TWI547369B - 玻璃塑膠積層之裝置、處理線、及方法 - Google Patents

Description

玻璃塑膠積層之裝置、處理線、及方法

本申請案主張2011年5月27日所申請之美國臨時申請案第61/490,976號之優先權權利，本案依賴該案之內容且該案之全部內容以引用之方式併入本文中。

本發明係關於玻璃聚合物積層且，更特定言之，係關於可撓性玻璃聚合物積層，其中玻璃厚度為≦500微米。

目前，使用積層有一或多個聚合物膜之聚合物基材料製造可撓性聚合物基板。由於經積層基板堆疊之低成本及證實效能，故該等經積層基板堆疊通用於與光伏(PV)、有機發光二極體(OLED)、液晶顯示器(LCD)及圖案化薄膜電晶體(Thin Film Transistor；TFT)電子設備相關聯的可撓性包裝。

為促進可撓性玻璃結構為替代性技術選擇，必須克服並證實與玻璃(脆性材料)相關聯之機械可靠性效能的實際及感知限制。可撓性玻璃基板已提供優於可撓性聚合物技術之若干技術優點。一個技術優點為玻璃充當戶外電子設備中之水分或氣體障壁、初級降級機構的能力。第二個優點為可撓性玻璃基板經由減少或消除一或多個包裝基板層而減小整體包裝大小(厚度)及重量之潛能。因此，若可克服與玻璃相關聯之機械可靠性效能的實際及感知限制，則可提前使用可撓性玻璃結構。

一種改良裸露可撓性玻璃之機械可靠性的技術係對可撓性玻璃積層一或多個薄膜聚合物。視機械強度要求及最終應用之期望彎曲應力及方向而定，根據本文中所揭示之概念，可撓性玻璃聚合物積層基板可經設計以滿足機械要求。當正確使用時，經積層結構將提供優於可撓性未經積層(裸露玻璃)結構(且甚至優於未正確使用之玻璃聚合物積層)之改良機械可靠性效能。

將在隨後具體實施方式中闡述額外特徵及優點，且該等特徵及優點將部分地易於由熟習此項技術者顯而易見，或藉由實踐如在書面描述及隨附圖式中所例證之本發明來瞭解。應瞭解，前述總體描述及與以下具體實施方式兩者對本發明而言均僅為例示性的，且意欲提供用於理解如本發明所主張之本發明的性質及特性之概述或框架。

此說明書中包括隨附圖式以提供對本發明之原理的進一步理解，且該等隨附圖式併入此說明書中並構成此說明書之一部分。該等圖式圖示一或多個實施例，且連同與描述一起用於以實例解釋本發明之原理及操作。應瞭解，在此說明書及該等圖式中所揭示之本發明的各種特徵可以任何及全部組合進行使用。根據以下態樣，本發明之各種特徵可以非限制實例彼此組合。

根據第一態樣，提供一種積層，該積層包含： 玻璃片，該玻璃片具有5微米至500微米之厚度；第一聚合物，該第一聚合物經積層於玻璃片之.第一表面，該第一聚合物提供塗層因數(F)至玻璃片，其中藉由以下公式界定塗層因數(F)：F=(1-γβ²)/(1+γβ²)，其中γ=[Ep1(1-vg²)]/[Eg(1-vp1²)]，β=tp1/tg，Ep1=第一聚合物之楊氏模數，tp1=第一聚合物之厚度，vp1=第一聚合物之泊松比，Eg=玻璃之楊氏模數，tg=玻璃之厚度，及vg=玻璃之泊松比，其中積層經彎曲以便將玻璃片之第二表面安置為凹面形狀；且進一步地，其中塗層因數(F)小於1。

根據第二態樣，提供態樣1之積層，其中β為0.002至400；且其中γ為0.001至0.1。

根據第三態樣，提供態樣1或態樣2之積層，其中Eg為50 GPa至95 GPa。

根據第四態樣，提供態樣1至3中任一態樣之積層，其中Ep1為10 MPa至9,500 MPa。

根據第五態樣，提供態樣1至3中任一態樣之積層，其中Ep1為100 MPa至7,000 MPa。

根據第六態樣，提供態樣1至3中任一態樣之積層，其中Ep1為500 MPa至6,500 MPa。

根據第七態樣，提供一種積層，該積層包含：玻璃片，該玻璃片具有第一表面、第二表面及5微米至500微米之厚度；第一聚合物層，該第一聚合物層經積層於玻璃片之第一表面，該第一聚合物層具有第一楊氏模數(Ep1)、第一厚度(tp1)及第一泊松比(vp1)；第二聚合物層，該第二聚合物層經積層於玻璃片之第二表面，該第二聚合物層具有第二楊氏模數(Ep2)、第二厚度(tp2)及第二泊松比(vp2)；其中玻璃片經彎曲以便將第二表面安置為凹面形狀；且進一步地，其中第一聚合物層及第二聚合物層經設置，以便[(Ep1 tp1(1+tp1))/(1-vp1²)]>[(Ep2 tp2(1+tp2))/(1-vp2²)]。

根據第八態樣，提供態樣7之積層，其中第二聚合物之類型與第一聚合物層之類型不同。

根據第九態樣，提供態樣7之積層，其中第二聚合物之類型與第一聚合物層中之類型相同，但第二聚合物之厚度與第一聚合物層之厚度不同。

根據第十態樣，提供態樣7至9中任一態樣之積層，其中第二聚合物層為不同聚合物之積層，且其中Ep2、tp2及vp2為第二聚合物層之有效值。

根據第十一態樣，提供態樣1至10中任一態樣之積層，其中第一聚合物層為不同聚合物之積層，且其中Ep1、tp1及vp1為第一聚合物層之有效值。

根據第十二態樣，提供態樣1至11中任一態樣之積層，其中玻璃具有25微米至400微米之厚度。

根據第十三態樣，提供態樣1至11中任一態樣之積層，其中玻璃具有50微米至300微米之厚度。

根據第十四態樣，提供態樣1至11中任一態樣之積層，其中玻璃具有50微米至250微米之厚度。

根據第十五態樣，提供態樣1至11中任一態樣之積層，其中玻璃具有50微米至200微米之厚度。

根據第十六態樣，提供態樣1至11中任一態樣之積層，其中玻璃具有75微米至200微米之厚度。

根據第十七態樣，提供態樣1至11中任一態樣之積層，其中玻璃具有75微米至150微米之厚度。

根據第十八態樣，提供一種電子裝置，該電子裝置包含：外殼；及玻璃聚合物積層部分，該玻璃聚合物積層部分耦接至外殼，其中該玻璃聚合物積層部分包含玻璃片、經積層於該玻璃片之第一表面的第一聚合物層，該玻璃片具有 第一表面、第二表面及5微米至500微米之厚度，其中玻璃聚合物積層經彎曲以便將玻璃片之第二表面安置為凹面形狀。

根據第十九態樣，提供態樣18之裝置，其中第一聚合物層提供塗層因數(F)至玻璃片，其中藉由以下公式界定塗層因數(F)：F=(1-γβ²)/(1+γβ²)，其中γ=[Ep1(1-vg²)]/[Eg(1-vp1²)]，β=tp1/tg，Ep1=第一聚合物之楊氏模數，tp1=第一聚合物之厚度，vp1=第一聚合物之泊松比，Eg=玻璃之楊氏模數，tg=玻璃之厚度，及vg=玻璃之泊松比，其中積層經彎曲以便將玻璃片之第二表面安置為凹面形狀；且進一步地，其中塗層因數(F)小於1。

根據第二十態樣，提供態樣18之裝置，其中第一聚合物層具有第一楊氏模數(Ep1)、第一厚度(tp1)及第一泊松比(vp1)；玻璃聚合物積層部分進一步包含第二聚合物層，該第二聚合物層積層於玻璃片之第二表面，該第二聚合物層具有第二楊氏模數(Ep2)、第二厚度(tp2)及第二泊松 比(vp2)；且進一步地，其中第一聚合物層及第二聚合物層經設置，以便[(Ep1 tp1(1+tp1))/(1-vp1²)]>[(Ep2 tp2(1+tp2))/(1-vp2²)]。

根據第二十一態樣，提供態樣20之裝置，其中第二聚合物層由與包含第一聚合物層之聚合物不同的聚合物組成。

根據第二十二態樣，提供態樣20之裝置，其中第二聚合物層由與第一聚合物層中之聚合物相同的聚合物組成，但第二聚合物層之厚度與第一聚合物層之厚度不同。

根據第二十三態樣，提供態樣20或態樣22之裝置，其中第二聚合物層為不同聚合物之積層，且其中Ep2、tp2及vp2為第二聚合物層之有效值。

根據第二十四態樣，提供態樣19至23中任一態樣之裝置，其中第一聚合物層為不同聚合物之積層，且其中Ep1、tp1及vp1為第一聚合物層之有效值。

根據第二十五態樣，提供態樣18至24中任一態樣之裝置，其中外殼具有內部及外部，且進一步地，其中玻璃片之第二表面經安置以面向外殼之外部。

根據第二十六態樣，提供態樣18至24中任一態樣之裝置，其中以與玻璃聚合物積層之外殼互補之方式彎曲外殼。

根據第二十七態樣，提供一種卷軸式處理線，對於具有第一側及第二側之玻璃聚合物積層而言，該玻璃聚合物積層為以下結構：在第一側上具有第一聚合物層且在第二側上具有玻璃的結構，或在第一側上具有第一聚合物層且在第二側上具有第二聚合物層的在第一聚合物層與第二聚合物層之間具有玻璃的結構，該線包含：具有直徑D1之第一滾筒，其中玻璃聚合物積層之第二側經安置以面向第一滾筒；具有直徑D2之第二滾筒，其中玻璃聚合物積層之第一側經安置以面向第二滾筒；且其中D1<D2，且進一步地，其中當玻璃聚合物積層在第一側上具有第一聚合物層且在第二側上具有第二聚合物層時：第一聚合物層具有第一楊氏模數(Ep1)、第一厚度(tp1)及第一泊松比(vp1)；第二聚合物層具有第二楊氏模數(Ep2)、第二厚度(tp2)及第二泊松比(vp2)；且第一聚合物層及第二聚合物層經設置，以便[(Ep1 tp1(1+tp1))/(1-vp1²)]>[(Ep2 tp2(1+tp2))/(1-vp2²)]。

根據第二十八態樣，提供態樣27之處理線，其中第二聚合物層為不同聚合物之積層，且其中Ep2、tp2及vp2為第二聚合物層之有效值。

根據第二十九態樣，提供態樣27或態樣28之裝置，其中第一聚合物層為不同聚合物之積層，且其中Ep1、tp1及vp1為第一聚合物層之有效值。

根據第三十態樣，提供一種輸送玻璃聚合物積層之方法，該玻璃聚合物積層具有第一側及第二側，該玻璃聚合物積層為以下結構：在第一側上具有第一聚合物層且在第二側上具有玻璃的結構，或在第一側上具有第一聚合物層且在第二側上具有第二聚合物層之在第一聚合物層與第二聚合物層之間具有玻璃的結構，該方法包含以下步驟：圍繞具有直徑D1之第一滾筒輸送玻璃聚合物積層，其中玻璃聚合物積層之第二側經安置以面向第一滾筒；圍繞具有直徑D2之第二滾筒輸送玻璃聚合物積層，其中玻璃聚合物積層之第一側經安置以面向第二滾筒；且其中D1<D2， 且進一步地，其中當玻璃聚合物積層在第一側上具有第一聚合物層且在第二側上具有第二聚合物層時：第一聚合物層具有第一楊氏模數(Ep1)、第一厚度(tp1)及第一泊松比(vp1)；第二聚合物層具有第二楊氏模數(Ep2)、第二厚度(tp2)及第二泊松比(vp2)；且第一聚合物層及第二聚合物層經設置，以便[(Ep1 tp1(1+tp1))/(1-vp1²)]>[(Ep2 tp2(1+tp2))/(1-vp2²)]。

根據第三十一態樣，提供態樣30之方法，其中第二聚合物層為不同聚合物之積層，且其中Ep2、tp2及vp2為第二聚合物層之有效值。

根據第三十二態樣，提供態樣30或態樣31之方法，其中第一聚合物層為不同聚合物之積層，且其中Ep1、tp1及vp1為第一聚合物層之有效值。

根據第三十三態樣，提供一種設計玻璃聚合物積層以耐受如由給定衝擊能所產生之給定所需最大主應力的方法，該方法包含以下步驟：對於範圍自5微米至500微米之給定玻璃厚度，及自40 Gpa至100 Gpa之給定玻璃楊氏模數，選擇聚合物厚度，且選擇聚合物楊氏模數，以便在經受給定衝擊能時玻璃中之最大主應力小於所需最大主應力。

在以下詳細描述中，出於解釋而非限制之目的，闡述揭示具體細節之實例實施例以提供對本發明之各種原理的徹底理解。然而，已受益於本揭示案之一般技藝者將瞭解可在背離本文中所揭示之具體細節之其他實施例中實踐本發明。此外，可省略眾所熟知之裝置、方法及材料之描述以免使本發明之各種原理的描述變得模糊。最後，在任何適用情況下，相同元件符號係指相同元件。

在本文中，範圍可表示為自「約」一個特定值，及/或至「約」另一特定值。當表示此範圍時，另一實施例包 括自該一個特定值及/或至該其他特定值。類似地，當使用先行詞「約」將值表示為近似值時，應理解該特定值形成另一實施例。應進一步應理解，該等範圍中之每一個範圍的端點在與其他端點相關且獨立于其他端點時均具有意義。

如本文中所使用之方向性術語(例如上、下、右、左、前、後、頂部、底部)僅為參看所繪製圖式，且不欲暗指絕對定向。

除非另有明確說明，則無論任何不意欲將本文中所闡述之任何方法理解為要求以特定次序執行該方法之步驟。因此，在方法請求項實際上未敘述該方法之步驟將遵循之次序情況下，或在請求項或描述中未另外特定說明步驟限制於特定次序的情況下，無論如何不意欲在任何態樣中推斷次序。此種情況適用於為進行解釋之任何可能非明確基礎，包括：關於步驟或操作流程之排列的邏輯事項；源于文法組織或標點的普通意義；說明書中所描述之實施例的數目或類型。

如本文中所使用，除非上下文另有明確指示，單數形式「一」及「該」包括複數個指示物。因此，(例如)除非上下文另有明確指示對「組件」之提及包括具有兩個或兩個以上此等組件之態樣。

儘管玻璃為固有強力材料，但玻璃之強度(可靠性)為玻璃之表面缺陷或瑕疵大小密度分佈及材料隨著時間在應力下之累積曝露的函數。在整個產品壽命週期期 間，可撓性玻璃聚合物積層將經受各種類型之靜態及動態機械應力。因此，具有大固有最大材料強度之材料經設計成產品，且應保存一段時間。此舉自材料自身之製造製程開始且持續貫穿有用產品壽命。經由將外施應力降額至外施應力之最大強度的適當可靠性將達成此機械強度之保留。

已開發一種方法以設計及預測可撓性玻璃聚合物積層結構由於曝露于普通類型之應力而獲得的機械可靠性效能(強度)。此等類型之應力包括圍繞半徑r之直徑的彎曲及與衝擊事件相關聯的彎曲。該方法係基於對玻璃失效模式及應力對表面缺陷之影響的理解。該方法可直接應用於端裝置的設計，以確保滿足機械要求且確保在整個使用壽命內保留固有機械可靠性屬性。進一步地，該方法可用以確保當前或「待設計」之製造製程、設備及包裝(亦即，線軸)可在生產週期期間保護且保存結構之固有強度屬性。

在本文中，具有積層於一個表面之單聚合物層的玻璃聚合物積層基板被視為雙層可撓性基板，且在各表面上具有聚合物層之玻璃聚合物積層被視為三層可撓性基板。三層基板可經建構，以便在玻璃之各側上的聚合物層在層中之聚合物之類型、聚合物之性質及厚度方面不同。

本揭示案亦包括玻璃聚合物可撓性積層結構作為基本雙層、三層或組合結構的設計，以使得結構之機械可靠 性屬性能夠滿足製造操作(卷軸式製程)及端產品裝置的機械要求。當事先界定機械應力及彎曲方向時，可結合一或多個聚合物(聚合物)材料選擇可撓性玻璃基板厚度。利用積層之材料性質(例如，楊氏模數、泊松比)、層厚度及一或多個玻璃表面積層位置，可模型化抗拉強度剖面以證實符合製造及端產品機械可靠性要求。

玻璃之機械可靠性受對玻璃之表面缺陷群的控制及在貫穿安置玻璃之產品的整個壽命週期對玻璃的適當應力管理的影響。機械玻璃可靠性可受到以下情況的影響：(1)玻璃基板之單軸彎曲，以便在抗拉應力下放置表面缺陷群。此應力通常與基板圍繞片中之半徑(例如，輸送滾筒)的彎曲或卷軸式製造操作相關聯；及(2)玻璃之衝擊載荷，以便在抗拉應力下將表面缺陷群放置於兩個軸向平面中。此類型之應力在玻璃經歷偏轉玻璃之表面的動態衝擊時產生。

未經塗布玻璃之單軸彎曲

當一塊玻璃(玻璃片或玻璃帶)經彎曲為半徑R之曲線(諸如當玻璃固持於裝置中或玻璃在處理期間圍繞滾筒彎曲時)，在玻璃中產生應力。圖1中圖示了一塊未經塗布玻璃之組態。當該塊玻璃經受圍繞此圖式中z軸施加之彎曲力矩使得玻璃獲得彎曲半徑R時，可藉由以下公式[1]計算相對於x軸(中性軸)之位置(y)處的應力： 其中：σ為應力；Eg為玻璃之楊氏模數；vg為玻璃之泊松比；K為彎曲曲率且等於2/D；y為在y軸方向上計算應力σ之位置；D為玻璃之彎曲半徑R的兩倍；tg為玻璃之厚度。

最大抗拉應力出現在玻璃之任一側上，且視彎曲方向而定將為表面12或表面14。亦即，若玻璃10經彎曲以便表面12為凸面的，則最大抗拉應力將在表面12上；反之，若玻璃10經彎曲以便表面14為凸面的，則最大抗拉應力將在表面14上。在任一情況下，以½ tg替代公式[1]中之y，最大應力σmax之絕對值由以下公式[2]界定：

雙層玻璃聚合物積層之單軸彎曲

如圖2中所圖示，當玻璃10具有積層於玻璃10之一個表面(如圖2中所圖示之表面12)上的聚合物層20時，中性軸y0由以下公式[3]界定： 其中： β=tp/tg；tp為聚合物之厚度；Ep為聚合物之楊氏模數；vp為聚合物之泊松比。

當積層以曲率半徑R彎曲時，接著藉由以下公式[4]界定玻璃中相對於中性軸之位置y處的應力σ：

如圖3中所圖示，當積層以曲率半徑R彎曲且使得表面12(上面具有聚合物層20)為凸面的(無聚合物層20之表面14為凹面的)時，玻璃中之最大抗拉應力σmax將出現在表面12處且將由以下公式[5]界定：

比較公式[2]與公式[5]可見，與裸露玻璃之情況相比，聚合物層將乘數引入玻璃之最大應力σmax，更具體而言，彼乘數(下文稱作塗層因數F)由公式[6]界定：

若塗層因數F為1，則公式[5]簡化為公式[2]，藉此可見當積層呈現圖3之組態時聚合物對表面12處之玻璃中的最大彎曲應力無影響。亦即，表面12處之彎曲應力不 受聚合物層20之影響。然而，若塗層因數F小於1，則如由公式[5]所計算之玻璃中之最大應力與由公式[2]所計算之最大應力相比將減小或，換言之，表面12處之抗拉應力將由於聚合物層20之存在而減小。藉由適當地選擇β及γ可使塗層因數F小於1。

圖4至圖6圖示針對β及γ之各種變化對塗層因數F之影響的模型化結果。對於該等圖式而言，玻璃厚度假定為範圍自5微米至500微米(例如，5微米、10微米、15微米、20微米、25微米、30微米、35微米、40微米、45微米、50微米、55微米、60微米、65微米、70微米、75微米、80微米、85微米、90微米、95微米、100微米、110微米、120微米、130微米、140微米、150微米、160微米、170微米、180微米、190微米、200微米、2]0微米、220微米、230微米、240微米、250微米、260微米、270微米、280微米、290微米、300微米、310微米、320微米、330微米、340微米、350微米、360微米、370微米、380微米、390微米、400微米、410微米、420微米、430微米、440微米、450微米、460微米、470微米、480微米、490微米、500微米)，聚合物厚度假定為範圍自1微米至2,000微米，玻璃之楊氏模數假定為範圍自50 GPa至95 GPa(例如，50 GPa、55 GPa、60 GPa、65 GPa、70 GPa、75 GPa、80 GPa、85 GPa、90 GPa、95 GPa)，聚合物之楊氏模數假定為範圍自10 MPa至9,500 MPa(例如，10 MPa、20 MPa、30 MPa、 40 MPa、50 MPa、60 MPa、70 MPa、80 MPa、90 MPa、100 MPa、110 MPa、120 MPa、130 MPa、140 MPa、150 MPa、175 MPa、200 MPa、225 MPa、250 MPa、275 MPa、300 MPa、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、1,000 MPa、1,100 MPa、1,200 MPa、1,300 MPa、1,400 MPa、1,500 MPa、1,600 MPa、1,700 MPa、1,800 MPa、1,900 MPa、2,000 MPa、2,100 MPa、2,200 MPa、2,300 MPa、2,400 MPa、2,500 MPa、2,600 MPa、2,700 MPa、2,800 MPa、2,900 MPa、3,000 MPa、3,100 MPa、3,200 MPa、3,300 MPa、3,400 MPa、3500 MPa、3,600 MPa、3,700 MPa、3,800 MPa、3,900 MPa、4,000 MPa、4,100 MPa、4,200 MPa、4,300 MPa、4,400 MPa、4,500 MPa、4,600 MPa、4,700 MPa、4,800 MPa、4,900 MPa、5,000 MPa、5,100 MPa、5,200 MPa、5,300 MPa、5,400 MPa、5,500 MPa、5,600 MPa、5,700 MPa、5,800 MPa、5,900 MPa、6,000 MPa、6,100 MPa、6,200 MPa、6,300 MPa、6,400 MPa、6,500 MPa、6,600 MPa、6,700 MPa、6,800 MPa、6,900 MPa、7,000 MPa、7,100 MPa、7,200 MPa、7,300 MPa、7,400 MPa、7,500 MPa、7,600 MPa、7,700 MPa、7,800 MPa、7,900 MPa、8,000 MPa、8,100 MPa、8,200 MPa、8,300 MPa、8,400 MPa、8,500 MPa、8,600 MPa、8,700 MPa、8,800 MPa、8,900 MPa、9,000 MPa、9,100 MPa、9,200 MPa、 9,300 MPa、9,400 MPa、9,500 MPa)。在楊氏模數之該等值下，泊松比對塗層因數F的影響小，且為簡單起見可忽略泊松比。舉例而言，可購自Corning NY之Corning Incorporated的適合玻璃組合物Corning Eagle XG^TM具有約74 GPa之楊氏模數及約0.23之泊松比。然而，在其他情況下，包括泊松比用於塗層因數F之更完整計算可能係有用的。

在圖4中，曲線族表示自0至1之常數β值，更具體而言：曲線400展示β=0；曲線401展示β=0.1；曲線402展示β=0.2；曲線403展示β=0.3；曲線404展示β=0.4；曲線405展示β=0.5；曲線406展示β=0.6；曲線407展示β=0.7；曲線408展示β=0.8；曲線409展示β=0.9；曲線410展示β=1.0。另一方面，γ範圍自0至0.2(例如，0.02、0.04、0.06、0.08、0.1、0.12、0.14、0.16、0.18及0.2)。如自圖4可見，對於常數非零β(曲線401至曲線410中任一曲線)而言，塗層因數F減小以增大γ(且在近似意義上，當忽略泊松比時，同時聚合物之楊氏模數相對于玻璃之楊氏模數增大時)。類似地，對於給定γ而言，塗層因數F減小以得到增大的β(亦即，當聚合物厚度相對於玻璃之厚度增大時)。在任何情況下，對於各自大於0之β及γ而言，塗層因數F小於1，意謂相比於圖1之裸露玻璃情況，聚合物層20始終有益於減小表面12處之玻璃10中之最大抗拉應力。因此，當玻璃聚合物積層以圖3之組態中安置時，亦即，使得其中具 有聚合物層20之表面12以凸面定向安置且使得其上無聚合物層20之表面14係以凹面定向時，玻璃聚合物積層之玻璃相比於圖1之裸露玻璃情況將更堅固。因此，當將玻璃聚合物積層安置于裝置中時，以圖3中所圖示之組態安裝該玻璃聚合物積層係有益的。

圖5及圖6結合圖4圖示如上文所論述之類似結果。詳言之，在圖5中，塗層因數F展示為β與γ之函數，其中曲線族表示自1至400之常數β值且，更特定而言：曲線500展示β=1；曲線501展示β=10；曲線502展示β=25；曲線503展示β=50；曲線504展示β=100；曲線505展示β=200；曲線506展示β=300；且曲線507展示β=400。自圖5可見，由於適當選擇聚合物層20及玻璃10(適當β)之相對厚度，可使塗層因數F為負。亦即，玻璃10可進行壓縮，其中玻璃10極其耐用且任何缺陷難以穿過玻璃10傳播。圖6圖示β之類似範圍，但其中曲線族表示常數γ且，詳言之：曲線600展示γ=0.001；曲線601展示γ=0.0025；曲線602展示γ=0.005；曲線603展示γ=0.01；曲線604展示γ=0.025；曲線605展示γ=0.05；曲線606展示γ=0.1；且曲線607展示γ=0.2。

然而，聚合物層20並非始終有益地減小玻璃10中之最大應力。舉例而言，參看圖7至圖10，當玻璃聚合物積層以圖7中所圖示之組態安置時，其中表面14(亦即，其上無聚合物層20之表面)放置為凸面組態(且使得其上具有聚合物層20之表面12以凹面組態安置)，玻璃中 之最大抗拉應力σmax增大，藉此玻璃聚合物積層之玻璃不如圖1之裸露玻璃堅固。更特定而言，圖7之組態的最大抗拉應力出現在表面14上，且由以下公式[7]給定：

比較公式[7]與公式[2]可見，與裸露玻璃之情況相比，聚合物層引入由公式[8]所界定之塗層因數F：

然而，在此情況(亦即，圖7之情況)下，其中其上具有聚合物層20之表面12以凸面方式設置，塗層因數F可最多等於1。因此，相比於裸露玻璃之情況，最多不損害此組態中之聚合物層20，但不能減小玻璃中之最大抗拉應力。以另一種方式闡述，在此組態中定向玻璃聚合物積層不增大玻璃之堅固性，且事實上，有可能減小該堅固性。

圖8至圖10圖示針對β及γ之各種變化對塗層因數F之影響的模型化結果。對於該等圖式而言，玻璃厚度假定為範圍自5微米至500微米(例如，5微米、10微米、15微米、20微米、25微米、30微米、35微米、40微米、45微米、50微米、55微米、60微米、65微米、70微米、75微米、80微米、85微米、90微米、95微米、100微米、110微米、120微米、130微米、140微米、150微米、160微米、170微米、180微米、190微米、200微米、210 微米、220微米、230微米、240微米、250微米、260微米、270微米、280微米、290微米、300微米、310微米、320微米、330微米、340微米、350微米、360微米、370微米、380微米、390微米、400微米、410微米、420微米、430微米、440微米、450微米、460微米、470微米、480微米、490微米、500微米)，聚合物厚度假定為範圍自1微米至2,000微米，玻璃之楊氏模數假定為範圍自50 GPa至95 GPa(例如，50 GPa、55 GPa、60 GPa、65 GPa、70 GPa、75 GPa、80 GPa、85 GPa、90 GPa、95 GPa)，聚合物之楊氏模數假定為範圍自10 MPa至9,500 MPa(例如，10 MPa、20 MPa、30 MPa、40 MPa、50 MPa、60 MPa、70 MPa、80 MPa、90 MPa、100 MPa、110 MPa、120 MPa、130 MPa、140 MPa、150 MPa、175 MPa、200 MPa、225 MPa、250 MPa、275 MPa、300 MPa、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、1,000 MPa、1,100 MPa、1,200 MPa、1,300 MPa、1,400 MPa、1,500 MPa、1,600 MPa、1,700 MPa、1,800 MPa、1,900 MPa、2,000 MPa、2,100 MPa、2,200 MPa、2,300 MPa、2,400 MPa、2,500 MPa、2,600 MPa、2,700 MPa、2,800 MPa、2,900 MPa、3,000 MPa、3,100 MPa、3,200 MPa、3,300 MPa、3,400 MPa、3500 MPa、3,600 MPa、3,700 MPa、3,800 MPa、3,900 MPa、4,000 MPa、4,100 MPa、4,200 MPa、4,300 MPa、4,400 MPa、4,500 MPa、4,600 MPa、4,700 MPa、4,800 MPa、4,900 MPa、5,000 MPa、5,100 MPa、5,200 MPa、5,300 MPa、5,400 MPa、5,500 MPa、5,600 MPa、5,700 MPa、5,800 MPa、5,900 MPa、6,000 MPa、6,100 MPa、6,200 MPa、6,300 MPa、6,400 MPa、6,500 MPa、6,600 MPa、6,700 MPa、6,800 MPa、6,900 MPa、7,000 MPa、7,100 MPa、7,200 MPa、7,300 MPa、7,400 MPa、7,500 MPa、7,600 MPa、7,700 MPa、7,800 MPa、7,900 MPa、8,000 MPa、8,100 MPa、8,200 MPa、8,300 MPa、8,400 MPa、8,500 MPa、8,600 MPa、8,700 MPa、8,800 MPa、8,900 MPa、9,000 MPa、9,100 MPa、9,200 MPa、9,300 MPa、9,400 MPa、9,500 MPa)。在楊氏模數之該等值下，泊松比對塗層因數F的影響小，且為簡單起見可忽略泊松比。舉例而言，適合玻璃組合物Corning Eagle XG^TM具有約74 GPa之楊氏模數及約0.23之泊松比。然而，在其他情況下，包括泊松比用於塗層因數F之更完整計算可能係有用的。

在圖8中，曲線族表示自0至1之常數β值，更具體而言：曲線800展示β=0；曲線801展示β=0.1；曲線802展示β=0.2；曲線803展示β=0.3；曲線804展示β=0.4；曲線805展示β=0.5；曲線806展示β=0.6；曲線807展示β=0.7；曲線808展示β=0.8；曲線809展示β=0.9；曲線810展示β=1.0。另一方面，γ範圍為自0至0.2(例如，0.02、0.04、0.06、0.08、0.1、0.12、0.14、0.16、 0.18及0.2)。如自圖8可見，對於常數非零β(曲線801至曲線810中任一曲線)而言，塗層因數F增大以增大γ(且在近似意義上，當忽略泊松比時，當聚合物之楊氏模數相對于玻璃之楊氏模數增大)。類似地，對於給定γ而言，塗層因數F增大以得到增大的β(亦即，當聚合物厚度相對於玻璃之厚度增大時)。在任何情況下，對於各自大於0之β及γ而言，塗層因數F大於1，意謂相比於圖1之裸露玻璃情況，聚合物層20增大表面14處之玻璃10中之最大抗拉應力。因此，當玻璃聚合物積層以圖7之組態安置時，亦即，使得其中具有聚合物層20之表面12以凹面定向而安置且使得其上無聚合物層20之表面14係以凸面定向時，玻璃聚合物積層之玻璃相比於圖1之裸露玻璃情況將不如裸露玻璃堅固。

圖9及圖10結合圖8圖示如上所論述之類似結果。詳言之，在圖9中，塗層因數F展示為β與γ之函數，其中曲線族表示自1至400之常數β值且，更特定而言：曲線900展示β=1；曲線901展示β=10；曲線902展示β=25；曲線903展示β=50；曲線904展示β=100；曲線905展示β=200；曲線906展示β=300；且曲線907展示β=400。圖10圖示β之類似範圍，但其中曲線族表示常數γ且，詳言之：曲線1000展示γ=0.001；曲線1001展示γ=0.0025；曲線1002展示γ=0.005；曲線1003展示γ=0.01；曲線1004展示γ=0.025；曲線1005展示γ=0.05；曲線1006展示γ=0.1；且曲線1007展示γ=0.2。

三層玻璃聚合物積層之單軸彎曲

圖11圖示三層可撓性玻璃聚合物積層，其中相同元件符號及變數表示以上結合圖1至圖10所論述之相同術語。在此組態中，玻璃聚合物積層包括具有表面12及表面14之玻璃10、第一聚合物層20及第二聚合物層30。

此情況下之中性軸y0由以下公式[9]給定： 其中： β1=tp1/tg；β2=tp2/tg；tp1=第一聚合物層20之厚度；tp2=第二聚合物層30之厚度；Ep1=第一聚合物層20之楊氏模數；Ep2=第二聚合物層30之楊氏模數；vp1=第一聚合物層20之泊松比；且vp2=第二聚合物層30之泊松比。

此情況下之玻璃中之彎曲應力σ由以下公式[10]給定： 其中：/K/=2/D；且D為玻璃聚合物積層之彎曲半徑R的兩倍。自以上公式[9]及公式[10]可見，當[11] γ ₁ β ₁(1+β ₁)>γ ₂ β ₂(1+β ₂), 接著y0>0且圖12之組態的玻璃中的最大抗拉應力將低於如圖1中之裸露玻璃之情況的最大抗拉應力。實踐中，上文展示可相對於彼此適當選擇聚合物層20及聚合物層30之性質，以便當玻璃聚合物積層以彎曲組態安置時玻璃中之最大抗拉應力將減小，從而使玻璃聚合物積層之玻璃更堅固。然而，另一方面，若第二聚合物層30之性質經選擇相對於第一聚合物層20之彼等性質以使以上公式[11]及/或[12]中之不等式反向，當玻璃聚合物積層係在圖12之組態中時，則玻璃中之最大抗拉應力將大於裸露玻璃之情況下的最大抗拉應力。亦即，對於非對稱三層玻璃聚合物積層而言，最大抗拉應力將視兩個塗層之[Ep tp(1+tp)]/(1-vp²)的相對值，及視彎曲方向而增大或減小。聚合物層20、30可為不同聚合物，或可為具有不同厚度之相同聚合物。

此外，自以上公式[9]及公式[10]可見，當第一聚合物層20及第二聚合物層30為具有相同楊氏模數、相同厚度及相同泊松比之相同類型時，(亦即，玻璃聚合物積層為對稱的)，則最大抗拉應力公式變得與裸露玻璃之情況下的最大抗拉應力公式一樣。然而，獲得相同彎曲曲率之彎曲力矩由於對稱玻璃聚合物積層的增大而增大，歸因於相比於裸露玻璃情況之增大之撓曲剛度。

應用

在玻璃聚合物積層經由成形線或處理線輸送時可藉由滾筒給予彎曲半徑R，該成形線或處理線可為分批或連續處理線，儘管該線可為(例如)成形線或處理線，且可為分批或連續處理線，僅為易於解釋起見，將結合連續處理線描述輸送。當在連續處理線中輸送時，玻璃聚合物積層可為連續帶之形式。舉例而言，在此等處理線中，帶通常圍繞一系列滾筒而捲繞以累積各種處理站之間的帶之部分。滾筒可移動以在累積帶之長度時維持帶中之張力。滾筒可經操縱以藉由靜重系統或藉由用驅動器(單獨地或以主從配置)主動移動滾筒中之一或多個滾筒來維持帶中之張力。由於可能存在許多連續滾筒，故需要使滾筒具有盡可能小之半徑以最小化所使用的空間。本文中所揭示概念可應用於此種帶輸送，以最小化滾筒所占之空間。

圖13中圖示連續處理線中滾筒部分之一個實施例。在此圖式中，經由一系列第一滾筒100及第二滾筒200以 箭頭A之方向輸送玻璃聚合物積層2。在位置B處，圖14中圖示用於雙層實例之玻璃聚合物積層定向，其中玻璃10經安置以面向滾筒100且聚合物層20經安置以面向滾筒200。當玻璃聚合物積層2圍繞第一滾筒100輸送時，該玻璃聚合物積層2以與圖3中所圖示之定向類似之定向而安置，其中聚合物層20提供應力減小功能。另一方面，當玻璃聚合物積層2圍繞滾筒200輸送時，該玻璃聚合物積層2以與圖7中所示之定向類似之定向而安置，其中聚合物層增大玻璃10中之應力。因此，對於具有針對玻璃10之給定容許應力之玻璃聚合物積層而言，比較該等情況中之各者，且由於如由特定滾筒誘導之玻璃中之最大抗拉應力相反地視滾筒直徑D而定(見公式[5]及公式[7])，故可使滾筒100之直徑D1小於滾筒200之直徑D2。處理線之此種設計允許超過具有一個大小滾筒之類似處理線而減小空間，該滾筒經設計以在最壞情景下安全輸送玻璃聚合物積層。

可以三層玻璃聚合物積層獲得滾筒大小減小之類似優點。圖15圖示在圖13之位置B處用於三層實例之玻璃聚合物積層定向，其中第二聚合物層30經安置以面向第一滾筒100，且第一聚合物層20經安置以面向第二滾筒200。當根據公式[11]及/或公式[12]中之關係選擇第一聚合物層20及第二聚合物層30之性質時，再次類似于上文結合雙層情況之解釋，滾筒100可具有小於滾筒200之直徑。

儘管僅圖示四個滾筒100及三個滾筒200，但可使用任何適合數目之各滾筒類型。此外，儘管滾筒100圖示為安置於滾筒200上方，但亦可使用其中滾筒200安置於滾筒100上方之另一組態。

在另一實施例中，當玻璃聚合物積層固持于裝置中時，可將彎曲半徑R給予玻璃聚合物積層，其中彎曲可出於美學或功能目的，例如輔助在顯示器中產生3D效應。圖16至圖18中圖示裝置之圖解表示。裝置300包括外殼302及玻璃聚合物積層部分304。該部分304(例如)可為光發射穿過之部分，或可為材料之堆疊中的封裝/障壁部分。

為改良裝置300之堅固性，玻璃聚合物積層部分304可以如圖17中所示之組態而安置，其中聚合物層20朝向外殼之內部安置，且玻璃10之表面14以凹面方式安置且以面向外殼之外部。或者，玻璃聚合物積層部分304可以如圖18中所示之組態而安置，其中聚合物層20朝向外殼之外部安置，且玻璃10之表面14以凹面方式安置且以面向外殼302之內部。

在圖17及圖18中之各者中，若玻璃聚合物積層部分304為三層結構，則玻璃聚合物積層部分304將包括第二聚合物層30，該第二聚合物層30如所圖示般定向且相對於第一聚合物層20之性質具有滿足公式[11]及/或公式[12]之性質。外殼302可具有組態，在該組態中，如圖17中所圖示，外殼302以與玻璃聚合物積層部分304之 外殼互補之方式彎曲，然而如圖18中所圖示，不會總是有此種需要。

總則

在整個揭示案中，玻璃聚合物積層可為片(任何所要形狀)或帶形式，如可為積層中使用之玻璃。

聚合物層(上述聚合物層20及30或者以下結合衝擊載荷所描述之聚合物層(下文中被稱作聚合物層僅為易於描述))中之各者可包括各種聚合物，例如，聚對苯二甲酸伸乙酯(PET)、聚2，6萘二甲酸乙二酯(PEN)、乙烯四氟乙烯(ETFE)或熱聚物聚烯烴(TPO^TM-聚乙烯、聚丙烯、嵌段共聚物聚丙烯(BCPP)或橡膠之聚合物/填料摻合物)、聚酯、聚碳酸酯、聚乙烯基丁酸酯、聚乙烯及經取代聚乙烯、聚羥基丁酸酯、聚羥基乙烯基丁酸酯、聚醚醯亞胺、聚醯胺、聚萘二酸丁醇酯、聚醯胺、聚醚、聚碸、聚乙酸乙炔、透明熱塑膠、透明聚丁二烯、聚氰基丙烯酸酯、纖維素基聚合物、聚丙烯酸酯及聚甲基丙烯酸酯、聚乙烯醇、多硫化物及聚矽氧烷中任何一或多者。亦可能使用可沉積/塗布為預聚合物或預化合物且接著經轉換之聚合物，諸如環氧樹脂、聚胺甲酸酯、酚甲醛樹脂及三聚氰胺甲醛樹脂。聚合物層對於一些應用而言可為透明的，但對於其他應用而言不需為透明的。

另外，聚合物層中之各者自身可為積層結構或複合結構，該積層結構或複合結構由具有不同楊氏模數、不同泊松比及/或不同層厚度之不同類型聚合物製成。在此情 況下，熟習此項技術者將能夠使化合物層均勻化以獲得整層之有效值，包括有效厚度、有效楊氏模數及有效泊松比，該等有效值可如本文中所描述般用以有益地設置玻璃聚合物積層。

本文中所描述之玻璃聚合物積層可用作安裝裝置功能層之基板，或可用作裝置內之封裝層。該裝置可為電子裝置，例如，顯示幕(包括例如液晶顯示器(Liquid Crystal Display)、電漿顯示器(Plasma Display)、有機發光二極體顯示器(Organic Light Emitting Diode display)、平板顯示器)、發光裝置、太陽能電池模組。功能層可包括(例如)薄膜電晶體(TFT)、二極體、光電二極體、三極體、光電電池、光耦合器、透明電極、彩色濾光片、導電層。玻璃聚合物積層可用作積層於顯示幕(例如上文提及之彼等顯示幕)上之外罩。

玻璃聚合物積層可為實質上透明的可成形及/或可撓性結構以在電子裝置中用作保護元件，其中玻璃聚合物積層為複合結構，該複合結構包含厚度為5微米至500微米之玻璃層及厚度範圍自1微米至2,000微米之聚合物層。就此而言，玻璃聚合物積層之可成形性允許玻璃聚合物積層藉由彎曲及/或扭轉而偏離完全平面度，因此，玻璃聚合物積層可適應一些其他物件之形狀或形式。玻璃聚合物積層之可撓性允許在不有害地影響玻璃聚合物積層之障壁性質的情況下彎曲玻璃聚合物積層。

電子裝置可為有機發光裝置。其他電子裝置包括薄膜電晶體(TFT)、二極體、光電二極體、三極體、光電電池及光耦合器。

玻璃聚合物積層可構成用於電子裝置之基板，且就本身而言，玻璃聚合物積層可塗布有透明電極層。彼層通常將為陽極且較佳由氧化銦錫構成。在彼情況下，電極塗層經塗覆至玻璃層之一個表面。作為替代，玻璃聚合物積層可構成用於發光裝置或其他電子裝置之封裝膜。

為形成其中玻璃聚合物積層構成用於有機發光裝置之基板的結構，玻璃層在附接至聚合物層之前可預塗布有透明電極層，或可在製造玻璃聚合物積層之後沉積透明電極層。亦可能使玻璃聚合物積層中之該等層的次序反向，以便聚合物層構成承載電極層之內層且外層構成玻璃層。

可以整合步驟之順序製造具有玻璃聚合物積層之電子裝置，該等整合步驟包括以下步驟：構成玻璃聚合物積層；沉積透明電極層；沉積該等電活性層或每一電活性層及沉積第二電極層。分批製程、半連續製程或連續製程可考慮用於製造完整裝置。可提供第二電極層上之另外的封裝層。

根據不同實施例，用於製造玻璃聚合物積層之各種技術係可能的。

根據一個實施例，提供承載第一透明電極(例如，ITO)之塗層的聚合物層。接著，沉積至少一層之電氣活性(例 如電致發光)有機材料，隨後沉積第二電極層。接著將完整結構積層於玻璃層。

根據另一實施例，以前述順序交換聚合物層及玻璃層。

根據又一實施例，玻璃聚合物積層經預製且接著用作沉積第一電極層、至少一層電氣活性材料及第二電極層之基礎。

若玻璃層用作「外層」，亦即聚合物層相鄰於第一電極層且在玻璃層內，則(例如藉由除氣、烘烤或泵出)移除可存在於基板中的雜質(例如氧、水及可能的其他低分子量化合物)是重要的。

根據分批製程，可以片形式提供玻璃層及聚合物層。

或者，可以片形式提供玻璃層且聚合物層可來自連續捲筒。

作為進一步可能性，玻璃層與聚合物層兩者均來自連續捲筒。

可(例如)根據分批製程、連續卷軸式製程或半連續製程藉由積層玻璃層及聚合物層來形成複合結構，藉此聚合物層為連續膜，且玻璃層為片形式。

對於聚合物層而言，可能使用可沉積/塗布為預聚合物或預化合物且接著經轉換之聚合物，諸如環氧樹脂、聚胺甲酸酯、酚甲醛樹脂及三聚氰胺甲醛樹脂。

可在兩層之間用黏膠/黏合劑積層玻璃層及聚合物層。在彼情況下，黏膠可預塗布至兩個基板中之一者上或兩個基板上；或者可在積層製程期間在室溫或升高溫 度下且在具有壓力或無壓力的情況下供應黏膠。UV固化黏膠亦適用。

聚合物層可為預塗布有熱封黏膠之聚合物片的形式。

將聚合物層積層及/或沉積至玻璃層上之步驟可整合於玻璃之製造製程中，亦即，玻璃脫離製造線且接著(仍然熱或暖的或冷的)塗布有聚合物。

作為藉由積層之成形的替代，複合物之聚合物層藉由分批或連續製程塗布至玻璃層上。可藉由浸漬、噴塗、溶液旋塗、溶液刮塗、彎月面塗布或藉由將熔融聚合物塗布至玻璃層上來將聚合物塗布至玻璃上。

亦即，可能考慮不同情況：(i)聚合物已作為膜存在且積層於玻璃的情況，及(ii)聚合物並非膜形式但藉由浸漬、噴塗等塗布至玻璃上的情況，等等。上述預聚合物(例如)符合情況(ii)。然而，針對情況(ii)亦可塗布上述其他聚合物之若干者。在此情況下，可主要藉由以下步驟將聚合物塗布至玻璃上：自溶液塗布，自熔體塗布或作為預聚合物塗布。

玻璃聚合物積層可用作基板/封裝，該基板/封裝不僅用於OLED(小分子螢光(SMF)及(LEP)發光聚合物),而且用於包括電氣活性層之其他裝置(例如，有機光測儀、有機太陽能電池、用於OLED之薄膜電晶體(TFT)陣列及TFT)。另一用途為用於LEP產品，諸如未圖案化背光及其他光源或圖案化裝置(諸如符號、字母數字顯示器或點矩陣及其他高解析度顯示器)。

在電子裝置之製造中，通常需要使一些層或所有層經受處理步驟。舉例而言，若存在電致發光有機材料，該電致發光有機材料為諸如聚(伸苯基伸乙烯)(PPV)之半導電共軛聚合物，則通常將藉由(例如藉由旋塗)將前驅體沉積至溶劑中之聚合物，且接著使彼層經受隨後處理步驟以將前驅體轉換為最終聚合物來進行彼層之沉積。因此，若在該等處理步驟期間存在下伏玻璃聚合物積層，則下伏玻璃聚合物積層必須能夠耐受用于旋塗前驅體層之溶劑及用於餾出溶劑且將前驅體轉換為聚合物之隨後溫度。因此，玻璃聚合物積層之聚合物層需要具有適當品質。舉例而言，若玻璃聚合物積層將經受高溫，則聚合物層之玻璃轉移溫度應高於彼等溫度。舉例而言，超過150℃之溫度係可能的。此外，在某些情況下，聚合物層應對溶劑層有抗性，該溶劑層用於諸如混合二甲苯、THF之聚合物，用於諸如MEH PPV之可溶共軛聚合物。

玻璃聚合物積層可包含兩個以上層。舉例而言，複合結構可包含一玻璃層及兩個聚合物層。

詳言之，複合結構可包含聚合物/玻璃/聚合物複合物，該複合物在聚合物層中之一者的外表面上具有ITO塗層。此結構將有益於以下情況：在玻璃層及聚合物層之膨脹係數存在顯著差異，以便可進行玻璃聚合物積層之彎曲。若併入附加層，則可防止此情況。

附加功能性可併入聚合物層中。舉例而言，聚合物層可包含聚合物偏振片、對比增強濾光片積層，具有抗反射性質、彩色濾光片性質或顏色轉換性質。舉例而言，可能具有裝置，在該裝置中，發光層發射藍光且積層含有(例如)吸收藍光且重發射為紅光或綠光之紅色或綠色螢光分子。或者或此外，聚合物層可經設計以阻擋不需要之環境光及/或具有散射粒子，以便減小波導且增大裝置之亮度。此等附加功能性可併入玻璃層中。若在複合結構中提供第三聚合物層，則此舉允許兩種不同類型之聚合物層之可能性，限制條件為將不同附加功能性併入不同層中之可能性。

衝擊載荷

上述玻璃聚合物積層考量及組態亦可用於設計積層以耐受衝擊載荷，其中表面缺陷群藉由動態衝擊在抗拉應力下置於兩個軸向平面中。落球試驗(例如，如在產品檢核期間進行的落球試驗)通常用作衝擊載荷之替代。使用以下假設(適用於圖19至圖22之整個論述)執行對玻璃聚合物積層上之動態衝擊載荷的模型化研究：玻璃及/或玻璃聚合物積層之樣本大小為300 x 300 mm，其中四側上外25.4 mm處被夾緊；Eg=73.6 Gpa；vg=0.23；玻璃密度=2.38 x 10³ kg/m³； 聚合物塗層#1：E=3 GPa；v=0.3；密度=1.4 x 10³ kg/m³；聚合物塗層#2：E=6 GPa；v=0.3；密度=1.4 x 10³ kg/m³；聚合物塗層#3：E=9 GPa；v=0.3；密度=1.4 x 10³ kg/m³；聚合物塗層#4：E=12 GPa；v=0.3；密度=1.4 x 10³ kg/m³；且球落至雙層玻璃聚合物積層之玻璃側上。

動態衝擊事件之最大主應力為物件質量、形狀及下落高度之函數。圖19圖示在不同高度處下落至具有100微米之厚度之裸露玻璃樣品上的各種球質量的曲線族，且圖19圖示作為以公尺為單位之下落高度之函數的以MPa為單位的最大主應力。更特定而言：曲線1901係針對32 g之球質量；曲線1902係針對64 g之球質量；曲線1903係針對128 g之球質量；曲線1904係針對256 g之球質量。如自該圖式可見，對於給定下落高度而言，最大主應力隨著球重量增大而增大。類似地，對於給定球質量而言，最大主應力隨著落球高度增大而增大。作為實踐問題，用於特定產品之標準試驗可指定最大衝擊能(包括球重量、下落高度及/或直徑)，產品必須耐受該最大衝擊能以滿足標準。舉例而言，IEC 61646(Thin Film terrestrial PV modules-Design Qualification and Type Approval)及UL 1703(Flat-Plate PV Modules and Panels) 為要求經由落球實驗進行一些形式之衝擊試驗的標準。因此，由於曲線1901至曲線1904闡述類似關係(亦即，最大主應力隨著衝擊能增大而增大)，以下論述之設計原理將適用於設計玻璃聚合物積層，以滿足如各種標準中所闡述之各種衝擊能試驗。

可因特定組之產品需求而減小圖19中所例示之上述最大主應力。舉例而言，如圖20中所圖示，可藉由增大與玻璃積層之聚合物層的楊氏模數及/或藉由增大聚合物層之厚度來減小玻璃中之最大主應力(如將由衝擊載荷所給予)。更特定而言，圖20為最大主應力(如將由自1公尺之高度下落至雙層玻璃聚合物積層之玻璃側上的32 g球給予)相對於玻璃聚合物積層中之聚合物層之楊氏模數的圖表，其中tg=100微米。曲線2001為聚合物厚度tp=100微米之情況，然而曲線2002為聚合物厚度tp=300微米之情況。如自曲線2001可見，對於給定衝擊載荷及聚合物層厚度而言，當聚合物層之楊氏模數增大(展示對應于上述聚合物塗層#1至聚合物塗層#4之四個點)時，最大主應力將減小。曲線2002展示類似關係。進一步地，比較曲線2002與曲線2001可見，對於給定衝擊載荷及聚合物層之楊氏模數而言，當聚合物層厚度增大時，亦即，當厚度自曲線2001增大至曲線2002之厚度時，最大主應力將減小。因此，若給定設計準則為玻璃厚度及聚合物層之楊氏模數，則可選擇適合聚合物層厚度以滿足所需最大主應力(此最大主應力可為產品使用 期間期望之最大主應力，或由標準指定之最大主應力，為易於解釋起見，此最大主應力在下文中僅稱為所需最大主應力；進一步地，最大主應力可經降額以提供如下所論述之安全因數--且此最大主應力假定為在本文中所論述之其他情況下的最大主應力的情況，然而在各狀況下未特別提及以便簡化說明)。類似地，若給定設計準則為玻璃厚度及聚合物層厚度，則可選擇適合聚合物層材料(亦即，具有適合楊氏模數之材料)以滿足所需最大主應力。

圖21圖示最大主應力值之比較，該等最大主應力值將由500 g球(具有50 mm之直徑)自0.41公尺高度下落至玻璃及各種雙層玻璃聚合物積層之玻璃側上時給予。該球將向基板給予2焦耳能量。更特定而言，條形2101展示具有厚度tg=100微米之裸露玻璃基板的情況；條形2102展示雙層玻璃聚合物積層之情況，其中玻璃之厚度tg=100微米；聚合物層厚度tp=500微米，且聚合物層具有聚合物塗層#1之性質(顯著地，Ep=3 GPa)；條形2103展示玻璃聚合物積層之情況，其中玻璃之厚度tg=100微米；聚合物層厚度tp=1,000微米，且聚合物層具有聚合物塗層#1之性質(顯著地，Ep=3 GPa)；且條形2104展示玻璃聚合物積層之情況，其中玻璃之厚度tg=100微米；聚合物層厚度tp=1,000微米，且聚合物層具有聚合物塗層#4之性質(顯著地，Ep=12 Gpa)。

藉由比較條形2101與條形2102至條形2104中任一者可見，對於給定玻璃厚度而言，最大主應力可藉由積層於玻璃之聚合物層而減小。因此，若玻璃厚度為給定設計準則，則可選擇適合聚合物層作為積層，以便玻璃將耐受所需最大應力。

藉由比較條形2102與條形2103可見，對於給定玻璃厚度及聚合物層材料性質而言，玻璃中之最大主應力將藉由增大聚合物層厚度而減小。因此，若吾人將玻璃厚度及聚合物層性質給定為設計準則，則可選擇適合聚合物層厚度以滿足所需最大主應力。

藉由比較條形2103與條形2104可見，對於給定玻璃厚度及聚合物層厚度而言，玻璃中之最大主應力將藉由增大聚合物層楊氏模數而減小。因此，若吾人將玻璃厚度及聚合物層厚度給定為設計準則，則可選擇適合聚合物層楊氏模數以滿足所需最大主應力。

圖22圖示上述結果並不受限於100微米之玻璃厚度，但彼較厚玻璃亦可藉由將較厚玻璃包括於玻璃聚合物積層中獲得經減小之最大主應力。更特定而言，圖22圖示535 g球(51 mm之直徑)自1.295 m之高度下落至玻璃表面上的情況，該球獲得6.78焦耳之給予能量，其中：條形2201展示具有100微米之厚度之未經塗布玻璃的情況；條形2202展示雙層玻璃聚合物積層之情況，該雙層玻璃聚合物積層具有100微米之玻璃厚度及聚合物層，該聚合物層具有厚度tp=1,000微米以及聚合物塗層#4之 性質(顯著地，Ep=12 GPa)；條形2203展示具有300微米之厚度之未經塗布玻璃的情況；條形2204展示雙層玻璃聚合物積層的情況，該雙層玻璃聚合物積層具有300微米之玻璃厚度及聚合物層，該聚合物層具有厚度tp=1,000微米以及聚合物塗層#4之性質(顯著地，Ep=12 GPa)。

藉由比較條形2201與條形2202可見，100微米厚玻璃中之最大主應力將藉由使聚合物層與玻璃積層而減小。類似地，藉由比較條形2203與條形2204可見，較厚(亦即，300微米厚)玻璃中之最大主應力亦藉由使聚合物層與玻璃積層而減小。因此，設計玻璃聚合物積層以(例如)藉由改變聚合物層厚度及/或性質而耐受特定所需最大主應力之概念可應用於各種玻璃厚度。

應力降額

可經由適當應力管理保留玻璃之固有機械可靠性特徵。用於調整所需最大主應力之一種技術為貫穿應力降額應用安全因數。該安全因數為外施應力與材料之固有強度的比率。應用於設計之比率愈低，則保證長期可靠性之概率愈高。該比率為將影響玻璃聚合物積層結構中之聚合物層的選擇、厚度及一或多個位置的設計屬性。

圖23為圖示相對於各種產品可靠性時間範圍之所需強度關係的外施應力的玻璃降額圖表。更特定而言：線2301展示秒之時間範圍；線2302展示小時之時間範圍；且線2303展示年份之時間範圍。亦即，(例如)對於200 MPa 之所需最大主要外施應力而言，若彼外施應力預期持續幾秒，則所需強度將小於500 MPa；若彼外施應力預期持續幾小時，則所需強度將大於500 MPa；若彼外施應力預期持續幾年，則所需強度將為約1,000 MPa。因此，可見施加應力時間愈長，則對玻璃之強度要求愈高。相反地，(例如)若玻璃具有1,000 MPa之強度，則玻璃將能夠耐受以下最大主要外施應力：約200 MPa歷時幾年；小於400 MPa歷時幾小時；及大於400 MPa歷時幾秒。

結論

應強調，本發明之上述實施例(特別是任何「較佳」實施例)僅為實施之可能實例，僅闡述該等實施例以清楚理解本發明之各種原理。在實質上不背離本發明之精神及各種原理的情況下，可對本發明之上述實施例進行許多變更及修改。所有此等修改及變更意欲在本文中包括於此揭示案及本發明之範疇內且由以下申請專利範圍加以保護。

2‧‧‧玻璃聚合物積層

10‧‧‧玻璃

12‧‧‧表面

14‧‧‧表面

20‧‧‧第一聚合物層

30‧‧‧第二聚合物層

100‧‧‧滾筒

200‧‧‧滾筒

300‧‧‧裝置

302‧‧‧外殼

304‧‧‧玻璃聚合物積層部分

400‧‧‧曲線

401‧‧‧曲線

402‧‧‧曲線

403‧‧‧曲線

404‧‧‧曲線

405‧‧‧曲線

406‧‧‧曲線

407‧‧‧曲線

408‧‧‧曲線

409‧‧‧曲線

410‧‧‧曲線

500‧‧‧曲線

501‧‧‧曲線

502‧‧‧曲線

503‧‧‧曲線

504‧‧‧曲線

505‧‧‧曲線

506‧‧‧曲線

507‧‧‧曲線

600‧‧‧曲線

601‧‧‧曲線

602‧‧‧曲線

603‧‧‧曲線

604‧‧‧曲線

605‧‧‧曲線

606‧‧‧曲線

607‧‧‧曲線

800‧‧‧曲線

801‧‧‧曲線

802‧‧‧曲線

803‧‧‧曲線

804‧‧‧曲線

805‧‧‧曲線

806‧‧‧曲線

807‧‧‧曲線

808‧‧‧曲線

809‧‧‧曲線

810‧‧‧曲線

900‧‧‧曲線

901‧‧‧曲線

902‧‧‧曲線

903‧‧‧曲線

904‧‧‧曲線

905‧‧‧曲線

906‧‧‧曲線

907‧‧‧曲線

1000‧‧‧曲線

1001‧‧‧曲線

1002‧‧‧曲線

1003‧‧‧曲線

1004‧‧‧曲線

1005‧‧‧曲線

1006‧‧‧曲線

1007‧‧‧曲線

1901‧‧‧曲線

1902‧‧‧曲線

1903‧‧‧曲線

1904‧‧‧曲線

2001‧‧‧曲線

2002‧‧‧曲線

2101‧‧‧條形

2102‧‧‧條形

2103‧‧‧條形

2104‧‧‧條形

2201‧‧‧條形

2202‧‧‧條形

2203‧‧‧條形

2204‧‧‧條形

2301‧‧‧線形

2302‧‧‧線

2303‧‧‧線

A‧‧‧箭頭

B‧‧‧位置

D1‧‧‧直徑

D2‧‧‧直徑

R‧‧‧半徑

tg‧‧‧玻璃之厚度

tp‧‧‧聚合物之厚度

tp1‧‧‧第一聚合物之厚度

tp2‧‧‧第二聚合物之厚度

圖1為一塊具有中性彎曲軸之玻璃10的示意圖。

圖2為雙層玻璃聚合物積層之示意圖。

圖3為雙層玻璃聚合物積層在經受彎曲力矩時的示意圖。

圖4為如圖3中所定向之雙層玻璃聚合物積層之作為塗層因數與γ的函數的常數β(β為0至1)的彎曲應力曲線族的圖表。

圖5為如圖3中所定向之雙層玻璃聚合物積層之作為塗層因數與γ的函數的常數β(β為1至400)的彎曲應力曲線族的圖表。

圖6為如圖3中所定向之雙層玻璃聚合物積層之作為塗層因數與β的函數的常數γ(γ為0.001至0.2)的彎曲應力曲線族的圖表。

圖7為雙層玻璃聚合物積層在與圖3中之方向相反的方向上經受彎曲力矩時的示意圖。

圖8為如圖7中所定向之雙層玻璃聚合物積層之作為塗層因數與γ的函數的常數β(β為0至1)的彎曲應力曲線族的圖表。

圖9為如圖7中所定向之雙層玻璃聚合物積層之作為塗層因數與γ的函數的常數β(β為1至400)的彎曲應力曲線族的圖表。

圖10為如圖7中所定向之雙層玻璃聚合物積層之作為塗層因數與β的函數的常數γ(γ為0.001至0.2)的彎曲應力曲線族的圖表。

圖11為三層玻璃聚合物積層之示意圖。

圖12為三層玻璃聚合物積層在經受彎曲力矩時的示意圖。

圖13為在處理線之一部分中圍繞滾筒安置之玻璃聚合物積層的示意圖。

圖14為在圖13中所圖示之位置B處之雙層玻璃聚合物積層的近視圖。

圖15為在圖13中所圖示之位置B處之三層玻璃聚合物積層的近視圖。

圖16為包括玻璃聚合物積層之電子裝置的示意圖。

圖17為沿圖16之線C-C所截取之橫截面圖的一個實施例。

圖18為沿圖16之線C-C所截取之橫截面圖的另一實施例。

圖19為作為落球高度及球質量之函數的最大主應力的圖表。

圖20為作為聚合物楊氏模數及聚合物厚度之函數的最大主應力的圖表。

圖21為如2焦耳衝擊能預測之作為聚合物厚度及聚合物楊氏模數之函數的最大主應力的圖表。

圖22為如6.78焦耳衝擊能預測之作為玻璃厚度及聚合物厚度之函數的最大主應力的圖表。

圖23為圖示相對於各種產品可靠性時間範圍之所需強度關係的外施應力的玻璃降額圖表。

2‧‧‧玻璃聚合物積層

10‧‧‧玻璃

12‧‧‧表面

14‧‧‧表面

20‧‧‧第一聚合物層

R‧‧‧半徑

Claims (10)

1. 一種積層，該積層包含：一玻璃片，該玻璃片具有5微米至500微米之一厚度；一第一聚合物，該第一聚合物經積層於該玻璃片之一第一表面，該第一聚合物提供一塗層因數(F)至該玻璃片，其中藉由以下公式界定該塗層因數(F)：F=(1-γβ²)/(1+γβ²)，其中γ=[Ep1(1-vg²)]/[Eg(1-vp1²)]，β=tp1/tg，Ep1=該第一聚合物之楊氏模數，tp1=該第一聚合物之厚度，vp1=該第一聚合物之泊松比，Eg=該玻璃之楊氏模數，tg=該玻璃之厚度，及vg=該玻璃之泊松比，其中該積層經彎曲，以便將該玻璃片之一第二表面設置為一凹面形狀；且進一步地，其中該塗層因數(F)小於1。
2. 如請求項1所述之積層，其中β為0.002至400，且其中γ為0.001至0.1。
3. 如請求項1所述之積層，其中Eg為50GPa至95GPa。
4. 如請求項1所述之積層，其中Ep1為10MPa至9,500MPa。
5. 一種積層，該積層包含：一玻璃片，該玻璃片具有一第一表面、一第二表面及5微米至500微米之一厚度；一第一聚合物層，該第一聚合物層經積層於該玻璃片之該第一表面，該第一聚合物層具有一第一楊氏模數(Ep1)、一第一厚度(tp1)及一第一泊松比(vp1)；一第二聚合物層，該第二聚合物層經積層於該玻璃片之該第二表面，該第二聚合物層具有一第二楊氏模數(Ep2)、一第二厚度(tp2)及一第二泊松比(vp2)；其中該玻璃片經彎曲，以便將該第二表面安置為一凹面形狀；且進一步地，其中該第一聚合物層及該第二聚合物層經設置，以便[(Ep1 tp1(1+tp1))/(1-vp1²)]>[(Ep2 tp2(1+tp2))/(1-vp2²)]。
6. 如請求項1至5中任一項所述之積層，其中該玻璃片具有25微米至400微米之一厚度。
7. 一種電子裝置，該電子裝置包含：一外殼，一玻璃聚合物積層部分，該玻璃聚合物積層部分耦接至該外殼，其中該玻璃聚合物積層部分包含根據請求項1至5中任一項之一積層，該積層具有5微米至500微米之一玻璃片厚度，其中該玻璃聚合物積層經彎曲，以便將該玻璃片之該第二表面安置為一凹面形狀。
8. 一種輸送一玻璃聚合物積層之方法，該玻璃聚合物積層具有一第一側及一第二側，該玻璃聚合物積層為以下結構：在該第一側上具有一第一聚合物層且在該第二側上具有玻璃的一結構，或在該第一側上具有一第一聚合物層且在該第二側上具有一第二聚合物層之在該第一聚合物層與該第二聚合物層之間具有玻璃的一結構，該方法包含以下步驟：圍繞具有一直徑D1之一第一滾筒輸送該玻璃聚合物積層，其中該玻璃聚合物積層之該第二側經安置以便面向該第一滾筒；圍繞具有一直徑D2之一第二滾筒輸送該玻璃聚合物積層，其中該玻璃聚合物積層之該第一側經安置以便面向該第二滾筒；且其中D1<D2，且進一步地，其中當該玻璃聚合物積層在該第一側上具有一第一聚合物層且在該第二側上具有一第二聚合物層時：該第一聚合物層具有一第一楊氏模數(Ep1)、一第一厚度(tp1)及一第一泊松比(vp1)；該第二聚合物層具有一第二楊氏模數(Ep2)、一第二厚度(tp2)及一第二泊松比(vp2)；且該第一聚合物層及該第二聚合物層經設置，以便[(Ep1 tp1(1+tp1))/(1-vp1²)]>[(Ep2 tp2(1+tp2))/(1-vp2²)]。
9. 如請求項8所述之方法，其中該第二聚合物層為不同聚合物之一積層，且其中Ep2、tp2及vp2為該第二聚合物層之有效值。
10. 如請求項8或9所述之方法，其中該第一聚合物層為不同聚合物之一積層，且其中Ep1、tp1及vp1為該第一聚合物層之有效值。