KR20200034702A - Apparatus using localized surface plasmon effect based on actuator and method for manufacturing the same - Google Patents

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KR20200034702A
KR20200034702A KR1020200035193A KR20200035193A KR20200034702A KR 20200034702 A KR20200034702 A KR 20200034702A KR 1020200035193 A KR1020200035193 A KR 1020200035193A KR 20200035193 A KR20200035193 A KR 20200035193A KR 20200034702 A KR20200034702 A KR 20200034702A
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Abstract

The present invention relates to a plasmon coupling apparatus based on an actuator which realizes various color changes in a single pixel. According to an embodiment of the present invention, a dynamic pixel of the plasmon coupling apparatus includes: an actuator contracted or expanded by heat or voltage applied from the outside to change the size thereof; a core structure formed on the actuator; and a satellite structure formed on the actuator, and plasmon-coupled to the core structure by a size change of the actuator. An optical length for the plasmon coupling is determined by a preset parameter, and a color is determined by the determined optical length.

Description

액추에이터에 기반한 국소 플라즈몬 효과를 이용하는 장치 및 그 제조 방법 {APPARATUS USING LOCALIZED SURFACE PLASMON EFFECT BASED ON ACTUATOR AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME} Apparatus using local plasmon effect based on actuator and its manufacturing method {APPARATUS USING LOCALIZED SURFACE PLASMON EFFECT BASED ON ACTUATOR AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

액추에이터에 기반한 국소 플라즈몬 효과를 이용하는 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 국소 플라즈몬 효과 기반의 나노 구조체를 이용한 색 변화 제어 기술에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus using a local plasmon effect based on an actuator and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a color change control technology using a nanostructure based on a local plasmon effect.

또한, 본 발명은 미래창조과학부 정보통신기술진흥센터의 ICT명품인재양성사업 (IITP-2017-2017-0-01015) 및 개인연구지원사업 (중견연구) (NRF-2016R1A2B2014612)의 연구 결과로부터 도출된 것이다.In addition, the present invention is derived from the research results of the ICT Masterpiece Talent Cultivation Project (IITP-2017-2017-0-01015) and Personal Research Support Project (Mid-sized Research) (NRF-2016R1A2B2014612) of the Ministry of Science, ICT and Future Planning, Ministry of Science, ICT and Future Planning will be.

표면 플라즈몬 공명(Surface plasmon resonance) 현상은 금속 표면의 전도대 전자의 운동과 입사하는 광자와의 공명 현상으로 여기(Excitation)된 집단적인 진동 운동으로써 향상된 국소 전자기장을 가지는 유전체와 금속 간의 계면에서 관찰되는 독특한 광학 특성이다. The surface plasmon resonance phenomenon is a collective oscillation motion excited by the movement of electrons in the conduction band of the metal surface and the resonance of the incident photons, and is a unique observation observed at the interface between the dielectric and the metal having an enhanced local electromagnetic field. Optical properties.

금속 나노 구조는 국소 플라즈몬 공명(Localized surface plasmon resonance) 현상에 따른 예민한 광전자 특성(Optoelectronic properties)을 가지며, 전자공학, 자기학, 광학, 및 감지(Sensing)에 있어서 그들의 잠재적 기능을 입증하였다.Metal nanostructures have sensitive optoelectronic properties due to localized surface plasmon resonance and have demonstrated their potential function in electronics, magnetics, optics, and sensing.

최근에는, 인접한 나노 규모의 금속 물체 간의 표면 플라즈몬 커플링(Coupling)의 역할을 이해하기 위하여 큰 관심이 기울여져 왔으며, 이론적 및 실험적 수단에 기초하여 커플링에 대한 많은 선구자적 업적들이 보고되어 왔다. In recent years, great attention has been paid to understanding the role of surface plasmon coupling between adjacent nanoscale metal objects, and many pioneering achievements for coupling based on theoretical and experimental means have been reported.

전형적으로, 플라즈몬 나노 구조체는, 표면 증강 라만 산란(Surface enhancing Raman scattering : SERS)에 대해 활발히 이용되는 핫스팟(Hot spot)의 발생을 초래하는, 표면 플라즈몬의 근접장(Near field) 커플링을 유도할 수 있다.Typically, plasmon nanostructures can induce near field coupling of surface plasmons, resulting in the occurrence of hot spots that are actively used for Surface enhancing Raman scattering (SERS). have.

한국공개특허 제2012-0000048호, "표면 플라즈몬 공명 센서"Korea Patent Publication No. 2012-0000048, "Surface plasmon resonance sensor"

본 발명은 액추에이터 및 복수의 플라즈모닉 나노 구조체를 통해 광학 거리를 나노 단위로 조절함으로써, 단일 픽셀에서 다양한 색변환을 구현하는 것을 목적으로 한다.The present invention aims to realize various color conversions in a single pixel by adjusting the optical distance in nano units through an actuator and a plurality of plasmonic nanostructures.

또한, 본 발명은 복수의 액추에이터를 등방성 구조, 그물 구조, 및 이방성 구조 중에서 적어도 하나의 구조로 배열함으로써, 색재현성을 향상 시키는 것을 목적으로 한다.The present invention also aims to improve color reproducibility by arranging a plurality of actuators in at least one of an isotropic structure, a net structure, and an anisotropic structure.

또한, 본 발명은 색상의 강도비의 계산 결과에 기초하여 각각의 다이나믹 픽셀의 전압을 제어함으로써, 색 강도의 균일성을 향상 시키는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention aims to improve the uniformity of color intensity by controlling the voltage of each dynamic pixel based on the calculation result of the color intensity ratio.

본 발명의 일실시예에 따른 국소 플라즈몬 공명 현상 기반의 다이나믹 픽셀은 외부에서 인가되는 전압 또는 열에 의해 수축 또는 팽창되어 크기가 변화하는 액추에이터(Actuator)와, 액추에이터 상에 형성되는 코어 구조체(Core structure) 및 액추에이터 상에 형성되고, 액추에이터의 크기 변화에 의해 코어 구조체와 플라즈몬 커플링(Plasmon coupling)이 되는 위성 구조체(Satellite structure)를 포함하고, 플라즈몬 커플링을 위한 광학 거리(Optical length)는 기설정된 파라미터(Parameter)에 의하여 결정되며, 결정된 광학 거리에 의해 색상이 결정된다. The local plasmon resonance phenomenon-based dynamic pixel according to an embodiment of the present invention is an actuator that changes in size due to contraction or expansion by a voltage or heat applied from the outside, and a core structure formed on the actuator. And a satellite structure formed on the actuator, which is a plasmon coupling with the core structure by a change in size of the actuator, and the optical length for plasmon coupling is a predetermined parameter. It is determined by (Parameter), and the color is determined by the determined optical distance.

일측에 따르면, 액추에이터는 압전필름(Piezo film), 압전 와이어(Piezo nano-wire), 유전성 탄성중합체(DEA; Dielectric elastomer), 전압반응성 하이드로젤 및 열반응성 하이드로젤(PNIPAM; Poly(N-isopropylacrylamide)) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.According to one side, the actuator is a piezoelectric film (Piezo film), a piezoelectric wire (Piezo nano-wire), a dielectric elastomer (DEA; Dielectric elastomer), a voltage-reactive hydrogel and a heat-reactive hydrogel (PNIPAM; Poly (N-isopropylacrylamide)) ).

일측에 따르면, 코어 구조체 및 위성 구조체는 나노 파티클(Nano dot), 나노로드(Nano rod) 및 나노와이어(Nano wire) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. According to one side, the core structure and the satellite structure may include at least one of nano particles, nano rods, and nano wires.

일측에 따르면, 위성 구조체는 코어 구조체와 크기(Size), 형상(Shape), 물질(Material) 및 밀도(Density) 중에서 적어도 하나가 상이할 수 있다. According to one side, the satellite structure may have at least one of a core structure, a size, a shape, a material, and a density.

일측에 따르면, 파라미터는 코어 구조체 및 위성 구조체 사이의 거리, 코어 구조체 또는 위성 구조체의 크기(Size), 형상(shape) 및 물질(material) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. According to one side, the parameter may include at least one of a distance between a core structure and a satellite structure, a size of a core structure or a satellite structure, a shape, and a material.

일측에 따르면, 액추에이터를 매립하는 유전체(dielectric)를 더 포함하고, 파라미터는 유전체의 굴절율(refractive index)을 포함할 수 있다. According to one side, it may further include a dielectric filling the actuator, and the parameter may include a refractive index of the dielectric.

일측에 따르면, 외부에서 인가되는 전압은 이합체의 커플링 감쇠길이(Exponential coupling decay length of the dimer)에 코어 구조체의 크기가 반영된 값과 압전계수의 비율, 목표 파장과 현재의 산란 파장에 피팅 인수(Fitting factor)가 반영된 값의 비율에 기초하여 산출될 수 있다. According to one side, the voltage applied from the outside is the ratio of the value of the core structure to the ratio of the piezoelectric coefficient, the target wavelength and the current scattering wavelength, which is the size of the core structure in the coupling coupling decay length of the dimer ( Fitting factor) can be calculated based on the ratio of reflected values.

일측에 따르면, 외부에서 인가되는 전압은 하기의 수학식1에 의하여 결정될 수 있다. According to one side, the voltage applied from the outside may be determined by Equation 1 below.

[수학식1][Equation 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서,

Figure pat00002
는 이합체의 커플링 감쇠 길이, D는 코어 구조체의 크기, Piezocoefficient는 압전계수,
Figure pat00003
는 목표 파장,
Figure pat00004
는 현재의 산란 파장, A는 피팅 인수일 수 있다.here,
Figure pat00002
Is the coupling damping length of the dimer, D is the size of the core structure, Piezocoefficient is the piezoelectric coefficient,
Figure pat00003
Is the target wavelength,
Figure pat00004
Is the current scattering wavelength, A may be a fitting factor.

본 발명의 일실시예에 따른 국소 플라즈몬 공명 현상 기반의 플라즈몬 커플링 장치는 인가되는 전압에 의해 수축 또는 팽창되어 크기가 변화하는 적어도 하나 이상의 액추에이터(Actuator)와 적어도 하나 이상의 액추에이터 상에 형성되는 적어도 하나 이상의 코어 구조체(Core structure)와 적어도 하나 이상의 액추에이터 상에 형성되고, 액추에이터의 크기 변화에 의해 적어도 하나 이상의 코어 구조체와 플라즈몬 커플링(Plasmon coupling)이 되는 적어도 하나 이상의 위성 구조체(Satellite structure)와 적어도 하나 이상의 액추에이터의 적어도 하나의 끝단에 연결되는 적어도 하나 이상의 전극(Electrode) 및 전극을 통해 적어도 하나 이상의 액추에이터에 인가되는 전압을 제어하여, 플라즈몬 커플링을 위한 광학 거리(Optical length)를 결정하는 제어부를 포함하고, 플라즈몬 커플링을 위한 광학 거리는 기설정된 파라미터(Parameter)에 의하여 결정되며, 결정된 광학 거리에 의해 색상이 결정될 수 있다. A plasmon coupling device based on a local plasmon resonance phenomenon according to an embodiment of the present invention is at least one formed on at least one actuator and at least one actuator that changes in size due to contraction or expansion by an applied voltage. At least one satellite structure formed on the at least one core structure and at least one actuator, and a plasmon coupling with at least one core structure by changing the size of the actuator, and at least one satellite structure. It includes at least one electrode (Electrode) connected to at least one end of the actuator and a control unit to determine the optical distance for plasmon coupling by controlling the voltage applied to the at least one actuator through the electrode. And play Optical distance is determined by the group parameter (Parameter) is set for the driven coupling, and the color can be determined by the predetermined optical length.

일측에 따르면, 파라미터는 적어도 하나 이상의 코어 구조체 및 적어도 하나 이상의 위성 구조체 사이의 거리, 적어도 하나 이상의 코어 구조체 또는 적어도 하나 이상의 위성 구조체의 크기(Size), 형상(shape) 및 물질(material) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. According to one side, the parameter is at least one of the distance between the at least one core structure and the at least one satellite structure, the size, shape and material of the at least one core structure or the at least one satellite structure. It may include.

일측에 따르면, 플라즈몬 커플링 장치는 등방성(Isotropic) 구조를 갖고, 등방성 구조의 플라즈몬 커플링 장치는 적어도 하나 이상의 액추에이터의 일측 끝단에 코어 구조체가 배치되고, 적어도 하나 이상의 액추에이터의 타측 끝단에 적어도 하나 이상의 전극이 연결되어, 적어도 하나 이상의 액추에이터가 코어 구조체를 공유할 수 있다. According to one side, the plasmon coupling device has an isotropic structure, and the plasmonic coupling device of the isotropic structure has a core structure disposed at one end of at least one actuator, and at least one or more at the other end of the at least one actuator. The electrodes are connected so that at least one actuator can share the core structure.

일측에 따르면, 플라즈몬 커플링 장치는 그물(Mesh) 구조를 갖고, 그물 구조의 플라즈몬 커플링 장치는 적어도 하나 이상의 액추에이터가 교차하도록 배치될 수 있다. According to one side, the plasmon coupling device has a mesh structure, and the plasmon coupling device having a mesh structure may be arranged to cross at least one actuator.

일측에 따르면, 플라즈몬 커플링 장치는 이방성(Anisotropic) 구조를 갖고, 이방성 구조의 플라즈몬 커플링 장치는 적어도 하나 이상의 액추에이터의 일측 끝단에 코어 구조체가 배치되고, 적어도 하나 이상의 액추에이터의 타측 끝단에 적어도 하나 이상의 위성 구조체가 배치되어, 적어도 하나 이상의 액추에이터가 코어 구조체를 공유하며, 코어 구조체를 공유하는 적어도 하나 이상의 액추에이터에 배치되는 적어도 하나 이상의 위성 구조체는 각각 서로 다른 크기를 가질 수 있다.According to one side, the plasmon coupling device has an anisotropic structure, and the plasmonic coupling device of the anisotropic structure has a core structure disposed at one end of at least one actuator, and at least one or more at the other end of the at least one actuator. The satellite structures are disposed such that at least one actuator shares a core structure, and at least one satellite structure disposed on at least one actuator sharing a core structure can each have a different size.

일측에 따르면, 적어도 하나 이상의 액추에이터는 코어 구조체를 공통 전극(Common electrode)으로서 공유할 수 있다. According to one side, at least one or more actuators may share the core structure as a common electrode.

일측에 따르면, 제어부는 적어도 하나의 액추에이터에서 플라즈몬 커플링에 따른 색상의 강도(intensity)비를 계산하고, 계산 결과에 기초하여 적어도 하나 이상의 액추에이터 각각에 인가되는 전압을 제어할 수 있다. According to one side, the controller may calculate the intensity ratio of the color according to the plasmon coupling in the at least one actuator, and control the voltage applied to each of the at least one actuator based on the calculation result.

본 발명의 일실시예에 따른 국소 플라즈몬 공명 현상 기반의 플라즈몬 커플링 구조체의 제조방법은 외부에서 인가되는 전압 또는 열에 의해 수축 또는 팽창되어 크기가 변화하는 액추에이터(Actuator)를 형성하는 단계와 액추에이터의 표면에 싸이올(-SH; thiol)기를 형성하는 단계와 싸이올(-SH; thiol)기가 형성된 액추에이터의 표면에 코어 구조체(Core structure)을 형성하는 단계 및 싸이올(-SH; thiol)기가 형성된 액추에이터의 표면에 위성 구조체(Satellite structure)를 형성하는 단계를 포함하고, 코어 구조체 및 위성 구조체는 플라즈몬 커플링(Plasmon coupling)에 의해 색상이 결정될 수 있다.The method of manufacturing a plasmon coupling structure based on a local plasmon resonance phenomenon according to an embodiment of the present invention is a step of forming an actuator that contracts or expands due to voltage or heat applied from the outside and changes in size, and the surface of the actuator Forming a thiol (-SH; thiol) group and forming a core structure (Core structure) on the surface of an actuator with a thiol (-SH; thiol) group and an actuator with a thiol (-SH; thiol) group The step of forming a satellite structure (Satellite structure) on the surface of the core structure and the satellite structure may be color determined by Plasmon coupling (Plasmon coupling).

일측에 따르면, 위성 구조체는 코어 구조체와 크기(Size), 형상(Shape), 물질(Material) 및 밀도(Density) 중에서 적어도 하나가 상이할 수 있다. According to one side, the satellite structure may have at least one of a core structure, a size, a shape, a material, and a density.

일측에 따르면, 코어 구조체는 위성 구조체보다 밀도가 낮을 수 있다. According to one side, the core structure may have a lower density than the satellite structure.

일측에 따르면, 코어 구조체 및 위성 구조체는 잉크젯 프린팅(Inkjet printing)법 및 롤투롤(Roll-to-Roll) 나노임프린팅법 중에서 적어도 하나를 이용하여 형성할 수 있다. According to one side, the core structure and the satellite structure may be formed using at least one of an inkjet printing method and a roll-to-roll nanoimprinting method.

일실시예에 따르면, 액추에이터 및 복수의 플라즈모닉 나노 구조체의 융합을 통해 광학 거리를 나노 단위로 조절함으로써, 단일 픽셀에서 다양한 색변환을 구현할 수 있다.According to one embodiment, by adjusting the optical distance in nano units through the fusion of an actuator and a plurality of plasmonic nanostructures, various color conversions can be implemented in a single pixel.

일실시예에 따르면, 복수의 액추에이터를 등방성 구조, 그물 구조, 및 이방성 구조 중에서 적어도 하나의 구조로 배열함으로써, 색재현성을 향상시킬 수 있다. According to one embodiment, color reproduction can be improved by arranging a plurality of actuators in at least one of an isotropic structure, a net structure, and an anisotropic structure.

일실시예에 따르면, 색상의 강도비의 계산 결과에 기초하여 각각의 다이나믹 픽셀의 전압을 제어함으로써, 색 강도의 균일성을 향상시킬 수 있다.According to an embodiment, the uniformity of color intensity may be improved by controlling the voltage of each dynamic pixel based on the calculation result of the color intensity ratio.

일실시예에 따르면, 인쇄공정 및 화학 공정을 통하여 다이나믹 픽셀을 제조하여 제조 단가를 절감할 수 있다.According to one embodiment, a manufacturing cost can be reduced by manufacturing a dynamic pixel through a printing process and a chemical process.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 다이나믹 픽셀을 도시하는 도면이다.
도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 다이나믹 픽셀에서 구조체 사이의 거리에 의해 광학 거리를 결정하는 실시예를 설명하는 도면이다.
도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 다이나믹 픽셀에서 구조체의 크기에 의해 광학 거리를 결정하는 실시예를 설명하는 도면이다.
도 2c는 본 발명의 일실시예에 따른 다이나믹 픽셀에서 유전체의 굴절율에 의해 광학 거리를 결정하는 실시예를 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈몬 커플링 장치를 도시하는 도면이다.
도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈몬 커플링 장치에서 액추에이터를 등방성 구조로 배열하는 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈몬 커플링 장치에서 액추에이터를 그물 구조로 배열하는 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈몬 커플링 장치에서 액추에이터를 이방성 구조로 배열하는 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7a 내지 도 7b는 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈몬 커플링 장치에서 색상 강도를 균일하게 제어하는 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8a 내지 도 8b는 본 발명의 일실시예에 따른 다이나믹 픽셀의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
1 is a diagram illustrating a dynamic pixel according to an embodiment of the present invention.
2A is a diagram illustrating an embodiment of determining an optical distance by a distance between structures in a dynamic pixel according to an embodiment of the present invention.
2B is a view for explaining an embodiment of determining an optical distance by the size of a structure in a dynamic pixel according to an embodiment of the present invention.
2C is a view for explaining an embodiment of determining an optical distance by a refractive index of a dielectric in a dynamic pixel according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing a plasmon coupling device according to an embodiment of the present invention.
4A to 4F are views for explaining an embodiment in which an actuator is arranged in an isotropic structure in a plasmon coupling device according to an embodiment of the present invention.
5 is a view for explaining an embodiment of arranging the actuator in a mesh structure in the plasmon coupling device according to an embodiment of the present invention.
6A to 6C are views for explaining an embodiment in which an actuator is arranged in an anisotropic structure in a plasmon coupling device according to an embodiment of the present invention.
7A to 7B are diagrams for explaining an embodiment of uniformly controlling color intensity in a plasmon coupling device according to an embodiment of the present invention.
8A to 8B are diagrams for describing a method of manufacturing a dynamic pixel according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 문서의 다양한 실시 예들이 첨부된 도면을 참조하여 기재된다.Hereinafter, various embodiments of this document are described with reference to the accompanying drawings.

실시 예 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시 예의 다양한 변경, 균등물, 및/또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the embodiments and terms used therein are not intended to limit the technology described in this document to specific embodiments, and include various modifications, equivalents, and / or substitutes of the embodiments.

하기에서 다양한 실시 예들을 설명에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.In the following description of various embodiments, when it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the invention, the detailed description will be omitted.

그리고 후술되는 용어들은 다양한 실시 예들에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in various embodiments, which may vary according to a user's or operator's intention or practice. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout this specification.

도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.In connection with the description of the drawings, similar reference numerals may be used for similar components.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.Singular expressions may include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.

본 문서에서, "A 또는 B" 또는 "A 및/또는 B 중 적어도 하나" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다.In this document, expressions such as “A or B” or “at least one of A and / or B” may include all possible combinations of items listed together.

"제1," "제2," "첫째," 또는 "둘째," 등의 표현들은 해당 구성요소들을, 순서 또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다.Expressions such as "first," "second," "first," or "second," can modify the components, regardless of order or importance, to distinguish one component from another component It is used but does not limit the components.

어떤(예: 제1) 구성요소가 다른(예: 제2) 구성요소에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다.When one (eg, first) component is said to be “connected (functionally or communicatively)” or “connected” to another (eg, second) component, a component is referred to as the other component It may be directly connected to the element, or may be connected through another component (eg, third component).

본 명세서에서, "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, 하드웨어적 또는 소프트웨어적으로 "~에 적합한," "~하는 능력을 가지는," "~하도록 변경된," "~하도록 만들어진," "~를 할 수 있는," 또는 "~하도록 설계된"과 상호 호환적으로(interchangeably) 사용될 수 있다.In this specification, "configured to (or configured) (configured to)", depending on the situation, for example, in hardware or software, "suitable for," "with the ability to", "has been modified to It can be used interchangeably with "made to do," "can do," or "designed to do."

어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다.In some situations, the expression "a device configured to" may mean that the device "can" with other devices or parts.

예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된) 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.For example, the phrase “processors configured (or set) to perform A, B, and C” means by executing a dedicated processor (eg, an embedded processor) to perform the operation, or one or more software programs stored in the memory device. , It may mean a general-purpose processor (for example, a CPU or an application processor) capable of performing the corresponding operations.

또한, '또는' 이라는 용어는 배타적 논리합 'exclusive or' 이기보다는 포함적인 논리합 'inclusive or' 를 의미한다.In addition, the term 'or' refers to the inclusive 'inclusive or' rather than the exclusive 'exclusive or'.

즉, 달리 언급되지 않는 한 또는 문맥으로부터 명확하지 않는 한, 'x가 a 또는 b를 이용한다' 라는 표현은 포함적인 자연 순열들(natural inclusive permutations) 중 어느 하나를 의미한다.That is, unless stated otherwise or unclear from the context, the expression 'x uses a or b' means any of the natural inclusive permutations.

상술한 구체적인 실시 예들에서, 발명에 포함되는 구성 요소는 제시된 구체적인 실시 예에 따라 단수 또는 복수로 표현되었다.In the above-described specific embodiments, components included in the present invention are expressed in singular or plural according to the specific embodiments presented.

그러나, 단수 또는 복수의 표현은 설명의 편의를 위해 제시한 상황에 적합하게 선택된 것으로서, 상술한 실시 예들이 단수 또는 복수의 구성 요소에 제한되는 것은 아니며, 복수로 표현된 구성 요소라 하더라도 단수로 구성되거나, 단수로 표현된 구성 요소라 하더라도 복수로 구성될 수 있다.However, the singular or plural expressions are appropriately selected for the situation presented for convenience of explanation, and the above-described embodiments are not limited to the singular or plural components, and even the components expressed in plural are composed of the singular or , Even a component represented by a singular number may be composed of a plurality.

한편 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 다양한 실시 예들이 내포하는 기술적 사상의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.On the other hand, in the description of the invention, specific embodiments have been described, but various modifications are possible without departing from the scope of the technical spirit of the various embodiments.

그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined not only by the claims described below but also by the claims and equivalents.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 다이나믹 픽셀을 도시하는 도면이다.1 is a diagram illustrating a dynamic pixel according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 일실시예에 따른 다이나믹 픽셀(100)은 물리적인 움직임이 가능한 물질 및 복수의 플라즈모닉 나노 구조체를 통해 광학 거리를 나노 단위로 조절하여 다양한 색변환을 구현 할 수 있다. Referring to FIG. 1, the dynamic pixel 100 according to an embodiment may implement various color conversions by adjusting an optical distance in nano units through a material capable of physical movement and a plurality of plasmonic nano structures.

이를 위해, 다이나믹 픽셀(100)은 코어 구조체(Core structure; 110), 위성 구조체(Satellite structure; 120) 및 액추에이터(Actuator; 130)를 포함할 수 있다. To this end, the dynamic pixel 100 may include a core structure (110), a satellite structure (Satellite structure) 120 and an actuator (Actuator) 130.

예를 들어, 다이나믹 픽셀(100)은 컬러 센서 또는 디스플레이 장치에 구비될 수 있다.For example, the dynamic pixel 100 may be provided in a color sensor or a display device.

또한, 복수의 플라즈모닉 나노 구조체는 코어 구조체(110) 및 위성 구조체(120)를 포함할 수 있다. Also, the plurality of plasmonic nanostructures may include a core structure 110 and a satellite structure 120.

일실시예에 따른 코어 구조체(110) 및 위성 구조체(120)는 액추에이터(130) 상에 형성될 수 있다. The core structure 110 and the satellite structure 120 according to an embodiment may be formed on the actuator 130.

예를 들어, 다이나믹 픽셀(100)은 적어도 하나 이상의 코어 구조체(110) 및 위성 구조체(120)를 액추에이터(130) 상에 포함할 수 있다. For example, the dynamic pixel 100 may include at least one core structure 110 and a satellite structure 120 on the actuator 130.

일측에 따르면, 코어 구조체(110) 및 위성 구조체(120)는 나노 파티클(Nano dot), 나노로드(Nano rod) 및 나노와이어(Nano wire) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. According to one side, the core structure 110 and the satellite structure 120 may include at least one of nanoparticles, nanorods, and nanowires.

또한, 위성 구조체(120)는 코어 구조체(110)와 크기(Size), 형상(Shape), 물질(Material) 및 밀도(Density) 중에서 적어도 하나가 상이할 수 있다. In addition, at least one of the satellite structure 120 and the core structure 110 may be different from a size, a shape, a material, and a density.

한편, 코어 구조체(110)와 위성 구조체(120)는 크기, 형상, 물질 및 밀도가 동일한 나노 구조체일 수도 있다. Meanwhile, the core structure 110 and the satellite structure 120 may be nanostructures having the same size, shape, material, and density.

다음으로, 일실시예에 따른 액추에이터(130)는 외부에서 인가되는 전압 또는 열에 의해 수축 또는 팽창되어 크기가 변화할 수 있다. 또한, 코어 구조체(110)와 위성 구조체(120)는 액추에이터(130)의 크기 변화에 의해 플라즈몬 커플링(Plasmon coupling)이 될 수 있다. Next, the actuator 130 according to an embodiment may be contracted or expanded by a voltage or heat applied from the outside to change its size. In addition, the core structure 110 and the satellite structure 120 may be Plasmon coupling by changing the size of the actuator 130.

구체적으로, 코어 구조체(110) 및 위성 구조체(120)의 플라즈몬 커플링을 위한 광학 거리(Optical length)는 액추에이터(130)의 크기 변화에 의해 조절될 수 있다. Specifically, the optical length for plasmon coupling of the core structure 110 and the satellite structure 120 may be adjusted by changing the size of the actuator 130.

예를 들어, 액추에이터(130)는 외부에 구비된 전극과 연결되어 특정 크기의 전압을 인가 받을 수 있고, 외부에 구비된 발열 수단과 연결되어 특정 온도의 열을 인가 받을 수도 있다. For example, the actuator 130 may be connected to an electrode provided on the outside to receive a voltage of a specific size, or may be connected to a heating means provided on the outside to receive heat at a specific temperature.

한편, 광학 거리는 사용자가 원하는 색상이 다이나믹 픽셀(100)에서 발현되기 위한 코어 구조체(110) 및 위성 구조체(120) 사이의 거리일 수 있다. Meanwhile, the optical distance may be a distance between the core structure 110 and the satellite structure 120 for the color desired by the user to be expressed in the dynamic pixel 100.

일측에 따르면, 액추에이터(130)는 압전필름(Piezo film), 압전 와이어(Piezo nano-wire), 유전성 탄성중합체(DEA; Dielectric elastomer), 전압반응성 하이드로젤 및 열반응성 하이드로젤(PNIPAM; Poly(N-isopropylacrylamide)) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. According to one side, the actuator 130 includes a piezo film, a piezo nano-wire, a dielectric elastomer (DEA), a voltage reactive hydrogel, and a thermally reactive hydrogel (PNIPAM; Poly (N) -isopropylacrylamide)).

구체적으로, 액추에이터(130)는 압전필름 및 압전와이어와 같은 압전 물질 중에서 적어도 하나로 구현되어 외부에서 인가되는 전압에 의해 수축 또는 팽창될 수 있다. Specifically, the actuator 130 may be implemented by at least one of a piezoelectric material such as a piezoelectric film and a piezoelectric wire, and contracted or expanded by a voltage applied from the outside.

보다 구체적으로, 액추에이터(130)는 소재의 변위가 1-10nm가 되는 압전 물질을 사용할 수 있고, 코어 구조체(110) 및 나노 구조체(120) 사이의 플라즈몬 커플링을 위한 광학 거리를 1-10nm 범위 이내로 조절 할 수 있으며, 광학 거리의 변화에 따라 색변환을 유도하여 다이나믹 픽셀(100)의 색상을 결정할 수 있다.More specifically, the actuator 130 may use a piezoelectric material having a material displacement of 1-10 nm, and an optical distance for plasmon coupling between the core structure 110 and the nano structure 120 in the range of 1-10 nm It can be adjusted within, and the color of the dynamic pixel 100 can be determined by inducing color conversion according to a change in the optical distance.

예를 들어, 짧은 광학 거리의 플라즈몬 커플링은 에너지의 이동(Shift)이 크게 일어나 장파장으로 이동하며, 광학 거리가 길어지면 길어질수록 코어 구조체(110)의 기본 색 대비 에너지의 이동(Shift)이 적게 일어날 수 있다.For example, the plasmon coupling of a short optical distance causes a large shift of energy (Shift) to move to a long wavelength, and the longer the optical distance, the less the shift (Shift) of energy compared to the basic color of the core structure 110. Can happen.

즉, 액추에이터(130)는 외부에서 인가되는 전압의 크기에 따라 수축 또는 팽창되어 크기가 변화하며, 액추에이터의 크기 변화에 의해 코어 구조체(110) 및 위성 구조체(120) 사이의 광학 거리가 변화할 수 있다. That is, the actuator 130 contracts or expands according to the magnitude of the voltage applied from the outside to change its size, and the optical distance between the core structure 110 and the satellite structure 120 may change due to the size change of the actuator. have.

따라서, 코어 구조체(110) 및 위성 구조체(120) 사이의 광학 거리의 변화에 따른 파장 변화로 색변환이 발생하고, 발생한 색변환에 의해 다이나믹 픽셀(100)의 색상이 최종적으로 결정될 수 있다. Accordingly, color conversion occurs due to a wavelength change according to a change in the optical distance between the core structure 110 and the satellite structure 120, and the color of the dynamic pixel 100 may be finally determined by the generated color conversion.

일측에 따르면, 외부에서 액추에이터(130)로 인가되는 전압은 이합체의 커플링 감쇠길이(Exponential coupling decay length of the dimer)에 코어 구조체(110)의 크기가 반영된 값과 압전계수의 비율, 목표 파장과 현재의 산란 파장에 피팅 인수(Fitting factor)가 반영된 값의 비율에 기초하여 산출될 수 있다. According to one side, the voltage applied from the outside to the actuator 130 is the ratio of the value of the core structure 110 and the ratio of the piezoelectric coefficient, the target wavelength, and the exponential coupling decay length of the dimer. It may be calculated based on a ratio of values in which a fitting factor is reflected in the current scattering wavelength.

일측에 따르면, 외부에서 액추에이터(130)로 인가되는 전압은 하기의 수학식1에 의하여 결정되어, 다이나믹 픽셀(100)의 색상이 결정될 수 있다.According to one side, the voltage applied from the outside to the actuator 130 is determined by Equation 1 below, so that the color of the dynamic pixel 100 can be determined.

[수학식1][Equation 1]

Figure pat00005
Figure pat00005

여기서,

Figure pat00006
는 이합체의 커플링 감쇠 길이, D는 코어 구조체(110)의 크기, Piezocoefficient는 압전계수,
Figure pat00007
는 목표 파장,
Figure pat00008
는 현재의 산란 파장, A는 피팅 인수일 수 있다.here,
Figure pat00006
Is the coupling damping length of the dimer, D is the size of the core structure 110, Piezocoefficient is the piezoelectric coefficient,
Figure pat00007
Is the target wavelength,
Figure pat00008
Is the current scattering wavelength, A may be a fitting factor.

예를 들어, D는 위성 구조체(120)의 크기일 수도 있다.For example, D may be the size of the satellite structure 120.

즉, 외부에서 액추에이터(130)로 인가되는 전압은 원하는 색상을 구현하기 위한 목표 파장(

Figure pat00009
)을 알고, 코어 구조체(110)의 크기(D) 및 현재의 산란 파장(
Figure pat00010
)에 대한 정보만 있으면 액추에이터(130)로 인가되어야 하는 전압의 크기를 결정할 수 있다. That is, the voltage applied from the outside to the actuator 130 is a target wavelength (
Figure pat00009
), The size (D) of the core structure 110 and the current scattering wavelength (
Figure pat00010
), The magnitude of the voltage to be applied to the actuator 130 can be determined.

구체적으로, 수학식1은 목표 파장 및 현재의 산란 파장의 비율과 압전 계수에 따라 인가되는 전압에 따른 크기 변화량의 계산 결과에 의해 도출될 수 있다. Specifically, Equation 1 may be derived by calculating a ratio of a target wavelength and a current scattering wavelength and a magnitude change amount according to a voltage applied according to a piezoelectric coefficient.

예를 들어, 목표 파장 및 현재의 산란 파장의 비율을 하기의 수학식2에 의하여 결정될 수 있다. For example, the ratio of the target wavelength and the current scattering wavelength may be determined by Equation 2 below.

[수학식2][Equation 2]

Figure pat00011
Figure pat00011

여기서,

Figure pat00012
는 목표 파장,
Figure pat00013
는 현재의 산란 파장, A는 피팅 인수, S는 코어 구조체(110) 및 위성 구조체(120) 사이의 거리, D는 코어 구조체(110)의 크기,
Figure pat00014
는 이합체의 커플링 감쇠 길이일 수 있다.here,
Figure pat00012
Is the target wavelength,
Figure pat00013
Is the current scattering wavelength, A is the fitting factor, S is the distance between the core structure 110 and the satellite structure 120, D is the size of the core structure 110,
Figure pat00014
May be the length of the coupling attenuation of the dimer.

예를 들어, 코어 구조체(110) 및 위성 구조체(120)는 동형(Isomorphic) 구조체일 수 있다. 또한, D는 동형(Isomorphic) 구조체의 크기일 수 있다.For example, the core structure 110 and the satellite structure 120 may be isomorphic structures. In addition, D may be the size of an isomorphic structure.

전술한 수학식2은 코어 구조체(110) 및 위성 구조체(120) 사이의 거리(S)가 커질수록 파장의 변화는 작아지는 것을 확인할 수 있다. 즉, 거리(S)가 매우 근접할수록 현재의 산란 파장 대비 목표 파장의 변화가 큰 것을 알 수 있다. It can be seen from the above Equation 2 that the change in wavelength decreases as the distance S between the core structure 110 and the satellite structure 120 increases. That is, it can be seen that the closer the distance S is, the greater the change in the target wavelength compared to the current scattering wavelength.

또한, 수학식2에서는 플라즈몬 커플링이 일어날 수 있는 최대거리를 200nm 내로 정의하고, 최대거리 이상이 되면 플라즈몬 커플링이 일어나지 않고 코어 구조체(110) 및 위성 구조체(120)의 색 발현이 모두 일어난다. In addition, in Equation 2, the maximum distance at which plasmon coupling can occur is defined within 200 nm, and when the maximum distance is greater than or equal to the maximum distance, plasmon coupling does not occur and color expression of both the core structure 110 and the satellite structure 120 occurs.

하지만, 코어 구조체(110) 및 위성 구조체(120) 중에서 횡-단면 산란(Cross-sectional scattering)이 큰 구조체의 색이 강하게 보이게 된다. However, the color of the structure having a large cross-sectional scattering among the core structure 110 and the satellite structure 120 is strongly visible.

한편, 외부에서 액추에이터(130)로 인가되는 전압에 의한 액추에이터(130)의 크기 변화는 액추에이터(130)의 압전계수에 의하여 달라질 수 있다. Meanwhile, a change in size of the actuator 130 due to a voltage applied from the outside to the actuator 130 may be changed by a piezoelectric coefficient of the actuator 130.

예를 들어, 액추에이터(130)를 PVDF 물질로 사용하고 1V의 전압을 인가하면 액추에이터(130)의 크기는 0.033 nm 변화하는 것으로 나타났다. For example, when the actuator 130 is used as a PVDF material and a voltage of 1 V is applied, the size of the actuator 130 is shown to change by 0.033 nm.

또한, 액추에이터(130)의 크기는 액추에이터(130)의 물질이 PZT인 경우는 0.374 nm / 1 V, ZnO인 경우는 0.012 nm / 1V, BaTiO3인 경우는 0.1 nm / 1V, PLZT인 경우는 0.545 nm / 1V의 크기로 변화하는 것으로 나타났다. In addition, the size of the actuator 130 is 0.374 nm / 1 V when the material of the actuator 130 is PZT, 0.012 nm / 1 V in the case of ZnO, 0.1 nm / 1 V in the case of BaTiO3, 0.545 nm in the case of PLZT / It was shown to change to the size of 1V.

즉, 미소 단위로 변하는 액추에이터(130)에 15V의 전압을 인가하면 PVDF= 0.495 nm, PZT = 5.61 nm, ZnO = 0.18 nm, BaTiO3 = 1.5 nm, PLZT = 8.175 nm의 크기 변화가 발생한다. That is, when a voltage of 15 V is applied to the actuator 130 that changes in micro units, a size change of PVDF = 0.495 nm, PZT = 5.61 nm, ZnO = 0.18 nm, BaTiO3 = 1.5 nm, PLZT = 8.175 nm occurs.

한편, 하기의 압전 물질을 사용하는 액추에이터(130)의 최소 응답 시간(Minimum response time)은 하기의 수학식3에 의하여 결정될 수 있다. Meanwhile, the minimum response time of the actuator 130 using the following piezoelectric material may be determined by Equation 3 below.

[수학식3][Equation 3]

Figure pat00015
Figure pat00015

여기서,

Figure pat00016
은 최소 응답 시간,
Figure pat00017
는 공진 주파수(Resonant frequency)일 수 있으며, 공진 주파수(
Figure pat00018
)는 하기의 수학식4에 의하여 결정될 수 있다. here,
Figure pat00016
Is the minimum response time,
Figure pat00017
May be a resonant frequency, and the resonant frequency (
Figure pat00018
) May be determined by Equation 4 below.

[수학식4][Equation 4]

Figure pat00019
Figure pat00019

여기서,

Figure pat00020
는 유효질량(Effective mass),
Figure pat00021
는 액추에이터(130)의 강성(Stiffness) 일 수 있으며, 액추에이터(130)의 강성(
Figure pat00022
)은 하기의 수학식5에 의하여 결정될 수 있다. here,
Figure pat00020
Is the effective mass,
Figure pat00021
May be the stiffness of the actuator 130, and the stiffness of the actuator 130 (
Figure pat00022
) May be determined by Equation 5 below.

[수학식5] [Equation 5]

Figure pat00023
Figure pat00023

여기서 E는 탄성계수(Elastic modulus), A는 액추에이터(130)의 면적(Area),

Figure pat00024
은 액추에이터(130)의 길이(Length)일 수 있다. 예를 들어, 액추에이터(130)는 나노 섬유(Nanofiber)일 수 있다. Where E is the elastic modulus, A is the area of the actuator 130,
Figure pat00024
May be the length (Length) of the actuator 130. For example, the actuator 130 may be nanofibers.

일측에 따르면, 액추에이터(130)는 유전성 탄성중합체 및 전압반응성 하이드로젤 중에서 적어도 하나로 구현되어 외부에서 인가되는 전압에 의해 수축 또는 팽창될 수 있다. According to one side, the actuator 130 is implemented as at least one of a dielectric elastomer and a voltage-reactive hydrogel, and may be contracted or expanded by a voltage applied from the outside.

구체적으로, 다이나믹 픽셀(100)에서 코어 구조체(110), 위성 구조체(120)는 유전성 탄성중합체 및 전압반응성 하이드로젤 중에서 적어도 하나로 구현되어 변형율(strain)이 조절될 수 있는 액추에이터(130)를 결합하여 투명 기판 위에 구현될 수 있다.Specifically, in the dynamic pixel 100, the core structure 110 and the satellite structure 120 are implemented by at least one of a dielectric elastomer and a voltage-reactive hydrogel to combine the actuator 130 with which the strain can be adjusted. It can be implemented on a transparent substrate.

보다 구체적으로, 유전성 탄성중합체 및 전압반응성 하이드로젤은 외부에서 전압을 인가하면, 전기화학반응(Electrochemical reaction) 없이 전기기계식의 변환 (Electromechanical transduction)이 발생할 수 있다. More specifically, the dielectric elastomer and the voltage-reactive hydrogel, when a voltage is applied from the outside, electromechanical transduction may occur without an electrochemical reaction.

따라서, 다이나믹 픽셀(100)은 유전성 탄성중합체 및 전압반응성 하이드로젤 중에서 적어도 하나로 구현되는 액추에이터(130)를 통해 코어 구조체(110) 및 위성 구조체(120) 사이의 간격을 조절하여 색변환을 발생시킬 수 있다. Accordingly, the dynamic pixel 100 may generate color conversion by adjusting the distance between the core structure 110 and the satellite structure 120 through the actuator 130 implemented as at least one of the dielectric elastomer and the voltage-reactive hydrogel. have.

일측에 따르면, 액추에이터(130)는 열반응성 하이드로젤 물질로 구현되어 외부에서 인가되는 열에 의해 수축 또는 팽창될 수 있다. According to one side, the actuator 130 may be made of a heat-reactive hydrogel material and contracted or expanded by heat applied from the outside.

구체적으로, 열반응성 하이드로젤은 열을 가하게 되면 음의 팽창계수를 갖게 되어 수축하는 물질로서, 이물질에 LCST(Lower critical solution temperature)을 가하게 되면 폴리머들이 수축을 하게 되고 이로 인해 이미 붙어 있던 파티클들이 엉겨 붙으면서 플라즈몬 커플링이 만들어지는 효과를 볼 수 있다. Specifically, a heat-reactive hydrogel is a material that has a negative expansion coefficient and contracts when heat is applied. When LCST (Lower critical solution temperature) is applied to the foreign material, the polymers contract and the particles that have already adhered are entangled. As you stick, you can see the effect of the plasmon coupling being made.

따라서, 다이나믹 픽셀(100)은 열반응성 하이드로젤로 구현되는 액추에이터(130)를 통해 코어 구조체(110) 및 위성 구조체(120) 사이의 간격을 조절하여 색변환을 발생시킬 수 있다.Accordingly, the dynamic pixel 100 may generate color conversion by adjusting the distance between the core structure 110 and the satellite structure 120 through the actuator 130 implemented as a heat-reactive hydrogel.

즉, 본 발명은 외부에서 인가되는 전압 또는 열에 반응하여 수축 또는 팽창되는 액추에이터(130)와, 코어 구조체(110) 및 위성 구조체(120)를 통하여 단일의 다이나믹 픽셀(100)에서 다양한 색변환을 구현할 수 있다.That is, the present invention implements various color conversions in a single dynamic pixel 100 through the actuator 130 contracted or expanded in response to a voltage or heat applied from the outside, and the core structure 110 and the satellite structure 120. You can.

일측에 따르면, 본 발명은 적어도 하나 이상의 액추에이터를 구비하고, 적어도 하나 이상의 액추에이터를 등방성 구조, 그물 구조, 및 이방성 구조 중에서 적어도 하나의 구조로 배열하여 다이나믹 픽셀을 구현할 수도 있다.According to one side, the present invention may include at least one actuator, and at least one actuator may be arranged in at least one of an isotropic structure, a net structure, and an anisotropic structure to implement dynamic pixels.

적어도 하나의 액추에이터를 등방성 구조, 그물 구조, 및 이방성 구조 중에서 적어도 하나의 구조로 배열하는 실시예는 이후 도 4a 내지 4f, 도 5 및 도 6a 내지 6c를 통해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.An embodiment in which at least one actuator is arranged in at least one of an isotropic structure, a net structure, and an anisotropic structure will be described in more detail with reference to FIGS. 4A to 4F, FIGS. 5 and 6A to 6C.

일실시예에 따른 다이나믹 픽셀(100)에서 코어 구조체(110) 및 위성 구조체(120) 사이에서 발생하는 플라즈몬 커플링을 위한 광학 거리(Optical length)는 기설정된 파라미터(Parameter)에 의하여 결정되며, 결정된 광학 거리에 의해 색상이 결정될 수 있다. The optical length for plasmon coupling occurring between the core structure 110 and the satellite structure 120 in the dynamic pixel 100 according to an embodiment is determined by a predetermined parameter, and is determined. Color can be determined by the optical distance.

즉, 다이나믹 픽셀(100)에서 원하는 색상을 구현하기 위하여 외부에서 액추에이터(130)로 인가되는 전압의 크기 또는 열의 온도값은 기설정된 파라미터에 따라 변화될 수 있다.That is, in order to realize a desired color in the dynamic pixel 100, the magnitude of the voltage applied to the actuator 130 from outside or the temperature value of heat may be changed according to a preset parameter.

일측에 따르면, 기설정된 파라미터는 코어 구조체(110) 및 위성 구조체(120) 사이의 거리, 코어 구조체(110) 또는 위성 구조체(120)의 크기(Size), 형상(shape) 및 물질(material) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. According to one side, the predetermined parameter is the distance between the core structure 110 and the satellite structure 120, the size of the core structure 110 or the satellite structure 120 (Size), shape (shape) and material (material) among It may include at least one.

구체적으로, 다이나믹 픽셀(100)은 코어 구조체(110) 및 위성 구조체(120) 사이의 거리 및 인가되는 전압이 일정한 실험 조건에서, 코어 구조체(110) 또는 위성 구조체(120)의 크기, 형상 및 물질 중 적어도 하나의 조건을 변경하면, 플라즈몬 커플링에 의한 파장이 다르게 변화하는 것으로 나타났다.Specifically, the dynamic pixel 100 is the size, shape, and material of the core structure 110 or the satellite structure 120 in experimental conditions in which the distance between the core structure 110 and the satellite structure 120 and the applied voltage are constant. When at least one of the conditions was changed, the wavelength by plasmon coupling was found to be different.

즉, 다이나믹 픽셀(100)은 코어 구조체(110)의 기본색을 유지한 채로, 코어 구조체(110)와 플라즈몬 커플링이 되는 적어도 하나 이상의 위성 구조체(120)의 형상 또는 물질을 다르게 구성하면, 다양한 색변화를 구현할 수 있다.That is, if the dynamic pixel 100 maintains a basic color of the core structure 110 and configures the core structure 110 and at least one shape or material of at least one satellite structure 120 that is a plasmon coupling, various Color change can be implemented.

예를 들어, 기본색은 색상 구현이 여려운 파랑(B)으로 구현할 수 있다. For example, the basic color may be implemented as blue (B), which is difficult to implement colors.

또한, 코어 구조체(110) 또는 위성 구조체(120)의 형상은 삼각형, 사각형, 오각형, 구체 중에서 적어도 하나의 형상을 포함할 수 있고, 물질은 금, 은, 알루미늄 중에서 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다. 한편, 적어도 하나의 물질 각각은 서로 다른 파장 조절 범위를 가질 수도 있다.In addition, the shape of the core structure 110 or the satellite structure 120 may include at least one shape among triangles, squares, pentagons, and spheres, and the material may include at least one substance among gold, silver, and aluminum. have. Meanwhile, each of the at least one material may have a different wavelength control range.

그러나, 본 발명에서 구조체의 형상 및 물질은 전술한 형상들 및 물질들에 한정되지는 않는다.However, the shape and materials of the structure in the present invention are not limited to the shapes and materials described above.

일측에 따르면, 다이나믹 픽셀(100)은 액추에이터(130)를 매립하는 유전체(dielectric)를 더 포함하고, 기설정된 파라미터는 유전체의 굴절율(refractive index)을 포함할 수 있다. According to one side, the dynamic pixel 100 further includes a dielectric filling the actuator 130, and the preset parameter may include a refractive index of the dielectric.

다시 말해, 광학 거리를 결정할 수 있는 기설정된 파라미터는 코어 구조체(110) 및 위성 구조체(120) 사이의 거리, 코어 구조체(110) 또는 위성 구조체(120)의 크기, 형상 및 물질, 유전체의 굴절율 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. In other words, the predetermined parameters that can determine the optical distance are the distance between the core structure 110 and the satellite structure 120, the size, shape and material of the core structure 110 or the satellite structure 120, and the refractive index of the dielectric. It may include at least one.

기설정된 파라미터 중에서 구조체 사이의 거리, 구조체의 크기 및 유전체의 굴절율에 의해 광학 거리를 결정하는 실시예는 이후 도 2a 내지 도 2c를 통해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.An embodiment in which the optical distance is determined by the distance between structures, the size of the structures, and the refractive index of the dielectric among the preset parameters will be described in more detail with reference to FIGS. 2A to 2C.

도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 다이나믹 픽셀에서 구조체 사이의 거리에 의해 광학 거리를 결정하는 실시예를 설명하는 도면이다. 2A is a diagram illustrating an embodiment of determining an optical distance by a distance between structures in a dynamic pixel according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 다이나믹 픽셀(210)은 코어 구조체(211), 위성 구조체(212) 및 액추에이터(213)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 2, the dynamic pixel 210 may include a core structure 211, a satellite structure 212, and an actuator 213.

예를 들어, 코어 구조체(211) 및 위성 구조체(212)는 기본색이 파란색(B)인 나노 구조체일 수 있다. For example, the core structure 211 and the satellite structure 212 may be nanostructures whose primary color is blue (B).

한편, 다이나믹 픽셀(210)은 적어도 하나 이상의 코어 구조체(211) 및 위성 구조체(212)를 포함할 수 있다.Meanwhile, the dynamic pixel 210 may include at least one core structure 211 and a satellite structure 212.

구체적으로, 다이나믹 픽셀(210)은 코어 구조체(211) 및 위성 구조체(212) 사이의 거리에 따라 플라즈몬 커플링에 의한 파장이 변화하게 되며, 색변환이 발생될 수 있다. Specifically, the wavelength of the dynamic pixel 210 is changed by the plasmon coupling according to the distance between the core structure 211 and the satellite structure 212, and color conversion may occur.

예를 들어, 다이나믹 픽셀(210)은 기본색이 파랑(B)인 코어 구조체(211) 및 위성 구조체(212) 사이의 거리가 좁아질수록 빨강(R)에 가까운 색상을 구현할 수 있고, 거리가 중간 거리에 근접 할수록 초록(G)에 가까운 색상을 구현할 수 있으며, 거리가 멀어질수록 파랑(B)에 가까운 색상을 구현할 수도 있다. For example, the dynamic pixel 210 may implement a color closer to red (R) as the distance between the core structure 211 and the satellite structure 212 having the primary color blue (B) is narrower, and the distance is reduced. A color closer to green (G) may be realized as the distance is closer to the intermediate distance, and a color closer to blue (B) may be realized as the distance is increased.

즉, 다이나믹 픽셀(210)은 실험을 통하여 코어 구조체(211) 및 위성 구조체(212) 사이의 거리에 따라 원하는 색상을 구현하기 위한 광학 거리를 결정할 수 있다.That is, the dynamic pixel 210 may determine an optical distance for realizing a desired color according to the distance between the core structure 211 and the satellite structure 212 through experiments.

한편, 코어 구조체(211) 및 위성 구조체(212) 사이의 거리는 구조체의 크기, 형상 및 물질에 따라 달라질 수도 있다.Meanwhile, the distance between the core structure 211 and the satellite structure 212 may vary depending on the size, shape, and material of the structure.

도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 다이나믹 픽셀에서 구조체의 크기에 의해 광학 거리를 결정하는 실시예를 설명하는 도면이다.2B is a view for explaining an embodiment of determining an optical distance by the size of a structure in a dynamic pixel according to an embodiment of the present invention.

도 2b를 참조하면, 다이나믹 픽셀(220)은 코어 구조체(221), 위성 구조체(222) 및 액추에이터(223)를 포함할 수 있다. 한편, 다이나믹 픽셀(220)은 적어도 하나 이상의 코어 구조체(221) 및 위성 구조체(222)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2B, the dynamic pixel 220 may include a core structure 221, a satellite structure 222, and an actuator 223. Meanwhile, the dynamic pixel 220 may include at least one core structure 221 and a satellite structure 222.

구체적으로, 나노 구조체의 플라즈몬은 나노 구조체의 크기에 따라 자유전자의 진동(Oscillation)의 강도(Strength)가 변하고, 이에 따라 산란되는 색상의 범위가 변할 수 있다. Specifically, the plasmon of the nanostructure may change the intensity (Strength) of the vibration (Oscillation) of the free electron according to the size of the nanostructure, and thus the range of the scattered color may be changed.

즉, 다이나믹 픽셀(220)은 실험을 통하여 위성 구조체(222)의 크기에 따라 원하는 색상을 구현하기 위한 광학 거리를 결정할 수 있다.That is, the dynamic pixel 220 may determine an optical distance for realizing a desired color according to the size of the satellite structure 222 through experiments.

따라서, 다이나믹 픽셀(220)은 산란되는 색상이 정해진 서로 다른 크기의 나노 구조체를 위성 구조체(222)로 사용하면, 플라즈몬 커플링을 통하여 다양한 색상을 재현할 수 있다. Accordingly, the dynamic pixel 220 may reproduce various colors through plasmon coupling when nano-structures of different sizes having scattered colors are used as the satellite structures 222.

도 2c는 본 발명의 일실시예에 따른 다이나믹 픽셀에서 유전체의 굴절율에 의해 광학 거리를 결정하는 실시예를 설명하는 도면이다.2C is a view for explaining an embodiment of determining an optical distance by a refractive index of a dielectric in a dynamic pixel according to an embodiment of the present invention.

도 2c를 참조하면, 다이나믹 픽셀(230)은 코어 구조체(231), 위성 구조체(232), 액추에이터(233) 및 액추에이터(233)를 매립하는 유전체(234)를 포함할 수 있다. 한편, 유전체(234)는 적어도 하나 이상의 코어 구조체(231), 위성 구조체(232) 및 액추에이터(233)를 매립할 수 있다.Referring to FIG. 2C, the dynamic pixel 230 may include a core structure 231, a satellite structure 232, an actuator 233 and a dielectric 234 filling the actuator 233. Meanwhile, the dielectric 234 may embed at least one core structure 231, a satellite structure 232, and an actuator 233.

구체적으로, 다이나믹 픽셀(230)은 유전체(234)의 굴절율을 제어함으로써, 원하는 색상을 구현하기 위한 광학 거리를 결정할 수 있다. Specifically, the dynamic pixel 230 may determine the optical distance for realizing a desired color by controlling the refractive index of the dielectric 234.

예를 들어, 다이나믹 픽셀(230)은 유전체(234)에 임베딩 LC(Embedding liquid crystal), 전기적 구동에 의한 포토닉 결정(Electrically driven photonic crystal), 감광성 재료(Light sensitive materials) 사용 및 비선형 메타물질(Non-linear metamaterial)을 적용하여 광학적으로 굴절율을 제어할 수 있다. For example, the dynamic pixel 230 is embedded in the dielectric 234, embedding liquid crystal (LC), electrically driven photonic crystal, use of light sensitive materials, and nonlinear metamaterial ( Non-linear metamaterial) can be applied to optically control the refractive index.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈몬 커플링 장치를 도시하는 도면이다. 3 is a view showing a plasmon coupling device according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 일실시예에 따른 플라즈몬 커플링 장치(300)는 코어 구조체(Core structure; 310), 위성 구조체(Satellite structure; 320), 액추에이터(Actuator; 330), 전극(Electrode; 340), 및 제어부(350)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 3, the plasmon coupling device 300 according to an embodiment includes a core structure (310), a satellite structure (320), an actuator (330), and an electrode (340). , And a control unit 350.

한편, 도 3에 도시된 일실시예에 따른 플라즈몬 커플링 장치(300)의 코어 구조체(310), 위성 구조체(320), 및 액추에이터(330)는 도 1 및 도 2a 내지 2c에 도시된 일실시예에 따른 다이나믹 픽셀의 코어 구조체, 위성 구조체, 및 액추에이터일 수 있다. Meanwhile, the core structure 310, the satellite structure 320, and the actuator 330 of the plasmon coupling device 300 according to the embodiment shown in FIG. 3 are one embodiment shown in FIGS. 1 and 2A to 2C. It may be a core structure, a satellite structure, and an actuator of a dynamic pixel according to an example.

따라서, 이후에 도 3을 통하여 설명하는 내용 중에서, 도 1 및 도 2a 내지 2c에 도시된 다이나믹 픽셀을 통하여 설명한 내용과 중복되는 내용은 생략 하기로 한다.Therefore, among the contents described later with reference to FIG. 3, contents overlapping with the contents described with reference to the dynamic pixels illustrated in FIGS. 1 and 2A to 2C will be omitted.

일실시예에 따른 적어도 하나 이상의 코어 구조체(310)는 적어도 하나 이상의 액추에이터(330) 상에 형성될 수 있다. The at least one core structure 310 according to an embodiment may be formed on the at least one actuator 330.

일실시예에 따른 적어도 하나 이상의 위성 구조체(320)는 적어도 하나 이상의 액추에이터(330) 상에 형성될 수 있다. 또한, 적어도 하나 이상의 위성 구조체(320)는 액추에이터(330)의 크기 변화에 의해 적어도 하나 이상의 코어 구조체(310)와 플라즈몬 커플링(Plasmon coupling)이 될 수 있다. At least one satellite structure 320 according to an embodiment may be formed on at least one actuator 330. Further, the at least one satellite structure 320 may be at least one core structure 310 and a plasmon coupling by changing the size of the actuator 330.

일실시예에 따른 적어도 하나 이상의 전극(340)은 적어도 하나 이상의 액추에이터(330)의 적어도 하나의 끝단에 연결되어, 전압을 인가할 수 있다. The at least one electrode 340 according to an embodiment may be connected to at least one end of the at least one actuator 330 to apply a voltage.

예를 들어, 전극(340)은 상부 전극(Top electrode) 및 하부 전극(Bottom electrode)을 포함할 수 있다. 또한, 상부 전극 및 하부 전극은 복수개로 구성되어 적어도 하나 이상의 액추에이터(330) 각각에 연결될 수도 있다. For example, the electrode 340 may include a top electrode and a bottom electrode. In addition, a plurality of upper electrodes and lower electrodes may be connected to each of the at least one actuator 330.

일실시예에 따른 액추에이터(330)는 적어도 하나 이상의 전극(340)으로부터 인가되는 전압에 의해 수축 또는 팽창되어 크기가 변화할 수 있다. The actuator 330 according to an embodiment may be contracted or expanded by a voltage applied from at least one electrode 340 to change its size.

일실시예에 따른 제어부(350)는 전극을 통해 적어도 하나 이상의 액추에이터에 인가되는 전압을 제어하여, 플라즈몬 커플링을 위한 광학 거리(Optical length)를 결정할 수 있다. The control unit 350 according to an embodiment may determine an optical length for plasmon coupling by controlling a voltage applied to at least one actuator through an electrode.

일실시예에 따른 플라즈몬 커플링 장치(300)에서 플라즈몬 커플링을 위한 광학 거리는 기설정된 파라미터(Parameter)에 의하여 결정되며, 결정된 광학 거리에 의해 색상이 결정될 수 있다.In the plasmon coupling device 300 according to an embodiment, the optical distance for plasmon coupling is determined by a predetermined parameter, and color can be determined by the determined optical distance.

일측에 따르면, 기설정된 파라미터는 적어도 하나 이상의 코어 구조체 및 적어도 하나 이상의 위성 구조체 사이의 거리, 적어도 하나 이상의 코어 구조체 또는 적어도 하나 이상의 위성 구조체의 크기(Size), 형상(shape) 및 물질(material) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. According to one side, the preset parameter is selected from among the distance between the at least one core structure and the at least one satellite structure, the size, shape and material of the at least one core structure or the at least one satellite structure. It may include at least one.

한편, 플라즈몬 커플링 장치(300)는 등방성 구조, 그물 구조, 및 이방성 구조 중에서 적어도 하나의 구조를 가질 수 있다. Meanwhile, the plasmon coupling device 300 may have at least one structure of an isotropic structure, a net structure, and an anisotropic structure.

구체적으로, 플라즈몬 커플링 장치(300)는 적어도 하나 이상의 액추에이터(330)가 등방성 구조, 그물 구조, 및 이방성 구조 중에서 적어도 하나의 구조를 갖도록 배열할 수 있다. Specifically, the plasmon coupling device 300 may be arranged such that at least one actuator 330 has at least one of an isotropic structure, a net structure, and an anisotropic structure.

일실시예에 따른 플라즈몬 커플링 장치(300)에서 적어도 하나 이상의 액추에이터를 등방성 구조, 그물 구조, 및 이방성 구조 중에서 적어도 하나의 구조로 배열하는 실시예는 이후 도 4a 내지 4f, 도 5 및 도 6a 내지 6c를 통해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.An embodiment in which at least one actuator is arranged in at least one of an isotropic structure, a net structure, and an anisotropic structure in the plasmon coupling device 300 according to an embodiment is shown in FIGS. 4A to 4F, FIGS. 5 and 6A to 6 It will be described in more detail through 6c.

도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈몬 커플링 장치에서 액추에이터를 등방성 구조로 배열하는 실시예를 설명하기 위한 도면이다. 4A to 4F are diagrams for explaining an embodiment in which an actuator is arranged in an isotropic structure in a plasmon coupling device according to an embodiment of the present invention.

먼저, 도 4a를 참조하면, 참조부호 410에 도시된 플라즈몬 커플링 장치는 코어 구조체(411), 적어도 하나 이상의 위성 구조체(412), 적어도 하나 이상의 액추에이터(413, 414) 및 적어도 하나 이상의 전극(415, 416)을 포함할 수 있다.First, referring to FIG. 4A, the plasmon coupling device shown at 410 includes a core structure 411, at least one satellite structure 412, at least one actuator 413, 414, and at least one electrode 415. , 416).

일측에 따르면, 참조부호 410에서 플라즈몬 커플링 장치는 등방성(Isotropic) 구조를 가질 수 있다. According to one side, at 410, the plasmon coupling device may have an isotropic structure.

또한 참조부호 410에서 플라즈몬 커플링 장치는 적어도 하나 이상의 액추에이터(413 내지 414)의 일측 끝단에 코어 구조체(411)가 배치되고, 적어도 하나 이상의 액추에이터(413 내지 414)의 타측 끝단에 적어도 하나 이상의 전극(415 내지 416)이 연결될 수 있다. Also, at 410, the plasmon coupling device is provided with a core structure 411 at one end of at least one actuator 413 to 414, and at least one electrode at the other end of the at least one actuator 413 to 414 ( 415 to 416) may be connected.

즉, 참조부호 410에서 플라즈몬 커플링 장치는 적어도 하나 이상의 액추에이터(413 내지 414)가 하나의 코어 구조체(411)를 공유할 수 있다. That is, at 410, the plasmon coupling device may have at least one actuator 413 to 414 share one core structure 411.

예를 들어, 코어 구조체(411)와 플라즈몬 커플링이 되는 적어도 하나 이상의 위성 구조체(412) 각각은 크기, 형상 및 물질이 서로 동일할 수 있다. 또한, 참조부호 413 및 414는 하나의 액추에이터일 수도 있다.For example, each of the core structure 411 and the plasmon-coupled at least one satellite structure 412 may have the same size, shape, and material. Also, reference numerals 413 and 414 may be one actuator.

보다 구체적으로, 적어도 하나 이상의 액추에이터(413 내지 414)가 등방으로 배치되어 있는 플라즈몬 커플링 장치(410)는 코어 구조체(411)가 사방에 배열된 적어도 하나 이상의 위성 구조체(412)와 플라즈몬 커플링이 될 수 있다. More specifically, the plasmon coupling device 410 in which at least one or more actuators 413 to 414 are disposed isotropically has a plasmon coupling with at least one satellite structure 412 having core structures 411 arranged in all directions. Can be.

예를들어, 참조부호 410에서 플라즈몬 커플링 장치는 참조부호 413에 대응되는 액추에이터의 일측 끝단에는 양의 전압을 인가하는 전극(415)이 연결될 수 있고, 참조부호 414에 대응되는 액추에이터의 일측 끝단에는 음의 전압을 인가하는 전극(416)이 배치될 수 있다. For example, in 410, the plasmon coupling device may be connected to an electrode 415 that applies a positive voltage to one end of the actuator corresponding to 413, and at one end of the actuator corresponding to 414 An electrode 416 for applying a negative voltage may be disposed.

따라서, 플라즈몬 커플링 장치(410)에서 코어 구조체(411)를 중심으로 수평 위치에 배치된 복수의 액추에이터에 대응되는 다이나믹 픽셀은 서로 동일한 색상을 출력할 수 있다. Accordingly, in the plasmon coupling device 410, dynamic pixels corresponding to a plurality of actuators disposed at horizontal positions around the core structure 411 may output the same color to each other.

이하에서는 도 4b 내지 도 4f를 참조하여 액추에이터를 등방성 구조로 배열하는 실시예에서 색 변환의 예를 설명하기로 한다.Hereinafter, an example of color conversion in an embodiment in which the actuators are arranged in an isotropic structure will be described with reference to FIGS. 4B to 4F.

도 4b 내지 도 4f를 참조하면, 참조부호 420 내지 460에 도시된 플라즈몬 커플링 장치는 코어 구조체(421), 적어도 하나 이상의 위성 구조체(422), 및 제1 액추에이터(423) 내지 제3 액추에이터(425)를 포함할 수 있다. 4B to 4F, the plasmon coupling device shown at reference numerals 420 to 460 includes a core structure 421, at least one satellite structure 422, and a first actuator 423 to a third actuator 425. ).

예를들어, 제1 액추에이터(423) 내지 제3 액추에이터(425) 각각은 도 4a에 도시된 참조부호 413 및 414의 액추에이터와 같이 수평으로 배치된 복수의 액추에이터일 수 있다. For example, each of the first actuator 423 to the third actuator 425 may be a plurality of horizontally arranged actuators, such as the actuators 413 and 414 shown in FIG. 4A.

또한, 이하에서 참조부호 420 내지 460에 도시된 플라즈몬 커플링 장치에서 설명하는 내용 중에서 참조부호 410에 도시된 플라즈몬 커플링 장치와 중복되는 설명을 생략하기로 한다.In addition, a description overlapping with the plasmon coupling device shown in reference numeral 410 will be omitted from the description of the plasmonic coupling devices shown in reference numerals 420 to 460 below.

구체적으로, 참조부호 420에서 플라즈몬 커플링 장치는 제1 액추에이터(423)에는 빨강(R) 색상을 출력하기 위한 전압(V1)을 인가하고, 제2 액추에이터(424)에는 파랑(B) 색상을 출력하기 위한 전압(V3)을 인가하며, 제3 액추에이터(425)에는 초록(G) 색상을 출력하기 위한 전압(V2)을 인가할 수 있다. Specifically, at reference numeral 420, the plasmon coupling device applies a voltage (V1) for outputting a red (R) color to the first actuator 423, and outputs a blue (B) color to the second actuator 424. A voltage V3 for applying is applied, and a voltage V2 for outputting a green (G) color may be applied to the third actuator 425.

즉, 참조부호 420에서 플라즈몬 커플링 장치는 제1 액추에이터(423)에 대응되는 다이나믹 픽셀에서는 빨강(R) 색상이 출력되고, 제2 액추에이터(424)에 대응되는 다이나믹 픽셀에서는 파랑(B) 색상이 출력되며, 제3 액추에이터(425)에 대응되는 다이나믹 픽셀에서는 초록(G) 색상이 출력 될 수 있다. That is, at 420, the plasmon coupling device outputs a red (R) color from the dynamic pixel corresponding to the first actuator 423 and a blue (B) color from the dynamic pixel corresponding to the second actuator 424. The green (G) color may be output from the dynamic pixel corresponding to the third actuator 425.

따라서, 참조부호 420에서 플라즈몬 커플링 장치는 등방성 구조로 배열된 각각의 다이나믹 픽셀에서 출력되는 빨강(R), 파랑(B), 초록(G) 색상의 조합으로 흰색(White) 색상을 최종 출력할 수 있다. Therefore, at 420, the plasmon coupling device can finally output the white color with a combination of red (R), blue (B), and green (G) colors output from each dynamic pixel arranged in an isotropic structure. You can.

다음으로, 참조부호 430에서 플라즈몬 커플링 장치는 제1 액추에이터(423) 내지 제3 액추에이터(425)에 빨강(R) 색상을 출력하기 위한 전압(V1)을 인가할 수 있다. Next, at 430, the plasmon coupling device may apply a voltage (V1) for outputting a red (R) color to the first actuator 423 to the third actuator 425.

즉, 참조부호 430에서 플라즈몬 커플링 장치는 제1 액추에이터(423) 내지 제3 액추에이터(425)에 대응되는 각각의 다이나믹 픽셀에서 빨강(R) 색상이 출력될 수 있다. That is, the red (R) color may be output from each of the dynamic pixels corresponding to the first actuator 423 to the third actuator 425 in the plasmon coupling device at 430.

따라서, 참조부호 430에서 플라즈몬 커플링 장치는 등방성 구조로 배열된 각각의 다이나믹 픽셀에서 출력되는 빨강(R) 색상을 최종 출력할 수 있다.Therefore, at 430, the plasmon coupling device may finally output the red (R) color output from each dynamic pixel arranged in an isotropic structure.

다음으로, 참조부호 440에서 플라즈몬 커플링 장치는 제1 액추에이터(423)에는 빨강(R) 색상을 출력하기 위한 전압(V1)을 인가하고, 제2 액추에이터(424) 내지 제3 액추에이터(425)에는 파랑(B) 색상을 출력하기 위한 전압(V3)을 인가할 수 있다. Next, at 440, the plasmon coupling device applies a voltage (V1) for outputting a red (R) color to the first actuator 423, and the second actuator 424 to the third actuator 425 The voltage V3 for outputting the blue (B) color may be applied.

즉, 참조부호 440에서 플라즈몬 커플링 장치는 제1 액추에이터(423)에 대응되는 다이나믹 픽셀에서는 빨강(R) 색상이 출력되고, 제2 액추에이터(424) 내지 제3 액추에이터(425)에 대응되는 다이나믹 픽셀에서는 파랑(B) 색상이 출력 될 수 있다. That is, at 440, the plasmon coupling device outputs a red (R) color from the dynamic pixel corresponding to the first actuator 423, and a dynamic pixel corresponding to the second actuator 424 to the third actuator 425. In, blue (B) color can be output.

따라서, 참조부호 440에서 플라즈몬 커플링 장치는 등방성 구조로 배열된 각각의 다이나믹 픽셀에서 출력되는 빨강(R), 파랑(B), 파랑(B) 색상의 조합으로 마젠타(Magenta) 색상을 최종 출력할 수 있다.Therefore, at 440, the plasmon coupling device finally outputs a magenta (Magenta) color by a combination of red (R), blue (B), and blue (B) colors output from each dynamic pixel arranged in an isotropic structure. You can.

참조부호 440에서는 마젠타 색상을 최종 출력하기 위하여 빨강 색상 및 파랑 색상을 '1:2'의 비율로 조합하는 실시예를 설명하고 있으나, 마젠타 색상을 최종 출력하기 위하여 조합하는 빨강 색상 및 파랑 색상의 비율은 빨강 색상 또는 파랑 색상을 출력하는 각각의 다이나믹 픽셀의 색 강도에 의해 변경될 수도 있다.Reference numeral 440 describes an embodiment in which the red color and the blue color are combined in a ratio of '1: 2' to finally output the magenta color, but the ratio of the red color and the blue color combined to final output the magenta color. May be changed by the color intensity of each dynamic pixel outputting a red color or a blue color.

다음으로, 참조부호 450에서 플라즈몬 커플링 장치는 제1 액추에이터(423)에는 초록(G) 색상을 출력하기 위한 전압(V2)을 인가하고, 제2 액추에이터(424) 내지 제3 액추에이터(425)에는 파랑(B) 색상을 출력하기 위한 전압(V3)을 인가할 수 있다.Next, at 450, the plasmon coupling device applies a voltage (V2) for outputting the green (G) color to the first actuator 423, and the second actuator 424 to the third actuator 425 The voltage V3 for outputting the blue (B) color may be applied.

즉, 참조부호 450에서 플라즈몬 커플링 장치는 제1 액추에이터(423)에 대응되는 다이나믹 픽셀에서는 초록(G) 색상이 출력되고, 제2 액추에이터(424) 내지 제3 액추에이터(425)에 대응되는 다이나믹 픽셀에서는 파랑(B) 색상이 출력 될 수 있다. That is, at reference numeral 450, the plasmon coupling device outputs green (G) color from the dynamic pixel corresponding to the first actuator 423, and the dynamic pixel corresponding to the second actuator 424 to the third actuator 425. In, blue (B) color can be output.

따라서, 참조부호 450에서 플라즈몬 커플링 장치는 등방성 구조로 배열된 각각의 다이나믹 픽셀에서 출력되는 초록(G), 파랑(B), 파랑(B) 색상의 조합으로 시안(Cyan) 색상을 최종 출력할 수 있다.Therefore, at reference numeral 450, the plasmon coupling device can finally output a cyan color with a combination of green (G), blue (B), and blue (B) colors output from each dynamic pixel arranged in an isotropic structure. You can.

참조부호 450에서는 시안 색상을 최종 출력하기 위하여 초록 색상 및 파랑 색상을 '1:2'의 비율로 조합하는 실시예를 설명하고 있으나, 시안 색상을 최종 출력하기 위하여 조합하는 초록 색상 및 파랑 색상의 비율은 초록 색상 또는 파랑 색상을 출력하는 각각의 다이나믹 픽셀의 색 강도에 의해 변경될 수도 있다.Reference numeral 450 describes an embodiment in which the green color and the blue color are combined in a ratio of '1: 2' to finally output the cyan color, but the ratio of the green color and the blue color that is combined to finally output the cyan color. May be changed by the color intensity of each dynamic pixel outputting a green color or a blue color.

다음으로, 참조부호 460에서 플라즈몬 커플링 장치는 제1 액추에이터(423)에는 빨강(R) 색상을 출력하기 위한 전압(V1)을 인가하고, 제2 액추에이터(424) 내지 제3 액추에이터(425)에는 초록(G) 색상을 출력하기 위한 전압(V2)을 인가할 수 있다. Next, at 460, the plasmon coupling device applies a voltage (V1) for outputting a red (R) color to the first actuator 423, and the second actuator 424 to the third actuator 425 The voltage V2 for outputting the green (G) color can be applied.

즉, 참조부호 460에서 플라즈몬 커플링 장치는 제1 액추에이터(423)에 대응되는 다이나믹 픽셀에서는 빨강(R) 색상이 출력되고, 제2 액추에이터(424) 내지 제3 액추에이터(425)에 대응되는 다이나믹 픽셀에서는 초록(G) 색상이 출력 될 수 있다. That is, at 460, the plasmon coupling device outputs a red (R) color from the dynamic pixel corresponding to the first actuator 423, and a dynamic pixel corresponding to the second actuator 424 to the third actuator 425. In (G) color can be output.

따라서, 참조부호 460에서 플라즈몬 커플링 장치는 등방성 구조로 배열된 각각의 다이나믹 픽셀에서 출력되는 빨강(R), 초록(G), 초록(G) 색상의 조합으로 노랑(Yellow) 색상을 최종 출력할 수 있다.Accordingly, at 460, the plasmon coupling device will finally output a yellow color with a combination of red (R), green (G), and green (G) colors output from each dynamic pixel arranged in an isotropic structure. You can.

참조부호 460에서는 노랑 색상을 최종 출력하기 위하여 빨강 색상 및 초록 색상을 '1:2'의 비율로 조합하는 실시예를 설명하고 있으나, 노랑 색상을 최종 출력하기 위하여 조합하는 빨강 색상 및 초록 색상의 비율은 빨강 색상 또는 초록 색상을 출력하는 각각의 다이나믹 픽셀의 색 강도에 의해 변경될 수도 있다.Reference numeral 460 describes an embodiment in which the red color and the green color are combined in a ratio of '1: 2' in order to finally output the yellow color, but the ratio of the red color and the green color combined in order to finally output the yellow color. May be changed by the color intensity of each dynamic pixel outputting a red color or a green color.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈몬 커플링 장치에서 액추에이터를 그물 구조로 배열하는 실시예를 설명하기 위한 도면이다.5 is a view for explaining an embodiment of arranging the actuator in a mesh structure in the plasmon coupling device according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 참조부호 500에서 플라즈몬 커플링 장치는 적어도 하나 이상의 나노 구조체(510), 적어도 하나 이상의 액추에이터(520) 및 적어도 하나 이상의 전극(530, 540)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 5, a plasmon coupling device at 500 may include at least one nanostructure 510, at least one actuator 520, and at least one electrode 530, 540.

예를 들어, 적어도 하나 이상의 나노 구조체(510)는 코어 구조체 또는 위성 구조체일 수 있다. 또한, 코어 구조체 및 위성 구조체는 크기, 형상 및 물질이 동일한 구조체일 수 있다. For example, the at least one nanostructure 510 may be a core structure or a satellite structure. Further, the core structure and the satellite structure may be structures having the same size, shape, and material.

한편, 적어도 하나 이상의 전극(530, 540)은 적어도 하나 이상의 수직 전극(530) 및 적어도 하나 이상의 수평 전극(540)을 포함할 수 있다. Meanwhile, the at least one electrode 530 and 540 may include at least one vertical electrode 530 and at least one horizontal electrode 540.

일측에 따르면, 참조부호 500에서 플라즈몬 커플링 장치는 그물(Mesh) 구조를 갖고, 적어도 하나 이상의 액추에이터(520)가 교차하도록 배치될 수 있다.According to one side, the plasmon coupling device at 500 has a mesh structure, and at least one actuator 520 may be arranged to intersect.

구체적으로, 참조부호 500에서 플라즈몬 커플링 장치는 수평 전극(540)에만 전압이 인가되면, 수평 방향으로 배치된 액추에이터의 크기가 변화하게 되고, 그에 맞물려 있는 수직 방향으로 배치된 액추에이터의 변위가 수평의 방향으로 변할 수 있다. 이에 따라 밀집되어 있는 나노 파티클의 수평 변위가 변화하게 되어, 수평 방향으로 나노 파티클간의 플라즈몬 커플링이 이루어져 색변환을 수행할 수 있다.Specifically, when the voltage is applied only to the horizontal electrode 540 in the plasmon coupling device at 500, the size of the actuator arranged in the horizontal direction changes, and the displacement of the actuator arranged in the vertical direction engaged therewith is horizontal. Direction. Accordingly, the horizontal displacement of the dense nanoparticles is changed, and plasmon coupling between the nanoparticles in the horizontal direction may be performed to perform color conversion.

한편, 참조부호 500에서 플라즈몬 커플링 장치는 수직 전극(530)에만 전압이 인가되면, 전술한 수평 전극(540)에만 전압이 인가되는 경우와 마찬가지로 동작하되, 움직이는 방향이 수직이므로 나노 파티클 간의 플라즈몬 커플링이 수직 방향으로 이루어져 색변환을 수행할 수 있다. On the other hand, when the voltage is applied only to the vertical electrode 530 at the reference numeral 500, the plasmon coupling device operates as in the case where the voltage is applied only to the horizontal electrode 540 described above, but since the moving direction is vertical, the plasmon couple between nanoparticles The ring is made in the vertical direction to perform color conversion.

또한, 참조부호 500에서 플라즈몬 커플링 장치는 수직 전극(530) 및 수평 전극(540)을 통해 전압이 동시에 인가되면, 단일 방향이 아닌 대각선 방향으로 나노 파티클의 플라즈몬 커플링이 이루어져 색변환을 수행할 수 있다.In addition, when the voltage is simultaneously applied through the vertical electrode 530 and the horizontal electrode 540, the plasmon coupling device at reference numeral 500 performs plasmon coupling of nanoparticles in a diagonal direction rather than a single direction to perform color conversion. You can.

도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈몬 커플링 장치에서 액추에이터를 이방성 구조로 배열하는 실시예를 설명하기 위한 도면이다.6A to 6C are views for explaining an embodiment of arranging an actuator in an anisotropic structure in a plasmon coupling device according to an embodiment of the present invention.

도 6a 내지 도 6c를 참조하면, 참조부호 610 내지 630에서 일실시예에 따른 플라즈몬 커플링 장치는 코어 구조체(611), 적어도 하나 이상의 위성 구조체(612 내지 632) 및 적어도 하나 이상의 액추에이터(613 내지 633)을 포함할 수 있다.6A to 6C, a plasmon coupling device according to an embodiment at 610 to 630 includes a core structure 611, at least one satellite structure 612 to 632, and at least one actuator 613 to 633 ).

일측에 따르면, 참조부호 610 내지 630에서 플라즈몬 커플링 장치는 이방성(Anisotropic) 구조를 갖고, 적어도 하나 이상의 액추에이터(613 내지 633)의 일측 끝단에 코어 구조체(611)가 배치되고, 적어도 하나 이상의 액추에이터(613 내지 633)의 타측 끝단에 적어도 하나 이상의 위성 구조체(612 내지 632)가 배치될 수 있다. According to one side, at 610 to 630, the plasmon coupling device has an anisotropic structure, the core structure 611 is disposed at one end of at least one actuator 613 to 633, and at least one actuator ( At least one satellite structure 612 to 632 may be disposed at the other end of 613 to 633).

즉, 적어도 하나 이상의 액추에이터(613 내지 633)가 코어 구조체(611)를 공유할 수 있다.That is, at least one or more actuators 613 to 633 may share the core structure 611.

또한, 코어 구조체(611)를 중심으로 사방으로 배치된 적어도 하나 이상의 액추에이터(613 내지 633) 상에 형성된 각각의 위성 구조체(612)들은 서로 다른 크기를 갖도록 형성될 수 있다. In addition, each of the satellite structures 612 formed on at least one or more actuators 613 to 633 disposed in all directions around the core structure 611 may be formed to have different sizes.

일측에 따르면, 참조부호 610 내지 630에서 적어도 하나 이상의 액추에이터(613 내지 633)는 코어 구조체를 공통 전극(Common electrode)으로서 공유할 수 있다. According to one side, at least one or more actuators 613 to 633 at reference numerals 610 to 630 may share the core structure as a common electrode.

다시 말해, 참조부호 610 내지 630에서 플라즈몬 커플링 장치는 적어도 하나 이상의 액추에이터(613 내지 633)가 코어 구조체(611)를 공통 전극으로서 공유하고 있다. In other words, in the plasmon coupling device at 610 to 630, at least one or more actuators 613 to 633 share the core structure 611 as a common electrode.

즉, 각각의 액추에이터(613 내지 633)의 일측에 배치된 코어 구조체(611)에 0V를 인가하고, 각각의 액추에이터(613 내지 633)의 타측에 플라즈몬 커플링을 위한 전압을 인가하면, 코어 구조체(611) 및 각각의 위성 구조체(612 내지 632)는 서로 플라즈몬 커플링이 될 수 있다. That is, if 0 V is applied to the core structures 611 disposed on one side of each actuator 613 to 633, and a voltage for plasmon coupling is applied to the other side of each actuator 613 to 633, the core structures ( 611) and each of the satellite structures 612 to 632 may be a plasmon coupling to each other.

예를 들어, 각각의 위성 구조체(612 내지 632)는 플라즈몬 커플링을 통해 특정 파장의 색상을 출력할 수 있도록, 각각의 위성 구조체(612 내지 632)의 크기를 설계할 수 있다. For example, the size of each satellite structure 612 to 632 may be designed such that each satellite structure 612 to 632 outputs a color having a specific wavelength through plasmon coupling.

도 7a 내지 도 7b는 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈몬 커플링 장치에서 색상 강도를 균일하게 제어하는 실시예를 설명하기 위한 도면이다.7A to 7B are diagrams for explaining an embodiment of uniformly controlling color intensity in a plasmon coupling device according to an embodiment of the present invention.

도 7a 내지 도 7b를 통하여 설명하는 실시예는 도 3에서 설명한 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈몬 커플링 장치에 의해 수행될 수 있다. The embodiments described with reference to FIGS. 7A to 7B may be performed by a plasmon coupling device according to an embodiment of the present invention described with reference to FIG. 3.

도 7a 내지 도 7b를 참조하면, 참조부호 710에 도시된 것과 같이 나노 구조체간의 플라즈몬 커플링에 의한 색변환이 발생할 때, 빨강(R) 색상의 에너지의 이동(Shift)이 강하게 일어나는 경우에 색상의 강도(Intensity)가 커질 수 있다. Referring to FIGS. 7A to 7B, when color conversion by plasmon coupling between nanostructures occurs as shown in reference numeral 710, the shift of energy of the red (R) color occurs strongly. Intensity can be increased.

일측에 따르면, 도 3의 제어부(350)는 에너지의 이동에 따른 색상 강도의 균일성(Intensity uniformity)을 이루기 위해 적어도 하나의 액추에이터에서 플라즈몬 커플링에 따른 색상의 강도(intensity)비를 계산하고, 계산 결과에 기초하여 적어도 하나 이상의 액추에이터 각각에 인가되는 전압을 제어할 수 있다.According to one side, the control unit 350 of FIG. 3 calculates an intensity ratio of colors according to plasmon coupling in at least one actuator to achieve intensity uniformity according to energy movement, The voltage applied to each of the at least one actuator may be controlled based on the calculation result.

구체적으로, 제어부(350)는 모든색의 구현에서 균일한 강도의 색상을 구현하기 위해 빨강(R) 색상이 나타날 수 있는 플라즈몬 커플링 결합 대비, 초록(B) 및 파랑(B) 색상의 강도(intensity) 비를 계산할 수 있다. Specifically, the control unit 350 is a combination of plasmon coupling combinations in which red (R) colors may appear, and green (B) and blue (B) colors, in order to realize uniform intensity color in all color implementations ( intensity) ratio.

또한, 제어부(350)는 계산 결과에 따라 참조부호 720에 도시된 것과 같이 초록(B) 및 파랑(B) 색상을 구현하기 위한 다이나믹 픽셀의 수를 증가시켜 색상 강도의 균일성(Intensity uniformity)을 이룰 수 있다. In addition, the control unit 350 increases the number of dynamic pixels for realizing the green (B) and blue (B) colors as shown in reference numeral 720 according to the calculation result, thereby increasing the uniformity of color intensity (Intensity uniformity). Can be achieved.

즉, 본 발명을 이용하면, 색상의 강도비의 계산 결과에 기초하여 각각의 다이나믹 픽셀의 전압을 제어함으로써, 색상 강도의 균일성을 향상시킬 수 있다.That is, by using the present invention, the uniformity of the color intensity can be improved by controlling the voltage of each dynamic pixel based on the calculation result of the color intensity ratio.

도 8a 내지 도 8b는 본 발명의 일실시예에 따른 다이나믹 픽셀의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다. 8A to 8B are diagrams for describing a method of manufacturing a dynamic pixel according to an embodiment of the present invention.

따라서, 이후에 도 8a 내지 도 8b를 통하여 설명하는 다이나믹 픽셀의 제조방법 중에서, 도 1 및 도 2a 내지 2c에 도시된 다이나믹 픽셀을 통하여 설명한 내용과 중복되는 내용은 생략 하기로 한다.Therefore, among the methods of manufacturing the dynamic pixels described later with reference to FIGS. 8A to 8B, content overlapping with the contents described through the dynamic pixels illustrated in FIGS. 1 and 2A to 2C will be omitted.

도 8a 내지 도 8b에 따르면, 참조부호 810에서 일실시예에 따른 다이나믹 픽셀의 제조방법은 외부에서 인가되는 전압 또는 열에 의해 수축 또는 팽창되어 크기가 변화하는 액추에이터(Actuator; 811)를 형성할 수 있다. According to FIGS. 8A to 8B, a method of manufacturing a dynamic pixel according to an embodiment at 810 may contract or expand by an externally applied voltage or heat to form an actuator that changes in size (Actuator) 811. .

다음으로, 참조부호 820에서 일실시예에 따른 다이나믹 픽셀의 제조방법은 액추에이터의 표면에 싸이올(-SH; thiol)기(812)를 형성할 수 있다. Next, in reference numeral 820, a method of manufacturing a dynamic pixel according to an embodiment may form a thiol (-SH) group 812 on the surface of the actuator.

다음으로, 참조부호 830에서 일실시예에 따른 다이나믹 픽셀의 제조방법은 싸이올기(812)가 형성된 액추에이터의 표면에 코어 구조체(Core structure; 813)을 형성할 수 있다. Next, in reference numeral 830, a method of manufacturing a dynamic pixel according to an embodiment may form a core structure 813 on the surface of the actuator on which the thiol 812 is formed.

다음으로, 참조부호 840에서 일실시예에 따른 다이나믹 픽셀의 제조방법은 싸이올기(812)가 형성된 액추에이터의 표면에 위성 구조체(Satellite structure; 814)를 형성할 수 있다. Next, in reference numeral 840, a method of manufacturing a dynamic pixel according to an embodiment may form a satellite structure 814 on the surface of the actuator on which the thiol 812 is formed.

일측에 따르면, 위성 구조체는 코어 구조체와 크기(Size), 형상(Shape), 물질(Material) 및 밀도(Density) 중에서 적어도 하나가 상이할 수 있다. 또한, 코어 구조체는 위성 구조체보다 밀도가 낮을 수도 있다.According to one side, the satellite structure may have at least one of a core structure, a size, a shape, a material, and a density. Also, the core structure may have a lower density than the satellite structure.

한편, 일실시예에 따른 코어 구조체 및 위성 구조체(Satellite structure)는 플라즈몬 커플링(Plasmon coupling)에 의해 색상이 결정될 수 있다. Meanwhile, the color of the core structure and the satellite structure according to an embodiment may be determined by plasmon coupling.

또한, 코어 구조체 및 위성 구조체는 잉크젯 프린팅(Inkjet printing)법 및 롤투롤 나노임프린팅법 중에서 적어도 하나를 이용하여 형성될 수 있다. Further, the core structure and the satellite structure may be formed using at least one of an inkjet printing method and a roll-to-roll nanoimprinting method.

구체적으로, 다이나믹 픽셀의 제조방법은 용액 혹은 콜로이드 형태의 금속 나노 파티클 잉크를 사용하는 잉크젯 프린팅법을 이용하여 코어 구조체 및 위성 구조체와 같은 나노 구조체의 크기 및 모양을 화학적인 방법으로 용이하게 형성할 수 있다.Specifically, the method of manufacturing a dynamic pixel can easily form the size and shape of a nanostructure such as a core structure and a satellite structure by a chemical method using an inkjet printing method using a solution or colloidal metal nanoparticle ink. have.

예를 들어, 잉크젯 프린팅법은 먼저 희생층(Sacrificial layer)을 패터닝(Pattering)하고, 기판위에 액추에이터 물질을 전기 방사하며, 비교적 큰 크기로 제어된 코어 구조체 잉크 용액을 분사하고, 다음으로, 위성 구조체 잉크 용액을 분사하며, 이후에 희생층을 제거하는 과정으로 진행될 수 있다. For example, the inkjet printing method first patterns a sacrificial layer, electrospins the actuator material onto the substrate, sprays a relatively large sized controlled core structure ink solution, and then, a satellite structure. The ink solution may be sprayed, and then the process may be performed to remove the sacrificial layer.

일측에 따르면, 다이나믹 픽셀의 제조방법은 높은 굴절율(High refractive index)을 갖는 기판 또는 굴절율을 제어할 수 있는 기판을 이용한 롤투롤 나노임프린팅법을 이용할 수 있다.According to one side, a method of manufacturing a dynamic pixel may use a roll-to-roll nanoimprinting method using a substrate having a high refractive index or a substrate capable of controlling the refractive index.

즉, 본 발명은 높은 굴절율 갖는 기판을 사용하는 롤투롤 나노임프린팅법으로, 플라즈몬의 높은 산란 강도(Scattering intensity)를 통해 광 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 굴절율을 제어할 수 있는 기판을 이용한 롤투롤 나노임프린팅법으로, 플라즈몬의 산란 강도 및 최대 에너지 이동(Peak shift)을 제어할 수도 있다. That is, the present invention is a roll-to-roll nanoimprinting method using a substrate having a high refractive index, and it is possible to improve light efficiency through high scattering intensity of plasmons. In addition, the roll-to-roll nanoimprinting method using a substrate capable of controlling the refractive index can also control the scattering intensity and maximum energy shift (Peak shift) of plasmons.

다른 실시예에 따르면, 다이나믹 픽셀은 액추에이터와 국소 플라즈몬 공명 현상 기반의 나노 구조체를 혼합한 용액을 제조하고, 제조된 용액을 이용하여 액추에이터와 나노 구조체가 융합된 박막을 형성함으로써, 박막 형태의 다이나믹 픽셀을 형성할 수도 있다. According to another embodiment, the dynamic pixel is a dynamic pixel in the form of a thin film by preparing a solution in which a nanostructure based on an actuator and a local plasmon resonance phenomenon are mixed and a thin film in which the actuator and the nanostructure are fused using the prepared solution. It may form.

결국, 본 발명을 이용하면, 액추에이터 및 복수의 플라즈모닉 나노 구조체를 통해 광학 거리를 나노 단위로 조절함으로써, 단일 픽셀에서 다양한 색변환을 구현할 수 있다. After all, by using the present invention, various color conversions can be implemented in a single pixel by adjusting the optical distance in nano units through an actuator and a plurality of plasmonic nanostructures.

또한, 복수의 액추에이터를 등방성 구조, 그물 구조, 및 이방성 구조 중에서 적어도 하나의 구조로 배열함으로써, 색재현성을 향상시킬 수 있다.Further, by arranging a plurality of actuators in at least one of an isotropic structure, a net structure, and an anisotropic structure, color reproducibility can be improved.

또한, 색상의 강도비의 계산 결과에 기초하여 각각의 다이나믹 픽셀의 전압을 제어함으로써, 색 강도의 균일성을 향상시킬 수 있다.Further, by controlling the voltage of each dynamic pixel based on the calculation result of the color intensity ratio, the uniformity of color intensity can be improved.

또한, 인쇄공정 및 화학 공정을 통하여 다이나믹 픽셀을 제조하여, 제조 단가를 절감할 수 있다. In addition, it is possible to reduce the manufacturing cost by manufacturing a dynamic pixel through a printing process and a chemical process.

이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The device described above may be implemented with hardware components, software components, and / or combinations of hardware components and software components. For example, the devices and components described in the embodiments include, for example, a processor, controller, arithmetic logic unit (ALU), digital signal processor (micro signal processor), microcomputer, field programmable array (FPA), It may be implemented using one or more general purpose computers or special purpose computers, such as a programmable logic unit (PLU), microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions. The processing device may run an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system. In addition, the processing device may access, store, manipulate, process, and generate data in response to the execution of the software. For convenience of understanding, a processing device may be described as one being used, but a person having ordinary skill in the art, the processing device may include a plurality of processing elements and / or a plurality of types of processing elements. It can be seen that may include. For example, the processing device may include a plurality of processors or a processor and a controller. In addition, other processing configurations, such as parallel processors, are possible.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. The software may include a computer program, code, instruction, or a combination of one or more of these, and configure the processing device to operate as desired, or process independently or collectively You can command the device. Software and / or data may be interpreted by a processing device, or to provide instructions or data to a processing device, of any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device. , Or may be permanently or temporarily embodied in the transmitted signal wave.

소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The software may be distributed on networked computer systems, and stored or executed in a distributed manner. Software and data may be stored in one or more computer-readable recording media.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded on a computer readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, or the like alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the embodiments or may be known and usable by those skilled in computer software. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic media such as floptical disks. -Hardware devices specially configured to store and execute program instructions such as magneto-optical media, and ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter, etc., as well as machine language codes produced by a compiler. The hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

100: 다이나믹 픽셀 110: 코어 구조체
120: 위성 구조체 130: 액추에이터
100: dynamic pixel 110: core structure
120: satellite structure 130: actuator

Claims (15)

외부에서 인가되는 전압에 의해 수축 또는 팽창되어 크기가 변화하는 액추에이터(Actuator);
상기 액추에이터 상에 형성되는 싸이올(-SH; thiol)기;
상기 싸이올(-SH; thiol)기가 형성된 액추에이터 상에 형성되는 코어 구조체(Core structure); 및
상기 싸이올(-SH; thiol)기가 형성된 액추에이터상에 형성되고, 상기 액추에이터의 크기 변화에 의해 상기 코어 구조체와 플라즈몬 커플링(Plasmon coupling)이 되는 위성 구조체(Satellite structure);
를 포함하고,
상기 위성 구조체는 상기 코어 구조체와 크기(Size)가 상이하며,
상기 플라즈몬 커플링을 위한 광학 거리(Optical length)는 기설정된 파라미터(Parameter)에 의하여 결정되며, 상기 결정된 광학 거리에 의해 색상이 결정되는 것이며,
상기 파라미터는 상기 코어 구조체 및 상기 위성 구조체 사이의 거리, 상기 코어 구조체 또는 상기 위성 구조체의 크기(Size), 형상(shape) 및 물질(material) 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는
국소 플라즈몬 공명 현상 기반의 다이나믹 픽셀.
An actuator whose size changes due to contraction or expansion by a voltage applied from the outside;
A thiol (-SH) group formed on the actuator;
A core structure formed on the actuator on which the thiol (-SH) group is formed; And
A satellite structure formed on an actuator on which the thiol (-SH) group is formed, and a plasmon coupling with the core structure by a change in size of the actuator;
Including,
The satellite structure is different in size from the core structure,
The optical length for the plasmon coupling is determined by a predetermined parameter, and the color is determined by the determined optical distance,
The parameter includes at least one of a distance between the core structure and the satellite structure, a size, a shape, and a material of the core structure or the satellite structure.
Dynamic pixels based on local plasmon resonance.
제1항에 있어서,
상기 액추에이터는
압전필름(Piezo film), 압전 와이어(Piezo nano-wire), 유전성 탄성중합체(DEA; Dielectric elastomer) 및 전압반응성 하이드로젤 중에서 적어도 하나를 포함하는
국소 플라즈몬 공명 현상 기반의 다이나믹 픽셀.
According to claim 1,
The actuator
It includes at least one of a piezo film, a piezo nano-wire, a dielectric elastomer (DEA), and a voltage-reactive hydrogel.
Dynamic pixels based on local plasmon resonance.
제1항에 있어서,
상기 코어 구조체 및 상기 위성 구조체는
나노 파티클(Nano dot), 나노로드(Nano rod) 및 나노와이어(Nano wire) 중에서 적어도 하나를 포함하는
국소 플라즈몬 공명 현상 기반의 다이나믹 픽셀.
According to claim 1,
The core structure and the satellite structure
It includes at least one of nanoparticles (Nano dot), nanorods (Nano rod) and nanowires (Nano wire)
Dynamic pixels based on local plasmon resonance.
제1항에 있어서,
상기 액추에이터를 매립하는 유전체(dielectric)를 더 포함하고,
상기 파라미터는 상기 유전체의 굴절율(refractive index)을 포함하는
국소 플라즈몬 공명 현상 기반의 다이나믹 픽셀.
According to claim 1,
And further comprising a dielectric (dielectric) to fill the actuator,
The parameter includes a refractive index of the dielectric
Dynamic pixels based on local plasmon resonance.
제1항에 있어서,
상기 외부에서 인가되는 전압은 이합체의 커플링 감쇠길이(Exponential coupling decay length of the dimer)에 코어 구조체의 크기가 반영된 값과 압전계수의 비율, 목표 파장과 현재의 산란 파장에 피팅 인수(Fitting factor)가 반영된 값의 비율에 기초하여 산출되는
국소 플라즈몬 공명 현상 기반의 다이나믹 픽셀.
According to claim 1,
The voltage applied from the outside is the ratio of the value of the core structure to the ratio of the core structure to the exponential coupling decay length of the dimer, and the fitting factor to the target wavelength and the current scattering wavelength. Is calculated based on the ratio of reflected values
Dynamic pixels based on local plasmon resonance.
제5항에 있어서,
상기 외부에서 인가되는 전압은 하기의 수학식1에 의하여 결정되는
[수학식1]
Figure pat00025

여기서,
Figure pat00026
는 상기 이합체의 커플링 감쇠 길이, D는 상기 코어 구조체의 크기, Piezocoefficient는 상기 압전계수,
Figure pat00027
는 상기 목표 파장,
Figure pat00028
는 상기 현재의 산란 파장, A는 상기 피팅 인수인
국소 플라즈몬 공명 현상 기반의 다이나믹 픽셀.
The method of claim 5,
The voltage applied from the outside is determined by Equation 1 below.
[Equation 1]
Figure pat00025

here,
Figure pat00026
Is the coupling attenuation length of the dimer, D is the size of the core structure, Piezocoefficient is the piezoelectric coefficient,
Figure pat00027
Is the target wavelength,
Figure pat00028
Is the current scattering wavelength, A is the fitting factor
Dynamic pixels based on local plasmon resonance.
인가되는 전압에 의해 수축 또는 팽창되어 크기가 변화하는 적어도 하나 이상의 액추에이터(Actuator);
상기 적어도 하나 이상의 액추에이터 상에 형성되는 적어도 하나 이상의 싸이올(-SH; thiol)기;
상기 적어도 하나 이상의 싸이올(-SH; thiol)기가 형성된 액추에이터 상에 형성되는 적어도 하나 이상의 코어 구조체(Core structure);
상기 적어도 하나 이상의 싸이올(-SH; thiol)기가 형성된 액추에이터 상에 형성되고, 상기 액추에이터의 크기 변화에 의해 상기 적어도 하나 이상의 코어 구조체와 플라즈몬 커플링(Plasmon coupling)이 되는 적어도 하나 이상의 위성 구조체(Satellite structure);
상기 적어도 하나 이상의 액추에이터의 적어도 하나의 끝단에 연결되는 적어도 하나 이상의 전극(Electrode); 및
상기 전극을 통해 상기 적어도 하나 이상의 액추에이터에 인가되는 전압을 제어하여, 상기 플라즈몬 커플링을 위한 광학 거리(Optical length)를 결정하는 제어부
를 포함하고,
상기 위성 구조체는 상기 코어 구조체와 크기(Size)가 상이하며,
상기 플라즈몬 커플링을 위한 광학 거리는 기설정된 파라미터(Parameter)에 의하여 결정되며, 상기 결정된 광학 거리에 의해 색상이 결정되며,
상기 파라미터는 상기 적어도 하나 이상의 코어 구조체 및 상기 적어도 하나 이상의 위성 구조체 사이의 거리, 상기 적어도 하나 이상의 코어 구조체 또는 상기 적어도 하나 이상의 위성 구조체의 크기(Size), 형상(shape) 및 물질(material) 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는
국소 플라즈몬 공명 현상 기반의 플라즈몬 커플링 장치.
At least one actuator whose size changes due to contraction or expansion by the applied voltage;
At least one thiol (-SH) group formed on the at least one actuator;
At least one core structure (Core structure) formed on the at least one thiol (-SH) group formed actuator;
At least one satellite structure formed on the at least one thiol (-SH) group formed actuator, and at least one core structure and Plasmon coupling with the at least one core structure by changing the size of the actuator (Satellite structure);
At least one electrode (Electrode) connected to at least one end of the at least one actuator; And
Control unit for controlling the voltage applied to the at least one actuator through the electrode to determine the optical length for the plasmon coupling
Including,
The satellite structure is different in size from the core structure,
The optical distance for the plasmon coupling is determined by a predetermined parameter, and the color is determined by the determined optical distance,
The parameter may include at least one of a distance between the at least one core structure and the at least one satellite structure, a size, a shape, and a material of the at least one core structure or the at least one satellite structure. Characterized by including one
Plasmon coupling device based on local plasmon resonance phenomenon.
제7항에 있어서,
상기 플라즈몬 커플링 장치는 등방성(Isotropic) 구조를 갖고,
상기 등방성 구조의 플라즈몬 커플링 장치는 상기 적어도 하나 이상의 액추에이터의 일측 끝단에 상기 코어 구조체가 배치되고, 상기 적어도 하나 이상의 액추에이터의 타측 끝단에 상기 적어도 하나 이상의 전극이 연결되어, 상기 적어도 하나 이상의 액추에이터가 상기 코어 구조체를 공유하는
국소 플라즈몬 공명 현상 기반의 플라즈몬 커플링 장치.
The method of claim 7,
The plasmon coupling device has an isotropic structure,
In the plasmonic coupling device of the isotropic structure, the core structure is disposed at one end of the at least one actuator, the at least one electrode is connected to the other end of the at least one actuator, and the at least one actuator is the Shared core structure
Plasmon coupling device based on local plasmon resonance phenomenon.
제7항에 있어서,
상기 플라즈몬 커플링 장치는 그물(Mesh) 구조를 갖고,
상기 그물 구조의 플라즈몬 커플링 장치는 적어도 하나 이상의 액추에이터가 교차하도록 배치되는
국소 플라즈몬 공명 현상 기반의 플라즈몬 커플링 장치.
The method of claim 7,
The plasmon coupling device has a mesh structure,
The plasmon coupling device of the net structure is arranged such that at least one or more actuators intersect
Plasmon coupling device based on local plasmon resonance phenomenon.
제7항에 있어서,
상기 플라즈몬 커플링 장치는 이방성(Anisotropic) 구조를 갖고,
상기 이방성 구조의 플라즈몬 커플링 장치는 상기 적어도 하나 이상의 액추에이터의 일측 끝단에 상기 코어 구조체가 배치되고, 상기 적어도 하나 이상의 액추에이터의 타측 끝단에 상기 적어도 하나 이상의 위성 구조체가 배치되어, 상기 적어도 하나 이상의 액추에이터가 상기 코어 구조체를 공유하며,
상기 코어 구조체를 공유하는 상기 적어도 하나 이상의 액추에이터에 배치되는 상기 적어도 하나 이상의 위성 구조체는 각각 서로 다른 크기를 갖는
국소 플라즈몬 공명 현상 기반의 플라즈몬 커플링 장치.
The method of claim 7,
The plasmon coupling device has an anisotropic structure,
In the plasmonic coupling device of the anisotropic structure, the core structure is disposed at one end of the at least one actuator, and the at least one satellite structure is disposed at the other end of the at least one actuator, so that the at least one actuator is The core structure is shared,
The at least one satellite structure disposed on the at least one actuator that shares the core structure has different sizes, respectively.
Plasmon coupling device based on local plasmon resonance phenomenon.
제10항에 있어서,
상기 적어도 하나 이상의 액추에이터는
상기 코어 구조체를 공통 전극(Common electrode)으로서 공유하는
국소 플라즈몬 공명 현상 기반의 플라즈몬 커플링 장치.
The method of claim 10,
The at least one actuator
The core structure is shared as a common electrode (Common electrode)
Plasmon coupling device based on local plasmon resonance phenomenon.
제7항에 있어서,
상기 제어부는
상기 적어도 하나의 액추에이터에서 상기 플라즈몬 커플링에 따른 상기 색상의 강도(intensity)비를 계산하고, 상기 계산 결과에 기초하여 상기 적어도 하나 이상의 액추에이터 각각에 인가되는 상기 전압을 제어하는
국소 플라즈몬 공명 현상 기반의 플라즈몬 커플링 장치.
The method of claim 7,
The control unit
Calculating the intensity ratio of the color according to the plasmon coupling in the at least one actuator, and controlling the voltage applied to each of the at least one actuator based on the calculation result
Plasmon coupling device based on local plasmon resonance phenomenon.
외부에서 인가되는 전압에 의해 수축 또는 팽창되어 크기가 변화하는 액추에이터(Actuator)를 형성하는 단계;
상기 액추에이터의 표면에 싸이올(-SH; thiol)기를 형성하는 단계;
상기 싸이올(-SH; thiol)기가 형성된 액추에이터의 표면에 코어 구조체(Core structure)을 형성하는 단계; 및
상기 싸이올(-SH; thiol)기가 형성된 액추에이터의 표면에 위성 구조체(Satellite structure)를 형성하는 단계
를 포함하고,
상기 위성 구조체는 상기 코어 구조체와 크기(Size)가 상이하며,
상기 코어 구조체 및 상기 위성 구조체는 플라즈몬 커플링(Plasmon coupling)에 의해 색상이 결정되며,
상기 플라즈몬 커플링을 위한 광학 거리는 기설정된 파라미터(Parameter)에 의하여 결정되며,
상기 파라미터는 상기 코어 구조체 및 상기 위성 구조체 사이의 거리, 상기 코어 구조체 또는 상기 위성 구조체의 크기(Size), 형상(shape) 및 물질(material) 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는
국소 플라즈몬 공명 현상 기반의 다이나믹 픽셀의 제조방법.
Forming an actuator whose size changes by contracting or expanding by a voltage applied from the outside;
Forming a thiol (-SH) group on the surface of the actuator;
Forming a core structure on a surface of the actuator on which the thiol group is formed; And
Forming a satellite structure on the surface of the actuator on which the thiol group is formed.
Including,
The satellite structure is different in size from the core structure,
The core structure and the satellite structure are color-coded by Plasmon coupling,
The optical distance for the plasmon coupling is determined by a predetermined parameter,
The parameter includes at least one of a distance between the core structure and the satellite structure, a size, a shape, and a material of the core structure or the satellite structure.
Method for manufacturing dynamic pixels based on local plasmon resonance phenomenon.
제13항에 있어서,
상기 코어 구조체는 상기 위성 구조체보다 밀도가 낮은
국소 플라즈몬 공명 현상 기반의 다이나믹 픽셀의 제조방법.
The method of claim 13,
The core structure has a lower density than the satellite structure
Method for manufacturing dynamic pixels based on local plasmon resonance phenomenon.
제13항에 있어서,
상기 코어 구조체 및 상기 위성 구조체는
잉크젯 프린팅(Inkjet printing)법 및 롤투롤(Roll-to-Roll) 나노임프린팅법 중에서 적어도 하나를 이용하여 형성되는
국소 플라즈몬 공명 현상 기반의 다이나믹 픽셀의 제조방법.
The method of claim 13,
The core structure and the satellite structure
It is formed by using at least one of an inkjet printing method and a roll-to-roll nanoimprinting method.
Method for manufacturing dynamic pixels based on local plasmon resonance phenomenon.
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