(19) 대한민국특허청(KR) (12) 공개특허공보(A)
(11) 공개번호 10-2016-0065290 (43) 공개일자 2016년06월09일 (51) 국제특허분류(Int. Cl.)
G06F 3/01 (2006.01)
(21) 출원번호 10-2014-0168447 (22) 출원일자 2014년11월28일 심사청구일자 없음
(71) 출원인
한국전자통신연구원
대전광역시 유성구 가정로 218 (가정동) (72) 발명자
강승열
대전 유성구 가정로 306-6, 6동 106호 (도룡동, 대덕연구단지타운하우스)
문승언
대전광역시 유성구 노은로 71 스타돔@ 1409호 안성덕
대전 유성구 은구비남로 12(지족동 SK허브) 304호 (74) 대리인
특허법인 고려 전체 청구항 수 : 총 12 항
(54) 발명의 명칭 촉각 디스플레이 장치
(57) 요 약
일 실시예에 따른 촉각 디스플레이 장치는 제1 전극, 제1 전극 상의 기둥 구조 지지체들, 기둥 구조 지지체들 사 이의 전기 활성 고분자, 및 전기 활성 고분자 상의 제2 전극을 포함할 수 있다. 평면도 상에 제1 전극과 제2 전 극이 교차하는 면 당 여섯 개의 기둥 구조 지지체들이 도시되어 있지만, 지지체들의 개수에 한정되지 않는다. 또 (뒷면에 계속)
대 표 도
- 도1한 기둥의 단면이 사각형으로 한정되지 않는다. 외부 전압이 인가될 경우 전기 활성 고분자가 수축될 수 있다.
예를 들어, 전기 활성 고분자가 유전 탄성체인 경우, 외부 전압의 크기 제곱에 비례하여 두께 방향(z 방향)으로 수축될 수 있다. 기둥 구조 지지체들은 외부 전압 및 전기 활성 고분자의 수축에 의해 변형되지 않을 수 있다.
따라서, 기둥 구조 지지체들이 삽입된 부분은 전기 활성 고분자의 상부면 및 하부면보다 바깥쪽으로 더 돌출될 수 있다. 또한, 제1 전극 및 제2 전극은 순응 전극이므로 돌출된 모양을 따라서 변형될 수 있다. 결과적으로, 외 부 전압 인가시 촉/질감을 제공할 수 있는 디스플레이 장치가 얻어질 수 있다.
이 발명을 지원한 국가연구개발사업 과제고유번호 A004700010 부처명 지식경제부
연구관리전문기관 한국산업기술진흥원 연구사업명 광역경제권거점기관지원사업
연구과제명 구동 변위10% 이상의 촉감과 3단계 이상의 질감 표현이 가능한 센싱과 구동 기능의 멀티터 치센서 기초원천기술 개발
기 여 율 1/1
주관기관 한국전자통신연구원 연구기간 2012.09.01 ~ 2016.08.31
명 세 서 청구범위
청구항 1 제1 전극;제2 전극;
상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 지지체들; 및
상기 지지체들 사이를 채우는 전기 활성 고분자를 포함하는 촉각 디스플레이 장치.
청구항 2
제 1 항에 있어서,
상기 전기 활성 고분자는 전압에 의해 두께 방향으로 수축하는 촉각 디스플레이 장치.
청구항 3
제 2 항에 있어서,
상기 전기 활성 고분자는 전기 유변 유체, 탄소 나노 튜브, 전도성 고분자, 이온성 고분자-금속 복합체, 고분자 겔, 액정 탄성체, 전기-점탄성 탄성체, 전기 일그러짐 페이퍼(electrostrictive paper), 전기 일그러짐 그래프 트 탄성체(electrostrictive graft elastomer), 유전 탄성체, 또는 강유전성 고분자 중에서 선택된 하나를 포 함하는 촉각 디스플레이 장치.
청구항 4
제 3 항에 있어서,
상기 유전 탄성체는 실리콘 계열의 고분자, 아크릴 계열의 고분자, 또는 우레탄 계열의 고분자 중에서 선택된 하나를 포함하는 촉각 디스플레이 장치.
청구항 5
제 1 항에 있어서,
상기 지지체들은 전압에 의한 변형이 없는 촉각 디스플레이 장치.
청구항 6
제 5 항에 있어서,
상기 지지체들은 산화아연 나노 막대 또는 열경화되거나 광경화된 고분자를 포함하는 촉각 디스플레이 장치.
청구항 7
제 5 항에 있어서,
상기 지지체들은 기둥 구조 지지체들, 비드 구조 지지체들, 또는 격벽 구조 지지체들인 촉각 디스플레이 장치.
청구항 8
제 7 항에 있어서,
상기 기둥 구조 지지체들은 서로 다른 높이를 갖는 촉각 디스플레이 장치.
청구항 9
제 7 항에 있어서,
상기 격벽 구조 지지체들은 서로 다른 높이를 갖는 촉각 디스플레이 장치.
청구항 10 제 1 항에 있어서,
상기 제1 전극은 제1 방향으로 연장하고, 상기 제2 전극은 제1 방향에 교차하는 제2 방향으로 연장하는 촉각 디 스플레이 장치.
청구항 11
제 1 항에 있어서,
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 변형이 가능한 촉각 디스플레이 장치.
청구항 12
제 11 항에 있어서,
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 탄소 페이스트, 탄소 나노튜브, 그래핀, 금속 나노 잉크, 또는 나노선 잉크 중에서 선택된 하나인 촉각 디스플레이 장치.
발명의 설명 기 술 분 야
본 발명은 촉각 디스플레이 장치에 관한 것으로, 구체적으로 전기 활성 고분자를 이용한 촉각 디스플레이 장치 [0001]
에 관한 것이다.
배 경 기 술
전기 활성 고분자(Electroactive polymer)는 외부 전압의 인가에 따라 변형이 일어나는 물질로서 빠른 [0002]
응답속도, 큰 작동 변위, 구동 시 낮은 전력 소모량 등의 장점뿐만 아니라 고분자 소재가 가지는 우수한 가공성 으로 인한 경량화, 박막화, 소형화 등의 장점이 있어 많은 관심을 받고 있다. 전기 활성 고분자는 햅틱 폰, 햅 틱 마우스, 카메라 모듈, 평판 스피커, 촉각 센서 등으로 응용 가능하며, 금속이나 세라믹 등의 재료와는 달리 인체 근육과 비슷한 탄성과 강도를 가지고 있어 인공 근육이나 생체 모방 작동기로서의 응용 가능성 또한 지니 고 있다.
전기 활성 고분자는 크게 두 가지로 분류된다. 외부 전압 인가 시, 이온의 이동과 확산에 의해 고분자가 수축- [0003]
팽창 변형을 일으키는 이온성 전기 활성 고분자(Ionic EAP)와 전자 분극(Polarization) 현상에 의하여 변형이 일어나는 전자성 전기 활성 고분자가 있다. 이온성 전기 활성 고분자로 전기 유변 유체, 탄소 나노 튜브, 전도 성 고분자, 이온성 고분자-금속 복합체, 고분자겔 등이 있으며 큰 작동력, 빠른 응답속도, 낮은 인가전압 등의 다양한 장점이 있다. 전자성 전기 활성 고분자는 액정 탄성체, 전기-점탄성 탄성체, 전기 일그러짐 페이퍼, 전 기 일그러짐 그래프트 탄성체, 유전 탄성체, 강유전성 고분자 등이 있으며, 빠른 응답속도, 정교한 변위조절이 가능한 장점이 있다.
이 중, 유전 탄성체는 변형률, 빠른 응답 속도, 구동력, 에너지 저장 등 여러 가지 면에서 장점이 있다. 전압에 [0004]
의해 변형률을 조정하면 두께 방향으로 다단계의 촉/질감 표현이 가능할 수도 있으나 일방향이고 픽셀 전체가 변화하므로 그 단계에 대한 인식률은 매우 떨어질 것으로 예상할 수 있다. 그러므로, 다양한 질감과 촉감을 나 타낼 수 있는 촉/질감 터치 화면에 이러한 유전 탄성체를 사용하기 위해서는 전기장에 의해 다양한 표면 형상을 만들어 내는 것이 필요하다.
발명의 내용
해결하려는 과제
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 효과적으로 촉감을 제공하는 촉각 디스플레이 장치를 제공하는 데 있다.
[0005]
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들 [0006]
은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
과제의 해결 수단
본 발명은 촉각 디스플레이 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 제1 전극, 제2 전극, 상기 제 [0007]
1 전극과 상기 제2 전극 사이의 지지체들, 및 상기 지지체들 사이를 채우는 전기 활성 고분자를 포함하는 촉각 디스플레이 장치가 제공된다.
다른 실시예에 따르면, 상기 전기 활성 고분자는 전압에 의해 두께 방향으로 수축할 수 있다.
[0008]
또 다른 실시예에 따르면, 상기 전기 활성 고분자는 전기 유변 유체, 탄소 나노 튜브, 전도성 고분자, 이온성 [0009]
고분자-금속 복합체, 고분자겔, 액정 탄성체, 전기-점탄성 탄성체, 전기 일그러짐 페이퍼(electrostrictive paper), 전기 일그러짐 그래프트 탄성체(electrostrictive graft elastomer), 유전 탄성체, 또는 강유전성 고 분자 중에서 선택된 하나를 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 유전 탄성체는 실리콘 계열의 고분자, 아크릴 계열의 고분자, 또는 우레탄 계열 [0010]
의 고분자 중에서 선택된 하나를 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 지지체들은 전압에 의한 변형이 없을 수 있다.
[0011]
또 다른 실시예에 따르면, 상기 지지체들은 산화아연 나노 막대 또는 열경화되거나 광경화된 고분자를 포함할 [0012]
수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 지지체들은 기둥 구조 지지체들, 비드 구조 지지체들, 또는 격벽 구조 지지체들 [0013]
일 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 기둥 구조 지지체들은 서로 다른 높이를 가질 수 있다.
[0014]
또 다른 실시예에 따르면, 상기 격벽 구조 지지체들은 서로 다른 높이를 가질 수 있다.
[0015]
또 다른 실시예에 따르면, 상기 제1 전극은 제1 방향으로 연장하고, 상기 제2 전극은 제1 방향에 교차하는 제2 [0016]
방향으로 연장할 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 변형이 가능할 수 있다.
[0017]
또 다른 실시예에 따르면, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 탄소 페이스트, 탄소 나노튜브, 그래핀, 금속 나 [0018]
노 잉크, 또는 나노선 잉크 중에서 선택된 하나일 수 있다.
발명의 효과
본 발명에 따르면, 성능이 향상된 촉각 디스플레이 장치가 제공된다.
[0019]
도면의 간단한 설명
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 디스플레이 장치의 평면도이다.
[0020]
도 2 및 도 3은 본 발명의 동작을 설명하는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'선에 따른 단면도의 일 예들이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 동작을 설명하는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'선에 따른 단면도의 다른 예들이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 촉각 디스플레이 장치의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 촉각 디스플레이 장치의 평면도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 동작을 설명하는 도 7의 Ⅰ-Ⅰ'선에 따른 단면도의 일 예들이다.
도 10 내지 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 디스플레이 장치의 제조 공정을 나타내는 것으로 도 1의
Ⅰ-Ⅰ'선에 대응하는 단면도들이다.
발명을 실시하기 위한 구체적인 내용
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 [0021]
통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자 에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 [0022]
형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있 어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 [0023]
것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
따라서, 형성 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들 은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 형성 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 식각 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서, 도면에서 예시 된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제 1, 제 2, 제 3 등 의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한 정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이 다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명 [0024]
세서에서, 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 추 가를 배제하지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 디스플레이 장치의 평면도이다. 도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예 [0025]
에 따른 촉각 디스플레이 장치의 동작을 설명하는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'선에 따른 단면도들이다. 도 1 및 도 2를 참조 하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 디스플레이 장치는 제1 전극(130), 제2 전극(140), 제1 전극(130)과 제 2 전극(140) 사이의 지지체들(112), 및 지지체들(112) 사이를 채우는 전기 활성 고분자(120)를 포함할 수 있다.
제1 전극(130)은 제1 방향(x 방향)으로 연장하고, 제2 전극(140)은 제2 방향(y 방향)으로 연장할 수 있다. 제1 방향(x 방향)과 제2 방향(y 방향)은 서로 직교할 수 있다.
지지체들(112)은 제1 전극(130)과 제2 전극(140)이 교차하는 영역에 배치될 수 있다. 지지체들(112)은 기둥형일 [0026]
수 있다. 제1 전극(130)과 제2 전극(140)이 교차하는 영역에 여섯 개의 지지체들(112)이 도시되어 있지만, 지지 체들(112)의 개수에 한정되지 않는다. 또한 지지체들(112)의 단면이 사각형으로 한정되지 않는다. 지지체들 (112)은 산화 아연(ZnO) 또는 고분자 물질을 포함할 수 있다. 고분자 물질은 열경화 또는 광경화될 수 있다.
전기 활성 고분자(120)는 이온성 전기 활성 고분자(ionic EAP) 또는 전자성 전기 활성 고분자(electronic EAP) [0027]
를 포함할 수 있다. 이온성 전기 활성 고분자는 전기 유변 유체(electrorheological fluids, ERP), 탄소 나노 튜브(carbon nanotubes, CNT), 전도성 고분자(conducting oplymers, CP), 이온성 고분자-금속 복합체(ionic polymer-metalcomposites, IPMC), 고분자겔(ionic polymer gels, IPG) 등을 포함할 수 있다. 전자성 전기 활성 고분자는 액정탄성체(liquid crystal elastomers, LCE), 전기-점탄성 탄성체(electro-viscoelastic elastomers), 전기 일그러짐 페이퍼(electrostrictive paper), 전기 일그러짐 그래프트 탄성체 (electrostrictive graft elastomer), 유전 탄성체(dielectric elastomers), 강유전성 고분자(ferroelectric polymers) 등을 포함할 수 있다.
제1 전극(130) 및 제2 전극(140)은 전기 활성 고분자와 함께 변형이 일어나는 순응 전극(compliant electrod [0028]
e)일 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(130) 및 제2 전극(140)은 탄소 페이스트(carbon paste), 탄소 나노튜브 (carbon nanotube), 그래핀(grapheme), 금속 나노 잉크, 또는 나노선 잉크(예를 들어, 은나노선 잉크) 중에서 선택된 하나일 수 있다. 또한, 제1 전극(130) 및 제2 전극(140)은 웨이브 구조의 금속 전극일 수 있다.
도 2는 외부 전압이 비인가될 경우의 Ⅰ-Ⅰ'단면도이다. 도 3은 외부 전압이 인가될 경우의 Ⅰ-Ⅰ'단면도이다.
[0029]
도 2 및 도 3을 참조하여, 제1 전극(130)과 제2 전극(140) 사이에 외부 전압이 인가되면 전기 활성 고분자(12 0)가 수축할 수 있다. 예를 들어, 전기 활성 고분자(120)가 유전 탄성체인 경우, 제1 전극(130)과 제2 전극
(140) 사이에 인가되는 외부 전압의 크기의 제곱에 비례하여 두께 방향(z 방향)으로 수축될 수 있다.
지지체들(112)은 제1 전극(130)과 제2 전극(140) 사이의 외부 전압 및 전기 활성 고분자(120)의 수축에 의해 변 [0030]
형되지 않을 수 있다. 따라서, 지지체들(112)이 배치된 영역에서 지지체들(112)은 전기 활성 고분자(120)의 상 부면 및 하부면보다 바깥쪽으로 더 돌출될 수 있다. 제1 전극(130) 및 제2 전극(140)은 순응 전극이므로 돌출된 모양을 따라서 변형될 수 있다. 결과적으로, 제1 전극(130)과 제2 전극(140) 사이에 외부 전압 인가시 촉/질감 을 제공할 수 있는 디스플레이 장치가 얻어질 수 있다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 촉각 디스플레이 장치의 동작을 설명하는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'선에 따 [0031]
른 단면도들이다. 도 4 및 도 5를 참조하여, 지지체들(112)은 z 방향으로 높이가 다를 수 있다. 높이가 다른 지 지체들(112)은 전기 활성 고분자(120)가 수축되는 정도에 따라 순차적으로 돌출될 수 있다. 이에 따라 다단계의 촉/질감을 제공할 수 있는 디스플레이 장치가 얻어질 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 촉각 디스플레이 장치의 평면도이다. 도 2 내지 도 5는 본 발명의 또 [0032]
다른 실시예에 따른 촉각 디스플레이 장치의 동작을 설명하는 도 6의 Ⅰ-Ⅰ'선에 따른 단면도들이다. 제1 전극 (130), 제2 전극(140), 및 전기 활성 고분자(120)는 위에서 설명된 도 1 내지 도 5의 제1 전극(130), 제2 전극 (140), 및 전기 활성 고분자(120)와 같을 수 있다.
도 6 및 도 2를 참조하여, 지지체들(114)은 제1 전극(130)과 제2 전극(140)이 교차하는 영역에 배치될 수 있다.
[0033]
지지체들(114)은 격벽 구조일 수 있다. 제1 전극(130)과 제2 전극(140)이 교차하는 영역에 세 개의 지지체들 (114)이 도시되어 있지만, 지지체들(114)의 개수에 한정되지 않는다. 지지체들(114)의 단면은 사각형으로 한정 되지 않는다. 지지체들(114)은 산화 아연(ZnO) 또는 고분자 물질을 포함할 수 있다. 고분자 물질은 열경화 또는 광경화될 수 있다.
도 6 및 도 3을 참조하여, 제1 전극(130) 및 제2 전극(140) 사이에 외부 전압이 인가되면 전기 활성 고분자 [0034]
(120)가 두께 방향(z 방향)으로 수축할 수 있다. 지지체들(114)은 제1 전극(130)과 제2 전극(140) 사이의 외부 전압 및 전기 활성 고분자(120)의 수축에 의해 변형되지 않을 수 있다. 따라서, 지지체(114)가 배치된 영역은 전기 활성 고분자(120)의 상부면 및 하부면보다 더 바깥쪽으로 돌출될 수 있다. 제1 전극(130) 및 제2 전극 (140)은 순응 전극이므로 지지체들(114)의 돌출된 모양을 따라서 변형될 수 있다. 결과적으로, 외부 전압 인가 시 촉/질감을 제공할 수 있는 촉각 디스플레이 장치가 얻어질 수 있다.
도 6, 도 4, 및 도 5를 참조하여, 지지체들(114)은 z 방향으로 각각 높이가 다를 수 있다. 높이가 다른 지지체 [0035]
들(114)은 전기 활성 고분자(120)가 수축되는 정도에 따라 순차적으로 돌출될 수 있다. 이에 따라, 다단계의 촉 /질감을 제공할 수 있는 촉각 디스플레이 장치가 얻어질 수 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 촉각 디스플레이 장치의 평면도이다. 도 8 및 도 9는 본 발명의 또 다 [0036]
른 실시예에 따른 촉각 디스플레이 장치의 동작을 설명하는 도 7의 Ⅰ-Ⅰ'선에 따른 단면도이다. 도 7 및 도 8 을 참조하여, 지지체들(116)은 제1 전극(130)과 제2 전극(140)이 교차하는 영역에 배치될 수 있다. 지지체들 (116)은 비드(bead) 구조들일 수 있다. 제1 전극(130)과 제2 전극(140)이 교차하는 영역에 하나의 지지체(116) 가 도시되어 있지만, 지지체(116)의 개수에 한정되지 않는다. 지지체들(116)은 산화 아연(ZnO) 또는 고분자 물 질을 포함할 수 있다. 열경화 또는 광경화될 수 있다.
도 8은 외부 전압의 비인가시 단면도이다. 도 9는 외부 전압 인가시 단면도이다. 도 9를 참조하여, 제1 전극 [0037]
(130)과 제2 전극(140) 사이에 외부 전압이 인가되면 전기 활성 고분자(120)가 두께 방향(z 방향)으로 수축할 수 있다. 지지체들(116)은 제1 전극(130)과 제2 전극(140) 사이의 외부 전압 및 전기 활성 고분자(120)의 수축 에 의해 변형되지 않을 수 있다. 따라서 지지체(116)가 배치된 영역은 전기 활성 고분자(120)의 상부면 및 하부 면보다 더 바깥쪽으로 돌출될 수 있다. 제1 전극(130) 및 제2 전극(140)은 순응 전극이므로 지지체들(116)의 돌 출된 모양을 따라서 변형될 수 있다. 결과적으로 외부 전압 인가시 촉/질감을 제공할 수 있는 디스플레이 장치 가 얻어질 수 있다.
도 10 내지 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 디스플레이 장치의 제조 방법을 나타내는 것으로, 도 1의 [0038]
Ⅰ-Ⅰ'선에 대응하는 단면도들이다.
도 10을 참조하여, 기판(100)이 제공된다. 기판은 유리, 석영, 플라스틱 기판, 고분자 필름 등일 수 있다.
[0039]
기판(100) 상에 기판(100) 면에 수직(z 방향)하도록 지지체들(110)이 형성될 수 있다. 지지체들(110)은 전압에 [0040]
의해 변형되지 않을 수 있다. 예를 들어, 지지체들(110)은 산화 아연(ZnO)을 포함할 수 있다. 산화 아연을 포함
하는 지지체들(110)은 저온에서도 쉽게 만들어질 수 있다. 산화 아연을 포함하는 지지체들(110)의 크기는 전구 체의 농도, 온도 등으로 조절될 수 있다. 또한, 지지체들(110)은 포토 레지스터(photoresister)를 이용하여 원 하는 위치 및 원하는 모양으로 성장될 수 있다. 예를 들어, 포토 레지스터를 이용하여 위치를 정하고 원하는 모 양으로 지지체(110)를 성장시킬 수 있다. 다른 예에서, 지지체층(미도시)을 먼저 성장시킨 후 포토 레지스터를 이용하여 원하는 위치에 지지체(110)를 형성할 수 있다. 다른 실시예에서, 지지체들(110)은 열경화 또는 광경화 가 가능한 고분자 물질일 수 있다. 열경화 또는 광경화가 가능한 고분자 물질은 포토 마스크(Photo Mask)를 이 용하여 원하는 모양으로 패터닝될 수 있다. 일반적으로 고분자 물질이 열경화 또는 광경화된 경우, 전압에 의해 변형이 일어나지 않을 수 있다. 또 다른 실시예에서, 지지체들(110)은 3D 프린팅 공정을 이용하여 형성될 수 있 다. 이 경우, 지지체들(110)이 원하는 모양 및 원하는 크기로 형성되기에 더 용이할 수 있다. 특히, 3D 프린팅 공정은 높이가 다른 지지체들(110)의 형성에 적합할 수 있다. 지지체들(110)은 기둥 구조 지지체들(112), 격벽 구조 지지체들(114), 또는 비드 구조 지지체(들)(116) 등일 수 있다. 기둥 구조 지지체들(112) 각각, 격벽 구조 지지체들(114) 각각, 또는 비드 구조 지지체들(116) 각각은 서로 다른 높이일 수 있다.
도 11을 참조하여, 전기 활성 고분자(120)가 지지체들(110) 사이를 채우도록 제공될 수 있다. 전기 활성 고분자 [0041]
(120)의 상부면은 지지체들(110)의 상부면과 동일한 높이일 수 있다. 다른 실시예에서, 전기 활성 고분자(120) 의 상부면은 지지체들(110)의 상부면보다 높을 수 있다. 전기 활성 고분자(120)의 두께는 10 마이크로미터 내지 500 마이크로미터일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 전기 활성 고분자는 외부 전압이 인가될 때 두께 방향으 로 변형될 수 있다. 전기 활성 고분자(120)는 드롭 캐스팅(drop casting)법, 스핀 캐스팅(spin casting)법, 또 는 닥터 블레이드(doctor blade)법 등으로 제공될 수 있다. 전기 활성 고분자(120)는 이온성 전기 활성 고분자 또는 전자성 전기 활성 고분자를 포함할 수 있다. 이온성 전기 활성 고분자는 전기 유변 유체(ERP), 탄소 나노 튜브(CNT), 전도성 고분자(CP), 이온성 고분자-금속 복합체(IPMC), 고분자겔(IPG) 등을 포함할 수 있다. 전자성 전기 활성 고분자는 액정탄성체(LCE), 전기-점탄성 탄성체, 전기 일그러짐 페이퍼, 전기 일그러짐 그래프트 탄 성체, 유전 탄성체, 강유전성 고분자 등을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 전기 활성 고분자(120)는 유전 탄성체일 수 있다. 유전 탄성체는 10 마이크로미터 내지 500 마 [0042]
이크로미터 두께일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 유전 탄성체는 외부 전압에 의해 두께 방향(z 방향)으로 수축될 수 있다. 수축 정도는 인가되는 외부 전압의 크기의 제곱에 비례할 수 있다. 유전 탄성체는 실리콘 (silicone) 계열의 고분자, 아크릴 계열의 고분자, 우레탄 계열의 고분자를 포함할 수 있다.
도 12를 참조하여, 전기 활성 고분자(120) 및 지지체들(110)이 기판(100)에서 물리적인 방법(예를 들어, 분리되 [0043]
는 방향으로 힘을 가하는 방법)으로 분리될 수 있다. 분리된 전기활성 고분자(120)는 경화(미도시)될 수 있다.
경화(미도시) 공정은 열경화 또는 광경화를 포함할 수 있다.
도 1 및 도 13을 참조하여, 전기 활성 고분자(120)의 하부면에 제1 전극(130)을 형성할 수 있다. 제1 전극(13 [0044]
0)은 제1 방향(x 방향)으로 연장할 수 있다. 전기 활성 고분자(120)의 상부 면에 제2 전극(140)을 형성할 수 있 다. 제2 전극(140)은 제1 방향과 교차하는 제2 방향(y 방향)으로 연장할 수 있다. 제1 전극(130) 및 제2 전극 (140)은 진공 증착법, 스퍼터법, 전자빔 증착법, 또는 전사법 등으로 형성될 수 있다. 바람직하게는 제1 전극 (130) 및 제2 전극(140)은 전사법으로 형성될 수 있다.
제1 전극(130) 및 제2 전극(140)은 변형될 수 있다. 예를 들어, 전극은 전기 활성 고분자와 함께 변형이 일어나 [0045]
는 순응 전극일 수 있다. 제1 전극(130) 및 제2 전극(140)은 탄소 페이스트, 탄소 나노튜브, 그래핀, 금속 나노 잉크, 또는 나노선 잉크(예를 들어, 은나노선 잉크) 중에서 선택된 하나일 수 있다. 또한, 제1 전극(130) 및 제 2 전극(140)은 웨이브 구조의 금속 전극일 수 있다.
이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 [0046]
지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시 될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들에는 모든 면에서 예시적인 것이 며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
