CN107978539B - 一种柔性电子器件形变控制装置及方法 - Google Patents

Abstract

为解决现有柔性电子器件不能精确控制形变的问题，本发明提供一种柔性电子器件形变控制装置及方法。它包括支架、控制器，所述的支架上设有滑移机构和多个第一变形组件，多个第一变形组件并排设置且每个第一变形组件均与控制器相连接，所述的第一变形组件上设有用于与待检测柔性电子器件相贴合的第二变形组件，所述的第二变形组件通过夹具组件固定于滑移机构上，所述的第二变形组件具有安装时的第一位置和受设于其下方每个第一变形组件驱动而产生变形的第二位置。方法包括：通过控制器对不同第一变形组件上变形件进行形变控制，从而对柔性电子器件形变进行精确控制。本发明所施加的电压值小，动作安全可靠，使用寿命长等优点。

Description

一种柔性电子器件形变控制装置及方法

技术领域

本发明涉及一种柔性电子器件形变控制技术领域，具体涉及一种柔性电子器件形变控制装置及方法。

背景技术

在柔性电子器件技术中，经常需要对一些柔性电子器件的位置和形状进行高精度的控制。目前，针对柔性电子器件的位置控制主要借助机械结构运动或者采用热应变等方法实现，通过机械结构运动实现柔性电子器件的位置控制，如采用滚珠丝杠机构将旋转运动转换为直线运动，从而实现柔性电子器件的位置变化；采用热应变方法实现柔性电子器件产生形变，如利用热胀系数较小的柔性电子薄膜器件粘贴在厚度较大和热胀系数较大的基板上，加热后基板产生较大的变形，导致柔性电子薄膜器件产生形变。借助机械结构运动实现柔性电子器件形变方法，由于机械结构的制造误差、装配误差和安装误差等因素将会影响柔性电子器件的位置精度，并且只能实现柔性电子器件的位移变化，而不能根据柔性电子器件不同形状需求产生相应的变形；采用热应变方法实现柔性电子器件产生形变，热应变加载装置受制于温度控制以及热膨胀系数测量的精度，从而影响变形精度，并且温度过高会对柔性电子器件的性能产生影响。柔性电子器件的结构尺寸越来越小以及其形变精度要求越来越高，对柔性电子器件形变控制装置和方法提出更高的要求。

发明内容

为解决背景技术中柔性电子器件产生形变过程中存在的问题，本发明提供一种柔性电子器件形变控制装置及方法，使其能对柔性电子器件进行高精度和不同形状需求的形变控制。

本发明的技术方案是：一种柔性电子器件形变控制装置，包括支架、夹具组件、控制器，所述的支架上设有滑移机构和多个第一变形组件，多个第一变形组件并排设置且每个第一变形组件均与控制器相连接，所述的第一变形组件上设有用于与待检测柔性电子器件相贴合的第二变形组件，所述的第二变形组件通过夹具组件固定于滑移机构上，所述的第二变形组件具有安装时的第一位置和受设于其下方每个第一变形组件驱动而产生变形的第二位置。

所述的控制器通过电连接与每个第一变形组件相连接并驱动每个第一变形组件相对于其安装平面的垂直平面产生弯曲变形。

每个第一变形组件均包括变形件和连接件，所述的变形件与连接件相间排列。

每个变形件的上下两侧分别连接有两个电极件，所述的两个电极件分别作为变形件的正极、负极分别与控制器电连接。

所述的变形件采用离子聚合物金属复合材料一体加工成型，所述的变形件包括中间的基体离子交换膜，所述的基体离子交换膜上设有两个分别与控制器电连接的所述电极件。

所述的连接件采用绝缘材料一体加工成型。

所述的第二变形组件采用柔性绝缘薄膜一体加工成型。

所述的滑移机构包括导轨和滑块，所述的第二变形组件通过夹具组件固定于滑块上，所述的滑块设置在导轨上并与导轨构成滑移配合。

所述的导轨至少有两条，同一条导轨上设有两块滑块，所述第一变形组件的两端分别固定在至少两块滑块上，所述的滑块上设有复位件，所述的复位件具有驱动第二变形组件趋于第一位置的运动趋势。

一种柔性电子器件形变控制方法，包括如下步骤：

①选用多个第一变形组件并将其并排水平设置，在第一变形组件的上表面上紧密贴合整体式的第二变形组件，第一变形组件设置在滑移机构上使其能相对垂直平面内进行弯曲变形；

②利用夹具组件将待检测柔性电子器件夹持在第二变形组件上，并使柔性电子器件完全贴合在第二变形组件外表面；

③每个所述的第一变形组件均包括用于使得待检测柔性电子器件形变的变形件、用于绝缘连接的连接件和两片上下排列的电极件，控制器通过电连接对每个第一变形组件的变形件施加不同的电压值，使得每块变形件产生不同形状的弯曲变形，根据对柔性电子器件变形的需求分别对每个第一变形组件的变形件施加不同的电压值；

④如果需要变形件产生向上表面方向弯曲变形，需要在变形件上侧的电极件上施加正电压并通过另一块电极件接负极构成回路；如果需要变形件产生向下表面方向弯曲变形，需要在变形件下侧的电极件上施加正电压并通过另一块电极件接负极构成回路，当施加电压较小时，变形件的弯曲变形较小，随着施加电压的升高，变形件的弯曲变形逐渐增大，施加电压范围为[0,10]伏，满足变形件的弯曲形变要求；

⑤第二变形组件局部根据每个第一变形组件的变形件的弯曲变形会产生相应的变形，多个第一变形组件促使第二变形组件产生整体变形，从而使得设于第二变形组件上的待检测柔性电子器件产生相应的形变。

本发明的有益效果是，设置了多个第一变形组件，通过控制器可以对局部特定区域的第一变形组件进行控制，从而使得设于该区域内的柔性电子器件随之发生形变，使其能对柔性电子器件，特别是对结构尺寸较小的柔性电子器件的形变实现精确控制，且形变的形状可以精确控制且多样，从而提高柔性电子器件的生产加工工艺。本发明公开的形变控制方法，能精确控制某一区域或多个区域内柔性电子的形变情况，从而满足性能检测要求。本发明还具有结构简单，装配方便，所施加的电压值小，动作安全可靠，使用寿命长等优点。

附图说明

附图1为本发明实施例的结构示意图。

附图2为附图1中去掉夹具组件2后的结构示意图。

附图3为附图2中第一变形组件处于第二位置时的结构示意图。

图中，1、支架；2、夹具组件；3、滑移机构；31、导轨；32、滑块；33、复位件；4、第一变形组件；41、变形件；42、连接件；43、电极件；5、第二变形组件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例作进一步说明：

由图1结合图2、3所示，一种柔性电子器件形变控制装置，包括支架1、夹具组件2、控制器，所述的支架1上设有滑移机构3和多个第一变形组件4，多个第一变形组件4并排设置且每个第一变形组件4均与控制器相连接，所述的第一变形组件4上设有用于与待检测柔性电子器件相贴合的第二变形组件5，具体的说，所述的第二变形组件与第一变形组件相贴合并由第一变形组件驱动其变形。所述的第二变形组件5通过夹具组件2固定于滑移机构3上，具体的说，待检测柔性电子器件通过夹具组件固定于第二变形组件的两端。所述的第二变形组件5具有安装时的第一位置和受设于其下方每个第一变形组件4驱动而产生变形的第二位置。本发明设置了多个第一变形组件，通过控制器可以对局部特定区域的第一变形组件进行控制，从而使得设于该区域内的柔性电子器件随之发生形变，使其能对柔性电子器件，特别是对结构尺寸较小的柔性电子器件的形变实现精确控制，且形变的形状可以精确控制且多样，从而提高柔性电子器件的生产加工工艺。本发明公开的形变控制方法，能精确控制某一区域或多个区域内柔性电子的形变情况，从而满足性能检测要求。本发明还具有结构简单，装配方便，所施加的电压值小，动作安全可靠，使用寿命长等优点。第二变形组件的设置，使得柔性电子器件整体形变更柔和避免损伤柔性电子器件，同时便于检测柔性电子器件性能。具体的说，所述的夹具组件可以设置在滑移机构随滑移机构的滑块同步运动；也可以固定在支架上，支架上伸出支撑杆，所述的支撑杆上设置压紧柔性电子器件的压紧缸，该压紧缸将柔性电子器件、第一变形组件压在滑块上并与滑块同步滑移。更具体的说，所述的第一变形组件上沿待测柔性电子器件的长度方向并排设置的。

所述的控制器通过电连接与每个第一变形组件4相连接并驱动每个第一变形组件4相对于其安装平面的垂直平面产生弯曲变形。这样的结构使得产品控制精确，特别是可以控制特定区域内的第一变形组件发生特定的形变，从而对柔性电子器件的某一区域或多个区域进行特定弯折，便于检测产品的性能。当然在实际生产过程中，可以在其第一变形组件的下端设置驱动件，通过气缸、液压缸、电机等驱动第一变形组件上下运动。

每个第一变形组件4均包括变形件41和连接件42，所述的变形件41与连接件42相间排列。具体的说，每个变形件41的上下两侧分别连接有两个电极件43，所述的两个电极件43分别作为变形件41的正极、负极分别与控制器电连接。具体的说，所述的变形件41采用离子聚合物金属复合材料一体加工成型，所述的变形件41包括中间的基体离子交换膜，所述的基体离子交换膜上设有两个分别与控制器电连接的所述电极件43。当在所述变形件的两端电极分别施加正电压和负电压时，阳离子受到电场力的作用力，向阴极方向迁移，使得阴极出现膨胀和阳极出现收缩现象，从而变形件向正极方向发生弯曲现象。具体的说，所述的电极件为铜片，即每个变形件上设有两个铜片作为电极的正极和负极。如果需要离子聚合物金属复合材料薄片产生向上表面方向弯曲变形，需要在离子聚合物金属复合材料薄片上侧（参看附图1或2）的铜片电极上施加正电压；如果需要离子聚合物金属复合材料薄片产生向下表面方向弯曲变形，需要在离子聚合物金属复合材料薄片下侧的铜片电极上施加正电压。即通过电压的大小和正负极的接线，即可实现多个变形件不同方向的形变，从而实现柔性电子器件发生形变。通过控制器可以对特定区域的第一变形组件进行控制，从而使得设于该区域内的柔性电子器件随之发生形变，使其能对柔性电子器件，特别是对结构尺寸较小的柔性电子器件的形变实现精确控制，使其形成不同的形状，如波浪形，避免现有技术中提及的不能精确控制变形和只能简单弯折的实际问题，且形变的形状可以精确控制且多样，从而提高柔性电子器件的生产加工工艺。

所述的连接件42采用绝缘材料一体加工成型。具体的说，所述的连接件采用聚氯乙烯一体加工成型。这样能使得不同第一变形组件之间的电压不会相互影响，从而使得产品变形精确可控，同时能起到很好的连接固定使得不同的变形件能整合成一体，便于变形件整体式的安装又能使得单个变形件精确动作。

所述的第二变形组件5采用柔性绝缘薄膜一体加工成型。这样的结构使得变形件的电压不会影响破坏柔性电子器件上的元器件，同时又能使得待测柔性电子器件随第二变形组件可靠形变。在本发明中，第一变形组件为主动变形模块，第二变形组件为被动变形模块，第二变形组件的设置，使得柔性电子器件在整体多段形变时更柔和，避免损伤柔性电子器件，同时便于检测柔性电子器件性能。更具体的说，所述的待检测的柔性电子器件通过负压与第二变形组件相贴合，具体的说，可以在变形组件上设置通气孔，通过吸力产生负压将柔性电子器件与第二变形组件相贴合。

所述的滑移机构3包括导轨31和滑块32，所述的第二变形组件5通过夹具组件2固定于滑块32上，所述的滑块32设置在导轨31上并与导轨31构成滑移配合。具体的说，所述的导轨31至少有两条，同一条导轨31上设有至少两块滑块32，所述第一变形组件4的两端分别固定在两块滑块32上，所述的滑块32上设有复位件33，所述的复位件33具有驱动第二变形组件5趋于第一位置的运动趋势。更具体的说，导轨有两条，且平行设置为直线形导轨，每个导轨上设有两个滑块，即再两条导轨上可以设置两个滑块或四个滑块。滑块为两块时（即每根导轨上设置的滑块同时设置在另一根导轨上且与两根导轨均滑移配合），可以直接通过夹具组件将第一变形组件、第二变形组件和待测柔性电子器件压在滑块的上表面上。当滑块为四块时，在不同导轨相同侧上的两个导轨之间设有连接板，夹具组件将第一变形组件、第二变形组件和待测柔性电子器件压在压板的表面。本发明设置四块滑块。复位件33具有驱动第一变形组件4趋于第一位置的运动趋势，即复位件使得变形件受电压变形后能可靠快速变形。在本发明中，复位件有四个，复位件分别与滑块、支架相抵，便于产品的装配，为本发明的优选方式。当然，复位件也可以设置两个，复位件分别抵在两个滑块之间，这样可以降低生产成本。具体的说，所述支架包括水平支撑平板、第一侧立平板和第二侧立板。第一侧立平板固定安装在水平支撑平板的一端，第二侧立平板固定安装在水平支撑平板的另一端，所述的夹具组件、滑移机构、第一变形组件、第二变形组件均设于第一侧立平板和第二侧立板之间。本发明中，可以通过复位件的更换，调节同根导轨上两个滑块的位置，即使得本产品能适配不同尺寸待检测柔性电子器件的固定和检测。当然在实际工作过程中，可以设置调节装置，调节同根导轨上两个滑块的相对位置，调节装置可以为丝杆调节机构、气缸调节机构、电机调节机构等，使得滑块的位置调整精确，从而使得本产品能适配不同尺寸待检测柔性电子器件的固定和检测。

一种柔性电子器件形变控制方法，包括如下步骤：

①选用多个第一变形组件并将其并排水平设置，在第一变形组件的上表面上紧密贴合整体式的第二变形组件，第一变形组件设置在滑移机构上使其能相对垂直平面内进行弯曲变形；

②利用夹具组件将待检测柔性电子器件夹持在第二变形组件上，并使柔性电子器件完全贴合在第二变形组件外表面；

③每个所述的第一变形组件均包括用于使得待检测柔性电子器件形变的变形件、用于绝缘连接的连接件和两片上下排列的电极件，控制器通过电连接对每个第一变形组件的变形件施加不同的电压值，使得每块变形件产生不同形状的弯曲变形，根据对柔性电子器件变形的需求分别对每个第一变形组件的变形件施加不同的电压值；

④如果需要变形件产生向上表面方向弯曲变形，需要在变形件上侧的电极件上施加正电压并通过另一块电极件接负极构成回路；如果需要变形件产生向下表面方向弯曲变形，需要在变形件下侧的电极件上施加正电压并通过另一块电极件接负极构成回路，当施加电压较小时，变形件的弯曲变形较小，随着施加电压的升高，变形件的弯曲变形逐渐增大，施加电压范围为[0,10]伏，满足变形件的弯曲形变要求；

⑤第二变形组件局部根据每个第一变形组件的变形件的弯曲变形会产生相应的变形，多个第一变形组件促使第二变形组件产生整体变形，从而使得设于第二变形组件上的待检测柔性电子器件产生相应的形变。

具体的说，本发明中所述的变形件41采用离子聚合物金属复合材料一体加工成型。所述的变形件41包括中间的基体离子交换膜，所述的基体离子交换膜上设有两个分别与控制器电连接的所述电极件43。当在所述变形件的两端电极分别施加正电压和负电压时，阳离子受到电场力的作用力，向阴极方向迁移，使得阴极出现膨胀和阳极出现收缩现象，从而变形件向正极方向发生弯曲现象。具体的说，所述的电极件为铜片，即每个变形件上设有两个铜片作为电极的正极和负极。所述的连接件42采用绝缘材料一体加工成型。具体的说，所述的连接件采用聚氯乙烯一体加工成型。所述的第二变形组件5采用柔性绝缘薄膜一体加工成型。本发明可以通过夹具组件直接将待测柔性电子器件与第二变形组件、第一变形组件一起压紧，也可以通过负压的方式将待测柔性电子器件与第二变形组件相贴合。本发明公开的形变控制方法，能通过不同变形件上电压的变化精确控制局部特定区域或多个区域内柔性电子器件的形变情况，控制方便，精度高，从而满足性能检测等要求。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

各位技术人员须知：虽然本发明已按照上述具体实施方式做了描述，但是本发明的发明思想并不仅限于此发明，任何运用本发明思想的改装，都将纳入本专利专利权保护范围内。

Claims (9)

1.一种柔性电子器件形变控制装置，其特征在于，包括支架（1）、夹具组件（2）、控制器，所述的支架（1）上设有滑移机构（3）和多个第一变形组件（4），多个第一变形组件（4）并排设置且每个第一变形组件（4）均与控制器相连接，所述的第一变形组件（4）上设有用于与待检测柔性电子器件相贴合的第二变形组件（5），所述的第二变形组件（5）通过夹具组件（2）固定于滑移机构（3）上，所述的第二变形组件（5）具有安装时的第一位置和受设于其下方每个第一变形组件（4）驱动而产生变形的第二位置, 所述的第二变形组件（5）采用柔性绝缘薄膜一体加工成型。

2.根据权利要求1所述的一种柔性电子器件形变控制装置，其特征在于所述的控制器通过电连接与每个第一变形组件（4）相连接并驱动每个第一变形组件（4）相对于其安装平面的垂直平面产生弯曲变形。

3.根据权利要求1或2所述的一种柔性电子器件形变控制装置，其特征在于每个第一变形组件（4）均包括变形件（41）和连接件（42），所述的变形件（41）与连接件（42）相间排列。

4.根据权利要求3所述的一种柔性电子器件形变控制装置，其特征在于每个变形件（41）的上下两侧分别连接有两个电极件（43），所述的两个电极件（43）分别作为变形件（41）的正极、负极分别与控制器电连接。

5.根据权利要求4所述的一种柔性电子器件形变控制装置，其特征在于所述的变形件（41）采用离子聚合物金属复合材料一体加工成型，所述的变形件（41）包括中间的基体离子交换膜，所述的基体离子交换膜上设有两个分别与控制器电连接的所述电极件（43）。

6.根据权利要求3所述的一种柔性电子器件形变控制装置，其特征在于所述的连接件（42）采用绝缘材料一体加工成型。

7.根据权利要求1所述的一种柔性电子器件形变控制装置，其特征在于所述的滑移机构（3）包括导轨（31）和滑块（32），所述的第二变形组件（5）通过夹具组件（2）固定于滑块（32）上，所述的滑块（32）设置在导轨（31）上并与导轨（31）构成滑移配合。

8.根据权利要求7所述的一种柔性电子器件形变控制装置，其特征在于所述的导轨（31）至少有两条，同一条导轨（31）上设有至少两块滑块（32），所述第一变形组件（4）的两端分别固定在两块滑块（32）上，所述的滑块（32）上设有复位件（33），所述的复位件（33）具有驱动第二变形组件（5）趋于第一位置的运动趋势。

9.一种柔性电子器件形变控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

①选用多个第一变形组件并将其并排水平设置，在第一变形组件的上表面上紧密贴合整体式的第二变形组件，第一变形组件设置在滑移机构上使其能相对垂直平面内进行弯曲变形；

②利用夹具组件将待检测柔性电子器件夹持在第二变形组件上，并使柔性电子器件完全贴合在第二变形组件外表面；

③每个所述的第一变形组件均包括用于使得待检测柔性电子器件形变的变形件、用于绝缘连接的连接件和两片上下排列的电极件，控制器通过电连接对每个第一变形组件的变形件施加不同的电压值，使得每块变形件产生不同形状的弯曲变形，根据对柔性电子器件变形的需求分别对每个第一变形组件的变形件施加不同的电压值；

④如果需要变形件产生向上表面方向弯曲变形，需要在变形件上侧的电极件上施加正电压并通过另一块电极件接负极构成回路；如果需要变形件产生向下表面方向弯曲变形，需要在变形件下侧的电极件上施加正电压并通过另一块电极件接负极构成回路，当施加电压较小时，变形件的弯曲变形较小，随着施加电压的升高，变形件的弯曲变形逐渐增大，施加电压范围为[0,10]伏，满足变形件的弯曲形变要求；

⑤第二变形组件局部根据每个第一变形组件的变形件的弯曲变形会产生相应的变形，多个第一变形组件促使第二变形组件产生整体变形，从而使得设于第二变形组件上的待检测柔性电子器件产生相应的形变。

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