TWI664612B - 可撓性電子裝置及連桿組件 - Google Patents

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張景泰
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Abstract

可撓性電子裝置及連桿組件。可撓性電子裝置包括主機及貼附於主機上的可撓性螢幕。主機具有第一部、第二部及連接在其間的連桿組件。連桿組件包括N+1個滑塊(N為大於或等於2的整數)及連桿組，每一滑塊具有本體及一對嵌合部，嵌合部沿著一方向滑移鏡射對稱地設置於本體的相對兩側，且第N個與第N+1個滑塊的嵌合部嵌合在一起。每一連桿組具有兩個連桿，且兩個連桿重疊的末端抵接至第N個滑塊且可相對第N個滑塊移動，而兩個連桿未重疊的末端分別固定至第N-1個及第N+1個滑塊。當連桿組件彎折時，任兩相鄰的滑塊的虛擬圓心落於可撓性螢幕的範圍內。

Description

可撓性電子裝置及連桿組件
本發明是有關於一種可撓性電子裝置及連桿組件，且特別是有關於一種彎曲時保持表面平滑弧度的可撓性電子裝置及其連桿組件。
諸如可撓性電子電路、傳感器標籤、可撓性OLED光源或顯示器的可撓性電子元件可以包括存在於元件的一個或多個層中的內置應變。可撓性電子元件通常在平坦表面上生產，所以可撓性電子元件的彎曲產生一定的應變分佈。由元件的彎曲曲率產生的應變分佈以及元件內可能存在的任何內置應變可能進而導致可撓性電子元件的一個或多個層發生彎曲，且在過度的應變下首先屈曲或破裂。
當可撓性電子元件彎曲時，元件的外半徑將受到拉伸，而內半徑將受到壓縮，而目前用來搭配可撓性電子元件的機構都難以避免在可撓性電子元件彎曲時內側彎曲表面的潰縮或過度拉伸的問題。
本發明提供一種表面可以平滑地彎曲的可撓性電子裝置。
本發明提供一種可以防止潰縮或拉伸的連桿組件。
本發明的一種可撓性電子裝置包括可撓性螢幕以及主機，其中可撓性螢幕貼附於主機上，而主機具有第一部、第二部以及連接在第一部及第二部之間的連桿組件。連桿組件包括N+1個滑塊(其中N為大於或等於2的整數)以及多個連桿組，每一滑塊具有本體以及一對嵌合部，嵌合部設置於本體的相對的兩側並且沿著第一方向滑移鏡射對稱，且第N個滑塊的嵌合部與第N+1個滑塊的嵌合部嵌合在一起。每一連桿組具有兩個連桿，且兩個連桿重疊的末端抵接至第N個滑塊且可相對第N個滑塊移動，而兩個連桿未重疊的末端分別固定至第N-1個滑塊以及第N+1個滑塊，其中當連桿組件彎折時，任兩相鄰的滑塊的虛擬圓心落於可撓性螢幕的範圍內。
本發明的一種連桿組件包括N+1個滑塊(其中N為大於或等於2的整數)以及多個連桿組，每一滑塊具有本體以及一對嵌合部，嵌合部設置於本體的相對的兩側並且沿著第一方向滑移鏡射對稱，且第N個滑塊的嵌合部與第N+1個滑塊的嵌合部嵌合在一起。每一連桿組具有兩個連桿，且兩個連桿重疊的末端抵接至第N個滑塊且可相對第N個滑塊移動，而兩個連桿未重疊的末端分別固定至第N-1個滑塊以及第N+1個滑塊，其中當連桿組件彎折時，任兩相鄰的滑塊的虛擬圓心落於可撓性螢幕的範圍內。
在本發明的一實施例中，上述的虛擬圓心落於可撓性螢幕的表面上或落於可撓性螢幕的厚度的一半。
在本發明的一實施例中，上述的每一嵌合部的第一表面具有凸塊，而每一嵌合部的第二表面具有凹槽，且第N-1個滑塊的嵌合部的凸塊對應置入第N個滑塊的嵌合部的滑槽中。
在本發明的一實施例中，上述的本體未設置有嵌合部的至少一側面上具有沿著第二方向延伸的導引槽以及位在導引槽的兩側的一對軸孔。連桿組還包括滑動栓以及一對固定栓，滑動栓穿過兩個連桿重疊的末端並抵頂於第N個滑塊的導引槽中，而固定栓對應穿過兩個連桿的另一末端並分別固定至第N-1個及第N+1個滑塊的本體的軸孔中。任一固定栓至滑動栓的距離相同於另一固定栓至滑動栓的距離。
在本發明的一實施例中，上述的每一嵌合部呈弧形，而每一連桿為弧形或直線形。
基於上述，本發明的連桿組件的滑塊轉動時的虛擬圓心落於可撓性螢幕的表面上，應用此連桿組件的可撓性電子裝置可以避免可撓性螢幕潰縮或過度拉伸的狀況，而獲得平滑彎曲的表面。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
[第一實施例]
圖1為本發明一實施例之可撓性電子裝置的示意圖、圖2為圖1之可撓性電子裝置的主機的連桿組件的示意圖，而圖3A為連桿組的滑塊的示意圖。請同時參考圖1、圖2及圖3A，可撓性電子裝置1000包括可撓性螢幕1100以及主機1200，其中可撓性螢幕1100貼附於主機1200上，而主機1200具有第一部1200a、第二部1200b以及連接在第一部1200a及第二部1200b之間的連桿組件1200c。連桿組件1200c包括N+1個滑塊1210(其中N為大於或等於2的整數)以及多個連桿組1220，每一滑塊1210具有本體1211以及一對嵌合部1212a、1212b，嵌合部1212a、1212b設置於本體1211的相對的兩側並且沿著第一方向(X方向)滑移鏡射對稱。每一連桿組1220具有兩個連桿1221、1222，且兩個連桿1221、1222重疊的末端抵接至第N個滑塊1210n 且可相對第N個滑塊1210n 移動，而兩個連桿1221、1222未重疊的末端分別固定至第N-1個滑塊1210n-1 以及第N+1個滑塊1210n+1 。彎折可撓性電子裝置1000而使第一部1200a相對靠近第二部1200b時，通過連桿組件1200c的任兩相鄰的滑塊1210的虛擬圓心C落於可撓性螢幕1100的表面1100a(示於圖4A)上，可以使可撓性螢幕1100的表面1100a維持平滑而避免潰縮。
前述的滑移鏡射對稱是指嵌合部1212a以第一方向(X方向)做為鏡射軸而鏡射，然後沿著第一方向自滑塊1210的一側平移到另一側後會形成具有同樣且對稱的結構的嵌合部1212b，其中因為鏡射的關係，因此嵌合部1212a朝向前的結構在嵌合部1212b是朝向後的結構，而嵌合部1212a朝向後的結構呈現在嵌合部1212b則是朝向前的。
附帶一提，通常知識者應知，本說明書中有關上、下、左、右、在...之上、在...之下、在...的某側等方位的描述，皆是以說明書及圖示中的某一元件或某一部位做為基準點，且當基準點改變時，其相關的元件關於方位的描述也會隨著改變，並不應該僅侷限於本說明書中的方位描述。
圖3B為圖3A之滑塊的前視圖，而圖3C為圖2之連桿組的其中一組的示意圖。請同時參考圖3A、圖3B及圖3C，滑塊1210的左側及右側具有容納槽1211a，而每一個容納槽1211a內設置有一個嵌合部1212a或1212b，且嵌合部1212a或1212b只佔據容納槽1211a的部分，並沒有佔據容納槽1211a的全部。容納槽1211a空出來的空間，是為了讓另一個滑塊1210的嵌合部1212a或1212b能夠嵌入於其中，以藉此將兩個以上的滑塊1210組裝在一起。此外，位在一個滑塊1210的左側的嵌合部1212a與右側的嵌合部1212b可以是一前一後地彼此錯開，並不是設置在同一個平面上。簡單地說，即是嵌合部1212a、1212b在Y方向上彼此錯開設置。
承上述，以圖3A的滑塊1210來做說明，嵌合部1212a的第一表面1213為前表面，且凸塊1214設置於前表面上，而嵌合部1212a的第二表面1215為後表面，且凹槽1216設置於後表面上。反之，凸塊1214設置於嵌合部1212b的後表面上，且凹槽1216設置於嵌合部1212b的前表面上。簡單地說，位在滑塊1210的左側的嵌合部1212a的凸塊1214在前表面而凹槽1216在後表面，而位在同一個滑塊1210的右側的嵌合部1212b的凸塊1214在後表面且凹槽1216在前表面。經由前述的滑塊1210的結構，可以將兩個滑塊1210彼此組裝起來。
具體而言，第N-1個滑塊1210n-1 的右側的嵌合部1212b可以卡入第N個滑塊1210n 的左側的容納槽1211a中，其中第N-1個滑塊1210n-1 的右側的嵌合部1212b的凸塊1214對應置入第N個滑塊1210n 的左側的嵌合部1212a的滑槽1216中，其中凸塊1214可以沿著滑槽1216所提供的軌跡而移動。
本體1211未設置有嵌合部1212a、1212b的側面上還具有沿著第二方向(Z方向)延伸的導引槽1217以及位在導引槽1217的兩側的一對軸孔1218。而為了固定連桿1221、1222與滑塊1210，連桿組1220還包括滑動栓1225以及一對固定栓1223、1224，滑動栓1225穿過兩個連桿1221、1222重疊的末端並抵頂於第N個滑塊1210n 的導引槽1217中，而固定栓1223、1224對應穿過兩個連桿1221、1222的另一末端並分別固定至第N-1個及第N+1個滑塊1210n-1 、1210n+1 的本體1211的軸孔1218中。
於本實施例中，每一個連桿1221、1222的形狀及尺寸相同，因此固定栓1223、1224到滑動栓1225的距離L1、L2是相同的。通過前述的連桿組件1200c的滑塊1210及連桿組1220的設置方式，使得連桿組件1200c在彎折時，任意三個相鄰的滑塊1210中的任兩個相鄰的滑塊1210的夾角等同於另兩個相鄰的滑塊1210的夾角，且任一固定栓1223或1224至滑動栓1225的距離L1或L2相同於另一固定栓1224或1223至滑動栓1225的距離L2或L1。
請參考圖3B，更確切地說，通過滑塊1210的形狀設計搭配兩個嵌合部1212a、1212b的凹槽1216及凸塊1214的嵌合，使得滑塊1210相對另一滑塊1210轉動時，是以落於滑塊1210之外且落於可撓性螢幕1100的表面1100a之上的虛擬圓心C作為旋轉中心而轉動。
以下將搭配圖式對本發明的連桿組件1200c及使用此連桿組件1200c的可撓性電子裝置1000作進一步說明。
圖4A為連桿組件彎曲時滑塊旋轉的示意圖，而圖4B為圖4A的滑塊的轉動軸心的位置的示意圖。圖5為圖1的可撓性電子裝置1000彎折時的示意圖。請同時參考圖4A、圖4B及圖5，當彎折可撓性電子裝置1000(示於圖1)時，使用者將主機1200(示於圖1)的第一部1200a(示於圖1)拉起相對靠近第二部1200b(示於圖1)，而與第一部1200a相連的第一個滑塊12101 帶動與其相連的第一個連桿組12202 的連桿1221連動第二個滑塊12102 ，而第二個滑塊12102 受到第一個滑塊12101 的右側的虛擬圓心C限位結構(由於嵌合部1212b的形狀而引起)的限制，因此第一個滑塊12101 與第二個滑塊12102 繞其間由共軸的虛擬圓心C所構成的虛擬軸心做等角度鏡像旋轉。在此同時，隨著滑塊12101 、12102 的作動，連桿1221帶動滑動栓1225在導引槽1217中沿著Z軸方向向下移動，同時滑動栓1225帶動另一連桿1222轉動而使與連桿1222的末端固定在一起的第三個滑塊12103 受帶動而相對第二個滑塊12102 旋轉。特別的是，由於連桿1221、1222的形狀尺寸皆相同，因此固定至第N-1個滑塊1210n-1 的固定栓1223到抵接於第N個滑塊1210n 的滑動栓1225的距離L1與固定至第N+1個滑塊1210n+1 的固定栓1224至抵接於第N個滑塊1210n 的滑動栓1225的距離是L2相同的，進而獲得第N-1個滑塊1210n-1 、第N個滑塊1210n 以及第N+1個滑塊1210n+1 是以相等的角度旋轉。如此一來，可以讓連動於連桿組件1200c的可撓性螢幕1100具備平順的弧面，不會發生潰縮的情形。
承上述，可以將在可撓性電子裝置1000的兩側所設置的連桿組1220彼此錯開。舉例而言，在可撓性電子裝置1000的左側的第一個連桿組1220可以是連接第一個、第二個及第三個滑塊12101 、12102 、12103 ，然後第二個連桿組1220可以是連接自第三個滑塊12103 開始算起的3個滑塊1210，...，以此類推；而在可撓性電子裝置1000的右側的第一個連桿組1220可以是連接第二個滑塊12102 、第三個滑塊12103 以及第四個滑塊(未標示)，第二個連桿組1220可以是連接第四個、第五個以及第六個滑塊1210，...，以此類推，如圖2示。
由上述可知，N+1個滑塊1210通過連桿1221、1222而全部連動在一起，且當第一個滑塊12101 被拉起時，第二個、第三個、...第N+1個滑塊12102 、12103 、…1210n+1 也隨著連動並且以相對應的虛擬圓心C為旋轉中心而旋轉，且通過兩個固定栓1223、1224到滑動栓1225之間的距離L1、L2相等，因此不論可撓性電子裝置1000彎曲的程度，彎曲的連桿組件1200c中的每一個滑塊1210的旋轉角度皆相同，因此多個滑塊1210可以正圓的弧度彎曲。
附帶一提，在其他實施例中，也可以是使兩個固定栓1223、1224到滑動栓1225之間的距離L1、L2不相等，便可以使三個相鄰的且與此連桿組1220相連的滑塊1210以不等的角度旋轉，進而讓組裝的滑塊1210以其他的預定的弧度彎曲。
此外，在每一連桿組1220中滑動栓1225的高度高於固定栓1223、1224的高度的情況下，可撓性電子裝置1000的可撓性螢幕1100向內彎曲，而可以防止可撓性螢幕1100因為彎曲而潰縮；反之，當滑動栓1225的高度低於固定栓1223、1224的高度時(未繪示)，表示可撓性螢幕1100是向外彎曲，而通過本實施例中的連桿組件1200c而可以達到防止可撓性螢幕1100以不平整的弧面拉伸。
[第二實施例]
圖6A為第二實施例之可撓性電子裝置的虛擬圓心落於可撓性螢幕的厚度的一半的示意圖，而圖6B為第二實施例之可撓性電子裝置彎折時虛擬圓心落於可撓性螢幕的厚度的一半的示意圖。請同時參考圖4A、圖6A及圖6B，與前述第一實施例不同的是，第一實施例的虛擬圓心C落於可撓性螢幕1100的表面1100a上；而在本實施例中，虛擬圓心C1落於可撓性螢幕1100的厚度的一半的位置上。
可撓性螢幕1100可依照可撓性電子裝置1000的設計需求而具備不同的厚度。在前述的第一實施例中，虛擬圓心C可以是經由設計而落於可撓性螢幕1100的表面1100a上，也有可能是可撓性螢幕1100的厚度極薄，因此虛擬圓心C幾乎是落於可撓性螢幕1100的表面1100a上。
但在本實施例中，當可撓性螢幕1100具備一定的厚度的情況下，可更經由調整凸塊1214(示於圖3B)於嵌合部上的相對位置、調整凹槽1216(示於圖3B)於嵌合部上的相對位置、導引槽1217(示於圖3B)的長度及軸孔1218(示於圖3B)的位置而達到調整虛擬圓心C1在可撓性螢幕1100範圍內的位置。
詳細而言，使虛擬圓心C1落在可撓性螢幕1100的厚度的一半，如此能夠更避免可撓性電子裝置1000彎折時發生潰縮的狀況。
雖然上述第一實施例以虛擬圓心C落於可撓性螢幕1100的表面1100a且第二實施例以虛擬圓心C1落於可撓性螢幕1100的厚度的一半為例說明，但本領域人員應可由說明書的內容而能夠想得到經由調整前述各個構件或結構的相對位置關係而能夠改變虛擬圓心落於可撓性螢幕的位置，只要虛擬圓心維持在可撓性螢幕的範圍內，都可以達到防止潰縮的目的。
綜上所述，本發明的可撓性電子裝置及其連桿組件至少具有下列優點：
一、由於滑塊藉由連桿而連動，且透過嵌合部的設置而使得彎曲連桿組件時，各滑塊的旋轉角度能夠保持一致，因此貼附在主體的可撓性螢幕的表面能呈現平順的弧形，而不會有過度彎曲而潰縮的現象。
二、滑塊及連桿具有固定的形狀及結構，並沒有如彈簧的形變，所以具有作動穩定、結構堅固及角度準確的優點。
三、連桿組因為連桿與滑塊彼此的摩擦而具有扭力，因此可撓性電子裝置的彎曲幅度可以調整固定。
四、連桿組件為模組化的設計，因此可以依照需求而等比例放大或縮小，因而可以應用於任何需要可撓性螢幕的裝置，如智慧型手表、智慧型手機、筆記型電腦、AIO或電視等。
五、可撓性電子裝置彎曲時的虛擬圓心通過連桿組件而落在可撓性螢幕的範圍內，且可以依照實際需求而調整虛擬圓心的實際位置，因此可以有效防止可撓性螢幕因為彎曲而產生潰縮或拉伸的狀況。
六、連桿組件的元件採用常見的零件，且所使用的零件種類少，因此具有備料容易且成本低廉等優點。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
1000‧‧‧可撓性電子裝置
1100‧‧‧可撓性螢幕
1100a‧‧‧表面
1200‧‧‧主機
1200a‧‧‧第一部
1200b‧‧‧第二部
1200c‧‧‧連桿組件
1210、12101、12102、12103、1210n-1、1210n、1210n+1‧‧‧滑塊
1211‧‧‧本體
1211a‧‧‧容納槽
1212a、1212b‧‧‧嵌合部
1213‧‧‧第一表面
1214‧‧‧凸塊
1215‧‧‧第二表面
1216‧‧‧凹槽
1217‧‧‧導引槽
1218‧‧‧軸孔
1220‧‧‧連桿組
1221、1222‧‧‧連桿
1223、1224‧‧‧固定栓
1225‧‧‧滑動栓
C、C1‧‧‧虛擬圓心
L1、L2‧‧‧距離
圖1為本發明第一實施例之可撓性電子裝置的示意圖。 圖2為圖1之可撓性電子裝置的主機的連桿組件的示意圖。 圖3A為連桿組的滑塊的示意圖。 圖3B為圖3A之滑塊的前視圖。 圖3C為圖2之連桿組的其中一組的示意圖。 圖4A為連桿組件彎曲時滑塊等角度旋轉的示意圖。 圖4B為圖4A的滑塊間轉動軸心的位置的示意圖。 圖5為圖1的可撓性電子裝置彎折時的示意圖。 圖6A為第二實施例之可撓性電子裝置的虛擬圓心落於可撓性螢幕的厚度的一半的示意圖。 圖6B為第二實施例之可撓性電子裝置彎折時，虛擬圓心落於可撓性螢幕的厚度的一半的示意圖。

Claims (18)

  1. 一種可撓性電子裝置，包括： 一可撓性螢幕； 一主機，該可撓性螢幕貼附於該主機上，其中該主機具有一第一部、一第二部以及連接在該第一部及該第二部之間的一連桿組件，而該連桿組件包括： N+1個滑塊，其中N為大於或等於2的整數，每一該滑塊具有一本體以及一對嵌合部，該一對嵌合部設置於該本體的相對的兩側並且沿著一第一方向滑移鏡射對稱，且第N個該滑塊的嵌合部與第N+1個該滑塊的嵌合部嵌合在一起；以及 多個連桿組，每一該連桿組具有兩個連桿，該兩個連桿重疊的末端抵接至第N個該滑塊且可相對第N個該滑塊移動，而該兩個連桿未重疊的末端分別固定至第N-1個該滑塊以及第N+1個該滑塊， 其中當該連桿組件彎折時，任兩相鄰的該些滑塊用以轉動的一虛擬圓心落於該可撓性螢幕的範圍內。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的可撓性電子裝置，其中該虛擬圓心落於該可撓性螢幕的一表面上。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的可撓性電子裝置，其中該虛擬圓心落於該可撓性螢幕的厚度的一半。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的可撓性電子裝置，其中每一該嵌合部的一第一表面具有一凸塊，而每一該嵌合部的一第二表面具有一凹槽，且第N-1個該滑塊的該嵌合部的該凸塊與第N個該滑塊的該嵌合部的該滑槽中對應嵌合。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的可撓性電子裝置，其中每一該嵌合部呈弧形。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的可撓性電子裝置，其中該本體未設置有該一對嵌合部的至少一側面上具有沿著一第二方向延伸的一導引槽以及位在該導引槽的兩側的一對軸孔。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的可撓性電子裝置，其中該連桿組還包括一滑動栓以及一對固定栓，而該滑動栓穿過該兩個連桿重疊的末端並抵頂於第N個該滑塊的該導引槽中，而該些固定栓對應穿過該兩個連桿的另一末端並分別固定至第N-1個及第N+1個該滑塊的該本體的該軸孔中。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的可撓性電子裝置，其中任一該固定栓至該滑動栓的距離相同於另一該固定栓至該滑動栓的距離。
  9. 如申請專利範圍第7項所述的可撓性電子裝置，其中每一該連桿為弧形或直線形。
  10. 一種連桿組件，包括： N+1個滑塊，其中N為大於或等於2的整數，每一該滑塊具有一本體以及一對嵌合部，該一對嵌合部設置於該本體的相對的兩側並且沿著一第一方向滑移鏡射對稱，且第N個該滑塊的嵌合部與第N+1個該滑塊的嵌合部嵌合在一起；以及 多個連桿組，每一該連桿組具有兩個連桿，該兩個連桿重疊的末端抵接至第N個該滑塊且可相對第N個該滑塊移動，而該兩個連桿未重疊的末端分別固定至第N-1個該滑塊以及第N+1個該滑塊， 其中當該連桿組件彎折時，任兩相鄰的該些滑塊用以轉動的一虛擬圓心落於該可撓性螢幕的範圍內。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的連桿組件，其中該虛擬圓心落於該可撓性螢幕的一表面上。
  12. 如申請專利範圍第10項所述的連桿組件，其中該虛擬圓心落於該可撓性螢幕的厚度的一半。
  13. 如申請專利範圍第10項所述的連桿組件，其中每一該嵌合部呈弧形。
  14. 如申請專利範圍第10項所述的連桿組件，其中每一該嵌合部的一第一表面具有一凸塊，而每一該嵌合部的一第二表面具有一凹槽，且第N-1個該滑塊的該嵌合部的該凸塊對應置入第N個該滑塊的該嵌合部的該滑槽中。
  15. 如申請專利範圍第10項所述的連桿組件，其中該本體未設置有該一對嵌合部的至少一側面上具有沿著一第二方向延伸的一導引槽以及位在該導引槽的兩側的一對軸孔。
  16. 如申請專利範圍第15項所述的連桿組件，還包括一滑動栓以及一對固定栓，該滑動栓穿過該兩個連桿重疊的末端並抵頂於第N個該滑塊的該導引槽中，而該些固定栓對應穿過該兩個連桿的另一末端並分別固定至第N-1個及第N+1個該滑塊的該本體的該軸孔中。
  17. 如申請專利範圍第16項所述的連桿組件，其中任一該固定栓至該滑動栓的距離相同於另一該固定栓至該滑動栓的距離。
  18. 如申請專利範圍第16項所述的連桿組件，其中每一該連桿為弧形或直線形。
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