KR20160002556A - 형상 기억 복합체 및 이를 포함하는 가변형 표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 형상 기억 복합체는 형상 기억층, 상기 형상 기억층 상에 위치하는 절연층, 상기 절연층 상에 위치하는 열 공급층, 상기 열 공급층 상에 위치하는 보호층, 및 상기 형상 기억층 하부에 위치하는 방열층을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

형상 기억 복합체 및 이를 포함하는 가변형 표시장치{SHAPE MEMORY COMPOSITE AND VARIABLE DISPLAY DEVICE}
본 발명은 형상 기억 복합체 및 이를 포함하는 가변형 표시장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 형상 기억 복합체의 구동력과 반응성을 개선하여 가변형 표시장치의 가변 구동 시간을 단축시킬 수 있는 형상 기억 복합체 및 이를 포함하는 가변형 표시장치에 관한 것이다.
근래에, 표시장치(Display Device)는 멀티미디어의 발달과 함께 그 중요성이 증대되고 있다. 이에 부응하여 액정표시장치(Liquid Crystal Display: LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel: PDP), 전계방출디스플레이(Field Emission Display: FED), 유기전계발광표시장치(Organic Light Emitting Diode Display Device: OLED), 전기영동 표시장치(Electrophoretic Display: EPD) 등과 같은 여러 가지의 평면형 표시장치가 실용화되고 있다.
최근 들어, 원하는 때와 장소에서 정보를 접할 수 있도록 표시장치의 휴대성이 요구됨과 동시에 휴대를 위한 경량성도 요구되고 있다. 이러한 휴대용 표시장치는 다양한 기능 지원을 위하여 영상이 표시되는 디스플레이부를 필요로 하는데, 이러한 디스플레이부는 단말기 제조 시 휴대성 및 기타 장치 배열에 따른 공간적 제약에 따라 일정 크기 이상의 디스플레이부를 형성하기 힘들다. 그러나, 이러한 공간적 제약 및 휴대성을 만족할 수 있는 디스플레이부의 개발에 힘입어 근래에는 접고 펼칠 수 있는 가변형 표시장치가 제안되고 있다.
가변형 표시장치는 플렉서블(Flexible)한 재료들로 구성된 패널이 적정 곡률을 가지게 하기 위해 모터(Motor)를 사용하고 있다. 모바일(Mobile)의 경우 모터를 사용하게 되면 모터 구동부의 소음과 모터 유닛(Unit)이 구비되야 한다. 이를 위해, 백플레이트(BACK PLATE) 이외에 추가 구성요소들이 표시장치의 부피를 차지하게되어 두껍고 무거운 폰으로 전락하게 된다.
이를 해소하기 위해 모터 방식이 아니 형상기억합금을 이용하여 자체 발열에 의한 구동을 시도하고 있다. 그러나, 흔히 사용되는 니티놀의 경우 저항값이 낮아(1.0 이하) 실제 자체 발열을 하기 위해서는 와이어 타입(Wire type)의 가늘고 긴 선으로 설계되어야 발열을 할 수가 있고, 이에 따라 형상의 변형도 시킬 수 있다. 하지만 모바일을 굽히기 위해서는 상당히 큰 굽힘력을 가져야 함으로 와이어 타입으로는 적용이 불가능하다. 따라서, 자체 발열을 위해서 형상 기억 합금이 와이어 타입이어야 하지만, 힘을 내기 위해서는 시트 타입(sheet type)으로 가야만 하는 문제점이 있다.
본 발명은 형상 기억 복합체의 구동력과 반응성을 개선하여 가변형 표시장치의 가변 구동 시간을 단축시킬 수 있는 형상 기억 복합체 및 이를 포함하는 가변형 표시장치을 제공한다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 형상 기억 복합체는 형상 기억층, 상기 형상 기억층 상에 위치하는 절연층, 상기 절연층 상에 위치하는 열 공급층, 상기 열 공급층 상에 위치하는 보호층, 및 상기 형상 기억층 하부에 위치하는 방열층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 형상 기억층은 시트 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 열 공급층은 면상 발열층 및 상기 면상 발열층의 양 측에 위치하는 전극들을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 형상 기억 복합체의 두께는 0.1mm 내지 1mm인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 가변형 표시장치는 메인 프레임, 상기 메인 프레임 상에 위치하는 표시패널, 상기 표시패널 상에 위치하는 커버, 상기 메인 프레임 하부에 위치하는 적어도 하나의 형상 기억 복합체, 상기 커버와 결합하여 상기 표시패널, 메인 프레임 및 형상 기억 복합체를 수납하는 후면 커버를 포함하며, 상기 형상 기억 복합체는 형상 기억층, 상기 형상 기억층 상에 위치하는 절연층, 상기 절연층 상에 위치하는 열 공급층, 상기 열 공급층 상에 위치하는 보호층, 및 상기 형상 기억층 하부에 위치하는 방열층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 메인 프레임 하부에 위치하는 스토퍼를 더 포함하며, 상기 스토퍼는 상기 형상 기억 복합체가 휘어지거나 펴지는 힘에 의해 서로 맞물려 고정됨으로써, 상기 가변형 표시장치의 형태를 유지시키는 것을 특징으로 한다.
상기 메인 프레임 하부에 위치하며, 볼을 포함하는 고정부를 더 포함하고, 상기 고정부는 상기 형상 기억 복합체가 휘어지거나 펴지는 힘에 의해 상기 볼이 이동되어 고정됨으로써, 상기 가변형 표시장치의 형태를 유지시키는 수단인 것을 특징으로 한다.
상기 메인 프레임 하부에 위치하는 슬라이드 플레이트를 더 포함하고, 상기 슬라이드 플레이트는 상기 형상 기억 복합체가 휘어지거나 펴지는 힘에 의해 이동되어 고정됨으로써, 상기 가변형 표시장치의 형태를 유지시키는 수단인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 형상 기억 복합체 및 이를 포함하는 가변형 표시장치는 형상 기억 복합체의 구동력과 반응성을 개선하여 가변형 표시장치의 가변 구동 시간을 단축시킬 수 있는 이점이 있다. 또한, 형상 기억 복합체를 구비한 가변형 표시장치에 다양한 고정부재를 구비함으로써, 형상 기억 복합체의 구동 없이도 휘어지거나 편평한 형상을 유지할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 형상 기억 합금의 구동 원리를 모식화한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 형상 기억 복합체를 나타낸 도면.
도 3a는 본 발명의 실시예 1에 사용된 형상 기억 합금 와이어를 나타낸 이미지이고, 도 3b는 본 발명의 실시예 1에 따라 형상 기억 합금 와이어에 인가한 전압에 따른 발열 온도를 측정한 그래프.
도 4a는 본 발명의 실시예 2에 사용된 형상 기억 합금 와이어를 나타낸 이미지이고, 도 4b는 본 발명의 실시예 2에 따라 형상 기억 합금 와이어에 인가한 전압에 따른 발열 온도를 측정한 그래프.
도 5a는 본 발명의 실시예 3에 사용된 형상 기억 합금 와이어를 나타낸 이미지이고, 도 5b는 본 발명의 실시예 3에 따라 형상 기억 합금 와이어에 인가한 전압에 따른 발열 온도를 측정한 그래프.
도 6a는 본 발명의 실시예 4에 사용된 형상 기억 합금 와이어를 나타낸 이미지이고, 도 6b는 본 발명의 실시예 4에 따라 형상 기억 합금 와이어에 인가한 전압에 따른 발열 온도를 측정한 그래프.
도 7a는 본 발명의 실시예 5에 사용된 형상 기억 합금 와이어를 나타낸 이미지이고, 도 7b는 본 발명의 실시예 5에 따라 형상 기억 합금 와이어에 인가한 전압에 따른 발열 온도를 측정한 그래프.
도 8a는 본 발명의 실시예 6에 따라 형상 기억 복합체 시트가 휘어진 것을 나타낸 이미지이고, 도 8b는 본 발명의 실시예 6에 따라 형상 기억 복합체 시트가 복원된 것을 나타낸 이미지.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가변형 표시장치를 나타낸 사시도.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 가변형 표시장치를 나타낸 사시도.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 가변형 표시장치를 나타낸 사시도.
도 12는 본 발명의 제1 실시예에 따라 제조된 가변형 표시장치의 형상 변형 구동을 나타낸 이미지.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시예에서 개시하는 형상 기억 재료는 형상 기억 합금(shape memory alloy, SMA) 또는 형상 기억 고분자(shape memory polymer, SMP)를 사용할 수 있다. 형상 기억 합금은 여러 가지 금속 합금 가운데 전이 온도 이하에서 변형하여도 전이 온도 이상이 되면, 변형 이전의 모양으로 되돌아가는 성질을 가진 합금을 말한다. 전이온도는 물질의 상태가 전이할 때의 그 물질 고유의 일정한 온도를 말한다. 예를 들면, 형상 기억 합금은 변형된 형상을 기억하도록 형성되어, 편평한 형상를 유지하고 있다가 열이 가해져 일정 온도 이상에 도달하면 휘어진 형상으로 변형되도록 구성된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 형상 기억 합금의 구동 원리를 모식화한 도면이다. 도 1을 참조하여, 형상 기억 합금의 구동 원리를 살펴보면, 형상 기억 합금은 편평하거나 휘어진 형상을 기억하는 기억 상태(memory state)에서 오스테나이트(Austenite) 조직을 가진다. 형상 기억 합금을 냉각시키면 무작위 상태(ramdom state)의 마르텐사이트(Martensite) 조직으로 변형되고 다시 가열하면 원래의 오스테나이트 조직으로 돌아가 원래 기억 상태의 형상으로 돌아가게 된다. 즉, 변형이 발생한 후 열을 가할 경우 원래의 형상으로 돌아가는 열탄성 마르텐사이트 변태에 의한 형상 기억 효과를 가진다.
한편, 형상 기억 고분자는 고정(단단한)상과 가역(부드러운)상과 같은 다양한 상들이 함께 존재하는 형태로 이루어지며, 고정상은 열적으로 안정된 가교점과 같은 작용을 한다. 일반적으로 '가교점'이란 재료의 최소한 어느 한 부분의 자유로운 이동을 방해하는 크리스탈, 유리질 상 또는 엉켜있는 고분자 사슬이 될 수 있다. 반면 가역상은 형상기억고분자의 주된 부분이며 변형이나 회복에 있어서 탄성적인 역할을 담당한다. 일정 온도 이상에서 가역상은 '유체'의 형태가 되어 자유롭게 움직일 수 있는 성질을 가진다. 이는 반대로 말해, 일정 온도 이하에서는 가역상이 유리질 또는 크리스탈 구조를 이룰 수 있다는 것이다. 이러한 일정 온도는 일반적으로 유발 온도(triggered temperature)라고 부르며 유리 전이온도(Tg) 또는 용융점(Tm)이 이에 해당한다. 유발 온도 이상에서 잡아당기는 것과 같이 형상기억고분자에 변형이 가해지게 되면 시편의 고분자 사슬은 정렬을 하게 되고 이는 결과적으로 구조적인 엔트로피의 감소를 가져오게 된다. 이러한 상태를 엔트로피적으로 불안정한 또는 선호되지 않는 상태라고 할 수 있다. 이러한 정렬은 미세한 회복 성능을 제외하고 변형이 가해진 상태에서 유발 온도로 급격히 냉각함으로써 유지될 수 있게 된다.
형상 기억 고분자의 형상 복원 과정을 살펴보면, 먼저, 전이온도(T trans)보다 높은 상태의 온도(Td)에 있어 탄성을 가진 고무 성질을 나타내는 형상기억고분자 재료에 특정 변형을 가하여 변화를 준다. 이때 고분자 사슬들은 변형에 맞추어 정렬을 이루게 된다. 변형을 유지할 수 있는 힘을 지속적으로 가하며 재료가 딱딱해질 수 있는 전이 온도 이하(Tf < Ttrans)로 냉각을 하게 되면, 고분자를 구성하는 사슬은 움직일 수 없게 되고 잠재적 변형 에너지의 형태로 변화되어 고정된 상태로 있게 된다. 전이온도에서 주어지던 힘을 제거하게 되면 약간의 일시적인 회복이 일어나게 된다. 형상 회복은 일반적으로 온도를 전이온도 이상으로 가열함으로써 어떠한 외부의 힘 없이도 일어나게 되는데 저장되어 있던 변형 에너지가 고분자 사슬이 다시 움직일 수 있게 됨으로써 방출 되게 된다.
본 발명에서는 전술한 특성을 가진 형상 기억 재료를 포함하는 형상 기억 복합체를 개시한다. 본 발명의 형상 기억 복합체에 대해 보다 자세히 살펴보면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 형상 기억 복합체를 나타낸 도면이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 형상 기억 복합체(100)는 형상 기억층(110), 절연층(120), 면상 발열층(132)과 전극층(134)을 포함하는 열 공급층(130), 보호층(140) 및 열 확산층(150)을 포함한다.
보다 자세하게, 형상 기억층(110)은 형상 기억 복합체(100)의 코어(core)로 작용하며, 형상 기억 재료들로 이루어져 열에 의해 휘어지거나 펴지는 실질적인 변형 층이다.형상 기억층(110)은 시트(sheet) 형상으로 이루어져 열 공급층(130)으로부터 전달된 열에 의해 형상이 휘어지거나 편평해진다. 형상 기억층(110)은 형상 기억 재료들로 예를 들어 형상 기억 합금이나 형상 기억 고분자로 이루어진다. 형상 기억 합금은 니켈계(Ni), 구리계(Cu), 철계(Fe) 등으로 구분될 수 있고, 아연(Zn), 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag) 등의 금속을 조합한 Cu-Zn-Ni, Cu-Al-Ni, Ag-Ni, Au-Cd 등 수십 종류의 합금계 중 선택된 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있다. 형상 기억 고분자는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리염화비닐, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 에틸렌 프로필렌 고무, 클로로프렌 고무, 스티렌 부타디엔고무, 니트릴 부타디엔 고무 및 테플론 중 선택된 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있다.
형상 기억층(110) 상에 절연층(120)이 위치한다. 절연층(120)은 열 공급층(130)과 형상 기억층(110)을 절연시키는 것으로, 유기물, 무기물 또는 유무기 하이브리드 재료로 이루어진다. 예를 들어, 절연층은(120)은 폴리카보네이트(poly carbonate, PC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(poly ethylene terephthalate, PET), 폴리이미드(poly imide, PI), 폴리에틸스틸렌(poly ether sulfone, PES) 등의 유기물과, 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화물(SiNx) 등의 무기물과, 실리카(silica), 저유전율 금속계의 재료가 유기물에 혼합된 유무기 하이브리드 재료로 이루어질 수 있다.
절연층(120) 상에 열 공급층(130)이 위치한다. 열 공급층(130)은 절연층(120)에 인접한 면상 발열층(132)과, 면상 발열층(132) 상에 위치한 전극층(134)으로 구성된다. 면상 발열층(132)은 전극층(134)의 양 전극으로부터 인가된 전류에 의해 저항으로 작용하여 열이 발생하는 층으로, 도전재료로 이루어진다. 면상 발열층(132)은 예를 들어, ITO(indium tin oxide), CNT(carbon nano tube), 그래핀(graphene), 그래파이트(graphite) 등의 도전재료로 이루어질 수 있다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 인가된 전류에 의해 저항 열을 발생할 수 있는 재료라면 적용 가능하다. 전극층(134)은 면상 발열층(132)의 일측과 타측에 각각 위치하는 양 전극과 음 전극으로 구성된다. 예를 들어, 양 전극이 면상 발열층(132)의 일측에 라인(line) 형상으로 위치하면, 이와 마주보는 타측에 음 전극이 라인 형상으로 위치한다. 전극층(134)은 전기 전도도가 우수하고 저항이 낮은 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au) 등의 금속으로 이루어지고, 이들 금속들은 페이스트 형태로 도포될 수 있다. 이에 따라, 양 전극과 음 전극 사이에 전류가 흐르게 되고, 전류가 흐르는 도체인 면상 발열층(132)은 자신의 저항에 따라 열을 발생하게 된다. 따라서, 면상 발열층(132)에서 발생된 열은 절연층(120)을 통해 형상 기억층(110)에 전달되어 형상 기억층(110)의 형상이 변형된다.
열 공급층(130) 상에 보호층(140)이 위치한다. 보호층(140)은 형상 기억 복합체(100)의 구성요소들을 보호하기 위한 것으로, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리이미드, 폴리에틸스틸렌 등의 유기물로 이루어진다.
한편, 형상 기억층(110)의 하부에 열 확산층(150)이 위치한다. 열 확산층(150)은 형상 기억층(110)의 열이 용이하게 배출되도록 방열의 역할을 한다. 따라서 열 확산층(150)은 형상 기억층(110)의 열 전도가 잘 되도록 형상 기억층(110)의 하면 전체에 컨택되도록 위치하고, 열 전도도가 우수한 재료로 이루어진다. 예를 들어, 열 확산층(150)은 탄소나노튜브(CNT), 그래파이트, 알루미늄(Al), 구리(Cu), 텅스텐(W) 등으로 이루어질 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 형상 기억 복합체(100)는 하부로부터 열 확산층(150), 형상 기억층(110), 절연층(120), 열 공급층(130) 및 보호층(140)으로 구성된다. 즉, 형상 기억 복합체(100)는 형상 기억층(110)을 코어로 하여 열 확산층(150), 절연층(120), 열 공급층(130) 및 보호층(140)이 다중 쉘(multi-shell)로서 감싸는 구조로 이루어진다. 또한, 형상 기억 복합체(100)의 두께는 0.1mm 내지 1mm로 이루어진다. 여기서, 형상 기억 복합체(100)의 두께가 0.1mm 이상이면 면저항이 증가하여 발열 특성을 향상시킬 수 있는 이점이 있고, 형상 기억 복합체(100)의 두께가 1mm 이하이면 표시장치의 두께 증가를 방지할 수 있는 이점이 있다.
이하, 본 발명의 형상 기억 복합체의 형상 기억층에 관하여 하기 실험예에서 상술하기로 한다. 다만, 하기의 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명이 하기 실험예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
직경 0.5mm 및 길이 100mm의 사이즈의 니티놀(NiTi)을 형상 기억 합금 와이어로 준비하였다.(도 3a) 형상 기억 합금 와이어에 인가한 전압에 따른 발열 온도를 측정하여 하기 표 1 및 도 3b의 그래프에 나타내었다. 여기서, 온도 측정은 열화상 카메라를 이용하였고, 니티놀의 저항은 1.2Ω이었다.
시간(초)
 전압(V)
4 5 6 7 8 9 10
5 23 23 23.5 24 26.5 29 33
10 23 23.2 23.9 24.5 27 31 36.3
15 23 23.4 24.2 25.6 27.6 32.2 38
20 23 23.4 24.5 27.1 28.6 33.2 38.5
30 23 23.5 25.5 28 29.8 34.2 39.3
표 1 및 도 3b를 참조하면, 직경 0.5mm 및 길이 100mm의 사이즈의 니티놀 형상 기억 합금 와이어는 4 내지 10V의 전압을 인가하였을 때 23 내지 39.3도의 발열 온도를 나타내었다.
<실시예 2>
전술한 실시예 1과 동일한 조건 하에, 직경 1mm 및 길이 100mm의 사이즈의 니티놀을 형상 기억 합금 와이어(도 4a)를 준비한 것만 달리하였다. 형상 기억 합금 와이어에 인가한 전압에 따른 발열 온도를 측정하여 하기 표 2 및 도 4b의 그래프에 나타내었다. 이때, 니티놀의 저항은 0.9Ω이었다.
시간(초)
 전압(V)
4 5 6 7 8 9 10
5 23 23 23 23.3 24 28.1 31
10 23 23.2 23.2 23.8 24.3 29.8 33.9
15 23 23.4 23.4 24.1 24.9 30.5 35
20 23 23.4 23.4 24.3 25.1 31.2 35.6
30 23 23.5 23.5 24.3 25.5 32 35.5
표 2 및 도 4b를 참조하면, 직경 1mm 및 길이 100mm의 사이즈의 니티놀 형상 기억 합금 와이어는 4 내지 10V의 전압을 인가하였을 때 23 내지 35.6도의 발열 온도를 나타내었다.
<실시예 3>
전술한 실시예 1과 동일한 조건 하에, 직경 3mm 및 길이 100mm의 사이즈의 니티놀을 형상 기억 합금 와이어(도 5a)를 준비한 것만 달리하였다. 형상 기억 합금 와이어에 인가한 전압에 따른 발열 온도를 측정하여 하기 표 3 및 도 5b의 그래프에 나타내었다. 이때, 니티놀의 저항은 0.07Ω이었다.
시간(초)
 전압(V)
4 5 6 7 8 9 10
5 23 23 23 23 23 23 23
10 23 23.1 23.2 23.2 23.2 23.2 23.2
15 23 23.1 23.4 23.4 23.4 23.4 23.4
20 23 23.2 23.4 23.4 23.4 23.4 23.4
30 23 23.3 23.5 23.5 23.5 23.5 23.5
표 3 및 도 5b를 참조하면, 직경 3mm 및 길이 100mm의 사이즈의 니티놀 형상 기억 합금 와이어는 4 내지 10V의 전압을 인가하였을 때 23 내지 23.5도의 발열 온도를 나타내었다.
<실시예 4>
전술한 실시예 1과 동일한 조건 하에, 폭 10mm, 길이 100mm 및 두께 0.5mm의 사이즈의 니티놀 형상 기억 합금 와이어(도 6a)를 준비한 것만 달리하였다. 형상 기억 합금 와이어에 인가한 전압에 따른 발열 온도를 측정하여 하기 표 4 및 도 6b의 그래프에 나타내었다. 이때, 니티놀의 저항은 0.07Ω이었다.
시간(초)
 전압(V)
4 5 6 7 8 9 10
5 23 23 23 23 23 23 23
10 23 23.1 23.2 23.2 23.2 23.2 23.2
15 23 23.1 23.4 23.4 23.4 23.4 23.4
20 23 23.2 23.4 23.4 23.4 23.4 23.4
30 23 23.3 23.5 23.5 23.5 23.5 23.5
표 4 및 도 6b를 참조하면, 폭 10mm, 길이 100mm 및 두께 0.5mm의 사이즈의 니티놀 형상 기억 합금 와이어는 4 내지 10V의 전압을 인가하였을 때 23 내지 23.5도의 발열 온도를 나타내었다.
<실시예 5>
전술한 실시예 1과 동일한 조건 하에, 폭 10mm, 길이 100mm 및 두께 0.5mm의 사이즈의 형상 기억 복합체 시트(도 7a)를 준비한 것만 달리하였다. 형상 기억 복합체 시트에 인가한 전압에 따른 발열 온도를 측정하여 하기 표 5 및 도 7b의 그래프에 나타내었다. 이때, 형상 기억 복합체의 저항은 20Ω이었다.
시간(초)
 전압(V)
4 5 6 7 8
5 28 28.3 31.6 32.7 35.8
10 29.8 30.2 33.4 36.5 39
20 31.1 33.1 34.3 39.4 42.6
30 31.9 35 38.6 41.3 48.5
40 33.5 37.6 41.6 42.7 55
50 35 38.8 44 51 65
60 35.8 39.5 46.9 54.3 70.9
표 5 및 도 7b를 참조하면, 폭 10mm, 길이 100mm 및 두께 0.5mm의 사이즈의 형상 기억 복합체 시트는 4 내지 10V의 전압을 인가하였을 때 28 내지 70.9도의 발열 온도를 나타내었다.
<실시예 6>
전술한 실시예 5에서 개시한 폭 10mm, 길이 100mm 및 두께 0.5mm의 사이즈의 형상 기억 복합체 시트를 준비하였다. 도 8a에 나타난 바와 같이, 형상 기억 복합체 시트가 전압 인가 전에 곡률 100R로 휘어뜨렸다. 그리고 형상 기억 복합체 시트에 전압을 인가하여, 인가된 전압에 따라 도 8b처럼 편평하게 복원되는 소요 시간을 측정하여 하기 표 6에 나타내었다. 하기 샘플 #1은 형상 기억층의 가열변형온도가 70도이고, 샘플 #2는 형상 기억층의 가열변형온도가 50도이다.
전압(V)/샘플 #1 #2
4 - -
5 - -
6 120초 60초
7 65초 45초
8 60초 40초
표 6을 참조하면, 샘플 #1의 형상 기억 복합체는 6V에서 완전 복원되는데 소요 시간이 120초가 소요되었으나, 8V에서 60초가 소요되었다. 또한, 샘플 #2의 형상 기억 복합체는 6V에서 완전 복원되는데 소요 시간이 60초가 소요되었으나, 8V에서 40초가 소요되었다.
전술한 실시예 1 내지 실시예 5를 통해, 본 발명의 형상 기억 복합체 시트는 모바일에 적용 가능한 전압인 4 내지 8V의 범위에서 약 70도의 발열 온도를 나타낸다. 따라서, 실시예 6에서 나타나는 바와 같이, 형상 기억 복합체는 길게는 120초 짧게는 40초의 완전 복원 시간을 나타내어, 본 발명의 형상 기억 복합체가 모바일에 적용 가능함을 증명하였다.
이하, 전술한 본 발명의 실시예에 따른 형상 기억 복합체를 구비한 가변형 표시장치에 대해 설명하기로 한다.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가변형 표시장치를 나타낸 사시도이고, 도 10a 및 도 10b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 가변형 표시장치를 나타낸 사시도이며, 도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 가변형 표시장치를 나타낸 사시도이고, 도 12는 본 발명의 제1 실시예에 따라 제조된 가변형 표시장치의 형상 변형 구동을 나타낸 사진이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 가변형 표시장치(200)는 메인 프레임(210) 상에 유기전계발광소자 패널(220)이 위치하고 유기전계발광소자 패널(220) 상에 커버(230)가 구비된다. 메인 프레임(210)의 하부 일측에는 와셔(washer)(240)가 위치하여 형상 기억 복합체(250)의 열이 메인 프레임(210)에 전달되는 것을 방지한다. 와셔(240)에 인접하여 적어도 하나 이상의 형상 기억 복합체(250)가 배치된다. 형상 기억 복합체(250)는 열을 가해야 휘어지고 냉각하면 편평해지는 것과, 반대로 열을 가하면 편평해지고 냉각하면 휘어지는 2 종의 형상 기억 복합체(250)를 구비한다. 형상 기억 복합체(250)에 인접해 스토퍼(stopper)(260)가 위치하여, 표시장치의 휘어진 상태나 편평한 상태를 유지하는 역할을 한다. 메인 프레임(210)의 하부에 후면 커버(280)가 구비되어, 커버(230), 메인 프레임(210) 및 후면 커버(280)의 결합으로 가변형 표시장치(200)가 구성된다.
이와 같은 가변형 표시장치(200)는 열을 가하면 휘어지는 형상 기억 복합체(250)를 구동하여 표시장치를 휘어지게 한다. 표시장치가 휘어지면 스토퍼(260)끼리 맞물려 휘어진 상태를 유지하게 된다. 따라서, 형상 기억 복합체(250)를 구동하지 않아도 표시장치는 휘어진 상태를 유지하게 된다. 반대로, 표시장치를 다시 편평하게 펼칠 경우에는 열을 가하면 편평해지는 형상 기억 복합체(250)를 구동하면 맞물린 스토퍼(260)를 풀리게 되어 표시장치가 편평해지게 된다.
전술한 본 발명의 제1 실시예에 따른 가변형 표시장치(200)는 메인 프레임(210)의 후면에 형상 기억 복합체(250)가 구비되고, 스토퍼(260)에 의해 표시장치를 고정함으로써, 형상 기억 복합체(250)에 의해 표시장치가 휘어지거나 편평해지는 가변형 표시장치를 구현할 수 있다.
한편, 도 10a 및 도 10b를 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 가변형 표시장치(200)를 설명하면 다음과 같다. 하기에서는 전술한 제1 실시예와 동일한 구성요소에 대해서 동일한 도면부호를 붙여 중복되는 설명을 생략하기로 한다.
도 10a를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 가변형 표시장치(200)는 메인 프레임(210) 상에 커버(230)와 유기전계발광소자 패널(미도시)이 위치하고, 메인 프레임(210)의 후면에 형상 기억 복합체(250)와 고정부(300)가 구비된다. 커버(230)와 메인 프레임(210)은 후면 커버(270)와 결합되어 표시장치를 구성한다. 형상 기억 복합체(250)는 열을 가하면 휘어지는 제1 형상 기억 복합체(252)와 열을 가하면 편평해지는 제2 형상 기억 복합체(254)를 포함한다. 도 10b를 참조하면, 제2 실시예의 가변형 표시장치(200)에 구비된 고정부(300)는 지지부(310)에 고정된 스프링(320)과 스프링(320)의 끝에 구비된 볼(330)(ball)을 구비한다. 지지부(310)는 표시장치의 휨에 따라 좌우로 이동 가능하게 구성된다. 지지부(310)의 이동에 따라 지지부(310)에 고정된 스프링(320)과 볼(330)이 함께 이동된다.
이와 같은 가변형 표시장치(200)는 열을 가하면 휘어지는 제1 형상 기억 복합체(252)를 구동하여 표시장치를 휘어지게 한다. 표시장치가 휘어지면 휘어지는 힘에 의해 고정부(300)가 제1 홈(340)에서 제2 홈(350)으로 이동되어 고정된다. 보다 자세하게, 스프링(320)이 줄어들면서 지지대(310)가 제1 홈(340)에서 제2 홈(350)으로 이동된다. 이때, 볼(320)이 제1 홀(340)에서 탈착되어 제2 홀(350)으로 이동되고, 볼(320)이 제2 홀(350)에 도달하여 결합된다. 따라서, 고정부(300)가 제2 홈(350)에 결합되면 형상 기억 복합체(250)를 구동하지 않아도 표시장치는 휘어진 상태를 유지하게 된다. 반대로, 표시장치를 다시 편평하게 펼칠 경우에는 열을 가하면 편평해지는 제2 형상 기억 복합체(254)를 구동하면, 고정부(300)가 다시 제1 홈(340)으로 이동되어 결합됨으로써, 편평한 표시장치를 유지하게 된다.
전술한 본 발명의 제2 실시예에 따른 가변형 표시장치(200)는 메인 프레임(210)의 후면에 형상 기억 복합체(250)가 구비되고, 볼 타입의 고정부(300)에 의해 표시장치를 고정함으로써, 형상 기억 복합체(250)에 의해 표시장치가 휘어지거나 편평해지는 가변형 표시장치를 구현할 수 있다.
한편, 도 11을 참조하여, 본 발명의 제3 실시예에 따른 가변형 표시장치(200)를 설명하면 다음과 같다. 하기에서는 전술한 제1 및 제2 실시예와 동일한 구성요소에 대해서 동일한 도면부호를 붙여 중복되는 설명을 생략하기로 한다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 가변형 표시장치(200)는 메인 프레임(210) 상에 커버(230)와 유기전계발광소자 패널(미도시)이 위치하고, 메인 프레임(210)의 후면에 형상 기억 복합체(250)가 구비된다. 형상 기억 복합체(250)는 열을 가하면 휘어지는 제1 형상 기억 복합체(252)와 열을 가하면 편평해지는 제2 형상 기억 복합체(254)를 포함한다. 커버(230)와 메인 프레임(210)은 후면 커버(270)와 결합되어 표시장치를 구성한다. 특히, 본 발명의 제3 실시예에서는 메인 프레임(210)의 상측부에 조정핀(400), 슬라이드 플레이트(410) 및 조정캠(420)이 구비되어 표시장치의 휘어지거나 편평한 형상를 유지한다.
보다 자세하게, 제3 실시예의 가변형 표시장치(200)는 메인 프레임(210)의 상측에 슬라이드 플레이트(410)가 위치한다. 슬라이드 플레이트(410)는 표시장치의 휨에 따라 하측으로 이동되거나 상측으로 이동되어 표시장치의 형상을 유지하는 역할을 한다. 슬라이드 플레이트(410)의 상측의 양 모서리에는 조정핀(400)이 위치하여 슬라이드 플레이트(410)를 하측으로 이동시키거나 상측으로 이동될 때 이동 속도를 조절하는 역할을 한다. 슬라이드 플레이트(410)의 양 측에는 조정캠(420)이 위치하여 슬라이드 플레이트(410)를 고정하는 역할을 한다. 조정핀(400)과 조정캠(420)에는 각각 스프링(405, 425)이 구비되어 조정핀(400)과 조정캠(420)을 지지한다.
이와 같은 가변형 표시장치(200)는 열을 가하면 휘어지는 제1 형상 기억 복합체(252)를 구동하여 표시장치를 휘어지게 한다. 표시장치가 휘어지면 휘어지는 힘에 의해 슬라이드 플레이트(410)가 하측으로 이동된다. 보다 자세하게, 표시장치가 휘어지면, 휘어지는 힘에 의해 슬라이드 플레이트(410)가 하측으로 이동됨과 아울러 조정핀(400)의 스프링(405)이 늘어나면서 슬라이드 플레이트(410)를 밀어낸다. 슬라이드 플레이트(410)가 이동하기 시작하면 조정캠(420)의 스프링(425)이 줄어 슬라이드 플레이트(410)의 고정이 풀리면서 슬라이드 플레이트(410)가 이동된다. 표시장치의 휨이 최대로 되었을 때 즉, 슬라이드 플레이트(410)가 하측으로 이동이 완전히 끝나면 조정캠(420)의 스프링(425)이 늘어나면서 조정캠(420)이 슬라이드 플레이트(410)를 고정시킨다. 따라서, 형상 기억 복합체(250)를 구동하지 않아도 표시장치는 휘어진 상태를 유지하게 된다. 반대로, 표시장치를 다시 편평하게 펼칠 경우에는 열을 가하면 편평해지는 제2 형상 기억 복합체(254)를 구동하면, 조정캠(420)의 스프링(425)이 줄어들면서 슬라이드 플레이트(410)의 고정이 해제된다. 따라서 슬라이드 플레이트(410)가 상측으로 이동된다. 이때, 조정핀(400)의 스프링(405)이 서서히 줄어들면서 표시장치의 형상 변형을 서서히 일어나게 한다. 슬라이드 플레이트(410)의 이동이 완전히 끝나면, 조정캠(420)의 스프링(425)이 늘어나면서 슬라이드 플레이트(410)를 고정시킴으로써, 편평한 표시장치를 유지하게 된다.
전술한 본 발명의 제3 실시예에 따른 가변형 표시장치(200)는 메인 프레임(210)의 후면에 형상 기억 복합체(250)가 구비되고, 슬라이드 타입으로 표시장치를 고정함으로써, 형상 기억 복합체(250)에 의해 표시장치가 휘어지거나 편평해지는 가변형 표시장치를 구현할 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 형상 기억 복합체 및 이를 포함하는 가변형 표시장치는 형상 기억 복합체의 구동력과 반응성을 개선하여 가변형 표시장치의 가변 구동 시간을 단축시킬 수 있는 이점이 있다. 또한, 형상 기억 복합체를 구비한 가변형 표시장치에 다양한 고정부재를 구비함으로써, 형상 기억 복합체의 구동 없이도 휘어지거나 편평한 형상을 유지할 수 있는 이점이 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 형상 기억 복합체 110 : 형상 기억층
120 : 절연층 130 : 열 공급층
140 : 보호층 150 : 열 확산층

Claims (8)

  1. 형상 기억층;
    상기 형상 기억층 상에 위치하는 절연층;
    상기 절연층 상에 위치하는 열 공급층;
    상기 열 공급층 상에 위치하는 보호층; 및
    상기 형상 기억층 하부에 위치하는 열 확산층을 포함하는 것을 특징으로 하는 형상 기억 복합체.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 형상 기억층은 시트 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 형상 기억 복합체.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 열 공급층은 면상 발열층 및 상기 면상 발열층의 양 측에 위치하는 전극들을 포함하는 것을 특징으로 하는 형상 기억 복합체.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 형상 기억 복합체의 두께는 0.1mm 내지 1mm인 것을 특징으로 하는 형상 기억 복합체.
  5. 메인 프레임;
    상기 메인 프레임 상에 위치하는 표시패널;
    상기 표시패널 상에 위치하는 커버;
    상기 메인 프레임 하부에 위치하는 적어도 하나의 형상 기억 복합체;
    상기 커버와 결합하여 상기 표시패널, 메인 프레임 및 형상 기억 복합체를 수납하는 후면 커버를 포함하며,
    상기 형상 기억 복합체는 형상 기억층, 상기 형상 기억층 상에 위치하는 절연층, 상기 절연층 상에 위치하는 열 공급층, 상기 열 공급층 상에 위치하는 보호층, 및 상기 형상 기억층 하부에 위치하는 방열층을 포함하는 것을 특징으로 하는 가변형 표시장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 메인 프레임 하부에 위치하는 스토퍼를 더 포함하며,
    상기 스토퍼는 상기 형상 기억 복합체가 휘어지거나 펴지는 힘에 의해 서로 맞물려 고정됨으로써, 상기 가변형 표시장치의 형태를 유지시키는 것을 특징으로 하는 가변형 표시장치.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 메인 프레임 하부에 위치하며, 볼을 포함하는 고정부를 더 포함하고,
    상기 고정부는 상기 형상 기억 복합체가 휘어지거나 펴지는 힘에 의해 상기 볼이 이동되어 고정됨으로써, 상기 가변형 표시장치의 형태를 유지시키는 수단인 것을 특징으로 하는 가변형 표시장치.
  8. 제5 항에 있어서,
    상기 메인 프레임 하부에 위치하는 슬라이드 플레이트를 더 포함하고,
    상기 슬라이드 플레이트는 상기 형상 기억 복합체가 휘어지거나 펴지는 힘에 의해 이동되어 고정됨으로써, 상기 가변형 표시장치의 형태를 유지시키는 수단인 것을 특징으로 하는 가변형 표시장치.
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