TWI659938B - 可彎曲之玻璃堆疊組件及其製造方法 - Google Patents

可彎曲之玻璃堆疊組件及其製造方法 Download PDF

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Abstract

本案提供一種堆疊組件，其包括：玻璃層，其具有厚度、第一主表面及第二主表面以及自該第二主表面延伸至第一深度之壓縮應力區域；以及第二層，其耦接至該第二主表面。該玻璃層之特徵為：當該層以約3mm至約20mm之彎曲半徑固持時，不存在斷裂；當藉由以下者支撐該第二主表面且該第一主表面由具有200μm直徑之平坦底部的不銹鋼銷加載時，大於約1.5kgf之耐擊穿性：(i)約25μm厚PSA及(ii)約50μm厚PET層；至少8H之鉛筆硬度；以及該玻璃層內之中性軸，該中性軸位於該第二主表面與該第一厚度之一半之間。

Description

可彎曲之玻璃堆疊組件及其製造方法 相關申請案之交互參照
本申請案根據專利法主張2014年8月19日申請的美國臨時申請案序列號第62/039,120號之優先權權益，該臨時申請案之內容為本文之基礎且係以全文引用方式併入本文中。
本揭示內容總體上係關於玻璃堆疊組件、元件及層以及用於製造該等組件、元件及層之各種方法。更特定而言，本揭示內容係關於堆疊最佳化、可彎曲及防擊穿型式之此等部件，及用於製造該等組件以供包括但不限於以下者之應用的方法：薄膜電晶體(thin film transistor；TFT)背板、有機發光二極體(organic light emitting diode；OLED)裝置、適型顯示器堆疊、大型曲面顯示器及防濺背板。
傳統上本質為剛性的產品及部件之可撓性型式正加以概念化以用於新的應用。例如，可撓性電子裝置可提供薄的、輕型及可撓性性質，其為例如曲面顯示器及可佩帶裝置之新應用提供機遇。此等可撓性電子裝置中之許多裝置需要可撓性基板以用於固持並安裝此等裝置之 電子部件。金屬箔具有包括熱穩定性及耐化學性之一些優點，但遭受高成本及缺乏光學透明度之缺點。聚合物箔具有包括耐疲勞斷裂性之一些優點，但遭受邊際光學透明度、缺乏熱穩定性及受限氣密性之缺點。
此等電子裝置中之一些裝置亦可利用可撓性顯示器。光學透明度及熱穩定性常常為用於可撓性顯示器應用之重要性質。另外，可撓性顯示器應具有高的耐疲勞性及耐擊穿性，包括在小彎曲半徑下之耐斷裂性，尤其對具有觸控螢幕功能性及/或可折疊之可撓性顯示器而言如此。
習知可撓性玻璃材料提供用於可撓性基板及/或顯示器應用之許多所需性質。例如，在給定超薄型玻璃(<200μm)相對於金屬及聚合物替代物之透明度、化學穩定性及耐刮性的情況下，預期該等玻璃在此等應用中起到作用。然而，對利用(harness)用於此等可撓性應用之玻璃材料的努力迄今為止大部分均未成功。一般而言，玻璃基板可製造成極低厚度位準(<25μm)以達成愈來愈小之彎曲半徑。此等「薄」玻璃基板遭受有限耐擊穿性的缺點。同時，較厚玻璃基板(>150μm)可製作成具有較好耐擊穿性，但此等基板缺乏在彎曲時的適合耐疲勞性及機械可靠性。
在與可折疊顯示器應用相關聯的彎曲條件下，例如，此等薄玻璃基板於其主表面處經歷最大拉伸彎曲應力，該等主表面與裝置之顯示側上之主表面(例如， 在彎曲期間之凸面側)相反。詳言之，此等可折疊顯示器中之玻璃基板意欲受彎曲，以使得基板之顯示側彼此折疊安置(例如，呈錢包狀)，其中其內表面(亦即，與顯示側表面相反的表面)處於張力中。此等拉伸應力隨彎曲半徑或曲率半徑減小而增加。在此等主表面處，可存在瑕疵及其他缺陷。因此，自此等薄玻璃基板之應用環境施加至此等薄玻璃基板之彎曲力使得此等玻璃基板尤其傾向於拉伸相關及疲勞相關之斷裂，從而可能在此等瑕疵及缺陷處引起裂紋起始。
因此，對可靠地用於可撓性基板及/或顯示器應用及功能中、尤其用於可撓性電子裝置應用中的玻璃材料、玻璃堆疊組件、部件及其他相關組件存在需要。另外，對開發此等可撓性玻璃組件及部件之材料設計與處理方法存在需要，該等材料設計與處理方法關注在該等可撓性玻璃組件及部件之應用環境內生成的應力。
根據一個態樣，提供堆疊組件，其包括玻璃元件，該玻璃元件具有約25μm至約125μm之第一厚度以及第一主表面及第二主表面。該玻璃元件進一步包括(a)第一玻璃層，其具有第一主表面及第二主表面；以及(b)壓縮應力區域，其自該玻璃層之該第二主表面延伸至該玻璃層中之第一深度，該區域藉由該層之該第二主表面處的至少約100MPa之壓縮應力限定。該堆疊組件亦包括具有第二厚度之第二層，該第二層耦接至該玻璃層之該第二 主表面。在某些態樣中，該第二層具有低於該玻璃層之彈性模數的彈性模數。該玻璃元件之特徵為：(a)當該元件在約25℃及約50%相對濕度下以約3mm至約20mm之彎曲半徑固持至少60分鐘時，不存在斷裂；(b)當藉由以下者支撐該元件之該第二主表面且該元件之該第一主表面由具有200μm直徑之平坦底部的不銹鋼銷加載時，大於約1.5kgf之耐擊穿性：(i)具有小於約1GPa之彈性模數的大致25μm厚壓敏黏著劑(pressure-sensitive adhesive；PSA)及(ii)具有小於約10GPa之彈性模數的大致50μm厚聚對苯二甲酸乙二酯層；(c)大於或等於8H之鉛筆硬度；以及(d)該玻璃層內之中性軸，該中性軸位於該第二主表面與該第一厚度之一半之間。
在一些實施例中，該玻璃元件可進一步包含安置於第一玻璃層之下的一或多個另外的玻璃層及一或多個各別壓縮應力區域。例如，該玻璃元件可包含在第一玻璃層之下的具有相應另外的壓縮應力區域之兩個、三個、四個或四個以上另外的玻璃層。
根據一態樣，提供玻璃物件，其包括：玻璃層，該玻璃層具有約25μm至約125μm之第一厚度。該層進一步包括(a)第一主表面；(b)第二主表面；以及(c)壓縮應力區域，其自該玻璃層之該第二主表面延伸至該玻璃層中之第一深度，該區域藉由該層之該第二主表面處的至少約100MPa之壓縮應力限定。該玻璃物件亦包括具有第二厚度之第二層，該第二層耦接至該玻璃層之該第二主表 面。根據一些態樣，該第二層具有低於該玻璃層之彈性模數的彈性模數。該玻璃層之特徵進一步為：(a)當該層在約25℃及約50%相對濕度下以約3mm至約20mm之彎曲半徑固持至少60分鐘時，不存在斷裂；(b)當藉由以下者支撐該層之該第二主表面且該層之該第一主表面由具有200μm直徑之平坦底部的不銹鋼銷加載時，大於約1.5kgf之耐擊穿性：(i)具有小於約1GPa之彈性模數的大致25μm厚壓敏黏著劑及(ii)具有小於約10GPa之彈性模數的大致50μm厚聚對苯二甲酸乙二酯層；(c)大於或等於8H之鉛筆硬度；以及(d)該玻璃層內之中性軸，該中性軸位於該第二主表面與該第一厚度之一半之間。
在一些實施例中，該玻璃層包含無鹼金屬或含鹼金屬鋁矽酸鹽、硼矽酸鹽、硼鋁矽酸鹽或矽酸鹽玻璃組成物。該玻璃層之該厚度亦可在約50μm至約100μm範圍變化。根據一些態樣，該玻璃層之該厚度可在60μm至約80μm範圍變化。
在一些實施例中，該玻璃元件或該玻璃層之該彎曲半徑可為約3mm至約20mm。在其他態樣中，該彎曲半徑可為約3mm至約10mm。
根據某些態樣，該玻璃元件或玻璃層可包括具有低摩擦係數之第三層，該第三層安置於該玻璃元件或層之該第一主表面上(例如，安置於該堆疊組件之顯示側上)。根據某些態樣，該第三層可為包含選自由熱塑性塑 膠及非晶形氟碳化合物組成之群的氟碳化合物材料之塗層。該第三層亦可為包含由以下者組成之群的一或多者之塗層：聚矽氧、蠟、聚乙烯、熱端層、聚對二甲苯及類金剛石塗層製劑。另外，該第三層可為包含選自由以下者組成之群的材料之塗層：氧化鋅、二硫化鉬、二硫化鎢、六方晶系氮化硼及鋁鎂硼化物。根據一些實施例，該第三層可為包含選自由以下者組成之群的添加劑之塗層：氧化鋅、二硫化鉬、二硫化鎢、六方晶系氮化硼及鋁鎂硼化物。
在一些實施方式中，該第二層可包含聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate；PET)及光學透明黏合劑(optically clear adhesive；OCA)之複合物或僅僅由該複合物組成，該黏合劑耦接至該玻璃層或元件之該第二主表面。該第二層亦可包含聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate；PMMA)及OCA之複合物或僅僅由該複合物組成，該黏合劑耦接至該玻璃層或元件之該第二主表面。其他材料、材料組合及/或結構可用作相對於該玻璃層或元件具有低彈性模數之該第二層結構，此取決於該堆疊組件之特定應用。在某些實施方式中，該玻璃元件或層之厚度及彈性模數連同該第二層之彼等厚度及彈性模數經配置來使該玻璃層或元件內之該中性軸朝向該玻璃層或元件之該第二主表面移位。
在一些態樣中，該壓縮應力區域中於該第二主表面處之壓縮應力為約300MPa至1000MPa。該壓縮應力區域亦可包括在該玻璃層之該第二主表面處的5μm 或5μm以下之最大瑕疵大小。在某些情況下，該壓縮應力區域包含2.5μm或2.5μm以下，或甚至低達0.4μm或0.4μm以下之最大瑕疵大小。在某些實施方式中，第二壓縮應力區域亦可併入該第一主表面處。另外的壓縮區域亦可在該玻璃層或元件之一或多個邊緣處生成。此等另外的壓縮應力區域可在緩和或消除應力誘導開裂及與引入該玻璃之其他位置處的表面瑕疵相關聯的傳播方面提供另外的益處，在該等其他位置處，定向施加的拉伸應力未必處於最大值，包括處於該裝置之該顯示側上。
在其他態樣中，該壓縮應力區域包含複數個可離子交換金屬離子及複數個經離子交換金屬離子，該等經離子交換金屬離子經選擇以便產生壓縮應力。在一些態樣中，該等經離子交換金屬離子具有大於該等可離子交換金屬離子之原子半徑的原子半徑。根據另一態樣，該玻璃層可進一步包含核心區域及安置於該核心區域上之第一包層區域及第二包層區域，且進一步而言，其中該核心區域之熱膨脹係數大於該等包層區域之熱膨脹係數。
根據另一態樣，提供製造堆疊組件之方法，該方法包括以下步驟：形成第一玻璃層，其具有第一主表面及第二主表面、自該玻璃層之該第二主表面延伸至該玻璃層中之第一深度的壓縮應力區域及最終厚度，其中該區域藉由該層之該第二主表面處的至少約100MPa之壓縮應力限定；以及形成具有第二厚度之第二層，該第二層耦接至該第一玻璃層之該第二主表面。在某些態樣中，該第二 層擁有低於該玻璃層之彈性模數的彈性模數。該方法亦包括以下步驟：形成具有約25μm至約125μm之厚度的玻璃元件，該元件進一步包含第一主表面及第二主表面以及第一玻璃層。該玻璃元件之特徵為：(a)當該元件在約25℃及約50%相對濕度下以約3mm至約20mm之彎曲半徑固持至少60分鐘時，不存在斷裂；(b)當藉由以下者支撐該元件之該第二主表面且該元件之該第一主表面由具有200μm直徑之平坦底部的不銹鋼銷加載時，大於約1.5kgf之耐擊穿性：(i)具有小於約1GPa之彈性模數的大致25μm厚壓敏黏著劑及(ii)具有小於約10GPa之彈性模數的大致50μm厚聚對苯二甲酸乙二酯層；(c)大於或等於8H之鉛筆硬度；以及(d)該玻璃層內之中性軸，該中性軸位於該第二主表面與該第一厚度之一半之間。
在該方法之一些實施例中，該形成該第一玻璃層之步驟可包含選自由以下製程組成之群的成形製程：熔融製程、狹槽拉製製程、滾製製程、再拉製程及浮製製程，該成形製程進一步配置來使該玻璃層形成至該最終厚度。可取決於該玻璃層之最終形狀因子及/或用於該最終玻璃層之玻璃前驅體的中間尺寸而使用其他成形製程。該成形製程亦可包括材料移除製程，其配置來將材料自該玻璃層移除以達到該最終厚度。
根據該方法之一些態樣，該形成自該玻璃層之該第二主表面延伸至該玻璃層中之第一深度的壓縮應力 區域之步驟包含：提供強化浴，其包含複數個離子交換金屬離子，該複數個離子交換金屬離子具有在大小上大於該玻璃層中所含複數個可離子交換金屬離子之該原子半徑的原子半徑；以及將該玻璃層浸沒於該強化浴中以使該玻璃層中之該複數個可離子交換金屬離子之一部分與該強化浴中之該複數個離子交換金屬離子之一部分交換，以形成自該第二主表面延伸至該玻璃層中之該第一深度的壓縮應力區域。在某些情況下，該浸沒步驟包含將該玻璃層浸沒於約400℃至約450℃下之該強化浴中約15分鐘至約180分鐘。
在某些實施例中，該方法亦可包括以下步驟：在產生該壓縮應力區域之後，在該第二主表面處自該玻璃層之該最終厚度移除約1μm至約5μm。該移除步驟可經進行以使得該壓縮應力區域包含在該玻璃層之該第二主表面處的5μm或5μm以下之最大瑕疵大小。該移除步驟亦可經進行以使得該壓縮應力區域包含在該玻璃層之該第二主表面處的2.5μm或2.5μm以下、或甚至低達0.4μm或0.4μm以下之最大瑕疵大小。
其他特徵及優勢將在以下的詳述中闡述，且在部分程度上，熟習此項技術者將根據該描述而容易明白該等特徵及優勢，或藉由實踐如本文(包括後續實施方式、發明申請專利範圍以及隨附圖式)所述的實施例來認識該等特徵及優勢。各種態樣可以任何及所有適合組合來使用，例如：
根據第一態樣，提供一種堆疊組件，其包含：玻璃元件，其具有約25μm至約125μm之第一厚度以及第一主表面及第二主表面，該玻璃元件進一步包含：第一玻璃層，其具有第一主表面及第二主表面，以及(b)壓縮應力區域，其自該玻璃層之該第二主表面延伸至該玻璃層中之第一深度，該區域藉由該層之該第二主表面處的至少約100MPa之壓縮應力限定；以及具有第二厚度之第二層，其耦接至該玻璃層之該第二主表面，其中該玻璃元件之特徵為：(a)當該元件在約25℃及約50%相對濕度下以約3mm至約20mm之彎曲半徑固持至少60分鐘時，不存在斷裂，(b)當藉由以下者支撐該元件之該第二主表面且該元件之該第一主表面由具有200μm直徑之平坦底部的不銹鋼銷加載時，大於約1.5kgf之耐擊穿性：(i)具有小於約1GPa之彈性模數的大致25μm厚壓敏黏著劑及(ii)具有小於約10GPa之彈性模數的大致50μm厚聚對苯二甲酸乙二酯層，(c)大於或等於8H之鉛筆硬度，以及(d)該玻璃層內之中性軸，該中性軸位於該第二主表面與該第一厚度之一半之間。
根據第二態樣，提供態樣1之組件，其中該第一玻璃層包含無鹼金屬或含鹼金屬鋁矽酸鹽、硼矽酸鹽、硼鋁矽酸鹽或矽酸鹽玻璃組成物。
根據第三態樣，提供態樣1或態樣2之組件，其中該元件之該厚度為約50μm至約100μm。
根據第四態樣，提供態樣1至3中任一態樣之組件，其中該元件之該彎曲半徑為約3mm至約10mm。
根據第五態樣，提供態樣1至4中任一態樣之組件，其中該玻璃層之該第二主表面處之該壓縮應力為約300MPa至1000MPa。
根據第六態樣，提供態樣1至5中任一態樣之組件，其中該第一深度設定在自該玻璃層之該第二主表面的該玻璃層之該厚度之大致三分之一或三分之一以下。
根據第七態樣，提供態樣1至6中任一態樣之組件，其中該壓縮應力區域包含複數個可離子交換金屬離子及複數個經離子交換金屬離子，該等經離子交換金屬離子具有大於該等可離子交換金屬離子之原子半徑的原子半徑。
根據第八態樣，提供態樣1至7中任一態樣之組件，其中該玻璃層進一步包含邊緣，且該玻璃元件進一步包含自該邊緣延伸至該玻璃層中之邊緣深度的邊緣壓縮應力區域，該邊緣壓縮應力區域藉由該邊緣處的至少約100MPa之壓縮應力限定。
根據第九態樣，提供態樣1至8中任一態樣之組件，其中該第二層可包含聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate；PET)及光學透明黏合劑(optically clear adhesive；OCA)之複合物，該黏合劑耦接至該玻璃層之該第二主表面。
根據第十態樣，提供態樣1至9中任一態樣之組件，其中該第二層包含聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate；PMMA)及光學透明黏合劑(optically clear adhesive；OCA)之複合物，該黏合劑耦接至該玻璃層之該第二主表面。
根據第十一態樣，提供態樣9之組件，其中該PET、OCA及該玻璃層之厚度及彈性模數經配置來使該中性軸大體上朝向該玻璃層之該第二主表面移位。
根據第十二態樣，提供態樣10之組件，其中該PET、OCA及該玻璃層之厚度及彈性模數經配置來使該中性軸大體上朝向該玻璃層之該第二主表面移位。
根據第十三態樣，提供一種玻璃物件，其包含：玻璃層，其具有約25μm至約125μm之第一厚度，該層進一步包含(a)第一主表面，(b)第二主表面，以及 (c)壓縮應力區域，其自該玻璃層之該第二主表面延伸至該玻璃層中之第一深度，該區域藉由該層之該第二主表面處的至少約100MPa之壓縮應力限定；以及具有第二厚度之第二層，其耦接至該玻璃層之該第二主表面，其中該玻璃層之特徵為：(a)當該層在約25℃及約50%相對濕度下以約3mm至約20mm之彎曲半徑固持至少60分鐘時，不存在斷裂，(b)當藉由以下者支撐該層之該第二主表面且該層之該第一主表面由具有200μm直徑之平坦底部的不銹鋼銷加載時，大於約1.5kgf之耐擊穿性：(i)具有小於約1GPa之彈性模數的大致25μm厚壓敏黏著劑及(ii)具有小於約10GPa之彈性模數的大致50μm厚聚對苯二甲酸乙二酯層，(c)大於或等於8H之鉛筆硬度，以及(d)該玻璃層內之中性軸，該中性軸位於該第二主表面與該第一厚度之一半之間。
根據第十四態樣，提供態樣13之物件，其中該玻璃層包含無鹼金屬或含鹼金屬鋁矽酸鹽、硼矽酸鹽、硼鋁矽酸鹽或矽酸鹽玻璃組成物。
根據第十五態樣，提供態樣13或態樣14之物件，其中該玻璃層之該厚度為約50μm至約100μm。
根據第十六態樣，提供態樣13至15中任一態樣之物件，其中該玻璃層之該彎曲半徑為約3mm至約10mm。
根據第十七態樣，提供態樣13至16中任一態樣之物件，其中該玻璃層之該第二主表面處之該壓縮應力為約300MPa至1000MPa。
根據第十八態樣，提供態樣13至17中任一態樣之物件，其中該第一深度設定在自該玻璃層之該第二主表面的該玻璃層之該厚度之大致三分之一或三分之一以下。
根據第十九態樣，提供態樣13至18中任一態樣之物件，其中該壓縮應力區域包含複數個可離子交換金屬離子及複數個經離子交換金屬離子，該等經離子交換金屬離子具有大於該等可離子交換金屬離子之原子半徑的原子半徑。
根據第二十態樣，提供態樣13至19中任一態樣之物件，其中該玻璃層進一步包含邊緣及自該邊緣延伸至該玻璃層中之邊緣深度的邊緣壓縮應力區域，該邊緣壓縮應力區域藉由該邊緣處的至少約100MPa之壓縮應力限定。
根據第二十一態樣，提供態樣13至20中任一態樣之物件，其中該第二層可包含聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate；PET)及光學透明黏 合劑(optically clear adhesive；OCA)之複合物，該黏合劑耦接至該玻璃層之該第二主表面。
根據第二十二態樣，提供態樣13至20中任一態樣之物件，其中該第二層包含聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate；PMMA)及光學透明黏合劑(optically clear adhesive；OCA)之複合物，該黏合劑耦接至該玻璃層之該第二主表面。
根據第二十三態樣，提供態樣21之物件，其中該PET、OCA及該玻璃層之厚度及彈性模數經配置來使該中性軸大體上朝向該玻璃層之該第二主表面移位。
根據第二十四態樣，提供態樣22之物件，其中該PET、OCA及該玻璃層之厚度及彈性模數經配置來使該中性軸大體上朝向該玻璃層之該第二主表面移位。
根據第二十五態樣，提供一種製造堆疊組件之方法，該方法包含以下步驟：形成第一玻璃層，其具有第一主表面及第二主表面、自該玻璃層之該第二主表面延伸至該玻璃層中之第一深度的壓縮應力區域及最終厚度，其中該區域藉由該層之該第二主表面處的至少約100MPa之壓縮應力限定；形成具有第二厚度之第二層，該第二層耦接至該第一玻璃層之該第二主表面；以及形成具有約25μm至約125μm之厚度的玻璃元件，該元件進一步包含第一主表面及第二主表面以及第一玻璃層， 其中該玻璃元件之特徵為：(a)當該元件在約25℃及約50%相對濕度下以約3mm至約20mm之彎曲半徑固持至少60分鐘時，不存在斷裂，(b)當藉由以下者支撐該元件之該第二主表面且該元件之該第一主表面由具有200μm直徑之平坦底部的不銹鋼銷加載時，大於約1.5kgf之耐擊穿性：(i)具有小於約1GPa之彈性模數的大致25μm厚壓敏黏著劑及(ii)具有小於約10GPa之彈性模數的大致50μm厚聚對苯二甲酸乙二酯層，(c)大於或等於8H之鉛筆硬度，以及(d)該玻璃層內之中性軸，該中性軸位於該第二主表面與該第一厚度之一半之間。
根據第二十六態樣，提供態樣25之方法，該方法進一步包含以下步驟：最佳化該第一玻璃層及該第二層之厚度及彈性模數以使該中性軸大體上朝向該玻璃層之該第二主表面移位。
根據第二十七態樣，提供態樣26之方法，其中該第二層可包含聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate；PET)及光學透明黏合劑(optically clear adhesive；OCA)之複合物，該黏合劑耦接至該玻璃層之該第二主表面。
根據第二十八態樣，提供態樣26之方法，其中該第二層包含聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate；PMMA)及光學透明黏合劑(optically clear adhesive；OCA)之複合物，該黏合劑耦接至該玻璃層之該第二主表面。
根據第二十九態樣，提供態樣1-12中任一態樣之組件，其中該第二層具有低於該玻璃層之彈性模數的彈性模數。
根據第三十態樣，提供態樣13-24中任一態樣之物件，其中該第二層具有低於該玻璃層之彈性模數的彈性模數。
根據第三十一態樣，提供態樣25-28中任一態樣之方法，其中該第二層具有低於該玻璃層之彈性模數的彈性模數。
應理解，前述的一般描述及以下詳述僅僅為示範，且意欲提供用於理解發明申請專利範圍之性質及特徵的概述及框架。隨附圖式係納入來提供對本說明書的進一步理解，且併入本說明書中並構成本說明書之一部分。圖式例示一或多個實施例，且與說明書一起用於解釋各種實施例之原理及操作。如本文所使用的方向性用詞--例如，上、下、右、左、前、後、頂部、底部--僅係參考所繪製之圖式而言，且不意欲暗示絕對定向。
R‧‧‧曲率半徑
10‧‧‧外露式玻璃基板/基板
12(h)‧‧‧厚度
12(h/2)‧‧‧一半厚度
12a‧‧‧距離
200‧‧‧玻璃層/玻璃元件
202(t g )‧‧‧厚度
206‧‧‧第一主表面
206a‧‧‧主表面/第二主表面
220‧‧‧子層/OCA子層
222(t o )‧‧‧厚度
240‧‧‧子層/PET子層
242(t p )‧‧‧厚度
244‧‧‧外露式主表面/主表面
260‧‧‧第二層
262(h)‧‧‧厚度
300‧‧‧堆疊組件
320‧‧‧彎曲板
330‧‧‧距離
400‧‧‧壁
500‧‧‧中性軸
500a‧‧‧距離
第1圖為繪示彎曲時之玻璃基板的示意圖，其中該玻璃基板之中性軸在基板之厚度之約一半處。
第2圖為繪示根據本揭示內容之一態樣的堆疊組件之示意圖，該堆疊組件具有第一玻璃層及耦接至該玻璃層之第二層。
第3圖為經受兩點彎曲試驗組態之堆疊組件之示意圖，該堆疊組件具有第一玻璃層及第二層。
第4圖為根據本揭示內容之一態樣的在添加及未添加OCA及PET層的情況下、玻璃元件或層之主表面處表現的最大拉伸應力之示意圖。
第5圖為根據本揭示內容之另一態樣的在添加及未添加OCA及PET層的情況下、玻璃元件或層之主表面處表現的最大拉伸應力之示意圖。
第6圖為根據本揭示內容之另一態樣的在添加及未添加OCA及PET層的情況下、玻璃元件或層之主表面處表現的最大拉伸應力之示意圖。
第7圖為根據本揭示內容之另一態樣的使用堆疊組件之可撓性防濺背板之示意圖。
現將詳細參考本發明較佳實施例，該等實施例之實例例示於隨附圖式中。在任何可能的情況下，整個圖式將使用相同元件符號指代相同或相似部件。本文中可將範圍表述為自「約」一個特定值，及/或至「約」另一特定值。當表述此範圍時，另一實施例包括自該一個特定值及/或至該另一特定值。類似地，當藉由使用先行詞「約」將值表述為近似值時，應理解，特定值形成另一實施例。 應進一步理解，範圍中每一者之端點相對於另一端點而言及獨立於另一端點而言均有意義。
除了其他特徵及益處之外，本揭示內容之堆疊組件、玻璃元件及玻璃物件(及其製造方法)提供在小彎曲半徑下之機械可靠性(例如，就靜態張力及疲勞或經由等效數量之動態加載循環而言)以及高的耐擊穿性。當堆疊組件、玻璃元件及/或玻璃物件係用於可折疊顯示器時，例如，用於其中顯示器之一部分折疊於顯示器之另一部分頂部之上的可折疊顯示器時，小彎曲半徑及耐擊穿性為有益的。例如，堆疊組件、玻璃元件及/或玻璃物件可用作以下一或多者：可折疊顯示器之面向使用者部分上之蓋件，該面向使用者部分為其中耐擊穿性尤其重要的位置；內部地安置於裝置自身內之基板，電子部件係安置於該基板上；或可折疊顯示裝置中之其他位置處之基板。替代地，堆疊組件、玻璃元件及或玻璃物件可用於不具有顯示器之裝置中，但為其中出於玻璃層之有益性質而使用玻璃層且將其以與可折疊顯示器類似的方式折疊至緊致彎曲半徑(tight bend radius)之裝置。當堆疊組件、玻璃元件及/或玻璃物件用於裝置的其中使用者將與其交互之外部上時，耐擊穿性為尤其有益的。
作為首要事項，本揭示內容之可彎曲玻璃堆疊組件及元件及用於製造該等組件及元件之製程詳細地概述於分別於2014年1月29日及2014年4月3日提交且據此全文以引用方式併入的美國臨時專利申請案第 61/932,924號及第61/974,732號中(兩個申請案共同名為「可彎曲玻璃申請案」)。例如，可使用可彎曲玻璃申請案中之堆疊組件100、100a、100b、100c、100d及100e及其相應描述，或以其他方式將其包含於本揭示內容之玻璃元件200(在本文中亦稱為「玻璃層200」)內，例如第2圖所繪示及以下進一步詳細所述。
根據本揭示內容之一些態樣的堆疊組件之另一益處及特徵在於：該等堆疊組件不需要具有高量值壓縮應力之壓縮應力區域來抵消與施加之彎曲相關聯的拉伸應力。因此，此等堆疊組件可經強化至較小程度，從而提供對非堆疊最佳化、可彎曲玻璃組件之製程相關成本節省。
參考第1圖，示意圖繪示經受向上彎曲條件(亦即，使基板10彎曲成「u」形)之外露式玻璃基板10(例如，不具有任何另外的層之玻璃基板)，該外露式玻璃基板具有厚度12(h)。如圖所示，基板10之中性軸500在離玻璃基板之主表面之一的距離12a處。距離12a為玻璃層之約一半厚度(h/2)。因此，在向上運動中彎曲玻璃基板10通常使基板10之上表面處於壓縮中(例如，在「u」形之內部)及下表面處於張力中(例如，在「u」形之底部、外部)。
第1圖中自基板10之彎曲產生的拉伸應力可由以下方程式計算或估計：σ=E*z/(1-v 2 )*R (1) 其中E為基板10之彈性模數，R為在彎曲期間基板10之曲率半徑，v為基板10之帕松比，且z為離中性軸500之距離。如第1圖所繪示，z為基板10之距離12a，位於約h/2處。因此，h/2可代入以上方程式(1)中，以估計基板10之底表面處(亦即，「u」之底部、外部處)的最大拉伸應力。亦明顯的是，最大拉伸應力將按比例增加以增加玻璃基板10之厚度及/或彈性模數。
參考第2圖，繪示根據本揭示內容之一態樣堆疊組件300，該堆疊組件具有玻璃層200及第二層260。應理解，玻璃層200可呈以引用方式併入本文的可彎曲玻璃申請案中認定為100、100a、100b、100c、100d及100e之任何堆疊組件的形式。堆疊組件300提供中性軸500之優點，在受向上彎曲力時(例如，如朝向檢視者呈「u」形，其中檢視者由第2圖中之眼球繪示)，該中性軸朝向玻璃層200的處於張力中之主表面移位。藉由使中性軸500朝向玻璃層200的處於張力中之表面(例如，主表面206a)移位，玻璃層200之較小體積經受拉伸應力，且玻璃層之拉伸表面(亦即，主表面206a)處之最大拉伸應力亦得以減少。亦應理解，中性軸500之移位量值可藉由控制或以其他方式調整玻璃層200及第二層260(連同第二層260內存在的任何子層)之彈性模數及厚度來最佳化。經由此堆疊最佳化，位於玻璃層之拉伸表面處的壓縮應力區域(例如，如經由離子交換製程所生成)中之壓縮應力量值可得以減少，因為抵消或緩和在彎曲期間產生的拉 伸應力所必需的壓縮應力量較低。例如，離子交換製程可在具有移位中性軸之此等堆疊組件中進行較短時間及/或溫度，因此提供處理相關成本節省。
在第2圖中，具有厚度262(h)之堆疊組件300包括具有彈性模數E g 之玻璃層200。玻璃層200之特徵亦分別為厚度202(t g )以及第一主表面206及第二主表面206a。另外，玻璃層200擁有中性軸500，其位於離第一主表面206之距離500a處。
堆疊組件300亦包括第二層260，該第二層具有兩個子層220及240，其每一者分別具有彈性模數E o 及E p 。在一些實施例中，第二層260之彈性模數(及子層220及240)低於E g 。另外，子層220及240之特徵分別為厚度222 t o 及242 t p 。如第2圖所示，第二層260擁有外露式主表面244，且耦接至玻璃層200之第二主表面206a。在一些實施方式中，對將第二層260強烈黏結或以其他方式強烈耦接至玻璃層200之第二主表面206a來說尤其重要的是，確保中性軸在向堆疊組件300施加彎曲力期間如所欲移位。
在一些實施方式中，提供如第2圖所繪示的堆疊組件300，該堆疊組件包括玻璃元件200(例如，一或多個玻璃層)，該玻璃元件分別具有約25μm至約125μm之第一厚度202，以及第一主表面206及第二主表面206a。玻璃元件200進一步包括壓縮應力區域，其自玻璃元件200之第二主表面206a延伸至玻璃元件200中之 第一深度，該區域藉由元件200之第二主表面206a處的至少約100MPa之壓縮應力限定。在一些態樣中，玻璃元件或層200中之第一深度設定在玻璃層或元件200之厚度262之大致三分之一處，如自第二主表面206a所量測。堆疊組件300亦包括具有第二厚度(例如，當第二層260由子層220及240組成時，厚度222(t o )及242(t p )之總和)之第二層260，該第二層耦接至玻璃元件200之第二主表面206a。在一些實施例中，第二層260具有低於玻璃元件200之彈性模數的彈性模數(例如，E p 及E o 之平均值)。
在此等實施方式中，玻璃元件200之特徵為：(a)當元件200在約25℃及約50%相對濕度下以約3mm至約20mm之彎曲半徑固持至少60分鐘時，不存在斷裂；(b)當藉由以下者支撐元件200之第二主表面206a且元件200之第一主表面206由具有200μm直徑之平坦底部的不銹鋼銷加載時，大於約1.5kgf之耐擊穿性：(i)具有小於約1GPa之彈性模數的大致25μm厚壓敏黏著劑及(ii)具有小於約10GPa之彈性模數的大致50μm厚聚對苯二甲酸乙二酯層；(c)大於或等於8H之鉛筆硬度；以及(d)玻璃元件200內之中性軸500，該中性軸位於第二主表面206a與第一厚度之一半202(t g /2)之間。
在一些實施例中，玻璃元件或層200可進一步包含安置於第一玻璃層之下的一或多個另外的玻璃層及一或多個各別壓縮應力區域。例如，玻璃元件或層200可 包含在第一玻璃層之下的具有相應另外的壓縮應力區域之兩個、三個、四個或四個以上另外的玻璃層。
在一些實施例中，玻璃元件或層200包含無鹼金屬或含鹼金屬鋁矽酸鹽、硼矽酸鹽、硼鋁矽酸鹽或矽酸鹽玻璃組成物。玻璃元件或層200之厚度202(t g )亦可在約50μm至約100μm範圍變化。根據一些態樣，玻璃層200之厚度202(t g )可在60μm至約80μm範圍變化。
在一些實施例中，玻璃元件或玻璃層200之彎曲半徑可為約3mm至約20mm。在其他態樣中，彎曲半徑可為約3mm至約10mm。應進一步理解，在本揭示內容之一個態樣中，玻璃元件或層200之彎曲半徑可基於堆疊組件300之所欲應用來設定；且堆疊最佳化可隨後經進行以鑒於藉由此彎曲半徑所產生的預期壓力位準而最佳化或定製玻璃層200及第二層260之厚度及彈性模數。
根據某些態樣，玻璃元件或玻璃層200可包括具有低摩擦係數之第三層，該第三層安置於玻璃元件或層200之第一主表面206上(例如，安置於該堆疊組件之顯示側上)，如第2圖所繪示。根據某些態樣，第三層可為包含選自由熱塑性塑膠及非晶形氟碳化合物組成之群的氟碳化合物材料之塗層。第三層亦可為包含由以下者組成之群的一或多者之塗層：聚矽氧、蠟、聚乙烯、熱端層、聚對二甲苯及類金剛石塗層製劑。另外，第三層可為包含選自由以下者組成之群的材料之塗層：氧化鋅、二硫化 鉬、二硫化鎢、六方晶系氮化硼及鋁鎂硼化物。根據一些實施例，第三層可為包含選自由以下者組成之群的添加劑之塗層：氧化鋅、二硫化鉬、二硫化鎢、六方晶系氮化硼及鋁鎂硼化物。
在一些實施方式中，第二層260(參見第2圖)可包含聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate；PET)及光學透明黏合劑(optically clear adhesive；OCA)之複合物或僅僅由該複合物組成，該黏合劑耦接至玻璃層或元件200之第二主表面206a。第二層260亦可包含聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate；PMMA)及OCA之複合物或僅僅由該複合物組成，該黏合劑耦接至玻璃層或元件200之第二主表面206a。其他材料、材料組合及/或結構可用作第二層260結構，該結構在一些實施例中，擁有比玻璃層或元件200之彈性模數低的彈性模數，此取決於堆疊組件300之特定應用。在某些實施方式中，玻璃元件或層200之厚度及彈性模數連同第二層260之彼等厚度及彈性模數經配置來使玻璃層或元件200內之中性軸500朝向玻璃層或元件200之第二主表面206a移位。
在一些態樣中，壓縮應力區域(未展示)中於第二主表面206a處之壓縮應力為約300MPa至1000MPa。壓縮應力區域亦可包括在玻璃層之第二主表面206a處的5μm或5μm以下之最大瑕疵大小。在某些情況下，壓縮應力區域包含2.5μm或2.5μm以下，或甚 至低達0.4μm或0.4μm以下之最大瑕疵大小。在某些實施方式中，第二壓縮應力區域亦可併入第一主表面206處，較佳為約300MPa至1000MPa。另外的壓縮區域亦可在玻璃層或元件之一或多個邊緣處生成，其較佳藉由在此等邊緣處至少100MPa之壓縮應力限定。此等另外的壓縮應力區域(例如，在玻璃層或元件200之第一主表面206及/或邊緣處)可輔助緩和或消除應力誘導開裂及與引入該玻璃之位置處的表面瑕疵相關聯的傳播，在該等位置處，定向施加的拉伸應力未必處於最大值，但瑕疵及缺陷群體可能在堆疊組件300中為遍存的，包括處於裝置之顯示側上。
在其他態樣中，壓縮應力區域包含複數個可離子交換金屬離子及複數個經離子交換金屬離子，該等經離子交換金屬離子經選擇以便產生壓縮應力。在一些態樣中，經離子交換金屬離子具有大於可離子交換金屬離子之原子半徑的原子半徑。根據另一態樣，玻璃層200可進一步包含核心區域及安置於該核心區域上之第一包層區域及第二包層區域，且進一步而言，其中該核心區域之熱膨脹係數大於該等包層區域之熱膨脹係數。
參考第3圖，具有第一玻璃層(例如，玻璃層200)及第二層(例如，第二層260)之堆疊組件300經受兩點彎曲試驗組態。在第3圖中，彎曲板320朝向彼此移動以彎曲堆疊組件300。彎曲板320之間的距離330隨彎 曲板朝向彼此移動而改變，從而減少與堆疊組件300相關聯的彎曲半徑。
在第3圖所繪示的彎曲試驗組態中，以下方程式可用於隨彎曲板之間的距離而變的玻璃片之最大彎曲應力： 其中E為玻璃片之彈性模數，h為玻璃片之厚度，且D為彎曲板之間的距離。方程式(2)參考Matthewson,M.J.等人，Strength Measurement of Optical Fibers by Bending,J.Am.Ceram.Soc.，第69卷，815-21(Matthewson)。Matthewson據此以引用方式併入，尤其要注意：其揭示內容係關於方程式(2)。
倘若第3圖所繪示之堆疊組件300為玻璃層200及第二層260之複合堆疊，則方程式(2)可改良以說明本揭示內容早先結合第2圖所概述之中性軸移位。亦即，對第3圖所繪示的堆疊組件300而言，玻璃層200上於第二主表面206a處之最大拉伸應力由以下方程式得出： 其中x為自第一主表面206至中性軸500之距離(亦即，距離500a)，h為堆疊組件300之總厚度(亦即，厚度262)，t g 為玻璃層200之厚度(亦即，厚度202)，且E g 為玻璃層200之彈性模數。
關於中性軸500，即方程式(3)中之x，可基於以下方程式來對其計算： 其中變數如結合早先結合第2圖所述的堆疊組件300之元件所述。藉由使用以上方程式(3)及(4)，玻璃層200及第二層260(例如，子層220及240)之彈性模數及厚度可經更改以評估其對堆疊組件300之玻璃層200中之最大拉伸應力的各別影響。
參考第4圖，提供根據本揭示內容之一態樣的在添加及未添加OCA及PET層的情況下、堆疊組件300之玻璃元件或層200之主表面206a處表現的最大拉伸應力之示意圖。第4圖所繪示的結果藉由以上方程式(3)及(4)來模型化。在此評估中，假設堆疊組件300擁有具有70GPa之彈性模數的玻璃層200；包含具有1MPa之彈性模數的OCA之子層220；以及包含具有1660MPa之彈性模數的PET材料之子層240。5mm之彎曲半徑應用於堆疊組件300，且板距離D假設為10mm。另外，玻璃層200之厚度(t g )保持恆定於75μm，且子層220及240之厚度(t o 及t p )分別自25μm變化至100μm及自50μm變化至300μm。作為比較點，第4圖中亦繪製缺乏任何第二層或子層之堆疊組件300之最大應力值。
仍參考第4圖，缺乏任何另外的層之堆疊組件300之最大估計拉伸應力為634MPa。相比較而言，除 玻璃層之外具有低彈性模數子層之堆疊組件300之最大估計拉伸應力在230MPa至620MPa範圍變化。明顯地，OCA及PET子層之厚度的增加可減少玻璃層200中觀察到的估計最大拉伸應力。亦明顯的是，PET層之厚度的增加在減少玻璃層200之表面206a處的最大拉伸應力量值方面為更有效的。
參考第5圖，提供根據本揭示內容之另一態樣的在添加及未添加OCA及PET層的情況下、堆疊組件300之玻璃元件或層200之主表面206a處表現的最大拉伸應力之示意圖。第5圖所繪示的結果亦藉由使用以上方程式(3)及(4)來模型化。在此評估中，假設堆疊組件300擁有具有70GPa之彈性模數的玻璃層200；包含具有1MPa之彈性模數的OCA之子層220；以及包含具有5000MPa之彈性模數的PET材料之子層240。5mm之彎曲半徑應用於堆疊組件300，且板距離D假設為10mm。另外，玻璃層200之厚度(t g )保持恆定於75μm，且子層220及240之厚度(t o 及t p )分別自25μm變化至100μm及自50μm變化至300μm。作為比較點，第5圖中亦繪製缺乏任何第二層或子層之堆疊組件300之最大應力值。
在比較第4及5圖時，模型化堆疊組件300之間的主要差異為PET子層240之彈性模數。在第5圖中，堆疊組件300擁有PET子層240，該PET子層具有5000MPa之顯著更高彈性模數(亦即，相較於第4圖中模型化的堆疊組件300中之子層240之1660MPa而言)。仍參 考第5圖，缺乏任何另外的層之堆疊組件300之最大估計拉伸應力為634MPa。相比較而言，除玻璃層之外具有低彈性模數子層之堆疊組件300之最大估計拉伸應力在-479MPa至+574MPa範圍變化。明顯地，PET子層之模數的增加可減少玻璃層200中於第二主表面206a處觀察到的估計最大拉伸應力。在一些條件下，第二主表面206a處觀察到的最大估計應力為負，其指示壓縮應力及具有高機械可靠性之玻璃。同樣地，具有在玻璃層200之主表面206a處觀察到的壓縮應力之此等堆疊組件300可適合於許多可撓性電子設備應用，而無需生成或施加另一壓縮應力區域(例如，經由化學離子交換製程生成或施加，如可彎曲玻璃申請案中所概述)。
參考第6圖，提供根據本揭示內容之另一態樣的在添加及未添加OCA及PET層的情況下、堆疊組件300之玻璃元件或層200之主表面206a處表現的最大拉伸應力之示意圖。第6圖所繪示的結果同樣地藉由使用以上方程式(3)及(4)來模型化。在此評估中，假定堆疊組件300擁有具有70GPa之彈性模數的玻璃層200；包含具有100MPa之彈性模數的OCA之子層220；以及包含具有1660MPa之彈性模數的PET材料之子層240。5mm之彎曲半徑應用於堆疊組件300，且板距離D假設為10mm。另外，玻璃層200之厚度(t g )保持恆定於75μm，且子層220及240之厚度(t o 及t p )分別自25μm變化至100μm及自50μm變化至300μm。作為比較點， 第6圖中亦繪製缺乏任何第二層或子層之堆疊組件300之最大應力值。
在比較第4及6圖時，模型化堆疊組件300之間的主要差異為OCA子層220之彈性模數。在第6圖中，堆疊組件300擁有OCA子層220，該OCA子層具有100MPa之顯著更高彈性模數(亦即，相較於第4圖中模型化的堆疊組件300中之子層220之1MPa而言)。仍參考第6圖，缺乏任何另外的層之堆疊組件300之最大估計拉伸應力為634MPa。然而如此處所示，OCA子層220之模數的增加提供在玻璃層200之主表面206a處幾MPa至所估計最大拉伸應力之次顯著減少。
應理解，第4-6圖所繪示的結果及模型化為用於根據本揭示內容之態樣來開發可彎曲玻璃堆疊組件(例如，堆疊組件300)之堆疊最佳化方法學之示範。方程式(3)及(4)可用於最佳化此等可彎曲玻璃堆疊組件(包括堆疊組件300)之中性軸位置，以最小化或在一些實施方式中消除玻璃層之主表面處觀察到的與定向施加彎曲組態相關聯的拉伸應力。
參考第7圖，繪示根據本揭示內容之另一態樣的如用於可撓性防濺背板申請案中的堆疊組件300。如自第7圖明顯的，堆疊組件300於壁400之間經受向上彎曲，以使得其第一主表面206處於壓縮中(凹面形)，且第二層260之主表面244處於張力中，如可為玻璃層200之 第二主表面206a(未展示)。亦即，堆疊組件300內之玻璃層200將面向外，因此提供易清潔、耐刮及耐擊穿特性。
根據本揭示內容之另一態樣，製造堆疊組件300之方法包括以下步驟：形成第一玻璃層(例如，玻璃層200)，其具有第一主表面及第二主表面(例如，分別為主表面206及206a)、自玻璃層之第二主表面延伸至玻璃層中之第一深度的壓縮應力區域及最終厚度(例如，厚度262)，其中該區域藉由該層之第二主表面處的至少約100MPa之壓縮應力限定。該方法亦包括以下步驟：形成具有第二厚度(例如，厚度262)之第二層(例如，第二層260)，該第二層耦接至第一玻璃層之第二主表面。在一些實施例中，第二層具有低於玻璃層之彈性模數的彈性模數。該方法亦包括以下步驟：形成具有約25μm至約125μm之厚度的玻璃元件(例如，玻璃元件或層200)，該元件進一步包含第一主表面及第二主表面以及第一玻璃層。藉由此方法形成的玻璃元件或層之特徵為：(a)當該元件在約25℃及約50%相對濕度下以約3mm至約20mm之彎曲半徑固持至少60分鐘時，不存在斷裂；(b)當藉由以下者支撐該元件之該第二主表面且該元件之該第一主表面由具有200μm直徑之平坦底部的不銹鋼銷加載時，大於約1.5kgf之耐擊穿性：(i)具有小於約1GPa之彈性模數的大致25μm厚壓敏黏著劑及(ii)具有小於約10GPa之彈性模數的大致50μm厚聚對苯二甲酸乙二酯層；(c)大於或等於8H之鉛筆硬度；以及(d)該玻璃層 或元件內之中性軸，該中性軸位於該第二主表面與該第一厚度之一半之間。
在該方法之一些實施例中，形成第一玻璃層之步驟可包含選自由以下製程組成之群的成形製程：熔融製程、狹槽拉製製程、滾製製程、再拉製程及浮製製程，該成形製程進一步配置來使玻璃層形成至最終厚度。可取決於玻璃層之最終形狀因子及/或用於最終玻璃層之玻璃前驅體的中間尺寸而使用其他成形製程。成形製程亦可包括材料移除製程，其配置來將材料自玻璃層移除以達到最終厚度。
根據該方法之一些態樣，形成自玻璃層之第二主表面(例如，第二主表面206a)延伸至玻璃層中之第一深度的壓縮應力區域之步驟包含：提供強化浴，其包含複數個離子交換金屬離子，該複數個離子交換金屬離子具有在大小上大於玻璃層中所含複數個可離子交換金屬離子之原子半徑的原子半徑；以及將玻璃層浸沒於強化浴中以使玻璃層中之複數個可離子交換金屬離子之一部分與強化浴中之複數個離子交換金屬離子之一部分交換，以形成自第二主表面延伸至玻璃層中之第一深度的壓縮應力區域。在某些情況下，浸沒步驟包含將玻璃層浸沒於約400℃至約450℃下之強化浴中約15分鐘至約180分鐘。
在某些實施例中，該方法亦可包括以下步驟：在產生壓縮應力區域之後，在第二主表面(例如，第二主表面206a)處自玻璃層之最終厚度(例如，厚度262)移除 約1μm至約5μm。移除步驟可經進行以使得壓縮應力區域包含在玻璃層之第二主表面處的5μm或5μm以下之最大瑕疵大小。移除步驟亦可經進行以使得壓縮應力區域包含在玻璃層之第二主表面處的2.5μm或2.5μm以下、或甚至低達0.4μm或0.4μm以下之最大瑕疵大小。
在一些實施方式中，先前方法可包括以下步驟：最佳化玻璃層(例如，玻璃層或元件200)及第二層(例如，第二層260)之厚度及彈性模數，以使堆疊組件之中性軸(例如，中性軸500)朝向玻璃層之第二主表面移位--亦即，朝向與堆疊組件之顯示側相反的主表面移位。
熟習此項技術者應明白的是，可在不脫離發明申請專利範圍之精神或範疇的情況下做出各種修改及變化。詳言之，先前揭示內容提出具有可折疊裝置應用之堆疊最佳化、可彎曲玻璃組件，將其出於解釋此等組件及用於產生此等組件之方法的各種態樣及細節之目的而概述。然而應理解，此等玻璃組件及相關聯方法亦可用於其他可撓性裝置應用中，在該等應用中，彎曲力相對於藉由先前可折疊裝置應用所涵蓋的彼等玻璃組件而言施加於不同方向及角度上。例如，涵蓋的是此等堆疊最佳化組件可用於其第一主表面因所論述應用而處於張力中之情形。先前原理可應用於此等堆疊最佳化組件，以使中性軸朝向其第一主表面移動，從而減少此等位置處觀察到之拉伸應力量值，例如藉由將另一層或多個層(在具有比玻璃 層之彈性模數低的彈性模數之一些實施例中)耦接至具有最佳化彈性模數及/或厚度之此等表面來達成。

Claims (11)

  1. 一種堆疊組件，其包含：一玻璃元件，其具有約25μm至約125μm之一第一厚度以及一第一主表面及一第二主表面，該玻璃元件進一步包含：(a)一第一玻璃層，其具有一第一主表面及第二主表面，以及(b)一壓縮應力區域，其自該玻璃層之該第二主表面延伸至該玻璃層中之一第一深度，該壓縮應力區域藉由該層之該第二主表面處的至少約100MPa之一壓縮應力限定，其中該壓縮應力區域包含複數個可離子交換金屬離子及複數個經離子交換金屬離子，該等經離子交換金屬離子經選擇以便產生壓縮應力；以及具有一第二厚度之一第二層，其耦接至該玻璃層之該第二主表面，其中該玻璃元件之特徵為：(a)當該元件在約25℃及約50%相對濕度下以約3mm至約20mm之一彎曲半徑固持至少60分鐘時，不存在斷裂，(b)當藉由以下列物質支撐該元件之該第二主表面且該元件之該第一主表面由具有一200μm直徑之一平坦底部的一不銹鋼銷加載時，大於約1.5kgf之一耐擊穿性：(i)具有小於約1GPa之一彈性模數的一大致25μm厚壓敏黏著劑及(ii)具有小於約10GPa之一彈性模數的一大致50μm厚聚對苯二甲酸乙二酯層，(c)大於或等於8H之一鉛筆硬度，以及(d)該玻璃層內之一中性軸，該中性軸位於該第二主表面與該第一厚度之一半之間。
  2. 如請求項1所述之組件，其中該玻璃元件之該彎曲半徑為約3mm至約10mm。
  3. 如請求項1所述之組件，其中該玻璃層之該第二主表面處之該壓縮應力為約300MPa至1000MPa。
  4. 如請求項1所述之組件，其中該第一深度設定在自該玻璃層之該第二主表面的該玻璃層之該厚度之大致三分之一或三分之一以下。
  5. 如請求項1所述之組件，其中該玻璃層進一步包含一邊緣，且該玻璃元件進一步包含自該邊緣延伸至該玻璃層中之一邊緣深度的一邊緣壓縮應力區域，該邊緣壓縮應力區域藉由該邊緣處的至少約100MPa之一壓縮應力限定。
  6. 如請求項1所述之組件，其中該第二層包含聚對苯二甲酸乙二酯(PET)及光學透明黏合劑(OCA)之一複合物，該黏合劑耦接至該玻璃層之該第二主表面，且其中該PET、OCA及該玻璃層之該厚度及彈性模數經配置來使該中性軸大體上朝向該玻璃層之該第二主表面移位。
  7. 如請求項1所述之組件，其中該第二層包含聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)及光學透明黏合劑(OCA)之一複合物，該黏合劑耦接至該玻璃層之該第二主表面，且其中該PMMA、OCA及該玻璃層之該厚度及彈性模數經配置來使該中性軸大體上朝向該玻璃層之該第二主表面移位。
  8. 如請求項1-7中任一項所述之組件，其中該第二層具有低於該玻璃層之該彈性模數的一彈性模數。
  9. 一種製造一堆疊組件之方法，該方法包含以下步驟：形成一第一玻璃層，該第一玻璃層具有一第一主表面及一第二主表面、自該玻璃層之該第二主表面延伸至該玻璃層中之一第一深度的一壓縮應力區域及一最終厚度，其中該壓縮應力區域藉由該層之該第二主表面處的至少約100MPa之一壓縮應力限定，其中該壓縮應力區域包含複數個可離子交換金屬離子及複數個經離子交換金屬離子，該等經離子交換金屬離子經選擇以便產生壓縮應力；形成具有一第二厚度之一第二層，該第二層耦接至該第一玻璃層之該第二主表面；以及形成具有約25μm至約125μm之一厚度的一玻璃元件，該元件進一步包含一第一主表面及一第二主表面以及該第一玻璃層，其中該玻璃元件之特徵為：(a)當該元件在約25℃及約50%相對濕度下以約3mm至約20mm之一彎曲半徑固持至少60分鐘時，不存在斷裂，(b)當藉由以下者支撐該元件之該第二主表面且該元件之該第一主表面由具有一200μm直徑之一平坦底部的一不銹鋼銷加載時，大於約1.5kgf之一耐擊穿性：(i)具有小於約1GPa之一彈性模數的一大致25μm厚壓敏黏著劑及(ii)具有小於約10GPa之一彈性模數的一大致50μm厚聚對苯二甲酸乙二酯層，(c)大於或等於8H之一鉛筆硬度，以及(d)該玻璃層內之一中性軸，該中性軸位於該第二主表面與該第一厚度之一半之間。
  10. 如請求項9所述之方法，其進一步包含以下步驟：最佳化該第一玻璃層及該第二層之該厚度及該彈性模數以使該中性軸大體上朝向該玻璃層之該第二主表面移位。
  11. 如請求項9或請求項10所述之方法，其中該第二層具有低於該玻璃層之該彈性模數的一彈性模數。
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