(57)【要約】      （修正有）【課題】可撓性電子デバイス用途のための可撓性ガラスアセンブリを提供する。【解決手段】ある厚さと、第１の主面２０６および第２の主面２０６ａと、第２の主面から第１の深さまで延在する圧縮応力領域とを有するガラス層２００と；第２の主面に結合した第２の層２６０とを含む、スタックアセンブリが提供される。このガラス層は、層を約３〜２０ｍｍの曲げ半径で維持する場合に破壊が起こらないことと、第２の主面が（ｉ）厚さ約２５μｍのＰＳＡおよび（ｉｉ）厚さ約５０μｍのＰＥＴ層に支持され、第１の主面が直径２００μｍの平底を有するステンレス鋼ピンによる負荷を受ける場合に約１．５ｋｇｆ（約１４．７Ｎ）を超える貫入抵抗と、少なくとも８Ｈの鉛筆硬度と、第２の主面と第１の厚さの半分との間に位置するガラス層中の中立軸５００とを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
約２５μｍ〜約１２５μｍの第１の厚さと、第１および第２の主面とを有するガラス素子であって、
（ａ）第１および第２の主面を有する第１のガラス層と、
（ｂ）前記ガラス層の前記第２の主面から前記ガラス層中の第１の深さまで延在する圧縮応力領域において、前記層の前記第２の主面における少なくとも約１００ＭＰａの圧縮応力によって画定される圧縮応力領域と
をさらに含むガラス素子と；
第２の厚さを有する前記ガラス層の前記第２の主面に結合した第２の層と、
を有するスタックアセンブリにおいて、
前記ガラス素子が、
（ａ）約２５℃および相対湿度約５０％において前記素子を約３ｍｍ〜約２０ｍｍの曲げ半径で少なくとも６０分間維持する場合に破壊が起こらないことと、
（ｂ）前記素子の前記第２の主面が、（ｉ）約１ＧＰａ未満の弾性率を有する厚さ約２５μｍの感圧接着剤および（ｉｉ）約１０ＧＰａ未満の弾性率を有する厚さ約５０μｍのポリエチレンテレフタレート層によって支持され、前記素子の前記第１の主面が、直径２００μｍの平底を有するステンレス鋼ピンによる負荷を受ける場合に、約１．５ｋｇｆ（約１４．７Ｎ）を超える貫入抵抗と、
（ｃ）８Ｈ以上の鉛筆硬度と、
（ｄ）前記第２の主面と前記第１の厚さの半分との間に位置する前記ガラス層中の中立軸と
を特徴とする、スタックアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、米国特許法第１１９条の下で、２０１４年８月１９日に出願された米国仮特許出願第６２／０３９１２０号（その内容に本明細書が依拠し、その全体が参照により本明細書に援用される）の優先権の利益を主張する。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、一般に、ガラススタックアセンブリ、素子、および層、ならびにそれらの種々の製造方法に関する。特に、本開示は、限定するものではないが薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）バックプレーン、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）デバイス、コンフォーマブルディスプレイスタック、大型曲面ディスプレイ、および汚れ止め板などの用途のための、これらの構成要素の積層が最適化され屈曲可能で貫入抵抗性の種類のもの、およびそれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
従来剛性である製品および部品の可撓性の種類のものが、新しい用途のために概念化されている。たとえば、可撓性電子デバイスによって、薄く、軽量で、可撓性の性質を得ることができ、それによって新しい用途、たとえば曲面ディスプレイおよびウェアラブルデバイスの可能性が生じる。これらの可撓性電子デバイスの多くは、これらのデバイスの電子部品を保持し搭載するための可撓性基板を必要とする。金属箔は、熱安定性および耐薬品性などのいくつかの利点を有するが、高コストであり光透過性がないことが問題となる。ポリマー箔は、疲労破壊に対する抵抗性などのいくつかの利点を有するが、光透過性がわずかであり、熱安定性が不十分であり、機密性が制限されることが問題となる。
【０００４】
これらの電子デバイスの一部では、可撓性ディスプレイが使用される場合もある。光透過性および熱安定性が可撓性ディスプレイ用途に重要な性質となることが多い。さらに、可撓性ディスプレイは、特にタッチスクリーン機能を有する、および／または折り畳み可能である可撓性ディスプレイの場合に、小さな曲げ半径において破壊に対する抵抗性などの高い疲労抵抗および貫入抵抗を有するべきである。
【０００５】
従来の可撓性ガラス材料では、可撓性基板および／またはディスプレイの用途に必要な性質の多くが得られる。たとえば、極薄ガラス（＜２００μｍ）は、これらの用途において、金属およびポリマーの代替品に対して透明性、化学安定性、および引っかきに対する抵抗性を提供する役割を有することが期待される。しかし、これらの可撓性用途にガラス材料を利用しようとする試みは、これまでほとんど失敗している。一般に、ガラス基板は、ますます小さくなる曲げ半径を実現するために、非常に小さい厚さレベル（＜２５μｍ）で製造することができる。これらの「薄い」ガラス基板は、貫入抵抗が制限されることが欠点である。同時に、より厚いガラス基板（＞１５０μｍ）は、より良好な貫入抵抗を有するように製造できるが、これらの基板は、屈曲時の適切な疲労抵抗および機械的信頼性が不足している。
【０００６】
たとえば折り畳み可能なディスプレイ用途に関連する屈曲条件下で、このような薄いガラス基板は、デバイスのディスプレイ側とは反対側の主面（たとえば、屈曲中の凸状の側）において最大引張曲げ応力が生じる。特に、このような折り畳み可能なディスプレイ中のガラス基板は、基板のディスプレイ側が（たとえば財布のように）互いの上に折り重ねられるように曲げられるように意図され、それらの内側の面（すなわち、ディスプレイ側表面とは反対側の表面）は張力下に置かれる。このような引張応力は、曲げ半径または曲率半径の減少とともに増加する。これらの主面において、傷およびその他の欠陥が存在しうる。結果として、それらの使用環境でこのような薄いガラス基板に加えられる屈曲力によって、これらのガラス基板は特に引張関連および疲労関連の破壊が生じやすくなり、場合によりそのような傷および欠陥において亀裂が開始する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、可撓性基板の信頼性の高い使用、および／またはディスプレイ用途および機能のため、特に可撓性電子デバイス用途のためのガラス材料、ガラススタックアセンブリ、部品、およびその他の関連するアセンブリが必要とされている。さらに、使用環境において生じる応力に留意するこのような可撓性ガラスアセンブリおよび部品を開発するための材料の設計および加工方法が必要とされている。 
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一態様によると、約２５μｍ〜約１２５μｍの第１の厚さと、第１および第２の主面とを有するガラス素子を含むスタックアセンブリが提供される。このガラス素子は、（ａ）第１および第２の主面を有する第１のガラス層と、（ｂ）ガラス層の第２の主面からガラス層中の第１の深さまで延在する圧縮応力領域において、層の第２の主面における少なくとも約１００ＭＰａの圧縮応力によって画定される圧縮応力領域とをさらに含む。本発明のスタックアセンブリは、第２の厚さを有するガラス層の第２の主面に結合した第２の層も含む。ある態様では、第２の層は、ガラス層の弾性率よりも低い弾性率を有する。上記ガラス素子は、（ａ）約２５℃および相対湿度約５０％において素子を約３ｍｍ〜約２０ｍｍの曲げ半径で少なくとも６０分間維持する場合に破壊が起こらないことと、（ｂ）素子の第２の主面が、（ｉ）約１ＧＰａ未満の弾性率を有する厚さ約２５μｍの感圧接着剤（ＰＳＡ）および（ｉｉ）約１０ＧＰａ未満の弾性率を有する厚さ約５０μｍのポリエチレンテレフタレート層によって支持され、素子の第１の主面が、直径２００μｍの平底を有するステンレス鋼ピンによる負荷を受ける場合に、約１．５ｋｇｆ（約１４．７Ｎ）を超える貫入抵抗と、（ｃ）８Ｈ以上の鉛筆硬度と、（ｄ）第２の主面と第１の厚さの半分との間に位置するガラス層中の中立軸とを特徴とする。
【０００９】
ある実施形態では、本発明のガラス素子は、第１のガラス層の下に配置される１つ以上の追加のガラス層および１つ以上のそれぞれの圧縮応力領域をさらに含むことができる。たとえば、ガラス素子は、２、３、４、またはそれを超える数の追加のガラス層および対応する追加の圧縮応力領域を第１のガラス層の下に含むことができる。
【００１０】
一態様によると、約２５μｍ〜約１２５μｍの第１の厚さを有するガラス層を含むガラス物品が提供される。この層は、（ａ）第１の主面と、（ｂ）第２の主面と、（ｃ）ガラス層の第２の主面からガラス層中の第１の深さまで延在する圧縮応力領域において、層の第２の主面における少なくとも約１００ＭＰａの圧縮応力によって画定される圧縮応力領域とをさらに含む。このガラス物品は、第２の厚さを有するガラス層の第２の主面に結合した第２の層も含む。ある態様によると、第２の層は、ガラス層の弾性率よりも低い弾性率を有する。上記ガラス層は、（ａ）約２５℃および相対湿度約５０％において層を約３ｍｍ〜約２０ｍｍの曲げ半径で少なくとも６０分間維持する場合に破壊が起こらないことと、（ｂ）層の第２の主面が、（ｉ）約１ＧＰａ未満の弾性率を有する厚さ約２５μｍの感圧接着剤および（ｉｉ）約１０ＧＰａ未満の弾性率を有する厚さ約５０μｍのポリエチレンテレフタレート層によって支持され、層の第１の主面が、直径２００μｍの平底を有するステンレス鋼ピンによる負荷を受ける場合に、約１．５ｋｇｆ（約１４．７Ｎ）を超える貫入抵抗と、（ｃ）８Ｈ以上の鉛筆硬度と、（ｄ）第２の主面と第１の厚さの半分との間に位置するガラス層中の中立軸とを特徴とする。
【００１１】
ある実施形態では、ガラス層は、アルカリを含有しないまたはアルカリを含有するアルミノケイ酸塩、ホウケイ酸塩、ホウアルミノケイ酸塩、またはケイ酸塩のガラス組成物を含む。ガラス層の厚さは約５０μｍ〜約１００μｍであってよい。ある態様によると、ガラス層の厚さは６０μｍ〜約８０μｍの範囲であってよい。
【００１２】
ある実施形態では、ガラス素子またはガラス層の曲げ半径は約３ｍｍ〜約２０ｍｍであってよい。別の態様では曲げ半径は約３ｍｍ〜約１０ｍｍであってよい。
【００１３】
ある態様によると、ガラス素子またはガラス層は、ガラス素子または層の第１の主面上（たとえば、スタックアセンブリのディスプレイ側の上）に配置される低摩擦係数の第３の層を含むことができる。ある態様によると、第３の層は、熱可塑性プラスチックおよび非晶質フルオロカーボンからなる群から選択されるフルオロカーボン材料を含むコーティングであってよい。第３の層は、シリコーン、ワックス、ポリエチレン、ホットエンド、パリレン、およびダイヤモンド様コーティング調製物からなる群の１つ以上を含むコーティングであってもよい。さらに、第３の層は、酸化亜鉛、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、六方晶窒化ホウ素、およびホウ化アルミニウムマグネシウムからなる群から選択される材料を含むコーティングであってよい。ある実施形態によると、第３の層は、酸化亜鉛、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、六方晶窒化ホウ素、およびホウ化アルミニウムマグネシウムからなる群から選択される添加剤を含むコーティングであってよい。
【００１４】
ある実装形態では、第２の層は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）と光学的に透明な接着剤（ＯＣＡ）との複合材料を含むことができる、またはのみからなることができ、接着剤はガラス層または素子の第２の主面に結合することができる。第２の層は、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）とＯＣＡとの複合材料を含むこともできる、またはのみからなることもでき、接着剤はガラス層または素子の第２の主面に結合することができる。スタックアセンブリの個別の用途によって、ガラス層または素子よりも低い弾性率を有する第２の層の構造として、別の材料、材料の組合せ、および／または構造を使用することができる。ある実装形態では、ガラス素子または層の厚さおよび弾性率は、第２の層の厚さおよび弾性率とともに、ガラス層または素子中の中立軸がガラス層または素子の第２の主面に向かって移動するように構成される。
【００１５】
ある態様では、第２の主面における圧縮応力領域内の圧縮応力は約３００ＭＰａ〜１０００ＭＰａである。圧縮応力領域は、ガラス層の第２の主面において５μｍ以下の最大欠陥寸法を含むこともできる。ある場合では、圧縮応力領域は、２．５μｍ以下、またはさらには０．４μｍ以下の最大欠陥寸法を含む。ある実装形態では、第１の主面において第２の圧縮応力領域を含むこともできる。ガラス層または素子の１つ以上の端部においてさらなる圧縮領域を形成することもできる。これらのさらなる圧縮応力領域によって、用途に応じた引張応力が必ずしも最大とならないデバイスのディスプレイ側の上などの別の位置における、応力によって誘発される亀裂および表面の傷に関連してガラス中に発生する伝播を軽減またはなくすさらなる利点を得ることができる。
【００１６】
別の態様では、圧縮応力領域は、複数のイオン交換可能な金属イオンおよび複数のイオン交換された金属イオンを含み、イオン交換された金属イオンは、圧縮応力が生じるように選択される。ある態様では、イオン交換された金属イオンは、イオン交換可能な金属イオンの原子半径よりも大きい原子半径を有する。別の一態様によると、ガラス層は、コア領域と、コア領域上に配置された第１および第２のクラッド領域とをさらに含むことができ、さらに、コア領域の熱膨張係数はクラッド領域の熱膨張係数よりも大きい。
【００１７】
さらなる一態様によると、第１のガラス層を形成するステップであって、第１および第２の主面と、ガラス層の第２の主面からガラス層中の第１の深さまで延在する圧縮応力領域と、最終厚さとを有し、上記領域が、層の第２の主面における少なくとも約１００ＭＰａの圧縮応力によって画定される第１のガラス層を形成するステップと；第１のガラス層の第２の主面に結合する第２の厚さを有する第２の層を形成するステップとを含む、スタックアセンブリの製造方法が提供される。ある態様では、第２の層は、ガラス層の弾性率よりも低い弾性率を有する。上記方法は、約２５μｍ〜約１２５μｍの厚さを有するガラス素子を形成するステップであって、素子が第１および第２の主面と、第１のガラス層とをさらに含むステップも含む。このガラス素子は、（ａ）約２５℃および相対湿度約５０％において素子を約３ｍｍ〜約２０ｍｍの曲げ半径で少なくとも６０分間維持する場合に破壊が起こらないことと、（ｂ）素子の第２の主面が、（ｉ）約１ＧＰａ未満の弾性率を有する厚さ約２５μｍの感圧接着剤および（ｉｉ）約１０ＧＰａ未満の弾性率を有する厚さ約５０μｍのポリエチレンテレフタレート層によって支持され、素子の第１の主面が、直径２００μｍの平底を有するステンレス鋼ピンによる負荷を受ける場合に、約１．５ｋｇｆ（約１４．７Ｎ）を超える貫入抵抗と、（ｃ）８Ｈ以上の鉛筆硬度と、（ｄ）第２の主面と第１の厚さの半分との間に位置するガラス層中の中立軸とを特徴とする。
【００１８】
本発明の方法のある実施形態では、第１のガラス層を形成するステップは、フュージョン法、スロットドロー法、圧延法、リドロー法、およびフロート法からなる群から選択される形成方法を含むことができ、この形成方法はガラス層が最終厚さに成形されるようにさらに構成される。ガラス層の最終形状要素および／または最終ガラス層に使用されるガラス前駆体の中間寸法によっては、別の形成方法を使用することができる。形成方法は、ガラス層から材料を除去して最終厚さに到達するように構成された材料除去プロセスを含むこともできる。
【００１９】
本発明の方法のある態様によると、ガラス層の第２の主面からガラス層中の第１の深さまで延在する圧縮応力領域を形成するステップは、ガラス層中に含まれる複数のイオン交換可能な金属イオンの原子半径よりも大きいサイズの原子半径を有する複数のイオン交換用金属イオンを含む強化浴を提供するステップと；ガラス層中の複数のイオン交換可能な金属イオンの一部を強化浴中の複数のイオン交換用金属イオンの一部と交換して、第２の主面からガラス層中の第１の深さまで延在する圧縮応力領域を形成するために、ガラス層を強化浴中に浸漬するステップとを含む。場合によっては、浸漬ステップは、ガラス層を約４００℃〜約４５０℃の強化浴中に約１５分〜約１８０分間浸漬するステップを含む。
【００２０】
ある実施形態では、上記方法は、圧縮応力領域が形成された後、第２の主面においてガラス層の最終厚さから約１μｍ〜約５μｍを除去するステップを含むこともできる。この除去ステップは、圧縮応力領域が、ガラス層の第２の主面において５μｍ以下の最大欠陥寸法を含むように行うことができる。この除去ステップは、圧縮応力領域が、ガラス層の第２の主面において２．５μｍ以下、またはさらには０．４μｍ以下の最大欠陥寸法を含むように行うこともできる。
【００２１】
さらなる特徴および利点は以下の詳細な説明に記載され、部分的には、その説明から当業者には容易に明らかとなり、以下の詳細な説明、請求項、および添付の図面を含めて本明細書に記載される実施形態を実施することによって理解されるであろう。種々の態様は、たとえば以下のように、ありとあらゆる適切な組合せで使用することができる。
【００２２】
第１の態様によると、
約２５μｍ〜約１２５μｍの第１の厚さと、第１および第２の主面とを有するガラス素子であって、
（ａ）第１および第２の主面を有する第１のガラス層と、
（ｂ）ガラス層の第２の主面からガラス層中の第１の深さまで延在する圧縮応力領域において、層の第２の主面における少なくとも約１００ＭＰａの圧縮応力によって画定される圧縮応力領域と、
をさらに含むガラス素子と；
第２の厚さを有するガラス層の第２の主面に結合した第２の層と、
を有するスタックアセンブリにおいて、
ガラス素子が、
（ａ）約２５℃および相対湿度約５０％において素子を約３ｍｍ〜約２０ｍｍの曲げ半径で少なくとも６０分間維持する場合に破壊が起こらないことと、
（ｂ）素子の第２の主面が、（ｉ）約１ＧＰａ未満の弾性率を有する厚さ約２５μｍの感圧接着剤および（ｉｉ）約１０ＧＰａ未満の弾性率を有する厚さ約５０μｍのポリエチレンテレフタレート層によって支持され、素子の第１の主面が、直径２００μｍの平底を有するステンレス鋼ピンによる負荷を受ける場合に、約１．５ｋｇｆ（約１４．７Ｎ）を超える貫入抵抗と、
（ｃ）８Ｈ以上の鉛筆硬度と、
（ｄ）第２の主面と第１の厚さの半分との間に位置するガラス層中の中立軸と、
を特徴とする、スタックアセンブリが提供される。
【００２３】
第２の態様によると、第１のガラス層が、アルカリを含有しないまたはアルカリを含有するアルミノケイ酸塩、ホウケイ酸塩、ホウアルミノケイ酸塩、またはケイ酸塩のガラス組成物を含む、態様１のアセンブリが提供される。
【００２４】
第３の態様によると、素子の厚さが約５０μｍ〜約１００μｍである、態様１または態様２のアセンブリが提供される。
【００２５】
第４の態様によると、素子の曲げ半径が約３ｍｍ〜約１０ｍｍである、態様１〜３のいずれか１つのアセンブリが提供される。
【００２６】
第５の態様によると、ガラス層の第２の主面における圧縮応力が約３００ＭＰａ〜１０００ＭＰａである、態様１〜４のいずれか１つのアセンブリが提供される。
【００２７】
第６の態様によると、第１の深さが、ガラス層の第２の主面からガラス層の厚さの約３分の１以下に設定される、態様１〜５のいずれか１つのアセンブリが提供される。
【００２８】
第７の態様によると、圧縮応力領域が複数のイオン交換可能な金属イオンおよび複数のイオン交換された金属イオンを含み、イオン交換された金属イオンがイオン交換可能な金属イオンの原子半径よりも大きい原子半径を有する、態様１〜６のいずれか１つのアセンブリが提供される。
【００２９】
第８の態様によると、ガラス層が端部をさらに含み、ガラス素子が、端部からガラス層中の端部深さまで延在する端部圧縮応力領域をさらに含み、端部圧縮応力領域が、端部における少なくとも約１００ＭＰａの圧縮応力によって画定される、態様１〜７のいずれか１つのアセンブリが提供される。
【００３０】
第９の態様によると、第２の層がポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）と光学的に透明な接着剤（ＯＣＡ）との複合材料を含み、接着剤がガラス層の第２の主面に結合する、態様１〜８のいずれか１つのアセンブリが提供される。
【００３１】
第１０の態様によると、第２の層がポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）と光学的に透明な接着剤（ＯＣＡ）との複合材料を含み、接着剤がガラス層の第２の主面に結合する、態様１〜９のいずれか１つのアセンブリが提供される。
【００３２】
第１１の態様によると、ガラス層の第２の主面に実質的に向かって中立軸が移動するように、ＰＥＴ、ＯＣＡ、およびガラス層の厚さおよび弾性率が構成される、態様９のアセンブリが提供される。
【００３３】
第１２の態様によると、ガラス層の第２の主面に実質的に向かって中立軸が移動するように、ＰＭＭＡ、ＯＣＡ、およびガラス層の厚さおよび弾性率が構成される、態様１０のアセンブリが提供される。
【００３４】
第１３の態様によると、
約２５μｍ〜約１２５μｍの第１の厚さを有するガラス層であって、
（ａ）第１の主面と、
（ｂ）第２の主面と、
（ｃ）ガラス層の第２の主面からガラス層中の第１の深さまで延在する圧縮応力領域において、層の第２の主面における少なくとも約１００ＭＰａの圧縮応力によって画定される圧縮応力領域と、
をさらに含むガラス層と；
第２の厚さを有するガラス層の第２の主面に結合した第２の層と、
を含むガラス物品において、
上記ガラス層が、
（ａ）約２５℃および相対湿度約５０％において層を約３ｍｍ〜約２０ｍｍの曲げ半径で少なくとも６０分間維持する場合に破壊が起こらないことと、
（ｂ）層の第２の主面が、（ｉ）約１ＧＰａ未満の弾性率を有する厚さ約２５μｍの感圧接着剤および（ｉｉ）約１０ＧＰａ未満の弾性率を有する厚さ約５０μｍのポリエチレンテレフタレート層によって支持され、層の第１の主面が、直径２００μｍの平底を有するステンレス鋼ピンによる負荷を受ける場合に、約１．５ｋｇｆ（約１４．７Ｎ）を超える貫入抵抗と、
（ｃ）８Ｈ以上の鉛筆硬度と、
（ｄ）第２の主面と第１の厚さの半分との間に位置するガラス層中の中立軸と、
を特徴とする、ガラス物品が提供される。
【００３５】
第１４の態様によると、ガラス層が、アルカリを含有しないまたはアルカリを含有するアルミノケイ酸塩、ホウケイ酸塩、ホウアルミノケイ酸塩、またはケイ酸塩のガラス組成物を含む、態様１３の物品が提供される。
【００３６】
第１５の態様によると、ガラス層の厚さが約５０μｍ〜約１００μｍである、態様１３または態様１４の物品が提供される。
【００３７】
第１６の態様によると、ガラス層の曲げ半径が約３ｍｍ〜約１０ｍｍである、態様１３〜１５のいずれか１つの物品が提供される。
【００３８】
第１７の態様によると、ガラス層の第２の主面における圧縮応力が約３００ＭＰａ〜１０００ＭＰａである、態様１３〜１６のいずれか１つの物品が提供される。
【００３９】
第１８の態様によると、第１の深さが、ガラス層の第２の主面からガラス層の厚さの約３分の１以下に設定される、態様１３〜１７のいずれか１つの物品が提供される。
【００４０】
第１９の態様によると、圧縮応力領域が複数のイオン交換可能な金属イオンおよび複数のイオン交換された金属イオンを含み、イオン交換された金属イオンがイオン交換可能な金属イオンの原子半径よりも大きい原子半径を有する、態様１３〜１８のいずれか１つの物品が提供される。
【００４１】
第２０の態様によると、ガラス層が、端部と、端部からガラス層中の端部深さまで延在する端部圧縮応力領域とをさらに含み、端部圧縮応力領域が、端部における少なくとも約１００ＭＰａの圧縮応力によって画定される、態様１３〜１９のいずれか１つの物品が提供される。
【００４２】
第２１の態様によると、第２の層がポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）と光学的に透明な接着剤（ＯＣＡ）との複合材料を含み、接着剤がガラス層の第２の主面に結合する、態様１３〜２０のいずれか１つの物品が提供される。
【００４３】
第２２の態様によると、第２の層がポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）と光学的に透明な接着剤（ＯＣＡ）との複合材料を含み、接着剤がガラス層の第２の主面に結合する、態様１３〜２０のいずれか１つの物品が提供される。
【００４４】
第２３の態様によると、ガラス層の第２の主面に実質的に向かって中立軸が移動するように、ＰＥＴ、ＯＣＡ、およびガラス層の厚さおよび弾性率が構成される、態様２１の物品が提供される。
【００４５】
第２４の態様によると、ガラス層の第２の主面に実質的に向かって中立軸が移動するように、ＰＭＭＡ、ＯＣＡ、およびガラス層の厚さおよび弾性率が構成される、態様２２の物品が提供される。
【００４６】
第２５の態様によると、スタックアセンブリの製造方法において、
第１のガラス層であって、第１および第２の主面と、ガラス層の第２の主面からガラス層中の第１の深さまで延在する圧縮応力領域と、最終厚さとを有し、上記領域が、層の第２の主面における少なくとも約１００ＭＰａの圧縮応力によって画定される第１のガラス層を形成するステップと；
第１のガラス層の第２の主面に結合する第２の厚さを有する第２の層を形成するステップと；
約２５μｍ〜約１２５μｍの厚さを有するガラス素子であって、が第１および第２の主面、ならびに第１のガラス層をさらに含むガラス素子を形成するステップと、
を含み、
ガラス素子が、
（ａ）約２５℃および相対湿度約５０％において素子を約３ｍｍ〜約２０ｍｍの曲げ半径で少なくとも６０分間維持する場合に破壊が起こらないことと、
（ｂ）素子の第２の主面が、（ｉ）約１ＧＰａ未満の弾性率を有する厚さ約２５μｍの感圧接着剤および（ｉｉ）約１０ＧＰａ未満の弾性率を有する厚さ約５０μｍのポリエチレンテレフタレート層によって支持され、素子の第１の主面が、直径２００μｍの平底を有するステンレス鋼ピンによる負荷を受ける場合に、約１．５ｋｇｆ（約１４．７Ｎ）を超える貫入抵抗と、
（ｃ）８Ｈ以上の鉛筆硬度と、
（ｄ）第２の主面と第１の厚さの半分との間に位置するガラス層中の中立軸と、
を特徴とする、製造方法が提供される。
【００４７】
第２６の態様によると、
ガラス層の第２の主面に実質的に向かって中立軸が移動するように、第１のガラス層および第２の層の厚さおよび弾性率を最適化させるステップをさらに含む、態様２５の方法が提供される。
【００４８】
第２７の態様によると、第２の層がポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）と光学的に透明な接着剤（ＯＣＡ）との複合材料を含み、接着剤がガラス層の第２の主面に結合する、態様２６の方法が提供される。
【００４９】
第２８の態様によると、第２の層がポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）と光学的に透明な接着剤（ＯＣＡ）との複合材料を含み、接着剤がガラス層の第２の主面に結合する、態様２６の方法が提供される。
【００５０】
第２９の態様によると、第２の層が、ガラス層の弾性率よりも低い弾性率を有する、態様１〜１２のいずれか１つのアセンブリが提供される。
【００５１】
第３０の態様によると、第２の層が、ガラス層の弾性率よりも低い弾性率を有する、態様１３〜２４のいずれか１つの物品が提供される。
【００５２】
第３１の態様によると、第２の層が、ガラス層の弾性率よりも低い弾性率を有する、態様２５〜２８のいずれか１つの方法が提供される。
【００５３】
以上の概要および以下の詳細な説明の両方は、単なる例であり、請求項の性質および特徴の理解のための概観または枠組みの提供が意図されることを理解されたい。添付の図面は、さらなる理解を得るために含まれ、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する。図面は、１つ以上の実施形態を示しており、本明細書の記述とともに、種々の実施形態の原理および操作を説明する役割を果たす。本明細書において使用される方向の用語、たとえば、上、下、右、左、前、後、上部、底部は、図の記載のみが参照され、絶対的な向きの暗示を意図したものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】基板の厚さのほぼ半分において中立軸を有する屈曲時のガラス基板を示す概略図である。
【図２】本開示の一態様による、第１のガラス層と、ガラス層に結合した第２の層とを有するスタックアセンブリを示す概略図である。
【図３】２点曲げ試験構成にある、第１のガラス層と第２の層とを有するスタックアセンブリの概略図である。
【図４】本開示の一態様による、ＯＣＡおよびＰＥＴ層が加えられる場合、および加えられない場合のガラス素子または層の主面において見られる最大引張応力の概略図である。
【図５】本開示のさらなる一態様による、ＯＣＡおよびＰＥＴ層が加えられる場合、および加えられない場合のガラス素子または層の主面において見られる最大引張応力の概略図である。
【図６】本開示の別の一態様による、ＯＣＡおよびＰＥＴ層が加えられる場合、および加えられない場合のガラス素子または層の主面において見られる最大引張応力の概略図である。
【図７】本開示のさらなる一態様によるスタックアセンブリを使用する可撓性汚れ止め板の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
これより本発明の好ましい実施形態に詳細に言及し、好ましい実施形態の例が添付の図面に示されている。可能であれば常に、同一または同様の部分を参照するために図面全体にわたって同じ参照番号が使用される。本明細書において、「約」ある特定の値から、および／または「約」別の特定の値までとして範囲を表すことができる。そのような範囲が示される場合、別の実施形態は、そのある特定の範囲から、および／または別の特定の範囲までを含む。同様に、前に「約」を付けることによって、近似値として値が表される場合、その個別の値が別の一実施形態を形成することを理解されよう。それぞれの範囲の端点は、別の端点と関連する場合も、別の端点とは独立している場合もあることをさらに理解されよう。
【００５６】
別の特徴および利点の中では、本開示のスタックアセンブリ、ガラス素子、およびガラス物品（ならびにそれらの製造方法）によって、小さい曲げ半径における（たとえば、静的張力および疲労において、または同等の数の動荷重サイクルによる）機械的信頼性および高い貫入抵抗が得られる。小さい曲げ半径および貫入抵抗は、本開示のスタックアセンブリ、ガラス素子、および／またはガラス物品が、折り畳み可能なディスプレイ、たとえばディスプレイのある部分がディスプレイの別の部分の上に折り重ねられるディスプレイに使用される場合に有益となる。たとえば、本開示のスタックアセンブリ、ガラス素子および／またはガラス物品は、貫入抵抗が特に重要となる位置である、折り畳み可能なディスプレイの使用者に面する部分のカバー；デバイス自体の内部に配置され電子部品が上に配置される基板；または折り畳み可能なディスプレイデバイス中の他の箇所の１つ以上として使用することができる。あるいは、本開示のスタックアセンブリ、ガラス素子、および／またはガラス物品は、ディスプレイを有さない装置であるが、ガラス層がその有益な性質のために使用され、折り畳み可能なディスプレイと同様の方法で、小さい曲げ半径で折り畳まれる装置中に使用することができる。使用者が装置と対話する場所である装置外側に、本開示のスタックアセンブリ、ガラス素子、および／またはガラス物品が使用される場合、貫入抵抗が特に有益となる。
【００５７】
最初の事柄として、本開示の屈曲可能なガラススタックアセンブリおよび素子、ならびにそれらの製造方法は、それぞれ２０１４年１月２９日および２０１４年４月３日に出願された米国仮特許出願第６１／９３２，９２４号明細書および米国仮特許出願第６１／９７４，７３２号明細書（一括して、“Ｂｅｎｄａｂｌｅ  Ｇｌａｓｓ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”）に概略が詳細に示されており、これらの文献全体が参照により本明細書に援用される。たとえば、Ｂｅｎｄａｂｌｅ  Ｇｌａｓｓ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓにおけるスタックアセンブリ１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、および１００ｅ、ならびにそれらの関連する記述を、たとえば図２に示され以下にさらに詳細に説明される本開示のガラス素子２００（本明細書では「ガラス層２００」とも記載される）中に使用したり、他の方法で含んだりすることができる。
【００５８】
本開示のある態様によるスタックアセンブリの別の利点および特徴は、使用時の曲げに関連する引張応力を打ち消すために大きな圧縮応力を有する圧縮応力領域が不要なことである。結果として、これらのスタックアセンブリは、より低い程度で強化することができ、スタックが最適化されない屈曲可能なガラスアセンブリよりもプロセスに関連するコストを削減することができる。
【００５９】
図１を参照すると、図は、上向きの屈曲条件にさらされる（すなわち、基板１０が「ｕ」字型に曲げられる）厚さ１２（ｈ）を有する露出したガラス基板１０（たとえば、追加の層を有さないガラス基板）を示している。図示されるように、基板１０の中立軸５００は、ガラス基板の一方の主面から距離１２ａにある。距離１２ａは、ガラス層のほぼ半分の厚さ（ｈ／２）である。したがって、上向きの動きでのガラス基板１０の屈曲では、一般に基板１０の上面は（たとえば、「ｕ」字型の内側で）圧縮状態となり、下面は（たとえば、「ｕ」字型の底部、外側で）伸張状態となる。
【００６０】
図１中の基板１０の屈曲によって生じる引張応力は式：
【００６１】
【数１】
2020199771.tif 000003
【００６２】
から計算または推定することができ、式中、Ｅは基板１０の弾性率であり、Ｒは屈曲中の基板１０の曲率半径であり、νは基板１０のポアソン比であり、ｚは中立軸５００までの距離である。図１に示されるように、ｚは、約ｈ／２に位置する基板１０の距離１２ａである。したがって、上記式（１）中にｈ／２を代入して、基板１０の底面における（すなわち、「ｕ」の底部、外側における）最大引張応力を推定することができる。最大引張応力は、ガラス基板１０の厚さおよび／または弾性率の増加に比例して増加することも明らかである。
【００６３】
図２を参照すると、本開示の一態様によるガラス層２００および第２の層２６０を有するスタックアセンブリ３００が示されている。ガラス層２００は、参照により本明細書に援用されるＢｅｎｄａｂｌｅ  Ｇｌａｓｓ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓにおいて１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、および１００ｅで示されるスタックアセンブリのいずれかの形態であってよいことを理解すべきである。スタックアセンブリ３００によって、上向きの屈曲力（たとえば、観察者に向かって「ｕ」字型、観察者は図２中に眼球で示されている）により張力下にあるガラス層２００の主面に向かって移動する中立軸５００の効果が得られる。張力下のガラス層２００の表面（たとえば、主面２０６ａ）に向かって中立軸５００が移動することで、より少ない量のガラス層２００が引張応力にさらされ、ガラス層の引張面（すなわち、２０６ａ）における最大引張応力も減少する。中立軸５００の移動の大きさは、ガラス層２００および第２の層２６０（第２の層２６０中に存在する任意の副層とともに）の弾性率および厚さの制御またはその他の調節によって最適化できることも理解すべきである。この積層の最適化によって、屈曲中に発生する引張応力を打ち消すため、または軽減するために必要な圧縮応力の量が減少するので、ガラス層の引張面に位置する圧縮応力領域中の圧縮応力の大きさ（たとえば、イオン交換プロセスによって得られる）を減少させることができる。たとえば、移動した中立軸を有するこのようなスタックアセンブリにおいて、イオン交換プロセスは、より少ない時間および／または温度で行うことができ、したがってプロセスに関連するコストを削減することができる。
【００６４】
図２中、厚さ２６２（ｈ）を有するスタックアセンブリ３００は、弾性率Ｅｇを有するガラス層２００を含む。ガラス層２００は、厚さ２０２ｔｇ、ならびにそれぞれ第１および第２の主面２０６および２０６ａも特徴とする。さらに、ガラス層２００は、第１の主面２０６から距離５００ａに位置する中立軸５００を有する。
【００６５】
スタックアセンブリ３００は、弾性率がそれぞれＥｏおよびＥｐである２つの副層２２０および２４０を有する第２の層２６０も含む。ある実施形態では、第２の層２６０（ならびに副層２２０および２４０）の弾性率はＥｇよりも小さい。さらに、副層２２０および２４０は、それぞれ厚さ２２２ｔｏ、および２４２ｔｐを特徴とする。図２に示されるように、第２の層２６０は、露出した主面２４４を有し、ガラス層２００の第２の主面２６０ａに結合している。ある実装形態では、積層アセンブリ３００に屈曲力が加えられる間に意図されるように中立軸を確実に移動させるために、第２の層２６０のガラス層２００の第２の主面２０６ａへの強い接合、またはその他の強い結合が特に重要となる。
【００６６】
ある実装形態では、約２５μｍ〜約１２５μｍの第１の厚さ２０２、ならびにそれぞれ第１および第２の主面２０６および２０６ａを有するガラス素子２００（たとえば、１つ以上のガラス層）を含む図２に示されるようなスタックアセンブリ３００が提供される。ガラス素子２００は、ガラス素子２００の第２の主面２０６ａからガラス素子２００中の第１の深さまで延在する圧縮応力領域をさらに含み、この領域は、素子２００の第２の主面２０６ａにおける少なくとも約１００ＭＰａの圧縮応力によって画定される。ある態様では、ガラス素子または層２００中の第１の深さは、第２の主面２０６ａから測定して、ガラス層または素子２００の厚さ２６２の約３分の１に設定される。スタックアセンブリ３００は、第２の厚さ（たとえば、第２の層２６０が副層２２０および２４０からなる場合は、厚さ２２２（ｔｏ）および２４２（ｔｐ）の合計）を有するガラス素子２００の第２の主面２０６ａに結合した第２の層２６０も含む。ある実施形態では、第２の層２６０は、ガラス素子２００の弾性率よりも低い弾性率（たとえば、ＥｐおよびＥｏの平均）を有する。
【００６７】
これらの実装形態では、ガラス素子２００は、（ａ）約２５℃および相対湿度約５０％において素子２００を約３ｍｍ〜約２０ｍｍの曲げ半径で少なくとも６０分間維持する場合に破壊が起こらないことと、（ｂ）素子２００の第２の主面２０６ａが、（ｉ）約１ＧＰａ未満の弾性率を有する厚さ約２５μｍの感圧接着剤および（ｉｉ）約１０ＧＰａ未満の弾性率を有する厚さ約５０μｍのポリエチレンテレフタレート層によって支持され、素子２００の第１の主面２０６が、直径２００μｍの平底を有するステンレス鋼ピンによる負荷を受ける場合に、約１．５ｋｇｆ（約１４．７Ｎ）を超える貫入抵抗と、（ｃ）８Ｈ以上の鉛筆硬度と、（ｄ）第２の主面２０６ａと第１の厚さ２０２の半分（ｔｇ／２）との間に位置するガラス素子２００中の中立軸５００とを特徴とする。
【００６８】
ある実施形態では、ガラス素子または層２００は、第１のガラス層の下に配置される１つ以上の追加のガラス層および１つ以上のそれぞれの圧縮応力領域をさらに含むことができる。たとえば、ガラス素子または層２００は、２、３、４、またはそれを超える数の追加のガラス層および対応する追加の圧縮応力領域を第１のガラス層の下に含むことができる。
【００６９】
ある実施形態では、ガラス素子または層２００は、アルカリを含有しないまたはアルカリを含有するアルミノケイ酸塩、ホウケイ酸塩、ホウアルミノケイ酸塩、またはケイ酸塩のガラス組成物を含む。ガラス素子または層２００の厚さ２０２（ｔｇ）は約５０μｍ〜約１００μｍの範囲であってもよい。ある態様によると、ガラス層２００の厚さ２０２（ｔｇ）は６０μｍ〜約８０μｍの範囲であってよい。
【００７０】
ある実施形態では、ガラス素子またはガラス層２００の曲げ半径は約３ｍｍ〜約２０ｍｍであってよい。別の態様では、曲げ半径は約３ｍｍ〜約１０ｍｍであってよい。本開示の一態様では、ガラス素子または層２００の曲げ半径はスタックアセンブリ３００に意図される用途に基づいて設定でき、次に、そのような曲げ半径によって生じることが予想される応力レベルを考慮してガラス層２００および第２の層２６０の厚さおよび弾性率を最適化または調整することによって積層の最適化を行うことができることをさらに理解すべきである。
【００７１】
ある態様によると、ガラス素子またはガラス層２００は、図２に示されるようなガラス素子または層２００の第１の主面２０６の上（たとえば、スタックアセンブリのディスプレイ側の上）に配置される低摩擦係数の第３の層を含むことができる。ある態様によると、第３の層は、熱可塑性プラスチックおよび非晶質フルオロカーボンからなる群から選択されるフルオロカーボン材料を含むコーティングであってよい。第３の層は、シリコーン、ワックス、ポリエチレン、ホットエンド、パリレン、およびダイヤモンド様コーティング調製物からなる群の１つ以上を含むコーティングであってもよい。さらに、第３の層は、酸化亜鉛、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、六方晶窒化ホウ素、およびホウ化アルミニウムマグネシウムからなる群から選択される材料を含むコーティングであってよい。ある実施形態によると、第３の層は、酸化亜鉛、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、六方晶窒化ホウ素、およびホウ化アルミニウムマグネシウムからなる群から選択される添加剤を含むコーティングであってよい。
【００７２】
ある実装形態では、第２の層２６０（図２参照）は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）と光学的に透明な接着剤（ＯＣＡ）との複合材料を含むことができる、またはのみからなることができ、接着剤はガラス層または素子２００の第２の主面２０６ａに結合することができる。第２の層２６０は、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）とＯＣＡとの複合材料を含むこともできる、またはのみからなることもでき、接着剤はガラス層または素子２００の第２の主面２０６ａに結合することができる。ある実施形態では、スタックアセンブリ３００の個別の用途によって、ガラス層または素子２００よりも低い弾性率を有する第２の層２６０の構造として、別の材料、材料の組合せ、および／または構造を使用することができる。ある実装形態では、ガラス素子または層２００の厚さおよび弾性率は、第２の層２６０の厚さおよび弾性率とともに、ガラス層または素子２００中の中立軸５００がガラス層または素子２００の第２の主面２０６ａに向かって移動するように構成される。
【００７３】
ある態様では、第２の主面２０６ａの圧縮応力領域（図示せず）内の圧縮応力は約３００ＭＰａ〜１０００ＭＰａである。圧縮応力領域は、ガラス層の第２の主面２０６ａにおいて５μｍ以下の最大欠陥寸法を含むこともできる。ある場合では、圧縮応力領域は、２．５μｍ以下、またはさらには０．４μｍ以下の最大欠陥寸法を含む。ある実装形態では、第１の主面２０６において、好ましくは約３００ＭＰａ〜１０００ＭＰａの第２の圧縮応力領域を含むこともできる。ガラス層または素子の１つ以上の端部において、好ましくはそのような端部における少なくとも１００ＭＰａの圧縮応力によって画定されるさらなる圧縮領域を形成することもできる。これらの（たとえば、ガラス層または素子２００の第１の主面２０６および／または端部における）さらなる圧縮応力領域は、用途に応じた引張応力が必ずしも最大とならないがスタックアセンブリ３００中で傷および欠陥の集団が広く行き渡る場合があるデバイスのディスプレイ側の上などの位置における、応力によって誘発される亀裂および表面の傷に関連してガラス中に発生する伝播の軽減または解消に役立ちうる。
【００７４】
別の態様では、圧縮応力領域は、複数のイオン交換可能な金属イオンおよび複数のイオン交換された金属イオンを含み、イオン交換された金属イオンは、圧縮応力が生じるように選択される。ある態様では、イオン交換された金属イオンは、イオン交換可能な金属イオンの原子半径よりも大きい原子半径を有する。別の一態様によると、ガラス層２００は、コア領域と、コア領域上に配置された第１および第２のクラッド領域とをさらに含むことができ、さらに、コア領域の熱膨張係数はクラッド領域の熱膨張係数よりも大きい。
【００７５】
図３を参照すると、第１のガラス層（たとえば、ガラス層２００）および第２の層（たとえば、第２の層２６０）を有するスタックアセンブリ３００は、２点曲げ試験構成にある。図３中、スタックアセンブリ３００を屈曲させるために、屈曲板３２０が互いに近づいて移動する。屈曲板３２０の間の距離３３０は、屈曲板が互いに近づいて移動するにつれて変化し、したがってスタックアセンブリ３００に関連する曲げ半径が減少する。
【００７６】
図３に示される曲げ試験構成では、屈曲板の間の距離の関数としてガラス板の最大曲げ応力を推定するために以下の式を使用でき：
【００７７】
【数２】
2020199771.tif 000004
【００７８】
式中、Ｅはガラス板の弾性率であり、ｈはガラス板の厚さであり、Ｄは屈曲板の間の距離である。式（２）に関しては、Ｍａｔｔｈｅｗｓｏｎ，Ｍ．Ｊ．ｅｔ  ａｌ．，Ｓｔｒｅｎｇｔｈ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｂｅｒｓ  ｂｙ  Ｂｅｎｄｉｎｇ，Ｊ．Ａｍ．Ｃｅｒａｍ．Ｓｏｃ．、ｖｏｌ．６９、８１５−２１（Ｍａｔｔｈｅｗｓｏｎ）が参照される。Ｍａｔｔｈｅｗｓｏｎは、特に式（２）に関するその開示に関して参照により本明細書に援用される。
【００７９】
図３に示されるスタックアセンブリ３００がガラス層２００と第２の層２６０との複合スタックである場合、図２に関連して本開示で概要を前述した中立軸の移動を説明するために式（２）を改良することができる。すなわち、図３に示されるスタックアセンブリ３００の場合、第２の主面２０６ａにおけるガラス層２００上の最大引張応力は、式：
【００８０】
【数３】
2020199771.tif 000005
【００８１】
で示すことができ、式中、ｘは第１の主面２０６から中立軸５００までの距離（すなわち、距離５００ａ）であり、ｈはスタックアセンブリ３００の全体の厚さ（すなわち、厚さ２６２）であり、ｔｇはガラス層２００の厚さ（すなわち厚さ２０２）であり、およびＥｇはガラス層２００の弾性率である。
【００８２】
中立軸５００に関する式（３）中のｘは、式：
【００８３】
【数４】
2020199771.tif 000006
【００８４】
に基づいて計算することができ、式中の変数は、図２と関連して前述したスタックアセンブリ３００の要素と関連して説明したものと同じである。上記式（３）および（４）を使用して、ガラス層２００および第２の層２６０（たとえば、副層２２０および２４０）の弾性率および厚さを変化させて、スタックアセンブリ３００のガラス層２００中の最大引張応力に対するそれぞれの影響を評価することができる。
【００８５】
図４を参照すると、本開示の一態様による、ＯＣＡおよびＰＥＴ層が加えられる場合、および加えられない場合のスタックアセンブリ３００のガラス素子または層２００の主面２０６ａにおいて見られる最大引張応力の概略図が示されている。図４に示される結果は、前出の式（３）および（４）によってモデル化した。この評価では、スタックアセンブリ３００は、７０ＧＰａの弾性率を有するガラス層２００と、１ＭＰａの弾性率を有するＯＣＡを含む副層２２０と、１６６０ＭＰａの弾性率を有するＰＥＴ材料を含む副層２４０とを有すると仮定した。５ｍｍの曲げ半径をスタックアセンブリ３００に加え、板の距離Ｄは１０ｍｍと仮定した。さらに、ガラス層２００の厚さ（ｔｇ）は７５μｍの一定に維持し、副層２２０および２４０の厚さ（ｔｏおよびｔｐ）はそれぞれ２５〜１００μｍおよび５０〜３００μｍで変化させた。比較点として、第２の層および副層を全く有さないスタックアセンブリ３００の最大応力値も図４にプロットした。
【００８６】
さらに図４を参照すると、追加層を全く有さないスタックアセンブリ３００の推定最大引張応力は６３４ＭＰａであった。比較において、ガラス層に加えて弾性率のより低い副層を有するスタックアセンブリ３００の推定最大引張応力は２３０〜６２０ＭＰａの範囲であった。明らかに、ＯＣＡおよびＰＥＴ副層の厚さを増加させると、ガラス層２００中に観察される推定最大引張応力が減少しうる。ＰＥＴ層の厚さの増加は、ガラス層２００の表面２０６ａにおける最大引張応力の大きさの減少においてより有効であることも明らかである。
【００８７】
図５を参照すると、本開示のさらなる一態様による、ＯＣＡおよびＰＥＴ層が加えられる場合、および加えられない場合のスタックアセンブリ３００のガラス素子または層２００の主面２０６において見られる最大引張応力の概略図が示されている。図５に示される結果も、前出の式（３）および（４）によってモデル化した。この評価では、スタックアセンブリ３００は、７０ＧＰａの弾性率を有するガラス層２００と、１ＭＰａの弾性率を有するＯＣＡを含む副層２２０と、５０００ＭＰａの弾性率を有するＰＥＴ材料を含む副層２４０とを有すると仮定した。５ｍｍの曲げ半径をスタックアセンブリ３００に加え、板の距離Ｄは１０ｍｍと仮定した。さらに、ガラス層２００の厚さ（ｔｇ）は７５μｍの一定に維持し、副層２２０および２４０の厚さ（ｔｏおよびｔｐ）はそれぞれ２５〜１００μｍおよび５０〜３００μｍで変化させた。比較点として、第２の層および副層を全く有さないスタックアセンブリ３００の最大応力値も図５にプロットした。
【００８８】
図４および５を比較すると、モデル化したスタックアセンブリ３００の間の主要な差は、ＰＥＴ副層２４０の弾性率である。図５中、スタックアセンブリ３００は、５０００ＭＰａのはるかに高い弾性率を有するＰＥＴ副層２４０を有する（すなわち、図４でモデル化したスタックアセンブリ３００中の副層２４０の１６６０ＭＰａと比較した場合）。さらに図５を参照すると、追加層を全く有さないスタックアセンブリ３００の推定最大引張応力は６３４ＭＰａであった。比較において、ガラス層に加えて弾性率のより低い副層を有するスタックアセンブリ３００の推定最大引張応力は−４７９〜＋５７４ＭＰａの範囲であった。明らかに、ＰＥＴ副層の弾性率を増加させると、第２の主面２０６ａにおいてガラス層２００中に観察される推定最大引張応力を減少させることができる。ある条件では、第２の主面２０６ａにおいて観察される推定最大応力が負となるが、これは圧縮応力を示しており、ガラスの機械的信頼性が高いことを示している。同様に、ガラス層２００の主面２０６ａにおいて圧縮応力を有するこのようなスタックアセンブリ３００は、追加の圧縮応力領域の形成および付与（たとえば、Ｂｅｎｄａｂｌｅ  Ｇｌａｓｓ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓに概略が示されるような化学イオン交換法による）を必要とせずに、多くの可撓性電子デバイス用途に適切となりうる。
【００８９】
図６を参照すると、本開示のさらなる一態様による、ＯＣＡおよびＰＥＴ層が加えられる場合、および加えられない場合のスタックアセンブリ３００のガラス素子または層２００の主面２０６ａにおいて見られる最大引張応力の概略図が示されている。図６に示される結果も同様に、前出の式（３）および（４）によってモデル化した。この評価では、スタックアセンブリ３００は、７０ＧＰａの弾性率を有するガラス層２００と、１００ＭＰａの弾性率を有するＯＣＡを含む副層２２０と、１６６０ＭＰａの弾性率を有するＰＥＴ材料を含む副層２４０とを有すると仮定した。５ｍｍの曲げ半径をスタックアセンブリ３００に加え、板の距離Ｄは１０ｍｍと仮定した。さらに、ガラス層２００の厚さ（ｔｇ）は７５μｍの一定に維持し、副層２２０および２４０の厚さ（ｔｏおよびｔｐ）はそれぞれ２５〜１００μｍおよび５０〜３００μｍで変化させた。比較点として、第２の層および副層を全く有さないスタックアセンブリ３００の最大応力値も図６にプロットした。
【００９０】
図４および６を比較すると、モデル化したスタックアセンブリ３００の間の主要な差は、ＯＣＡ副層２２０の弾性率である。図６中、スタックアセンブリ３００は、１００ＭＰａのはるかに大きい弾性率を有するＯＣＡ副層２２０（すなわち、図４でモデル化したスタックアセンブリ３００中の副層２２０の１ＭＰａと比較した場合）。さらに図６を参照すると、追加層を全く有さないスタックアセンブリ３００の推定最大引張応力は６３４ＭＰａであった。しかし、本明細書に示されるように、ＯＣＡ副層２２０の弾性率を増加させることで、ガラス層２００の主面２０６ａにおける推定最大引張応力に対して数ＭＰａのあまり顕著ではない減少が得られる。
【００９１】
図４〜６に示される結果およびモデル化は、本開示の態様による屈曲可能なガラススタックアセンブリ（たとえば、スタックアセンブリ３００）の開発のための積層の最適化方法の例であることを理解すべきである。式（３）および（４）を使用して、スタックアセンブリ３００などのこれらの屈曲可能なガラススタックアセンブリの中立軸の位置を最適化することができ、用途に応じた屈曲構成に関連するガラス層の主面で観察される引張応力を最小化することができ、または一部の実装形態ではなくすことができる。
【００９２】
図７を参照すると、本開示のさらなる一態様による可撓性汚れ止め板用途において使用される場合のスタックアセンブリ３００が示されている。図７から明らかなように、スタックアセンブリ３００は、その第１の主面２０６が圧縮下にあり（たとえば、凹型）、ガラス層２００の第２の主面２０６ａ（図示せず）であってよい第２の層２６０の主面２４４が張力下にあるように、壁４００の間で上向きに曲がっている。すなわち、スタックアセンブリ３００中のガラス層２００は外側を向いており、したがって洗浄の容易さ、耐ひっかき性、および貫入抵抗性が得られる。
【００９３】
本開示のさらなる一態様によると、スタックアセンブリ３００の製造方法は、ステップ：第１および第２の主面（たとえば、それぞれ主面２０６および２０６ａ）と、ガラス層の第２の主面からガラス層中の第１の深さまで延在する圧縮応力領域と、最終厚さ（たとえば、厚さ２６２）とを有する第１のガラス層（たとえば、ガラス層２００）を形成するステップを含み、上記領域は、層の第２の主面における少なくとも約１００ＭＰａの圧縮応力によって画定される。この方法は、第１のガラス層の第２の主面に結合する第２の厚さ（たとえば、厚さ２６２）を有する第２の層（たとえば、第２の層２６０）を形成するステップも含む。ある実施形態では、第２の層は、ガラス層の弾性率よりも低い弾性率を有する。上記方法は、約２５μｍ〜約１２５μｍの厚さを有するガラス素子（たとえば、ガラス素子または層２００）を形成するステップも含み、この素子は、第１および第２の主面と、第１のガラス層とをさらに含む。このような方法によって形成されたガラス素子または層は、（ａ）約２５℃および相対湿度約５０％において素子を約３ｍｍ〜約２０ｍｍの曲げ半径で少なくとも６０分間維持する場合に破壊が起こらないことと、（ｂ）素子の第２の主面が、（ｉ）約１ＧＰａ未満の弾性率を有する厚さ約２５μｍの感圧接着剤および（ｉｉ）約１０ＧＰａ未満の弾性率を有する厚さ約５０μｍのポリエチレンテレフタレート層によって支持され、素子の第１の主面が、直径２００μｍの平底を有するステンレス鋼ピンによる負荷を受ける場合に、約１．５ｋｇｆ（約１４．７Ｎ）を超える貫入抵抗と、（ｃ）８Ｈ以上の鉛筆硬度と、（ｄ）第２の主面と第１の厚さの半分との間に位置するガラス層または素子中の中立軸とを特徴とする。
【００９４】
本発明の方法のある実施形態では、第１のガラス層を形成するステップは、フュージョン法、スロットドロー法、圧延法、リドロー法、およびフロート法からなる群から選択される形成方法を含むことができ、この形成方法はガラス層が最終厚さに成形されるようにさらに構成される。ガラス層の最終形状要素および／または最終ガラス層に使用されるガラス前駆体の中間寸法によっては、別の形成方法を使用することができる。形成方法は、ガラス層から材料を除去して最終厚さに到達するように構成された材料除去プロセスを含むこともできる。
【００９５】
本発明の方法のある態様によると、ガラス層の第２の主面（たとえば、第２の主面２０６ａ）からガラス層中の第１の深さまで延在する圧縮応力領域を形成するステップは、ガラス層中に含まれる複数のイオン交換可能な金属イオンの原子半径よりも大きいサイズの原子半径を有する複数のイオン交換用金属イオンを含む強化浴を提供するステップと；ガラス層中の複数のイオン交換可能な金属イオンの一部を強化浴中の複数のイオン交換用金属イオンの一部と交換して、第２の主面からガラス層中の第１の深さまで延在する圧縮応力領域を形成するために、ガラス層を強化浴中に浸漬するステップとを含む。場合によっては、浸漬ステップは、ガラス層を約４００℃〜約４５０℃の強化浴中に約１５分〜約１８０分間浸漬するステップを含む。
【００９６】
ある実施形態では、上記方法は、圧縮応力領域が形成された後、第２の主面（たとえば、第２の主面２０６ａ）においてガラス層の最終厚さ（たとえば、厚さ２６２）から約１μｍ〜約５μｍを除去するステップを含むこともできる。この除去ステップは、圧縮応力領域が、ガラス層の第２の主面において５μｍ以下の最大欠陥寸法を含むように行うことができる。この除去ステップは、圧縮応力領域が、ガラス層の第２の主面において２．５μｍ以下、またはさらには０．４μｍ以下の最大欠陥寸法を含むように行うこともできる。
【００９７】
ある実装形態では、上記方法は、ガラス層の第２の主面に向かって、すなわちスタックアセンブリのディスプレイ側とは反対側の主面に向かってスタックアセンブリの中立軸（たとえば、中立軸５００）が移動するように、ガラス層（たとえば、ガラス層または素子２００）および第２の層（たとえば、第２の層２６０）の厚さおよび弾性率を最適化するステップを含むことができる。
【００９８】
請求項の意図および範囲から逸脱することなく種々の修正および変形が可能であることは当業者には明らかであろう。特に、以上の開示は、種々の態様の解説の目的で概説した折り畳み可能なデバイスの用途を有する積層が最適化された屈曲可能なガラスアセンブリ、ならびにそのようなアセンブリおよびそれらの製造方法の詳細を提供している。しかし、これらのガラスアセンブリおよび関連する方法は、前述の折り畳み可能なデバイスの用途で考慮されるものとは異なる方向および角度で屈曲力が加えられる別の可撓性デバイス用途にも使用できることを理解すべきである。たとえば、このような積層が最適化されたアセンブリは、対象の用途によってそれらの第１の主面が張力下に置かれる状況で使用できることが考慮される。上記の原理をこのような積層が最適化されたアセンブリに適用することができ、たとえば、１つ以上の追加層（ある実施形態では、ガラス層の弾性率よりも低い弾性率を有する）を、最適化された弾性率および／または厚さを有するそのような表面に結合させることによって、中立軸をそれらの第１の主面に向けて移動させて、それらの位置で観察される引張応力の大きさを減少させることができる。 
【００９９】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【０１００】
実施形態１
約２５μｍ〜約１２５μｍの第１の厚さと、第１および第２の主面とを有するガラス素子であって、
（ａ）第１および第２の主面を有する第１のガラス層と、
（ｂ）前記ガラス層の前記第２の主面から前記ガラス層中の第１の深さまで延在する圧縮応力領域において、前記層の前記第２の主面における少なくとも約１００ＭＰａの圧縮応力によって画定される圧縮応力領域と
をさらに含むガラス素子と；
第２の厚さを有する前記ガラス層の前記第２の主面に結合した第２の層と、
を有するスタックアセンブリにおいて、
前記ガラス素子が、
（ａ）約２５℃および相対湿度約５０％において前記素子を約３ｍｍ〜約２０ｍｍの曲げ半径で少なくとも６０分間維持する場合に破壊が起こらないことと、
（ｂ）前記素子の前記第２の主面が、（ｉ）約１ＧＰａ未満の弾性率を有する厚さ約２５μｍの感圧接着剤および（ｉｉ）約１０ＧＰａ未満の弾性率を有する厚さ約５０μｍのポリエチレンテレフタレート層によって支持され、前記素子の前記第１の主面が、直径２００μｍの平底を有するステンレス鋼ピンによる負荷を受ける場合に、約１．５ｋｇｆ（約１４．７Ｎ）を超える貫入抵抗と、
（ｃ）８Ｈ以上の鉛筆硬度と、
（ｄ）前記第２の主面と前記第１の厚さの半分との間に位置する前記ガラス層中の中立軸と
を特徴とする、スタックアセンブリ。
【０１０１】
実施形態２
前記素子の前記曲げ半径が約３ｍｍ〜約１０ｍｍであることを特徴とする実施形態１に記載のアセンブリ。
【０１０２】
実施形態３
前記ガラス層の前記第２の主面における前記圧縮応力が約３００ＭＰａ〜１０００ＭＰａであることを特徴とする実施形態１または２に記載のアセンブリ。
【０１０３】
実施形態４
前記第１の深さが、前記ガラス層の前記第２の主面から前記ガラス層の前記厚さの約３分の１以下に設定されることを特徴とする実施形態１〜３のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【０１０４】
実施形態５
前記ガラス層が端部をさらに含み、前記ガラス素子が、前記端部から前記ガラス層中の端部深さまで延在する端部圧縮応力領域をさらに含み、前記端部圧縮応力領域が、前記端部における少なくとも約１００ＭＰａの圧縮応力によって画定されることを特徴とする実施形態１〜４のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【０１０５】
実施形態６
前記第２の層が、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）と光学的に透明な接着剤（ＯＣＡ）との複合材料を含み、前記接着剤が前記ガラス層の前記第２の主面に結合し、前記ガラス層の前記第２の主面に実質的に向かって前記中立軸が移動するように、前記ＰＥＴ、ＯＣＡ、および前記ガラス層の厚さおよび弾性率が構成されることを特徴とする実施形態１〜５のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【０１０６】
実施形態７
前記第２の層が、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）と光学的に透明な接着剤（ＯＣＡ）との複合材料を含み、前記接着剤が前記ガラス層の前記第２の主面に結合し、前記ガラス層の前記第２の主面に実質的に向かって前記中立軸が移動するように、前記ＰＭＭＡ、ＯＣＡ、および前記ガラス層の厚さおよび弾性率が構成されることを特徴とする実施形態１〜５のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【０１０７】
実施形態８
前記第２の層が、前記ガラス層の弾性率よりも低い弾性率を有することを特徴とする実施形態１〜７のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【０１０８】
実施形態９
スタックアセンブリの製造方法において、
第１のガラス層であって、第１および第２の主面と、前記ガラス層の前記第２の主面から前記ガラス層中の第１の深さまで延在する圧縮応力領域と、最終厚さとを有し、前記領域が、前記層の前記第２の主面における少なくとも約１００ＭＰａの圧縮応力によって画定される第１のガラス層を形成するステップと；
前記第１のガラス層の前記第２の主面に結合する第２の厚さを有する第２の層を形成するステップと；
約２５μｍ〜約１２５μｍの厚さを有するガラス素子であって、第１および第２の主面と、前記第１のガラス層とをさらに含むガラス素子を形成するステップと
を含み、
前記ガラス素子が、
（ａ）約２５℃および相対湿度約５０％において前記素子を約３ｍｍ〜約２０ｍｍの曲げ半径で少なくとも６０分間維持する場合に破壊が起こらないことと、
（ｂ）前記素子の前記第２の主面が、（ｉ）約１ＧＰａ未満の弾性率を有する厚さ約２５μｍの感圧接着剤および（ｉｉ）約１０ＧＰａ未満の弾性率を有する厚さ約５０μｍのポリエチレンテレフタレート層によって支持され、前記素子の前記第１の主面が、直径２００μｍの平底を有するステンレス鋼ピンによる負荷を受ける場合に、約１．５ｋｇｆ（約１４．７Ｎ）を超える貫入抵抗と、
（ｃ）８Ｈ以上の鉛筆硬度と、
（ｄ）前記第２の主面と前記第１の厚さの半分との間に位置する前記ガラス層中の中立軸と
を特徴とする、スタックアセンブリの製造方法。
【０１０９】
実施形態１０
前記ガラス層の前記第２の主面に実質的に向かって前記中立軸が移動するように、前記第１のガラス層および前記第２の層の厚さおよび弾性率を最適化するステップをさらに含むことを特徴とする実施形態９に記載の方法。
【０１１０】
実施形態１１
前記第２の層が、前記ガラス層の弾性率よりも低い弾性率を有することを特徴とする実施形態９または１０に記載の方法。
【図１】
2020199771.tif 000007
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年9月2日(2020.9.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス素子及び第２の層を具備するスタックアセンブリであって、
約２５μｍ〜約１２５μｍの第１の厚さと、第１および第２の主面とを有する前記ガラス素子であって、
（ａ）第１および第２の主面を有する第１のガラス層と、
（ｂ）前記ガラス層の前記第２の主面から前記ガラス層中の第１の深さまで延在する圧縮応力領域であって、前記層の前記第２の主面における少なくとも約１００ＭＰａの圧縮応力によって画定され、５μｍ以下の最大欠陥寸法を有する圧縮応力領域と
をさらに含む前記ガラス素子と；
第２の厚さを有する前記ガラス層の前記第２の主面に結合した前記第２の層であって、ポリマと光学的に透明な接着剤（ＯＣＡ）との複合材料を含み、前記ＯＣＡが前記ガラス層の前記第２の主面に結合し、前記ポリマの厚さ及び弾性率、前記ＯＣＡ、並びに前記ガラス層が、前記第２の層に結合しない場合の前記ガラス層の中立軸の位置と比較して、前記第１の主面の側に曲面中心が位置するよう前記スタックアセンブリが曲げられる場合の前記ガラス層の前記第２の主面に向かって前記中立軸が移動するよう構成された前記第２の層と
を有する前記スタックアセンブリにおいて、
前記ガラス素子が、
（ａ）約２５℃および相対湿度約５０％において前記素子を約３ｍｍ〜約１０ｍｍの曲げ半径で少なくとも６０分間維持する場合に破壊が起こらないことと、
（ｂ）前記素子の前記第２の主面が、（ｉ）約１ＧＰａ未満の弾性率を有する厚さ約２５μｍの感圧接着剤および（ｉｉ）約１０ＧＰａ未満の弾性率を有する厚さ約５０μｍのポリエチレンテレフタレート層によって支持され、前記素子の前記第１の主面が、直径２００μｍの平底を有するステンレス鋼ピンによる負荷を受ける場合に、約１．５ｋｇｆ（約１４．７Ｎ）を超える貫入抵抗と、
（ｃ）８Ｈ以上の鉛筆硬度と、
（ｄ）前記スタックアセンブリが曲げ状態にある際に、前記第２の主面と前記第１の厚さの半分との間に位置する前記ガラス層中の中立軸と
により特徴付けられる、スタックアセンブリ。
【請求項２】
前記ガラス層の前記第２の主面における前記圧縮応力が約３００ＭＰａ〜１０００ＭＰａであることを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項３】
前記第１の深さが、前記ガラス層の前記第２の主面から前記ガラス層の前記厚さの約３分の１以下に設定されることを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。 
【請求項４】
前記ガラス層が端部をさらに含み、
前記ガラス素子が、前記端部から前記ガラス層中の端部深さまで延在する端部圧縮応力領域をさらに含み、
前記端部圧縮応力領域が、前記端部における少なくとも約１００ＭＰａの圧縮応力によって画定されることを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項５】
前記ポリマがポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を含む請求項１に記載のアセンブリ。 
【請求項６】
前記ポリマがポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）を含む請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項７】
前記第２の層が、前記ガラス層の弾性率よりも低い弾性率を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記圧縮応力領域が２．５μｍ以下の最大欠陥寸法を有することを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項９】
スタックアセンブリの製造方法において、
第１のガラス層であって、第１および第２の主面と、前記ガラス層の前記第２の主面から前記ガラス層中の第１の深さまで延在する圧縮応力領域と、最終厚さとを有し、前記圧縮応力領域が、前記層の前記第２の主面における少なくとも約１００ＭＰａの圧縮応力によって画定されると共に５μｍ以下の最大欠陥寸法を有する第１のガラス層を形成するステップと；
前記第１のガラス層の前記第２の主面に結合する第２の厚さを有する第２の層であて、ポリマと光学的に透明な接着剤（ＯＣＡ）との複合材料を含み、前記ＯＣＡが前記ガラス層の前記第２の主面に結合し、前記ポリマの厚さ及び弾性率、前記ＯＣＡ、並びに前記ガラス層が、前記第２の層に結合しない場合の前記ガラス層の中立軸の位置と比較して、前記第１の主面の側に曲面中心が位置するよう前記スタックアセンブリが曲げられる場合の前記ガラス層の前記第２の主面に向かって前記中立軸が移動するよう構成された前記第２の層を形成するステップと；
約２５μｍ〜約１２５μｍの厚さを有するガラス素子であって、第１および第２の主面と、前記第１のガラス層とをさらに含むガラス素子を形成するステップと
を含み、
前記ガラス素子が、
（ａ）約２５℃および相対湿度約５０％において前記素子を約３ｍｍ〜約１０ｍｍの曲げ半径で少なくとも６０分間維持する場合に破壊が起こらないことと、
（ｂ）前記素子の前記第２の主面が、（ｉ）約１ＧＰａ未満の弾性率を有する厚さ約２５μｍの感圧接着剤および（ｉｉ）約１０ＧＰａ未満の弾性率を有する厚さ約５０μｍのポリエチレンテレフタレート層によって支持され、前記素子の前記第１の主面が、直径２００μｍの平底を有するステンレス鋼ピンによる負荷を受ける場合に、約１．５ｋｇｆ（約１４．７Ｎ）を超える貫入抵抗と、
（ｃ）８Ｈ以上の鉛筆硬度と、
（ｄ）前記スタックアセンブリが曲げ状態にある際に、前記第２の主面と前記第１の厚さの半分との間に位置する前記ガラス層中の中立軸と
により特徴付けられる、スタックアセンブリの製造方法。
【請求項１０】
前記圧縮応力領域が形成された後、前記第２の主面において前記ガラス層の前記最終厚さから約１μｍ〜約５μｍを除去するステップをさらに含み、
前記圧縮応力領域が２．５μｍ以下の最大欠陥寸法を有することを特徴とする請求項９に記載の製造方法。