CN101681075B - 包括多层结构和卷轴的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种包括具有第一部分和第二部分的多层结构(35a)的装置(35)，其中，该第一部分被设计为围绕第一卷轴(38)卷绕，所述装置包括用于接收所述第二部分的第二卷轴(39)，以便至少部分地抵消在进行所述卷绕时在多层结构中导致的机械应变的作用。第一卷轴(38)在第一方向上旋转，因而第二卷轴(39)在第二方向上旋转。优选地，第一卷轴(38)和第二卷轴(39)的直径相等。可替换地，多层结构(34a)的边缘部分A，B由挡块(33a，33b)合适地互连以便防止蠕变。

Description

包括多层结构和卷轴的装置
技术领域
本发明涉及一种包括具有第一部分和第二部分的多层结构的装置，其中，第一部分被设计为围绕第一卷轴(roller)卷绕。
背景技术
在首段中提出的装置的例子涉及电子设备，该电子设备包括挠性的、尤其可卷绕的显示器。可卷绕显示器由几层彼此层压的合适材料组成。在弯曲或卷绕这样的叠层时，由于弯曲部分的内层和外层之间的长度差，因此引起蠕变(creep)和/或褶皱(buckle)。如图1所示(“蠕变”)，该现象特别当多层3的边缘部分相对于固定到装置的部件7的点保持静止时出现。
当堆叠的两个薄层弯曲时，也可发生上薄层和下薄层之间的蠕变和最终错位。弯曲部分的内部薄层需要较小的长度并因此将延伸超出外部薄层的边缘。当同样的堆叠薄层弯曲时可发生褶皱(局部分层缺陷)，这次关于装置的某些部件8，9静止设置在两端(参看图1“褶皱”)。现在内薄层多余的长度引起补偿长度差的褶皱。这些现象将在下面参照图1更详细地讨论。
已知装置的一个缺点是多层结构的耐用性和功能性由于蠕变和/或褶皱导致的多层结构的损坏而降低。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种在首段中提出的装置，其中装置的可靠性得到改进。
为了实现该目的，根据本发明的装置包括第二卷轴，其用于接收第二部分以便至少部分地抵消在进行卷绕时在多层结构中引起的机械应变作用。
本发明的技术措施是基于这样认识，即通过应用不同的卷绕策略，蠕变和/或褶皱问题可被最小化。多层结构包括合适数目的彼此层压的材料层。例如，在多层结构包括显示器的情形中，多层结构可包括挠性层，特别是电泳材料、捆缚装置、夹在两个塑料衬底之间的粘合剂，例如每个25微米。应用适当的卷绕策略可增加装置耐用性，这是因为当多层结构重复卷起和解绕，或在延长的时间上保持卷绕时，卷绕方向或垂直于卷绕方向的蠕变明显最小化导致改善的装置可靠性。此外，形成多层结构的层的各自对准在卷绕和解绕时不变，从而改善装置整体性能。换句话说，支撑卷绕在第一卷轴上的多层结构第一部分的第一卷轴和支撑卷绕在第二卷轴上的多层结构第二部分的第二卷轴彼此机械地配合。该特征对于挠性显示器尤其有利，例如包括具有电泳原理的材料的显示器。可替换地或可附加地，该特征对于具有滤光片的挠性彩色显示器有利，该滤光片在多层结构中相对其他结构基本不可位移。可卷绕/挠性彩色显示器具有显示效果层(display effect layer)(反射或发射白光)，该显示效果层与彩色滤光片层结合。显示器的彩色次像素(sub-pixel)在卷绕方向上设置在行或列中。挠性彩色显示器的合适实施例是参考图7-11讨论的。
优选地，卷轴被设置为卷绕多层结构的面向相同方向的相同表面。在这种情况下，从外部观察时，卷轴将在相反方向上卷绕。在另一个实施例中，从外部观察时，第一卷轴和第二卷轴在同一方向上卷绕。在这种情况中，在两个卷轴上的向内和向外表面是不同的。应当注意，所提出的卷绕几何结构对于包括挠性的、明显可卷绕的显示器(尤其彩色显示器)的电子装置是特别有利的，因为彩色滤光片必须精确对准像素化的(pixelated)背板。
在根据本发明装置的另一个实施例中，多层结构沿第一卷轴和第二卷轴之间的路径自由延伸，选择所述路径以便抵消构成多层的层之间的净纵向移位(shift)。该实施例被发现特别适于抵消最终蠕变(net creep)。该特征将参照图5更详细地论述。
在根据本发明装置的进一步实施例中，该装置包括多层结构，该多层结构具有包括第一边缘的第一部分和包括第二边缘的第二部分，其中，该第一部分被设计为围绕第一卷轴卷绕，因而构成多层结构的层被至少固定在第一边缘和第二边缘的区域内。
该具体实施例易于实施并提供简单和可靠的措施来抵消蠕变，因而改善装置整体的可靠性以及耐用性，这是因为构成多层的各层在卷绕和解绕过程中不相对彼此移位。进一步有利的实施例在权利要求10-17中提出。
附图说明
图1是蠕变和褶皱现象的示意图。
图2是在弯曲多层结构中的应变示意图。
图3是根据本发明装置的实施例的示意图。
图4是根据本发明装置的另一实施例的示意图。
图5是图4中装置的实施例的细节示意图。
图6是根据本发明装置的实施例的示意图。
图7是用于根据本发明装置的多层结构的实施例的示意图。
图8是用于根据本发明装置的多层结构的进一步实施例的示意图。
图9是用于根据本发明装置的多层结构的进一步实施例的示意图。
图10是用于根据本发明装置的多层结构的进一步实施例的示意图。
图11是用于根据本发明装置的多层结构的进一步实施例的示意图。
具体实施方式
图1是蠕变和褶皱现象的示意图10。这些效果通过包括两个层的多层结构2，4示出。应该理解，该实施例仅是说明性的，留有选择空间以便使用具有多于两层的多层结构。优选地，层2a，2b和层4a，4b分别彼此层压(laminated)；然而，其他粘接或共平面(coplanarization)原理也是可能的。还应注意，左手侧的实施例提到蠕变效果，由此，在合适的多层叠层内的两个相邻点2a，2b彼此相对设置，参看3a，3b，这是由于弯曲3的应变松弛导致的。对于各层在一端相对彼此固定的多层，蠕变现象特别显著，例如当通过装置的合适部件7，8和9保持在适当位置时。
当各层相对彼此在两端通过装置的合适部件8，9固定时示出了褶皱现象。例如，卷轴(多层连接到其上)可用作这类部件。此外，用于解绕多层结构的合适抓取部(未示出)例如可以是部件9。褶皱(局部分离缺陷)可在同一叠层，特别是两端固定的层压叠层弯曲时发生。现在内薄层多余的长度导致补偿长度差的褶皱6。应当注意，相邻点5a，5b保持其相对位置。
图2示出了在弯曲多层结构中的应变的示意图。在该例子中，各向同性条(bar)20的弯曲半径为R。可伸长或可压缩的内应变根据线25产生。内层24，23处于压缩状态，该压缩状态逐渐转变为对于层22，21的拉紧状态。中立平面(neutral plane)20N被定义为线或平面截面，其中没有张力和应变发生。应变分布与各层材料特性无关，而仅取决于弯曲半径和穿过叠层20的横向方向y上的位移Δy。对于一个薄层，板(plate)包括多个具有不同特性的层。这不影响应变分布；然而，中立线20N的位置由材料特性决定。明显适应的中间层可导致卷绕端部的一定长度，此处薄层重新排列回到具有零应变分布的原始(未变形)状态。
图3示出了根据本发明装置的实施例示意图。根据本发明技术措施，装置35包括第一卷轴38和第二卷轴39，多层结构35a各部分绕其卷绕。第一卷轴38在第一方向上旋转，因而第二卷轴39在相反方向上旋转。这导致外表面36总是在每个卷轴38和39的外侧。优选地，第一卷轴38和第二卷轴39的直径相等。这导致多层结构35a的各部分中的应变作用显著减小。图3中卷轴布置适于抵消蠕变现象。应当注意，合适地互连多层结构的两个边缘A，B处的各层对于防止蠕变是足够的，如图3中实施例30所示。在这种情况中，端部包括合适的挡块33a，33b，所述挡块被设置为防止在卷绕过程中各层31，32相对位移。例如，挡块可以集成到多层结构中。合适挡块的实施例包括超强的薄层和紧固装置，该禁锢装置例如是插销，卡槽，夹钳，胶结缝(glue seam)等。该作用也可通过合适地卷绕多层结构的后续层实现，以便各层通过卷绕力的施加彼此固定。
优选地，结合显示器35的实施例使用这样的挡块，更有效地抵消应变作用。优选地，该实施例与参照图4论述的实施例结合。
图4示出了根据本发明装置的进一步实施例的示意图。在根据本发明装置40的该具体实施例中，第一卷轴43被设置为与第二卷轴44在同一方向上旋转。在这种情况中，在第一卷轴43位置处的外层41变成第二卷轴44位置处的内层。设置卷轴43和44以便使潜在蠕变移位在相反方向建立在与卷轴44关联的多层结构的部分中，因此抵消在与卷轴43关联的部分中建立的潜在蠕变移位。这具有额外的有利效果，即潜在蠕变被划分给两个卷轴43，44。优选地，为了蠕变移位的最优补偿，卷轴43，44应选择相同直径。可替换地，它们可以具有不同的直径，假如多层结构在较小直径卷轴上的绕转数量更小。这可由蠕变移位与外层在弯曲后必须行进的路径的增加成比例的事实来解释。由于卷轴几何结构的这个设置，褶皱效果也可抵消。
图5是按照本发明装置的进一步实施例的示意图。因而示出了包括层51a，51b和层52a，52b的多层结构的一部分50，所述多层结构的一部分位于绕各自的卷轴(未示出)卷绕的端部51，52。在蠕变的情况中，图5中由卷绕部分中的应变松弛(relief of strain)导致的位置A和B处的长度差被假定为能够通过未支撑的多层完全驱动蠕变，该未支撑多层尤其是在没有出现在薄层卷绕部分中的应变的情况下的薄膜。这取决于材料特性，弯曲半径和自支撑部分L的长度。此外，薄层必须在同样的层中蠕变以便具有匹配分布。假如薄层将如图5所示那样蠕变，图4中的解决方案将具有防止在自支撑部分和卷绕部分中褶皱的效果。当卷轴的几何结构被合适选择时，在最终消除多层结构50中的总应变方面，部分L中蠕变区A和B被精确补偿。应当注意，在多层结构(尤其是挠性显示器等)的两个一半部分中在相反的方向上引起几乎同样量的蠕变(以长度度量)。因此总体松弛的卷绕状态在多层结构的顶部和底部之间没有最终的长度差。这提供了在两侧添加端部挡块的可能性。
图6示出了根据本发明装置60的实施例的示意图。装置60优选涉及电子装置，如便携式电话、掌上电脑或任何其他手操作装置，该手操作装置包括可折叠的、明显挠性的显示器。在这种情况下，电子装置60包括外壳61的第一部分和外壳62的第二部分，外壳的所述部分可相对彼此移动到各自的位置61’，62’。挠性显示器63绕第一卷轴61a和第二卷轴62a卷绕以便补偿由卷轴61a，62a引起的内应变的松弛效果。虽然该实施例是参考卷轴被设置在同一方向上旋转来描述的，但显然任何参照图3论述的实施例也可应用。
图7示出了用于根据本发明装置的多层结构的示意图。在该例子中，根据本发明一个实施例的原理示出了一致的(conformable)、挠性的或卷起的显示器100的横截面。显示效果层128包括透射和散射光的材料。在图7的实施例中，显示效果层128可包括液晶、电泳显示介质或任何其他将光导向观看者的发射或反射材料。背板衬底114可包括挠性聚合物材料，包括次像素116和其他电子元件的有源矩阵层115在该聚合物材料上形成。这些电子元件可包括晶体管(薄膜晶体管TFT)、电容器、导线等。为了简单起见，仅示出次像素116。对于背光实施例，光通过衬底114或其他背端装置从而提供光通过次像素116。其他实施例可包括反射显示器，这里从次像素116侧看，光是从次像素116反射的。单元间隙(cell gap)118由显示效果材料填充，所述显示效果材料例如是液晶、电泳显示介质(如包含制造商E Ink公司提供的电泳墨的囊(capsule))或其他对像素116起反应的显示效果材料。例如，当激活的像素116引起液晶定向或E ink囊的变化是现有技术已知的。衬底121可包括形成在其上的共用电极120。共用电极120与次像素116配合从而定向或调整临近显示效果材料的状态。彩色滤光片层152被提供作为部件或衬底121。
参考图8，次像素阵列150包括次像素116的布置，该次像素布置被配置为以线性关系被分配同一色彩值，如在相同的行或列132，134和136(以下为引用方便称为行)中。每个行132，134和136对应于同一颜色。显示器100的彩色次像素116被设置在卷绕方向140的行中(卷轴142在该图中说明性地示出)。三种颜色行(如红色134，绿色136和蓝色138)重复分布在显示器上。然而，三种颜色元件被说明性地图示和描述，也可提供其他布置。例如，在一个实施例中，采用四行的类型(如红色，绿色，蓝色和白色(RGBW))。每个行(132，134和136)被定向在卷绕方向140上，该卷绕方向横向(transverse)于绕轴或卷轴142的纵向轴。
参照图9，可卷绕彩色显示器100具有已形成的显示效果层128，且彩色滤光片层152与有源/无源矩阵层115上的次像素116对准设置。彩色滤光片层152可以通过多个不同方式制造和设置。彩色滤光片层152可通过在显示效果层128上沉积和光刻图案形成。例如，第一色彩被沉积，随后进行图案化工艺，该图案化工艺在卷绕方向140上形成第一色彩的纵向条154。第一色彩的每个条154对应于卷绕方向140并在横向于卷绕方向140的方向上对准。执行类似工艺以便定义对应于其他颜色的次像素116的其他彩色滤光片的条154。彩色滤光片可包括厚度约为100nm至10微米之间的材料，并优选是聚合物材料，这是已知的。
在替换实施例中，彩色滤光片层152可通过旋涂，喷涂，蒸发，刮刀成型或类似沉积方法形成。在一个实施例中，彩色滤光片层被形成为具有交替颜色元件的薄片，如图10所示。彩色滤光片薄片160可通过单个薄片形成，在该单个薄片上交替具有不同颜色161-163。薄片160可包括以挤压工艺制造的薄聚合物材料。薄片160可粘帖或粘附到显示器100(图3)上以便提供彩色滤光片层152。
有利地，彩色滤光片层152仅需要考虑垂直于卷绕方向140的方向上的次像素间距。这使得次像素116和色彩滤光片间的对准更容易。在本公开中，彩色次像素116设置在水平条上。这能够对显示器上行和列的布置并因此对驱动或背板电子所需的性能具有暗示作用。
参考图11，彩色滤光片条170可用固定条172沿垂直于卷绕方向140的一个边缘固定。固定条172沿一个非卷绕显示边缘束缚显示效果层128和彩色滤光片层152。如上所述，由显示器弯曲或卷绕过程中的对准问题引起的亮度减小和/或色彩误差通过将彩色滤光片图案化成为连续条170来避免，该连续条170在卷绕方向140上延伸。显示效果层128和彩色滤光片层152之间的半径差被明显消除，因为彩色滤光片和下层像素间的失配被消除。不会发生亮度减小或色彩错误。
图11示意性地示出了根据一个实施例的RGB(红色，绿色，蓝色)彩色显示器200。然而，可采用不同于RGB的布置，如RGBW(RGB白色)或CMY(青色，洋红，黄色)。黑色条(引导显示(bootshown))也可用在彩色条170之间从而分开或描绘条170。应该理解，包括三个次像素的像素被一起设置，以便三个相邻行覆盖像素图像所需的三个次像素。彩色滤光片条不需要连续交替，如RGB；RGB，等；其他布置也是可能的，如RGB，BGR，RGB，以便在这种情况中相同颜色B和R可彼此相邻形成。这可消除公差并改善可制造性。
根据固定条172的薄层胶粘特性，固定条可用于沿一个未卷绕显示器边缘固定显示效果层128和彩色滤光片层152从而防止两个层相对彼此的不需要漂移。固定条170可沿显示器200的一侧应用，并允许彩色滤光片层152相对于显示效果层的移动，而没有由于弯曲或卷绕导致的色彩误差。其它布置也是可能的，如在显示器200的相对侧采用一个或多个固定点176。
应该注意，参照图7-11中任一个所讨论的挠性显示器的每个实施例可根据图3，4中给出的原理卷绕。可替换地或额外地，参照图7-11中任一个所讨论的挠性显示器可设置有如参照图3的实施例30讨论的边缘挡块。
可以理解，虽然为了清楚的目的，根据本发明装置的具体实施例是分开讨论的，但可以考虑参照独立图讨论的兼容特征的可交换性。虽然以上已经描述了具体实施例，但可以理解本发明可通过与以上所述不同的其他方式实施。以上的描述是说明性地且非限制地。因此，显然本领域技术人员可以在不偏离权利要求限定范围的情况下对本发明做出修改。

Claims (8)

1.一种包括多层结构的装置，所述多层结构具有第一部分和第二部分，其中，所述第一部分适于围绕第一卷轴卷绕，所述装置包括第二卷轴，所述第二卷轴用于接收所述第二部分，其中，所述多层结构包括挠性显示器，其中，所述装置容纳在包括第一部分和第二部分的外壳内，所述第一部分相对于所述第二部分可移动地设置，其中，所述第一卷轴设置在所述第一部分中，并且所述第二卷轴设置在所述第二部分中，其中，所述第一卷轴在第一方向上旋转并且所述第二卷轴在与所述第一方向相反的第二方向上旋转，使得所述多层结构的外表面总是在所述第一卷轴以及所述第二卷轴的外侧。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一部分包括第一边缘且所述第二部分包括第二边缘，并且其中，形成所述多层结构的层至少在所述第一边缘和所述第二边缘的区域中机械互连。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一卷轴的直径基本等于所述第二卷轴的直径。
4.根据权利要求2所述的装置，其中，所述第一卷轴的直径基本等于所述第二卷轴的直径。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其中，所述显示器包括电泳材料。
6.一种包括多层结构的装置，所述多层结构具有包括第一边缘的第一部分和包括第二边缘的第二部分，其中，所述第一部分适于围绕第一卷轴卷绕，其中，形成所述多层结构的层至少在所述第一边缘和第二边缘的区域中机械互连，其中，所述多层结构包括挠性显示器，其中，所述装置包括第二卷轴，所述第二卷轴用于接收所述第二部分，其中，所述装置容纳在包括第一部分和第二部分的外壳内，所述第一部分相对于所述第二部分可移动地设置，其中，所述第一卷轴设置在所述第一部分中，并且所述第二卷轴设置在所述第二部分中，其中，所述第一卷轴在第一方向上旋转并且所述第二卷轴在与所述第一方向相反的第二方向上旋转，使得所述多层结构的外表面总是在所述第一卷轴以及所述第二卷轴的外侧。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述第一卷轴的直径基本等于所述第二卷轴的直径。
8.根据权利要求6至7中任一项所述的装置，其中，所述显示器包括电泳材料。
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