KR20170080272A - Touch sensitive device, display device comprising the same and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
접촉 감응 소자, 이를 포함하는 표시 장치 및 이의 제조 방법이 제공된다. 접촉 감응 소자는 나노와이어(nanowire)가 분산된 유전성 엘라스토머(dielectric elastomer)로 이루어진 전기 활성층 및 전기 활성층의 적어도 일면에 배치된 전극을 포함한다. 본 발명은 나노와이어를 이용하여 전기 활성층의 비유전율을 향상시킴으로써, 접촉 감응 소자의 구동 변위 및 진동 강도를 향상시킬 수 있고, 광투과율이 우수한 접촉 감응 소자를 제공할 수 있다. A contact-sensitive device, a display device including the same, and a manufacturing method thereof are provided. The contact sensitive device includes an electroactive layer made of a dielectric elastomer in which a nanowire is dispersed and an electrode disposed on at least one side of the electroactive layer. The present invention can improve the driving displacement and the vibration intensity of the contact-sensitive element by improving the dielectric constant of the electro-active layer using nanowires, and can provide a contact-sensitive element having excellent light transmittance.
Description
본 발명은 접촉 감응 소자, 이를 포함하는 표시 장치 및 이의 제조 방법 에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 광투과율 및 비유전율이 향상된 전기 활성층을 포함하는 접촉 감응 소자, 이를 포함하는 표시 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a touch sensitive device, a display device including the touch sensitive device, and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a touch sensitive device including an electroactive layer having improved light transmittance and relative dielectric constant, a display device including the same, .
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 패널의 상부에 햅틱 장치를 위치시킴으로써, 사용자의 터치에 민감하고 다양하며 직접적인 피드백을 제공하려는 연구가 활발히 진행되고 있다.2. Description of the Related Art [0002] In recent years, in response to a demand of users to easily use various display devices including a liquid crystal display device and an organic light emitting display device, use of a touch-type display device for touching and inputting a display device has become commonplace. Accordingly, studies using a haptic device have been continuing to provide direct and diverse touch feedback to the user. In particular, since the conventional haptic device is attached to the back surface of the display panel, it is difficult to provide immediate and minute feedback on the user's touch. Therefore, researches are actively conducted to place the haptic device on the upper part of the display panel, thereby providing sensitive and diverse direct feedback to the user's touch.
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 진동시키도록 구성되어, 진동 강도를 증가시키기 위해서는 질량체의 크기를 증가시켜야 하는 문제점이 있었고, 진동의 정도를 조절하기 위한 주파수 변조가 어려우며, 응답 속도가 매우 느리다는 단점이 있다. 또한, 편심 모터와 선형 공진 모터는 불투명한 물질로 이루어지므로, 표시 패널의 상부에 배치되는 것이 불가능하였다.Conventionally, a vibration motor such as an Eccentric Rotating Mass (ERM) or a Linear Resonant Actuator (LRA) has been used as a display device with such a haptic device. The vibration motor is configured to vibrate the entire display device. To increase the vibration intensity, there is a problem that the size of the mass body must be increased, frequency modulation is difficult to control the degree of vibration, and the response speed is very slow have. Further, since the eccentric motor and the linear resonance motor are made of an opaque material, it is impossible to arrange them on the display panel.
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 불투명한 물질로 이루어진다. 또한, 압전성 세라믹(EAC)은 외부 충격에 대한 내구성이 낮아 외부 충격에 의해 쉽게 깨지며, 불투명하고 박형화가 어렵다는 문제점이 있다.Shape Memory Alloys (SMA) and Electro-Active Ceramics (EAC) have been developed as materials for haptic devices in order to overcome the above problems. However, Shape Memory Alloy (SMA) is made of opaque material with a slow reaction rate, short life span. In addition, piezoelectric ceramics (EAC) have a problem that they are easily broken by external impact due to low durability against external impact, and are opaque and difficult to be thinned.
[관련기술문헌][Related Technical Literature]
1. ERM 액추에이터를 이용한 햅틱 효과 발생 방법 및 햅틱 지원 시스템 (한국특허출원번호 제10-2013-0011958호)One. Haptic Effect Generation Method and Haptic Support System Using ERM Actuator (Korean Patent Application No. 10-2013-0011958)
이에, 해결하고자 하는 과제는 전기 활성층의 비유전율을 향상시켜, 구동 변위 및 진동 강도가 향상된 접촉 감응 소자 및 이를 포함하는 표시 장치를 제공하는 것이다.Accordingly, a problem to be solved is to provide a contact-sensitive device having improved relative permittivity of an electroactive layer and improved driving displacement and vibration intensity, and a display device including the same.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 감응 소자는 나노와이어(nanowire)가 분산된 유전성 엘라스토머(dielectric elastomer)로 이루어진 전기 활성층 및 전기 활성층의 적어도 일면에 배치된 전극을 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a touch sensing device including: an electroactive layer formed of a dielectric elastomer in which a nanowire is dispersed; and an electrode disposed on at least one surface of the electroactive layer, .
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 표시 패널 및 표시 패널 상의 접촉 감응 소자를 포함하고, 이때, 접촉 감응 소자는 나노와이어가 분산된 유전성 엘라스토머로 이루어지는 전기 활성층 및 전기 활성층의 적어도 일면에 배치된 전극을 갖는다.According to an aspect of the present invention, there is provided a display device including a display panel and a touch sensitive device on the display panel, wherein the contact sensitive device includes a dielectric layer formed of a dielectric elastomer in which nanowires are dispersed, And an electrode disposed on at least one surface of the electroactive layer.
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 감응 소자의 제조 방법은 강유전성 폴리머를 포함하는 폴리머 용액을 전기 방사(electrospinning)하여 강유전성 폴리머로 이루어진 나노파이버(nanofiber)를 형성하는 단계, 나노파이버를 분쇄하여 나노와이어를 형성하는 단계, 나노와이어와 유전성 엘라스토머를 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계 및 혼합물을 코팅하여 전기 활성층을 형성하는 단계를 포함한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a touch sensing device, comprising: electrospinning a polymer solution including a ferroelectric polymer to form a nanofiber made of a ferroelectric polymer; Forming a nanowire by pulverizing the nanofiber, mixing the nanowire and the dielectric elastomer to form a mixture, and coating the mixture to form an electroactive layer.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.The details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.
본 발명은 강유전성 폴리머로 이루어지는 전기 활성층의 비유전율을 향상시킴으로써, 접촉 감응 소자의 구동 변위 및 진동 강도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.The present invention has the effect of improving the driving displacement and the vibration intensity of the contact sensitive element by improving the relative dielectric constant of the electroactive layer made of the ferroelectric polymer.
또한, 본 발명은 비유전율뿐만 아니라 분산성이 우수하여, 광투과율이 우수한 접촉 감응 소자를 제공할 수 있다. In addition, the present invention can provide a contact-sensitive element which is excellent in not only dielectric constant but also dispersibility, and has excellent light transmittance.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.The effects according to the present invention are not limited by the contents exemplified above, and more various effects are included in the specification.
도 1a은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 소자를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 1b는 도 1의 X 영역에 대한 확대도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 감응 소자를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 소자의 제조 방법에서 나노파이버를 형성하는 단계를 설명하기 위한 개략도이다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 소자의 제조 방법에서 나노파이버를 형성하는 단계에 의해 형성된 나노파이버를 설명하기 위한 개략도이다.
도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 소자의 제조 방법에서 나노파이버를 분쇄하여 나노와이어를 형성하는 단계를 설명하기 위한 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 소자를 포함하는 표시 장치를 설명하기 위한 개략적인 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 감응 소자를 포함하는 표시 장치를 설명하기 위한 개략적인 분해 사시도이다.1A is a schematic cross-sectional view illustrating a variable device according to an embodiment of the present invention.
1B is an enlarged view of the X region of FIG.
2 is a schematic cross-sectional view illustrating a touch sensing device according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a variable device according to an embodiment of the present invention.
4A is a schematic view for explaining a step of forming nanofibers in a method of manufacturing a variable element according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4B is a schematic view for explaining a nanofiber formed by the step of forming a nanofiber in the method of manufacturing a variable element according to an embodiment of the present invention. FIG.
4C is a schematic view for explaining a step of forming nanowires by pulverizing nanofibers in a method of manufacturing a variable element according to an embodiment of the present invention.
5 is a schematic exploded perspective view illustrating a display device including a variable device according to an embodiment of the present invention.
6 is a schematic exploded perspective view illustrating a display device including a touch sensitive device according to an embodiment of the present invention.
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.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, 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.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다. The shapes, sizes, ratios, angles, numbers, and the like disclosed in the drawings for describing the embodiments of the present invention are illustrative, and thus the present invention is not limited thereto. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail. Where the terms "comprises", "having", "done", and the like are used in this specification, other portions may be added unless "only" is used. Unless the context clearly dictates otherwise, including the plural unless the context clearly dictates otherwise.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.In interpreting the constituent elements, it is construed to include the error range even if there is no separate description.
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. In the case of a description of the positional relationship, for example, if the positional relationship between two parts is described as 'on', 'on top', 'under', and 'next to' Or " direct " is not used, one or more other portions may be located between the two portions.
소자 또는 층이 다른 소자 또는 층 "위 (on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. An element or layer is referred to as being another element or layer "on ", including both intervening layers or other elements directly on or in between.
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.Although the first, second, etc. are used to describe various components, these components are not limited by these terms. These terms are used only to distinguish one component from another. Therefore, the first component mentioned below may be the second component within the technical spirit of the present invention.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.The sizes and thicknesses of the individual components shown in the figures are shown for convenience of explanation and the present invention is not necessarily limited to the size and thickness of the components shown.
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.It is to be understood that each of the features of the various embodiments of the present invention may be combined or combined with each other, partially or wholly, technically various interlocking and driving, and that the embodiments may be practiced independently of each other, It is possible.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다.Various embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 소자를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다. 도 1b는 도 1a의 X 영역에 대한 확대도이다. 도 1a 및 도 1b를 참조하면, 가변 소자(100)는 전기 활성층(110), 제1 전극(121) 및 제2 전극(122)을 포함한다. 1A is a schematic cross-sectional view for explaining a variable element according to an embodiment of the present invention. 1B is an enlarged view of the X region of FIG. 1A. 1A and 1B, a
전기 활성층(110)은 전압이 인가됨에 따라 형상이 변형되고 진동을 발생시킬 수 있는 층을 의미한다. 전기 활성층(110)은 유전성 엘라스토머(111) 및 나노와이어(112)를 포함한다. The
전기 활성층(110)의 유전성 엘라스토머(111)는 전기장에 의해 전왜 변형(electrostrictive strain)이 유발되는 고분자 재료이다. 유전성 엘라스토머(111)는 전기적으로는 절연 특성을 가지며, 구조적으로는 탄성 복원력을 가지는 고분자 재료를 통칭하는 것으로 정의한다.The
예를 들어, 유전성 엘라스토머(111)는 아크릴계 중합체, 우레탄계 중합체 및 실리콘계 중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 유전성 엘라스토머(111)는 아크릴계 중합체 및 실리콘계 중합체를 블랜딩한 화합물일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 소자(100)에 사용되는 유전성 엘라스토머(111)는 낮은 점탄성 및 넓은 온도 범위에서 동작할 수 있는 장점을 가진 실리콘계 중합체일 수 있고, 예를 들어, 폴리디메틸 실록산(polydimethyl siloxane; PDMS)이 유전성 엘라스토머(111)로 사용될 수 있다.For example, the
유전성 엘라스토머(111)는 작은 구동 전압으로 큰 변형 또는 강한 진동을 구현하기 위해 비유전율(relative permittivity)이 큰 화합물일 수 있다. 예를 들어, 유전성 엘라스토머(111)는 150kHz에서 측정한 비유전율이 1.5일 수 있다. 또한, 유전성 엘라스토머(111)는 가변 소자(100)에 요구되는 탄성을 갖도록, 중량 평균 분자량이 10,000 g/mol 이상인 것일 수 있다.The
나노와이어(112)는 유전성 엘라스토머(111)에 첨가되는 유기 필러로서, 유전성 엘라스토머(111)에 분산된다. 나노와이어(112)는 유전성 엘라스토머(111)로 구성된 전기 활성층의 비유전율을 증가시킨다. The
도 1b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 소자(100)의 전기 활성층(110)을 구성하는 나노와이어(112)는 압전성 및 가용성(soluble)을 가지고, 수십 내지 수백 ㎚의 직경(d) 및 수 ㎛의 길이(l)를 가지는 와이어 구조체를 의미한다.1B, the
나노와이어(112)는 강유전성 폴리머로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 나노와이어(112)는 폴리비닐리덴플루오라이드(poly vinylidenefluoride, PVDF)계 폴리머 또는 폴리우레탄(PU)계 폴리머로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. PVDF계 폴리머는, 폴리머의 주쇄에 VDF(vinylidenefluoride) 반복 단위를 포함하는 폴리머를 의미하며, 예를 들어, PVDF 호모폴리머(homo-polymer) 또는 PVDF 코폴리머(co-polymer)일 수 있다. PVDF계 폴리머로 구성된 나노와이어는 높은 비유전율을 가진다.The
강유전성 폴리머로 이루어진 나노와이어(112)는 비유전율이 높다. 따라서, 비유전율이 높은 나노와이어(112)가 유전성 엘라스토머(111)에 혼합되어 전기 활성층(110)의 비유전율 및 압전성이 향상될 수 있다. The
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 소자(100)의 전기 활성층(110)을 구성하는 나노와이어(112)는 전기 방사 공정 및 분쇄 공정을 통해 제조된다. 구체적으로, 강유전성 폴리머로 이루어진 나노와이어(112)를 제조하기 위해서, 용매에 용해된 강유전성 폴리머가 전기 방사 공정을 통해, 수 cm 또는 그 이상의 길이를 가지는 나노파이버를 형성한다. 나노파이버를 형성한 다음, 분쇄 공정을 통해 최종적으로 나노와이어(112)를 형성한다. 나노와이어(112)를 제조하는 구체적인 공정에 대해서는 도 3 및 도 4a 내지 도 4c를 참조하여 상세히 후술한다.Meanwhile, the
도 1b를 참조하면, 나노와이어(112)의 직경(d)은 10㎚ 내지 500㎚일 수 있다. 나노와이어(112)의 직경(d)이 상기 범위를 만족하는 경우, 입자 크기가 충분히 작아, 전기 활성층(110)의 광투과율 등 광학 특성을 저하시키지 않는 범위에서 용액에 잘 분산될 수 있다.Referring to FIG. 1B, the diameter d of the
또한, 나노와이어(112)의 길이(l)는 1㎛ 내지 100㎛일 수 있다. 나노와이어(112)의 길이(l)가 상기 범위를 만족하는 경우, 충분한 분극도를 가질 수 있으며, 용액에 잘 분산될 수 있다. 나노와이어(112)의 길이(l)가 1㎛ 미만인 경우, 나노파이버로부터 나노와이어(112)로 분쇄되는 과정에서 발생하는 높은 에너지에 의해, 나노와이어(112)의 분극도가 저하될 수 있어, 전기 활성층(110)의 비유전율 및 압전성이 향상되지 않을 수 있기 때문이다. 또한, 나노와이어(112)의 길이(l)가 100㎛을 초과하는 경우, 나노와이어(112)를 유전성 엘라스토머(111)에 분산시키는 과정에서 나노와이어(112)가 잘 분산되지 않아, 전기 활성층(100)의 광투과율을 저하시킨다.Also, the length l of the
한편, 본 명세서에서 나노와이어(112)의 직경(d) 및 길이(l)는 투과형 전자 현미경 (TEM), 주사형 프로브 현미경 (SPM), 소각 X 선 산란법 또는 X 선 회절 (XRD)에 의해 측정될 수 있다.In the present specification, the diameter d and length l of the
강유전성 폴리머로 이루어진 나노와이어(112)는 β-상(β-phase)의 구조를 가진다. 또한, 나노와이어(112)는 일방향으로 쌍극자(dipole)가 배열된 구조를 가진다. 일반적으로, PVDF계 폴리머와 같은 강유전성 폴리머는 주쇄에 따라 전자를 많이 보유하는 원자, 예를 들어, 플루오로기(-F)가 트랜스(trans) 형태 및 비틀림(gauche) 형태가 혼합되어 있는 상태인 α-상(α-phase)의 구조를 가진다. 이러한, α-상의 구조에서 쌍극자 모멘트(dipole moment)는 서로 상쇄되므로 분극도가 낮다. 그러나, 상술한 바와 같이 전기 방사 공정에 의해 형성된 나노와이어(112)는 전기 방사 공정 중에 인가된 높은 전압에 의해 전자를 많이 보유하는 원자가 한쪽 방향으로 배열된다. 결국 전자를 많이 보유하는 원자가 모두 트랜스(all-trans) 형태로 되어있는 β-상이 형성되고, 쌍극자들이 일정하게 배열될 수 있다. 이로 인해 분극도가 최대가 될 수 있다. 따라서, 나노와이어(112)는 강유전성을 가지게 된다.The
강유전성 폴리머로 이루어진 나노와이어(112)는 유전성 엘라스토머(111)와 유사한 굴절률을 가질 수 있다. 예를 들어, 유전성 엘라스토머(111)가 굴절률이 1.45인 PDMS로 이루어지는 경우, 나노와이어(112)는 1.35 내지 1.55의 굴절률을 가질 수 있다. 나노와이어(112)의 굴절률이 상기 범위를 만족하는 경우, 전기 활성층(110)의 광투과율을 향상시킬 수 있다. 구체적으로, 나노와이어(112)의 굴절률이 1.35 보다 작거나 1.55 보다 큰 경우, 유전성 엘라스토머(111)의 굴절률과 차이가 크므로 전기 활성층(110)의 광투과율이 저하되고 반사율이 증가할 수 있다. 강유전성을 가지고 있어 유전성 엘라스토머(111)에 분산되는 필러로 사용될 수 있는 압전성 세라믹 또는 금속 나노입자는 약 2.0 이상의 굴절률을 갖는다. 따라서, 압전성 세라믹 또는 금속 나노입자가 유전성 엘라스토머(111)에 분산되어 전기 활성층을 형성하는 경우, 광투과율이 현저히 저하된다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 소자(100)는 전기 활성층(110)에 유전성 엘라스토머(111)에 유선성 엘라스토머와 유사한 굴절률을 갖는 나노와이어(112)를 분산시킴으로써, 가변 소자(100)가 높은 광투과율을 가질 수 있다. 예를 들어, 전기 활성층(110)은 가시광 영역에 대한 광투과율이 80% 이상일 수 있다. 이는 미량의 압전성 세라믹 또는 금속 나노입자가 전기 활성층에 분산되는 경우 급격히 광투과율이 저하되는 현상과 현저히 다름을 보여준다. The
본 발명의 일 실시예에 따른 가변 소자(100)에 있어서, 유전성 엘라스토머(111) 및 강유전성 폴리머로 이루어지는 나노와이어(112)의 중량비는 99:1 내지 85:15일 수 있다. 강유전성 폴리머로 이루어지는 나노와이어(112)의 함량이 상기 범위를 만족하는 경우, 충분한 비유전율 향상 효과를 얻을 수 있다.In the
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 소자(100)의 전기 활성층(110)은 150kHz에서 측정한 비유전율이 2.5 이상일 수 있다. 유전성 엘라스토머(111)로 PDMS가 사용되는 경우, 일반적으로 150kHz에서 측정한 PDMS의 비유전율이 약 2.0 이하이지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 소자(100)와 같이, 강유전성 폴리머를 포함하는 나노와이어(112)를 강유전성 필러로 사용하는 경우, 전기 활성층(110)의 비유전율이 2.5 이상으로 향상될 수 있다.Meanwhile, the electric
전기 활성층(110)의 적어도 일면에는 전기적인 자극에 의하여 진동 또는 휨을 유도하도록 전기 활성층(110)에 전기장을 인가하는 전극이 배치된다. 도 1a 및 도 1b에 도시된 가변 소자(100)에서는 전기 활성층(110)의 하부면에 제1 전극(121)이 배치되고, 전기 활성층(110)의 상부면에 제2 전극(122)이 배치된다.Electrodes for applying an electric field to the
제1 전극(121) 및 제2 전극(122)은 도전성 물질로 이루어진다. 예를 들어, 제1 전극(121) 및 제2 전극(122)은 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 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 제1 전극(121) 및 제1 전극(121)은 가변 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 제2 전극(122)은 서로 동일한 물질로 이루어질 수도 있고, 서로 상이한 물질로 이루어질 수도 있다. The
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 소자(100)를 표시 패널 상에 배치시키는 경우, 제1 전극(121) 및 제2 전극(122)은 가변 소자(100)의 투명성을 확보하기 위해, 투명한 도전성 물질을 포함하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 투명한 도전성 물질은 인듐 주석 산화물(Induim Tin Oxide, ITO), 인듐 아연 산화물 (Indium Zinc Oxide, IZO), 그래핀(Graphene), 금속 나노와이어 및 투명 도전성 산화물(TCO)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종일 수 있다.The
제1 전극(121) 및 제2 전극(122)은 다양한 방식으로 전기 활성층(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 전기 활성층(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.The
제1 전극(121) 및 제2 전극(122)은 외부로부터 전압이 인가되어 전기장을 형성한다. 여기서, 전기 활성층(110)에 전기장을 형성하기 위해서, 제1 전극(121)과 제2 전극(122)에는 서로 상이한 크기의 전압이 인가되거나, 서로 반대의 전기적 성질을 가지는 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. The
제1 전극(121) 및 제2 전극(122)에는 교류 전압(AC)이 인가될 수도 있고, 직류 전압(DC)이 인가될 수도 있다. 제1 전극(121) 및 제2 전극(122)에 교류 전압(AC)을 인가하는 경우, 전기 활성층(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, 전기 활성층(110)은 구부러진 상태를 유지할 수 있다.The AC voltage AC may be applied to the
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 소자(100)는 유전성 엘라스토머(111)와 강유전성 폴리머로 이루어진 나노와이어(112)를 포함하는 전기 활성층(110)을 포함함으로써, 비유전율 및 압전성이 향상되고, 광투과율이 우수하다. As described above, the
일반적으로, 전기 활성층으로 사용할 수 있는 전기 활성 고분자(Electro-Active Polymers; EAP)의 종류로는 상술한 유전성 엘라스토머 및 강유전성 폴리머가 있다. 강유전성 폴리머는 가요성이 우수하여 취급이 용이하고, 비유전율이 우수하다는 장점이 있으나, 광투과율을 비롯한 광학 특성이 좋지 못하다는 단점이 있다. 반면에, 유전성 엘라스토머는 광투과율이 우수하나, 강유전성 폴리머에 비해 비유전율이 상대적으로 낮다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 소자(100)는 높은 분극도 및 압전성을 가지는 강유전성 폴리머를 포함하는 나노와이어(112)를 유전성 엘라스토머(111)에 분산시킴으로써, 유전성 엘라스토머만으로 구성된 전기 활성층 보다 비유전율이 향상된 전기 활성층(110)을 제공할 수 있다. 결국, 가변 소자(100)의 구동 변위 및 진동 강도가 향상될 수 있다.Generally, the electro-active polymers (EAP) usable as the electroactive layer include the above-described dielectric elastomer and ferroelectric polymer. The ferroelectric polymer is advantageous in that it has excellent flexibility and is easy to handle and has an excellent dielectric constant, but has a disadvantage in that optical properties including light transmittance are poor. On the other hand, the dielectric elastomer has a high light transmittance but a relative dielectric constant lower than that of the ferroelectric polymer. Therefore, the
한편, 유전성 엘라스토머의 비유전율을 보완하기 위하여, 압전성 세라믹 또는 금속 나노입자와 같이 강유전성을 띠는 물질을 필러로 사용하는 방안을 고려할 수 있다. 그러나, 압전성 세라믹과 같은 무기 화합물을 필러로 사용하여 유전성 엘라스토머에 분산시키는 경우, 유전성 엘라스토머에 충분히 분산되지 않아 가변 소자의 광투과율이 크게 저하되는 문제점이 있다. 또한, 금속 나노입자를 고유전성 필러로 사용하는 경우, 소량의 첨가만으로도 누설 전류가 발생하여 가변 소자의 성능을 크게 저하시키는 문제점이 있다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 소자(100)에 사용되는 나노와이어(112)는 압전성 세라믹에 비하여 유전성 엘라스토머에 분산이 잘되어, 전기 활성층(110)의 광투과율 저하를 최소화할 수 있다. 또한, 나노와이어는 금속 나노입자와 달리 도전성을 가지고 있지 않으므로, 누설 전류를 발생시키지 않는다.Meanwhile, in order to compensate the relative dielectric constant of the dielectric elastomer, a method of using a ferroelectric material such as a piezoelectric ceramics or metal nanoparticles as a filler can be considered. However, when an inorganic compound such as a piezoelectric ceramics is used as a filler and dispersed in a dielectric elastomer, there is a problem that the light transmittance of the variable element is greatly deteriorated because it is not sufficiently dispersed in the dielectric elastomer. In addition, when the metal nanoparticles are used as a high dielectric constant filler, there is a problem that the leakage current is generated by only a small amount of addition, and the performance of the variable element is greatly lowered. However, the
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 소자(100)의 전기 활성층(110)은 비유전율이 유전성 엘라스토머만으로 구성된 전기 활성층과 비교하여 현저히 크므로, 가변 소자(100)의 구동 변위를 향상시키고 구동 전압을 낮출 수 있다. 뿐만 아니라, 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 소자(100)는 강유전성 폴리머로 구성된 전기 활성층 또는 유전성 엘라스토머와 무기 필러 또는 금속 필러를 포함하는 전기 활성층에 비하여 광투과율이 우수하므로, 표시 패널 상에 위치할 수도 있다. Therefore, since the
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 감응 소자를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다. 접촉 감응 소자는 접촉 감응 소자에 대한 사용자의 접촉에 대응하여 사용자에게 촉각 피드백을 전달할 수 있는 소자를 의미한다. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating a touch sensing device according to an embodiment of the present invention. The contact-responsive element refers to an element capable of transmitting tactile feedback to a user in response to a user's touch to the contact-sensitive element.
도 2를 참조하면, 접촉 감응 소자(200)는 전기 활성층(110), 복수의 제1 전극(221) 및 복수의 제2 전극(222)을 포함한다. 도 2에 도시된 접촉 감응 소자(200)는 도 1a 및 도 1b에 도시된 가변 소자(100)와 비교하여, 전극(221, 222)의 구성이 상이한 것을 제외하고는 도 1a 및 도 1b에 도시된 가변 소자(100)와 동일하므로, 이에 대한 중복 설명은 생략한다.Referring to FIG. 2, the
전기 활성층(110)은 사용자의 접촉에 대응하여 사용자에게 촉각 피드백을 전달할 수 있다. 전기 활성층(110)은 유전성 엘라스토머(111) 및 강유전성 폴리머로 이루어진 나노와이어(112)를 포함한다. 구체적인 사항은 도 1a 및 도 1b에 도시된 가변 소자(100)의 전기 활성층(110)과 실질적으로 동일하므로, 자세한 설명은 생략한다. The
전기 활성층(110)의 양면에는 전기 활성층(110)에 전기장을 인가하기 위한 복수의 전극이 배치된다. 복수의 전극은 복수의 제1 전극(221) 및 복수의 제2 전극(222)을 포함한다. 복수의 제1 전극(221) 및 복수의 제2 전극(222)은 도전성 물질로 이루어진다. 특히, 접촉 감응 소자(200)의 광투과율을 확보하기 위해, 복수의 제1 전극(221) 및 복수의 제2 전극(222)은 투명 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 복수의 제1 전극(221) 및 복수의 제2 전극(222)은 ITO, IZO, 그래핀, 금속 나노와이어 및 투명 전도성 산화물(TCO)등과 같은 투명 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 복수의 제1 전극(221) 및 복수의 제2 전극(222)은 복수의 전극(120)은 메탈 메쉬(metal mesh)로 이루어질 수도 있다. 즉, 복수의 제1 전극(221) 및 복수의 제2 전극(222)은 금속 물질이 메쉬 형태로 배치되는 메탈 메쉬로 구성되어, 실질적으로 투명한 전극으로 구성될 수도 있다. 다만, 복수의 제1 전극(221) 및 복수의 제2 전극(222)을 구성하는 물질은 상술한 예에 제한되지 않고, 다양한 투명 도전성 물질로 구성될 수 있다.A plurality of electrodes for applying an electric field to the
복수의 제1 전극(221)은 전기 활성층(110)의 일면에 배치되며, 복수의 제2 전극(221)은 전기 활성층(110)의 타면에 배치된다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 제1 전극(221)은 전기 활성층(110)의 하면에 배치되고, 복수의 제2 전극(222)은 전기 활성층의 하면에 배치될 수 있다. 복수의 제1 전극(221) 각각은 복수의 제2 전극(222)의 각각과 서로 중첩한다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이 복수의 제1 전극(221) 각각은 복수의 제2 전극(222) 각각과 1:1로 중첩한다. 이 경우, 복수의 제1 전극(221)과 복수의 제2 전극(222)이 중첩하는 중첩 영역들 중 하나의 영역은 하나의 촉각 셀(cell)로 정의될 수 있다. 여기서, 촉각 셀은 사용자에게 촉각 피드백을 전달할 수 있는 최소 단위로서, 각각의 촉각 셀은 독립적으로 촉각 피드백을 전달할 수 있다. The plurality of
몇몇 실시예에서, 복수의 제1 전극(221)은 제1 방향으로 연장되고, 복수의 제2 전극(222)은 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장될 수 있다. 이 경우, 복수의 제1 전극(221)과 복수의 제2 전극(222)이 교차하는 교차 영역이 촉각 셀로 정의될 수 있다. In some embodiments, the plurality of
본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 감응 소자(200)는 전기 활성층(110)의 양면에 각각 복수의 전극(221, 222)을 포함하고 있으며, 이로써, 복수의 촉각 셀을 형성한다. 따라서, 복수의 촉각 셀에 의하여 전기 활성층(110)이 각각의 촉각 셀에서 독립적으로 진동할 수 있다. 복수의 전극(221, 222) 각각에 독립적으로 상이한 전압을 인가함으로써, 접촉 감응 소자(200)는 사용자에게 다양한 피드백을 전달할 수 있다.The
접촉 감응 소자는, 사용자에게 보다 직접적인 촉감을 전달하기 위해, 사용자가 터치를 입력하는 위치에 가깝게 배치되는 것이 유리하다. 따라서, 접촉 감응 소자는 표시 장치에서, 표시 패널 상부에 배치되는 것이 유리하다. 따라서, 접촉 감응 소자는 진동 강도가 향상됨과 동시에, 표시 패널의 화상의 품질을 저하시키지 않도록 충분한 투명성이 확보되어야 한다. It is advantageous that the touch sensitive element is disposed close to the position at which the user inputs the touch, in order to transmit a more direct touch to the user. Therefore, it is advantageous that the contact-sensitive element is disposed on the display panel and above the display panel. Therefore, sufficient transparency must be ensured so that the vibration intensity of the contact-sensitive element is improved and the quality of the image on the display panel is not deteriorated.
이에, 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 감응 소자(200)는 유전성 엘라스토머(111)와 강유전성 폴리머로 이루어진 나노와이어(112)를 포함하는 전기 활성층(110)을 포함함으로써, 비유전율 및 압전성이 향상되고, 광투과율이 우수하다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 감응 소자(200)는 단일의 유전성 엘라스토머만을 사용한 접촉 감응 소자에 비하여 진동 강도가 향상되고, 강유전성 필러인 무기 필러 또는 금속 필러를 사용한 경우 보다 광투과율이 현저히 우수하다. 따라서, 발명의 일 실시예에 따른 접촉 감응 소자(200)는 표시 패널 상에 위치할 수 있으며, 사용자에게 직접적이고 다양하며 강한 촉각 피드백을 전달할 수 있다.Accordingly, the
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 소자의 제조 방법에서 나노파이버를 형성하는 단계를 설명하기 위한 개략도이다. 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 소자의 제조 방법에서 형성된 나노파이버를 설명하기 위한 개략도이다. 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 소자의 제조 방법에서 나노파이버를 분쇄하여 나노와이어를 형성하는 단계를 설명하기 위한 개략도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 소자의 제조 방법에 의해 제조된 가변 소자는 도 1a 및 도 1b에 도시된 가변 소자(100)와 실질적으로 동일하므로, 중복 설명은 생략한다.3 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a variable device according to an embodiment of the present invention. 4A is a schematic view for explaining a step of forming nanofibers in a method of manufacturing a variable element according to an embodiment of the present invention. 4B is a schematic view for explaining a nanofiber formed in the manufacturing method of the variable element according to the embodiment of the present invention. 4C is a schematic view for explaining a step of forming nanowires by pulverizing nanofibers in a method of manufacturing a variable element according to an embodiment of the present invention. The variable element manufactured by the method of manufacturing a variable element according to an embodiment of the present invention is substantially the same as the
먼저, 강유전성 폴리머를 포함하는 폴리머 용액을 형성한다(S310). 강유전성 폴리머, 예를 들어, PVDF 호모폴리머는 분말 형태로 공급된다. 강유전성 폴리머는 다이메틸포름아마이드(dimethyl formamide, DMF) 또는 다이메틸설폭사이드(dimethyl sulfoxide, DMSO)와 같은 유기 용매에 용해시킴으로써, 강유전성 폴리머를 포함하는 용액을 제조할 수 있다.First, a polymer solution containing a ferroelectric polymer is formed (S310). The ferroelectric polymer, for example PVDF homopolymer, is supplied in powder form. The ferroelectric polymer may be dissolved in an organic solvent such as dimethyl formamide (DMF) or dimethyl sulfoxide (DMSO) to prepare a solution containing the ferroelectric polymer.
이어서, 강유전성 폴리머를 포함하는 폴리머 용액을 전기 방사하여 강유전성 폴리머로 이루어진 나노파이버를 형성한다(S320). 나노파이버를 형성하는 단계에 대한 보다 구체적인 설명을 위해 도 4a 및 도 4b를 함께 참조한다.Subsequently, a polymer solution containing a ferroelectric polymer is electrospun to form a nanofiber made of a ferroelectric polymer (S320). Reference is now made to Figs. 4A and 4B together with a more detailed description of the step of forming the nanofibers.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 전기 방사를 위한 노즐(411)에 강유전성 폴리머를 포함하는 용액(412)이 충진된다. 예를 들어, 펌프 등을 통해 노즐(411)에 충진될 수 있다. 이후, 노즐(411)에 제1 전압이 인가되고, 노즐(411) 아래에 배치되어 노즐(411)로부터 방사된 나노와이어가 증착될 기판(413)에 제2 전압이 인가되거나 접지된다. 예를 들어, 기판(413)이 접지되는 경우, 노즐(411)에 인가되는 제1 전압은 고전압일 수 있다. 여기서, 기판(413)이 접지된다는 것은, 기판(413)을 직접 접지시키는 것뿐만 아니라 제조 공정 중 기판(413)을 지지하는 기판 지지부를 접지시키는 것을 의미할 수 있다. 이때, 나노파이버(420)가 증착될 기판(413)은 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(Polyethyleneterephthalate film) 또는 실리콘 웨이퍼(Si wafer)로 구성될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.Referring to FIGS. 4A and 4B, a
노즐(411)에 제1 전압이 인가됨에 따라 전기장(414)이 발생하고, 전기장(414) 방향에 따라 용액 상태의 강유전성 폴리머가 가진 전기 쌍극자(416)가 정렬하여 전하에 치우침이 생긴다. 즉, 용액 상태의 강유전성 폴리머가 고전압이 인가된 노즐(411)을 통과하면서, 양극으로 작용하는 노즐 표면으로 음이온들이 인력을 받아 이동하고, 용액에 용해되어 있던 양이온들은 노즐 팁(tip)에 형성되는 액체 곡면으로 반발력을 받아 이동한다. 이러한 현상은 전하 분리 현상이라 지칭된다. 노즐(411)에 인가되는 제1 전압이 고전압인 경우에는 전기력 및 양이온들의 상호 반발력이 용액의 표면 장력보다 커지게 되고, 액적들이 분열되어 노즐 팁으로부터 방사된다. 이때, 노즐(411)을 통해 방사되는 강유전성 폴리머는 제1 전압과 동일한 극성을 갖는 전하로 대전될 수 있다. 여기서, 노즐 팁에 콘 모양의 액체 곡면이 생기는데, 이는 테일러 콘(Taylor cone)이라 지칭된다. 방사된 강유전성 폴리머(415)는 제1 전압과 반대 극성의 제2 전압이 인가되거나 접지된 기판(413) 방향으로 이동한다. 전기 방사 공정 중 용액 상태의 강유전성 폴리머는 기판에 도달하기 전에 용매가 증발하면서 강유전성 폴리머는 결정화되어 나노파이버(420)로 기판(413) 상에 증착된다. The
도 4b를 참조하면, 나노파이버(420)는 수십 내지 수백 ㎚의 직경을 가지는 섬유 구조체를 의미한다. 나노파이버(420)는 수 ㎛의 길이를 가지는 나노와이어와 달리, 수 cm 또는 그 이상의 길이를 가지는 긴 섬유 구조를 가진다. 이때, 전기 방사 공정을 통해 제조된 나노파이버(420)는 시트 형상을 가질 수 있다.Referring to FIG. 4B, the
이때, 나노파이버(420)는 전기 방사 공정에 의해 인가된 전압에 의해 쌍극자가 길이 방향으로 분극되어 배치된다. 구체적으로, 전기 방사 공정을 통해 제조된 나노파이버(420)는 제조 공정 중에 인가된 강한 전압에 의하여 결정화되면서, 자동적으로 β-상을 가지게 된다. 이로 인해, 나노파이버(420)는 통상적으로 널리 사용되는 PVDF계 폴리머에 압전성을 주기 위한 공정인 압출 공정, 연신 공정, 폴링(poling) 공정 없이도, 높은 비유전율을 가질 수 있다.At this time, the
이어서, 나노파이버(420)를 동결(freezing)하고(S330), 분쇄하여 나노와이어를 형성한다(S340). Next, the
먼저, 나노파이버(420)를 동결하는 단계(S330)는 제조된 나노파이버(420)를 극 저온으로 동결시킴으로써 나노파이버(420)의 분쇄가 용이하게 진행될 수 있도록 도와준다. 동결 공정의 온도 및 시간은 나노파이버의 종류 및 크기에 따라 적절하게 설정될 수 있다. 나노파이버(420)를 동결하는 단계(S330)는 나노파이버(420)의 형태나 공정 편의상 생략될 수도 있다.First, the step of freezing the nanofibers 420 (S330) helps the
이어서, 제조된 나노파이버(420)를 분쇄하여 나노와이어를 형성한다(S340).Then, the produced
나노파이버(420) 자체는 용매에 용해되지도 않을뿐만 아니라, 유전성 엘라스토머에 분산되기 어려우므로 고유전성 필러로 사용하기 어렵다. 따라서, 전술한 단계에서 제조된 나노파이버(420)를 분쇄하여 수 ㎛의 길이를 가지는 나노와이어를 형성함으로써, 유전성 엘라스토머에 분산시킬 수 있다.The
한편, 나노파이버(420)를 동결하는 단계와 나노파이버(420)를 분쇄하는 단계는 동일한 공간에서 연속적으로 수행될 수 있다. 나노파이버(420)를 분쇄하는 공정은 상당한 열을 발생시키므로, 발생한 열에 의해 나노파이버(420)의 결정 또는 분극된 쌍극자가 영향을 받을 수 있다. 그러나, 나노파이버(420)를 동결하는 단계와 나노파이버(420)를 분쇄하는 단계를 동시에 수행함으로써, 분쇄하는 과정에서 발생하는 열을 곧바로 냉각할 수 있어, 열에 의한 손상을 최소화할 수 있다. Meanwhile, the step of freezing the
도 4c를 참조하면, 나노파이버(420)를 동결(freezing)하고(S330), 분쇄하여 나노와이어를 형성하는 단계(S340)는 동결 분쇄기를 통해 수행될 수 있다. Referring to FIG. 4C, the step S340 of freezing the nanofibers 420 (S330) and pulverizing them to form the nanowires may be performed through a freezing grinder.
먼저, 나노파이버(420)를 담는 바이알(vial, 423)을 저온 배스(431)에 보관하여 나노파이버(420)를 금속 동결시킨다. 이후, 자기장 유도 코일(435)에 감겨있는 챔버(미도시) 내에 나노파이버(420)가 담긴 바이알(433)을 장착시킨다. 챔버를 액체 질소(432)가 담겨있는 저온 배스(431)에 담구고, 자기장 유도 코일(435)로 자기장을 발생시켜, 바이알(433) 내부에 존재하는 금속 임팩터(steel impactor)(434)를 좌우로 이동시킨다. 반복하여 금속 임팩터(434)를 이동시킴으로써 나노파이버(420)를 분쇄한다.First, a vial 423 containing the
이어서, 제조된 나노와이어와 유전성 엘라스토머를 혼합하여 혼합물을 형성한다(S350). 이때, 나노와이어와 유전성 엘라스토머는 헥산(hexane)과 같은 유기 용매에서 혼합될 수 있다.Then, the prepared nanowire and the dielectric elastomer are mixed to form a mixture (S350). At this time, the nanowire and the dielectric elastomer may be mixed in an organic solvent such as hexane.
혼합물을 형성하는 단계는 유전성 엘라스토머 대 나노와이어의 혼합비가 99:1 내지 85:15가 되도록 상기 나노와이어와 상기 유전성 엘라스토머를 혼합하는 단계를 포함할 수 있다. 유전성 엘라스토머 대 나노와이어의 혼합비가 상기 범위를 만족하는 경우, 전기 활성층의 광투과율 및 비유전율이 향상될 수 있다.The step of forming the mixture may include mixing the nanowire and the dielectric elastomer such that the mixing ratio of the dielectric elastomer to the nanowire is from 99: 1 to 85:15. When the mixing ratio of the dielectric elastomer to the nanowire satisfies the above range, the light transmittance and the relative dielectric constant of the electroactive layer can be improved.
이어서, 나노와이어 및 유전성 엘라스토머의 혼합물을 코팅하여 전기 활성층을 제조한다(S360).Subsequently, a mixture of the nanowire and the dielectric elastomer is coated to prepare an electroactive layer (S360).
예를 들어, 나노와이어 및 유전성 엘라스토머의 혼합물은 스프레이법, 스크린 프린팅법, 잉크젯법, 스핀 코팅법, 솔루션 캐스팅(solution cating)법을 이용하여 기판상에 코팅된다. 이때, 나노와이어 및 유전성 엘라스토머의 혼합물은 유리 기판과 같은 별도의 기판상에 코팅하여 독립적으로 전기 활성층을 제조할 수도 있고, ITO와 같이 전극을 수행할 금속 상에 곧바로 코팅될 수도 있다.For example, a mixture of a nanowire and a dielectric elastomer is coated on a substrate using a spraying method, a screen printing method, an inkjet method, a spin coating method, or a solution cating method. At this time, the mixture of the nanowire and the dielectric elastomer may be coated on a separate substrate such as a glass substrate to produce an electroactive layer independently, or may be directly coated on a metal to be electrode-like ITO.
나노와이어 및 유전성 엘라스토머의 혼합물을 코팅한 다음 건조 처리를 수행함으로써, 전기 활성층이 제조된다. 이때, 구체적인 온도 및 시간과 같은 조건은 용매의 종류와 양에 따라 적절하게 설정될 수 있다.By coating a mixture of the nanowire and the dielectric elastomer and then performing a drying treatment, an electroactive layer is produced. At this time, conditions such as specific temperature and time can be appropriately set according to the type and amount of the solvent.
이어서, 전기 활성층의 적어도 일면에 전극을 형성한다(S370).Subsequently, electrodes are formed on at least one surface of the electroactive layer (S370).
전극은 스퍼터링, 프린팅, 슬릿 코팅 등과 같은 방식으로 전기 활성층에 형성된다. 이때, 전극은 전기 활성층의 양면에 형성될 수도 있고, 일면에만 형성될 수 있다. 또한, 나노와이어 및 유전성 엘라스토머의 혼합물이 전극 상에 곧바로 코팅되어 전기 활성층이 형성된 경우, 반대 면에만 별도의 공정을 통해 전극을 형성시킬 수 있다. The electrodes are formed in the electroactive layer in such a manner as sputtering, printing, slit coating and the like. At this time, the electrode may be formed on both sides of the electroactive layer, or may be formed only on one side. In addition, when the mixture of the nanowire and the dielectric elastomer is directly coated on the electrode to form the electroactive layer, the electrode can be formed through a separate process only on the opposite surface.
한편, 도 3 및 도 4a 내지 도 4c에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 소자(100)의 제조 방법에 대하여 설명하였으나, 상술한 방법과 동일한 방법으로 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 감응 소자(200)를 제조할 수 있다. 3 and 4A to 4C, the manufacturing method of the
이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 본 발명의 예시를 위한 것이며, 하기 실시예에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, the following examples are for illustrative purposes only, and the scope of the present invention is not limited by the following examples.
실시예 1Example 1
PVDF 호모폴리머(solef 6020, solvay社)(굴절률: 1.48)를 포함하는 용액을 노즐에 주입시킨다. 노즐에 전압을 인가하여 노즐과 기판 사이에 107 V/m의 전기장을 인가하다. 이후, 노즐로부터 접지되어 있는 기판으로 PVDF 호모폴리머를 전기 방사하여 시트 형태의 나노파이버를 제조한다. 이후, 동결 분쇄기(Cryogenic freezer/mill, SPEX社)를 이용하여, 제조된 나노파이버를 1분 동안 -100℃로 5분동안 -196℃로 급속 동결시킨 다음, 액체 질소가 담겨있는 배스 안에서 동결 분쇄기를 통해 나노파이버를 분쇄하여 길이가 10㎛ 이하인 나노와이어를 제조하였다. 이때, 나노와이어는 파우더 형태이다. A solution containing PVDF homopolymer (solef 6020, solvay) (refractive index: 1.48) is injected into the nozzle. A voltage was applied to the nozzle to apply an electric field of 10 7 V / m between the nozzle and the substrate. Thereafter, the PVDF homopolymer is electrospinned from the nozzle to the grounded substrate to produce a sheet-like nanofiber. Thereafter, the prepared nanofibers were rapidly frozen at -196 캜 for 1 minute at -196 캜 for 5 minutes using a cryogenic freezer / mill (SPEX), and then, in a bath containing liquid nitrogen, The nanofibers were pulverized to prepare nanowires having a length of 10 m or less. At this time, the nanowire is in powder form.
상기 제조된 PVDF 호모폴리머로 이루어진 나노와이어 및 유전성 엘라스토머로서 PDMS(184 silicone elastomer, dow corning社)를 용매인 헥산에 넣어 혼합액을 제조하였다. 이때, PDMS와 PVDF로 이루어진 나노와이어의 중량비는 95:5였다. 상기 혼합액을 ITO 전극 상에 솔루션 캐스팅시킨 다음 건조시켜 두께가 100㎛인 전기 활성층을 얻었다. 이후, 제조된 전기 활성층의 반대면에 ITO를 슬릿 코팅하여 양면에 투명 전극이 형성된 가변 소자를 제조하였다.The prepared nanowire made of PVDF homopolymer and PDMS (184 silicone elastomer, dow corning) as a dielectric elastomer were put into hexane as a solvent to prepare a mixed solution. At this time, the weight ratio of the nanowire consisting of PDMS and PVDF was 95: 5. The mixture solution was cast on the ITO electrode solution and then dried to obtain an electroactive layer having a thickness of 100 占 퐉. Thereafter, ITO was slit coated on the opposite surface of the prepared electroactive layer to produce a variable device having transparent electrodes on both sides.
실시예 2Example 2
PDMS와 PVDF로 이루어진 나노와이어의 중량비가 90:10인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 가변 소자를 제조하였다.A variable device was fabricated in the same manner as in Example 1, except that the weight ratio of the nanowire consisting of PDMS and PVDF was 90:10.
실시예 3Example 3
PDMS와 PVDF로 이루어진 나노와이어의 중량비가 85:15인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 가변 소자를 제조하였다.A variable device was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the weight ratio of the nanowire consisting of PDMS and PVDF was 85:15.
비교예 1Comparative Example 1
ITO 전극 상에 PDMS를 솔루션 캐스팅시킨 다음 건조시켜 두께가 100㎛이고, 나노와이어를 포함하지 않는 전기 활성층을 얻었다. 이후, 제조된 전기 활성층의 타면에 ITO를 슬릿 코팅하여 양면에 투명 전극이 형성된 가변 소자를 제조하였다.PDMS was cast on the ITO electrode by solution casting and then dried to obtain an electroactive layer having a thickness of 100 mu m and containing no nanowires. Thereafter, ITO was slit-coated on the other surface of the prepared electroactive layer to produce a variable device having transparent electrodes on both sides.
비교예 2Comparative Example 2
PDMS와 무기 필러로서 티탄산바륨(입자 직경: 120㎚)을 용매인 헥산에 넣어 혼합하여 혼합액을 제조하였다. 이때, PDMS와 티탄산바륨의 중량비는 95:5 이였다. 이후, 혼합액을 ITO 전극 상에 솔루션 캐스팅시킨 다음 건조시켜 두께가 100㎛인 전기 활성층을 얻었다. 제조된 전기 활성층의 타면에 ITO를 슬릿 코팅하여 양면에 투명 전극이 형성된 가변 소자를 제조하였다. Barium titanate (particle diameter: 120 nm) as an inorganic filler was mixed with PDMS and hexane as a solvent to prepare a mixed solution. At this time, the weight ratio of PDMS to barium titanate was 95: 5. Thereafter, the mixed solution was solution cast on the ITO electrode and then dried to obtain an electroactive layer having a thickness of 100 탆. ITO was slit coated on the other surface of the prepared electroactive layer to fabricate a variable device having transparent electrodes on both sides.
비교예 3Comparative Example 3
PVDF 호모폴리머로 이루어지는 나노와이어 대신, 미립자 형태의 PVDF 호모폴리머(solef 6020, solvay社) 파우더를 필러로서 사용하여 PDMS와 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 가변 소자를 제조하였다.A variable element was prepared in the same manner as in Example 1, except that PVDF homopolymer (solef 6020, solvay) powder as a filler was used as a filler instead of the nanowire made of PVDF homopolymer.
비교예 4Comparative Example 4
PDMS와 미립자 형태의 PVDF 호모폴리머의 중량비가 90:10인 것을 제외하고는 비교예 3과 동일한 방법으로 가변 소자를 제조하였다.A variable device was fabricated in the same manner as in Comparative Example 3, except that the weight ratio of PDMS and particulate PVDF homopolymer was 90:10.
비교예 5Comparative Example 5
PVDF 호모폴리머(solef 6020, solvay社)를 공압출하여 제막한 다음, 1축 연신하였다. 연신된 PVDF 필름에 100V/㎛의 폴링 공정을 수행하여, 압전성을 가지는 PVDF 필름을 형성하였다. 이후, 동결 분쇄기(Cryogenic freezer/mill, SPEX社)를 이용하여, 연신된 PVDF 필름을 분쇄하여 PVDF 호모폴리머로 이루어진 미립자를 제조하였다.PVDF homopolymer (solef 6020, solvay) was co-extruded and uniaxially stretched. The stretched PVDF film was subjected to a poling process of 100 V / 탆 to form a PVDF film having piezoelectricity. Thereafter, the stretched PVDF film was pulverized using a cryogenic freezer / mill (SPEX) to prepare fine particles of a PVDF homopolymer.
제조된 PVDF 호모폴리머로 이루어진 미립자 및 유전성 엘라스토머로서 PDMS(184 silicone elastomer, dow corning社)를 용매인 DMSO에 넣어 혼합액을 제조하였다. 이때, PDMS와 PVDF로 이루어진 미립자의 중량비는 95:5였다. 상기 혼합액을 ITO 전극 상에 솔루션 캐스팅시킨 다음 건조시켜 두께가 100㎛인 전기 활성층을 얻었다. 이후, 제조된 전기 활성층의 타면에 ITO를 슬릿 코팅하여 양면에 투명 전극이 형성된 가변 소자를 제조하였다.The mixed solution was prepared by adding PDMS (184 silicone elastomer, dow corning) as a solvent and DMSO as a fine particle made of the PVDF homopolymer and a dielectric elastomer. At this time, the weight ratio of the fine particles made of PDMS and PVDF was 95: 5. The mixture solution was cast on the ITO electrode solution and then dried to obtain an electroactive layer having a thickness of 100 占 퐉. Thereafter, ITO was slit-coated on the other surface of the prepared electroactive layer to produce a variable device having transparent electrodes on both sides.
비교예 6Comparative Example 6
PDMS와 PVDF로 이루어진 미립자의 중량비가 90:10인 것을 제외하고는 비교예 5와 동일한 방법으로 가변 소자를 제조하였다.A variable device was manufactured in the same manner as in Comparative Example 5 except that the weight ratio of the fine particles made of PDMS and PVDF was 90:10.
비교예 7Comparative Example 7
PDMS와 PVDF로 이루어진 미립자의 중량비가 85:15인 것을 제외하고는 비교예 5와 동일한 방법으로 가변 소자를 제조하였다.A variable device was fabricated in the same manner as in Comparative Example 5, except that the weight ratio of the fine particles made of PDMS and PVDF was 85:15.
실험예 1 - 비유전율 측정Experimental Example 1 - Measurement of relative dielectric constant
실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 7에 따라 제조된 가변 소자의 비유전율은 LCR 미터(4284A)을 이용하여 주파수 150kHz에서의 정전용량을 측정하고, 하기 수학식 1을 이용하여 계산하여 측정하였다. 측정 결과는 하기 표 1에 표시에 표시하였다.The relative dielectric constants of the variable devices manufactured according to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 7 were measured using a LCR meter 4284A by measuring the capacitance at a frequency of 150 kHz using the following equation . The measurement results are shown in Table 1 below.
[수학식 1][Equation 1]
εr = C x t / A ? r = C xt / A
(εr: 비유전율, C: 정전용량(capacitance), t: 전기 활성층의 두께, A: 전극의 접촉 단면적)(? r : specific dielectric constant, C: capacitance, t: thickness of the electroactive layer, A:
실험예 2 - 광투과율 측정Experimental Example 2 - Measurement of light transmittance
실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 7에 따라 제조된 가변 소자의 광투과율은 헤이즈 미터(JCH-300S, Oceanoptics社)를 이용하여 측정하였다. 측정된 광투과율은 가시광 영역(400㎚ 내지 750㎚)에서 측정된 광투과율의 평균치이며, 측정 결과는 하기 표 1에 표시하였다.The light transmittances of the variable elements manufactured according to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 7 were measured using a haze meter (JCH-300S, Oceanoptics). The measured light transmittance is an average value of the light transmittance measured in the visible light region (400 nm to 750 nm), and the measurement results are shown in Table 1 below.
(at 150kHz)Relative dielectric constant
(at 150kHz)
(%)Light transmittance
(%)
상기 표 1을 통해 확인한 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3은 PVDF로 이루어진 나노와이어를 포함하지 않은 비교예 1에 비해여, 유전율이 현저히 상승함을 확인할 수 있다. As shown in Table 1, it can be seen that the dielectric constant of Examples 1 to 3 is significantly higher than that of Comparative Example 1, which does not include nanowires made of PVDF.
또한, 실시예 1과 비교예 2를 비교해보면, 금속 필러인 티탄산바륨을 유전성 엘라스토머에 분산시키는 경우, 비유전율은 상승하였으나, 광투과율이 50% 이하로 크게 감소하는 것을 확인할 수 있다. 즉 티탄산바륨을 사용하는 경우, 가변 소자의 광투과율이 현저히 나빠져 가변 소자가 표시 패널상에 사용될 수 없다.In comparison between Example 1 and Comparative Example 2, when the barium titanate as the metal filler is dispersed in the dielectric elastomer, the relative dielectric constant increases, but it is confirmed that the light transmittance is greatly reduced to 50% or less. That is, when barium titanate is used, the light transmittance of the variable element is significantly deteriorated and the variable element can not be used on the display panel.
또한, 실시예 1 내지 실시예 3과 비교예 3 내지 7을 비교해 보면, PVDF로 이루어진 나노와이어를 사용하는 경우에만 비유전율이 크게 향상됨을 알 수 있다. 구체적으로, 단순히 PVDF 호모폴리머를 유전성 엘라스토머에 분산시키는 경우, 미세하게 비유전율이 향상되었으나, 실시예 1 내지 실시예 3에 비하여 비유전율 향상 효과가 미비하다. 또한, 연신 공정 및 폴링 공정이 수행되어 β-상을 가지고 비유전율이 높은 연신된 PVDF의 필름의 경우에도, 분쇄 공정을 통해 미립자 형태로 유전성 엘라스토머에 분산되는 경우, PVDF로 이루어진 나노와이어와 같은 비유전율 향상 효과를 얻을 수 없음을 확인할 수 있다. In comparison between Examples 1 to 3 and Comparative Examples 3 to 7, it can be seen that the relative dielectric constant is greatly improved only when nanowires made of PVDF are used. Specifically, when the PVDF homopolymer is simply dispersed in the dielectric elastomer, the relative dielectric constant is improved finely, but the effect of improving the relative dielectric constant is insufficient as compared with Examples 1 to 3. Further, even in the case of a film of stretched PVDF having a? -Phase and a high dielectric constant, which is subjected to a stretching process and a poling process, when dispersed in a particulate form in a dielectric elastomer through a pulverizing process, a paraffin such as a nanowire made of PVDF It can be confirmed that the effect of improving the electric conductivity can not be obtained.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 소자를 포함하는 표시 장치(500)의 구조를 설명하기 위한 개략적인 분해 사시도이다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(500)는 하부 커버(510), 가변 소자(100), 표시 패널(520), 터치 패널(530) 및 상부 커버(540)을 포함한다. 5 is a schematic exploded perspective view for explaining a structure of a
하부 커버(510)는 표시 패널(520), 가변 소자(100) 및 터치 패널(530)의 하부를 덮도록 표시 패널(520) 아래에 배치된다. 하부 커버(510)는 표시 장치(500) 내부의 구성들을 외부의 충격 및 이물질이나 수분의 침투로부터 보호한다. 예를 들어, 하부 커버(510)는, 열 성형이 가능하고 가공성이 좋은 플라스틱과 같은 물질로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 하부 커버(510)는 근래에 플렉서블(flexible) 표시 장치가 활발하게 개발되고 있는 바에 따라, 표시 장치(500)의 형상 변화에 따라 함께 변형될 수 있는 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 하부 커버(510)는 연성을 갖는 플라스틱과 같은 물질로 이루어질 수 있다.The
가변 소자(100)는 하부 커버(510) 상에 배치되고, 표시 패널(520) 하부에 배치된다. 가변 소자(100)의 구체적인 구성요소는 도 1a 및 도 1b에 도시된 가변 소자(100)와 실질적으로 동일하므로 중복 설명은 생략한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 소자(100)의 전기 활성층(110)은 유전성 엘라스토머만을 전기 활성층으로 사용하는 종래의 가변 소자의 전기 활성층에 비하여 비유전율이 크다. 따라서, 가변 소자(100)는 표시 패널(520) 하부에 배치되어 구동 변위, 즉 벤딩(bending) 성능이 더욱 향상되고, 구동 전압이 작아질 수 있다.The
표시 패널(520)은 표시 장치(500)에서 영상을 표시하기 위한 표시 소자가 배치된 패널을 의미한다. 표시 패널(520)로서, 예를 들어, 유기 발광 표시 패널, 액정 표시 패널, 전기 영동 표시 패널 등과 같은 다양한 표시 패널이 사용될 수 있다. 표시 패널(520)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.The
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. The organic light emitting display device can also be configured to be flexible and deformable. That is, the organic light emitting display device is a flexible organic light emitting display device having flexibility and includes a flexible substrate. The flexible organic light emitting display device can be deformed in various directions and angles by an external force.
표시 패널(520) 상에 터치 패널(530)이 배치된다. 터치 패널(530)은 표시 장치(500)에 대한 사용자의 터치 입력을 감지하고, 터치 좌표를 제공하는 패널을 의미한다. A
터치 패널(530)은 배치되는 위치에 따라 구분될 수 있다. 예를 들면, 표시 패널(520) 상부 표면에 부착하는 애드-온(Add-On) 방식, 표시 패널(520) 상에 증착시키는 온-셀(On-Cell) 방식 및 표시 패널(520)의 내부에 형성한 인-셀(In-Cell) 방식 등이 있다. 또한, 터치 패널(530)은 작동 방식에 따라 구분될 수도 있다. 예를 들어, 정전 용량 방식, 저항막 방식, 초음파 방식, 적외선 방식 등이 사용될 수 있다.The
상부 커버(540)는 가변 소자(100), 표시 패널(520) 및 터치 패널(530)의 상부를 덮도록 터치 패널(530) 상에 배치된다. 상부 커버(540)는 하부 커버(510)와 동일한 기능을 할 수 있다. 또한, 상부 커버(540)도 하부 커버(510)와 마찬가지로 동일한 물질로 이루어질 수 있다.The
도 5에 도시되지는 않았으나, 하부 커버(510), 가변 소자(100), 표시 패널(520), 터치 패널(530) 및 상부 커버(540)를 서로 접착시키기 위한 접착층이 사용될 수 있다. 접착층은, 예를 들어, OCA(optical clear adhesive) 또는 OCR(optical clear resin)이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.5, an adhesive layer for adhering the
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(500)는 비유전율이 우수한 전기 활성층(110)을 포함하는 가변 소자(100)를 사용함으로써, 구동 전압이 낮아지고 구동 변위가 향상되었다.The
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 감응 소자를 포함하는 표시 장치를 설명하기 위한 개략적인 분해 사시도이다. 도 6을 참조하면, 도 6에 도시된 표시 장치(600)는 접촉 감응 소자(200)를 포함하고, 접촉 감응 소자(200)가 표시 패널(520) 상에 배치되는 것을 제외하고는 도 5에 도시된 표시 장치(500)와 동일하므로, 이에 대한 중복 설명은 생략한다.6 is a schematic exploded perspective view illustrating a display device including a touch sensitive device according to an embodiment of the present invention. 6, the
접촉 감응 소자(200)는 표시 패널(520) 상에 배치되고, 터치 패널(530) 하부에 배치된다. 접촉 감응 소자(200)의 구체적인 구성요소는 도 2에 도시된 접촉 감응 소자(200)와 실질적으로 동일하므로 중복 설명은 생략한다.The touch
본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 감응 소자(200)는 티탄산 지르콘산납 또는 티탄산바륨과 같은 금속 산화물을 필러로 사용한 접촉 감응 소자에 비하여 광투과율이 현저히 우수하므로, 표시 패널(520)의 상부에 배치되어 사용자에게 직접적이고 다양한 터치감을 전달할 수 있는 접촉 감응 소자로 사용될 수 있다.The
도 6에 도시된 표시 장치(600)는 비유전율이 우수한 전기 활성층(110)을 포함하는 접촉 감응 소자(200)를 사용함으로써, 진동 강도가 향상되었다. 또한, 표시 장치(600)는 우수한 광투과율을 가지는 접촉 감응 소자(200)를 표시 패널(520) 전면에 배치시킬 수 있다. 이로써, 표시 장치(600)는 진동 강도가 향상된 접촉 감응 소자(200)를 사용자에 가까운 곳에 배치시킴으로써 사용자에게 직접적인 터치감과 피드백을 전달할 수 있다.The
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.Although the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the accompanying drawings, it is to be understood that the present invention is not limited to those embodiments and various changes and modifications may be made without departing from the scope of the present invention. . Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.
100: 가변 소자
110: 전기 활성층
121: 제1 전극
122: 제2 전극
200: 접촉 감응 소자
221: 복수의 제1 전극
222: 복수의 제2 전극
500, 600: 표시 장치
510: 하부 커버
520: 표시 패널
530: 터치 패널
540: 상부 커버100: variable element
110: electric active layer
121: first electrode
122: second electrode
200: Contact-sensitive element
221: a plurality of first electrodes
222: a plurality of second electrodes
500, 600: Display device
510: Lower cover
520: Display panel
530: Touch panel
540: upper cover
Claims (14)
상기 전기 활성층의 적어도 일면에 배치된 전극을 포함하는, 접촉 감응 소자.An electroactive layer made of a dielectric elastomer in which a nanowire is dispersed; And
And an electrode disposed on at least one surface of the electroactive layer.
상기 나노와이어는 강유전성 폴리머로 이루어진. 접촉 감응 소자.The method according to claim 1,
The nanowire is made of a ferroelectric polymer. Contact sensitive device.
상기 나노와이어의 직경은 10㎚ 내지 500㎚이고,
상기 나노와이어의 길이는 1㎛ 내지 10㎛인, 접촉 감응 소자.The method according to claim 1,
The diameter of the nanowire is 10 nm to 500 nm,
And the length of the nanowire is 1 占 퐉 to 10 占 퐉.
상기 나노와이어는 β-상(β-phase)의 구조를 갖는, 접촉 감응 소자.The method according to claim 1,
Wherein the nanowire has a structure of? -Phase.
상기 유전성 엘라스토머는 폴리디메틸 실록산(polydimethyl siloxane, PDMS)이고,
상기 나노와이어는 굴절률이 1.35 내지 1.55인, 접촉 감응 소자.The method according to claim 1,
The dielectric elastomer is polydimethyl siloxane (PDMS)
Wherein the nanowire has a refractive index of 1.35 to 1.55.
상기 강유전성 폴리머는 폴리비닐리덴플루오라이드(poly vinylidenefluoride, PVDF)계 폴리머인, 접촉 감응 소자.3. The method of claim 2,
Wherein the ferroelectric polymer is a polyvinylidene fluoride (PVDF) polymer.
상기 유전성 엘라스토머 대 상기 나노와이어의 중량비는 99:1 내지 85:15인, 접촉 감응 소자.The method according to claim 1,
Wherein the weight ratio of the dielectric elastomer to the nanowire is from 99: 1 to 85:15.
상기 접촉 감응 소자는, 가시광 영역에 대한 광투과율이 80% 이상인, 접촉 감응 소자.The method according to claim 1,
Wherein the contact sensitive element has a light transmittance to a visible light region of 80% or more.
상기 표시 패널 상의 접촉 감응 소자를 포함하고,
상기 접촉 감응 소자는, 나노와이어가 분산된 유전성 엘라스토머로 이루어지는 전기 활성층 및 상기 전기 활성층의 적어도 일면에 배치된 전극을 갖는, 표시 장치.Display panel; And
And a contact-sensitive element on the display panel,
Wherein the contact sensitive element has an electroactive layer made of a dielectric elastomer in which nanowires are dispersed and an electrode disposed on at least one surface of the electroactive layer.
상기 나노와이어는 강유전성 폴리머로 이루어진, 표시 장치.10. The method of claim 9,
Wherein the nanowire is made of a ferroelectric polymer.
상기 표시 패널 상의 터치 패널을 더 포함하고,
상기 접촉 감응 소자는 상기 표시 패널과 상기 터치 패널 사이에 배치된 접촉 감응 소자인, 표시 장치.10. The method of claim 9,
Further comprising a touch panel on the display panel,
Wherein the touch sensitive element is a contact sensitive element disposed between the display panel and the touch panel.
상기 나노파이버를 분쇄하여 나노와이어를 형성하는 단계;
상기 나노와이어와 유전성 엘라스토머를 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계; 및
상기 혼합물을 코팅하여 전기 활성층을 형성하는 단계를 포함하는, 접촉 감응 소자의 제조 방법.Electrospinning a polymer solution containing a ferroelectric polymer to form a nanofiber made of a ferroelectric polymer;
Pulverizing the nanofibers to form nanowires;
Mixing the nanowire and the dielectric elastomer to form a mixture; And
And coating the mixture to form an electroactive layer.
상기 나노와이어를 형성하는 단계는,
상기 나노파이버를 분쇄하기 전에 상기 나노파이버를 동결(freezing)하는 단계를 더 포함하는, 접촉 감응 소자의 제조 방법.13. The method of claim 12,
Wherein forming the nanowire comprises:
Further comprising the step of freezing the nanofibers prior to crushing the nanofibers.
상기 혼합물을 형성하는 단계는 상기 유전성 엘라스토머 대 상기 나노와이어의 혼합비가 99:1 내지 85:15가 되도록 상기 나노와이어와 상기 유전성 엘라스토머를 혼합하는 단계를 포함하는, 접촉 감응 소자의 제조 방법.
13. The method of claim 12,
Wherein the forming the mixture comprises mixing the nanowire and the dielectric elastomer such that the mixing ratio of the dielectric elastomer to the nanowire is from 99: 1 to 85:15.
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