, 캡슐(350)]가 지면과 이루는 소정의 각도에 따라 변화할 수 있다. 다시 말해, 표시 소자(300)를 기울임에 따라서 캡슐(350) 상부 또는 하부에 배치되는 유체(370)와 입자(380) 간의 비율이 변하므로, 색상(C1, C2)이 그 비율에 대응하도록 혼합되어, 표시 소자(300)에 수직한 상부 방향 또는 하부 방향으로 표시될 수 있다.
먼저, 도 9의 (a)를 참조하면, 도 8의 (a)와 마찬가지로, 캡슐(350) 내에서 비중이 상대적으로 작은 유체(370)가 상부에, 비중이 상대적으로 큰 입자(380)가 하부에 배치될 수 있다. 따라서, 사용자가 표시 소자(300)의 상부 방향[기재(310)의 형성 방향과 수직한 상부 방향]에서 바라보면, 캡슐(350) 상부에 배치된 유체(370)의 색상인 C1 색(빨강)을 관찰할 수 있다.
다음으로, 도 9의 (b)를 참조하면, 기재(310)가 지면과 평행하지 않고 소정 각도(예를 들어, 30도)를 이루는 경우, 캡슐(350)의 상부에 유체(370)뿐만 아니라, 소정 양의 입자(380)도 배치될 수 있게 된다. 유체(370)는 입자(380)보다 여전히 많은 양이 캡슐(350)의 상부에 위치하지만, 대략 육면체 형상인 캡슐(350)이 기울어지므로 상부에 입자(380)도 배치될 수 있다. 따라서, 유체(370)의 색상인 C1 색(빨강)에 입자(380)의 색상인 C2 색(파랑)이 일부 혼합된 색상이 표시될 수 있다. 사용자는 C1 색(빨강)에 C2 색(파랑)이 일부 혼합된 C3 색(자주)을 관찰할 수 있다.
다음으로, 도 9의 (c)를 참조하면, 기재(310)가 더 기울어지는 경우(예를 들어, 60도), 캡슐(350)의 상부에 더 많은 양의 입자(380)가 배치될 수 있게 된다. 따라서, 유체(370)의 색상인 C1 색(빨강)에 입자(380)의 색상인 C2 색(파랑)이 더 많이 혼합된 색상이 표시될 수 있다. 사용자는 C3 색(자주)에서 C2 색상(파랑)이 더 많이 혼합된 C4 색(보라)을 관찰할 수 있다.
도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 표시 소자(400)를 나타내는 개략도이다. 이하에서는 제1 실시예의 표시 소자(100)와 차이점에 대해서만 설명하고 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략한다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 표시 소자(400)는 기재(410) 및 기재(410)의 적어도 일면 상에 배치되는 복수의 캡슐(450)을 포함한다. 기재(410)는 도 1에서 상술한 기재(110)와 동일하다.
캡슐(450)은 쉘(460), 유체(470), 단수 혹은 복수의 입자(480)를 포함할 수 있다.
유체(470)는 쉘(460) 내부에 채워질 수 있다. 유체(470) 내에서 입자(480)들이 분산될 수 있다. 유체(470) 내에서 입자(480)가 빠르게 이동/회전할 수 있도록 유체(470)는 낮은 점도를 가지는 것이 바람직하며, 일 예로, 상온에서 100cP 이하일 수 있다. 하지만, 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 점도를 조절하여 입자(480)가 이동/회전하는 속도를 조절함에 따라 색변화 속도를 조절할 수도 있다. 또한, 유체(470)는 입자(480)의 표면과 반응하지 않는 특성을 가지는 것이 바람직하다.
본 발명의 제4 실시예에 따른 표시 소자(400)는 비중, 색상이 서로 다른 입자(480)의 영역(481, 485)을 조합하여 색상 변화를 구현하는 것을 특징으로 한다.
입자(480)는 제1 영역(481)과 제2 영역(485)을 포함한다. 제1 영역(481)과 제2 영역(485)은 색상 및 비중이 각각 상이한 영역으로, 반드시 입자(480)의 표면 영역만을 의미하는 것은 아니며, 입자(480)의 내부 영역까지 포함하는 개념으로 이해될 수 있다. 제1 영역(481)과 제2 영역(485)은 반구 형태로서 각각 입자(480)의 반절씩을 점유하는 것이 바람직하나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 상호 구분되는 영역을 점유한다면 무방하다. 이하에서는, 제1 영역(481)보다 제2 영역(485)의 비중이 큰 것을 상정하여 설명한다.
한편, 유체(470)는 입자(480)의 제1, 2 영역(481, 485)의 색이 선명하게 표시될 수 있도록 투명한 것이 바람직하나, 제1, 2 영역(481, 485)의 색과 혼합하여 제3의 색을 구현하는 경우라면 소정의 색상을 가질 수도 있다. 유체(470)에 염료를 용해시키거나 안료를 분산시켜 색상을 구현할 수 있다.
입자(480)의 제1, 2 영역(481, 485)은 서로 상이한 색상을 가지고 상이한 비중을 가질 수 있다. 입자(480)의 제1, 2 영역(481, 485)은 해당 영역(481, 485)의 고유색을 발현[상이한 두 구성을 결합하여 입자(480)를 형성한 경우]할 수도 있고, 다른 컬러의 안료를 입자(480)의 제1, 2 영역(481, 485)에 코팅함에 따라 색상을 구현할 수 있다.
도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 표시 소자(400)의 중력 변화에 의한 색 변화 과정을 나타내는 개략도이다. 좌측 도면은 표시 소자(400)의 단면(측단면)을 나타내고, 우측 도면은 사용자가 관찰하는 표시 소자(400)의 평면 형태를 나타낸다.
도 11의 (a)를 참조하면, 기재(410)는 지면과 수평한 방향으로 배치되고, 기재(410)의 상면에 복수의 캡슐(450)이 배치될 수 있다. 즉, 표시 소자(400)에서 복수의 캡슐(450)이 상측, 기재(410)가 하측에 위치하는 형태이다. 입자(480)의 제1 영역(481)은 제1 색(C1)[예를 들어, 빨강], 제2 영역(485)은 제2 색(C2)[예를 들어, 파랑]을 가질 수 있다.
캡슐(450) 내에서는 비중이 상대적으로 작은 제1 영역(481)이 상부에, 비중이 상대적으로 큰 제2 영역(485)가 하부에 배치될 수 있다. 즉, 입자(480)가 유체(470) 내에서 회전하여 제1 영역(481)이 위 방향으로, 제2 영역(485)이 아래 방향을 향하도록 배치될 수 있다. 따라서, 사용자가 표시 소자(400)의 상부 방향[기재(410)의 형성 방향과 수직한 상부 방향]에서 바라보면, 캡슐(450) 상부를 향하는 제1 영역(481)의 색상인 C1 색(빨강)을 관찰할 수 있다.
도 11의 (b)를 참조하면, 기재(410)는 지면과 수평한 방향으로 배치되고, 기재(410)의 하면에 복수의 캡슐(450)이 배치될 수 있다. 즉, 표시 소자(400)에서 복수의 캡슐(450)이 하측, 기재(410)가 상측에 위치하는 형태로서, 도 11의 (a)에 도시된 표시 소자(400)를 뒤집은 형태로 볼 수 있다.
캡슐(450) 내에서는 비중이 상대적으로 작은 제1 영역(481)이 상부에, 비중이 상대적으로 큰 제2 영역(485)가 하부에 배치될 수 있다. 즉, 입자(480)가 유체(470) 내에서 회전하여 제1 영역(481)이 위 방향으로, 제2 영역(485)이 아래 방향을 향하도록 배치될 수 있다. 따라서, 사용자가 표시 소자(400)의 하부 방향[기재(410)의 형성 방향과 수직한 하부 방향]에서 바라보면, 캡슐(450) 하부를 향하는 제2 영역(485)의 색상인 C2 색(파랑)을 관찰할 수 있다.
만약에, 기재(410)가 투명 또는 반투명하고, 기재(410)를 통과하여 표시 소자(400)를 관찰하는 경우에는 상기 도 11의 (a), (b)와 반대의 색상을 관찰할 수 있을 것이다. 구체적으로, 도 11의 (a)에서 사용자가 표시 소자(400)의 하부 방향에서 기재(410)를 통과하여 색상을 살펴보면 캡슐(450) 하부를 향하는 제2 영역(485)의 색상인 C2 색(파랑)을 관찰할 수 있고, 도 11의 (b)에서 사용자가 표시 소자(400)의 상부 방향에서 기재(410)를 통과하여 색상을 살펴보면 캡슐(450) 상부를 향하는 제1 영역(481)의 색상인 C1 색(빨강)을 관찰할 수 있다.
도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 표시 소자(400)를 기울기 변화에 따른 색 변화 과정을 나타내는 개략도이다. 좌측 도면은 표시 소자(400)의 단면을 나타내고, 우측 도면은 사용자가 관찰하는 표시 소자(400)의 형태를 나타낸다. 도 11이 표시 소자(400)를 뒤집어서 중력 변화에 따른 색 변화 과정을 나타낸다면, 도 12는 표시 소자(400)를 서서히 기울여서 기울기 변화에 따른 색 변화 과정을 나타낸다.
표시 소자(400)의 상부 방향 또는 하부 방향으로 표시되는 색상은 기재(410)[또는, 캡슐(450)]가 지면과 이루는 소정의 각도에 따라 변화할 수 있다. 다시 말해, 표시 소자(400)를 기울임에 따라서 캡슐(450) 상부 또는 하부를 향하는 제1, 2 영역(481, 485)들의 비율이 변하므로, 색상(C1, C2)이 그 비율에 대응하도록 혼합되어, 표시 소자(400)에 수직한 상부 방향 또는 하부 방향으로 표시될 수 있다.
먼저, 도 12의 (a)를 참조하면, 도 11의 (a)와 마찬가지로, 캡슐(450) 내에서 비중이 상대적으로 작은 제1 영역(481)이 상부를, 비중이 상대적으로 큰 제2 영역(485)이 하부를 향하도록 배치될 수 있다. 따라서, 사용자가 표시 소자(400)의 상부 방향[기재(410)의 형성 방향과 수직한 상부 방향]에서 바라보면, 캡슐(450) 상부를 향하도록 배치된 제1 영역(481)의 색상인 C1 색(빨강)을 관찰할 수 있다.
다음으로, 도 12의 (b)를 참조하면, 기재(410)가 지면과 평행하지 않고 소정 각도(예를 들어, 30도)를 이루는 경우, 제1 영역(481)뿐만 아니라, 소정 양의 제2 영역(485)도 캡슐(450)의 상부를 향하도록 배치될 수 있게 된다. 제1 영역(481)은 제2 영역(485)보다 여전히 많은 부분이 캡슐(450)의 상부를 향하도록 위치하지만, 제2 영역(485)의 부분도 캡슐(450)의 상부에 노출되도록 입자(480)가 회전하여 배치될 수 있다. 따라서, 제1 영역(481)의 색상인 C1 색(빨강)에 제2 영역(485)의 색상인 C2 색(파랑)이 일부 혼합된 색상이 표시될 수 있다. 사용자는 C1 색(빨강)에 C2 색(파랑)이 일부 혼합된 C3 색(자주)을 관찰할 수 있다.
다음으로, 도 12의 (c)를 참조하면, 기재(410)가 더 기울어지는 경우(예를 들어, 60도), 더 많은 부분의 제2 영역(485)이 캡슐(450)의 상부를 향하도록 배치될 수 있게 된다. 따라서, 제1 영역(481)의 색상인 C1 색(빨강)에 제2 영역(485)의 색상인 C2 색(파랑)이 더 많이 혼합된 색상이 표시될 수 있다. 사용자는 C3 색(자주)에서 C2 색상(파랑)이 더 많이 혼합된 C4 색(보라)을 관찰할 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 입자(180', 180")를 나타내는 개략도이다. 이하에서는 도 1의 표시 소자(100)를 기준으로 설명하지만, 다른 실시예의 표시 소자(200~400)에도 동일하게 적용이 가능함을 밝혀둔다.
도 13을 참조하면, 입자(180')에는 복수의 공공(void, 182)이 형성될 수 있다. 동일한 입자 소재를 사용한 것을 가정하면, 제1 입자(180)는 제2 입자(190)보다 많은 공공(182)을 포함할 수 있다. 그리하여, 제1 입자(180)가 제2 입자(190)보다 비중이 작도록 할 수 있다.
또는, 제1 입자(180)는 제2 입자(190)보다 많은 폴리머 미세 입자(182)를 포함할 수 있다. 폴리머 미세 입자(182)의 비중은 제1, 2 입자(180, 190)보다 작을 수 있고, 이러한 폴리머 미세 입자(182)를 더 많이 포함하는 제1 입자(180)가 제2 입자(190)보다 비중이 작도록 할 수 있다.
또한, 입자(180")는 입자쉘(184) 및 입자쉘(184) 내에 채워지는 입자유체(186)를 포함할 수 있다. 입자쉘(184) 또는 입자유체(186)는 제1 입자(180)의 색상(C1)을 결정하도록 소정의 색상을 가질 수 있다. 그리고, 입자유체(186)는 캡슐(150) 내의 유체(170)보다 비중이 작을 수 있다. 그리하여, 유체(170) 내에서 입자(180")가 유체(170)에 뜰 수 있게 된다.
한편, 이에 대비하여, 제2 입자(190)는 상대적으로 제1 입자(180)에 비해 비중이 크도록, CuOx, FeOx, AgOx, ZnOx, TiOx 등과 같이 비중이 크고 화학적으로 안정된 산화 무기물을 사용할 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 외부 에너지원 인가에 따른 표시 소자(100)의 색 구현 상태를 나타내는 개략도이다.
도 14를 참조하면, 캡슐(150) 내의 혼합체를 구성하는 물질인 유체(170), 입자(180, 190)들의 적어도 하나는 외부 에너지원(H, M, E, P, K)에 따라 비중이 변하거나 위치가 변하는 특성을 가질 수 있다.
일 예로, 외부에서 열 에너지(H)가 인가되어 유체(170), 입자(180, 190) 들의 적어도 하나의 온도가 변하게 되면 비중이 변하게 되고, 색상 변화를 나타낼 수 있다.
다른 예로, 유체(170), 입자(180, 190) 들의 적어도 하나에 자성체를 사용할 수 있다. 외부에서 자기 에너지(M)가 인가되면 유체(170), 입자(180, 190) 들의 적어도 하나가 자기장에 의해 위치가 변하게 되고, 색상 변화를 나타낼 수 있다.
또 다른 예로, 유체(170), 입자(180, 190) 들의 적어도 하나에 전하를 부여할 수 있다. 외부에서 전기 에너지(E)가 인가되면 유체(170), 입자(180, 190) 들의 적어도 하나가 전기장에 의해 위치가 변하게 되고, 색상 변화를 나타낼 수 있다.
또 다른 예로, 유체(170), 입자(180, 190) 들의 적어도 하나에 빛을 조사할 수 있다. 외부에서 광 에너지(P)가 인가되면 유체(170), 입자(180, 190) 들의 적어도 하나가 빛에 의해 위치가 변하게 되고, 색상 변화를 나타낼 수 있다.
또 다른 예로, 유체(170), 입자(180, 190) 들의 적어도 하나에 속도를 가할 수 있다. 외부에서 운동 에너지(K)가 인가되면 유체(170), 입자(180, 190) 들의 적어도 하나가 운동에 의해 위치가 변하게 되고, 색상 변화를 나타낼 수 있다.
외부 에너지원(H, M, E, P, K)은 특정 캡슐(150a) 또는 특정 캡슐 영역(150a)에만 인가할 수 있다. 이에 따라, 외부 에너지원(H, M, E, P, K)이 인가되지 않은 캡슐(150b) 또는 캡슐 영역(150b)은 기존의 색상(C1)을 유지하고, 외부 에너지원(H, M, E, P, K)이 인가된 특정 캡슐(150a) 또는 특정 캡슐 영역(150a)은 비중 또는 위치 변화에 의해 색상이 변화(C1->C3)할 수 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 외부 압력에 의한 표시 소자(100)의 색 구현 상태를 나타내는 개략도이다. 좌측 도면은 표시 소자(100)의 단면(측단면)을 나타내고, 우측 도면은 사용자가 관찰하는 표시 소자(100)의 평면 형태를 나타낸다.
도 15를 참조하면, 캡슐(150')의 쉘(160')은 탄성 재질일 수 있다. 그리하여, 캡슐(150')은 외부의 압력(F)에 대해 형상 변화할 수 있다.
도 15의 (a)에서, 캡슐(150) 내에 비중이 상대적으로 작은 제1 입자(180)가 상부에, 비중이 상대적으로 큰 제2 입자(190)가 하부에 배치되므로, 사용자는 표시 소자(100)의 상부 방향에서 캡슐(150') 상부에 배치된 제1 입자(180)의 색상인 C1 색(빨강)을 관찰할 수 있다.
도 15의 (b)에서, 사용자가 표시 소자(100)[또는, 캡슐(150']에 압력(F)을 가하면, 쉘(160')의 형상이 변화(160'->160")할 수 있다. 변형된 쉘(160")에 의해 유체(170), 제1, 2 입자(180, 190)들이 배치되는 형태도 변화하게 된다. 압력(F)이 많이 가해지는 캡슐(150'a) 또는 캡슐 영역(150'a)은 제1, 2 입자(180, 190)가 비슷한 정도로 혼합되는 색상(C3)이 나타날 수 있다. 반면, 압력(F)이 가해지지 않거나, 약한 정도로 가해지는 캡슐(150'b) 또는 캡슐 영역(150'b)은 색상(C1)을 유지하거나 일부만 변화할 수 있다.
한편, 기재(110)는 단단한 재질이 아닌 플렉서블(flexible) 재질일 수 있다. 플렉서블한 기재(110)를 휘게 되면, 기재(110) 상부에 배치되는 복수의 캡슐(150)들의 기울어진 정도가 상이하게 될 수 있다. 그리하면, 각각의 캡슐(150)들의 내부 구성 요소들이 배치되는 위치가 변화하게 되므로, 색상 변화를 구현할 수 있다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴화(SP)된 캡슐(150)이 형성된 표시 소자를 나타내는 개략도이다.
도 16을 참조하면, 복수의 캡슐(150)들은 기재(110)의 전 면적에 배치되는 것이 아니라, 소정의 패턴(SP) 상에만 배치되도록 할 수 있다. 이 패턴(SP)은 표시 소자(100)가 적용되는 제품의 로고, QR 코드, Bar 코드, 제조번호 등일 수 있고, 정품 인증을 할 수 있는 부분일 수 있다.
도 16의 (a)를 참조하면, 기재(110) 상에 대략 "L" 패턴(SP) 형태로 캡슐(150)들을 배치할 수 있다. 여기에 더해, 기재(110)의 색상(C1)과 캡슐(150)에서 표시되는 색상(C1)[제1 입자(180)의 색상]을 일치되게 하면, 사용자는 기재(110)에서 패턴(SP) 부분을 관찰할 수 없다.
다음으로 도 16의 (b)를 참조하면, 제품을 뒤집거나 기울이거나 하는 방법으로, 표시 소자(100)에 중력, 기울기 변화를 가할 수 있다. 중력, 기울기 변화에 따라 캡슐(150) 내의 구성 요소들의 위치가 변하게 되면, 캡슐(150)에서 표시되는 색상이 C1에서 C2로, 또는 C3, C4로 변할 수 있다. 그리하면, 사용자는 기재(110)에서 색상이 변화되어 기재(110)와 구분되는 패턴(SP) 부분을 관찰할 수 있게 된다.
이렇게 표시 소자(100)는 패턴(SP) 부분의 색이 변화함에 따라, 제품의 로고, QR 코드, Bar 코드, 제조번호 등을 필요에 따라 부각시킬 수 있고, 정품 여부를 확인하는데 사용할 수 있다. 또한, 기울기를 요하는 기기와 결합하여 사용함으로써, 기울기를 측정하거나 평형을 맞추는데 사용할 수도 있다.
본 발명에서의 중력 변화란, 본 발명에서 기술된 바와 같이 표시 소자를 중력 방향에 대해 상대적으로 기울기를 달리하며 중력 변화를 유도하는 방법 외에, 표시 소자를 회전/이동시켜 상대적 힘(원심력, 구심력, 관성력 등)을 가하는 방법 등을 포함한다.
본 발명의 표시 소자는 특정 제품 혹은 물품에 접목되어서, 제품/물품의 기울기 변화에 따라 색상이 변화되어, 기울기 측정도구나 인테리어용으로 사용 가능하다.
본 발명은 상술한 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형과 변경이 가능하다. 그러한 변형예 및 변경예는 본 발명과 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 속하는 것으로 보아야 한다.
100, 200, 300, 400: 표시 소자
110, 210, 310, 410: 기재
150, 250, 350, 450: 캡슐
160, 260, 260, 460: 쉘(shell)
170, 270, 280, 370, 470: 유체
180, 190, 380, 480: 입자
C1~C4: 색
G: 중력
SP: 패턴

Claims (12)

  1. 기재 및 기재의 적어도 일면 상에 배치되는 복수의 캡슐을 포함하며,
    캡슐은,
    쉘;
    쉘 내에 채워지는 유체; 및
    유체 내에 분산되는 복수의 제1 입자; 및
    제1 입자와 색상이 상이하고 제1 입자보다 비중이 큰 복수의 제2 입자를 포함하고,
    기재가 중력과 수평하게 위치할 때, 중력과 수직한 상부 방향으로 비중이 작은 제1 입자의 색상이 표시되며,
    기재가 지면과 이루는 소정의 각도에 따라, 표시 소자의 상부 방향 또는 하부 방향으로 표시되는 색상이 변화하는, 표시 소자.
  2. 기재 및 기재의 적어도 일면 상에 배치되는 복수의 캡슐을 포함하며,
    캡슐은,
    쉘; 및
    쉘 내에 채워지는 제1 유체 및 제1 유체와 색상이 상이하고 제1 유체보다 비중이 큰 제2 유체를 포함하고,
    기재가 중력과 수평하게 위치할 때, 중력과 수직한 상부 방향으로 비중이 작은 제1 유체의 색상이 표시되며,
    기재가 지면과 이루는 소정의 각도에 따라, 표시 소자의 상부 방향 또는 하부 방향으로 표시되는 색상이 변화하는는, 표시 소자.
  3. 기재 및 기재의 적어도 일면 상에 배치되는 복수의 캡슐을 포함하며,
    캡슐은,
    쉘;
    쉘 내에 채워지는 유체; 및
    유체 내에 분산되고 유체와 색상 및 비중이 상이한 복수의 입자를 포함하고,
    기재가 중력과 수평하게 위치할 때, 중력과 수직한 상부 방향으로 유체 또는 입자 중에 비중이 작은 것의 색상이 표시되며,
    기재가 지면과 이루는 소정의 각도에 따라, 표시 소자의 상부 방향 또는 하부 방향으로 표시되는 색상이 변화하는, 표시 소자.
  4. 기재 및 기재의 적어도 일면 상에 배치되는 복수의 캡슐을 포함하며,
    캡슐은,
    쉘;
    쉘 내에 채워지는 유체; 및
    유체 내에 분산되고, 색상 및 비중이 상이한 제1 영역 및 제2 영역으로 구성된 적어도 하나의 입자
    를 포함하고,
    기재가 중력과 수평하게 위치할 때, 중력과 수직한 상부 방향으로 제1 영역 또는 제2 영역 중에 비중이 작은 영역의 색상이 표시되며,
    기재가 지면과 이루는 소정의 각도에 따라, 표시 소자의 상부 방향 또는 하부 방향으로 표시되는 색상이 변화하는, 표시 소자.
  5. 제1항, 제3항, 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    유체의 비중은 0.9 내지 2.5인, 표시 소자.
  6. 제1항, 제3항, 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 대전된 입자가 포함된, 표시 소자.
  7. 제1항, 제3항, 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 자성을 가진 입자가 포함된, 표시 소자.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 자성을 가진 유체가 포함된, 표시 소자.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    캡슐의 쉘은 탄성 재질로 구성되고,
    캡슐에 소정의 압력을 가하면, 쉘의 변형에 따라 캡슐에서 표시하는 색상이 변화하는, 표시 소자.
  12. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수개의 캡슐은 소정의 패턴을 가지고 기재 상에 배치되는, 표시 소자.
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