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KR102566346B1 - 알칼리가 없는 유리 요소를 포함하는 구부릴 수 있는 유리 물품 - Google Patents

알칼리가 없는 유리 요소를 포함하는 구부릴 수 있는 유리 물품 Download PDF

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KR102566346B1
KR102566346B1 KR1020227028425A KR20227028425A KR102566346B1 KR 102566346 B1 KR102566346 B1 KR 102566346B1 KR 1020227028425 A KR1020227028425 A KR 1020227028425A KR 20227028425 A KR20227028425 A KR 20227028425A KR 102566346 B1 KR102566346 B1 KR 102566346B1
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티모시 마이클 그로스
폴 존 셔스택
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코닝 인코포레이티드
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Abstract

실질적으로 알칼리 이온이 없는 조성물, 약 40 GPa에서 약 100 GPa의 탄성 계수, 약 20㎛에서 약 100㎛까지의 최종 두께, 상기 요소의 구부림 시에 실질적으로 인장되는 제1 주표면 및 상기 구부림 시에 실질적으로 압축되는 제2 주표면을 갖는 유리 요소를 포함하는 구부릴 수 있는 스택 어셈블리로서, 상기 주표면들은 이전의 재질 제거에 의해 상기 최종 두께보다 적어도 20㎛ 더 큰 초기 두께에서 상기 최종 두께로 특징지어진다. 상기 유리 요소는 또한 상기 제1 주표면 상의 보호층을 구비한다. 게다가, 상기 유리 요소는, 약 25℃ 및 약 50% 상대 습도에서 적어도 60분 동안 약 15mm의 굴곡 반경에서의 상기 구부림 동안 상기 요소가 유지될 때, 파손이 없는 것으로 특징지어진다.

Description

알칼리가 없는 유리 요소를 포함하는 구부릴 수 있는 유리 물품{BENDABLE GLASS ARTICLES WITH ALKALI-FREE GLASS ELEMENTS}
본 출원은 35 U.S.C.§119 하에 2014년 11월 4일자로 출원된 미국 가출원 제62/074,940호를 우선권 주장하고 있으며, 그 내용은 참조를 위해 본 명세서에 병합된다.
본 발명은 일반적으로 구부릴 수 있는 유리 물품, 스택 어셈블리(stack assemblies) 및 전자 디바이스 어셈블리 그리고 이들을 만들기 위한 다양한 방법들에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 이들을 만들기 위한 방법들에 따라 알칼리가 없는 유리 요소를 함유하는 이러한 물품 및 어셈블리의 구부릴 수 있는 버전에 관한 것이다.
전통적으로 자연에서 단단한 물품 및 요소의 유연한 버전은 새로운 용도를 위해 개념화되고 있다. 예를 들어, 유연한 전자 디바이스는 예를 들어 곡면형 디스플레이 및 착용 가능한 디바이스와 같은 새로운 용도를 위한 기회를 제공하는 얇고, 가벼우며, 유연한 특성을 제공할 수 있다. 이러한 유연한 전자 디바이스 중 다수는 이러한 디바이스의 전자 요소를 유지하고 장착하기 위한 유연한 기판을 이용한다. 폴리머 포일은 피로 파괴에 대한 내성을 포함한 여러 장점을 갖지만, 미미한 광학 투과도, 열 안정성의 부족 및 제한된 기밀성으로부터 시달린다. 폴리머 포일이 뒤판(backplanes) 또는 전자 디바이스용 기판으로 사용될 때, 이들의 제한된 온도 내성은 이러한 디바이스에 사용되는 전자 요소의 처리 및 제조를 상당히 제한한다.
이러한 전자 디바이스 중 일부는 또한 유연한 디스플레이의 사용을 가능하게 한다. 광학 투과도 및 열 안정성은 보통 유연한 디스플레이 용도를 위한 중요한 특성이다. 게다가, 유연한 디스플레이는, 특히 터치 스크린 기능을 갖고 및/또는 접을 수 있는 유연한 디스플레이에 대하여, 작은 굴곡 반경에서의 파괴에 대한 내성을 포함하여, 높은 내피로성 및 펑크 내성을 가져야 한다.
종래의 유연한 유리 재질은 유연한 기판 및/또는 디스플레이 용도를 위해 필요한 특성들 중 다수를 제공한다. 그러나 이러한 용도를 위해 유리 재질을 활용하는 노력은 현재까지는 대체로 성공적이지 못했다. 일반적으로, 유리 기판은 작고 그리고 보다 더 작은 굴곡 반경을 달성하기 위해 매우 낮은 두께 수준( < 25㎛)으로 제조될 수 있다. 그러나 이러한 "얇은" 유리 기판은 제한된 펑크 내성으로부터 시달린다. 동시에, 더 두꺼운 유리 기판( > 150㎛)은 더 나은 펑크 내성을 갖도록 제작될 수 있으나, 이러한 기판은 구부림에 대하여 적합한 내피로성 및 기계 신뢰성이 부족하다. 게다가, 일부 종래의 유리 기판 조성물은 상대적으로 높은 알칼리 이온 수준을 함유하는 단점을 가진다. 이러한 조성물로 만들어진 유리 기판은 이러한 기판에 장착된 전자 디바이스 및 요소의 성능을 저하시킬 수 있는 알칼리 이온 이동에 민감하다.
따라서, 유연한 뒤판, 기판 및/또는 디스플레이 용도 및 기능, 특히 유연한 전자 디바이스 용도에서 신뢰할 수 있는 사용을 위한 유리 재질, 요소, 어셈블리 및 디바이스 구성에 대한 필요성이 존재한다.
일 양태에 따르면, 구부릴 수 있는 스택 어셈블리(stack assembly)는 실질적으로 알칼리 이온이 없는 조성물, 약 40 GPa에서 약 100 GPa의 탄성 계수, 약 20㎛에서 약 100㎛까지의 최종 두께, 유리 요소의 구부림 시에 실질적으로 인장되는 제1 주표면 및 상기 구부림 시에 실질적으로 압축되는 제2 주표면을 갖는 상기 유리 요소를 포함하고, 상기 주표면들은 상기 최종 두께를 적어도 20㎛를 초과하는 초기 두께에서 상기 최종 두께로 사전의 재질 제거에 의해 특징지어진다. 상기 유리 요소는 또한 상기 제1 주표면 상의 보호층을 구비한다. 게다가, 상기 유리 요소는, 약 25℃ 및 약 50% 상대 습도에서 적어도 60분 동안 약 15mm의 굴곡 반경에서의 구부림 동안 상기 요소가 유지될 때, 파손이 없는 것으로 특징지어진다. 일부 양태에 따르면, 상기 유리 요소의 조성물은 Li2O, Na2O, K2O, Rb2O 및 Cs2O 각각 0.5 mol% 미만을 갖는다.
일 양태에 따르면, 구부릴 수 있는 스택 어셈블리는 실질적으로 알칼리 이온이 없는 조성물, 약 40 GPa에서 약 100 GPa의 탄성 계수, 적어도 0.6 MPa·m1/2의 파괴 인성(KIC), 약 20㎛에서 약 100㎛까지의 최종 두께, 유리 요소의 구부림 시에 실질적으로 인장되는 제1 주표면 및 상기 구부림 시에 실질적으로 압축되는 제2 주표면을 갖는 상기 유리 요소를 포함한다. 상기 유리 요소는 또한 상기 제1 주표면 상의 보호층을 구비한다.
다른 양태에 따르면, 구부릴 수 있는 스택 어셈블리는 실질적으로 알칼리 이온이 없는 조성물, 약 40 GPa에서 약 100 GPa의 탄성 계수, 약 20㎛에서 약 100㎛까지의 최종 두께, 유리 요소의 구부림 시에 실질적으로 인장되는 제1 주표면 및 상기 구부림 시에 실질적으로 압축되는 제2 주표면을 갖는 상기 유리 요소를 포함하고, 상기 주표면들은 상기 최종 두께를 적어도 20㎛를 초과하는 초기 두께에서 상기 최종 두께로 사전의 재질 제거에 의해 특징지어진다. 상기 유리 요소는 또한 상기 제1 주표면 상의 보호층을 구비한다. 게다가, 상기 유리 요소는 약 25℃ 및 약 50% 상대 습도에서 약 15mm의 굴곡 반경에서의 구부림의 200,000 사이클을 겪은 후에, 파손이 없는 것으로 특징지어진다.
또 다른 양태에 따르면, 구부릴 수 있는 스택 어셈블리는 실질적으로 알칼리 이온이 없는 조성물, 약 40 GPa에서 약 100 GPa의 탄성 계수, 약 20㎛에서 약 100㎛까지의 최종 두께, 2% 이상의 파손 확률에서 적어도 1000 MPa의 구부림 강도, 유리 요소의 구부림 시에 실질적으로 인장되는 제1 주표면 및 상기 구부림 시에 실질적으로 압축되는 제2 주표면을 갖는 상기 유리 요소를 포함하고, 상기 주표면들은 상기 최종 두께를 적어도 20㎛를 초과하는 초기 두께에서 상기 최종 두께로 사전의 재질 제거에 의해 특징지어진다. 상기 유리 요소는 또한 상기 제1 주표면 상의 보호층을 구비한다. 게다가, 상기 유리 요소는 상기 어셈블리가 10 그램의 힘(gf)의 큐브 코너 압자(cube corner indenter)에 의해 상기 제1 주표면에 적층된 상기 보호층의 일부분에서 압입을 겪은 후에, 상기 구부림 강도의 적어도 90%의 잔류 강도로 특징지어진다. 2% 이상의 파손 확률에서 적어도 1000 MPa의 요구된 구부림 강도는 인공물 관련 시험과 연관된 감소된 강도값을 갖는 샘플로부터 데이터를 배제하는 Weibull 구부림 시험 데이터의 추정에 기반한다는 것을 이해해야 한다.
추가적인 양태에 따르면, 구부릴 수 있는 전자 디바이스 어셈블리는 실질적으로 알칼리 이온이 없는 유리 조성물, 약 40 GPa에서 약 100 GPa의 탄성 계수, 약 20㎛에서 약 100㎛까지의 최종 두께, 구부릴 수 있는 뒤판의 구부림 시에 실질적으로 인장되는 제1 주표면 및 상기 구부림 시에 실질적으로 압축되는 제2 주표면을 갖는 상기 구부릴 수 있는 뒤판을 포함하고, 상기 주표면들은 상기 최종 두께를 적어도 20㎛를 초과하는 초기 두께에서 상기 최종 두께로 사전의 재질 제거에 의해 특징지어진다. 상기 어셈블리는 또한 상기 뒤판의 상기 제1 주표면 상의 보호층, 및 상기 뒤판의 상기 제2 주표면 상의 복수의 전자 요소를 구비한다. 게다가, 상기 뒤판은, 약 25℃ 및 약 50% 상대 습도에서 적어도 60분 동안 약 15mm의 굴곡 반경에서의 구부림 동안 상기 뒤판이 유지될 때, 파손이 없는 것으로 특징지어진다.
특정 양태에 따르면, 상기 구부릴 수 있는 전자 디바이스 어셈블리는 상기 복수의 전자 요소 위의 구부릴 수 있는 커버를 더 포함하며, 상기 커버는 약 25㎛에서 약 125㎛까지의 두께, 제1 주표면 및 제2 주표면을 갖는다. 상기 커버는 또한 (a) 적어도 90%의 광학 투과율 및 제1 주표면을 갖는 제1 유리층; 및 (b) 상기 제1 유리층의 상기 제1 주표면에서 상기 제1 유리층 내에 제1 깊이까지 연장되고, 상기 제1 유리층의 상기 제1 주표면에서 적어도 100 MPa의 압축 응력에 의해 규정된 압축 응력 영역을 구비한다. 게다가, 상기 구부릴 수 있는 커버는 또한, (a) 상기 커버가 약 25℃ 및 약 50% 상대 습도에서 적어도 60분 동안 약 15mm의 굴곡 반경에서 유지될 때 파손이 없는 것; (b) 상기 커버의 상기 제1 주표면이 (ⅰ) 약 1 GPa 미만의 탄성 계수를 갖는 대략적으로 25㎛ 두께의 감압(pressure-sensitive) 접착제 및 (ⅱ) 약 10 GPa 미만의 탄성 계수를 갖는 대략적으로 50㎛ 두께의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 층에 의해 지지되고, 상기 커버의 상기 제2 주표면이 200㎛ 직경의 편평한 바닥을 갖는 스테인리스 스틸 핀으로 하중이 가해질 때, 1.5kgf 초과의 펑크 내성; 및 (c) 8H 이상의 연필 경도로 특징지어진다. 일부 양태에 따르면, 상기 구부릴 수 있는 커버의 상기 제1 유리층의 조성물은 Li2O, Na2O, K2O, Rb2O 및 Cs2O 각각 0.5 mol% 미만을 갖는다.
일부 실시예에서, 상기 구부릴 수 있는 전자 디바이스 어셈블리는 상기 커버 밑에 위치되고 상기 뒤판에 결합된 구부릴 수 있는 봉합제를 더 구비하고, 상기 봉합제는 상기 복수의 전자 요소를 봉합하도록 구성된다. 특정 양태에서, 상기 봉합제는 약 25㎛에서 약 125㎛까지의 두께를 갖고, (a) 적어도 90%의 광학 투과율 및 제1 주표면을 갖는 제2 유리층; 및 (b) 상기 제2 유리층의 상기 제1 주표면에서 상기 제2 유리층 내에 제1 깊이까지 연장되고, 상기 제2 유리층의 상기 제1 주표면에서 적어도 약 100 MPa의 압축 응력에 의해 규정된 압축 응력 영역을 더 구비한다. 상기 봉합제는 약 25℃ 및 약 50% 상대 습도에서 적어도 60분 동안 약 15mm의 굴곡 반경에서 상기 봉합제가 유지될 때, 파손이 없는 것으로 더 특징지어진다. 일부 구현에서, 상기 구부릴 수 있는 봉합제의 상기 제2 층은 실질적으로 알칼리가 없는 유리 조성물을 갖는다. 일부 양태에 있어서, 상기 구부릴 수 있는 봉합제의 조성물은 Li2O, Na2O, K2O, Rb2O 및 Cs2O 각각 0.5 mol% 미만을 갖는다.
본 발명의 추가의 양태에 있어서, 상기 구부릴 수 있는 전자 디바이스 어셈블리는 상기 커버 밑에 위치되고 상기 뒤판에 결합되고, 상기 봉합제는 상기 복수의 전자 요소를 봉합하도록 더 구성된 구부릴 수 있는 봉합제 ; 및 상기 봉합제의 상기 제1 주표면 상의 보호층를 더 구비할 수 있다. 이러한 양태에서, 상기 봉합제는, 실질적으로 알칼리 이온이 없고 적어도 90%의 광학 투과율을 갖는 유리 조성물; 약 40 GPa에서 약 100 GPa의 탄성 계수; 약 20㎛에서 약 100㎛까지의 최종 두께; 상기 봉합제의 구부림 시에 실질적으로 인장되는 제1 주표면; 상기 구부림 시에 실질적으로 압축되는 제2 주표면 - 상기 주표면들은 상기 최종 두께를 적어도 20㎛를 초과하는 초기 두께에서 상기 최종 두께로 사전의 재질 제거에 의해 특징지어짐 - ; 및 약 25℃ 및 약 50% 상대 습도에서 적어도 60분 동안 약 15mm의 굴곡 반경에서의 구부림 동안 상기 봉합제가 유지될 때, 파손이 없는 것으로 더 특징지어진다.
본 발명의 추가적인 특징 및 장점은 이하의 발명의 상세한 설명에서 설명될 것이고, 부분적으로는 그 설명으로부터 당업자에게 쉽게 명백할 것이며, 또는 이하의 발명의 상세한 설명, 청구범위, 더 나아가 첨부 도면을 포함하여, 본 명세서에 개시된 실시예들을 실시함으로써 인식될 것이다.
상술한 일반적인 설명 및 이하의 자세한 설명 모두는 단지 예시적인 것이며, 청구범위의 본질 및 특성을 이해하기 위한 개요 또는 뼈대를 제공하도록 의도된 것임을 이해해야 한다. 첨부 도면은 본 발명의 추가의 이해를 제공하기 위해 포함되고, 본 명세서에 병합되어 본 명세서의 일부를 구성한다. 도면은 하나 이상의 실시예를 도시하고, 설명과 함께 다양한 실시예의 원리 및 작동을 설명하도록 돕는다. 본원에 사용된 방향 용어 - 예를 들어, 위, 아래, 오른쪽, 왼쪽, 앞, 뒤, 위, 아래 - 는 단지 도시된 도면에만 참조되며 절대적인 방향을 의미하도록 의도된 것은 아니다.
도 1은 에칭되고 압입된 주표면들을 갖는 유연한 유리 샘플의 그룹 및 에칭된 주표면들을 갖는 유연한 유리 샘플의 다른 그룹에 대한 파손에 있어서 하중 대비 파손 가능성의 Weibull 선도이다.
도 2는 본 발명의 일 양태에 따른 실질적으로 알칼리 이온이 없는 조성물 및 보호층을 갖는 알칼리가 없는 유리 요소를 포함하는 구부릴 수 있는 스택 어셈블리의 사시도이다.
도 2a는 도 2에 도시된 스택 어셈블리의 단면도이다.
도 2b는 어셈블리의 구부림 시에 도 2에 도시된 스택 어셈블리의 단면도이다.
도 3 및 3a는 특히 본 발명의 또 다른 양태에 따른 이러한 어셈블리에서 사용된 최대 굴곡 반경, 탄성 계수 및 알칼리가 없는 유리 요소의 두께에 관하여 구부릴 수 있는 스택 어셈블리에 대한 디자인 구성을 도시한 도식도이다.
도 4는 본 발명의 추가의 양태에 따른 알칼리가 없는 유리 조성물을 갖는 구부릴 수 있는 뒤판, 보호층 및 상기 뒤판 상의 전자 디바이스를 포함하는 전자 디바이스 어셈블리의 사시도이다.
도 4a는 상기 어셈블리의 구부림 시에, 도 4에 도시된 상기 전자 디바이스 어셈블리의 단면도이다.
도 5는 알칼리가 없는 유리 조성물을 갖는 구부릴 수 있는 뒤판, 보호층, 상기 뒤판 상의 전자 디바이스, 전자 요소 위의 구부릴 수 있는 커버 및 상기 커버 밑에 상기 뒤판과 결합되어 상기 전자 요소를 봉합하는 구부릴 수 있는 봉합제를 포함하는 전자 디바이스 어셈블리의 사시도이다.
도 5a는 상기 어셈블리의 구부림 시에, 도 5에 도시된 상기 전자 디바이스 어셈블리의 단면도이다.
본 발명의 바람직한 실시예들은 첨부 도면에 도시된 예들을 참조하여 자세히 설명될 것이다. 가능할 때마다, 동일한 도면 부호는 동일하거나 유사한 부분을 언급하기 위해 도면 전체에 걸쳐 사용된다. 본 명세서에서 범위는 "약" 하나의 특정값에서 및/또는 "약" 또 다른 특정값까지로 표현될 수 있다. 이러한 범위가 표현될 때, 다른 실시예가 하나의 특정값에서 및/또는 다른 특정값까지 포함할 수 있다. 유사하게, 값들이 근사값으로 표현될 때, 선행사 "약"의 사용으로써, 특정값이 또 다른 실시예를 형성한다는 것이 이해될 수 있을 것이다. 상기 범위들의 각각의 종점들은 다른 종점과 관련하여 및 다른 종점과는 독립적으로 모두 중요하다는 것이 더 이해될 수 있을 것이다.
다른 특징들 및 장점들 중에서, 본 발명의 스택 어셈블리, 유리 요소 및 유리 물품(및 그들을 만드는 방법)은 작은 굴곡 반경에서 기계적 신뢰성(예를 들어, 많은 사이클에 걸친 동적 구부림뿐만 아니라 정적 인장 및 피로)을 제공한다. 작은 굴곡 반경 및 알칼리 이온 이동에 대해 감소된 민감성은, 상기 스택 어셈블리, 유리 요소, 및/또는 유리 물품이 접을 수 있는 디스플레이 내의 기판 또는 뒤판 요소로 사용될 때, 특히 유익하다. 예를 들어, 상기 요소, 어셈블리 또는 물품은 상기 디스플레이의 일부분이 상기 디스플레이의 또 다른 부분의 상부 상에서 접히는 디스플레이 내에서 사용될 수 있고, 상기 기판 또는 뒤판은 전자 요소들을 포함한다. 더 일반적으로는, 상기 스택 어셈블리, 유리 요소 및/또는 유리 물품은, 접을 수 있는 디스플레이의 사용자와 마주보는 일부분 상의 커버 - 펑크 내성이 특히 중요한 위치 - ; 전자 요소들이 배치되는 장치 자체 내부에 배치되는 기판; 또는 접을 수 있는 디스플레이 디바이스 내의 다른 곳 중 하나 이상으로 사용될 수 있다. 대체적으로는, 상기 스택 어셈블리, 유리 요소 및/또는 유리 물품은 디스플레이를 갖지 않은 디바이스에서 사용될 수 있으나, 유리층이 이것의 유익한 특성을 위해 사용되고, 접을 수 있는 디스플레이와 유사한 방식으로, 급격한 굴국 반경으로 접히는 장치가 사용될 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 구부릴 수 있는 스택 어셈블리는 실질적으로 알칼리 이온이 없는 조성물, 약 40 GPa에서 약 100 GPa의 탄성 계수 및 약 20㎛에서 약 100㎛까지의 최종 두께를 갖는 유리 요소를 구비하는 것으로 제공된다. 상기 어셈블리는 또한 상기 유리 요소의 하나 이상의 주표면 위의 적어도 하나의 보호층을 구비한다. 상기 유리 요소의 최종 두께는 재질 제거 공정(예를 들어, 상기 유리 요소의 각각의 표면으로부터 적어도 10마이크론을 제거하는 에칭 공정) 이후에 상기 요소의 두께이다.
알칼리가 없는, 구부릴 수 있는 유리 물품이 정적 및/또는 사이클 조건 하에서 파손 없이 구부릴 수 있는 능력은 적어도 부분적으로는 상기 물품의 강도에 따라 달라진다. 상기 물품의 강도는 보통 상기 물품에 적용되는 응력장에 대한 상기 물품 내에 흠들의 크기 및 분포에 따라 달라진다. 제조하는 동안, 알칼리가 없는 유리 기판은 절단, 단일화 또는 다르게는 최종 또는 거의 최종 모양으로 분할된다. 이러한 공정 및 이들과 관련된 취급은 보통 상기 물품으로 흠을 도입하여, 물품의 강도 및 인성을 저하시킨다. 결과적으로, 알칼리가 없는 유리판은 보통 250 MPa 이하의 강도 수준을 나타낸다. 약 0.6 MPa·m1/2의 파괴 인성(KIC) 값은 알칼리가 없는 유리 조성물의 전형이다. 아래의 식 (1)을 사용함으로써, 손상과 관련된 취급 및 제조를 겪은 그러한 물품에 대해 약 2.6 마이크론의 최대 흠 크기를 추정하는 것이 가능하다.
(1) KIC = Y*σ*a1/2
a : 최대 흠 크기
Y : 실험적으로 결정된 균열 모양 계수, 취급 손상에 대한 단일화 및 제조와 전형적으로 관련된 표면 스크래치에 대하여 약 1.12*π1/2이다.
단일화 이후에 수행된 산 에칭 절차와 같은 재질 제거 공정은 상기 흠의 밀도와 크기를 감소시킴으로써 알칼리가 없는 유리 물품(및 다른 유리 조성물) 내에 흠 분포를 상당히 개선시킬 수 있다. 당업자에 의해 사용되는 다른 접근법들은 상기 유리로부터 재질을 제거하도록 사용될 수 있다(예를 들어, 레이저 에칭). 본 발명의 일 양태에 따르면, 이러한 재질 제거 공정은 1000 MPa 이상의 강도 수준으로 상기 알칼리가 없는 유리 요소의 강도를 향상시킬 수 있다. 식 (1)의 관점에서, 상기 재질 제거 공정은 상기 최대 흠 크기(a)를 약 162㎚까지 감소시킨다.
취급 및 단일화는 상기 물품에 손상을 야기할 수 있으므로, 상기 재질 제거 공정 이후에 알칼리 유리 물품(및 다른 유리 조성물을 갖는 물품)의 최소한의 및 심지어 조심스런 취급 또한 재질 제거 절차를 통해 얻어진 물품의 향상된 강도를 상당히 감소시킬 수 있다는 것이 또한 예상된다. 도 1은 이러한 점을 증명하는 파손 하중 및 파손 가능성의 Weibull 선도를 나타낸다. 특히, 재질 제거 공정 및 작은 큐브 코너 압입을 겪은 Corning Gorilla® 유리 물품인 비강화 그룹(즉, "B1 - 깊은 에칭" 그룹)은 같은 조성물 및 재질 제거 공정 조건(즉, "A1 - 깊은 에칭" 그룹)을 갖는 샘플 그룹과 비교하여 상당히 낮은 강도값을 나타낸다. 도 1에서, 시험 샘플은 약 200 마이크론의 최초 두께를 갖고, 깊은 산 에칭 절차에 의해 두께가 75 마이크론으로 감소된다. B1 그룹에서, 상기 샘플은 약 10gf의 큐브 코너 압입을 겪는다.
다시 도 1을 참조하면, 상기 A1 그룹은 10% 이상의 파손 가능성에서 1000 MPa을 초과하는 강도값을 나타낸다. 더욱이, 1000 MPa보다 훨씬 낮은 강도값을 갖는 두 개의 데이터 지점은 취급 관련 시험 동안 우연히 손상된 특이점으로 간주된다. 결과적으로, A1 그룹에 대해 도 1에서 도시된 Weibull 계수(즉, 파손에 대한 응력 대비 파손 가능성의 기울기)는 또한 두 개의 특이점을 포함한다는 의미에서 보수적이다. 상기 그룹에서 특이점들이 무시된다면, 그 결과로 발생된 Weibull 계수는 1000 MPa을 초과하는 추정된 강도값이 2% 이상의 파손 확률일 수 있다는 점을 보여준다. 비교해 보면, 샘플의 B1 그룹은 모든 파손 확률에 대해 200 MPa 이하의 강도값을 나타낸다. 2%의 파손 확률에서, 예상되는 강도는 약 150 MPa이다. 비강화 Corning Gorilla® 유리 샘플과 관련된 도 1에서 생성된 데이터는 알칼리가 없는 유리 샘플로 생성된 강도 데이터와 비교될 것임이 예상된다. 상기 강도값 및 Weibull 계수는 알칼리가 없는 유리 조성물을 갖는 샘플의 그룹과 비강화된 Corning Gorilla® 유리 조성물 사이에서 약간 다를 수 있지만, 도 1에서 도시된 상기 큐브 코너 압입과 관련된 강도에서의 감소의 관찰된 경향은 실질적으로 동일할 것으로 예상된다.
이러한 이해의 관점에서, 본 발명의 일 양태는 적용 환경에서 인장 응력을 받는 알칼리가 없는 유리 요소의 하나 이상의 표면들에 보호층을 추가하는 것이다. 상기 보호층은, 전자 디바이스 또는 다른 물품에서 상기 유리 요소의 설치 전에, 상기 알칼리가 없는 유리 요소에서 상기 향상된 강도 수준이 추가적인 취급 및 제조를 통해 유지된다. 예를 들어, 보호층은 구부림 동안 인장하에서 알칼리가 없는 유리 요소의 상기 주표면에 적용될 수 있고, 상기 요소의 구부림 동안 또한 인장 응력을 받는 상기 요소의 에지의 적어도 일부분에 적용될 수 있다. 일부 양태에서, 상기 알칼리가 없는 유리 요소의 표면이 보호되기 위해 최소한의 접촉이 이루어지도록 상기 보호층이 적용된다. 100 마이크론 이하의 두께인 폴리메틸 메틸아크릴레이트(polymethyl methylacrylate ; PMMA)와 같은 재질의 얇을 폴리머 필름은 상기 알칼리가 없는 유리 요소의 주표면에 대하여 이것에 보호를 제공하기 위해 100 마이크론 이하의 두께인 접착층과 함께 접착될 수 있다. 특정 양태에서, 상기 보호층은 이하의 코팅 적용 기술(딥, 스프레이, 롤러, 슬롯 다이, 커튼, 잉크젯, 오프셋프린팅, 그라비어, 오프셋 그라비어, 브러쉬 온, 전사 인쇄, 캐스트 앤 큐어 및 작업 분야에서 당업자에 의해 이해되는 다른 적합한 공정들) 중 임의의 하나 이상을 사용하여 적용된 나노-실리카 미립자 및 에폭시 또는 우레탄 재질의 혼합물을 포함할 수 있다. 이러한 혼합물은 또한 적용 환경에서 상기 요소의 구부림 동안 인장 응력을 경험할 것이 예상되는 상기 알칼리가 없는 유리 요소의 에지를 보호하기 위해 사용될 수 있다.
도 2 내지 2b를 참조하면, 구부릴 수 있는 스택 어셈블리(100)가 본 발명의 일 양태에 따라 도시되어 있다. 상기 어셈블리(100)는 실질적으로 알칼리 이온이 없는 조성물, 약 40 GPa에서 약 100 GPa의 탄성 계수, 약 20㎛에서 약 100㎛까지의 최종 두께(52), 상기 요소의 구부림 시에 실질적으로 인장되는 제1 주표면(54) 및 상기 구부림(10) 시에 실질적으로 압축되는 제2 주표면(52)을 갖는 유리 요소(50)를 구비한다. 도 2 내지 2b에서 도시된 바와 같이, 상기 주표면들(54, 56)은 상기 최종 두께(52)를 적어도 20㎛를 초과하는 초기 두께에서 상기 최종 두께(52)로 사전의 재질 제거에 의해 특징지어진다. 상기 유리 요소는 또한 상기 제1 주표면(54) 상의 두께(72)를 갖는 보호층(70)을 구비한다. 게다가, 상기 유리 요소(50)는, 약 25℃ 및 약 50% 상대 습도에서 적어도 60분 동안 약 15mm의 굴곡 반경(40)에서의 구부림 동안 상기 요소(50)가 유지될 때, 파손이 없는 것으로 특징지어진다.
일부 양태에 따르면, 도 2 내지 2b에서 도시된 상기 유리 요소(50)의 조성물은 Li2O, Na2O, K2O, Rb2O 및 Cs2O 각각 0.5 mol% 미만을 갖는다. 특정 구현에서, 상기 유리 요소(50)의 상기 알칼리가 없는 특성은 Li2O, Na2O, K2O, Rb2O 및 Cs2O 각각 0.45 mol%, 0.40 mol%, 0.35 mol%, 0.30 mol%, 0.25 mol%, 0.20 mol%, 0.15 mol%, 0.10 mol% 또는 0.05 mol% 미만으로 특징지어진다.
일부 구현에서, 상기 구부릴 수 있는 스택 어셈블리(100)는, 약 25℃ 및 약 50% 상대 습도에서 적어도 60분 동안 약 15mm의 굴곡 반경(40)에서의 구부림(10) 동안 상기 요소(50)가 유지될 때, 파손이 없는 것으로 특징지어지는 유리 요소(50)를 구비한다. 보다 바람직하게는, 상기 요소(50)는, 동일하거나 유사한 시험 조건하에서 5mm의 굴곡 반경에서 구부림(10) 동안 유지될 때, 파손이 없는 것으로 특징지어진다. 도 2 내지 2b에 도시된 상기 스택 어셈블리(100)는 예상된 적용 환경(예를 들어, 앞서 언급된 값들의 약 +/- 10% 내에 습도 및/또는 온도 수준)과 일치하는 다른 시험 조건하에서 또한 동일하거나 유사한 굴곡 반경(예를 들어, 앞서 언급된 상기 구부림의 약 +/- 10% 내)이 가능하다.
도 2 내지 2b를 다시 참조하면, 상기 유리 요소(50)의 상기 주표면(54) 상의 상기 구부릴 수 있는 스택 어셈블리(100)의 상기 보호층(70)은 다양한 재질을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 보호층(70)은 적어도 5 마이크론의 두께(72)를 갖는 고분자 재질을 포함한다. 일부 양태에서, 상기 보호층(70)의 상기 두께(72)는, 상기 유리 요소(50)의 두께에 따라서, 5 마이크론에서 50 마이크론까지의 범위가 될 수 있다. 이것의 공정들과 관련된 상기 보호층의 수축으로부터 상기 요소의 뒤틀림을 피하기 위해 더 얇은 유리 요소에 대한 상기 범위의 작은 끝의 두께(72)로 보호층(70)을 사용하는 것이 바람직하다. 일부 양태에 따르면, 상기 유리 요소의 두께가 증가될 때, 상기 보호층(70)의 상기 두께(72) 또한 상기 범위 내에서 증가된다.
앞서 논의된 바와 같이, 상기 보호층(70)은 나노-실리카 미립자 및 에폭시와 우레탄 재질 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 보호층(70)의 이러한 조성물들 및 다른 적합한 대체적인 조성물들은 또한 2014년 10월 17일에 출원된 미국 출원 제14/516,685호에 개시되어 있다. 적절한 하나의 예에서, 이하의 조성물을 갖는 우레탄은 상기 보호층(70)을 위해 사용될 수 있다 : 50% 올리고머(Ebecryl® 8311 : 지방족 우레탄 아크릴레이트에 분산된 40% 20nm 나노-실리카), 43.8% 모노머(Sartomer Arkema SR531 : 순환 트리메틸올프로판 포멀 아크릴레이트 ; cyclic trimethylolpropane formal acrylate), 0.2% 광개시제(MBF : 메틸 벤조일포르메이트), 3.0% 시레인 접착 촉진제(APTMS : 3-아크릴옥시프로필트리메톡시시레인 ; 3-acryloxypropytrimethoxysilane), 및 3.0% 접착 촉진제(Sartomer Arkema CD9053 : TMPEOTA에서 아크릴레이트 포스페이트 에스테르 ; acrylate phosphate esters). 또 다른 적절한 예에서, 이하의 조성물을 갖는 에폭시는 상기 보호층(70)을 위해 사용될 수 있다 : 70.69% Nanopox® C-620(구형 나노-실리카 20nm 중량 40%를 갖는 지환식 에폭시 수지 ; cycloaliphatic epoxy resin), 23.56% Nanopox® C-680(구형 나노-실리카 20nm 중량 50%를 갖는 옥세탄 모노머 ; oxetane 모노머), 3.00% MomentiveTM CoatOSil® MP-200(시레인 접착 촉진제), 2.50% Dow Chemical Cyracure UVI-6976TM(양이온의 광개시제), 및 0.25% CibaTM Tinuvin® 292(장애 아민 광 안정제 ; hindered amine light stabilizer). 상기 보호층(70)은 또한 동일하거나 유사한 두께를 갖는 접착층에 의해 상기 유리 요소(50)의 표면에 붙는 폴리머층, 필름 또는 시트를 포함할 수 있다.
도 2 내지 2b에 도시된 상기 구부릴 수 있는 스택 어셈블리(100)는 향상된 강도값을 나타내는 흠 분산(flaw distribution)을 갖는 유리 요소(50)로 구성될 수 있다. 특정 구현에서, 상기 제1 주표면(54) 및 상기 제1 주표면(54)과 상기 최종 두께(62)의 약 절반 사이의 영역(60)이, 약 200㎚ 이하의 평균의 가장 긴 단면 치수를 갖는 복수의 흠으로 특징지어진 흠 분포를 갖는 실질적으로 흠이 없는 영역(60)을 정의한다. 일부 양태에서, 상기 실질적으로 흠이 없는 영역(60)은, 상기 영역(60) 내의 감소된 흠 크기를 창출하도록 사용된 공정 조건에 따라서, 상기 요소(50) 내에서 다양한 깊이(예를 들어, 상기 유리 요소(50)의 상기 두께(52)의 1/3에서 2/3까지)까지 확장될 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 도 2 내지 2b에 도시된 상기 구부릴 수 있는 스택 어셈블리(100)는 퓨전 공정으로 형성된 유리 요소(50)를 구비할 수 있고, 상기 요소의 상기 탄성 계수는 약 40 GPa와 약 65 GPa 사이이다. 따라서, 상기 유리 요소(50)는 퓨전 라인(도시되지 않음)을 구비할 수 있다. 특정 양태에서, 상기 유리 요소(50)는, 바람직하게는 퓨전 공정을 사용하여 준비되어, 약 1010 Pa·s의 점성에서 700℃와 800℃ 사이의 가상의 온도에 의해 특징지어질 수 있다. 이러한 가상의 온도는 일반적으로 거의 알칼리가 없는 유리 조성물의 가상의 온도보다 높고, 플로트 공정을 사용하여 준비되고 어닐링된 조성물과 비교하여 더 낮은 탄성 계수값을 초래한다. 플로트 공정에 의해 준비된 알칼리가 없는 조성물은, 그들이 퓨전 공정을 사용하여 준비된 유리 요소와 비교하여 보통 더 높은 탄성 계수를 갖기 때문에, 덜 바람직하다.
도 2 내지 2b에 도시된 상기 구부릴 수 있는 스택 어셈블리(100)의 또 다른 구현에서, 상기 어셈블리(100)는 실질적으로 알칼리 이온이 없는 조성물, 약 40 GPa에서 약 100 GPa의 탄성 계수, 적어도 0.6 MPa·m1/2의 파괴 인성(KIC), 및 약 20㎛에서 약 100㎛까지의 최종 두께(52)를 갖는 유리 요소(50)를 구비한다. 상기 유리 요소(50)는 또한 상기 요소(50)의 구부림(10) 시에 실질적으로 인장되는 제1 주표면(54), 및 상기 구부림(10) 시에 실질적으로 압축되는 제2 주표면(56)을 구비한다. 상기 유리 요소(50)는 또한 상기 제1 주표면(54) 상의 보호층(70)을 구비한다.
상기 구부릴 수 있는 스택 어셈블리(100)의 특정 양태에서, 도 2 내지 2b에 도시된 바와 같이, 유리 요소(50)는 실질적으로 알칼리 이온이 없는 조성물, 약 40 GPa에서 약 100 GPa의 탄성 계수, 및 약 20㎛에서 약 100㎛까지의 최종 두께(52)를 갖는다. 상기 유리 요소(50)는 또한 상기 요소(50)의 구부림(10) 시에 실질적으로 인장되는 제1 주표면(54), 및 상기 구부림(10) 시에 실질적으로 압축되는 제2 주표면(56)을 구비한다. 이런 양태에서, 상기 주표면들(54, 56)은 상기 최종 두께(52)를 적어도 20㎛를 초과하는 초기 두께에서 상기 최종 두께(52)로 사전의 재질 제거에 의해 특징지어진다. 상기 유리 요소(50)는 또한 상기 제1 주표면(54) 상의 보호층(70)을 구비한다. 게다가, 상기 유리 요소(50)는, 상기 요소가 약 25℃ 및 약 50% 상대 습도에서 약 15mm의 굴곡 반경(40)에서의 구부림의 200,000 사이클을 겪은 후에, 파손이 없는 것으로 특징지어진다.
도 2 내지 2b에 도시된 상기 구부릴 수 있는 스택 어셈블리(100)는 또한 실질적으로 알칼리 이온이 없는 조성물, 약 40 GPa에서 약 100 GPa의 탄성 계수, 약 20㎛에서 약 100㎛까지의 최종 두께(52), 및 2% 이상의 파손 확률에서 적어도 1000 MPa의 구부림 강도를 갖는 유리 요소(50)로 구성될 수 있다. 상기 유리 요소(50)는 또한 상기 요소(50)의 구부림(10) 시에 실질적으로 인장되는 제1 주표면(54) 및 상기 구부림 시(10)에 실질적으로 압축되는 제2 주표면(56)을 구비한다. 이런 구성에서, 상기 주표면들(54, 56)은 상기 최종 두께(52)를 적어도 20㎛를 초과하는 초기 두께에서 상기 최종 두께(52)로 사전의 재질 제거에 의해 특징지어진다. 상기 유리 요소(50)는 또한 상기 제1 주표면(54) 상의 보호층(70)를 구비한다. 게다가, 상기 유리 요소는, 상기 어셈블리(100)가 10gf의 큐브 코너 압자에 의해 상기 제1 주표면(54)에 적층된 상기 보호층(70)의 일부분에서 압입을 겪은 후에, 상기 구부림 강도의 적어도 90%의 잔류 강도로 특징지어진다.
도 3에 의해 나타난 바와 같이, 다양한 두께의 알칼리가 없는 유리 요소 및 탄성 계수를 갖는 구부릴 수 있는 스택 어셈블리(100)는 본 발명의 양태들에 따른 25mm 이하의 굴곡 반경을 달성하기 위해 사용될 수 있다. 1000 MPa 이상의 예상된 강도 수준으로, 최대 강도값의 1/5 이하의 인장 응력을 유지함으로써 10년 수명으로 추정되는 피로 파괴 내성을 얻을 수 있다. 따라서, 200 MPa 이하의 응력 수준을 생성하는 굴곡 반경은 상기 알칼리가 없는 유리 요소에서 피로와 관련된 파손이 일어나기 쉬워서는 안된다. 더 구체적으로, 상기 스택 어셈블리(100)에 사용된 상기 유리 요소에 대한 200 MPa의 최대 유도 인장 응력(σmax)을 가정하여, 이하의 식(2)은 도 3에 도시된 해답 공간을 생성하도록 사용된다.
(2) R = (E*h) / (1-ν2)*2σmax
여기서, R = 피로 관련 파손이 없는 상기 스택 어셈블리의 최대 굴곡 반경,
h = 상기 유리 요소의 두께,
E = 상기 유리 요소의 상기 탄성 계수,
ν = 상기 알칼리가 없는 유리에 대한 푸아송 계수(0.2로 가정됨).
도 3을 참조하면, 약 82 GPA("유리 C")의 탄성 계수 및 약 100 마이크론의 두께를 갖는 유리 요소(50)로 구성된 구부릴 수 있는 스택 어셈블리(100)는 약 22mm의 최대 굴곡 반경(40)을 가능하게 하는 것이 명백하다. 예를 들어, 20 마이크론으로 상기 두께를 감소시키는 것은 약 4mm로 상기 최대 굴곡 반경을 개선한다(즉 예리한 구부림이 가능하다). 유사하게, 약 74 GPA("유리 B")의 탄성 계수 및 약 100 마이크론의 두께를 갖는 유리 요소(50)로 구성된 구부릴 수 있는 스택 어셈블리(100)는 약 18mm의 최대 굴곡 반경(40)이 가능하다. 예를 들어, 20 마이크론으로 상기 두께를 감소시키는 것은 4mm 미만으로 상기 최대 굴곡 반경을 개선한다. 추가적으로, 약 57 GPA("유리 A")의 탄성 계수 및 약 100 마이크론의 두께를 갖는 유리 요소(50)로 구성된 구부릴 수 있는 스택 어셈블리(100)는 약 15mm의 최대 굴곡 반경(40)이 가능하다. 예를 들어, 20 마이크론으로 상기 두께를 감소시키는 것은 약 3mm로 상기 최대 굴곡 반경을 개선한다.
도 3a에 의해 나타난 바와 같이, 다양한 두께 및 탄성 계수의 알칼리가 없는 유리 요소를 갖는 구부릴 수 있는 스택 어셈블리(100)는 본 발명의 양태들에 따라 15mm 이하의 굴곡 반경을 달성하도록 사용된다. 1000 MPa 이상의 예상된 강도 수준으로, 10년의 수명으로 추정되는 피로 파괴 내성은 상기 최대 강도값의 1/3 이하의 인장 응력을 유지함으로써 얻어질 수 있다. 따라서, 333 MPa 이하의 응력 수준을 생성하는 굴곡 반경은 상기 알칼리가 없는 유리 요소에서 피로와 관련된 파손에 민감하지 않아야 한다. 더 구체적으로, 아래의 식(2)는 상기 스택 어셈블리(100)에 사용된 상기 유리 요소에 대한 333 MPa의 최대 유도 인장 응력(σmax)을 가정하여, 이하의 식(2)은 도 3a에 도시된 해답 공간을 생성하도록 사용된다.
(2) R = (E*h) / (1-ν2)*2σmax
여기서, R = 피로 관련 파손이 없는 상기 스택 어셈블리의 최대 굴곡 반경,
h = 상기 유리 요소의 두께,
E = 상기 유리 요소의 상기 탄성 계수,
ν = 상기 알칼리가 없는 유리에 대한 푸아송 계수(0.2로 가정됨).
도 3a를 참조하면, 약 82 GPA("유리 C")의 탄성 계수 및 약 100 마이크론의 두께를 갖는 유리 요소(50)로 구성된 구부릴 수 있는 스택 어셈블리(100)는 약 13mm의 최대 굴곡 반경(40)을 가능하게 하는 것이 명백하다. 예를 들어, 20 마이크론으로 상기 두께를 감소시키는 것은 약 2.5mm로 상기 최대 굴곡 반경을 개선한다(즉 예리한 구부림이 가능하다). 유사하게, 약 74 GPA("유리 B")의 탄성 계수 및 약 100 마이크론의 두께를 갖는 유리 요소(50)로 구성된 구부릴 수 있는 스택 어셈블리(100)는 약 11.5mm의 최대 굴곡 반경(40)이 가능하다. 예를 들어, 20 마이크론으로 상기 두께를 감소시키는 것은 2.5mm 미만으로 상기 최대 굴곡 반경을 개선한다. 추가적으로, 약 57 GPA("유리 A")의 탄성 계수 및 약 100 마이크론의 두께를 갖는 유리 요소(50)로 구성된 구부릴 수 있는 스택 어셈블리(100)는 약 9mm의 최대 굴곡 반경(40)이 가능하다. 예를 들어, 20 마이크론으로 상기 두께를 감소시키는 것은 약 2mm 미만으로 상기 최대 굴곡 반경을 개선한다.
도 4 내지 4a를 참조하면, 구부릴 수 있는 전자 디바이스 어셈블리(200)는 실질적으로 알칼리 이온이 없는 조성물, 약 40 GPa에서 약 100 GPa의 탄성 계수 및 약 20㎛에서 약 100㎛까지의 최종 두께(152)를 갖는 구부릴 수 있는 뒤판(150)을 구비하는 것으로 제공된다. 상기 구부릴 수 있는 뒤판(150)은 상기 뒤판(150)의 구부림(190) 시에 실질적으로 인장되는 제1 주표면(154) 및 상기 구부림(190) 시에 실질적으로 압축되는 제2 주표면(156)을 갖는다. 추가적으로 상기 주표면들(154, 156)은 상기 최종 두께(152)를 적어도 20㎛를 초과하는 초기 두께에서 상기 최종 두께(152)로 사전의 재질 제거에 의해 특징지어진다. 상기 어셈블리(200)는 또한 상기 뒤판(150)의 상기 제1 주표면(154) 상의 보호층(170); 상기 뒤판(150)의 상기 제2 주표면(156) 상의 복수의 전자 요소(180)를 구비한다. 게다가, 상기 뒤판(150)은 약 25℃ 및 약 50% 상대 습도에서 적어도 60분 동안 약 15mm의 굴곡 반경에서의 상기 구부림(190) 동안 상기 뒤판이 유지될 때, 파손이 없는 것으로 특징지어진다.
도 4a에서 도시된 바와 같이, 상기 어셈블리(200)는 상기 제1 주표면(154)이 인장되는 위치에 있고 상기 전자 요소(180)를 포함하는 제2 주표면(156)이 압축되도록 상기 구부림 방향(190)을 따라 휘어지거나 구부러질 수 있다. 결과적으로, 상기 보호층(170)은 강도 감소 및 궁극적으로 주어진 굴곡 반경(140)에 대한 피로 수명 성능에서의 감소를 초래할 수 있는 취급 관련 결함들이 표면에서 발생되지 않도록 보장하기 위해 인장되는 상기 주표면(154) 위에 위치된다. 구부릴 수 있는 뒤판(150), 실질적으로 흠이 없는 영역(160) 및 상기 구부릴 수 있는 전자 어셈블리의 보호층(170) 요소는 도 2 내지 2b에 도시된 상기 구부릴 수 있는 스택 어셈블리(100)에서 사용되는 상기 유리 요소(50), 실질적으로 흠이 없는 영역(60) 및 보호층(70)과 비교 가능하다. 이와 같이, 상기 스택 어셈블리(100)의 상술한 변형들은 또한 상기 구부릴 수 있는 전자 디바이스 어셈블리(200)에 적용 가능하다.
일부 양태들에서, 상기 전자 요소(180)는 적어도 박막(thin-film) 트랜지스터(TFT) 요소 또는 적어도 하나의 유기 발광 다이오드(OLED) 요소를 포함한다. 내열 보호층(170) 조성물들이 상기 디바이스 어셈블리(200)에서 사용될 때, 고분자 뒤판을 갖는 시스템과 비교하여 상기 뒤판(150) 상의 상기 전자 요소들(180)의 높은 온도 공정이 사용될 수 있다. 유익하게는, 디바이스 어셈블리(200)의 증가된 온도 능력이 높은 제조 수율 및/또는 높은 성능 전자 디바이스 요소를 상기 뒤판을 수용하는 디바이스로의 집적을 달성하기 위해 사용될 수 있다.
도 5 내지 5a를 참조하면, 도 4 내지 4a에 도시된 상기 어셈블리와 비교 가능한 디바이스 어셈블리(200)를 사용하는 구부릴 수 있는 전자 디바이스 어셈블리(300)가 도시된다. 특히, 상기 어셈블리(300)는 추가로 상기 복수의 전자 요소(180) 위의 구부릴 수 있는 커버(260)를 구비한다. 상기 커버(260)는 약 25㎛에서 약 125㎛까지의 두께, 제1 주표면(264) 및 제2 주표면(266)을 갖을 수 있다. 상기 커버(260)는 또한 (a) 적어도 90%의 광학 투과율, 제1 주표면(264a) 및 제2 주표면(266a)을 갖는 제1 유리층; 및 (b) 상기 제1 유리층(260a)의 상기 제1 주표면(264a)에서 상기 제1 유리층 내에 제1 깊이(268a)까지 연장되고, 상기 제1 유리층(260a)의 상기 제1 주표면(264a)에서 적어도 100 MPa의 압축 응력에 의해 규정된 압축 응력 영역(268)을 구비한다.
게다가, 상기 구부릴 수 있는 전자 디바이스 어셈블리(300)의 상기 구부릴 수 있는 커버(260)는 또한, (a) 상기 커버(260)가 약 25℃ 및 약 50% 상대 습도에서 적어도 60분 동안 약 15mm의 굴곡 반경에서 구부림 힘(190)에 의해 유지될 때 파손이 없는 것; (b) 상기 커버(260)의 상기 제1 주표면(264)이 (ⅰ) 약 1 GPa 미만의 탄성 계수를 갖는 대략적으로 25㎛ 두께의 감압 접착제 및 (ⅱ) 약 10 GPa 미만의 탄성 계수를 갖는 대략적으로 50㎛ 두께의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 층에 의해 지지되고, 상기 커버(260)의 상기 제2 주표면(266)이 200㎛ 직경의 편평한 바닥을 갖는 스테인리스 스틸 핀으로 하중이 가해질 때, 약 1.5kgf 초과의 펑크 내성; 및 (c) 8H 이상의 연필 경도로 특징지어진다. 도 5 내지 5a에 도시된 바와 같이, 상기 압축 응력 영역(268)은 상기 구부림 힘(190)과 관련된 인장 응력을 받기 쉬운 상기 커버(260)의 일부분에 위치된다. 그러나 상기 압축 응력 영역(268)은 또한 상기 커버(260)의 다른 위치, 본질적으로 적용 환경에서 인장 응력을 경함하는 것이 예상되는 임의의 영역 또는 높은 강도 수준이 상기 커버에 이익이 되는 다른 영역(예를 들어, 상기 디바이스 어셈블리(300)를 포함하는 디바이스의 사용자로부터의 취급에 노출된 표면들)에 위치될 수 있다.
상기 구부릴 수 있는 커버(260)의 특정 양태에서, 상기 두께(262)는 약 25㎛에서 약 125㎛까지의 범위일 수 있다. 다른 양태에서, 상기 두께(262)는 약 50㎛에서 약 100㎛까지의 범위 또는 약 60㎛에서 약 80㎛까지의 범위일 수 있다. 다른 두께값들은 상기 구부릴 수 있는 커버(260)의 상기 두께(262)에 대한 상술한 범위들 내에서 사용될 수 있다.
상기 구부릴 수 있는 커버(260)의 일부 실시예에서, 상기 커버(260)의 상기 두께(262)에 비교 가능한 두께(262a)를 갖는 단일의 유리층(260a)을 포함한다. 다른 양태에서, 상기 커버(260)는 두 개 이상의 유리층(260a)을 포함할 수 있다. 결과적으로, 각각의 유리층(260a)의 상기 두께(262a)는 약 1㎛에서 125㎛까지의 범위일 수 있다. 상기 구부릴 수 있는 유리 커버(260)는 하나 이상의 유리층(260a)에 더하여 다른 비유리층(예를 들어, 유연 폴리머층 ; compiant, polymeric layers)을 구비할 수 있다는 것이 또한 이해되어야 한다.
추가로 상기 구부릴 수 있는 유리 커버(260)의 상기 유리층(260a)에 대하여, 각각의 유리층(260a)은 알칼리가 없는 알루미노실리케이트, 보로실리케이트, 보로알루미노실리케이트 및 실리케이트 유리 조성물로부터 제조될 수 있다. 각각의 유리층(260a)은 또한 알칼리를 함유한 알루미노실리케이트, 보로실리케이트, 보로알루미노실리케이트 및 실리케이트 유리 조성물로부터 제조될 수 있다. 하나의 예시적인 양태에서, 이하에 따른 유리 조성물은 상기 유리층(260a)에 대해 적합하다 : 64에서 69%(mol% 에 의함)의 SiO2; 5에서 12%의 Al2O3; 8에서 23%의 B2O3; 0.5에서 2.5%의 MgO; 1에서 9%의 CaO; 0에서 5%의 SrO; 0에서 5%의 BaO; 0.1에서 0.4%의 SnO2; 0에서 0.1%의 ZrO2; 및 0에서 1%의 Na2O. 또 다른 예시적인 양태에서, 이하의 조성물은 상기 유리층(50a)에 적합하다 : 67.4%(mol%에 의함) 이하의 SiO2; 12.7% 이하의 Al2O3; 3.7% 이하의 B2O3; 2.4% 이하의 MgO; 0%의 CaO; 0%의 SrO; 0.1% 이하의 SnO2; 13.7% 이하의 Na2O. 추가의 예시적인 양태에서, 다음의 조성물은 또한 상기 유리층(260a)에 적합하다 : 68.9%(mol%에 의함)의 SiO2; 10.3%의 Al2O3; 15.2%의 Na2O; 5.4%의 MgO; 및 0.2%의 SnO2. 일부 양태에서, 유리층(260a)에 대한 조성물은 상대적으로 낮은 탄성 계수(다른 대체적인 유리와 비교하여)로 선택된다. 상기 유리층(260a)에서 낮은 탄성 계수는 구부림 동안 상기 층(260a)에서 상기 인장 응력을 감소시킨다. 흠들의 결합을 최소화하면서 작은 두께 수준으로 제조하는 것의 용이성, 구부림 동안 생성된 인장 응력을 상쇄하기 위한 압축 응력 영역의 발생의 용이성, 광학 투과도 및 내부식성에 제한되지 않는 다른 기준이 유리층(260a)에 대한 상기 조성물을 선택하기 위해 사용될 수 있다.
도 5 내지 5a를 여전히 참조하면, 상기 전자 디바이스 어셈블리(300)의 상기 구부릴 수 있는 커버(260)는 상기 유리층(260a)의 상기 제1 주표면(264a)에서 상기 유리층(260a) 내의 제1 깊이(264a)까지 연장되는 압축 응력 영역(268)를 더 구비한다. 다른 장점들 중에서, 상기 압축 응력 영역(268)은 구부림 시에 상기 유리층(260a)에서 생성된 인장 응력, 특히 상기 제1 주표면(264a) 부근에서 최대에 도달하는 인장 응력을 상쇄하기 위해 상기 유리층(260a) 내에서 사용될 수 있다. 상기 압축 응력 영역(268) 상기 층(264a)의 상기 제1 주표면에서 적어도 약 100 MPa의 압축 응력을 구비한다. 일부 양태에서, 상기 제1 주표면(264a)에서의 상기 압축 응력은 약 600 MPa에서 약 1000 MPa까지이다. 다른 양태에서, 상기 압축 응력은, 상기 유리층(260a)에서 상기 압축 응력을 생성하도록 사용하는 공정에 따라, 상기 제1 주표면(264a)에서 2000 MPa을 한계로 1000 MPa을 초과할 수 있다. 본 발명의 다른 양태에서 상기 압축 응력은 또한 상기 제1 주표면(264a)에서 약 100 MPa에서 약 600 MPa까지의 범위일 수 있다.
상기 압축 응력 영역(268) 내에서, 상기 유리층(264a)의 상기 제1 주표면에서 밑으로 상기 제1 깊이(268a)까지의 깊이의 함수로서 상기 유리층(260a) 내에서 상기 압축 응력은 일정하게 유지, 감소 또는 증가될 수 있다. 이와 같이, 다양한 압축 응력 프로필이 압축 응력 영역(268)에서 사용될 수 있다. 추가적으로, 상기 깊이(268a)는 대략적으로 상기 유리층(264a)의 상기 제1 주표면으로부터 15㎛ 이하로 설정될 수 있다. 다른 양태에서, 상기 깊이(268a)는 상기 유리층(264a)의 상기 제1 주표면으로부터 대략적으로 상기 유리층(260a)의 상기 두께의 1/3 이하 또는 상기 유리층(260a)의 상기 두께의 20% 이하로 설정될 수 있다.
도 5 내지 5a를 참조하면, 상기 구부릴 수 있는 커버(260)는 약 25℃ 및 약 50% 상대 습도에서 적어도 60분 동안 약 15mm의 굴곡 반경(265)에서 유지될 때 파손이 없는 것으로 특징지어진다. 일부 양태에서, 상기 굴곡 반경(265)은 일부 다른 구현에서 약 10mm 또는 약 5mm으로 설정될 수 있다. 적용의 필요에 따라, 상기 굴곡 반경(265)을 약 25mm 및 약 5mm 내의 값들로 설정하는 것 또한 가능하다. 본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "파괴", "파손" 및 유사 용어는 상기 스택 어셈블리, 유리 물품 및 본 발명의 유리 요소를 그들의 의도된 목적에 부적합하게 만드는 파손, 파괴, 박리, 균열 전파 또는 다른 메커니즘을 의미한다. 상기 구부릴 수 있는 커버(260)는 이러한 조건하에 상기 굴곡 반경(265)에서 유지될 때, 구부림 힘(190)은 상기 커버(260)의 말단에 가해진다. 일반적으로, 인장 응력은 상기 커버(260)의 상기 제1 주표면(264)에서 생성되고 압축 응력은 구부림 힘(190)의 적용 동안 상기 제2 주표면(264)에서 생성된다. 구부림 시험 결과는 상술한 것과 다른 온도 및/또는 습도 수준인 시험 조건하에서 달라질 수 있음이 또한 이해되어야 한다. 예를 들어, 작은 굴곡 반경(265 ; 예를 들어, < 5mm)을 갖는 구부릴 수 있는 커버(260)는 50% 상대습도보다 상당히 낮은 수준의 습도에서 수행된 구부림 시험에서 파손이 없는 것으로 특징지어질 수 있다.
상기 구부릴 수 있는 커버(260)는 또한 상기 요소(260)의 상기 제1 주표면이 (ⅰ) 약 1 GPa 미만의 탄성 계수를 갖는 대략적으로 25㎛ 두께의 감압 접착제("PSA") 및 (ⅱ) 약 10 GPa 미만의 탄성 계수를 갖는 대략적으로 50㎛ 두께의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 층("PET")에 의해 지지되고, 상기 커버(260)의 상기 제2 주표면(266)이 200㎛ 직경의 편평한 바닥을 갖는 스테인리스 스틸 핀으로 하중이 가해질 때(예를 들어, 적용 환경에서 상기 구부릴 수 있는 전자 디바이스 어셈블리(300)의 사용동안 상기 커버(260)에 대한 충격을 모의 실험하기 위해), 약 1.5kgf 초과의 펑크 내성으로 특징지어진다. 전형적으로, 본 발명의 양태에 따른 펑크 시험은 0.5mm/min 크로스-헤드 속도에서의 변위 제어 하에서 수행된다. 특정 양태에서, 상기 스테인리스 스틸 핀은 높은 탄성 계수(예를 들어, 유리인 구부릴 수 있는 커버 ; 260)를 보유하는 재료의 시험과 관련된 상기 메탈 핀의 변형으로의 결과인 바이어스(bias)를 피하기 위해 특정 양의 시험(예를 들어, 10개의 시험) 후에 새로운 핀으로 대체된다. 일부 양태에서, 상기 구부릴 수 있는 커버(260)는 Weibull 선도 내의 5% 이상의 파손 확률에서 약 1.5kgf 초과의 펑크 내성으로 특징지어진다. 상기 구부릴 수 있는 커버(260)는 또한 Weibull 특성 강도에서 약 3kgf 초과(즉, 63.2% 이상)의 펑크 내성으로 특징지어진다. 특정 양태에서, 상기 구부릴 수 있는 전자 디바이스 어셈블리(300)의 상기 커버(260)는 약 2kgf 이상, 2.5kgf 이상, 3kgf 이상, 3.5kgf 이상, 4kgf 이상 및 심지어 높은 범위의 펑크에 저항할 수 있다. 상기 구부릴 수 있는 커버(260)는 또한 8H 이상의 연필 경도로 특정지어진다.
도 5a를 참조하면, 상기 구부릴 수 있는 커버(260) 내의 압축 응력 영역(268)을 발생시키는 이온 교환 공정에 의존되는 구부릴 수 있는 전자 디바이스 어셈블리(300)의 단면이 도시된다. 상기 어셈블리(300)의 일부 양태에서, 상기 커버(260)의 상기 압축 응력 영역(268)이 이온 교환 공정을 통해 발생될 수 있다. 즉, 상기 압축 응력 영역(268)은 복수의 이온 교환이 가능한 금속 이온 및 복수의 이온 교환된 금속 이온 - 상기 이온 교환된 금속 이온은 상기 영역(268)에서 압축 응력을 생성하기 위해 선택됨 - 을 구비할 수 있다. 전자 디바이스 어셈블리(300)의 일부 양태에서, 상기 이온 교환된 금속 이온은 상기 이온 교환 가능한 금속 이온의 원자 반경보다 큰 원자 반경을 갖는다. 상기 이온 교환 가능한 이온(예를 들어, Na+ 이온)은 상기 이온 교환 공정을 겪기 전의 상기 구부릴 수 있는 커버(260) 및 상기 층(260a)에 존재한다. 이온 교환 가능한 이온(예를 들어, K+ 이온)은 상기 커버(260) 및 하나 이상의 층(260a)으로 결합되어, 이온 교환 가능한 이온의 일부를 대체할 수 있다. 예를 들어 K+ 이온과 같이, 이온 결합 가능한 이온의 상기 커버(260) 및 상기 층(260a)로의 결합은 이온 결합가능한 이온(예를 들어, 용융된 KNO3 염)을 함유하는 용융 염욕 내에서 상기 요소 또는 상기 층을 담금으로써 이루어질 수 있다. 이러한 예에서, 상기 K+ 이온은 상기 Na+ 보다 큰 원자 반경을 갖고 유리가 존재하는 어디서나 국부적인 압축 응력을 생성하는 경향이 있다.
사용된 상기 이온 교환 가능한 공정 조건에 따라, 상기 압축 응력 영역(268)에 대한 이온 교환 깊이 층("DOL")을 형성하면서, 상기 이온 교환 가능한 이온은 상기 제1 주표면(264a)에서 밑으로 제1 이온 교환 높이(268a)까지 전해질 수 있다. 1000 MPa을 훨씬 초과하는 상기 DOL 내에 압축 응력 수준은 최대 2000 MPa 만큼 높은 이온 교환 공정으로 달성될 수 있다. 상술한 바와 같이, 상기 압축 응력 영역(268)에서의 상기 압축 응력 수준은 상기 커버(260) 및 구부림 힘(190)으로부터 생성된 하나 이상의 유리층(260a)에서 생성된 상기 인장 응력을 상쇄하는 역할을 할 수 있다.
본 발명에 따른 상기 구부릴 수 있는 커버(260) 요소에 대한 다른 공정과 관련된 정보 및 대체적인 구성은 각각 2014년 1월 29일 및 2014년 4월 3일에 출원된 미국 가출원 제61/932,924호 및 61/974,732호(총괄하여, "'924 및 '732 출원")에서 교시된 상기 구부릴 수 있는 스택 어셈블리의 양태들로부터 얻어질 수 있다. 예를 들어, 상기 디바이스 어셈블리(300)는 상기 커버(260)가 전자 요소(180)와 직접적으로 접촉하지 않기 때문에, 상기 커버(260) 내에서 알칼리를 함유하는 조성물을 구비하는 다양한 유리 조성물을 사용할 수 있다. 상기 디바이스 어셈블리(300)의 일부 다른 양태에서, 상기 커버(260)는 상기 뒤판(150) 위에 직접된 전자 요소들(예를 들어, 터치 센서) 및 상기 뒤판에 장착되는 상기 전자 요소들(180)을 사용할 수 있다. 그러한 양태에서, 상기 커버(260)는 알칼리가 없는 유리 조성물을 적절하게 사용할 것이다.
도 5 내지 5a에 도시된 상기 구부릴 수 있는 전자 디바이스 어셈블리(300)의 일부 양태에서, 상기 어셈블리는 추가로 상기 커버(260) 아래에 상기 뒤판(150)과 결합된 봉합제(250)를 구비한다. 상기 봉합제(250)는 상기 전자 요소들(180)을 봉합하도록 구성된다. 일부 양태에서, 상기 봉합제는 광학적으로 투명한 고분자 밀봉 재질로 구성될 수 있다. 그러나 상기 봉합제(250)는, 상기 어셈블리(300)가 도 5a에 도시된 구부림 힘(190)을 받을 때, 파손없이 봉합제로서 기능하는 적합한 기계적 완전성을 가져야 하는 것이 이해되어야 한다.
도 5 내지 5a를 다시 참조하면, 상기 구부릴 수 있는 전자 디바이스 어셈블리(300)의 다른 양태는, (a) 적어도 90%의 광학 투과율, 제1 주표면(254a) 및 제2 주표면(256a)을 갖는 제2 유리층; 및 (b) 상기 제2 유리층(250a)의 상기 제1 주표면(254a)에서 상기 제2 유리층(250a) 내에 제1 깊이(258a)까지 연장되고, 상기 제2 유리층의 상기 제1 주표면(254a)에서 적어도 약 100 MPa의 압축 응력에 의해 규정된 압축 응력 영역(258)을 더 구비하는, 약 25㎛에서 약 125㎛까지의 두께(252)를 갖는 구부릴 수 있는 유리층 형태인 봉합제(250)를 사용한다. 상기 봉합제(250)는, 약 25℃ 및 약 50% 상대 습도에서 적어도 60분 동안 약 15mm의 굴곡 반경에서 구부림 힘(190)에 의해 상기 봉합제가 유지될 때, 파손이 없는 것으로 더 특징지어진다. 이와 같이, 상기 봉합제(250)는 상술한 부분에서 설명된 상기 구부릴 수 있는 유리 커버(260)과 동일하게 또는 유사하게 구성될 수 있다.
상기 구부릴 수 있는 전자 디바이스 어셈블리(300)의 일부 양태에 대하여, 상기 구부릴 수 있는 유리 커버(260)와의 관계에서 특정된 상기 펑크 내성 및 연필 경도 요건은 상기 봉합제(250)에 대해 제어되지 않는다. 즉, 상기 봉합제(250)는 제조 인력 또는 디바이스 소유자에 의한 직접적인 취급을 받지 않아서, 높은 펑크 내성 및 연필 경도의 중요성을 감소시킨다. 본 발명의 특정한 다른 양태에서, 상기 봉합제(250)는 상술한 실질적으로 알칼리 이온이 없는 유리 조성물을 구비할 수 있다. 상기 어셈블리(300)의 이러한 양태는 일반적으로 상기 봉합제(250)와 상기 하부 전자 요소들(180) 사이의 밀착 접촉을 요구한다. 도 5가 디바이스 어셈블리(200)의 상기 뒤판(150)에 밀봉된 상기 밀봉제(250)의 4개의 주변 에지 중 오직 2개만을 도시하지만, 실제로 모든 4개의 에지가 상기 전자 요소들(180)에 대한 밀봉 환경을 창출하도록 밀봉될 것이다. 상기 밀봉제(250)는 당업계에 알려진 바와 같이, 프릿 밀봉(frit sealing)에 의해 상기 뒤판(150)에 밀봉될 수 있다.
상기 구부러질 수 있는 전자 디바이스 어셈블리(300)의 특정 구현에서, 상기 어셈블리는 375 마이크론 이하, 350 마이크론 이하, 325 마이크론 이하, 300 마이크론 이하, 275 마이크론 이하, 250 마이크론 이하, 225 마이크론 이하 또는 200 마이크론 이하의 전체 두께를 가진다. 상기 구부릴 수 있는 전자 디바이스 어셈블리의 상기 전체 두께는 일반적으로 상기 뒤판(150), 봉합제(250), 커버(260) 및 보호층(170)의 각각의 두께에 따라 달라진다. 앞에서 설명한 바와 같이, 상기 뒤판의 상기 두께는 사전의 재질 제거과 관련된 상기 공정 조건의 정도에 따라 달라질 수 있다.
청구범위의 사상과 범위를 벗어나지 않고 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다. 예를 들어, 도 2 내지 2b에 도시된 상기 구부릴 수 있는 스택 어셈블리(100)는 상기 구부림 힘(10)으로부터 인장될 것으로 예상되는 상기 주표면(254) 상의 보호층(70)을 구비한다. 또한, 상기 보호층(70)이 적용을 지향하는 구부림으로부터 인장 응력을 경험할 것으로 예상되는 상기 스택 어셈블리(100) 내에서 사용되는 상기 유리 요소(50)의 추가적인 표면들(도시되지 않음) 상에서 사용되는 다른 변형들이 가능하다.
본 명세서에 설명된 다양한 양태들은 임의의 모든 조합으로 조합될 수 있다. 예를 들어, 상기 양태들은 아래에서 설명된 것과 같이 조합될 수 있다.
제1 양태에 따라, 실질적으로 알칼리 이온이 없는 조성물, 약 40 GPa에서 약 100 GPa의 탄성 계수, 약 20㎛에서 약 100㎛까지의 최종 두께, 유리 요소의 구부림 시에 실질적으로 인장되는 제1 주표면 및 상기 구부림 시에 실질적으로 압축되는 제2 주표면을 갖는 상기 유리 요소 - 상기 주표면들은 상기 최종 두께를 적어도 20㎛를 초과하는 초기 두께에서 상기 최종 두께로 사전의 재질 제거에 의해 특징지어짐 - ; 및 상기 제1 주표면 상의 보호층을 포함하고, 상기 유리 요소는, 약 25℃ 및 약 50% 상대 습도에서 적어도 60분 동안 약 25mm의 굴곡 반경에서의 상기 구부림 동안 상기 요소가 유지될 때, 파손이 없는 것으로 특징지어지는, 구부릴 수 있는 스택 어셈블리가 제공된다.
제2 양태에 따라, 상기 유리 요소는, 약 25℃ 및 약 50% 상대 습도에서 적어도 60분 동안 약 15mm의 굴곡 반경에서의 상기 구부림 동안 상기 요소가 유지될 때, 파손이 없는 것으로 특징지어지는, 제1 양태에 따른 상기 구부릴 수 있는 스택 어셈블리가 제공된다.
제3 양태에 따라, 상기 유리 요소는, 약 25℃ 및 약 50% 상대 습도에서 적어도 60분 동안 약 5mm의 굴곡 반경에서의 상기 구부림 동안 상기 요소가 유지될 때, 파손이 없는 것으로 특징지어지는, 제1 양태에 따른 상기 구부릴 수 있는 스택 어셈블리가 제공된다.
제4 양태에 따라, 상기 보호층은 적어도 5㎛의 두께를 갖는, 제1 내지 3 양태 중 어느 하나에 따른 상기 구부릴 수 있는 스택 어셈블리가 제공된다.
제5 양태에 따라, 상기 보호층은 나노-실리카 미립자 및 에폭시와 우레탄 재질 중 적어도 어느 하나를 포함하는, 제4 양태에 따른 상기 구부릴 수 있는 스택 어셈블리가 제공된다.
제6 양태에 따라, 상기 보호층은 접착층에 의해 상기 제1 주표면에 적층된 폴리머층을 포함하는, 제4 양태에 따른 상기 구부릴 수 있는 스택 어셈블리가 제공된다.
제7 양태에 따라, 상기 유리 요소의 조성물은 Li2O, Na2O, K2O, Rb2O 및 Cs2O 각각 0.5 mol% 미만을 갖는, 제1 내지 6 양태 중 어느 하나에 따른 상기 구부릴 수 있는 스택 어셈블리가 제공된다.
제8 양태에 따라, 상기 제1 주표면 및 상기 제1 주표면과 상기 최종 두께의 절반 사이의 상기 요소의 영역이, 약 200㎚ 이하의 평균의 가장 긴 단면 치수를 갖는 복수의 흠으로 특징지어진 흠 분포를 갖는 실질적으로 흠이 없는 영역을 규정하는, 제1 내지 7 양태 중 어느 하나에 따른 상기 구부릴 수 있는 스택 어셈블리가 제공된다.
제9 양태에 따라, 상기 유리 요소는 퓨전 라인(fusion line)을 갖고, 상기 유리 요소의 탄성 계수는 약 40 GPa에서 약 65 GPa인, 제1 내지 8 양태 중 어느 하나에 따른 상기 구부릴 수 있는 스택 어셈블리가 제공된다.
제10 양태에 따라, 상기 유리 요소는, 약 1010 Pa·s의 점성에서 700℃와 800℃ 사이의 가상의 온도로 더 특징지어지는, 제9 양태에 따른 상기 구부릴 수 있는 스택 어셈블리가 제공된다.
제11 양태에 따라, 실질적으로 알칼리 이온이 없는 조성물, 약 40 GPa에서 약 100 GPa의 탄성 계수, 적어도 0.6 MPa·m1/2의 파괴 인성(KIC), 약 20㎛에서 약 100㎛까지의 최종 두께, 유리 요소의 구부림 시에 실질적으로 인장되는 제1 주표면 및 상기 구부림 시에 실질적으로 압축되는 제2 주표면을 갖는 상기 유리 요소 ; 및 상기 제1 주표면 상의 보호층을 포함하는, 구부릴 수 있는 스택 어셈블리가 제공된다.
제12 양태에 따라, 상기 보호층은 적어도 5㎛의 두께를 갖는, 제11 양태에 따른 상기 구부릴 수 있는 스택 어셈블리가 제공된다.
제13 양태에 따라, 상기 보호층은 나노-실리카 미립자 및 에폭시와 우레탄 재질 중 적어도 어느 하나를 포함하는, 제12 양태에 따른 상기 구부릴 수 있는 스택 어셈블리가 제공된다.
제14 양태에 따라, 상기 보호층은 접착층에 의해 상기 제1 주표면에 적층된 폴리머층을 포함하는, 제12 양태에 따른 상기 구부릴 수 있는 스택 어셈블리가 제공된다.
제15 양태에 따라, 상기 유리 요소의 조성물은 Li2O, Na2O, K2O, Rb2O 및 Cs2O 각각 0.5 mol% 미만을 갖는, 제11 내지 14 양태 중 어느 하나에 따른 상기 구부릴 수 있는 스택 어셈블리가 제공된다.
제16 양태에 따라, 상기 제1 주표면 및 상기 제1 주표면과 상기 최종 두께의 절반 사이의 상기 요소의 영역이, 약 200㎚ 이하의 평균의 가장 긴 단면 치수를 갖는 복수의 흠으로 특징지어진 흠 분포를 갖는 실질적으로 흠이 없는 영역을 규정하는, 제11 내지 15 양태 중 어느 하나에 따른 상기 구부릴 수 있는 스택 어셈블리가 제공된다.
제17 양태에 따라, 상기 유리 요소는 퓨전 라인(fusion line)을 갖고, 상기 유리 요소의 탄성 계수는 약 40 GPa에서 약 65 GPa인, 제11 내지 16 양태 중 어느 하나에 따른 상기 구부릴 수 있는 스택 어셈블리가 제공된다.
제18 양태에 따라, 상기 유리 요소는, 약 1010 Pa·s의 점성에서 700℃와 800℃ 사이의 가상의 온도로 더 특징지어지는, 제17 양태에 따른 상기 구부릴 수 있는 스택 어셈블리가 제공된다.
제 19 양태에 따라, 실질적으로 알칼리 이온이 없는 조성물, 약 40 GPa에서 약 100 GPa의 탄성 계수, 약 20㎛에서 약 100㎛까지의 최종 두께, 유리 요소의 구부림 시에 실질적으로 인장되는 제1 주표면 및 상기 구부림 시에 실질적으로 압축되는 제2 주표면을 갖는 상기 유리 요소 - 상기 주표면들은 상기 최종 두께를 적어도 20㎛를 초과하는 초기 두께에서 상기 최종 두께로 사전의 재질 제거에 의해 특징지어짐 - ; 및 상기 제1 주표면 상의 보호층을 포함하고, 상기 유리 요소는, 상기 요소가 약 25℃ 및 약 50% 상대 습도에서 약 25mm의 굴곡 반경에서의 구부림의 200,000 사이클을 겪은 후에, 파손이 없는 것으로 특징지어지는, 구부릴 수 있는 스택 어셈블리가 제공된다.
제20 양태에 따라, 상기 보호층은 적어도 5㎛의 두께를 갖는, 제19 양태에 따른 상기 구부릴 수 있는 스택 어셈블리가 제공된다.
제21 양태에 따라, 상기 보호층은 나노-실리카 미립자 및 에폭시와 우레탄 재질 중 적어도 어느 하나를 포함하는, 제20 양태에 따른 상기 구부릴 수 있는 스택 어셈블리가 제공된다.
제22 양태에 따라, 상기 보호층은 접착층에 의해 상기 제1 주표면에 적층된 폴리머층을 포함하는, 제20 양태에 따른 상기 구부릴 수 있는 스택 어셈블리가 제공된다.
제23 양태에 따라, 상기 유리 요소는, 약 25℃ 및 약 50% 상대 습도에서 적어도 60분 동안 약 15mm의 굴곡 반경에서의 상기 구부림 동안 상기 요소가 유지될 때, 파손이 없는 것으로 특징지어지는, 제19 내지 22 양태 중 어느 하나에 따른 상기 구부릴 수 있는 스택 어셈블리가 제공된다.
제24 양태에 따라, 상기 유리 요소는, 약 25℃ 및 약 50% 상대 습도에서 적어도 60분 동안 약 5mm의 굴곡 반경에서의 상기 구부림 동안 상기 요소가 유지될 때, 파손이 없는 것으로 특징지어지는, 제19 내지 23 양태 중 어느 하나에 따른 상기 구부릴 수 있는 스택 어셈블리가 제공된다.
제25 양태에 따라, 상기 유리 요소의 조성물은 Li2O, Na2O, K2O, Rb2O 및 Cs2O 각각 0.5 mol% 미만을 갖는, 제19 내지 24 양태 중 어느 하나에 따른 상기 구부릴 수 있는 스택 어셈블리가 제공된다.
제26 양태에 따라, 상기 제1 주표면 및 상기 제1 주표면과 상기 최종 두께의 절반 사이의 상기 요소의 영역이, 약 200㎚ 이하의 평균의 가장 긴 단면 치수를 갖는 복수의 흠으로 특징지어진 흠 분포를 갖는 실질적으로 흠이 없는 영역을 규정하는, 제19 내지 25 양태 중 어느 하나에 따른 상기 구부릴 수 있는 스택 어셈블리가 제공된다.
제27 양태에 따라, 상기 유리 요소는 퓨전 라인(fusion line)을 갖고, 상기 유리 요소의 탄성 계수는 약 40 GPa에서 약 65 GPa인, 제19 내지 26 양태 중 어느 하나에 따른 상기 구부릴 수 있는 스택 어셈블리가 제공된다.
제28 양태에 따라, 상기 유리 요소는, 약 1010 Pa·s의 점성에서 700℃와 800℃ 사이의 가상의 온도에 의해 더 특징지어지는, 제27 양태에 따른 상기 구부릴 수 있는 스택 어셈블리가 제공된다.
제29 양태에 따라, 실질적으로 알칼리 이온이 없는 조성물, 약 40 GPa에서 약 100 GPa의 탄성 계수, 약 20㎛에서 약 100㎛까지의 최종 두께, 2% 이상의 파손 확률에서 적어도 1000 MPa의 구부림 강도, 유리 요소의 구부림 시에 실질적으로 인장되는 제1 주표면 및 상기 구부림 시에 실질적으로 압축되는 제2 주표면을 갖는 상기 유리 요소 - 상기 주표면들은 상기 최종 두께를 적어도 20㎛를 초과하는 초기 두께에서 상기 최종 두께로 사전의 재질 제거에 의해 특징지어짐 - ; 및 상기 제1 주표면 상의 보호층을 포함하고, 상기 유리 요소는, 상기 어셈블리가 10gf의 큐브 코너 압자에 의해 상기 제1 주표면에 적층된 상기 보호층의 일부분에서 압입을 겪은 후에, 상기 구부림 강도의 적어도 90%의 잔류 강도로 특징지어지는, 구부릴 수 있는 스택 어셈블리가 제공된다.
제30 양태에 따라, 상기 보호층은 적어도 5㎛의 두께를 갖는, 제29 양태에 따른 상기 구부릴 수 있는 스택 어셈블리가 제공된다.
제31 양태에 따라, 상기 보호층은 나노-실리카 미립자 및 에폭시와 우레탄 재질 중 적어도 어느 하나를 포함하는, 제30 양태에 따른 상기 구부릴 수 있는 스택 어셈블리가 제공된다.
제32 양태에 따라, 상기 보호층은 접착층에 의해 상기 제1 주표면에 적층된 폴리머층을 포함하는, 제30 양태에 따른 상기 구부릴 수 있는 스택 어셈블리가 제공된다.
제33 양태에 따라, 상기 유리 요소의 조성물은 Li2O, Na2O, K2O, Rb2O 및 Cs2O 각각 0.5 mol% 미만을 갖는, 제29 내지 32 양태 중 어느 하나에 따른 상기 구부릴 수 있는 스택 어셈블리가 제공된다.
제34 양태에 따라, 상기 제1 주표면 및 상기 제1 주표면과 상기 최종 두께의 절반 사이의 상기 요소의 영역이, 약 200㎚ 이하의 평균의 가장 긴 단면 치수를 갖는 복수의 흠으로 특징지어진 흠 분포를 갖는 실질적으로 흠이 없는 영역을 규정하는, 제29 내지 33 양태 중 어느 하나에 따른 상기 구부릴 수 있는 스택 어셈블리가 제공된다.
제35 양태에 따라, 상기 유리 요소는 퓨전 라인(fusion line)을 갖고, 상기 유리 요소의 탄성 계수는 약 40 GPa에서 약 65 GPa인, 제29 내지 34 양태 중 어느 하나에 따른 상기 구부릴 수 있는 스택 어셈블리가 제공된다.
제36 양태에 따라, 상기 유리 요소는, 약 1010 Pa·s의 점성에서 700℃와 800℃ 사이의 가상의 온도로 더 특징지어지는, 제35 양태에 따른 상기 구부릴 수 있는 스택 어셈블리가 제공된다.
제37 양태에 따라, 실질적으로 알칼리 이온이 없는 유리 조성물, 약 40 GPa에서 약 100 GPa의 탄성 계수, 약 20㎛에서 약 100㎛까지의 최종 두께, 구부릴 수 있는 뒤판의 구부림 시에 실질적으로 인장되는 제1 주표면 및 상기 구부림 시에 실질적으로 압축되는 제2 주표면을 갖는 상기 구부릴 수 있는 뒤판 - 상기 주표면들은 상기 최종 두께를 적어도 20㎛를 초과하는 초기 두께에서 상기 최종 두께로 사전의 재질 제거에 의해 특징지어짐 - ; 상기 뒤판의 상기 제1 주표면 상의 보호층; 및 상기 뒤판의 상기 제2 주표면 상의 복수의 전자 요소를 포함하고, 상기 뒤판은, 약 25℃ 및 약 50% 상대 습도에서 적어도 60분 동안 약 25mm의 굴곡 반경에서의 상기 구부림 동안 상기 뒤판이 유지될 때, 파손이 없는 것으로 특징지어지는, 구부릴 수 있는 전자 디바이스 어셈블리가 제공된다.
제38 양태에 따라, 상기 뒤판은, 약 25℃ 및 약 50% 상대 습도에서 적어도 60분 동안 약 15mm의 굴곡 반경에서의 상기 구부림 동안 상기 요소가 유지될 때, 파손이 없는 것으로 특징지어지는, 제37 양태에 따른 상기 구부릴 수 있는 전자 디바이스 어셈블리가 제공된다.
제39 양태에 따라, 상기 뒤판은, 약 25℃ 및 약 50% 상대 습도에서 적어도 60분 동안 약 5mm의 굴곡 반경에서의 상기 구부림 동안 상기 요소가 유지될 때, 파손이 없는 것으로 특징지어지는, 제37 양태에 따른 상기 구부릴 수 있는 전자 디바이스 어셈블리가 제공된다.
제40 양태에 따라, 상기 보호층은 나노-실리카 미립자 및 에폭시와 우레탄 재질 중 적어도 어느 하나를 포함하는, 제37 내지 39 양태 중 어느 하나에 따른 상기 구부릴 수 있는 전자 디바이스 어셈블리가 제공된다.
제41 양태에 따라, 상기 뒤판의 조성물은 Li2O, Na2O, K2O, Rb2O 및 Cs2O 각각 0.5 mol% 미만을 갖는, 제37 내지 40 양태 중 어느 하나에 따른 구부릴 수 있는 전자 디바이스 어셈블리가 제공된다.
제42 양태에 따라, 상기 전자 요소는 적어도 하나의 박막 트랜지스터 요소를 포함하는, 제37 내지 41 양태 중 어느 하나에 따른 구부릴 수 있는 전자 디바이스 어셈블리가 제공된다.
제43 양태에 따라, 상기 전자 요소는 적어도 하나의 OLED 요소를 포함하는, 제37 내지 42 양태 중 어느 하나에 따른 구부릴 수 있는 전자 디바이스 어셈블리가 제공된다.
제44 양태에 따라, 약 25㎛에서 약 125㎛까지의 두께, 제1 주표면 및 제2 주표면을 갖는 상기 복수의 전자 요소 위의 구부릴 수 있는 커버를 더 포함하며,
상기 구부릴 수 있는 커버는,
(a) 적어도 90%의 광학 투과율 및 제1 주표면을 갖는 제1 유리층; 및
(b) 상기 제1 유리층의 상기 제1 주표면에서 상기 제1 유리층 내에 제1 깊이까지 연장되고, 상기 제1 유리층의 상기 제1 주표면에서 적어도 약 100 MPa의 압축 응력에 의해 규정된 압축 응력 영역을 더 포함하고,
상기 구부릴 수 있는 커버는,
(a) 상기 커버가 약 25℃ 및 약 50% 상대 습도에서 적어도 60분 동안 25mm의 굴곡 반경에서 유지될 때 파손이 없는 것;
(b) 상기 커버의 상기 제1 주표면이 (ⅰ) 약 1 GPa 미만의 탄성 계수를 갖는 대략적으로 25㎛ 두께의 감압 접착제 및 (ⅱ) 약 10 GPa 미만의 탄성 계수를 갖는 대략적으로 50㎛ 두께의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 층에 의해 지지되고, 상기 커버의 상기 제2 주표면이 200㎛ 직경의 편평한 바닥을 갖는 스테인리스 스틸 핀으로 하중이 가해질 때, 약 1.5kgf 초과의 펑크 내성; 및
(c) 8H 이상의 연필 경도로 특징지어지는, 제37 내지 43 양태 중 어느 하나에 따른 상기 구부릴 수 있는 전자 디바이스 어셈블리가 제공된다.
제45 양태에 따라, 상기 구부릴 수 있는 전자 디바이스 어셈블리는 250㎛ 이하의 전체 두께를 갖는, 제44 양태에 따른 상기 구부릴 수 있는 전자 디바이스 어셈블리가 제공된다.
제46 양태에 따라, 상기 커버 밑에 상기 뒤판에 결합된 구부릴 수 있는 봉합제를 더 포함하고, 상기 봉합제는 상기 복수의 전자 요소를 봉합하도록 구성되는, 제44 양태에 따른 상기 구부릴 수 있는 전자 디바이스 어셈블리가 제공된다.
제47 양태에 따라, 상기 봉합제는 약 25㎛에서 약 125㎛까지의 두께를 가지고,
(a) 적어도 90%의 광학 투과율 및 제1 주표면을 갖는 제2 유리층; 및
(b) 상기 제2 유리층의 상기 제1 주표면에서 상기 제2 유리층 내에 제1 깊이까지 연장되고, 상기 제2 유리층의 상기 제1 주표면에서 적어도 약 100 MPa의 압축 응력에 의해 규정된 압축 응력 영역을 더 포함하고,
상기 봉합제는, 약 25℃ 및 약 50% 상대 습도에서 적어도 60분 동안 약 25mm의 굴곡 반경에서 상기 봉합제가 유지될 때, 파손이 없는 것으로 더 특징지어지는, 제46 양태에 따른 상기 구부릴 수 있는 전자 디바이스 어셈블리가 제공된다.
제48 양태에 따라, 상기 제2 유리층은 실질적으로 알칼리 이온이 없는 유리 조성물을 갖는, 제47 양태에 따른 상기 구부릴 수 있는 전자 디바이스 어셈블리가 제공된다.
제49 양태에 따라, 상기 구부릴 수 있는 전자 디바이스 어셈블리는 약 375㎛ 이하의 전체 두께를 갖는, 제47 또는 제48 양태에 따른 상기 구부릴 수 있는 전자 디바이스 어셈블리가 제공된다.
제50 양태에 따라, 상기 커버 밑에 위치하며 상기 뒤판에 결합되고, 상기 복수의 전자 요소를 봉합하도록 더 구성된 구부릴 수 있는 봉합제 ; 및 상기 봉합제의 상기 제1 주표면 상의 보호층을 더 포함하고,
상기 봉합제는, 실질적으로 알칼리 이온이 없고 적어도 90%의 광학 투과율을 갖는 유리 조성물; 약 40 GPa에서 약 100 GPa의 탄성 계수; 약 20㎛에서 약 100㎛까지의 최종 두께; 상기 봉합제의 구부림 시에 실질적으로 인장되는 제1 주표면; 상기 구부림 시에 실질적으로 압축되는 제2 주표면 - 상기 주표면들은 상기 최종 두께를 적어도 20㎛를 초과하는 초기 두께에서 상기 최종 두께로 사전의 재질 제거에 의해 특징지어짐 - ; 및 약 25℃ 및 약 50% 상대 습도에서 적어도 60분 동안 약 25mm의 굴곡 반경에서의 상기 구부림 동안 상기 봉합제가 유지될 때, 파손이 없는 것으로 특징지어지는, 제44 양태에 따른 상기 구부릴 수 있는 전자 디바이스 어셈블리가 제공된다.

Claims (13)

  1. 물품으로서,
    접을 수 있는(foldable) 디스플레이;
    접을 수 있는 디스플레이의 사용자와 마주보는 부분 상으로, 접을 수 있는 디스플레이 위에 배치되는 커버 유리층, 여기서 커버 유리층은 커버 유리층의 상부 표면 및 커버 유리 층의 하부 표면 중 적어도 하나에 압축 응력 영역을 포함하고, 압축 응력 영역은 복수의 이온-교환 가능한 금속 이온 및 복수의 이온-교환된 금속 이온을 포함하며, 이온-교환된 금속 이온은 이온-교환 가능한 금속 이온의 원자 반경보다 더 큰 원자 반경을 가지며; 및
    커버 유리 밑에 위치되는, 구부릴 수 있는(bendable) 봉합제(encapsulant)를 포함하고, 봉합제는 복수의 전자 요소를 봉합하도록 더욱 구성되며 , 구부릴 수 있는 봉합제는
    20 ㎛ 내지 100 ㎛ 범위의 두께,
    40 GPa 내지 100 GPa 범위의 탄성 계수를 갖는 유리 재료를 포함하고, 유리 재료는 알루미노실리케이트 조성물, 보로실리케이트 조성물, 보로알루미노실리케이트 조성물 또는 실리케이트 유리 조성물의 알칼리가 없는 유리 조성물을 포함하는, 물품.
  2. 청구항 1에 있어서,
    유리 재료를 구성하는 유리 요소는 57 GPa 내지 82 GPa 범위의 탄성 계수를 포함하는, 물품.
  3. 청구항 1에 있어서,
    유리 재료를 구성하는 유리 요소는 40 GPa 내지 65 GPa 범위의 탄성 계수를 포함하는, 물품.
  4. 청구항 1에 있어서,
    유리 재료를 구성하는 유리 요소는 퓨전 라인을 포함하는, 물품.
  5. 삭제
  6. 청구항 1-4 중 어느 한 항에 있어서,
    유리 재료는
    64 mol% 내지 69 mol% SiO2, 및
    5 mol% 내지 12 mol% Al2O3를 포함하는, 물품.
  7. 청구항 1-4 중 어느 한 항에 있어서,
    유리 요소는 약 25℃ 및 약 50% 상대 습도에서 적어도 60분 동안 약 15mm의 굴곡 반경에서의 구부림 동안 커버 유리 층이 유지될 때, 파손이 없는 것을 특징으로 하는, 물품.
  8. 청구항 1-4 중 어느 한 항에 있어서,
    유리 요소는 약 25℃ 및 약 50% 상대 습도에서 적어도 60분 동안 약 5mm의 굴곡 반경에서의 구부림 동안 커버 유리 층이 유지될 때, 파손이 없는 것을 특징으로 하는, 물품.
  9. 청구항 1-4 중 어느 한 항에 있어서,
    유리 요소는 약 25℃ 및 약 50% 상대 습도에서 약 15mm의 굴곡 반경에서의 구부림의 200,000 사이클을 겪은 후에, 파손이 없는 것을 특징으로 하는, 물품.
  10. 청구항 1-4 중 어느 한 항에 있어서,
    물품은 하나 이상의 커버 유리층을 포함하는 구부릴 수 있는 커버를 더욱 포함하고,
    여기서 커버는, 커버의 하부 표면이 (ⅰ) 약 1 GPa 미만의 탄성 계수를 갖는 대략적으로 25㎛ 두께의 감압(pressure-sensitive) 접착제 및 (ⅱ) 약 10 GPa 미만의 탄성 계수를 갖는 대략적으로 50㎛ 두께의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 층에 의해 지지되고, 커버 유리층의 상부, 사용자와 마주보는 표면에 200㎛ 직경의 편평한 바닥을 갖는 스테인리스 스틸 핀으로 하중이 가해질 때, 1.5kgf 초과의 펑크 내성을 특징으로 하는, 물품.
  11. 청구항 1-4 중 어느 한 항에 있어서,
    유리 요소는 0.6 MPa·m1/2 이상의 파괴 인성(KIC)을 포함하는, 물품.
  12. 청구항 10에 있어서,
    커버는 8H 이상의 연필 경도를 포함하는, 물품.
  13. 청구항 1-4 중 어느 한 항에 있어서,
    유리 요소는 유리 요소의 구부림 시에 인장되는 제1 주표면 및 구부림 시에 실질적으로 압축되는 제2 주표면을 포함하고,
    제1 주표면; 및 제1 주표면과 커버 유리층의 두께의 절반 사이의 커버 유리층의 영역이, 약 200㎚ 이하의 평균의 가장 긴 단면 치수를 갖는 복수의 흠(flaws)으로 특징지어진 흠 분포를 갖는 실질적으로 흠이 없는 영역(60)을 정의하는, 물품.
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