KR102287697B1 - 액츄에이터, 이를 포함하는 표시 장치 및 액츄에이터의 제조 방법 - Google Patents

액츄에이터, 이를 포함하는 표시 장치 및 액츄에이터의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 액츄에이터는, 전기 활성층, 전기 활성층의 상면 및 하면 각각에 배치되는 제1 전극 및 제2 전극을 포함하고, 제1 전극 및 제2 전극 각각은 106 Ω/sq 내지 108 Ω/sq의 면저항 값을 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

액츄에이터, 이를 포함하는 표시 장치 및 액츄에이터의 제조 방법{ACTUATOR, DISPLAY DEVICE COMPRISING THE SAME AND METHOD FOR MANUFACTURING ACTUATOR}
본 발명은 액츄에이터, 이를 포함하는 표시 장치 및 액츄에이터의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 표시 장치의 터치 센서가 정상적으로 작동하는데 방해가 되지 않는 액츄에이터, 이를 포함하는 표시 장치 및 액츄에이터의 제조 방법에 관한 것이다.
터치 패널은 표시 장치에 대한 화면 터치나 제스쳐(gesture) 등과 같은 사용자의 터치 입력을 감지하는 장치로서, 스마트폰, 태블릿 PC 등의 휴대용 표시 장치를 비롯하여 공공 시설의 표시 장치와 스마트 TV 등의 대형 표시 장치에 널리 활용되고 있다. 이러한 터치 패널의 동작 방식으로는 저항막 방식, 정전 용량 방식, 초음파 방식 및 적외선 방식 등을 들 수 있다. 근래에 들어, 반응 속도가 우수하고 낮은 구동 전압에도 반응할 수 있는 정전 용량 방식이 터치 패널을 구동하는데 널리 이용되고 있다.
도 1은 표시 장치가 정전 용량 방식으로 터치 여부를 감지하는 원리에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 표시 장치는 하부 기판(110), 센싱 전극(120), 및 커버 필름(180)을 포함한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 정전 용량 방식에서는, 사용자의 손가락이 커버 필름(180)에 접촉되는 경우 사용자의 손가락, 센싱 전극(120) 및 커버 필름(180)으로 구성된 커패시터에 의해 정전 용량이 발생하고, 이러한 커패시터가 갖는 정전 용량으로 인하여 센싱 전극(120)에서 측정되는 정전 용량 값이 변화되는 것을 감지하는 방식으로 사용자의 터치 여부를 인식한다.
근래에 들어, 사용자의 터치 입력을 감지하는 것에 그치지 않고, 사용자의 터치 입력에 대한 피드백(feedback)으로 사용자의 손가락 또는 사용자의 스타일러스 펜으로 느낄 수 있는 촉각 피드백을 전달하는 햅틱(haptic) 장치에 대한 연구가 진행되고 있다.
종래에는 촉각적인 피드백을 전달하기 위한 액츄에이터로서 편심 모터(ERM), 선형 공진 모터(LRA)와 같은 진동 모터가 사용되었다. 진동 모터는 표시 장치 전체를 울리도록 고안되어 있어, 진동력을 증가시키기 위해서는 질량체의 크기를 증가시켜야 하는 문제점이 있었고, 진동의 정도를 조절하기 위한 주파수 변조가 어렵다는 단점이 있었다.
최근에는 진동 모터를 대체할 수 있는 액츄에이터로서, 낮은 구동 전압과 우수한 가공성을 가지는 전기 활성 고분자(Electro-Active Polymers; EAP)를 채용한 액츄에이터(170)가 많은 관심을 받고 있다. 전기 활성 고분자를 전기 활성층(172)으로 이용하는 액츄에이터(170)는, 전기 활성층(172)의 상면 및 하면 각각에 배치되는 제1 전극(174) 및 제2 전극(176)이 외부로부터 전압을 인가 받아 전기 활성층(172)에 전기장을 인가하는 방식으로 구동된다.
그러나, 전기 활성층(172)의 변위를 유발하기 위해서는 반드시 제1 전극(174) 및 제2 전극(176)이 필요하고, 사용자에게 촉각적인 피드백을 직접적으로 제공하기 위해서는 전기 활성층(172)을 갖는 액츄에이터(170)가 센싱 전극(120) 상부에 배치되어야 하기 때문에, 이하에서 설명되는 바와 같은 문제점이 발생하고 있다.
도 2는 제1 전극 및 제2 전극을 갖는 액츄에이터를 센싱 전극 상부에 배치할 때에 발생하는 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 제1 전극(174), 제2 전극(176) 및 전기 활성층(172)을 갖는 액츄에이터(170)를 센싱 전극(120) 상부에 배치하는 경우, 센싱 전극(120)이 아닌, 사용자의 손가락, 제1 전극(174) 및 커버 필름(180)으로 구성된 커패시터에 의해 정전 용량이 발생하게 됨을 알 수 있다. 이러한 정전 용량은 외부로 방전되기 때문에, 사용자의 손가락이 커버 필름(180)에 접촉된다 하여도, 센싱 전극(120)에서 정전 용량 값의 변화가 정확하게 측정되지 않게 되는 문제점이 발생하게 되는 것이다.
이에 센싱 전극에서의 정전 용량 값의 변화를 측정하는데 방해되지 않게, 전기 활성 고분자를 갖는 액츄에이터를 표시 장치에 배치하기 위한 새로운 기술이 요구되고 있는 실정이다.
[관련기술문헌]
1. 전기 활성 액츄에이터 (특허출원번호 제10-2010-0059089호)
본 발명의 발명자들은 상술한 바와 같은 문제점을 인식하고, 센싱 전극으로 구성된 터치 센서가 정상적으로 구동되도록 하면서도, 햅틱 기능을 구현하기 위한 전극들을 센싱 전극 상부에 배치할 수 있는 새로운 구조의 액츄에이터, 이를 포함하는 표시 장치 및 액츄에이터의 제조 방법을 발명하였다
이에 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 제1 전극 및 제2 전극이 센싱 전극 상부에 배치되어도 터치 인가로 인한 센싱 전극에서의 정전 용량 변화를 이상 없이 감지할 수 있는 액츄에이터, 이를 포함하는 표시 장치 및 액츄에이터의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 제1 전극 및 제2 전극이 전기 활성층의 변위를 충분하게 유발할 수 있으면서도, 센싱 전극에서의 정전 용량 변화를 감지하는데 영향을 미치지 않는 액츄에이터, 이를 포함하는 표시 장치 및 액츄에이터의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 상부로 입사하는 광이 손실 없이 투과될 수 있도록 우수한 투과율을 가지는 액츄에이터, 이를 포함하는 표시 장치 및 액츄에이터의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액츄에이터는, 전기 활성층, 전기 활성층의 상면 및 하면 각각에 배치되는 제1 전극 및 제2 전극을 포함하고, 제1 전극 및 제2 전극 각각은 106 Ω/sq 내지 108 Ω/sq의 면저항 값을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액츄에이터의 제조 방법은, 전기 활성층의 상면 및 하면에 PEDOT-PSS 입자를 포함하는 PEDOT-PSS 용액을 코팅하는 단계, 및 PEDOT-PSS 용액을 건조시켜 전기 활성층의 상면 및 하면 각각에 제1 전극 및 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명은 제1 전극 및 제2 전극의 면저항 값을 조절하여, 센싱 전극과 사용자의 손가락 사이에 정전 용량이 정상적으로 발생되도록 하면서 액츄에이터에 의해 사용자에게 촉각적인 피드백도 제공될 수 있게 한다.
본 발명은 제1 전극 및 제2 전극을 구성하는 전도성 물질로서 PEDOT-PSS 입자를 채용하여 투과율이 향상된 액츄에이터를 제조할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 표시 장치가 정전 용량 방식으로 터치 여부를 감지하는 원리에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 제1 전극 및 제2 전극을 갖는 액츄에이터를 센싱 전극 상부에 배치할 때에 발생하는 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대한 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액츄에이터에 대한 개략적인 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치가 유리하게 활용될 수 있는 실례들을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 액츄에이터의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 7은 실시예의 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 액츄에이터에 700V의 전압을 인가하는 경우 측정되는 진동 가속도에 대한 그래프이다.
도 8은 비교예의 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 액츄에이터에 700V의 전압을 인가하는 경우 측정되는 진동 가속도에 대한 그래프이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
소자 또는 층이 다른 소자 또는 층 "위 (on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대한 개략적인 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치(300)는 복수의 서브 화소 영역(P) 및 복수의 터치 블록(TB)을 포함한다.
복수의 서브 화소 영역(P) 각각은 하나의 색을 표시하기 위한 영역이다. 구체적으로, 복수의 서브 화소 영역(P) 각각에서는 적색 광, 녹색 광, 청색 광 중 하나의 광이 발광될 수 있다.
복수의 터치 블록(TB)은 복수의 서브 화소 영역(P)을 하나의 단위로 구성한 영역으로써 통상 사용자에 의해 손가락 등으로 터치되는 면적인 1㎟ 내지 10㎟ 정도의 크기를 갖는 구역이다.
도 3을 더 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치(300)는 하부 기판(310), 공통 전극(320), 보호층(330), 화소 전극(340), 액정층(350), 상부 기판(360), 액츄에이터(370) 및 커버 필름(380)을 포함한다.
하부 기판(310)은 액정 표시 장치(300)의 구성요소들을 외부의 충격으로부터 보호하는 역할을 한다. 하부 기판(310)은 글래스(glass) 기판으로 구성될 수 있으나, 반드시 이에 한정되지 않는다.
하부 기판(310) 상에 공통 전극(320)이 배치된다. 공통 전극(320)은 액정층(350)에 전기장을 인가하는 역할을 하며, 이와 동시에 사용자로부터 인가된 터치를 감지하는 센싱 전극으로서의 역할을 한다. 공통 전극(320)은 인듐 주석 산화물(indium tin oxide; ITO), 인듐 아연 산화물(indium zinc oxide; IZO) 과 같은 투명 전도성 물질로 구성될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 공통 전극(320)은 터치 블록(TB) 별로 분리되어 배치될 수 있다.
공통 전극(320) 상에 보호층(330)이 배치된다. 보호층(330)은 절연 물질로 구성되어, 공통 전극(320)과 화소 전극(340)을 절연시키는 역할을 한다. 보호층(330)은 무기 절연 물질, 예를 들어 산화 실리콘(SiO2) 또는 질화 실리콘(SiNx)으로 구성될 수 있다.
보호층(330) 상에 화소 전극(340)이 배치된다. 화소 전극(340)은 서브 화소 영역(P) 별로 분리되어 배치된다. 다시 말해서, 화소 전극(340)은 서브 화소 영역(P) 각각에 독립적으로 배치된다. 화소 전극(340)은 액정층(350)에 전기장을 인가하는 역할을 한다. 화소 전극(340) 역시 인듐 주석 산화물(indium tin oxide; ITO), 인듐 아연 산화물(indium zinc oxide; IZO) 과 같은 투명 전도성 물질로 구성될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 화소 전극(340)이 하나의 터치 블록(TB)에 배치될 수 있다. 나아가, 복수의 화소 전극(340)이 하나의 공통 전극(320)과 중첩되어 배치될 수 있다.
화소 전극(340) 상에는 액정층(350)이 배치된다. 액정층(350) 그 배열을 조절하여 외부로 화상이 표시되도록 또는 화상이 표시되지 않도록 하는 역할을 한다. 공통 전극(320)과 화소 전극(340) 사이에서 발생되는 프린지 필드(Fringe Field)를 통해 액정층(350)의 배열이 조절될 수 있다.
액정층(350) 상에는 상부 기판(360)이 배치된다. 상부 기판(360)은 하부 기판(310)과 마주보도록 배치되며, 액정 표시 장치(300)의 구성요소들을 외부의 충격으로부터 보호하는 역할을 한다. 상부 기판(360)은 투명한 기판, 예를 들어 글래스 기판으로 구성될 수 있으나, 반드시 이에 한정되지 않는다.
상부 기판(360) 상에는 액츄에이터(370)가 배치된다. 액츄에이터(370)는 사용자로부터 특정 터치 블록(TB)에 터치가 인가되는 경우, 이러한 특정 터치 블록(TB)에서 촉각 피드백이 제공되도록 하는 역할을 한다.
도 3을 더 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액츄에이터(370)는 전기 활성층(372), 제1 전극(374) 및 제2 전극(376)을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액츄에이터(370)는 다음과 같이 구동될 수 있다. 예를 들어, 전기 활성층(372)의 하나의 터치 블록(TB)에서 촉각 피드백을 전달하고자 하는 경우, 해당 터치 블록(TB)의 제1 전극(374) 및 제2 전극(376)과 전기적으로 연결된 배선을 통해 제1 전극(374) 및 제2 전극(376)에 전압이 인가된다. 예를 들어, 제1 전극(374)에는 양의 전압이 인가되고 제2 전극(376)은 접지되어, 제1 전극(374)과 제2 전극(376) 사이의 전위차가 발생될 수 있다. 이러한 전위차에 의해 액츄에이터(370) 중 해당 터치 블록(TB)에 대응하는 영역의 전기 활성층(372)에 전기장이 형성되어, 전기 활성층(372)이 진동하게 되고, 사용자는 촉각 피드백을 느낄 수 있다.
전기 활성층(372)은 제1 전극(374) 및 제2 전극(376)으로부터 인가되는 전기장에 의해 진동을 반복 재현 가능하게 구현하는 역할을 한다. 전기 활성층(372)의 진동에 의해서 사용자는 촉각적인 피드백을 받을 수 있게 된다.
전기 활성층(372)은 전기 활성 고분자(EAP; electric active polymer)로 구성될 수 있다. 전기 활성 고분자는 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환시킬 수 있는 다른 물질, 예를 들어, 전기 활성 세라믹(EAC), 형상 기억 합금(SMA) 등에 비해서, 낮은 구동 전압과 빠른 응답 속도를 가질 뿐만 아니라, 고분자 자체가 가지는 우수한 가공성으로 인해 경량화 및 박막화에 유리하게 활용될 수 있다는 장점을 가진다. 전기 활성층(372)으로 채용될 수 있는 물질의 종류로는, PVDF(Poly VinyliDene Fluoride) 폴리머나 P(VDF-TrFE)(Poly(VinyliDene Fluoride)-TriFlurorEtylene) 폴리머 등과 같은 강유전성 폴리머(ferro-electric polymer)와 실리콘계 고분자, 폴리우레탄, 폴리아크릴에 기초한 유전성 엘라스토머(dielectric elastomer)를 들 수 있다.
전기 활성층(372)의 표면은 플라즈마 처리 되어 10 내지 60°의 수분 접촉 각도(Water Contact Angle; WCA)를 가질 수 있다. 전기 활성층(372)의 표면의 플라즈마 처리에 대해서는 더 후술한다.
제1 전극(374) 및 제2 전극(376)은 전기 활성층(372)을 사이에 두고 서로 마주보도록 배치된다. 제1 전극(374) 및 제2 전극(376)은, 사용자로부터 특정 터치 블록(TB)에 터치가 인가되는 경우, 이러한 특정 터치 블록(TB)에 대응되는 영역의 전기 활성층(372)에 전기장을 인가하는 역할을 한다.
터치를 감지하기 위해 일반적으로 이용되는 정전 용량 방식에서는, 사용자의 터치 인가에 따른 공통 전극(320)에서 측정되는 정전 용량 값의 변화를 감지하는 방식으로 사용자의 터치 여부를 인지한다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치(300)에서와 같이, 공통 전극(320) 상에 도전성을 가진 액츄에이터(370)의 제1 전극(374) 및 제2 전극(376)을 배치하는 경우, 공통 전극(320)과 사용자의 손가락 사이가 아닌. 제1 전극(374)과 사용자의 손가락 사이에 정전 용량이 발생하기 때문에, 공통 전극(320)에서 측정되는 정전 용량 값의 변화를 정확하게 감지할 수 없게 되는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서는, 제1 전극(374)과 제2 전극(376) 각각의 면저항 값을 증가시켜서, 제1 전극(374)과 제2 전극(376)이, 사용자의 터치에 따른 공통 전극(320)에서의 정전 용량의 변화에 영향을 미치게 않게 하는 것이 필요하다. 실례로, 제1 전극(374)과 제2 전극(376) 각각의 면저항 값을 106 Ω/sq 이상으로 조절하는 경우, 사용자의 터치 인가에 의한 공통 전극(320)에서의 정전 용량 값의 변화를 정확하게 감지할 수 있음이 확인되었다.
그러나, 제1 전극(374)과 제2 전극(376) 각각의 면저항 값을 지나치게, 예를 들어 108 Ω/sq 이상으로 높이는 경우, 제1 전극(374) 및 제2 전극(376)이 본연의 역할, 즉 전기 활성층(372)의 변위를 야기할 만큼의 전기장을 인가하는 역할을 충분하게 수행할 수 없게 되는 문제가 발생한다. 왜냐하면, 지나치게 높은 전압은 전기 활성층(372)의 파괴(breakdown)를 유발할 수 있는 까닭에, 일반적으로 제1 전극(374) 및 제2 전극(376)으로부터 전기 활성층(372)에 가해질 수 있는 최대 전압은 약 700 내지 800Ⅴ로 제한되는데, 제1 전극(374) 및 제2 전극(376)이 지나치게 높은 면저항 값, 예를 들어 108 Ω/sq의 면저항 값을 가지게 되는 경우, 제1 전극(374) 및 제2 전극(376)에 700 내지 800Ⅴ의 전압을 가해도 전기 활성층(372)에서 진동이 발생하지 않기 때문이다.
위와 같은 사실들을 고려하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치(300)에서는, 제1 전극(374) 및 제2 전극(376)의 면저항 값을 사용자의 터치로 인한 공통 전극(320)에서의 정전 용량 변화에 영향을 미치지 않을 만큼의 수치, 즉 106 Ω/sq 이상으로 조절하면서, 제1 전극(374) 및 제2 전극(376)의 면저항 값을 전기 활성층(372)의 변위를 야기할 수 있는 만큼의 수치, 즉 108 Ω/sq 이하로 조절한다.
이에 따라, 액츄에이터(370)의 제1 전극(374) 및 제2 전극(376)이, 공통 전극(320)을 포함하는 터치 센서가 정확하게 작동하는 데에 영향을 미치지 않으면서도, 전기 활성층(372)의 변위를 야기할 만큼의 전기장을 인가할 수 있게 된다. 구체적으로, 사용자의 손가락에 의해 터치가 인가된 경우, 제1 전극(374), 제2 전극(376) 및 전기 활성층(372)이 사용자의 손가락과 공통 전극(320) 사이의 유전체층으로 기능하게 되어, 사용자의 손가락, 공통 전극(320), 유전체 층으로서의 제1 전극(374), 제2 전극(376), 전기 활성층(372) 및 커버 필름(380)으로 구성된 커패시터가 형성된다. 그리고, 이러한 커패시터를 구성하는 공통 전극(320)에서의 정전 용량 변화가 전압 신호의 형태로서 외부 회로에 전송되고, 외부 회로는 정전 용량의 변화가 발생한 공통 전극(320)의 위치로부터 터치가 인가된 터치 블록(TB)을 추출한다. 이후에, 외부 회로는 제1 전극(374) 및 제2 전극(376)에 전압을 인가하여, 터치가 인가된 터치 블록(TB)에 대응되는 전기 활성층(372)의 영역에서 진동이 발생하도록 기능한다.
전극으로 일반적으로 이용되는 금속성 물질은 상당히 높은 면저항 값을 가지기 때문에, 제1 전극(374) 및 제2 전극(376)이 비교적 높은 수치인, 106 Ω/sq 내지 108 Ω/sq의 면저항 값을 가지도록 하는 것은 용이하지 않다. 이에, 본 발명의 일 실시예에 따른 액츄에이터(370)에서는, 전도성을 가지면서도 높은 면저항 값을 구현할 수 있는 PEDOT-PSS 입자를 제1 전극(374) 및 제2 전극(376)을 구성하는 물질로서 채용한다.
PEDOT-PSS는 이하와 같은 화학 구조를 갖는 물질로서, 폴리스티렌술폰산(PSS-, polystyrene sulfonate) 겔에 티오펜 5 내지 10개가 중합된 PEDOT(poly(3,4-ethylenedioxyhiophene))이 일정한 간격으로 수용액 상에 분산되어 있는 전도성 고분자이다.
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< PEDOT-PSS 입자의 화학 구조>
PEDOT-PSS 입자는 소수성을 가지는 PEDOT을 친수성을 가지는 PSS가 둘러싸는 마이셀 구조로 존재하며, 기재에 코팅된 이후에 전도성을 가지는 PEDOT 영역과 절연성을 가지는 영역인 PSS 영역으로 분리된다. 이에 따라, PEDOT-PSS 입자에 포함되는 PSS의 양이 증가될수록 PEDOT-PSS의 전도성이 낮아지며, PEDOT-PSS 입자에 포함되는 PSS의 양이 감소될수록 PEDOT-PSS의 전도성이 높아진다.
본 발명의 발명자들은 PEDOT-PSS 입자에 포함되는 PSS의 양을 변화시키는 경우 PEDOT-PSS 입자의 전도성이 변화된다는 사실로부터, PEDOT-PSS 입자를 구성하는 PSS의 상대적인 양을 변화시켜, PEDOT-PSS 입자를 포함하는 제1 전극(374) 및 제2 전극(376)의 면저항 값을 원하는 수치, 구체적으로 106 Ω/sq 내지 108 Ω/sq 로 조절할 수 있음을 알아내었다. 구체적으로, PEDOT-PSS 입자에서 PEDOT 대 PSS의 중량% 비를 1: 6 내지 1: 9로 조절하는 경우, 제1 전극(374) 및 제2 전극(376)의 면저항 값을 106 Ω/sq 내지 108 Ω/sq 로 조절할 수 있음을 알아내었다.
제1 전극(374) 및 제2 전극(376)의 면저항 값은, PEDOT-PSS 입자에 포함되는 PEDOT 대 PSS의 중량% 비에 의해 영향을 받을 뿐, PEDOT-PSS 입자가 제1 전극(374) 및 제2 전극(376)에 포함되는 중량 %비에 의해서는 실질적으로 영향을 받지 않는다. 왜냐하면, PEDOT-PSS 입자가 전기 활성층(372)에 코팅되는 경우, PEDOT이 형성하는 전도성 영역과 PSS과 형성하는 절연체 영역이 분리되어 형성되는 까닭에, 제1 전극(374) 및 제2 전극(376)에 대한 PEDOT-PSS 입자의 중량% 비를 감소시킨다 하여도, 제1 전극(374) 및 제2 전극(376) 내에서 PEDOT의 전도성 영역이 감소되는 만큼 PSS의 절연체 영역도 함께 감소되어서, 제1 전극(374) 및 제2 전극(376)의 면저항 값은 실질적으로 크게 감소되지 않기 때문이다. 결과적으로, 본 발명에서와 같이, PEDOT-PSS 입자에 포함되는 PEDOT 대 PSS의 중량% 비를 1: 6 내지 1: 9로 조절해야만, 제1 전극(374) 및 제2 전극(376)의 면저항 값을 106 Ω/sq 내지 108 Ω/sq 로 조절할 수 있는 것이다.
더욱이, 금속성 물질로서 제1 전극(374) 및 제2 전극(376)을 구성하는 경우, 상부 기판(360)을 투과하는 광의 일부가 반사되어 액정 표시 장치(300)의 휘도가 저하될 수 있다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 액츄에이터(370)에서와 같이, 제1 전극(374) 및 제2 전극(376)의 전도성을 확보하기 위한 물질로 PEDOT-PSS 입자를 이용하는 경우, PEDOT-PSS 입자가 가지는 높은 투명성으로 인해, 상부 기판(360)을 투과하여 입사되는 광이 손실 없이 외부로 투과될 수 있게 된다.
제1 전극(374) 및 제2 전극(376)은 PEDOT-PSS 입자 외에, 경화성 바인더 및 투명 실리카를 포함할 수 있으며, 선택적으로 다 기능 모노머(multi-function monomer)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
경화성 바인더는 제1 전극(374) 및 제2 전극(376)의 전기 활성층(372)에 대한 접착력을 증가시키는 역할과 제1 전극(374) 및 제2 전극(376)의 경도를 향상시키는 역할을 한다. 경화성 바인더는 열 경화성 바인더로 구성될 수 있고, UV 경화성 바인더로 구성될 수도 있다. 예를 들어, 경화성 바인더는 실리콘 계열의 바인더, 아크릴 레이트(Acrylate), 우레탄 아크릴레이트 올리고머(Urethane Acrylate Oigomer), 아크릴레이트 모노머로 이루어진 그룹에서 선택되는 하나의 물질로 구성될 수 있다.
PEDOT-PSS 입자 대 경화성 바인더의 중량% 비는 1: 5 내지 5: 1, 바람직하게는 1: 1일 수 있으나, 반드시 이에 한정되지는 않는다.
투명 실리카는 친수성을 가지며, 제1 전극(374) 및 제2 전극(376)의 경도를 증가시키는 역할을 한다. 구체적으로, 투명 실리카는 외부의 수분 또는 산소에 의해 유기 물질인 PEDOT과 PSS 사이의 이온 결합이 깨지지 않도록 보호하고, 경화성 바인더의 크로스 링킹이 발생되는 위치에 개입하여 제1 전극(374) 및 제2 전극(376)을 구성하는 물질들이 더욱 강하게 결합되도록 함으로써, 제1 전극(374) 및 제2 전극(376)의 경도를 증가시키는 역할을 한다.
투명 실리카는 표면 개질되어 그 말단에 친수성 작용기, 예를 들어 –SiOH를 가질 수 있다. 바람직하게는, 투명 실리카는 TEOS(tetraethoxysilane)로 이루어질 수 있으나, 반드시 이에 한정되지는 않는다.
친수성을 갖는 실리카를 사용하는 경우, 실리카 분자끼리의 뭉침이 방지될 수 있다. 구체적으로, 본 발명에서는 후술하는 바와 같이 이소부틸알코올(Isobutyl Alcohol)과 같은 친수성의 용제가 이용될 수 있는데, 친수성의 용제에 투입되는 실리카가 친수성 특성을 갖게 되면, 용제의 친수성 성질에 의해 실리카 분자 간 결합하려는 힘이 저감됨으로써, 실리카 분자가 뭉침이 방지될 수 있다. 이에 따라, 제1 전극(374) 및 제2 전극(376) 전체에 실리카 분자가 고르게 분포되어, 제1 전극(374) 및 제2 전극(376)의 경도를 균일성 있게 향상시킬 수 있게 된다.
PEDOT-PSS 입자 대 투명 실리카의 중량% 비는 1: 10 내지 1: 60일 수 있다. 이러한 범위로 투명 실리카가 제1 전극(374) 및 제2 전극(376)에 포함되는 경우, 제1 전극(374) 및 제2 전극(376)에 투명 실리카가 고르게 분포될 수 있고, 제1 전극(374) 및 제2 전극(376)의 경도를 안정적으로 향상시킬 수 있다.
다 기능 모노머는 제1 전극(374) 및 제2 전극(376)이 전기 활성층(372)과 더욱 원활하게 접착될 수 있게 하는 역할을 한다. 다 기능 모노머는 분자량이 300 내지 400 정도가 되는 물질, 예를 들어 트리메티놀프로판 트리아크릴레이트(trimetholpropane triacrylate; TMPTA)를 포함할 수 있다. 다 기능 모노머는 제1 전극(374) 및 제2 전극(376) 각각에 경화성 바인더의 중량%의 0.5% 이하의 범위로 포함될 수 있으나, 반드시 이에 한정되지는 않는다.
도 3에 도시된 바와 같이, 액츄에이터(370) 상에는 커버 필름(380)이 배치된다. 커버 필름(380)은 사용자의 터치가 인가되는 경우 공통 전극(320)과 함께 커패시터를 형성할 수 있다. 커버 필름(380)은 투명한 절연성 물질로 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치(300)에서는, 제1 전극(374) 및 제2 전극(376)에 포함되는 PEDOT-PSS 입자의 PEDOT 대 PSS의 중량% 비를 조절하여, 제1 전극(374) 및 제2 전극(376)의 면저항 값을 106 Ω/sq 내지 108 Ω/sq 로 제한하기 때문에, 액츄에이터(370)에 의해 사용자에게 충분한 강도로 촉각적인 피드백이 제공될 수 있으면서도, 액츄에이터(370)가 공통 전극(320)이 사용자의 터치 여부를 감지하는데 방해를 유발하지 않는다.
더욱이, 제1 전극(374) 및 제2 전극(376)에 전도성을 부여하기 위한 물질로서 투명성을 갖는 PEDOT-PSS 입자를 채용하기 때문에, 액츄에이터(370)의 투과율을 크게 향상시킬 수 있다.
한편, 도 3에 도시되지는 않았으나, 상부 기판(360) 상에는 화소 전극(340)과 연결되어 화소 전극(340)을 구동시키는 박막 트랜지스터가 더 배치될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 액츄에이터(370)가 액정 표시 장치(300)에 적용되는 경우에 대해 설명하였으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 액츄에이터(370)는 액정 표시 장치(300)뿐만 아니라, 정전 용량 방식으로 구동하는 센싱 전극이 표시 장치 내부에 배치됨에 따라 액츄에이터(370)가 센싱 전극 상부에 배치되어야 하는 모든 종류의 표시 장치, 예를 들어, 유기 발광 표시 장치에도 적용될 수 있음을 밝혀둔다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액츄에이터에 대한 개략적인 사시도이다. 도 4의 액츄에이터(470)는 도 3의 액츄에이터(370)와 제1 전극(474)이 패터닝되는 구성만이 상이하고 나머지 구성은 실질적으로 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 액츄에이터(470)에서는, 제1 전극(474)이 터치 블록(TB) 별로 패터닝되어 있다. 제1 전극(474)이 도 4에서와 같이 터치 블록(TB) 별로 패터닝되는 경우, 액츄에이터(470)는 터치 블록(TB) 단위로 구동될 수 있다. 예를 들어, 특정 터치 블록(TB)에 터치가 인가되는 경우, 제2 전극(376)에 그라운드 전압을 인가하는 상태에서, 배선(478)을 통해 특정 터치 블록(TB)에 대응되는 제1 전극(474)에만 전압을 인가하여, 특정 터치 블록(TB)에 대응하는 전기 활성층(372)의 영역에서만 진동이 발생하는 형태로 구동될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치가 유리하게 활용될 수 있는 실례들을 나타내는 도면이다.
도 5의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치(300)가 모바일 디바이스(500)에서 사용되는 경우를 도시한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치(300)가 도 5의 (a)에서 모바일 디바이스(500)에 포함되도록 도시되었으며, 여기서 모바일 디바이스(500)는 스마트폰, 핸드폰, 태블릿 PC, PDA 등과 같은 소형화 장치를 의미한다. 액정 표시 장치(300)가 모바일 디바이스(500)에 설치되는 경우, 외부 전원이 공급되지 않고 자체 배터리를 사용하게 되므로, 한정된 배터리 용량에 적합하도록 액정 표시 장치(300)의 구성요소들이 설계되어야 한다. 사용자는 모바일 디바이스(500)로 동영상 시청, 게임, 버튼 입력 등을 수행할 시에 터치와 함께 진동을 느낄 수 있으므로, 보다 감각적인 정보를 전달받을 수 있다.
도 5의 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치(300)가 차량용 네비게이션(600)에서 사용되는 경우를 도시한다. 차량용 네비게이션(600)은 액정 표시 장치(300) 및 다수의 조작 요소들을 포함할 수 있으며, 차량 내부에 설치된 프로세서에 의해 제어될 수 있다. 액정 표시 장치(300)가 차량용 네비게이션(600)에 적용되는 경우, 도로의 높낮이, 도로의 상태, 차량의 진행 상황 등을 촉각적으로 제공할 수 있게 된다.
도 5의 (c)는 본 발명의 일 실시예들에 따른 액정 표시 장치(300)가 모니터, TV 등과 같은 디스플레이 수단(700)으로 사용되는 경우를 도시한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치(300)가 디스플레이 수단(700)으로 이용되는 경우, 사용자는 특정 물건의 질감, 화자의 상태 등을 실제로 경험하듯이 촉각적으로 느낄 수 있으므로, 보다 실감나는 영상을 즐길 수 있게 된다.
도 5의 (d)는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치(300)가 옥외 광고판(800)에서 사용되는 경우를 도시한다. 옥외 광고판(800)은 액정 표시 장치(300) 및 지면과 액정 표시 장치(300)를 연결시키는 지지대를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치(300)를 옥외 광고판(800)에 적용하는 경우, 판매하고자 하는 광고 물품에 대한 촉각적인 정보 영상 및/또는 음성과 함께 사용자에게 직접 전달할 수 있으므로, 광고 효과가 극대화될 수 있게 된다.
도 5의 (e)는 본 발명의 일 실시예들에 따른 액정 표시 장치(300)가 슬롯 머신(900)에서 사용되는 경우를 도시한다. 슬롯 머신(900)은 액정 표시 장치(300), 및 다양한 프로세서가 내장되는 하우징을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치(300)를 슬롯 머신(900)에 적용하는 경우, 사용자의 게임 조작에 따른 다양한 촉각적 피드백을 실감나게 제공할 수 있게 되므로, 사용자의 게임에 대한 몰입도가 배가될 수 있게 된다.
도 5의 (f)는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치(300)가 전자 칠판(1000)에서 사용되는 경우를 도시한다. 전자 칠판(1000)은 액정 표시 장치(300), 스피커 및 이들을 외부의 충격으로부터 보호하기 위한 구조물을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치(300)를 전자 칠판(1000)에 적용하는 경우, 교육자는 스타일러스 펜 또는 손가락으로 액정 표시 장치(300)에 강의 내용을 입력할 때에 직접 칠판에 판서하는 듯한 느낌을 제공받을 수 있게 된다. 또한, 피교육자가 전자 칠판(1000)에 표시된 이미지에 대한 터치 입력을 인가하는 경우, 해당 이미지에 적합한 촉각적 피드백이 피교육자에게 제공될 수 있으므로, 교육의 효과가 극대화될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 액츄에이터의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
먼저, PEDOT-PSS 입자를 제조한다(S610).
이때에, 제1 전극 및 제2 전극이 최종적으로 106 Ω/sq 내지 108 Ω/sq의 면저항 값을 갖게 하기 위해서, PEDOT-PSS 입자에서 PEDOT 대 PSS의 중량 %비가 1: 6 내지 1: 9가 되도록 조절한다.
다음으로, PEDOT-PSS 입자, 투명 실리카 및 경화성 바인더를 용제에 첨가하여 PEDOT-PSS 용액을 제조한다(S620).
PEDOT-PSS 용액을 제조하기 위한 용제로서 친수성을 갖는 용제가 사용될 수 있다. 친수성을 갖는 용제로서 PEDOT-PSS 입자, 투명 실리카 및 경화성 바인더가 용해되어 고르게 분산될 수 있으며, 100℃ 이하의 저온에서도 소성 가능한 용제가 이용될 수 있다. 친수성 용제의 예로는 이소부틸 알코올(Isobutyl Alcohol), 이소부틸 케톤(Isobutyl Ketone), 메틸 에틸 케톤(Methyl Ethyl Ketone) 등을 들 수 있으나, 반드시 이에 한정되지는 않는다.
투명 실리카는 PEDOT-PSS 입자 대 투명 실리카의 중량% 비가 1: 10 내지 1: 60이 되도록 용제에 첨가될 수 있다. 경화성 바인더는 PEDOT-PSS 입자 대 경화성 바인더의 중량% 비가 1: 5 내지 5: 1가 되도록 용제에 첨가될 수 있다.
PEDOT-PSS 용액에는, 경화성 바인더의 중량%의 0.5% 이하의 범위로 다 기능 모노머가 선택적으로 첨가될 수 있다.
다음으로, 전기 활성층에 플라즈마 처리를 수행할 수 있다(S630).
PEDOT-PSS 용액은 전체적으로 친수성을 가지기 때문에, 소수성 표면을 가지는 전기 활성층에는 원활하게 접착될 수 없다. 소수성 표면을 가지는 전기 활성층과 PEDOT-PSS 용액 사이의 접착력을 개선시키기 위해, 전기 활성층의 표면에는, 예를 들어 아르곤(Ar) 가스 및 산소(O2) 가스를 이용한, 플라즈마 처리가 가해질 수 있다. 플라즈마 처리에 의해서, 전기 활성층의 표면은 이전에 비해 친수성을 가지도록, 구체적으로 10 내지 60°의 수분 접촉 각도를 가지도록 변환될 수 있다.
플라즈마 처리는 전처리 및 후처리를 포함할 수 있다.
플라즈마 전처리는 아르곤(Ar) 플라즈마를 이용하여, 회전 펌프(rotary pump)를 이용하여 80W 내지 120W의 전력으로, 10-1 내지 10-2 mbar의 압력에서, 20 내지 40초 동안 수행될 수 있다. 전기 활성층의 표면에 대해 플라즈마 전처리를 수행한 결과, 전기 활성층의 표면이 세정되고 활성화될 수 있다.
플라즈마 후처리는 아르곤(Ar) 및 산소(O2) 플라즈마, 또는 산소(O2) 플라즈마를 이용하여 수행될 수 있다. 아르곤(Ar) 및 산소(O2) 플라즈마를 이용하는 경우, 아르곤(Ar) 가스와 산소(O2) 가스의 비는 바람직하게는 1: 1일 수 있다. 플라즈마 후처리는 회전 펌프를 이용하여 80W 내지 120W의 전력으로, 10-1 내지 10-2 mbar의 압력에서, 100 내지 140초 동안 수행될 수 있다. 전기 활성층의 표면에 대해 플라즈마 후처리를 수행한 결과, 전기 활성층의 표면은 이전에 비해 친수성을 가지도록 개질될 수 있다.
다음으로, PEDOT-PSS 용액을 전기 활성층의 상면 및 하면에 코팅한다(S640).
PEDOT-PSS 용액을 전기 활성층 상면 및 하면에 코팅하기 위해서, 전기 활성층에 PEDOT-PSS 용액을 적하하고 고속으로 회전시켜 균일한 막을 구현해내는 스핀 코팅 방법, 또는 길고 폭이 좁은 슬릿 형태의 노즐이 전기 활성층 일면을 직선으로 이동하면서 PEDOT-PSS 용액을 분사하는 슬릿 코팅 방법이 이용될 수 있다.
다음으로, PEDOT-PSS 용액을 건조하여 제1 전극 및 제2 전극을 제조한다(S650).
PEDOT-PSS 용액은 퍼니스(furnace) 또는 오븐 등의 히팅 장치를 이용하여 50 내지 100℃로 10분 내지 20분 동안 건조될 수 있다. PEDOT-PSS 용액을 건조함에 따라, PEDOT-PSS 용액에서 용제가 휘발 및 제거되어, 전기 활성층의 상면 및 하면에 제1 전극 및 제2 전극이 형성된다. PEDOT-PSS 용액을 건조하면서 경화성 바인더가 열에 의해 경화되어 제1 전극 및 제2 전극의 경도가 향상될 수 있다.
실시예 - 제1 전극 및 제2 전극의 제조
본 발명의 효과에 대해서 알아보기 위해 PEDOT 대 PSS의 중량 %비를 달리하여 실시예의 제1 전극 및 제2 전극, 그리고 비교예의 제1 전극 및 제2 전극을 제조하였다. 구체적으로, 실시예에서는 PEDOT 대 PSS의 중량 %비를 1: 7로하여 제1 전극 및 제2 전극을 제조하였고, 비교예에서는 PEDOT 대 PSS의 중량 %비를 1: 10으로 하여 제1 전극 및 제2 전극을 제조하였다.
실시예의 제1 전극 및 제2 전극, 그리고 비교예의 제1 전극 및 제2 전극은 PEDOT 대 PSS의 중량 %비를 제외하고는 모두 동일한 조건 하에서 제조되었다. 구체적으로, 실시예 및 비교예 모두에서, PEDOT-PSS 용액은 PEDOT-PSS 입자는 0.5 중량%로, TEOS는 15 중량%로, 실리콘 계열의 바인더는 0.5 중량%로 용제에 포함되었다. 그리고, 실시예 및 비교예 모두에서, 제1 전극과 제2 전극 사이에 개재되는 전기 활성층으로는 강유전성 폴리머인 PVDF 필름을 이용하였다. 제1 전극 및 제2 전극이 PVDF 필름에 용이하게 접착될 수 있도록, PVDF 필름 표면에 플라즈마 처리가 수행되었다. 구체적으로, PVDF 필름 표면에 아르곤(Ar) 플라즈마를 이용하여 100W의 전력으로, 10-1 내지 10-2 mbar의 압력에서, 30초 동안 플라즈마 전처리가 가해졌고, 그 이후에 PVDF 필름 표면에 아르곤(Ar) 및 산소(O2) 플라즈마를 이용하여 100W의 전력으로, 10-1 내지 10-2 mbar의 압력에서, 120초 동안 플라즈마 후처리가 가해졌다. 실시예 및 비교예 모두에서, PEDOT-PSS 용액이 PVDF 필름에 코팅된 이후에는, 60℃의 온도에서 10분 동안 사전 가열이 이루어졌고, 80℃의 온도에서 3분 동안 사후 가열이 이루어졌다.
아래의 표는 실시예의 제1 전극 및 제2 전극, 그리고 비교예의 제1 전극 및 제2 전극에 대한 면저항 값을 나타내는 표이다.
구분 PEDOT 대 PSS의 중량 %비 면저항 값(Ω/sq)
실시예 1: 7 107 Ω/sq
비교예 1: 10 1010 Ω/sq
표 1을 참조하면, PEDOT 대 PSS의 중량 %비를 1: 7로 조절한 결과, 실시예의 제1 전극 및 제2 전극이 107 Ω/sq의 면저항 값을 가지게 됨을 확인할 수 있다. 그리고, PEDOT 대 PSS의 중량 %비를 1: 10으로 조절한 결과, 비교예의 제1 전극 및 제2 전극이 1010 Ω/sq의 면저항 값을 가지게 됨을 확인할 수 있다.
위와 같은 결과로부터, PEDOT 대 PSS의 중량 %비를 적절하게, 예를 들어, 1: 6 내지 1: 9로 조절하는 경우, PEDOT-PSS 입자를 포함하는 제1 전극 및 제2 전극의 면저항 값을 원하는 수치로, 즉 106 Ω/sq 내지 108 Ω/sq로 조절할 수 있음을 확인할 수 있었다.
도 7 및 도 8은 실시예의 제1 전극 및 제2 전극, 그리고 비교예의 제1 전극 및 제2 전극에 대한 실험 데이터이다. 구체적으로, 도 7은 실시예의 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 액츄에이터에 700V의 전압을 인가하는 경우 측정되는 진동 가속도에 대한 그래프이며, 도 8은 비교예의 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 액츄에이터에 700V의 전압을 인가하는 경우 측정되는 진동 가속도에 대한 그래프이다. 여기서, 700V는 PVDF 필름에 가해질 수 있는 적정 전압으로서, 700V를 다소 초과하는 전압이 PVDF 필름에 가해지는 경우, PVDF 필름에 파괴가 유발될 수 있다.
도 7을 참조하면, 실시예의 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 액츄에이터에 700V의 전압을 인가하는 경우, 제1 전극 및 제2 전극이 107 Ω/sq의 면저항 값을 가짐에 따라, 액츄에이터에서 0.1G의 진동 가속도가 발생됨을 확인할 수 있다.
그러나, 도 8을 참조하면, 비교예의 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 액츄에이터에 700V의 전압을 인가하는 경우, 제1 전극 및 제2 전극이 1010 Ω/sq의 면저항 값을 가짐에 따라, 액츄에이터에서 실질적으로 진동 가속도가 발생하지 않음을 확인할 수 있다.
위와 같은 결과로부터, 제1 전극 및 제2 전극의 면저항 값이 적절한 수치, 즉 106 Ω/sq 내지 108 Ω/sq을 가져야만, 전기 활성층의 진동을 유발할 수 있음을 확인할 수 있었다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110, 310: 하부 기판
120: 센싱 전극
170, 370, 470: 액츄에이터
172, 372: 전기 활성층
174, 374, 474: 제1 전극
176, 376: 제2 전극
180, 380: 커버 필름
300: 액정 표시 장치
330: 보호층
340: 화소 전극
350: 액정층
360: 상부 기판
478: 배선
500: 모바일 디바이스
600: 차량용 네비게이션
700: 디스플레이 수단
800: 옥외 광고판
900: 슬롯 머신
1000: 전자 칠판
P: 서브 화소 영역
TB: 터치 블록

Claims (15)

  1. 전기 활성 고분자로 구성된 전기 활성층; 및
    상기 전기 활성층을 사이에 두고 서로 마주보도록 배치되고, 면저항 값이 106 Ω/sq 내지 108 Ω/sq인 제1 전극 및 제2 전극을 포함하고,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 전도성 입자, 경화성 바인더 및 투명 실리카를 포함하는, 액츄에이터.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 전도성 입자는 투명 전도성 입자인, 액츄에이터.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 전도성 입자는 전도성 고분자를 포함하는, 액츄에이터.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 전도성 입자는 PEDOT(poly(3,4-ethylenedioxyhiophene))-PSS(polystyrene sulfonate) 입자인, 액츄에이터.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 PEDOT-PSS 입자에 포함되는 PEDOT 대 PSS의 중량% 비는 1: 6 내지 1: 9인, 액츄에이터.
  7. 삭제
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 경화성 바인더는 실리콘 계열의 바인더, 아크릴 레이트(Acrylate), 우레탄 아크릴레이트 올리고머(Urethane Acrylate Oigomer) 및 아크릴레이트 모노머로 이루어진 그룹에서 선택되는 하나의 물질로 구성된, 액츄에이터.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 투명 실리카는 TEOS(tetraethoxysilane)로 구성된, 액츄에이터.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 전도성 입자 대 상기 투명 실리카의 중량% 비는 1:10 내지 1:60인, 액츄에이터.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 다 기능 모노머(multi-function monomer)를 더 포함하는, 액츄에이터.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 전극은 복수의 서브 화소 영역을 하나의 단위로 구성한 영역인 터치 블록마다 이격되어 배치된 복수의 전극을 포함하는, 액츄에이터.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 전기 활성층은 10° 내지 60°의 수분 접촉 각도를 가지는, 액츄에이터.
  14. 액정층 및 상기 액정층 상의 액츄에이터를 포함하고,
    상기 액츄에이터는,
    전기 활성 고분자로 구성된 전기 활성층; 및
    상기 전기 활성층을 사이에 두고 서로 마주보도록 배치되고, 면저항 값이 106 Ω/sq 내지 108 Ω/sq인 제1 전극 및 제2 전극을 가지며,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 전도성 입자, 경화성 바인더 및 투명 실리카를 포함하는, 표시 장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 액정층 하부에 사용자로부터 인가된 터치를 감지하는 공통 전극 및 상기 액정층에 전기장을 인가하는 화소 전극을 더 포함하는, 표시 장치.
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