TW201924105A - 具有衝擊及彎曲抵抗力之可折疊電子裝置模組 - Google Patents

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Abstract

本案揭示了一種可折疊電子裝置模組，包含：含玻璃的覆蓋元件，具有約25微米(µm)至約200µm的厚度、約20至140GPa的彈性模數、以及第一與第二主表面； 疊層，包括：(a)一夾層，具有約0.01GPa至10GPa的彈性模數、及約50µm至200µm的厚度，及(b)一柔靭基板，具有約100µm至約200µm的厚度； 及一第一黏合劑，將該疊層結合至該覆蓋元件，並包括約0.001GPa至10GPa的彈性模數、及約5µm至約25µm的厚度。 進一步地，該模組包括抗衝擊性，特徵在於，於筆落測試中的衝擊時，在覆蓋元件的第一與第二主表面處的拉伸應力分別小於約4100百萬帕(MPa)及小於約8300MPa。

Description

具有衝擊及彎曲抵抗力之可折疊電子裝置模組
此申請案依據美國專利法第119條請求於2017年10月11日提交的美國專利臨時申請案，第62/571,028號的優先權權利。該專利申請案的全部內容以引用的方式併入本文中。
本揭露一般涉及可折疊電子裝置模組及製品。更具體地，本揭露涉及可折疊電子裝置模組，其具有用於可折疊顯示裝置應用的含玻璃覆蓋件。
傳統上具有剛性的產品及組件的柔韌(flexible)性版本現今被構思用於新的應用。舉例而言，柔靭電子裝置可提供薄、輕及可柔韌的特性，為包含彎曲顯示器及可穿戴裝置的新應用提供機會。許多此等柔靭電子裝置包含用於保持及安裝此等設備的電子組件的柔靭基板。金屬箔具有一些優點，包含熱穩定性及耐化學性，但具有成本高且缺乏光學透明性等缺點。聚合物箔具有一些優點，包含低成本及抗衝擊性，但具有邊際光學透明性、缺乏熱穩定性、有限的氣密性及循環疲勞效能等缺點。
一些此等電子裝置亦可使用柔靭顯示器。光學透明度及熱穩定性通常為柔靭顯示器應用的理想特性。此外，柔靭顯示器，特別是對於具有觸控螢幕功能及/或可折疊的柔靭顯示器，應具有高抗疲勞及抗穿刺性，包含在小彎曲半徑下的抗故障性。進一步地，取決於顯示器的預期應用，柔靭顯示器應易於被消費者彎曲及折疊。
一些柔靭玻璃及含玻璃材料為柔靭與可折疊基板及顯示器應用提供了許多有益的特性。然而，將玻璃材料用於此等應用的嘗試一直很困難。通常，玻璃基板可製造成非常低的厚度大小(＜25µm)，以實現越來越小的彎曲半徑。此等「薄」玻璃基板具有有限抗穿刺性之缺點。同時，可製造具有更好抗穿刺性的更厚的玻璃基板(＞150µm)，但此等基板在彎曲時缺乏合適的抗疲勞性及機械可靠性。
進一步地，由於此等柔靭玻璃材料被運用為亦包含電子組件(例如，薄膜電晶體「TFT」)，觸控感應器等)的模組中的覆蓋元件、附加層(例如，聚合物電子裝置面板)及黏合劑(例如，環氧樹脂、光學透明黏合劑(「OCAs」))，此等各種組件與元件之間的相互作用可導致在最終產品(如電子顯示裝置)內使用模組期間存在的日益複雜的應力狀態。此等複雜的應力狀態可導致應力大小增加及/或覆蓋元件的所面臨的應力集中因素。因此，此等覆蓋元件可能易受模組內的內聚及/或分層故障模式的影響。此外，此等複雜的相互作用可導致消費者彎曲及折疊覆蓋元件時的彎曲力增加。
因此，需要柔靭的含玻璃材料及模組設計，其採用此等材料以用於各種電子裝置應用，特別是用於柔靭電子顯示裝置應用，更特定地用於可折疊顯示裝置應用。
根據本揭露的第一態樣，提供了一種可折疊電子裝置模組，其包含：覆蓋元件，具有約25µm至約200µm的厚度，及約20GPa至約140GPa的覆蓋元件彈性模數，該覆蓋元件進一步包括，具有玻璃組合物、第一主表面及第二主表面的組件；疊層，包括：(a)夾層，具有第一及第二主表面、約0.01GPa至約10GPa的夾層彈性模數、及約50µm至約200µm的厚度，以及
(b)柔靭電子裝置基板，具有約25µm至約200µm的厚度；以及將該疊層結合至該覆蓋元件的第二主表面的第一黏合劑，該第一黏合劑的特徵在於約0.001GPa至約10GPa的彈性模數、及約5µm至約25µm的厚度。進一步地，該裝置模組包括抗衝擊性，特徵在於，當在筆落測試(PenDropTest,如下所述)中撞擊覆蓋元件時，於該覆蓋元件的第一主表面處的拉伸應力小於約4100MPa，並且該覆蓋元件的第二主表面處的拉伸應力小於約8300MPa。該裝置模組亦能包括抗衝擊性，特徵在於，當在筆落測試中撞擊覆蓋元件時，於該覆蓋元件的第一主表面處的拉伸應力小於約3900MPa，並且於該覆蓋元件的第二主表面處的拉伸應力小於約7000MPa。
根據本揭露的第二態樣，提供了一種可折疊電子裝置模組，其包含：覆蓋元件，具有約25µm至約200µm的厚度，及約20GPa至約140GPa的覆蓋元件彈性模數，該覆蓋元件進一步包括，具有玻璃組合物、第一主表面及第二主表面的組件；疊層，包括：(a)夾層，具有第一及第二主表面、約0.01GPa至約10GPa的夾層彈性模數、及約50µm至約200µm的厚度，以及
(b)柔靭電子裝置基板，具有約25µm至約200µm的厚度；以及將該疊層結合至該覆蓋元件的第二主表面的第一黏合劑，該第一黏合劑的特徵在於約0.001GPa至約10GPa的彈性模數、及約5µm至約25µm的厚度。進一步地，該裝置模組包括抗彎曲性，特徵在於，於兩點彎曲測試(Two-Point彎曲Test)中彎曲該模組使得該覆蓋元件的第一主表面為凹形時，該裝置模組中的彎曲力小於約110N。該裝置模組亦能包括抗彎曲性，特徵在於，於兩點彎曲測試中彎曲該模組，使得該覆蓋元件的第一主表面為凹形時，該裝置模組中的彎曲力小於約70N。
根據本揭露的第三態樣，提供了一種可折疊電子裝置模組，其包含：覆蓋元件，具有約25µm至約200µm的厚度，及約20GPa至約140GPa的覆蓋元件彈性模數，該覆蓋元件進一步包括，具有玻璃組合物、第一主表面及第二主表面的組件；疊層，包括：(a)夾層，具有第一及第二主表面、約0.01GPa至約10GPa的夾層彈性模數、及約50µm至約200µm的厚度，以及
(b)柔靭電子裝置基板，具有約25µm至約200µm的厚度；以及將該疊層結合至該覆蓋元件的第二主表面的第一黏合劑，該第一黏合劑的特徵在於約0.001GPa至約10GPa的彈性模數、及約5µm至約25µm的厚度。進一步地，該裝置模組包括彎曲應力阻抗性，特徵在於，於板間距為約6mm之兩點彎曲測試中彎曲模組時，於覆蓋元件的第二主表面處的拉伸應力小於約200MPa，使得覆蓋元件的第一主表面為凹形。該裝置模組亦可包括彎曲應力阻抗性，特徵在於，於板間距為約6mm之兩點彎曲測試中彎曲模組時，於覆蓋元件的第二主表面處的拉伸應力小於約150MPa，使得覆蓋元件的第一主表面為凹形。
根據本揭露的第四態樣，提供了一種可折疊電子裝置模組，其包含：覆蓋元件，具有約25µm至約200µm的厚度，及約20GPa至約140GPa的覆蓋元件彈性模數，該覆蓋元件進一步包括具有玻璃組合物、第一主表面及第二主表面的組件；疊層，包括：(a)夾層，具有第一及第二主表面、約0.01GPa至約140GPa的夾層彈性模數、及約50µm至約200µm的厚度，以及
(b)柔靭電子裝置基板，具有約25µm至約200µm的厚度；以及將該疊層結合至該覆蓋元件的第二主表面的第一黏合劑，該第一黏合劑的特徵在於約1GPa至約10GPa的彈性模數、及約5µm至約25µm的厚度。進一步地，該裝置模組包括抗衝擊性，特徵在於，於筆落測試中對於覆蓋元件的一組衝擊的平均筆落高度為約6cm或更高。該裝置模組亦可包括抗衝擊性，特徵在於，於筆落測試中對於覆蓋元件的一組衝擊的平均筆落高度為約7.2cm或更高。此外，第一黏合劑能進一步包括約5µm的厚度及UV固化的光聚合物。
其他特徵與優勢將於隨後的詳細敘述中，包含隨後的實施方式、申請專利範圍、以及隨附圖示予以闡述，並且對於熟習該項技術領域者而言可由實施方式之敘述輕易得知部分其他特徵與優勢，或者藉由實踐此揭露書所述而認識到其他特徵與優勢。舉例而言，可根據以下實施例組合本說明書的各種特徵。
實施例1 一種可折疊電子裝置模組，包括：
一覆蓋元件，具有約25µm至約200µm的厚度，及約20GPa至約140GPa的覆蓋元件彈性模數，該覆蓋元件進一步包括具有玻璃組合物、第一主表面及第二主表面的組件；
一疊層，包括；
(a)一夾層，具有第一及第二主表面、約0.01GPa至約10GPa的夾層彈性模數、及約50µm至約200µm的厚度，及
(b)一柔靭電子裝置基板，具有約25µm至約200µm厚度，其耦合至夾層；及
第一黏合劑，將該疊層結合至覆蓋元件的第二主表面，第一黏合劑的特徵在於，約0.001GPa至約10GPa的彈性模數、及約5µm至約25µm的厚度，
其中，該裝置模組包括抗衝擊性，特徵在於，當在筆落測試中撞擊覆蓋元件時，於該覆蓋元件的第一主表面處的拉伸應力小於約4100MPa，並且該覆蓋元件的第二主表面處的拉伸應力小於約8300MPa。
實施例2 根據實施例1之裝置模組，其中該裝置模組包括抗衝擊性，特徵在於，當在筆落測試中撞擊覆蓋元件時，於該覆蓋元件的第一主表面處的拉伸應力小於約3900MPa，並且於該覆蓋元件的第二主表面處的拉伸應力小於約7000MPa。
實施例3 根據實施例1或2之裝置模組，其中夾層包含約5GPa至約10GPa的彈性模數。
實施例4 根據實施例1至3中任一者之裝置模組，其中該裝置模組包括抗衝擊性，特徵在於，當在筆落測試中撞擊覆蓋元件時，於該覆蓋元件的第一主表面處的拉伸應力小於約3700MPa，並且於該覆蓋元件的第二主表面處的拉伸應力小於約5500MPa。
實施例5 根據實施例1至4中任一者之裝置模組，其中夾層包含約125µm至約200µm的厚度。
實施例6 根據實施例5之裝置模組，其中該裝置模組包括抗衝擊性，特徵在於，當在筆落測試中撞擊覆蓋元件時，於該覆蓋元件的第一主表面處的拉伸應力小於約3650MPa，並且於該覆蓋元件的第二主表面處的拉伸應力小於約6000MPa。
實施例7 根據實施例1至6中任一者之裝置模組，其中柔靭裝置基板為柔靭有機發光二極管(OLED)基板，其中第一黏合劑包括環氧樹脂、氨基甲酸酯、丙烯酸酯、丙烯酸、苯乙烯共聚物、聚異丁烯、聚乙烯醇縮丁醛、乙烯乙酸乙烯酯、矽酸鈉、光學透明黏合劑(OCA)、壓力敏感黏合劑(PSA)、聚合物泡沫、天然樹脂、及合成樹脂中的一者或更多者，及
進一步地，其中夾層包括聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亞胺、乙酸丁酸纖維素、聚苯乙烯、苯乙烯丙烯腈、苯乙烯甲基丙烯酸甲酯、玻璃纖維強化聚合物(GFRP)、二氧化矽顆粒、氧化鋯顆粒、二氧化鈦顆粒、及二氧化矽溶膠-凝膠中的一者或更多者。
實施例8 一種可折疊電子裝置模組，包括：
一覆蓋元件，具有約25µm至約200µm的厚度，及約20GPa至約140GPa的覆蓋元件彈性模數，該覆蓋元件進一步包括具有玻璃組合物、第一主表面及第二主表面的組件；一疊層，包括；
(a)一夾層，具有第一及第二主表面、約0.01GPa至約10GPa的夾層彈性模數、及約50µm至約200µm的厚度，及
(b)一柔靭電子裝置基板，具有約25µm至約200µm厚度，其耦合至夾層；及
第一黏合劑，將該疊層結合至覆蓋元件的第二主表面，第一黏合劑的特徵在於，約0.001GPa至約10GPa的彈性模數、及約5µm至約25µm的厚度，
其中該裝置模組包括抗彎曲性，特徵在於，於兩點彎曲測試中彎曲該模組，使得該覆蓋元件的第一主表面為凹形時，該裝置模組中的彎曲力小於約110N。
實施例9 根據實施例8之裝置模組，其中該裝置模組包括抗彎曲性，特徵在於，於兩點彎曲測試中彎曲該模組使得該覆蓋元件的第一主表面為凹形時，該裝置模組中的彎曲力小於70N。
實施例10 根據實施例8或實施例9的裝置模組，其中夾層包含約50µm至約125µm的厚度。
實施例11 根據實施例10之裝置模組，其中該裝置模組包括抗彎曲性，特徵在於，於兩點彎曲測試中彎曲該模組使得該覆蓋元件的第一主表面為凹形時，該裝置模組中的彎曲力小於約60N。
實施例12 根據實施例8至11中任一者之裝置模組，其中夾層包含約0.01GPa至約5GPa的彈性模數。
實施例13 根據實施例12之裝置模組，其中該裝置模組包括抗彎曲性，特徵在於，於兩點彎曲測試中彎曲該模組使得該覆蓋元件的第一主表面為凹形時，該裝置模組中的彎曲力小於約70N。
實施例14 根據實施例8至11中任一者之裝置模組，其中柔靭裝置基板為柔靭有機發光二極管(OLED)基板，其中第一黏合劑包括環氧樹脂、氨基甲酸酯、丙烯酸酯、丙烯酸、苯乙烯共聚物、聚異丁烯、聚乙烯醇縮丁醛、乙烯乙酸乙烯酯、矽酸鈉、光學透明黏合劑(OCA)、壓力敏感黏合劑(PSA)、聚合物泡沫、天然樹脂、及合成樹脂中的一者或更多者，及
進一步地，其中夾層包括聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亞胺、乙酸丁酸纖維素、聚苯乙烯、苯乙烯丙烯腈、苯乙烯甲基丙烯酸甲酯、玻璃纖維強化聚合物(GFRP)、二氧化矽顆粒、氧化鋯顆粒、二氧化鈦顆粒、及二氧化矽溶膠-凝膠中的一者或更多者。
實施例15 一種可折疊電子裝置模組，包括：
一覆蓋元件，具有約25µm至約200µm的厚度，及約20GPa至約140GPa的覆蓋元件彈性模數，該覆蓋元件進一步包括具有玻璃組合物、第一主表面及第二主表面的組件；一疊層，包括；
(a)一夾層，具有第一及第二主表面、約0.01GPa至約10GPa的夾層彈性模數、及約50µm至約200µm的厚度，及
(b)一柔靭電子裝置基板，具有約25µm至約200µm厚度，其耦合至夾層；及
第一黏合劑將該疊層結合至覆蓋元件的第二主表面，第一黏合劑的特徵在於，約0.001GPa至約10GPa的彈性模數、及約5µm至約25µm的厚度，
其中該裝置模組包括彎曲應力阻抗性，特徵在於，於板間距為約6mm之兩點彎曲測試中彎曲模組使得覆蓋元件的第一主表面為凹形時，於覆蓋元件的第二主表面處的拉伸應力小於約200MPa。
實施例16 根據實施例15之裝置模組，其中該裝置模組包括彎曲應力阻抗性，特徵在於，於兩點彎曲測試中彎曲模組使得覆蓋元件的第一主表面為凹形時，於覆蓋元件的第二主表面處的拉伸應力小於約150MPa。
實施例17 根據實施例15或16之裝置模組，其中夾層包含約0.01GPa至約5GPa的彈性模數。
實施例18 根據實施例17之裝置模組，其中該裝置模組包括彎曲應力阻抗性，特徵在於，於兩點彎曲測試中彎曲模組使得覆蓋元件的第一主表面為凹形時，於覆蓋元件的第二主表面處的拉伸應力小於約140MPa。
實施例19 根據實施例15至18中任一者之裝置模組，其中夾層包含約50µm至約125µm的厚度。
實施例20 根據實施例19之裝置模組，其中該裝置模組包括彎曲應力阻抗性，特徵在於，於兩點彎曲測試中彎曲模組使得覆蓋元件的第一主表面為凹形時，於覆蓋元件的第二主表面處的拉伸應力小於約80MPa。
實施例21 根據實施例15至20中任一者之裝置模組，其中柔靭裝置基板為柔靭有機發光二極管(OLED)基板，其中第一黏合劑包括環氧樹脂、氨基甲酸酯、丙烯酸酯、丙烯酸、苯乙烯共聚物、聚異丁烯、聚乙烯醇縮丁醛、乙烯乙酸乙烯酯、矽酸鈉、光學透明黏合劑(OCA)、壓力敏感黏合劑(PSA)、聚合物泡沫、天然樹脂、及合成樹脂中的一者或更多者，及
進一步地，其中夾層包括聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亞胺、乙酸丁酸纖維素、聚苯乙烯、苯乙烯丙烯腈、苯乙烯甲基丙烯酸甲酯、玻璃纖維強化聚合物(GFRP)、二氧化矽顆粒、氧化鋯顆粒、二氧化鈦顆粒、及二氧化矽溶膠-凝膠中的一者或更多者。
實施例22 一種可折疊電子裝置模組，包括：
一覆蓋元件，具有約25µm至約200µm的厚度，及約20GPa至約140GPa的覆蓋元件彈性模數，該覆蓋元件進一步包括具有玻璃組合物、第一主表面及第二主表面的組件；一疊層，包括；
(a)一夾層，具有第一及第二主表面、約0.01GPa至約140GPa的夾層彈性模數、及約50µm至約200µm的厚度，及
(b)一柔靭電子裝置基板，具有約25µm至約200µm厚度，其耦合至夾層；及
第一黏合劑將該疊層結合至覆蓋元件的第二主表面，第一黏合劑的特徵在於，約1GPa至約10GPa的彈性模數、及約5µm至約25µm的厚度，
其中，該裝置模組包括抗衝擊性，特徵在於，於筆落測試中對於覆蓋元件的一組衝擊的平均筆落高度為約6cm或更高。
實施例23 根據實施例22之裝置模組，其中該裝置模組包括抗衝擊性，特徵在於，於筆落測試中對於覆蓋元件的一組衝擊的平均筆落高度為約7.2cm或更高。
實施例24 根據實施例22或實施例23之裝置模組，其中第一黏合劑具有約5µm的厚度並且包含UV固化的光聚合物。
應當理解，前述一般性敘述以及隨後具體實施方式兩者僅為範例性的，並且企圖提供概述或框架以理解所請求項的性質與特性。此說明書包含隨附圖式以提供進一步理解，且隨附圖式併入以及構成此說明書的一部分。附圖示出了一個或更多個實施例，並且與說明書一併用於解釋各種實施例的原理與操作。在本文中使用的方向術語上、下、右、左、前、後、頂部、底部—僅係參考所繪製的附圖，並不意圖暗示絕對方向。
【圖示簡單說明】
圖1為根據本揭露的一些態樣的可折疊電子裝置模組的剖視圖。
圖2A與2B分別描繪了根據本揭露的一些態樣、於用於測量抗彎性及彎曲應力阻抗性之兩點彎曲測試設備之內，未彎曲及彎曲配置的可折疊電子裝置模組。
圖3描繪了根據本揭露的一些態樣、用於測量抗衝擊性的筆落測試設備內的可折疊電子裝置模組。
圖4A與4B為根據本揭露的一些態樣，於筆落測試中對覆蓋元件的衝擊時，在可折疊電子裝置模組的覆蓋元件的第一主表面處產生的模擬拉伸應力的邊際平均數與帕累托圖。
圖4C與4D為根據本揭露的一些態樣，於筆落測試中對覆蓋元件的衝擊時，在可折疊電子裝置模組的覆蓋元件的第二主表面處產生的模擬拉伸應力的邊際平均數與帕累托圖。
圖5A和5B為根據本揭露的一些態樣，在兩點彎曲測試中彎曲模組使得覆蓋元件的第一主表面為凹形時，在可折疊電子裝置模組的覆蓋元件的第一主表面處產生的模擬彎曲力的邊際平均數與帕累托圖。
圖6A和6B為根據本揭露的一些態樣，在兩點彎曲測試中彎曲覆蓋元件時，在可折疊電子裝置模組的覆蓋元件的第二主表面處產生的模擬拉伸應力的邊際平均數與帕累托圖。
圖7A至7C為根據本揭露的一些態樣，對於可折疊電子裝置模組以及比較裝置模組，在筆落測試中測試所得的平均筆落高度的曲線圖。
現在將詳細參照根據請求項的實施例，其範例於附圖中示出。將盡可能地於附圖中使用相同的符號說明來表示相同或相似部分。範圍在本文中可表示為從「約」一個特定值，及/或到「約」另一個特定值。當表示如此範圍時，另一實施例包含從一特定值及/或至另一特定值。類似地，當藉由使用先行詞「約」將值表示為近似值時，將理解該特定值形成另一個實施例。無論說明書中的範圍的數值或端點標明「約」與否，範圍的數值或端點旨在包含兩個實施例：一個由「約」修飾，一個未以「約」修飾。將進一步理解，每個範圍的端點相對於另一個端點皆為重要的，並且獨立於另一個端點。
該等術語「實質的」、「實質上」及其變體旨在註意所述的特徵等於或近似等於值或描述。舉例而言，「實質上平面的」表面旨在表示平面或近似平面的表面。此外，「實質上」旨在表示兩個值相等或近似相等。在一些實施例中，「實質上」可表示彼此約10％內的值，如彼此約5％內，或彼此約2％內。
除了其他特徵和益處外，本揭露的可折疊電子裝置模組與製品提供抗衝擊性、有限的抗彎曲性(即，消費者易於彎曲裝置)及彎曲應力阻抗性，所有此等皆於小彎曲半徑(例如，靜態拉伸與疲乏)及抗穿刺性方面有助於機械可靠性。關於機械可靠性，本揭露的可折疊模組配置成避免其含玻璃覆蓋元件中的故障。當可彎曲模組用於可折疊電子裝置顯示器時，小彎曲半徑及抗穿刺能力為有益的，舉例而言，其中一者為，顯示器的一部分折疊在顯示器的另一部分的頂部上。舉例而言，可折疊裝置模組可用作以下中的一個或更多個：可折疊電子顯示裝置的面向使用者的部分上的覆蓋件，其中有一特別需要抗穿刺性的位置；基板模組，設置在裝置自身內部，電子組件，設置在基板模組上；或者於可折疊電子顯示裝置中的其他地方。或者，本發明的可折疊模組可用於不具有顯示器的裝置中，但其中因玻璃或含玻璃層具有益特性並且以類似於可折疊顯示器的方式折疊或彎曲至緊密彎曲半徑而被應用。當可折疊模組在裝置的外部使用時，其中在使用者將與其交互的位置處，抗穿刺性為特別有益的。再又者，當此等模組與製品用於包括手動彎曲的應用中時(例如，可折疊的，類似錢包的柔韌顯示裝置)，用於折疊或以其他方式彎曲此等裝置模組與製品的某些配置的相對低的彎曲力，對於使用者特別有益。
更具體地，本揭露中的可折疊電子裝置模組可藉由控制模組內採用的覆蓋元件、黏合劑與夾層的材料特性及厚度來獲得一些或所有前述優點。舉例而言，此等可折疊模組可表現出強化的抗衝擊性，特徵在於，藉由增加的夾層厚度、夾層之增加彈性模數、及/或第一黏合劑之增加彈性模數，在筆落測試中所測量之覆蓋元件的主表面處之降低拉伸應力及/或增加平均筆落高度。此等可折疊模組亦可表現出強化的抗彎性，特徵在於，藉由夾層的厚度及/或彈性模數的降低，在兩點彎曲測試中所測量之降低彎曲力。此外，此等可折疊模組可表現出強化的彎曲應力阻抗性，特徵在於，藉由夾層的厚度及/或彈性模數的增加，在兩點彎曲測試中所測量的覆蓋元件的第二主表面處之降低拉伸應力。當模組面臨受應用驅動的彎曲及/或衝擊演變，此等較低的拉伸應力、抗彎曲性及增加的筆落高度效能特別是在覆蓋元件的抗故障性方面，可獲致改進的模組可靠性。此外，本揭露中的實施例與概念為熟習技術者提供了一種框架，用來設計可折疊電子裝置模組，以降低覆蓋元件主表面處的拉伸應力、降低彎曲模組時的彎曲力、並增加故障前的平均筆落高度，所有此等皆有助於此等模組的可靠性、可製造性及適用性，以用於具有不同程度及數量的彎曲與折疊演變的各種應用中。
參照圖1，根據本揭露的一些態樣描繪了可折疊電子裝置模組100a，包含覆蓋元件50、第一黏合劑10a、疊層90a、夾層75、電子裝置102及柔韌電子裝置基板60。覆蓋元件50具有厚度52、第一主表面54及第二主表面56。厚度52可為約25µm至約200µm，例如，約25µm至約175µm、約25µm至約150µm、約25µm至約125µm、約25µm至約100µm、約25µm至約75µm、約25µm至約50µm、約50µm至約175µm、約50µm至約150µm、約50µm至約125µm、約50µm至約100µm、約50µm至約75µm、約75µm至約175µm、約75µm至約150µm、約75µm至約125µm、約75µm至約100µm、約100µm至約175µm、約100µm至約150µm、約100µm至約125µm、約125µm至約175µm、約125µm至約150µm、及約150µm至約175µm的範圍內。在其他態樣中，厚度52可為約25µm至150µm、約50µm至100µm、或約60µm至80µm的範圍內。覆蓋元件50的厚度52亦可設定在前述範圍與值之間的其他厚度。
圖1中描繪的可折疊電子裝置模組100a包含覆蓋元件50，覆蓋元件50的彈性模數為約20GPa至140GPa，例如，約20GPa至約120GPa、約20GPa至約100GPa、約20GPa至約80GPa、約20GPa至約60GPa、約20GPa至約40GPa、約40GPa至約120GPa、約40GPa至約100GPa、約40GPa至約80GPa、約40GPa至約60GPa、約60GPa至約120GPa、約60GPa至約100GPa、約60GPa至約80GPa、約80GPa至約120GPa、約80GPa、GPa至約100GPa、及約100GPa至約120GPa。覆蓋元件50可為具有玻璃組合物的組件或包含至少一種具有玻璃組合物的組件。在後述案例中，覆蓋元件50可包含一個或更多個包含，含玻璃材料的層，例如，元件50可為聚合物/玻璃複合材料，配置有聚合物基質中的第二相玻璃顆粒。在一些態樣中，覆蓋元件50為玻璃元件，特徵在於彈性模數為約50GPa至約100GPa，或此等限值之間的任意彈性模數值。在其他態樣中，覆蓋元件彈性模數為約20GPa、30GPa、40GPa、50GPa、60GPa、70GPa、80GPa、90GPa、100GPa、110GPa、120GPa、130GPa、140GPa、或此等值之間的任意彈性模數值。
在圖1中描繪的可折疊模組100a的某些態樣中，覆蓋元件50可包含玻璃層。在其他態樣中，覆蓋元件50可包含兩個或更多個玻璃層。因而，厚度52反映了構成覆蓋元件50的各個玻璃層的厚度之和。在覆蓋元件50包含兩個或更多個獨立玻璃層的該等態樣中，每個獨立玻璃層的厚度為1µm或更大。舉例而言，模組100a中採用的覆蓋元件50可包含三個玻璃層，每個玻璃層具有約8µm的厚度，使得覆蓋元件50的厚度52為約24µm。然而，亦當理解，覆蓋元件50可包含夾在多個玻璃層之間的其他非玻璃層(例如，柔軟的聚合物層)。在模組100a的其他實施方式中，覆蓋元件50可包含一個或更多個包含，含玻璃材料的層，例如，元件50可為聚合物/玻璃複合材料，配置有聚合物基質中的第二相玻璃顆粒。
在圖1中，包括包含玻璃材料的覆蓋元件50的可折疊電子裝置模組100a可由不含鹼金屬的矽鋁酸鹽、硼矽酸鹽、硼鋁矽酸鹽及矽酸鹽玻璃組合物製成。覆蓋元件50亦可由含鹼的矽鋁酸鹽、硼矽酸鹽、硼鋁矽酸鹽及矽酸鹽玻璃組合物製成。在某些態樣中，鹼土改質劑可添加至用於覆蓋元件50的任何前述組合物中。在一些態樣中，根據以下的玻璃組合物適用於具有一個或更多個玻璃層的覆蓋元件50：50至75％(莫耳百分比)的二氧化矽；5至20％的三氧化二铝；8至23％的三氧化二硼；0.5至9％的氧化鎂；1％至9％的氧化鈣；0至5％的一氧化矽；0至5％的氧化鋇；0.1至0.4％的二氧化錫；0至0.1％的二氧化鋯；及0至10％的氧化鈉、0至5％的氧化鉀、0至10％的氧化鋰。在一些態樣中，根據以下的玻璃組合物適用於具有一個或更多個玻璃層的覆蓋元件50：64至69%(莫耳百分比)的二氧化矽；5至12%的三氧化二铝；8至23％的三氧化二硼；0.5至2.5％的氧化鎂；1％至9％的氧化鈣；0至5％的一氧化矽；0至5％的氧化鋇；0.1至0.4％的二氧化錫；0至0.1％的二氧化鋯；0至1％的氧化鈉。在其他態樣中，以下組合物適用於覆蓋元件50：~67.4%(莫耳百分比)的二氧化矽；~12.7%的三氧化二铝；~3.7%的三氧化二硼；~2.4%的氧化鎂；0%的氧化鈣；0%的一氧化錫；~0.1％的二氧化錫；~13.7%的氧化鈉。在進一步態樣中，以下組合物亦適用於覆蓋元件50中使用的玻璃層：68.9%(莫耳百分比)的二氧化矽；10.3%的三氧化二铝；15.2%的氧化鈉；5.4%的氧化鎂；及0.2%二氧化錫。在其他態樣中，覆蓋元件50可採用以下玻璃組合物(「玻璃1」)：~64%(莫耳百分比)二氧化矽；~16%的三氧化二铝；~11莫耳％的氧化鈉；~6莫耳％的氧化鋰；~1莫耳%的一氧化錫；及~2%的五氧化二磷。在進一步態樣中，以下組合物亦適用於覆蓋元件50中使用的玻璃層：68.9%(莫耳百分比)的二氧化矽；10.3%的三氧化二铝；15.2%的氧化鈉；5.4%的氧化鎂；及0.2%二氧化錫。可使用各種標準來選擇用於包括玻璃材料的覆蓋元件50的組合物，該標準包含但不限於易於製造最低厚度大小同時使瑕疵的摻入最小化；易於擴展(developement)壓縮應力區域以抵消彎曲過程中產生的拉伸應力、光學透明度；及耐腐蝕性。
可折疊模組100a中採用的覆蓋元件50可採用各種物理形式與形狀。從橫截面的角度來看，作為單層或多層的元件50可為平坦的或平面的。在一些態樣中，取決於最終應用，元件50能以非直線、片狀形式製造。作為一個範例，具有橢圓形顯示器與邊框的移動顯示裝置可採用具有大致上橢圓形片狀形式的覆蓋元件50。
再次參照圖1，可折疊電子裝置模組100a進一步包含：疊層90a，厚度92a為約100µm至600µm；及第一黏合劑10a，配置成將疊層90a結合至覆蓋元件50的第二主表面56，第一黏合劑10a的特徵在於，厚度12a及約0.001GPa至約10GPa的彈性模數，彈性模數如約0.001GPa至約8GPa、約0.001GPa至約6GPa、約0.001GPa至約4GPa、約0.001GPa至約2GPa、約0.001GPa至約1GPa、約0.01GPa至約8GPa、約0.01GPa至約6GPa、約0.01GPa至約4GPa、約0.01GPa至約2GPa、約0.1GPa至約8GPa、約0.1GPa至約6GPa、約0.1GPa至約4GPa、約0.2GPa至約8GPa、約0.2GPa至約6GPa、及約0.5GPa至約8GPa。根據可折疊模組100a的第一態樣的一些實施方式，第一黏合劑10a的特徵在於，彈性模數為約0.001GPa、0.002GPa、0.003GPa、0.004GPa、0.005GPa、0.006GPa、0.007GPa、0.008GPa、0.009GPa、0.01GPa、0.02GPa、0.03GPa、0.04GPa、0.05GPa、0.1GPa、0.2GPa、0.3GPa、0.4GPa、0.5GPa、0.6GPa、0.7GPa、0.8GPa、0.9GPa、1GPa、2GPa、3GPa、4GPa、5GPa、6GPa、7GPa、8GPa、9GPa、10GPa、或此等彈性模數值之間的任意值或範圍。與此等電子裝置應用中使用的習用黏合劑的彈性模數相比，可折疊模組100a的態樣含有具有相對較高彈性模數的黏合劑10a，例如，約1GPa至約10MPa的彈性模數。使用具有相對較高彈性模數值的此等黏合劑10a意外地提供了增強的抗衝擊性，此表現在筆落測試中測得的平均筆落高度增加。
再次參照圖1所描繪的可折疊模組100a，第一黏合劑10a的特徵在於厚度12a為約5µm至約60µm、例如，約5µm至約50µm、約5µm至約40µm、約5µm至約30µm、約5µm至約20µm、約5µm至約15µm、約5µm至約10µm、約10µm至約60µm、約15µm至約60µm、約20µm至約60µm、約30µm至約60µm、約40µm至約60µm、約50µm至約60µm、約55µm至約60µm、約10µm至約50µm、約10µm至約40µm、約10µm至約30µm、約10µm至約20µm、約10µm至約15µm、約20µm至約50µm、約30µm至約50µm、約40µm至約50µm、約20µm至約40µm、及約20µm至約30µm的範圍內。其他實施例具有第一黏合劑10a，特徵在於厚度12a為約5µm、10µm、15µm、20µm、25µm、30µm、35µm、40µm、45µm、50µm、55µm、60µm、或此等厚度值之間的任意厚度範圍或值。在一些態樣中，第一黏合劑10a的厚度12a為約5µm至25µm。與此等電子裝置應用中使用的習用黏合劑的厚度相比，可折疊模組100a的一些態樣中，含有具有相對較低厚度的黏合劑10a，例如，約5µm至約10µm的厚度。使用具有相對較低厚度值的此等黏合劑10a，意外地提供了增強的抗衝擊性，此表現在筆落測試中測得的平均筆落高度增加。
在圖1中描繪的可折疊模組100a的一些實施例中，第一黏合劑10a的特徵進一步在於，帕松比為約0.1至約0.5，例如，約0.1至約0.45、約0.1至約0.4、約0.1至約0.35、約0.1至約0.3、約0.1至約0.25、約0.1至約0.2、約0.1至約0.15、約0.2至約0.45、約0.2至約0.4、約0.2至約0.35、約0.2至約0.3、約0.2至約0.25、約0.25至約0.45、約0.25至約0.4、約0.25至約0.35、約0.25至約0.3、約0.3至約0.45、約0.3至約0.4、約0.3至約0.35、約0.35至約0.45、約0.35至約0.4、和約0.4至約0.45。其他實施例包含第一黏合劑10a，特徵在於，帕松比為約0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5或任何帕松比或此等值之間的值範圍。在一些態樣中，第一黏合劑10a的帕松比為約0.1至約0.25。
如上所述，圖1中描繪的可折疊電子裝置模組100a包含，具有某些材料特性(例如，約0.001GPa至10GPa的彈性模數)的黏合劑10a。可用作模組100a中的黏合劑10a的範例性黏合劑包含，光學透明的黏合劑(「OCAs」)(例如，HenkelCorporation的LOCTITE®液態OCA)、環氧樹脂及本領域熟習技術者所理解的其他結合材料。該其他結合材料適於將疊層90a(例如，夾層75與柔韌電子裝置基板60)結合至覆蓋元件50的第二主表面56。可用作模組100a中的黏合劑10a的其他範例性黏合劑包含，環氧樹脂、氨基甲酸酯、丙烯酸酯、丙烯酸、苯乙烯聚合物、聚異丁烯、聚乙烯醇縮丁醛、乙烯乙酸乙烯酯、矽酸鈉中的一種或多種、光學透明黏合劑(OCA)、壓敏黏合劑(PSA)、聚合物泡沫、天然樹脂及合成樹脂之一個或更多個。
再次參照圖1，可折疊模組100a的疊層90a進一步包含，柔韌電子裝置基板60(例如，包含OLED的基板)，該柔韌電子裝置基板60具有第一與第二主表面64，66、厚度62及裝置基板彈性模數，該裝置基板彈性模數為約300MPa至約10GPa，例如，約300MPa到8000MPa、約300MPa到6000MPa、約300MPa到4000MPa、約300MPa到2000MPa、約300MPa到1000MPa、約300MPa到500MPa、約500MPa至8000MPa、約500MPa至6000MPa、約500MPa至4000MPa、約500MPa至2000MPa、約500MPa至1000MPa、約1000MPa至8000MPa、約1000MPa至6000MPa，約1000MPa至4000MPa、約1000MPa至2000MPa，約2000MPa至8000MPa、約2000MPa至6000MPa、約2000MPa至4000MPa、約4000MPa至8000MPa、約4000MPa至6000MPa、及約6000MPa至8000MPa、或任意彈性模數值或上述值之間的範圍。進一步地，在可折疊模組100a實施例中，基板60具有一厚度62，厚度62為約25µm至約200µm，例如，約25µm至約190µm、約25µm至約180µm、約25µm至約170µm、約25µm至約160µm、約25µm至約150µm、約25µm至約140µm、約25µm至約130µm、約25µm至約120µm、約25µm至約110µm、約25µm至約105µm、約25µm至約95µm、約25µm至約85µm、約25µm至約75µm、約25µm至約65µm、約25µm至約55µm、約25µm至約45µm、約100µm至約200µm、例如約100µm至約190µm、約100µm至約180µm、約100µm至約170µm、約100µm至約160µm、約100µm至約150µm、約100µm至約140µm、約100µm至約130µm、約100µm至約120µm、約100µm至約110µm、約100µm至約105µm、或此等厚度值之間的任意厚度值。
可用作模組100a中的基板60的合適材料包含各種熱固性與熱塑性材料，例如，聚酰亞胺，適用於安裝電子裝置102，並且在面臨與可折疊電子裝置模組100a相關的彎曲時，具有高機械完整性及柔韌性。舉例而言，基板60可為有機發光二極管(「OLED」)顯示面板。為基板60選擇的材料亦可表現出較高的熱穩定性，以抵抗與模組100a的應用環境及/或其處理條件相關的材料特性變化及/或劣化。
圖1中示出的可折疊電子裝置模組100a的疊層90a，亦可包含結合至彎曲電子裝置基板60的一個或更多個電子裝置102。舉例而言，此等電子裝置102為，習用的含OLED顯示裝置中採用的習用電子裝置。舉例而言，疊層90a的基板60可包含，一個或更多個電子裝置102，該等電子裝置之形式與結構為觸控感應器、偏光器等、及其他電子裝置，以及用於將此等裝置連接至基板60的黏合劑或其他化合物。進一步地，電子裝置102可位於基板60內及/或其主表面64，66中的一個或更多個上。亦如圖1中所示，疊層90a亦可包含疊層元件75。取決於其最終用途應用，疊層元件75可包含與可折疊電子裝置模組100a相關的各種特徵。
再次參照圖1，可折疊模組100a的疊層90a進一步包含，具有夾層厚度76的夾層75。夾層75的進一步特徵在於，彈性模數為約0.01GPa至約10GPa，例如，約0.01GPa至約8GPa、約0.01GPa至約6GPa、約0.01GPa至約4GPa、約0.01GPa至約2GPa、約0.1GPa至約8GPa、約0.1GPa至約6GPa、約0.1GPa至約4GPa、約0.2GPa至約8GPa、約0.2GPa至約6GPa、約0.5GPa至約8GPa、或此等範圍之間的任意彈性模數或值範圍。根據可折疊模組100a的一些態樣，夾層75的特徵在於，彈性模數為約0.01GPa、0.02GPa、0.03GPa、0.04GPa、0.05GPa、0.06GPa、0.07GPa、0.08GPa、0.09GPa、0.1GPa、0.2GPa、0.3GPa、0.4GPa、0.5GPa、0.6GPa、0.7GPa、0.8GPa、0.9Gpa、1GPa、2GPa、3GPa、4GPa、5GPa、6GPa、7GPa、8GPa、9GPa、10GPa、或此等彈性模數之間的任意數量或量的範圍。在實施例中，夾層75可包含聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亞胺、乙酸丁酸纖維素、聚苯乙烯、苯乙烯丙烯腈、苯乙烯甲基丙烯酸甲酯、玻璃纖維增強中的一種或更多種聚合物(GFRP)、二氧化矽顆粒、氧化鋯顆粒、二氧化鈦顆粒及二氧化矽溶膠-凝膠之一個或更多個。
與此種電子裝置應用中採用的習用夾層的彈性模數相比，可折疊模組100a的態樣包含，具有相對較高的彈性模數的夾層75，如約5GPa至約10MPa的彈性模數。使用具有相對較高彈性模數值的此種夾層75，意外地提供了增強的抗衝擊性，此表現在筆落測試中對覆蓋元件50的衝擊時，在覆蓋元件50的主表面54，56處觀察到的拉伸應力降低。與此種電子裝置應用中採用的習用夾層的彈性模數相比，可折疊模組100a的其他態樣包含，具有相對較低彈性模數的夾層75，例如，約0.01GPa至約5GPa的彈性模數。使用具有相對較低彈性模數的此種夾層75，意外地提供了增強的抗彎曲性，此表現在於兩點彎曲測試中，模組100a彎曲時彎曲力降低。與此種電子裝置應用中採用的習用夾層的彈性模數相比，可折疊模組100a的其他態樣包含，具有相對較高彈性模數的夾層75，如約5GPa至約10GPa的彈性模數。使用具有相對較高彈性模數的此種夾層75，意外地提供了增強的抗彎曲應力程度，此表現在當在兩點彎曲測試中彎曲模組100a時，在覆蓋元件50的主表面56處觀察到的拉伸應力降低。
再次參照圖1，可折疊模組100a的疊層90a進一步包含，具有夾層厚度76的夾層75。夾層75的進一步特徵在於，厚度76可為約50µm至約200µm，例如，約50µm至約175µm、約50µm至約150µm、約50µm至約125µm、約50µm至約100µm、約50µm至約75µm、約75µm至約175µm、約75µm至約150µm、約75µm至約125µm、約75µm至約100µm、約100µm至約175µm、約100µm至約150µm、約100µm至約125µm、約125µm至約175µm、約125µm至約150µm、及約150µm至約175µm。在其他態樣中，夾層75的厚度76可在約50µm至200µm、約75µm至175µm、或約100µm至150µm的範圍內。夾層75的厚度76亦可設定在上述範圍之間的其他厚度或厚度範圍。
與在此種電子裝置應用中採用的習用夾層的厚度相比，可折疊模組100a的態樣包含，具有相對較高厚度76的夾層75，例如，約125µm至約200µm的厚度。使用具有相對較高厚度76值的此種夾層75，意外地提供了增強的抗衝擊性，此表現在筆落測試中對覆蓋元件50的衝擊時，在覆蓋元件50的主表面54，56處觀察到的拉伸應力降低。與在此種電子裝置應用中採用的習用夾層的厚度相比，可折疊模組100a的其他態樣包含，具有相對較低厚度76的夾層75，約50µm至約125µm的厚度。使用具有相對較低厚度76值的此種夾層75，意外地提供了對彎曲及/或彎曲阻抗力的增強程度的抵抗力，此表現在兩點彎曲測試中彎曲模組100a時，於覆蓋元件50的主表面54，56處觀察到的彎曲力及/或拉伸應力降低。
參照圖2A與2B，根據本揭露的一些態樣，分別圖示可折疊電子裝置模組100a至c(見圖1)在兩點彎曲測試設備200內，未彎曲及彎曲的配置。應當理解，為了清楚起見，在圖2A與2B中未示出與可折疊電子裝置模組100a相關的一些特徵。在圖2A中，圖示了模組100a在兩點測試設備200內，未彎曲的配置(見圖2B，圖示了測試設備200)。
如本文中所用，利用圖2A與2B中所示的測試設備200進行「兩點彎曲力測試」或「兩點彎曲測試」，使得兩個垂直板250以恆定的彎曲力F彎曲 向內壓靠模組100a。當F彎曲 力藉著板250施加至模組時，與測試設備200相關的固定裝置(未示出)確保模組在向上凹入的方向上彎曲。參照圖2B，板250一致地一起移動直到達成特定的彎曲半徑220為止。通常，彎曲半徑220為約板250之間的距離，D，的一半。如前所述，可折疊電子裝置模組100a的特徵在於，在將兩點設備200中的模組彎曲至約20mm至約2mm的彎曲半徑220使得第一主表面54處於壓縮狀態(即，在點「C」處)時，在覆蓋元件50的第二主表面56(見圖1)處(即，在點「T」處)發生應力（主要是拉伸）。如圖2B所示，彎曲半徑220係從覆蓋元件50的第一主表面54上方的中心點，至柔韌電子裝置基板60的第二主表面66測量的。該中心點位於與模組100a相關的對稱線210上。
有利地，可使用有限元件分析(「FEA」)技術來建模(model)兩點彎曲測試。除非另作說明，否則本揭露中採用FEA建模模擬覆蓋元件的主表面54，56處的應力，並且如本領域熟習技術者所理解般，模組100a內的彎曲力F彎曲 根據某些模型假設進行。此等假設包含：對模組100a的元件使用線性彈性或超彈性材料特性；使用大變形分析方法；及使用準穩態分析方法。進一步地，假使模組100a處於室溫並且板與模組100a之間存在非常小的摩擦係數時，進行兩點彎曲測試的所有模仿。進一步地，除非另作說明，否則對於所有模仿條件，假設板間距D為6毫米。另外，假設覆蓋元件50具有71GPa的彈性模數與0.22的帕松比。假設基板60由光學黏合劑層組成，厚度為50µm、彈性模數為0.3GPa、及帕松比為0.49；以及聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)層的厚度為100µm、彈性模數為3GPa、及帕松比為0.38。
在可折疊電子裝置模組100a的某些實施方式中(見圖1)，模組可表現出抗彎曲性，特徵在於，在具有測試設備200的兩點彎曲測試中估計彎曲到板間距為6mm使得第一主表面54為凹形時，模組100a中的彎曲力小於約110N(見圖2A與2B)。意料外的是，藉由如此兩點彎曲測試的模型可理解，可調節夾層75的性質及/或其厚度76以進一步增強模組100a的抗彎性，此舉使得在具有測試設備200(見圖2A與2B)的兩點彎曲測試中估計彎曲到板間距為6mm使得第一主表面54為凹形時，模組100a中存在小於約70N的彎曲力。特別地，與在此種電子裝置應用中採用的習用夾層的彈性模數相比，可折疊模組100a的態樣包含，具有較低彈性模數的夾層75，例如，約0.01GPa至約5GPa的彈性模數。使用具有相對較低彈性模數值的此種夾層75，意外地提供了增強的抗彎曲性，此表現在兩點彎曲測試期間，模組100a中的彎曲力降低。與在此種電子裝置應用中採用的習用夾層的厚度相比，可折疊模組100a的態樣亦可包含，具有相對較低厚度76的夾層75，例如，約50µm至約125µm的厚度。使用具有相對較低厚度76值的此種夾層75意外地提供了增強的抗彎曲性，此表現在以6mm的板間距彎曲兩點彎曲測試時，於模組100a中觀察到的彎曲力降低。藉由夾層75的此種建模及設計，模組100a內的彎曲力可降低至小於約110N、小於約100N、小於約90N、小於約80N、小於約70N、小於約60N、小於約50N、小於約40N、小於約30N、小於約20N、及更低。
在可折疊電子裝置模組100a(見圖1)的其他的實施方式中，模組可表現出彎曲應力阻抗性，特徵在於，在具有測試設備200(見圖2A與2B)的兩點彎曲測試中估計彎曲到6mm的板間距，使得第一主表面54為凹形時，在覆蓋元件50的第二主表面56處的拉伸應力小於約200MPa。意料外的是，藉由此種兩點彎曲測試的建模能理解，可調節夾層75的性質及/或其厚度76，以進一步增強模組100a的彎曲應力阻抗性，使得當在具有測試設備200(見圖2A與2B)的兩點彎曲測試中估計彎曲到板間距為6mm，使得第一主表面54為凹形時，在覆蓋元件50的第二主表面56處存在小於約150MPa的拉伸應力。特別地，與在此種電子裝置應用中採用的習用夾層的彈性模數相比，可折疊模組100a的態樣包含，具有較低彈性模數的夾層75，例如，約0.01GPa至約5GPa的彈性模數。使用具有相對較低彈性模數值的此種夾層75，意外地提供了增強的抗彎曲應力程度，此表現在兩點彎曲測試中，在覆蓋元件50的第二主表面56處的拉伸應力降低。與在此種電子裝置應用中採用的習用夾層的厚度相比，可折疊模組100a的態樣亦可包含，具有相對較低厚度76的夾層75，例如，約50µm至約125µm的厚度。使用具有相對較低厚度76值的此種夾層75，意外地提供了增強的抗彎曲應力程度，此表現為，在以6mm的板間距彎曲的兩點彎曲測試時，於覆蓋元件50的第二主表面56處觀察到拉伸應力降低。藉由夾層75的此種建模與設計，模組100a內的覆蓋元件50的第二主表面56處的拉伸應力，可降低至小於約200MPa、小於約190MPa、小於約180MPa、小於約170MPa、小於約160MPa、小於約150MPa、小於約140MPa、小於約130MPa、小於約120MPa、小於約110MPa、小於約100MPa、小於約90MPa、小於約80MPa、小於約70MPa、小於約60MPa、小於約50MPa、小於約40MPa、小於約30MPa、小於約20MPa、小於約10MPa、及更低(例如，使得該位置表現出壓縮應力)。
現在參照圖3，描繪了筆落測試設備300。如本文所用，使用筆落設備300進行「筆落測試」以評估可折疊電子裝置模組100a的抗衝擊性(見圖1)，特徵在於失效前的平均筆落高度。如本文所述與描述，進行筆落測試，使得可折疊電子裝置模組100a樣品在施加至覆蓋元件50的暴露表面(即，主表面54)的負載(即，筆從一定高度掉落)下進行測試。可折疊電子裝置模組100a的相對側，例如，在主表面66(見圖1)處，由鋁板(6063鋁合金，用400砂紙打磨至表面粗糙度)支撐。根據掉落測試使用一個管將筆310引導至樣品，並將管放置成與樣品的頂表面接觸，使得管的縱軸實質上垂直於樣品的頂表面。每個管的外直徑為2.54厘米(1英寸)、內直徑為1.4厘米(16/9英寸)、及長度為90厘米。對於每次測試，使用丙烯腈丁二烯(「ABS」)墊片，將筆維持在第一表面54上方的球的期望高度314處。在每次掉落之後，將管相對於樣品重新定位，以將筆引導至樣品上的不同衝擊位置。在筆落測試中使用的筆310具有直徑為0.34mm的圓珠尖端312，並且包含蓋子的重量為5.7克。
根據圖3中描繪的筆落測試，將蓋子連接至頂端(即，與尖端相對的端部)隨著筆310掉落，使得圓珠點312能與測試樣品，即，可折疊電子裝置模組100a相互作用。在根據筆落測試的掉落順序中，在1釐米(cm)的初始高度處進行1次筆落，然後以2cm的增量連續掉落至最大為90cm的筆落高度。進一步地，在每次掉落之後，任何可觀察到的斷裂、故障或其他可折疊電子裝置組件或覆蓋元件損壞的跡像，與特定的筆落高度一起記錄。在筆落測試下，可根據相同的筆落順序測試多個樣本以生成具有改進統計數據的群體，包含平均筆落高度的確立。
有利地，使用FEA技術模仿圖3中所示的筆落測試，以基於10cm的固定筆落高度314估計在覆蓋元件50的主表面54，56處產生的拉伸應力。如本領域熟習技術者進一步理解般，在進行該模仿時進行了某些假設，包含使用與先前關於兩點彎曲測試模仿相關的相同材料特性。進一步考慮筆落測試模仿，進行以下附加假設：筆尖312模仿成剛體，沒有筆尖變形；採用模組100a的四分之一對稱切片；假設模組100a中的所有界面在分析期間完全黏合，沒有分層；將與筆落測試設備300相關的鋁支撐板模仿成剛體鋁板；在模組100a與鋁支撐板之間假設無摩擦接觸；假設筆尖312沒有穿透模組100a的覆蓋元件50；對模組100a的元件使用線性彈性或超彈性材料特性；使用大變形方法；以及在模擬測試期間，模組100a處於室溫。
在可折疊電子裝置模組100a的某些實施方式中(見圖1)，該模組可具有抗衝擊性，特徵在於，當在筆落測試中撞擊覆蓋元件50時，於該覆蓋元件50的第一主表面54處的拉伸應力小於約4100MPa，並且於該覆蓋元件的第二主表面56處的拉伸應力小於約8300MPa，如同在筆落高度314為10釐米時所建模的(見圖3)。意料外的是，藉由筆落測試的此種建模能理解，可調節夾層75的性質及/或其厚度76，以進一步增強模組100a的抗衝擊性，此舉使得當在筆落測試中撞擊覆蓋元件50時，於該覆蓋元件50的第一主表面54處的拉伸應力小於約3900MPa，並且於該覆蓋元件50的第二主表面56處的拉伸應力小於約7000MPa。特別是，與此種電子裝置應用中採用的習用夾層的彈性模數相比，可折疊模組100a的態樣包含，具有相對較高的彈性模數的夾層75，如約5GPa至約10GPa的彈性模數。使用具有相對較高彈性模數值的此種夾層75，意外地提供了增強的抗衝擊性，此表現在當筆落測試中對覆蓋元件50的衝擊時，在覆蓋元件50的主表面54，56處觀察到的拉伸應力降低。與在此種電子裝置應用中採用的習用夾層的厚度相比，可折疊模組100a的態樣亦可包含，具有相對較高厚度76的夾層75，例如，約125µm至約200µm的厚度。使用具有相對較高厚度76值的此種夾層75，意外地提供了增強的抗衝擊性，此表現在當筆落測試中對覆蓋元件50的衝擊時，在覆蓋元件50的主表面54，56處觀察到的拉伸應力降低。藉由夾層75的此種模仿與設計，覆蓋元件50的第一主表面54處的拉伸應力可降低至小於約4100MPa、4000MPa、3900MPa、3800MPa、3700MPa、3600MPa、3500MPa、3400MPa、3300MPa、3200MPa、3100MPa、3000MPa，及更低。同樣地，覆蓋元件50的第二主表面56處的拉伸應力可降低至小於約8300MPa、8000MPa、7500MPa、7000MPa、6500MPa、6000MPa、5500MPa、5000MPa、4500MPa、4000MPa、3500MPa、3000MPa，及更低。
繼續參照圖1，在本揭露的某些態樣中，可折疊電子裝置模組100a的覆蓋元件50，可包含具有一個或更多個壓縮應力區域(未示出)的玻璃層或組件，該等壓縮應力區域從第一及/或第二主表面54，56延伸至覆蓋元件50中的選定深度。進一步地，在模組100a的某些態樣中，亦可擴展(develop)出，由該元件50的邊緣(例如，垂直或實質上垂直於主表面54，56)延伸至選定深度的邊緣壓縮應力區域(未示出)。舉例而言，玻璃覆蓋元件50中包含的壓縮應力區域(及/或邊緣壓縮應力區域)，可用離子交換(「IOX」)製程形成。作為另一個範例，玻璃覆蓋元件50可包括各種定制的玻璃層及/或區域，該等區域可用於通過與層及/或區域相關的熱膨脹係數(「CTE」)的不匹配，來形成一個或更多個此等壓縮應力區域。
在具有覆蓋元件50的裝置模組100a的那些態樣中，覆蓋元件50具有，通過IOX製程形成的一個或更多個壓縮應力區域，該壓縮應力區域(等)可包括多個可離子交換的金屬離子及多個離子交換的金屬離子，選擇離子交換的金屬離子以在壓縮應力區域中產生壓縮應力。在一些包含壓縮應力區域的模組100a中，離子交換的金屬離子的原子半徑大於可離子交換的金屬離子的原子半徑。可離子交換離子(例如，Na+ 離子)在進行離子交換過程之前存在於玻璃覆蓋元件50中。離子交換離子(例如，K+ 離子)可併入璃覆蓋元件50，代替元件50內最終成為壓縮應力區域的區域中的一些可離子交換的離子。將離子交換離子，例如，K+ 離子，併入覆蓋元件50，可通過將元件50浸沒(例如，在形成完整模組100a之前)在含有離子交換離子的熔融鹽浴(例如，熔融的KNO3 鹽)中來實現。在此範例中，無論在哪裡出生，例如，在壓縮應力區域中，K+ 離子具有比Na+ 離子更大的原子半徑，並且趨於在玻璃覆蓋元件50中產生局部壓縮應力。
取決於圖1中描述的，可折疊電子裝置模組100a中採用的覆蓋元件50所採用的離子交換製程條件，離子交換離子可從覆蓋元件50的第一主表面54向下傳遞至第一離子交換深度(未示出，「DOL」)，從而建立離子交換壓縮深度(「DOC」)。如本文中所用，DOC係指本文中所述的，化學強化鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃製品中，從壓縮應力變為拉伸應力的深度。取決於離子交換處理，DOC可藉由表面應力計(FSM-使用商業可得的儀器，如FSM-6000(由Orihara Industrial Co.，Ltd。(日本)製造)或散射光偏光鏡(SCALP)測量。當藉由將鉀離子交換至玻璃製品中，而產生玻璃製品中的應力時，FSM用於測量DOC。在藉由將鈉離子交換至玻璃製品中，產生應力的情況下，SCALP用於測量DOC。當藉由將鉀離子與鈉離子交換到玻璃中而產生玻璃製品中的應力時，因為據信鈉的交換深度表示DOC，且鉀離子的交換深度表示壓縮應力大小的變化(但非壓縮應力變化到拉伸應力)，藉由SCALP測量DOC；藉著FSM測量此種玻璃製品中鉀離子的交換深度。通過FSM測量壓縮應力(包括表面CS)。表面應力測量依賴於應力光學係數(SOC)的精確測量，這與玻璃的雙折射有關。依次根據ASTM標準C770-16中描述的、標題為「StandardTestMethodforMeasurementofGlassStress-OpticalCoefficient」的程序C(玻璃盤方法)測量SOC，其內容通過引用併入本文。同樣地，第二壓縮應力區域可在元件50中，從第二主表面56向下擴展至第二離子交換深度。使用此種IOX製程可實現DOC內的壓縮應力大小遠遠超過100MPa，最高可達2000MPa。覆蓋元件50內的壓縮應力區域中的壓縮應力大小，可用於抵消在可折疊電子裝置模組100a彎曲時在覆蓋元件50中產生的拉伸應力。
再次參照圖1，在一些實施方式中，可折疊電子裝置模組100a可在覆蓋元件50中，在垂直於第一與第二主表面54，56的邊緣處，包含一個或更多個邊緣壓縮應力區域，每個邊緣壓縮應力區域由100MPa或更大的壓縮應力界定。應當理解，取決於元件50的形狀或形式，此種邊緣壓縮應力區域，可在覆蓋元件50的任何邊緣或不同於其主表面的表面處形成。舉例而言，在具有橢圓形覆蓋元件50的可折疊模組100a的一些實施方式中，邊緣壓縮應力區域可從(元件的)外邊緣向內擴展，該外邊緣與元件的主表面垂直(或實質上垂直)。可使用與用於在主表面54，56附近產生壓縮應力區域的那些在性質上類似的IOX製程，來產生此等邊緣壓縮應力區域。更具體地，覆蓋元件50中的任何此種邊緣壓縮應力區域，可用於抵消在元件邊緣處產生的拉伸應力，例如，藉由覆蓋元件50(及模組100a)在其任何邊緣上的彎曲及/或覆蓋元件50在其主表面54，46處的不均勻彎曲。或者，或作為其附加，不受理論束縛，在覆蓋元件50中採用的任何此種邊緣壓縮應力區域，可抵消來自模組100a內的元件50的邊緣處或附近的衝擊或磨損事件的不利影響。
再次參照圖1，在裝置模組100a的那些態樣中，覆蓋元件50具有，藉由元件50內的區域或層的CTE的不匹配形成的一個或更多個壓縮應力區域，此等壓縮應力區域藉由調整元件50的結構而擴展。舉例而言，元件50內的CTE差異可在元件內產生一個或更多個壓縮應力區域。在一個範例中，覆蓋元件50可包括，由包覆區域或層夾在中間的芯區域或層，每個包覆區域或層實質上平行於元件的主表面54，56。進一步地，芯層適合於CTE，其大於包層區域或層的CTE(例如，藉由芯層與包層或區域的組成控制)。在覆蓋元件50從其製造過程冷卻之後，芯區域或層與包覆區域或層之間的CTE差異，在冷卻時引起不均勻的體積收縮，導致在覆蓋元件50中殘餘應力的擴展，此表現在包層區域或層內的主表面54，56下方壓縮應力區域的擴展。換言之，使芯區域或層與包層區域或層在高溫下彼此緊密接觸；然後將此等層或區域冷卻至低溫，使得高CTE芯區域(或層)相對於低CTE包層區域(或層)的較大體積變化，在覆蓋元件50內的包層區域或層中產生壓縮應力區域。
繼續參照模組100a中的覆蓋元件50，其在圖1中示出具有CTE所擴展的壓縮應力區域，CTE相關的壓縮應力區域分別從第一主表面54向下到達第一CTE區域深度，及第二主表面56向下到達第二CTE區域深度，因此，分別為與各個主表面54，56相關的每個壓縮應力區域及包覆層或區域內的每個壓縮應力區域建立CTE相關的DOC。在一些態樣中，此等壓縮應力區域中的壓縮應力大小可超過150MPa。最大化芯區域(或層)與包層區域(或層)之間的CTE值的差異，在製造之後冷卻元件50時，可增加於壓縮應力區域中擴展的壓縮應力的大小。在具有覆蓋元件50的可折疊電子裝置模組100a的某些實施方式中，覆蓋元件50具有此種CTE相關壓縮應力區域，覆蓋元件50採用芯區域及包層區域，其中芯區域厚度除以包層區域厚度總和的厚度比大於或等於3。如此一來，相對於包層區域的尺寸及/或CTE，使芯區域及/或其CTE的尺寸最大化可用於增加在可折疊模組100a的壓縮應力區域中，所觀察到的壓縮應力大小的量級。
除了其它優點之外，可在覆蓋元件50內採用壓縮應力區域(例如，通過前述的IOX或CTE相關方法擴展的)，以抵消在可折疊模組100a彎曲時，在元件中產生的拉伸應力，尤其是取決於彎曲的方向，在主表面54，56之一者上達到最大值的拉伸應力。在某些態樣中，壓縮應力區域可包含在覆蓋元件50的主表面54，56處，約100MPa或更大的壓縮應力。在一些態樣中，主表面處的壓縮應力為約600MPa至約1000MPa。在其他態樣中，取決於在覆蓋元件50中產生壓縮應力所採用的製程，壓縮應力在主表面處可超過1000MPa，高達2000MPa。在本揭露的其他態樣中，壓縮應力在元件50的主表面處亦可在約100MPa至約600MPa的範圍內。在額外的態樣中，模組100a的覆蓋元件50內的壓縮應力區域(或多個區域)可表現出約100MPa至約2000MPa的壓縮應力，例如，約100MPa至約1500MPa、約100MPa至約1000MPa、約100MPa至約800MPa、約100MPa至約600MPa、約100MPa至約400MPa、約100MPa至約200MPa、約200MPa至約1500MPa、約200MPa至約1000MPa、約200MPa至約800MPa、約200MPa至約600MPa、約200MPa至約400MPa、約400MPa至約1500MPa、約400MPa至約1000MPa、約400MPa至約800MPa、約400MPa至約600MPa、約600MPa至約1500MPa、約600MPa至約1000MPa、約600MPa至約800MPa、約800MPa至約1500MPa、約800MPa至約1000MPa、及約1000MPa至約1500MPa。
在可折疊電子裝置模組100a的覆蓋元件50中採用的此種壓縮應力區域內，壓縮應力可保持恆定、依從主表面向下到一個或更多個選定深度的深度的函數降低或增加。如此一來，可在壓縮應力區域中採用各種壓縮應力分佈。進一步地，每個壓縮應力區域的深度可以設定為距離覆蓋元件50的主表面54，56約15µm或更小。在其他態樣中，壓縮應力區域(等)的深度可設定為，從第一及/或第二主表面54，56，使其為約覆蓋元件50的厚度52的1/3或更小，或覆蓋元件50的厚度52的20％或更小。
再次參照圖1，可折疊電子裝置模組100a可包含覆蓋元件50，覆蓋元件50包括具有一個或更多個壓縮應力區域的玻璃材料，該等壓縮應力區域在第一及/或第二主表面54，56處具有5µm或更小的最大缺陷尺寸。最大缺陷尺寸亦可保持約2.5µm或更小、2µm或更小、1.5µm或更小、0.5µm或更小、0.4µm或更小、或甚至更小的缺陷尺寸範圍。藉由對可折疊模組100a(見2A、2B及3)的彎曲和/或衝擊相關的力施加拉伸應力時的裂縫傳播，減小玻璃覆蓋元件50的壓縮應力區域中的缺陷尺寸可進一步降低元件50故障的傾向。此外，可折疊裝置模組100a的一些態樣可包含，具有受控缺陷尺寸分佈的表面區域(例如，在第一及/或第二主表面54，56處的缺陷尺寸為0.5µm或更小)，而不使用一個或更多個壓縮應力區域。
再次參照圖1，可折疊電子裝置模組100a的其他實施方式可包含覆蓋元件50，覆蓋元件50包括面臨各種蝕刻製程的玻璃材料，定制該等蝕刻製程以降低缺陷尺寸及/或改善元件50內的缺陷分佈。此等蝕刻製程可用於控制覆蓋元件50內靠近其主表面54，56及/或沿其邊緣(未示出)的缺陷分佈。舉例而言，可使用含有約15體積百分比(vol％)氫氟酸及15vol％鹽酸的蝕刻溶液，來輕微蝕刻具有玻璃組合物的覆蓋元件50的表面。如本領域熟習技術者所理解般，可根據元件50的組合物及從覆蓋元件50的表面去除所需的材料水平，來設定光蝕刻的時間及溫度。應當理解，在蝕刻過程中，藉由對此等表面採用遮蔽層等，可使元件50的一些表面保持未蝕刻狀態。更具體地，該光蝕刻可有利地提高覆蓋元件50的強度。特別地，用於切割最終用作覆蓋元件50的玻璃結構的切割或單一處理(singulatling)製程，會在元件50的表面內留下缺陷及其他缺陷。此等缺陷及瑕疵可能在從應用環境及使用中，向含有元件50的模組100a施加應力期間傳播並導致玻璃破裂。藉由輕微蝕刻元件50的一個或更多個邊緣，選擇性蝕刻製程可去除至少一些缺陷及瑕疵，從而增加輕度蝕刻表面的強度及/或抗斷裂性。另外或替代地，可在覆蓋元件50的化學鋼化(chemicaltempering)(例如，離子交換)之後執行光蝕刻步驟。化學鋼化之後的此種光蝕刻，可減少化學鋼化過程本身引入的任何缺陷，因此可增加覆蓋元件的強度及/或抗斷裂性。
亦當理解，在圖1中描述的可折疊模組100a中採用的覆蓋元件50，可包含前述的強度增強特徵中的任何一個或更多個：(a)與IOX相關的壓縮應力區域；(b)與CTE相關的壓縮應力區域；及(c)具有較小缺陷尺寸的蝕刻表面。此等強度增強特徵，可用於抵消或部分抵消在與可折疊電子裝置模組100a的應用環境、使用、及處理相關的覆蓋元件50的表面處產生的拉伸應力。
在一些實施方式中，圖1中描繪的可折疊電子裝置模組100a可用於顯示器、印刷電路板、外殼或與最終產品電子裝置相關的其他特點中。舉例而言，可折疊模組100a可被運用於含有多個薄膜電晶體(「TFT」)的電子顯示裝置中，或用於含有低溫多晶矽(「LTPS」)背板的LCD或OLED裝置中。舉例而言，當可折疊模組100a被運用於顯示器中時，模組100a可為實質上透明的。進一步地，模組100a可具有鉛筆硬度、彎曲半徑、抗穿刺性及/或設計的彎曲力能力，如前文段落中所述。在一些實施方式中，可折疊電子裝置模組100a被運用於可穿戴電子裝置中，例如，手錶、錢包或手鐲。如本文中所定義，「可折疊」包含完全折疊、部分折疊、彎曲、撓曲、離散彎曲及多重折疊能力；進一步地，該裝置可折疊，使得顯示器在折疊時位於裝置的外側，或者在折疊時位於裝置的內部。
範例
根據中心複合設計(CCD)，採用四因素實驗設計(DOE)模型進行建模，其中使用筆落測試(筆落高度為10cm)及兩點彎曲測試(板間距為6mm)對可折疊電子裝置模組100a(見圖1)的抗衝擊性、抗彎性及彎曲應力阻抗性進行建模，如下表1所示。具體地，可折疊電子裝置模組100a根據下面在表1中列出的夾層75及第一黏合劑10a屬性建模。進一步地，在表1中概述的DOE-CCD模型中採用了先前結合筆落測試及兩點彎曲測試概述的建模條件及假設。
表1
參照圖4A與4B，提供邊際平均數及帕累托圖，描繪了在筆落測試中以10cm之筆落高度對覆蓋元件50進行衝擊時，於可折疊電子裝置模組100a(見圖1)的覆蓋元件50的第一主表面54處產生的模擬拉伸應力。從此等圖中可明顯看出，拉伸應力對夾層的厚度與彈性模數特別敏感，使得此等屬性的增加趨於降低該位置處的拉伸應力。儘管程度較小，第一黏合劑的彈性模數的增加亦具有類似的效果。有利地，此資訊可用於設計本揭露的可折疊電子裝置模組100a的抗衝擊性。
現在參照4C與4D，提供邊際平均數及帕累托圖，描繪了在筆落測試中以10cm之筆落高度對覆蓋元件進行衝擊時，於可折疊電子裝置模組100a(見圖1)的覆蓋元件50的第二主表面56處產生的模擬拉伸應力。從此等圖中可明顯看出，拉伸應力對夾層的厚度及彈性模數特別敏感，使得此等屬性的增加趨於降低該位置處的拉伸應力。儘管程度較小，第一黏合劑的彈性模數的增加亦具有類似的效果。有利地，該資訊可用於設計本揭露的可折疊電子裝置模組100a的抗衝擊性。
現在參照圖5A和5B，提供了邊際平均數及帕累托圖，描繪了在兩點彎曲測試中彎曲模組，使得覆蓋元件50的第一主表面54為凹形並且具有6cm的平行板間距(即，約3cm的彎曲半徑)時，於可折疊電子裝置模組100a(見圖1)的覆蓋元件50的第一主表面54處產生的模擬彎曲力。從此等圖式中可明顯看出，彎曲力對夾層的厚度及彈性模數特別敏感，使得此等屬性的降低趨於降低模組中的彎曲力。第一黏合劑的彈性模數的減少亦具有類似的效果，但程度較小。有利地，此資訊可用於設計本揭露的可折疊電子裝置模組100a的抗彎曲性。
現在參照圖6A與6B，提供邊際平均數及帕累托圖，描繪了在兩點彎曲測試中彎曲覆蓋元件，使得覆蓋元件50之第一主表面54為凹形並且具有6cm的平行板間距時，於可折疊電子裝置模組100a的覆蓋元件50的第二主表面56處產生的模擬拉伸應力。從此等圖中可明顯看出，與彎曲相關的拉伸應力對夾層的厚度及彈性模數特別敏感，使得此等屬性的增加趨於減少覆蓋元件50的第二主表面處的與彎曲相關的拉伸應力。第一黏合劑的彈性模數的增加亦具有類似的效果，但程度較小。有利地，此資訊可用於設計本揭露的可折疊電子裝置模組100a的抗彎曲性。
亦應當認知到圖4A至6B表明，第一黏合劑的厚度與彈性模數確實在此等模組的抗衝擊性、彎曲應力相關的抗性及抗彎性中起作用，但沒有像夾層的厚度及彈性模數那樣顯著的影響。同樣明顯的是，夾層的厚度及彈性模數一方面於抗彎曲性方面趨於具有相反的效果，另一方面於抗衝擊性及彎曲應力相關的阻抗性方面具有相反的效果。因此，來自表1中的DOE-CCD模型的結果，如圖4A至6B的曲線圖所示，可用於藉由修改與調整此等模組的組件（尤其是該等可折疊電子裝置模組的夾層75及第一黏合劑10a）的尺寸及性質來設計可折疊電子裝置模組100a(見圖1)的抗衝擊性、抗彎曲性及彎曲應力相關的抗性特性。
現在參照以下的表2，該範例中的建模工作(即，如先前在表1的DOE-CCD模型中詳述的)，可用於將本揭露的可折疊電子裝置模組100a的配置設計成，將來自與筆落測試相關的模擬衝擊之在主表面54，56處觀察到的拉伸應力最小化。如表2中所示，具有10.83µm的第一黏合劑層厚度、108.75µm的夾層厚度及1.845GPa的夾層模數的「基線」模組100a，分別表現出3949MPa與7210MPa的第一及第二主表面54，56的拉伸應力。從表2中可明顯看出，模組100a的夾層彈性模數增加10GPa、夾層厚度減少73.97µm、及第一黏合劑厚度增加25µm，致使對於筆落測試中的相同衝擊條件，在主表面54，56處觀察到的拉伸應力減少10％及13％。進一步地，對於希望在主表面54處進一步減少15％及20％的應用，可如模組樣品＃3與＃4配置中所列設計第一黏合劑層厚度、夾層厚度及夾層彈性模數來實現數此等結果。
表2
現在參照以下的表3，該範例中的建模工作(即，如先前在表1的DOE-CCD模型中詳述的)可用於另一種方法中，以將本揭露的可折疊電子裝置模組100a的配置設計成，將來自與筆落測試相關之模擬衝擊的在主表面54，56處觀察到的拉伸應力最小化。如表3中所示，具有10.83µm的第一黏合劑層厚度、108.75µm的夾層厚度及1.845GPa的夾層模數的「基線」模組100a，分別表現出3949MPa與7210MPa的第一及第二主表面54，56的拉伸應力。從表3，模組樣品＃3可明顯看出，夾層彈性模數為7GPa的模組100a(例如，基於夾層75的應用驅動材料選擇，致使7GPa的彈性模數)，可根據黏合劑層厚度與夾層厚度設計，以實現，如在模組樣品＃2中類似地觀察到的，在第一主表面54處相同之拉伸應力的10％減少。從表3，模組樣品＃4亦可明顯看出，夾層厚度為100µm及彈性模數為5GPa的模組100a(例如，基於另一個夾層75的應用驅動材料選擇)，可根據黏合劑層厚度與彈性模數設計，以實現如在模組樣品＃2中類似地觀察到的，在第一主表面54處相同之拉伸應力的10％減少。
表3
現在參照以下的表4，該範例中的建模工作(即，如先前於表1的DOE-CCD模型中詳述的)可用於另一種方法中，設計本揭露的可折疊電子裝置模組100a的配置，以將來自筆落測試之在主表面54處觀察到的拉伸應力，及來自與兩點彎曲測試相關的模擬彎曲的模組中的彎曲力最小化。如前面表2中所示，模組樣品＃1，具有10.83µm的第一黏合劑層厚度、108.75µm的夾層厚度及1.845GPa的夾層模數的「基線」模組100a表現出3949MPa的第一主表面54的拉伸應力。從表4中可明顯看出，模組樣品＃1至＃4各自代表具有10GPa的夾層彈性模數及0.001GPa的第一黏合劑模數(例如，基於夾層75及第一黏合劑10a的應用驅動材料選擇）的模組100a，可根據黏合劑層與夾層厚度設計，以實現相對於表2中的模組樣品＃1，在第一主表面54處觀察到的拉伸應力的降低，以及50N或更小的彎曲力。
表4
現在參照圖7A至7C，提供了可折疊電子裝置模組及比較裝置模組的平均筆落高度的曲線圖，如在實際的筆落測試中所測試的(即，具有不同的筆落高度)。在圖7A中，對於具有包括OCA(50µm)及PET(100µm)的基板及含玻璃覆蓋元件(25µm)的3層構造的對比樣品(比較範例1)，示出了5.2cm的平均筆落高度。從圖7A可明顯看出，在OCA作為第一黏合劑及具有GunzeHD膜(HDGZ)、玻璃纖維(FGC)及玻璃的夾層等的其他5層模組樣品中(比較範例2-1、2-3、2-4及2-5)觀察到的平均筆落高度，與3層模組(比較範例1)中報告的那些類似。進一步地，作為OCA的第一黏合劑的厚度從25µm(比較範例2-1)降低至10µm(比較範例2-2)，亦未產生平均筆落高度的顯著差異。然而，在使用LensBondP-92作為第一黏合劑及玻璃作為夾層的5層模組中，觀察到顯著更高的平均筆落高度約24cm。不受理論束縛，據信P-92材料的彈性模數(~1.72GPa)相對於OCA材料的彈性模數(~70MPa)增加，有助於改善該模組的抗衝擊性。
在圖7B中，對於具有包括OCA(50µm)及PET(100µm)的基板及含玻璃的覆蓋元件(25µm)的3層構造的對比樣品(比較範例1)，示出了5.2cm與3.6cm的平均筆落高度。玻璃A標題下的第一組使用前文提到的玻璃1組合物。玻璃B標題下的第二組亦使用前文提到的玻璃1組合物，但用不同的拉伸條件製造。進一步地，圖7B亦示出了各種5層模組(實施例2-1至2-3及3-1至3-5)的平均筆落高度，此等5層模組使用包括具有兩種厚度(5µm與25µm)的LensBondP-92材料的第一黏合劑及各種夾層材料(例如，玻璃、KuraraySpallshieldTMCPET薄膜、PET薄膜及HDGZ薄膜)。從圖7B可明顯看出，除了範例3-4用HDGZ脆性夾層材料，運用P-92材料作為第一黏合劑的所有5層模組顯示出超過6cm的筆落高度。從圖7B亦可明顯看出，降低P-92第一黏合劑材料的厚度，趨於增加具有含玻璃夾層的模組配置中的平均筆落高度。
在圖7C中，對於具有包括OCA(50µm)和PET(100µm)的基板及含玻璃的覆蓋元件(35µm)之3層構造的對比樣品(比較範例1)，再次顯示5.2cm的平均筆落高度。從圖7C可明顯看出，在P-92作為第一黏合劑，相同的覆蓋元件厚度(35µm)及PET或KuraraySpallshieldTM(即，PEC膜)之夾層的其他5層模組樣品(範例4-1與4-2)中觀察到的平均筆落高度分別在10.64cm及8.6處顯著更高。
對於本領域熟習技術者顯而易見的是，在不脫離申請專利範圍的精神或範圍的情況下，可對本揭露的可折疊電子裝置模組進行各種修改及變化。
10a‧‧‧第一黏合劑
12a,52,62,92a‧‧‧厚度
50‧‧‧覆蓋元件
54,64‧‧‧第一主表面
56,66‧‧‧第二主表面
60‧‧‧基板
75‧‧‧夾層
76‧‧‧夾層厚度
90a‧‧‧疊層
100a‧‧‧可折疊電子裝置模組
102‧‧‧電子裝置
200‧‧‧兩點彎曲測試設備
210‧‧‧對稱線
220‧‧‧彎曲半徑
250‧‧‧垂直板
300‧‧‧筆落測試設備
310‧‧‧筆
314‧‧‧筆落高度
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記)
無
國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記)
無

Claims (11)

  1. 一種可折疊電子裝置模組，包括： 一覆蓋元件，具有約25µm至約200µm的一厚度，及約20GPa至約140GPa的一覆蓋元件彈性模數，該覆蓋元件進一步包括具有一玻璃組合物、一第一主表面及一第二主表面的一組件； 一疊層，包括； (a)一夾層，具有第一及第二主表面、約0.01GPa至約10GPa的一夾層彈性模數、及約50µm至約200µm的一厚度，及 (b)一柔靭電子裝置基板，具有約25µm至約200µm的一厚度，其耦合至該夾層；及 一第一黏合劑，將該疊層結合至該覆蓋元件的該第二主表面，該第一黏合劑的特徵在於，約0.001GPa至約10GPa的一彈性模數、及約5µm至約25µm的一厚度， 其中，該裝置模組包括一抗衝擊性，特徵在於，當在一筆落測試中撞擊該覆蓋元件時，於該覆蓋元件的該第一主表面處的一拉伸應力小於約4100MPa，並且該覆蓋元件的該第二主表面處的一拉伸應力小於約8300MPa。
  2. 根據請求項1之裝置模組，其中該夾層包括約5GPa至約10GPa的一彈性模數。
  3. 根據請求項1或2的裝置模組，其中該夾層包括約125µm至約200µm的一厚度。
  4. 一種可折疊電子裝置模組，包括： 一覆蓋元件，具有約25µm至約200µm的一厚度，及約20GPa至約140GPa的一覆蓋元件彈性模數，該覆蓋元件進一步包括具有一玻璃組合物、一第一主表面及一第二主表面的一組件； 一疊層，包括； (a)一夾層，具有第一及第二主表面、約0.01GPa至約10GPa的一夾層彈性模數、及約50µm至約200µm的一厚度，及 (b)一柔靭電子裝置基板，具有約25µm至約200µm的一厚度，其耦合至該夾層；及 一第一黏合劑，將該疊層結合至該覆蓋元件的該第二主表面，該第一黏合劑的特徵在於，約0.001GPa至約10GPa的一彈性模數、及約5µm至約25µm的一厚度， 其中該裝置模組包括一抗彎曲性，特徵在於，於一兩點彎曲測試中彎曲該模組使得該覆蓋元件的該第一主表面為凹形時，該裝置模組中的一彎曲力小於約110N。
  5. 一種可折疊電子裝置模組，包括： 一覆蓋元件，具有約25µm至約200µm的一厚度，及約20GPa至約140GPa的一覆蓋元件彈性模數，該覆蓋元件進一步包括具有一玻璃組合物、一第一主表面及一第二主表面的一組件； 一疊層，包括； (a)一夾層，具有第一及第二主表面、約0.01GPa至約10GPa的一夾層彈性模數、及約50µm至約200µm的一厚度，及 (b)一柔靭電子裝置基板，具有約25µm至約200µm的一厚度，其耦合至該夾層；及 一第一黏合劑，將該疊層結合至該覆蓋元件的該第二主表面，該第一黏合劑的特徵在於，約0.001GPa至約10GPa的一彈性模數、及約5µm至約25µm的一厚度， 其中該裝置模組包括一彎曲應力阻抗性，特徵在於，於一板間距為約6mm之兩點彎曲測試中彎曲該模組使得該覆蓋元件的該第一主表面為凹形時，於該覆蓋元件的該第二主表面處的一拉伸應力小於約200MPa。
  6. 根據請求項4或5之裝置模組，其中該夾層包括約0.01GPa至約5GPa的一彈性模數。
  7. 根據請求項4或5的裝置模組，其中該夾層包括約50µm至約125µm的一厚度。
  8. 根據請求項1、4或5中任一者之裝置模組，其中該柔靭裝置基板為一柔靭有機發光二極管(OLED)基板，其中該第一黏合劑包括一環氧樹脂、一氨基甲酸酯、一丙烯酸酯、一丙烯酸、一苯乙烯共聚物、一聚異丁烯、一聚乙烯醇縮丁醛、一乙烯乙酸乙烯酯、一矽酸鈉、一光學透明黏合劑(OCA)、一壓力敏感黏合劑(PSA)、一聚合物泡沫、一天然樹脂、及一合成樹脂中的一者或更多者，及進一步，其中該夾層包括一聚(甲基丙烯酸甲酯)、一聚碳酸酯、一聚對苯二甲酸乙二醇酯、一聚酰亞胺、一乙酸丁酸纖維素、一聚苯乙烯、一苯乙烯丙烯腈、一苯乙烯甲基丙烯酸甲酯、一玻璃纖維強化聚合物(GFRP)、一二氧化矽顆粒、一氧化鋯顆粒、一二氧化鈦顆粒、及一二氧化矽溶膠-凝膠中的一者或更多者。
  9. 一種可折疊電子裝置模組，包括： 一覆蓋元件，具有約25µm至約200µm的一厚度，及約20GPa至約140GPa的一覆蓋元件彈性模數，該覆蓋元件進一步包括具有一玻璃組合物、一第一主表面及一第二主表面的一組件； 一疊層，包括； (a)一夾層，具有第一及第二主表面、約0.01GPa至約140GPa的一夾層彈性模數、及約50µm至約200µm的一厚度，及 (b)一柔靭電子裝置基板，具有約25µm至約200µm的一厚度，其耦合至該夾層；及 一第一黏合劑將該疊層結合至該覆蓋元件的該第二主表面，該第一黏合劑的特徵在於，約1GPa至約10GPa的一彈性模數、及約5µm至約25µm的一厚度，其中，該裝置模組包括一抗衝擊性，特徵在於，於一筆落測試中對於該覆蓋元件的一組衝擊的一平均筆落高度為約6cm或更高。
  10. 根據請求項9之裝置模組，其中該裝置模組包括一抗衝擊性，特徵在於，於一筆落測試中對於該覆蓋元件的一組衝擊的一平均筆落高度為約7.2 cm或更高。
  11. 根據請求項9或10之裝置模組，其中該第一黏合劑具有約5µm的一厚度並且包含一UV固化的光聚合物。
TW107135724A 2017-10-11 2018-10-11 具有衝擊及彎曲抵抗力之可折疊電子裝置模組 TWI813588B (zh)

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