KR20150063319A - 광결정 표시 장치 및 광결정 표시 장치의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광결정 표시 장치 및 광결정 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 광결정 표시 장치는, 표시 영역(100)을 포함하는 광결정 표시 장치로서, 표시 영역(100)은, 외부의 자기장의 변화에 따라 이동하여 서로 간의 간격이 변화되는 복수의 자성 입자(11), 입사되는 광을 흡수할 수 있는 복수의 광흡수 입자(20) 및 복수의 자성 입자(11)와 복수의 광흡수 입자(20)가 분산된 용매(12)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 광결정 표시 장치 및 광결정 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 광결정 표시 장치의 표시 영역 내에, 광결정을 구성하는 복수의 자성 입자와, 입사되는 광을 흡수할 수 있는 광흡수 입자를 혼합하여 배치함에 따라, 컬러, 시인성 등을 향상시킨 광결정 표시 장치 및 광결정 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 마이크로 캡슐이란 미세 입자를 포함하는 고체, 액체 또는 기체의 심(core) 물질을 수 백 마이크로미터 정도 크기의 작은 용기(벽, shell) 물질로 봉한 형태의 구조를 의미한다. 특히, 디스플레이 분야나, 위변조 방지 장치 등의 분야에 있어서, 마이크로 캡슐은 광투과성 필름과 결합되어 사용될 수 있다.
한편, 고가의 상품이나 내용물의 진정성이 요구되는 상품의 위조 및 변조를 방지하기 위하여 다양한 기술들이 소개된 바 있다. 종래에는 주로 미세 패턴, 점자, 홀로그램, RFID 등을 이용한 기술들이 상품의 위조 및 변조를 방지하기 위하여 사용되어 왔지만, 이러한 종래기술은 일반 사용자가 상품의 위조 및 변조 여부를 감별하기가 쉽지 않다는 한계를 가지고 있거나 위조 및 변조 방지 수단을 제조하는 데에 많은 비용이 소요되는 문제점을 가지고 있다.
이에, 본 발명자는, 자기장이 인가됨에 따라 색이 변하거나 광 투과도가 변하는 물질을 이용하여 일반 사용자가 위조 및 변조 방지 대상물의 위조 및 변조 여부를 손쉽게 판별할 수 있도록 하는 광결정 표시 장치[또는, 위변조 방지 장치]를 개발하기에 이르렀다.
도 1은 종래의 광결정 표시 장치를 나타내는 도면이다.
도 1의 (a)를 참조하면, 본 발명자가 개발한 광결정 표시 장치는, 복수의 자성 입자(11)가 분산된 용매(12)를 캡슐화한 캡슐(13) 형태의 자기 가변 물질(10)이 표시 영역(1)에 포함되고, 표시 영역(1)의 상부를 커버하는 상부 기재(2), 블랙 시트(5), 표시 영역(1)과 블랙시트(5) 사이에 접착을 제공하는 접착층(3) 및 하부 기재(4) 등이 포함될 수 있다.
블랙 시트(5)는 표시 영역(1) 내에서 광결정 기능을 하는 자기 가변 물질(10)에서 반사되는 광과, 자기 가변 물질(10)을 투과하고 블랙 시트(5)에서 반사되는 광이 서로 중첩되거나, 간섭되는 등으로 변화하는 것을 방지함으로써, 컬러, 시인성 등을 향상하는 목적으로 광결정 표시 장치 내에 적용될 수 있다. 그러나, 광결정 표시 장치 내부의 각 구성 요소의 격면 반사에 의한 간섭, 왜곡을 원천적으로 막기는 어려우며, 블랙 시트(5) 적용시 제조 비용이 증가하고, 광결정 표시 장치 전체의 두께가 증가하는 문제점이 있었다.
또한, 도 1의 (b)를 참조하면, 자기 가변 물질(10')은 도 1의 (a)에 도시된 상부 기재(2), 하부 기재(5) 등 커버층 없이도 개별적으로 취급할 수 있는, 하드쉘(hard shell)로 봉한 캡슐(13') 형태를 가질 수 있다. 이러한 자기 가변 물질(10')을 사용할 경우에는, 도 1의 (a)와 같이 평면의 기재(substrate) 상에 블랙 시트(5)를 적용하여 광의 중첩, 간섭을 방지하는 수 밖에 없으며, 평면 이외의 형태를 가지는 기재에는 추가적으로 블랙 시트(5)와 같은 역할을 하는 구성 요소를 채용하기 어려운 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 모두 해결하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명은 표시 영역 내에 광흡수 입자를 분산시켜, 복수의 자성 입자를 투과한 입사광을 즉시 흡수할 수 있는 광결정 표시 장치 및 광결정 표시 장치의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은 광흡수 입자에 의해 표시 영역 내에서의 광 간섭, 왜곡 등의 문제를 원천적으로 방지할 수 있는 광결정 표시 장치 및 광결정 표시 장치의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명의 표시 영역 내에 광흡수 입자를 분산시켜, 제조 비용을 낮추고, 두께를 감소시킨 광결정 표시 장치 및 광결정 표시 장치의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 상기의 목적은, 표시 영역을 포함하는 광결정 표시 장치로서,
상기 표시 영역은, 외부의 자기장의 변화에 따라 이동하여 서로 간의 간격이 변화되는 복수의 자성 입자, 입사되는 광을 흡수할 수 있는 복수의 광흡수 입자 및 상기 복수의 자성 입자와 상기 복수의 광흡수 입자가 분산된 용매를 포함하는 것을 특징으로 하는 광결정 표시 장치에 의해 달성된다.
그리고, 본 발명의 상기의 목적은, 외부의 자기장의 변화에 따라 이동하여 서로 간의 간격이 변화되는 복수의 자성 입자와 입사되는 광을 흡수할 수 있는 복수의 광흡수 입자가 분산된 용매에 경화제를 혼합하여, 표시 영역 내에 포함시킨 것을 특징으로 하는 광결정 표시 장치의 제조 방법에 의해 달성된다.
그리고, 본 발명의 상기의 목적은, 외부의 자기장의 변화에 따라 이동하여 서로 간의 간격이 변화되는 복수의 자성 입자가 분산된 용매를 광투과성 물질로 캡슐화한 복수의 캡슐을 포함하고, 상기 캡슐의 적어도 일부 표면에는 입사되는 광을 흡수할 수 있는 광흡수 물질이 코팅된 것을 특징으로 하는 광결정 표시 장치에 의해 달성된다.
그리고, 본 발명의 상기의 목적은, (a) 외부의 자기장의 변화에 따라 이동하여 서로 간의 간격이 변화되는 복수의 자성 입자가 분산된 용매를 광투과성 물질로 캡슐화한 캡슐을 준비하는 단계; (b) 상기 캡슐을 표시부 기재에 부착하는 단계; 및 (c) 상기 표시부 기재와 접촉하는 상기 캡슐의 표면을 제외한, 나머지 표면의 적어도 일부에 입사되는 광을 흡수할 수 있는 광흡수 물질을 코팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광결정 표시 장치의 제조 방법에 의해 달성된다.
그리고, 본 발명의 상기의 목적은, (a) 외부의 자기장의 변화에 따라 이동하여 서로 간의 간격이 변화되는 복수의 자성 입자가 분산된 용매를 광투과성 물질로 캡슐화한 캡슐을 준비하는 단계; (b) 임의의 상대물의 적어도 일부에 입사되는 광을 흡수할 수 있는 광흡수 물질을 코팅하는 단계; 및 (c) 상기 캡슐을 상기 광흡수 물질이 코팅된 상기 상대물의 부분 상에 부착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광결정 표시 장치의 제조 방법에 의해 달성된다.
본 발명에 따르면, 표시 영역 내에 광흡수 입자를 분산시켜, 복수의 자성 입자를 투과한 입사광을 즉시 흡수할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 본 발명에 따르면, 광흡수 입자에 의해 표시 영역 내에서의 광 간섭, 왜곡 등의 문제를 원천적으로 방지할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 본 발명에 따르면, 표시 영역 내에 광흡수 입자를 분산시켜, 제조 비용을 낮추고, 두께를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 광결정 표시 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 자기 가변 물질로부터 반사되는 광을 파장을 조절하는 원리를 예시적으로 나타내는 도면이다,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 다양한 세기의 자기장이 인가될 때 나타나는 자기 가변 물질의 컬러 변화를 촬영한 결과를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 자기장의 세기에 따라 자기 가변 물질로부터 반사되는 광의 파장을 측정한 그래프를 나타내는 도면이다.
도 5의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 가변 물질을 구성하는 자성 입자의 SEM 사진을 나타내는 도면이다. 도 5의 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 가변 물질을 광 투과성 물질로 이루어진 캡슐로 캡슐화 한 후, 자기장을 인가하여 초록색 계열의 광이 반사되도록 한 것을 촬영한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 자기 가변 물질 상부에 나비 모양의 패턴을 형성하고, 자기 가변 물질 하부에 서로 다른 세기의 자기장을 발생시키는 자극을 줄무늬 모양으로 교대로 형성시킨 자석을 위치시킨 후, 자석을 회전시킴에 따라 자기 가변 물질의 색상 및 패턴이 변화되는 것을 관찰한 사진을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 자기 가변 물질의 광 투과도가 변화되는 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 광결정 표시 장치의 기본 구성을 나타내는 도면이다.
도 9 내지 도 12는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 광결정 표시 장치를 나타내는 도면이다.
도 13은 도 12의 광결정 표시 장치를 제조하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명의 광결정 표시 장치를 임의의 상대물에 코팅하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광결정 표시 장치를 나타내는 도면이다.
도 16은 도 15의 광결정 표시 장치를 제조하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 17은 본 발명의 다른 실시에에 따른 광결정 표시 장치를 임의의 상대물에 코팅하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 자기 가변 물질로부터 반사되는 광을 파장을 조절하는 원리를 예시적으로 나타내는 도면이다,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 다양한 세기의 자기장이 인가될 때 나타나는 자기 가변 물질의 컬러 변화를 촬영한 결과를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 자기장의 세기에 따라 자기 가변 물질로부터 반사되는 광의 파장을 측정한 그래프를 나타내는 도면이다.
도 5의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 가변 물질을 구성하는 자성 입자의 SEM 사진을 나타내는 도면이다. 도 5의 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 가변 물질을 광 투과성 물질로 이루어진 캡슐로 캡슐화 한 후, 자기장을 인가하여 초록색 계열의 광이 반사되도록 한 것을 촬영한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 자기 가변 물질 상부에 나비 모양의 패턴을 형성하고, 자기 가변 물질 하부에 서로 다른 세기의 자기장을 발생시키는 자극을 줄무늬 모양으로 교대로 형성시킨 자석을 위치시킨 후, 자석을 회전시킴에 따라 자기 가변 물질의 색상 및 패턴이 변화되는 것을 관찰한 사진을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 자기 가변 물질의 광 투과도가 변화되는 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 광결정 표시 장치의 기본 구성을 나타내는 도면이다.
도 9 내지 도 12는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 광결정 표시 장치를 나타내는 도면이다.
도 13은 도 12의 광결정 표시 장치를 제조하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명의 광결정 표시 장치를 임의의 상대물에 코팅하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광결정 표시 장치를 나타내는 도면이다.
도 16은 도 15의 광결정 표시 장치를 제조하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 17은 본 발명의 다른 실시에에 따른 광결정 표시 장치를 임의의 상대물에 코팅하는 과정을 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 명세서의 광결정 표시 장치는, 위변조 방지 장치, 또는 위변조 방지 스티커 등으로 사용되는 예를 상정하여 설명하나, 디스플레이 분야에도 그대로 적용할 수 있음을 밝혀둔다.
[자기 가변 물질의 구성]
본 발명의 일 실시예에 따르면, 자기 가변 물질에 포함되는 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, 자기 가변 물질에 포함되는 입자는 형광 물질, 인광 물질, 양자점(Quantum Dot) 물질, 시온(Temperature Indicating) 물질, 시변각 안료(OVP, Optically Variable Pigment) 물질 등을 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 입자가 용매 내에서 높은 분산성과 안정성을 갖도록 하기 위하여 실리카, 고분자, 고분자 단량체 등을 입자의 표면에 코팅시킬 수도 있다.
한편, 본 발명에 따른 입자의 직경은 수십 나노미터 내지 수십 마이크로미터일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
다음으로, 본 발명에 따른 자기 가변 물질에 포함되는 용매의 구성에 대하여 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 용매는 입자가 균일하게 분산될 수 있도록 입자의 비중과 비슷한 비중을 갖는 물질로 구성될 수 있고, 용매 내에서의 입자가 안정적으로 분산되는 데에 적합한 물질로 구성될 수 있는데, 예를 들면, 저유전율을 갖는 할로겐 카본 오일, 디메틸 실리콘 오일 등을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 용매는 특정 파장의 광을 반사시킬 수 있도록, 즉, 특정 컬러를 갖도록 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 본 발명에 따른 용매는 무기 안료, 염료를 갖는 물질을 포함하거나 광결정에 의한 구조색을 갖는 물질을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 자성 입자를 지용성 용매에 균일하게 분산시킴으로써 캡슐화 과정에서 입자끼리 서로 뭉치거나 캡슐 내벽에 들러 붙는 것을 방지할 수 있다.
다만, 본 발명에 따른 입자 및 용매의 구성이 상기 열거한 것에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위 내에서 적절히 변경될 수 있음을 밝혀 둔다.
다음으로, 본 발명에 따른 자기 가변 물질에 포함되는 입자 및 용매가 캡슐화 또는 구획화되는 구성에 대하여 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 입자는 용매 내에서 분산된 상태로 광투과성 물질로 이루어진 복수의 캡슐로 캡슐화될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 입자 및 용매를 캡슐화함으로써 서로 다른 캡슐 간의 혼입 등의 직접적인 간섭이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 이에 따라 자기 가변 물질에 포함되는 입자를 각 캡슐마다 독립적으로 제어할 수 있으며, 그 결과 보다 다양한 패턴의 광 투과 조절이 가능해지고, 광 투과도 제어 특성이 보다 우수해지도록 할 수 있다.
예를 들면, 본 발명의 일 실시예에 따른 캡슐을 구성하는 물질에는 젤라틴, 아카시아, 멜라민, 우레아, 프로틴, 폴리사카라이드 등이 사용될 수 있고, 캡슐을 고정시키기 위한 물질(즉, 바인더)이 사용될 수 있다. 다만, 본 발명에 따른 캡슐의 구성이 반드시 상기 열거한 예에 한정되는 것은 아니며, 광투과성이고 물리적으로 강하고 딱딱하지 않고 탄성을 가지고 다공성이지 않고 외부의 열과 압력에 강한 재료라면 어느 물질이든지 본 발명에 따른 캡슐의 재료로서 사용될 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 입자는 용매 내에서 분산된 상태로 구획화될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 격벽에 의하여 나누어진 서로 다른 셀 사이에 혼입 등의 직접적인 간섭이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 이에 따라 후술할 자기 가변 물질 포함부에 포함되는 입자를 각 캡슐마다 독립적으로 제어할 수 있게 된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 자기 가변 물질(10)로부터 반사되는 광을 파장을 조절하는 원리를 예시적으로 나타내는 도면이다,
본 발명의 일 실시예에 따르면, 자성을 갖고 표면에 전하를 갖는 복수의 입자(11)에 자기장이 인가되는 경우, 각 입자(11)가 갖는 자성으로 인하여 입자(11)에는 소정의 방향의 자기적 인력이 작용하게 되고 이에 따라 한 쪽으로 치우쳐진 입자(11) 사이의 거리가 좁아지게 됨과 동시에, 입자(11) 사이에는 쿨롱의 법칙에 의한 전기적 척력이 작용하거나(입자가 동일한 표면 전하를 갖는 경우) 입체장애효과에 의한 물리적 척력이 작용하게 된다(입자의 표면에 부착된 검출 기능기로 인하여 입자의 유체역학적 크기가 큰 경우). 따라서, 자기장으로 인한 인력과 전하로 인한 입자 사이의 척력의 상대적인 세기에 따라 입자(11)들의 간격이 결정될 수 있으며, 이에 따라 소정의 간격을 두고 배열된 입자(11)들은 광결정의 기능을 할 수 있게 된다. 즉, Bragg 법칙에 의하면 입자(11)들로부터 반사되는 광의 파장은 입자(11)들의 간격에 의해 결정되기 때문에, 입자(11)들의 간격을 제어함에 따라 입자(11)들로부터 반사되는 광의 파장이 조절될 수 있는 것이다.
여기서, 반사되는 광의 파장의 패턴은 자기장의 세기 및 방향, 입자의 크기 및 질량, 입자 및 용매의 굴절률, 입자의 자화값, 입자의 전하량, 용매 내의 분산된 입자의 농도 등의 요인에 의하여 다양하게 나타날 수 있다.
도 2를 참조하면, 자기장이 인가되지 않는 경우에 캡슐(13) 내의 입자(11)는 불규칙하게 배열되어 있을 수 있으며, 이러한 경우에는 입자(11)로부터 별다른 색이 표출되지 않게 된다. 다음으로, 소정의 자기장이 인가되면, 자기장으로 인한 인력과 전하로 인한 입자(11) 사이의 척력이 평형을 이루면서 입자(11)는 소정의 간격을 두고 규칙적으로 배열될 수 있으며, 이에 따라 간격이 제어된 복수의 입자(11)로부터 특정 파장의 광을 반사될 수 있게 된다. 또한, 입자(11)에 인가되는 자기장의 세기가 커지면 자기장으로 인한 인력도 커지기 때문에 입자(11)의 간격이 더 좁아지게 되고, 이에 따라 입자(11)로부터 반사되는 광의 파장은 더 짧아지게 된다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 입자(11)에 인가되는 자기장의 세기를 조절함으로써 입자(11)로부터 반사되는 광의 파장을 조절할 수 있게 된다. 자기장의 세기가 더 커짐에 따라 입자로부터 반사되는 광의 파장이 가시광선 대역을 넘어 자외선 대역에 해당하게 되면 입자가 가시광선을 반사하지 않고 투과시키게 되므로 이러한 경우에는 광 투과도가 증가할 수도 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 입자(11)와 용매(12)로 구성되는 자기 가변 물질은 광 투과성 물질로 구성되는 캡슐(13)에 의하여 캡슐화될 수도 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 용매(12)는 상변화 용매(상변화제) 또는 경화성 용매(경화제)를 포함할 수 있다. 여기서, 상변화 용매 또는 경화성 용매는 열 에너지, 광 에너지 등의 에너지를 가감(加減)함에라 가역적으로 혹은 비가역적으로 상변화 또는 경화되는 용매를 의미한다. 예를 들면, 상변화 용매 또는 경화성 용매는 온도가 상승함에 따라 고체 상태에서 액체 상태로 변화하는 상변화 물질, 자외선을 조사함에 따라 경화되는 자외선 경화성(UV curable) 물질을 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명의 상변화 용매는 온도 변화에 따라 하나의 상태에서 다른 상태로 변화하는 물리적 변화 과정을 수반하는 상변화 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 상변화 용매는 포화탄화수소기를 포함하는 파라핀(paraffin hydrocarbon)을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 상변화 용매는 에틸렌글리콜(EG), 디에틸렌글리콜(DEG), 폴리에틸렌글리콜(PEG), 폴리에틸렌(PE) 등의 물질을 이용하여 안정화시킨 파라핀을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 상변화 용매는 용해성을 높이기 위해 카르복실기(-COOH), 아민기(-NHX), 술폰기(-SH) 등으로 치환되어 친수성으로 개질된 파라핀 화합물을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 상변화 용매는 수화염 화합물에 의하여 가공된 화합물을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 상변화 용매는 분자량 1000 이상의 고점성의 에틸렌 화합물 혹은 에틸렌 그룹을 포함하는 물질로서 저온에서는 고분자 물질로서의 고점성을 띠지만 고온(섭씨 40도 이상)에서는 상대적으로 저점성을 띠며 온도가 높아짐에 따라 특정 용질에 대한 용해도가 증가하는 물질을 포함할 수도 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명의 경화성 용매는 자외선, 가시광선 등의 광을 조사하거나 온도를 변화시킴에 따라 화학적 변화 과정을 수반하는 경화성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 경화성 용매는 탄소 이중 결합을 포함하는 아크릴레이트 접착제(Acrylate adhesive), 아크릴레이트 모노머(Acrylate monomer), 아크릴레이트 모노머 라디칼(Acrylate monomer radical) 등을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 경화성 용매는 에테르 결합을 포함하는 에폭시 레진(Epoxy resin)을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 경화성 용매는 우레탄 결합을 포함하는 폴리우레탄 접착제(Polyurethane adhesive), 우레탄 모노머(Urethane monomer) 등을 포함할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 다양한 세기의 자기장이 인가될 때 나타나는 자기 가변 물질의 컬러 변화를 촬영한 결과를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 인가되는 자기장의 세기를 조절함에 따라 입자로부터 반사되는 광은 적색에서 초록색, 그리고 보라색까지 가시광선 파장대의 모든 영역에서 조절될 수 있음을 확인할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 자기장의 세기에 따라 자기 가변 물질로부터 반사되는 광의 파장을 측정한 그래프로서, 인가되는 자기장의 세기가 증가함에 따라 파장이 긴 붉은색 계열의 광에서 점차 파장이 짧은 푸른색 계열의 광으로 이동하게 됨을 확인할 수 있다.
도 5의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 가변 물질을 구성하는 자성 입자의 SEM 사진을 나타내는 도면이다. 도 5에서, 입자로서 50m ~ 300nm 사이의 초상자성체 Fe3O4 입자가 사용되었다.
도 5의 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 가변 물질을 광 투과성 물질로 이루어진 캡슐로 캡슐화 한 후, 자기장을 인가하여 초록색 계열의 광이 반사되도록 한 것을 촬영한 도면이다. 도 5의 (b)를 참조하면, 캡슐 내의 입자가 자기장에 따라 특정 간격을 두고 규칙적으로 배열되고 이에 따라 특정 파장 범위인 초록색 계열의 광이 주로 반사되고 있음을 확인할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 자기 가변 물질의 상부에 나비 모양의 패턴을 형성하고, 자기 가변 물질의 하부에 서로 다른 세기의 자기장을 발생시키는 자극을 줄무늬 모양으로 교대로 형성시킨 자석을 위치시킨 후, 자석을 회전시킴에 따라 자기 가변 물질의 색상 및 패턴이 변화되는 것을 관찰한 사진을 나타내는 도면이다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 자기 가변 물질은 자기 영동 특성을 갖는 입자를 포함할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 가변 물질에 자기장이 인가되면, 자성을 갖는 입자가 자기장의 방향과 같은 방향 혹은 반대 방향으로 이동할 수 있고 이에 따라 입자가 갖는 고유의 색 또는 용매가 갖는 고유의 색이 표시될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 자기 가변 물질은 자기장이 인가됨에 따라 광 투과도가 변화될 수 있는 물질을 포함할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 자기 가변 물질의 광 투과도가 변화되는 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 가변 물질 포함부는 자성을 갖는 복수의 입자(11), 용매(12) 및 캡슐(13)을 포함할 수 있고, 캡슐(13) 내에는 자성을 갖는 복수의 입자(11)가 용매(12)에 분산된 채로 포함될 수 있다.
먼저, 도 7의 (a)를 참조하면, 자기 가변 물질 포함부에 자기장이 인가되지 않는 경우에, 자성을 갖는 복수의 입자(11)는 캡슐(13) 내에서 불규칙하게 분산되어 있을 수 있으며, 이러한 경우 자기 가변 물질에 대하여 입사되는 광의 투과도는 특별히 제어되지 않는 상태가 된다. 즉, 자기 가변 물질에 입사되는 광은 불규칙하게 분산되어 있는 복수의 입자(11)에 의하여 산란 또는 반사되게 되며, 이에 따라 광 투과도가 상대적으로 낮아지게 된다.
다음으로 도 7의 (b)를 참조하면, 자기 가변 물질에 대하여 자기장이 인가되는 경우에, 캡슐(13) 내의 자성을 갖는 복수의 입자(11)는 자기장의 방향과 평행한 방향으로 정렬될 수 있으며, 이에 따라 자기 가변 물질 포함부에 입사되는 광의 투과도가 제어될 수 있게 된다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따라 자기 가변 물질에 대하여 자기장이 인가되는 경우에, 원래부터 자성을 가지고 있거나 자기장에 의하여 자화되는 복수의 입자(11)의 S극으로부터 N극으로의 방향이 자기장의 방향과 같아지도록 복수의 입자(11) 각각이 회전하거나 이동할 수 있다. 이렇게 회전하거나 이동된 각각의 입자(11)의 N극 및 S극은 주변의 입자(11)의 S극 및 N극과 각각 가까워지기 때문에 복수의 입자들(11) 사이에 자기적 인력 혹은 척력이 발생하게 되며, 이에 따라 복수의 입자(11)가 자기장의 방향과 평행한 방향으로 규칙적으로 정렬될 수 있다. 즉, 복수의 입자(11)가 상하 방향으로 인가되는 자기장의 방향과 평행한 방향으로 규칙적으로 정렬될 수 있으며, 이러한 경우 자기 가변 물질에 대하여 입사되는 광이 복수의 입자(11)에 의하여 산란 또는 반사되는 정도가 낮아지게 되며, 이에 따라 광 투과도가 상대적으로 높아지게 된다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 광결정 표시 장치의 기본 구성을 나타내는 도면이다. 이하의 실시예들에 따른 광결정 표시 장치는, 위변조 방지용으로 사용되는, 태그, 카드, 필름 및 스티커와 같은 형태로 제조되는 것을 상정하여 설명하지만, 반드시 이 형태로 제한되지 않음을 밝혀둔다. 상기 형태를 고려하여, 본 발명의 실시예에 따른 광결정 표시 장치의 두께는 1㎛ 에서 수 cm 일 수 있다.
도 8의 (a)를 참조하면, 본 발명의 광결정 표시 장치는, 표시 영역(100)을 포함하고, 표시 영역(100)은 상부 기재(200) 및 하부 기재(300) 사이에 개재될 수 있다. 표시 영역(100)은 외부의 자기장의 변화에 의해 실질적으로 색변화가 표시되는 부분으로서, 외부의 자기장의 변화에 따라 이동하여 서로 간의 간격이 변화되는 복수의 자성 입자(11)가 분산된 용매(12)를 광투과성 물질로 캡슐화 한 캡슐(13)을 포함할 수 있다. 그리고, 본 발명은 캡슐(13) 내에 입사되는 광을 흡수할 수 있는 복수의 광흡수 입자(20)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 광흡수 입자(20)는 자성 입자(11)와 동일하게, 용매(12) 내에 분산될 수 있다.
또는, 도 8의 (b)를 참조하면, 본 발명의 광결정 표시 장치는, 표시 영역(100)을 포함하고, 표시 영역(100)은 상부 기재(200) 및 하부 기재(300) 사이에 개재될 수 있다. 표시 영역(100)은 외부의 자기장의 변화에 의해 실질적으로 색변화가 표시되는 부분으로서, 외부의 자기장의 변화에 따라 이동하여 서로 간의 간격이 변화되는 복수의 자성 입자(11)가 분산된 용매(12)가 복수개의 격벽 구조(15) 사이에 충진되는 형태를 가질 수도 있다. 그리고, 본 발명은 격벽 구조(15) 사이에 충진된 용매(12) 내에 입사되는 광을 흡수할 수 있는 복수의 광흡수 입자(20)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 광흡수 입자(20)는 자성 입자(11)와 동일하게, 용매(12) 내에 분산될 수 있다.
표시 영역(100) 내에서는, 자성 입자(11)에 의해 상부 기재(200) 측으로 반사되는 광, 자성 입자(11)를 투과하여 하부 기재(300)의 상부면에서 반사되는 광 등이 혼재될 수 있다. 이러한 광들이 서로 중첩되거나, 간섭되는 등으로 변화하게 되면, 표시 영역(100)에서 원래 나타내고자 하는 광을 나타내지 못하는 문제점이 발생한다. 따라서, 광흡수 입자(20)는 표시 영역(100) 내에서, 자성 입자(11)에 의해 반사되거나 투과되어, 광흡수 입자(20)로 입사하는 광을 흡수할 수 있는 역할을 한다. 광흡수 입자(20)는 광을 흡수하기 용이하도록 검은 색을 띄는 것이 바람직하나, 광을 흡수할 수 있는 역할을 수행하는 범위 내에서는 일부 다른 색을 채용할 수 있다.
광흡수 입자(20)는, 예를 들면, 카본블랙, 아닐린블랙, 산화철 블랙, 산화티탄, 크롬 등과 같은 흑색계 안료, 유기 안료가 혼합하여 흑색화된 혼합 유기 안료 조성물이 사용될 수 있다. 그리고, Black 염료가 혼합되어 구성된 고분자 조성물로서, C.I. Food Black 1, C.I. Food Black 2 등과 같은 푸드 블랙계 염료, C.I. Direct Black 9, C.I. Direct Black 17, C.I. Direct Black 38, C.I. Direct Black 51, C.I. Direct Black 60, C.I. Direct Black 102, C.I. Direct Black 107, C.I. Direct Black 122, C.I. Direct Black 142, C.I. Direct Black 154, C.I. Direct Black 168 등과 같은 나프톨 블랙 직접 아조 염료, C.I. Acid Black 2, C.I. Acid Black 31, C.I. Acid Black 52, C.I. Acid Black 140, C.I. Acid Black 187 등과 같은 산성 아조 염료를 사용될 수 있다. 한편 상기 조성물은 조성물은 PS(polystyrene), PE(polyethylene), PP(polypropylene), PVC(polyvinyl chloride), PET(polyethylen terephthalate) 등의 고분자 물질과 조합으로 광흡수 입자(20)를 구성할 수도 있다.
위와 같이, 본 발명은 광흡수 입자(20)가 표시 영역(100) 내에 포함됨에 따라, 자성 입자(11)에 의해 표시 영역(100)에서 원래 나타내고자 하는 광을 제외한 나머지 광들을 광흡수 입자(20)가 흡수할 수 있으므로, 표시 영역(100)에서의 컬러, 시인성 등이 월등히 향상된 광을 나타낼 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 표시 영역(100) 하부에 블랙 시트(5)[도 1 참조]를 포함시키는 것보다, 표시 영역(100) 내에서 광흡수 입자(20)가 곧바로 입사되는 광을 흡수할 수 있으므로, 광결정 표시 장치 내부의 각 구성 요소의 격면 반사에 의한 간섭, 왜곡을 원천적으로 막는 것이 가능한 이점이 있다. 격면 반사는 광의 굴절률이 다른 물질 사이에서 경계면을 광이 통과할 때에 생기는 반사인 프레넬 반사(Fresnel reflection)를 포함하는 의미로 이해되어야 한다.
또한, 본 발명은 블랙 시트(5)[도 1 참조]와 블랙 시트(5)의 점착층 등을 추가로 개재할 필요가 없으므로, 제조 비용이 감소하며, 광결정 표시 장치 전체의 두께를 감소시킬 수 있는 이점이 있다.
도 9 내지 도 12는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 광결정 표시 장치를 나타내는 도면이다. 이하에서는, 도 8의 (a)에 도시된, 자성 입자(11)와 광흡수 입자(20)가 분산된 용매(12)를 캡슐화한 구성을 자기 가변 물질(50)로 상정하여 설명한다.
도 9를 참조하면, 자성 입자(11)와 광흡수 입자(20)는 동일한 극성의 전하를 가질 수 있다. 도 9에는 자성 입자(11)와 광흡수 입자(20)가 양전하를 가지는 것이 도시되어 있지만, 음전하를 가지는 것도 물론 가능하다.
자성 입자(11)와 광흡수 입자(20)가 동일한 극성의 전하를 가짐에 따라, 자성 입자(11)와 광흡수 입자(20)가 상호 척력에 의해 소정 간격을 유지할 수 있으며, 두 입자(11, 20)가 서로 응집되지 않을 수 있다.
그리고, 자성 입자(11)로부터 반사되는 광은 상부 기재(200)를 통해 외부로 나타나게 하고, 자성 입자(11)를 투과하는 광은 광흡수 입자(20)에 의해 용이하게 흡수되도록 하기 위해, 캡슐(13) 내[또는, 표시 영역(100) 내]에서 자성 입자(11)는 상부에 배치되고, 광흡수 입자(20)는 하부에 배치되는 것이 바람직하다.
이를 위해, 광흡수 입자(20)의 비중은 자성 입자(11)의 비중보다 큰 것이 바람직하며, 광흡수 입자(20)의 비중은 용매(12)의 비중보다도 큰 것이 더욱 바람직하다.
도 10을 참조하면, 자성 입자(11)는 외부의 자기장 인가에 따라 이동하여 서로 간의 간격이 변화될 수 있지만, 광흡수 입자(20)는 외부의 자기장에 인가에 반응하지 않는 물질인 것이 바람직하다. 또한, 자성 입자(11)는 전하를 가지고, 광흡수 입자(20)는 전하를 가지지 않는 중성 입자로 구성함에 따라, 외부의 자기장 인가에 따라 자성 입자(11)만이 반응하여 이동하게 하는 것이 바람직하다.
또한, 자성 입자(11)와 광흡수 입자(20)는 상호간에 이동이 용이하도록, 입자의 크기가 상이할 수 있다. 자성 입자(11)와 광흡수 입자(20) 중 크기가 큰 입자 사이로 크기가 작은 입자가 이동할 수 있다.
도 11을 참조하면, 크기가 큰 광흡수 입자(20)의 하부로 일부의 자성 입자(11)가 이동함에 따라, 상부에서 일정 간격을 이루며 배치된 자성 입자(11)에 의해서만 광이 반사되어 색이 표시될 수 있다. 반대의 경우로, 광흡수 입자(20)가 용매(12) 내에서 일정 간격을 이루며 배치되고, 광흡수 입자(20)의 일부가 이동하여 일부의 자성 입자(11)를 가리게 됨에 따라, 광흡수 입자(20)의 상부에 배치된 자성 입자(11)에 의해서만 광이 반사되어 색이 표시될 수도 있다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 광결정 표시 장치는 표시 영역(100) 내에 경화제(30)[도 13 참조]를 더 포함할 수 있다. 도 12의 도면부호 31은 경화된 후의 경화제를 나타낸다. 경화제(30)는 자외선, 가시광선 등의 광 에너지 또는 열 에너지에 의해 경화될 수 있다.
경화제(30)의 비중은 자성 입자(11) 또는 용매(12)의 비중보다 큰 것이 바람직하다. 따라서, 경화제(30)는 캡슐(13)[또는, 표시 영역(100)] 내에서 하부에 배치될 수 있고, 더욱 바람직하게는 자성 입자(11) 또는 용매(12)보다 비중이 큰 광흡수 입자(20)와 동일한 영역을 점유하며 캡슐(13) 내에서 하부에 배치될 수 있다.
그리하여, 자기 가변 물질(51)은 하부에 위치하는 경화된 경화제(31) 내에서 광흡수 입자(20)의 위치가 고정되고, 상부에 위치하는 자성 입자(11)의 위치 배열에 따라 색이 표시될 수 있다.
자성 입자(11)와 광흡수 입자(20)는 동일한 극성의 전하를 가질 수 있다. 이에 따라, 자성 입자(11)와 광흡수 입자(20)가 척력에 의해 상호간에 소정 간격을 유지할 수 있고, 두 입자(11, 20)가 서로 응집되지 않고 침전되지 않을 수 있으며, 광흡수 입자(20)가 자성 입자(11)와 떨어진 상태에서 경화된 경화제(31) 내에서 고정될 수 있다.
반대로, 자성 입자(11)와 광흡수 입자(20)는 반대 극성의 전하를 가질 수도 있다. 이에 따라, 외부에서 자기장이 인가되지 않는 경우에도, 인력에 따라 자성 입자(11)가 경화된 경화제(31) 내에서 고정된 광흡수 입자(20)에 부착될 수 있다. 또한, 외부에서 자기장이 인가되지 않는 경우에도, 인력에 따라 자성 입자(11)가 광흡수 입자(20)에 부착됨에 따라서 자성 입자(11)의 침전을 막을 수도 있다.
나아가, 인력에 따라 자성 입자(11)와 광흡수 입자(20)에 부착되는 힘과 외부에서 가하는 자기장의 세기에 따라 자성 입자(11)를 개별 제어할 수도 있다. 이를테면, 자성 입자(11)와 광흡수 입자(20)의 인력보다 약한 자기장이 인가된 경우, 경화제(31) 내에서 고정된 광흡수 입자(20)와 가까이에 있는 자성 입자(11)들은 광흡수 입자(20)와의 인력에 따라 부착된 상태를 유지할 수 있고, 이 상태의 자성 입자(11)들의 간격에 따른 색이 표시될 수 있다. 반대로, 자성 입자(11)와 광흡수 입자(20)의 인력보다 강한 자기장이 인가된 경우, 광흡수 입자(20)와 가까이에 있는 자성 입자(11)들도 광흡수 입자(20) 분리되어 상부로 이동할 수 있기 때문에, 상부에 배치된 자성 입자(11)들의 간격에 따른 색이 표시될 수도 있다. 이처럼 자성 입자(11)와 광흡수 입자(20)의 인력이, 자성 입자(11)가 이동하기 위한 자성의 문턱값과 유사하게 작용할 수 있다.
도 13은 도 12의 광결정 표시 장치를 제조하는 과정을 나타내는 도면이다.
먼저, 도 13의 (a)를 참조하면, 표시 영역(100)[또는, 자기 가변 물질(50)] 내에 자성 입자(11)와 광흡수 입자(20)가 분산된 용매(12)에 경화제(30)를 혼합한다.
이어서, 도 13의 (b)를 참조하면, 광흡수 입자(20) 또는 경화제(30)의 비중이 자성 입자(11) 또는 용매(12)보다 크므로, 표시 영역(100)[또는, 자기 가변 물질(50)] 내에서 자성 입자(11)와 용매(12)는 상부에 위치하게 되고, 광흡수 입자(20)와 경화제(30)는 하부에 위치하게 된다. 다시 말해, 자성 입자(11)와 용매(12), 광흡수 입자(20)와 경화제(30)는 혼합되지 않도록 분리될 수 있다.
이어서, 도 13의 (c)를 참조하면, 경화제(30)에 광 에너지(E) 또는 열 에너지(E)를 가함에 따라 경화제(30)를 경화(31)시킬 수 있다. 자외선과 같은 광 에너지(E)는 특정 부분에만 가할 수 있기 때문에, 하부에 위치한 경화제(30)에만 광 에너지(E)를 조사하여, 경화제(30)를 경화(31)시킴에 따라 광흡수 입자(20)를 고정할 수 있다. 또는, 열 에너지(E)를 하부에서 가하여 하부에 위치한 경화제(30)를 경화(31)시켜 광흡수 입자(20)를 고정할 수 있다.
또한, 자성 입자(11)와 광흡수 입자(20)가 혼합되지 않고, 보다 엄격하게 위치가 분리될 수 있도록, 상부에서 자기장(B)을 인가할 수 있는 자석 등의 자기장 발생부(400)를 접근시켜 자성 입자(11)를 상부측으로 이동시킨 상태에서, 하부에 위치한 경화제(30)를 경화(31)시켜 광흡수 입자(20)를 고정할 수 있다.
도 14는 본 발명의 광결정 표시 장치를 임의의 상대물(500)에 코팅하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 14에서의 자기 가변 물질(50')은 상부 기재(200), 하부 기재(300) 등의 커버층이 없이도 개별적으로 취급할 수 있도록, 자성 입자(11), 용매(12), 광결정 입자(20) 및 경화제(30)를 하드쉘(hard shell)로 봉한 캡슐(13') 형태를 가지는 것을 상정하여 설명한다.
임의의 상대물(500)은 자기 가변 물질(50')이 부착되는 종이, 카드, 술, 화장품 등의 위변조 방지를 위한 제품일 수 있으며, 사용자는 임의의 상대물(500)의 전면 또는 후면에서 자기장을 인가함에 따라 자기 가변 물질(50')의 색변화를 확인하여 진위 여부를 육안으로 확인할 수 있다.
도 14의 (a)를 참조하면, 먼저, 하드쉘을 가지는 캡슐(13') 형태의 자기 가변 물질(50')을 준비하고, 자기 가변 물질(50')을 상대물(500)의 일부분에 부착할 수 있다. 이때, 자기 가변 물질(50') 내의 광흡수 입자(20) 또는 경화제(30)의 비중은 자성 입자(11) 또는 용매(12)보다 크기 때문에, 자기 가변 물질(50') 내에서 자성 입자(11)와 용매(12)는 상부에 위치할 수 있고, 광흡수 입자(20)와 경화제(30)는 하부에 위치할 수 있다.
이어서, 도 14의 (b)를 참조하면, 외부에서 광 에너지(E) 또는 열 에너지(E)를 인가하여 자기 가변 물질(50') 내의 경화제(30)를 경화(31)시킬 수 있다. 이때, 도 13의 (c)에서 설명한 바와 같이, 자기장 발생부(400)를 이용하여 외부에서 자기장(B)을 인가함으로써, 용매(12) 내에서 복수의 자성 입자(11)를 상부측으로 이동시키면, 복수의 자성 입자(11)와 복수의 광흡수 입자(20)가 혼합되지 않은, 보다 엄격하게 분리된 상태에서 경화제(30)를 경화(31)시킬 수 있다.
위와 같이, 본 발명은 자기 가변 물질(50')을 평면이 아닌 형태를 가지는 상대물(500)에 코팅하여, 컬러, 시인성 등이 향상된 광결정 표시 장치를 제공할 수 있는 이점이 있다.
한편, 본 발명의 광결정 표시 장치에서, 외부에서 인가하는 자기장의 방향, 세기 등을 조절하여, 자성 입자(11)들이 배열하는 위치를 제어함에 따라, 명암비를 제어할 수도 있다.
다시, 도 11을 참조하면, 자성 입자(11)와 광흡수 입자(20)의 입자 크기가 상이한 경우에, 자성 입자(11)와 광흡수 입자(20) 중 크기가 큰 입자 사이로 크기가 작은 입자가 이동할 수 있는 성질을 이용하여 명암비를 제어할 수 있다. 즉, 상부에서 약한 자기장을 인가하는 경우라면, 자성 입자(11)들의 전부가 광흡수 입자(20)의 상부에 위치한 상태로 배열하므로, 자성 입자(11)들이 광흡수 입자(20)에 가려지지 않아 가장 밝은 색을 나타낼 수 있다. 하지만, 상부에서 강한 자기장을 인가하면 자성 입자(11)들이 조금 더 하부로 위치한 상태에서 배열할 것이고, 광흡수 입자(20)의 일부가 자성 입자(11)들의 중간에 개재됨에 따라 자성 입자(11)의 일부를 가리게 되어 보다 어두운 색을 나타낼 수 있다. 이 외에도, 자성 입자(11)와 광흡수 입자(20)의 용매(12) 내에서의 혼합비, 비중의 차이 등을 조절함에 따라 명암비를 제어할 수도 있을 것이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광결정 표시 장치를 나타내는 도면이다.
도 15의 광결정 표시 장치가 포함하는 자기 가변 물질(52)은 외부의 자기장의 변화에 따라 이동하여 서로 간의 간격이 변화될 수 있는 복수의 자성 입자(11)가 분산된 용매(12)를 광투과성 물질로 캡슐화한 복수의 캡슐(13)을 포함할 수 있다. 그리고, 캡슐(13)의 적어도 일부 표면에는 입사되는 광을 흡수할 수 있는 광흡수 물질(40)이 코팅될 수 있다.
광흡수 물질(40)은 광흡수 입자(20)와 동일한 물질을 사용할 수 있다. 또한, 광흡수 물질(40)은 광을 흡수하기 용이하도록 검은 색을 띄는 것이 바람직하나, 광을 흡수할 수 있는 역할을 수행하는 범위 내에서는 일부 다른 색을 채용할 수 있다. 그리고, 광흡수하는 면적을 늘릴 수 있도록, 광흡수 물질(40)은 적어도 캡슐(13)의 하부면에는 전부 코팅되는 것이 바람직하며, 캡슐(13)의 양측면에까지 코팅되는 것이 더욱 바람직하다.
도 16은 도 15의 광결정 표시 장치를 제조하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 16의 (a)를 참조하면, 복수의 자성 입자(11)가 분산된 용매(12)를 광투과성 물질로 캡슐화한 캡슐(13)을 준비하고, 캡슐(13)을 표시부 기재(600)에 부착할 수 있다. 표시부 기재(600)는 자기 가변 물질(52)의 색변화를 확인할 수 있는 부분으로서, 상부 기재의 역할을 할 수 있다.
이어서, 도 16의 (b)를 참조하면, 표시부 기재(600)와 접촉하는 캡슐(13)의 표면을 제외한, 나머지 표면의 적어도 일부에 입사되는 광을 흡수할 수 있는 광흡수 물질(40)을 코팅할 수 있다. 코팅은 공지의 코팅 방법을 제한없이 사용할 수 있다.
도 17은 본 발명의 다른 실시에에 따른 광결정 표시 장치를 임의의 상대물(500)에 코팅하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 17의 (a)를 참조하면, 먼저, 하드쉘을 가지는 캡슐(13') 형태의 자기 가변 물질(10')[도 1 참조]을 준비하고, 임의의 상대물(500)의 적어도 일부에 입사되는 광을 흡수할수 있는 광흡수 물질(40)을 코팅할 수 있다.
이어서, 도 17의 (b)를 참조하면, 자기 가변 물질(10')을 광흡수 물질(40)이 코팅된 상대물(500)의 일부분 상에 부착할 수 있다.
도 16과 도 17에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 광흡수 물질(40)을 캡슐(13)의 일부 표면에 코팅하거나, 상대물(500)에 코팅하는 간단한 공정을 이용할 수 있으므로, 블랙 시트(5)[도 1 참조]와 블랙 시트(5)의 점착층 등을 추가로 개재할 필요가 없어, 제조 비용을 감소시킬 수 있고, 광결정 표시 장치 전체의 두께를 감소시킬 수 있는 이점이 있다.
한편, 본 발명에 따른 광결정 표시 장치는 홀로그램, RFID(Radio Frequency IDentification) 및 생체 정보 인식 중 적어도 하나를 이용하는 추가적인 위변조 방지 수단을 더 포함할 수 있으며, 이로써 대상물에 대한 위변조 방지의 효과를 더 높일 수 있게 된다.
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.
10, 50, 51, 52: 자기 가변 물질
11: 자성 입자
12: 용매
13: 캡슐
20: 광흡수 입자
30: 경화제
40: 광흡수 물질
100: 표시 영역
200: 상부 기재
300: 하부 기재
400: 자기장 발생부
500: 임의의 상대물
600: 표시부 기재
B: 자기장
E: 광 에너지 또는 열 에너지
11: 자성 입자
12: 용매
13: 캡슐
20: 광흡수 입자
30: 경화제
40: 광흡수 물질
100: 표시 영역
200: 상부 기재
300: 하부 기재
400: 자기장 발생부
500: 임의의 상대물
600: 표시부 기재
B: 자기장
E: 광 에너지 또는 열 에너지
Claims (26)
- 표시 영역을 포함하는 광결정 표시 장치로서,
상기 표시 영역은, 외부의 자기장의 변화에 따라 이동하여 서로 간의 간격이 변화되는 복수의 자성 입자, 입사되는 광을 흡수할 수 있는 복수의 광흡수 입자 및 상기 복수의 자성 입자와 상기 복수의 광흡수 입자가 분산된 용매를 포함하는 것을 특징으로 하는 광결정 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 표시 영역은, 상기 용매를 광투과성 물질로 캡슐화 한 캡슐을 포함하는 것을 특징으로 하는 광결정 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 표시 영역은, 격벽 구조를 형성하고, 상기 격벽 구조 사이에 상기 용매가 충진된 것을 특징으로 하는 광결정 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 광흡수 입자는 상기 외부의 자기장에 반응하지 않는 것을 특징으로 하는 광결정 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 복수의 자성 입자는 전하를 가지고, 상기 복수의 광흡수 입자는 전하를 가지지 않는 것을 특징으로 하는 광결정 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 자성 입자와 상기 광흡수 입자는 크기가 상이하고, 상기 자성 입자와 상기 광흡수 입자 중 크기가 큰 입자 사이로 크기가 작은 입자가 이동하는 것을 특징으로 하는 광결정 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 자성 입자와 상기 광흡수 입자는 동일한 극성의 전하를 가지는 것을 특징으로 하는 광결정 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 표시 영역 내에서, 상기 복수의 자성 입자는 상부에 배치되고, 상기 복수의 광흡수 입자는 하부에 배치되는 것을 특징으로 하는 광결정 표시 장치. - 제8항에 있어서,
상기 광흡수 입자의 비중은 상기 자성 입자의 비중보다 큰 것을 특징으로 하는 광결정 표시 장치. - 제9항에 있어서,
상기 표시 영역 내에 경화제를 더 포함하고,
상기 경화제의 비중은 상기 자성 입자 또는 상기 용매의 비중보다 큰 것을 특징으로 하는 광결정 표시 장치. - 제10항에 있어서,
외부에서 인가된 광 에너지 또는 열 에너지에 의해 상기 경화제가 경화된 것을 특징으로 하는 광결정 표시 장치. - 제11항에 있어서,
상기 자성 입자와 상기 광흡수 입자는 반대 극성의 전하를 가지는 것을 특징으로 하는 광결정 표시 장치. - 외부의 자기장의 변화에 따라 이동하여 서로 간의 간격이 변화되는 복수의 자성 입자와 입사되는 광을 흡수할 수 있는 복수의 광흡수 입자가 분산된 용매에 경화제를 혼합하여, 표시 영역 내에 포함시킨 것을 특징으로 하는 광결정 표시 장치의 제조 방법.
- 제13항에 있어서,
상기 표시 영역은, 상기 용매를 광투과성 물질로 캡슐화 한 캡슐을 포함한 것을 특징으로 하는 광결정 표시 장치의 제조 방법. - 제13항에 있어서,
상기 표시 영역은, 격벽 구조를 형성하고, 상기 격벽 구조 사이에 상기 용매를 충진한 것을 특징으로 하는 광결정 표시 장치의 제조 방법. - 제13항에 있어서,
상기 광흡수 입자 또는 상기 경화제의 비중은 상기 자성 입자 또는 상기 용매의 비중보다 큰 것을 특징으로 하는 광결정 표시 장치의 제조 방법. - 제16항에 있어서,
외부에서 광 에너지 또는 열 에너지를 인가하여 상기 경화제를 경화시키는 것을 특징으로 하는 광결정 표시 장치의 제조 방법. - 제16항에 있어서,
외부에서 자기장을 인가하여 상기 용매 내에서 상기 복수의 자성 입자와 상기 복수의 광흡수 입자가 혼합되지 않도록 분리한 후, 외부에서 광 에너지 또는 열 에너지를 인가하여 상기 경화제를 경화시키는 것을 특징으로 하는 광결정 표시 장치의 제조 방법. - 제16항 또는 제17항에 있어서,
상기 자성 입자와 상기 광흡수 입자는 동일한 극성의 전하를 가지는 것을 특징으로 하는 광결정 표시 장치의 제조 방법. - 제16항 또는 제17항에 있어서,
상기 자성 입자와 상기 광흡수 입자는 반대 극성의 전하를 가지는 것을 특징으로 하는 광결정 표시 장치의 제조 방법. - (a) 외부의 자기장의 변화에 따라 이동하여 서로 간의 간격이 변화되는 복수의 자성 입자와 입사되는 광을 흡수할 수 있는 복수의 광흡수 입자가 분산된 용매에 경화제를 혼합하고, 광투과성 물질로 캡슐화한 캡슐 - 상기 광흡수 입자 또는 상기 경화제의 비중은 상기 자성 입자 또는 상기 용매의 비중보다 큼 - 을 준비하는 단계;
(b) 상기 캡슐을 임의의 상대물의 일부분에 부착하는 단계; 및
(c) 외부에서 광 에너지 또는 열 에너지를 인가하여 상기 경화제를 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광결정 표시 장치의 코팅 방법. - 제21항에 있어서,
상기 (b) 단계와 (c) 단계 사이에,
외부에서 자기장을 인가하여 상기 용매 내에서 상기 복수의 자성 입자와 상기 복수의 광흡수 입자가 혼합되지 않도록 분리하는 단계
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광결정 표시 장치의 코팅 방법. - 제1항 내지 제12항 중 어느 하나의 광결정 표시 장치에 인가하는 자기장의 방향, 세기 중 적어도 어느 하나를 조절하여 상기 자성 입자의 위치를 제어함에 따라 광결정 표시 장치의 명암비를 제어하는 것을 특징으로 하는 광결정 표시 장치의 제어 방법.
- 외부의 자기장의 변화에 따라 이동하여 서로 간의 간격이 변화되는 복수의 자성 입자가 분산된 용매를 광투과성 물질로 캡슐화한 복수의 캡슐을 포함하고,
상기 캡슐의 적어도 일부 표면에는 입사되는 광을 흡수할 수 있는 광흡수 물질이 코팅된 것을 특징으로 하는 광결정 표시 장치. - (a) 외부의 자기장의 변화에 따라 이동하여 서로 간의 간격이 변화되는 복수의 자성 입자가 분산된 용매를 광투과성 물질로 캡슐화한 캡슐을 준비하는 단계;
(b) 상기 캡슐을 표시부 기재에 부착하는 단계; 및
(c) 상기 표시부 기재와 접촉하는 상기 캡슐의 표면을 제외한, 나머지 표면의 적어도 일부에 입사되는 광을 흡수할 수 있는 광흡수 물질을 코팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광결정 표시 장치의 제조 방법. - (a) 외부의 자기장의 변화에 따라 이동하여 서로 간의 간격이 변화되는 복수의 자성 입자가 분산된 용매를 광투과성 물질로 캡슐화한 캡슐을 준비하는 단계;
(b) 임의의 상대물의 적어도 일부에 입사되는 광을 흡수할 수 있는 광흡수 물질을 코팅하는 단계; 및
(c) 상기 캡슐을 상기 광흡수 물질이 코팅된 상기 상대물의 일부분 상에 부착하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 광결정 표시 장치의 제조 방법.
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