KR101594432B1 - Electrostatic force based actuator including poly-imide organic dielectric layer - Google Patents

Electrostatic force based actuator including poly-imide organic dielectric layer Download PDF

Info

Publication number
KR101594432B1
KR101594432B1 KR1020140083521A KR20140083521A KR101594432B1 KR 101594432 B1 KR101594432 B1 KR 101594432B1 KR 1020140083521 A KR1020140083521 A KR 1020140083521A KR 20140083521 A KR20140083521 A KR 20140083521A KR 101594432 B1 KR101594432 B1 KR 101594432B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
insulating film
electrodes
polyimide
polyimide insulating
disposed
Prior art date
Application number
KR1020140083521A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20160005221A (en
Inventor
김상연
배진우
박원형
여명
신은재
남병욱
Original Assignee
한국기술교육대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국기술교육대학교 산학협력단 filed Critical 한국기술교육대학교 산학협력단
Priority to KR1020140083521A priority Critical patent/KR101594432B1/en
Publication of KR20160005221A publication Critical patent/KR20160005221A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101594432B1 publication Critical patent/KR101594432B1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/01—Manufacture or treatment
    • H10N30/03—Assembling devices that include piezoelectric or electrostrictive parts
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/20—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
    • H10N30/857—Macromolecular compositions
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/87—Electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Micromachines (AREA)

Abstract

본 발명은 폴리이미드 유기 유전층을 포함한 정전기력 기반 작동기에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 서로 마주하는 한 쌍의 전극들; 상기 전극들 사이에 배치되는 폴리이미드 절연막; 및 상기 전극들 중 어느 하나와 상기 폴리이미드 절연막의 사이에 배치되는 접착 부재를 포함하고, 상기 전극들에 전압이 인가됨에 따라 상기 폴리이미드 절연막 내의 분극 현상에 의해 상기 전극들 사이에 인력이 작용하여 기계적으로 변형되는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
본 발명에서 제안하고 있는 폴리이미드 유기 유전층을 포함한 정전기력 기반 작동기에 따르면, 정전기력 기반 작동기가, 마주하는 전극들의 사이에 폴리이미드를 포함하는 유기 절연막을 포함하고, 상기 전극들에 소정의 전압이 인가되며, 상기 전압이 커짐에 따라 상기 폴리이미드 유기 절연막 내의 분극 현상이 증가함으로써, 상기 전극들 사이의 인력이 증가하여 정전기력 기반 작동기의 기계적 변형 특징을 향상시킬 수 있다.The present invention relates to an electrostatic force based actuator comprising a polyimide organic dielectric layer, and more particularly to a pair of opposing electrodes; A polyimide insulating film disposed between the electrodes; And an adhesion member disposed between any one of the electrodes and the polyimide insulating film. When a voltage is applied to the electrodes, attraction force acts between the electrodes due to polarization in the polyimide insulating film It is a feature of the construction that it is mechanically deformed.
According to the electrostatic force based actuator including the polyimide organic dielectric layer proposed in the present invention, the electrostatic force based actuator includes an organic insulating film including polyimide between opposing electrodes, and a predetermined voltage is applied to the electrodes As the voltage increases, the polarization of the polyimide organic insulating film increases, so that the attractive force between the electrodes increases, thereby improving the mechanical deformation characteristics of the electrostatic force based actuator.

Description

폴리이미드 유기 유전층을 포함한 정전기력 기반 작동기{ELECTROSTATIC FORCE BASED ACTUATOR INCLUDING POLY-IMIDE ORGANIC DIELECTRIC LAYER}≪ Desc / Clms Page number 1 > ELECTROSTATIC FORCE BASED ACTUATOR INCLUDING POLY-IMIDE ORGANIC DIELECTRIC LAYER,

본 발명은 정전기력 기반 작동기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기계적 변형 특성을 향상시킬 수 있는 정전기력 기반 작동기에 관한 것이다.The present invention relates to electrostatic force based actuators, and more particularly to electrostatic force based actuators capable of improving mechanical strain characteristics.

전기 활성 고분자(Electro-Active Polymer, EAP)에 대한 연구가 진행됨에 따라, 화학, 기계, 전기, 의학, 재료, 식품 등 다양한 분야에서 전기 활성 고분자의 활용에 대한 기대가 증가하고 있다. 예를 들어, 전기 활성 고분자는 차세대 마이크로 로봇, 초소형 비행체 등과 같은 분야뿐 아니라, 인공근육 작동기, 엔터테인먼트 등의 다양한 산업분야에서도 활용될 수 있다.
As the research on Electro-Active Polymer (EAP) proceeds, expectations for the utilization of electroactive polymers in various fields such as chemical, mechanical, electrical, medical, materials, food are increasing. For example, electroactive polymers can be used in a variety of industrial fields such as artificial muscle actuators and entertainment, as well as fields such as next generation micro-robots and micro-vehicles.

통상적으로, 전기 활성 고분자는 작동원리에 따라 이온성 전기 활성 고분자(ionic EAP) 및 전기성 전기 활성 고분자(electronic EAP)로 구분될 수 있다.
Generally, an electroactive polymer can be classified into an ionic electroactive polymer (ionic EAP) and an electroactive electroactive polymer (electronic EAP) depending on the working principle.

이온성 전기 활성 고분자는, 두 전극 사이의 물속에 히드로젤(hydrogel)을 넣어 전기장에 따라 휘어지는 현상을 이용하여 제조될 수 있다. 예를 들어, 전기장을 인가할 때 폴리머 망에 양이온이 이동함에 따라 굽힘 변형을 일으키는 IPMC(ionomeric polymer-metal composites) 등이 이온성 전기 활성 고분자로서 사용될 수 있다.
The ionic electroactive polymer can be prepared by applying a hydrogel to the water between the two electrodes and bending it according to the electric field. For example, ionomeric polymer-metal composites (IPMC) that cause bending deformation as cations migrate into the polymer network when an electric field is applied can be used as the ionic electroactive polymer.

전기성 전기 활성 고분자는, 전자 방사된 공중합체에서 발생하는 전왜 현상을 이용하여 제조될 수 있다. 구체적으로, 전기성 전기 활성 고분자의 경우, 전기장을 인가함에 따라 변형(strain)이 발생하는 중합체를 이용하여 제조될 수 있다.
The electroactive electroactive polymer can be produced by utilizing an electrostriction phenomenon occurring in an electron-irradiated copolymer. Specifically, in the case of an electroactive electroactive polymer, a polymer capable of generating a strain by applying an electric field may be used.

이와 같이, 초경량, 초소형 작동기에 대한 기술에 관하여, 대한민국 공개특허공보 10-2006-0100558 (2006.09.21.공개) 및 대한민국 특허공개공보 10-2011-0138912 (2011.12.28.공개) 등에서는 다양한 분야에 응용될 수 있는 작동기를 개시하고 있다.
As described above, with respect to the technology for an ultra-lightweight and ultra-small actuator, in Korean Patent Laid-open Publication No. 10-2006-0100558 (2006.09.21. Published) and Korean Patent Publication No. 10-2011-0138912 (Dec. 28, 2011) Which can be applied to an actuator.

그러나 이러한 전기 활성 고분자 이외에도 여러 산업분야에서 적용될 수 있는 초소형 작동기의 전기적, 기계적 특징에 대한 연구는 여전히 더 필요한 실정이다.However, research on the electrical and mechanical characteristics of micro-actuators that can be applied in various industrial fields in addition to such electroactive polymers is still needed.

이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로, 본 발명의 목적은 기계적 변형 특성을 향상시킬 수 있는, 폴리이미드 유기 유전층을 포함한 정전기력 기반 작동기를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide an electrostatic force based actuator including a polyimide organic dielectric layer capable of improving mechanical strain characteristics.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른, 폴리이미드 유기 유전층을 포함한 정전기력 기반 작동기는,According to an aspect of the present invention, there is provided an electrostatic force based actuator including a polyimide organic dielectric layer,

서로 마주하는 한 쌍의 기판들;A pair of substrates facing each other;

상기 기판들 상에 각각 배치되고, 서로 마주하는 한 쌍의 전극들;A pair of electrodes disposed on the substrates and facing each other;

상기 전극들 사이에 배치되는 폴리이미드 절연막; 및A polyimide insulating film disposed between the electrodes; And

상기 전극들 중 어느 하나와 상기 폴리이미드 절연막의 사이에 배치되는 접착 부재를 포함하고,And an adhesive member disposed between any one of the electrodes and the polyimide insulating film,

상기 전극들에 전압이 인가됨에 따라 상기 폴리이미드 절연막 내의 분극 현상에 의해 상기 전극들 사이에 인력이 작용하여 기계적으로 변형되는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
And a mechanical force is exerted between the electrodes by a polarization phenomenon in the polyimide insulating film as a voltage is applied to the electrodes.

바람직하게는,Preferably,

상기 접착 부재는 상기 폴리이미드 절연막의 테두리부에 배치되도록 구성될 수 있다.
The bonding member may be configured to be disposed at a rim portion of the polyimide insulating film.

바람직하게는, 상기 기계적인 변형은,Preferably, the mechanical deformation is achieved by,

상기 접착 부재에 중첩하지 않은 상기 전극들의 부분이 상기 인력에 의해 휘어지는 것으로 구성될 수 있다.
And a portion of the electrodes not overlapping the adhesive member is bent by the attraction force.

바람직하게는,Preferably,

상기 폴리이미드 절연막은 다이언하이드라이드(dianhydride)와 다이아민(diamine)의 반응에 의해 생성되는 폴리아믹산(poly(amic acid))의 열적 경화(curing)에 의해 형성되도록 구성될 수 있다.
The polyimide insulating film may be formed by thermal curing of poly (amic acid) produced by reaction of dianhydride with diamine.

바람직하게는,Preferably,

상기 폴리이미드 절연막은 캡톤 테이프를 포함하도록 구성될 수 있다.
The polyimide insulating film may be configured to include a capton tape.

바람직하게는,Preferably,

상기 전극들은 산화인듐주석(indium tin oxide), 그래핀 시트(graphene sheet), 탄소 나노튜브막(carbon nanotube layer), 실버 나노와이어(silver nanowire), 실버 나노페이스트(silver nanopaste), 및 금속 나노클러스터의 표면 증착막(surface-implanted metallic nanocluster layer) 중 적어도 어느 하나를 포함하도록 구성될 수 있다.
The electrodes may be formed of a material selected from the group consisting of indium tin oxide, graphene sheet, carbon nanotube layer, silver nanowire, silver nanopaste, And a surface-implanted metallic nanocluster layer.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른, 폴리이미드 유기 유전층을 포함한 정전기력 기반 작동기는,According to an aspect of the present invention, there is provided an electrostatic force based actuator including a polyimide organic dielectric layer,

서로 마주하는 한 쌍의 기판들;A pair of substrates facing each other;

상기 기판들 상에 각각 배치되고, 서로 마주하는 한 쌍의 전극들; 및A pair of electrodes disposed on the substrates and facing each other; And

상기 전극들 사이에 배치되는 폴리이미드 절연막을 포함하고,And a polyimide insulating film disposed between the electrodes,

상기 폴리이미드 절연막은 상기 전극들 중 제1 전극 상에 직접 배치되면서 상기 제1 전극에 마주하는 제2 전극과는 미리 설정된 간격으로 이격되며,Wherein the polyimide insulating film is disposed directly on the first electrode of the electrodes and spaced apart from the second electrode facing the first electrode at a predetermined interval,

상기 전극들에 전압이 인가됨에 따라 상기 폴리이미드 절연막 내의 분극 현상에 의해 상기 전극들 사이에 인력이 작용하여 기계적으로 변형되는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
And a mechanical force is exerted between the electrodes by a polarization phenomenon in the polyimide insulating film as a voltage is applied to the electrodes.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른, 폴리이미드 유기 유전층을 포함한 정전기력 기반 작동기는,According to an aspect of the present invention, there is provided an electrostatic force based actuator including a polyimide organic dielectric layer,

서로 마주하는 한 쌍의 기판들;A pair of substrates facing each other;

상기 기판들 상에 각각 배치되고, 서로 마주하는 한 쌍의 산화인듐주석 전극들;A pair of indium tin oxide electrodes disposed on the substrates, respectively, and facing each other;

상기 산화인듐주석 전극들 사이에 배치되는 폴리이미드 절연막; 및A polyimide insulating film disposed between the indium tin oxide electrodes; And

상기 산화인듐주석 전극들 중 어느 하나와 상기 폴리이미드 절연막의 사이에 배치되는 접착 부재를 포함하고,And an adhesion member disposed between any one of the indium tin oxide electrodes and the polyimide insulating film,

상기 전극들에 전압이 인가됨에 따라 상기 폴리이미드 절연막 내의 분극 현상에 의해 상기 산화인듐주석 전극들 사이에 인력이 작용하여 기계적으로 변형되는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
As a voltage is applied to the electrodes, a pulling force acts between the indium tin oxide electrodes due to a polarization phenomenon in the polyimide insulating film and mechanically deforms.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른, 폴리이미드 유기 유전층을 포함한 정전기력 기반 작동기는, 복수의 단위 정전기력 기반 작동기들이 적층된 정전기력 기반 작동기로서,According to an aspect of the present invention for achieving the above object, an electrostatic force based actuator including a polyimide organic dielectric layer is a electrostatic force based actuator in which a plurality of unit electrostatic force based actuators are stacked,

상기 단위 정전기력 기반 작동기들은 각각,The unit electrostatic force based actuators may each comprise:

서로 마주하는 한 쌍의 전극들;A pair of electrodes facing each other;

상기 전극들 사이에 배치되는 폴리이미드 절연막; 및A polyimide insulating film disposed between the electrodes; And

상기 전극들 중 어느 하나와 상기 폴리이미드 절연막의 사이에 배치되는 접착 부재를 포함하고,And an adhesive member disposed between any one of the electrodes and the polyimide insulating film,

상기 단위 정전기력 기반 작동기들은, 상기 전극들에 전압이 인가됨에 따라 상기 폴리이미드 절연막 내의 분극 현상에 의해 상기 전극들 사이에 인력이 작용하여 기계적으로 변형되는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.The unit electrostatic force based actuators are mechanically deformed by a force acting between the electrodes due to a polarization phenomenon in the polyimide insulating film as a voltage is applied to the electrodes.

본 발명의 특징에 따른 폴리이미드 유기 유전층을 포함한 정전기력 기반 작동기에 따르면, 정전기력 기반 작동기가, 마주하는 전극들의 사이에 폴리이미드를 포함하는 유기 절연막을 포함하고, 상기 전극들에 소정의 전압이 인가되며, 상기 전압이 커짐에 따라 상기 폴리이미드 유기 절연막 내의 분극 현상이 증가함으로써, 상기 전극들 사이의 인력이 증가하여 정전기력 기반 작동기의 기계적 변형 특징을 향상시킬 수 있다.According to the electrostatic force based actuator including the polyimide organic dielectric layer according to the features of the present invention, the electrostatic force based actuator includes an organic insulating film including polyimide between opposing electrodes, and a predetermined voltage is applied to the electrodes As the voltage increases, the polarization of the polyimide organic insulating film increases, so that the attractive force between the electrodes increases, thereby improving the mechanical deformation characteristics of the electrostatic force based actuator.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리이미드 유기 유전층을 포함한 정전기력 기반 작동기를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 I-I’ 라인을 따라 절단한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 폴리이미드 유기 유전층을 포함한 정전기력 기반 작동기를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리이미드 유기 유전층을 포함한 정전기력 기반 작동기가 동작하는 모습을 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리이미드 유기 유전층을 포함한 정전기력 기반 작동기가 동작하는 모습을 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리이미드 유기 유전층을 포함한 정전기력 기반 작동기의 제조방법을 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리이미드 유기 유전층을 포함한 정전기력 기반 작동기의 제조방법을 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리이미드 유기 유전층을 포함한 정전기력 기반 작동기의 제조방법을 도시한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리이미드 유기 유전층을 포함한 정전기력 기반 작동기의 제조방법을 도시한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 폴리이미드 유기 유전층을 포함한 정전기력 기반 작동기가 동작하는 모습을 도시한 단면도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 폴리이미드 유기 유전층을 포함한 정전기력 기반 작동기가 동작하는 모습을 도시한 단면도이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 폴리이미드 유기 유전층을 포함한 정전기력 기반 작동기가 동작하는 모습을 도시한 단면도이다.1 is a perspective view illustrating an electrostatic force based actuator including a polyimide organic dielectric layer according to one embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view taken along line I-I 'of FIG.
3 is a cross-sectional view of an electrostatic force based actuator including a polyimide organic dielectric layer according to another embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view illustrating operation of an electrostatic force based actuator including a polyimide organic dielectric layer according to an embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view illustrating the operation of an electrostatic force based actuator including a polyimide organic dielectric layer according to an embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view illustrating a method of fabricating an electrostatic force based actuator including a polyimide organic dielectric layer according to an embodiment of the present invention.
7 is a cross-sectional view illustrating a method of fabricating an electrostatic force based actuator including a polyimide organic dielectric layer according to an embodiment of the present invention.
8 is a cross-sectional view illustrating a method of fabricating an electrostatic force based actuator including a polyimide organic dielectric layer according to an embodiment of the present invention.
9 is a cross-sectional view illustrating a method of fabricating an electrostatic force based actuator including a polyimide organic dielectric layer according to an embodiment of the present invention.
10 is a cross-sectional view illustrating operation of an electrostatic force based actuator including a polyimide organic dielectric layer according to another embodiment of the present invention.
11 is a cross-sectional view illustrating the operation of an electrostatic force based actuator including a polyimide organic dielectric layer according to another embodiment of the present invention.
12 is a cross-sectional view illustrating operation of an electrostatic force based actuator including a polyimide organic dielectric layer according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, in order that those skilled in the art can easily carry out the present invention. In the following detailed description of the preferred embodiments of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. In the drawings, like reference numerals are used throughout the drawings.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 ‘연결’ 되어 있다고 할 때, 이는 ‘직접적으로 연결’ 되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 ‘간접적으로 연결’ 되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 ‘포함’ 한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
In addition, in the entire specification, when a part is referred to as being 'connected' to another part, it may be referred to as 'indirectly connected' not only with 'directly connected' . Also, to "include" an element means that it may include other elements, rather than excluding other elements, unless specifically stated otherwise.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리이미드 유기 유전층을 포함한 정전기력 기반 작동기를 도시한 사시도이다. 도 2는 도 1의 I-I’ 라인을 따라 절단한 단면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리이미드 유기 유전층을 포함한 정전기력 기반 작동기(100)는 서로 마주하는 전극들(103)과, 상기 전극들(103) 사이에 배치된 폴리이미드 유기 절연막(105)을 포함할 수 있다.
1 is a perspective view illustrating an electrostatic force based actuator including a polyimide organic dielectric layer according to one embodiment of the present invention. 2 is a cross-sectional view taken along line I-I 'of FIG. Referring to FIGS. 1 and 2, an electrostatic force based actuator 100 including a polyimide organic dielectric layer according to an embodiment of the present invention includes electrodes 103 facing each other, And a polyimide organic insulating film 105.

상기 폴리이미드 유기 유전층을 포함한 정전기력 기반 작동기(100)는, 상기 전극들(103)이 배치되는 기판들(101) 및 상기 폴리이미드 유기 절연막(105) 상에 배치되는 접착 부재(107)를 더 포함할 수 있다.
The electrostatic force based actuator 100 including the polyimide organic dielectric layer further includes substrates 101 on which the electrodes 103 are disposed and an adhesive member 107 disposed on the polyimide organic insulating film 105 can do.

본 발명의 일 실시예에 따른 폴리이미드 유기 유전층을 포함한 정전기력 기반 작동기(100)는, 폴리이미드 유기 절연막(105)이 주된 구성요소일 수 있다. 상기 폴리이미드 유기 절연막(105)은, 상기 전극들(103) 사이에 배치될 수 있다. 상기 전극들(103)은 소정의 전압을 인가받아, 전기장을 생성할 수 있다. 이 경우, 상기 폴리이미드 유기 절연막(105)은 상기 전극들(103) 사이에서 유전층(dielectric layer)으로 기능할 수 있다. 이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리이미드 유기 유전층을 포함한 정전기력 기반 작동기(100)의 세부적인 구성에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
In the electrostatic force based actuator 100 including the polyimide organic dielectric layer according to an embodiment of the present invention, the polyimide organic insulating film 105 may be a main component. The polyimide organic insulating film 105 may be disposed between the electrodes 103. The electrodes 103 may receive a predetermined voltage to generate an electric field. In this case, the polyimide organic insulating layer 105 may function as a dielectric layer between the electrodes 103. Hereinafter, the detailed configuration of the electrostatic force based actuator 100 including the polyimide organic dielectric layer according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

상기 기판들(101)은 투명한 절연 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 기판들(101)은 유리(glass), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene therephthalate, PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트 (polyethylene naphthalate, PEN), 폴리이서 설폰 (polyether sulfone, PES), 폴리이미드 (polyimide, PI) 등을 포함할 수 있다. 상기 기판들(101)은 유연한(flexible) 기판을 포함할 수 있다.
The substrates 101 may include a transparent insulating material. For example, the substrates 101 may be formed of glass, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyether sulfone (PES), polyimide , PI), and the like. The substrates 101 may include a flexible substrate.

상기 전극들(103)은 각각, 상기 기판들(101) 상에 배치될 수 있다. 상기 전극들(103)은 서로 마주하도록 상기 기판들(101) 상에 배치될 수 있다. 상기 전극들(103)은 예를 들어, 산화인듐주석(indium tin oxide, ITO) 등과 같은 투명한 재질을 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 상기 전극들(103)은 그래핀 시트(graphene sheet), 탄소 나노튜브막(carbon nanotube layer), 실버나노와이어(Silver nanowire), 실버 나노페이스트(silver nanopaste), 금속 나노클러스터의 표면 증착막(surface-implanted metallic nanocluster layer) 등을 포함할 수 있다.
The electrodes 103 may be disposed on the substrates 101, respectively. The electrodes 103 may be disposed on the substrates 101 to face each other. The electrodes 103 may include a transparent material such as indium tin oxide (ITO), for example. In other embodiments, the electrodes 103 may be formed of a material selected from the group consisting of a graphene sheet, a carbon nanotube layer, a silver nanowire, a silver nanopaste, A surface-implanted metallic nanocluster layer, and the like.

상기 폴리이미드 유기 절연막(105)은 유기 절연 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리이미드 유기 절연막(105)은 폴리이미드(polyimide)를 포함하는 유기 절연막(organic insulator layer)일 수 있다.
The polyimide organic insulating film 105 may include an organic insulating material. For example, the polyimide organic insulating layer 105 may be an organic insulator layer including polyimide.

예를 들어, 상기 폴리이미드 유기 절연막(105)은 다이언하이드라이드(dianhydride)와 다이아민(diamine)의 반응에 의해 생성되는 폴리아믹산(poly(amic acid))의 열적 경화(curing)에 의해 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리이미드 유기 절연막(105)은 듀퐁 사(Dupont)의 캡톤(Kapton) 테이프를 포함할 수 있다.
For example, the polyimide organic insulating film 105 may be formed by thermal curing of poly (amic acid) produced by the reaction of dianhydride with diamine . For example, the polyimide organic insulating film 105 may include a Kapton tape of Dupont.

상기 폴리이미드 유기 절연막(105)은 상기 전극들(103) 사이에 배치될 수 있다. 상기 폴리이미드 유기 절연막(105)은 상기 전극들(103)에 인가되는 전압에 의해 분극 현상이 발생할 수 있다. 예를 들어, 상기 전극들(103) 사이의 전압이 실질적으로 영(0)인 경우, 상기 폴리이미드 유기 절연막(105)과, 상기 전극들(103)이 배치된 기판들(101) 간에 발생하는 정전기력의 크기는 실질적으로 영(0)일 수 있다. 이에 반해, 상기 전극들(103) 사이의 전압이 0 보다 크도록 증가하는 경우, 이러한 전압 증가에 따라 상기 폴리이미드 유기 절연막(105)과, 상기 전극들(103)이 배치된 기판들(101) 간에 발생하는 정전기력이 증가할 수 있다. 이러한 정전기력에 따라 상기 기판들(101)에 인력이 작용하여 기계적인 변형이 일어날 수 있는데, 이 같은 정전 효과는 반영구적 분극을 갖는, 상기 폴리이미드 유기 절연막(105)의 유전체 속성에 기인한 것이다. 이러한 정전 효과에 따라 발생하는 기계적인 변형에 대해서는 후술할 도 4 및 도 5를 참조하여 더욱 상세히 설명하도록 한다.
The polyimide organic insulating film 105 may be disposed between the electrodes 103. The polyimide organic insulating layer 105 may be polarized by a voltage applied to the electrodes 103. For example, when the voltage between the electrodes 103 is substantially zero, the voltage between the polyimide organic insulating film 105 and the substrates 101 on which the electrodes 103 are disposed The magnitude of the electrostatic force may be substantially zero. In contrast, when the voltage between the electrodes 103 is increased to be greater than zero, the polyimide organic insulating film 105 and the substrates 101 on which the electrodes 103 are disposed, The electrostatic force generated between the electrodes can be increased. Mechanical forces may be applied to the substrates 101 due to the electrostatic force, and this electrostatic effect is caused by the dielectric property of the polyimide organic insulating film 105 having semi-permanent polarization. The mechanical deformation caused by the electrostatic effect will be described in more detail with reference to FIGS. 4 and 5, which will be described later.

일 실시예에서, 상기 폴리이미드 유기 절연막(105)의 두께는 약 수 나노미터(nanometer) 이상 약 수 밀리미터(millimeter) 이하일 수 있다.
In one embodiment, the thickness of the polyimide organic insulating film 105 may be less than about nanometer to about several millimeters.

일 실시예에서, 상기 폴리이미드 유기 절연막(105)은 소정의 면적을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리이미드 유기 절연막(105)의 면적은 약 1 제곱센티미터(㎠)일 수 있다.
In one embodiment, the polyimide organic insulating film 105 may have a predetermined area. For example, the area of the polyimide organic insulating film 105 may be about one centimeter (cm < 2 >).

상기 전극들(103) 사이에 배치되는 상기 폴리이미드 유기 절연막(105)의 유전상수가 상대적으로 높을 경우, 상기 전극들(103)에 인가되는 전압에 대해서, 상기 전극들(103) 사이에 생성되는 분극의 세기가 클 수 있다. 그에 따라, 전기장에 의해 야기되는 상기 폴리이미드 유기 절연막(105)의 분극 현상 및 그에 따른 기계적인 변형의 정도가 증가할 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리이미드 유기 절연막(105)에 대해 전기장이 형성될 경우, 상기 높은 유전상수를 갖는 유기 절연막은 분극 현상에 따라 야기되는 인력이 증가하고, 그에 따라 상기 기판들(101)에 발생하는 기계적인 변형의 정도가 증가할 수 있다.
When the dielectric constant of the polyimide organic insulating film 105 disposed between the electrodes 103 is relatively high, a voltage generated between the electrodes 103 is applied to the electrodes 103, The intensity of the polarization may be large. As a result, the polarization of the polyimide organic insulating film 105 caused by the electric field and the degree of mechanical deformation thereof can be increased. For example, when an electric field is formed on the polyimide organic insulating film 105, the organic insulating film having a high dielectric constant increases the attractive force caused by the polarization phenomenon, The degree of mechanical deformation may increase.

상기 접착 부재(107)는 상기 폴리이미드 유기 절연막(105) 위에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 접착 부재(107)는 상기 폴리이미드 유기 절연막(105)의 테두리부에 인접하여 배치될 수 있다. 상기 접착 부재(107)는 상기 폴리이미드 유기 절연막(105)을, 상기 폴리이미드 유기 절연막(105)에 마주하는 전극(103)에 접착시킬 수 있다. 상기 접착 부재(107)에 의해 상기 폴리이미드 유기 절연막(115)과 어느 하나의 전극(103)의 사이에 간격이 유지될 수 있다.
The adhesive member 107 may be disposed on the polyimide organic insulating film 105. For example, the adhesive member 107 may be disposed adjacent to a rim of the polyimide organic insulating film 105. The bonding member 107 may adhere the polyimide organic insulating film 105 to the electrode 103 facing the polyimide organic insulating film 105. The gap between the polyimide organic insulating film 115 and one of the electrodes 103 can be maintained by the adhesive member 107.

상기 폴리이미드 유기 유전층을 포함한 정전기력 기반 작동기(100)는 전체적으로, 소정의 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리이미드 유기 유전층을 포함한 정전기력 기반 작동기(100)의 두께는 수 마이크로미터(micrometer) 내지 수 밀리미터(millimeter)일 수 있다.
The electrostatic force based actuator 100 including the polyimide organic dielectric layer may have a predetermined thickness as a whole. For example, the thickness of the electrostatic force based actuator 100 including the polyimide organic dielectric layer may be from a few micrometers to a few millimeters.

이와 같이, 본 실시예에 따른 폴리이미드 유기 유전층을 포함한 정전기력 기반 작동기에 따르면, 정전기력 기반 작동기가, 마주하는 전극들의 사이에 폴리이미드를 포함하는 유기 절연막을 포함하고, 상기 전극들에 소정의 전압이 인가되며, 상기 전압이 커짐에 따라 상기 폴리이미드 유기 절연막 내의 분극 현상이 증가함으로써, 상기 전극들 사이의 인력이 증가하여 정전기력 기반 작동기의 기계적 변형 특징을 향상시킬 수 있다.
Thus, according to the electrostatic force based actuator including the polyimide organic dielectric layer according to the present embodiment, the electrostatic force based actuator includes an organic insulating film including polyimide between facing electrodes, and a predetermined voltage is applied to the electrodes As the voltage increases, the polarization of the polyimide organic insulating film increases, so that attraction between the electrodes increases, thereby improving the mechanical deformation characteristics of the electrostatic force based actuator.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 폴리이미드 유기 유전층을 포함한 정전기력 기반 작동기를 도시한 단면도이다. 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 폴리이미드 유기 유전층을 포함한 정전기력 기반 작동기(110)는 폴리이미드 유기 절연막(115)의 위치 및 접착 부재(107)의 위치를 제외하면, 도 2에 도시된 정전기력 기반 작동기(100)와 실질적으로 동일하다. 이하에서는, 동일한 구성요소에 대한 설명은 간략히 한다.
3 is a cross-sectional view of an electrostatic force based actuator including a polyimide organic dielectric layer according to another embodiment of the present invention. 3, except that the position of the polyimide organic insulating film 115 and the position of the adhesive member 107 are excluded, the electrostatic force based actuator 110 including the polyimide organic dielectric layer according to the present embodiment has the same structure as that shown in FIG. Is substantially the same as electrostatic force based actuator (100). Hereinafter, description of the same components will be briefly made.

상기 폴리이미드 유기 유전층을 포함한 정전기력 기반 작동기(110)는 서로 마주하는 전극들(103)과, 상기 전극들(103) 사이에 배치된 폴리이미드 유기 절연막(115)을 포함할 수 있다. 상기 폴리이미드 유기 유전층을 포함한 정전기력 기반 작동기(100)는, 상기 전극들(103)이 배치되는 기판들(101) 및 상기 폴리이미드 유기 절연막(115) 상에 배치되는 접착 부재(107)를 더 포함할 수 있다.
The electrostatic force based actuator 110 including the polyimide organic dielectric layer may include electrodes 103 facing each other and a polyimide organic insulating film 115 disposed between the electrodes 103. The electrostatic force based actuator 100 including the polyimide organic dielectric layer further includes substrates 101 on which the electrodes 103 are disposed and an adhesive member 107 disposed on the polyimide organic insulating film 115 can do.

상기 기판들(101)은 투명한 절연 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 기판들(101)은 유리, PET, PEN, PI 등을 포함할 수 있다. 상기 기판들(101)은 유연성(flexible) 기판을 포함할 수 있다.
The substrates 101 may include a transparent insulating material. For example, the substrates 101 may include glass, PET, PEN, PI, and the like. The substrates 101 may include a flexible substrate.

상기 전극들(103)은 각각, 상기 기판들(101) 상에 배치될 수 있다. 상기 전극들(103)은 서로 마주하도록 상기 기판들(101) 상에 배치될 수 있다. 상기 전극들(103)은 예를 들어, 그래핀 시트(graphene sheet), 탄소 나노튜브막(carbon nanotube layer), 실버 나노와이어(silver nanowire), 실버 나노페이스트(silver nanopaste), 금속 나노클러스터의 표면 증착막(surface-implanted metallic nanocluster layer), 산화인듐주석(ITO) 등과 같은 재질을 포함할 수 있다.
The electrodes 103 may be disposed on the substrates 101, respectively. The electrodes 103 may be disposed on the substrates 101 to face each other. The electrodes 103 may be formed of, for example, a graphene sheet, a carbon nanotube layer, a silver nanowire, a silver nanopaste, a surface of a metal nanocluster A surface-implanted metallic nanocluster layer, indium tin oxide (ITO), or the like.

상기 폴리이미드 유기 절연막(105)은 유기 절연 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리이미드 유기 절연막(105)은 폴리이미드(polyimide)를 포함하는 유기 절연막(organic insulator layer)일 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리이미드 유기 절연막(105)은 예를 들어, 다이언하이드라이드(dianhydride)와 다이아민(diamine)의 반응에 의해 생성되는 폴리아믹산(poly(amic acid))의 열적 경화(curing)에 의해 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리이미드 유기 절연막(105)은 듀퐁 사(Dupont)의 캡톤(Kapton) 테이프를 포함할 수 있다.
The polyimide organic insulating film 105 may include an organic insulating material. For example, the polyimide organic insulating layer 105 may be an organic insulator layer including polyimide. For example, the polyimide organic insulating film 105 may be formed by thermal curing of poly (amic acid) produced by reaction of dianhydride with diamine, As shown in FIG. For example, the polyimide organic insulating film 105 may include a Kapton tape of Dupont.

상기 접착 부재(107)는 상기 폴리이미드 유기 절연막(115) 위에 배치될 수 있다. 또는, 상기 접착 부재(107)는 상기 전극들(103) 중 어느 하나 위에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 접착 부재(107)는 상기 폴리이미드 유기 절연막(115)의 테두리부에 인접하도록 상기 폴리이미드 유기 절연막(115) 또는 상기 전극(103) 상에 배치될 수 있다. 상기 접착 부재(107)는 상기 폴리이미드 유기 절연막(115)을, 상기 폴리이미드 유기 절연막(115)에 마주하는 전극(103)에 접착시킬 수 있다. 상기 접착 부재(107)에 의해 상기 폴리이미드 유기 절연막(115)과 어느 하나의 전극(103)의 사이에 간격이 유지될 수 있다.
The adhesive member 107 may be disposed on the polyimide organic insulating film 115. Alternatively, the adhesive member 107 may be disposed on any one of the electrodes 103. For example, the adhesive member 107 may be disposed on the polyimide organic insulating film 115 or the electrode 103 so as to be adjacent to the rim of the polyimide organic insulating film 115. The bonding member 107 may adhere the polyimide organic insulating film 115 to the electrode 103 facing the polyimide organic insulating film 115. The gap between the polyimide organic insulating film 115 and one of the electrodes 103 can be maintained by the adhesive member 107.

도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리이미드 유기 유전층을 포함한 정전기력 기반 작동기가 동작하는 모습을 도시한 단면도들이다. 도 4 및 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 폴리이미드 유기 유전층을 포함한 정전기력 기반 작동기(120)는 기판들(101), 상기 기판들(101) 상에 배치되고 서로 마주하는 전극들(103), 상기 전극들(103) 사이에 배치되는 폴리이미드 유기 절연막(105) 및 상기 폴리이미드 유기 절연막(105)을 어느 하나의 전극(103)에 접착시키는 접착 부재(107)를 포함할 수 있다.
Figures 4 and 5 are cross-sectional views illustrating the operation of an electrostatic force based actuator including a polyimide organic dielectric layer according to one embodiment of the present invention. 4 and 5, an electrostatic force based actuator 120 including a polyimide organic dielectric layer according to this embodiment includes substrates 101, electrodes 103 disposed on the substrates 101 and facing each other A polyimide organic insulating film 105 disposed between the electrodes 103 and an adhesive member 107 for bonding the polyimide organic insulating film 105 to one of the electrodes 103. [

상기 접착 부재(107)에 의해 상기 폴리이미드 유기 절연막(105)과 어느 하나의 전극(103)의 사이에 간격이 유지될 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리이미드 유기 절연막(105)이 상기 전극들(103) 중 제1 전극 상에 배치된 경우, 상기 제1 전극에 마주하는 제2 전극과 상기 폴리이미드 유기 절연막(105) 사이의 간격은 제1 두께(TH1)를 가질 수 있다.
The gap between the polyimide organic insulating film 105 and one of the electrodes 103 can be maintained by the adhesive member 107. For example, when the polyimide organic insulating film 105 is disposed on the first electrode of the electrodes 103, the distance between the second electrode facing the first electrode and the polyimide organic insulating film 105 The gap may have a first thickness TH1.

이때, 상기 전극들(103)에 소정의 전압이 인가되는 경우, 상기 전극들(103) 사이에 전기장이 생성될 수 있다. 상기 전기장에 의해, 상기 폴리이미드 유기 절연막(105)에 분극 현상이 발생할 수 있고, 그에 따라 상기 전극들(103)이 배치된 기판들(101)에 인력이 작용할 수 있다. 이러한 인력에 의해서, 상기 제2 전극과 상기 폴리이미드 유기 절연막(105) 사이의 간격이 제2 두께(TH2)로 감소할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 전극 및 상기 제2 전극이 배치된 기판(101)이 부분적으로 휘어질 수 있다. 예를 들어, 상기 접착 부재에 중첩하지 않은 상기 전극들(103)의 가운데 부분이 상기 인력에 의해 휘어질 수 있다.
At this time, when a predetermined voltage is applied to the electrodes 103, an electric field may be generated between the electrodes 103. Due to the electric field, a polarization phenomenon may occur in the polyimide organic insulating film 105, so that attraction can be exerted on the substrates 101 on which the electrodes 103 are disposed. By this attraction, the gap between the second electrode and the polyimide organic insulating film 105 can be reduced to the second thickness TH2. For example, the substrate 101 on which the second electrode and the second electrode are disposed may be partially bent. For example, the center portion of the electrodes 103 not overlapping the adhesive member can be bent by the attraction force.

이와 같이, 상기 전극들(103)에 소정의 전압이 인가되는 경우, 상기 폴리이미드 유기 유전층을 포함한 정전기력 기반 작동기(120)의 전체적인 두께가 부분적으로 감소할 수 있다. 그에 따라, 상기 정전기력 기반 작동기(120)의 두께 변화를 이용하여, 상기 정전기력 기반 작동기(120)를 다양한 기계적인 기능에 활용할 수 있다.
Thus, when a predetermined voltage is applied to the electrodes 103, the overall thickness of the electrostatic force based actuator 120 including the polyimide organic dielectric layer may be partially reduced. Accordingly, utilizing the variation in thickness of the electrostatic force based actuator 120, the electrostatic force based actuator 120 can be utilized for various mechanical functions.

도 6 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리이미드 유기 유전층을 포함한 정전기력 기반 작동기의 제조방법을 도시한 단면도들이다.
6 through 9 are cross-sectional views illustrating a method of fabricating an electrostatic force based actuator including a polyimide organic dielectric layer according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 폴리이미드 유기 유전층을 포함한 정전기력 기반 작동기의 제조방법은, 제1 기판(101) 상에 제1 전극(103)을 형성한다. 상기 제1 기판(101)은 투명한 절연 기판일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 기판(101)은 유리, PET, PEN, PI 등을 포함할 수 있다. 상기 제1 전극(103)은 ITO와 같은 투명한 도전성 전극을 포함할 수 있다.
Referring to FIG. 6, a method of manufacturing an electrostatic force based actuator including a polyimide organic dielectric layer according to an embodiment of the present invention includes forming a first electrode 103 on a first substrate 101. The first substrate 101 may be a transparent insulating substrate. For example, the first substrate 101 may include glass, PET, PEN, PI, and the like. The first electrode 103 may include a transparent conductive electrode such as ITO.

도 7을 참조하면, 상기 제1 전극(103)이 형성된 제1 기판(101) 상에 폴리이미드 유기 절연막(105)을 형성한다. 상기 폴리이미드 유기 절연막(105)은 폴리이미드(polyimide)를 포함하는 유기 절연막(organic insulator layer)일 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리이미드 유기 절연막(105)은 예를 들어, 다이언하이드라이드(dianhydride)와 다이아민(diamine)의 반응에 의해 생성되는 폴리아믹산(poly(amic acid))의 열적 경화(curing)에 의해 형성될 수 있다. 상기 폴리이미드 유기 절연막(105)은 예를 들어, 듀퐁 사(Dupont)의 캡톤(Kapton) 테이프를 포함할 수 있다.
Referring to FIG. 7, a polyimide organic insulating layer 105 is formed on a first substrate 101 on which the first electrode 103 is formed. The polyimide organic insulating layer 105 may be an organic insulator layer including polyimide. For example, the polyimide organic insulating film 105 may be formed by thermal curing of poly (amic acid) produced by reaction of dianhydride with diamine, As shown in FIG. The polyimide organic insulating film 105 may include, for example, Kapton tape of DuPont.

도 8을 참조하면, 상기 폴리이미드 유기 절연막(105)이 형성된 제1 기판(101) 상에 접착 부재(107)를 형성한다. 상기 접착 부재(107)는 상기 폴리이미드 유기 절연막(105)의 테두리부에 형성될 수 있다.
Referring to FIG. 8, an adhesive member 107 is formed on a first substrate 101 on which the polyimide organic insulating film 105 is formed. The adhesive member 107 may be formed at the edge of the polyimide organic insulating film 105.

도 9를 참조하면, 상기 접착 부재(107)가 형성된 제1 기판(101) 상에, 제2 전극(103)이 형성된 제2 기판(101)을 마주하도록 배치시킨다. 그에 따라, 마주하는 전극들(103) 사이에 상기 폴리이미드 유기 절연막(105)이 배치될 수 있다.
Referring to FIG. 9, a second substrate 101 having a second electrode 103 is disposed on a first substrate 101 having the adhesive member 107 formed thereon. Accordingly, the polyimide organic insulating film 105 can be disposed between the facing electrodes 103. [

도 10 내지 도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 폴리이미드 유기 유전층을 포함한 정전기력 기반 작동기가 동작하는 모습을 도시한 단면도들이다.
10-12 are cross-sectional views illustrating the operation of an electrostatic force based actuator including a polyimide organic dielectric layer according to another embodiment of the present invention.

도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 폴리이미드 유기 유전층을 포함한 정전기력 기반 작동기(200)는 서로 마주하는 전극들(203)의 쌍이 복수 개 적층되고, 상기 전극들(203) 사이에 각각, 폴리이미드 유기 절연막(205)이 배치될 수 있다. 본 실시예에 따른 정전기력 기반 작동기(200)는 기판들(201), 전극들(203), 폴리이미드 유기 절연막들(205) 및 접착 부재들(207)을 복수 개 포함하는 점을 제외하면, 도 4에 도시된 정전기력 기반 작동기(200)와 실질적으로 동일하다. 이하에서는, 동일한 구성요소에 대한 설명은 생략하도록 한다.
10, an electrostatic force based actuator 200 including a polyimide organic dielectric layer according to an embodiment of the present invention includes a plurality of pairs of electrodes 203 facing each other, The intermediate organic insulating film 205 may be disposed. The electrostatic force based actuator 200 according to the present embodiment has the same structure as the electrostatic force based actuator 200 except that it includes a plurality of substrates 201, electrodes 203, polyimide organic insulating films 205, 4 is substantially the same as the electrostatic force based actuator 200 shown in FIGS. Hereinafter, description of the same constituent elements will be omitted.

예를 들어, 상기 폴리이미드 유기 유전층을 포함한 정전기력 기반 작동기(200)는, 복수의 기판들(201) 상에 전극들(203)이 형성되고, 상기 전극들(203)의 사이에 폴리이미드 유기 절연막(205)이 배치되도록 적층될 수 있다. 상기 폴리이미드 유기 절연막(205) 상에는 접착 부재(207)가 더 배치됨으로써, 상기 폴리이미드 유기 절연막(205)과 마주하는 전극(203)의 사이에 소정의 간격을 유지시킬 수 있다. 본 실시예에서, 상기 폴리이미드 유기 절연막들(205)과, 상기 폴리이미드 유기 절연막들(205)에 마주하는 제2 전극들 사이의 간격은 각각, 제3 두께(TH3)를 가질 수 있다.
For example, the electrostatic force based actuator 200 including the polyimide organic dielectric layer may include electrodes 203 formed on a plurality of substrates 201, and a polyimide organic insulating film (205) may be disposed. A bonding member 207 is further disposed on the polyimide organic insulating film 205 so that a predetermined gap can be maintained between the electrode 203 facing the polyimide organic insulating film 205 and the polyimide organic insulating film 205. In this embodiment, the interval between the polyimide organic insulating films 205 and the second electrodes facing the polyimide organic insulating films 205 may have a third thickness TH3, respectively.

도 10 내지 도 12에서는 상기 전극들(203)의 쌍의 사이에 2개의 폴리이미드 유기 절연막들(205)이 배치되는 것으로 도시되었으나, 이는 예시적인 것으로서, 본 발명의 실시예들에 따른 폴리이미드 유기 유전층을 포함한 정전기력 기반 작동기(200)는 얼마든지 다르게 변형될 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리이미드 유기 절연막들(205)이 셋 이상 배치되도록 전극들(203)의 쌍이 적층될 수 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해, 도 10에 도시된 바와 같이, 2쌍의 서로 마주하는 전극들(203)의 사이에 각각, 동일한 유기 재질을 포함하는 폴리이미드 유기 절연막들(205)이 배치되는 경우를 설명하도록 한다.
In FIGS. 10 to 12, two polyimide organic insulating films 205 are disposed between the pair of electrodes 203. However, the polyimide organic insulating films 205 are illustratively made of a polyimide organic material according to embodiments of the present invention. The electrostatic force based actuator 200 including the dielectric layer can be modified to any number of different forms. For example, the pair of electrodes 203 may be stacked such that the polyimide organic insulating films 205 are arranged in three or more directions. Hereinafter, for convenience of explanation, as shown in FIG. 10, polyimide organic insulating films 205 including the same organic material are disposed between two pairs of opposing electrodes 203 The case will be explained.

도 10 및 도 11을 참조하면, 본 실시예에 따른 폴리이미드 유기 유전층을 포함한 정전기력 기반 작동기(200)는 상기 전극들(203)의 쌍에 각각 소정의 전압이 인가됨에 따라, 서로 마주하는 전극들(203)의 사이에 전기장을 생성할 수 있다. 이 경우, 상기 전기장에 의해 상기 폴리이미드 유기 절연막들(205)과, 상기 폴리이미드 유기 절연막들(205)에 마주하는 전극들(203) 사이의 간격이 제4 두께(TH4) 및 제5 두께(TH5)로 감소할 수 있다. 그에 따라, 상기 폴리이미드 유기 유전층을 포함한 정전기력 기반 작동기(200)의 전체적인 두께가 부분적으로 감소할 수 있다.
10 and 11, the electrostatic force based actuator 200 including the polyimide organic dielectric layer according to the present embodiment is formed by stacking the electrodes 203 facing each other with a predetermined voltage applied to the pair of electrodes 203, An electric field can be generated between the first electrode 203 and the second electrode 203. In this case, the gap between the polyimide organic insulating films 205 and the electrodes 203 facing the polyimide organic insulating films 205 is set to a fourth thickness TH4 and a fifth thickness TH5). Accordingly, the overall thickness of the electrostatic force based actuator 200 including the polyimide organic dielectric layer can be partially reduced.

도 11 및 도 12를 참조하면, 상기 전극들(203)의 쌍에 각각 인가되는 전압이 제거되는 경우, 상기 폴리이미드 유기 절연막들(205)과, 상기 폴리이미드 유기 절연막들(205)에 마주하는 전극들(203) 사이의 간격이 다시, 상기 제3 두께(TH3)로 증가될 수 있다. 그에 따라, 상기 폴리이미드 유기 유전층을 포함한 정전기력 기반 작동기(200)의 전체적인 두께가 도 10의 경우와 마찬가지로 회복될 수 있다.
11 and 12, when the voltage applied to each pair of the electrodes 203 is removed, the polyimide organic insulating films 205 and the polyimide organic insulating films 205, which face the polyimide organic insulating films 205, The gap between the electrodes 203 can again be increased to the third thickness TH3. Accordingly, the overall thickness of the electrostatic force based actuator 200 including the polyimide organic dielectric layer can be recovered as in the case of FIG.

이와 같이, 상기 전극들(203)의 쌍에 인가되는 전압 및 그로부터 생성되는 전기장에 의해서, 상기 폴리이미드 유기 절연막들(205)에 분극 현상이 발생하고, 그에 따라 상기 전극들(203)의 쌍의 사이에 인력이 작용함으로써, 상기 정전기력 기반 작동기(200)가 기계적으로 변형될 수 있다. 상기 기계적 변형은, 다양한 기계적인 기능을 위해 활용될 수 있다.
As described above, the voltage applied to the pair of electrodes 203 and the electric field generated therefrom cause a polarization phenomenon in the polyimide organic insulating films 205, so that the pair of electrodes 203 Such that the electrostatic force based actuator 200 can be mechanically deformed. The mechanical deformation can be utilized for various mechanical functions.

이상에서와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 폴리이미드 유기 유전층을 포함한 정전기력 기반 작동기에 따르면, 정전기력 기반 작동기가, 마주하는 전극들의 사이에 폴리이미드를 포함하는 유기 절연막을 포함하고, 상기 전극들에 소정의 전압이 인가되며, 상기 전압이 커짐에 따라 상기 폴리이미드 유기 절연막 내의 분극 현상이 증가함으로써, 상기 전극들 사이의 인력이 증가하여 정전기력 기반 작동기의 기계적 변형 특징을 향상시킬 수 있다.
As described above, according to the electrostatic force based actuator including the polyimide organic dielectric layer according to the embodiments of the present invention, the electrostatic force based actuator includes an organic insulating film including polyimide between facing electrodes, And the polarization of the polyimide organic insulating film increases as the voltage increases. As a result, the attractive force between the electrodes increases, thereby improving the mechanical deformation characteristics of the electrostatic force based actuator.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the following claims. .

100, 110, 120, 200: 정전기력 기반 작동기
101, 201: 기판
103, 203: 전극
105, 115, 205: 폴리이미드 유기 절연막
107, 207: 접착 부재100, 110, 120, 200: electrostatic force based actuator
101, 201: substrate
103, 203: electrode
105, 115, and 205: polyimide organic insulating film
107, 207: Adhesive member

Claims (9)

서로 마주하는 한 쌍의 기판들;
상기 기판들 상에 각각 배치되고, 서로 마주하는 한 쌍의 전극들;
상기 전극들 사이에 배치되는 폴리이미드 절연막; 및
상기 전극들 중 어느 하나와 상기 폴리이미드 절연막의 사이에 배치하되, 상기 폴리이미드 절연막의 테두리부에 배치되어 접착되는 접착 부재를 포함하고,
상기 접착 부재를 매개로 접착되는 상기 전극들 중 어느 하나와 상기 폴리이미드 절연막의 사이에는 상기 접착 부재에 중첩하여 접착되는 테두리부를 제외한 상기 폴리이미드 절연막의 가운데 부분이 빈 공간으로 형성되고,
상기 전극들에 전압이 인가됨에 따라 상기 폴리이미드 절연막 내의 분극 현상에 의해 상기 전극들 사이에 인력이 작용하여 상기 접착 부재에 중첩하지 않은 상기 전극들의 부분이 상기 인력에 의해 상기 폴리이미드 절연막의 빈 공간으로 휘어지게 되는 기계적인 변형이 발생되는 것을 특징으로 하는, 폴리이미드 유기 유전층을 포함한 정전기력 기반 작동기.
A pair of substrates facing each other;
A pair of electrodes disposed on the substrates and facing each other;
A polyimide insulating film disposed between the electrodes; And
And an adhesive member disposed between one of the electrodes and the polyimide insulating film and disposed and bonded to an edge of the polyimide insulating film,
A center portion of the polyimide insulating film is formed as an empty space between the one of the electrodes and the polyimide insulating film through the adhesive member,
As a voltage is applied to the electrodes, a force acts between the electrodes due to a polarization phenomenon in the polyimide insulating film, so that the portions of the electrodes that do not overlap with the bonding member are attracted to the voids of the polyimide insulating film Wherein the mechanical deformation of the polyimide organic dielectric layer is caused to be induced in the polyimide organic dielectric layer.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 폴리이미드 절연막은 다이언하이드라이드(dianhydride)와 다이아민(diamine)의 반응에 의해 생성되는 폴리아믹산(poly(amic acid))의 열적 경화(curing)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는, 폴리이미드 유기 유전층을 포함한 정전기력 기반 작동기.
The method according to claim 1,
Wherein the polyimide insulating film is formed by thermal curing of poly (amic acid) produced by reaction of dianhydride with diamine. An electrostatic force based actuator including a dielectric layer.
제1항에 있어서,
상기 폴리이미드 절연막은 캡톤 테이프를 포함하는 것을 특징으로 하는, 폴리이미드 유기 유전층을 포함한 정전기력 기반 작동기.
The method according to claim 1,
Wherein the polyimide insulating film comprises a capton tape. ≪ Desc / Clms Page number 20 >
제1항에 있어서,
상기 전극들은 산화인듐주석(indium tin oxide), 그래핀 시트(graphene sheet), 탄소 나노튜브막(carbon nanotube layer), 실버 나노와이어(silver nanowire), 실버 나노페이스트(silver nanopaste), 및 금속 나노클러스터의 표면 증착막(surface-implanted metallic nanocluster layer) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는, 폴리이미드 유기 유전층을 포함한 정전기력 기반 작동기.
The method according to claim 1,
The electrodes may be formed of a material selected from the group consisting of indium tin oxide, graphene sheet, carbon nanotube layer, silver nanowire, silver nanopaste, And a surface-implanted metallic nanocluster layer of a polyimide organic dielectric layer.
정전기력 기반 작동기로서,
서로 마주하는 한 쌍의 기판들;
상기 기판들 상에 각각 배치되고, 서로 마주하는 한 쌍의 전극들; 및
상기 전극들 사이에 배치되는 폴리이미드 절연막을 포함하고,
상기 폴리이미드 절연막의 일면은 상기 전극들 중 제1 전극 상에 직접 배치되고, 타면은 테두리부에 배치되어 접착되는 접착 부재를 매개로 상기 제1 전극에 마주하는 제2 전극이 배치되어 접착되며, 상기 폴리이미드 절연막의 가운데 빈 공간의 형성을 통해 상기 제1 전극에 마주하는 제2 전극과는 가운데 부분이 미리 설정된 간격으로 이격되게 형성되고,
상기 전극들에 전압이 인가됨에 따라 상기 폴리이미드 절연막 내의 분극 현상에 의해 상기 전극들 사이에 인력이 작용하여 상기 전극들의 부분이 상기 접착 부재에 의해 형성된 상기 폴리이미드 절연막의 빈 공간으로 휘어지게 되는 기계적인 변형이 발생되는 것을 특징으로 하는, 폴리이미드 유기 유전층을 포함한 정전기력 기반 작동기.
An electrostatic force based actuator comprising:
A pair of substrates facing each other;
A pair of electrodes disposed on the substrates and facing each other; And
And a polyimide insulating film disposed between the electrodes,
Wherein one surface of the polyimide insulating film is directly disposed on the first electrode of the electrodes and the other surface of the polyimide insulating film is bonded to the second electrode facing the first electrode via an adhesive member disposed on the edge, Wherein a center portion of the second electrode facing the first electrode is formed to be spaced apart from a center of the void space of the polyimide insulating film by a predetermined interval,
A polyimide insulating film formed on the substrate, the polyimide insulating film being formed on the substrate, and a plurality of electrodes formed on the substrate, ≪ / RTI > wherein the polyimide organic dielectric layer is formed of a polyimide organic dielectric layer.
서로 마주하는 한 쌍의 기판들;
상기 기판들 상에 각각 배치되고, 서로 마주하는 한 쌍의 산화인듐주석 전극들;
상기 산화인듐주석 전극들 사이에 배치되는 폴리이미드 절연막; 및
상기 산화인듐주석 전극들 중 어느 하나와 상기 폴리이미드 절연막의 사이에 배치하되, 상기 폴리이미드 절연막의 테두리부에 배치되어 접착되는 접착 부재를 포함하고,
상기 접착 부재를 매개로 접착되는 상기 산화인듐주석 전극들 중 어느 하나와 상기 폴리이미드 절연막의 사이에는 상기 접착 부재에 중첩하여 접착되는 테두리부를 제외한 상기 폴리이미드 절연막의 가운데 부분이 빈 공간으로 형성되고,
상기 전극들에 전압이 인가됨에 따라 상기 폴리이미드 절연막 내의 분극 현상에 의해 상기 산화인듐주석 전극들 사이에 인력이 작용하여 상기 접착 부재에 중첩하지 않은 상기 산화인듐주석 전극들의 부분이 상기 인력에 의해 상기 폴리이미드 절연막의 빈 공간으로 휘어지게 되는 기계적인 변형이 발생되는 것을 특징으로 하는, 폴리이미드 유기 유전층을 포함한 정전기력 기반 작동기.
A pair of substrates facing each other;
A pair of indium tin oxide electrodes disposed on the substrates, respectively, and facing each other;
A polyimide insulating film disposed between the indium tin oxide electrodes; And
And an adhesion member disposed between the one of the indium tin oxide electrodes and the polyimide insulating film and disposed and bonded to a rim of the polyimide insulating film,
Wherein a central portion of the polyimide insulating film is formed as an empty space between the one of the indium oxide tin electrodes and the polyimide insulating film which are adhered to each other via the adhesive member,
Wherein a portion of the indium tin oxide electrodes that are not overlapped with the adhesive member act on the indium tin oxide electrodes due to polarization in the polyimide insulating layer as a voltage is applied to the electrodes, Based actuator comprising a polyimide organic dielectric layer, characterized in that mechanical deformation is caused to bend into an empty space of the polyimide insulating film.
복수의 단위 정전기력 기반 작동기들이 적층된 정전기력 기반 작동기로서,
상기 단위 정전기력 기반 작동기들은 각각,
서로 마주하는 한 쌍의 전극들;
상기 전극들 사이에 배치되는 폴리이미드 절연막; 및
상기 전극들 중 어느 하나와 상기 폴리이미드 절연막의 사이에 배치하되, 상기 폴리이미드 절연막의 테두리부에 배치되어 접착되는 접착 부재를 포함하고,
상기 접착 부재를 매개로 접착되는 상기 전극들 중 어느 하나와 상기 폴리이미드 절연막의 사이에는 상기 접착 부재에 중첩하여 접착되는 테두리부를 제외한 상기 폴리이미드 절연막의 가운데 부분이 빈 공간으로 형성되고,
상기 단위 정전기력 기반 작동기들은, 상기 전극들에 전압이 인가됨에 따라 상기 폴리이미드 절연막 내의 분극 현상에 의해 상기 전극들 사이에 인력이 작용하여 상기 접착 부재에 중첩하지 않은 상기 전극들의 부분이 상기 인력에 의해 상기 폴리이미드 절연막의 빈 공간으로 휘어지게 되는 기계적인 변형이 발생되는 것을 특징으로 하는, 폴리이미드 유기 유전층을 포함한 정전기력 기반 작동기.A electrostatic force based actuator in which a plurality of unit electrostatic force based actuators are stacked,
The unit electrostatic force based actuators may each comprise:
A pair of electrodes facing each other;
A polyimide insulating film disposed between the electrodes; And
And an adhesive member disposed between one of the electrodes and the polyimide insulating film and disposed and bonded to an edge of the polyimide insulating film,
A center portion of the polyimide insulating film is formed as an empty space between the one of the electrodes and the polyimide insulating film through the adhesive member,
The unit electrostatic force based actuators are configured such that a force is applied between the electrodes due to a polarization phenomenon in the polyimide insulating film as a voltage is applied to the electrodes, Based actuator comprising a polyimide organic dielectric layer, characterized in that a mechanical deformation is caused to bend into the void space of the polyimide insulating film.
KR1020140083521A 2014-07-04 2014-07-04 Electrostatic force based actuator including poly-imide organic dielectric layer KR101594432B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140083521A KR101594432B1 (en) 2014-07-04 2014-07-04 Electrostatic force based actuator including poly-imide organic dielectric layer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140083521A KR101594432B1 (en) 2014-07-04 2014-07-04 Electrostatic force based actuator including poly-imide organic dielectric layer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160005221A KR20160005221A (en) 2016-01-14
KR101594432B1 true KR101594432B1 (en) 2016-02-17

Family

ID=55173002

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140083521A KR101594432B1 (en) 2014-07-04 2014-07-04 Electrostatic force based actuator including poly-imide organic dielectric layer

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101594432B1 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI587421B (en) * 2016-07-29 2017-06-11 財團法人工業技術研究院 An apparatus for assembling devices
US10593644B2 (en) 2016-07-29 2020-03-17 Industrial Technology Research Institute Apparatus for assembling devices
KR102274437B1 (en) * 2019-12-17 2021-07-06 한국기술교육대학교 산학협력단 Vibrating Actuator
US11581823B2 (en) * 2020-02-20 2023-02-14 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Actuator and actuator manufacturing method

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002026409A (en) 2000-07-07 2002-01-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd Flexible piezoelectric element

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05275764A (en) * 1992-03-24 1993-10-22 Toyota Motor Corp Piezoelectric laminate
KR101384772B1 (en) * 2012-02-20 2014-04-21 한국과학기술원 Process for producing electroactive polymer actuator

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002026409A (en) 2000-07-07 2002-01-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd Flexible piezoelectric element

Also Published As

Publication number Publication date
KR20160005221A (en) 2016-01-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Choi et al. Stretchable, transparent, and stretch-unresponsive capacitive touch sensor array with selectively patterned silver nanowires/reduced graphene oxide electrodes
You et al. Highly stretchable and waterproof electroluminescence device based on superstable stretchable transparent electrode
JP6339996B2 (en) Multilayer variable element and display device
Wu et al. Based triboelectric nanogenerators made of stretchable interlocking kirigami patterns
US10229564B2 (en) Apparatus and methods for providing tactile stimulus incorporating tri-layer actuators
US10038135B2 (en) Electrostrictive composite and electrostrictive element using the same
US9178446B2 (en) Triboelectric generator
US10218291B2 (en) Device for generating electricity by friction and manufacturing method thereof
CN104868777B (en) friction nanometer generator, generator set and power generation method
KR101594432B1 (en) Electrostatic force based actuator including poly-imide organic dielectric layer
US20130092426A1 (en) Anisotropic conductive film and fabrication method thereof
WO2018226829A1 (en) Foldable computing device with bend limit layer consisting of a plurality of segments
KR102142526B1 (en) Piezoelectric device and method of manufacturing the same
KR20170126302A (en) Pressure sensor device and method for fabricaing the pressure sensor device
KR20150135639A (en) Hybrid compliant electrode with patterned graphene and matal-nanowire, and method of manufacturing thereof
KR102381748B1 (en) Multilayer transformable device and display device comprising the same
KR102581468B1 (en) Electrode structure, Triboelectric generator including the same and Method for manufacturing the same
KR101593989B1 (en) Electrostatic force based actuator including liquid crystal dielectric layer
US9832572B2 (en) Electroactive sound transducer foil having a structured surface
Burugupally et al. Enhancing the performance of dielectric elastomer actuators through the approach of distributed electrode array with fractal interconnects architecture
KR101613485B1 (en) Electrostatic force based actuator including inorganic dielectric layer
KR101521693B1 (en) flexible/stretchable transparent film having conductivity and manufacturing method thereof
US20160351785A1 (en) Electrostrictive element
JP5930533B2 (en) Polymer actuator and manufacturing method thereof
TWI599539B (en) Electronic element

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee