JP2021109371A - ストレッチャブルデバイス及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図3に示すように、多層構造体の代わりに機能層22と有機高分子膜21との2層の構造体を弾性体基板1に積層させたデバイス10’((a1)〜(a3)、以降、「2層のデバイス」と称する。)と、上記したように有機高分子膜21、23で機能層22を挟み込んだ3層の多層構造体2を弾性体基板1に積層させたストレッチャブルデバイス10((b1)〜(b3)、以降、「3層のデバイス」と称する。)と、を比較した。
製造試験1と同じ2層の構造体2’及び3層の多層構造体2を弾性体基板1と積層させてデバイスを作製し、幅3cmとして上記と同様に長さ方向の両端を治具で固定して治具の間の長さを2cmとなるようにした。それぞれのデバイスに対して2cmから50%増加させた長さとなるよう治具の間隔を広げて延伸率50%まで延伸させ、2cmから20%増加させた長さとなるよう延伸率20%まで縮小させる伸縮を繰り返し行った。そして、それぞれのデバイスの治具間の電気抵抗値(以下、抵抗値と称する。)を測定した。
図6に示すように、上記と同じ2層及び3層のデバイスを製作し、1回の延伸における抵抗値の変化を調べた。詳細には、長さを1.5倍増加させるまで、つまり延伸率を150%として元の長さの250%の長さとなるまで延伸させ、その間の抵抗値の変化率を記録した。2層のデバイスの場合(A)に比べて3層のデバイスの場合(B)の方が抵抗値の変化率を小さくできることが判った。つまり、1回の延伸であっても、機能(導電性)の維持に関しては3層の方が優れていた。
上記と同様に、2層及び3層のデバイスを作製し比較したが、ここでは機能層に銀ペーストを用いた。すなわち、PDMSからなる弾性体基板に有機高分子膜としてパリレンを厚さ約1μmで成膜し、さらにその上に銀ペーストを厚さ約2μmで成膜した。これを上記と同様に2層のデバイスとし、さらにその上に有機高分子膜としてパリレンを厚さ約1μmで成膜したものを3層のデバイスとし、それぞれのデバイスを幅3mmに成形した。
図7に示すように、ストレッチャブルデバイスとして交流電界で発光する発光デバイス11を製作した。多層構造体2は、上記と同じくPEDOT:PSSを用いた機能層22をパリレンによる有機高分子膜21及び23(図1、図2参照)で挟み込んで3層とした。一方、弾性体基板1’には、無機EL粒子(Sylvania社製:728 Green EL phosphor)19をPDMSに混ぜ込んで分散配置させたものを使用した。そして、弾性体基板1’の両面に多層構造体2を電極として配置することで発光デバイス11とした。つまり、導電性を機能とする機能層22を含む多層構造体2による2枚の電極で、発光を機能とする無機EL粒子を混ぜ込んだ弾性体基板1’を挟んだ構造である。
2 多層構造体
10 ストレッチャブルデバイス
21、23 有機高分子膜
22 機能層
Claims (13)
- 有機高分子膜の間に機能層を挟み込んだシート状の多層構造体を弾性体基板の主面上に与えたストレッチャブルデバイスであって、
前記多層構造体は、前記弾性体基板の前記主面と密着しつつその界面を周期的な凹凸形状とし、前記弾性体基板の前記主面に沿った変形に対して前記凹凸形状を平坦化させて追従することを特徴とするストレッチャブルデバイス。 - 前記機能層は電極であることを特徴とする請求項1記載のストレッチャブルデバイス。
- 前記機能層は、銀ペースト又はPEDOT:PSS系導電性材料からなることを特徴とする請求項2記載のストレッチャブルデバイス。
- 前記有機高分子膜は塑性変形を与えられ前記凹凸形状を形成していることを特徴とする請求項1乃至3のうちの1つに記載のストレッチャブルデバイス。
- 前記有機高分子膜は、パリレンからなることを特徴とする請求項4記載のストレッチャブルデバイス。
- 前記凹凸形状は前記弾性体基板の前記主面の1軸方向に沿った波形状であることを特徴とする請求項4又は5に記載のストレッチャブルデバイス。
- 前記凹凸形状は前記弾性体基板の前記主面内の直行する2軸方向に沿った略複合波形状であることを特徴とする請求項4又は5に記載のストレッチャブルデバイス。
- 有機高分子膜の間に機能層を挟み込んだシート状の多層構造体を弾性体基板の主面上に与えたストレッチャブルデバイスの製造方法であって、
前記弾性体基板の上に前記多層構造体を与え、
前記弾性体基板の前記主面に沿って1軸方向又は直交2軸方向に延伸し、前記多層構造体を前記弾性体基板の前記主面と密着させつつ前記機能層の機能を失わせることなく塑性変形を与え、前記延伸を解除することで、前記多層構造体と前記弾性体基板の界面に周期的な凹凸形状を与え、前記弾性体基板の前記主面に沿った変形に対して前記凹凸形状を平坦化させて追従するようにさせたことを特徴とするストレッチャブルデバイスの製造方法。 - 前記機能層は電極であることを特徴とする請求項8記載のストレッチャブルデバイスの製造方法。
- 前記機能層は、銀ペースト又はPEDOT:PSS系導電性材料からなることを特徴とする請求項9記載のストレッチャブルデバイスの製造方法。
- 前記有機高分子膜は、パリレンからなることを特徴とする請求項10記載のストレッチャブルデバイスの製造方法。
- 前記凹凸形状を前記弾性体基板の前記主面の1軸方向に沿った波形状とするように延伸することを特徴とする請求項11記載のストレッチャブルデバイスの製造方法。
- 前記凹凸形状を前記弾性体基板の前記主面内の直行する2軸方向に沿った略複合波形状とするように延伸することを特徴とする請求項11記載のストレッチャブルデバイスの製造方法。
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