KR20130080025A - 글래스로 커버된 전자 디바이스들을 위한 구조들 및 제조 방법들 - Google Patents

글래스로 커버된 전자 디바이스들을 위한 구조들 및 제조 방법들 Download PDF

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KR20130080025A
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폴 윅볼트
에릭 존스
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벌리더티 센서스 인코포레이티드
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Abstract

본 개시는 내충격성 테스트로부터 손상을 견디도록 구성된 전자 디바이스 디스플레이에 관한 것이고, 이 내충격성 테스트에서, 8mm 의 직경을 갖는 2g 의 강구가 1ft 보다 높은, 보다 바람직하게는 2ft 보다 높은, 더욱 바람직하게는 3ft 보다 높은, 더욱 바람직하게는 4ft 보다 높은, 더욱 바람직하게는 5ft 보다 높은, 더욱 바람직하게는 6ft 보다 높은 지정된 높이로부터 낙하된다. 디스플레이들은 예를 들어 베이스 글래스에 부착된 초박형 글래스를 이용하여 구성되고, 접착제 층이 두께 및 강성에 대해 최적화된다.

Description

글래스로 커버된 전자 디바이스들을 위한 구조들 및 제조 방법들{STRUCTURES AND MANUFACTURING METHODS FOR GLASS COVERED ELECTRONIC DEVICES}
이 출원은, 본원에 참조에 의해 통합되는 2012년 1월 3일 출원된 Paul Wickboldt 및 Eric Jones 에 의한 "Structure and Manufacturing Methods for Glass Covered Electronic Device" 라는 제목의 미국 가출원 제 61/582,660 호의 이익을 주장하는, 2012년 12월 26일 출원된 "Structures and Manufacturing Methods for Glass Covered Electronic Devices" 라는 제목의 미국 실용 특허 출원 제 13/727,081 호에 대해 우선권을 주장한다.
다양한 전자적 디스플레이들이 전자 디바이스들에 이용된다. 디스플레이들은 방출형 (픽셀들이 광을 생성), 투과형 (광이 픽셀들을 투과), 및 반사형 (주변 광이 반사됨) 접근법들 중 어느 것을 이용하여 동작할 수 있다. 디스플레이 타입들은, 예를 들어, 인가된 전계에서 투과 또는 반사를 변경하는 액정 셀들을 이용하는 액정 디스플레이 (liquid crystal display; LCD), 유기 화합물들의 방출형 전계발광 (electroluminescent) 막이 전류에 응답하여 광을 방출하는 발광 다이오드 (light emitting diode; LED) 를 이용하는 유기 발광 다이오드 (organic light emitting diode; OLED) 디바이스들, 및 색소 입자들 (pigmented particles) 이 전계에 응답하여 이동되는 상이한 타입들의 전기영동 (electrophoretic) 디스플레이들 (예를 들어, Gyricon (E-ink) 등) 을 포함할 수도 있다.
LCD 패널은 통상적으로 밀봉된 액정 재료에 의해 분리된 2 장의 글래스 (glass) 의 시트 (sheet) 로 이루어진다. 양 시트들은 모두 도전성 (conductive) 재료의 얇은 투명 코팅을 가지고, 뷰잉 사이드 (viewing side) 는 세그먼트들로 에칭되고 리드 (lead) 들이 디스플레이의 에지로 나온다. 전면 코팅과 후면 코딩 사이에 인가된 전압들은 액체를 어둡게 하고 가시 (visible) 패턴들을 형성하기에 충분할 정도로 분자들의 정돈된 배열을 붕괴시킨다.
또한, 예를 들어, 손가락, 또는 스타일러스 또는 디지털 펜과 같은 패시브 오브젝트 (passive object) 에 의해 터치의 존재 및 위치를 검출할 수 있고 통상적으로 터치 스크린이라고 지칭되는 디스플레이들이 개발되었다. 터치 스크린은 많은 컴퓨터 및 전자 디바이스들의 컴포넌트가 되었다. 많은 LCD 디스플레이들은 터치 스크린 기능을 포함하도록 제조된다. 터치 스크린은 컴퓨터들, 네트워크들, 모바일 전화기들, 비디오 게임들, PDA 들, 태블릿들, 또는 임의의 디지털 디바이스에 부착되거나 통합될 수 있다. 터치 스크린 성능을 갖는 디바이스를 생산하기 위해 다양한 기술들이 현재 이용된다. 터치 스크린 기능을 가능하게 하는 기술들은, 저항성 터치 스크린 패널들; 표면 탄성파 (surface acoustic wave) 기술; (예를 들어, 상호 용량성 센서들 또는 자기-용량성 센서들 중 어느 일방을 이용하는 투영 정전용량성 터치 기술 또는 표면 커패시턴스 기술을 이용하는) 용량성 감지 패널들; 적외선; 광학적 이미징; DST (dispersive signal technology); 및 APR (acoustic pulse recognition) 을 포함한다. 터치 스크린 기능은 많은 구성들로 디바이스에서의 디스플레이와 함께 결합될 수 있다. 터치 스크린 감지 회로는, (예를 들어, "인-셀 (in-cell)" 또는 "온-셀 (on-cell)" 접근법들을 이용하여) 디스플레이의 레이어 (layer) 들 내에 또는 상에 직접 통합될 수 있고, (예를 들어, "아웃-셀 (out-cell)" 접근법을 이용하여) 디스플레이 상으로 적층되는 별개의 기판 상에 구축될 수 있고, 또는, 디바이스에서의 디스플레이를 보호하는 커버 렌즈 상에 적층될 수도 있으며, 또는, 감지 회로는 이 커버 렌즈 ("터치-온-렌즈 (Touch-on-Lens)") 의 후면측에 직접 통합될 수 있다. 예를 들어, 2011년 5월 5일 발행된 Erhart 의 US2011/0102567A1, 2011년 5월 5일 발행된 Erhart 의 US2011/0102569A1, 2011년 7월 14일 발행된 Erhart 의 US2011/026729A1, 및 2012년 6월 15일 발행된 Erhart 의 US2012/0242635A1 참조.
전자 디바이스들은, 디스플레이, 터치 스크린, 내-스크래치 (scratch-resistant) 커버 (예를 들어, 렌즈), 스토리지 (storage), 시스템 온 칩, CPU 코어, GPU 코어, 메모리, Wi-Fi 접속 (예를 들어, 902.11 b.g), 블루투스 접속 (예를 들어, USB 커넥터), 카메라, 오디오, 배터리 (예를 들어, 빌트-인, 재충전가능한 리튬-이온 폴리머 배터리), 파워 커넥터, 컴퓨터 판독가능 매체, 컴퓨터 판독가능 매체에 의해 수행될 수 있는 명령들 (예를 들어, 소프트웨어) 등을 포함하는 다양한 컴포넌트들 및 피처 (feature) 들을 포함하도록 구성될 수 있다는 것을 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자 (이하, '당업자' 라 함) 는 이해할 것이다.
현재 이용가능한 전자 디바이스 인터페이스들의 한 가지 결점은 스크린이 매우 쉽게 손상될 수 있다는 것이다. 이는 증가된 이동성을 위해 설계되고 가혹한 조건들 하에 놓일 수도 있는 디바이스들에 대해 특히 문제가 될 수 있다. 현재, 인터페이스를 갖는 디바이스들은 ~1 피트 (foot) 의 낙하를 견디도록 제조된다. 현재 이용가능한 인터페이스들을 갖는 스마트폰들, 터치 패드들, 및 다른 디바이스들과 같은 휴대용 디바이스들은, 1 피트보다 높은 높이에서 사용자가 디바이스를 떨어뜨리거나 디바이스 상에 무거운 물체를 낙하시키는 것과 같은 물리적인 충격을 디바이스가 겪게 될 환경들에 종종 배치될 수도 있고, 따라서, 1 피트보다 높은 높이, 보다 바람직하게는 4 피트보다 높은 높이, 및 더욱 바람직하게는 6 피트보다 높은 높이에서 수행되는 내충격 (impact resistance) 낙하 테스트와 동등한 충격력을 견딜 수 있는 디바이스 인터페이스가 필요하다는 것을 이해할 것이다.
본 개시의 일 양태는 전자 디바이스 디스플레이들, 디스플레이들을 제조하는 방법들, 및 디스플레이들을 갖는 디바이스들을 이용하는 방법들에 관한 것이다. 디스플레이들은, 박형 글래스 (thin glass) (예를 들어, 두께가 30μm 내지 200μm), (두께 d 및 경도 (hardness) K 또는 Ym 을 갖는) 접착제, 및 0.1mm 내지 0.5mm 또는 그보다 두꺼운 두께를 갖는 베이스 (base) 글래스로 형성된다. 박형 글래스 및 베이스 글래스 중 어느 일방 또는 양방은 화학적으로 강화될 수 있고, 그 양방 모두 화학적으로 강화되지 않을 수도 있다. 박형 글래스와 베이스 글래스 사이의 접착제 층의 총 두께는 바람직하게는 약 8-mil (200μm) 이하, 보다 바람직하게는 약 4-mil (100μm) 이하, 더욱 바람직하게는 3-mil (75μm 이하) 의 두께이다. 또한, 박형 글래스와 베이스 글래스 사이의 접착제 층의 계수 (modulus) 는, 그들의 두께에 의해 평균화될 때, 1 GPa 이상, 보다 바람직하게는 2GPa 이상, 및 더욱 바람직하게는 3 GPa 이상의 계수를 갖는다.
본 개시의 다른 양태는 센서들을 갖는 전자 디바이스 디스플레이들 및 디스플레이들의 제조 방법들에 관한 것이다. 전자 디바이스 디스플레이들은, 예를 들어, 박형 글래스 층, 클리어 (clear) 접착제 층, 센서 층, 플라스틱 필름 층, 제 2 클리어 접착제 층, 및 베이스 글래스 층을 포함한다. 박형 글래스 및 베이스 글래스 중 어느 일방 또는 양방은 화학적으로 강화될 수 있고, 그 양방 모두 화학적으로 강화되지 않을 수도 있다. 하나 이상의 접착제 층들의 총 두께는 약 8-mil (200μm) 이하, 보다 바람직하게는 약 4-mil (100μm) 이하, 및 더욱 바람직하게는 3-mil (75μm 이하) 의 두께이다. 또한, 박형 글래스와 베이스 글래스 사이의 하나 이상의 접착제 층들의 평균 계수는, 그들의 두께에 의해 평균화될 때, 1 GPa 이상, 보다 바람직하게는 2 GPa 이상, 더욱 바람직하게는 3 GPa 이상의 계수를 갖는다.
본 개시의 또 다른 양태는 센서들을 갖는 전자 디바이스 디스플레이들 및 디스플레이들을 제조하는 방법들에 관한 것이다. 전자 디바이스 디스플레이들은, 예를 들어, 박형 글래스 층, 클리어 접착제 층, 센서 층, 제 2 박형 글래스 층, 제 2 클리어 접착제 층, 및 베이스 글래스 층을 포함한다. 하나 이상의 접착제 층들의 총 두께는 약 8-mil (200μm) 이하, 보다 바람직하게는 약 4-mil (100μm) 이하, 및 더욱 바람직하게는 3-mil (75μm 이하) 의 두께이다. 또한, 박형 글래스와 베이스 글래스 사이의 하나 이상의 접착제 층들의 평균 계수는, 그들의 두께에 의해 평균화될 때, 1 GPa 이상, 보다 바람직하게는 2 GPa 이상, 더욱 바람직하게는 3 GPa 이상의 계수를 갖는다.
본 개시의 또 다른 양태는, 8mm 의 직경을 갖는 2g 의 강구 (steel ball) 가 1 피트보다 높은 높이, 보다 바람직하게는 2 피트보다 높은 높이, 더욱 바람직하게는 3 피트보다 높은 높이, 더욱 바람직하게는 4 피트보다 높은 높이, 더욱 바람직하게는 5 피트보다 높은 높이, 및 더욱 바람직하게는 6 피트보다 높은 높이로 지정된 높이로부터 낙하되는 내충격 테스트와 동등한 힘으로부터의 손상을 견디도록 구성된 전자 디바이스 디스플레이들에 관한 것이다.
본 개시의 또 다른 양태는, 31.8mm (+/- 1mm) 의 직경을 갖는 130g (+/- 5g) 의 강구가 1 피트보다 높은 높이, 보다 바람직하게는 2 피트보다 높은 높이, 더욱 바람직하게는 3 피트보다 높은 높이, 더욱 바람직하게는 4 피트보다 높은 높이로 지정된 높이로부터 낙하되는 내충격 테스트와 동등한 힘으로부터 손상을 견디도록 구성된 전자 디바이스 디스플레이들에 관한 것이다.
본 개시의 또 다른 양태는, 폭넓게 다양한 일렉트로닉스 (electronics) 를 디스플레이 내로 통합하여 스마트한 단편의 글래스를 형성할 수 있는 투명 플렉스 (flex) 를 이용하는 전자 디스플레이 디바이스에 관한 것이다.
본 개시의 일 양태는 내충격성 디스플레이 디바이스들에 관한 것이다. 내충격성 디스플레이 디바이스들은: 400마이크로미터 미만의 두께를 갖는 제 1 박형 글래스 층; 0.1 내지 0.5 mm 의 두께를 갖는 제 2 베이스 글래스 층; 제 1 박형 글래스 층과 제 2 베이스 글래스 층 사이에 위치가능한 접착제 층으로서, 200 마이크로미터 이하의 두께를 가지고, 이 접착제 층은 그 접착제에 대해 GPa 측정 및 영률 (Young's Modulus) 측정 중 하나 이상에 기초하여 선택되는, 상기 접착제 층; 및 제 1 박형 글래스 층과 제 2 베이스 글래스 층 사이에 위치된 센서 층으로서, 제 1 박형 글래스 층 또는 제 2 글래스 층의 높이 및 폭의 적어도 일부를 커버하는 치수를 가지며, 이 센서 층은 인쇄 회로 기판과 통신하도록 구성가능한, 상기 센서 층을 포함하고, 이 디스플레이 디바이스는 800 마이크로미터 미만의 총 두께를 가지고, 4 피트보다 높은 높이에서의 2 그램의 구 낙하 테스트를 통과하도록 구성된다. 몇몇 구성들에서, 제 2 박형 글래스 층이 제공되고, 센서 층은 제 1 박형 글래스 층과 제 2 박형 글래스 층 사이에 위치된다. 또한, 플라스틱 층 및 제 2 접착제 층이 제공될 수 있고, 플라스틱 층 및 제 2 접착제 층은, 2 개의 접착제 층들이 인접하지 않도록 제 1 박형 글래스 층과 제 2 글래스 층 사이에 위치된다. 제 1 접착제 층, 제 2 접착제 층, 및 플라스틱 층의 두께-평균 계수는, 적어도 몇몇 구성들에서, 1 GPa 보다 크다. 또한, 코팅, 플라스틱 필름, 잉크 층, 내-지문 (anti-fingerprint) 층, 및 내-스크래치 층 중 하나 이상이 제공될 수 있다. 또 다른 구성들에서, 인터페이스는, 인쇄 회로 기판, 스토리지, 메모리, 시스템 온 칩, CPU 코어, GPU 코어, Wi-Fi 접속, 블루투스 접속, 카메라, 오디오, 배터리, 파워 커넥터, 컴퓨터 판독가능 매체, 및 컴퓨터 판독가능 매체 상에서의 동작을 위한 명령들 중 하나 이상과 통신 상태에 있다. 접착제 층은 또한, 상이한 재료들의 수개의 (several) 층들을 포함하도록 선택될 수 있고, 접착제를 통한 두께에 의해 평균화된 계수는 1 GPa 보다 크다. 또한, 접착제 층은 1 GPa 보다 큰 계수를 가질 수 있다. 몇몇 양태들에서, 접착제는 광학적으로 투명하다. 또한, 센서 층은 얇은 패터닝된 도전성 트레이스 (trace) 들을 더 포함할 수 있다. 적합한 센서들은, 1 차원 또는 2 차원 지문 센서와 같은, 생체측정 (biometric) 센서 및 터치 스크린 센서의 각각의 하나 이상을 포함한다. 적어도 몇몇 구성들에서, 접착제 층의 두께는 접착제에 대한 계수 GPa 값 및 접착제의 영률 값 중 적어도 하나의 함수이다. 글래스 층에 대한 제 1 박형 글래스 층의 변형량은, 제 1 박형 글래스 층과 제 2 글래스 층 사이의 두께 및 접착제에 대한 GPa 값 및 접착제의 영률 값 중 적어도 하나 중 적어도 하나의 함수일 수 있다. 제 1 박형 글래스 층과 제 2 베이스 글래스 층 사이에 위치되는 제 2 센서 층이 또한 제공될 수 있고, 제 1 박형 글래스 층 또는 제 2 글래스 층의 높이 및 폭 중 적어도 일부를 커버하는 치수를 가지며, 여기서, 제 2 센서 층은 인쇄 회로 기판과 통신하고 제 1 센서 층과 독립적으로 동작하도록 구성가능하다.
본 개시의 또 다른 양태는 내충격성 디스플레이 디바이스들에 관한 것이다. 내충격성 디스플레이 디바이스들은: 400 마이크로미터 미만의 두께를 갖는 제 1 박형 글래스 층; 0.1 내지 0.5mm 의 두께를 갖는 제 2 베이스 글래스 층; 제 1 박형 글래스 층과 제 2 베이스 글래스 층 사이에 위치가능한 접착제 층으로서, 200 마이크로미터 이하의 두께를 가지고, 이 접착제 층은 그 접착제에 대한 GPa 측정 및 영률 측정 중 하나 이상에 기초하여 선택되는, 상기 접착제 층; 및 제 1 박형 글래스 층과 제 2 베이스 글래스 층 사이에 위치된 센서 층으로서, 제 1 박형 글래스 층 또는 제 2 글래스 층의 높이 및 폭의 적어도 일부를 커버하는 치수를 가지며, 이 센서 층은 인쇄 회로 기판과 통신하도록 구성가능한, 상기 센서 층을 포함하고, 이 디스플레이 디바이스는 1100 마이크로미터 미만의 총 두께를 가지고, 4 피트보다 높은 높이에서의 2 그램의 구 낙하 테스트를 통과하도록 구성된다.
본 개시의 또 다른 양태는 내충격성 디스플레이 디바이스를 제조하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은: 400 마이크로미터 미만의 두께를 갖는 제 1 박형 글래스 층, 0.01 내지 0.4 mm 의 두께를 갖는 접착제 층, 및 0.1 내지 0.5 mm 의 두께를 갖는 제 2 베이스 글래스 층을 제공하는 단계; 제 1 박형 글래스 층 또는 제 2 베이스 글래스 층의 높이 및 폭 중 적어도 일부를 커버하는 치수를 갖는 센서 층을 제공하는 단계; 박형 글래스 층의 표면 상에 접착제 층을 형성하는 단계; 접착제 층 상에 제 2 베이스 글래스 층을 위치시키는 단계를 포함하고, 이 디스플레이 디바이스는, 800 마이크로미터 미만의 두께이고, 4 피트보다 높은 높이에서의 2 그램의 구 낙하 테스트를 통과하도록 구성된다. 추가적인 단계들은, 예를 들어, 플라스틱의 시트를 센서 층에 적용하는 단계를 포함한다. 얇은 플라스틱 시트는 또한 일측 또는 양측에 패터닝된 도전성 트레이스들을 가질 수 있다. 또한, 제 2 박형 글래스 층을 제공하는 단계를 포함하고, 센서 층은 제 1 박형 글래스 층과 제 2 박형 글래스 층 사이에 위치된다. 추가적인 단계는, 제 1 박형 글래스 층 또는 제 2 베이스 글래스 층의 높이 및 폭의 적어도 일부를 커버하는 치수를 갖는 제 2 센서 층을 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시의 또 다른 양태는 내충격성 디스플레이 디바이스를 제조하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은: 400 마이크로미터 미만의 두께를 갖는 제 1 박형 글래스 층, 0.01 내지 0.4 mm 의 두께를 갖는 접착제층, 및 0.1 내지 0.5 mm 의 두께를 갖는 제 2 베이스 글래스 층을 제공하는 단계; 제 1 박형 글래스 층 또는 제 2 베이스 글래스 층의 높이 및 폭 중 적어도 일부를 커버하는 치수를 갖는 센서 층을 제공하는 단계; 박형 글래스 층의 표면 상에 접착제 층을 형성하는 단계; 접착제 층 상에 제 2 베이스 글래스 층을 위치시키는 단계를 포함하고, 이 디스플레이 디바이스는, 1100 마이크로미터 미만의 두께이고, 4 피트보다 높은 높이에서의 2 그램의 구 낙하 테스트를 통과하도록 구성된다.
발명의 신규한 특징들이 첨부된 청구항들에서 특수성을 가지고 전개된다. 본 발명의 특징들 및 이점들의 더 나은 이해는, 발명의 원리들이 이용되는 예시적인 실시형태들을 전개하는 이하의 상세한 설명 및 첨부 도면들을 참조하여 획득될 것이다.
도 1 은 현재 이용가능한 것들과 같은 디스플레이를 갖는 예시적인 전자 디바이스의 상면도이다.
도 2 는 현재 이용가능한 것들과 같은 디스플레이를 갖는 예시적인 전자 디바이스의 측면도이다.
도 3 은 글래스 커버 렌즈를 이용하는, 스마트폰에 이용되는 터치 스크린과 같은, 예시적인 인터페이스의 기본 구성의 도시이다.
도 4a 및 도 4b 는 박형 글래스가 또한 통합되는, 표면 근처의 용량성 센서를 통합하는 커버 렌즈 어셈블리 (assembly) 의 구성의 도시이다.
도 5a 및 도 5b 는 상부면 층으로서 박형 글래스를 갖는 커버 렌즈 어셈블리의 도시이다.
도 6a 및 도 6b 는, 1 피트에서 고장 (failure) 높이의 STR®15420P 의 이미지 (도 6a) 및 6.5 피트에서 고장 높이의 DuPont PV5412 의 이미지이며 (도 6b); 도 6c 는 STR EVA 15420P ~400μm, 및 DuPont PV5412 ~380μm 에 대한 내충격성 테스트 동안 고장이 발생하는 높이를 나타내는 차트이다.
도 7a 는 고장 거리를 인치로 나타낸 것 대 광투명 접착제 (OCA) 두께를 이용한 충격 테스트 결과들을 도시하고, 도 7b 는 고장 거리 대 OCA 두께를 나타내는 충격 테스트 결과들을 도시한다.
이 명세서에서 언급된 모든 발행물들, 특허들, 및 특허 출원들은, 각각의 개별적인 발행물, 특허, 또는 특허 출원이 참조에 의해 통합되도록 구체적으로 그리고 개별적으로 지시된 것과 동일한 정도로 참조에 의해 본원에 통합된다.
I. 디바이스들
예시적인 목적으로, 예를 들어 스마트폰에 의해 현재 채용되는 터치 스크린 디스플레이가 설명된다. 이러한 터치 스크린은 통상적으로 내-스크래치성 글래스 층을 갖는 9　cm (3.5　in) × 6 cm (2.4 in) 액정 디스플레이 (LCD) 를 포함한다. 다른 사이즈의 터치 스크린들이 본 개시의 범위로부터 벗어남이 없이 채용될 수 있다.
LCD 의 용량성 터치 스크린은 통상적으로 맨 손가락 또는 다중 손가락 멀티-터치 감지에 최적화된다. 하지만, 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 다양한 디스플레이들 및 다양한 터치 스크린 구성들 및 터치 스크린 동작 디바이스들이 본 개시의 범위로부터 벗어남이 없이 이용될 수 있다.
LCD 터치 스크린은 통상적으로, LCD, 입력-출력 (I/O) 접속들 및 다양한 기능들을 수행하는 집적 회로 (IC) 들이 탑재된 인쇄 회로 기판 (PCB), 투명 기판 상의 투명 터치 스크린 회로 패턴, 및 터치 스크린 회로의 상부에 적용된 보호 실드 (shield) 또는 코팅을 포함하는 어셈블리이다.
터치 스크린 회로는 PCB 에 LCD 디스플레이와 함께 접속된다. 터치 스크린 회로는 통상적으로 2 가지 방법들 중 하나를 이용하여 어셈블리 내로 통합된다. 제 1 방법에서, 터치 스크린 회로는 LCD 내로 또는 LCD 상으로 직접 통합되고, 그 다음, 보호 실드 또는 코팅 (예를 들어, 커버 렌즈) 이 LCD/터치 스크린 결합 위에 위치된다. 제 2 방법에서, 터치 스크린 회로가 보호 코팅 또는 실드 (예를 들어, 커버 렌즈) 상에 적용되고, 그 다음, 결과적인 구조가, 터치 스크린 회로가 보호 코팅 또는 실드와 LCD 사이에 탑재된 상태로, LCD 위에 탑재된다. 모든 경우에, PCB 가 LCD 아래에 보이지 않게 위치된다.
도 1 은 전자 디바이스 (100) 의 상면도 또는 상위면도이다. 디바이스는, 사용자가 그들의 손가락을 사용하는 디바이스 또는 디스플레이 인터페이스 (120) 를 갖는, 스마트폰과 같은, 임의의 적합한 전자 디바이스이다. 사용되는 디바이스 및 디스플레이의 성질에 따라, 이하에서 더 자세히 설명되는 바와 같이, 인터페이스 (120) 는 복수의 부품들로 더 이루어질 수 있다.
디바이스 그 자체는 상면 (102) 및 저면 (bottom surface; 104) 을 갖는다. 또한, 디바이스 (100) 의 각 컴포넌트는, 단면도들로부터 이해되는 바와 같이, 상위 면 (즉, 디바이스의 상면을 바라보는 면) 및 하위 면 (즉, 디바이스의 저면을 바라보는 면) 을 갖는다. 전자 디바이스 (100) 의 하우징 (housing; 110) 은, 디바이스 (100) 의 하우징 (110) 내에 인터페이스 (120) 를 고정시키는 베젤 (bezel) 또는 림 (rim) (112) 을 형성하도록 구성될 수 있다. 잉크 마스크와 같은 마스크 (124) 가 제공되어 인터페이스 (120) 의 적어도 일부에 테두리를 형성할 수 있다. 마스크 (124) 는 통상적으로, 인터페이스 (120) 의 부분 아래에 하우징 내에 위치된 디바이스 일렉트로닉스를 보이지 않게 하도록 위치된다. 터치 스크린 가능 인터페이스를 위해, 마스크 (124) 에 의해 커버되지 않은 인터페이스 (120) 의 부분은 복수의 터치 스크린 센서들 (134) 을 갖는다. 복수의 터치 스크린 센서들 (134) 은, 예를 들어, 패터닝된 인듐 주석 산화물 (ITO), 카본 나노튜브들, 금속 나노와이어들, 도전성 폴리머들 또는 미세 금속 선들 (예를 들어, 구리 선들) 의 층으로부터의 투명 도체 (conductor) 를 포함하는 임의의 적합한 도체일 수 있다. 디바이스 인터페이스 (120) 의 치수들은 3 - 25 cm 폭 및 5 - 30 cm 길이일 수 있다.
도 2 는 도 1 의 2-2 선을 따라 취해진, 도 1 의 디바이스 (100) 와 같은, 전자 디바이스 (200) 의 단면도이다. 도 2 는 디스플레이를 포함하는, 디바이스의 통상의 단면도를 도시한다. 전자 디바이스 (200) 는, 하우징 (housing; 210), 인쇄 회로 기판 (PCB) (230), 및 LCD 또는 LCD 모듈과 같은 디스플레이 (228) 를 포함한다. 디바이스는 또한, 글래스 층과 같은 터치 센서 컴포넌트 (235) 를 포함할 수 있고, 이 위에, 인듐 주석 산화물 (ITO) 또는 유사 재료들과 같은 도전성 층이 적용되어 터치 스크린 회로를 형성한다. 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 글래스 층의 표면 상에 패턴을 형성하도록 도전성 층이 적용될 수 있다. 도 2 에 도시된 바와 같이, 제 1 도전성 층 (234) 은 터치 센서 컴포넌트 (235) 의 상위 면 (206) 을 커버하고, 제 2 도전성 층 (234') 은 터치 센서 컴포넌트 (235) 의 하위 면 (208) 을 커버한다. 커버 렌즈 (238) 는, 예를 들어, 화학적으로 경화된 (hardened) 글래스를 포함하는 적합한 재료로 형성될 수 있다. 터치 회로 제어기 (226) 는, 플렉시블 (flexible) 회로 (232) 를 통해, 터치 회로 컴포넌트 (235) 의 도전성 층들 (234, 234') 로 형성될 수 있는 터치 스크린 회로 또는 디지타이저 (digitizer) 에 연결된다. 제어기 (226) 는 PCB (230) 상에 탑재가능하다. 디스플레이 (228) 는 커버 렌즈 (238) 아래에 그리고 PCB (230) 위에 위치된다. 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 디바이스들은 또한, 제어 기능들의 일부가 칩 온 플렉스 (chip on flex; COF) 자체 내로 통합되도록 구성될 수 있다. 디스플레이 (228) 는, 예를 들어, 글래스 층, 및 로직 (logic) 디바이스들을 포함하는 기능적 디스플레이를 달성하기 위해 요구되는 임의의 다른 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 보호 층 (222) 및 디스플레이 층 (228) 은 임의의 적합한 비도전성 재료 (예를 들어, 글래스, PET 또는 적합한 하드 코팅) 로부터 형성될 수 있다.
이제 도 3 으로 가서, 스마트폰 또는 다른 유사한 디바이스와 함께 이용하기에 적합한 터치 스크린의 기본 구성이 도시된다. 디바이스 (300) 는, 커버 렌즈 (338) 의 상위 면 (302) 에 의해 감지가능하도록 위치된 센서 (340) 를 갖는 커버 렌즈 (338) 를 갖는다. 커버 렌즈 (338) 는, (예를 들어 도 2 에 대해 전술한 바와 같은 디스플레이 및 일렉트로닉스를 포함하는) 디바이스 컴포넌트들의 나머지를 수용하는 하우징 (310) 내에 맞아들어가도록 위치된다.
용량성 지문 센서들, 터치 센서들, 및 디스플레이들을 포함하는 (이에 한정되는 것은 아니다) 다양한 전자적 및 광학적 디바이스 제품들에 대해, 이하 도 4 및 도 5 에 대해 논의되는 바와 같이, 박형 글래스의 층 (시트라고도 지칭됨) 을 통합하는 것이 바람직하다. 이 글래스는 400 마이크로미터 이하의 두께, 더욱 구체적으로는 50 마이크로미터와 400 마이크로미터 사이의 두께, 및 몇몇 경우들에서 30 마이크로미터와 250 마이크로미터 사이의 두께를 가질 수도 있다. 이들 제품들 중 많은 것들이 그들의 의도된 사용에 대해 물리적으로 견고하여야 한다. 이러한 물리적 견고함 (robustness) 또는 내구성 (durability) 의 한 가지 테스트는, 어떤 조건들 하에서 (구 낙하 높이, 구 중량, 기판 탑재 등) 제품이 고장 나는지를 결정하기 위해 디바이스의 표면 상으로 강구를 낙하시키는 것이다. 이들 내구성의 요건들 때문에, 이들 디바이스들의 구조에서 박형 글래스 층들이 회피되었다.
예시를 위해 제공된 2 가지 구체적인 구현들에서, 용량성 지문 센서 및/또는 용량성 터치 센서는, 터치 스크린 전화기와 같은, 디스플레이를 갖는 디바이스 내로 통합될 필요가 있을 수도 있다. 이들 전화기들은 종종 화학적으로 강화된 글래스 또는 베이스 글래스로 통상적으로 0.5 mm 이상의 두께로 이루어지는 커버 렌즈를 가진다. 하지만, 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 초박형 글래스 (ultrathin glass) (UT) 와 같은 0.3mm 와 0.5mm 사이의 두께를 갖는 커버 렌즈들이 또한 사용될 수 있다. 이 커버 렌즈는 또한, 지문 자국을 감소시키기 위해서 또는 내-스크래치성을 향상시키기 위해서 사용되는 코팅들 또는 시각적 효과들을 위해 그들 상에 프린트되는 잉크와 같은 다른 얇은 층들을 가질 수 있다. 이 실시형태에서, 센서들은 손가락에 가깝게, 이 경우에는 50 마이크로미터, 100 마이크로미터, 또는 30 마이크로미터와 300 마이크로미터 사이의 값들 중 어느 일방 내에 위치된다. 따라서, 센서들은 커버 렌즈 위에 위치되거나 커버 렌즈 어셈블리의 일부로서 통합될 수 있다. 사용자에 대해 글래스 표면의 특성들 중 많은 것들 및 촉감을 보유하도록 센서 위에 글래스 층을 위치시키는 것이 바람직하다.
II . 제조 방법들
여기에 개시된 바와 같이, 필요한 내구성을 달성하면서 박형 글래스를 이들 디바이스 제품들 (및 유사한 디바이스 제품들 또는 그들의 컴포넌트들) 내로 통합되는 것을 가능하게 하는 방법 및 구조가 개발되었다. 구체적으로, 이하에서 설명되는 바와 같이, 이 구조가 강구 충격 테스트를 받을 때, 결과들은 강화 글래스로 이루어진 기존의 상업적 커버 렌즈들에 대해 획득되는 것들과 유사하다. 디바이스 제품의 표면에 또는 그 표면 부근에 박형 글래스 표면을 제공함으로써, 경도 및 내-스크래치성의 결과들은 또한 강화 글래스로 이루어진 기존의 상업적 커버 렌즈들에 대한 것과 유사할 수도 있다.
도 3 은 터치 스크린 전화기 또는 유사한 디바이스의 기본 어셈블리 단면도를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 커버 렌즈 (338) 는 (도 2 에 도시된) 디스플레이 및 다른 디바이스 컴포넌트들 위에 탑재되고, 디바이스 (300) 의 하우징 (310) (또는 베젤) 상에는 디바이스의 전자 컴포넌트들을 수용하도록 크기가 맞춰진 내부 캐비티 (cavity) (350) 를 갖는다. 통상적으로 센서들 (340) 은 커버 렌즈 (338) 의 상면 (302) 에 또는 그 상면 부근에 위치된다.
도 4a 및 도 4b 는, 전형적인 상업적 커버 렌즈 구성에 이용되는 것과 유사할 수도 있는 베이스 글래스 층 (438) 을 통합하는, 하지만 이제는 베이스 글래스 층 (438) 위에 하나 이상의 센서들 (448) 및 박형 글래스 층 (422) 을 또한 통합하는 커버 렌즈 어셈블리를 단면도로 나타낸다. 이 베이스 글래스 층 (438) 은 (30μm 와 300μm 사이의 두께로) 얇거나 (300μm 보다 크고 5mm 까지) 보다 두꺼운 것 중 어느 일방일 수도 있고, 바람직하게는 강화될 수도 있다. 이들 구조들에서의 글래스 층들 (422, 422') 및 베이스 글래스 층 (438) 의 모두 또는 어느 것들에 대해, 강화 글래스 층들이 이익을 가짐에도 불구하고, 글래스가 강화될 수도 있고, 강화되지 않을 수도 있다. 적합한 강화 글래스는, 예를 들어, 뉴욕 코닝의 Corning Incorporated 사 제조의 Corning® Gorilla® 글래스를 포함한다.
이 예에서, 센서들 (448) 은 얇은 시트의 플라스틱 (464) 의 표면 (상부, 저부 또는 양자 모두 중 어느 일방) 상에 얇은 패터닝된 도전성 트레이스들로 이루어질 수 있다. 적절한 패턴들 및 접속들과 함께, 이들 패턴들은, 예를 들어, 지문 센서, 터치 센서, 또는 양자의 결합을 포함할 수 있고, 투명할 수도 있고 투명하지 않을 수도 있다 (예를 들어, 구리 또는 ITO 또는 양자의 조합일 수 있다). 이 센서 층은 커버 렌즈의 전체 영역을 커버할 수도 있고, 또는, 그 영역의 오직 일부만을 커버할 수도 있다. 예를 들어 셀 전화기에서 통상적으로 사용되는 마스킹 층으로서, 글래스 층들 또는 플라스틱 시트 중 일방의 표면들 상에 프린트되는 잉크 패턴들 (424) 이 또한 존재할 수도 있다. 하나 이상의 접착제 층들 (452, 452') 이 어셈블리를 함께 결합시키기 위해 상이한 층들 사이에 및 주위에 사용될 수 있다.
도 4a 및 도 4b 에서, 광학적으로 투명한 접착제(들), 또는 광학적으로 클리어한 접착제들 (OCA) 이 센서 층과 박형 글래스 층 사이에, 그리고, 센서와 베이스 글래스 사이에 사용될 수 있다.
또한, (30 - 500 마이크로미터의 두께를 갖는) 박형 글래스 적층체 (422, 422') 가 센서 (448) 위에 및 아래에 위치될 수 있다.
도 5a 및 도 5b 는 박형 글래스를 통합하는 커버 렌즈 어셈블리의 일반적인 개념의 단면도를 나타낸다. 박형 글래스 층 (522) 은 접착제 및 베이스 글래스 층 (538) 에 대해 상부 층으로서 위치된다. 이 박형 글래스 (522) 는 상부 측 또는 저부 측 중 어느 일방에 추가적인 층들 (예를 들어, 잉크 패턴들, 안티-핑거프린트 (anti-fingerprint) 코팅들 등) 을 가질 수 있을 것이다. 박형 글래스 층 (522) 아래에는 베이스 글래스 층 (538) 이 존재하고, 이 베이스 글래스 층 (538) 은 또한 원하는 경우 추가적인 코팅들을 가질 수도 있다. 이 베이스 글래스 층 (538) 은 바람직하게는 강화된다. 이 베이스 글래스 층 (538) 은, 100μm 내지 300μm, 또는 300μm 내지 500μm, 또는 500μm 보다 큰 범위의 두께를 가질 수도 있다. 두께 d 및 체적 탄성률 (Bulk Modulus) K 에 의해 주어진 경도 (hardness) 를 갖는 접착제 층 (552) 이 박형 글래스 층 (522) 을 베이스 글래스 층 (538) 에 결합하기 위해 사용된다. 베이스 글래스 층 (538) 과 박형 글래스 층 (522) 사이에 위치된 다른 층들, 디바이스 컴포넌트들, 및 디바이스들을 또한 가지는 것이 바람직할 수도 있고, 여기서, 예를 들어, 이렇게 함으로써, 이들 추가적인 컴포넌트들은 그들이 베이스 글래스 아래에 위치된 경우보다 상위 면 (502) 에 더 가깝게 될 수 있을 것이다.
추가적으로, 제 1 박형 글래스 층 (522) 및 제 2 박형 글래스 층 (522') 으로 이루어진 (30 - 500 마이크로미터의 두께를 갖는) 박형 글래스 적층체 (522, 522') 가 센서 (548) 위에 및 아래에 위치될 수 있다.
이 개시가 해결하고자 하는 한 가지 주요한 문제는, 도 3 및 도 4 에 도시된 것들과 같은, 어셈블리들 내의 박형 글래스 층은 보통 파괴에 민감하다는 것이다. 특히, 이들 어셈블리들의 내구성을 테스트하는 한 가지 방법은 내충격성을 결정하기 위해 그들을 구 낙하 테스트를 받게 하는 것이고, 여기서, 특정된 강구가, 파괴가 발생할 때까지 어셈블리의 표면 상으로 연속적으로 증가하는 높이들로부터 낙하된다. 이러한 파괴 민감성은, 박형 글래스와 베이스 글래스 사이의 모든 엘리먼트들을, 어떤 두께 미만으로, 그리고 어떤 값들 초과의 경도들을 갖는 것으로서 제공함으로써 해결된다. 구 낙하 테스트 동안, 구가 전면을 충격할 때, 박형 글래스 층은 구의 반경과 일치하는 방향을 향해 국지적으로 굽을 수도 있다. 이렇게 함으로써, 국지적인 응력 (stress) 들이 이 영역에서 발생하고, 이는 크랙 (crack) 의 형성을 초래할 수 있다. 박형 글래스 층의 변형은, 박형 글래스 층과 베이스 글래스 층 사이의 재료들의 경도들을 증가시킴으로써 감소될 수 있다. 이는 또한, 박형 글래스 층과 베이스 글래스 층 사이의 공간의 두께를 감소시킴으로써 감소될 수 있다. 두께들 및 경도들의 적절한 조합을 선택함으로써, 충격으로 인한 특히 구 낙하 테스트로 인한 박형 글래스 층의 파괴가, 커버 글래스 어셈블리의 전체 파괴가 강화 글래스에 기초한 통상적인 상업적 어셈블리와 동일한 지점까지 감소 또는 제거될 수 있다. 이는 첨부된 수치들, 데이터에 의해 지지된다.
당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 경도는 많은 방식들로 정의될 수 있다. 체적 탄성률 K 는 적합한 측정의 일예이다. 하지만, 이 값은 항상 쉽게 이용가능한 것이 아니고, 예를 들어, 관심 대상의 재료들 중 많은 것들에 대해, 영률 YM 이 종종 측정되는 것으로서 대체로서 사용될 수 있다.
본 개시의 구성들은, 약 8-mil (200μm) 이하, 보다 구체적으로는 4-mil (100μm) 이하, 및 더욱 구체적으로는 3-mil (75μm 이하) 의 두께의, 박형 글래스 층과 베이스 글래스 층 사이의 층들의 총 두께를 이용한다. 추가적으로, 이들 중간 층들의 계수는 그들의 두께들에 의해 평균화되어 1 GPa 이상이다. 이 두께의 대부분이 접착제 두께에 의해 정의될 때, 접착제는 높은 경도의 것일 것이다.
디바이스 컴포넌트 ~ 부터 ~ 까지
인터페이스 두께 (mm) 0.013 0.075
접착제 층 두께 (mm) 0.025 0.200
중간 층들의 계수 (Ym, GPa) 0.5 5
포함되는 접착제들의 유형들은 폴리에스테르계 수지들, 아크릴계 수지들, 및 폴리카보네이트계 수지들이다.
재료 Ym PSI
글래스 ~50GPa ~7×106
PET* ~3.5GPa ~5×105
EVA** ~70μPa ~1,000 - 10,000
* 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET)
** 에틸렌 비닐 아세테이트 (EVA)
본원에 개시된 디바이스 인터페이스들은 접착제 층의 두께 및 경도를 최적화함으로써 전자 디바이스의 증가된 내구성 및 성능을 달성한다.
커버 렌즈 어셈블리들은, 사용되는 접착제의 유형에 결정적으로 의존하는, 다양한 프로세스들을 이용하여 제조될 수 있다. 일반적으로, 층들의 스택 (stack) 은, 다른 것의 상부에 각 층을 적용함으로써 순차적으로 구축된다. 이는, 가열, UV 에 대한 노광, 또는 압력 인가와 같은 프로세스 조건들을 적용하는 스케줄 및 재료들의 바람직한 취급에 적절한 어떤 순서로도 일어날 수 있다.
일 예에서, 박형 건식 시트들로서 공급되는, 열성형 및 열경화성 접착제들이 사용된다. 이들 재료들에 대해, 전체 어셈블리가 쌓아올려지고, 이는 (도 5 에 도시된 바와 같이) 베이스 글래스 층 (538), 접착제 층 (552), 및 박형 글래스 층 (522) 을 포함한다. 이러한 재료의 스택은 진공 라미네이터 (vacuum laminator) 내에 놓이고, (층들 사이에 갇힌 공기를 제거하기 위한) 주변 공기의 배출, 가열, 압력의 인가, 및 냉각을 포함하는 일련의 프로세스 단계들을 겪는다. 이들 단계들의 타이밍 및 시퀀스는, 예를 들어, 광학적 명료함 (clarity), 부드러움, 균일성, 경도, 및 접착성 중 원하는 특성들을 향상시키도록 최적화될 수 있다. EVA 및 DuPont 사의 PV5412 의 접착제들을 포함하는 예시적인 어셈블리들은 이러한 프로세스를 이용하여 조립되었다.
다른 예에서, 광학적으로 클리어한 접착제 (optically clear adhesive; OCA) 로 통상적으로 지칭되는 광투명 감압 접착제 (PSA) 필름들이 사용된다. 이들 접착제들을 사용할 때, 필름들이 라미네이트됨에 따라 압력을 인가하는 롤러 라미네이터로 필름(들)에 적용함으로써 라이네이션 (lamination) 이 행해진다. 물리적 라미네이션 동안 아니면 물리적 라미네이션 후에 열이 또한 인가될 수도 있다. 어셈블리의 시퀀스는 재료 취급의 많은 인자들에 따라 변화할 수도 있다. (도 5a 및 도 5b 의 도시에 의한) 이들 재료들에 대한 일예에서, 접착제 층 (552) 이 먼저 베이스 글래스 층 (538) 에 적용되고, 그 다음, 박형 글래스 층 (522) 이 접착제 및 베이스 글래스 층의 스택에 적용된다. 이들 재료들에 대한 대안적인 예에서, 접착제 층 (552) 이 먼저 박형 글래스 층 (522) 에 적용되고, 그 후에, 박형 글래스 층 및 접착제 층의 결합이 베이스 글래스 층 (538) 에 적용된다. 이들 라미네이션 접근법들 중 어느 일방에 이어, 열 및/또는 압력이 인가되어 인터페이스들에서의 결합을 가속시킬 수 있다.
다른 접착제들은 액상 에폭시를 포함할 수도 있다. 이들은, 스프레이, 그라비어 (gravure), 슬롯, 디스펜스, 스핀 방법들을 포함하는 다양한 코팅 방법들을 이용하여 레이어들로서 도포될 수도 있다. 에폭시에 의해 결합될 레이어들의 스택이 일단 형성되면, 에폭시는 열 및/또는 UV 방사선에 대한 노출을 이용하여 경화 및 큐어링 (curing) 될 수도 있다.
III . 이용 방법
감지 구역 내에, 1D 센서, 2D 센서 또는 터치 센서와 같은 센서를 위치시키도록 구성가능한 전자 디바이스 (100) 가 사용자에 의해 전개된다. 사용자는 그들의 손가락을 적용 및/또는 휘두르고, 또는, 감지될 엘리먼트를 센서와 통신하는 위치에서 디바이스의 표면에 적용한다.
예를 들어, (손가락과 같은) 감지될 엘리먼트는, 감지 엘리먼트와 통신하는 위치에서 (예를 들어, 표면을 가로질러 휘두름으로써) 적용될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 지문이 지문 센서에 의해 감지되고/되거나, 생체측정 입력이 수신된다. (지문과 같은) 감지된 입력이 인증된다. 일단 인증되면, 전자 디바이스 (100) 의 사용이 허가되거나 지문 인증에 의해 제어되는 다른 기능이 허가된다.
당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 개시된 센서들은 예를 들어 다음의 것들을 포함하는 다양한 방식들로 사용될 수 있다:
·디바이스 (예를 들어, 전화기, 태블릿, 또는 컴퓨터) 잠금해제를 위한 사용자 인증
·온라인 거래를 위한 사용자 인증
·웹사이트 및 이메일을 포함하는 디바이스 시스템들 및 서비스들에 액세스하기 위한 사용자 인증
·패스워드 및 PIN 의 대체
·도어락 (door lock) 과 같은 물리적인 액세스
·시간 및 출석 시스템들 (당신이 어떤 시간에 어떤 장소에 있었는지 증명)
·모바일 전화기들 및 게이밍을 위한 손가락-기반 입력 디바이스들/내비게이션
·손가락-기반 단축 키 (주어진 손가락의 인증은 그 손가락이 맵핑되는 대응하는 행위를 초래)
·온라인 거래를 위한 부인 방지
IV . 예들
내충격성 테스트: STR ® 15420P 대 DuPont ® PV5412
이 테스트의 목적은 내충격성 테스트를 통해, Specialized Technology Resources, Inc. (www.strsolar.com, Enfield, CT) 사 제조의 STR Photocap® 15420P EVA 열 접착제 (~400μm) 와 DuPont Photovoltaic Solutions (www2.dupont.com/photovoltaics/en_US/products_services/) 사 제조의 DuPont® PV5412 열 접착제 (380μm) 사이의 차이를 측정하기 위한 것이었다. 이를 달성하기 위해, 8mm 직경을 갖는 2g 강구가 지정된 높이에서 5 회 낙하되었다. 낙하 높이는 고장 (failure) 이 발생할 때까지 증가되었다. 테스트 패키지는 글래스, 열 접착제, 박형 글래스로 이루어졌다. 2 개의 열 접착제들 사이에 실질적인 차이가 측정되었다. DuPont PV5412 접착제가 STR EVA 재료에 비해 충격 강도가 증가되었다. 내충격성 향상은 DuPont PV5412 재료의 보다 큰 경도에 기인하였다. 도 6a 는 1 피트에서 15420P 에 대한 내충격성 테스트 고장 후의 디바이스 인터페이스의 이미지를 도시하고, 도 6b 는 6.5 피트에서 DuPont PV5412 에 대한 내충격성 테스트 고장 후의 디바이스 인터페이스의 이미지를 도시한다. 표준 구성을 위한 초박형 (ultrathin; UT) 글래스의 파괴는, 인장 파괴를 야기하는, 충격 동안의 너무 많은 휨 (deflection) 에 기인하는 것이었다. EVA 재료보다 더 단단한 접착제 층을 이용함으로써, PV5412 재료 (도 6b) 는 휨이 감소하였다. DuPont® PV5412 는 1 GPa 초과의 영률을 가지는 것으로 예상되는 한편, STR Photocap® 15420P EVA 는 0.1 GPa 미만 범위의 영률을 가지는 것으로 예상된다. 도 6c 는, 도 6a 및 도 6b 에 도시된 재료들에 대해 고장이 발생한 높이와 상대적인 내충격성 테스트 결과들을 나타내는 차트이다.
도 7a 는, 글래스-OCA-초박형 글래스 (UT) 층들을 포함하는 (OCA 8173, 8211, 8212, 8213, 8214, 또는 8215 와 같은 St. Paul, MN 의 3M 사 제조의) OCA 를 이용한 충격 테스트 결과들을 도시한다. 1mil-6mil 두께의 OCA 를 갖는 구성들에 대해 고장 거리 (인치 단위) 가 제공된다. 고장 거리는 1 피트를 아주 초과하고, 통상적으로 4 피트 (48 인치) 이상이다.
도 7b 는 글래스-OCA-2mil PET-OCA-초박형 글래스 (UT) 층들을 갖는 다층 구조를 포함하는 (OCA 8173, 8211, 8212, 8213, 8214, 또는 8215 와 같은 3M 사 제조의) OCA 를 이용한 충격 테스트 결과들을 도시한다. 1mil-2mil 두께의 OCA 를 갖는 구성들에 대한 고장 거리 (인치 단위) 가 제공된다. 고장 거리는 5 피트 (60 인치) 이상이었다.
본 발명의 바람직한 실시형태들이 본원에 나타나고 설명되었지만, 당업자에게 있어 이러한 실시형태들은 오직 예시적인 방식으로 제공된다는 것은 명백할 것이다. 수많은 변화들, 변경들, 및 대체들이 이제 본 발명으로부터 벗어남이 없이 당업자에게 발생할 것이다. 본원에 설명된 본 발명의 실시형태들에 대한 다양한 대안들이 본 발명을 실시함에 있어 채용될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 다음의 청구항들은 본 발명의 범위를 정의하고, 이들 청구항들 및 균등물들의 범위 내의 방법들 및 구조들이 이에 의해 커버되는 것으로 의도된다.

Claims (19)

  1. 내충격성 디스플레이 디바이스로서,
    400 마이크로미터 미만의 두께를 갖는 제 1 박형 글래스 층;
    0.1mm 내지 0.5mm 의 두께를 갖는 제 2 베이스 글래스 층;
    200 마이크로미터 이하의 두께를 가지고 상기 제 1 박형 글래스 층과 상기 제 2 베이스 글래스 층 사이에 위치가능한 접착제 층으로서, 상기 접착제 층은 상기 접착제에 대한 GPa 측정 및 영률 측정 중 하나 이상에 기초하여 선택되는, 상기 접착제 층; 및
    상기 제 1 박형 글래스 층 또는 상기 제 2 베이스 글래스 층의 높이 및 폭 중 적어도 일부를 커버하기 위한 치수를 가지고 상기 제 1 박형 글래스 층과 상기 제 2 베이스 글래스 층 사이에 위치되는 센서 층으로서, 상기 센서 층은 인쇄 회로 기판과 통신하도록 구성가능한, 상기 센서 층을 포함하며,
    상기 디스플레이 디바이스는, 800 마이크로미터 미만의 총 두께를 가지고, 4 피트보다 높은 높이에서의 2 그램의 구 낙하 테스트를 통과하도록 구성되는, 내충격성 디스플레이 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    제 2 박형 글래스 층을 더 포함하고,
    상기 센서 층은 상기 제 1 박형 글래스 층과 상기 제 2 박형 글래스 층 사이에 위치되는, 내충격성 디스플레이 디바이스.
  3. 제 1 항에 있어서,
    플라스틱 층 및 제 2 접착제 층을 더 포함하고,
    상기 플라스틱 층 및 상기 제 2 접착제 층은, 2 개의 접착제 층들이 인접하지 않도록 상기 제 1 박형 글래스 층과 상기 제 2 베이스 글래스 층 사이에 위치되는, 내충격성 디스플레이 디바이스.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 접착제 층, 상기 제 2 접착제 층, 및 상기 플라스틱 층의 두께-평균 계수 (modulus) 는 1 GPa 보다 큰, 내충격성 디스플레이 디바이스.
  5. 제 1 항에 있어서,
    코팅, 플라스틱 필름, 잉크 레이어, 안티-핑거프린트 (anti-fingerprint) 레이어, 및 내-스크래치성 레이어 중 하나 이상을 더 포함하는, 내충격성 디스플레이 디바이스.
  6. 제 1 항에 있어서,
    인터페이스가, 인쇄 회로 기판, 스토리지 (storage), 메모리, 시스템 온 칩, CPU 코어, GPU 코어, Wi-Fi 접속부, 블루투스 접속부, 카메라, 오디오, 배터리, 파워 커넥터, 컴퓨터 판독가능 매체, 및 컴퓨터 판독가능 매체 상의 동작을 위한 명령들 중 하나 이상과 통신 상태에 있는, 내충격성 디스플레이 디바이스.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 접착제 층은 상이한 재료들의 수개의 층들을 포함하고, 상기 접착제를 통한 두께에 의해 평균화된 계수는 1GPa 보다 큰, 내충격성 디스플레이 디바이스.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 접착제 층은 1 GPa 보다 큰 계수를 갖는, 내충격성 디스플레이 디바이스.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 접착제는 광학적으로 투명한, 내충격성 디스플레이 디바이스.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서 층은 얇은 패터닝된 도전성 트레이스 (trace) 들을 더 포함하는, 내충격성 디스플레이 디바이스.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서는 터치 스크린 센서 및 생체측정 센서 중 하나 이상인, 내충격성 디스플레이 디바이스.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 접착제 층의 두께는 상기 접착제에 대한 계수 GPa 값 및 상기 접착제의 영률 값 중 적어도 하나의 함수인, 내충격성 디스플레이 디바이스.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 글래스 층에 대한 상기 제 1 박형 글래스 층의 변형량은, 상기 제 1 박형 글래스 층과 상기 제 2 베이스 글래스 층 사이의 두께, 및 상기 접착제에 대한 상기 GPa 값 및 상기 접착제에 대한 상기 영률 값 중 적어도 하나 중 적어도 일방의 함수인, 내충격성 디스플레이 디바이스.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 박형 글래스 층 또는 상기 제 2 베이스 글래스 층의 높이 및 폭 중 적어도 일부를 커버하기 위한 치수를 가지고 상기 제 1 박형 글래스 층과 상기 제 2 베이스 글래스 층 사이에 위치되는 제 2 센서 층을 더 포함하고,
    상기 제 2 센서 층은 인쇄 회로 기판과 통신하고 상기 제 1 센서 층과 독립적으로 동작하도록 구성가능한, 내충격성 디스플레이 디바이스.
  15. 디스플레이 디바이스를 제조하는 방법으로서,
    400 마이크로미터 미만의 두께를 갖는 제 1 박형 글래스 층, 0.01mm 내지 0.4mm 의 두께를 갖는 접착제 층, 및 0.1mm 내지 0.5mm 의 두께를 갖는 제 2 베이스 글래스 층을 제공하는 단계;
    상기 제 1 박형 글래스 층 또는 상기 제 2 베이스 글래스 층의 높이 및 폭 중 적어도 일부를 커버하는 치수를 갖는 센서 층을 제공하는 단계;
    상기 제 1 박형 글래스 층의 표면 상에 상기 접착제 층을 형성하는 단계; 및
    상기 접착제 층 상에 상기 제 2 베이스 글래스 층을 위치시키는 단계를 포함하고,
    상기 디스플레이 디바이스는, 800μm 미만의 두께이고, 4 피트보다 높은 높이에서의 2 그램의 구 낙하 테스트를 통과하도록 구성되는, 디스플레이 디바이스를 제조하는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 센서 층에 플라스틱 시트를 적용하는 단계를 더 포함하는, 디스플레이 디바이스를 제조하는 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    박형의 상기 플라스틱 시트의 표면 상에 도전성 트레이스 (trace) 들을 패터닝하는 단계를 더 포함하는, 디스플레이 디바이스를 제조하는 방법.
  18. 제 15 항에 있어서,
    제 2 박형 글래스 층을 제공하는 단계를 더 포함하고,
    상기 센서 층은 상기 제 1 박형 글래스 층과 상기 제 2 박형 글래스 층 사이에 위치되는, 디스플레이 디바이스를 제조하는 방법.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 박형 글래스 층 또는 상기 제 2 베이스 글래스 층의 높이 및 폭 중 적어도 일부를 커버하기 위한 치수를 갖는 제 2 센서 층을 제공하는 단계를 더 포함하는, 디스플레이 디바이스를 제조하는 방법.
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