TWI746465B - 可彎式電子裝置模組、物品及其製造方法 - Google Patents
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Abstract
一種可折疊電子裝置模組包括具有從約25μm至約200μm的厚度、從約20GPa至約140GPa的彈性模量和至少1.5kgf的抗穿刺性的玻璃蓋元件。模組進一步包括具有厚度在約100μm和約600μm之間的堆疊;及第一黏著劑,以在約1MPa和約1GPa之間的剪切模量將堆疊接合到蓋元件。該堆疊進一步包括面板、電子裝置和以堆疊黏著劑固定到面板的堆疊元件。此外,裝置模組的特徵在於,在將模組彎曲到從約20mm至約2mm的半徑時,在蓋元件的主表面處的切向應力不大於約1000MPa的張力。
Description
本揭露書大體上關於可彎式電子裝置模組,製品及其製造方法。更特定地,本揭露書關於具有用於可折疊顯示裝置之應用的含有玻璃之蓋的可彎式電子裝置模組。
傳統上本質為剛性的產品和部件的撓性的版本正被概念化用於新的應用。例如,撓性電子裝置可提供薄、輕量和撓性的性質,為包括彎曲顯示器和可穿戴裝置的新應用提供機會。這些撓性電子裝置的許多包含用於保持和安裝這些裝置的電子部件之撓性基板。金屬箔具有包括熱穩定性和耐化學性的一些優點,但受到高成本和缺乏光學透明度之困擾。聚合物箔具有包括低成本和耐衝擊性的一些優點,但受到邊緣光學透明度、缺乏熱穩定性、有限的氣密性和循環疲勞性能之困擾。
這些電子裝置的一些還可利用撓性顯示器。光學透明度和熱穩定性對於撓性顯示器應用而言通常是重要的性質。此外,撓性顯示器應具有高的抗疲勞性和抗穿刺性,包括在小彎曲半徑處對於失效的抗性,特別是對於具有觸碰螢幕功能及/或可折疊的撓性顯示器而言。此外,根據對於顯示器的所欲應用,撓性顯示器應當容易被消費者彎曲和折疊。
一些撓性玻璃和含玻璃的材料為撓性和可折疊基板和顯示器應用提供許多所需的性質。然而,迄今為了這些應用而使用玻璃材料的努力在很大程度上是不成功的。通常,玻璃基板可製造為非常低的厚度水平(<25μm),以實現越來越小的彎曲半徑。這些「薄的」玻璃基板受到有限的抗穿刺性之困擾。同時,可製造具有更好的抗穿刺性之較厚的玻璃基板(>150μm),但是這些基板在彎曲時缺乏合適的抗疲勞性和機械可靠性。
此外,因為這些撓性玻璃材料在也包含電子部件(如,薄膜電晶體(「TFT」)、觸碰感測器等),額外的層(如,聚合物電子裝置面板)和黏著劑(如,環氧樹脂、光學透明黏著劑(「OCAs」))的模組中用作蓋元件,在這些各種部件和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越來越複雜的應力狀態。這些複雜的應力狀態可導致蓋元件所經受的應力水平及/或應力集中因素增加。因此,這些蓋元件可能易受模組內的黏著及/或脫層失效模式的影響。此外,這些複雜的相互作用可導致消費者彎曲和折疊蓋元件所需的彎曲力增加。
因此,存在有用於撓性的、含玻璃材料和模組設計之需求,其採用這些材料用於各種電子裝置應用中,特別是用於撓性電子顯示裝置的應用,更特定地用於可折疊顯示裝置的應用。
根據本揭露書的第一態樣,提供了一種可折疊電子裝置模組,其包括蓋元件,蓋元件具有從約25μm至約200μm的厚度和從約20GPa至約140GPa的蓋元件彈性模量。蓋元件進一步包括具有玻璃成分的部件、第一主表面和第二主表面。模組進一步包括:具有從約100μm至約600μm的厚度的堆疊;及第一黏著劑,經配置以將堆疊接合到蓋元件的第二主表面,第一黏著劑的特徵在於從約0.1MPa至約100MPa的剪切模量。堆疊進一步包括:面板,具有第一和第二主表面及從約300MPa到約10GPa的面板彈性模量;及耦接到面板的電子裝置。蓋元件的特徵進一步在於當蓋元件的第一主表面裝載有直徑為1.5mm的碳化鎢球時,至少1.5kgf的抗穿刺性。此外,裝置模組的特徵在於在將模組以兩點配置方式彎曲到從約20mm到約2mm(例如從約20mm至約3mm、從約20mm至約4mm、從約20mm至約5mm、從約20mm至約6mm、從約20mm至約7mm、從約20mm至約8mm、從約20mm至約9mm、從約20mm至約10mm、從約20mm至約11mm、從約20mm至約12mm、從約20mm至約13mm、從約20mm至約14mm、從約20mm至約15mm、從約20mm至約16mm、從約20mm至約17mm、從約20mm至約18mm、從約20mm至約19mm、從約19mm至約2mm、從約18mm至約2mm、從約17mm至約2mm、從約16mm至約2mm、從約15mm至約2mm、從約14mm至約2mm、從約13mm至約2mm、從約12mm至約2mm、從約11mm至約2mm、從約10mm至約2mm、從約10mm至約3mm、從約9mm至約2mm、從約8mm至約2mm、從7mm至約2mm、從約6mm至約2mm、從約5mm至約2mm、從約4mm至約2mm、從約3mm至約2mm、從約19mm至約3mm、從約18mm至約4mm、從約17mm至約5mm、從約16mm至約6mm、從約15mm至約7mm、從約14mm至約8mm、從約13mm至約9mm、從約12mm至約10mm)的彎曲半徑時,在蓋元件的第二主表面處的切向應力不大於約1000MPa的張力,使得第一主表面處於壓縮狀態中,且從蓋元件的第一主表面之上方的中心點到面板的第二主表面測量彎曲半徑。
根據本揭露書的第二態樣,提供了一種可折疊電子裝置模組,其包括蓋元件,蓋元件具有從約25μm至約200μm的厚度和從約20GPa至約140GPa的蓋元件彈性模量。蓋元件進一步包括具有玻璃成分的部件,第一主表面和第二主表面。模組進一步包括具有從約100μm至約600μm的厚度的堆疊;及第一黏著劑,經配置以將堆疊元件接合到蓋元件的第二主表面,第一黏著劑的特徵在於從約1MPa到約1GPa的剪切模量。堆疊進一步包括:面板,具有第一和第二主表面,及從約300MPa和約10GPa的面板彈性模量;耦接到面板的電子裝置;及堆疊元件,具有從約1GPa至約5GPa的堆疊元件彈性模量,堆疊元件以堆疊黏著劑固定到面板。蓋元件的特徵進一步在於當蓋元件的第一主表面裝載有直徑為1.5mm的碳化鎢球時,至少1.5kgf的抗穿刺性。此外,裝置模組的特徵在於在將模組以兩點配置方式彎曲到從約20mm到約2mm的彎曲半徑時,在蓋元件的第二主表面處的切向應力不大於約1000MPa的張力,使得第一主表面處於壓縮狀態中,且從蓋元件的第一主表面之上方的中心點到面板的第二主表面測量彎曲半徑
在可折疊模組之某些實施方式中,在將模組以兩點配置方式彎曲到從約20mm到約2mm(例如,20mm、19.75mm、19.5mm、19.25mm、19mm、18.5mm、17.5mm、17mm、16.5mm、16mm、15.5mm、15mm、14.5mm、14mm、13.5mm及13mm、12.5mm、12mm、11.5mm、11mm、10.5mm、10mm、9.5mm、9mm、8.5mm、7.5mm、7mm、6.5mm、6mm、5.5mm、 5mm、4.5mm、4mm、3.5mm、3.25mm、3mm、2.75mm、2.5mm、2.25mm及2mm)的彎曲半徑時,在蓋元件的第二主表面處的切向應力不大於約1000MPa,例如950MPa、925MPa、900MPa、875MPa、850MPa、825MPa、800MPa、775MPa、750MPa、725MPa、700MPa,或在這些切向應力限制之間的任意數量。在經受大於約20mm直到約100mm的彎曲半徑的可折疊模組的某些其它態樣中,在蓋元件的第二主表面處的切向應力可通過仔細選擇彈性模量及/或模組中之黏著劑的厚度而實質地減少。
在可折疊模組的一些態樣中,蓋元件的特徵進一步在於在將模組以兩點配置方式從未彎曲配置彎曲到彎曲半徑(亦即,從約20mm到約2mm的範圍,例如,19.75mm、19.5mm、19.25mm、19mm、18.5mm、17.5mm、17mm、16.5mm、16mm、15.5mm、15mm、14.5mm、14mm、13.5mm 、13mm、12.5mm、12mm、11.5mm、11mm、10.5mm、10mm、9.5mm、9mm、8.5mm、7.5mm、7mm、6.5mm、6mm、5.5mm、5mm、 4.5mm、4mm、3.5mm、3.25mm、3mm、2.75mm、2.5mm及2.25mm)至少200,000次彎曲循環時,無黏著失效。
在可折疊模組的其它態樣中,模組的特徵可在於當模組向內或向外彎曲到約3mm的彎曲半徑時,彎曲力(Fbend
)不大於150牛頓(N)。在某些實施方式中,在將模組彎曲到從約20mm到約3mm的半徑(亦即,約40mm到約6mm的板距(D)),例如20mm、19.75mm、19.5mm、19.25mm、19mm、18.5mm、17.5mm、17mm、16.5mm、16mm、15.5mm、15mm、14.5mm、14mm、 13.5mm及13mm、12.5mm、12mm、11.5mm、11mm、10.5mm、10mm、9.5mm、9mm、8.5mm、7.5mm、7mm、6.5mm、6mm、5.5mm、5mm、4.5mm、4mm、3.5mm、3.25mm及3mm時,彎曲力不大於約150N、140N、130N、120N、110N、100N、90N、80N、70N、60N、50N、40N、30N、20N、10N、5N或在這些彎曲力上限之間的任何數量。
根據可折疊模組的其它態樣,蓋元件是具有從約20GPa至約140GPa的蓋元件彈性模量,或在這些限制之間的任何彈性模量數值(例如,30GPa、35GPa、40GPa、45GPa、50GPa、55GPa、60GPa、65GPa、70GPa、75GPa、80GPa、85GPa、90GPa、95 GPa、100GPa、105GPa、110GPa、115GPa、120GPa、125GPa、130GPa及135GPa)的玻璃元件(如,蓋元件包括具有玻璃成分的部件)。在其它態樣中,蓋元件是具有從約20GPa至約120GPa、從約20GPa至約100GPa、從約20GPa至約80GPa、從約20GPa至約60GPa、從約20GPa至約40GPa、從約40GPa至約120GPa、從約40GPa至約100GPa、從約40GPa至約80GPa、從約40GPa至約60GPa、從約60GPa至約120GPa、從約60GPa至約100GPa、從約60GPa至約80GPa、從約80GPa至約120GPa、從約80GPa至約100GPa及從約100GPa至約120GPa之蓋元件彈性模量的玻璃元件。在某些實施方式中,玻璃蓋元件經處理或以其它方式配置有強度增強措施,其導致在蓋元件的一或多個主表面附近形成一或多個壓縮應力區域。
在可折疊模組的某些態樣中,第一黏著劑的特徵在於從約0.1MPa至約1GPa,例如,從約0.1MPa至約800MPa、從約0.1MPa至約600MPa、從約0.1MPa至約400MPa、從約0.1MPa至約200MPa、從約0.1MPa至約1MPa、從約1MPa至約800MPa、從約1MPa至約600MPa、從約1MPa至約400MPa、從約1MPa至約200MPa、從約200MPa至約800MPa、從約200MPa至約600MPa、從約200MPa至約400MPa、從約400MPa至約800MPa、從約400MPa至約600MPa及從約600MPa至約800MPa的剪切模量。根據可折疊模組的第一態樣的實施方式,第一黏著劑的特徵在於約0.1MPa、0.2MPa、0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa、0.6MPa、0.7MPa、0.8MPa、0.9MPa、1MPa、5MPa、10MPa、20MPa、30MPa、40MPa、50MPa、60MPa、70MPa、80MPa、90MPa、100MPa,或這些剪切模量數值之間的任何數量的剪切模量。在可折疊模組的第二態樣的實施方式中,第一黏著劑的特徵在於剪切模量為約1MPa、5MPa、10MPa、20MPa、30MPa、40MPa、50MPa、60MPa、70MPa、 80MPa、90MPa、100MPa、200MPa、300MPa、400MPa、500MPa、600MPa、700MPa、800MPa、900MPa、1000MPa或這些剪切模量值之間的任何量。
根據本揭露書的可折疊模組的一些實施例,第一黏著劑的特徵在於從約5μm至約60μm,例如,從約5μm至約50μm、從約5μm至約40μm、從約5μm至約30μm、從約5μm至約20μm、從約5μm至約15μm、從約5μm至約10μm、從約10μm至約60μm、從約15μm至約60μm、從約20μm至約60μm、從約30μm至約60μm、從約40μm至約60μm、從約50μm至約60μm、從約55μm至約60μm、從約10μm至約50μm、從約10μm至約40μm、從約10μm至約30μm、從約10μm至約20μm、從約10μm至約15μm、從約20μm至約50μm、從約30μm至約50μm、從約40μm至約50μm、從約20μm至約40μm及從約20μm至約30μm的厚度。其它實施例具有第一黏著劑,其特徵在於約5μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm、55μm、60μm的厚度,或在這些厚度數值之間的任何厚度。在一個態樣中,第一黏著劑的厚度在10μm和約20μm之間。
在本揭露書的可折疊模組的一些實施例中,第一黏著劑的特徵進一步在於從約0.1至約0.5,例如,從約0.1至約0.45、從約0.1至約0.4、從約0.1至約0.35、從約0.1至約0.3、從約0.1至約0.25、從約0.1至約0.2、從約0.1至約0.15、從約0.2至約0.45、從約0.2至約0.4、從約0.2至約0.35、從約0.2至約0.3、從約0.2至約0.25、從約0.25至約0.45、從約0.25至約0.4、從約0.25至約0.35、從約0.25至約0.3、從約0.3至約0.45、從約0.3至約0.4、從約0.3至約0.35、從約0.35至約0.45、從約0.35至約0.4及從約0.4至約0.45的帕松比。其它實施例包括特徵在於約0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5的帕松比或在這些數值之間的任何帕松比的第一黏著劑。在一個態樣中,第一黏著劑的帕松比為約0.1至約0.25。
根據本揭露書之第二態樣的可折疊模組的一些實施方式,堆疊黏著劑的特徵在於從約10kPa至約100kPa,例如,從約10kPa至約90kPa、從約10kPa至約80kPa、從約10kPa至約70kPa、從約10kPa至約60kPa、從約10kPa至約50kPa、從約10kPa至約40kPa、從約10kPa至約30kPa、從約20kPa至約90kPa、從約20kPa至約80kPa、從約20kPa至約70kPa、從約20kPa至約60kPa、從約20kPa至約50kPa、從約20kPa至約40kPa、從約20kPa至約30kPa、從約30kPa至約90kPa、從約30kPa至約80kPa、從約30kPa至約70kPa、從約30kPa至約60kPa、從約30kPa至約50kPa、從約30kPa至約40kPa、從約40kPa至約90kPa、從約40kPa至約80kPa、從約40kPa至約70kPa、從約40kPa至約
60kPa、從約40kPa至約50kPa、從約50kPa至約90kPa、從約50kPa至約80kPa、從約50kPa至約70kPa、從約50kPa至約60kPa、從約60kPa至約90kPa、從約60kPa至約80kPa、從約60kPa至約70kPa、從約70kPa至約90kPa、從約70kPa至約80kPa及從約80kPa至約90kPa的剪切模量。在這態樣中,堆疊黏著劑的特徵還可在於約10kPa、20kPa、25kPa、30kPa、35kPa、40kPa、45kPa、50kPa、55kPa、60kPa、65kPa、70kPa、75kPa、80kPa、85kPa、90kPa、95kPa、100kPa的剪切模量,或這些數值之間的任何剪切模量數值。
根據本揭露書之第二態樣的可折疊模組的其它實施方式,堆疊黏著劑的特徵在於從約5μm至約60μm,例如,從約5μm至約50μm、從約5μm至約40μm、從約5μm至約30μm、從約5μm至約20μm、從約5μm至約15μm、從約5μm至約10μm、從約10μm至約60μm、從約15μm至約60μm、從約20μm至約60μm、從約30μm至約60μm、從約40μm至約60μm、從約50μm至約60μm、從約55μm至約60μm、從約10μm至約50μm、從約10μm至約40μm、從約10μm至約30μm、從約10μm至約20μm、從約10μm至約15μm、從約20μm至約50μm、從約30μm至約50μm、從約40μm至約50μm、從約20μm至約40μm及從約20μm至約30μm的厚度。其它實施例具有堆疊
黏著劑,其特徵在於約5μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm、55μm、60μm的厚度,或在這些厚度數值之間的任何厚度。在一個態樣中,堆疊黏著劑的厚度為從約30μm至60μm。
根據本揭露書之第二態樣的可折疊模組的進一步的實施方式,堆疊黏著劑的特徵進一步在於從約0.1至約0.5,例如,從約0.1至約0.45、從約0.1至約0.4、從約0.1至約0.35、從約0.1至約0.3、從約0.1至約0.25、從約0.1至約0.2、從約0.1至約0.15、從約0.2至約0.45、從約0.2至約0.4、從約0.2至約0.35、從約0.2至約0.3、從約0.2至約0.25、從約0.25至約0.45、從約0.25至約0.4、從約0.25至約0.35、從約0.25至約0.3、從約0.3至約0.45、從約0.3至約0.4、從約0.3至約0.35、從約0.35至約0.45、從約0.35至約0.4及從約0.4至約0.45的帕松比。其它實施例包括堆疊黏著劑,其特徵在於約0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5的帕松比或這些數值之間的任何帕松比。在一個態樣中,堆疊黏著劑的帕松比為從約0.4至約0.5。
在本揭露書之第二態樣的可折疊模組之進一步的實施方式中,可折疊模組經配置用於顯示裝置應用。因此,堆疊元件包括觸碰感測器和偏光器。在一些實施例中,採用黏著劑在這些配置中的觸碰感測器和偏光器之間。一些實施例在這些具有從約10kPa至100kPa的剪切
模量、從約30μm至60μm的厚度及/或約0.4至約0.5的帕松比之模組中採用堆疊黏著劑。
額外的特徵和優點將在下面的實施方式中闡述,且部分對於熟習該項技術者而言將由該實施方式為顯而易見的,或藉由實施於此所述的實施例而認識到,包括以下的實施方式、申請專利範圍及附隨的圖式。
應理解前面的發明說明和以下的實施方式都僅為示例性的,且意欲提供用以理解申請專利範圍之本質和特徵的概覽或框架。附隨的圖式係包括以提供進一步的理解,且附隨的圖式被併入並構成本說明書的一部分。圖式顯示一或多個實施例,且與實施方式一起用以解釋各種實施例的原理和操作。於此所使用的方向性術語-例如,上、下、右、左、前、後、頂部、底部-僅作為所繪示的圖式之參照,且不意欲暗示絕對的取向。
10a:黏著劑
10b:黏著劑
10c:黏著劑
12a:厚度
12b:厚度
50:蓋元件
52:厚度
54:第一主表面
56:第二主表面
60:面板
64:第一主表面
66:第二主表面
70:偏光器
75:堆疊元件
75c:堆疊元件
80:感測器
90a:堆疊
90b:堆疊
90c:堆疊
92a:厚度
92b:厚度
92c:厚度
100a:模組
100b:模組
100c:模組
102:電子裝置
200:測試設備
210:對稱線
220:彎曲半徑
250:測試板
第1圖是根據本揭露書的一個態樣之可折疊電子裝置模組的剖面圖。
第2圖是根據本揭露書的進一步的態樣之可折疊電子裝置模組的剖面圖。
第3圖是根據本揭露書的額外的態樣之可折疊電子裝置模組的剖面圖。
第4A和4B圖分別顯示根據本揭露書的態樣之兩點測試設備內的處於未彎曲和彎曲配置的可折疊電子裝置模組。
第5A圖是根據本揭露書的進一步的態樣之作為通過三個可折疊電子裝置模組之厚度的深度之函數的估計切向應力的曲線圖,每一可折疊電子裝置模組含有具不同剪切模量的第一黏著劑,第一黏著劑經配置以將蓋元件接合到堆疊。
第5B圖是根據本揭露書的另一態樣之作為通過兩個可折疊電子裝置模組之厚度的深度之函數的估計切向應力的曲線圖,每一可折疊電子裝置模組含有具不同厚度的第一黏著劑,第一黏著劑經配置以將蓋元件以不同的厚度接合到堆疊。
第6圖是根據本揭露書的進一步的態樣之作為通過具有不同黏著劑配置的三個可折疊電子裝置模組之厚度的深度之函數的估計切向應力的曲線圖。
第7圖是根據本揭露書的進一步的態樣之作為三個可折疊電子裝置模組的黏著劑厚度的函數之估計彎曲力的概要曲線圖,每一可折疊電子裝置模組配置有具不同剪切模量的黏著劑。
第8A-8C圖分別是根據本揭露書的另一態樣之作為用於在第5A、5B和6圖中所描繪的可折疊電子裝置模組的兩點測試設備中之板距離的函數之估計彎曲力的曲線圖。
現將詳細參考根據申請專利範圍的實施例,其例子在附隨的圖式中顯示。當可能時,在所有圖式中將使
用相同的元件符號來指代相同或相似的部分。範圍可於此表示為從「約」一個特定數值,及/或至「約」另一個特定數值。當表示這樣的範圍時,另一個實施例包括從一個特定數值及/或到另一個特定數值。類似地,當數值藉由使用先行詞「約」表示為近似值時,將理解特定數值形成另一個實施例。將進一步理解每一範圍的端點相對於另一個端點都是重要的,且與其它端點無關。
在其它特徵和益處中,本揭露書的可彎式電子裝置模組和製品(及其製造方法)在小的彎曲半徑(如,對靜態張力和疲勞而言)及高的抗穿刺性方面提供機械可靠性。這些裝置模組和製品的配置的特徵還在於所需用以折疊或以其它方式彎曲這些裝置模組和製品之相對低的彎曲力。關於機械可靠性,本揭露書的可彎式模組經配置以避免在它們的含有玻璃之蓋元件中的黏著失效及在模組內之各種部件(如,黏著劑蓋元件界面)之間的界面處的與分層相關的失效。當可彎式模組使用在可折疊電子裝置顯示器中時,例如,其中顯示器的一部分折疊在顯示器的另一部分的頂部上時,小的彎曲半徑和抗穿刺能力是有益的。例如,可彎式模組可用作以下的一或多個:在可折疊電子顯示裝置的面向使用者的部分上的蓋,其為抗穿刺特別重要的位置;基板模組,設置在裝置本身的內部,其上設置有電子部件;或可折疊電子顯示裝置中的其它地方。替代地,本揭露書的可彎式模組可用在不具有顯示器的裝置中,但是其中為了其有益的性質而使用玻璃或含玻
璃的層且以類似於可折疊顯示器的方式而摺疊或其它方式彎曲到到緊密的彎曲半徑。當可彎式模組使用在裝置的外側上,在使用者將與其互動的位置處時,抗穿刺性是特別有益的。此外,當這些模組和製品被採用在需要手動彎曲的應用(如,可折疊、錢包狀的撓性顯示裝置)中時,用以折疊或以其它方式彎曲這些裝置模組和製品的某些配置所需的相對低的彎曲力對使用者是特別有益的。
更具體地,本揭露書中的可折疊電子裝置模組可通過控制在模組內所採用的每一黏著劑的材料性質和厚度來獲得前述優點的一些或全部。例如,這些可折疊模組可通過減少模組中所採用的黏著劑的厚度及/或增加在蓋元件和下面的堆疊之間所採用的黏著劑之剪切模量而在蓋元件的主表面(如,玻璃基板)處顯示減少的切向應力(張力)。在蓋元件處的這些較低的拉伸應力可轉化為改良的模組可靠性、彎曲半徑能力及/或減少依據其它方式以在蓋元件的主表面處發展壓縮應力(如,通過離子交換驅動的壓縮應力區域發展)的依賴性。作為另一個例子,這些可折疊模組可在面板和黏著劑(將面板接合到堆疊)之間的界面處,藉由降低此黏著劑的剪切模量而表現出減少的切向應力(張力)。這些較低的拉伸應力可導致改良的模組可靠性,特別是在面板和堆疊之間的抗脫層性方面。在另一種情況下,可通過減少模組中所採用的任何或所有的黏著劑的剪切模量及/或選擇在模組中所採用的任何或所有的黏著劑之厚度的最佳範圍而減少總模組剛
性(如,用以彎曲模組所需之力的阻力)。此外,本揭露書中的實施例和概念為那些具有通常技術者提供框架,以設計可折疊電子裝置模組,以減少在蓋元件/堆疊界面處的切向應力;減少在面板/堆疊界面處的切向應力;及減少模組用以彎曲的阻力,所有這些可有助於用於在需要不同程度和數量的彎曲和折疊演變之各種應用中的這些模組的可靠性、可製造性和適用性。
參考第1圖,可折疊電子裝置模組100a根據本揭露書的第一態樣而描繪,其包括蓋元件50、第一黏著劑10a、堆疊90a、堆疊元件75、電子裝置102和面板60。蓋元件50具有厚度52、第一主表面54和第二主表面56。厚度52的範圍可從約25μm至約200μm,例如從約25μm至約175μm、從約25μm至約150μm、從約25μm至約125μm、從約25μm至約100μm、從約25μm至約75μm、從約25μm至約50μm、從約50μm至約175μm、從約50μm至約150μm、從約50μm至約125μm、從約50μm至約100μm、從約50μm至約75μm、從約75μm至約175μm、從約75μm至約150μm、從約75μm至約125μm、從約75μm至約100μm、從約100μm至約175μm、從約100μm至約150μm、從約100μm至約125μm、從約125μm至約175μm、從約125μm至約150μm及從約150μm至約175μm。在其它態樣中,厚度52的範圍可從約25μm至150μm、從約50μm至100μm,或從約60μm至80μm。
蓋元件50的厚度52也可設定為上述範圍之間的其它厚度。
第1圖中所描繪的可折疊電子裝置模組100a包括蓋元件50,蓋元件50具有從約20GPa至140GPa,例如從約20GPa至約120GPa、從約20GPa至約100GPa、從約20GPa至約80GPa、從約20GPa至約60GPa、從約20GPa至約40GPa、從約40GPa至約120GPa、從約40GPa至約100GPa、從約40GPa至約80GPa、從約40GPa至約60GPa、從約60GPa至約120GPa、從約60GPa至約100GPa、從約60GPa至約80GPa、從約80GPa至約120GPa、從約80GPa至約100GPa及從約100GPa至約120GPa的蓋元件彈性模量。蓋元件50可為具有玻璃成分的部件,或包括具有玻璃成分的至少一種部件。在後一種情況下,蓋元件50可包括一或多個層,一或多個層包括含玻璃的材料,如,元件50可為在聚合物基質中配置有第二相玻璃顆粒的聚合物/玻璃複合材料。在一個態樣中,蓋元件50是玻璃元件,其特徵在於從約50GPa至約100GPa的彈性模量,或在這些限制之間的任何彈性模量數值。在其它態樣中,蓋元件彈性模量為約20GPa、30GPa、40GPa、50GPa、60GPa、70GPa、80GPa、90GPa、100GPa、110GPa、120GPa、130GPa、140GPa,或在這些數值之間的任何彈性模量數值。
再次參考第1圖,可折疊模組100a進一步包括:具有從約100μm至600μm之厚度92a的堆疊90a;及第一黏著劑10a,經配置以將堆疊90a接合到蓋元件50的第二主表面56,第一黏著劑10a的特徵在於厚度12a和從約0.1MPa至約1000MPa,例如,從約0.1MPa至約800MPa、從約0.1MPa至約600MPa、從約0.1MPa至約400MPa、從約0.1MPa至約200MPa、從約0.1MPa至約1MPa、從約1MPa至約800MPa、從約1MPa至約600MPa、從約1MPa至約400MPa、從約1MPa至約200MPa、從約200MPa至約800MPa、從約200MPa至約600MPa、從約200MPa至約400MPa、從約400MPa至約800MPa、從約400MPa至約600MPa及從約600MPa至約800MPa的剪切模量。根據可折疊模組100a的第一態樣的實施方式,第一黏著劑10a的特徵在於約0.1MPa、0.2MPa、0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa、0.6MPa、0.7MPa、0.8MPa、0.9MPa、1MPa、5MPa、10MPa、20MPa、30MPa、40MPa、50MPa、60MPa、70MPa、80MPa、90MPa、100MPa、200MPa、300MPa、400MPA,500Mpa、600MPa、700MPa、800MPa、900MPa、1000MPa的剪切模量,或這些剪切模量數值之間的任何數量。可折疊模組100a的態樣包括與在這種電子裝置應用中所採用的傳統黏著劑的剪切模量相比,具有相對較高的剪切模量(如,從約0.1MPa至約100MPa)的黏著劑10a。具有相
對較高的剪切模量數值的這種黏著劑10a的使用非預期地提供在將可折疊電子裝置模組100a沿遠離第二主表面56的方向彎曲時(亦即,藉由彎曲模組100a,使得第二主表面56呈現凸形),在蓋元件50的第二主表面56處所觀察到的拉伸應力的顯著減少。
再次參考第1圖,可折疊模組100a的某些態樣可經配置以最小化與彎曲整個模組相關聯的彎曲力。更特定地,使用具有相對低的剪切模量數值(如,0.01MPa至0.1MPa)的第一黏著劑10a可未預期地減少在向上或向下方向上折疊或以其它方式彎曲整個模組100a所需的總體彎曲力,使得第一主表面54分別呈現凹形或凸形。與通過使用具有相對低的彈性剪切模量數值的第一黏著劑10a之可折疊模組100a的某些態樣相關聯的這些彎曲力減少係相對於具有黏著劑在蓋元件和具有超過0.1MPa的剪切模量的堆疊(如,第一黏著劑10a)之間的可折疊模組(如,可折疊模組100a)而獲得。
在第1圖中所描繪的可折疊模組100a的另一個實施例中,第一黏著劑10a的特徵在於從約5μm至約60μm,例如,從約5μm至約50μm、從約5μm至約40μm、從約5μm至約30μm、從約5μm至約20μm、從約5μm至約15μm、從約5μm至約10μm、從約10μm至約60μm、從約15μm至約60μm、從約20μm至約60μm、從約30μm至約60μm、從約40μm至約60μm、從約50μm至約60μm、從約55μm至約60μ
m、從約10μm至約50μm、從約10μm至約40μm、從約10μm至約30μm、從約10μm至約20μm、從約10μm至約15μm、從約20μm至約50μm、從約30μm至約50μm、從約40μm至約50μm、從約20μm至約40μm及從約20μm至約30μm的厚度12a。其它實施例具有第一黏著劑10a,其特徵在於約5μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm、55μm、60μm的厚度12a,或這些厚度數值之間的任何厚度。在一個態樣中,第一黏著劑10a的厚度12a為從約10μm至20μm。與在這種電子裝置應用中所採用的傳統黏著劑的厚度相比,可折疊模組100a的一些態樣包含具有相對較低厚度(如,從約10μm至約20μm)的黏著劑10a。具有相對較低厚度數值的這種黏著劑10a的使用未預期地提供在將可折疊電子裝置模組100a沿遠離第二主表面56的方向彎曲時(亦即,藉由彎曲模組100a,使得第二主表面56呈現凸形),在蓋元件50的第二主表面56處的拉伸應力的顯著減少。雖然認為黏著劑10a的厚度12a的進一步減少將導致在元件50的第二主表面56處的拉伸應力的額外減少,但是厚度12a可藉由用於將元件50連接到下層堆疊90a的接合強度而限制,這取決於對於模組100a的應用需求。
仍參考第1圖,可折疊模組100a的某些態樣可經配置以藉由控制第一黏著劑10a的厚度而最小化與彎曲整個模組相關聯的彎曲力。更特定地,使用具有一定
範圍之厚度12a(如,從約10μm至約40μm)的第一黏著劑10a可減少在向上或向下方向上折疊或以其它方式彎曲整個模組100a所需的總體彎曲力,使得第一主表面54分別呈現凹形或凸形。通過使用在規定範圍的厚度內的第一黏著劑10a,與可折疊模組100a的某些態樣相關聯的這些彎曲力減少係相對於具有黏著劑在蓋元件和具有相對小的厚度(如小於10μm)或相對大的厚度(如,大於40μm)的堆疊(如,第一黏著劑10a)之間的可折疊模組(例如,可折疊模組100a)而獲得。
在第1圖中所描繪的可折疊模組100a的一些實施例中,第一黏著劑10a的特徵進一步在於從約0.1至約0.5,例如,從約0.1至約0.45、從約0.1至約0.4、從約0.1至約0.35、從約0.1至約0.3、從約0.1至約0.25、從約0.1至約0.2、從約0.1至約0.15、從約0.2至約0.45、從0.2至約0.4、從約0.2至約0.35、從約0.2至約0.3、從約0.2至約0.25、從約0.25至約0.45、從約0.25至約0.4、從約0.25至約0.35、從約0.25至約0.3、從約0.3至約0.45、從約0.3至約0.4、從約0.3至約0.35、從約0.35至約0.45、從約0.35至約0.4及從約0.4至約0.45的帕松比。其它實施例包括第一黏著劑10a,其特徵在於約0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5的帕松比或這些數值之間的任何帕松比。在一個態樣中,第一黏著劑10a的帕松比為從約0.1至約0.25。
再次參考第1圖,可折疊模組100a的堆疊90a進一步包括具有第一和第二主表面64、66,且面板彈性模量從約300MPa至約10GPa,例如,從約300MPa至8000MPa、從約300MPa至6000MPa、從約300MPa至4000MPa、從約300MPa至2000MPa、從約300MPa至1000MPa、從約300MPa至500MPa、從約500MPa至8000MPa、從約500MPa至6000MPa、從約500MPa至4000MPa、從約500MPa至2000MPa、從約500MPa至1000MPa、從約1000MPa至8000MPa、從約1000MPa至6000MPa、從約1000MPa至約4000Mpa、從約1000MPa至2000MPa、從約2000MPa至8000MPa、從約2000MPa至6000MPa、從約2000MPa至4000MPa、從約4000MPa至8000MPa、從約4000MPa至6000MPa及從約6000MPa至8000MPa的面板60。堆疊90a還包括耦接到面板60的一或多個電子裝置102。同樣如第1圖中所描繪,堆疊90a還可包括堆疊元件75。堆疊元件75可包括與可折疊電子裝置模組100a相關聯的各種特徵,這取決於其最終使用應用。例如,堆疊元件75可包括觸碰感測器、偏光器、其它電子裝置及用於將這些特徵接合到面板60的黏著劑或其它化合物的一或多個。
在第1圖中,可折疊模組100a的蓋元件50的特徵進一步在於當蓋元件的第一主表面54裝載有具1.5mm的直徑之碳化鎢球時,至少為1.5kgf的抗穿刺
性。通常,根據本揭露書的態樣的穿刺測試在以0.5mm/min的十字頭速度的位移控制下而實施。在一些態樣中,蓋元件50的特徵在於在威布爾(Weibull)曲線圖內處於5%或更大的失效概率,大於約1.5kgf的抗穿刺性。蓋元件50的特徵還可在於處於威布爾(Weibull)特徵強度(亦即,63.2%或更大),大於約3kgf的抗穿刺性。在某些態樣中,可折疊電子裝置模組100a的蓋元件50可抵抗以約2kgf或更大、2.5kgf或更大、3kgf或更大、3.5kgf或更大、4kgf或更大,即甚至更高範圍的穿刺性。蓋元件50的特徵還可在於大於或等於8H的鉛筆硬度。
在可折疊模組100a的某些其它態樣中,蓋元件50的特徵可在於根據採用具有直徑為200μm的平坦底部的不銹鋼銷(而不是鎢碳化物球),在以0.5mm/min的十字頭速度的位移控制下實施之替代測試方法之抗穿刺性。在某些態樣中,在指定數量的測試(如,10次測試)之後,不銹鋼銷被新的銷替換,以避免由與具有更高彈性模量的材料(如,蓋元件50)的測試相關聯的金屬銷的變形而導致的偏差。在這些態樣中,當元件50的第二主表面56由(i)具有從約0.01MPa至約1MP的彈性模量的約25μm厚的壓敏黏著劑(「PSA」)支撐及(ii)具有小於約10GPa,例如從約2GPa至約4GPa的彈性模量的約50μm厚的聚對苯二甲酸乙二醇酯層(「PET」)所支撐,且元件50的第一主表面54裝載有具200μm直
徑的平坦底部的不銹鋼銷時,元件50具有至少1.5kgf的抗穿刺性。根據可折疊模組100a的其它態樣,蓋元件50的特徵在於根據採用具有PSA/PET支撐結構之具有1.5mm直徑的碳化鎢球,在以0.5mm/min的十字頭速度的位移控制下實施的測試方法之抗穿刺性。在這些態樣中,當元件50的第二主表面56藉由(i)具有從約0.01MPa至約1MP的彈性模量的約25μm厚的壓敏黏著劑(「PSA」)及(ii)具有小於約10GPa,例如從約2GPa至約4GPa的彈性模量的約50μm厚的聚對苯二甲酸乙二醇酯層(「PET」)所支撐,且元件50的第一主表面54裝載有具1.5mm直徑的碳化鎢球時,元件50具有至少1.5kgf的抗穿刺性。還相信根據具有200μm直徑的平坦底部之不銹鋼銷的前述方法的穿刺測試將產生與採用相同方式(如,PSA/PET支撐結構)和具有1.5mm之直徑的碳化鎢球的測試條件一致的結果。
再次參考第1圖,根據本揭露書的第一態樣之可折疊電子裝置模組100a的特徵在於在將模組以兩點配置方式彎曲到從約20mm至約2mm的彎曲半徑220(參見第4B圖)時,在蓋元件50的第二主表面56處的切向應力不大於1000MPa的張力(亦即,在點「T」處,如第4B圖中所示),使得第一主表面54處於壓縮狀態(亦即,在點「C」處,如第4B圖中所示),且從蓋元件50的第一主表面54之上方的中心點到面板60的第二主表面66測量彎曲半徑220。在某些實施方式中,在以兩點配置方
式將模組彎曲到從約20mm至約2mm的半徑,例如,20mm、19.75、19.5mm、19.25mm、19mm、18.5mm、17.5mm、17mm、16.5mm、16mm、15.5mm、15mm、14.5mm、14mm、13.5mm及13mm、12.5mm、12mm、11.5mm、11mm、10.5mm、10mm、9.5mm、9mm、8.5mm、7.5mm、7mm、6.5mm、6mm、5.5mm、5mm、4.5mm、4mm、3.5mm、3.25mm、3mm、2.75mm、2.5mm、2.25mm及2mm,或例如從約20mm至約3mm、從約20mm至約4mm、從約20mm至約5mm、從約20mm至約6mm、從約20mm至約7mm、從約20mm至約8mm、從約20mm至約9mm、從約20mm至約10mm、從約20mm至約11mm、從約20mm至約12mm、從約20mm至約13mm、從約20mm至約14mm、從約20mm至約15mm、從約20mm至約16mm、從約20mm至約17mm、從約20mm至約18mm、從約20mm至約19mm、從約19mm至約2mm、從約18mm至約2mm、從約17mm至約2mm、從約16mm至約2mm、從約15mm至約2mm、從約14mm至約2mm、從約13mm至約2mm、從約12mm至約2mm、從約11mm至約2mm、從約10mm至約2mm、從約10mm至約3mm、從約9mm至約2mm、從約8mm至約2mm、從約7mm至約2mm、從約6mm至約2mm、從約5mm至約2mm、從約4mm至約2mm、從約3mm至約2mm、從約19mm至約3mm、從約18mm至約4mm、從約17mm
至約5mm、從約16mm至約6mm、從約15mm至約7mm、從約14mm至約8mm、從約13mm至約9mm、從約12mm至約10mm時,在蓋元件50的第二主表面56處的切向應力(張力)不大於約1000MPa、950MPa、925MPa、900MPa、875MPa、850MPa、825MPa、800MPa、775MPa、750MPa、725MPa、700MPa,或在這些切向應力上限之間的任何數量。在可折疊模組以兩點配置方式經受大於約20mm直到約100mm的彎曲半徑的某些其它態樣中,在蓋元件的第二主表面處的切向應力可通過仔細選擇彈性模量及/或在模組中的一或多個黏著劑之厚度而實質地減少。
仍參考第1圖,根據另一實施方式之可折疊電子裝置模組100a的特徵在於當模組藉由測試設備向內彎曲到彎曲半徑220時,彎曲力(Fbend)不大於150牛頓(N),彎曲半徑大約是兩個測試板250之間的距離(D)的一半(見第4A和4B圖)。在某些實施方式中,在將模組彎曲到從約20mm至約3mm的半徑(亦即,約40至約6mm的板距離(D)),例如20mm、19.75mm、19.5mm、19.25mm、19mm、18.5mm、17.5mm、17mm、16.5mm、16mm、15.5mm、15mm、14.5mm、14mm、13.5mm及13mm、12.5mm、12mm、11.5mm、11mm、10.5mm、10mm、9.5mm、9mm、8.5mm、7.5mm、7mm、6.5mm、6mm、5.5mm、5mm、4.5mm、4mm、3.5mm、3.25mm及3mm時,
彎曲力不大於約150N、140N、130N、120N、110N、100N、90N、80N、70N、60N、50N、40N、30N、20N、10N、5N或在這些彎曲力上限之間的任何數量。如先前所述,通過訂製第一黏著劑10a的材料性質及/或厚度,可在可折疊電子裝置模組100a中獲得這些相對低的彎曲力。
在第1圖中所描繪的可折疊電子裝置模組100a的其它態樣中,蓋元件50的特徵在於當元件在約25℃及約50%相對濕度下,在從約2mm至20mm的彎曲半徑220(參見第4B圖)保持至少60分鐘時,不存在失效。當於此使用時,術語「失效(fail)」、「失效(failure)」及類似者指代破裂、破壞、脫層、裂縫增殖或使本揭露書的可折疊模組、組件和製品不適合於其預期目的的其它機制。當在這些條件下將蓋元件50保持在彎曲半徑220時(亦即,藉由施加到模組100a的彎曲),彎曲力施加到元件50的端部。在可折疊電子裝置模組100a的大多數(若不是全部)態樣中,在元件50的第二主表面56處產生拉伸應力,且在將彎曲力施加到可折疊模組100a的期間,在第一主表面54處產生壓縮應力,使得第一主表面54向上彎曲成凹形(參見第4B圖)。在其它態樣中,彎曲半徑220可設置範圍為從約5mm至7mm,而不會導致在蓋元件50中的失效。不受理論的束縛,相信蓋元件50的特徵還在於在本揭露書的某些態樣中,當元件50(包括整個可折疊模組100a)在約25℃及約50%的相對濕度
下,以從約3mm至約10mm的彎曲半徑220保持至少120小時時,不存在失效。還應理解與第1圖中所描繪的可折疊電子裝置模組100a相關聯的彎曲測試結果可在具有不同於前述測試參數的溫度及/或濕度水平的測試條件下變化。
在可折疊模組100a的一些態樣中,蓋元件50的特徵在於抗高循環疲勞應力。特定地,蓋元件50的特徵可在於在將模組以兩點配置方式從未彎曲配置彎曲到恆定、界定的彎曲半徑220(參見第4A圖和第4B圖)(亦即,範圍從20mm至約2mm)至少200,000次彎曲循環時,沒有黏著失效。在其它態樣中,蓋元件50的特徵在於在將模組以兩點配置方式從未彎曲配置彎曲到彎曲半徑220的範圍從約20mm至約2mm約100,000次循環、110,000次循環、120,000次循環、130,000次循環、140,000次循環、150,000次循環、160,000次循環、170,000次循環、180,000次循環、190,000次循環、200,000次循環或這些數值之間的任何數量的彎曲循環時,沒有黏著失效。在經受大於約20mm直到約100mm的彎曲半徑220的可折疊模組100a的某些其它態樣中,蓋元件的抗高循環疲勞應力可通過仔細選擇彈性模量及/或模組中的黏著劑的厚度而實質地減少。
在可折疊模組100a的某些態樣中,蓋元件50可包括玻璃層。在其它態樣中,蓋元件50可包括兩或更多個玻璃層。因此,厚度52反應了構成蓋元件50的個別
玻璃層的厚度之總和。在蓋元件50包括兩或更多個個別玻璃層的那些態樣中,每一個別玻璃層的厚度不小於1μm。例如,在模組100a中採用的蓋元件50可包括三個玻璃層,每一玻璃層具有約8μm的厚度,使得蓋元件50的厚度52為約24μm。然而,還應理解蓋元件50可包括夾在多個玻璃層之間的其它非玻璃層(如,順應聚合物層)。在模組100a的其它實施方式中,蓋元件50可包括一或多個層,一或多個層包括含玻璃材料,如,元件50可為在聚合物基質中配置有第二相玻璃顆粒的聚合物/玻璃複合材料。
在第1圖中,包括蓋元件50(包含玻璃材料)的可折疊電子裝置模組100a可由無鹼的矽鋁酸鹽、硼矽酸鹽、硼鋁矽酸鹽及矽酸鹽玻璃組合物所製成。蓋元件50也可由含鹼的鋁矽酸鹽、硼矽酸鹽、硼鋁矽酸鹽及矽酸鹽玻璃組合物所製成。在某些態樣中,鹼土改質劑可添加到用於蓋元件50的任何前述成分中。在一個示例性態樣中,根據以下的玻璃成分適合用於具有一或多個玻璃層的蓋元件50:64至69%(摩爾%)的SiO2;5至12%的Al2O3;8至23%的B2O3;0.5至2.5%的MgO;1至9%的CaO;0至5%的SrO;0至5%的BaO;0.1至0.4%的SnO2;0至0.1%的ZrO2;及0至1%的Na2O。在另一個示例性態樣中,以下成分適合於玻璃層50a:~67.4%(摩爾%)的SiO2;~12.7%的Al2O3;~3.7%的B2O3;~2.4%的MgO;0%的CaO;0%的SrO;
~0.1%的SnO2;及~13.7%的Na2O。在另一個示例性態樣中,以下成分也適合用於在蓋元件50中所採用的玻璃層:68.9%(摩爾%)的SiO2;10.3%的Al2O3;15.2%的Na2O;5.4%的MgO;及0.2%的SnO2。可使用各種標準以選擇用於包含玻璃材料的蓋元件50的成分,包括(但不限於)容易製造成低厚度水平,同時最小化缺陷的引入;容易發展壓縮應力區域,以抵消在彎曲期間所產生的拉伸應力;光學透明度;及耐腐蝕性。
在可折疊模組100a中所採用的蓋元件50可採用各種物理形式和形狀。從剖面觀點來看,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,元件50可根據最終應用而以非直線、片狀形式的方式而製造。作為例子,具有橢圓形顯示器和邊框的行動顯示裝置可採用具有大體橢圓形、片狀形式的蓋元件50。
仍參考第1圖,在本揭露書的某些態樣中,可折疊電子裝置模組100a的蓋元件50可包含具有從第一及/或第二主表面54、56延伸到在蓋元件50中所選擇深度的一或多個壓縮應力區域(未圖示)的玻璃層或部件。此外,在模組100a的某些態樣中,從元件50的邊緣(如,正交於或實質正交於主表面54、56)延伸到所選擇的深度之邊緣壓縮應力區域(未圖示)也可發展。例如,包含在玻璃蓋元件50中的壓縮應力區域或多個區域(及/或邊緣壓縮應力區域)可以離子交換(「IOX」)製程而形成。作為另一個例子,玻璃蓋元件50可包含各種訂製的玻璃
層及/或區域,其可經採用以通過與層及/或區域相關聯的熱膨脹係數(「CTE」)的不匹配而發展一或多個這種壓縮應力區域。
在具有蓋元件50(具有以IOX製程形成的一或多個壓縮應力區域)的裝置模組100a的那些態樣中,(多個)壓縮應力區域可包括複數個可離子交換的金屬離子和經離子交換的金屬離子,經離子交換的金屬離子經選擇以在(多個)壓縮應力區域中產生壓縮應力。在含有(多個)壓縮應力區域的模組100a的一些態樣中,經離子交換的金屬離子具有大於可離子交換的金屬離子的原子半徑之原子半徑。在經受離子交換製程之前,可離子交換的離子(如,Na+離子)存在於玻璃蓋元件50中。離子交換的離子(如,K+離子)可結合到玻璃蓋元件50中,替代元件50內最終變成(多個)壓縮應力區域的(多個)區域內的一些可離子交換的離子。將離子交換的離子(例如,K+離子)引入蓋元件50中可藉由將元件50浸入(如,在形成完整模組100a之前)含有離子交換的離子之熔融鹽浴(如,熔融KNO3鹽)中而實施。在這個例子中,K+離子具有比Na+離子更大的原子半徑,且傾向於在玻璃蓋元件50中產生局部的壓縮應力(無論存在何處,如在(多個)壓縮應力區域中)。
取決於採用於在第1圖中所描繪的可折疊電子裝置模組100a中所採用的蓋元件50之離子交換製程條件,離子交換的離子可從蓋元件50的第一主表面54向
下到達第一離子交換深度(未圖示),建立離子交換層深度(「DOL」)。類似地,可在元件50中從第二主表面56向下到第二離子交換深度發展第二壓縮應力區域。使用這種IOX製程可達成遠遠超過100MPa的DOL內的壓縮應力水平,高達2000MPa。在蓋元件50內的(多個)壓縮應力區域中的壓縮應力水平可用於抵消在將可折疊電子裝置模組100a彎曲時在蓋元件50中所產生的拉伸應力。
再次參考第1圖,在一些實施方式中,可折疊電子裝置模組100a可在蓋元件50中在與第一和第二主表面54、56垂直的邊緣處包括一或多個邊緣壓縮應力區域,每一邊緣壓縮應力區域由至少100MPa的壓縮應力所界定。應理解取決於元件50的形狀或形式,這種邊緣壓縮應力區域可在蓋元件50之不同於其主表面的其邊緣或表面的任何處而發展。例如,在可折疊模組100a具有橢圓形的蓋元件50之實施方式中,邊緣壓縮應力區域可從自元件的主表面正交(或實質地正交)之元件的外邊緣向內發展。可部署在本質上類似於那些經採用以在主表面54、56附近產生(多個)壓縮應力區域的IOX製程以產生這些邊緣壓縮應力區域。更具體地,在蓋元件50中的任何這種邊緣壓縮應力區域可用於通過(例如)將蓋元件50(和模組100a)彎曲越過其任何邊緣及/或將蓋元件50在其主要表面54、56處非均勻彎曲,而抵消在元件的邊緣處所產生的拉伸應力。替代地,或作為對其的補充,在
不受理論限制的情況下,在蓋元件50中所採用的任何這種邊緣壓縮應力區域可抵消來自在模組100a內在元件50的邊緣處或對於元件50的邊緣處的衝擊或磨損事件之不利影響。
再次參考第1圖,在具有蓋元件50(具有通過在元件50內的區域或層的CTE不匹配而形成的一或多個壓縮應力區域的結構)的裝置模組100a的那些態樣中,這些壓縮應力區域藉由訂製元件50的結構而發展。例如,元件50內的CTE差異可在元件內產生一或多個壓縮應力區域。在一個例子中,蓋元件50可包含夾在包覆區域或層之間的核心區域或層,每一核心區域或層實質地平行於元件的主表面54、56。此外,核心層經訂製為大於包覆區域或層的CTE的CTE(如,藉由核心和包覆層或區域的成分控制)。在蓋元件50從其製造製程冷卻之後,核心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,導致在蓋元件50中的殘餘應力的發展,表現為在包覆區域或層內的主表面54、56之下方的壓縮應力區域的發展。換句話說,核心區域或層和包覆區域或層在高溫下帶來彼此緊密接觸;且接著將這些層或區域冷卻至低溫,使得高CTE的核心區域(或層)相對於低CTE的包覆區域(或層)之較大體積變化在蓋元件50內之包覆區域或層中產生壓縮應力區域。
仍參考第1圖中所描繪之具有CTE發展的壓縮應力區域之模組100a中的蓋元件50,CTE相關的壓縮
應力區域分別從第一主表面54到達第一CTE區域深度,且第二主表面56到達第二CTE區域深度,因而對於與各自的主表面54、56相關聯且在包覆層或區域內的壓縮應力區域之每一者建立CTE相關的DOL。在一些態樣中,在這些壓縮應力區域中的壓縮應力水平可超過150MPa。最大化在核心區域(或層)和包覆區域(或層)之間的CTE數值的差異可增加在製造之後將元件50冷卻時在壓縮應力區域中所發展的壓縮應力的大小。在具有蓋元件50(具有這種CTE相關的壓縮應力區域)的可折疊電子裝置模組100a的某些實施方式中,蓋元件50對於核心區域厚度除以包覆區域厚度的總和而言,採用具有大於或等於3的厚度比之核心區域和包覆區域。因此,相對於包覆區域的尺寸及/或CTE,使核心區域的尺寸及/或其CTE最大化可用以增加在可折疊模組100a的壓縮應力區域中所觀察到的壓縮應力水平的大小。
除了其它優點之外,可在蓋元件50內採用壓縮應力區域(如,通過在前述段落中所概述的IOX或CTE相關的方式而發展),以抵消在將可折疊模組100a彎曲時,在元件中所產生的拉伸應力,特別是在主表面54、56之一者上達到最大的拉伸應力,這取決於彎曲的方向。在某些態樣中,壓縮應力區域可包括在蓋元件50的主表面54,56處之至少約100MPa的壓縮應力。在一些態樣中,在主表面處的壓縮應力為從約600MPa至約1000MPa。在其它態樣中,壓縮應力可在主表面處超過
1000MPa,高達2000MPa,這取決於經採用以在蓋元件50中產生壓縮應力的製程。在本揭露書的其它態樣中,在元件50的主表面處之壓縮應力的範圍也可在從約100MPa至約600。在額外的態樣中,在模組100a的蓋元件50內的壓縮應力區域(或多個區域)可表現出從約100MPa至約2000MPa,例如,從約100MPa至約1500MPa、從約100MPa至約1000MPa、從約100MPa至約800MPa、從約100MPa至約600MPa、從約100MPa至約400MPa、從約100MPa至約200MPa、從約200MPa至約1500MPa、從約200MPa至約1000MPa、從約200MPa至約800MPa、從約200MPa至約600MPa、從約200MPa至約400MPa、從約400MPa至約1500MPa、從約400MPa至約1000MPa、從約400MPa至約800MPa、從約400MPa至約600MPa、從約600MPa至約1500MPa、從約600MPa至約1000MPa、從約600MPa至約800MPa、從約800MPa至約1500MPa、從約800MPa至約1000MPa及從約1000MPa至約1500MPa的壓縮應力。
在可折疊電子裝置模組100a的蓋元件50中所採用的這種壓縮應力區域內,壓縮應力可作為從主表面向下到一或多個選定深度之深度的函數而保持恆定、減少或增加。因此,可在壓縮應力區域中採用各種壓縮應力輪廓。此外,每一壓縮應力區域的深度可設置為距蓋元件
50的主表面54、56大約15μm或更小。在其它態樣中,可設置(多個)壓縮應力區域的深度使得它們距第一及/或第二主表面54、56大約為蓋元件50之厚度52的1/3或更小,或者為蓋元件50之厚度52的20%或更小。
再次參考第1圖,可折疊電子裝置模組100a可包括蓋元件50,其包含具有在第一及/或第二主表面54、56處具有5μm或更小的最大缺陷尺寸的一或多個壓縮應力區域的玻璃材料。最大缺陷尺寸也可保持成約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。減少在玻璃蓋元件50之壓縮應力區域中的缺陷尺寸可進一步減少在將藉由彎曲力而將施加拉伸應力至可折疊裝置模組100a(參見第4B圖)時,藉由裂縫增殖而導致元件50失效的傾向。另外,可折疊裝置模組100a的一些態樣可包括具有受控的缺陷尺寸分佈(如,在第一及/或第二主表面54、56處之0.5μm或更小的缺陷尺寸)的表面區域,而不使用一或多個壓縮應力區域。
參考第1和4A圖,施加到可折疊電子裝置模組100a的彎曲力Fbend可導致在蓋元件50的第二主表面56處的拉伸應力(如,在第4A圖中所示的點「T」處)。較緊密(亦即,較小)的彎曲半徑220導致較高的拉伸應力。此外,較緊密的彎曲半徑220還需要越來越高的彎曲力Fbend,以將模組100a彎曲或以其它方式折疊到所預期的半徑220。下面的方程式(1)可用於估計在蓋元件
50中的最大拉伸應力,特別是在蓋元件50的第二主表面56處,受到具有恆定的彎曲半徑220的彎曲。方程式(1)由下式給出:
其中E是玻璃蓋元件50的楊氏模量;ν是蓋元件50的帕松比(對於大多數的玻璃成分而言,典型地ν為~0.2-0.3);h反應了蓋元件的厚度52;及R是曲率的彎曲半徑(與彎曲半徑220相當)。使用方程式(1),顯然最大彎曲應力與玻璃蓋元件50的厚度52和彈性模量線性相關,且與玻璃蓋元件50之曲率的彎曲半徑220反相關。
施加到可折疊模組100a,特別是蓋元件50的彎曲力Fbend還可導致對於裂縫增殖的可能性,導致在元件50內的即時或較慢的疲勞失效機制。在元件50的第二主表面56處或在表面正下方之缺陷的存在可能促成這些潛在失效模式。使用下面的方程式(2),可估計經受彎曲力Fbend的玻璃蓋元件50中的應力強度因子。方程式(2)由下式給出:
其中a是裂縫尺寸;Y是幾何因子(對於從玻璃邊緣發出的裂縫,通常假定為1.12,典型的失效模式);σ是與彎曲力Fbend相關聯的彎曲應力,如使用方程式(1)所估計的。方程式(2)假設沿著裂縫面的應力是恆定的,
這是當裂縫尺寸小(例如,<1μm)時的合理假設。當應力強度因子K達到玻璃蓋元件50的斷裂韌性KIC時,將發生即時故障。對於適合在玻璃蓋元件50中使用的大多數成分而言,KIC為~0.7MPa√m。類似地,當K達到等於或高於疲勞閾值Kthreshold的水平時,失效也可經由緩慢的、循環的疲勞加載條件而發生。Kthreshold的合理假設為~0.2MPa√m。然而,Kthreshold可通過實驗而確定且取決於總體應用需求(如,對於給定應用而言,較高的疲勞壽命可增加Kthreshold)。考慮到方程式(2),可藉由減少在玻璃蓋元件50的主表面處的總拉伸應力水平及/或缺陷尺寸,特別是在一旦彎曲時可能經受高拉伸應力的那些表面處,而減少應力強度因子。
根據可折疊電子裝置模組100a的一些態樣,通過控制在玻璃蓋元件50的第二主表面56處的應力分佈,可使通過方程式(1)和(2)所估計的拉伸應力和應力強度因子最小化。特別地,在第二主表面56處和第二主表面56之下的壓縮應力輪廓(如,通過前述段落中所概述的CTE或IOX相關的壓縮應力區域中的一或多個)從在方程式(1)中所計算的彎曲應力減去。因此,有利地減少了總體彎曲應力水平,這又減少了可通過方程式(2)所估計的應力強度因子。
再次參考第1圖,可折疊電子裝置模組100a的其它實施方式可包括蓋元件50,蓋元件50包含經受各種蝕刻製程的玻璃材料,這些蝕刻製程經訂製以減少裂縫
尺寸及/或改善在元件50內的裂縫分佈。這些蝕刻製程可經採用以控制在蓋元件50內在其主表面54、56附近及/或沿其邊緣(未圖示)的缺陷分佈。例如,可採用含有約15體積%的HF和15體積%的HCl的蝕刻溶液來輕微蝕刻具有玻璃成分的蓋元件50的表面。根據元件50的成分和從蓋元件50的表面去除材料的所欲水平,可如本領域那些具有通常技術者所理解地設置輕微蝕刻的時間和溫度。還應理解元件50的一些表面可藉由在蝕刻過程期間對這些表面採用遮罩層或類似物而保留未蝕刻狀態。更特定地,這種輕微蝕刻可有利地改善蓋元件50的強度。特定地,經採用以對最終採用作為蓋元件50的玻璃結構進行切割的切割或分離製程可在元件50的表面內留下缺陷和其它瑕疵。這些缺陷和瑕疵可在來自應用環境和使用而向含有元件50的模組100a施加應力的期間增殖並導致玻璃破裂。選擇性的蝕刻製程(借助於輕微蝕刻元件50的一或多個邊緣)可移除至少一些缺陷和瑕疵,藉此增加輕微蝕刻的表面之強度及/或抗斷裂性,例如,如在上述段落中由於方程式(1)和(2)所證明的。
還應理解在第1圖中所描繪的可折疊模組100a中所採用的蓋元件50可包括前述的強度增強特徵之任一個或多個:(a)IOX相關的壓縮應力區域;(b)CTE相關的壓縮應力區域;及(c)具有較小瑕疵尺寸的經蝕刻表面。這些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、使用和處理相關聯的蓋元件50的表面處所產生的拉伸應力。
如上所述,在第1圖中所描繪的可折疊電子裝置模組100a包括具有某些材料性質(如,從約0.1MPa至100MPa的剪切模量)的黏著劑10a。可採用作為在模組100a中的黏著劑10a的示例性黏著劑包括如本領域那些具有通常技術者所理解的光學透明黏著劑(「OCA」)(如,Henkel公司的LOCTITE®液體OCAs)、環氧樹脂和其它接合材料,其適合於將堆疊90a接合到蓋元件50的第二主表面56。在模組100a的一些態樣中,黏著劑10a還將具有高的熱阻,使得在應用環境中經受各種溫度(如,在-40℃和約+85℃下500小時)、濕度和高溫(如,在+65℃,95%R.H.下500小時)及溫度梯度(如,200熱衝擊循環,每一循環藉由在-40℃下1小時,然後在+85℃下1小時)時,其材料性質經歷很少甚至沒有變化,包括藉由來自可折疊電子裝置模組100a的彎曲之摩擦所產生的那些。此外,黏著劑10a可具有與那些由3MTM公司8211、8212、8213、8214和8215OCA所顯示者相當的對於紫外線暴露的高耐性和高剝離黏著性質。
也如上所述,在第1圖中所描繪的可折疊電子裝置模組100a包括面板60,具有從約300MPa至約10GPa,例如,從300MPa至約5000MPa、從300MPa至約2500MPa、從300MPa至約1000MPa、從300MPa
至約750MPa、從300MPa至約500MPa、從500MPa至約5000MPa、從500MPa至約2500MPa、從500MPa至約1000MPa、從500MPa至約750MPa、從750MPa至約5000MPa、從750MPa至約2500MPa、從750MPa至約1000MPa、從1000MPa至約5000MPa、從1000MPa至約2500MPa及從2500MPa至約5000MPa的面板彈性模量。在一些態樣中,面板60的面板彈性模量為約350MPa、400MPa、450MPa、500MPa、550MPa、600MPa、650MPa、700MPa、750MPa、800MPa、850MPa、900MPa、950MPa、1000MPa、2GPa、3GPa、4GPa、5GPa、6GPa、7GPa、8GPa、9GPa、10GPa,或這些數值之間的任何彈性模量數值。可採用作為在模組100a中的面板60的合適材料包括各種熱固性和熱塑性材料,如聚酰亞胺,其適於安裝電子裝置102,且當經受與可折疊電子裝置模組100a相關聯的彎曲時具有高機械完整性和撓性。例如,面板60可為有機發光二極體(「OLED」)顯示面板。選擇用於面板60的材料還可表現出高的熱穩定性,以抵抗與用於模組100a的應用環境及/或其處理條件相關聯的材料性質的變化及/或退化。
在一些實施方式中,在第1圖中所描繪的可折疊電子裝置模組100a可在顯示器、印刷電路板、外殼或與最終產品電子裝置相關聯的其它特徵中採用。例如,可折疊模組100a可在含有許多薄膜電晶體(「TFT」)的
電子顯示裝置中或在含有低溫多晶矽(「LTPS」)背板的LCD或OLED裝置中採用。當在顯示器中採用可折疊模組100a時,例如,模組100a可為實質地透明的。此外,模組100a可具有如前述段落中所述的鉛筆硬度、彎曲半徑、抗穿刺性及/或優化的彎曲力能力。在一個示例性實施方式中,可折疊電子裝置模組100a在可穿戴電子裝置中採用,例如手錶、錢包或手鐲。如於此所界定的,「可折疊」包括完全折疊、部分折疊、彎曲、撓曲、離散彎曲和多重折疊能力。
現在參考第2圖,可折疊電子裝置模組100b設置有與可折疊電子裝置模組100a(見第1圖)共同的許多特徵。除非另有說明,模組100a和100b之間共同的任何特徵(亦即,具有相同的元件符號)具有相同或相似的結構、特徵和性質。如第2圖中所示,模組100b包括具有從約25μm至約200μm的厚度和從約20GPa至約140GPa的蓋元件彈性模量的蓋元件50。蓋元件50進一步包括玻璃成分或具有玻璃成分的部件、第一主表面54和第二主表面56。
在第2圖中所描繪的模組100b進一步包括:從約100μm至約600μm的厚度92b的堆疊90b;及第一黏著劑10a,經配置以將堆疊元件75接合到蓋元件50的第二主表面56。在模組100b中,第一黏著劑10a的特徵在於在約1MPa和約1GPa之間,例如,從約0.1MPa至約800MPa、從約0.1MPa至約600MPa、從約
0.1MPa至約400MPa、從約0.1MPa至約200MPa、從約0.1MPa至約1MPa、從約1MPa約800MPa、從約1MPa至約600MPa、從約1MPa至約400MPa、從約1MPa至約200MPa、從約200MPa至約800MPa、從約200MPa至約600MPa、從約200MPa至約400MPa、從約400MPa至約800MPa、從約400MPa至約600MPa及從約600MPa至約800MPa的剪切模量。在模組100b的一些態樣中,第一黏著劑10a的特徵在於0.1MPa、0.2MPa、0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa、0.6MPa、0.7MPa、0.8MPa、0.9MPa、1MPa、5MPa、10MPa、20MPa、30MPa、40MPa、50MPa、60MPa、70MPa、80MPa、90MPa、100MPa、200MPa、300MPa、400MPa、500MPa、600MPa、700MPa、800MPa、900MPa、1000MPa的剪切模量,或這些剪切模量數值之間的任何數量。可折疊模組100b的態樣包括與在這種電子裝置應用中所採用的傳統黏著劑的剪切模量相比,具有相對較高的剪切模量(如,從約1MPa至約1000MPa(亦即,1GPa))的黏著劑10a。具有相對較高的剪切模量數值的這種黏著劑10a的使用非預期地提供在將可折疊電子裝置模組100a沿遠離第二主表面56的方向彎曲時(亦即,藉由彎曲模組100a,使得第二主表面56呈現凸形),在蓋元件50的第二主表面56處所觀察到的拉伸應力的顯著減少。
再次參考第2圖,可折疊模組100b的某些態樣可經配置以藉由控制在模組100b內所採用的一或多個黏著劑的剪切模量而最小化與彎曲整個模組相關聯的彎曲力。更特定地,使用具有相對低的剪切模量數值(如,0.01MPa至0.1MPa)的第一黏著劑10a可減少在向上或向下方向上折疊或以其它方式彎曲整個模組100b所需的總體彎曲力,使得第一主表面54分別呈現凹形或凸形。與通過使用具有相對低的彈性剪切模量數值的第一黏著劑10a之可折疊模組100b的某些態樣相關聯的這些彎曲力減少係相對於具有黏著劑在蓋元件和具有超過0.1MPa的剪切模量的堆疊(如,第一黏著劑10a)之間的可折疊模組(如,可折疊模組100b)而獲得。
再次參考在第2圖中所描繪的可折疊電子裝置模組100b,堆疊90b進一步包括:面板60,具有第一和第二主表面64、66及從大約300MPa到10GPa的面板彈性模量。堆疊90b還包括耦接到面板60或在面板60內的一或多個電子裝置102;及具有從約1GPa到約5GPa的堆疊元件彈性模量的堆疊元件75,其中堆疊元件以堆疊黏著劑10b而固定到面板60。如先前關於模組100a(參見第1圖)所述,堆疊元件75可包括各種部件,包括(但不限於)觸碰感測器、偏光器、觸碰感測器部件(如,電極層)、薄膜電晶體、驅動電路、源極、汲極、摻雜區域及其它電子裝置和電子裝置部件、其它黏著劑和接合材料。總的來說,這些特徵在可折疊電子裝置模組100b內
具有在約1GPa和約10GPa之間的彈性模量。還應理解在面板60、堆疊元件75和電子裝置102(如,如位於面板60內)之間的關係在第2圖中概要地描繪出。取決於裝置模組100b的應用,這些元件可具有相對於彼此不同的取向。例如,面板60可為LCD面板或OLED顯示器,其中電子裝置102藉由兩個玻璃層(未圖示)或者藉由玻璃密封層所包封的聚合物基板(例如)而夾在面板60內(如,如在第2圖中概要地示出)。在另一個例子中,如第3圖中所概要地示出且在下面進一步討論的,電子裝置102可為位於在堆疊75內的較高垂直位置處,在面板60和堆疊黏著劑10b之上方的觸碰感測器(如,諸如氧化銦錫、銀納米線等的透明導體中的電跡線)的態樣。
關於在可折疊電子裝置模組100b中所採用的堆疊黏著劑10b,可選擇其成分以將堆疊元件75以適合於採用模組100b的應用之接合強度接合到面板60。根據本揭露書的第二態樣之可折疊模組100b的一些實施方式,堆疊黏著劑10b的特徵在於從約10kPa至約100kPa,例如,從約10kPa至約90kPa、從約10kPa至約80kPa、從約10kPa至約70kPa、從約10kPa至約60kPa、從約10kPa至約50kPa、從約10kPa至約40kPa、從約10kPa至約30kPa、從約20kPa至約90kPa、從約20kPa至約80kPa、從約20kPa至約70kPa、從約20kPa至約60kPa、從約20kPa至約50kPa、從約20kPa至約40kPa、從約20kPa至約
30kPa、從約30kPa至約90kPa、從約30kPa至約80kPa、從約30kPa至約70kPa、從約30kPa至約60kPa、從約30kPa至約50kPa、從約30kPa至約40kPa、從約40kPa至約90kPa、從約40kPa至約80kPa、從約40kPa至約70kPa、從約40kPa至約60kPa、從約40kPa至約50kPa、從約50kPa至約90kPa、從約50kPa至約80kPa、從約50kPa至約70kPa、從約50kPa至約60kPa、從約60kPa至約90kPa、從約60kPa至約80kPa、從約60kPa至約70kPa、從約70kPa至約90kPa、從約70kPa至約80kPa及從約80kPa至約90kPa的剪切模量。在這個態樣中,堆疊黏著劑10b的特徵還在於約10kPa、20kPa、25kPa、30kPa、35kPa、40kPa、45kPa、50kPa、55kPa、60kPa、65kPa、70kPa、75kPa、80kPa、85kPa、90kPa、95kPa、100kPa的剪切模量或這些數值之間的任何剪切模量數值。可折疊模組100b的態樣包括與在這種電子裝置應用中通常採用的傳統黏著劑的剪切模量相比具有相對較低的剪切模量的堆疊黏著劑10b,如,從約10kPa至約100kPa。具有相對較低剪切模量數值的這種黏著劑10b的使用未預期地提供在將可折疊電子裝置模組100b沿遠離第二主表面66的方向彎曲時(亦即,藉由彎曲模組100b,使得第二主表面66呈現凸形)在面板60的第一主表面64處所觀察到的拉伸應力的顯著減少。
再次參考第2圖,可折疊模組100b的某些態樣可經配置以藉由控制在模組100b內採用的一種或多種黏著劑的剪切模量來最小化與彎曲整個模組相關聯的彎曲力。例如,使用具有相對低的剪切模量數值(如,從約0.01MPa至約0.1MPa)的堆疊黏著劑10b可意外地減少將整個模組100b以向上或向下方向折疊或以其它方式彎曲所需的總體彎曲力,使得第一主表面54分別呈現凹形或凸形。此外,可折疊模組100b的其它態樣可經配置以藉由控制第一黏著劑10a的剪切模量和堆疊黏著劑10b的剪切模量(如,兩種黏著劑具有從約0.01MPa至約0.1MPa的剪切模量)來最小化與彎曲整個模組相關聯的彎曲力。與通過使用具有相對低的彈性剪切模量數值的第一黏著劑10a及/或堆疊黏著劑10b之可折疊模組100b的某些態樣相關聯的這些彎曲力減少係相對於具有一或多個黏著劑(如,黏著劑10a、10b)(具有超過0.1MPa的剪切模量)的可折疊模組(如,可折疊模組100b)而獲得。
根據本揭露書的第二態樣之可折疊模組100b(參見第2圖)的其它實施方式,堆疊黏著劑10b的特徵在於從約5μm至約60μm,例如,從約5μm至約50μm、從約5μm至約40μm、從約5μm至約30μm、從約5μm至約20μm、從約5μm至約15μm、從約5μm至約10μm、從約10μm至約60μm、從約15μm至約60μm、從約20μm至約60μm、從約30μm至約60μm、
從約40μm至約60μm、從約50μm至約60μm、從約55μm至約60μm、從約10μm至約50μm、從約10μm至約40μm、從約10μm至約30μm、從約10μm至約20μm、從約10μm至約15μm、從約20μm至約50μm、從約30μm至約50μm、從約40μm至約50μm、從約20μm至約40μm及從約20μm至約30μm的厚度12b。其它實施例具有堆疊黏著劑10b、其特徵在於約5μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm、55μm、60μm的厚度12b,或這些厚度數值之間的任何厚度。在一個態樣中,堆疊黏著劑10b的厚度12b為從約30μm至約60μm。具有相對較高的厚度數值的這種黏著劑10b的使用未預期地提供在將可折疊電子裝置模組100b沿遠離面板之第二主表面66的方向彎曲時,在面板60的第一主表面64處所觀察到的拉伸應力的顯著減少。雖然認為黏著劑10b的厚度12b的進一步增加將導致在面板60的第一主表面64處所觀察到的拉伸應力的額外減少,但厚度12b可藉由旨在使堆疊90b之總厚度92b最小化的應用需求而限制。
仍參考第2圖,可折疊模組100b的某些態樣可經配置以藉由控制第一黏著劑10a及/或堆疊黏著劑10b的厚度來最小化與彎曲整個模組相關聯的彎曲力。更特定地,使用具有一範圍之厚度12a(如,從約10μm至約40μm)的第一黏著劑10a及/或具有一範圍之厚度
12b(如,約10μm至40μm)的堆疊黏著劑10b可減少在向上或向下方向上折疊或以其它方式彎曲整個模組100b所需的總體彎曲力,使得第一主表面54分別呈現凹形或凸形。通過使用在規定厚度範圍內的第一黏著劑10a及/或堆疊黏著劑10b,與可折疊模組100b的某些態樣相關聯的這些彎曲力減少是相對於具有一或多個黏著劑(如,第一黏著劑10a及/或堆疊黏著劑10b)(具有相對小的厚度(如小於10μm)或相對大的厚度(如,大於40μm))之可折疊模組而獲得。
再次參考第2圖,根據另一實施方式,可折疊電子裝置模組100b的特徵在於當模組藉由測試設備而向內彎曲到彎曲半徑220時,彎曲力(Fbend)不大於150牛頓(N),彎曲半徑大約是在兩個測試板250之間的距離(D)的一半(見第4A和4B圖)。在某些實施方式中,在將模組彎曲到從約20mm至約3mm(亦即,約40至約6mm的板距離(D)),例如,20mm、19.75mm、19.5mm、19.25mm、19mm、18.5mm、17.5mm、17mm、16.5mm、16mm、15.5mm、15mm、14.5mm、14mm、13.5mm、13mm、12.5mm、12mm、11.5mm、11mm、10.5mm、10mm、9.5mm、9mm、8.5mm、7.5mm、7mm、6.5mm、6mm、5.5mm、5mm、4.5mm、4mm、3.5mm、3.25mm及3mm的的半徑時,彎曲力不大於約150N、140N、130N、120N、110N、100N、90N、80N、70N、60N、50N、40N、30N、
20N、10N、5N或在這些彎曲力上限之間的任何數量。如前所述,通過訂製第一黏著劑10a及/或堆疊黏著劑10b的材料性質及/或厚度,可在可折疊電子裝置模組100b中獲得這些相對低的彎曲力。
在第2圖中所描繪的可折疊模組100b的一些實施例中,堆疊黏著劑10b的特徵進一步在於從約0.1至約0.5,例如,從約0.1至約0.45、從約0.1至約0.4、從約0.1至約0.35、從約0.1至約0.3、從約0.1至約0.25、從約0.1至約0.2、從約0.1至約0.15、從約0.2至約0.45、從約0.2至約0.4、從約0.2至約0.35、從約0.2至約0.3、從約0.2至約0.25、從約0.25至約0.45、從約0.25至約0.4、從約0.25至約0.35、從約0.25至約0.3、從約0.3至約0.45、從約0.3至約0.4、從約0.3至約0.35、從約0.35至約0.45、從約0.35至約0.4及從約0.4至約0.45的帕松比。其它實施例包括堆疊黏著劑10b,其特徵在於約0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5的帕松比,或這些數值之間的任何帕松比。在一個態樣中,堆疊黏著劑10b的帕松比為從約0.4至約0.5。
如上所述,在第2圖中所描繪的可折疊電子裝置模組100b可包括具有某些材料性質(如,從約10kPa至約100kPa的剪切模量)的堆疊黏著劑10b。可採用作為模組100b中的堆疊黏著劑10b的示例性黏著劑通常與適合用於第一黏著劑10a的那些黏著劑相同或相似。因
此,堆疊黏著劑10b可包括OCA、環氧樹脂以及本領域那些具有通常技術者所理解的其它接合材料,其適於將堆疊元件75接合到面板60的第一主表面64。在模組100b的一些態樣中,堆疊黏著劑10b也將具有高的熱阻,使得其材料性質在應用環境中經受各種溫度和溫度梯度時經歷很少甚至沒有變化,包括藉由來自可折疊電子裝置模組100a的彎曲之摩擦所產生的那些。
再次參考第2圖,可折疊電子裝置模組100b的蓋元件50的特徵進一步在於當蓋元件的第一主表面54裝載有具1.5mm的直徑之碳化鎢球時,至少為1.5kgf的抗穿刺性。此外,裝置模組100b的特徵在於在以兩點配置方式將模組彎曲到從約10mm到約3mm的彎曲半徑時,在蓋元件50的第二主表面56處的切向應力不大於約1000MPa的張力,使得第一主表面54處於壓縮狀態,且從蓋元件50的第一主表面54之上方的中心點到面板60的第二主表面66測量彎曲半徑(參見第4B圖)。與可折疊電子裝置模組100b(第2圖)相關聯的這些性能特徵與藉由可折疊電子裝置模組100a(第1圖)所證明的性能特徵相當。更特定地,在蓋元件50的第二主表面56處的這些減少的拉伸應力水平通過訂製第一黏著劑10a的材料性質(如,剪切模量及/或帕松比)及/或第一黏著劑10a的厚度12a而達成。因此,本揭露書的一些態樣通過控制將蓋元件接合到模組內的堆疊之黏著劑的材料性質
及/或厚度而提供具有改進的機械可靠性(特別是在其蓋元件處)之可折疊電子裝置模組。
參考第3圖,可折疊電子裝置模組100c設置有與可折疊電子裝置模組100b(見第2圖)共同的大部分特徵,包括性能特徵(亦即,在蓋元件的第二主表面處之高抗穿刺性和最小切向應力(張力))。除非另有說明,在模組100b和100c之間共同的任何特徵(亦即,具有相同的元件符號)具有相同或相似的結構、特徵和性質。如第3圖中所示,模組100c還包括具有從約25μm至約200μm的厚度52和從約20GPa至約140GPa的蓋元件彈性模量的蓋元件50。
在第3圖中所示的模組100c進一步包括:堆疊90c,具有從約100μm至約600μm的厚度92c;及第一黏著劑10a,經配置以將堆疊元件75c接合到蓋元件50的第二主表面56。堆疊90c進一步包括:面板60,具有第一和第二主表面64、66及從約300MPa至約10Gpa的面板彈性模量。堆疊90c還包括耦接到面板60或觸碰感測器80(如,如第3圖中概要地所示)的一或多個電子裝置102(如,觸碰感測器電極線及其它電子裝置和電子裝置部件);及堆疊元件75c,具有從約1GPa到約5GPa的堆疊元件彈性模量,其中堆疊元件以堆疊黏著劑10b而固定到面板60。還應理解在面板60、堆疊元件75c和電子裝置102(如,如在第3圖中所描繪的耦接到觸碰感測器80)之間的關係在第3圖中以示例、概要形式而描繪。
根據裝置模組100c的應用,這些元件可具有相對於彼此不同的取向。例如,面板60可為LCD面板或OLED顯示器,其中電子裝置102藉由兩個玻璃層或者藉由玻璃密封層所包封的聚合物基板(例如)而夾在面板60內。參見第2圖。在另一個例子中(如第3圖中所描繪的),電子裝置102可為位於在堆疊75c內的較高垂直位置處,在面板60和堆疊黏著劑10b之上方,且耦接到感測器80的觸碰感測器(如,諸如氧化銦錫、銀納米線等的透明導體中的電跡線)的態樣。根據模組100c的應用,還可設想一些電子裝置102可位於耦接到觸碰感測器80之面板60或其它者內或面板或其它者60上。
在第3圖中所描繪的模組100c的一些態樣中,堆疊元件75c表現出從約1GPa至約5GPa,例如,從約1GPa至約4.5GPa、從約1GPa至約4GPa、從約1GPa至約3.5GPa、從約1GPa至約3GPa、從約1GPa至約2.5GPa、從約1GPa至約2GPa、從約1GPa至約1.5GPa、從約1.5GPa至約4.5GPa、從約1.5GPa至約4GPa、從約1.5GPa至約3.5GPa、從約1.5GPa至約3GPa、從約1.5GPa至約2.5GPa、從約1.5GPa至約2GPa、從約2GPa至約4.5GPa、從約2GPa至約4GPa、從約2GPa至約3.5GPa、從約2GPa至約3GPa、從約2GPa至約2.5GPa、從約2.5GPa至約4.5GPa、從約2.5GPa至約4GPa、從約2.5GPa至約3.5GPa、從約2.5GPa至約3GPa、從約3GPa至約4.5GPa、從約3GPa
至約4GPa、從約3GPa至約3.5GPa、從約約3.5GPa至約4.5GPa、從約3.5GPa至約4GPa及從約4GPa至約4.5GPa的堆疊元件彈性模量。
在第3圖中所描繪的可折疊電子裝置模組100c中,堆疊元件75c包括觸碰感測器80、偏光器70和將觸碰感測器80接合到偏光器70的黏著劑10c。通常,黏著劑10c的成分和厚度與在第一黏著劑10a和堆疊黏著劑10b中所採用的那些相當。在黏著劑10a和10b具有不同的材料性質及/或厚度的程度上,可選擇黏著劑10c以匹配第一黏著劑10a或堆疊黏著劑10b的性質及/或厚度。
仍參考第3圖,可折疊模組100c的某些態樣可經配置以藉由控制在模組100c內所採用的一或多個黏著劑的剪切模量而最小化與彎曲整個模組相關聯的彎曲力。更特定地,使用具有相對較低的剪切模量數值(如,0.01MPa至0.1MPa)的第一黏著劑10a、堆疊黏著劑10b及/或黏著劑10c可未預期地減少在向上或向下方向上折疊或以其它方式彎曲整個模組100c所需的總體彎曲力,使得第一主表面54分別呈現凹形或凸形。與通過使用具有相對低的彈性剪切模量數值的第一黏著劑10a、堆黏著劑10b及/或黏著劑10c之可折疊模組100c的某些態樣相關聯的這些彎曲力減少係相對於具有一或多個黏著劑(具有超過0.1MPa的剪切模量)(如,黏著劑10a、10b、10c)的可折疊模組(如,可折疊模組100c)而獲
得。此外,可折疊模組100c的某些態樣可經配置以藉由控制第一黏著劑10a、堆疊黏著劑10b及/或黏著劑10c的厚度來最小化與彎曲整個模組相關聯的彎曲力。更特定地,使用具有一範圍之厚度12a(如,從約10μm至約40μm)的第一黏著劑10a、具有一範圍之厚度12b(如,從約10μm至約40μm)的堆疊黏著劑10b,及/或具有一範圍之厚度(如,從約10μm至40μm)的黏著劑10c可減少在向上或向下方向上折疊或以其它方式彎曲整個模組100c所需的總體彎曲力,使得第一主表面54分別呈現凹形或凸形。與通過使用在規定範圍的厚度之第一黏著劑10a、堆疊黏著劑10b及/或黏著劑10c之可折疊模組100c的某些態樣相關聯的這些彎曲力減少係相對於具有一或多個黏著劑(如,第一黏著劑10a、堆疊黏著劑10b及/或黏著劑10c)(具有相對小的厚度(如小於10μm)或相對大的厚度(如,大於40μm))之可折疊模組(如,可折疊模組100c)而獲得。
再次參考第3圖,可折疊電子裝置模組100c的特徵在於當模組藉由測試設備向內彎曲到彎曲半徑220時,彎曲力(Fbend)不大於150牛頓(N),彎曲半徑約為在兩個測試板250之間的距離(D)的一半(參見第4A圖和4B)。在某些實施方式中,在將模組彎曲到從約20mm至約3mm(亦即,約40至約6mm的板距離(D)),例如,20mm、19.75mm、19.5mm、19.25mm、19mm、18.5mm、17.5mm、17mm、16.5mm、16mm、
15.5mm、15mm、14.5mm、14mm、13.5mm、13mm、12.5mm、12mm、11.5mm、11mm、10.5mm、10mm、9.5mm、9mm、8.5mm、7.5mm、7mm、6.5mm、6mm、5.5mm、5mm、4.5mm、4mm、3.5mm、3.25mm和3mm的半徑時,彎曲力不大於約150N、140N、130N、120N、110N、100N、90N、80N、70N、60N、50N、40N、30N、20N、10N、5N,或在這些彎曲力上限之間的任何數量。如前所述,通過訂製第一黏著劑10a、堆疊黏著劑10b及/或黏著劑10c的材料性質及/或厚度,可在可折疊電子裝置模組100c中獲得這些相對低的彎曲力。
也如第1圖中所描繪,含有三個黏著劑和多個層的可折疊電子裝置模組100c表現出與由可折疊模組100a和100b(參見第1圖和第2圖)所證明的性能特徵相當的性能特徵。特定地,在蓋元件50的第二主表面56處的減少的拉伸應力水平通過訂製第一黏著劑10a的材料性質(如,剪切模量及/或帕松比)及/或第一黏著劑10a的厚度12a(參見第2圖)而達成。通常,本揭露書提供通過控制將蓋元件接合到模組內的堆疊之黏著劑的材料性質及/或厚度之具有改進的機械可靠性的可折疊電子裝置模組100c,特別是在其蓋元件處。可折疊電子裝置模組100c還通過控制將面板接合到堆疊元件75c的堆疊黏著劑10b的材料性質及/或厚度而證明由在面板60的第一主表面64處的低拉伸應力所表示的高機械可靠性。
參考第4A和4B圖,在根據本揭露書的態樣之兩點測試設備200內,分別以非彎曲和彎曲配置而描繪的可折疊電子裝置模組100a-c(參見第1-3圖)。應理解與可折疊電子裝置模組100a-c相關聯的一些特徵為了清楚的目的並未在第4A和4B圖中示出。
在第4A圖中,模組100a-c在兩點測試設備200內以非彎曲配置而描繪(參見第4B圖,顯示測試設備200)。在具有恆定力Fbend的彎曲測試期間,兩個垂直板250被向內壓抵模組100a、100b或100c。當Fbend力經由板250而施加到模組時,與測試設備200相關聯的固定裝置(未圖示)確保模組在向上方向上彎曲。
參考第4B圖,板250一致地一起移動,直到達成特定的彎曲半徑220。通常,彎曲半徑220是在板250之間的距離D的約一半。如前所述,可折疊電子裝置模組100a-c的特徵在於在將在兩點設備200中之模組彎曲到從約20mm到約2mm的彎曲半徑220時,在蓋元件50的第二主表面56處(參見第1-3圖)的切向應力不大於1000MPa的張力(亦即,在點「T」處),使得第一主表面54處於壓縮狀態(亦即,在點「C」處)。如第4B圖中所示,從蓋元件50的第一主表面54之上方的中心點到面板60的第二主表面66測量彎曲半徑220。這個中心點位於與模組100a-c相關聯的對稱線210上。在某些實施方式中,在蓋元件50的第二主表面56(參見第1-3圖)處的切向應力(張力)不大於約1000MPa、
950MPa、925MPa、900MPa、875MPa、850MPa、825MPa、800MPa、775MPa、750MPa、725MPa、700MPa,或這些切向應力限制(張力)之間的任何數量。此外,在本揭露書的其它實施方式中,模組100a、100b和100c的特徵在於當模組藉由採用板250的測試設備220向內彎曲時(參見第4A圖和4B),彎曲力(Fbend)不大於150牛頓。在某些實施方式中,在將模組彎曲到從約20mm至約3mm的半徑(亦即,約40至約6mm的板間距(D))時,彎曲力不大於約150N、140N、130N、120N、110N、100N、90N、80N、70N、60N、50N、40N、30N、20N、10N、5N,或在這些彎曲力上限之間的任何數量。
通過對在配置上與可折疊模組100a、100b和100c相當的可折疊模組的仔細研究和分析,發展了對控制在模組內所採用的黏著劑的材料性質及/或厚度的重要性的理解。這些研究包括基於傳統複合樑理論和方程式的簡單雙層模型的開發,其中一層對應於蓋元件,且另一層對應於堆疊(如,如預期包括面板、電子裝置和其它部件)。此外,更複雜的非線性有限元分析(「FEA」)模型(亦即,採用傳統的FEA套裝軟體)有助於本揭露書的態樣。特定地,FEA模型用以同時評估可能導致在可折疊模組內之蓋元件的黏著失效、脫層效應及潛在屈曲問題之應力。
這些非線性FEA模型的輸出包括第5A、5B和6圖中描繪的曲線。這些圖的每一者包括作為通過在設計上與本揭露書中所包含的模組(如,模組100a-c)相當的可折疊電子裝置模組之厚度的深度(mm)之函數的估計切向應力(MPa)的圖。可折疊電子裝置模組在FEA模型內經受3mm的彎曲半徑(如,彎曲半徑220,如第4B圖中所示)。下面的表1提供在FEA模型中所採用的元素的列表,包括它們的每一個的假定材料屬性。此外,FEA模型藉由以下額外的假設而實施:(a)假設整個模組具有非線性幾何響應;(b)假設黏著劑為不可壓縮的、超彈性材料;(c)假設模型中的蓋元件和其它非黏著劑特徵具有彈性材料性質;及(d)在室溫下實施彎曲。
參考第5A圖,提供作為通過三個可折疊電子裝置模組的厚度之深度的函數的估計切向應力的曲線圖。在這個圖中,三個可彎式模組的每一者含有經配置以
分別將蓋元件接合到堆疊、將堆疊接合到面板的黏著劑(如,與第3圖中所示的可彎式模組100c中所採用的第一黏著劑10a和堆疊黏著劑10b相當),每一者分別具有不同的剪切模量,10kPa、100kPa和1000kPa。特定地,假設給定模組中所採用的每一黏著劑具有相同的剪切模量,10kPa、100kPa或1000kPa。如曲線圖所清楚地顯示,在蓋元件和第一黏著劑之間的界面處(如,在蓋元件50的第二主表面56處)所觀察到的切向應力減少約400MPa(張力),同時在模組中所包含的黏著劑的剪切模量從10kPa增加至1000kPa。也就是說,第5A圖證明增加在給定的可彎式電子裝置模組內之所有黏著劑的剪切模量可有利地減少在蓋元件的第二主表面處的拉伸應力。
還參考第5A圖,在面板和將面板接合到堆疊元件(如,第3圖中所示的可折疊模組100c中所採用的堆疊黏著劑10b)的黏著劑之間的界面處所觀察到的拉伸應力減少約200MPa,同時在模組中所包含的黏著劑的剪切模量從1000kPa減少至10kPa。也就是說,第5A圖證明降低在給定可彎式電子裝置模組內之所有黏著劑的剪切模量可有利地減少在裝置模組中所採用的面板的第一主表面處的拉伸應力。
參考第5B圖,提供作為通過兩個可折疊電子裝置模組的厚度之深度的函數的估計切向應力的曲線圖。在這個圖中,每一可彎式模組含有經配置以將蓋元件
接合到堆疊、且將堆疊接合到面板的黏著劑(如,與在第3圖中所示的可彎式模組100c中所採用的第一黏著劑10a和堆疊黏著劑10b相當),具有10kPa的剪切模量。在模組的一者中,在模組中所採用的每一黏著劑的厚度設定為10μm。在另一個模組中,在模組中所採用的每一黏著劑的厚度設定為36μm。如曲線圖所清楚地顯示,在蓋元件和第一黏著劑之間的界面處(如,在蓋元件50的第二主表面56處)所觀察到的拉伸應力減少約80MPa,同時在模組中所包含的黏著劑之厚度從36μm減少至10μm。也就是說,第5B圖證明減少在給定可彎式電子裝置模組內的所有黏著劑的厚度可有利地減少在蓋元件的第二主表面處的拉伸應力。
參考第6圖,提供作為通過三個可折疊電子裝置模組的厚度之深度的函數的估計切向應力的圖。在這個圖中,「案例(1)」對應於具有其所有黏著劑顯示剪切模量為10kPa且具有厚度為36μm的可彎式模組。「案例(2)」對應於具有與案例(1)相同配置的可彎式模組,除了鄰近蓋元件之黏著劑的剪切模量增加到1000kPa。「案例(3)」對應於具有與案例(2)相同配置的可彎式模組,除了鄰近蓋元件之黏著劑的厚度減少到12μm。如曲線圖所清楚地顯示,在蓋元件和第一黏著劑之間的界面處(如,在蓋元件50的第二主表面56處)所觀察到的拉伸應力減少約240MPa,同時鄰近蓋元件的第一黏著劑之剪切模量從10kPa增加至1000kPa(亦
即,與案例(1)至案例(2)相比)。此外,隨著與蓋元件相鄰的第一黏著劑的厚度從36μm減少到12μm(亦即,從案例(2)到案例(3)),觀察到另一個48MPa的拉伸應力減少。也就是說,第6圖證明在給定的可彎式電子裝置模組內減少厚度並增加將蓋元件接合到堆疊的黏著劑的剪切模量可有利地減少在蓋元件的第二主表面處的拉伸應力。
參考第7圖,對以與模組100c相當的配置而配置的三個可折疊電子裝置模組,提供作為黏著劑厚度(μm)的函數之估計彎曲力(N)的概要曲線示意圖。更特定地,三個模組之每一者配置有三個黏著劑(如,第一黏著劑10a、堆疊黏著劑10b和黏著劑10c)。此外,在每一模組中的三個黏著劑都具有單一的、不同的剪切模量;因此,在第一模組中的黏著劑具有「EPSA 1」的剪切模量,在第二模組中的黏著劑具有「EPSA 2」的剪切模量,且在第三模組中的黏著劑具有「EPSA 3」的剪切模量。如第7圖中所示,EPSA 1>EPSA 2>EPSA 3。從第7圖可明白在這些可折疊電子裝置模組中所採用的黏著劑的剪切模量的減少導致折疊或以其它方式彎曲這些模組所需的彎曲力的顯著降低(如,如在第4A和4B圖中所描繪的兩點測試配置方式)。從第7圖也可明白對於這些電子裝置模組而言,對於一定範圍的厚度,亦即在「tPSA 1」和「tPSA 2」之間,發生彎曲力(N)的最優減少。電子裝置模組的一些態樣在厚度範圍從約10μm到大約30μm
中(對應於如第7圖中所描繪之各自的tPSA 1和tPSA 2厚度)顯示它們最低的彎曲力。與之相比,大於tPSA 2的黏著劑厚度(μm)和小於tPSA 1的厚度傾向於導致增加的彎曲力。
參考第8A圖,提供用於在第5A圖中所描繪的可折疊電子裝置模組的在兩點測試設備中作為板距離D(mm)的函數之估計彎曲力Fbend(N)的曲線圖。也就是說,在第8A圖中所描繪的三個可彎式模組中的每一者包含經配置以將蓋元件接合到堆疊,及將堆疊接合到面板的黏著劑(如,相當於在第3圖中所示的可彎式模組100c中所採用的第一黏著劑10a、堆疊黏著劑10b和黏著劑10c),每一者分別具有不同的剪切模量,10kPa、100kPa和1000kPa。特定地,假設在給定模組中所採用的每一黏著劑具有相同的剪切模量,10kPa、100kPa或1000kPa。如第8A圖中所示,作為板距離的函數之模組的彎曲力對在模組內所採用的黏著劑的剪切模量是敏感的。例如,在6mm的板距離(即,約3mm的彎曲半徑)下,具有顯示1000kPa的剪切模量的黏著劑之裝置模組經歷約140N的彎曲力,且具有顯示10kPa的剪切模量的黏著劑之裝置模組經歷約30N的彎曲力。因此,可折疊電子裝置模組可藉由採用具有相對低的剪切模量的黏著劑而優化以減少彎曲力。然而,根據模組的應用,考慮到在蓋元件和第一黏著劑之間的切向應力的減少,通過控制黏著劑的剪切模量而減少的彎曲力(可通過增加在模組內的
黏著劑的剪切模量而獲得)可補償或以其它方式優化,如前面結合第5A圖所述。
參考第8B圖,對於在第5B圖中所描繪的兩個可折疊電子裝置模組提供作為在兩點測試設備中之板距離D(mm)的函數之估計彎曲力Fbend(N)的曲線圖。也就是說,每一可彎式模組含有經配置以將蓋元件接合到堆疊上,及將堆疊接合到面板的黏著劑(如,相當於在第3圖中所示的可彎式模組100c中所採用的第一黏著劑10a、堆疊黏著劑10b和黏著劑10c),具有10kPa的剪切模量。在模組之一者中,在模組中所採用的每一黏著劑的厚度設定為10μm。在另一個模組中,在模組中所採用的每一黏著劑的厚度設定為36μm。如第8圖中所示,當厚度在約10μm和約36μm之間時,作為板距離的函數之模組的彎曲力對在模組內所採用的黏著劑的厚度是相當不敏感的。例如,在6mm的板距離(亦即,約3mm的彎曲半徑)處,兩個裝置模組經歷在約35N與約40N之間的相同彎曲力。然而,可從第7圖明白遠高於36μm且低於10μm之黏著劑厚度水平可導致模組經歷增加的彎曲力之數量。
參考第8C圖,對於在第6圖中所描繪的三個可折疊電子裝置模組係提供作為在兩點測試設備中之板距離D(mm)的函數之估計彎曲力Fbend(N)的曲線圖。如前所述,「案例(1)」對應於其所有黏著劑顯示剪切模量為10kPa且具有厚度為36μm之可彎式模組。「案
例(2)」對應於具有與案例(1)相同配置的可彎式模組,除了鄰近蓋元件之黏著劑的剪切模量增加到1000kPa。因此,在案例(2)中,在不與蓋元件相鄰的模組中的其它黏著劑的剪切模量數值設定為10kPa。「案例(3)」對應於具有與案例(2)相同配置的可彎式模組,除了鄰近蓋元件之黏著劑的厚度減少到12μm。也就是說,在案例(3)中,在不與蓋元件相鄰的模組中的其它黏著劑的厚度設定為36μm,且與蓋元件相鄰的黏著劑的剪切模量為1000kPa且厚度為12μm。
如在第8C圖中所示,對於在約40N下的案例(1)而言,6mm的板距離之彎曲力為最小,這對應於其所有黏著劑具有36μm的厚度和10kPa的剪切模量的電子模組。然而,對於案例(3)的條件而言,藉由分別調整第一黏著劑的厚度和剪切模量(亦即,對在模組中之其他黏著劑的剪切模量或厚度沒有任何變化)到12μm和1000kPa而實現約40N的適度的彎曲力增加。與增加在第8A圖中所示之模組中的所有黏著劑之剪切模量而導致的彎曲力增加約110N相比,彎曲力適度增加約40N的案例(3)的條件仍有效。此外,如先前在第6圖所證明,案例(3)的條件特別有利於在玻璃蓋元件和第一黏著劑之間提供減少288MPa的切向應力。因此,藉由增加剪切模量和減少第一黏著劑(亦即,鄰近玻璃蓋元件的黏著劑)的厚度,僅僅適度地增加彎曲力,可在模組中實現切向應力的顯著減少。
有利地,本揭露書中的可折疊電子裝置模組經配置用於高機械可靠性和抗穿刺性。特定地,這些可折疊模組通過控制在模組中所採用的黏著劑之材料性質及/或厚度,在蓋元件及/或面板的主表面處顯示減少的切向應力(張力)。這些較低的拉伸應力轉化為更好的可靠性及/或更小的彎曲半徑能力。此外,這些較低的拉伸應力可為採用這些可折疊模組的電子裝置提供改進的設計邊際。考慮到與本揭露書的態樣相關聯的可折疊模組中的拉伸應力的減少,可減少對在蓋元件中產生高殘餘壓縮應力的壓縮應力區域及/或其它強度增強措施的需求。因此,考慮到本揭露書中所提出的概念,可減少與蓋元件相關聯的壓縮應力區域相關的處理成本。此外,鑒於在拉伸應力減少之這些可彎式模組中的第一黏著劑之厚度的減少之有益效應可額外地提供對於模組的厚度之總體減少。這種模組厚度減少對於具有低輪廓的這些模組的許多最終產品應用可為有利的。
還有利地,在本揭露書中的可折疊電子裝置模組可經配置以最小化使用者彎曲或以其它方式折疊模組所需的彎曲力。特定地,可藉由降低在模組中所採用的黏著劑的剪切模量及/或優化厚度而減少這些模組所經歷的彎曲力。此外,藉由在玻璃蓋元件處利用相對高的剪切模量之黏著劑和在模組內的其它位置中使用相對低的剪切模量之黏著劑,可優化某些示例性可折疊電子裝置模組的機械可靠性、抗穿刺性和減少彎曲力。
可對本揭露書的可折疊電子裝置模組作出各種修改和變化對於熟習該項技術者將是顯而易見的,而不背離申請專利範圍的精神或範圍。
10a‧‧‧黏著劑
12a‧‧‧厚度
50‧‧‧蓋元件
52‧‧‧厚度
54‧‧‧第一主表面
56‧‧‧第二主表面
60‧‧‧面板
64‧‧‧第一主表面
66‧‧‧第二主表面
75‧‧‧堆疊元件
90a‧‧‧堆疊
92a‧‧‧厚度
100a‧‧‧模組
Claims (17)
- 一種可折疊電子裝置模組,包含:一蓋元件,具有從約25μm至約200μm的一厚度和從約20GPa至約140GPa的一蓋元件彈性模量,該蓋元件進一步包含:(a)一部件,具有一玻璃成分,(b)一第一主表面,及(c)一第二主表面;一堆疊,具有從約100μm至約600μm的一厚度,該堆疊進一步包含:(a)一面板,具有第一和第二主表面和在約300MPa和約10GPa之間的一面板彈性模量,(b)一電子裝置,耦接到該面板,及(c)一堆疊元件,具有在約1GPa和約5GPa之間的一堆疊元件彈性模量,該堆疊元件用一堆疊黏著劑而固定到該面板;及一第一黏著劑,經配置以將該堆疊接合到該蓋元件的該第二主表面,該第一黏著劑的特徵在於在約0.1MPa和約100MPa之間的一剪切模量,其中該裝置模組的特徵在於,在將該模組以一兩點配置方式彎曲到從約20mm至約2mm的一彎曲半徑時,在該蓋元件的該第二主表面處的一切向應力不大 於約1000MPa的張力,使得該第一主表面處於壓縮狀態,且從該蓋元件的該第一主表面之上方的一中心點到該面板的該第二主表面測量該彎曲半徑。
- 一種可折疊電子裝置模組,包含:一蓋元件,具有從約25μm至約200μm的一厚度和從約20GPa至約140GPa的一蓋元件彈性模量,該蓋元件進一步包含:(a)一部件,具有一玻璃成分,(b)一第一主表面,及(c)一第二主表面;一堆疊,具有從約100μm至約600μm的一厚度,該堆疊進一步包含:(a)一面板,具有第一和第二主表面和在約300MPa和約10GPa之間的一面板彈性模量,(b)一電子裝置,耦接到該面板,及(c)一堆疊元件,具有在約1GPa和約5GPa之間的一堆疊元件彈性模量,該堆疊元件以一堆疊黏著劑而固定到該面板;及一第一黏著劑,經配置以將該堆疊元件接合到該蓋元件的該第二主表面,該第一黏著劑的特徵在於在約1MPa和約1GPa之間的一剪切模量,其中該裝置模組的特徵在於在將該模組以一兩點配 置方式彎曲到從約20mm至約2mm的一彎曲半徑時,在該蓋元件的該第二主表面處的一切向應力不大於約1000MPa的張力,使得該第一主表面處於壓縮狀態,且從該蓋元件的該第一主表面之上方的一中心點到該面板的該第二主表面測量該彎曲半徑。
- 如請求項1或2所述之模組,其中該蓋元件的特徵進一步在於在將該模組以兩點配置方式從一未彎曲配置彎曲到該彎曲半徑至少200,000個彎曲循環時,沒有黏著失效。
- 如請求項1或2所述之模組,其中該蓋元件是具有從約50GPa至約100GPa的一蓋元件彈性模量的一玻璃元件。
- 如請求項1或2所述之模組,其中該第一黏著劑的特徵在於從約5μm至約60μm的一厚度。
- 如請求項1或2所述之模組,其中該第一黏著劑的特徵進一步在於從約0.1至約0.25的一帕松比。
- 如請求項1或2所述之模組,其中該蓋元件的特徵進一步在於當該蓋元件的該第一主表面裝載有具1.5mm之一直徑的一碳化鎢球時,至少1.5kgf之一抗穿刺性。
- 如請求項2所述之模組,其中該堆疊黏著劑 的特徵在於在約10kPa和約100kPa之間的一剪切模量。
- 如請求項2所述之模組,其中該堆疊黏著劑的特徵在於從約5μm至約60μm的一厚度。
- 如請求項2所述之模組,其中該堆疊黏著劑的特徵在於從約0.4至約0.5的一帕松比。
- 如請求項2所述之模組,其中該堆疊元件包含一觸碰感測器和一偏光器。
- 如請求項1或2所述之模組,其中該裝置模組的特徵進一步在於在將該模組以一兩點配置方式彎曲到從約20mm到約3mm的一彎曲半徑時,一彎曲力不超過約150N,使得該第一主表面處於壓縮狀態,且從該蓋元件的該第一主表面之上方的一中心點到該面板的該第二主表面測量該彎曲半徑。
- 一種可折疊電子裝置模組,包含:一蓋元件,具有從約25μm至約200μm的一厚度和從約20GPa至約140GPa的一蓋元件彈性模量,該蓋元件進一步包含:(a)一部件,具有一玻璃成分,(b)一第一主表面,及(c)一第二主表面;一堆疊,具有從約100μm至約600μm的一厚度, 該堆疊進一步包含:(a)一面板,具有第一和第二主表面和在約300MPa和約10GPa之間的一面板彈性模量,(b)一電子裝置,耦接到該面板,及(c)一堆疊元件,具有在約1GPa和約5GPa之間的一堆疊元件彈性模量,該堆疊元件用一堆疊黏著劑而固定到該面板;及一第一黏著劑,經配置以將該堆疊接合到該蓋元件的該第二主表面,該第一黏著劑的特徵在於在約0.01MPa和約1MPa之間的一剪切模量,其中該裝置模組的特徵進一步在於在將該模組以一兩點配置方式彎曲到從約20mm至約3mm的彎曲半徑時,一彎曲力不超過150N,使得該第一主表面處於壓縮狀態,且從該蓋元件的該第一主表面之上方的一中心點到該面板的該第二主表面測量該彎曲半徑。
- 如請求項13所述之模組,其中該裝置模組的特徵進一步在於在將該模組以一兩點配置方式彎曲到從約20mm到約3mm的一彎曲半徑時,一彎曲力不超過約80N,使得該第一主表面處於壓縮狀態,且從該蓋元件的該第一主表面之上方的一中心點到該面板的該第二主表面測量該彎曲半徑。
- 如請求項13所述之模組,其中該堆疊黏著 劑的特徵在於從約5μm至約60μm的一厚度。
- 如請求項13所述之模組,其中該堆疊黏著劑的特徵在於從約0.4至約0.5的一帕松比。
- 如請求項13所述之模組,其中該堆疊元件包含一觸碰感測器和一偏光器。
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