WO2020153693A1 - 형상가변 전자 장치 및 그의 작동 방법 - Google Patents

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WO2020153693A1
WO2020153693A1 PCT/KR2020/000975 KR2020000975W WO2020153693A1 WO 2020153693 A1 WO2020153693 A1 WO 2020153693A1 KR 2020000975 W KR2020000975 W KR 2020000975W WO 2020153693 A1 WO2020153693 A1 WO 2020153693A1
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WO
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shape
unit
flexible layer
electronic device
variable electronic
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PCT/KR2020/000975
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English (en)
French (fr)
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윤성률
박선택
문성철
박봉제
박승구
윤재웅
황인욱
임정묵
Original Assignee
한국전자통신연구원
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Priority to US16/976,950 priority patent/US11275444B2/en
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B21/00—Teaching, or communicating with, the blind, deaf or mute

Definitions

  • the present invention relates to a shape-variable electronic device and a method for operating the same, and more particularly, to a shape-variable display and a method for operating the same.
  • GUI visual user interface
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a shape variable device that has excellent durability and can implement various shapes and colors.
  • Another problem to be solved by the present invention is to provide a method of operating the shape-variable device.
  • a shape-variable electronic device includes: a substrate having a cell region; A light source unit on the cell region; And a flexible layer provided vertically spaced from the light source unit.
  • the flexible layer includes an actuator unit that changes the shape of the flexible layer, and the actuator unit comprises: a photothermal response unit that receives light emitted from the light source unit and emits thermal energy; A deformation unit receiving the thermal energy from the photothermal response unit and reducing its mechanical rigidity; And lower electrodes and upper electrodes provided on both sides of the deformable portion, respectively.
  • a shape-variable electronic device includes: a substrate having a plurality of cell regions arranged in two dimensions; A plurality of light source units respectively provided in the plurality of cell regions; A flexible layer extending horizontally across the plurality of cell regions on the plurality of cell regions; And a support portion provided on the substrate to support the flexible layer.
  • the flexible layer includes: a lower electrode and an upper electrode generating electrostatic force; And a deformed portion interposed between the lower electrode and the upper electrode. The shape of the deformable portion may be changed by the light emitted from the light source portions and the electrostatic force.
  • a method of operating a shape-variable electronic device includes: irradiating light from a light source unit to a photothermal response unit, the photothermal response unit receiving the light to generate thermal energy; Heating the deformable portion using the thermal energy, the deformed portion is heated to reduce its mechanical rigidity; And generating an electrostatic force between the lower and upper electrodes to change the shape of the deformable portion.
  • the shape-variable electronic device according to the present invention can implement various shapes and colors in a relatively thin flexible layer. Tactile feedback can be provided to the flexible layer.
  • FIG. 1 is a plan view for explaining a shape-variable display according to embodiments of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line A-A' in FIG. 1.
  • 3A, 3B, and 3C, respectively, are enlarged cross-sectional views of region M of FIG. 2.
  • 3D is a cross-sectional view for describing an embodiment of the display unit.
  • FIG. 7 is a plan view of a shape-variable display whose shape is changed according to embodiments of the present invention.
  • FIG. 8 is a view for explaining a shape-variable display according to another embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view taken along line A-A' in FIG. 1.
  • 9A and 9B are plan views of a photothermal response unit according to a first embodiment of the present invention.
  • FIGS. 10A and 10B are plan views of a photothermal response unit according to a second embodiment of the present invention.
  • FIGS. 11A, 11B, and 11C is an enlarged plan view of an area N of FIG. 10B.
  • FIGS. 12 and 13 are cross-sectional views of a photothermal response unit according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a view illustrating a shape-variable display according to another embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view taken along line A-A' in FIG. 1.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view for describing an operation of the shape-variable display of FIG. 14.
  • 16 is a plan view illustrating a shape-variable display according to another embodiment of the present invention.
  • 17 is a cross-sectional view taken along line A-A' in FIG. 16.
  • FIG. 18 is a plan view for explaining the operation of the shape-variable display of FIG. 16.
  • 19 is a cross-sectional view taken along line A-A' in FIG. 18.
  • FIG. 20 is a perspective view illustrating an example of a shape-variable electronic device according to embodiments of the present invention.
  • 21A and 21B are perspective views each showing an example in which the shape of the electronic device of FIG. 20 is modified.
  • the shape-variable electronic device of the present invention may include various electronic devices having a flexible layer whose shape changes.
  • a shape-variable electronic device according to embodiments of the present invention a shape-variable display will be described in detail.
  • FIG. 1 is a plan view for explaining a shape-variable display according to embodiments of the present invention.
  • 2 is a cross-sectional view taken along line A-A' in FIG. 1.
  • 3A, 3B, and 3C, respectively, are enlarged cross-sectional views of region M of FIG. 2.
  • 3D is a cross-sectional view for describing an embodiment of the display unit.
  • a substrate SUB having a cell region CEL may be provided.
  • the light source unit LSP may be provided on the cell area CEL of the substrate SUB.
  • the light source unit LSP may include an element capable of emitting light, for example, an LED or an OLED.
  • the light source unit LSP may be provided in the cell area CEL.
  • the light source unit LSP may have various shapes, but is illustrated in a circular shape in FIG. 1.
  • the light source unit LSP may include one light emitting device (eg, LED).
  • the light source unit LSP may include a plurality of light emitting elements (eg, a plurality of micro LEDs).
  • a support portion SUP enclosed on the substrate SUB may be provided.
  • a flexible layer FLL supported by the support SUP may be provided on the cell region CEL.
  • the support portion SUP may surround the flexible layer FLL.
  • the flexible layer FLL may be spaced apart from the light source part LSP in the vertical direction (ie, the third direction D3) by the support part SUP.
  • the flexible layer FLL may include a plurality of stacked layers. Each of the plurality of layers constituting the flexible layer FLL may be made of a flexible material so that its shape can be deformed.
  • the flexible layer FLL may include an actuator unit ACP, a display unit DIP, and a sensor unit SSP sequentially stacked on the light source unit LSP.
  • Each of the actuator unit ACP, the display unit DIP, and the sensor unit SSP according to embodiments of the present invention may be made of a flexible material so that its shape can be deformed.
  • the actuator portion ACP may actively deform the shape of the flexible layer FLL.
  • the actuator part ACP may be spaced apart from the light source part LSP in the third direction D3 by the support part SUP.
  • An empty space EMS may be defined between the actuator part ACP, the support part SUP, and the light source part LSP.
  • the actuator unit ACP may include a photo-thermal response part (PTR), a lower electrode (BEL), a deformation part (DFL), and an upper electrode (TEL).
  • PTR photo-thermal response part
  • BEL lower electrode
  • DFL deformation part
  • TEL upper electrode
  • the photothermal response unit PTR, the lower electrode BEL, the deforming unit DFL, and the upper electrode TEL may be sequentially stacked in the third direction D3.
  • the photothermal response unit PTR may include a photo-thermal material that absorbs light (eg, visible light or infrared light) and emits heat.
  • the photothermal response unit (PTR) is PEDOT (poly(3,4-ethylenedioxythiophene)), PEDOT:PSS (poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-poly(styrene sulfonate)) or PEDOT/metal particle composite (PEDOT) /Metallic particle composite).
  • forming the photothermal response unit PTR includes forming a polymer film having photothermal response characteristics using a surface coating method (for example, spray coating or spin coating) on the lower electrode BEL. can do.
  • a surface coating method for example, spray coating or spin coating
  • Each of the lower electrode BEL and the upper electrode TEL may include a conductor capable of maintaining conductivity even when its shape is deformed.
  • the conductor may have bonding properties with the deformable portion (DFL).
  • each of the lower electrode BEL and the upper electrode TEL may include at least one of nanowire, graphene, carbon nanotube, flexible metal, and flexible conductive polymer.
  • each of the lower electrode BEL and the upper electrode TEL may include nanowires or carbon nanotubes having a network structure including voids.
  • the lower electrode BEL and the upper electrode TEL may be embedded in the deformed portion DFL. Can.
  • the bondability between the electrode and the deformed portion DFL is improved, and the conductivity of the electrode may hardly decrease even after repeated shape deformation. .
  • the deformable portion (DFL) may include a dielectric polymer layer having a bistable property in which mechanical properties change with temperature. Since the deformable portion DFL has bistable properties, it has high mechanical stiffness at room temperature, and mechanical stiffness may be rapidly lowered at a specific temperature or higher. That is, the deformable portion DFL may be rigid at normal temperature, and the deformable portion DFL may be flexible at a specific temperature or higher.
  • the term “mechanical stiffness” used in the present invention may be a value of measuring the resistance to deformation of the shape of the deformable portion DFL.
  • the electrostatic force EFS in the third direction D3 acts on the deformable portion DFL, the deformable portion DFL protrudes in the third direction D3. It can be expressed as the ratio of the electrostatic force (EFS) to the distance DED (ie, ESF/DED).
  • the protruding distance DED is 0, and thus the mechanical rigidity of the deformation portion DFL in this case.
  • the value of can be very large, close to infinity.
  • the projected distance DED may have a specific value.
  • the value of the mechanical stiffness in this case can be significantly reduced than the case where the protruding distance DED described above is zero.
  • the deformable portion DFL may include a shape memory polymer.
  • the shape memory polymer may be selected from the group consisting of PTBA (poly(tert-butyl acrylate)), Tert-butyl acrylate copolymer, and Stearyl acrylate polymer.
  • the display unit DIP on the actuator unit ACP may output visual information.
  • the display unit DIP may emit light of a specific wavelength (for example, visible light).
  • the display unit DIP may include at least one pixel.
  • the display unit DIP when the shape-variable electronic device does not require a display function, the display unit DIP may be omitted.
  • the display unit DIP when the electronic device according to the present invention is used in a braille device for the visually impaired, the display unit DIP may be omitted.
  • the display unit DIP may include first to fourth electrodes EL1-EL4 and first to third light emitting layers LEL1-LEL3 interposed therebetween.
  • the first to fourth electrodes EL1-EL4 and the first to third light emitting layers LEL1-LEL3 may be alternately stacked with each other.
  • the first to third light emitting layers LEL1-LEL3 may emit light of a specific wavelength.
  • the first to third emission layers LEL1-LEL3 may emit red light, green light, and blue light, respectively.
  • the display unit DIP can display a desired color.
  • Each of the first to third light emitting layers LEL1-LEL3 may include an electroluminescence material.
  • each of the first to third light emitting layers LEL1-LEL3 may include a sulfide-based electroluminescent material or a selenide-based electroluminescent material dispersed in a flexible polymer.
  • each of the first to third light emitting layers LEL1-LEL3 may include an OLED such as a polymer LED.
  • each of the first to third light emitting layers LEL1-LEL3 may include electroluminescent quantum dots dispersed in a flexible polymer.
  • the display unit DIP may include first and second electrodes EL1 and EL2 and a light emitting layer LEL interposed therebetween.
  • the display unit DIP may further include a color filter CF on the second electrode EL2.
  • the light emitting layer LEL may be the same as any one of the first to third light emitting layers LEL1-LEL3 described above with reference to FIG. 3A.
  • the color filter CF may include quantum dots in a flexible polymer. Through the color filter CF, the display unit DIP may display a desired color.
  • the display unit DIP may include first and second electrodes EL1 and EL2 and a liquid crystal layer LCL interposed therebetween.
  • the display unit DIP may further include a color filter CF on the second electrode EL2.
  • a color filter CF on the second electrode EL2.
  • the display unit DIP may be formed in the deformation unit DFL.
  • the deformable portion DFL may include first to third light emitting layers LEL1-LEL3 in which the electroluminescent particles ELP are dispersed.
  • the electroluminescent particles ELP may be dispersed in the shape memory polymer layer, thereby forming the light emitting layer LEL1-LEL3.
  • the deforming part DFL further includes a first electrode EL1 between the first and second light emitting layers LEL1 and LEL2 and a second electrode EL2 between the second and third light emitting layers LEL2 and LEL3. It can contain.
  • the deformable portion DFL according to the present exemplary embodiment may actively deform the shape of the flexible layer FLL and simultaneously perform a display function.
  • the sensor unit SSP may receive information from a user.
  • the sensor unit SSP may include a touch sensor capable of recognizing a user's touch.
  • the sensor unit SSP may include a pressure sensor capable of sensing pressure applied to a predetermined area.
  • the sensor unit SSP when the shape-variable electronic device does not require a function of receiving information from a user, the sensor unit SSP may be omitted.
  • the sensor unit SSP when the electronic device according to the present invention is used in a digital wall advertising a product, the sensor unit SSP may be omitted.
  • the shape-variable display may further include a signal control module.
  • the signal control module may be connected to the light source unit LSP, the actuator unit ACP, the display unit DIP, and the sensor unit SSP.
  • the signal control module may control operations of the light source unit LSP, the actuator unit ACP, and the display unit DIP.
  • the signal control module may receive a signal from the sensor unit SSP and provide feedback.
  • FIG. 4 4, 5, and 6 are cross-sectional views illustrating an operation of a shape-variable display according to embodiments of the present invention.
  • 7 is a plan view of a shape-variable display whose shape is changed according to embodiments of the present invention.
  • the first light LI1 is emitted from the light source unit LSP, and may be irradiated to the photothermal response unit PTR.
  • the photothermal response unit PTR may emit thermal energy (THE) in response to the incident first light LI1.
  • the thermal energy THE emitted from the photothermal response unit PTR may be transferred to the deformation unit DFL.
  • the temperature of the deformable portion DFL may be increased by the thermal energy THE.
  • the mechanical rigidity of the deformed portion DFL may be lowered. In other words, the rigid deformed portion DFL can be flexibly changed.
  • an electrostatic force may be generated therebetween.
  • the shape of the flexible deformable portion DFL may be changed by an electro-static force (ESF) in the third direction D3.
  • ESF electro-static force
  • a buckled deformation in the third direction D3 may occur in the deformation portion DFL.
  • the softened deformable portion DFL may be deformed through pressure supply of air, gas, or fluid.
  • a device capable of applying hydraulic pressure or pneumatic pressure to the deformable part DFL may be added to deform the deformed part DFL.
  • a protruding region PP protruding in the third direction D3 may be formed in the flexible layer FLL.
  • the protruding area PP may have a circular button shape corresponding to the planar shape of the light source unit LSP.
  • the deformation portion DFL After the deformation portion DFL is deformed by the electrostatic force, if the temperature of the deformation portion DFL is lowered below a certain temperature, the deformation portion DFL may be maintained in a deformed shape and be rigid. Thus, even if no more voltage is applied to the lower electrode BEL and the upper electrode TEL, the flexible layer FLL may be maintained in a deformed shape (in the form of a protruding button). In other words, even when no voltage is applied to the lower electrode BEL and the upper electrode TEL, the protruding region PP of the flexible layer FLL may be maintained.
  • the second light LI2 may be emitted from the display unit DIP.
  • the second light LI2 may have a specific wavelength (eg, a specific color).
  • the protruding area PP may have a specific color.
  • the sensor unit SP may recognize the touch and transmit a signal to the signal control module.
  • the deformation part DFL may be heated through the light source part LSP to make the deformation part DFL flexible.
  • a voltage may be applied to the lower electrode BEL and the upper electrode TEL, as opposed to FIG. 5, to change the shape of the flexible deformable portion DFL.
  • the deformable portion DFL includes a polar polymer or ions
  • the polar polymer or ions move in the opposite direction of the third direction D3 so that the deformed portion DFL returns to the shape shown in FIG. 4.
  • the flexible layer FLL After the flexible layer FLL returns to the shape shown in FIG. 4, if the temperature of the deformable portion DFL decreases below a specific temperature, the flexible layer FLL may be maintained and stiffened.
  • the shape-variable display according to embodiments of the present invention may heat the deformable portion DFL by a photothermal response method without heating the deformable portion DFL by the Joule heating method. Accordingly, the entire deformation portion DFL can be uniformly heated in a short time.
  • the row heating electrode since the row heating electrode is not used, damage to the electrode does not occur and durability is excellent.
  • the deformable portion DFL since the deformable portion DFL has bistable properties, if the deformed portion DFL is stiff after the shape deformation of the deformed portion DFL, the lower electrode BEL and the upper electrode TEL Even if the voltage is not continuously applied to the strain, the deformation of the flexible layer (FLL) may be maintained. Therefore, power consumption of the display device can be improved.
  • the protruding area PP is formed in the flexible layer FLL, and the protruding area PP may have a specific color.
  • the present invention can form an existing analog-type button on the display. The user can input information into the electronic device of the present invention by recognizing and pressing the protruding area PP through visual and tactile senses.
  • the actuator portion ACP since the actuator portion ACP does not use a mechanical driving portion, it may have a thin structure. That is, it is possible to miniaturize the actuator portion ACP.
  • a shape-deformable electronic device As a shape-deformable electronic device according to a comparative example of the present invention, there is a device that provides a vibration tactile feel in a flexible touch interface using a flexible actuator based on a polymer active material. There are also devices that deform flexible polymer thin films using hydraulic pressure or pneumatic pressure, or devices that combine string heating and variable mechanical properties.
  • vibration sensation is reduced due to ductility of the material.
  • a change in electrical resistance occurs due to a force applied to the joule heating electrode, and the durability of the electrode may be reduced.
  • joule heating there is a problem that it is difficult to uniformly heat the material in a short time. Variations in the temperature of the material may cause imbalances in shape deformation.
  • the shape-variable electronic device changes the mechanical properties of a material based on a photothermal response, the material can be heated quickly and uniformly.
  • the device has excellent durability and miniaturization is possible.
  • the shape-variable device according to the present invention can implement various shapes and colors, it can be applied to a shape-variable input device for automobiles/mobile devices, a braille display for visually impaired people, a textbook for sensory interaction education, or a museum artifact experience type device.
  • FIG. 8 is a view for explaining a shape-variable display according to another embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view taken along line A-A' in FIG. 1.
  • 9A and 9B are plan views of a photothermal response unit according to a first embodiment of the present invention.
  • 10A and 10B are plan views of a photothermal response unit according to a second embodiment of the present invention.
  • FIGS. 11A, 11B, and 11C is an enlarged plan view of an area N of FIG. 10B.
  • 12 and 13 are cross-sectional views of a photothermal response unit according to a third embodiment of the present invention.
  • descriptions of technical features overlapping with those described above with reference to FIGS. 1 and 2 will be omitted, and differences will be described in detail.
  • the photothermal response unit PTR may include the polymer-based light absorbing heating element described above.
  • the photothermal response unit PTR may be embedded in the deformation unit DFL using a transfer process.
  • the bottom surface of the photothermal response unit PTR may be coplanar with the bottom surface of the deformation unit DFL.
  • the photothermal response unit PTR may be formed to be the same as the planar shape of the light source unit LSP, as shown in FIG. 9A.
  • the photothermal response unit PTR may be formed in a single circular shape.
  • the photothermal response unit PTR may include a plurality of square patterns SPA as shown in FIG. 9B.
  • a plurality of patterns (SPA) are arranged in a constant shape, it may constitute a single photothermal response unit (PTR).
  • the photothermal response unit PTR may include metal patterns having a meta structure.
  • the metal patterns of the photothermal response unit PTR may have a pattern shape (ie, a meta structure) capable of absorbing the wavelength of light emitted from the light source unit LSP.
  • the metal patterns of the photothermal response unit PTR may be formed on the deformation unit DFL using a photolithography process.
  • the metal patterns of the photothermal response unit PTR may be impregnated inside the deformation unit DFL.
  • the metal patterns may have a one-dimensional array like the first metal pattern MEP1, or may have a grid-like two-dimensional array like the second metal pattern MEP2.
  • a metal pattern having a grid-like arrangement as the second metal pattern MEP2 may be formed of fine patterns shown in FIGS. 11A to 11C.
  • the fine pattern MEP3 of FIG. 11A has a wire grid shape
  • the fine pattern MEP4 of FIG. 11B has a rectangular patch shape
  • the fine pattern MEP5 of FIG. 11C has a tapered shape.
  • the photothermal response unit PTR may include a flexible base layer BL and metal particles MEP dispersed therein.
  • the photothermal response unit PTR according to the present embodiment may convert the light irradiated from the light source unit LSP into thermal energy by using the surface plasmon resonance of the dispersed metal particles (MEP). .
  • the wavelength for generating surface plasmon resonance can be matched with the wavelength of light emitted from the light source unit LSP.
  • the photothermal response unit PTR may include metal particles MEP dispersed in the deformation unit DFL. That is, the base layer BL of FIG. 12 may be omitted.
  • the metal particles MEP are dispersed in the deformable portion DFL, and absorb light from the light source portion LSP to directly heat the deformable portion DFL.
  • FIG. 14 is a view illustrating a shape-variable display according to another embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view taken along line A-A' in FIG. 1.
  • 15 is a cross-sectional view for describing an operation of the shape-variable display of FIG. 14.
  • descriptions of technical features that overlap with those previously described with reference to FIGS. 1 and 2 are omitted, and differences will be described in detail.
  • the display unit DIP on one cell area CEL may include a plurality of pixels PX.
  • the display unit DIP may include a pixel array.
  • pixels PX of the display unit DIP may emit light of different colors in the protruding region PP formed by deforming the flexible layer FLL. Since the pixels PX of the display unit DIP implement different colors, a specific image may be output on the protruding area PP.
  • 16 is a plan view illustrating a shape-variable display according to another embodiment of the present invention.
  • 17 is a cross-sectional view taken along line A-A' in FIG. 16.
  • 18 is a plan view for explaining the operation of the shape-variable display of FIG. 16.
  • 19 is a cross-sectional view taken along line A-A' in FIG. 18.
  • a substrate SUB having a plurality of cell regions CEL may be provided.
  • the cell regions CEL may be two-dimensionally arranged along the first direction D1 and the second direction D2.
  • the cell regions CEL may constitute a two-dimensional array.
  • the cell regions CEL may include first, second, and third cell regions CEL1, CEL2, and CEL3 arranged side by side in the first direction D1.
  • Light source parts LSP may be provided on the cell regions CEL, respectively.
  • the light source units LSP may have the same size and shape as each other.
  • the light source units LSP may have different sizes and different shapes.
  • a support SUP may be provided on the substrate SUB.
  • the support SUP may surround the plurality of cell regions CEL. That is, one support part SUP may define a plurality of cell regions CEL.
  • One flexible layer FLL may be provided on the plurality of cell regions CEL.
  • the flexible layer FLL is provided on the plurality of cell regions CEL, crossing the plurality of cell regions CEL, and horizontally (ie, the first direction D1 and the second direction D2). Can be extended.
  • the flexible layer FLL may overlap the plurality of cell regions CEL and the plurality of light source parts LSP.
  • the flexible layer FLL may be spaced apart from the light source parts LSP in the third direction D3 by the support part SUP.
  • the flexible layer FLL may include an actuator part ACP, a display part DIP, and a sensor part SSP sequentially stacked.
  • the shape of the flexible layer FLL on a portion of the cell regions CEL may be changed.
  • light may be emitted from the light source parts LSP on the first and third cell regions CEL1 and CEL3.
  • Mechanical stiffness of the actuator portion ACP on the first and third cell regions CEL1 and CEL3 may be reduced.
  • the actuator part ACP on the first and third cell regions CEL1 and CEL3 may be flexible.
  • the mechanical stiffness of the actuator portion ACP on the second cell region CEL2 may be maintained.
  • the actuator portion ACP on the second cell region CEL2 may be rigid as it is.
  • the shape of the flexible actuator unit ACP on the first and third cell regions CEL1 and CEL3 may be changed. Accordingly, the shape of the flexible layer FLL on the first and third cell regions CEL1 and CEL3 may be changed.
  • the first protruding region PP1 and the second protruding region PP2 may be formed on the flexible layer FLL on the first and third cell regions CEL1 and CEL3, respectively.
  • the actuator part ACP on the second cell region CEL2 since the actuator part ACP on the second cell region CEL2 is in a stiff state, its shape may not change even when an electric field is generated. Therefore, a protruding region may not be formed on the second cell region CEL2.
  • the display unit DIP on the first and third cell regions CEL1 and CEL3 may display a color. Accordingly, the first and second protruding regions PP1 and PP2 may each have a specific color.
  • different shape deformations may be generated on the plurality of cell regions CEL.
  • a plurality of support units SUP are generally provided to surround each cell area CEL in a grid form.
  • the support portion SUP in the form of a barrier rib is disposed between the adjacent cell regions CEL, the display area of the device is increased and shape deformation is limited.
  • one flexible layer FLL is disposed on the plurality of cell regions CEL, and various shapes can be implemented only by turning on/off the light source units LSP.
  • 20 is a perspective view illustrating an example of a shape-variable electronic device according to embodiments of the present invention.
  • 21A and 21B are perspective views each showing an example in which the shape of the electronic device of FIG. 20 is modified.
  • a shape-variable electronic device (SVE) according to the present invention may be provided in a flat plate shape.
  • the shape-variable electronic device SVE of FIG. 20 may be converted into a keyboard shape SVE1 according to a user's need. Specifically, the upper surface of the device may protrude along the shape of the keypad of the keyboard.
  • the shape variable electronic device SVE of FIG. 20 may be converted into a shape of a piano keyboard SVE2 according to a user's need. Specifically, the upper surface of the device may protrude along the shape of the keyboard of the piano. Furthermore, the color of the keyboard may be implemented through the display unit (DIP) of the device.
  • DIP display unit
  • the shape-variable electronic device according to embodiments of the present invention can be applied to various electronic devices as well as those described above with reference to FIGS. 20, 21A, and 21B.
  • the shape-variable electronic device of the present invention may be applied to a user manipulation device built in a vehicle or a user manipulation device applied to a mobile device.
  • the shape-variable electronic device of the present invention can be applied to a braille device for the visually impaired.
  • the shape-variable electronic device of the present invention can be applied to a relic experience device of a museum.

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Abstract

본 발명은 형상가변 전자 장치 및 그의 작동 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 셀 영역을 갖는 기판; 상기 셀 영역 상의 광원부; 및 상기 광원부로부터 수직적으로 이격되어 제공된 유연층을 포함한다. 상기 유연층은, 상기 유연층의 형상을 변화시키는 액추에이터부를 포함하고, 상기 액추에이터부는: 상기 광원부로부터 방출된 광을 받아서 열 에너지를 방출하는 광열응답부; 상기 광열응답부로부터 상기 열 에너지를 전달받아, 그의 기계적 강성이 감소하는 변형부; 및 상기 변형부의 양 면 상에 각각 제공된 하부 전극 및 상부 전극을 포함한다.

Description

형상가변 전자 장치 및 그의 작동 방법
본 발명은 형상가변 전자 장치 및 그의 작동 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 형상가변 디스플레이 및 그의 작동 방법에 관한 것이다.
최근 터치스크린 기반 전자 장치의 급격한 발전 및 보급으로 인해, 시각적 정보(graphical user interface, GUI)와 연동하는 평면형 터치 인터페이스가 전 세계적으로 대중화되고 있다. 현재 대부분의 평면형 터치 인터페이스는 사용자가 손가락으로 표면을 접촉하였을 때, 진동을 손가락에 전달하는 형식의 촉각 피드백만을 제공하고 있다.
최근에는 액추에이터(예를 들어, 모터 또는 보이스코일)의 동적 구동 신호를 제어하여 버튼을 클릭하는 느낌을 제공하는 기술, 또는 접촉력에 따라 촉각 피드백의 강도를 달리 하는 기술이 제안되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 우수한 내구성을 가지며 다양한 형상과 색상을 구현할 수 있는 형상가변 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 상기 형상가변 장치의 작동 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 개념에 따른, 형상가변 전자 장치는, 셀 영역을 갖는 기판; 상기 셀 영역 상의 광원부; 및 상기 광원부로부터 수직적으로 이격되어 제공된 유연층을 포함할 수 있다. 상기 유연층은, 상기 유연층의 형상을 변화시키는 액추에이터부를 포함하고, 상기 액추에이터부는: 상기 광원부로부터 방출된 광을 받아서 열 에너지를 방출하는 광열응답부; 상기 광열응답부로부터 상기 열 에너지를 전달받아, 그의 기계적 강성이 감소하는 변형부; 및 상기 변형부의 양 면 상에 각각 제공된 하부 전극 및 상부 전극을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 개념에 따른, 형상가변 전자 장치는, 이차원적으로 배열된 복수개의 셀 영역들을 갖는 기판; 상기 복수개의 셀 영역들에 각각 제공된 복수개의 광원부들; 상기 복수개의 셀 영역들 상에서, 상기 복수개의 셀 영역들을 가로지르며 수평적으로 연장되는 유연층; 및 상기 기판 상에 제공되어, 상기 유연층을 지지하는 지지부를 포함할 수 있다. 상기 유연층은: 정전기력을 발생시키는 하부 전극 및 상부 전극; 및 상기 하부 전극과 상기 상부 전극 사이에 개재된 변형부를 포함할 수 있다. 상기 변형부는, 상기 광원부들로부터 방출된 광과 상기 정전기력에 의해 그의 형상이 변화할 수 있다.
본 발명의 또 다른 개념에 따른, 형상가변 전자 장치의 작동 방법은, 광원부로부터 광열응답부로 광을 조사하는 단계, 상기 광열응답부는 상기 광을 받아서 열 에너지를 생성하고; 상기 열 에너지를 이용하여 변형부를 가열하는 단계, 상기 변형부는 가열되어 그의 기계적 강성이 감소되며; 및 하부 및 상부 전극들 사이에 정전기력을 발생시켜 상기 변형부의 형상을 변화시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 형상가변 전자 장치는, 상대적으로 얇은 유연층에 다양한 형상과 색상을 구현할 수 있다. 유연층에 촉각 피드백을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 형상가변 디스플레이를 설명하기 위한 평면도이다.
도 2는 도 1의 A-A'선에 따른 단면도이다.
도 3a, 도 3b 및 도 3c 각각은 도 2의 M 영역을 확대한 단면도이다.
도 3d는 디스플레이부의 일 실시예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 4, 도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 형상가변 디스플레이의 동작을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 형상이 변화된 형상가변 디스플레이의 평면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 형상가변 디스플레이를 설명하기 위한 것으로, 도 1의 A-A'선에 따른 단면도이다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광열 응답부의 평면도들이다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광열 응답부의 평면도들이다.
도 11a, 도 11b 및 도 11c 각각은 도 10b의 N 영역을 확대한 평면도들이다.
도 12 및 도 13 각각은 본 발명의 제3 실시예에 따른 광열 응답부의 단면도이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 형상가변 디스플레이를 설명하기 위한 것으로, 도 1의 A-A'선에 따른 단면도이다.
도 15는 도 14의 형상가변 디스플레이의 동작을 설명하기 위한 단면도이다.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 형상가변 디스플레이를 설명하기 위한 평면도이다.
도 17은 도 16의 A-A'선에 따른 단면도이다.
도 18은 도 16의 형상가변 디스플레이의 동작을 설명하기 위한 평면도이다.
도 19는 도 18의 A-A'선에 따른 단면도이다.
도 20은 본 발명의 실시예들에 따른 형상가변 전자 장치의 일 예를 나타낸 사시도이다.
도 21a 및 도 21b 각각은 도 20의 전자 장치의 형상이 변형된 예를 나타낸 사시도이다.
본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 여러가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예들의 설명을 통해 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
본 발명의 형상가변 전자 장치는 그의 형상이 변화하는 유연층(flexible layer)을 갖는 각종 전자 장치들을 포함할 수 있다. 이하, 본 발명의 실시예들에 따른 형상가변 전자 장치의 일 예로, 형상가변 디스플레이에 관해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 형상가변 디스플레이를 설명하기 위한 평면도이다. 도 2는 도 1의 A-A'선에 따른 단면도이다. 도 3a, 도 3b 및 도 3c 각각은 도 2의 M 영역을 확대한 단면도이다. 도 3d는 디스플레이부의 일 실시예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 셀 영역(CEL)을 갖는 기판(SUB)이 제공될 수 있다. 기판(SUB)의 셀 영역(CEL) 상에 광원부(LSP)가 제공될 수 있다. 광원부(LSP)는 광을 방출할 수 있는 요소, 예를 들어 엘이디(LED) 또는 오엘이디(OLED)를 포함할 수 있다. 평면적 관점에서, 광원부(LSP)는 셀 영역(CEL) 내에 제공될 수 있다. 광원부(LSP)는 다양한 형태를 가질 수 있으나, 도 1에는 원의 형태로 예시하였다.
일 예로, 광원부(LSP)는 하나의 발광 소자(예를 들어, LED)를 포함할 수 있다. 다른 예로, 광원부(LSP)는 복수개의 발광 소자들(예를 들어, 복수개의 마이크로 LED들)을 포함할 수 있다.
기판(SUB) 상에 둘러싸는 지지부(SUP)가 제공될 수 있다. 셀 영역(CEL) 상에, 지지부(SUP)에 의해 지지되는 유연층(FLL)이 제공될 수 있다. 평면적 관점에서, 지지부(SUP)는 유연층(FLL)을 둘러쌀 수 있다. 유연층(FLL)은 지지부(SUP)에 의해 광원부(LSP)로부터 수직한 방향(즉, 제3 방향(D3))으로 이격될 수 있다. 유연층(FLL)은, 적층된 복수개의 층들을 포함할 수 있다. 유연층(FLL)을 구성하는 상기 복수개의 층들 각각은, 그의 형상이 변형될 수 있도록 유연한(flexible) 소재로 이루어질 수 있다.
유연층(FLL)은, 광원부(LSP) 상에 순차적으로 적층된 액추에이터부(ACP), 디스플레이부(DIP) 및 센서부(SSP)를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따른 액추에이터부(ACP), 디스플레이부(DIP) 및 센서부(SSP) 각각은, 그의 형상이 변형될 수 있도록 유연한 소재로 이루어질 수 있다.
액추에이터부(ACP)는 유연층(FLL)의 형상을 능동적으로 변형시킬 수 있다. 액추에이터부(ACP)는 지지부(SUP)에 의해 광원부(LSP)로부터 제3 방향(D3)으로 이격될 수 있다. 액추에이터부(ACP), 지지부(SUP) 및 광원부(LSP) 사이에 빈 공간(EMS)이 정의될 수 있다.
액추에이터부(ACP)는, 광열응답부(Photo-thermal response part, PTR), 하부 전극(BEL), 변형부(Deformation part, DFL), 및 상부 전극(TEL)을 포함할 수 있다. 본 실시예에 따르면, 광열응답부(PTR), 하부 전극(BEL), 변형부(DFL) 및 상부 전극(TEL)은 제3 방향(D3)으로 순차적으로 적층될 수 있다.
광열응답부(PTR)는, 광(예를 들어, 가시광 또는 적외선)을 흡수하여 열을 방출할 수 있는 광흡수 발열체(Photo-thermal material)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 광열응답부(PTR)는 PEDOT (poly(3,4-ethylenedioxythiophene)), PEDOT:PSS (poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-poly(styrene sulfonate)) 또는 PEDOT/금속입자 복합재(PEDOT/Metallic particle composite)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 광열응답부(PTR)를 형성하는 것은, 하부 전극(BEL) 상에 표면 도포법(예를 들어, 스프레이 코팅 또는 스핀 코팅)을 이용하여 광열 응답 특성을 갖는 폴리머 막을 형성하는 것을 포함할 수 있다.
하부 전극(BEL) 및 상부 전극(TEL) 각각은, 그의 형상이 변형되었을 때에도 전도성을 유지할 수 있는 도전체를 포함할 수 있다. 상기 도전체는 변형부(DFL)와 접합성을 가질 수 있다. 일 예로, 하부 전극(BEL) 및 상부 전극(TEL) 각각은 나노와이어, 그래핀, 탄소나노튜브, 유연성 금속, 및 유연성 전도성 고분자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
바람직하기로, 하부 전극(BEL) 및 상부 전극(TEL) 각각은, 공극을 포함하는 네트워크 구조를 갖는 나노와이어 또는 탄소나노튜브를 포함할 수 있다. 하부 전극(BEL) 및 상부 전극(TEL)이 네트워크 구조를 갖는 나노와이어 또는 탄소나노튜브를 포함할 경우, 하부 전극(BEL) 및 상부 전극(TEL)은 변형부(DFL) 내에 함침(embedded) 될 수 있다. 하부 전극(BEL) 및 상부 전극(TEL)이 변형부(DFL)에 함침될 경우, 전극과 변형부(DFL) 사이의 접합성이 향상되며 반복적인 형상 변형에도 전극의 전도성이 거의 감소되지 않을 수 있다.
변형부(DFL)는, 온도에 따라 기계적 물성(mechanical property)이 변화하는 쌍안정(bistable) 특성을 갖는 유전성 고분자 막(dielectric polymer layer)을 포함할 수 있다. 변형부(DFL)는 쌍안정 특성을 가지므로, 상온에서는 높은 기계적 강성(mechanical stiffness)을 가지며, 특정 온도 이상에서는 급격하게 기계적 강성이 낮아질 수 있다. 즉, 상온에서 변형부(DFL)는 경직(rigid)될 수 있고, 특정 온도 이상에서 변형부(DFL)는 유연할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 용어 "기계적 강성"은, 변형부(DFL)의 형상이 변형됨에 대한 저항을 측정한 값일 수 있다. 예를 들어, 도 5를 참조하면, 기계적 강성은, 변형부(DFL)에 제3 방향(D3)으로의 정전기력(EFS)이 작용할 때, 변형부(DFL)가 제3 방향(D3)으로 돌출된 거리(DED)에 대한 정전기력(EFS)의 비(즉, ESF/DED)로 나타낼 수 있다.
만약 제3 방향(D3)으로 정전기력(EFS)이 작용했는데 변형부(DFL)가 아무런 변형이 발생하지 않았다면, 돌출된 거리(DED)는 0이고, 따라서 이 경우의 변형부(DFL)의 기계적 강성의 값은 무한대에 가깝게 매우 클 수 있다.
만약 제3 방향(D3)으로 정전기력(EFS)이 작용하여 변형부(DFL)가 제3 방향(D3)으로 휘어졌다면, 돌출된 거리(DED)는 특정 값을 가질 수 있다. 이 경우의 기계적 강성의 값은 앞서 설명한 돌출된 거리(DED)가 0인 경우보다 크게 감소될 수 있다.
변형부(DFL)는 형상 기억 고분자(Shape memory polymer)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 형상 기억 고분자는, PTBA (poly(tert-butyl acrylate)), Tert-butyl acrylate 공중합체(copolymer), 및 Stearyl acrylate 중합체로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
액추에이터부(ACP) 상의 디스플레이부(DIP)는 시각적인 정보를 출력할 수 있다. 구체적으로, 디스플레이부(DIP)는 특정 파장의 광(예를 들어, 가시광선)을 방출할 수 있다. 디스플레이부(DIP)는, 적어도 하나의 픽셀을 포함할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예로, 형상가변 전자 장치가 디스플레이 기능을 필요로 하지 않는 경우, 디스플레이부(DIP)는 생략될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 전자 장치가 시각 장애인을 위한 점자 장치에 사용될 경우, 디스플레이부(DIP)는 생략될 수 있다.
도 3a을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이부(DIP)에 대해 보다 상세히 설명한다. 디스플레이부(DIP)는 제1 내지 제4 전극들(EL1-EL4) 및 이들 사이에 개재된 제1 내지 제3 발광층들(LEL1-LEL3)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제4 전극들(EL1-EL4) 및 제1 내지 제3 발광층들(LEL1-LEL3)은 서로 교번적으로 적층될 수 있다.
제1 내지 제3 발광층들(LEL1-LEL3)은 특정 파장의 광을 방출할 수 있다. 일 예로, 제1 내지 제3 발광층들(LEL1-LEL3)은 각각 적색광, 녹색광 및 청색광을 발광할 수 있다. 제1 내지 제3 발광층들(LEL1-LEL3)의 조합으로, 디스플레이부(DIP)는 목적하는 색상을 표시할 수 있다.
제1 내지 제3 발광층들(LEL1-LEL3) 각각은 전계 발광 물질(Electroluminescence material)을 포함할 수 있다. 일 예로, 제1 내지 제3 발광층들(LEL1-LEL3) 각각은 유연성 고분자 내에 분산된 황화물계 전계 발광 물질 또는 셀레나이드계 전계 발광 물질을 포함할 수 있다. 다른 예로, 제1 내지 제3 발광층들(LEL1-LEL3) 각각은 폴리머 LED와 같은 OLED를 포함할 수 있다. 또 다른 예로, 제1 내지 제3 발광층들(LEL1-LEL3) 각각은 유연성 고분자 내에 분산된 전계 발광 퀀텀닷을 포함할 수 있다.
도 3b를 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이부(DIP)에 대해 보다 상세히 설명한다. 디스플레이부(DIP)는 제1 및 제2 전극들(EL1, EL2) 및 이들 사이에 개재된 발광층(LEL)을 포함할 수 있다. 디스플레이부(DIP)는, 제2 전극(EL2) 상의 컬러 필터(CF)를 더 포함할 수 있다. 발광층(LEL)은 앞서 도 3a를 참조하여 설명한 제1 내지 제3 발광층들(LEL1-LEL3) 중 어느 하나와 동일할 수 있다. 일 예로, 컬러 필터(CF)는, 유연성 고분자 내에 퀀텀닷을 포함할 수 있다. 컬러 필터(CF)를 통하여, 디스플레이부(DIP)는 목적하는 색상을 표시할 수 있다.
도 3c를 참조하여, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디스플레이부(DIP)에 대해 보다 상세히 설명한다. 디스플레이부(DIP)는 제1 및 제2 전극들(EL1, EL2) 및 이들 사이에 개재된 액정층(LCL)을 포함할 수 있다. 디스플레이부(DIP)는, 제2 전극(EL2) 상의 컬러 필터(CF)를 더 포함할 수 있다. 제1 및 제2 전극들(EL1, EL2)에 의해 서로 다른 전압이 인가될 경우, 액정층(LCL)의 액정들이 일 방향으로 배열되어 투과도가 증가할 수 있다. 따라서, 광원부(LSP)로부터 방출된 광이 액추에이터부(ACP) 및 액정층(LCL)을 통과할 수 있다. 상기 광이 컬러 필터(CF)를 통과하면서, 디스플레이부(DIP)는 목적하는 색상을 표시할 수 있다.
도 3d를 참조하여, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디스플레이부(DIP)에 대해 보다 상세히 설명한다. 디스플레이부(DIP)는 변형부(DFL) 내에 형성될 수 있다. 구체적으로, 변형부(DFL)는 전계 발광 입자들(ELP)이 분산된 제1 내지 제3 발광층들(LEL1-LEL3)을 포함할 수 있다. 전계 발광 입자들(ELP)이 형상 기억 고분자층 내에 분산되어, 발광층(LEL1-LEL3)을 구성할 수 있다. 변형부(DFL)는, 제1 및 제2 발광층들(LEL1, LEL2) 사이의 제1 전극(EL1) 및 제2 및 제3 발광층들(LEL2, LEL3) 사이의 제2 전극(EL2)을 더 포함할 수 있다. 본 실시예에 따른 변형부(DFL)는 유연층(FLL)의 형상을 능동적으로 변형시킴과 동시에 디스플레이 기능을 수행할 수 있다.
도 1 및 도 2를 다시 참조하면, 센서부(SSP)는 사용자로부터 정보를 입력받을 수 있다. 구체적으로, 센서부(SSP)는 사용자의 터치를 인식할 수 있는 터치 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 센서부(SSP)는, 소정 영역에 가해지는 압력을 감지할 수 있는 압력 센서를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예로, 형상가변 전자 장치가 사용자로부터 정보를 입력받는 기능을 필요로 하지 않는 경우, 센서부(SSP)는 생략될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 전자 장치가 상품을 광고하는 디지털 월(Digital wall)에 사용될 경우, 센서부(SSP)는 생략될 수 있다.
도시되진 않았지만, 본 발명의 실시예들에 따른 형상가변 디스플레이는 신호 제어 모듈을 더 포함할 수 있다. 신호 제어 모듈은 광원부(LSP), 액추에이터부(ACP), 디스플레이부(DIP) 및 센서부(SSP)와 연결될 수 있다. 신호 제어 모듈은 광원부(LSP), 액추에이터부(ACP) 및 디스플레이부(DIP)의 동작을 제어할 수 있다. 신호 제어 모듈은 센서부(SSP)로부터 신호를 수신하여 피드백을 제공할 수 있다.
도 4, 도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 형상가변 디스플레이의 동작을 설명하기 위한 단면도들이다. 도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 형상이 변화된 형상가변 디스플레이의 평면도이다.
도 4를 참조하면, 광원부(LSP)에서 제1 광(LI1)이 방출되어, 광열응답부(PTR)에 조사될 수 있다. 광열응답부(PTR)는 입사된 제1 광(LI1)에 응답하여 열 에너지(Thermal energy, THE)를 방출할 수 있다. 광열응답부(PTR)에서 방출된 열 에너지(THE)가 변형부(DFL)에 전달될 수 있다.
열 에너지(THE)에 의해 변형부(DFL)의 온도가 상승할 수 있다. 변형부(DFL)의 온도가 특정 온도 이상으로 상승함으로써, 변형부(DFL)의 기계적 강성이 낮아질 수 있다. 다시 말하면, 경직되어 있던 변형부(DFL)가 유연하게 변화될 수 있다.
도 5를 참조하면, 하부 전극(BEL)과 상부 전극(TEL)에 전압을 인가하면, 이들 사이에 정전기력이 발생할 수 있다. 제3 방향(D3)으로의 정전기력(electro-static force, ESF)에 의해, 유연한 변형부(DFL)의 형상이 변화할 수 있다. 예를 들어, 변형부(DFL)에 제3 방향(D3)으로의 굽힘 변형(buckled deformation)이 발생할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예로, 정전기력 대신, 유연해진 변형부(DFL)를 공기, 가스, 유체의 압력 공급을 통해 변형시킬 수도 있다. 다시 말하면, 변형부(DFL)에 유압(hydraulic pressure) 또는 공압(pneumatic pressure)을 인가할 수 있는 장치를 추가하여, 이를 통해 변형부(DFL)를 변형시킬 수도 있다.
도 5 및 도 7을 참조하면, 변형부(DFL)의 형상이 변화함으로써, 유연층(FLL)에 제3 방향(D3)으로 돌출된 돌출 영역(PP)이 형성될 수 있다. 돌출 영역(PP)은, 광원부(LSP)의 평면적 형태에 대응하여, 원형의 버튼 형태를 가질 수 있다.
정전기력에 의해 변형부(DFL)가 변형된 이후 변형부(DFL)의 온도가 특정 온도 이하로 낮아지면, 변형부(DFL)가 변형된 형상을 유지하며 경직될 수 있다. 이로써, 하부 전극(BEL)과 상부 전극(TEL)에 전압을 더 이상 인가하지 않더라도, 유연층(FLL)은 변형된 형상(돌출된 버튼 형태) 그대로 유지될 수 있다. 다시 말하면, 하부 전극(BEL)과 상부 전극(TEL)에 전압이 인가되지 않더라도 유연층(FLL)의 돌출 영역(PP)이 그대로 유지될 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 디스플레이부(DIP)에서 제2 광(LI2)이 방출될 수 있다. 제2 광(LI2)은 특정 파장(예를 들어, 특정 색상)을 가질 수 있다. 디스플레이부(DIP)에서 방출된 제2 광(LI2)을 통해, 돌출 영역(PP)이 특정 색상을 가질 수 있다. 사용자가 돌출 영역(PP)을 터치할 경우, 센서부(SSP)가 터치를 인식하여 신호 제어 모듈에 신호를 전달할 수 있다.
형상가변 디스플레이를 도 4에 나타난 초기 상태로 되돌리기 위한 방법을 추가로 설명한다. 앞서 도 4를 참조하여 설명한 바와 같이 광원부(LSP)를 통해 변형부(DFL)를 가열하여, 변형부(DFL)를 유연하게 만들 수 있다.
하부 전극(BEL)과 상부 전극(TEL)에, 앞서 도 5와 반대로 전압을 인가하여, 유연한 변형부(DFL)의 형상을 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 변형부(DFL)가 극성 고분자 또는 이온을 포함할 경우, 제3 방향(D3)의 반대 방향으로 극성 고분자 또는 이온이 이동하여 변형부(DFL)는 도 4에 나타난 형상으로 되돌아갈 수 있다.
유연층(FLL)이 도 4에 나타난 형상으로 되돌아간 이후 변형부(DFL)의 온도가 특정 온도 이하로 낮아지면, 유연층(FLL)이 되돌아간 형상을 유지하며 경직될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 형상가변 디스플레이는, 줄 히팅(Joule heating) 방법으로 변형부(DFL)를 가열하지 않고 광열 응답 방법으로 변형부(DFL)를 가열할 수 있다. 이로써, 빠른 시간 내에 변형부(DFL) 전체를 균일하게 가열할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 줄 히팅 전극을 사용하지 않으므로 상기 전극의 손상이 발생하지 않아 내구성이 우수하다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 변형부(DFL)가 쌍안정 특성을 가지므로, 변형부(DFL)의 형상 변형 이후 변형부(DFL)가 경직되면 하부 전극(BEL) 및 상부 전극(TEL)에 전압을 지속적으로 인가하지 않더라도 유연층(FLL)의 변형이 그대로 유지될 수 있다. 따라서 디스플레이 소자의 전력 소모를 개선시킬 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 유연층(FLL)에 돌출 영역(PP)이 형성되고, 돌출 영역(PP)이 특정 색상을 가질 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 디스플레이 상에 기존의 아날로그 형태의 버튼을 형성시킬 수 있다. 사용자는 시각 및 촉각을 통해 돌출 영역(PP)을 인식하고 이를 누름으로써, 본 발명의 전자 장치에 정보를 입력할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 액추에이터부(ACP)가 기계적 구동부를 사용하지 않기 때문에, 얇은 구조를 가질 수 있다. 즉, 액추에이터부(ACP)의 소형화가 가능하다.
본 발명의 비교예에 따른 형상변형 전자 장치로는, 고분자 가변 소재(polymer active material) 기반 유연 액추에이터를 이용하여 유연 터치 인터페이스에서 진동 촉감을 제공하는 장치가 있다. 유압(hydraulic pressure) 또는 공압(pneumatic pressure)을 이용하여 유연 고분자 박막을 변형시키는 장치, 또는 줄 히팅과 기계적 물성 가변 소재를 조합한 장치도 있다.
하지만 고분자 소재의 형상 변형을 이용하여 진동 촉감을 구현하는 장치의 경우, 소재의 연성으로 인해 진동 촉감 저하가 발생한다. 유압 또는 공압을 이용하는 기술의 경우, 유압 공급부 또는 공압 공급부로 인해 장치의 소형화가 어렵다. 줄 히팅을 이용하는 기술의 경우, 줄 히팅 전극에 가해지는 힘에 의해 전기저항 변화가 발생하여, 전극의 내구성이 저하될 수 있다. 또한, 줄 히팅을 통해 고분자 소재를 가열할 경우, 빠른 시간 내에 소재를 균일하게 가열하기 어려운 문제가 있다. 소재의 온도의 편차는, 형상 변형의 불균형을 야기할 수 있다.
이에 반해, 본 발명에 따른 형상가변 전자 장치는, 광열 응답 기반으로 소재의 기계적 물성을 변화시키므로, 소재를 빠르고 균일하게 가열할 수 있다. 또한, 장치가 우수한 내구성을 가지며 소형화가 가능하다. 또한, 본 발명에 따른 형상가변 장치는 다양한 형상과 색상을 구현할 수 있으므로, 자동차/모바일 기기용 형상가변 입력장치, 시각장애인용 점자 디스플레이, 실감 인터랙션 교육용 교재 또는 박물관 유물 체험형 장치에 적용될 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 형상가변 디스플레이를 설명하기 위한 것으로, 도 1의 A-A'선에 따른 단면도이다. 도 9a 및 도 9b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광열 응답부의 평면도들이다. 도 10a 및 도 10b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광열 응답부의 평면도들이다. 도 11a, 도 11b 및 도 11c 각각은 도 10b의 N 영역을 확대한 평면도들이다. 도 12 및 도 13 각각은 본 발명의 제3 실시예에 따른 광열 응답부의 단면도이다. 본 실시예들에서는, 앞서 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 것과 중복되는 기술적 특징에 대한 설명은 생략하고, 차이점에 대해 상세히 설명한다.
도 8, 도 9a 및 도 9b를 참조하면, 광열응답부(PTR)는 앞서 설명한 고분자 기반의 광흡수 발열체를 포함할 수 있다. 광열응답부(PTR)는 전사 공정(transfer process)을 이용하여 변형부(DFL) 내에 함침(embedded)될 수 있다. 예를 들어, 광열응답부(PTR)의 바닥면은 변형부(DFL)의 바닥면과 공면을 이룰 수 있다.
일 예로, 광열응답부(PTR)는 도 9a에 나타난 바와 같이 광원부(LSP)의 평면적 형태와 동일하게 형성될 수 있다. 광열응답부(PTR)는 하나의 원형의 형태로 형성될 수 있다.
다른 예로, 광열응답부(PTR)는 도 9b에 나타난 바와 같이 사각형의 복수개의 패턴들(SPA)을 포함할 수 있다. 복수개의 패턴들(SPA)이 일정한 형태로 배열되어, 하나의 광열응답부(PTR)를 구성할 수 있다.
도 10a, 10b, 11a, 11b 및 11c를 참조하면, 광열응답부(PTR)는 메타 구조를 갖는 금속 패턴들을 포함할 수 있다. 광열응답부(PTR)의 금속 패턴들은, 광원부(LSP)로부터 방출되는 광의 파장을 흡수할 수 있는 패턴 형태(즉, 메타 구조)를 가질 수 있다. 광열응답부(PTR)의 금속 패턴들은, 포토리소그래피 공정을 이용하여 변형부(DFL) 상에 형성될 수 있다. 광열응답부(PTR)의 금속 패턴들은 변형부(DFL) 내부에 함침될 수 있다.
도 10a를 참조하면, 금속 패턴들은 제1 금속 패턴(MEP1)과 같이 1차원 배열을 가질 수 있고, 또는 제2 금속 패턴(MEP2)과 같이 그리드 형태의 2차원 배열을 가질 수 있다.
도 10b를 참조하면, 앞서 제2 금속 패턴(MEP2)과 같이 그리드 형태의 배열을 갖는 금속 패턴은, 도 11a 내지 11c에 나타난 미세 패턴들로 이루어질 수 있다. 도 11a의 미세 패턴(MEP3)은 와이어 그리드 형태를 갖고, 도 11b의 미세 패턴(MEP4)은 사각형 패치 형태를 가지며, 도 11c의 미세 패턴(MEP5)은 테이퍼 형태를 갖는다.
도 12를 참조하면, 광열응답부(PTR)는 유연한 베이스 층(BL) 및 그의 내부에 분산된 금속 입자들(MEP)을 포함할 수 있다. 본 실시예에 따른 광열응답부(PTR)는, 분산된 금속 입자들(MEP)의 표면 플라즈몬 공명(surface plasmon resonance)을 이용하여, 광원부(LSP)로부터 조사된 광을 열 에너지로 변환시킬 수 있다. 금속 입자(MEP)의 재료, 크기, 모양 및 밀도를 조절하여, 표면 플라즈몬 공명을 발생시키는 파장이 광원부(LSP)로부터 방출되는 광의 파장과 일치하도록 할 수 있다.
도 13을 참조하면, 광열응답부(PTR)는, 변형부(DFL) 내에 분산된 금속 입자들(MEP)을 포함할 수 있다. 즉, 도 12의 베이스 층(BL)이 생략될 수 있다. 금속 입자들(MEP)은 변형부(DFL) 내에 분산되어, 광원부(LSP)의 광을 흡수하여 직접 변형부(DFL)를 가열시킬 수 있다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 형상가변 디스플레이를 설명하기 위한 것으로, 도 1의 A-A'선에 따른 단면도이다. 도 15는 도 14의 형상가변 디스플레이의 동작을 설명하기 위한 단면도이다. 본 실시예에서는, 앞서 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 것과 중복되는 기술적 특징에 대한 설명은 생략하고, 차이점에 대해 상세히 설명한다.
도 14를 참조하면, 하나의 셀 영역(CEL) 상의 디스플레이부(DIP)는 복수개의 픽셀들(PX)을 포함할 수 있다. 다시 말하면, 디스플레이부(DIP)는 픽셀 어레이를 포함할 수 있다.
도 15를 참조하면, 유연층(FLL)이 변형되어 형성된 돌출 영역(PP)에 디스플레이부(DIP)의 픽셀들(PX)이 서로 다른 색상의 광을 방출할 수 있다. 디스플레이부(DIP)의 픽셀들(PX)이 서로 다른 색상을 구현함으로써, 돌출 영역(PP) 상에 특정 이미지가 출력될 수 있다.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 형상가변 디스플레이를 설명하기 위한 평면도이다. 도 17은 도 16의 A-A'선에 따른 단면도이다. 도 18은 도 16의 형상가변 디스플레이의 동작을 설명하기 위한 평면도이다. 도 19는 도 18의 A-A'선에 따른 단면도이다. 본 실시예에서는, 앞서 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한 것과 중복되는 기술적 특징에 대한 설명은 생략하고, 차이점에 대해 상세히 설명한다.
도 16 및 도 17을 참조하면, 복수개의 셀 영역들(CEL)을 갖는 기판(SUB)이 제공될 수 있다. 셀 영역들(CEL)은 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)을 따라 이차원적으로 배열될 수 있다. 셀 영역들(CEL)은 이차원적인 어레이를 구성할 수 있다. 예를 들어, 셀 영역들(CEL)은 제1 방향(D1)으로 나란히 배열된 제1, 제2 및 제3 셀 영역들(CEL1, CEL2, CEL3)을 포함할 수 있다.
셀 영역들(CEL) 상에 각각 광원부들(LSP)이 제공될 수 있다. 일 예로, 광원부들(LSP)은 서로 동일한 크기 및 형태를 가질 수 있다. 다른 예로, 광원부들(LSP)은 서로 다른 크기 및 서로 다른 형태를 가질 수 있다.
기판(SUB) 상에 지지부(SUP)가 제공될 수 있다. 평면적 관점에서, 지지부(SUP)는 복수개의 셀 영역들(CEL)을 둘러쌀 수 있다. 즉, 하나의 지지부(SUP)는 복수개의 셀 영역들(CEL)을 정의할 수 있다.
복수개의 셀 영역들(CEL) 상에 하나의 유연층(FLL)이 제공될 수 있다. 유연층(FLL)은 복수개의 셀 영역들(CEL) 상에 제공되어, 복수개의 셀 영역들(CEL)을 가로지르며 수평적 방향(즉, 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2))으로 연장될 수 있다. 평면적 관점에서, 유연층(FLL)은 복수개의 셀 영역들(CEL) 및 복수개의 광원부들(LSP)과 중첩될 수 있다.
유연층(FLL)은 지지부(SUP)에 의해 광원부들(LSP)로부터 제3 방향(D3)으로 이격될 수 있다. 유연층(FLL)은 순차적으로 적층된 액추에이터부(ACP), 디스플레이부(DIP) 및 센서부(SSP)를 포함할 수 있다.
도 18 및 도 19를 참조하면, 광원부들(LSP) 중 일부에서 광이 방출되어, 셀 영역들(CEL) 중 일부 위의 유연층(FLL)의 형상이 변화될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제3 셀 영역들(CEL1, CEL3) 상의 광원부들(LSP)에서 광이 방출될 수 있다. 제1 및 제3 셀 영역들(CEL1, CEL3) 상의 액추에이터부(ACP)의 기계적 강성이 감소할 수 있다. 다시 말하면, 제1 및 제3 셀 영역들(CEL1, CEL3) 상의 액추에이터부(ACP)는 유연해질 수 있다. 한편, 제2 셀 영역(CEL2) 상의 액추에이터부(ACP)의 기계적 강성은 그대로 유지될 수 있다. 다시 말하면, 제2 셀 영역(CEL2) 상의 액추에이터부(ACP)는 그대로 경직되어 있을 수 있다.
앞서 도 5를 참조하여 설명한 바와 같이 전기장이 발생되면, 제1 및 제3 셀 영역들(CEL1, CEL3) 상의 유연해진 액추에이터부(ACP)는 그 형태가 변화될 수 있다. 이로써, 제1 및 제3 셀 영역들(CEL1, CEL3) 상의 유연층(FLL)의 형상이 변화될 수 있다. 제1 및 제3 셀 영역들(CEL1, CEL3) 상의 유연층(FLL)에 각각 제1 돌출 영역(PP1) 및 제2 돌출 영역(PP2)이 형성될 수 있다.
한편, 제2 셀 영역(CEL2) 상의 액추에이터부(ACP)는 경직된 상태이므로, 전기장이 발생하더라도 그 형태가 변화하지 않을 수 있다. 따라서, 제2 셀 영역(CEL2) 상에는 돌출 영역이 형성되지 않을 수 있다.
제1 및 제3 셀 영역들(CEL1, CEL3) 상의 디스플레이부(DIP)는 색상을 표시할 수 있다. 이로써, 제1 및 제2 돌출 영역들(PP1, PP2)이 각각 특정 색상을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 하나의 지지부(SUP)에 의해 지지되는 하나의 유연층(FLL)을 가지고, 복수개의 셀 영역들(CEL) 상에 각각 서로 다른 형상 변형을 발생시킬 수 있다.
종래의 형상가변 전자 장치는, 일반적으로 복수개의 지지부(SUP)들이 제공되어 하나의 그리드 형태로 각각의 셀 영역(CEL)을 둘러싼다. 이 경우, 인접하는 셀 영역들(CEL) 사이에 격벽 형태의 지지부(SUP)가 배치되므로, 장치의 디스플레이 면적이 증가되고 형상 변형이 제한적이다. 그러나 본 발명은 복수개의 셀 영역들(CEL) 상에 하나의 유연층(FLL)이 배치되어, 광원부들(LSP)의 온/오프만을 가지고 다양한 형상을 구현할 수 있다.
도 20은 본 발명의 실시예들에 따른 형상가변 전자 장치의 일 예를 나타낸 사시도이다. 도 21a 및 도 21b 각각은 도 20의 전자 장치의 형상이 변형된 예를 나타낸 사시도이다.
도 20을 참조하면, 본 발명에 따른 형상가변 전자 장치(SVE)는, 상면이 평평한 플레이트 형태로 제공될 수 있다.
도 21a를 참조하면, 도 20의 형상가변 전자 장치(SVE)가 사용자의 필요에 따라 키보드 형태(SVE1)로 그 형상이 변환될 수 있다. 구체적으로, 장치의 상면이 키보드의 키패드의 형상을 따라 돌출될 수 있다.
도 21b를 참조하면, 도 20의 형상가변 전자 장치(SVE)가 사용자의 필요에 따라 피아노 건반 형태(SVE2)로 그 형상이 변환될 수 있다. 구체적으로, 장치의 상면이 피아노의 건반의 형상을 따라 돌출될 수 있다. 나아가, 장치의 디스플레이부(DIP)를 통해 건반의 색상이 구현될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 형상가변 전자 장치는, 앞서 도 20, 21a 및 21b를 참조하여 설명한 것뿐만 아니라, 다양한 전자 장치에 적용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 형상가변 전자 장치는 자동차에 내장되는 사용자 조작 장치 또는 모바일 기기에 적용되는 사용자 조작 장치에 적용될 수 있다. 본 발명의 형상가변 전자 장치는 시각 장애인용 점자 장치에 적용될 수 있다. 본 발명의 형상가변 전자 장치는 박물관의 유물 체험 장치에 적용될 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (20)

  1. 셀 영역을 갖는 기판;
    상기 셀 영역 상의 광원부; 및
    상기 광원부로부터 수직적으로 이격되어 제공된 유연층을 포함하되,
    상기 유연층은, 상기 유연층의 형상을 변화시키는 액추에이터부를 포함하고,
    상기 액추에이터부는:
    상기 광원부로부터 방출된 광을 받아서 열 에너지를 방출하는 광열응답부;
    상기 광열응답부로부터 상기 열 에너지를 전달받아, 그의 기계적 강성이 감소하는 변형부; 및
    상기 변형부의 양 면 상에 각각 제공된 하부 전극 및 상부 전극을 포함하는 형상가변 전자 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광열응답부는 상기 변형부 내에 함침된 형상가변 전자 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광열응답부는, 광흡수 발열체를 포함하는 폴리머 막인 형상가변 전자 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광열응답부는, 메타 구조를 갖는 금속 패턴들을 포함하는 형상가변 전자 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광열응답부는, 상기 변형부 내에 분산된 금속 입자들을 포함하고,
    상기 금속 임자들은, 표면 플라즈몬 공명을 이용하여 상기 방출된 광으로부터 상기 열 에너지를 생성하는 형상가변 전자 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 변형부는 형상 기억 고분자를 포함하는 형상가변 전자 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 하부 전극 및 상기 상부 전극은, 그들 사이에 정전기력을 발생시켜 기계적 강성이 감소된 상기 변형부의 형상을 변화시키는 형상가변 전자 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 유연층은, 상기 액추에이터부 상의 디스플레이부를 더 포함하고,
    상기 디스플레이부는 적어도 하나의 픽셀을 갖는 형상가변 전자 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 디스플레이부는, 서로 교번적으로 적층된 발광층들 및 전극들을 포함하고,
    상기 발광층들 각각은 전계 발광 물질을 포함하는 형상가변 전자 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 유연층은, 상기 액추에이터부 상의 센서부를 더 포함하고,
    상기 센서부는 사용자의 터치를 인식하는 형상가변 전자 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 셀 영역은 이차원적으로 배열된 복수개의 셀 영역들을 포함하고,
    상기 광원부는 상기 복수개의 셀 영역들 상에 각각 제공된 복수개의 광원부들을 포함하며,
    평면적 관점에서, 상기 유연층은 상기 복수개의 셀 영역들과 수직적으로 중첩되는 형상가변 전자 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 유연층을 지지하는 지지부를 더 포함하되,
    평면적 관점에서, 상기 지지부는 상기 복수개의 셀 영역들을 둘러싸는 형상가변 전자 장치.
  13. 이차원적으로 배열된 복수개의 셀 영역들을 갖는 기판;
    상기 복수개의 셀 영역들에 각각 제공된 복수개의 광원부들;
    상기 복수개의 셀 영역들 상에서, 상기 복수개의 셀 영역들을 가로지르며 수평적으로 연장되는 유연층; 및
    상기 기판 상에 제공되어, 상기 유연층을 지지하는 지지부를 포함하되,
    상기 유연층은:
    정전기력을 발생시키는 하부 전극 및 상부 전극; 및
    상기 하부 전극과 상기 상부 전극 사이에 개재된 변형부를 포함하고,
    상기 변형부는, 상기 광원부들로부터 방출된 광과 상기 정전기력에 의해 그의 형상이 변화하는 형상가변 전자 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 유연층은, 상기 방출된 광을 받아서 상기 변형부에 열 에너지를 전달하는 광열응답부를 더 포함하는 형상가변 전자 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 변형부는 형상 기억 고분자를 포함하는 형상가변 전자 장치.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 유연층은, 상기 변형부 상의 디스플레이부를 더 포함하고,
    상기 디스플레이부는 상기 복수개의 셀 영역들 상에 각각 배치된 픽셀들을 갖는 형상가변 전자 장치.
  17. 광원부 및 상기 광원부 상의 유연층을 포함하는 형상가변 전자 장치의 작동 방법에 있어서,
    상기 유연층은, 광열응답부, 하부 전극, 상부 전극 및 상기 하부 및 상부 전극들 사이에 개재된 변형부를 포함하고,
    상기 작동 방법은:
    상기 광원부로부터 상기 광열응답부로 광을 조사하는 단계, 상기 광열응답부는 상기 광을 받아서 열 에너지를 생성하고;
    상기 열 에너지를 이용하여 상기 변형부를 가열하는 단계, 상기 변형부는 가열되어 그의 기계적 강성이 감소되며; 및
    상기 하부 및 상부 전극들 사이에 정전기력을 발생시켜 상기 변형부의 형상을 변화시키는 단계를 포함하는 형상가변 전자 장치의 작동 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 유연층은 디스플레이부를 더 포함하고,
    상기 작동 방법은, 상기 디스플레이부를 이용하여 형상이 변화된 상기 유연층에 특정 색상을 표시하는 단계를 더 포함하는 형상가변 전자 장치의 작동 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 유연층은 센서부를 더 포함하고,
    상기 작동 방법은, 상기 센서부를 이용하여 형상이 변화된 상기 유연층에 가해지는 사용자의 터치를 인식하는 단계를 더 포함하는 형상가변 전자 장치의 작동 방법.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 광원부로부터 광을 조사받지 못한 영역의 상기 유연층은, 그의 형상이 변화하지 않는 형상가변 전자 장치의 작동 방법.
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