KR102233720B1 - 굽힘 가능한 전자 소자 모듈들, 물품들 및 이를 형성하는 본딩 방법들 - Google Patents

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Abstract

폴더블 전자 소자 모듈은 약 25 ㎛ 내지 약 200 ㎛의 두께와 약 20 GPa 내지 약 140 GPa의 커버 성분 탄성 모듈러스를 갖는 유리 커버 성분을 포함한다. 상기 모듈은 약 50 ㎛ 내지 약 600 ㎛의 두께를 갖는 스택; 및 상기 커버 성분의 제2 주요면에 상기 스택을 접합시키는 제1 접착제를 포함하고, 제1 접착제는 약 0.01 MPa 내지 약 1 GPa의 전단 모듈러스와 적어도 80℃의 유리 전이 온도를 갖는다. 더욱이, 소자 모듈은 상기 커버 성분의 두께를 통하여 중심부 내에, 상기 커버 성분의 중앙 굽힘 축을 따라 상기 성분의 제2 주요면에서의 최대 압축 잔류 응력으로부터 제1 주요면에서의 최대 인장 잔류 응력까지의 범위를 갖는, 플렉스-본드 잔류 응력을 포함한다.

Description

굽힘 가능한 전자 소자 모듈들, 물품들 및 이를 형성하는 본딩 방법들
본 출원은 2016년 3월 17일 출원된 미국 임시 출원 번호 제62/309,624호의 35 U.S.C. §119 하의 우선권의 이익을 청구하며, 이 문헌의 내용이 그 전체로서 인용되며 참조문헌으로 여기 병합된다.
본 개시는 일반적으로 굽힘 가능한 전자 소자 모듈들, 물품들 및 이들을 형성하는 본딩 방법들에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 개시는 폴더블 디스플레이 소자 어플리케이션들을 위한 유리-함유 커버를 갖는 굽힘 가능한 전자 소자 모듈들과 이들의 형성을 위한 본딩 공정들에 관한 것이다.
전통적으로 강건한 속성의 제품들 및 부품들의 플렉서블한 형태들이 새로운 어플리케이션들을 위하여 개념화되고 있다. 예를 들어, 플렉서블 전자 소자들은 얇고, 경량이며 플렉서블한 특징들을 제공할 수 있으며, 이는 커브드 디스플레이들 및 웨어러블 소자들을 포함하는 새로운 어플리케이션들을 위한 기회들을 제공한다. 이들 플렉서블 전자 소자들 중 다수는 이러한 소자들의 전자 성분들을 유지하고 실장하기 위한 플렉서블 기판들을 채용한다. 금속 호일들은 열적 안정성 및 화학적 저항성을 포함하는 몇몇 이점들을 가지나, 고가이고 광학적 투명성 부족의 문제점을 겪는다. 폴리머 호일들은 저가이며 충격 저항성을 포함하는 몇몇 장점들을 가지나, 미미한 광학적 투명성, 역적 안정성 부족, 제한된 밀봉성 및/또는 사이클 피로 특성의 문제점을 겪는다.
이러한 전자 소자들 중 일부는 플렉서블 디스플레이들을 또한 사용할 수 있다. 광학적 투명성 및 열적 안성성은 종종 플렉서블 디스플레이 어플리케이션들을 위한 중요한 특성들이다. 추가적으로, 플렉서블 디스플레이들은, 특히 터치 스크린 기능성을 가지며 및/또는 접힐 수 있는 플렉서블 디스플레이들을 위하여, 작은 굽힘 반경에서 파괴에 대한 저항성을 포함하여 높은 피로 및 뚫림(puncture) 저항성을 가져야 한다. 더욱이, 플렉서블 디스플레이들은 디스플레이의 의도된 어플리케이션에 따라 소비자에 의해 굽히고 접히는 것이 용이해야 한다.
일부 플렉서블 유리 및 유리-함유 물질들은 플렉서블 및 폴더블 기판 및 디스플레이 어플리케이션들을 위한 요구되는 특성들 중 다수를 제공한다. 그러나 이러한 어플리케이션들을 위하여 유리 물질들을 활용하기 위한 노력들은 지금까지 대체로 성공하지 못하였다. 일반적으로, 더 작고 더 작은 굽힘 반경을 달성하도록 유리 기판들은 매우 낮은 두께 레벨들까지(< 25 ㎛) 제조될 수 있다. 이러한 "박형" 유리 기판들은 제한된 뚫림 저항성을 겪을 수 있다. 동시에, 더 두꺼운 유리 기판들(> 150 ㎛)은 더욱 우수한 뚫림 저항성을 갖도록 제조될 수 있으나, 이러한 기판들은 적합한 피로 저항성 및 굽힘시 기계적 신뢰성이 부족할 수 있다.
더욱이, 이러한 플렉서블 유리 물질들이 또한 전자 부품들(예를 들어, 박막 트랜지스터들("TFT들"), 터치 센서들, 등), 추가적인 층들(예를 들어, 폴리머 전자 소자 패널들) 및 접착제들(예를 들어, 에폭시들, 광학적 투명 접착제들("OCA들"))을 함유하는 모듈들 내에서 커버 성분들로서 채용됨에 따라, 이러한 다양한 부품들 및 성분들 사이의 상호작용들이 최종 제품, 예를 들어 전자 디스플레이 소자 내에서의 상기 모듈의 사용 동안에 존재하는 점점 더 복합적인 응력 상태들을 유발할 수 있다. 이러한 복합적 응력 상태들은 커버 성분들에 의해 겪게 되는 증가된 응력 농도 인자들 및/또는 증가된 응력 레벨들(예를 들어 높은 인장 응력들)을 유발할 수 있다. 그럼으로써, 이러한 커버 성분들은 상기 모듈 내에서 응집 및/또는 박리 파괴 모드들에 민감할 수 있다. 더욱이, 이러한 복합적인 상호작용들은 소비자들에 의해 커버 성분들 굽히거나 접기 위하여 요구되는 증가된 굽힘 힘들을 유발할 수 있다.
따라서, 플렉서블한 유리-함유 물질들, 및 다양한 전자 소자 어플리케이션들, 특히 플렉서블 전자 디스플레이 소자 어플리케이션들, 및 더욱 구체적으로는 폴더블 디스플레이 소자 어플리케이션들로의 사용을 위하여 이러한 물질들을 채용하는 모듈 설계들을 위한 필요성이 존재한다. 더욱이, 이러한 모듈 설계들에 추가된 신뢰성 및/또는 증가된 굽힘 능력을 부여하기 위한 모듈-레벨의 공정상의 접근들을 위한 필요성이 또한 존재한다.
여기에 설명된 태양들은 앞서 설명된 문제점들의 일부를 해결하고자 한다.
본 개시의 일 태양에 따르면, 약 25 ㎛ 내지 약 200 ㎛의 두께와 약 20 GPa 내지 약 140 GPa의 유리 커버 성분을 포함하는 폴더블 전자 소자 모듈이 제공된다. 상기 커버 성분은 제1 주요면 및 제2 주요면을 갖는다. 상기 모듈은 약 50 ㎛ 내지 약 600 ㎛의 두께를 갖는 스택; 및 상기 스택을 상기 커버 성분의 상기 제2 주요면에 접합시키며, 약 0.01 MPa 내지 약 1 GPa의 전단 모듈러스를 가지며 적어도 80℃의 유리 전이 온도를 갖는 제1 접착제를 더 포함한다. 상기 스택은 제1 및 제2 주요면들과, 약 300 MPa 내지 약 10 GPa의 패널 탄성 모듈러스를 갖는 패널을 더 포함한다. 더욱이, 상기 소자 모듈은 상기 제1 주요면이 압축 상태에 있고 상기 커버 성분의 상기 제1 주요면 위의 중심 지점으로부터 상기 패널의 상기 제2 주요면까지 굽힘 반경이 측정되도록, 약 20 mm로부터 약 2 mm까지의 상기 굽힘 반경으로 상기 모듈을 2-점 구성으로 굽힐 때 인장 상태에서 약 800 MPa 이하인 상기 커버 성분의 상기 제2 주요면에서의 접선 응력(tangential stress)을 포함하며, 상기 굽힘 반경은 예를 들어 약 20 mm 내지 약 3 mm, 약 20 mm 내지 약 4 mm, 약 20 mm 내지 약 5 mm, 약 20 mm 내지 약 6 mm, 약 20 mm 내지 약 7 mm, 약 20 mm 내지 약 8 mm, 약 20 mm 내지 약 9 mm, 약 20 mm 내지 약 10 mm, 약 20 mm 내지 약 11 mm, 약 20 mm 내지 약 12 mm, 약 20 mm 내지 약 13 mm, 약 20 mm 내지 약 14 mm, 약 20 mm 내지 약 15 mm, 약 20 mm 내지 약 16 mm, 약 20 mm 내지 약 17 mm, 약 20 mm 내지 약 18 mm, 약 20 mm 내지 약 19 mm, 약 19 mm 내지 약 2 mm, 약 18 mm 내지 약 2 mm, 약 17 mm 내지 약 2 mm, 약 16 mm 내지 약 2 mm, 약 15 mm 내지 약 2 mm, 약 14 mm 내지 약 2 mm, 약 13 mm 내지 약 2 mm, 약 12 mm 내지 약 2 mm, 약 11 mm 내지 약 2 mm, 약 10 mm 내지 약 2 mm, 약 9 mm 내지 약 2 mm, 약 8 mm 내지 약 2 mm, 약 7 mm 내지 약 2 mm, 약 6 mm 내지 약 2 mm, 약 5 mm 내지 약 2 mm, 약 4 mm 내지 약 2 mm, 약 3 mm 내지 약 2 mm, 약 19 mm 내지 약 3 mm, 약 18 mm 내지 약 4 mm, 약 17 mm 내지 약 5 mm, 약 16 mm 내지 약 6 mm, 약 15 mm 내지 약 7 mm, 약 14 mm 내지 약 8 mm, 약 13 mm 내지 약 9 mm, 약 12 mm 내지 약 10 mm이다.
본 개시의 제2 태양에 따르면, 약 25 ㎛ 내지 약 200 ㎛의 두께와 약 20 GPa 내지 약 140 GPa의 커버 성분 탄성 모듈러스를 갖는 유리 커버 성분을 포함하는 폴더블 전자 소자 모듈이 제공된다. 상기 커버 성분은 제1 주요면 및 제2 주요면을 갖는다. 상기 모듈은 약 50 ㎛ 내지 약 600 ㎛의 두께를 갖는 스택; 및 상기 스택을 상기 커버 성분의 상기 제2 주요면에 접합시키며, 약 0.01 MPa 내지 약 1 GPa의 전단 모듈러스를 가지며 적어도 80℃의 유리 전이 온도를 갖는 제1 접착제를 더 포함한다. 상기 스택은 제1 및 제2 주요면들과, 약 300 MPa 내지 약 10 GPa의 패널 탄성 모듈러스를 갖는 패널을 더 포함한다. 더욱이, 상기 소자 모듈은 약 20 mm로부터 약 1 mm까지의 굽힘 반경으로 상기 모듈을 2-점 구성으로 굽힐 때 인장 상태에서 약 1000 MPa 이하인 상기 커버 성분의 상기 제2 주요면에서의 접선 응력을 포함한다.
본 개시의 제3 태양에 따르면, 약 25 ㎛ 내지 약 200 ㎛의 두께와 약 20 GPa 내지 약 140 GPa의 커버 성분 탄성 모듈러스를 갖는 유리 커버 성분을 포함하는 폴더블 전자 소자 모듈이 제공된다. 상기 커버 성분은 유리 조성, 제1 주요면 및 제2 주요면을 갖는다. 상기 모듈은 약 50 ㎛ 내지 약 600 ㎛의 두께를 갖는 스택; 및 상기 스택을 상기 커버 성분의 상기 제2 주요면에 접합시키며, 약 0.01 MPa 내지 약 1 GPa의 전단 모듈러스 및 적어도 80℃의 유리 전이 온도에 의해 특징지어지는 제1 접착제를 더 포함한다. 상기 스택은 제1 및 제2 주요면들과, 약 300 MPa 내지 약 10 GPa의 패널 탄성 모듈러스를 갖는 패널을 더 포함한다. 더욱이, 상기 소자 모듈은 플렉스-본드 잔류 응력 영역(flex-bond residual stress region)을 포함한다. 추가적으로, 상기 잔류 응력 영역은 상기 커버 성분의 상기 두께를 통해, 그리고 중심부 내에 위치하며, 상기 커버 성분의 중앙 굽힘 축을 따라 상기 제2 주요면에서의 최대 압축 잔류 응력으로부터 상기 제1 주요면에서의 최대 인장 잔류 응력까지의 범위이다.
폴더블 모듈들의 특정한 실행예들에서, 약 20 mm 내지 약 1 mm, 예를 들어 20 mm, 19.75 mm, 19.5 mm, 19.25 mm, 19 mm, 18.5 mm, 17.5 mm, 17 mm, 16.5 mm, 16 mm, 15.5 mm, 15 mm, 14.5 mm, 14 mm, 13.5 mm, 13 mm, 12.5 mm, 12 mm, 11.5 mm, 11 mm, 10.5 mm, 10 mm, 9.5 mm, 9 mm, 8.5 mm, 7.5 mm, 7 mm, 6.5 mm, 6 mm, 5.5 mm, 5 mm, 4.5 mm, 4 mm, 3.5 mm, 3.25 mm, 3 mm, 2.75 mm, 2.5 mm, 2.25 mm, 2 mm, 1.75 mm, 1.5 mm, 1.25 mm, 및 1 mm 만큼 작은 굽힘 반경까지 상기 모듈을 2-점 구성으로 굽힐 때, 상기 커버 성분의 상기 제2 주요면에서의 상기 접선 응력은 100 MPa 이하이며, 예를 들어, 950 MPa, 925 MPa, 900 MPa, 875 MPa, 850 MPa, 825 MPa, 800 MPa, 775 MPa, 750 MPa, 725 MPa, 700 MPa, 675 MPa, 650 MPa, 625 MPa, 600 MPa, 575 MPa, 550 MPa, 525 MPa, 500 MPa, 또는 이러한 접선 응력 한계들 사이의 임의의 양이다. 약 200 mm 이상이며 약 100 mm 까지의 굽힘 반경이 가해지는 폴더블 모듈들의 특정한 다른 태양들에서, 상기 커버 성분의 상기 제2 주요면에서의 상기 접선 응력은 본 개시의 플렉스-본딩 개념들 뿐만 아니라 여기에서 개요가 설명된 다른 개념들을 통해 실질적으로 감소될 수 있다.
폴더블 모듈들의 일부 태양들에서, 상기 커버 성분은, 적어도 200,000의 굽힘 사이클들 동안 실질적으로 굽힘 없는 구성으로부터 상기 굽힘 반경까지(즉, 약 20 mm 내지 약 1 mm의 범위, 예를 들어 19.75 mm, 19.5 mm, 19.25 mm, 19 mm, 18.5 mm, 17.5 mm, 17 mm, 16.5 mm, 16 mm, 15.5 mm, 15 mm, 14.5 mm, 14 mm, 13.5 mm, 13 mm, 12.5 mm, 12 mm, 11.5 mm, 11 mm, 10.5 mm, 10 mm, 9.5 mm, 9 mm, 8.5 mm, 7.5 mm, 7 mm, 6.5 mm, 6 mm, 5.5 mm, 5 mm, 4.5 mm, 4 mm, 3.5 mm, 3.25 mm, 3 mm, 2.75 mm, 2.5 mm, 2.25 mm, 2 mm, 1.75 mm, 1.5 mm, 1.25 mm, 및 1 mm의 굽힘 반경) 2점 구성으로 상기 모듈을 굽힐 때, 응집 파괴들이 없는 것에 의해 더 특징지어진다. 다른 태양들에서, 상기 커버 성분은 적어도 225,000의 굽힘 사이클들, 적어도 250,000의 굽힘 사이클들, 적어도 275,000의 굽힘 사이클들, 적어도 300,000의 굽힘 사이클들 동안, 및 이러한 값들 사이를 하한으로 하는 모든 굽힌 사이클들 동안 실질적으로 굽힘 없는 구성으로부터 상기 굽힘 반경까지 2점 구성으로 상기 모듈을 굽힐 때, 응집 파괴들이 없는 것에 의해 더 특징지어진다.
폴더블 모듈들의 다른 태양들에 따르면, 상기 커버 성분은 약 20 GPa 내지 약 140 GPa, 또는 이러한 한계들 사이의 임의의 탄성 모듈러스 값, 예를 들어 30 GPa, 35 GPa, 40 GPa, 45 GPa, 50 GPa, 55 GPa, 60 GPa, 65 GPa, 70 GPa, 75 GPa, 80 GPa, 85 GPa, 90 GPa, 95 GPa, 100 GPa, 105 GPa, 110 GPa, 115 GPa, 120 GPa, 125 GPa, 130 GPa, 및 135 GPa의 커버 성분 탄성 모듈러스를 갖는 유리 성분(예를 들어, 상기 커버 성분은 유리 조성을 포함하는 성분을 포함한다)이다. 다른 태양들에서, 상기 커버 성분은 약 20 GPa 내지 약 120 GPa, 약 20 GPa 내지 약 100 GPa, 약 20 GPa 내지 약 80 GPa, 약 20 GPa 내지 약 60 GPa, 약 20 GPa 내지 약 40 GPa, 약 40 GPa 내지 약 120 GPa, 약 40 GPa 내지 약 100 GPa, 약 40 GPa 내지 약 80 GPa, 약 40 GPa 내지 약 60 GPa, 약 60 GPa 내지 약 120 GPa, 약 60 GPa 내지 약 100 GPa, 약 60 GPa 내지 약 80 GPa, 약 80 GPa 내지 약 120 GPa, 약 80 GPa 내지 약 100 GPa, 및 약 100 GPa 내지 약 120 GPa의 커버 성분 탄성 모듈러스를 갖는 유리 성분이다. 특정한 실행예들에서, 상기 유리 커버 성분은 상기 커버 성분의 하나 이상의 주요면들에 대한 인접부에 하나 이상의 압축 응력 영역들의 발달을 유발하도록 처리되거나 그렇지 않으면 강도-향상 조치들을 사용하여 구성된다.
폴더블 모듈들의 특정한 태양들에서, 상기 제1 접착제는 약 0.01 MPa 내지 약 1 GPa, 예를 들어, 약 0.01 MPa 내지 약 800 MPa, 약 0.01 MPa 내지 약 600 MPa, 약 0.01 MPa 내지 약 400 MPa, 약 0.01 MPa 내지 약 200 MPa, 약 0.01 MPa 내지 약 1 MPa, 약 1 MPa 내지 약 800 MPa, 약 1 MPa 내지 약 600 MPa, 약 1 MPa 내지 약 400 MPa, 약 1 MPa 내지 약 200 MPa, 약 200 MPa 내지 약 800 MPa, 약 200 MPa 내지 약 600 MPa, 약 200 MPa 내지 약 400 MPa, 약 400 MPa 내지 약 800 MPa, 약 400 MPa 내지 약 600 MPa, 및 약 600 MPa 내지 약 800 MPa의 전단 모듈러스에 의해 특징지어진다. 상기 폴더블 모듈의 제1 태양의 실행예에 따르면, 상기 제1 접착제는 예를 들어 약 0.01 MPa, 0.02 MPa, 0.03 MPa, 0.04 MPa, 0.05 MPa, 0.06 MPa, 0.07 MPa, 0.08 MPa, 0.09 MPa, 0.1 MPa, 0.2 MPa, 0.3 MPa, 0.4 MPa, 0.5 MPa, 0.6 MPa, 0.7 MPa, 0.8 MPa, 0.9 MPa, 1 MPa, 5 MPa, 10 MPa, 20 MPa, 30 MPa, 40 MPa, 50 MPa, 60 MPa, 70 MPa, 80 MPa, 90 MPa, 또는 100 MPa의 전단 모듈러스, 또는 이러한 전단 모듈러스 값들 사이의 임의의 양에 의해 특징지어진다. 상기 폴더블 모듈의 제2 태양의 실행예에 따르면, 상기 제1 접착제는 예를 들어 약 1 MPa, 5 MPa, 10 MPa, 20 MPa, 30 MPa, 40 MPa, 50 MPa, 60 MPa, 70 MPa, 80 MPa, 90 MPa, 100 MPa, 200 MPa, 300 MPa, 400 MPa, 500 MPa, 600 MPa, 700 MPa, 800 MPa, 900 MPa, 또는 1000 MPa의 전단 모듈러스, 또는 이러한 전단 모듈러스 값들 사이의 임의의 양에 의해 특징지어진다.
본 개시의 폴더블 모듈들의 일부 실시예들에 따르면, 상기 제1 접착제는 약 5 ㎛ 내지 약 60 ㎛의 두께, 예를 들어, 약 5 ㎛ 내지 약 50 ㎛, 약 5 ㎛ 내지 약 40 ㎛, 약 5 ㎛ 내지 약 30 ㎛, 약 5 ㎛ 내지 약 20 ㎛, 약 5 ㎛ 내지 약 15 ㎛, 약 5 ㎛ 내지 약 10 ㎛, 약 10 ㎛ 내지 약 60 ㎛, 약 15 ㎛ 내지 약 60 ㎛, 약 20 ㎛ 내지 약 60 ㎛, 약 30 ㎛ 내지 약 60 ㎛, 약 40 ㎛ 내지 약 60 ㎛, 약 50 ㎛ 내지 약 60 ㎛, 약 55 ㎛ 내지 약 60 ㎛, 약 10 ㎛ 내지 약 50 ㎛, 약 10 ㎛ 내지 약 40 ㎛, 약 10 ㎛ 내지 약 30 ㎛, 약 10 ㎛ 내지 약 20 ㎛, 약 10 ㎛ 내지 약 15 ㎛, 약 20 ㎛ 내지 약 50 ㎛, 약 30 ㎛ 내지 약 50 ㎛, 약 40 ㎛ 내지 약 50 ㎛, 약 20 ㎛ 내지 약 40 ㎛, 및 약 20 ㎛ 내지 약 30 ㎛의 두께에 의해 특징지어진다. 다른 실시예들은 약 5 ㎛, 약 10 ㎛, 약 15 ㎛, 약 20 ㎛, 약 25 ㎛, 약 30 ㎛, 약 35 ㎛, 약 40 ㎛, 약 45 ㎛, 약 50 ㎛, 약 55 ㎛, 또는 약 60 ㎛의 두께, 또는 이러한 두께 값들 사이의 임의의 두께에 의해 특징지어지는 제1 접착제를 갖는다. 일 태양에서, 상기 제1 접착체의 두께는 10 ㎛ 내지 약 20 ㎛이다.
본 개시의 폴더블 모듈들의 다른 실시예들에 따르면, 상기 제1 접착제는 예를 들어 적어도 80℃, 적어도 90℃, 적어도 100℃, 적어도 110℃, 적어도 120℃, 적어도 130℃, 적어도 140℃, 적어도 150℃, 적어도 160℃, 적어도 170℃, 적어도 180℃, 적어도 190℃, 적어도 200℃, 적어도 210℃, 적어도 220℃, 적어도 230℃, 적어도 240℃, 또는 적어도 250℃의 유리 전이 온도와 함께, 이러한 값들 사이에서 하한을 갖는 모든 유리 전이 온도에 의해 특징지어진다. 폴더블 전자 소자 모듈들의 특정한 태양들에서, 상기 제1 접착제의 유리 전이 온도는 상기 접착제가 경화된 이후에 모듈 처리와 연관된 온도들, 또는 상기 모듈들 내에서의 온도들, 및 어플리케이션 환경에서 상기 폴더블 전자 소자 모듈의 구동 온도들에 대한 노출에서 전단 모듈러스의 현저한 변화를 겪지 않는 것을 보장하도록 선택될 수 있다.
플렉스-본드 잔류 응력 영역을 갖는 본 개시의 폴더블 모듈들의 일부 실시예들에서, 중심 굽힘 축에서의 상기 커버 성분의 상기 제2 주요면에서의 최대 압축 잔류 응력은, 예를 들어 300 MPa까지, 275 MPa까지, 250 MPa까지, 225 MPa까지, 200 MPa까지, 175 MPa까지, 150 MPa까지, 125 MPa까지, 100 MPa까지, 75 MPa까지, 50 MPa까지, 40 MPa까지, 30 MPa까지, 20 MPa까지, 또는 10 MPa까지, 및 상기 커버 성분의 상기 제2 주요면에서의 최대 압축 응력 레벨들 사이의 모든 값들까지 도달할 수 있다. 상기 플렉스-본드 잔류 응력 영역은 상기 커버 성분의 두께를 통해 달라지는 잔류 응력에 의해 특징지어질 수 있다. 특정한 태양들에서, 상기 플렉스-본드 잔류 응력 영역 내에서의 잔류 응력은 상기 커버 성분의 두께를 통해, 예를 들어 상기 커버 성분의 상기 제2 주요면에서의 최대 압축 응력으로부터 상기 제1 주요면에서의 상기 최대 인장 잔류 응력까지 실질적으로 선형 함수로 연속적으로 달라진다.
본 개시의 폴더블 전자 소자 모듈들의 일부 태양들에 따르면, 상기 모듈은 상기 커버 성분의 제2 주요면으로부터 선택된 깊이까지 연장되는 이온-교환된 압축 응력 영역을 더 포함한다. 더욱이, 상기 이온-교환된 압축 응력 영역은 복수의 이온-교환 가능한 이온들 및 복수의 이온-교환된 이온들, 일반적으로 금속 이온들을 포함한다. 상기 이온-교환된 이온들은 상기 압축 응력 영역 내에 압축 응력을 생성하도록 선택될 수 있다. 특정한 태양들에서, 상기 압축 응력 영역은 상기 제2 주요면에서 2000 MPa만큼 높고, 1750 MPa만큼 높고, 1500 MPa만큼 높고, 1250 MPa만큼 높고, 1000 MPa만큼 높고, 900 MPa만큼 높고, 800 MPa만큼 높고, 700 MPa만큼 높고, 600 MPa만큼 높고, 500 MPa만큼 높고, 400 MPa만큼 높고, 300 MPa만큼 높고, 200 MPa만큼 높고, 100 MPa만큼 높고, 2000 MPa만큼 높고, 2000 MPa만큼 높고, 이러한 양들 사이의 모든 최대 압축 응력 레벨들을 포함한 최대 압축 응력에 의해 특징지어진다. 더욱이, 상기 커버 성분 내의 이러한 압축 응력 영역들은 상기 커버 성분 내에 또한 포함되는 임의의 플렉스-본드 잔류 응력 영역 상으로 겹쳐진다(superimposed). 예를 들어, 상기 커버 성분의 상기 제2 주요면에서의 실제 최대 압축 응력은 상기 플렉스-본드 잔류 응력 영역으로부터의 최대 압축 잔류 응력과 상기 이온-교환된 압축 응력 영역으로부터의 최대 압축 응력의 합을 반영할 수 있다.
본 개시의 제4 태양에 따르면, 전술한 폴더블 모듈들 중 임의의 것을 포함하는 폴더블 전자 소자 모듈의 제조 방법이 제공된다. 상기 방법은, 스택된 모듈을 정의하도록 커버 성분을 스택에 인접하게, 그 사이의 제1 접착제와 함께 배치하는 단계를 포함한다. 상기 커버 성분은 약 25 ㎛ 내지 약 200 ㎛의 두께, 약 20 GPa 내지 약 140 GPa의 커버 성분 탄성 모듈러스, 및 유리 조성 및 제1 및 제2 주요면들에 의해 특징지어진다. 상기 스택은 약 100 ㎛ 내지 약 600 ㎛의 두께에 의해 특징지어지고, 제1 및 제2 주요면들과, 약 300 MPa 내지 약 10 GPa의 패널 탄성 모듈러스를 갖는 패널을 포함한다. 상기 제1 접착제는 약 0.01 MPa 내지 약 1 GPa의 전단 모듈러스와 적어도 80℃의 유리 전이 온도에 의해 특징지어진다. 더욱이, 상기 커버 성분의 상기 제2 주요면은 상기 제1 접착제와 인접하게 배치된다. 상기 방법은 또한 플렉스된 모듈을 정의하도록 플렉스 반경(Rflex)까지 상기 스택된 모듈을 굽히는 단계로서, Rflex는 상기 스택 위에서부터(즉, 상기 제1 주요면이 마주보는 상기 스택의 면 상에서의 곡률의 중심) 상기 커버 성분의 상기 제2 주요면까지 측정되는, 상기 스택된 모듈을 굽히는 단계; 플렉스-본딩된 모듈을 정의하도록 상기 플렉스 반경(Rflex)에서 상기 플렉스된 모듈 내의 상기 제1 접착제를 경화하는 단계; 및 상기 폴더블 전자 소자 모듈을 정의하도록 상기 플렉스-본딩된 모듈을 굽힘 없는 구성까지 회복시키는 단계(returning)를 또한 포함한다.
일부 실시예들에서, 상기 방법은 상기 폴더블 전자 모듈이 상기 플렉스-본딩된 모듈을 굽힘 없는 구성까지 회복시키는 단계 이후에 형성된 플렉스-본드 잔류 응력 영역을 더 포함하도록 수행된다. 상기 잔류 응력 영역은 상기 커버 성분의 상기 두께를 통해, 그리고 중심부 내에 위치하며, 상기 전자 모듈이 굽힘 없는 구성에서 측정될 때 상기 커버 성분의 중앙 굽힘 축을 따라 상기 제2 주요면에서의 최대 압축 잔류 응력으로부터 상기 제1 주요면에서의 최대 인장 잔류 응력까지의 범위이다. 특정한 실시예들에서, Rflex는 약 5 mm 내지 약 50 mm, 예를 들어 약 5 mm 내지 약 40 mm, 약 5 mm 내지 약 30 mm, 약 5 mm 내지 약 20 mm, 약 5 mm 내지 약 10 mm, 약 10 mm 내지 약 50 mm, 약 10 mm 내지 약 40 mm, 약 10 mm 내지 약 30 mm, 약 10 mm 내지 약 20 mm, 약 20 mm 내지 약 50 mm, 약 20 mm 내지 약 40 mm, 약 20 mm 내지 약 30 mm, 약 30 mm 내지 약 50 mm, 약 30 mm 내지 약 40 mm, 또는 약 40 mm 내지 약 50 mm의 범위 내에서 상기 굽힘 단계 내에서 선택된다.
상기 방법의 일부 추가적인 실시예들에 따르면, 상기 중앙 굽힘 축에서의 상기 커버 성분의 상기 제2 주요면에서의 최대 압축 잔류 응력이 예를 들어 300 MPa까지, 275 MPa까지, 250 MPa까지, 225 MPa까지, 200 MPa까지, 175 MPa까지, 150 MPa까지, 125 MPa까지, 100 MPa까지, 75 MPa까지, 50 MPa까지, 40 MPa까지, 30 MPa까지, 20 MPa까지, 또는 10 MPa까지, 및 상기 커버 성분의 상기 제2 주요면에서의 최대 압축 응력 레벨들 사이의 모든 값들까지 도달하도록 플렉스-본드 잔류 응력 영역이 형성된다. 상기 플렉스-본드 잔류 응력 영역은 상기 커버 성분의 두께를 통해 달라지는 잔류 응력에 의해 특징지어질 수 있다. 특정한 태양들에서, 상기 플렉스-본드 잔류 응력 영역 내에서의 잔류 응력은 상기 커버 성분의 두께를 통해, 예를 들어 상기 커버 성분의 상기 제2 주요면에서의 최대 압축 잔류 응력으로부터 상기 제1 주요면에서의 상기 최대 인장 잔류 응력까지 실질적으로 선형 함수로 연속적으로 달라진다.
여기에서 개시된 실시예들의 추가적인 특징들 및 이점들이 뒤따르는 상세한 설명에서 제시될 것이며, 부분적으로는 상세한 설명으로부터 당업자에게 즉각적으로 명백하거나, 첨부된 도면들뿐만 아니라 기재된 상세한 설명 및 그 청구항들 내에서 설명되는 바와 같이 여기에서 설명되는 실시예들을 실행함에 의해 즉각적으로 인식될 것이다.
전술한 일반적인 설명 및 뒤따르는 상세한 설명은 모두 본 개시의 실시예들을 설명하며, 이들이 설명되고 청구화되는 바와 같이 실시예들의 속성 및 특성을 이해하기 위한 개요 또는 윤곽을 제공하기 위하여 의도되는 것임이 이해되어야 할 것이다. 첨부하는 도면들은 더 나아간 이해를 제공하기 위하여 포함되며, 본 명세서의 일부분 내에서 병합되고 일부분을 구성한다. 도면들은 하나 또는 그 이상의 실시예(들)을 도시하며, 상세한 설명과 함께 다양한 실시예들의 원리들 및 동작을 설명하도록 역할을 한다. 여기에 사용된 바와 같은 방향을 가리키는 용어들-예를 들면, 위, 아래, 우측, 좌측, 전면, 후면, 상부, 하부-은 그려진 대로의 도면들을 참조하여서만 의미를 갖는 것이고, 절대적인 방향을 내포하는 것이 의도되는 것은 아니다.
도 1은 본 개시의 일 태양에 따른 폴더블 전자 소자 모듈의 단면도이다.
도 2는 본 개시의 추가적인 태양에 따른 폴더블 전자 소자 모듈의 단면도이다.
도 3은 본 개시의 추가적인 태양에 따른 폴더블 전자 소자 모듈의 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 개시의 일 태양에 따른 2-점 테스트 장치 내에서의 굽힘 없는 구성 및 굽힘 구성에서의 폴더블 전자 소자 모듈들을 각각 나타낸다.
도 5는 본 개시의 일 태양에 따른 폴더블 전자 소자 모듈을 제조하기 위한 플렉스-본드 방법의 단계들을, 커버 성분 내의 대응되는 응력 상태들과 함께 나타낸다.
도 5a는 본 개시의 일 태양에 따른 다른 유리 전이 온도들을 갖는 두 개의 접착제들에 대한 온도의 함수로서의 전단 모듈러스와, 작동 온도에서의 시간의 함수로서의 폴더블 모듈 잔류 응력의 두 개의 개략적인 플롯들을 제공한다.
도 5b는 본 개시의 일 태양에 따른 플렉스-본딩 공정 동안에 채용되는 플렉스 반경(Rflex)의 함수로서의 폴더블 모듈의 커버 성분의 두께를 가로질러 발달하는 최대 잔류 압축 응력의 개략적인 플롯이다.
도 5c는 본 개시의 일 태양에 따른 제1 접착제의 전체 굴곡 강도(flexural stiffness)에 대응되는 인자 D의 함수로서의 폴더블 모듈의 커버 성분 내에 발달하는 최대 잔류 압축 응력의 개략적인 플롯이다.
도 6a는 본 개시의 추가적인 태양에 따른 스택에 커버 성분을 접합하도록 구성되는 다른 전단 모듈러스를 갖는 제1 접착제를 각각 포함하는, 3개의 폴더블 전자 소자 모듈들의 두께를 통한 깊이의 함수로서의 계산된 접선 응력의 플롯이다.
도 6b는 본 개시의 추가적인 태양에 따른 다른 두께를 갖는 스택에 커버 성분을 접합하도록 구성되는 다른 두께를 갖는 제1 접착제를 각각 포함하는, 3개의 폴더블 전자 소자 모듈들의 두께를 통한 깊이의 함수로서의 계산된 접선 응력의 플롯이다.
도 7은 본 개시의 추가적인 태양에 따른 다른 접착제 구성들을 갖는 세 개의 폴더블 전자 소자 모듈들의 두께를 통한 깊이의 함수로서의 계산된 접선 응력의 플롯이다.
도 8은 본 개시의 추가적인 태양에 따른 다른 전단 모듈러스를 갖는 접착제들로 구성된 세 개의 폴더블 전자 소자 모듈들의 접착제 두께의 함수로서의 계산된 굽힘 힘의 개략적인 플롯이다.
도 9a 내지 도 9c는 본 개시의 다른 태양에 따른 도 5a, 도 5b, 및 도 6에 도시된 폴더블 전자 소자 모듈들을 위한 2점 테스트 장치 내의 판 거리의 함수로서의 계산된 벤딩 힘의 플롯들이다.
예시들이 첨부한 도면들에 도시되는 본 개시의 선호되는 실시예들에 대하여 상세하게 참조가 이루어질 것이다. 가능하다면 언제나, 도면들을 통틀어 동일한 참조부호들이 동일하거나 유사한 부분들을 가리키도록 사용될 것이다. 범위들은 "약" 하나의 특정 값으로부터 및/또는 "약" 다른 특정 값까지로 표현될 수 있다. 이러한 범위가 표현된 경우, 다른 실시예들은 상기 하나의 특정 값으로부터 및/또는 상기 다른 특정 값까지를 포함한다. 유사하게, 선행어 "약"의 사용으로써, 값들이 근사치들로 표현된 경우, 상기 특정한 값은 또 다른 실시예를 형성한다는 것이 이해될 것이다. 상기 범위들 각각의 끝점들은 다른 끝점과 관련하여서도, 상기 다른 끝점과 독립적으로도 의미가 있다는 것 또한 이해될 것이다.
다른 특징들 및 이점들 중, 본 개시의 굽힘 가능한 전자 소자 모듈들 및 물품들(및 이들의 제조 방법들)은 높은 뚫림 저항성뿐만 아니라 작은 굽힘 반경에서(예를 들어 정적 인장 및 피로 상태에서의) 기계적 신뢰성을 제공한다. 이러한 소자 모듈들 및 물품들의 구성들은 또한 이러한 소자 모듈들 및 물품들을 폴딩하거나 그렇지 않으면 굽히기 위한 상대적으로 낮은 굽힘 힘들에 의해 특징지어진다. 기계적 신뢰성과 관련하여, 본 개시의 굽힘 가능한 모듈들은 유리-함유 커버 성분들에 대한 이들의 응집 파괴들을 방지하고 모듈들 내의 다양한 성분들 사이의 계면들(예를 들어, 접착제-커버 성분 계면들)에서의 탈착-관련된 파괴들을 방지하도록 처리되거나 구성될 수 있다. 뚫림 저항성 용량들 및 작은 굽힘 반경은 폴더블 전자 소자 디스플레이 내에서 굽힘 가능한 모듈들이 사용될 때, 예를 들어 디스플레이의 일부분이 디스플레이의 다른 부분 상에서 폴딩되는 실시예들에서, 유리하다. 예를 들어, 굽힘 가능한 모듈은, 폴더블 전자 디스플레이 소자의 사용자-대면 부분 상의, 뚫림 저항성이 특히 유리한 위치 상의 커버; 그 상부에 전자 성분들이 배치되는 소자 자체 내에서 내부적으로 배치되는 기판 모듈; 또는 폴더블 전자 디스플레이 소자 내의 다른 부분 중 하나 이상으로서 사용될 수 있다. 대안적으로, 본 개시의 굽힘 가능한 모듈들은 디스플레이를 갖지 않는 소자, 그러나 유리 또는 유리-함유층이 그 유리한 특성들을 위하여 사용되거나 폴더블 디스플레이와 유사한 방식으로 단단한 굽힘 반경까지 폴딩되거나 굽혀지는 소자 내에서 사용될 수 있다. 뚫림 저항성은 굽힘 가능한 모듈이 소자의 외관 상에서 사용자가 이들과 상호작용할 위치에서 사용될 때 특히 유리하다. 더욱이, 이러한 소자 모듈들 및 물품들의 특정한 구성들을 폴딩하거나 굽히기 위한 상대적으로 낮은 굽힘 힘들은 이러한 모듈들이 수동으로 굽혀질 때(예를 들어, 폴더블, 지갑 같은 플렉서블 디스플레이 소자의 내부 또는 일부분) 사용자에게 특히 유리하다.
더욱 구체적으로, 본 개시의 폴더블 전자 소자 모듈들은 접착제에 의해 스택에 접합된 커버 성분의 일부분 내에서 플렉스-본드 잔류 응력 영역의 발달을 통해 전술한 이점들 중 일부 또는 모두를 획득할 수 있다. 일 예시로서, 이러한 폴더블 모듈들은 접착제에 의해 스택에 접합된 커버 성분의 주요면에서 감소된 접선 응력들(예를 들어, 모듈들의 어플리케이션-관련된 굽힘 또는 폴딩에서의 인장 상태로)을, 이러한 주요면에서 최대 압축 응력을 가지며, 커버 성분 내의 잔류 응력 영역의 존재 또는 생성을 통해, 나타낼 수 있다. 일 실시예에서, 잔류 응력 영역은 플렉스-본딩 공정을 채용함에 의해 유리 커버 성분 내에서 발달된다. 일반적으로, 커버 성분 및 스택은 커버 성분의 제2 주요면에서 제1 접착제에 의해 부착된다. 부착된 모듈은 이후 플렉스 반경까지 일반적으로 약 5 mm 내지 약 50 mm 사이에서 플렉스되고, 접착제 경화되며, 이후 모듈은 굽힘 없는 구성까지 회복된다. 모듈이 굽힘 없는 구성까지 회복됨에 따라 잔류 응력 영역이 발달한다. 더욱이, 커버 성분의 제2 주요면에서(커버 성분의 중심부 내에서) 압축 응력들을 갖는 이러한 잔류 응력 영역은 커버 성분의 제2 주요면에서 어플리케이션-관련된 인장 응력들을 감소시키도록 작용한다. 결과적으로, 커버 성분 내의 잔류 응력 영역의 존재는, 향상된 모듈 신뢰성, 모듈 굽힘 반경 용량(즉, 모듈이 더욱 작은 반경까지 굽혀지는 능력), 및/또는 커버 성분의 주요면들에서 압축 응력들을 발달시키기 위한 다른 접근들에서(예를 들어, 이온 교환-유도된 압축 응력 영역 발달을 통해) 감소된 의존성으로 해석될 수 있다.
본 개시의 폴더블 전자 소자 모듈들은 모듈들 내에서 채용되는 각각의 접착제들의 물질 특성 및 두께들의 조절을 통한 전술한 이점들 중 일부 또는 모두를 획득할 수 있다. 이러한 폴더블 모듈들은 또한 모듈들 내에 채용되는 접착제의 두께들의 감소 및/또는 커버 성분과 하부의 스택 사이에 채용되는 접착제의 전단 모듈러스의 감소들을 통해 커버 성분의 주요면들에서 감소된 접선 응력들(예를 들어, 모듈들의 어플리케이션-관련된 굽힘 또는 폴딩에서 인장 상태로)을 나타낼 수 있다. 다른 예시로서, 이러한 폴더블 모듈들은 이러한 접착제의 전단 모듈러스를 감소시킴에 의해, 패널과 스택에 패널을 접합시키는 접착제와의 사이의 계면에서의 감소된 어플리케이션-관련된 접선 응력들을 나타낼 수 있다. 이러한 더 낮은 인장 응력들은 특히 패널과 스택 사이의 탈착에 대한 저항성 관점에서 향상된 모듈 신뢰성을 유발할 수 있다. 다른 예시에서, 전체 모듈 강성(stiffness)(예를 들어, 모듈을 굽히기 위하여 적용되는 힘들에 대한 저항성)은 모듈들 내에 채용되는 접착제 중 임의의 것 또는 모두의 전단 모듈러스의 감소를 통해 및/또는 모듈 접착제들 중 임의의 것 또는 모두의 두께의 적합한 범위를 선택함에 의해 감소될 수 있다.
더욱이, 본 개시의 실시예들 및 개념들은 당업자가 커버 성분/스택 계면에서 접선 응력들을 감소시키고, 패널/스택 계면에서 접선 응력들을 감소시키고, 모듈을 굽힘에 대한 저항성을 감소시키기 위하여 폴더블 전자 소자 모듈들을 처리하고 설계하기 위한 윤곽을 제공하며, 이들 모두는 굽힘 및 폴딩의 다른 정도들 및 양들을 갖는 다양한 어플리케이션들에서의 사용을 위하여 이런 모듈들의 신뢰성, 제조 가능성 및 적합성에 기여할 수 있다.
도 1을 참조하면, 폴더블 전자 소자 모듈(100a)이 본 개시의 제1 태양에 따라 도시되고, 이는 커버 성분(50), 제1 접착제(10a), 스택(90a), 스택 성분(75), 전자 소자들(102) 및 패널(60)을 포함한다. 커버 성분(50)은 두께(52), 길이(52l), 폭(w)(도시되지 않았으나, 도 1에서 도시된 페이지의 면 내로 연장되는), 제1 주요면(54) 및 제2 주요면(56)을 갖는다. 두께(52)는 약 25 ㎛ 내지 약 200 ㎛의 두께, 예를 들어, 약 25 ㎛ 내지 약 175 ㎛, 약 25 ㎛ 내지 약 150 ㎛, 약 25 ㎛ 내지 약 125 ㎛, 약 25 ㎛ 내지 약 100 ㎛, 약 25 ㎛ 내지 약 75 ㎛, 약 25 ㎛ 내지 약 50 ㎛, 약 50 ㎛ 내지 약 175 ㎛, 약 50 ㎛ 내지 약 150 ㎛, 약 50 ㎛ 내지 약 125 ㎛, 약 50 ㎛ 내지 약 100 ㎛, 약 50 ㎛ 내지 약 75 ㎛, 약 75 ㎛ 내지 약 175 ㎛, 약 75 ㎛ 내지 약 150 ㎛, 약 75 ㎛ 내지 약 125 ㎛, 약 75 ㎛ 내지 약 100 ㎛, 약 100 ㎛ 내지 약 175 ㎛, 약 100 ㎛ 내지 약 150 ㎛, 약 100 ㎛ 내지 약 125 ㎛, 약 125 ㎛ 내지 약 175 ㎛, 약 125 ㎛ 내지 약 150 ㎛, 및 약 150 ㎛ 내지 약 175 ㎛의 범위일 수 있다. 다른 태양들에서, 두께(52)는 약 25 ㎛ 내지 약 150 ㎛, 약 50 ㎛ 내지 약 100 ㎛, 또는 약 60 ㎛ 내지 약 80 ㎛의 범위일 수 있다, 커버 성분(50)의 두께(52)는 전술한 범위들 사이의 다른 두께들로 설정될 수도 있다.
도 1에 도시된 폴더블 전자 소자 모듈(100a)은 약 20 GPa 내지 약 140 GPa, 예를 들어 약 20 GPa 내지 약 120 GPa, 약 20 GPa 내지 약 100 GPa, 약 20 GPa 내지 약 80 GPa, 약 20 GPa 내지 약 60 GPa, 약 20 GPa 내지 약 40 GPa, 약 40 GPa 내지 약 120 GPa, 약 40 GPa 내지 약 100 GPa, 약 40 GPa 내지 약 80 GPa, 약 40 GPa 내지 약 60 GPa, 약 60 GPa 내지 약 120 GPa, 약 60 GPa 내지 약 100 GPa, 약 60 GPa 내지 약 80 GPa, 약 80 GPa 내지 약 120 GPa, 약 80 GPa 내지 약 100 GPa, 및 약 100 GPa 내지 약 120 GPa의 커버 성분 탄성 모듈러스를 갖는 커버 성분(50)을 포함한다. 커버 성분(50)은 유리 조성을 갖는 성분일 수 있거나, 유리 조성을 갖는 적어도 하나의 성분을 포함할 수 있다. 후자의 경우에, 커버 성분(50)은 유리-함유 물질들을 포함하는 하나 이상의 층들을 포함할 수 있고, 예를 들어, 성분(50)은 폴리머 매트릭스 내에 제2 상의 유리 입자들로 구성되는 폴리머/유리 복합재일 수 있다. 일 태양에서, 커버 성분(50)은 약 50 GPa 내지 약 100 GPa의 탄성 모듈러스, 또는 이러한 한계들 사이의 임의의 탄성 모듈러스 값에 의해 특징지어지는 유리 성분이다. 다른 태양들에서, 커버 성분 탄성 모듈러스는 예를 들어 약 20 GPa, 30 GPa, 40 GPa, 50 GPa, 60 GPa, 70 GPa, 80 GPa, 90 GPa, 100 GPa, 110 GPa, 120 GPa, 130 GPa, 및 140 GPa, 또는 이러한 값들 사이의 임의의 탄성 모듈러스이다.
다시 도 1을 참조하면, 폴더블 모듈(100a)은, 약 50 ㎛ 내지 약 600 ㎛의 두께(92a)를 갖는 스택(90a); 및 커버 성분(50)의 제2 주요면(56)에 스택(90a)을 접합시키도록 구성되는 제1 접착제(10a)을 더 포함하고, 제1 접착제(10a)는 두께(12a) 및 약 0.01 MPa 내지 약 1000 MPa, 예를 들어, 약 0.1 MPa 내지 약 800 MPa, 약 0.1 MPa 내지 약 600 MPa, 약 0.1 MPa 내지 약 400 MPa, 약 0.1 MPa 내지 약 200 MPa, 약 0.1 MPa 내지 약 1 MPa, 약 1 MPa 내지 약 800 MPa, 약 1 MPa 내지 약 600 MPa, 약 1 MPa 내지 약 400 MPa, 약 1 MPa 내지 약 200 MPa, 약 200 MPa 내지 약 800 MPa, 약 200 MPa 내지 약 600 MPa, 약 200 MPa 내지 약 400 MPa, 약 400 MPa 내지 약 800 MPa, 약 400 MPa 내지 약 600 MPa, 및 약 600 MPa 내지 약 800 MPa의 전단 모듈러스에 의해 특징지어진다. 상기 폴더블 모듈의 제1 태양의 실행예에 따르면, 제1 접착제는 예를 들어 약 0.01 MPa, 0.02 MPa, 0.03 MPa, 0.04 MPa, 0.05 MPa, 0.06 MPa, 0.07 MPa, 0.08 MPa, 0.09 MPa, 0.1 MPa, 0.2 MPa, 0.3 MPa, 0.4 MPa, 0.5 MPa, 0.6 MPa, 0.7 MPa, 0.8 MPa, 0.9 MPa, 1 MPa, 5 MPa, 10 MPa, 20 MPa, 30 MPa, 40 MPa, 50 MPa, 60 MPa, 70 MPa, 80 MPa, 90 MPa, 100 MPa, 200 MPa, 300 MPa, 400 MPa, 500 MPa, 600 MPa, 700 MPa, 800 MPa, 900 MPa, 1000 MPa, 또는 전단 모듈러스 값들 사이의 임의의 양에 의해 특징지어진다. 더욱이, 본 개시의 특정한 태양에서, 스택(90a)은 예를 들어 약 10 ㎛만큼 낮은, 50 ㎛ 아래의 두께(92a)를 갖는 것으로 고려되고, 본 개시에서 설명되는 개념들은 이러한 스택들(90a)을 포함하는 폴더블 모듈들(100a)에 동일하게 적용될 것이다.
계속 도 1을 참조하면, 폴더블 모듈(100a)의 일부 태양들은 커버 성분(50) 내에 50c와 50t의 조합에 의해 지시되는 플렉스-본드 잔류 응력 영역을 포함한다. 플렉스-본드 잔류 응력 영역은 또한 일반적으로 커버 성분(50)의 전체 길이(52l)의 일부분(52l') 내에 배치된다. 그럼으로써, 플렉스-본드 잔류 응력 영역(50c, 50t)은 일반적으로 치수들: 두께(52)*중심부의 길이(52l')*폭(w)에 의해 주어지는 커버 성분(50)의 중심부에 의해 정의된다. 더욱 구체적으로, 플렉스-본드 잔류 응력 영역(50c, 50t)은 커버 성분(50)의 두께(52)를 통해, 모듈(100a) 및 커버 성분(50)을 통한 중앙 굽힘 축(210)에서 제2 주요면(56)에서의 최대 압축 응력으로부터 제1 주요면(54)에서의 최대 인장 응력까지의 범위로 존재한다. 특정한 태양들에서, 모듈(100a)은 압축 잔류 응력 영역 성분(50c)이 제1 주요면(54a)에 인접하고 인장 잔류 응력 영역 성분(50t)이 제2 주요면(56)에 인접하도록(도 1에 도시되지 않음) 플렉스-본드 잔류 응력 영역(50c, 50t)을 가질 수 있다는 점이 또한 이해되어야 한다.
도 1에 도시된 특정한 태양들에서, 플렉스-본드 잔류 응력 영역(50c, 50t)은 두께(52c)를 갖는 압축 잔류 응력 영역 성분(50c) 및 두께(52t)를 갖는 인장 잔류 응력 영역 성분(50t)에 의해 특징지어질 수 있다. 플렉스-본드 잔류 응력 영역(50c, 50t)을 갖는 폴더블 모듈들(100a)의 일부 실시예들에서, 중앙 굽힘 축(210)에서의 커버 성분(50)의 제2 주요면(56)에서의 최대 압축 잔류 응력은 300 MPa까지, 275 MPa까지, 250 MPa까지, 225 MPa까지, 200 MPa까지, 175 MPa까지, 150 MPa까지, 125 MPa까지, 100 MPa까지, 75 MPa까지, 50 MPa까지, 40 MPa까지, 30 MPa까지, 20 MPa까지, 또는 10 MPa까지, 및 커버 성분(50)의 제2 주요면(56)에서의(중앙 굽힘 축(210)에서) 최대 압축 응력 레벨들 사이의 모든 값들까지 도달할 수 있다. 당업자들에 의해 이해되는 바와 같이, 커버 성분(50) 내의 압축 잔류 응력들은(모듈(100a) 내에서 병합되는) 예를 들어 Aben et al.의 "Modern Photoelasticity for Residual Stress Measurements", Strain, 44(1), pp. 40-48(2008)에 설명되는 바와 같은 표준 광탄성 기술들을 통해 측정될 수 있고, 이러한 문헌은 그 전체로서 여기에 참조문헌으로서 병합된다. 예를 들어, 커버 성분(50)의 주요면들 내의 및 상의 잔류 응력들은 상업적으로 입수 가능한 장치들을 사용하여 측정될 수 있고, 이는 표면 응력 편광계(예를 들어, Strainoptics, Inc. GASP 편광계) 및 표면 응력 미터(예를 들어, Orihara Industrial Co., Ltd. FSM-6000)을 포함하나 이에 한정되지 않는다. 커버 성분(50)을 병합한 모듈의 태양들이 복굴절 및 광탄성 기술들을 사용하여 커버 성분(50) 내의 잔류 응력을 측정하기 위하여 충분히 투과성이지 않는 정도까지는, 당업자들은 다른 기술들을 통해 커버 성분(50) 내에서 잔류 응력이 측정될 수 있음을 인식할 것이다. 예를 들어, 커버 성분(50)은 모듈(100a)로부터 해체될(decoupled) 수 있고, 잔류 응력과 연관된 커버 성분(50)의 변이가 모듈(100a)로부터의 해체 이전에 커버 성분(50) 내에 존재하던 잔류 응력들을 계산하도록 측정될 수 있다.
도 1을 다시 참조하면, 플렉스-본드 잔류 응력 영역(50c, 50t)은 중심부(52l') 내에서 커버 성분(50)의 두께(52)를 통해 달라지는 잔류 응력에 의해 특징지어질 수 있다. 일부 실시예들에서, 중심부(52l')은 커버 성분(50)의 길이(52l)의 약 1/5인 길이 치수를 갖는다. 특정한 태양들에서, 잔류 응력은 중앙 굽힘 축(210)에서 커버 성분(50)의 두께(52)를 통해 실질적으로 선형 함수로 연속적으로 변화하고, 예를 들어 제2 주요면(56)에서 최대 압축 잔류 응력으로부터(예를 들어 -200 MPa) 커버 성분의 제1 주요면(54)에서 최대 인장 잔류 응력(예를 들어, +100 Mpa)까지 변화한다. 일부 태양들에서, 플렉스-본드 잔류 인장 응력 영역 성분은 중심부(52l')의 단부까지 완전히 연장하지 않으며; 결과적으로, 잔류 응력들은 굽힘 축(210)으로부터 일차적으로 멀어지는 방향으로, 그러나 중심부(52l') 내부에서 압축성이라는 점이 이해되어야 한다. 결과적으로, 커버 성분의 제2 주요면(56)에서 어플리케이션-유도된 인장 상태의 접선 응력들(예를 들어, 제1 주요면(54)이 오목하고 제2 주요면(56)이 볼록하도록 커버 성분을 상향으로 굽힘으로부터)은 플렉스-본드 잔류 응력 영역(52c)의 존재에 의해, 특히 압축 잔류 응력 영역(52c)과 연관된 압축 응력 레벨들에 의해 효과적으로 감소된다. 또한 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 커버 성분의 제1 주요면(54)에서 어플리케이션-유도된 인장 상태의 접선 응력들은 압축 잔류 응력 영역 성분(50c)이 제1 주요면(54)에 인접하게 위치할 때(도 1에 도시되지 않음) 플렉스-본드 잔류 응력 영역의 존재에 의해 효과적으로 감소될 수 있다.
여기에서 사용되는 바와 같이, 용어 "잔류 응력 영역"은 처리 도중의 모듈의 성분들 사이의 기계적, 비-열적 상호작용들로부터 원칙적으로 기인하는 폴더블 모듈의 처리된 상태의 커버 성분 내의 잔류 응력 상태의 존재와 관련된다. 또한 여기에서 사용되는 바와 같이, "플렉스-본드 잔류 응력 영역"은 폴더블 모듈 내의 처리된 상태의 커버 성분의 중심부 내에서 두께를 통한 잔류 응력 상태의 존재와 관련되고, 이는 커버 성분의 중앙 굽힘 축에서 커버 성분의 제2 주요면(즉, 접착제에 의해 스택에 부착된 대로)에서의 최대 압축 잔류 응력으로부터 커버 성분의 제1 주요면(즉, 모듈 내에서 성분에 직접 부착되지 않은)에서의 최대 인장 잔류 응력까지의 범위이다. 폴더블 모듈의 커버 성분 내의 "플렉스-본드 잔류 응력 영역"은 플렉스-본딩 처리에 의해 생성될 수 있다. 특히, 커버 성분 및 스택은 커버 성분의 제2 주요면에서 제1 접착제에 의해 부착될 수 있다. 부착된 모듈은 이후 일반적으로 2-점 구성에서 약 5 mm 내지 약 50 mm 사이인 플렉스 반경까지 플렉스된다. 이후 접착제는 경화되고, 모듈은 굽힘 없는 구성까지 회복된다. 여기에서 사용된 바와 같이, "플렉스-본드 잔류 응력 영역"은 굽힘 없는 구성까지 모듈이 회복됨에 따라 커버 성분 내에서 발달한다.
도 1을 참조하면, 폴더블 모듈(100a)의 제1 접착제(10a)는 적어도 80℃, 적어도 90℃, 적어도 100℃, 적어도 110℃, 적어도 120℃, 적어도 130℃, 적어도 140℃, 적어도 150℃, 적어도 160℃, 적어도 170℃, 적어도 180℃, 적어도 190℃, 적어도 200℃, 적어도 210℃, 적어도 220℃, 적어도 230℃, 적어도 240℃, 또는 적어도 250℃의 유리 전이 온도와 함께, 이러한 값들 사이에서 하한을 갖는 모든 유리 전이 온도에 의해 특징지어진다. 폴더블 전자 소자 모듈들(100a)의 특정한 태양들에서, 제1 접착제(10a)의 유리 전이 온도는 모듈(100) 내에서 접착제(10a)가 경화된 이후에 모듈 처리와 연관된 온도들, 및/또는 어플리케이션 환경에서 폴더블 전자 소자 모듈(100a)의 구동 온도들(예를 들어, 80℃ 이상)에 대한 노출에서 전단 모듈러스의 현저한 변화를 겪지 않는 것을 보장하도록 선택될 수 있다. 더욱 구체적으로, 모듈(100a)의 어플리케이션-관련된, 및/또는 처리-관련된 온도들을 초과하는 유리 전이 온도를 갖는 제1 접착제(10a)를 선택하는 것은 제1 접착제(10a)가 온도-의존적 응력 완화(stress relaxation)을 겪지 않는 것을 보장한다. 모듈(100a) 내의 제1 접착제(10a)의 임의의 응력 완화는 예를 들어, 플렉스-본딩 공정에 의해 발달된 커버 성분(50) 내의 잔류 응력 영역(50c, 50t) 내에서의 잔류 응력들의 크기의 손실 또는 감소를 유발할 수 있다.
본 개시에서 폴더블 모듈들(100a)의 다른 태양들은, 본 개시의 일반적 분야에 따른 전자 소자 어플리케이션들에서 채용되는 적어도 일부의 통상적 접착제들의 전단 모듈러스와 비교하여, 예를 들어 약 0.1 MPa 내지 약 100 MPa의 상대적으로 더 높은 전단 모듈러스를 갖는 접착제(10a)를 채용한다. 상대적으로 더 높은 전단 모듈러스 값들을 갖는 이러한 접착제들(10a)의 사용은, 예상치 못하게도 폴더블 전자 소자 모듈(100a)을 제2 주요면(56)으로부터 멀어지는 방향으로 굽힐 때-즉, 제2 주요면(56)이 볼록 형상을 나타내도록 모듈(100a)을 굽힘에 의해 굽힐 때, 커버 성분(50)의 제2 주요면(56)에서 관찰되는 인장 응력의 현저한 감소를 제공한다. 특히, 모듈이 상향 구성으로 굽혀질 때(도 4b를 보라), 더 높은 전단 모듈러스 접착제는 커버 성분(50)과 모듈(100a)의 잔류부 사이의 더욱 큰 커플링을 제공한다. 따라서, 접착제(10a)의 강성을 조절함에 의해, 커버 성분(50) 내의 최종 잔류 응력들을 조절할 수 있다. 실제로, 모듈(100a) 내에서 더욱 높은 전단 모듈러스 접착제들(10a)의 사용은 커버 성분(50)의 제2 주요면(56)으로부터 멀어지는 방향으로 중립 축(neutral axis)을 시프트하는 경향이 있고, 이에 따라 이러한 표면에서 인장 응력들의 크기를 감소시킨다. 반대로, 이러한 염려들을 마주하거나 본 개시의 이점이 결핍된 분야에서는, 더욱 유연한(compliant) 접착제가 모듈의 유연성을 향상시키는 것으로 일반적으로 인식될 것이기 때문에, 덜 강건하거나 낮은 전단 모듈러스의 접착제를 일반적으로 선택할 것이다.
도 1을 계속 참조하면, 폴더블 모듈(100a)의 특정한 태양들은 전체 모듈을 굽힘과 관련된 굽힘 힘들을 최소화하도록 구성될 수 있다. 더욱 구체적으로, 상대적으로 낮은 전단 모듈러스 값(예를 들어, 0.01 MPa 내지 0.1 MPa)을 갖는 제1 접착제(10a)의 사용은, 예상치 못하게도 제1 주요면(54)이 각각 오목 또는 볼록 형상을 나타내도록 상향 또는 하향 방향으로 전체 모듈(100a)을 폴딩하거나 또는 굽히는 데 요구되는 전체 굽힘 힘을 감소시킬 수 있다. 상대적으로 낮은 탄성 전단 모듈러스를 갖는 제1 접착제(10a)의 사용을 통한 폴더블 모듈(100a)의 특정한 태양들과 관련된 이러한 굽힘 힘 감소들은 0.1 MPa를 초과하는 전단 모듈러스를 갖는, 커버 성분 및 스택 사이의 접착제(예를 들어, 제1 접착제(10a))를 구비하는 폴더블 모듈(예를 들어, 폴더블 모듈(100a))에 대하여 얻어진다.
도 1에 도시된 폴더블 모듈(100a)의 다른 실시예에서, 제1 접착제(10a)는 약 5 ㎛ 내지 약 60 ㎛, 예를 들어, 약 5 ㎛ 내지 약 50 ㎛, 약 5 ㎛ 내지 약 40 ㎛, 약 5 ㎛ 내지 약 30 ㎛, 약 5 ㎛ 내지 약 20 ㎛, 약 5 ㎛ 내지 약 15 ㎛, 약 5 ㎛ 내지 약 10 ㎛, 약 10 ㎛ 내지 약 60 ㎛, 약 15 ㎛ 내지 약 60 ㎛, 약 20 ㎛ 내지 약 60 ㎛, 약 30 ㎛ 내지 약 60 ㎛, 약 40 ㎛ 내지 약 60 ㎛, 약 50 ㎛ 내지 약 60 ㎛, 약 55 ㎛ 내지 약 60 ㎛, 약 10 ㎛ 내지 약 50 ㎛, 약 10 ㎛ 내지 약 40 ㎛, 약 10 ㎛ 내지 약 30 ㎛, 약 10 ㎛ 내지 약 20 ㎛, 약 10 ㎛ 내지 약 15 ㎛, 약 20 ㎛ 내지 약 50 ㎛, 약 30 ㎛ 내지 약 50 ㎛, 약 40 ㎛ 내지 약 50 ㎛, 약 20 ㎛ 내지 약 40 ㎛, 및 약 20 ㎛ 내지 약 30 ㎛의 두께(12a)에 의해 특징지어진다. 다른 실시예들은 약 5 ㎛, 약 10 ㎛, 약 15 ㎛, 약 20 ㎛, 약 25 ㎛, 약 30 ㎛, 약 35 ㎛, 약 40 ㎛, 약 45 ㎛, 약 50 ㎛, 약 55 ㎛, 또는 약 60 ㎛의 두께(12a), 또는 이러한 두께 값들 사이의 임의의 두께에 의해 특징지어지는 제1 접착제(10a)를 갖는다. 일 태양에서, 제1 접착체(10a)의 두께(12a)는 약 10 ㎛ 내지 약 20 ㎛이다. 폴더블 모듈들(100a)의 일부 태양들은 이러한 전자 소자 어플리케이션들 내에서 채용되는 통상의 접착제들의 두께들보다 상대적으로 더 낮은 두께(예를 들어, 10 ㎛ 내지 약 20 ㎛)를 갖는 접착제(10a)를 채용한다. 상대적으로 더 낮은 두께 값들을 갖는 이러한 접착제들(10a)의 사용은, 예상치 못하게도 폴더블 전자 소자 모듈(100a)을 제2 주요면(56)으로부터 멀어지는 방향으로 굽힐 때-즉, 제2 주요면(56)이 볼록 형상을 나타내도록 모듈(100a)을 굽힘에 의해 굽힐 때, 커버 성분(50)의 제2 주요면(56)에서 관찰되는 인장 응력의 현저한 감소를 제공한다. 접착제의 두께를 감소시킴에 의해, 모듈이 상향 구성으로 굽혀질 때(도 4b를 보라) 커버 성분(50)과 모듈(100a)의 잔류부 사이의 더욱 큰 커플링을 제공한다. 따라서, 커버 성분(50) 주위의 접착제(10a)의 두께를 조절함에 의해, 제2 주요면(56)에서 더욱 낮은 양의 인장 응력들이 발달한다. 반대로, 이러한 염려들을 마주하거나 본 개시의 이점이 결핍된 분야에서의 당업자는, 모듈의 전체 두께와 비교할 때 상대적으로 얇은 접착제의 두께가 커버 성분(50)의 제2 주요면(56)에서 인장 응력들의 크기의 이러한 현저한 역할을 담당할 수 있음을 일반적으로 인식하지 못할 것이다. 추가적으로, 접착제(10a)의 두께(12a)의 추가적인 감소가 성분(50)의 제2 주요면(56)에서의 인장 응력들의 추가적인 감소를 유발할 것으로 믿어지는 한편, 모듈(100a)을 위한 어플리케이션 요구사항들에 의존하여 하부의 스택(90a)에 성분(50)을 접합하기 위한 본딩 강도에 의해 두께(12a)가 제한될 수 있다
도 1을 계속 참조하면, 폴더블 모듈(100a)의 특정한 태양들은 제1 접착제(10a)의 두께를 조절함에 의해 전체 모듈을 굽힘과 관련된 굽힘 힘들을 최소화하도록 구성될 수 있다. 더욱 구체적으로는, 두께들(12a)의 범위(예를 들어, 약 10 ㎛ 내지 약 40 ㎛)를 갖는 제1 접착제(10a)의 사용은, 예상치 못하게도 제1 주요면(54)이 각각 오목 또는 볼록 형상을 나타내도록 상향 또는 하향 방향으로 전체 모듈(100a)을 폴딩하거나 또는 굽히는 데 요구되는 전체 굽힘 힘을 감소시킬 수 있다. 전술한 범위의 두께들을 갖는 제1 접착제(10a)의 사용을 통한 폴더블 모듈(100a)의 특정한 태양들과 관련된 이러한 굽힘 힘 감소들은 상대적으로 작은 두께(예를 들어 10 ㎛ 미만) 또는 상대적으로 더 큰 두께(예를 들어, 40 ㎛ 초과)를 갖는, 커버 성분 및 스택 사이의 접착제(예를 들어, 제1 접착제(10a))를 구비하는 폴더블 모듈(예를 들어, 폴더블 모듈(100a))에 대하여 얻어진다.
도 1에 도시된 폴더블 모듈(100a)의 일부 실시예들에서, 제1 접착제(10a)는 약 0.1 내지 약 0.5, 예를 들어, 약 0.1 내지 약 0.45, 약 0.1 내지 약 0.4, 약 0.1 내지 약 0.35, 약 0.1 내지 약 0.3, 약 0.1 내지 약 0.25, 약 0.1 내지 약 0.2, 약 0.1 내지 약 0.15, 약 0.2 내지 약 0.45, 약 0.2 내지 약 0.4, 약 0.2 내지 약 0.35, 약 0.2 내지 약 0.3, 약 0.2 내지 약 0.25, 약 0.25 내지 약 0.45, 약 0.25 내지 약 0.4, 약 0.25 내지 약 0.35, 약 0.25 내지 약 0.3, 약 0.3 내지 약 0.45, 약 0.3 내지 약 0.4, 약 0.3 내지 약 0.35, 약 0.35 내지 약 0.45, 약 0.35 내지 약 0.4, 및 약 0.4 내지 약 0.45의 포아송 비(Poisson's ratio)에 의해 더욱 특징지어진다. 다른 실시예들은 약 0.1, 0.15, 0.2, 0.25, 0.3, 0.35, 0.4, 0.45, 0.5의 포아송 비, 또는 이러한 값들 사이의 임의의 포아송 비에 의해 특징지어지는 제1 접착제(10a)를 포함한다. 일 태양에서, 제1 접착제(10a)의 포아송 비는 약 0.1 내지 약 0.25이다.
도 1을 다시 참조하면, 폴더블 모듈(100a)의 스택(90a)은 제1 및 제2 주요면들(64, 66), 및 약 300 MPa 내지 약 10 GPa, 예를 들어 약 300 MPa 내지 8000 MPa, 약 300 MPa 내지 6000 MPa, 약 300 MPa 내지 4000 MPa, 약 300 MPa 내지 2000 MPa, 약 300 MPa 내지 1000 MPa, 약 300 MPa 내지 500 MPa, 약 500 MPa 내지 8000 MPa, 약 500 MPa 내지 6000 MPa, 약 500 MPa 내지 4000 MPa, 약 500 MPa 내지 2000 MPa, 약 500 MPa 내지 1000 MPa, 약 1000 MPa 내지 8000 MPa, 약 1000 MPa 내지 6000 MPa, 약 1000 MPa 내지 4000 MPa, 약 1000 MPa 내지 2000 MPa, 약 2000 MPa 내지 8000 MPa, 약 2000 MPa 내지 6000 MPa, 약 2000 MPa 내지 4000 MPa, 약 4000 MPa 내지 8000 MPa, 약 4000 MPa 내지 8000 MPa, 약 4000 MPa 내지 6000 MPa, 및 약 6000 MPa 내지 8000 MPa의 패널 탄성 모듈러스를 갖는 패널(60)을 더 포함한다. 스택(90a)은 또한 패널(60)에 커플링된 하나 이상의 전자 소자들(102)을 포함한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 스택(90a)은 스택 성분(75)을 또한 포함할 수 있다. 스택 성분(75)은 최종 사용 어플리케이션에 의존하여 폴더블 전자 소자 모듈(100a)과 연관된 다양한 피쳐들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 스택 성분(75)은 터치 센서, 편광기, 다른 전자 소자들 중 하나 이상, 및 이러한 피쳐들을 패널(60)에 접합시키기 위한 접착제들 또는 다른 화합물들을 포함할 수 있다.
도 1에서, 폴더블 모듈(100a)의 커버 성분(50)은 커버 성분의 제1 주요면(54)에 1.5 mm의 직경을 갖는 텅스텐 카바이드 볼이 로딩될 때 적어도 1.5 kgf의 뚫림 저항성에 의해 더욱 특징지어진다. 일반적으로, 이러한 개시의 태양에 따른 뚫림 테스트는 0.5 mm/min의 크로스-헤드 속도에서의 변이 조절 하에서 수행된다. 일부 태양들에서, 커버 성분(50)은 와이블 플롯(Weibull plot)에서 5% 또는 이상의 고장 확률에서 약 1.5 kgf보다 더 큰 뚫림 저항성(즉, 뚫림 테스트 데이터에 기초하여, 1.5 kgf의 뚫림 로드가 커버 성분에 적용될 때 5% 이상의 고장 확률이 존재한다)에 의해 특징지어진다. 커버 성분(50)은 와이블 특성 강도(즉, 63.2% 이상)에서 약 3 kgf보다 더 큰 뚫림 저항성에 의해 특징지어진다. 특정한 태양들에서, 폴더블 전자 소자 모듈(100a)의 커버 성분(50)은 약 2 kgf 이상, 약 2.5 kgf 이상, 약 3 kgf 이상, 약 3.5 kgf 이상, 약 4 kgf 이상, 및 더 높은 범위들(예를 들어, 수용 가능한 어플리케이션-관련된 고장 가능성 내에서)에서 뚫림에 저항할 수 있다. 커버 성분(50)은 또한 8H와 동일하거나 더 큰 연필 경도(pencil hardness)에 의해 특징지어질 수 있다.
폴더블 모듈(100a)의 특정한 다른 태양들에서, 커버 성분(50)은 0.5 mm/min 크로스-헤드 속도에서 변이 조절 하에서 수행된, 200 ㎛ 직경을 갖는 평평한 바닥부를 갖는 스테인리스 스틸 핀(텅스텐 카바이드 볼보다는)을 채용하는 대안의 테스트 방법에 따른 뚫림 저항성에 의해 특징지어질 수 있다. 특정한 태양들에서, 더 높은 탄성 모듈러스를 소유하는 물질들(예를 들어, 커서 성분(50))의 테스트와 연관된 금속 핀의 변형으로부터 기인할 수 있는 바이어스를 방지하기 위하여 스테인리스 스틸 핀은 특정한 양의 테스트들(예를 들어, 10회의 테스트들) 이후에 새로운 핀으로 교체된다. 이러한 태양들에서, 성분(50)의 제2 주요면(56)이 (i) 약 0.01 MPa 내지 약 1 MPa의 탄성 모듈러스를 갖는 대략 25 ㎛ 두께의 감압 접착제(pressure-sensitive adhesive, PSA) 및 (ii) 약 10 GPa보다 작고, 예를 들어 약 2 GPa 내지 약 4GPa의 탄성 모듈러스를 갖는 대략 50 ㎛ 두께의 폴리에틸렌 테레프탈레이트층(PET)에 의해 지지되고, 성분(50)의 제1 주요면(54)이 200 ㎛ 직경의 평평한 바닥부를 갖는 스테인리스 스틸 핀으로 로딩될 때, 커버 성분(50)은 적어도 1.5 kgf의 뚫림 저항성을 갖는다. 폴더블 모듈(100a)의 다른 태양들에 따르면, 커버 성분(50)은 0.5 mm/min 크로스-헤드 속도에서 변이 조절 하에 수행된, PSA/PET 지지 구조물과 함께 1.5 mm 직경의 텅스텐 카바이드 볼을 채용한 테스트 방법에 따른 뚫림 저항성에 의해 특징지어질 수 있다. 이러한 태양들에서, 성분(50)의 제2 주요면(56)이 (i) 약 0.01 MPa 내지 약 1 MPa의 탄성 모듈러스를 갖는 대략 25 ㎛ 두께의 감압 접착제(PSA) 및 (ii) 약 10 GPa보다 작고, 예를 들어 약 2 GPa 내지 약 4GPa의 탄성 모듈러스를 갖는 대략 50 ㎛ 두께의 폴리에틸렌 테레프탈레이트층(PET)에 의해 지지되고, 성분(50)의 제1 주요면(54)이 1.5 mm 직경을 갖는 텅스텐 카바이드 볼로 로딩될 때, 커버 성분(50)은 적어도 1.5 kgf의 뚫림 저항성을 갖는다. 200 ㎛ 직경의 평평한 바닥부를 갖는 스테인리스 스틸 핀을 사용한 전술한 접근법들에 따른 뚫림 테스트가, 1.5 mm의 직경을 갖는 텅스텐 카바이드 볼을 사용한 동일한 접근법(PSA/PET 지지 구조물) 및 테스트 조건들을 채용한 것과 일치하는 결과를 생성할 것이라는 점이 믿어진다.
도 1을 다시 참조하면, 본 개시의 제1 태양에 따른 폴더블 전자 소자 모듈(100a)은 제1 주요면(54)이 압축 상태에 있고(즉, 도 4b에 도시된 바와 같은 "C" 지점에서), 커버 성분(50)의 제1 주요면(54) 상부의 중앙 지점으로부터 패널(60)의 제2 주요면(66)까지 굽힘 반경(220)이 측정되도록, 약 20 mm 내지 약 1 mm까지의 굽힘 반경(220)까지 2-점 구성으로 모듈을 굽힐 때, 커버 성분(50)의 제2 주요면(56)에서의 접선 응력이 인장 상태의 1000 MPa보다 크지 않은 것(즉, 도 4b에 도시된 "T" 지점에서)으로 특징지어진다. 특정한 실행예들에서, 2-점 구성에서 약 20 mm 내지 약 1 mm의 반경으로 모듈을 굽힐 때, 예를 들어 20 mm, 19.75 mm, 19.5 mm, 19.25 mm, 19 mm, 18.5 mm, 17.5 mm, 17 mm, 16.5 mm, 16 mm, 15.5 mm, 15 mm, 14.5 mm, 14 mm, 13.5 mm, 13 mm, 12.5 mm, 12 mm, 11.5 mm, 11 mm, 10.5 mm, 10 mm, 9.5 mm, 9 mm, 8.5 mm, 7.5 mm, 7 mm, 6.5 mm, 6 mm, 5.5 mm, 5 mm, 4.5 mm, 4 mm, 3.5 mm, 3.25 mm, 3 mm, 2.75 mm, 2.5 mm, 2.25 mm, 2 mm, 1.75 mm, 1.5 mm, 1.25 mm, 또는 1 mm, 또는 예를 들어 약 20 mm 내지 약 1 mm, 약 20 mm 내지 약 2 mm, 약 20 mm 내지 약 3 mm, 약 20 mm 내지 약 4 mm, 약 20 mm 내지 약 5 mm, 약 20 mm 내지 약 6 mm, 약 20 mm 내지 약 7 mm, 약 20 mm 내지 약 8 mm, 약 20 mm 내지 약 9 mm, 약 20 mm 내지 약 10 mm, 약 20 mm 내지 약 11 mm, 약 20 mm 내지 약 12 mm, 약 20 mm 내지 약 13 mm, 약 20 mm 내지 약 14 mm, 약 20 mm 내지 약 15 mm, 약 20 mm 내지 약 16 mm, 약 20 mm 내지 약 17 mm, 약 20 mm 내지 약 18 mm, 약 20 mm 내지 약 19 mm, 약 19 mm 내지 약 1 mm, 약 18 mm 내지 약 1 mm, 약 17 mm 내지 약 1 mm, 약 16 mm 내지 약 1 mm, 약 15 mm 내지 약 1 mm, 약 14 mm 내지 약 1 mm, 약 13 mm 내지 약 1 mm, 약 12 mm 내지 약 1 mm, 약 11 mm 내지 약 1 mm, 약 10 mm 내지 약 1 mm, 약 10 mm 내지 약 2 mm, 약 9 mm 내지 약 2 mm, 약 8 mm 내지 약 2 mm, 약 7 mm 내지 약 2 mm, 약 6 mm 내지 약 2 mm, 약 5 mm 내지 약 2 mm, 약 4 mm 내지 약 2 mm, 약 3 mm 내지 약 2 mm, 약 19 mm 내지 약 3 mm, 약 18 mm 내지 약 4 mm, 약 17 mm 내지 약 5 mm, 약 16 mm 내지 약 6 mm, 약 15 mm 내지 약 7 mm, 약 14 mm 내지 약 8 mm, 약 13 mm 내지 약 9 mm, 약 12 mm 내지 약 10 mm의 반경으로 모듈을 굽힐 때, 커버 성분(50)의 제2 주요면(56)에서의 접선 응력(인장 상태의)은 1000 MPa, 950 MPa, 925 MPa, 900 MPa, 875 MPa, 850 MPa, 825 MPa, 800 MPa, 775 MPa, 750 MPa, 725 MPa, 700 MPa보다 크지 않거나, 또는 이러한 접선 응력 상한들 사이의 임의의 양이다. 2-점 구성에서 약 20 mm보다 크고 약 100 mm까지의 굽힘 반경이 가해지는 폴더블 모듈들의 특정한 다른 태양들에서, 커버 성분(50)의 제2 주요면(56)에서의 접선 응력은 모듈 내의 접착제 중 하나 이상의 탄성 모듈러스 및/또는 두께의 주의깊은 선택을 통해 실질적으로 감소할 수 있다.
도 1을 계속 참조하면, 다른 실행예에 따른 폴더블 전자 소자 모듈(100a)은 모듈이 테스트 장치에 의해 굽힘 반경(220)까지 내측으로 굽혀짐에 따라 150 뉴튼(N)보다 크지 않은 굽힘 힘(Fbend)에 의해 특징지어질 수 있고, 굽힌 반경은 두 개의 테스트 판들(250) 사이의 거리(D)의 대략 절반이다(도 4a 및 도 4b를 보라). 특정한 실행예들에서, 2-점 구성에서 약 20 mm 내지 약 3 mm의 반경으로 모듈을 굽힐 때(즉, 약 40 내지 6 mm의 판 거리(D)), 예를 들어 20 mm, 19.75 mm, 19.5 mm, 19.25 mm, 19 mm, 18.5 mm, 17.5 mm, 17 mm, 16.5 mm, 16 mm, 15.5 mm, 15 mm, 14.5 mm, 14 mm, 13.5 mm, 13 mm, 12.5 mm, 12 mm, 11.5 mm, 11 mm, 10.5 mm, 10 mm, 9.5 mm, 9 mm, 8.5 mm, 7.5 mm, 7 mm, 6.5 mm, 6 mm, 5.5 mm, 5 mm, 4.5 mm, 4 mm, 3.5 mm, 3.25 mm, 또는 3 mm까지 굽힐 때, 굽힘 힘은 약 150 N, 140 N, 130 N, 120 N, 110 N, 100 N, 90 N, 80 N, 70 N, 60 N, 50 N, 40 N, 30 N, 20 N, 10 N, 5 N보다 작거나, 또는 이러한 굽힘 힘 상한들 사이의 임의의 양이다. 위에서 개요가 설명된 바와 같이, 이러한 상대적으로 낮은 굽힘 힘들은 제1 접착제(10a)의 물질 특성들 및/또는 두께를 재단함을 통해 폴더블 전자 소자 모듈(100a) 내에서 얻어질 수 있다.
도 1에 도시된 폴더블 전자 소자 모듈(100a)의 다른 태양들에서, 커버 성분(50)은 성분이 약 25℃ 및 약 50%의 상대 습도에서 적어도 60분간 약 1 mm 내지 20 mm의 굽힘 반경(220)에서 유지될 때(도 4b를 보라), 고장의 부존재에 의해 특징지어질 수 있다. 여기에서 사용되는 바와 같이, 용어들 "실패(fail)", "고장(failure)", 및 동류물은 절단, 파괴, 탈착, 크랙 전파, 또는 본 개시의 폴더블 모듈들, 어셈블리드 및 물품들이 이들의 의도된 목적을 위하여 부적합하도록 만드는 다른 기구들을 가리킨다. 커버 성분(50)이 이러한 조건들 하에서 굽힘 힘(220)에서 유지될 때(즉, 모듈(100a)에 인가된 굽힘의 힘으로), 굽힘 힘들이 성분(50)의 단부들에 적용된다. 폴더블 전자 소자 모듈들(100a)의 대부분의(전체는 아닐지라도) 태양들에서, 제1 주요면(54)이 오목 형상으로 상향으로 굽혀지도록(도 4b를 보라) 폴더블 모듈(100a)에 굽힘 힘들을 인가하는 동안에 인장 응력들은 성분(50)의 제2 주요면(56)에서 생성되고 압축 응력들은 제1 주요면(54)에서 생성된다. 다른 태양들에서, 커버 성분(50) 내의 고장을 유발하지 않도록 굽힘 반경(220)은 약 5 mm 내지 약 7 mm의 범위로 설정될 수 있다. 이론에 구속되지 않고, 본 개시의 특정한 태양들에서 커버 성분(50)은 적어도 25℃ 및 약 50%의 상대 습도에서 적어도 120 시간 동안 성분(50)이 약 3 mm 내지 약 10 mm의 굽힘 반경(220)에서 유지될 때 고장의 부존재에 의해 특징지어질 수 있다고 믿어진다. 또한 도 1에서 도시된 폴더블 전자 소자 모듈들(100a)과 연관된 굽힘 테스트 결과들은 전술한 테스트 변수들과 다른 온도들 및/또는 습도 레벨들을 갖는 테스트 조건들 하에서 달라질 수 있음이 이해되어야 한다.
폴더블 모듈(100a)의 일부 태양들에서, 커버 성분(50)은 고-사이클 피로 응력 저항성(high-cycle fatigue stress resistance)에 의해 특징지어진다. 특히, 커버 성분(50)은 2-점 구성에서 모듈을 완화된 테스트 상태 구성으로부터 일정한, 정의된 굽힘 반경(220)까지(도 4a 및 도 4b를 보라)(즉, 20 mm 내지 약 1 mm의 범위로) 적어도 200,000의 굽힘 사이클 동안 굽힐 때, 응집 파괴들이 없는 것에 의해 특징지어질 수 있다. 당업자에 의해 이해되는 것과 같이, 완화된 테스트 상태 구성은 모듈(100a)의 평평하고, 평면의 또는 실질적으로 평면의 구성(예를 들어, 100 mm을 초과하는 굽힘 반경)을 반영할 수 있다. 또한 당업자에 의해 이해되는 것과 같이, 완화된 테스트 상태 구성은 요구되는 굽힘 반경에서 커버 성분에 가해졌던 것에 대하여, 커버 성분이 최소의 응력들을 겪는 구성이다. 본 개시의 다른 태양들에서, 커버 성분(50)은 2-점 구성에서 완화된 테스트 상태 구성으로부터 약 20 mm 내지 약 1 mm의 범위인 굽힘 반경(220)까지 약 100,000 사이클들, 약 110,000 사이클들, 약 120,000 사이클들, 약 130,000 사이클들, 약 140,000 사이클들, 약 150,000 사이클들, 약 160,000 사이클들, 약 170,000 사이클들, 약 180,000 사이클들, 약 190,000 사이클들, 약 200,000 사이클들, 약 225,000 사이클들, 약 250,000 사이클들, 약 275,000 사이클들, 및 약 300,000 사이클들, 또는 이러한 값들 사이의 임의의 굽힘 사이클들 동안 모듈을 굽힐 때 응집 파괴가 없는 것에 의해 특징지어진다. 높은 사이클들에서(즉, > 100,000 사이클들) 약 20 mm보다 크고 약 100 mm까지 덜 심각한 굽힘 반경(220)이 가해지는 폴더블 모듈(100a)의 특정한 다른 어플리케이션들에서, 커버 성분의 고-사이클 피로 응력 성능은 잔류 응력 영역의 발달을 통해, 및/또는 모듈 내의 접착제의 탄성 모듈러스 및/또는 두께의 주의 깊은 선택을 통해 실질적으로 증가될 수 있다.
폴더블 모듈(100a)의 특정한 태양들에서, 커버 성분(50)은 유리 층을 포함할 수 있다. 다른 태양들에서, 커버 성분(50)은 둘 또는 그 이상의 유리 층들을 포함할 수 있다. 그럼으로써, 두께(52)는 커버 성분(50)을 형성하는 개별적인 유리 층들의 두께들의 총합을 반영한다. 커버 성분(50)이 둘 또는 그 이상의 개별적인 유리 층들을 포함하는 태양들에서, 개별적인 유리 층들 각각의 두께는 1 ㎛보다 크다. 예를 들어, 모듈(100a) 내에 채용되는 커버 성분(50)은 3개의 유리 층들을 포함할 수 있고, 커버 성분(50)의 두께가 약 24 ㎛이도록 각각이 약 8 ㎛의 두께를 가질 수 있다. 커버 성분(50)은 다수의 유리 층들 사이에 샌드위치된 다른 비-유리 층들(예를 들어, 유연성 폴리머 층들)을 포함할 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 모듈(100a)의 다른 실행예들에서, 커버 성분(50)은 유리-함유 물질들을 포함하는 하나 이상의 층들을 포함할 수 있고, 예를 들어 성분(50)은 폴리머 매트릭스 내에 제2 상의 유리 입자가 구비된 폴리머/유리 복합재(composite)일 수 있다.
도 1에서, 유리 물질을 포함하는 커버 성분(50)을 포함하는 폴더블 전자 소자 모듈(100a)은, 알칼리-프리 알루미노실리케이트, 보로실리케이트, 보로알루미노실리케이트, 및 실리케이트 유리 조성들로부터 제조될 수 있다. 커버 성분은 또한 알칼리-함유 알루미노실리케이트, 보로실리케이트, 보로알루미노실리케이트, 및 실리케이트 유리 조성들로부터 제조될 수 있다. 특정한 태양들에서, 커버 성분(50)은 또한 유리-세라믹 조성들로부터 제조될 수 있고, 특정한 어플리케이션들을 위하여 유리-세라믹 조성은 광학적 투과성인 커버 성분(50)을 유발할 수 있다. 특정한 태양들에서, 알칼리토(alkaline earth) 개질제들이 커버 성분(50)을 위한 전술한 조성들 중 임의의 것에 추가될 수 있다. 일 예시적 태양에서, 다음에 따른 유리 조성들이 하나 이상의 유리 층들을 갖는 커버 성분(50)을 위하여 적합하다: 64 내지 68%(몰%)의 SiO2; 5 내지 12%의 Al2O3; 8 내지 23%의 B2O3; 0.5 내지 2.5%의 MgO; 1 내지 9%의 CaO; 0 내지 5%의 SrO; 0 내지 5%의 BaO; 0.1 내지 0.4%의 SnO2; 0 내지 0.1%의 ZrO2; 및 0 내지 1%의 Na2O. 다른 예시적인 태양에서, 다음의 조성이 유리 층(50a)을 위하여 적합하다: ~67.4%(몰%)의 SiO2; ~12.7%의 Al2O3; ~3.7%의 B2O3; ~2.4%의 MgO; 0%의 CaO; 0%의 SrO; ~0.1%의 SnO2; 및 ~13.7%의 Na2O. 또 다른 태양에서, 다음의 조성이 커버 성분(50) 내에 채용되는 유리 층을 위하여 또한 적합하다: 68.9%(몰%)의 SiO2; 10.3%의 Al2O3; 15.2%의 Na2O; 5.4%의 MgO; 및 0.2%의 SnO2. 유리 물질을 포함하는 커버 성분(50)을 위한 조성을 선택하기 위하여 다양한 기준들이 사용될 수 있고, 결함들의 병합을 최소화하는 한편 낮은 두께 레벨까지 제조함의 용이성; 플렉스-본드 잔류 응력 영역의 발달을 용이하게 하기 위한 처리 동안의 모듈 내에서의 본딩 및 플렉싱의 용이성; 굽힘 단계 동안에 생성되는 인장 응력들을 상쇄하기 위한 압축 응력 영역의 발달의 용이성, 광학적 투명성; 및 부식 저항성 등을 포함하나 이에 한정되지 않는다.
폴더블 모듈(100a) 내에 채용되는 커버 성분(50)은 다양한 물리적 형태들 및 형상들을 채용할 수 있다. 단면적 관점에서, 단일층 또는 다수층들로서의 성분(50)은 평평하거나 평면일 수 있다. 특정한 태양들에서, 성분(50)은 최종 어플리케이션들에 따라 비-직선(non-rectilinear), 시트-유사(sheet-like) 형상들로 제조될 수 있다. 일 예시로서, 타원형 디스플레이 및 베젤(bezel)을 채용한 모바일 디스플레이 소자는 일반적으로 타원형의, 시트-유사 형상을 갖는 커버 성분(50)을 채용할 수 있다.
도 1을 계속 참조하면, 본 개시의 특정한 태양들에서 폴더블 전자 소자 모듈(100a)의 커버 성분(50)은 제1 및/또는 제2 주요면들(54, 56)로부터 커버 성분(50) 내의 선택되는 깊이까지 연장되는 하나 이상의 압축 응력 영역들(도시되지 않음)을 갖는 유리층 또는 성분을 포함한다. 더욱이, 모듈(100a)의 특정한 태양들에서, 성분(50)의 에지들로부터(예를 들어, 주요면들(54, 56)에 수직하거나 실질적으로 수직한 에지들) 선택된 깊이까지 연장되는 에지 압축 응력 영역들(도시되지 않음)이 또한 발달될 수 있다. 예를 들어, 유리 커버 성분(50) 내에 함유된 압축 응력 영역 또는 영역들(및/또는 에지 압축 응력 영역들)은 이온-교환(ion-exchange, IOX) 처리를 사용하여 형성될 수 있다. 여기에서 사용된 바와 같이, IOX 처리는 커버 성분 내에서 하나 이상의 "이온-교환된 압축 응력 영역들"을 발달시키기 위하여 채용된다. 다른 예시에서, 유리 커버 성분(50)은 하나 이상의 이러한 압축 응력 영역들이 층들 및/또는 영역들과 연광된 열 팽창 계수(CTE)의 불일치를 통해 발달하도록 채용될 수 있는 다양한 재단된 유리 층들 및/또는 영역들을 포함할 수 있다. 여기에서 사용된 바와 같이, 이러한 설계 접근법들은 커버 성분 내에 "CTE-유도된 압축 응력 영역들"을 유발한다.
IOX 처리를 사용하여 형성된 하나 이상의 이온-교환된 압축 응력 영역들을 갖는 커버 성분(50)을 구비하는 소자 모듈(100a)의 이러한 태양들에서, 압축 응력 영역(들)은 복수의 이온-교환 가능한 금속 이온들 및 복수의 이온-교환된 금속 이온들을 포함할 수 있고, 이온-교환된 금속 이온들은 압축 응력 영역(들) 내에 압축 응력을 생성하기 위하여 선택된다. 이온-교환된 압축 응력 영역(들)을 함유하는 모듈(100a)의 일부 태양들에서, 이온-교환된 금속 이온들은 이온-교환 가능한 금속 이온들의 원자 반경보다 더 큰 원자 반경을 갖는다. 이온-교환 가능한 이온들(예를 들어, Na+ 이온들)은 이온 교환 처리가 가해지기 전에 유리 커버 성분(50) 내에 존재한다. 이온-교환 이온들(예를 들어, K+ 이온들)은 성분(50) 내에서 최종적으로 이온-교환된 압축 응력 영역(들)이 되는 영역(들) 내에서 이온-교환 가능한 이온들 중 일부를 대체하여, 유리 커버 성분(50) 내로 병합될 수 있다. 이온-교환 이온들, 예를 들어 K+ 이온들의 커버 성분(50) 내로의 병합은 성분(50)을 이온-교환 이온을 함유하는 용융 염 배스(예를 들어 용융 KNO3 염) 내에 침지시킴에 의해(예를 들어, 완성 모듈(100a)의 형성 이전에) 발효될 수 있다. 이러한 예시에서, K+ 이온들은 Na+ 이온들보다 더 큰 원자 반경을 가지고, 존재하는 어디에서나 유리 커버 성분(50) 내에, 예를 들어 이온-교환된 압축 응력 영역(들) 내에, 국부적 압축 응력을 생성하는 경향이 있다.
도 1에 도시된 폴더블 전자 소자 모듈(100a) 내에 채용된 커버 성분(50)을 위하여 채용되는 이온-교환 처리 조건들에 따라, 이온-교환 이온들은 커버 성분(50)의 제1 주요면(54)으로부터 하방으로 제1 이온 교환 깊이(도시되지 않음)까지 전해질 수 있고, 이온 교환 층 깊이(depth-of-layer, DOL)를 생성한다. 유사하게, 제2 이온-교환된 압축 응력 영역은 성분(50) 내에서 제2 주요면(56)으로부터 제2 이온 교환 깊이까지 아래로 발달될 수 있다. 100 MPa를 훨씬 초과하는 DOL 내에서의 압축 응력 레벨들이 이러한 IOX 처리들에 의해, 2000 MPa 만큼 높은 레벨까지 달성될 수 있다. 커버 성분(50) 내의 이온-교환된 압축 응력 영역(들) 내의 압축 응력 레벨들은 폴더블 전자 소자 모듈(100a)의 굽힘에 따른 커버 성분(50) 내에 생성되는 인장 응력들을 상쇄하도록 기능할 수 있다. 추가적으로, 폴더블 전자 소자 모듈들 중 특정한 실시예들에서 이온-교환된 압축 응력 영역(들) 내의 압축 응력 레벨들은 커버 성분 내에서 존재하는 다른 응력 영역들(예를 들어, CTE-유도된 압축 응력 영역들) 상으로 중첩될 수 있다.
도 1을 다시 참조하면, 일부 실행예들에서 폴더블 전자 소자 모듈(100a)은 제1 및 제2 주요면들(54, 56)에 수직한 에지들에서, 커버 성분(50) 내의 하나 이상의 에지 이온-교환된 압축 응력 영역들을 포함하고, 각각이 적어도 100 MPa의 압축 응력에 의해 정의된다. 이러한 에지 이온-교환된 압축 응력 영역들은 성분(50)의 형상 또는 형태에 의존하여, 그 주요면들과 구별되는 이들의 에지들 또는 표면들 중 임의의 것에서 커버 성분(50) 내에 발달될 수 있음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 타원-형상 커버 성분(50)을 갖는 폴더블 모듈(100a)의 실행예에서, 에지 이온-교환된 압축 응력 영역들은 성분의 주요면들로부터 수직한(또는 실질적으로 수직한) 성분의 외부 에지로부터 내측으로 발달될 수 있다. 주요면들(54, 56)에 대한 인접부에서의 이온-교환된 압축 응력 영역(들)을 생성하기 위하여 채용되는 것과 속성상 유사한 IOX 처리들이 이러한 에지 이온-교환된 압축 응력 영역들을 생성하기 위하여 사용될 수 있다. 더욱 구체적으로, 커버 성분(50) 내의 임의의 이러한 이온-교환된 압축 응력 영역들은 예를 들어 그 에지들을 가로질러 커버 성분(50)(및 모듈(100a))을 굽힘을 통해, 및/또는 그 주요면들(56, 56)에서 커버 성분(50)의 불균일 굽힘을 통해 성분의 에지들에서 생성되는 인장 응력들을 상쇄하기 위하여 사용될 수 있다. 대안적으로, 또는 이들에 추가적으로, 이론에 구속되지 않고, 커버 성분(50) 내에 채용되는 임의의 이러한 에지 이온-교환된 압축 응력 영역들은 모듈(100a) 내에서 성분(50)의 에지들에서, 또는 에지들에 대한 충격 또는 마모 사건으로부터의 부정적 영향들을 상쇄할 수 있다.
도 1을 다시 참조하면, 성분(50) 내의 영역들 또는 층들의 CTE 불일치를 통해 형성된 하나 이상의 CTE-유도된 압축 응력 영역들을 갖는 커버 성분(50)을 구비하는 소자 모듈(100a)의 이러한 태양들에서, 이러한 압축 응력 영역들은 성분(50)의 구조를 재단함(tailoring)에 의해 발달된다. 예를 들어, 성분(50)의 CTE 차이들은 성분 내에서 하나 이상의 CTE-유도된 압축 응력 영역들을 생성할 수 있다. 일 예시에서, 커버 성분(50)은 클래드 영역들 또는 층들에 의해 샌드위치된 코어 영역 또는 층을 포함할 수 있고, 각각이 성분의 주요면들(54, 56)에 실질적으로 평행하다. 더욱이, 코어층은 클래드 영역들 또는 층들의 CTE보다 더 큰 CTE로 재단된다(예를 들어, 코어 및 클래드층들 또는 영역들의 조성 조절에 의해). 커버 성분(50)이 제조 공정들로부터 냉각된 이후에, 코어 영역 또는 층 및 클래드 영역들 또는 층들 사이의 CTE 차이들은 냉각이 되면서 불균일한 부피 수축을 유발하고, 클래드 영역 또는 층들 내에서 주요면들(54, 56) 아래의 CTE-유도된 압축 응력 영역들의 발달에서 드러나는 커버 성분(50) 내의 잔류 응력(CTE-유도된)의 발달을 유발한다. 다른 식으로는, 코어 영역 또는 층 및 클래드 영역들 또는 층들은 높은 온도들에서 서로와 밀접한 접촉이 일어나고; 더 낮은 CTE 클래드 영역들(또는 층들)에 대한 높은 CTE 코어 영역(또는 층)의 더 큰 부피 변화가 커버 성분(50) 내에서 클래드 영역들 또는 층들 내에 CTE-유도된 압축 응력 영역들을 생성하도록 이러한 층들 또는 영역들은 이후 낮은 온도까지 냉각된다.
CTE-유도된 압축 응력 영역들을 갖는 도 1에 도시된 모듈(100a) 내의 커버 성분(50)을 계속 참조하면, CTE-유도된 압축 응력 영역들은 제1 주요면(54)으로부터 제1 CTE 영역 깊이까지 아래로, 제2 주요면(56)으로부터 제2 CTE 영역 깊이까지 각각 도달하고, 따라서 개별적인 주요면들(54, 56)과 연관된 그리고 클래드 층 또는 영역들 내의 CTE-유도된 압축 응력 영역들 각각을 위한 CTE-관련된 DOL들을 발달시킨다. 일부 태양들에서, 이러한 CTE-유도된 압축 응력 영역들 내의 압축 응력 레벨들은 150 MPa를 초과할 수 있다. 코어 영역(또는 층) 및 클래드 영역들(또는 층들) 사이의 CTE 값들의 차이를 최대화하는 것은 제조 이후에 성분(50)을 냉각시킬 때 압축 응력 영역들 내에서 발달되는 압축 응력의 크기를 증가시킬 수 있다. 이러한 CTE-유도된 압축 응력 영역들을 갖는 커버 성분(50)을 구비하는 폴더블 전자 소자 모듈(100a)의 특정한 실행예에서, 커버 성분(50)은 코어 영역 두께를 클래드 영역 두께들의 합으로 나눈 값이 3과 같거나 더 큰 두께 비율을 갖는 코어 영역과 클래드 영역들을 채용한다. 그럼으로써, 클래드 영역들의 사이즈 및/또는 CTE에 대한 코어 영역의 사이즈, 및/또는 그 CTE가 폴더블 모듈(100a)의 CTE-유도된 압축 응력 영역들 내에서 관찰되는 압축 응력 레벨들의 크기를 증가시키도록 기능할 수 있다.
다른 이점들 중에서, 압축 응력 영역들(예를 들어, 전술한 단락들에서 개요가 설명된 플렉스-본드, IOX- 및/또는 CTE-관련된 접근법들을 통해 발달되는 것과 같은)은 폴더블 모듈(100a)의 굽힘에 의해 성분 내에서 생성되는 인장 응력들, 특히 굽힘의 방향에 따라 주요면들(54, 56) 중 하나 상에서 최대에 도달하는 인장 응력들을 상쇄하도록 커버 성분(50) 내에서 채용될 수 있다. 특정한 태양들에서, 압축 응력 영역(예를 들어, 플렉스-본드 잔류 응력 영역, CTE-유도된 압축 응력 영역 및 이온-교환된 압축 응력 영역 중 적어도 하나를 포함하는 것과 같은)은 커버 성분(50)의 주요면들(54, 56)에서 적어도 약 100 MPa의 압축 응력을 포함할 수 있다. 일부 태양들에서, 주요면들에서의 압축 응력은 약 6000 MPa 내지 약 1000 MPa이다. 다른 태양들에서, 압축 응력은, 주요면들에서 1000 MPa를 초과할 수 있고, 커버 성분(50) 내의 압축 응력을 생성하도록 채용되는 공정에 의존하여 2000 MPa까지 초과할 수 있다. 압축 응력은 또한 본 개시의 다른 태양들에서, 성분(50)의 주요면들에서 약 100 MPa 내지 약 600 MPa의 범위일 수 있다. 추가적인 태양들에서, 모듈(100a)의 커버 성분(50) 내의 압축 응력 영역(또는 영역들)은 약 100 MPa 내지 약 2000 MPa, 예를 들어 약 100 MPa 내지 약 1500 MPa, 약 100 MPa 내지 약 1000 MPa, 약 100 MPa 내지 약 800 MPa, 약 100 MPa 내지 약 600 MPa, 약 100 MPa 내지 약 400 MPa, 약 100 MPa 내지 약 200 MPa, 약 200 MPa 내지 약 1500 MPa, 약 200 MPa 내지 약 1000 MPa, 약 200 MPa 내지 약 800 MPa, 약 200 MPa 내지 약 600 MPa, 약 200 MPa 내지 약 400 MPa, 약 400 MPa 내지 약 1500 MPa, 약 400 MPa 내지 약 1000 MPa, 약 400 MPa 내지 약 800 MPa, 약 400 MPa 내지 약 600 MPa, 약 600 MPa 내지 약 1500 MPa, 약 600 MPa 내지 약 1000 MPa, 약 600 MPa 내지 약 800 MPa, 약 800 MPa 내지 약 1500 MPa, 약 800 MPa 내지 약 1000 MPa, 또는 약 1000 MPa 내지 약 1500 MPa의 압축 응력을 나타낼 수 있다.
폴더블 전자 소자 모듈(100a)의 커버 성분(50) 내에 채용되는 이러한 압축 응력 영역 내에서, 주요면들로부터 하나 이상의 선택된 두께들 아래까지의 또는 커버 성분의 전체 두께를 통해, 깊이의 함수로서 압축 응력은 일정하게 유지되거나, 감소하거나 증가할 수 있다. 그럼으로써, 하나 이상의 응력 영역들의 기여에 따라(예를 들어, 플렉스-본드 잔류 응력 영역, CTE-유도된 압축 응력 영역 및 이온-교환된 압축 응력 영역) 다양한 압축 응력 프로파일들(예를 들어, 선형, 비-선형, 계단형, 등)이 압축 응력 영역 내에 채용될 수 있다. 더욱이, 일부 태양들에서, 압축 응력 영역들 각각의 깊이는 커버 성분의 주요면들(54, 56)로부터 대략 15 ㎛ 이하로 설정될 수 있다. 다른 태양들에서, 압축 응력 영역(들)의 깊이는 제1 및/또는 제2 주요면들(54, 56)로부터 커버 성분(50)의 두께(52)의 대략 1/3 이하이거나, 또는 커버 성분(50)의 두께(52)의 20% 이하이도록 설정될 수 있다.
도 1을 다시 참조하면, 폴더블 전자 소자 모듈(100a)은 제1 및/또는 제2 주요면들(54, 56에서 최대 5 ㎛ 이하의 결함(flaw) 사이즈를 갖는 하나 이상의 압축 응력 영역들을 갖는 유리 물질을 포함하는 커버 성분(50)을 포함할 수 있다. 최대 결함 사이즈는 약 2.5 ㎛ 이하, 2 ㎛ 이하, 1.5 ㎛ 이하, 0.5 ㎛ 이하, 0.4 ㎛ 이하, 또는 더 작은 결함 사이즈 범위들로 유지될 수 있다. 유리 커버 성분(50)의 압축 응력 영역 내에서 결함 사이즈를 감소시키는 것은 폴더블 모듈(100a)에 대한 굽힘 힘들에 의해 인장 응력들을 인가할 때(도 4b를 보라), 크랙 전파에 의하여 성분(50)이 고장나는 경향성을 더욱 감소시킬 수 있다. 추가적으로, 폴더블 소자 모듈(100a)의 일부 태양들은 하나 이상의 압축 응력 영역들을 채용하지 않고 조절된 결함 사이즈 분포(예를 들어, 제1 및/또는 제2 주요면들(54, 56)에서 0.5 ㎛ 이하의 결함 사이즈들)를 갖는 표면 영역을 포함할 수 있다.
도 1 및 도 4a를 참조하면, 폴더블 전자 소자 모듈(100a)에 인가되는 굽힘 힘들(Fbend)은 일반적으로 중앙 굽힘 축(210) 상에 또는 이의 근접부 내에서 커버 성분(50)의 제2 주요면(56)에서, 예를 들어 도 4b의 "T" 지점에서, 인장 응력들을 유발할 수 있다. 더욱 단단한(즉, 더 작은) 굽힘 반경(220)은 더욱 높은 인장 응력들을 유발한다. 더욱이, 더욱 단단한 굽힘 반경(220)은 또한 모듈(100a)을 요구되는 반경(220)까지 굽히거나 폴딩시키기 위한 더욱 높은 굽힘 힘들(Fbend)을 유발한다. 아래의 수식 (1)은 일정한 굽힘 반경(220)으로 굽힘이 가해지는 커버 성분(50) 내의, 특히 커버 성분(50)의 제2 주요면(56)에서의 최대 인장 응력들을 계산하기 위하여 사용될 수 있다. 수식 (1)은 다음과 같다:
Figure 112018102296979-pct00001
-(1)
여기서, E는 유리 커버 성분(50)의 영률(Young's modulus)이고, ν는 커버 성분(50)의 포아송 비이며(일반적으로 ν는 대부분의 유리 조성들에 대하여 ~ 0.2 내지 0.3이다), h는 커버 성분의 두께(52)를 반영하고, R은 곡률의 굽힘 반경(굽힘 반경(220)과 비교되는)이다. 수식 (1)을 사용하여, 최대 굽힘 응력들이 유리 커버 성분(50)의 두께(52) 및 탄성 모듈러스에 선형으로 의존하고, 유리 커버 성분(50)의 곡률의 굽힘 반경(220)에 역으로 의존한다는 점이 명백하다.
폴더블 모듈(100a), 및 특히 커버 성분(50)에 인가되는 굽힘 힘들(Fbend)은 또한 성분(50) 내에서 즉각적이거나 더욱 느린 고장 기구들을 유발하는, 크랙 전파를 위한 잠재요소를 유발할 수 있다. 성분(50)의 제2 주요면(56)에서의, 또는 표면 약간 아래에서의, 결함들의 존재는 이러한 잠재적인 고장 모드들에 기여할 수 있다. 아래의 수식 (2)를 사용하여, 굽힘 힘들(Fbend)이 가해지는 유리 커버 성분(50) 내의 응력 강도 인자를 계산하는 것이 가능하다. 수식 (2)는 다음과 같다:
Figure 112018102296979-pct00002
-(2)
여기서, α는 결함 사이즈이고, Y는 기하학 인자이며(전형적인 고장 모드인 유리 에지로부터 발산하는 크랙들에 대하여 일반적으로 1.12로 추정된다), σ는 수식 (1)을 사용하여 계산된 굽힘 힘들(Fbend)과 연관된 굽힘 응력이다. 수식 (2)는 크랙 면을 따른 응력이 일정함을 가정하고, 이는 결함 사이즈가 작을 때(예를 들어, < 1 ㎛) 합리적인 가정이다. 응력 강도 인자 K가 유리 커버 성분(50)의 파괴 인성(fracture toughness)에 도달할 때, KIC, 즉 즉각적 고장이 발생할 것이다. 유리 커버 성분(50) 내에서의 사용을 위하여 적합한 대부분의 조성들에 대하여, KIC 는 ~0.7 MPa
Figure 112018102296979-pct00003
이다. 유사하게, K가 피로 문턱 Kthreshold 또는 이상의 레벨에 도달할 때, 느린, 사이클 피로 로딩 조건들에 의해 파괴가 또한 일어날 수 있다. Kthreshold 을 위한 합리적인 추정은 ~ 0.2 MPa
Figure 112018102296979-pct00004
이다. 그러나, Kthreshold 은 실험적으로 결정될 수 있고 전체 어플리케이션 요구조건들에 의존한다(예를 들어, 주어진 어플리케이션을 위한 더욱 높은 피로 수명이 Kthreshold 을 증가시킬 수 있다). 수식 (2)의 관점에서, 응력 강도 인자는 전체 인장 응력 레벨 및/또는 커버 성분(50)의 주요면들에서의, 특히 굽힘에 의해 높은 인장 응력들이 가해질 것 같은 표면들에서의 결함 사이즈를 감소시킴에 의해 감소될 수 있다.
폴더블 전자 소자 모듈(100a)의 일부 태양들에서, 수식들(1) 및 (2)를 통해 계산된 인장 응력 및 응력 강도 인자는 유리 커버 성분(50)의 제2 주요면(56)에서의 응력 분포의 조절을 통해 최소화될 수 있다. 특히, 제2 주요면(56)에서 또는 아래에서의 압축 응력 프로파일(예를 들어, 전술한 단락들에서 개요가 설명된 CTE-유도된, 이온-교환된, 및/또는 플렉스-본드 잔류 응력 영역들 중 하나 이상을 통해)이 수식 (1)에서 계산된 굽힘 응력으로부터 감해진다. 그럼으로써, 전체 굽힘 응력 레벨들은 유리하게는 감소되고, 이는 다시 수식 (2)를 통해 계산될 수 있는 응력 강도 용인들을 감소시킨다.
도 1을 다시 참조하면, 폴더블 전자 소자 모듈(100a)의 다른 실행예들은, 성분(50) 내에서 결함 사이즈들을 감소시키거나, 및/또는 결함 분포를 향상시키도록 재단되는 다양한 식각 처리들에 가해지는 유리 물질을 포함하는 커버 성분(50)을 포함할 수 있다. 이러한 식각 처리들은 주요면(54)에 대한 근접부 내에서, 및/또는 그 에지들(도시되지 않음)을 따라 커버 성분(50) 내의 결함 분포를 조절하기 위하여 채용될 수 있다. 예를 들어, 약 15 vol% HF 및 15 vol% HCl을 함유하는 식각 용액이 유리 조성을 갖는 커버 성분(50)의 표면들을 가볍게 식각하기 위하여 채용될 수 있다. 가벼운 식각의 시간 및 온도는, 성분(50)의 조성 및 커버 성분(50)의 표면들로부터의 물질 제거의 요구되는 레벨에 따라 당업자에 의해 이해되는 바와 같이 설정될 수 있다. 성분(50)의 일부 표면들은 식각 처리 동안에 이러한 표면들에 마스크층들 또는 유사물을 채용함에 의해 식각되지 않은 상태로 잔류할 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 더욱 구체적으로, 이러한 가벼운 식각은 커버 성분(50)의 강도를 유리하게는 향상시킬 수 있다. 특히, 커버 성분(50)으로서 최종적으로 채용되는 유리 구조물을 절단하기 위하여 채용되는 컷팅 또는 개별화 처리들이 성분(50)의 표면들 내에 결함들 또는 다른 흠들을 남길 수 있다. 이러한 결함들 또는 흠들은 전파될 수 있고, 어플리케이션 환경 및 사용으로부터 성분(50)을 포함하는 모듈(100a)에 응력들을 인가하는 동안, 유리 절단(breakage)을 유발할 수 있다. 성분(50)의 하나 이상의 에지들을 가볍게 식각함에 의해, 선택적 식각 처리는 결함들 및 흠들 중 적어도 일부를 제거할 수 있고, 이에 따라 예를 들어 수식 (1) 및 (2)의 관점에서 전술한 단락들에 도시된 것과 같이, 가볍게-식각된 표면의 강도 및/또는 파괴 저항성을 증가시킨다.
도 1에서 도시된 폴더블 모듈(100a) 내에 채용되는 커버 성분(50)은 전술한 강도-향상 피쳐들 중 임의의 하나 이상을 포함할 수 있다: (a) 플렉스-본드 잔류 응력 영역; (b) 이온-교환된 압축 응력 영역들; (c) CTE-유도된 압축 응력 영역들; 및 (d) 더 작은 결함 사이즈들로 식각된 표면들. 이러한 강도-향상 피쳐들은 폴더블 전자 소자 모듈(100a)의 어플리케이션 환경, 사용 및 처리와 연관된 커버 성분(50)의 표면들에서 생성된 인장 응력들을 상쇄하거나 또는 부분적으로 상쇄하기 위하여 사용될 수 있다.
위에서 개요가 설명된 바와 같이, 도 1에 도시된 폴더블 전자 소자 모듈(100a)은 특정한 물질 특성들을 갖는 접착제(10a)(예를 들어, 약 0.1 MPa 내지 약 100 MPa의 전단 모듈러스)를 포함한다. 모듈(100a) 내에서 접착제(10a)로서 채용될 수 있는 예시의 접착제들은 광학적 투명 접착제들("OCA들")(예를 들어, Henkel Corporation LOCTITE® 액상 OCA들), 에폭시들, 스택(90a)을 커버 성분(50)의 제2 주요면(56)에 접합시키도록 적합한, 본 기술 분야에서 당업자들에 의해 이해되는 다른 접합 물질들을 포함한다. 모듈(100a)의 일부 태양들에서, 접착제(10a)는 또한 그 물질 특성들이 폴더블 전자 소자 모듈(100a)의 굽힘으로부터의 마찰에 의해 생성되는 것을 포함하여, 다양한 온도들(예를 들어, 각각 -40℃ 및 약 +85℃에서 500 시간), 습도 및 고온(예를 들어, +65℃ 및 95% R.H.에서 500 시간), 어플리케이션 환경에서의 온도 구배들(예를 들어, 200회 열 쇼크(thermal shock) 사이클들, 각각의 사이클이 -40℃에서 1 시간 및 뒤따르는 +85℃에서 1 시간에 의해 주어짐)이 가해질 때 거의 변화를 겪지 않도록 높은 열저항성을 가질 것이다. 더욱이, 접착제(10a)는 3MTM 회사의 8211, 8212, 8213, 8214, 및 8215 OCA들에 의해 나타나는 것과 비교하여, 자외선 노출에 대한 높은 저항성과 높은 필링 부착(peel adhesion) 특성들을 가질 수 있다.
또한 위에서 개요가 설명된 바와 같이, 도 1에 도시된 폴더블 전자 소자 모듈(100a)은 300 MPa 내지 약 10 GPa, 예를 들어 약 300 MPa 내지 5000 MPa, 약 300 MPa 내지 2500 MPa, 약 300 MPa 내지 1000 MPa, 약 300 MPa 내지 750 MPa, 약 300 MPa 내지 500 MPa, 약 500 MPa 내지 5000 MPa, 약 500 MPa 내지 2500 MPa, 약 500 MPa 내지 1000 MPa, 약 500 MPa 내지 750 MPa, 약 750 MPa 내지 5000 MPa, 약 750 MPa 내지 2500 MPa, 약 750 MPa 내지 1000 MPa, 약 1000 MPa 내지 5000 MPa, 약 1000 MPa 내지 2500 MPa, 및 약 2500 MPa 내지 5000 MPa의 패널 탄성 모듈러스를 갖는 패널(60)을 포함한다. 일부 태양들에서, 패널(60)의 패널 탄성 모듈러스는 약 350 MPa, 400 MPa, 450 MPa, 50 MPa, 550 MPa, 600 MPa, 650 MPa, 700 MPa, 750 MPa, 800 MPa, 850 MPa, 900 MPa, 950 MPa, 1000 MPa, 2 GPa, 3 GPa, 4 GPa, 5 GPa, 6 GPa, 7 GPa, 8 GPa, 9 GPa, 10 GPa, 또는 이러한 값들 사이의 임의의 탄성 모듈러스 값이다. 모듈(100a) 내의 패널(60)로서 채용될 수 있는 적합한 물질들은 전자 소자들(102)을 실장하기 위하여 적합하고 폴더블 전자 소자 모듈(100a)과 연관된 굽힘이 가해질 때 높은 기계적 통합성 및 유연성을 갖는 다양한 열경화성(thermoset) 및 열가소성(thermoplastic) 물질들, 예를 들어, 폴리이미드들을 포함한다. 예를 들어, 패널(60)은 유기 발광 다이오드("OLED") 디스플레이 패널일 수 있다. 패널(60)을 위하여 선택되는 물질은 또한 모듈(100a)을 위한 어플리케이션 환경 및/또는 처리 조건들과 연관된 물질 특성 변화들 및/또는 저하에 저항하기 위하여 높은 열적 안정성을 나타낼 수 있다. 패널(60)을 위하여 선택되는 물질은 또한 유리, 유리-세라믹, 또는 세라믹 물질들을 포함할 수 있다.
일부 실행예들에서, 도 1에 도시된 폴더블 전자 소자 모듈(100a)은 디스플레이, 인쇄 회로 보드, 하우징 또는 최종 상품 전자 소자와 관련된 다른 피쳐들 내에 채용될 수 있다. 예를 들어, 폴더블 모듈(100a)은 다수의 박막 트랜지스터들("TFT들")을 포함하는 전자 디스플레이 소자 내에 또는 저온 폴리실리콘("LTPS”) 배면을 함유한 LCD 또는 OLED 소자 내에 채용될 수 있다. 폴더블 모듈(100a)이 디스플레이 내에 채용될 때, 예를 들어 모듈(100a)은 실질적으로 투명할 수 있다. 더욱이, 모듈(100a)은 전술한 단락들에서 설명된 것과 같은 연필 경도, 굽힘 반경, 뚫림 저항성, 및/또는 적합한 굽힘 힘 용량들을 가질 수 있다. 일 예시적인 실행예에서, 폴더블 전자 소자 모듈(100a)은 웨어러블(wearable) 전자 소자, 예를 들어, 워치(watch), 월렛(wallet), 또는 팔찌 내에서 채용된다. 여기에서 정의되는 바와 같은 "폴더블"은 완전한 폴딩, 부분적인 폴딩, 굽힘, 플렉싱, 개별적인 굽힘들, 및 다수-폴딩 용량들을 포함한다.
이제 도 2를 참조하면, 폴더블 전자 소자 모듈(100b)은 폴더블 전자 소자 모듈(100a)(도 1을 보라)과 공통적인 많은 특징들이 제공된다. 다르게 언급하지 않는 한, 모듈들(100a, 100b) 사이의 공통적인 임의의 피쳐들(즉, 동일한 성분 번호들을 갖는)은 동일하거나 유사한 구성, 피쳐들 및 특성들을 갖는다. 예를 들어, 모듈(100a)(도 1을 보라)과 유사하게, 폴더블 전자 소자 모듈(100b)은 50c 및 50t의 조합에 의해 표시되는 플렉스-본드 잔류 응력 영역을 커버 성분(50)의 중심부(52l') 내에 포함할 수 있다. 앞서 언급된 바와 같이, 플렉스-본드 잔류 응력 영역(50c, 50t)은 중심부(52l') 내에서 커버 성분(50)의 두께(52)를 통해 존재하고, 중앙 굽힘 축(210)에서 제2 주요면(56)에서의 최대 압축 응력으로부터 제1 주요면(54)에서의 최대 인장 잔류 응력까지의 범위를 갖는다. 특정한 태양들에서, 플렉스-본드 잔류 응력 영역은 두께(52c)를 갖는 압축 잔류 응력 영역 성분(50c)과 두께(52t)를 갖는 인장 잔류 응력 영역 성분(50t)에 의해 특징지어질 수 있다. 또한 도 2에 도시된 바와 같이, 모듈(100b)은 약 25 ㎛ 내지 약 200 ㎛의 두께와 약 20 GPa 내지 약 140 GPa의 커버 성분 탄성 모듈러스를 갖는 커버 성분(50)을 포함한다. 커버 성분(50)은 유리 조성 또는 유리 조성을 갖는 성분, 제1 주요면(54) 및 제2 주요면(56)을 더 포함한다. 중심부(52l') 내에서 플렉스-본드 잔류 응력 영역(50c, 50t)을 갖는 폴더블 모듈들(100b)의 일부 실시예들에서, 중앙 굽힘 축(210)에서의 커버 성분(50)의 제2 주요면(56)에서의 최대 압축 잔류 응력은 300 MPa까지, 275 MPa까지, 250 MPa까지, 225 MPa까지, 200 MPa까지, 175 MPa까지, 150 MPa까지, 125 MPa까지, 100 MPa까지, 75 MPa까지, 50 MPa까지, 40 MPa까지, 30 MPa까지, 20 MPa까지, 또는 10 MPa까지, 및 커버 성분(50)의 제2 주요면(56)에서의(중앙 굽힘 축(210)에서) 최대 압축 응력 레벨들 사이의 모든 값들까지 도달할 수 있다.
도 2에 도시된 모듈(100b)은 약 100 ㎛ 내지 약 600 ㎛의 두께(92b)를 갖는 스택(90b); 스택 성분(75)을 커버 성분(50)의 제2 주요면(56)에 접합시키도록 구성되는 제1 접착제(10a)를 더 포함한다. 모듈(100b)에서, 제1 접착제(10a)는 약 0.01 MPa 내지 약 1 GPa, 예를 들어, 약 0.01 MPa 내지 약 800 MPa, 약 0.01 MPa 내지 약 600 MPa, 약 0.01 MPa 내지 약 400 MPa, 약 0.01 MPa 내지 약 200 MPa, 약 0.01 MPa 내지 약 1 MPa, 약 1 MPa 내지 약 800 MPa, 약 1 MPa 내지 약 600 MPa, 약 1 MPa 내지 약 400 MPa, 약 1 MPa 내지 약 200 MPa, 약 200 MPa 내지 약 800 MPa, 약 200 MPa 내지 약 600 MPa, 약 200 MPa 내지 약 400 MPa, 약 400 MPa 내지 약 800 MPa, 약 400 MPa 내지 약 600 MPa, 및 약 600 MPa 내지 약 800 MPa의 전단 모듈러스에 의해 특징지어진다.
모듈(100b)의 일부 태양들에서, 제1 접착제(10a)는 0.01 MPa, 0.02 MPa, 0.03 MPa, 0.04 MPa, 0.05 MPa, 0.06 MPa, 0.07 MPa, 0.08 MPa, 0.09 MPa, 0.1 MPa, 0.2 MPa, 0.3 MPa, 0.4 MPa, 0.5 MPa, 0.6 MPa, 0.7 MPa, 0.8 MPa, 0.9 MPa, 1 MPa, 5 MPa, 10 MPa, 20 MPa, 30 MPa, 40 MPa, 50 MPa, 60 MPa, 70 MPa, 80 MPa, 90 MPa, 100 MPa, 200 MPa, 300 MPa, 400 MPa, 500 MPa, 600 MPa, 700 MPa, 800 MPa, 900 MPa, 1000 MPa의 전단 모듈러스, 또는 이러한 전단 모듈러스 값들 사이의 임의의 양에 의해 특징지어진다. 폴더블 모듈(100b)의 태양들은, 이러한 전자 소자 어플리케이션들에서 일반적으로 채용되는 통상의 접착제들의 전단 모듈러스에 비교하여, 상대적으로 높은, 예를 들어 약 1 MPa 내지 약 1000 MPa(즉, 1 GPa)의 전단 모듈러스를 갖는 접착제(10a)를 채용할 수 있다. 상대적으로 더 높은 전단 모듈러스 값들을 갖는 이러한 접착제들(10a)의 사용은, 예상치 못하게도 폴더블 전자 소자 모듈(100b)을 제2 주요면(56)으로부터 멀어지는 방향으로 굽힐 때-즉, 제2 주요면(56)이 볼록 형상을 나타내도록 모듈(100b)을 굽힘에 의해 굽힐 때, 커버 성분(50)의 제2 주요면(56)에서 관찰되는 인장 응력의 현저한 감소를 제공한다.
도 2를 계속 참조하면, 폴더블 모듈(100b)의 특정한 태양들은 모듈(100b) 내에서 채용되는 하나 이상의 접착제들의 전단 모듈러스를 조절함에 의해, 전체 모듈을 굽힘과 연관된 굽힘 힘들을 최소화하도록 구성될 수 있다. 더욱 구체적으로, 상대적으로 낮은 전단 모듈러스 값(예를 들어, 0.01 MPa 내지 0.1 MPa)을 갖는 제1 접착제(10a)의 사용은, 예상치 못하게도 제1 주요면(54)이 각각 오목 또는 볼록 형상을 나타내도록 상향 또는 하향 방향으로 전체 모듈(100b)을 폴딩하거나 또는 굽히는 데 요구되는 전체 굽힘 힘을 감소시킬 수 있다. 상대적으로 낮은 탄성 전단 모듈러스를 갖는 제1 접착제(10a)의 사용을 통한 폴더블 모듈(100b)의 특정한 태양들과 관련된 이러한 굽힘 힘 감소들은 0.1 MPa를 초과하는 전단 모듈러스를 갖는, 커버 성분 및 스택 사이의 접착제(예를 들어, 제1 접착제(10a))를 구비하는 폴더블 모듈(예를 들어, 폴더블 모듈(100b))에 대하여 얻어진다.
도 2에 도시된 폴더블 전자 소자 모듈(100b)을 다시 참조하면, 스택(90b)은 제1 및 제2 주요면들(64, 66), 및 약 300 MPa 내지 약 10 GPa의 패널 탄성 모듈러스를 갖는 패널(60)을 더 포함한다. 스택(90b)은 또한 패널(60)에 또는 내에 커플링된 하나 이상의 전자 소자들(102)과, 약 1 GPa 내지 약 5 GPa의 스택 성분 탄성 모듈러스를 갖고, 스택 접착제(10b)에 의해 패널(60)에 고정된 스택 성분(75)을 또한 포함한다. 모듈(100a)(도 1을 보라)과 관련하여 이전에 개요를 설명한 바와 같이, 스택 성분(75)은 터치 센서, 편광기, 터치 센서 성분들(예를 들어 전극층들), 박막 트랜지스터들, 구동 회로들, 소스들, 드레인들, 도핑된 영역들, 및 다른 전자 소자 및 전자 소자 성분들, 다른 접착제들, 및 접합 물질들을 포함하고, 이에 한정되지 않는 다양한 성분들을 포함할 수 있다. 집합적으로, 이러한 피쳐들은 폴더블 전자 소자 모듈(100b) 내에서 약 1 GPa 내지 약 10 GPa의 탄성 모듈러스를 갖는다. 패널(60), 스택 성분(75), 및 전자 소자들(102)(예를 들어, 패널(60) 내에 위치하는 것과 같이) 사이의 관계가 도 2에 개략적으로 도시된다는 점이 또한 이해되어야 한다. 소자 모듈(100b)을 위한 어플리케이션에 의존하여, 이러한 성분들은 서로에 대하여 다른 방향들을 가질 수 있다. 예를 들어, 패널(60)은 전자 소자들(102)이 두 개의 유리 층들(도시되지 않음)에 의해 패널(60)(도 2에 개략적으로 도시된 바와 같이) 내부에 샌드위치된 LCD 패널 또는 OLED 패널일 수 있거나, 또는 예를 들어 유리 실링층에 의해 인캡슐레이션된 폴리머 기판일 수 있다. 다른 예시에서, 도 3에 개략적으로 도시되고 아래에 더욱 논의될 것과 같이, 전자 소자들(102)은 스택(75) 내에서, 및 패널(60) 및 스택 접착제(10b) 상에서 더욱 높은 수직 위치에 위치하는 터치 센서(예를 들어, 투명 전도체, 예를 들어 인듐주석산화물, 실버 나노와이어, 등의 전자 트레이스 라인들)의 태양들일 수 있다.
폴더블 전자 소자 모듈(100b) 내에 채용되는 스택 접착제(10b)에 관하여, 그 조성은 모듈(100b)을 채용하는 어플리케이션을 위하여 적합한 본딩 강도로 스택 성분(75)을 패널(60)에 접합하도록 선택될 수 있다. 본 개시의 제2 태양의 폴더블 모듈들(100b)의 일부 실행예들에 따르면, 스택 접착제(10b)는 약 10 kPa 내지 약 100 kPa, 예를 들어, 약 10 kPa 내지 약 90 kPa, 약 10 kPa 내지 약 80 kPa, 약 10 kPa 내지 약 70 kPa, 약 10 kPa 내지 약 60 kPa, 약 10 kPa 내지 약 50 kPa, 약 10 kPa 내지 약 40 kPa, 약 10 kPa 내지 약 30 kPa, 약 10 kPa 내지 약 20 kPa, 약 20 kPa 내지 약 90 kPa, 약 20 kPa 내지 약 80 kPa, 약 20 kPa 내지 약 70 kPa, 약 20 kPa 내지 약 60 kPa, 약 20 kPa 내지 약 50 kPa, 약 20 kPa 내지 약 40 kPa, 약 20 kPa 내지 약 30 kPa, 약 30 kPa 내지 약 90 kPa, 약 30 kPa 내지 약 80 kPa, 약 30 kPa 내지 약 70 kPa, 약 30 kPa 내지 약 60 kPa, 약 30 kPa 내지 약 50 kPa, 약 30 kPa 내지 약 40 kPa, 약 40 kPa 내지 약 90 kPa, 약 40 kPa 내지 약 80 kPa, 약 40 kPa 내지 약 70 kPa, 약 40 kPa 내지 약 60 kPa, 약 40 kPa 내지 약 50 kPa, 약 50 kPa 내지 약 90 kPa, 약 50 kPa 내지 약 80 kPa, 약 50 kPa 내지 약 70 kPa, 약 50 kPa 내지 약 60 kPa, 약 60 kPa 내지 약 90 kPa, 약 60 kPa 내지 약 80 kPa, 약 60 kPa 내지 약 70 kPa, 약 70 kPa 내지 약 90 kPa, 약 70 kPa 내지 약 80 kPa, 또는 약 80 kPa 내지 약 90 kPa의 전단 모듈러스에 의해 특징지어진다. 이러한 태양에서, 스택 접착제(10b)는 또한 약 10 kPa, 20 kPa, 25 kPa, 30 kPa, 35 kPa, 40 kPa, 45 kPa, 50 kPa, 55 kPa, 60 kPa, 65 kPa, 70 kPa, 75 kPa, 80 kPa, 85 kPa, 90 kPa, 95 kPa, 100 kPa의 전단 모듈러스, 또는 이러한 값들 사이의 임의의 전단 모듈러스에 의해 특징지어질 수 있다. 폴더블 모듈들(100b)의 태양들은 본 개시의 일반적 분야에 따른 전자 소자 어플리케이션들 내에서 일반적으로 채용되는 적어도 일부의 통상적인 접착제들의 전단 모듈러스와 비교하여, 상대적으로 낮은 전단 모듈러스, 예를 들어 약 10 kPa 내지 약 100 kPa를 갖는 스택 접착제(10b)를 포함한다. 상대적으로 낮은 전단 모듈러스 값들을 갖는 이러한 접착제들(10b)의 사용은, 예상치 못하게도 폴더블 전자 소자 모듈(100b)을 제2 주요면(66)으로부터 멀어지는 방향으로 굽힐 때-즉, 제2 주요면(56)이 볼록 형상을 나타내도록 모듈(100b)을 굽힘에 의해 굽힐 때, 패널(60)의 제1 주요면(64)에서 관찰되는 인장 응력들의 현저한 감소를 제공한다. 반대로, 이러한 염려들을 마주하거나 본 개시의 이점이 결핍된 분야에서의 당업자는, 스택 접착제(10b)의 물질 특성들이, 모듈의 더욱 큰 태양들의 물질 특성들과 비교하여(즉, 커버 성분(50), 패널(60), 스택 성분(75)), 패널(60)의 제1 주요면(64)에서의 인장 응력들의 크기에 이러한 현저한 역할을 담당할 수 있음을 일반적으로 인식하지 못할 것이다. 앞서 언급한 바와 같이, 강성이 낮거나(less rigid) 더 낮은 모듈러스의 접착제들이 종종 향상된 기계적 신뢰성을 제공하기 위하여 소자 모듈들 내로 병합된다는 점을 고려하면, 이러한 태양은 예상치 못하게도 제1 주요면(54)에서의 인장 응력들의 현저한 감소를 제공한다.
도 2를 다시 참조하면, 폴더블 모듈(100b)의 특정한 태양들은 모듈(100b) 내에 채용되는 하나 이상의 접착제들의 전단 모듈러스를 조절함에 의해 전체 모듈을 굽힘과 관련된 굽힘 힘들을 최소화하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상대적으로 낮은 전단 모듈러스 값(예를 들어, 0.01 MPa 내지 0.1 MPa)을 갖는 스택 접착제(10b)의 사용은, 예상치 못하게도 제1 주요면(54)이 각각 오목 또는 볼록 형상을 나타내도록 상향 또는 하향 방향으로 전체 모듈(100b)을 폴딩하거나 또는 굽히는 데 요구되는 전체 굽힘 힘을 감소시킬 수 있다. 더욱이, 폴더블 모듈(100b)의 다른 태양들은 제1 접착제(10a)의 전단 모듈러스와 스택 접착제(10b)의 전단 모듈러스를 조절함에 의해(예를 들어, 양 접착제들이 약 0.01 MPa 내지 약 0.1 MPa의 전단 모듈러스를 갖도록) 전체 모듈을 굽힘과 관련된 굽힘 힘들을 최소화하도록 구성될 수 있다. 상대적으로 낮은 탄성 전단 모듈러스를 갖는 제1 접착제(10a) 및/또는 스택 접착제(10b)의 사용을 통한 폴더블 모듈(100b)의 특정한 태양들과 관련된 이러한 굽힘 힘 감소들은 0.1 MPa를 초과하는 전단 모듈러스를 갖는, 하나 이상의 접착제들(예를 들어, 접착제들(10a, 10b))를 구비하는 폴더블 모듈(예를 들어, 폴더블 모듈(100b))에 대하여 얻어진다.
본 개시의 제2 태양의 폴더블 모듈(100b)(도 2를 보라)의 다른 실행예들에 따르면, 스택 접착제(10b)는 약 5 ㎛ 내지 약 60 ㎛, 예를 들어, 약 5 ㎛ 내지 약 50 ㎛, 약 5 ㎛ 내지 약 40 ㎛, 약 5 ㎛ 내지 약 30 ㎛, 약 5 ㎛ 내지 약 20 ㎛, 약 5 ㎛ 내지 약 15 ㎛, 약 5 ㎛ 내지 약 10 ㎛, 약 10 ㎛ 내지 약 60 ㎛, 약 15 ㎛ 내지 약 60 ㎛, 약 20 ㎛ 내지 약 60 ㎛, 약 30 ㎛ 내지 약 60 ㎛, 약 40 ㎛ 내지 약 60 ㎛, 약 50 ㎛ 내지 약 60 ㎛, 약 55 ㎛ 내지 약 60 ㎛, 약 10 ㎛ 내지 약 50 ㎛, 약 10 ㎛ 내지 약 40 ㎛, 약 10 ㎛ 내지 약 30 ㎛, 약 10 ㎛ 내지 약 20 ㎛, 약 10 ㎛ 내지 약 15 ㎛, 약 20 ㎛ 내지 약 50 ㎛, 약 30 ㎛ 내지 약 50 ㎛, 약 40 ㎛ 내지 약 50 ㎛, 약 20 ㎛ 내지 약 40 ㎛, 및 약 20 ㎛ 내지 약 30 ㎛의 두께(12b)에 의해 특징지어진다. 다른 실시예들은 약 5 ㎛, 약 10 ㎛, 약 15 ㎛, 약 20 ㎛, 약 25 ㎛, 약 30 ㎛, 약 35 ㎛, 약 40 ㎛, 약 45 ㎛, 약 50 ㎛, 약 55 ㎛, 또는 약 60 ㎛의 두께(12b), 또는 이러한 두께 값들 사이의 임의의 두께에 의해 특징지어지는 스택 접착제(10b)를 갖는다. 일 태양에서, 스택 접착제(10b)의 두께(12b)는 약 30 ㎛ 내지 약 60 ㎛이다. 상대적으로 더 높은 두께를 갖는 이러한 접착제들(10b)의 사용은 패널의 제2 주요면(66)으로부터 멀어지는 방향으로 폴더블 전자 소자 모듈(100b)을 굽힐 때 패널(60)의 제1 주요면(64)에서 관찰되는 인장 응력들의 현저한 감소를 제공한다. 반대로, 이러한 염려들을 마주하거나 본 개시의 이점이 결핍된 분야에서의 당업자는, 상대적으로 얇은 접착제의 두께가, 모듈의 전체 두께와 비교할 때, 패널(60)의 제1 주요면(64)에서의 인장 응력들의 크기에 이러한 현저한 역할을 담당할 수 있음을 일반적으로 인식하지 못할 것이다. 추가적으로, 접착제(10b)의 두께(12b)의 추가적인 증가는 패널(60)의 제1 주요면(64)에서 관찰되는 인장 응력들의 추가적인 감소를 가져올 것이라는 점이 믿어지는 한편, 두께(12)는 스택(90b)의 전체 두께(92b)를 최소화하는 것에 목적을 둔 어플리케이션 요구사항들에 제한될 수 있다.
도 2를 계속 참조하면, 폴더블 모듈(100b)의 특정한 태양들은 제1 접착제(10a) 및/또는 스택 접착제(10b)의 두께를 조절함에 의해 전체 모듈을 굽힘과 연관한 굽힘 힘들을 최소화하도록 구성될 수 있다. 더욱 구체적으로, 두께들(12a)의 범위(예를 들어, 약 10 ㎛ 내지 약 40 ㎛)를 갖는 제1 접착제(10a) 및/또는 두께들(12b)의 범위(예를 들어, 약 10 ㎛ 내지 약 40 ㎛)를 갖는 스택 접착제(10b)의 사용은 제1 주요면(54)이 각각 오목 또는 볼록 형상을 나타내도록 상향 또는 하향 방향으로 전체 모듈(100b)을 폴딩하거나 또는 굽히는 데 요구되는 전체 굽힘 힘을 감소시킬 수 있다. 미리 결정된 두께들의 범위를 갖는 제1 접착제(10a) 및/또는 스택 접착제(10b)의 사용을 통한 폴더블 모듈(100b)의 특정한 태양들과 관련된 이러한 굽힘 힘 감소들은 상대적으로 작은 두께(예를 들어, 10 ㎛ 미만) 또는 상대적으로 큰 두께(예를 들어, 40 ㎛ 초과)를 갖는 하나 이상의 접착제들(예를 들어, 접착제들(10a, 10b))를 구비하는 폴더블 모듈(예를 들어, 폴더블 모듈(100b))에 대하여 얻어진다.
다시 도 2를 참조하면, 다른 실행예에 따른 폴더블 전자 소자 모듈(100b)은 모듈이 테스트 장치에 의해 굽힘 반경(220)까지 내측으로 굽혀짐에 따라 150 뉴튼(N)보다 크지 않은 굽힘 힘(Fbend)에 의해 특징지어질 수 있고, 굽힌 반경은 두 개의 테스트 판들(250) 사이의 거리(D)의 대략 절반이다(도 4a 및 도 4b를 보라). 특정한 실행예들에서, 2-점 구성에서 약 20 mm 내지 약 3 mm의 반경으로 모듈을 굽힐 때(즉, 약 40 내지 6 mm의 판 거리(D)), 예를 들어 20 mm, 19.75 mm, 19.5 mm, 19.25 mm, 19 mm, 18.5 mm, 17.5 mm, 17 mm, 16.5 mm, 16 mm, 15.5 mm, 15 mm, 14.5 mm, 14 mm, 13.5 mm, 13 mm, 12.5 mm, 12 mm, 11.5 mm, 11 mm, 10.5 mm, 10 mm, 9.5 mm, 9 mm, 8.5 mm, 7.5 mm, 7 mm, 6.5 mm, 6 mm, 5.5 mm, 5 mm, 4.5 mm, 4 mm, 3.5 mm, 3.25 mm, 및 3 mm까지 굽힐 때, 굽힘 힘은 약 150 N, 140 N, 130 N, 120 N, 110 N, 100 N, 90 N, 80 N, 70 N, 60 N, 50 N, 40 N, 30 N, 20 N, 10 N, 5 N보다 작거나, 또는 이러한 굽힘 힘 상한들 사이의 임의의 양이다. 위에서 개요가 설명된 바와 같이, 이러한 상대적으로 낮은 굽힘 힘들은 제1 접착제(10a) 및/또는 스택 접착제(10b)의 물질 특성들 및/또는 두께를 재단함을 통해 폴더블 전자 소자 모듈(100b) 내에서 얻어질 수 있다.
도 2에 도시된 폴더블 모듈(100b)의 일부 실시예들에서, 스택 접착제(10b)는 약 0.1 내지 약 0.5, 예를 들어, 약 0.1 내지 약 0.45, 약 0.1 내지 약 0.4, 약 0.1 내지 약 0.35, 약 0.1 내지 약 0.3, 약 0.1 내지 약 0.25, 약 0.1 내지 약 0.2, 약 0.1 내지 약 0.15, 약 0.2 내지 약 0.45, 약 0.2 내지 약 0.4, 약 0.2 내지 약 0.35, 약 0.2 내지 약 0.3, 약 0.2 내지 약 0.25, 약 0.25 내지 약 0.45, 약 0.25 내지 약 0.4, 약 0.25 내지 약 0.35, 약 0.25 내지 약 0.3, 약 0.3 내지 약 0.45, 약 0.3 내지 약 0.4, 약 0.3 내지 약 0.35, 약 0.35 내지 약 0.45, 약 0.35 내지 약 0.4, 및 약 0.4 내지 약 0.45의 포아송 비에 의해 더욱 특징지어진다. 다른 실시예들은 약 0.1, 0.15, 0.2, 0.25, 0.3, 0.35, 0.4, 0.45, 0.5의 포아송 비, 또는 이러한 값들 사이의 임의의 포아송 비에 의해 특징지어지는 스택 접착제(10b)를 포함한다. 일 태양에서, 스택 접착제(10b)의 포아송 비는 약 0.4 내지 약 0.5이다.
위에서 개요가 설명된 바와 같이, 도 2에 도시된 폴더블 전자 소자 모듈(100b)은 특정한 물질 특성들을 갖는 스택 접착제(10b)(예를 들어, 약 10 kPa 내지 약 100 kPa의 전단 모듈러스)를 포함할 수 있다. 모듈(100b) 내에서 스택 접착제(10b)로서 채용될 수 있는 예시의 접착제들은 제1 접착제(10a)를 위하여 적합한 것들과 일반적으로 동일하거나 유사하다. 따라서, 스택 접착제(10b)는 OCA들, 에폭시들, 스택 성분(75)을 패널(60)의 제1 주요면(64)에 접합시키도록 적합한, 본 기술 분야에서 당업자들에 의해 이해되는 다른 접합 물질들을 포함한다. 모듈(100b)의 일부 태양들에서, 스택 접착제(10b)는 또한 그 물질 특성들이 폴더블 전자 소자 모듈(100b)의 굽힘으로부터의 마찰에 의해 생성되는 것을 포함하여, 다양한 온도들 및 어플리케이션 환경에서의 온도 구배들이 가해질 때 거의 변화를 겪지 않도록 높은 열저항성을 가질 것이다.
도 2를 다시 참조하면, 폴더블 전자 소자 모듈(100b)의 커버 성분(50)은 커버 성분의 제1 주요면(54)에 1.5 mm의 직경을 갖는 텅스텐 카바이드 볼이 로딩될 때 적어도 1.5 kgf의 뚫림 저항성에 의해 더욱 특징지어진다. 더욱이, 소자 모듈(100b)은 제1 주요면(54)이 압축 상태에 있고 커버 성분(50)의 제1 주요면(54) 상부의 중앙 지점으로부터 패널(60)의 제2 주요면(66)까지 굽힘 반경(220)이 측정되도록(도 4b를 보라), 약 20 mm 내지 약 1 mm까지의 굽힘 반경(220)까지 2-점 구성으로 모듈을 굽힐 때, 커버 성분(50)의 제2 주요면(56)에서의 접선 응력이 인장 상태의 1000 MPa보다 크지 않은 것으로 특징지어진다. 폴더블 전자 소자 모듈(100b)(도 2)과 연관된 이러한 성능 특성들은 폴더블 전자 소자 모듈(100a)(도 1)에 의해 나타난 것과 비교할 만하다. 더욱 구체적으로, 커버 성분(50)의 제2 주요면(56)에서의 이러한 감소된 인장 응력 레벨들은 커버 성분 내의 플렉스-본드 잔류 응력 영역의 발달을 통해, 제1 접착제(10a)의 물질 특성들(예를 들어, 전단 모듈러스 및/또는 포아송 비) 및 제1 접착제(10a)의 두께(12a), 및/또는 하나 이상의 다른 압축 응력 영역들(즉, 플렉스-본드 잔류, CTE-유도된, 및/또는 이온-교환된 압축 응력 영역(들))의 존재를 재단함에 의해, 얻어진다. 따라서 본 개시의 일부 태양들은, 하나 이상의 압축 응력 영역들을 발달시키기 위하여 본 개시의 처리 조건들 및 개념들을 사용함에 덧붙여, 모듈 내에서 커버 성분을 스택에 접합시키는 접착제의 물질 특성들 및/또는 두께의 조절을 통해, 특히 그 커버 성분에서 향상된 기계적 신뢰성을 갖는 폴더블 전자 소자 모듈을 제공한다.
도 3을 참조하면, 폴더블 전자 소자 모듈(100c)은 폴더블 전자 소자 모듈(100b)(도 2를 보라)과 성능 특성들(즉, 커버 성분의 제2 주요면에서의 높은 뚫림 저항성 및 최소의 접선 응력들(인장 상태))을 포함한 대부분의 특징들이 공통적이도록 제공된다. 다르게 언급하지 않는 한, 모듈들(100b, 100c) 사이의 공통적인 임의의 피쳐들(즉, 동일한 성분 번호들을 갖는)은 동일하거나 유사한 구성, 피쳐들 및 특성들을 갖는다. 도 3에 도시된 바와 같이, 모듈(100c)은 약 25 ㎛ 내지 약 200 ㎛의 두께와 약 20 GPa 내지 약 140 GPa의 커버 성분 탄성 모듈러스를 갖는 커버 성분(50)을 포함한다.
도 3에 도시된 모듈(100c)은 약 100 ㎛ 내지 약 600 ㎛의 두께(92c)를 갖는 스택(90c); 스택 성분(75c)을 커버 성분(50)의 제2 주요면(56)에 접합시키도록 구성되는 제1 접착제(10a)를 더 포함한다. 스택(90c)은 제1 및 제2 주요면들(64, 66), 및 약 300 MPa 내지 약 10 GPa의 패널 탄성 모듈러스를 갖는 패널(60)을 더 포함한다. 스택(90c)은 또한 패널(60) 또는 터치 센서(80)(예를 들어 도 3에 개략적으로 도시된 바와 같이)에 커플링된 하나 이상의 전자 소자들(102)(예를 들어, 터치 센서 전극 라인들, 및 다른 전자 소자 및 전자 소자 성분들) 및 약 1 GPa 내지 약 5 GPa의 스택 성분 탄성 모듈러스를 갖고, 스택 성분이 스택 접착제(10b)에 의해 패널(60)에 부착된 스택 성분(75c)을 또한 포함한다. 패널(60), 스택 성분(75c), 및 전자 소자들(102)(예를 들어, 도 3에서 터치 센서(80)에 커플링된 것으로 도시되는 바와 같이) 사이의 관계가 예시적으로, 도 3에 개략적으로 도시된다는 점이 또한 이해되어야 한다. 소자 모듈(100c)을 위한 어플리케이션에 의존하여, 이러한 성분들은 서로에 대하여 다른 방향들을 가질 수 있다. 예를 들어, 패널(60)은 전자 소자들(102)이 두 개의 유리 층들(도시되지 않음)에 의해 패널(60) 내부에 샌드위치된 LCD 패널 또는 OLED 패널일 수 있거나, 또는 예를 들어 유리 실링층에 의해 인캡슐레이션된 폴리머 기판일 수 있다. Eh 2를 보라. 다른 예시에서(도 3에 도시된 바와 같이), 전자 소자들(102)은 스택(75c) 내에서, 및 패널(60) 및 스택 접착제(10b) 상에서 더욱 높은 수직 위치에 위치하고, 센서(80)에 커플링된 터치 센서(예를 들어, 투명 전도체, 예를 들어 인듐주석산화물, 실버 나노와이어, 등의 전자 트레이스 라인들)의 태양들일 수 있다. 모듈(100c)의 어플리케이션에 의존하여, 일부 전자 소자들(102)은 패널(60) 내부에 또는 상에 위치할 수 있고, 다른 것들은 터치 센서(80)에 커플링될 수 있음이 또한 예상된다.
도 3에 도시된 모듈(100c)의 일부 태양들에서, 스택 성분(75c)은 약 1 GPa 내지 약 5 GPa, 예를 들어, 약 1 GPa 내지 약 4.5 GPa, 약 1 GPa 내지 약 4 GPa, 약 1 GPa 내지 약 3.5 GPa, 약 1 GPa 내지 약 3 GPa, 약 1 GPa 내지 약 2.5 GPa, 약 1 GPa 내지 약 2 GPa, 약 1 GPa 내지 약 1.5 GPa, 약 1.5 GPa 내지 약 4.5 GPa, 약 1.5 GPa 내지 약 4 GPa, 약 1.5 GPa 내지 약 3.5 GPa, 약 1.5 GPa 내지 약 3 GPa, 약 1.5 GPa 내지 약 2.5 GPa, 약 1.5 GPa 내지 약 2 GPa, 약 2 GPa 내지 약 4.5 GPa, 약 2 GPa 내지 약 4 GPa, 약 2 GPa 내지 약 3.5 GPa, 약 2 GPa 내지 약 3 GPa, 약 2 GPa 내지 약 2.5 GPa, 약 2.5 GPa 내지 약 4.5 GPa, 약 2.5 GPa 내지 약 4 GPa, 약 2.5 GPa 내지 약 3.5 GPa, 약 2.5 GPa 내지 약 3 GPa, 약 3 GPa 내지 약 4.5 GPa, 약 3 GPa 내지 약 4 GPa, 약 3 GPa 내지 약 3.5 GPa, 약 3.5 GPa 내지 약 4.5 GPa, 약 3.5 GPa 내지 약 4 GPa, 또는 약 4 GPa 내지 약 4.5 GPa의 스택 성분 탄성 모듈러스를 나타낸다.
도 3에 도시된 폴더블 전자 소자 모듈(100c)에서, 스택 성분(75c)은 터치 센서(80), 편광기(70), 터치 센서(80)를 편광기(70)에 접합시키는 접착제(10c)를 포함한다. 일반적으로, 접착제(10c)의 조성 및 두께는 제1 접착제(10a) 및 스택 접착제(10b) 내에 채용되는 것들과 비교할 만하다. 접착제들(10a, 10b)이 다른 물질 특성들 및/또는 두께들을 갖는 정도까지, 접착제(10c)는 제1 접착제(10a) 또는 스택 접착제(10b)의 특성들 및/또는 두께들을 매칭하도록 선택될 수 있다.
본 개시의 일부 실시예들에 따르면, 모듈(100a)(도 1을 보라) 및 모듈(100b)(도 2를 보라)과 유사하게, 도 3에 도시되는 폴더블 전자 소자 모듈(100c)은 50c 및 50t의 조합에 의해 표시되는 플렉스-본드 잔류 응력 영역을 커버 성분(50)의 중심부(52l') 내에 포함할 수 있다. 앞서 언급된 바와 같이, 잔류 응력 영역(50c, 50t)은 중심부(52l') 내에서 커버 성분(50)의 두께(52)를 통해 존재하고, 중앙 굽힘 축(210)에서 제2 주요면(56)에서의 최대 압축 응력으로부터 제1 주요면(54)에서의 최대 인장 잔류 응력까지의 범위를 갖는다. 특정한 태양들에서, 플렉스-본드 잔류 응력 영역은 두께(52c)를 갖는 압축 잔류 응력 영역 성분(50c)과 두께(52t)를 갖는 인장 잔류 응력 영역 성분(50t)에 의해 특징지어질 수 있다. 또한 도 3에 도시된 바와 같이, 모듈(100c)은 약 25 ㎛ 내지 약 200 ㎛의 두께와 약 20 GPa 내지 약 140 GPa의 커버 성분 탄성 모듈러스를 갖는 커버 성분(50)을 포함한다. 커버 성분(50)은 유리 조성 또는 유리 조성을 갖는 성분, 제1 주요면(54) 및 제2 주요면(56)을 더 포함한다. 중심부(52l') 내에서 플렉스-본드 잔류 응력 영역(50c, 50t)을 갖는 폴더블 모듈들(100c)의 일부 실시예들에서, 중앙 굽힘 축(210)에서의 커버 성분(50)의 제2 주요면(56)에서의 최대 압축 잔류 응력은 300 MPa까지, 275 MPa까지, 250 MPa까지, 225 MPa까지, 200 MPa까지, 175 MPa까지, 150 MPa까지, 125 MPa까지, 100 MPa까지, 75 MPa까지, 50 MPa까지, 40 MPa까지, 30 MPa까지, 20 MPa까지, 또는 10 MPa까지, 및 커버 성분(50)의 제2 주요면(56)에서의(중앙 굽힘 축(210)에서) 최대 압축 응력 레벨들 사이의 모든 값들까지 도달할 수 있다.
도 3을 계속 참조하면, 폴더블 모듈(100c)의 특정한 태양들은 모듈(100c) 내에서 채용되는 하나 이상의 접착제들의 전단 모듈러스를 조절함에 의해, 전체 모듈을 굽힘과 연관된 굽힘 힘들을 최소화하도록 구성될 수 있다. 더욱 구체적으로, 상대적으로 낮은 전단 모듈러스 값(예를 들어, 0.01 MPa 내지 0.1 MPa)을 갖는 제1 접착제(10a), 스택 접착제(10b), 및/또는 접착제(10c)의 사용은, 예상치 못하게도 제1 주요면(54)이 각각 오목 또는 볼록 형상을 나타내도록 상향 또는 하향 방향으로 전체 모듈(100c)을 폴딩하거나 또는 굽히는 데 요구되는 전체 굽힘 힘을 감소시킬 수 있다. 반대로, 이러한 염려들을 마주하거나 본 개시의 이점이 결핍된 분야에서의 당업자는, 상대적으로 얇은 접착제들의 전단 모듈러스가, 다른, 모듈의 더욱 큰 태양들의 전단 모듈러스와 비교하여, 모듈을 상향 또는 하향 방향으로 폴딩하거나 굽히는 데 요구되는 굽힘 힘의 크기에 이러한 현저한 역할을 담당할 수 있음을 일반적으로 인식하지 못할 것이다. 상대적으로 낮은 탄성 전단 모듈러스를 갖는 제1 접착제(10a), 스택 접착제(10b), 및/또는 접착제(10c)의 사용을 통한 폴더블 모듈(100c)의 특정한 태양들과 관련된 이러한 굽힘 힘 감소들은 0.1 MPa를 초과하는 전단 모듈러스를 갖는, 하나 이상의 접착제들(예를 들어, 접착제들(10a, 10b, 10c))를 구비하는 폴더블 모듈(예를 들어, 폴더블 모듈(100c))에 대하여 얻어진다. 더욱이, 폴더블 모듈(100c)의 특정한 태양들은 제1 접착제(10a), 스택 접착제(10b), 및/또는 접착제(10c)의 두께를 조절함에 의해 전체 모듈을 굽힘과 연관한 굽힘 힘들을 최소화하도록 구성될 수 있다. 더욱 구체적으로, 두께들(12a)의 범위(예를 들어, 약 10 ㎛ 내지 약 40 ㎛)를 갖는 제1 접착제(10a), 두께들(12b)의 범위(예를 들어, 약 10 ㎛ 내지 약 40 ㎛)를 갖는 스택 접착제(10b), 및/또는 두께들의 범위(예를 들어, 약 10 ㎛ 내지 약 40 ㎛)를 갖는 접착제(10c)의 사용은 제1 주요면(54)이 각각 오목 또는 볼록 형상을 나타내도록 상향 또는 하향 방향으로 전체 모듈(100c)을 폴딩하거나 또는 굽히는 데 요구되는 전체 굽힘 힘을 감소시킬 수 있다. 반대로, 이러한 염려들을 마주하거나 본 개시의 이점이 결핍된 분야에서의 당업자는, 상대적으로 얇은 접착제의 두께가, 모듈의 전체 두께와 비교할 때, 모듈을 상향 또는 하향 방향으로 폴딩하거나 굽히는 데 요구되는 굽힘 힘의 크기에 이러한 현저한 역할을 담당할 수 있음을 일반적으로 인식하지 못할 것이다. 제1 접착제(10a), 스택 접착제(10b), 및/또는 접착제(10c)의 미리 결정된 두께들의 범위 내에서의 사용을 통한 폴더블 모듈(100c)의 특정한 태양들과 관련된 이러한 굽힘 힘 감소들은 상대적으로 작은 두께(예를 들어, 10 ㎛ 미만) 또는 상대적으로 큰 두께(예를 들어, 40 ㎛ 초과)를 갖는 하나 이상의 접착제들(예를 들어, 접착제들(10a, 10b, 10c))를 구비하는 폴더블 모듈(예를 들어, 폴더블 모듈(100c))에 대하여 얻어진다.
도 3을 다시 참조하면, 다른 실행예에 따른 폴더블 전자 소자 모듈(100c)은 모듈이 테스트 장치에 의해 굽힘 반경(220)까지 내측으로 굽혀짐에 따라 150 뉴튼(N)보다 크지 않은 굽힘 힘(Fbend)에 의해 특징지어질 수 있고, 굽힘 반경은 두 개의 테스트 판들(250) 사이의 거리(D)의 대략 절반이다(도 4a 및 도 4b를 보라). 특정한 실행예들에서, 2-점 구성에서 약 20 mm 내지 약 3 mm의 반경으로 모듈을 굽힐 때(즉, 약 40 내지 6 mm의 판 거리(D)), 예를 들어 20 mm, 19.75 mm, 19.5 mm, 19.25 mm, 19 mm, 18.5 mm, 17.5 mm, 17 mm, 16.5 mm, 16 mm, 15.5 mm, 15 mm, 14.5 mm, 14 mm, 13.5 mm, 13 mm, 12.5 mm, 12 mm, 11.5 mm, 11 mm, 10.5 mm, 10 mm, 9.5 mm, 9 mm, 8.5 mm, 7.5 mm, 7 mm, 6.5 mm, 6 mm, 5.5 mm, 5 mm, 4.5 mm, 4 mm, 3.5 mm, 3.25 mm, 또는 3 mm까지 굽힐 때, 굽힘 힘은 약 150 N, 140 N, 130 N, 120 N, 110 N, 100 N, 90 N, 80 N, 70 N, 60 N, 50 N, 40 N, 30 N, 20 N, 10 N, 5 N보다 작거나, 또는 이러한 굽힘 힘 상한들 사이의 임의의 양이다. 위에서 개요가 설명된 바와 같이, 이러한 상대적으로 낮은 굽힘 힘들은 제1 접착제(10a), 스택 접착제(10b), 및/또는 접착제(10c)의 물질 특성들 및/또는 두께들을 재단함을 통해 폴더블 전자 소자 모듈(100c) 내에서 얻어질 수 있다.
또한 도 3에 도시된 것과 같이, 세 개의 접착제들 및 다수의 층들을 함유하는 폴더블 전자 소자 모듈(100c)은 폴더블 모듈들(100a, 100b)(도 1 및 도 2를 보라)에 의해 나타나는 것들과 비교할 만한 성능 특성들을 나타낸다. 특히, 커버 성분(50)의 제2 주요면(56)에서의 감소된 인장 응력 레벨들은 커버 성분 내의 플렉스-본드 잔류 응력 영역의 발달을 통해, 제1 접착제(10a)의 물질 특성들(예를 들어, 전단 모듈러스 및/또는 포아송 비), 및/또는 제1 접착제(10a)의 두께(12a)(도 2를 보라), 및/또는 하나 이상의 다른 압축 응력 영역들(즉, 플렉스-본드 잔류, CTE-유도된, 및/또는 이온-교환된 압축 응력 영역(들))의 존재를 재단함에 의해, 얻어진다. 일반적으로, 본 개시는 하나 이상의 압축 응력 영역들을 발달시키기 위하여 본 개시의 처리 조건들 및 개념들을 사용함에 덧붙여, 모듈 내에서 커버 성분을 스택에 접합시키는 접착제의 물질 특성들 및/또는 두께의 조절을 통해, 특히 그 커버 성분에서 향상된 기계적 신뢰성을 갖는 폴더블 전자 소자 모듈(100c)을 제공한다. 또한 폴더블 전자 소자 모듈(100c)은 패널을 스택 성분(75c)에 접합시키는 스택 접착제(10b)의 물질 특성들 및/또는 두께의 조절을 통해, 패널(60)의 제1 주요면(64)에서 낮은 인장 응력들의 지표인 높은 기계적 안정성을 나타낸다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 본 개시의 일 태양에 따른 2-점 테스트 장치(200) 내에서 굽힘 없는 구성(또는 실질적으로 굽힘 없는 구성) 및 굽힘 구성에서 각각 폴더블 전자 소자 모듈들(100a-100c)(도 1 내지 도 3을 보라)이 도시된다. 폴더블 전자 소자 모듈들(100a-100c)과 연관된 피쳐들 중 일부는 명확성의 목적으로 도 4a 및 도 4b에 도시되지 않았음이 이해되어야 한다.
도 4a에서, 모듈들(100a-100c)은 2-점 테스트 장치(200)(테스트 장치(200)를 나타내는 도 4b를 보라) 내에서 굽힘 없는 구성으로 도시된다. 두 개의 수직 판들(250)은 굽힘 테스트 동안에 일정한 힘(Fbend)으로 모듈(100a, 100b, 100c)에 대고 내측으로 압력을 가한다. 테스트 장치(200)와 연관된 고정물(도시되지 않음)은 Fbend 힘들이 판들(250)을 통해 모듈들에 인가됨에 따라 중앙 굽힘 축(210)에 대하여 일반적으로 상향 방향으로 모듈들이 굽혀지도록 보장한다. 예를 들어, 커버 성분(50) 및 패널(60)만이 도시되었지만, 모듈들은 실제로 모듈들(100a, 100b, 100c) 내에서와 같이 그 사이의 다른 성분들을 포함할 수 있다.
도 4b를 참조하면, 특정한 굽힘 반경(220)이 얻어질 때까지 판들(250)이 일제히 함께 이동된다. 일반적으로, 굽힘 반경(220)은 판들(250) 사이의 거리(D)의 대략 절반이다. 위에서 개요가 설명된 바와 같이, 폴더블 전자 소자 모듈들(100a-100c)은 제1 주요면(54)이 압축 상태에(즉, "C" 지점에서) 있도록 중앙 굽힘축(210)에 대하여 약 20 mm 내지 약 1 mm의 굽힘 반경(220)까지 2-점 장치(200) 내에서 모듈을 굽힐 때, 커버 성분(50)의 제2 주요면(56)(도 1 내지 도 3을 보라)에서의 접선 응력이 인장 상태로(즉, "T" 지점에서) 1000 MPa보다 크지 않은 것에 의해 특징지어진다. 도 4b에 도시된 것과 같이, 굽힘 반경(220)은 커버 성분(50)의 제1 주요면(54) 상의 중앙 지점으로부터 패널(60)의 제2 주요면(66)까지 측정된다. 이러한 중앙 지점은 모듈들(100a-100c)과 연관된 중앙 굽힘 축(210) 상에 위치한다. 특정한 실행예들에서, 커버 성분(50)의 제2 주요면(56)(도 1 내지 도 3을 보라)에서의 접선 응력(인장 상태의)은 1000 MPa, 950 MPa, 925 MPa, 900 MPa, 875 MPa, 850 MPa, 825 MPa, 800 MPa, 775 MPa, 750 MPa, 725 MPa, 700 MPa보다 크지 않거나, 또는 이러한 접선 응력 상한들 사이의 임의의 양이다. 더욱이, 본 개시의 다른 실행예들에서, 모듈들(100a, 100b, 100c)은 모듈이 판들(250)을 채용한 테스트 장치(220)에 의해 내측으로 굽혀짐에 따라 150 뉴튼(N)보다 크지 않은 굽힘 힘(Fbend)에 의해 특징지어질 수 있다. 특정한 실행예들에서, 2-점 구성에서 약 20 mm 내지 약 3 mm의 반경으로 모듈을 굽힐 때(즉, 약 40 내지 6 mm의 판 거리(D)), 굽힘 힘은 약 150 N, 140 N, 130 N, 120 N, 110 N, 100 N, 90 N, 80 N, 70 N, 60 N, 50 N, 40 N, 30 N, 20 N, 10 N, 5 N보다 작거나, 또는 이러한 굽힘 힘 상한들 사이의 임의의 양이다.
도 5를 참조하면, 커버 성분(50)(예를 들어, 모듈들(100a-100c) 내에서 채용되는 것과 같은) 내의 플렉스-본드 잔류 응력 영역의 발달이 도시된다. 도 5의 좌측 부분에 도시된 것과 같이, 스택된 모듈을 정의하기 위하여(도 5에서 "굽힘 이후 본딩" 이전에 도시되는 바와 같이) 커버 성분(50)이 스택들(90a, 90b, 90c)(예를 들어, 모듈들(100a-100c) 내에서 채용되는 것과 같은)에 인접하게, 그 사이에 제1 접착제(10a)를 구비하여 배치된다. 이러한 단계에서, 스택(90) 및 커버(50)가 굽혀짐에 따라 이들이 서로에 대하여 미끄러질 수 있도록, 스택된 모듈 내의 접착제(10a)는 아직 경화되지 않는다. 커버 성분(50)은 약 25 ㎛ 내지 약 200 ㎛의 두께(52)(도시되지 않음), 약 20 GPa 내지 약 140 GPa의 커버 성분 탄성 모듈러스, 유리 조성 및 제1 및 제2 주요면들(54, 56)에 의해 특징지어진다. 상기 스택은 50 ㎛ 내지 약 600 ㎛의 두께(92a, 92b, 92c)(도 1 내지 도 3을 보라)에 의해 특징지어지고, 제1 및 제2 주요면들(64, 66), 및 약 300 MPa 내지 약 10 GPa의 패널 탄성 모듈러스를 갖는 패널(60)(도 1 내지 도 3을 보라)을 포함한다. 본 개시의 특정한 태양들에서, 두께(92a, 92b, 92c)는 약 10 ㎛만큼 낮을 수 있다는 점에 주목한다. 제1 접착제(10a)는 약 0.01 MPa 내지 약 1 GPa의 전단 모듈러스와 적어도 80℃의 유리 전이 온도에 의해 특징지어진다. 플렉스-본드 잔류 응력 영역(50c, 50t)을 발달시키기 위한 방법은 또한 플렉스된 모듈을 정의하도록(도 5의 "굽힘 이후 본딩" 단계 및 "릴리즈(release)" 화살표들 사이를 보라), 플렉스 반경(Rflex)까지 스택된 모듈을 굽히는 단계를 포함한다. 도 5에 도시된 바와 같이, Rflex는 스택(90a, 90b, 90c) 위로부터 커버 성분(50)의 제1 주요면(54)까지 측정된다. 플렉스-본드 방법은 이후 플렉스-본드된 모듈을 정의하도록 플렉스 반경(Rflex)에서 플렉스된 모듈 내의 제1 접착제(10a)를 경화하는 단계를 포함한다. 즉, 모듈이 플렉스 반경(Rflex)에서 플렉스된 위치에 있을 때, 제1 접착제(10a)가 경화된다. 플렉스-본드 방법 내의 후속 단계는, 중심부(52l')를 확장시키는 커버 성분(50) 내에 플렉스-본드 잔류 응력 영역(50c, 50t)을 구비하는 폴더블 전자 소자 모듈(100a-100c)을 제공하기 위하여 플렉스-본드된 모듈을 굽힘 없는 구성(또는 실질적으로 굽힘 없는 구성)까지 회복시키는 것이다(도 5의 "릴리즈" 화살표 이후를 보라).
도 5를 다시 참조하면, 플렉스-본드 잔류 응력 영역을 발달시키는 방법 동안에 커버 성분(50) 내의 응력 상태가 또한 도시된다(도 5의 우측 부분). 플렉스-본드 방법의 간략성 및 설명의 목적을 위하여, 도 5에서 커버 성분(50)은 임의의 추가적인 압축 응력 영역들(예를 들어, 이온-교환된 압축 응력 영역, CTE-유도된 압축 응력 영역, 등) 없이 도시된다. 도 4에 도시된 "굽힘 이후 본딩" 단계 이전의 방법의 부분 동안에, 스택된 모듈의 커버 성분(50)은 실질적으로 압축 또는 인장 응력들이 없는 것에 의해 특징지어진다. 이러한 단계 이후에, 커버 성분(50)에 "굽힘" 또는 "경화" 단계들이 가해진다. 이러한 단계들 동안에, 커버 성분(50)은 커버 성분(50)의 중심부(52l')에서의 중앙 굽힘 축(210)에서의 제1 주요면(54)에서의 최대 인장 응력(양의 응력으로 표시되는)으로부터 제2 주요면(56)에서의 최대 압축 응력(음의 응력으로 표시되는)까지의 범위를 갖는 상대적으로 균일한 응력 상태(비-잔류성)에 의해 특징지어진다. 많은 실시예들에서, 플렉스-본드 잔류 응력 영역의 잔류 응력들은 중앙 굽힘 축(210)으로부터 멀어지나, 중심부(52l') 내에서의 커버 성분의 두께를 통해 대체로 압축성이라는 점에 주목한다. 도 5의 우측 면에 또한 도시되는 바와 같이, 커버 성분(50) 내의 응력 상태는 중앙 굽힘 축(210)에서 커버 성분(50)의 두께(52)의 대략 중앙점에서 실질적으로 압축 또는 인장 응력들이 존재하지 않도록 된다. 최종적으로, 커버 성분(50) 내의 잔류 응력 상태가, 폴더블 모듈이 굽힘 없거나 실질적으로 굽힘 없는 구성까지 회복되거나 다시 릴리즈된 이후에도 이들이 존재하기 때문에, 도 5에(우측 면, 최하부 도면) 도시된다. 플렉스-본드 방법 내의 이러한 지점에서, 플렉스-본드 잔류 응력 영역(50c, 50t)은 커버 성분(50)의 중심부(52l') 내에 발달한다. 특히, 플렉스-본드 잔류 응력 영역은 두께(52c)를 갖는 압축 잔류 응력 영역 성분(50c)과, 두께(52t)를 갖는 인장 잔류 응력 영역 성분(50t)을 포함한다. 접착제와 함께 놓여지는 한편 모듈을 플렉싱하는 단계, 플렉싱 이후의 경화 단계, 및 굽힘 없는 구성으로의 회복 단계의 속성을 고려할 때, 결과적 플렉스-본드 잔류 응력 영역은 중심부(52l') 내에서 커버 성분(50)의 두께 내에서 비대칭일 수 있다. 따라서, 커버 성분(50) 내의 응력의 영점은 일반적으로 중심부(52l') 내에서 커버 성분(50)의 두께(52)의 중앙점에 위치하지 않는다.
일부 실시예들에서, 폴더블 전자 모듈(예를 들어, 모듈들(100a-100c))이 플렉스-본드 잔류 응력 영역을 포함하도록 플렉스-본드 방법이 수행된다. 이전에 언급한 바와 같이, 플렉스-본드 잔류 응력 영역(50c, 50t)은 중심부(52l') 내에서 커버 성분(50)의 두께(52)를 통해, 중앙 굽힘 축(210)에서의 제1 주요면(54)에서의 최대 인장 응력으로부터 제2 주요면(56)에서의 최대 압축 응력까지의 범위를 갖는다. 특정한 실시예들에서, 고정된 모듈을 굽히는 단계에서(예를 들어, 제1 접착제(10a)와 함께 스택되었으나, 접착제(10a)가 경화되기 전에), Rflex는 약 5 mm 내지 약 50 mm, 약 5 mm 내지 약 40 mm, 약 5 mm 내지 약 30 mm, 약 5 mm 내지 약 20 mm, 약 5 mm 내지 약 10 mm, 약 10 mm 내지 약 50 mm, 약 10 mm 내지 약 40 mm, 약 10 mm 내지 약 30 mm, 약 10 mm 내지 약 20 mm, 약 20 mm 내지 약 50 mm, 약 20 mm 내지 약 40 mm, 약 20 mm 내지 약 30 mm, 약 30 mm 내지 약 50 mm, 약 30 mm 내지 약 40 mm, 또는 약 40 mm 내지 약 50 mm의 범위 내에서 선택된다.
본 방법의 일부 추가적인 실시에들에 따르면, 중앙 굽힘 축(210)에서의 커버 성분(50)의 제2 주요면(56)에서의 최대 압축 잔류 응력이 예를 들어 300 MPa까지, 275 MPa까지, 250 MPa까지, 225 MPa까지, 200 MPa까지, 175 MPa까지, 150 MPa까지, 125 MPa까지, 100 MPa까지, 75 MPa까지, 50 MPa까지, 40 MPa까지, 30 MPa까지, 20 MPa까지, 또는 10 MPa까지, 및 상기 커버 성분의 상기 제2 주요면에서의 최대 압축 응력 레벨들 사이의 모든 값들까지 도달하도록, 경화 단계 이후에 굽힘 없는 구성 또는 실질적으로 굽힘 없는 구성까지 모듈이 회복되어 모듈들(100a-100c) 내에 플렉스-본드 잔류 응력 영역(50c, 50t)이 형성된다. 상기 플렉스-본드 잔류 응력 영역은 중심부(52l') 내에서 상기 커버 성분(50)의 두께(52)를 통해 달라지는 잔류 응력에 의해 특징지어질 수 있다. 특정한 태양들에서, 상기 잔류 응력은 상기 커버 성분의 두께를 통해, 예를 들어 중앙 굽힘 축(210)에서 상기 커버 성분의 상기 제2 주요면(56)에서의 최대 압축 잔류 응력으로부터 상기 제1 주요면(54)에서의 상기 최대 인장 잔류 응력까지, 실질적으로 선형 함수로 연속적으로 달라진다(예를 들어, 도 5를 보라).
도 5a(좌측 부분)을 참조하면, 다른 유리 전이 온도들(Tg), Tg1 및 Tg2 (즉, 도 5a의 좌측 플롯 내에서 각각 실선 및 점선들)를 갖는 두 개의 접착제들(예를 들어, 폴더블 모듈(100a, 100b, 100c) 내에서의 제1 접착제(10a)를 위한 후보들)을 위한 전단 모듈러스(Y 축)가 온도(X 축)의 함수로서 도시되는 개략적인 플롯이 제공된다. 더욱이, 임의의 폴더블 모듈 구동 온도는 도 5에서 "Top"로 표시된다. 도 5a의 이러한 부분이 명백함에 따라, 구동 온도(Top) 이상에서 더 높은 유리 전이 온도(Tg2)를 갖는 접착제의 전단 모듈러스(Gnom)와 비교하여, 더 낮은 유리 전이 온도(Tg1)를 갖는 접착제가 구동 온도(Top)에서 더 낮은 전단 모듈러스(Greduced)를 나타낸다. 더욱이, Tg1을 갖는 접착제의 전단 모듈러스는 구동 온도(Top) 이상의 대기 온도에서 그 명목상 전단 모듈러스(Gnom)보다 더 낮다. 폴더블 모듈 구동 온도들에 대한 노출에 의한, 접착제의 전단 모듈러스의 현저한 감소는 커버 성분 내의 응력 완화를 유발하고, 플렉스-본드 잔류 응력 영역 내의 잔류 응력들의 크기를 현저히 감소시킬 수 있다(또는 플렉스-본드 잔류 응력 영역의 완전한 제거).
도 5a(우측 부분)을 참조하면, 다른 유리 전이 온도들을 갖는 두 개의 접착제들(예를 들어, 폴더블 모듈(100a, 100b, 100c) 내에서의 제1 접착제(10a)를 위한 후보들)을 위한 구동 온도들에서의 폴더블 모듈 잔류 응력(Y 축)이 시간(X 축)의 함수로서 도시되는 개략적인 플롯이 제공된다. 특히, 접착제들 중 하나는 구동 온도보다 낮은 유리 전이 온도에 의해 특징지어지고(Tg < T 구동), 다른 접착제는 구동 온도보다 높은 유리 전이 온도에 의해 특징지어진다(Tg > T 구동). 도 5a의 우측 부분이 도시하는 것과 같이, 더 낮은 유리 전이 온도를 갖는 모듈 내의 잔류 응력은 접착제 내의 응력 완화에 기인하여 유리 전이 온도를 초과하는 구동 온도에서의(Tg < T 구동) 일 기간 동안의 시간 이후에 감소한다. 역으로, 더 높은 유리 전이 온도를 갖는 모듈 내의 잔류 응력은 유리 전이 온도를 초과하지 않는 구동 온도에서의(Tg > T 구동) 일 기간 동안의 시간 이후에 일정하게 유지된다. 결과적으로, 도 5a의 좌측 및 우측 부분들은 플렉스-본드 잔류 응력 영역의 발달 및 유지의 이로운 측면을 나타낸다. 특히, 모듈 내에 채용되는 접착제들(예를 들어, 제1 접착제(10a))가 상대적으로 높은 유리 전이 온도를 갖도록, 바람직하게는 플렉스-본드 잔류 응력 영역을 갖는 커버 성분을 채용하는 폴더블 모듈의 예상되는 구동 온도들 이상으로 선택되어야 한다.
이제 도 5b를 참조하면, 중앙 굽힘 축(210)에서 플렉스-본드 잔류 응력 영역 내에 발달되는 최대 압축 잔류 응력에 대한 플렉스 반경(Rflex)의 효과가 개략적인 형태로 나타난다. 특히, 도 5b는 플렉스-본딩 공정 동안에 채용되는 플렉스 반경(Rflex)(mm)의 함수로서 폴더블 모듈의 커버 성분 내에 발달되는 최대 잔류 압축 응력(MPa)의 개략적인 플롯을 제공한다. 도 5b로부터 명백하듯이, 부착된 모듈을 약 30 mm의 플렉스 반경(Rflex)까지 플렉스하는 단계, 이후 경화하는 단계, 및 모듈을 굽힘 없는 구성까지 회복시키는 단계는 중앙 굽힘 축(210)에서 커버 성분(50)의 제2 주요면(56)에서 약 75 MPa의 최대 압축 응력을 갖는 플렉스-본드 잔류 응력 영역을 생성한다. 또한 도 5b로부터 명백하듯이, 부착된 모듈을 약 10 mm의 더욱 단단한 플렉스 반경(Rflex)까지 플렉스하는 단계, 이후 경화하는 단계, 및 모듈을 굽힘 없는 구성까지 회복시키는 단계는 중앙 굽힘 축(210)에서 커버 성분(50)의 제2 주요면(56)에서 약 210 MPa의 최대 압축 응력을 갖는 플렉스-본드 잔류 응력 영역을 생성한다. 따라서, 부착된 모듈을 10 mm에 접근하거나 더 낮은 단단한 굽힘 반경까지 플렉스하는 단계는(예를 들어, 제1 접착제(10a)와 함께 스택되었으나 접착제(10a)가 경화되기 이전 상태) 중앙 굽힘 축(210)에서 200 MPa을 초과하는 레벨까지 커버 성분(50)의 제2 주요면(56)에서 발달되는 잔류 압축 응력의 양을 현저하게 증가시킬 수 있다. 위에서 개요가 설명된 바와 같이, 이러한 잔류 압축 응력 레벨들은 일반적으로 중앙 굽힘 축(210)에 대하여, 커버 성분의 제2 주요면으로부터 멀어지는 방향으로 모듈을 굽힐 때 동일한 위치에서의 인장 응력들을 상쇄하도록 기능할 수 있다.
이제 도 5c를 참조하면, 폴더블 모듈의 커버 성분 내에 발달된 최대 잔류 압축 응력(MPa)의 개략적인 플롯이, 1 MPa 및 10 kPa(0.01 MPa)의 일정한 전단 모듈러스(G)를 나타내는 두 개의 접착제들에 대하여, 제1 접착제의 전체 굴곡 모듈러스(flexural modulus)에 대응되는 인자(D)의 함수로서 제공된다. 도 5c에서, 굴곡 모듈러스 인자(D)는 E*t3/(1-ν2)이고, 여기서 E, t, 및 ν는 접착제들 각각의 탄성 모듈러스, 두께, 및 포아송 비 물질 특성들이다. 도 5c에 일반적으로 도시되는 바와 같이, 주어진 접착제의 굴곡 모듈러스 인자(D)를 감소시키는 한편 전단 모듈러스를 일정하게 유지시키는 것은, 중앙 굽힘 축(210)에서 플렉스-본드 잔류 응력 영역 내에 커버 성분의 제2 주요면에서 최대 잔류 압축 응력의 양을 증가시키는 경향이 있다. 특히, 굴곡 모듈러스 인자(D)는 접착제의 두께를 감소시킴 및/또는 접착제의 포아송 비를 증가시킴 중 임의의 조합에 의해 감소될 수 있다. 도 5c가 또한 나타내듯이, 더 높은 전단 모듈러스(G)를 갖는 접착제를 선택하는 것은 커버 성분의 제2 주요면에서의 플렉스-본드 잔류 응력 영역 내의 최대 잔류 압축 응력의 양을 현저히 증가시킬 수 있다. 도 5c는 또한 접착제 내에서 전단 모듈러스의 손실과 연결되어 도 5a의 좌측 면 내에 도시된 것과 동일한 효과를 강조한다. 즉, 접착제를 채용한(즉 커버 성분과 스택 사이에 접합된) 폴더블 모듈의 예상되는 구동 온도 아래의, 상대적으로 낮은 유리 전이 온도를 갖는 접착제를 채용함에 의한 응력 완화를 통해 전단 모듈러스(G)의 손실은 중앙 굽힘 축(210)에서의 커버 성분의 제2 주요면에서의 플렉스-본드 잔류 응력 영역 내의 최대 잔류 압축 응력을 현저히 감소시킬 수 있다.
폴더블 모듈들(100a, 100b, 100c)의 구성 내에서 비교 가능한 폴더블 모듈들의 주의 깊은 연구 및 분석을 통해, 모듈들 내에 채용되는 접착제들의 물질 특성들 및/또는 두께들을 조절하는 것의 중요성에 대한 연구가 또한 개발되었다. 이러한 연구들은 통상의 복합재 빔(composite beam) 이론 및 수식들에 기초한 단순한 2-층 모델들의 개발, 커버 성분에 대응하는 하나의 층과 스택에 대응되는 다른 층을 구비하는(예를 들어, 패널, 전자 소자들, 및 다른 성분들을 포함하도록 발상되는 바와 같이), 개발을 포함하였다. 추가적으로, 더욱 정교한 비-선형 유한 성분 분석(finite element analysis, FEA) 모델들(즉, 통상의 FEA 소프트웨어 패키지들을 채용한)은 본 개시의 태양들에 기여하였다. 특히, FEA 모델들은 커버 성분의 응집 파괴들, 탈착 효과들, 및 폴더블 모듈들 내의 잠재적인 좌굴(buckling) 이슈들을 유발할 수 있는 응력들을 동시에 평가하기 위하여 사용되었다.
이러한 비-선형 FEA 모델들의 출력은 도 6a, 6b, 및 7에 도시된 플롯들을 포함하였다. 이러한 그림들 각각은 본 개시에서 포함된 모듈들(예를 들어, 모듈들(100a-100c)에 대한 설계에서 비교할 만한 폴더블 전자 소자 모듈들의 두께를 통해, 깊이(mm, Y 축)의 함수로서 계산된 접선 응력(MPa, X 축)의 플롯을 포함한다. 도시된 바와 같이, 깊이 0은 커버 성분(50)의 제1 주요면에서 위치하고, 깊이 숫자들은 커버 성분 및 스택을 통해 감소한다. 폴더블 전자 소자 모듈들은 FEA 모델 내에서 3 mm의 굽힘 반경(예를 들어, 도 4b에 도시된 굽힘 반경(220))이 가해졌다. 아래의 표 1은 FEA 모델 내에 채용되는 성분들의 리스트를 제공하고, 이들 각각을 위한 추정된 물질 특성들을 포함한다. 더욱이, FEA 모델은 다음의 추가적인 가정들과 함께 수행되었다: (a) 전체 모듈은 비-선형 기하학적 응답을 갖는 것으로 가정되었다; (b) 접착제들은 비압축성, 초탄성(hyper-elastic) 물질들인 것으로 가정되었다; (c) 모델 내의 커버 성분들 및 다른 비-접착제 피쳐들은 탄성 물질 특성들을 갖는 것으로 가정되었다; 및 (d) 실온에서 굽힘이 수행되었다.
성분 두께(㎛) 탄성 모듈러스, E(GPa) 포아송 비(ν)
유리 커버 성분 67 71 0.22
터치 센서-PET 170 2.8 0.37
편광기-PET 70 2.8 0.37
패널-폴리이미드 95 2.5 0.34
접착제 가변적 (10 내지 36) 가변적 (전단 모듈러스) 0.499
도 6a를 참조하면, 세 개의 폴더블 전자 소자 모듈들의 두께를 통한 깊이의 함수로서 계산된 접선 응력의 플롯이 제공된다. 이러한 플롯에서, 세 개의 굽힘 가능한 모듈들 각각은 커버 성분을 스택에, 및 스택을 패널에 접합하도록 구성되고, 각각이 10 kPa, 100 kPa, 및 1000 kPa의 다른 전단 모듈러스를 갖는 접착제들(예를 들어 도 3에 도시된 굽힘 가능한 모듈(100c) 내에 채용되는 제1 접착제(10a) 및 스택 접착제(10b)와 비교할 만한)을 포함한다. 특히, 주어진 모듈 내에 채용된 접착제들 각각은 동일한 전단 모듈러스, 10 kPa, 100 kPa, 및 1000 kPa을 지니는 것으로 가정되었다. 플롯이 명확하게 하듯이, 커버 성분 및 제1 접착제 사이의 계면에서(예를 들어, 커버 성분(50)의 제2 주요면(56)에서) 관찰되는 접선 응력들은, 모듈 내에 포함된 접착제들의 전단 모듈러스가 10 kPa로부터 1000 kPa까지 증가함에 따라 약 400 MPa (인장 상태)만큼 감소된다. 즉, 도 6a는 주어진 굽힘 가능한 전자 소자 모듈 내에서 접착제들 모두의 전단 모듈러스를 증가시키는 것이 커버 성분의 제2 주요면에서의 인장 응력들을 유리하게 감소시킬 수 있다는 점을 나타낸다.
또한 도 6a를 참조하면, 패널과 패널을 스택 성분에 접합시키는 접착제 사이의 계면에서(예를 들어, 도 3에 도시된 폴더블 모듈(100c) 내에 채용되는 스택 접착제(10b)) 관찰되는 인장 응력들은, 모듈 내에 포함된 접착제들의 전단 모듈러스가 1000 kPa로부터 10 kPa까지 감소함에 따라 약 200 MPa 만큼 감소된다. 즉, 도 6a는 주어진 굽힘 가능한 전자 소자 모듈 내에서 접착제들 모두의 전단 모듈러스를 감소시키는 것이 소자 모듈 내에 채용되는 패널의 제1 주요면에서의 인장 응력들을 유리하게 감소시킬 수 있다는 점을 나타낸다.
도 6b를 참조하면, 두 개의 폴더블 전자 소자 모듈들의 두께를 통한 깊이의 함수로서 계산된 접선 응력의 플롯이 제공된다. 이러한 플롯에서, 굽힘 가능한 모듈들 각각은 커버 성분을 스택에, 접합시키고, 스택을 패널에 접합시키도록 구성되고, 10 kPa의 전단 모듈러스를 갖는 접착제들(예를 들어 도 3에 도시된 굽힘 가능한 모듈(100c) 내에 채용되는 제1 접착제(10a) 및 스택 접착제(10b)와 비교할 만한)을 포함한다. 모듈들 중 하나에서, 모듈 내에 채용되는 접착제들 각각의 두께는 10 ㎛로 설정되었다. 다른 모듈에서, 모듈 내에 채용되는 접착제들 각각의 두께는 36 ㎛로 설정되었다. 플롯이 명확하게 하듯이, 커버 성분 및 제1 접착제 사이의 계면에서(예를 들어, 커버 성분(50)의 제2 주요면(56)에서) 관찰되는 인장 응력들은, 모듈 내에 포함된 접착제들의 두께가 36 ㎛로부터 10 ㎛까지 감소함에 따라 약 80 MPa 만큼 감소된다. 즉, 도 6b는 주어진 굽힘 가능한 전자 소자 모듈 내에서 접착제들 모두의 두께를 감소시키는 것이 커버 성분의 제2 주요면에서의 인장 응력들을 유리하게 감소시킬 수 있다는 점을 나타낸다.
도 7을 참조하면, 세 개의 폴더블 전자 소자 모듈들의 두께를 통한 깊이의 함수로서 계산된 접선 응력의 플롯이 제공된다. 이러한 플롯에서, "케이스 (1)"은 그 접착제들 모두가 10 kPa의 전단 모듈러스 및 36 ㎛의 두께를 갖는 굽힘 가능한 모듈에 대응된다. "케이스 (2)"는 커버 성분에 인접한 접착제의 전단 모듈러스가 1000 kPa까지 증가된 것을 제외하면, 케이스 (1)과 동일한 구성을 갖는 굽힘 가능한 모듈에 대응된다. "케이스 (3)"은 커버 성분에 인접한 접착제의 두께가 12 ㎛까지 감소된 것을 제외하면, 케이스 (2)와 동일한 구성을 갖는 굽힘 가능한 모듈에 대응된다. 플롯이 명확하게 하듯이, 커버 성분 및 제1 접착제 사이의 계면에서(예를 들어, 커버 성분(50)의 제2 주요면(56)에서) 관찰되는 인장 응력들은, 모듈 내에 포함된 접착제들의 전단 모듈러스가 10 kPa로부터 1000 kPa까지 증가함에 따라(즉, 케이스 (1)로부터 케이스 (2)까지), 약 240 MPa 만큼 감소된다. 더욱이, 커버 성분에 인접한 제1 접착제의 두께가 두께가 36 ㎛로부터 12 ㎛까지 감소함에 따라(즉, 케이스 (2)로부터 케이스 (3)까지), 인장 응력의 또 다른 48 MPa의 감소가 관찰되었다. 즉, 도 7은 주어진 굽힘 가능한 전자 소자 모듈 내에서 커버 성분을 스택에 접합시키는 접착제의 두께를 감소시키는 것, 및 전단 모듈러스를 증가시키는 것이 커버 성분의 제2 주요면에서의 인장 응력들을 유리하게 감소시킬 수 있다는 점을 나타낸다.
도 8을 참조하면, 모듈들(100c)과 비교할 만한 배열로 구성된 세 개의 폴더블 전자 소자 모듈들에 대하여, 접착제 두께(㎛)의 함수로서 계산된 굽힘 힘(N)의 개략적인 플롯이 제공된다. 더욱 구체적으로, 세 개의 모듈들 각각은 세 개의 접착제들(예를 들어, 제1 접착제(10a), 스택 접착제(10b), 및 접착제(10c))을 구비하도록 구성된다. 더욱이, 모듈들 각각 내의 세 개의 접착제들은 모두 단일한, 개별적인 전단 모듈러스를 가지고; 결과적으로 제1 모듈 내의 접착제들은 "EPSA 1"의 전단 모듈러스, 제2 모듈 내의 접착제들은 "EPSA 2"의 전단 모듈러스, 제3 모듈 내의 접착제들은 "EPSA 3"의 전단 모듈러스를 갖는다. 도 8에 도시된 바와 같이, EPSA 1 > EPSA 2 > EPSA 3이다. 도 8로부터 이러한 폴더블 전자 소자 모듈들 내에 채용되는 접착제들의 전단 모듈러스의 감소가 이러한 모듈들을 폴딩하거나 굽히는 데(예를 들어, 도 4a 및 도 4b에서 도시된 2-점 테스트 구성에서와 같이) 요구되는 굽힘 힘들의 현저한 감소를 유발함이 명백해진다. 또한 도 8로부터 특정한 범위의 두께들, 즉 "tPSA 1" 및 "tPSA 2" 사이에 대하여 이러한 전자 소자 모듈들을 위하여 굽힘 힘들(N)의 적절한 감소들이 일어난다는 점이 명백해진다. 전자 소자 모듈들의 일부 태양들은, 도 8에 도시된 바와 같이 개별적인 tPSA 1 및 tPSA 2 두께들에 대응되는, 약 10 ㎛ 내지 약 30 ㎛의 두께 범위에서 가장 낮은 굽힘 힘들을 나타낸다. 반대로, tPSA 2 보다 큰 접착제 두께들(㎛) 및 tPSA 1 보다 작은 두께들은 굽힘 힘들의 증가를 유발하는 경향이 있다.
도 9a를 참조하면, 도 6a에 도시된 폴더블 전자 소자 모듈들을 위하여, 2-점 테스트 장치 내에서 판 거리(D)(mm)의 함수로서 계산된 굽힘 힘(Fbend)(N)의 플롯이 제공된다. 즉, 도 9a에 도시된 세 개의 굽힘 가능한 모듈들 각각은 커버 성분을 스택에, 및 스택을 패널에 접합하도록 구성되고, 각각이 10 kPa, 100 kPa, 및 1000 kPa의 다른 전단 모듈러스를 갖는 접착제들(예를 들어 도 3에 도시된 굽힘 가능한 모듈(100c) 내에 채용되는 제1 접착제(10a), 스택 접착제(10b), 및 접착제(10c)와 비교할 만한)을 포함한다. 특히, 주어진 모듈 내에 채용된 접착제들 각각은 동일한 전단 모듈러스, 10 kPa, 100 kPa, 또는 1000 kPa을 지니는 것으로 가정되었다. 도 9a에 도시된 바와 같이, 판 거리의 함수로서 모듈의 굽힘 힘은, 모듈 내에서 채용된 접착제의 전단 모듈러스에 민감하다. 예를 들어, 6 mm의 판 거리에서(즉, 약 3 mm의 굽힘 반경), 1000 kPa의 전단 모듈러스를 나타내는 접착제들을 갖는 소자 모듈은 약 140 N의 굽힘 힘을 겪고, 10 kPa의 전단 모듈러스를 나타내는 접착제들을 갖는 소자 모듈은 약 30 N의 굽힘 힘을 겪었다. 따라서, 폴더블 전자 소자 모듈들은 상대적으로 낮은 전단 모듈러스를 갖는 접착제들을 채용함에 의해 굽힘 힘들을 감소시키도록 설계될 수 있다. 그러나, 도 6a와 관련하여 위에서 개요를 설명한 바와 같이, 모듈의 어플리케이션에 의존하여, 접착제 전단 모듈러스의 조절을 통한 굽힘 힘의 임의의 감소는, 모듈 내의 접착제의 전단 모듈러스를 증가시킴을 통하여 얻어질 수 있는 커버 성분 및 제1 접착제 사이의 접선 응력의 감소의 관점에서, 상쇄되거나 그렇지 않으면 균형을 이룰 수 있다.
도 9b를 참조하면, 도 6b에 도시된 두 개의 폴더블 전자 소자 모듈들을 위하여, 2-점 테스트 장치 내에서 판 거리(D)(mm)의 함수로서 계산된 굽힘 힘(Fbend)(N)의 플롯이 제공된다. 즉, 굽힘 가능한 모듈들 각각은 커버 성분을 스택에 접합시키고, 스택을 패널에 접합하도록 구성되고, 10 kPa의 전단 모듈러스를 갖는 접착제들(예를 들어 도 3에 도시된 굽힘 가능한 모듈(100c) 내에 채용되는 제1 접착제(10a), 스택 접착제(10b), 및 접착제(10c)와 비교할 만한)을 포함한다. 모듈들 중 하나에서, 모듈 내에 채용되는 접착제들 각각의 두께는 10 ㎛로 설정되었다. 다른 모듈에서, 모듈 내에 채용되는 접착제들 각각의 두께는 36 ㎛로 설정되었다. 도 9b에 도시된 바와 같이, 판 거리의 함수로서 모듈의 굽힘 힘은, 접착제의 두께가 약 10 ㎛ 내지 약 36 ㎛일 때, 모듈 내에 채용된 접착제의 두께에 꽤 둔감하다. 예를 들어, 6 mm의 판 거리에서(즉, 약 3 mm의 굽힘 반경), 양 소자 모듈들 모두 약 35 N 내지 약 50 N 사이의 동일한 굽힘 힘을 겪었다. 그럼에도 불구하고, 36 ㎛보다 상당히 크거나 10 ㎛보다 작은 접착제 두께 레벨들은 모듈들에 의해 겪는 굽힘 힘 양들의 증가를 유발할 수 있다는 점이 또한 도 8로부터 명백해진다.
도 9c를 참조하면, 도 7에 도시된 세 개의 폴더블 전자 소자 모듈들을 위하여, 2-점 테스트 장치 내에서 판 거리(D)(mm)의 함수로서 계산된 굽힘 힘(Fbend)(N)의 플롯이 제공된다. 이전에 언급한 바와 같이, "케이스 (1)"은 그 접착제들 모두가 10 kPa의 전단 모듈러스 및 36 ㎛의 두께를 갖는 굽힘 가능한 모듈에 대응된다. "케이스 (2)"는 커버 성분에 인접한 접착제의 전단 모듈러스가 1000 kPa까지 증가된 것을 제외하면, 케이스 (1)과 동일한 구성을 갖는 굽힘 가능한 모듈에 대응된다. 따라서, 케이스 (2)에서 커버 성분에 인접하지 않은, 모듈 내의 다른 접착제들의 전단 모듈러스 값들은 10 kPa로 설정된다. "케이스 (3)"은 커버 성분에 인접한 접착제의 두께가 12 ㎛까지 감소된 것을 제외하면, 케이스 (2)와 동일한 구성을 갖는 굽힘 가능한 모듈에 대응된다. 즉, 케이스 (3)에서, 커버 성분에 인접하지 않은, 모듈 내의 다른 접착제들의 두께들은 36 ㎛로, 10 kPa의 전단 모듈러스로 설정되는 반면, 커버 성분에 인접한 접착제는 1000 kPa의 전단 모듈러스와 12 ㎛의 두께를 갖는다.
도 9c에 도시된 바와 같이, 6 mm의 판 거리에 대한 굽힘 힘은, 케이스 (1)에 대하여 약 40 N에서 최소였으며, 이는 접착제들 모두가 36 ㎛의 두께와 10 kPa의 전단 모듈러스를 갖는 전자 모듈에 대응된다. 그러나 케이스 (3)의 조건들에 대하여, 제1 접착제의 두께 및 전단 모듈러스를 각각 12 ㎛ 및 1000 kPa로 조정함에 의해(즉, 모듈 내의 다른 접착제들의 전단 모듈러스 또는 두께에 대한 어떠한 변화 없이) 약 40 N의 굽힘 힘의 미미한 증가가 구현된다. 굽힘 힘의 약 40 N의 미미한 증가를 갖는 케이스 (3) 조건은 도 9a에서 도시된 모듈 내의 접착제들 모두의 전단 모듈러스를 증가시킴에 의하여 유발되는 굽힘 힘의 대략 110 N 증가와는 대조적이다. 더욱이, 도 7에서 이전에 나타난 바와 같이, 케이스 (3) 조건은 유리 커버 와 제1 접착제 사이의 접선 응력의 288 MPa의 감소를 제공하는 데 특히 유리하다. 그러므로, 접선 응력의 현저한 감소는 제1 접착제, 즉 유리 커버 성분에 인접한 접착제의 전단 모듈러스를 증가시키고 두께를 감소시킴에 의해, 굽힘 힘의 오직 미미한 증가들을 수반하여, 모듈 내에서 구현될 수 있다.
유리하게는, 본 개시의 폴더블 소자 모듈들은 높은 기계적 신뢰성 및 뚫림 저항성을 위하여 구성되고 처리된다. 특히, 이러한 폴더블 모듈들은, 압축 응력 영역(들)의 발달을 통해(즉, 플렉스-본드 잔류 응력 영역, 이온-교환된 압축 응력 영역, 및 CTE-유도된 압축 응력 영역 중 하나 이상을 포함하는), 모듈들 내에 채용되는 접착제들의 물질 특성들, 및/또는 두께들의 조절을 통해, 커버 성분 및/또는 패널의 주요면들에서의 감소된 접선 응력들(인장 상태)을 나타낸다. 특히 커버 성분을 포함하는 모듈의 어플리케이션-관련된 굽힘 및 플렉스 단계 동안에 높은 인장 응력들을 겪는 커버 성분의 표면들 및 특정한 위치들에서의, 이러한 더 낮은 인장 응력들은 모듈을 위한 더욱 우수한 신뢰성 및/또는 더 작은 굽힘 반경 용량으로 번역될 수 있다. 더욱이, 이러한 더욱 낮은 인장 응력들은 이러한 폴더블 모듈들을 채용하는 전자 소자들을 위하여 더욱 향상된 설계 마진을 제공할 수 있다. 본 개시의 다양한 태양들과 연관된 폴더블 모듈들 내의 인장 응력의 감소들의 관점에서, 압축 응력 영역들 및/또는 커버 성분 내에서 높은 잔류 압축 응력들을 생성하는 다른 강도-향상 조치들은 특정한 케이스들에서 감소될 수 있다. 따라서, 커버 성분과 연관된 압축 응력 영역-관련 처리 비용들이 본 개시에 제시된 개념들 중 일부의 관점에서 감소될 수 있다. 더욱이, 인장 응력 감소들의 측면에서 이러한 굽힘 가능한 모듈들 내의 제1 접착제의 두께를 감소시키는 유리한 효과들이 추가적으로 모듈 두께의 전체적 감소를 제공할 수 있다. 이러한 모듈 두께 감소들은 낮은 프로파일을 갖는 이러한 모듈들을 위한 많은 최종 제품 어플리케이션들을 위하여 유리할 수 있다.
또한 유리하게는, 본 개시의 폴더블 전자 소자 모듈들은 사용자가 모듈을 굽히거나 폴딩하기 위하여 요구되는 굽힘 힘을 최소화하도록 구성될 수 있다. 특히, 이러한 모듈들에 의해 겪는 굽힘 힘들은 모듈 내에 채용되는 접착제의 전단 모듈러스를 감소시킴에 의해, 및/또는 적절한 두께를 선택함에 의해 감소될 수 있다. 더욱이, 특정한 예시적인 폴더블 전자 소자 모듈들은 유리 커버 성분에서 상대적으로 높은 전단 모듈러스의 접착제를 사용하고, 모듈 내의 다른 위치들에서 상대적으로 낮은 전단 모듈러스 접착제들을 사용함에 의해 기계적 신뢰성, 뚫림 저항성 및 굽힘 힘 감소들을 위하여 설계될 수 있다.
여기에 설명된 원리들의 범위와 정신으로부터 벗어남이 없이 본 개시의 폴더블 전자 소자 모듈들에 대한 다양한 변형과 변용들이 이루어질 수 있음은 통상의 기술자에게 명백할 것이다.

Claims (22)

  1. 폴더블 전자 소자 모듈로서,
    제1 및 제2 주요면들을 가지며, 25 ㎛ 내지 200 ㎛의 두께와 20 GPa 내지 140 GPa의 커버 성분 탄성 모듈러스(elastic modulus)를 갖는 유리 커버 성분(glass cover element);
    50 ㎛ 내지 600 ㎛의 두께를 갖는 스택으로서, 상기 스택은 제1 및 제2 주요면들, 및 300 MPa 내지 10 GPa의 패널 탄성 모듈러스를 갖는 패널을 더 포함하는, 상기 스택; 및
    상기 커버 성분의 상기 제2 주요면에 상기 스택을 접합시키며, 0.01 MPa 내지 1 GPa의 전단 모듈러스(shear modulus)와 적어도 80℃의 유리 전이 온도(glass transition temperature)를 갖는 제1 접착제를 포함하고,
    상기 소자 모듈은, 상기 제1 주요면이 압축 상태에 있고 상기 커버 성분의 상기 제1 주요면 위의 중심 지점으로부터 상기 패널의 상기 제2 주요면까지 굽힘 반경(bend radius)이 측정되도록 20 mm로부터 1 mm까지의 상기 굽힘 반경까지 상기 모듈을 2-점 구성(two-point configuration)으로 굽힐 때, 인장 상태에서(in tension) 1000 MPa 이하인 상기 커버 성분의 상기 제2 주요면에서의 접선 응력(tangential stress)을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴더블 전자 소자 모듈.
  2. 폴더블 전자 소자 모듈로서,
    제1 및 제2 주요면들을 가지며, 25 ㎛ 내지 200 ㎛의 두께와 20 GPa 내지 140 GPa의 커버 성분 탄성 모듈러스를 갖는 유리 커버 성분;
    50 ㎛ 내지 600 ㎛의 두께를 갖는 스택으로서, 상기 스택은 제1 및 제2 주요면들, 및 300 MPa 내지 10 GPa의 패널 탄성 모듈러스를 갖는 패널을 더 포함하는, 상기 스택;
    상기 커버 성분의 상기 제2 주요면에 상기 스택을 접합시키며, 0.01 MPa 내지 1 GPa의 전단 모듈러스와 적어도 80℃의 유리 전이 온도를 갖는 제1 접착제; 및
    플렉스-본드 잔류 응력 영역(flex-bond residual stress region)을 포함하고,
    상기 플렉스-본드 잔류 응력 영역은 상기 커버 성분의 상기 두께를 통해, 그리고 중심부 내에 위치하며, 상기 커버 성분의 상기 두께를 통한 상기 커버 성분의 중앙 굽힘 축을 따라 상기 제2 주요면에서의 최대 압축 잔류 응력으로부터 상기 제1 주요면에서의 최대 인장 잔류 응력까지의 범위인 것을 특징으로 하는 폴더블 전자 소자 모듈.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 커버 성분은 적어도 300,000 굽힘 사이클들 동안 실질적으로 굽힘 없는 구성(un-bent configuration)으로부터 상기 굽힘 반경까지 2-점 구성으로 상기 모듈을 굽힐 때 응집 파괴들(cohesive failures)이 없는 것에 의해 더 특징지어지는 것을 특징으로 하는 폴더블 전자 소자 모듈.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 커버 성분의 상기 제2 주요면에서의 상기 최대 압축 잔류 응력은 적어도 100 MPa인 것을 특징으로 하는 폴더블 전자 소자 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 커버 성분의 제2 주요면으로부터 선택된 깊이까지 연장되는 이온-교환된 압축 응력 영역을 더 포함하고,
    상기 이온-교환된 압축 응력 영역은 복수의 이온-교환 가능한 이온들 및 복수의 이온-교환된 이온들을 포함하며,
    상기 이온-교환된 압축 응력 영역은 상기 커버 성분의 상기 제2 주요면에서 700 MPa 이상의 최대 압축 응력을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴더블 전자 소자 모듈.
  6. 제2항, 제4항, 또는 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 잔류 응력 영역은 상기 커버 성분의 상기 두께를 통해 변화하는 잔류 응력을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴더블 전자 소자 모듈.
  7. 폴더블 전자 소자 모듈의 형성 방법으로서,
    스택된 모듈을 정의하도록 커버 성분을 스택에 인접하게, 그 사이의 제1 접착제와 함께 배치하는 단계로서, (a) 상기 커버 성분은 25 ㎛ 내지 200 ㎛의 두께, 20 GPa 내지 140 GPa의 커버 성분 탄성 모듈러스, 및 유리 조성 및 제1 및 제2 주요면들을 포함하고, (b) 상기 스택은 100 ㎛ 내지 600 ㎛의 두께와, 제1 및 제2 주요면들, 및 300 MPa 내지 10 GPa의 패널 탄성 모듈러스를 갖는 패널을 포함하고, (c) 상기 제1 접착제는 0.01 MPa 내지 1 GPa의 전단 모듈러스와 적어도 80℃의 유리 전이 온도에 의해 특징지어지고, (d) 상기 커버 성분의 상기 제2 주요면은 상기 제1 접착제와 인접하게 배치되는, 상기 커버 성분을 배치하는 단계;
    플렉스된 모듈(flexed module)을 정의하도록 플렉스 반경(Rflex)까지 상기 스택된 모듈을 굽히는(bending) 단계로서, Rflex는 상기 스택 위로부터 상기 커버 성분의 상기 제2 주요면까지 측정되는, 상기 스택된 모듈을 굽히는 단계;
    플렉스-본딩된 모듈을 정의하도록 상기 플렉스 반경(Rflex)에서 상기 플렉스된 모듈 내의 상기 제1 접착제를 경화하는(curing) 단계; 및
    폴더블 전자 소자 모듈을 정의하도록 상기 플렉스-본딩된 모듈을 굽힘 없는 구성까지 회복시키는 단계(returning)를 포함하는 폴더블 전자 소자 모듈의 형성 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 폴더블 전자 소자 모듈은, 상기 제1 주요면이 압축 상태에 있고 상기 커버 성분의 상기 제1 주요면 위의 중심 지점으로부터 상기 패널의 상기 제2 주요면까지 굽힘 반경이 측정되도록 20 mm로부터 1 mm까지의 상기 굽힘 반경까지 상기 모듈을 2-점 구성으로 굽힐 때, 인장 상태에서 1000 MPa 이하인 상기 커버 성분의 상기 제2 주요면에서의 접선 응력을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴더블 전자 소자 모듈의 형성 방법.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 폴더블 전자 소자 모듈은 플렉스-본드 잔류 응력 영역을 더 포함하고,
    상기 잔류 응력 영역은 상기 커버 성분의 상기 두께를 통해, 그리고 중심부 내에 위치하며, 상기 커버 성분의 중앙 굽힘 축을 따라 상기 제2 주요면에서의 최대 압축 잔류 응력으로부터 상기 제1 주요면에서의 최대 인장 잔류 응력까지의 범위인 것을 특징으로 하는 폴더블 전자 소자 모듈의 형성 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 굽히는 단계에서 Rflex는 5 mm 내지 40 mm의 범위 내에서 선택되는 것을 특징으로 하는 폴더블 전자 소자 모듈의 형성 방법.
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