CN116037433A - 用于柔性显示屏应变分析的散斑覆膜制备方法及dic测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于柔性显示屏应变分析的散斑覆膜制备方法及数字图像相关(DIC)测试方法，所制备散斑覆膜具有湿润性与延展性，与柔性显示屏表面贴合，不易脱落。对柔性显示屏发生形变期间，采用DIC分析方法，对所拍摄的柔性显示屏的形变前后图像来分析柔性显示屏上散斑覆膜的变形及应变数据，从而获取柔性显示屏变形及应变过程的精确数据，并可进一步对柔性屏结构及材料性能加以分析。该方法的实验环境极为宽松，对实验要求较为简单，因其散斑覆膜不易脱落，故可以实现柔性显示屏的多次应变测试。

Description

用于柔性显示屏应变分析的散斑覆膜制备方法及DIC测试方法

技术领域

本发明涉及光学测量领域，具体而言，涉及一种用于柔性显示屏应变分析的散斑覆膜制备方法及DIC测试方法。

背景技术

柔性显示屏或称柔性显示器，是由柔软的材料制成，可形变可弯曲的显示装置，已经应用于手机、平板电脑、笔记本、电视机、导航仪等各类电子产品中。新型显示产业是国家重点发展产业的重要一环，其直接相关的智能穿戴、元宇宙技术是未来科技、社会发展的必然趋势。新型显示的发展历经了LCD、LED、OLED等阶段，未来有逐步向柔性AMOLED发展的趋势。相较于传统硬质显示屏，柔性显示屏优势明显，不仅在体积上更加轻薄，功耗上也低于原有器件，有效提升了设备的续航能力；同时基于其可弯曲、柔韧性佳的特性，在医疗卫生、汽车制造、VR设备、消费电子等领域拓展了诸多崭新的应用场景，有着极为广阔的应用前景。

然而，受限于材料特性以及制造工艺，柔性显示屏的耐用性还远低于现阶段普遍存在的硬质显示屏，特别是弯折区域的可靠性严重限制了柔性显示屏的全面推广。当柔性显示屏弯折次数较多，会导致内部结构变化，进而影响柔性显示屏的性能，出现折痕、滑移、弯折后显示失效等问题。所以，柔性显示屏在出厂前要对其进行可靠性测试，如定点跌落、疲劳测试等，检测的变量主要有：弯曲程度、弯曲次数、弯曲位置等；通过弯折足够次数获取疲劳性数据，然后通过人工观察表面是否有裂痕或翘曲，或是通过显示是否失效来判断产品的合格性。

由于柔性显示屏的制造和设计的复杂性，给其检测技术带来了巨大的挑战。现有的可靠性测试方法无法获取柔性显示屏应变过程的精确数据，导致不能有针对性地对其性能逐渐改良。而且行业内主要对弯折测试装置进行改进，依然不能得到形变过程的应变数据，没有从根本上解决。采取合适的检测手段是从根本上解决该问题的必要途径，通过对柔性显示屏弯折区域的检测，获得弯折状态下的各类参量是业界追求的目标。

数字图像相关技术(Digital Image correlation，简称DIC)是基于被测样表面具有可识别的散斑图案的一种现代光学测量技术，由于具有光路简单、环境适应性好、测量范围广以及自动化程度高等诸多优点已经被广泛应用于土木工程、机械、材料科学、电子封装、生物医学、制造、焊接等许多科学及工程领域。DIC方法将获取被测样形变前后的两幅数字图像，通过相关计算得到感兴趣区域的形变信息，实现形变过程中物体表面的全场应变测量。该测量技术借助于待观测样品表面喷涂的散斑监测点的移动，获得样品表面的位移场和应变场。

若按照3～4秒折叠1次的速度，20万次折叠约连续进行至少166个小时。对柔性显示屏，采用现有的散斑覆膜制备方法，当进行弯曲、折叠等试验时，散斑覆膜在5分钟内就脱落，可进行的弯折次数约100次，也就是说因弯曲或折叠产生的形变可能尚未发生，散斑覆膜就已经脱落。一旦在实验过程中，样品表面出现掉片儿、剥落或者弹射情况时，该区域的散斑监测点脱落，将无法继续获取该区域的监测数据，使得DIC技术在柔性显示屏应变测试上无法开展。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于解决柔性显示屏DIC应变分析中现有散斑覆膜制备技术存在的多次弯折、拉伸试验中覆膜脱落，难以进行多次试验的问题，提供一种用于柔性显示屏应变分析的散斑覆膜制备方法以及DIC测试方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种用于柔性显示屏应变分析的散斑覆膜制备方法，包括如下步骤：

(1)先将柔性显示屏待测面进行无尘无污无静电处理；

(2)然后将柔性显示屏放置于涂料雾化喷嘴处，两者相距一定距离，通过雾化喷涂的方式将白色或浅色的涂料均匀喷射至柔性显示屏表面，所述涂料与柔性显示屏的颜色呈对比颜色；其中，控制所述涂料的含水率使所述柔性显示屏在应变分析过程中连续形变次数达500次-1000次，所述散斑覆膜不会发生开裂和脱落。所述形变包括折叠或弯曲。

进一步，所述涂料的含水率为70％-90％。

进一步，所述无尘无污处理包括高压气泵吹净和吸尘器吸净。

优选的，在柔性显示屏表面喷涂白色或浅色的涂料作为背景涂料，黑色或深色的涂料作为散斑涂料来形成散斑覆膜，两者在颜色上形成对比，对比越明显越好。或者将黑色或深色涂料作为背景，白色或浅色作为散斑涂料。所形成的散斑覆膜具有湿润性与延展性，且与柔性显示屏表面贴合度较高，在散斑覆膜完全干燥之前进行柔性显示屏的应变测试，散斑覆膜不会发生开裂和脱落。

优选的，所述雾化喷嘴的数量至少2个，可以分别实现背景涂料和散斑涂料的喷射。

本发明还提供一种柔性显示屏应变分析的DIC测试方法，包括如下步骤：

S1、将柔性显示屏采用上述散斑覆膜制备方法制备好散斑；

S2、通过图像采集装置对S1制备的具有散斑覆膜的柔性显示屏进行拍摄，得到形变前的散斑图像；

S3、对柔性显示屏进行折叠或弯曲，使其发生形变；所述形变包括折叠或弯曲；

S4、在S3步骤操作过程中，通过图像采集装置连续且顺序地对所述柔性显示屏表面进行拍摄，得到形变后的图像；

S5、通过软件对比分析形变操作前后的图像，进行误差分离，仅保留因折叠或弯曲导致的散斑覆膜的形变；

S6、根据形变前的图像和形变后的图像进行比较计算，利用数字图像相关技术(DIC)分析所述散斑覆膜的应变，从而对该柔性显示屏进行局部应变表征。

进一步，步骤S1中柔性显示屏表面所述散斑覆膜每平方毫米的斑点数量为500～800个。

进一步，步骤S2或S4中所述图像采集装置为工业数字相机，应变测试前先进行标定，准确确定系统内外参数；具体为在不同视角下拍摄标定板的图像，利用光束平差算法计算工业数字相机的包括焦距、主点、畸变参数的内部参数以及包括平移矢量和旋转矩阵的外部参数。

进一步，步骤S5具体为，使用软件对比分析折叠或弯曲操作前后的散斑图像，其中散斑覆膜中的散斑点存在两种形变及位移动作，第一种是因步骤S3导致的表面倾斜而发生的散斑点滑动或位移，第二种是因折叠或弯曲导致的形变区域挤压而发生的散斑点微小形变。对第一种情况中的位移进行区分并去除，使其不会影响到后续对形变区域的应变分析，仅保留因形变导致的散斑点的微小形变。

进一步，步骤S6具体为，使用软件对柔性显示屏形变前图像中的形变区域进行子集划分，在形变前的图像上确定测点数目及各测点位置，以各测点为中心设置正方形子集，设置子集尺寸；计算各测点在形变后各张图像上的位置，根据各测点在形变前与形变后图像上的位置差，确定各测点在不同时刻的位移，利用位移和应变的关系，获得各测点的应变；再通过代码计算每个子集中所对应的散斑应变，对全部子集进行计算，导出应变场，获得全场的形变及应变信息。

进一步，所述柔性显示屏包括卷轴显示屏、折叠显示屏。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1.本发明提供用于柔性显示屏应变分析的散斑覆膜制备方法，采用雾化喷涂的方式在柔性显示屏表面制备散斑覆膜，其中散斑覆膜具有一定的湿润性和延展性，贴合性更好，在进行柔性显示屏形变试验过程中不会发生开裂或脱落。因此，柔性显示屏可进行多次形变试验，连续折叠或弯曲次数可达500-1000次。

2.本发明提供可用于柔性显示屏应变分析的DIC测试方法，获取柔性显示屏应变过程的精确数据，后续可以有针对性地对其性能逐渐改良。通过对DIC测试方法的优化，区分散斑覆膜在折叠或弯曲过程中的两种形变及位移动作，通过误差分离，得到应变分析的数据。

3.本发明提供的柔性显示屏的DIC应变测试方法，可以实现在线分析，可以提供快速实时测量；测量范围可根据实际需求进行设定，适用范围大，既可以实现微小形变量的测量，尤其适用于柔性显示屏，例如卷轴显示屏、折叠显示屏。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明中柔性显示屏应变测试方法的流程示意图。

图2是本发明实施例1制备散斑覆膜的装置示意图。

图3是本发明中柔性显示屏应变测试方法的装置示意图。

图4是本发明实施例2中采用的折叠工具示意图。

图5是本发明实施例1制备的散斑覆膜照片。

附图标记：10—雾化喷嘴，11—图像采集装置，12—柔性显示屏，13—折叠工具，14—计算机。

具体实施方式

为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。

实施例中提及的“第一\第二”仅仅是是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序。应该理解“第一\第二”区分的对象在适当情况下可以互换，以使这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

数字图像相关(DIC)是一种光学(非接触)测量技术，能够为经受变形的测试样品提供全场位移和应变数据。进行数字图像相关技术分析时，首先需要将散斑场施加到待检测的物体上，在施加应力后，图像采集装置和数字图像相关技术软件会记录和分析散斑场的运动以揭示应变和位移发生的区域，柔性显示屏应变测试方法的流程如图1所示。

实施例1，用于柔性显示屏应变分析的散斑覆膜制备，以7.8英寸的柔性显示屏为例进行说明，图2是本实施例制备散斑覆膜的装置示意图，具体包括以下步骤：

(1)将7.8英寸的柔性显示屏12依次采用输出压力为0.6Mpa的高压气泵和真空度为20Kpa的吸尘器对待测面进行无尘无污处理；使用商用显示器抛光机对柔性显示屏12的待测面进行抛光，直至待测面光亮无划痕。

(2)采用双防滴漏式精细雾化喷嘴10进行散斑覆膜喷涂。将柔性显示屏12放置在雾化喷嘴下方一定距离处。

(3)选择白色涂料作为背景涂料，黑色涂料作为散斑涂料。背景涂料以及散斑涂料的含水率为70％-90％。雾化喷嘴10的孔径为0.30mm，喷雾角度60°。先喷涂背景涂料，再喷涂散斑涂料。其中白色背景涂料喷嘴的喷嘴流量为0.11L/min,喷雾时间约3～5秒；黑色散斑涂料喷嘴的喷嘴流量为0.06L/min，喷雾时间约0.5～0.8秒。喷嘴流量大小与喷雾时间长短可根据实际待测柔性显示屏的状态进行调整。在制备散斑覆膜过程中，可以尝试不同喷嘴流量大小或喷雾时长，从中选择用于应变测试分析的最优散斑覆膜。优选的，柔性显示屏12表面散斑覆膜每平方毫米的斑点数量为500～800个。实施例1制备好的柔性显示屏散斑覆膜图案如图5所示，照片分辨率为5408*3680。

采用本发明方法制备的散斑覆膜满足以下要求：①随机性：散斑出现位置随机，形状随机；②非重复性：散斑大小、形状、位置的不重复；③贴合度高：散斑覆膜和柔性显示屏12待测面有较高的表面贴合度，不易发生脱落情况；④延展性好，所谓延展性，是因为散斑覆膜具有一定湿润性，柔性显示屏12进行形变操作时，散斑覆膜会有较为明显形变，不易发生开裂或脱落，适合多次重复应变测试。

本实施例所采用的涂料，可以通过直径3毫米轴棒的柔韧性测试。本实施例采用的涂料经过铅笔硬度测定法，得到其硬度等级为B。

以含水率70％的涂料为例，按照上述步骤制备好散斑覆膜的柔性显示屏，在疲劳测试过程中，按照每3～4秒折叠或弯曲1次的速度进行，折叠或弯曲的次数达到500-600次，散斑覆膜仍旧不会脱落或开裂。涂料含水率越高，柔性显示屏在疲劳测试过程中可折叠或弯曲次数越多。但涂料含水率超过90％，使得散斑覆膜因流动产生位移，不利于疲劳测试的应变分析。在另一个示例中，选用含水率50％的涂料进行制备散斑覆膜，柔性显示屏在疲劳测试过程中，按照每3～4秒折叠或弯曲1次的速度进行，折叠或弯曲的次数降低到约300次。

实施例2，柔性显示屏应变分析的DIC测试方法，本实施例采用实施例1中制备好散斑覆膜的7.8英寸柔性显示屏12，见图5。包括以下步骤：

S1、将制备好散斑覆膜的7.8英寸的柔性显示屏12固定在折叠工具13上。折叠工具13如图3与图4所示。铰链结构使得折叠工具13左右两部分可以进行折叠运动。优选的，可以选择具有可设定弯曲角度、测试速度与测试次数等功能的折叠工具13。

S2、通过图3中图像采集装置11对S1中带有特殊散斑覆膜的7.8英寸柔性显示屏12进行拍摄，得到形变前的散斑图像。

S3、开启折叠工具13，进行折叠操作。在折叠运动过程中，7.8英寸柔性显示屏12发生形变。当形变到需要的程度后，折叠工具13左右两部分恢复至初始状态。

S4、通过图像采集装置11对S3中形变过程中的柔性显示屏12进行连续与顺序地拍摄，获取形变过程中连续的散斑图像。

S5、使用软件对比分析形变操作前后的散斑图像，进行误差分离。其中，因为散斑覆膜具有一定的湿润性，使得其在折叠运动中同时发生两种形变及位移动作：第一种为因重力的影响，散斑覆膜的表面向下倾斜而发生的散斑点滑动或位移，第二种为因折叠导致的柔性显示屏12形变区域挤压而发生的散斑点微小形变。需要对第一种情况的位移进行分离，使其不会影响到后续对形变区域的应变分析，仅保留因形变导致的散斑点的微小形变。其中，在折叠操作前，先收集仅发生倾斜操作时的散斑点滑动或位移数据，包括角度、距离、速度、加速度等，进行统计分析。将折叠运动后得到的散斑图像与上述图像作比较，通过软件分析做误差分离，从而将第一种与第二种的形变及位移动作进行区分，为下一步应变分析做好准备。所述软件安装于计算机14中。

S6、使用软件对7.8英寸柔性显示屏12形变前图像中的形变区域进行子集划分，在形变前的图像上确定测点数目及各测点位置，以各测点为中心设置正方形子集，设置子集尺寸；计算各测点在形变后各张图像上的位置，根据各测点在形变前与形变后图像上的位置差，确定各测点在不同时刻的位移，利用位移和应变的关系，获得各测点的应变；再通过代码计算每个子集中所对应的散斑应变，对全部子集进行计算，导出应变场，获得全场的形变及应变信息。

其中，本实施例中步骤S2或S4的图像采集装置11为工业数字相机，在应变测试前先进行标定，准确确定系统内外参数；具体为在不同视角下拍摄标定板的图像，利用光束平差算法计算工业数字相机的包括焦距、主点、畸变参数的内部参数以及包括平移矢量和旋转矩阵的外部参数。值得注意的是，步骤S1至步骤S4在涂料完全干燥前进行。在另一个示例中，在用工业数字相机拍摄处于折叠运动的柔性显示屏12的同时执行数字图像分析，即步骤S4与步骤S5、步骤S6同时进行。

目前，柔性显示屏12的疲劳测试需进行至少20万次折叠或弯曲。在另一个示例中，步骤S1至S6可重复进行，针对柔性显示屏12在疲劳测试过程中的不同形变阶段。在疲劳测试过程中，根据需要还可适当增加测试区域的湿度条件，例如使用无雾加湿器，使喷涂在柔性显示屏12上的涂料含水率不低于60％，从而进一步保证散斑覆膜的湿润性与延展性。

综上所述，本发明提供的基于DIC的特殊散斑覆膜制备方法能够用于柔性显示屏的应变测量，制备的散斑覆膜贴合性更高、延展性更好，不易开裂和脱落，适合用于多次重复的柔性显示屏应变测量，且喷涂制备的散斑覆膜细节清晰，说明本发明提供的散斑制备方法能够满足柔性显示屏应变测试的需求。

需说明的是，以上所描述的实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种用于柔性显示屏应变分析的散斑覆膜制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将所述柔性显示屏待测面进行无尘无污处理；随后将所述柔性显示屏放置于涂料雾化喷嘴下方，通过雾化喷涂的方式将涂料均匀喷射至所述柔性显示屏表面；所述涂料与所述柔性显示屏的颜色呈对比颜色；其中，控制所述涂料的含水率使所述柔性显示屏在应变分析过程中连续形变次数达500次-1000次，所述散斑覆膜不会发生开裂或脱落。

2.根据权利要求1所述的散斑覆膜制备方法，其特征在于，所述涂料的含水率为70％-90％。

3.根据权利要求1所述的散斑覆膜制备方法，其特征在于，所述形变包括折叠或弯曲。

4.根据权利要求1所述的散斑覆膜制备方法，其特征在于，所述涂料包括白色或浅色的背景涂料以及黑色或深色的散斑涂料。

5.根据权利要求1所述的散斑覆膜制备方法，其特征在于，所述雾化喷嘴的数量至少2个，可以分别实现背景涂料和散斑涂料的喷射。

6.根据权利要求1所述的散斑覆膜制备方法，其特征在于，所述无尘无污处理包括高压气泵吹净和吸尘器吸净。

7.一种柔性显示屏应变分析的DIC测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将柔性显示屏采用如权利要求1所述的散斑覆膜制备方法制备散斑；

S2、通过图像采集装置对S1制备的具有散斑覆膜的柔性显示屏进行拍摄，得到形变前的图像；

S3、对柔性显示屏进行形变操作，使其发生形变；所述形变包括折叠或弯曲；

S4、在S3步骤操作过程中，通过图像采集装置连续且顺序地对所述柔性显示屏表面进行拍摄，得到形变后的图像；

S5、通过软件对比分析形变操作前后的图像，进行误差分离，仅保留特殊散斑覆膜因形变导致的微小形变；

S6、根据形变前的散斑图像和形变后的散斑图像进行计算，利用数字图像相关技术分析所述散斑覆膜的应变，对该柔性显示屏进行局部应变表征。

8.根据权利要求7所述的柔性显示屏应变分析的DIC测试方法，其特征在于，步骤S1中所述柔性显示屏表面所述散斑覆膜每平方毫米的斑点数量为500～800个。

9.根据权利要求7所述的柔性显示屏应变分析的DIC测试方法，其特征在于，步骤S2或S4中所述图像采集装置为工业数字相机，应变测试前先进行标定，准确确定系统内外参数；具体为在不同视角下拍摄标定板的图像，利用光束平差算法计算工业数字相机的包括焦距、主点、畸变参数的内部参数以及包括平移矢量和旋转矩阵的外部参数。

10.根据权利要求7所述的柔性显示屏应变分析的DIC测试方法，其特征在于，步骤S5所述误差分离具体为，使用软件对比分析形变操作前后的散斑图像，同时分离出所述散斑覆膜因步骤S3导致的表面倾斜而发生的散斑点滑动或位移，仅保留因步骤S3导致柔性显示屏形变区域的挤压而发生的散斑点微小形变；使其不会影响到后续对形变区域的应变分析。

11.根据权利要求7所述的柔性显示屏应变分析的DIC测试方法，其特征在于，步骤S6具体为，使用软件对柔性显示屏形变前图像中的形变区域进行子集划分，在形变前的图像上确定测点数目及各测点位置，以各测点为中心设置正方形子集，设置子集尺寸；计算各测点在形变后各张图像上的位置，根据各测点在形变前与形变后图像上的位置差，确定各测点在不同时刻的位移，利用位移和应变的关系，获得各测点的应变；再通过代码计算每个子集中所对应的散斑应变，对全部子集进行计算，导出应变场，获得全场的形变及应变信息。

12.根据权利要求1至11任一项所述的柔性显示屏应变分析，其特征在于，所述柔性显示屏包括卷轴显示屏、折叠显示屏。

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