CN108779018A - 可弯曲电子器件模块、制品以及制造其的粘结方法 - Google Patents

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Abstract

可折叠电子器件模块包括玻璃覆盖元件，其具有约25‑200um的厚度、约20‑140GPa的弹性模量。模块还包括：厚度约为50‑600um的堆叠；以及使得堆叠与覆盖元件的第二主表面接合的第一粘合剂，第一粘合剂的剪切模量是约0.01MPa至约1GPa且玻璃转化温度至少为80℃。此外，器件模块包括穿过覆盖元件的厚度，且位于覆盖元件的中心区域内的折弯粘结残留应力区域，其范围是沿着覆盖元件的中心弯曲轴从第二主表面处的最大压缩残留应力到第一主表面处的最大拉伸残留应力。

Description

可弯曲电子器件模块、制品以及制造其的粘结方法
相关申请的交叉参考
本申请根据35 U.S.C.§119，要求2016年03月17日提交的美国临时申请系列第62/309624号的优先权，本文以该申请为基础并将其全文通过引用结合于此。
技术领域
本公开一般地涉及可弯曲电子器件模块、制品，以及制造它们的弯曲方法。更具体地，本公开涉及可弯曲电子器件模块，其具有用于可折叠显示器装置应用的含玻璃覆盖，以及制造它们的弯曲方法。
背景技术
正在构思将通常天然是刚性的产品和组件的挠性版本用于新应用。例如，挠性电子器件可以提供薄、轻量化和挠性性质，这提供了用于包括曲面显示器和可穿戴装置的新应用的机会。许多这些挠性电子器件结合了挠性基材来容纳和安装这些器件的电子组件。金属箔具有包括热稳定性和耐化学性在内的一些优势，但是遭受高成本和缺乏光学透明度的问题。聚合物箔具有包括低成本和耐冲击性在内的一些优势，但是可能遭受边缘光学透明度、缺乏热稳定性、有限的密封性和/或循环疲劳性能的问题。
这些电子器件中的一些还可使用挠性显示器。对于挠性显示器应用，光学透明度和热稳定性通常是重要性质。此外，挠性显示器应该具有高的耐疲劳性和耐穿刺性，包括小弯曲半径下的耐失效性，特别是对于具有触摸屏功能性和/或可以被折叠的挠性显示器而言。此外，取决于显示器的目标应用，挠性显示器应该易于被消费者弯曲和折叠。
一些挠性玻璃材料和含玻璃材料为挠性和可折叠基材和显示器应用提供许多所需的性质。但是，迄今为止，这些应用的线玻璃材料(harness glass material)的努力在很大程度上是尚未成功的。通常来说，可以将玻璃基材制造成非常低的厚度水平(<25μm)以实现越来越小的弯曲半径。这些“薄”玻璃基材会遭受有限耐穿刺性的问题。与此同时，较厚的玻璃基材(>150μm)可以被制造成具有更好的耐穿刺性，但是这些基材在弯曲之后会缺乏合适的耐疲劳性和机械可靠性。
此外，由于将这些挠性玻璃材料用作还含有电子组件(例如，薄膜晶体管(“TFT”)、触摸屏等)的模块中的覆盖元件，额外层(例如，聚合物电子器件面板)与粘合剂(例如，环氧化物、光学透明的粘合剂(“OCA”))在这些各种组件和元件之间的相互作用会导致终端产品(例如，电子显示器装置)中的模块使用期间存在越来越复杂的应力状态。这些复杂的应力状态会导致覆盖元件经受增加的应力集中因子和/或增加的应力水平(例如，高拉伸应力)。由此，这些覆盖元件会易于发生模块内的内聚和/或分层失效模式。此外，这些复杂相互作用会导致消费者弯曲和折叠覆盖元件所需的弯曲作用力增加。
因此，存在对于如下挠性、含玻璃材料和模块设计的需求，其采用这些材料用于各种电子器件应用，特别是用于挠性电子显示器装置应用，更具体来说用于可折叠显示器装置应用。此外，还需要模块水平的加工方法，来赋予这些模块设计具有增加的可靠性和/或增加的弯曲能力。
发明内容
根据本公开的第1个方面，提供了可折叠电子器件模块，其包括玻璃覆盖元件，所述玻璃覆盖元件的厚度约为25-200um且覆盖元件弹性模量约为20-140GPa。覆盖元件具有第一主表面和第二主表面。模块还包括：厚度约为50-600um的堆叠；以及使得堆叠与覆盖元件的第二主表面接合的第一粘合剂，第一粘合剂的剪切模量是约0.01MPa至约1GPa且玻璃转化温度至少为80℃。堆叠还包括：面板，所述面板具有第一和第二主表面，以及约300MPa至约10GPa的面板弹性模量。此外，在将模块以两点配置弯曲至如下弯曲半径使得第一主表面处于压缩之后，器件模块包括在覆盖元件的第二主表面处不大于约800MPa的处于张力的切线应力，所述弯曲半径是约20mm至约2mm，例如约20mm至约3mm、约20mm至约4mm、约20mm至约5mm、约20mm至约6mm、约20mm至约7mm、约20mm至约8mm、约20mm至约9mm、约20mm至约10mm、约20mm至约11mm、约20mm至约12mm、约20mm至约13mm、约20mm至约14mm、约20mm至约15mm、约20mm至约16mm、约20mm至约17mm、约20mm至约18mm、约20mm至约19mm、约19mm至约2mm、约18mm至约2mm、约17mm至约2mm、约16mm至约2mm、约15mm至约2mm、约14mm至约2mm、约13mm至约2mm、约12mm至约2mm、约11mm至约2mm、约10mm至约2mm、约9mm至约2mm、约8mm至约2mm、约7mm至约2mm、约6mm至约2mm、约5mm至约2mm、约4mm至约2mm、约3mm至约2mm、约19mm至约3mm、约18mm至约4mm、约17mm至约5mm、约16mm至约6mm、约15mm至约7mm、约14mm至约8mm、约13mm至约9mm、约12mm至约10mm，以及弯曲半径是从覆盖元件的第一主表面上方的中心点到面板的第二主表面进行测量的。
根据本公开的第2个方面，提供了可折叠电子器件模块，其包括玻璃覆盖元件，所述玻璃覆盖元件的厚度约为25-200um且覆盖元件弹性模量约为20-140GPa。覆盖元件具有第一主表面和第二主表面。模块还包括：厚度约为50-600um的堆叠；以及使得堆叠与覆盖元件的第二主表面接合的第一粘合剂，第一粘合剂的剪切模量是约0.01MPa至约1GPa且玻璃转化温度至少为80℃。堆叠还包括：面板，所述面板具有第一和第二主表面，以及约300MPa至约10GPa的面板弹性模量。此外，在将模块以两点配置弯曲到约20mm至约1mm的弯曲半径之后，器件模块包括在覆盖元件的第二主表面处的处于张力的切线应力不超过约1000MPa。
根据本公开的第3个方面，提供了可折叠电子器件模块，其包括覆盖元件，所述覆盖元件的厚度约为25-200um且覆盖元件弹性模量约为20-140GPa。覆盖元件还包括组件，所述组件具有玻璃组合物、第一主表面和第二主表面。模块还包括：厚度约为50-600um的堆叠；以及使得堆叠与覆盖元件的第二主表面接合的第一粘合剂，第一粘合剂的特征在于，剪切模量是约0.01MPa至约1GPa且玻璃转化温度至少为80℃。堆叠还包括：面板，所述面板具有第一和第二主表面，以及约300MPa至约10GPa的面板弹性模量。此外，器件模块包括折弯粘结残留应力区域(flex-bond residual stress region)。此外，残留应力区域穿过覆盖元件的厚度，且位于覆盖元件的中心区域内，范围是沿着覆盖元件的中心弯曲轴从第二主表面处的最大压缩残留应力到第一主表面处的最大拉伸残留应力。
在可折叠模块的某些实践方式中，在将模块以两点配置弯曲至约20mm至约1mm的弯曲半径，例如，20mm、19.75mm、19.5mm、19.25mm、19mm、18.5mm、17.5mm、17mm、16.5mm、16mm、15.5mm、15mm、14.5mm、14mm、13.5mm、13mm、12.5mm、12mm、11.5mm、11mm、10.5mm、10mm、9.5mm、9mm、8.5mm、7.5mm、7mm、6.5mm、6mm、5.5mm、5mm、4.5mm、4mm、3.5mm、3.25mm、3mm、2.75mm、2.5mm、2.25mm、2mm、1.75mm、1.5mm、1.25mm、以及小至1mm之后，在覆盖元件的第二主表面处的切线应力不超过约1000MPa，例如，950MPa、925MPa、900MPa、875MPa、850MPa、825MPa、800MPa、775MPa、750MPa、725MPa、700MPa、675MPa、650MPa、625MPa、600MPa、575MPa、550MPa、525MPa、500MPa，或者这些切线应力限值之间的任意量。通过本公开的折弯粘结概念以及通过本文所列出的其他概念，在可折叠模块经受大于约20mm至最高至约100mm的弯曲半径的某些其他方面中，覆盖元件的第二主表面处的切线应力会明显下降。
在可折叠模块的某些方面中，覆盖元件的特征还在于，在两点配置中，在将模块从基本未弯曲配置弯曲成如下弯曲半径(即，弯曲半径是约20至约1mm，例如，19.75mm、19.5mm、19.25mm、19mm、18.5mm、17.5mm、17mm、16.5mm、16mm、15.5mm、15mm、14.5mm、14mm、13.5mm、13mm、12.5mm、12mm、11.5mm、11mm、10.5mm、10mm、9.5mm、9mm、8.5mm、7.5mm、7mm、6.5mm、6mm、5.5mm、5mm、4.5mm、4mm、3.5mm、3.25mm、3mm、2.75mm、2.5mm、2.25mm、2mm、1.75mm、1.5mm、1.25mm、和1mm)持续至少200,000次弯曲循环之后，没有发生内聚失效。在其他方面中，覆盖元件的特征还在于，在两点配置中，在将模块从基本未弯曲配置弯曲成所述弯曲半径持续至少225,000次弯曲循环、250,000次弯曲循环、275,000次弯曲循环和至少300,000次弯曲循环(以及这些值之间的所有弯曲循环下限)之后，没有发生内聚失效。
根据可折叠模块的其他方面，覆盖元件是玻璃元件(例如，覆盖元件包括具有玻璃组合物的组分)，其覆盖元件弹性模量约为20-140GPa，或者这些限值之间的任意弹性模量值，例如，30GPa、35GPa、40GPa、45GPa、50GPa、55GPa、60GPa、65GPa、70GPa、75GPa、80GPa、85GPa、90GPa、95GPa、100GPa、105GPa、110GPa、115GPa、120GPa、125GPa、130GPa、和135GPa。在其他方面，覆盖元件是具有如下覆盖元件弹性模量的玻璃元件：约20GPa至约120GPa、约20GPa至约100GPa、约20GPa至约80GPa、约20GPa至约60GPa、约20GPa至约40GPa、约40GPa至约120GPa、约40GPa至约100GPa、约40GPa至约80GPa、约40GPa至约60GPa、约60GPa至约120GPa、约60GPa至约100GPa、约60GPa至约80GPa、约80GPa至约120GPa、约80GPa至约100GPa、以及约100GPa至约120GPa。在某些实践方式中，用强度增强措施加工玻璃覆盖元件或者任意其他方式对玻璃覆盖元件进行构造，这导致在靠近覆盖元件的一个或多个主表面建立起一个或多个压缩应力区域。
在可折叠模块的某些方面，第一粘合剂的特征在于，剪切模量是约0.01MPa至约1GPa，例如，约0.01MPa至约800MPa、约0.01MPa至约600MPa、约0.01MPa至约400MPa、约0.01MPa至约200MPa、约0.01MPa至约1MPa、约1MPa至约800MPa、约1MPa至约600MPa、约1MPa至约400MPa、约1MPa至约200MPa、约200MPa至约800MPa、约200MPa至约600MPa、约200MPa至约400MPa、约400MPa至约800MPa、约400MPa至约600MPa、以及约600MPa至约800MPa。根据可折叠模块的第1个方面的实践方式，第一粘合剂的特征在于，剪切模量例如约为0.01MPa、0.02MPa、0.03MPa、0.04MPa、0.05MPa、0.06MPa、0.07MPa、0.08MPa、0.09MPa、0.1MPa、0.2MPa、0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa、0.6MPa、0.7MPa、0.8MPa、0.9MPa、1MPa、5MPa、10MPa、20MPa、30MPa、40MPa、50MPa、60MPa、70MPa、80MPa、90MPa、或100MPa，或者这些剪切模量值之间的任意量。在可折叠模块的第2个方面的实践方式，第一粘合剂的特征在于，剪切模量例如约为例如1MPa、5MPa、10MPa、20MPa、30MPa、40MPa、50MPa、60MPa、70MPa、80MPa、90MPa、100MPa、200MPa、300MPa、400MPa、500MPa、600MPa、700MPa、800MPa、900MPa、或1000MPa，或者这些剪切模量值之间的任意量。
根据本公开的可折叠模块的一些实施方式，第一粘合剂的特征在于，厚度是约5μm至约60μm，例如，约5μm至约50μm、约5μm至约40μm、约5μm至约30μm、约5μm至约20μm、约5μm至约15μm、约5μm至约10μm、约10μm至约60μm、约15μm至约60μm、约20μm至约60μm、约30μm至约60μm、约40μm至约60μm、约50μm至约60μm、约55μm至约60μm、约10μm至约50μm、约10μm至约40μm、约10μm至约30μm、约10μm至约20μm、约10μm至约15μm、约20μm至约50μm、约30μm至约50μm、约40μm至约50μm、约20μm至约40μm、以及约20μm至约30μm。其他实施方式的第一粘合剂的特征在于，厚度是例如约5μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm、55μm、或60μm，或者这些厚度值之间的任意厚度。在一个方面中，第一粘合剂的厚度是约10μm至约20μm。
根据本公开的可折叠模块的其他实施方式，第一粘合剂的特征在于，玻璃转化温度是例如至少80℃、至少90℃、至少100℃、至少110℃、至少120℃、至少130℃、至少140℃、至少150℃、至少160℃、至少170℃、至少180℃、至少190℃、至少200℃、至少210℃、至少220℃、至少230℃、至少240℃、至少250℃，以及这些值之间的所有玻璃转化温度下限。在可折叠电子器件模块的某些方面中，可以对第一粘合剂的玻璃转化温度进行选择，以确保在粘合剂固化之后暴露于与模块加工相关的温度或者暴露于可折叠电子器件模块应用环境中的可折叠电子器件模块的模块和运行温度之后，第一粘合剂的剪切模量不发生明显变化。
在本公开的可折叠模块具有折弯粘结残留应力区域的一些实施方式中，在其中心弯曲轴处，在覆盖元件的第二主表面处的最大压缩残留应力可以是例如最高达到300MPa、最高达到275MPa、最高达到250MPa、最高达到225MPa、最高达到200MPa、最高达到175MPa、最高达到150MPa、最高达到125MPa、最高达到100MPa、最高达到75MPa、最高达到50MPa、最高达到40MPa、最高达到30MPa、最高达到20MPa、或最高达到10MPa，以及覆盖元件的第二主表面处的这些最大压缩应力水平之间的所有值。折弯粘结残留应力区域的特征会在于，残留应力贯穿覆盖元件的厚度发生变化。在某些方面中，折弯粘结残留应力区域内的残留应力以基本线性函数的方式连续变化贯穿覆盖元件的厚度，例如，从第二主表面处的最大压缩残留应力变化为覆盖元件的第一主表面处的最大拉伸残留应力。
根据本公开的可折叠电子器件模块的一些方面，模块还包括经离子交换的压缩应力区域，其从覆盖元件的第二主表面延伸到选定的深度。此外，经过离子交换的压缩应力区域包括多种可离子交换离子和多种经离子交换的离子，通常是金属离子。可以对经离子交换的离子进行选择，从而在压缩应力区域中产生压缩应力。在某些方面中，压缩应力区域的特征在于，第二主表面处的最大压缩应力是例如最高至高达2000MPa、高达1750MPa、高达1500MPa、高达1250MPa、高达1000MPa、高达900MPa、高达800MPa、高达700MPa、高达600MPa、高达500MPa、高达400MPa、高达300MPa、高达200MPa、或者高达100MPa，以及这些量之间的所有最大压缩应力水平。此外，覆盖元件中的这些压缩应力区域重叠在覆盖元件中还含有的任意折弯粘结残留应力区域上。例如，覆盖元件的第二主表面处的实际最大压缩应力会反映来自折弯粘结残留应力区域的最大压缩残留应力与来自经离子交换的压缩应力区域的最大压缩应力之和。
根据本公开的第4个方面，提供了制造可折叠电子器件模块(包括任意前述可折叠模块)的方法。方法包括如下步骤：将覆盖元件与堆叠相邻布置，在其间具有第一粘合剂，以限定堆叠模块。覆盖元件的特征在于，厚度是约25um至约200um，覆盖元件弹性模量是约20GPa至约140GPa，玻璃组成以及第一和第二主表面。堆叠的特征在于，厚度是约100um至约600um，并且包括面板，所述面板具有第一和第二主表面，且面板弹性模量是约300MPa至约10GPa。第一粘合剂的特征在于，剪切模量是约0.01MPa至约1GPa，以及玻璃转化温度至少为80℃。此外，覆盖元件的第二主表面与第一粘合剂相邻。方法还包括如下步骤：将堆叠模块弯曲至折弯半径R折弯，以限定折弯模块，其中，R折弯是从高于堆叠(即，堆叠中第一主表面面朝的那侧上的曲率中心)到覆盖元件的第二主表面进行测量的；使得折弯模块中的第一粘合剂以折弯半径R折弯发生固化，以限定折弯粘结模块；以及使得折弯粘结模块回到未弯曲构造以限定可折叠电子器件模块。
在一些实施方式中，方法的进行使得可折叠电子模块还包括折弯粘结残留应力区域，这是在使得折弯粘结模块回到未弯曲构造的步骤之后形成的。残留应力区域穿过覆盖元件的厚度，且位于覆盖元件的中心区域内，范围是位于覆盖元件的中心弯曲轴从第二主表面处的最大压缩残留应力到第一主表面处的最大拉伸残留应力，这是当电子模块处于未弯曲构造时测量的。在某些实施方式中，对弯曲步骤中的R折弯进行选择，使其位于约5mm至约50mm的范围内，例如，约5mm至约40mm、约5mm至约30mm、约5mm至约20mm、约5mm至约10mm、约10mm至约50mm、约10mm至约40mm、约10mm至约30mm、约10mm至约20mm、约20mm至约50mm、约20mm至约40mm、约20mm至约30mm、约30mm至约50mm、约30mm至约40mm、或者约40mm至约50mm。
根据方法的一些其他实施方式，形成的折弯粘结残留应力区域使得，在其中心弯曲轴处，在覆盖元件的第二主表面处的最大压缩残留应力可以是例如最高达到300MPa、最高达到275MPa、最高达到250MPa、最高达到225MPa、最高达到200MPa、最高达到175MPa、最高达到150MPa、最高达到125MPa、最高达到100MPa、最高达到75MPa、最高达到50MPa、最高达到40MPa、最高达到30MPa、最高达到20MPa、或最高达到10MPa，以及覆盖元件的第二主表面处的这些最大压缩应力水平之间的所有值。折弯粘结残留应力区域的特征会在于，残留应力贯穿覆盖元件的厚度发生变化。在某些方面中，折弯粘结残留应力区域内的残留应力以基本线性函数的方式连续变化贯穿覆盖元件的厚度，例如，从第二主表面处的最大压缩残留应力变化为覆盖元件的第一主表面处的最大拉伸残留应力。
在以下的详细描述中提出了本文的其他特征和优点，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看出，或者通过实施包括以下详细描述、权利要求书以及附图在内的本文所述的各种实施方式而被认识。
应理解，上面的一般性描述和下面的详细描述都仅仅是示例性的，用来提供理解权利要求书的性质和特点的总体评述或框架。所附附图提供了进一步理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图说明了一个或多个实施方式，并与文字描述一起用来解释各个实施方式的原理和操作。本文所用的方向术语，例如上、下、左、右、前、后、顶、底，仅仅是参照绘制的附图而言，并不用来表示绝对的取向。
附图说明
图1是根据本公开的一个方面的可折叠电子器件模块的横截面图。
图2是根据本公开的另一个方面的可折叠电子器件模块的横截面图。
图3是根据本公开的另一个方面的可折叠电子器件模块的横截面图。
图4A和4B分别显示根据本公开的一个方面，在两点测试设备中处于未弯曲和弯曲构造的可折叠电子器件模块。
图5显示根据本公开的方面，制造可折叠电子器件模块的折弯粘结方法的阶段，以及覆盖元件中对应的应力状态。
图5A根据本公开的一个方面，提供了对于具有不同玻璃转化温度的两种粘合剂，剪切模量与温度关系以及在运行温度时可折叠模块残留应力与时间的关系这两个示意图。
图5B是在可折叠模块的覆盖元件的厚度上建立起来的最大残留压缩应力与折弯半径R折弯的关系示意图，所述折弯半径R折弯是在根据本公开的一个方面的折弯粘结工艺过程中采用的。
图5C是根据本公开的一个方面，在可折叠模块的覆盖元件中建立起来的最大残留压缩应力与因素D的关系示意图，所述D对应于第一粘合剂的整体挠曲刚度。
图6A是根据本公开的另一个方面，评估的切线应力与穿过三种可折叠电子器件模块的厚度的深度关系图，每个可折叠电子器件模块含有具有不同剪切模量的第一粘合剂，构造成使得覆盖元件与堆叠接合。
图6B是根据本公开的另一个方面，评估的切线应力与穿过两种可折叠电子器件模块的厚度的深度关系图，每个可折叠电子器件模块含有具有不同厚度的第一粘合剂，构造成使得覆盖元件与具有不同厚度的堆叠接合。
图7是根据本公开的另一个方面，评估的切线应力与穿过具有不同粘合剂配置的三种可折叠电子器件模块的厚度的深度关系图。
图8是根据本公开的另一个方面，评估的弯曲作用力与三种可折叠电子器件模块的粘合剂厚度的关系示意图，每个可折叠电子器件模块构造成具有的粘合剂具有不同剪切模量。
图9A-9C分别是根据本公开的另一个方面，评估的弯曲作用力与用于图5A、5B和6所示的可折叠电子器件模块的两点测试设备的板距离关系图。
具体实施方式
下面详细参考实施方式，这些实施方式的例子在附图中示出。只要有可能，在所有附图中使用相同的附图标记来表示相同或类似的部分。本文中，范围可以表示为从“约”一个具体值和/或到“约”另一个具体值的范围。当表示这样一个范围的时候，另一个实施方式包括从一个特定值和/或到另一个特定值。类似地，当使用前缀“约”表示数值为近似值时，应理解，具体数值形成另一个实施方式。还应理解的是，每个范围的端点值在与另一个端点值有关和与另一个端点值无关时，都是有意义的。
除了其他特征和益处之外，本公开的可折叠电子器件模块和制品(以及它们的制造方法)提供了在小的弯曲半径(例如，处于静态拉伸和疲劳)时的机械可靠性以及高的耐穿刺性。这些器件模块和制品的配置特征还在于，对这些器件模块和制品进行折叠或任意其他方式弯曲的较低弯曲作用力。对于机械可靠性，本公开的可弯曲模块可以被加工成或者任意其他方式构造成避免它们与含玻璃覆盖元件的内聚失效以及模块内的各种组件之间的界面处(例如，粘合剂-覆盖元件界面处)的分层相关的失效。当可弯曲模块用于可折叠电子装置显示器时，例如，对于显示器的一个部分折叠到显示器的另一部分的顶部上的实施方式，耐穿刺性能力和小的弯曲半径是有利的。例如，可弯曲模块可用作以下一种或多种：可折叠电子显示器装置面朝用户部分上的覆盖物，该位置的耐穿刺性是特别有利的；基材模块，布置在装置自身内部，在其上布置电子组件；或者可折叠电子显示器装置中的其他位置。或者，本公开的可弯曲模块可用于如下装置，该装置不具有显示器，但是其中玻璃层或含玻璃层利用其有益性质并且以类似于可折叠显示器的方式折叠或者任意其他方式弯曲成紧弯曲半径。当可弯曲模块用作用户会与其进行相互作用的位置的装置的外部上的时候，耐穿刺性是特别有利的。此外，当这些模块和制品是手动弯曲时(例如，可折叠的钱包状挠性显示器装置内或者以任意其他方式作为其一部分时)，这些器件模块和制品进行折叠或者任意其他方式弯曲成某些构造时较低的弯曲作用力对于用户而言是特别有利的。
更具体来说，本公开中的可折叠电子器件模块可以通过在覆盖元件用粘合剂与堆叠发生接合的部分中建立起折弯粘结残留应力区域，来获得部分或全部上述优点。例如，由于存在或者产生了覆盖元件中的残留应力区域，在主表面处具有最大压缩应力，这些可折叠模块可展现出在覆盖元件通过粘合剂与堆叠接合的该主表面处的降低的切线应力(例如，在应用相关的模块弯曲或折叠之后处于张力)。在一个实施方式中，通过采用折弯粘结工艺，在玻璃覆盖元件中建立起了残留应力区域。通常来说，通过第一粘合剂，在覆盖元件的第二主表面处使得覆盖元件与堆叠粘附。然后将粘附的模块折弯至折弯半径(通常是约5mm至约50mm)，粘合剂固化，然后模块回到未弯曲构造。随着模块回到未弯曲构造，建立起了残留应力区域。此外，在覆盖元件的第二主表面处具有压缩应力(位于覆盖元件的中心区域内)的这个残留应力区域起到降低了覆盖元件的第二主表面处的应用相关的拉伸应力。因此，在覆盖元件中存在的残留应力区域会转变为改进的模块可靠性、模块弯曲半径能力(即，模块被弯曲至更小半径的能力)和/或对于通过其他方式在覆盖元件的主表面处建立压缩应力(例如，通过离子交换驱动建立压缩应力区域)的依赖性降低。
本公开中的可折叠电子器件模块还可以通过控制模块内所用每种粘合剂的材料性质和厚度，来获得部分或全部上述优点。通过降低用于模块中的粘合剂的厚度和/或通过增加用于覆盖元件与下方堆叠之间的粘合剂的剪切模量，这些可折叠模块还可以展现出覆盖元件的主表面处的切线应力(即，在应用相关的模块弯曲或折叠之后处于张力)的下降。作为另一个例子，这些可折叠模块可以通过降低粘合剂的剪切模量，展现出面板与使得面板与堆叠接合到一起的该粘合剂之间的界面处的应用相关的切线应力的下降。这些降低的拉伸应力还会导致改善的模块可靠性，特别是对于面板与堆叠之间的耐分层性而言。在另一种情况下，可以通过降低模块中所用的任意或全部粘合剂的剪切模量和/或通过对模块中所用的任意或全部粘合剂的合适厚度范围进行选择，来降低整体模块刚度(例如，对于使得模块弯曲所施加的作用力的抗性)。
此外，本公开的实施方式和概念为本领域技术人员加工和设计可折叠电子器件模块提供了框架，从而降低覆盖元件/堆叠界面处的切线应力，降低面板/堆叠界面处的切线应力和降低模块对于弯曲的抗性，这全都可归于用于需要不同程度和不同量的弯曲和折叠的各种应用的这些模块的可靠性、可加工性和适用性。
参见图1，显示根据本公开的第一个方面的可折叠电子器件模块100a，其包括覆盖元件50、第一粘合剂10a、堆叠90a、堆叠元件75、电子器件102和面板60。覆盖元件50具有厚度52、长度52l、宽度w(未示出，但是延伸进入如图1所示的页面平面中)、第一主表面54和第二主表面56。厚度52的范围可以是约25μm至约200μm，例如，约25μm至约175μm、约25μm至约150μm、约25μm至约125μm、约25μm至约100μm、约25μm至约75μm、约25μm至约50μm、约50μm至约175μm、约50μm至约150μm、约50μm至约125μm、约50μm至约100μm、约50μm至约75μm、约75μm至约175μm、约75μm至约150μm、约75μm至约125μm、约75μm至约100μm、约100μm至约175μm、约100μm至约150μm、约100μm至约125μm、约125μm至约175μm、约125μm至约150μm、以及约150μm至约175μm。在其他方面，厚度52可以约为25-150μm、约为50-100μm、或者约为60-80μm。覆盖元件50的厚度52也可设定为上述范围之间的其他厚度。
图1所示的可折叠电子器件模块100a包括覆盖元件50，其具有的覆盖元件弹性模量是约20GPa至约140GPa，例如，约20GPa至约120GPa、约20GPa至约100GPa、约20GPa至约80GPa、约20GPa至约60GPa、约20GPa至约40GPa、约40GPa至约120GPa、约40GPa至约100GPa、约40GPa至约80GPa、约40GPa至约60GPa、约60GPa至约120GPa、约60GPa至约100GPa、约60GPa至约80GPa、约80GPa至约120GPa、约80GPa至约100GPa、以及约100GPa至约120GPa。覆盖元件50可以是具有玻璃组合物的组件，或者可以包括具有玻璃组合物的至少一个组件。在后一种情况下，覆盖元件50可以包括一层或多层，其包括含玻璃材料，例如，元件50可以是聚合物/玻璃复合物，其构造成具有聚合物基质中的第二相玻璃颗粒。在一个方面中，覆盖元件50是玻璃元件，其特征在于，弹性模量约为50-100GPa，或者这些限值之间的任意弹性模量值。在其他方面，覆盖元件弹性模量是例如约20GPa、30GPa、40GPa、50GPa、60GPa、70GPa、80GPa、90GPa、100GPa、110GPa、120GPa、130GPa、或140GPa，或者这些限值之间的任意弹性模量值。
再次参见图1，可折叠模块100a还包括：堆叠90a，其具有约50-600μm的厚度92a；和第一粘合剂10a，其构造成将堆叠90a与覆盖元件50的第二主表面56接合到一起，第一粘合剂10a的特征在于厚度12a和约为0.1-1000MPa的剪切模量，例如，约0.1MPa至约800MPa、约0.1MPa至约600MPa、约0.1MPa至约400MPa、约0.1MPa至约200MPa、约0.1MPa至约1MPa、约1MPa至约800MPa、约1MPa至约600MPa、约1MPa至约400MPa、约1MPa至约200MPa、约200MPa至约800MPa、约200MPa至约600MPa、约200MPa至约400MPa、约400MPa至约800MPa、约400MPa至约600MPa、以及约600MPa至约800MPa。根据可折叠模块100a的第1个方面的一个实践方式，第一粘合剂10a的特征在于，剪切模量约为0.01MPa、0.02MPa、0.03MPa、0.04MPa、0.05MPa、0.06MPa、0.07MPa、0.08MPa、0.09MPa、0.1MPa、0.2MPa、0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa、0.6MPa、0.7MPa、0.8MPa、0.9MPa、1MPa、5MPa、10MPa、20MPa、30MPa、40MPa、50MPa、60MPa、70MPa、80MPa、90MPa、100MPa、200MPa、300MPa、400MPA、500MPa、600MPa、700MPa、800MPa、900MPa、1000MPa，或者这些剪切模量值之间的任意量。此外，在本公开的某些方面中，考虑堆叠90a具有小于50μm(例如，低至约10μm)的厚度92a，以及本公开所阐述的概念会同样适用于含有此类堆叠90a的可折叠模块100a。
仍然参见图1，可折叠模块100a的一些方面包括覆盖元件50中的折弯粘结残留应力区域，表示为50c和50t的组合。折弯粘结残留应力区域还通常布置在覆盖元件50的整个长度52l的52l'部分中。由此，折弯粘结残留应力区域50c、50t通常限定为覆盖元件50的中心区域，尺寸为：厚度52x中心部分52l'的长度x宽度w。更具体来说，贯穿覆盖元件50的厚度52存在折弯粘结残留应力区域50c、50t，范围是位于中心弯曲轴210，从第二主表面56处的最大压缩应力和第一主表面54处的最大拉伸残留应力贯穿模块100a和覆盖元件50。还应理解的是，在某些方面中，模块100a可以具有折弯粘结残留应力区域50c、50t，从而使得压缩残留应力区域分量50c与第一主表面54相邻，以及拉伸残留应力区域分量50t与第二主表面56相邻(图1未示出)。
在图1所示的某些方面中，折弯粘结残留应力区域50c、50t可以表征为压缩残留应力区域分量50c具有厚度52c，以及拉伸残留应力区域分量50t具有厚度52t。在可折叠模块100a具有折弯粘结残留应力区域50c、50t的一些实施方式中，在中心弯曲轴210处，在覆盖元件50的第二主表面56处的最大压缩残留应力可以最高达到300MPa、最高至275MPa、最高至250MPa、最高至225MPa、最高至200MPa、最高至175MPa、最高至150MPa、最高至125MPa、最高至100MPa、最高至75MPa、最高至50MPa、最高至40MPa、最高至30MPa、最高至20MPa、或者最高至10MPa，以及(中心弯曲轴210处的)覆盖元件50的第二主表面56处的这些最大压缩应力水平之间的所有值。如本领域技术人员所理解的，可以通过标准光弹性技术(例如，Aben等人的“Modern Photoelasticity for Residual Stress Measurements(残留应力测量的现代光弹性学)”应变，44(1)，第40-48页(2008)所述，其全文通过引用结合入本文)来测量覆盖元件50中(结合在模块100a内的)压缩残留应力。例如，可以采用市售可得仪器(包括但不限于表面应力旋光仪(例如，应变光学有限公司(Strainoptics，Inc)的GASP旋光仪)和表面应力计(例如，折原实业有限公司(Orihara Industrial Co.，Ltd)的FSM-6000))来测量覆盖元件50的主表面内和主表面上的残留应力。对于结合了覆盖元件50的模块不是充分透射从而不能够采用双折射和光弹性技术来测量覆盖元件50中的残留应力的方面而言，本领域技术人员还会认识到可以通过其他技术来测量覆盖元件50中的残留应力。例如，可以从模块100a去掉覆盖元件50，并可以测量与残留应力相关的覆盖元件50的转移，以计算在从模块100a去掉覆盖元件50之前的覆盖元件50中存在的残留应力。
再次参见图1，折弯粘结残留应力区50c、50t的特征会在于，在中心部分52l'中，残留应力贯穿覆盖元件50的厚度52发生变化。在一些实施方式中，中心部分52l'的长度尺寸约为覆盖元件50的长度52l的1/5。在某些方面中，在中心弯曲轴210处，残留应力以基本线性函数的方式连续变化贯穿覆盖元件50的厚度52，例如，从第二主表面处56的最大压缩残留应力(例如，-200MPa)变化为覆盖元件的第一主表面54处的最大拉伸残留应力(例如，+100MPa)。还应理解的是，在一些实施方式中，折弯粘结残留拉伸应力区域分量没有完全延伸到中心部分52l'的端部；因此，残留应力主要是远离弯曲轴210但是位于中心部分52l'内是压缩的。因此，通过存在折弯粘结残留应力区域(特别是与压缩残留应力区域52c相关的压缩应力水平)，有效地降低了覆盖元件的第二主表面56处的应用驱动的处于张力的切线应力(例如，来自于覆盖元件向上弯曲，从而第一主表面54是凹的而第二主表面56是凸的)。本领域技术人员还理解的是，当压缩残留应力区域分量50c位置与第一主表面54相邻时(图1中未示出)，通过存在折弯粘结残留应力区域，可以有效地降低覆盖元件的第一主表面54处的应用驱动的处于张力的切线应力。
如本文所用，术语“残留应力区域”涉及在刚加工得到的可折叠模块的覆盖元件中存在残留应力状态，这是由于加工过程中的模块组件之间的机械、非热相互作用而导致的。还如本文所用，术语“折弯粘结残留应力区域”涉及刚加工得到的可折叠模块的覆盖元件中存在穿过厚度且位于中心部分内的残留应力状态，其范围是位于覆盖元件的中心弯曲轴处，从覆盖元件的第二主表面处的最大压缩残留应力(即，通过粘合剂与堆叠粘附)到覆盖元件的第一主表面处的最大拉伸残留应力(即，没有与模块内的组件直接粘附)。可以通过折弯粘结工艺产生可折叠模块的覆盖元件中的“折弯粘结残留应力区域”。具体来说，可以通过第一粘合剂，在覆盖元件的第二主表面处使得覆盖元件与堆叠粘附。然后以两点配置，将粘附的模块折弯至折弯半径，通常约为5-50mm。然后，粘合剂固化，然后模块返回至未弯曲构造。如本文所用，随着模块回到未弯曲构造，在覆盖元件中建立起了“折弯粘结残留应力区域”。
再次参见图1，可折叠模块100a的第一粘合剂10a的特征会在于，玻璃转化温度是至少80℃、至少90℃、至少100℃、至少110℃、至少120℃、至少130℃、至少140℃、至少150℃、至少160℃、至少170℃、至少180℃、至少190℃、至少200℃、至少210℃、至少220℃、至少230℃、至少240℃、和至少250℃，以及这些值之间的所有玻璃转化温度下限。在可折叠电子器件模块100a的某些方面中，可以对第一粘合剂10a的玻璃转化温度进行选择，以确保在模块100a中粘合剂10a固化之后暴露于与模块加工相关的温度或者暴露于可折叠电子器件模块100a应用环境中的可折叠电子器件模块100a的运行温度之后，第一粘合剂10a的剪切模量不发生明显变化。更具体来说，选择玻璃转化温度超过模块100a的应用相关和/或加工相关温度的第一粘合剂10a，这确保了第一粘合剂10a没有经受依赖于温度的应力松弛。模块100a中的粘合剂10a的任何应力松弛都会导致例如通过折弯粘结工艺建立起来的覆盖元件50中的残留应力区域50c、50t中的残留应力的大小的损失或下降。
相比于用于根据本公开通用领域的电子器件应用中的至少一些常规粘合剂的剪切模量，本公开的可折叠模块100a的其他方面结合了具有较高剪切模量的粘合剂10a，例如，约为0.1-100MPa。在将可折叠电子器件模块100a以远离第二主表面56的方向(即，弯曲模块100a使得第二主表面56展现出凸形状)弯曲之后，观察到使用具有较高剪切模量值的此类粘合剂10a出乎意料地在覆盖元件50的第二主表面56处提供了明显的拉伸应力下降。具体来说，当模块以向上构造弯曲时(参见图4B)，较高剪切模量粘合剂提供了覆盖元件50与模块100a的余下部分之间的更好的结合。因此，通过控制粘合剂10a的刚度，可以控制覆盖元件50中的最终残留应力。事实上，在模块100a中使用较高剪切模量粘合剂10a倾向于使得中性轴偏移离开覆盖元件50的第二主表面56，从而降低了在该表面处的拉伸应力的大小。相反地，在缺乏本公开益处的情况下，面对相同问题的本领域技术人员通常会选择较不具有刚性或者低剪切模量的粘合剂，因为通常认为更为柔性的粘合剂会改善模块的挠性。
仍然参见图1，可折叠模块100a的某些方面可以构造成使得与弯曲整个模块相关的弯曲作用力最小化。更具体来说，使用具有较低剪切模量值(例如，0.01-0.1MPa)的第一粘合剂10a可以出乎意料地降低以向上或向下方向折叠或任意其他方式弯曲整个模块100a从而使得第一主表面54分别展现出凹形状或凸形状所需的整体弯曲作用力。相对于在覆盖元件与堆叠之间具有剪切模量超过0.1MPa的粘合剂(例如，第一粘合剂10a)的可折叠模块(例如，可折叠模块100a)，通过使用具有较低弹性剪切模量值的第一粘合剂10a，获得了与可折叠模块100a的某些方面相关的这些弯曲作用力下降。
在图1所示的可折叠模块100a的另一个实施方式中，第一粘合剂10a的特征在于，厚度12a是约5μm至约60μm，例如，约5μm至约50μm、约5μm至约40μm、约5μm至约30μm、约5μm至约20μm、约5μm至约15μm、约5μm至约10μm、约10μm至约60μm、约15μm至约60μm、约20μm至约60μm、约30μm至约60μm、约40μm至约60μm、约50μm至约60μm、约55μm至约60μm、约10μm至约50μm、约10μm至约40μm、约10μm至约30μm、约10μm至约20μm、约10μm至约15μm、约20μm至约50μm、约30μm至约50μm、约40μm至约50μm、约20μm至约40μm、以及约20μm至约30μm。其他实施方式的第一粘合剂10a的特征在于，厚度12a约为5μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm、55μm、60μm或者这些厚度值之间的任意厚度。在一个方面中，第一粘合剂10a的厚度12a约为10-20um。可折叠模块100a的一些方面结合了具有较低厚度的粘合剂10a，例如，约为10-20um，这低于用于此类电子器件应用中的常规粘合剂的厚度。在将可折叠电子器件模块100a以远离第二主表面56的方向(即，弯曲模块100a使得第二主表面56展现出凸形状)弯曲之后，观察到使用具有较低厚度值的此类粘合剂10a在覆盖元件50的第二主表面56处提供了明显的拉伸应力下降。通过减小粘合剂的厚度，获得了处于弯曲下的覆盖元件50与模块100a之间更多的结合(例如，如图4B所示)。因此，通过控制粘合剂10a靠近覆盖元件50的厚度，在第二主表面56处建立起了较少的拉伸应力量。相反地，在缺乏本公开益处的情况下，面对相同问题的本领域技术人员通常不会认识到相比于模块整体厚度相对薄的粘合剂厚度会对于覆盖元件50的第二主表面56处的拉伸应力的大小起到如此明显的作用。此外，虽然相信粘合剂10a的厚度12a的进一步下降会导致元件50的第二主表面56处的拉伸应力的进一步下降，但是取决于模块100a的应用要求，厚度12a会受到使得元件50与下方堆叠90a接合的粘结强度的限制。
仍然参见图1，可折叠模块100a的某些方面可以构造成通过控制第一粘合剂10a的厚度，使得与弯曲整个模块相关的弯曲作用力最小化。更具体来说，使用具有(例如，约10-40um)的厚度12a的范围的第一粘合剂10a可以降低以向上或向下方向折叠或任意其他方式弯曲整个模块100a从而使得第一主表面54分别展现出凹形状或凸形状所需的整体弯曲作用力。相对于在覆盖元件与堆叠之间具有较小厚度(例如，小于10um)或较大厚度(例如，大于40um)的粘合剂(例如，第一粘合剂10a)的可折叠模块(例如，可折叠模块100a)，通过使用具有规定厚度范围内的第一粘合剂10a，获得了与可折叠模块100a的某些方面相关的这些弯曲作用力下降。
在图1所示的可折叠模量100a的一些实施方式中，第一粘合剂10a的特征还在于，泊松比约为0.1-0.5，例如，约0.1至约0.45、约0.1至约0.4、约0.1至约0.35、约0.1至约0.3、约0.1至约0.25、约0.1至约0.2、约0.1至约0.15、约0.2至约0.45、约0.2至约0.4、约0.2至约0.35、约0.2至约0.3、约0.2至约0.25、约0.25至约0.45、约0.25至约0.4、约0.25至约0.35、约0.25至约0.3、约0.3至约0.45、约0.3至约0.4、约0.3至约0.35、约0.35至约0.45、约0.35至约0.4、以及约0.4至约0.45。其他实施方式包括第一粘合剂10a的特征在于泊松比约为0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5，或者这些值之间的任意泊松比。在一个方面中，第一粘合剂10a的泊松比约为0.1-0.25。
再次参见图1，可折叠模块100a的堆叠90a还包括面板60，所述面板60具有第一主表面64和第二主表面66以及约为300MPa至约10GPa的面板弹性模量，例如，约300MPa至8000MPa、约300MPa至6000MPa、约300MPa至4000MPa、约300MPa至2000MPa、约300MPa至1000MPa、约300MPa至500MPa、约500MPa至8000MPa、约500MPa至6000MPa、约500MPa至4000MPa、约500MPa至2000MPa、约500MPa至1000MPa、约1000MPa至8000MPa、约1000MPa至6000MPa、约1000MPa至4000MPa、约1000MPa至2000MPa、约2000MPa至8000MPa、约2000MPa至6000MPa、约2000MPa至4000MPa、约4000MPa至8000MPa、约4000MPa至6000MPa、以及约6000MPa至8000MPa。堆叠90a还包括与面板60相连的一个或多个电子器件102。同样如图1所示，堆叠90还可包括堆叠元件75。取决于其终端用途应用，堆叠元件75可以包括与可折叠电子器件模块100a相关的各种特征。例如，堆叠元件75可以包括触摸传感器、偏振器、其他电子器件和粘合剂或者用于使得这些特征与面板60接合的其他化合物中的一种或多种。
在图1中，可折叠模块100a的覆盖元件50的特征还在于，当覆盖元件的第一主表面54负载了直径为1.5mm的碳化钨球时，耐穿刺性至少为1.5kgf。通常来说，在0.5mm/分钟十字头速度的位移控制下，进行根据本公开方面的穿刺测试。在一些方面中，覆盖元件50的特征在于，在威布尔图中，在5％或更大失效概率下，大于约1.5kgf的耐穿刺性(即，基于穿刺测试数据，当1.5kgf的穿刺负荷施加到覆盖元件时，失效概率大于或等于5％)。覆盖元件50还可表征为在威布尔特性强度(即，大于或等于63.2％)下大于约3kgf的耐穿刺性。在某些方面中，可折叠电子器件模块100a的覆盖元件50可以在大于或等于约2kgf、大于或等于2.5kgf、大于或等于3kgf、大于或等于3.5kgf、大于或等于4kgf和甚至更高范围的情况下耐穿刺(例如，具有可接受的应用相关的失效概率)。覆盖元件50还可表征为大于或等于8H的铅笔硬度。
在可折叠模块100a的某些其他方面中，覆盖元件50的特征可以在于，根据替代测试方法的耐刺穿性，所述替代测试方法采用直径为200um的平坦底部的不锈钢钉(而不是碳化钨球)，以0.5mm/分钟的十字头速度的位移控制下进行。在某些方面中，在规定测试量(例如，10次测试)之后为不锈钢钉更换新的钉，从而避免可能由于对具有较高弹性模量(例如，覆盖元件50)的材料进行测试相关的金属钉变形所导致的偏差。在这些方面，当元件50的第二主表面56被以下情况支撑时：(i)弹性模量约为0.01MPa至约1MPa的近似25μm厚的压敏粘合剂(“PSA”)，和(ii)弹性模量小于约10GPa(例如，约2-4GPa)的近似50μm厚的聚对苯二甲酸乙二醇酯层(“PET”)，并且元件50的第一主表面54负载了具有200μm直径的平坦底部的不锈钢钉时，覆盖元件50具有至少1.5kgf的耐穿刺性。根据可折叠模块100a的其他方面，覆盖元件50的特征可以在于，根据如下测试方法的耐刺穿性，所述测试方法采用直径为1.5mm的碳化钨球，具有PSA/PET支撑结构，以0.5mm/分钟的十字头速度的位移控制下进行。在这些方面，当元件50的第二主表面56被以下情况支撑时：(i)弹性模量约为0.01MPa至约1MPa的近似25μm厚的压敏粘合剂(“PSA”)，和(ii)弹性模量小于约10GPa(例如，约2-4GPa)的近似50μm厚的聚对苯二甲酸乙二醇酯层(“PET”)，并且元件50的第一主表面54负载了直径为1.5mm的碳化钨球时，元件50具有至少1.5kgf的耐穿刺性。还相信，根据平坦底部为200um直径的不锈钢钉的前述方案的穿刺测试产生的结果会与采用相同方案(例如，PSA/PET支撑结构)和直径1.5mm的碳化钨球的测试条件一致的结果。
再次参见图1，根据本公开的第1个方面的可折叠电子器件模块100a的特征在于，在将模块以两点配置弯曲至约20mm至约1mm的弯曲半径220使得第一主表面处于压缩(即，如图4B所示的点“C”)之后(参见图4B)，在覆盖元件50的处于张力的第二主表面56处(即，如图4B所示的点“T”)的切线应力不超过1000MPa，以及弯曲半径220是从覆盖元件50的第一主表面54上方的中心点到面板60的第二主表面66进行测量的。在某些实践方式中，在将模块以两点配置弯曲至约20mm至约1mm，例如，20mm、19.75mm、19.5mm、19.25mm、19mm、18.5mm、17.5mm、17mm、16.5mm、16mm、15.5mm、15mm、14.5mm、14mm、13.5mm、13mm、12.5mm、12mm、11.5mm、11mm、10.5mm、10mm、9.5mm、9mm、8.5mm、7.5mm、7mm、6.5mm、6mm、5.5mm、5mm、4.5mm、4mm、3.5mm、3.25mm、3mm、2.75mm、2.5mm、2.25mm、2mm、1.75mm、1.5mm、1.25mm、或1mm，或者例如，约20mm至约1mm、约20mm至约2mm、约20mm至约3mm、约20mm至约4mm、约20mm至约5mm、约20mm至约6mm、约20mm至约7mm、约20mm至约8mm、约20mm至约9mm、约20mm至约10mm、约20mm至约11mm、约20mm至约12mm、约20mm至约13mm、约20mm至约14mm、约20mm至约15mm、约20mm至约16mm、约20mm至约17mm、约20mm至约18mm、约20mm至约19mm、约19mm至约1mm、约18mm至约1mm、约17mm至约1mm、约16mm至约1mm、约15mm至约1mm、约14mm至约1mm、约13mm至约1mm、约12mm至约1mm、约11mm至约1mm、约10mm至约1mm、约10mm至约2mm、约9mm至约2mm、约8mm至约2mm、约7mm至约2mm、约6mm至约2mm、约5mm至约2mm、约4mm至约2mm、约3mm至约2mm、约19mm至约3mm、约18mm至约4mm、约17mm至约5mm、约16mm至约6mm、约15mm至约7mm、约14mm至约8mm、约13mm至约9mm、约12mm至约10mm之后，覆盖元件50的第二主表面56处(处于张力)的切线应力不超过约1000MPa,950MPa、925MPa、900MPa、875MPa、850MPa、825MPa、800MPa、775MPa、750MPa、725MPa、700MPa，或者这些切线应力上限值之间的任意量。通过对模块中的一种或多种粘合剂的弹性模量和/或厚度进行小心选择，在两点配置中使得可折叠模块经受大于约20mm至最高至约100mm的弯曲半径的某些其他方面中，覆盖元件50的第二主表面56处的切线应力会明显下降。
仍然参见图1，根据另一个实践方式，可折叠电子器件模块100a的特征可以在于，当通过测试设备将模块向内弯曲至弯曲半径220(弯曲半径近似是两块测试板250之间的一半距离(D)，参见图4A和4B)时，弯曲作用力(F弯曲)不超过150牛顿(N)。在某些实践方式中，在将模块弯曲至约20mm至约3mm的半径(即，板距离(D)约为40mm至约6mm，例如，20mm、19.75mm、19.5mm、19.25mm、19mm、18.5mm、17.5mm、17mm、16.5mm、16mm、15.5mm、15mm、14.5mm、14mm、13.5mm、13mm、12.5mm、12mm、11.5mm、11mm、10.5mm、10mm、9.5mm、9mm、8.5mm、7.5mm、7mm、6.5mm、6mm、5.5mm、5mm、4.5mm、4mm、3.5mm、3.25mm或3mm)之后，弯曲作用力不超过约150N、140N、130N、120N、110N、100N、90N、80N、70N、60N、50N、40N、30N、20N、10N、5N，或者这些弯曲作用力上限之间的任意量。如之前所列出的那样，通过对第一粘合剂10a的材料性质和/或厚度进行调节，可以在可折叠电子器件模块100a中获得这些较低的弯曲作用力。
在图1所示的可折叠电子器件模块100a的其他方面中，覆盖元件50的特征可以在于，在约25℃和约50％相对湿度下，当元件以约1-20mm的弯曲半径220(参见图4B)保持至少60分钟之后，不发生失效。如本文所用，术语“失效”和“失效的”等指的是导致本公开的可折叠模块、组装件和制品不适用于它们预期目的的破裂、破坏、分层、裂纹扩展或者其他机制。当覆盖元件50在这些条件下保持弯曲半径220时(即，通过向模块100a施加弯曲时)，向元件50的端部施加弯曲作用力。在可折叠电子器件模块100a的大多数方面(如果不是全部方面的话)，在向可折叠模块100a施加弯曲作用力从而使得第一主表面54向上弯曲成凹形状的过程中(参见图4B)，在元件50的第二主表面56处产生拉伸应力以及在第一主表面54处产生压缩应力。在其他方面，弯曲半径220可以设定为约为5-7mm的范围，没有导致覆盖元件50的失效。不希望受限于理论，相信在本公开的某些方面中，覆盖元件50的特征还可以在于，在约25℃和约50％相对湿度下，当元件50(包括整个可折叠模块100a)以约3-10mm的弯曲半径220保持至少120小时之后，不发生失效。还应理解的是，在温度和/或湿度水平不同于前述测试参数的测试条件下，与图1所示的可折叠电子器件模块100a相关的弯曲测试结果会发生变化。
在可折叠模块100a的一些方面中，覆盖元件50的特征在于，耐高循环疲劳应力性。具体来说，覆盖元件50的特征可以在于，在两点配置中，将模块从松弛测试状态构造弯曲至恒定的、限定的弯曲半径220(参见图4A和4B，即20mm至约1mm)持续至少200,000次弯曲循环之后，没有发生内聚失效。如本领域技术人员所理解的，松弛测试状态构造可以反映模块100a的平坦、平、或者基本平的构造(例如，弯曲半径超过100mm)。还如本领域技术人员所理解的，松弛测试状态构造是这样一种情况，其中，相对于使得覆盖元件经受所需弯曲半径的那些情况而言，覆盖元件经受最小应力。在本公开的其他方面中，覆盖元件50的特征在于，在两点配置中，从松弛测试状态构造弯曲到约20mm至约1mm的弯曲半径220持续约100,000次循环、110,000次循环、120,000次循环、130,000次循环、140,000次循环、150,000次循环、160,000次循环、170,000次循环、180,000次循环、190,000次循环、200,000次循环、225,000次循环、250,000次循环、275,000次循环、和300,000次循环，或者这些值之间的任意弯曲循环量之后，没有发生内聚失效。通过建立起残留应力区域和/或对模块中的粘合剂的弹性模量和/或厚度进行小心选择，在可折叠模块100a以高循环次数(即，>100,000次循环)经受大于约20mm至最高至约100mm的较不严格弯曲半径220的某些其他方面中，覆盖元件的高循环疲劳应力性能会明显增加。
在可折叠模块100a的某些方面，覆盖元件50可以包括玻璃层。在其他方面，覆盖元件50可以包含两层或更多层玻璃层。由此，厚度52反映了构成覆盖元件50的单独玻璃层的厚度之和。在覆盖元件50包括两层或更多层单独玻璃层的那些方面中，每层单独玻璃层的厚度不小于1um。例如，用于模块100a的覆盖元件50可以包括3层玻璃层，每层的厚度约为8um，从而覆盖元件50的厚度52约为24um。但是，还应理解的是，覆盖元件50可以包括夹在多层玻璃层之间的其他非玻璃层(例如，柔顺性聚合物层)。在模块100a的其他实践方式中，覆盖元件50可以包括一层或多层，其包括含玻璃材料，例如，元件50可以是聚合物/玻璃复合物，其构造成具有聚合物基质中的第二相玻璃颗粒。
在图1中，包括含有玻璃材料的覆盖元件50的可折叠电子器件模块100a可以由无碱性铝硅酸盐、硼硅酸盐、硼铝硅酸盐、和硅酸盐玻璃组合物制造。覆盖元件50也可以由含碱性铝硅酸盐、硼硅酸盐、硼铝硅酸盐、和硅酸盐玻璃组合物制造。在某些方面中，覆盖元件50还可由玻璃陶瓷组合物制造，并且对于某些应用，玻璃陶瓷组合物导致覆盖元件50是光学透明的。在某些方面，可以向用于覆盖元件50的任意前述组合物添加碱土改性剂。在一个示例性方面，符合如下的玻璃组合物适用于具有一层或多层玻璃层的覆盖元件50：SiO2为64-69％(摩尔％)；Al2O3为5-12％；B2O3为8-23％；MgO为0.5-2.5％；CaO为1-9％；SrO为0-5％；BaO为0-5％；SnO2为0.1-0.4％；ZrO2为0-0.1％；以及Na2O为0-1％。在另一个示例性方面，如下组合物适用于玻璃层50a：SiO2约为67.4％(摩尔％)；Al2O3约为12.7％；B2O3约为3.7％；MgO约为2.4％；CaO为0％；SrO为0％；SnO2约为0.1％；以及Na2O约为13.7％。在另一个示例性方面，如下组合物也适用于用于覆盖元件50的玻璃层：SiO2为68.9％(摩尔％)；Al2O3为10.3％；Na2O为15.2％；MgO为5.4％；以及SnO2为0.2％。可用于对包含玻璃材料的覆盖元件50的组合物进行选择的各种标准包括但不限于：易于制造成低厚度水平同时使得瑕疵的引入最小化；易于在加工过程中在模块内进行粘结和折弯以促进建立折弯粘结残留应力区域；易于建立压缩应力区域以弥补弯曲过程中产生的拉伸应力；光学透明度；以及耐腐蚀性。
用于可折叠模块100a的覆盖元件50可以采用各种物理形式和形状。从横截面透视图来看，作为单层或多层的元件50可以是平坦或平面的。在一些方面，取决于最终应用，元件50可以制造成非直线形、片状形式。例如，具有椭圆形显示器和斜面的移动显示器装置可以采用具有大致椭圆形、片状形式的覆盖元件50。
仍然参见图1，在本公开的某些方面，可折叠电子器件模块100a的覆盖元件50可以包括具有(未示出的)一个或多个压缩应力区域的玻璃层或组件，所述压缩应力区域从第一和/或第二主表面54、56延伸到覆盖元件50中的选定深度。此外，在模块100a的某些方面，还会建立起从元件50的边缘(例如，垂直于或者基本垂直于主表面54、56的边缘)延伸到选定深度的(未示出的)边缘压缩应力区域。例如，可以用离子交换(“IOX”)过程，形成玻璃覆盖元件50中所含的压缩应力区域或多个压缩应力区域(和/或边缘压缩应力区域)。如本文所用，IOX过程被用于在覆盖元件中建立一个或多个“离子交换压缩应力区域”。又例如，玻璃覆盖元件50可以包括各种经过调节的玻璃层和/或区域，其可用于通过与所述层和/或区域相关的热膨胀系数(“CTE”)失配建立一个或多个此类压缩应力区域。如本文所用，此类设计方法在覆盖元件中得到“CTE诱发的压缩应力区域”。
在器件模块100a的覆盖元件50具有通过IOX过程形成的一个或多个离子交换压缩应力区域的那些方面中，压缩应力区域可以包括多种可离子交换金属离子和多种经离子交换的金属离子，对所述经离子交换的金属离子进行选择从而在压缩应力区域中产生压缩应力。在含经离子交换压缩应力区域的模块100a的一些方面中，经过离子交换的金属离子的原子半径大于可离子交换金属离子的原子半径。在经受离子交换过程之前，可离子交换离子(例如，Na+离子)存在于玻璃覆盖元件50中。离子交换离子(例如，K+离子)可以被结合到玻璃覆盖元件50中，代替元件50中的最终变成经离子交换压缩应力区域的区域内的一些可离子交换离子。可以通过(例如，在形成完整模块100a之前)将元件50浸没在含离子交换离子的熔盐浴(例如，熔融KNO3盐)中，来实现将离子交换离子(例如，K+离子)结合到覆盖元件50中。在该例子中，K+离子的原子半径大于Na+离子，并且倾向于在存在的地方(例如，在经离子交换压缩应力区域中)，在玻璃覆盖元件50中产生局部压缩应力。
取决于用于图1所示的可折叠电子器件模块100a的覆盖元件50所用的离子交换工艺条件，离子交换离子可以从覆盖元件50的第一主表面54下探到第一离子交换深度(未示出)，建立离子交换层深度(“DOL”)。类似地，可以在元件50中，从第二主表面56向下到第二离子交换深度建立起第二离子交换压缩应力区域。采用此类IOX工艺，可以在DOL中实现远超100MPa的压缩应力水平，最高至2000MPa。覆盖元件50内的离子交换压缩应力区域中的压缩应力水平可以起到弥补可折叠电子器件模块100a的弯曲之后在覆盖元件50中产生的拉伸应力。此外，在可折叠电子器件模块的某些实施方式中，离子交换压缩应力区域中的压缩应力水平会重叠在覆盖元件中存在的其他应力区域(例如，CTE诱发的压缩应力区域)上。
再次参见图1，在一些实践方式中，可折叠电子器件模块100a可以在覆盖元件50中，在垂直于第一和第二主表面54、56的边缘处包括一个或多个边缘离子交换压缩应力区域，分别由至少100MPa的压缩应力限定。应理解的是，取决于元件50的形状或形式，可以在覆盖元件50中，在其不同于其主表面的任意边缘或表面处，建立此类边缘离子交换压缩应力区域。例如，在具有椭圆形状覆盖元件50的可折叠模块100a的实践方式中，可以从元件的外边缘向内建立起边缘离子交换压缩应力区域，所述元件的外边缘与元件的主表面垂直(或者基本垂直)。IOX工艺自然类似于用于在靠近主表面54、56产生离子交换压缩应力区域所采用的那些，它们可以用于产生这些边缘离子交换压缩应力区域。更具体来说，覆盖元件50中的任意此类边缘离子交换压缩应力区域可用于弥补元件边缘处产生的拉伸应力，所述拉伸应力是通过例如，使得覆盖元件50(和模块100a)在其边缘上弯曲和/或覆盖元件50在其主表面54、46处的不均匀弯曲产生的。作为替代或作为补充，不受限于理论，用于覆盖元件50中的任意此类边缘离子交换压缩应力区域可以弥补模块100a内的元件50的边缘处或者对于边缘的冲击或磨损事件的负面影响。
再次参见图1，在具有覆盖元件50的器件模块100a的那些方面中，所述覆盖元件50具有通过元件50内的区域或层的CTE失配形成的一个或多个CTE诱发的压缩应力区域，通过调节元件50的结构建立起这些压缩应力区域。例如，元件50内的CTE差异可以在元件内产生一个或多个CTE诱发的压缩应力区域。在一个例子中，覆盖元件50可以包括被包覆区域或包覆层夹住的芯区域或芯层，每个基本平行于元件的主表面54、56。此外，将芯层调节至CTE大于包覆区域或包覆层的CTE(例如，通过芯和包覆的层或区域的组成控制)。在覆盖元件50从其制造工艺冷却之后，芯区域或芯层与包覆区域或包覆层之间的CTE差异引起冷却后的不均匀体积收缩，导致在覆盖元件50中建立起(CTE诱发的)残留应力，显示建立的CTE诱发的压缩应力区域在主表面54、56下方，在包覆区域或包覆层内。换言之，使得芯区域或芯层与包覆区域或包覆层相互在高温下紧密接触；以及然后这些层或区域冷却至低温，从而高CTE芯区域(或层)相对于低CTE包覆区域(或层)的较大体积变化在覆盖元件50内的包覆区域或包覆层中产生CTE诱发的压缩应力区域。
仍然参见图1所示的具有CTE诱发的压缩应力区域的模块100a中的覆盖元件50，CTE诱发的压缩应力区域分别从第一主表面54开始下探至第一CTE区域深度以及从第二主表面56开始下探至第二CTE区域深度，从而建立起CTE诱发的DOL，每个CTE诱发的压缩应力区域与相应主表面54、56相关且位于包覆层或包覆区域内。在一些方面，这些CTE诱发的压缩应力区域中的压缩应力水平会超过150MPa。使得芯区域(或层)与包覆区域(或层)之间的CTE值的差异最大化，可以增加制造之后的元件50冷却之后的压缩应力区域中所建立起来的压缩应力的大小。在具有此类CTE诱发的压缩应力区域的覆盖元件50的可折叠电子器件模块100a的某些实践方式中，覆盖元件50采用芯区域和包覆区域，芯区域的厚度除以包覆区域厚度之和的厚度比大于或等于3。由此，使得芯区域的尺寸和/或其CTE相对于包覆区域的尺寸和/或CTE最大化，可以起到增加可折叠模块100a的CTE诱发的压缩应力区域中所观察到的压缩应力水平的大小的作用。
除了其他优点之外，可以在覆盖元件50中采用压缩应力区域(例如，通过前述段落所列出的折弯粘结、IOX相关和/或CTE相关方案建立的那些)可以弥补可折叠模块100a的弯曲之后，在元件中产生的拉伸应力，特别是在主表面54、56中的一个上达到最大值的拉伸应力(这取决于弯曲的方向)。在某些方面中，压缩应力区域(例如，包括折弯粘结残留应力区域、CTE诱发的压缩应力区域和离子交换压缩应力区域中的至少一个)可以在覆盖元件50的主表面54、56处包括至少约100MPa的压缩应力。在一些方面，主表面处的压缩应力约为600-1000MPa。在其他方面，在主表面处的压缩应力可以超过1000MPa、最高至2000MPa，这取决于在覆盖元件50中产生压缩应力所采用的工艺。在本公开的其他方面，在元件50的主表面处的压缩应力还可以约为100-600MPa。在其他方面，模块100a的覆盖元件50中的压缩应力区域(或多个压缩应力区域)可以展现出如下压缩应力：约100MPa至约2000MPa，例如，约100MPa至约1500MPa、约100MPa至约1000MPa、约100MPa至约800MPa、约100MPa至约600MPa、约100MPa至约400MPa、约100MPa至约200MPa、约200MPa至约1500MPa、约200MPa至约1000MPa、约200MPa至约800MPa、约200MPa至约600MPa、约200MPa至约400MPa、约400MPa至约1500MPa、约400MPa至约1000MPa、约400MPa至约800MPa、约400MPa至约600MPa、约600MPa至约1500MPa、约600MPa至约1000MPa、约600MPa至约800MPa、约800MPa至约1500MPa、约800MPa至约1000MPa、或者约1000MPa至约1500MPa。
在用于可折叠电子器件模块100a的覆盖元件50中的此类压缩应力区域中，压缩应力可以保持恒定，随着从主表面向下到一个或多个选定深度的深度或者贯穿覆盖元件的整个厚度发生减少或增加。由此，取决于一个或多个应力区域(例如，折弯粘结残留应力区域、CTE诱发的压缩应力区域和离子交换压缩应力区域)的贡献，可以在压缩应力区域中采用各种压缩应力分布(例如，线性、非线性、步阶状等)。此外，在一些方中，每个压缩应力区域的深度可以设定为距离覆盖元件50的主表面54、56约为15um或更小。在其他方面，压缩应力区域(多个压缩应力区域)的深度可以设定成使它们距离第一和/或第二主表面54、56是近似为覆盖元件50的厚度52的1/3或更小，或者覆盖元件50的厚度52的20％或更小。
再次参见图1，可折叠电子器件模块100a可以包括覆盖元件50，所述覆盖元件50包括玻璃材料，所述玻璃材料具有一个或多个压缩应力区域，在第一和/或第二主表面54、56处的最大瑕疵尺寸小于或等于5um。最大瑕疵尺寸还可保持为小于或等于约2.5um、小于或等于约2um、小于或等于约1.5um、小于或等于约0.5um、小于或等于约0.4um、或者甚至更小的瑕疵尺寸范围。减小玻璃覆盖元件50的压缩应力区域中的瑕疵尺寸可以进一步降低由于通过可折叠模块100a的弯曲作用力施加了拉伸应力之后裂纹扩展所导致的元件50失效的倾向性(参见图4B)。此外，可折叠装置模块100a的一些方面可以包括表面区域，所述表面区域具有受控的瑕疵尺寸分布(例如，在第一和/或第二主表面54、56处的瑕疵尺寸小于或等于0.5um)，而没有采用一个或多个压缩应力区域。
参见图1和4A，施加到可折叠电子器件模块100a的弯曲作用力(F弯曲)会导致覆盖元件50的第二主表面56处的拉伸应力，例如，如图4B所示的点“T”处，大致位于中心弯曲轴210上或者紧密靠近中心弯曲轴210。较紧(即，较小)的弯曲半径220导致较高的拉伸应力。此外，较紧的弯曲半径220还需要越来越高的弯曲作用力(F弯曲)使得模块100a弯曲或者任意其他方式折叠至所需半径220。如下等式(1)可用于估算经受恒定弯曲半径220进行弯曲的覆盖元件50中的最大拉伸应力，特别是在覆盖元件50的第二主表面56处。等式(1)如下：
式中，E是玻璃覆盖元件50的杨氏模量，ν是覆盖元件50的泊松比(通常来说，对于大多数玻璃组合物，ν约为0.2-0.3)，h反映的是覆盖元件的厚度52，以及R是弯曲曲率半径(相当于弯曲半径220)。采用等式(1)，最大弯曲应力明显以线性方式依赖于玻璃覆盖元件50的厚度52和弹性模量，以及反比依赖于玻璃覆盖元件50的弯曲曲率半径220。
施加到可折叠模块100a，具体来说，施加到覆盖元件50的弯曲作用力(F弯曲)还会导致潜在的裂纹扩展，引起元件50内瞬间或较为缓慢的疲劳失效机制。在元件50的第二主表面56处或者略低于表面处存在的瑕疵会导致潜在失效模式。采用如下等式(2)，可以评估经受弯曲作用力(F弯曲)的玻璃覆盖元件50中的应力强度因子。等式(2)如下：
式中，a是瑕疵尺寸，Y是几何形貌因子(对于从玻璃边缘散发的裂纹(典型失效模式)，通常假定为1.12)，以及σ是采用等式(1)估算的与弯曲作用力(F弯曲)相关的弯曲应力。等式(2)假定沿着裂纹面的应力是恒定的，当小的裂纹尺寸(例如，<1μm)时，这是合理假设。当应力强度因子K达到玻璃覆盖元件50的断裂韧度KIC时，会发生瞬间失效。对于适用于玻璃覆盖元件50的大多数组合物，KIC约为0.7MPa√m。类似地，当K达到疲劳阈值(K阈值)的水平或者高于疲劳阈值时，还会经由缓慢、循环疲劳负荷条件发生失效。K阈值的合理假设是约为0.2MPa√m。但是，可以通过实验来确定K阈值并且其取决于整体应用要求(例如，对于给定应用较高的疲劳寿命会增加K阈值)。对于等式(2)，通过降低玻璃覆盖元件50的主表面处(特别是在弯曲之后可能经受高拉伸应力的那些表面处)的整体拉伸应力水平和/或瑕疵尺寸，可以降低应力强度因子。
根据可折叠电子器件模块100a的一些方面，通过控制玻璃覆盖元件50的第二主表面56处的应力分布，可以使得通过等式(1)和(2)估算的拉伸应力和应力强度因子最小化。具体来说，从等式(1)计算得到的弯曲应力减去第二主表面56处和低于第二主表面56处的(例如通过前述段落所列出的CTE诱发的、离子交换的和/或折弯粘结残留压缩应力区域中的一个或多个的)压缩应力分布。由此，有利地降低了整体弯曲应力水平，这进而还降低了可通过等式(2)估算的应力强度因子。
再次参见图1，可折叠电子器件模块100a的其他实践方式可以包括覆盖元件50，所述覆盖元件50包括经受各种蚀刻工艺的玻璃材料，所述玻璃材料经过调节以减少元件50内的瑕疵尺寸和/或改善瑕疵分布。这些蚀刻工艺可用于控制覆盖元件50内紧密靠近其主表面54、56和/或沿其边缘(未示出)的瑕疵分布。例如，可以使用含有约15体积％HF和约15体积％HCl的蚀刻溶液，来稍微地蚀刻具有玻璃组合物的覆盖元件50的表面。可以根据元件50的组成以及所需的覆盖元件50的表面的材料去除水平，来设定略微蚀刻的时间和温度，这是本领域技术人员所理解的。还应理解的是，可以通过在蚀刻过程期间，对元件50的一些表面采用掩蔽层等，使得此类表面保持未蚀刻状态。更具体来说，这种略微蚀刻对于改善覆盖元件50的强度会是有利的。具体来说，使得玻璃结构分段最终作为覆盖元件50所采用切割或单体化工艺会在元件50的表面内留下瑕疵和其他缺陷。在应用环境和使用时，在向含有元件50的模块100a施加应力过程中，这些瑕疵和缺陷会发生扩展和导致玻璃破裂。通过对元件50的一个或多个边缘进行略微蚀刻进行的选择性蚀刻工艺可以至少去除部分瑕疵和缺陷，从而增加经过略微蚀刻的表面的强度和/或耐断裂性，例如，如上述关于等式(1)和(2)的段落所证实。
还应理解的是，用于图1所示的可折叠模块100a的覆盖元件50可以包括如下任意一个或多个上文所述的强度增强特征：(a)折弯粘结残留应力区域；(b)离子交换压缩应力区域；(c)CTE诱发的压缩应力区域；以及(d)具有较小缺陷尺寸的经过蚀刻的表面。这些强度增强特征可用于弥补或者部分弥补与可折叠电子器件模块100a的应用环境、使用和加工相关的覆盖元件50的表面处产生的拉伸应力。
如上文所列，图1所示的可折叠电子器件模块100a包括具有某些材料性质(例如，剪切模块约为0.1-100MPa)的粘合剂10a。可用作模块100a中的粘合剂10a的示例性粘合剂包括：光学透明的粘合剂(“OCA”)(例如，Henkel公司液体OCA)、环氧化物和适合将堆叠90a与覆盖元件50的第二主表面56接合的其他接合材料，这是本领域技术人员所理解的。在模块100a的一些方面中，粘合剂10a还会具有高的耐热性，从而在应用环境(包括来自可折叠电子器件模块100a的弯曲的摩擦所产生的那些)中经受各种温度(例如，在-40℃和约+85℃下分别500小时)、湿度和高温(例如，+65℃和95％R.H.下500小时)以及温度梯度(例如，200次热冲击循环，每次循环为-40℃下1小时，之后+85℃下1小时)之后，其材料性质几乎不发生变化至不发生变化。此外，粘合剂10a可以具有高的紫外光暴露耐受性和高的剥离粘附性，与3MTM公司的8211、8212、8213、8214和8215OCA所展现出来的那些相当。
同样如上文所列出，图1所示的可折叠电子器件模块100a包括面板60，所述面板60具有约300MPa至约10GPa的面板弹性模量，例如，从300MPa至约5000MPa、从300MPa至约2500MPa、从300MPa至约1000MPa、从300MPa至约750MPa、从300MPa至约500MPa、从500MPa至约5000MPa、从500MPa至约2500MPa、从500MPa至约1000MPa、从500MPa至约750MPa、从750MPa至约5000MPa、从750MPa至约2500MPa、从750MPa至约1000MPa、从1000MPa至约5000MPa、从1000MPa至约2500MPa、以及从2500MPa至约5000MPa。在一些方面，面板60的面板弹性模块约为350MPa、400MPa、450MPa、500MPa、550MPa、600MPa、650MPa、700MPa、750MPa、800MPa、850MPa、900MPa、950MPa、1000MPa、2GPa、3GPa、4GPa、5GPa、6GPa、7GPa、8GPa、9GPa、10GPa，或者这些值之间的任意弹性模量值。可用作模块100a中的面板60的合适材料包括：各种热固性和热塑性材料，例如，聚酰亚胺，适合安装电子器件102且当经受与可折叠电子器件模块100a相关的弯曲时具有高的机械完整性和挠性。例如，面板60可以是有机发光二极管(“OLED”)显示器面板。面板60所选择的材料还展现出高的热稳定性以抵抗与模块100a的应用环境和/或其加工条件相关的材料性质变化和/或降解。面板60所选择的材料还可包括玻璃、玻璃陶瓷、或者陶瓷材料。
在一些实践方式中，图1所示的可折叠电子器件模块100a可以用于显示器、印刷电路板、外壳或者与终端产品电子器件相关的其他特征。例如，可折叠模块100a可用于含有许多薄膜晶体管(“TFT”)的电子显示器装置中，或者可用于含有低温多晶硅(“LTPS”)背板的LCD或OLED装置中。例如，当可折叠模块100a用于显示器中时，模块100a可以是基本透明的。此外，模块100a可以具有如上文段落所述的铅笔硬度、弯曲半径、耐穿刺性和/或合适的弯曲作用力能力。在一个示例性实践方式中，可折叠电子器件模块100a用于可穿戴电子器件中，例如，手表、钱包或手镯。如本文所定义，“可折叠”包括完全折叠、部分折叠、弯曲、折弯、离散弯曲和多重折叠功能。
现参见图2，提供的可折叠电子器件模块100b具有许多与可折叠电子器件模块100a共用的特征(参见图1)。除非另有说明，否则模块100a与100b之间共用的任何特征(即，具有相同元件编号)具有相同或相似的构造、特征和性质。例如，类似于模块100a(参见图1)，可折叠电子器件模块100b可以包括覆盖元件50的中心部分52l'中的折弯粘结残留应力区域，表示为50c与50t的组合。如上文所述，贯穿覆盖元件50的厚度52存在折弯粘结残留应力区域50c、50t，范围是位于中心弯曲轴210，从第二主表面56处的最大压缩应力和第一主表面54处的最大拉伸残留应力开始。在某些方面中，折弯粘结残留应力区域可以表征为压缩残留应力区域分量50c具有厚度52c，以及拉伸残留应力区域分量50t具有厚度52t。同样如图2所示，模块100b包括覆盖元件50，所述覆盖元件50具有约25-200um的厚度和约20-140GPa的覆盖元件弹性模量。覆盖元件50还包括玻璃组合物或者组件(所述组件具有玻璃组合物)，第一主表面54和第二主表面56。在可折叠模块100b在中心部分52l'中具有折弯粘结残留应力区域50c、50t的一些实施方式中，在中心弯曲轴210处的覆盖元件50的第二主表面56处的最大压缩残留应力可以最高达到300MPa、最高至275MPa、最高至250MPa、最高至225MPa、最高至200MPa、最高至175MPa、最高至150MPa、最高至125MPa、最高至100MPa、最高至75MPa、最高至50MPa、最高至40MPa、最高至30MPa、最高至20MPa、最高至10MPa，以及(中心弯曲轴210处的)覆盖元件50的第二主表面56处的这些最大压缩应力水平之间的所有值。
图2所示的模块100b还包括：具有约100-600um的厚度92b的堆叠90b；以及第一粘合剂10a，其构造成接合堆叠元件75与覆盖元件50的第二主表面56。在模块100b中，第一粘合剂10a的特征在于，剪切模量约为0.01MPa至约1GPa，例如，约0.01MPa至约800MPa、约0.01MPa至约600MPa、约0.01MPa至约400MPa、约0.01MPa至约200MPa、约0.01MPa至约1MPa、约1MPa至约800MPa、约1MPa至约600MPa、约1MPa至约400MPa、约1MPa至约200MPa、约200MPa至约800MPa、约200MPa至约600MPa、约200MPa至约400MPa、约400MPa至约800MPa、约400MPa至约600MPa、或者约600MPa至约800MPa。
在模块100b的一些方面中，第一粘合剂10a的特征在于，剪切模量是0.01MPa、0.02MPa、0.03MPa、0.04MPa、0.05MPa、0.06MPa、0.07MPa、0.08MPa、0.09MPa、0.1MPa、0.2MPa、0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa、0.6MPa、0.7MPa、0.8MPa、0.9MPa、1MPa、5MPa、10MPa、20MPa、30MPa、40MPa、50MPa、60MPa、70MPa、80MPa、90MPa、100MPa、200MPa、300MPa、400MPa、500MPa、600MPa、700MPa、800MPa、900MPa、1000MPa，或者这些剪切模量值之间的任意量。相比于通常用于此类电子器件应用中的常规粘合剂的剪切模量，可折叠模块100b的一些方面会结合具有较高剪切模量的粘合剂10a，例如，约为1MPa至约1000MPa(即，1GPa)。在将可折叠电子器件模块100b以远离第二主表面56的方向(即，弯曲模块100b使得第二主表面56展现出凸形状)弯曲之后，观察到使用具有较高剪切模量值的此类粘合剂10a出乎意料地在覆盖元件50的第二主表面56处提供了明显的拉伸应力下降。
仍然参见图2，可折叠模块100b的某些方面可以构造成通过控制用于模块100b内的一种或多种粘合剂的剪切模量，使得与弯曲整个模块相关的弯曲作用力最小化。更具体来说，使用具有较低剪切模量值(例如，约0.01-0.1MPa)的第一粘合剂10a可以出乎意料地降低以向上或向下方向折叠或任意其他方式弯曲整个模块100b从而使得第一主表面54分别展现出凹形状或凸形状所需的整体弯曲作用力。相对于在覆盖元件与堆叠之间具有剪切模量超过0.1MPa的粘合剂(例如，第一粘合剂10a)的可折叠模块(例如，可折叠模块100b)，通过使用具有较低弹性剪切模量值的第一粘合剂10a，获得了与可折叠模块100b的某些方面相关的这些弯曲作用力下降。
再次参见图2所示的可折叠电子器件模块100b，堆叠90b还包括面板60，所述面板60具有第一和第二主表面64、66，以及约为300MPa至10GPa的面板弹性模量。堆叠90b还包括：与面板60相连接或者位于面板60内的一个或多个电子器件102；以及堆叠元件75，其具有约为1-5GPa的堆叠元件弹性模量，用堆叠粘合剂10b使得堆叠元件与面板60粘附。如上文关于模块100a所列出的(参见图1)，堆叠元件75可以包括各种组件，包括但不限于：触摸传感器、偏振器、触摸传感器组件(例如电极层)、薄膜晶体管、驱动电路、源极、漏极、掺杂的区域、以及其他电子器件和电子器件组件、其他粘合剂和接合材料。总的来说，这些特征在可折叠电子器件模块100b中具有约为1-10GPa的弹性模量。还应理解的是，面板60、堆叠元件75与电子器件102(例如，位于面板60内)之间关系如图2示意性所示。取决于装置模块100b的应用，这些元件可以相互具有不同取向。例如，面板60可以是LCD面板或者OLED显示器，其中，电子器件102被(未示出的)两层玻璃层夹在面板60中(例如，如图2示意性所示)，或者例如聚合物基材被玻璃密封层包封。在另一个例子中，如图3示意性所示和如下文进一步所述，电子器件102可以是触摸传感器的样子(例如，在透明导体(例如氧化铟锡、银纳米线等)中的电子迹线)，其位于堆叠75内的较高纵向位置，高于面板60和堆叠粘合剂10b。
对于用于可折叠电子器件模块100b的堆叠粘合剂10b，可以对其组成进行选择，从而将堆叠元件75与面板60接合，粘结强度适用于使用模块100b的应用。根据本公开的第2个方面的可折叠模块100b的一些实践方式，堆叠粘合剂10b的特征在于，剪切模量约为10-100kPa，例如，约10kPa至约90kPa、约10kPa至约80kPa、约10kPa至约70kPa、约10kPa至约60kPa、约10kPa至约50kPa、约10kPa至约40kPa、约10kPa至约30kPa、约10kPa至约30kPa、约20kPa至约90kPa、约20kPa至约80kPa、约20kPa至约70kPa、约20kPa至约60kPa、约20kPa至约50kPa、约20kPa至约40kPa、约20kPa至约30kPa、约30kPa至约90kPa、约30kPa至约80kPa、约30kPa至约70kPa、约30kPa至约60kPa、约30kPa至约50kPa、约30kPa至约40kPa、约40kPa至约90kPa、约40kPa至约80kPa、约40kPa至约70kPa、约40kPa至约60kPa、约40kPa至约50kPa、约50kPa至约90kPa、约50kPa至约80kPa、约50kPa至约70kPa、约50kPa至约60kPa、约60kPa至约90kPa、约60kPa至约80kPa、约60kPa至约70kPa、约70kPa至约90kPa、约70kPa至约80kPa、或者约80kPa至约90kPa。在这个方面中，堆叠粘合剂10b的特征还可在于，剪切模量约为10kPa、20kPa、25kPa、30kPa、35kPa、40kPa、45kPa、50kPa、55kPa、60kPa、65kPa、70kPa、75kPa、80kPa、85kPa、90kPa、95kPa、100kPa，或者这些值之间的任意剪切模量值。相比于常用于根据本公开通用领域的电子器件应用中的至少一些常规粘合剂的剪切模量，可折叠模块100b的一些方面结合了具有较低剪切模量的粘合剂10b，例如，约为10-100kPa。在将可折叠电子器件模块100b以远离第二主表面66的方向(即，弯曲模块100b使得第二主表面66展现出凸形状)弯曲之后，观察到使用具有较低剪切模量值的此类粘合剂10b出乎意料地在面板60的第一主表面64处提供了明显的拉伸应力下降。相反地，在缺乏本公开益处的情况下，面对相同问题的本领域技术人员通常不会认识到相比于较大的模块方面(即，覆盖元件50、面板60、堆叠元件75)，堆叠粘合剂10b的材料性质会对于面板60的第一主表面64处的拉伸应力的大小起到如此明显的作用。同样如上文所述，考虑到通常会将较不刚性或者较低模量的粘合剂结合到器件模块中以提供改善的机械可靠性，这个方面出乎意料地提供了第一主表面54处明显的拉伸应力下降。
再次参见图2，可折叠模块100b的某些方面可以构造成通过控制用于模块100b内的一种或多种粘合剂的剪切模量，使得与弯曲整个模块相关的弯曲作用力最小化。例如，使用具有较低剪切模量值(例如，约0.01-0.1MPa)的堆叠粘合剂10b可以出乎意料地降低以向上或向下方向折叠或任意其他方式弯曲整个模块100b从而使得第一主表面54分别展现出凹形状或凸形状所需的整体弯曲作用力。除此之外，可折叠模块100b的其他方面可以构造成通过控制第一粘合剂10a的剪切模量与堆叠粘合剂10b的剪切模量(例如，两个粘合剂的剪切模量都是约0.01-0.1MPa)，使得与弯曲整个模块相关的弯曲作用力最小化。相对于具有剪切模量超过0.1MPa的一种或多种粘合剂(例如，粘合剂10a、10b)的可折叠模块(例如，可折叠模块100b)，通过使用具有较低弹性剪切模量值的第一粘合剂10a和/或堆叠粘合剂10b，获得了与可折叠模块100b的某些方面相关的这些弯曲作用力下降。
根据本公开的第2个方面的可折叠模块100b的其他实践方式(参见图2)，堆叠粘合剂10b的特征在于，厚度12b约为5-60μm，例如，约5μm至约50μm、约5μm至约40μm、约5μm至约30μm、约5μm至约20μm、约5μm至约15μm、约5μm至约10μm、约10μm至约60μm、约15μm至约60μm、约20μm至约60μm、约30μm至约60μm、约40μm至约60μm、约50μm至约60μm、约55μm至约60μm、约10μm至约50μm、约10μm至约40μm、约10μm至约30μm、约10μm至约20μm、约10μm至约15μm、约20μm至约50μm、约30μm至约50μm、约40μm至约50μm、约20μm至约40μm、以及约20μm至约30μm。其他实施方式的堆叠粘合剂10b的特征在于，厚度12b约为5μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm、55μm、60μm，或者这些厚度值之间的任意厚度。在一个方面，堆叠粘合剂10b的厚度12b约为30-60um。在将可折叠电子器件模块100b以远离面板的第二主表面66的方向弯曲之后，观察到使用具有较高厚度值的此类粘合剂10b在面板60的第一主表面64处提供了明显的拉伸应力下降。相反地，在缺乏本公开益处的情况下，面对相同问题的本领域技术人员通常不会认识到相比于模块整体厚度相对薄的粘合剂厚度会对于面板60的第一主表面64处的拉伸应力的大小起到如此明显的作用。此外，虽然相信粘合剂10b的厚度12b的进一步增加会导致观察到面板60的第一主表面64处的拉伸应力的进一步下降，但是由于旨在使得堆叠90b的整体厚度92b最小化的应用要求，厚度12b会受到限制。
仍然参见图2，可折叠模块100b的某些方面可以构造成通过控制第一粘合剂10a和/或堆叠粘合剂10b的厚度，使得与弯曲整个模块相关的弯曲作用力最小化。更具体来说，使用具有(例如，约10-40um)的厚度12a的范围的第一粘合剂10a和/或具有(例如，约10-40um)的厚度12b的范围的堆叠粘合剂10b，可以降低以向上或向下方向折叠或任意其他方式弯曲整个模块100b从而使得第一主表面54分别展现出凹形状或凸形状所需的整体弯曲作用力。相对于具有较小厚度(例如，小于10um)或较大厚度(例如，大于40um)的一种或多种粘合剂(例如，第一粘合剂10a和/或堆叠粘合剂10b)的可折叠模块(例如，可折叠模块100b)，通过使用具有规定厚度范围内的第一粘合剂10a和/或堆叠粘合剂10b，获得了与可折叠模块100b的某些方面相关的这些弯曲作用力下降。
再次参见图2，根据另一个实践方式，可折叠电子器件模块100b的特征可以在于，当通过测试设备将模块向内弯曲至弯曲半径220(弯曲半径近似是两块测试板250之间的一半距离(D)，参见图4A和4B)时，弯曲作用力(F弯曲)不超过150牛顿(N)。在某些实践方式中，在将模块弯曲至约20mm至约3mm的半径(即，板距离(D)约为40mm至约6mm，例如，20mm、19.75mm、19.5mm、19.25mm、19mm、18.5mm、17.5mm、17mm、16.5mm、16mm、15.5mm、15mm、14.5mm、14mm、13.5mm、13mm、12.5mm、12mm、11.5mm、11mm、10.5mm、10mm、9.5mm、9mm、8.5mm、7.5mm、7mm、6.5mm、6mm、5.5mm、5mm、4.5mm、4mm、3.5mm、3.25mm和3mm)之后，弯曲作用力不超过约150N、140N、130N、120N、110N、100N、90N、80N、70N、60N、50N、40N、30N、20N、10N、5N，或者这些弯曲作用力上限之间的任意量。如之前所列出的那样，通过对第一粘合剂10a和/或堆叠粘合剂10b的材料性质和/或厚度进行调节，可以在可折叠电子器件模块100b中获得这些较低的弯曲作用力。
在图2所示的可折叠模量100b的一些实施方式中，堆叠粘合剂10b的特征还在于，泊松比约为0.1-0.5，例如，约0.1至约0.45、约0.1至约0.4、约0.1至约0.35、约0.1至约0.3、约0.1至约0.25、约0.1至约0.2、约0.1至约0.15、约0.2至约0.45、约0.2至约0.4、约0.2至约0.35、约0.2至约0.3、约0.2至约0.25、约0.25至约0.45、约0.25至约0.4、约0.25至约0.35、约0.25至约0.3、约0.3至约0.45、约0.3至约0.4、约0.3至约0.35、约0.35至约0.45、约0.35至约0.4、或者约0.4至约0.45。其他实施方式包括堆叠粘合剂10b的特征在于泊松比约为0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5，或者这些值之间的任意泊松比。在一个方面中，堆叠粘合剂10b的泊松比约为0.4-0.5。
如上文所列，图2所示的可折叠电子器件模块100b可以包括具有某些材料性质(例如，剪切模块约为10-100kPa)的堆叠粘合剂10b。可用作模块100b中的堆叠粘合剂10b的示例性粘合剂通常来说与适用于第一粘合剂10a的那些是相同或相似的。因此，堆叠粘合剂10b可以包括OCA、环氧化物和适合将堆叠元件75与面板60的第一主表面64接合的其他接合材料，这是本领域技术人员所理解的。在模块100b的一些方面中，堆叠粘合剂10b还会具有高的耐热性，从而在应用环境中经受各种温度和温度梯度(包括来自可折叠电子器件模块100b的弯曲的摩擦所产生的那些)之后，其材料性质几乎不发生变化至不发生变化。
再次参见图2，可折叠电子器件模块100b的覆盖元件50的特征还在于，当覆盖元件的第一主表面54负载了直径为1.5mm的碳化钨球时，耐穿刺性至少为1.5kgf。此外，装置模块100b的特征在于，在将模块以两点配置弯曲至约20mm至约1mm的弯曲半径使得第一主表面处于压缩之后，在覆盖元件的处于张力的第二主表面56处的切线应力不超过约1000MPa，以及弯曲半径是从覆盖元件50的第一主表面54上方的中心点到面板60的第二主表面66进行测量的(参见图4B)。与可折叠电子器件模块100b(图2)相关的这些性能特性与可折叠电子器件模块100a(图1)所证实的那些相当。更具体来说，通过如下方式实现了覆盖元件50的第二主表面56处的这些降低的拉伸应力水平：在覆盖元件中建立折弯粘结残留应力区域，调节第一粘合剂10a的材料性质(例如，剪切模量和/或泊松比)和/或第一粘合剂10a的厚度12a，和/或存在一个或多个其他压缩应力区域(即，折弯粘结残留的、CTE诱发的、和/或离子交换的压缩应力区域)。因此，本公开的一些方面除了使用本公开工艺条件和概念建立一个或多个压缩应力区域之外，还通过控制模块内将覆盖元件与堆叠接合到一起的粘合剂的材料性质和/或厚度，提供了具有改善的机械可靠性(特别是在其覆盖元件处)的可折叠电子器件模块。
参见图3，提供了可折叠电子器件模块100c，其大部分的特征与可折叠电子器件模块100b共用(参见图2)，包括性能特性(即，覆盖元件的第二主表面处的高耐穿刺性和最小化的切线应力(处于张力))。除非另有说明，否则模块100b与100c之间共用的任何特征(即，具有相同元件编号)具有相同或相似的构造、特征和性质。如图3所示，模块100c也包括覆盖元件50，所述覆盖元件50具有约25-200um的厚度52和约20-140GPa的覆盖元件弹性模量。
图3所示的模块100c还包括：具有约100-600um的厚度92c的堆叠90c；以及第一粘合剂10a，其构造成接合堆叠元件75c与覆盖元件50的第二主表面56。堆叠90c还包括：面板60，所述面板60具有第一和第二主表面64、66，以及约为300MPa至约10GPa的面板弹性模量。堆叠90c还包括：与面板60或触摸传感器80相连的一个或多个电子器件102(例如，触摸传感器电极线以及其他电子器件和电子器件组件)(例如，如图3示意性所示)；以及堆叠元件75c，其具有约为1-5GPa的堆叠元件弹性模量，用堆叠粘合剂10b使得堆叠元件与面板60粘附。还应理解的是，面板60、堆叠元件75c与电子器件102(例如，如图3所示，与触摸传感器80相连)之间关系示例性地如图3示意性所示。取决于装置模块100c的应用，这些元件可以相互具有不同取向。例如，面板60可以是LCD面板或者OLED显示器，其中，电子器件102被两层玻璃层夹在面板60中，或者例如聚合物基材被玻璃密封层包封(例如，参见图2)。在另一个例子中(如图3所示)，电子器件102可以是触摸传感器的样子(例如，在透明导体(例如氧化铟锡、银纳米线等)中的电子迹线)，其位于堆叠75c内的较高纵向位置，高于面板60和堆叠粘合剂10b且与传感器80相连接。取决于模块100c的应用，还预期一些电子器件102可以位于面板60内或者面板60上，以及其他与触摸传感器80相连接。
在图3所示的模块100c的一些方面中，堆叠元件75c展现出约为1-5GPa的堆叠元件弹性模量，例如，约1GPa至约4.5GPa、约1GPa至约4GPa、约1GPa至约3.5GPa、约1GPa至约3GPa、约1GPa至约2.5GPa、约1GPa至约2GPa、约1GPa至约1.5GPa、约1.5GPa至约4.5GPa、约1.5GPa至约4GPa、约1.5GPa至约3.5GPa、约1.5GPa至约3GPa、约1.5GPa至约2.5GPa、约1.5GPa至约2GPa、约2GPa至约4.5GPa、约2GPa至约4GPa、约2GPa至约3.5GPa、约2GPa至约3GPa、约2GPa至约2.5GPa、约2.5GPa至约4.5GPa、约2.5GPa至约4GPa、约2.5GPa至约3.5GPa、约2.5GPa至约3GPa、约3GPa至约4.5GPa、约3GPa至约4GPa、约3GPa至约3.5GPa、约3.5GPa至约4.5GPa、约3.5GPa至约4GPa、或者约4GPa至约4.5GPa。
在图3所示的可折叠电子器件模块100c中，堆叠元件75c包括触摸传感器80、偏振器70以及接合了触摸传感器80和偏振器70的粘合剂10c。通常来说，粘合剂10c的组成和厚度与用于第一粘合剂10a和堆叠粘合剂10b的那些相当。对于粘合剂10a和10b具有不同材料性质和/或厚度的情况，可以对粘合剂10c进行选择，以匹配第一粘合剂10a或堆叠粘合剂10b的性质和/或厚度。
根据本公开的一些实施方式，类似于模块100a(参见图1)和100b(参见图2)，图3所示的可折叠电子器件模块100c可以包括覆盖元件50的中心部分52l'中的折弯粘结残留应力区域，表示为50c与50t的组合。如上文所述，中心部分52l'中贯穿覆盖元件50的厚度52存在残留应力区域50c、50t，范围是位于中心弯曲轴210，从第二主表面56处的最大压缩应力和第一主表面54处的最大拉伸残留应力开始。在某些方面中，折弯粘结残留应力区域可以表征为压缩残留应力区域分量50c具有厚度52c，以及拉伸残留应力区域分量50t具有厚度52t。同样如图3所示，模块100c包括覆盖元件50，所述覆盖元件50具有约25-200um的厚度和约20-140GPa的覆盖元件弹性模量。覆盖元件50还包括玻璃组合物或者组件(所述组件具有玻璃组合物)，第一主表面54和第二主表面56。在可折叠模块100c在中心部分52l'中具有折弯粘结残留应力区域50c、50t的一些实施方式中，在中心弯曲轴210处的覆盖元件50的第二主表面56处的最大压缩残留应力可以最高达到300MPa、最高至275MPa、最高至250MPa、最高至225MPa、最高至200MPa、最高至175MPa、最高至150MPa、最高至125MPa、最高至100MPa、最高至75MPa、最高至50MPa、最高至40MPa、最高至30MPa、最高至20MPa、最高至10MPa，以及(中心弯曲轴210处的)覆盖元件50的第二主表面56处的这些最大压缩应力水平之间的所有值。
仍然参见图3，可折叠模块100c的某些方面也可以构造成通过控制用于模块100c内的一种或多种粘合剂的剪切模量，使得与弯曲整个模块相关的弯曲作用力最小化。更具体来说，使用具有较低剪切模量值(例如，0.01-0.1MPa)的第一粘合剂10a、堆叠粘合剂10b和/或粘合剂10c，可以出乎意料地降低以向上或向下方向折叠或任意其他方式弯曲整个模块100c从而使得第一主表面54分别展现出凹形状或凸形状所需的整体弯曲作用力。相反地，在缺乏本公开益处的情况下，面对相同问题的本领域技术人员通常不会认识到相比于模块的其他大得多的方面的剪切模量，相对薄的粘合剂的剪切模量会在以向上或向下方向折叠或任意其他方式弯曲模块所需的弯曲作用力的大小起到如此明显的作用。相对于具有剪切模量超过0.1MPa的一种或多种粘合剂(例如，粘合剂10a、10b和10c)的可折叠模块(例如，可折叠模块100c)，通过使用具有较低弹性剪切模量值的第一粘合剂10a、堆叠粘合剂10b和/或粘合剂10c，获得了与可折叠模块100c的某些方面相关的这些弯曲作用力下降。此外，可折叠模块100c的某些方面可以构造成通过控制第一粘合剂10a、堆叠粘合剂10b和/或粘合剂10c的厚度，使得与弯曲整个模块相关的弯曲作用力最小化。更具体来说，使用具有(例如，约10-40um)的厚度12a的范围的第一粘合剂10a，使用具有(例如，约10-40um)的厚度12b的范围的堆叠粘合剂10b，和/或使用具有(例如，约10-40um)的厚度范围的粘合剂10c，可以降低以向上或向下方向折叠或任意其他方式弯曲整个模块100c从而使得第一主表面54分别展现出凹形状或凸形状所需的整体弯曲作用力。相反地，在缺乏本公开益处的情况下，面对相同问题的本领域技术人员通常不会认识到相比于模块的整体厚度，这些相对薄的粘合剂的厚度会在以向上或向下方向折叠或任意其他方式弯曲模块所需的弯曲作用力的大小起到如此明显的作用。相对于具有较小厚度(例如，小于10um)或较大厚度(例如，大于40um)的一种或多种粘合剂(例如，第一粘合剂10a、堆叠粘合剂10b和/或粘合剂10c)的可折叠模块(例如，可折叠模块100c)，通过使用具有规定厚度范围内的第一粘合剂10a、堆叠粘合剂10b和/或粘合剂10c，获得了与可折叠模块100c的某些方面相关的这些弯曲作用力下降。
再次参见图3，可折叠电子器件模块100c的特征可以在于，当通过测试设备将模块向内弯曲至弯曲半径220(弯曲半径近似是两块测试板250之间的一半距离(D)，参见图4A和4B)时，弯曲作用力(F弯曲)不超过150牛顿(N)。在某些实践方式中，在将模块弯曲至约20mm至约3mm的半径(即，板距离(D)约为40mm至约6mm，例如，20mm、19.75mm、19.5mm、19.25mm、19mm、18.5mm、17.5mm、17mm、16.5mm、16mm、15.5mm、15mm、14.5mm、14mm、13.5mm、13mm、12.5mm、12mm、11.5mm、11mm、10.5mm、10mm、9.5mm、9mm、8.5mm、7.5mm、7mm、6.5mm、6mm、5.5mm、5mm、4.5mm、4mm、3.5mm、3.25mm或3mm)之后，弯曲作用力不超过约150N、140N、130N、120N、110N、100N、90N、80N、70N、60N、50N、40N、30N、20N、10N、5N，或者这些弯曲作用力上限之间的任意量。如之前所列出的那样，通过对第一粘合剂10a、堆叠粘合剂10b和/或粘合剂10c的材料性质和/或厚度进行调节，可以在可折叠电子器件模块100c中获得这些较低的弯曲作用力。
同样如图3所示，含有3种粘合剂和多层的可折叠电子器件模块100c展现出的性能特性与可折叠模块100a和100b所证实的那些相当(参见图1和2)。具体来说，通过如下方式实现了覆盖元件50的第二主表面56处的降低的拉伸应力水平：在覆盖元件中建立折弯粘结残留应力区域，调节第一粘合剂10a的材料性质(例如，剪切模量和/或泊松比)和/或第一粘合剂10a的厚度12a(参见图2)，和/或存在一个或多个其他压缩应力区域(即，折弯粘结残留的、CTE诱发的、和/或离子交换的压缩应力区域)。一般地，本公开除了使用本公开的工艺条件和概念建立一个或多个压缩应力区域之外，还通过控制模块内将覆盖元件与堆叠接合到一起的粘合剂的材料性质和/或厚度，提供了具有改善的机械可靠性(特别是在其覆盖元件处)的可折叠电子器件模块100c。还证实，通过控制将面板与堆叠元件75c接合到一起的堆叠粘合剂10b的材料性质和/或厚度，可折叠电子器件模块100c具有表明了面板60的第一主表面64处具有低拉伸应力的高的机械可靠性。
参见图4A和4B，分别显示根据本公开的一个方面，在两点测试设备200中处于未弯曲(或者基本未弯曲)和弯曲构造的可折叠电子器件模块100a-c(参见图1-3)。应理解的是，出于清楚目的，在图4A和4B中没有显示出于可折叠电子器件模块100a-c相关的一些特征。
在图4A中，显示模块100a-c在两点测试设备200中处于未弯曲构造(参见图4B，显示测试设备200)。在弯曲测试过程中，两块垂直板250以恒定作用力(F弯曲)向内压模块100a、100b或100c。与测试设备200相关的(未示出的)固定装置确保了当经由板250向模块施加F弯曲作用力时，模块大致绕着中心弯曲轴210以向上方向弯曲。例如，虽然仅显示了覆盖元件50和面板60，但是模块实际上可以在它们之间包括其他元件，如同模块100a、100b和100c那样。
参见图4B，板250一起同步移动，直到实现特定的弯曲半径220。通常来说，弯曲半径220约为板250之间的距离D的一半。如上文所列出，可折叠电子器件模块100a-c的特征在于，在两点设备200中，将模块绕着中心弯曲轴210弯曲成约20mm至约1mm的弯曲半径220从而使得第一主表面54处于压缩(即，位于点“C”)之后，覆盖元件50的处于张力的第二主表面56(即，点“T”)的切线应力不超过1000MPa(参见图1-3)。如图4B所示，从覆盖元件50的第一主表面54上方的中心点到面板60的第二主表面66测量弯曲半径220。该中心点位于与模块100a-c相关的中心弯曲轴210上。在某些实践方式中，覆盖元件50的第二主表面56(参见图1-3)处的(处于张力的)切线应力不超过约1000MPa、950MPa、925MPa、900MPa、875MPa、850MPa、825MPa、800MPa、775MPa、750MPa、725MPa、700MPa，或者这些(处于张力的)切线应力限值之间的任意量。此外，在本公开的其他实践方式中，模块100a、100b和100c的特征还可在于，当用采用板250的测试设备220(参见图4A和4B)将模块向内弯曲时，弯曲作用力(F弯曲)不超过150牛顿(N)。在某些实践方式中，在将模块弯曲成约20mm至约3mm的半径(即，板距离(D)约为40-6mm)之后，弯曲作用力不超过约150N、140N、130N、120N、110N、100N、90N、80N、70N、60N、50N、40N、30N、20N、10N、5N，或者这些弯曲作用力上限值之间的任意量。
参见图5，显示在(例如，用于可折叠模块100a-c的)覆盖元件50中建立起折弯粘结残留应力区域。如图5的左手部分所示，覆盖元件50放置成与(例如，用于可折叠模块100a-c中的)堆叠90a、90b、90c相邻，在其间具有第一粘合剂10a，以限定堆叠模块(如图5所示，在“弯曲然后弯曲”步骤之前)。在这个阶段，堆叠模块中的粘合剂10a尚没有固化，从而当堆叠90和覆盖50弯曲时，它们可以相对于彼此滑动。覆盖元件50的特征在于，厚度52是约25um至约200um(未示出)，覆盖元件弹性模量是约20GPa至约140GPa，玻璃组成以及第一和第二主表面54、56。堆叠的特征在于，厚度92a、92b、92c(参见图1-3)是约50um至约600um，并且包括面板60(参见图1-3)，所述面板具有第一和第二主表面64、66，且面板弹性模量是约300MPa至约10GPa。注意到的是，在本公开的某些方面中，厚度92a、92b、92c可以低至约10um。第一粘合剂10a的特征在于，剪切模量是约0.01MPa至约1GPa，以及玻璃转化温度至少为80℃。用于建立折弯粘结残留应力区域50c、50t的方法还包括如下步骤：将堆叠模块弯曲至折弯半径(R折弯)以限定折弯模块(参见图5，在“弯曲然后弯曲”与“释放”箭头之间)。如图5所示，R折弯是从高于堆叠90a、90b、90c到覆盖元件50的第一主表面54进行测量的。折弯粘结方法接着包括如下步骤：使得处于折弯半径(R折弯)的折弯模块中的第一粘合剂10a固化，以限定折弯粘结模块。也就是说，当模块处于具有折弯半径(R折弯)的折弯位置时，第一粘合剂10a固化。折弯粘结方法的后续步骤是使得折弯粘结模块回到未弯曲构造(或者基本未弯曲构造)，以提供在覆盖元件50中具有折弯粘结残留应力区域50c、50t的可折叠电子器件模块100a-100c，所述折弯粘结残留应力区域50c、50t跨过中心部分52l'(参见图5，在“释放”箭头之后)。
再次参见图5，还(在图5的右手部分中)显示了建立折弯粘结残留应力区域的方法过程中，覆盖元件50中的应力状态。出于简洁和解释折弯粘结方法的目的，图5所示的覆盖元件50没有任何额外的压缩应力区域(例如，离子交换压缩应力区域、CTE诱发的压缩应力区域等)。在图5所示的“弯曲然后弯曲”步骤之前的方法部分中，堆叠模块的覆盖元件50的特征在于，基本没有压缩或拉伸应力。在该步骤之后，覆盖元件50经受“弯曲”和“固化”步骤。在这些步骤过程中，覆盖元件50的特征在于，较为均匀的应力状态(非残留)，其从第一主表面54处的最大拉伸应力(表示为正应力)到第二主表面56处的最大压缩应力(表示为负应力)，位于覆盖元件50的中心部分52l'的中心弯曲轴210处。注意到的是，在许多实施方式中，在穿过远离中心弯曲轴210但是位于中心部分52l'内的覆盖元件的厚度上，折弯粘结残留应力区域中的残留应力在很大程度上是压缩的。同样如图5的右手侧所示，覆盖元件50中的应力状态使得在中心弯曲轴210处，覆盖元件50的厚度52的约为中点处基本不存在压缩或拉伸应力。最后，在图5(右手侧，最下方)中显示了如下情况时的覆盖元件50中存在的残留应力状态：在可折叠模块回到或者任意其他方式释放回到未弯曲或者基本未弯曲构造之后。在折弯粘结方法的这个时候，已经在覆盖元件50的中心部分52l'中建立起了折弯粘结残留应力区域50c、50t。具体来说，折弯粘结残留应力区域包括具有厚度52c的压缩残留应力区域分量50c，以及具有厚度52t的拉伸残留应力区域分量50t。考虑到当模块布置有粘合剂时进行折弯的特性，在折弯之后进行固化以及然后返回至未弯曲构造，在中心部分52l'中所得到的折弯粘结残留应力区域在覆盖元件50的厚度中会是不对称的。因此，覆盖元件50中的零应力点通常不在中心部分52l'内的覆盖元件的厚度52的中点。
在一些实施方式中，进行折弯粘结方法使得可折叠电子模块(例如，模块100a-c)包括折弯粘结残留应力区域。如上文所述，在中心部分52l'中，折弯粘结残留应力区域50c、50t穿过覆盖元件50的厚度52，范围是位于中心弯曲轴210，从第二主表面56处的最大压缩应力到第一主表面54处的最大拉伸残留应力。在某些实施方式中，对粘附模块(例如，具有第一粘合剂10a的堆叠，但是在粘合剂10a固化之前)的弯曲步骤中的R折弯进行选择，使其位于约5mm至约50mm的范围内，约5mm至约40mm、约5mm至约30mm、约5mm至约20mm、约5mm至约10mm、约10mm至约50mm、约10mm至约40mm、约10mm至约30mm、约10mm至约20mm、约20mm至约50mm、约20mm至约40mm、约20mm至约30mm、约30mm至约50mm、约30mm至约40mm、或者约40mm至约50mm。
根据方法的一些其他实施方式，在固化步骤之后以及在使得模块返回到未弯曲或者基本未弯曲构造之后，在模块100a-100c中形成了折弯粘结残留应力区域50c、50t，从而使得在中心弯曲轴210处，中心部分52l'内的覆盖元件50的第二主表面56处的最大压缩残留应力可以最高达到300MPa、最高至275MPa、最高至250MPa、最高至225MPa、最高至200MPa、最高至175MPa、最高至150MPa、最高至125MPa、最高至100MPa、最高至75MPa、最高至50MPa、最高至40MPa、最高至30MPa、最高至20MPa、最高至10MPa，以及覆盖元件50的第二主表面56处的这些最大压缩应力水平之间的所有值。折弯粘结残留应力区的特征会在于，在中心部分52l'中，残留应力贯穿覆盖元件50的厚度52发生变化。在某些方面中，在中心弯曲轴210处，残留应力以基本线性函数的方式连续变化贯穿覆盖元件的厚度，例如，从第二主表面处56的最大压缩残留应力变化为覆盖元件的第一主表面54处的最大拉伸残留应力(例如，参见图5)。
参见图5A(左手部分)，提供的示意图显示对于具有不同玻璃转化温度Tg(Tg1和Tg2)的两种粘合剂(例如，可折叠模块100a、100b、100c中的第一粘合剂10a的候选品)，剪切模量(Y轴)与温度(X轴)的关系图(即，分别是图5A的左手图中的实线和虚线)。此外，在图5中，任意的可折叠模块运行温度表示为“Top”。在图5A的这个部分清楚显示，相比于具有高于运行温度(Top)的较高玻璃转化温度(Tg2)的粘合剂的剪切模量(G标称)而言，具有较低玻璃转化温度(Tg1)的粘合剂在运行温度(Top)展现出较低的剪切模量(G降低)。此外，在高于运行温度(Top)的环境温度时，具有Tg1的粘合剂的剪切模量低于其标称剪切模量(G标称)。在暴露于可折叠模块运行温度之后粘合剂的剪切模量的明显下降会导致覆盖元件中的应力松弛，有效地降低了折弯粘结残留应力区域中的残留应力的大小(或者完全消除了折弯粘结残留应力区域)。
参见图5A(右手侧)，提供的示意图显示在运行温度，对于具有不同玻璃转化温度的两种粘合剂(例如，可折叠模块100a、100b、100c中的第一粘合剂10a的候选品)，可折叠模块残留应力(Y轴)与时间(X轴)的关系图。具体来说，一个粘合剂的特征在于，玻璃转化温度低于运行温度(Tg<T运行)，其他粘合剂的特征在于，玻璃转化温度大于运行温度(Tg>T运行)。如图5A的右手部分所示，在运行温度超过玻璃转化温度(Tg<T运行)的一段时间之后，具有较低玻璃转化温度的模块中的残留应力降低，这是由于粘合剂中的应力松弛所导致的。相反地，在运行温度没有超过玻璃转化温度(Tg>T运行)的一段时间之后，具有较高玻璃转化温度的模块中的残留应力保持恒定。因此，图5A的左手部分和右手部分证实了建立和保留折弯粘结残留应力区域的有利方面。具体来说，用于模块中的粘合剂(例如，第一粘合剂10a)应该选择具有较高玻璃转化温度，优选高于利用具有折弯粘结残留应力区域的覆盖元件的可折叠模块的预期运行温度。
现参见图5B，以示意性方式证实了折弯半径R折弯对于中心弯曲轴210处的折弯粘结残留应力区域中建立起的最大压缩残留应力的影响。具体来说，图5B提供了可折叠模块的覆盖元件中建立起来的最大残留压缩应力(MPa)与折弯粘结过程中采用的折弯半径R折弯(mm)的关系示意图。如图5B所证实，将粘附的模块折弯至约30mm的折弯半径R折弯，之后固化和使得模块回到未弯曲构造，产生了在中心弯曲轴210处，在覆盖元件50的第二主表面56处具有约75MPa的最大压缩应力的折弯粘结残留应力区域。同样如图5B所证实，将粘附的模块折弯至约10mm的更紧的折弯半径R折弯，之后固化和使得模块回到未弯曲构造，产生了在中心弯曲轴210处，在覆盖元件50的第二主表面56处具有约210MPa的最大压缩应力的折弯粘结残留应力区域。因此，将粘附的模块(例如，堆叠有第一粘合剂10a，但是在粘合剂10a固化之前)折弯至靠近或者低于10mm的紧弯曲半径，可以使得中心弯曲轴210处的覆盖元件50的第二主表面56处所建立起来的残留压缩应力量显著地增加到超过200MPa的水平。如上文所述，在(通常是绕着中心弯曲轴210)将模块弯曲远离覆盖元件的第二主表面之后，这些残留应力水平会起到抵消相同位置处的拉伸应力的作用。
现参见图5C，提供了对于展现出恒定剪切模量(G)的两种粘合剂(分别是1MPa和10kPa(0.01MPa))，在可折叠模块的覆盖元件中建立起来的最大残留压缩应力(MPa)与因素D的关系示意图，所述D对应于第一粘合剂的整体挠曲模量。在图5C中，挠曲模量因子D等于E*t3/(1-υ2)，式中，E、t和υ分别是每种粘合剂的弹性模量、厚度和泊松比材料性质。如图5C大致所示，在降低给定粘合剂的挠曲模量因子(D)的同时保持剪切模量恒定，这倾向于增加中心弯曲轴210处的折弯粘结残留应力区域中的覆盖元件的第二主表面处的最大残留压缩应力量。具体来说，通过降低粘合剂的厚度和/或增加粘合剂的泊松比的任意组合，可以降低挠曲模量因子(D)。还如图5C所证实，选择具有较高剪切模量(G)的粘合剂可以明显增加覆盖元件的第二主表面处的折弯粘结残留应力区域中的最大残留压缩应力量。图5C还突出了如图5A的左手侧所示的与粘合剂中剪切模量损失相关的相同效应。也就是说，由于采用的粘合剂的应力松弛的剪切模量(G)的损失(所述粘合剂具有较低的玻璃转化温度，其低于采用粘合剂的可折叠模块的预期运行温度，即，所述粘合剂在覆盖元件与堆叠之间进行接合)，这会明显降低中心弯曲轴210处的覆盖元件的第二主表面处的折弯粘结残留应力区域中的最大残留压缩应力。
通过对与可折叠模块100a、100b和100c构造相当的可折叠模块的仔细研究和分析之后，还建立起了对于控制模块中所用粘合剂的材料性质和/或厚度的重要性的理解。这些研究包括基于常规复合梁理论和方程组，建立简单的两层模型，一层对应覆盖元件，另一层对应堆叠(例如，如预想的那样，包括面板、电子器件和其他组件)。此外，更为复杂的非线性有限元分析(“FEA”)模型(即，采用常规FEA软件包)对本公开的方面做出贡献。具体来说，FEA模型用于同时评估可能导致覆盖元件的内聚失效、分层效应和可折叠模块内的潜在皱折(buckling)问题的应力。
这些非线性FEA模型的输出包括图6A、6B和7所示的附图。这些附图分别包括估算的切线应力(MPa，X轴)与穿过可折叠电子器件模块的厚度的深度(mm，Y轴)的关系图，所述可折叠电子器件模块与本公开所含的模块设计(例如，模块100a-c)相当。如所示，零深度位于覆盖元件50的第一主表面处，以及深度数字贯穿覆盖元件和堆叠降低。在FEA模型中，可折叠电子器件模块经受3mm的弯曲半径(例如，如图4B所示的弯曲半径220)。下表1提供了FEA模型所用元素的列表，包括它们各自假定的材料性质。此外，以如下额外假定执行FEA模型：(a)假定整个模具具有非线性几何响应；(b)假定粘合剂是不可压缩的超弹性材料；(c)假定模具中的覆盖元件和其他非粘合剂特征具有弹性材料性质；以及(d)在室温下进行弯曲。
表1
元件 厚度(μm) 弹性模量E(GPa) 泊松比ν
玻璃覆盖元件 67 71 0.22
触摸传感器-PET 170 2.8 0.37
偏振器-PET 60 2.8 0.37
面板-聚酰亚胺 95 2.5 0.34
粘合剂 可变(10至36) 可变(剪切模量) 0.499
参见图6A，提供了评估的切线应力与穿过三种可折叠电子器件模块的厚度的深度关系图。在该图中，所述三个可弯曲模块分别含有粘合剂(例如，与图3所示的可弯曲模块100c所用的第一粘合剂10a和堆叠粘合剂10b相当)，其构造成将覆盖元件与堆叠接合以及将堆叠与面板接合，每个具有不同的剪切模量，分别是10kPa、100kPa和1000kPa。具体来说，假定用于给定模块中的粘合剂分别具有相同的剪切模量，10kPa、100kPa或1000kPa。从附图清楚得出，随着模块中所含的粘合剂的剪切模量从10kPa增加到1000kPa，在覆盖元件与第一粘合剂的界面处(例如，覆盖元件50的第二主表面56处)所观察到的切线应力降低了约400MPa(处于张力)。也就是说，图6A证实了在给定的可弯曲电子器件模块中增加所有粘合剂的剪切模量，可以有利地降低覆盖元件的第二主表面处的拉伸应力。
同样参见图6A，随着模块中所含的粘合剂的剪切模量从1000kPa降低到10kPa，在面板与(接合了面板和堆叠元件的)粘合剂(例如，用于图3所示的可折叠模块100c中所用的堆叠粘合剂10b)之间的界面处所观察到的拉伸应力降低了约200MPa。也就是说，图6A证实了在给定的可弯曲电子器件模块中降低所有粘合剂的剪切模量，可以有利地降低用于装置模块中的面板的第一主表面处的拉伸应力。
参见图6B，提供了评估的切线应力与穿过两种可折叠电子器件模块的厚度的深度关系图。在该图中，可弯曲模块分别含有粘合剂(例如，与图3所示的可弯曲模块100c所用的第一粘合剂10a和堆叠粘合剂10b相当)，其构造成将覆盖元件与堆叠接合以及将堆叠与面板接合，剪切模量为10kPa。在一个模块中，用于模块中的每种粘合剂的厚度设定为10um。在另一个模块中，用于模块中的每种粘合剂的厚度设定为36um。从附图清楚得出，随着模块中所含的粘合剂的厚度从36um下降到10um，在覆盖元件与第一粘合剂的界面处(例如，覆盖元件50的第二主表面56处)所观察到的拉伸应力降低了约80MPa。也就是说，图6B证实了在给定的可弯曲电子器件模块中降低所有粘合剂的厚度，可以有利地降低覆盖元件的第二主表面处的拉伸应力。
参见图7，提供了评估的切线应力与穿过三种可折叠电子器件模块的厚度的深度关系图。在该图中，“事例(1)”对应于所有粘合剂展现出10kPa的剪切模量且具有36um厚度的可弯曲模块。“事例(2)”对应于除了与覆盖元件相邻的粘合剂的剪切模量增加到1000kPa之外，配置与事例(1)相同的可弯曲模块。“事例(3)”对应于除了与覆盖元件相邻的粘合剂的厚度降低到12um之外，配置与事例(2)相同的可弯曲模块。从附图清楚得出，随着与覆盖元件相邻的第一粘合剂的剪切模量从10kPa增加到1000kPa(即，从事例(1)到事例(2))，在覆盖元件与第一粘合剂的界面处(例如，覆盖元件50的第二主表面56处)所观察到的拉伸应力降低了约240MPa。此外，随着与覆盖元件相邻的第一粘合剂的厚度从36um下降到12um(即，从事例(2)到事例(3))，观察到拉伸应力又下降了48MPa。也就是说，图7证实了在给定的可弯曲电子器件模块中，使得接合了覆盖元件与堆叠的粘合剂的厚度降低和剪切模量增加，可以有利地降低覆盖元件的第二主表面处的拉伸应力。
参见图8，提供了构造成布置与模块100c相当的三种可折叠电子器件模块的评估的弯曲作用力(N)与粘合剂厚度(um)的关系示意图。更具体来说，三种模块分别构造成具有三种粘合剂(例如，第一粘合剂10a、堆叠粘合剂10b和粘合剂10c)。此外，每种模块的这三种粘合剂全都具有单独的不同的剪切模量；因此，第一模块中的粘合剂具有剪切模量“EPSA 1”，第二模块中的粘合剂具有剪切模量“EPSA 2”，以及第三模块中的粘合剂具有剪切模量“EPSA 3”。如图8所示，EPSA 1>EPSA 2>EPSA 3。从图8得出，用于这些可折叠电子器件模块中的粘合剂的剪切模量的下降导致对这些模块进行折叠或者任意其他方式弯曲(例如，如图4A和4B所示的两点测试构造)所需的弯曲作用力的明显减小。从图8还得出，对于这些电子器件模块，在某一厚度范围(即，“tPSA 1”与“tPSA 2”之间)，存在合适的弯曲作用力(N)下降。电子器件模块的一些方面在约为10-30um的厚度范围(分别对应图8所示的tPSA 1和tPSA 2厚度)展现出它们最低的弯曲作用力。相反地，大于tPSA 2的粘合剂厚度(um)和小于tPSA 1的厚度倾向于导致弯曲作用力增加。
参见图9A，为图6A所示的可折叠电子器件模块提供了位于两点测试设备中的评估的弯曲作用力(F弯曲，N)与板距离(D，mm)的关系图。也就是说，图9A所示的所述三个可弯曲模块分别含有粘合剂(例如，与图3所示的可弯曲模块100c所用的第一粘合剂10a、堆叠粘合剂10b和粘合剂10c相当)，其构造成将覆盖元件与堆叠接合以及将堆叠与面板接合，每个模块具有不同的剪切模量，分别是10kPa、100kPa和1000kPa。具体来说，假定用于给定模块中的粘合剂分别具有相同的剪切模量，10kPa、100kPa或1000kPa。如图9A所示，模块的弯曲作用力与板距离的关系对于用于模块内的粘合剂的剪切模量是敏感的。例如，在6mm板距离(即，约为3mm的弯曲半径)时，粘合剂展现出1000kPa的剪切模量的装置模块经受约140N的弯曲作用力，以及粘合剂展现出10kPa的剪切模量的装置模块经受约30N的弯曲作用力。因此，可以通过采用具有较低剪切模量的粘合剂，对可折叠电子器件模块进行设计，以减小弯曲作用力。但是，取决于模块的应用，通过控制粘合剂剪切模量的任意弯曲作用力下降可以经由降低覆盖元件与第一粘合剂之间的切线应力被弥补或者任意其他方式平衡，这种切线应力的下降可以通过增加模块内的粘合剂的剪切模量获得，如之前关于图6A所列出。
参见图9B，为图6B所示的两种可折叠电子器件模块提供了位于两点测试设备中的评估的弯曲作用力(F弯曲，N)与板距离(D，mm)的关系图。也就是说，可弯曲模块分别含有粘合剂(例如，与图3所示的可弯曲模块100c所用的第一粘合剂10a、堆叠粘合剂10b和粘合剂10c相当)，其构造成将覆盖元件与堆叠接合以及将堆叠与面板接合，剪切模量为10kPa。在一个模块中，用于模块中的每种粘合剂的厚度设定为10um。在另一个模块中，用于模块中的每种粘合剂的厚度设定为36um。如图9B所示，当厚度约为10-36um时，模块的弯曲作用力与板距离的关系对于用于模块内的粘合剂的厚度是相当不敏感的。例如，在6mm的板距离(即，约为3mm的弯曲半径)时，两种装置模块都经受近似相同的弯曲作用力，约为35-40N。然而，从图8也得出，远高于36um和远低于10um的粘合剂厚度水平会导致模块所经受的弯曲作用力量的增加。
参见图9C，为图7所示的三种可折叠电子器件模块提供了位于两点测试设备中的评估的弯曲作用力(F弯曲，N)与板距离(D，mm)的关系图。如上文所述，“事例(1)”对应于所有粘合剂展现出10kPa的剪切模量且具有36um厚度的可弯曲模块。“事例(2)”对应于除了与覆盖元件相邻的粘合剂的剪切模量增加到1000kPa之外，配置与事例(1)相同的可弯曲模块。因此，在事例(2)中，模块中的不与覆盖元件相邻的其他粘合剂的剪切模量值设定为10kPa。“事例(3)”对应于除了与覆盖元件相邻的粘合剂的厚度降低到12um之外，配置与事例(2)相同的可弯曲模块。也就是说，在事例(3)中，模块中不与覆盖元件相邻的其他粘合剂的厚度设定为36um且剪切模量设定为10kPa，而与覆盖元件相邻的粘合剂具有1000kPa的剪切模量和12um的厚度。
如图9C所示，对于事例(1)，6mm板距离的弯曲作用力的最小值约为40N，这对应于其所有的粘合剂都具有36um厚度和10kPa的剪切模量的电子模块。但是，对于事例(3)的状况，通过将第一粘合剂的厚度和剪切模量分别调节到12um和1000kPa(即，模块中的其他粘合剂的剪切模量或厚度没有任何变化)，实现了约40N的中等弯曲作用力增加。弯曲作用力中等增加约40N的事例(3)的状况与如图9A所示的模块中的所有粘合剂的剪切模量发生增加所导致的弯曲作用力增加约110N形成对比。此外，如之前图7所证实的，事例(3)状况对于提供玻璃覆盖元件与第一粘合剂之间的切线应力下降288MPa是特别有利的。因此，通过使得第一粘合剂(即，与玻璃覆盖元件相邻的粘合剂)的剪切模量增加和厚度降低可以实现切线应力的明显下降，而弯曲作用力仅中等增加。
有利的是，本公开的可折叠电子器件模块构造和加工成具有高的机械可靠性和耐穿刺性。具体来说，这些可折叠模块通过建立压缩应力区域(即，包括折弯粘结残留应力区域、离子交换压缩应力区域和CTE诱发的压缩应力区域中的一种或多种)、控制用于模块中的粘合剂的材料性质和/或厚度，展现出覆盖元件和/或面板的主表面处的降低的切线应力(处于张力)。这些降低的拉伸应力(特别是在覆盖元件的表面和在含有覆盖元件的模块的应用相关的弯曲和折弯过程中覆盖元件经受高拉伸应力的特定位置)，转化为模块更好的可靠性和/或更小的弯曲半径能力。此外，这些较低的拉伸应力可以为采用这些可折叠模块的电子器件提供改进的设计富余。由于与本公开的各种方面相关的降低了可折叠模块中的拉伸应力，在某些情况下，可以减少对于压缩应力区域和/或在覆盖元件中产生高的残留压缩应力的其他强度增强措施的需求。因此，由于本公开所述的一些概念，可以降低与覆盖元件相关的压缩应力区域相关的加工成本。此外，在这些可弯曲模块中，由于降低第一粘合剂的厚度对于拉伸应力降低方面的有利影响可以额外地提供整体模块厚度的下降。此类模块厚度下降对于这些模块具有低分布的许多终端产品应用会是有利的。
还有利的是，本公开中的可折叠电子器件模块可以构造成使得用户弯曲或者任意其他方式折叠模块所需的弯曲作用力最小化。具体来说，通过使得模块中所用的粘合剂的剪切模量下降和/或对适当厚度进行选择，可以降低这些模块所经受的弯曲作用力。此外，通过在玻璃覆盖元件处采用较高剪切模量粘合剂和在模块内的其他位置采用较低剪切模量粘合剂，某些示例性可折叠电子器件模块可以对机械可靠性、耐穿刺性和弯曲作用力下降进行设计。
对本领域的技术人员显而易见的是，可以在不偏离权利要求的精神或范围的情况下对本公开的可折叠电子器件模块进行各种修改和变化。

Claims (22)

1.一种可折叠的电子器件模块，其包括：
具有第一和第二主表面的玻璃覆盖元件，其厚度是约25um至约200um以及覆盖元件弹性模量是约20GPa至约140GPa；
厚度是约50um至约600um的堆叠，所述堆叠还包括面板，所述面板具有第一和第二主表面，且面板弹性模量是约300MPa至约10GPa；以及
第一粘合剂，所述第一粘合剂将所述堆叠与所述覆盖元件的第二主表面接合，所述第一粘合剂的剪切模量是约0.01MPa至约1GPa且玻璃转化温度至少为80℃，
其中，所述器件模块包括：在将模块以两点配置弯曲成约20mm至约1mm的弯曲半径使得第一主表面处于压缩之后，在覆盖元件的处于张力的第二主表面处的切线应力不超过约1000MPa，以及弯曲半径是从覆盖元件的第一主表面上方的中心点到面板的第二主表面进行测量的。
2.如权利要求1所述的模块，其特征在于，在将模块以两点配置弯曲成约20mm至约2mm的弯曲半径使得第一主表面处于压缩之后，处于张力的切线应力不超过800MPa，以及弯曲半径是从覆盖元件的第一主表面上方的中心点到面板的第二主表面进行测量的。
3.一种可折叠的电子器件模块，其包括：
具有第一和第二主表面的玻璃覆盖元件，其厚度是约25um至约200um以及覆盖元件弹性模量是约20GPa至约140GPa；
厚度是约50um至约600um的堆叠，所述堆叠还包括面板，所述面板具有第一和第二主表面，且面板弹性模量是约300MPa至约10GPa；
第一粘合剂，所述第一粘合剂将所述堆叠与所述覆盖元件的第二主表面接合，所述第一粘合剂的剪切模量是约0.01MPa至约1GPa且玻璃转化温度至少为80℃；以及
折弯粘结残留应力区域，
其中，残留应力区域穿过覆盖元件的厚度，且位于覆盖元件的中心区域内，范围是沿着覆盖元件的中心弯曲轴穿过覆盖元件的厚度从第二主表面处的最大压缩残留应力到第一主表面处的最大拉伸残留应力。
4.如权利要求1和3中任一项所述的模块，其特征在于，所述覆盖元件的第二主表面处的处于张力的切线应力不大于约600MPa。
5.如权利要求1-4中任一项所述的模块，其中，所述覆盖元件的特征还在于，在两点配置中，在将模块从基本未弯曲配置弯曲成所述弯曲半径至少300,000次弯曲循环之后，没有发生内聚失效。
6.如权利要求1-5中任一项所述的模块，其特征在于，所述覆盖元件是玻璃元件，其具有约50-100GPa的覆盖元件弹性模量。
7.如权利要求1-6中任一项所述的模块，其中，所述第一粘合剂的特征还在于至少150℃的玻璃转化温度。
8.如权利要求3所述的模块，其特征在于，覆盖元件的第二主表面处的最大压缩残留应力是至少100MPa。
9.如权利要求3所述的模块，其特征在于，覆盖元件的第二主表面处的最大压缩残留应力是至少200MPa。
10.如权利要求8-9中任一项所述的模块，其还包括：
离子交换压缩应力区域，其从覆盖元件的第二主表面延伸到选定深度，所述离子交换压缩应力区域包括多种可离子交换离子和多种经离子交换的离子。
11.如权利要求10所述的模块，其特征在于，所述离子交换压缩应力区域包括在覆盖元件的第二主表面处大于或等于700MPa的最大压缩应力。
12.如权利要求11所述的模块，其中，所述器件模块的特征还在于，在将模块以两点配置弯曲成约20mm至约2mm的弯曲半径使得第一主表面处于压缩之后，在覆盖元件的处于张力的第二主表面处的切线应力不超过约900MPa，以及弯曲半径是从覆盖元件的第一主表面上方的中心点到面板的第二主表面进行测量的。
13.如权利要求3所述的模块，其特征在于，残留应力区域包括贯穿覆盖元件的厚度发生变化的残留应力。
14.如权利要求13所述的模块，其特征在于，残留应力以基本线性函数的方式连续变化贯穿覆盖元件的厚度。
15.一种制造可折叠电子器件模块的方法，其包括：
将覆盖元件布置成与堆叠相邻，在其间具有第一粘合剂，从而限定堆叠模块，其中：(a)覆盖元件包括约25-200um的厚度，约20-140GPa的覆盖元件弹性模量，玻璃组成以及第一和第二主表面；(b)堆叠包括约100-600um的厚度和面板，所述面板具有第一和第二主表面以及约300MPa至约10GPa的面板弹性模量；(c)第一粘合剂的特征在于，剪切模量是约0.01MPa至约1GPa且玻璃转化温度是至少80℃；以及(d)覆盖元件的第二主表面与第一粘合剂相邻；
将堆叠模块弯曲成折弯半径R折弯以限定折弯模块，其中，R折弯是从高于堆叠的地方到覆盖元件的第二主表面进行测量的；
使得折弯模块中的第一粘合剂以折弯半径R折弯发生固化，以限定折弯粘结模块；以及
使得折弯粘结模块回到未弯曲构造，以限定可折叠电子器件模块。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述可折叠电子器件模块包括：在将模块以两点配置弯曲成约20mm至约2mm的弯曲半径使得第一主表面处于压缩之后，在覆盖元件的处于张力的第二主表面处的切线应力不超过约800MPa，以及弯曲半径是从覆盖元件的第一主表面上方的中心点到面板的第二主表面进行测量的。
17.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述可折叠电子器件模块包括：在将模块以两点配置弯曲成约20mm至约1mm的弯曲半径使得第一主表面处于压缩之后，在覆盖元件的处于张力的第二主表面处的切线应力不超过约1000MPa，以及弯曲半径是从覆盖元件的第一主表面上方的中心点到面板的第二主表面进行测量的。
18.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述可折叠电子器件模块还包括折弯粘结残留应力区域，其中，残留应力区域穿过覆盖元件的厚度且位于覆盖元件的中心区域中，并且范围是沿着覆盖元件的中心弯曲轴从第二主表面处的最大压缩残留应力到第一主表面处的最大拉伸残留应力。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，在弯曲步骤中选择R折弯的范围是约5mm至约40mm。
20.如权利要求18所述的方法，其特征在于，在弯曲步骤中选择R折弯的范围是约10mm至约20mm。
21.如权利要求19所述的方法，其特征在于，覆盖元件的第二主表面处的最大压缩残留应力是至少50MPa。
22.如权利要求20所述的方法，其特征在于，覆盖元件的第二主表面处的最大压缩残留应力是至少200MPa。
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