KR20160121144A - Flexible piezoelectric device using ink-jet printing and method of manufacturing the same - Google Patents

Flexible piezoelectric device using ink-jet printing and method of manufacturing the same Download PDF

Info

Publication number
KR20160121144A
KR20160121144A KR1020150050729A KR20150050729A KR20160121144A KR 20160121144 A KR20160121144 A KR 20160121144A KR 1020150050729 A KR1020150050729 A KR 1020150050729A KR 20150050729 A KR20150050729 A KR 20150050729A KR 20160121144 A KR20160121144 A KR 20160121144A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ceramic
polymer
ink
lower electrode
electrode
Prior art date
Application number
KR1020150050729A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101682912B1 (en
Inventor
김종희
임종우
강중근
Original Assignee
한국세라믹기술원
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 한국세라믹기술원 filed Critical 한국세라믹기술원
Priority to KR1020150050729A priority Critical patent/KR101682912B1/en
Publication of KR20160121144A publication Critical patent/KR20160121144A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101682912B1 publication Critical patent/KR101682912B1/en

Links

Images

Classifications

    • H01L41/314—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/46—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates
    • H01L41/047—
    • H01L41/08—
    • H01L41/183—
    • H01L41/37—

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

Disclosed are flexible piezoelectric device using an ink-jet printing method capable of securing excellent piezoelectricity and output property by applying high voltage on upper and lower electrodes and arranging dipoles of ceramic having a perovskite crystal structure after forming a ceramic-polymer film with the ink-jet printing method using ceramic ink including ceramic of the perovskite crystal structure and a solvent, and a manufacturing method thereof. The manufacturing method of the flexible piezoelectric device using the ink-jet printing method according to the present invention comprises: (a) a step of forming the lower electrode on a support substrate; (b) a step of forming a ceramic film by spreading and drying the ceramic ink including ceramic powder of the perovskite crystal structure and the solvent on the lower electrode with the ink-jet printing method; (c) a step of forming the ceramic-polymer film by spreading and hardening polymer ink including the polymer resins on the ceramic film and filling a gap between ceramics with polymer resins; (d) a step of forming the upper electrode on the ceramic-polymer film; and (e) a step of arranging the dipoles of the ceramic having the perovskite crystal structure by applying the voltage to the upper and lower electrodes.

Description

잉크젯 프린팅법을 이용한 플렉서블 압전 소자 및 그 제조 방법{FLEXIBLE PIEZOELECTRIC DEVICE USING INK-JET PRINTING AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flexible piezoelectric device using inkjet printing,

본 발명은 플렉서블 압전 소자 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하부 전극 상에 페로브스카이트(perovskite) 결정구조의 세라믹 및 용매를 포함하는 세라믹 잉크를 이용한 잉크젯 프린팅법으로 세라믹-고분자 막을 형성한 후, 상부 전극과 하부 전극에 높은 전압을 인가하여 페로브스카이트 결정구조를 갖는 세라믹의 다이폴들을 한 방향으로 정렬함으로써, 우수한 압전성 및 출력 특성을 확보할 수 있는 잉크젯 프린팅법을 이용한 플렉서블 압전 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flexible piezoelectric element and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a flexible piezoelectric element and a method of manufacturing the same by an ink-jet printing method using a ceramic ink having a perovskite crystal structure and a solvent on a lower electrode. A high voltage is applied to the upper electrode and the lower electrode to align the dipoles of the ceramics having the perovskite crystal structure in one direction to obtain a flexible piezoelectric thin film by using the ink jet printing method, And a manufacturing method thereof.

플렉서블 압전 소자는 하부 전극과 상부 전극으로 이루어지는 2개의 금속(Metal)과, 하부 전극 및 상부 전극 사이에 개재되는 압전체인 세라믹-고분자 막을 포함한다.The flexible piezoelectric element includes two metals made of a lower electrode and an upper electrode, and a ceramic-polymer film that is a piezoelectric substance interposed between the lower electrode and the upper electrode.

이러한 플렉서블 압전 소자는 외부로부터 기계적 변형을 가하면 전기 분극이 나타나는 현상을 이용하는 것으로서, 하부 전극과 상부 전극 사이에 개재되는 압전체인 세라믹-고분자 막을 매개체로 하여 외부의 기계적 에너지를 압전 재료의 변형에 의하여 전기 에너지로 변환시켜주는 소자를 말한다.Such a flexible piezoelectric element utilizes a phenomenon in which electric polarization appears when mechanical deformation is applied from the outside. The flexible piezoelectric element uses a ceramic-polymer film, which is a piezoelectric body interposed between a lower electrode and an upper electrode, Energy conversion device.

종래의 압전 소자는 세라믹 소결(sintering) 공정으로 제조된다. 그러나, 세라믹 소결 공정의 경우, 기본적으로 고가의 비용과 더불어, 부피 수축의 문제점 및 세라믹 고유의 취성 문제를 야기한다.Conventional piezoelectric elements are fabricated by a ceramic sintering process. However, in the case of the ceramic sintering process, in addition to an expensive cost, it causes problems of volume shrinkage and inherent brittleness of the ceramic.

이러한 문제점을 해결하고자 세라믹-고분자 복합 압전 소자가 제안되었다. 그러나, 세라믹-고분자 복합 압전 소자는 주로 고분자 기반으로서, 세라믹 함량이 상대적으로 적은 관계로 출력 특성이 좋지 못하다는 단점이 있다.To solve these problems, a ceramic-polymer composite piezoelectric device has been proposed. However, the ceramic-polymer composite piezoelectric device is mainly based on a polymer and has a disadvantage in that the output characteristic is poor due to a relatively small content of ceramics.

관련 선행 문헌으로는 대한민국 공개특허공보 제10-2006-0086355호 (2006.07.31 공개)가 있으며, 상기 문헌에는 압전 소자와 그 제조 방법이 기재되어 있다.
A related prior art is Korean Patent Publication No. 10-2006-0086355 (published on Jul. 31, 2006), which discloses a piezoelectric element and a manufacturing method thereof.

본 발명의 목적은 하부 전극 상에 페로브스카이트(perovskite) 결정구조의 세라믹 및 용매를 포함하는 세라믹 잉크를 이용한 잉크젯 프린팅법으로 세라믹-고분자 막을 형성한 후, 상부 전극과 하부 전극에 높은 전압을 인가하여 페로브스카이트 결정구조를 갖는 세라믹의 다이폴들을 한 방향으로 정렬함으로써, 우수한 압전성 및 출력 특성을 확보할 수 있는 잉크젯 프린팅법을 이용한 플렉서블 압전 소자 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
An object of the present invention is to provide a method of forming a ceramic-polymer film on a lower electrode by ink-jet printing using a ceramic ink having a perovskite crystal structure and a solvent, And aligning the dipoles of ceramics having a perovskite crystal structure in one direction to obtain excellent piezoelectricity and output characteristics, and to provide a flexible piezoelectric device using the same and a method of manufacturing the same.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 실시예에 따른 플렉서블 압전 소자 제조 방법은 (a) 지지 기판 상에 하부 전극을 형성하는 단계; (b) 상기 하부 전극 상에 잉크젯 프린팅법으로 페로브스카이트(perovskite) 결정구조의 세라믹 분말 및 용매를 포함하는 세라믹 잉크를 도포 및 건조하여 세라믹 막을 형성하는 단계; (c) 상기 세라믹 막에 고분자 수지를 포함하는 고분자 잉크를 도포 및 경화하여 세라믹 막 사이를 고분자 수지로 충진시켜 세라믹-고분자 막을 형성하는 단계; (d) 상기 세라믹-고분자 막 상에 상부 전극을 형성하는 단계; 및 (e) 상기 상부 전극과 하부 전극에 전압을 인가하여, 페로브스카이트 결정 구조를 갖는 세라믹의 다이폴들을 한 방향으로 정렬하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of fabricating a flexible piezoelectric device, including: (a) forming a lower electrode on a supporting substrate; (b) applying a ceramic ink containing perovskite crystal structure and a solvent on the lower electrode by ink jet printing and drying to form a ceramic film; (c) applying and curing a polymer ink containing a polymer resin to the ceramic film to fill the space between the ceramic films with a polymer resin to form a ceramic-polymer film; (d) forming an upper electrode on the ceramic-polymer film; And (e) applying a voltage to the upper electrode and the lower electrode to align the dipoles of ceramic having a perovskite crystal structure in one direction.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2 실시예에 따른 플렉서블 압전 소자 제조 방법은 (a) 지지 기판 상에 하부 전극을 형성하는 단계; (b) 상기 하부 전극 상에 잉크젯 프린팅법으로 페로브스카이트(perovskite) 결정구조의 세라믹 분말, 고분자 수지 및 용매를 포함하는 세라믹-고분자 잉크를 도포 및 경화하여 세라믹-고분자 막을 형성하는 단계; (c) 상기 세라믹-고분자 막 상에 상부 전극을 형성하는 단계; 및 (d) 상기 상부 전극과 하부 전극에 전압을 인가하여, 페로브스카이트 결정 구조를 갖는 세라믹의 다이폴들을 한 방향으로 정렬하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a flexible piezoelectric device, including: (a) forming a lower electrode on a supporting substrate; (b) applying and curing a ceramic-polymer ink including a ceramic powder, a polymer resin, and a solvent having a perovskite crystal structure on the lower electrode by ink-jet printing to form a ceramic-polymer film; (c) forming an upper electrode on the ceramic-polymer membrane; And (d) aligning the dipoles of ceramic having a perovskite crystal structure in one direction by applying a voltage to the upper electrode and the lower electrode.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제3 실시예에 따른 플렉서블 압전 소자 제조 방법은 (a) 지지 기판 상에 하부 전극을 형성하는 단계; (b) 하부 전극 상에 잉크젯 프린팅법으로 페로브스카이트(perovskite) 결정구조의 세라믹 분말 및 용매를 포함하는 세라믹 잉크를 도포 및 건조하여 세라믹 막을 형성하는 단계; (c) 상기 세라믹 막에 고분자 수지를 포함하는 고분자 잉크를 도포 및 경화하여 세라믹 막 사이를 고분자 수지로 충진시켜 세라믹-고분자 막을 형성하는 단계; (d) 상기 세라믹-고분자 막 상에 내부 전극을 형성하는 단계; (e) 상기 (b) 단계 및 (c) 단계를 반복하여 상기 내부 전극 상에 세라믹-고분자 막을 추가 형성한 후, 상부 전극을 형성하는 단계; 및 (f) 상기 상부 전극과 하부 전극에 전압을 인가하여, 페로브스카이트 결정 구조를 갖는 세라믹의 다이폴들을 한 방향으로 정렬하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
According to a third aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a flexible piezoelectric device, comprising: (a) forming a lower electrode on a supporting substrate; (b) applying and drying a ceramic ink including a ceramic powder and a solvent of perovskite crystal structure on a lower electrode by an ink-jet printing method to form a ceramic film; (c) applying and curing a polymer ink containing a polymer resin to the ceramic film to fill the space between the ceramic films with a polymer resin to form a ceramic-polymer film; (d) forming an internal electrode on the ceramic-polymer membrane; (e) repeating the steps (b) and (c) to form a ceramic-polymer film on the internal electrode, and then forming an upper electrode; And (f) applying a voltage to the upper electrode and the lower electrode to align the dipoles of ceramic having a perovskite crystal structure in one direction.

본 발명에 따른 잉크젯 프린팅법을 이용한 플렉서블 압전 소자 및 그 제조 방법은 하부 전극 상에 페로브스카이트(perovskite) 결정구조의 세라믹 및 용매를 포함하는 세라믹 잉크를 이용한 잉크젯 프린팅법으로 세라믹-고분자 막을 형성한 후, 상부 전극과 하부 전극에 높은 전압을 인가하여 페로브스카이트 결정구조를 갖는 세라믹의 다이폴들을 한 방향으로 정렬함으로써, 우수한 압전성 및 출력 특성을 확보할 수 있다.
The flexible piezoelectric device using the ink-jet printing method according to the present invention and the method for fabricating the same can be formed by forming a ceramic-polymer film on a lower electrode by ink-jet printing using a ceramic of perovskite crystal structure and a ceramic ink Then, a high voltage is applied to the upper electrode and the lower electrode to align the dipoles of the ceramics having the perovskite crystal structure in one direction, thereby ensuring excellent piezoelectricity and output characteristics.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 플렉서블 압전 소자 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 플렉서블 압전 소자 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 플렉서블 압전 소자 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도 4 내지 도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 플렉서블 압전 소자 제조 방법을 나타낸 공정 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 플렉서블 압전 소자를 나타낸 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예의 변형예에 따른 플렉서블 압전 소자를 나타낸 단면도이다.FIG. 1 is a flow chart showing a method of manufacturing a flexible piezoelectric device according to a first embodiment of the present invention.
2 is a flow chart showing the manufacturing method of a flexible piezoelectric device according to the second embodiment of the present invention.
3 is a process flow diagram illustrating a method of manufacturing a flexible piezoelectric device according to a third embodiment of the present invention.
4 to 9 are process cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a flexible piezoelectric device according to a third embodiment of the present invention.
10 is a cross-sectional view showing a flexible piezoelectric device according to a third embodiment of the present invention.
11 is a cross-sectional view showing a flexible piezoelectric device according to a modification of the third embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 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. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and how to accomplish them, will become apparent by reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but may be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 잉크젯 프린팅법을 이용한 플렉서블 압전 소자 및 그 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a flexible piezoelectric device and a method of manufacturing the same according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 플렉서블 압전 소자 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.FIG. 1 is a flow chart showing a method of manufacturing a flexible piezoelectric device according to a first embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 플렉서블 압전 소자 제조 방법은 하부 전극 형성 단계(S110), 세라믹 막 형성 단계(S120), 세라믹-고분자 막 형성 단계(S130), 상부 전극 형성 단계(S140)와 상부 및 하부 전극에 전압 인가 단계(S150)를 포함한다.
1, the method for manufacturing a flexible piezoelectric device according to the first embodiment of the present invention includes forming a lower electrode (S110), forming a ceramic film (S120), forming a ceramic-polymer film (S130) An electrode formation step S140 and a voltage application step S150 to the upper and lower electrodes.

하부 전극 형성 단계(S110)에서는 지지 기판 상에 하부 전극을 형성한다. 이때, 지지 기판은 폴리이미드 수지, 에폭시 수지, 우레탄 수지 등과 같이 플렉서블한 절연특성을 갖는 다양한 고분자 필름이 이용될 수 있다. 이러한 지지 기판은 플렉서블한 특성을 부여함과 더불어, 하부 전극이 노출되는 것을 방지하는 역할을 한다.In the lower electrode formation step (S110), the lower electrode is formed on the supporting substrate. At this time, as the supporting substrate, various polymer films having flexible insulation characteristics such as polyimide resin, epoxy resin, urethane resin and the like can be used. Such a supporting substrate imparts a flexible characteristic and serves to prevent the lower electrode from being exposed.

하부 전극은 백금(Pt), 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 탄탈륨(Ta), 티타늄(Ti), 팔라듐(Pd), 탄소나노튜브(CNT), 그래핀(Graphene), 루테늄(Ru), 탄탈륨 나이트라이드(TaN), 타이타늄 나이트라이드(TiN) 등에서 선택된 1종 이상이 이용될 수 있다.
The lower electrode is made of platinum (Pt), gold (Au), silver (Ag), aluminum (Al), tantalum (Ta), titanium (Ti), palladium (Pd), carbon nanotubes (CNT), graphene , Ruthenium (Ru), tantalum nitride (TaN), titanium nitride (TiN), and the like.

세라믹 막 형성 단계(S120)에서는 하부 전극 상에 잉크젯 프린팅법으로 페로브스카이트(perovskite) 결정구조의 세라믹 분말 및 용매를 포함하는 세라믹 잉크를 도포 및 건조하여 세라믹 막을 형성한다.In the step of forming a ceramic film (S120), a ceramic ink containing perovskite crystal structure ceramic powder and a solvent is applied and dried on the lower electrode by ink-jet printing to form a ceramic film.

세라믹 잉크의 세라믹 분말로는 PZT{Lead zirconium titanate: Pb(ZrxTi1 -x)O3, 0<x<1}, PLZT{lanthanum-doped lead zirconate titanate: PbyLa1-y(ZrxTi1 -x)O3, 0<x<1, 0<y<0.5}, SBT(Strontium bismuth tantalite: SrBi2Ta2O9), SBTN(Strontium barium tantalate noibate), BT(BaTiO3), BIT(bismuth titanate Bi4Ti3O12), BLT(bismuth lanthanum titanate: Bi4 - xLaxTi3O12, 0<x<0.5) 등을 포함하는 페로브스카이트 결정구조를 갖는 물질 중에서 선택될 수 있으며, 여기에 ZnO 및 MgO 중 선택된 1종 이상의 혼합체가 더 첨가될 수 있다. 이러한 세라믹 분말은 10nm ~ 10㎛의 평균 직경을 갖는 것을 이용하는 것이 바람직하다. 세라믹 분말의 평균 직경이 10nm 미만일 경우에는 분산 안정성이 저하될 수 있고, 10㎛를 초과할 경우에는 잉크젯 공정시 노즐 막힘 등의 문제점이 발생할 수 있다.A ceramic powder of the ceramic ink is PZT {Lead zirconium titanate: Pb ( Zr x Ti 1 -x) O 3, 0 <x <1}, PLZT {lanthanum-doped lead zirconate titanate: Pb y La1- y (Zr x Ti 1 -x) O 3, 0 < x <1, 0 <y <0.5}, SBT (Strontium bismuth tantalite: SrBi 2 Ta 2 O 9), SBTN (Strontium barium tantalate noibate), BT (BaTiO 3), A material having a perovskite crystal structure including BIT (bismuth titanate Bi 4 Ti 3 O 12 ), BLT (bismuth lanthanum titanate: Bi 4 - x La x Ti 3 O 12 , 0 <x <0.5) And a mixture of at least one selected from ZnO and MgO may be further added thereto. It is preferable that such a ceramic powder has an average diameter of 10 nm to 10 탆. When the average diameter of the ceramic powder is less than 10 nm, dispersion stability may be deteriorated. When the average diameter exceeds 10 탆, problems such as clogging of the nozzle may occur during the ink jet process.

그리고, 용매는 물, 에탄올, 아세톤, 포름아미드 등 세라믹 분말을 분산시킬 수 있는 것이라면 제한 없이 이용될 수 있다.The solvent can be used without limitation as long as it can disperse ceramic powders such as water, ethanol, acetone, and formamide.

또한, 세라믹 잉크는 분산제를 더 포함할 수 있다. 세라믹 잉크에 포함되는 분산제는 표면장력 제어와 분산성 향상 등을 위해 첨가된다. 이러한 분산제는 비이온 계면활성제, 양이온 계면활성제, 음이온 계면활성제, 옥틸알콜 및 아크릴계 고분자 중 선택된 1종 이상이 이용될 수 있다. 다만, 분산제가 과다하게 첨가될 경우 용액 안정성 및 압전 특성을 저해할 수 있으므로, 분산제는 세라믹 잉크 100 중량부에 대하여, 5 중량부 이하의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다.
Further, the ceramic ink may further include a dispersing agent. The dispersant contained in the ceramic ink is added for controlling the surface tension and improving dispersibility. The dispersant may be at least one selected from a nonionic surfactant, a cationic surfactant, an anionic surfactant, octyl alcohol and an acrylic polymer. However, when the dispersant is added in an excessive amount, the solution stability and the piezoelectric characteristics may be inhibited. Therefore, the dispersant is preferably added in an amount of 5 parts by weight or less based on 100 parts by weight of the ceramic ink.

세라믹-고분자 막 형성 단계(S130)에서는 세라믹 막에 고분자 수지를 포함하는 고분자 잉크를 도포 및 경화하여 세라믹 막 사이를 고분자 수지로 충진시켜 세라믹-고분자 막을 형성한다.In the ceramic-polymer film formation step (S130), a polymer ink containing a polymer resin is applied and cured to the ceramic film to fill the space between the ceramic films with a polymer resin to form a ceramic-polymer film.

이러한 고분자 수지는 폴리아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 페놀계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리이미드계 수지, 불포화 폴리에스테르계 수지, 폴리우레탄계 수지 등 다양한 수지가 될 수 있으며, 이 외에도 열경화형 수지 혹은 광경화형 수지가 제한 없이 이용될 수 있다.Such a polymer resin may be various resins such as a polyacrylic resin, an epoxy resin, a phenol resin, a polyamide resin, a polyimide resin, an unsaturated polyester resin, a polyurethane resin, etc. In addition, The mold resin can be used without limitation.

이러한 세라믹-고분자 막은 세라믹 분말 50 ~ 97vol% 및 고분자 수지 3 ~ 50vol%로 조성될 수 있으며, 보다 바람직하게는 세라믹 분말 60 ~ 85vol% 및 고분자 수지 15 ~ 40vol%를 제시할 수 있다. 본 발명에 적용되는 세라믹-고분자 막의 경우, 세라믹 분말이 주된 소재가 되어 세라믹 매트릭스를 형성하고, 세라믹 분말들 사이의 공극을 고분자 수지가 채우는 형태를 갖게 된다. The ceramic-polymer film may be composed of 50 to 97 vol% of the ceramic powder and 3 to 50 vol% of the polymer resin, more preferably 60 to 85 vol% of the ceramic powder and 15 to 40 vol% of the polymer resin. In the case of the ceramic-polymer film to be applied to the present invention, the ceramic powder becomes the main material to form the ceramic matrix, and the gap between the ceramic powders is filled with the polymer resin.

또한, 본 단계에서, 세라믹 막에 고분자 수지를 포함하는 고분자 잉크를 도포 및 경화하여 세라믹 막 사이를 고분자 수지로 충진시키는 방식으로 세라믹-고분자 막을 형성하기 때문에, 세라믹-고분자 막 형성에서 소결 공정을 생략함으로써 생산 단가를 낮출 수 있음과 더불어 소결 공정에 수반되는 수축 문제 해결, 소자의 신뢰성 개선이 가능하다.
In this step, since the ceramic-polymer film is formed by applying and curing the polymer ink containing the polymer resin to the ceramic film and filling the space between the ceramic films with the polymer resin, the sintering process is omitted in the ceramic-polymer film formation This makes it possible to reduce the production cost, solve the shrinkage problem accompanying the sintering process, and improve the reliability of the device.

상부 전극 형성 단계(S140)에서는 세라믹-고분자 막 상에 상부 전극을 형성한다. 이때, 상부 전극은, 하부 전극과 마찬가지로, 백금(Pt), 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 탄탈륨(Ta), 티타늄(Ti), 팔라듐(Pd), 탄소나노튜브(CNT), 그래핀(Graphene), 루테늄(Ru), 탄탈륨 나이트라이드(TaN), 타이타늄 나이트라이드(TiN) 등에서 선택된 1종 이상이 이용될 수 있다.
In the upper electrode forming step S140, an upper electrode is formed on the ceramic-polymer film. At this time, the upper electrode may be formed of platinum (Pt), gold (Au), silver (Ag), aluminum (Al), tantalum (Ta), titanium (Ti), palladium (Pd), carbon nanotubes CNT, Graphene, Ru, tantalum nitride (TaN), titanium nitride (TiN), and the like.

상부 및 하부 전극에 전압 인가 단계(S150)에서는 상부 전극과 하부 전극에 높은 전압을 인가하여 페로브스카이트 결정 구조를 갖는 세라믹의 다이폴들을 한 방향으로 정렬한다.In the step of applying the voltage to the upper and lower electrodes (S150), a high voltage is applied to the upper electrode and the lower electrode to arrange the dipoles of the ceramic having the perovskite crystal structure in one direction.

이와 같이, 상부 및 하부 전극에 높은 전압을 인가하게 되면, 상부 전극 및 하부 전극 사이에 배치되는 세라믹-고분자 막에서 페로브스카이트 결정구조를 갖는 세라믹의 다이폴들을 한 방향으로 정렬시키는 것이 가능해질 수 있기 때문에 압전 효과를 극대화시킬 수 있게 된다. 이때, 압전 효과란 물체에 힘을 가하여 신축시킨 순간에 전압을 일으키고, 역으로 물체에 높은 전압을 가했을 때 신축하는 성질을 나타내는 것을 말한다.When a high voltage is applied to the upper and lower electrodes, it is possible to align the dipoles of ceramics having a perovskite crystal structure in one direction in the ceramic-polymer film disposed between the upper electrode and the lower electrode. So that the piezoelectric effect can be maximized. In this case, the piezoelectric effect refers to a phenomenon in which a voltage is generated at a moment when an object is stretched or contracted by applying a force to the object, and the object is stretched or contracted when a high voltage is applied to the object.

따라서, 본 발명에서와 같이, 하부 전극 상에 페로브스카이트(perovskite) 결정구조의 세라믹 및 용매를 포함하는 세라믹 잉크를 이용한 잉크젯 프린팅법으로 세라믹-고분자 막을 형성한 후, 상부 전극과 하부 전극에 높은 전압을 인가하여 페로브스카이트 결정구조를 갖는 세라믹의 다이폴들을 한 방향으로 정렬시킬 경우, 우수한 압전성 및 출력 특성을 확보할 수 있게 된다.
Therefore, as in the present invention, a ceramic-polymer film is formed on the lower electrode by ink-jet printing using a ceramic ink having a perovskite crystal structure and a solvent, When a high voltage is applied to arrange the dipoles of ceramics having a perovskite crystal structure in one direction, excellent piezoelectricity and output characteristics can be secured.

상기의 과정(S110 ~ S150)으로 제조되는 본 발명의 제1 실시예에 따른 잉크젯 프린팅법을 이용한 플렉서블 압전 소자 제조 방법은 하부 전극 상에 페로브스카이트(perovskite) 결정구조의 세라믹 및 용매를 포함하는 세라믹 잉크를 이용한 잉크젯 프린팅법으로 세라믹-고분자 막을 형성한 후, 상부 전극과 하부 전극에 높은 전압을 인가하여 페로브스카이트 결정구조를 갖는 세라믹의 다이폴들을 한 방향으로 정렬시킴으로써, 우수한 압전성 및 출력 특성을 확보할 수 있다.
The method of manufacturing a flexible piezoelectric device using the ink-jet printing method according to the first embodiment of the present invention, which is manufactured in the above-described processes (S110 to S150), includes a ceramic having a perovskite crystal structure and a solvent And then applying a high voltage to the upper electrode and the lower electrode to align the dipoles of the ceramics having the perovskite crystal structure in one direction, thereby obtaining excellent piezoelectricity and output Characteristics can be ensured.

한편, 도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 플렉서블 압전 소자 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.FIG. 2 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a flexible piezoelectric device according to a second embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 잉크젯 프린팅법을 이용한 플렉서블 압전 소자 제조 방법은 하부 전극 형성 단계(S210), 세라믹-고분자 막 형성 단계(S220), 상부 전극 형성 단계(S230)와 상부 및 하부 전극에 전압 인가 단계(S240)를 포함한다. 이때, 본 발명의 제2 실시예에 따른 잉크젯 프린팅법을 이용한 플렉서블 압전 소자 제조 방법의 경우, 세라믹-고분자 막 형성 단계(S220)를 제외하고는 제1 실시예에 따른 잉크젯 프린팅법을 이용한 플렉서블 압전 소자 제조 방법과 실질적으로 동일한바, 중복 설명은 생략하고 차이점에 대해서만 간략히 설명하도록 한다.
As shown in FIG. 2, the method for fabricating a flexible piezoelectric device using the ink-jet printing method according to the second embodiment of the present invention includes forming a lower electrode (S210), forming a ceramic-polymer film (S220) (S230) and applying a voltage to the upper and lower electrodes (S240). In this case, in the flexible piezoelectric device manufacturing method using the ink-jet printing method according to the second embodiment of the present invention, the flexible piezoelectric film using the ink-jet printing method according to the first embodiment, except for the step of forming the ceramic- The manufacturing method of the present invention is substantially the same as that of the device manufacturing method, and a duplicate description will be omitted and only differences will be described briefly.

세라믹-고분자 막 형성 단계(S220)에서는 하부 전극 상에 잉크젯 프린팅법으로 페로브스카이트(perovskite) 결정구조의 세라믹 분말 및 용매를 포함하는 세라믹 잉크에 고분자 수지를 포함하는 고분자 잉크가 혼합된 세라믹-고분자 잉크를 도포 및 경화하여 세라믹-고분자 막을 형성한다.In the ceramic-polymer film forming step S220, ceramic ink having a perovskite crystal structure and a polymer ink containing a polymer resin are mixed with a ceramic ink containing a solvent by ink-jet printing on a lower electrode, Polymer ink is applied and cured to form a ceramic-polymer film.

즉, 본 발명의 제2 실시예의 경우, 세라믹 잉크에 고분자 잉크가 혼합된 세라믹-고분자 잉크를 잉크젯 프린팅법으로 하부 전극 상에 직접 도포한 후, 경화하여 세라믹-고분자 막을 형성한다. 이와 같이, 하부 전극 상에 세라믹 잉크에 고분자 잉크를 혼합한 세라믹-고분자 잉크를 잉크젯 프린팅법으로 직접 인쇄할 경우, 제1 실시예에 비하여, 공정이 간소화되어 생산 수율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
That is, in the case of the second embodiment of the present invention, a ceramic-polymer ink in which a polymer ink is mixed with a ceramic ink is directly applied on a lower electrode by an ink-jet printing method and then cured to form a ceramic-polymer film. As described above, when the ceramic-polymer ink in which the polymer ink is mixed with the ceramic ink on the lower electrode is directly printed by the ink-jet printing method, the process is simplified and the production yield can be improved compared with the first embodiment .

한편, 도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 플렉서블 압전 소자 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이고, 도 4 내지 도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 플렉서블 압전 소자 제조 방법을 나타낸 공정 단면도이다.3 is a process flow diagram illustrating a method of fabricating a flexible piezoelectric device according to a third embodiment of the present invention, and FIGS. 4 to 9 are process cross-sectional views illustrating a method of fabricating a flexible piezoelectric device according to a third embodiment of the present invention .

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시에에 따른 플렉서블 압전 소자 제조 방법은 하부 전극 형성 단계(S310), 세라믹 막 형성 단계(S320), 세라믹-고분자 막 형성 단계(S330), 내부 전극 형성 단계(S340), 세라믹-고분자 막 형성 단계(S350), 상부 전극 형성 단계(S360)와 상부 및 하부 전극에 전압 인가 단계(S370)를 포함한다.
3, the method for fabricating a flexible piezoelectric device according to the third embodiment of the present invention includes forming a lower electrode (S310), forming a ceramic film (S320), forming a ceramic-polymer film (S330) An electrode forming step S340, a ceramic-polymer film forming step S350, an upper electrode forming step S360, and a voltage applying step S370 to the upper and lower electrodes.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 하부 전극 형성 단계(S310)에서는 지지 기판(301) 상에 하부 전극(310)을 형성한다. 이때, 지지 기판(301)은 폴리이미드 수지, 에폭시 수지, 우레탄 수지 등과 같이 플렉서블한 절연특성을 갖는 다양한 고분자 필름이 이용될 수 있다. 이러한 지지 기판은 플렉서블한 특성을 부여함과 더불어, 하부 전극이 노출되는 것을 방지하는 역할을 한다.3 and 4, the lower electrode 310 is formed on the supporting substrate 301 in the lower electrode forming step S310. At this time, the supporting substrate 301 may be made of various polymer films having flexible insulation characteristics such as polyimide resin, epoxy resin, urethane resin, and the like. Such a supporting substrate imparts a flexible characteristic and serves to prevent the lower electrode from being exposed.

이때, 하부 전극(310)으로는 백금(Pt), 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 탄탈륨(Ta), 티타늄(Ti), 팔라듐(Pd), 탄소나노튜브(CNT), 그래핀(Graphene), 루테늄(Ru), 탄탈륨 나이트라이드(TaN), 타이타늄 나이트라이드(TiN) 등에서 선택된 1종 이상이 이용될 수 있다.
At this time, the lower electrode 310 may be formed of a metal such as platinum (Pt), gold (Au), silver (Ag), aluminum (Al), tantalum (Ta), titanium (Ti), palladium (Pd), carbon nanotubes (Ru), tantalum nitride (TaN), titanium nitride (TiN), and the like may be used.

도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 세라믹 막 형성 단계(S320)에서는 하부 전극(310) 상에 잉크젯 프린팅법으로 페로브스카이트(perovskite) 결정구조의 세라믹 분말 및 용매를 포함하는 세라믹 잉크(322)를 도포 및 건조하여 세라믹 막을 형성한다.3 and 5, in the ceramic film forming step S320, ceramic ink having a perovskite crystal structure and a solvent are formed on the lower electrode 310 by an ink-jet printing method 322) is applied and dried to form a ceramic film.

세라믹 잉크(322)의 세라믹 분말로는 PZT{Lead zirconium titanate: Pb(ZrxTi1 -x)O3, 0<x<1}, PLZT{lanthanum-doped lead zirconate titanate: PbyLa1-y(ZrxTi1 -x)O3, 0<x<1, 0<y<0.5}, SBT(Strontium bismuth tantalite: SrBi2Ta2O9), SBTN(Strontium barium tantalate noibate), BT(BaTiO3), BIT(bismuth titanate Bi4Ti3O12), BLT(bismuth lanthanum titanate: Bi4 - xLaxTi3O12, 0<x<0.5) 등을 포함하는 페로브스카이트 결정구조를 갖는 물질 중에서 선택될 수 있으며, 여기에 ZnO 및 MgO 중 선택된 1종 이상의 혼합체가 더 첨가될 수 있다. 이러한 세라믹 분말은 10nm ~ 10㎛의 평균 직경을 갖는 것을 이용하는 것이 바람직하다. 세라믹 분말의 평균 직경이 10nm 미만일 경우에는 분산 안정성이 저하될 수 있고, 10㎛를 초과할 경우에는 잉크젯 공정시 노즐 막힘 등의 문제점이 발생할 수 있다.A ceramic powder of the ceramic ink (322) is PZT {Lead zirconium titanate: Pb ( Zr x Ti 1 -x) O 3, 0 <x <1}, PLZT {lanthanum-doped lead zirconate titanate: Pb y La1- y ( Zr x Ti 1 -x) O 3 , 0 <x <1, 0 <y <0.5}, SBT (Strontium bismuth tantalite: SrBi 2 Ta 2 O 9), SBTN (Strontium barium tantalate noibate), BT (BaTiO 3) , A material having a perovskite crystal structure including BIT (bismuth titanate Bi 4 Ti 3 O 12 ), BLT (bismuth lanthanum titanate: Bi 4 - x La x Ti 3 O 12 , 0 <x <0.5) And a mixture of at least one selected from ZnO and MgO may be further added thereto. It is preferable that such a ceramic powder has an average diameter of 10 nm to 10 탆. When the average diameter of the ceramic powder is less than 10 nm, dispersion stability may be deteriorated. When the average diameter exceeds 10 탆, problems such as clogging of the nozzle may occur during the ink jet process.

그리고, 용매는 물, 에탄올, 아세톤, 포름아미드 등 세라믹 분말을 분산시킬 수 있는 것이라면 제한 없이 이용될 수 있다.The solvent can be used without limitation as long as it can disperse ceramic powders such as water, ethanol, acetone, and formamide.

또한, 세라믹 잉크(322)는 분산제를 더 포함할 수 있다. 세라믹 잉크(322)에 포함되는 분산제는 표면장력 제어와 분산성 향상 등을 위해 첨가된다. 이러한 분산제는 비이온 계면활성제, 양이온 계면활성제, 음이온 계면활성제, 옥틸알콜 및 아크릴계 고분자 중 선택된 1종 이상이 이용될 수 있다. 다만, 분산제가 과다하게 첨가될 경우 용액 안정성 및 압전 특성을 저해할 수 있으므로, 분산제는 세라믹 잉크 100 중량부에 대하여, 5 중량부 이하의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다.
In addition, the ceramic ink 322 may further include a dispersing agent. The dispersant contained in the ceramic ink 322 is added for controlling the surface tension and improving dispersibility. The dispersant may be at least one selected from a nonionic surfactant, a cationic surfactant, an anionic surfactant, octyl alcohol and an acrylic polymer. However, when the dispersant is added in an excessive amount, the solution stability and the piezoelectric characteristics may be inhibited. Therefore, the dispersant is preferably added in an amount of 5 parts by weight or less based on 100 parts by weight of the ceramic ink.

다음으로, 세라믹-고분자 막 형성 단계(S330)에서는 세라믹 막에 고분자 수지를 포함하는 고분자 잉크(324)를 도포 및 경화하여 세라믹 막 사이를 고분자 수지로 충진시켜 세라믹-고분자 막(320)을 형성한다.Next, in the ceramic-polymer film forming step S330, a polymer ink 324 including a polymer resin is applied and cured to the ceramic film to fill the space between the ceramic films with the polymer resin to form the ceramic-polymer film 320 .

이때, 세라믹-고분자 막(320)은 하부 전극(310)의 상면을 덮되, 외부 통전을 위해 하부 전극(310)의 상부 일부분이 외부로 노출되도록 적층 형성하는 것이 바람직하다.In this case, the ceramic-polymer film 320 is preferably formed so as to cover the upper surface of the lower electrode 310 and to expose the upper part of the lower electrode 310 to the outside for external energization.

이때, 고분자 수지는 페브로스카이트 결정 구조의 세라믹 분말을 갖는 세라믹 막 사이 공간에 함침됨으로써, 세라믹 분말의 응력을 감소시켜 세라믹 고유의 취성을 감소시킨다. 이러한 고분자 수지는 폴리아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 페놀계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리이미드계 수지, 불포화 폴리에스테르계 수지, 폴리우레탄계 수지 등 다양한 수지가 될 수 있으며, 이 외에도 열경화형 수지 혹은 광경화형 수지가 제한 없이 이용될 수 있다.At this time, the polymer resin is impregnated into the space between the ceramic films having the ceramic powder of the pebblesite crystal structure, thereby reducing the stress of the ceramic powder and reducing the brittleness inherent in the ceramic. Such a polymer resin may be various resins such as a polyacrylic resin, an epoxy resin, a phenol resin, a polyamide resin, a polyimide resin, an unsaturated polyester resin, a polyurethane resin, etc. In addition, The mold resin can be used without limitation.

이러한 세라믹-고분자 막(320)은 세라믹 분말 50 ~ 97vol% 및 고분자 수지 3 ~ 50vol%로 조성될 수 있으며, 보다 바람직하게는 세라믹 분말 60 ~ 85vol% 및 고분자 수지 15 ~ 40vol%를 제시할 수 있다.
The ceramic-polymer film 320 may be composed of 50 to 97 vol% of a ceramic powder and 3 to 50 vol% of a polymer resin, more preferably 60 to 85 vol% of a ceramic powder and 15 to 40 vol% of a polymer resin .

도 3 및 도 6에 도시된 바와 같이, 내부 전극 형성 단계(S340)에서는 세라믹-고분자 막(320) 상에 내부 전극(330)을 형성한다.3 and 6, the internal electrode 330 is formed on the ceramic-polymer film 320 in the internal electrode forming step S340.

이때, 내부 전극(330)은 증착, 인쇄, 도금 등에서 선택된 어느 하나의 방식으로 형성될 수 있다. 이러한 내부 전극(330)은 백금(Pt), 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 파라듐(Pd), 구리(Cu), ITO (indium tin oxide), IZO (indium zinc oxide), ZnO, AlN 등에서 선택된 1종 이상의 재질로 형성될 수 있다.
At this time, the internal electrode 330 may be formed by any one method selected from vapor deposition, printing, plating, and the like. The internal electrode 330 may be formed of one selected from the group consisting of Pt, Al, Au, Ag, Pd, Cu, ITO, IZO, ), ZnO, AlN, and the like.

도 3 및 도 7에 도시된 바와 같이, 세라믹-고분자 막 단계(S350)에서는 내부 전극(330) 상에 세라믹-고분자 막(320)을 형성한다. 이때, 내부 전극(330) 상에 형성된 세라믹-고분자 막(320)은 하부 전극(310) 상에 형성된 세라믹-고분자 막(320)과 실질적으로 동일한 것이 이용될 수 있다. 이에 따라, 내부 전극(330)은 세라믹-고분자 막(320)들 사이에 배치된다.
3 and 7, the ceramic-polymer film 320 is formed on the internal electrode 330 in the ceramic-polymer film step S350. The ceramic-polymer film 320 formed on the internal electrode 330 may be substantially the same as the ceramic-polymer film 320 formed on the lower electrode 310. Accordingly, the internal electrodes 330 are disposed between the ceramic-polymer films 320.

도 3 및 도 8에 도시된 바와 같이, 상부 전극 형성 단계(S360)에서는 세라믹 고분자 막(320) 상에 상부 전극(340)을 형성한다. 이때, 상부 전극(340)은 세라믹 고분자 막(320)들 중 최상부의 세라믹 고분자 막(320) 상에 형성하는 것이 바람직하다.3 and 8, in the upper electrode forming step S360, the upper electrode 340 is formed on the ceramic polymer film 320. [ At this time, the upper electrode 340 is preferably formed on the uppermost ceramic polymer film 320 among the ceramic polymer films 320.

이러한 상부 전극(340)은, 하부 전극(310)과 마찬가지로, 백금(Pt), 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 탄탈륨(Ta), 티타늄(Ti), 팔라듐(Pd), 탄소나노튜브(CNT), 그래핀(Graphene), 루테늄(Ru), 탄탈륨 나이트라이드(TaN), 타이타늄 나이트라이드(TiN) 등에서 선택된 1종 이상이 이용될 수 있다.
The upper electrode 340 may be formed of platinum (Pt), gold (Au), silver (Ag), aluminum (Al), tantalum (Ta), titanium (Ti), palladium (Pd) At least one selected from carbon nanotubes (CNT), graphene, ruthenium (Ru), tantalum nitride (TaN), titanium nitride (TiN)

도 3 및 도 9에 도시된 바와 같이, 상부 및 하부 전극에 전압 인가 단계(S360)에서는 상부 전극(340)과 하부 전극(310)에 높은 전압을 인가하여, 페로브스카이트 결정 구조를 갖는 세라믹의 다이폴들을 한 방향으로 정렬한다.3 and 9, a high voltage is applied to the upper electrode 340 and the lower electrode 310 in a voltage applying step (S360) to the upper and lower electrodes to form a ceramic material having a perovskite crystal structure Lt; / RTI &gt; in one direction.

이때, 상부 전극(340) 및 하부 전극(310)에 높은 전압을 인가하게 되면, 상부 전극(340) 및 하부 전극(310) 사이에 배치되는 세라믹-고분자 막(320)에서 페로브스카이트 결정구조를 갖는 세라믹의 다이폴들을 한 방향으로 정렬시키는 것이 가능해질 수 있을 뿐만 아니라, 세라믹-고분자 막(320)들 사이에 배치되는 내부 전극(330)에 의해 압전 소자의 출력시 전류가 커지게 되어 출력 특성을 향상시킬 수 있는 구조적인 이점이 있다. 이때, 압전 효과란 물체에 힘을 가하여 신축시킨 순간에 전압을 일으키고, 역으로 물체에 높은 전압을 가했을 때 신축하는 성질을 나타내는 것을 말한다.In this case, when a high voltage is applied to the upper electrode 340 and the lower electrode 310, a perovskite crystal structure is formed in the ceramic-polymer film 320 disposed between the upper electrode 340 and the lower electrode 310, And the internal electrode 330 disposed between the ceramic-polymer films 320 increases the current at the time of output of the piezoelectric element, so that the output characteristic There is a structural advantage that can be improved. In this case, the piezoelectric effect refers to a phenomenon in which a voltage is generated at a moment when an object is stretched or contracted by applying a force to the object, and the object is stretched or contracted when a high voltage is applied to the object.

따라서, 상부 전극(340) 및 하부 전극(310) 사이에 배치되는 세라믹-고분자 막(320)에서 페로브스카이트 결정구조를 갖는 세라믹의 다이폴들을 한 방향으로 정렬시키는 것이 가능해질 수 있을 뿐만 아니라, 세라믹-고분자 막(320)들 사이에 배치되는 내부 전극(330)에 의해 압전 소자의 출력시 전류가 커지게 되어 출력 특성을 향상시킬 수 있게 된다.
Therefore, not only can it be possible to align the dipoles of ceramics having a perovskite crystal structure in one direction in the ceramic-polymer film 320 disposed between the upper electrode 340 and the lower electrode 310, The internal electrode 330 disposed between the ceramic-polymer films 320 increases the current at the time of output of the piezoelectric element, thereby improving the output characteristic.

상기의 과정(S310 ~ S370)으로 제조되는 본 발명의 제3 실시예에 따른 잉크젯 프린팅법을 이용한 플렉서블 압전 소자 제조 방법은 수직적으로 적층되는 세라믹-고분자 막들 사이에 내부 전극을 더 삽입함으로써, 상부 전극 및 하부 전극 사이에 배치되는 세라믹-고분자 막에서 페로브스카이트 결정구조를 갖는 세라믹의 다이폴들을 한 방향으로 정렬시키는 것이 가능해질 수 있을 뿐만 아니라, 세라믹-고분자 막들 사이에 배치되는 내부 전극에 의해 압전 소자의 출력시 전류가 커지게 되어 출력 특성을 향상시킬 수 있다.
In the flexible piezoelectric device manufacturing method using the ink-jet printing method according to the third embodiment of the present invention manufactured in the above-described processes (S310 to S370), by further inserting the internal electrodes between the vertically stacked ceramic-polymer films, It is possible to align the dipoles of ceramics having a perovskite crystal structure in one direction in the ceramic-polymer film disposed between the lower electrode and the lower electrode, The current increases at the output of the device, and the output characteristic can be improved.

한편, 도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 플렉서블 압전 소자를 나타낸 단면도이고, 도 11은 본 발명의 제3 실시예의 변형예에 따른 플렉서블 압전 소자를 나타낸 단면도이다.FIG. 10 is a cross-sectional view of a flexible piezoelectric device according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 11 is a cross-sectional view of a flexible piezoelectric device according to a modification of the third embodiment of the present invention.

먼저, 도 10을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 플렉서블 압전 소자(300)는 지지 기판(301), 하부 전극(310), 세라믹-고분자 막(320), 내부 전극(330) 및 상부 전극(340)을 포함한다.
10, a flexible piezoelectric device 300 according to a third embodiment of the present invention includes a support substrate 301, a lower electrode 310, a ceramic-polymer film 320, an internal electrode 330, And an upper electrode 340.

지지 기판(301)은 폴리이미드 수지, 에폭시 수지, 우레탄 수지 등과 같이 플렉서블한 절연특성을 갖는 다양한 고분자 필름이 이용될 수 있다. 이러한 지지 기판(301)은 플렉서블한 특성을 부여함과 더불어, 하부 전극(310)이 노출되는 것을 방지하는 역할을 한다.
As the support substrate 301, various polymer films having flexible insulation characteristics such as polyimide resin, epoxy resin, urethane resin, etc. may be used. The support substrate 301 has a flexible property and prevents the lower electrode 310 from being exposed.

하부 전극(310)은 판상 구조를 가지며, 압전 소자(300)의 제1 전극 역할을 수행한다. 이러한 하부 전극(310)으로는 백금(Pt), 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 탄탈륨(Ta), 티타늄(Ti), 팔라듐(Pd), 탄소나노튜브(CNT), 그래핀(Graphene), 루테늄(Ru), 탄탈륨 나이트라이드(TaN), 타이타늄 나이트라이드(TiN) 등에서 선택된 1종 이상이 이용될 수 있다.
The lower electrode 310 has a plate-like structure and serves as a first electrode of the piezoelectric element 300. Examples of the lower electrode 310 include platinum (Pt), gold (Au), silver (Ag), aluminum (Al), tantalum (Ta), titanium (Ti), palladium (Pd), carbon nanotubes At least one selected from graphene, ruthenium (Ru), tantalum nitride (TaN), titanium nitride (TiN) and the like can be used.

세라믹-고분자 막(320)은 하부 전극(310) 상에 수직적으로 적층 형성된다. 이때, 세라믹-고분자 막(320)은 하부 전극(310)의 상면을 덮되, 외부 통전을 위해 하부 전극(310)의 상부 일부분이 외부로 노출되도록 적층 형성하는 것이 바람직하다. 이러한 세라믹-고분자 막(320)은 잉크젯 프린팅법으로 페로브스카이트(perovskite) 결정구조의 세라믹 분말 및 용매를 포함하는 세라믹 잉크를 도포 및 건조하여 세라믹 막을 형성한 후, 고분자 수지를 포함하는 고분자 잉크를 세라믹 막에 함침시키는 것에 의해 형성될 수 있다.The ceramic-polymer film 320 is vertically stacked on the lower electrode 310. In this case, the ceramic-polymer film 320 is preferably formed so as to cover the upper surface of the lower electrode 310 and to expose the upper part of the lower electrode 310 to the outside for external energization. The ceramic-polymer film 320 is formed by applying a ceramic ink containing perovskite crystal structure ceramic powder and a solvent by ink-jet printing and drying to form a ceramic film. Then, a polymer ink Into the ceramic film.

이와 달리, 세라믹-고분자 막(320)은 하부 전극(310) 상에 잉크젯 프린팅법으로 페로브스카이트(perovskite) 결정구조의 세라믹 분말 및 용매를 포함하는 세라믹 잉크에 고분자 수지를 포함하는 고분자 잉크가 혼합된 세라믹-고분자 잉크를 도포 및 경화하는 것에 의해 형성될 수 있다.Alternatively, the ceramic-polymer film 320 may be formed by forming a ceramic ink having a perovskite crystal structure and a polymer ink containing a polymer resin in a ceramic ink containing a solvent by inkjet printing on the lower electrode 310 Can be formed by applying and curing a mixed ceramic-polymer ink.

세라믹-고분자 막(320)은 10 ~ 1000㎛의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 세라믹-고분자 막(320)의 두께가 10㎛ 미만일 경우에는 압전 효율이 저하되는 문제가 있다. 반대로, 세라믹-고분자 막(320)의 두께가 1000㎛를 초과할 경우에는 두께 증가로 인하여 변형이 어려워져 플렉서블한 특성을 발휘하기 어려우며, 출력 특성이 저하될 우려가 크다.
The ceramic-polymer film 320 preferably has a thickness of 10 to 1000 탆. When the thickness of the ceramic-polymer film 320 is less than 10 mu m, there is a problem that the piezoelectric efficiency is lowered. On the contrary, when the thickness of the ceramic-polymer film 320 is more than 1000 mu m, it is difficult to deform due to an increase in thickness, so that it is difficult to exhibit flexible characteristics and the output characteristic is likely to deteriorate.

내부 전극(330)은 복수의 세라믹-고분자 막(320)들 사이에 형성된다. 이러한 내부 전극(330)은 일체형의 판상 구조를 갖는다. 이때, 내부 전극(330)은 증착, 인쇄, 도금 등에서 선택된 어느 하나의 방식으로 형성될 수 있다. 이러한 내부 전극(330)은 백금(Pt), 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 파라듐(Pd), 구리(Cu), ITO (indium tin oxide), IZO (indium zinc oxide), ZnO, AlN 등에서 선택된 1종 이상의 재질로 형성될 수 있다. 도면으로 상세히 나타내지는 않았지만, 내부 전극(330)은 하부 전극(310) 및 상부 전극(340) 중 어느 하나에 전기적으로 접지될 수 있다.The internal electrodes 330 are formed between the plurality of ceramic-polymer films 320. The internal electrode 330 has an integral plate-like structure. At this time, the internal electrode 330 may be formed by any one method selected from vapor deposition, printing, plating, and the like. The internal electrode 330 may be formed of one selected from the group consisting of Pt, Al, Au, Ag, Pd, Cu, ITO, IZO, ), ZnO, AlN, and the like. Although not shown in the drawings, the internal electrode 330 may be electrically grounded to either the lower electrode 310 or the upper electrode 340.

이때, 상부 전극(340) 및 하부 전극(310)에 높은 전압을 인가하게 되면, 상부 전극(340) 및 하부 전극(310) 사이에 배치되는 세라믹-고분자 막(320)에서 페로브스카이트 결정구조를 갖는 세라믹의 다이폴들을 한 방향으로 정렬시키는 것이 가능해질 수 있을 뿐만 아니라, 세라믹-고분자 막(320)들 사이에 배치되는 내부 전극(330)에 의해 압전 소자의 출력시 전류가 커지게 되어 출력 특성을 향상시킬 수 있게 된다. 이때, 압전 효과란 물체에 힘을 가하여 신축시킨 순간에 전압을 일으키고, 역으로 물체에 높은 전압을 가했을 때 신축하는 성질을 나타내는 것을 말한다.In this case, when a high voltage is applied to the upper electrode 340 and the lower electrode 310, a perovskite crystal structure is formed in the ceramic-polymer film 320 disposed between the upper electrode 340 and the lower electrode 310, And the internal electrode 330 disposed between the ceramic-polymer films 320 increases the current at the time of output of the piezoelectric element, so that the output characteristic Can be improved. In this case, the piezoelectric effect refers to a phenomenon in which a voltage is generated at a moment when an object is stretched or contracted by applying a force to the object, and the object is stretched or contracted when a high voltage is applied to the object.

따라서, 상부 전극(340) 및 하부 전극(310) 사이에 배치되는 세라믹-고분자 막(320)에서 페로브스카이트 결정구조를 갖는 세라믹의 다이폴들을 한 방향으로 정렬시키는 것이 가능해질 수 있을 뿐만 아니라, 세라믹-고분자 막(320)들 사이에 배치되는 내부 전극(330)에 의해 압전 소자의 출력시 전류가 커지게 되어 출력 특성을 향상시킬 수 있게 된다.Therefore, not only can it be possible to align the dipoles of ceramics having a perovskite crystal structure in one direction in the ceramic-polymer film 320 disposed between the upper electrode 340 and the lower electrode 310, The internal electrode 330 disposed between the ceramic-polymer films 320 increases the current at the time of output of the piezoelectric element, thereby improving the output characteristic.

이와 달리, 도 11에 도시된 바와 같이, 내부 전극(330)은 수직적으로 적층 형성되는 복수의 세라믹-고분자 막(320)들 사이에 적어도 하나 이상이 삽입 배치될 수 있다. 도면으로 상세히 나타내지는 않았지만, 내부 전극(330)들 중 홀 수번째 층에 배치되는 내부 전극(330)은 하부 전극(310)과 전기적으로 접지되고, 짝 수번째 층에 배치되는 내부 전극(330)은 상부 전극(340)과 전기적으로 접지될 수 있다.
Alternatively, as shown in FIG. 11, at least one internal electrode 330 may be interposed between a plurality of vertically stacked ceramic-polymer films 320. Although not shown in detail, the inner electrode 330 disposed in the hole-numbered layer among the inner electrodes 330 is electrically grounded to the lower electrode 310, and the inner electrode 330 disposed in the even- The upper electrode 340 may be electrically grounded.

도 10을 다시 참조하면, 상부 전극(340)은 세라믹 고분자 막(320)들 중 최상부의 세라믹-고분자 막(320) 상에 형성된다. 이러한 상부 전극(340)은 판상 구조를 가지며, 압전 소자(300)의 제2 전극 역할을 수행한다. 이때, 상부 전극(340)은, 하부 전극(310)과 마찬가지로, 백금(Pt), 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 탄탈륨(Ta), 티타늄(Ti), 팔라듐(Pd), 탄소나노튜브(CNT), 그래핀(Graphene), 루테늄(Ru), 탄탈륨 나이트라이드(TaN), 타이타늄 나이트라이드(TiN) 등에서 선택된 1종 이상이 이용될 수 있다.
Referring again to FIG. 10, the upper electrode 340 is formed on the uppermost ceramic-polymer film 320 among the ceramic polymer films 320. The upper electrode 340 has a plate-like structure and functions as a second electrode of the piezoelectric element 300. At this time, the upper electrode 340 may be formed of platinum (Pt), gold (Au), silver (Ag), aluminum (Al), tantalum (Ta), titanium (Ti), palladium At least one selected from carbon nanotubes (CNT), graphene, ruthenium (Ru), tantalum nitride (TaN), titanium nitride (TiN)

전술한 본 발명의 제3 실시예에 따른 잉크젯 프린팅법을 이용한 플렉서블 압전 소자는 상부 및 하부 전극에 전압 인가시 상부 전극 및 하부 전극 사이에 배치되는 세라믹-고분자 막에서 페로브스카이트 결정구조를 갖는 세라믹의 다이폴들을 한 방향으로 정렬시키는 것이 가능해질 수 있을 뿐만 아니라, 세라믹-고분자 막들 사이에 배치되는 내부 전극에 의해 압전 소자의 출력시 전류가 커지게 되어 출력 특성을 향상시킬 수 있게 된다.The flexible piezoelectric device using the ink-jet printing method according to the third embodiment of the present invention has a perovskite crystal structure in the ceramic-polymer membrane disposed between the upper electrode and the lower electrode when voltage is applied to the upper and lower electrodes It is possible not only to align the dipoles of the ceramic in one direction but also to increase the current at the time of output of the piezoelectric element by the internal electrodes disposed between the ceramic and polymer films and to improve the output characteristic.

또한, 본 발명의 제3 실시예에 따른 잉크젯 프린팅법을 이용한 플렉서블 압전 소자는 복수의 세라믹-고분자 막을 교번적으로 반복해서 수직 적층함과 더불어, 복수의 세라믹-고분자 막의 사이에 적어도 하나 이상의 내부 전극이 배치됨으로써, 일 실시예에 비하여 압전 특성 및 출력 특성을 보다 향상시킬 수 있는 구조적인 이점이 있다.
The flexible piezoelectric device using the ink-jet printing method according to the third embodiment of the present invention includes a plurality of ceramic-polymer films alternately repeatedly vertically stacked, and at least one internal electrode There is a structural advantage that the piezoelectric characteristics and the output characteristics can be further improved as compared with the embodiment.

이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형은 본 발명이 제공하는 기술 사상의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.
Although the preferred embodiments of the present invention have been disclosed for illustrative purposes, those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. These changes and modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Accordingly, the scope of the present invention should be determined by the following claims.

S110 : 하부 전극 형성 단계
S120 : 세라믹 막 형성 단계
S130 : 세라믹-고분자 막 형성 단계
S140 : 상부 전극 형성 단계
S150 : 상부 및 하부 전극에 전압 인가 단계
S210 : 하부 전극 형성 단계
S220 : 세라믹-고분자 막 형성 단계
S230 : 상부 전극 형성 단계
S240 : 상부 및 하부 전극에 전압 인가 단계
S310 : 하부 전극 형성 단계
S320 : 세라믹 막 형성 단계
S330 : 세라믹-고분자 막 형성 단계
S340 : 내부 전극 형성 단계
S350 : 세라믹-고분자 막 형성 단계
S360 : 상부 전극 형성 단계
S370 : 상부 및 하부 전극에 전압 인가 단계
300 : 플렉서블 압전 소자 301 : 지지 기판
310 : 하부 전극 320 : 세라믹-고분자 막
322 : 세라믹 잉크 324 : 고분자 수지
330 : 내부 전극 340 : 상부 전극S110: Lower electrode formation step
S120: Ceramic film forming step
S130: Ceramic-polymer film forming step
S140: upper electrode forming step
S150: voltage application step to upper and lower electrodes
S210: Lower electrode formation step
S220: Ceramic-polymer film forming step
S230: upper electrode forming step
S240: voltage application step to upper and lower electrodes
S310: Lower electrode forming step
S320: Ceramic film formation step
S330: Ceramic-polymer film forming step
S340: internal electrode forming step
S350: Ceramic-polymer film forming step
S360: upper electrode forming step
S370: voltage application step to upper and lower electrodes
300: Flexible piezoelectric element 301: Support substrate
310: lower electrode 320: ceramic-polymer film
322: Ceramic ink 324: Polymer resin
330: internal electrode 340: upper electrode

Claims (12)

(a) 지지 기판 상에 하부 전극을 형성하는 단계;
(b) 상기 하부 전극 상에 잉크젯 프린팅법으로 페로브스카이트(perovskite) 결정구조의 세라믹 분말 및 용매를 포함하는 세라믹 잉크를 도포 및 건조하여 세라믹 막을 형성하는 단계;
(c) 상기 세라믹 막에 고분자 수지를 포함하는 고분자 잉크를 도포 및 경화하여 세라믹 막 사이를 고분자 수지로 충진시켜 세라믹-고분자 막을 형성하는 단계;
(d) 상기 세라믹-고분자 막 상에 상부 전극을 형성하는 단계; 및
(e) 상기 상부 전극과 하부 전극에 전압을 인가하여, 페로브스카이트 결정 구조를 갖는 세라믹의 다이폴들을 한 방향으로 정렬하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린팅법을 이용한 플렉서블 압전 소자 제조 방법.
(a) forming a lower electrode on a support substrate;
(b) applying a ceramic ink containing perovskite crystal structure and a solvent on the lower electrode by ink jet printing and drying to form a ceramic film;
(c) applying and curing a polymer ink containing a polymer resin to the ceramic film to fill the space between the ceramic films with a polymer resin to form a ceramic-polymer film;
(d) forming an upper electrode on the ceramic-polymer film; And
(e) applying a voltage to the upper electrode and the lower electrode to align the dipoles of the ceramic having the perovskite crystal structure in one direction. [7] The flexible piezoelectric device according to claim 1, Way.
(a) 지지 기판 상에 하부 전극을 형성하는 단계;
(b) 상기 하부 전극 상에 잉크젯 프린팅법으로 페로브스카이트(perovskite) 결정구조의 세라믹 분말, 고분자 수지 및 용매를 포함하는 세라믹-고분자 잉크를 도포 및 경화하여 세라믹-고분자 막을 형성하는 단계;
(c) 상기 세라믹-고분자 막 상에 상부 전극을 형성하는 단계; 및
(d) 상기 상부 전극과 하부 전극에 전압을 인가하여, 페로브스카이트 결정 구조를 갖는 세라믹의 다이폴들을 한 방향으로 정렬하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린팅법을 이용한 플렉서블 압전 소자 제조 방법.
(a) forming a lower electrode on a support substrate;
(b) applying and curing a ceramic-polymer ink including a ceramic powder, a polymer resin, and a solvent having a perovskite crystal structure on the lower electrode by ink-jet printing to form a ceramic-polymer film;
(c) forming an upper electrode on the ceramic-polymer membrane; And
(d) applying a voltage to the upper electrode and the lower electrode to align the dipoles of the ceramic having the perovskite crystal structure in one direction, thereby forming a flexible piezoelectric device using the inkjet printing method. Way.
(a) 지지 기판 상에 하부 전극을 형성하는 단계;
(b) 하부 전극 상에 잉크젯 프린팅법으로 페로브스카이트(perovskite) 결정구조의 세라믹 분말 및 용매를 포함하는 세라믹 잉크를 도포 및 건조하여 세라믹 막을 형성하는 단계;
(c) 상기 세라믹 막에 고분자 수지를 포함하는 고분자 잉크를 도포 및 경화하여 세라믹 막 사이를 고분자 수지로 충진시켜 세라믹-고분자 막을 형성하는 단계;
(d) 상기 세라믹-고분자 막 상에 내부 전극을 형성하는 단계;
(e) 상기 (b) 단계 및 (c) 단계를 반복하여 상기 내부 전극 상에 세라믹-고분자 막을 추가 형성한 후, 상부 전극을 형성하는 단계; 및
(f) 상기 상부 전극과 하부 전극에 전압을 인가하여, 페로브스카이트 결정 구조를 갖는 세라믹의 다이폴들을 한 방향으로 정렬하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린팅법을 이용한 플렉서블 압전 소자 제조 방법.
(a) forming a lower electrode on a support substrate;
(b) applying and drying a ceramic ink including a ceramic powder and a solvent of perovskite crystal structure on a lower electrode by an ink-jet printing method to form a ceramic film;
(c) applying and curing a polymer ink containing a polymer resin to the ceramic film to fill the space between the ceramic films with a polymer resin to form a ceramic-polymer film;
(d) forming an internal electrode on the ceramic-polymer membrane;
(e) repeating the steps (b) and (c) to form a ceramic-polymer film on the internal electrode, and then forming an upper electrode; And
(f) applying a voltage to the upper electrode and the lower electrode to align the dipoles of the ceramics having a perovskite crystal structure in one direction to form a flexible piezoelectric device using the inkjet printing method. Way.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상부 및 하부 전극 각각은
백금(Pt), 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 탄탈륨(Ta), 티타늄(Ti), 팔라듐(Pd), 탄소나노튜브(CNT), 그래핀(Graphene), 루테늄(Ru), 탄탈륨 나이트라이드(TaN) 및 타이타늄 나이트라이드(TiN) 중 선택된 1종 이상으로 형성하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린팅법을 이용한 플렉서블 압전 소자 제조 방법.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Each of the upper and lower electrodes
(Pt), gold (Au), silver, aluminum, tantalum, titanium, palladium, carbon nanotubes, graphene, ruthenium Ru), tantalum nitride (TaN), and titanium nitride (TiN). The method of manufacturing a flexible piezoelectric device using the inkjet printing method according to claim 1,
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 세라믹 분말은
PZT, PLZT, SBT, SBTN, BT, BIT 및 BLT 중 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린팅법을 이용한 플렉서블 압전 소자 제조 방법.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The ceramic powder
PZT, PLZT, SBT, SBTN, BT, BIT and BLT.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 세라믹 분말은
10nm ~ 10㎛의 평균 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린팅법을 이용한 플렉서블 압전 소자 제조 방법.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The ceramic powder
And having an average diameter of 10 nm to 10 m. The method of manufacturing a flexible piezoelectric device using the inkjet printing method.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 세라믹-고분자 막은
상기 세라믹 분말 50 ~ 97vol%를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린팅법을 이용한 플렉서블 압전 소자 제조 방법.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The ceramic-polymer membrane
And 50 to 97 vol% of the ceramic powder. 2. The method of manufacturing a flexible piezoelectric device according to claim 1,
제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 세라믹 잉크는
분산제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린팅법을 이용한 플렉서블 압전 소자 제조 방법.
The method according to claim 1 or 3,
The ceramic ink
The method of manufacturing a flexible piezoelectric device according to any one of the preceding claims, further comprising a dispersing agent.
제8항에 있어서,
상기 분산제는
비이온 계면활성제, 양이온 계면활성제, 음이온 계면활성제, 옥틸알콜 및 아크릴계 고분자 중 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린팅법을 이용한 플렉서블 압전 소자 제조 방법.
9. The method of claim 8,
The dispersant
Wherein at least one selected from the group consisting of a nonionic surfactant, a cationic surfactant, an anionic surfactant, octyl alcohol and an acrylic polymer is contained.
제8항에 있어서,
상기 분산제는
상기 세라믹 잉크 100 중량부에 대하여, 5 중량부 이하의 함량비로 첨가되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린팅법을 이용한 플렉서블 압전 소자 제조 방법.
9. The method of claim 8,
The dispersant
Wherein the ceramic ink is added in an amount of 5 parts by weight or less based on 100 parts by weight of the ceramic ink.
지지 기판;
상기 지지 기판 상에 형성된 하부 전극;
상기 하부 전극 상에 수직적으로 적층 형성되며, 페로브스카이트 결정구조를 가지며 단층으로 배열된 세라믹 분말 사이에 고분자가 개재된 복수의 세라믹-고분자 막;
상기 복수의 세라믹-고분자 막들 사이에 형성된 내부 전극; 및
상기 세라믹 고분자막들 중 최상부의 세라믹-고분자 막 상에 형성된 상부 전극;을 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 압전 소자.
A support substrate;
A lower electrode formed on the supporting substrate;
A plurality of ceramic-polymer films vertically stacked on the lower electrode and having a perovskite crystal structure and interposed between the ceramic powders arranged in a single layer;
Internal electrodes formed between the plurality of ceramic-polymer films; And
And an upper electrode formed on the uppermost ceramic-polymer film among the ceramic polymer membranes.
제11항에 있어서,
상기 내부 전극은
일체형의 판상 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 플렉서블 압전 소자.12. The method of claim 11,
The inner electrode
A flexible piezoelectric device characterized by having an integral plate-like structure.
KR1020150050729A 2015-04-10 2015-04-10 Manufacturing method of flexible piezoelectric device using ink-jet printing KR101682912B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150050729A KR101682912B1 (en) 2015-04-10 2015-04-10 Manufacturing method of flexible piezoelectric device using ink-jet printing

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150050729A KR101682912B1 (en) 2015-04-10 2015-04-10 Manufacturing method of flexible piezoelectric device using ink-jet printing

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160121144A true KR20160121144A (en) 2016-10-19
KR101682912B1 KR101682912B1 (en) 2016-12-06

Family

ID=57250979

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150050729A KR101682912B1 (en) 2015-04-10 2015-04-10 Manufacturing method of flexible piezoelectric device using ink-jet printing

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101682912B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111099908A (en) * 2019-12-30 2020-05-05 浙江大学 High-performance ceramic of carbon fiber composite rare earth lanthanum zirconate with surface coated with silicon oxide and preparation method thereof

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019135911A1 (en) * 2018-01-08 2019-07-11 Applied Materials, Inc. Piezoelectric materials and devices and methods for preparing the same

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100005624A (en) * 2008-07-07 2010-01-15 서울시립대학교 산학협력단 Multiferroic perovskite oxides composit and manufacturing method thereof
KR20100012142A (en) * 2008-07-28 2010-02-08 주식회사 제닉슨 Energy producer using piezoelectric composite material and method of manufacturing the same
KR20140009253A (en) * 2010-12-17 2014-01-22 후지필름 가부시키가이샤 Polymer composite piezoelectric body and method for producing same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100005624A (en) * 2008-07-07 2010-01-15 서울시립대학교 산학협력단 Multiferroic perovskite oxides composit and manufacturing method thereof
KR20100012142A (en) * 2008-07-28 2010-02-08 주식회사 제닉슨 Energy producer using piezoelectric composite material and method of manufacturing the same
KR20140009253A (en) * 2010-12-17 2014-01-22 후지필름 가부시키가이샤 Polymer composite piezoelectric body and method for producing same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111099908A (en) * 2019-12-30 2020-05-05 浙江大学 High-performance ceramic of carbon fiber composite rare earth lanthanum zirconate with surface coated with silicon oxide and preparation method thereof
CN111099908B (en) * 2019-12-30 2021-04-27 浙江大学 High-performance ceramic of carbon fiber composite rare earth lanthanum zirconate with surface coated with silicon oxide and preparation method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
KR101682912B1 (en) 2016-12-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5836755B2 (en) Piezoelectric element and liquid discharge head
JP4717344B2 (en) Dielectric thin film element, piezoelectric actuator, and liquid discharge head
JP5341094B2 (en) Multilayer piezoelectric element, injection device, and fuel injection system
CN1311542C (en) Ferro-electric materials capacitor and ferroelectric materials memory and piezoelectric element
JP2007300071A5 (en)
JP5639738B2 (en) Method for manufacturing piezoelectric / electrostrictive element
JP2005175099A5 (en)
US20200357576A1 (en) Acrylic binder and multilayer electronic component using the same
EP3306687B1 (en) Piezoelectric thin film, piezoelectric actuator, inkjet head, inkjet printer, and method for manufacturing piezoelectric actuator
KR101682912B1 (en) Manufacturing method of flexible piezoelectric device using ink-jet printing
US6891316B2 (en) Laminated piezoelectric element, actuator and printing head
KR101417855B1 (en) Cantilever type energy harverster
US9780295B2 (en) Lead-free piezoelectric material
JP4911907B2 (en) Piezoelectric actuator and liquid ejection device
US8100515B2 (en) Multilayer piezoelectric actuator and liquid discharge head
US7399066B2 (en) Piezoelectric element, ink jet recording head and producing method for piezoelectric element
KR101473346B1 (en) Piezoelectric fiber composite and method of manufacturing the same
JP5180198B2 (en) Piezoelectric / electrostrictive ceramics and piezoelectric / electrostrictive element
JP2007123483A (en) Piezoelectric actuator and liquid discharger
US9553252B2 (en) Piezoelectric/electrostrictive film type element containing lead zirconate titanate and a bismuth compound and method for producing the same
JP4977380B2 (en) Piezoelectric actuator, driving method thereof, and print head
JP6175956B2 (en) ELECTRO-MECHANICAL CONVERSION ELEMENT, DROPLET DISCHARGE HEAD HAVING ELECTRO-MACHINE CONVERSION ELEMENT, AND DROPLET DISCHARGE DEVICE HAVING DROPLET DISCHARGE HEAD
JP5144912B2 (en) Multilayer piezoelectric actuator and print head
JP5178065B2 (en) Piezoelectric ceramics, piezoelectric actuator and liquid discharge head
JP5096659B2 (en) Piezoelectric actuator and print head

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191126

Year of fee payment: 4