KR102479527B1 - Metal artefact with photonic crystal material and fabrication method thereof - Google Patents
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Abstract
금속 소재를 포함하는 몸체부, 상기 몸체부에 형성된 홈부, 상기 홈부에 광결정 소재가 채워져 형성된 광가변부를 포함하고, 상기 광결정 소재는 고분자 매트릭스에 콜로이드 입자들이 규칙적으로 분산되어 결정격자 구조를 이루며, 상기 광가변부에서 구조색이 관찰되는 것을 특징으로 하는 금속가공품이 개시된다. 본 발명에 따르면, 금속가공품에 보다 다채로운 시각 효과를 제공함으로써 심미성 및 보안성이 향상되는 효과가 있다.A body part including a metal material, a groove part formed in the body part, and an optically variable part formed by filling the groove part with a photonic crystal material, wherein the photonic crystal material has a crystal lattice structure in which colloidal particles are regularly dispersed in a polymer matrix. A metal processed product characterized in that a structural color is observed in an optical variable portion is disclosed. According to the present invention, there is an effect of improving aesthetics and security by providing a more colorful visual effect to the metal workpiece.
Description
본 발명은 광결정 소재를 포함하는 광가변부가 적용된 금속가공품 및 그의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a metal workpiece to which an optical variable unit including a photonic crystal material is applied and a manufacturing method thereof.
도 1과 같이, 주화, 메달 등과 같은 금속가공품에 다채로운 색상의 독특한 시각효과를 부여함으로써 심미성 및 위변조 방지 효과를 제공하기 위한 다양한 기술들이 제안되고 있다.As shown in FIG. 1, various technologies have been proposed to provide aesthetics and anti-counterfeiting effects by giving unique visual effects of various colors to metal processed products such as coins and medals.
금속 소재의 특성상 그 자체로는 다양한 색상 구현이 불가능하므로, 채색이나 도금을 통해 색상을 구현하는 기술이 사용되기도 하나, 이러한 기술은 시각 효과가 단순하여 위변조가 용이하다는 문제가 있다.Due to the nature of the metal material, it is impossible to implement various colors by itself, so a technique for implementing color through coloring or plating is sometimes used, but this technique has a problem in that the visual effect is simple and forgery is easy.
보다 다채로운 시각 효과를 부여하기 위해 미세한 회절격자 패턴으로 구성된 홀로그램을 금속의 표면에 전사시키거나 직접 부착함으로써 관찰각도에 따라 색상이나 이미지가 변화하는 효과를 구현하는 기술도 제안된 바 있으나, 이러한 기술은 일반적인 채색기법이나 도금기법 등과 비교하여 시각 효과의 차별성이 크지 않고, 각도 의존성이 너무 높아 관찰 각도가 조금만 차이 나도 홀로그램 효과를 정확하게 식별하기 어려운 문제가 있다.In order to give a more colorful visual effect, a technique for implementing the effect of changing color or image depending on the viewing angle by transferring or directly attaching a hologram consisting of a fine diffraction grating pattern to the surface of a metal has also been proposed. Compared to general coloring techniques or plating techniques, the difference in visual effect is not great, and the angular dependence is too high, so it is difficult to accurately identify the hologram effect even if the viewing angle is slightly different.
본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 구체적으로는 미세한 콜로이드 입자를 포함하는 광결정 소재가 포함된 광가변부를 금속 가공품에 적용하여 보다 다양한 시각효과 및 향상된 위변조 방지 효과가 구현된 금속가공품 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention has been made to solve the problems of the prior art, and specifically, by applying a photonic crystal material containing fine colloidal particles to a metal workpiece, more diverse visual effects and improved anti-counterfeiting effects are implemented. Its purpose is to provide a metal processed product and its manufacturing method.
본 발명의 목적은 전술한 바에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있다.The object of the present invention is not limited to the above, and other objects and advantages of the present invention not mentioned can be understood by the following description.
본 발명의 일 실시예에 따른 금속가공품은, 금속 소재를 포함하는 몸체부, 상기 몸체부에 형성된 홈부, 상기 홈부에 광결정 소재가 채워져 형성된 광가변부를 포함하고, 상기 광결정 소재는 고분자 매트릭스에 콜로이드 입자들이 규칙적으로 분산되어 결정격자 구조를 이루며, 상기 광가변부에서 구조색이 관찰되는 것을 특징으로 한다.A metal workpiece according to an embodiment of the present invention includes a body portion including a metal material, a groove portion formed in the body portion, and an optically variable portion formed by filling the groove portion with a photonic crystal material, wherein the photonic crystal material is colloidal particles in a polymer matrix. It is characterized in that they are regularly dispersed to form a crystal lattice structure, and a structural color is observed in the light-changing portion.
상기 구조색은, 상기 광결정 소재에 의해 반사되는 반사광과, 상기 광결정 소재를 투과하여 상기 홈부의 바닥면에서 반사된 투과광이 혼합되어 나타날 수 있고, 따라서 상기 구조색은 홈부의 바닥면의 반사율에 따라 달라질 수 있다.The structural color may appear as a mixture of reflected light reflected by the photonic crystal material and transmitted light transmitted through the photonic crystal material and reflected from the bottom surface of the groove. It can vary.
상기 광가변부는 복수 개가 구비될 수 있고, 상기 복수 개의 광가변부로부터 서로 다른 시각 효과가 얻어질 수 있다.A plurality of light-changing units may be provided, and different visual effects may be obtained from the plurality of light-changing units.
또한, 상기 광가변부는, 광결정 소재가 제1 두께로 형성된 제1 영역과, 광결정 소재가 상기 제1 두께와 다른 제2 두께로 형성된 제2 영역을 포함하고, 상기 제1 영역과 제2 영역에서의 시각 효과가 서로 다를 수 있다. 이때, 상기 광결정 소재의 제1 두께와 제2 두께는 홈부의 깊이에 의해 결정될 수 있다.The light-changing unit may include a first region formed of a photonic crystal material having a first thickness and a second region formed of a photonic crystal material having a second thickness different from the first thickness, wherein the first region and the second region may have different visual effects. In this case, the first thickness and the second thickness of the photonic crystal material may be determined by the depth of the groove.
또한, 상기 광가변부는, 홈부의 바닥면이 제1 반사율을 갖는 제1 영역과, 홈부의 바닥면이 상기 제1 반사율과 다른 제2 반사율을 갖는 제2 영역을 포함하고, 상기 제1 영역과 제2 영역에서의 시각 효과가 서로 다를 수 있다. 이때, 상기 제2 영역은 홈부의 바닥면에 반사율 조정부를 포함하고, 상기 반사율 조정부에 의해 홈부의 바닥면의 반사율이 감소되며, 상기 반사율 조정부는 광흡수 코팅 또는 표면 거칠기 증가 영역일 수 있다. 또한, 상기 제1 영역에서 관찰되는 구조색은 상기 광결정 소재에 의해 반사되는 반사광에 상대적으로 가깝고, 상기 제2 영역에서 관찰되는 구조색은 상기 광결정 소재를 투과하여 상기 홈부의 바닥면에서 반사된 투과광에 상대적으로 가까울 수 있다.In addition, the light-changing part includes a first area having a first reflectance on the bottom surface of the groove and a second area having a second reflectance different from the first reflectance on the bottom surface of the groove, and Visual effects in the second area may be different from each other. In this case, the second region includes a reflectance adjusting unit on the bottom surface of the groove, the reflectance adjusting unit reduces the reflectance of the bottom surface of the groove, and the reflectance adjusting unit may be a light absorption coating or a surface roughness increasing area. In addition, the structural color observed in the first region is relatively close to the reflected light reflected by the photonic crystal material, and the structural color observed in the second region is transmitted light transmitted through the photonic crystal material and reflected from the bottom surface of the groove. can be relatively close to
상기 반사율 조정부는 소정 패턴으로 형성될 수 있다.The reflectance adjusting unit may be formed in a predetermined pattern.
본 발명의 다른 실시예에 따른 금속 가공품은, 금속 소재를 포함하는 몸체부, 상기 몸체부에 형성된 관통홀, 상기 관통홀에 광결정 소재가 채워져 형성된 광가변부를 포함하고, 상기 광결정 소재는 고분자 매트릭스에 콜로이드 입자들이 규칙적으로 분산되어 결정격자 구조를 이루며, 상기 광가변부에서 구조색이 관찰되는 것을 특징으로 한다.A metal workpiece according to another embodiment of the present invention includes a body portion including a metal material, a through hole formed in the body portion, and an optically variable portion formed by filling the through hole with a photonic crystal material, wherein the photonic crystal material is in a polymer matrix. It is characterized in that colloidal particles are regularly dispersed to form a crystal lattice structure, and a structural color is observed in the light-variable part.
상기 광가변부는, 상기 광결정 소재의 상면 또는 하면에 배치되는 기재를 포함하고, 상기 기재는 투광성 소재로 이루어질 수 있다.The light-changing unit includes a substrate disposed on an upper or lower surface of the photonic crystal material, and the substrate may be made of a light-transmitting material.
또한, 상기 구조색은, 조명과 같은 방향에서 관찰할 경우 상기 광결정 소재에 의해 반사되는 반사광에 상대적으로 가깝고, 조명과 다른 방향에서 관찰할 경우 상기 광결정 소재를 투과하는 투과광에 상대적으로 가까울 수 있다. 이때, 상기 반사광과 투과광은 서로 보색 관계일 수 있다.In addition, the structural color may be relatively close to reflected light reflected by the photonic crystal material when observed in the same direction as illumination, and relatively close to transmitted light passing through the photonic crystal material when observed in a direction different from illumination. In this case, the reflected light and the transmitted light may have a complementary color relationship.
또한, 상기 광가변부의 적어도 일면에 광의 투과를 차단하는 패턴부가 형성될 수 있다.In addition, a pattern portion blocking transmission of light may be formed on at least one surface of the light-changing portion.
또한, 상기한 본 발명의 실시예들에 있어서, 상기 광가변부는 박편 형태의 광결정 소재가 투명 레진에 분산되어 형성되는 것일 수 있다.In addition, in the above-described embodiments of the present invention, the light-changing part may be formed by dispersing a photonic crystal material in the form of a thin sheet in a transparent resin.
본 발명의 실시예에 따른 금속가공품 제조방법은, 금속 소재를 포함하는 몸체부에 홈부 또는 관통홀을 형성하는 단계, 고분자 매트릭스에 콜로이드 입자를 분산시킨 후 상기 홈부 또는 관통홀에 도포하는 단계, 상기 콜로이드 입자를 결정 구조화하는 단계 및 상기 고분자 매트릭스를 경화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.A method for manufacturing a metal workpiece according to an embodiment of the present invention includes the steps of forming grooves or through-holes in a body portion including a metal material, dispersing colloidal particles in a polymer matrix and then applying them to the grooves or through-holes; It is characterized in that it includes the step of structuring the colloidal particles and the step of curing the polymer matrix.
또는, 고분자 매트릭스에 콜로이드 입자를 분산시킨 후 상기 콜로이드 입자를 결정 구조화하고 상기 고분자 매트릭스를 경화하여 광결정 소재를 제조하는 단계, 금속 소재를 포함하는 몸체부에 홈부 또는 관통홀을 형성하는 단계 및 상기 제조된 광결정 소재를 상기 홈부 또는 관통홀에 적용하는 단계를 포함할 수 있다.Alternatively, preparing a photonic crystal material by dispersing colloidal particles in a polymer matrix, crystallizing the colloidal particles and curing the polymer matrix, forming grooves or through-holes in a body part including a metal material, and the manufacturing process and applying the photonic crystal material to the groove or through hole.
이때, 상기 고분자 매트릭스의 점도는 100 내지 3000 cP의 점도를 갖고, 상기 결정 구조화하는 단계는 30~50℃에서 유지하는 단계일 수 있다.At this time, the viscosity of the polymer matrix may have a viscosity of 100 to 3000 cP, and the step of structuring the crystal may be a step of maintaining at 30 to 50 ° C.
본 발명에 따르면, 금속가공품의 적어도 일부분에 미세한 콜로이드 입자를 포함하는 광결정 소재가 포함된 광가변부를 적용함으로써, 보다 다양한 시각효과 및 향상된 위변조 방지 효과를 제공할 수 있는 효과가 있다. According to the present invention, by applying the light-changing part including the photonic crystal material including fine colloidal particles to at least a portion of the metal workpiece, there is an effect that can provide more various visual effects and improved anti-counterfeiting effect.
보다 구체적으로는, 미세한 콜로이드 입자들이 규칙적으로 배열되어 보석에서 나타나는 심미적인 반사색을 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 각도의존성이 완화된 색변환 효과를 구현할 수 있는 효과가 있다.More specifically, fine colloidal particles are regularly arranged to implement an aesthetic reflective color appearing in jewels, as well as to implement a color conversion effect with reduced angular dependence.
또한, 반사색과 투과색이 서로 보색관계를 갖도록 구현할 수 있으므로, 광가변부의 구조에 따라 독특한 시각효과와 더불어 위변조 방지 효과를 동시에 구현할 수 있는 효과가 있다. In addition, since the reflected color and the transmitted color can be implemented to have a complementary color relationship, there is an effect that can simultaneously implement a forgery prevention effect as well as a unique visual effect according to the structure of the light tunable unit.
다만, 본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
도 1은 기존의 광가변 요소를 적용한 금속가공품의 예들이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광결정 소재를 포함하는 광가변부가 적용된 금속가공품을 설명하기 위한 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광결정 소재를 포함하는 광가변부가 적용된 금속가공품을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 광결정 소재를 포함하는 광가변부가 적용된 금속가공품을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 광결정 소재를 포함하는 광가변부가 적용된 금속가공품을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제4 실시예의 변형예에 따른 광결정 소재를 포함하는 광가변부가 적용된 금속가공품을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 제5 실시예에 따른 광결정 소재를 포함하는 광가변부가 적용된 금속가공품을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 금속가공품 제조방법 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 금속가공품에서 홈부의 바닥면의 반사율에 따른 시각적 효과를 비교한 사진이다.
도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 금속가공품의 시각적 효과를 나타내는 시진이다.
도 13은 본 발명의 제5 실시예의 시각적 효과를 설명하기 위한 사진이다.1 is examples of metal-processed products to which a conventional optical variable element is applied.
2 and 3 are views for explaining a metal workpiece to which an optical variable unit including a photonic crystal material according to a first embodiment of the present invention is applied.
4 and 5 are views for explaining a metal workpiece to which an optical variable unit including a photonic crystal material according to a second embodiment of the present invention is applied.
6 is a view for explaining a metal workpiece to which an optical variable unit including a photonic crystal material according to a third embodiment of the present invention is applied.
7 is a view for explaining a metal workpiece to which an optical variable unit including a photonic crystal material according to a fourth embodiment of the present invention is applied.
8 is a view for explaining a metal workpiece to which an optical variable unit including a photonic crystal material according to a modified example of the fourth embodiment of the present invention is applied.
9 is a view for explaining a metal workpiece to which an optical variable unit including a photonic crystal material according to a fifth embodiment of the present invention is applied.
10 is a flowchart of a method for manufacturing a metal workpiece according to the present invention.
11 is a photograph comparing the visual effect according to the reflectance of the bottom surface of the groove in the metal workpiece according to the first embodiment of the present invention.
12 is a visual inspection showing a visual effect of a metal workpiece according to a fourth embodiment of the present invention.
13 is a photograph for explaining the visual effect of the fifth embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예들은 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 아래에 제시되는 실시예들은 여러 다른 형태로 변형될 수 있고, 본 발명의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. The embodiments presented below may be modified in many different forms, and the scope of the present invention is not limited to the following embodiments, and all changes, equivalents or substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention should be understood as including
첨부된 도면들을 설명하면서 동일한 구성요소에 대해 동일한 참조 부호를 사용할 수 있다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확한 이해를 돕기 위하여 실제보다 확대하거나 축소하여 도시될 수 있다.Like reference numerals may be used for like elements while describing the accompanying drawings. In the accompanying drawings, the dimensions of the structures may be shown enlarged or reduced than actual to help a clear understanding of the present invention.
본 명세서에서 사용된 용어는 오로지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것이며, 본 발명을 한정하려는 의도로 사용된 것이 아니다. Terms used in this specification are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention.
본 명세서에서, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 나열된 특징들의 존재를 특정하는 것이지, 하나 이상의 다른 특징들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. In this specification, terms such as “include” or “having” specify the presence of the listed features, but should be understood as not precluding the possibility of the presence or addition of one or more other features.
본 명세서에서 '금속가공품'이라는 용어는 주화, 메달, 훈장 등과 같이 비교적 납작한 형상을 갖는 금속가공품 뿐만 아니라 시계, 반지 등과 같이 복잡한 곡면 형상을 갖는 금속가공품을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 이때, 금속가공품은 전체 부피가 모두 금속으로 형성되어야 하는 것은 아니며, 비금속 물질에 금속 소재가 코팅되는 등 적어도 표면의 일부에 금속이 노출되는 가공품을 의미한다. 또한, 금속 표면이 물리적으로 노출된 가공품 뿐만 아니라, 금속 위에 투명한 코팅이 형성되는 등 적어도 시각적으로 금속성 표면을 갖는 가공품을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.In this specification, the term 'metal workpiece' should be understood to include not only metal workpieces having a relatively flat shape, such as coins, medals, and medals, but also metal workpieces having complex curved shapes, such as watches and rings. At this time, the metal workpiece does not have to be formed entirely of metal in its entire volume, and refers to a workpiece in which metal is exposed on at least a part of its surface, such as a metal material coated on a non-metallic material. Also, it should be understood that the term includes not only a workpiece having a physically exposed metal surface, but also a workpiece having at least a visually metallic surface, such as having a transparent coating formed on the metal.
또한, 본 명세서에서 '구조색'이라는 용어는 물질의 구조에 의해 나타나는 색(color)을 포괄하는 의미로 이해하여야 하며, 학술적인 의미로 제한 해석되어서는 안된다. 즉, 본 명세서에서 '구조색'은 물질의 구조에 의해 나타나는 반사광, 투과광, 반사광과 투과광이 혼합된 혼합광에 의해 구현되는 색상을 모두 포함할 수 있다.In addition, in this specification, the term 'structural color' should be understood as a meaning encompassing a color represented by the structure of a material, and should not be construed as limiting in an academic sense. That is, in the present specification, 'structural color' may include all colors implemented by reflected light, transmitted light, and mixed light obtained by mixing reflected light and transmitted light, which are represented by the structure of a material.
도 2 및 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광결정 소재를 포함하는 광가변부가 적용된 금속가공품을 설명하기 위한 도면이다. 도 2는 금속가공품의 사시도이고, 도 3은 도 2의 A-A선 단면도이다.2 and 3 are views for explaining a metal workpiece to which an optical variable unit including a photonic crystal material according to a first embodiment of the present invention is applied. 2 is a perspective view of a metal workpiece, and FIG. 3 is a cross-sectional view along line A-A of FIG.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 금속가공품(100)은, 몸체부(20) 및 광가변부(10)를 포함할 수 있다. 몸체부(20)는 금속성 소재를 포함하는 부분이다. 몸체부(20)는 금속 주화나 메달 등과 같이 전체가 금속 소재로 이루어질 수 있고, 또는 적어도 일부분이 금속 소재로 이루어질 수 있다. 여기서 금속 소재로 이루어지는 일부분은 광가변부(10)가 형성되는 부분일 수 있다.Referring to FIGS. 2 and 3 , the
광가변부(10)는 광결정 소재를 포함할 수 있다. 구체적으로는 몸체부(20)에 형성된 홈부(21)에 광결정 소재가 채워져 광가변부(10)를 형성할 수 있다. 홈부(21)는 몸체부(20)의 표면에 소정 깊이로 오목하게 형성될 수 있다. 광결정 소재는 도 3에 도시한 것처럼 고분자 매트릭스(11)에 미세한 콜로이드 입자(12)들이 규칙적으로 분산된 소재일 수 있다. The light-changing
여기서 고분자 매트릭스(11)는 에톡시화된 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 에톡시화된 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 펜타아크릴레이트 및 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜 아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜 디메타크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 디아크릴레이트 및 폴리에틸렌글리콜 디메타크릴레이트로부터 선택되는 어느 하나 이상의 혼합물로부터 유도되는 중합체인 것이 바람직하다. Here, the
또한 콜로이드 입자(12)는 고분자 매트릭스(11) 내에서 분산되어 규칙적인 결정격자 구조로 배열될 수 있도록 고분자 매트릭스(11)와 굴절률이 유사한 특징을 갖는 소재인 것이 바람직하다. 구체적으로는 고분자 매트릭스(11)와 굴절률이 동일하거나 굴절률 차이가 0.5이하인 것이 더욱 바람직하다. 예시적으로, 콜로이드 입자(12)는 금속산화물, 고분자 및 탄소 구조체 중 어느 하나일 수 있다. 예를 들어 고분자 매트릭스(11)가 에톡시화된 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트인 경우에 콜로이드 입자(12)로는 실리카 또는 폴리스티렌을 사용하는 것이 바람직하다. In addition, it is preferable that the
또한 콜로이드 입자(12)는 직경이 1㎛ 이하인 구형 입자일 수 있고, 바람직하게는 직경이 100㎚~500㎚ 정도인 것이 바람직하다.In addition, the
광결정 소재는 미세한 콜로이드 입자(12)가 규칙적인 간격으로 배열되어 포토닉 밴드갭을 갖는 결정격자 구조로 형성됨으로써 아래의 식 1에 따라 파장 선택적인 반사특성이 나타날 수 있다. 여기서, m은 회절 차수를 나타내는 정수, λ는 반사광의 파장, d는 콜로이드 입자(12)들 사이의 거리, neff는 광결정 소재의 유효굴절률, θ는 광결정 소재에 대한 빛의 입사각(광결정 소재의 법선과 입사광이 이루는 각도)을 의미한다.The photonic crystal material has a crystal lattice structure in which fine
(식 1)(Equation 1)
위 식 1에 따라, 광결정 소재는 특정 파장(λ)의 빛만 선택적으로 반사하고 나머지 파장의 빛들은 투과한다. 이에 따라, 특정 파장의 구조색이 나타날 수 있다.According to Equation 1 above, the photonic crystal material selectively reflects only light of a specific wavelength (λ) and transmits light of other wavelengths. Accordingly, a structural color of a specific wavelength may appear.
즉, 콜로이드 입자들 사이의 간격(d)이 감소하면 상대적으로 짧은 파장의 빛만 반사하고 나머지 파장은 투과할 수 있다. 따라서 반사광을 관찰할 경우 푸른색 계열의 구조색이 나타날 수 있다. 반대로, 콜로이드 입자들 사이의 간격(d)이 증가하면 상대적으로 긴 파장의 빛만 반사하고 나머지 파장은 투과할 수 있다. 따라서 반사광을 관찰할 경우 붉은색 계열의 구조색이 나타날 수 있다.That is, when the distance d between the colloidal particles decreases, only relatively short wavelengths of light can be reflected and the rest of the wavelengths can be transmitted. Therefore, when the reflected light is observed, a blue-based structural color may appear. Conversely, when the distance d between the colloidal particles increases, only relatively long wavelengths of light can be reflected and the rest of the wavelengths can be transmitted. Therefore, when the reflected light is observed, a red-based structural color may appear.
본 발명의 제1 실시예에 따른 금속가공품(100)도 광가변부(10)에 포함된 광결정 소재로 인해, 특유의 구조색이 관찰될 수 있다. 즉, 광결정 소재의 유효굴절률(neff)과 콜로이드 입자 사이의 간격(d), 그리고 입사각에 따라 결정되는 구조색이 관찰될 수 있다. In the
특히, 본 발명은 금속가공품에 광결정 소재를 적용함으로 인해, 일반적인 광결정 소재와는 달리 반사광과 투과광이 혼합되어 관찰되는 특유의 효과를 얻을 수 있다. 도 3을 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 금속가공품(100)은 홈부(21)의 바닥면의 반사율에 따라 관찰되는 구조색이 달라지는 효과를 얻을 수 있다. 즉, 홈부(21)의 바닥면이 고반사율의 금속 소재인 경우, 광결정 소재에서 반사되는 광의 파장(식 1의 λ) 외에, 광결정 소재를 투과하여 홈부(21) 바닥면에서 반사된 광의 파장이 혼합된 색이 관찰될 수 있다. 이러한 원리에 의해, 홈부(21)의 바닥면 반사율이 낮은 경우 관찰자에게 관찰되는 구조색은 식 1에 의해 결정되는 반사광의 파장(λ)에 가까울 수 있고, 바닥면 반사율이 증가할수록 광결정 소재를 투과하는 광의 파장에 가까운 구조색이 관찰될 수 있다. In particular, in the present invention, by applying a photonic crystal material to a metal workpiece, unlike a general photonic crystal material, a unique effect in which reflected light and transmitted light are mixed and observed can be obtained. Referring to FIG. 3 in more detail, the
또한, 광결정 소재의 두께에 따라서도 관찰되는 시각 효과에 차이가 있을 수 있다. 광결정 소재가 두께우면 소재 내부에서의 산란에 의해 전체적으로 투명도가 떨어지고, 홈부(21) 바닥면에서 반사되는 광이 관찰되는 정도가 약해질 수 있다. 광결정 소재의 두께는 홈부(21)의 형성 깊이에 의해 조절될 수 있다.In addition, there may be a difference in visual effects observed according to the thickness of the photonic crystal material. If the photonic crystal material is thick, overall transparency decreases due to scattering inside the material, and the degree of observation of light reflected from the bottom surface of the
따라서 본 발명의 제1 실시예에 따른 금속가공품(100)의 경우, 동일한 광결정 소재를 적용하더라도 홈부(21)의 설계(홈부 깊이, 홈부 바닥면 반사율 등)에 따라 다양한 시각 효과를 얻을 수 있는 효과가 있다.Therefore, in the case of the
또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 금속가공품(100)은, 관찰 각도가 변하면 입사각 즉, θ가 변하게 되므로 관찰되는 반사광의 색상도 변하게 된다. 따라서 금속가공품(100)을 여러 각도에서 관찰할 경우 광가변부(10)의 색상이 변하는 효과를 관찰할 수 있다. 이는 금속가공품(100)에 심미성은 물론 보안성을 부여할 수 있다.In addition, in the
도 2 및 도 3에서는 홈부(21)를 하나만 도시하였으나, 홈부(21)는 복수 개가 구비될 수도 있다. 일례로, 홈부(21)를 몸체부(20)의 양면에 각각 형성하고 광결정 소재를 채워 복수의 광가변부를 형성할 수도 있다. 이 경우, 금속가공품의 양 면에서 모두 광가변부에 의한 시각 효과를 관찰할 수 있다. 또한, 각 홈부(21)의 깊이, 각 홈부(21) 바닥면의 반사율 등을 다르게 할 경우, 각 광가변부에서 서로 다른 시각 효과를 얻을 수 있다. Although only one
도 4 및 도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광결정 소재를 포함하는 광가변부가 적용된 금속가공품을 설명하기 위한 도면이다. 본 발명의 제2 실시예는 홈부(21)의 깊이가 균일하지 않다는 점에서 제1 실시예와 차이가 있다. 이로 인해 광가변부(10)에 포함되는 광결정 소재의 두께가 영역에 따라 차이가 있다. 제2 실시예에 따른 금속가공품을 설명함에 있어, 제1 실시예와 동일한 부분에 대한 설명은 생략될 수 있다.4 and 5 are views for explaining a metal workpiece to which an optical variable unit including a photonic crystal material according to a second embodiment of the present invention is applied. The second embodiment of the present invention is different from the first embodiment in that the depth of the
도 4를 참조하여 설명하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 금속가공품(200)은 몸체부(20) 및 광가변부(10)를 포함할 수 있다. 광가변부(10)는 몸체부(20) 표면에 소정 깊이로 형성된 홈부(21)에 광결정 소재가 채워져 형성될 수 있다. 이때 홈부(21)는 영역 별로 깊이가 균일하지 않을 수 있다. 도 4에 예시적으로 도시한 것처럼, 제1 영역(A)은 상대적으로 얕은 제1 깊이로, 제2 영역(B)은 상대적으로 깊은 제2 깊이로 형성될 수 있다. 즉, 홈부(21)는 적어도 하나의 단차를 포함할 수 있다. 이로 인해, 광가변부(10)의 광결정 소재의 두께가 영역 별로 차이가 있을 수 있다. 즉, 도 4에서 제1 영역(A)의 광결정 소재에 비해, 제2 영역(B)의 광결정 소재의 두께가 두꺼울 수 있다.Referring to FIG. 4 , the
제2 실시예에 따르면, 광가변부(10)에서 관찰되는 시각적 효과가 금속가공품 영역 별로 차이가 나는 효과가 있다. 광결정 소재의 두께가 상대적으로 얇은 제1 영역(A)에서는 투명하고 보다 선명한 구조색이 관찰될 수 있다. 반면, 광결정 소재의 두께가 상대적으로 두꺼운 제2 영역(B)에서는 불투명하고 좀더 탁한 구조색이 관찰될 수 있다.According to the second embodiment, there is an effect that the visual effect observed in the light-changing
도 4에서는 홈부(21)에 형성된 단차에 의해 홈부(21)의 깊이가 영역별로 차이나도록 하는 것으로 설명하였으나, 본 발명의 제2 실시예는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 5에 도시한 바와 같이, 홈부(21)는 굴곡면으로 형성되어 깊이가 연속적으로 변하도록 형성될 수도 있다. 이 경우, 홈부(21)에 채워지는 광결정 소재의 두께도 연속적으로 변하게 되므로, 위치에 따라 연속적으로 변하는 구조색 및 시각적 효과를 관찰할 수 있다.In FIG. 4, it has been described that the depth of the
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 광결정 소재를 포함하는 광가변부가 적용된 금속가공품을 설명하기 위한 도면이다. 본 발명의 제3 실시예에 따른 금속가공품은, 홈부(21)의 바닥면의 일부분에 반사율 조정부를 더 구비하는 점에서 제1 실시예와 차이가 있다. 이로 인해 광가변부(10)의 영역 별로 홈부(21) 바닥면에서의 반사율이 차이가 있을 수 있다. 제3 실시예에 따른 금속가공품을 설명함에 있어, 제1 실시예와 동일한 부분에 대한 설명은 생략될 수 있다.6 is a view for explaining a metal workpiece to which an optical variable unit including a photonic crystal material according to a third embodiment of the present invention is applied. The metal workpiece according to the third embodiment of the present invention is different from the first embodiment in that a reflectance adjusting part is further provided on a part of the bottom surface of the
도 6을 참조하여 설명하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 금속가공품(300)은 몸체부(20) 및 광가변부(10)를 포함할 수 있다. 광가변부(10)는 몸체부(20) 표면에 소정 깊이로 형성된 홈부(21)에 광결정 소재가 채워져 형성될 수 있다. 이때 홈부(21)는 영역 별로 깊이가 균일할 수도 있고, 균일하지 않을 수도 있다. Referring to FIG. 6 , the
홈부(21)의 바닥면의 일부분에는 반사율 조정부(30)가 구비된다. 반사율 조정부(30)에 의해 홈부(21) 바닥면에서의 반사율이 달라진다. 반사율 조정부(30)에 의해 반사율이 감소할 수 있다. 도 6에 예시적으로 도시한 것처럼, 홈부(21) 바닥면에서의 반사율은, 반사율 조정부(30)가 형성되지 않은 제1 영역(A1)에 비해, 반사율 조정부(30)가 형성된 제2 영역(B1)에서 더 낮을 수 있다.A
반사율 조정부(30)는 광흡수 코팅을 이용하여 형성될 수 있고, 또는 홈부(21)의 바닥면의 표면 거칠기를 다르게 하여 형성될 수 있다. 가령, 반사율 조정부(30)가 형성된 제2 영역(B1)은 홈부(21) 바닥면에 광흡수 코팅을 형성하거나 표면을 상대적으로 거칠게 형성한 영역일 수 있다.The
제3 실시예에 따르면, 광가변부(10)에서 관찰되는 시각적 효과가 금속가공품 영역 별로 차이가 나는 효과가 있다. 반사율 조정부(30)가 형성되지 않은 제1 영역(A1)에서는 홈부(21)의 바닥면에서 상대적으로 많은 반사가 일어나므로, 광결정 소재에서 반사되는 광의 파장(식 1의 λ)과 광결정 소재를 투과한 후 홈부(21) 바닥면에서 반사된 광의 파장이 혼합된 색이 관찰될 수 있다. 반면, 반사율 조정부(30)가 형성된 제2 영역(B1)에서는 홈부(21) 바닥면에서의 반사가 상대적으로 적게 일어나므로, 광결정 소재에서 반사되는 광의 파장(식 1의 λ)에 보다 가까운 구조색이 관찰될 수 있다.According to the third embodiment, there is an effect that the visual effect observed in the light-changing
반사율 조정부(30)는 반사율을 감소시키는 구성으로 한정되지 않는다. 반대로, 반사율을 증가시키는 구성일 수 있다. 이 경우 반사율 조정부(30)가 형성된 제2 영역(B1)에서 홈부(21) 바닥면에서의 반사광이 증가되므로 광결정 소재에서 반사되는 광의 파장(식 1의 λ)과 광결정 소재를 투과하여 홈부(21) 바닥면에서 반사된 광의 파장이 혼합된 색이 관찰될 수 있다.The
반사율 조정부(30)는 소정의 패턴으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 소정의 문자나 문양으로 형성될 수 있다. 이 경우 광가변부(10)의 구조색과 함께 반사율 조정부(30)에 의한 패턴이 함께 관찰되므로, 보다 다채로운 시각 효과를 제공할 수 있다. The
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 광결정 소재를 포함하는 광가변부가 적용된 금속가공품을 설명하기 위한 도면이다. 본 발명의 제4 실시예는 몸체부(20)에 홈부 대신 관통홀이 형성되고, 관통홀에 광가변부가 형성된다는 점에서 제1 실시예와 차이가 있다. 이로 인해 관찰자와 조명의 상대적인 위치에 따라 광결정 소재의 반사에 의한 구조색과 투과에 의한 구조색을 모두 관찰할 수 있는 효과가 있다. 제4 실시예에 따른 금속가공품을 설명함에 있어, 제1 실시예와 동일한 부분에 대한 설명은 생략될 수 있다.7 is a view for explaining a metal workpiece to which an optical variable unit including a photonic crystal material according to a fourth embodiment of the present invention is applied. The fourth embodiment of the present invention is different from the first embodiment in that a through hole is formed in the
도 7을 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 금속가공품(400)은, 몸체부(20) 및 광가변부(10)를 포함할 수 있다. 광가변부(10)는 몸체부(20)의 상면에서부터 하면으로 관통 형성된 관통홀(22)에 광결정 소재가 채워져 형성될 수 있다. 선택적으로, 광가변부(10)는 제1 기재(41) 및/또는 제2 기재(42)를 포함할 수 있다. 즉, 광가변부(10)는 제1 기재(41)와 제2 기재(42) 사이에 광결정 소재가 채워진 형태로 구성될 수 있다. 제1 기재(41)와 제2 기재(42)는 필수적으로 요구되는 구성은 아니며, 제1 기재(41)만 포함될 수도 있고, 둘 다 생략될 수도 있다. 제1 기재(41)와 제2 기재(42)는 적어도 일부분이 투광성 소재로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 투명하거나 반투명한 유리나 고분자 소재로 이루어질 수 있다. Referring to FIG. 7 , a
본 발명의 제4 실시예에 따르면, 금속가공품의 상부 및 하부에서 모두 광가변부(10)의 구조색을 관찰할 수 있고, 이때 상부 및 하부에서 서로 다른 구조색을 관찰할 수 있는 효과가 있다. 도 7에서 조명이 상부에 있다고 가정하면, 조명으로부터 광가변부(10)로 입사된 광 중 일부 파장(식 1의 λ)에 해당하는 광은 다시 상부로 반사되고, 나머지 파장은 투과될 수 있다. 따라서, 조명과 같은 방향, 가령 도 7에서 금속가공품의 상부에서 관찰할 경우, 광가변부(10)로부터의 반사광을 관찰할 수 있다. 또한, 조명과 다른 방향, 가령 도 7에서 금속가공품의 하부에서 관찰할 경우 광가변부(10)를 투과한 투과광을 관찰할 수 있다. 이때, 반사광과 투과광은 서로 보색 관계에 있으므로, 금속가공품을 관찰하는 방향에 따라 서로 다른 색을 관찰할 수 있게 된다.According to the fourth embodiment of the present invention, the structural color of the light-changing
즉, 금속가공품에 관통홀을 형성하고 여기에 광결정 소재를 채워 넣음으로써, 위에서 바라볼 때는 광결정 소재 특유의 반사광에 의한 구조색을 관찰할 수 있고, 조명에 비추어 바라보면 위 반사광에 의한 구조색과 보색 관계에 있는 투과광에 의한 구조색을 관찰할 수 있게 된다. 예를 들어, 금속가공품을 위에서 바라보면 녹색이 관찰되고, 조명에 비추어 관찰하면 녹색의 보색인 적색이 관찰될 수 있다. 이로 인해, 금속가공품에 더욱 다채로운 시각 효과 및 보안성을 제공할 수 있다.In other words, by forming a through hole in a metal workpiece and filling it with a photonic crystal material, when viewed from above, the structural color due to the reflected light unique to the photonic crystal material can be observed, and when viewed under light, the structural color and It is possible to observe structural colors by transmitted light in a complementary color relationship. For example, when a metal workpiece is viewed from above, green color is observed, and when it is observed under illumination, red, which is a complementary color of green, may be observed. Due to this, it is possible to provide more colorful visual effects and security to the metal workpiece.
도 8은 본 발명의 제4 실시예의 변형예에 따른 광결정 소재를 포함하는 광가변부가 적용된 금속가공품을 설명하기 위한 도면으로서, 도 7의 제4 실시예와 비교하면 광가변부(10)의 적어도 일면에 패턴부(50)를 형성한 것에서 차이가 있다. 패턴부(50)는 광의 투과를 적어도 부분적으로 차단하는 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 패턴부(50)는 제1 기재(41) 표면에 유색 잉크로 문자나 문양 등 소정의 패턴을 인쇄한 것일 수 있다. 이러한 구조에 의하면, 금속가공품(400A)을 투과광 하에서 관찰할 경우, 투과광에 의한 구조색과 함께 패턴부(50)에 의한 문자 또는 문양이 함께 관찰될 수 있다.FIG. 8 is a view for explaining a metal workpiece to which an optically variable part including a photonic crystal material according to a modified example of the fourth embodiment of the present invention is applied. Compared to the fourth embodiment of FIG. 7 , at least There is a difference in that the
도 9는 본 발명의 제5 실시예에 따른 광결정 소재를 포함하는 광가변부가 적용된 금속가공품을 설명하기 위한 도면이다. 본 발명의 제5 실시예는 광가변부에 광결정 소재가 박편 형태로 포함된다는 점에서 제1 실시예와 차이가 있다. 이로 인해 광가변부 중 박편 부분에서만 구조색이 관찰되고, 박편의 모양이나 방향 등에 따라 더욱 다채로운 시각적 효과가 제공되는 효과가 있다. 제5 실시예에 따른 금속가공품을 설명함에 있어, 제1 실시예와 동일한 부분에 대한 설명은 생략될 수 있다.9 is a view for explaining a metal workpiece to which an optical variable unit including a photonic crystal material according to a fifth embodiment of the present invention is applied. The fifth embodiment of the present invention is different from the first embodiment in that the photonic crystal material is included in the light tunable part in the form of flakes. As a result, the structural color is observed only in the flake portion of the light-changing portion, and more colorful visual effects are provided according to the shape or direction of the flake. In describing the metal workpiece according to the fifth embodiment, descriptions of the same parts as those of the first embodiment may be omitted.
도 9를 참조하면, 본 발명의 제5 실시예에 따른 금속가공품(500)은, 몸체부(20) 및 광가변부(10)를 포함할 수 있다. 광가변부(10)는 몸체부(20)에 형성된 홈부(21)에 광결정 소재가 채워져 형성될 수 있다. 또는, 도 7의 제4 실시예에서 설명한 것처럼, 관통홀에 광결정 소재가 채워져 형성될 수도 있다.Referring to FIG. 9 , a
한편, 본 발명의 제5 실시예에서는 광결정 소재가 박편(16) 형태로 광가변부(10)에 포함된다. 즉, 도 9(b)에 광가변부(10)만 확대 도시한 것처럼, 박편 형태의 광결정 소재(16)들이 투명 레진(13)에 분산되어 광가변부(10)를 형성할 수 있다. 이때, 박편 형태의 광결정 소재(16)는 다른 실시예들과 마찬가지로 고분자 매트릭스(11)에 콜로이드 입자(12)들이 규칙적으로 분산된 소재일 수 있다. 이때 광결정 소재(16)를 구성하는 고분자 매트릭스(11)와, 광결정 소재(16)가 분산된 투명 레진(13)은 동일한 물질일 수 있다.Meanwhile, in the fifth embodiment of the present invention, a photonic crystal material is included in the light-changing
본 발명의 제5 실시예에 따르면, 광가변부(10) 전체 영역 중에서 박편 부분에서만 구조색이 관찰되므로, 박편의 모양이나 방향 등에 따라 더욱 다채로운 시각적 효과가 제공되는 효과가 있다.According to the fifth embodiment of the present invention, since the structural color is observed only in the flake portion among the entire area of the light-changing
도 10은 본 발명에 따른 금속가공품의 제조방법 흐름도이다.10 is a flowchart of a method for manufacturing a metal workpiece according to the present invention.
도 10을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 금속가공품 제조방법은, 몸체부에 홈부를 형성하는 단계(S10), 고분자 매트릭스에 콜로이드 입자를 분산시킨 후 홈부에 도포하는 단계(S20), 콜로이드 입자를 결정 구조화하는 단계(S30) 및 고분자 매트릭스를 경화하는 단계(S40)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 10, the method for manufacturing a metal workpiece according to the present invention includes forming grooves on the body (S10), dispersing colloidal particles in a polymer matrix and then applying them to the grooves (S20), colloidal particles It may include a step of structuring the crystal (S30) and a step of curing the polymer matrix (S40).
먼저, 몸체부에 홈부를 형성하는 단계(S10)는, 도 1 등을 통해 예시적으로 설명한 바와 같이 금속가공품의 몸체부(20)에 광가변부(10)가 형성될 오목한 영역을 형성하는 단계이다. 홈부(21)는 몸체부(20)에 일정 깊이로 형성될 수도 있고, 영역 별로 다른 깊이로 형성될 수도 있다. First, forming a groove in the body (S10) is a step of forming a concave region in which the light-changing
또한, S10 단계는 홈부 대신 관통홀을 형성하는 단계로 대체될 수도 있다.Also, step S10 may be replaced with a step of forming through holes instead of grooves.
다음으로는 고분자 매트릭스에 미세한 콜로이드 입자를 분산시킨 후 홈부에 도포한 후(S20), 콜로이드 입자를 결정 구조화하는 단계(S30)를 수행할 수 있다.Next, after dispersing fine colloidal particles in the polymer matrix and applying them to the grooves (S20), a step of structuring the colloidal particles into crystals (S30) may be performed.
이때 콜로이드 입자들이 고분자 매트릭스 내에서 자기 조립(self assembly)에 의해 규칙적으로 배열되어 결정 구조화하기 위해서는 적당한 환경을 제공해 주는 것이 바람직하며, 여기서 적당한 환경이란 고분자 매트릭스의 점도, 주변 온도 등을 의미할 수 있다.At this time, it is preferable to provide an appropriate environment in order for the colloidal particles to be regularly arranged by self-assembly in the polymer matrix to form a crystal structure. Here, the appropriate environment may mean the viscosity of the polymer matrix, ambient temperature, etc. .
고분자 매트릭스의 점도는 5,000cP 이하인 것이 바람직하며, 보다 상세하게는 100cP ~ 3,000cP 정도인 것이 바람직하다. 고분자 매트릭스의 점도가 너무 낮으면 콜로이드 입자들이 너무 쉽게 움직여 격자 구조로 배열되기 어려우며, 반대로 5,000cP 이상으로 매우 높을 때에는 콜로이드 입자들의 운동성이 저하되어 규칙적으로 배열되기 어려울 수 있다.The viscosity of the polymer matrix is preferably 5,000 cP or less, and more specifically, about 100 cP to 3,000 cP. When the viscosity of the polymer matrix is too low, the colloidal particles move too easily and are difficult to arrange in a lattice structure.
또한 점도는 주변 온도에 따라 변하는 성질을 가지고 있으므로 콜로이드 입자들이 고분자 매트릭스 내에서 고르게 분산되어 쉽고 빠르게 결정격자 구조로 배열될 수 있도록 주변 온도는 대략 70℃ 이하인 것이 바람직하며, 보다 상세하게는 30℃~50℃ 정도인 것이 바람직하다.In addition, since the viscosity has a property that changes according to the ambient temperature, it is preferable that the ambient temperature is about 70 ° C or less, more specifically, 30 ° C to 30 ° C. It is preferable that it is about 50 degreeC.
콜로이드 입자가 결정 구조화된 후에는 콜로이드 입자가 더 이상 움직이지 못하도록 고분자 매트릭스를 경화시키는 단계를 수행할 수 있다(S40). 이때 경화 방식으로는 열 경화, 자외선 경화 등 다양한 방법을 사용할 수 있다. 자외선 경화를 사용하기 위해 고분자 매트릭스 내에 자외선에 반응하는 광개시제 등의 첨가물을 포함시킬 수 있다.After the colloidal particles are crystal structured, a step of curing the polymer matrix to prevent the colloidal particles from moving any further may be performed (S40). At this time, as a curing method, various methods such as thermal curing and ultraviolet curing may be used. In order to use UV curing, an additive such as a photoinitiator that reacts to UV light may be included in the polymer matrix.
도 10에서는 고분자 매트릭스에 콜로이드 입자를 분산시킨 후 결정 구조화(S30) 및 경화 단계(S40) 전에 홈부에 도포하는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 고분자 매트릭스에 콜로이드 입자를 분산시키고 콜로이드 입자의 결정 구조화 및 경화 단계를 수행한 후에, 몸체부에 형성된 홈부에 경화된 광결정 소재를 적용하여 광가변부를 형성할 수도 있다.In FIG. 10, it has been described that colloidal particles are dispersed in a polymer matrix and then applied to grooves before crystal structuring (S30) and curing (S40), but the present invention is not limited thereto. For example, after colloidal particles are dispersed in a polymer matrix, crystal structuring and curing of the colloidal particles are performed, the cured photonic crystal material may be applied to the grooves formed in the body to form the light-changing part.
또한, 광결정 소재와 홈부 바닥면 사이의 접착성을 향상시킬 수 있도록 별도의 프라이머층을 추가할 수 있다.In addition, a separate primer layer may be added to improve adhesion between the photonic crystal material and the bottom surface of the groove.
이하, 본 발명의 실시예들에 따른 광가변부가 적용된 주화 형태의 금속가공품의 사진을 참조하여, 본 발명의 효과를 추가로 설명한다.Hereinafter, the effects of the present invention will be further described with reference to photographs of a coin-type metal workpiece to which the optical variable unit according to embodiments of the present invention is applied.
도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 금속가공품에서 홈부의 바닥면의 반사율에 따른 시각적 효과를 비교한 사진이다. 도 11(a)는 홈부 바닥면을 무광면으로 형성하여 반사율이 낮은 경우, 도 11(b)는 홈부 바닥면을 유광면으로 형성하여 반사율이 높은 경우의 사진이다.11 is a photograph comparing the visual effect according to the reflectance of the bottom surface of the groove in the metal workpiece according to the first embodiment of the present invention. FIG. 11(a) is a photograph of a case in which reflectance is low by forming the bottom surface of the groove with a matte surface, and FIG.
도 11에서 확인되는 것처럼, 동일한 광결정 소재가 적용되었음에도 홈부 바닥면의 반사율에 따라 관찰되는 구조색이 다름을 알 수 있다. 홈부 바닥면이 무광면으로 형성된 도 11(a)의 경우 광결정 소재에서 반사되는 광의 파장(식 1의 λ)에 의한 구조색인 녹색에 가까운 색이 관찰되는 반면, 홈부 바닥면이 유광면으로 형성된 도 11(b)의 경우 광결정 소재에서 반사되는 광의 파장(식 1의 λ) 외에 광결정 소재를 투과하여 홈부 바닥면에서 반사된 광의 파장이 혼합되어 녹색의 보색인 적색에 가까운 색이 관찰된다.As confirmed in FIG. 11 , although the same photonic crystal material is applied, it can be seen that the observed structural color is different according to the reflectance of the bottom surface of the groove. In the case of FIG. 11(a) in which the bottom surface of the groove is formed of a matte surface, a color close to green, which is a structural color due to the wavelength of light reflected from the photonic crystal material (λ in Equation 1), is observed, whereas the bottom surface of the groove is formed of a glossy surface. In the case of 11(b), in addition to the wavelength of light reflected from the photonic crystal material (λ in Equation 1), the wavelength of light transmitted through the photonic crystal material and reflected from the bottom surface of the groove is mixed, and a color close to red, a complementary color to green, is observed.
도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 금속가공품의 시각적 효과를 나타내는 시진으로, 몸체부에 형성된 관통홀에 광결정 소재를 포함하는 광가변부를 적용한 예이다. 도 12(a)는 조명과 같은 방향에서 관찰한 경우이고, 도 12(b)는 조명과 다른 방향에서 조명에 비추어 관찰한 경우이다.12 is a test showing a visual effect of a metal workpiece according to a fourth embodiment of the present invention, and is an example in which a light-changing part including a photonic crystal material is applied to a through hole formed in a body part. Figure 12 (a) is a case of observing in the same direction as the light, and Figure 12 (b) is a case of observing with light from a different direction from the light.
도 12(a)에서 확인되는 것처럼, 조명과 같은 방향에서 관찰하는 경우에는 광결정 소재에서 반사되는 광의 파장(식 1의 λ)에 의한 구조색인 녹색이 관찰된다. 반면, 도 12(b)에서 확인되는 것처럼, 조명과 다른 방향에서 조명에 비추어 관찰하는 경우 광결정 소재를 투과한 광이 관찰되므로 녹색의 보색인 적색이 관찰된다.As confirmed in FIG. 12 (a), when observing in the same direction as the illumination, green, which is a structural color due to the wavelength of light reflected from the photonic crystal material (λ in Equation 1), is observed. On the other hand, as shown in FIG. 12(b), when observing the light from a different direction than the light, red, which is a complementary color to green, is observed because the light transmitted through the photonic crystal material is observed.
도 13은 본 발명의 제5 실시예의 시각적 효과를 설명하기 위한 사진으로, 광결정 소재를 박편으로 제조하여 투명 레진과 혼합한 후 검은색 기재(종이) 위에 도포하여 경화시킨 것이다. 도 13에서 확인되는 것처럼, 박편의 광결정 소재가 없는 투명 레진 부분에서는 검은색의 기재만 관찰되고, 광결정 소재가 있는 부분만 반사광인 녹색이 관찰된다. 13 is a photograph for explaining the visual effect of the fifth embodiment of the present invention, in which a photonic crystal material is made into thin slices, mixed with transparent resin, and then coated on a black substrate (paper) and cured. As confirmed in FIG. 13 , in the transparent resin part without the photonic crystal material, only the black substrate is observed, and the reflected light, green color, is observed only in the part with the photonic crystal material.
이상 한정된 실시예 및 도면을 참조하여 설명하였으나, 이는 실시예일뿐이며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능하다는 점은 통상의 기술자에게 자명할 것이다. 예를 들어, 각 실시예들은 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 특허청구범위의 기재 및 그 균등 범위에 의해 정해져야 한다.Although described above with reference to the limited embodiments and drawings, these are only examples, and it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and implementations are possible within the scope of the technical idea of the present invention. For example, all or parts of each embodiment may be selectively combined. Therefore, the protection scope of the present invention should be defined by the description of the claims and their equivalents.
100, 200, 300, 400, 500: 금속가공품
10: 광가변부
11: 고분자 매트릭스
12: 콜로이드 입자
13: 투명 레진
16: 박편
20: 몸체부
21: 홈부
22: 관통홀
30: 반사율 조정부
41: 제1 기재
42: 제2 기재
50: 패턴부100, 200, 300, 400, 500: metal processed products
10: light variable unit
11: polymer matrix
12: colloidal particles
13: transparent resin
16: thin slices
20: body part
21: groove part
22: through hole
30: reflectance adjustment unit
41: first substrate
42: second substrate
50: pattern part
Claims (19)
상기 몸체부에 형성된 홈부;
상기 홈부에 광결정 소재가 채워져 형성된 광가변부;
를 포함하고,
상기 광결정 소재는 고분자 매트릭스에 콜로이드 입자들이 규칙적으로 분산되어 결정격자 구조를 이루며,
상기 광가변부에서 구조색이 관찰되며,
상기 광가변부는,
홈부의 바닥면이 제1 반사율을 갖는 제1 영역과,
홈부의 바닥면이 상기 제1 반사율과 다른 제2 반사율을 갖는 제2 영역을 포함하고,
상기 제1 영역과 제2 영역에서의 반사율 차이에 의해 제1 영역과 제2 영역은 서로 다른 시각 효과가 나타나는 것을 특징으로 하는 금속가공품.Body portion including a metal material;
a groove formed in the body;
an optical variable portion formed by filling the groove with a photonic crystal material;
including,
The photonic crystal material has a crystal lattice structure in which colloidal particles are regularly dispersed in a polymer matrix.
Structural color is observed in the light-changing part,
The light variable part,
A first region in which a bottom surface of the groove has a first reflectance;
The bottom surface of the groove includes a second region having a second reflectance different from the first reflectance,
A metal-worked product, characterized in that different visual effects appear in the first region and the second region due to the difference in reflectance between the first region and the second region.
상기 구조색은, 상기 광결정 소재에 의해 반사되는 반사광과, 상기 광결정 소재를 투과하여 상기 홈부의 바닥면에서 반사된 투과광이 혼합되어 나타나는 것을 특징으로 하는 금속가공품.According to claim 1,
The structural color is characterized in that the reflected light reflected by the photonic crystal material and the transmitted light transmitted through the photonic crystal material and reflected from the bottom surface of the groove portion appear as a mixture.
상기 구조색은 상기 홈부의 바닥면의 반사율에 따라 달라지는 것을 특징으로 하는 금속가공품.According to claim 1,
The structural color is a metal processed product, characterized in that varies depending on the reflectance of the bottom surface of the groove.
상기 광가변부는 복수 개가 구비되고,
상기 복수 개의 광가변부로부터 서로 다른 시각 효과가 얻어지는 것을 특징으로 하는 금속가공품.According to claim 1,
The optical variable unit is provided with a plurality of pieces,
A metal processed product, characterized in that different visual effects are obtained from the plurality of light-changing parts.
상기 광가변부는,
광결정 소재가 제1 두께로 형성된 제1 영역과,
광결정 소재가 상기 제1 두께와 다른 제2 두께로 형성된 제2 영역을 포함하고,
상기 제1 영역과 제2 영역에서의 시각 효과가 서로 다른 것을 특징으로 하는 금속가공품.According to claim 1,
The light variable part,
A first region in which a photonic crystal material is formed to a first thickness;
The photonic crystal material includes a second region formed with a second thickness different from the first thickness,
A metal processed product, characterized in that the visual effects in the first area and the second area are different from each other.
상기 광결정 소재의 제1 두께와 제2 두께는 홈부의 깊이에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 금속가공품.According to claim 5,
The metal processed product, characterized in that the first thickness and the second thickness of the photonic crystal material is determined by the depth of the groove.
상기 제2 영역은 홈부의 바닥면에 반사율 조정부를 포함하고,
상기 반사율 조정부에 의해 홈부의 바닥면의 반사율이 감소되며,
상기 반사율 조정부는 광흡수 코팅 또는 표면 거칠기 증가 영역인 것을 특징으로 하는 금속가공품.According to claim 1,
The second region includes a reflectance adjusting part on the bottom surface of the groove part,
The reflectance of the bottom surface of the groove is reduced by the reflectance adjusting unit,
The metal workpiece, characterized in that the reflectance adjusting portion is a light absorption coating or a surface roughness increasing area.
상기 제1 영역에서 관찰되는 구조색은 상기 광결정 소재에 의해 반사되는 반사광에 상대적으로 가깝고,
상기 제2 영역에서 관찰되는 구조색은 상기 광결정 소재를 투과하여 상기 홈부의 바닥면에서 반사된 투과광에 상대적으로 가까운 것을 특징으로 하는 금속가공품.According to claim 1,
The structural color observed in the first region is relatively close to the reflected light reflected by the photonic crystal material,
The structural color observed in the second region is relatively close to the transmitted light transmitted through the photonic crystal material and reflected from the bottom surface of the groove.
상기 반사율 조정부는 소정 패턴으로 형성되는 것을 특징으로 하는 금속가공품.According to claim 8,
The metal workpiece, characterized in that the reflectance adjusting portion is formed in a predetermined pattern.
상기 몸체부에 형성된 관통홀;
상기 관통홀에 광결정 소재가 채워져 형성된 광가변부;
를 포함하고,
상기 광결정 소재는 고분자 매트릭스에 콜로이드 입자들이 규칙적으로 분산되어 결정격자 구조를 이루며,
상기 광가변부에서 구조색이 관찰되고,
상기 광가변부의 적어도 일면에 광의 투과를 차단하는 패턴부가 형성되는 것을 특징으로 하는 금속가공품.Body portion including a metal material;
a through hole formed in the body;
a light-changing part formed by filling the through hole with a photonic crystal material;
including,
The photonic crystal material has a crystal lattice structure in which colloidal particles are regularly dispersed in a polymer matrix.
Structural color is observed in the light-changing part,
A metal-worked product, characterized in that a pattern portion for blocking transmission of light is formed on at least one surface of the light-changing portion.
상기 광가변부는,
상기 광결정 소재의 상면 또는 하면에 배치되는 기재를 포함하고,
상기 기재는 투광성 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 금속가공품.According to claim 11,
The light variable part,
Including a substrate disposed on the upper or lower surface of the photonic crystal material,
The substrate is a metal processed product, characterized in that made of a light-transmitting material.
상기 구조색은,
조명과 같은 방향에서 관찰할 경우 상기 광결정 소재에 의해 반사되는 반사광에 상대적으로 가깝고,
조명과 다른 방향에서 관찰할 경우 상기 광결정 소재를 투과하는 투과광에 상대적으로 가까운 것을 특징으로 하는 금속가공품.According to claim 11,
The structural color is
When observed in the same direction as the illumination, it is relatively close to the reflected light reflected by the photonic crystal material,
A metal workpiece, characterized in that it is relatively close to the transmitted light passing through the photonic crystal material when observed from a direction different from illumination.
상기 반사광과 투과광은 서로 보색 관계인 것을 특징으로 하는 금속가공품.According to claim 13,
The metal-worked product, characterized in that the reflected light and the transmitted light are complementary to each other.
상기 광가변부는,
박편 형태의 광결정 소재가 투명 레진에 분산되어 형성되는 것을 특징으로 하는 금속가공품.According to claim 1 or 11,
The light variable part,
A metal processed product characterized in that it is formed by dispersing a photonic crystal material in the form of flakes in a transparent resin.
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