KR20150141443A - 기계적 발광 디스플레이 장치 - Google Patents

Abstract

바람, 진동과 같은 기계적인 방식으로 발광하는 디스플레이 장치가 개시된다. 본 발명의 일 면에 따른 기계적 발광 디스플레이 장치는 일정한 형상을 갖는 기판과, 상기 기판 상에 일정한 패턴으로 형성되는 돌기를 포함하되, 상기 돌기는 가해지는 기계적인 에너지에 의해 발광하는 응력발광 재료와, 상기 응력발광 재료에 외부에서 가해지는 기계적인 에너지를 전달하는 응력전달 재료의 혼합물로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

기계적 발광 디스플레이 장치{Mechanoluminescent Display Apparatus}

본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 바람, 진동과 같은 기계적인 방식으로 발광하는 디스플레이 장치에 관한 것이다.

기계적인 방식으로 발광하는 현상, 즉 재료에 힘을 가함으로써 발생하는 빛은 Mechanoluminescence (기계적 발광; triboluminescence, fractoluminescence, deformation-luminescence 등을 포함하는 상위 개념) 라는 이름으로 오랫동안 알려져 왔으나, 현재까지도 발광의 원리가 확실하지 않을 뿐만 아니라 학문적인 흥미로서만 다루어지고 있는 실정이다.

예를 들어, 진공상태에서의 스카치 테이프 박리현상에 의한 X-ray 방출 (Camara et al. Nature 2008) 및 초음파에 의한 자외선 방출 (Eddingsaas et al. Nature 2006)등이 학문적으로는 큰 반향을 일으켰으나 마찰이나 파괴에 의해 빛이 발생한다는 근본적인 문제점으로 인해 산업적 응용 가능성은 매우 낮다고 할 수 있다.

이러한 산업 응용에 관한 문제점을 해결하기 위해 일본 산업종합기술연구소(AIST)의 Xu 그룹은 마찰이나 파괴라는 현상으로 인해 발생하는 triboluminescence 및 fractoluminescence 대신에 일부 재료에서의 탄성(elastic) 또는 소성(plastic) 변형으로 빛이 발생하는 deformation luminescence라는 비파괴(non-destructive) 기계적 발광 현상을 일부 응력 센서 등에 응용하고자 하였다.

하지만 발광의 모체가 되는 발광재료에 기계적 힘을 전달해 주는 응력전달재료에 있어서 일반적인 UV 경화 폴리머를 사용함으로써 반복적인 응력을 적용시키기가 어려웠으며 결과적으로 수명에 있어서 매우 제한적인 특성을 나타내었다. 또한 현재까지의 기계적 발광에 관한 연구는 대부분 발광재료 자체에 국한되어 왔으며 응력을 전달해 주는 응력전달재료에 관해서는 연구가 전무하다고 할 수 있다.

또한, 기계적 발광 현상을 실제 다양한 산업에 응용하기 위해서는 밝기, 수명 및 색 조절이 매우 중요한 요소인데 현재까지는 재료 자체가 가지는 한계로 인해 많은 연구가 진행되지 못하였다. 특히, 재료에서 발현되는 광의 밝기 및 수명(또는 재현성)의 한계로 인해 색 조절에 대한 기술 개발은 전무하다고 할 수 있다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 적어도 2개 이상의 응력발광 재료를 응력전달 재료와 균일하게 혼합하여 2종류 이상의 색을 독립적으로 조절할 수 있는 기계적 발광 디스플레이 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 기계적 발광 디스플레이 장치는 일정한 형상을 갖는 기판과, 상기 기판 상에 일정한 패턴으로 형성되는 돌기를 포함하되, 상기 돌기는 가해지는 기계적인 에너지에 의해 발광하는 응력발광 재료와, 상기 응력발광 재료에 외부에서 가해지는 기계적인 에너지를 전달하는 응력전달 재료의 혼합물로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 일정한 패턴으로 형성되는 돌기에서 제1 영역 속하는 돌기는 제1 응력발광 재료를 포함하고, 제2 영역에 속하는 돌기는 상기 제1 응력발광 재료와 상이한 제2 응력발광 재료를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 응력발광 재료와 상기 제2 응력발광 재료는 외부에서 가해지는 기계적 에너지에 의해 상이한 발광 스펙트럼을 가지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 및 제2 응력발광 재료에 가해지는 기계적인 에너지의 전달 주기가 변경됨에 따라 상기 제1 및 제2 응력발광 재료 각각의 광 스펙트럼, 밝기 및 색좌표 중 적어도 하나의 특성은 변경되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2 응력발광 재료는 기계적 에너지가 가해짐에 따라 백색광을 발현하는 것이되, 상기 제2 응력발광 재료는 적색 및 청색 형광체가 9:1, 8:2, 7:3, 6:4 및 5:5의 혼합비 중 어느 하나의 비율로 혼합된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 응력전달 재료는 가시광 영역에서 투과도가 80% 이상인 탄성 유기재료인 것이되, 상기 탄성 유기재료는 폴리다이메틸실록세인(polydimethylsiloxane, 이하PDMS)와, 실리콘 고무와, UV 경화 에폭시 중 적어도 하나로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이상 상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면 기존 학문적 연구에 국한되어 있던 기계적 발광 현상을 산업으로 응용분야를 확대시킬 수 있다. 우선, 색 조절을 통한 조명 및 디스플레이로의 응용이 가능하며 이 외에도 인공피부 등과 같은 바이오, 이미징에도 적용될 수 있다. 특히 바람 및 진동 등과 같은 자연현상으로 인한 기계적 에너지를 빛 에너지로 변환시키기 때문에 새로운 전력 등이 필요하지 않으며, 이는 최근의 환경위기 및 고유가에 의한 자원위기와 맞물린 친환경 기술로서 그 파급효과는 매우 크다고 할 수 있다.

도 1은 다양한 인장-복원 속도에서 본 발명에 따른 응력발광 소자의 광 특성을 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 응력발광 소자의 광 특성을 실험하기 위한 인장-복원(stretching-releasing) 테스트를 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 응력발광 소자의 바람에 의한 광 특성 테스트를 설명하기 위한 도면.
도 4는 다양한 풍속에서 본 발명에 따른 응력발광 소자의 광 특성을 도시한 도면.
도 5는 청색 및 적색 형광체를 혼합한 응력발광 소자의 바람에 의한 광 특성을 설명하기 위한 도면.
도 6은 청색 및 적색 형광체를 혼합한 응력발광 소자의 바람에 의한 광 스펙트럼 특성을 설명하기 위한 도면.
도 7은 본 발명에 따른 응력발광 소자를 이용한 기계적 발광 디스플레이 장치의 일 예를 설명하기 위한 도면.
도 8은 본 발명에 따른 응력발광 소자를 이용한 기계적 발광 디스플레이 장치의 다른 예를 설명하기 위한 도면.
도 9는 도 7 및 도 8에 도시된 기계적 발광 디스플레이 장치의 광학 특성을 설명하기 위한 도면.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 다양한 인장-복원 속도에서 본 발명에 따른 응력발광 소자의 광 특성을 도시한 도면이다.

도 1a는 인장-복원률이 100cpm(cycle per minute)에서 500cpm로 증가될 때, 청색 광을 발현하는 응력발광 소자(응력발광 재료+응력전달 재료, B+PDMS)의 광 스펙트럼 특성을 도시하고, 도 1b는 인장-복원률이 100cpm에서 500cpm으로 증가될 때, 녹색 광을 발현하는 응력발광 소자(G+PDMS)의 광 스펙트럼 특성을 도시하고, 도 1c는 인장-복원률이 100cpm에서 500cpm으로 증가될 때, 적색 광을 발현하는 응력발광 소자(O+PDMS)의 광 스펙트럼 특성을 도시한다.

도 1a 내지 도 1c에 도시된 바와 같이, 청색, 녹색, 적색 광을 발현하는 응력발광 소자는 인장-복원률이 증가할수록 광 강도(intensity)가 증가하는 특성을 가진다. 또한, 도 1d를 참조하면, 청색, 녹색, 적색 광을 발현하는 응력발광 소자는 인장-복원률이 증가할수록 광 밝기(brightness)가 증가하는 특성을 가지는 것을 알 수 있다.

여기서 주목할 점은, 청색 광을 발현하는 응력발광 재료를 폴리다이메틸실록세인(polydimethylsiloxane, 이하PDMS)와 같은 응력전달 재료와 혼합하였을 경우, 녹색에 가까운 색을 발현한다는 점이다. 이는 도 2에 도시된 인장 복원 테스트기로는 상기 응력전달 재료에 혼합되어 있는 청색의 응력발광 재료를 여기 시키기는 것이 쉽지 않음을 나타낸다.

한편, 동일한 응력발광 재료라도, 이에 가해지는 응력의 발생 주기를 변경한다면 상이한 파장의 광을 발현할 수 있다.

예컨대, 본 발명의 실시예에서는 청색 및 녹색 광을 발현하는 응력발광 재료로서 구리 도핑된 황화아연(copper-doped zinc sulfide(이하, Zns:Cu))을 사용하고, 적색 광을 발현하는 응력발광 재료로서 구리, 망간 도핑된 황화아연(이하, ZnS:Cu,Mn)을 사용한다. 즉, 상기 청색 및 녹색 광을 발현하는 응력발광 재료로서 ZnS:Cu 을 동일하게 사용하지만, 상기 ZnS:Cu 에 가해지는 응력의 발생 주기가 변경됨에 따라, 청색 광이 발현될 수도 녹색 광이 발현될 수도 있다. 이는 ZnS:Cu 에서Cu의 도핑위치가 다양한 에너지 준위에 위치하기 때문이다. 즉, 응력 변화율이 커질수록 높은 에너지의 파장대의 빛이 방출된다.

다른 실시예로서, 상기 응력발광 재료로는 ZnS:Mn, ZnS:Cu,Mn, ZnS:Cu,Pb, ZnS:Cu,Pb,Mn, MgF2:Mn, La2O2S:Eu, Y2O2S:Cu, EuD4TEA, EuD4TEA+1.25 mL DMMP, ZnS:Cu,Cl, ZnS:Cu,Mn,Cl, SrAl2O4:Eu, SrAl2O4:Ce, SrAl2O4:Ce,Ho, SrMgAl6O11:Eu, SrCaMgSi2O7:Eu, SrBaMgSi2O7:Eu, Sr2MgSi2O7:Eu, Ca2MgSi2O7:Eu,Dy, CaYAl3O7:Eu(Ba,Ca), TiO3:Pr3+, ZnGa2O4:Mn, MgGa2O4:Mn, Ca2Al2SiO7:Ce, ZrO2:Ti, ZnS:Mn,Te 등이 사용될 수 있으며, 본 발명에서 사용될 수 있는 응력발광 재료는 명세서에 기재된 재료에 한정되지 않으며 미소변형에 수반하여 발광하는 모든 종류의 재료가 사용될 수 있음은 자명하다.

또한, 유기재료(응력전달 재료)로는 PDMS를 포함하여 광학적으로 투명(가시광 영역에서 투과도 80%이상)하며 내구성이 강한 실리콘 고무나 UV curable epoxy 등도 폭넓게 사용될 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따라 응력발광 소자를 제작하기 위해서는 향상된 기계적 발광 강도 및 수명의 재료 특성이 보장되어야 한다. 이를 위해, 본 발명의 실시예에서는 응력전달 재료로서 탄성력이 매우 강하고 내구성이 좋은 투명 PDMS를 사용할 수 있다.

상기 PDMS는 응력전달 재료로서 아래와 같은 3가지의 장점이 있다.

1. PDMS는 계면에너지(interfacial free energy)가 낮기에 응력발광 재료와 혼합되는 경우 상기 응력발광 재료와 접착하지 않는다. 응력발광 재료와 응력전달 재료가 강한 접착을 이루고 있을 경우 여러 변형 상태에서 접착면이 미끄러짐에 따라 계면상태가 파괴되는 현상이 발생할 수 있는데 PDMS의 경우 응력발광 재료의 표면에 악영향을 미치지 않고 안정적으로 반복적인 응력을 전달할 수 있다.

2. PDMS는 광학적으로 투명하기 때문에 기계적 발광한 빛이 외부로 광손실 없이 그대로 전달될 수 있다.

3. PDMS는 내구성이 강하기에 장시간 반복적인 응력을 가해도 파괴가 일어나지 않는다.

도 1e 및 도 1f는 청색, 녹색, 적색 광을 발현하는 응력발광 소자를 전계 발광(electroluminescence)한 경우의 광 스펙트럼(EL) 및 색좌표와, 기계적 발광한 경우의 광 스펙트럼(ML) 및 색좌표를 비교하여 도시한다. 도 1e 및 도 1f를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 응력발광 소자는 전계 발광한 경우와 기계적 발광한 경우의 광 특성이 거의 동일하거나 유사함을 알 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 응력발광 소자의 광 특성을 실험하기 위한 인장-복원(stretching-releasing) 테스트를 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참조하면, 먼저 PDMS 용액에 청색, 녹색, 적색 광을 발현하는 응력발광 재료를 넣고(a), PDMS 입자와 각 응력발광 재료가 골고루 분포할 수 있도록 잘 섞어준다(b). 이때, 교반기가 사용될 수 있으며, 각 응력발광 재료와 PDMS 혼합물의 중량비는 7:3이 되는 것이 바람직하다.

이후, 상기 응력발광 재료와 PDMS 혼합물을 주형에 부어 70℃의 온도 환경에서 30분 동안 놔두어 열경화 과정을 진행한다(c,d,e).

다음으로, 열경화된 상기 응력발광 재료와 PDMS 혼합물을 주형에서 분리하여 인장-복원 테스트를 위한 응력발광 소자 시료를 생성한다(f).

본 응력전달 소자에서 방출되는 기계적 발광의 광학적 특성을 관찰하기 위하여 인장-복원(stretching-releasing) 시스템을 사용하였으며, 이에 의한 인장-복원 테스트의 일 예가 도 2g 내지 도 2i에 도시된다.

전술한 과정을 통해 생성된 응력전달 소자 시료는 인장-복원 테스트기에 고정되고(g), 일정 속도로 인장-복원이 반복된다(h,i).

도 3은 본 발명에 따른 응력발광 소자의 바람에 의한 광 특성 테스트를 설명하기 위한 도면이다.

도 3을 참조하면, 먼저 용액 상태의 응력발광 소자를 유리 플레이트 상에 부어 일정한 두께를 가지도록 열경화 과정을 진행한다(a). 이후, 열경화된 응력발광 소자의 일부를 일정 간격으로 얇게 자른 후(b,c), 이를 가스 튜브에 감싸고(d), 가스 튜브에서 방출되는 가스에 의해 발광하는 응력발광 소자의 광 특성을 관측한다(e).

도 4는 다양한 풍속에서 본 발명에 따른 응력발광 소자의 광 특성을 도시한 도면이다.

도 4b는 가스 유속(Gas Flow Rate)이 30lpm(liter per minute)에서 80lpm로 증가될 때, 청색 광을 발현하는 응력발광 소자(응력발광 재료+응력전달 재료, B+PDMS)의 광 스펙트럼 특성을 도시하고, 도 4c는 가스 유속이 30lpm 에서 80lpm으로 증가될 때, 녹색 광을 발현하는 응력발광 소자(G+PDMS)의 광 스펙트럼 특성을 도시하고, 도 4d는 가스 유속이 30lpm 에서 80lpm으로 증가될 때, 적색 광을 발현하는 응력발광 소자(O+PDMS)의 광 스펙트럼 특성을 도시한다.

도 4b 내지 도 4d에 도시된 바와 같이, 청색, 녹색, 적색 광을 발현하는 응력발광 소자는 가스 유속이 증가함에도 불구하고 일정한 광 강도(intensity)를 유지하는 특성을 가진다. 또한, 도 4e를 참조하면, 청색, 녹색, 적색 광을 발현하는 응력발광 소자는 가스 유속이 증가할수록 광 밝기(brightness)가 증가하는 특성을 가지는 것을 알 수 있다. 도 4f는 가스 유속이 증가함에 따라 청색, 녹색, 적색 광을 발현하는 응력발광 소자의 색좌표 변화를 도시하고, 도 4g 내지 도 4i에는 청색, 녹색, 적색 광이 바람에 의해 발현된 영상이 도시된다.

도 4f를 참조하면, 도 1에서 설명한 인장-복원 테스트에서 청색 응력발광 소자가 녹색에 가까운 색을 발현하는 것과는 달리, 바람에 의한 경우, 비약적으로 청색에 가까운 색을 발현하는 것을 알 수 있다. 따라서, 적색 응력발광 재료와 청색 응력발광 재료를 적절하게 혼합한다면, 바람, 진동과 같은 기계적 에너지에 의해 백색 광을 발현하는 것도 가능하다는 것을 유추할 수 있다. 이를 도 5 및 도 6을 참조하여 아래에 설명하기로 한다.

도 5는 청색 및 적색 형광체를 혼합한 응력발광 소자의 바람에 의한 광 특성을 설명하기 위한 도면이다.

도 5a 및 도5b는 적색 및 청색 형광체가 9:1, 8:2, 7:3, 6:4 및 5:5의 혼합비로 혼합된 응력발광 소자의 색좌표 변화를 도시한다. 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 적색 및 청색 형광체의 혼합으로 다양한 색 온도의 백색 광이 구현되는 것을 알 수 있으며, 특정 혼합 비에서는 warm/neutral/cool 백색 광이 구현되는 사실이 확인되었다.

도 5c는 적색 및 청색 형광체가 9:1로 혼합된 응력발광 소자에 30lpm 유속으로 가스를 가했을 때, 적색 및 청색 형광체가 8:2로 혼합된 응력발광 소자에 40lpm 유속으로 가스를 가했을 때, 적색 및 청색 형광체가 7:3로 혼합된 응력발광 소자에 60lpm 유속으로 가스를 가했을 때의 광 스펙트럼 특성을 도시한다.

도 5d는 적색 및 청색 형광체가 9:1, 8:2, 7:3, 6:4 및 5:5의 혼합비로 혼합된 응력발광 소자의 가스 유속에 따른 광 밝기 변화를 도시하고, 도 5e는 적색 및 청색 형광체가 7:3의 혼합비로 혼합된 응력발광 소자가 cool 백색 광을 발현하는 영상을 예시적으로 도시한다.

도 6은 청색 및 적색 형광체를 혼합한 응력발광 소자의 바람에 의한 광 스펙트럼 특성을 설명하기 위한 도면이다.

도 6a,c,e,g,i는 적색 및 청색 형광체가 9:1, 8:2, 7:3, 6:4 및 5:5의 혼합비로 혼합된 응력발광 소자의 가스 유속에 따른 광 스펙트럼 특성을 도시하고, 도 6b,d,f,h,j는 정규화된 광 스펙트럼 특성을 도시한다. 도 6을 참조하면, 적색 및 청색 형광체가 9:1, 8:2, 7:3, 6:4 및 5:5의 혼합비로 혼합된 응력발광 소자의 경우, 가스 유속에 따라 백색 광(586nm)을 발현하는 사실을 확인할 수 있다.

이하에서는, 전술한 응력발광 소자를 이용하여 제작한 기계적 발광 디스플레이 장치를 도 7 내지 도 9를 참조하여 설명한다. 도 7은 본 발명에 따른 응력발광 소자를 이용한 기계적 발광 디스플레이 장치의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.

한편, 본 명세서에 기재된 디스플레이 장치는 TV, 휴대 단말 등과 같은 전자기기에서 전기적 신호를 영상으로 변환하는 장치뿐만 아니라, 도로 상에 설치되어 있는 교통 표지만, 광고 표지판 등과 같이 시각적인 정보를 전달할 수 있는 모든 종류의 매체를 포함하는 개념으로 해석되어야 한다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기계적 발광 디스플레이 장치는 특정 부분만 응력발광 소자 성분의 돌기로 구성되고, 그 이외 부분은 응력전달 재료로 구성된다.

도 7에는 “ML” 로고만이 발광할 수 있도록 “ML”에 해당하는 부분만 응력발광 소자로 구성되는 기계적 발광 디스플레이 장치가 도시된다. 여기서, 응력발광 소자는 일정한 형상을 갖는 기판 상에서 일정한 패턴을 갖는 돌기로 형성된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 기계적 발광 디스플레이 장치를 제작하는 과정을 살펴보면, 먼저 SAM 처리(SAM treatment)된 알루미늄 성분의 주형이 준비된다(a). 여기서, 상기 주형에는 "ML" 패턴의 홀이 일정 간격으로 형성되어 있다.

다음으로 녹색 광을 발현하는 응력발광 소자(G+PDMS) 페이스트를 패턴의 홀에 주입하고, 상기 주형의 전 영역에 응력전달 재료(PDMS) 페이스트를 도포한다(c).

이후, 도포된 응력발광 소자 페이스트와 응력전달 재료 페이스트를 70℃의 온도 환경에서 30분 동안 놔두어 열경화 과정을 진행하고, 열경화가 완료된 페이스트를 상기 주물에서 분리한다(d,e). 그 결과, 응력전달 재료(PDMS)로 형성된 플레이트 상에 일정한 패턴(ML)으로 형성되는 돌기(녹색 광을 발현하는 응력발광 소자 성분을 가짐)를 포함하는 기계적 발광 디스플레이 장치가 제작된다.

도 8은 본 발명에 따른 응력발광 소자를 이용한 기계적 발광 디스플레이 장치의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 기계적 발광 디스플레이 장치는 일정 형상을 갖는 기판 상의 전 영역이 응력발광 소자 성분의 돌기로 구성된다. 예컨대, 본 발명의 다른 실시예에 따른 기계적 발광 디스플레이 장치는 플레이트와 상기 기판 상의 전 영역에서 일정한 패턴으로 형성되는 돌기로 구성되는데, 상기 일정한 패턴으로 형성되는 돌기에서 제1 영역 속하는 돌기는 제1 응력발광 재료를 포함하고, 제2 영역에 속하는 돌기는 상기 제1 응력발광 재료와 상이한 제2 응력발광 재료를 포함할 수 있다.

도 8에는 “ML” 로고는 녹색 광을 발현하는 응력발광 소자 성분을 갖는 돌기로 형성되고, 그 이외의 부분에는 백색 광을 발현하는 응력발광 소자 성분을 갖는 돌기가 형성된 기계적 발광 디스플레이 장치가 도시된다. 아래에서 이를 제작하는 과정을 구체적으로 살펴본다.

먼저 SAM 처리(SAM treatment)된 알루미늄 성분의 주형이 준비된다(a). 여기서, 상기 주형에는 전 영역에서 홀이 일정 간격으로 형성되어 있다.

다음으로 녹색 광을 발현하는 응력발광 소자(G+PDMS) 페이스트를 "ML" 패턴의 홀에 주입하고, 나머지 홀에는 백색 광을 발현하는 응력발광 소자(O+B+PDMS) 페이스트를 주입한 후, 주형의 전 영역에 백색 광을 발현하는 응력발광 소자(O+B+PDMS) 페이스트를 도포한다(c).

이후, 도포된 응력발광 소자 페이스트를 70℃의 온도 환경에서 30분 동안 놔두어 열경화 과정을 진행하고, 열경화가 완료된 페이스트를 상기 주물에서 분리한다(d,e). 그 결과, 백색 광을 발현하는 응력발광 소자(O+B+PDMS)로 형성된 플레이트 상의 전 영역에서 일정한 간격으로 형성되는 돌기(ML 로고에 해당하는 돌기는 녹색 광을 발현하는 응력발광 소자 성분을 가지고, 그 이외의 돌기는 백색 광을 발현하는 응력발광 소자 성분을 가짐)를 포함하는 기계적 발광 디스플레이 장치가 제작된다.

도 9는 도 7 및 도 8에 도시된 기계적 발광 디스플레이 장치의 광학 특성을 설명하기 위한 도면이다.

도 9a는 도 7 및 도 8에 도시된 기계적 발광 디스플레이 장치의 형상을 모사한 그림이 도시하고, 도 9b의 좌측에는 도 7에서 설명한 제작방법에 의해 실제 제작된 기계적 발광 디스플레이 장치가, 도 9b의 우측에는 도 8에서 설명한 제작방법에 의해 실제 제작된 기계적 발광 디스플레이 장치가 도시된다.

도 9c 및 도 9d는 본 발명의 실시예에 따라 형성된 돌기 형상을 확대하여 보여준다. 한편, 도 9에는 직경 1mm, 길이 3mm의 원기둥 형태가 돌기로 형성된 예가 도시되었으나, 본 발명의 실시 형태는 이에 국한되지는 않는다.

도 9e 및 도 9f는 본 발명의 실시예에 따른 기계적 발광 디스플레이 장치의 발광이미지를 각각 도시하고, 도 9g는 도 9e의 A 영역에 속하는 돌기에서 발현되는 광의 스펙트럼 특성을, 도 9f의 B 영역에 속하는 돌기에서 발현되는 광의 스펙트럼 특성을 각각 도시한다.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (6)

1. 일정한 형상을 갖는 기판과, 상기 기판 상에 일정한 패턴으로 형성되는 돌기를 포함하되,
   상기 돌기는 가해지는 기계적인 에너지에 의해 발광하는 응력발광 재료와, 상기 응력발광 재료에 외부에서 가해지는 기계적인 에너지를 전달하는 응력전달 재료의 혼합물로 구성되는 것을 특징으로 기계적 발광 디스플레이 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 일정한 패턴으로 형성되는 돌기에서 제1 영역 속하는 돌기는 제1 응력발광 재료를 포함하고, 제2 영역에 속하는 돌기는 상기 제1 응력발광 재료와 상이한 제2 응력발광 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 특징으로 기계적 발광 디스플레이 장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1 응력발광 재료와 상기 제2 응력발광 재료는 외부에서 가해지는 기계적 에너지에 의해 상이한 발광 스펙트럼을 가지는 것을 특징으로 하는 기계적 발광 디스플레이 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 응력발광 재료에 가해지는 기계적인 에너지의 전달 주기가 변경됨에 따라 상기 제1 및 제2 응력발광 재료 각각의 광 스펙트럼, 밝기 및 색좌표 중 적어도 하나의 특성은 변경되는 것을 특징으로 하는 기계적 발광 디스플레이 장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 제2 응력발광 재료는 기계적 에너지가 가해짐에 따라 백색광을 발현하는 것이되, 상기 제2 응력발광 재료는 적색 및 청색 형광체가 9:1, 8:2, 7:3, 6:4 및 5:5의 혼합비 중 어느 하나의 비율로 혼합된 것을 특징으로 하는 기계적 발광 디스플레이 장치.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 응력전달 재료는 가시광 영역에서 투과도가 80% 이상인 탄성 유기재료인 것이되,
   상기 탄성 유기재료는 폴리다이메틸실록세인(polydimethylsiloxane, 이하PDMS)와, 실리콘 고무와, UV 경화 에폭시 중 적어도 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 기계적 발광 디스플레이 장치.

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