KR20170064917A - 컬러 나노 복합체를 포함하는 에멀전, 젤리형 볼 및 구체 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 컬러 나노 복합체를 포함하는 에멀전, 컬러 나노 복합체를 포함하는 젤리형 볼 및 상기 컬러 나노 복합체를 포함하는 구체에 관한 것으로, 상기 에멀전은 전기장 또는 자기장의 인가에 의해 재배열되는 컬러 나노 복합체를 포함하며, 상기 컬러 나노 복합체는 젤리형 볼 형태의 구체를 이루며, 상기 에멀전은 상기 젤리형 볼 형태의 구체가 분산되어 이루어지는 것을 특징으로 하며, 상기 구체는 경화성 고분자로 코팅된 젤리형 볼 형태의 구체를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 컬러 나노 복합체를 포함하는 에멀전, 젤리형 볼 및 상기 컬러 나노 복합체를 포함하는 구체에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 컬러 나노 복합체를 포함하는 젤리형 볼 형태의 구체가 분산되어 이루어진 에멀전 및 상기 젤리형 볼을 경화성 고분자로 코팅하여 이루어진 컬러 나노 복합체를 포함하는 구체에 관한 것이다.
1 nm에서 수백 nm 정도의 크기를 가지는 나노입자들은 양자 크기의 효과에 의해 마이크론 크기 이상의 입자가 가지고 있지 않는 독특한 특성을 가지고 있다. 또한, 벌크 상태와 동일한 특성을 가지고 있더라도 상대적으로 표면적이 대단히 넓기 때문에 우수한 발광 특성, 자기 특성, 촉매 특성 등을 나타낸다.
과거 수십 년 동안 다양한 나노입자들을 합성하기 위한 노력이 전개되어 왔다. 그 중에서도 자성 나노입자는 우수한 자기적 특성을 가지고 있을 뿐만 아니라, 입자의 크기가 대략 20nm 이하의 크기가 되면 개개의 나노입자들이 초상자성(superparamagnetics)을 가지게 되어 다양한 응용이 가능할 것으로 주목받고 있다.
즉, 초상자성 나노입자는 평상시에는 일반적인 자기적 특성도 보이지 않고 잘 분산되어 있다가 외부 자기장에 의해서 나노 입자들의 자기장 모멘트가 배열하여 동일 방향으로 자화되어 나노 입자 간의 간격이 조절될 수 있기 때문에 다양한 분야에 응용될 수 있는 이상적인 물질로 생각되고 있다.
일반적으로 자기적 특성이 우수하고 크기가 균일한 초상자성 나노입자들을 합성할 수 있는 방법들이 다양하게 연구되었는데, 대표적으로 유기 용매에서 금속 염이나 착화합물을 환원 열분해하는 방법이 초기에 알려져 있다(미국 특허공보 6,676,729호, 미국 특허공보 7,407,527호)
그러나 이러한 열분해 방법으로 합성된 초상자성 나노입자들은 표면에 긴 포화 탄화수소 사슬의 리간드에 의해 보호 또는 강하게 결합되어 있기 때문에, 응용을 위한 표면 처리가 어렵고 표면에 존재하는 유기 리간드들은 초상자성 특성 발현을 저해하며, 나노입자 입자가 수용액에 분산되는 것을 방해하여 생물학적 응용을 제한한다.
이를 극복하기 위한 방법으로, 유/무기 물질을 이용하여 개개의 나노입자들을 응집시키는 것이 아니라, 반이 진행됨에 따라 스스로 뭉쳐짐으로써 나노클러스터 콜로이드를 형성시키는 방법들이 제안되어 왔다(Angew. Chem. Int. Ed., 2005, 44, 2782.; J. Am. Chem. Soc., 2009, 131, 12900.)
또한, 나노클러스터 제조의 양산성을 증대시키고자 전구체 물질을 합성하기 위한 다양한 배합비에 대한 검토가 있어 왔다. 즉, 반응물의 양이나 반응물들 간의 비율, 반응 온도 및 시간에 따라 자성 나노클러스터의 크기를 조절하고, 이종 금속의 종류 및 첨가량에 따라 자기적 특성을 증가시키거나 초상자성, 상자성, 강자성, 반강자성 등으로 다양하게 변형될 수 있는 자성 나노클러스터 제조 방법을 개발되었다(대한민국 등록특허공보 10-1151147호).
이러한 나노입자를 디스플레이, 인쇄장치, 필름 등에 응용할 때 나노입자의 응집 등이 발생하므로 응용을 위하여 마이크로 캡슐로 제조하는 기술이 개발되고 있다(대한민국 공개특허공보 10-2015-0017796호, 10-2015-0020491호, 10-2015-0031197호, 대한민국 등록특허공보 10-1362479호).
이러한 마이크로 캡슐은 액체 및 고체 등의 물질을 미세한 캡슐 벽물질로 밀봉하여 제조하는 것으로 에멀전 중합법, 다중유화 중합법, 축합 중합법, 용매 추출 및 증발법, 현탁가교법, 코아세르베이션법, 압출법, 스프레이법 등의 다양한 방법에 의해 제조된다.
그러나 나노입자가 분산되어 있는 매체의 액상 마이크로캡슐은 제조 공정이 까다로와 제조법이 극히 제한적이며, 제조 및 세정 과정에서 과량의 극성 또는 비극성 용매를 사용해야 하고, 마이크로 캡슐 내에서 나노입자가 액상에 분산되어 있으므로 외부 전기장 또는 자기장의 인가에 의해 재배열되기 위해 많은 에너지가 필요하며, 외부 조건의 변화 및 제조 공정 조건의 미세한 변화에 따라 분산성이 악화되어 대량생산에 많은 문제가 있었다.
특히, 캡슐의 벽재를 구성하는 고분자 물질로 인하여 캡슐 자체의 탄성이 적고 단단하여 변형이 어려운 벽재를 가지는 입자로 제조하기 어려워 다양한 형태의 인쇄에 적용하는 데에는 한계가 있었다. 즉, 종래의 마이크로 캡슐은 인쇄를 위한 잉크로 사용할 경우, 캡슐이 파괴되어 인쇄성이 악화되며 보관성이 낮아 나노입자 등의 캡슐화를 지속하는 성능이 떨어지는 문제가 있었다.
또한, 캡슐의 강도를 향상시켜 인쇄성을 향상시킨 경우에도, 캡슐 내에 분포된 나노복합체 입자 간 거리가 일정하지 않아 재배열을 위한 에너지가 많이 소요되며, 색가변 효과가 충분하지 못한 문제가 있었다.
Angew. Chem. Int. Ed., 2005, 44, 2782.
J. Am. Chem. Soc., 2009, 131, 12900.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 전기장 또는 자기장의 인가에 의해 재배열되는 컬러 나노 복합체의 분산성을 향상시키고 재배열을 위한 이동거리가 짧아 매우 적은 전기력 또는 자기력에 의해 재배열이 가능하며, 상온에서 겔 상태를 유지하여 가압에 의해서도 컬러 나노 복합체가 재배열될 수 있는 컬러 나노 복합체를 포함하는 에멀전 및 상기 컬러 나노 복합체를 포함하는 구체를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 콜로이드 용액을 고체화시켜야 필름화 또는 인쇄가 가능했던 종래기술의 문제점을 개선하여 마이크로 캡슐과 같은 복잡한 단계를 거치지 않고도 공정을 단순화하여 간단한 공정으로도 컬러 나노 복합체의 분산액을 고체화 할 수 있는 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하고자 하는 본 발명의 컬러 나노 복합체를 포함하는 에멀전은 전기장 또는 자기장의 인가에 의해 재배열되는 컬러 나노 복합체를 포함하는 에멀전으로서, 상기 컬러 나노 복합체는 젤리형 볼 형태의 구체를 이루며, 상기 에멀전은 상기 젤리형 볼 형태의 구체가 분산되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 젤리형 볼은 전기장 또는 자기장의 인가에 의해 재배열되는 컬러 나노 복합체를 포함하며, 에멀전에 분산되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 컬러 나노 복합체를 포함하는 구체는 상기 젤리형 볼을 경화성 고분자로 코팅하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이때 상기 컬러 나노 복합체는 CIE 표색계의 색좌표에 따른 전기장 또는 자기장 인가 전후의 색차(ΔE*ab)가 2.2 이상이고, 입도분포곡선의 반치폭(full width at half maximum, FWHM)이 30nm 이하인 것을 특징으로 하며, 상기 젤리형 볼 형태의 구체는 상기 컬러 나노 복합체, 용매 및 용매 분자와 수소결합하는 고분자로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 필름, 인쇄매체, 인쇄방법, 표시소자, 표시방법은 모두 상기 젤리형 볼을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 컬러 나노 복합체를 포함하는 에멀전 및 상기 컬러 나노 복합체를 포함하는 구체는 전기장 또는 자기장의 인가에 의해 재배열되는 컬러 나노 복합체의 분산성을 향상시키며, 재배열을 위한 이동거리가 짧아 매우 적은 전기력 또는 자기력에 의해 재배열이 가능하며, 상온에서 겔 상태를 유지하여 가압에 의해서도 컬러 나노 복합체가 재배열될 수 있는 효과를 나타내므로 적은 전기력 또는 자기력의 인가에 의해 색가변이 매우 큰 효과를 나타낸다.
또한, 콜로이드 용액을 고체화시켜야 필름화 또는 인쇄가 가능했던 종래기술의 문제점을 개선하여 마이크로 캡슐과 같은 복잡한 단계를 거치지 않고도 공정을 단순화하여 간단한 공정으로도 컬러 나노 복합체의 분산액을 고체화할 수 있으며, 다양한 인쇄공정에 적용할 수 있는 효과를 나타내므로, 접착제, 바인더 등과 병용함으로써 원하는 기재에 쉽게 코팅할 수 있는 효과를 나타낸다.
또한, 구체 내부에서 반고체 상태로 컬러 나노복합체 입자가 분산되어 있으므로, 유체를 포함하는 통상의 마이크로 캡슐과 달리 내열성, 내구성 및 높은 강도를 나타내며, 물리적, 화학적 안정성이 있어 제품화를 위한 공정 적합성이 높은 효과를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 컬러 나노 복합체가 젤리형 볼을 이루어 전기장 또는 자기장의 인가에 의해 재배열되는 과정을 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 컬러 나노 복합체 입자의 콜로이드를 함유한 밀리미터 크기의 구체의 현미경 사진이다.
도 3은 본 발명의 구체에 자기장을 인가하기 전(a) 및 인가한 후(b)의 색가변을 나타낸 사진이다.
도 4는 평균 입도 15㎛ 크기의 컬러 나노 복합체를 포함하는 구체의 현미경 사진이다.
도 5는 본 발명의 에멀전, 젤리형 볼, 또는 구체를 포함하는 필름의 제조방법을 나타낸 개념도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 자기 가변 물질(10)로부터 반사되는 광을 파장을 조절하는 원리를 예시적으로 나타내는 개념도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 다양한 세기의 자기장이 인가될 때 나타나는 자기 가변 물질의 컬러 변화를 촬영한 결과를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 자기장의 세기에 따라 자기 가변 물질로부터 반사되는 광의 파장을 측정한 그래프이다.
도 9의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 가변 물질을 구성하는 자성입자의 SEM 사진이며, (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 사진이다.
도 10은 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.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 자기 가변 물질의 광 투과도가 변화되는 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 12 내지 도 23은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 위조 및 변조 방지 장치의 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 24는 본 발명의 일 실시예에 따라 자기 가변 물질의 광 투과도가 변화되는 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 25 내지 도 27은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 위조 및 변조 방지 장치의 기본 구성을 나타내는 도면이다.
도 28은 본 발명의 제1 실시예에 따른 재사용을 방지하는 위조 및 변조 방지 장치를 나타내는 도면이다.
도 29은 본 발명의 제2 실시예에 따른 재사용을 방지하는 위조 및 변조 방지 장치를 나타내는 도면이다.
도 30는 본 발명의 제3 실시예에 따른 재사용을 방지하는 위조 및 변조 방지 장치를 나타내는 도면이다.
도 31은 본 발명의 제4 실시예에 따른 재사용을 방지하는 위조 및 변조 방지 장치를 나타내는 도면이다.
도 32은 본 발명의 일 실시예에 따른 위변조 방지 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 33은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라를 이용한 위변조 장치 인증 과정을 나타내는 도면이다.
도 34 및 도 35는 본 발명의 일 실시예에 따른 위변조 방지 장치의 기본 구성을 나타내는 도면이다.
도 36 및 도 37은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력을 가하여 색변화를 나타내는 위변조 방지 장치를 나타내는 도면이다.
도 38 내지 도 42는 본 발명의 일 실시예에 따른 열 에너지, 광 에너지를 가하여 색변화를 나타내는 위변조 방지 장치를 나타내는 도면이다.
도 43은 본 발명의 일 실시예에 따른 VOID 라벨층을 나타내는 도면이다.
도 44는 본 발명의 제1 실시예에 따른 위변조 방지 장치의 측단면도이다.
도 45 내지 도 48은 본 발명의 제1 실시예에 따른 위조 방지 장치의 정면도이다.
도 49은 본 발명의 제2 실시예에 따른 위변조 방지 장치의 측단면도이다.
도 50 내지 도 53은 본 발명의 제2 실시예에 따른 위조 방지 장치의 정면도이다.
도 54은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 위변조 방지 장치의 측단면도이다.
도 55는 도 54의 정면도이다.
도 56은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 위변조 방지 장치의 구동형태를 나타내는 정면도이다.
도 57는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 위변조 방지 장치의 탈착 후의 정면도이다.
도 58는 본 발명의 추가 실시예에 따른 측단면도 및 정면도이다.
도 59 내지 도 61은 본 발명의 에멀전, 젤리형 볼, 또는 구체를 색 가변 물질로 할 때, 이를 이용한 표시 장치의 구성을 예시적으로 나타낸 개념도이다.
도 62는 본 발명의 에멀전, 젤리형 볼, 또는 구체를 광 투과도 가변 물질로 할 때, 이를 이용한 표시 장치의 구성을 예시적으로 나타낸 개념도이다.
도 63은 본 발명의 일 실시예에 따라 마이크로 에멀젼 및 마이크로 에멀젼을 포함하는 필름을 제조하는 과정을 단계적으로 나타내는 도면이다.
도 64는 본 발명의 일 실시예에 따라 마이크로 에멀젼 및 마이크로 에멀젼을 포함하는 필름을 제조하는 방법의 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 65는 본 발명의 일 실시예에 따라 디스플레이 입자의 모습을 광학 현미경으로 촬영한 사진을 나타내는 도면이다.
도 66은 본 발명의 일 실시예에 따라 자기장이 인가될 때의 W/O 마이크로 에멀젼의 모습을 촬영한 사진을 나타내는 도면이다.
도 67은 본 발명의 일 실시예에 따라 자기장이 인가될 때의 W/O/W 이중 마이크로 에멀젼의 모습을 촬영한 사진을 나타내는 도면이다.
도 68은 본 발명의 일 실시예에 따라 W/O/W 이중 마이크로 에멀젼을 포함하는 필름의 모습을 촬영한 사진을 나타내는 도면이다.
도 69는 본 발명의 일 실시예에 따라 자기장이 인가될 때의 W/O/W 이중 마이크로 에멀젼을 포함하는 필름의 모습을 촬영한 사진을 나타내는 도면이다.
도 70은 본 발명의 일 실시예에 따라 자외선이 조사될 때 W/O/W 이중 마이크로 에멀젼을 포함하는 필름의 모습을 촬영한 사진을 나타내는 도면이다.
도 71은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 입자 및 제2 입자를 포함하는 표시부가 외부자성체에 의해 재배열되는 과정을 나타낸 개념도이다.
도 72는 염료 또는 안료를 포함한 매제체에 의해 구현되는 표시장치를 나타낸 개념도이다.
도 73은 컬러 하부기판이 적층된 표시부를 포함하는 표시장치의 개념도이다.
도 74는 본 발명의 표시부에 자기장을 인가하기 전후의 블랙 색좌표 변화를 나타낸 그래프이다.
도 75는 본 발명의 표시부에 자기장을 인가하기 전후의 레드 색좌표 변화를 나타낸 그래프이다.
도 76는 본 발명의 표시부에 자기장을 인가하기 전후의 그린 색좌표 변화를 나타낸 그래프이다.
도 77는 본 발명의 표시부에 자기장을 인가하기 전후의 옐로우 색좌표 변화를 나타낸 그래프이다.
도 78은 본 발명의 일 실시예에 따른 컬러 표시장치의 적층구조를 나타낸 측면도이다.
도 79는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 컬러 표시장치의 적층구조를 나타낸 측면도이다.
도 80은 표시층 위에 둔 페라이트 자석의 색상 영역을 도시한 개념도이다.
도 81는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 외부자성체를 포함하는 컬러 표시장치의 적층구조를 나타낸 측면도이다.
도 82는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제2 물질층이 개재된 컬러 표시장치의 적층구조를 나타낸 측면도이다.
도 83 및 도 84는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 컬러 표시장치의 적층구조 및 작동 원리를 나타낸 측면도이다.
도 85는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 컬러 표시장치의 구조를 나타낸 개념도이다.
도 86은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제2 자화물질층이 적층된 컬러 표시장치의 구조를 나타낸 개념도이다.
도 87은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자성체가 적층된 컬러 표시장치의 구조를 나타낸 개념도이다.
도 88은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차단층이 개재된 컬러 표시장치의 구조를 나타낸 개념도이다.
도 89는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제1 자화물질층과 제2 자화물질층을 연결하는 비아홀 또는 연결체가 형성된 컬러 표시장치의 구조를 나타낸 개념도이다.
도 90은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제3 자화물질층이 개재된 컬러 표시장치의 구조를 나타낸 개념도이다.
도 91은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제1 자화물질층과 제2 자화물질층 사이에 선택적으로 자기장을 차단하는 차단층이 개재되며, 상기 복수의 제1 및 제2 자화물질층 각각에 영구자석 또는 전자석이 연결된 컬러 표시장치의 구조를 나타낸 개념도이다.
도 92 내지 도 106은 본 발명의 일 실시예에 따른 위조 및 변조 방지 장치의 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 107은 본 발명의 다양한 실시형태에 따른 컬러 나노 복합체를 나타낸 개념도이다.
도 108은 본 발명의 일실시예에 따른 컬러 나노 복합체의 제조방법을 나타낸 공정도이다.
도 109는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 컬러 나노 복합체의 제조방법을 나타낸 공정도이다.
도 110은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 컬러 나노 복합체의 제조방법을 나타낸 공정도이다.
도 111은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 컬러 나노 복합체의 제조방법을 나타낸 공정도이다.
도 112는 표면 수식에 의하여 제조된 나노 복합체를 나타내는 개념도이다.
도 113은 응집에 의해 제조된 나노 복합체(아래)를 나타내는 개념도이다.
도 114는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 입자의 제조 공정을 나타낸 공정도이다.
도 115는 실시예의 마이크로 입자(a)와 비교예의 마이크로 입자(b)의 입도 분포 그래프이다.
도 116은 실시예의 마이크로 입자(a)와 비교예의 마이크로 입자(b)의 에멀전 상태에 있어서의 광학현미경 사진이다.
도 117은 실시예의 마이크로 입자(a)와 비교예의 마이크로 입자(b)의 수상에서의 광학현미경 사진이다.
도 118은 실시예의 마이크로 입자(a)와 비교예의 마이크로 입자(b)의 건조 분말에 대한 광학현미경 사진이다.
도 119는 마이크로 입자에 자기장을 인가했을 때 색상 발현을 나타내는 사진이다.
도 120은 분말 상태의 마이크로 입자의 자기장 세기에 따른 반사율 변화를 나타낸 스펙트럼이다.
도 121은 실시예의 마이크로 입자(a)와 비교예의 마이크로 입자(b)의 고온 보관 후의 광학현미경 사진이다.
도 122는 본 발명의 마이크로 입자에 대한 푸리에 변환 적외선 분광법(FT-IR) 측정 결과를 나타낸 스펙트럼이다.
도 2는 본 발명의 컬러 나노 복합체 입자의 콜로이드를 함유한 밀리미터 크기의 구체의 현미경 사진이다.
도 3은 본 발명의 구체에 자기장을 인가하기 전(a) 및 인가한 후(b)의 색가변을 나타낸 사진이다.
도 4는 평균 입도 15㎛ 크기의 컬러 나노 복합체를 포함하는 구체의 현미경 사진이다.
도 5는 본 발명의 에멀전, 젤리형 볼, 또는 구체를 포함하는 필름의 제조방법을 나타낸 개념도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 자기 가변 물질(10)로부터 반사되는 광을 파장을 조절하는 원리를 예시적으로 나타내는 개념도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 다양한 세기의 자기장이 인가될 때 나타나는 자기 가변 물질의 컬러 변화를 촬영한 결과를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 자기장의 세기에 따라 자기 가변 물질로부터 반사되는 광의 파장을 측정한 그래프이다.
도 9의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 가변 물질을 구성하는 자성입자의 SEM 사진이며, (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 사진이다.
도 10은 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.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 자기 가변 물질의 광 투과도가 변화되는 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 12 내지 도 23은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 위조 및 변조 방지 장치의 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 24는 본 발명의 일 실시예에 따라 자기 가변 물질의 광 투과도가 변화되는 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 25 내지 도 27은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 위조 및 변조 방지 장치의 기본 구성을 나타내는 도면이다.
도 28은 본 발명의 제1 실시예에 따른 재사용을 방지하는 위조 및 변조 방지 장치를 나타내는 도면이다.
도 29은 본 발명의 제2 실시예에 따른 재사용을 방지하는 위조 및 변조 방지 장치를 나타내는 도면이다.
도 30는 본 발명의 제3 실시예에 따른 재사용을 방지하는 위조 및 변조 방지 장치를 나타내는 도면이다.
도 31은 본 발명의 제4 실시예에 따른 재사용을 방지하는 위조 및 변조 방지 장치를 나타내는 도면이다.
도 32은 본 발명의 일 실시예에 따른 위변조 방지 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 33은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라를 이용한 위변조 장치 인증 과정을 나타내는 도면이다.
도 34 및 도 35는 본 발명의 일 실시예에 따른 위변조 방지 장치의 기본 구성을 나타내는 도면이다.
도 36 및 도 37은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력을 가하여 색변화를 나타내는 위변조 방지 장치를 나타내는 도면이다.
도 38 내지 도 42는 본 발명의 일 실시예에 따른 열 에너지, 광 에너지를 가하여 색변화를 나타내는 위변조 방지 장치를 나타내는 도면이다.
도 43은 본 발명의 일 실시예에 따른 VOID 라벨층을 나타내는 도면이다.
도 44는 본 발명의 제1 실시예에 따른 위변조 방지 장치의 측단면도이다.
도 45 내지 도 48은 본 발명의 제1 실시예에 따른 위조 방지 장치의 정면도이다.
도 49은 본 발명의 제2 실시예에 따른 위변조 방지 장치의 측단면도이다.
도 50 내지 도 53은 본 발명의 제2 실시예에 따른 위조 방지 장치의 정면도이다.
도 54은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 위변조 방지 장치의 측단면도이다.
도 55는 도 54의 정면도이다.
도 56은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 위변조 방지 장치의 구동형태를 나타내는 정면도이다.
도 57는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 위변조 방지 장치의 탈착 후의 정면도이다.
도 58는 본 발명의 추가 실시예에 따른 측단면도 및 정면도이다.
도 59 내지 도 61은 본 발명의 에멀전, 젤리형 볼, 또는 구체를 색 가변 물질로 할 때, 이를 이용한 표시 장치의 구성을 예시적으로 나타낸 개념도이다.
도 62는 본 발명의 에멀전, 젤리형 볼, 또는 구체를 광 투과도 가변 물질로 할 때, 이를 이용한 표시 장치의 구성을 예시적으로 나타낸 개념도이다.
도 63은 본 발명의 일 실시예에 따라 마이크로 에멀젼 및 마이크로 에멀젼을 포함하는 필름을 제조하는 과정을 단계적으로 나타내는 도면이다.
도 64는 본 발명의 일 실시예에 따라 마이크로 에멀젼 및 마이크로 에멀젼을 포함하는 필름을 제조하는 방법의 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 65는 본 발명의 일 실시예에 따라 디스플레이 입자의 모습을 광학 현미경으로 촬영한 사진을 나타내는 도면이다.
도 66은 본 발명의 일 실시예에 따라 자기장이 인가될 때의 W/O 마이크로 에멀젼의 모습을 촬영한 사진을 나타내는 도면이다.
도 67은 본 발명의 일 실시예에 따라 자기장이 인가될 때의 W/O/W 이중 마이크로 에멀젼의 모습을 촬영한 사진을 나타내는 도면이다.
도 68은 본 발명의 일 실시예에 따라 W/O/W 이중 마이크로 에멀젼을 포함하는 필름의 모습을 촬영한 사진을 나타내는 도면이다.
도 69는 본 발명의 일 실시예에 따라 자기장이 인가될 때의 W/O/W 이중 마이크로 에멀젼을 포함하는 필름의 모습을 촬영한 사진을 나타내는 도면이다.
도 70은 본 발명의 일 실시예에 따라 자외선이 조사될 때 W/O/W 이중 마이크로 에멀젼을 포함하는 필름의 모습을 촬영한 사진을 나타내는 도면이다.
도 71은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 입자 및 제2 입자를 포함하는 표시부가 외부자성체에 의해 재배열되는 과정을 나타낸 개념도이다.
도 72는 염료 또는 안료를 포함한 매제체에 의해 구현되는 표시장치를 나타낸 개념도이다.
도 73은 컬러 하부기판이 적층된 표시부를 포함하는 표시장치의 개념도이다.
도 74는 본 발명의 표시부에 자기장을 인가하기 전후의 블랙 색좌표 변화를 나타낸 그래프이다.
도 75는 본 발명의 표시부에 자기장을 인가하기 전후의 레드 색좌표 변화를 나타낸 그래프이다.
도 76는 본 발명의 표시부에 자기장을 인가하기 전후의 그린 색좌표 변화를 나타낸 그래프이다.
도 77는 본 발명의 표시부에 자기장을 인가하기 전후의 옐로우 색좌표 변화를 나타낸 그래프이다.
도 78은 본 발명의 일 실시예에 따른 컬러 표시장치의 적층구조를 나타낸 측면도이다.
도 79는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 컬러 표시장치의 적층구조를 나타낸 측면도이다.
도 80은 표시층 위에 둔 페라이트 자석의 색상 영역을 도시한 개념도이다.
도 81는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 외부자성체를 포함하는 컬러 표시장치의 적층구조를 나타낸 측면도이다.
도 82는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제2 물질층이 개재된 컬러 표시장치의 적층구조를 나타낸 측면도이다.
도 83 및 도 84는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 컬러 표시장치의 적층구조 및 작동 원리를 나타낸 측면도이다.
도 85는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 컬러 표시장치의 구조를 나타낸 개념도이다.
도 86은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제2 자화물질층이 적층된 컬러 표시장치의 구조를 나타낸 개념도이다.
도 87은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자성체가 적층된 컬러 표시장치의 구조를 나타낸 개념도이다.
도 88은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차단층이 개재된 컬러 표시장치의 구조를 나타낸 개념도이다.
도 89는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제1 자화물질층과 제2 자화물질층을 연결하는 비아홀 또는 연결체가 형성된 컬러 표시장치의 구조를 나타낸 개념도이다.
도 90은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제3 자화물질층이 개재된 컬러 표시장치의 구조를 나타낸 개념도이다.
도 91은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제1 자화물질층과 제2 자화물질층 사이에 선택적으로 자기장을 차단하는 차단층이 개재되며, 상기 복수의 제1 및 제2 자화물질층 각각에 영구자석 또는 전자석이 연결된 컬러 표시장치의 구조를 나타낸 개념도이다.
도 92 내지 도 106은 본 발명의 일 실시예에 따른 위조 및 변조 방지 장치의 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 107은 본 발명의 다양한 실시형태에 따른 컬러 나노 복합체를 나타낸 개념도이다.
도 108은 본 발명의 일실시예에 따른 컬러 나노 복합체의 제조방법을 나타낸 공정도이다.
도 109는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 컬러 나노 복합체의 제조방법을 나타낸 공정도이다.
도 110은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 컬러 나노 복합체의 제조방법을 나타낸 공정도이다.
도 111은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 컬러 나노 복합체의 제조방법을 나타낸 공정도이다.
도 112는 표면 수식에 의하여 제조된 나노 복합체를 나타내는 개념도이다.
도 113은 응집에 의해 제조된 나노 복합체(아래)를 나타내는 개념도이다.
도 114는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 입자의 제조 공정을 나타낸 공정도이다.
도 115는 실시예의 마이크로 입자(a)와 비교예의 마이크로 입자(b)의 입도 분포 그래프이다.
도 116은 실시예의 마이크로 입자(a)와 비교예의 마이크로 입자(b)의 에멀전 상태에 있어서의 광학현미경 사진이다.
도 117은 실시예의 마이크로 입자(a)와 비교예의 마이크로 입자(b)의 수상에서의 광학현미경 사진이다.
도 118은 실시예의 마이크로 입자(a)와 비교예의 마이크로 입자(b)의 건조 분말에 대한 광학현미경 사진이다.
도 119는 마이크로 입자에 자기장을 인가했을 때 색상 발현을 나타내는 사진이다.
도 120은 분말 상태의 마이크로 입자의 자기장 세기에 따른 반사율 변화를 나타낸 스펙트럼이다.
도 121은 실시예의 마이크로 입자(a)와 비교예의 마이크로 입자(b)의 고온 보관 후의 광학현미경 사진이다.
도 122는 본 발명의 마이크로 입자에 대한 푸리에 변환 적외선 분광법(FT-IR) 측정 결과를 나타낸 스펙트럼이다.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명의 컬러 나노 복합체를 포함하는 에멀전은 전기장 또는 자기장의 인가에 의해 재배열되는 컬러 나노 복합체를 포함하는 에멀전으로서, 상기 컬러 나노 복합체는 젤리형 볼 형태의 구체를 이루며, 상기 에멀전은 상기 젤리형 볼 형태의 구체가 분산되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 사용되는 컬러 나노 복합체는 CIE 표색계의 색좌표에 따른 전기장 또는 자기장 인가 전후의 색차(ΔE*ab)가 2.2 이상이고, 입도분포곡선의 반치폭(full width at half maximum, FWHM)이 30nm 이하인 것을 특징으로 하는 것으로, 상기 색차(ΔE*ab)는 전기장 또는 자기장의 인가 전후에 본 발명이 컬러 나노 복합체의 재배열 또는 전하 상태의 변화를 통해 색상(반사광 또는 투과광에 의해 유발되는 색상)의 변화 정도를 나타내는 지표이다.
상기 색차(ΔE*ab)는 2.2 이상, 바람직하게는 3.0 이상, 더욱 바람직하게는 3.2 이상의 색차를 나타내는데, 상기 색차에 의하여 색상의 변화를 시각적으로 명확히 확인할 수 있는 정도의 색 변화를 나타내는 것으로, 본 발명의 에멀전 또는 구체를 필름, 인쇄매체, 인쇄방법, 표시소자, 표시방법 등 다양한 응용처에 적용할 때 충분한 색가변 효과를 나타낼 수 있는 지표가 되는 값이다.
또한, 본 발명에서 상기 입도분포곡선의 반치폭은 입자의 균일성을 나타내는 지표로서, 입도분석에 의해 측정되는 단일 피크의 D50을 중심으로 피크의 반치폭이 30nm 이하, 바람직하게는 20nm 이하, 더욱 바람직하게는 10nm 이하가 되도록 균일한 입도 분포를 가진 컬러 나노 복합체를 제조함으로써, 전기장 또는 자기장의 인가에 의해 용이하게 재배열되며, 입사광의 회절이나 산란을 통해 균일한 색상을 구현할 수 있게 된다.
본 발명에서 컬러 나노 복합체가 색상을 구현하는 원리는 나노 복합체 내에 포함된 착색제 입자로 인한 입자의 고유색을 통해 구현될 수 있으며, 이와 동시에, 전기장 또는 자기장의 외부로부터의 인가에 의해 상기 나노 복합체가 재배열되거나 전하 상태가 변함으로써 특정 파장의 광을 투과 또는 반사시켜 색상을 구현할 수도 있다.
따라서 본 발명에서 상기 컬러 나노 복합체는 입자의 재배열 또는 전하 상태의 변화를 통한 색상 구현을 위해 매우 균일한 입자 크기를 가지며 매질 내의 이동성이 높아 재배열이 용이한 특성을 가져야 한다.
본 발명의 컬러 나노 복합체는 매체에 분산되어 존재할 수 있으며, 전하를 갖는 입자의 형태로 분산되어 존재할 수도 있다. 또한, 상기 컬러 나노 복합체는 코어-셀 구조나 멀티 코어-셀 구조로 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 컬러 나노 복합체는 입자 크기가 50 내지 1000nm, 바람직하게는 100 내지 500nm, 더욱 바람직하게는 100 내지 300nm의 범위에서 균일한 크기를 나타낸다. 또한, 착색제를 포함하는 경우 입자 크기보다는 입자의 균일성이 더 중요한 요인이 될 수 있으므로, 상기 입자 크기의 범위를 벗어날 수도 있다.
본 발명의 컬러 나노 복합체는 나노 입자를 포함하여 구성되는데, 상기 나노 입자는 전도성 입자, 금속 입자, 유기금속 입자, 금속산화물 입자, 자성입자, 소수성 유기고분자 입자일 수 있고, 외부 에너지의 인가에 의해 입자의 배열, 간격에 규칙성이 부여되는 광결정 특성을 나타내는 입자일 수 있다. 예를 들면, 실리콘(Si), 티타늄(Ti), 바륨(Ba), 스트론튬(Sr), 철(Fe), 니켈(Ni), 코발트(Co), 납(Pb), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 아연(Zn), 지르코늄(Zr) 중 어느 하나 또는 그 이상의 금속 또는 이들의 질화물 또는 산화물로 이루어질 수 있다.
또한, 유기물질 나노 입자로서 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리염화비닐, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등의 고분자 물질로도 이루어질 수 있으며, 탄화수소기를 갖는 유기화합물에 의하여 표면이 수식된 입자, 카르복실기, 에스테르기, 아실기 중 어느 하나 또는 그 이상을 갖는 유기화합물에 의하여 표면이 수식된 입자, 할로겐 원소를 포함하는 착화합물에 의하여 표면이 수식된 입자, 아민, 티올, 포스핀을 포함하는 배위화합물에 의하여 표면이 수식된 입자, 표면에 라디칼을 형성하여 전하를 갖는 입자를 들 수 있다.
또한, 상기 나노 입자는 전기 분극 특성을 부여한 입자일 수 있다. 즉, 매개체와의 분극을 위하여 외부 자기장 또는 전기장이 인가됨에 따라 이온 또는 원자의 분극이 추가 유발되어 분극량이 크게 증가하고, 외부 자기장 또는 전기장이 인가되지 않는 경우에도 잔류 분극량이 존재하며 자기장 또는 전기장 인가 방향에 따라 이력(hysteresis)이 남는 강유전성(ferroelectric) 물질을 포함할 수 있고, 외부 자기장 또는 전기장이 인가됨에 따라 이온 또는 원자 분극이 추가 유발되어 분극량이 크게 증가하지만, 외부 자기장 또는 전기장이 인가되지 않는 경우에는 잔류 분극량과 이력(hysteresis)이 남지 않는 상유전성 물질, 초상유전성(superparaelectric) 물질을 포함할 수 있다.
이러한 물질로는 페로브스카이트(perovskite) 구조를 갖는 물질을 포함할 수 있다. 즉, ABO3 구조를 갖는 물질로서 PbZrO3, PbTiO3, Pb(Zr,Ti)O3, SrTiO3, BaTiO3, (Ba,Sr)TiO3, CaTiO3, LiNbO3 등의 물질을 그 예로 들 수 있다.
또한, 상기 나노 입자는 단일 또는 이종의 금속이 함유된 입자, 산화물 입자 또는 광결정성 입자로도 이루어질 수 있다.
금속의 경우, 금속 나이트레이트계 화합물, 금속 설페이트계 화합물, 금속 플루오르아세토아세테이트계 화합물, 금속 할라이드계 화합물, 금속 퍼클로로레이트계 화합물, 금속 설파메이트계 화합물, 금속 스티어레이트계 화합물 및 유기 금속 계열 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 자성 선구물질과 알킬트리메틸암모늄할라이드계 양이온 리간드, 알킬산, 트리알킬포스핀, 트리알킬포스핀옥사이드, 알킬아민, 알킬티올 등의 중성 리간드, 소듐알킬설페이트, 소듐알킬카복실레이트, 소듐알킬포스페이트, 소듐아세테이트 등의 음이온 리간드로 이루어진 군에서 선택되는 리간드를 용매에 첨가하여 녹임으로써 비정질 금속 겔을 제조하고, 이를 가열하여 결정성 입자로 상전이시킴으로써 제조할 수 있다.
이때 이종의 선구물질을 함유함으로써 최종적으로 얻어지는 입자의 자기적 특성이 증강되거나, 초상자성, 상자성, 강자성, 반강자성, 페리자성, 반자성 등의 다양한 자성 물질을 얻을 수 있다.
본 발명의 컬러 나노 복합체는 매체에 분산된 상태로 있다가 전기장 또는 자기장의 인가에 의해 재배열될 수 있다. 이러한 매체로는 극성 또는 비극성 매체를 사용할 수 있다. 예를 들어, 물, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 프로필렌카보네이트, 톨루엔, 벤젠, 헥산, 클로로포름, 할로카본오일, 퍼클로로에틸렌, 트리클로로에틸렌, 아이소파라핀 오일의 일종인 isopar-G, isopar-M, isopar-H 중 어느 하나 또는 그 이상을 사용할 수 있다.
본 발명의 컬러 나노 복합체는 자체의 고유색을 가질 수 있고, 입자의 재배열에 의해 색상을 나타낼 수도 있으나, 이와 더불어 매체에 소정의 색을 부여함으로써 다양한 색상을 구현할 수도 있다. 이 경우, 상기 매체는 염료 또는 안료를 포함할 수 있다.
상기 염료는 아조 염료, 안트라퀴논 염료, 카르보늄 염료, 인디고 염료, 황화염료, 프탈로시아닌 염료 등을 사용할 수 있고, 상기 안료는 산화티탄(Titanium dioxide), 산화아연(Zinc oxide), 리토폰(Lithopon), 황화아연(Zinc sulfonate), 카본블랙(Carbon black), 흑연(Graphite), 황연(Chrome yellow), 징크 크로메이트(Zinc chromate), 철적(Redoxide of iron), 연단(Red lead), 카드뮴적(Cardmium red), 모르브덴적(Molybdate chrome orange), 감청(Milori blue, pressian blue, iron blue), 코발트 블루(Cobalt blue), 크롬녹(chrome green), 수산화크롬(Viridian), 아연녹(Zinc green), 은분(Alluminium powder), 금분(Bronze powder), 형광안료, 펄안료 등의 무기안료, 또는 불용성 아조계, 용성 아조계, 프탈로시아닌계, 퀴나크리돈계, 디옥사진계, 이소인돌리논계, 건염염료계, 필로콜린계, 플루오르빈계, 퀴노프탈론계, 메탈 콤플렉스 등의 유기안료를 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 상기 컬러 나노 복합체는 용매 분자와 수소결합하는 고분자와 혼합되어 분산된다. 따라서 컬러 나노 복합체 입자의 표면을 수산화기, 아민기 등의 반응성기로 만들기 위하여 표면 수식을 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 아미노실란의 코팅을 통해 아민기로 표면 수식하거나, 실리카 코팅을 통해 수산화기로 표면 수식을 할 수 있다.
컬러 나노복합체 입자의 표면 처리 방법은 다음과 같다.
먼저, 입자를 산(acid) 처리한다. 이어서, 산 처리된 상기 입자를 수용성 용매와 혼합한다. 이어서, 표면 처리제와 혼합한다.
상기 입자를 산 처리하는 (a) 단계에 있어서, 상기 산성 물질은 상기 자성을 가진 입자의 성분에 따라 산도(acidity)를 고려하여 다양하게 적용될 수 있다. 예를 들면, 상기 산은 염산, 아세트산, 황산, 질산, 포름산, 시트르산, 락트산, 아미노산 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
우선, 상기 산은 상기 입자와 반응하여 상기 입자의 표면 중 일부를 에칭시킬 수 있다. 이때, 상기 에칭된 입자의 표면은 부분적으로 (+)전하로 대전될 수 있다.
보다 효과적으로 상기 반응을 진행시키기 위하여, 상기 입자를 상기 산과 혼합한 후, 분산기를 사용하여 교반할 수 있다.
이어서, 상기 (+)전하로 대전된 입자를 수용성 용매와 혼합한다. 상기 수용성 용매는 상기 (+)전하로 대전된 입자에 수산화기(-OH)를 도입할 수 있는 전구체를 포함한다. 예를 들면, 상기 수용성 용매가 물인 경우, 상기 물은 상기 (+)전하로 대전된 입자의 표면에 일시적으로 결합될 수 있다. 상기 결합된 물의 탈수소화 반응이 일어나게 됨에 따라, 수산화기가 입자의 표면에 도입될 수 있다. 수산화기가 도입된 입자는 산 처리 전인 초기의 입자보다 분산성이 증가될 수 있다.
이어서, 상기 입자의 수산화기에 유기 리간드를 결합시킨다(c 단계). 예를 들면, 상기 수산화기가 도입된 입자를 상기 유기 리간드를 포함하는 물질과 혼합하고, 분산기를 이용하여 교반할 수 있다. 상기 유기 리간드는 긴 알킬 사슬 및 상기 알킬 사슬의 말단에 카르복실기, 아민기, 바이닐기, 페닐기를 포함할 수 있다. 상기 카르복실기와 상기 입자 표면의 수산화기가 결합됨에 따라, 상기 입자의 표면에는 긴 알킬 사슬이 형성될 수 있다.
여기서, 상기 유기 리간드를 포함하는 물질은 리시놀레익산(Ricinoleic acid), 리놀레익산(Linoleic acid), 모노스테아린(Monostearin), 팔미트산(Palmitic acid), 옥타데실아민(Octadecylamin), 트리옥틸포스핀 옥사이드(Trioctylphosphine oxide), 올레익산(Oleic acid), 스테아르산(Stearic acid), 폴리메틸메타크리레이트(Polymethylmethacrylate), 폴리스타이렌(Polystyrene), 솔비톨 모노올레이트(Solbitol monooleate), 솔비탄 트리올레이트(Sorbitan trioleate), 미리스트올레산(Myristoleic acid), 팔미톨레산(Palmitoleic acid), 사피에닉산(Sapienic acid), 아라키돈산(Arachidonic acid), 알파-리놀레익산(α-Linolenic acid), 에이코사펜타엔산(Eicosapentaenoic acid), 에루신산(Erucic acid), 도코사헥사엔산(Docosahexaenoic acid), 트리옥틸포스페이트(Trioctylphosphate), 헥사데실아미노(Hexadecylamino), Fatty acid 계열, 올레핀 계열 중 적어도 하나를 포함한다.
상기와 같은 표면 처리 방법에 의해 제조된 복수 개의 입자를 수용성 용매 또는 지용성 용매에 분산시키면, 상기 복수 개의 입자에 형성된 상기 유기 리간드에 의하여 상기 복수 개의 입자 사이에 입체 장애(steric effect) 효과가 발생한다.
예를 들면, 제조된 복수 개의 상기 입자들은 용매 상에서 외부의 강자기장에 노출시킬 경우, 상기 입자들 상호 간의 자기적인 인력에 대응하여 상기 알킬 사슬에 의한 입체 장애 효과에 의한 반발력으로 용매 상 각 입자들이 용이하게 분산될 수 있다. 또한, 상기 알킬 사슬의 말단에 분극(polarization)을 갖는 분자를 처리하여 상기 입자들 간에 반발력을 조절할 수 있다.
이러한, 정전기적, 자기적 및 입체 장애 효과를 이용하여 상기 입자들의 간격을 변화시킴으로 광결정 구조색을 발현시킬 수 있고, 이를 디스플레이 분야에 응용할 수 있다. 또한, 제조된 상기 입자들은 지용성 용매에서 분산성을 가지므로, O/W 애멀젼화 방법을 이용한 코아세르베이션 방법을 통해 캡슐화가 가능하다. 따라서, 캡슐화된 입자들을 스크린 프린팅 방법을 이용하여 원하는 패턴을 형성할 수 있으며, 이를 투명 필름 위에 도포하여 기능성 필름으로도 응용 가능하다.
이러한 입자 표면 처리 방법은 실리카(TEOS)나 폴리에틸렌글리콜(Polyethylene glycol, PEG)의 표면 처리를 하지 않아 우수한 자기적 특성을 유지하면서도, 입체 장애 효과에 의해 지용성 용매상에서도 분산성이 탁월하다. 또한, 고압의 생산 조건 및 실리카 또는 PEG의 코팅을 필요로 하지 않아 간편한 공정으로 대량생산을 가능하게 한다.
통상적으로 마이크로 캡슐을 제조하기 위해서는 이러한 표면 수식한 컬러 나노 복합체를 오일에 분산시키고 물과 같은 친수성 용매에 적하(droplet)함으로써 캡슐화하게 된다.
예를 들어, 캡슐의 외피의 강도를 향상시킨 마이크로 캡슐은 다음과 같이 제조될 수 있다.
우선, 컬러 나노 복합체를 분산매에 분산시켜 심 물질을 제조한다.
이때, 상기 컬러 나노 복합체는 분산매에 대하여 0.1 내지 25 중량%의 비율로 분산될 수 있으나, 필요에 따라 더 많은 양을 분산시킬 수도 있다. 상기 심 물질의 분산액은 초음파 분산기 또는 호모게나이저를 이용하여 분산을 수행한다.
다음으로, 마이크로 입자의 벽재를 형성할 고분자를 혼합하여 산도 조절에 의하여 프리폴리머를 제조한다. 이 공정은 컬러 나노 복합체의 분산액을 제조하는 공정과 동시에 수행할 수 있다.
상기 벽재를 형성하기 위한 고분자는 탄성이 낮고 단단한 성질을 나타낼 수 있는 고분자 전구체를 사용할 수 있는데, 우레아-포름알데하이드, 멜라민-포름알데하이드, 메틸비닐에테르 코말레산 무수물과 같은 공중합체나 젤라틴, 폴리비닐알코올, 폴리비닐아세테이트, 셀룰로오스성 유도체, 아카시아, 카라기난, 카르복시메틸렐룰로스, 가수분해된 스티렌 무수물 공중합체, 아가, 알기네이트, 카제인, 알부민, 셀룰로오스 프탈레이트 등의 고분자를 사용할 수 있다.
이러한 고분자의 친수성과 소수성을 조절함으로써 나노 복합체를 둘러싸며 벽재를 형성할 수 있다. 또한, 상기 프리폴리머는 나노 복합체와 마찬가지로 분산매에 분산되어 분산액으로 제조될 수 있다.
상기 심 물질 제조 단계에서 제조된 나노 복합체의 분산액과 상기 프리폴리머 제조 단계에서 제조된 벽재 물질의 프리폴리머 분산액을 혼합하고 교반하여 에멀전을 형성하는 단계를 수행할 수 있다. 이러한 에멀전을 형성하기 위한 조건으로 나노복합체와 프리폴리머의 비율을 최적화할 필요가 있으며, 두 분산액을 부피 비율로 1:5 내지 1:12이 되도록 혼합할 수 있다. 또한, 분산성 향상을 위하여 안정제를 첨가할 수도 있다. 상기 에멀전 내에서 컬러 나노 복합체는 분산상이 되고 벽재 물질은 연속상이 될 수 있다.
상기 에멀전 형성 단계에서 에멀전의 안정성을 높이기 위해 첨가제를 첨가할 수 있다. 이러한 첨가제로는 수상에서 용해 후 점도가 높은 습윤성이 우수한 유기 고분자일 수 있으며, 구체적으로는, 젤라틴, 폴리비닐알코올, 소듐 카르복시메틸 셀룰로오스, 전분, 하이드록시에틸 셀룰로오스, 폴리비닐피롤리돈, 알기네이트 중 적어도 어느 하나를 사용할 수 있다.
상기 에멀전 형성 단계에서 형성된 에멀전의 pH와 온도를 조절하여 연속상인 벽재 물질 분산액이 분산상인 자성 변색 잉크 주위에 침착되어 캡슐의 벽이 형성되도록 함으로써 심 물질 분산액을 캡슐화할 수 있다(S140). 즉, 인 시튜 중합방법에 의하여 캡슐화를 수행하는데, 이 경우, 캡슐 벽재를 더 치밀하게 구성하여 탄성을 감소시킴으로써 벽재의 경도를 높이기 위해 첨가제를 첨가하는 과정을 포함할 수 있다.
첨가되는 첨가제의 종류는 수상에서 용해가 잘 되는 이온성 또는 극성 물질일 수 있다. 예를 들어, 경화 촉매제인 염화암모늄, 레조르시놀, 하이드로퀴논, 카테콜 중 적어도 어느 하나를 사용할 수 있다.
본 발명의 컬러 나노 복합체를 함유하는 마이크로 입자는 상기와 같이 인 시튜 중합법으로 제조할 수 있으나, 코아세르베이션 방법(coacervation approach) 또는 계면 중합법(interfacial polymerization)으로 제조할 수도 있다.
코아세르베이션 방법의 경우, 내부상 및 외부상의 유상/수상 에멀전을 이용하게 된다. 컬러 나노 복합체 콜로이드는 수성 외부상으로부터 밖으로 코아세르베이션(괴상화)되며, 온도, pH, 상대 농도 등을 제어함으로써 내부상의 유상 액적에 벽재를 형성하여 입자화된다. 코아세르베이션의 경우, 벽재 재료로서, 우레아-포름알데하이드, 멜라민-포름알데하이드, 젤라틴, 또는 아라빅 고무 등을 사용할 수 있다.
계면 중합법의 경우, 내부상의 친유성 단량체의 존재에 따라 수성 외부상에 있어서의 에멀전으로 존재하게 된다. 상기 내부상 액정 중의 단량체는 수성 외부상에 도입된 단량체와 반응하고, 내부상의 액적과 주위의 수성 외부상과의 계면에서 중합반응이 일어나며, 상기 액적 주위에서 입자의 벽이 형성된다. 형성된 벽은 비교적 얇고 침투성이 있으나, 다른 제조방법과 달리 가열이 필요하지 않으므로, 다양한 유전성 액체를 적용할 수 있는 장점이 있다.
이러한 마이크로 입자는 10 내지 100㎛, 바람직하게는 10 내지 50㎛, 더욱 바람직하게는 10 내지 40㎛의 균일한 구형으로 이루어져 있다. 이러한 캡슐 형태 및 크기의 균일성은 전기장 또는 자기장에 의해 재배열되는 컬러 나노 복합체의 거시적 균일성을 확보하는 원인이 되며, 이에 따라 색상의 변화 및 구현되는 색상의 선명도가 더욱 향상되게 된다. 마이크로 입자의 형태와 크기의 균일성이 확보되지 못하면, 상기 마이크로 입자 내에 분산된 컬러 나노 복합체가 균일하게 재배열된다고 하더라도 거시적으로는 불규칙성이 증가되어 색상의 변화 및 구현이 불충분하게 된다.
그러나 본 발명에서는 이러한 복잡한 제조공정을 단순화하여, 상기 표면 수식한 컬러 나노 복합체 입자를 용매와 상기 용매 분자와 수소결합하는 고분자에 분산시킴으로써 이를 오일에 적하할 때 water-in oil 구조의 역에멀전(inverse emulsion) 시스템을 형성하여 젤리형 볼 형태의 구체를 형성하게 된다.
도 1을 참조하면, 이러한 젤리형 볼 형태의 구체는 구체 내부에 컬러 나노 복합체를 포함하고 있어 전기장 또는 자기장의 인가시 종래의 마이크로 캡슐 내에 분산된 컬러 나노 복합체 입자에 비해 비약적으로 빠른 속도로 재배열이 가능하게 된다. 이는 상기 컬러 나노 복합체 입자가 고분자에 의해 고정되어 분산됨으로써 응집이 발생하지 않고, 전기장 또는 자기장 인가시 짧은 거리를 이동해도 충분히 재배열이 가능하기 때문에 일어나는 현상이다.
결국, 상기 컬러 나노 복합체와 용매 분자와 수소결합하는 고분자가 안정적으로 결합해야 분산성이 향상될 수 있는데, 이를 위해서는 상기 컬러 나노 복합체의 표면을 정전기적인 반발력이 발휘될 수 있도록 표면 처리해야 하며, 이를 위하여 표면 수식이 필요하게 되는 것이다.
본 발명의 젤리볼 형태의 구체를 형성하기 위한 상기 용매로는 극성양성자성 용매, 극성비양성자성 용매 또는 비극성 용매를 사용할 수 있다.
극성양성자성 용매로는 특별히 한정되지는 않지만, 예를 들어, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 부탄올 등의 알코올, 아세트산, 포름산 등의 카르복실산, 물을 들 수 있으며, 이 중 하나를 단독으로 사용할 수도 있고 2종 이상 병용할 수도 있다.
극성비양성자성 용매로는 특별히 한정되지는 않지만, 예를 들어, 테트라하이드로퓨란, 에틸아세테이트, 아세톤, 디메틸포름아미드, 아세토니트릴, 디메틸설폭사이드 등을 들 수 있으며, 이 중 하나를 단독으로 사용할 수도 있고 2종 이상 병용할 수도 있다.
또한, 비극성 용매로는 헥산, 벤젠, 톨루엔, 1,4-다이옥신, 클로로포름, 디에틸에테르, 디클로로메탄 등을 들 수 있으며, 이 중 하나를 단독으로 사용할 수도 있고 2종 이상 병용할 수도 있다.
비극성 용매를 사용할 경우, 역에멀전 시스템을 제조하기 위하여 수용성 매체에 적하하게 되므로, 이 경우 컬러 나노 복합체는 표면 수식이 필요없게 된다. 어떠한 경우에서든 역에멀전 시스템을 통한 젤리볼 형태의 구체를 형성할 수 있도록 상기 컬러 나노 복합체, 용매, 고분자는 적절한 형태로 변형하여 사용할 수 있다.
또한, 상기 용매 분자와 수소결합하는 고분자는 용매에 분산되어 상기 컬러 나노 복합체 입자와 안정적으로 결합할 수 있는 것이면 어떠한 것이든 사용할 수 있으나, 예를 들어, 젤라틴(gelatine), 키토산, 알지네이트(alginate), 덱스트란(dextran), 산화 덱스트란(oxidized dextran), 덱스트란 설페이트(dextran sulfate), 헤파란(heparan), 헤파린(heparin), 히알루론산(hyaluronic acid), 아가로스(agarose), 카라기난(carageenan), 아밀로펙틴(amylopectin), 알기네이트(alginate), 카제인(casein), 알부민(albumin), 아밀로즈(amylose), 글리코겐(glycogen), 전분, 셀룰로오스, 셀룰로오스 프탈레이트, 키틴, 헤파란 설페이트(heparan sulfate), 콘드로이틴 설페이트(chondroitin sulfate), 데르마탄 설페이트(dermatan sulfate), 케라탄 설페이트(keratan sulfate), 펙틴(pectins), 잔탄검(xanthan gum), 카르복시메틸셀룰로오스, 가수분해된 스티렌 무수물 공중합체, 아크릴아미드, 아크릴아미드 공중합체, 폴리아크릴산, 폴리에틸렌옥시드, 폴리비닐알코올, 폴리비닐아세테이트, 폴리비닐알코올-폴리비닐아세테이트 공중합체, 폴리(N-비닐피롤리돈), 폴리하이드록시에틸아크릴레이트, 폴리설폰, 폴리우레탄 중 어느 하나 또는 그 이상을 사용할 수 있다. 이러한 고분자로는 수용성 고분자를 사용하는 것이 바람직하며, 생산 단가 등을 고려하여 젤라틴, 아가로스, 셀룰로오스성 유도체 등의 천연 고분자를 사용하는 것이 바람직하다.
따라서 이러한 구조에서는 컬러 나노 복합체 입자가 분산된 젤리형 볼은 매우 적은 양의 전기장 또는 자기장의 인가에 의해 탄성력을 보유한 고점도의 젤리형 볼의 미세한 기공에 분산되어 쉽게 등간격으로 배열되게 된다.
상기 젤리형 볼을 형성하기 위한 오일로는 광유, 파라핀 오일, 식물성 글리세라이드 오일, 동물성 글리세라이드 오일, 합성 에스테르 오일, 합성 에테르 오일, 실리콘 오일, 지방산 알코올 프로폭실레이트, 왁스, 도데칸, 등유, 솔트롤 등을 사용할 수 있다.
상기 젤리형 볼은 매우 유동적이므로 표면장력이 낮은 원형으로 형성될 수 있으나, 타원형으로 변형되거나 인접한 젤리형 볼과 접합하여 찌그러진 구형의 형태를 취할 수도 있다(도 2). 이러한 젤리형 볼은 공정 조건을 조절함으로써 다양한 크기로 제조할 수 있는데, 그 용도에 따라 1㎛에서 10㎜ 직경의 구체를 제조할 수 있다.
일 실시예에서 용매 분자와 수소결합하는 고분자로 아가로스를 선택하여 젤리형 볼 형태의 구체를 제조하였다. 이 경우, 아가로스는 물에 대하여 0.1 내지 5 중량%를 혼합하여 사용하며, 70℃를 전후하여 상변화를 일으키므로, 70℃ 이상의 교반조에서 아가로스의 수용액에 실리카가 코팅된 산화철 나노 복합체와 같은 컬러 나노 복합체를 배합, 분산함으로써 콜로이드 용액을 제조할 수 있다. 상기 컬러 나노 복합체는 물에 대하여 10 내지 40 중량%를 분산시켜 사용할 수 있다.
이러한 콜로이드 용액을 아가로스의 상변화 온도인 70℃ 정도의 오일에 주입하고 교반함으로써 젤리형 볼을 제조할 수 있다. 또한, 반응 조건을 제어함으로써 1㎛에서 10㎜까지 다양한 크기의 볼로 제조할 수 있다.
이러한 구체에 자기장을 인가하면 도 3에 나타난 바와 같이 색가변이 성능을 나타내게 된다. 즉, 자기장을 인가하기 전(a)에 비해 자기장을 인가한 후(b)에 있어서 갈색에서 푸른색으로 색가변되어 색 변화가 매우 큰 젤리형 볼을 얻을 수 있게 된다.
또한, 균일한 크기의 젤리형 볼을 제조하기 위해서는 공정 조건을 조절함으로써 간단하게 크기 및 입도 분포가 다른 구체를 얻을 수 있다.
도 4는 평균 입도가 15㎛인 젤리형 볼 형태의 구체의 현미경 사진이다. 이러한 구체는 컬러 나노 복합체 입자와 고분자 및 용매의 비율을 조절함으로써 얻어질 수 있는 것으로, 본 발명에서는 1㎛에서 10㎜의 범위에서 그 크기를 조절할 수 있다.
이러한 젤리형 볼은 공기중에 방치할 경우, 용매가 증발하면서 단단해지므로 컬러 나노 복합체 입자의 재배열 성능이 급격히 저하된다. 이를 방지하기 위하여 상기 젤리형 볼을 경화성 고분자로 코팅하여 외피를 형성함으로써 컬러 나노 복합체를 포함하는 구체를 제조할 수 있다.
상기 외피를 형성하는 경화성 고분자로는 열경화성 또는 자외선 경화성 고분자를 사용할 수 있으며, 폴리에틸렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리스티렌, 폴리아미드, 폴리염화비닐 중 어느 하나를 사용할 수 있다.
상기 경화성 고분자를 상기 구체의 표면에 노즐 등을 통하여 분사한 후 경화함으로써 외피를 형성할 수 있으며, 상기 외피를 형성하면 상기 젤리형 볼의 건조, 부피 감소 등이 거의 발생하지 않아 장기 보전성이 증가하며, 인쇄용 잉크로 제조할 경우에도 컬러 나노 복합체의 유출이 없는 내구성이 뛰어난 젤리형 볼을 얻을 수 있게 된다.
본 발명의 컬러 나노 복합체를 포함하는 에멀전은 분산성이 뛰어나 이형지 또는 광투과성 필름 등의 필름 기재에 도포한 후 냉각시켜 경화함으로써 간단히 필름으로 제조할 수 있다.
예를 들어, (a) 내부 수성 용매에 컬러 나노복합체 입자를 분산시켜 내부 수성 분산액을 제조하는 단계, (b) 상기 내부 수성 분산액과 유기 용매를 혼합하여 W/O 마이크로 에멀전을 형성시키는 단계, 및 (c) 상기 W/O 마이크로 에멀전을 외부 수성 용매와 혼합하여 W/O/W 이중 마이크로 에멀전을 형성시키는 단계를 포함하여 필름을 제조할 수 있다.
이 경우, 먼저 내부 수성 용매에 컬러 나노복합체 입자를 분산시켜 내부 수성 분산액을 제조하는 단계로부터 시작하는데, 상기 입자는 동일한 부호의 전하를 가질 수 있고, 외부 전기장 또는 자기장이 인가됨에 따라 입자의 위치 또는 간격이 조절될 수 있다. 예를 들어, 컬러 나노복합체 입자가 광결정 입자를 포함하는 경우, 이러한 광결정 입자에 대하여 전기장 또는 자기장이 인가됨에 따라 광결정 입자의 간격이 제어되고 이와 같이 간격이 제어된 광결정 입자로부터 반사되는 광의 파장이 조절될 수 있다. 예를 들면, 디스플레이 입자는 철(Fe), 니켈(Ni), 코발트(Co) 등의 성분을 포함할 수 있고, 클러스터(cluster) 형태 또는 코어-쉘(core-shell) 형태로 구성될 수 있고, 10nm 이상 500nm 이하의 직경을 가질 수 있고, 0.1 중량% 이상 20 중량% 이하의 농도로 내부 수상 용매에 분산될 수 있고, 고유의 컬러를 가질 수 있다. 여기서, 고유의 컬러를 가지는 디스플레이 입자는 염료 또는 안료에 의하여 표면이 코팅된 입자, 유기 화합물에 의하여 표면이 가공(또는 코팅)된 입자, 착화합물에 의하여 표면이 가공(또는 코팅)된 입자, 배위화합물에 의하여 표면이 가공(또는 코팅)된 입자 등일 수 있다.
또한, 상기 내부 수성 용매는 콜로이드 용액일 수 있다. 예를 들면, 내부 수성 용매는 물일 수 있다.
다음으로, 내부 수성 분산액과 유기 용매를 혼합하여 W/O 마이크로 에멀전을 형성시키는 단계를 수행하는데, 상기 유기 용매는 오일(Oil) 또는 왁스(Wax)를 주성분으로 포함할 수 있고, 유기 용매에는 형광물질, 인광물질, 발광물질 등이 포함되거나 에너지가 인가됨에 따라 컬러 특성이 변화하는 색 가변 물질(예를 들면, 시온안료물질, 시온염료물질 등)이 포함될 수 있다. 예를 들면, 유기 용매는 이소파라핀 오일 엠(Isoparaffin oil M)일 수 있다.
상기 내부 수성 분산액과 유기 용매는 6:4의 질량비로 혼합될 수 있으며, W/O 마이크로 에멀전의 직경은 1μm 이상 1000μm 이하일 수 있다.
즉, W/O 마이크로 에멀전의 크기(즉, 직경)는 후술할 외부 수성 용매와 W/O 마이크로 에멀전 사이의 혼합 비율, 교반 속도, 유기 용매에 혼합되는 계면활성제의 양에 따라 조절될 수 있다.
또한, W/O 마이크로 에멀전의 내부 수성 분산액과 유기 용매 사이의 경계면에 계면활성제를 포함시킬 수 있으며, 이로써 내부 수성 분산액과 유기 용매가 경계선을 따라 각각 분리되어 있는 안정한 상태를 유지하게 될 수 있다. 예를 들면, 계면 활성제는 음이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제, 비이온성 계면활성제, 양성 계면활성제 및 쌍성 계면활성제 중 어느 하나일 수 있다.
상기 계면활성제는 유기 용매에 함유될 수 있는데, 예를 들면, 유기 용매의 중량 대비 0.01 중량% 이상 10 중량% 이하로 함유될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 유기 용매에 함유되는 계면활성제의 HLB(Hydrophilic Lipophilic Balance) 값에 따라 W/O 마이크로 에멀전의 안정도가 조절될 수 있다.
위와 같이 형성된 W/O 마이크로 에멀전을 외부 수성 용매(즉, 수성 바인더)와 혼합하여 W/O/W 이중 마이크로 에멀전을 형성시키는 단계를 수행한다.
이때, 상기 외부 수성 용매는 형광물질, 인광물질, 발광물질 등이 포함되거나 에너지가 인가됨에 따라 컬러 특성이 변화하는 물질(예를 들면, 시온안료물질, 시온염료물질 등)이 포함될 수 있다. 예를 들면, 외부 수성 용매는 수용성 아크릴 수지, 우레탄 수지 등을 포함하는 수용성 바인더일 수 있다.
또한, 상기 외부 수성 용매는 에너지가 인가됨에 따라 경화될 수 있는 경화성 물질을 포함할 수 있다. 여기서, 경화성 물질은 자외선 경화성 물질, 고온 경화성 물질, 저온 경화성 물질 등을 포함할 수 있고, 10 중량% 이상 100 중량% 이하의 고형분을 포함할 수 있다.
또한, W/O 마이크로 에멀전의 유기 용매와 외부 수성 용매 사이의 경계면에 계면활성제를 포함시킬 수 있으며, 이로써 W/O 마이크로 에멀전이 외부 수성 용매와의 경계선을 따라 외부 수성 용매와 분리된 채로 외부 수성 용매 내에 분산되어 있는 상태를 유지하게 될 수 있다. 예를 들면, W/O 마이크로 에멀전과 외부 수성 용매 사이의 경계면에 HLB 값이 10 이상인 계면활성제를 포함시킬 수 있고, 이로써 W/O 마이크로 에멀전이 외부 수성 용매와의 경계선을 따라 외부 수성 용매와 분리된 채로 외부 수성 용매 내에 분산되어 있는 상태가 안정하게 유지되도록 할 수 있다.
다음으로, W/O/W 이중 마이크로 에멀전을 광 투과성 필름 상에 도포하고 W/O/W 이중 마이크로 에멀전에 대하여 앞서 언급된 경화성 물질을 경화시킬 수 있는 에너지를 인가하여 외부 수성 용매를 경화시키는 단계가 수행함으로써 필름을 제조할 수 있다.
구체적으로 예를 들어 설명하면, 도 5에 도시된 바와 같이, 우선 광 투과성 필름(240) 및 그 위에 도포되어 경화된 외부 수성 용매(230)에 의하여 안정적인 형태의 필름을 구현하면서도(즉, 필름화), 경화된 외부 수성 용매(230) 내에서 유체 상태를 유지한 채로 존재하는 W/O 마이크로 에멀젼(210 및 220)을 구현할 수 있으며, 이에 따라 W/O 마이크로 에멀젼(210 및 220) 내에 포함되는 디스플레이 입자(미도시됨)는 자기장 또는 전기장이 인가됨에 따라 그 위치 또는 간격(즉, 디스플레이 입자에 의한 표시 상태)이 자유롭게 조절될 수 있는 상태를 유지할 수 있게 된다.
또한, 외피를 씌운 구체는 건조 보관시에도 응집이 없고, 열적 안정성 및 벽재의 강도가 우수하므로 다양한 형태의 인쇄에 적용할 수 있으며, 특히 실크스크린 인쇄와 같이 내열성, 내응집성이 요구되는 잉크에까지 적용할 수 있으므로 응용의 폭을 넓힐 수 있다.
본 발명에 따른 마이크로 입자를 인쇄를 위한 잉크에 적용할 경우, 수용성 고분자, 수분산 고분자, 유용성 고분자, 열경화성 고분자, 열가소성 고분자, UV 경화 고분자, 방사선 경화 고분자 등의 바인더에 분산하여 사용할 수 있다. 이러한 바인더에 경계면 활성제 및 가교제를 부가하여 인쇄 또는 코팅 공정의 내구성을 향상시킬 수도 있다.
상기 마이크로 입자를 사용한 인쇄는 인쇄 및 코팅의 모든 형태를 포함하며, 롤 코팅, 그라비어 코팅, 침지 코팅, 스프레이 코팅, 메니스커스 코팅, 스핀 코팅, 브러시 코팅, 에어나이프 코팅과 같은 코팅이나, 실크스크린 인쇄, 정전 인쇄, 열인쇄, 잉크젯 인쇄와 같은 인쇄를 통해 수행될 수 있다.
일례로, 주류, 고급 식품류, 지폐, 수표, 신분증, 여권, 차량 생산 번호, 고급 기계 ID, 고급 상품의 라벨, 의류의 라벨, 고급 가방의 라벨, 소프트웨어 제품 표시, 고급 전자 제품 번호 등의 복합 위조 방지 기술을 위한 잉크 등의 인쇄 매체로 제조할 수 있으며, 이러한 인쇄 매체를 이용하여 다양한 제품에 인쇄할 수 있다.
또한, 색 가변 유리, 색 가변 벽지, 색 가변 태양전지, 색 가변 센서, 색 가변 종이, 색 가변 잉크, 위조방지 태그 등의 다양한 표시 소자로 제조할 수 있으며, 이러한 표시 소자를 이용하여 색상을 표시할 수 있게 된다. 색상을 표시하는 방법은 자기장 또는 전기장을 발생시키는 매체를 이용하여 색상의 변화를 유발하거나 색상이 변화된 상태를 유지하거나 자기장 또는 전기장이 제거되면 원래 색상으로 돌아오도록 함으로써 다양한 색상 표시가 가능하게 된다.
또한, 롤-투-롤 공법으로 격벽을 형성시키고 본 발명의 마이크로 입자를 포함하는 표시 물질을 주입함으로써 픽셀을 구현하는 컬러 표시 장치로 사용할 수도 있다.
또한, 전기장에 대한 문턱값이 다른 2종 이상의 마이크로 입자를 사용하여 반사형 표시 장치에 적용할 수도 있다. 즉, 상, 하부 기판 및 상, 하부 전극을 포함하는 격벽으로 구분되는 반사형 표시 장치에 다른 컬러를 갖는 마이크로 입자를 위치시켜 전기장의 인가에 의해 다양한 색상을 구현할 수 있게 된다.
다양한 인쇄 공정에 적용한 예로서, 본 발명에 따른 구체를 스크린 프린팅 공정에 적용할 경우, 상기 구체를 바인더에 분산시켜 인쇄용 잉크를 제조하고, 스퀴지를 이용하여 스크린 프린팅한 후 30 내지 70℃의 온도로 가열하면서 건조함으로써 상기 구체가 인쇄된 인쇄물을 대량으로 빠르게 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 구체를 잉크젯 프린팅 공정에 적용할 경우, 상기 구체를 바인더 또는 경화제에 분산시켜 인쇄용 잉크를 제조하고, 이를 노즐을 통해 분사 프린팅하고 30 내지 70℃의 온도로 가열하면서 건조함으로써 인쇄물을 제조할 수 있다. 이때 노즐 분사와 동시에 인쇄부분에 자외선을 조사하여 자외선 경화 처리를 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 구체를 파괴하면서 인가부의 컬러 또는 패턴이 변화되는 표시소자로도 제조할 수 있다. 이 경우, 상기 구체는 압력에 의해 외피가 파괴되므로 손가락으로 누른 부위의 구체가 파괴되면서 컬러 나노 복합체를 포함한 매체가 인가부로 이동함으로써 컬러 또는 패턴의 변화를 나타낼 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 구체를 위조방지 방법 및 장치에 적용할 경우, 외부 자기장을 부여하는 고무자석, 금속자석, 핸드폰, 전용 뷰어 등의 인가장치에 의해 컬러 또는 패턴이 변화될 수 있고, 약한 압력에 의해 컬러 나노 복합체의 재배열이 일어나는 본 발명의 구체의 특성을 활용하여 손가락으로 누른 후 손가락을 떼면 컬러 또는 패턴이 변화되도록 할 수도 있다.
이하, 본 발명의 에멀전, 젤리형 볼, 구체를 적용하는 구체적인 예시를 설명한다.
[자기 가변 물질]
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 6은 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 6을 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 6에 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.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 다양한 세기의 자기장이 인가될 때 나타나는 자기 가변 물질의 컬러 변화를 촬영한 결과를 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 인가되는 자기장의 세기를 조절함에 따라 입자로부터 반사되는 광은 적색에서 초록색, 그리고 보라색까지 가시광선 파장대의 모든 영역에서 조절될 수 있음을 확인할 수 있다.
도 8은 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 9의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 가변 물질을 구성하는 자성입자의 SEM 사진을 나타내는 도면이다. 도 9에서, 입자로서 50m ~ 300nm 사이의 초상자성체 Fe3O4 입자가 사용되었다.
도 9의 (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 9의 (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 10은 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 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 자기 가변 물질의 광 투과도가 변화되는 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 11을 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 11의 (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 11의 (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.
[위조 및 변조 방지 장치의 구성]
본 발명의 일 실시예에 따르면, 위조 및 변조 방지 장치는 자기 가변 물질 포함부(100)[도 12 내지 도 23 참조], 자기장 발생부(200)[도 12 내지 도 15 참조]를 포함하여 구성될 수 있다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 자기 가변 물질 포함부(100)는 인가되는 자기장이 변화하면 반사광 또는 투과광이 변화되는 자기 가변 물질을 포함할 수 있다. 구체적으로, 자기 가변 물질 포함부(100)에 포함되는 자기 가변 물질은 특정 세기와 방향의 자기장이 인가될 때 특정 파장의 광의 반사시키거나 특정 광 투과도를 나타내도록 구성(또는 설정)될 수 있으며, 후술할 바와 같이 이러한 자기 가변 물질은 일반 사용자가 육안으로 위조 및 변조 방지 대상물의 진위 여부를 확인함에 있어서 시각적인 지표로서 활용될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 자기 가변 물질 포함부(100)는 위조 및 변조 방지 대상물이 개봉되는 경우에 파괴되도록 구성될 수 있으며, 이에 따라 위조 및 변조 방지 대상물이 개봉된 이후에는 자기 가변 물질에 대하여 자기장이 인가되어도 자기 가변 물질의 반사광 또는 투과광이 변화되지 못하게 되고, 이에 따라 자기 가변 물질이 기설정된 파장의 광을 반사시키거나 기설정된 광의 투과도를 나타내지 못하게 될 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 자기장 발생부(200)는 자기 가변 물질에 대하여 인가될 수 있는 자기장을 발생시키는 기능을 수행할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 자기장 발생부(200)는 자기 가변 물질이 기설정된 색이나 기설정된 광 투과도를 소정의 패턴에 따라 나타내도록 하기 위하여, 기설정된 패턴을 따라 형성될 수 있다. 예를 들면, 자기장 발생부는 위조 및 변조 방지 대상물의 위조 및 변조 여부를 판별하는 데에 있어서 기준이 되는 로고, 문자, 바코드, 도형 등의 형상에 따라 소정의 세기와 방향의 자기장을 발생시키도록 구성될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 외부 자극이 가해지는 것에 대응하여, 자기장이 자기 가변 물질에 대하여 인가되는 상태(즉, 자기장의 세기, 방향 또는 패턴)를 변화시킴으로써 자기 가변 물질의 표시 상태를 변화시키는 기능을 수행하는 가동부(미도시)를 더 구비할 수 있다. 여기서, 가동부에 가해지는 외부 자극은 위조 및 변조 방지 대상물의 진위 여부를 확인하고자 하는 사용자, 위조 및 변조 방지 대상물을 개봉하고자 하는 사용자, 위조 및 변조 방지 대상물을 사용하고자 하는 사용자 등에 의하여 유발될 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 가동부는, 외부 자극이 가해지는 것에 대응하여 이동하거나 회전하거나 또는 휘어짐으로써, 자기 가변 물질 포함부(100)를 자기장 발생부(200)에 의하여 발생되는 자기장이 인가되는 영역으로 이동시키는 기능을 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 가동부는, 외부 자극이 가해지는 것에 대응하여 이동하거나 회전하거나 휘어지거나 또는 파괴됨으로써, 자기 가변 물질 포함부(100)에 포함되는 자기 가변 물질을 자기장 발생부(200)에 의하여 발생되는 자기장이 인가되는 영역으로 이동시키는 기능을 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 가동부는, 외부 자극이 가해지는 것에 대응하여 이동하거나 회전하거나 또는 휘어짐으로써, 자기장 발생부(200)를 자기 가변 물질에 대하여 자기장을 인가할 수 있는 영역으로 이동시키는 기능을 수행할 수 있다.
이하에서는, 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 위조 및 변조 방지 장치의 다양한 실시예에 대하여 구체적으로 살펴보기로 한다.
도 12 내지 도 23은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 위조 및 변조 방지 장치의 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다. 이하의 실시예들에 따른 위조 및 변조 방지 장치는, 태그, 카드, 필름 및 스티커와 같은 형태로 제조되는 것을 상정하여 설명하지만, 반드시 이 형태로 제한되지 않음을 밝혀둔다.
먼저, 도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 위조 및 변조 방지 장치는, 자기 가변 물질 포함부(100), 자기장 발생부(200) 및 자기 가변 물질 포함
부(100)와 자기장 발생부(200) 사이에 개재되어 자기 가변물질 포함부(100)와 자기장 발생부(200)의 간격(d)을 조절하는 스페이서(300: 310, 320, 330)를 포함할 수 있다.
스페이서(300)는 자기 가변물질 포함부(100)와 자기장 발생부(200)의 간격(d)을 조절할 수 있는 구성이라면 제한이 없다. 이에 따라, 스페이서(300)는 에어(air)층, 박막층, 필름층, 시트층, 접착층, 패턴과 같은 정보가 표시되는 정보표시층, 열, 습도 pH, 전기, 빛과 같은 인자에 의해 상(phase)[또는, 부피]이 변화하는 상변화 물질(phase change materials)층 등을 포함할 수 있고, 이들을 복수의 층으로 적층하여 구성할 수도 있다. 도 12의 (a)는 에어층(310)을, 도 7의 (b)는 시트층(320)을, 도 12의 (c)는 3개의 층(330: 331, 332, 333)을 스페이서(300)로 구성한 실시예를 나타낸다.
스페이서(300)는 한 층의 두께(d)를 조절하거나, 복수의 층을 적층함에 따라 복수의 층 전체의 두께(d)를 조절함에 따라, 자기장 발생부(200)에서 자기 가변 물질에 대하여 인가되는 자기장의 세기를 조절함으로써, 자기 가변 물질 포함부(100)에서 반사되거나 투과되는 광(L)을 변화시킬 수 있다. 그리하여, 위조 및 변조 방지 장치의 컬러, 시인성 등을 제어할 수 있는 효과가 있다.
예를 들어, 스페이서(300)의 두께(d)를 얇게 구성하면, 자기장 발생부(200)에서 자기 가변 물질에 강한 자기장을 인가하므로, 입자(11)간의 간격이 작아져서, 적색에 가까운 파장이 반사되고, 반대로 스페이서(300)의 두께(d)를 두껍게 구성하면, 자기장 발생부(200)에서 자기 가변 물질에 약한 자기장을 인가하므로, 입자(11)간의 간격이 커져서, 청색에 가까운 파장이 반사될 수 있다.
한편, 스페이서(300)의 투자율을 조절함에 따라, 자기장 발생부(200)에서 자기 가변 물질에 대하여 인가되는 자기장의 세기를 조절함으로써, 자기 가변 물질 포함부(100)에서 반사되거나 투과되는 광(L)을 변화시킬 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 위조 및 변조 방지 장치의 두께는 1㎛ 에서 수 cm 일 수 있다. 그리고, 스페이서(300)가 두께에서 차지하는 비율은 5% 에서 90%일 수 있다.
다음으로, 도 13을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 위조 및 변조 방지 장치는, 스페이서(300)가 광흡수층(400)을 포함할 수 있다. 도 13에는 광흡수층(400)이 스페이서(300)와 별도의 구성인 것으로 도시되어 있으나, 광흡수층(400)의 두께를 조절하여 자기 가변 물질에 대하여 인가되는 자기장의 세기를 조절할 수 있으므로, 광흡수층(400)도 스페이서(300)에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
광흡수층(400)은 블랙, 레드, 블루 등의 소정의 색을 가지는 필름층일 수 있다. 소정의 색을 가지는 필름층을 광흡수층(400)으로 사용한 경우, 자기 가변 물질 포함부(100)를 투과하고 광흡수층(400)에서 반사되는 광과, 자기 가변 물질 포함부(100)에서 반사되는 광(L')이 서로 중첩되거나, 간섭되어 컬러, 시인성 등을 변화시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 광흡수층(400)에서 특정 파장대를 흡수하므로, 광흡수층(400)에서 반사되는 광과 자기 가변 물질 포함부(100)에서 반사되는 광(L')이 서로 중첩되거나 간섭되어 선명한 컬러를 구현하지 못하는 문제점을 해결할 수 있는 이점도 있다. 예를 들어, 블랙 필름을 광흡수층(400)으로 사용하면, 광흡수층(400)에서 넓은 파장대의 광을 흡수하므로, 자기 가변 물질 포함부(100)에서 반사되는 광과의 중첩, 간섭 문제를 대폭 줄여, 결과적으로 시인성을 월등히 향상시킬 수 있다.
다음으로, 도 14를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 위조 ...... 및 변조 방지 장치는, 스페이서(300)가 투명 또는 반투명의 광투과층(500)을 포함할 수 있다.
도 14에는 광투과층(500)이 스페이서(300)와 별도의 구성인 것으로 도시되어 있으나, 광투과층(500)의 두께를 조절하여 자기 가변 물질에 대하여 인가되는 자기장의 세기를 조절할 수 있으므로, 광투과층(500)도 스페이서(300)에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
광투과층(500)은, 적어도 일면에 패턴(510), 이미지, 문자, 도형, 바코드 등이 형성될 수 있다. 패턴(510) 등이 형성된 부분에서 반사하는 광(L')과 패턴(510) 등이 형성되지 않은 부분과 반사하는 파장대의 광(L)이 상이하므로, 결과적으로 자기 가변 물질 포함부(100)를 통해, 소정의 컬러 외에 패턴(510) 등의 형태도 확인할 수 있는 효과가 있다.
다음으로 도 15을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 위조 및 변조 방지 장치는, 자기 가변 물질 포함부(100), 자기장 발생부(200), 또는 스페이서(300)에 외력(F)을 가하여 변형시킴에 따라, 자기 가변 물질 포함부(100)에 인가되는 자기장의 세기를 변화시켜, 자기 가변 물질 포함부(100)에서 반사되거나 투과되는 광을 변화(L -> L')시킬 수 있다.
도 15의 (a)를 참조하면, 자기 가변 물질을 탄성 기판에 코팅하여 자기 가변 물질 포함부(100a)를 형성할 수 있다. 외력(F)을 가하지 않은 상태에서는 자기 가변 물질 포함부(100a)가 기설정된 파장의 광(L)을 반사하지만, 외력(F)을 가하면, 자기 가변 물질 포함부(100a)가 휘어짐(100a')에 따라 스페이서(300)를 압박하므로, 두께가 변화(d1-> d2)된 부분에서 자기 가변 물질 포함부에 인가되는 자기장의 세기에 변화가 생겨 반사하는 광(L')의 파장이 변화할 수 있다. 자기 가변 물질 포함부(100a)가 탄성 기판을 포함하므로, 외력(F)이 가해지는 상태를 해제하면, 원상태로 복귀하여 기설정된 파장의 광(L)을 반사할 수 있다.
또한, 스페이서(300)가 탄성 재질로 구성되어, 외력(F)을 가할 때 스페이서(300)가 변형되어, 자기 가변 물질 포함부(100)에 인가되는 자기장의 세기를 변화시킴으로써 자기 가변 물질 포함부(100)에서 반사되거나 투과되는 광을 변화(L -> L')시키고, 외력(F)을 가하지 않을때 스페이서(300)가 원상태로 복귀하여 기설정된 파장의 광(L)을 반사할 수 있다.
또한, 자기 가변 물질 포함부(100) 또는 자기장 발생부(200)가 굴곡지게 형성되어, 굴곡진 부분에 외력(F)을 가함에 따라 자기 가변 물질 포함부(100)에 인가되는 자기장의 세기를 변화시킴으로써, 자기 가변 물질 포함부(100)에서 반사되거나 투과되는 광을 변화(L -> L')시킬 수 있다.
다음으로, 도 16을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 위조 및 변조 방지 장치는, 자기 가변 물질 포함부(100)의 일측에 자기장 발생부(700)가 배치되고, 자기 가변 물질 포함부(100)의 타측에 자기장 발생부(700)에서 인가되는 자기장에 따라 적어도 일부(610)가 자기 유도(magnetic indcuction)되는 자기 유도부(600)를 포함할 수 있다.
자기 유도부(600)는 자기 유도되는 영역인 자기 유도 패턴(610)이 형성될 수 있는데, 자기 유도 패턴(610)은 철가루 등의 자화물질이 코팅되어 형성될 수 있다. 자기장 발생부(700)가 자기 가변 물질 포함부(100)의 상부에 근접하면, 자기장 발생부(700)에서 자기 가변 물질 포함부(100)에 자기장을 인가할 뿐만 아니라, 자기 유도부(600)에도 자기장을 인가하며, 특히, 자기 유도 패턴(610)에 자기 유도가 발생하여 자기력의 세기가 증폭될 수 있다. 그리하여, 증폭된 자기장이 인가된 자기 가변 물질 포함부(100)의 부분(110), 즉, 자기 유도 패턴(610)에 대향하는 자기 가변 물질 포함부(100)의 부분(110)에서 반사하는 광의 파장이 변화(L -> L')할 수있다. 예를 들어, 자기 유도 패턴(610)이 이미지나 문자 형태로 형성되면, 자기 가변 물질 포함부(100)의 상면을 통해 자기 유도 패턴(610)와 동일하게 이미지나 문자 형태를 확인할 수 있는 것이다.
이처럼, 본 실시예에 따른 위조 및 변조 방지 장치는, 위조 및 변조 방지 대상물에 자기 가변 물질 포함부(100) 및 자기 유도부(600)가 일체로 부착된 경우에도, 자기장 발생부(700)를 자기 가변 물질 포함부(100)의 상부에서 접근하여 패턴을 곧바로 확인할 수 있는 효과가 있다.
다음으로, 도 17을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 위조 및 변조 방지 장치는, 자기 가변 물질 포함부(100), 자기 가변 물질 포함부(100)와 적어도 일부가 대향되는 제1 자기 유도부(810), 제1 자기 유도부(810)에 일체로 연장되는 제2 자기 유도부(820), 및 제2 자기 유도부(820)에 대하여 인가될 수 있는 자기장을 발생시키는 자기장 발생부(700)를 포함할 수 있다.
도 17의 (a)를 참조하면, 제1 자기 유도부(810)와 제2 자기 유도부(820)는 일체이며, 자기 가변 물질 포함부(100)는 제1 자기 유도부(810)와 수직 상에서 중첩되는 부분을 가지며, 제2 자기 유도부(820)와는 수직 상에서 중첩되는 부분을 가지지 않는다. 제1 자기 유도부(810)와 제2 자기 유도부(820)는 일체로서, 물리적으로 분리되어 있지 않으므로 당연히 동일한 재질인 것이 바람직하다.
도 17의 (b)를 참조하면, 자기장 발생부(700)가 자기 가변 물질 포함부(100) 및 제1 자기 유도부(810)에 자기장을 인가함이 없이, 제2 자기 유도부(820)에만 자기장을 인가하면, 제2 자기 유도부(820)가 자기 유도됨과 동시에, 제2 자기 유도부(820)와 일체로 연장되는 제1 자기 유도부(810)가 자기 유도될 수 있다. 자기 유도된 제1 자기 유도부(810)에서는 자기 가변 물질 포함부(100)에 자기장을 인가할 수 있으므로, 이에 따라 제1 자기 유도부(810)에 대향하는 자기 가변 물질 포함부(100)의 부분에서 반사되거나 투과되는 광이 변화할 수 있다.
이처럼 본 실시예에 따른 위조 및 변조 방지 장치는, 자기 가변 물질 포함부(100)에 직접적으로 자기장 발생부(700)를 근접시키지 않아도, 자기 가변 물질 포함부(100)와 다른 축 상에서, 제1 자기 유도부(810) 및 제2 자기 유도부(820)를 통해 간접적으로 자기장을 인가하여 진위 여부를 확인할 수 있는 효과가 있다.
다음으로, 도 18을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 위조 및 변조 방지 장치는, 자기 가변 물질 포함부(100) 및 적어도 하나의 영구자석 또는 가변자석으로 구성된 자기장 발생부(700: 710, 720)를 포함할 수 있다.
도 18의 (a) 및 도 18의 (b)를 참조하면, 자기장 발생부(700)를 회전수단(미
도시) 또는 이동수단(미도시)을 이용하여 회전시키거나, 위치를 변화시킴에 따라, 자기 가변 물질 포함부(100)에서 반사되거나 투과되는 광을 변화(L -> L')시킬 수 있다.
도 18의 (c) 및 도 18의 (d)를 참조하면, 자기장 발생부(700)를 복수(710, 720) 배치할 수 있다. 도 18의 (c)를 참조하면, 자기 가변 물질 포함부(100)의 양단에 각각 같은 극성의 자기장을 인가하도록 자기장 발생부(710, 720)를 배치할 경우, 자화부(800)의 양단이 자화되어 자기 가변 물질 포함부(100)의 중심부에서 반사되는 광(L)과 양단에서 반사되는 광(L')의 파장이 다르게 될 수 있다. 도 18의 (d)를 참조하면, 자기 가변 물질 포함부(100)의 양단에 각각 반대 극성의 자기장을 인가하도록 자기장 발생부(710, 720)를 배치할 경우, 자화부(800)의 전체가 자화되어 자기 가변 물질 포함부(100)의 중심부와 양단에서 반사되는 광(L")의 파장이 동일하게 될 수 있다.
이 외에도, 자기장 발생부(700)는 영구자석과 가변자석을 조합하거나, 복수의 층으로 구성할 수도 있다. 이에 따라, 자기장 발생부(700)에서 인가하는 자기장의 극성, 세기, 증폭, 간섭 등을 조절하여 자기 가변 물질 포함부(100)에서 반사되거나 투과되는 광을 조절할 수 있다. 또한, 자화부(800)도 복수의 층으로 구성하여 자기장 발생부(700)에서 인가하는 자기장의 극성, 세기, 증폭, 간섭 등을 조절할 수도 있다.
다음으로, 도 19의 (a)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 위조 및 변조 방지 장치는, 자기 가변 물질 포함부(100) 및 자기 가변 물질 포함부가 임의의 상대물(미도시)[또는, 상품]에 부착되도록 상기 자기 가변 물질 포함부의 일측에 형성된 접착부(900)를 포함하며, 접착부(900)의 일부 부분(910)의 접착력은 나머지 부분(920)의 접착력과 상이할 수 있다.
일부 부분(910)은 패턴화되어 이미지, 문자, 도형, 바코드 등의 형태를 가질 수 있다. 일부 부분(910)의 접착력이 나머지 부분(920)의 접착력보다 강할 경우, 일부 부분(910)과 자기 가변 물질 포함부(100)가 강하게 접착되어 있기 때문에, 자기 가변 물질 포함부(100)를 임의의 상대물(미도시)로부터 분리하는 과정에서 일부만이 분리되고 나머지는 분리되지 않을 수 있다.
도 19의 (b)를 참조하면, 외력(F)을 가하여 자기 가변 물질 포함부(100)를 분리시킬 경우, 일부 부분(910)에 접착된 자기 가변 물질 포함부(100)의 부분(120)은 접착된 상태를 유지하고, 일부 부분(910)을 제외한 나머지 부분(920)에 접착된 자기 가변 물질 포함부(100)의 부분(100b)만이 분리될 수 있다.
이에 따라, 자기 가변 물질 포함부(100)를 상대물로부터 한번 떼어내면, 자기 가변 물질 포함부(100)의 일부(100b)가 파손되기 때문에, 위조 및 변조 방지 장치를 재사용하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다. 그리고, 자기 가변 물질 포함부(100)를 분리한 경우에도, 접착력이 강한 접착부(900)의 패턴화된 일부 부분(910) 상에는 여전히 자기 가변 물질 포함부(120)가 붙어 있기 때문에, 임의의 상대물이 정품이라는 정보를 계속 남길 수 있는 효과가 있다.
다음으로, 도 20의 (a)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 위조 및 변조 방지 장치는, 자기 가변 물질 포함부(100) 및 자기 가변 물질 포함부가 임의의 상대물(미도시)[또는, 상품]에 부착되도록 상기 자기 가변 물질 포함부의 일측에 형성된 접착부(900)를 포함하며, 자기 가변 물질 포함부(100)에 절취 패턴(P)이 형성될 수 있다.
접착부(900)의 전 부분에서 접착력이 동일할 수 있고, 절취 패턴(P)은 이미지, 문자, 도형 등의 형태를 가질 수 있다.
도 20의 (b)를 참조하면, 외력(F)을 가하여 자기 가변 물질 포함부(100)를 분리시킬 경우, 절취 패턴(P)에 해당되는 부분(130)만이 분리되고, 나머지 부분(140)은 접착된 상태를 유지할 수 있다. 반대로, 절취 패턴(P) 해당되는 부분(130)은 접착된 상태를 유지하고, 나머지 부분(140)이 분리될 수도 있을 것이다.
예를 들어, 절취 패턴(P)이 "정품"이라는 문자 형태인 경우, 자기 가변 물질 포함부(100)를 분리시켰을 때, 절취 패턴(P)에 해당되는 부분(130)은 분리되고, 나머지 부분(140)이 "정품"이라는 문자 형태를 가지며 임의의 상대물(미도시)에 접착된 상태를 유지할 수 있다.
이에 따라, 자기 가변 물질 포함부(100)를 상대물로부터 한번 떼어내면, 자기 가변 물질 포함부(100)가 파손되기 때문에, 위조 및 변조 방지 장치를 재사용하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다. 그리고, 자기 가변 물질 포함부(100)를 분리한 경우에도, 일부 부분(140)은 여전히 임의의 상대물에 붙어 있기 때문에, 임의의 상대물이 정품이라는 정보를 계속 남길 수 있는 효과가 있다.
다음으로, 도 21을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 위조 및 변조 방지 장치는, 자기 가변 물질 포함부(100), 자기장 발생부(200) 및 자기 가변 물질 포함부 상에 배치되며, 자기 가변 물질 포함부(100)와 접하는 면에 이미지(1010), 패턴, 문자, 도형, 바코드 등이 형성된 정보 박막층(1000)을 포함할 수 있다.
정보 박막층(1000)은 광을 투과할 수 있는 재질로 구성될 수 있다. 정보 박막층(1000)은 자기 가변 물질 포함부(100)와 접하는 면에 이미지(1010) 등이 형성되어 있으므로, 외부에서 바로 이미지(1010) 등을 확인할 수 있고, 외부에서 이미지(1010)를 임의로 위조하는 것을 방지할 수 있다.
한편, 정보 박막층(1000)을 떼어내어 이미지(1010)를 위조하는 것을 더욱 효과적으로 방지하기 위해, 정보 박막층(1000)과 자기 가변 물질 포함부(100) 사이에 개재되는 접착부(미도시)의 접착력을 상이하게 하거나, 자기 가변 물질 포함부(100)에 절취 패턴(미도시)을 형성[도 19 내지 도 20 참조]할 수도 있다.
다음으로, 도 22을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 위조 및 변조 방지 장치는, 이미지, 패턴, 문자, 도형, 바코드 등의 정보 표시부(150)가 형성된 자기 가변 물질 포함부(100)를 포함할 수 있다. 정보 표시부(150)는 펀칭(punching), 레이저 조사, UV 조사 등의 방법으로 자기 가변 물질 포함부(100)의 일부를 선택적으로 제거하여 형성할 수 있다. 이에 따라, 자기 가변 물질 포함부(100)에는 정보 표시부(150)가 형성되어 있기 때문에, 다른 종류의 상품에 자기 가변 물질 포함부(100)를 재사용하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
다음으로, 도 23을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 위조 및 변조 방지 장치는, 소정의 패턴(1110)을 가지며 패턴(1110) 부분이 자화된 자화부(1100), 자기 가변 물질 포함부(100) 및 자화부(1100)에서 인가된 자기장에 의해 자기 가변 물질 포함부(100)에서 반사되거나 투과된 광을 수광하는 수광부(1200)를 포함할 수 있다.
자화부(1100)의 패턴(1110)은 철가루 등의 자화물질을 코팅하여 형성할 수 있다. 자기 가변 물질 포함부(100)에서 반사되거나 투과되는 광(L, L')의 패턴 또는 파장 값은, 자화부(1100)의 패턴(1110) 형상에 대응할 수 있다.
수광부(1200)는 자기 가변 물질 포함부(100)에서 반사되거나 투과된 광(L, L')을 수광할 수 있도록 포토 다이오드 등으로 구성될 수 있다. 수광부(1200)는 미리 입력된 광의 패턴 또는 파장 값을, 자기 가변 물질 포함부(100)에서 수광한 광(L, L')과 비교하여 진위 여부를 판단할 수 있다.
이처럼 본 실시예에 따른 위조 및 변조 방지 장치는, 정품에 해당하는 광의 패턴 또는 파장 값을 입력받아, 자기 가변 물질 포함부(100))에서 수광한 광(L, L')과 비교하므로, 보다 정밀하게 진위 여부를 확인할 수 있는 효과가 있다. 특히, 자기 가변 물질 포함부(100)에서 반사되거나 투과되는 광(L, L')의 패턴 또는 파장 값이 육안으로 식별이 불가능하도록 패턴(1110)을 형성하면, 위조를 더욱 방지할 수 있는 효과가 있다.
한편, 본 발명에 따른 위조 및 변조 방지 장치는 홀로그램, RFID(Radio Frequency IDentification) 및 생체 정보 인식 중 적어도 하나를 이용하는 추가적인 위조 및 변조 방지 수단을 더 포함할 수 있으며, 이로써 대상물에 대한 위조 및 변조 방지의 효과를 더 높일 수 있게 된다.
또한, 도 24는 본 발명의 일 실시예에 따라 자기 가변 물질의 광 투과도가 변화되는 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 24를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 가변 물질 포함부는 자
성을 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 24의 (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 24의 (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.
[위조 및 변조 방지 장치의 구성]
도 25 내지 도 27은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 위조 및 변조 방지 장치의 기본 구성을 나타내는 도면이다. 이하의 실시예들에 따른 위조 및 변조 방지 장치는, 태그, 카드, 필름 및 스티커와 같은 형태로 제조되는 것을 상정하여 설명하지만, 반드시 이 형태로 제한되지 않음을 밝혀둔다. 상기 형태를 고려하여, 본 발명의 실시예에 따른 위조 및 변조 방지 장치의 두께는 1㎛ 에서 수 cm 일 수 있다.
도 25의 (a)를 참조하면, 본 발명의 위조 및 변조 방지 장치는 <0054> 자기 가변 물질 포함부(100)를 포함하여 구성될 수 있다. 그리고, 도 25의 (b)를 참조하면, 본 발명의 위조 및 변조 방지 장치는 자기 가변 물질 포함부(100)와, 자기 가변 물질 포함부(100)가 부착되는 임의의 상대물(300)[또는, 임의의 대상물(300)]을 포함하여 구성될 수 있다.
자기 가변 물질 포함부(100)는 인가되는 자기장이 변화하면 반사광 또는 투과광이 변화되는 자기 가변 물질을 포함할 수 있다. 구체적으로, 자기 가변 물질 포함부(100)에 포함되는 자기 가변 물질은 특정 세기와 방향의 자기장이 인가될 때 특정 파장의 광의 반사시키거나 특정 광 투과도를 나타내도록(L) 구성 (또는 설정)될 수 있으며, 후술할 바와 같이 이러한 자기 가변 물질은 일반 사용자가 육안으로 위조 및 변조 방지 대상물의 진위 여부를 확인함에 있어서 시각적인 지표로서 활용될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 자기 가변 물질 포함부(100)는 위조 및 변조 방지 대상물이 개봉되는 경우에 파괴되도록 구성될 수 있으며, 이에 따라 위조 및 변조 방지 대상물이 개봉된 이후에는 자기 가변 물질에 대하여 자기장이 인가되어도 자기 가변 물질의 반사광 또는 투과광이 변화되지 못하게 되고, 이에 따라 자기 가변 물질이 기설정된 파장의 광을 반사시키거나 기설정된 광의 투과도를 나타내지 못하게 될 수 있다.
자기장 발생부(200)는 자기 가변 물질에 대하여 인가될 <0057> 수 있는 자기장(B)을 발생시키는 기능을 수행할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 자기장 발생부(200)는 자기 가변 물질이 기설정된 색이나 기설정된 광 투과도를 소정의 패턴에 따라 나타내도록 하기 위하여, 기설정된 패턴을 따라 형성될 수 있다. 예를 들면, 자기장 발생부는 위조 및 변조 방지 대상물의 위조 및 변조 여부를 판별하는 데에 있어서 기준이 되는 로고, 문자, 바코드, 도형 등의 형상에 따라 소정의 세기와 방향의 자기장을 발생시키도록 구성될 수 있다.
임의의 상대물(300)은 자기 가변 물질 포함부(100)가 부착되는 상품, 종이, 카드 등이 될 수 있으며, 임의의 상대물(300)의 후면에서 자기장 발생부(200)가 접근함에 따라 자기 가변 물질 포함부(100)의 자기 가변 물질에 자기장(B)을 인가할 수 있다. 임의의 상대물(300)은 자기장 발생부(200)에서 인가되는 자기장(B)에 의해 자기 가변 물질 포함부(100)가 영향을 받을 수 있도록, 두께가 너무 두껍지 않은 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 외부 자극이 가해지는 것에 대응하여, 자기장(B)이 자기 가변 물질에 대하여 인가되는 상태(즉, 자기장의 세기, 방향 또는 패턴)를 변화시킴으로써 자기 가변 물질의 표시 상태(L)를 변화시키는 기능을 수행하는 가동부(미도시)를 더 구비할 수 있다. 여기서, 가동부에 가해지는 외부 자극은 위조 및 변조 방지 대상물의 진위 여부를 확인하고자 하는 사용자, 위조 및 변조 방지 대상물을 개봉하고자 하는 사용자, 위조 및 변조 방지 대상물을 사용하고자 하는 사용자 등에 의하여 유발될 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 가동부는, 외부 자극이 가해지는 것에 대응하여 이동하거나 회전하거나 또는 휘어짐으로써, 자기 가변 물질 포함부(100)를 자기장 발생부(200)에 의하여 발생되는 자기장(B)이 인가되는 영역으로 이동시키는 기능을 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 가동부는, 외부 자극이 가해지는 것에 대응하여 이동하거나 회전하거나 휘어지거나 또는 파괴됨으로써, 자기 가변 물질 포함부(100)에 포함되는 자기 가변 물질을 자기장 발생부(200)에 의하여 발생되는 자기장(B)이 인가되는 영역으로 이동시키는 기능을 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 가동부는, 외부 자극이 가해지는 것에 대응하여 이동하거나 회전하거나 또는 휘어짐으로써, 자기장 발생부(200)를 자기 가변 물질에 대하여 자기장(B)을 인가할 수 있는 영역으로 이동시키는 기능을 수행할 수 있다.
도 26을 참조하면, 본 발명의 위조 및 변조 방지 장치는 광흡수층(400)을 더 포함할 수 있다. 도 26에는 광흡수층(400)이 자기 가변 물질 포함부(100)와 상대물(300) 사이에 개재된 것으로 도시되어 있으나, 바람직하게는, 자기 가변 물질 포함부(100)와 후술할 접착부(600)[도 28 참조] 사이에 개재될 수 있다.
광흡수층(400)은 블랙, 레드, 블루 등의 소정의 색을 가지는 필름층일 수 있다. 소정의 색을 가지는 필름층을 광흡수층(400)으로 사용한 경우, 자기 가변 물질 포함부(100)를 투과하고 광흡수층(400)에서 반사되는 광과, 자기 가변 물질 포함부(100)에서 반사되는 광이 서로 중첩되거나, 간섭되는 등으로 변화하여, 컬러, 시인성 등이 향상된 광(L')을 나타낼 수 있는 효과가 있다. 또한, 광흡수층(400)에서 특정 파장대를 흡수하므로, 광흡수층(400)에서 반사되는 광과 자기 가변 물질 포함부(100)에서 반사되는 광이 서로 중첩되거나 간섭되어 선명한 컬러를 구현하지 못하는 문제점이 해결되는 이점도 있다. 예를 들어, 블랙 필름을 광흡수층(400)으로 사용하면, 광흡수층(400)에서 넓은 파장대의 광을 흡수하므로, 자기 가변 물질 포함부(100)에서 반사되는 광과의 중첩, 간섭 문제를 대폭 줄여, 결과적으로 시인성을 월등히 향상시킬 수 있다.
또한, 광흡수층(400)의 두께를 조절하여 자기 가변 물질에 대하여 인가되는 자기장(B)의 세기를 조절할 수 있으므로, 광흡수층(400)은 이른바 스페이서의 역할도 할 수 있다. 자기 가변 물질의 특성 외에 광흡수층(400)의 두께 요소만을 조절하여 자기 가변 물질에 인가되는 자기장(B)의 세기를 조절함에 따라, 반사되는 광의 파장을 조절할 수 있는 이점도 있다. 예를 들어, 광흡수층(400)의 두께를 얇게 구성하면, 자기장 발생부(200)에서 자기 가변 물질에 강한 자기장을 인가하므로, 입자(11)간의 간격이 작아져서, 적색에 가까운 파장이 반사되고, 반대로 광흡수층(400)의 두께를 두껍게 구성하면, 자기장 발생부(200)에서 자기 가변 물질에 약한 자기장을 인가하므로, 입자(11)간의 간격이 커져서, 청색에 가까운 파장이 반사될 수 있다.
도 27를 참조하면, 본 발명의 위조 및 변조 방지 장치는 투명 또는 반투명의 광투과층(500)을 더 포함할 수 있다. 도 9에는 광흡수층(500)이 자기 가변 물질 포함부(100)와 상대물(300) 사이에 개재된 것으로 도시되어 있으나, 바람직하게는, 자기 가변 물질 포함부(100)와 후술할 접착부(600)[도 28 참조] 사이에 개재될 수 있다.
광투과층(500)은, 적어도 일면에 패턴(510), 이미지, 문자, <0067> 도형, 바코드 등이 형성될 수 있다. 패턴(510)은 상대물(300)이 정품임을 나타낼 수 있는 표지인 것이 바람직하다. 패턴(510) 등이 형성된 부분에서 반사하는 광(L')과 패턴(510) 등이 형성되지 않은 부분과 반사하는 파장대의 광(L)이 상이하므로, 결과적으로 자기 가변 물질 포함부(100)를 통해, 소정의 컬러 외에 패턴(510) 등의 형태도 확인할 수 있는 효과가 있다. 또한, 후술하는 바와 같이 자기 가변 포함부(100)에 외력을 가하여 임의의 상대물(300)로부터 분리시킬 때, 광투과층(500)도 같이 분리되면서 파기되어, 패턴(510)이 손상됨에 따라서, 위조 및 변조 방지 장치가 재사용되는 것을 방지할 수 있는 효과도 있다.
또한, 광투과층(500)의 두께를 조절하여 자기 가변 물질에 대하여 인가되는 자기장(B)의 세기를 조절할 수 있으므로, 광투과층(500)은 이른바 스페이서의 역할도 할 수 있다. 자기 가변 물질의 특성 외에 광흡수층(500)의 두께 요소만을 조절하여 자기 가변 물질에 인가되는 자기장(B)의 세기를 조절함에 따라, 반사되는 광의 파장을 조절할 수 있는 이점도 있다.
한편, 스페이서 역할을 하는 광흡수층(400) 또는 광투과층(500) 의 투자율을 조절함에 따라, 자기장 발생부(200)에서 자기 가변 물질에 대하여 인가되는 자기장의 세기를 조절함으로써, 자기 가변 물질 포함부(100)에서 반사되거나 투과되는 광(L)을 변화시킬 수도 있다.
한편, 스페이서 역할을 하는 층은 상기 층 외에도, 에어(air)층, 박막층, 필름층, 시트층, 접착층, 패턴과 같은 정보가 표시되는 정보표시층, 열, 습도 pH, 전기, 빛과 같은 인자에 의해 상(phase)[또는, 부피]이 변화하는 상변화 물질(phase change materials)층, 탄성층 등을 포함할 수 있고, 이들을 복수의 층으로 적층하여 구성할 수도 있다.
이하에서는, 본 발명의 위조 및 변조 방지 장치의 재사용을 방지하는 구성에 대해서 설명한다.
도 28은 본 발명의 제1 실시예에 따른 재사용을 방지하는 위조 및 변조 방지 장치를 나타내는 도면이다.
도 28의 (a)를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 재사용을 방지하는 위조 및 변조 방지 장치는, 자기 가변 물질 포함부(100) 및 자기 가변 물질 포함부(100)의 일면 상에 형성되어 자기 가변 물질 포함부(100)가 임의의 상대물[또는, 상품](300)에 부착되도록 접착력을 제공하는 접착부(600)를 포함할 수 있다. 접착부(600)의 접착력에 의해서, 실질적으로 자기 가변 물질 포함부(100)와 상대물(300)이 부착되는 형상을 이룰 수 있다.
본 발명은 접착부(600)의 일부 부분(610)의 접착력은 나머지 부분(620)의 접착력과 상이한 것을 특징으로 한다. 바람직하게, 일부 부분(610)의 접착력은 나머지 부분(620)의 접착력보다 강할 수 있다. 일부 부분(610)과 나머지 부분(620)에 사용되는 접착 물질은, 상기 접착력의 차이를 만족하는 범위 내에서는 공지의 접착 물질을 제한없이 사용할 수 있다.
도 28의 (b)를 참조하면, 외력(F)을 가하여 자기 <0075> 가변 물질 함부(100)를 상대물(300)로부터 분리시킬 경우, 일부 부분(610)에 접착된 자기 가변 물질 포함부(100)의 부분(120)은 상대물(300)과 접착된 상태를 유지할 수 있고, 일부 부분(610)을 제외한 나머지 부분(620)에 접착된 자기 가변 물질 포함부(100)의 부분(110)만이 상대물(300)로부터 분리될 수 있다. 일부 부분(610)의 접착력이 나머지 부분(620)의 접착력보다 강하기 때문에, 외력(F)을 통해 강제적으로 자기 가변 물질 포함부(100)를 분리하려고 하면, 일부의 자기 가변 물질 포함부(120)가 접착부(600)의 일부 부분(610) 상에 강하게 접착되어 있기 때문에, 분리되지 않아 결과적으로 상대물(300) 상에 남게 되는 것이다.
이에 따라, 자기 가변 물질 포함부(100)를 상대물(300)로부터 한번 떼어내면, 자기 가변 물질 포함부(100)의 일부(120)가 파손되기 때문에, 위조 및 변조 방지 장치를 재사용하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 28의 (c)를 참조하면, 일부 부분(610)은 패턴화되어 이미지, 문자, 도형, 바코드 등의 형태를 가질 수 있다. 도 10의 (c)에서는 "正" 모양의 패턴을 가지는 것이 예시되어 있다. 이 경우, 외력(F)을 통해 자기 가변 물질 포함부(100)를 분리한 경우에도, 자기 가변 물질 포함부(110)는 파손되어 재사용을 방지할 수 있음과 동시에, 패턴화된 일부 부분(610) 상에는 여전히 자기 가변 물질 포함부(120)가 "正" 모양으로 붙어 있기 때문에, 상대물(300)이 정품이라는 정보를 계속 남길 수 있는 효과가 있다.
도 29는 본 발명의 제2 실시예에 따른 재사용을 방지하는 위조 및 변조 방지 장치를 나타내는 도면이다.
도 29의 (a)를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 재사용을 방지하는 위조 및 변조 방지 장치는, 자기 가변 물질 포함부(100) 및 자기 가변 물질 포함부(100)의 일면 상에 형성되어 자기 가변 물질 포함부(100)가 임의의 상대물[또는, 상품](300)에 부착되도록 접착력을 제공하는 접착부(600)를 포함할 수 있다. 접착부(600)의 접착력에 의해서, 실질적으로 자기 가변 물질 포함부(100)와 상대물(300)이 부착되는 형상을 이룰 수 있다.
본 발명은 자기 가변 물질 포함부(100)에 절취 패턴(P)이 형성된 것을 특징으로 한다. 절취 패턴(P)은 도 11의 일부 부분(610)과 동일하게, 패턴화되어 이미지, 문자, 도형, 바코드 등의 형태를 가질 수 있다.
도 29의 (b)를 참조하면, 외력(F)을 가하여 자기 가변 물질 포함부(100)를
상대물(300)로부터 분리시킬 경우, 절취 패턴(P)에 해당되는 자기 가변 물질 포함부(100)의 부분(140)은 상대물(300)과 접착된 상태를 유지할 수 있고, 절취 패턴(P)에 해당되지 않는 부분(130)만이 상대물(300)로부터 분리될 수 있다. 절취 패턴(P)에 의해 자기 가변 물질 포함부(100)의 일부가 절취되어 있으므로, 외력(F)에 의해 일부는 쉽게 분리될 수 있고, 일부는 상대물(300) 상에 남게 되는 것이다.
접착부(600)의 전 부분에서 접착력이 동일하여도 절취 패턴(P)에 의해 자기 가변 물질 포함부(100)가 분리될 수 있으나, 절취 패턴(P)에 대응하는 접착부(600)의 부분의 접착력이 상이하다면, 보다 쉽게 자기 가변 물질 포함부(100)가 분리될 수 있다. 절취 패턴(P)에 대응하는 접착부(600)의 부분의 접착력이 약하다면 절취 패턴(P)에 해당하는 자기 가변 물질 포함부(100)의 부분이 분리될 것이고, 절취 패턴(P)에 대응하는 접착부(600)의 부분의 접착력이 강하다면, 절취 패턴(P)에 해당하지 않는 자기 가변 물질 포함부(100)의 부분이 분리될 것이다.
이에 따라, 자기 가변 물질 포함부(100)를 상대물(300)로부터 한번 떼어내면, 자기 가변 물질 포함부(100)가 절취 패턴(P)을 따라 분리(130)되어 파손되기 때문에, 위조 및 변조 방지 장치를 재사용하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 29의 (c)를 참조하면, 절취 패턴(P)이 "正" 모양의 패턴을 가지는 것이 예시되어 있다. 이 경우, 외력(F)을 통해 자기 가변 물질 포함부(100)를 분리한 경우에도, 자기 가변 물질 포함부(130)는 파손되어 재사용을 방지할 수 있음과 동시에, 자기 가변 물질 포함부(140)는 상대물(300)에 ".." 모양으로 붙어 있기 때문에, 상대물(300)이 정품이라는 정보를 계속 남길 수 있는 효과가 있다.
도 30는 본 발명의 제3 실시예에 따른 재사용을 방지하는 위조 및 변조 방지 장치를 나타내는 도면이다.
도 30의 (a)를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 재사용을 방지하는 위조 및 변조 방지 장치는, 자기 가변 물질 포함부(100), 자기 가변 물질 포함부(100)의 일면 상에 형성되어 자기 가변 물질 포함부(100)가 임의의 상대물[또는, 상품](300)에 부착되도록 접착력을 제공하는 접착부(600) 및 자기 가변 물질 포함부(200)의 타면 상에 형성되어 자기 가변 물질 포함부(100)를 커버/보호하는 커버부(700)를 포함할 수 있다. 접착부(600)의 접착력에 의해서, 실질적으로 커버부(700)에 의해 커버되는 자기 가변 물질 포함부(100)와 상대물(300)이 부착되는 형상을 이룰 수 있다.
본 발명은 자기 가변 물질 포함부(100)와 커버부(700)와의 접착력은 자기 가변 물질 포함부(100)와 상대물(300)과의 접착력과 상이한 것을 특징으로 한다. 바람직하게, 자기 가변 물질 포함부(100)와 커버부(700)와의 접착력은 자기 가변 물질 포함부(100)와 상대물(300)과의 접착력보다 약할 수 있다. 가변 물질 포함부(100)와 커버부(700) 사이에 사용되는 접착 물질과 접착부(600)에 사용되는 접착 물질은, 상기 접착력의 차이를 만족하는 범위 내에서는 공지의 접착 물질을 제한없이 사용할 수 있다.
도 30의 (b)를 참조하면, 외력(F)을 가하여 자기 가변 물질 포함부(100)를 상대물(300)로부터 분리시킬 경우, 자기 가변 물질 포함부(100)와 상대물(300)은 접착된 상태를 유지할 수 있고, 커버부(700)만이 자기 가변 물질 포함부(100)로부터 분리될 수 있다. 자기 가변 물질 포함부(100)와 상대물(300)과의 접착력[접착부(600)의 접착력]이 자기 가변 물질 포함부(100)와 커버부(700)와의 접착력보다 강하기 때문에, 외력(F)을 통해 강제적으로 자기 가변 물질 포함부(100)를 분리하려고 하면, 커버부(700)만이 자기 가변 물질 포함부(100)로부터 분리됨과 동시에, 커버부(700)와 같이 자기 가변 물질 포함부(100)의 일부(160)가 떨어져 나갈 수 있다.
이에 따라, 자기 가변 물질 포함부(100)를 상대물(300)로부터 떼어내려고 하면, 커버부(700)만 분리되면서 자기 가변 물질 포함부(100)의 일부(150, 160)가 파손되기 때문에, 위조 및 변조 방지 장치를 재사용하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
한편, 커버부(700)는 자기 가변 물질 포함부(100)를 외부의 열, 공기, 습기 등으로부터 보호할 뿐 아니라, 커버부(700)의 일면에 이미지, 패턴, 문자, 도형 또는 이들의 조합이 형성되어, 도 27의 광투과층(500)과 유사하게, 자기 가변 물질 포함부(100)에서 반사되거나 투과되는 광을 변화시킬 수 있는 효과도 있다.
도 31은 본 발명의 제4 실시예에 따른 재사용을 방지하는 위조 및 변조 방지 장치를 나타내는 도면이다.
도 13의 (a)를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 재사용을 방지하는 위조 및 변조 방지 장치는, 자기 가변 물질 포함부(100), 자기 가변 물질 포함부(100)의 일면 상에 형성되어 자기 가변 물질 포함부(100)가 임의의 상대물[또는, 상품](300)에 부착되도록 접착력을 제공하는 접착부(600)를 포함하고, 자기 가변 물질 포함부(100)는 상부 필름(170), 하부 필름(180) 및 상부 필름(170)과 하부 필름(180) 사이에 코팅된 복수의 캡슐(191, 195)로 캡슐화된 자기 가변 물질(10)을 포함할 수 있다. 접착부(600)의 접착력에 의해서, 실질적으로 자기 가변 물질 포함부(100)와 상대물(300)이 부착되는 형상을 이룰 수 있다.
본 발명은 복수의 캡슐(191, 195) 중 일부 캡슐(191)의 내구성은 일부 캡슐(191)을 제외한 나머지 캡슐(195)의 내구성과 상이한 것을 특징으로 한다. 바람직하게, 일부 캡슐(191)의 내구성은 나머지 캡슐(195)의 내구성보다 강할 수 있다.
도 31의 (b)를 참조하면, 외력(F)을 가하여 자기 가변 물질 포함부(100)의 상부 필름(170)만을 분리시킬 경우, 일부 캡슐(191)은 하부 필름(180) 상에서 코팅된 상태를 유지할 수 있고, 나머지 캡슐(195)은 파괴(195')될 수 있다. 일부 캡슐(191)의 내구성이 나머지 캡슐(195)보다 강하기 때문에, 외력(F)을 통해 강제적으로 상부 필름(170)을 분리하려고 하면, 일부 캡슐(191)은 상부 필름(170)과 하부 필름(180) 사이에 코팅된 힘[명확히는 하부 필름(180)에 코팅되어 접착된 힘]과 외력(F) 사이에서 견디고 그대로 남아있는 반면, 나머지 캡슐(195)은 상부 필름(170)과 하부 필름(180) 사이에 코팅된 힘과, 외력(F) 사이에서 견디지 못하고 파손될 수 있다.
이에 따라, 자기 가변 물질 포함부(100)을 상대물(300)로부터 떼어내려고 하면, 상부 필름(170)이 분리되면서 나머지 캡슐(195)이 파손되기 때문에, 위조 및 변조 방지 장치를 재사용하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 31의 (c)를 참조하면, 일부 캡슐(191)은 상부 필름(170)과 하부 필름(170) 사이에 패턴을 가지고 코팅될 수 있다. 도 13의 (c)에서는 "正" 모양의 패턴을 가지는 것이 예시되어 있다.
그리고, 일부 캡슐(191)에서의 반사광 또는 투과광은, 나머지 캡슐(195)에서의 반사광 또는 투과광과 상이할 수 있다. 이 경우, 상부 필름(170)을 분리하기 전[도 31의 (c)의 왼쪽 도면]에도 일부 캡슐(191)과 나머지 캡슐(195)에서의 색이 차이가 발생할 수 있다. 외력(F)을 통해 상부 필름(170)을 분리한 후[도 31의 (c)의 오른쪽 도면]에는 상부 필름(170)이 분리되면서 나머지 캡슐(195)은 파손되어 색을 나타내지 않지만, "正" 모양의 패턴을 가지고 코팅된 일부 캡슐(191)에서는 색을 나타내므로, 상대물(300)이 정품이라는 정보를 계속 남길 수 있는 효과가 있다.
도 31의 (d)를 참조하면, 위조 및 변조 방지 장치는 도 31의 (c)와 동일한 구성을 가지고, 다만 상부 필름(170)은 불투명한 구성을 가질 수 있다. 이 경우, 제품을 개봉하기 전 또는 위조 및 변조 방지 장치를 사용하기 전에는 불투명한 상부 필름(170)에 의해 진위 여부를 확인할 수 없지만[도 31의 (d)의 왼쪽 도면], 상부 필름(170)을 분리, 제거함에 따라 제품을 개봉한 후 또는 위조 및 변조 방지 장치를 사용한 후[도 31의 (d)의 오른쪽 도면]에는, "正" 모양의 패턴을 가지고 코팅된 일부 캡슐(191)에서 색을 나타내므로, 상대물(300)이 정품이라는 정보를 계속 남길 수 있는 효과가 있다.
그리고, 본 발명의 다른 실시예에 따른 재사용을 방지하는 위조 및 변조 방지 장치는, 자기 가변 물질 포함부(100) 및 자기 가변 물질 포함부(100)의 일면 상에 형성되어 자기 가변 물질 포함부(100)가 임의의 상대물[또는, 상품](300)에 부착되도록 접착력을 제공하는 접착부(600)를 포함하며, 임의의 상대물(300)의 적어도 일부 부분(미도시)의 이형력은 일부 부분을 제외한 나머지 부분(미도시)의 이형력과 상이할 수 있다.
이에 따라, 자기 가변 물질 포함부(100)를 상대물(300)로부터 떼어내려고 하면, 자기 가변 물질 포함부(100)의 일부 부분은 상대물(300)로부터 분리되고, 일부 부분을 제외한 나머지 부분은 상대물(300)에 접착된 상태를 유지하게 되기 때문에, 자기 가변 물질 포함부(100)의 일부가 파손되어, 위조 및 변조 방지 장치를 재사용하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
한편, 본 발명에 따른 위조 및 변조 방지 장치는 홀로그램, RFID(Radio
Frequency IDentification) 및 생체 정보 인식 중 적어도 하나를 이용하는 추가적인 위조 및 변조 방지 수단을 더 포함할 수 있으며, 이로써 대상물에 대한 위조 및 변조 방지의 효과를 더 높일 수 있게 된다.
[위변조 방지 장치의 구성]
도 32는 본 발명의 일 실시예에 따른 위변조 방지 장치의 기본 구성을 나타내는 도면이다. 이하의 실시예들에 따른 위변조 방지 장치는, 태그, 카드, 필름 및 스티커와 같은 형태로 제조되는 것을 상정하여 설명하지만, 반드시 이 형태로 제한되지 않음을 밝혀둔다. 상기 형태를 고려하여, 본 발명의 실시예에 따른 위변조 방지 장치의 두께는 1㎛ 에서 수 cm 일 수 있다.
도 32의 (a)를 참조하면, 본 발명의 위변조 방지 장치는 자기 가변 물질 포함부(100)를 포함하여 구성될 수 있다. 그리고, 도 8의 (b)를 참조하면, 본 발명의 위변조 방지 장치는 자기 가변 물질 포함부(100)가 임의의 상대물(300)[또는, 기재(300)]에 부착되어 구성될 수도 있다.
자기 가변 물질 포함부(100)는 인가되는 자기장(B)이 변화하면 반사광 또는 투과광이 변화되는 자기 가변 물질을 포함할 수 있다. 구체적으로, 자기 가변 물질 포함부(100)에 포함되는 자기 가변 물질은 특정 세기와 방향의 자기장(B)이 인가[설명의 편의상, 도 32에는 상부 또는 하부에서 자기장(B)이 인가되는 것만을 도시함]될 때 특정 파장의 광의 반사시키거나 특정 광 투과도를 나타내도록(L) 구성(또는 설정)될 수 있으며, 후술할 바와 같이 이러한 자기 가변 물질은 일반 사용자가 육안으로 위조 및 변조 방지 대상물의 진위 여부를 확인함에 있어서 시각적인 지표로서 활용될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 자기 가변 물질 포함부(100)는 위조 및 변조 방지 대상물이 개봉되는 경우에 파괴되도록 구성될 수 있으며, 이에 따라 위조 및 변조 방지 대상물이 개봉된 이후에는 자기 가변 물질에 대하여 자기장이 인가되어도 자기 가변 물질의 반사광 또는 투과광이 변화되지 못하게 되고, 이에 따라 자기 가변 물질이 기설정된 파장의 광을 반사시키거나 기설정된 광의 투과도를 나타내지 못하게 될 수 있다.
도 32에는 도시되지 않았지만, 자기장 발생 유닛(210)[도 33 참조]은 자기 가변 물질(10)에 대하여 인가될 수 있는 자기장(B)을 발생시키는 기능을 수행할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 자기장 발생 유닛은 자기 가변 물질(10)이 기설정된 색이나 기설정된 광 투과도를 소정의 패턴에 따라 나타내도록 하기 위하여, 기설정된 패턴이 형성될 수 있다. 예를 들면, 자기장 발생 유닛은 위조 및 변조 방지 대상물의 위조 및 변조 여부를 판별하는 데에 있어서 기준이 되는 로고, 문자, 바코드, 도형 등의 패턴이 형성되어, 그 패턴 형상에 따라 소정의 세기와 방향의 자기장(B)을 발생시키도록 구성될 수 있다.
자기장 발생 유닛(210)을 포함한 카메라(200)[도 33 참조]가 자기 가변 물질 포함부(100)에 가까이 위치할 때, 자기장 발생 유닛(210)에서 발생되는 자기장(B)이 자기 가변 물질 포함부(100)에 인가되어 자기 가변 물질 포함부(100)에서 특정 파장의 광을 반사시키거나 특정 광 투과도를 나타내도록(L) 할 수 있다.
도면 부호 300은 자기 가변 물질 포함부(100)가 부착되는 상품, 종이, 카드 등의 임의의 상대물(300)이거나, 위변조 방지 장치의 기재(substrate; 300)일 수 있다.
한편, 위변조 방지 장치는 블랙, 레드, 블루 등의 소정의 색을 가지는 광흡수층(미도시)을 더 포함하여, 자기 가변 물질 포함부(100)를 투과하고 광흡수층에서 반사되는 광과 자기 가변 물질 포함부(100)에서 반사되는 광이 서로 중첩되거나, 간섭되는 등으로 변화하여, 컬러, 시인성 등이 향상된 광을 나타낼 수 있다.
한편, 위변조 방지 장치는 적어도 일면에 패턴, 이미지, 문자, 도형, 바코드 등이 형성된, 투명 또는 반투명의 광투과층(미도시)을 더 포함하여, 자기 가변 물질 포함부(100)를 통해, 소정의 컬러 외에 패턴(510) 등의 형태도 확인할 수 있는 효과가 있다.
이하에서는, 본 발명의 카메라를 이용한 위변조 장치 인증방법에 대해서 설명한다.
도 33은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라(200)를 이용한 위변조 장치 인증 과정을 나타내는 도면이다. 본 발명의 카메라(200)는 단독으로 사용되는 카메라뿐만 아니라, 스마트폰, 태블릿, PC 등에 포함되거나 연결될 수 있는 카메라까지 포함하는 개념으로 이해되어야 한다.
도 33을 참조하면, 카메라(200)는 자기장 발생 유닛(210), 본체부(220) 및 렌즈부(230)를 포함할 수 있다.
자기장 발생 유닛(210)은 공지의 영구자석, 전자석 등이며, 본체부(220)의 내부 또는 표면에 배치될 수 있다. 위변조 방지 장치의 자기 가변 물질 포함부(100)에 접근하여 자기장(B)을 인가하기 용이하도록, 자기장 발생 유닛(210)은 렌즈부(230)가 배치되는 카메라(200)의 전면부 상에 배치되는 것이 바람직하다.
특히, 자기장 발생 유닛(210)은 렌즈부(230)를 둘러싸는 중앙이 비어 있는 원 또는 타원 형태로 형성되는 것이 바람직하다. 중앙이 비어 있는 원 또는 타원 형태의 자석은 중앙 부분과 바깥 부분에서의 자기장(B)이 다를 수 있다. 따라서, 원 또는 타원 형태의 자석장 발생 유닛(210)을 포함하는 카메라(200)를 자기 가변 물질 포함부(100)에 접근시키면, 중앙 부분과 바깥 부분에서의 색이 다르게 표시되는 이점이 있다. 한편, 중앙 부분과 바깥 부분에서의 자기장(B)을 다르게 인가할 수 있는 목적의 범위 내라면, 자기장 발생 유닛(210)은 중앙이 비어 있는 다각형 형태의 자석을 포함할 수도 있다.
도 33의 (a)를 참조하면, 카메라(200)를 위변조 방지 장치의 자기 가변 물질 포함부(100)의 정면 상에서 접근시킬 수 있다. 이때, 자기 가변 물질 포함부(100)는 고유의 색(F)이 표시될 수 있고, 카메라(200)가 촬영하여 식별하는 색도 이와 같을 수 있다.
이어서, 도 33의 (b)를 참조하면, 카메라(200)를 위변조 방지 장치의 자기 가변 물질 포함부(100)의 정면에 맞닿게 할 수 있다. 이때, 제품이 위조품이라면, 카메라(200)에서 식별하는 색은 여전히 F 와 같을 것이다. 제품이 정품이라면, 카메라(200)의 자기장 발생 유닛(210)이 인가하는 자기장에 의해 자기 가변 물질 포함부(100)의 색변화(F -> L)가 발생하고, 카메라(200)는 L 색을 식별할 수 있다.
카메라(200)는 카메라 제어부(미도시)를 포함할 수 있고, 카메라 제어부에서 정품에 해당되는 색으로 미리 입력된(기설정된) 색과, 카메라(200)가 식별한 색(L)을 매칭하여 진위여부를 식별할 수 있다. 한편, 카메라(200)가 스마트폰, 태블릿, PC 등에 포함되거나 연결되어 사용되는 카메라라면, 카메라 제어부는 스마트폰 등에 포함되어 같은 기능을 수행할 수도 있다.
한편, 위변조 방지 장치의 자기 가변 물질 포함부(100)에는, QR 코드, 바코드 등의 정보식별패턴(미도시)이 형성될 수 있다. 이 경우에 카메라(200)가 자기 가변 물질 포함부(100)에 접근하여 색변화(F -> L)가 발생함과 동시에 정보식별패턴도 색이 변화할 수 있어, 식별가능한 상태가 될 수 있다. 이 정보식별패턴을 카메라가 촬영하고, 카메라 제어부는 정보식별패턴에 대응하는 웹페이지의 정보를 스마트폰, 태블릿, PC 등의 단말기로 전송할 수 있다. 단말기에서는 수신된 웹페이지의 정보에 따라 연결된 웹페이지, 또는 어플리케이션에서 진위 여부를 확인할 수 있다.
위와 같이, 본 발명은 카메라에 자기장 발생 유닛을 장착하여, 카메라를 위변조 방지 장치에 접근시켜 제품의 진위 여부를 확인할 수 있는 효과가 있다. 그리고, 본 발명은 자기 가변 물질에 형성된 정보식별패턴을 카메라가 식별하여, 이에 대응하는 웹페이지의 정보를 단말기로 전송함에 따라 단말기에서 진위 여부를 확인할 수 있는 효과가 있다.
[위변조 방지 장치의 구성]
도 34 및 도 35는 본 발명의 일 실시예에 따른 위변조 방지 장치의 기본 구성을 나타내는 도면이다. 이하의 실시예들에 따른 위변조 방지 장치는, 태그, 카드, 필름 및 스티커와 같은 형태로 제조되는 것을 상정하여 설명하지만, 반드시 이 형태로 제한되지 않음을 밝혀둔다. 상기 형태를 고려하여, 본 발명의 실시예에 따른 위변조 방지 장치의 두께는 1㎛ 에서 수 cm 일 수 있다.
도 34의 (a)를 참조하면, 본 발명의 위변조 방지 장치는 자기 가변 물질 포함부(100), 자기장 발생부(200)를 포함하여 구성될 수 있다. 그리고, 도 34의 (b)를 참조하면, 본 발명의 위변조 방지 장치는 자기 가변 물질 포함부(100) 및 자기장 발생부(200)가 임의의 상대물(300)[또는, 기재(300)]에 부착되어 구성될 수도 있다.
자기 가변 물질 포함부(100)는 인가되는 자기장(B)이 변화하면 반사광 또는 투과광이 변화되는 자기 가변 물질(10)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 자기 가변 물질 포함부(100)에 포함되는 자기 가변 물질(10)은 특정 세기와 방향의 자기장(B)이 인가[설명의 편의상, 도 34에는 하부에서 자기장(B)이 인가되는 것만을 도시함]될 때 특정 파장의 광의 반사시키거나 특정 광 투과도를 나타내도록(L1) 구성(또는 설정)될 수 있으며, 후술할 바와 같이 이러한 자기 가변 물질(10)은 일반 사용자가 육안으로 위조 및 변조 방지 대상물의 진위 여부를 확인함에 있어서 시각적인 지표로서 활용될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 자기 가변 물질 포함부(100)는 위조 및 변조 방지 대상물이 개봉되는 경우에 파괴되도록 구성될 수 있으며, 이에 따라 위조 및 변조 방지 대상물이 개봉된 이후에는 자기 가변 물질에 대하여 자기장이 인가되어도 자기 가변 물질의 반사광 또는 투과광이 변화되지 못하게 되고, 이에 따라 자기 가변 물질이 기설정된 파장의 광을 반사시키거나 기설정된 광의 투과도를 나타내지 못하게 될 수 있다.
자기장 발생부(200)는 자석 등을 포함하며, 자기 가변 물질(10)에 대하여 인가될 수 있는 자기장(B)을 발생시키는 기능을 수행할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 자기 가변 물질(10)이 기설정된 색이나 기설정된 광 투과도를 소정의 패턴에 따라 나타내도록 하기 위하여, 자기장 발생부(200)에 기설정된 패턴이 형성될 수 있다. 예를 들면, 자기장 발생부(200)는 위조 및 변조 방지 대상물의 위조 및 변조 여부를 판별하는 데에 있어서 기준이 되는 로고, 문자, 바코드, 도형 등의 패턴이 형성되어, 그 패턴 형상에 따라 소정의 세기와 방향의 자기장(B)을 발생시키도록 구성될 수 있다.
자기장 발생부(200)가 자기 가변 물질 포함부(100)와의 거리에 따라서, 자기장 발생부(200)에서 발생되는 자기장(B)이 자기 가변 물질 포함부(100)에 인가되어 자기 가변 물질 포함부(100)에서 특정 파장의 광을 반사시키거나 특정 광 투과도를 나타내도록 할 수 있다. 예를 들어, 자기 가변 물질 포함부(100)와 자기장 발생부(200)가 가까워지면, 강한 자기장(B)이 자기 가변 물질 포함부(100)에 인가되기 때문에, 자기 가변 물질(10)들의 배치간격이 좁아지게 되어, 파란색의 반사광을 표시할 수 있다. 반대로, 자기 가변 물질 포함부(100)와 자기장 발생부(200)가 멀어지면, 약한 자기장(B)이 자기 가변 물질 포함부(100)에 인가되기 때문에, 자기 가변 물질(10)들의 배치간격이 넓어지게 되어, 빨간색의 반사광을 표시할 수 있다.
도면 부호 300은 자기 가변 물질 포함부(100) 및 자기장 발생부(200)가 부착되는 상품, 종이, 카드 등의 임의의 상대물(300)이거나, 위변조 방지 장치의 기재(substrate; 300)일 수 있다.
본 발명은, 외부 자극(E, P)[도 36 내지 도 41 참조]에 의해 자기 가변 물질
포함부(100)에서 반사되거나 투과된 광의 파장을 변화시키는 색 가변부(500, 600, 700)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 색 가변부(500, 600, 700)는 자기 가변 물질 포함부(100)의 상부에 배치될 수도 있고[도 38 및 도 39 참조], 자기 가변 물질 포함부(100)와 자기장 발생부(200) 사이에 개재될 수도 있다[도 34 내지 도 37, 도 40 및 도 41 참조]. 외부 자극(E, P)은 위변조 방지 장치의 사용자에 의해 가해지는 압력(P), 열 에너지(E), 광 에너지(E) 등으로 이해되어야 한다. 외부 자극(E, P)에 의한 색 가변부(500, 600, 700)의 기능은 도 36 이하에서 자세히 살펴본다.
도 35를 참조하면, 본 발명의 위변조 방지 장치는 광흡수층(400)을 더 포함할 수 있다. 광흡수층(400)은 자기 가변 물질 포함부(100)와 자기장 발생부(200) 사이에 개재되는 것이 바람직하다. 광흡수층(400)은 블랙, 레드, 블루 등의 소정의 색을 가지는 필름층일 수 있다. 소정의 색을 가지는 필름층을 광흡수층(400)으로 사용한 경우, 자기 가변 물질 포함부(100)를 투과하고 광흡수층(400)에서 반사되는 광과, 자기 가변 물질 포함부(100)에서 반사되는 광이 서로 중첩되거나, 간섭되는 등으로 변화하여, 컬러, 시인성 등이 향상된 광(L1')을 나타낼 수 있는 효과가 있다. 또한, 광흡수층(400)에서 특정 파장대를 흡수하므로, 광흡수층(400)에서 반사되는 광과 자기 가변 물질 포함부(100)에서 반사되는 광이 서로 중첩되거나 간섭되어 선명한 컬러를 구현하지 못하는 문제점이 해결되는 이점도 있다. 예를 들어, 블랙 필름을 광흡수층(400)으로 사용하면, 광흡수층(400)에서 넓은 파장대의 광을 흡수하므로, 자기 가변 물질 포함부(100)에서 반사되는 광과의 중첩, 간섭 문제를 대폭 줄여, 결과적으로 시인성을 월등히 향상시킬 수 있다.
한편, 광흡수층(400)의 투자율을 조절함에 따라, 자기장 발생부(200)에서 자기 가변 물질(10)에 대하여 인가되는 자기장(B)의 세기를 조절함으로써, 자기 가변 물질 포함부(100)에서 반사되거나 투과되는 광(L)을 변화시킬 수도 있다.
도 36 및 도 37은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력(P)을 가하여 색변화를
나타내는 위변조 방지 장치를 나타내는 도면이다.
도 36에서 색 가변부(500)는 탄성 재질로 구성되는 것이 바람직하다. 이를테면, 색 가변부(500)는 천연 고무, 합성 고무, 스펀지, 고분자, 젤리, 섬유, 스티로폼, 실리콘 등일 수 있다. 그리하여, 색 가변부(500)는 외부에서 압력(P)[외부 자극]을 가할 때, 해당 부분이 압축될 수 있고, 압력(P)이 해제되면, 해당 부분은 원상 복귀될 수 있다. 즉, 색 가변부(500)의 두께는 가역적일 수 있다.
도 36의 (a)를 참조하면, 본 발명의 색 가변부(500)는 두께 D1을 가지고 자기 가변 물질 포함부(100)와 자기장 발생부(200) 사이에 개재될 수 있다. 자기장 발생부(200)는 두께 D1의 색 가변부(500)를 지나서 자기 가변 물질 포함부(100)에 자기장(B)을 인가할 수 있다. 자기장(B)을 인가받은 자기 가변 물질 포함부(100)에서는 인가된 자기장(B)의 세기에 대응하는 반사광 또는 투과광의 색(L1)을 나타낼 수 있다.
도 36의 (b)를 참조하면, 자기 가변 물질 포함부(100)의 상부로부터 외부 자극, 즉, 압력(P)이 가해질 수 있다. 색 가변부(500)의 압력(P)이 가해진 부분의 두께는 D1에서 D3로 줄어들 수 있다. 그리고, 압력(P)이 가해진 주변 부분의 두께는 D1에서 D2 등으로 연속적으로 줄어들 수 있다.
압력(P)이 가해져 두께가 D3로 줄어들게 되면, 해당 부분의 자기 가변 물질 포함부(100)와 자기장 발생부(200)와의 거리도 D3로 줄어들 수 있다. 압력(P)이 가해진 주변 부분에서의 자기 가변 물질 포함부(100)와 자기장 발생부(200)와의 거리도 D2로 줄어드는 것은 당연하다.
그러면, 압력(P)이 가해진 부분의 자기 가변 물질 포함부(100)에 인가되는 자기장도 B1에서 B3로 세기가 강해지므로, 자기 가변 물질 포함부(100)에서 반사되거나 투과되는 광이 변화(L1 -> L3) 될 수 있다. 압력(P)이 가해진 주변 부분에서의 자기 가변 물질 포함부(100)에서 반사되거나 투과되는 광도 변화(L1 -> L2)됨은 당연하다.
이후, 가해진 압력(P)을 해제하면, 탄성 재질의 색 가변부(500)의 두께는 D1으로 원상 복귀되고, 자기 가변 물질 포함부(100)와 자기장 발생부(200)와의 거리도 D1으로 원상 복귀될 수 있다. 따라서, 자기 가변 물질 포함부(100)에서 반사되거나 투과되는 광(L1)도 원상 복귀될 수 있다.
이처럼, 본 발명은 자기장 발생부(200)를 별도로 구비할 필요없이, 사용자가 색 가변부(500)에 압력(P)을 가하는 것만으로도, 제품의 진위 여부를 즉시 확인할 수 있는 이점이 있다.
도 37에서 색 가변부(500)는 비탄성 재질로 구성되는 것이 바람직하다. 이를테면, 색 가변부(500)는 에어 캡(air cap), 내부가 비어있는 유리 또는 플라스틱, 내부가 비어있는 복수의 단위셀을 포함하는 유리 또는 플라스틱, 점토 등일 수 있다. 그리하여, 색 가변부(500)는 외부에서 압력(P)을 가할 때, 해당 부분이 압축될 수 있고, 압력(P)이 해제되어도, 해당 부분은 여전히 압축된 상태(500')를 유지할 수 있다. 즉, 색 가변부(500)의 두께는 비가역적으로 고정될 수 있다. 비가역적으로 고정은, 압력(P)을 가한 부분이 압축되어 펴지지 않는 상태, 압력(P)을 가한 부분이 파손되는 상태까지 포함될 수 있다.
도 37의 (a)를 참조하면, 두께 D1을 가지고 있는 색 가변부(500)의 일부에 압력(P)을 가하는 경우, 압력(P)이 가해진 색 가변부(500)의 일부(550)의 두께가 D3로 줄어들 수 있다. 두께가 D3로 줄어들게 되면, 해당 부분(550)의 자기 가변 물질 포함부(100)와 자기장 발생부(200)와의 거리도 D3로 줄어들 수 있으며, 인가되는 자기장의 세기도 B1에서 B3로 강해지므로, 자기 가변 물질 포함부(100)에서 반사되거나 투과되는 광이 변화(L1 -> L3) 될 수 있다. 도 37의 (a)에는 격벽(560)이 형성되어 복수의 단위셀로 이루어진 색 가변부(500)가 도시되어 있다.
도 37의 (b)를 참조하면, 압력(P)을 해제하여도, 이미 ...... 압력(P)이 가해진 부분(550)에 해당하는 단위셀은 압축되어 펴지지 않거나, 파손될 수 있다. 예를 들어, 복수의 단위셀로 이루어진 에어 캡(air cap) 중 한 단위셀(550)을 구성하는 에어 캡이 압력(P)에 의해 터져 파손된 경우에는, 압력(P)이 해제되어도 두께가 D3에서 D1으로 원상복귀 될 수 없다. 따라서, 압력(P)을 가하지 않는 상태에서도, 색 가변부(500')의 파손된 부분(550)에 대응하는 자기 가변 물질 포함부(100)에서 반사되거나 투과되는 광은 L1 이 아닌 L3를 유지하게 된다. 따라서, 압력(P)을 가하여 1회성으로 진위 여부를 식별한 위변조 방지 장치는 파손되어 재사용을 못하게 되는 이점이 있다.
도 38 내지 도 42은 본 발명의 일 실시예에 따른 열 에너지, 광 에너지를 가하여 색변화를 나타내는 위변조 방지 장치를 나타내는 도면이다.
도 38 및 도 39을 참조하면, 색 가변부(600)는 자기 가변 물질 포함부(100)의 상부에 배치될 수 있다.
색 가변부(600)는 외부 자극(E)에 의해 투명도가 조절되는 것이 바람직하다. 외부 자극(E)은 열 에너지, 광 에너지 중 적어도 하나일 수 있다. 그리고, 색 가변부(600)에는 열 에너지(E), 광 에너지(E)에 의해 투명도가 조절될 수 있도록, 시온(Temperature Indicating) 염료, UV 감응 염료 중 적어도 하나가 포함될 수 있다. 이 외에도, 색 가변부(600)의 투명도를 조절하는 목적의 범위에서는, 열 에너지, 광 에너지에 의해 투명도가 조절될 수 있는 공지의 물질을 제한없이 채용할 수 있다.
도 38의 (a)를 참조하면, 자기장 발생부(200)에서 인가되는 자기장(B)에 의해 자기 가변 물질 포함부(100)에서는 L1의 반사광 또는 투과광이 발생할 수 있다.
색 가변부(600)가 불투명 또는 반투명 박막인 경우, 색 가변부(600)의 고유의 색과 자기 가변 물질 포함부(100)의 L1이 중첩, 간섭되어, 사용자는 L4의 광을 식별할 수 있게 된다.
도 38의 (b)를 참조하면, 색 가변부(600)의 일부(610)에 외부 자극(E)이 가해지면, 색 가변부(600')의 일부(610)는 투명한 상태로 되고, 나머지 부분(620)은 불투명 또는 반투명한 상태를 유지할 수 있다. 그리하여, 외부 자극(E)이 가해진 색 가변부(600)의 일부(610)를 통해 사용자는 L1의 광을 식별하고, 나머지 부분(620)에서 L4의 광을 식별함에 따라, 제품의 진위 여부를 판단할 수 있게 된다.
도 39의 (a)를 참조하면, 도 12에서 설명한 위변조 방지 장치와 기본 구성요소는 동일하고, 다만, 색 가변부(600)의 적어도 일면에 이미지, 패턴, 문자, 도형 또는 이들의 조합[이하, 패턴(650)이라 함]이 형성될 수 있다. 패턴(650)이 형성되어 있어도, 색 가변부(600)가 불투명하다면 사용자는 L4의 광을 식별할 수 있다.
도 39의 (b)를 참조하면, 색 가변부(600)의 일부(610)에 외부 자극(E)이 가해지면, 색 가변부(600')의 일부(610)는 투명한 상태로 되고, 나머지 부분(620)은 불투명 또는 반투명한 상태를 유지할 수 있다. 그리하여, 외부 자극(E)이 가해진 색 가변부(600)의 일부(610)에서 패턴(650)이 형성되지 않은 부분을 통해 사용자는 L1의 광을 식별하고, 패턴(650)이 형성된 부분을 통해서는 패턴(650)의 영향을 받은 L1이 변화하여 결과적으로 사용자는 L5의 광을 식별할 수 있게 된다. 물론, 나머지 부분(620)에서 사용자는 L4의 광을 식별할 수 있다. 따라서, 사용자는, L1, L4의 색 구분과 더불어 패턴(650)에 대응하는 L5의 광까지 식별함에 따라, 제품의 진위 여부를 판단할 수 있게 된다.
한편, 도 38 및 도 39의 색 가변부(600')는 외부 자극(E)에 의해 비가역적으로 변화될 수도 있다. 예를 들어, 외부 자극(E)에 의해 색 가변부(600')의 일부(610)가 투명한 상태가 된 후, 외부 자극(E)을 해제한 후에도 색 가변부(600')의 일부(610)는 불투명 또는 반투명 상태로 돌아가지 않고, 여전히 투명한 상태를 유지할 수 있다. 따라서, 열 에너지, 광 에너지(E)를 가하여 1회성으로 진위 여부를 식별한 위변조 방지 장치는 파손되어 재사용을 못하게 되는 이점이 있다.
도 40 및 도 41를 참조하면, 색 가변부(700)는 자기 가변 물질 포함부(100)와 자기장 발생부(200)의 사이에 개재될 수 있다. 색 가변부(700)는 도 35에서 설명한 광흡수층(400)과 동일한 기능[시인성 향상]을 수행할 수 있다. 색 가변부(700)는 외부 자극(E)에 의해 색상이 조절되는 것이 바람직하다. 외부 자극(E)은 열 에너지, 광 에너지 중 적어도 하나일 수 있다. 그리고, 색 가변부(700)에는 열 에너지(E), 광 에너지(E)에 의해 색상이 조절될 수 있도록, 시온(Temperature Indicating) 염료, UV 감응 염료 중 적어도 하나가 포함될 수 있다. 이 외에도, 색 가변부(700)의 색상을 조절하는 목적의 범위에서는, 열 에너지, 광 에너지에 의해 투명도가 조절될 수 있는 공지의 물질을 제한없이 채용할 수 있다.
도 40의 (a)를 참조하면, 자기장 발생부(200)에서 인가되는 자기장(B)에 의해 자기 가변 물질 포함부(100)에서는 반사광 또는 투과광이 발생할 수 있다. 색 가변부(700)가 블랙 시트(black sheet)인 경우, 색 가변부(700)의 검은색과 자기 가변 물질 포함부(100)의 반사광 또는 투과광이 중첩, 간섭되어, 사용자는 시인성이 향상된 L1의 광을 식별할 수 있게 된다.
도 40의 (b)를 참조하면, 색 가변부(700)의 일부(710)에 외부 자극(E)이 가해지면, 색 가변부(700')의 일부(710)는 색상이 옅어져 흰색 또는 회색 등이 되고, 나머지 부분(720)은 검은색을 유지할 수 있다. 그리하여, 외부 자극(E)이 가해진 색 가변부(700)의 일부(710)를 통해 사용자는 L1이 흰색 또는 회색 등과 중첩, 간섭을 일으켜 형성되는 L6의 광을 식별하고, 나머지 부분(620)에서 L1의 광을 식별함에 따라, 제품의 진위 여부를 판단할 수 있게 된다.
도 41의 (a)를 참조하면, 도 14에서 설명한 위변조 방지 장치와 기본 구성요소는 동일하고, 다만, 색 가변부(700)의 적어도 일면에 이미지, 패턴, 문자, 도형 또는 이들의 조합[이하, 패턴(750)이라 함]이 형성될 수 있다. 패턴(750)이 형성되어 있어도, 색 가변부(700)가 검은색이라면 사용자는 L1의 광을 식별할 수 있다.
도 41의 (b)를 참조하면, 색 가변부(700)의 일부(710)에 외부 자극(E)이 가해지면, 색 가변부(700')의 일부(710)는 옅어져 흰색 또는 회색 등이 되고, 나머지 부분(720)은 검은색을 유지할 수 있다. 그리하여, 외부 자극(E)이 가해진 색 가변부(700)의 일부(710)에서 패턴(750)이 형성되지 않은 부분을 통해 사용자는 L1이 흰색 또는 회색 등과 중첩, 간섭을 일으켜 형성되는 L6의 광을 식별하고, 패턴(750)이 형성된 부분을 통해서는 패턴(750)의 영향을 받은 L1이 변화하여 결과적으로 사용자는 L7의 광을 식별할 수 있게 된다. 물론, 나머지 부분(720)에서 사용자는 L1의 광을 식별할 수 있다. 따라서, 사용자는, L1, L6의 색 구분과 더불어 패턴(750)에 대응하는 L7의 광까지 식별함에 따라, 제품의 진위 여부를 판단할 수 있게 된다.
한편, 도 40 및 도 41의 색 가변부(700')는 외부 자극(E)에 의해 비가역적으로 변화될 수도 있다. 예를 들어, 외부 자극(E)에 의해 색 가변부(700')의 일부(710)가 흰색 또는 회색 등이 된 후, 외부 자극(E)을 해제한 후에도 색 가변부(700')의 일부(710)는 검은색으로 돌아가지 않고, 여전히 흰색 또는 회색 등을 유지할 수 있다. 따라서, 열 에너지, 광 에너지(E)를 가하여 1회성으로 진위 여부를 식별한 위변조 방지 장치는 파손되어 재사용을 못하게 되는 이점이 있다.
도 42를 참조하면, 색 가변부(800)는 자기 가변 물질 포함부(100)와 자기장 발생부(200)의 사이에 개재될 수 있다. 색 가변부(800)는 외부 자극(E)에 의해 부피, 두께 중 어느 하나가 조절되는 것이 바람직하다. 외부 자극(E)은 열 에너지, 광 에너지 중 적어도 하나일 수 있다. 색 가변부(800)는 외부 자극(E)에 의해 부피, 두께가 조절될 수 있는 공지의 물질을 제한없이 채용할 수 있다.
도 42의 (a)를 참조하면, 본 발명의 색 가변부(800)는 두께 D1을 가지고 자기 가변 물질 포함부(100)와 자기장 발생부(200) 사이에 개재될 수 있다. 자기장 발생부(200)는 두께 D1의 색 가변부(800)를 지나서 자기 가변 물질 포함부(100)에 자기장(B)을 인가할 수 있다. 자기장(B)을 인가받은 자기 가변 물질 포함부(100)에서는 인가된 자기장(B)의 세기에 대응하는 반사광 또는 투과광의 색(L1)을 나타낼 수 있다.
도 42의 (b)를 참조하면, 색 가변부(800)의 일부(810)에 외부 자극(E)이 가해지면, 외부 자극(E)이 가해진 색 가변부(810)의 부피, 두께가 변할 수 있다. 외부 자극(E)이 가해진 색 가변부(810)의 부피가 커지거나 두께가 두꺼워지면 자기 가변 물질 포함부(100)와 자기장 발생부(200) 사이의 거리가 D1에서 D4로 늘어날 수 있다.
그러면, 자기장 발생부(200)에서 자기 가변 물질 포함부(100)에 인가되는 자기장의 세기도 B1에서 B4로 약해지므로, 자기 가변 물질 포함부(100)에서 반사되거나 투과되는 광이 변화(L1 -> L8)할 수 있고, 심지어 자기 가변 물질 포함부(100)에 전혀 자기장이 인가되지 않으면 자기 가변 물질 포함부(100)는 고유의 색(F)을 나타낼 수도 있다.
이후, 가해진 외부 자극(E)을 해제하면, 색 가변부(800)의 부피, 두께는 D1으로 원상 복귀되고, 자기 가변 물질 포함부(100)와 자기장 발생부(200)와의 거리도 D1으로 원상 복귀될 수 있다. 따라서, 자기 가변 물질 포함부(100)에서 반사되거나 투과되는 광(L1)도 원상 복귀될 수 있다.
한편, 색 가변부(800)는 외부 자극(E)에 의해 비가역적으로 변화될 수도 있다. 예를 들어, 외부 자극(E)에 의해 색 가변부(810)의 부피, 두께가 D4가 된 후,
외부 자극(E)을 해제한 후에도 색 가변부(810)의 부피, 두께가 D1이 되지 않고 여전히 D4를 유지할 수 있다. 따라서, 열 에너지, 광 에너지(E)를 가하여 1회성으로 진위 여부를 식별한 위변조 방지 장치는 파손되어 재사용을 못하게 되는 이점이 있다.
한편, 본 발명에 따른 위변조 방지 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.
다음으로, 도 43 및 도 44를 참조하면, VOID 라벨층은 투명 PET Layer, 은무 Layer, VOID/접착 Layer를 포함한다.
투명 PET Layer는 VOID 라벨층의 상부를 커버하여 은무 Layer를 보호하는 역할을 할 수 있다. 은무 Layer는 VOID 라벨층의 색상을 표시하는 역할을 할 수 있다. VOID/접착 Layer에는 VOID 패턴이 형성되어 있으며, 은무 Layer와 VOID 패턴과의 접착력을 제공하는 접착제가 도포되어 있을 수 있다.
도 43의 상부에 도시된 VOID 라벨층은 라벨 탈착 전에 은무 Layer의 색상을 나타낸다. 도 43의 하부에 도시된 VOID 라벨층은 라벨 탈착 후에 VOID 패턴의 VOID 부분만이 탈착된 형태를 나타낸다.
도 44 및 도 45을 참조하면, 제1 실시예에 따른 위변조 방지 장치는, VOID 라벨층 및 VOID 라벨층 상면에 실크 인쇄층이 형성될 수 있다. 실크 인쇄층은 인쇄층, 자기장 발생부(자석) 및 자기 가변 물질 포함부(MTX)를 포함할 수 있다.
인쇄층은 VOID 라벨층의 제1 영역에 형성될 수 있다. 일 예로, 제1 영역은 위변조 방지 장치의 좌측 부분일 수 있다. 인쇄층에는 제품의 상표, 제품의 설명 등이 기재될 수 있다.
자기 가변 물질 포함부는 VOID 라벨층의 제2 영역에 형성될 수 있다. 일 예로, 제2 영역은 위변조 방지 장치의 우측 부분일 수 있다. 자기 가변 물질 포함부는 인가되는 자기장이 변화하면 반사광 또는 투과광이 변화되는 자기 가변 물질을 포함할 수 있다. 자기 가변 포함 물질은 본 출원인이 출원한 한국특허출원 제10-2014-0171854호에 개시되어 있다.
자기장 발생부(자석)는 VOID 라벨층의 제3 영역에 형성될 수 있다. 일 예로, 제3 영연은 제1 영역과 제2 영역의 사이일 수 있다. 자기장 발생부에서 자기 가변 물질 포함부의 반사광 또는 투과광을 변화시키기 위한 자기장이 발생할 수 있다.
자기 가변 물질 포함부는 자기 가변 물질 외에 블랙시트 층, 색 가변층을 더 포함하여 시인성을 향상시킬 수 있다. 또한, 이미지나 패턴이 인쇄되어 자기장 인가시에 특정한 이미지나 패턴의 색변화를 구현할 수도 있다.
도 45를 참조하면, 위변조 방지 장치를 제공할 수 있다. 위변조 방지 장치는 제품에 부착될 수 있다.
도 46을 참조하면, 제품의 진위 여부를 확인하기 위해 위변조 방지 장치의 색 변화를 확인할 수 있다. 구체적으로, 자기 가변 물질 포함부를 접어서 자기장 발생부에 위치시킴에 따라 자기 가변 물질 포함부의 후면을 통해 반사광 또는 투과광의 변화(색변화)를 확인할 수 있다.
자기 가변 물질 포함부를 접으면서 VOID 라벨층의 일부가 부착될 수 있다.
즉, 자기 가변 물질 포함부를 접으면서 VOID 라벨층으로부터 분리할 때, VOID 라벨층의 VOID/접착 Layer의 VOID 패턴 부분이 자기 가변 물질 포함부에 여전히 부착된 상태를 유지하고, 나머지는 VOID/접착 Layer에 여전히 남아 있음에 따라, VOID 라벨층의 일부가 파기될 수 있다.
도 47를 참조하면, 자기 가변 물질 포함부의 색변화 확인(진위 여부 확인) 후에 자기 가변 물질 포함부를 원위치로 복귀하였을 때에도 여전히 자기 가변 물질 포함부에는 VOID 패턴이 부착된 상태를 확인할 수 있다. 그리하여, 위변조 방지 장치의 사용을 확인할 수 있는 이점이 있다.
도 48을 참조하면, 자기 가변 물질 포함부뿐만 아니라, 인쇄층 및 자기장 발생부까지 모두 VOID 라벨층으로부터 분리하였을 경우에는, 실크 인쇄층 전체에 VOID 패턴이 부착된 상태를 확인할 수 있다. 그리하여, 위변조 방지 장치의 재사용을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 49는 본 발명의 제2 실시예에 따른 위변조 방지 장치의 측단면도, 도 50 내지 도 53은 본 발명의 제2 실시예에 따른 위조 방지 장치의 정면도이다.
도 49 및 도 50을 참조하면, 제2 실시예에 따른 위변조 방지 장치는, VOID 라벨층 및 VOID 라벨층 상면에 실크 인쇄층이 형성될 수 있다. 실크 인쇄층은 인쇄층 및 자기 가변 물질 포함부(MTX)를 포함할 수 있다. 제1 실시예와 비교하여, 제2 실시예에 따른 위변조 방지 장치는 자기장 발생부를 포함하지 않고, 분리된 구조를 가진다.
인쇄층은 VOID 라벨층의 제1 영역에 형성될 수 있다. 일 예로, 제1 영역은 위변조 방지 장치의 좌측 부분일 수 있다. 인쇄층에는 제품의 상표, 제품의 설명 등이 기재될 수 있다.
자기 가변 물질 포함부는 VOID 라벨층의 제2 영역에 형성될 수 있다. 일 예로, 제2 영역은 위변조 방지 장치의 우측 부분일 수 있다. 자기 가변 물질 포함부는 인가되는 자기장이 변화하면 반사광 또는 투과광이 변화되는 자기 가변 물질을 포함할 수 있다. 자기 가변 포함 물질은 본 출원인이 출원한 한국특허출원 제10-2014-0171854호에 개시되어 있다.
자기장 발생부(자석)는 VOID 라벨층에 포함되지 않고, 별도로 제공될 수 있다. 자기장 발생부에서 자기 가변 물질 포함부의 반사광 또는 투과광을 변화시키기 위한 자기장이 발생할 수 있다.
자기 가변 물질 포함부는 자기 가변 물질 외에 블랙시트 층, 색 가변층을 더 포함하여 시인성을 향상시킬 수 있다. 또한, 이미지나 패턴이 인쇄되어 자기장 인가시에 특정한 이미지나 패턴의 색변화를 구현할 수도 있다.
도 50을 참조하면, 위변조 방지 장치를 제공할 수 있다. 위변조 방지 장치는
제품에 부착될 수 있다.
도 51을 참조하면, 제품의 진위 여부를 확인하기 위해 위변조 방지 장치의 색 변화를 확인할 수 있다. 구체적으로, 자기 가변 물질 포함부를 접고, 자기 가변
물질 포함부가 접혀서 이동하는 위치에 자기장 발생부에 위치시킴에 따라 자기 가변 물질 포함부의 후면을 통해 반사광 또는 투과광의 변화(색변화)를 확인할 수 있다.
자기 가변 물질 포함부를 접으면서 VOID 라벨층의 일부가 부착될 수 있다.
즉, 자기 가변 물질 포함부를 접으면서 VOID 라벨층으로부터 분리할 때, VOID 라벨층의 VOID/접착 Layer의 VOID 패턴 부분이 자기 가변 물질 포함부에 여전히 부착된 상태를 유지하고, 나머지는 VOID/접착 Layer에 여전히 남아 있음에 따라, VOID 라벨층의 일부가 파기될 수 있다.
도 52를 참조하면, 자기 가변 물질 포함부의 색변화 확인(진위 여부 확인) 후에 자기 가변 물질 포함부를 원위치로 복귀하였을 때에도 여전히 자기 가변 물질 포함부에는 VOID 패턴이 부착된 상태를 확인할 수 있다. 그리하여, 위변조 방지 장치의 사용을 확인할 수 있는 이점이 있다.
도 53을 참조하면, 자기 가변 물질 포함부뿐만 아니라, 인쇄층까지 모두 VOID 라벨층으로부터 분리하였을 경우에는, 실크 인쇄층 전체에 VOID 패턴이 부착된 상태를 확인할 수 있다. 그리하여, 위변조 방지 장치의 재사용을 방지할 수 있는 효과가 있다.
다음으로 도 54은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 위변조 방지 장치의 측단면도이고, 도 55는 도 54의 정면도이다.
제1 실시예의 위변조 방지 장치는, 접착층, 라벨층 및 실크 인쇄층을 포함한다.
접착층은 라벨층이 제품이 부착될 수 있도록 접착력을 제공하는 접착제가 도포되어 있을 수 있다. 접착층의 일면에는 이형필름이 부착되어 유통되고, 이형필름을 제거한 후에 위변조 방지 장치를 제품에 부착할 수 있다.
라벨층은 접착층 상에서 접착층의 길이보다 길게 형성될 수 있다.
실크 인쇄층은 라벨층 상의 적어도 일부에 형성되고, 접착층과 수직상에서 겹치지 않는 영역에 형성될 수 있다.
실크 인쇄층은 자기 가변 물질부를 포함할 수 있다. 자기 가변 물질부는 인가되는 자기장이 변화하면 반사광 또는 투과광이 변화되는 자기 가변 물질을 포함할 수 있다. 자기 가변 물질부은 본 출원인이 출원한 한국특허출원 제10-2014-0171854호에 개시되어 있다.
제2 실시예의 위변조 방지 장치는, VOID 라벨층 및 실크 인쇄층을 포함한다.
VOID 라벨층의 일면에는 VOID 라벨층이 제품이 부착될 수 있도록 접착력을 제공하는 접착제가 도포되어 있을 수 있다. VOID 라벨층의 일면에는 이형필름이 부착되어 유통되고, 이형필름을 제거한 후에 위변조 방지 장치를 제품에 부착할 수 있다. VOID 라벨층에는 VOID 패턴이 형성되어 있다.
실크 인쇄층은 VOID 라벨층 상의 적어도 일부에 형성될 수 있다.
실크 인쇄층은 자기 가변 물질부를 포함할 수 있다.
제3 실시예의 위변조 방지 장치는, VOID 접착층, 라벨층 및 실크 인쇄층을 포함한다.
VOID 접착층은 라벨층이 제품이 부착될 수 있도록 접착력을 제공하는 접착제가 도포되어 있을 수 있다. VOID 접착층의 일면에는 이형필름이 부착되어 유통되고, 이형필름을 제거한 후에 위변조 방지 장치를 제품에 부착할 수 있다. VOID 접착층에는 VOID 패턴이 형성되어 있다.
라벨층은 VOID 접착층 상에서 VOID 접착층의 길이보다 길게 형성될 수 있다.
실크 인쇄층은 라벨층 상의 적어도 일부에 형성되고, VOID 접착층과 수직상에서 겹치지 않는 영역에 형성될 수 있다.
제4 실시예의 위변조 방지 장치는, 제3 실시예의 위변조 방지와 동일하나, 화이트 실크 인쇄층 또는 블랙 실크 인쇄층이 제외되는 형태이다.
화이트 실크 인쇄층은 투명할 수 있으며, 색 가변층을 포함하여 시인성을 향상시킬 수 있다. 또한 이미지나 패턴이 인쇄되어 자기장 인가시에 특정한 이미지나 패턴의 색변화를 구현할 수도 있다. 도 55를 참조하면, 제1 내지 제3 실시예에서 화이트 실크 인쇄층에는 문자 패턴("이쪽 면을 접어 제품의 정품여부를 확인하세요")이 형성되어 있음을 확인할 수 있다.
블랙 실크 인쇄층은 블랙시트 층으로서 기능하며, 빛의 반사/간섭을 줄여 시인성을 향상시킬 수 있다. 블랙 실크 인쇄층에서 이미지나 패턴이 인쇄될 수 있다.
제1 내지 제3 실시예와 다르게, 제4 실시예의 위변조 방지 장치는, 블랙 실크 인쇄층이 자기 가변 물질부의 하부에 배치될 수 있다. 따라서, 도 55에 도시된
바와 같이, 정면에서 보면 자기 가변 물질부의 색상만이 표시되고, 문자 패턴은 표시되지 않는다.
도 56은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 위변조 방지 장치의 구동형태를 나타내는 정면도이다.
제1 내지 제3 실시예에서는 실크 인쇄층이 형성된 부분을 접어서 제품의 진위 여부를 확인할 수 있다. 신크 인쇄층을 접어서 자기장 발생부(자석)에 위치시킬 수 있다. 자기장 발생부에서 자기 가변 물질 포함부의 반사광 또는 투과광을 변화시키기 위한 자기장이 발생할 수 있다.
자기장의 인가에 따라서, 실크 인쇄층의 자기 물질 포함부의 색상이 변화하기 때문에, 사용자는 변화한 색상 또는 화이트 실크 인쇄층이나 블랙 실크 인쇄층에 인쇄된 이미지나 패턴을 확인할 수 있다.
특히, 제2 실시예는 VOID 라벨층의 VOID 패턴 부분의 접착력 차이로 인해 일부는 제품에 여전히 부착된 상태를 유지하고, 나머지는 VOID 라벨층에 여전히 남아있음에 따라 "VOID" 문자와 같이 패턴이 표시될 수 있고, VOID 라벨층의 일부가 파기될 수 있다.
제4 실시예는 실크 인쇄층이 형성된 부분을 접지 않고 자기장 발생부를 뒷면에 위치시킴에 따라 제품의 진위 여부를 확인할 수 있다.
도 57는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 위변조 방지 장치의 탈착 후의 정면도이다.
제1 실시예는 제품에서 탈착 후에도 탈착 전과 동일한 상태를 유지한다.
제2 실시예는 제품에서 탈착 후에 VOID 라벨층의 VOID 패턴 부분의 접착력 차이로 인해 일부는 제품에 여전히 부착된 상태를 유지하고, 나머지는 VOID 라벨층에 여전히 남아 있음에 따라 "VOID" 문자와 같이 패턴이 VOID 라벨층의 전체에서 표시될 수 있고, VOID 라벨층이 파기될 수 있다. 그리하여, 위변조 방지 장치의 사용을 확인할 수 있는 이점이 있고, 재사용을 방지할 수 있는 이점이 있다.
제 3 실시예도 제2 실시예와 유사하게 VOID 접착층의 VOID 패턴 부분의 접착력 차이로 인해 일부는 제품에 여전히 부착된 상태를 유지하고, 나머지는 VOID 접착에 여전히 남아 있음에 따라 "NANO" 문자와 같이 패턴이 표시될 수 있고, VOID 접착층이 파기될 수 있다. 다만 "NANO" 문자 패턴은 VOID 접착층이 형성된 부분에서만 형성될 수 있다.
제4 실시예도 제3 실시예와 유사하나, 블랙 실크 인쇄층이 자기 가변 물질부의 하부에 배치되어 있으므로, 정면에서 보면 자기 가변 물질부의 색상만이 표시되고, 문자 패턴은 표시되지 않는다.
도 58는 본 발명의 추가 실시예에 따른 측단면도 및 정면도이다.
제5 실시예의 위변조 방지 장치는, 접착층, 라벨층 및 실크 인쇄층을 포함한다.
접착층은 라벨층이 제품이 부착될 수 있도록 접착력을 제공하는 접착제가 도포되어 있을 수 있다. 접착층의 일면에는 이형필름이 부착되어 유통되고, 이형필름을 제거한 후에 위변조 방지 장치를 제품에 부착할 수 있다.
라벨층은 접착층 상에 형성될 수 있다. 실크 인쇄층은 접착층의 적어도 일부에 형성된 수용홈에 수용될 수 있다. 실크 인쇄층은 자기 가변 물질부를 포함할 수 있다.
제5 실시예는 자기장 발생부를 뒷면에 위치시킴에 따라 제품의 진위 여부를 확인할 수 있다.
특히, 제5 실시예는 상부 라벨층을 제거할 때 분리층(Part release layer) 및 자기 가변 물질부의 일부가 제거될 수 있다. 그리하여 실크 인쇄층에서 "M" 문자와 같은 패턴이 표시될 수 있다. 그리하여, 위변조 방지 장치의 사용을 확인할 수 있는 이점이 있고, 재사용을 방지할 수 있는 이점이 있다.
또한, 표시장치는 본 발명의 에멀전, 젤리 볼, 또는 구체를 색 가변 물질로서 포함하고 도 59 내지 도 61에서 나타낸 것과 같은 색 가변 물질을 이용한 표시 장치로 제조할 수 있다.
도 59을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는, 색 가변 물질(910)을 포함하고 적어도 일부가 특정 패턴으로 뚫려 있어 위쪽에서 볼 때 색 가변 물질(910)이 드러나도록 구성된 상부 구성부(930) 및 상부 구성부(930)와 결합될 수 있는 구조로 형성되고 색 가변 물질(910)에 자기장을 인가할 수 있는 소정의 자기장 인가 수단을 포함하는 하부 구성부(920)를 더 포함할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따라 하부 구성부(920)를 상부 구성부(930)에 결합시켜 색 가변 물질(910)에 자기장이 인가되도록 하면, 색 가변 물질(910)을 구성하는 자성 입자가 특정 간격을 두고 규칙적으로 배열되게 되고 이에 따라 색 가변 물질(910)로부터 반사되는 광의 파장이 조절될 수 있으며, 이렇게 반사된 광은 상부 구성부(930)에 형성된 특정 패턴을 통하여 외부로 표출될 수 있게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상부 구성부(930)와 하부 구성부(920)는 요철과 같은 상보적인 형태로 구성되어 서로 기계적으로 결합할 수 있으며, 예를 들면, 한 쌍의 자석 단추와 같은 형태로 구성될 수 있다. 즉, 단추가 결합되지 않을 경우에는 단추 표면에 형성된 로고의 색상은 색 가변 물질(910)이 갖는 고유의 색으로 표시되지만, 단추가 결합될 경우 단추 표면에 형성된 로고의 색상은 자기장이 인가되어 색 가변 물질(910)이 반사시키는 특정 파장의 광의 색으로 표시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면, 상품의 로고, 상표 등을 효과적으로 표시하거나, 진정 상품 여부를 판단할 수 있는 센서를 구현할 수도 있다.
도 60을 참조하면, 색 가변 물질(1010)을 포함하는 상부 구성부(1030)에 환형 패턴이 형성될 수 있고, 상부 구성부(1030)와 결합되는 하부 구성부(1020)에도 상부 구성부(1030)의 환형 패턴과 대응되는 패턴으로 자석이 형성될 수 있다. 이러한 구성은 원기둥 형태의 용기와 그 용기의 뚜껑에 적용될 수 있다. 즉, 용기가 열려 있는 경우에는 상부 구성부(1030)에 형성된 환형 패턴을 통하여 색 가변 물질이 갖는 고유의 색이 표시되지만, 용기가 뚜껑에 의하여 닫혀 있는 경우에는 상부 구성부(1030)에 형성된 환형 패턴을 통하여 색 가변 물질(1010)이 반사시키는 특정 파장의 광의 색으로 표시될 수 있다.
한편, 도 61을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 위조 방지 또는 상품 봉인 상태 유지를 위한 용도로서 활용될 수 도 있다. 즉, 라벨이 훼손되기 전에는 상부 구성부에 포함되는 색 가변 물질(1110)가 하부 구성부(1120)의 자석에 의하여 인가되는 자기장에 의하여 특정 파장의 광을 반사시키지만, 절취선(1130) 등에 의하여 라벨이 훼손된 후에는 색 가변 물질(1110)이 파괴되어 제 기능을 하지 못하게 되고 이에 따라 특정 파장의 광의 반사시키지 못하게 된다.
본 발명에 따른 색 가변 물질을 이용한 표시 장치의 구성이 반드시 상기 도 6 내지 도 8에서 예시한 바에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위 내에서 다양한 형태로 변경될 수 있을 것이다.
또한, 도 62에서와 같이 광 투과도 가변 물질을 이용한 표시 장치로 구성할 수도 있다.
도 62를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는, 광 투과도 가변 물질(1210)을 포함하고 적어도 일부가 특정 패턴으로 뚫려 있어 위쪽에서 볼 때 광 투과도 가변 물질(1210)이 드러나도록 구성된 상부 구성부(1230) 및 상부 구성부(1230)와 결합될 수 있는 구조로 형성되고 광 투과도 가변 물질(1210)에 자기장을 인가할 수 있는 소정의 자기장 인가 수단을 포함하는 하부 구성부(1220)를 더 포함할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따라 하부 구성부(1220)를 상부 구성부(1230)에 결합시켜 광 투과도 가변 물질(1210)에 자기장이 인가되도록 하면, 광 투과도 가변 물질(1210)을 구성하는 자성 입자가 자기장의 방향과 평행한 방향으로 정렬될 수 있게 되고 이에 따라 광 투과도 가변 물질(1210)의 광 투과도가 조절될 수 있으며, 이렇게 투과된 광은 상부 구성부(1230)에 형성된 특정 패턴을 통하여 외부로 표출될 수 있게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상부 구성부(1230)와 하부 구성부(1220)는 요철과 같은 상보적인 형태로 구성되어 서로 기계적으로 결합할 수 있으며, 예를 들면, 한 쌍의 자석 단추와 같은 형태로 구성될 수 있다. 즉, 단추가 결합되지 않을 경우에는 단추 표면에 형성된 로고의 광 투과도는 광 투과도 가변 물질(1210)이 갖는 고유의 광 투과도에 해당하게 되어 광 투과도 가변 물질(1210)이 상대적으로 어둡게 표시되지만, 단추가 결합될 경우 단추 표면에 형성된 로고의 광 투과도는 자기장이 인가되어 광 투과도 가변 물질(910)이 갖게 되는 보다 높은 광 투과도에 해당하게 되어 광 투과도 가변 물질(1210)이 상대적으로 밝게 표시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면, 상품의 로고, 상표 등을 효과적으로 표시하거나, 진정 상품 여부를 판단할 수 있는 센서를 구현할수도 있다.
본 발명에 따른 광 투과도 가변 물질을 이용한 표시 장치의 구성이 반드시 상기 도 62에서 예시한 바에 한정되는 것은 아니며, 도 60 및 도 61의 형태를 비롯하여 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위 내에서 다양한 형태로 변경될 수 있을 것이다.
다음으로, 도 63은 본 발명의 일 실시예에 따라 마이크로 에멀젼 및 마이크로 에멀젼을 포함하는 필름을 제조하는 과정을 단계적으로 나타내는 도면이다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 내부 수성 용매에 디스플레이 입자를 분산시켜 내부 수성 분산액을 제조하는 단계가 수행될 수 있다(도 63의 S110).
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 디스플레이 입자는 동일한 부호의 전하를 가질 수 있고, 외부 전기장 또는 자기장이 인가됨에 따라 디스플레이 입자의 위치 또는 간격이 조절될 수 있다. 보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 디스플레이 입자는 광결정 입자를 포함할 수 있는데, 이러한 광결정 입자에 대하여 전기장 또는 자기장이 인가됨에 따라 광결정 입자의 간격이 제어되고 이와 같이 간격이 제어된 광결정 입자로부터 반사되는 광의 파장이 조절될 수 있다. 예를 들면, 디스플레이 입자는 철(Fe), 니켈(Ni), 코발트(Co) 등의 성분을 포함할 수 있고, 클러스터(cluster) 형태 또는 코어-쉘(core-shell) 형태로 구성될 수 있고, 10nm 이상 500nm 이하의 직경을 가질 수 있고, 0.1 중량% 이상 20 중량% 이하의 농도로 내부 수상 용매에 분산될 수 있고, 고유의 컬러를 가질 수 있다. 여기서, 고유의 컬러를 가지는 디스플레이 입자는 염료 또는 안료에 의하여 표면이 코팅된 입자, 유기 화합물에 의하여 표면이 가공(또는 코팅)된 입자, 착화합물에 의하여 표면이 가공(또는 코팅)된 입자, 배위화합물에 의하여 표면이 가공(또는 코팅)된 입자 등일 수 있다.
한편, 본 발명에서 말하는 디스플레이 입자에 포함될 수 있는 광결정 입자 또는 고유의 컬러를 가지는 입자에 대한 보다 구체적인 설명과 관련하여서는, 본 출원인이 출원하여 등록된 한국등록특허 제1022061호 또는 한국등록특허 제1160938호의 명세서를 참조할 수 있으며, 이러한 취지에서 한국등록특허 제1022061호 및 한국등록특허 제1160938호의 명세서는 그 전체로서 본 명세서에 병합된 것으로 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 내부 수성 용매는 콜로이드 용액일 수 있다. 예를 들면, 내부 수성 용매는 물일 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 내부 수성 분산액과 유기 용매를 혼합하여 W/O 마이크로 에멀젼(Water/Oil Micro Emulsion)을 형성시키는 단계가 수행될 수 있다(도 63의 S120).
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 유기 용매는 오일(Oil) 또는 왁스(Wax)를 주성분으로 포함할 수 있고, 유기 용매에는 형광물질, 인광물질, 발광물질 등이 포함되거나 에너지가 인가됨에 따라 컬러 특성이 변화하는 색 가변 물질(예를 들면, 시온안료물질, 시온염료물질 등)이 포함될 수 있다. 예를 들면, 유기 용매는 이소파라핀 오일 엠(Isoparaffin oil M)일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 내부 수성 분산액과 유기 용매는 6:4의 질량비로 혼합될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, W/O 마이크로 에멀젼의 직경은 1μm 이상 1000μm 이하일 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, W/O 마이크로 에멀젼의 크기(즉, 직경)는 후술할 외부 수성 용매와 W/O 마이크로 에멀젼 사이의 혼합 비율, 교반 속도, 유기 용매에 혼합되는 계면활성제의 양에 따라 조절될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, W/O 마이크로 에멀젼의 내부 수성 분산액과 유기 용매 사이의 경계면에 계면활성제를 포함시킬 수 있으며, 이로써 내부 수성 분산액과 유기 용매가 경계선을 따라 각각 분리되어 있는 안정한 상태를 유지하게 될 수 있다. 예를 들면, 계면 활성제는 음이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제, 비이온성 계면활성제, 양성 계면활성제 및 쌍성 계면활성제 중 어느 하나일 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 계면활성제는 유기 용매에 함유될 수 있는데, 예를 들면, 유기 용매의 중량 대비 0.01 중량% 이상 10 중량% 이하로 함유될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 유기 용매에 함유되는 계면활성제의 HLB(Hydrophilic Lipophilic Balance) 값에 따라 W/O 마이크로 에멀젼의 안정도가 조절될 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 위와 같이 형성된 W/O 마이크로 에멀젼을 외부 수성 용매(즉, 수성 바인더)와 혼합하여 W/O/W 이중 마이크로 에멀젼(Water/Oil/Water Double Micro Emulsion)을 형성시키는 단계가 수행될 수 있다(도 63의 S130).
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 외부 수성 용매는 형광물질, 인광물질, 발광물질 등이 포함되거나 에너지가 인가됨에 따라 컬러 특성이 변화하는 물질(예를 들면, 시온안료물질, 시온염료물질 등)이 포함될 수 있다. 예를 들면, 외부 수성 용매는 수용성 아크릴 수지, 우레탄 수지 등을 포함하는 수용성 바인더일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 외부 수성 용매는 에너지가 인가됨에 따라 경화될 수 있는 경화성 물질을 포함할 수 있다. 여기서, 경화성 물질은 자외선 경화성 물질, 고온 경화성 물질, 저온 경화성 물질 등을 포함할 수 있고, 10 중량% 이상 100 중량% 이하의 고형분을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, W/O 마이크로 에멀젼의 유기 용매와 외부 수성 용매 사이의 경계면에 계면활성제를 포함시킬 수 있으며, 이로써 W/O 마이크로 에멀젼이 외부 수성 용매와의 경계선을 따라 외부 수성 용매와 분리된 채로 외부 수성 용매 내에 분산되어 있는 상태를 유지하게 될 수 있다. 예를 들면, W/O 마이크로 에멀젼과 외부 수성 용매 사이의 경계면에 HLB 값이 10 이상인 계면활성제를 포함시킬 수 있고, 이로써 W/O 마이크로 에멀젼이 외부 수성 용매와의 경계선을 따라 외부 수성 용매와 분리된 채로 외부 수성 용매 내에 분산되어 있는 상태가 안정하게 유지되도록 할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, W/O/W 이중 마이크로 에멀젼을 광 투과성 필름 상에 도포하고 W/O/W 이중 마이크로 에멀젼에 대하여 앞서 언급된 경화성 물질을 경화시킬 수 있는 에너지를 인가하여 외부 수성 용매를 경화시키는 단계가 수행될 수 있다(도 63의 S140).
도 64는 본 발명의 일 실시예에 따라 마이크로 에멀젼 및 마이크로 에멀젼을 포함하는 필름을 제조하는 방법의 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 64를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 광 투과성 필름(240) 및 그 위에 도포되어 경화된 외부 수성 용매(230)에 의하여 안정적인 형태의 필름을 구현하면서도(즉, 필름화), 경화된 외부 수성 용매(230) 내에서 유체 상태를 유지한 채로 존재하는 W/O 마이크로 에멀젼(210 및 220)을 구현할 수 있으며, 이에 따라 W/O 마이크로 에멀젼(210 및 220) 내에 포함되는 디스플레이 입자(미도시됨)는 자기장 또는 전기장이 인가됨에 따라 그 위치 또는 간격(즉, 디스플레이 입자에 의한 표시 상태)이 자유롭게 조절될 수 있는 상태를 유지할 수 있게 된다.
이하에서는, 도 65 내지 도 70을 참조로 하여, 본 발명의 일 실시예에 따라 실제로 마이크로 에멀젼 및 마이크로 에멀젼을 포함하는 필름을 제조한 실험 결과에 대하여 설명하기로 한다.
본 실험에서, 디스플레이 입자로서 내부 수성 용매로서 물이 사용되었고, 유기 용매로서 이소파라핀 오일 엠이사용되었고, 외부 수성 용매로서 아크릴 수지를 포함하는 수용성 바인더가 사용되었고, 계면활성제로서 SPAN80 및 TWEEN80이 사용되었다.
도 65는 본 발명의 일 실시예에 따라 디스플레이 입자의 모습을 광학 현미경으로 촬영한 사진을 나타내는 도면이다.
도 65를 참조하면, 본 실험에서는 직경이 10nm 이상 500nm 이하인 초상자성 산화철(Fe3O4) 입자가 디스플레이 입자로서 사용되었다. 또한, 본 실험에 사용된 산화철 입자는 자기장이 인가됨에 따라 간격이 조절되고 반사광의 파장이 제어되는 광결정 특성을 가진다.
도 66는 본 발명의 일 실시예에 따라 자기장이 인가될 때의 W/O 마이크로 에멀젼의 모습을 촬영한 사진을 나타내는 도면이다.
도 66을 참조하면, 자기장이 인가되는 위치와 인가되는 자기장의 세기에 따라 반사광의 파장(즉, 컬러)가 달라지는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 W/O 마이크로 에멀젼의 제조 과정을 거치면서도 W/O 마이크로 에멀젼 내에 포함된 디스플레이 입자의 광결정 특성이 변함 없이 유지되는 것을 확인할 수 있다.
도 67는 본 발명의 일 실시예에 따라 자기장이 인가될 때의 W/O/W 이중 마이크로 에멀젼의 모습을 촬영한 사진을 나타내는 도면이다.
도 67을 참조하면, W/O/W 이중 마이크로 에멀젼에서 자기장이 인가되는 일부 영역에서만 보라색 컬러의 반사광이 표시되는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 W/O/W 이중 마이크로 에멀젼의 제조 과정을 거치면서도 W/O/W 이중 마이크로 에멀젼 내에 포함된 디스플레이 입자의 광결정 특성이 변함 없이 유지되는 것을 확인할 수 있다.
도 68은 본 발명의 일 실시예에 따라 W/O/W 이중 마이크로 에멀젼을 포함하는 필름의 모습을 촬영한 사진을 나타내는 도면이다.
도 69는 본 발명의 일 실시예에 따라 자기장이 인가될 때의 W/O/W 이중 마이크로 에멀젼을 포함하는 필름의 모습을 촬영한 사진을 나타내는 도면이다.
도 68 및 도 69를 참조하면, 광 투과성 필름 상에 도포된 채로 경화된 외부 수성 용매 내에 W/O 마이크로 에멀젼이 존재하는 것을 확인할 수 있으며, 이러한 W/O 마이크로 에멀젼은 유체 상태로 존재하게 된다.
또한, 도 69을 참조하면, 서로 다른 극성의 자기장이 인가되는 제1 영역(710) 및 제2 영역(720)의 표시 상태가 서로 다르게 나타나는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 W/O/W 이중 마이크로 에멀젼을 포함하는 필름의 제조 과정을 거치면서도 디스플레이 입자의 광결정 특성이 변함 없이 유지되는 것을 확인할 수 있다.
도 70은 본 발명의 일 실시예에 따라 자외선이 조사될 때 W/O/W 이중 마이크로 에멀젼을 포함하는 필름의 모습을 촬영한 사진을 나타내는 도면이다.
도 70을 참조하면, 유기 용매 또는 외부 수성 용매 내에 포함되어 있는 형광물질로 인하여 W/O/W 이중 마이크로 에멀젼을 포함하는 필름 상에 소정 패턴에 따라 특정 컬러가 표시되는 것을 확인할 수 있다.
또한, 도 71 내지 도 73은 본 발명의 여러 실시예에 따른 다양한 고유색이 가능한 컬러 표시장치를 나타낸다.
본 발명의 다양한 고유색이 가능한 컬러 표시장치는, 자기장 또는 전기장 인가 시 입자들의 이동과 배열에 의하여 특정 컬러를 나타내는 제1 입자와 자기장과 전기장에 반응하지 않는 구동하지 않는 상태의 컬러 표시장치의 고유색 기능을 하는 제 2입자가 조합될 수 있다.
이때, 상기 제1 입자는 다양한 형태의 광결정 물질, 강자성체(ferromagnetic materials), 초상자성체(superparamagnetic materials), 서로 다른 포화자화값을 갖는 2 이상의 입자의 혼합물, 상유전성 물질, 강유전성 물질, 초상유전성 물질 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
상기 광결정 물질로는 실리콘(Si), 티타늄(Ti), 바륨(Ba), 스트론튬(Sr),철(Fe), 니켈(Ni), 코발트(Co), 납(Pb), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 텅스텐(W), 몰리부덴(Mo), 아연(Zn), 지르코늄(Zr) 등의 원소나 이들을 포함하는 산화물, 질화물 등의 화합물을 들 수 있다. 또한, 스티렌(styrene), 피리딘(pyridine), 피롤(pyrrole), 아닐린(aniline), 피롤리돈(pyrrolidone), 아크릴산(acrylate), 우레탄(urethane), 티오펜(thiophene), 카바졸(carbazole), 플루오렌(fluorene), 비닐알코올(vinylalcohol), 에틸렌글리콜(ethylene glycol), 에톡시아크릴레이트(ethoxy acrylate) 중 적어도 하나의 단위체를 포함하는 유기 고분자 또는 폴리스티렌(polystyrene), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리염화비닐(polyvinyl chloride), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate) 등의 고분자 물질을 들 수도 있다.
상기 광결정 물질은 전하를 갖지 않는 입자 혹은 클러스터에 전하를 갖는 물질이 코팅된 형태로서 구성될 수도 있다. 예를 들면, 탄화수소기를 갖는 유기화합물에 의하여 표면이 가공(혹은 코팅)된 입자, 카르복실산(carboxylic acid)기, 에스테르(ester)기, 아실(acyl)기를 가지는 유기 화합물에 의하여 표면이 가공(혹은 코팅)된 입자, 할로겐(F, Cl, Br, I 등) 원소를 포함하는 착화합물에 의하여 표면이 가공(코팅)된 입자, 아민(amine), 티올(thiol), 포스핀(phosphine)을 포함하는 배위화합물에 의하여 표면이 가공(코팅)된 입자, 표면에 라디칼을 형성함으로써 전하를 갖는 입자가 이에 해당될 수 있다. 이와 같이 광결정 물질의 입자의 표면을 실리카, 고분자, 고분자 단량체 등의 물질로 코팅함으로써 입자가 용매 내에서 높은 분산성과 안정성을 갖도록 할 수 있다.
한편, 광결정 물질은 입자 직경이 수 nm 내지 수백 μm일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 외부 전기장에 의해 입자들이 일정한 거리로 배열될 때 브래그 법칙(Bragg' Law)에 의해 입자의 굴절률 및 용매의 굴절률과 연계되어 가시광 영역의 광결정 파장대가 포함될 수 있는 입자의 크기로 설정할 수 있다.
또한, 상기 광결정 물질이 고유의 컬러를 갖도록 구성하기 위하여, 산화수 조절 또는 무기안료, 안료 등의 코팅을 통하여 특정 컬러를 부여할 수 있다. 예를 들면, 광결정 물질에 코팅되는 무기 안료로는 발색단을 포함하는 Zn, Pb, Ti, Cd, Fe, As, Co, Mg, Al 등이 산화물, 유화물, 유산염의 형태로 사용될 수 있고, 염료로는 형광 염료, 산성 염료, 염기성 염료, 매염 염료, 황화 염료, 배트 염료, 분산 염료, 반응성 염료 등이 사용될 수 있다.
또한, 상기 광결정 물질이 특정 컬러를 표시할 수 있도록 특정 구조색(structural color)을 갖는 물질일 수도 있다. 예를 들면, 실리콘 산화물(SiOx), 티타늄산화물(TiOx) 등의 입자가 굴절률이 다른 매체에 일정한 간격으로 균일하게 배열된 형태로 구성되어 특정 파장의 광을 반사시키는 물질일 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 제1 입자는 전기 분극 특성을 부여한 입자일 수 있다. 즉, 매개체와의 분극을 위하여 외부 자기장 또는 전기장이 인가됨에 따라 이온 또는 원자의 분극이 추가 유발되어 분극량이 크게 증가하고, 외부 자기장 또는 전기장이 인가되지 않는 경우에도 잔류 분극량이 존재하며 자기장 또는 전기장 인가 방향에 따라 이력(hysteresis)이 남는 강유전성(ferroelectric) 물질을 포함할 수 있고, 외부 자기장 또는 전기장이 인가됨에 따라 이온 또는 원자 분극이 추가 유발되어 분극량이 크게 증가하지만, 외부 자기장 또는 전기장이 인가되지 않는 경우에는 잔류 분극량과 이력(hysteresis)이 남지 않는 상유전성 물질, 초상유전성(superparaelectric) 물질을 포함할 수 있다.
이러한 물질로는 페로브스카이트(perovskite) 구조를 갖는 물질을 포함할 수 있다.
또한, 자성을 가지는 컬러 표시 물질은 광결정 중 단일 또는 이종의 금속이 함유된 입자, 산화물 입자로도 이루어질 수 있다. 금속의 경우, 금속 나이트레이트계 화합물, 금속 설페이트계 화합물, 금속 플루오르아세토아세테이트계 화합물, 금속 할라이드계 화합물, 금속 퍼클로로레이트계 화합물, 금속 설파메이트계 화합물, 금속 스티어레이트계 화합물 및 유기 금속 계열 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 자성 선구물질과 알킬트리메틸암모늄할라이드계 양이온 리간드, 알킬산, 트리알킬포스핀, 트리알킬포스핀옥사이드, 알킬아민, 알킬티올 등의 중성 리간드, 소듐알킬설페이트, 소듐알킬카복실레이트, 소듐알킬포스페이트, 소듐아세테이트 등의 음이온 리간드로 이루어진 군에서 선택되는 리간드를 용매에 첨가하여 녹임으로써 비정질 금속 겔을 제조하고, 이를 가열하여 결정성 입자로 상전이시킴으로써 제조할 수 있다.
이때 이종의 선구물질을 함유함으로써 최종적으로 얻어지는 입자의 자기적 특성이 증강되거나, 초상자성, 상자성, 강자성, 반강자성, 페리자성, 반자성 등의 다양한 자성 물질을 얻을 수 있다.
본 발명에서 제2 입자는 고유색을 나타내는 컬러 나노입자로서, 자기장과 전기장에 반응하지 않는 구동하지 않는 상태의 컬러 표시장치의 고유색 기능을 한다. 이러한 입자는 자기장 또는 전기장에 반응하지 않는 절연 물질을 코팅한 컬러 나노입자, 제1 입자에 대해서 상대적인 전하량의 편차를 가지는 컬러 나노입자, 제1 입자에 대하여 자기장 하에서 문턱 자기장의 편차를 가지는 컬러 나노입자를 사용할 수 있다.
상기 절연 물질을 코팅한 컬러 나노입자는 탄화수소기와 같이 전하를 갖지 않는 갖는 유기화합물에 의하여 표면이 가공(혹은 코팅)된 입자를 들 수 있으며, 전하량 또는 문턱 자기장의 편차를 가지는 컬러 나노입자는 제1 입자에 비하여 매우 낮은 계면동전위를 갖는 입자일 수 있다.
상기 제1 및 제2 입자는 입자들이 위치와 배열을 안정적으로 유지할 수 있는 보조수단으로 유체, 겔, 공기 등의 매개체에 분산될 수 있다.
상기 매개체는 광투과성 물질로 구성되는 것이 바람직하며, 특정 파장의 광을 반사시키기 위하여 무기 안료, 염료, 형광물질, 인광물질, 발광물질 및 구조색을 갖는 물질 중 적어도 하나의 성분을 포함할 수도 있다.
상기 매개체는 상기 컬러 표시 물질이 균일하게 분산될 수 있도록 컬러 표시 물질의 비중과 비슷한 비중을 갖는 것을 사용할 수 있다.
유체의 경우, 다양한 종류의 용매를 사용할 수 있는데, 예를 들어, 물, 트리클로로에틸렌(Trichloroethylene), 카본테트라클로라이드(Carbon Tetrachloride), 디이소프로필에테르(Diisopropyl Ether), 톨루엔(Toluene), 메틸-t-부틸에테르(Methyl-t-Bytyl Ether), 자일렌(Xylene), 벤젠(Benzene), 디에틸에테르(Diethyl Ether), 디클로로메탄(Dichloromethane), 1,2-디클로로에탄(1,2-Dichloroethane), 부틸아세테이트(Butyl Acetate), 이소프로판올(Isopropanol), 부탄올(n-Butanol), 테트라히드로퓨란(Tetrahydrofuran), 프로판올(n-Propanol), 클로로포름(Chloroform), 에틸아세테이트(Ethyl Acetate), 2-부탄온(2-Butanone), 디옥세인(Dioxane), 아세톤(Acetone), 메탄올(Metanol), 에탄올(Ethanol), 아세토니트릴(Acetonitrile), 아세트산(Acetic Acid), 디메틸포름아미드(Dimethylformamide), 디메틸설폭사이드(Dimethyl Sulfoxide), 프로필렌 카보네이트(Propylene carbonate), N,N-디메틸포름아미드(N,N-Dimethylformamide), 디메틸아세트아미드(Dimethyl Acetamide), N-메틸피롤리돈(N-Methylpyrrolidone) 등을 들 수 있다.
도 71을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 고유색이 가능한 컬러 표시장치는 자기장 또는 전기장의 세기와 방향에 따라 제1 입자(200)가 이동 내지 배열하여 특정 파장을 반사함으로써 다양한 색상을 나타낼 수 있다. 동시에 제2 입자(300)는 자기장 또는 전기장에 반응하지 않으므로, 제1 입자(200)의 이동과 배열에 의하여 위치가 조절되어 컬러를 나타낼 수 있다. 예를 들어 입자 간간격이 좁아질수록 적색 계열의 파장이 투과 또는 반사되며, 입자간 간격을 크게 할 수록 청색 계열의 파장이 투과 또는 반사되므로, 이러한 특성을 이용함으로써도 색상 변화를 구현할 수 있다.
즉, 제1 입자(200)와 제2 입자(300)가 무작위로 매개체에 분산되어 구성된 상기 표시부(100)에 영구자석, 전자석 등의 외부자성체(400)를 근접시키면 제1 입자(200)는 외부자성체(400)의 자기장에 의해 이동하므로, 외부자성체(400)가 근접한 부분에 있어서 제1 입자(200)와 제2 입자(300)의 분포가 나뉘게 되며 이에 따라 외부자성체(400)가 근접한 영역과 그렇지 않은 영역에서의 색상 변화가 나타나게 된다.
이때, 전기장 또는 자기장에 반응하는 제1 입자(200)의 이동속도 및 이동경로 확보를 위하여 제1 입자(200)와 제2 입자(300)의 크기 내지 질량에 편차를 둘 수 있다. 예를 들어, 도 1에서와 같이 제1 입자(200)의 크기가 제2 입자(300)에 비해 작을 경우, 외부 자기장의 인가에 의해 제1 입자(200)가 쉽게 이동할 수 있게 되어 색변화를 더 크게 할 수 있다.
또한, 고유색이 되는 제2 입자(300)의 색상을 컬러 표시장치가 인가되는 전기장 내지 자기장에 의하여 표시할 수 없는 파장대 영역으로 색상으로 설정함으로써 구현할 수 있는 색상범위를 확장할 수 있다.
또한, 본 발명의 표시장치에 있어서 외부로부터 인가되는 자기장 또는 전기장의 방향을 설정하여 제1 입자(200)와 제2 입자(300)의 위치를 상부 및 하부 또는 하부 및 상부로 서로 분리시켜 배치할 수 있다. 이 경우, 자기장 또는 전기장이 인가되지 않을 때에도 제1 입자(200)가 지닌 제1 고유색과 제2 입자(300)가 지닌 제2 고유색을 각각 나타낼 수 있다.
또한, 외부로부터 인가되는 자기장 내지 전기장의 세기를 조절하여 제1 입자(200)와 제2 입자(300)의 위치가 혼합된 상태로 만들고 전기장 내지 자기장을 제거하여 제1 입자(200)의 고유색과 제2 입자(300)의 고유색이 혼합되도록 하여 제3의 고유색을 나타낼 수도 있다.
또한, 제1 입자(200)와 제2 입자(300)의 위치가 혼합된 상태의 제3의 고유색을 외부로부터 인가되는 전기장 내지 자기장이 없이 나타내기 위하여 제1 입자(200)와 제2 입자(300)가 반대극성의 전하를 부여하고 쿨롱의 힘에 의하여 두 입자들이 인력에 의하여 서로 근접하여 제3의 고유색을 나타낼 수 있다.
본 발명의 또다른 실시예에 따른 컬러 표시장치는, 제 1입자(200)에 의한 고유색을 나타내기 위하여 표시부(100)의 일측에 자석 또는 자성이 부여된 자성물질이 배치된 구조를 가질 수 있다.
이때, 상기 표시부(100)의 일측에 위치한 자석 또는 자성물질보다 자기장이 세게 인가할 수 있는 영구자석 또는 전자석의 외부자성체(400)를 이용할 수 있다.
본 발명의 또다른 실시예에 따른 고유색을 나타내는 컬러 표시장치는 전기장 또는 자기장에 반응하는 광결정물질이 이동할 수 있는 매개체(500)에 염료 또는 안료와 같은 색상을 부여하는 물질을 혼합한 매개체에 의하여 구현할 수 있다.
또한, 광결정물질의 고유색을 흑색을 제외한 다양한 색상을 부여하여 외부로부터 입사되는 광원에 의하여 선택적인 가시광 파장을 흡수 및 반사하는 빛과 매개체에 의하여 반사되는 빛의 간섭 및 회절에 의하여 색상을 구현할 수 있다.
또한, 구현되는 색상의 범위를 확대하기 위하여 외부로부터 인가되는 전기장 내지 자기장의 방향을 조절하여 광결정 물질이 매개체의 상부 내지 하부에 이동 및 배열하여 구현할 수도 있다.
본 발명의 또다른 실시예에 따른 컬러 표시장치는 투명한 매개체(500)에 제1 입자(200) 또는 제1 입자(200) 및 제2 입자(300)의 혼합물이 위치하고, 하부에 특정 색상을 나타내는 컬러 하부 기판 내지 컬러 시트를 배치하여 광결정물질의 고유색과 외부광원이 광결정 물질과 매개체를 투과하여 컬러 하부 기판 또는 컬러 시트(600)에 의하여 반사되는 빛과 혼합됨으로써 특정한 고유색을 나타낼 수 있다.
또한, 컬러 하부 기판 또는 컬러 시트(600)에 반사되는 빛의 세기를 조절하기 위하여 광결정물질의 고유색을 조절하거나 일정한 투과도가 부여되고 색상을 띠는 매개체를 적용하거나 광결정 물질과 매개체의 비율을 조절할 수도 있다.
또한, 일정한 투과성이 부여된 컬러 하부 기판(600)을 표시부(100)에 위치하여 광결정물질의 고유색에 의하여 반사되고 컬러 하부 기판(600)에 의하여 선택적으로 흡수 및 반사되어 색상을 나타낼 수 있다.
본 발명의 컬러 표시장치는 상기 표시부를 포함하며 박막층, 필름층, 시트층, 접착층 등의 외층부를 적층함으로써 제조될 수 있다. 이때 필요에 따라 상기 외층부가 적층된 표시부의 반대면에 컬러 하부 기판 또는 컬러 시트를 적층할 수도 있다.
본 발명의 표시부의 하부에 광흡수층을 적층하고, 상부에 투명 필름을 적층하여 제조한 컬러 표시장치에 외부 자석을 인접하여 자기장을 인가하면서 색상변화를 측정하였다. 이때 표시부에는 광결정 입자 및 고유색을 나타내는 입자를 혼합하였으며, 매개체에는 측정하고자 하는 색상에 맞추어 레드, 그린, 옐로우 안료를 각각 혼합하였다. 레드 안료로는 Solvent Red 27, 그린 안료로는 Elixa Green 540, 옐로우 안료로는 Elixa Yellow 129를 사용하였으며, 상기 컬러 표시장치에 대해 4번에 걸쳐 측정을 실시하여 평균값을 산출하였다. 색좌표 측정은 CM5(Konica Minolta Ltd.)를 사용하여 SCE 모드(D65)로 측정하였다.
그 결과 도 74 내지 77과 같은 자기장 인가 전후의 CIE 표색계의 색좌표 변화 및 반사율 변화 결과를 얻었다.
자기장 인가 전후의 블랙 색좌표는 표 1과 같다.
| L*(D65) | a*(D65) | b*(D65) | Y(D65) | ||
| 1차 |
인가전 | 21.66 | -1.88 | 5.56 | 3.42 |
| 인가후 | 24.17 | -11.78 | 10.73 | 4.15 | |
| 2차 |
인가전 | 21.52 | -2.06 | 5.8 | 3.38 |
| 인가후 | 23.76 | -11.69 | 10.87 | 4.03 | |
| 3차 |
인가전 | 21.43 | -2.1 | 5.33 | 3.36 |
| 인가후 | 24.48 | -11.33 | 10.6 | 4.25 | |
| 4차 |
인가전 | 20.99 | -2.22 | 5.29 | 3.24 |
| 인가후 | 24.76 | -11.19 | 10.48 | 4.34 |
표 1의 결과를 살펴보면, 본 발명의 제1 입자는 빛의 굴절과 반사를 이용하여 색을 표현하는 특성을 가지고 있으므로 L* 값의 변화는 크지 않았다. 이러한 결과는 레드, 그린, 옐로우에 있어서 동일하였다.
또한, a*(D65) 값에 있어서 자기장 인가에 의해 약 10배의 감소가 발생했고, b*(D65)에 있어서 자기장 인가에 의해 약 2배의 증가가 발생하여 색변화가 두드러지는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 색차(ΔE*ab)는 약 2.7로 두드러진 색변화를 나타내었다.
또한, 자기장 인가 전후의 레드 색좌표는 표 2와 같다.
| L*(D65) | a*(D65) | b*(D65) | Y(D65) | ||
| 1차 |
인가전 | 26.43 | 7.67 | 8.43 | 4.89 |
| 인가후 | 26.29 | -0.71 | 10.76 | 4.85 | |
| 2차 |
인가전 | 26.11 | 7.84 | 8.51 | 4.78 |
| 인가후 | 26.76 | -0.79 | 10.71 | 5.01 | |
| 3차 |
인가전 | 25.75 | 7.91 | 8.76 | 4.66 |
| 인가후 | 27.03 | -0.92 | 10.88 | 5.1 | |
| 4차 |
인가전 | 25.69 | 7.59 | 8.61 | 4.64 |
| 인가후 | 26.59 | -0.36 | 10.24 | 4.95 |
표 2의 결과를 살펴보면, 레드 색좌표에 있어서도 a*(D65) 값에 있어서 자기장 인가에 의해 약 8배의 차이가 발생했고, b*(D65)에 있어서도 자기장 인가에 의해 약 20%의 증가 발생하여 +a 값의 변화가 큰 것으로 나타났다. 따라서 레드의 색변화가 크게 발생하는 점을 확인할 수 있었다. 또한, 색차(ΔE*ab)는 약 2.2로 두드러진 색변화를 나타내었다.
다음으로, 자기장 인가 전후의 그린 색좌표는 표 3과 같다.
| L*(D65) | a*(D65) | b*(D65) | Y(D65) | ||
| 1차 |
인가전 | 26.59 | -6.03 | 10.1 | 4.95 |
| 인가후 | 27.66 | -12.73 | 11.81 | 5.33 | |
| 2차 |
인가전 | 26.04 | -6.09 | 9.7 | 4.76 |
| 인가후 | 27.91 | -13.05 | 12.15 | 5.42 | |
| 3차 |
인가전 | 26.77 | -5.96 | 10.06 | 5.01 |
| 인가후 | 27.94 | -12.8 | 11.98 | 5.43 | |
| 4차 |
인가전 | 26.06 | -6.13 | 9.76 | 4.77 |
| 인가후 | 28.01 | -12.54 | 12.1 | 5.46 |
표 3의 결과를 살펴보면, 그린 색좌표에 있어서도 색차(ΔE*ab)가 약 2.2로 두드러진 색변화를 나타내었다.
다음으로, 자기장 인가 전후의 옐로우 색좌표는 표 4와 같다.
| L*(D65) | a*(D65) | b*(D65) | Y(D65) | ||
| 1차 |
인가전 | 29.33 | 1.84 | 26.74 | 5.97 |
| 인가후 | 33.84 | -11.48 | 32.62 | 7.93 | |
| 2차 |
인가전 | 30.49 | 2.6 | 28.02 | 6.44 |
| 인가후 | 34.18 | -11.2 | 34.11 | 8.09 | |
| 3차 |
인가전 | 29.39 | 1.88 | 26.42 | 5.99 |
| 인가후 | 34.05 | -12.25 | 33.37 | 8.03 | |
| 4차 |
인가전 | 29.91 | 1.9 | 26.61 | 6.2 |
| 인가후 | 33.19 | -11.63 | 32.11 | 7.63 |
표 4의 결과를 살펴보면, 옐로우 색좌표에 있어서 색차(ΔE*ab)가 약 2.9로 가장 큰 색변화를 나타내었다.
따라서 블랙, 레드, 그린, 옐로우에 있어서 자기장 인가 전후 색차가 큰 값을 보였으며, 이는 본 발명에서와 같이 제1 및 제2 입자를 혼합한 표시부를 적용함으로써 자기장 또는 전기장의 인가에 의해 색상 변화가 뚜렷하여 컬러 표시장치로서 높은 시인성(observability)을 나타낼 수 있는 것으로 파악되었다.
본 발명의 표시장치는 뚜렷한 색상 변화와 다양한 색상의 조합 및 구현이 가능하며, 시인성이 우수하여 이용자가 시각적으로 그 색변화를 쉽게 인식할 수 있으므로, 카드, 태그, 스티커, 패널, 종이 등의 형태를 가지는 변색 표시소자 또는 변색 보안장치 등에 적용할 수 있다.
또한, 본 발명의 표시장치는 각 층이 적층되어 이루어지는데, 여기서 적층은 접착층을 개재하여 이루어진 것으로, 층과 층을 붙여 일체화한 상태일 수도 있고, 일부분에 비접착층을 포함하여 떼어낼 수 있는 상태일 수도 있으며, 박리가능한 접착층을 개재하여 필요에 따라 하나의 층을 제거할 수 있는 적층구조를 포함한다. 이러한 적층 구조는 본 발명의 표시장치의 응용, 예를 들어, 컬러 표시 라벨, 컬러 표시 스티커, 컬러 표시 카드 등의 제품에 맞추어 선택적으로 채용할 수 있는 것이다.
도 78을 참조하면, 본 발명의 광결정 표시장치는 컬러 표시 물질을 포함하는 표시층(100), 상기 표시층의 상부에 패턴을 형성하도록 적층되는 자성체로 이루어진 자성층(200)으로 구성된다. 상기 자성층(200)은 상부에 패턴(300)을 형성하도록 적층되어 있으므로, 상기 패턴(300)의 형태에 따른 문자나 이미지 등의 각종 정보를 표시할 수 있고, 자성층에 의해 자화된 표시층의 색상 변화를 통해 각종 정보를 표시할 수 있게 된다. 상기 패턴(300)은 표시층(100) 중 상기 자성층(200)에 의해 가려지지 않은 부분에 해당한다.
도 78에서는 일례로 라벨의 경우를 나타내고 있다. 라벨을 구성하는 시트가 상기 표시층(100)과 패턴(300)을 형성한 자성층(200)으로 형성되며, 표시층(100)을 구성하는 컬러 표시 물질에 의하여 특정 색상, 이미지, 정보를 나타낼 수 있는 영역을 제외하고 자성층(200)을 구성하는 자성체가 컬러 표시 물질의 상부에 배치되기 때문에, 라벨의 표면에 가변되는 색상과 패턴의 형상을 통해 각종 정보를 표시할 수 있게 된다.
또한, 상기 자성층(200)의 배치에 의해 상기 패턴(300)의 폭, 면적, 형태를 조절하면 표시층(100)에 해당하는 영역에 미치는 자기장의 세기가 달라지므로 이를 통하여서도 구현되는 색상, 이미지, 정보를 조절할 수 있으며, 상부에 배치된 자성체의 두께, 자기장의 세기를 조절함으로서도 컬러 표시 물질을 포함하는 표시층(100)에 해당하는 영역에 미치는 구현되는 색상, 이미지, 정보 등을 조절할 수 있다.
본 발명에서 상기 자성층(200)을 구성하는 자성체는 영구자석일 수 있고, 전자석일 수도 있다. 전자석의 경우 전기장을 인가해야 하므로, 상기 자성층(200)의 일측과 타측에 전기를 인가할 수 있는 전선이 연결될 수 있다.
본 발명에서 상기 컬러 표시 물질은 자기장에 의해 자화되어 입자의 정렬을 유발하며, 자기장이 차단된 이후에도 잔류자화(remnant magnetization)에 의하여 자화된 상태가 유지되는 물질로서, 다양한 형태의 광결정 물질, 강자성체(ferromagnetic materials), 초상자성체(superparamagnetic materials), 서로 다른 포화자화값을 갖는 2 이상의 입자의 혼합물을 이용할 수 있다.
상기 광결정 물질로는 실리콘(Si), 티타늄(Ti), 바륨(Ba), 스트론튬(Sr),
철(Fe), 니켈(Ni), 코발트(Co), 납(Pb), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 텅스텐(W), 몰리부덴(Mo), 아연(Zn), 지르코늄(Zr) 등의 원소나 이들을 포함하는 산화물, 질화물 등의 화합물을 들 수 있다. 또한, 스티렌(styrene), 피리딘(pyridine), 피롤(pyrrole), 아닐린(aniline), 피롤리돈(pyrrolidone), 아크릴산(acrylate), 우레탄(urethane), 티오펜(thiophene), 카바졸(carbazole), 플루오렌(fluorene), 비닐알코올(vinylalcohol), 에틸렌글리콜(ethylene glycol), 에톡시아크릴레이트(ethoxy acrylate) 중 적어도 하나의 단위체를 포함하는 유기 고분자 또는 폴리스티렌(polystyrene), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리염화비닐(polyvinyl chloride), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate) 등의 고분자 물질을 들 수도 있다.
상기 광결정 물질은 전하를 갖지 않는 입자 혹은 클러스터에 전하를 갖는 물질이 코팅된 형태로서 구성될 수도 있다. 예를 들면, 탄화수소기를 갖는 유기화합물에 의하여 표면이 가공(혹은 코팅)된 입자, 카르복실산(carboxylic acid)기, 에스테르(ester)기, 아실(acyl)기를 가지는 유기 화합물에 의하여 표면이 가공(혹은 코팅)된 입자, 할로겐(F, Cl, Br, I 등) 원소를 포함하는 착화합물에 의하여 표면이 가공(코팅)된 입자, 아민(amine), 티올(thiol), 포스핀(phosphine)을 포함하는 배위화합물에 의하여 표면이 가공(코팅)된 입자, 표면에 라디칼을 형성함으로써 전하를 갖는 입자가 이에 해당될 수 있다. 이와 같이 광결정 물질의 입자의 표면을 실리카, 고분자, 고분자 단량체 등의 물질로 코팅함으로써 입자가 용매 내에서 높은 분산성과 안정성을 갖도록 할 수 있다.
한편, 광결정 물질은 입자 직경이 수 nm 내지 수백 μm일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 외부 전기장에 의해 입자 들이 일정한 거리로 배열될 때 브래그 법칙(Bragg' Law)에 의해 입자의 굴절률 및 용매의 굴절률과 연계되어 가시광 영역의 광결정 파장대가 포함될 수 있는 입자의 크기로 설정할 수 있다.
또한, 상기 광결정 물질이 고유의 컬러를 갖도록 구성하기 위하여, 산화수 조절 또는 무기안료, 안료 등의 코팅을 통하여 특정 컬러를 부여할 수 있다. 예를 들면, 광결정 물질에 코팅되는 무기 안료로는 발색단을 포함하는 Zn, Pb, Ti, Cd, Fe, As, Co, Mg, Al 등이 산화물, 유화물, 유산염의 형태로 사용될 수 있고, 염료로는 형광 염료, 산성 염료, 염기성 염료, 매염 염료, 황화 염료, 배트 염료, 분산 염료, 반응성 염료 등이 사용될 수 있다.
또한, 상기 광결정 물질이 특정 컬러를 표시할 수 있도록 특정 구조색(structural color)을 갖는 물질일 수도 있다. 예를 들면, 실리콘 산화물(SiOx), 티타늄산화물(TiOx) 등의 입자가 굴절률이 다른 매체에 일정한 간격으로 균일하게 배열된 형태로 구성되어 특정 파장의 광을 반사시키는 물질일 수 있다. 광결정 구조를 가진 입자는 시야각에 따라 서로 다른 구조색이 발현될 수 있으므로, 자장을 인가함에 따라 자성입자의 배열에 의해 광결정 입자가 움직이에 되어 자성의 방향, 세기 등에 따라 서로 다른 구조색을 발현할 수 있다.
또한, 컬러 표시 물질의 분산성 및 안정성을 향상시키기 위하여 실리카, 고분자, 고분자 단량체 등을 입자 표면에 코팅할 수도 있다.
상기 컬러 표시 물질은 입자들이 위치와 배열을 안정적으로 유지할 수 있는 보조수단으로 유체, 겔, 공기 등의 매개체에 분산될 수 있다. 상기 매개체는 광투과성 물질로 구성되는 것이 바람직하며, 특정 파장의 광을 반사시키기 위하여 무기 안료, 염료, 형광물질, 인광물질, 발광물질 및 구조색을 갖는 물질 중 적어도 하나의 성분을 포함할 수도 있다.
상기 매개체는 상기 컬러 표시 물질이 균일하게 분산될 수 있도록 컬러 표시 물질의 비중과 비슷한 비중을 갖는 것을 사용할 수 있다.
자성을 가지는 상기 컬러 표시 물질은 단일 또는 이종의 금속이 함유된 입자, 산화물 입자이다.
금속의 경우, 금속 나이트레이트계 화합물, 금속 설페이트계 화합물, 금속 플루오르아세토아세테이트계 화합물, 금속 할라이드계 화합물, 금속 퍼클로로레이트계 화합물, 금속 설파메이트계 화합물, 금속 스티어레이트계 화합물 및 유기 금속 계열 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 자성 선구물질과 알킬트리메틸암모늄할라이드계 양이온 리간드, 알킬산, 트리알킬포스핀, 트리알킬포스핀옥사이드, 알킬아민, 알킬티올 등의 중성 리간드, 소듐알킬설페이트, 소듐알킬카복실레이트, 소듐알킬포스페이트, 소듐아세테이트 등의 음이온 리간드로 이루어진 군에서 선택되는 리간드를 용매에 첨가하여 녹임으로써 비정질 금속 겔을 제조하고, 이를 가열하여 결정성 입자로 상전이시킴으로써 제조할 수 있다.
이때 이종의 선구물질을 함유함으로써 최종적으로 얻어지는 입자의 자기적 특성이 증강되거나, 초상자성, 상자성, 강자성, 반강자성, 페리자성, 반자성 등의 다양한 자성 물질을 얻을 수 있다.
유체의 경우, 다양한 종류의 용매를 사용할 수 있는데, 예를 들어, 물, 트리클로로에틸렌(Trichloroethylene), 카본테트라클로라이드(Carbon Tetrachloride), 디이소프로필에테르(Diisopropyl Ether), 톨루엔(Toluene), 메틸-t-부틸에테르(Methyl-t-Bytyl Ether), 자일렌(Xylene), 벤젠(Benzene), 디에틸에테르(Diethyl Ether), 디클로로메탄(Dichloromethane), 1,2-디클로로에탄(1,2-Dichloroethane), 부틸아세테이트(Butyl Acetate), 이소프로판올(Isopropanol), 부탄올(n-Butanol), 테트라히드로퓨란(Tetrahydrofuran), 프로판올(n-Propanol), 클로로포름(Chloroform), 에틸아세테이트(Ethyl Acetate), 2-부탄온(2-Butanone), 디옥세인(Dioxane), 아세톤(Acetone), 메탄올(Metanol), 에탄올(Ethanol), 아세토니트릴(Acetonitrile), 아세트산(Acetic Acid), 디메틸포름아미드(Dimethylformamide), 디메틸설폭사이드(Dimethyl Sulfoxide), 프로필렌 카보네이트(Propylene carbonate), N,N-디메틸포름아미드(N,N-Dimethylformamide), 디메틸아세트아미드(Dimethyl Acetamide), N-메틸피롤리돈(N-Methylpyrrolidone) 등을 들 수 있다.
도 79를 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예를 살펴보면, 자기장의 세기가 다른 2 이상의 자성체(200, 200')를 조합하여 패턴을 형성할 수 있다.
이러한 방식에 의해 표시층의 컬러 표시 물질에 가해지는 자기장의 세기가 패턴의 부분에 따라 달라지므로, 다양한 색상의 패턴을 구현할 수 있게 된다.
즉, 자성체(200)와 자성체(200')의 자기장의 세기가 다른 경우, 아래에 위치한 표시층(100)이 받는 자기장이 달라지므로, 결국 상기 표시층(100)에 포함된 광결정물질의 변색 정도가 달라지며 이에 따라 패턴(300)에 구현되는 색상이 달라지는 효과를 나타내게 된다.
자성층의 형성방법에 따른 패턴의 구현 방식을 확인하기 위하여 페라이트 자석을 자성체로 하였을 때 크기와 두께에 따른 자기장의 세기를 측정하였다. 도 80에 도시된 바와 같이 도넛 형상의 하나의 페라이트 자석을 표시층에 두고 자석 본체(A 영역)의 자기장의 세기와 색상 변화에 따른 (B) 영역 내지 (D) 영역의 폭과 상기 폭에 대한 자기장을 측정하였다. 그 결과를 아래 표 5에 기재하였다.
| 자석의 크기(㎜) (외부×내부×높이) |
A(Gauss) | B(Gauss/㎜) | C(Gauss/㎜) | D(Gauss/㎜) |
| 17.5×7.5×3.0 | 705 | 81/6 | 70/6 | 2~5/30 |
| 27.0×12.5×6.0 | 1015 | 154/6 | 63/10 | 2~5/38 |
| 40.0×22.0×6.0 | 1054 | 190/6 | 71/14 | 2~5/55 |
상기 표 5의 결과를 살펴보면, 자성층의 두께, 패턴의 폭이 좁아지면 자기장의 세기가 증가하므로 표시층의 색상 변화율이 증가하며 패턴을 구성하는 자성층의 외측으로부터 거리가 증가함에 따라 자기장의 세기가 감소하는 경향을 확인할 수 있다.
다음으로, 상기 자석을 하나 두었을 때, 2개의 자석을 동일극끼리 대향하여 배치할 경우, 2개의 자석을 반대극끼리 대향하여 배치할 경우의 자석 사이의 영역에 대한 자기장 세기를 측정하였다. 그 결과를 표 6에 기재하였다.
| 자석의 크기(㎜) (17.5×7.5×3.0) |
자석의 크기(㎜) (27.0×12.5×6.0) |
자석의 크기(㎜) (40.0×22.0×6.0) |
|
| 자석 1개 | 81Gauss | 145Gauss | 190Gauss |
| 동일극 대향 | 160Gauss | 319Gauss | 347Gauss |
| 반대극 대향 | 3Gauss | 12Gauss | 6Gauss |
상기 표 6을 살펴보면, 2개의 자석을 동일극으로 대향할 경우 자석 사이의 자기장이 증폭되며, 반대극으로 대향할 경우 자석 사이의 자기장이 감쇄되는 것을 확인할 수 있다.
따라서 자기장의 세기가 다른 자성체로 패턴을 구성하거나 패턴을 형성하는 이웃하는 자성체의 극을 동일극 또는 반대극으로 배치하는 등 다양한 변형을 통해 표시층(100)의 영역별로 인가되는 자기장의 세기를 조절하면 다양한 색상의 패턴을 구현할 수 있게 된다.
도 81를 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예를 살펴보면, 컬러 표시 물질이 포함된 표시층(100)의 상부에 배치된 외부자성체(400)의 근접에 의하여 패턴에 구현된 색상, 이미지 또는 정보를 선택적으로 소거하는 표시장치를 구현할 수 있다.
상기 외부자성체(400)는 영구자석, 전자석 또는 상기 영구자석이나 전자석을 포함한 장치(예를 들어, 휴대전화 단말기의 스피커에 구비된 자석)가 될 수 있으며, 이를 통하여 상기 패턴에 구현되는 색상, 이미지 변화를 사용자가 시각적으로 확인할 수 있게 된다.
또한, 도 82를 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예를 살펴보면, 컬러 표시 물질을 포함하는 표시층(100)에 해당하는 영역에 미치는 구현되는 색상, 이미지, 정보를 조절하기 위하여 컬러 표시 물질과 자성체 사이에 상기 자성체와 투자율(magnetic permeability)이 다르고 일정한 투과율(transmittance)이 확보된 제2 물질층(500)을 배치할 수 있다.
이때, 상기 제2 물질층(500)을 컬러필터로 하면 컬러 표시 물질에 의해 구현되는 색상의 범위를 넓히고 표시층(100)으로부터 발생되는 파장의 세기를 증가시킬 수 있다.
또한, 컬러 표시 물질에 구현되는 색상이 별도의 정보를 나타내기 위하여 제2 물질층(500)에 직접적으로 정보를 표시할 수도 있다.
도 83를 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예를 살펴보면, 자기장에 반응하는 컬러 표시 물질이 포함된 표시층(100)을 하부에 배치하고 컬러 표시 물질에 의하여 특정 색상, 이미지, 정보를 나타낼 수 있는 영역을 제외한 상기 표시층(100)의 상부에 자화물질층(250)을 배치하여 패턴을 형성할 수 있다. 따라서, 도 84에서와 같이, 상기 자화물질층(250)에 외부자성체(400)에 의하여 자성을 부여함으로써 상기 표시층(100)의 색상, 이미지, 정보를 조절할 수 있다.
자화물질층(250)으로 패턴을 형성할 경우, 외부자성체(400)에 의해 자기장이 부여되면 상기 자화물질이 자성을 띄게 되므로, 외부자성체(400)가 근접한 부분에만 상기 표시층(100)이 자기장에 의해 색상의 변화가 발생한다. 따라서, 자성을 띄는 자화물질층(250)이 위치한 부분의 표시층(100')과 그렇지 않은 부분의 표시층(100)에서 색 대비가 선명하게 일어나 사용자가 패턴을 시각적으로 쉽게 확인할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
상기 표시층(100)의 자화물질층이 적층되지 않은 패턴 영역의 폭, 면적, 형태를 조절하면 자화물질층(250)에 자기장이 부여된 후 컬러 표시 물질을 포함하는 표시층(100')에 해당하는 영역에 미치는 자기장의 세기를 조절할 수 있으므로, 이를 통해 구현되는 색상, 이미지, 정보를 조절할 수 있게 된다.
또한, 상부에 배치된 자화물질층(250)의 두께와 외부자성체(400)에 의하여 부여된 자기장의 세기를 조절하여 컬러 표시 물질을 포함하는 표시층(100)에 해당하는 패턴 영역에 미치는 구현되는 색상, 이미지, 정보를 조절할 수 있다.
또한, 2 이상의 투자율이 다른 자화물질을 조합하여 배치함으로써 패턴을 형성하게 되면, 상기 표시층(100)에 해당하는 영역에 미치는 구현되는 색상, 이미지, 정보를 조절할 수 있다.
또한, 2 이상의 자기장의 세기가 다른 자화물질을 적층하여 배치함으로써도 상기 표시층(100)에 해당하는 영역에 미치는 구현되는 색상, 이미지, 정보를 조절할 수 있다.
또한, 상기 표시층(100)의 상부에 배치된 외부자성체(400)에 의하여 구현된 색상, 이미지, 정보를 선택적으로 소거할 수도 있다.
본 실시예에 있어서도, 상기 표시층(100)의 패턴 영역에서 구현되는 색상, 이미지, 정보를 조절하기 위하여 상기 표시층(100)과 상기 자화물질 사이에 자성체와 투자율이 다르고 일정한 투과율이 확보된 제2 물질층을 배치할 수 있으며, 패턴에서 구현되는 색상이 범위를 넓히고 표시부로 나타나는 파장의 세기를 증가시키기 위하여 제2 물질층으로 컬러필터를 사용할 수도 있다.
또한, 상기 패턴의 색상 구현을 통해 별도의 정보를 나타내기 위하여 상기 제2 물질층에 직접적으로 정보를 표시할 수도 있다. 이러한 정보의 표시는 전자석을 이용함으로써 구현될 수 있으며, 전자석의 구동에 의해 특정한 색상, 이미지, 정보를 표시할 수 있게 된다.
본 발명의 컬러 표시장치의 또다른 실시예로서, 자성층의 상부 표면 전체가 N극 또는 S극이 되도록, 즉, 하나의 극이 한 면을 이루도록 배치함으로써 외부자성체의 접근에 의해 자기장을 증폭시켜 표시층의 색상 변화를 증가시킬 수도 있다. 이때 외부자성체와 상기 자성층의 거리에 따라 상기 표시층의 색상이 변화하게 되므로, 패턴의 색상 및 이미지가 외부자성체의 접근 정도에 따라 변화하는 표시장치를 구현할 수 있게 된다.
도 85를 참조하여, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 컬러 표시장치를 살펴보면, 컬러 표시 물질을 포함하는 표시층(100); 상기 표시층의 하부에 적층되는 자화물질로 이루어진 제1 자화물질층(200)으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
이러한 컬러 표시장치는 외부에서 영구자석 또는 전자석 등의 외부자성체(300)을 근접시키면 상기 자화물질에 자성이 부여되므로, 상기 자화물질로부터 발생되는 자기장에 의해 상기 표시층의 컬러 표시 물질 입자의 배열, 간격 또는 배열과 간격 모두가 조절되므로, 특정한 색상, 이미지, 정보를 나타내게 된다.
자화물질을 사용하지 않는 경우, 전체적인 색변화 효과가 저하되기 때문에 자화물질은 색변화를 두드러지게 하여 표시장치로서의 성능을 향상시키기 위한 중요한 요소로 작용한다.
이러한 특정한 색상, 이미지, 정보는 상기 외부자성체(300)를 제거한 후에도 유지되게 되므로, 카드 형태의 제품이나 태그 형태의 제품 등의 표시장치로서 사용할 수 있게 된다.
예를 들어, 카드 형태의 제품인 경우, 휴대전화의 스피커에 장착된 자석을 이용하여 휴대전화를 접근시킬 때 색변화를 일으켜 표시할 수 있다.
또한, 상기 제1 자화물질층(200)은 상기 표시층(100)의 하부에 일정한 면적 및 간격을 유지하여 독립적으로 배치함으로써 하나의 표시층(100)에 다수의 분리된 화소 또는 패턴 형태의 자화물질층을 배치할 수 있다.
이에 따라 각각의 제1 자화물질층(200)은 각각의 화소로서 역할을 수행할 수 있다.
또한, 상기 외부자성체(300)에 의하여 가해지는 자기장의 방향, 자기장의 주기, 자기장의 세기를 조절하여 자화물질에 부여된 자성의 세기 및 방향을 조절하여 앞서 구현된 색상, 이미지, 정보를 제거하거나 변경할 수도 있다.
도 86을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 컬러 표시장치는 컬러 표시 물질을 포함하는 표시층(100); 상기 표시층의 하부에 적층되는 자화물질로 이루어진 제1 자화물질층(200)으로 구성되되, 상기 제1 자화물질층의 하부 또는 측면에 제2 자화물질층(210)이 적층되는 것을 특징으로 한다.
이러한 구조를 통해 제1 자화물질층(200)이 각각 독립적으로 분리 배치되어 화소로서 기능을 할 경우, 독립된 화소의 기능을 수행하기 위하여 제2 자화물질층(210)이 분리되어 있는 제1 자화물질층(200)에 선택적으로 연결될 수 있다.
이때, 각 화소에 해당되는 제1 자화물질층(200)에 연결된 제2 자화물질층(210)의 각각에 임의의 방향에 위치하는 외부자성체에 의하여 가해지는 자기장의 방향, 자기장의 주기, 자기장의 세기를 조절하여 자화물질에 부여된 자성의 세기 및 방향을 조절하면, 앞서 각 화소별 구현된 색상, 이미지, 정보를 제거하거나 변경할 수 있다.
도 87을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 컬러 표시장치는 컬러 표시 물질을 포함하는 표시층(100); 상기 표시층의 하부에 적층되는 자화물질로 이루어진 제1 자화물질층(200)으로 구성되되, 상기 제1 자화물질층(200)의 하부 또는 측면에 제2 자화물질층 대신 영구자석 또는 전자석인 자성체(250)가 적층되는 것을 특징으로 한다.
즉, 각 화소에 해당되는 제1 자화물질층에 연결된 자석 내지 전자석의 자기장의 방향, 자기장의 주기, 자기장의 세기를 조절하여 자화물질에 부여된 자성의 세기 및 방향을 조절하여 앞서 각 화소별 구현된 색상, 이미지, 정보를 제거하거나 변경할 수 있다.
도 88을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 컬러 표시장치는 컬러 표시 물질을 포함하는 표시층(100); 상기 표시층의 하부에 적층되는 자화물질로 이루어진 제1 자화물질층(200)으로 구성되되, 상기 제1 자화물질층(200)의 하부에 제2 자화물질층(210)이 적층되되, 상기 제1 자화물질층(200)과 제2 자화물질층(210) 사이에 선택적으로 자기장을 차단하는 차단층(400)이 개재되는 것을 특징으로 한다.
상기 차단층(400)은 일정한 세기의 자기장에만 영향을 받는 층으로써 상기 차단층에 적층된 제2 자화물질층(210)이 적어도 2개 이상의 독립적인 채널들로 구성되어 첫번째 층의 독립적인 채널들과 3번째 층의 제2 자화물질층(210)의 독립적인 채널들이 중첩되는 영역이 컬러 표시 물질의 독립적인 화소의 역할을 수행할 수 있게 된다.
이러한 표시장치의 구조는, 예를 들어, 상기 차단층(400)을 이용자가 당겨서 제거할 경우, 색변화가 발생하여 컬러 표시가 가능하므로, 정품인증 패키지와 같은 패키지 제품에 활용할 수 있다.
도 89를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 컬러 표시장치는 컬러 표시 물질을 포함하는 표시층(미도시); 상기 표시층의 하부에 적층되는 자화물질로 이루어진 제1 자화물질층(200)으로 구성되되, 상기 제1 자화물질층(200)의 하부에 제2 자화물질층(210)이 적층되며, 상기 제1 자화물질층(200)과 제2 자화물질층(210) 사이에 선택적으로 자기장을 차단하는 차단층(400)이 개재되며, 상기 제1 자화물질층(200)과 제2 자화물질층(210)을 연결하는 비아홀 또는 연결체(500)가 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 비아홀 또는 연결체(500)는 제1 자화물질층(200)과 제2 자화물질층(210)을 연결함으로써 독립적인 채널들이 중첩되는 영역에서 도 4의 적층구조와는 다른 컬러 표시 물질의 독립적인 화소의 역할을 수행하게 되므로 또 다른 형태의 표시장치를 구성하게 된다.
도 90을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 컬러 표시장치는 컬러 표시 물질을 포함하는 표시층(미도시); 상기 표시층의 하부에 적층되는 자화물질로 이루어진 제1 자화물질층(200)으로 구성되되, 상기 제1 자화물질층(200)의 하부에 제2 자화물질층(210)이 적층되며, 상기 제1 자화물질층(200)과 제2 자화물질층(210) 사이에 선택적으로 자기장을 차단하는 차단층(400)이 개재되며, 상기 제1 자화물질층(200)과 상기 차단층(400) 사이에 제3 자화물질층(220)이 개재되는 것을 특징으로 한다.
이러한 적층구조를 통해 제2 자화물질층과 제3 자화물질층(3번째 층)의 독립적인 채널들이 중첩되는 영역에 있어서, 중첩되는 첫번째 층의 상부에 제2 자화물질층을 형성하여 컬러 표시 물질의 쌍안정성 및 색상, 이미지, 정보 표시의 특성을 조절할 수 있다.
첫번째 층의 독립적인 채널들과 3번째 층의 독립적인 채널들이 중첩되는 영역들이 각각의 독립적인 화소로 구성되고, 각 화소에 미치는 자가장의 세기 및 방향을 독립적으로 제어하기 위하여 외부로부터 가해지는 자기장의 세기 및 방향을 각 채널들에 독립적으로 인가하여 조절할 수 있다.
도 91을 참조하면, 본 발명의 또다른 실시예에 따른 컬러 표시장치는 컬러 표시 물질을 포함하는 표시층(미도시); 상기 표시층의 하부에 적층되는 자화물질로 이루어진 제1 자화물질층(200)으로 구성되되, 상기 제1 자화물질층(200)의 하부에 일정한 면적 및 간격을 유지하여 독립적으로 배치되는 복수의 제2 자화물질층(210)이 적층되며, 상기 제1 자화물질층(200)과 제2 자화물질층(210) 사이에 선택적으로 자기장을 차단하는 차단층(400)이 개재되며, 상기 복수의 제1 및 제2 자화물질층 각각에 영구자석 또는 전자석(자석a, 자석b, 자석1, 자석2)이 연결되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 제1 및 제2 자화물질층은 일정한 폭을 가지는 라인 형태로 적층되되, 상기 제1 자화물질층(200)을 구성하는 라인과 상기 제2 자화물질층(210)을 구성하는 라인은 서로 수직으로 교차하도록 적층될 수 있다.
즉, 외부로부터 인가되는 자기장의 세기 및 방향을 조절하기 위하여 각 채널들에 자석 내지 전자석(자석a, 자석b, 자석1, 자석2)이 1:1로 매칭되는 것이 본 컬러 표시장치의 특징이 된다.
이러한 구조를 통해 각 화소들에 미치는 전기장의 세기 및 방향에 편차를 두어 인접화소들 간에 자기장이 서로 간섭되는 특성을 조절하여 특정한 컬러, 이미지, 정보를 나타낼 수 있다.
또한, 표시부에 해당하는 영역에 제2 외부자성체를 이용하여 자화물질에 부여된 자성의 세기를 조절하거나 제거하여 특정한 컬러, 이미지, 정보를 나타내거나 소거할 수 있다.
이때, 자화물질에 해당하는 물질에 강한 자계를 발생시키는 초전도체가 적용될 수도 있다.
본 발명에 따른 컬러 표시장치 및 표시방법은 컬러 표시 물질의 표시층의 상부에 적층된 패턴화된 자성층을 통하여 자성에 의한 변색을 통해 기존의 표시층과는 다른 다양한 색상을 구현할 수 있고, 외부 자성체의 근접에 의하여 자기장 증폭, 간섭 등을 일으킴으로써 특유의 변색 효과를 구현할 수 있다. 이에 따라, 색 변화와 색 다양성을 더욱 향상시킴으로써, 컬러 표시 물질에 의하여 특정 색상, 이미지, 정보를 나타내어 사용자가 쉽게 이를 식별할 수 있는 효과를 나타내므로 라벨, 카드, 테이프 등 각종 제품보안, 식별 및 위변조 방지를 위한 컬러 표시장치로 활용할 수 있다.
또한, 컬러 표시 물질의 매개체 대신 자화물질 등의 별도의 물질층을 컬러 표시 물질이 포함된 표시층의 하부에 배치함으로써, 외부에서 자기장이 인가되지 않을 때에는 색을 구현하지 않거나 변색이 발생하지 않다가 외부에서 인가되는 자기장에 의해 안정적으로 광결정 내지 입자들이 배열 및 간격이 조절되어 구현된 색상, 이미지, 정보를 자기장이 제거된 이후에도 유지될 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 변색을 일으키는 다양한 구조는 컬러 표시장치의 응용에 맞추어 다양한 적용이 가능하다.
Xanthan gum을 이용하여 자성체 나노 입자의 하이드로젤 볼을 제조하였다.
1. Xanthan gum 0.1 내지 10 중량부를 80 내지 100℃의 증류수 5 내지 20 중량부에 0.5 내지 3시간 동안 용해시켜 50 내지 80℃ 교반조에 보관한다.
2. 실리카가 코팅된 단분산 산화철 나노입자를 10 내지 40%농도로 증류수에 분산시킨 후 60 내지 80℃로 승온하여 xanthan gum 수용액과 온도가 동일하게 한다.
3. Xanthan gum 수용액과 산화철 나노입자 수분산 콜로이드를 1:0.5~0.5:1의 중량 비율로 혼합하여 균일한 분산액을 배합한다.
4. 60 내지 80℃로 온도가 설정된 도데칸 오일에 산화철 나노입자 xanthan gum 콜로이드액을 주입하고 100 내지 1,000 rpm으로 0.5 내지 3시간 교반시킨다.
5. 10분후 오일을 상온으로 냉각시킨 후 구형의 갈색 하이드로젤을 분리한다.
합성 고분자인 hydrolyzed polyacrylamide (HPAA)를 이용하여 자성체 나노입자 하이드로젤 볼을 제조하였다.
1. 수화 폴리아크릴 아마이드 0.1 내지 10 중량부를 80 내지 100℃의 증류수 5 내지 20 중량부에 0.5 내지 3시간 동안 용해시켜 50 내지 80℃ 교반조에 보관한다.
2. 실리카가 코팅된 단분산 산화철 나노입자를 10 내지 40%농도로 증류수에 분산시킨 후 60 내지 80℃로 승온하여 폴리아크릴아마이드 수용액과 온도가 동일하게 한다.
3. 폴리아크릴아마이드 수용액과 산화철 나노입자 수분산 콜로이드를 0.1:1~1:0.1의 중량 비율로 혼합하여 균일한 분산액을 배합한다.
4. 60 내지 80℃로 온도가 설정된 미네랄 오일에 산화철 나노입자 폴리아크릴아마이드 콜로이드액을 주입하고 100 내지 1,000 rpm으로 0.5 내지 1시간 교반시킨다.
5. 10분후 오일을 상온으로 냉각시킨 후 구형의 갈색 하이드로젤을 분리한다.
합성 고분자인 hydrolyzed guar를 이용하여 자성체 나노 입자 하이드로젤 볼을 제조하였다.
1. hydrolyzed guar 0.1 내지 10 중량부를 80 내지 100℃의 증류수 5 내지 20 중량부에 0.5 내지 3시간 동안 용해시켜 50 내지 80℃ 교반조에 보관한다.
2. 실리카가 코팅된 단분산 산화철 나노입자를 10 내지 40%농도로 증류수에 분산시킨 후 60 내지 80℃로 승온하여 hydrolyzed guar 수용액과 온도가 동일하게 한다.
3. hydrolyzed guar 수용액과 산화철 나노입자 수분산 콜로이드를 1:0.2~0.2:1의 중량 비율로 혼합하여 균일한 분산액을 배합한다.
4. 60 내지 80℃로 온도가 설정된 mineral 오일에 산화철 나노입자 hydrolyzed guar 콜로이드액을 주입하고 100 내지 1,000 rpm으로 0.5 내지 1시간 교반시킨다.
5. 10분후 오일을 상온으로 냉각시킨 후 구형의 갈색 하이드로젤을 분리한다.
1㎜ 이상 크기를 갖는 자성체 나노입자의 하이드로 볼을 제조하였다.
1. 아가로스 0.1 내지 10 중량부를 80 내지 100℃의 증류수 5 내지 20 중량부에 0.5 내지 3시간 동안 용해시켜 50 내지 80℃ 교반조에 보관한다.
2. 실리카가 코팅된 단분산 산화철 나노입자를 10 내지 40%농도로 증류수에 분산시킨 후 60 내지 80℃로 승온하여 아가로스 수용액과 온도가 동일하게 한다.
3. 아가로스 수용액과 산화철 나노입자 수분산 콜로이드를 1:0.1~0.1:1의 중량 비율로 혼합하여 균일한 분산액을 배합한다.
4. 60 내지 80℃로 온도가 설정된 도데칸 오일에 산화철 나노입자 아가로스 콜로이드액을 주입하고 100 내지 1,000 rpm으로 0.5 내지 3시간 교반시킨다.
5. 10분후 오일을 상온으로 냉각시킨 후 구형의 갈색 하이드로젤을 분리한다.
10㎛ 이상 크기를 갖는 자성체 나노입자의 하이드로 볼을 제조하였다.
1. 아가로스 0.1 내지 10 중량부를 80 내지 100℃의 증류수 5 내지 20 중량부에 0.5 내지 3시간 동안 용해시켜 50 내지 80℃ 교반조에 보관한다.
2. 실리카가 코팅된 단분산 산화철 나노입자를 10 내지 40%농도로 증류수에 분산시킨 후 60 내지 80℃로 승온하여 아가로스 수용액과 온도가 동일하게 한다.
3. 아가로스 수용액과 산화철 나노입자 수분산 콜로이드를 1:0.1~0.1:1의 중량 비율로 혼합하여 균일한 분산액을 배합한다.
4. 60 내지 80℃로 온도가 설정된 도데칸 오일에 산화철 나노입자 아가로스 콜로이드액을 주입하고 800 내지 3,000 rpm으로 0.5 내지 3시간 교반시킨다.
5. 10분후 오일을 상온으로 냉각시킨 후 구형의 갈색 하이드로젤을 분리한다.
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.
210 : 에멀전, 젤리화 볼, 또는 구체가 분산된 내부 수성 용매
220 : 유기 용매
230 : 외부 수성 용매
240 : 광 투과성 필름
910, 1010, 1110, 1210: 자성 입자
920, 1020, 1120, 1220: 하부 구성부
930, 1030, 1230: 상부 구성부
220 : 유기 용매
230 : 외부 수성 용매
240 : 광 투과성 필름
910, 1010, 1110, 1210: 자성 입자
920, 1020, 1120, 1220: 하부 구성부
930, 1030, 1230: 상부 구성부
Claims (14)
- 전기장 또는 자기장의 인가에 의해 재배열되는 컬러 나노 복합체를 포함하는 에멀전으로서,
상기 컬러 나노 복합체는 젤리형 볼을 이루며, 상기 에멀전은 상기 젤리형 볼이 분산되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 컬러 나노 복합체를 포함하는 에멀전.
- 전기장 또는 자기장의 인가에 의해 재배열되는 컬러 나노 복합체를 포함하며, 청구항 1에 따른 에멀전에 분산되는 것을 특징으로 하는 젤리형 볼.
- 경화성 고분자로 코팅된 청구항 1에 기재된 젤리형 볼을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 컬러 나노 복합체를 포함하는 구체.
- 청구항 1 내지 3 중 어느 하나에 기재된 젤리형 볼을 포함하는 것을 특징으로 하는 필름.
- 청구항 1 내지 3 중 어느 하나에 기재된 젤리형 볼을 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄매체.
- 청구항 1 내지 3 중 어느 하나에 기재된 젤리형 볼을 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄방법.
- 청구항 1 내지 3 중 어느 하나에 기재된 젤리형 볼을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시소자.
- 청구항 1 내지 3 중 어느 하나에 기재된 젤리형 볼을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 컬러 나노 복합체는 CIE 표색계의 색좌표에 따른 전기장 또는 자기장 인가 전후의 색차(ΔE*ab)가 2.2 이상이고, 입도분포곡선의 반치폭(full width at half maximum, FWHM)이 30nm 이하인 것을 특징으로 하는 컬러 나노 복합체를 포함하는 에멀전.
- 청구항 2에 있어서,
상기 컬러 나노 복합체는 CIE 표색계의 색좌표에 따른 전기장 또는 자기장 인가 전후의 색차(ΔE*ab)가 2.2 이상이고, 입도분포곡선의 반치폭(full width at half maximum, FWHM)이 30nm 이하인 것을 특징으로 하는 컬러 나노 복합체를 포함하는 젤리형 볼.
- 청구항 3에 있어서,
상기 컬러 나노 복합체는 CIE 표색계의 색좌표에 따른 전기장 또는 자기장 인가 전후의 색차(ΔE*ab)가 2.2 이상이고, 입도분포곡선의 반치폭(full width at half maximum, FWHM)이 30nm 이하인 것을 특징으로 하는 컬러 나노 복합체를 포함하는 구체.
- 청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 젤리형 볼은 상기 컬러 나노 복합체, 용매 및 용매 분자와 수소결합하는 고분자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 컬러 나노 복합체를 포함하는 에멀전.
- 청구항 2에 있어서,
상기 젤리형 볼은 상기 컬러 나노 복합체, 용매 및 용매 분자와 수소결합하는 고분자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 컬러 나노 복합체를 포함하는 젤리형 볼.
- 청구항 3에 있어서,
상기 젤리형 볼은 상기 컬러 나노 복합체, 용매 및 용매 분자와 수소결합하는 고분자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 컬러 나노 복합체를 포함하는 구체.
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