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具有不含堿性玻璃元件的可彎曲玻璃制品的制作方法

文檔序號(hào):11283947閱讀:189來源:國(guó)知局
具有不含堿性玻璃元件的可彎曲玻璃制品的制造方法與工藝

相關(guān)申請(qǐng)的交叉參考

本申請(qǐng)根據(jù)35u.s.c.§119,要求2014年11月04日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)系列第62/074,940號(hào)的優(yōu)先權(quán),本文以該申請(qǐng)為基礎(chǔ)并將其全文通過引用結(jié)合于此。

本文一般地涉及可彎曲的玻璃制品、堆疊組件和電子器件組件,及其各種制造方法。更具體來說,本文涉及含無堿性玻璃元件的這些制品和組件的可彎曲版本,以及它們的制造方法。



背景技術(shù):

正在構(gòu)思將通常天然是剛性的產(chǎn)品和組件的撓性版本用于新應(yīng)用。例如,撓性電子器件可以提供薄、輕量化和撓性性質(zhì),這提供了用于例如曲面顯示器和可穿戴裝置之類的新應(yīng)用的機(jī)會(huì)。許多這些撓性電子器件采用撓性基材來容納和安裝這些器件的電子組件。聚合物箔具有包括耐疲勞失效在內(nèi)的一些優(yōu)勢(shì),但是遭受邊緣光學(xué)透明度、缺乏熱穩(wěn)定性和有限密封性的問題。當(dāng)采用聚合物箔作為電子器件的背板或基材時(shí),它們有限的耐溫度性明顯限制了用于這些器件中的電子組件的加工和制造。

這些電子器件中的一些還可使用撓性顯示器。對(duì)于撓性顯示器應(yīng)用,光學(xué)透明度和熱穩(wěn)定性通常是重要性質(zhì)。此外,撓性顯示器應(yīng)該具有高的耐疲勞性和耐穿刺性,包括小彎曲半徑下的耐失效性,特別是對(duì)于具有觸摸屏功能性和/或可以被折疊的撓性顯示器而言。

常規(guī)撓性玻璃材料為撓性基材和/或顯示器應(yīng)用提供許多所需的性質(zhì)。但是,迄今為止,這些應(yīng)用的線玻璃材料(harnessglassmaterial)的努力在很大程度上是尚未成功的。通常來說,可以將玻璃基材制造成非常低的厚度水平(<25μm)以實(shí)現(xiàn)越來越小的彎曲半徑。但是,這些“薄”玻璃基材遭受有限耐刺穿性的問題。與此同時(shí),較厚的玻璃基材(>150μm)可以被制造成具有更好的耐穿刺性,但是這些基材在彎曲之后缺乏合適的耐疲勞性和機(jī)械可靠性。此外,一些常規(guī)玻璃基材組合物具有含較高堿性離子水平的劣勢(shì)。這些組合物制成的玻璃基材易于發(fā)生堿性離子遷移,這會(huì)劣化這些基材上安裝的電子器件和組件的性能。

因此,存在對(duì)于可靠地用于撓性背板、基材和/或顯示器應(yīng)用和功能(特別是用于撓性電子器件應(yīng)用)的玻璃材料、組分、組件和器件構(gòu)造的需求。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

根據(jù)一個(gè)方面,提供了一種可彎曲堆疊組件,其包括玻璃元件,所述玻璃元件具有:基本不含堿性離子的組成、約40-100gpa的彈性模量、約20-100μm的最終厚度,在元件彎曲之后明顯處于張力的第一主表面,和彎曲之后明顯處于壓縮的第二主表面,主表面的特征在于,從初始厚度到最終厚度的事先材料去除,所述初始厚度至少比最終厚度大20μm。玻璃元件還包括在第一主表面上的保護(hù)層。此外,玻璃元件的特征在于,在約25℃和約50%相對(duì)濕度下,當(dāng)元件以約15mm的彎曲半徑保持彎曲至少60分鐘之后,不發(fā)生失效。根據(jù)一些方面,玻璃元件的組成具有小于0.5摩爾%的以下每一種:li2o、na2o、k2o、rb2o和cs2o。

根據(jù)一個(gè)方面,提供了一種可彎曲堆疊組件,其包括玻璃元件,所述玻璃元件具有:基本不含堿性離子的組成、約40-100gpa的彈性模量、至少0.6mpa·m1/2的kic斷裂韌度、約20-100μm的厚度,在元件彎曲之后明顯處于張力的第一主表面,和彎曲之后明顯處于壓縮的第二主表面。玻璃元件還包括在第一主表面上的保護(hù)層。

根據(jù)另一個(gè)方面,提供了一種可彎曲堆疊組件,其包括玻璃元件,所述玻璃元件具有:基本不含堿性離子的組成、約40-100gpa的彈性模量、約20-100μm的最終厚度,在元件彎曲之后明顯處于張力的第一主表面,和彎曲之后明顯處于壓縮的第二主表面,主表面的特征在于,從初始厚度到最終厚度的事先材料去除,所述初始厚度至少比最終厚度大20μm。玻璃元件還包括在第一主表面上的保護(hù)層。此外,玻璃元件的特征在于,在約25℃和約50%相對(duì)濕度下,當(dāng)元件以約15mm的彎曲半徑經(jīng)受200,000次彎曲循環(huán)之后,不發(fā)生失效。

根據(jù)另一個(gè)方面,提供了一種可彎曲堆疊組件,其包括玻璃元件,所述玻璃元件具有:基本不含堿性離子的組成、約40-100gpa的彈性模量、約20-100μm的最終厚度,在大于或等于2%的失效概率下至少1000mpa的彎曲強(qiáng)度,在元件彎曲之后明顯處于張力的第一主表面,和彎曲之后明顯處于壓縮的第二主表面,主表面的特征在于,從初始厚度到最終厚度的事先材料去除,所述初始厚度至少比最終厚度大20μm。玻璃元件還包括在第一主表面上的保護(hù)層。此外,玻璃元件的特征在于:通過立方角壓痕計(jì)以10克作用力(gf),在層疊到第一主表面的保護(hù)層的部分,使組件經(jīng)受壓痕之后,具有彎曲強(qiáng)度的至少90%的保留強(qiáng)度。應(yīng)理解的是,所要求的在大于或等于2%的失效概率下至少1000mpa的彎曲強(qiáng)度是基于威布爾彎曲測(cè)試數(shù)據(jù)的外推法,其排除了與測(cè)試相關(guān)人造物品的降低的強(qiáng)度值有關(guān)的樣品數(shù)據(jù)。

根據(jù)另一個(gè)方面,提供了一種可彎曲的電子器件組件,其包括可彎曲背板,所述可彎曲背板具有:基本不含堿性離子的玻璃組成、約40-100gpa的彈性模量、約20-100μm的最終厚度,在背板彎曲之后明顯處于張力的第一主表面,和彎曲之后明顯處于壓縮的第二主表面,主表面的特征在于,從初始厚度到最終厚度的事先材料去除,所述初始厚度至少比最終厚度大20μm。組件還包括背板的第一主表面上的保護(hù)層;以及背板的第二主表面上的多個(gè)電子組件。此外,背板的特征在于,在約25℃和約50%相對(duì)濕度下,當(dāng)背板以約15mm的彎曲半徑保持彎曲至少60分鐘之后,不發(fā)生失效。

根據(jù)某些方面,可彎曲的電子器件組件還包括所述多個(gè)電子組件上的可彎曲覆蓋物,覆蓋物具有約為25-125μm的厚度、第一主表面和第二主表面。覆蓋物還包括:(a)具有至少90%的光學(xué)透射系數(shù)和第一主表面的第一玻璃層;以及(b)從第一玻璃層的第一主表面延伸到第一玻璃層中的第一深度的壓縮應(yīng)力區(qū)域,該區(qū)域限定為在第一玻璃層的第一主表面處至少約100mpa的壓縮應(yīng)力。此外,可彎曲覆蓋物的特征還在于:(a)在約25℃和約50%相對(duì)濕度下,當(dāng)覆蓋物以約15mm的彎曲半徑保持至少60分鐘之后,不發(fā)生失效;(b)當(dāng)覆蓋物的第一主表面被以下情況支撐:(i)彈性模量小于約1gpa的近似25μm厚的壓敏粘合劑和(ii)彈性模量小于約10gpa的近似50μm厚的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯層,并且覆蓋物的第二主表面負(fù)載了直徑為200μm平底的不銹鋼釘時(shí),大于約1.5kgf的耐穿刺性;以及(c)鉛筆硬度大于或等于8h。根據(jù)一些方面,可彎曲覆蓋物的第一玻璃層的組成具有小于0.5摩爾%的以下每一種:li2o、na2o、k2o、rb2o和cs2o。

在一些實(shí)施方式中,可彎曲的電子器件組件還包括可彎曲封裝物,其位于覆蓋物下方并且與背板接合,封裝物構(gòu)造成封裝所述多個(gè)電子組件。在某些方面,封裝物的厚度約為25-125μm,并且還包括:(a)具有至少90%的光學(xué)透射系數(shù)和第一主表面的第二玻璃層;以及(b)從第二玻璃層的第一主表面延伸到第二玻璃層中的第一深度的壓縮應(yīng)力區(qū)域,該區(qū)域限定為在第二玻璃層的第一主表面處至少約100mpa的壓縮應(yīng)力。封裝物的特征還在于,在約25℃和約50%相對(duì)濕度下,當(dāng)封裝物以約15mm的彎曲半徑保持至少60分鐘之后,不發(fā)生失效。在一些實(shí)踐方式中,可彎曲封裝物的第二層具有基本不含堿性離子的玻璃組成。根據(jù)一些方面,可彎曲封裝物的組成具有小于0.5摩爾%的以下每一種:li2o、na2o、k2o、rb2o和cs2o。

在本文的另一個(gè)方面中,可彎曲的電子器件組件還可包括:可彎曲封裝物,其位于覆蓋物下方并且與背板接合,封裝物還構(gòu)造成封裝所述多個(gè)電子組件;以及封裝物的第一主表面上的保護(hù)層。在該方面中,封裝物的特征還在于:玻璃組合物基本不含堿性離子,并且具有:至少90%的光學(xué)透射系數(shù)、約40-100gpa的彈性模量、約20-100μm的最終厚度,在封裝物彎曲之后明顯處于張力的第一主表面,彎曲之后明顯處于壓縮的第二主表面,主表面的特征在于,從初始厚度到最終厚度的事先材料去除,所述初始厚度至少比最終厚度大20μm;以及,在約25℃和約50%相對(duì)濕度下,當(dāng)封裝物以約15mm的彎曲半徑保持彎曲至少60分鐘之后,不發(fā)生失效。

在以下的詳細(xì)描述中提出了本文的其他特征和優(yōu)點(diǎn),其中的部分特征和優(yōu)點(diǎn)對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言,根據(jù)所作描述就容易看出,或者通過實(shí)施包括以下詳細(xì)描述、權(quán)利要求書以及附圖在內(nèi)的本文所述的各種實(shí)施方式而被認(rèn)識(shí)。

應(yīng)理解,上面的一般性描述和下面的詳細(xì)描述都僅僅是示例性的,用來提供理解權(quán)利要求書的性質(zhì)和特點(diǎn)的總體評(píng)述或框架。所附附圖提供了進(jìn)一步理解,附圖被結(jié)合在本說明書中并構(gòu)成說明書的一部分。附圖說明了一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式,并與文字描述一起用來解釋各個(gè)實(shí)施方式的原理和操作。本文所用的方向術(shù)語,例如上、下、左、右、前、后、頂、底,僅僅是參照繪制的附圖而言,并不用來表示絕對(duì)的取向。

附圖說明

圖1是一組具有蝕刻和壓痕主表面的撓性玻璃樣品與另一組具有蝕刻主表面的撓性玻璃樣品的失效概率與失效負(fù)荷關(guān)系的威布爾圖。

圖2是根據(jù)本文一個(gè)方面的可彎曲堆疊組件的示意圖,其包括具有基本不含堿性離子組成的不含堿性玻璃元件和保護(hù)層。

圖2a是圖2所示堆疊組件的橫截面圖。

圖2b是圖2所示堆疊組件在組件彎曲之后的橫截面圖。

圖3和3a的示意圖顯示根據(jù)本文其他方面的可彎曲堆疊組件的設(shè)計(jì)構(gòu)造,特別是對(duì)于這些組件中所采用的不含堿性玻璃元件的最大彎曲半徑、彈性模量和厚度而言。

圖4是根據(jù)本文其他方面的電子器件組件的剖面圖,所述電子器件組件包括:具有不含堿性玻璃組合物的可彎曲背板、保護(hù)層和背板上的電子器件。

圖4a是圖4所示電子器件組件在組件彎曲之后的橫截面圖。

圖5是電子器件組件的剖面圖,其包括:具有不含堿性玻璃組合物的可彎曲背板、保護(hù)層、背板上的電子器件、電子組件上的可彎曲覆蓋物、以及封裝了電子組件的可彎曲封裝物,所述可彎曲封裝物在覆蓋物下方并且與背板接合。

圖5a是圖5所示電子器件組件在組件彎曲之后的橫截面圖。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)參考本文的優(yōu)選實(shí)施方式,這些實(shí)施方式的例子在附圖中示出。只要有可能,在所有附圖中使用相同的附圖標(biāo)記來表示相同或類似的部分。本文中,范圍可以表示為從“約”一個(gè)具體值和/或到“約”另一個(gè)具體值的范圍。當(dāng)表示這樣一個(gè)范圍的時(shí)候,另一個(gè)實(shí)施方式包括從一個(gè)特定值和/或到另一個(gè)特定值。類似地,當(dāng)使用前綴“約”表示數(shù)值為近似值時(shí),應(yīng)理解,具體數(shù)值形成另一個(gè)實(shí)施方式。還應(yīng)理解的是,每個(gè)范圍的端點(diǎn)值在與另一個(gè)端點(diǎn)值有關(guān)和與另一個(gè)端點(diǎn)值無關(guān)時(shí),都是有意義的。

對(duì)于特征和益處而言,本文的堆疊組件、玻璃元件和玻璃制品(及其制造方法)提供了小彎曲半徑下的機(jī)械可靠性(例如,靜態(tài)張力和疲勞性,以及多次循環(huán)下的動(dòng)態(tài)彎曲)。當(dāng)堆疊組件、玻璃元件和/或玻璃制品被用作可折疊顯示器中的基材或者背板組件時(shí),小的彎曲半徑以及對(duì)于堿性離子遷移易感性的下降都是特別有利的。例如,可以將元件、組件或制品用于顯示器中,其中,一部分的顯示器折疊在另一部分顯示器的頂部上,并且基材或背板含有電子組件。更通常來說,堆疊組件、玻璃元件和/或玻璃制品可用作以下一種或多種:可折疊顯示器朝向用戶部分上的覆蓋物,這位置的耐穿刺性是特別重要的;基材,布置在裝置自身內(nèi)部,在其上布置電子組件;或者可折疊裝置中的其他位置?;蛘撸询B組件、玻璃元件和或玻璃制品可用于如下裝置,該裝置不具有顯示器,但是其中玻璃層利用其有益性質(zhì)并且以類似于可折疊顯示器的方式折疊成緊彎曲半徑。

根據(jù)本文的一個(gè)方面,提供了可彎曲的堆疊組件,其包括玻璃元件,所述玻璃元件具有:基本不含堿性離子的組成、約40-100gpa的彈性模量以及約20-100μm的最終厚度。組件還包括在玻璃元件的一個(gè)或多個(gè)主表面上的至少一層保護(hù)層。玻璃元件的最終厚度是材料去除過程(例如,從玻璃元件的每個(gè)表面去除至少10微米的蝕刻過程)之后的元件厚度。

不含堿性、可彎曲玻璃制品在靜態(tài)和/或循環(huán)條件下彎曲而不發(fā)生失效的能力至少部分取決于制品的強(qiáng)度。制品的強(qiáng)度通常取決于制品中的瑕疵相對(duì)于施加到制品的應(yīng)力場(chǎng)的尺寸和分布。在制造過程中,將不含堿性玻璃基材切割、單體化或其他方式分割成最終形狀或者近最終形狀。這些過程以及與其相關(guān)的處理通常在制品中引入瑕疵,劣化了制品的強(qiáng)度和韌度。因此,不含堿性玻璃板通常證實(shí)具有小于或等于250mpa的強(qiáng)度水平。不含堿性玻璃組合物的斷裂韌度(kic)值通常約為0.8mpa·m1/2。通過采用如下等式(1),可以估計(jì)約2.6微米的最大瑕疵尺寸對(duì)于此類制品經(jīng)受的處理和制造相關(guān)的破損:

kic=y(tǒng)*σ*a1/2(1)

其中,a是最大瑕疵尺寸,以及y是經(jīng)驗(yàn)確定的裂紋形狀因子,對(duì)于單體化和制造相關(guān)的處理破損有關(guān)的表面劃痕通常約為1.12*π1/2。

材料去除過程(例如,在單體化之后進(jìn)行的酸蝕刻過程)可以通過降低瑕疵密度和尺寸,來顯著改善不含堿性玻璃制品(和其他玻璃組合物)中的瑕疵分布。本領(lǐng)域技術(shù)人員采用的其他方法可用于從玻璃去除材料(例如,激光蝕刻)。根據(jù)本文的一個(gè)方面,這些材料去除過程可使得不含堿性玻璃元件的強(qiáng)度增強(qiáng)至大于或等于1000mpa的強(qiáng)度水平。參見等式(1),材料去除過程使得最大瑕疵尺寸(a)降低至約162nm。

由于處理和單體化會(huì)導(dǎo)致制品的破損,還預(yù)期在材料去除過程之后的堿性玻璃制品(以及具有其他玻璃組成的制品)的最小化和甚至小心處理會(huì)顯著降低通過材料去除過程獲得的制品的強(qiáng)度增強(qiáng)。圖1顯示證實(shí)了該觀點(diǎn)的失效負(fù)荷與失效概率的威布爾圖。具體來說,一組未經(jīng)強(qiáng)化的康寧公司玻璃制品經(jīng)受材料去除過程和小的立方角壓痕(即,“b1-深蝕刻”組)證實(shí)相比于一組具有相同組成和材料去除過程條件樣品(即,“a1-深蝕刻”組)的明顯較低的強(qiáng)度值。在圖1中,測(cè)試樣品的初始厚度約為200微米,以及在深酸蝕刻過程中厚度降低至75微米。在b1組中,樣品經(jīng)受約10gf的立方角壓痕。

再次參見圖1,a1組證實(shí)在大于或等于10%的失效概率下,強(qiáng)度值超過1000mpa。此外,將強(qiáng)度值遠(yuǎn)低于1000mpa的兩個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)視作測(cè)試相關(guān)處理期間的無意破損的排除情況。結(jié)果,圖1所示的a1組的威布爾模量(即,失效概率與失效應(yīng)力的斜率)在還包括這兩個(gè)排除情況下是保守的。如果從組中忽略排除情況,則所得到的威布爾模量表明超過1000mpa的估算強(qiáng)度值的失效概率可能是大于或等于2%。相比較而言,b1組樣品證實(shí)對(duì)于所有失效概率小于或等于200mpa的強(qiáng)度值。在2%失效概率的情況下,預(yù)期強(qiáng)度約為150mpa。預(yù)期圖1中所產(chǎn)生的與未經(jīng)強(qiáng)化康寧玻璃樣品相關(guān)的數(shù)據(jù)會(huì)與不含堿性玻璃樣品產(chǎn)生的強(qiáng)度數(shù)據(jù)相當(dāng)。雖然具有不含堿性玻璃組合物的樣品組與未經(jīng)強(qiáng)化康寧玻璃組合物的樣品組之間的強(qiáng)度值和威布爾模量可能略微不同,但是預(yù)期以圖1所示的立方角壓痕相關(guān)所觀察到的強(qiáng)度降低的趨勢(shì)是基本相當(dāng)?shù)摹?/p>

鑒于這些理解,本文的一個(gè)方面是向在應(yīng)用環(huán)境中經(jīng)受拉伸應(yīng)力的不含堿性玻璃元件的一個(gè)或多個(gè)表面增加保護(hù)層。預(yù)期保護(hù)層會(huì)確保不含堿性玻璃元件的增強(qiáng)的強(qiáng)度水平在通過額外處理和制造時(shí)得以保留,之后將玻璃元件安裝到電子器件或其他制品中。例如,可以在將保護(hù)層施加到不含堿性玻璃元件在彎曲期間處于張力的主表面,以及可以將保護(hù)層施加到在元件的彎曲期間也經(jīng)受拉伸應(yīng)力的元件的至少部分的邊緣。在一些方面,施加保護(hù)層使得與不含堿性玻璃元件的待保護(hù)表面的接觸最小化。可以將厚度小于或等于100微米的聚合物材料薄膜(例如,聚甲基丙烯酸甲酯(pmma))與厚度小于或等于100微米的粘合劑層粘附到不含堿性玻璃元件的主表面,對(duì)其進(jìn)行保護(hù)。在某些實(shí)施方式中,保護(hù)層可以包括納米二氧化硅顆粒與環(huán)氧化物或氨基甲酸酯材料的混合物,其采用以下任意一種或多種涂覆應(yīng)用技術(shù)施加:浸涂、噴涂、輥涂、狹縫模頭、簾涂、噴墨、膠印、凹版印刷、偏移凹版印刷(offsetgravure)、刷涂、移印、澆鑄和固化以及操作領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的其他合適工藝。還可采用此類混合物來保護(hù)在應(yīng)用環(huán)境中的元件彎曲期間預(yù)期經(jīng)受拉伸應(yīng)力的不含堿性玻璃元件的邊緣。

參見圖2-2b,顯示根據(jù)本文一個(gè)方面的可彎曲堆疊組件100。組件100包括玻璃元件50,其具有:基本不含堿性離子的組成,約40-100gpa的彈性模量,約20-100μm的最終厚度52,在元件彎曲10后明顯處于張力的第一主表面54,以及在彎曲10后明顯處于壓縮的第二主表面56。如圖2-2b所示,主表面54、56的特征在于:從初始厚度到最終厚度52的事先材料去除,所述初始厚度至少比最終厚度52大20μm。玻璃元件還包括在第一主表面54上的保護(hù)層70,其具有厚度72。此外,玻璃元件50的特征在于,在約25℃和約50%相對(duì)濕度下,當(dāng)元件50以約15mm的彎曲半徑40保持彎曲至少60分鐘之后,不發(fā)生失效。

根據(jù)一些方面,圖2-2b所示的玻璃元件50的組成具有小于0.5摩爾%的以下每一種:li2o、na2o、k2o、rb2o和cs2o。在某些實(shí)踐方式中,玻璃元件50的無堿性特性表征為:li2o、na2o、k2o、rb2o和cs2o中的每一種小于0.45摩爾%、0.40摩爾%、0.35摩爾%、0.30摩爾%、0.25摩爾%、0.20摩爾%、0.15摩爾%、0.10摩爾%或0.05摩爾%。

在一些實(shí)踐方式中,可彎曲堆疊組件100包括玻璃元件50,其特征在于,在約25℃和約50%相對(duì)濕度下,當(dāng)元件50以約15mm的彎曲半徑40保持彎曲10至少60分鐘之后,不發(fā)生失效。甚至更優(yōu)選地,元件50的特征在于,在相同或相似測(cè)試條件下,當(dāng)以5mm的彎曲半徑保持彎曲10時(shí),不發(fā)生失效。圖2-2b所示的堆疊組件100還能夠在與預(yù)期應(yīng)用環(huán)境一致的其他測(cè)試條件下(例如,濕度和/或溫度水平在上文所述值的約為+/-10%之內(nèi))下具有相同或相似彎曲半徑(例如,在上文所述的彎曲半徑的約為+/-10%之內(nèi))。

再次參見圖2-2b,玻璃元件50的主表面54上的可彎曲可堆疊組件100的保護(hù)層70可以包含各種材料。優(yōu)選地,保護(hù)層70包含厚度72至少為5微米的聚合物材料。在一些方面,保護(hù)層70的厚度72可以是5-50微米,這取決于玻璃元件50的厚度。對(duì)于較薄的玻璃元件,可優(yōu)選采用厚度72處于前述范圍下限的保護(hù)層70,以避免元件彎曲發(fā)生與其加工相關(guān)的保護(hù)層的收縮。根據(jù)一些方面,隨著玻璃元件的厚度增加,保護(hù)層70的厚度72也會(huì)在前述范圍內(nèi)增加。

如上文所述,保護(hù)層70可以包括納米二氧化硅顆粒,以及環(huán)氧化物和氨基甲酸酯材料中的至少一種。2014年10月17日提交的美國(guó)申請(qǐng)第14/516,685號(hào)還揭示了用于保護(hù)層70的這些組合物和其他合適的替代組合物。在一個(gè)優(yōu)選例子中,保護(hù)層70可以使用具有如下組成的氨基甲酸酯:50%低聚物(8311:40%20nm納米二氧化硅分散在脂族氨基甲酸酯丙烯酸酯中)、43.8%單體(sartomerarkemasr531:環(huán)三羥甲基丙烷形式的丙烯酸酯)、0.2%光引發(fā)劑(mbf:甲基苯甲酰甲酸酯)、3.0%硅烷粘合促進(jìn)劑(aptms:3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷)和3.0%粘合促進(jìn)劑(sartomerarkemacd9053:tmpeota中的丙烯酸酯磷酸酯酯)。在另一個(gè)優(yōu)選例子中,保護(hù)層70可以使用具有如下組成的環(huán)氧化物:70.69%c-620(環(huán)脂族環(huán)氧樹脂,具有40重量%的20nm球形納米二氧化硅)、23.56%c-680(氧雜環(huán)丁烷單體,具有50重量%的20nm球形納米二氧化硅)、3.00%momentivetmmp-200(硅烷粘合促進(jìn)劑)、2.50%dowchemicalcyracureuvi-6976tm(陽(yáng)離子光引發(fā)劑)和0.25%cibatm292(位阻胺光穩(wěn)定劑)。保護(hù)層70還可包括聚合物層、膜或片,其通過具有相同或相似厚度的粘合劑層與玻璃元件50的表面粘結(jié)。

圖2-2b所示的可彎曲堆疊組件100可以構(gòu)造成具有玻璃元件50,所述玻璃元件50具有展現(xiàn)出增強(qiáng)的強(qiáng)度值的瑕疵分布。在某些實(shí)踐方式中,第一主表面54以及第一主表面54與約為一半最終厚度62之間的區(qū)域60限定了基本不含瑕疵的區(qū)域,其瑕疵分布可表征為平均最長(zhǎng)橫截面尺寸小于或等于約200nm的多個(gè)瑕疵。在一些方面,基本不含瑕疵的區(qū)域60可以跨越元件50內(nèi)的各種深度(例如,玻璃元件50的1/3至2/3的厚度52),這取決于用于在區(qū)域60中產(chǎn)生瑕疵尺寸降低的加工條件。

根據(jù)本文的其他方面,圖2-2b所示的可彎曲堆疊組件100可包括玻璃元件50,所述玻璃元件50由熔合工藝形成并且元件的彈性模量約為40-65gpa。因此,玻璃元件50可以包括熔合線(未示出)。在某些方面,玻璃元件50可表征為在約為1010pa·s的粘度下700-800℃的假想溫度,優(yōu)選采用熔合工藝制備。這些假想溫度通常高于大多數(shù)不含堿性玻璃組合物的假想溫度,并且相比于采用浮法工藝制備和退火的組合物得到較低的彈性模量值。通過浮法工藝制備的不含堿性玻璃組合物是較不合乎希望的,因?yàn)橄啾扔诓捎萌酆瞎に囍苽涞牟Aг鼈兺ǔ>哂休^高的彈性模量。

在圖2-2b所示的可彎曲堆疊組件100的另一個(gè)實(shí)踐方式中,組件100包括玻璃元件50,其具有:基本不含堿性離子的組成、約40-100gpa的彈性模量、至少0.6mpa·m1/2的kic斷裂韌度、以及約20-100μm的厚度52。玻璃元件50還包括:在元件50彎曲10后明顯處于張力的第一主表面54,以及在彎曲10后明顯處于壓縮的第二主表面56。玻璃元件50還包括在第一主表面54上的保護(hù)層70。

在如圖2-2b所示的可彎曲堆疊組件100的某些方面,玻璃元件50具有:基本不含堿性離子的組合物、約40-100gpa的彈性模量以及約20-100μm的最終厚度52。玻璃元件50還包括:在元件50彎曲10后明顯處于張力的第一主表面54,以及在彎曲10后明顯處于壓縮的第二主表面56。在該方面,主表面54、56的特征在于:從初始厚度到最終厚度52的事先材料去除,所述初始厚度至少比最終厚度52大20μm。玻璃元件50還包括在第一主表面54上的保護(hù)層70。此外,玻璃元件50的特征在于,在約25℃和約50%相對(duì)濕度下,當(dāng)元件以約15mm的彎曲半徑40經(jīng)受200,000次彎曲循環(huán)之后,不發(fā)生失效。

圖2-2b所示的可彎曲堆疊組件100還可構(gòu)造成具有玻璃元件50,其具有:基本不含堿性離子的組成、約40-100gpa的彈性模量、約20-100μm的最終厚度52,以及在大于或等于2%的失效概率下至少1000mpa的彎曲強(qiáng)度。玻璃元件50還包括:在元件50彎曲10后明顯處于張力的第一主表面54,以及在彎曲10后明顯處于壓縮的第二主表面56。在該構(gòu)造中,主表面54、56的特征在于:從初始厚度到最終厚度52的事先材料去除,所述初始厚度至少比最終厚度大20μm。玻璃元件50還包括在第一主表面54上的保護(hù)層70。此外,玻璃元件的特征在于:通過立方角壓痕計(jì)以10克作用力(gf),在層疊到第一主表面54的保護(hù)層70的部分,使組件10經(jīng)受壓痕之后,具有彎曲強(qiáng)度的至少90%的保留強(qiáng)度。

如圖3所證實(shí),根據(jù)本文的某些方面,可彎曲堆疊組件100(具有各種厚度和彈性模量的不含堿性玻璃元件)可用于實(shí)現(xiàn)小于或等于25mm的彎曲半徑。對(duì)于預(yù)期的大于或等于1000mpa的強(qiáng)度水平,通過維持拉伸應(yīng)力小于或等于1/5的最大強(qiáng)度值,可以獲得估計(jì)10年壽命的耐疲勞失效性。因此,產(chǎn)生小于或等于200mpa應(yīng)力水平的彎曲半徑不應(yīng)易受到不含堿性玻璃元件中的疲勞相關(guān)的失效。更具體來說,如下等式(2)用于產(chǎn)生圖3所示的解區(qū)間,假定對(duì)于堆疊組件100所用的玻璃元件的最大誘發(fā)拉伸應(yīng)力σ最大值是200mpa:

r=(e*h)/(1-ν2)*2σ最大值(2)

式中,r=?jīng)]有疲勞相關(guān)失效情況下堆疊組件的最大彎曲半徑,h是玻璃元件的厚度,e是玻璃元件的彈性模量,以及ν是不含堿性玻璃的泊松比(假定為0.2)。

參見圖3,證實(shí)構(gòu)造成具有玻璃元件50(具有約82gpa的彈性模量(“玻璃c”)和約100微米厚度)的可彎曲堆疊組件100能夠具有約22mm的最大彎曲半徑40。將厚度降低至例如20微米,最大彎曲半徑改善至約4mm(即,可具有更鋒利的彎曲)。類似地,構(gòu)造成具有玻璃元件50(具有約74gpa的較低彈性模量(“玻璃b”)和約100微米厚度)的可彎曲堆疊組件100能夠具有約18mm的最大彎曲半徑40。將厚度降低至例如20微米,最大彎曲半徑改善至低于4mm。此外,構(gòu)造成具有玻璃元件50(具有約57gpa的彈性模量(“玻璃a”)和約100微米厚度)的可彎曲堆疊組件100能夠具有約15mm的最大彎曲半徑40。將厚度降低至例如20微米,最大彎曲半徑改善至約3mm。

如圖3a所證實(shí),根據(jù)本文的某些方面,可彎曲堆疊組件100(具有各種厚度和彈性模量的不含堿性玻璃元件)可用于實(shí)現(xiàn)小于或等于15mm的彎曲半徑。對(duì)于預(yù)期的大于或等于1000mpa的強(qiáng)度水平,通過維持拉伸應(yīng)力小于或等于1/3的最大強(qiáng)度值,可以獲得估計(jì)10年壽命的耐疲勞失效性。因此,產(chǎn)生小于或等于333mpa應(yīng)力水平的彎曲半徑不應(yīng)易受到不含堿性玻璃元件中的疲勞相關(guān)的失效。更具體來說,如下等式(2)用于產(chǎn)生圖3a所示的解區(qū)間,假定對(duì)于堆疊組件100所用的玻璃元件的最大誘發(fā)拉伸應(yīng)力σ最大值是333mpa:

r=(e*h)/(1-ν2)*2σ最大值(2)

式中,r=?jīng)]有疲勞相關(guān)失效情況下堆疊組件的最大彎曲半徑,h是玻璃元件的厚度,e是玻璃元件的彈性模量,以及ν是不含堿性玻璃的泊松比(假定為0.2)。

參見圖3a,證實(shí)構(gòu)造成具有玻璃元件50(具有約82gpa的彈性模量(“玻璃c”)和約100微米厚度)的可彎曲堆疊組件100能夠具有約13mm的最大彎曲半徑40。將厚度降低至例如20微米,最大彎曲半徑改善至約2.5mm(即,可具有更鋒利的彎曲)。類似地,構(gòu)造成具有玻璃元件50(具有約74gpa的較低彈性模量(“玻璃b”)和約100微米厚度)的可彎曲堆疊組件100能夠具有約11.5mm的最大彎曲半徑40。將厚度降低至例如20微米,最大彎曲半徑改善至低于2.5mm。此外,構(gòu)造成具有玻璃元件50(具有約57gpa的彈性模量(“玻璃a”)和約100微米厚度)的可彎曲堆疊組件100能夠具有約9mm的最大彎曲半徑40。將厚度降低至例如20微米,最大彎曲半徑改善至小于2mm。

參見圖4-4a,提供了可彎曲的電子器件組件200,其包括可彎曲背板150,所述可彎曲背板150具有:基本不含堿性離子的玻璃組合物、約40-100gpa的彈性模量以及約20-100μm的最終厚度152??蓮澢嘲?50具有在背板150彎曲190后明顯處于張力的第一主表面154,以及在彎曲190后明顯處于壓縮的第二主表面156。此外,主表面154、156的特征在于:從初始厚度到最終厚度152的事先材料去除,所述初始厚度至少比最終厚度152大20μm。組件200還包括背板150的第一主表面154上的保護(hù)層170;以及背板150的第二主表面156上的多個(gè)電子組件180。此外,背板150的特征在于,在約25℃和約50%相對(duì)濕度下,當(dāng)背板以約15mm的彎曲半徑140保持彎曲190至少60分鐘之后,不發(fā)生失效。

如圖4a所示,組件200可以根據(jù)彎曲方向190撓曲或彎曲,使得第一主表面154處于張力,而含有電子組件180的第二主表面156處于壓縮。因此,保護(hù)層170置于處于張力的主表面154上,從而確保不在該表面中建立起處理相關(guān)的缺陷,這會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)度降低,并最終導(dǎo)致給定彎曲半徑140下的疲勞壽命性能下降。應(yīng)理解的是,可彎曲電子組件的可彎曲背板150、基本不含瑕疵區(qū)域160和保護(hù)層170組件與圖2-2b所示的可彎曲堆疊組件100所采用的玻璃元件50、基板不含瑕疵區(qū)域60和保護(hù)層70是相當(dāng)?shù)?。因而,上文所述的堆疊組件100的變化形式也可適用于可彎曲的電子器件組件200。

在一些方面,電子組件180包括至少一個(gè)薄膜晶體管(tft)元件或者至少一個(gè)有機(jī)發(fā)光二極管(oled)元件。當(dāng)在器件組件200中使用耐溫度性保護(hù)層170組合物時(shí),相比于具有聚合物背板的系統(tǒng),可以在背板150上采用電子組件180的更高溫度加工。有利的是,器件組件200的溫度增加能力可用于實(shí)現(xiàn)更高的制造產(chǎn)率和/或?qū)⒏咝阅艿碾娮悠骷M件整合到罩住背板的裝置中。

參見圖5-5a,顯示的可彎曲電子器件組件300采用與圖4-4a的組件相當(dāng)?shù)钠骷M件200。具體來說,組件300還包括在所述多個(gè)電子組件180上的可彎曲覆蓋物260。覆蓋物260具有約為25-125μm的厚度、第一主表面264和第二主表面266。覆蓋物260還包括:(a)具有至少90%的光學(xué)透射系數(shù)、第一主表面264a和第二主表面266a的第一玻璃層260a;以及(b)從第一玻璃層260a的第一主表面264a延伸到第一玻璃層中的第一深度268a的壓縮應(yīng)力區(qū)域268,該區(qū)域268限定為在第一玻璃層260a的第一主表面264a處至少約100mpa的壓縮應(yīng)力。

此外,可彎曲電子器件組件300的可彎曲覆蓋物260的特征還在于:(a)在約25℃和約50%相對(duì)濕度下,當(dāng)覆蓋物260經(jīng)由彎曲作用力190以約15mm的彎曲半徑265保持至少60分鐘之后,不發(fā)生失效;(b)當(dāng)覆蓋物260的第一主表面264被以下情況支撐:(i)彈性模量小于約1gpa的近似25μm厚的壓敏粘合劑和(ii)彈性模量小于約10gpa的近似50μm厚的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯層,并且覆蓋物260的第二主表面負(fù)載了直徑為200μm平底的不銹鋼釘時(shí),大于約1.5kgf的耐穿刺性;以及(c)鉛筆硬度大于或等于8h。如圖5-5a所示,壓縮應(yīng)力區(qū)域268位于覆蓋物260可能經(jīng)受與彎曲作用力190相關(guān)的拉伸應(yīng)力的部分中。但是應(yīng)理解的是,壓縮應(yīng)力區(qū)域268也可位于覆蓋物260的其他位置,基本上位于在應(yīng)用環(huán)境中預(yù)期經(jīng)受拉伸應(yīng)力的任意區(qū)域或者對(duì)于覆蓋物而言高強(qiáng)度水平會(huì)是有利的其他區(qū)域(例如,暴露于來自于含器件組件300的裝置的用戶處理的表面)。

在可彎曲覆蓋物260的某些方面,厚度262可以約為25-125μm。在其他方面,厚度262可以約為50-100μm或者約為60-80μm。對(duì)于可彎曲覆蓋物260的厚度262,可以采用前述范圍內(nèi)的其他厚度值。

在可彎曲覆蓋物260的一些實(shí)施方式中,其含有單玻璃層260a,其厚度262a與覆蓋物260的厚度262相當(dāng)。在其他方面,覆蓋物260可以含有兩層或更多層玻璃層260a。因此,每層玻璃層260a的厚度262a可以約為1-125μm。還應(yīng)理解的是,除了一層或多層玻璃層260a之外,可彎曲玻璃覆蓋物260可以包括其他非玻璃層(例如,順應(yīng)性聚合物層)。

又對(duì)于可彎曲玻璃覆蓋物260的玻璃層260a而言,每層玻璃層260a可以由不含堿性鋁硅酸鹽、硼硅酸鹽、硼鋁硅酸鹽和硅酸鹽玻璃組合物制造。每層玻璃層260a還可由含堿性鋁硅酸鹽、硼硅酸鹽、硼鋁硅酸鹽和硅酸鹽玻璃組合物制造。在某些方面,任意前述組合物可以添加堿土改性劑。在一個(gè)示例性方面,符合如下的玻璃組合物適用于玻璃層260a:sio2為64-69%(摩爾%);al2o3為5-12%;b2o3為8-23%;mgo為0.5-2.5%;cao為1-9%;sro為0-5%;bao為0-5%;sno2為0.1-0.4%;zro2為0-0.1%;以及na2o為0-1%。在另一個(gè)示例性方面,如下組合物適用于玻璃層50a:sio2約為67.4%(bymol%);al2o3約為12.7%;b2o3約為3.7%;mgo約為2.4%;cao為0%;sro為0%;sno2約為0.1%;以及na2o約為13.7%。在另一個(gè)示例性方面,如下組合物也適用于玻璃層260a:sio2為68.9%(摩爾%);al2o3為10.3%;na2o為15.2%;mgo為5.4%;以及sno2為0.2%。在一些方面,選擇用于玻璃層260a的組合物具有較低彈性模量(相比于其他替代性玻璃而言)。玻璃層260a中較低的彈性模量可降低彎曲過程中層260a的拉伸應(yīng)力。可用于對(duì)玻璃層260a的組合物進(jìn)行選擇的其他標(biāo)準(zhǔn)包括但不限于:易于制造成低厚度水平同時(shí)使得瑕疵的引入最小化,易于建立壓縮應(yīng)力區(qū)域以偏移彎曲過程中產(chǎn)生的拉伸應(yīng)力,光學(xué)透明度和耐腐蝕性。

仍參見圖5和5a,電子器件組件300的可彎曲覆蓋物260還包括壓縮應(yīng)力區(qū)域268,其從玻璃層260a的第一主表面264a延伸到玻璃層260a中的第一深度268a。除了其他優(yōu)勢(shì)之外,壓縮應(yīng)力區(qū)域268可用于在玻璃層260a中使得彎曲之后在玻璃層260a中產(chǎn)生的拉伸應(yīng)力偏移,特別是在靠近第一主表面264a抵達(dá)最大值的拉伸應(yīng)力。壓縮應(yīng)力區(qū)域268可以包括在層264a的第一主表面處至少約為100mpa的壓縮應(yīng)力。在一些方面,第一主表面264a處的壓縮應(yīng)力約為600-1000mpa。在其他方面,在第一主表面264a處,壓縮應(yīng)力可以超過1000mpa、高至2000mpa,這取決于在玻璃層260a中產(chǎn)生壓縮應(yīng)力所采用的工藝。在本文的其他方面,在第一主表面264a處的壓縮應(yīng)力還可以約為100-600mpa。

在壓縮應(yīng)力區(qū)域268內(nèi),壓縮應(yīng)力可以在玻璃層260a內(nèi)隨著距離玻璃層264a的第一主表面下探到第一深度268a的深度保持恒定、降低或增加。因而,可以在壓縮應(yīng)力區(qū)域268中采用各種壓縮應(yīng)力分布。此外,深度268a可以設(shè)定為距離玻璃層264a的第一主表面約為15μm或更小。在其他方面,深度268a可以設(shè)定成使其距離玻璃層264a的第一主表面為近似為玻璃層260a的1/3厚度或更小,或者玻璃層260a的20%厚度或更小。

參見圖5和5a,可彎曲覆蓋物260的特征在于,在約25℃和約50%相對(duì)濕度下,當(dāng)元件以約15mm的彎曲半徑265保持至少60分鐘之后,不發(fā)生失效。在一些方面,彎曲半徑265可以設(shè)定為約10mm或者在一些實(shí)踐方式中,約5mm。取決于應(yīng)用需要,還可以將彎曲半徑265設(shè)定為約25mm和約5mm之間的值。如本文所用術(shù)語,“失效”和“失效的”等指的是導(dǎo)致本文的堆疊組件、玻璃制品和玻璃元件不適用于其預(yù)期目的的破裂、破壞、分層、裂紋擴(kuò)展或者其他機(jī)制。當(dāng)可彎曲覆蓋物260在這些條件下保持彎曲半徑265時(shí),向覆蓋物260的端部施加彎曲作用力190。通常來說,在施加彎曲作用力190的過程中,在覆蓋物260的第一主表面264產(chǎn)生拉伸應(yīng)力,以及在第二主表面266產(chǎn)生壓縮應(yīng)力。應(yīng)理解的是,在溫度和/或濕度水平不同于上文所述的測(cè)試條件下,彎曲測(cè)試結(jié)果會(huì)發(fā)生變化。例如,具有較小彎曲半徑265(例如,<5mm)的可彎曲覆蓋物260可表征為在明顯低于50%相對(duì)濕度的濕度水平進(jìn)行彎曲測(cè)試的情況下,不發(fā)生失效。

可彎曲覆蓋物260還可表征為:當(dāng)元件260的第一主表面264被以下情況支撐:(i)彈性模量小于約1gpa的近似25μm厚的壓敏粘合劑(“psa”)和(ii)彈性模量小于約10gpa的近似50μm厚的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯層(“pet”),并且覆蓋物260的第二主表面266負(fù)載了直徑為200μm平底的不銹鋼釘時(shí)(例如,為了模擬在應(yīng)用環(huán)境中使用可彎曲電子器件組件300期間對(duì)于覆蓋物260的撞擊),大于約1.5kgf的耐穿刺性。通常來說,在0.5mm/分鐘十字頭速度的位移控制下,進(jìn)行根據(jù)本文方面的穿刺測(cè)試。在某些方面中,在特定測(cè)試量(例如,10次測(cè)試)之后為不銹鋼釘更換新的釘,從而避免可能由于對(duì)具有較高彈性模量(例如,玻璃可彎曲覆蓋物260)的材料進(jìn)行測(cè)試相關(guān)的金屬釘變形所導(dǎo)致的偏差。在一些方面,可彎曲覆蓋物260的特征在于,在威布爾圖中,在5%或更大失效概率下,大于約1.5kgf的耐穿刺性??蓮澢采w物260還可表征為在威布爾特性強(qiáng)度(即,大于或等于63.2%)下大于約3kgf的耐穿刺性。在某些方面,可彎曲電子器件組件300的覆蓋物260可以在大于或等于約2kgf、大于或等于2.5kgf、大于或等于3kgf、大于或等于3.5kgf、大于或等于4kgf和甚至更高范圍的情況下耐穿刺??蓮澢采w物260還可表征為大于或等于8h的鉛筆硬度。

參見圖5a,顯示了可彎曲電子器件組件300的橫截面,其依賴于離子交換過程在可彎曲覆蓋物260中建立了壓縮應(yīng)力區(qū)域268。在組件300的一些方面中,可以通過離子交換過程建立覆蓋物260的壓縮應(yīng)力區(qū)域268。也就是說,壓縮應(yīng)力區(qū)域268可以包括多種可離子交換金屬離子和多種經(jīng)過離子交換的金屬離子,對(duì)經(jīng)過交換的金屬離子進(jìn)行選擇從而在區(qū)域268中產(chǎn)生壓縮應(yīng)力。在電子器件組件300的一些方面中,經(jīng)過離子交換的金屬離子的原子半徑大于可離子交換金屬離子的原子半徑。在經(jīng)受離子交換過程之前,可離子交換離子(例如,na+離子)存在于可彎曲覆蓋物260和層260a中??梢詫㈦x子交換離子(例如,k+離子)結(jié)合到覆蓋物260和一層或多層260a中,取代部分的可離子交換離子??梢酝ㄟ^將元件或?qū)咏]在含離子交換離子的熔鹽浴(例如,熔融kno3鹽)中,來實(shí)現(xiàn)將離子交換離子(例如,k+離子)結(jié)合到覆蓋物260和層260a中。在該例子中,k+離子的原子半徑大于na+離子,并且傾向于在存在的地方,在玻璃中產(chǎn)生局部壓縮應(yīng)力。

取決于所采用的離子交換工藝條件,離子交換離子可以從第一主表面264a下探到第一離子交換深度268a,建立壓縮應(yīng)力區(qū)域268的離子交換層深度(“dol”)。采用此類離子交換工藝,可以在dol中實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)超100mpa的壓縮應(yīng)力水平,最高至高達(dá)2000mpa。如上文所述,壓縮應(yīng)力區(qū)域268中的壓縮應(yīng)力水平可以起到使由于彎曲作用力190所產(chǎn)生的覆蓋物260和一層或多層玻璃層260a中所產(chǎn)生的拉伸應(yīng)力發(fā)生偏移。

通過分別于2014年1月29日和2014年4月3日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)第61/932,924號(hào)和第61/974,732號(hào)(統(tǒng)稱為“’924和‘732申請(qǐng)”)所指導(dǎo)的可彎曲堆疊組件方面可以獲得根據(jù)本文的可彎曲覆蓋物260元件的其他加工相關(guān)的信息和替代構(gòu)造。例如,器件組件300可以在覆蓋物260中采用各種玻璃組合物,包括含堿性組合物,因?yàn)楦采w物260不與電子組件180發(fā)生直接接觸。在器件組件300的一些其他方面中,覆蓋物260可以在背板150和安裝到背板的電子組件180上采用集成電子組件(例如,觸摸傳感器)。在此類方面中,覆蓋物260會(huì)優(yōu)選采用不含堿性玻璃組合物。

在圖5-5a所示的可彎曲電子器件組件300的一些方面,組件還包括封裝物250,其位于覆蓋物260下面并與背板150接合。封裝物250構(gòu)造成封裝電子組件180。在一些方面,封裝物可以構(gòu)造成光學(xué)透明的聚合物密封材料。但是,應(yīng)理解的是,封裝物250必須具有合適的機(jī)械完整性從而起到封裝物的功能,從而當(dāng)組件300經(jīng)受彎曲作用力190時(shí),不發(fā)生失效,如圖5a所示。

再次參見圖5-5a,可彎曲電子器件組件300的另一個(gè)方面采用封裝物250,所述封裝物250是厚度252約為25-125μm的可彎曲玻璃層的形式,其還包括:(a)光學(xué)透射系數(shù)至少90%的第二玻璃層250a,第一主表面254a和第二主表面256a;以及(b)從第二玻璃層250a的第一主表面254a延伸到第二玻璃層250a中的第一深度258a的壓縮應(yīng)力區(qū)域258,該區(qū)域258限定為在第二玻璃層的第一主表面254a處至少約100mpa的壓縮應(yīng)力。封裝物250的特征還在于,在約25℃和約50%相對(duì)濕度下,當(dāng)通過彎曲作用力190使得封裝物以約15mm的彎曲半徑255保持至少60分鐘之后,不發(fā)生失效。因此,封裝物250可以構(gòu)造成與上文部分中所述的可彎曲玻璃覆蓋物260相同或相似。

對(duì)于可彎曲電子器件組件300的一些方面,與可彎曲玻璃覆蓋物260相關(guān)聯(lián)的耐穿刺性和鉛筆硬度要求規(guī)定不受封裝物250的控制。也就是說,封裝物250不可能經(jīng)受制造工人或裝置擁有者的直接處理,從而降低了高耐穿刺性和鉛筆硬度的重要性。在本文的某些其他方面,封裝物250可以包括基本不含堿性離子的玻璃組合物,如上文所述。組件300的這些方面通常要求封裝物250和下方電子組件180之間的緊密接觸。雖然圖5示意性僅顯示了封裝物250的四個(gè)周界邊緣中的兩個(gè)與器件組件200的背板150密封,但是在實(shí)際中,所有四個(gè)周界邊緣都會(huì)密封從而為電子組件180產(chǎn)生密封環(huán)境??梢酝ㄟ^如本領(lǐng)域已知的玻璃料密封將封裝物250密封到背板150。

在可彎曲電子器件組件300的某些實(shí)踐方式中,組件的總厚度小于或等于375微米、小于或等于350微米、小于或等于325微米、小于或等于300微米、小于或等于275微米、小于或等于250微米、小于或等于225微米、或者小于或等于200微米??蓮澢娮悠骷M件的總厚度通常取決于背板150、封裝物250、覆蓋物260和保護(hù)層170各自的厚度。如上文所述,背板的厚度會(huì)取決于與事先材料去除相關(guān)的加工條件程度。

對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言,顯而易見的是可以在不偏離權(quán)利要求的范圍和精神的情況下對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種修改和變動(dòng)。例如,圖2-2b所示的可彎曲堆疊組件100包括在主表面254上的保護(hù)層70,其預(yù)期在彎曲作用力10下處于張力。其他變化形式也是可以的,其中,在預(yù)期經(jīng)受來自應(yīng)用取向彎曲的拉伸應(yīng)力的堆疊組件100中采用的玻璃元件50(未示出)的額外表面上采用保護(hù)層70。

本說明書中所述的各個(gè)方面可以以任意或全部組合方式進(jìn)行結(jié)合。例如,方面的組合可以如下。

根據(jù)第一個(gè)方面,提供了一種可彎曲堆疊組件,其包括:

玻璃元件,其具有:基本不含堿性離子的組成,

約40-100gpa的彈性模量,

約20-100μm的最終厚度,

在元件彎曲之后處于明顯張力的第一主表面,以及

在彎曲之后處于明顯壓縮的第二主表面,主表面的特征在于,從初始厚度到最終厚度的事先材料去除,所述初始厚度至少比最終厚度大20μm;以及

第一主表面上的保護(hù)層,

其中,玻璃元件的特征在于,在約25℃和約50%相對(duì)濕度下,當(dāng)元件以約25mm的彎曲半徑保持彎曲至少60分鐘之后,不發(fā)生失效。

根據(jù)第二個(gè)方面,提供了根據(jù)方面1的可彎曲堆疊組件,其中,玻璃元件的特征在于,在約25℃和約50%相對(duì)濕度下,當(dāng)元件以約15mm的彎曲半徑保持彎曲至少60分鐘之后,不發(fā)生失效。

根據(jù)第三個(gè)方面,提供了根據(jù)方面1的可彎曲堆疊組件,其中,玻璃元件的特征在于,在約25℃和約50%相對(duì)濕度下,當(dāng)元件以約5mm的彎曲半徑保持彎曲至少60分鐘之后,不發(fā)生失效。

根據(jù)第四個(gè)方面,提供了根據(jù)方面1-3中任一項(xiàng)的可彎曲堆疊組件,其中,保護(hù)層的厚度至少為5μm。

根據(jù)第五個(gè)方面,提供了根據(jù)方面4的可彎曲堆疊組件,其中,保護(hù)層包括納米二氧化硅顆粒,以及環(huán)氧化物和氨基甲酸酯材料中的至少一種。

根據(jù)第六個(gè)方面,提供了根據(jù)方面4的可彎曲堆疊組件,其中,保護(hù)層包括用粘合劑層層疊到第一主表面的聚合物層。

根據(jù)第七個(gè)方面,提供了根據(jù)方面1-6中任一項(xiàng)的可彎曲堆疊組件,其中,玻璃元件的組合物具有小于0.5摩爾%的以下每一種:li2o、na2o、k2o、rb2o和cs2o。

根據(jù)第八個(gè)方面,提供了根據(jù)方面1-7中任一項(xiàng)的可彎曲堆疊組件,其中,第一主表面以及第一主表面與約為一半最終厚度之間的元件區(qū)域限定了基本不含瑕疵的區(qū)域,其瑕疵分布的特征在于,平均最長(zhǎng)橫截面尺寸小于或等于約200nm的多個(gè)瑕疵。

根據(jù)第九個(gè)方面,提供了根據(jù)方面1-8中任一項(xiàng)的可彎曲堆疊組件,其中,玻璃元件具有熔合線,并且玻璃元件的彈性模量約為40-65gpa。

根據(jù)第十個(gè)方面,提供了根據(jù)方面9的可彎曲堆疊組件,其中,玻璃元件的特征還在于,約為1010pa·s的粘度下700-800℃的假想溫度。

根據(jù)第十一個(gè)方面,提供了一種可彎曲堆疊組件,其包括:

玻璃元件,其具有:基本不含堿性離子的組成,

約40-100gpa的彈性模量,

至少0.6mpa·m1/2的kic斷裂韌度,

約20-100μm的厚度,

在元件彎曲之后處于明顯張力的第一主表面,以及

在彎曲之后處于明顯壓縮的第二主表面;以及

第一主表面上的保護(hù)層。

根據(jù)第十二個(gè)方面,提供了根據(jù)方面11的可彎曲堆疊組件,其中,保護(hù)層的厚度至少為5μm。

根據(jù)第十三個(gè)方面,提供了根據(jù)方面12的可彎曲堆疊組件,其中,保護(hù)層包括納米二氧化硅顆粒,以及環(huán)氧化物和氨基甲酸酯材料中的至少一種。

根據(jù)第十四個(gè)方面,提供了根據(jù)方面12的可彎曲堆疊組件,其中,保護(hù)層包括用粘合劑層層疊到第一主表面的聚合物層。

根據(jù)第十五個(gè)方面,提供了根據(jù)方面11-14中任一項(xiàng)的可彎曲堆疊組件,其中,玻璃元件的組合物具有小于0.5摩爾%的以下每一種:li2o、na2o、k2o、rb2o和cs2o。

根據(jù)第十六個(gè)方面,提供了根據(jù)第11-15個(gè)方面中任一項(xiàng)的可彎曲堆疊組件,其中,第一主表面以及第一主表面與約為一半厚度之間的元件區(qū)域限定了基本不含瑕疵的區(qū)域,其瑕疵分布的特征在于,平均最長(zhǎng)橫截面尺寸小于或等于約200nm的多個(gè)瑕疵。

根據(jù)第十七個(gè)方面,提供了根據(jù)方面11-16中任一項(xiàng)的可彎曲堆疊組件,其中,玻璃元件具有熔合線,并且玻璃元件的彈性模量約為40-65gpa。

根據(jù)第十八個(gè)方面,提供了根據(jù)方面17的可彎曲堆疊組件,其中,玻璃元件的特征還在于,約為1010pa·s的粘度下700-800℃的假想溫度。

根據(jù)第十九個(gè)方面,提供了一種可彎曲堆疊組件,其包括:

玻璃元件,其具有:基本不含堿性離子的組成,

約40-100gpa的彈性模量,

約20-100μm的最終厚度,

在元件彎曲之后處于明顯張力的第一主表面,以及

在彎曲之后處于明顯壓縮的第二主表面,主表面的特征在于,從初始厚度到最終厚度的事先材料去除,所述初始厚度至少比最終厚度大20μm;以及

第一主表面上的保護(hù)層,

其中,玻璃元件的特征在于,在約25℃和約50%相對(duì)濕度下,當(dāng)元件以約25mm的彎曲半徑經(jīng)受200,000次彎曲循環(huán)之后,不發(fā)生失效。

根據(jù)第二十個(gè)方面,提供了根據(jù)方面19的可彎曲堆疊組件,其中,保護(hù)層的厚度至少為5μm。

根據(jù)第二十一個(gè)方面,提供了根據(jù)方面20的可彎曲堆疊組件,其中,保護(hù)層包括納米二氧化硅顆粒,以及環(huán)氧化物和氨基甲酸酯材料中的至少一種。

根據(jù)第二十二個(gè)方面,提供了根據(jù)方面20的可彎曲堆疊組件,其中,保護(hù)層包括用粘合劑層層疊到第一主表面的聚合物層。

根據(jù)第二十三個(gè)方面,提供了根據(jù)方面19-22中任一項(xiàng)的可彎曲堆疊組件,其中,玻璃元件的特征在于,在約25℃和約50%相對(duì)濕度下,當(dāng)元件以約15mm的彎曲半徑保持彎曲至少60分鐘之后,不發(fā)生失效。

根據(jù)第二十四個(gè)方面,提供了根據(jù)方面19-23中任一項(xiàng)的可彎曲堆疊組件,其中,玻璃元件的特征在于,在約25℃和約50%相對(duì)濕度下,當(dāng)元件以約5mm的彎曲半徑保持彎曲至少60分鐘之后,不發(fā)生失效。

根據(jù)第二十五個(gè)方面,提供了根據(jù)方面19-24中任一項(xiàng)的可彎曲堆疊組件,其中,玻璃元件的組合物具有小于0.5摩爾%的以下每一種:li2o、na2o、k2o、rb2o和cs2o。

根據(jù)第二十六個(gè)方面,提供了根據(jù)第19-25個(gè)方面中任一項(xiàng)的可彎曲堆疊組件,其中,第一主表面以及第一主表面與約為一半最終厚度之間的元件區(qū)域限定了基本不含瑕疵的區(qū)域,其瑕疵分布的特征在于,平均最長(zhǎng)橫截面尺寸小于或等于約200nm的多個(gè)瑕疵。

根據(jù)第二十七個(gè)方面,提供了根據(jù)方面19-26中任一項(xiàng)的可彎曲堆疊組件,其中,玻璃元件具有熔合線,并且玻璃元件的彈性模量約為40-65gpa。

根據(jù)第二十八個(gè)方面,提供了根據(jù)方面27的可彎曲堆疊組件,其中,玻璃元件的特征還在于,約為1010pa·s的粘度下700-800℃的假想溫度。

根據(jù)第二十九個(gè)方面,提供了一種可彎曲堆疊組件,其包括:

玻璃元件,其具有:基本不含堿性離子的組成,

約40-100gpa的彈性模量,

約20-100μm的最終厚度,

在大于或等于2%失效概率下,至少1000mpa的彎曲強(qiáng)度,

在元件彎曲之后處于明顯張力的第一主表面,以及

在彎曲之后處于明顯壓縮的第二主表面,主表面的特征在于,從初始厚度到最終厚度的事先材料去除,所述初始厚度至少比最終厚度大20μm;以及

第一主表面上的保護(hù)層,

其中,玻璃元件的特征在于:通過10gf的立方角壓痕計(jì),在層疊到第一主表面的保護(hù)層的部分,使組件經(jīng)受壓痕之后,具有彎曲強(qiáng)度的至少90%的保留強(qiáng)度。

根據(jù)第三十個(gè)方面,提供了根據(jù)方面29的可彎曲堆疊組件,其中,保護(hù)層的厚度至少為5μm。

根據(jù)第三十一個(gè)方面,提供了根據(jù)方面30的可彎曲堆疊組件,其中,保護(hù)層包括納米二氧化硅顆粒,以及環(huán)氧化物和氨基甲酸酯材料中的至少一種。

根據(jù)第三十二個(gè)方面,提供了根據(jù)方面30的可彎曲堆疊組件,其中,保護(hù)層包括用粘合劑層層疊到第一主表面的聚合物層。

根據(jù)第三十三個(gè)方面,提供了根據(jù)方面29-32中任一項(xiàng)的可彎曲堆疊組件,其中,玻璃元件的組合物具有小于0.5摩爾%的以下每一種:li2o、na2o、k2o、rb2o和cs2o。

根據(jù)第三十四個(gè)方面,提供了根據(jù)第29-33個(gè)方面中任一項(xiàng)的可彎曲堆疊組件,其中,第一主表面以及第一主表面與約為一半最終厚度之間的元件區(qū)域限定了基本不含瑕疵的區(qū)域,其瑕疵分布的特征在于,平均最長(zhǎng)橫截面尺寸小于或等于約200nm的多個(gè)瑕疵。

根據(jù)第三十五個(gè)方面,提供了根據(jù)方面29-34中任一項(xiàng)的可彎曲堆疊組件,其中,玻璃元件具有熔合線,并且玻璃元件的彈性模量約為40-65gpa。

根據(jù)第三十六個(gè)方面,提供了根據(jù)方面35的可彎曲堆疊組件,其中,玻璃元件的特征還在于,約為1010pa·s的粘度下700-800℃的假想溫度。

根據(jù)第三十七個(gè)方面,提供了一種可彎曲電子器件組件,其包括:

可彎曲背板,其具有:基本不含堿性離子的玻璃組合物,

約40-100gpa的彈性模量,

約20-100μm的最終厚度,

在背板彎曲之后處于明顯張力的第一主表面,以及

在彎曲之后處于明顯壓縮的第二主表面,主表面的特征在于,從初始厚度到最終厚度的事先材料去除,所述初始厚度至少比最終厚度大20μm;

背板的第一主表面上的保護(hù)層;以及

背板的第二主表面上的多個(gè)電子組件,

其中,背板的特征在于,在約25℃和約50%相對(duì)濕度下,當(dāng)背板以約25mm的彎曲半徑保持彎曲至少60分鐘之后,不發(fā)生失效。

根據(jù)第三十八個(gè)方面,提供了根據(jù)方面37的可彎曲電子器件組件,其中,背板的特征在于,在約25℃和約50%相對(duì)濕度下,當(dāng)元件以約15mm的彎曲半徑保持彎曲至少60分鐘之后,不發(fā)生失效。

根據(jù)第三十九個(gè)方面,提供了根據(jù)方面37的可彎曲電子器件組件,其中,背板的特征在于,在約25℃和約50%相對(duì)濕度下,當(dāng)元件以約5mm的彎曲半徑保持彎曲至少60分鐘之后,不發(fā)生失效。

根據(jù)第四十個(gè)方面,提供了根據(jù)方面37-39中任一項(xiàng)的可彎曲電子器件組件,其中,保護(hù)層包括納米二氧化硅顆粒,以及環(huán)氧化物和氨基甲酸酯材料中的至少一種。

根據(jù)第四十一個(gè)方面,提供了根據(jù)方面37-40中任一項(xiàng)的可彎曲電子器件組件,其中,背板的組合物具有小于0.5摩爾%的以下每一種:li2o、na2o、k2o、rb2o和cs2o。

根據(jù)第四十二個(gè)方面,提供了根據(jù)方面37-41中任一項(xiàng)的可彎曲電子器件組件,其中,電子組件包括至少一個(gè)薄膜晶體管元件。

根據(jù)第四十三個(gè)方面,提供了根據(jù)方面37-42中任一項(xiàng)的可彎曲電子器件組件,其中,電子組件包括至少一個(gè)oled元件。

根據(jù)第四十四個(gè)方面,提供了根據(jù)方面37-43中任一項(xiàng)的可彎曲電子器件組件,其還包括:

所述多個(gè)電子組件上的可彎曲覆蓋物,覆蓋物具有:約為25-125μm的厚度、第一主表面、第二主表面,以及還包括:

(a)第一玻璃層,其具有至少90%的光學(xué)透射系數(shù)和第一主表面;以及

(b)從第一玻璃層的第一主表面延伸到第一玻璃層中的第一深度的壓縮應(yīng)力區(qū)域,該區(qū)域限定為在第一玻璃層的第一主表面處至少約100mpa的壓縮應(yīng)力,

其中,可彎曲覆蓋物的特征在于:

(a)在約25℃和約50%相對(duì)濕度下,當(dāng)覆蓋物以約25mm的彎曲半徑保持至少60分鐘之后,不發(fā)生失效;

(b)當(dāng)覆蓋物的第一主表面被以下情況支撐:(i)彈性模量小于約1gpa的近似25μm厚的壓敏粘合劑和(ii)彈性模量小于約10gpa的近似50μm厚的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯層,并且覆蓋物的第二主表面負(fù)載了直徑為200μm平底的不銹鋼釘時(shí),大于約1.5kgf的耐穿刺性;以及

(c)大于或等于8h的鉛筆硬度。

根據(jù)第四十五個(gè)方面,提供了根據(jù)方面44的可彎曲電子器件組件,其中,可彎曲電子器件組件的總厚度小于或等于250μm。

根據(jù)第四十六個(gè)方面,提供了根據(jù)方面44的可彎曲電子器件組件,其還包括可彎曲封裝物,其位于覆蓋物下方并且與背板接合,封裝物構(gòu)造成封裝所述多個(gè)電子組件。

根據(jù)第四十七個(gè)方面,提供了根據(jù)方面46的可彎曲電子器件組件,其中,封裝物的厚度約為25-125μm,并且還包括:

(a)第二玻璃層,其具有至少90%的光學(xué)透射系數(shù)和第一主表面;以及

(b)從第二玻璃層的第一主表面延伸到第二玻璃層中的第一深度的壓縮應(yīng)力區(qū)域,該區(qū)域限定為在第二玻璃層的第一主表面處至少約100mpa的壓縮應(yīng)力,

其中,封裝物的特征還在于,在約25℃和約50%相對(duì)濕度下,當(dāng)封裝物以約25mm的彎曲半徑保持至少60分鐘之后,不發(fā)生失效。

根據(jù)第四十八個(gè)方面,提供了根據(jù)方面47的可彎曲電子器件組件,其中,第二玻璃層具有基本不含堿性離子的玻璃組合物。

根據(jù)第四十九個(gè)方面,提供了根據(jù)方面47或方面48的可彎曲電子器件組件,其中,可彎曲電子器件組件的總厚度小于或等于約375μm。

根據(jù)第五十個(gè)方面,提供了根據(jù)方面44的可彎曲電子器件組件,其還包括:

可彎曲封裝物,其位于覆蓋物下方并且與背板接合,封裝物還構(gòu)造成封裝所述多個(gè)電子組件;以及

封裝物的第一主表面上的保護(hù)層,其中,封裝物的特征還在于:

玻璃組合物,其基本不含堿性離子且光學(xué)透射系數(shù)至少為90%;

約40-100gpa的彈性模量;

約20-100μm的最終厚度;

在封裝物彎曲之后處于明顯張力的第一主表面;

在彎曲之后處于明顯壓縮的第二主表面,主表面的特征在于,從初始厚度到最終厚度的事先材料去除,所述初始厚度至少比最終厚度大20μm;以及

在約25℃和約50%相對(duì)濕度下,當(dāng)封裝物以約25mm的彎曲半徑保持彎曲至少60分鐘之后,不發(fā)生失效。

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