TWI661344B - 顯示裝置 - Google Patents

Abstract

一種顯示裝置，其包含撓性顯示面板、支撐層以及緩衝層。支撐層的上方設置有撓性顯示面板，且支撐層設置於緩衝層之上。在顯示裝置中，支撐層的楊氏係數大於緩衝層的楊氏係數，且緩衝層的阻尼係數大於或等於0.25。

Description

顯示裝置

本發明有關於一種電子裝置，特別是有關一種可撓性顯示裝置。

有別於目前大量應用在電腦螢幕、電視螢幕、行動電話等電子裝置的平面顯示技術只能以固定的平面顯示畫面，可撓式顯示技術具有可彎折或捲曲的特性。隨著近期的顯示科技發展，可撓式顯示技術開始吸引了大量消費型裝置製造商的關注，而這類顯示技術也開始應用在電子閱讀器(e-readers)、行動電話等消費型電子產品中。

為了提供可撓的效果，可撓性顯示裝置是基於可撓式基板製作。可撓式基板包括可撓式金屬、玻璃或塑膠材質，這些可撓式基板的厚度較低，抗衝擊能力也因此隨之降低。相較於現有的平面顯示裝置，可撓式顯示裝置在例如是落球測試等抗衝擊測試上就會有較差的表現。由於可撓式顯示裝置可以隨著外力變形，球體撞擊的位置會產生較大的形變，使得該處的電子元件受損，更甚會因此損壞整個顯示裝置。因此，如何製作具有抗衝擊能力的可撓式顯示裝置是目前顯示科技中所欲解決的問題之一。

本發明的目的在於提供一種顯示裝置，其具有抗衝擊能 力。

本發明的顯示裝置包含撓性顯示面板、支撐層以及緩衝層。支撐層的上方設置有撓性顯示面板，且支撐層設置於緩衝層之上。在顯示裝置中，支撐層的楊氏係數大於緩衝層的楊氏係數，且緩衝層的阻尼係數大於或等於0.25。

由上述的支撐層以及緩衝層，撓性顯示面板受到的壓力可以被緩衝層吸收，進而提升顯示裝置的抗衝擊能力。

A‧‧‧投影區域

d‧‧‧方向

F‧‧‧力量

50‧‧‧球體

100、200、300、400、500、 600‧‧‧顯示裝置

110、210‧‧‧撓性顯示面板

111、410A、510A、610A‧‧‧保護層

112‧‧‧觸控層

113‧‧‧偏光層

114‧‧‧顯示層

120、220、320、420、520、620‧‧‧支撐層

130、230、430、530、630‧‧‧緩衝層

140、240、440、540、640‧‧‧殼體

220A、220B、320A、320B‧‧‧子支撐部

242、244‧‧‧子殼體

246‧‧‧轉軸

250‧‧‧連接層

350C‧‧‧開槽

410B、510B、610B‧‧‧撓性顯示層

401、501、601‧‧‧透光黏接層

402、502、602‧‧‧第一黏膠層

403、603‧‧‧第二黏膠層

404、503‧‧‧殼體黏膠層

圖1是根據本發明第一實施例的顯示裝置的立體示意圖；圖2A是根據圖1的剖面線I所繪示的剖面示意圖；圖2B是第一實施例的顯示裝置受撞擊時的剖面示意圖；圖3A至3C是第一實施例的顯示裝置的製作示意圖；圖4A至4B是第一實施例的顯示裝置的另一製作示意圖；圖5A至5B是本發明第二實施例的顯示裝置的剖面示意圖；圖5C是本發明第三實施例的顯示裝置的剖面示意圖；圖6A至6C是本發明其他實施例的顯示裝置的剖面示意圖。

本發明的所提出的顯示裝置可以例如應用至行動電話、平板電腦、筆記型電腦、電子閱讀器等可攜帶式電子裝置的顯示螢幕上，亦可以應用至電腦螢幕、電視螢幕，並藉由可撓的特性提供適當的曲面顯示畫面。另一方面，本發明所提出的顯示裝置並不限於顯示技術的種類，其 可以應用於例如是電子紙(e-paper)、有機發光二極體(Organic Light Emitting Diode,OLED)等顯示技術。以下將列舉數個實施例詳細說明本發明所提出的顯示裝置。

圖1是本發明第一實施例的顯示裝置的立體示意圖。請參照圖1，顯示裝置100包括撓性顯示面板110。撓性顯示面板110可以例如是電子紙或OLED顯示面板，較佳為具有觸控面板的OLED顯示面板，以下將以觸控OLED顯示面板為例，但本發明不限於此。

本實施例的撓性顯示面板110包括保護層111、觸控層112、偏光層113以及顯示層114，其中保護層111是由可撓性材質製成。舉例而言，保護層111的材質包括例如是聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate,PET)、聚醯亞胺(Polyimide,PI)的塑膠材質或是超薄玻璃，其楊氏係數(Young’s modulus)落在3GPa至80GPa的範圍，厚度落在50微米至150微米的範圍，但本發明不限於保護層的厚度以及材質特性。

撓性顯示面板110具有可以隨著外力形變、彎曲或捲曲的特性，亦可以隨著設置的表面彎曲。舉例而言，本實施例的撓性顯示面板110是藉由以下將詳述的支撐層120以及緩衝層130設置於一殼體140上，而撓性顯示面板110可以隨著殼體140的表面彎曲而彎曲。

本實施例的顯示裝置110還包括支撐層120以及緩衝層130。撓性顯示面板110設置於支撐層120上，而支撐層120設置於緩衝層130上。換句話說，支撐層120和緩衝層130形成一個多層結構供撓性顯示面板110設置，且支撐層120位於連接於撓性顯示面板110以及緩衝層130之間。

本實施例的支撐層120和緩衝層130具有不同的彈性，在承受外力時，支撐層120的應變量較緩衝層130的應變量低，支撐層120的楊氏係數比緩衝層130的楊氏係數高。換句話說，支撐層120提供一個剛性(stiffness)較高的平台供撓性顯示面板110設置。

由於壓力有關於受力的大小以及該力量所分散的表面大小，當撓性顯示面板110受到外力衝擊時，支撐層120可以快速將力量往整個表面分散，而外力所造成的壓力也得以下降。以下將以剖面示意圖進一步說明。

舉例而言，請參照圖2A所繪示的剖面示意圖，本實施例的支撐層120和緩衝層130沿著方向d堆疊並形成一個平台供撓性顯示面板110設置，且供撓性顯示面板110連接的支撐層120具有較高的楊氏係數。當撓性顯示面板110受到一外力衝擊時，請一併參照圖2B，此外力以落下的球體50所提供的外力F為例，撓性顯示面板110會將承受的外力F傳遞至支撐層120，支撐層120藉由其材質特性將力量往整個表面橫向散佈；支撐層120向下施加於緩衝層130的壓力隨著散佈的面積的增加而降低，緩衝層130的變形量因而減小，使得撓性顯示面板110可以受到較小的反作用力，且不因過大的變形量導致元件受損。

另一方面，支撐層120的材質可例如是聚甲基丙烯酸甲酯(poly(methyl methacrylate),PMMA)、丙烯酸樹脂(Acrylic)等塑膠材質；鎂、鎳、鈦、鋁、銅、鐵、不鏽鋼等金屬材質；碳纖或是超薄玻璃，其楊氏係數(Young’s modulus)落在1GPa至250GPa的範圍，厚度落在15微米至2000微米的範圍。

本實施例的緩衝層可以提供隔震效果，其阻尼係數(damping coefficient)大於或等於0.25。說明定義此處阻尼係數例如以tan δ表示，tan δ是損失模數(loss modulus)和儲存模數(storage modulus)的比值。其中儲存模數為材料之彈性特性及儲存能量之能力，損失模數為材料之黏性特性及消耗能量的能力。

舉例而言，請參照圖2B，當在承受球體50的衝擊力F時，儲存模數可以對應至球體接觸物體表面而受到反作用力時所具有的初始動能，而損失模數可以對應至球體離開物體表面時因形變等因素而損失能量後剩餘的動能與初始動能的差異。簡而言之，阻尼係數越大，緩衝層130可以吸收、散失來自外來的力量的能力也越佳，因而可散失撓性顯示面板110所承受的外力。

進一步而言，本實施例的緩衝層130可以吸收殼體140和支撐層120之間的衝擊，在兩者之間提供良好的隔震效果。

本實施例的顯示裝置100因為具有支撐層120，撓性顯示面板110受到的外力可以散布至較大的面積；再藉由緩衝層130的吸收、散失效果，撓性顯示面板110可以避免因過高的局部外力而造成較大的形變並損壞。以下列舉數個測試實驗範例結果。

本實驗例藉由落球對三種顯示裝置作衝擊測試，並測量每個顯示裝置在受到衝擊時的側向應力以及垂直應力，其中垂直應力平行於顯示裝置的顯示面(亦即球體衝擊的表面)的法向量，側向應力垂直於該法向量。

上述的三種顯示裝置分別設置如下： 顯示裝置A：撓性顯示面板直接設置於殼體；顯示裝置B：撓性顯示面板藉由一緩衝材設置於殼體，緩衝材例如為市售的隔震材料；顯示裝置C：撓性顯示面板藉由上述的支撐層以及緩衝層設置於殼體。球體質量為32克，球體直徑為19.8公釐，落球高度為60公釐；緩衝層的楊氏係數為0.45MPa，厚度例如是300微米，阻尼係數tan δ約為0.6；支撐層的楊氏係數為70GPa，厚度是100微米。

在球體衝擊上述這些顯示裝置時，顯示裝置A的側向應力為498MPa，顯示裝置B的側向應力為275MPa，顯示裝置C的側向應力為212MPa；顯示裝置A的垂直應力為1244MPa，顯示裝置B的垂直應力為109MPa，顯示裝置C的垂直應力為57MPa。由上述實驗結果可知，含有支撐層以及緩衝層的顯示裝置明顯可以讓內部的撓性顯示面板承受較低的垂直應力以及側向應力，進而提升顯示裝置的抗衝擊能力。

本發明所提出的顯示裝置的支撐層以及緩衝層更可以搭配各種不同的硬度需求的撓性顯示面板。以下將再列舉幾個本發明的實施例中緩衝層以及支撐層的厚度及硬度關係。

當一實施例的撓性顯示面板的保護層的楊氏係數例如是5.8GPa，厚度例如是125微米。支撐層的楊氏係數可以例如是70GPa，厚度可以是1000微米；緩衝材的楊氏係數可為0.3MPa，厚度則可以是300微米。在另一實施例中，具有相同保護層的撓性顯示面板亦可以搭配支撐層的楊氏係數例如是200GPa，厚度為500微米，以及楊氏係數是0.3MPa、厚度是300微米的緩衝材。

當一實施例的撓性顯示面板的保護層的楊氏係數例如是70GPa，厚度例如是75微米。支撐層的楊氏係數可以例如是70GPa，厚度可以是500微米；緩衝材的楊氏係數可為0.3MPa，厚度則可以是300微米。在另一實施例中，具有相同保護層的撓性顯示面板亦可以搭配支撐層的楊氏係數例如是200GPa，厚度為250微米，以及楊氏係數是0.3MPa、厚度是300微米的緩衝材。

由上述可知，支撐層的厚度可以隨著楊氏係數的提升而降低；緩衝材的厚度亦可以隨著阻尼系數的提升而降低。進一步而言，保護層的厚度也可以隨著楊氏係數的提升而降低。對於本領域具有通常知識者而言，支撐層、緩衝層以及保護層的厚度可以視需求以及材質而定，本發明不限於此。

另一方面，請參照上述關於本發明第一實施例的圖1至2A，其中支撐層120都提供了大面積的乘載平台供撓性顯示面板110設置。詳細而言，當撓性顯示面板110設置於支撐層120上時，撓性顯示面板110在支撐層120上的垂直投影區域A位於支撐層120的輪廓範圍內，亦即支撐層120面向撓性顯示面板110的表面面積大於或等於撓性顯示面板110的分布區域的面積。因此，支撐層120可以有效分散撓性顯示面板110受到的衝擊力。

本實施例的緩衝層130亦提供了適當的平台供支撐層120以及撓性顯示面板110設置。當撓性顯示面板110與支撐層120設置在緩衝層130上時，撓性顯示面板110在緩衝層130的垂直投影區域A位於緩衝層130的輪廓範圍內，亦即緩衝層130面對撓性顯示面板110的表面面積大於或等 於撓性顯示面板110的分布區域的面積。因此，緩衝層130可以有效吸收來自撓性顯示面板110的衝擊力。

在裝配方式上，本發明的顯示裝置亦提供了多種適當的安裝方法，以下將列舉幾項予以說明。請參照圖3A，在製作本發明第一實施例的顯示裝置100時，撓性顯示面板110可以先設置於支撐層120上。並參照圖3B，緩衝層130可先設置於殼體140上。參照圖3C，當上述兩個疊層完成後，再將承載有撓性顯示面板110的支撐層120設置到殼體140上的緩衝層130。簡而言之，支撐層120可以初步加強撓性顯示面板110的結構，藉以使撓性顯示面板110可以輕易地安裝置殼體140上。

本發明第一實施例的顯示裝置100更可以先將撓性顯示面板110之下的平台製作完畢。請參照圖4A，此方法將緩衝層130以及支撐層120設置在殼體140上，預先完成供撓性顯示面板110設置的平台。請參照圖4B，撓性顯示面板110直接設置至支撐層120、緩衝層130以及殼體140即可完成顯示裝置的裝配。藉由預先完成好供撓性顯示面板設置的平台，上述的裝配方法亦可以提升整體的製作效率。

本發明的顯示裝置更可以應用至可彎折的顯示裝置。請參照圖5A，本發明第二實施例的顯示裝置200跟上述顯示裝置100類似，其包括撓性顯示面板210以及緩衝層230；支撐層220是由子支撐部220A以及子支撐部220B形成；殼體240是由子殼體242、244以及連接兩者並可以沿著軸線R旋轉的轉軸246形成。

本實施例的顯示裝置200還包括連接層250，連接層250沿著一軸線R延伸。連接層250位於子支撐部220A以及子支撐部220B之間，並 分別與兩者連接。此外，支撐層可以沿著連接層250的延伸軸線彎折。

具體而言，請參照圖5B，當殼體以軸線R為軸彎折時，緩衝層230上的支撐層可以隨著彎折進而使子支撐部220A朝向子支撐部220B靠近。連接層250適於彎折並以兩側分別連接於子支撐部220A以及子支撐部220B。此實施例中，連接層250的楊氏係數較子支撐部220A、220B的楊氏係數低。具體而言，連接層250的材質例如是矽膠、橡膠或泡棉，其楊氏係數小於等於0.1GPa，且厚度可以搭配子支撐部220A、220B以及彎折的需求設計，其厚度落在15至2000微米的範圍。

另一方面，連接層250的寬度亦對應至彎折的需求來提供良好的彎折效果。請參照圖5A，連接層250在垂直於其所延伸的軸線上的最大寬度與彎折時的最小曲率半徑之間的關係如下：πr≦L≦πr+20其中L為上述的最大寬度，r為彎折時的最小曲率半徑，亦即支撐層彎折程度最大時的曲率半徑。因此，在彎折時，由連接層250所連接的子支撐部220A、220B依然可以提供良好的分散力量的效果，同時又可以提供良好的彎折功能。

本發明的顯示裝置亦不限定於上述連接層250。請參照圖5C，第三實施例的顯示裝置300的支撐層320是由子支撐部320A、320B組成，且子支撐部320A以及320B是由連接層連接，本實施例的連接層包括複數個開槽350C，使支撐層可以在彎折時壓縮這些開槽350C來提供良好的彎折功能。

以下再列舉幾個實施例說明本發明的顯示裝置的製作方 法。請參照圖6A，本發明第四實施例的顯示裝置400包括類似上述顯示裝置100的保護層410A、撓性顯示層410B、支撐層420、緩衝層430以及殼體440，其中撓性顯示層410B和保護層410A形成類似上述的撓性顯示面板。具體而言，本實施例的撓性顯示層410B透過透光黏接層401與保護層410A連接，透光黏接層401例如是光透明膠層(Optical Clear Adhesive,OCA)或光透明樹脂(Optical Clear Resin,OCR)，其厚度較佳落在25至100微米的範圍。

本實施例的撓性顯示層410B透過第一黏膠層402連接支撐層420。具體而言，第一黏膠層402例如是光學透明膠層、光學透明樹脂等光學膠層；或是環氧樹脂(epoxy)、壓克力(acrylic)、矽膠(silicon)或聚氨酯(Urethane)等非光學膠，且第一黏膠層402的厚度落在12至100微米的範圍。

本發明的顯示裝置中的支撐層、緩衝層以及殼體之間亦可以藉由膠層黏接。本實施例的支撐層420透過第二黏膠層403連接緩衝層430，緩衝層430透過殼體黏膠層404連接殼體440。具體而言，第二黏膠層403以及殼體黏膠層404例如是光學透明膠層、光學透明樹脂等光學膠層；或是環氧樹脂(epoxy)、壓克力(acrylic)、矽膠(silicon)或聚氨酯(Urethane)等非光學膠，且這些黏膠層的厚度較佳落在8至50微米的範圍。

本發明的支撐層、緩衝層以及殼體之間的連接並不限於上述的連接方式。請參照圖6B，本發明第五實施例的顯示裝置500類似於上述的顯示裝置400，透光黏接層501連接於形成撓性顯示面板的保護層510A 以及撓性顯示層510B之間；撓性顯示層510B和支撐層520之間由第一黏膠層502連接；緩衝層530和殼體540之間由殼體黏膠層503連接。不同於上述顯示裝置400的是，本實施例的緩衝層530直接發泡而形成於支撐層520上，亦即直接藉由樹脂材料以及發泡劑來加熱發泡以形成緩衝層530於支撐層520上。

另一方面，緩衝層亦可以藉由發泡形成於殼體上。請參照圖6C，本發明第六實施例的顯示裝置600中的緩衝層630藉由發泡形成於殼體640上，接著再藉由第二黏膠層603連接支撐層620於緩衝層630，第一黏膠層602和透光黏接層601再依序連接撓性顯示層611B和保護層611B於支撐層620上。

綜上所述，本發明實施例的顯示裝置中的撓性顯示面板設置在支撐層上，且支撐層再設置在緩衝層上，因此撓性顯示面板所受到的衝擊力可以在支撐層分散，同時衝擊力又可以藉由緩衝層吸收，藉以提升顯示裝置的抗衝擊能力。

Claims (15)

1. 一種顯示裝置，包含：一撓性顯示面板；一支撐層，該撓性顯示面板設置於該支撐層上；以及一緩衝層，該支撐層設置於該緩衝層上；其中，該支撐層的楊氏係數大於該緩衝層的楊氏係數，且該緩衝層的阻尼係數大於或等於0.25。
2. 如申請專利範圍第1項所述的顯示裝置，其中該支撐層的楊氏係數為1Gpa~250GPa。
3. 如申請專利範圍第1項所述的顯示裝置，其中該撓性顯示面板於該支撐層的垂直投影區域位於該支撐層的輪廓範圍內。
4. 如申請專利範圍第1項所述的顯示裝置，其中該撓性顯示面板於該緩衝層的垂直投影區域位於該緩衝層的輪廓範圍內。
5. 如申請專利範圍第1項所述的顯示裝置更包含一連接層，其中該支撐層包含並排之二子支撐部，該連接層連接該二子支撐部；該連接層沿著一軸線延伸，且該支撐層沿著該軸線彎折使該連接層連接的該二子支撐部靠近彼此。
6. 如申請專利範圍第5項所述的顯示裝置，其中該連接層具有至少一開槽。
7. 如申請專利範圍第5項所述的顯示裝置，其中該連接層的楊氏係數小於該支撐層的楊氏係數。
8. 如申請專利範圍第5項所述的顯示裝置，其中該連接層的楊氏係數小於0.1GPa。
9. 如申請專利範圍第5項所述的顯示裝置，其中該連接層在垂直於該軸線的方向上的最大寬度與該連接層彎折時的最小曲率半徑符合：πr L πr+20其中r為該連接層彎折時的最小曲率半徑，L為該最大寬度。
10. 如申請專利範圍第1項所述的顯示裝置，更包含：一殼體，該撓性顯示面板經由該支撐層以及該緩衝層連接該殼體，且該緩衝層位於該殼體以及該支撐層之間。
11. 如申請專利範圍第10項所述的顯示裝置，該緩衝層由該殼體發泡而成。
12. 如申請專利範圍第10項所述的顯示裝置，該緩衝層係藉由一殼體黏膠層貼合於該殼體。
13. 如申請專利範圍第1項所述的顯示裝置，該支撐層係藉由一第一黏膠層貼合於該撓性顯示面板。
14. 如申請專利範圍第1項所述的顯示裝置，該緩衝層係藉由一第二黏膠層貼合於該支撐層。
15. 如申請專利範圍第1項所述的顯示裝置，該緩衝層由該支撐層發泡而成。