KR102431597B1 - 전기활성 필름을 포함하는 접촉 감응 소자, 이를 포함하는 표시 장치 및 전기활성 필름의 제조 방법 - Google Patents

전기활성 필름을 포함하는 접촉 감응 소자, 이를 포함하는 표시 장치 및 전기활성 필름의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

전기활성 필름을 포함하는 접촉 감응 소자, 이를 포함하는 표시 장치 및 전기활성 필름의 제조 방법을 제공한다. 본 발명의 접촉 감응 소자는, 주쇄의 일부에 플루오로기 또는 클로로기가 연결된 실록산 폴리머로 이루어지는 전기활성 필름을 포함하고, 전기활성 필름은 연신율이 100% 이상인 연신에 의해 유전율이 15% 이상 향상된다. 본 발명의 전기활성 필름은 유전율 및 광투과율이 우수하므로, 접촉 감응 소자의 접촉 감응 소자의 진동 강도가 향상되고 구동 전압이 감소될 수 있으며, 표시 패널 상에 접촉 감응 소자가 배치될 수 있다.

Description

전기활성 필름을 포함하는 접촉 감응 소자, 이를 포함하는 표시 장치 및 전기활성 필름의 제조 방법{TOUCH SENSITIVE DEVICE COMPRISING ELECTROACTIVE FILM, DISPLAY DEVICE COMPRISING THE SAME, AND METHOD OF MANUFACTURING THE ELECTROACTIVE FILM}
본 발명은 전기활성 필름을 포함하는 접촉 감응 소자, 이를 포함하는 표시 장치 및 전기활성 필름의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유전율 및 광투과율이 우수한 전기활성 필름을 포함하는 접촉 감응 소자, 이를 포함하는 표시 장치 및 전기활성 필름의 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 액정 표시 장치 및 유기 발광 표시 장치를 비롯한 다양한 디스플레이 장치를 간편하게 사용하려는 사용자들의 요구에 따라, 디스플레이 장치를 터치하여 입력하는 터치 방식의 표시 장치의 사용이 보편화되고 있다. 이에 따라 사용자에게 직접적이고 다양한 터치 피드백(feedback)을 제공하기 위해 햅틱(haptic) 장치를 활용하는 연구가 계속되고 있다. 특히, 종래의 햅틱 장치는 표시 패널 후면에 부착되어 있으므로, 사용자의 터치에 대한 즉각적이고 미세한 피드백을 제공하기 어려웠다. 따라서, 표시 패널 전면에 햅틱 장치를 위치시킴으로써, 사용자의 터치에 민감하고 다양하고 직접적인 피드백을 제공하려는 연구가 활발히 진행되고 있다. 또한, 근래에 활발하게 개발되고 있는 플렉서블(flexible) 표시 장치와 함께, 햅틱 장치를 이용하여 직접적이고 다양한 표시 장치의 움직임을 위한 연구도 함께 진행되고 있다.
종래에는, 이러한 햅틱 장치로 표시 장치에 편심 모터(Eccentric Rotating Mass; ERM), 선형 공진 모터(Linear Resonant Actuator; LRA)와 같은 진동 모터가 사용되었다. 진동 모터는 표시 장치 전체를 울리도록 고안되어 있어, 진동 강도를 증가시키기 위해서는 질량체의 크기를 증가시켜야 하는 문제점이 있었고, 진동의 정도를 조절하기 위한 주파수 변조가 어려우며, 응답 속도가 매우 느리고, 플렉서블 표시 장치에 사용하기에 적절하지 못하다는 단점이 있었다.
상술한 바와 같은 문제점들을 개선하기 위하여, 햅틱 장치의 재료로서 형상 기억 합금(Shape Memory Alloy; SMA) 및 압전성 세라믹(Electro-Active Ceramics; EAC)이 개발되어 왔다. 그러나, 형상 기억 합금(SMA)은 반응속도가 느리고 수명이 짧으며 불투명하고, 압전성 세라믹(EAC)은, 깨지기 쉽기 때문에 표시 장치, 특히 플렉서블 표시 장치에 적용하기에 어려움이 있었다.
이에 따라, 최근, 전기활성 폴리머(Electro-Active Polymer; EAP)를 이용한 햅틱 장치 기술이 많은 사람들의 관심을 끌고 있다. 전기활성 폴리머란 전기적 자극에 의하여 변형될 수 있는 폴리머로서, 전기적 자극에 의해 반복적으로 팽창, 수축 및 벤딩(bending)될 수 있는 폴리머를 의미한다. 다양한 종류의 전기활성 폴리머 중 강유전성 폴리머(Ferroelectric Polymer)와 유전성 엘라스토머(Dielectric Elastomer)가 주로 사용되고 있다. 예를 들어, 강유전성 폴리머에는 PVDF(Poly VinyliDene Fluoride)나 P(VDF-TrFE)(Poly(VinyliDene Fluoride)-TriFlurorEtylene)가 있고, 유전성 엘라스토머로는 실리콘계 중합체, 우레탄계 중합체 또는 아크릴계 중합체 등을 들 수 있다.
그러나, 강유전성 폴리머는 유전율이 우수하여 저 전압에서 진동 강도가 우수하지만, 광투과율을 비롯한 광학 특성이 매우 열악하기 때문에, 표시 장치 전면에 사용되기에 어려움이 있다. 한편, 유전성 엘라스토머는 광투과율 및 광학 특성이 우수하나, 강유전성 폴리머에 비해 유전율이 상대적으로 낮기 때문에, 구동 전압이 높아 모바일 디스플레이 등과 같이 전압이 상대적으로 낮은 표시 장치에 그대로 사용되기 어렵다는 문제점이 있다.
[관련기술문헌]
1. 전기 활성 액츄에이터 (특허출원번호 제10-2010-0059089호)
2. 압전 액추에이터 모듈 및 이를 이용한 터치 스크린 장치 (특허출원번호 제10- 2009-0128115호)
본 발명의 발명자들은 상술한 바와 같이, 종래의 유전성 엘라스토머는 구동 전압이 높아 모바일 디스플레이와 같은 표시 장치에서 사용하기에 곤란하고, 강유전성 폴리머는 광투과율이 낮아 표시 장치의 전면에 사용하기 어렵다는 것을 파악하였다. 이에, 본 발명의 발명자들은 유전율 및 광투과율이 모두 우수한 실록산 폴리머로 이루어지는 전기활성 필름을 포함하는 접촉 감응 소자를 발명하였다.
이에, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 강유전성 폴리머 및 유전성 엘라스토머의 성질을 모두 갖는 전기활성 필름을 포함하는 접촉 감응 소자 및 이를 포함하는 표시 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 유전율이 큰 전기활성 필름을 사용함으로써, 구동 전압이 낮고, 진동 강도가 향상된 접촉 감응 소자 및 이를 포함하는 표시 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 광투과율이 우수한 전기활성 필름을 사용함으로써, 표시 패널의 전면에 배치가 가능한 접촉 감응 소자 및 이를 포함하는 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 감응 소자가 제공된다. 접촉 감응 소자는 주쇄의 일부에 플루오로기 또는 클로로기가 연결된 실록산 폴리머로 이루어지는 전기활성 필름을 포함하고, 전기활성 필름은 연신율이 100% 이상인 연신에 의해 유전율이 15% 이상 향상된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 전기활성 필름은 연신율이 300% 이상인 연신에 의해 유전율이 30% 이상 향상될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 실록산 폴리머는 말단이 비닐기로 치환된 폴리실록산 및 주쇄의 일부에 플루오로기 또는 클로로기가 연결된 실리콘계 가교제를 가교 결합하여 제조되거나, 말단이 비닐기로 치환된 폴리디메틸 실록산(PDMS) 및 주쇄에 수소 또는 히드록시기를 포함하는 실리콘계 가교제를 가교 결합한 다음, 수소 또는 히드록시기를 플루오로기 또는 클로로기로 치환하여 제조될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 전기활성 필름은 1축 또는 2축 연신된 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 전기활성 필름은 β-상(β-phase)의 구조를 가질 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 전기활성 필름은 강유전성 폴리머 영역과 유전성 폴리머 영역이 서로 교번적으로 적층(staking)되어 있는 다층 구조일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 전기활성 필름은 1kHz에서 측정한 유전율이 7.0 이상일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 전기활성 필름은 광투과율이 85% 이상일 수 있다.
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치가 제공된다. 표시 장치는 표시 패널, 터치 패널 및 접촉 감응 소자를 가진다. 접촉 감응 소자는, 주쇄의 일부에 플루오로기 또는 클로로기가 연결된 실록산 폴리머로 이루어지는 전기활성 필름을 포함하고, 전기활성 필름은 연신율이 100% 이상인 연신에 의해 유전율이 15% 이상 향상된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 전기활성 필름은 1축 또는 2축 연신된 것일 수 있다.
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기활성 필름의 제조 방법이 제공된다. 전기활성 필름의 제조 방법은 하기 화학식 1로 표시되는 폴리실록산과 하기 화학식 2로 표시되는 실리콘계 가교제를 가교 결합시켜 실록산 폴리머를 제조하는 단계, 제조된 실록산 폴리머의 주쇄에 연결된 수소 또는 히드록시기의 일부를 플루오로기 또는 클로로기로 치환하는 단계 및 치환된 실록산 폴리머를 제막하는 단계를 포함한다.
[화학식 1]
Figure 112015059194918-pat00001
화학식 1에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로, C1 내지 C20의 알킬기, C1 내지 C20의 아릴기, C1 내지 C20의 시클로알킬기 또는 수소이고, m은 1 이상의 정수이다.
[화학식 2]
Figure 112015059194918-pat00002
화학식 2에서, R3 내지 R7은 각각 독립적으로 C1 내지 C20의 알킬기, C1 내지 C20의 아릴기, C1 내지 C20의 시클로알킬기 또는 수소이고, R8은 수소 또는 히드록시기고, n은 0 또는 1 이상의 정수이고, o는 2 이상의 정수이다.
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기활성 필름의 제조 방법이 제공된다. 전기활성 필름의 제조 방법은 하기 화학식 2로 표시되는 실리콘계 가교제의 주쇄에 연결된 수소 또는 히드록시기의 일부를 플루오로기 또는 클로로기로 치환하는 단계, 치환된 실리콘계 가교제와 하기 화학식 1로 표시되는 폴리실록산을 가교 결합시켜 실록산 폴리머를 제조하는 단계 및 제조된 실록산 폴리머를 제막하는 단계를 포함한다.
[화학식 1]
Figure 112015059194918-pat00003
화학식 1에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로, C1 내지 C20의 알킬기, C1 내지 C20의 아릴기, C1 내지 C20의 시클로알킬기 또는 수소이고, m은 1 이상의 정수이다.
[화학식 2]
Figure 112015059194918-pat00004
화학식 2에서, R3 내지 R7은 각각 독립적으로 C1 내지 C20의 알킬기, C1 내지 C20의 아릴기, C1 내지 C20의 시클로알킬기 또는 수소이고, R8은 수소 또는 히드록시기고, n은 0 또는 1 이상의 정수이고, o는 2 이상의 정수이다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 화학식 1로 표시되는 폴리실록산 대 화학식 2로 표시되는 실리콘계 가교제를 가교 결합시키는 부피비는 9:1 내지 5:5일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제막된 전기활성 필름을 1축 연신 또는 2축 연신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명은 강유전성 폴리머 및 유전성 엘라스토머의 성질을 모두 갖는 실록산 폴리머로 이루어지는 전기활성 필름을 포함하는 접촉 감응 소자를 제공할 수 있다.
본 발명은 유전율이 높은 전기활성 필름을 이용하여, 구동 전압이 낮고, 진동 강도가 향상된 접촉 감응 소자를 제공할 수 있다.
본 발명은 광투과율이 우수한 전기활성 필름을 이용하여, 표시 패널 상부에 배치가 가능한 접촉 감응 소자를 제조할 수 있고, 최종적으로 사용자에게 직접적인 촉각 피드백을 전달할 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 감응 소자의 구조를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 2는 연신 전후에 따른 본 발명에서 사용되는 실록산 폴리머의 결정 구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 감응 소자를 포함하는 표시 장치의 구조를 설명하기 위한 개략적인 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 표시 장치가 유리하게 활용될 수 있는 실례들을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 전기활성 필름의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 6은 실시예 1 및 비교예 1의 전기활성 필름을 포함하는 접촉 감응 소자에 2kVpp의 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.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 ‘직접’이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
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.
본 명세서에서 전기활성 필름은 전압이 인가됨에 따라 수축 또는 팽창하여, 진동감을 전달할 수 있는 필름을 의미한다.
본 명세서에서 접촉 감응 소자는 접촉 감응 소자에 대한 사용자의 접촉에 대응하여 사용자에게 촉각 피드백을 전달할 수 있는 소자를 의미한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다.
본 명세서에서 "＊"는 동일하거나 상이한 반복단위 또는 화학식과 연결되는 부분을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 감응 소자의 구조를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 감응 소자(100)는 전기활성 필름(110), 전기활성 필름(110)의 하부에 배치된 제1 전극(121) 및 전기활성 필름(110)의 상부에 배치된 제2 전극(122)를 포함한다.
전기활성 필름(110)은 제1 전극(121) 및 제2 전극(122) 사이에 배치되어, 전기적인 자극에 의하여 진동 또는 휨을 유발하는 역할을 한다. 전기활성 필름(110)은 전기활성을 갖는 폴리머인 실록산 폴리머로 이루어지고, 구체적으로, 주쇄의 일부에 플루오로기(fluoro group) 또는 클로로기(chloro group)가 연결된 실록산 폴리머로 이루어진다.
본 발명의 전기활성 필름(110)을 이루는 실록산 폴리머는 전기 음성도가 높은 플루오로기 또는 클로로기가 실록산 폴리머의 주쇄에 연결된 구조를 가지고 있어, 전기활성 필름(110) 내에 분극 현상이 발생한다. 이로 인해, 전기활성 필름(110)의 유전율이 향상된다.
본 발명의 실록산 폴리머는 종래의 유전성 엘라스토머로 사용되는 폴리실록산과 유사한 구조를 가지므로, 우수한 광투과율 및 광학 특성을 가진다. 그러나, 본 발명의 실록산 폴리머는 주쇄를 구성하는 Si의 일부에 플루오로기 또는 클로로기가 연결되어, 강유전성 폴리머의 특성을 동시에 가질 수 있다. 보다 구체적으로, 전기활성 필름(110)에 일정 크기 이상의 외부 전기장을 가하면, 실록산 폴리머의 Si-F 또는 Si-Cl 쌍극자가 전기장을 가한 방향으로 선택적으로 배열됨으로써, 전기활성 필름(110)의 분극도가 향상된다. 또한, 외부 전기장을 제거하더라도 Si-F 또는 Si-Cl 쌍극자는 본래의 상태로 되돌아가지 않는 잔류 분극도(remanent polarization)가 존재하게 된다. 즉, 본 발명의 실록산 폴리머는 폴리 비닐리덴플루오라이드(poly vinylidenefluoride, PVDF)와 같은 강유전성 폴리머와 유사한 성질을 가지게 되어, 종래의 유전성 엘라스토머에 비하여 높은 유전율을 가진다.
한편, 본 발명의 주쇄의 일부에 플루오로기 또는 클로로기가 연결된 실록산 폴리머는 말단이 비닐기로 치환된 폴리실록산과 실리콘계 가교제 (Crosslinker)의 가교 결합에 의해 제조될 수 있다. 이때, 최종 실록산 폴리머의 주쇄에 연결된 플루오로기 또는 클로로기는 실리콘계 가교제의 주쇄로부터 유도된 반복단위에 존재한다. 보다 구체적으로, 본 발명의 주쇄에 플루오로기 또는 클로로기가 연결된 실록산 폴리머는 ⅰ) 말단이 비닐기로 치환된 폴리실록산과 주쇄에 수소 또는 히드록시기를 포함하는 실리콘계 가교제를 가교 결합시킨 후, 수소 또는 히드록시기를 플루오로기 또는 클로로기로 치환하여 제조되거나, ⅱ) 말단이 비닐기로 치환된 폴리실록산과 주쇄의 일부에 플루오로기 또는 클로로기가 연결된 실리콘계 가교제의 가교 결합하여 제조될 수 있다.
이때, 말단이 비닐기로 치환된 폴리실록산은 종래의 유전성 엘라스토머의 성질을 가지고 있는바, 본 발명의 실록산 폴리머에 유전성 엘라스토머의 특성을 부여한다. 또한, 주쇄의 일부에 연결된 플루오로기 또는 클로로기는 전기 음성도가 높으므로, 본 발명의 실록산 폴리머의 분극도를 향상시킴으로써 유전율을 향상시킨다.
보다 구체적으로, 주쇄의 일부에 플루오로기 또는 클로로기가 연결된 실록산 폴리머는 하기 화학식 1로 표시되는 말단이 비닐기로 치환된 폴리실록산과 하기 화학식 2로 표시되는 실리콘계 가교제를 가교한 다음, 화학식 2로 표시되는 실리콘계 가교제로부터 유도되는 반복단위의 주쇄에 존재하는 Si-H의 일부 수소 또는 Si-OH의 일부 히드록시기를 플루오로기 또는 클로로기로 치환함으로써 제조될 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112015059194918-pat00005
화학식 1에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로, C1 내지 C20의 알킬기, C1 내지 C20의 아릴기, C1 내지 C20의 시클로알킬기 또는 수소이고, m은 1 이상의 정수이다. 이로써 제한되는 것은 아니나, 화학식 1의 R1 및 R2는 C1 내지 C20의 알킬기인 것이 바람직하고, 메틸기인 것이 더욱 바람직하다. m은 50 내지 500의 정수인 것이 바람직하다.
[화학식 2]
Figure 112015059194918-pat00006
화학식 2에서, R3 내지 R7은 각각 독립적으로 C1 내지 C20의 알킬기, C1 내지 C20의 아릴기, C1 내지 C20의 시클로알킬기 또는 수소이고, R8은 수소 또는 히드록시기고, n은 0 또는 1 이상의 정수이고, o는 2 이상의 정수이다. 이로써 제한되는 것은 아니나, n은 0이고, o는 10 내지 100의 정수인 것이 바람직하다.
이때, 알킬기의 구체적인 예로는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 노닐기, 데실기, 운데실기, 도데실기, 트리데실기, 테트라데실기, 펜타데실기, 헥사데실기, 헵타데실기, 옥타데실기, 노나데실기, 이코실기, 헨이코실기, 도코실기 등을 들 수 있다. 또한, 아릴기의 구체적인 예로는 페닐기, 톨릴기, 비페닐기, o-, m-, p-테르페닐기, 나프틸기, 안트라닐기, 페난트레닐기, 9-페닐안트라닐기, 9,10-디페닐안트라닐기, 피레닐기 등을 들 수 있다. 또한, 시클로알킬기의 구체적인 예로는 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 노르보난기, 아다만탄기, 4-메틸시클로헥실기 등을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 실록산 폴리머는 화학식 2로 표시되는 실리콘계 가교제의 주쇄에 존재하는 수소 또는 히드록시기를 플루오로기 또는 클로로기로 치환하여, 주쇄에 Si-F 또는 Si-Cl을 포함하는 실리콘계 가교제를 제조한 다음, 주쇄에 플루오로기 또는 클로로기가 연결된 실리콘계 가교제를 화학식 1로 표시되는 말단이 비닐기로 치환된 폴리실록산과 가교 결합하여, 제조될 수 있다.
본 발명의 실록산 폴리머는 그물 구조를 갖는 공중합체인 것이 바람직하다. 상술한 방법에 의해 제조된 실록산 폴리머는 말단이 비닐기로 치환된 폴리실록산과 실록산계 가교제의 가교 결합에 의해 제조된다. 이때, 폴리실록산의 말단에 존재하는 비닐기가 실록산계 가교제의 주쇄에 존재하는 Si-H 또는 Si-OH와 반응하여 서로 수직 방향으로 가교된다. 결국, 말단이 비닐기로 치환된 폴리실록산과 실록산계 가교제는 서로 2차원적으로 결합되어, 선형 구조가 아닌 연속적인 그물 구조를 가지게 된다. 이로써, 제한되는 것은 아니나, 구체예는 하기 화학식 3으로 표시되는 실록산 폴리머에서 확인할 수 있다.
[화학식 3]
Figure 112015059194918-pat00007
화학식 3에서, A는
Figure 112015059194918-pat00008
를 나타내며, R9 및 R10은 각각 독립적으로, C1 내지 C20의 알킬기, C1 내지 C20의 아릴기, C1 내지 C20의 시클로알킬기 또는 수소이고, p는 1 이상의 정수이다. 이로써 제한되는 것은 아니나, A의 R9 및 R10은 C1 내지 C20의 알킬기인 것이 바람직하고, 메틸기인 것이 더욱 바람직하다. p는 50 내지 500의 정수인 것이 바람직하다.
이때, 화학식 3에서 a는 실록산계 가교제로부터 유도된 반복단위의 예를 나타내고, b 및 c는, 말단이 비닐기로 치환된 폴리실록산으로부터 유도된 반복단위의 예를 나타낸다. 화학식 3에서 확인할 수 있듯이, 본 발명의 실록산 폴리머는 그물 구조를 가진다.
한편, 주쇄의 일부에 플루오로기 또는 클로로기가 연결된 실록산 폴리머로 이루어지는 전기활성 필름(110)은 연신 필름일 수 있다. 이로써 제한되는 것은 아니나, 본 발명의 전기활성 필름(110)은 MD방향(길이방향) 또는 TD방향(폭방향)으로 1축 또는 2축 연신될 수 있고, 100% 내지 500%의 연신율로 연신될 수 있다. 주쇄의 일부에 플루오로기 또는 클로로기가 연결된 실록산 폴리머로 이루어지는 전기활성 필름(110)을 연신하는 경우, 실록산 폴리머의 주쇄가 신장되면서, 플루오로기 또는 클로로기가 동일한 한쪽 방향으로 배열된다. 플루오로기 또는 클로로기가 동일한 방향으로 배열되면, 각각의 분극 방향이 동일하게 되므로, 실록산 폴리머의 분극도가 더욱 향상되고, 전기활성 필름(110)의 유전율이 크게 향상된다.
보다 구체적으로, 본 발명의 실록산 폴리머는 조건에 따라 여러가지 결정구조를 가질 수 있다. 연신 전후에 따른 주쇄의 일부에 플루오로기 또는 클로로기가 연결된 실록산 폴리머의 결정구조를 나타낸 도 2를 참조하면, 미연신 전기활성 필름은 α-상(α-phase)을 나타낸다. α-상은 주쇄에 따라 플루오로기 또는 클로로기가 트랜스(trans) 형태 및 비틀림(gauche) 형태가 혼합되어 있는 상태를 의미하므로, 폴리머 자체의 분극도는 작다. 또한, 결정격자 내에서 플루오로기 또는 클로로기가 서로 마주보게 배열되어 있으므로, α-상의 총 분극도가 상쇄되고, 전기활성 필름의 유전율 향상이 제한된다.
그러나, 도 2를 참조하면, 전기활성 필름을 연신하는 경우, 실록산 폴리머의 주쇄가 신장되면서, 실록산 폴리머 주쇄에 연결된 플루오로기 또는 클로로기 간의 입체장애(steric)가 크게 해소되고, 플루오로기 또는 클로로기가 모두 트랜스(all-trans) 형태로 되어있는 β-상(β-phase)이 형성될 수 있다. 즉, 결정격자 내에서 플루오로기 또는 클로로기가 동일한 한쪽 방향으로 배열되어 있어, 분극도가 최대가 될 수 있다. 결국, 연신된 전기활성 필름은 α-상에서 β-상의 구조로 변하게 된다. 이로써, 실록산 폴리머로 이루어지는 전기활성 필름의 유전율은 더욱 향상될 수 있다. 한편, 본 발명의 전기활성 필름에는 연신 공정과 함께, 폴리머에 높은 직류 전압을 인가하여 특정한 전하를 갖는 원자들을 한 방향으로 배열시키는 폴링(polling) 공정이 가해질수 있다. 폴링(polling) 공정을 통해 전기활성 필름의 분극 방향이 일정하게 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 전기활성 필름을 연신하는 경우, 강유전성 폴리머(ferroelectric polymer) 성질을 나타내는 영역과 유전성 엘라스토머(dielectric elastomer) 성질을 나타내는 영역이 구분되어 형성되고, 두 영역은 교번적으로(layer by layer) 적층(스태킹, stacking)된 구조로 형성된다.
보다 구체적으로, 도 2를 참조하면, 연신 전 전기활성 필름은 플루오로기 또는 클로로기가 연결된 주쇄가 불규칙한 곡선을 이루고, 플루오로기 또는 클로로기가 랜덤한 방향으로 배열되어 α-상과 같은 구조를 형성하게 된다. 그러나 연신 후 전기활성 필름은, 인력에 의해 평평해지기 때문에, 플루오로기 또는 클로로기가 연결된 주쇄가 직선에 가까운 선형을 이루게 되고, 상술한 바와 같이 플루오로기 또는 클로로기가 동일한 방향을 향하여 배열된다. 결국, 플루오로기 또는 클로로기가 연결된 주쇄는 PVDF계 폴리머와 같은 종래의 강유전성 폴리머와 유사한 구조를 가지게 되고, 강유전성 폴리머 영역을 형성한다. 한편, 실록산 폴리머의 주쇄 사이를 연결하게되는 폴리머는 종래의 유전성 엘라스토머와 유소한 구조를 지니게 되고, 유전성 폴리머 영역을 형성한다. 최종적으로, 전기활성 필름을 연신함으로써, 강유전성 폴리머 영역과 유전성 폴리머 영역이 서로 교번적으로 적층(스태킹, stacking)되어 있는 다층 구조가 형성된다.
전기활성 필름(110)이 상술한 바와 같이 β-상의 구조를 가지거나, 강유전성 폴리머 영역과 유전성 폴리머 영역이 서로 교번적으로 적층(stacking)되어 있는 다층 구조를 형성하는 경우, 전기활성 필름(110)은 강유전성 폴리머의 성질과 유전성 엘라스토머의 성질을 동시에 가질 수 있으므로, 종래의 강유전성 폴리머의 문제점이였던 광투과율이 향상되고, 유전성 엘라스토머의 문제점이였던 유전율이 크게 향상된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 전기활성 필름(110)은 연신에 의해 유전율이 향상된다. 구체적으로, 전기활성 필름(110)은 연신율이 100% 이상인 연신에 의해 유전율이 15% 이상 또는 20% 이상 향상되고, 바람직하게는 30% 이상 향상된다. 전기활성 필름(110)은 연신 배율이 증가할수록 실록산 폴리머의 주쇄에 연결된 플루오로기 또는 클로로기의 원자 배열이 더욱 일정하게 되어, 분극도가 향상하므로, 전기활성 필름(110)의 유전율이 더욱 향상된다. 구체적으로, 전기활성 필름(110)은 연신율이 300% 이상인 연신에 의해 유전율이 30% 이상 또는 40% 이상 향상되고, 바람직하게는 50% 이상 향상된다. 이와 같이, 본 발명의 전기활성 필름(110)은 종래에 유전성 엘라스토머으로 사용되던 폴리디메틸 실록산(PDMS)과 유사한 실록산 폴리머로 형성되나, 실록산 폴리머의 주쇄에 Si-F 또는 Si-Cl가 연결되기 때문에, 연신에 의해 유전율이 크게 향상되는 특징이 있다.
본 발명의 전기활성 필름(110)은 유전율이 우수한 것을 특징으로 하며, 25℃의 조건하에 1kHz에서 측정한 유전율이 5.0 이상이고, 바람직하게는 7.0 이상이다. 유전성 엘라스토머로 가장 널리 사용되는 폴리디메틸 실록산(PDMS)은, 일반적으로 약 2.5 내지 3.0 정도의 유전율을 나타내나, 본 발명의 전기활성 필름(110)은 7.0 이상의 유전율을 나타내며, 전기활성 필름(110)을 연신한 경우에는 8.0 이상 또는 10.0 이상의 유전율을 나타낸다. 전기활성 필름(110)의 유전율이 상기 범위를 만족하는 경우, 접촉 감응 소자의 진동 강도를 향상시킬 수 있고, 구동 전압을 낮출 수 있다.
또한, 본 발명의 전기활성 필름(110)은 광투과율이 85%인 것이 바람직하며, 90% 이상인 것이 더욱 바람직하다. 일반적으로, 표시 패널 전면에 접촉 감응 소자를 배치하기 위해서는 접촉 감응 소자의 광투과율이 80%이상 이어야 한다. 특히, 전기활성을 갖는 PVDF(Poly VinyliDene Fluoride)나 P(VDF-TrFE)(Poly(VinyliDene Fluoride)-TriFlurorEtylene) 등과 같은 강유전성 폴리머의 경우, 일반적으로, 75% 이하의 광투과율을 가지므로 표시 패널 전면에 배치하기 어려운 문제점이 있었다. 그러나, 본 발명의 전기활성 필름(110)은 강유전성 폴리머와 유전성 엘라스토머의 성질을 모두 포함하고 있는바, 광투과율 및 유전율이 모두 우수한 접촉 감응 소자로서 기능할 수 있다.
본 발명의 전기활성 필름(110)은 두께가 10㎛ 내지 500㎛인 것이 바람직하고, 20㎛ 내지 200㎛인 것이 더욱 바람직하다. 전기활성 필름(110)의 두께가 상기 범위를 만족하는 경우, 접촉 감응 소자(100)의 강한 진동 강도가 구현될 수 있다.
전기활성 필름(110)의 양쪽 표면에는 전원 공급을 위한 제1 전극(121) 및 제2 전극(122)이 부착된다. 구체적으로, 도 1에는 전기활성 필름(110)의 하부면에 배치되는 전극을 제1 전극(121)으로, 전기활성 필름(110)의 상부면에 배치되는 전극을 제2 전극(122)으로 도시하였다.
제1 전극(121) 및 제2 전극(122)은 전도성 물질로 형성될 수 있고, 이로써 제한되는 것은 아니나, 예를 들면, 금(Au), 구리(Cu), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 알루미늄-구리 합금(Al-Cu alloy) 등과 같은 금속 물질로 형성되거나 또는 PEDOT[Poly(3,4-EthyleneDiOxyThiophene)]:PSS [Poly(4-StyreneSulfonic acid)], 폴리피롤(polypyrrole), 폴리아닐린(polyaniline) 등과 같은 전도성 폴리머로 이루어질 수 있다. 또한, 제1 전극(121) 및 제1 전극(122)은 접촉 감응 소자(100)의 원활한 반복적인 구동에 적합하도록, 탄소 도전성 그리스(carbon conductive grease), 카본 블랙(Carbon Black) 또는 탄소 나노 튜브(Carbon Nano Tube; CNT)에 탄성체를 혼합하여 제조된 연질(soft) 전극으로 이루어질 수 있다. 제1 전극(121) 및 제1 전극(122)은 서로 동일한 물질로 이루어질 수도 있고, 서로 상이한 물질로 이루어질 수도 있다.
한편, 본 발명의 접촉 감응 소자(100)를 표시 패널 상에 배치시키는 경우, 제1 전극(121) 및 제1 전극(122)은 접촉 감응 소자의 투명성을 확보하기 위해, 투명한 전도성 물질을 포함하는 것이 바람직하다. 이로써 제한되는 것은 아니나, 투명한 전도성 물질은 인듐 주석 산화물(Induim Tin Oxide, ITO), 그래핀(Graphene), 금속 나노 와이어 및 투명 전도성 산화물(TCO)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 일 수 있다.
제1 전극(121) 및 제1 전극(122)은 다양한 방식으로 전기활성 필름(110)의 양면에 배치된다. 예를 들어, 제1 전극(121) 및 제2 전극(122)은 스퍼터링(sputtering), 프린팅(printing), 슬릿 코팅(slit coating) 등과 같은 방식으로 전기활성 필름(110)의 양면에 배치될 수 있다. 특히, 제1 전극(121) 및 제2 전극(122)이 동일한 물질로 배치되는 경우, 제1 전극(121) 및 제2 전극(122)은 동시에 배치될 수도 있다.
제1 전극(121) 및 제2 전극(122)은 외부로부터 전압이 인가되어 전기장을 형성한다. 여기서, 전기활성 필름(110)에 전기장을 형성하기 위해서, 제1 전극(121)과 제2 전극(122)에는 서로 상이한 크기의 전압이 인가되거나, 서로 반대의 전기적 성질을 갖는 전압이 인가될 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(121)에 양(+)의 전압이 인가되는 경우 제2 전극(122)에는 음(-)의 전압 또는 접지 전압이 인가되고, 제1 전극(121)에 음(-)의 전압이 인가되는 경우 제2 전극(122)에는 양(+)의 전압 또는 접지 전압이 인가될 수 있다. 여기서, 제1 전극(121)에 인가되는 전압의 전기적 성질과 제2 전극(122)에 인가되는 전압의 전기적 성질이 서로 반대로 변경됨에 따라, 전기장의 방향도 함께 변경된다.
제1 전극(121)과 제2 전극(122)에 인가되는 전압은 교류(AC) 전압일 수 있으며 직류(DC)전압일 수도 있다. 제1 전극(121) 및 제2 전극(122)에 교류 전압(AC)을 인가하는 경우 전기활성 필름(110)은 주기적으로 변위될 수 있어, 진동하는 효과를 낼 수 있고, 제1 전극(121) 및 제2 전극(122)에 직류 전압(DC)을 인가하는 경우, 전기활성 필름(110)은 구부러진 상태를 유지할 수 있다.
본 발명의 접촉 감응 소자(100)는 주쇄의 일부에 플루오로기 또는 클로로기가 연결된 실록산 폴리머로 이루어지는, 유전율이 우수한 전기활성 필름(110)을 사용한다. 이때, 본 발명에서 접촉 감응 소자(100)는 사용자의 필요에 따라, 미연신된 전기활성 필름을 사용할 수도 있고, 연신된 전기활성 필름을 사용할 수도 있다.
즉, 미연신된 전기활성 필름 및 연신된 전기활성 필름은 전기활성 폴리머로 사용되는 종래의 유전성 엘라스토머와 비교하여, 현저히 큰 유전율을 가지므로, 접촉 감응 소자(100)의 구동 전압을 낮추며 진동 강도를 향상시킬 수 있다.
앞에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 전기활성 필름(110)이 연신된 경우, 부분적으로 강유전성 폴리머 영역과 유전성 엘라스토머 영역을 동시에 포함하는 하이브리드형 폴리머가 형성되어, 강유전성 폴리머와 유전성 엘라스토머의 특성을 동시에 발현된다. 보다 구체적으로, 전기 음성도가 큰 플루오로기 및 클로로기를 포함하는 강유전성 폴리머 영역은 전기활성 필름(110)에 전기장이 인가됨에 따라, 강유전성 폴리머 영역의 내부의 쌍극자(dipole)의 정렬 방향이 변경되면서 접촉 감응 소자(100)에 힘을 전달한다. 이와 달리, 유전성 폴리머 영역은 다수의 폴리실록산 사슬이 형성되어 있는 영역이므로, 유전성 폴리머 영역은 전기활성 필름(110)에 전압이 인가됨에 따라 발생하는 정전기적 인력(Coulombic Force)에 의해 수축 및 팽창되어, 접촉 감응 소자(100)에 힘을 전달한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 감응 소자(100)를 포함하는 표시 장치(300)의 구조를 설명하기 위한 개략적인 분해 사시도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(200)는 하부 커버(210), 표시 패널(220), 접촉 감응 소자(100), 터치 패널(230) 및 상부 커버(240)을 포함한다.
하부 커버(210)는 표시 패널(220), 접촉 감응 소자(100) 및 터치 패널(230)의 하부를 덮도록 표시 패널(220) 아래에 배치된다. 하부 커버(210)는 표시 장치(200) 내부의 구성들을 외부의 충격 및 이물질이나 수분의 침투로부터 보호한다. 예를 들어, 하부 커버(210)는, 이로써 제한되는 것은 아니나, 열 성형이 가능하고 가공성이 좋은 플라스틱과 같은 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 하부 커버(210)는 근래에 플렉서블(flexible) 표시 장치가 활발하게 개발되고 있는 바에 따라, 표시 장치(300)의 형상 변화에 따라 함께 변형될 수 있는 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 하부 커버(210)는 연성을 갖는 플라스틱과 같은 물질로 이루어질 수 있다.
표시 패널(220)은 표시 장치(200)에서 영상을 표시하기 위한 표시 소자가 배치된 패널을 의미한다. 표시 패널(220)로서, 예를 들어, 유기 발광 표시 패널, 액정 표시 패널, 전기 영동 표시 패널 등과 같은 다양한 표시 패널이 사용될 수 있다. 바람직하게는, 표시 패널(220)은 유기 발광 표시 장치일 수 있다. 유기 발광 표시 장치는 유기 발광층에 전류를 흐르게 함으로써, 유기 발광층이 발광하도록 하는 표시 장치이며, 유기 발광층을 사용하여 특정 파장의 빛을 발광한다. 유기 발광 표시 장치는 적어도 캐소드, 유기 발광층, 애노드를 포함한다.
유기 발광 표시 장치도 연성을 갖고 변형될 수 있도록 구성될 수 있다. 즉, 유기 발광 표시 장치는 연성을 갖는 플렉서블(flexible) 유기 발광 표시 장치로서, 플렉서블 기판을 포함한다. 플렉서블 유기 발광 표시 장치는 외부에서 가해지는 힘에 의해 다양한 방향 및 각도로 변형될 수 있다.
접촉 감응 소자(100)는 필요에 따라 표시 패널(220) 하부에 배치될 수도 있고, 표시 패널(220) 상부에 배치될 수도 있다. 도 3에서는 접촉 감응 소자(100)의 상부에 배치되는 것으로 상정하고 설명하기로 한다. 구체적으로, 접촉 감응 소자(100)는 표시 패널(220)의 상면에 직접 접촉되도록 배치될 수도 있고, 표시 패널(220)의 상면과 접촉 감응 소자(100)의 하면 사이에 접착제를 이용하여 배치될 수도 있다. 접착제로는 이로써 제한되는 것은 아니나, OCA(optical clear adhesive) 또는 OCR(optical clear resin)이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 3에 도시된 접촉 감응 소자(100)는 제1 전극(121), 제2 전극(122) 및 전기활성 필름(110)을 포함하다. 접촉 감응 소자(100)의 구체적인 구성요소는 도 1에서 설명한 접촉 감응 소자(100)와 동일하므로, 자세한 설명은 생략하기로 한다.
접촉 감응 소자(100)는 표시 패널(220)과 전기적으로 연결될 수도 있다. 예를 들어, 표시 패널(220)에 배치된 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)와 접촉 감응 소자(100)의 전극이 배선에 의해 서로 전기적으로 연결될 수도 있다.
접촉 감응 소자(100) 상에는 터치 패널(230)이 배치된다. 터치 패널(230)은 표시 장치(200)에 대한 사용자의 터치 입력을 감지하고, 터치 좌표를 제공하는 기능을 수행하는 패널을 의미한다.
터치 패널(230)은 배치되는 위치에 따라 구분될 수 있다. 예를 들면, 표시 패널(220) 상부 표면에 부착하는 애드-온(Add-On) 방식, 표시 패널(220) 상에 증착시키는 온-셀(On-Cell) 방식 및 표시 패널(220)의 내부에 형성한 인-셀(In-Cell) 방식 등이 있다. 또한, 터치 패널(230)은 작동 방식에 따라 구분될 수도 있다. 예를 들어, 정전 용량 방식, 저항막 방식, 초음파 방식, 적외선 방식 등이 사용될 수 있으나, 바람직하게는 정전 용량 방식의 터치 패널이 터치 패널(230)로서 사용될 수 있다.
또한, 터치 패널(230)은 접촉 감응 소자(100)와 전기적으로 연결될 수 있다. 구체적으로, 터치 패널(230)은 접촉 감응 소자(100)의 전극들과 전기적으로 연결되어, 터치 패널(230)에서 입력된 다양한 터치 신호 또는 전압이 접촉 감응 소자(100)로 전달될 수 있다.
상부 커버(240)는 접촉 감응 소자(100), 표시 패널(220) 및 터치 패널(230)의 상부를 덮도록 터치 패널(230) 상에 배치된다. 상부 커버(240)는 하부 커버(210)와 동일한 기능을 할 수 있다. 또한, 상부 커버(240)도 하부 커버(210)와 마찬가지로 동일한 물질로 이루어질 수 있다..
또한, 표시 장치(200)는 광투과율 및 유전율이 우수한 전기활성 필름(110)을 사용함으로써, 낮은 구동 전압과 우수한 광투과율을 가지게 되므로, 표시 패널 전면에 배치시킬 수 있다. 이로써, 본 발명의 표시 장치(200)는 사용자에게 직접적인 터치감과 피드백을 전달할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 표시 장치가 유리하게 활용될 수 있는 실례들을 나타내는 도면이다.
도 4의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 감응 소자를 포함하는 모바일 표시 장치(300)의 예시적인 외관도이다. 이때, 모바일 표시 장치로는 스마트폰, 핸드폰, 태블릿 PC, PDA 등과 같은 소형화 장치일 수 있다. 본 발명의 접촉 감응 소자가 모바일 표시 장치(300)에 설치되는 경우, 터치 강도에 따라 미세한 차이까지 직접적으로 사용자에게 진동을 전달해 줄 수 있고, 보다 더 강한 터치감을 전달할 수도 있다. 사용자는 모바일 표시 장치(300)로 동영상 시청, 게임, 버튼 입력 등을 수행할 시에 터치와 함께 진동을 느낄 수 있으므로, 모바일 표시 장치(300)로부터 보다 공감각적인 정보를 전달받을 수 있다.
도 4의 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 감응 소자를 포함하는 차량용 네비게이션(400)의 예시적인 외관도이다. 차량용 네비게이션(400)은 표시 장치 및 다수의 조작 요소들을 포함할 수 있으며, 차량 내부에 설치된 프로세서에 의해 제어될 수 있다. 본 발명의 표시 장치가 차량용 네비게이션(400)에 적용되는 경우, 도로의 높낮이, 도로의 상태, 차량의 진행 상황 등을 다양하게 사용자에게 촉각적으로 제공할 수 있게 된다.
도 4의 (c)는 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 감응 소자를 포함하는 티비(500)의 예시적인 외관도이다. 본 발명의 표시 장치가 티비(500) 또는 모니터와 같은 디스플레이 장치에 사용되는 경우, 사용자는 디스플레이 장치를 통하여 특정 물건의 질감, 화자의 상태 등을 실제로 경험하듯이 느낄 수 있으므로, 보다 실감나는 영상을 즐길 수 있게 된다.
도 4의 (d)는 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 감응 소자를 포함하는 옥외 광고판(600)의 예시적인 외관도이다. 본 발명의 표시 장치가 옥외 광고판(600)에 적용되는 경우, 판매하고자 하는 광고 물품에 대한 촉각적인 정보를 사용자에게 직접 전달할 수 있으므로, 광고 효과를 극대화할 수 있게 된다.
도 4의 (e)는 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 감응 소자를 포함하는 슬롯 머신(700)의 예시적인 외관도이다. 슬롯 머신(700)은 표시 장치, 및 다양한 프로세서가 내장되는 하우징을 포함할 수 있다. 본 발명의 표시 장치를 슬롯 머신(700)에 적용하는 경우, 직접 화상을 동작시킴으로써, 레버 당기기, 룰렛 휠의 회전, 룰렛 볼의 이동 등을 실감나게 제공할 수 있게 되므로, 게임에 대한 몰입도를 배가시킬 수 있게 된다.
도 4의 (f)는 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 감응 소자를 포함하는 전자 칠판(800)의 예시적인 외관도이다. 전자 칠판(800)은 표시 장치, 스피커 및 이들을 외부의 충격으로부터 보호하기 위한 구조물을 포함할 수 있다. 본 발명의 표시 장치를 전자 칠판(800)에 적용하는 경우, 교육자는 스타일러스 펜 또는 손가락으로 표시 장치에 강의 내용을 입력할 때에 직접 칠판(800)에 판서하는 듯한 느낌을 제공받을 수 있게 된다. 또한, 피교육자가 전자 칠판(800)에 표시된 이미지에 대한 터치 입력을 인가하는 경우, 해당 이미지에 적합한 촉각적 피드백이 피교육자에게 제공될 수 있으므로, 교육의 효과가 극대화될 수 있다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 주쇄의 일부에 플루오로기 또는 클로로기가 연결된 실록산 폴리머로 이루어지는 전기활성 필름의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
본 발명의 전기활성 필름의 제조 방법은 할로젠 원소를 포함하는 실록산 폴리머를 제조하는 방법에 따라 차이점이 있는 바, 하기에 기재하는 바와 같이 실록산 폴리머를 제조하는 방법을 분리하여 두 가지 방법으로 설명하기로 한다.
구체적으로, 도 5의 (a)에 따른 전기활성 필름의 제조 방법은, 말단이 비닐기로 치환된 폴리실록산과 주쇄에 Si-H 또는 Si-OH를 포함하는 실리콘계 가교제를 가교시켜 실록산 폴리머를 제조한 다음, 실리콘계 가교제로부터 유래된 반복단위의 잔존하는 Si-H 또는 Si-OH를 플루오로기 또는 클로로기로 치환하는 단계를 포함한다.
먼저, 하기 화학식 1로 표시되는 폴리실록산과 하기 화학식 2로 표시되는 실리콘계 가교제를 가교 결합시켜 실록산 폴리머를 제조한다. (S51a)
[화학식 1]
Figure 112015059194918-pat00009
화학식 1에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로, C1 내지 C20의 알킬기, C1 내지 C20의 아릴기, C1 내지 C20의 시클로알킬기 또는 수소이고, m은 1 이상의 정수이다. 이로써 제한되는 것은 아니나, 화학식 1의 R1 및 R2는 C1 내지 C20의 알킬기인 것이 바람직하고, 메틸기인 것이 더욱 바람직하다. m은 50 내지 500의 정수인 것이 바람직하다.
[화학식 2]
Figure 112015059194918-pat00010
화학식 2에서, R3 내지 R7은 각각 독립적으로 C1 내지 C20의 알킬기, C1 내지 C20의 아릴기, C1 내지 C20의 시클로알킬기 또는 수소이고, R8은 수소 또는 히드록시기고, n은 0 또는 1 이상의 정수이고, o는 2 이상의 정수이다. 이로써 제한되는 것은 아니나, n은 0이고, o는 10 내지 100의 정수인 것이 바람직하다.
화학식 1로 표시되는 폴리실록산은 말단이 비닐기로 치환된 폴리실록산이며, 화학식 2로 표시되는 가교제는 주쇄에 Si-H 또는 Si-OH를 를 포함하는 사슬형 실리콘계 가교제이다. 이로써 제한되는 것은 아니나, 화학식 1은 폴리디메틸 실록산(PDMS)의 말단을 비닐기로 치환한 것일 수 있고, 화학식 2는 가교제로서 말단이 트리메틸실란으로 치환된 폴리히드로젠메틸 실록산(PHMS)을 이용할 수 있다.
실록산 폴리머를 제조하는 단계(S51a)는 유기용매로서 벤젠, 톨루엔, n-헵탄, 에테를, 자이엔, 트리에틸아민 및 디이소프로필아민 등을 사용할 수 있으며, 50℃ 내지 80℃에서 1시간 내지 48시간 동안 수행할 수 있다.
실록산 폴리머를 제조하는 단계(S51a)는 백금계 촉매하에서 수행할 수 있으며, 백금계 촉매로는, 이로써 제한되는 것은 아니나, 예를 들어, 카스테드 촉매(Carstedt's catalyst)인 Pt[(CH2=CH-SiMe2)2O]1.5, 자이스염 다이머(Zeise salt dimmer)인 Pt[(C2H4)Cl2]2 등을 사용할 수 있다. 이와 같은 촉매는 반응물 1몰에 대하여 0.01몰% 내지 1몰%의 함량으로 사용할 수 있다.
이때, 화학식 1로 표시되는 폴리실록산 대 화학식 2로 표시되는 가교제를 가교 결합시키는 부피비는 9:1 내지 5:5인 것이 바람직하고, 8:2 내지 6:4인 것이 더욱 바람직하다. 화학식 2로 표시되는 실리콘계 가교제가 상기 범위 미만인 경우, 충분한 가교가 이루어지지 못하고, 상기 범위 초과인 경우 과도하게 경도가 상승하여, 접촉 감응 소자로 사용하기에 부적절할 수 있다.
실록산 폴리머를 제조하는 단계(S51a)에서, 화학식 1로 표시되는 폴리실록산의 말단에 존재하는 비닐기가 이중 결합이 풀리면서, 화학식 2로 표시되는 실리콘계 가교제의 주쇄에 존재하는 Si-H의 일부 수소와 결합하거나, 또는 Si-OH의 일부 히드록시기와 결합한다. 즉, 화학식 2로 표시되는 실리콘계 가교제에서 R5 내지 R7의 치환기와는 반응하지 않으며, R8의 수소 또는 히드록시기와 가교되어 반응이 진행된다.
이와 같은 가교 반응의 결과물인 실록산 폴리머는 상술한 바와 같이 그물 구조를 형성한다.
다음으로, 실록산 폴리머를 제조하는 단계(S51a)로부터 제조된 실록산 폴리머의 주쇄에 연결된 수소 또는 히드록시기의 일부를 플루오로기 또는 클로로기로 치환한다. (S52a)
플루오로기 또는 클로로기로 치환하는 단계(S52a)에서는 실록산 폴리머를 제조하는 단계(S51a)를 거쳐 제조된 실록산 폴리머의 주쇄에 존재하는 Si-H의 수소 또는 Si-OH의 히드록시기 중 일부를 플루오로기 또는 클로로기로 치환시킨다. 보다 구체적으로, 플루오로기 또는 클로로기로 치환하는 단계(S52a)는 화학식 2로 표시되는 실리콘계 가교제로부터 유도된 반복단위의 Si-H의 수소 또는 Si-OH의 히드록시기 중 일부를 플루오로기 또는 클로로기로 치환하는 단계이다. 즉, 실록산 폴리머를 제조하는 단계(S51a)에서 화학식 1로 표시되는 폴리실록산 말단에 존재하는 비닐기와 반응하고 남은 화학식 2의 R8의 수소 또는 히드록시기가 플루오로기 또는 클로로기로 치환된다.
이로써 제한되는 것은 아니나, 실록산 폴리머를 제조하는 단계(S51a)에서 제조된 실록산 폴리머를 불화수소(HF) 또는 염화수소(HCl) 수용액에 반응시키거나, Cl2 및 F2 가스를 주입하여 반응시킴으로써 Si-H 또는 Si-OH를 Si-F 또는 Si-Cl로 치환할 수 있다.
다음으로, 치환된 실록산 폴리머를 전기활성 필름으로 제막한다. (S53a)
치환된 실록산 폴리머는 이로써 제한되는 것은 아니나, 다양한 기재, 예를 들어 글래스, ITO, 플라스틱 상에 스핀코팅, 딥코팅, 솔벤트 캐스팅, 슬릿코팅 및 바코팅 등의 코팅법이나 공압출법을 사용하여 필름 형태로 제막할 수 있다.
다음으로, 본 발명은 제조된 전기활성 필름을 연신하는 단계를 더 포함할 수 있다. (S54a)
전기활성 필름을 연신하는 단계(S54a)는 α-상을 β-상으로 전환하기 위한 것으로, S53a 단계로부터 제조된 전기활성 필름을 일정한 방향으로 잡아늘리는 방법으로 수행된다. 연신 방법은 크게 습식 연신법과 건식 연신법으로 구분되며, 건식 연신법은 다시 롤간(interroll)연신 방법, 가열 롤(heating roll) 연신 방법, 압축 연신 방법, 텐터(tenter) 연신 방법 등으로, 습식 연신법은 텐터 연신 방법, 롤간 연신 방법 등으로 구분된다. 본 발명에서는 습식 연신법과 건식 연신법이 모두 사용할 수 있으며, 필요한 경우 이들을 조합하여 사용할 수도 있다.
이때, 전기활성 필름은 필요에 따라, MD방향(길이방향) 또는 TD방향(폭방향)으로 1축 연신될 수 있고, 2축 연신될 수도 있으며, 축차 연신하거나 동시 연신될 수 있다.
이때, 전기활성 필름을 연신하는 단계(S54a)는 전기활성 필름을 100% 내지 500%의 연신율로 연신하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 연신율이 100% 미만인 경우, 전기활성 필름이 β-상으로 전환되기 어려우며, 연신율이 500% 초과인 경우, 필름이 파단되거나, 충분한 두께가 확보되기 어려울 수 있기 때문이다.
전기활성 필름은 광학적 특성 및 기계적 특성을 안정화시키기 위하여, 연신 처리 후에 열처리(어닐링) 등을 실시할 수 있다. 열처리 조건은 특히 제한되지 않으며 당해 기술분야에 알려진 임의의 적절한 조건을 채용할 수 있다.
다음으로, 도 5의 (b)에 따른 전기활성 필름의 제조 방법은, 주쇄에 Si-H 또는 Si-OH를 포함하는 실리콘계 가교제를 먼저 플루오로기 또는 클로로기로 치환한 다음, 치환된 실리콘계 가교제를 말단이 비닐기로 치환된 폴리실록산과 가교시켜 실록산 폴리머를 제조하는 단계를 포함한다.
도 5의 (b)를 참조하면, 먼저, 화학식 2로 표시되는 실리콘계 가교제의 주쇄에 연결된 수소 또는 히드록시기의 일부를 풀루오르기 또는 클로로기로 치환한다. (S51b)
도 5의 (a)와 비교하면, 화학식 1로 표시되는 폴리실록산과 화학식 2로 표시되는 실리콘계 가교제를 가교 결합시키기 전에, 화학식 2로 표시되는 실리콘계 가교제의 주쇄에 존재하는 수소 또는 히드록시기의 일부를 플루오로기 또는 클로로기로 치환시킨다는 점에서 차이점이 있다. 즉, 화학식 2의 R8의 수소 또는 히드록시기의 일부가 플루오로기 또는 클로로기로 치환된다.
이로써 제한되는 것은 아니나, 화학식 2로 표시되는 실리콘계 가교제를 불화수소(HF) 또는 염화수소(HCl) 수용액에 반응시키거나, Cl2 및 F2 가스를 주입하여 반응시킴으로써 Si-H 또는 Si-OH를 Si-F 또는 Si-Cl로 치환할 수 있다.
다음으로, 치환된 가교제와 화학식 1로 표시되는 폴리실록산을 가교시켜 실록산 폴리머를 제조한다. (S52b)
이때, 플루오로기 또는 클로로기로 치환된 실리콘계 가교제와 화학식 1로 표시되는 폴리실록산을 가교시키는 방법은 도 5의 (a)에 개시된 S52a 단계와 실질적으로 동일하므로, 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
다음으로, 실록산 폴리머를 전기활성 필름으로 제막한다(S53b). 또한, 제조된 전기활성 필름을 연신하는 단계를 더 포함할 수 있다(S54b).
이때, 전기활성 필름을 제막하는 단계 및 제조된 전기활성 필름을 연신하는 단계는 도 5의 (a)에 개시된 S53a 및 S54a와 실질적으로 동일하므로, 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
이하에서는 실시예를 들어 본 발명의 구현예를 보다 상세히 살펴본다.
제조예 - 주쇄에 플루오로기가 연결된 실록산 폴리머 제조
실리콘계 가교제로서, 폴리히드로젠메틸 실록산(PHMS, 중량평균 분자량: 3000) 10g을 100ml의 톨루엔 용매에 분산시킨 후, 60℃ 내지 80℃에서 1몰랄 농도의 HF 30ml를 첨가하여 3시간 동안 처리하여 주쇄에 플루오로(F)가 연결된 폴리히드로젠메틸 실록산을 제조하였다. 이후, 말단이 비닐기로 치환된 폴리디메틸 실록산(PDMS, 중량평균 분자량: 약 40000)과 제조된 주쇄의 일부에 플루오로(F)가 연결된 폴리히드로젠메틸 실록산을 7:3의 부피비로 혼합하여, 실록산 폴리머를 제조하였다.
실시예 1
제조예에 의해 제조된 실록산 폴리머를 바코팅법으로 글라스 기재에 도포한 후 60℃에서 2시간 동안 처리하여, 실록산 폴리머로 이루어지는 미연신 전기활성 필름을 제조하였다.
실시예 2
말단이 비닐기로 치환된 폴리디메틸 실록산(PDMS, 중량평균 분자량: 약 40000)과 제조된 주쇄의 일부에 플루오로(F)가 연결된 폴리히드로젠메틸 실록산을 9:1의 부피비로 혼합하여, 실록산 폴리머를 제조한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 미연신 전기활성 필름을 제조하였다.
비교예 1
실시예 1의 전기활성 필름 대신, 유전성 엘라스토머로서 폴리디메틸 실록산(PDMS)을 기재 상에 도포한 후 건조하여, 미연신 전기활성 필름을 얻었다.
비교예 2
제조예에 의해 제조된 실록산 폴리머가 아닌, 하기 화학식 4로 표시되는 폴리디메틸 실록산계 폴리머(상품명: Dow 730, 다우코닝社)를 바코팅법을 이용하여, 미연신 전기활성 필름을 제조하였다.
[화학식 4]
Figure 112015059194918-pat00011
비교예 3
실시예 1의 전기활성 필름 대신, 강유전성 폴리머인 P(VDF-TrFE)(Poly(VinyliDene Fluoride)-TriFlurorEtylene)로 이루어진 전기활성 필름을 마련하였다.
실험예 1 - 유전율 측정 및 연신에 따른 유전율의 변화 측정
실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 2의 전기활성 필름의 유전율은 LCR 미터(4284A)을 이용하여 25℃에서 주파수 1kHz에서의 정전용량을 측정하고, 하기 수학식 1을 이용하여 계산하여 측정하였다. 한편, 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 2의 전기활성 필름을 롤간(interroll)연신 방법을 이용하여 MD방향(길이방향)으로 각각 100%, 300% 및 400%의 연신율로 1축 연신을 한 후, 각각의 연신된 전기활성 필름의 유전율 및 유전율의 변화율을 측정하였다. 측정 결과는 하기 표 1에 표시하였다.
[수학식 1]
ε = C x t / εo x A
(ε: 유전율, C: 정전용량(capacitance), εo: 진공 유전율, t: 전기활성 필름의 두께, A: 전극의 접촉 단면적)
구분 미연신 연신율 100% 연신율 300% 연신율 400%
유전율 유전율 유전율의 변화 유전율 유전율의 변화 유전율 유전율의 변화
실시예 1 6.8 9.5 39.7% 10.2 50% 10.5 54.4%
실시예 2 6.0 7.1 18.3% 8.4 40% 8.4 40%
비교예 1 2.7 2.6 3.7% 2.7 0% 2.7 0%
비교예 2 5.5 5.5 0% 5.6% 1.8% 6.2% 12%
표 1을 통해 확인한 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 2의 전기활성 필름은 종래의 유전성 엘라스토머로 사용해 온 폴리디메틸 실록산(PDMS)에 비하여 유전율이 현저히 높은 것을 확인할 수 있었다. 또한, 본 발명의 실록산 폴리머로 이루어지는 전기활성 필름의 유전율은 100% 이상의 연신율로 연신한 후 연신 전 유전율에 비하여 30% 이상 향상되었고, 300% 이상의 연신율로 연신한 후 유전율이 연신 전 유전율에 비하여 40% 이상 향상되는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 종래의 폴리실록산이 가지기 어려운 높은 유전율을 달성할 수 있음을 확인할 수 있었다.
이와 달리, 비교예 1에서 확인한 바와 같이, 폴리디메틸 실록산(PDMS)로 이루어지는 전기활성 필름의 유전율은 연신에 의해 향상되지 않는다는 것을 알 수 있었다.
또한, 실시예 1 및 비교예 1과 비교예 2를 비교해 보면, 비교예 2의 전기활성 필름의 유전율은 비교예 1에 비하여 높으나, 실시예 1에 비하여 낮다. 또한, 비교예 2의 전기활성 필름 경우, 실시예 1과 같이 연신에 의한 유전율 향상 효과가 미비한 것을 확인할 수 있었다. 이러한 차이는, 비교예 2의 전기활성 필름과 실시예 1의 전기활성 필름간의 폴리머 구조의 차이에서 기인한다. 화학식 4에서 알 수 있듯이, 비교예 2의 전기활성 필름은 플루오기를 포함하는 폴리디메틸 실록산계 폴리머로 구성되는 점에서 실시예 1의 전기활성 필름과 유사한 점이 있으나, 주쇄에 직접 플루오로기가 연결되는 실시예 1과 달리 분쇄에 플루오로기가 연결되는 점에서 차이점이 있다. 결국, 비교예 2의 전기활성 필름은 실시예 1의 전기활성 필름과 달리, 연신에 의해서 플루오로기가 동일한 방향으로 배열되는 효과를 기대하기 어려우므로, 실시예 1의 전기활성 필름만큼 분극도 및 유전율이 향상되지 않는다.
실험예 2 - 광투과율 측정
실시예 1 내지 2 및 비교예 1 및 3의 전기활성 필름의 광투과율은 헤이즈 미터(JCH-300S, Oceanoptics社)를 이용하여 측정하였다. 측정 결과는 하기 표 2에 표시하였다.
구분 광투과율
실시예 1 90%
실시예 2 91%
비교예 1 89.8%
비교예 3 75%
표 2를 통해 확인한 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 2는, 종래의 유전성 엘라스토머보다 유전율이 현저히 향상될뿐만 아니라, 강유전성 폴리머에 비하여 광투과율이 현저히 우수한 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 본 발명의 전기활성 필름은 유전성 엘라스토머와 유사하게 우수한 광투과율을 가지면서도, 유전율이 현저히 향상되어 표시 패널 상에 배치될 수 있다. 결국, 본 발명의 전기활성 필름을 포함하는 접촉 감응 소자는 사용자로 하여금 직접적이고, 다양한 촉각 피드백을 제공할 수 있다.
실험예 3 - 접촉 감응 소자의 성능 평가
본 발명의 전기활성 필름을 포함하는 접촉 감응 소자의 성능을 평가하기 위해, 진동 가속도를 측정하였다. 도 6은 실시예 1 및 비교예 1에 대한 진동 가속도 실험 데이터이다. 구체적으로, 도 6의 (a)는 실시예 1에 의해 제조된 미연신 전기활성 필름을 포함하는 접촉 감응 소자에 2kVpp의 전압을 인가하는 경우 측정되는 진동 가속도에 대한 그래프이다. 도 6의 (b)는 실시예 1에 의해 제조된 전기활성 필름을 롤간 연신 방법을 이용하여 MD방향(길이방향)으로 300%의 연신율로 연신된 전기활성 필름을 포함하는 접촉 감응 소자에 2kVpp의 전압을 인가하는 경우 측정되는 진동 가속도에 대한 그래프이다. 또한, 도 6의 (c)는 비교예 1의 접촉 감응 소자에 2kVpp의 전압을 인가하는 경우 측정되는 진동 가속도에 대한 그래프이다.
도 6의 (c)를 참조하면, 비교예 1의 접촉 감응 소자에 2kVpp 전압을 인가하는 경우, 액츄에이션에서 0.11G의 진동 가속도가 발생되었으나, 도 6의 (a)를 참조하면, 실시예 1에 의해 제조된 미연신 전기활성 필름을 포함하는 접촉 감응 소자에 2kVpp 전압을 인가하는 경우, 액츄에이션에서 0.16G의 진동 가속도가 발생되었는 바, 비교예 1에 비하여 진동 가속도가 커진 것을 확인할 수 있다. 또한, 도 6의 (b)를 참조하면, 연신된 전기활성 필름을 포함하는 접촉 감응 소자에 2kVpp 전압을 인가하는 경우, 0.24G의 진동 가속도가 측정된 것을 확인할 수 있는바, 진동 가속도가 현저히 커진 것을 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. 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.
100: 접촉 감응 소자
110: 전기활성 필름
121: 제1 전극
122: 제2 전극
200: 표시 장치
210: 하부 커버
220: 표시 패널
230: 터치 패널
240: 상부 커버
300: 모바일 표시 장치
400: 차량용 네비게이션
500: 티비
600: 옥외 광고판
700: 슬롯 머신
800: 전자 칠판

Claims (14)

  1. 주쇄의 일부에 플루오로기 또는 클로로기가 연결된 실록산 폴리머로 이루어지는 전기활성 필름을 포함하고,
    상기 전기활성 필름은 연신율이 100% 이상인 연신에 의해 유전율이 15% 이상 향상되고,
    상기 플루오로기 또는 상기 클로로기는 사이드 체인으로서 상기 실록산 폴리머의 주쇄를 구성하는 실리콘 원자에 직접 연결되는, 접촉 감응 소자.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 전기활성 필름은 연신율이 300% 이상인 연신에 의해 유전율이 30% 이상 향상되는, 접촉 감응 소자.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 실록산 폴리머는, 말단이 비닐기로 치환된 폴리실록산 및 주쇄의 일부에 플루오로기 또는 클로로기가 연결된 실리콘계 가교제를 가교 결합하여 제조되거나, 말단이 비닐기로 치환된 폴리디메틸 실록산(PDMS) 및 주쇄에 수소 또는 히드록시기를 포함하는 실리콘계 가교제를 가교 결합한 다음, 상기 수소 또는 히드록시기를 플루오로기 또는 클로로기로 치환하여 제조되는, 접촉 감응 소자.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 전기활성 필름은 1축 또는 2축 연신된, 접촉 감응 소자.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 전기활성 필름은 β-상(β-phase)의 구조를 갖는, 접촉 감응 소자.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 전기활성 필름은 강유전성 폴리머 영역과 유전성 폴리머 영역이 서로 교번적으로 적층되어 있는 다층 구조인, 접촉 감응 소자.
  7. 제4 항에 있어서,
    상기 전기활성 필름은 1kHz에서 측정한 유전율이 7.0 이상인, 접촉 감응 소자.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 전기활성 필름은 광투과율이 85% 이상인, 접촉 감응 소자.
  9. 표시 패널, 터치 패널 및 접촉 감응 소자를 갖는 표시 장치로서,
    상기 접촉 감응 소자는,
    주쇄의 일부에 플루오로기 또는 클로로기가 연결된 실록산 폴리머로 이루어지는 전기활성 필름을 포함하고,
    상기 전기활성 필름은 연신율이 100% 이상인 연신에 의해 유전율이 15% 이상 향상되고,
    상기 플루오로기 또는 상기 클로로기는 사이드 체인으로서 상기 실록산 폴리머의 주쇄를 구성하는 실리콘 원자에 직접 연결되는, 표시 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 전기활성 필름은 1축 또는 2축 연신된, 표시 장치.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
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