可变形装置及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本公开设及可变形装置W及制造该可变形装置的方法，并且更具体地，设及一种 包括电极的可变形装置W及一种制造该可变形装置的方法。
【背景技术】
[0002] 电活性聚合物（EA巧是通过电刺激可变形的聚合物，并且意指能够通过电刺激反 复地膨胀、收缩和弯曲的聚合物。在各种类型的电活性聚合物当中，主要使用铁电聚合物和 介电弹性体。例如，铁电聚合物包括PVDF(聚偏二氣乙締）和P(VD巧-TrFE(聚（偏二氣乙 締）-S氣乙締），而介电弹性体可W基于娃、聚氨醋、丙締等。
[0003] 铁电聚合物具有令人满意的柔性和令人满意的介电常数（permittivity)的优 点，但是在诸如光透射率的光学特性方面具有显著问题。因此，难W在显示装置的整个表面 上使用铁电聚合物。此外，介电弹性体有令人满意的透射率，但是其驱动电压较高。因此， 存在难W照原样在诸如移动装置的具有相对较低的驱动电压的显示装置中使用介电弹性 体的问题。
[0004] 然而，电活性聚合物的介电弹性体通常具有使得其形状可不同地变形的柔性和弹 性。因此，已经利用近来一直积极地开发的柔性显示装置研究了能够利用介电弹性体的领 域。为了方便描述，在下文中，假定介电弹性体被用作电活性聚合物。 阳〇化]当通过被设置在由电活性聚合物构成的电活性层的上表面和下表面运二者上的 电极对电活性层施加电场时，在电活性层内部发生极化。正电荷和负电荷分别由于运种极 化而被累积在被设置在电活性层的上部和下部处的电极上，并且通过在经累积的电荷当中 产生的静电引力（库仑力）对电活性层施加麦克斯韦应力（Maxwell Stress)。表示麦克斯 韦应力的大小的公式如下。
[0006] [数学式U
[0007]
[0008] 在本文中，麦克斯韦应力意指通过电荷的静电引力要在厚度方向上收缩并且要在 长度方向上膨胀的电活性层的力。由于通过麦克斯韦应力变形的电活性层的特性，电活性 层作为构成可变形装置的电活性层的新材料而引人注目。
[0009] 参照数学式1，麦克斯韦应力的大小P与电活性层的介电常数e f、电场E和电压V 的大小成比例。当麦克斯韦应力的大小变得更大时，电活性层有更多位移或者进一步变形。 因此，为了增加可变形装置的位移或变形度，必须增加麦克斯韦应力的大小。因此，为了增 加麦克斯韦应力并降低可变形装置的驱动电压，正在进行用于提高电活性层的介电常数或 用于提高有效电场的研究。
[0010] 通过电活性层的柔性和弹性W及麦克斯韦应力，在可变形装置中设置并形成电极 的方法成为一件重要的事情。通过作为通常的电极形成方法的瓣射而形成的电极可能在操 作包括由电活性聚合物构成的电活性层的可变形装置时被变形损坏，并且可变形装置的性 能根据可变形装置的反复操作而降低。可W将电活性聚合物层插入在通过其它方法形成有 电极的支承基板之间。然而，因为支承基板与电活性层相比具有不令人满意的柔性，所W电 活性层的位移可能受支承基板约束。因此，作为应用于包括由电活性聚合物构成的电活性 层的可变形装置的电极，使用了适合于变形的软电极。
[0011] 作为运种软电极，使用了通过使弹性体与碳导电膏、碳黑或碳纳米管（CNT)混合 而制造的电极。运种电极可W通过印刷工艺而被形成，并且具有薄层电阻特性不是令人满 意的并且工艺不容易的问题。
[0012] 因此，性能不管反复操作都不降低、能够通过麦克斯韦应力最大地保证电活性层 的位移、并且制造工艺容易的可变形装置W及制造该可变形装置的方法是必需的。
[0013] 为了解决如W上描述的可变形装置的电极的低性能和短寿命的问题，本公开的发 明人已经发明了一种新结构可变形装置及其制造方法，其中电极形成在电活性层内部。
[0014] 本公开的一个目的在于提供一种能够通过简单工艺将电极形成在电活性层内部 的可变形装置及其制造方法。
[0015] 此外，本公开的另一目的在于提供一种能够根据将电极形成在所述电活性层内部 而不管反复操作都保持电极的性能并且增加寿命的可变形装置及其制造方法。
[0016] 此外，本公开的又一目的在于提供一种不需要用来在可变形装置外部粘合电极的 独立的粘合层W及根据将电极形成在所述可变形装置内部的独立的屏蔽层从而较薄的显 示装置。
[0017] 本公开的目的不限于W上描述的目的，并且W上未提及的其它目的能够由本领域 技术人员从W下描述清楚地理解。
【发明内容】
[0018] 为了解决W上描述的问题，提供了一种根据本公开的实施方式的可变形装置。所 述可变形装置包括电活性层。第一电极被设置在所述电活性层内部。第二电极被设置在所 述电活性层内部，并且按照离所述第一电极一定距离设置在所述第一电极上。在根据本公 开的实施方式的所述可变形装置中，与将电极形成在电活性层外部的情况相比，不管反复 操作都抑制所述电极的性能降低并且能够增加所述可变形装置的寿命。
[0019] 根据本发明的另一方面，所述电活性层被设置为围绕所述第一电极和所述第二电 极中的全部。
[0020] 根据本发明的另一方面，所述第一电极和所述第二电极中的至少一个包括导电材 料的沉淀物。在运种情况下，能够将所述第一电极和所述第二电极嵌入在所述电活性层的 材料中，包括导电材料在重力影响下沉降在所述电活性层的仍然至少部分地为液体的材料 内的自然沉淀、W及借助于与所述导电材料在化学上起反应的附加沉淀剂的化学沉淀。根 据本公开的另一方面，所述电活性层包括电活性聚合物。
[0021] 根据本发明的示例性实施方式，所述电活性层包括弹性体，具体地，介电弹性体。
[0022] 根据本公开的又一方面，所述电活性层还包含杂质，所述杂质包括导电材料、沉淀 剂和所述导电材料与所述沉淀剂的化合物W及硬化剂中的至少一种。
[0023] 根据本公开的又一方面，所述电活性层中的所述杂质的浓度随着更靠近所述第一 电极和所述第二电极而变得更高。
[0024] 根据本公开的又一方面，所述电活性层被设置为围绕所述第一电极和所述第二电 极。
[0025] 根据本公开的又一方面，所述第一电极和所述第二电极被设置在沿着所述电活性 层的厚度方向的所述电活性层中的杂质的浓度比特定浓度高的范围内。
[0026] 根据本公开的又一方面，所述电活性层的厚度是50 y m至400 y m。根据一个示例 性实施方式，所述电活性层的所述厚度是100 ym至300 ym。应该考虑到操作所述可变形 装置所需的功耗和驱动电压来选择所述厚度。如果所述厚度过量，则需要高驱动电压来产 生正常地操作所述可变形装置所需的麦克斯韦应力，并且功耗增加。然而，如果所述厚度太 小，则不能够施加正常地操作所述可变形装置所需的足够电压。
[0027] 根据本公开的又一方面，所述第一电极的下表面与所述电活性层的下表面之间 的厚度W及所述第二电极的上表面与所述电活性层的上表面之间的厚度中的至少一个是 0. 1 y m 至 10 Ji m。
[0028] 根据本发明的另一示例性实施方式，所述第一电极的下表面与所述电活性层的下 表面之间的厚度W及所述第二电极的上表面与所述电活性层的上表面之间的厚度中的至 少一个与所述电活性层的厚度成比例。
[0029] 为了解决W上描述的问题，提供了一种根据本公开的另一实施方式的显示装置。 根据本发明的显示装置包括显示面板W及如上所述的可变形装置。所述可变形装置被设置 在所述显示面板下方。所述可变形装置包括电活性层W及被插入到所述电活性层中的电 极。当所述可变形装置变形时，所述显示装置也变形为各种形式，并且所述显示装置能够提 供被变形为各种形式的输出。
[0030] 根据本公开的另一方面，所述显示面板具有柔性基板。
[0031] 根据本公开的又一方面，所述显示装置还包括：下盖，该下盖被设置在所述可变形 装置下方；W及上盖，该上盖被设置在所述可变形装置上，其中，所述下盖和所述上盖由具 有柔性的材料构成。
[0032] 上述类型的所述显示装置可W是W下各项中的一个：智能电话；手表；电子报纸； 窗帘。
[0033] 根据本公开的又一方面，上述类型的所述显示装置是W下各项中的一个：智能电 话；手表；电子报纸；窗帘。
[0034] 本公开还设及一种用于制造上述类型的可变形装置的方法，该方法包括W下步 骤：将导电材料注入到第一电活性层材料和第二电活性层材料；使所述导电材料沉淀W形 成第一电活性层和第二电活性层，其中第一电极和第二电极分别被设置在所述第一电活性 层和所述第二电活性层内部，并且使所述第一电活性层和所述第二电活性层硬化；W及将 所述第一电活性层和所述第二电活性层彼此结合。
[0035] 在该方法中，所述第一电极和所述第二电极单独地形成在相应的第一电活性层和 第二电活性层中。通过控制所述导电材料的沉淀W及所述第一电活性层和所述第二电活性 层的材料的硬化，杂质（包括例如所述导电材料、所述沉淀剂和所述硬化剂）的浓度的变化 能够在相应的电活性层内W及所述第一电极和所述第二电极的形成时变化。当使单独的第 一电活性层和第二电活性层硬化时，能够在它们之间无需任何粘合层的情况下将它们彼此 结合。
[0036] 根据一个实施方式，所述第一电活性层和所述第二电活性层通过热彼此结合。
[0037] 根据本发明的另一实施方式，压力被施加到被加热的所述第一电活性层和所述第 二电活性层，从而使它们完全结合。所述第一电活性层与所述第二电活性层之间的界面在 该工艺中消失，并且形成在电活性层上。
[003引根据本发明的一个实施方式，所述导电材料的沉淀是自然沉淀，其中所述导电材 料通过重力沉淀在具有液性的所述电活性层材料中。运种自然沉淀是所述沉淀剂被沉积的 沉降。
[0039] 根据本发明的另一实施方式，所述沉淀是所述导电材料通过与沉淀剂的化学反应 而沉淀在具有流动性的所述电活性层材料中的化学沉淀。
[0040] 根据本发明的不同的实施方式，能够通过所述电活性层材料在正常溫度下硬化的 自然硬化、通过化学硬化（意味着所述电活性层材料在化学反应中硬化）、通过热（即，在比 正常溫度高的溫度下）硬化或通过光（例如，通过紫外线OJV))硬化来执行所述第一电活 性层材料和所述第二电活性层材料的硬化。
[0041] 根据依据本发明的方法的另一实施方式，所述方法包括将沉淀剂和/或硬化剂注 入到所述第一电活性层材料和所述第二电活性层材料的工艺。
[0042] 根据本发明的又一优选实施方式，将沉淀剂注入到所述第一电活性层材料和所述 第二电活性层材料的工艺W及将硬化剂注入到所述第一电活性层材料和所述第二电活性 层材料的工艺被同时执行。
[0043] 根据本发明的另一优选实施方式，所述第一电活性层材料和所述第二电活性层材 料的硬化的速度是通过设定相应的电活性层材料和所述硬化剂的比率来控制的。在该实施 方式中，能够控制相应的电活性层中的所述杂质（包括所述导电材料、所述沉淀剂和所述 硬化剂）的浓度。利用所述杂质的浓度的变化，能够改变相应的电