CN108108046B - 触摸感测元件及包括该触摸感测元件的显示装置 - Google Patents
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Abstract
提供了一种触摸感测元件及包括该触摸感测元件的显示装置。根据本公开内容的示例性方面的触摸感测元件包括:由线性氮化硼聚合物形成的电活性层;和设置在所述电活性层的至少一个表面上的电极。因此,所述电活性层的压电性得到改善,从而使所述触摸感测元件的振动强度得到提高,并且显著提高了耐热性。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年11月25日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2016-0158670号的优先权,通过引用将上述专利申请的公开内容作为整体结合在此。
技术领域
本公开内容涉及一种显示装置,且更具体地涉及一种触摸感测元件、一种包括该触摸感测元件的显示装置及其制造方法。尽管本公开内容适用于广泛的应用范围,但尤其适用于提高触摸感测元件及包括该触摸感测元件的显示装置的耐热性和极化强度。
背景技术
近来,响应于想要方便地使用包括液晶显示装置和有机发光显示装置在内的各种显示装置的用户需求,用户触摸显示装置以输入信息的触摸型显示装置被广泛地使用。因此,一直在对利用触觉装置(haptic device)以向用户提供直接和多样的触摸反馈进行研究。通常,现有技术的触觉装置贴附在显示面板的后表面上,因此,很难对用户的触摸提供即时和精细的反馈。因此,正积极开展研究以提供多样和直接的反馈,这些反馈藉由将触觉装置定位在显示面板上而对用户的触摸是敏感的。
根据现有技术,诸如偏心旋转质量执行器(eccentric rotating mass,ERM)或线性谐振执行器(LRA)之类的振动电机已被作为触觉装置用于显示装置。振动电机使整个显示装置振动。因此,存在以下问题:为了增加振动强度,需要增加质量的大小。不可避免地,很难调制频率以调整振动级,且响应速度非常慢。此外,偏心旋转质量执行器和线性谐振执行器由不透明材料形成,因而很难将偏心旋转质量执行器和线性谐振执行器设置在显示面板上。
为了解决上述问题,已经开发了形状记忆合金(SMA)和电活性陶瓷(EAC)作为触觉装置的材料。然而,形状记忆合金(SMA)具有较慢的响应速度和较短的寿命且由不透明材料形成。此外,电活性陶瓷不透明且对外部冲击具有低耐久性,因此电活性陶瓷很容易因外部冲击而破裂。此外,很难使电活性陶瓷变薄。
因此,近来,使用电活性聚合物(EAP)的触觉装置技术受到关注。电活性聚合物是可以因电刺激而变形的聚合物,因此其可通过电刺激反复地膨胀和收缩和弯曲。作为电活性聚合物,可使用铁电聚合物和介电弹性体。其中,作为铁电聚合物,具有相对较高的压电性(piezoelectricity)的聚偏二氟乙烯(下文中,简称为PVDF)基聚合物受到关注。
然而,因PVDF基聚合物的高爆炸特性,很难合成PVDF基聚合物。此外,尽管在电活性聚合物中,PVDF基聚合物具有相对较高的压电性,但其存在以下问题:对用于移动显示器而言,其驱动电压太高,且耐热性太低。
发明内容
因此,本公开内容目的是提供一种包括电活性聚合物的触摸感测元件以及一种包括该触摸感测元件的显示装置,所述电活性聚合物易于合成且具有高极化强度和优异的压电性。
此外,本公开内容目的是提供一种触摸感测元件以及一种包括该触摸感测元件的显示装置,在所述触摸感测元件中,耐热性得到提高以便即使在高温下也可以保持压电性。
本公开内容并不局限于上述方面,本领域的技术人员可从以下描述中清楚地理解上面没有提到的其他方面。
根据本公开内容的一个方面,提供一种触摸感测元件。所述触摸感测元件包括:由线性氮化硼聚合物形成的电活性层;和设置在所述电活性层的至少一个表面上的电极。根据本公开内容的一个方面的触摸感测元件藉由线性氮化硼聚合物的特性而具有优异的振动强度和提高的耐热性。
根据本公开内容的另一方面,提供一种触摸感测元件。所述触摸感测元件包括:由线性氮化硼聚合物形成的电活性层;和设置在所述电活性层的至少一个表面上的电极,其中相对于在25℃下测得的振动加速度,在110℃下测得的振动加速度的变化率为50%或更低。
示例性方面的其他具体事项被包括在详细描述和附图中。
根据本公开内容,使用具有高极化强度和优异的压电性的电活性聚合物来降低触摸感测元件的驱动电压。
此外,根据本公开内容,电活性层的耐热性得到提高,因而即使在高温下也可以保持电活性层的压电性。
根据本公开内容的效果并不局限于上面列举的内容,本说明书中包括更多种效果。
附图说明
从下面结合附图的详细描述将更加清楚地理解本公开内容的上述和其他方面、特征和其他优点,其中:
图1是图解根据本公开内容的示例性方面的触摸感测元件的示意性截面图;
图2A和图2B是分别图解聚偏二氟乙烯基聚合物和线性氮化硼聚合物的极化强度的示意图;
图3A至图3C是分别图解线性氮化硼聚合物、具有平面结构的六方氮化硼聚合物、和具有纳米管结构的六方氮化硼聚合物的结构的示意图;
图4是图解包括根据本公开内容的示例性方面的触摸感测元件在内的显示装置的示意性截面图;和
图5是图解包括根据本公开内容的另一示例性方面的触摸感测元件在内的显示装置的示意性截面图。
具体实施方式
通过参照下面结合附图的详细描述的示例性方面,本公开内容的优点和特征及实现这些优点和特征的方法将清楚明了。然而,本公开内容不限于本文所披露的示例性方面,而是可以以各种不同的形式实现。通过举例方式提供这些示例性方面仅仅是为了使本领域的普通技术人员能够充分地理解本公开内容的内容和本公开内容的范围。因此,本公开内容将仅由所附权利要求的范围限定。
在附图中示出的用于描述本公开内容的示例性方面的形状、尺寸、比例、角度、数量等仅仅是示例,本公开内容并不局限于此。在整个说明书中,相同的参考标记通常表示相同的元件。此外,在本公开内容的以下描述中,可能省略对已知相关技术的详细解释,以避免不必要地使本公开内容的主题模糊不清。本文中使用的诸如“包括”、“具有”、“由……组成”这些术语通常意指允许添加其他部件,除非这些术语与术语“仅”一起使用。任何对单数的引用可包括复数,除非另有明确说明。
各部件被解释为包括一般的误差范围,即使没有明确说明。
当使用诸如“在……上”、“在……上方”、“在……下方”和“靠近”之类的术语来描述两个部件之间的位置关系时,可在这两个部件之间设置一个或多个部件,除非这些术语与术语“紧接”或“直接”一起使用。
当一个元件或层设置在其他元件或层“上”时,另一个层或另一元件可直接插入在其他元件上或插入在二者之间。
尽管使用术语“第一”、“第二”等来描述各种部件,但这些部件不受这些术语的限制。这些术语仅仅是用来将一个部件与其他部件区分开。因此,在本公开内容的技术构思内,以下提到的第一部件可以是第二部件。
在整个说明书中,相同的参考标记通常表示相同的元件。
附图中示出的各个部件的尺寸和厚度是为了便于描述而示出的,本公开内容并不局限于所示部件的尺寸和厚度。
本公开内容的各个方面的特征可彼此部分或整体地结合或组合,并且可在技术上以各种方式进行互锁和操作,各方面能够独立地实施或彼此相互关联地实施。
下文中,将参照附图详细地描述本公开内容的各个示例性方面。
触摸感测元件
图1是图解根据本公开内容的一个示例性方面的触摸感测元件的示意性截面图。参照图1,根据本公开内容的一个示例性方面的触摸感测元件100包括电活性层110和电极120。
电极
电极120向电活性层110施加电场以通过电刺激诱发振动或弯曲。电极120可被设置成具有各种形状,并且可根据需要设置不同数量的电极。例如,如图1中所示,多个电极120可设置在电活性层110的上表面和下表面上,或者多个电极可设置在电活性层110的上表面和下表面之一上。
具体地说,电极120可设置在电活性层110的上表面和下表面二者之上。在这种情况下,设置在电活性层110的上表面上的电极120沿X轴方向延伸,设置在电活性层110的下表面上的电极120沿Y轴方向延伸,从而形成其中电极彼此交叉以设置成矩阵形式的垂直排列结构。此外,可形成其中电极120仅设置在电活性层110的一个表面上的水平排列结构。此外,在一个单元中,多个电极120被设置成在电活性层110的上表面和下表面上彼此相对,从而可形成同时实现电极120的垂直排列结构和水平排列结构的多层结构。
电极120由导电材料形成。此外,为了顾及触摸感测元件100的透光性,电极120可由透明导电材料形成。例如,电极120可由诸如氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、石墨烯、金属纳米线和透明导电氧化物(TCO)之类的透明导电材料形成。此外,电极120可由金属网形成。也就是说,电极120由其中金属材料被设置成具有网状的金属网形成,因而电极120可被配置为实质透明的。然而,电极120的组成材料并不局限于上述示例,而是各种透明导电材料可用于电极120的组成材料。当电极120由多个电极形成时,电极120可由相同的材料或不同的材料形成。
电极120可由多种方法形成。例如,可通过诸如溅射、印刷和狭缝涂覆之类的方法在电活性层110上形成电极120。
电活性层
电活性层110可指当对其施加电压时,能够变形以产生振动的层。根据本公开内容的示例性方面的触摸感测元件100的电活性层110可由线性氮化硼聚合物形成。
氮化硼聚合物是指其中骨架由硼和氮化物形成的聚合物。在这种情况下,不同于其中硼和氮化物连接至骨架而形成六边形环的六方氮化硼,线性氮化硼聚合物是指其中骨架沿直线连接的氮化硼聚合物。更具体地,典型的氮化硼聚合物因由硼和氮化物形成的六边形环形状而具有结晶性并且具有多个层叠的平面结构或纳米管结构。然而,线性氮化硼聚合物具有类似于链式结构的其中骨架沿直线延伸的结构。
线性氮化硼聚合物具有高的极化强度。相较于用作电活性层的作为铁电聚合物的PVDF基聚合物,线性氮化硼聚合物因其结构特性而具有高的极化强度。此外,相较于具有平面结构或纳米管结构的六方氮化硼,线性氮化硼聚合物也具有高的极化强度。以下将参照图2A至图2B以及图3A至图3C提供与之相关的具体描述。
例如,线性氮化硼聚合物的极化强度可为0.2C/m2至0.3C/m2或更高,但并不限于此。
根据本公开内容的示例性方面的触摸感测元件100的由线性氮化硼聚合物形成的电活性层110具有高的极化强度。因此,触摸感测元件100的电活性层110具有优异的压电性。
具体地说,参照下面的公式1,触摸感测元件100的力(即触摸感测元件100的振动强度)与电活性层110的压电常数d33成比例。此外,参照下面的公式2,电活性层110的压电常数d33与构成电活性层110的材料的极化强度P成比例。因此,随着构成电活性层110的材料的极化强度提高,触摸感测元件100的振动强度也得到提高。
[公式1]
[公式2]
d33=2Q11ε0ε33P3
(F:触摸感测元件的力,N:电活性层110的叠片数量,S:电活性层110的截面积,L:电活性层110的长度,Y:杨氏模量,Q11:电荷量,d33:压电常数,ε0:真空介电常数,ε33:介电常数,P3:极化强度)
本公开内容的线性氮化硼聚合物具有比PVDF基聚合物更高的极化强度,其被用作电活性聚合物。将参照图2A和图2B对此进行更加详细的描述。
图2A和图2B是图解聚偏二氟乙烯基聚合物和线性氮化硼聚合物的极化强度的示意图。具体地,图2A图解了作用在构成作为铁电聚合物的PVDF基聚合物的一个重复单元中的骨架上的极化强度,图2B图解了作用在构成线性氮化硼聚合物的一个重复单元中的骨架上的极化强度。在这种情况下,原子旁边示出的数为各原子的电负性。
一般来说,极化强度由偶极矩之和限定。在PVDF基聚合物的情形中,碳和氟之间电负性的差异非常大,因此PVDF基聚合物具有高的极化强度。然而,如图2A中所示,PVDF基聚合物中的极化方向与其中根据偶极矩之和设置的PVDF基聚合物的骨架的方向相同。此外,PVDF基聚合物的骨架为碳-碳键。也就是说,由于骨架由碳组成,因此碳和碳之间没有电负性的差异。因此,由骨架的原子引起的极化不会形成。
相比之下,参照图2B,在氮化硼聚合物的情形中,由于构成骨架的氮和硼之间的电负性的差异,因而在构成骨架的原子之间形成极化。在氮化硼聚合物的骨架中形成的极化强度高于PVDF基聚合物中的偶极矩之和,因此,整体的极化强度得到提高。因此,氮化硼聚合物的压电性可得到改善。
此外,线性氮化硼聚合物相较于具有平面结构或纳米管结构的六方氮化硼具有高的极化强度。将参照图3A至图3C对此进行描述。
图3A至图3C是分别图解线性氮化硼聚合物、具有平面结构的六方氮化硼聚合物、和具有纳米管结构的六方氮化硼聚合物的结构的示意图。在这种情况下,图3A至图3C中所示的黑圈为硼原子,白圈为氮原子。具体地说,图3A图解了线性氮化硼聚合物的结构,图3B图解了具有平面结构的六方氮化硼聚合物的结构,图3C图解了具有纳米管结构的六方氮化硼聚合物的结构。
参照图3A,线性氮化硼聚合物因氮和硼的键合结构而具有类似于链式结构的直线形。当氮化硼聚合物以直线形成时,形成每个重复单元的骨架的氮和碳沿实质相同的方向对齐。在这种情况下,如参照图2A和图2B所描述的,在每个重复单元的骨架中形成的极化方向匹配。因此,氮化硼聚合物的整体的极化强度可得到提高。
不同于图3A,图3B中所示的六方氮化硼聚合物形成六边形环,其中形成骨架的氮和硼是重复的以形成平面结构,且所述六方氮化硼聚合物具有其中多个平面结构对齐而层叠的结构。此外,图3C中所示的六方氮化硼聚合物整体地形成碳纳米管结构,其中形成骨架的氮和硼是重复的而使得六边形环是重复的。如同图3B和图3C中所示的结构,当形成骨架的氮和硼形成六边形环时,氮和硼之间的极化方向发生改变,因而总的极化强度被抵消。
因此,当对线性氮化硼聚合物和六方氮化硼聚合物进行比较时,线性氮化硼聚合物的极化强度明显更强,并且包括由线性氮化硼聚合物形成的电活性层110在内的触摸感测元件100的振动强度相比于六方氮化硼聚合物的那些有明显改善。
具体地说,组成根据本公开内容的示例性方面的触摸感测元件100的电活性层110的线性氮化硼聚合物可以是其中氮原子上的氢被诸如烃基或卤化物基团的至少一个官能团取代的化合物。也就是说,线性氮化硼聚合物可由其中设置在骨架中的氮原子的氢被诸如甲基之类的官能团取代的重复单元形成。
更具体地,组成根据本公开内容的示例性方面的触摸感测元件100的电活性层110的线性氮化硼聚合物可包括由化学式1表示的重复单元。
[化学式1]
在化学式1中,R1为C1至C20烷基、C1至C20烯基、C1至C20炔基、C5至C20芳基、C3至C20环烷基、C1至C20卤代烷基或卤化物基团,R2为C1至C20烷基、C1至C20烯基、C1至C20炔基、C5至C20芳基、C3至C20环烷基、C1至C20卤代烷基、卤化物基团或氢,且x为任意整数。X可为100或更大,但并不限于此。
也就是说,组成电活性层110的线性氮化硼聚合物可由其中氮原子上的氢被诸如烃基和卤化物基团的至少一个官能团取代的重复单元形成。
在这种情况下,组成电活性层110的线性氮化硼聚合物可以是仅由化学式1表示的重复单元形成的均聚物。
同时,组成电活性层110的另一线性氮化硼聚合物可包括由化学式2表示的重复单元。
[化学式2]
在化学式2中,R3为C1至C20烷基、C1至C20烯基、C1至C20炔基、C5至C20芳基、C3至C20环烷基、C1至C20卤代烷基或卤化物基团,R4为C1至C20烷基、C1至C20烯基、C1至C20炔基、C5至C20芳基、C3至C20环烷基、C1至C20卤代烷基、卤化物基团或氢,y和z为任意整数。
也就是说,组成电活性层110的线性氮化硼聚合物可以是同时包括其中氮原子上的氢被诸如烃基和卤化物基团的至少一个官能团取代的重复单元以及氮原子和硼原子上的氢未被官能团取代的重复单元的聚合物。例如,线性氮化硼聚合物可以是由化学式2表示的重复单元构成的共聚物。
当组成根据本公开内容的示例性方面的触摸感测元件100的电活性层110的线性氮化硼聚合物具有包括如化学式1和2中示出的其中骨架的氮原子上的氢原子被官能团取代的重复单元在内的结构时,触摸感测元件100具有高耐热性。
就此而言,与PVDF基聚合物相比,PVDF基聚合物具有α-相,在α-相中氟基或氯基被设置成其中反式构象和旁式构象沿着骨架混合的状态。因此,为了使PVDF基聚合物具有电活性,需要通过拉伸工艺或牵引工艺(pulling process)将α-相转化为β-相,在β-相中氟基或氯基具有全反式构象。这是因为,当氟基沿同一方向对齐时,极化强度最大化。然而,β-相PVDF基聚合物具有以下问题:在接近80℃时,原子的排列发生改变,因而从β-相返回到α-相。也就是说,在包括PVDF基聚合物作为电活性层110的触摸感测元件100情形中,在预定的温度或更高的温度下压电性降低,因而振动强度也下降。
然而,根据本公开内容的示例性方面的触摸感测元件100能够使即使在高温下的振动强度的下降最小化,因为线性氮化硼聚合物具有高耐热性。更具体地说,用于根据本公开内容的示例性方面的触摸感测元件100的线性氮化硼聚合物具有其中骨架的氮原子上的氢被诸如烃基和卤化物基团之类的官能团取代的结构。例如,如参照图2A和图2B详细描述的,由于在骨架中形成极化,包括化学式1的重复单元在内的线性氮化硼聚合物可具有均匀且高的极化强度,无需类似于PVDF基聚合物那样通过拉伸工艺或牵引工艺来改变原子的排列。因此,由于原子的排列在80℃下不发生改变,因而不同于PVDF基聚合物,线性氮化硼聚合物的压电性可在高温下得到保持。
同时,在包括化学式2的重复单元在内的线性氮化硼聚合物中,y可以是z的三倍或更多倍。当y与z的整数比为三以上时,线性氮化硼聚合物的耐热性得到提高,因而在80℃或更高温度下压电性的下降速率显著减小。因此,触摸感测元件100的振动强度即使在高温下也能够得到保持。
[化学式2]
更具体地说,当其中氮上的氢未被诸如烃基和卤化物基团之类的官能团取代的重复单元的比例较高时,耐热性可能会下降。例如,像是由以下化学式3表示的重复单元形成的线性氮化硼聚合物,其结构中只有氢原子连接至骨架的硼和氮,彼此邻近的硼的氢原子和氮的氢原子在接近110℃下可能会脱键合而生成氢气(H2),形成如图3B和图3C中所示的能量稳定的六边形环。因而,线性氮化硼聚合物在高温下变形为六方氮化硼聚合物,如上所述,因而极化强度被抵消,压电性显著减小。
[化学式3]
然而,类似于包括由化学式1或化学式2表示的重复单元在内的线性氮化硼聚合物,本公开内容的触摸感测元件包括其中骨架的氮上的氢被诸如烃基和卤化物基团之类的官能团取代的线性氮化硼聚合物。在这种情况下,在连接至硼和氮的氢原子于高温下脱键合时,氮上取代的烃基和卤化物基团可抑制线性氮化硼聚合物转化为六方氮化硼聚合物。也就是说,即使在高温下也能够保持线性结构。
如上所述,在本公开内容的触摸感测元件100的电活性层110的情形中,相对于在25℃下测得的振动加速度,在110℃下测得的振动加速度的变化率可小于10%-50%。在相同的条件下,由作为铁电聚合物的具有高介电常数的PVDF基聚合物形成的电活性层的振动加速度的变化率为接近70%。因此,可以认为本公开内容的触摸感测元件100的电活性层110的耐热性显著提高。
此外,当组成根据本公开内容的示例性方面的触摸感测元件100的电活性层110的线性氮化硼聚合物具有包括如化学式1和化学式2所示的其中骨架的氮原子上的氢被官能团取代的重复单元在内的结构时,线性氮化硼聚合物的溶解度得到提高。由于线性氮化硼聚合物的溶解度提高,可藉由溶液浇铸法而更容易地形成电活性层110。
尽管并不限于此,但在由化学式1和化学式2表示的重复单元中,氮上的取代官能团R1、R2、R3和R4的碳原子的数目可为5或更小。当取代基的碳原子的数目为5或更小时,线性氮化硼聚合物的溶解度变得极佳,因而可以利用溶液浇铸法容易地形成电活性层,且所形成的电活性层的压电性可得到提高。
尽管线性氮化硼聚合物并不局限于此,重均分子量可为10,000至1,000,000,并且可为100,000至500,000。当线性氮化硼聚合物的重均分子量满足上述范围时,易于使电活性层形成为膜并且实现优异的压电性。
同时,电活性层110的厚度可经确定以使得触摸感测元件100在低驱动电压下产生足够的振动。例如,电活性层110的厚度可为1μm至30μm,或者可为1μm至15μm。当电活性层110的厚度满足上述范围时,可利用线性氮化硼聚合物形成电活性层110而不产生裂纹,并且产生足够的振动。
如上所述,根据本公开内容的示例性方面的触摸感测元件具有优异的振动强度和耐热性。具体地说,构成电活性层的线性氮化硼聚合物根据其结构特性而具有高的极化强度,因而电活性层的压电性得到提高。此外,与PVDF基聚合物和六方氮化硼聚合物相比,即使在高温下,线性氮化硼聚合物的结构变化也得到抑制,因而耐热性得到提高。同时,线性氮化硼聚合物具有类似于PVDF基聚合物的高透光率,以便设置在显示装置的前表面上。
下文中,将描述构成本公开内容的触摸感测元件的电活性层的线性氮化硼聚合物的合成方法。
首先,合成单体(S100)。
例如,当形成仅包括由化学式1表示的重复单元在内的线性氮化硼均聚物(第一聚合物)时,制备其中在氮原子上形成取代基的第一单体。与此不同的是,当形成包括由化学式2表示的重复单元在内的线性氮化硼共聚物(第二聚合物)时,制备其中在氮原子上形成取代基的第一单体和其中在氮原子上未形成取代基的第二单体。
其中在氮原子上形成取代基的第一单体的合成反应式如下。
此外,其中在氮原子上未形成取代基的第二单体的合成反应式如下。
将合成的单体聚合(S200)。
当形成仅包括其中在氮原子上形成取代基的重复单元在内的均聚物(第一聚合物)时,仅使所生成的第一单体聚合。具体地说,第一聚合物的聚合反应式如下。
当形成同时包括其中在氮原子上形成取代基的重复单元和其中在氮原子上未形成取代基的重复单元在内的共聚物(第二聚合物)时,使所生成的第一单体和第二单体聚合。具体地说,第二聚合物的聚合反应式如下。
此外,聚合反应中使用的催化剂为铱基催化剂(ρ-HPCP)IrH2。尽管并不局限于此,本公开内容中使用的催化剂的合成方法如下。
同时,根据上述生产方法,可稳定地获得本公开内容的线性氮化硼聚合物。一般来说,为了生成PVDF基聚合物,需要进行使1,1-二氟乙烯(VDF)和过氧化苯甲酰聚合的工艺。然而,由于高爆炸性,很难进行聚合反应。然而,用于生成本公开内容的线性氮化硼聚合物的单体处于液态,因而在聚合反应过程中发生爆炸的危险要低得多。因此,能够安全地获得线性氮化硼聚合物。
下文中,将通过实施例描述本公开内容的与上述耐热性相关的效果。然而,列出以下实施例以阐明本公开内容,但本公开内容的范围并不局限于此。
实施例1
由化学式4表示的线性氮化硼聚合物被合成为使得其中氮原子具有取代甲基的重复单元与其中氮原子不具有取代甲基的重复单元的比例为10:1。
[化学式4]
将合成的线性氮化硼聚合物溶解在二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中之后,利用溶液浇铸法在下部电极上形成厚度为10μm的电活性层,随后将上部电极沉积在其上,从而形成触摸感测元件。
实施例2
按照与实施例1相同的方法制造触摸感测元件,不同之处在于:使用由化学式5表示的线性氮化硼聚合物,使得其中氮原子具有取代甲基的重复单元与其中氮原子不具有取代甲基的重复单元的比例为3:1。
[化学式5]
比较例
使PVDF均聚物(solef 6020,Solvay)经受共挤压(coextrusion)以形成为膜,然后进行单轴拉伸。在拉伸的PVDF膜上执行100V/um的牵引工艺以形成厚度为10μm的PVDF膜。之后,将上部电极和下部电极沉积在PVDF膜的两个表面上,从而形成触摸感测元件。
试验例1-评估触摸感测元件的耐热性
在根据实施例1、实施例2和比较例1的触摸感测元件中,测量在25℃的条件下通过上部电极和下部电极向电活性层施加100Hz下100V、200V、300V、400V和500V的AC电压时的第一振动加速度。之后,将所制造的触摸感测元件在80℃和110℃下存储24小时,然后测量施加相同的AC电压时的第二振动加速度,以测量振动加速度的变化率。在80℃存储之后的触摸感测元件对应于每一个电压的振动加速度的变化率填在表1中,在110℃存储之后的触摸感测元件对应于每一个电压的振动加速度的变化率填在表2中。
[表1]
分类 | 实施例1 | 实施例2 | 比较例 |
100V下的变化率(%) | 0 | 12.32 | 56.10 |
200V下的变化率(%) | 0 | 9.68 | 53.03 |
300V下的变化率(%) | 0 | 20.46 | 57.14 |
400V下的变化率(%) | 0 | 17.74 | 44.80 |
500V下的变化率(%) | 0 | 12.32 | 56.10 |
[表2]
分类 | 实施例1 | 实施例2 | 比较例 |
100V下的变化率(%) | 0 | 33.33 | 81.25 |
200V下的变化率(%) | 0 | 34.78 | 80.49 |
300V下的变化率(%) | 0 | 48.39 | 72.73 |
400V下的变化率(%) | 0 | 47.73 | 66.34 |
500V下的变化率(%) | 0 | 51.61 | 67.20 |
如表1中所示,在80℃存储之后的包括由PVDF基聚合物形成的电活性层在内的触摸感测元件的振动加速度的变化率为40%或更高。此外,如表2中所示,在110℃存储之后的振动加速度的变化率为60%或更高。也就是说,PVDF基聚合物的排列在高温条件下发生改变,因而极化强度显著减小。然而,在80℃存储之后的包括由线性氮化硼聚合物形成的电活性层在内的触摸感测元件的振动加速度的变化率为20%或更低,在110℃存储之后的振动加速度的变化率为大约50%或更低。因此,可以证实,线性氮化硼聚合物的耐热性比PVDF基聚合物的耐热性好得多。
具体地说,在其中氮原子具有取代甲基的重复单元与其中氮原子不具有取代甲基的重复单元的比例为10:1的实施例1的情形中,可以确认,即使将触摸感测元件在110℃存储,振动加速度也绝不会减小。
显示装置
图4是图解包括根据本公开内容的示例性方面的触摸感测元件在内的显示装置的示意性截面图。参照图4,显示装置400包括显示面板440、触摸感测元件100、触摸面板450和盖460。在这种情况下,在图4的显示装置400中所包括的触摸感测元件100与已参照图1描述的根据本公开内容的示例性方面的触摸感测元件100相同。因此,将省略对触摸感测元件100的重复描述。
显示面板440是指其中设置有用于在显示装置400中显示图像的显示元件的面板。关于显示面板440,举例而言,可使用诸如有机发光显示面板、液晶显示面板和电泳显示面板之类的各种显示面板。
包括由线性氮化硼聚合物形成的电活性层110和电极120在内的触摸感测元件100设置在显示面板440上。下文中,将描述图4中所示的触摸感测元件为图1中所示的触摸感测元件100。具体地说,触摸感测元件100包括由线性氮化硼聚合物形成的电活性层110和形成在电活性层110的至少一个表面上的电极120。
触摸面板450设置在触摸感测元件100上。触摸面板450是指感测用户对显示装置400的触摸输入的面板。作为触摸面板450,举例而言,可使用电容型、电阻型、超声型或红外型,但期望的是使用电容型触摸面板作为触摸面板450。图4中所示的显示装置400包括外挂式(add-on type)触摸面板450,其中单独制造的触摸面板450被单独地设置在显示面板440上。
盖460设置在触摸面板450上。盖460用来保护显示装置免受来自显示装置400外部的冲击。盖460可由透明绝缘材料形成。
尽管图4中未示出,粘结层可用于将显示面板440、触摸感测元件100、触摸面板450和盖460彼此接合。作为粘结层,举例而言,可使用光学透明粘合剂(OCA)或光学透明树脂(OCR),但粘结层并不局限于此。
类似于包括由PVDF基聚合物构成的电活性层在内的触摸感测元件,根据本公开内容的示例性方面的显示装置包括透明的、具有改善的振动强度和提高的耐热性的触摸感测元件。
图5是图解包括根据本公开内容的另一示例性方面的触摸感测元件在内的显示装置的示意性截面图。将图5中所示的显示装置500与已参照图4描述的显示装置400相比较,不同之处在于:显示面板540为液晶显示面板,因而进一步包括背光单元,且包括内嵌(in-cell)型触摸传感器,其中不同于单独的触摸面板,触摸传感器被设置为与显示面板540集成在一起,其他部件实质上相同,因此将省略重复的描述。
参照图5,显示面板540设置在盖460和触摸感测元件100之间。液晶显示面板通过调整从背光单元570发出的光的透射率而显示图像。液晶显示面板包括下偏振器、包括薄膜晶体管(TFT)在内的下基板、液晶层、包括滤色器在内的上基板和上偏振器,但并不限于此。
显示面板540是其中设置有用于在显示装置500中显示图像的显示元件的面板,并且显示面板540包括集成在面板中的触摸传感器。也就是说,触摸传感器设置在显示面板540中以构成内嵌型触摸传感器。在内嵌型触摸传感器中,显示面板540的公共电极同时被用作触摸电极。
由于图5中所示的显示装置500是液晶显示装置,因此朝向显示面板540发射光的背光单元570设置在显示面板540下方。
在显示面板540和背光单元570之间,设置有包括由线性氮化硼聚合物形成的电活性层110和电极120在内的触摸感测元件100。
一般而言,当显示面板为液晶显示面板并且内嵌型触摸传感器与显示面板集成在一起时,如果触摸感测元件设置在触摸传感器上,由于由施加至触摸感测元件的高驱动电压可能产生的噪声,可能会错误地识别触摸输入。因此,触摸感测元件设置在显示面板下方。然而,当触摸感测元件设置在显示面板下方时,由于用户位于远离施加触摸输入的位置,因此传递给用户的振动强度下降。因此,为了使振动强度的下降最小化,考虑将触摸感测元件设置在液晶显示面板和背光单元之间。然而,如上所述,存在以下问题:现有技术的接触-感测装置中使用的形状记忆合金或压电陶瓷具有低透光率。然而,在根据本公开内容的另一示例性方面的显示装置500中,设置了包括由线性氮化硼聚合物形成的电活性层在内的触摸感测元件,因而具有优异的透明度,且提高了振动强度。因此,即使将触摸感测元件100设置在液晶显示面板和背光单元之间,从背光单元提供至液晶显示面板的光的透光率也是优异的,并且可比使用现有技术中的电活性聚合物的情形传递更强的振动。
本公开内容的示例性方面也可描述如下:
根据本公开内容的一个方面,一种触摸感测元件,包括:由线性氮化硼聚合物形成的电活性层;和设置在所述电活性层的至少一个表面上的电极。
在所述线性氮化硼聚合物中,氮原子可具有取代的烃基或卤化物基团。
所述线性氮化硼聚合物可包括由以下化学式1表示的重复单元。
[化学式1]
在化学式1中,R1为C1至C20烷基、C1至C20烯基、C1至C20炔基、C5至C20芳基、C3至C20环烷基、C1至C20卤代烷基或卤化物基团,R2为C1至C20烷基、C1至C20烯基、C1至C20炔基、C5至C20芳基、C3至C20环烷基、C1至C20卤代烷基、卤化物基团或氢,且x为任意整数。
所述线性氮化硼聚合物可包括由以下化学式2表示的重复单元。
[化学式2]
在化学式2中,R3为C1至C20烷基、C1至C20烯基、C1至C20炔基、C5至C20芳基、C3至C20环烷基、C1至C20卤代烷基或卤化物基团,R4为C1至C20烷基、C1至C20烯基、C1至C20炔基、C5至C20芳基、C3至C20环烷基、C1至C20卤代烷基、卤化物基团或氢,且y和z为任意整数。
y可以是z的三倍或更多倍。
R1、R2、R3和R4的碳原子数目为5或更少。
所述线性氮化硼聚合物的极化强度可为0.2C/m2或更高。
所述线性氮化硼聚合物的重均分子量可为100000或更高。
根据本公开内容的另一方面,一种触摸感测元件,包括:由氮化硼聚合物形成的电活性层;和设置在所述电活性层的至少一个表面上的电极,其中相对于在25℃下测得的振动加速度,在110℃下测得的振动加速度的变化率为50%或更低。
所述氮化硼聚合物的骨架可为具有硼原子和氮原子的线性聚合物。
在所述氮化硼聚合物中,氮原子可具有取代的烃基或卤化物基团。
根据本公开内容的又一方面,一种显示装置,包括:显示面板;和位于所述显示面板上方或下方的触摸感测元件,其中所述触摸感测元件包括:由线性氮化硼聚合物形成的电活性层以及设置在所述电活性层的至少一个表面上的电极。
所述线性氮化硼聚合物包括由以下化学式1表示的重复单元。
[化学式1]
在化学式1中,R1为C1至C20烷基、C1至C20烯基、C1至C20炔基、C5至C20芳基、C3至C20环烷基、C1至C20卤代烷基或卤化物基团,R2为C1至C20烷基、C1至C20烯基、C1至C20炔基、C5至C20芳基、C3至C20环烷基、C1至C20卤代烷基、卤化物基团或氢,且x为任意整数。
所述显示装置可进一步包括单独地设置在所述显示面板上的外挂式触摸面板,且所述触摸感测元件可设置在所述显示面板和所述触摸面板之间。
所述显示面板可以是包括集成在所述显示面板中的触摸传感器在内的液晶显示面板,可进一步包括位于所述液晶显示面板下方的背光单元,所述触摸感测元件可设置在所述液晶显示面板和所述背光单元之间。
尽管已参照附图详细地描述了本公开内容的各示例性方面,但本公开内容并不限于此,而是在不背离本公开内容的技术构思的情况下可以多种不同的形式实现。因此,提供本公开内容的实施方式仅用于举例说明目的,而并不意在限制本公开内容的技术构思。本公开内容的技术构思的范围并不限于此。本公开内容的保护范围应当基于以下权利要求进行解释,在权利要求等同范围内的所有技术构思应当被认为落入本公开内容的范围内。
Claims (20)
1.一种触摸感测元件,包括:
由线性氮化硼聚合物形成的电活性层;和
设置在所述电活性层的至少一个表面上的电极。
2.根据权利要求1所述的触摸感测元件,其中所述线性氮化硼聚合物针对氮原子具有烃基或卤化物基团的取代基。
5.根据权利要求4所述的触摸感测元件,其中y是z的至少三倍。
6.根据权利要求3或4所述的触摸感测元件,其中R1、R2、R3和R4的碳原子数目为5或更少。
7.根据权利要求1所述的触摸感测元件,其中所述线性氮化硼聚合物具有0.2C/m2或更高的极化强度。
8.根据权利要求1所述的触摸感测元件,其中所述线性氮化硼聚合物具有100000或更高的重均分子量。
9.根据权利要求1所述的触摸感测元件,其中所述触摸感测元件在110℃下测得的振动加速度的变化率等于或小于在25℃下测得的振动加速度的变化率的50%。
10.根据权利要求4所述的触摸感测元件,其中氮原子具有取代甲基的重复单元与其中氮原子不具有取代甲基的重复单元的比例为10:1。
11.根据权利要求10所述的触摸感测元件,其中将由化学式4表示的所述线性氮化硼聚合物溶解在二甲基甲酰胺溶剂中,以通过溶液浇铸法形成所述电活性层。
12.根据权利要求4所述的触摸感测元件,其中氮原子具有取代甲基的重复单元与其中氮原子不具有取代甲基的重复单元的比例为3:1。
13.根据权利要求12所述的触摸感测元件,其中将由化学式5表示的所述线性氮化硼聚合物溶解在二甲基甲酰胺溶剂中,以通过溶液浇铸法形成所述电活性层。
14.一种触摸感测元件,包括:
由氮化硼聚合物形成的电活性层;和
设置在所述电活性层的至少一个表面上的电极,
其中所述触摸感测元件在110℃下测得的振动加速度的变化率等于或小于在25℃下测得的振动加速度的变化率的50%。
15.根据权利要求14所述的触摸感测元件,其中所述氮化硼聚合物具有含硼原子和氮原子的线性聚合物的骨架。
16.根据权利要求15所述的触摸感测元件,其中所述氮化硼聚合物针对氮原子具有烃基或卤化物基团的取代基。
17.一种显示装置,包括:
显示面板;和
位于所述显示面板的上表面或下表面上的触摸感测元件,
其中所述触摸感测元件包括由线性氮化硼聚合物形成的电活性层和设置在所述电活性层的至少一个表面上的电极。
19.根据权利要求17所述的显示装置,进一步包括:
设置在所述显示面板上的外挂式触摸面板,其中所述触摸感测元件设置在所述显示面板和所述触摸面板之间。
20.根据权利要求17所述的显示装置,其中所述显示面板包括具有集成在所述显示面板中的触摸传感器的液晶显示面板,和位于所述液晶显示面板下方的背光单元,
其中所述触摸感测元件设置在所述液晶显示面板和所述背光单元之间。
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