JP5855915B2 - 多層電気活性ポリマーデバイス及びその製造方法 - Google Patents
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Description
スぺーサフレーム20、
メンブレン30、
アクチュエータフレーム40
100、100’ 多層EAPデバイス
110〜118、111’〜118’、100a、110b EAP層
120〜128、121’〜128’120a、120a’、120b 保護層、
130〜138、130a、130b、131’、133’、135’、137’ 活性電極、
140〜148、140a、140b、141’、143’、145’、147’ 延長電極、
141a、141b 延長電極の上面の一部、
151、152、151’ 共通電極、
161、162、161’ エッチング停止層。
Claims (30)
- 電気活性ポリマー(EAP)で形成されたEAP層と、
前記EAP層への物質の浸透を防止する保護層と、
活性電極と、
を有する単位層を含み、
前記保護層は、前記電気活性ポリマー(EAP)を溶解する第1溶媒に溶解しないポリマーで形成されることを特徴とする多層電気活性ポリマーデバイス。 - 電気活性ポリマー(EAP)で形成されたEAP層と、
前記EAP層への物質の浸透を防止する保護層と、
活性電極と、
を有する単位層を含み、
前記保護層は、前記電気活性ポリマーが溶解しない第2溶媒に溶解するポリマーで形成されることを特徴とする多層電気活性ポリマーデバイス。 - 前記EAP層は、ポリフッ化ビニリデン、ポリ(フッ化ビニリデン)−トリフルオロエチレン、ポリ(フッ化ビニリデン)−トリフルオロエチレン−クロロフルオロエチレン及びポリ(フッ化ビニリデン)−トリフルオロエチレン−クロロトリフルオロエチレンからなる群から選択される少なくとも1種のポリマーで形成され、
前記保護層は、ポリビニルフェノール、ポリ(メチルメタクリレート)、ポリビニルアルコール、ポリジメチルシロキサン、ポリ(4−ビニルピリジン)及びポリアクリル酸からなる群から選択される少なくとも1種のポリマーで形成される、請求項1または2に記載の多層電気活性ポリマーデバイス。 - 前記保護層は、前記EAP層上に形成されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の多層電気活性ポリマーデバイス。
- 前記EAP層、前記活性電極、および前記保護層がこの順に積層されてなることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の多層電気活性ポリマーデバイス。
- 前記EAP層上に形成された第1保護層に加えて、さらに第2保護層を含み、
前記活性電極は、前記第1保護層と前記第2保護層との間に形成されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の多層電気活性ポリマーデバイス。 - 前記活性電極は、導電性ポリマーまたは100nm以下の厚さを有する金属で形成されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の多層電気活性ポリマーデバイス。
- 前記金属は、金(Au)、銅(Cu)、銀(Ag)、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、及び鉄(Fe)からなる群から選択される少なくとも1種であることを特徴とする請求項7に記載の多層電気活性ポリマーデバイス。
- 前記導電性ポリマーは、ポリアニリン、ポリピロール、及びポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン):ポリ(スチレンスルホン酸)(PEDOT:PSS)からなる群から選択される少なくとも1種であることを特徴とする請求項7に記載の多層電気活性ポリマーデバイス。
- 前記電気活性ポリマーは、シリコン系誘電エラストマーまたはポリウレタン系誘電エラストマーであることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の多層電気活性ポリマーデバイス。
- 前記単位層は、前記活性電極に電気的に接続された延長電極をさらに含み、隣合う二つの単位層の延長電極は、活性領域に対して互いに対向する位置に配されていることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の多層電気活性ポリマーデバイス。
- 前記延長電極の側面と上面とを電気的に接続するように形成された共通電極をさらに含むことを特徴とする請求項11に記載の多層電気活性ポリマーデバイス。
- 前記共通電極の一面と接触するエッチング停止層と、
上側に行くほどその幅が増加する形状を有するビアホールと、をさらに含み、
前記共通電極は、前記ビアホール内に形成されていることを特徴とする請求項12に記載の多層電気活性ポリマーデバイス。 - 一側面が階段状を有する非活性層と、
前記共通電極の一面と接触するエッチング停止層と、をさらに含み、
前記共通電極は、前記非活性層の一側面に形成されていることを特徴とする請求項12に記載の多層電気活性ポリマーデバイス。 - 基板上に電気活性ポリマー(EAP)溶液をフィルム状に形成した後に、前記EAP溶液の溶媒を除去して第1EAP層を形成する段階と、
前記第1EAP層への物質の浸透を防止する保護層を形成する段階と、
導電性物質で活性電極を形成する段階と、
前記保護層上にEAP溶液をさらにフィルム状に形成した後に、前記EAP溶液の溶媒を除去して第2EAP層を形成する段階と、
を含むことを特徴とする多層電気活性ポリマーデバイスの製造方法。 - 前記保護層は、前記第1EAP層上に形成し、
前記活性電極は、前記保護層上に形成することを特徴とする請求項15に記載の多層電気活性ポリマーデバイスの製造方法。 - 前記第1EAP層上に第1保護層を形成する段階と、
前記第1保護層上に前記活性電極を形成する段階と、
前記活性電極が形成された前記第1保護層上に第2保護層を形成する段階と、
を含むことを特徴とする請求項16に記載の多層電気活性ポリマーデバイスの製造方法。 - 基板上に電気活性ポリマー(EAP)溶液をフィルム状に形成した後に、前記EAP溶液の溶媒を除去して第1EAP層を形成する段階と、
導電性物質で活性電極を前記第1EAP層上に形成する段階と、
前記第1EAP層への物質の浸透を防止する保護層を前記活性電極が形成された前記第1EAP層上に形成する段階と、
前記保護層上にEAP溶液をさらにフィルム状に形成した後に、前記EAP溶液の溶媒を除去して第2EAP層を形成する段階と、
を含むことを特徴とする多層電気活性ポリマーデバイスの製造方法。 - 前記保護層は、前記EAP溶液の溶媒に対して溶解しないポリマーで形成することを特徴とする請求項15〜18のいずれか1項に記載の多層電気活性ポリマーデバイスの製造方法。
- 前記保護層は、前記電気活性ポリマーが溶解しない溶媒に溶解するポリマーで形成することを特徴とする請求項19に記載の多層電気活性ポリマーデバイスの製造方法。
- 前記EAP層は、スピンコーティング法を用いて、前記EAP溶液をフィルム状に形成することによって得られることを特徴とする請求項15〜20のいずれか1項に記載の多層電気活性ポリマーデバイスの製造方法。
- 前記EAP溶液は、ポリ(フッ化ビニリデン)−トリフルオロエチレン−クロロフルオロエチレン及びポリ(フッ化ビニリデン)−トリフルオロエチレン−クロロトリフルオロエチレンからなる群から選択される少なくとも1種のポリマーを含み、
前記保護層は、ポリビニルフェノール、ポリアクリル酸及びポリビニルアルコールからなる群から選択される少なくとも1種のポリマーで形成される請求項15〜21のいずれか1項に記載の多層電気活性ポリマーデバイスの製造方法。 - 第1EAP層及び第2EAP層の少なくとも2つのEAP層を含み、
前記多層電気活性ポリマーデバイスは、活性領域及び前記活性領域にそれぞれ隣接した第1非活性領域と第2非活性領域とに区画され、
前記第1EAP層への物質の浸透を防止する第1保護層と、
前記活性領域から前記第1非活性領域まで延びるように形成された第1活性電極と、
電気活性ポリマーで形成された第2EAP層と、
前記第2EAP層への物質の浸透を防止する第2保護層と、
前記活性領域から前記第2非活性領域まで延びるように形成された第2活性電極と、
を含む、請求項1〜14のいずれか1項に記載の多層電気活性ポリマーデバイス。 - 前記第1保護層は、前記第1EAP層上に形成され、前記第2保護層は、前記第2EAP層上に形成されることを特徴とする請求項23に記載の多層電気活性ポリマーデバイス。
- 前記第1保護層は、前記第1活性電極上に形成され、前記第2保護層は、前記第2活性電極上に形成されることを特徴とする請求項23に記載の多層電気活性ポリマーデバイス。
- 前記第1保護層及び前記第2保護層は、それぞれ2つの層で構成され、前記第1活性電極と前記第2活性電極は、それぞれ前記2つの層の間に形成されることを特徴とする請求項24に記載の多層電気活性ポリマーデバイス。
- 前記第1及び第2保護層は、それぞれ前記電気活性ポリマーが溶解する第1溶媒に溶解せず、また前記電気活性ポリマーが溶解しない第2溶媒に溶解するポリマーで形成されることを特徴とする請求項23〜26のいずれか1項に記載の多層電気活性ポリマーデバイス。
- 前記第1活性電極と電気的に連結されるように、前記第1非活性領域に形成された第1延長電極と、
前記第2活性電極と電気的に連結されるように、前記第2非活性領域に形成された第2延長電極と、をさらに含み、
前記第1非活性領域に積層されている複数の前記第1延長電極を電気的に連結する第1共通電極と、
前記第2非活性領域に積層されている複数の前記第2延長電極を電気的に連結する第2共通電極と、
を含むことを特徴とする請求項23〜27のいずれか1項に記載の多層電気活性ポリマーデバイス。 - 前記第1非活性領域には、前記第1延長電極の上面の一部を露出させるように、上側に行くほどその幅が段階的に増加する第1ビアホールが形成されており、
前記第2非活性領域には、前記第2延長電極の上面の一部を露出させるように、上側に行くほどその幅が段階的に増加する第2ビアホールが形成されており、
前記第1共通電極は、前記第1ビアホールに形成されており、前記第2共通電極は、前記第2ビアホールに形成されていることを特徴とする請求項28に記載の多層電気活性ポリマーデバイス。 - 一側面が階段状である第1非活性層、及び
一側面が階段状である第2非活性層を有し、
前記第1共通電極は、前記第1非活性層の一側面に形成され、前記第2共通電極は、前記第2非活性層の一側面に形成されていることを特徴とする請求項28に記載の多層電気活性ポリマーデバイス。
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