KR20160081761A - Multilayer transformable device and display device comprising the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 다층 가변 소자 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 벤딩 성능이 향상된 다층 가변 소자 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a multilayer variable element and a display device including the same, and more particularly, to a multilayer variable element having improved bending performance and a display device including the same.
최근, 액정 표시 장치 및 유기 발광 표시 장치를 비롯한 다양한 디스플레이 장치를 간편하게 사용하려는 사용자들의 요구에 따라, 디스플레이 장치를 터치하여 입력하는 터치 방식의 표시 장치의 사용이 보편화되고 있다. 이에 따라 사용자에게 직접적이고 다양한 터치 피드백(feedback)을 제공하기 위해 가변 소자(transformable device)를 활용하는 연구가 계속되고 있다. 또한, 근래에 활발하게 개발되고 있는 플렉서블(flexible) 표시 장치와 함께 가변 소자를 이용하여, 직접적이고 다양한 표시 장치의 움직임을 위한 연구도 함께 진행되고 있다. 2. Description of the Related Art [0002] In recent years, in response to a demand of users to easily use various display devices including a liquid crystal display device and an organic light emitting display device, use of a touch-type display device for touching and inputting a display device has become commonplace. Accordingly, there is a continuing research to utilize a transformable device to provide direct and diverse touch feedback to the user. In addition, studies for direct and various display device movements have been made using variable elements in conjunction with flexible display devices that have been actively developed in recent years.
일반적으로, 종래의 표시 장치는 가변 소자로 편심 모터(Eccentric Rotating Mass; ERM), 선형 공진 모터(LRA)와 같은 진동 모터를 사용하였다. 상기 진동 모터는 표시 장치 전체를 울리도록 고안되어 있어, 진동력을 증가시키기 위해서는 질량체의 크기를 증가시켜야 하는 문제점이 있었고, 진동의 정도를 조절하기 위한 주파수 변조가 어려우며 응답 속도가 매우 느리고, 플렉서블 표시 장치에 사용하기에 적절하지 못하다는 단점이 있었다.In general, a conventional display device uses a vibration motor such as an eccentric rotating mass (ERM) or a linear resonance motor (LRA) as a variable element. The vibrating motor is designed to ring the entire display device. In order to increase the vibrating force, there is a problem that the size of the mass body must be increased, frequency modulation for controlling the degree of vibration is difficult, response speed is very slow, It is not suitable for use in a device.
이와 같은 문제점을 개선하기 위하여, 가변 소자 재료로서 형상 기억 합금(Shape Memory Alloy; SMA) 및 압전성 세라믹(Electro-Active Ceramics; EAC)이 개발되어 왔으나, 형상 기억 합금(SMA)은 반응속도가 느리고 수명이 짧으며 불투명하고, 압전성 세라믹은, 깨지기 쉽기 때문에 표시 장치, 특히 플렉서블 표시 장치에 적용하기에 어려움이 있었다. Shape Memory Alloy (SMA) and Electro-Active Ceramics (EAC) have been developed as a variable element material in order to solve the above problems. However, shape memory alloys (SMA) Is short and opaque, and the piezoelectric ceramics are fragile and thus have difficulty in applying to display devices, particularly flexible display devices.
이에 따라, 최근 전기 활성 폴리머(Electro-Active Polymer; EAP)를 이용한 가변 소자 기술이 많은 사람들의 관심을 끌고 있다. 전기 활성 폴리머(Electro-Active Polymer; EAP)란 전기적 자극에 의하여 변형될 수 있는 폴리머로서, 전기적 자극에 의해 반복적으로 팽창, 수축 및 벤딩(bending)될 수 있는 폴리머를 의미한다. 다양한 종류의 전기 활성 폴리머 중 강유전성 폴리머(Ferroelectric Polymer)와 유전성 엘라스토머(Dielectric Elastomer)가 주로 사용되고 있다. 예를 들어, 강유전성 폴리머로는 PVDF(Poly VinyliDene Fluoride) 또는 P(VDF-TrFE)(Poly(VinyliDene Fluoride)-TriFlurorEtylene)를 들 수 있고, 유전성 엘라스토머로는 실리콘계 중합체, 우레탄계 중합체 또는 아크릴계 중합체 등을 들 수 있다. 이러한 전기 활성 폴리머를 가변층으로 포함하는 가변 소자를 제조하고, 가변 소자를 플렉서블 표시 패널에 부착하여, 디스플레이의 벤딩을 다채롭게 구현하려는 연구가 이루어지고 있다.Accordingly, a variable device technology using an electro-active polymer (EAP) has attracted a lot of attention recently. Electro-Active Polymer (EAP) is a polymer that can be deformed by electrical stimulation and refers to a polymer that can be repeatedly expanded, contracted, and bendable by electrical stimulation. Among various kinds of electroactive polymers, ferroelectric polymer and dielectric elastomer are mainly used. Examples of the ferroelectric polymer include PVDF (Poly Vinylidene Fluoride) or P (VDF-TrFE) (Poly (Vinylidene Fluoride) -TriFlurorEtylene). Examples of the dielectric elastomer include a silicone polymer, a urethane polymer, . Studies have been made to fabricate a variable element including such an electroactive polymer as a variable layer and attach a variable element to a flexible display panel to realize various bending of a display.
그러나, 상술한 전기 활성 폴리머를 포함하는 가변층을 하나만 사용하는 가변 소자는 충분한 구동 변위를 구현하기 어려운 단점이 있다. 또한, 구동 변위를 향상시키기 위해 가변층의 두께를 증가시키는 경우 그 두께로 인하여 벤딩 성능에 한계가 있었으며, 구동 전압이 높아 모바일 디스플레이 등과 같이 전압이 상대적으로 낮은 표시 장치에 그대로 사용되기 어렵다는 문제점이 있다. However, the variable element using only one variable layer including the above-mentioned electroactive polymer has a disadvantage that it is difficult to realize sufficient drive displacement. Further, when the thickness of the variable layer is increased in order to improve the driving displacement, the bending performance is limited due to its thickness, and since the driving voltage is high, it is difficult to use the variable layer as it is for a display device having a relatively low voltage such as a mobile display .
[관련기술문헌][Related Technical Literature]
1. 전기 활성 액츄에이터 (특허출원번호 제10-2010-0059089호)1. Electroactive actuator (Patent Application No. 10-2010-0059089)
본 발명의 발명자들은, 가변 소자의 벤딩 성능을 향상시키면서 구동 전압을 낮추기 위해, 가변 소자를 다층으로 적층하는 기술을 연구하였다. 복수의 가변층을 포함하는 다층 가변 소자는 하나의 가변층만을 포함하는 가변 소자에 비해, 동일한 두께에서 더 큰 구동 변위를 구현할 수 있다는 장점이 있다.The inventors of the present invention have studied a technique of stacking variable elements in multiple layers in order to lower the driving voltage while improving the bending performance of the variable elements. The multilayer variable element including a plurality of variable layers has an advantage that a larger driving displacement can be realized at the same thickness as compared with the variable element including only one variable layer.
특히, 다층 가변 소자를 제조하기 위하여, 유전성 엘라스토머을 사용하는 경우, 캐스팅 솔루션 방법을 이용하여 전극과 가변층을 용이하게 교번적으로 적층할 수 있다. 그러나, 유전성 엘라스토머만을 이용한 다층 가변 소자는, 유전율에 있어서 한계가 존재하여, 충분한 구동 변위를 구현하기 어려운 문제점이 있었다.In particular, in the case of using a dielectric elastomer for manufacturing a multilayer variable element, the electrode and the variable layer can be easily alternately laminated using a casting solution method. However, the multilayer variable element using only the dielectric elastomer has a limitation in permittivity, and it is difficult to realize sufficient drive displacement.
이에, 본 발명의 발명자들은 다층 가변 소자의 벤딩 성능을 향상시키면서 구동 전압을 낮추기 위해, 서로 상이한 종류의 전기 활성 폴리머들이 교번적으로 적층되어 가변층으로 사용되는 새로운 구조의 다층 가변 소자를 발명하였다.Accordingly, the inventors of the present invention invented a multi-layer variable element of a new structure in which different kinds of electroactive polymers are alternately stacked and used as a variable layer in order to lower the driving voltage while improving the bending performance of the multilayer variable element.
이에, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 특정 전기 활성 폴리머를 포함하는 복수의 단위 가변 소자 사이에 단위 가변 소자에서 사용한 전기 활성 폴리머와 다른 종류의 전기 활성 폴리머를 포함하는 보조 가변층을 배치함으로써, 구동 변위가 크게 향상될 수 있는 다층 가변 소자 및 이를 포함하는 표시 장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide an electro-active device and a method of manufacturing the electro-active device, And a display device including the multi-layer variable element.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 높은 유전율을 갖는 가변층과 보조 가변층을 조합함으로써, 낮은 구동 전압을 갖는 다층 가변 소자 및 이를 포함하는 표시 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a multilayer variable element having a low driving voltage by combining a variable layer having a high dielectric constant and an auxiliary variable layer, and a display device including the same.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 단위 가변 소자들 사이에 배치되어 접착층의 역할을 수행함과 동시에, 높은 유전율을 갖는 보조 가변층을 이용하는 다층 가변 소자 및 이를 포함하는 표시 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a multilayer variable element which is disposed between unit variable elements to serve as an adhesive layer and which uses an auxiliary variable layer having a high dielectric constant and a display device including the same.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 가변 소자가 제공된다. 다층 가변 소자는 전기 활성 폴리머를 포함하는 가변층, 하부 전극 및 상부 전극을 각각 포함하는 복수의 단위 가변 소자를 포함한다. 복수의 단위 가변 소자 사이에 보조 가변층이 배치되고, 보조 가변층은 전기 활성 폴리머와 상이한 보조 전기 활성 폴리머를 포함한다. 보조 가변층이 복수의 단위 가변 소자 사이에 배치됨에 따라, 다층 가변 소자의 구동 변위가 향상되고, 구동 전압이 감소된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a multi-layer variable device including: The multilayer variable element includes a plurality of unit variable elements each including a variable layer including an electroactive polymer, a lower electrode, and an upper electrode. An auxiliary variable layer is disposed between the plurality of unit variable elements, and the auxiliary variable layer includes an auxiliary electroactive polymer different from the electroactive polymer. As the auxiliary variable layer is disposed between the plurality of unit variable elements, the driving displacement of the multilayer variable element is improved and the driving voltage is reduced.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 전기 활성 폴리머는 폴리 비닐리덴플루오라이드(poly vinylidenefluoride, PVDF)계 폴리머이고, 보조 전기 활성 폴리머는 유전성 엘라스토머일 수 있다According to another feature of the invention, the electroactive polymer is a polyvinylidenefluoride (PVDF) based polymer and the co-electroactive polymer can be a dielectric elastomer
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 폴리비닐리덴플루오라이드계 폴리머는 폴리비닐리덴플루오라이드 호모폴리머 또는 폴리비닐리덴플루오라이드 코폴리머일 수 있다.According to another aspect of the present invention, the polyvinylidene fluoride-based polymer may be a polyvinylidene fluoride homopolymer or a polyvinylidene fluoride copolymer.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 가변층은 연신되거나 폴링(polling)된 것일 수 있다.According to another aspect of the present invention, the variable layer may be stretched or polled.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 유전성 엘라스토머는 폴리디메틸 실록산(polydimethyl siloxane; PDMS)일 수 있다.According to another aspect of the present invention, the dielectric elastomer may be polydimethyl siloxane (PDMS).
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 보조 가변층은 고유전성 필러를 더 포함 할 수 있다.According to still another aspect of the present invention, the auxiliary variable layer may further include a high dielectric constant filler.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 고유전성 필러는 압전성 세라믹, 탄소 나노입자, 금속 나노입자 및 전도성 폴리머로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.According to another aspect of the present invention, the high dielectric constant filler may be at least one selected from the group consisting of piezoelectric ceramics, carbon nanoparticles, metal nanoparticles, and conductive polymers.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 압전성 세라믹은 티탄산바륨(barium titanate, BaTiO3) 및 티탄산 지르콘산납(PZT)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.According to another aspect of the present invention, the piezoelectric ceramics may be at least one selected from the group consisting of barium titanate (BaTiO 3 ) and lead zirconate titanate (PZT).
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 유전성 엘라스토머 대 고유전성 필러의 중량비는 99:1 내지 50:50일 수 있다.According to another aspect of the present invention, the weight ratio of the dielectric elastomer to the high dielectric constant filler can be from 99: 1 to 50:50.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 보조 가변층은 1kHz에서 측정한 유전율이 5 이상일 수 있다.According to a further feature of the invention, the auxiliary variable layer may have a dielectric constant of 5 or more measured at 1 kHz.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 보조 가변층은 접착력이 1500 gf/inch 이상일 수 있다.According to another aspect of the present invention, the auxiliary variable layer may have an adhesive strength of at least 1500 gf / inch.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 보조 가변층은 두께가 1 내지 300㎛일 수 있다.According to another aspect of the present invention, the auxiliary variable layer may have a thickness of 1 to 300 mu m.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 보조 가변층은 가변층과 동일한 방향으로 수축 또는 팽창할 수 있다.According to another aspect of the present invention, the auxiliary variable layer may contract or expand in the same direction as the variable layer.
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치가 제공된다. 표시 장치는 표시 패널, 터치 패널 및 다층 가변 소자를 가진다. 다층 가변 소자는 다층 가변 소자는 전기 활성 폴리머를 포함하는 가변층, 하부 전극 및 상부 전극을 각각 포함하는 복수의 단위 가변 소자 및 복수의 단위 가변 소자 사이에 배치되고, 가변층에 포함되는 전기 활성 폴리머와 상이한 보조 전기 활성 폴리머를 포함하는 보조 가변층을 갖는다. 가변 소자가 변형됨에 따라 표시 장치도 다양한 형태로 변형되어, 표시 장치는 다양한 형상으로 변형된 출력을 제공할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a display apparatus including: The display device has a display panel, a touch panel, and a multilayer variable element. The multilayer variable element includes a variable layer including an electroactive polymer, a plurality of unit variable elements each including a lower electrode and an upper electrode, and a plurality of unit variable elements each including an electroactive polymer Lt; RTI ID = 0.0 > electroactive < / RTI > polymer. As the variable element is deformed, the display device is also deformed into various shapes, so that the display device can provide a deformed output in various shapes.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 표시 패널은 플렉서블 기판을 포함한다.According to another aspect of the present invention, the display panel includes a flexible substrate.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.The details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.
본 발명은 서로 상이한 종류의 전기 활성 폴리머를 교번적으로 배치시킴으로써, 다층 가변 소자의 벤딩 성능을 현저히 향상시킬 수 있다.The present invention can significantly improve the bending performance of the multilayer variable element by alternately arranging different types of electroactive polymers.
또한, 본 발명은 종래에 유전성 엘라스토머만을 적층시킨 다층 가변 소자에 비하여 높은 유전율을 갖는 가변층과 보조 가변층을 배치시킴으로써, 다층 가변 소자의 구동 전압을 낮출 수 있다.In addition, the present invention can lower the driving voltage of the multilayer variable element by disposing the variable layer and the auxiliary variable layer having a higher permittivity than the conventional multilayer variable element in which only the dielectric elastomer is laminated.
또한, 본 발명은 단위 가변 소자들 사이에 배치되어 접착층의 역할을 수행하며, 종래의 접착층 보다 유전율이 현저히 높은 보조 가변층을 포함하는 다층 가변 소자를 제공할 수 있다.Further, the present invention can provide a multi-layer variable element including an auxiliary variable layer disposed between the unit variable elements and acting as an adhesive layer and having a dielectric constant significantly higher than that of the conventional adhesive layer.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.The effects according to the present invention are not limited by the contents exemplified above, and more various effects are included in the specification.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 가변 소자의 구조를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다층 가변 소자의 구조를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 가변 소자를 포함하는 표시 장치의 구조를 설명하기 위한 개략적인 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 가변 소자를 포함하는 표시 장치의 변형 형태를 설명하기 위한 예시적인 상태도이다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 표시 장치가 유리하게 활용될 수 있는 실례들을 나타내는 도면이다.1 is a schematic cross-sectional view illustrating a structure of a multilayer variable element according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic cross-sectional view illustrating a structure of a multilayer variable element according to another embodiment of the present invention.
3 is a schematic exploded perspective view illustrating a structure of a display device including a multilayer variable element according to an embodiment of the present invention.
4 is an exemplary state diagram for explaining a modification of a display device including a multilayer variable element according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is an illustration of examples in which a display device according to various embodiments of the present invention may be advantageously utilized.
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.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다. The shapes, sizes, ratios, angles, numbers, and the like disclosed in the drawings for describing the embodiments of the present invention are illustrative, and thus the present invention is not limited thereto. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail. Where the terms "comprises", "having", "done", and the like are used in this specification, other portions may be added unless "only" is used. Unless the context clearly dictates otherwise, including the plural unless the context clearly dictates otherwise.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.In interpreting the constituent elements, it is construed to include the error range even if there is no separate description.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다. In the case of a description of the positional relationship, for example, if the positional relationship between two parts is described as 'on', 'on top', 'under', and 'next to' Or " direct " is not used, one or more other portions may be located between the two portions.
소자 또는 층이 다른 소자 또는 층 "위 (on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. An element or layer is referred to as being another element or layer "on ", including both intervening layers or other elements directly on or in between.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.Although the first, second, etc. are used to describe various components, these components are not limited by these terms. These terms are used only to distinguish one component from another. Therefore, the first component mentioned below may be the second component within the technical spirit of the present invention.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.The sizes and thicknesses of the individual components shown in the figures are shown for convenience of explanation and the present invention is not necessarily limited to the size and thickness of the components shown.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.It is to be understood that each of the features of the various embodiments of the present invention may be combined or combined with each other, partially or wholly, technically various interlocking and driving, and that the embodiments may be practiced independently of each other, It is possible.
본 명세서에서 가변층은 전압이 인가됨에 따라 수축, 팽창 또는 휨을 구현하여 형상이 변형될 수 있는 층을 의미한다.As used herein, the variable layer means a layer in which the shape can be deformed by implementing shrinkage, expansion or warping as voltage is applied.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다.Various embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 가변 소자의 구조를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 가변 소자(100)는 제1 가변층(112), 제1 하부 전극(111) 및 제1 상부 전극(113)을 포함하는 제1 가변 소자(110), 제1 가변 소자(110)의 상에 배치되는 보조 가변층(120) 및 보조 가변층(120) 상에 배치되고, 제2 가변층(132), 제2 하부 전극(131) 및 제2 상부 전극(133)을 포함하는 제2 가변 소자(130)를 포함한다.1 is a schematic cross-sectional view illustrating a structure of a multilayer variable element according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a multilayer
제1 가변 소자(110)는 다층 가변 소자(100)를 구성하는 단위 가변 소자로서, 제1 하부 전극(111) 및 제1 상부 전극(113)에 가해지는 전압에 의해, 변형되어 진동 또는 휨을 구현한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 가변 소자(110)는 전기 활성 폴리머를 포함하는 제1 가변층(112), 제1 하부 전극(111), 및 제1 상부 전극(113)을 포함한다.The first
제1 가변층(112)은 제1 하부 전극(111), 및 제1 상부 전극(113) 사이에 배치되고, 전기적인 자극에 의하여 변형되는 전기 활성층의 역할을 수행한다. 제1 가변층(112)은 전기적인 자극에 의하여 변형되는 폴리머 재료인 전기 활성 폴리머를 포함한다. 예를 들어, 제1 가변층(112)은 실리콘계, 우레탄계, 아크릴계 등의 유전성 엘라스토머(dielectric elastomer) 또는 폴리비닐리덴플루오라이드계 폴리머 등의 강유전성 폴리머(ferroelectric polymer) 로 이루어질 수 있다. 제1 가변층(112)이 유전성 엘라스토머로 이루어지는 경우, 제1 가변층(112)에 전압이 인가됨에 따라 발생하는 정전기적 인력(Coulombic Force)에 의해 유전성 엘라스토머가 수축 및 팽창되어 가변 소자(100)가 변형될 수 있다. 또한, 제1 가변층(112)이 강유전성 폴리머로 이루어지는 경우, 제1 가변층(112)에 전압을 인가됨에 따라 제1 가변층(112) 내부의 쌍극자(dipole)의 정렬 방향이 변경되어 가변 소자(100)가 변형될 수 있다.The first
본 발명에서 제1 가변층(112)을 구성하는 전기 활성 폴리머는 자연 상태에서 분극 상태를 유지하고 있는 강유전성 폴리머인 폴리비닐리덴플루오라이드계 폴리머일 수 있다. 폴리비닐리덴플루오라이드계 폴리머는 일반적으로 유전성 엘라스토머에 비하여 유전율 및 구동 변위가 크고, 폴리비닐리덴플루오라이드계 폴리머의 분극 방향을 이용하여 다층 가변 소자의 변형을 용이하게 제어할 수 있다는 장점이 있다. 이하에서는, 제1 가변층(112)이 폴리비닐리덴플루오라이드계 폴리머를 포함하는 것으로 상정하여 설명하도록 한다.In the present invention, the electro-active polymer constituting the first
폴리비닐리덴플루오라이드계 폴리머는, 폴리머의 주쇄에 폴리비닐리덴플루오라이드 반복 단위를 포함하는 폴리머를 의미하며, 예를 들어, 폴리비닐리덴플루오라이드 호모폴리머(homo-polymer) 또는 폴리비닐리덴플루오라이드 코폴리머(co-polymer)일 수 있다.The polyvinylidene fluoride-based polymer means a polymer containing polyvinylidene fluoride repeating units in the main chain of the polymer, and examples thereof include polyvinylidene fluoride homopolymer or polyvinylidene fluoride Copolymer (co-polymer).
이때, 제1 가변층(112)은 필름형으로 제조된 것일 수 있다. 일반적으로, 가변층으로 사용되는 폴리디메틸 실록산(PDMS)와 같은 유전성 엘라스토머는 용액을 기재 상에 도포하여 건조시키는 솔루션 캐스팅 방식으로 가변층을 형성할 수 있다. 유전성 엘라스토머를 이용하여 다층 가변 소자를 제조해야 하는 경우, 전극과 가변층을 교번적으로 적층시킴으로써 다층 가변 소자를 제조할 수 있다. 유전성 엘라스토머의 경우, 필름형으로 제조할 필요 없이 간단한 솔루선 캐스팅 방식으로도 유전율을 가질 수 있기 때문이다.At this time, the first
그러나, 폴리비닐리덴플루오라이드계 폴리머는, 솔루선 캐스팅 방식으로는 높은 유전율을 가질 수 없기 때문에, 연신 공정 또는 폴링 공정으로 높은 유전율을 확보한다. 이러한 연신 공정 또는 폴링 공정을 위해서, 폴리비닐리덴플루오라이드계 폴리머는 공압출법 등을 이용하여 별도의 필름형으로 제조되어야 한다. 구체적으로, 필름형의 폴리비닐리덴플루오라이드계 폴리머는 연신 공정 또는 폴링(polling)을 통해 분극 방향이 일정하게 형성됨으로써 유전율을 갖게 된다. 즉, 제1 가변층(112)에 사용되는 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF)계 폴리머는 필름형으로 제조되어 연신 공정 또는 폴링(polling) 공정이 가해진 필름일 수 있다. 이때, 연신 공정은 가열 상태에서 중합체의 사슬을 잡아당겨 배향시키는 공정을 지칭하며, 폴링 공정은 폴리머에 높은 직류 전압을 인가하여 특정한 전하를 가지는 원자들을 한 방향으로 배열시키는 공정을 지칭한다. 예를 들어, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF)계 폴리머에 연신 공정 및 폴링 공정이 가해지는 경우, 플루오르(F) 원자가 원하는 위치에 배열될 수 있게 된다. 연신 공정 및 폴링 공정에 의해서, 제1 가변층(112)은 강한 분극 효과를 획득할 수 있게 된다. 보다 구체적으로, 폴리비닐리덴플루오라이드 호모폴리머인 PVDF(Poly VinyliDene Fluoride)는 연신 및 폴링되어 가변층으로 사용되고, 폴리비닐리덴플루오라이드 코폴리머인 P(VDF-TrFE)(Poly(VinyliDene Fluoride)-TriFlurorEtylene은 폴링되어 가변층으로 사용될 수 있다. 이와 같이, 높은 유전율을 획득하기 위해 폴리비닐리덴플루오라이드계 폴리머를 포함하는 가변층은 필름형으로 제조되는 것이 바람직하다. However, since the polyvinylidene fluoride-based polymer can not have a high dielectric constant by a sol-line casting method, a high permittivity is secured by a stretching process or a polling process. For such a stretching process or a poling process, the polyvinylidene fluoride polymer should be produced in a separate film form by coextrusion. Specifically, the film-type polyvinylidene fluoride-based polymer has a dielectric constant by being formed with a uniform polarization direction through a drawing process or polling. That is, the polyvinylidene fluoride (PVDF) polymer used for the first
제1 가변층(112)의 두께는 제1 가변 소자(110)로 동작하는데 필요한 소비 전력과 구동 전압 및 제1 가변 소자(110)로서 정상적인 동작을 할 수 있는지 여부를 고려하여 당업자에 의해 자유롭게 선택될 수 있다. 바람직하게는, 제1 가변층(112)의 두께는 10㎛ 내지 300㎛일 수 있고, 보다 바람직하게는, 제1 가변층(112)의 두께는 50㎛ 내지 150㎛일 수 있다. 여기서, 제1 가변층(112)의 두께가 10㎛보다 작은 경우, 제1 가변 소자(110)가 정상적으로 동작할 수 있는데 필요한 충분한 전압이 인가될 수 없다. 이에 따라, 제1 가변 소자(110)가 정상적으로 동작할 수 없다. 또한, 제1 가변층(112)의 두께가 300㎛보다 큰 경우, 제1 가변 소자(110)의 구동을 위해 과도한 구동 전압이 요구되고, 이에 따라 소비 전력이 지나치게 증가될 수 있다.The thickness of the first
제1 가변층(112)은 제1 하부 전극(111) 및 제1 상부 전극(113)에 의해 인가된 전기장에 의해 팽창 또는 수축할 수 있다. 이때, 제1 가변층(112)의 팽창 또는 수축 여부는 제1 가변층(112)의 분극 방향 및 제1 가변층(112)에 인가되는 전기장의 방향에 따라 결정될 수 있다.The first
제1 가변층(112)의 분극 방향에 대해 살펴보면, 제1 가변층(112)에 사용되는 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF)계 폴리머는 원자들의 배열 상태에 따라 분극 방향이 결정될 수 있다. 즉, 전기 음성도가 큰 플루오르(F) 원자들의 배열 상태에 따라 분극 방향이 결정된다. 예를 들어, 플루오르(F) 원자가 하부에 배치되고, 전자를 적게 보유하고 있는 수소(H) 원자가 상부에 배치되도록 제1 가변층(112)을 배치시키면 제1 가변층(112)의 분극 방향은 상부 방향이 될 수 있다. Referring to the polarization direction of the first
제1 가변층(112)은 제1 가변층(112)의 분극 방향 및 제1 가변층(112)에 인가되는 전기장의 방향에 따라 수축 또는 팽창할 수 있다. 예를 들어, 제1 가변층(112)의 분극 방향과 제1 가변층(112)에 인가되는 전기장의 방향이 상이하면 제1 가변층(112)이 팽창하고, 제1 가변층(112)의 분극 방향과 제1 가변층(112)에 인가되는 전기장의 방향이 동일하면 제1 가변층(112)이 수축된다. 이러한 제1 가변층(112)의 수축 또는 팽창은 가변 소자가 표시 패널 또는 기타 기판들과 접촉함으로써 디바이스의 벤딩 효과를 가져온다.The first
제1 하부 전극(111) 및 제1 상부 전극(113)은 제1 가변층(112)의 변형을 유도하도록 전기장을 인가하는 역할을 한다. 제1 하부 전극(111)은 제1 가변층(112) 하면에 배치되고, 제1 상부 전극(113)은 제1 가변층(112) 상면에 배치된다.The first
제1 하부 전극(111) 및 제1 상부 전극(113)은 전도성 물질로 형성될 수 있고, 이로써 제한되는 것은 아니나, 예를 들면, 제1 하부 전극(111) 및 제1 상부 전극(113)은 금(Au), 구리(Cu), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 알루미늄-구리 합금(Al-Cu alloy) 등과 같은 금속 물질로 형성되거나 또는 PEDOT[Poly(3,4-EthyleneDiOxyThiophene)]:PSS [Poly(4-StyreneSulfonic acid)], 폴리피롤(polypyrrole), 폴리아닐린(polyaniline) 등과 같은 전도성 폴리머로 형성될 수 있다. 제1 하부 전극(111) 및 제1 상부 전극(113)은 서로 동일한 물질로 이루어질 수도 있고, 서로 상이한 물질로 이루어질 수도 있다. The first
또한, 제1 하부 전극(111) 및 제1 상부 전극(113)은 가변층(112)을 포함하는 다층 가변 소자(100)의 원활한 반복적인 구동 및 변형에 적합한 연질(soft) 전극으로 이루어질 수 있다. 이러한 연질 전극으로는 탄소 도전성 그리스(carbon conductive grease), 카본 블랙(Carbon Black) 또는 탄소 나노 튜브(Carbon Nano Tube; CNT)에 탄성체를 혼합하여 제조된 전극이 사용될 수 있다. The first
제1 하부 전극(111) 및 제1 상부 전극(113)의 두께가 증가할수록 일정한 두께를 갖는 다층 가변 소자(100)에 포함되는 가변층의 개수는 줄어들게 된다. 가변층의 개수가 증가할수록 다층 가변 소자(100)의 구동 변위 역시 증가한다는 점을 고려할 때에, 보다 많은 수의 가변층을 일정한 두께의 다층 가변 소자에 배치하기 위해서, 제1 하부 전극(111) 및 제1 상부 전극(113)은 가능한 얇은 두께로 형성되는 것이 바람직하다. 이로써 제한되는 것은 아니나, 예를 들면, 제1 하부 전극(111) 및 제1 상부 전극(113)은 두께가 200nm 이하인 것이 바람직하며, 100nm 이하인 것이 더욱 바람직하다.As the thickness of the first
제1 하부 전극(111) 및 제1 상부 전극(113)은 다양한 방식으로 제1 가변층(112)의 일 면에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 하부 전극(111) 및 제1 상부 전극(113)은 스퍼터링(sputtering), 프린팅(printing), 슬릿 코팅(slit coating) 등과 같은 방식으로 제1 가변층(112)의 양면에 배치될 수 있다. 특히, 제1 하부 전극(111) 및 제1 상부 전극(113)이 동일한 물질로 배치되는 경우, 제1 하부 전극(111) 및 제1 상부 전극(113)은 동일한 공정에서 동시에 배치될 수도 있다.The first
제1 하부 전극(111) 및 제1 상부 전극(113)은 외부로부터 전압이 인가되어 전기장을 형성한다. 여기서, 제1 가변층(112)에 전기장을 형성하기 위해서, 제1 하부 전극(111)과 제1 상부 전극(113)에는 서로 상이한 크기의 전압이 인가되거나, 서로 반대의 전기적 성질을 갖는 전압이 인가될 수 있다. 예를 들어, 제1 하부 전극(111)에 양(+)의 전압이 인가되는 경우 제1 상부 전극(113)에는 음(-)의 전압 또는 접지 전압이 인가되고, 제1 하부 전극(111)에 음(-)의 전압이 인가되는 경우 제1 상부 전극(113)에는 양(+)의 전압 또는 접지 전압이 인가될 수 있다. 여기서, 제1 하부 전극(111)에 인가되는 전압의 전기적 성질과 제1 상부 전극(113)에 인가되는 전압의 전기적 성질이 서로 반대로 변경됨에 따라, 전기장의 방향도 함께 변경된다. The first
제1 하부 전극(111) 및 제1 상부 전극(113)에는 교류 전압(AC)이 인가될 수도 있고, 직류 전압(DC)이 인가될 수도 있다. 제1 상부 전극(111) 및 제1 하부 전극(113)에 교류 전압(AC)을 인가하는 경우, 제1 가변 소자(110)는 주기적으로 변위될 수 있어, 진동하는 효과를 낼 수 있고, 제1 상부 전극(111) 및 제1 하부 전극(113)에 직류 전압(DC)을 인가하는 경우, 제1 가변 소자(110)는 구부러진 상태를 유지할 수 있다.The AC voltage AC may be applied to the first
보조 가변층(120)은 제1 가변 소자(110) 및 제2 가변 소자(130) 사이에 배치되어, 제1 가변층(112) 및 제2 가변층과(132) 함께 전기적인 자극에 의하여 변형되는 보조적인 전기 활성층의 역할을 수행한다. 본 발명의 보조 가변층(120)은 인접하는 단위 가변 소자의 가변층을 구성하는 전기 활성 폴리머와 상이한 종류의 보조 전기 활성 폴리머를 포함한다. 이로써 제한되는 것은 아니나, 보조 가변층(120)을 구성하는 보조 전기 활성 폴리머는 실리콘계, 우레탄계, 아크릴계 등의 유전성 엘라스토머 또는 폴리비닐리덴플루오라이드계 폴리머 등의 강유전성 폴리머로 이루어질 수 있다.The auxiliary
예를 들어, 제1 가변 소자(110) 및 제2 가변 소자(130)가 유전성 엘라스토머를 포함하는 경우, 보조 가변층(120)은 강유전성 폴리머를 포함할 수 있고, 제1 가변 소자(110) 및 제2 가변 소자(130)가 강유전성 폴리머를 포함하는 경우, 보조 가변층(120)은 유전성 엘라스토머를 포함할 수 있다. 이처럼, 제1 가변 소자(110) 및 제2 가변 소자(130)와 보조 가변층(120)이 서로 상이한 전기 활성 폴리머를 포함함으로써, 종래의 유전성 엘라스토머만을 사용하여 제조된 다층 가변 소자에 비하여 구동 변위가 향상되고 구동 전압이 낮은 다층 가변 소자를 구현할 수 있다.For example, if the first
특히, 제1 가변 소자(110) 및 제2 가변 소자(130)가 전기 활성 폴리머로서 폴리비닐리덴플루오라이드계 폴리머를 포함하는 경우, 보조 가변층(120)은 보조 전기 활성 폴리머로서 유전성 엘라스토머와 고유전성 필러를 포함하는 것이 더욱 바람직하다. 보조 가변층(120)이 유전성 엘라스토머뿐만 아니라 고유전성 필러를 더 포함함으로써, 종래의 유전성 엘라스토머에 비하여 높은 유전율을 가지며, 이로 인해, 다층 가변 소자의 구동 변위를 향상시킬 수 있기 때문이다. 이하에서는 보조 가변층(120)이 유전성 엘라스토머 및 고유전성 필러를 포함하는 것으로 상정하여 설명하도록 한다.Particularly, when the first
보조 가변층(120)은 제1 가변 소자(110)와 제2 가변 소자(130) 서로 접착시키는 역할을 수행한다. 상술한 바와 같이, 유전성 엘라스토머만을 가변층으로 사용하여 다층 가변 소자를 제조하는 경우, 솔루션 캐스팅 방법을 이용하여 전극과 가변층을 교번적으로 적층될 수 있으나, 폴리비닐리덴플루오라이드 호모폴리머와 같은 강유전성 폴리머를 사용하여 다층 가변 소자를 제조하는 경우, 연신 또는 폴링 공정을 거쳐야하므로 유전성 엘라스토머와 같이 전극 상에 솔루션 캐스팅 방법으로 폴리비닐리덴플루오라이드계 호모폴리머가 곧바로 적층될 수 없다. 따라서, 폴리비닐리덴플루오라이드계 폴리머를 사용하여 다층 가변 소자를 제조하기 위해서는, 연신 또는 폴링 공정을 거친 폴리비닐리덴플루오라이드계 폴리머의 양면에 전극이 적층된 단위 가변 소자가 마련되어야 하며, 각각의 단위 가변 소자를 적층하기 위해 단위 가변 소자 사이에 접착층이 배치되어야 한다. 그러나, 아크릴계 접착제, 폴리비닐알코올계 접착제, 폴리우레탄계 접착제 등과 같은 종래의 광학 접착제는 유전율이 낮으며, 광학 접착제의 두께로 인해 다층 가변 소자의 성능이 저하되는 단점이 있었다. 그러나, 상술한 바와 같이 유전성 엘라스토머 및 고유전성 필러를 포함하는 보조 가변층을 이용함으로써, 강유전성 폴리머를 포함하는 다층 가변 소자의 성능을 향상시킬 수 있다. 따라서, 제1 가변 소자(110)와 제2 가변 소자(130) 사이에 배치되는 보조 가변층(120)은 전기 활성층의 역할뿐만 아니라 접착층의 역할도 수행할 수 있는 고유전성 접착층이다.The auxiliary
보조 가변층(120)에 포함되는 유전성 엘라스토머는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 사용되는 것일 수 있고, 이로써 제한되는 것은 아니나, 아크릴계 중합체, 우레탄계 중합체 및 실리콘계 중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것일 수 있다. 특히, 본 발명의 유전성 엘라스토머는 충분한 접착력을 제공하고 넓은 온도 범위에서 동작할 수 있다는 장점을 갖는 실리콘계 중합체, 예를 들어, 폴리디메틸 실록산(polydimethyl siloxane; PDMS)인 것이 바람직하다.The dielectric elastomer included in the auxiliary
유전성 엘라스토머는 작은 구동 전압으로 큰 변형을 얻기 위해 극성이 큰, 즉 유전율(permittivity)이 큰 화합물인 것이 바람직하다. 예를 들면, 1kHz에서 측정한 유전율이 2.5이상인 것이 더욱 바람직하다.The dielectric elastomer is preferably a compound having a high polarity, that is, a high permittivity in order to obtain a large deformation with a small driving voltage. For example, it is more preferable that the dielectric constant measured at 1 kHz is 2.5 or more.
유전성 엘라스토머는 다층 가변 소자(100)에 요구되는 기계적 물성을 감안할 때, 중량 평균 분자량이 10,000 g/mol 이상인 중합체일 수 있다.The dielectric elastomer may be a polymer having a weight average molecular weight of 10,000 g / mol or more in consideration of the mechanical properties required for the multilayer
다음으로, 본 발명의 고유전성 필러는 유전성 엘라스토머와 혼합되어 보조 가변층(120)의 유전율을 향상시킬 수 있는 재료로서, 이로써 제한되는 것은 아니나, 압전성 세라믹, 탄소 나노입자, 금속 나노입자 및 전도성 폴리머로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하다.Next, the high-dielectric filler of the present invention is a material that can be mixed with the dielectric elastomer to improve the dielectric constant of the auxiliary
압전성 세라믹은 이로써 제한되는 것은 아니나, 납(Pb), 지르코늄(Zr), 티탄(Ti), 바륨(Ba) 등의 금속 원자를 포함하는 압전성 금속 산화물을 포함하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 압전성 세라믹은 티탄산 지르콘산납(PbZrO3-PbTiO3, PZT) 또는 티탄산바륨(barium titanate, BaTiO3)으로 이루어지는 페로브스카이트형 산화물일 수 있다. The piezoelectric ceramics preferably include a piezoelectric metal oxide including metal atoms such as lead (Pb), zirconium (Zr), titanium (Ti), and barium (Ba) although not limited thereto. For example, the piezoelectric ceramic may be a perovskite-type oxide made of a lead zirconate titanate (PbZrO 3 -PbTiO 3, PZT) or barium titanate (barium titanate, BaTiO 3).
탄소 나노입자는 이로써 제한되는 것은 아니나, 단일벽 탄소나노튜브(SWCNT), 이중벽 탄소나노튜브(DWCNT), 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT), 그라펜(graphene), 그래파이트(graphite), 카본블랙(carbon black), 카본파이버(carbon fiber) 및 플러렌(fullerene)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하다. 특히, 단일벽 탄소나노튜브의 경우 저주파수 영역에서 보조 가변층(120)의 유전율을 크게 향상시킨다는 점에서 더욱 바람직하다.Carbon nanoparticles include, but are not limited to, single wall carbon nanotubes (SWCNTs), double wall carbon nanotubes (DWCNTs), multiwall carbon nanotubes (MWCNTs), graphenes, graphite, carbon black, carbon fiber, and fullerene. It is preferable that the carbon nanofibers include at least one selected from the group consisting of carbon black, carbon black, fullerene, and the like. In particular, single wall carbon nanotubes are more preferable because they greatly improve the dielectric constant of the auxiliary
금속 나노입자는 이로써 제한되는 것은 아니나, 금(Au) 또는 은(Ag)을 포함하는 나노와이어, 나노로드, 나노포어 또는 나노튜브일 수 있다.The metal nanoparticles can be, but are not limited to, nanowires, nanorods, nanopores, or nanotubes including gold (Au) or silver (Ag).
전도성 폴리머는 이로써 제한되는 것은 아니나, 폴리플루오렌(polyfluorene), 폴리페닐렌(polyphenylene), 폴리피렌(polypyrene), 폴리아줄렌(polyazulene), 폴리나프탈렌(polynaphthalene), 폴리아세틸렌(polyacetylene, PAC), 폴리-p-페닐렌비닐렌(poly(p-phenylene vinylene, PPV), 폴리피롤(polypyrrole, PPY), 폴리카바졸(polycarbazole), 폴리인돌(polyindole), 폴리아제핀(polyazepine), 폴리티에닐렌비닐렌(poly(thienylene vinylene), Poly Thienylene Vinylene폴리아닐린(polyaniline, PANI), 폴리티오펜(poly(thiophene)), 폴리(p-페닐렌설파이드(poly(p-phenylene sulfide, PPS), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜(poly(3,4-ethylenedioxy thiophene, PEDOT), 폴리스티렌술폰산(poly(styrene sulfonate, PSS)로 도핑된 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(PEDOT:PSS), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)-테트라메타크릴레이트(PEDOT-TMA) 및 폴리퓨란(polyfuran)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하다 Conductive polymers include, but are not limited to, polyfluorene, polyphenylene, polypyrene, polyazulene, polynaphthalene, polyacetylene (PAC), poly (PPV), polypyrrole (PPY), polycarbazole, polyindole, polyazepine, polythienylenevinylene (polyvinylpyrrolidone), poly poly (thienylene vinylene), polythienylene vinylene polyaniline (PANI), poly (thiophene), poly (p-phenylene sulfide) (3,4-ethylenedioxythiophene, PEDOT), poly (3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT: PSS) doped with poly (styrene sulfonate) , 4-ethylenedioxythiophene) -tetramethacrylate (PEDOT-TMA) and polyfuran It is preferable to include at least one kind selected
전도성 폴리머는 전기전도도가 10-6 S/cm 이상인 것이 바람직하고, 10-2 S/cm 이상인 것이 더욱 바람직하다. 전도성 폴리머의 전기전도도가 상기 범위를 만족하는 경우, 유전성 엘라스토머와의 작용에 의해 보조 가변층(120)의 유전율이 향상될 수 있다.The conductive polymer preferably has an electrical conductivity of 10 -6 S / cm or more, more preferably 10 -2 S / cm or more. When the electrical conductivity of the conductive polymer satisfies the above range, the dielectric constant of the auxiliary
본 발명에 따른 보조 가변층(120)에 있어서, 유전성 엘라스토머 및 고유전성 필러의 중량비는 99:1 내지 50:50인 것이 바람직하고, 90:10 내지 60:40인 것이 더욱 바람직하다. 고유전성 필러의 함량이 상기 범위보다 작은 경우, 보조 가변층(120)의 유전율의 향상이 미비하여, 보조 가변층(120)이 또 다른 가변층으로서 역할을 하기 어렵다. 또한, 고유전성 필러의 함량이 상기 범위보다 큰 경우, 유전율 상승 효과가 포화되거나, 오히려 저하되는 현상이 발생한다. 뿐만 아니라, 입자 형태로 존재하는 고유전성 필러의 함량이 증가함으로써, 보조 가변층(120)의 접착력을 저하시키는 문제가 발생할 수 있다.In the auxiliary
보조 가변층(120)은 1kHz에서 측정한 유전율이 5.0 이상인 것이 바람직하며, 7.0 이상인 것이 더욱 바람직하다. 유전성 엘라스토머로 가장 널리 사용되는 폴리디메틸 실록산(PDMS)의 경우, 일반적으로 약 2.5 내지 3.0 정도의 유전율을 가지나, 본 발명과 같은 고유전성 필러를 사용하는 경우, 유전율이 7.0 이상으로 향상되며, 더욱 바람직하게 9.0 이상으로 향상될 수 있다.The auxiliary
보조 가변층(120)은 인장강도계를 이용하여 측정한 접착력이 1500 gf/inch 이상인 것이 바람직하고, 1800 gf/inch 이상인 것이 더욱 바람직하다. 보조 가변층(120)의 접착력이 상기 범위를 만족하는 경우, 다층 가변 소자(100)가 변형되는 경우에도, 단위 가변 소자들(110, 130) 사이의 접착 상태가 유지될 수 있다.The auxiliary
보조 가변층(120)은 두께가 1㎛ 내지 300㎛인 것이 바람직하고, 10㎛ 내지 150㎛인 것이 더욱 바람직하다. 보조 가변층(120)의 두께가 상기 범위보다 작은 경우, 충분한 접착력을 확보하기 어렵고, 다층 가변 소자(100)의 구동 변위의 향상 효과도 미비하다. 또한, 보조 가변층(120)의 두께가 상기 범위보다 큰 경우, 다층 가변 소자(100)의 두께가 증가함으로써 구동 변위가 오히려 저하될 수 있으며, 다층 가변 소자(100)의 무게도 크게 증가할 수 있다.The auxiliary
보조 가변층(120)은 제1 가변 소자(110) 및 제2 가변 소자(130) 사이에 배치되어, 보조 가변층(120)의 하면은 제1 가변 소자(110)의 제1 상부 전극(113)과 접촉되고, 보조 가변층(120)의 상면은 제2 가변 소자(130)의 제2 하부 전극(131)과 접촉된다. 즉, 제1 가변 소자(110)의 제1 상부 전극(113)과 제2 가변 소자(130)의 제2 하부 전극(131) 사이에 발생하는 전기장에 의해 정전기적 인력(Coulombic Force)이 발생하여 유전성 엘라스토머 및 고유전성 필러를 포함하는 보조 가변층(120)에 맥스웰 스트레스(Maxwell Stress)가 가해진다. 이때, 맥스웰 스트레스의 크기를 표현하는 식은 다음과 같다.The auxiliary
[수학식 1] [Equation 1]
(ε0: 진공 유전율, εr: 상대 유전율, E: 전기장, V: 전압, t: 가변층 두께)(ε 0 : vacuum permittivity, ε r : relative permittivity, E: electric field, V: voltage, t: variable layer thickness)
여기서, 맥스웰 스트레스는 보조 가변층(120)이 두께 방향으로 수축하고 길이 방향으로 팽창하려는 힘을 의미한다. [수학식 1]을 참조하면, 맥스웰 스트레스의 크기(P)는 가변층의 상대 유전율(εr), 전기장(E) 및 전압(V)의 크기에 비례한다. 맥스웰 스트레스의 크기가 증가하면 보조 가변층(120)은 더 큰 변위를 갖거나 더 크게 변형된다.Here, Maxwell stress means a force in which the auxiliary
보조 가변층(120)은 유전율이 높다. 수학식 1에서 확인할 수 있듯이, 맥스웰 스트레스가 유전율에 비례한다는 점을 고려하여 볼 때, 높은 유전율을 갖는 보조 가변층(120)은 또 다른 전기 활성층으로서의 역할을 수행할 수 있다.The auxiliary
다시 말해서, 다층 가변 소자(100)를 구성하는 제1 가변층(112) 및 제2 가변층(132)뿐만 아니라, 보조 가변층(120) 역시 가변 소자에 형성된 전극에 의해 수축 및 팽창할 수 있다.In other words, not only the first
이때, 제1 가변 소자(110)의 제1 하부 전극(111) 및 제1 상부 전극(113)과 제2 가변 소자(130)의 제2 하부 전극(131) 및 제2 상부 전극(133)에는 서로 상이한 크기의 전압이 인가되거나, 서로 반대의 전기적 성질을 갖는 전압이 인가된다. 예를 들면, 양(+)의 전압과 음(-)의 전압이 교차되어 인가된다. 예를 들면, 제1 가변 소자(110)의 제1 하부 전극(111)에는 양(+)의 전압이, 제1 가변 소자(110)의 제1 상부 전극(113)에는 음(-)의 전압이, 제2 가변 소자(130)의 제2 하부 전극(131)에는 다시 양(+)의 전압이, 제2 가변 소자(130)의 제2 상부 전극(133)에는 다시 음(-)의 전압이 인가된다. 이 경우, 보조 가변층(120)은 제1 가변 소자(110)의 제1 상부 전극(113)에 인가된 음(-)의 전압과 제2 가변 소자(130)의 제2 하부 전극(131)에 인가된 양(+)의 전압에 의해 발생한 정전기적 인력에 의해 변위할 수 있게 된다.At this time, the first
이로써 제한되는 것은 아니나, 보조 가변층(120)은 제1 가변층(112) 및 제2 가변층(132)과 동일한 방향으로 수축 또는 팽창하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 다층 가변 소자(100)는 표시 패널 등의 기판과 접합되어 디바이스 전체의 벤딩을 구현하는 것이 일반적이고, 이러한 경우에 제1 가변층(112) 및 제2 가변층(132)과 보조 가변층(120)의 수축 또는 팽창 방향을 동일하게 하는 것이 디바이스의 벤딩 성능을 극대화시킬 수 있기 때문이다. 이때, 상술한 바와 같이, 폴리비닐리덴플루오라이드계 폴리머는 분극 방향과 인가되는 전기장 방향에 따라 수축 또는 팽창을 조절할 수 있으므로, 예를 들어, 보조 가변층(120)에 전기장이 인가되어 길이 방향으로 팽창하는 경우, 제1 가변층(112) 및 제2 가변층(132)의 분극 방향과 인가되는 전기장 방향을 상이하게 설정함으로써, 보조 가변층(120)과 제1 가변층(112) 및 제2 가변층(132)이 동시에 길이 방향으로 팽창하게 할 수 있다. Preferably, the auxiliary
한편, 보조 가변층(120) 상에 제2 가변 소자(130)가 배치된다. 제2 가변 소자(130)는 다층 가변 소자(100)를 구성하는 단위 가변 소자로서, 제2 하부 전극(131), 및 제2 상부 전극(133)에 가해지는 전압에 의해, 변형되어 진동 또는 휨을 구현한다.On the other hand, the second
제2 가변 소자(130)를 구성하는 제2 가변층(132), 제2 하부 전극(131), 및 제2 상부 전극(133) 각각은 제1 가변 소자(110)를 구성하는 제1 가변층(112), 제1 하부 전극(111), 및 제1 상부 전극(133) 각각과 서로 동일하게 구성될 수 있다. The second
제2 가변 소자(130)의 각각의 구체적인 구성 및 효과는 제1 가변 소자(110)와 동일하므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.The specific configuration and effect of each of the second
일 실시예에 따른 다층 가변 소자(100)는 가변층으로 폴리비닐리덴플루오라이드계 폴리머를 포함하는 단위 가변 소자(110, 130) 사이에 유전성 엘라스토머 및 고유전성 필러를 포함하는 보조 가변층(120)이 배치될 수 있다. The multilayer
폴리비닐리덴플루오라이드계 폴리머를 가변층으로 사용하는 가변 소자를 다층 구조로 형성하기 위해서는 접착층이 필요하였다. 종래에 사용되던 접착층은 낮은 유전율을 가졌고, 특히, 1kHz에서 측정한 OCA(optical clear adhesive)의 유전율은 3.0 이하였다. 이와 같이, 종래에 접착층은 낮은 유전율을 가지기 때문에, 접착의 목적으로만 사용이 가능하였다. 이러한 접착층은 가변 소자의 두께를 향상시키고, 결과적으로 가변 소자의 구동 변위 향상을 방해하는 결과를 초래하였다.An adhesive layer was required in order to form a variable element using a polyvinylidene fluoride polymer as a variable layer in a multilayer structure. The adhesive layer used conventionally had a low dielectric constant, and in particular, the dielectric constant of OCA (optical clear adhesive) measured at 1 kHz was 3.0 or less. As described above, since the adhesive layer has a low dielectric constant in the past, it can be used only for the purpose of adhesion. Such an adhesive layer improves the thickness of the variable element and, as a result, hinders the improvement of the drive displacement of the variable element.
그러나, 보조 가변층(120)은 유전성 엘라스토머를 기초로 한 유전율이 우수한 접착층이므로, 접착제로서의 역할을 할 뿐만 아니라, 보조 가변층(120) 양면에 접촉한 전극에 의해 발생하는 정전기적 인력에 의하여 또 다른 가변층의 역할을 수행하게 된다. However, since the auxiliary
따라서, 보조 가변층(120)은 제1 가변 소자(110)와 제2 가변 소자(130) 사이에 개재된 상태에서, 제1 가변 소자(110)와 제2 가변 소자(130)가 변형될 때에 함께 변형될 수 있다. 결과적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 가변 소자(100)에서는, 유전성 엘라스토머에 비하여 높은 유전율을 가지는 폴리비닐리덴플루오라이드계 폴리머를 사용함과 동시에, 종래의 접착제 대신에 유전율이 높은 보조 가변층(120)을 이용하므로, 다층 가변 소자(100)의 구동 변위가 크게 향상될 수 있다. 더욱이, 다층 가변 소자(100)의 전체 유전율이 향상되기 때문에, 다층 가변 소자(100)의 구동 전압이 저하될 수 있다. Therefore, when the first
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다층 가변 소자(200)를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 다층 가변 소자(200)는 제1 가변층(212), 제1 하부 전극(211) 및 제1 상부 전극(213)을 포함하는 제1 가변 소자(210), 제1 가변 소자(110)의 상에 배치되는 제1 보조 가변층(220), 제1 보조 가변층(220) 상에 배치되고, 제2 가변층(232), 제2 하부 전극(231) 및 제2 상부 전극(233)을 포함하는 제2 가변 소자(230), 제2 가변 소자(230)의 상에 배치되는 제2 보조 가변층(240), 및 제2 보조 가변층(240) 상에 배치되고, 제3 가변층(252), 제3 하부 전극(251) 및 제3 상부 전극(253)을 포함하는 제3 가변 소자(250)를 포함한다.FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for explaining a multilayer
도 2의 다층 가변 소자(200)는 도 1의 다층 가변 소자(100)와 달리, 3개의 단위 가변 소자를 적층시킨 구조를 가진다는 점에서 차이점이 있다. 즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 다층 가변 소자(200)는 3개 이상의 단위 가변 소자를 포함할 수 있고, 각 단위 가변 소자(210, 230, 250) 사이에는 별도의 보조 가변층(220, 240)이 배치되어 있다. The multilayer
도 2의 다층 가변 소자(200)에서, 각 단위 가변 소자(210, 230, 250)에 포함되는 제1 가변층(212), 제2 가변층(232) 및 제3 가변층(252)와 제1 보조 가변층(220) 및 제2 보조 가변층(240)은 서로 상이한 종류의 전기 활성 폴리머를 포함한다.The first
이때, 도 2의 다층 가변 소자(200)는 도 1의 다층 가변 소자(100)에 제3 가변 소자(250) 및 제2 보조 가변층(240)을 더 포함하는 구성만이 상이하고, 다른 구성은 실질적으로 동일하므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다.In this case, the multilayer
도 2의 다층 가변 소자(200)에서, 제2 가변 소자(230) 상에 제2 보조 가변층(240)이 배치된다. 제2 보조 가변층(240)은 제1 보조 가변층(220)과 마찬가지로, 인접하는 단위 가변 소자의 가변층과 상이한 종류의 전기 활성 폴리머를 포함한다. 제2 보조 가변층(240)의 구성은 도 1의 보조 가변층(120)과 동일할 수 있다.In the multilayer
제3 가변 소자(250)는 제2 보조 가변층(240) 상에 배치된다. 제3 가변 소자(250)의 구성은 제1 가변 소자(210) 및 제2 가변 소자(230)과 동일할 수 있다.The third
도 2의 다층 가변 소자(200)에서, 제1 가변 소자(210)의 제1 하부 전극(211) 및 제1 상부 전극(213), 제2 가변 소자(230)의 제2 하부 전극(231) 및 제2 상부 전극(233) 및 제3 가변 소자(250)의 제3 하부 전극(251) 및 제3 상부 전극(253)에는 서로 다른 전기적 성질의 전압이 교차되어 인가된다. 이 경우, 제1 보조 가변층(220) 및 제2 보조 가변층(240)은 양면에 접촉한 전극으로부터 발생하는 전기장에 의하여 변형된다. The first
결국, 다층 가변 소자(200)는 각각의 단위 가변 소자(210, 230, 250)와 제1 보조 가변층(220) 및 제2 보조 가변층(240)이 인가된 전압에 의해 함께 변형되고, 이로 인하여, 유전성 엘라스토머만으로 제조된 다층 가변 소자 또는 유전율이 낮은 종래의 접착층을 포함하는 다층 가변 소자에 비하여 큰 구동 변위를 가지게 된다.As a result, the multilayer
이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 본 발명의 예시를 위한 것이며, 하기 실시예에 의해 본 발명㎛의 범위가 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, the following examples are for the purpose of illustrating the present invention, and the scope of the present invention is not limited by the following examples.
본 발명의 효과에 대해서 알아보기 위해, 가변층 및 보조 가변층(접착층)의 구성을 달리하여 실시예 1 및 비교예 1 내지 3의 다층 가변 소자를 제조하였다.To examine the effects of the present invention, multilayer variable elements of Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 were fabricated with different configurations of the variable layer and the auxiliary variable layer (adhesive layer).
실시예Example 1 One
폴리비닐리덴플루오라이드 호모폴리머(Homo-PVDF)를 연신한 후 라미네이션(lamination)하여 80㎛ 두께의 제1 가변층 및 제2 가변층을 준비하였고, 각각의 가변층의 양면에 금속 전극(탄소 도전성 그리스)을 증착함으로써, 하부 전극/가변층/상부 전극의 구조를 갖는 제1 가변 소자 및 제2 가변 소자를 제조하였다. 이후, 유전성 엘라스토머로서 폴리디메틸 실록산(PDMS)과 고유전성 필러로서 티탄산바륨(입자 직경: 120nm)을 용매인 헥산에 넣고 혼합한 용액을 제조하였다. 이때, 폴리디메틸 실록산(PDMS)과 티탄산바륨의 중량비는 60:40 이였다. 제1 가변 소자의 상부 전극 상에 제조된 용액을 코팅하여 50㎛ 두께의 보조 가변층(접착층)을 형성한 후 제2 가변 소자를 접합하여, 실시예 1의 다층 가변 소자를 제조하였다.A polyvinylidene fluoride homopolymer (Homo-PVDF) was stretched and laminated to prepare a first variable layer and a second variable layer each having a thickness of 80 mu m. A metal electrode (carbon conductive A first variable element and a second variable element having a structure of a lower electrode / a variable layer / an upper electrode were manufactured. Then, a solution was prepared by mixing polydimethylsiloxane (PDMS) as a dielectric elastomer and barium titanate (particle diameter: 120 nm) as a high-dielectric filler in hexane as a solvent. At this time, the weight ratio of polydimethylsiloxane (PDMS) to barium titanate was 60:40. The solution prepared on the upper electrode of the first variable element was coated to form an auxiliary variable layer (adhesive layer) having a thickness of 50 mu m, and then the second variable element was bonded to produce the multilayer variable element of Example 1.
비교예Comparative Example 1 One
폴리비닐리덴플루오라이드 호모폴리머(Homo-PVDF)를 사용하는 대신에, 폴리디메틸 실록산(PDMS)만을 포함하는 제1 가변층 및 제2 가변층을 형성하는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로, 비교예 1의 다층 가변 소자를 제조하였다.Except that instead of using a polyvinylidene fluoride homopolymer (Homo-PVDF), a first variable layer containing only polydimethylsiloxane (PDMS) and a second variable layer were formed in the same manner as in Example 1 , A multilayer variable element of Comparative Example 1 was produced.
비교예Comparative Example 2 2
폴리비닐리덴플루오라이드 호모폴리머(Homo-PVDF)를 사용하는 대신에, 유전성 엘라스토머로서 폴리디메틸 실록산(PDMS)과 고유전성 필러로서 티탄산바륨(입자 직경: 120nm)을 용매인 헥산에 각각 60:40의 중량비로 넣고 혼합한 용액을 기재 상에 도포하여 건조시켜 두께가 80㎛인 제1 가변층 및 제2 가변층 얻은 후, 제조된 가변층의 양면에 금속 전극(탄소 도전성 그리스)을 증착함으로써, 폴리디메틸 실록산(PDMS)과 고유전 필러를 포함하는 제1 가변 소자 및 제2 가변 소자를 제조한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로, 보조 가변층 및 비교예 2의 다층 가변 소자를 제조하였다.Instead of using polyvinylidene fluoride homopolymer (Homo-PVDF), polydimethylsiloxane (PDMS) as a dielectric elastomer and barium titanate (particle diameter: 120 nm) as a high-dielectric filler were dissolved in hexane as a solvent in a ratio of 60:40 (Carbon conductive grease) was deposited on both surfaces of the prepared variable layer after obtaining a first variable layer and a second variable layer each having a thickness of 80 占 퐉 to obtain a poly A multilayer variable element of an auxiliary variable layer and a multilayer variable element of Comparative Example 2 were produced in the same manner as in Example 1 except that a first variable element and a second variable element each containing dimethylsiloxane (PDMS) and a high- Respectively.
비교예Comparative Example 3 3
실시예 1에서 제조한 폴리디메틸 실록산(PDMS) 및 티탄산바륨 혼합 용액 대신에 종래의 아크릴계 OCA 접착제를 이용하여 보조 가변층(접착층)을 형성한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로, 비교예 3의 다층 가변 소자를 제조하였다.Except that the auxiliary variable layer (adhesive layer) was formed using a conventional acrylic OCA adhesive in place of the polydimethylsiloxane (PDMS) and barium titanate mixed solution prepared in Example 1, The multilayer variable element of Example 3 was manufactured.
제조된 실시예 1 및 비교예 1 내지 3의 다층 가변 소자의 성질 및 구동 변위 정도를 확인하기 위하여, 하기와 같은 실험을 진행하였다. In order to confirm the properties and the degree of the driving displacement of the multi-layer variable element of Example 1 and Comparative Examples 1 to 3, the following experiment was carried out.
실험예Experimental Example 1 - 보조 1 - Auxiliary 가변층의Variable layer 유전율 측정 Dielectric constant measurement
실시예 1 및 비교예 1 내지 3에 따라 제조된 다층 가변 소자의 보조 가변층의 유전율은 LCR 미터(4284A)를 이용하여 주파수 1kHz에서의 정전용량을 측정하고, 하기 수학식 2를 이용하여 계산하여 측정하였다. 측정 결과는 하기 표 1에 표시하였다.The dielectric constant of the auxiliary variable layer of the multilayer variable element manufactured according to Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 was measured by using an LCR meter 4284A and measuring the capacitance at a frequency of 1 kHz using the following equation Respectively. The measurement results are shown in Table 1 below.
[수학식 2]&Quot; (2) "
ε = C × t / εo × Aε = C × t / ε o × A
(ε: 유전율, C: 정전용량, εo: 진공 유전율, t: 가변층의 두께, A: 전극의 접촉 단면적)C: capacitance,? o : vacuum permittivity, t: thickness of the variable layer, A: contact sectional area of the electrode)
실험예Experimental Example 2 - 보조 2 - Auxiliary 가변층의Variable layer 접착력 측정 Adhesive strength measurement
실시예 1 및 비교예 1 내지 3에 따라 제조된 다층 가변 소자의 보조 가변층의 접착력은 인장강도계(Tinius Olsen社, H5KT UTM)를 이용하여 측정하였다. 측정 결과는 하기 표 1에 표시하였다.The adhesive strength of the auxiliary variable layers of the multilayer variable element manufactured according to Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 was measured using a tensile strength meter (Tinius Olsen, H5KT UTM). The measurement results are shown in Table 1 below.
실험예Experimental Example 3 - 가변 소자의 구동 변위 측정 3 - Driving displacement measurement of variable element
실시예 1 및 비교예 1 내지 3에 따라 제조된 다층 가변 소자 구동 변위를 측정하기 위해서, 레이저 장치(Keyenece社, LK-G80)를 이용하여 2.4kVpp의 조건하에서 각각 최대 곡률반경과 최소 곡률반경을 측정한후 곡률 변화값을 계산함으로써 벤딩 성능을 확인하였다. 측정 결과는 하기 표 1에 표시하였다.In order to measure the multi-layer variable element drive displacement produced according to Example 1 and Comparative Examples 1 to 3, a maximum curvature radius and a minimum curvature radius were measured under a condition of 2.4 kVpp using a laser device (Keyenece, LK-G80) After the measurement, the bending performance was confirmed by calculating the curvature change value. The measurement results are shown in Table 1 below.
(at 1kHz)Permittivity of the auxiliary variable layer
(at 1kHz)
(gf/inch)Adhesion of the auxiliary variable layer
(gf / inch)
(mm)Minimum radius of curvature
(mm)
(mm)Maximum radius of curvature
(mm)
(mm)Curvature change value
(mm)
표 1을 통해 확인한 바와 같이, 서로 상이한 종류의 전기 활성 폴리머가 교번적으로 적층된 실시예 1의 다층 가변 소자는 현저히 우수한 구동 변위를 가지는 것을 확인할 수 있었다. 특히, 실시예 1과 비교예 1을 비교해 보면, 종래의 유전성 엘라스토머만으로 적층된 구조를 갖는 다층 가변 소자는 구동 변위가 현저히 작은 것을 확인할 수 있었다.As shown in Table 1, it was confirmed that the multilayer variable element of Example 1 in which different types of electroactive polymers were alternately stacked had remarkably excellent driving displacement. In particular, comparing Example 1 with Comparative Example 1, it was confirmed that the multilayer variable element having a structure laminated with only the conventional dielectric elastomer had a significantly small driving displacement.
또한, 실시예 1과 비교예 2를 비교해 보면, 실시예 1의 다층 가변 소자는 제1 가변층, 제2 가변층 및 보조 가변층이 모두 유전성 엘라스토머와 고유전성 필러를 포함하는 비교예 2의 다층 가변 소자에 비하여, 동일한 전압에서 곡률 변화가 현저히 큰 것을 확인할 수 있었다. 즉, 실시예 1의 다층 가변 소자는 단순히 고유전율을 가지는 엘라스토머를 다층으로 적층하여 형성된 다층 가변 소자에 비하여 성능이 월등히 향상됨을 알 수 있었다.In comparison between Example 1 and Comparative Example 2, the multi-layer variable element of Example 1 is different from the multi-layer variable element of Comparative Example 2 in which the first variable layer, the second variable layer, and the auxiliary variable layer both contain a dielectric elastomer and a high dielectric constant filler It was confirmed that the curvature change was remarkably large at the same voltage as compared with the variable element. That is, it was found that the multilayer variable element of Example 1 significantly improved the performance as compared with the multilayer variable element formed by simply stacking multiple layers of elastomers having a high dielectric constant.
한편, 실시예 1과 비교예 3을 비교해 보면, 실시예 1의 보조 가변층의 유전율은 종래의 접착제를 사용한 비교예 3의 보조 가변층의 유전율에 비해서, 현저히 향상됨을 확인할 수 있었으며, 이를 통해, 다층 가변 소자의 구동 전압이 낮아짐을 알 수 있었다. 보다 구체적으로, 실시예 1의 다층 가변 소자는 비교예 3의 다층 가변 소자에 비하여 동일한 전압에서 곡률 변화가 2배 정도 큰 것을 확인할 수 있었다. 즉, 보조 가변층의 우수한 유전율로 인해, 다층 가변 소자의 벤딩 정도가 크게 향상되는 것을 알 수 있었다.On the other hand, when comparing Example 1 with Comparative Example 3, it was confirmed that the dielectric constant of the auxiliary variable layer of Example 1 was remarkably improved as compared with the dielectric constant of the auxiliary variable layer of Comparative Example 3 using a conventional adhesive, It was found that the driving voltage of the multilayer variable element was lowered. More specifically, it was confirmed that the multilayered variable element of Example 1 had a curvature change twice as large as that of the multilayered variable element of Comparative Example 3 at the same voltage. That is, the degree of bending of the multilayer variable element was remarkably improved due to the excellent dielectric constant of the auxiliary variable layer.
이와 같이, 폴리비닐리덴플루오라이드계 폴리머를 포함하는 제1 가변 소자 및 제2 가변 소자를 접착하기 위한, 유전성 엘라스토머 및 고유전성 필러를 포함하는 보조 가변층은, 종래의 광학 접착제에 비하여 유전율이 현저히 높다. 이로써, 본 발명의 보조 가변층은 단순한 접착제로서의 역할뿐만 아니라, 또 다른 가변층의 역할을 수행할 수 있다. 따라서, 본 발명의 보조 가변층을 제1 가변 소자 및 제2 가변 소자를 접착하기 위한 접착층으로 채용하는 경우, 다층 가변 소자의 벤딩 즉, 구동 변위가 크게 향상되고, 구동 전압이 낮아질 수 있다.As described above, the auxiliary variable layer comprising the dielectric elastomer and the high dielectric constant filler for bonding the first variable element and the second variable element including the polyvinylidene fluoride polymer has a dielectric constant significantly higher than that of the conventional optical adhesive high. Thus, the auxiliary variable layer of the present invention can serve not only as a simple adhesive but also as another variable layer. Therefore, when the auxiliary variable layer of the present invention is employed as an adhesive layer for bonding the first variable element and the second variable element, the bending of the multilayer variable element, that is, the driving displacement can be greatly improved and the driving voltage can be lowered.
이와 같이, 강유전성 폴리머 중 폴리비닐리덴플루오라이드계 폴리머를 포함하는 가변층을 이용한 단위 가변 소자들을 본 발명의 보조 가변층으로 접착시켜 다층 가변 소자를 제조하는 경우, 구동 변위가 최대인 다층 가변 소자를 얻을 수 있다.Thus, when the multi-layer variable element is manufactured by bonding the unit variable elements using the variable layer including the polyvinylidene fluoride polymer among the ferroelectric polymers as the auxiliary variable layer of the present invention, the multi- Can be obtained.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 가변 소자를 포함하는 표시 장치(300)의 구조를 설명하기 위한 개략적인 분해 사시도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(300)는 하부 커버(310), 다층 가변 소자(100), 표시 패널(320), 터치 패널(330) 및 상부 커버(340)을 포함한다.3 is a schematic exploded perspective view illustrating a structure of a
하부 커버(310)는 다층 가변 소자(100), 표시 패널(320) 및 터치 패널(330)의 하부를 덮도록 다층 가변 소자(100) 아래에 배치된다. 하부 커버(310)는 표시 장치(300) 내부의 구성들을 외부의 충격 및 이물질이나 수분의 침투로부터 보호한다. 하부 커버(310)는 다층 가변 소자(100)의 형상 변화에 따라 함께 변형될 수 있는 물질로 이루어질 수 있다 예를 들어, 하부 커버(310)는 연성을 갖는 플라스틱과 같은 물질로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The
다층 가변 소자(100)는 하부 커버(310) 상에 배치되고, 표시 패널(320) 하부에 배치된다. 구체적으로, 가변 소자(100)는 표시 패널(320)의 하면에 직접 접촉되도록 배치될 수도 있고, 표시 패널(320)의 하면과 다층 가변 소자(100)의 상면 사이에 접착제를 이용하여 배치될 수도 있다. 접착제로는 이로써 제한되는 것은 아니나, OCA(optical clear adhesive) 또는 OCR(optical clear resin)이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The multilayer
도 3에 도시된 다층 가변 소자(100)는 제1 가변 소자(110), 제2 가변 소자(130) 및 제1 가변 소자(110), 제2 가변 소자(130) 사이에 배치되는 보조 가변층(120)을 포함한다. 즉, 다층 가변 소자(100)는 도 1 또는 도 2에 도시된 다층 가변 소자(100, 200)와 동일한 구성을 가질 수 있다. The multi-layer
보조 가변층(120)은 인접하는 단위 가변 소자의 가변층(112, 132)에 포함된 전기 활성 폴리머와 상이한 종류의 보조 전기 활성 폴리머를 포함한다. 보조 가변층(120)은 유전율이 우수하여, 제1 가변 소자(110)와 제2 가변 소자(130)를 접착시키는 역할뿐만 아니라, 또 다른 가변층의 역할을 수행할 수 있다. 따라서, 보조 가변층(120)을 채용하는 경우, 다층 가변 소자(100)의 벤딩 능력이 더욱 향상되고, 구동 전압이 저하될 수 있다.The auxiliary
다층 가변 소자(100)는 표시 패널(320)과 전기적으로 연결될 수도 있다. 예를 들어, 표시 패널(320)에 배치된 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)와 다층 가변 소자(100)의 전극이 배선에 의해 서로 전기적으로 연결될 수도 있다. The multilayer
표시 패널(320)은 표시 장치(300)에서 영상을 표시하기 위한 표시 소자가 배치된 패널을 의미한다. 표시 패널(320)로서, 예를 들어, 유기 발광 표시 패널, 액정 표시 패널, 전기 영동 표시 패널 등과 같은 다양한 표시 패널이 사용될 수 있다. 바람직하게는 표시 패널(320)은 유기 발광 표시 장치일 수 있다. 유기 발광 표시 장치는 유기 발광층에 전류를 흐르게 함으로써, 유기 발광층이 발광하도록 하는 표시 장치이며, 유기 발광층을 사용하여 특정 파장의 빛을 발광한다. 유기 발광 표시 장치는 적어도 캐소드, 유기 발광층, 애노드를 포함한다. 표시 패널(320)의 아래에 배치된 가변 소자(100)는 플렉서빌리티를 갖고 변형될 수 있으므로, 유기 발광 표시 장치도 플렉서빌리티를 갖고 변형될 수 있도록 구성될 수 있다. 즉, 유기 발광 표시 장치는 플렉서빌리티를 갖는 플렉서블(flexible) 유기 발광 표시 장치로서, 플렉서블 기판을 포함한다. 플렉서블 유기 발광 표시 장치는 외부에서 가해지는 힘에 의해 다양한 방향 및 각도로 변형될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 표시 패널(320)은 플렉서블 유기 발광 표시 장치로 구성된 것으로 상정하고 설명한다.The
표시 패널(320)의 아래에 배치된 다층 가변 소자(100)는 연성을 갖고 변형될 수 있으므로, 유기 발광 표시 장치도 연성을 갖고 변형될 수 있도록 구성될 수 있다. 즉, 유기 발광 표시 장치는 연성을 갖는 플렉서블(flexible) 유기 발광 표시 장치로서, 플렉서블 기판을 포함한다. 플렉서블 유기 발광 표시 장치는 외부에서 가해지는 힘에 의해 다양한 방향 및 각도로 변형될 수 있다. Since the multilayer
표시 패널(320) 상에는 터치 패널(330)이 배치된다. 터치 패널(330)은 표시 장치(300)에 대한 사용자의 터치 입력을 감지하고, 터치 좌표를 제공하는 기능을 수행하는 패널을 의미한다. A
터치 패널(330)은 배치되는 위치에 따라 구분될 수 있다. 예를 들면, 표시 패널(320) 상부 표면에 부착하는 애드-온(Add-On) 방식, 표시 패널(320) 상에 증착시키는 온-셀(On-Cell) 방식 및 표시 패널(320)의 내부에 형성한 인-셀(In-Cell) 방식 등이 있다. 또한, 터치 패널(330)은 작동 방식에 따라 구분될 수도 있다. 예를 들어, 정전 용량 방식, 저항막 방식, 초음파 방식, 적외선 방식 등이 사용될 수 있으나, 바람직하게는 정전 용량 방식의 터치 패널이 터치 패널(330)로서 사용될 수 있다.The
또한, 터치 패널(330)은 다층 가변 소자(100)와 전기적으로 연결될 수 있다. 구체적으로, 터치 패널(330)은 다층 가변 소자(100)의 전극들과 전기적으로 연결되어, 터치 패널(330)에서 입력된 다양한 터치 신호 또는 전압이 다층 가변 소자(100)로 전달될 수 있다.In addition, the
상부 커버(340)는 다층 가변 소자(100), 표시 패널(320) 및 터치 패널(330)의 상부를 덮도록 터치 패널(330) 상에 배치된다. 상부 커버(340)는 하부 커버(310)와 동일한 기능을 할 수 있다. 또한, 상부 커버(340)도 하부 커버(320)와 마찬가지로 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 특히, 다층 가변 소자(100)에 의해 다양한 형상으로 변형될 수 있는 터치 패널(330) 및 표시 패널(320)과 함께 변형될 수 있도록 상부 커버(340)도 연성을 갖는 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상부 커버(340)는 연성을 갖는 플라스틱과 같은 물질로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The
표시 장치(300)는 다층 가변 소자(100)에 전압이 인가됨에 따라 다층 가변 소자(100)와 함께 변형된다. 즉, 다층 가변 소자(100)와 접합된 표시 패널(320)과 터치 패널(330)도 다층 가변 소자(100)를 구성하는 제1 가변 소자(110), 제2 가변 소자(130) 및 보조 가변층(120)의 변형에 따라 함께 변형되고, 표시 장치(300) 또한 변형된다.The
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(300)에서는 다층 가변 소자(100), 표시 패널(320) 및 터치패널(330)이 하나로 결합되고, 다층 가변 소자(100)에 의해 표시 장치(300)이 다양한 형상으로 변형될 수 있다. 다층 가변 소자(100)의 변형에 의한 표시 장치(300)가 변형되는 모습에 대해서는 도 4를 참조하여 후술한다.A
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 가변 소자를 포함하는 표시 장치의 다양한 변형 형태를 설명하기 위한 예시적인 상태도이다. 도 4에서는 설명의 편의를 위해 표시 장치(400)가 스마트폰인 것으로 상정하고 설명한다.4 is an exemplary state diagram for explaining various modifications of a display device including a multilayer variable element according to an embodiment of the present invention. 4, it is assumed that the
도 4를 참조하면, 표시 장치(400)의 일부가 상부 또는 하부로 벤딩(bending)될 수 있다. 구체적으로, 표시 장치(400)에서 표시 화면(410)의 하부에 다층 가변 소자가 고정되어 있고, 다층 가변 소자의 구동에 의해 다층 가변 소자 및 표시 장치(400) 전체가 변형된다. 즉, 다층 가변 소자의 일부가 상부 또는 하부로 벤딩됨에 따라 표시 장치(400)의 일부도 상부 또는 하부로 벤딩될 수 있다. 여기서, 다층 가변 소자의 일부가 일정한 주기를 가지고 상부 또는 하부로 벤딩됨에 따라 표시 장치(400)의 일부도 상부 또는 하부로 벤딩될 수 있다. 또한, 다층 가변 소자의 일부가 상부 또는 하부로 벤딩된 상태에서 유지됨에 따라 표시 장치(400)의 일부도 상부 또는 하부로 벤딩된 상태에서 유지될 수 있다.Referring to FIG. 4, a part of the
예를 들어, 표시 장치(400)에 입력되는 사용자의 터치 입력에 대응하는 출력으로 표시 장치(400)의 일부가 상부 또는 하부로 벤딩될 수 있다. 즉, 표시 장치(400)에서 메시지를 수신하거나, 표시 장치(400)에 음성 통화가 걸려오는 경우, 이에 대한 출력으로 표시 장치(400)의 일부가 상부 또는 하부로 벤딩될 수 있다.For example, a part of the
표시 장치(400)에서 벤딩되는 부분, 벤딩되는 방향, 벤딩되는 시간 및 벤딩되는 방향이 변하는 주기 등은 표시 장치(400)를 통해 다양하게 설정될 수 있다. 즉, 다층 가변 소자에 의한 표시 장치(400)의 형상의 변화는 사용자에 의해 다양하게 설정될 수 있으며, 위에 제시된 예시적인 형상의 변화에 제한되지 않는다.The bending portion, bending portion, bending portion, and bending portion of the
본 발명의 일 실시예에 따른 다층 가변 소자를 포함하는 표시 장치(400)에서는 다양한 입력에 대응하여 입력에 따라 상이하게 다층 가변 소자가 변형된다. 구체적으로, 변형되는 부분, 변형되는 방향, 변형이 지속되는 시간 및 변형되는 방향이 변하는 주기 등은 표시 장치(400)에 인가되는 입력마다 상이하게 설정될 수 있다. 이에 따라, 다층 가변 소자에 의해 표시 장치(400)가 다양한 형상으로 변형되어 사용자에게 다양한 종류의 출력이 제공될 수 있다.In the
도 5는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 표시 장치가 유리하게 활용될 수 있는 실례들을 나타내는 도면이다.Figure 5 is an illustration of examples in which a display device according to various embodiments of the present invention may be advantageously utilized.
도 5(a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 가변 소자를 포함하는 전자 신문(500)의 예시적인 외관도이다. 도 5(a)를 참조하면, 전자 신문(500)은 표시 패널(510) 및 표시 패널(510)의 하부에 합착된 다층 가변 소자를 포함한다. 5 (a) is an exemplary external view of an
본 발명의 일 실시예에 따른 다층 가변 소자를 포함하는 전자 신문(500)에서 다층 가변 소자에 의해 실제 종이 신문을 보는 것과 비슷한 느낌이 제공될 수 있다. 전자 신문(500)의 표시 패널(510)을 통해 페이지를 넘기는 신호를 입력하면, 신호가 입력된 부분의 다층 가변 소자가 변형될 수 있다. 이에 따라, 다층 가변 소자가 변형되면서 전자 신문(500)의 일부가 일시적으로 벤딩되어 종이 신문과 같이 페이지를 넘기는 느낌이 제공될 수 있다.A feeling similar to that of an actual paper newspaper can be provided by the multilayer variable element in the
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 가변 소자를 포함하는 전자 신문(500)에서 새로운 기사가 업로드되어 표시되는 경우, 전자 신문(500)의 일부가 변형되어 기사가 업로드 되었다는 사실이 제공된다. 예를 들어, 새로운 헤드라인을 갖는 기사가 업로드된 경우, 기사가 업로드된 부분의 다층 가변 소자가 변형되어 기사의 업로드 사실이 즉각적으로 표시된다.Further, when a new article is uploaded and displayed in the
도 5(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 가변 소자를 포함하는 시계(600)의 예시적인 도면이다. 도 5(b)를 참조하면, 시계(600)는 표시 패널(610) 및 표시 패널(610)의 하부에 합착된 다층 가변 소자를 포함한다. 여기서, 설명의 편의를 위해 시계(600)는 스마트 워치(smart watch)로 상정하고 설명한다.5 (b) is an exemplary diagram of a
본 발명의 일 실시예에 따른 다층 가변 소자를 포함하는 시계(600)에서 다층 가변 소자에 의해 시계(600)의 다양한 기능이 구현될 수 있다. 시계(600)의 표시 패널(610)을 통해 일반적인 시간 정보가 표시된다. 또한, 시계(600)의 표시 패널(610)을 통해 날씨, 뉴스 등이 표시될 수 있다. 또한, 시계(600)는 간단한 통화 기능을 포함할 수 있으며, 시계(600)를 차고 있는 사용자의 심박수를 판단할 수도 있다. 여기서, 매시 정각을 알리거나 지정된 알람 시간을 알리기 위해 시계(600) 내부의 다층 가변 소자가 수축될 수 있다. 이에 따라, 사용자의 손목을 조여 시간 정보가 제공될 수 있다. 또한, 새로운 날씨 정보나 뉴스가 표시되는 경우에도 시계(600) 내부의 다층 가변 소자가 수축되거나, 전화가 수신되는 경우 시계(600)의 표시 패널(610)의 일부에 돌출부가 형성되어 정보가 제공될 수 있다. 또한, 시계(600)의 일부를 통해 측정된 사용자의 심박수가 위험 수준인 경우 시계(600) 내부의 다층 가변 소자가 수축되거나 형상이 변하여 사용자에게 경고 알림이 제공될 수 있다.The various functions of the
도 5(c)는 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 가변 소자를 포함하는 커튼(curtain)의 예시적인 도면이다. 도 5(c)를 참조하면, 커튼(700)은 표시 패널(710) 및 표시 패널(710)의 하부에 합착된 다층 가변 소자를 포함한다.Figure 5 (c) is an exemplary illustration of a curtain comprising a multi-layer variable element according to one embodiment of the present invention. 5 (c), the
본 발명의 일 실시예에 따른 다층 가변 소자를 포함하는 커튼(700)에서 가변 소자에 의해 외부 환경에 대한 정보가 다양한 방식으로 표현될 수 있다. 구체적으로, 커튼(700)의 표시 패널(710)을 통해 외부의 날씨가 정해진 화면으로 표시될 수 있고, 커튼(700)의 형태가 변경되어 구체적인 날씨의 상태가 표현될 수 있다. 예를 들어, 흐린 날씨에 바람이 부는 경우, 커튼(700)의 표시 패널(710)을 통해 구름이 표시되고, 바람이 부는 방향 및 바람의 속도에 따라 다층 가변 소자에 의해 커튼(700)의 일부가 벤딩되고, 벤딩되는 부분의 면적도 상이해질 수 있다. 즉, 바람의 방향에 따라 실제 커튼이 접히거나 흔들릴 수 있는 방향이 커튼(700)의 벤딩 방향으로 표현될 수 있고, 강한 바람일수록 커튼(700)이 벤딩되는 부분의 면적이 증가할 수 있다. 또한, 유리창을 통해 입사되는 조도량이 일정 조도량 이하가 되면, 커튼(700)이 자동으로 상부로 말려 올라가거나 좌측 또는 우측 방향으로 접힐 수도 있다.In the
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the accompanying drawings, it is to be understood that the present invention is not limited to those embodiments and various changes and modifications may be made without departing from the scope of the present invention. . Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.
100, 200: 다층 가변 소자
110, 210: 제1 가변 소자
111, 211: 제1 하부 전극
112, 212: 제1 가변층
113, 213: 제1 상부 전극
120: 보조 가변층
130, 230: 제2 가변 소자
131, 231: 제2 하부 전극
132, 232: 제2 가변층
133, 233: 제2 상부 전극
220: 제1 보조 가변층
240: 제2 보조 가변층
250: 제3 가변 소자
251: 제3 하부 전극
252: 제3 가변층
253: 제3 상부 전극
300, 400: 표시 장치
310: 하부 커버
320, 410, 510, 610, 710: 표시 패널
330: 터치패널
340: 상부 커버
500: 전자 신문
600: 시계
700: 커튼100, 200: multilayer variable element
110, 210: a first variable element
111 and 211: a first lower electrode
112, 212: first variable layer
113, 213: first upper electrode
120: auxiliary variable layer
130, 230: a second variable element
131, 231: the second lower electrode
132, 232: a second variable layer
133, 233: second upper electrode
220: first auxiliary variable layer
240: second auxiliary variable layer
250: third variable element
251: third lower electrode
252: third variable layer
253: third upper electrode
300, 400: display device
310: bottom cover
320, 410, 510, 610, 710: display panel
330: Touch panel
340: upper cover
500: Electronic newspaper
600: Clock
700: Curtains
Claims (15)
상기 복수의 단위 가변 소자 사이에 배치되고, 상기 전기 활성 폴리머와 상이한 보조 전기 활성 폴리머를 포함하는 보조 가변층을 갖는 다층 가변 소자. A plurality of unit variable elements each including a variable layer including an electroactive polymer, a lower electrode and an upper electrode; And
And a sub-tunable layer disposed between the plurality of unit variable elements, the sub-tunable layer comprising an auxiliary electroactive polymer different from the electroactive polymer.
상기 전기 활성 폴리머는 폴리 비닐리덴플루오라이드(poly vinylidenefluoride, PVDF)계 폴리머이고, 상기 보조 전기 활성 폴리머는 유전성 엘라스토머인, 다층 가변 소자.The method according to claim 1,
Wherein the electroactive polymer is a polyvinylidene fluoride (PVDF) based polymer and the auxiliary electroactive polymer is a dielectric elastomer.
상기 폴리비닐리덴플루오라이드계 폴리머는 폴리비닐리덴플루오라이드 호모폴리머 또는 폴리비닐리덴플루오라이드 코폴리머인, 다층 가변 소자.3. The method of claim 2,
Wherein the polyvinylidene fluoride-based polymer is a polyvinylidene fluoride homopolymer or a polyvinylidene fluoride copolymer.
상기 가변층은 연신되거나 폴링(polling)된 것인, 다층 가변 소자.The method according to claim 1,
Wherein the variable layer is elongated or polled.
상기 유전성 엘라스토머는 폴리디메틸 실록산(polydimethyl siloxane; PDMS)인, 다층 가변 소자.3. The method of claim 2,
Wherein the dielectric elastomer is polydimethyl siloxane (PDMS).
상기 보조 가변층은 고유전성 필러를 더 포함하는, 다층 가변 소자.3. The method of claim 2,
Wherein the auxiliary tunable layer further comprises a high dielectric constant filler.
상기 고유전성 필러는 압전성 세라믹, 탄소 나노입자, 금속 나노입자 및 전도성 폴리머로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인, 다층 가변 소자.The method according to claim 6,
Wherein the high dielectric constant filler is at least one selected from the group consisting of piezoelectric ceramics, carbon nanoparticles, metal nanoparticles, and conductive polymers.
상기 고유전성 필러는 티탄산바륨(barium titanate, BaTiO3) 및 티탄산 지르콘산납(PZT)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인, 다층 가변 소자.The method according to claim 6,
Wherein the high dielectric constant filler is at least one selected from the group consisting of barium titanate (BaTiO 3 ) and lead zirconate titanate (PZT).
상기 유전성 엘라스토머 대 상기 고유전성 필러의 중량비는 99:1 내지 50:50인, 다층 가변 소자.The method according to claim 6,
Wherein the weight ratio of the dielectric elastomer to the high dielectric constant filler is 99: 1 to 50:50.
상기 보조 가변층은 1kHz에서 측정한 유전율이 5 이상인, 다층 가변 소자.The method according to claim 1,
Wherein the auxiliary variable layer has a dielectric constant of at least 5 as measured at 1 kHz.
상기 보조 가변층은 접착력이 1500 gf/inch 이상인, 다층 가변 소자.The method according to claim 1,
Wherein the auxiliary variable layer has an adhesive strength of at least 1500 gf / inch.
상기 보조 가변층은 두께가 1 내지 300㎛인, 다층 가변 소자.The method according to claim 1,
And the auxiliary variable layer has a thickness of 1 to 300 mu m.
상기 보조 가변층은 상기 가변층과 동일한 방향으로 수축 또는 팽창하는, 다층 가변 소자.The method according to claim 1,
Wherein the auxiliary variable layer contracts or expands in the same direction as the variable layer.
상기 다층 가변 소자는,
전기 활성 폴리머를 포함하는 가변층, 하부 전극 및 상부 전극을 각각 포함하는 복수의 단위 가변 소자; 및
상기 복수의 단위 가변 소자 사이에 배치되고, 상기 전기 활성 폴리머와 상이한 보조 전기 활성 폴리머를 포함하는 보조 가변층을 갖는, 표시 장치A display device having a display panel, a touch panel, and a multilayer variable element,
The multi-
A plurality of unit variable elements each including a variable layer including an electroactive polymer, a lower electrode and an upper electrode; And
And an auxiliary variable layer disposed between the plurality of unit variable elements and comprising an auxiliary electroactive polymer different from the electroactive polymer,
상기 표시 패널은 플렉서블 기판을 포함하는, 표시 장치.15. The method of claim 14,
Wherein the display panel includes a flexible substrate.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102353699B1 (en) | 2017-06-23 | 2022-01-19 | 엘지디스플레이 주식회사 | Display device with integrated touch screen |
| CN110243867A (en) * | 2019-04-28 | 2019-09-17 | 浙江工业大学 | Integrate the flexible intelligent device and its manufacturing method of driving sensing |
| CN113066924B (en) * | 2021-03-18 | 2022-07-01 | 业成科技（成都）有限公司 | Thin film piezoelectric sensing element and manufacturing method thereof, sensing device and terminal |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011006596A (en) * | 2009-06-26 | 2011-01-13 | Kureha Corp | Polymer composition and polymer piezoelectric film |
| KR20120093007A (en) * | 2011-02-14 | 2012-08-22 | 에스케이씨 주식회사 | Method for manufacturing of piezoelectric film |
| KR20140051144A (en) * | 2011-03-07 | 2014-04-30 | 바이엘 머티리얼사이언스 아게 | Layer composite comprising electroactive layers |
| KR20140143236A (en) * | 2013-05-31 | 2014-12-16 | 엘지디스플레이 주식회사 | Touch Display Device Including cover windows integrated Haptic Actuator |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101658991B1 (en) * | 2009-06-19 | 2016-09-22 | 삼성전자주식회사 | Touch panel and electronic device including the touch panel |
| FR2950154B1 (en) * | 2009-09-15 | 2011-12-23 | Commissariat Energie Atomique | OPTICAL DEVICE WITH DEFORMABLE MEMBRANE WITH PIEZOELECTRIC ACTUATION IN THE FORM OF A CONTINUOUS CROWN |
| JP5308603B1 (en) * | 2012-02-15 | 2013-10-09 | バンドー化学株式会社 | Piezoelectric element, actuator element, actuator, power generation element, power generation device and flexible sheet |
| WO2013183594A1 (en) * | 2012-06-05 | 2013-12-12 | 三井化学株式会社 | Piezo-electric device, and method of manufacturing piezo-electric device |
| KR101915064B1 (en) * | 2012-08-23 | 2018-11-05 | 삼성전자주식회사 | Flexible device and operating methods thereof |
-
2015
- 2015-06-18 KR KR1020150086831A patent/KR102381748B1/en active IP Right Grant
- 2015-12-29 TW TW104144222A patent/TWI631740B/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011006596A (en) * | 2009-06-26 | 2011-01-13 | Kureha Corp | Polymer composition and polymer piezoelectric film |
| KR20120093007A (en) * | 2011-02-14 | 2012-08-22 | 에스케이씨 주식회사 | Method for manufacturing of piezoelectric film |
| KR20140051144A (en) * | 2011-03-07 | 2014-04-30 | 바이엘 머티리얼사이언스 아게 | Layer composite comprising electroactive layers |
| KR20140143236A (en) * | 2013-05-31 | 2014-12-16 | 엘지디스플레이 주식회사 | Touch Display Device Including cover windows integrated Haptic Actuator |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 이상복 외 4인. 전기 활성 고분자 복합재 기술 및 응용. 기계와 재료 23권 2호. 54-65 페이지. 2011년07월. 1부.* * |
| 정영훈. "압전복합소재, 포스트 모바일 산업의 전략적 핵심 부품 소재." 테크월드 온라인 뉴스 기사. 2014년11월07일. 1부.* * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| TW201624780A (en) | 2016-07-01 |
| TWI631740B (en) | 2018-08-01 |
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