2차원 콜로이드의 결정성 단층막 기반의 인쇄-소거 가능한 기록 매체
Printable-erasable Media Based upon Two-dimensional Colloidal Crystalline Monolayer
특허 요약
본 개시 내용에서는 2차원의 콜로이드 결정성 패턴 또는 이의 단층막(monolayer)이 형성 또는 코팅된 기판에서 결정성 단층막의 구조가 변화함에 따라 기판의 광학적 특성이 변하는 원리를 이용하여 구조 변화를 유도하는 수계 매질을 접촉시켜 글자 등의 인쇄 영역을 형성할 수 있고, 또한 인쇄 전 결정성 패턴으로 가역적인 변화를 유도하는 수계 매질을 인쇄 영역과 접촉시킴으로써 소거할 수 있는 인쇄-소거 가능한 기록 매체 및 이를 포함하는 가역적 인쇄-소거 시스템이 기재된다.
청구항
번호청구항
1

기판; 및상기 기판의 표면 상에 형성된 외부자극 응답성 하이드로겔-기반 콜로이드의 결정성 단층막;을 포함하며, 상기 결정성 단층막은 이와 접촉하는 인쇄용 잉크 또는 소거제로서 (i) 수계 매질의 온도 및 (ii) 수계 매질 내 염의 농도 중 적어도 하나의 조절에 따라 서로 구별 가능한 광 특성을 나타내는 결정성 패턴들 간 가역적 전환이 이루어짐으로써 인쇄 영역 또는 소거 영역을 표현하고, 또한상기 인쇄 영역이 소정 패턴으로 형성됨에 따라 상기 결정성 단층막에는 서로 구별 가능한 광 특성을 나타내는 결정성 패턴들이 함께 나타나는 인쇄-소거 가능한 기록 매체.

2

제1항에 있어서, 상기 서로 구별 가능한 광 특성을 나타내는 결정성 패턴은 조밀(close-packed) 콜로이드 결정성 패턴 및 비-조밀(Non-close-packed) 콜로이드 결정성 패턴인 것을 특징으로 하는 인쇄-소거 가능한 기록 매체.

3

제1항에 있어서, 상기 하이드로겔은 폴리(N-이소프로필 아크릴아미드)[poly(N-isopropylacrylamide), pNIPAM], 폴리(N-이소프로필 아크릴아미드-co-알릴아민)[poly(N-isopropyl acrylamide-co-allylamine), poly(NIPAM-co-AA)], 폴리(N-이소프로필 아크릴아미드-co-2-(디메틸아미노)에틸 메타아크릴레이트)[poly(Nisopropylacrylamide-co-2-(dimethylamino)ethyl methacrylate), poly(NIPAM-co-DMAEMA)], 폴리(N-이소프로필 아크릴아미드-co-2-(디메틸아미노)에틸 아크릴레이트)[poly(N-isopropyl acrylamide-co-2-(dimethylamino)ethyl acrylate), poly(NIPAM-co-DMAEA)], 폴리(N-이소프로필 아크릴아미드-co-아크릴산)[poly(N-isopropyl acrylamide-co-acrylic acid), poly(NIPAM-co-AAc)], 폴리(N-이소프로필 아크릴아미드-co-메타아크릴산)[poly(N-isopropyl acrylamide-co-methacrylic acid), poly(NIPAM-co-MAAc)], 폴리(N,N-디에틸아크릴아미드)[poly(N,N-diethylacrylamide)], 폴리(N-비닐카프롤락탐)[poly(N-vinlycaprolactam)], 폴리(에틸렌 글리콜)[poly(ethylene glycol)], 폴리(에틸렌 글리콜-b-프로필렌 글리콜-b-에틸렌 글리콜)[poly(ethylene glycol-b-propylene glycol-b-ethylene glycol)]로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 인쇄-소거 가능한 기록 매체.

4

제1항에 있어서, 상기 외부자극 응답성 하이드로겔-기반 콜로이드의 입자 사이즈는 10 nm에서 3 ㎛까지의 범위인 것을 특징으로 하는 인쇄-소거 가능한 기록 매체.

5

제1항에 있어서, 상기 결정성 패턴은 육방 격자 형태인 것을 특징으로 하는 인쇄-소거 가능한 기록 매체.

6

제2항에 있어서, 상기 조밀 콜로이드 결정성 패턴은 소거 영역을 형성하는 한편, 상기 비-조밀 콜로이드 결정성 패턴은 인쇄 영역을 형성하는 것을 특징으로 하는 인쇄-소거 가능한 기록 매체.

7

제2항에 있어서, 상기 외부자극 응답성 하이드로겔은 LCST(lower critical solution temperature)를 갖고, 상기 접촉하는 수계 매질의 온도를 LCST 또는 그 이상으로 조절함으로써 조밀 콜로이드 결정성 패턴을 비-조밀 콜로이드 결정성 패턴으로 전환하는 한편, 상기 접촉하는 수계 매질의 온도를 LCST 미만으로 조절함으로써 비-조밀 콜로이드 결정성 패턴을 조밀 콜로이드 결정성 패턴으로 전환하는 것을 특징으로 하는 인쇄-소거 가능한 기록 매체.

8

제1항에 있어서, 상기 구별 가능한 광 특성은 하이드로겔-기반 콜로이드 입자의 직경 및 높이 중 적어도 하나의 변화에 의하여 달성되는 것을 특징으로 하는 인쇄-소거 가능한 기록 매체.

9

제1항에 있어서, 상기 기판의 재질은 실리콘 웨이퍼, 규소/규소산화물 재질의 유리, 석영 커버글라스, ITO, ZnO, TiO2, 폴리디메틸실록산, 폴리우레탄, 폴리이미드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리스티렌, 및 폴리에틸렌테레프탈레이트으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 인쇄-소거 가능한 기록 매체.

10

제2항에 있어서, 상기 조밀 콜로이드 결정성 패턴 중 콜로이드 입자들 간 거리 또는 간격은 10 nm 미만이고, 또한 직경(d) : 높이(h)의 비는 1:1 내지 40:1의 범위이고, 그리고상기 비-조밀 콜로이드 결정성 패턴 중 콜로이드 입자들 간 거리 또는 간격은 적어도 10 nm이고, 또한 직경(d) : 높이(h)의 비는 1:1 내지 10:1의 범위인 것을 특징으로 하는 인쇄-소거 가능한 기록 매체.

11

제2항에 있어서, 상기 조밀 콜로이드 결정성 패턴과 비-조밀 콜로이드 결정성 패턴 사이의 가역적 전환 과정 중 결정성 패턴의 격자 상수는 최대 500 nm 범위 내에서 유지되는 것을 특징으로 하는 인쇄-소거 가능한 기록 매체.

12

(A) 기판, 및 상기 기판의 표면 상에 형성된 외부자극 응답성 하이드로겔-기반 콜로이드의 결정성 단층막을 포함하는 인쇄-소거 가능한 기록 매체, 여기서 상기 결정성 단층막은 이와 접촉하는 인쇄용 잉크 또는 소거제로서 (i) 수계 매질의 온도 및 (ii) 수계 매질 내 염의 농도 중 적어도 하나의 조절에 따라 서로 구별 가능한 광 특성을 나타내는 결정성 패턴들 간 가역적 전환이 이루어짐으로써 인쇄 영역 또는 소거 영역을 표현함;(B) 인쇄 잉크로서 제1 수계 매질의 공급부; (C) 소거제로서 제2 수계 매질의 공급부; 및(D) 상기 제1 수계 매질의 공급부로부터 공급되는 제1 수계 매질을 상기 인쇄 영역에 대응되는 소정 패턴으로 상기 기록 매체와 접촉시키기 위한 스탬핑 장치;를 포함하며,여기서, 상기 제1 수계 매질 및 제2 수계 매질 각각은 상기 기록 매체와 접촉 시 서로 구별 가능한 광 특성을 나타내는 결정성 패턴들 중 하나를 표현하도록 조절되는 온도 및 염 농도 중 적어도 하나를 갖는 가역적 인쇄-소거 시스템.

13

제12항에 있어서, 상기 가역적 인쇄-소거 시스템은 상기 인쇄 영역을 소거 영역으로 전환시키기 위하여 제2 수계 매질의 공급부로부터 공급되는 제2 수계 매질을 적어도 상기 인쇄 영역과 접촉시키는 소거 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가역적 인쇄-소거 시스템.

14

제12항에 있어서, 상기 제1 수계 매질은 비-조밀 콜로이드 결정성 패턴을 형성하는 온도 및 염 농도 중 적어도 하나를 갖는 한편, 상기 제2 수계 매질은 조밀 콜로이드 결정성 패턴을 형성하는 온도 및 염 농도 중 적어도 하나를 갖는 것을 특징으로 하는 가역적 인쇄-소거 시스템.

15

제14항에 있어서, 상기 제1 수계 매질은 염을 함유하는 수계 매질로서, 이의 농도는 0.001 내지 1 M 범위 내에서 조절되는 한편, 상기 제2 수계 매질은 탈이온수인 것을 특징으로 하는 가역적 인쇄-소거 시스템.

16

제12항에 있어서, 상기 염은 Na3citrate, Na2CO3, Na2SO4, Na2S2O3, NaH2PO4, NaF, NaCl, NaBr, NaNO3, NaI, NaClO4 및 NaSCN으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 가역적 인쇄-소거 시스템.

17

제12항에 있어서, 상기 제1 수계 매질 및 상기 제2 수계 매질 각각의 온도는 0 내지 100 ℃ 범위 내에서 원하는 결정성 패턴에 따라 조절되는 것을 특징으로 하는 가역적 인쇄-소거 시스템.

18

a) 기판, 및 상기 기판의 표면 상에 형성된 외부자극 응답성 하이드로겔-기반 콜로이드의 결정성 단층막을 포함하는 인쇄-소거 가능한 기록 매체를 제공하는 단계, 여기서 상기 결정성 단층막은 조밀 콜로이드 결정성 패턴을 가짐; b) 인쇄용 수계 매질을 상기 결정성 단층막과 소정 패턴으로 접촉시키되, 인쇄용 수계 매질의 온도 및 인쇄용 수계 매질 내 염 농도 중 적어도 하나의 조절에 의하여 조밀 콜로이드 결정성 패턴을 비-조밀 콜로이드 결정성 패턴으로 전환시킴으로써 인쇄 영역을 형성하는 단계; 및c) 소거용 수계 매질을 상기 결정성 단층막 내 인쇄 영역의 적어도 일부와 접촉시킴에 따라 상기 비-조밀 콜로이드 결정성 패턴을 조밀 콜로이드 결정성 패턴으로 전환시킴으로써 소거 영역을 형성하는 단계;를 포함하며,상기 단계 b) 및 c)는 가역적으로 반복 수행되는 인쇄 및 소거 방법.

19

제18항에 있어서, 상기 결정성 단층막은 2차원 결정성 단층막인 것을 특징으로 하는 인쇄 및 소거 방법.