KR20130040997A - 입자를 이용한 투과도 및 반사도 조절 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따르면, 입자를 이용한 투과도 및 반사도 조절 방법 및 장치가 제공된다.

Description

입자를 이용한 투과도 및 반사도 조절 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING TRANSMITTANCE AND REFLECTANCE BY USNIG PARTICLES}
본 발명은 입자를 이용한 투과도 조절 방법 및 장치에 관한 것이다.
종래에 전기 신호를 이용하여 투과도 또는 반사도를 조절할 수 있는 다양한 기술들이 소개된 바 있다. 이러한 종래의 투과도 또는 반사도 조절 기술 중 PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal)와 같이 액정을 이용하는 기술은 투명 상태에서도 헤이즈(haze) 현상이 발생하여 완벽하게 투명한 상태를 구현하기 어렵다는 문제점으로 인하여 다양한 응용이 어려운 한계가 있다. 또한, 종래의 투과도 또는 반사도 조절 기술 중 전기변색(Electrochromic) 물질을 이용하는 기술은 변색 속도가 빠르지 않다는 한계가 있다.
본 발명은 입자를 이용한 투과도 및 반사도 조절 방법 및 장치로서, 헤이즈 현상이 없이 빠른 속도로 동작시킬 수 있는 투과도 및 반사도 조절 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 입자를 이용하여 투과도 및 반사도를 조절하기 위한 방법은, 전하를 갖는 입자가 분산된 절연성 용매를 투명한 제1 전극과 패터닝된 제2 전극 사이에 충진시킨 상태에서, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 소정의 전압을 인가하여 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 존재하는 상기 입자의 위치를 조절함으로써, 상기 입자 및 상기 용매에 대하여 입사되는 투과도 또는 반사도를 조절하되, 인가되는 전압의 세기, 방향, 인가 시간 및 인가 횟수 중 적어도 하나를 조절함으로써 투과도를 단계적으로 조절하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명에 따른 입자를 이용하여 투과도 및 반사도를 조절하기 위한 방법은, 전하를 갖는 입자가 분산된 절연성 용매를 투명한 제1 전극과 패터닝된 제2 전극 사이에 충진시킨 상태에서, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 소정의 전압을 인가하여 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 존재하는 상기 입자의 위치를 조절함으로써, 상기 입자 및 상기 용매에 대하여 입사되는 투과도 또는 반사도를 조절하되, 상기 전압이 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극의 일부 영역에만 선택적으로 인가되도록 하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명에 따른 입자를 이용하여 투과도 및 반사도를 조절하기 위한 방법은, 전하를 갖는 입자가 분산된 절연성 용매를 투명한 제1 전극과 패터닝된 제2 전극 사이에 충진시킨 상태에서, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 소정의 전압을 인가하여 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 존재하는 상기 입자의 위치를 조절함으로써, 상기 입자 및 상기 용매에 대하여 입사되는 투과도 또는 반사도를 조절하되, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 구동 전압을 인가하기 전 또는 후에 상기 제1 전극 및 상기 제 2 전극 중 적어도 하나에 직류 전압 및 교류 전압 중 적어도 하나를 인가함으로써 입자의 상태를 초기화하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명에 따른 입자를 이용하여 투과도 및 반사도를 조절하기 위한 방법은, 전하를 갖는 입자가 분산된 절연성 용매를 투명한 제1 전극과 패터닝된 제2 전극 사이에 충진시킨 상태에서, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 소정의 전압을 인가하여 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 존재하는 상기 입자의 위치를 조절함으로써, 상기 입자 및 상기 용매에 대하여 입사되는 투과도 또는 반사도를 조절하되, 상기 입자 및 용매의 비중, 상기 입자의 표면 처리, 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극에 연결되는 캐패시터 및 첨가제 중 적어도 하나를 이용하여 상기 인가되었던 전압이 차단된 이후에도 투과도 또는 반사도의 조절 상태가 유지되도록 하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명에 따른 입자를 이용하여 투과도 및 반사도를 조절하기 위한 방법은, 전하를 갖는 입자가 분산된 절연성 용매를 투명한 제1 전극과 패터닝된 제2 전극 사이에 충진시킨 상태에서, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 소정의 전압을 인가하여 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 존재하는 상기 입자의 위치를 조절함으로써, 상기 입자 및 상기 용매에 대하여 입사되는 투과도 또는 반사도를 조절하되, 상기 전압을 인가하기 이전에 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 남아있는 전하를 제거하거나 상기 입자가 서로 응집되지 않도록 함으로써 열화 현상을 방지하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명에 따른 입자를 이용하여 투과도 및 반사도를 조절하기 위한 방법은, 전하를 갖는 입자가 분산된 절연성 용매를 투명한 제1 전극과 패터닝된 제2 전극 사이에 충진시킨 상태에서, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 소정의 전압을 인가하여 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 존재하는 상기 입자의 위치를 조절함으로써, 상기 입자 및 상기 용매에 대하여 입사되는 투과도 또는 반사도를 조절하되, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 적어도 하나는 서로 다른 전압이 독립적으로 인가될 수 있는 적어도 두 개의 부분 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이외에도, 본 발명에 따르면, 투과도 또는 반사도 조절 특성을 개선하기 위한 다양한 구동 방법 및 소자 구조가 제공된다.
본 발명에 의하면, 입자를 이용한 투과도 및 반사도 조절 방법 및 장치를 제공할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 투과도 조절 장치의 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 투명 전극과 패턴 전극에 인가되는 전압의 패턴과 그에 따른 광 투과도를 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 전압에 따른 투과도의 변화 정도를 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 전압을 인가하기 전에 교류 전압을 인가하는 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 하부 전극 패턴 및 상부 전극 패턴을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 제3 전극을 형성하는 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 comb 구조의 전극을 형성하는 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 한 개의 면으로 구성된 구동 전극의 모습을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 하부 전극의 패턴을 형성하는 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 과량의 첨가제가 입체 구조를 형성하는 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 다양한 컬러 구현 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 다양한 소자 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.
본 발명은 소정의 전기신호로 이용하여 용액 내에 분산되어 있는 입자에 대하여 전기장을 인가하고 이에 따라 입자의 위치를 조절함으로써 투과도 및 반사도를 조절할 수 있는 방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히, 입자의 이동을 보다 효과적으로 제어하고, 입자의 반복적인 움직임(동작)으로 인하여 투과도 및 반사도의 조절 특성이 왜곡 또는 저하되는 현상을 방지하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
[기본 동작에 관한 구성]
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 투과도 조절 장치의 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 동일부호의 전하로 대전된 입자(대전 입자)들을 절연성 용매에 분산시키고, 투명한 제1 전극(투명 전극)과 특정 형태로 패터닝된 제2 전극(패턴 전극)사이에 상기 분산된 용액을 충진시킨 상태에서, 제1 전극과 제2 전극 사이에 소정의 전압을 인가하고 전압 신호를 조절하면, 패터닝된 전극 쪽으로 이동하는 입자가 모이는(즉, 집중되어 배치되는) 정도가 조절될 수 있으며, 이로써 광 투과도가 효과적으로 조절될 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 두 개의 전극(투명 전극과 패턴 전극)에 전압이 인가되지 않으면 입자가 용매 내에 자유롭게 분산됨에 따라 외부광이 차단(OFF 모드)될 수 있고, 용매 내에 분산된 입자가 갖는 전하와 반대 부호의 전압을 패턴 전극에 인가하면 입자가 패턴 전극의 패턴 부위에 응집됨에 따라 입자가 응집된 영역 이외의 영역을 통하여 외부광이 투과(ON 모드)될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 투명 전극과 패턴 전극에 인가되는 전압의 패턴과 그에 따른 광 투과도를 예시적으로 나타내는 도면이다.
[그레이 스케일(Gray Scale) 구현에 관한 구성]
본 발명의 일 실시예에 따르면, Gray Scale 동작(즉, 투명도를 단계별로 조절하는 동작)은 아래에 기술된 방법 중 적어도 하나의 방법을 이용하거나 조합함으로써 구현될 수 있다.
- 동작 전압의 크기를 조절하여 투명도 정도를 조절할 수 있다(Voltage modulation).
- 동작 전압을 펄스(Pulse) 형태로 인가하고, 펄스 형태의 전압의 인가 횟수를 조절하여 투명도 정도를 조절할 수 있다(Pulse modulation)
- 동작 전압의 인가 시간을 조절하여 투명도를 조절할 수 있다(Time modulation).
- 동작하는(즉, 전압이 인가되는) 전극의 면적을 조절함으로써 투명도를 조절할 수 있다(Area modulation).
- 앞서 언급된 Pulse modulation, Voltage modulation, Time modulation, Area modulation 중 적어도 두 개의 방법을 조합하여 투명도를 조절할 수 있다.
[Selective 구동에 관한 구성]
본 발명의 일 실시예에 따르면, 투과도 조절 소자에서 특정 영역에서만 투과도가 변하도록 하는 동작은 아래에 기술된 방법 중 적어도 하나의 방법을 이용하거나 조합함으로써 구현될 수 있다.
- 상부 전극 혹은 하부 전극을 적어도 하나의 영역으로 구분하고, 이렇게 구분된 적어도 하나의 영역 각각에 대하여 독립적인 동작 전압을 인가할 수 있다(selective electrode addressing).
- 소정의 단위 셀 단위로 TFT(Thin Film Transistor)를 장착하여, X-Y addressing을 통해 원하는 특정 셀의 TFT를 가동시킴으로써, 특정 영역에서만 투과도가 조절되도록 할 수 있다(active matrix addressing).
- 상기 active matrix addressing을 위해서, 단위 셀을 구성하는 소자가 도 3에 도시된 바와 같이 문턱 전압(Vth)을 갖도록 할 수 있다. 또한, 상기 문턱 전압을 형성하기 위해서, 단위 셀에 포함되는 용액으로서 인가되는 전기장에 따라 유전율, 전기 분극 정도 및 점도 중 적어도 하나가 변하는 물질을 사용할 수 있다.
[투과도 특성 개선에 관한 구성]
본 발명의 일 실시예에 따르면, 투과도 조절 소자에서 투과도 조절 특성을 개선하기 위해서 아래에 기술된 방법 중 적어도 하나의 방법을 사용하거나 조합할 수 있다.
- OFF 모드의 특성을 개선하기 위해서, 도 4에 도시된 바와 같이, OFF 모드 동작을 위한 소정의 전압을 인가하기 전에 교류 전압 등을 이용한 shaking wave를 인가하여 응축된 입자의 분산도를 국부적으로 개선시킴으로써 OFF 모드 동작을 위한 소정의 전압을 인가할 때 입자의 퍼뜨림 효과를 극대화시킬 수 있다. 즉, 1차적으로 소정 세기 이하의 교류 전압 등을 인가하여 입자를 국부적으로 진동시켜 퍼뜨려지기 쉬운 상태를 형성한 이후에, OFF 모드 동작을 위한 전압을 인가하여 입자를 퍼뜨릴 수 있다.
- OFF 모드의 특성을 개선하기 위해서, 도 5에 도시된 바와 같이, 상부 전극도 패터닝함으로써, 하부 전극의 패턴에 응축된 입자가 상부 전극의 패턴을 통하여 인가되는 전기장에 의하여 보다 효과적으로 퍼뜨려지게 할 수 있다. 본 발명에 따른 상부 전극의 패턴과 하부 전극의 패턴은 점, 선 등의 형태로 형성될 수 있는데, 반드시 이에 제한되는 것은 아니며 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위 내에서 얼마든지 변경될 수 있음을 밝혀 둔다.
- OFF 모드의 특성을 개선하기 위해서, 도 6에 도시된 바와 같이, 상부 전극(제1 전극) 혹은 하부 전극(제2 전극) 상에 제3 전극을 형성하고, 제2 전극과 제3 전극 사이에 1차적으로 전압을 인가하여 먼저 입자를 퍼뜨린 후, 제2 전극과 제1 전극에 2차적으로 전압을 인가하여 추가적으로 입자를 더 퍼뜨리는 방법이 사용될 수 있다. 혹은, 순서를 바꾸어, 제2 전극과 제1 전극 사이에 1차적으로 전압을 인가한 후에, 제2 전극과 제3 전극 사이에 2차적으로 전압을 인가하는 방법이 사용될 수도 있다. 위와 같이 단계적으로 전압을 인가함에 있어서, 1차 인가 시에는 교류 전압을 사용하고, 2차 인가 시에는 직류 전압을 사용할 수 있다.
- OFF 모드의 특성을 개선하기 위해서, 도 7에 도시된 바와 같이, 하나의 기판에 제1 전극과 제2 전극을 모두 형성하고 반대쪽 기판에는 제3 전극을 형성한 상태에서, 제3 전극과 제1 전극 및 제2 전극에 전압을 인가하여(제1 전극 및 제2 전극에는 동일한 전압을 인가함) 제1 전극 및 제2 전극 부근에 입자를 응집시킨 다음에, 제3 전극에 OFF 모드를 위한 반대 전압을 인가하기 전에 제1 전극 및 제2 전극 사이에만 교류전압을 인가하여 제1 전극 및 제2 전극 부근에 응집되었던 입자를 1차적으로 퍼뜨린 이후에, 제3 전극과 제1 전극 및 제2 전극에 OFF 모드를 위한 반대 전압을 인가하여 2차적으로 입자를 퍼뜨릴 수 있다. 여기서, 앞서 언급된 1차적인 퍼뜨림과 2차적인 퍼뜨림의 순서를 바꾸어 수행할 수도 있음을 밝혀 둔다.
- 도 8에 도시된 바와 같이, 상부 기판에는 전극을 형성하지 않고 광투과성을 갖도록 하고, 하부 기판에는 광투과성인 제1 전극과 제2 전극을 형성한 상태에서, 제1 전극과 제2 전극 사이에 전압을 인가하는 경우에는 제1 전극 부근에 입자가 응집되도록 하고 제1 전극과 제2 전극 사이에 반대 부호의 전압 또는 교류 전압을 인가하는 경우에 입자가 퍼뜨려질 수 있다.
- ON 모드의 특성을 개선하기 위해서, 도 9에 도시된 바와 같이, 입자가 응집될 패턴 전극(즉, 제2 전극)의 측면을 절연체로 커버하거나 패턴 전극의 상부면에만 입자가 응집될 수 있는 공간을 형성함으로써, 패턴 전극의 측면에 입자가 응축되는 것을 방지하고 이에 따라 투과도가 저하되는 현상을 방지할 수 있다. 또한, 격벽의 측면에 전극을 형성하여 전극 자체로 인하여 투과도가 저하되는 것을 최소화할 수 있다. 또한, 격벽이 형성된 영역과 패턴 전극이 형성된 영역이 일정 부분 이상 겹쳐지도록 함으로써, 전극 자체로 인하여 투과도가 저하되거나 전압 인가 시 입자가 응집됨으로 인하여 투과도가 저하되는 것을 최소화할 수 있다.
[쌍안정성 개선]
본 발명의 일 실시예에 따르면, 투과도 조절을 위해 인가되었던 구동 전압이 제거된 이후에도 구동 전압이 인가되었던 때의 투과도가 유지되는 특성(즉, 쌍안정성(Bistability))을 구현하기 위하여, 아래에 기술된 방법 중 적어도 하나의 방법을 이용하거나 조합할 수 있다.
- 고밀도 입자에 저밀도 물질을 코팅함으로써 입자와 용매의 비중 차이를 최소화할 수 있다.
- 입자의 표면에 계면활성제, 전하부여제 등의 첨가제를 첨가하여 제타 전위의 절대값을 크게 할 수 있다. 또한, 입체 장애(Steric hindrance effect) 효과를 유발하여 분산도를 최대화할 수 있다.
- 소자에 일정 또는 가변 용량을 가지는 캐패시터를 별도로 장착하여 구동 전압이 인가될 때 캐패시터에 전하가 축전되도록 하고, 이로써 구동 전압이 차단된 이후에도 소자에 인가되고 있던 소정의 전압이 유지되도록 할 수 있다.
- 소자에 포함되는 용액에 첨가되는 첨가제의 양을 조절하여 용액의 전기전도도를 최소화할 수 있다.
[열화 개선]
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 전극과 제2 전극의 면적이 다르기 때문에 투과도 및 반사도 조절 장치가 반복적으로 구동시킴에 따라 단위 소자(즉, 제1 전극, 제2 전극 및 용액) 내에 전하가 축적되게 되는데, 이렇게 축적되는 전하로 인하여 외부에서 전압이 동일하게 인가되더라도 실질적으로 입자에 인가되는 실효 전압(effective voltage)이 변하게 될 수 있다. 즉, 투과도 변화값(dT)(= 투명 상태의 투명도(T1) - 차단 상태의 투명도(T2))이 반복적으로 구동(즉, 반복 동작)됨에 따라 점차 작아지게 되는 열화(degradation) 현상이 발생하게 될 수 있다.
이하에서는, 투과도 및 반사도 조절 장치가 반복적으로 구동됨에 따라 열화 현상이 발생하는 것을 방지하고 투과도 및 반사도 조절 장치를 보다 효과적으로 구동시키기 위한 방법으로서, 아래에 기술된 방법 중 적어도 하나의 방법을 이용하거나 조합하여 이용할 수 있다.
- 먼저, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 전극 및 제2 전극 사이의 단위 소자에 전압을 인가하기 전에 기존에 인가되었던 전압으로 인해 축적되었던 전하를 효과적으로 제거하기 위해서, 새로운 전압을 인가하기 전에 단위 소자 내에 충전되어 있는 전하를 소정의 값으로 초기화(Reset)시킬 수 있다. 초기화를 위한 구체적인 방법으로서, 새로운 전압을 인가하기 전에 제1 전극(상부 투명 전극)과 제2 전극(하부 패턴 전극)을 전기적으로 단락(Short)시켜 방전(discharge)시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 새로운 전압을 인가하기 전에 투명 전극과 패턴 전극을 접지시킬 수 있다.
- 또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 새로운 전압을 인가하기 전에 소정의 시간 동안 투명 전극과 패턴 전극에 교류 전압을 인가함으로써 충전되었던 전하를 초기화할 수 있다.
- 다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 반복 동작에 따라 전하가 충전되는 것을 방지하기 위해서, 소정 용량의 캐패시터를 상부 전극 또는 하부 전극에 추가로 장착하여 반복 동작에 따른 전하 충전 현상을 최소화할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 캐패시터는 투명 전극에 연결될 수 있고 캐패시터의 용량은 (투명 전극의 면적)/(패턴 전극의 면적)에 비례하는 값으로 설정될 수 있다.
- 다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 입자가 패턴 전극에 형성된 패턴 쪽으로 응집되는 투과 모드 상태에서 투과도는 변하지 않으면서도 입자들이 서로 응집되는 것을 방지하기 위해, ON 모드 또는 OFF 모드에서 주기적으로 소정 세기 이하의 교류 전압을 주기적으로 인가하거나 주기적으로 전압의 세기를 변화시킬 수 있다. 특히, ON 모드 동작시 소정 세기 이하의 미세 교류 전압을 계속하여 인가함으로써 입자가 응집되는 것을 효과적으로 방지할 수도 있다.
- 본 발명의 일 실시예에 따르면, Pulse Modulation 방법으로 전압을 인가하여 On 모드 또는 Off 모드 상태를 유지하기 위해 필요한 전압 인가 시간을 최소화함으로써, 지속적으로 전압을 인가할 경우에 발생할 수 있는 Charging 효과나 구성재료들의 전압 파괴(dielectric break down) 현상을 최소화할 수 있다.
- 본 발명의 소자에 포함되는 용액에 첨가되는 첨가제(계면활성제, 전하부여제 등)는 첨가되는 양이 증가할수록 입자의 전하 대전 효과와 입자의 분산도를 증대시킬 수는 있지만 그 양이 지나치게 많으면, 도 10에 도시된 바와 같이, 첨가제끼리 서로 응집하여 micelle 혹은 reverse micelle 형태를 구성하여 마치 하나의 입자처럼 작용할 수 있다. 이렇게 첨가제로부터 형성된 micelle(첨가제 입자)은 이동 속도가 느리기 때문에 투과도 가변 소자가 정상적으로 동작하는 데에 악영향을 미칠 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 1) 입자의 대전 효과 및 분산도를 높일 수 있는 첨가제의 농도와 2) 첨가제가 서로 응집하게 되는 첨가제의 농도가 모두 고려된 절충점에 따라 결정된 양의 첨가제를 포함시킬 수 있다.
- 첨가제를 투입하기 전에 입자를 표면 처리하여 첨가제가 입자 표면에 효과적으로 흡착되어 작용되도록 함으로써, 용매 내에 여분의 첨가제가 남아 있지 않도록 할 수 있다.
- 첨가제의 분자량이 클수록 steric hindrance effect에 의해서 입자의 분산도가 증대될 수는 있으나 첨가제가 서로 얽히거나 응집될 가능성이 높기 때문에, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 첨가제 농도는 스테릭 효과와 첨가제 응집 방지를 모두 고려한 절충점에서 설정될 수 있다.
- 본 발명의 일 실시예에 따르면, 소자 내의 용액에 첨가된 첨가제가 입자에 대전 효과를 발생시킨 후에는, 용매에 첨가제 입자를 흡착시킬 수 있는 물질을 투입하여 용액 내에 존재하는 과량의 첨가제를 제거하거나 줄일 수 있다.
- 본 발명의 일 실시예에 따르면, 소자 내의 용액에 첨가된 첨가제가 입자에 대전 효과를 발생시킨 후에는, 용매 치환 등을 통해 용액 내에 존재하는 과량의 첨가제를 제거하거나 줄일 수 있다.
- 본 발명의 일 실시예에 따르면, 대전 입자와 전극 사이의 전하 전달 현상을 방지하기 위하여 전극 표면에 SiOx, SiNx 등과 같은 절연체 막을 형성할 수 있다.
- 본 발명의 일 실시예에 따르면, 대전 입자가 전극에 흡착되는 것을 방지하기 위하여 전극 표면에 SiNx, SiOx 등과 같은 흡착 방지막을 형성할 수 있다.
[소자 구성]
본 발명의 일 실시예에 따르면, 입자가 분산된 용액은 전도도가 소정값 이하인 절연체로 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 투명 전극 또는 패턴 전극의 상부에 절연막을 형성함으로써, 두 전극 사이의 전류 이동을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 용액 내 분산된 입자의 제타 전위의 절대값이 20mV 이상이 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 용액 내 분산된 입자의 표면에 고분자 물질을 코팅함으로써 스테릭 효과로 인한 입자 사이 반발력을 증대시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 입자의 크기는 10nm~200nm일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 입자는 탄소(Carbon)를 포함하는 검은색 입자이거나 산화티타늄(TiOx)을 포함하는 흰색 입자일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 입자 또는 용액은 그 자체로서 특정 컬러를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전극은 In, Ag, Graphene 및 Carbon 중 적어도 하나를 포함하는 투명 전도막으로 구성되거나 Cr, Ag, Al 및 Ag 중 적어도 하나를 포함하는 소재로 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 소자는 적어도 두 개의 전극으로 구성될 수 있고, 이 중 적어도 하나의 전극은 패터닝이 되어 있을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전극 기판으로서 유리, 플라스틱 등의 소재가 사용될 수 있다.
[응용 분야]
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 소자는 아래에 기술된 방법 중 적어도 하나의 방법을 이용하거나 조합하여 응용될 수 있다.
- 본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 소자를 발광형 디스플레이 소자(OLED, LCD, LED, PDP 등) 또는 반사형 디스플레이 소자(EPD, EWD 등)과 결합하여 사용할 수 있다.
- 본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 투과도 및 반사도 조절 장치의 패턴 전극의 각 부분을 독립적으로 구동하여 영역별로 투과도를 독립적으로 조절할 수 있다.
- 본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 투과도 및 반사도 조절 장치의 제1 또는 제2 전극에 컬러 필터, 컬러 반사판, 컬러 OLED, 전반사판(거울) 등을 위치시킴으로써 복합적인 디스플레이를 구현할 수 있다.
- 본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 소자를 터치 스크린 혹은 터치 센서와 결합하여 사용할 수 있다.
- 본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 투과도 및 반사도 조절 장치를 다양한 센서(온도, 빛, 등)와 결합함으로써 센싱 결과에 따라 투과도 또는 반사도가 자동으로 조절되도록 할 수 있다.
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.

Claims (6)

  1. 입자를 이용하여 투과도 및 반사도를 조절하기 위한 방법으로서,
    전하를 갖는 입자가 분산된 절연성 용매를 투명한 제1 전극과 패터닝된 제2 전극 사이에 충진시킨 상태에서, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 소정의 전압을 인가하여 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 존재하는 상기 입자의 위치를 조절함으로써, 상기 입자 및 상기 용매에 대하여 입사되는 투과도 또는 반사도를 조절하되,
    인가되는 전압의 세기, 방향, 인가 시간 및 인가 횟수 중 적어도 하나를 조절함으로써 투과도를 단계적으로 조절하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 입자를 이용하여 투과도 및 반사도를 조절하기 위한 방법으로서,
    전하를 갖는 입자가 분산된 절연성 용매를 투명한 제1 전극과 패터닝된 제2 전극 사이에 충진시킨 상태에서, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 소정의 전압을 인가하여 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 존재하는 상기 입자의 위치를 조절함으로써, 상기 입자 및 상기 용매에 대하여 입사되는 투과도 또는 반사도를 조절하되,
    상기 전압이 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극의 일부 영역에만 선택적으로 인가되도록 하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 입자를 이용하여 투과도 및 반사도를 조절하기 위한 방법으로서,
    전하를 갖는 입자가 분산된 절연성 용매를 투명한 제1 전극과 패터닝된 제2 전극 사이에 충진시킨 상태에서, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 소정의 전압을 인가하여 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 존재하는 상기 입자의 위치를 조절함으로써, 상기 입자 및 상기 용매에 대하여 입사되는 투과도 또는 반사도를 조절하되,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 구동 전압을 인가하기 전 또는 후에 상기 제1 전극 및 상기 제 2 전극 중 적어도 하나에 직류 전압 및 교류 전압 중 적어도 하나를 인가함으로써 입자의 상태를 초기화하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 입자를 이용하여 투과도 및 반사도를 조절하기 위한 방법으로서,
    전하를 갖는 입자가 분산된 절연성 용매를 투명한 제1 전극과 패터닝된 제2 전극 사이에 충진시킨 상태에서, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 소정의 전압을 인가하여 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 존재하는 상기 입자의 위치를 조절함으로써, 상기 입자 및 상기 용매에 대하여 입사되는 투과도 또는 반사도를 조절하되,
    상기 입자 및 용매의 비중, 상기 입자의 표면 처리, 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극에 연결되는 캐패시터 및 첨가제 중 적어도 하나를 이용하여 상기 인가되었던 전압이 차단된 이후에도 투과도 또는 반사도의 조절 상태가 유지되도록 하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 입자를 이용하여 투과도 및 반사도를 조절하기 위한 방법으로서,
    전하를 갖는 입자가 분산된 절연성 용매를 투명한 제1 전극과 패터닝된 제2 전극 사이에 충진시킨 상태에서, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 소정의 전압을 인가하여 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 존재하는 상기 입자의 위치를 조절함으로써, 상기 입자 및 상기 용매에 대하여 입사되는 투과도 또는 반사도를 조절하되,
    상기 전압을 인가하기 이전에 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 남아있는 전하를 제거하거나 상기 입자가 서로 응집되지 않도록 함으로써 열화 현상을 방지하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 입자를 이용하여 투과도 및 반사도를 조절하기 위한 방법으로서,
    전하를 갖는 입자가 분산된 절연성 용매를 투명한 제1 전극과 패터닝된 제2 전극 사이에 충진시킨 상태에서, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 소정의 전압을 인가하여 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 존재하는 상기 입자의 위치를 조절함으로써, 상기 입자 및 상기 용매에 대하여 입사되는 투과도 또는 반사도를 조절하되,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 적어도 하나는 서로 다른 전압이 독립적으로 인가될 수 있는 적어도 두 개의 부분 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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