JP6296567B2 - 可変素子及び表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、可変素子及び表示装置に関し、さらに詳細には、可変素子の内部に電極を含む可変素子及び表示装置に関する。
電気活性高分子（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ａｃｔｉｖｅ Ｐｏｌｙｍｅｒ；ＥＡＰ）とは、電気的刺激により変形され得る高分子であって、電気的刺激により繰り返して膨張、収縮及びベンディング（ｂｅｎｄｉｎｇ）され得る高分子を意味する。様々な種類の電気活性高分子のうち、強誘電性高分子（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｌｙｍｅｒ）と誘電性エラストマー（Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｅｌａｓｔｏｍｅｒ）が主に用いられている。例えば、強誘電性高分子には、ＰＶＤＦ（Ｐｏｌｙ ＶｉｎｙｌｉＤｅｎｅ Ｆｌｕｏｒｉｄｅ）やＰ（ＶＤＦ）−ＴｒＦＥ（Ｐｏｌｙ（ＶｉｎｙｌｉＤｅｎｅ Ｆｌｕｏｒｉｄｅ）−ＴｒｉＦｌｕｒｏｒＥｔｙｌｅｎｅ）があり、誘電性エラストマーは、シリコーン系、ウレタン系、アクリル系等からなり得る。
強誘電性高分子の場合、可撓性に優れ、誘電率に優れるという長所があるが、光透過率を始めとした光学特性に顕著な問題点があり、表示装置前面に用いられるには困難がある。また、誘電性エラストマーの場合、透過度には優れているが、駆動電圧が高く、モバイルデバイス等のように駆動電圧が相対的に低い表示装置にそのまま用いられにくいという問題点がある。
ただし、電気活性高分子のうち、誘電性エラストマーは、一般に、形状が多様に変形され得るフレキシビリティ及び弾性を有する。これにより、近来、盛んに開発されているフレキシブル（ｆｌｅｘｉｂｌｅ）表示装置と共に誘電性エラストマーが活用され得る分野に関する研究が続けられている。以下においては、説明の便宜のために、電気活性高分子として誘電性エラストマーが用いられると想定して説明する。
電気活性高分子からなる電気活性層の上面及び下面の両面に配置された電極を通して電気活性層に電場が印加される場合、電気活性層の内部に分極現象（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）が発生する性質を有している。このような分極現象により、電気活性層の上部及び下部に配置された電極には、正電荷と負電荷がそれぞれ蓄積されるが、蓄積された電荷間に発生する静電気的引力（Ｃｏｕｌｏｍｂｉｃ Ｆｏｒｃｅ）により電気活性層にマクスウェルストレス（Ｍａｘｗｅｌｌ Ｓｔｒｅｓｓ）が加えられる。マクスウェルストレスの大きさを表す式は、次のとおりである。
Figure 0006296567
ここで、マクスウェルストレスは、電荷の静電気的引力により電気活性層が厚さ方向に収縮し、長さ方向に膨張しようとする力を意味する。マクスウェルストレスにより変形される電気活性層の性質により、電気活性層は、可変素子（Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｂｌｅ ｄｅｖｉｃｅ）の電気活性層を構成する新たな材料として脚光を浴びている。
式（１）を参照すると、マクスウェルストレスの大きさ（Ｐ）は、電気活性層の誘電率（εｒ）、電気電場（Ｅ）及び電圧（Ｖ）の大きさに比例する。マクスウェルストレスの大きさが増加すれば、電気活性層は、さらに大きな変位を有するか、またはさらに大きく変形する。これにより、可変素子の変位または変形の程度を増加させるために、マクスウェルストレスの大きさが増加しなければならない。そこで、マクスウェルストレスを増加させると同時に可変素子の駆動電圧を下げるために、電気活性層の誘電率を高めるか、または有効電場を高めるための研究が進んでいる。
電気活性層のフレキシビリティ及び弾性とマクスウェルストレスにより、可変素子において電極の配置及び形成方法が重要な問題として浮上している。一般的な電極の形成方法であるスパッタリング（ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）により形成された電極は、電気活性高分子で構成された電気活性層を含む可変素子の駆動時、変形により損傷することがあり、可変素子が反復的に駆動されることによって可変素子の性能が低下する。他の方法で電極が形成された支持基板の間に電気活性高分子層が挿入され得る。ただし、支持基板は、電気活性層に比べて可撓性に優れていないので、支持基板により電気活性層の変位が制限され得る。これにより、電気活性高分子からなる電気活性層を含む可変素子に適用される電極は、変形に適した軟質（ｓｏｆｔ）電極が用いられる。
このような軟質電極に、炭素導電性グリース（ｃａｒｂｏｎ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｇｒｅａｓｅ）、カーボンブラック（Ｃａｒｂｏｎ Ｂｌａｃｋ）または炭素ナノチューブ（Ｃａｒｂｏｎ Ｎａｎｏ Ｔｕｂｅ；ＣＮＴ）に弾性体を混合して製造された電極が用いられている。このような電極は、プリンティング（ｐｒｉｎｔｉｎｇ）工程により形成することができるが、面抵抗特性が良好でなく、工程の容易性に劣るという問題点が存在する。
これにより、反復的駆動にも性能が低下せず、マクスウェルストレスにより電気活性層の変位が最大に確保され得、製造工程も容易である可変素子及び表示装置の必要性が存在する。
本発明の発明者らは、上述したように、可変素子の電極の性能が低下し、寿命が短縮する問題点を解決するために、電気活性層の内部に電極が形成された新たな構造の可変素子及び表示装置を発明した。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、単純な工程により電気活性層の内部に電極を形成することのできる可変素子及び表示装置を提供することである。
また、本発明が解決しようとする他の課題は、電気活性層の内部に電極が形成されることで、反復的駆動によっても電極の性能が維持され、寿命が増加する可変素子及び表示装置を提供することである。
また、本発明が解決しようとする他の課題は、可変素子の内部に電極が形成されることで、可変素子の外部で電極を接着するのに用いられる別途の接着層及び別途の遮蔽層（ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ ｌａｙｅｒ）が要求されず、厚さを薄くすることができる表示装置を提供することである。
本発明の課題は、以上において言及した課題に制限されず、言及されていないさらに他の課題は、下記の記載から当業者が明確に理解できるだろう。
前述したような課題を解決するために、本発明に係る可変素子が提供される。可変素子は、電気活性層と、前記電気活性層の内部に配置された第１電極、及び前記電気活性層の内部に配置され、前記第１電極上に配置された第２電極を含み、前記電気活性層は、前記第１電極及び前記第２電極のすべての側面を囲むように配置され、前記第１電極と前記第２電極のうち少なくとも一つは、導電性物質と反応する沈殿剤を含む。本発明に係る可変素子においては、電気活性層の外部に電極が形成される場合より反復的駆動にも電極の性能低下が抑制され、可変素子の寿命が増加し得る。
前述したような課題を解決するために、本発明の他の実施例に係る表示装置が提供される。表示装置は、タッチパネル、タッチパネルの下部に配置された表示パネル及び可変素子を含む。可変素子は、表示パネルの下部に配置される。可変素子は、電気活性層及び電気活性層の内部に挿入された電極からなる。可変素子が変形されるにつれて表示装置も様々な形態に変形され、表示装置は、様々な形状に変形された出力を提供することができる。
その他の実施例の具体的な事項は、詳細な説明及び図面に含まれている。
本発明は、電気活性層に電圧を印加するための電極を電気活性層の内部に容易に形成することができ、反復的駆動にも電極の性能が長く維持され得る可変素子を提供することができる。
また、本発明は、電極を形成するための高価の電極形成装備なしに、短い工程時間内に電気活性層の内部に電極が形成され得る可変素子を提供することができる。
また、本発明は、可変素子の内部に電極が挿入されて可変素子に電極を形成する場合、別途の接着層及び遮蔽層（ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ ｌａｙｅｒ）が不要であるので、厚さが薄くなり、薄型化に有利である表示装置を提供することができる。
本発明に係る効果は、以上において例示された内容により制限されず、さらに様々な効果が本明細書内に含まれている。
本発明の一実施例に係る可変素子を説明するための概略斜視図である。 本発明の一実施例に係る可変素子の概略断面図及び電気活性層の高さに対する導電性物質の濃度を示したグラフである。 本発明の一実施例に係る可変素子の概略断面図及び電気活性層の高さに対する導電性物質の濃度を示したグラフである。 本発明の一実施例に係る可変素子の概略断面図及び電気活性層の高さに対する導電性物質の濃度を示したグラフである。 本発明の一実施例に係る可変素子の製造方法を説明するためのフローチャートである。 本発明の一実施例に係る可変素子の製造方法を説明するための工程斜視図である。 本発明の一実施例に係る可変素子の製造方法を説明するための工程斜視図である。 本発明の一実施例に係る可変素子の製造方法を説明するための工程斜視図である。 本発明の一実施例に係る可変素子の製造方法を説明するための工程斜視図である。 本発明の他の実施例に係る可変素子を説明するための概略断面図である。 本発明の一実施例に係る可変素子を含む表示装置を説明するための概略的な分解斜視図である。 本発明の一実施例に係る可変素子を含む表示装置の様々な変形形態を説明するための例示的な状態図である。 本発明の一実施例に係る可変素子を含む電子新聞の例示的な図である。 本発明の一実施例に係る可変素子を含む時計の例示的な図である。 本発明の一実施例に係る可変素子を含むカーテン（ｃｕｒｔａｉｎ）の例示的な図である。
本発明の利点及び特徴、そして、それらを達成する方法は、添付の図面と共に詳細に後述されている実施例を参照すれば明確になるだろう。しかし、本発明は、以下において開示される実施例に限定されるものではなく、互いに異なる様々な形態で具現され、単に、本実施例は、本発明の開示を完全なものとし、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明は、請求項の範疇により定義される。
本発明の実施例を説明するための図面に開示された形状、大きさ、比率、角度、個数等は、例示的なものであるので、本発明は、示された事項に限定されるものではない。また、本発明を説明するにあたって、関連の公知技術についての具体的な説明が本発明の要旨を不要に濁す可能性があると判断される場合、その詳細な説明は省略する。本明細書上において言及された「含む」、「有する」、「なされる」等が用いられる場合、「〜だけ」が使われない以上、他の部分が追加され得る。構成要素を単数で表現した場合に、特に明示的な記載事項がない限り、複数を含む場合を含む。
構成要素を解釈するにあたって、別途の明示的な記載がなくても誤差範囲を含むものと解釈する。
位置関係についての説明の場合、例えば、「〜上に」、「〜上部に」、「〜下部に」、「〜隣に」等で二つの部分の位置関係が説明される場合、「すぐ」または「直接」が使われない以上、二つの部分の間に一つ以上の他の部分が位置してもよい。
素子または層が他の素子または層上（ｏｎ）と称されるものは、他の素子の直上または中間に他の層または他の素子を介した場合を全て含む。
第１、第２等が様々な構成要素を叙述するために用いられるが、これらの構成要素は、これらの用語により制限されない。これらの用語は、単に一つの構成要素を他の構成要素と区別するために用いるものである。従って、以下において言及される第１構成要素は、本発明の技術的思想内で第２構成要素であってもよい。明細書全体にわたって同一の参照符号は、同一の構成要素を指す。図面において示された各構成の大きさ及び厚さは、説明の便宜のために示されたものであり、本発明は、示された構成の大きさ及び厚さに必ずしも限定されるものではない。
本発明の種々の実施例のそれぞれの特徴は、部分的または全体的に互いに結合または組み合わせ可能であり、当業者が十分に理解できるように技術的に様々な連動及び駆動が可能であり、各実施例は、互いに独立して実施可能であっても、関連関係で共に実施可能であってもよい。
以下、添付の図面を参照して、本発明の様々な実施例を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施例に係る可変素子を説明するための概略斜視図である。図１を参照すると、可変素子１００は、電気活性層１１０、第１電極１２１及び第２電極１２２を含む。
図１を参照すると、電気活性層１１０は、電気活性高分子で構成される。具体的に、電気活性層１１０は、誘電性エラストマー（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｅｌａｓｔｏｍｅｒ）からなる。例えば、電気活性層１１０は、シリコーン系、ウレタン系、アクリル系等の誘電性エラストマーからなり得る。
第１電極１２１は、可変素子１００の下部に配置された電極である。具体的に、第１電極１２１は、電気活性層１１０の内部で電気活性層１１０の下部に配置される。例えば、図１に示されたように、第１電極１２１は、電気活性層１１０の内部で電気活性層１１０の下面から離隔して配置されてもよく、図示してはいないが、第１電極１２１は、電気活性層１１０の内部で電気活性層１１０の下面に接するように配置されてもよい。
第２電極１２２は、可変素子１００の上部に配置された電極である。第２電極１２２は、電気活性層１１０の内部で電気活性層１１０の上部に配置される。例えば、図１に示されたように、第２電極１２２は、電気活性層１１０の内部で電気活性層１１０の上面から離隔して配置されてもよく、図示してはいないが、第２電極１２２は、電気活性層１１０の内部で電気活性層１１０の上面に接するように配置されてもよい。
第１電極１２１と第２電極１２２は、同一の物質からなり得る。具体的に、第１電極１２１及び第２電極１２２は、導電性物質を含む。例えば、第１電極１２１及び第２電極１２２は、金属パウダー（ｍｅｔａｌ ｐｏｗｄｅｒ）、炭素ナノチューブ（ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ；ＣＮＴ）、銀ナノワイヤ（Ａｇ−Ｎａｎｏｗｉｒｅ；Ａｇ−ＮＷ）または伝導性高分子のような様々な導電性物質からなり得る。いくつかの実施例において、第１電極１２１及び第２電極１２２は、導電性物質の他に不純物をさらに含むことができる。ここで、不純物は、沈殿剤または導電性物質と沈殿剤の化合物であってよい。
図１に示されてはいないが、電気活性層１１０も電気活性高分子の他に不純物をさらに含むことができる。具体的に、不純物は、第１電極１２１及び第２電極１２２を構成する導電性物質と同一の物質、沈殿剤及び導電性物質と沈殿剤の化合物の少なくとも一つであってよい。
電気活性層１１０内に不純物が存在する場合、電気活性層１１０内において、不純物の濃度は、第１電極１２１及び第２電極１２２に隣接するほど増加する。即ち、不純物の濃度は、第１電極１２１及び第２電極１２２の周辺で最も高く、第１電極１２１と第２電極１２２との間の中間部分である電気活性層１１０の中心部分で最も低い。
電気活性層１１０内の不純物の濃度は、電気活性層１１０に加えられるマクスウェルストレスの大きさに影響を与える。マクスウェルストレスは、電気活性層１１０の誘電率に比例し、誘電率は、電気活性層１１０内の不純物により増加し得る。具体的には、電気活性層１１０内に不純物が存在すれば、電気活性層１１０の誘電率が増加し、これにより、電気活性層１１０に加えられるマクスウェルストレスが増加し得る。
第１電極１２１及び第２電極１２２は、軟質電極である。即ち、フレキシビリティを有するエラストマーからなる電気活性層１１０内で形状が変形され得るように、第１電極１２１及び第２電極１２２もフレキシビリティを有することができる。これにより、第１電極１２１及び第２電極１２２は、電気活性層１１０の内部に挿入され、電気活性層１１０の形状が変形されても、電極に亀裂が発生したり、電極の性能が低下したりしない。
第１電極１２１と第２電極１２２にそれぞれ供給される電荷により生成する電場によって電気活性層１１０が変形され、これによって可変素子１００が変形される。具体的には、第１電極１２１と第２電極１２２に供給される電荷の極性によって、可変素子１００が変形される方向及び形状が異なり得る。以下においては、第１電極１２１及び第２電極１２２により電気活性層１１０が変形される過程について詳細に説明する。
第１電極１２１は、電気活性層１１０の下部に電荷を供給する。第２電極１２２は、電気活性層１１０の上部に電荷を供給する。これにより、第１電極１２１と第２電極１２２との間には、電場が形成される。ここで、第１電極１２１と第２電極１２２に供給される電荷の電気的性質は、互いに逆であってよい。即ち、第１電極１２１に正電荷が供給されると、第２電極１２２には負電荷が供給され、第１電極１２１に負電荷が供給されると、第２電極１２２には正電荷が供給される。ここで、第１電極１２１に供給される電荷の電気的性質と第２電極１２２に供給される電荷の電気的性質とが互いに逆に変更されることにより、電場の方向も共に変更される。即ち、第１電極１２１と第２電極１２２との間の電気活性層１１０に印加される電圧は、交流（ＡＣ）電圧であってよく、第１電極１２１と第２電極１２２との間で交流電圧による電場が形成される。いくつかの実施例において、第１電極１２１及び第２電極１２２のうち一つには、正電荷または負電荷が供給され、他の一つは、接地されてもよい。
これにより、第１電極１２１と第２電極１２２との間に形成される電場は、第１電極１２１と第２電極１２２との間の電気活性層１１０で分極現象を発生させ、分極現象による静電気的引力によりマクスウェルストレスを受ける電気活性層１１０が変形される。
第１電極１２１と第２電極１２２との間に交流電圧が印加されると、第１電極１２１と第２電極１２２との間の電場により電気活性層１１０でマクスウェルストレスが発生する。このような第１電極１２１と第２電極１２２との間に印加される交流電圧の振幅により、電気活性層１１０及び可変素子１００の変形される程度が変わる。具体的には、第１電極１２１と第２電極１２２との間に印加される交流電圧の振幅が増加すると、マクスウェルストレスの大きさは、交流電圧の振幅の自乗に比例して増加する。これにより、第１電極１２１と第２電極１２２との間に印加される交流電圧の振幅が増加すると、マクスウェルストレスの大きさが増加し、電気活性層１１０及び可変素子１００の形状は大幅に変形される。
また、第１電極１２１と第２電極１２２との間に印加される交流電圧の周波数によって、電気活性層１１０及び可変素子１００の変形速度も変化する。具体的には、第１電極１２１と第２電極１２２との間に印加される交流電圧の周波数が増加すると、第１電極１２１と第２電極１２２との間に印加される交流電圧の極性が速やかに変化する。これにより、電気活性層１１０及び可変素子１００に加えられるマクスウェルストレスの方向が速やかに変化し、電気活性層１１０及び可変素子１００の変形される方向も速やかに変化する。
本発明の一実施例に係る可変素子１００においては、反復的駆動にも性能が長期間維持され得る第１電極１２１及び第２電極１２２が電気活性層１１０の内部に配置される。具体的には、第１電極１２１が電気活性層１１０の内部の下部に挿入され、第２電極１２２が電気活性層１１０の内部の上部に挿入されて、第１電極１２１と第２電極１２２で供給される電荷により電気活性層１１０に電場が形成される。ここで、電気活性層の外部表面に軟質電極をコーティングまたはプリンティングする方式で第１電極と第２電極を形成する場合、可変素子が反復的に駆動されることにより軟質電極が破壊または損傷する。これによって、軟質電極は電極として機能することができなくなり、可変素子も動作できなくなる。これに対して、本発明の一実施例に係る可変素子１００においては、第１電極１２１と第２電極１２２が電気活性層１１０の内部に挿入され、変形に適した物質で構成されるので、可変素子１００の反復的駆動にも第１電極１２１及び第２電極１２２の損傷が最小化され得る。
また、本発明の一実施例に係る可変素子１００の電気活性層１１０に不純物が含まれる場合、電気活性層１１０内の不純物によりマクスウェルストレスの大きさが増加する。具体的に、第１電極１２１と第２電極１２２との間の電気活性層１１０内には、電気活性高分子の他にも不純物が存在し得、不純物を含む電気活性高分子は、不純物を含まない誘電性エラストマーより高い誘電率を有する。これにより、不純物を含む電気活性層１１０は、不純物を含まない電気活性層より高い誘電率を有するので、誘電率に比例するマクスウェルストレスの大きさも増加する。
以下においては、電気活性層１１０の内部に第１電極及び第２電極が配置されるにつれ可変素子１００の駆動電圧が減少することについての詳細な説明のために、図２を共に参照する。
図２ａ乃至図２ｃは、本発明の一実施例に係る可変素子の概略断面図及び断面図で電気活性層の高さに対する導電性物質の濃度を示したグラフである。具体的に、図２ａは、本発明の一実施例に係る可変素子の概略断面図であり、図２ｂは、図２ａにおいて可変素子の一部Ｘを拡大した断面図であり、図２ｃは、図２ｂの可変素子の断面で高さによる導電性物質の濃度に対するグラフである。図２は、図１に示された可変素子１００の断面図であるので、重複説明は省略する。
図２ａを参照すると、第１電極１２１は、電気活性層１１０の下面から離隔して配置され、第２電極１２２は、電気活性層１１０の上面から離隔して配置される。これにより、電気活性層１１０が第１電極１２１及び第２電極１２２をいずれも取り囲むように形成される。即ち、第１電極１２１及び第２電極１２２は、電気活性層１１０の内部に挿入される。具体的には、電気活性層用物質に注入された導電性物質が電気活性層の下面から離隔するように沈殿して電極が形成される。例えば、第１電気活性層用物質に導電性物質が注入され、注入された導電性物質が第１電気活性層用物質の下面から離隔するように沈殿して第１電極１２１が形成され、第２電気活性層用物質に導電性物質が注入され、注入された導電性物質が第２電気活性層用物質の下面から離隔するように沈殿して第２電極１２２が形成される。
ここで、第１電極１２１及び第２電極１２２は、導電性物質が沈殿して任意の厚さを有するように形成され得る。これにより、第１電極１２１及び第２電極１２２が形成された後、図２ａのように、第１電極１２１上に第２電極１２２が配置されるように第１電気活性層用物質と第２電気活性層用物質を合着して可変素子１００が形成され得る。即ち、図２ａのように、可変素子１００において、第１電極１２１は、電気活性層１１０の下面から離隔して形成され、第２電極１２２は、電気活性層１１０の上面から離隔して形成され得る。第１電極１２１及び第２電極１２２を含む可変素子を製造する具体的な方法については、図３及び図４ａ乃至図４ｄを参照して後述する。
このように、電気活性層１１０の内部で第１電極１２１の下部及び第２電極１２２の上部に電気活性層１１０が形成される場合、第１電極１２１の下部に形成された電気活性層１１０の厚さｄ１及び第２電極１２２の上部に形成された電気活性層１１０の厚さｄ２は、第１電極１２１と第２電極１２２との間に形成された電気活性層１１０の厚さｄ３より小さい。いくつかの実施例において、第１電極１２１の下部に形成された電気活性層１１０の厚さｄ１及び第２電極１２２の上部に形成された電気活性層１１０の厚さｄ２は、互いに異なっていてもよい。
ここで、電気活性層１１０の厚さｄは、可変素子１００として動作するのに必要な消費電力と駆動電圧、及び可変素子１００として正常な動作ができるか否かを考慮して、当業者により自由に選択され得る。好ましくは、電気活性層１１０の厚さｄは、５０μｍ〜４００μｍであってよい。より好ましくは、電気活性層１１０の厚さｄは、１００μｍ〜３００μｍであってよい。ここで、電気活性層１１０の厚さｄが５０μｍより小さい場合、可変素子１００が正常に動作できるのに必要な十分な電圧が印加され得ない。これにより、可変素子１００が正常に動作できない。また、電気活性層１１０の厚さｄが４００μｍより大きい場合、可変素子の正常な駆動に必要なマクスウェルストレスを発生させるために高い駆動電圧が要求され、これによって消費電力が過度に増加し得る。
第１電極１２１の下部に形成された電気活性層１１０の部分及び第２電極１２２の上部に形成された電気活性層１１０の部分は、遮蔽層（ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ ｌａｙｅｒ）として機能することができる。即ち、第１電極１２１の下部に形成された電気活性層１１０の部分及び第２電極１２２の上部に形成された電気活性層１１０の部分は、第１電極１２１と第２電極１２２が外部の導電性物質と接触することを遮断することができる。これにより、第１電極１２１及び第２電極１２２は、第１電極１２１の下部に形成された電気活性層１１０の部分及び第２電極１２２の上部に形成された電気活性層１１０の部分のコンタクトホールを通して外部電源供給線と連結され得る。
第１電極１２１の下部に形成された電気活性層１１０の厚さｄ１及び第２電極１２２の上部に形成された電気活性層１１０の厚さｄ２は、遮蔽層の機能を行うのに適するように決定され得る。例えば、第１電極１２１の下部に形成された電気活性層１１０の厚さｄ１及び第２電極１２２の上部に形成された電気活性層１１０の厚さｄ２の少なくとも一つは、０．１μｍ〜１０μｍであってよい。ここで、第１電極１２１の下部に形成された電気活性層１１０の厚さｄ１及び第２電極１２２の上部に形成された電気活性層１１０の厚さｄ２が０．１μｍより小さい場合、第１電極１２１の下部に形成された電気活性層１１０及び第２電極１２２の上部に形成された電気活性層１１０の遮蔽層としての機能が顕著に低下し得、１０μｍより大きい場合、コンタクトホールを通して外部電源供給線と第１電極１２１及び第２電極１２２を連結することが難しくなり得る。このとき、電気活性層１１０に注入される導電性物質の濃度、比重及び沈殿剤の有無を調節して、上述したような厚さ関係を有する電気活性層１１０が形成され得る。
いくつかの実施例において、電気活性層１１０の厚さｄが３００μｍである場合、第１電極１２１の下部に形成された電気活性層１１０の厚さｄ１及び第２電極１２２の上部に形成された電気活性層１１０の厚さｄ２が数μｍ〜１０μｍであれば、第１電極１２１と第２電極１２２との間に形成された電気活性層１１０の厚さｄ３は、約２８０μｍ〜２９０μｍに形成され得る。
第１電極１２１と第２電極１２２との間での電気活性層１１０の厚さｄ３は、電気活性層１１０に加えられるマクスウェルストレスの大きさに影響を与える。マクスウェルストレスは、有効電場（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｆｉｅｌｄ）の大きさに比例し、第１電極１２１と第２電極１２２との間の距離が小さくなるほど、第１電極１２１と第２電極１２２との間の有効電場の大きさが増加する。従って、第１電極１２１と第２電極１２２との間の距離が減少して第１電極１２１と第２電極１２２との間に形成された電気活性層１１０の厚さｄ３が減少することによって、第１電極１２１と第２電極１２２との間で電気活性層１１０に印加される有効電場の大きさが増加する。
これにより、第１電極１２１と第２電極１２２との間に印加される交流電圧の振幅を最小化しながら有効電場の大きさを増加させるために、第１電極１２１と第２電極１２２との間の距離が狭くなるように、電気活性層１１０の内部に第１電極１２１及び第２電極が配置される。そこで、第１電極１２１及び第２電極１２２それぞれが電気活性層１１０の上面及び下面に配置された場合、即ち、第１電極１２１と第２電極１２２が電気活性層１１０の厚さｄだけ離隔された場合と比べて、電気活性層１１０に印加されるマクスウェルストレスが増加し得、小さな振幅の交流電圧だけで可変素子１００が駆動され得る。
図２ｂ及び図２ｃを参照すると、第１電極１２１の下面から電気活性層１１０の中央に向かいながら、導電性物質の濃度が漸次減少する。具体的には、電気活性層１１０の下面から電気活性層１１０の上面に向かう方向を電気活性層１１０の厚さ方向Ｔｄと定義すれば、導電性物質の濃度Ｎは、第１電極１２１から電気活性層１１０の厚さ方向Ｔｄに沿って電気活性層１１０の中央に進行するほどますます減少する。また、電気活性層１１０の下面と第１電極１２１の下面との間の電気活性層１１０には、導電性物質が存在しないこともある。即ち、導電性物質が実質的に電極の機能をするために、導電性物質は、電気活性層１１０の下面から任意の厚さだけ離隔するように沈殿し、第１電極１２１の厚さに対応するように沈殿して、第１電極１２１を構成する。
電気活性層１１０の厚さ方向Ｔｄに沿って導電性物質の濃度Ｎが減少しながら、導電性物質の濃度が特定濃度Ｎ０（ｐｅｒｃｏｌａｔｉｏｎ ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）以下となる場合、導電性物質は、電極の機能をすることができなくなる。即ち、沈殿して形成された第１電極１２１の上面から電気活性層１１０の厚さ方向Ｔｄに進行するほど導電性物質の濃度Ｎが減少し、電極として機能できる濃度であるＮ０以下となるので、第１電極１２１の上面と電気活性層１１０の中央との間に存在する導電性物質は、実質的に電極を構成しない。同様に、図２ａのように、第２電極１２２の下面から電気活性層１１０の中央に進行するほど導電性物質の濃度Ｎが減少し、電極として機能できる濃度であるＮ０以下となり、これによって、第２電極１２２の下面と電気活性層１１０の中央との間に存在する導電性物質は、実質的に電極を構成しない。
これにより、第１電極１２１と第２電極１２２との間の電気活性層１１０には、導電性物質が存在し得るが、第１電極１２１と第２電極１２２との間の電気活性層１１０に存在する導電性物質は、電極の機能をしないことがある。ただし、第１電極１２１と第２電極１２２との間の電気活性層１１０に存在する導電性物質は、電気活性層１１０の誘電率を増加させてマクスウェルストレスを増加させるドーパント（ｄｏｐａｎｔ）としての機能をする。これにより、電気活性層１１０に作用するマクスウェルストレスが増加し、同一のマクスウェルストレスを発生させるための駆動電圧が減少し得る。
本発明の一実施例に係る可変素子１００においては、電気活性層１１０内に第１電極１２１と第２電極１２２が配置され、マクスウェルストレスの大きさが増加する。具体的には、電気活性層１１０の内部に第１電極１２１と第２電極１２２が配置されることで、電気活性層１１０の外部に電極が配置される場合より第１電極１２１と第２電極１２２との間の距離が減少する。これにより、第１電極１２１と第２電極１２２との間の有効電場の大きさが増加し、有効電場の大きさに比例するマクスウェルストレスの大きさも増加する。
図３は、本発明の一実施例に係る可変素子の製造方法を説明するためのフローチャートである。図４ａ乃至図４ｄは、本発明の一実施例に係る可変素子の製造方法を説明するための工程斜視図である。図４ａ乃至図４ｄは、図１に示された可変素子の製造方法を説明するための工程斜視図であって、図１を参照して説明された構成要素についての重複説明を省略する。
先ず、導電性物質が第１電気活性層用物質及び第２電気活性層用物質に注入される（Ｓ３１）。
図４ａを参照すると、導電性物質が第１電気活性層用物質４９１及び第２電気活性層用物質４９２に注入される。ここで、第１電気活性層用物質４９１及び第２電気活性層用物質４９２は、電気活性高分子のような電気活性ポリマーを含み、液体状態または半液体状態であってよい。即ち、第１電気活性層用物質４９１及び第２電気活性層用物質４９２は、流動性を有する物質であって、導電性物質が注入され得る状態にある。また、第１電気活性層用物質４９１及び第２電気活性層用物質４９２に沈殿剤がさらに注入され得、第１電気活性層用物質４９１及び第２電気活性層用物質４９２に硬化剤がさらに注入されてもよい。
ここで、導電性物質は、第１電気活性層用物質４９１及び第２電気活性層用物質４９２内で独立して導電性を有する物質を含む。また、導電性物質は、沈殿剤との化学反応を通して導電性を有する物質も含むことができる。即ち、導電性物質は、物質そのものが導電性を有するか、または物質そのものは導電性を有しないが、沈殿剤と反応して導電性を有する物質を全て含む。例えば、導電性物質は、金属パウダー（ｍｅｔａｌ ｐｏｗｄｅｒ）、炭素ナノチューブ（ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ；ＣＮＴ）、銀ナノワイヤ（Ａｇ−Ｎａｎｏｗｉｒｅ；Ａｇ−ＮＷ）または伝導性高分子であってよい。
ここで、沈殿剤は、導電性物質と化学反応して導電性物質を沈殿させる物質である。これにより、沈殿剤は、導電性物質と沈殿反応を起こして導電性沈殿物に変換され得る。例えば、沈殿剤は、下水処理場で用いられる沈殿剤であってもよい。
ここで、硬化剤は、流動性を有する液体状態または半液体状態である第１電気活性層用物質４９１及び第２電気活性層用物質４９２を固体状態に硬化させる物質である。硬化剤の機能については、図４ｂを参照して後述する。
次いで、導電性物質を沈殿させて第１電気活性層及び第２電気活性層が形成される（Ｓ３２）。ここで、電極は、導電性物質が電気活性層内で下部に沈殿し、同時に第１電気活性層用物質４９１及び第２電気活性層用物質４９２が硬化しながら形成される。即ち、電気活性層が形成される過程において、導電性物質が電気活性層内で下部に沈殿する過程と、電気活性層が硬化する過程は、同時に進行され得る。ただし、電気活性層が速い速度で硬化するほど、電気活性層内で注入された導電性物質のうち沈殿した導電性物質の比率が小さくなり得る。これにより、電気活性層の硬化速度が速ければ、電気活性層内の不純物の濃度が増加し得る。
導電性物質は、第１電気活性層用物質４９１内で沈殿して第１電極１２１を形成する。具体的に、第１電気活性層用物質４９１内で導電性物質は自然に沈殿し得る。ここで、自然沈殿は、流動性を有する第１電気活性層用物質４９１内で導電性物質が重力により沈殿することを意味する。例えば、導電性物質を含む第１電気活性層用物質４９１を静かに２４時間以上置けば、重力により導電性物質が自然沈殿する。
また、第１電気活性層用物質４９１内で導電性物質は、沈殿剤により化学的沈殿し得る。ここで、化学的沈殿は、流動性を有する第１電気活性層用物質４９１内で導電性物質が沈殿剤との化学反応により沈殿することを意味する。例えば、導電性物質は、沈殿剤と化学結合を通して導電性を有する新たな化学沈殿物に変化し得、新たな化学沈殿物は、第１電気活性層用物質４９１の下部に配置される。
第１電気活性層用物質４９１は、硬化しながら流動性が減少し得る。具体的に、第１電気活性層４１１は、自然に硬化し得る。ここで、自然硬化は、常温で第１電気活性層用物質４９１が硬化することを意味する。
また、第１電気活性層用物質４９１は、硬化剤により化学的硬化し得る。ここで、化学的硬化は、第１電気活性層用物質４９１が化学反応により硬化することを意味し、硬化剤によって硬化する速度が変わり得る。具体的には、第１電気活性層用物質４９１と硬化剤の比率によって、第１電気活性層用物質４９１が硬化する速度が変わり得る。例えば、第１電気活性層用物質４９１と硬化剤の比率が１０：１から１０：３に増加すると、硬化する速度が速くなる。
また、第１電気活性層用物質４９１は、熱により硬化してもよい。具体的に、第１電気活性層用物質４９１は、常温より高い温度、例えば９０℃で硬化し得る。これにより、第１電気活性層用物質４９１を熱硬化する場合、第１電気活性層用物質４９１は、自然硬化する場合に比べてさらに速い速度で硬化し得る。
また、第１電気活性層用物質４９１は、光により硬化してもよい。具体的に、第１電気活性層用物質４９１は、例えば、紫外線（ＵＶ；ＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ）により硬化し得る。これにより、第１電気活性層用物質４９１を光硬化する場合、第１電気活性層用物質４９１は、自然硬化する場合に比べてさらに速い速度で硬化し得る。
このような熱硬化及び光硬化では、化学的硬化と異なる硬化剤が用いられ得、第１電気活性層用物質４９１と硬化剤の比率が化学的硬化とは異なり得る。
これにより、第１電気活性層用物質４９１が自然硬化、化学的硬化、熱硬化及び光硬化により第１電気活性層用物質４９１の流動性が急激に減少し、自然沈殿及び化学的沈殿により導電性物質が急激に沈殿して、第１電気活性層４１１内に第１電極１２１が形成される。ここで、硬化速度が速くなると、第１電気活性層用物質４９１が急激に硬化しながら、導電性物質、沈殿剤及び硬化剤が全て沈殿する前に第１電気活性層４１１内に第１電極１２１が形成される。これにより、第１電気活性層４１１内に導電性物質、沈殿剤及び硬化剤を含む不純物の濃度が増加する。不純物の濃度が増加するにつれ、第１電気活性層４１１の誘電率も多少増加し得る。第１電気活性層４１１が硬化すると、第１電気活性層４１１は、他の電気活性層と合着され得る状態にあるようになる。
第１電気活性層４１１の下部に第１電極１２１が形成された過程と同じ過程を通して第２電気活性層４１２の下部に第２電極１２２が形成される。ただし、第２電気活性層４１２の下部に第２電極１２２が形成された過程と、第１電気活性層４１１の下部に第１電極１２１が形成された過程とは、具体的な自然沈殿及び自然硬化時間または新たな化学沈殿物の構成及び比率等で異なる点が存在することもある。即ち、第１電極１２１と第２電極１２２は、同一の過程で形成され得るが、第１電極１２１と第２電極１２２が形成される過程での細部的な工程条件は異なることもある。
次いで、第１電気活性層及び第２電気活性層が合着される（Ｓ３３）。図４ｃを参照すると、第１電気活性層４１１と第２電気活性層４１２が合着される。具体的には、図４ｂでの第２電気活性層４１２の上面が第１電気活性層４１１の上面と接触するように、第２電気活性層４１２がひっくり返って第１電気活性層４１１上に配置された後、合着工程が行われ得る。ここで、第１電気活性層４１１と第２電気活性層４１２は、互いに熱合着され得る。具体的には、第１電気活性層４１１の上面と第２電気活性層４１２の上面が接触するように配置された以後、第１電気活性層４１１の下部と第２電気活性層４１２の上部で圧力が加えられ、加熱される。例えば、約４０メガパスカル（ＭＰａ）の圧力が第１電気活性層４１１と第２電気活性層４１２に加えられ、第１電気活性層４１１と第２電気活性層４１２が１５０℃〜２００℃に加熱されて完全に合着され得る。具体的には、第１電気活性層４１１及び第２電気活性層４１２に加えられた熱と圧力によって第１電気活性層４１１の上面と第２電気活性層４１２の上面との間で境界面がなくなり、一つの電気活性層１１０が形成され得る。これにより、一つの電気活性層１１０内に第１電極１２１が下部に配置され、第２電極１２２が上部に配置された可変素子１００が形成される。
一方、第１電極１２１及び第２電極１２２が外部の電源に連結されるために、電気活性層１１０の一部が除去され得る。具体的には、第１電極１２１の下部または側部に形成された電気活性層１１０の一部、あるいは第２電極１２２の上部または側部に形成された電気活性層１１０の一部が除去され得る。ここで、電気活性層１１０の一部は、シリコンエッチャント（ｓｉｌｉｃｏｎ ｅｔｃｈａｎｔ）により除去され得る。除去された電気活性層１１０の一部を通して配線が第１電極１２１または第２電極１２２と接触するように連結され得、第１電極１２１または第２電極１２２に連結された配線により可変素子１００に電源が供給される。
本発明の一実施例に係る可変素子の製造方法においては、導電性物質を電気活性層内で沈殿させて容易に電極が形成され得る。具体的には、電気活性層内で導電性物質が沈殿して軟質電極が形成される。即ち、電気活性層の上部または下部に電極を形成するために、スパッタリング装備のような高価の別途の装備が不要であり、重力による自然沈殿及び沈殿剤による化学的沈殿だけで単純かつ容易に内部に電極を含む電気活性層が大量で形成され得る。
また、本発明の他の実施例に係る可変素子の製造方法においては、別途の接着剤なしに電極が内部に形成された複数の電気活性層を熱圧着して可変素子１００が容易に形成される。具体的には、電極が電気活性層の内部に配置されるので、複数の電気活性層の外部に電極が配置されない。これにより、電気活性層と電極との間及び電極と電極との間を接着する接着剤が不要であり、電気活性層に熱及び圧力を加えて容易に可変素子１００が形成され得る。
図５は、本発明の他の実施例に係る可変素子を説明するための概略断面図である。図５の可変素子５００は、図１の可変素子１００と比べて第２電極５２２の位置のみが変更されただけで、他の構成は実質的に同一であるので、重複説明は省略する。
図５を参照すると、電気活性層１１０の内部に第１電極５２１及び第２電極５２２が配置される。具体的には、第１電極５２１は、電気活性層の下部に配置され、第２電極５２２は、電気活性層１１０の中心部分に近く配置される。例えば、第２電極５２２は、電気活性層１１０の中心部分より高い部分に配置され得る。即ち、図４ｂでの第２電気活性層４１２の上面が第１電気活性層４１１の上面と接触するように、第２電気活性層４１２がひっくり返らず、第２電気活性層４１２の下面が第１電気活性層４１１の上面と接触するように配置される。これにより、第１電極５２１と第２電極５２２との間の距離ｄ４は、図２の可変素子１００において第１電極１２１と第２電極１２２との間の距離ｄ３より小さくなる。これにより、第２電極５２２が電気活性層１１０の上部に配置される場合より第１電極５２１と第２電極５２２との間の距離が減少する。第１電極５２１と第２電極５２２との間の距離が減少するにつれ、電気活性層１１０に加えられるマクスウェルストレスの大きさも増加する。
本発明の他の実施例に係る可変素子５００においては、第１電極５２１と第２電極５２２との間でマクスウェルストレスの大きさが増加する。具体的には、第１電極５２１が電気活性層１１０内で電気活性層１１０の下部に配置され、第２電極５２２は、図２の可変素子１００の厚さｄの半分となる中間部分より高い部分に配置される。ここで、第１電極５２１と第２電極５２２との間の距離ｄ４は、図２の可変素子１００において第１電極１２１と第２電極１２２との間の距離ｄ３より小さい。これにより、第１電極５２１と第２電極５２２との間に形成された電気活性層の厚さｄ４が減少し、第１電極５２１と第２電極５２２との間に形成された電気活性層の有効電場の大きさは増加して、マクスウェルストレスの大きさも増加し得る。
図６は、本発明の一実施例に係る可変素子を含む表示装置を説明するための概略的な分解斜視図である。図６を参照すると、表示装置６００は、上部カバー６１０、タッチパネル６２０、表示パネル６３０、可変素子６４０及び下部カバー６５０を含む。
上部カバー６１０は、タッチパネル６２０、表示パネル６３０及び可変素子６４０の上部を覆うようにタッチパネル６２０上に配置される。上部カバー６１０は、表示装置６００の内部の構成を外部の衝撃及び異物や水分の浸透から保護する。例えば、上部カバー６１０は、熱成形が可能で加工性が良いプラスチックのような物質からなり得るが、これに制限されない。また、上部カバー６１０は、可変素子６４０の形状の変化によって共に変形され得る物質からなり得る。例えば、上部カバー６１０は、フレキシビリティを有するプラスチックのような物質からなり得るが、これに制限されない。
可変素子１００上には、タッチパネル６２０が配置される。タッチパネル６２０は、表示装置７００へのユーザのタッチ入力を感知するパネルを意味する。タッチパネル６２０として、例えば、静電容量方式、抵抗膜方式、超音波方式、赤外線方式等が用いられ得るが、好ましくは、静電容量方式のタッチパネル６２０がタッチパネル６２０として用いられ得る。
図６に示されてはいないが、表示パネル６３０、可変素子６４０、タッチパネル６２０及び上部カバー６１０を互いに接着させるための接着層が用いられ得る。接着層は、例えば、ＯＣＡ（ｏｐｔｉｃａｌ ｃｌｅａｒ ａｄｈｅｓｉｖｅ）またはＯＣＲ（ｏｐｔｉｃａｌ ｃｌｅａｒ ｒｅｓｉｎ）が用いられ得るが、これに制限されるものではない。
表示パネル６３０は、表示装置６００で映像を表示するための表示素子が配置されたパネルを意味する。表示パネル６３０として、例えば、有機発光表示パネル、液晶表示パネル、電気泳動表示パネル等のような様々な表示パネルが用いられ得る。ここで、表示パネル６３０は、有機発光表示装置であってよい。表示パネル６３０の下に配置された可変素子６４０は、フレキシビリティを持って変形され得るので、有機発光表示装置もフレキシビリティを持って変形され得るように構成され得る。即ち、有機発光表示装置は、フレキシビリティを有するフレキシブル（ｆｌｅｘｉｂｌｅ）有機発光表示装置であって、フレキシブル基板を含む。フレキシブル有機発光表示装置は、外部から加えられる力によって様々な方向及び角度に変形され得る。以下においては、説明の便宜のために、表示パネル６３０は、フレキシブル有機発光表示装置で構成されたものと想定して説明する。
可変素子６４０は、表示パネル６３０の下部に配置される。具体的に、可変素子６４０は、表示パネル６３０の下部に配置される。可変素子６４０は、表示パネル６３０の下面に直接接触するように配置されてもよく、表示パネル６３０の下面と可変素子６４０の上面との間に接着層がさらに配置されてもよい。ここで、可変素子６４０は、図１及び図２に示された可変素子１００または図５に示された可変素子５００のうち一つであってよい。
また、可変素子６４０は、表示パネル６３０と電気的に連結されてもよい。例えば、表示パネル６３０に配置されたＦＰＣＢ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）と可変素子６４０の電極が配線により互いに電気的に連結されてもよい。下部カバー６５０は、タッチパネル６２０、表示パネル６３０及び可変素子６４０の下部を覆うように可変素子６４０の下部に配置される。下部カバー６５０は、上部カバー６１０と同一の物質からなり得る。特に、可変素子６４０により様々な形状に変形され得るタッチパネル６２０及び表示パネル６３０と共に変形され得るように下部カバー６５０もフレキシビリティを有する物質からなり得る。例えば、下部カバー６５０は、フレキシビリティを有するプラスチックのような物質からなり得るが、これに制限されない。
可変素子６４０に電圧が印加されることによって可変素子６４０が変形される。これにより、可変素子６４０と合着されたタッチパネル６２０及び表示パネル６３０も可変素子６４０の変形によって共に変形され、表示装置６００もまた変形される。
本発明の一実施例に係る表示装置６００においては、タッチパネル６２０、表示パネル６３０及び可変素子６４０が一つに結合され、可変素子６４０により表示装置６００が様々な形状に変形され得る。具体的には、可変素子６４０に電圧が印加されると、可変素子６４０が変形される。これにより、可変素子６４０が変形される形状によってタッチパネル６２０及び表示パネル６３０も共に変形される。即ち、表示装置６００全体が変形され得、可変素子６４０の変形による表示装置６００が変形される様子については、図７を参照して後述する。
図７は、本発明の一実施例に係る可変素子を含む表示装置の様々な変形形態を説明するための例示的な状態図である。図７においては、説明の便宜のために、表示装置７００がスマートフォンであると想定して説明する。
図７を参照すると、表示装置７００の一部が上部または下部にベンディング（ｂｅｎｄｉｎｇ）され得る。具体的には、表示装置７００において表示画面７１０の下部に可変素子が固定されており、可変素子の駆動によって可変素子及び表示装置７００全体が変形される。即ち、可変素子の一部が上部または下部にベンディングされることで表示装置７００の一部も上部または下部にベンディングされ得る。ここで、可変素子の一部が一定の周期で上部または下部にベンディングされることで表示装置７００の一部も上部または下部にベンディングされ得る。また、可変素子の一部が上部または下部にベンディングされた状態で維持されることで表示装置７００の一部も上部または下部にベンディングされた状態で維持され得る。
例えば、表示装置７００に入力されるユーザのタッチ入力に対応する出力で表示装置７００の一部が上部または下部にベンディングされ得る。即ち、表示装置７００でメッセージを受信するか、または表示装置７００に音声通話がかかってくる場合、これに対する出力で表示装置７００の一部が上部または下部にベンディングされ得る。
表示装置７００において、ベンディングされる部分、ベンディングされる方向、ベンディングされる時間及びベンディングされる方向が変わる周期等は、表示装置７００を通して多様に設定され得る。即ち、可変素子による表示装置７００の形状の変化は、ユーザにより多様に設定され得、上記に提示された例示的な形状の変化に制限されない。
本発明の一実施例に係る可変素子を含む表示装置７００においては、様々な入力に対応して入力によって異なるように可変素子が変形される。具体的に、変形される部分、変形される方向、変形が持続される時間及び変形される方向が変わる周期等は、表示装置７００に印加される入力毎に異なるように設定され得る。これにより、可変素子によって表示装置７００が様々な形状に変形され、ユーザに様々な種類の出力が提供され得る。
図８は、本発明の一実施例に係る可変素子を含む電子新聞の例示的な図である。図８を参照すると、電子新聞８００は、表示パネル８１０及び表示パネル８１０の下部に合着された可変素子を含む。
本発明の一実施例に係る可変素子を含む電子新聞８００において、可変素子により、実際、紙の新聞を見るのと類似した感じが提供され得る。電子新聞８００の表示パネル８１０を通してページをめくる信号を入力すると、信号が入力された部分の可変素子が変形され得る。これにより、可変素子が変形されて電子新聞８００の一部が一時的にベンディングされ、紙の新聞のようにページをめくる感じが提供され得る。
また、本発明の一実施例に係る可変素子を含む電子新聞８００において、新たな記事がアップロードされて表示される場合、電子新聞８００の一部が変形され、記事がアップロードされたという事実が提供される。例えば、新たなヘッドラインを有する記事がアップロードされた場合、記事がアップロードされた部分の可変素子が変形され、記事のアップロードの事実が即刻に表示される。
図９は、本発明の一実施例に係る可変素子を含む時計の例示的な図である。図９を参照すると、時計９００は、表示パネル９１０及び表示パネル９１０の下部に合着された可変素子を含む。ここで、説明の便宜のために、時計９００は、スマートウォッチ（ｓｍａｒｔ ｗａｔｃｈ）と想定して説明する。
本発明の一実施例に係る可変素子を含む時計９００において、可変素子により時計９００の様々な機能が具現され得る。時計９００の表示パネル９１０を通して一般的な時間情報が表示される。また、時計９００の表示パネル９１０を通して天気、ニュース等が表示され得る。また、時計９００は、簡単な通話機能を含むことができ、時計９００をつけているユーザの心拍数を判断することもできる。ここで、毎時定刻を知らせたり、指定されたアラーム時間を知らせたりするために、時計９００の内部の可変素子が収縮され得る。これにより、ユーザの手首を締めて時間情報が提供され得る。また、新たな天気情報やニュースが表示される場合にも、時計９００の内部の可変素子が収縮されるか、電話が受信される場合、時計９００の表示パネル９１０の一部に突出部が形成され、情報が提供され得る。また、時計９００の一部を通して測定されたユーザの心拍数が危険水準である場合、時計９００の内部の可変素子が収縮されるか、または形状が変わってユーザに警告のお知らせが提供され得る。
図１０は、本発明の一実施例に係る可変素子を含むカーテン（ｃｕｒｔａｉｎ）の例示的な図である。図１０を参照すると、カーテン１０００は、表示パネル１０１０及び表示パネル１０１０の下部に合着された可変素子を含む。
本発明の一実施例に係る可変素子を含むカーテン１０００において、可変素子により外部環境に関する情報が様々な方式で表現され得る。具体的には、カーテン１０００の表示パネル１０１０を通して外部の天気が定められた画面に表示され得、カーテン１０００の形態が変更されて具体的な天気の状態が表現され得る。例えば、曇った天気に風が吹く場合、カーテン１０００の表示パネル１０１０を通して雲が表示され、風が吹く方向及び風の速度に応じて可変素子によりカーテン１０００の一部がベンディングされ、ベンディングされる部分の面積も異なり得る。即ち、風の方向によって実際にカーテンが折り畳まれたり、揺れたりする方向がカーテン１０００のベンディング方向で表現され得、強い風であるほどカーテン１０００がベンディングされる部分の面積が増加し得る。また、窓ガラスを通して入射する照度量が一定照度量以下になると、カーテン１０００が自動的に上部に巻き上げられたり、左側または右側方向に折り畳まれたりすることもある。
以上、添付の図面を参照して本発明の実施例をさらに詳細に説明したが、本発明は、必ずしもこのような実施例に制限されるものではなく、本発明の技術思想を外れない範囲内で多様に変形実施され得る。従って、本発明に開示された実施例は、本発明の技術思想を限定するためのものではなく、説明するためのものであり、このような実施例によって本発明の技術思想の範囲が限定されるのではない。本発明の保護範囲は、下記の請求の範囲によって解釈されるべきであり、それと同等な範囲内にある全ての技術思想は、本発明の権利範囲に含まれるものと解釈されるべきである。

Claims (21)

  1. 電気活性層；
    前記電気活性層の内部に配置された第１電極；及び
    前記電気活性層の内部に配置され、前記第１電極上に配置された第２電極を含み、
    前記電気活性層は、前記第１電極及び前記第２電極のすべての側面を囲むように配置され、
    前記第１電極と前記第２電極のうち少なくとも一つは、導電性物質と反応する沈殿剤を含む、可変素子。
  2. 前記電気活性層は、電気活性高分子を含む、請求項１に記載の可変素子。
  3. 前記電気活性層は、エラストマー（ｅｌａｓｔｏｍｅｒ）を含む、請求項２に記載の可変素子。
  4. 前記電気活性層は、不純物をさらに含む、請求項２に記載の可変素子。
  5. 前記不純物は、導電性物質、沈殿剤及び導電性物質と沈殿剤の化合物の少なくとも一つを含む、請求項４に記載の可変素子。
  6. 前記電気活性層内において、前記不純物の濃度は、前記第１電極及び前記第２電極に隣接するほど増加する、請求項４に記載の可変素子。
  7. 前記電気活性層の厚さは、１００μｍ〜４００μｍである、請求項１に記載の可変素子。
  8. 前記第１電極の下面と前記電気活性層の下面との間の厚さ及び前記第２電極の上面と前記電気活性層の上面との間の厚さの少なくとも一つは、０．１μｍ〜１０μｍである、請求項１に記載の可変素子。
  9. 前記第１電極の下面と前記電気活性層の下面との間の厚さ及び前記第２電極の上面と前記電気活性層の上面との間の厚さの少なくとも一つは、前記第１電極と前記第２電極との間の前記電気活性層の厚さより薄い、請求項８に記載の可変素子。
  10. タッチパネル；
    前記タッチパネルの下部に配置された表示パネル；及び
    前記表示パネルの下部に配置された可変素子を含み、
    前記可変素子は、電気活性層及び前記電気活性層の内部に挿入された電極からなる、表示装置。
  11. 前記表示パネルは、フレキシブル基板を有する、請求項１０に記載の表示装置。
  12. 前記可変素子の下部に配置された下部カバー；及び
    前記可変素子の上部に配置された上部カバーをさらに含み、
    前記下部カバー及び前記上部カバーは、フレキシビリティ（ｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙ）を有する物質からなる、請求項１０に記載の表示装置。
  13. 前記電極は、
    前記電気活性層の内部に配置された第１電極；及び
    前記電気活性層の内部に配置され、前記第１電極上に配置された第２電極を含み、
    前記電気活性層は、前記第１電極及び前記第２電極のすべての側面を囲むように配置される、請求項１０ないし１２のいずれか１項に記載の表示装置。
  14. 前記電気活性層は、電気活性高分子を含む、請求項１３に記載の表示装置。
  15. 前記電気活性層は、エラストマー（ｅｌａｓｔｏｍｅｒ）を含む、請求項１４に記載の表示装置。
  16. 前記電気活性層は、不純物をさらに含む、請求項１４に記載の表示装置。
  17. 前記不純物は、導電性物質、沈殿剤及び導電性物質と沈殿剤の化合物の少なくとも一つを含む、請求項１６に記載の表示装置。
  18. 前記電気活性層内において、不純物の濃度は、前記第１電極及び前記第２電極に隣接するほど増加する、請求項１６に記載の表示装置。
  19. 前記電気活性層は、前記第１電極及び前記第２電極を取り囲むように配置される、請求項１３に記載の表示装置。
  20. 前記電気活性層の厚さは、１００μｍ〜４００μｍである、請求項１９に記載の表示装置。
  21. 前記第１電極の下面と前記電気活性層の下面との間の厚さ及び前記第２電極の上面と前記電気活性層の上面との間の厚さの少なくとも一つは、０．１μｍ〜１０μｍである、請求項２０に記載の表示装置。
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