• Composites Research
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• v.24 no.6
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• pp.12-17
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• 2011

Interfacial durability and electrical properties of CNT or ITO coated PVDF nanocomposites were investigated for self-sensor and micro actuator applications. Electrical resistivity of nanocomposites for the durability on interfacial adhesion was measured using four points method via fatigue test under cyclic loading. CNT/PVDF nanocomposite exhibited lower electrical resistivity and good self-sensing performance due to inherent electrical property. Durability on the interfacial adhesion was good for both CNT and ITO/PVDF nanocomposites. With static contact angle measurement, surface energy, work of adhesion, and spreading coefficient between either CNT or ITO and PVDF were obtained to verify the correlation with interfacial adhesion durability. The optimum actuation performance of CNT or ITO coated PVDF specimen was measured by the displacement change using laser displacement sensor with changing frequency and voltage. The displacement of actuated nanocomposites decreased with increasing frequency, whereas the displacement increased with voltage increment. Due to nanostructure and inherent electrical properties, CNT/PVDF nanocomposite exhibited better performance as self-sensor and micro actuator than ITO/PVDF case.

• Composites Research
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• v.25 no.3
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• pp.70-75
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• 2012

Interfacial durability and electrical properties of CNT, ITO or xGnP coated PVDF nanocomposites were investigated for acoustic actuator applications. The xGnP coated PVDF nanocomposite exhibited better electrical conductivity than CNT and ITO case due to the unique electrical property of xGnP, and this nanocomposite also showed good sound characteristics. Interfacial adhesion durability between either neat CNT or plasma treated CNT and plasma treated PVDF were measured by static contact angle, surface energy, work of adhesion, and spreading coefficient tests. The optimum acoustic actuation performance of xGnP coated PVDF nanocomposite was measured using sound level meter with changing radius of curvature and coating conditions. As compared to CNT and ITO, the xGnP was known as more appropriate acoustic actuator due to the characteristic electrical property. It is the most appropriate condition when the radius of curvature is 15 degree. Although sound characteristics were different with various coating thicknesses, it is possible to manufacture transparent actuator with good sound quality.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.21 no.10
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• pp.923-929
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• 2008

On the piezoelectric polymer, PVDF (poly vinylidene fluoride), the transparent conducting oxide (TCO) electrode material thin film was deposited by roll to roll sputtering process mentioned as a mass product-friendly process for display application. The deposition method for ITO Indium Tin Oxides) as our TCO was DC magnetron sputtering optimized for polymer substrate with the low process temperature. As a result, a high transparent and good conductive ITO/PVDF film was prepared. During the process, especially, the gas mixture ratio of Ar and Oxygen was concluded as an important factor for determining the film's physical properties. There were the optimum ranges for process conditions of mixture gas ratio for ITO/PVDF From these results, the doping mechanism between the oxygen atom and the metal element, Indium or Tin was highly influenced by oxygen partial pressure condition during the deposition process at ambient temperature, which gives the conductivity to oxide electrode, as generally accepted. With our studies, the process windows of TCO for display and other application can be expected.

• International Journal of Internet, Broadcasting and Communication
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• v.6 no.1
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• pp.13-15
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• 2014

We develop a method to fabricate a flexible thin film audio systems using polyvinylidene fluoride(PVDF). The system we designed showed the properties of increased flexibility, transparency, and sound pressure levels. As an input port of two terminals, transparent oxide thin film with a low resistivity is adopted. In order to provide dielectric insulation, a transparent insulating oxide thin film is coated to obtain double-layered structure. In the range of visible light, the output from the output of the system showed a increased and improved sound pressure level. The piezoelectric polymer film of PVDF is used to produce mechanical vibration due to the applied electrical voltage signal. An analog electric voltage signal is transformed into sound waves in the audio system.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.19 no.10
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• pp.966-970
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• 2006

We reported on characteristics of the piezoelectric ceramic-polymer composite for the application of the thick-film speaker. The PVDF-PZT composites were fabricated to incorporate the advantages of both ceramic and polymer with various mixing ratios by 3-roll mill mixer. The composite solutions were coated by the conventional screen-printing method on ITO electrode coated PET (Polyethylene terephthalate) polymer film. After depositing the top-electrode of silver-paste, 4 kV/mm of DC field was applied at $120^{\circ}C$ for 30 min to poling the composite films. The value of $d_{33}$ (piezoelectric charge constant) was increased when the PZT weight percent was increased. The maximum value of the $d_{33}$ was 24 pC/N at 70 wt% PZT. But the $g{33}$ (piezoelectric voltage constant) showed the maximum value of $32mV{\cdot}m/N$ at 65 wt% of PZT powder. The SPL (sound pressure level) of the speaker fabricated with the 65:35 composite film was about 68 dB at 1 kHz.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2006.06a
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• pp.40-41
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• 2006

In this work, we developed the 0-3 type piezoelectric composite to incorporate the advantages of both ceramic and polymer. The PVDF-PZT composites were fabricated with various mixing ratio by 3-roll mi11 mixer. The composite solutions were coated on ITO bottom-electrode deposited on PET (polyethylene terephthalate) polymer film by the conventional screen-printing method. After depositing the top-electrode of silver-paste, 4kV/mm of DC field was applied at $120^{\circ}C$ for 30min to poling the 0-3 composite film. The value of $d_{33}$ was increased as the PZT weight percent was increases. But the $g_{33}$ value showed the maximum at 65 wt% of PZT powder.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.11a
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• pp.55-55
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• 2008

압전폴리머 PVDF(polyvinylidene difluoride)의 기판소재를 기반으로 한 디스플레이 소자를 연구하였다. 압전 폴리머 PVDF의 양면은 두께 300nm정도의 ITO(Indium Tin Oxide)를 TCO(Transparent conducting oxide)로 R2R(roll to roll)증착하였으며, 이를 적외선 계열 Pulsed Laser로 상온 건식 에칭을 통해 패턴해내고, 이후 고진공 환경에서 Alq3 를 기반의 유기발광소자를 제작하였다. 전기적 신호에 대해서 기계적인 작동이 가능한 투명 압전 폴리머 재료를 디스플레이 발광소자의 기판 소재로 사용함으로써, 궁극적으로 발광기능과 더불어 압전효과에 의한 스피커 기능이 한 개의 개체내에서 독립적으로 구현될 수 있도록 설계하고, 기술적으로 실현시켰다는 점이 본 연구의 의의라고 할 수 있다. 이를 위해서, 섭씨 80도 이상의 온도에서 압전 성질을 상실하는 것으로 알려진 PVDF에 대해서 투명산화전극을 레이져를 이용한 비가열식 승화방법을 통해 패턴화하는 것을 사용했으며, 밀리미터 단위에서 수십 마이크로미터 수준까지 패턴화할 수 있었다. 제작된 복합형 유연 OLED소자는 기계적으로 휘어진 상태에서도 발광 성능과 스피커 성능을 각각 독립적으로 보였으며, Alq3에 의한 녹색발광을 보임을 확인하였고, 이 경우 양자효율은 약 3%이하의 값을 보였다. 또한 각주파수별 음압(SPL: Sound Pressure Level)측정 결과는 압번폴리머가 가청주파수 영역에서 작동함을 보였으며, 고주파영역에서의 SPL값이 증가하는 전형적인 PVDF사용 필름 스피커의 특성을 보였다. 이로부터 제작된 복합형 소자는 본 연구에서 제안된 목적에서 보인 것과 같이, 두 개의 기능이 서로간의 간섭없이 독립적으로 한 개의 개체 내에서 작동함을 확인할 수 있었다. 본 연구 결과로부터 새로운 유연 전자 소자에 대한 디자인 개념을 제시하고, 기타 다른 기능이 접합된 형태의 신개념 전자 소자를 제안하는 것도 가능할 것으로 기대된다.

• 한국정보디스플레이학회:학술대회논문집
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• 2009.10a
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• pp.877-878
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• 2009

To realize the flexible audible display (FAD), polymer dispersed liquid crystal(PDLC) is deposited on PVDF(Poly-vinylidene fluoride) film with piezoelectric property. With applied audio signal, it makes sound more than 70 dB in 700 Hz-10kHz. In case of transparency it is opaque and transmittance is less than 10% at 550nm wavelength without bias voltage. It is turned to be transparent and show transmittance of 66% with driving voltage of 60V.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.11a
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• pp.346-346
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• 2007

압전세라믹 재료는 현재 압전 변압기, actuator, transducer, sensor, speaker 등에 광범위하게 이용이 되고 있다. 이 중에서 압전세라믹 소결체를 이용한 스피커의 제조는 가공이 까다롭고, 대형의 크기로 제작 시 소자가 깨지는 등의 많은 제약을 받고 있으며, 저음 특성이 떨어져 응용 범위가 한정되어 있다. 따라서 최근에는 이러한 단점을 극복하기 위하여 세라믹/고분자 복합체를 이용한 필름 스피커를 제작하고자 시도하고 있다. 이러한 세라믹/고분자 0-3형 압전 복합체를 이용할 경우, 제품의 경량화를 실현할 수 있고, 크기나 환경의 영향을 거의 받지 않으므로, 고기능성 스피커로의 응용에 적합할 것으로 보인다. 따라서 본 연구에서는 PZT계의 세라믹와 PVDF, PVDF-TrFE, Polyester, acrylic resin 등의 여러 고분자 물질과의 복합체를 제조하여 압전특성을 평가하였다. 본 실험은 먼저 $(Pb_{1-a-b}Ba_aCd_b)(Zr_xTi_{1-x})_{1-c-d}(Ni_{1/3}Nb_{2/3})_c(Zn_{1/3}Nb_{2/3})_dO_3$ (이하 PZT라 표기)의 최적화 조성을 선택하여, $1050^{\circ}C$에서 소결된 분말을 48시간 ball milling방법 로 약 $1{\mu}m$ 크기로 분쇄하였다. 고분자 물질들은 알맞은 용제들을 선택하여 녹였다. 그 다음 소결된 PZT분말과 고분자를 50:50, 60:40, 65:35, 70:30등의 무게 분율로 혼합하고, 분산제, 소포제 등을 첨가하여 3단 roll mill을 이용하여 충분히 분산시켜 페이스트 (Paste)를 제조하였다. 제조된 페이스트를 ITO가 코팅된 PET필름 위에 스크린 프린팅 법을 사용하여 인쇄하여 $120^{\circ}C$에서 5분간 건조하였다. 코팅된 복합체의 두께는 약 $80{\mu}m$ 정도로 측정되었다. Ag 페이스트를 이용한 상부 전극 형성에도 스크린 프린팅 법을 적용하였다. 이를 $120^{\circ}C$에서 4 kV/mm의 DC 전계로 분극 공정을 수행한 후 전기적 특성을 평가하였다. 유전특성을 조사하기 위해서 LCR meter (EDC-1620)를 사용하였고, 시편의 결정구조는 XRD (Rigaku; D/MAX-2500H)을 통해 분석하였으며, 전자현미경(SEM)을 이용하여 미세구조를 분석하였다. 압전 전하상수$(d_{33})$ 값은 APC 8000 모델을 이용하여 측정하였다. PZT의 혼합비가 증가할수록 비유전율 및 압전 전하 상수 등의 전기적 특성이 증가되었다. 또 여러 고분자 물질 중에서 PVDF-TrFE 수지가 가장 우수한 특성을 보였다. 이는 PVDF-TrFE 수지가 압전성을 나타내기 때문인 것으로 판단되었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.06a
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• pp.299-299
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• 2007

후막형 무기 EL (electro-luminescence) 소자는 제조공정이 간단하고, 얇고, 가볍고, 유연한 동의 많은 장점들 때문에 휴대폰의 키패드 (key-pad) 및 광고용 back-light용으로 사용되고 있다. 이 무기 EL 소자는 비교적 손쉬운 스크린 프린팅 (screen-printing) 법으로 대면적을 제작할 수 있지만, LED (light emitting diode) 등과 비교하여 밝기가 낮아서 그 응용 분야가 제한되고 있다. EL 소자의 형광층은 전면 전극과 후면 전극 사이에 위치한다. EL은 이 형광층에 고 전기장이 걸릴 때, 전기장에 의해 가속된 전자가 형광층 내부에 첨가된 발광 중심의 전자를 여기시키고, 여기된 전자가 다시 바닥상태로 완화될 때 빛이 방출되는 현상이다. 즉, EL 소자는 이러한 전자 발광 현상을 이용한 소자로서, 전압 인가 시 발광 면 전체가 균일하게 발팡하는 평면 광원이다. 이러한 EL 소자에서 휘도의 증가는 후면 전극과 형광층 사이에 삽입되는 유전체 층의 특성과 밀접한 연관성이 있다. 본 연구에서는 고휘도 무기 EL 소자를 제작하기 위하여 이 유전체 층의 특성과 소자의 성능 사이의 관계를 알아보고자 하였다. 유전체 층에 사용하기 위해서 $BaTiO_3$-PVDF (polyvinylidene fluoride)의 복합체 필름을 제조하였다. 먼저 이 복합체 필름을 스크린 프린팅 (screen printing) 법으로 코팅하기 위한 페이스트 제작을 위해서, PVDF 수지를 용제에 녹였다. 그 다음, 일반 혼합기 및 삼단 롤밀 혼합기 (3-roll milling mixer) 등을 이용하여 $BaTiO_3$ 분말과 PVDF 용액을 다양한 비율로 혼합하여 페이스트를 제조하였다. ITO가 증착된 PET Film에 스크린 프린팅 법을 사용하여 형광층, 유전층, 배면 전극 등을 차례로 코팅하였다. $BaTiO_3$ (BT) 분말과 복합체 필름의 XRD 분석 결과, 분말 시료와 복합체 시료 모두 페로브스카이트 구조의 BT 회절선만 관찰되었다. 복합체의 단면 SEM 관찰에서는, BT 분말의 무게비가 증가할수록 더 치밀한 구조를 보여줌을 확인하였다. 또 EL소자의 유전상수와 휘도도 BT 분말의 혼합비가 증가할수록 증가하였다. 본 연구에서 제작한 무기 EL 소자의 최대 휘도는 약 $130\;cd/m^2$ 정도로 측정되었는데, 이는 휴대폰 키패드의 back-light용 광원으로 사용하기 충분하다고 판단되어진다.