TWI787177B - 可彎曲電子設備模組、製品及製作相同物的黏結方法 - Google Patents
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Abstract
一種可折疊電子設備模組,包括:玻璃蓋構件,具有從約25 µm至約200 µm的厚度及從約20 GPa至約140 GPa的彈性模數。該模組更包括:堆疊,具有從約50 µm至約600 µm的厚度;及第一黏著劑,將堆疊接合至蓋構件的第二主要面,該黏著劑具有從約0.01 MPa至約1 GPa的切變模數及至少80℃的玻璃轉變溫度。進一步地,設備模組包括撓曲黏結殘留應力區域,該殘留應力區域透過厚度,且在蓋構件的中心區域內,該殘留應力區域的範圍沿蓋構件的中心彎曲軸是從第二主要面處的最大壓縮殘留應力至構件之第一主要面處的最大拉伸殘留應力。
Description
此申請案依據專利法主張於2016年3月17日所提出之第62/309624號美國臨時專利申請案的優先權權益,該申請案之整體內容於本文中以引用方式依附及併入本文中。
本揭示案大致關於可彎曲電子設備模組、製品及製作其的黏結方法。更具體而言,本揭示案關於用於可折疊顯示設備應用之具有含玻璃之蓋的可彎曲電子設備模組及用於製作其的黏結製程。
傳統上本質為剛性的產品及元件的可撓版本被概念化為用於新的應用。例如,可撓電子設備可提供薄的、輕型及可撓的性質,該等性質給予包括彎曲顯示器及可穿戴式設備之新應用的機會。許多該等可撓的電子設備合併可撓的基板以供固持及安裝該等設備的電子元件。金屬箔具有某些優點,包括熱穩定性及化學抗性,但蒙受高成本及光學透明度的缺乏。聚合箔具有某些優點,包括低成本及衝擊抗力,但可能蒙受邊際光學透明度、熱穩定性的缺乏、受限的密封度及/或循環疲乏的效能。
某些該等電子設備亦可利用可撓的顯示器。光學透明度及熱穩定性對於可撓的顯示應用通常是重要的性質。此外,可撓的顯示器應具有高的疲乏及穿刺抗性,包括對於在小的彎曲半徑下故障的抗性,特別是對於具有觸控螢幕機能及/或可折疊的可撓的顯示器。進一步地,取決於所要的顯示器應用,可撓的顯示器應易於由消費者彎曲及折疊。
某些可撓玻璃及含玻璃的材料對於可撓及可折疊的基板及顯示應用給予了許多需要的性質。然而,對於用於該等應用之線束玻璃材料的努力至今大部分仍是不成功的。一般而言,玻璃基板可被製造為非常低厚度位準(< 25 µm)的以達到越來越小的彎曲半徑。該等「薄的」玻璃基板可能蒙受受限的穿刺抗性。同時,較厚的玻璃基板(> 150 µm)可被製造為具有較佳的穿刺抗性,但該等基板可能在彎曲之後缺乏合適的疲乏抗性及機械可靠性。
進一步地,因為該等可撓玻璃材料被採用為亦包含電子元件(例如薄膜電晶體(「TFT」)、觸控感測器等等)、額外的層(例如聚合電子設備面板)及黏著劑(例如環氧樹脂、光學上無色的黏著劑(「OCA」))之模組中的蓋構件,該等各種元件及構件之間的交互作用可能導致在使用最終產品(例如電子顯示設備)內的模組期間存在的日益複雜的應力狀態。該等複雜的應力狀態可能導致由蓋構件經歷的增加的應力集中因素及/或增加的應力位準(例如高的拉伸應力)。如此,該等蓋構件可能易受模組內的黏聚及/或剝層故障模式。進一步地,該等複雜的交互作用可能導致增加由消費者彎曲及折疊蓋構件所需的彎力。
因此,存在可撓、含玻璃材料及採用該等材料以供用在各種電子設備應用中(特別是用於可撓電子顯示設備應用,且更特別是用於可折疊顯示設備應用)的模組設計的需要。進一步地,亦存在給予該等模組設計添加的可靠性及/或增加的彎曲性能的模組層級處理方法的需要。
依據本揭示案的第一態樣,提供了一種可折疊電子設備模組,該可折疊電子設備模組包括:玻璃蓋構件,具有從約25 µm至約200 µm的厚度及從約20 GPa至約140 GPa的蓋構件彈性模數。蓋構件具有第一主要面及第二主要面。模組更包括:堆疊,具有從約50 µm至約600 µm的厚度;及第一黏著劑,將堆疊接合至蓋構件的第二主要面,該第一黏著劑具有從約0.01 MPa至約1 GPa的切變模數及至少80℃的玻璃轉變溫度。堆疊更包括面板,該面板具有第一及第二主要面及從約300 MPa至約10 GPa的面板彈性模數。進一步地,設備模組在兩點式配置下將模組彎曲至從約20 mm至約2 mm(例如從約20 mm至約3 mm、從約20 mm至約4 mm、從約20 mm至約5 mm、從約20 mm至約6 mm、從約20 mm至約7 mm、從約20 mm至約8 mm、從約20 mm至約9 mm、從約20 mm至約10 mm、從約20 mm至約11 mm、從約20 mm至約12 mm、從約20 mm至約13 mm、從約20 mm至約14 mm、從約20 mm至約15 mm、從約20 mm至約16 mm、從約20 mm至約17 mm、從約20 mm至約18 mm、從約20 mm,至約19 mm、從約19 mm至約2 mm、從約18 mm至約2 mm、從約17 mm至約2 mm、從約16 mm至約2 mm、從約15 mm至約2 mm、從約14 mm至約2 mm、從約13 mm至約2 mm、從約12 mm至約2 mm、從約11 mm至約2 mm、從約10 mm至約2 mm、從約9 mm至約2 mm、從約8 mm至約2 mm、從約7 mm至約2 mm、從約6 mm至約2 mm、從約5 mm至約2 mm、從約4 mm至約2 mm、從約3 mm至約2 mm、從約19 mm至約3 mm、從約18 mm至約4 mm、從約17 mm至約5 mm、從約16 mm至約6 mm、從約15 mm至約7 mm、從約14 mm至約8 mm、從約13 mm至約9 mm、從約12 mm至約10 mm)的彎曲半徑使得第一主要面被壓縮之後在蓋構件的第二主要面處包括不大於約800 MPa的拉伸的切向應力,且彎曲半徑是從蓋構件的第一主要面上方的中心點到面板的第二主要面量測的。
依據本揭示案的第二態樣,提供了一種可折疊電子設備模組,該可折疊電子設備模組包括:玻璃蓋構件,具有從約25 µm至約200 µm的厚度及從約20 GPa至約140 GPa的蓋構件彈性模數。蓋構件具有第一主要面及第二主要面。模組更包括:堆疊,具有從約50 µm至約600 µm的厚度;及第一黏著劑,將堆疊接合至蓋構件的第二主要面,該第一黏著劑具有從約0.01 MPa至約1 GPa的切變模數及至少80℃的玻璃轉變溫度。堆疊更包括面板,該面板具有第一及第二主要面及從約300 MPa至約10 GPa的面板彈性模數。進一步地,設備模組在兩點式配置下將模組彎曲至從約20 mm至約1 mm的彎曲半徑之後在蓋構件的第二主要面處包括不大於約1000 MPa的拉伸的切向應力。
依據本揭示案的第三態樣,提供了一種可折疊電子設備模組,該可折疊電子設備模組包括:蓋構件,具有從約25 µm至約200 µm的厚度及從約20 GPa至約140 GPa的蓋構件彈性模數。蓋構件更包括具有玻璃成分的元件、第一主要面及第二主要面。模組更包括:堆疊,具有從約50 µm至約600 µm的厚度;及第一黏著劑,將堆疊接合至蓋構件的第二主要面,該第一黏著劑的特徵為從約0.01 MPa至約1 GPa的切變模數及至少80℃的玻璃轉變溫度。堆疊更包括面板,該面板具有第一及第二主要面及從約300 MPa至約10 GPa的面板彈性模數。進一步地,設備模組包括撓曲黏結殘留應力區域。此外,殘留應力區域透過蓋構件的厚度,且在蓋構件的中心區域內,且範圍沿蓋構件的中心彎曲軸是從第二主要面處的最大壓縮殘留應力至第一主要面處的最大拉伸殘留應力。
在該等可折疊模組的某些實施方式中,蓋構件之第二主要面處的切向應力在兩點式配置下將模組彎曲至從約20 mm至約1 mm(例如20 mm、19.75 mm、19.5 mm、19.25 mm、19 mm、18.5 mm、17.5 mm、17 mm、16.5 mm、16 mm、15.5 mm、15 mm、14.5 mm、14 mm、13.5 mm及13 mm、12.5 mm、12 mm、11.5 mm、11 mm、10.5 mm、10 mm、9.5 mm、9 mm、8.5 mm、7.5 mm、7 mm、6.5 mm、6 mm、5.5 mm、5 mm、4.5 mm、4 mm、3.5 mm、3.25 mm、3 mm、2.75 mm、2.5 mm、2.25 mm、2 mm、1.75 mm、1.5 mm、1.25 mm及小達1 mm)的彎曲半徑之後不大於約1000 MPa,例如950 MPa、925 MPa、900 MPa、875 MPa、850 MPa、825 MPa、800 MPa、775 MPa、750 MPa、725 MPa、700 MPa、675 MPa、650 MPa、625 MPa、600 MPa、575 MPa、550 MPa、525 MPa、500 MPa或該等切向應力限值之間的任何量。在經受大於約20 mm高達約100 mm之彎曲半徑之可折疊模組的某些其他態樣中,可透過本揭示案的撓曲黏結概念以及透過本文中所概述的其他概念,來實質減少蓋構件之第二主要面處的切向應力。
在可折疊模組的某些態樣中,蓋構件的進一步特徵為在兩點式配置下將模組從實質未彎曲配置彎曲至彎曲半徑(亦即範圍從約20 mm至約1 mm的彎曲半徑,例如19.75 mm、19.5 mm、19.25 mm、19 mm、18.5 mm、17.5 mm、17 mm、16.5 mm、16 mm、15.5 mm、15 mm、14.5 mm、14 mm、13.5 mm及13 mm、12.5 mm、12 mm、11.5 mm、11 mm、10.5 mm、10 mm、9.5 mm、9 mm、8.5 mm、7.5 mm、7 mm、6.5 mm、6 mm、5.5 mm、5 mm、4.5 mm、4 mm、3.5 mm、3.25 mm、3 mm、2.75 mm、2.5 mm、2.25 mm、2 mm、1.75 mm、1.5 mm、1.25 mm及1 mm)至少200,000個彎曲循環之後沒有黏聚失效。在其他態樣中,蓋構件的進一步特徵為在兩點式配置下將模組從實質未彎曲配置彎曲至彎曲半徑至少225,000個彎曲循環、250,000個彎曲循環、275,000個彎曲循環及至少300,000個彎曲循環及該等值之間的所有彎曲循環下限之後沒有黏聚失效。
依據可折疊模組的其他態樣,蓋構件為玻璃構件(例如蓋構件包括具有玻璃成分的元件),該玻璃構件具有從約20 GPa至約140 GPa或該等限值間之任何彈性模數值的蓋構件彈性模數,例如30 GPa、35 GPa、40 GPa、45 GPa、50 GPa、55 GPa、60 GPa、65 GPa、70 GPa、75 GPa、80 GPa、85 GPa、90 GPa、95 GPa、100 GPa、105 GPa、110 GPa、115 GPa、120 GPa、125 GPa、130 GPa及135 GPa。在其他態樣中,蓋構件為具有從約20 GPa至約120 GPa、從約20 GPa至約100 GPa、從約20 GPa至約80 GPa、從約20 GPa至約60 GPa、從約20 GPa至約40 GPa、從約40 GPa至約120 GPa、從約40 GPa至約100 GPa、從約40 GPa至約80 GPa、從約40 GPa至約60 GPa、從約60 GPa至約120 GPa、從約60 GPa至約100 GPa、從約60 GPa至約80 GPa、從約80 GPa至約120 GPa、從約80 GPa至約100 GPa及從約100 GPa至約120 GPa之蓋構件彈性模數的玻璃構件。在某些實施方式中,玻璃蓋構件被處理或以其他方式配置為具有強度強化措施,該等措施造成在蓋構件的一或更多個主要面附近發展一或更多個壓縮應力區域。
在可折疊模組的某些態樣中,第一黏著劑的特徵為從約0.01 MPa至約1 GPa的切變模數,例如從約0.01 MPa至約800 MPa、從約0.01 MPa至約600 MPa、從約0.01 MPa至約400 MPa、從約0.01 MPa至約200 MPa、從約0.01 MPa至約1 MPa、從約1 MPa至約800 MPa、從約1 MPa至約600 MPa、從約1 MPa至約400 MPa、從約1 MPa至約200 MPa、從約200 MPa至約800 MPa、從約200 MPa至約600 MPa、從約200 MPa至約400 MPa、從約400 MPa至約800 MPa、從約400 MPa至約600 MPa及從約600 MPa至約800 MPa。依據可折疊模組之第一態樣的實施方式,第一黏著劑的特徵例如為約0.01 MPa、0.02 MPa、0.03 MPa、0.04 MPa、0.05 MPa、0.06 MPa、0.07 MPa、0.08 MPa、0.09 MPa、0.1 MPa、0.2 MPa、0.3 MPa、0.4 MPa、0.5 MPa、0.6 MPa、0.7 MPa、0.8 MPa、0.9 MPa、1 MPa、5 MPa、10 MPa、20 MPa、30 MPa、40 MPa、50 MPa、60 MPa、70 MPa、80 MPa、90 MPa或100 MPa或該等切變模數值間之任何量的切變模數。在可折疊模組之第二態樣的實施方式中,第一黏著劑的特徵例如為約1 MPa、5 MPa、10 MPa、20 MPa、30 MPa、40 MPa、50 MPa、60 MPa、70 MPa、80 MPa、90 MPa、100 MPa、200 MPa、300 MPa、400 MPa、500 MPa、600 MPa、700 MPa、800 MPa、900 MPa或1000 MPa或該等切變模數值間之任何量的切變模數。
依據本揭示案之可折疊模組的某些實施例,第一黏著劑的特徵為從約5 µm至約60 µm的厚度,例如從約5 µm至約50 µm、從約5 µm至約40 µm、從約5 µm至約30 µm、從約5 µm至約20 µm、從約5 µm至約15 µm、從約5 µm至約10 µm、從約10 µm至約60 µm、從約15 µm至約60 µm、從約20 µm至約60 µm、從約30 µm至約60 µm、從約40 µm至約60 µm、從約50 µm至約60 µm、從約55 µm至約60 µm、從約10 µm至約50 µm、從約10 µm至約40 µm、從約10 µm至約30 µm、從約10 µm至約20 µm、從約10 µm至約15 µm、從約20 µm至約50 µm、從約30 µm至約50 µm、從約40 µm至約50 µm、從約20 µm至約40 µm及從約20 µm至約30 µm。其他實施例具有特徵為例如約5 µm、10 µm、15 µm、20 µm、25 µm、30 µm、35 µm、40 µm、45 µm、50 µm、55 µm或60 µm或該等厚度值間之任何厚度之厚度的第一黏著劑。在一個態樣中,第一黏著劑的厚度是在10 µm與約20 µm之間。
依據本揭示案之可折疊模組的其他實施例,第一黏著劑的特徵為例如至少80℃、至少90℃、至少100℃、至少110℃、至少120℃、至少130℃、至少140℃、至少150℃、至少160℃、至少170℃、至少180℃、至少190℃、至少200℃、至少210℃、至少220℃、至少230℃、至少240℃或至少250℃以及該等值間之所有玻璃轉變溫度下限的玻璃轉變溫度。在可折疊電子設備模組的某些態樣中,第一黏著劑的玻璃轉變溫度可被選擇為確保第一黏著劑在黏著劑固化之後暴露於與模組處理相關聯的溫度之後或暴露於模組內的溫度及可折疊電子設備模組在其應用環境內的操作溫度之後在切變模數上不經歷顯著改變。
在具有撓曲黏結殘留應力區域之此揭示案中之可折疊模組的某些實施例中,蓋構件在其中心彎曲軸處之第二主要面處的最大壓縮殘留應力可例如高達300 MPa、高達275 MPa、高達250 MPa、高達225 MPa、高達200 MPa、高達175 MPa、高達150 MPa、高達125 MPa、高達100 MPa、高達75 MPa、高達50 MPa、高達40 MPa、高達30 MPa、高達20 MPa或高達10 MPa及蓋構件之第二主要面處之該等最大壓縮應力位準之間的所有值。撓曲黏結殘留應力區域的特徵可為透過蓋構件的厚度而變化的殘留應力。在某些態樣中,撓曲黏結殘留應力區域內的殘留應力透過蓋構件的厚度以實質線性的函數連續變化,例如從第二主要面處的最大壓縮殘留應力到蓋構件之第一主要面處的最大拉伸殘留應力而變化。
依據本揭示案中之可折疊電子設備模組的某些態樣,模組亦包括從蓋構件的第二主要面延伸至受選深度的受離子交換壓縮應力區域。進一步地,受離子交換壓縮應力區域包括複數個可離子交換的離子及複數個受離子交換的離子(一般為金屬離子)。該等受離子交換離子可被選擇為使得在壓縮應力區域中產生壓縮應力。在某些態樣中,壓縮應力區域的特徵為第二主要面處之例如高達2000 MPa、高達1750 MPa、高達1500 MPa、高達1250 MPa、高達1000 MPa、高達900 MPa、高達800 MPa、高達700 MPa、高達600 MPa、高達500 MPa、高達400 MPa、高達300 MPa、高達200 MPa或高達100 MPa以及該等量間之所有最大壓縮應力位準的最大壓縮應力。進一步地,蓋構件內的該等壓縮應力區域可疊加在亦包含在蓋構件內的任何撓曲黏結殘留應力區域之上。例如,蓋構件之第二主要面處的實際最大壓縮應力可反映來自撓曲黏結殘留應力區域的最大壓縮殘留應力及來自受離子交換壓縮應力區域的最大壓縮應力的總和。
依據本揭示案的第四態樣,提供了一種製作可折疊電子設備模組(包括任何上述可折疊模組)的方法。該方法包括以下步驟:在堆疊附近安置蓋構件,其中第一黏著劑在堆疊與蓋構件之間,以定義經堆疊模組。蓋構件的特徵為從約25 µm至約200 µm的厚度、從約20 GPa至約140 GPa的蓋構件彈性模數、玻璃成分及第一及第二主要面。堆疊的特徵為從約100 µm至約600 µm的厚度及包括面板,該面板具有第一及第二主要面及約300 MPa與約10 GPa之間的面板彈性模數。第一黏著劑的特徵為約0.01 MPa與約1 GPa之間的切變模數及至少80℃的玻璃轉變溫度。進一步地,蓋構件的第二主要面與第一黏著劑相鄰。該方法亦包括以下步驟:將經堆疊模組彎曲至撓曲半徑(R撓曲
),以定義經撓曲模組,其中R撓曲
是從堆疊上方(亦即第一主要面面向之堆疊側上的曲率中心)到蓋構件的第二主要面量測的;固化撓曲半徑(R撓曲
)下之經撓曲模組中的第一黏著劑,以定義撓曲黏結模組;及將撓曲黏結的模組返回未彎曲配置,以定義可折疊電子設備模組。
在某些實施例中,該方法被進行為使得可折疊電子模組更包括撓曲黏結殘留應力區域,該撓曲黏結殘留應力區域是在將撓曲黏結的模組返回至未彎曲配置的步驟之後形成的。殘留應力區域透過蓋構件的厚度,且在蓋構件的中心區域內,且在電子模組處於未彎曲配置下的情況下量測時,殘留應力區域的範圍在蓋構件的中心彎曲軸處是從第二主要面處的最大壓縮殘留應力至第一主要面處的最大拉伸殘留應力。在某些實施例中,是在彎曲步驟中在從約5 mm至約50 mm的範圍內選擇R撓曲
,例如約5 mm至約40 mm、約5 mm至約30 mm、約5 mm至約20 mm、約5 mm至約10 mm、約10 mm至約50 mm、約10 mm至約40 mm、約10 mm至約30 mm、約10 mm至約20 mm、約20 mm至約50 mm、約20 mm至約40 mm、約20 mm至約30 mm、約30 mm至約50 mm、約30 mm至約40 mm或約40 mm至約50 mm的範圍。
依據該方法的某些進一步實施例,撓曲黏結殘留應力區域被形成為使得蓋構件之第二主要面處的最大壓縮殘留應力在蓋構件的中心彎曲軸處可例如高達300 MPa、高達275 MPa、高達250 MPa、高達225 MPa、高達200 MPa、高達175 MPa、高達150 MPa、高達125 MPa、高達100 MPa、高達75 MPa、高達50 MPa、高達40 MPa、高達30 MPa、高達20 MPa或高達10 MPa及蓋構件之第二主要面處之該等最大壓縮應力位準之間的所有值。撓曲黏結殘留應力區域的特徵可為透過蓋構件的厚度而變化的殘留應力。在某些態樣中,撓曲黏結殘留應力區域內的殘留應力透過蓋構件的厚度以實質線性的函數連續變化,例如從第二主要面處的最大壓縮殘留應力到蓋構件之第一主要面處的最大拉伸殘留應力而變化。
額外的特徵及優點將闡述於隨後的詳細說明中,且本領域中具技藝者將藉由該說明容易理解部分的該等特徵及優點,或藉由實行如本文中所述之實施例辨識該等特徵及優點,該等實施例包括了隨後的詳細說明、申請專利範圍以及隨附的繪圖。
要了解的是,上述的一般說明及以下的詳細說明兩者僅為示例性的,且係欲提供概觀或架構以了解申請專利範圍的本質及特質。附隨的繪圖被包括為提供進一步的了解,且被併入及構成此說明書的一部分。繪圖繪示一或更多個實施例,且與說明書一起用以解釋各種實施例的原理及運作。如本文中所使用的方向性用語(例如上、下、右、左、前、後、頂、底)係僅參照如所描繪的圖式而作出的,且不欲暗示絕對定向。
現將詳細參照實施例,其實例繪示於隨附繪圖中。當可能時,相同元件符號將用於繪圖各處以指稱相同的或類似的部件。範圍在本文中可表達為從「約」一個特定值及/或至「約」另一特定值。當表達此類範圍時,另一實施例包括從該一個特定值及/或至該另一特定值。類似地,當藉由使用先行詞「約」將值表達為近似值時,將了解的是,該特定值形成另一實施例。將進一步了解的是,範圍中之各者的端點相對於另一端點及獨立於另一端點而言皆是顯著的。
除其他特徵及益處以外,本揭示案的可彎曲電子設備模組及製品(及製作其的方法)提供了小彎曲半徑下(例如在靜態張力及疲乏下)的機械可靠性以及高穿刺抗性。該等設備模組及製品的配置的特徵亦為用於折疊或以其他方式彎曲該等設備模組及製品的相對低的彎力。關於機械可靠性,可處理或以其他方式配置本揭示案的可彎曲模組,以避免其對於含玻璃蓋構件之黏結中的黏聚失效及模組內之各種元件間之介面(例如黏著劑-蓋構件介面)處的剝層相關故障。穿刺抗性性能及小的彎曲半徑在可彎曲模組用在可折疊電子設備顯示器中(例如在顯示器的一部分被折疊在顯示器之另一部分的頂部上方的實施例中)時是有益的。例如,可彎曲模組可用作以下中的一或更多者:可折疊電子顯示設備之面向使用者部分上的蓋(穿刺抗性是特別有益的位置);基板模組,內部地安置在設備本身內,電子元件安置在該基板模組上;或可折疊電子顯示設備中的其他處。或者,本揭示案的可彎曲模組可用在不具有顯示器的設備中,而是在該設備中,玻璃或含玻璃的層是針對其有益的性質來使用的,且以與在可折疊顯示器中類似的方式折疊或以其他方式彎曲至緊密的彎曲半徑。穿刺抗性在可彎曲模組用在設備外部上(使用者將與之互動的位置處)時是特別有益的。又進一步地,用以折疊或以其他方式彎曲該等設備模組及製品之某些配置的相對低的彎力在該等模組及製品被人力彎曲時(例如在可折疊、皮夾狀的可撓顯示設備部件內或其他情況)對於使用者是特別有益的。
更具體而言,本揭示案中的可折疊電子設備模組可透過在以黏著劑接合至堆疊的蓋構件部分中發展撓曲黏結殘留應力區域來獲取某些或所有上述優點。作為一實例,該等可折疊模組可透過在一主要面處以最大壓縮應力在蓋構件中呈現或產生殘留應力區域,來在以黏著劑接合至堆疊之蓋構件的此主要面處展現減少的切向應力(例如在模組之應用相關的彎曲或折疊之後拉伸的)。在一個實施例中,藉由採用撓曲黏結製程來在玻璃蓋構件中發展殘留應力區域。一般而言,蓋構件及堆疊在蓋構件的第二主要面處由第一黏著劑所固定。固定的模組接著被撓曲至撓曲半徑(一般是在約5 mm至約50 mm之間)、黏著劑固化且接著模組返回未彎曲的配置。殘留應力區域在模組返回未彎曲的配置時發展。進一步地,此殘留應力區域(在蓋構件的第二主要面處(在蓋構件的中心區域內)具有壓縮應力)用以在蓋構件的第二主要面處減少應用相關的拉伸應力。從而,在蓋構件中呈現殘留應力區域可轉變成改良的模組可靠性、模組彎曲半徑性能(亦即將模組彎曲至較小半徑的能力)及/或減少依賴用以在蓋構件的主要面處發展壓縮應力(例如透過離子交換驅動的壓縮應力區域發展進行)的其他方法。
本揭示案中的可折疊電子設備模組亦可透過控制在模組內所採用之黏著劑中的各者的材料性質及厚度來獲取某些或所有上述優點。該等可折疊模組亦可透過減少模組中所採用之黏著劑的厚度及/或增加蓋構件與下層堆疊間所採用之黏著劑的切變模數,來在蓋構件的主要面處展現減少的切向應力(例如在模組之應用相關的彎曲或折疊之後拉伸的)。作為另一實例,該等可折疊模組可藉由減少一黏著劑的切變模數來在面板與將面板接合至堆疊的此黏著劑之間的介面處展現減少的應用相關的切向應力。該等較低的拉伸應力亦可導致改良的模組可靠性,特別是在對於面板與堆疊間之剝層之抗性的意義上。在另一實例中,可透過減少模組中所採用之任何或所有黏著劑的切變模數及/或選擇模組中所採用之任何或所有黏著劑之厚度的合適範圍,來減少整體模組剛度(例如對於被施加來彎曲模組之力的抗力)。
並且,本揭示案中的實施例及概念對於具通常技藝者提供了一架構,該架構用以處理及設計可折疊電子設備模組,以減少蓋構件/堆疊介面處的切向應力、減少面板/堆疊介面處的切向應力及減少模組對於彎曲的抗力,以上全可有助於用在具有不同彎曲及折疊程度及量之各種應用中之該等模組的可靠性、可製造性及合適性。
參照圖1,依據本揭示案的第一態樣來描繪可折疊電子設備模組100a,其包括蓋構件50、第一黏著劑10a、堆疊90a、堆疊構件75、電子設備102及面板60。蓋構件50具有厚度52、長度52l、寬度w(未圖示,但延伸進如圖1中所示之頁面的面板)、第一主要面54及第二主要面56。厚度52的範圍可從約25 µm至約200 µm,例如從約25 µm至約175 µm、從約25 µm至約150 µm、從約25 µm至約125 µm、從約25 µm至約100 µm、從約25 µm至約75 µm、從約25 µm至約50 µm、從約50 µm至約175 µm、從約50 µm至約150 µm、從約50 µm至約125 µm、從約50 µm至約100 µm、從約50 µm至約75 µm、從約75 µm至約175 µm、從約75 µm至約150 µm、從約75 µm至約125 µm、從約75 µm至約100 µm、從約100 µm至約175 µm、從約100 µm至約150 µm、從約100 µm至約125 µm、從約125 µm至約175 µm、從約125 µm至約150 µm及從約150 µm至約175 µm。在其他態樣中,厚度52的範圍可從約25 µm至150 µm、從約50 µm至100 µm或從約60 µm至80 µm。蓋構件50的厚度52亦可設置在上述範圍之間的其他厚度。
圖1中所描繪的可折疊電子設備模組100a包括具有從約20 GPa至140 GPa之蓋構件彈性模數的蓋構件50,例如從約20 GPa至約120 GPa、從約20 GPa至約100 GPa、從約20 GPa至約80 GPa、從約20 GPa至約60 GPa、從約20 GPa至約40 GPa、從約40 GPa至約120 GPa、從約40 GPa至約100 GPa、從約40 GPa至約80 GPa、從約40 GPa至約60 GPa、從約60 GPa至約120 GPa、從約60 GPa至約100 GPa、從約60 GPa至約80 GPa、從約80 GPa至約120 GPa、從約80 GPa至約100 GPa及從約100 GPa至約120 GPa。蓋構件50可為具有玻璃成分的元件或包括具有玻璃成分的至少一個元件。在後者的情況下,蓋構件50可包括包括含玻璃材料的一或更多個層,例如構件50可為被配置為具有聚合基質中之第二相玻璃粒子的聚合物/玻璃成分。在一個態樣中,蓋構件50為特徵為從約50 GPa至約100 GPa之彈性模數或該等限值間之任何彈性模數值的玻璃構件。在其他態樣中,蓋構件彈性模數例如為約20 GPa、30 GPa、40 GPa、50 GPa、60 GPa、70 GPa、80 GPa、90 GPa、100 GPa、110 GPa、120 GPa、130 GPa或140 GPa或該等值之間的任何彈性模數值。
再次參照圖1,可折疊模組100a更包括:具有從約50 µm至600 µm之厚度92a的堆疊90a;及第一黏著劑10a,被配置為將堆疊90a接合至蓋構件50的第二主要面56,第一黏著劑10a的特徵為厚度12a及從約0.01 MPa至約1000 MPa的切變模數(例如從約0.1 MPa至約800 MPa、從約0.1 MPa至約600 MPa、從約0.1 MPa至約400 MPa、從約0.1 MPa至約200 MPa、從約0.1 MPa至約1 MPa、從約1 MPa至約800 MPa、從約1 MPa至約600 MPa、從約1 MPa至約400 MPa、從約1 MPa至約200 MPa、從約200 MPa至約800 MPa、從約200 MPa至約600 MPa、從約200 MPa至約400 MPa、從約400 MPa至約800 MPa、從約400 MPa至約600 MPa及從約600 MPa至約800 MPa)。依據可折疊模組100a之第一態樣的實施方式,第一黏著劑10a的特徵為約0.01 MPa、0.02 MPa、0.03 MPa、0.04 MPa、0.05 MPa、0.06 MPa、0.07 MPa、0.08 MPa、0.09 MPa、0.1 MPa、0.2 MPa、0.3 MPa、0.4 MPa、0.5 MPa、0.6 MPa、0.7 MPa、0.8 MPa、0.9 MPa、1 MPa、5 MPa、10 MPa、20 MPa、30 MPa、40 MPa、50 MPa、60 MPa、70 MPa、80 MPa、90 MPa、100 MPa、200 MPa、300 MPa、400 MPa、500 MPa、600 MPa、700 MPa、800 MPa、900 MPa、1000 MPa或該等切變模數值間之任何量的切變模數。進一步地,在本揭示案的某些態樣中,堆疊90a被設想為具有低於50 µm(例如低達約10 µm)的厚度92a,且本揭示案中所闡明的概念將同等地施用於包含如此堆疊90a的可折疊模組100a。
仍參照圖1,可折疊模組100a的某些態樣包括蓋構件50內的撓曲黏結殘留應力區域(由50c及50t的組合標誌)。撓曲黏結殘留應力區域亦一般安置在蓋構件50之整體長度52l的部分52l'內。如此,撓曲黏結殘留應力區域50c、50t一般由蓋構件50的中心區域所定義,該中心區域由以下尺度給定:厚度52 x 中心部分52l'的長度 x 寬度w。更具體而言,撓曲黏結殘留應力區域50c、50t透過蓋構件的厚度52而存在,範圍在透過模組100a及蓋構件50的中心彎曲軸210處為從第二主要面56處的最大壓縮應力到第一主要面54處的最大拉伸殘留應力。亦應了解的是,在某些態樣中,模組100a可具有撓曲黏結殘留應力區域50c、50t,使得壓縮殘留應力區域分區50c與第一主要面54相鄰,而拉伸殘留應力區域分區50t與第二主要面56相鄰(未圖示於圖1中)。
在如圖1中所示的某些態樣中,撓曲黏結殘留應力區域50c、50t的特徵可為具有厚度52c的壓縮殘留應力區域分區50c及具有厚度52t的拉伸殘留應力區域分區50t。在具有撓曲黏結殘留應力區域50c、50t之可折疊模組100a的某些實施例中,中心彎曲軸210處之蓋構件50之第二主要面56的最大壓縮殘留應力可高達300 MPa、高達275 MPa、高達250 MPa、高達225 MPa、高達200 MPa、高達175 MPa、高達150 MPa、高達125 MPa、高達100 MPa、高達75 MPa、高達50 MPa、高達40 MPa、高達30 MPa、高達20 MPa或高達10 MPa及蓋構件50之第二主要面56處(在中心彎曲軸210處)之該等最大壓縮應力位準之間的所有值。如由具通常技藝者所了解的,可透過標準光彈性學技術來量測蓋構件50(如合併在模組100a內的)內的壓縮殘留應力,例如如Aben等人之「Modern Photoelasticity for Residual Stress Measurements」(應變期刊第44(1)卷第40-48頁(2008年))中所描述的,其整體內容特此以引用方式併入。例如,可使用市售儀器來量測蓋構件50之主要面內及上的殘留應力,該等儀器包括(但不限於)表面應力極化計(例如Strainoptics公司的GASP極化計)及表面應力計(例如Orihara工業有限公司的FSM-6000)。倘若併入蓋構件50之模組的態樣不夠透射來使用雙折射及光彈性技術量測蓋構件50中的殘留應力,本領域中具通常技藝者亦會辨識的是,可透過其他技術在蓋構件50中量測殘留應力。例如,可從模組100a解耦蓋構件50,且可量測與殘留應力相關聯之蓋構件50的位移,以運算在從模組100a解耦之前蓋構件50中存在的殘留應力。
再次參照圖1,撓曲黏結殘留應力區域50c、50t的特徵可為透過中心部分52l'內之蓋構件50的厚度52而變化的殘留應力。在某些實施例中,中心部分52l'具有蓋構件50之長度52l之約1/5的長度尺度。在某些態樣中,殘留應力在中心彎曲軸210處透過蓋構件50的厚度52以實質線性的函數連續變化,例如從第二主要面56處的最大壓縮殘留應力(例如-200 MPa)到蓋構件之第一主要面54處的最大拉伸殘留應力(例如+100 MPa)。亦應了解的是,在某些實施例中,撓曲黏結殘留拉伸應力區域分區並不完全延伸至中心部分52l'的末端;從而,遠離彎曲軸210(但在中心部分52l'內)的殘留應力主要是壓縮的。從而,藉由呈現撓曲黏結殘留應力區域,有效地減少了在蓋構件之第二主要面56處拉伸(例如藉由朝上彎曲蓋構件,使得第一主面54是凹的而第二主要面56是凸的)的應用驅動的切向應力,特別是與壓縮殘留應力區域52c相關聯的壓縮應力位準。如亦由具通常技藝者所了解的,藉由在壓縮殘留應力區域分區50c定位在第一主要面54附近時(未圖示於圖1中)呈現撓曲黏結殘留應力區域,可有效減少在蓋構件之第一主要面54處拉伸之應用驅動的切向應力。
如本文中所使用的,用語「殘留應力區域」關於可折疊模組之如所處理之蓋構件中之殘留應力狀態的存在,該殘留應力狀態的存在是在處理期間從模組元件之間的機械、非熱的交互作用造成的。亦如本文中所使用的,用語「撓曲黏結殘留應力區域」關於透過厚度及可折疊模組中之如所處理之蓋構件之中心部分內之殘留應力狀態的存在,該殘留應力狀態的存在的範圍在蓋構件的中心彎曲軸處從蓋構件之第二主要面(亦即如以黏著劑黏著至堆疊的)處的最大壓縮殘留應力到蓋構件之第一主要面(亦即不直接黏著至模組內之元件的)處的最大拉伸殘留應力。可藉由撓曲黏結製程來產生可折疊模組之蓋構件中的「撓曲黏結殘留應力區域」。具體而言,蓋構件及堆疊可在蓋構件的第二主要面處由第一黏著劑固定。接著將固定的模組撓曲至撓曲半徑(在兩點式配置下一般是在5 mm至約50 mm之間)。接著固化黏著劑,且模組接著返回未彎曲的配置。如本文中所使用的,「撓曲黏結殘留應力區域」在模組返回未彎曲配置時在蓋構件內發展。
再次參照圖1,可折疊模組100a的第一黏著劑10a的特徵可為至少80℃、至少90℃、至少100℃、至少110℃、至少120℃、至少130℃、至少140℃、至少150℃、至少160℃、至少170℃、至少180℃、至少190℃、至少200℃、至少210℃、至少220℃、至少230℃、至少240℃及至少250℃以及該等值之間的所有玻璃轉變溫度下限的玻璃轉變溫度。在可折疊電子設備模組100a的某些態樣中,第一黏著劑10a的玻璃轉變溫度可被選擇為確保該第一黏著劑在暴露於在黏著劑10a在模組100a內固化之後與模組處理相關聯的溫度及/或可折疊電子設備模組100a在該可折疊電子設備模組的應用環境內的操作溫度(例如80℃或更大)之後,在切變模數上不經歷顯著的改變。更具體而言,選擇具有超過模組100a之應用相關及/或處理相關溫度之玻璃轉變溫度的第一黏著劑10a確保的是,第一黏著劑10a並不經歷取決於溫度的應力鬆弛。模組100a內之黏著劑10a的任何應力鬆弛可能例如導致以撓曲黏結製程發展之蓋構件50中之殘留應力區域50c、50t內之殘留應力幅度上的損失或減少。
本揭示案中之可折疊模組100a的其他態樣併入相較於依據本揭示案之一般領域之電子設備應用中所採用之至少某些傳統黏著劑的切變模數而言,具有相對較高切變模數(例如從約0.1 MPa至約100 MPa)的黏著劑10a。使用具有相對較高切變模數值的如此黏著劑10a不可預期地提供了在以遠離第二主要面56的方向彎曲可折疊電子設備模組100a(亦即藉由彎曲模組100a,使得第二主要面56展現凸的形狀)之後,於蓋構件50之第二主要面56處所觀察到之拉伸應力上的顯著減少。具體而言,較高的切變模數的黏著劑在朝上配置下彎曲模組時(參照圖4B)在蓋構件50與模組100a的其餘部分之間提供了較多耦合。因此,藉由控制黏著劑10a的剛度,吾人可控制蓋構件50內的最終殘留應力。在效果上,在模組100a內使用較高切變模數的黏著劑10a傾向將中立軸偏移開蓋構件50的第二主要面56,藉此減少了此表面處之拉伸應力的幅度。相較之下,本領域中面對相同考量且缺乏此揭示案之益處者一般會選擇較不剛性或低切變模數的黏著劑,因為較順應的黏著劑一般會被認為改良了模組的可撓性。
仍參照圖1,可折疊模組100a的某些態樣可被配置為最小化與彎曲整個模組相關聯的彎力。更具體而言,使用具有相對低之切變模數值(例如0.01 MPa至0.1 MPa)的第一黏著劑10a可不可預期地分別減少以朝上或朝下方向折疊或以其他方式彎曲整個模組100a使得第一主要面54展現凹或凸形狀所需的整體彎力。相對於在蓋構件與堆疊之間具有有著超過0.1 MPa之切變模數之黏著劑(例如第一黏著劑10a)的可折疊模組(例如可折疊模組100a),獲取了透過使用具有相對低之彈性切變模數值的第一黏著劑10a造成之與可折疊模組100a的某些態樣相關聯的該等彎力減少。
在圖1中所描繪的可折疊模組100a的另一實施例中,第一黏著劑10a的特徵為從約5 µm至約60 µm的厚度12a,例如從約5 µm至約50 µm、從約5 µm至約40 µm、從約5 µm至約30 µm、從約5 µm至約20 µm、從約5 µm至約15 µm、從約5 µm至約10 µm、從約10 µm至約60 µm、從約15 µm至約60 µm、從約20 µm至約60 µm、從約30 µm至約60 µm、從約40 µm至約60 µm、從約50 µm至約60 µm、從約55 µm至約60 µm、從約10 µm至約50 µm、從約10 µm至約40 µm、從約10 µm至約30 µm、從約10 µm至約20 µm、從約10 µm至約15 µm、從約20 µm至約50 µm、從約30 µm至約50 µm、從約40 µm至約50 µm、從約20 µm至約40 µm及從約20 µm至約30 µm。其他實施例具有特徵為約5 µm、10 µm、15 µm、20 µm、25 µm、30 µm、35 µm、40 µm、45 µm、50 µm、55 µm、60 µm或該等厚度值間之任何厚度之厚度12a的第一黏著劑10a。在一個態樣中,第一黏著劑10a的厚度12a為從約10 µm至20 µm。可折疊模組100a的某些態樣併入具有一厚度(例如從約10 µm至約20 µm)的黏著劑10a,該厚度相較於如此電子設備應用中所採用之傳統黏著劑的厚度是相對較低的。使用具有相對較低厚度值的如此黏著劑10a在以遠離第二主要面56的方向彎曲可折疊電子設備模組100a(亦即藉由彎曲模組100a,使得第二主要面56展現凸的形狀)之後提供了蓋構件50之第二主要面56處之拉伸應力上的顯著減少。藉由減少黏著劑的厚度,獲取了彎曲情況下(如圖4B中所示)之蓋構件50與模組100a之間的更多耦合。因此,藉由控制蓋構件50附近之黏著劑10a的厚度,在第二主要面56處發展了較低的拉伸應力量。相較之下,本領域中面對相同考量及缺乏此揭示案之益處者一般會不理解的是,相對薄的黏著劑的厚度相較於模組的整體厚度可在蓋構件50之第二主要面56處之拉伸應力的幅度上扮演如此重要的角色。此外,儘管相信進一步地減少黏著劑10a的厚度12a會造成構件50之第二主要面56處之拉伸應力上的額外減少,取決於模組100a的應用需求,厚度12a可能受到用於將構件50接合至下層堆疊90a的黏結強度所限制。
仍參照圖1,可折疊模組100a的某些態樣可被配置為藉由控制第一黏著劑10a的厚度來最小化與彎曲整個模組相關聯的彎力。更具體而言,使用具有一定範圍之厚度12a(例如從約10 µm至約40 µm)的第一黏著劑10a可分別減少以朝上或朝下方向折疊或以其他方式彎曲整個模組100a使得第一主要面54展現凹或凸形狀所需的整體彎力。相對於具有有著相對小厚度(例如少於10 µm)或相較大厚度(例如多於40 µm)之蓋構件與堆疊間之黏著劑(例如第一黏著劑10a)的可折疊模組(例如可折疊模組100a),獲取了透過使用規定厚度範圍內之第一黏著劑10a進行之與可折疊模組100a的某些態樣相關聯的該等彎力減少。
在圖1中所描繪的可折疊模組100a的某些實施例中,第一黏著劑10a的進一步特徵為從約0.1至約0.5的泊松比(Poisson's ratio),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。其他實施例包括特徵為約0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5或該等值間之任何泊松比之泊松比的第一黏著劑10a。在一個態樣中,第一黏著劑10a的泊松比為從約0.1至約0.25。
再次參照圖1,可折疊模組100a的堆疊90a更包括具有第一及第二主要面64、66及從約300 MPa至約10 GPa之面板彈性模數的面板60,該面板彈性模數例如從約300 MPa至8000 MPa、從約300 MPa至6000 MPa、從約300 MPa至4000 MPa、從約300 MPa至2000 MPa、從約300 MPa至1000 MPa、從約300 MPa至500 MPa、從約500 MPa至8000 MPa、從約500 MPa至6000 MPa、從約500 MPa至4000 MPa、從約500 MPa至2000 MPa、從約500 MPa至1000 MPa、從約1000 MPa至8000 MPa、從約1000 MPa至6000 MPa、從約1000 MPa至4000 MPa、從約1000 MPa至2000 MPa、從約2000 MPa至8000 MPa、從約2000 MPa至6000 MPa、從約2000 MPa至4000 MPa、從約4000 MPa至8000 MPa、從約4000 MPa至6000 MPa及從約6000 MPa至8000 MPa。堆疊90a亦包括耦合至面板60的一或更多個電子設備102。亦如圖1中所描繪的,堆疊90a亦可包括堆疊構件75。堆疊構件75取決於其最終使用應用,可包括與可折疊電子設備模組100a相關聯的各種特徵。例如,堆疊構件75可包括觸控感測器、極化器、其他電子設備及用於將該等特徵接合至面板60的黏著劑或其他化合物中的一或更多者。
在圖1中,可折疊模組100a的蓋構件50的進一步特徵為在蓋構件的第一主要面54載有具有1.5 mm之直徑的碳化鎢球時至少1.5 kgf的穿刺抗性。一般而言,依據此揭示案之態樣的穿刺測試是在0.5 mm/min之十字頭速度下之位移控制下執行的。在某些態樣中,蓋構件50的特徵為在魏普圖(Weibull plot)內之5%或更大的故障機率處之大於約1.5 kgf的穿刺抗性(亦即基於穿刺測試資料,在將1.5 kgf的穿刺負載施加至蓋構件時存在5%或更大的故障機率)。蓋構件50的特徵亦可為魏普特性強度下(亦即63.2%或更大)之大於約3 kgf的穿刺抗性。在某些態樣中,可折疊電子設備模組100a的蓋構件50可抵抗約2 kgf或更大、2.5 kgf或更大、3 kgf或更大、3.5 kgf或更大、4 kgf或更大及甚至更高範圍(例如在可接受的應用相關的故障機率內)的穿刺。蓋構件50的特徵亦可為大於或等於8H的鉛筆硬度。
在可折疊模組100a的某些其他態樣中,蓋構件50的特徵可為依據一替代測試方法的穿刺抗性,該替代測試方法採用具有有著200 µm直徑之扁平底部的不銹鋼銷(而非碳化鎢球),且在0.5 mm/min十字頭速度下的位移控制之下執行。在某些態樣中,以指定的測試量(例如10次測試)之後以新的銷替換不銹鋼銷,以避免可能從與擁有較高彈性模數之材料(例如蓋構件50)的測試相關聯的金屬銷變形造成的偏差。在該等態樣中,蓋構件50在構件50的第二主要面56受以下物支撐且構件50的第一主要面54載有具有有著200 µm直徑之扁平底部的不銹鋼銷時具有至少1.5 kgf的穿刺抗性:(1)具有從約0.01 MPa至約1 MPa之彈性模數之約25 µm厚的壓感黏著劑(「PSA」)及(ii)具有小於約10 GPa(例如從約2 GPa至約4 GPa)之彈性模數之約50 µm厚的聚對苯二甲酸層(「PET」)。依據可折疊模組100a的其他態樣,蓋構件50的特徵可為依據一測試方法的穿刺抗性,該測試方法在PSA/PET支撐結構的情況下採用具有1.5 mm之直徑的碳化鎢球,且在0.5 mm/min十字頭速度下的位移控制之下執行。在該等態樣中,構件50在構件50的第二主要面56受以下物支撐且構件50的第一主要面54載有具有1.5 mm之直徑的碳化鎢球時具有至少1.5 kgf的穿刺抗性:(1)具有從約0.01 MPa至約1 MPa之彈性模數之約25 µm厚的壓感黏著劑(「PSA」)及(ii)具有小於約10 GPa(例如從約2 GPa至約4 GPa)之彈性模數之約50 µm厚的聚對苯二甲酸層(「PET」)。亦相信的是,依據使用具有有著200 µm直徑之扁平底部之不銹鋼銷之上述方法的穿刺測試將產生與採用相同方法(例如PSA/PET支撐結構)及使用具有1.5 mm之直徑之碳化鎢球的測試條件一致的結果。
再次參照圖1,依據本揭示案的第一態樣,可折疊電子設備模組100a的特徵為蓋構件50之第二主要面56處的切向應力,該切向應力在以兩點式配置將模組彎曲至從約20 mm至約1 mm的彎曲半徑220(參照圖4B)使得第一主要面54被壓縮(亦即在點「C」處,如圖4B中所示)之後拉伸時(亦即在點「T」處,如圖4B中所示)不大於1000 MPa,且彎曲半徑220是從蓋構件50的第一主要面54上方的中心點到面板60的第二主要面66量測的。在某些實施方式中,在兩點式配置下將模組彎曲至從約20 mm至約1 mm的半徑(例如20 mm、19.75 mm、19.5 mm、19.25 mm、19 mm、18.5 mm、17.5 mm、17 mm、16.5 mm、16 mm、15.5 mm、15 mm、14.5 mm、14 mm、13.5 mm及13 mm、12.5 mm、12 mm、11.5 mm、11 mm、10.5 mm、10 mm、9.5 mm、9 mm、8.5 mm、7.5 mm、7 mm、6.5 mm、6 mm、5.5 mm、5 mm、4.5 mm、4 mm、3.5 mm、3.25 mm、3 mm、2.75 mm、2.5 mm、2.25 mm、2 mm、1.75 mm、1.5 mm、1.25 mm或1 mm或例如從約20 mm至約1 mm、從約20 mm至約2 mm、從約20 mm至約3 mm、從約20 mm至約4 mm、從約20 mm至約5 mm、從約20 mm至約6 mm、從約20 mm至約7 mm、從約20 mm至約8 mm、從約20 mm至約9 mm、從約20 mm至約10 mm、從約20 mm至約11 mm、從約20 mm至約12 mm、從約20 mm至約13 mm、從約20 mm至約14 mm、從約20 mm至約15 mm、從約20 mm至約16 mm、從約20 mm至約17 mm、從約20 mm至約18 mm、從約20 mm至約19 mm、從約19 mm至約1 mm、從約18 mm至約1 mm、從約17 mm至約1 mm、從約16 mm至約1 mm、從約15 mm至約1 mm、從約14 mm至約1 mm、從約13 mm至約1 mm、從約12 mm至約1 mm、從約11 mm至約1 mm、從約10 mm至約1 mm、從約10 mm至約2 mm、從約9 mm至約2 mm、從約8 mm至約2 mm、從約7 mm至約2 mm、從約6 mm至約2 mm、從約5 mm至約2 mm、從約4 mm至約2 mm、從約3 mm至約2 mm、從約19 mm至約3 mm、從約18 mm至約4 mm、從約17 mm至約5 mm、從約16 mm至約6 mm、從約15 mm至約7 mm、從約14 mm至約8 mm、從約13 mm至約9 mm、從約12 mm至約10 mm)之後,蓋構件50之第二主要面56處的切向應力(拉伸時)不大於約1000 MPa、950 MPa、925 MPa、900 MPa、875 MPa、850 MPa、825 MPa、800 MPa、775 MPa、750 MPa、725 MPa、700 MPa或該等切向應力上限之間的任何量。在經受兩點式配置下之大於約20 mm至約100 mm之彎曲半徑之可折疊模組的某些其他態樣中,可透過小心選擇模組中之黏著劑中的一或更多者的彈性模數及/或厚度來實質減少蓋構件50之第二主要面56處的切向應力。
仍參照圖1,依據另一實施方式,可折疊電子設備模組100a的特徵可為在由測試裝置將模組朝內彎曲至彎曲半徑220時不大於150牛頓(N)的彎力(F彎曲
),彎曲半徑大約是兩個測試板250間之距離(D)的一半(參照圖4A及圖4B)。在某些實施方式中,在將模組彎曲至從約20 mm至約3 mm的半徑(亦即約40至約6 mm的板距離(D))(例如20 mm、19.75 mm、19.5 mm、19.25 mm、19 mm、18.5 mm、17.5 mm、17 mm、16.5 mm、16 mm、15.5 mm、15 mm、14.5 mm、14 mm、13.5 mm及13 mm、12.5 mm、12 mm、11.5 mm、11 mm、10.5 mm、10 mm、9.5 mm、9 mm、8.5 mm、7.5 mm、7 mm、6.5 mm、6 mm、5.5 mm、5 mm、4.5 mm、4 mm、3.5 mm、3.25 mm或3 mm)之後,彎力不大於約150 N、140 N、130 N、120 N、110 N、100 N、90 N、80 N、70 N、60 N、50 N、40 N、30 N、20 N、10 N、5 N或該等彎力上限之間的任何量。如前所概述的,可透過量身定製第一黏著劑10a的材料性質及/或厚度來在可折疊電子設備模組100a中獲取該等相對低的彎力。
在圖1中所描繪的可折疊電子設備模組100a的其他態樣中,蓋構件50的特徵可為在約25℃及約50%的相對濕度下將構件保持在從約1 mm至20 mm的彎曲半徑220(參照圖4B)下至少60分鐘時不存在故障。如本文中所使用的,用語「故障(fail)」、「故障(failure)」等等指的是使得此揭示案的可折疊模組、組件及製品不適用於其所欲之用途的斷裂、損壞、剝層、破裂傳播或其他機制。在該等條件下將蓋構件50保持在彎曲半徑220下(亦即憑藉施加至模組100a的彎曲)時,彎力施加至構件50的末端。在可折疊電子設備模組100a的大部分(若非全部的話)態樣中,在將彎力施加至可折疊模組100a使得第一主要面54朝上彎曲成凹的形狀期間(參照圖4B),拉伸應力在構件50的第二主要面56處產生,而壓縮應力在第一主要面54處產生。在其他態樣中,彎曲半徑220在不在蓋構件50中造成故障的情況下可被設置到從約5 mm至7 mm的範圍。在不被理論束縛的情況下,相信的是,在本揭示案的某些態樣中,蓋構件50的特徵亦可為在約25℃及約50%的相對濕度下將構件50(包括整個可折疊模組100a)保持在從約3 mm至約10 mm的彎曲半徑220至少120小時下時不存在故障。亦應了解的是,與圖1中所描繪的可折疊電子設備模組100a相關聯的彎曲測試結果可在具有與上述測試參數不同之溫度及/或濕度位準的測試條件下變化。
在可折疊模組100a的某些態樣中,蓋構件50的特徵為高循環疲乏應力抗性。具體而言,蓋構件50的特徵可為在兩點式配置下將模組從鬆弛的測試狀態配置彎曲至恆定的、經定義的彎曲半徑220(參照圖4A及圖4B)(亦即範圍從20 mm至約1 mm)至少200,000個彎曲循環之後沒有黏聚失效。如由具通常技藝者所了解的,鬆弛的測試狀態配置可反映模組100a之扁平、平坦或實質平坦的配置(例如超過100 mm的彎曲半徑)。亦如具通常技藝者所了解的,鬆弛的測試狀態配置是蓋構件相對於經受所需彎曲半徑下之蓋構件的彼等測試狀態配置而言經歷最小應力的一個測試狀態配置。在本揭示案的其他態樣中,蓋構件50的特徵為在兩點式配置下將模組從鬆弛的測試狀態配置彎曲至範圍從約20 mm至約1 mm的彎曲半徑220約100,000個循環、110,000個循環、120,000個循環、130,000個循環、140,000個循環、150,000個循環、160,000個循環、170,000個循環、180,000個循環、190,000個循環、200,000個循環、225,000個循環、250,000個循環、275,000個循環及300,000個循環或該等值之間的任何彎曲循環量之後沒有黏聚失效。在高循環下(亦即> 100,000個循環)經受大於約20 mm高達約100 mm之較不劇烈的彎曲半徑220之可折疊模組100a的某些其他應用中,可透過發展殘留應力區域及/或小心選擇模組中之黏著劑的彈性模數及/或厚度,來實質增加蓋構件的高循環疲乏應力效能。
在可折疊模組100a的某些態樣中,蓋構件50可包括玻璃層。在其他態樣中,蓋構件50可包括二或更多個玻璃層。如此,厚度52反映構成蓋構件50之個別玻璃層之厚度的總和。在蓋構件50包括二或更多個個別玻璃層的彼等態樣中,個別玻璃層中的各者的厚度不大於1 µm。例如,模組100a中所採用的蓋構件50可包括三個玻璃層,各玻璃層具有約8 µm的厚度,使得蓋構件50的厚度52為約24 µm。然而,亦應了解的是,蓋構件50可包括夾在多個玻璃層之間的其他非玻璃層(例如順應的聚合物層)。在模組100a的其他實施方式中,蓋構件50可包括著包括含玻璃材料的一或更多個層,例如構件50可為被配置為具有聚合基質中之第二相玻璃粒子的聚合物/玻璃成分。
在圖1中,包括著包括玻璃材料之蓋構件50的可折疊電子設備模組100a可以無鹼鋁矽酸鹽、硼矽酸鹽、硼鋁矽酸鹽及矽酸鹽玻璃成分製造。蓋構件50亦可以含鹼鋁矽酸鹽、硼矽酸鹽、硼鋁矽酸鹽及矽酸鹽玻璃成分製造。在某些態樣中,蓋構件50亦可以玻璃陶瓷成分製造,且對於某些應用而言,玻璃陶瓷成分造成了光學上透射的蓋構件50。在某些態樣中,鹼土改質劑可添加至用於蓋構件50的任何上述成分。在一個示例性態樣中,依據以下物的玻璃成分適用於具有一或更多個玻璃層的蓋構件50:64至69%(mol%)下的SiO2
;5至12%下的Al2
O3
;8至23%下的B2
O3
;0.5至2.5%下的MgO;1至9%下的CaO;0至5%下的SrO;0至5%下的BaO;0.1至0.4%下的SnO2
;0至0.1%下的ZrO2
;及0至1%下的Na2
O。在另一示例性態樣中,以下成分適用於玻璃層50a:~67.4%(mol%)下的SiO2
;~12.7%下的Al2
O3
;~3.7%下的B2
O3
;~2.4%下的MgO;0%下的CaO;0%下的SrO;~0.1%下的SnO2
;及~13.7%下的Na2
O。在進一步的示例性態樣中,以下成分亦適用於蓋構件50中所採用的玻璃層:68.9%(mol%)下的SiO2
;10.3%下的Al2
O3
;15.2%下的Na2
O;5.4%下的MgO;及0.2%下的SnO2
。各種準則可用以選擇用於包括玻璃材料之蓋構件50的成分,包括(但不限於):易於製造至低厚度位準,同時最小化瑕疪的併入;易於在處理期間在模組內進行黏結及撓曲以促進撓曲黏結殘留應力區域的發展;易於發展壓縮應力區域以偏移在彎曲期間所產生的拉伸應力、光學透明度;及抗腐蝕性。
可折疊模組100a中所採用的蓋構件50可採納各種實體形式及形狀。從橫截面的觀點,構件50(作為單一層或多個層)可為扁平或平坦的。在某些態樣中,取決於最終應用,構件50可以非正交直線、片狀的形式製造。作為一實例,具有橢圓形顯示器及邊框的行動顯示設備可採用具有大致橢圓形、片狀形式的蓋構件50。
仍參照圖1,在本揭示案的某些態樣中,可折疊電子設備模組100a的蓋構件50包括具有一或更多個壓縮應力區域(未圖示)的玻璃層或元件,該一或更多個壓縮應力區域從第一及/或第二主要面54、56延伸至蓋構件50中的受選深度。進一步地,在模組100a的某些態樣中,亦可發展從構件50的邊緣(例如與主要面54、56正交或實質正交的邊緣)延伸至受選深度的邊緣壓縮應力區域(未圖示)。例如,可以離子交換(「IOX」)製程形成包含在玻璃蓋構件50中的壓縮應力區域或多個壓縮應力區域(及/或邊緣壓縮應力區域)。如本文中所使用的,IOX製程用以發展蓋構件內的一或更多個「受離子交換的壓縮應力區域」。作為另一實例,玻璃蓋構件50可包括各種量身定製的玻璃層及/或區域,該等玻璃層及/或區域可用以透過與該等層及/或區域相關聯之熱膨脹係數(「CTE」)上的不匹配來發展一或更多個此類壓縮應力區域。如本文中所使用的,此類設計方法造成蓋構件內的「CTE誘發的壓縮應力區域」。
在具有有著以IOX製程形成之一或更多個離子交換壓縮應力區域之蓋構件50的設備模組100a的彼等態樣中,壓縮應力區域可包括複數個可離子交換的金屬離子及複數個受離子交換的金屬離子,該等受離子交換的金屬離子被選擇為使得在壓縮應力區域中產生壓縮應力。在包含離子交換之壓縮應力區域之模組100a的某些態樣中,受離子交換的金屬離子具有大於可離子交換之金屬離子之原子半徑的原子半徑。可離子交換的離子(例如Na+
離子)在經受離子交換製程之前存在於玻璃蓋構件50中。離子交換離子(例如K+
離子)可合併進玻璃蓋構件50,替換構件50內最終變成受離子交換之壓縮應力區域之區域內之可離子交換之離子的某些部分。可藉由將構件50浸入(例如在形成完整的模組100a之前)在包含離子交換離子的熔融鹽浴(例如熔融的KNO3
鹽)中,來使將離子交換離子(例如K+
離子)合併進蓋構件50的步驟作用。在此實例中,K+
離子相較於Na+
離子具有較大的原子半徑,且無論存在於何處皆傾向在玻璃蓋構件50中(例如在受離子交換的壓縮應力區域中)產生局部壓縮應力。
取決於用於圖1中所描繪的可折疊電子設備模組100a中所採用之蓋構件50的離子交換製程條件,離子交換離子可從蓋構件50的第一主要面54向下傳到第一離子交換深度(未圖示),建立離子交換的層深度(「DOL」)。類似地,可從第二主要面56向下到第二離子交換深度在構件50中發展第二受離子交換的壓縮應力區域。可以此類IOX製程達成遠遠超過100 MPa(高達2000 MPa)之DOL內的壓縮應力位準。蓋構件50內之受離子交換的壓縮應力區域中的壓縮應力位準可用以偏移在彎曲可折疊電子設備模組100a之後在蓋構件50中所產生的拉伸應力。此外,在可折疊電子設備模組的某些實施例中,受離子交換之壓縮應力區域中的壓縮應力位準可被疊加在蓋構件內存在的其他應力區域(例如CTE誘發的壓縮應力區域)之上。
再次參照圖1,在某些實施方式中,可折疊電子設備模組100a可包括與第一及第二主要面54、56正交之邊緣處之蓋構件50中的一或更多個邊緣受離子交換的壓縮應力區域,該等壓縮應力區域各由至少100 MPa的壓縮應力所定義。應了解的是,取決於構件50的形狀或形式,可在蓋構件50中在與其主要面相異之任何其邊緣或表面處發展此類邊緣受離子交換壓縮應力區域。例如,在具有橢圓形形狀之蓋構件50之可折疊模組100a的實施方式中,可從與構件的主要面正交(或實質正交)的構件外緣朝內發展邊緣受離子交換壓縮應力區域。本質上與用以產生主要面54、56附近之受離子交換壓縮應力區域的彼等製程類似的IOX製程可被部署為產生該等邊緣受離子交換壓縮應力區域。更具體而言,蓋構件50中之任何此類邊緣受離子交換壓縮應力區域可用以例如透過跨蓋構件50的任何邊緣彎曲該蓋構件(及模組100a)及/或在蓋構件50的主要面54、46處不均勻地彎曲該蓋構件,來偏移構件邊緣處所產生的拉伸應力。替代性地(或作為其附加方案),在不被理論束縛的情況下,蓋構件50中所採用之任何此類邊緣受離子交換壓縮應力區域可偏移來自模組100a內之構件50之邊緣處之衝擊事件或對於該等邊緣之磨損事件的不良效應。
再次參照圖1,在具有有著一或更多個CTE誘發的壓縮應力區域之蓋構件50之設備模組100a的彼等態樣中,該等壓縮應力區域是藉由量身定製構件50的結構來發展的,該等壓縮應力區域是透過構件50內之區域或層之CTE中的不匹配所形成的。例如,構件50內的CTE差異可產生構件內的一或更多個CTE誘發的壓縮應力區域。在一個實例中,蓋構件50可包括被包層區域或層夾心的核心區域或層,各區域或層實質上與構件的主要面54、56平行。進一步地,核心層被量身定製為大於包層區域或層之CTE的CTE(例如藉由核心及包層層或區域的成分控制)。在蓋構件50從其製造製程冷卻之後,核心區域或層與包層區域或層之間的CTE差異在冷卻之後造成不均勻的體積收縮,導致了在包層區域或層內在主要面54、56下方發展CTE誘發的壓縮應力區域時表現在蓋構件50中之殘留應力(CTE誘發的)的發展。換言之,促使核心區域或層及包層區域或層在高溫下彼此緊密接觸;且該等層或區域接著被冷卻至低溫,使得較高CTE核心區域(或層)的較大體積改變相對於低CTE包層區域(或層)產生了蓋構件50內之包層區域或層中的CTE誘發的壓縮應力區域。
仍參照圖1中所描繪為具有CTE誘發的壓縮應力區域的模組100a中的蓋構件50,CTE誘發的壓縮應力區域分別從第一主要面54向下到達第一CTE區域深度及從第二主要面56到達第二CTE區域深度,因此針對與各別主要面54、56相關聯及包層層或區域內之CTE誘發的壓縮應力區域中的各者建立CTE相關的DOL。在某些態樣中,該等CTE誘發的壓縮應力區域中的壓縮應力位準可超過150 MPa。最大化核心區域(或層)與包層區域(或層)間之CTE值上的差異可增加在製造之後構件50冷卻後之壓縮應力區域中所發展的壓縮應力幅度。在具有有著如此CTE誘發的壓縮應力區域之蓋構件50之可折疊電子設備模組100a的某些實施方式中,蓋構件50採用具有大於或等於3之厚度比的核心區域及包層區域,該厚度比為核心區域厚度除以包層區域厚度的總和。如此,相對於包層區域的尺寸及/或CTE最大化核心區域的尺寸及/或其CTE可用以增加可折疊模組100a之CTE誘發的壓縮應力區域中所觀察到之壓縮應力位準的幅度。
除了其他優點以外,可在蓋構件50內採用壓縮應力區域(例如如透過上述段落中所概述之撓曲黏結、IOX及/或CTE相關的方法所發展的),以偏移彎曲可折疊模組100a後之構件中所產生的拉伸應力,特別是在主要面54、56中的一者上達到最大值的拉伸應力(取決於彎曲方向)。在某些態樣中,壓縮應力區域(例如包括撓曲黏結殘留應力區域、CTE誘發的壓縮應力區域及受離子交換壓縮應力區域中的至少一者)可包括蓋構件50之主要面54、56處之至少約100 MPa的壓縮應力。在某些態樣中,主要面處的壓縮應力為從約600 MPa至約1000 MPa。在其他態樣中,取決於用以在蓋構件50中產生壓縮應力的製程,壓縮應力在主要面處可超過1000 MPa,高達2000 MPa。在此揭示案的其他態樣中,壓縮應力的範圍亦可在構件50的主要面處從約100 MPa至約600 MPa。在一額外態樣中,模組100a之蓋構件50內的壓縮應力區域(或多個壓縮應力區域)可展現從約100 MPa至約2000 MPa的壓縮應力,例如從約100 MPa至約1500 MPa、從約100 MPa至約1000 MPa、從約100 MPa至約800 MPa、從約100 MPa至約600 MPa、從約100 MPa至約400 MPa、從約100 MPa至約200 MPa、從約200 MPa至約1500 MPa、從約200 MPa至約1000 MPa、從約200 MPa至約800 MPa、從約200 MPa至約600 MPa、從約200 MPa至約400 MPa、從約400 MPa至約1500 MPa、從約400 MPa至約1000 MPa、從約400 MPa至約800 MPa、從約400 MPa至約600 MPa、從約600 MPa至約1500 MPa、從約600 MPa至約1000 MPa、從約600 MPa至約800 MPa、從約800 MPa至約1500 MPa、從約800 MPa至約1000 MPa或從約1000 MPa至約1500 MPa。
在可折疊電子設備模組100a之蓋構件50中所採用之此類壓縮應力區域內,壓縮應力可作為從主要面向下到一或更多個受選深度或透過蓋構件之整個厚度之深度的函數而保持恆定、減少或增加。如此,取決於一或更多個應力區域(例如撓曲黏結殘留應力區域、CTE誘發的壓縮應力區域及受離子交換壓縮應力區域)的分佈,可在壓縮應力區域中採用各種壓縮應力剖面(例如線性的、非線性的、步進的等等)。進一步地,在某些態樣中,壓縮應力區域中的各者的深度可被設置於距蓋構件50的主要面54、56為大約15 µm或更少。在其他態樣中,壓縮應力區域的深度可被設置為使得其距第一及/或第二主要面54、56大約為蓋構件50之厚度52的1/3或更少,或蓋構件50之厚度52的20%或更少。
再次參照圖1,可折疊電子設備模組100a可包括著包括具有一或更多個壓縮應力區域之玻璃材料的蓋構件50,該一或更多個壓縮應力區域在第一及/或第二主要面54、56處具有5 µm或更少的最大瑕疵尺寸。最大瑕疵尺寸亦可被保持為約2.5 µm或更少、2 µm或更少、1.5 µm或更少、0.5 µm或更少、0.4 µm或更少或甚至更小的瑕疵尺寸範圍。減少玻璃蓋構件50之壓縮應力區域中的瑕疵尺寸可進一步減少構件50因為憑藉彎力向可折疊模組100a施加拉伸應力(參照圖4B)之後的破裂傳播而故障的傾向。此外,可折疊設備模組100a某些態樣可在不採用一或更多個壓縮應力區域的情況下包括具有受控瑕疵尺寸分佈(例如第一及/或第二主要面54、56處之0.5 µm或更少的瑕疵尺寸)的表面區域。
參照圖1及圖4A,施加至可折疊電子設備模組100a的彎力(F彎曲
)可在蓋構件50的第二主要面56處(例如在圖4B中所示的點「T」處,一般是在中心彎曲軸210上或緊鄰於該中心彎曲軸)造成拉伸應力。較緊(亦即較小)的彎曲半徑220導致較高的拉伸應力。進一步地,較緊的彎曲半徑220亦需要越來越高的彎力(F彎曲
)來將模組100a彎曲或以其他方式折疊至所需的半徑220。以下的等式(1)可用以估算在恆定的彎曲半徑220的情況下經受彎曲之蓋構件50中(特別是在蓋構件50的第二主要面56處)的最大拉伸應力。等式(1)由以下給定:(1) 其中E為玻璃蓋構件50的楊氏模數,ν為蓋構件50的泊松比(對於大部分的玻璃成分而言,一般ν為~ 0.2-0.3),h反映蓋構件的厚度52,而R為彎曲曲率半徑(與彎曲半徑220類似)。在使用等式(1)的情況下,明確的是,最大彎曲應力線性地取決於玻璃蓋構件50的厚度52及彈性模數,且反向地取決於玻璃蓋構件50的彎曲曲率半徑220。
施加至可折疊模組100a(且特別是蓋構件50)的彎力(F彎曲
)亦可造成破裂傳播的潛勢,該破裂傳播在構件50內導致瞬間或較慢的疲乏故障機制。構件50之第二主要面56處(或稍微在該表面下方)之瑕疵的存在可能有助於該等潛在的故障模式。在使用以下之等式(2)的情況下,可能估算經受彎力(F彎曲
)之玻璃蓋構件50中的應力強度因數。等式(2)由以下給定:(2) 其中a為瑕疵尺寸,Y為幾何因數(對於從玻璃邊緣放射的破裂(一般的故障模式)而言一般假設為1.12),而σ為與如使用等式(1)所估算之彎力(F彎曲
)相關聯的彎曲應力。等式(2)假設的是,沿玻裂面的應力是恆定的,此在瑕疵尺寸為小(例如< 1 µm)的時候是合理的假設。在應力強度因數K達到玻璃蓋構件50的斷裂韌性(KIC
)時,瞬間故障將發生。對於適用於玻璃蓋構件50中的大部分成分而言,KIC
為~0.7 MPa√m。類似地,在K達到疲乏門檻值(K門檻值
)處或高於該疲乏門檻值的位準時,故障亦可透過緩慢、循環的疲乏負載條件而發生。K門檻值
的合理假設為~0.2 MPa√m。然而,K門檻值
可被實驗地決定,且取決於整體應用需求(例如給定應用之較高的疲乏壽命可增加K門檻值
)。依據等式(2),可藉由減少整體拉伸應力位準及/或玻璃蓋構件50之主要面處(特別是在彎曲之後很可能經受高拉伸應力的彼等表面處)的瑕疵尺寸來減少應力強度因數。
依據可折疊電子設備模組100a的某些態樣,可透過控制玻璃蓋構件50之第二主要面56處的應力分佈來最小化透過等式(1)及(2)所估算的拉伸應力及應力強度因數。具體而言,是從等式(1)中所運算的彎曲應力減去第二主要面56處及下方的壓縮應力剖面(例如透過上述段落中所概述的CTE誘發的、受離子交換的及/或撓曲黏結殘留壓縮應力區域中的一或更多者)。如此,有益地減少了整體的彎曲應力位準,此反過來亦減少了可與透過等式(2)來估算的應力強度因數。
再次參照圖1,可折疊電子設備模組100a的其他實施方式可包括著包括經受各種蝕刻製程之玻璃材料的蓋構件50,該等蝕刻製程被量身定製為減少瑕疵尺寸及/或改良構件50內的瑕疵分佈。該等蝕刻製程可用以控制蓋構件50內緊鄰於其主要面54、56及/或沿其邊緣(未圖示)的瑕疵分佈。例如,包含約15 vol% HF及15 vol% HCl的蝕刻劑可用以輕度蝕刻具有玻璃成分之蓋構件50的表面。如由具通常技藝者所了解的,可依據構件50的成分及從蓋構件50之表面移除的所需材料位準來設置輕度蝕刻的時間及溫度。亦應了解的是,可藉由在蝕刻製程期間向構件50的某些表面採用遮罩層等等來將此類表面留在未蝕刻狀態下。更具體而言,此輕度蝕刻可有益地改良蓋構件50的強度。具體而言,用以分段最終用作蓋構件50之玻璃結構的切割或孤立製程可能在構件50的表面內留下瑕疵及其他缺陷。該等瑕疵及缺陷可能在從應用環境及用法將應力施加至包含構件50的模組100a期間傳播及造成玻璃斷裂。憑藉輕度蝕刻構件50的一或更多個邊緣,選擇蝕刻製程可移除瑕疵及缺陷中的至少某些部分,藉此增加輕度蝕刻表面的強度及/或斷裂抗性,例如如上述段落中憑藉等式(1)及(2)所展示的。
亦應了解的是,圖1中所描繪的可折疊模組100a中所採用的蓋構件50可包括上述強度強化特徵中的任何一者或更多者:(a)撓曲黏結殘留應力區域;(b)受離子交換壓縮應力區域;(c)CTE誘發的壓縮應力區域;及(d)具有較小缺陷尺寸的受蝕刻表面。該等強度強化特徵可用以偏移或部分偏移與可折疊電子設備模組100a之應用環境、用法及處理相關聯之蓋構件50之表面處所產生的拉伸應力。
如上文所概述的,圖1中所描繪的可折疊電子設備模組100a包括具有某些材料性質(例如從約0.1 MPa至100 MPa的切變模數)的黏著劑10a。可在模組100a中用作黏著劑10a的示例黏著劑包括光學上無色的黏著劑(「OCA」)(例如Henkel公司的LOCTITE®
液態OCA)、環氧樹脂及如由本領域中具通常技藝者所了解之適於將堆疊90a接合至蓋構件50之第二主要面56的其他接合材料。在模組100a的某些態樣中,黏著劑10a亦將擁有高耐熱性,使得其材料性質在經受應用環境中的各種溫度(例如各在-40℃及約+85℃下500小時)、濕度及高溫(例如95% R.H.下+65℃下500小時)及溫度梯度(例如200個熱衝擊循環,各循環給定為一小時在-40℃下接著一個小時在+85℃下)(包括彼等藉由來自彎曲可折疊電子設備模組100a的摩擦所產生的)之後經歷很小的改變到沒有改變。進一步地,黏著劑10a可具有高的紫外光暴露抗性及與由3MTM
公司之8211、8212、8213、8214及8215 OCA所展現的彼等性質類似的高皮黏著性質(high peel adhesion property)。
亦如上文所概述,圖1中所描繪的可折疊電子設備模組100a包括具有從約300 MPa至約10 GPa之面板彈性模數的面板60,例如從300 MPa至約5000 MPa、從300 MPa至約2500 MPa、從300 MPa至約1000 MPa、從300 MPa至約750 MPa、從300 MPa至約500 MPa、從500 MPa至約5000 MPa、從500 MPa至約2500 MPa、從500 MPa至約1000 MPa、從500 MPa至約750 MPa、從750 MPa至約5000 MPa、從750 MPa至約2500 MPa、從750 MPa至約1000 MPa、從1000 MPa至約5000 MPa、從1000 MPa至約2500 MPa及從2500 MPa至約5000 MPa。在某些態樣中,面板60的面板彈性模數約為350 MPa、400 MPa、450 MPa、500 MPa、550 MPa、600 MPa、650 MPa、700 MPa、750 MPa、800 MPa、850 MPa、900 MPa、950 MPa、1000 MPa、2 GPa、3 GPa、4 GPa、5 GPa、6 GPa、7 GPa、8 GPa、9 GPa、10 GPa或該等值之間的任何彈性模數值。可用作模組100a中之面板60的合適材料包括適用於安裝電子設備102及在經受與可折疊電子設備模組100a相關聯的彎曲時擁有高機械整體性及可撓性的各種熱固及熱塑材料(例如聚醯亞胺)。例如,面板60可為有機發光二極體(「OLED」)顯示面板。選用於面板60的材料亦可展現抵抗材料性質改變及/或與模組100a的應用環境及/或其處理條件相關聯之降級作用的高熱穩定性。選用於面板60的材料亦可包括玻璃、玻璃陶瓷或陶瓷材料。
在某些實施方式中,圖1中所描繪的可折疊電子設備模組100a可被採用在顯示器、印刷電路板、外殼或與最終產品電子設備相關聯的其他特徵中。例如,可折疊模組100a可被採用在包含許多薄膜電晶體(「TFT」)的電子顯示設備中或包含低溫多晶矽(「LTPS」)背板的LCD或OLED設備中。例如,在可折疊模組100a被採用在顯示器中時,模組100a可為實質透明的。進一步地,模組100a可具有如上述段落中所述的鉛筆硬度、彎曲半徑、穿刺抗性及/或合適的彎力性能。在一個示例性實施方式中,可折疊電子設備模組100a被採用在可穿戴式電子設備(例如手錶、皮夾或手鐲)中。如本文中所定義的,「可折疊」包括完全折疊、部分折疊、彎曲、撓曲、離散彎曲及多折疊性能。
現參照圖2,可折疊電子設備模組100b被提供為具有與可折疊電子設備模組100a(參照圖1)共同的許多特徵。除非另有指出,在模組100a及100b之間共同的任何特徵(亦即具有相同構件編號)具有相同或類似的構造、特徵及性質。例如,可折疊電子設備模組100b(類似模組100a(參照圖1))可包括蓋構件50之中心部分52l'內的撓曲黏結殘留應力區域(由50c及50t的組合標誌)。如先前所指出的,撓曲黏結殘留應力區域50c、50t透過中心部分52l'內之蓋構件50的厚度52而存在,範圍在中心彎曲軸210處從第二主要面56處的最大壓縮應力到第一主要面54處的最大拉伸殘留應力。在某些態樣中,撓曲黏結殘留應力區域的特徵可為具有厚度52c的壓縮殘留應力區域分區50c及具有厚度52t的拉伸殘留應力區域分區50t。亦如圖2中所示,模組100b包括具有從約25 µm至約200 µm之厚度及從約25 GPa至約140 GPa之蓋構件彈性模數的蓋構件50。蓋構件50更包括玻璃成分或具有玻璃成分的元件、第一主要面54及第二主要面56。在具有中央部位52l'內之撓曲黏結殘留應力區域50c、50t之可折疊模組100b的某些實施例中,中心彎曲軸210處之蓋構件50之第二主要面56的最大壓縮殘留應力可高達300 MPa、高達275 MPa、高達250 MPa、高達225 MPa、高達200 MPa、高達175 MPa、高達150 MPa、高達125 MPa、高達100 MPa、高達75 MPa、高達50 MPa、高達40 MPa、高達30 MPa、高達20 MPa、高達10 MPa及蓋構件50之第二主要面56處(在中心彎曲軸210處)之該等最大壓縮應力位準之間的所有值。
圖2中所描繪的模組100b更包括:堆疊90b,具有從約100 µm至約600 µm的厚度92b;及第一黏著劑10a,被配置為將堆疊構件75接合至蓋構件50的第二主要面56。在模組100b中,第一黏著劑10a的特徵為約0.01 MPa與約1 GPa之間的切變模數,例如從約0.01 MPa至約800 MPa、從約0.01 MPa至約600 MPa、從約0.01 MPa至約400 MPa、從約0.01 MPa至約200 MPa、從約0.01 MPa至約1 MPa、從約1 MPa至約800 MPa、從約1 MPa至約600 MPa、從約1 MPa至約400 MPa、從約1 MPa至約200 MPa、從約200 MPa至約800 MPa、從約200 MPa至約600 MPa、從約200 MPa至約400 MPa、從約400 MPa至約800 MPa、從約400 MPa至約600 MPa或從約600 MPa至約800 MPa。
在模組100b的某些態樣中,第一黏著劑10a的特徵為0.01 MPa、0.02 MPa、0.03 MPa、0.04 MPa、0.05 MPa、0.06 MPa、0.07 MPa、0.08 MPa、0.09 MPa、0.1 MPa、0.2 MPa、0.3 MPa、0.4 MPa、0.5 MPa、0.6 MPa、0.7 MPa、0.8 MPa、0.9 MPa、1 MPa、5 MPa、10 MPa、20 MPa、30 MPa、40 MPa、50 MPa、60 MPa、70 MPa、80 MPa、90 MPa、100 MPa、200 MPa、300 MPa、400 MPa、500 MPa、600 MPa、700 MPa、800 MPa、900 MPa、1000 MPa或該等切變模數值間之任何量的切變模數。可折疊模組100b的態樣可併入相較於一般被採用在如此電子設備應用中之傳統黏著劑的切變模數而言具有相對較高切變模數(例如從約1 MPa至約1000 MPa(亦即1 GPa))的黏著劑10a。使用具有相對較高切變模數值的如此黏著劑10a不可預期地提供了在以遠離第二主要面56的方向彎曲可折疊電子設備模組100b(亦即藉由彎曲模組100b,使得第二主要面56展現凸的形狀)之後,於蓋構件50之第二主要面56處所觀察到之拉伸應力上的顯著減少。
仍參照圖2,可折疊模組100b的某些態樣可被配置為藉由控制模組100b內所採用之黏著劑中的一或更多者的切變模數來最小化與彎曲整個模組相關聯的彎力。更具體而言,使用具有相對低的切變模數值(例如從約0.01 MPa至約0.1 MPa)的第一黏著劑10a可分別減少以朝上或朝下方向折疊或以其他方式彎曲整個模組100b使得第一主要面54展現凹或凸形狀所需的整體彎力。相對於在蓋構件與堆疊之間具有有著超過0.1 MPa之切變模數之黏著劑(例如第一黏著劑10a)的可折疊模組(例如可折疊模組100b),獲取了透過使用具有相對低之彈性切變模數值的第一黏著劑10a造成之與可折疊模組100b的某些態樣相關聯的該等彎力減少。
再次參照圖2中所描繪的可折疊電子設備模組100b,堆疊90b更包括具有第一及第二主要面64、66及從約300 MPa至10 GPa之面板彈性模數的面板60。堆疊90b亦包括耦合至面板60或在該面板內的一或更多個電子設備102以及具有從約1 GPa至約5 GPa之堆疊構件彈性模數的堆疊構件75,其中堆疊構件以堆疊黏著劑10b固定至面板60。如先前與模組100a(參照圖1)結合所概述的,堆疊構件75可包括各種元件,包括(但不限於)觸控感測器、極化器、觸控感測器元件(例如電極層)、薄膜電晶體、驅動電路、源極、汲極、受摻雜區域及其他電子設備及電子設備元件、其他黏著劑及接合材料。集體地,該等特徵在可折疊電子設備模組100b內擁有約1 GPa與約10 GPa之間的彈性模數。亦應了解的是,面板60、堆疊構件75及電子設備102(例如如定位在面板60內的)之間的關係被示意性地描繪在圖2中。取決於設備模組100b的應用,該等構件相對於彼此可具有不同的定向。例如,面板60可為LCD面板或OLED顯示器(其中電子設備102被兩個玻璃層(未圖示)或夾在面板60內(例如如圖2中示意性地圖示))或被玻璃密封層封裝的聚合基板,舉例而言。在另一實例中(如圖3中所示意性地圖示及下文進一步論述的),電子設備102可為定位在堆疊75內之較高垂直位置處(面板60及堆疊黏著劑10b上方)之觸控感測器(例如透明導體(例如銦錫氧化物、銀奈米線等等)中的電子軌跡線)的態樣。
關於可折疊電子設備模組100b中所採用的堆疊黏著劑10b,其與分可被選擇為以適用於採用模組100b之應用的黏結強度將堆疊構件75接合至面板60。依據本揭示案之第二態樣之可折疊模組100b的某些實施方式,堆疊黏著劑10b的特徵為從約10 kPa至約100 kPa的切變模數,例如從約10 kPa至約90 kPa、從約10 kPa至約80 kPa、從約10 kPa至約70 kPa、從約10 kPa至約60 kPa、從約10 kPa至約50 kPa、從約10 kPa至約40 kPa、從約10 kPa至約30 kPa、從約10 kPa至約30 kPa、從約20 kPa至約90 kPa、從約20 kPa至約80 kPa、從約20 kPa至約70 kPa、從約20 kPa至約60 kPa、從約20 kPa至約50 kPa、從約20 kPa至約40 kPa、從約20 kPa至約30 kPa、從約30 kPa至約90 kPa、從約30 kPa至約80 kPa、從約30 kPa至約70 kPa、從約30 kPa至約60 kPa、從約30 kPa至約50 kPa、從約30 kPa至約40 kPa、從約40 kPa至約90 kPa、從約40 kPa至約80 kPa、從約40 kPa至約70 kPa、從約40 kPa至約60 kPa、從約40 kPa至約50 kPa、從約50 kPa至約90 kPa、從約50 kPa至約80 kPa、從約50 kPa至約70 kPa、從約50 kPa至約60 kPa、從約60 kPa至約90 kPa、從約60 kPa至約80 kPa、從約60 kPa至約70 kPa、從約70 kPa至約90 kPa、從約70 kPa至約80 kPa或從約80 kPa至約90 kPa。在此態樣中,堆疊黏著劑10b的特徵亦可為約10 kPa、20 kPa、25 kPa、30 kPa、35 kPa、40 kPa、45 kPa、50 kPa、55 kPa、60 kPa、65 kPa、70 kPa、75 kPa、80 kPa、85 kPa、90 kPa、95 kPa、100 kPa或該等值間之任何切變模數值的切變模數。相較於依據本揭示案之一般領域之電子設備應用中所採用之至少某些傳統黏著劑的切變模數,可折疊模組100b的態樣併入具有相對較低切變模數(例如從約10 kPa至約100 kPa)的堆疊黏著劑10b。使用具有相對較低切變模數值的如此黏著劑10b不可預期地提供了在以遠離第二主要面66的方向彎曲可折疊電子設備模組100b(亦即藉由彎曲模組100b,使得第二主要面66展現凸的形狀)之後,於面板60之第一主要面64處所觀察到之拉伸應力上的顯著減少。相較之下,本領域中面對相同考量及缺乏此揭示案之益處者一般會不理解的是,堆疊黏著劑10b的材料性質相較於模組的較大態樣(亦即蓋構件50、面板60、堆疊構件75)的材料性質可在面板60之第一主要面64處的拉伸應力幅度上扮演如此重要的角色。亦如先前所指出的,假設較不剛性或較低模數的黏著劑通常會被併進設備模組以提供改良的機械可靠性,此態樣不可預期地提供了第一主要面54處之拉伸應力上的顯著減少。
再次參照圖2,可折疊模組100b的某些態樣可被配置為藉由控制模組100b內所採用之黏著劑中的一或更多者的切變模數來最小化與彎曲整個模組相關聯的彎力。例如,使用具有相對低的切變模數值(例如從約0.01 MPa至約0.1 MPa)的堆疊黏著劑10b可不可預期地分別減少以朝上或朝下方向折疊或以其他方式彎曲整個模組100b使得第一主要面54展現凹或凸形狀所需的整體彎力。並且,可折疊模組100b的其他態樣可被配置為藉由控制第一黏著劑10a的切變模數及堆疊黏著劑10b的切變模數(例如兩個黏著劑具有從約0.01 MPa至約0.1 MPa的切變模數),來最小化與彎曲整個模組相關聯的彎力。相對於具有有著超過0.1 MPa之切變模數之一或更多個黏著劑(例如黏著劑10a、10b)的可折疊模組(例如可折疊模組100b),獲取了透過使用具有相對低之彈性切變模數值的第一黏著劑10a及/或堆疊黏著劑10b造成之與可折疊模組100b的某些態樣相關聯的該等彎力減少。
依據本揭示案之第二態樣之可折疊模組100b(參照圖2)的其他實施方式,堆疊黏著劑10b的特徵為從約5 µm至約60 µm的厚度12b,例如從約5 µm至約50 µm、從約5 µm至約40 µm、從約5 µm至約30 µm、從約5 µm至約20 µm、從約5 µm至約15 µm、從約5 µm至約10 µm、從約10 µm至約60 µm、從約15 µm至約60 µm、從約20 µm至約60 µm、從約30 µm至約60 µm、從約40 µm至約60 µm、從約50 µm至約60 µm、從約55 µm至約60 µm、從約10 µm至約50 µm、從約10 µm至約40 µm、從約10 µm至約30 µm、從約10 µm至約20 µm、從約10 µm至約15 µm、從約20 µm至約50 µm、從約30 µm至約50 µm、從約40 µm至約50 µm、從約20 µm至約40 µm及從約20 µm至約30 µm。其他實施例具有堆疊黏著劑10b,該堆疊黏著劑的特徵為約5 µm、10 µm、15 µm、20 µm、25 µm、30 µm、35 µm、40 µm、45 µm、50 µm、55 µm、60 µm或該等厚度值間之任何厚度的厚度12b。在一個態樣中,堆疊黏著劑10b的厚度12b為從約30 µm至約60 µm。使用具有相對較高厚度值的如此黏著劑10b提供了在以遠離面板之第二主要面66的方向彎曲可折疊電子設備模組100b之後,在面板60之第一主要面64處所觀察到之拉伸應力上的顯著減少。相較之下,本領域中面對相同考量及缺乏此揭示案之益處者一般會不理解的是,相對薄的黏著劑的厚度相較於模組的整體厚度可在面板60之第一主要面64處之拉伸應力的幅度上扮演如此重要的角色。此外,儘管相信的是,黏著劑10b之厚度12b上的進一步增加將造成在面板60之第一主要面64處所觀察到之拉伸應力上的額外減少,厚度12b可受針對最小化堆疊90b之整體厚度92b的應用需求所限。
仍參照圖2,可折疊模組100b的某些態樣可被配置為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力。更具體而言,使用具有一定範圍之厚度12a(例如從約10 µm至約40 µm)的第一黏著劑10a及/或具有一定範圍之厚度12b(例如從約10 µm至40 µm)的堆疊黏著劑10b可分別減少以朝上或朝下方向折疊或以其他方式彎曲整個模組100b使得第一主要面54展現凹或凸形狀所需的整體彎力。相對於具有有著相對小厚度(例如小於10 µm)或相對大厚度(例如大於40 µm)之一或更多個黏著劑(例如第一黏著劑10a及/或堆疊黏著劑10b)的可折疊模組(例如可折疊模組100b),獲取了透過使用預定厚度範圍內之第一黏著劑10a及/或堆疊黏著劑10b造成之與可折疊模組100b的某些態樣相關聯的該等彎力減少。
再次參照圖2,依據另一實施方式,可折疊電子設備模組100b的特徵可為在由測試裝置將模組朝內彎曲至彎曲半徑220時不大於150牛頓(N)的彎力(F彎曲
),彎曲半徑大約是兩個測試板250間之距離(D)的一半(參照圖4A及圖4B)。在某些實施方式中,在將模組彎曲至從約20 mm至約3 mm的半徑(亦即約40至約6 mm的板距離(D))(例如20 mm、19.75 mm、19.5 mm、19.25 mm、19 mm、18.5 mm、17.5 mm、17 mm、16.5 mm、16 mm、15.5 mm、15 mm、14.5 mm、14 mm、13.5 mm及13 mm、12.5 mm、12 mm、11.5 mm、11 mm、10.5 mm、10 mm、9.5 mm、9 mm、8.5 mm、7.5 mm、7 mm、6.5 mm、6 mm、5.5 mm、5 mm、4.5 mm、4 mm、3.5 mm、3.25 mm及3 mm)之後,彎力不大於約150 N、140 N、130 N、120 N、110 N、100 N、90 N、80 N、70 N、60 N、50 N、40 N、30 N、20 N、10 N、5 N或該等彎力上限之間的任何量。如先前所概述的,可透過量身定製第一黏著劑10a及/或堆疊黏著劑10b的材料性質及/或厚度,來在可折疊電子設備模組100b中獲取該等相對低的彎力。
在圖2中所描繪的可折疊模組100b的某些實施例中,堆疊黏著劑10b的進一步特徵為從約0.1至約0.5的泊松比(Poisson's ratio),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或從約0.4至約0.45。其他實施例包括特徵為約0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5或該等值間之任何泊松比之泊松比的堆疊黏著劑10b。在一個態樣中,堆疊黏著劑10b的泊松比為從約0.4至約0.5。
如上文所概述的,圖2中所描繪的可折疊電子設備模組100b可包括具有某些材料性質(例如從約10 kPa至約100 kPa的切變模數)的堆疊黏著劑10b。可用作模組100b中之堆疊黏著劑10b的示例黏著劑大致與適用於第一黏著劑10a的彼等黏著劑相同或類似。因此,堆疊黏著劑10b可包括OCA、環氧樹脂及如本領域中具通常技藝者所了解之適於將堆疊構件75接合至面板60之第一主要面64的其他接合材料。在模組100b的某些態樣中,堆疊黏著劑10b亦將擁有高耐熱性,使得其材料性質在經受應用環境中的各種溫度及溫度梯度(包括藉由來自彎曲可折疊電子設備模組100b的摩擦所產生的彼等溫度及溫度梯度)之後經歷很少改變或沒有改變。
再次參照圖2,可折疊電子設備模組100b的蓋構件50的進一步特徵為在蓋構件的第一主要面54載有具有1.5 mm之直徑的碳化鎢球時至少1.5 kgf的穿刺抗性。進一步地,設備模組100b的特徵為在兩點式配置下將模組彎曲至從約20 mm至約1 mm的彎曲半徑使得第一主要面54被壓縮之後拉伸之不大於約1000 MPa之蓋構件50之第二主要面56處的切向應力,且彎曲半徑是從蓋構件50之第一主要面54上方的中心點到面板60的第二主要面66量測的(參照圖4B)。與可折疊電子設備模組100b(圖2)相關聯的該等效能特性與由可折疊電子設備模組100a(圖1)所展示的彼等效能特性類似。更具體而言,是透過在蓋構件中發展撓曲黏結殘留應力區域、量身定製第一黏著劑10a的材料性質(例如切變模數及/或泊松比)及/或第一黏著劑10a的厚度12a及/或呈現一或更多個其他壓縮應力區域(亦即撓曲黏結殘留的、CTE誘發的及/或受離子交換的壓縮應力區域),來達成蓋構件50之第二主要面56處的該等減少的拉伸應力位準。因此,本揭示案的某些態樣除了使用本揭示案的製程條件及概念來發展一或更多個壓縮應力區域以外,透過控制在模組內將蓋構件接合至堆疊之黏著劑的材料性質及/或厚度,來提供具有改良機械可靠性的可折疊電子設備模組(特別是在其蓋構件處)。
參照圖3,提供了可折疊電子設備模組100c,其中其大部分特徵與可折疊電子設備模組100b(參照圖2)共同,包括效能特性(亦即高穿刺抗性及蓋構件之第二主要面處的最小切向應力(拉伸的))。除非另有指出,在模組100b及100c之間共同的任何特徵(亦即具有相同構件編號)具有相同或類似的構造、特徵及性質。如圖3中所示,模組100c亦包括具有從約25 µm至約200 µm之厚度52及從約25 GPa至約140 GPa之蓋構件彈性模數的蓋構件50。
圖3中所描繪的模組100c更包括:堆疊90c,具有從約100 µm至約600 µm的厚度92c;及第一黏著劑10a,被配置為將堆疊構件75c接合至蓋構件50的第二主要面56。堆疊90c更包括具有第一及第二主要面64、66及從約300 MPa至約10 GPa之面板彈性模數的面板60。堆疊90c亦包括耦合至面板60或觸控感測器80(如圖3中示意性地圖示)的一或更多個電子設備102(例如觸控感測器電極線路及其他電子設備及電子設備元件)以及具有從約1 GPa至約5 GPa之堆疊構件彈性模數的堆疊構件75c,其中堆疊構件以堆疊黏著劑10b固定至面板60。亦應了解的是,面板60、堆疊構件75c及電子設備102(例如耦合至圖3中所描繪的觸控感測器80的電子設備)之間的關係以示例性、示意的形式描繪在圖3中。取決於設備模組100c的應用,該等構件相對於彼此可具有不同的定向。例如,面板60可為LCD面板或OLED顯示器(其中電子設備102被兩個玻璃層夾在面板60內)或被玻璃密封層封裝的聚合基板,舉例而言。(參照圖2)在另一實例中(如圖3中所描繪的),電子設備102可為定位在堆疊75c內之較高垂直位置處、在面板60及堆疊黏著劑10b上方及耦合至感測器80之觸控感測器(例如透明導體(例如銦錫氧化物、銀奈米線等等)中的電子軌跡線)的態樣。取決於模組100c的應用,亦設想的是,某些電子設備102可定位在面板60內或上,而其他電子設備耦合至觸控感測器80。
在圖3中所描繪的模組100c的某些態樣中,堆疊構件75c展現從約1 GPa至約5 GPa的堆疊構件彈性模數,例如從約1 GPa至約4.5 GPa、從約1 GPa至約4 GPa、從約1 GPa至約3.5 GPa、從約1 GPa至約3 GPa、從約1 GPa至約2.5 GPa、從約1 GPa至約2 GPa、從約1 GPa至約1.5 GPa、從約1.5 GPa至約4.5 GPa、從約1.5 GPa至約4 GPa、從約1.5 GPa至約3.5 GPa、從約1.5 GPa至約3 GPa、從約1.5 GPa至約2.5 GPa、從約1.5 GPa至約2 GPa、從約2 GPa至約4.5 GPa、從約2 GPa至約4 GPa、從約2 GPa至約3.5 GPa、從約2 GPa至約3 GPa、從約2 GPa至約2.5 GPa、從約2.5 GPa至約4.5 GPa、從約2.5 GPa至約4 GPa、從約2.5 GPa至約3.5 GPa、從約2.5 GPa至約3 GPa、從約3 GPa至約4.5 GPa、從約3 GPa至約4 GPa、從約3 GPa至約3.5 GPa、從約3.5 GPa至約4.5 GPa、從約3.5 GPa至約4 GPa或從約4 GPa至約4.5 GPa。
在圖3中所描繪的可折疊電子設備模組100c中,堆疊構件75c包括觸控感測器80、極化器70及將觸控感測器80接合至極化器70的黏著劑10c。一般而言,黏著劑10c的成分及厚度與第一黏著劑10a及堆疊黏著劑10b中所採用的彼等成分及厚度類似。倘若黏著劑10a及10b擁有不同的材料性質及/或厚度,則黏著劑10c可被選擇為匹配第一黏著劑10a或堆疊黏著劑10b的性質及/或厚度。
依據本揭示案的某些實施例,圖3中所描繪的可折疊電子設備模組100c(類似模組100a(參照圖1)及100b(參照圖2))可包括蓋構件50之中心部分52l'內的撓曲黏結殘留應力區域(由50c及50t的組合標誌)。如先前所指出的,殘留應力區域50c、50t透過中心部分52l'內之蓋構件50的厚度52而存在,範圍在中心彎曲軸210處從第二主要面56處的最大壓縮應力到第一主要面54處的最大拉伸殘留應力。在某些態樣中,撓曲黏結殘留應力區域的特徵可為具有厚度52c的壓縮殘留應力區域分區50c及具有厚度52t的拉伸殘留應力區域分區50t。亦如圖3中所示,模組100c包括具有從約25 µm至約200 µm之厚度及從約25 GPa至約140 GPa之蓋構件彈性模數的蓋構件50。蓋構件50更包括玻璃成分或具有玻璃成分的元件、第一主要面54及第二主要面56。在具有中央部位52l'內之撓曲黏結殘留應力區域50c、50t之可折疊模組100c的某些實施例中,中心彎曲軸210處之蓋構件50之第二主要面56的最大壓縮殘留應力可高達300 MPa、高達275 MPa、高達250 MPa、高達225 MPa、高達200 MPa、高達175 MPa、高達150 MPa、高達125 MPa、高達100 MPa、高達75 MPa、高達50 MPa、高達40 MPa、高達30 MPa、高達20 MPa、高達10 MPa及蓋構件50之第二主要面56處(在中心彎曲軸210處)之該等最大壓縮應力位準之間的所有值。
仍參照圖3,可折疊模組100c的某些態樣亦可被配置為藉由控制模組100c內所採用之黏著劑中的一或更多者的切變模數來最小化與彎曲整個模組相關聯的彎力。更具體而言,使用具有相對較低的切變模數值(例如0.01 MPa至0.1 MPa)的第一黏著劑10a、堆疊黏著劑10b及/或黏著劑10c可不可預期地分別減少以朝上或朝下方向折疊或以其他方式彎曲整個模組100c使得第一主要面54展現凹或凸形狀所需的整體彎力。相較之下,本領域中面對相同考量及缺乏此揭示案之益處者一般會不理解的是,相對薄的黏著劑的切變模數相較於模組的其他、更大的態樣的切變模數而言,可在以朝上或朝下方向折疊或以其他方式彎曲模組所需的彎力幅度上扮演如此重要的角色。相對於具有有著超過0.1 MPa之切變模數之一或更多個黏著劑(例如黏著劑10a、10b及10c)的可折疊模組(例如可折疊模組100c),獲取了透過使用具有相對低之彈性切變模數值的第一黏著劑10a、堆疊黏著劑10b及/或黏著劑10c造成之與可折疊模組100c的某些態樣相關聯的該等彎力減少。進一步地,可折疊模組100c的某些態樣可被配置為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力。更具體而言,使用具有一定範圍之厚度12a(例如從約10 µm至約40 µm)的第一黏著劑10a、具有一定範圍之厚度12b(例如從約10 µm至約40 µm)的堆疊黏著劑10b及/或具有一定厚度範圍(例如從約10 µm至40 µm)的黏著劑10c可分別減少以朝上或朝下方向折疊或以其他方式彎曲整個模組100c使得第一主要面54展現凹或凸形狀所需的整體彎力。相較之下,本領域中面對相同考量及缺乏此揭示案之益處者一般會不理解的是,該等相對薄的黏著劑的厚度相較於模組的整體厚度而言,可在以朝上或朝下方向折疊或以其他方式彎曲模組所需的彎力幅度上扮演如此重要的角色。相對於具有有著相對小厚度(例如小於10 µm)或相對大厚度(例如大於40 µm)之一或更多個黏著劑(例如第一黏著劑10a、堆疊黏著劑10b及/或黏著劑10c)的可折疊模組(例如可折疊模組100c),獲取了透過使用預定厚度範圍內之第一黏著劑10a、堆疊黏著劑10b及/或黏著劑10c造成之與可折疊模組100c的某些態樣相關聯的該等彎力減少。
再次參照圖3,可折疊電子設備模組100c的特徵可為在由測試裝置將模組朝內彎曲至彎曲半徑220時不大於150牛頓(N)的彎力(F彎曲
),彎曲半徑大約是兩個測試板250間之距離(D)的一半(參照圖4A及圖4B)。在某些實施方式中,在將模組彎曲至從約20 mm至約3 mm的半徑(亦即約40至約6 mm的板距離(D))(例如20 mm、19.75 mm、19.5 mm、19.25 mm、19 mm、18.5 mm、17.5 mm、17 mm、16.5 mm、16 mm、15.5 mm、15 mm、14.5 mm、14 mm、13.5 mm及13 mm、12.5 mm、12 mm、11.5 mm、11 mm、10.5 mm、10 mm、9.5 mm、9 mm、8.5 mm、7.5 mm、7 mm、6.5 mm、6 mm、5.5 mm、5 mm、4.5 mm、4 mm、3.5 mm、3.25 mm或3 mm)之後,彎力不大於約150 N、140 N、130 N、120 N、110 N、100 N、90 N、80 N、70 N、60 N、50 N、40 N、30 N、20 N、10 N、5 N或該等彎力上限之間的任何量。如先前所概述的,可透過量身定製第一黏著劑10a、堆疊黏著劑10b及/或黏著劑10c的材料性質及/或厚度,來在可折疊電子設備模組100c中獲取該等相對低的彎力。
亦如圖3中所描繪的,包含三個黏著劑及多個層的可折疊電子設備模組100c展現了與由可折疊模組100a及100b(參照圖1及圖2)所展示的彼等效能特性類似的效能特性。具體而言,是透過在蓋構件中發展撓曲黏結殘留應力區域、量身定製第一黏著劑10a的材料性質(例如切變模數及/或泊松比)及/或第一黏著劑10a的厚度12a(參照圖2)及/或呈現一或更多個其他壓縮應力區域(亦即撓曲黏結殘留的、CTE誘發的及/或受離子交換的壓縮應力區域),來達成蓋構件50之第二主要面56處的減少的拉伸應力位準。一般而言,本揭示案的某些態樣除了使用本揭示案的製程條件及概念來發展一或更多個壓縮應力區域以外,透過控制在模組內將蓋構件接合至堆疊之黏著劑的材料性質及/或厚度,來提供具有改良機械可靠性的可折疊電子設備模組100c(特別是在其蓋構件處)。可折疊電子設備模組100c亦透過控制將面板接合至堆疊構件75c之堆疊黏著劑10b的材料性質及/或厚度,展示了指示面板60之第一主要面64處之低拉伸應力的高機械可靠性。
參照圖4A及圖4B,依據本揭示案之一態樣,在兩點式測試裝置200內分別以未彎曲(或實質未彎曲)及彎曲配置描繪可折疊電子設備模組100a-c(參照圖1至圖3)。應了解的是,與可折疊電子設備模組100a-c相關聯的某些特徵為了明確起見未描繪在圖4A及圖4B中。
在圖4A中,在兩點式測試裝置200(參照圖4B,圖示測試裝置200)內以未彎曲配置配置模組100a-c。兩個垂直板250以恆定的力(F彎曲
)在彎曲測試期間對著模組100a、100b或100c朝內擠壓。與測試裝置200相關聯的固定物(未圖示)確保的是,在F彎曲
力透過板250施加至模組時大致在中心彎曲軸210周圍以朝上方向彎曲模組。例如,儘管僅圖示蓋構件50及面板60,模組可實際包括其間的其他構件(如模組100a、100b及100c中的其他構件)。
參照圖4B,板250一致地移動到一起,直到達到特定彎曲半徑220為止。一般而言,彎曲半徑220大約為板250間之距離(D)的一半。如先前所概述的,可折疊電子設備模組100a-c的特徵為在中心彎曲軸210周圍在兩點式裝置200中將模組彎曲至從約20 mm至約1 mm的彎曲半徑220使得第一主要面54被壓縮(亦即在點「C」處)之後拉伸(亦即在點「T」處)之不大於1000 MPa之蓋構件50之第二主要面56(參照圖1至圖3)處的切向應力。如圖4B中所示,彎曲半徑220是從蓋構件50之第一主要面54上方的中心點到面板60的第二主要面66量測的。此中心點定位在與模組100a-c相關聯的中心彎曲軸210上。在某些實施方式中,蓋構件50之第二主要面56(參照圖1至圖3)處的切向應力(拉伸的)不大於約1000 MPa、950 MPa、925 MPa、900 MPa、875 MPa、850 MPa、825 MPa、800 MPa、775 MPa、750 MPa、725 MPa、700 MPa或該等切向應力限值(拉伸的)之間的任何量。進一步地,在本揭示案的其他實施方式中,模組100a、100b及100c的特徵可為在由採用板250(參照圖4A及圖4B)的測試裝置220朝內彎曲模組時不大於150牛頓(N)的彎力(F彎曲
)。在某些實施方式中,在將模組彎曲至從約20 mm至約3 mm的半徑(亦即約40至約6 mm的板距離(D))之後,彎力不大於約150 N、140 N、130 N、120 N、110 N、100 N、90 N、80 N、70 N、60 N、50 N、40 N、30 N、20 N、10 N、5 N或該等彎力上限之間的任何量。
參照圖5,描繪了蓋構件50(如可折疊模組100a-c中所採用的)中之撓曲黏結殘留應力區域的發展。如圖5的左方部分中所示,蓋構件50安置在堆疊90a、90b、90c(如可折疊模組100a-c中所採用的)附近以定義經堆疊的模組(如「彎曲接著黏結」的步驟之前的圖5中所示),其中第一黏著劑10a在該蓋構件與該堆疊之間。在此階段,經堆疊模組中的黏著劑10a還未固化,使得在堆疊90及蓋50彎曲時,其可彼此相對滑動。蓋構件50的特徵為從約25 µm至約200 µm(未圖示)的厚度52、從約20 GPa至約140 GPa的蓋構件彈性模數、玻璃成分及第一及第二主要面54、56。堆疊的特徵為從約50 µm至約600 µm的厚度92a、92b、92c(參照圖1至圖3),且包括具有第一及第二主要面64、66及約300 MPa與約10 GPa間之面板彈性模數的面板60(參照圖1至圖3)。注意,在本揭示案的某些態樣中,厚度92a、92b、92c可低達約10 µm。第一黏著劑10a的特徵為約0.01 MPa與約1 GPa之間的切變模數及至少80℃的玻璃轉變溫度。用於發展撓曲黏結殘留應力區域50c、50t的方法亦包括以下步驟:將經堆疊模組彎曲至撓曲半徑(R撓曲
)以定義經撓曲模組(參照圖5,在「彎曲接著黏結」與「釋放」箭頭之間)。如圖5中所示,R撓曲
是從堆疊90a、90b、90c上方到蓋構件50的第一主要面54量測的。撓曲黏結方法接下來包括以下步驟:固化撓曲半徑(R撓曲
)下之經撓曲模組中的第一黏著劑10a以定義撓曲黏結的模組。亦即,第一黏著劑10a在模組處於撓曲半徑(R撓曲
)下的經撓曲位置下的同時固化。撓曲黏結方法中的後續步驟為使撓曲黏結的模組返回未彎曲配置(或實質未彎曲配置),以提供在蓋構50中具有橫跨中心部分52l'(參照圖5,在「釋放」箭頭之後)之撓曲黏結殘留應力區域50c、50t的可折疊電子設備模組100a-100c。
再次參照圖5,亦描繪了發展撓曲黏結殘留應力區域之方法期間之蓋構件50中的應力狀態(圖5的右方部分)。為了簡化及解釋撓曲黏結方法的目的,蓋構件50在圖5中被描繪為不具有任何額外的壓縮應力區域(例如受離子交換壓縮應力區域、CTE誘發的壓縮應力區域等等)。在圖5中所描繪的「彎曲接著黏結」步驟之前的方法部分期間,經堆疊模組的蓋構件50的特徵為實質上沒有壓縮或拉伸應力。在此步驟之後,蓋構件50經受「彎曲」及「固化」步驟。在該等步驟期間,蓋構件50的特徵為相對均勻的應力狀態(非殘留的),該應力狀態的範圍在蓋構件50的中心部分52l'的情況下在中心彎曲軸210處是從第一主要面54處的最大拉伸應力(標誌為正應力)到第二主要面56處的最大壓縮應力(標誌為負應力)。注意,在許多實施例中,撓曲黏結殘留應力區域中的殘留應力遠離中心彎曲軸210而透過蓋構件的厚度(但在中心部分52l'內)大部分是壓縮的。亦如圖5右側所示,蓋構件50中的應力狀態使得在中心彎曲軸210處之蓋構件50之厚度52的中點周圍處實質上不存在壓縮或拉伸應力。最後,蓋構件50中的殘留應力狀態(右側、最下面的圖式)在圖5中被描繪為其是在可折疊模組返回或以其他方式釋放回到未彎曲或實質未彎曲的配置之後存在。在撓曲黏結方法中的此時點,撓曲黏結殘留應力區域50c、50t已發展在蓋構件50的中心部分52l'內。具體而言,撓曲黏結殘留應力區域包括具有厚度52c的壓縮殘留應力區域分區50c及具有厚度52t的拉伸殘留應力區域分區50t。給定在模組以黏著劑安置的同時撓曲模組、在撓曲之後固化及接著返回未彎曲配置的本質,生成的撓曲黏結殘留應力區域在中心部分52l'內之蓋構件50的厚度內可為不對稱的。據此,蓋構件50內的零應力點一般不是在中心部分52l'內之蓋構件之厚度52的中點處。
在某些實施例中,撓曲黏結方法被進行為使得可折疊電子模組(例如模組100a-c)包括撓曲黏結殘留應力區域。如先前所指出的,撓曲黏結殘留應力區域50c、50t透過中心部分52l'內之蓋構件50的厚度52,且範圍在中心彎曲軸210處是從第二主要面56處的最大壓縮殘留應力到第一主要面54處的最大拉伸殘留應力。在某些實施例中,在彎曲經固定模組(例如如同第一黏著劑10a堆疊但在黏著劑10a已固化之前的模組)的步驟中,R撓曲
被選擇為是在約5 mm至約50 mm、約5 mm至約40 mm、約5 mm至約30 mm、約5 mm至約20 mm、約5 mm至約10 mm、約10 mm至約50 mm、約10 mm至約40 mm、約10 mm至約30 mm、約10 mm至約20 mm、約20 mm至約50 mm、約20 mm至約40 mm、約20 mm至約30 mm、約30 mm至約50 mm、約30 mm至約40 mm或約40 mm至約50 mm的範圍內。
依據該方法的某些進一步實施例,撓曲黏結殘留應力區域50c、50t在固化步驟之後及在模組返回未彎曲或實質未彎曲配置之後形成於模組100a-100c中,使得中心彎曲軸210處之中心部分52l'內之蓋構件50之第二主要面56處的最大壓縮殘留應力可高達300 MPa、高達275 MPa、高達250 MPa、高達225 MPa、高達200 MPa、高達175 MPa、高達150 MPa、高達125 MPa、高達100 MPa、高達75 MPa、高達50 MPa、高達40 MPa、高達30 MPa、高達20 MPa、高達10 MPa及蓋構件之第二主要面處之該等最大壓縮應力位準之間的所有值。撓曲黏結殘留應力區域的特徵可為透過中心部分52l'內之蓋構件50的厚度52而變化的殘留應力。在某些態樣中,殘留應力透過蓋構件的厚度以實質線性的函數連續變化,例如從第二主要面56處的最大壓縮殘留應力到中心彎曲軸210處之蓋構件之第一主要面54處的最大拉伸殘留應力而變化(例如參照圖5)。
參照圖5A(左方部分),提供了針對具有不同玻璃轉變溫度(Tg
)(Tg1
及Tg2
)之兩個黏著劑(例如可折疊模組100a、100b、100c中之第一黏著劑10a的候選者)(亦即分別為圖5A中之左方繪圖中的實線及虛線)描繪作為溫度(X軸)之函數之切變模數(Y軸)的示意圖。進一步地,任意的可折疊模組操作溫度在圖5中以「Top
」標誌。如圖5A的此部分所說明的,具有較低玻璃轉變溫度(Tg1
)的黏著劑相較於具有高於操作溫度(T操作
)之較高玻璃轉變溫度(Tg2
)之黏著劑的切變模數(G額定
)而言,在操作溫度(T操作
)處展現了較低的切變模數(G經減少
)。並且,具有Tg1
之黏著劑的切變模數在高於操作溫度(T操作
)的環境溫度下是低於其額定切變模數(G額定
)。暴露於可折疊模組操作溫度後之黏著劑之切變模數上的顯著減少可導致蓋構件內的應力鬆弛,有效地減少撓曲黏結殘留應力區域中的殘留應力幅度(或完全消除撓曲黏結殘留應力區域)。
參照圖5A(右方部分),提供了針對具有不同玻璃轉變溫度的兩個黏著劑(例如可折疊模組100a、100b、100c中之第一黏著劑10a的候選者)描繪作為操作溫度下之時間(X軸)之函數之可折疊模組殘留應力(Y軸)的示意繪圖。具體而言,黏著劑中的一者的特徵為低於操作溫度的玻璃轉變溫度(Tg
< T操作
),而另一黏著劑的特徵為大於操作溫度的玻璃轉變溫度(Tg
> T操作
)。如圖5A的右方部分所描繪的,具有較低玻璃轉變溫度之模組中的殘留應力在操作溫度超過玻璃轉變溫度(Tg
< T操作
)的時間段之後由於黏著劑中的應力鬆弛而減少。從而,具有較高玻璃轉變溫度之模組中的殘留應力在操作溫度不超過玻璃轉變溫度(Tg
> T操作
)的時間段之後保持恆定。從而,圖5A的左方及右方部分展示發展及保持撓曲黏結殘留應力區域的有益態樣。具體而言,模組中所採用的黏著劑(例如第一黏著劑10a)應被選擇為具有相對高的玻璃轉變溫度,較佳地是高於採用具有撓曲黏結殘留應力區域之蓋構件之可折疊模組的期望操作溫度。
現參照圖5B,以示意形式展示了撓曲半徑(R撓曲
)在中心彎曲軸210處之撓曲黏結殘留應力區域中所發展之最大壓縮殘留應力上的效果。具體而言,圖5B提供了可折疊模組之蓋構件中所發展之最大殘留壓縮應力(MPa)的示意繪圖,該最大殘留壓縮應力是撓曲黏結製程期間所採用之撓曲半徑(mm)(R撓曲
)的函數。如從圖5B所理解的,將經固定模組撓曲至約30 mm的撓曲半徑(R撓曲
)接著固化及將模組返回未彎曲配置的步驟產生了在中心彎曲軸210處之蓋構件50的第二主要面56處具有約75 MPa之最大壓縮應力的撓曲黏結殘留應力區域。亦如從圖5B所理解的,將經固定模組撓曲至約10 mm的較緊密的撓曲半徑(R撓曲
)接著固化及將模組返回未彎曲配置的步驟產生了在中心彎曲軸210處之蓋構件50的第二主要面56處具有約210 MPa之最大壓縮應力的撓曲黏結殘留應力區域。因此,將經固定模組(例如如同第一黏著劑10a堆疊但在黏著劑10a已固化之前的模組)撓曲至接近或低於10 mm的緊密彎曲半徑可顯著地將蓋構件50之第二主要面56處所發展的殘留壓縮應力量在中心彎曲軸210處增加至超過200 MPa的位準。如先前所概述的,該等殘留壓縮應力位準可用以大致在中心彎曲軸210周圍在將模組彎曲遠離蓋構件的第二主要面之後在相同位置處偏移拉伸應力。
現在回到圖5C,針對分別展現1 MPa及10 kPa(0.01 MPa)之恆定切變模數(G)的兩個黏著劑提供了可折疊模組之蓋構件中所發展之最大殘留壓縮應力(MPa)的示意繪圖,該最大殘留壓縮應力是因數(D)的函數,該因數相對應於第一黏著劑的整體撓曲模數。在圖5C中,撓曲模數因數(D)等於E*t3
/(1-v2
),其中E、t及v分別為黏著劑中的各者的彈性模數、厚度及泊松比材料性質。如圖5C大致描繪的,減少給定黏著劑的撓曲模數因數(D)同時將切變模數保持恆定傾向增加中心彎曲軸210處之撓曲黏結殘留應力區域內之蓋構件之第二主要面處的最大殘留壓縮應力量。具體而言,可藉由減少黏著劑的厚度及/或增加黏著劑的泊松比之步驟的任何組合來減少撓曲模數因數(D)。如圖5C亦展示的,選擇具有較高切變模數(G)的黏著劑可顯著增加蓋構件之第二主要面處之撓曲黏結殘留應力區域中的最大殘留壓縮應力量。圖5C亦強調與圖5A之左側中所描繪的相同的效果,該效果與黏著劑中之切變模數上的損失相關聯。亦即,藉由採用具有低於可折疊模組之期望操作溫度的相對低玻璃轉變溫度之黏著劑而透過應力鬆弛所造成之切變模數(G)上的損失可顯著減少中心彎曲軸210處之蓋構件之第二主要面處之撓曲黏結殘留應力區域中的最大殘留壓縮應力,該可折疊模組採用該黏著劑(亦即如接合在蓋構件與堆疊之間的黏著劑)。
透過小心研究及分析在配置上與可折疊模組100a、100b及100c類似的可折疊模組,亦發展了控制模組內所採用之黏著劑之材料性質及/或厚度之重要性的了解。該等研究包括基於傳統的複材樑理論(composite beam theory)及等式發展簡單的兩層模型,其中一個層相對應於蓋構件,而另一層相對應於堆疊(例如如被設想為包括面板、電子設備及其他元件的堆疊)。此外,更複雜的非線性有限元素分析(「FEA」)模型(亦即採用傳統FEA軟體套件)有助於本揭示案的態樣。具體而言,FEA模型用以同時評估可能導致可折疊模組內之蓋構件的黏聚失效、剝層效應及潛在皺曲問題的應力。
該等非線性FEA模型的輸出包括圖6A、圖6B及圖7中所描繪的繪圖。該等圖式中的各者包括透過可折疊電子設備模組之厚度之作為深度(mm,Y軸)之函數之經估算切向應力(MPa,X軸)的繪圖,該等可折疊電子設備模組在設計上與本揭示案中所包含的模組(例如模組100a-c)類似。如所示,零深度是在蓋構件50的第一主要面處,且深度數字透過蓋構件及堆疊而減少。可折疊電子設備模組在FEA模型內經受3 mm的彎曲半徑(例如彎曲半徑220,如圖4B中所示)。以下的表格1提供了FEA模型中所採用之構件的列表,包括該等構件中之各者的假設的材料性質。進一步地,是在以下額外假設下進行FEA模型:(a)整個模組被假設為具有非線性的幾何反應;(b)黏著劑被假設為不可壓縮的超彈性材料;(c)模型中的蓋構件及其他非黏著特徵被假設為具有彈性材料性質;及(d)是在室溫下進行彎曲步驟。 表格一
參照圖6A,提供了作為透過三個可折疊電子設備模組之厚度之深度之函數之經估算切向應力的繪圖。在此繪圖中,三個可彎曲模組中的各者包含黏著劑(例如與圖3中所示之可彎曲模組100c中所採用的第一黏著劑10a及堆疊黏著劑10b類似),該等黏著劑被配置為將蓋構件接合至堆疊且將堆疊接合至面板,各黏著劑分別具有不同的切變模數(10 kPa、100 kPa及1000 kPa)。具體而言,給定模組中所採用之黏著劑中的各者被假設為擁有相同的切變模數(10 kPa、100 kPa或1000 kPa)。如繪圖所說明的,在蓋構件與第一黏著劑間之介面處(例如在蓋構件50的第二主要面56處)所觀察到的切向應力在模組中所包含之黏著劑的切變模數從10 kPa增加至1000 kPa的情況下被減少約400 MPa(在拉伸方面)。亦即,圖6A展示的是,增加給定可彎曲電子設備模組內之所有黏著劑的切變模數可有益地減少蓋構件之第二主要面處的拉伸應力。
亦參照圖6A,面板與將面板接合至堆疊構件之黏著劑(例如圖3中所示之可折疊模組100c中所採用的堆疊黏著劑10b)間之介面處所觀察到的拉伸應力在模組中所包含之黏著劑的切變模數從1000 kPa減少至10 kPa的情況下被減少約200 MPa。亦即,圖6A展示的是,減少給定可彎曲電子設備模組內之所有黏著劑的切變模數可有益地減少設備模組中所採用之面板之第一主要面處的拉伸應力。
參照圖6B,提供了作為透過兩個可折疊電子設備模組之厚度之深度之函數之經估算切向應力的繪圖。在此繪圖中,可彎曲模組中的各者包含黏著劑(例如與圖3中所示之可彎曲模組100c中所採用的第一黏著劑10a及堆疊黏著劑10b類似),該等黏著劑被配置為將蓋構件接合至堆疊且將堆疊接合至面板,該等黏著劑具有10 kPa的切變模數。在模組中的一者中,模組中所採用之黏著劑中的各者的厚度被設置為10 µm。在另一模組中,模組中所採用之黏著劑中的各者的厚度被設置為36 µm。如繪圖所說明的,在蓋構件與第一黏著劑間之介面處(例如在蓋構件50的第二主要面56處)所觀察到的拉伸應力在模組中所包含之黏著劑的厚度從36 µm減少至10 µm的情況下被減少約80 MPa。亦即,圖6B展示的是,減少給定可彎曲電子設備模組內之所有黏著劑的厚度可有益地減少蓋構件之第二主要面處的拉伸應力。
參照圖7,提供了作為透過三個可折疊電子設備模組之厚度之深度之函數之經估算切向應力的繪圖。在此繪圖中,「情況(1)」相對應於一可彎曲模組,其中該可彎曲模組的所有黏著劑展現10 kPa的切變模數,且該可彎曲模組具有36 µm的厚度。「情況(2)」相對應於具有與情況(1)相同之配置的可彎曲模組,除了與蓋構件相鄰之黏著劑的切變模數被增加至1000 kPa以外。「情況(3)」相對應於具有與情況(2)相同之配置的可彎曲模組,除了與蓋構件相鄰之黏著劑的厚度被減少至12 µm以外。如繪圖所說明的,在蓋構件與第一黏著劑間之介面處(例如在蓋構件50的第二主要面56處)所觀察到的拉伸應力在與蓋構件相鄰之第一黏著劑的切變模數從10 kPa增加至1000 kPa的情況下(亦即從情況(1)到情況(2))被減少約240 MPa。進一步地,在與蓋構件相鄰之第一黏著劑的厚度從36 µm減少至12 µm的情況下(亦即從情況(2)到情況(3))觀察到了拉伸應力上之另一48 MPa的減少。亦即,圖7展示的是,減少在給定可彎曲電子設備模組內將蓋構件接合至堆疊之黏著劑的厚度及增加該黏著劑的切變模數可有益地減少蓋構件之第二主要面處的拉伸應力。
參照圖8,針對以與模組100c類似之佈置配置的三個可折疊電子設備模組提供了作為黏著劑厚度(µm)之函數之經估算彎力(N)的示意繪圖。更具體而言,三個模組中的各者被配置為具有三個黏著劑(例如第一黏著劑10a、堆疊黏著劑10b及黏著劑10c)。進一步地,模組中的各者中的三個黏著劑全具有單一、相異的切變模數;從而,第一模組中的黏著劑具有「EPSA 1
」的切變模數,第二模組中的黏著劑具有「EPSA 2
」的切變模數,而第三模組中的黏著劑具有「EPSA 3
」的切變模數。如圖8中所示,EPSA 1
> EPSA 2
> EPSA 3
。藉由圖8所理解的是,減少該等可折疊電子設備模組中所採用之黏著劑的切變模數造成了折疊或以其他方式彎曲該等模組(例如如圖4A及圖4B中所描繪的兩點式測試配置中地彎曲)所需之彎力上的顯著減少。亦藉由圖8所理解的是,對於該等電子設備模組之彎力(N)上的合適減少是針對某個厚度範圍(亦即在「tPSA 1
」與「tPSA 2
」之間)而發生。電子設備模組的某些態樣在從約10 µm至約30 µm的厚度範圍(相對應於各別的tPSA 1
及tPSA 2
厚度,如圖8中所描繪的)中展現其最低彎力。相較之下,大於tPSA 2
的黏著劑厚度(µm)及低於tPSA 1
的厚度傾向造成增加的彎力。
參照圖9A,針對圖6A中所描繪的可折疊電子設備模組提供了在兩點式測試裝置中作為板距離(D)(mm)之函數之經估算彎力(F彎曲
)(N)的繪圖。亦即,圖9A中所描繪的三個可彎曲模組中的各者包含黏著劑(例如與圖3中所示之可彎曲模組100c中所採用的第一黏著劑10a、堆疊黏著劑10b及黏著劑10c類似),該等黏著劑被配置為將蓋構件接合至堆疊且將堆疊接合至面板,各模組分別具有不同的切變模數(10 kPa、100 kPa及1000 kPa)。具體而言,給定模組中所採用之黏著劑中的各者被假設為擁有相同的切變模數(10 kPa、100 kPa或1000 kPa)。如圖9A中所示,用於模組之作為板距離之函數的彎力對於模組內所採用之黏著劑的切變模數是敏感的。例如,在6 mm的板距離(亦即約3 mm的彎曲半徑)下,具有展現1000 kPa之切變模數之黏著劑的設備模組經歷了約140 N的彎力,而具有展現10 kPa之切變模數之黏著劑的設備模組經歷了約30 N的彎力。據此,可折疊電子設備模組可被設計為藉由採用具有相對低之切變模數的黏著劑來減少彎力。然而,取決於模組的應用,透過控制黏著劑切變模數所造成之彎力上的任何減少可鍳於蓋構件與第一黏著劑間之切向應力上的減少而被偏移或以其他方式平衡,可透過增加模組內之黏著劑的切變模數來獲取該切向應力上的減少,如先前與圖6A結合來概述的。
參照圖9B,針對圖6B中所描繪的兩個可折疊電子設備模組提供了在兩點式測試裝置中作為板距離(D)(mm)之函數之經估算彎力(F彎曲
)(N)的繪圖。亦即,可彎曲模組中的各者包含黏著劑(例如與圖3中所示之可彎曲模組100c中所採用的第一黏著劑10a、堆疊黏著劑10b及黏著劑10c類似),該等黏著劑被配置為將蓋構件接合至堆疊且將堆疊接合至面板,該等黏著劑具有10 kPa的切變模數。在模組中的一者中,模組中所採用之黏著劑中的各者的厚度被設置為10 µm。在另一模組中,模組中所採用之黏著劑中的各者的厚度被設置為36 µm。如圖9B中所示,用於模組之作為板距離之函數的彎力對於模組內所採用之黏著劑的厚度而言在該厚度是在約10 µm與約36 µm之間時是相當不敏感的。例如,在6 mm的板距離(亦即約3 mm的彎曲半徑)下,兩個設備模組經歷了約35 N與約40 N之間的大約相同的彎力。儘管如此,亦藉由圖8所理解的是,遠高於36 µm及低於10 µm的黏著劑厚度位準可能導致模組所經歷的彎力量增加。
參照圖9C,為針對圖7中所描繪的三個可折疊電子設備模組之在兩點式測試裝置中作為板距離(D)(mm)之函數之經估算彎力(F彎曲
)(N)的繪圖。如先前所指出的,「情況(1)」相對應於一可彎曲模組,其中該可彎曲模組的所有黏著劑展現10 kPa的切變模數,且該可彎曲模組具有36 µm的厚度。「情況(2)」相對應於具有與情況(1)相同之配置的可彎曲模組,除了與蓋構件相鄰之黏著劑的切變模數被增加至1000 kPa以外。因此,在情況(2)下,不與蓋構件相鄰之模組中之其他黏著劑的切變模數值被設置為10 kPa。「情況(3)」相對應於具有與情況(2)相同之配置的可彎曲模組,除了與蓋構件相鄰之黏著劑的厚度被減少至12 µm以外。亦即,在情況(3)下,不與蓋構件相鄰之模組中之其他黏著劑的厚度被設置為36 µm且切變模數為10 kPa,而與蓋構件相鄰的黏著劑具有1000 kPa的切變模數及12 µm的厚度。
如圖9C中所示,6 mm之板距離的彎力對於情況(1)是在約40N處的最小值處,其相對應於一電子模組,其中該電子模組的所有黏著劑具有36 µm的厚度及10 kPa的切變模數。然而,對於情況(3)的條件而言,是藉由分別將第一黏著劑的厚度及切變模數調整至12 µm及1000 kPa(亦即在不改變模組中之其他黏著劑之切變模數或厚度的情況下),來實現約40 N之彎力上的適度增加。在彎力上具有約40 N之適度增加的情況(3)條件與如圖9A中所示之藉由增加模組中之所有黏著劑的切變模數所造成之彎力上之大約110 N的增加形成對比。並且,如先前在圖7中所展示的,情況(3)條件在提供玻璃蓋構件與第一黏著劑間之切向應力上的288 MPa減少時是特別有利的。因此,可在僅適度增加彎力的情況下,藉由增加第一黏著劑(亦即與玻璃蓋構件相鄰的黏著劑)的切變模數及減少該第一黏著劑的厚度,來在模組中實現切向應力上的顯著減少。
有利地,針對高機械可靠性及穿刺抗性而配置及處理了本揭示案中的可折疊電子設備模組。具體而言,該等可折疊模組透過發展壓縮應力區域(亦即例如包括撓曲黏結殘留應力區域、受離子交換壓縮應力區域及CTE誘發的壓縮應力區域中的一或更多者)、控制模組中所採用之黏著劑的材料性質及/或厚度,在蓋構件及/或面板的主要面處展現了減少的切向應力(拉伸的)。該等較低的拉伸應力(特別是在蓋構件在包含蓋構件之模組的應用相關的彎曲及撓曲期間經歷高拉伸應力的表面及特定位置處)對於模組而言轉換成了較佳的可靠性及/或較小的彎曲半徑性能。並且,該等較低的拉伸應力可針對採用該等可折疊模組的電子設備提供改良的設計裕度。鍳於與本揭示案之各種態樣相關聯之可折疊模組中的拉伸應力減少,可在某些情況下減少壓縮應力區域及/或在蓋構件中產生高殘留壓縮應力的其他強度強化措施。據此,可鍳於本揭示案中所闡述的某些概念而減少與蓋構件相關聯的壓縮應力區域相關的處理成本。進一步地,在拉伸應力減少的意義上減少該等可彎曲模組中之第一黏著劑之厚度的有益效果可額外提供模組之厚度上的整體減少。此類模組厚度減少可有利於具有低階設定之該等模組的許多最終產品應用。
並且有利地,本揭示案中的可折疊電子設備模組可被配置為最小化使用者彎曲或以其他方式折疊模組所需的彎力。具體而言,可藉由減少切變模數及/或選擇模組中所採用之黏著劑的適當厚度,來減少由該等模組所經歷的彎力。進一步地,可藉由在玻璃蓋構件處利用相對高切變模數的黏著劑及在模組內的其他位置中利用相對低切變模數的黏著劑,來針對機械可靠性、穿刺抗性及彎力減少設計某些示例性可折疊電子設備模組。
本領域中具技藝者將理解的是,可對於本揭示案的可折疊電子設備模組作出各種更改及變化而不脫離申請專利範圍的精神或範疇。可以任何及所有組合來結合本揭示案的特徵;藉由非限制性實例的方式,可依據以下實施例來結合該等特徵。
實施例1。一種可折疊電子設備模組,包括: 玻璃蓋構件,具有第一及第二主要面,該蓋構件具有從約25 µm至約200 µm的厚度及從約20 GPa至約140 GPa的蓋構件彈性模數; 堆疊,具有從約50 µm至約600 µm的厚度,該堆疊更包括面板,該面板具有第一及第二主要面及約300 MPa與約10 GPa之間的面板彈性模數;及 第一黏著劑,將堆疊接合至蓋構件的第二主要面,該第一黏著劑具有約0.01 MPa與約1 GPa之間的切變模數及至少80℃的玻璃轉變溫度, 其中設備模組在兩點式配置下將模組彎曲至從約20 mm至約1 mm的彎曲半徑使得第一主要面被壓縮之後在蓋構件的第二主要面處包括不大於約1000 MPa的拉伸的切向應力,且彎曲半徑是從蓋構件之第一主要面上方的中心點到面板的第二主要面量測的。
實施例2。如實施例1所述之模組,其中切向應力在兩點式配置下將模組彎曲至從約20 mm至約2 mm的彎曲半徑使得第一主要面被壓縮之後在蓋構件的第二主要面處在拉伸方面不大於800 MPa,且彎曲半徑是從蓋構件之第一主要面上方的中心點到面板的第二主要面量測的。
實施例3。一種可折疊電子設備模組,包括: 玻璃蓋構件,具有第一及第二主要面,該蓋構件具有從約25 µm至約200 µm的厚度及從約20 GPa至約140 GPa的蓋構件彈性模數; 堆疊,具有從約50 µm至約600 µm的厚度,該堆疊更包括面板,該面板具有第一及第二主要面及約300 MPa與約10 GPa之間的面板彈性模數; 第一黏著劑,將堆疊接合至蓋構件的第二主要面,該第一黏著劑具有約0.01 MPa與約1 GPa之間的切變模數及至少80℃的玻璃轉變溫度;及 撓曲黏結殘留應力區域, 其中殘留應力區域透過蓋構件的厚度,且在蓋構件的中心區域內,且範圍透過蓋構件的厚度沿蓋構件的中心彎曲軸是從第二主要面處的最大壓縮殘留應力至第一主要面處的最大拉伸殘留應力。
實施例4。如實施例1及3中的任一者所述之實施例,其中蓋構件之第二主要面處的切向應力在拉伸方面不大於約600 MPa。
實施例5。如實施例1-4中的任何一者所述之模組,其中蓋構件的進一步特徵為在兩點式配置下將模組從實質未彎曲配置彎曲至彎曲半徑至少300,000個彎曲循環之後沒有黏聚失效。
實施例6。如實施例1-5中的任何一者,其中蓋構件為具有從約50 GPa至約100 GPa之蓋構件彈性模數的玻璃構件。
實施例7。如實施例1-6中的任何一者所述之模組,其中第一黏著劑的進一步特徵為至少150℃的玻璃轉變溫度。
實施例8。如實施例3所述之模組,其中蓋構件之第二主要面處的最大壓縮殘留應力至少為100 MPa。
實施例9。如實施例3所述之模組,其中蓋構件之第二主要面處的最大壓縮殘留應力至少為200 MPa。
實施例10。如實施例1-9中的任何一者所述之模組,更包括: 受離子交換壓縮應力區域,從蓋構件的第二主要面延伸至受選深度,該受離子交換壓縮應力區域包括複數個可離子交換的離子及複數個受離子交換的離子。
實施例11。如實施例10所述之模組,其中受離子交換的壓縮應力區域在蓋構件的第二主要面處包括700 MPa或更大的最大壓縮應力。
實施例12。如實施例11所述之模組,其中設備模組的進一步特徵為在兩點式配置下將模組彎曲至從約20 mm至約2 mm的彎曲半徑使得第一主要面被壓縮之後在蓋構件的第二主要面處之不大於約900 MPa的拉伸的切向應力,且彎曲半徑是從蓋構件之第一主要面上方的中心點到面板的第二主要面量測的。
實施例13。如實施例3、8及9中的任何一者所述之模組,其中殘留應力區域包括透過蓋構件的厚度而變化的殘留應力。
實施例14。如實施例13所述之模組,其中殘留應力透過蓋構件的厚度以實質線性的函數連續變化。
實施例15。一種製作可折疊電子設備模組的方法,包括以下步驟: 在堆疊附近安置蓋構件,其中第一黏著劑在堆疊與蓋構件之間,以定義經堆疊模組,其中:(a)蓋構件包括從約25 µm至約200 µm的厚度、從約20 GPa至約140 GPa的蓋構件彈性模數、玻璃成分及第一及第二主要面;(b)堆疊包括從約100 µm至約600 µm的厚度及面板,該面板具有第一及第二主要面及約300 MPa與約10 GPa之間的面板彈性模數;(c)第一黏著劑的特徵為約0.01 MPa與約1 GPa之間的切變模數及至少80℃的玻璃轉變溫度;及(d)蓋構件的第二主要面與第一黏著劑相鄰; 將經堆疊模組彎曲至撓曲半徑(R撓曲
),以定義經撓曲模組,其中R撓曲
是從堆疊上方到蓋構件的第二主要面量測的; 固化撓曲半徑(R撓曲
)下之經撓曲模組中的第一黏著劑,以定義撓曲黏結模組;及 將撓曲黏結的模組返回未彎曲配置,以定義可折疊電子設備模組。
實施例16。如實施例15所述之方法,其中可折疊電子設備模組在兩點式配置下將模組彎曲至從約20 mm至約2 mm的彎曲半徑使得第一主要面被壓縮之後在蓋構件的第二主要面處包括不大於約800 MPa的拉伸的切向應力,且彎曲半徑是從蓋構件之第一主要面上方的中心點到面板的第二主要面量測的。
實施例17。如實施例15所述之方法,其中可折疊電子設備模組在兩點式配置下將模組彎曲至從約20 mm至約1 mm的彎曲半徑使得第一主要面被壓縮之後在蓋構件的第二主要面處包括不大於約1000 MPa的拉伸的切向應力,且彎曲半徑是從蓋構件之第一主要面上方的中心點到面板的第二主要面量測的。
實施例18。如實施例15-17中的任何一者所述之方法,其中可折疊電子設備模組更包括撓曲黏結殘留應力區域,其中殘留應力區域透過蓋構件的厚度,且在蓋構件的中心區域內,且範圍沿蓋構件的中心彎曲軸是從第二主要面處的最大壓縮殘留應力至第一主要面處的最大拉伸殘留應力。
實施例19。如實施例18所述之方法,其中是在彎曲步驟中在從約5 mm至約40 mm的範圍內選擇R撓曲
。
實施例20。如實施例18所述之方法,其中是在彎曲步驟中在從約10 mm至約20 mm的範圍內選擇R撓曲
。
實施例21。如實施例19所述之方法,其中蓋構件之第二主要面處的最大壓縮殘留應力至少為50 MPa。
實施例22。如實施例20所述之方法,其中蓋構件之第二主要面處的最大壓縮殘留應力至少為200 MPa。
10a‧‧‧第一黏著劑10b‧‧‧堆疊黏著劑10c‧‧‧黏著劑12a‧‧‧厚度12b‧‧‧厚度50‧‧‧蓋構件50c‧‧‧撓曲黏結殘留應力區域50t‧‧‧撓曲黏結殘留應力區域52‧‧‧厚度52c‧‧‧厚度52l‧‧‧長度52l’‧‧‧中心部分52t‧‧‧厚度54‧‧‧第一主要面56‧‧‧第二主要面60‧‧‧面板64‧‧‧第一主要面66‧‧‧第二主要面70‧‧‧極化器75‧‧‧堆疊構件75c‧‧‧堆疊構件80‧‧‧觸控感測器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‧‧‧電子設備200‧‧‧兩點式測試裝置210‧‧‧中心彎曲軸220‧‧‧彎曲半徑250‧‧‧垂直板
圖1為依據本揭示案之一態樣的可折疊電子設備模組的橫截面圖。
圖2為依據本揭示案之進一步態樣的可折疊電子設備模組的橫截面圖。
圖3為依據本揭示案之額外態樣的可折疊電子設備模組的橫截面圖。
圖4A及圖4B分別描繪依據本揭示案之一態樣之兩點式測試裝置內之未彎曲及彎曲配置下的可折疊電子設備模組。
圖5描繪依據本揭示案之一態樣的用以製造可折疊電子設備模組之撓曲黏結方法的階段以及蓋構件中的相對應應力狀態。
圖5A提供依據本揭示案之一態樣的為溫度的函數的切變模數及針對具有不同玻璃轉變溫度的兩個黏著劑之在操作溫度下之為時間的函數之可折疊模組殘留應力的兩個示意圖。
圖5B為依據本揭示案之一態樣的作為撓曲半徑(Rflex
)的函數之跨可折疊模組之蓋構件厚度發展之最大殘留壓縮應力的示意圖,該撓曲半徑是在撓曲黏結製程期間採用的。
圖5C為依據本揭示案之一態樣的作為因數(D)的函數之在可折疊模組的蓋構件中所發展之最大殘留壓縮應力的示意圖,該因數相對應於第一黏著劑的整體抗撓剛度。
圖6A為依據本揭示案的進一步態樣的作為透過三個可折疊電子設備模組之厚度之深度的函數之估算的切向應力的繪圖,各可折疊電子設備模組包含具有不同切變模數的第一黏著劑,該第一黏著劑被配置為將蓋構件接合至堆疊。
圖6B為依據本揭示案的另一態樣的作為透過二個可折疊電子設備模組之厚度之深度的函數之估算的切向應力的繪圖,各可折疊電子設備模組包含具有不同厚度的第一黏著劑,該第一黏著劑被配置為將蓋構件接合至具有不同厚度的堆疊。
圖7為依據本揭示案的進一步態樣的作為透過三個可折疊電子設備模組之厚度之深度的函數之估算的切向應力的繪圖,該等可折疊電子設備模組具有不同的黏著劑配置。
圖8為依據本揭示案的進一步態樣的作為針對三個可折疊電子設備模組之黏著劑厚度的函數之估算的彎力的示意圖,各可折疊電子設備模組被配置為具有有著相異切變模數的黏著劑。
圖9A至圖9C分別為依據本揭示案的另一態樣的作為針對圖5A、圖5B及圖6中所描繪之可折疊電子設備模組之兩點式測試裝置之板距離的函數之估算的彎力的繪圖。
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Claims (10)
- 一種可折疊電子設備模組,包括:一玻璃蓋構件,具有第一主要面及第二主要面,該蓋構件具有從25μm至200μm的一厚度及從20GPa至140GPa的一蓋構件彈性模數;一堆疊,具有從50μm至600μm的一厚度,該堆疊更包括一面板,該面板具有第一主要面及第二主要面及300MPa與10GPa之間的一面板彈性模數;一第一黏著劑,將該堆疊接合至該蓋構件的該第二主要面,該第一黏著劑具有0.01MPa與1GPa之間的一切變模數及至少80℃的一玻璃轉變溫度;及一受離子交換壓縮應力區域,從該蓋構件的該第二主要面延伸至一受選深度,該受離子交換壓縮應力區域包括複數個可離子交換的離子及複數個受離子交換的離子,其中該受離子交換的壓縮應力區域在該蓋構件的該第二主要面處包括500MPa或更大的一最大壓縮應力,其中該設備模組在一兩點式配置下將該模組彎曲至從20mm至1mm的一彎曲半徑使得該蓋構件的該第一主要面被壓縮之後在該蓋構件的該第二主要面處包括不大於1000MPa的拉伸的一切向應力,且該彎曲 半徑是從該蓋構件之該第一主要面上方的一中心點到該面板的該第二主要面量測的。
- 一種可折疊電子設備模組,包括:一玻璃蓋構件,具有第一主要面及第二主要面,該蓋構件具有從25μm至200μm的一厚度及從20GPa至140GPa的一蓋構件彈性模數;一堆疊,具有從50μm至600μm的一厚度,該堆疊更包括一面板,該面板具有第一主要面及第二主要面及300MPa與10GPa之間的一面板彈性模數;一第一黏著劑,將該堆疊接合至該蓋構件的該第二主要面,該第一黏著劑具有0.01MPa及1GPa之間的一切變模數及至少80℃的一玻璃轉變溫度;一撓曲黏結殘留應力區域;及一受離子交換壓縮應力區域,從該蓋構件的該第二主要面延伸至一受選深度,該受離子交換壓縮應力區域包括複數個可離子交換的離子及複數個受離子交換的離子,其中該受離子交換的壓縮應力區域在該蓋構件的該第二主要面處包括500MPa或更大的一最大壓縮應力,其中該殘留應力區域透過該蓋構件的該厚度,且在該蓋構件的一中心區域內,且範圍透過該蓋構件的該厚度沿該蓋構件的一中心彎曲軸是從該第二主要面處 的一最大壓縮殘留應力至該第一主要面處的一最大拉伸殘留應力。
- 如請求項1及2中的任何一者所述之模組,其中該蓋構件的進一步特徵為在一兩點式配置下將該模組從一實質未彎曲配置彎曲至該彎曲半徑至少300,000個彎曲循環之後沒有黏聚失效。
- 如請求項2所述之模組,其中該蓋構件之該第二主要面處的該最大壓縮殘留應力至少為100MPa。
- 如請求項4所述之模組,其中該受離子交換的壓縮應力區域在該蓋構件的該第二主要面處包括700MPa或更大的一最大壓縮應力。
- 如請求項2、4及5中的任何一者所述之模組,其中該殘留應力區域包括透過該蓋構件的該厚度而變化的一殘留應力。
- 一種製作一可折疊電子設備模組的方法,包括以下步驟:在一堆疊附近安置一蓋構件,其中一第一黏著劑在該堆疊與該蓋構件之間,以定義一經堆疊模組,其中:(a)該蓋構件包括從25μm至200μm的一厚度、從20GPa至140GPa的一蓋構件彈性模數、一玻璃成分及第一主要面及第二主要面;(b)該堆疊包括從100μm至600μm的一厚度及一面板,該面板具有第一主要 面及第二主要面及300MPa與10GPa之間的一面板彈性模數;(c)該第一黏著劑的特徵為0.01MPa與1GPa之間的一切變模數及至少80℃的一玻璃轉變溫度;及(d)該蓋構件的該第二主要面與該第一黏著劑相鄰;將該經堆疊模組彎曲至一撓曲半徑(R撓曲),以定義一經撓曲模組,其中R撓曲是從該堆疊上方到該蓋構件的該第二主要面量測的;固化該撓曲半徑(R撓曲)下之該經撓曲模組中的該第一黏著劑,以定義一撓曲黏結模組;及將該撓曲黏結的模組返回一未彎曲配置,以定義該可折疊電子設備模組,其中該可折疊電子設備模組包括一受離子交換壓縮應力區域,該受離子交換壓縮應力區域從該蓋構件的該第二主要面延伸至一受選深度,該受離子交換壓縮應力區域包括複數個可離子交換的離子及複數個受離子交換的離子,其中該受離子交換的壓縮應力區域在該蓋構件的該第二主要面處包括500MPa或更大的一最大壓縮應力。
- 如請求項7所述之方法,其中該可折疊電子設備模組在一兩點式配置下將該模組彎曲至從20mm至1mm的一彎曲半徑使得該蓋構件的該第一主要面被 壓縮之後在該蓋構件的該第二主要面處包括不大於1000MPa的拉伸的一切向應力,且該彎曲半徑是從該蓋構件之該第一主要面上方的一中心點到該面板的該第二主要面量測的。
- 如請求項7-8中的任何一者所述之方法,其中該可折疊電子設備模組更包括一撓曲黏結殘留應力區域,其中該殘留應力區域透過該蓋構件的該厚度,且在該蓋構件的一中心區域內,且範圍沿該蓋構件的一中心彎曲軸是從該第二主要面處的一最大壓縮殘留應力至該第一主要面處的一最大拉伸殘留應力。
- 如請求項9所述之方法,其中是在該彎曲步驟中在從5mm至40mm的一範圍內選擇R撓曲。
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