CN108847137A - 显示装置 - Google Patents
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Abstract
一种显示装置，其包含挠性显示面板、支撑层以及缓冲层。支撑层的上方设置有挠性显示面板，且支撑层设置于缓冲层之上。在显示装置中，支撑层的杨氏系数大于缓冲层的杨氏系数，且缓冲层的阻尼系数大于或等于0.25。
Description
技术领域
本发明有关于一种电子装置，特别是有关一种可挠性显示装置。
背景技术
有别于目前大量应用在电脑屏幕、电视屏幕、移动电话等电子装置的平面显示技术只能以固定的平面显示画面，可挠式显示技术具有可弯折或卷曲的特性。随着近期的显示科技发展，可挠式显示技术开始吸引了大量消费型装置制造商的关注，而这类显示技术也开始应用在电子阅读器(e-readers)、移动电话等消费型电子产品中。
为了提供可挠的效果，可挠性显示装置是基于可挠式基板制作。可挠式基板包括可挠式金属、玻璃或塑胶材质，这些可挠式基板的厚度较低，抗冲击能力也因此随之降低。相较于现有的平面显示装置，可挠式显示装置在例如是落球测试等抗冲击测试上就会有较差的表现。由于可挠式显示装置可以随着外力变形，球体撞击的位置会产生较大的形变，使得该处的电子元件受损，更甚会因此损坏整个显示装置。因此，如何制作具有抗冲击能力的可挠式显示装置是目前显示科技中所欲解决的问题之一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种显示装置，其具有抗冲击能力。
本发明的显示装置包含挠性显示面板、支撑层以及缓冲层。支撑层的上方设置有挠性显示面板，且支撑层设置于缓冲层之上。在显示装置中，支撑层的杨氏系数大于缓冲层的杨氏系数，且缓冲层的阻尼系数大于或等于0.25。
由上述的支撑层以及缓冲层，挠性显示面板受到的压力可以被缓冲层吸收，进而提升显示装置的抗冲击能力。
附图说明
图1是根据本发明第一实施例的显示装置的立体示意图；
图2A是根据图1的剖面线I所示出的剖面示意图；
图2B是第一实施例的显示装置受撞击时的剖面示意图；
图3A至3C是第一实施例的显示装置的制作示意图；
图4A至4B是第一实施例的显示装置的另一制作示意图；
图5A至5B是本发明第二实施例的显示装置的剖面示意图；
图5C是本发明第三实施例的显示装置的剖面示意图；
图6A至6C是本发明其他实施例的显示装置的剖面示意图。
附图标记说明：
A 投影区域
d 方向
F 力量
50 球体
100、200、300、400、500、600 显示装置
110、210 挠性显示面板
111、410A、510A、610A 保护层
112 触控层
113 偏光层
114 显示层
120、220、320、420、520、620 支撑层
130、230、430、530、630 缓冲层
140、240、440、540、640 壳体
220A、220B、320A、320B 子支撑部
242、244 子壳体
246 转轴
250 连接层
350C 开槽
410B、510B、610B 挠性显示层
401、501、601 透光黏接层
402、502、602 第一黏接层
403、603 第二黏接层
404、503 壳体黏接层
具体实施方式
本发明的所提出的显示装置可以例如应用至移动电话、平板电脑、笔记本电脑、电子阅读器等便携带式电子装置的显示屏幕上，亦可以应用至电脑屏幕、电视屏幕，并通过可挠的特性提供适当的曲面显示画面。另一方面，本发明所提出的显示装置并不限于显示技术的种类，其可以应用于例如是电子纸(e-paper)、有机发光二极管(Organic LightEmitting Diode,OLED)等显示技术。以下将列举数个实施例详细说明本发明所提出的显示装置。
图1是本发明第一实施例的显示装置的立体示意图。请参照图1，显示装置100包括挠性显示面板110。挠性显示面板110可以例如是电子纸或OLED显示面板，优选为具有触控面板的OLED显示面板，以下将以触控OLED显示面板为例，但本发明不限于此。
本实施例的挠性显示面板110包括保护层111、触控层112、偏光层113以及显示层114，其中保护层111是由可挠性材质制成。举例而言，保护层111的材质包括例如是聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate,PET)、聚酰亚胺(Polyimide,PI)的塑胶材质或是超薄玻璃，其杨氏系数(Young’s modulus)落在3GPa至80GPa的范围，厚度落在50微米至150微米的范围，但本发明不限于保护层的厚度以及材质特性。
挠性显示面板110具有可以随着外力形变、弯曲或卷曲的特性，亦可以随着设置的表面弯曲。举例而言，本实施例的挠性显示面板110是通过以下将详述的支撑层120以及缓冲层130设置于一壳体140上，而挠性显示面板110可以随着壳体140的表面弯曲而弯曲。
本实施例的显示装置110还包括支撑层120以及缓冲层130。挠性显示面板110设置于支撑层120上，而支撑层120设置于缓冲层130上。换句话说，支撑层120和缓冲层130形成一个多层结构供挠性显示面板110设置，且支撑层120位于连接于挠性显示面板110以及缓冲层130之间。
本实施例的支撑层120和缓冲层130具有不同的弹性，在承受外力时，支撑层120的应变量较缓冲层130的应变量低，支撑层120的杨氏系数比缓冲层130的杨氏系数高。换句话说，支撑层120提供一个刚性(stiffness)较高的平台供挠性显示面板110设置。
由于压力有关于受力的大小以及该力量所分散的表面大小，当挠性显示面板110受到外力冲击时，支撑层120可以快速将力量往整个表面分散，而外力所造成的压力也得以下降。以下将以剖面示意图进一步说明。
举例而言，请参照图2A所示出的剖面示意图，本实施例的支撑层120和缓冲层130沿着方向d堆叠并形成一个平台供挠性显示面板110设置，且供挠性显示面板110连接的支撑层120具有较高的杨氏系数。当挠性显示面板110受到一外力冲击时，请一并参照图2B，此外力以落下的球体50所提供的外力F为例，挠性显示面板110会将承受的外力F传递至支撑层120，支撑层120通过其材质特性将力量往整个表面横向散布；支撑层120向下施加于缓冲层130的压力随着散布的面积的增加而降低，缓冲层130的变形量因而减小，使得挠性显示面板110可以受到较小的反作用力，且不因过大的变形量导致元件受损。
另一方面，支撑层120的材质可例如是聚甲基丙烯酸甲酯(poly(methylmethacrylate),PMMA)、丙烯酸树脂(Acrylic)等塑胶材质；镁、镍、钛、铝、铜、铁、不锈钢等金属材质；碳纤或是超薄玻璃，其杨氏系数(Young’s modulus)落在1GPa至250GPa的范围，厚度落在15微米至2000微米的范围。
本实施例的缓冲层可以提供隔震效果，其阻尼系数(damping coefficient)大于或等于0.25。说明定义此处阻尼系数例如以tanδ表示，tanδ是损失模数(loss modulus)和存储模数(storage modulus)的比值。其中存储模数为材料的弹性特性及存储能量的能力，损失模数为材料的粘性特性及消耗能量的能力。
举例而言，请参照图2B，当在承受球体50的冲击力F时，存储模数可以对应至球体接触物体表面而受到反作用力时所具有的初始动能，而损失模数可以对应至球体离开物体表面时因形变等因素而损失能量后剩余的动能与初始动能的差异。简而言之，阻尼系数越大，缓冲层130可以吸收、散失来自外来的力量的能力也越佳，因而可散失挠性显示面板110所承受的外力。
进一步而言，本实施例的缓冲层130可以吸收壳体140和支撑层120之间的冲击，在两者之间提供良好的隔震效果。
本实施例的显示装置100因为具有支撑层120，挠性显示面板110受到的外力可以散布至较大的面积；再通过缓冲层130的吸收、散失效果，挠性显示面板110可以避免因过高的局部外力而造成较大的形变并损坏。以下列举数个测试实验范例结果。
本实验例通过落球对三种显示装置作冲击测试，并测量每个显示装置在受到冲击时的侧向应力以及垂直应力，其中垂直应力平行于显示装置的显示面(亦即球体冲击的表面)的法向量，侧向应力垂直于该法向量。
上述的三种显示装置分别设置如下：
显示装置A：挠性显示面板直接设置于壳体；
显示装置B：挠性显示面板通过一缓冲材设置于壳体，缓冲材例如为市售的隔震材料；
显示装置C：挠性显示面板通过上述的支撑层以及缓冲层设置于壳体。
球体质量为32克，球体直径为19.8毫米，落球高度为60毫米；缓冲层的杨氏系数为0.45MPa，厚度例如是300微米，阻尼系数tanδ约为0.6；支撑层的杨氏系数为70GPa，厚度是100微米。
在球体冲击上述这些显示装置时，显示装置A的侧向应力为498MPa，显示装置B的侧向应力为275MPa，显示装置C的侧向应力为212MPa；显示装置A的垂直应力为1244MPa，显示装置B的垂直应力为109MPa，显示装置C的垂直应力为57MPa。由上述实验结果可知，含有支撑层以及缓冲层的显示装置明显可以让内部的挠性显示面板承受较低的垂直应力以及侧向应力，进而提升显示装置的抗冲击能力。
本发明所提出的显示装置的支撑层以及缓冲层还可以搭配各种不同的硬度需求的挠性显示面板。以下将再列举几个本发明的实施例中缓冲层以及支撑层的厚度及硬度关系。
当一实施例的挠性显示面板的保护层的杨氏系数例如是5.8GPa，厚度例如是125微米。支撑层的杨氏系数可以例如是70GPa，厚度可以是1000微米；缓冲材的杨氏系数可为0.3MPa，厚度则可以是300微米。在另一实施例中，具有相同保护层的挠性显示面板亦可以搭配支撑层的杨氏系数例如是200GPa，厚度为500微米，以及杨氏系数是0.3MPa、厚度是300微米的缓冲材。
当一实施例的挠性显示面板的保护层的杨氏系数例如是70GPa，厚度例如是75微米。支撑层的杨氏系数可以例如是70GPa，厚度可以是500微米；缓冲材的杨氏系数可为0.3MPa，厚度则可以是300微米。在另一实施例中，具有相同保护层的挠性显示面板亦可以搭配支撑层的杨氏系数例如是200GPa，厚度为250微米，以及杨氏系数是0.3MPa、厚度是300微米的缓冲材。
由上述可知，支撑层的厚度可以随着杨氏系数的提升而降低；缓冲材的厚度亦可以随着阻尼系数的提升而降低。进一步而言，保护层的厚度也可以随着杨氏系数的提升而降低。对于本领域技术人员而言，支撑层、缓冲层以及保护层的厚度可以视需求以及材质而定，本发明不限于此。
另一方面，请参照上述关于本发明第一实施例的图1至2A，其中支撑层120都提供了大面积的乘载平台供挠性显示面板110设置。详细而言，当挠性显示面板110设置于支撑层120上时，挠性显示面板110在支撑层120上的垂直投影区域A位于支撑层120的轮廓范围内，亦即支撑层120面向挠性显示面板110的表面面积大于或等于挠性显示面板110的分布区域的面积。因此，支撑层120可以有效分散挠性显示面板110受到的冲击力。
本实施例的缓冲层130亦提供了适当的平台供支撑层120以及挠性显示面板110设置。当挠性显示面板110与支撑层120设置在缓冲层130上时，挠性显示面板110在缓冲层130的垂直投影区域A位于缓冲层130的轮廓范围内，亦即缓冲层130面对挠性显示面板110的表面面积大于或等于挠性显示面板110的分布区域的面积。因此，缓冲层130可以有效吸收来自挠性显示面板110的冲击力。
在装配方式上，本发明的显示装置亦提供了多种适当的安装方法，以下将列举几项予以说明。请参照图3A，在制作本发明第一实施例的显示装置100时，挠性显示面板110可以先设置于支撑层120上。并参照图3B，缓冲层130可先设置于壳体140上。参照图3C，当上述两个叠层完成后，再将承载有挠性显示面板110的支撑层120设置到壳体140上的缓冲层130。简而言之，支撑层120可以初步加强挠性显示面板110的结构，借此使挠性显示面板110可以轻易地安装置壳体140上。
本发明第一实施例的显示装置100还可以先将挠性显示面板110之下的平台制作完毕。请参照图4A，此方法将缓冲层130以及支撑层120设置在壳体140上，预先完成供挠性显示面板110设置的平台。请参照图4B，挠性显示面板110直接设置至支撑层120、缓冲层130以及壳体140即可完成显示装置的装配。通过预先完成好供挠性显示面板设置的平台，上述的装配方法亦可以提升整体的制作效率。
本发明的显示装置还可以应用至可弯折的显示装置。请参照图5A，本发明第二实施例的显示装置200跟上述显示装置100类似，其包括挠性显示面板210以及缓冲层230；支撑层220是由子支撑部220A以及子支撑部220B形成；壳体240是由子壳体242、244以及连接两者并可以沿着轴线R旋转的转轴246形成。
本实施例的显示装置200还包括连接层250，连接层250沿着一轴线R延伸。连接层250位于子支撑部220A以及子支撑部220B之间，并分别与两者连接。此外，支撑层可以沿着连接层250的延伸轴线弯折。
具体而言，请参照图5B，当壳体以轴线R为轴弯折时，缓冲层230上的支撑层可以随着弯折进而使子支撑部220A朝向子支撑部220B靠近。连接层250适于弯折并以两侧分别连接于子支撑部220A以及子支撑部220B。此实施例中，连接层250的杨氏系数较子支撑部220A、220B的杨氏系数低。具体而言，连接层250的材质例如是硅胶、橡胶或泡棉，其杨氏系数小于等于0.1GPa，且厚度可以搭配子支撑部220A、220B以及弯折的需求设计，其厚度落在15至2000微米的范围。
另一方面，连接层250的宽度亦对应至弯折的需求来提供良好的弯折效果。请参照图5A，连接层250在垂直于其所延伸的轴线上的最大宽度与弯折时的最小曲率半径之间的关系如下：
πr≦L≦πr+20
其中L为上述的最大宽度，r为弯折时的最小曲率半径，亦即支撑层弯折程度最大时的曲率半径。因此，在弯折时，由连接层250所连接的子支撑部220A、220B依然可以提供良好的分散力量的效果，同时又可以提供良好的弯折功能。
本发明的显示装置亦不限定于上述连接层250。请参照图5C，第三实施例的显示装置300的支撑层320是由子支撑部320A、320B组成，且子支撑部320A以及320B是由连接层连接，本实施例的连接层包括复数个开槽350C，使支撑层可以在弯折时压缩这些开槽350C来提供良好的弯折功能。
以下再列举几个实施例说明本发明的显示装置的制作方法。请参照图6A，本发明第四实施例的显示装置400包括类似上述显示装置100的保护层410A、挠性显示层410B、支撑层420、缓冲层430以及壳体440，其中挠性显示层410B和保护层410A形成类似上述的挠性显示面板。具体而言，本实施例的挠性显示层410B通过透光粘接层401与保护层410A连接，透光粘接层401例如是光透明胶层(Optical Clear Adhesive,OCA)或光透明树脂(OpticalClear Resin,OCR)，其厚度优选落在25至100微米的范围。
本实施例的挠性显示层410B通过第一粘接层402连接支撑层420。具体而言，第一粘接层402例如是光学透明胶层、光学透明树脂等光学胶层；或是环氧树脂(epoxy)、亚克力(acrylic)、硅胶(silicon)或聚氨酯(Urethane)等非光学胶，且第二粘接层402的厚度落在12至100微米的范围。
本发明的显示装置中的支撑层、缓冲层以及壳体之间亦可以通过胶层黏接。本实施例的支撑层420通过第二粘接层403连接缓冲层430，缓冲层430通过壳体粘接层404连接壳体440。具体而言，第二粘接层403以及壳体粘接层404例如是光学透明胶层、光学透明树脂等光学胶层；或是环氧树脂(epoxy)、亚克力(acrylic)、硅胶(silicon)或聚氨酯(Urethane)等非光学胶，且这些粘接层的厚度优选落在8至50微米的范围。
本发明的支撑层、缓冲层以及壳体之间的连接并不限于上述的连接方式。请参照图6B，本发明第五实施例的显示装置500类似于上述的显示装置400，透光粘接层501连接于形成挠性显示面板的保护层510A以及挠性显示层510B之间；挠性显示层510B和支撑层520之间由第一粘接层502连接；缓冲层530和壳体540之间由壳体粘接层503连接。不同于上述显示装置400的是，本实施例的缓冲层530直接发泡而形成于支撑层520上，亦即直接通过树脂材料以及发泡剂来加热发泡以形成缓冲层530于支撑层520上。
另一方面，缓冲层亦可以通过发泡形成于壳体上。请参照图6C，本发明第六实施例的显示装置600中的缓冲层630通过发泡形成于壳体640上，接着再通过第二粘接层603连接支撑层620于缓冲层630，第一粘接层602和透光粘接层601再按序连接挠性显示层611B和保护层611B于支撑层620上。
综上所述，本发明实施例的显示装置中的挠性显示面板设置在支撑层上，且支撑层再设置在缓冲层上，因此挠性显示面板所受到的冲击力可以在支撑层分散，同时冲击力又可以通过缓冲层吸收，借此提升显示装置的抗冲击能力。
Claims (15)
1.一种显示装置，包含：
一挠性显示面板；
一支撑层，该挠性显示面板设置于该支撑层上；以及
一缓冲层，该支撑层设置于该缓冲层上；
其中，该支撑层的杨氏系数大于该缓冲层的杨氏系数，且该缓冲层的阻尼系数大于或等于0.25。
2.如权利要求1所述的显示装置，其中该支撑层的杨氏系数为1Gpa～250GPa。
3.如权利要求1所述的显示装置，其中该挠性显示面板于该支撑层的垂直投影区域位于该支撑层的轮廓范围内。
4.如权利要求1所述的显示装置，其中该挠性显示面板于该缓冲层的垂直投影区域位于该缓冲层的轮廓范围内。
5.如权利要求1所述的显示装置还包含一连接层，其中该支撑层包含并排的二子支撑部，该连接层连接该二子支撑部；
该连接层沿着一轴线延伸，且该支撑层沿着该轴线弯折使该连接层连接的该二子支撑部靠近彼此。
6.如权利要求5所述的显示装置，其中该连接层具有至少一开槽。
7.如权利要求5所述的显示装置，其中该连接层的杨氏系数小于该支撑层的杨氏系数。
8.如权利要求5所述的显示装置，其中该连接层的杨氏系数小于0.1GPa。
9.如权利要求5所述的显示装置，其中该连接层在垂直于该轴线的方向上的最大宽度与该连接层弯折时的最小曲率半径符合：
πr≤L≤πr+20
其中r为该连接层弯折时的最小曲率半径，L为该最大宽度。
10.如权利要求1所述的显示装置，还包含：
一壳体，该挠性显示面板经由该支撑层以及该缓冲层连接该壳体，且该缓冲层位于该壳体以及该支撑层之间。
11.如权利要求10所述的显示装置，该缓冲层由该壳体发泡而成。
12.如权利要求10所述的显示装置，该缓冲层是通过一壳体粘胶层贴合于该壳体。
13.如权利要求1所述的显示装置，该支撑层是通过一第一粘胶层贴合于该挠性显示面板。
14.如权利要求1所述的显示装置，该缓冲层是通过一第二粘胶层贴合于该支撑层。
15.如权利要求1所述的显示装置，该缓冲层由该支撑层发泡而成。
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