一种可变曲面结构及其应用的制作方法

本发明涉及形状可控结构，特别涉及一种可变曲面结构及应用该可变曲面结构技术的可变曲面显示屏幕、屏幕防摔结构及屏幕按键。

背景技术：

通常，固体的形状是固定的，在其制成产品后，产品的形状固定，不可变。现有技术可通过机械结构进行变形，但对于简单的平面结构却不适用。如能设计可变形状的平面结构，可用在屏幕、衣服、控制等众多领域。

技术实现要素：

本发明的主要目的是提供一种形状可控的可变曲面结构及应用该可变曲面结构技术的可变曲面显示屏幕，使曲面屏更加易于使用；一种屏幕防摔结构，可用于众多的可携带设备上；一种屏幕按键，用来在显示屏幕上实时呈现实体按键。

本发明提出一种可变曲面结构，包括连接体、变形体和形状控制单元，所述连接体为柔性材料，所述连接体为平面、曲面或立体结构，所述变形体有规则的排列在所述连接体上，与所述连接体连接，所述变形体为形状受控单元，通过所述形状控制单元的控制信号控制所述变形体的形状变化，所述变形体的形状变化带动所述连接体形状的变化。

优选地，所述变形体为通电体积可变材料。

优选地，所述变形体为压电陶瓷或电活性聚合物。

优选地，所述连接体上设有容纳所述变形体的安装位；所述变形体通过胶粘剂连接在所述连接体的安装位中。形状控制单元则为控制电路，通过在变形体上施加特定的电属性，变形体的形状进行受控变化，呈一定规律分布的变形体在各自相应的信号控制下改变形状，由于柔性连接体作为骨架，可变曲面结构就会在局部区域形成收缩或者变大，从而导致该可变曲面结构呈特定的曲面结构。

优选地，所述变形体为由电动驱动、气动驱动或液压驱动的可变形结构，在所述连接体上有与所述变形体连接的接口，所述变形体与所述连接体之间通过螺栓连接、铰链连接或型面连接。

优选地，所述的变形体为至少两层，每层变形体由所述连接体定位，形成变形层，所述变形层之间通过所述连接体或胶粘剂连接。形状控制单元包含于连接体中，或者通过胶黏剂连接，胶黏剂将两层变形体和形状控制单元一起连接在一起。

两层变形层均由形状控制单元控制其形状变化；第一层变形体受控变化时，第二层变形体也受控变化，当第一层变形层收缩、第二层变形层变大时，该可变曲面结构向第一层变形层方向弯曲，即第一层变形层一侧凹陷，反之，向第二层变形层方向弯曲。这里引入体积大小描述：第一层变形层和第二层变形层的体积大小相同时，该可变曲面结构呈平面，当第一层变形层的体积大于第二层变形层的体积时，曲面在第二层变形层一侧凹陷，当第一层变形层的体积小于第二层变形层的体积时，曲面在第一层变形层一侧凹陷。通过形状控制单元的特定信号对变形体体积的控制，实现可变曲面结构的可控成形。

本发明提出一种可变曲面显示屏幕，包括变形层以及设置在所述变形层上的发光层；所述发光层为显示器件，可以为二极管等可控发光体或者发光团的阵列，也可以为柔性发光体，用以显示图像；变形层为变形器件，与发光层连接，带动发光层变形。所述变形层包含有连接体、变形体和形状控制单元，所述连接体为柔性材料，所述变形体为通电体积可变材料，所述变形体有规则的排列在所述连接体上，所述连接体上设有容纳所述变形体的安装位，所述变形体通过胶粘剂连接在所述连接体的安装位中，与所述连接体连为一体，形成变形层；在所述变形层上设置所述显示器件的柔性基板，所述柔性基板上设有显示器件控制电路。

优选地，所述变形层设有至少两层，所述变形层之间通过所述连接体或胶粘剂连接。两层变形体均由形状控制单元控制其形状变化；第一层变形体受控变化时，第二层变形体也受控变化，当第一层收缩、第二层变大时，该可变曲面结构向第一层变形体方向弯曲，即第一层变形体一侧凹陷，反之，向第二层变形体方向弯曲。这里引入体积大小描述：第一层变形体和第二层变形体的体积大小相同时，该可变曲面结构呈平面，当第一层变形体的体积大于第二层变形体的体积时，曲面在第二层变形体一侧凹陷，当第一层变形体的体积小于第二层变形体的体积时，曲面在第一层变形体一侧凹陷。通过形状控制单元特定信号对变形体体积的控制，带动可变曲面屏幕的可控成形。

优选地，所述形状控制单元设置在所述连接体上。

优选地，所述变形体为压电陶瓷或电活性聚合物。形状控制单元则为控制电路，通过在变形体上施加特定的电属性，变形体的形状进行受控变化，呈一定规律分布的变形体在各自相应的信号控制下改变形状，由于柔性连接体作为骨架，可变曲面结构就会在局部区域形成收缩或者变大，从而导致该可变曲面结构呈特定的曲面结构。

优选地，所述发光层从下至上依次包括绝缘层、透明电极、发光体、金属电极，所述绝缘层连接在所述柔性基板上。

本发明提出一种屏幕防摔结构，包括可变曲面显示屏幕以及支撑体、用于跌落检测的传感器、防摔控制单元，所述可变曲面显示屏幕安装在所述支撑体上，所述传感器和所述防摔控制单元安装在所述支撑体内。可变曲面显示屏幕包括变形层以及设置在所述变形层上的发光层，所述发光层为显示器件，所述变形层包含有连接体、变形体和形状控制单元，所述连接体为柔性材料，所述变形体为通电体积可变材料，所述变形体有规则的排列在所述连接体上，所述连接体上设有容纳所述变形体的安装位，所述变形体通过胶粘剂连接在所述连接体的安装位中，与所述连接体连为一体，形成变形层；在所述变形层上设置所述显示器件的柔性基板，所述柔性基板上设有显示器件控制电路。所述传感器的信号输出端与所述防摔控制单元电性连接，所述防摔控制单元的信号输出端与所述形状控制单元电性连接。

优选地，所述变形层设有至少两层，所述变形层之间通过所述连接体或胶粘剂连接。

优选地，所述形状控制单元设置在所述连接体上。

优选地，所述变形体为压电陶瓷或电活性聚合物。

优选地，所述发光层从下至上依次包括绝缘层、透明电极、发光体、金属电极，所述绝缘层连接在所述柔性基板上。

本发明提出一种屏幕按键，包括可变曲面显示屏幕以及设置在所述可变曲面显示屏幕上的柔性触摸屏、微处理器，可变曲面显示屏幕，包括变形层以及设置在所述变形层上的发光层，所述发光层为显示器件，所述变形层包含有连接体、变形体和形状控制单元，所述连接体为柔性材料，所述变形体为通电体积可变材料，所述变形体有规则的排列在所述连接体上，所述连接体上设有容纳所述变形体的安装位，所述变形体通过胶粘剂连接在所述连接体的安装位中，与所述连接体连为一体，形成变形层；在所述变形层上设置所述显示器件的柔性基板，所述柔性基板上设有显示器件控制电路。

所述柔性触摸屏的控制电路与所述微处理器电性连接，所述微处理器与所述形状控制单元电性连接；当显示屏幕上显示按键、链接或者操作指令时，所述微处理器通过所述形状控制单元实现该处按键、链接或者操作指令在可变曲面显示屏幕相对应的区域凸起，当按压该凸起时，所述柔性触摸屏得到触摸信号，所述微处理器通过所述形状控制单元控制该处凸起变平。

优选地，所述变形层设有至少两层，所述变形层之间通过所述连接体或胶粘剂连接。

优选地，所述形状控制单元设置在所述连接体上。

优选地，所述变形体为压电陶瓷或电活性聚合物。

优选地，所述发光层从下至上依次包括绝缘层、透明电极、发光体、金属电极，所述绝缘层连接在所述柔性基板上。

本发明的有益效果：

本发明的可变曲面结构包括连接体、变形体和形状控制单元，连接体为柔性材料，变形体有规则的排列在连接体上，与连接体连接，变形体为形状受控单元，通过形状控制单元的控制信号控制变形体的形状变化，变形体的形状变化带动连接体形状的变化，实现形状可控，可用在屏幕、衣服、控制等众多领域。

本发明的可变曲面显示屏幕应用可变曲面结构，通过形状控制单元特定信号对变形体体积的控制，带动可变曲面屏幕的可控成形，使曲面屏更加易于使用。

本发明的屏幕防摔结构应用可变曲面结构，通过传感器识别是否跌落，在屏幕处于跌落状态时，传感器将信号传给防摔控制单元，防摔控制单元控制可变曲面显示屏凹陷在支撑体内，起到防摔的作用，可用于众多的可携带设备上。

本发明的屏幕按键应用可变曲面结构，实现在显示屏幕上实时呈现实体按键。

附图说明

图1为本发明的可变曲面结构的连接体的结构示意图；

图2为本发明的单层变形层的可变曲面结构的示意图；

图3为本发明的双层变形层的可变曲面结构的示意图；

图4为本发明的单层变形层的可变曲面显示屏幕的剖面结构示意图；

图5为本发明的可变曲面显示屏幕的单层变形层的结构示意图；

图6为本发明的可变曲面显示屏幕的双层变形层的结构示意图；

图7为本发明的双层变形层的可变曲面显示屏幕的剖面结构示意图；

图8为本发明的屏幕防摔结构的可变曲面显示屏凹陷在支撑体内的结构示意图；

图9为本发的屏幕防摔结构的可变曲面显示屏凸起在支撑体上的结构示意图；

图10为发明的屏幕按键的示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图1至图3，提出本发明的可变曲面结构的一实施例：

一种可变曲面结构，包括连接体10、变形体12和形状控制单元11。连接体10为曲面，与变形体12连接在一起，变形体12在连接体10组成的曲面内按一定规则排列；或者，连接体10为立体状，体内部连接变形体12，变形体12在连接体10内按一定规则排列，连接体10的形状可以变化。变形体12为形状(或者体积，或者长度等等的变化)受控单元，通过形状控制单元11的特定信号控制变形体12的形状变化；变形体12与连接体10连接，变形体12形状的变化带动连接体10形状的变化。

连接体10为柔性材料，连接体10上设有容纳变形体12的安装位100，该安装位100可设置为槽或者网格间隙等。变形体12通过胶粘剂101连接在连接体10的安装位100中。变形体12为通电体积可变材料，比如压电陶瓷、电活性聚合物等；形状控制单元11则为控制电路，通过在变形体12上施加特定的电属性，变形体12的形状进行受控变化，呈一定规律分布的变形体12在各自相应的信号控制下改变形状，由于柔性连接体10作为骨架，可变曲面结构就会在局部区域形成收缩或者变大，从而导致该可变曲面结构呈特定的曲面结构。

变形体12为通电体积可变材料是一较佳选择，当然变形体12还可设置为由电动驱动、气动驱动或液压驱动的可变形结构，在连接体10上有与变形体12连接的接口，变形体12与连接体10之间通过螺栓连接、铰链连接或型面连接(非圆截面配合)。变形体12为可改变形状的结构、部件、零件等，比如液压传动机构、电机传动机构、弹簧、气动肌肉、液压肌肉等，以及其他伸缩机构；形状控制单元11则为相应的控制机构，比如液压机构的液压控制，电机的电气控制，气动机构的气压控制等等。

本实施例中的变形体12为两层，每层变形体12由连接体10定位，形成变形层。变形层之间通过连接体10或胶粘剂连接。形状控制单元11包含于连接体10中，或者通过胶黏剂连接，胶黏剂将两层变形体12和形状控制单元11一起连接在一起。

两层变形层123、124均由形状控制单元11控制其形状变化；第一层变形体受控变化时，第二层变形体也受控变化，当第一层变形层123收缩、第二层变形层124变大时，该可变曲面结构向第一层变形层123方向弯曲，即第一层变形层123一侧凹陷，反之，向第二层变形层124方向弯曲。这里引入体积大小描述：第一层变形层123和第二层变形层124的体积大小相同时，该可变曲面结构呈平面，当第一层变形层123的体积大于第二层变形层124的体积时，曲面在第二层变形层124一侧凹陷，当第一层变形层123的体积小于第二层变形层124的体积时，曲面在第一层变形层一侧凹陷。通过形状控制单元11的特定信号对变形体12体积的控制，实现可变曲面结构的形状可控，可用在屏幕、衣服、控制等众多领域。

参照图4至图7所示，提出本发明的可变曲面显示屏幕的一实施例：

一种可变曲面显示屏幕，包括变形层20以及设置在变形层20上的发光层22。发光层22为显示器件，可以为二极管等可控发光体或者发光团的阵列，也可以为柔性发光体，用以显示图像。变形层20为变形器件，与发光层22连接，带动发光层22变形。

变形层20包含有连接体203、变形体204和形状控制单元205。连接体203为柔性材料，变形体204为通电体积可变材料，比如压电陶瓷、电活性聚合物等，变形体204有规则的排列在连接体203上。连接体203上设有容纳变形体204的安装位，该安装位可设置为槽或者网格间隙等，变形体204通过胶粘剂206连接在连接体203的安装位中，与连接体203连为一体，形成变形层20。形状控制单元205包含于连接体203中，或者通过胶黏剂连接在连接体203上。形状控制单元205为与通电体积可变材料电性连接的控制电路，通过在变形体204上施加特定的电属性，变形体204的形状进行受控变化，呈一定规律分布的变形体204在各自相应的信号控制下改变形状，由于柔性连接体203作为骨架，变形体204就会在局部区域形成收缩或者变大，从而使显示屏幕呈特定的曲面结构。

在变形层20上设置显示器件的柔性基板201，柔性基板201上设有显示器件控制电路202，比如tft控制电路，用来控制显示器件的像素点或者显像元器件。

发光层22从下至上依次包括绝缘层221、透明电极222、发光体223、金属电极224，绝缘层221连接在该柔性基板201上。

本实施例中的变形层20设有两层，变形层20之间通过连接体203或胶粘剂连接。两层变形体均由形状控制单元205控制其形状变化；第一层变形层207受控变化时，第二层变形层208也受控变化，当第一层收缩、第二层变大时，该变形层结构向第一层变形层207方向弯曲，即向第一层变形层207一侧凹陷，反之，向第二层变形层208方向弯曲。这里引入体积大小描述：第一层变形层207和第二层变形层208的体积大小相同时，该变形层结构呈平面，当第一层变形层207的体积大于第二层变形层208的体积时，可变曲面屏幕在第二层变形层208一侧凹陷，当第一层变形层207的体积小于第二层变形层208的体积时，可变曲面屏幕在第一层变形层207一侧凹陷。通过形状控制单元205特定信号对变形体204体积的控制，带动可变曲面屏幕的可控成形。

本发明的可变曲面显示屏幕应用可变曲面结构，通过形状控制单元205特定信号对变形体204体积的控制，带动可变曲面屏幕的可控成形，使曲面屏更加易于使用。

参照图4至图9，提出本发明的屏幕防摔结构的一实施例：

一种屏幕防摔结构，包括可变曲面显示屏幕41以及支撑体42、用于跌落检测的传感器、防摔控制单元。

可变曲面显示屏幕41包括包括变形层20以及设置在变形层20上的发光层22。发光层22为显示器件，可以为二极管等可控发光体或者发光团的阵列，也可以为柔性发光体，用以显示图像。变形层20为变形器件，与发光层22连接，带动发光层22变形。

变形层20包含有连接体203、变形体204和形状控制单元205。连接体203为柔性材料，变形体204为通电体积可变材料，比如压电陶瓷、电活性聚合物等，变形体204有规则的排列在连接体203上。连接体203上设有容纳变形体204的安装位，该安装位可设置为槽或者网格间隙等，变形体204通过胶粘剂206连接在连接体203的安装位中，与连接体203连为一体，形成变形层20。形状控制单元205包含于连接体203中，或者通过胶黏剂连接在连接体203上。形状控制单元205为与通电体积可变材料电性连接的控制电路，通过在变形体204上施加特定的电属性，变形体204的形状进行受控变化，呈一定规律分布的变形体204在各自相应的信号控制下改变形状，由于柔性连接体203作为骨架，变形体204就会在局部区域形成收缩或者变大，从而使显示屏幕呈特定的曲面结构。

在变形层20上设置显示器件的柔性基板201，柔性基板201上设有显示器件控制电路202，比如tft控制电路，用来控制显示器件的像素点或者显像元器件。

发光层22从下至上依次包括绝缘层221、透明电极222、发光体223、金属电极224，绝缘层221连接在该柔性基板201上。

本实施例中的变形层20设有两层，变形层20之间通过连接体203或胶粘剂连接。两层变形体均由形状控制单元205控制其形状变化；第一层变形层207受控变化时，第二层变形层208也受控变化，当第一层收缩、第二层变大时，该变形层结构向第一层变形层207方向弯曲，即向第一层变形层207一侧凹陷，反之，向第二层变形层208方向弯曲。这里引入体积大小描述：第一层变形层207和第二层变形层208的体积大小相同时，该变形层结构呈平面，当第一层变形层207的体积大于第二层变形层208的体积时，可变曲面屏幕在第二层变形层208一侧凹陷，当第一层变形层207的体积小于第二层变形层208的体积时，可变曲面屏幕在第一层变形层207一侧凹陷。通过形状控制单元205特定信号对变形体204体积的控制，带动可变曲面屏幕的可控成形。

本实施例中的支撑件42为u型结构，可变曲面显示屏幕41安装在支撑体上。传感器可设置为重力传感器，传感器的信号输出端与防摔控制单元电性连接，防摔控制单元的信号输出端与形状控制单元205电性连接。

通过传感器识别是否跌落，在屏幕处于跌落状态时，传感器将信号传给防摔控制单元，防摔控制单元控制可变曲面显示屏凹陷在支撑体42内，起到防摔的作用。本结构可用于众多的可携带设备上。

参照图10，提出本发明的屏幕按键的一实施例：

一种屏幕按键，包括可变曲面显示屏幕31以及设置在可变曲面显示屏幕31上的柔性触摸屏33、微处理器。

可变曲面显示屏幕31包括变形层以及设置在变形层上的发光层。发光层为显示器件，可以为二极管等可控发光体或者发光团的阵列，也可以为柔性发光体，用以显示图像。变形层为变形器件，与发光层连接，带动发光层变形。

变形层包含有连接体、变形体和形状控制单元。连接体为柔性材料，变形体为通电体积可变材料，比如压电陶瓷、电活性聚合物等，变形体有规则的排列在连接体上。连接体上设有容纳变形体的安装位，该安装位可设置为槽或者网格间隙等，变形体通过胶粘剂连接在连接体的安装位中，与连接体连为一体，形成变形层。形状控制单元包含于连接体中，或者通过胶黏剂连接在连接体上。形状控制单元为与通电体积可变材料电性连接的控制电路，通过在变形体上施加特定的电属性，变形体的形状进行受控变化，呈一定规律分布的变形体在各自相应的信号控制下改变形状，由于柔性连接体作为骨架，变形体就会在局部区域形成收缩或者变大，从而使显示屏幕31呈特定的曲面结构。

在变形层上设置显示器件的柔性基板，柔性基板上设有显示器件控制电路，比如tft控制电路，用来控制显示器件的像素点或者显像元器件。

发光层从下至上依次包括绝缘层、透明电极、发光体、金属电极，绝缘层连接在该柔性基板上。

本实施例中的变形层设有两层，变形层之间通过连接体或胶粘剂连接。两层变形体均由形状控制单元控制其形状变化；第一层变形体受控变化时，第二层变形体也受控变化，当第一层收缩、第二层变大时，该可变曲面结构向第一层变形体方向弯曲，即第一层变形体一侧凹陷，反之，向第二层变形体方向弯曲。这里引入体积大小描述：第一层变形体和第二层变形体的体积大小相同时，该可变曲面屏幕呈平面，当第一层变形体的体积大于第二层变形体的体积时，可变曲面屏幕在第二层变形体一侧凹陷，当第一层变形体的体积小于第二层变形体的体积时，可变曲面屏幕在第一层变形体一侧凹陷。通过形状控制单元特定信号对变形体体积的控制，带动可变曲面屏幕的可控成形。

柔性触摸屏33的控制电路与微处理器电性连接，微处理器与形状控制单元电性连接。可变曲面显示屏幕31可以在特定信号控制下改变形状，柔性触摸屏33可以识别手指的触摸和距离屏幕的距离。

当显示屏幕31上显示按键、链接或者操作指令时，微处理器通过形状控制单元实现该处按键、链接或者操作指令在可变曲面显示屏幕31相对应的区域凸起312，或者柔性触摸屏33识别手指或者其他触摸物体靠近该处的按键、链接或者操作指令时，可变曲面显示屏在该处凸起312；当按压该凸起312时，柔性触摸屏33得到触摸信号，微处理器通过形状控制单元控制该处凸起312变平。

屏幕按键的工作流程为：在操作系统或者在显示屏幕31上显示的信号中识别按键、链接或者操作指令等动作指令，将信号传给微处理器。同时，柔性触摸屏33识别物体靠近的信号和触摸的信号，并传给微处理器。微处理器根据信号控制可变曲面显示屏的凸起312和还原或者其他操作。

本发明的屏幕按键应用可变曲面结构，实现在显示屏幕31上实时呈现实体按键。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。