CN103561952A - 玻璃-塑料层叠装置、及其处理线和方法 - Google Patents

Abstract

一种层叠，包括玻璃板（10）和层叠到玻璃板的第一表面的第一聚合物层（20）。玻璃板的厚度从5至500微米，且第一聚合物层向玻璃板提供涂层因数（F），其中涂层因数（F）由以下公式定义F=(1-γβ²)/(1+γβ²)，其中γ=[Ep1(1–vg²)]/[Eg(1–vp1²)],β=tp1/tg,Ep1=第一聚合物的杨氏模量，tp1=第一聚合物的厚度；vp1=第一聚合物的泊松比，Eg=玻璃的杨氏模量，tg=玻璃的厚度，以及vg=玻璃的泊松比，层叠被弯曲成使得玻璃板的第二表面被设置成凹形；且涂层因数（F）小于1。第二聚合物层（30）可被设置在玻璃板的第二表面上，且可相对于第一聚合物层选择其性质，以便与裸露玻璃板相比减小玻璃中的由于弯曲力矩引起的最大主应力。

Description

玻璃-塑料层叠装置、及其处理线和方法

背景技术

本申请要求2011年5月27日提交的美国临时专利申请S/N61/490,976的优先权，且基于其内容并通过引用将其内容整体结合于此。

领域

本发明涉及玻璃-聚合物层叠，且尤其涉及其中玻璃厚度≤500微米的柔性玻璃-聚合物层叠。

领域

目前的柔性聚合物衬底是利用层叠有一个或多个聚合物膜的基于聚合物的材料制造的。这些层叠的衬底叠层因其低成本和所显示的性能而通常用于与PV、OLED、LCD和图案化薄膜晶体管（TFT）电子器件相关联的柔性封装。

为了促进柔性玻璃结构作为替换技术选择，与玻璃、易碎材料相关联的机械可靠性性能的真实和察觉限制必须被克服并证明。柔性玻璃衬底已经提供由于柔性聚合物技术的若干技术优点。一个技术优点是玻璃能够用作湿气或气体（户外电子器件的主要劣化机制）阻挡。第二个优点是其可能通过减少或去除一个或多个封装衬底层而减小总封装尺寸（厚度）和重量。因此，如果能够克服与玻璃相关联的机械可靠性性能的真实和察觉限制，则柔性玻璃结构的使用能够得到发展。

发明内容

提高裸露柔性玻璃的机械可靠性的一种技术是使柔性玻璃与一个或多个薄膜聚合物层叠。取决于终端应用的机械强度要求和预期的弯曲应变和方向，根据本文公开的概念，可将柔性玻璃-聚合物层叠衬底设计成满足机械要求。当适当使用时，层叠的结构将提供超过柔性未层叠（裸露玻璃）结构，甚至超过不适当使用的玻璃-聚合物层叠的改进的机械可靠性性能。

在以下的详细描述中陈述了附加特征和优点，其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言根据所作描述就容易理解，或者通过实施详细描述以及附图所例示的本发明被认识。可以理解，以上一般描述和以下详细描述两者仅是对本发明的示例性说明，并且它们旨在提供用于理解所要求保护的本发明的本质和特性的概观或框架。

所包括的附图用于提供对本发明原理的进一步理解，并纳入本说明书中并构成其一部分。附图示出一个或多个实施例，并与说明书一起用于通过示例说明本发明的原理和操作。要理解，在说明书和附图中揭示的本发明的各个特征可以任何和全部组合形式使用。借助非限定示例，本发明的各个特征可根据以下各个方面彼此组合。

根据第一方面，提供一种层叠，包括：

厚度从5微米至500微米的玻璃板；

第一聚合物，所述第一聚合物层叠到所述玻璃板的第一表面上，所述第一聚合物向玻璃板提供涂层因数（F），其中所述涂层因数（F）由以下公式定义：

F=(1-γβ²)/(1+γβ²)，其中

γ=[Ep1(1–vg²)]/[Eg(1–vp1²)],

β=tp1/tg,

Ep1=第一聚合物的杨氏模量，

tp1=第一聚合物的厚度；

vp1=第一聚合物的泊松比，

Eg=玻璃的杨氏模量，

tg=玻璃的厚度，以及

Vg=玻璃的泊松比，

其中所述层叠被弯曲使得所述玻璃板的第二表面被设置成凸起形状；以及

其中所述涂层因数（F）小于1。

根据第二方面，提供方面1的层叠，其中β从0.002至400，且其中γ从0.001至0.1。

根据第三方面，提供方面1或方面2的层叠，其中Eg从50至95GPa。

根据第四方面，提供方面1到3中的任一方面的层叠，其中Ep1从10至9500GPa。

根据第五方面，提供方面1至3中的任一个的层叠，其中Ep1从100至7000GPa。

根据第六方面，提供方面1至3中的任一个的层叠，其中Ep1从500至6500GPa。

根据第七方面，提供一种层叠，包括：

玻璃板，具有第一表面、第二表面和5至500微米的厚度；

第一聚合物层，所述第一聚合物层层叠到所述玻璃板的第一表面，所述第一聚合物层具有第一杨氏模量(Ep1)、第一厚度(tp1)和第一泊松比(νp1)；

第二聚合物层，所述第二聚合物层层叠到所述玻璃板的第二表面，所述第二聚合物层具有第二杨氏模量(Ep2)、第二厚度(tp2)和第二泊松比(νp2)；

其中所述玻璃板被弯曲使得所述第二表面被设置成凹入形状；以及

其中所述第一聚合物层和所述第二聚合物层被构造成使得

[(Ep1tp1(tg+tp1))/(1-vp1²)]>[(Ep2tp2(tg+tp2))/(1-vp2²)]。

根据第八方面，提供方面7的层叠，其中第二聚合物的类型与所述第一聚合物层的类型不同。

根据第九方面，提供方面7的层叠，其中所述第二聚合物的类型与所述第一聚合物层的类型相同，但厚度与所述第一聚合物层的厚度不同。

根据第十方面，提供方面7至9中的任一个的层叠，其中所述第二聚合物层是不同聚合物的层叠，其中Ep2、tp2和νp2是第二聚合物层的有效值。

根据第十一方面，提供方面1至10中的任一个的层叠，其中所述第一聚合物层是不同聚合物的层叠，其中Ep1、tp1和νp1是第一聚合物层的有效值。

根据第十二方面，提供方面1至11中的任一个的层叠，其中玻璃具有25至400微米的厚度。

根据第十三方面，提供方面1至11中的任一个的层叠，其中玻璃具有50至300微米的厚度。

根据第十四方面，提供方面1至11中的任一个的层叠，其中玻璃具有50至250微米的厚度。

根据第十五方面，提供方面1至11中的任一个的层叠，其中玻璃具有50至200微米的厚度。

根据第十六方面，提供方面1至11中的任一个的层叠，其中玻璃具有75至200微米的厚度。

根据第十七方面，提供方面1至11中的任一个的层叠，其中玻璃具有75至150微米的厚度。

根据第十八方面，提供一种电子设备，包括：

外壳；以及

耦合到所述外壳的玻璃-聚合物层叠部分，其中所述玻璃-聚合物层叠部分包括玻璃板和层叠到所述玻璃板的第一表面的第一聚合物层，该玻璃板具有第一表面、第二表面以及从5至500微米的厚度tg，其中玻璃-聚合物层叠被弯曲使得所述玻璃板的第二表面被设置成凹入形状。

根据第十九方面，提供方面18的设备，其中第一聚合物层向玻璃板提供涂层因数（F），其中涂层因数（F）由以下公式定义：

F=(1-γβ²)/(1+γβ²)，其中

γ=[Ep1(1–vg²)]/[Eg(1–vp1²)],

β=tp1/tg,

Ep1=第一聚合物的杨氏模量，

tp1=第一聚合物的厚度；

vp1=第一聚合物的泊松比，

Eg=玻璃的杨氏模量，

tg=玻璃的厚度，以及

Vg=玻璃的泊松比，

其中所述层叠被弯曲使得所述玻璃板的第二表面被设置成凸入形状；以及

其中所述涂层因数（F）小于1。

根据第二十方面，提供方面18的设备，其中：

所述第一聚合物层具有第一杨氏模量（Ep1）、第一厚度（tp1）和第一泊松比（νp1）；

所述玻璃-聚合物层叠部分还包括第二聚合物层，所述第二聚合物层层叠到所述玻璃板的第二表面，所述第二聚合物层具有第二杨氏模量(Ep2)、第二厚度(tp2)和第二泊松比(νp2)；以及

其中所述第一聚合物层和所述第二聚合物层被构造成使得

[(Ep1tp1(tg+tp1))/(1-vp1²)]>[(Ep2tp2(1+tp2))/(1-vp2²)]。

根据第二十一方面，提供方面20的设备，其中第二聚合物层由与构成第一聚合物层的聚合物不同的聚合物形成。

根据第二十二方面，提供方面20的设备，其中所述第二聚合物层包括与第一聚合物层相同的聚合物，但厚度不同于第一聚合物层。

根据第二十三方面，提供方面20或22的设备，其中所述第二聚合物层是不同聚合物的层叠，其中Ep2、tp2和νp2是第二聚合物层的有效值。

根据第二十四方面，提供方面19至23中的任一个的设备，其中所述第一聚合物层是不同聚合物的层叠，其中Ep1、tp1和νp1是第一聚合物层的有效值。

根据第二十五方面，提供方面18至24中的任一个的设备，其中所述外壳具有内部和外部，且其中所述玻璃板的第二表面被设置成面向外壳的外部。

根据第二十六方面，提供方面18至24中的任一个的设备，其中所述外壳以与所述玻璃-聚合物层叠互补的方式弯曲。

根据第二十七方面，提供一种卷至卷处理线，用于玻璃-聚合物层叠，所述玻璃-聚合物层叠具有第一侧和第二侧，所述玻璃-聚合物层叠是第一聚合物层在第一侧上且玻璃在第二侧上的结构或第一聚合物层在第一侧上且第二聚合物层在第二侧上而厚度为tg的玻璃在其间的结构，所述线包括：

直径为D1的第一辊，其中所述玻璃-聚合物层叠的第二侧被设置成面向所述第一辊;

直径为D2的第二辊，其中所述玻璃-聚合物层叠的第一侧被设置成面向所述第二辊;以及

其中D1<D2，

且其中当所述玻璃-聚合物层叠具有在第一侧上的第一聚合物层和在第二侧上的第二聚合物层时：

所述第一聚合物层具有第一杨氏模量（Ep1）、第一厚度（tp1）和第一泊松比（νp1）；

所述第二聚合物层具有第二杨氏模量（Ep2）、第二厚度（tp2）和第二泊松比（νp2）；以及

所述第一聚合物层和所述第二聚合物层被构造成使得

[(Ep1tp1(tg+tp1))/(1-vp1²)]>[(Ep2tp2(tg+tp2))/(1-vp2²)]。

根据第二十八方面，提供方面27的处理线，其中所述第二聚合物层是不同聚合物的层叠，其中Ep2、tp2和νp2是第二聚合物层的有效值。

根据第二十九方面，提供方面27至28中的设备，其中所述第一聚合物层是不同聚合物的层叠，其中Ep1、tp1和νp1是第一聚合物层的有效值。

根据第三十方面，提供一种传送玻璃-聚合物层叠的方法，所述玻璃-聚合物层叠具有第一侧和第二侧，所述玻璃-聚合物层叠是第一聚合物层在第一侧上且玻璃在第二侧上的结构或第一聚合物层在第一侧上且第二聚合物层在第二侧上而厚度为tg的玻璃在其间的结构，包括：

绕直径为D1的第一辊传送所述玻璃-聚合物层叠，其中所述玻璃-聚合物层叠的第二侧被设置成面向所述第一辊;

绕直径为D2的第一辊传送所述玻璃-聚合物层叠，其中所述玻璃-聚合物层叠的第一侧被设置成面向所述第二辊;以及

其中D1<D2，

且其中当所述玻璃-聚合物层叠具有在第一侧上的第一聚合物层和在第二侧上的第二聚合物层时：

所述第一聚合物层具有第一杨氏模量（Ep1）、第一厚度（tp1）和第一泊松比（νp1）；

所述第二聚合物层具有第二杨氏模量（Ep2）、第二厚度（tp2）和第二泊松比（νp2）；以及

所述第一聚合物层和所述第二聚合物层被构造成使得

[(Ep1tp1(tg+tp1))/(1-vp1²)]>[(Ep2tp2(tg+tp2))/(1-vp2²)]。

根据第三十一方面，提供方面30的方法，其中所述第二聚合物层是不同聚合物的层叠，并且其中Ep2、tp2和νp2是第二聚合物层的有效值。

根据第三十二方面，提供方面30或31中的方法，其中所述第一聚合物层是不同聚合物的层叠，并且其中Ep1、tp1和νp1是第一聚合物层的有效值。

根据第三十三方面，提供设计玻璃-聚合物层叠的方法，以便承受给定冲击能生成的给定所需最大主应力，包括：

对于范围从5微米至500微米的给定的玻璃厚度以及从40至100Gpa的给定玻璃杨氏模量，选择聚合物厚度并且选择聚合物杨氏模量，使得当受到给定冲击能时，玻璃中的最大主应力小于所需的最大主应力。

附图说明

图1是具有中性弯曲轴的一片玻璃10的示意图。

图2是双层玻璃-聚合物层叠的示意图。

图3是双层玻璃-聚合物层叠在受到弯曲力矩时的示意图。

图4是对于如图3方向的双层玻璃-聚合物层叠，作为涂层因数和γ的函数的常数β（β从0至1）的一组弯曲应力曲线的图。

图5是对于如图3方向的双层玻璃-聚合物层叠，作为涂层因数和γ的函数的常数β（β从1至400）的一组弯曲应力曲线的图。

图6是对于如图3方向的双层玻璃-聚合物层叠，作为涂层因数和β的函数的常数γ（γ从0.001至0.2）的一组弯曲应力曲线的图。

图7是双层玻璃-聚合物层叠在受到与图3的方向相反方向的弯曲力矩时的示意图。

图8是对于如图7方向的双层玻璃-聚合物层叠，作为涂层因数和γ的函数的常数β（β从0至1）的一组弯曲应力曲线的图。

图9是对于如图7方向的双层玻璃-聚合物层叠，作为涂层因数和γ的函数的常数β（β从1至400）的一组弯曲应力曲线的图。

图10是对于如图7方向的双层玻璃-聚合物层叠，作为涂层因数和β的函数的常数γ（γ从0.001至0.2）的一组弯曲应力曲线的图。

图11是三层玻璃-聚合物层叠的示意图。

图12是三层玻璃-聚合物层叠在受到弯曲力矩时的示意图。

图13是在一部分处理线中围绕辊设置的玻璃-聚合物层叠的示意图。

图14是在图13所示的位置B处的双层玻璃-聚合物层叠的特写图。

图15是在图13所示的位置B处的三层玻璃-聚合物层叠的特写图。

图16是包括玻璃-聚合物层叠的电子设备的示意图。

图17是沿图16的线C-C截取的横截面图的一个实施例。

图18是沿图16的线C-C截取的横截面图的另一个实施例。

图19是作为球落差和球质量的函数的最大主应力的图。

图20是作为聚合物的杨氏模量和聚合物厚度的函数的最大主应力的图。

图21是针对2焦耳冲击能预测的作为聚合物厚度和聚合物杨氏模量的函数的最大主应力的图。

图22是针对6.78焦耳冲击能预测的作为玻璃厚度和聚合物厚度的函数的最大主应力的图。

图23是示出对于各种产品可靠性期限所施加的应力与所需强度关系的玻璃降级图。

具体实施方式

在以下详细描述中，为了解释而非限制的目的，陈述公开具体细节的示例性实施例以提供对本发明各种原理的透彻理解。然而，对受益于本公开的本领域技术人员而言显而易见的是：本发明可在背离在此披露的具体细节的其他实施例中实践。此外，可省去已知器件、方法及材料的描述，为了不湮没本发明各种原理的表述。最后，在适用的情况下，相同的附图标记表示相同的要素。

范围在本文中可表达为从“约”一个特定值和/或到“约”另一特定值。当表达这样的范围时，另一实施方式包括从一个特定值和/或到另一特定值。同样，当某个量值表达为近似值形式时，通过使用修饰语“约”，应当理解特定值构成另一实施方式。还应理解，每一范围的端点无论是与另一个端点联系起来还是独立于另一个端点都是有意义的。

本文中使用的方向术语——例如，上、下、左、右、前、后、顶、底——仅参考所绘制的附图，而不预期表示绝对的方向。

除非另外明确地说明，否则不旨在将本文中所陈述的任何方法解释为需要其步骤以特定的次序执行。因此，在方法权利要求实际上不叙述其步骤跟随的次序、或者在权利要求或具体实施方式中未以其他方式说明这些步骤限于特定次序的情况下，不旨在在任何方面推断次序。这在任何可能的未表达的基础上保留用于解释，包括：相对于步骤的排列或操作流程的逻辑内容；从语法组织或标点符号导出的普通含义；说明书中所描述的实施例的数量或类型。

如本文中所用，单数形式的“一”、“一个”以及“该”包括复数指代物，除非上下文明确地另作规定。因此，例如，对“化合物”的引用包括具有两个或多个这样的化合物的方面，除非上下文明确地另作规定。

尽管玻璃是固有的高强度材料，但其强度（可靠性）是其表面缺陷或裂纹尺寸密度分布和应力随时间对材料的累积暴露的函数。在整个产品寿命周期期间，柔性玻璃聚合物层叠将受到各种类型的静态和动态机械应力。因此，材料的大的固有最大材料强度被设计到产品中，且应随时间保持。这以制造过程本身开始，且贯穿有用的产品寿命持续。通过适当的可靠性降级所施加的至其最大强度的应力来实现这种机械强度的保持。

已经开发出方法来设计和预测柔性玻璃聚合物层叠结构由于暴露于通常的应力类型的机械可靠性性能（强度）。这包括围绕半径为r的直径弯曲以及与撞击事件相关联的弯曲。该方法基于对玻璃失效模式的理解和应力对表面缺陷的影响。可将其直接应用于终端设备的设计以确保满足机械要求并且确保在使用寿命内保持固有的机械可靠性属性。此外，可将其用于确保当前或“要设计的”制造工艺、设备和封装（即，卷轴）能够在生产周期内保护和保持结构的固有强度属性。

在本文中，具有层叠到一个表面的单个聚合物层的玻璃聚合物层叠衬底被视为双层柔性衬底，而在每个表面上都具有聚合物层的玻璃聚合物层叠被视为三层聚合物衬底。可构造三层衬底，使得在玻璃的每侧上的聚合物层在层中的聚合物类型、聚合物性质和厚度方面是不同的。

本公开还包括玻璃-聚合物柔性层叠结构的设计，作为基本的双层、三层或组合结构，以使该结构的机械可靠性属性能满足制造操作（卷到卷工艺）和终端产品装置的机械要求。当预先限定机械应力和弯曲方向时，可结合一种或多种聚合物材料选择柔性玻璃衬底厚度。利用层叠层的材料特性（例如，杨氏模量、泊松比）、层厚度和玻璃表面层叠位置，可建模抗拉强度分布以证明符合制造和终端产品机械可靠性要求。

通过对其表面缺陷总数的控制以及贯穿其中设置玻璃的产品的整个寿命周期对玻璃的适当应力管理，影响玻璃的机械可靠性。可通过以下影响玻璃的机械可靠性：（1）玻璃衬底的单轴弯曲，使得表面缺陷总数置于拉应力下。该应力通常与在板或卷到卷制造操作中，衬底绕半径（例如，传送辊）的弯曲相关联；以及（2）玻璃的撞击负载，使得表面缺陷总数置于二轴平面中的拉应力下。当玻璃经历使其表面弯曲的动态撞击时，产生这种类型应力。

无涂层玻璃的单轴弯曲

当一片玻璃（玻璃板或带）弯曲成半径R的曲线时（诸如当玻璃保持在设备中或在处理期间绕辊弯曲时），在玻璃中产生应力。在图1中示出一片无涂层玻璃的构造。当该片玻璃受到绕该图中的z轴施加的弯曲力矩时，使得玻璃实现弯曲半径R，可通过以下公式[1]计算在相对于x轴（中性轴）的位置（y）处的应力：

$\left[1\right],\mathrm{\&sigma;}\frac{\mathrm{Eg}}{1-{\mathrm{vg}}^2}\mathrm{ky}=\frac{2\mathrm{Egy}}{D(1-{\mathrm{vg}}^2)}$

其中：

σ是应力；

Eg是玻璃的杨氏模量；

vg是玻璃的泊松比；

K是弯曲曲率且等于2/D。

y是计算应力σ在y轴方向上的位置；

D是玻璃的弯曲半径R的两倍；

tg是玻璃的厚度。

最大拉应力出现在玻璃的任一侧，且取决于弯曲方向可以在表面12或表面14上。即，如果玻璃10被弯曲使得表面12凸起，则最大拉应力将在表面12上，而如果玻璃10被弯曲，使得表面14凸起，则最大拉应力将在表面14上。在任一种情况下，在公式[1]中用1/2tg取代y，最大应力的绝对值σmax由以下公式[2]定义：

$[2],/\mathrm{\&sigma;}\max /=\frac{\left(\mathrm{Eg}\right)\left(\mathrm{tg}\right)}{D(1-{\mathrm{vg}}^2)}$

双层玻璃-聚合物层叠的单轴弯曲

如图2所示，当玻璃10具有层叠在其一个表面（即如图2所示的表面12）上的聚合物层20时，通过以下的公式〔3〕定义中性轴y0：

$\left[3\right],y0=\frac{\mathrm{tg}(1+2\mathrm{\&gamma;\&beta;}+{\mathrm{\&gamma;\&beta;}}^2)}{2(1+\mathrm{\&gamma;\&beta;})}$

其中：

$\mathrm{\&gamma;}=\frac{\mathrm{Ep}(1-{\mathrm{vg}}^2)}{\mathrm{Eg}(1-{\mathrm{vp}}^2)}$

β=tp/tg;

tp是聚合物的厚度；

Ep是聚合物的杨氏模量；

Vp是聚合物的泊松比。

当层叠以曲率半径R弯曲时，通过以下的公式〔4〕定义玻璃在相对于y0的位置y处的应力σ：

$\left[4\right],\mathrm{\&sigma;}=\frac{\mathrm{Egk}}{1-{\mathrm{vg}}^2}(y-y_0)=\frac{\mathrm{Egk}}{1-{\mathrm{vg}}^2}(y-\frac{\mathrm{tg}(1+2\mathrm{\&gamma;\&beta;}+{\mathrm{\&gamma;\&beta;}}^2)}{2(1+\mathrm{\&gamma;\&beta;})})$

如图3所示，当层叠以曲率半径R弯曲使得表面12（其上具有聚合物层20）凸起（表面14——不具有聚合物层20——是凹入的）时，玻璃中的最大拉应力σmax将出现在表面12处，且由以下的公式〔5〕定义

$\left[5\right],\mathrm{\&sigma;}\max =\frac{\mathrm{Egktg}}{2(1-{\mathrm{vg}}^2)}\&times;\frac{1-{\mathrm{\&gamma;\&beta;}}^2}{1+\mathrm{\&gamma;\&beta;}}=\frac{\mathrm{Egtg}}{D(1-{\mathrm{vg}}^2)}\&times;\frac{1-{\mathrm{\&gamma;\&beta;}}^2}{1+\mathrm{\&gamma;\&beta;}}$

比较公式〔2〕和〔5〕，可看出与裸露玻璃的情况相比，聚合物层向玻璃的最大应力σmax引入乘数，更具体地，该乘数（下文中称为涂层因数F）由公式〔6〕定义。

$\left[6\right],F=\frac{1-{\mathrm{\&gamma;\&beta;}}^2}{1+\mathrm{\&gamma;\&beta;}}$

如果涂层因数F是1，则公式〔5〕简化为公式〔2〕，从而可看到当层叠采取图3的构造时，聚合物对玻璃中在表面12上的最大弯曲应力没有影响。即，在表面12处的弯曲应力未受聚合物层20的影响。然而，如果涂层因数F小于1，则通过公式〔5〕计算的玻璃中的最大应力与通过公式〔2〕所计算相比将会减小，换言之，由于聚合物层20的存在，表面12处的拉应力会减小。可通过适当地选择β和γ，可使得涂层因数F小于1。

图4-6示出对于β和γ的各种变化对涂层因数F的影响的建模结果。对于这些图，假设玻璃厚度的范围从5微米至500微米（例如，5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、210、220、230、240、250、260、270、280、290、300、310、320、330、340、350、360、370、380、390、400、410、420、430、440、450、460、470、480、490、500微米），假设聚合物厚度的范围从1微米至200微米，假设玻璃的杨氏模量的范围从50至95GPa（例如，50、55、60、65、70、75、80、85、90、95GPa）假设聚合物的杨氏模量的范围从10至9500MPa（例如，10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、110、120、130、140、150、175、200、225、250、275、300、350、400、450、500、550、600、650、700、750、800、850、900、950、1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700、1800、1900、2000、2100、2200、2300、2400、2500、2600、2700、2800、2900、3000、3100、3200、3300、3400、3500、3600、3700、3800、3900、4000、4100、4200、4300、4400、4500、4600、4700、4800、4900、5000、5100、5200、5300、5400、5500、5600、5700、5800、5900、6000、6100、6200、6300、6400、6500、6600、6700、6800、6900、7000、7100、7200、7300、7400、7500、7600、7700、7800、7900、8000、8100、8200、8300、8400、8500、8600、8700、8800、8900、9000、9100、9200、9300、9400、9500MPa）。在杨氏模量的这些值下，泊松比对涂层因数F的影响小，且为了简化而忽略。例如，适当的玻璃成分（可从康宁公司，康宁NY购买的康宁Eagle XG^TM）具有约74GPa的杨氏模量和约0.23的泊松比。然而，在其它情况下，包括泊松比可用于涂层因数F的更完整计算。

在图4中，该类曲线表示常数β值从0至1，且更具体地：曲线400示出β=0；曲线401示出β=0.1；曲线402示出β=0.2；曲线403示出β=0.3；曲线404示出β=0.4；曲线405示出β=0.5；曲线406示出β=0.6；曲线407示出β=0.7；曲线408示出β=0.8；曲线409示出β=0.9；曲线410示出β=1.0；另一方面，γ的范围从0至0.2（例如，0.02、0.04、0.06、0.08、0.1、0.12、0.14、0.16、0.18和0.2）。如从图4所看到的，对于非零常数β（曲线401-410中的任一个），对于增加的γ，涂层因数F减小（并且在近似的含义上，当忽略泊松比时，随着聚合物的杨氏模量相对于玻璃的杨氏模量增加）。类似地，对于给定的γ，涂层因数F对于增加的β而减小（即，随着聚合物的厚度相对于玻璃的厚度增加）。在任意情况下，各自大于0的β和γ，涂层因数F小于1，这意味着，与图1的裸露玻璃情况相比，聚合物层20总是有利于降低在表面12处玻璃10中的最大拉应力。因此，当玻璃-聚合起层叠置于图3的构造中时，即，使得其中具有聚合物层20的表面12置于凸起方向，且使得其中没有聚合物20的表面14处于凹入方向，玻璃-聚合物层叠的玻璃与图1的裸露玻璃情况相比更加坚固。因此，当将玻璃-聚合物层叠置于装置中时，将其安装成图3所示的构造是有利的。

图5和6示出与以上结合图4讨论相似的结果。具体地，在图5中，涂层因数F被示为β和γ的函数，其中该组曲线表示从1至400的常数β值，更具体地：曲线500示出β=1；曲线501示出β=10；曲线502示出β=25；曲线503示出β=50；曲线504示出β=100；曲线505示出β=200；曲线506示出β=300；以及曲线507示出β=400。从图5可看出在适当选择聚合物层20和玻璃10的相对厚度（适当的β）的情况下，可使涂层因数F为负。即，可将玻璃10置于压缩，其中它是非常耐用的且任何缺陷很难通过其中传播。图6示出类似的β范围，但其中该组曲线表示常数γ，具体地：曲线600示出γ=0.001；曲线601示出γ=0.0025；曲线602示出γ=0.005；曲线603示出γ=0.01；曲线604示出γ=0.025；曲线605示出γ=0.05；曲线606示出γ=0.1；以及曲线607示出γ=0.2。

然而，聚合物层20不总是有利于减小玻璃10中的最大应力。例如，参考图7-10，当玻璃-聚合物层叠置于图7所示构造时，其中表面14（即，其上没有聚合物层20）被置于凸起构造（使得其上具有聚合物层20的表面12置于凹入构造），玻璃中的最大拉应力σmax增加，从而，玻璃-聚合物层叠的玻璃没有图1的裸露玻璃坚固。更具体地，图7的构造的最大拉应力出现在表面14上，且由以下的公式〔7〕给出

$\left[7\right],\mathrm{\&sigma;}\max =\frac{\mathrm{Egtg}}{D(1-{\mathrm{vg}}^2)}\&times;\frac{1+2\mathrm{\&gamma;\&beta;}+{\mathrm{\&gamma;\&beta;}}^2}{1+\mathrm{\&gamma;\&beta;}}$

比较公式〔7〕和〔2〕，可看到与裸露玻璃的情况相比，聚合物层引入由公式〔8〕定义的涂层因数F

$\left[8\right],F=\frac{1+2\mathrm{\&gamma;\&beta;}+{\mathrm{\&gamma;\&beta;}}^2}{1+\mathrm{\&gamma;\&beta;}}$

然而，在这种情况下，即图7的情况，其中其上具有聚合物层20的表面12以凹入方式构造，涂层因数F最好等于1。因此，最好该构造中的聚合物层20无害，但与裸露玻璃的情况相比不能降低玻璃中的最大拉应力。换言之，以该构造取向玻璃-聚合物层叠不会增加玻璃的坚固度，事实上，可能会减小它。

图8-10示出对于β和γ的各种变化对涂层因数F的影响的建模结果。对于这些图，假设玻璃厚度的范围从5微米至500微米（例如，5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、210、220、230、240、250、260、270、280、290、300、310、320、330、340、350、360、370、380、390、400、410、420、430、440、450、460、470、480、490、500微米），假设聚合物厚度的范围从1微米至200微米，假设玻璃的杨氏模量的范围从50至95GPa（例如，50,55、60、65、70、75、80、85、90、95GPa）。假设聚合物的杨氏模量的范围从10至9500MPa（例如，10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、110、120、130、140、150、175、200、225、250、275、300、350、400、450、500、550、600、650、700、750、800、850、900、950、1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700、1800、1900、2000、2100、2200、2300、2400、2500、2600、2700、2800、2900、3000、3100、3200、3300、3400、3500、3600、3700、3800、3900、4000、4100、4200、4300、4400、4500、4600、4700、4800、4900、5000、5100、5200、5300、5400、5500、5600、5700、5800、5900、6000、6100、6200、6300、6400、6500、6600、6700、6800、6900、7000、7100、7200、7300、7400、7500、7600、7700、7800、7900、8000、8100、8200、8300、8400、8500、8600、8700、8800、8900、9000、9100、9200、9300、9400、9500MPa）。在杨氏模量的这些值下，泊松比对涂层因数F的影响小，且为了简化而忽略。例如，适当的玻璃成分（康宁Eagle XG^TM）具有约74GPa的杨氏模量和约0.23的泊松比。然而，在其它情况下，包括泊松比可用于涂层因数F的更完整计算。

在图8中，该组曲线表示常数β值从0至1，且更具体地：曲线800示出β=0；曲线801示出β=0.1；曲线802示出β=0.2；曲线803示出β=0.3；曲线804示出β=0.4；曲线805示出β=0.5；曲线806示出β=0.6；曲线807示出β=0.7；曲线808示出β=0.8；曲线809示出β=0.9；曲线810示出β=1.0。另一方面，γ的范围从0至0.2（例如，0.02、0.04、0.06、0.08、0.1、0.12、0.14、0.16、0.18和0.2）。如从图8所看到的，对于非零常数β（曲线801-810中的任一个），对于增加的γ，涂层因数F增加（并且在近似的含义上，当忽略泊松比时，聚合物的杨氏模量相对于玻璃的杨氏模量增加）。类似地，对于给定的γ，涂层因数F对于增加的β而增加（即，如聚合物的厚度相对于玻璃的厚度增加）。在任意情况下，对于各自大于0的β和γ，涂层因数F大于1，这意味着，与图1的裸露玻璃情况相比，聚合物层20增加在表面14处玻璃10中的最大拉应力。因此，当玻璃-聚合物层叠置于图7的构造中时，即，使得其中具有聚合物层20的表面12置于凹入方向，且使得其中没有聚合物20的表面14处于凸起方向，玻璃-聚合物层叠的玻璃与图1的裸露玻璃情况相比更加坚固。

图9和10示出与以上结合图8讨论相似的结果。具体地，在图9中，涂层因数F被示为β和γ的函数，其中该类曲线表示从1至400的常数β值，更具体地：曲线900示出β=1；曲线901示出β=10；曲线902示出β=25；曲线903示出β=50；曲线904示出β=100；曲线905示出β=200；曲线906示出β=300；以及曲线907示出β=400。图10示出类似的β范围，但其中该类曲线表示常数γ，具体地：曲线1000示出γ=0.001；曲线1001示出γ=0.0025；曲线1002示出γ=0.005；曲线1003示出γ=0.01；曲线1004示出γ=0.025；曲线1005示出γ=0.05；曲线1006示出γ=0.1；以及曲线1007示出γ=0.2。

三层玻璃-聚合物层叠的单轴弯曲

图11示出三层柔性玻璃-聚合物层叠，其中相似的附图标记和变量表示以上结合图1-10讨论的项。在该配置中，玻璃-聚合物层叠包括具有表面12和14的玻璃10、第一聚合物层20和第二聚合物层30。

通过以下公式〔9〕给出这种情况的中性轴y0

$\left[9\right],y0=\frac{\mathrm{tg}({\mathrm{\&gamma;}}_1{\mathrm{\&beta;}}_1(1+{\mathrm{\&beta;}}_1)-{\mathrm{\&gamma;}}_2{\mathrm{\&beta;}}_2(1+{\mathrm{\&beta;}}_2))}{2(1+{\mathrm{\&gamma;}}_1{\mathrm{\&beta;}}_1+{\mathrm{\&gamma;}}_2{\mathrm{\&beta;}}_2)}$

其中：

$\mathrm{\&gamma;}1=\frac{\left(\mathrm{Ep}1\right)(1-{\mathrm{vg}}^2)}{\mathrm{Eg}(1-{\mathrm{vp}1}^2)},$

$\mathrm{\&gamma;}2=\frac{\left(\mathrm{Ep}2\right)(1-{\mathrm{vg}}^2)}{\mathrm{Eg}(1-{\mathrm{vp}2}^1)},$

β1=tp1/tg;

β2=tp2/tg;

tp1=第一聚合物层20的厚度；

Tp2=第二聚合物层30的厚度；

Ep1=第一聚合物层20的杨氏模量；

Ep2=第二聚合物层30的杨氏模量；

vp1=第一聚合物层20的泊松比；以及

vp2=第二聚合物层30的泊松比。

通过以下的公式〔10〕给出这种情况的玻璃中的弯曲应变σ

$\left[10\right],\mathrm{\&sigma;}=\frac{\mathrm{Eg}}{1-{\mathrm{vg}}^1}k(y-y_0)=\frac{\mathrm{Eg}}{1-{\mathrm{vg}}^2}k(y-\frac{\mathrm{tg}({\mathrm{\&gamma;}}_1{\mathrm{\&beta;}}_1(1+{\mathrm{\&beta;}}_1)-{\mathrm{\&gamma;}}_2{\mathrm{\&beta;}}_2(1+{\mathrm{\&beta;}}_2))}{2(1+{\mathrm{\&gamma;}}_1{\mathrm{\&beta;}}_1+{\mathrm{\&gamma;}}_2{\mathrm{\&beta;}}_2)})$

其中：

/K/=2/D；以及

D是玻璃-聚合物层叠的弯曲半径R的两倍。从以上的公式〔9〕和〔10〕可以看到

γ₁β₁(1+β₁)>γ₂β₂(1+β₂),

当〔11〕

或当〔12〕

$\frac{\left(\mathrm{Ep}1\right)\left(\mathrm{tp}1\right)(\mathrm{tg}+\mathrm{tp}1)}{1-{\mathrm{vp}1}^2}>\frac{\left(\mathrm{Ep}2\right)\left(\mathrm{tp}2\right)(\mathrm{tg}+\mathrm{tp}2)}{1-{\mathrm{vp}2}^2}$

则y0>0且图12的构造的玻璃中的最大拉应力将低于图1的裸露玻璃情况的最大拉应力。具体地，以上显示相对彼此地适当选择聚合物层20和30的性质，使得当玻璃-聚合物层叠置于弯曲构造时可减小玻璃中的最大拉应力，从而使得玻璃-聚合物层叠更坚固。另一方面，然而，如果相对于第一聚合物层20选择第二聚合物层30的性质，以便使公式〔11〕和/或〔12〕中的不等式反转，当玻璃-聚合类层叠为图12的构造时，则玻璃中的最大拉应力将大于裸露玻璃情况的最大拉应力。即，对于不对称的三层玻璃-聚合物层叠，最大拉应力将取决于两个涂层的[Ep tp(1+tp)]/(1-vp²)相对大小以及弯曲方向而增加或减小。聚合物层20、30可以是不同的聚合物，或者可以是具有不同厚度的相同的聚合物。

同样，从以上的公式〔9〕和〔10〕可看到，当第一和第二聚合物层20和30是具有相同杨氏模量、相同厚度和相同泊松比的相同类型（即，玻璃-聚合物层叠为对称）时，最大拉应力公式变得与裸露玻璃情况相同。然而，对于对称玻璃-聚合物层叠的情况，与裸露玻璃情况相比，实现相同弯曲曲率的弯曲力矩由于抗挠刚度增加而增加。

应用

当玻璃-聚合物层叠通过形成或处理线传送时，通过辊给予弯曲半径R，该形成或处理线可以是批量或连续处理线——尽管该线可以是形成或处理线，例如可以是批量或连续处理线，但仅为了便于解释，结合连续处理线描述传送。当在连续处理线中传送时，玻璃-聚合物层叠可处于连续带的形式。在这种处理线中，例如，带通常绕一系列辊缠绕以在各处理站之间积累多个带部分。辊可移动以在积累带的长度时维持带中的张力。可操纵辊，以通过自重系统或通过利用驱动器（分别地或以主/从配置）主动移动辊中的一个或多个来维持带中的张力。由于可能有很多连续的辊，所以期望具有尽可能小半径的辊以便使所使用的空间最小化。本文中公开的概念可应用于这种带传送，以便使辊占据的空间最小化。

在图13中示出连续处理线中的辊部分的一个实施例。在该图中，玻璃-聚合物层叠2沿箭头A的方向，穿过一系列第一辊100和第二辊200传送。在位置B，在图14中示出对于双层示例的玻璃-聚合物层叠方向，其中玻璃10被设置成面向辊100，且聚合物层20被设置成面向辊200。当玻璃-聚合物层叠2绕第一辊100传送时，将其设置成与图3所示类似的方向，其中聚合物层20提供应力减小功能。另一方面，当玻璃-聚合物层叠2绕辊200传送时，将其设置成与图7所示类似的方向，其中聚合物层增加玻璃10中的应力。因此，比较这些情况中的每一种，对于给定玻璃10的允许应力的玻璃聚合物层叠，且因为由特定辊引起的玻璃中的最大拉应力反向地依赖于辊直径D（参见公式【5】和【7】），可使辊100的直径D1小于辊200的D2。处理线的这种设计允许类似处理线上空间减小，该类似处理线具有被设计成对于最差情况安全传送玻璃-聚合物层叠的一个尺寸的辊。

可利用三层聚合物层叠实现在减小的辊尺寸方面的类似优点。图15示出对于三层示例，图13的位置B处的玻璃-聚合物层叠方向，其中第二聚合物层30被设置成面向第一辊100且第一聚合物层20被设置成面向第二辊200。当根据公式〔11〕和/或〔12〕中的关系选择第一和第二聚合物层20、30的性质时，而且——类似于以上结合双层情况的解释——辊100可具有比辊200小的直径。

尽管仅示出了四个辊100和三个辊200，但可使用每种辊类型的任何适当的数量。同样，尽管100被示为设置在辊200之上，但也可使用其中辊200被设置在辊100之上的其它构造。

在另一个实施例中，在将玻璃-聚合物层叠保持在设备中时，可将弯曲半径R给予玻璃-聚合物层叠，其中该弯曲可用于审美或功能目的——例如用于帮助在显示器中产生3-D效果。图16-18示出设备的示意图。设备300包括外壳302和玻璃-聚合物层叠部分304。部分304可以是光穿过其中发射的部分，或者可以是例如材料的叠层中的密封/阻挡部分。

为了提高设备300的坚固性，玻璃聚合物层叠部分304可被设置成如图17所示的构造，其中聚合物层20被设置成朝向外壳的内部，且以凹入方式设置玻璃10的表面14以面向外壳以外。或者，玻璃-聚合物层叠部分304可被设置成如图18所示的构造，其中聚合物层20被设置成朝向外壳的外部，且以凹入方式设置玻璃10的表面14以面向外壳302的内部。

在图17和18的每幅图中，如果玻璃-聚合物层叠部分304是三层结构，则它可包括第二聚合物层30，该第二聚合物层30具有所示的取向且具有满足关于第一聚合物层20的性质的公式〔11〕和/或〔12〕的性质。如图17所示，外壳302可具有一种构造，其中它以与玻璃-聚合物层叠部分304的弯曲互补的方式弯曲，然而不必如此，如图18所示。

一般的考虑

贯穿本公开，玻璃-聚合物层叠可以是板（任何期望形状）或带的形式，如在层叠中使用的玻璃。

聚合物层中的每一个（上述聚合物层20和30或以下结合冲击负载描述的聚合物层，在下文中仅为了便于描述而称为聚合物层）可包括各种聚合物，例如以下中的任一个或多个：聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚萘二甲酸乙二酯（PEN）、乙烯-四氟乙烯（ETFE）、热聚合物聚烯烃(TPO^TM–聚乙烯、聚丙烯、嵌段共聚物聚丙烯（BCPP）或橡胶的共混聚合物/填料)、聚酯、聚碳酸酯、聚乙烯基丁醛、聚乙烯和取代聚乙烯、聚羟基丁酸酯（polyhydroxybutyrates）、聚羟基乙烯丁酸酯（polyhydroxyvinylbutyrates）、聚醚酰亚胺（polyetherimides）、聚酰胺、聚萘二甲酸乙二醇酯（polyethylenenaphalate）、聚酰亚胺、聚醚、聚砜、聚乙烯乙炔（polyvinylacetylenes）、透镜热塑料、透明聚丁二烯、聚氰基丙烯酸（polycyanoacrylates）、基于纤维素的聚合物、聚丙烯酸盐和聚甲基丙烯酸酯、聚乙烯醇、聚硫和聚硅氧烷。还可使用可被沉积/涂覆为预聚物或预化合物然后转变的化合物，诸如环氧树脂、聚氨酯、酚醛树脂和三聚氰胺-甲醛树脂。聚合物层对于一些应用是透明的，但对于其它应用则不必。

另外，每个聚合物层本身可以是由具有不同杨氏模量、不同泊松比和/或层厚的不同类型的聚合物形成的层叠或复合结构。在这种情况下，本领域的技术人员将能够使化合物层均匀以得到整个层的有效值，包括有效厚度、有效杨氏模量和有效泊松比，这些值可如本文所述地用于有利地构造玻璃-聚合物层叠。

本文描述的玻璃-聚合物层叠可用作安装设备功能层的衬底，或者可用作设备内的密封层。该设备可以是电子设备，例如，显示屏（包括例如液晶显示器、等离子体显示器、有机发光二极管显示器、平板显示器）、发光设备或太阳能电池模块。功能层可包括例如薄膜晶体管（TFT）、二极管、光电二极管、三极管、光伏电池、光电耦合器、透明电极、滤色器、导电层。玻璃-聚合物层叠可用作层叠到显示屏（例如以上指出的那些）上的涂层。

玻璃-聚合物层叠可基本上透明地形成和/或是柔性结构，以供用作电子设备中的保护元件，其中玻璃-聚合物层叠是复合结构，该复合结构包括厚度从5至500微米的玻璃层以及厚度范围从1至2000微米的聚合物层。关于这一点，玻璃-聚合物层叠的可成形性使其能通过弯曲和/或扭曲偏离完全平面，从而能适应于一些其它物体的形状或外形。其柔性使其能弯曲而不会不利地影响其阻挡性质。

电子设备可以是有机发光设备。其它电子设备包括薄膜晶体管（TFT）、二极管、光电二极管、三极管、光伏电池和光电耦合器。

玻璃-聚合物层叠可构成电子设备的衬底，且它可被透明电极层涂覆。该层通常可以是阳极且优选为氧化铟锡。在这种情况下，将电极涂层施加到玻璃层的一个表面上。作为替换，玻璃-聚合物层叠可构成用于发光或其它电子设备的密封膜。

为了形成其中玻璃-聚合物层叠构成有机发光设备的衬底的结构，玻璃层可在附连到聚合物层之前预先涂覆透明性电极层，或者可在制造玻璃-聚合物层叠之后沉积透明电极层。还可反转玻璃-聚合物层叠中层的顺序，使得聚合物层构成携带电极层的内层，且外层构成玻璃层。

可按集成步骤的顺序制造具有玻璃-聚合物层叠的电子设备，包括构造玻璃-聚合物层叠、沉积透明电极层、沉积电活性层或每个电活性层以及沉积第二电极层。可考虑批量、半连续或连续的工艺用于制造完整的器件。可提供在第二电极层上的进一步的密封层。

根据不同的实施例，用于制造玻璃-聚合物层叠的各种技术是可能的。

根据一个实施例，提供携带第一透明电极（例如，ITO）的涂层的聚合物层。然后，至少一层电活性（例如，电致发光）有机材料被沉积，然后沉积第二电极层。然后将完整结构层叠到玻璃层。

根据另一个实施例，聚合物和玻璃层在前述顺序中交换。

根据进一步实施例，玻璃-聚合物层叠被预先制造，然后被用作沉积第一电极层、至少一层电活性材料和第二电极层的基础。

如果玻璃层用作“外层”，即聚合物层接近第一电极层且在玻璃层内，则重要的是去除（例如，通过除气、外部烘焙或外部抽吸）可能存在于衬底中的杂质（例如，氧、水以及可能的其它低分子量化合物）。

根据批量工艺可按板形式提供玻璃和聚合物层。

或者，可按板形式提供玻璃层，且从连续卷提供聚合物层。

作为进一步的可能性，玻璃和聚合物层均来自连续卷。

例如，根据批量工艺、连续卷至卷工艺或半连续工艺，可通过玻璃和聚合物层的层叠形成复合结构，从而聚合物层是连续膜且玻璃层是板形式。

对于聚合物层，还可使用可被沉积/涂覆为预聚物或预化合物然后转变的化合物，诸如环氧树脂、聚氨酯、酚醛树脂和三聚氰胺-甲醛树脂。

玻璃和聚合物层的层叠在两层之间可具有胶/粘合剂。在这种情况下，胶可在室温或升高温度且在压力或无压力下被预涂覆到两个衬底之一上或两个衬底上；或者在层叠工艺期间提供。UV固化胶也是适当的。

聚合物层可以是聚合物板的形式，其预先涂覆有热密封胶。

聚合物层向玻璃层的层叠和/或沉积可集成在玻璃的制造工艺中，即，玻璃离开制造线然后（仍然热或温暖或冷）被涂覆聚合物。

作为层叠形成的替换，复合的聚合物层通过批量或连续工艺涂覆到玻璃层。聚合物向玻璃的涂覆可通过浸、喷、溶液旋涂、溶液刮涂、弯月涂覆（meniscuscoating）或通过熔融聚合物向玻璃层的涂覆。

即，可考虑不同的情况（i）其中聚合物已经作为膜存在且层叠到玻璃上以及（ii）其中聚合物不是膜形式但通过浸、喷等涂覆到玻璃上。例如，上述预聚物适合情况（ii）。然而，还有若干其它上述聚合物可用于情况（ii）涂覆。在这种情况下，聚合物可主要通过从溶液涂覆、从熔化或作为预聚物被涂覆到玻璃。

玻璃-聚合物层叠可被用作衬底/密封，不仅用于OLED（小分子荧光（SMF）和（LEP）发光聚合物），还用于其它设备，包括电活性层，例如有机光电检测器、有机太阳能电池、薄膜晶体管（TFT）阵列和OLED的TFT。另一种应用是用于LEP产品，诸如无图案背光和其它光源或图案化设备，诸如符号字母数字显示器或点阵及其它高分辨率显示器。

在电子设备的制造中，通常需要使层中的一些或全部经受处理步骤。例如，如果存在电致发光有机材料，即半导电的共轭聚合物，诸如聚亚苯乙炔（poly(phenylene vinylene)，PPV），则通常通过例如旋涂沉积溶剂中聚合物的前体，然后使该层经受后续的处理步骤以将前体转变成最终聚合物来进行该层的沉积。因此，下面的玻璃-聚合物层叠（如果在这些处理步骤期间存在的话）必须能够承受用于旋涂前体层的溶剂以及用于驱散溶剂并将前体转变成聚合物的后续温度。因此，玻璃-聚合物层叠的聚合物层需要具有适当的质量。例如，如果玻璃-聚合物层叠受到高温，则聚合物层的玻璃转变温度应高于这些温度。例如，超过150摄氏度的温度是可能的。此外，在某些情况下，聚合物层应对用于聚合物的溶剂层具有抵抗力，诸如混合二甲苯THF，用于诸如MEHPPV之类的可溶共轭聚合物。

玻璃-聚合物层叠可包括两个以上的层。例如，复合结构可包括玻璃层和两个聚合物层。

具体地，复合结构可包括聚合物/玻璃/聚合物复合以及在聚合物层之一的外表面上的ITO涂层。这种结构在玻璃层和聚合物层的膨胀系数有显著差异，使得玻璃-聚合物层叠的弯曲分开的情况下是有利的。如果合并附加层则可防止这种情况。

可将附加功能合并到聚合物层。例如，聚合物层可包括聚合物偏振板、对比度增强滤波器层叠，具有抗反射性质、滤色性质或颜色转变性质。例如，可具有一种设备，其中发光层发射蓝光且其中层叠包含例如吸收蓝光且再发射红光或绿光的红或绿荧光分子。作为替换或附加，聚合物层可被设计成阻挡不期望的环境光和/或具有散射颗粒，使得波导被减少且设备的亮度增加。这种附加的功能可被合并到玻璃层中。在将第三聚合物层设置在复合结构中的情况下，这允许两种不同类型聚合物层的可能性，提供将不同附加功能合并到不同层的可能性。

冲击负载

上述玻璃-聚合物层叠考虑和构造还可用于设计层叠以承受冲击负载，其中表面缺陷总体通过动态冲击而被置于两轴平面中的拉应力下。例如在产品质量鉴定期间进行的落球测试通常用作冲击负载的替代。利用以下的假设执行玻璃-聚合物层叠上动态冲击负载的建模研究（在图19-22的讨论中适用）：

玻璃和/或玻璃-聚合物层叠的样本尺寸是300x300mm，且四侧上外部25.4mm被夹紧；

Eg=73.6GPa;

vg=0.23;

玻璃密度=2.38x10³kg/m³;

聚合物涂层#1:E=3GPa;v=0.3;密度=1.4x10³kg/m³;

聚合物涂层#2:E=6GPa;v=0.3;密度=1.4x10³kg/m³;

聚合物涂层#3:E=9GPa;v=0.3;密度=1.4x10³kg/m³;

聚合物涂层#4:E=12GPa;v=0.3;密度=1.4x10³kg/m³;以及

球落在双层玻璃-聚合物层叠的玻璃侧上。

动态冲击事件的最大主应力是物体质量、形状和落差的函数。图19示出在不同高度下落在10微米厚的裸露玻璃样本上的各种球质量的一组曲线，且示出作为落差（米）的函数的最大主应力（MPa）。更具体地，曲线1901用于32g的球质量；曲线1902用于64g的球质量；曲线1903用于128g的球质量；曲线1904用于256g的球质量。如从该图可看见的，对于给定的落差，最大主应力随球高度增加而增加。类似地，对于给定的落差，最大主应力随球重量增加而增加。作为实践，特定产品的标准测试可指定产品为满足标准而必须承受的最大冲击能（包括球重量、落差和/或直径）。例如，IEC61646（薄膜陆地PV模块——设计质量和类型批准）和UL1703（平板PV模块和面板）是需要经由落球实验的某种形式的冲击测试的标准。因此，因为曲线1901至1904阐述了类似关系（即最大主应力随增加的冲击能而增加），所以以下讨论的设计原理将适用于设计玻璃-聚合物层叠以便满足各种标准阐述的各种冲击能测试。

在图19中例示的上述最大主应力可对于特定的一组产品要求而被减小。例如，如图20所示，玻璃中的最大主应力（通过冲击负载给予）可通过增加层叠于其中的聚合物层的杨氏模量和/或通过增加聚合物层的厚度而减小。更具体地，图20是在玻璃-聚合物层叠中的最大主应力（通过从1米高度落在双层玻璃-聚合物层叠上的32g球施加）与聚合物层的杨氏模量之间的关系图，其中tg=100微米。曲线2001是聚合物厚度tp=100微米的情况，而曲线2002是聚合物厚度tp=300微米的情况。从曲线2001可看到，对于给定的冲击负载和聚合物层厚，最大主应力将随着聚合物层的杨氏模量增加而减小（示出的是与上述聚合物涂层#1-4对应的四个点）。曲线2002示出类似的关系。此外，将曲线2002与2001比较，可看到对于给定的冲击负载和聚合物层的杨氏模量，最大主应力将随聚合物层厚度增加而减小，即，随着厚度从曲线2001增加到曲线2002。因此，如果给定的设计标准是玻璃厚度和聚合物层的杨氏模量，则可选择适当的聚合物层厚度以满足要求的最大主应力（该最大主应力可以是产品使用期间预期的最大主应力或标准规定的最大主应力，为了解释方便，在下文中简单地称为所需最大主应力；此外，最大主应力可被降级以提供以下讨论的安全因数——并且假设对于本文讨论的其它情况中的最大主应力也是这种情况，尽管未在每种情况中具体讨论，以便简化描述）。类似地，如果给定的设计标准是玻璃厚度和聚合物厚度，则可选择适当的聚合物层材料（即具有适当的杨氏模量的聚合物层）以满足所需的最大主应力。

图21示出可通过500g球（具有50mm直径）在从0.41米高度落在玻璃和各种双层玻璃聚合物层叠的玻璃侧上施加的最大主应力值的比较。球可施加2焦能量至衬底。更具体地，条2101示出厚度为tg=100微米的裸露玻璃衬底的情况；条2102示出双层玻璃-聚合物层叠的情况，其中玻璃的厚度为tg=100微米，聚合物层厚度为tp=500微米且聚合物层具有聚合物涂层#1的性质(尤其是Ep=3GPa)；条2103示出玻璃-聚合物层叠的情况，其中玻璃的厚度为tg=100微米，聚合物层厚度为tp=1000微米且聚合物层具有聚合物涂层#1的性质(尤其是Ep=3GPa)；条2104示出玻璃-聚合物层叠的情况，其中玻璃的厚度为tg=100微米，聚合物层厚度为tp=1000微米且聚合物层具有聚合物涂层#4的性质(尤其是Ep=12GPa)。

通过将条2101与条2102-2104中的任一个进行比较，看到对于给定的玻璃厚度，最大主应力可通过层叠到玻璃的聚合物层而减小。因此，如果玻璃厚度是给定的设计标准，则可选择适当的聚合物层作为层叠，使得玻璃可承受所需的最大应力。

通过将条2102与2103比较，看到对于给定的玻璃厚度和聚合物层材料性质，玻璃中的最大主应力可通过增加聚合物层厚度而减小。因此，如果给定玻璃厚度和聚合物层性质作为设计标准，则可选择适当的聚合物层厚度以满足需要的最大主应力。

通过将条2103与2104比较，看到对于给定的玻璃厚度和聚合物层厚度，玻璃中的最大主应力可通过增加聚合物层的杨氏模量而减小。因此，如果给定玻璃厚度和聚合物层厚度作为设计标准，则可选择适当的聚合物层杨氏模量以满足需要的最大主应力。

图22示出上述结果不限于100微米的玻璃厚度，而且较厚的玻璃也可通过在玻璃-聚合物层叠中包括它来实现减小的最大主应力。更具体地，图22示出从1.295m高度落在玻璃表面上的535g球的情况（直径为51mm），其得到6.78焦的冲击能，其中：条2201示出厚度为100微米的无涂层玻璃的情况；条2202示出双层玻璃-聚合物层叠的情况，具有厚度为100微米的玻璃和厚度为tp=1000微米的聚合物层以及聚合物涂层#4的性质(尤其是Ep=12GPa)；条2203示出厚度为300微米的无涂层玻璃的情况；条2204示出双层玻璃-聚合物层叠的情况，具有厚度为300微米的玻璃和厚度为tp=1000微米的聚合物层以及聚合物涂层#4的性质(尤其是Ep=12GPa)。

通过将条2201与2202比较，看到100微米厚玻璃中的最大主应力可通过使聚合物层层叠于其中而减小。类似地，通过将条2203与2204比较，看到300微米厚的较厚玻璃中的最大主应力可通过使聚合物层层叠于其中而减小。?因此，例如通过改变聚合物层厚度和/或性质设计玻璃-聚合物层叠以承受特定的所需最大主应力的概念可应用于各种玻璃厚度。

对于上述讨论，应当注意，来自建模的最大主应力的值仅仅是为了相对比较目的，因为最大主应力的实际值将取决于网格尺寸或样本点之间的间距，或取决于边界条件，即样本将被保持的方式。例如，在用于移动设备的玻璃－聚合物层叠的冲击事件期间，冲击相反一侧将通常是拉伸侧。?

应力降级

可通过适当的应力管理来保持玻璃的固有机械可靠性特性。用于调节所需的最大主应力的一种技术是贯穿应力降级施加安全因数。它是施加的应力与材料的固有强度之比。施加到设计的比越低，确保长期可靠性的概率越高。它是影响玻璃-聚合物层叠结构中聚合物层的选择、厚度和位置的设计属性。

图23是示出对于各种产品可靠性期限所施加的应力与所需强度关系的玻璃降级图。更具体地：线2301示出秒期限；线2302示出小时期限；以及线2303示出年期限。即，例如，对于所需的最大主施加应力200MPa，如果预期所施加的应力持续大约几秒，则所需的强度可小于500Mpa；大约几小时，则所需的强度可大于500Mpa；大约几年，则所需的强度可约为1000Mpa。因此，可以看到施加的应力越长，玻璃的强度要求越高。相反，例如，如果玻璃具有1000MPa的强度，则它能够承受：对于大约几年，约200Mpa的最大主施加应力；对于大约几小时，约400Mpa的最大主施加应力；以及对于大约几秒，约400Mpa的最大主施加应力。

结语

应该强调本发明的上述各实施例、尤其任何“优选”实施例仅是实现的可能示例，仅为清楚理解本发明的原理而阐述。可对本发明的上述各实施例作出许多变化和修改而不背离本发明的精神和原理。所有这些修改和变化旨在包含在本公开和本发明的范围内，并受所附权利要求书的保护。

Claims (14)

1.一种层叠，包括：

厚度从5微米至500微米的玻璃板；

第一聚合物，所述第一聚合物层叠到所述玻璃板的第一表面上，所述第一聚合物向玻璃板提供涂层因数（F），其中所述涂层因数（F）由以下公式定义：

F=(1-γβ²)/(1+γβ²)，其中

γ=[Ep1(1–vg²)]/[Eg(1–vp1²)],

β=tp1/tg,

Ep1=第一聚合物的杨氏模量，

tp1=第一聚合物的厚度；

vp1=第一聚合物的泊松比，

Eg=玻璃的杨氏模量，

tg=玻璃的厚度，以及

Vg=玻璃的泊松比，

其中所述层叠被弯曲使得所述玻璃板的第二表面被设置成凹入形状；以及

其中所述涂层因数（F）小于1。

2.如权利要求1所述的层叠，其特征在于，β从0.002至400，且其中γ从0.001至0.1。

3.如权利要求1所述的层叠，其特征在于，Eg从50至95GPa。

4.如权利要求1所述的层叠，其特征在于，Ep1从10至9500MPa。

5.一种层叠，包括：

玻璃板，具有第一表面、第二表面和5至500微米的厚度；

第一聚合物层，所述第一聚合物层层叠到所述玻璃板的第一表面，所述第一聚合物层具有第一杨氏模量(Ep1)、第一厚度(tp1)和第一泊松比(νp1)；

第二聚合物层，所述第二聚合物层层叠到所述玻璃板的第二表面，所述第二聚合物层具有第二杨氏模量(Ep2)、第二厚度(tp2)和第二泊松比(νp2)；

其中所述玻璃板被弯曲使得所述第二表面被设置成凹入形状；以及

其中所述第一聚合物层和所述第二聚合物层被构造成使得

[(Ep1tp1(tg+tp1))/(1-vp1²)]>[(Ep2tp2(tg+tp2))/(1-vp2²)]。

6.如权利要求5所述的层叠，其特征在于，所述第二聚合物的类型与所述第一聚合物层的类型相同，但厚度与所述第一聚合物层的厚度不同。

7.如权利要求5所述的层叠，其特征在于，所述第二聚合物层是不同聚合物的层叠，其中Ep2、tp2和νp2是第二聚合物层的有效值。

8.如权利要求1至7中任一项所述的层叠，其特征在于，所述玻璃具有25至400微米的厚度。

9.一种电子设备，包括：

外壳，

耦合到所述外壳的玻璃-聚合物层叠部分，其中所述玻璃-聚合物层叠部分包括根据权利要求1至7中的任一项所述的层叠，且玻璃板的厚度为从5至500微米，其中玻璃-聚合物层叠被弯曲使得所述玻璃板的第二表面被设置成凹入形状。

10.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述外壳具有内部和外部，其中所述玻璃板的第二表面被设置成面向外壳的外部。

11.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述外壳以与所述玻璃-聚合物层叠互补的方式弯曲。

12.一种传送玻璃-聚合物层叠的方法，所述玻璃-聚合物层叠具有第一侧和第二侧，所述玻璃-聚合物层叠是第一聚合物层在第一侧上且厚度为Tg的玻璃在第二侧上的结构或第一聚合物层在第一侧上且第二聚合物层在第二侧上而厚度为Tg的玻璃在其间的结构，包括：

绕直径为D1的第一辊传送所述玻璃-聚合物层叠，其中所述玻璃-聚合物层叠的第二侧被设置成面向所述第一辊;

绕直径为D2的第一辊传送所述玻璃-聚合物层叠，其中所述玻璃-聚合物层叠的第一侧被设置成面向所述第二辊;以及

其中D1<D2，

且其中当所述玻璃-聚合物层叠具有在第一侧上的第一聚合物层和在第二侧上的第二聚合物层时：

所述第一聚合物层具有第一杨氏模量（Ep1）、第一厚度（tp1）和第一泊松比（νp1）；

所述第二聚合物层具有第二杨氏模量（Ep2）、第二厚度（tp2）和第二泊松比（νp2）；以及

所述第一聚合物层和所述第二聚合物层被构造成使得

[(Ep1tp1(tg+tp1))/(1-vp1²)]>[(Ep2tp2(tg+tp2))/(1-vp2²)]。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述第二聚合物层是不同聚合物的层叠，其中Ep2、tp2和νp2是第二聚合物层的有效值。

14.如权利要求12或13所述的方法，其特征在于，所述第一聚合物层是不同聚合物的层叠，其中Ep1、tp1和νp1是第一聚合物层的有效值。

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