TWI730164B - 保護玻璃及使用其之顯示器 - Google Patents

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Abstract

保護玻璃(10)具備有玻璃層(16)、黏彈性體層(12)及配置於玻璃層(16)與黏彈性體層(12)之間的聲阻抗調整層(14)。當玻璃層(16)之聲阻抗為Zg，聲阻抗匹配層(14)之聲阻抗為Zm，黏彈性體層(12)之聲阻抗為Zd時，保護玻璃(10)滿足Zg>Zm>Zd之關係。

Description

保護玻璃及使用其之顯示器
本發明係關於一種用於保護顯示器之保護玻璃。
近年來，在行動電話、攜帶資訊末端機、平板電腦PC等行動載具之顯示器，大多會使用用以保護顯示器之保護玻璃(薄的玻璃板)。隨著顯示器之輕量化及薄型化發展，而要求使保護玻璃變薄。然而，若使保護玻璃變薄，則其強度會下降，保護玻璃因顯示器掉落或金屬類撞擊顯示器表面而容易破裂。容易破裂之保護玻璃無法達成保護顯示器之目的。
於專利文獻1，記載有強化玻璃藉由透明接著劑貼附於顯示面板。而於專利文獻2，則記載有依序積層有玻璃基板、OCA層(optical clear adhesive layer)及PET膜之保護玻璃。
專利文獻1：日本特開2009-122655號公報(段落0006~0007)
專利文獻2：日本特表2016-513612號公報(圖1)
近來，為了實現撓曲之顯示器，而研究進一步減少保護玻璃之厚度使保護玻璃具有可撓性。例如，研究將厚度經蝕刻減至0.05mm以下之玻璃板與樹脂膜的積層體作為保護玻璃使用。
例如，可藉由使用化學強化玻璃板來提升保護玻璃之彎曲強度，藉此防止掉落時之破損。然而，卻難以防止筆尖、其他之金屬類撞擊保護玻璃表面造成保護玻璃破損。
鑑於上述情事，本發明之目的在於提供一種用以提高保護玻璃對衝擊負載之強度的技術。
亦即，本發明提供一種保護玻璃，該保護玻璃具備有：玻璃層，黏彈性體層，及配置於前述玻璃層與前述黏彈性體層之間的聲阻抗調整層；當前述玻璃層之聲阻抗為Zg，前述聲阻抗調整層之聲阻抗為Zm，前述黏彈性體層之聲阻抗為Zd時，滿足Zg>Zm>Zd之關係。
於另一態樣中，本發明提供一種顯示器，該顯示器具備有：顯示器本體，及安裝於前述顯示器本體之顯示面的上述保護玻璃。
若藉由上述技術，則能夠有效地提高保護玻璃對衝擊負載之強度。
10‧‧‧保護玻璃
12‧‧‧黏彈性體層
14‧‧‧聲阻抗調整層
16‧‧‧玻璃層
圖1為本發明之實施形態之保護玻璃的概略剖面圖。
圖2A為表示聲阻抗分布的概念圖。
圖2B為表示聲阻抗分布的另一概念圖。
圖2C為表示聲阻抗分布的再另一概念圖。
圖3為表示實施例1、實施例2、實施例3、比較例1及比較例2之原子筆掉落試驗結果之韋伯(Weibull)分布的圖表。
本發明人等經潛心研究之結果，查出了以往之保護玻璃具有如下之課題。
硬的物體以高速且小接觸面積撞擊玻璃板之情形所產生的破壞，被稱為赫茲(Hertz)破壞。赫茲破壞為撞擊時發生之彈性波(衝撃波)造成之破壞。於具有玻璃層/OCA層/PET膜(專利文獻2之圖1)之積層構造的保護玻璃，撞擊時發生之彈性波會於玻璃層與OCA層之界面反射，而發生彈性波之駐波。此時，強的拉應力會施加於存在玻璃層表面之潛在損傷，該拉應力會使裂紋成長，而破壞保護玻璃。如果根據動態模擬，則若使具有高硬度鋼筆尖(直徑0.7mm)之5g的原子筆從23cm以上之高度掉落，垂直撞擊保護玻璃之表面，則50kgf以上之負載會以衝撃力之形式施加於保護玻璃。若從1m掉落，則超過100kgf之負載會以衝撃力之形式施加於保護玻璃。撞擊時間為11μsec左右。
於OCA層之內部，彈性波會因OCA層之黏性變形而衰減。然而，若構成OCA層之樹脂的黏滯係數小，則彈性波之衰減會減弱，而於玻璃層/OCA層的界面與OCA層/PET膜的界面之間形成自由端駐波。因此，於玻璃層與OCA層之界面會產生剥離，或可能發生OCA層本身之破壞。
以下，一邊參照圖式，一邊說明本發明之實施形態。本發明並不限定於以下之實施形態。
如圖1所示，本實施形態之保護玻璃10具備有黏彈性體層12、聲阻抗調整層14及玻璃層16。於玻璃層16與黏彈性體層12之間配置有聲阻抗調整層14。亦即，依序積層有黏彈性體層12、聲阻抗調整層14及玻璃層16。於本實施形態中，黏彈性體層12與聲阻抗調整層14接觸。聲阻抗調整層14與玻璃層16接觸。藉由玻璃層16形成保護玻璃10之最表面。以黏彈性體層12直接或透過其他層與顯示器本體接觸之方式，將保護玻璃10安裝於顯示器本體之顯示面。
黏彈性體層12係由對可見光為透明之樹脂(通常為無色透明之樹脂)形成的層。黏彈性體層12例如由丙烯酸黏著劑之類具有黏著性的樹脂材料形成。黏彈性體層12典型上由光學用透明黏著膜(OCA膜：optical clear adhesive film)或UV硬化型光學用透明樹脂(OCR：optical clear resin)形成。黏彈性體層12並不一定要具有黏著性。惟，當黏彈性體層12不具有黏著性之情形時，於將保護玻璃10安裝在顯示器本體時，另外需要黏著劑。
聲阻抗調整層14係於黏彈性體層12與玻璃層16之間用以使聲阻抗匹配之層。只要能夠發揮此功能，且對於可見光為透明(通常為無色透明)，則聲阻抗調整層14之材料並無特別限定。聲阻抗調整層14之材料組成與黏彈性體層12之材料組成不同。聲阻抗調整層14例如以選自由聚乙烯(PE)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(PP)、聚酯、聚醯亞胺及聚醯胺組成之群中的至少1種樹脂形成。聚乙烯可為高密度聚乙烯，亦可為低密度聚乙烯。聚酯之例包含聚對酞酸乙二酯(PET)。聚醯胺之例包含耐綸6及耐綸6,6。視情形，聲阻抗調整層14亦可由SiO2、BN等無機材料形成。
玻璃層16例如由強化玻璃板形成。作為強化玻璃板，可舉化學強化玻璃板。化學強化玻璃板可藉由化學強化法來製作，該化學強化法係於鹼金屬鹽熔液中處理玻璃板，對玻璃板之表層部施予壓縮應力。使用於化學強化玻璃板之玻璃板，例如為藉由浮式法(float method)製作之玻璃板，具有鈉鈣玻璃、鋁矽玻璃等公知玻璃之組成。
當玻璃層16之聲阻抗為Zg，聲阻抗調整層14之聲阻抗為Zm，黏彈性體層12之聲阻抗為Zd時，本實施形態之保護玻璃10滿足Zg>Zm>Zd之關係。若各層之聲阻抗Zg、Zm及Zd滿足此種關係，則可得到如下之效果。亦即，可抑制因施加衝撃於保護玻璃10表面所產生之彈性波的界面反射，亦可抑制駐波之產生。由於強的拉應力難以施加於玻璃層16，因此，保護玻璃10不易受到破壞。使黏彈性體層12吸收透過界面之彈性波，亦有助於此效果。又，若黏彈性體層12及聲阻抗調整層14兩者皆由樹脂材料形成，則可有效地防止在黏彈性體層12與聲阻抗調整層14之界面的破壞。理論上，當滿足Zm=(Zg‧Zd)1/2之 關係時可得到最高之效果。
聲阻抗調整層14可為具有單一聲阻抗之層。又，聲阻抗調整層14亦可為藉由將各別具有彼此不同之聲阻抗的複數之層積層而形成之層。如圖2A所示，構成聲阻抗調整層14之複數之層14a~14c例如以聲阻抗從玻璃層16朝黏彈性體層12階段地減少之方式積層。
又，只要滿足Zg>Zm>Zd之關係，具有大於玻璃層16之聲阻抗的聲阻抗之層亦可配置於聲阻抗調整層14與玻璃層16之間。並且，如圖2B所示，當聲阻抗調整層14由複數之層14d~14f構成時，具有大於玻璃層16之聲阻抗的聲阻抗之層14e亦可包含於複數之層14d~14f。換言之，聲阻抗調整層14亦可具有由滿足Zg>Zm>Zd之關係的至少1層(層14d及14f)與具有大於玻璃層16之聲阻抗的聲阻抗之層(層14e)構成的積層構造。並且，於構成聲阻抗調整層14之複數之層，亦可含有具有小於黏彈性體層12之聲阻抗Zd的聲阻抗之層。
如圖2C所示，於聲阻抗調整層14中，聲阻抗亦可從玻璃層16朝黏彈性體層12連續地減少。於聲阻抗調整層14中，聲阻抗可為線性減少，亦可為非線性減少。
如下式所示，聲阻抗Z(kg/m2‧sec)係由介質之密度ρ(kg/m3)與介質中之音速c(m/sec)的積定義。換言之，聲阻抗Z係由介質之密度ρ與介質之楊氏係數E的積之平方根定義。介質之溫度設為常溫(日本工業規格：20℃±15℃/JIS Z8703)。介質中之音速c可藉由發聲側隨(sing around)式音速測量裝置測量。
Z=ρc
c=(E/ρ)1/2
保護玻璃10之厚度例如在0.015~0.15mm之範圍。
黏彈性體層12之厚度td例如未達0.1mm。藉由使黏彈性體層12充 分地變薄，可抑制施加衝撃於玻璃層16時之玻璃層16的變形量。黏彈性體層12之厚度td的下限值並無特別限定。厚度td的下限值例如為10μm。
聲阻抗調整層14之厚度tm例如在0.003~20μm之範圍。
玻璃層16之厚度tg例如在0.015~0.15mm之範圍。若使玻璃層16變薄，則保護玻璃10之彎曲剛性亦會下降。其結果，即使施加大的彎曲(例如，曲率半徑5mm)，亦可提供不易破損之保護玻璃10。亦即，可提高保護玻璃10對撓曲顯示器之適應性。
於本實施形態之保護玻璃10中，玻璃層16之厚度tg、聲阻抗調整層14之厚度tm、黏彈性體層12之厚度td滿足(tm+td)≧0.0002tg之關係。厚度tg、厚度tm及厚度td宜滿足(tm+td)≧0.2tg之關係。若各層滿足此種關係，則可充分得到抑制於各層界面之彈性波反射的效果。厚度tm及厚度td之和的上限值並無特別限定。厚度tg、厚度tm及厚度td例如滿足2‧tg≧(tm+td)之關係。
於本實施形態中，黏彈性體層12之黏度於常溫，在0.0001~20000Pa‧sec之範圍。若黏彈性體層12之黏度位於此種範圍內，則可效率佳地使彈性波之駐波衰減。又，黏彈性體層12之彈性模數(拉伸彈性模數(楊氏係數))例如在30E+3~5E+9(Pa)之範圍。
黏彈性體層12之黏度及彈性模數各別意指形成黏彈性體層12之材料的黏度及彈性模數。黏度例如可藉由超音波黏度計測量。超音波黏度計之測量原理如下。於試樣中放入振動器，若使之振動，則振幅會因試樣與振動器之摩擦而變化。以使此振幅為一定之方式從外部施加電流，使振動器振動。可從此時之電流值求出黏度。彈性模數例如可藉由動態黏彈性測量裝置(流變儀)測量。動態黏彈性測量裝置之測量原理大致如下。對試樣施加週期性應力，而可從剪應力之波形與該等之相位差，測量各黏彈性模數。可製作具有與黏彈性體層12之材料組成相同之材料組成的試驗片，將此試驗片使用於測量黏度及測 量彈性模數。
[實施例]
(實施例1)
藉由狹縫式旋轉(slit spin)法將PMMA之溶液塗布於厚度48μm之化學強化玻璃板(日本板硝子公司製glanova(註冊商標))之背面，形成塗膜，使塗膜乾燥，藉此形成厚度1.3μm之聲阻抗調整層。接著，於聲阻抗調整層上貼合由丙烯酸黏著劑形成之厚度20μm的OCA膜(3M公司製)。藉此，得到實施例1之保護玻璃。
(實施例2)
將作為聲阻抗調整層之厚度1.3μm的PET膜貼合於厚度48μm之化學強化玻璃板(日本板硝子公司製glanova(註冊商標))之背面。PET膜與玻璃板之貼合係使用丙烯酸系透明黏著劑。接著，於聲阻抗調整層上貼合由丙烯酸黏著劑形成之厚度20μm的OCA膜(3M公司製)。藉此，得到實施例2之保護玻璃。
(實施例3)
將作為聲阻抗調整層之厚度2.2μm的PET膜貼合於厚度48μm之化學強化玻璃板(日本板硝子公司製glanova(註冊商標))之背面。PET膜與玻璃板之貼合係使用丙烯酸系透明黏著劑。接著，於聲阻抗調整層上貼合由丙烯酸黏著劑形成之厚度20μm的OCA膜(3M公司製)。藉此，得到實施例3之保護玻璃。
(比較例1)
於厚度48μm之化學強化玻璃板(日本板硝子公司製glanova(註冊商標))之背面貼合由丙烯酸黏著劑形成之厚度20μm的OCA膜(3M公司製)。藉此，得到比較例1之保護玻璃。
(比較例2)
藉由濺鍍法將厚度25nm之Si3N4膜形成於厚度48μm之化學強化玻璃板(日本 板硝子公司製glanova(註冊商標))之背面。接著，於Si3N4膜上貼合由丙烯酸黏著劑形成之厚度20μm的OCA膜(3M公司製)。藉此，得到比較例2之保護玻璃。
[原子筆掉落試驗]
首先，將實施例及比較例之保護玻璃貼合於被當作是撓曲顯示器之PET膜(厚度30μm)。藉此，得到保護玻璃與PET膜之積層體。接著，以保護玻璃在上面之方式將積層體配置於厚度5mm之玻璃板上。以此方式，得到原子筆掉落試驗用之試樣。使具有高硬度鋼筆尖(直徑0.7mm)之5g原子筆掉落於保護玻璃表面，調查保護玻璃受到破壞之高度。具體而言，係使原子筆掉向保護玻璃之特定位置，記錄保護玻璃受到破壞之高度。從1cm之高度開始掉落，以每次1cm增加原子筆之掉落高度。由實施例1、2及比較例1、2之保護玻璃製作22個試樣，並實施該等22個試樣之原子筆掉落試驗。由實施例3之保護玻璃製作11個試樣，並實施該等11個試樣之原子筆掉落試驗。將試驗結果示於表1及圖3。圖3表示試驗結果之韋伯分布。於表1中，「B10(/cm)」之項目表示10%之試樣受到破壞時之高度。
[衝撃波之強度透射率]
使用各層之聲阻抗，對於實施例及比較例之保護玻璃，藉由理論計算，算出從玻璃層傳遞至OCA層之衝撃波的強度透射率。將結果示於表1。
Figure 106129879-A0202-12-0008-1
實施例1~3之平均破壞高度皆遠大於比較例1、2之平均破壞高度。實施例3之平均破壞高度最大。認為是玻璃層與黏彈性體層之間的阻抗匹配抑制了在界面之彈性波反射，而降低了施加於玻璃層表面之裂紋的應力，其結果，使得平均破壞高度增加。於實施例1中，玻璃層(glanova(註冊商標))之聲阻抗Zg為1.4E+07(kg/m2‧s)，聲阻抗調整層(PMMA)之聲阻抗Zm為1.7E+06(kg/m2‧s)，黏彈性體層(OCA)之聲阻抗Zd為1.8E+05(kg/m2‧s)，此等滿足Zg>Zm>Zd之關係。同樣地，於實施例2、3中，聲阻抗調整層(PET)之聲阻抗Zm為3.0E+06(kg/m2‧s)，滿足Zg>Zm>Zd之關係。
如從圖3之韋伯分布可理解般，比較例1及2之原子筆破壞高度整體上低於實施例1~3之原子筆破壞高度。尤其是比較例2較比較例1差。關於比較例2，認為是因為下述之緣故：因在玻璃層/Si3N4膜之界面的彈性波反射大，及駐波腹部之位置與界面之位置大致相同，而使得最大應力變成2倍，即使是些微之衝撃，亦造成了破壞。於比較例2中，設置於玻璃層與黏彈性體層之間的Si3N4膜之聲阻抗(=3.1E+07(kg/m2‧s))大於玻璃層之聲阻抗(=1.4E+07(kg/m2‧s))。
當從玻璃層傳遞至黏彈性體層之衝撃波的強度透射率為10%以上時，保護玻璃之耐衝撃性優異。強度透射率之上限值例如為12%，理想為13%。惟，若強度透射率為某一定值以上，則由於容易發揮黏彈性體層吸收衝撃波之性能，因此，強度透射率之上限值並無特別限定。
[產業上之可利用性]
本說明書揭示之技術，對使用於保護顯示器之保護玻璃有用。顯示器之種類並無特別限定，可列舉：行動載具、電視接收器、導航裝置等顯示器。
10‧‧‧保護玻璃
12‧‧‧黏彈性體層
14‧‧‧聲阻抗調整層
16‧‧‧玻璃層

Claims (7)

  1. 一種保護玻璃，具備有：玻璃層，黏彈性體層，及配置於該玻璃層與該黏彈性體層之間的聲阻抗調整層；當該玻璃層之聲阻抗為Zg，該聲阻抗調整層之聲阻抗為Zm，該黏彈性體層之聲阻抗為Zd時，滿足Zg>Zm>Zd之關係，且該保護玻璃具有可撓性。
  2. 如申請專利範圍第1項之保護玻璃，其中，該黏彈性體層及該聲阻抗調整層由對於可見光呈透明之材料形成。
  3. 如申請專利範圍第1項之保護玻璃，其中，該黏彈性體層由光學用透明黏著膜構成。
  4. 如申請專利範圍第1項之保護玻璃，其中，該聲阻抗調整層以選自由聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚丙烯、聚酯、聚醯亞胺及聚醯胺組成之群中的至少1種樹脂形成。
  5. 如申請專利範圍第1項之保護玻璃，其中，從該玻璃層傳遞至該黏彈性體層之衝撃波的強度透射率為10%以上。
  6. 如申請專利範圍第1項之保護玻璃，其中，該玻璃層之厚度在0.015~0.15mm之範圍。
  7. 一種顯示器，具備有顯示器本體，及安裝於該顯示器本體之顯示面的申請專利範圍第1至6項中任一項之保護玻璃。
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