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CN109415248B - 玻璃盖片及使用该玻璃盖片的显示器 - Google Patents

玻璃盖片及使用该玻璃盖片的显示器 Download PDF

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CN109415248B
CN109415248B CN201780041965.7A CN201780041965A CN109415248B CN 109415248 B CN109415248 B CN 109415248B CN 201780041965 A CN201780041965 A CN 201780041965A CN 109415248 B CN109415248 B CN 109415248B
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viscoelastic
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Nippon Sheet Glass Co Ltd
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Abstract

一种玻璃盖片及使用该玻璃盖片的显示器，玻璃盖片(10)具备玻璃层(16)、粘弹性体层(12)、以及配置在玻璃层(16)与粘弹性体层(12)之间的声阻抗调整层(14)。在玻璃层(16)的声阻抗为Zg、声阻抗匹配层(14)的声阻抗为Zm、粘弹性体层(12)的声阻抗为Zd时，玻璃盖片(10)满足Zg＞Zm＞Zd的关系。

Description

玻璃盖片及使用该玻璃盖片的显示器
技术领域
本发明涉及使用于显示器的保护的玻璃盖片。
背景技术
近年来，在便携电话、便携信息终端、平板PC等移动设备的显示器中，大多使用用于保护显示器的玻璃盖片(薄玻璃板)。随着显示器的轻量化及薄型化进展，要求使玻璃盖片变薄。然而，当使玻璃盖片变薄时，其强度下降，由于显示器的落下或者金属类物品向显示器的表面的碰撞，玻璃盖片容易破裂。容易破裂的玻璃盖片无法实现保护显示器这一目的。
在专利文献1中记载有利用透明粘接剂将强化玻璃贴附于显示面板的技术。在专利文献2中记载有将玻璃基板、OCA层(optical clear adhesive layer)及PET膜依次层叠而成的玻璃盖片。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-122655号公报(第0006～0007段)
专利文献2：日本特表2016-513612号公报(图1)
发明内容
发明要解决的课题
最近，为了实现柔性显示器，研究有进一步减小玻璃盖片的厚度而使玻璃盖片具有可挠性的技术。例如，研究有将通过蚀刻使厚度减小至0.05mm以下的玻璃板与树脂膜的层叠体用作玻璃盖片的技术。
例如，通过使用化学强化玻璃板来提高玻璃盖片的弯曲强度，由此能够防止落下时的破损。但是，难以防止笔尖、其他金属类碰撞玻璃盖片的表面而使玻璃盖片破损的情况。
鉴于这种情况，本发明的目的在于提供一种用于提高玻璃盖片的相对于冲击载荷的强度的技术。
用于解决课题的方案
即，本发明提供一种玻璃盖片，其具备：
玻璃层；
粘弹性体层；以及
配置在所述玻璃层与所述粘弹性体层之间的声阻抗调整层，
在所述玻璃层的声阻抗为Zg、所述声阻抗调整层的声阻抗为Zm、所述粘弹性体层的声阻抗为Zd时，满足Zg＞Zm＞Zd的关系。
在另一方案中，本发明提供一种显示器，其具备：
显示器主体；以及
在所述显示器主体的显示面安装的上述的玻璃盖片。
发明效果
根据上述的技术，能够有效地提高玻璃盖片的相对于冲击载荷的强度。
附图说明
图1是本发明的实施方式的玻璃盖片的简要剖视图。
图2A是示出声阻抗的分布的概念图。
图2B是示出声阻抗的分布的另一概念图。
图2C是示出声阻抗的分布的又一概念图。
图3是示出实施例1、实施例2、实施例3、比较例1及比较例2的圆珠笔落下试验的结果的威布尔分布的图表。
具体实施方式
本发明者们深入进行了研究，其结果发现以往的玻璃盖片存在如下的课题。
在较硬的物体以高速度且小的接触面积碰撞到玻璃板的情况下产生的破坏被称为赫兹破坏。赫兹破坏是因碰撞时产生的弹性波(冲击波)引起的破坏。在具有玻璃层/OCA层/PET膜(专利文献2的图1)的层叠构造的玻璃盖片中，在碰撞时产生的弹性波在玻璃层与OCA层的界面反射，产生弹性波的驻波。此时，对存在于玻璃层的表面的潜在损伤施加较强的拉伸应力，该拉伸应力使裂纹生长，致使玻璃盖片的破坏。根据动态的模拟，当使具有高硬度钢笔尖(直径为0.7mm)的5g的圆珠笔从23cm以上的高度落下而垂直地碰撞玻璃盖片的表面时，作为冲击力向玻璃盖片施加有50kgf以上的载荷。当使该圆珠笔从1m的高度落下时，作为冲击力向玻璃盖片施加有超过100kgf的载荷。碰撞时间为11μsec左右。
在OCA层的内部，通过OCA层的粘性变形而将弹性波衰减。然而，当构成OCA层的树脂的粘性系数较小时，弹性波的衰减变弱而在玻璃层/OCA层的界面与OCA层/PET膜的界面之间形成有自由端驻波。因此，在玻璃层与OCA层的界面可能产生剥离，或者OCA层本身可能发生破坏。
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。本发明不局限于以下的实施方式。
如图1所示，本实施方式的玻璃盖片10具备粘弹性体层12、声阻抗调整层14及玻璃层16。在玻璃层16与粘弹性体层12之间配置有声阻抗调整层14。即，粘弹性体层12、声阻抗调整层14及玻璃层16依次层叠。在本实施方式中，粘弹性体层12与声阻抗调整层14相接。声阻抗调整层14与玻璃层16相接。通过玻璃层16形成玻璃盖片10的最表面。以粘弹性体层12直接或者隔着其他层而与显示器主体相接的方式将玻璃盖片10安装于显示器主体的显示面。
粘弹性体层12是由相对于可见光而透明的树脂(通常为无色透明的树脂)形成的层。粘弹性体层12例如由丙烯酸粘合剂这样的具有粘合性的树脂材料形成。粘弹性体层12典型地由光学用透明粘合膜(OCA膜：optical clear adhesive film)或者UV固化型的光学用透明树脂(OCR：optical clear resin)形成。粘弹性体层12并非必须具有粘合性。但是，在粘弹性体层12不具有粘合性的情况下，在将玻璃盖片10安装于显示器主体时另外需要粘合剂。
声阻抗调整层14是用于使声阻抗在粘弹性体层12与玻璃层16之间匹配的层。只要能够发挥该功能且相对于可见光透明(通常为无色透明)，则声阻抗调整层14的材料没有特别限定。声阻抗调整层14的材料组成与粘弹性体层12的材料组成不同。声阻抗调整层14例如由至少一种树脂形成，该至少一种树脂是从由聚乙烯(PE)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(PP)、聚酯、聚酰亚胺及聚酰胺构成的组中选出的。聚乙烯可以为高密度聚乙烯，也可以为低密度聚乙烯。在聚酯的例子中包含聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。在聚酰胺的例子中包含尼龙6及尼龙66。根据情况，也可以由SiO2、BN等无机材料形成声阻抗调整层14。
玻璃层16例如由强化玻璃板形成。作为强化玻璃板，举出化学强化玻璃板。化学强化玻璃板可以通过在碱金属盐的溶液中对玻璃板进行处理，向玻璃板的表层部施加压缩应力的化学强化法来制作。化学强化玻璃板所使用的玻璃板例如是通过浮法制作出的玻璃板，具有钠钙玻璃、铝硅酸盐玻璃等公知的玻璃的组成。
在玻璃层16的声阻抗为Zg、声阻抗调整层14的声阻抗为Zm、粘弹性体层12的声阻抗为Zd时，本实施方式的玻璃盖片10满足Zg>Zm>Zd的关系。当各层的声阻抗Zg、Zm及Zd满足这样的关系时，得到如下的效果。即，抑制由于向玻璃盖片10的表面施加冲击而产生的弹性波的界面反射，也抑制驻波的产生。由于不易向玻璃层16施加较强的拉伸应力，因此，玻璃盖片10不易发生破坏。就该效果而言，也有助于使粘弹性体层12吸收穿过了界面的弹性波。另外，当粘弹性体层12及声阻抗调整层14这两方由树脂材料形成时，能够有效地防止粘弹性体层12与声阻抗调整层14的界面处的破坏。理论上，当满足Zm＝(Zg·Zd)1/2的关系时得到最高的效果。
声阻抗调整层14也可以是具有单一的声阻抗的层。另外，声阻抗调整层14也可以是通过将分别具有彼此不同的声阻抗的多个层层叠而形成的层。如图2A所示，构成声阻抗调整层14的多个层14a～14c例如以从玻璃层16朝向粘弹性体层12而使声阻抗阶段性地减少的方式层叠。
另外，只要满足Zg>Zm>Zd的关系，则也可以将具有比玻璃层16的声阻抗大的声阻抗的层配置在声阻抗调整层14与玻璃层16之间。此外，如图2B所示，在声阻抗调整层14由多个层14d～14f构成时，也可以在多个层14d～14f中包含具有比玻璃层16的声阻抗大的声阻抗的层14e。换言之，声阻抗调整层14也可以具有由满足Zg>Zm>Zd的关系的至少一个层(层14d及14f)以及具有比玻璃层16的声阻抗大的声阻抗的层(层14e)构成的层叠结构。此外，在构成声阻抗调整层14的多个层中也可以包含具有比粘弹性体层12的声阻抗Zd小的声阻抗的层。
如图2C所示，在声阻抗调整层14中，也可以使声阻抗从玻璃层16朝向粘弹性体层12连续地减少。在声阻抗调整层14中，声阻抗可以线性地减少，也可以非线性地减少。
如下述式所示，声阻抗Z(kg/m2·sec)由介质的密度p(kg/m3)与介质中的声速c(m/sec)之积来定义。换言之，声阻抗Z由介质的密度ρ与介质的杨氏模量E之积的平方根来定义。介质的温度为常温(日本工业标准：20℃±15℃/JIS Z8703)。介质中的声速c能够通过回振(sing around)式声速测定装置来测定。
Z＝ρc
c＝(E/ρ)1/2
玻璃盖片10的厚度例如处于0.015～0.15mm的范围。
粘弹性体层12的厚度td例如小于0.1mm。通过使粘弹性体层12充分薄，能够抑制向玻璃层16施加了冲击时的玻璃层16的变形量。粘弹性体层12的厚度td的下限值没有特别限定。厚度td的下限值例如为10μm。
声阻抗调整层14的厚度tm例如处于0.003～20μm的范围。
玻璃层16的厚度tg例如处于0.015～0.15mm的范围。当使玻璃层16变薄时，玻璃盖片10的弯曲刚性也下降。其结果是，能够提供即便施加了较大的弯曲(例如曲率半径5mm)也不易破损的玻璃盖片10。即，能够提高玻璃盖片10对柔性显示器的适应性。
在本实施方式的玻璃盖片10中，玻璃层16的厚度tg、声阻抗调整层14的厚度tm、粘弹性体层12的厚度td满足(tm+td)≥0.0002tg的关系。厚度tg、厚度tm及厚度td期望满足(tm+td)≥0.2tg的关系。当各层满足这样的关系时，充分地得到抑制各层的界面处的弹性波的反射的效果。厚度tm及厚度td之和的上限值没有特别限定。厚度tg、厚度tm及厚度td例如满足2·tg≥(tm+td)的关系。
在本实施方式中，粘弹性体层12的粘度在常温下处于0.0001～20000Pa·sec的范围。当粘弹性体层12的粘度落入这样的范围时，能够有效地使弹性波的驻波衰减。另外，粘弹性体层12的弹性模量(拉伸弹性模量(杨氏模量))例如处于30E+3～5E+9(Pa)的范围。
粘弹性体层12的粘度及弹性模量分别是指形成粘弹性体层12的材料的粘度及弹性模量。粘度例如能够通过超声波粘度计来测定。超声波粘度计的测定原理如下。在向样品中放入振子并使其振动时，通过样品与振子的摩擦振幅变化。以使该振幅固定的方式从外部施加电流而使振子振动。能够根据此时的电流值来求出粘度。弹性模量例如可以通过动态的粘弹性测定装置(流变仪)来测定。动态的粘弹性测定装置的测定原理大体如下。向样品施加周期性的应力，能够根据剪切应力的波形和它们的相位差来测定各粘弹性模量。可以制作具有与粘弹性体层12的材料组成相同的材料组成的试验片，并将该试验片使用于粘度的测定及弹性模量的测定。
实施例
(实施例1)
通过狭缝旋涂(slit spin coating)法在厚度为48μm的化学强化玻璃板(日本板硝子公司制glanova(注册商标))的背面涂布PMMA的溶液而形成涂膜，使涂膜干燥，由此形成了厚度为1.3μm的声阻抗调整层。接着，在声阻抗调整层之上贴合了由丙烯酸粘合剂形成的厚度为20μm的OCA膜(3M公司制)。由此，得到实施例1的玻璃盖片。
(实施例2)
在厚度为48μm的化学强化玻璃板(日本板硝子公司制glanova(注册商标))的背面贴合厚度为1.3μm的PET膜来作为声阻抗调整层。在PET膜与玻璃板的贴合中使用了丙烯酸系的透明的粘合剂。接着，在声阻抗调整层之上贴合了由丙烯酸粘合剂形成的厚度为20μm的OCA膜(3M公司制)。由此，得到实施例2的玻璃盖片。
(实施例3)
在厚度为48μm的化学强化玻璃板(日本板硝子公司制glanova(注册商标))的背面贴合了厚度为2.2μm的PET膜来作为声阻抗调整层。在PET膜与玻璃板的贴合中使用了丙烯酸系的透明的粘合剂。接着，在声阻抗调整层之上贴合了由丙烯酸粘合剂形成的厚度为20μm的OCA膜(3M公司制)。由此，得到实施例3的玻璃盖片。
(比较例1)
在厚度为48μm的化学强化玻璃板(日本板硝子公司制glanova(注册商标))的背面贴合了由丙烯酸粘合剂形成的厚度为20μm的OCA膜(3M公司制)。由此，得到比较例1的玻璃盖片。
(比较例2)
通过溅射法在厚度为48μm的化学强化玻璃板(日本板硝子公司制glanova(注册商标))的背面形成了厚度为25nm的Si3N4膜。接着，在Si3N4膜上贴合了由丙烯酸粘合剂形成的厚度为20μm的OCA膜(3M公司制)。由此，得到比较例2的玻璃盖片。
[圆珠笔落下试验]
首先，将实施例及比较例的玻璃盖片贴附于当作柔性显示器的PET膜(厚度为30μm)上。由此，得到玻璃盖片与PET膜的层叠体。接着，以玻璃盖片朝上的方式在厚度为5mm的玻璃板之上配置了层叠体。这样，得到圆珠笔落下试验用的样品。使具有高硬度钢笔尖(直径为0.7mm)的5g的圆珠笔向玻璃盖片的表面落下，调查了将玻璃盖片破坏的高度。具体而言，使圆珠笔朝向玻璃盖片的特定的位置落下，记录了将玻璃盖片破坏的高度。从1cm的高度开始落下，以1cm的间距使圆珠笔的落下高度增加。从实施例1、2及比较例1、2的玻璃盖片制作22个样品，实施了这22个样品的圆珠笔落下试验。从实施例3的玻璃盖片制作11个样品，实施了这11个样品的圆珠笔落下试验。表1及图3示出试验结果。图3示出试验结果的威布尔分布。在表1中，“Bi0(/cm)”的项目示出将10％的样品破坏时的高度。
[冲击波的强度透射比]
使用各层的声阻抗，通过理论计算来算出在实施例及比较例的玻璃盖片中从玻璃层向OCA层传播的冲击波的强度透射比。表1示出结果。
[表1]
Figure BDA0001936053540000071
Figure BDA0001936053540000081
实施例1～3的平均破坏高度均大幅超过比较例1、2的平均破坏高度。实施例3的平均破坏高度最大。认为通过玻璃层与粘弹性体层之间的阻抗匹配而抑制了界面处的弹性波的反射，降低了向玻璃层的表面的裂纹施加的应力，其结果是，平均破坏高度增加了。在实施例1中，玻璃层(glanova(注册商标))的声阻抗Zg为1.4E+07(kg/m2·s)，声阻抗调整层(PMMA)的声阻抗Zm为1.7E+06(kg/m2·s)，粘弹性体层(OCA)的声阻抗Zd为1.8E+05(kg/m2·s)，它们满足Zg＞Zm＞Zd的关系。同样地，在实施例2、3中，声阻抗调整层(PET)的声阻抗Zm为3.0E+06(kg/m2·s)，满足Zg＞Zm＞Zd的关系。
根据图3的威布尔分布可理解，比较例1及2的圆珠笔破坏高度整体上比实施例1～3的圆珠笔破坏高度低。尤其是比较例2相比于比较例1更差。关于比较例2，认为是由于玻璃层/Si3N4膜的界面处的弹性波的反射较大、以及驻波的波腹的位置与界面的位置大致一致，因此，最大应力成为两倍，即便是稍微的冲击也会致使破坏。在比较例2中，在玻璃层与粘弹性体层之间设置的Si3N4膜的声阻抗(＝3.1E+07(kg/m2·s))大于玻璃层的声阻抗(＝1.4E+07(kg/m2·s))。
当从玻璃层向粘弹性体层传递的冲击波的强度透射比为10％以上时，玻璃盖片的耐冲击性优异。强度透射比的上限值例如为12％，期望为13％。但是，若强度透射比为某种固定值以上，则容易发挥粘弹性层吸收冲击波的性能，因此，强度透射比的上限值没有特别限定。
工业实用性
本说明书所公开的技术在用于保护显示器的玻璃盖片中是有用的。显示器的种类没有特别限定，举出移动设备、电视接收机、导航装置等的显示器。

Claims (6)

1.一种玻璃盖片，其安装于显示器的显示器主体的显示面，其中，
所述玻璃盖片具备：
玻璃层；
粘弹性体层；以及
配置在所述玻璃层与所述粘弹性体层之间的声阻抗调整层，
从所述显示器的显示器主体的显示面起，所述粘弹性体层、所述声阻抗调整层及所述玻璃层依次层叠，
在所述玻璃层的声阻抗为Zg、所述声阻抗调整层的声阻抗为Zm、所述粘弹性体层的声阻抗为Zd时，满足Zg＞Zm＞Zd的关系。
2.根据权利要求1所述的玻璃盖片，其中，
所述粘弹性体层及所述声阻抗调整层由相对于可见光透明的材料形成。
3.根据权利要求1所述的玻璃盖片，其中，
所述粘弹性体层由光学用透明粘合膜构成。
4.根据权利要求1所述的玻璃盖片，其中，
所述阻抗调整层由至少一种树脂形成，该树脂是从由聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚丙烯、聚酯、聚酰亚胺及聚酰胺构成的组中选出的。
5.根据权利要求1所述的玻璃盖片，其中，
从所述玻璃层向所述粘弹性体层传递的冲击波的强度透射比为10％以上。
6.一种显示器，其中，
所述显示器具备：
显示器主体；以及
权利要求1至5中任一项所述的玻璃盖片，其安装于所述显示器主体的显示面。
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