CN105810814A - 多层致动器及包括该多层致动器的显示装置 - Google Patents

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Abstract

多层致动器及包括该多层致动器的显示装置。提供了一种多层致动器以及包括该多层致动器的具有改进的驱动位移的显示装置，该多层致动器包括例如多个电活性层，其中，所述电活性层包括铁电聚合物，并且所有电活性层的偏振方向大致相同。

Description

多层致动器及包括该多层致动器的显示装置
技术领域
本公开涉及一种多层致动器(actuator)、包括该多层致动器的显示装置以及制造该多层致动器的方法。
背景技术
近来，由于用户期望方便地使用诸如液晶显示(LCD)装置和有机发光二极管(OELD)显示器这样的各种显示装置，因此触摸型显示装置的使用已经变得普遍。在这方面，为了向用户提供直接且不同的触摸反馈，已经对致动器进行了不断研究。另外，已经进行了以下研究：通过将致动器附接到柔性显示面板来实现柔性显示面板的各种位移。
一般而言，常规显示装置已经采用诸如偏心旋转质量振动电机(ERM)或线性谐振致动器(LRA)这样的振动电机作为致动器。振动电机被设计为使整个显示装置振动，并因此在质量体需要增大尺寸以增加其振动功率方面存在问题。另外，振动电机具有以下缺点：难以进行用于调整振动水平的频率调制，响应速度显著低，并且振动电机不适合用于柔性显示装置。
为了解决这些问题，已经开发出了形状记忆合金(SMA)和电活性陶瓷(EAC)作为致动器的材料。然而，SMA响应速度低，使用寿命短并且是不透明的，而EAC是易碎的。因此，在将SMA和EAC应用至显示装置、尤其是柔性显示装置方面存在困难。
在这方面，使用电活性聚合物(EAP)的致动器技术已经在行业上受到关注。EAP是指一种能够通过电刺激而变形的聚合物，并且是指一种能够通过电刺激重复地扩展、收缩和弯曲的聚合物。已经进行了制造包括作为电活性层的EAP的致动器的研究，并且将这样的致动器附接到柔性显示面板，由此实现柔性显示器的不同的弯曲。
然而，仅包括一个电活性层的致动器的弯曲能力由于其增加的厚度和高驱动电压而受到限制。为了解决这些问题，已经引入了一种多层致动器，该多层致动器通过将多个单元致动器进行堆叠来构造，所述多个单元致动器中的每一个包括一个电活性层。当与仅包括一个电活性层的致动器相比时，这种包括多个电活性层的多层致动器能够在相同的厚度下实现更大的驱动位移。
常规多层致动器中的单元致动器的电活性层通常包括介电弹性体。该介电弹性体在自然状态下不具有偏振，并因此，先前的研究并没有考虑多个电活性层的偏振。结果，先前的研究没有考虑多个电活性层的偏振方向的排列形式。
近来，能够确保与介电弹性体相比更高的驱动位移的铁电聚合物已经被实现作为电活性层。铁电聚合物在特定方向上具有自然的偏振，并因此需要考虑多层致动器中的包括铁电聚合物的多个电活性层的偏振方向的排列形式。在这方面，已经引入了一些方法，在这些方法中，根据所施加的电场的方向，基于多个电活性层的扩展和收缩来调整针对所述多个电活性层中的每一个所施加的电场的方向。然而，到目前为止并没有获得显著的效果。
发明内容
因此，本发明涉及一种多层致动器、包括该多层致动器的显示装置以及制造该多层致动器的方法，这种多层致动器、包括该多层致动器的显示装置以及制造该多层致动器的方法基本上消除了由于现有技术的局限性或缺点而导致的一个或多个问题。
本发明的优点在于提供了一种多层致动器以及包括该多层致动器的具有改进的驱动位移的显示装置。
本发明的其它特征和优点将在下面的说明书中进行阐释，并且部分地将从本说明书显而易见，或者可以通过实践本发明而获知。通过书面的说明书及其权利要求以及附图中具体指出的结构可以实现和获得本发明的这些及其它优点。
为了实现以上描述的目的，本公开的一个方面提供了一种多层致动器，该多层致动器包括设置在彼此上的多个电活性层，每个电活性层包括铁电聚合物，其中，所有电活性层的偏振方向是相同的。根据本发明的优选实施例，电活性层的数目至少为三个。已经证明，在具有三个或更多个电活性层的布置中，多层致动器的驱动位移极大地受到所述电活性层的偏振方向的排列形式的影响，而不是受到施加至所述电活性层的电场的方向的影响。
根据本公开的另一特征，所述电活性层由相同的材料制成。
根据本公开的又一特征，所述电活性层可以包括聚偏二氟乙烯(plyvinyldenefluoride，PVDE)基聚合物。
根据本公开的又一特征，所述电活性层具有通过拉伸处理或修剪处理(pollingprocess)而施加的自然偏振。
根据本公开的又一特征，所述电活性层的极化方向垂直于所述电活性层的延伸方向。
根据本公开的又一特征，所述多层致动器包括设置在彼此上的多个单元致动器，这些单元致动器中的每一个包括所述电活性层中的一个、彼此面对的下电极和上电极，所述电活性层插入在该下电极和该上电极之间。根据本发明的又一优选实施方式，所述单元致动器的数目为至少三个。
根据本公开的又一特征，所述多层致动器被构造为在每个单元致动器的下电极和上电极之间产生电场，其中，在所有单元致动器中产生的电场的方向相同。
根据本公开的又一特征，所述多层致动器还包括多个粘接层，每一个粘接层被设置在两个相邻的单元致动器之间。根据本公开的又一特征，所述粘接层包括介电弹性体和高介电填充剂(filler)。
本公开的一个方面还提供了一种显示装置，该显示装置包括显示面板和如上所述的多层致动器，该多层致动器被设置在显示面板下。
优选地，该显示装置包括：上盖，该上盖被设置在所述显示面板和所述多层致动器上方；以及下盖，该下盖被设置为面对所述上盖，并且设置在所述显示面板和所述多层致动器下方，其中，所述下盖和所述上盖由具有柔性的材料组成。
根据本发明的又一优选实施方式，所述显示面板包括柔性基板。
本公开的一个方面还提供了一种用于操作如上所述的多层致动器的方法，该方法包括以下步骤：在每个单元致动器的下电极和上电极之间产生电场，其中，在所有单元致动器中产生的电场的方向相同。
要理解的是，以上总体描述和以下详细描述二者是示例性和说明性的，并且旨在提供对要求保护的本发明的进一步说明。
附图说明
附图被包括进来以提供对发明的进一步理解，并且被并入本说明书中并构成本说明书的一部分，附图例示了本发明的实施方式，并且与本说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：
图1是例示了根据本公开的实施方式的显示装置的构造的示意性分解的立体图；
图2是例示了根据本发明的实施方式的显示装置的多层致动器的示意性截面视图；
图3A和图3B是例示了包括聚偏二氟乙烯基聚合物的第一电活性层的偏振方向的图；
图4A、图4B、图4C和图4D是通过测量示例1、示例2、比较示例1和比较示例2的多层致动器的振动加速度而获得的曲线图；
图5是例示了根据本公开的实施方式的显示装置的用于描述该显示装置的各种变形的形状的显示装置的状态的图；以及
图6A、图6B和图6C是例示了能够有利地使用根据本公开的实施方式的多层致动器的示例的图。
具体实施方式
参照示例性实施方式的以下详细说明以及附图可以更加容易地理解本公开的优点和特征以及实现本公开的方法。然而，本公开将被按照很多不同的形式来具体实现，并且不限于本文中阐述的实施方式。相反，这些实施方式使本公开完整，并且被提供以使得本领域技术人员充分地理解本公开的范围。本公开将仅由所附的权利要求来限定。
当一个元件或层被描述为在另一个元件或层“上”时，该元件或层可以被直接设置在该另一个元件或层上，或者设置在该另一个元件或层上方，在该元件或层和该另一个元件或层之间插入有又一个元件或层。
虽然术语“第一”、“第二”等被用来描述各种组件，但是这些组件不受这些术语的限制。这些术语仅被用来将一个组件与另一个组件区分开。因此，在本公开的精神内，下面提及的第一组件可以相当于第二组件。
在整个说明书中，相同的附图标记是指相同的组件。
附图中所例示的每种构造的尺寸和厚度是为了说明的方便，并且本公开不一定限于所例示的构造的尺寸和厚度。
本公开的多个实施方式的相应的特征可以全部地或部分地彼此组合或结合，并且能够按各种方式在技术上构造联动和驱动。可以彼此独立地实现相应的实施方式，或者通过将相应的实施方式彼此联合来一起实现。
下文中，将详细地描述本公开的各种实施方式，参照附图来例示本公开的各种实施方式的示例。
图1是例示了根据本公开的实施方式的显示装置的构造的示意性分解的立体图。
参照图1，根据本实施方式的显示装置10包括上盖100、下盖200、柔性显示面板300以及多层致动器400。
上盖100被设置在柔性显示面板300和多层致动器400上方，以覆盖柔性显示面板300和多层致动器400。上盖100保护显示装置10的内部组件免于水或异物的渗透或者外部振动的影响。上盖100可以由例如塑料这样的具有高柔性的材料制成，以便当多层致动器400通过电场发生位移时而位移。
下盖200被设置为面对上盖100，并且被设置在柔性显示面板300和多层致动器400下方，以覆盖柔性显示面板300和多层致动器400。下盖200类似地保护显示装置10的内部组件免于水或异物的渗透或者外部振动的影响。下盖200可以类似地由例如塑料这样的具有高柔性的材料制成，以便当多层致动器400发生位移时而位移。
柔性显示面板300被设置在上盖100和下盖200之间。柔性显示面板300是一种具有柔性的面板，以便像纸张一样弯曲，并且是指被设置有用于显示图象的显示元件的面板。柔性显示面板300具有柔性，并因此可以在多层致动器400通过电场发生位移时与该多层致动器400一起位移。柔性显示面板300可以包括至少一个柔性基板以确保柔性。例如，柔性显示面板300可以是有机发光显示面板。有机发光显示面板是这样的显示面板：在该显示面板中，当电流被允许流过有机发光层时，该有机发光层发出光。有机发光显示面板使用有机发光层来发出具有特定波长的光。有机发光显示面板至少包括阴极、有机发光层和阳极。
多层致动器400被设置在上盖100和下盖200之间。多层致动器400被设置在柔性显示面板300下方，并且通过诸如光学透明粘接剂(OCA)或光学透明树脂(OCR)这样的粘接剂附接于柔性显示面板300。多层致动器400可以响应于对其电活性层的扩展或收缩而发生位移。该位移包括多层致动器400的弯曲。响应于发生位移的多层致动器400，上盖100、下盖200和柔性显示面板300可以发生位移，并因此整个显示装置10可以发生位移。
图2是根据本发明的实施方式的显示装置的多层致动器的示意性截面视图。
参照图2，根据本实施方式的多层致动器400包括第一单元致动器410、第一粘接层420、第二单元致动器430、第二粘接层440、第三单元致动器450、第三粘接层460以及第四单元致动器470。
第一单元致动器410是多层致动器400中包括的一个单元致动器，并且被构造为通过电场而发生位移。如图2中所例示的，第一单元致动器410包括第一下电极412、第一上电极414、以及设置在第一下电极412和第一上电极414之间的第一电活性层416。
如图2中所例示的，第一单元致动器410、第二单元致动器430、第三单元致动器450和第四单元致动器470在与其延伸方向垂直的方向上在彼此的顶部上堆叠，这些延伸方向对应于单元致动器410、430、450和470内包括的相应的电活性层416、436、456和476的延伸方向。
通过接收从外部施加的电压，第一下电极412和第一上电极414执行在第一电活性层416中形成电场的功能，所述电压在第一下电极412和第一上电极414之间产生电势差并且在第一电活性层416中形成电场。为了做到这一点，将具有不同电平的电压施加给第一下电极412和第一上电极414。例如，当将正电压施加给第一下电极412时，可以将接地电压施加给第一上电极414。另选地，当将负电压施加给第一下电极412时，可以将接地电压施加给第一上电极414。
根据施加给第一下电极412和第一上电极414中每一个的电压的电平，可以在不同的方向上在第一电活性层416中形成电场。例如，当施加给第一下电极412的电压低于施加给第一上电极414的电压时，可以在第一电活性层416中向上形成电场。另一方面，当施加给第一上电极414的电压高于施加给第一下电极412的电压时，可以在第一电活性层416中向下形成电场。
可以将交流(AC)电压或直流(DC)电压施加给第一下电极412和第一上电极414。当将AC电压施加给第一下电极412和第一上电极414时，第一单元致动器410可以周期性地发生位移。当将DC电压施加给第一下电极412和第一上电极414时，第一单元致动器410可以被保持在弯曲状态。
第一下电极412和第一上电极414可以由导电材料制成。例如，第一下电极412和第一上电极414可以由诸如金(Au)、铜(Cu)、钛(Ti)、铬(Cr)、钼(Mo)、铝(Al)、Al-Cu合金这样的金属材料或者诸如PEDOT[聚(3，4-乙撑二氧噻吩)]：PSS[聚(4-苯乙烯磺酸纳)]、聚吡咯、聚苯胺这样的导电聚合物制成。然而，本公开不限于此。第一下电极412和第一上电极414可以由相同的材料或不同的材料制成。
当在电活性层的下表面和上表面上设置的电极的厚度增加时，在具有恒定厚度的多层致动器中包括的电活性层的数目减少。由于多层致动器的驱动位移随着电活性层的数目的增加而增加，优选的是，为了在具有恒定厚度的多层致动器中设置尽可能多的电活性层，在电活性层的下表面和上表面上设置的电极的厚度尽可能薄。例如，优选的是，在第一电活性层416的下表面和上表面上设置的第一下电极412和第一上电极414的厚度在50nm至100nm的范围内。
当将相同的电压施加给第一下电极412和第一上电极414时，在第一电活性层416中形成的电场的强度随着第一下电极412和第一上电极414的薄层电阻(sheetresistance)的减小而增加。结果，优选的是，第一下电极412和第一上电极414具有尽可能小(例如，200Ω/sq或更小)的薄层电阻。
第一下电极412和第一上电极414可使用各种处理而设置在第一电活性层416的两个表面上。例如，第一下电极412和第一上电极414可以使用诸如溅射、印刷和狭缝涂覆这样的处理而设置在第一电活性层416的两个表面上。具体地，当第一下电极412和第一上电极414由相同的材料制成时，可以通过相同的处理来同时设置第一下电极412和第一上电极414。
第一电活性层416可以被设置在第一下电极412和第一上电极414之间，并且通过由第一下电极412和第一上电极414形成的电场而发生位移。
第一电活性层416包括在自然状态下具有偏振的铁电聚合物。例如，第一电活性层416包括诸如PVDF均聚物或者PVDF共聚物这样的聚偏二氟乙烯(PVDE)基聚合物。可以通过将电场施加给第一电活性层416来引起第一电活性层416的位移，第一电活性层416在特定方向上(例如，向上或向下)具有偏振。术语“向上”和“向下”是指与相应的电活性层的延伸方向垂直的方向、与在彼此的顶部上设置的电活性层的堆叠方向平行的方向。
可以根据第一电活性层416中包括的原子的排列来确定第一电活性层416的偏振方向。
图3A和图3B是例示了包括聚偏二氟乙烯基聚合物的第一电活性层的偏振方向的图。在图3A和图3B中，将在第一电活性层416包括聚偏二氟乙烯基聚合物的假定下来描述第一电活性层416的偏振方向。
参照图3A，能够理解的是，由于包括许多电子的氟(F)原子被设置在第一电活性层416的下部并且包括少量电子的氢(H)原子被设置在第一电活性层416的上部，因此第一电活性层416的偏振方向对应于向上方向。在聚偏二氟乙烯基聚合物中，可以将偏振方向限定为从F原子到H原子的方向。
参照图3B，能够理解的是，由于包括许多电子的F原子被设置在第一电活性层416的上部并且包括少量电子的H原子被设置在第一电活性层416的下部，因此第一电活性层416的偏振方向对应于向下方向。
可以通过共挤压处理而不是溶液浇铸处理来制造第一电活性层416。当使用诸如聚二甲基硅氧烷(PDMS)这样的介电弹性体来制造电活性层时，通常使用溶液浇铸处理来将溶液涂覆到基板并使溶液变干。这是因为介电弹性体可以使用简单的溶液浇铸处理来确保一定水平的介电常数。然而，当通过溶液浇铸处理形成时，诸如聚偏二氟乙烯基聚合物这样的铁电聚合物不能确保高的介电常数，并因此可以将共挤压处理与拉伸处理或修剪处理一起应用来确保高的介电常数。
在这方面，第一电活性层416可以是经受拉伸处理或修剪处理的薄膜。拉伸处理是指在加热状态下将聚合物链拉动并定向的处理，而修剪处理是指通过将高的DC电压施加给聚合物来在一个方向上排列具有特定电荷的原子的处理。当对第一电活性层416施加拉伸处理或修剪处理时，第一电活性层416可以通过确保高的介电常数而用作电活性层。例如，通过拉伸和修剪，与PVDF均聚物对应的PVDF可以用作电活性层，并且通过修剪，与PVDF共聚物对应的P(VDF-TrFE)(聚偏二氟乙烯-三氟乙烯)可以用作电活性层。
当通过共挤压处理与拉伸处理或修剪处理一起来制造第一电活性层416时，如图2中所例示的，与仅利用一个电极和第一电活性层来构造第一单元致动器410相比，利用第一下电极412、第一上电极414和第一电活性层416来构造第一单元致动器410在驱动位移方面具有优点。当两个电极之间的距离减小时，由相同的驱动电压产生的电场的强度增加。当在前一种情况下在两个电极(即，第一下电极412和第一上电极414)之间仅存在第一电活性层416的同时，在后一种情况下，在这两个电极之间，除了存在第一电活性层之外，还能存在将两个单元致动器粘合在一起的粘接层。因此，这两个电极之间的距离在前一种情况下小于后一种情况。
基于例如第一单元致动器410的正常操作的功率消耗和驱动电压，本领域技术人员可以自由地选择第一电活性层416的厚度。第一电活性层416的厚度可以优选为50μm至400μm。第一电活性层416的厚度可以更优选为100μm至300μm。这里，当第一电活性层416的厚度小于50μm时，将不能施加用于第一单元致动器410的正常操作的足够电压。另外，当第一电活性层416的厚度大于400μm时，可能需要高的驱动电压以生成用于第一单元致动器410的正常操作的麦克斯韦应力，并因此，其功率消耗可能会过度地增加。
第一粘接层420被设置在第一单元致动器410和第二单元致动器430之间，以将第一单元致动器410和第二单元致动器430粘合在一起。可以使用OCA或OCR作为第一粘接层420。可以优选地使用通过将高介电填充剂添加到介电弹性体而获得的高介电粘接层。这里，介电弹性体可以对应于从包括丙烯酸基聚合物、尿烷基聚合物和有机硅基聚合物的组中选择的至少一种材料，并且优选地对应于聚二甲基硅氧烷(PDMS)。高介电填充剂可以对应于从包括压电陶瓷、碳纳米颗粒、金属纳米颗粒和导电聚合物的组中选择的至少一种材料，并且优选地对应于诸如钛酸钡(BaTiO3)这样的压电陶瓷。
高介电粘接层具有高的介电常数，并因此可以执行除了其作为粘接层的功能以外的作为另一电活性层的功能。具体地，除了其作为将第一单元致动器410和第二单元致动器430粘合在一起的粘接层的功能以外，高介电粘接层还可以执行作为另一电活性层的功能，该另一电活性层通过借助相邻的电极(即，第一单元致动器410的第一下电极412和第二单元致动器430的第二上电极434)施加的电场而变形。结果，当采用通过将高介电填充剂添加到介电弹性体而获得的高介电粘接层作为第一粘接层420时，可以增强多层致动器400在相同的电场下的驱动位移，并且多层致动器400的总介电常数增大。
第二单元致动器430、第三单元致动器450和第四单元致动器470中的每一个是多层致动器400中包括的一个单元致动器，并且被构造为通过电场发生位移。
如图2中所例示的，第二单元致动器430包括第二下电极432、第二上电极434和第二电活性层436。另外，第三单元致动器450包括第三下电极452、第三上电极454和第三电活性层456，并且第四单元致动器470包括第四下电极472、第四上电极474和第四电活性层476。
这里，第二电活性层436、第三电活性层456和第四电活性层476中的每一个包括在自然状态下具有偏振的铁电聚合物，并且被构造为通过电场而发生位移。此外，第一电活性层416、第二电活性层436、第三电活性层456和第四电活性层476中的全部都具有相同或大致相似的偏振方向。例如，如图2中所例示的，第一电活性层416、第二电活性层436、第三电活性层456和第四电活性层476的全部偏振方向都对应于向上方向。
当多层致动器仅包括两个电活性层时，多层致动器的驱动位移极大地受到施加给所述多个电活性层中的每一个的电场的方向的影响，而不是所述多个电活性层的偏振方向的排列形式的影响。然而，当多层致动器包括三个或更多个电活性层时，多层致动器的驱动位移极大地受到电活性层的偏振方向的排列形式的影响，而不是施加到电活性层的电场的影响。
在这方面，在根据本实施方式的多层致动器400中，可以通过将第一电活性层416、第二电活性层436、第三电活性层456和第四电活性层476的全部偏振方向都设置在同一方向上来使多层致动器400的驱动位移最大化。当多层致动器400包括三个或更多个电活性层416、436、456和476时，与通过将所述多个电活性层416、436、456和476的偏振方向设置在不同的方向上相比，通过将所述多个电活性层416、436、456和476的全部偏振方向都设置在同一方向上在恒定的电压下获得更高的驱动位移。不管调整施加给所述多个电活性层416、436、456和476中的每一个的电场的方向的方案如何，都可以获得这个结果。
即使当全部电活性层416、436、456和476的偏振方向被设置在同一方向上时，多层致动器400的驱动位移也部分地受电场方向的影响。具体地，即使当全部电活性层416、436、456和476的偏振方向都被设置在同一方向上时，与通过将施加给电活性层416、436、456和476的电场的方向设置在不同的方向上相比，通过将施加给电活性层416、436、456和476的电场的方向都在同一方向上在恒定的电压下获得更高的驱动位移。下面将参照表1以及图4A、图4B、图4C和图4D来对此进行进一步的描述。
第一电活性层416、第二电活性层436、第三电活性层456和第四电活性层476可以由例如聚偏二氟乙烯基聚合物的相同的材料制成。当第一电活性层416、第二电活性层436、第三电活性层456和第四电活性层476由相同的材料制成时，可以一次性执行共挤压处理、拉伸处理和修剪处理，并因此能够简化多层致动器400的制造工序。另外，第一电活性层416、第二电活性层436、第三电活性层456和第四电活性层476在恒定的电压下表现得相似，并因此，在预测多层致动器400的驱动位移方面具有优点。
可以在不改变第二电活性层436、第三电活性层456和第四电活性层476的厚度、形成方法等的情况下采用与第一电活性层416相关的上述描述，并因此省略掉重复的描述。另外，第二下电极432、第三下电极452和第四下电极472可以被构造为与第一下电极412实质上相同。此外，第二上电极434、第三上电极454和第四上电极474可以被构造为与第一上电极414实质上相同。因此，将省略掉重复的描述。
第二粘接层440被设置在第二单元致动器430和第三单元致动器450之间，而第三粘接层460被设置在第三单元致动器450和第四单元致动器470之间。第二粘接层440和第三粘接层460可以被构造为与第一粘接层420实质上相同，并因此省略掉重复的描述。
为了便于描述，图2中的多层致动器400被描述为包括四个单元致动器410、430、450和470、以及设置在这四个单元致动器410、430、450和470之间的三个粘接层420、440和460。换句话说，每一个粘接层420、440和460被设置在两个相邻的单元致动器410、430、450和470之间。
如图2中所例示的，通过在多层致动器被附接至柔性显示面板的状态下改变施加给四个电活性层的电场的方向，来测量包括在相同的偏振方向上设置的所述四个电活性层的多层致动器的半径曲率和振动加速度。此外，通过在多层致动器被附接至柔性显示面板的状态下改变施加给所述四个电活性层的电场的方向，来测量包括在不同的偏振方向上设置的所述四个电活性层的多层致动器的半径曲率和振动加速度。
在示例1中，进行实验，以使得四个电活性层的全部偏振方向都被设置为向上的多层致动器被附接至柔性显示面板，向下电场被施加给第一电活性层和第三电活性层，并且向上电场被施加给第二电活性层和第四电活性层。为此，将正电压施加给第一上电极、第二下电极、第三上电极和第四下电极，将负电压施加给第一下电极、第二上电极、第三下电极和第四上电极。
在示例2中，进行实验，以使得在四个电活性层的全部偏振方向都被设置成向上的多层致动器被附接至柔性显示面板的状态下，将向下的电场施加给第一电活性层、第二电活性层、第三电活性层和第四电活性层中的全部。为此，将正电压施加给第一上电极、第二上电极、第三上电极和第四上电极，并且将负电压施加给第一下电极、第二下电极、第三下电极和第四下电极。
在比较示例1中，制备多层致动器，在该多层致动器中，四个电活性层的偏振方向被布置为使得不同的偏振方向交替地排列。具体地，在所制备的多层致动器中，第一电活性层和第三电活性层的偏振方向被布置为向上，并且第二电活性层和第四电活性层的偏振方向被布置为向下。然后，进行实验，以使得在多层致动器被附接至柔性显示面板的状态下，将向下的电场施加给第一电活性层和第三电活性层，并且将向上的电场施加给第二电活性层和第四电活性层。
在比较示例2中，进行实验，以使得在多层致动器如在比较示例1中那样被附接至柔性显示面板的状态下，将向下的电场施加给第一电活性层、第二电活性层、第三电活性层和第四电活性层中的全部。
在示例1、示例2、比较示例1和比较示例2中，除了四个电活性层的偏振方向和施加给这四个电活性层的电场的方向以外，应用相同的条件。具体地，在示例1、示例2、比较示例1和比较示例2中的每一个中，PVDF均聚物经受拉伸处理和修剪处理，然后将PVDF均聚物进行层压以制备四个电活性层，并且在这些电活性层中的每一个的两个表面上沉积金属电极，由此制造四个单元致动器。使用偏振方向测量设备(APC国际有限公司，90-2030)来测量四个电活性层的偏振方向，在4.2kVpp的条件下测量最大半径曲率和最小半径曲率，并且在100kHz和1.4kVpp的条件下测量振动加速度。
下面的表1列出了示例1、例2、比较示例1和比较示例2中的每一个的最大半径曲率、最小半径曲率以及半径曲率变化值。
[表1]
图4A、图4B、图4C和图4D是通过测量示例1、示例2、比较示例1、比较示例2的多层致动器的振动加速度而获得的曲线图。
参照图4A、图4B、图4C和图4D，示例1指示约0.19G的振动加速度，示例2指示约0.27G的振动加速度，比较示例1指示约0.10G的振动加速度，而比较示例2指示约0.06G的振动加速度。
如表1以及图4A、图4B、图4C和图4D所指示的，当在四个电活性层的偏振方向相同的状态下将相同的方向的电场施加给四个电活性层时，如示例2中那样，能够在恒定的电压下增加多层致动器的驱动位移或者使其最大化。
另外，与在四个电活性层的位移方向如在示例3中那样是不同的状态下将相同方向的电场施加给这四个电活性层相比，在这四个电活性层的位移方向如在示例1中那样是相同的状态下将不同的方向的电场施加给这四个电活性层的情况下，能够在恒定的电压下增加多层致动器的驱动位移。这些结果指示，无论施加给这四个电活性层中的每一个的电场的方向如何，当电活性层的方向相同时，都能够有效地增加多层致动器的驱动位移。
图5是例示了根据本公开的实施方式的显示装置500的用于描述显示装置500的各种变形形状的状态的图。在图5中，为了便于说明，在假定显示装置500是智能电话的情况下进行描述。
参照图5，显示装置500的一部分可以向上或向下弯曲。具体地，多层致动器被固定在显示屏510的后表面，并且当驱动多层致动器时，多层致动器和整个显示装置500变形。换句话说，当多层致动器的一部分向上或向下弯曲时，显示装置500的一部分可以向上或向下弯曲。这里，当多层致动器的一部分定期地向上或向下弯曲时，显示装置500的一部分可以向上或向下弯曲。另外，当多层致动器的一部分保持向上或向下弯曲时，显示装置500的一部分可以保持向上或向下弯曲。
例如，作为响应于用户对显示装置500的触摸输入的输出，显示装置500的一部分可以向上或向下弯曲。即，当显示装置500接收消息或语音呼叫时，作为响应于所接收的消息或语音呼叫的输出，显示装置500的一部分可以向上或向下弯曲。
可以通过显示装置500来不同地设置显示装置500的弯曲部分、弯曲方向、弯曲时间、弯曲方向的变化周期等。换句话说，由多层致动器所导致的显示装置500的形状的变化可以由用户不同地进行设置，并且不限于上述示例。
在根据本实施方式的包括多层致动器的显示装置500中，响应于各种输入，使多层致动器变形为不同的形状。具体地，可以针对对显示装置500的每个输入来不同地设置弯曲部分、弯曲方向、弯曲时间、弯曲方向的变化周期等。结果，显示装置500可以通过多层致动器变形为不同的形状，由此为用户提供各种类型的输出。
图6A、图6B和图6C是例示了能够有利地使用根据本公开的实施方式的多层致动器的示例的图。
图6A是例示了根据本公开的实施方式的包括多层致动器的电子报纸600的外观的图。
参照图6A，电子报纸600包括显示面板610和附接至显示面板610的后表面的多层致动器。
根据本实施方式的包括多层致动器的电子报纸600可以通过多层致动器来提供真实地阅读报纸的感觉。当通过电子报纸600的显示面板610输入用于翻页的信号时，可以使接收该信号的输入的多层致动器的一部分变形。以这种方式，电子报纸600的一部分可以响应于正变形的多层致动器而暂时地弯曲，并因此可以将报纸的翻页的感觉提供给读者。
另外，当将新文章上传并且在根据本实施方式的包括多层致动器的电子报纸600上显示时，电子报纸600的一部分变形，由此提供文章被上传的反馈。例如，当将具有新标题的文章上传时，包括所上传的文章的多层致动器的一部分变形，由此为读者立即提供文章已被上传的反馈。
图6B是例示了根据本公开的实施方式的包括多层致动器的手表700的图。
参照图6B，手表700包括显示面板710和附接至显示面板710的下部的多层致动器。这里，为了便于说明，在假定手表700是智能手表的情况下进行描述。
在根据本实施方式的包括多层致动器的手表700中，可以由多层致动器来实现手表700的各种功能。能够通过手表700的显示面板710来显示一般时间信息。另外，可以通过手表700的显示面板710来显示天气、新闻等。此外，手表700可以包括简单的呼叫功能，并且确定佩戴手表700的用户的心率。例如，手表700中多层致动器可以收缩，以便每小时或者在指定的闹钟时间来告知时间。以这样的方式，能够通过按压用户的手腕来提供时间信息。另外，当显示新的天气信息或新闻时，手表700中的多层致动器可以收缩，或者当接收到呼叫时，可以在手表700的显示面板710的一部分上形成突起，由此将信息提供给用户。此外，当通过手表700的一部分而测量的用户的心率达到危险的水平时，手表700中的多层致动器能够收缩或变形，由此向用户提供警告警报。
图6C是例示了根据本公开的实施方式的包括多层致动器的窗帘800的图。
参照图6C，窗帘800包括显示面板810和附接至显示面板810的下部的多层致动器。
在根据本实施方式的包括多层致动器的窗帘800中，可以由多层致动器按照各种方式来表达与外部环境有关的信息。具体地，可以通过窗帘800的显示面板810作为预定图像来显示外部天气信息，并且可以通过改变窗帘800的形状来表达天气的特定状态。例如，当在多云天气刮风时，可以通过窗帘800的显示面板810来显示云，可以通过多层致动器根据风向和风速来使窗帘800的一部分弯曲，并且弯曲部分的面积可以改变。换句话说，窗帘800可以根据风向而实际地折叠或摆动的方向可以被表达为窗帘800的弯曲方向，并且窗帘800的弯曲部分的面积可以随着风强的增加而增大。另外，当通过窗户进入的光的强度变得小于或等于特定水平时，窗帘800可以自动地卷起或者在左方向或右方向上折叠。
根据本公开的实施方式的包括包含铁电聚合物的多个电活性层的多层致动器在恒定的电压下实现增加的或提高的振动加速度方面是有效的。有利地，电活性层的数目大于三个。另外，能够提供具有低的驱动电压并且适合于移动装置的多层致动器。附加优点将从说明书中变得显而易见，或者可以通过本发明的实践而获知。
已经参照附图更详细地描述了本公开的实施方式。然而，本公开不限于这些实施方式，并且可以在本公开的技术精神的范围内进行各种改变和实施。因此，这些实施方式被公开是为了描述本公开的技术精神，而不是限制技术精神。本公开的技术精神的范围不限于这些实施方式。因此，上述实施方式应当被理解成是例示性的，而不是在全部方面限制性的。应当通过所附的权利要求来理解本公开的范围，并且在其等效范围内的全部技术精神应当被理解为包含在本公开的范围内。
对于本领域技术人员将显而易见的是，能够在不脱离本发明的思想和范围的情况下对本发明进行各种修改和变型。因此，本发明旨在涵盖本发明的落入所附的权利要求及其等同物的范围内的修改和变型。
本申请要求于2014年12月31日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2014-0195977以及于2015年6月16日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2015-0085104的优先权，这两个韩国专利申请的公开通过引用方式被并入到本文中，如同在本文中充分地陈述一样。

Claims (15)

1.一种多层致动器，该多层致动器包括设置在彼此上的多个电活性层，每个电活性层包括铁电聚合物，其中，所述多个电活性层的偏振方向大致相同。
2.根据权利要求1所述的多层致动器，其中，所述多个电活性层的数目为至少三个。
3.根据权利要求1所述的多层致动器，其中，所述电活性层由相同的材料制成。
4.根据权利要求1所述的多层致动器，其中，所述电活性层包括聚偏二氟乙烯PVDE基聚合物。
5.根据权利要求1所述的多层致动器，其中，所述电活性层具有通过拉伸处理或修剪处理而施加的自然偏振。
6.根据权利要求1所述的多层致动器，其中，所述电活性层的所述偏振方向垂直于所述电活性层的延伸方向。
7.根据权利要求1所述的多层致动器，该多层致动器包括设置在彼此上的多个单元致动器，这些单元致动器中的每一个包括所述电活性层中的一个、彼此面对的下电极和上电极，所述电活性层插入在所述下电极和所述上电极之间。
8.根据权利要求7所述的多层致动器，其中，所述多个单元致动器的数目为至少三个。
9.根据权利要求7所述的多层致动器，该多层致动器被构造为在每个单元致动器的所述下电极和所述上电极之间产生电场，其中，在所述多个单元致动器中产生的所述电场的方向大致相同。
10.根据权利要求7所述的多层致动器，该多层致动器包括多个粘接层，每个粘接层被设置在两个相邻的单元致动器之间。
11.根据权利要求10所述的多层致动器，其中，所述粘接层包括介电弹性体和高介电填充剂。
12.一种显示装置，该显示装置包括显示面板和根据权利要求1所述的多层致动器。
13.根据权利要求12所述的显示装置，该显示装置包括：上盖，该上盖被设置在所述显示面板和所述多层致动器上方；以及下盖，该下盖被设置为面对所述上盖，并且设置在所述显示面板和所述多层致动器下方，其中，所述下盖和所述上盖包含具有柔性的材料。
14.根据权利要求12所述的显示装置，其中，所述显示面板包括柔性基板。
15.一种用于操作根据权利要求7所述的多层致动器的方法，该方法包括以下步骤：在每个单元致动器的所述下电极和所述上电极之间产生电场，其中，在所述多个单元致动器中产生的所述电场的方向大致相同。
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