柔性电子设备
2020-01-07

柔性电子设备

本发明可提供柔性电子设备。柔性电子设备可以包括被配置成允许所述柔性电子设备变形的柔性显示器、柔性外壳和一个或多个柔性内部组件。柔性显示器可以包括柔性显示器层、柔性触敏层和柔性显示器覆盖层。所述柔性外壳可以是具有一个或多个稳态位置的多稳态柔性外壳。所述柔性外壳可以包括可配置支撑结构,所述可配置支撑结构在接合时为所述柔性外壳提供刚性支撑结构。所述柔性内部组件可以包括柔性电池、柔性印刷电路或其他柔性组件。柔性电池可以包括柔性部分和刚性部分或可以包括为所述柔性电池提供柔性的光滑隔膜层。柔性印刷电路可以包括柔性部分和刚性部分或允许一些刚性部分相对于其他刚性部分屈曲的开口。

如图6A所示,刚性中央部分50可以包括集成电路,如中央处理单元46。中央处理单元(CPU)46可以安装到刚性中央部分50,以防止CPU46因印刷电路30的屈曲而损坏(如,防止CPU46与印刷电路30分离)。其他组件32可以安装到印刷电路30的刚性部分50和/或刚性部分48。刚性中央部分50可以具有一定的内部柔性。与具有内部柔性的刚性中央部分50相比,刚性部分48可以相对于刚性中央部分50具有相对更大的柔性。

图3为根据本发明的实施例的一种示例性柔性电子设备的横截面侧视图。

设备10可以具有柔性显示器,如柔性显示器14。柔性显示器14可被配置成随柔性外壳12屈曲,如图1所示。柔性显示器14可以由多个材料层形成。这些层可以包括触摸传感器层,如上面沉积有氧化铟锡(ITO)电极图案或其他合适的透明电极图案从而形成电容触摸传感器阵列的层。这些层还可以包括包含显示器像素阵列的层。触摸传感器层和显示器层可以用具有10微米至〇.5_的厚度或其他合适厚度(作为例子)的柔性聚合物片材或其他基板形成。

柔性电子设备可以具有允许设备为柔性的柔性内部和外部组件。柔性内部组件可以包括柔性显示器、柔性电池、柔性电路板或其他柔性电子或支撑组件。

发明内容

例如,内部组件24可被配置成感测内部组件24与内部组件26之间的距离。内部组件24可被配置成在内部组件24与内部组件26之间的距离减小到预定阈值以下或增加到预定阈值以上时改变设备10的操作模式(如,在距离变得小于预定阈值时使显示器14进入睡眠状态,在距离增加到大于预定阈值时打开显示器14,在距离变得小于预定阈值时关闭设备10等)。

可以通过对外壳12进行外部机械操纵(如,设备10的用户对外壳12进行压缩或其他操纵),或通过根据用户(如,使用按钮、开关,如开关15(图1)、触敏显示器等)向设备10的输入对腔体150中的材料152进行机械加压或电加压(如,使用电动栗或其他压力调节设备使材料152移动到腔体150内)而使腔体150中充满材料152。例如,在一种配置中,可以用压力调节设备对腔体150中的材料152加压,以便使外壳12变硬(如,形成外壳12的刚性支撑结构)。在另一种配置中,可以不对腔体150中的材料152加压,从而允许外壳12变形。这仅是示例性的。

因此,填充和清空腔体150可以分别将设备10的物理状态从柔性变为刚性以及从刚性变为柔性。

如图11所示,柔性电池34可以包括光滑隔膜层,如滑动层82。滑动层82可以置于电极结构(如电池层80)之间。提供具有光滑隔膜层的电池34可以帮助层80相对于其他层80滑动或滑移,从而允许电池34屈曲。光滑隔膜层82可由四氟乙烯、聚四氟乙烯(如,Teflon®)或其他合适的材料形成。在图11的例子中,电池34中的每隔一个隔膜层为滑动层,如滑动层82。这仅是示例性的。如果需要,隔膜层S/E可以是光滑的,层82之间的每隔两个隔膜层可以是光滑的,可以提供单个光滑层,或者可以采用电池34包括光滑层(如层82)的其他配置。

电子设备(如便携式计算机和移动电话)通常具有刚性组件。刚性组件通常包括刚性外壳结构、刚性显示器(如液晶显示器(LCD))、由塑料或玻璃形成的刚性显示器覆盖层、刚性内部组件(如刚性印刷电路板)、电池、其他电子组件或其他刚性结构组件。电子设备常常被设计成具有刚性外部结构。

图14的例子仅是示例性的。如果需要,柔性外壳12可由单个弹性结构形成或可以包括具有可变横截面以便提供不同的屈曲抵抗力的外壳结构,如图15和16所示。

为了确保电池34由具有足够电荷存储容量的电极结构80形成,电极结构80的面积大小可为多个平方厘米(作为例子)。因此,可能有利的是将电极结构折叠成更紧凑的形状。例如,可能有利的是将电极结构包裹成图12所示类型的形状。

图10为根据本发明的实施例的具有柔性部分和刚性部分的一种示例性柔性电池的透视图。

图9为根据本发明的实施例的具有柔性部分和刚性部分的图8所示类型的一种示例性柔性电池的顶视图。

图1示出了可以具有允许设备弯曲的柔性内部和外部组件的类型的一种示例性柔性电子设备。电子设备10可以是便携式电子设备或其他合适的电子设备。例如,电子设备10可以是膝上型计算机、平板型计算机、稍小的设备(如手表式设备、挂件设备或其他可佩带的或微型设备)、移动电话、媒体播放器等。

柔性电子设备

本发明可提供柔性电子设备。柔性电子设备可以包括被配置成允许所述柔性电子设备变形的柔性显示器、柔性外壳和一个或多个柔性内部组件。柔性显示器可以包括柔性显示器层、柔性触敏层和柔性显示器覆盖层。所述柔性外壳可以是具有一个或多个稳态位置的多稳态柔性外壳。所述柔性外壳可以包括可配置支撑结构,所述可配置支撑结构在接合时为所述柔性外壳提供刚性支撑结构。所述柔性内部组件可以包括柔性电池、柔性印刷电路或其他柔性组件。柔性电池可以包括柔性部分和刚性部分或可以包括为所述柔性电池提供柔性的光滑隔膜层。柔性印刷电路可以包括柔性部分和刚性部分或允许一些刚性部分相对于其他刚性部分屈曲的开口。

设备10可以具有一个或多个电池,如电池34。电池34可以安装到柔性外壳12,可以安装到柔性印刷电路30,或可以以其他方式安装在柔性外壳12中。

用户接口组件可被配置成检测电子设备的全部或部分的变形。与设备相关联的处理软件可以将由用户接口组件检测到的变形解释为对于设备的用户输入。

图15为根据本发明的实施例的在不同维度上具有不同柔性部分的一种示例性柔性外壳的透视图。

图9为图8所示类型的一种柔性电池的顶视图。如图8所示,圆柱形电池单元60可以用柔性构件62接合。在图8和9的例子中,柔性电池34可以优先围绕平行于圆柱形构件60的轴屈曲。这仅是示例性的。如果需要,柔性电池34可被配置成允许柔性电池34在多个维度上屈曲,如图10所示。

根据另一个实施例,柔性电池包括多个阴极层、多个阳极层、多个隔膜层,和至少一个光滑隔膜层,其中所述多个隔膜层中的每一个置于所述多个阳极层中相应的一个与所述多个阴极层中相应的一个之间,所述至少一个光滑隔膜层置于所述多个阴极层中的至少一个与所述多个阳极层中的至少一个之间并且比所述多个隔膜层中的每一个更光滑。

根据另一个实施例,柔性外壳包括具有柔性的柔性片材和具有柔性的支撑结构,其中支撑结构的柔性小于柔性片材的柔性,其中支撑结构附接到柔性片材并沿着柔性片材的一个维度延伸,以减小围绕垂直于所述维度的轴发生的屈曲。

设备10的用户可以对外壳12施加方向102的力。外壳12可被配置成响应于方向102的力而变形,直到外壳12达到第二稳态位置104。外壳12可被配置成使得在处于位置104时,在没有外部屈曲力的情况下外壳12保持在位置104。设备10的用户可以对设备10施加方向106的力。外壳12可被配置成响应于方向106的力而变形,直到外壳12返回稳态位置100。

图5不出了一不例性印刷电路30的一部分的横截面侧视图。如图5所不,印刷电路30可由具有刚性部分(如刚性部分40)和柔性部分(如柔性部分42)的刚性-柔性电路形成。印刷电路30的柔性部分42和刚性部分40可以包括多个层。多层印刷电路(如印刷电路30)有时可被称为印刷电路板(PCB)叠堆或PCB叠构。

图22为根据本发明的实施例的处于三折闭合位置的一种示例性柔性电子设备的透视侧视图。

图22为根据本发明的实施例的处于三折闭合位置的一种示例性柔性电子设备的透视侧视图。

图8示出了图3所示类型的一种示例性柔性电池的一部分的横截面侧视图。如图8所示,柔性电池34可被设计为以安全和可重复的方式在屈曲力(如箭头52所示)下屈曲。在图8的例子中,柔性电池34可以包括一个或多个电池单元(如电池单元60)的分段封装。电池单元60可以各自被配置成为设备10存储电荷。电池单元60可以彼此连接或可以直接联接到设备10的组件,如用于向设备10的组件(如组件32(参见,例如图3))递送电力的电源管理单JL〇

设备10可以包括柔性外壳,如外壳12。柔性外壳12(有时可被称为壳体)可由可变形材料形成,如塑料、薄玻璃、纤维复合物、薄金属(如,铝等)、织物、硅氧烷、其他合适的材料,或这些材料的组合。在一些情况下,外壳12的部分可由电介质或其他低导电性材料形成。在其他情况下,外壳12或构成外壳12的结构中的至少一些可由金属元件形成。

图16为根据本发明的实施例的图15所示类型的一种示例性柔性外壳的透视图,示出了柔性外壳在一个维度上的柔性可以小于在第二维度上的柔性的情况。

根据另一个实施例,可配置支撑结构包括柔性外壳中的多个腔体和所述多个腔体中的流体,其中在第一配置中,所述多个腔体中的流体被加压,并且其中在第二配置中,腔体中的流体未被加压。

按钮17、16和开关15可以基于薄膜开关或其他开关电路。按钮17、16和开关15可以包括形成按钮(如,瞬时按钮)、滑块开关、摇臂开关等的按钮构件。开关15可用于改变设备10的操作模式(如,打开、关闭移动电话的铃声装置,或切换至仅振动模式)或者可用于改变设备10的物理特性(如,使用内部刚化结构将外壳12从柔性状态切换到刚性状态)。开关15可以是接合与外壳12相关联的内部刚化结构(如,内部锁定骨架、内部囊状物系统、内部可配置支撑结构等)的电子开关或机械开关。