KR20230033706A - 기능성 라미네이트 유리 물품 및 이의 제조 방법 - Google Patents

기능성 라미네이트 유리 물품 및 이의 제조 방법 Download PDF

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KR20230033706A
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리-웨이 초우
션 매튜 가너
젠-치에 린
페이-리엔 쳉
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코닝 인코포레이티드
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Abstract

기능성 라미네이트 유리 물품은 다음을 포함한다: 백커 기판; 300 ㎛ 이하의 두께를 포함하고, 접착제로 상기 백커 기판에 라미네이트되는 플렉시블 유리 기판; 상기 백커 기판 및 플렉시블 유리 기판 중 하나 또는 둘 모두 상에 배치되는 복수의 전도성 트레이스; 및 상기 백커 기판 및 플렉시블 유리 기판 사이에 배치되고, 복수의 전도성 트레이스와 접촉하는 복수의 전자 장치 요소. 또한, 상기 접착제는 백커 기판 및 플렉시블 유리 기판 사이의 전자 장치 요소 및 전도성 트레이스를 캡슐화한다.

Description

기능성 라미네이트 유리 물품 및 이의 제조 방법
관련 출원에 대한 상호-참조
본 출원은 2020.07.01자로 출원된 미국 가출원 번호 63/046,853의 35 U.S.C. § 119 하의 우선권의 이익을 주장하고, 그 내용은 전체가 참조로서 본원에 통합된다.
본 개시는 기능성 라미네이트 유리 물품 및 전자 장치를 상기 유리 물품의 백커 기판 및 플렉시블 유리 기판 중 하나 이상 상에 인 시튜 형성하는 단계를 포함하는, 상기 유리 물품을 형성하는 방법을 포함하는, 이의 제조 방법에 관한 것이다.
라미네이트 유리 구조물은 예를 들면, 다양한 가전 제품, 자동차 부품, 건축 구조물, 및 전자 장치의 제조에 부품으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 라미네이트 유리 구조물은 냉장고, 백스플래쉬, 장식 글레이징 또는 텔레비전과 같은, 다양한 최종 제품의 커버 유리로서 혼입될 수 있다. 라미네이트 유리 구조물은 또한 다양한 건축 적용, 장식용 벽 패널, 청소 용이성을 위해 디자인된 패널, 및 얇은 유리 표면이 중요한 기타 라미네이트 적용을 위한 라미네이트 스택에 사용될 수 있다.
특히 전자 장치 적용과 관련하여, 라미네이트 유리 구조물 및 물품은 다양한 잠재적 기능을 제공하거나 가능하게 할 수 있다. 이러한 기능성 라미네이트 유리 구조물을 제조하기 위한 종래의 접근 방식은 라미네이트 내에 통합된 개별 전자 장치(예컨대, 기존의 플렉시블 전자 장치)를 제안해왔다. 그러나 이러한 공정으로 만들어진 기능성 라미네이트 유리 구조물은 기존 전자 부품 및 장치의 크기와 기능의 관점에서 제한될 수 있다. 더욱이, 이러한 전자 부품 및 장치 사이의 차이, 예컨대, 라미네이트 구조물에 사용되는 둘 이상의 유형의 전자 장치의 크기는 복잡성, 비용을 추가하고, 후속 라미네이션 단계와 관련된 수율을 감소시킬 수 있다.
따라서, 예컨대, 가공 및/또는 재료 비용 절감, 성능 향상, 물품의 기능에 대한 유연성, 및 물품의 제조에 대한 유연성과 같은, 하나 이상의 개선점을 제공하는, 기능성 라미네이트 유리 물품, 및 이의 제조 방법에 대한 필요성이 존재한다.
본 개시의 일 관점에 따르면, 다음을 포함하는 기능성 라미네이트 유리 물품이 제공된다: 백커(backer) 기판; 300㎛ 이하의 두께를 포함하는 플렉시블 유리 기판으로서, 상기 유리 기판은 접착제로 백커 기판에 라미네이트되는, 플렉시블 유리 기판; 상기 백커 기판 및 플렉시블 유리 기판 중 하나 또는 둘 모두에 배치되는 복수의 전도성 트레이스; 및 상기 백커 기판 및 플렉시블 유리 기판 사이에 배치되고, 복수의 전도성 트레이스와 접촉하는 복수의 전자 장치 요소(elements)를 포함한다. 또한, 상기 접착제는 백커 기판 및 플렉시블 유리 기판 사이의 복수의 전자 장치 요소 및 복수의 전도성 트레이스를 캡슐화한다.
본 개시의 일 관점에 따르면, 다음을 포함하는 기능성 라미네이트 유리 물품의 제조 방법이 제공된다: 복수의 전도성 트레이스를 백커 기판 및 플렉시블 유리 기판 중 하나 또는 둘 모두 상에 형성하는 단계; 상기 복수의 전도성 트레이스와 접촉하고 백커 기판 및 플렉시블 유리 기판 사이에 있도록 복수의 전자 장치 요소를 마운팅하는 단계; 상기 복수의 전도성 트레이스 및 복수의 전자 장치 요소를 접착제로 캡슐화하는 단계; 및 상기 백커 기판 및 플렉시블 유리 기판을 접착제로 라미네이트하는 단계. 또한, 상기 플렉시블 유리 기판은 300 ㎛ 이하의 두께를 갖는다.
본 개시의 일 관점에 따르면, 다음을 포함하는 기능성 라미네이트 유리 물품의 제조 방법이 제공된다: 백커 기판 및 플렉시블 유리 기판 중 하나 또는 둘 모두 상에 복수의 전자 장치를 인 시튜 형성하는 단계; 상기 복수의 전자 장치를 접착제로 캡슐화하는 단계; 및 상기 백커 기판 및 플렉시블 유리 기판을 접착제로 라미네이트하는 단계. 또한, 상기 플렉시블 유리 기판은 300 ㎛ 이하의 두께를 갖는다.
추가적인 특징 및 이점은 다음의 상세한 설명에서 설명될 것이며, 부분적으로는 상기 설명으로부터 당업자에게 쉽게 명백해지거나 기재된 설명 및 첨부 도면에 예시된 바와 같은 개시를 실시함으로써 인식될 것이다. 전술한 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명은 단지 본 개시의 예시일 뿐이며, 청구된 본 개시의 본질 및 특징을 이해시키기 위한 개요 또는 프레임워크를 제공하기 위한 것임이 이해되어야 한다.
첨부된 도면은 본 개시의 원리에 대한 추가 이해를 제공하기 위해 포함되며, 본 명세서에 통합되어 그 일부를 구성한다. 도면은 하나 이상의 구현예(들)를 예시하고, 설명과 함께, 예로서 본 개시의 원리 및 작동을 설명하는 역할을 한다. 본 명세서 및 도면에 개시된 본 개시의 다양한 특징이 임의의 그리고 모든 조합으로 사용될 수 있음이 이해되어야 한다. 비제한적 예로서, 본 개시의 다양한 특징은 다음 관점에 따라 서로 조합될 수 있다.
본 개시의 이들 및 다른 특징, 관점 및 장점은 다음의 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 후술하는 상세한 설명을 읽을 때 더 잘 이해된다:
도 1은 본 개시의 구현예에 따른 기능성 라미네이트 유리 물품의 단면 개략도이다;
도 1a는 본 개시의 구현예에 따른 기능성 라미네이트 유리 물품의 단면 개략도이다;
도 2는 본 개시의 구현예에 따른 기능성 라미네이트 유리 물품을 제조하는 방법의 개략적인 흐름도이다;
도 2a는 본 개시의 구현예에 따른 기능성 라미네이트 유리 물품을 제조하는 방법의 개략적인 흐름도이다;
도 3a는 도 2 및 2a에 도시된 기능성 라미네이트 유리 물품을 제조하는 방법의 일부로서 전도성 트레이스를 형성하는 단계의 개략도이다;
도 3b는 도 2 및 2a에 도시된 기능성 라미네이트 유리 물품을 제조하는 방법의 일부로서 전도성 트레이스를 형성하기 위해 그라비어 오프셋 인쇄 공정을 수행하는 데 사용되는 다양한 요소의 사진이다;
도 3c는 도 2 및 2a에 도시된 기능성 라미네이트 유리 물품을 제조하는 방법에 따라 형성된 Ag- 및 Cu-함유 전도성 트레이스의 표면 프로파일을 제공한다;
도 4는 본 개시의 구현예에 따른 플렉시블 유리 기판 상의 전도성 트레이스의 사진 모음이다;
도 5a는 도 2 및 2a에 도시된 기능성 라미네이트 유리 물품을 제조하는 방법의 일부로서 전자 장치 요소를 마운팅하는 단계의 개략도이다;
도 5b 및 도 5c는 본 개시의 구현예에 따른 유리 백커 기판 상의 전자 장치 요소 및 전자 장치의 사진이다;
도 6a-6c는 도 2 및 2a에 도시된 기능성 라미네이트 유리 물품을 제조하는 방법의 캡슐화 및 라미네이트 단계의 개략도이다;
도 7a-7d는 본 개시의 구현예에 따른 기능성 라미네이트 유리 물품의 개략적인 횡단면도 및 분해도이다.
다음의 상세한 설명에서, 제한이 아닌 설명의 목적으로, 특정 세부사항을 개시하는 예시적인 구현예가 제시되어 본 개시의 다양한 원리의 완전한 이해를 제공한다. 그러나 본 개시의 이점을 갖는 당업자에게는 본 개시가 본원에 개시된 특정 세부 사항에서 벗어나는 다른 구현예에서 실시될 수 있음이 명백할 것이다. 또한, 본 개시의 다양한 원리에 대한 설명을 모호하게 하지 않기 위해, 잘 알려진 장치, 방법 및 재료에 대한 설명은 생략될 수 있다. 마지막으로, 적용 가능한 경우, 동일한 참조 번호는 동일한 요소를 나타낸다.
범위는 본원에서 "약" 하나의 특정 값에서 및/또는 "약" 또 다른 특정 값까지로 표현될 수 있다. 이러한 범위가 표현되는 경우, 다른 구현예는 하나의 특정 값에서 및/또는 다른 특정 값까지를 포함한다. 유사하게, 선행사 "약"을 사용하여 값이 근사치로 표현될 때, 특정 값이 다른 구현예를 형성한다는 것이 이해될 것이다. 각각의 범위의 종점이 다른 종점과 관련하여 그리고 다른 종점과는 독립적으로 중요하다는 것이 추가로 이해될 것이다.
예를 들어, "위", "아래", "오른쪽", "왼쪽", "앞", "뒤", "위", "아래"와 같은, 본원에 사용된 방향 용어는 그려진 도면을 참조하여 작성되었으며, 절대적인 방향을 의미하지는 않는다.
달리 명시되지 않는 한, 본원에 제시된 임의의 방법이 방법의 단계가 특정 순서로 수행될 것을 요구하는 것으로 해석되도록 의도되는 것은 결코 아니다.따라서, 방법 청구항이 이의 단계가 따라야할 순서를 실제로 언급하지 않는 경우, 또는 단계들이 특정 순서로 제한된다는 것이 청구항 또는 설명에 달리 구체적으로 언급되지 않은 경우, 어떤 관점에서든, 순서를 추론할 의도는 없다. 이는 다음을 포함하여, 해석에 대한 모든 가능한 비-명시적 근거에 적용된다: 단계 배치 또는 작업 흐름과 관련된 논리 문제; 문법적 구성 또는 구두점에서 파생된 일반 의미; 명세서에 기술된 구현예의 수 또는 유형.
본원에서 사용되는, 표현 "하나" 및 "상기"는 문맥이 달리 명시하지 않는 한 복수의 지시대상을 포함한다. 따라서, 예를 들어, "구성요소"에 대한 언급은 문맥이 달리 명시하지 않는 한, 둘 이상의 그러한 구성요소를 갖는 관점을 포함한다.
본원에서 사용되는, 용어 '인 시튜'는 본 개시의 원리에 따라 그러한 물품을 제조하는 방법의 일부로서, 예컨대, 라미네이트 유리 물품의 기판 내 또는 상의 전자 장치(및/또는 이의 부품(들))와 같은, 특징부의 직접적인 형성을 지칭한다.
본원에 개시된 것은 기능성 라미네이트 유리 물품 및 이의 제조 방법이다. 이러한 기능성 라미네이트 유리 물품은 인 시튜 제조될 수 있고 하나 이상의 전자 기능을 부여할 수 있는 하나 이상의 전자 장치를 보유한다. 또한, 본 개시의 라미네이트 유리 물품 및 이를 제조하는 방법은, 미리-존재하는 전자 장치에 의존하는 종래 라미네이트 물품의 제조 방법과 비교하여, 가공 비용, 재료 비용의 감소, 및/또는 증가된 제조 및 공정 유연성을 제공할 수 있다. 이들 기능성 라미네이트 유리 물품은 또한 본 개시에 약술된 이를 제조하는 방법에 의해 가능해진 바와 같이, 다양한 전자 기능으로 구성될 수 있다. 또한, 본 개시의 방법은 최적화된 스택 두께를 갖는 기능성 라미네이트 유리 물품을 제조하기 위해 사용될 수 있으며, 이는 스택 두께가 이러한 물품 내에 캡슐화된 전자 장치 및 부품의 인 시튜 형성에 의해 제어될 수 있기 때문이다.
보다 구체적으로, 본 개시의 기능성 라미네이트 유리 물품은 300 ㎛ 이하의 두께를 갖는 백커 기판 및 플렉시블 유리 기판을 보유한다. 기판은 접착제와 함께 라미네이트된다. 또한, 전도성 트레이스는 기판들 중 하나 또는 둘 다에 위치되고, 전자 장치 요소는 상기 전도성 트레이스와 접촉하고 기판들 사이에 있도록 배치된다. 또한, 접착제는 전도성 트레이스 및 전자 장치 요소를 캡슐화한다. 일부 구현에서, 전도성 트레이스 및 전자 장치 요소는 기능성 라미네이트 유리 물품의 기판을 라미네이트하는 접착제 내에 캡슐화된 전자 장치를 집합적으로 형성한다.
이제 도 1을 참조하면, 예시적인 기능성 라미네이트 유리 물품(100)은 본 개시의 구현예에 따라 제공된다. 라미네이트 유리 물품(100)은 상부 및 하부 주 표면(8, 6)을 갖는 백커 기판(16); 상부 및 하부 주 표면(2, 4)을 갖는 플렉시블 유리 기판(12); 및 접착제(22)를 포함한다. 백커 기판(16), 플렉시블 유리 기판(12) 및 접착제(22)는 각각 소정의 두께(116, 112 및 122)를 보유한다. 또한, 라미네이트 유리 물품(100)은 총 두께(150a)를 갖는다. 도 1에 도시된 바와 같이, 플렉시블 유리 기판(12)은 접착제(22)로 백커 기판(16)의 주 표면(8)에 라미네이트된다.
다시 도 1을 참조하면, 기능성 라미네이트 유리 물품(100)은 또한 백커 기판(16) 및 플렉시블 유리 기판(12) 중 하나 또는 둘 모두 상에 배치되는 하나 이상의 전도성 트레이스(30)를 포함한다. 일부 구현예에 따르면, 전도성 트레이스(30)는 백커 기판(16)의 상부 주 표면(8; 도 1에 도시된 바와 같음)과 접촉하여 및/또는 플렉시블 유리 기판(12)의 하부 주 표면(4; 미도시)와 접촉하여 침착(deposit)된다. 라미네이트 유리 물품(100)의 일부 구현예에 따르면, 전도성 트레이스(30)는 구성되어 예컨대, 0.01 Ω·cm 내지 2 Ω·cm, 0.05 Ω·cm 내지 1.5 Ω·cm, 0.1 Ω·cm 내지 1 Ω·cm, 0.2 Ω·cm 내지 0.8 Ω·cm, 및 전술한 범위들 사이의 모든 전기 저항률 값들과 같은, 상대적으로 낮은 전기 저항률을 나타낸다. 일부 구현에서, 전도성 트레이스는 전기 전도성 재료로 구성된다. 일부 구현에서, 전도성 트레이스(30)는 다음 금속 또는 합금 중 하나 이상을 함유한다: Cu, Ag, Pt, Al, 및 상기 금속들의 합금. 또한, 일부 구현예에 따르면, 전도성 트레이스(30)는 다음 금속 또는 합금의 하나 이상의 층을 포함한다: Cu, Ag, Pt, Al, 및 상기 금속들의 합금. 또한, 일부 구현예에 따르면, 전도성 트레이스(30)는 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO), 알루미늄-도핑된 아연 산화물(AZO), 및 그래핀과 같은 하나 이상의 투명 전도체를 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 기능성 라미네이트 유리 물품(100)은 백커 기판(16) 및 플렉시블 유리 기판(12) 사이에 배치되는 하나 이상의 전자 장치 요소(40)를 포함한다. 또한, 전자 장치 요소(40)는 전도성 트레이스(30) 중 하나 이상에 접촉하도록 배치된다. 전자 장치 요소(40)는 전도성 트레이스(30)과 직접적으로 접촉하도록, 또는 전도성 중간 재료(예컨대, 솔더, 전도성 에폭시, 플럭스 등)를 통해 전도성 트레이스(30)과 전기적으로 접촉하도록 배치될 수 있다. 일부 구현예에서, 전도성 트레이스(30) 및 전자 장치 요소(40)의 집합체는 하나 이상의 전자 장치(50)를 정의한다. 라미네이트 유리 물품(100)의 일부 구현에서, 전자 장치(50) 및/또는 전도성 트레이스(30) 및 전자 장치 요소(40)의 집합체는 물품(100)이 센서, 작동 스위치(온/오프), 심장 박동 센서, 터치 센서, 발광 다이오드(LED) 디스플레이, 유기 발광(OLED) 디스플레이, OLED 조명, 라디오 주파수 식별(RFID) 안테나 또는 기타 안테나, 모션 센서, 광전지 장치, 및 전자파 차폐 및 필터링 장치 중 하나 이상으로서 기능할 수 있게 한다. 기능성 라미네이트 유리 물품(100)은, 본 개시의 분야의 당업자가 이해할 수 있는 바와 같이, 전도성 트레이스(30), 전자 장치 요소(40) 및/또는 다양한 전자 장치 및 어셈블리와 관련된, 예컨대, 압력 감지, 온도 감지, 조명, 디스플레이, 광전지, 및 기타 기능과 같은, 다른 기능을 수행하는 전자 장치(50)로 구성될 수 있다.
도 1을 참조하면, 기능성 라미네이트 유리 물품(100)은 플렉시블 유리 기판(12) 및 백커 기판(16) 사이에 위치되는, 전도성 트레이스(들)(30) 및 전자 장치 요소(들)(40)을 캡슐화하는 접착제(22)를 더욱 포함한다. 이와 같이, 기능성 라미네이트 유리 물품(100)의 구현예는 적절한 점도 범위 및/또는 공정 능력을 갖는 접착제(22)를 포함하여, 라미네이트 물품(100)의 두께(150a)를 최소화하면서, 전도성 트레이스(들)(30) 및 전자 장치 요소(들)(40)이 플렉시블 유리 기판(12) 및 백커 기판(16) 사이에서 캡슐화되는 것을 보장한다. 일부 구현예에서, 접착제(22)는 광학 투명 접착제(OCA), 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA) 접착제, 실리콘 접착제, 감압 접착제 필름, 열가소성 접착제, 또는 자외선(UV)-경화성 수지 접착제일 수 있다. 물품이 광학 기능(예컨대, 디스플레이 장치로서)을 갖는 라미네이트 물품(100)의 일부 구현예에서, 물품(100)에서 사용되는 접착제(22)는 가시 스펙트럼에서 높은 광 투과율을 가져야한다, 예컨대 OCA. 접착제(22)는 또한 라미네이션 공정 단계 동안 및/또는 이전에 플렉시블 유리 기판(12)을 백커 기판(16)에 부착하는 것을 도울 수 있다. 저온 접착 재료의 일부 예는 자외선(UV) 광에 의해 경화되는 Norland Optical Adhesive 68 (Norland Products, Inc.), FLEXcon V29TT 접착제, 3MTM 광학 투명 접착제 8211, 8212, 8214, 8215, 8146, 8171, 및 8172(실온 이상에서 가압에 의해 결합됨), 3MTM 4905 테이프, OptiClear® 접착제, 실리콘, 아크릴레이트, 광학 투명 접착제, 캡슐화 재료, 폴리우레탄 폴리비닐부티레이트, 에틸렌비닐아세테이트, 아이오노머, 및 나무 풀을 포함한다. 기능성 라미네이트 유리 물품(100)이 약 50℃를 초과하는 더 고온 환경에서 사용되는 정도에서, 접착제(22)로 적합한 고온 접착 재료는 DuPont SentryGlas®, DuPont PV 5411, Japan World Corporation material FAS 및 폴리비닐 부티랄 수지를 포함한다.
도 1에 도시된 기능성 라미네이트 유리 물품(100)의 특정 구현에서, 백커 기판(16)은 약 0.1 mm 내지 약 100 mm, 약 0.1 mm 내지 약 75 mm, 약 0.5 mm 내지 약 50 mm, 또는 약 1 mm 내지 약 25 mm, 및 상술한 범위 사이의 모든 두께 값들의 두께(116)를 갖는다. 일부 구현예에서, 라미네이트 유리 물품(100)은 백커 기판(16)의 주 표면(6, 8)이 각각 적어도 0.5 m2, 1 m2, 또는 2 m2의 표면적을 특징으로 할 수 있도록 구성된다. 또한, 백커 기판(16)은 다음 재료 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 금속 합금, 폴리머(예컨대, 폴리카보네이트), 유리, 유리-세라믹, 세라믹, 고압 라미네이트(HPL), 및 중밀도 섬유판(MDF). 백커 기판(16)은 가시광선, 적외선, 및 라디오파 스펙트럼의 일부에서 투명하거나, 불투명하거나, 또는 산란될 수 있다. 백커 기판(16)은 이들 재료의 다층 스택 또는 합성물일 수 있다. 예를 들어, 백커 기판(16)은 금속 및 MDF의 다층 스택일 수 있다. 백커 기판은 >1 nm, >10 nm, >50 nm, >100 nm, >500 nm, >1000 nm의 표면 조도(Ra) 값 또는 상기 하한 임계 표면 조도 값들 사이의 값들 보다 큰 표면 조도 값 을 가질 수 있다. 구현예에 따르면, 백커 기판(16)에 적합한 금속 합금은 스테인리스 강, 알루미늄, 니켈, 마그네슘, 황동, 청동, 티타늄, 텅스텐, 구리, 주철, 철강, 및 귀금속을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 전도성 트레이스(30)가 백커 기판(16)과 접촉하는 기능성 라미네이트 유리 물품(100)의 구현예에서, 임의의 이러한 금속 합금은 기판(16) 및 전도성 트레이스(30) 사이에 전기 절연 필름 또는 층을 포함해야 한다. 도 1에 도시된 기능성 라미네이트 유리 물품(100)의 다른 구현예에서, 백커 기판(16)은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 에틸렌 테트라플루오로에틸렌(ETFE), 또는 열중합체 폴리올레핀(TPOTM - 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 블록 코폴리머 폴리프로필렌(BCPP), 또는 고무의 폴리버/필러 블렌드), 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리비닐부테레이트, 폴리비닐클로라이드, 폴리에틸렌 및 치환 폴리에틸렌, 폴리히드록시부티레이트, 폴리히드록시비닐부티레이트, 폴리에테르이미드, 폴리아미드, 폴리에틸렌나팔레이트, 폴리이미드, 폴리에테르, 폴리술폰, 폴리비닐아세틸렌, 투명 열가소성 수지, 투명 폴리부타디엔, 폴리시아노아크릴레이트, 셀룰로오스-계 폴리머, 폴리아크릴레이트 및 폴리메타크릴레이트, 폴리비닐알코올, 폴리설파이드, 폴리비닐 부티랄, 폴리메틸 메타크릴레이트 및 폴리실록산을 포함하나, 이에 제한되지 않는, 하나 이상의 폴리머 재료를 사용하여 형성될 수 있다.
도 1에 도시된 기능성 라미네이트 유리 물품(100)의 구현에서, 백커 기판(16)은 폴리카보네이트 또는 강철 합금이며, 이는 두 재료 모두 전도성 트레이스(30)와 같은 전도성 재료의 침착에 도움이 되는 기판 역할을 할 수 있기 때문이다. 또한, 금속 합금(예컨대, 스테인리스 강)으로 제조된 백커 기판(16)은 라미네이션 후 냉각 시 플렉시블 유리 기판(12)에서 유리한 잔류 압축 응력의 발생에 특별한 이점을 제공한다. 이러한 잔류 응력은 예컨대, 금속 합금 백커 기판(16)의 CTE(~13 x 10-6/℃)가 플렉시블 유리 기판(12)의 CTE(~3.2 x 10-6/℃)보다 3-5배 더 큰 것과 같이, 금속 합금 백커 기판(16) 및 플렉시블 유리 기판 사이의 열팽창 계수(CTE)의 상당한 불일치로 인해 발생한다.
도 1을 다시 참조하면, 기능성 라미네이트 유리 물품(100)의 플렉시블 유리 기판(12)은 300 ㎛ 이하의 두께(112)를 갖는다. 물품(100)의 일부 구현에서, 플렉시블 유리 기판(12)의 두께(112)는 10㎛ 내지 300㎛, 25㎛ 내지 250㎛, 50㎛ 내지 200㎛, 및 상기 범위 사이의 모든 두께 값들이다. 예를 들어, 플렉시블 유리 기판(12)의 두께(112)는 0 ㎛, 20 ㎛, 30 ㎛, 40 ㎛, 50 ㎛, 60 ㎛, 70 ㎛, 80 ㎛, 90 ㎛, 100 ㎛, 110 ㎛, 120 ㎛, 130 ㎛, 140 ㎛, 150 ㎛, 160 ㎛, 170 ㎛, 180 ㎛, 190 ㎛, 200 ㎛, 210 ㎛, 220 ㎛, 230 ㎛, 240 ㎛, 250 ㎛, 260 ㎛, 270 ㎛, 280 ㎛, 290 ㎛, 300 ㎛, 및 이들 두께 사이의 모든 두께 값들일 수 있다.
또한 도 1에 도시된 바와 같이, 백커 기판(16)은 기능성 라미네이트 유리 물품(100) 내에서 소정의 두께(116)를 갖는다. 특정 구현예에서, 두께(116)는 약 0.1 mm 내지 약 100 mm, 바람직하게는 약 0.5 mm 내지 약 50 mm 범위이다. 특정 다른 관점에서, 백커 기판(16)의 두께(116)는 약 0.5 mm 내지 약 50 mm 범위이다. 예를 들어, 두께(116)는 약 0.5 mm, 1.0 mm, 1.5 mm, 2.0 mm, 2.5 mm, 3 mm, 4 mm, 5 mm, 6 mm, 7 mm, 8 mm, 9 mm, 10 mm, 11 mm, 12 mm, 13 mm, 14 mm, 15 mm, 16 mm, 17 mm, 18 mm, 19 mm, 20 mm, 21 mm, 22 mm, 23 mm, 24 mm, 25 mm, 26 mm, 27 mm, 28 mm, 29 mm, 30 mm, 35 mm, 40 mm, 45 mm, 50 mm, 및 이들 두께 사이의 모든 두께 값들일 수 있다. 백커 기판(16)은 플렉시블 유리 기판(12) 보다 더 두꺼울 수 있다. 예를 들어, 플렉시블 유리 기판 두께에 대한 백커 기판(16)의 비는 ≥1.5:1, ≥2:1, ≥3:1, ≥5:1, ≥10:1, ≥20:1, ≥50:1, ≥100:1일 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 플렉시블 유리 기판(12)은 유리, 유리 세라믹, 세라믹 재료 또는 이들의 복합물로 형성될 수 있다. 고품질 플렉시블 유리 시트를 형성하는 퓨전 공정(예컨대, 다운-드로우 공정)은 다양한 장치에 사용될 수 있으며, 이러한 적용 중 하나가 평면 패널 디스플레이이다. 퓨전 공정으로 생성된 유리 시트는 다른 방법으로 생성된 유리 시트와 비교할 때 우수한 평탄도 및 평활도를 갖는 표면을 갖는다. 퓨전 공정은 미국 특허 번호 3,338,696 및 3,682,609에 기술되어 있으며, 이들의 개시는 본원에 참조로 통합된다. 다른 적합한 유리 시트 형성 방법은 플로트 공정, 업-드로우 및 슬롯 드로우 방법을 포함한다. 또한, 도 1에 도시된 기능성 라미네이트 유리 물품(100)의 플렉시블 유리 기판(12)에 적합한 유리는 300㎛ 이하의 두께(112)를 갖는 Corning® Willow® Glass이다.
다시 도 1에 도시된 바와 같이, 기능성 라미네이트 유리 물품(100)의 접착제(22)는 얇을 수 있고, 약 500㎛ 이하, 약 250㎛, 약 50㎛ 이하, 40㎛ 이하, 또는 20 ㎛ 이하의 두께(122)를 가질 수 있다. 또한, 접착제(22)의 두께(122)는 구현예에 따라, 약 25㎛ 보다 크다. 다른 관점에서, 접착제(22)의 두께(122)는 약 0.025 mm 내지 약 0.5 mm이다. 접착제(22)는 또한 색상, 장식, 내열성 또는 UV 내성, AR 여과 등과 같은, 다른 기능적 구성요소를 함유할 수 있다. 접착제(22)는 경화 시 광학적으로 투명할 수 있거나, 그렇지 않으면 불투명할 수 있다. 접착제(22)가 접착제 시트 또는 필름을 포함하는 구현예의 경우, 접착제(22)는 플렉시블 유리 기판(12)의 두께(112)를 통해 볼 수 있는 장식 패턴 또는 디자인을 가질 수 있다. 유사하게, 백커 기판(16)이 투명도를 갖는 정도에서, 접착제(22)는 또한 백커 기판(16)의 두께(116)를 통해 볼 수 있는 장식 패턴 또는 디자인을 가질 수 있다.
도 1에 또한 도시된 바와 같이, 기능성 라미네이트 유리 물품(100)의 접착제(22)는 액체, 겔, 시트, 필름, 또는 이들 형태의 조합으로 형성될 수 있다. 또한, 일부 관점에서, 접착제(22)는 충분한 광학적 투명도를 갖는다면, 플렉시블 유리 기판(12) 및/또는 백커 기판(16)의 외부 표면에서 볼 수 있는 스트라이프 패턴을 나타낼 수 있다. 일부 구현예에서, 백커 기판(16) 및/또는 플렉시블 유리 기판(12)은 장식 패턴을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 장식 패턴은 다중 층 내에, 예컨대 플렉시블 유리 기판(12), 백커 기판(16) 및/또는 접착제(22) 내에, 제공될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 기능성 라미네이트 유리 물품(100)의 전체 두께(150a)는 약 0.1 mm 내지 약 100 mm, 바람직하게는 약 0.5 mm 내지 약 50 mm 범위일 수 있다. 특히, 라미네이트 유리 물품(100)의 전체 두께는 플렉시블 유리 기판(12), 백커 기판(16) 및 접착제(22) 각각의 두께(112, 116 및 122)의 합에 의해 주어진다. 따라서, 라미네이트 유리 물품(100)의 전체 두께는 약 0.1mm, 0.5mm, 1mm, 1.5mm, 2.0mm, 2.5mm, 3mm, 4mm, 5mm, 6mm, 7mm, 8mm, 9mm, 10mm, 11mm, 12mm, 13mm, 14mm, 15mm, 16mm, 17mm, 18mm, 19mm, 20mm, 21mm, 22mm, 23mm, 24mm, 25mm, 26mm, 27mm, 28mm, 29mm, 30mm, 31mm, 32mm, 33mm, 34mm, 35mm, 40mm, 45mm, 50mm, 55mm, 60mm, 70mm, 80 mm, 90mm, 100mm 및 이러한 전체 두께 사이의 모든 두께 값일 수 있다.
이제 도 1a를 참조하면, 예시적인 기능성 라미네이트 유리 물품(100a)이 본 개시의 구현예에 따라 제공된다. 라미네이트 유리 물품(100a)은 도 1에 도시된 기능성 라미네이트 유리 물품(100)과 실질적으로 유사하다. 따라서, 물품(100 및 100a)의 동일한 번호의 요소는 달리 언급되지 않는 한 동일하거나 실질적으로 유사한 구조 및 기능을 갖는다. 또한, 도 1a에 도시된 기능성 라미네이트 물품(100a)은 하나 이상의 장식층(12a, 16a)을 더욱 포함한다. 도면에 도시된 바와 같이, 장식층(12a, 16a)은 플렉시블 유리 기판(12)의 하부 주 표면(4)과 백커 기판(16)의 상부 주 표면(8)에 배치된다. 플렉시블 유리 기판(12) 및 백커 기판(16) 중 하나 이상이 실질적으로 투명한 라미네이트 물품(100a)의 구현에서, 이러한 장식 층(12a, 16a) 중 하나 이상은 가시적이며 물품(100a)에 장식적인 미학(aesthetic)을 제공할 수 있다. 구현예에 따르면, 장식 층(12a, 16a)은 이들 층과 접촉하는 플렉시블 유리 기판(12) 및/또는 백커 기판(16)과 동일한 재료 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 또한, 장식 층(12a, 16a)은 안료, 잉크 및/또는 유색 측면을 갖는 임의의 다른 재료, 예를 들어 종이, 폴리머 재료, 판지 등을 포함할 수 있다.
또한, 도 1a에 도시된 바와 같이, 기능성 라미네이트 유리 물품(100a)은 전도성 트레이스(30)와 백커 기판(16) 사이에 위치된 하나 이상의 격리(isolation) 층(18)을 포함할 수 있다. 백커 기판(16)이 강철 합금과 같은 전기 전도성 재료를 포함하는 라미네이트 물품(100a)의 구현예에서, 격리 층(18)은 전도성 트레이스(30)가 백커 기판(16)으로부터 전기적으로 격리되는 것을 보장한다. 이와 같이, 격리 층(들)은 하나 이상의 전기 절연 재료, 예를 들어 무기 산화물 코팅 또는 층(예를 들어, Al2O3), 비전도성 유리, 세라믹 또는 유리-세라믹 재료, 절연 폴리머, 예를 들어 PET 등을 포함한다.
본 개시의 원리와 일치하는 기능성 라미네이트 유리 물품(100 및 100a)(도 1 및 1a 참조)의 처리와 관련하여, 당업자는 다양한 라미네이션 방법이 사용되어 이러한 구조물을 제조할 수 있음이 쉽게 이해할 수 있다. 예를 들어, 백커 기판(16) 및 라미네이트 유리 물품(100 및 100a)의 다른 요소의 조성에 따라, 종래의 라미네이트에 전형적으로 사용되는 것과 유사한 고압 및 저압 라미네이션 접근법이 사용될 수 있다. 라미네이트 유리 물품(100 및 100a)을 제조하기 위해 사용되는 방법의 특정 구현예에서, 다양한 표면 처리(예컨대, 플라즈마 세정, 에칭, 폴리싱 등)는 접착제(22)에 의한 플렉시블 유리 기판(12)과의 개선된 라미네이션 및/또는 전도성 트레이스(30)의 개선된 접착을 용이하게 하기 위해 백커 기판(16)의 주 표면(8)에 적용될 수 있다.
이제 도 2를 참조하면, 기능성 라미네이트 유리 물품(100, 100a)(또한 도 1, 1a 참조)을 제조하는 방법(200)이 개략적인 형태로 도시되어 있다. 상기 방법(200)은 다음을 포함한다: 백커 기판(16) 및 플렉시블 유리 기판(12) 중 하나 또는 둘 다(즉, 300 ㎛ 이하의 두께(112)를 가짐) 상에 하나 이상의 전도성 트레이스(30)를 형성하는 단계(210); 및 전도성 트레이스(들)(30)와 접촉하고 백커 기판(16)과 플렉시블 유리 기판(12) 사이에 위치하도록 하나 이상의 전자 장치 요소(40)를 마운팅하는 단계(220). 상기 방법(200)은 다음을 더욱 포함한다: 전도성 트레이스(들)(30) 및 전자 장치 요소(들)(40)를 접착제(22)로 캡슐화하는 단계(230); 및 백커 기판(16)과 플렉시블 유리 기판(12)을 접착제(22)로 라미네이팅하는 단계(240).
도 2a를 참조하면, 기능성 라미네이트 유리 물품(100, 100a)(또한 도 1, 1a 참조)을 제조하는 방법(200a)이 개략적인 형태로 도시된다. 라미네이트 유리 물품(100, 100a)을 제조하는 방법(200a)은 도 2에 도시된 기능성 라미네이트 유리 물품(100, 100a)을 제조하는 방법(200)과 실질적으로 유사하다. 따라서, 방법(200 및 200a)의 동일한 번호의 요소는 달리 언급되지 않는 한, 동일하거나 실질적으로 유사한 단계, 시퀀스 및 기능을 갖는다. 또한, 방법(200a)은 백커 기판(16) 및 플렉시블 유리 기판(12) 중 하나 또는 둘 모두 상에 하나 이상의 전자 장치(50)를 인 시튜 형성하는 단계(225)를 또한 포함한다. 또한, 단계(230)가 수행되어 접착제(22)로 전자 장치(50)를 캡슐화한다. 또한 도 2a로부터 명백한 바와 같이, 방법 200a의 구현예는 전술한 바와 같이, 하나 이상의 전자 장치(50)를 형성하는 단계(225)가 하나 이상의 전도성 트레이스(30) 및 하나 이상의 전자 장치 요소(40)를 형성 및 마운팅하는 하위 단계(210 및 220)를 포함할 수 있도록 수행될 수 있다(도 2 및 해당 설명 참조). 방법(200a)의 일부 구현에 따르면, 전자 장치(50)를 인 시튜 형성하는 단계(225)는 그라비어 오프셋 인쇄(GOP) 공정, 무전해 침착(ELD) 공정(예컨대, 무전해 침착), 표면 마운팅 프로세스, 레이저-보조 선택적 침착 프로세스(예컨대, 선택적 침착) 및 레이저 제트 인쇄 공정 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
기능성 라미네이트 유리 물품(100, 100a)을 제조하는 방법(200, 200a(도 2, 2a 참조))의 일부 구현예에 따르면, 하나 이상의 전도성 트레이스(30)를 형성하는 단계(210)는 GOP 공정, ELD 공정, 레이저 보조 선택적 침착 공정 및 레이저 제트 인쇄 공정 중 하나 이상에 의해 수행될 수 있다. 이제 도 3a를 참조하면, 도 2 및 2a에 도시된 기능성 라미네이트 유리 물품을 제조하는 방법(200, 200a)의 일부로서 전도성 트레이스(들)(30)를 형성하는 단계(210)의 구현의 개략도가 제공된다. 도 3a에 의해 입증된 바와 같이, 단계(210)는 UV 광 경화 및 베이킹 단계와 함께 GOP 공정 단계를 수반하여, Ag 잉크를 포함하는 한 세트의 Ag 함유 전도성 트레이스(30a)를 형성할 수 있다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 특정 잉크 패턴은 GOP 공정 단계의 일부로서 고무로 덮인 롤러를 통해 백커 기판(16)으로 이동될 수 있다. 일부 구현예에 따르면, Ag-함유 잉크는 폴리머, 용매, 및 서브마이크론 및 마이크론 스케일의 Ag 입자를 함유하는 페이스트이다. UV 경화 및 베이킹 하위 단계는 백커 기판(16)에 Ag 함유 잉크의 접착을 위해 용매를 제거하고 폴리머를 크로스링크하는 것을 목표로 한다. 잉크가 열가소성 폴리머 또는 저온 경화 스케쥴의 열경화성 폴리머를 사용하는 경우 UV 경화 단계는 선택 사항이며 필요하지 않을 수 있다. 도 3c에 도시된 바와 같이, Ag를 함유하는 예시적인 전도성 트레이스(30a)는 GOP, 베이킹 및 UV 경화 단계를 포함하는 공정으로 제조되었고 2.7㎛의 두께 및 34㎛의 선폭을 나타내었다.
도 3a를 다시 참조하면, 단계(210)의 구현은 전도성 트레이스(30b)를 형성하기 위한 ELD 공정 단계를 더 포함할 수 있으며, 이는 전술한 바와 같이 GOP 공정에 의해 형성된 Ag 잉크 층 위에 Cu 층을 포함한다. 전도성 트레이스(30a) 내의 Ag 입자는 도 3a에 도시된 바와 같이 Cu 용질이 Ag 입자 상에 선택적으로 침착되는 산화환원 반응을 수행하기 위한 촉매로서 반응 중심으로서 역할을 할 수 있다. 또한, 일부 구현예에 따르면, 전도성 트레이스(30b)를 형성하기 위해 Ag 입자 위에 Cu를 침착하는 ELD 단계는 약 50℃의 온도에서 염기성 Cu 함유 용액(즉, pH ≥ 12)으로 수행될 수 있다. ELD 공정 단계의 일부로서, Cu 층의 두께는 침착 시간의 함수로서 변할 수 있고; 바람직하게는, 과도한 내부 응력의 축적으로 인한 자체 박리를 피하기 위해 Cu 층의 두께는 10㎛ 이하로 제어되어야 한다. 도 3c에 도시된 바와 같이, 전도성 트레이스(30b)의 예시적인 Cu 층이 8.1㎛의 두께 및 44㎛의 선폭을 갖는 ELD 공정 단계를 통해 형성 및 침착되었다. 일부 구현예에서, Ag 및 Cu 금속을 함유하는, 전도성 트레이스(30b)는 낮은 전기 저항률을 유지하면서 자체 박리를 방지하기 위해 약 2 ㎛의 두께를 갖는 Cu 층을 사용한다. 또한, 도 3a에 도시된 바와 같이, Ag의 선택적 층은 Ag/Cu/Ag 층 구조를 갖는 전도성 트레이스(30c)를 형성하기 위해 전도성 트레이스(30b) 위에 ELD 공정을 통해 배치될 수 있다. 단계(210)의 이러한 구현에서, ELD-침착된 Ag는 전도성 트레이스(30b)의 Cu 표면 원자(즉, 수백 nm 이내)를 주로 교환하여, 장식 및 보호 기능을 갖는 전도성 트레이스(30c)를 형성하고 특히 밑에 있는 Cu 층의 산화 가능성을 감소시킨다. 또한, 일부 구현예에 따르면, 단계(210)의 일부로서 전도성 트레이스(30c)를 형성하기 위해 Ag/Cu 층 구조 위에 Ag를 침착하는 ELD 공정 단계가 약 60℃의 온도에서 산성 Ag 함유 용액(즉, pH ≤ 5)을 사용하여 수행될 수 있다.
일부 구현에 따르면, 방법(200, 200a)에 따라 형성된 전도성 트레이스(들)(30)은 예를 들어, 0.01 Ω·cm 내지 2 Ω·cm, 0.05 Ω·cm 내지 1.5 Ω·cm, 0.1 Ω·cm 내지 1 Ω·cm, 0.2 Ω·cm 내지 0.8 Ω·cm 및 상기 범위 사이의 모든 전기 저항률 값과 같은, 상대적으로 낮은 전기 저항률을 특징으로 할 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, Cu 함유 전도성 트레이스는 예를 들어 GOP 및 ELD 공정 하위 단계를 갖는 단계 (210)에 따라 다양한 구조 및 전기 저항률을 갖는 플렉시블 유리 기판(12)(~200mm x 200mm) 상에 형성될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 도 4에 도시된 Cu 함유 전도성 트레이스는 또한 백커 기판(16) 상에 형성하기 위한 공정의 예시이기도 하다. 보다 구체적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 다음의 예시적인 전도성 트레이스 구조물이 형성되었다: 0.9 Ω·cm의 전기 저항률을 갖는 단선 구조물; 0.4 Ω·cm의 전기 저항률을 갖는 세미-메쉬 구조물; 및 0.2 Ω·cm의 전기 저항률을 갖는 풀-메쉬 구조물. 외관상 단선 구조물은 우수한 광투과율을 가지나; 선은 고밀도로 수렴하여 높은 수준의 대비를 만든다. 대조적으로, 세미-메시 및 풀-메시 구조물은 더 나은 전기 저항률(각각 0.4 및 0.2 Ω·cm)과 가시 스펙트럼 영역에서 약 85%의 비교적 균일한 광 투과율을 제공한다.
기능성 라미네이트 유리 물품(100, 100a)을 제조하는 방법(200, 200a)(도 2, 2a 참조)의 일부 구현에 따르면, 하나 이상의 전자 장치 요소(40)를 마운팅하는 단계(220)는 각 전자 장치 요소(40)가 전도성 에폭시 페이스트로, 예컨대 도 5a에 도시된 바와 같이(즉, "Ag 페이스트"), 하나 이상의 전도성 트레이스(30)와 전기 접촉하도록 표면 마운팅 기술(surface mounting technology, SMT) 공정으로 수행될 수 있다. 보다 구체적으로, 도 5a는 기능성 라미네이트 유리 물품(100, 100a)을 제조하는 방법(200, 200a)의 일부로서 전자 장치 요소(40)를 마운팅하는 단계(220)의 예시적인 구현의 개략도이다(도 1-2a 참조). 도 5a로부터 명백한 바와 같이, 단계(220)는 하나 이상의 하부 전도성 트레이스, 예를 들어 전도성 트레이스(30a, 30b)와 접촉하는 전자 장치 요소(40)를 결합하거나 그렇지 않으면 배치하기 위해 종래의 SMT 공정으로 수행될 수 있다. 도시된 바와 같이, 도전성 트레이스(30a, 30b)는 전술한 바와 같이, 예를 들어 GOP 및 ELD와 같은 적절한 공정을 사용하여 형성된다(도 3a-3c 및 대응하는 설명 참조). 전자 장치 요소(40)(예를 들어, LED 칩)를 물리적으로 고정하기 위해, Ag 또는 Sn 솔더 페이스트는 인접한 전도성 트레이스 사이에 의도하지 않은 솔더 브리지가 발생하지 않도록 하는 방식으로 각 전도성 트레이스에 국부적으로 스텐실 인쇄 및/또는 디스펜서로 적용될 수 있다. 다음으로, 전자 장치 요소(40)는 Ag 또는 Sn 솔더 페이스트 상으로 공급되어, 이들을 하나 이상의 전도성 트레이스(30a, 30b)와 전기적으로 접촉하게 한다. 이 시점에서, 전도성 트레이스(30a, 30b) 중 하나 이상과 접촉하는 전자 장치 요소(40)를 유지하는 Ag 또는 Sn 솔더 페이스트는 열 리플로우 공정 단계를 거친다(예컨대, Ag 솔더 페이스트의 경우 약 120℃ 및 Sn 솔더 페이스트의 경우 약 220℃).
5b 및 5c에 나타난 바와 같이, 방법 (200, 200a)의 단계 (220)에 따라 유리 백커 기판(예컨대, 백커 기판(16) 상에 제조된 예시적인 전자 장치 요소 및 전자 장치가 도시된다(도 2, 2a, 및 5a 및 해당 설명 참조). 도 5b 및 5c에 도시된 전자 장치 요소 및 장치는 본 개시의 원리에 따라 플렉시블 유리 기판(예를 들어, 플렉시블 유리 기판(12)) 상에서 마찬가지로 개발될 수 있다는 점에서 예시적이라는 점에 유의한다. 보다 구체적으로, 도 5b는 단계 (220)에 따른 SMT 공정으로 백커 기판 상에 마운트된 LED 칩 세트를 도시한다. 도 5b는 또한 4개의 전도성 트레이스(예컨대, 솔더 범프)를 나타내는 RGB LED 칩들 중 하나의 후면의 확대도를 포함한다. 유사하게, 도 5c에 예시적인 형태로 도시된 바와 같이, 박동 센서 칩은 단계 (220)에 따라 SMT 공정으로 백커 기판 상에 마운팅될 수 있다.
기능성 라미네이트 유리 물품(100, 100a)을 제조하는 방법(200, 200a(도 2, 2a 참조))의 일부 구현예에 따르면, 전도성 트레이스(30) 및 전자 장치 요소(40)를 캡슐화하는 단계(230)는 닙-롤러 공정, 스탬핑 공정 및 댐-투-필 공정 중 하나에 의해 수행될 수 있다. 또한, 앞서 언급한 바와 같이, 단계 (230)에서 사용되는 접착제(22)는 OCA, EVA 및 실리콘 접착제 중 하나 이상일 수 있다.
이제 도 6a 및 6b를 참조하면, 전도성 트레이스(30) 및 전자 장치 요소(40)(및/또는 전자 장치(50))를 캡슐화하는 단계(230a, 230b) 및 백커 기판(16) 및 플렉시블 유리 기판(12)을 접착제(22a, 22b)로 라미네이팅하는 단계(240a, 240b)의 개략도가 제공된다. 도 6a에 도시된 바와 같이, 단계 230a는 닙-롤러 공정으로 수행되어 전도성 트레이스(30) 및 전자 장치 요소(40) 위에 접착제(22a)(예컨대, 시트 형태의 OCA)를 가압할 수 있고, 따라서 물품의 전체 두께를 제어하고, 일부 경우에는 최소화하는 방식으로 이들 특징부(features)를 캡슐화할 수 있다. 또한, 단계 240a는 닙-롤러 공정으로 수행되어 접착제(22a)로 플렉시블 유리 기판(12)에 백커 기판(16)을 라미네이트할 수 있다. 도 6a에 도시된 구현의 이점은 닙-롤러 방식이 접착제(22a)의 다중 층을 사용하기 위해 사용될 수 있어, 복합 전자 아키텍처(예컨대, 전도성 트레이스(30), 전자 장치 요소(40) 및 전자 장치(50)의 개발 및 캡슐화에 더 많은 유연성을 제공한다는 점이다. 유사하게, 도 6b에 도시된 바와 같이, 단계 230b는 스탬핑 공정으로 수행되어 접착제(22b)(예컨대, 시트 형태의 EVA 접착제)로 전도성 트레이스(30) 및 전자 장치 요소(40)를 캡슐화할 수 있다. 또한, 단계 240b는 스탬핑 공정으로 수행되어 접착제(22b)로 플렉시블 유리 기판(12)에 백커 기판(16)을 라미네이팅할 수 있다. 도 6a 및 6b에 도시된 단계 230a, 230b, 240a 및 240b의 구현예에서, 각각의 닙-롤러 및 스탬핑 공정은, 각각의 접착제(22a 및 22b)가 상대적으로 유동적이 되어 이들 방식의 캡슐화 및 라미네이팅 측면을 개선하도록 상승된 온도, 예컨대 약 100℃ 내지 120℃에서, 소정의 가압력(pressing force)으로 수행된다.
도 6c와 관련하여, 단계 230c는 댐-투-필 공정으로 수행되어, 전도성 트레이스(30) 및 전자 장치 요소(40) 위에 접착제(22c)(예컨대, 액체, 수지 형태의 실리콘 접착제)를 충전할 수 있고, 따라서 이들 특징부를 캡슐화할 수 있다. 일반적으로, 단계 230c는 백커 기판(16) 위에 실리콘 접착제(22c)를 고정시키기 위한 추가적인 베이킹(적어도 150℃) 및 UV 경화 단계를 필요로 한다.
이제 도 7a 및 7b를 참조하면, 2개의 예시적인 기능성 라미네이트 유리 물품(100, 100a)의 단면도, 개략도, 및 분해도가 제공된다(도 1, 1a 및 상응하는 설명 참조). 도 7a 및 7b에 도시된 각각의 장치는 플렉시블 유리 기판(12) 및 백커 기판(16)을 갖는 인쇄된 Cu 전도성 트레이스 상에 납땜된 48개의 LEDs가 장착된 심장 박동 센서이다. 도 7a에 도시된 심장 박동 센서는 소정의 유리 조성을 갖는 백커 기판(16)을 사용한다. 대조적으로, 도 7b에 도시된 심장 박동 센서는 격리 층(18)과 함께 강철 합금으로 제조된 백커 기판(16)을 사용한다. 이러한 장치(즉, 전도성 트레이스(30))의 이중-기능 회로는 GOP 공정 후 고온 베이킹 및 UV 경화 공정 단계를 이용하여 Ag 잉크로 직접적으로 인쇄될 수 있다. 또한, ELD 공정이 사용되어 약 1 내지 2 ㎛, 또는 약 1 내지 10 ㎛의 두께, 및 10 ㎛ 이상의 선폭을 갖는 Ag 트레이스 상에 Cu 층들을 선택적으로 침착할 수 있다. LED 및 기타 전자 부품(EC)(즉, 전자 장치 요소(40))은 미리 코팅된 솔더 페이스트로 Ag/Cu 전도성 트레이스에 자동으로 공급 및 배치될 수 있다. 플렉시블 인쇄 회로(FPC) 케이블이 전원을 공급하고 신호 후 처리를 제공하는 외부 컨트롤러에 이방성 전도성 필름(ACF)을 갖는 표면-마운트된 LED 및 EC 칩을 연결하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 접착제(예를 들어, OCA, EVA, 실리콘 등)가 사용되어 LED 및 EC(즉, 전자 장치(50))를 캡슐화하고 백커 기판(16)을 플렉시블 유리 기판(12)에 라미네이트할 수 있다. 도 7a에 도시된 심장 박동 센서의 이점은 소정의 유리 조성을 갖는 백커 기판(16)이 장치에 투시, 광학 기능을 제공한다는 점이다. 한편, 도 7b에 도시된 심장 박동 센서의 장점은 강철 합금으로 만들어진 백커 기판(16)이, 특히 라미네이션 시 플렉시블 유리 기판(12)에서 유리한 잔류 압축 응력 상태의 개발을 통해, 추가된 기계적 강도와 인성을 제공한다는 점이다. 또한, 도 7a 및 7b에 도시된 심장 박동 센서를 구성하고 만드는 데 사용되는 접근법은 마찬가지로 도 7c 및 7d에 도시된 터치 센서를 구성하고 만드는 데 사용될 수 있다.
본 개시의 제1 관점은 기능성 라미네이트 유리 물품에 관한 것이다. 상기 물품은 백커 기판; 300 ㎛ 이하의 두께를 포함하는 플렉시블 유리 기판, 여기서 유리 기판은 접착제로 백커 기판에 라미네이트되며; 백커 기판 및 플렉시블 유리 기판의 하나 또는 둘 모두 상에 배치되는 복수의 전도성 트레이스; 및 백커 기판 및 플렉시블 유리 기판 사이에 배치되고 복수의 전도성 트레이스와 접촉하는 복수의 전자 장치 요소를 포함한다. 또한, 접착제는 백커 기판 및 플렉시블 유리 기판 사이의 복수의 전도성 트레이스 및 복수의 전자 장치 요소를 캡슐화한다.
제2 관점에 따르면, 제1 관점이 제공되며, 여기서 상기 백커 기판은 금속 합금, 폴리카보네이트, 유리, 세라믹, 유리-세라믹, 고압 라미네이트(HPL), 중밀도 섬유판(MDF), 또는 이들의 조합을 포함한다.
제3 관점에 따르면, 제1 또는 제2 관점이 제공되며, 여기서 상기 플렉시블 유리 기판의 두께는 50㎛ 내지 250㎛이다.
제4 관점에 따르면, 제1 내지 제3 관점 중 어느 하나가 제공되며, 여기서 상기 백커 기판의 두께는 약 0.5 mm 내지 약 50 mm이다.
제5 관점에 따르면, 제1 내지 제4 관점 중 어느 하나가 제공되며, 여기서 상기 접착제는 광학 투명 접착제(OCA), 에틸렌 비닐 아세테이트 접착제(EVA), 실리콘 접착제, 또는 자외선-경화성 수지 접착제를 포함한다.
제6 관점에 따르면, 제1 내지 제5 관점 중 어느 하나가 제공되며, 상기 복수의 전도성 트레이스는 0.1 Ω·cm 내지 1 Ω·cm의 전기 저항률을 포함한다.
제7 관점에 따르면, 제1 내지 제6 관점 중 어느 하나가 제공되며, 상기 물품은 심장 박동 센서, 터치 센서, 발광 다이오드(LED) 디스플레이, 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이, OLED 조명, 라디오 주파수 식별(RFID) 안테나 또는 기타 안테나, 모션 센서, 광전지 장치, 및 전자파 차폐 및 필터링 장치 중 하나 이상으로서 기능한다.
본 개시의 제8 관점은 기능성 라미네이트 유리 물품의 제조 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 복수의 전도성 트레이스를 백커 기판 및 플렉시블 유리 기판 중 하나 또는 둘 모두 상에 형성하는 단계; 상기 복수의 전도성 트레이스와 접촉하고 백커 기판 및 플렉시블 유리 기판 사이에 있도록 복수의 전자 장치 요소를 마운팅하는 단계; 상기 복수의 전도성 트레이스 및 복수의 전자 장치 요소를 접착제로 캡슐화하는 단계; 및 상기 백커 기판 및 플렉시블 유리 기판을 접착제로 라미네이트하는 단계를 포함한다. 여기서 상기 플렉시블 유리 기판은 300 ㎛ 이하의 두께를 갖는다.
제9 관점에 따르면, 제8 관점이 제공되며, 여기서 상기 복수의 전도성 트레이스를 형성하는 단계는 그라비어(gravure) 오프셋 인쇄(GOP) 공정, 무전해 침착(ELD) 공정, 레이저-보조 선택적 침착 공정, 및 레이저 제트 인쇄 공정 중 하나 이상에 의해 수행된다.
제10 관점에 따르면, 제8 또는 제9 관점이 제공되며, 여기서 상기 복수의 전도성 트레이스는 0.1 Ω·cm 내지 1 Ω·cm의 전기 저항률을 포함한다.
제11 관점에 따르면, 제8 내지 제10 관점 중 어느 하나가 제공되며, 상기 복수의 전자 장치 요소를 마운팅하는 단계는 각 전자 장치 요소가 전도성 에폭시 페이스트로 트레이스 중 하나 이상과 전기 접촉하도록 표면 마운팅 공정으로 수행된다.
제12 관점에 따르면, 제8 내지 제11 관점 중 어느 하나가 제공되며, 여기서 상기 복수의 전도성 트레이스 및 복수의 전자 장치 요소를 캡슐화하는 단계는 닙-롤러 공정, 스탬핑 공정 및 댐-투-필 공정 중 하나에 의해 수행되고, 여기서 접착제는 광학 투명 접착제(OCA), 에틸렌 비닐 아세테이트 접착제(EVA), 실리콘 접착제, 또는 자외선-경화성 수지 접착제를 포함한다.
제13 관점에 따르면, 제8 내지 제12 관점 중 어느 하나가 제공되며, 여기서 상기 플렉시블 유리 기판의 두께는 50 ㎛ 내지 250 ㎛이고, 상기 백커 기판의 두께는 약 0.5 mm 내지 약 50 mm이다.
제14 관점에 따르면, 제8 내지 제13 관점 중 어느 하나가 제공되며, 여기서 상기 백커 기판은 금속 합금, 폴리카보네이트, 유리, 세라믹, 유리-세라믹, 고압 라미네이트(HPL), 중밀도 섬유판(MDF), 또는 이들의 조합을 포함한다.
본 개시의 제15 관점은 기능성 라미네이트 유리 물품의 제조 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 백커 기판 및 플렉시블 유리 기판 중 하나 또는 둘 모두 상에 복수의 전자 장치를 인 시튜 형성하는 단계; 상기 복수의 전자 장치를 접착제로 캡슐화하는 단계; 및 상기 백커 기판 및 플렉시블 유리 기판을 접착제로 라미네이트하는 단계를 포함한다. 또한, 상기 플렉시블 유리 기판은 300 ㎛ 이하의 두께를 갖는다.
제16 관점에 따르면, 제15 관점이 제공되며, 상기 복수의 전자 장치를 인 시튜 형성하는 단계는 그라비어 오프셋 인쇄(GOP) 공정, 무전해 침착(ELD) 공정, 표면 마운팅 공정, 레이저-보조 선택적 침착 공정, 및 레이저 제트 인쇄 공정 중 하나 이상을 포함한다.
제17 관점에 따르면, 제15 또는 제16 관점이 제공되며, 여기서 상기 복수의 전자 장치를 캡슐화하는 단계는 닙-롤러 공정, 스탬핑 공정 및 댐-투-필 공정 중 하나에 의해 수행되고, 여기서 접착제는 광학 투명 접착제(OCA), 에틸렌 비닐 아세테이트 접착제(EVA), 또는 실리콘 접착제를 포함한다.
제18 관점에 따르면, 제15 내지 제17 관점 중 어느 하나가 제공되며, 여기서 상기 플렉시블 유리 기판의 두께는 50 ㎛ 내지 250 ㎛이다.
제19 관점에 따르면, 제15 내지 제18 관점 중 어느 하나가 제공되며, 여기서 상기 백커 기판의 두께는 약 0.5 mm 내지 약 50 mm이다.
제20 관점에 따르면, 제15 내지 제19 관점 중 어느 하나가 제공되며, 여기서 상기 백커 기판은 금속 합금, 폴리카보네이트, 유리, 세라믹, 유리-세라믹, 고압 라미네이트(HPL), 중밀도 섬유판(MDF), 또는 이들의 조합을 포함한다.
임의의 구현예를 포함하는 본 개시의 상기 설명된 구현예는 단지 개시의 다양한 원리의 명확한 이해를 위해 제시된 구현의 가능한 예일 뿐이라는 것이 강조되어야 한다. 많은 변형 및 수정이 본 개시의 사상 및 다양한 원리로부터 실질적으로 벗어나지 않고 본 개시의 전술한 구현예에 대해 이루어질 수 있다. 보다 일반적으로, 이러한 모든 수정 및 변형은 본 개시의 범위 내에 포함되고 다음 청구항에 의해 보호되는 것으로 의도된다.

Claims (20)

  1. 기능성 라미네이트 유리 물품으로서,
    백커(backer) 기판;
    300㎛ 이하의 두께를 포함하는 플렉시블 유리 기판으로서, 상기 유리 기판은 접착제로 백커 기판에 라미네이트되는, 플렉시블 유리 기판;
    상기 백커 기판 및 플렉시블 유리 기판 중 하나 또는 둘 모두에 배치되는 복수의 전도성 트레이스; 및
    상기 백커 기판 및 플렉시블 유리 기판 사이에 배치되고, 복수의 전도성 트레이스와 접촉하는 복수의 전자 장치 요소(elements)를 포함하고,
    여기서 접착제는 백커 기판 및 플렉시블 유리 기판 사이의 복수의 전자 장치 요소 및 복수의 전도성 트레이스를 캡슐화하는, 기능성 라미네이트 유리 물품.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 백커 기판은 금속 합금, 폴리카보네이트, 유리, 세라믹, 유리-세라믹, 고압 라미네이트(HPL), 중밀도 섬유판(MDF), 또는 이들의 조합을 포함하는, 기능성 라미네이트 유리 물품.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 플렉시블 유리 기판의 두께는 50㎛ 내지 250㎛인, 기능성 라미네이트 유리 물품.
  4. 청구항 1-3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 백커 기판의 두께는 약 0.5 mm 내지 약 50 mm인, 기능성 라미네이트 유리 물품.
  5. 청구항 1-4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접착제는 광학 투명 접착제(OCA), 에틸렌 비닐 아세테이트 접착제(EVA), 실리콘 접착제, 또는 자외선-경화성 수지 접착제를 포함하는, 기능성 라미네이트 유리 물품.
  6. 청구항 1-5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 전도성 트레이스는 0.1 Ω·cm 내지 1 Ω·cm의 전기 저항률을 포함하는, 기능성 라미네이트 유리 물품.
  7. 청구항 1-6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 물품은 심장 박동 센서, 터치 센서, 발광 다이오드(LED) 디스플레이, 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이, OLED 조명, 라디오 주파수 식별(RFID) 안테나 또는 기타 안테나, 모션 센서, 광전지 장치, 및 전자파 차폐 및 필터링 장치 중 하나 이상으로서 기능하는, 기능성 라미네이트 유리 물품.
  8. 기능성 라미네이트 유리 물품의 제조 방법으로서,
    복수의 전도성 트레이스를 백커 기판 및 플렉시블 유리 기판 중 하나 또는 둘 모두 상에 형성하는 단계;
    상기 복수의 전도성 트레이스와 접촉하고 백커 기판 및 플렉시블 유리 기판 사이에 있도록 복수의 전자 장치 요소를 마운팅하는 단계;
    상기 복수의 전도성 트레이스 및 복수의 전자 장치 요소를 접착제로 캡슐화하는 단계; 및
    상기 백커 기판 및 플렉시블 유리 기판을 접착제로 라미네이트하는 단계를 포함하고,
    여기서 상기 플렉시블 유리 기판은 300 ㎛ 이하의 두께를 갖는, 기능성 라미네이트 유리 물품의 제조 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 복수의 전도성 트레이스를 형성하는 단계는 그라비어(gravure) 오프셋 인쇄(GOP) 공정, 무전해 침착(ELD) 공정, 레이저-보조 선택적 침착 공정, 및 레이저 제트 인쇄 공정 중 하나 이상에 의해 수행되는, 기능성 라미네이트 유리 물품의 제조 방법.
  10. 청구항 8 또는 9에 있어서,
    상기 복수의 전도성 트레이스는 0.1 Ω·cm 내지 1 Ω·cm의 전기 저항률을 포함하는, 기능성 라미네이트 유리 물품의 제조 방법.
  11. 청구항 8-10 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 전자 장치 요소를 마운팅하는 단계는 각 전자 장치 요소가 전도성 에폭시 페이스트로 트레이스 중 하나 이상과 전기 접촉하도록 표면 마운팅 공정으로 수행되는, 기능성 라미네이트 유리 물품의 제조 방법.
  12. 청구항 8-11 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 전도성 트레이스 및 복수의 전자 장치 요소를 캡슐화하는 단계는 닙-롤러 공정, 스탬핑 공정 및 댐-투-필 공정 중 하나에 의해 수행되고, 여기서 접착제는 광학 투명 접착제(OCA), 에틸렌 비닐 아세테이트 접착제(EVA), 실리콘 접착제, 또는 자외선-경화성 수지 접착제를 포함하는, 기능성 라미네이트 유리 물품의 제조 방법.
  13. 청구항 8-12 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플렉시블 유리 기판의 두께는 50 ㎛ 내지 250 ㎛이고, 상기 백커 기판의 두께는 약 0.5 mm 내지 약 50 mm인, 기능성 라미네이트 유리 물품의 제조 방법.
  14. 청구항 8-13 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 백커 기판은 금속 합금, 폴리카보네이트, 유리, 세라믹, 유리-세라믹, 고압 라미네이트(HPL), 중밀도 섬유판(MDF), 또는 이들의 조합을 포함하는, 기능성 라미네이트 유리 물품의 제조 방법.
  15. 기능성 라미네이트 유리 물품의 제조 방법으로서,
    백커 기판 및 플렉시블 유리 기판 중 하나 또는 둘 모두 상에 복수의 전자 장치를 인 시튜 형성하는 단계;
    상기 복수의 전자 장치를 접착제로 캡슐화하는 단계; 및
    상기 백커 기판 및 플렉시블 유리 기판을 접착제로 라미네이트하는 단계를 포함하고,
    여기서 상기 플렉시블 유리 기판은 300 ㎛ 이하의 두께를 갖는, 기능성 라미네이트 유리 물품의 제조 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 복수의 전자 장치를 인 시튜 형성하는 단계는 그라비어 오프셋 인쇄(GOP) 공정, 무전해 침착(ELD) 공정, 표면 마운팅 공정, 레이저-보조 선택적 침착 공정, 및 레이저 제트 인쇄 공정 중 하나 이상을 포함하는, 기능성 라미네이트 유리 물품의 제조 방법.
  17. 청구항 15 또는 16에 있어서,
    상기 복수의 전자 장치를 캡슐화하는 단계는 닙-롤러 공정, 스탬핑 공정 및 댐-투-필 공정 중 하나에 의해 수행되고, 여기서 접착제는 광학 투명 접착제(OCA), 에틸렌 비닐 아세테이트 접착제(EVA), 또는 실리콘 접착제를 포함하는, 기능성 라미네이트 유리 물품의 제조 방법.
  18. 청구항 15-17 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플렉시블 유리 기판의 두께는 50 ㎛ 내지 250 ㎛인, 기능성 라미네이트 유리 물품의 제조 방법.
  19. 청구항 15-18 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 백커 기판의 두께는 약 0.5 mm 내지 약 50 mm인, 기능성 라미네이트 유리 물품의 제조 방법.
  20. 청구항 15-19 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 백커 기판은 금속 합금, 폴리카보네이트, 유리, 세라믹, 유리-세라믹, 고압 라미네이트(HPL), 중밀도 섬유판(MDF), 또는 이들의 조합을 포함하는, 기능성 라미네이트 유리 물품의 제조 방법.
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