바람으로 구동되는 압광 디스플레이

Abstract

발광재료의 여기원으로 자외선, 전계, 화학반응, X선, 전자선 등이 일반적으로 알려져 있으나 압광(Mechanoluminescence, ML) 현상은 외부로 부터 재료에 힘을 가함으로써 빛이 발생하는 현상이다. 이러한 현상은 약 400년 전 Francis Bacon 에 의해 이미 보고되었으며 그 이후로도 학문적으로 많은 보고가 있었으나 현재까지는 발광기구 해석 및 재료연구에 국한되어 있다. 또한 ML의 발광원리는 아직 명확히 규명되지 않은 상태로서 기계적인 힘을 가함에 의해 재료에 수반되는 변형을 기준으로만 어느 정도 분류되어 있는 상황이다. 우선 크게 재료가 변형되면서 빛을 발생시키는 deformation luminescnece와 재료간의 마찰에 의해서 빛을 발생시키는 triboluminescence으로 나타낼 수 있으며(1) 후자의 경우 진공상태에서 스카치 테잎 박리로 인해 X-ray가 발생할 수 있다라는 결과가 보고되면서 학문적으로 큰 파장을 일으켰 다(2). 이에 반해 전자의 경우 재료가 파괴되면서 빛을 발생시키는 Fractoluminescence 및 탄성변형과 소성변형이 발생할 때 빛을 발생시키는 Elastico-ML과 Platico-ML로 각각 나뉘어질 수 있으며 특히 Elastico-ML의 경우 발광재료의 파괴없이도 탄성변형 내에서 발광이 될 수 있다는 점에서 높은 산업적 적용가능성을 지니고 있다(3). 이러한 연구배경을 지닌 상황에서 이 글에서는 Elastico-ML재료인 황화아연(Zinc sulphide, ZnS) 과 유연한 실리콘 고무(Polydimethylsiloxane, PDMS)의 혼합물을 기본으로 한 고휘도/장수명의 특성을 지닌 ML구조를 제작하고 최종적으로 자연상에 존재하는 바람이라는 무한 에너지를 활용하여 전력 없이도 발광하는 디스플레이로의 ML 적용을 소개하고자 한다.