(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層構造において、
５〜５００μｍの厚さを有するガラスシート、及び
前記ガラスシートの第１の表面に積層された第１のポリマー、
を有し、
前記第１のポリマーが前記ガラスシートに被覆係数（Ｆ）を与え、
前記被覆係数（Ｆ）が下式：
Ｆ＝(１−γβ２)/(１＋γβ)
で定義され、ここで
γ＝[Ｅｐ１(１−νｇ２)]/[Ｅｇ(１−νｐ１２)]、
β＝ｔｐ１/ｔｇ、
Ｅｐ１＝前記第１のポリマーのヤング率、
ｔｐ１＝前記第１のポリマーの厚さ、
νｐ１＝前記第１のポリマーのポアソン比、
Ｅｇ＝前記ガラスのヤング率、
ｔｇ＝前記ガラスの厚さ、及び
νｇ＝前記ガラスのポアソン比、
であり、
前記積層構造は前記ガラスシートの第２の表面が凹面形状で配されるように湾曲される、及び
さらに、前記被覆係数（Ｆ）は０より小さい、
ことを特徴とする積層構造。
【請求項２】
βが１〜４００であり、γが０.００１〜０.２であることを特徴とする請求項１に記載の積層構造。
【請求項３】
Ｅｇが５０〜９５ＧＰａであることを特徴とする請求項１または２に記載の積層構造。
【請求項４】
Ｅｐ１が１０〜９５００ＭＰａであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の積層構造。
【請求項５】
積層構造において、
第１の表面、第２の表面及び５〜５００μｍの厚さを有するガラスシート、
前記ガラスシートの前記第１の表面に積層された第１のポリマー層であって、第１のヤング率（Ｅｐ１）、第１の厚さ（ｔｐ１）、及び第１のポアソン比（νｐ１）を有する第１のポリマー層、
及び
前記ガラスシートの前記第２の表面に積層された第２のポリマー層であって、第２のヤング率（Ｅｐ２）、第２の厚さ（ｔｐ２）、及び第２のポアソン比（νｐ２）を有する第２のポリマー層、
を有し、
前記ガラスシートは前記第２の表面が凹面形状で配されるように湾曲される、及び
さらに、前記第１のポリマー層と前記第２のポリマー層は：
[(Ｅｐ１ｔｐ１(ｔｇ＋ｔｐ１)/(１−νｐ１２)]＞[(Ｅｐ２ｔｐ２(ｔｇ＋ｔｐ２)/(１−νｐ２２)]
であるように構成される、
ことを特徴とする積層構造。
【請求項６】
前記ガラスが２５〜４００μｍの厚さを有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の積層構造。
【請求項７】
電子デバイスにおいて、
ハウジング、及び
前記ハウジングに結合されたガラス−ポリマー積層構造部分、
を有し、
前記ガラス−ポリマー積層構造部分が、
ガラスシートの厚さが５〜５００μｍの、請求項１から５のいずれか１項に記載の積層構造を有し、
前記ガラス−ポリマー積層構造部分は前記ガラスシートの前記第２の表面が凹面形状で配されるように湾曲される、
ことを特徴とする電子デバイス。
【請求項８】
ガラス−ポリマー積層品を搬送する方法において、
前記ガラス−ポリマー積層品が第１の側及び第２の側を有し、前記ガラス−ポリマー積層品が前記第１の側に第１のポリマー層及び前記第２の側にガラスを有する構造体または前記第１の側に第１のポリマー層及び前記第２の側に第２のポリマー層を前記第１のポリマー層と前記第２のポリマー層の間のガラスとともに有する構造体のいずれかであって、前記方法が、
直径Ｄ１を有する第１のロールを巡って前記ガラス−ポリマー積層品を搬送する工程であって、前記ガラス−ポリマー積層品の前記第２の側は前記第１のロールに面するように配される工程、
及び
直径Ｄ２を有する第２のロール巡って前記ガラス−ポリマー積層品を搬送する工程であって、前記ガラス−ポリマー積層構造の前記第１の側は前記第２のロールに面するように配される工程、
を含み、ここで
Ｄ１＜Ｄ２であり、
さらに、前記ガラス−ポリマー積層品が前記第１の側に第１のポリマー層を有し、前記第２の側に第２のポリマー層を有する場合、
前記第１のポリマー層が、第１のヤング率（Ｅｐ１）、第１の厚さ（ｔｐ１）、及び第１のポアソン比（νｐ１）を有し、
前記第２のポリマー層が、第２のヤング率（Ｅｐ２）、第２の厚さ（ｔｐ２）、及び第２のポアソン比（νｐ２）を有し、
前記第１のポリマー層と前記第２のポリマー層は：
[(Ｅｐ１ｔｐ１(ｔｇ＋ｔｐ１)/(１−νｐ１２)]＞[(Ｅｐ２ｔｐ２(ｔｇ＋ｔｐ２)/(１−νｐ２２)]
であるように構成される、
ことを特徴とする方法。
【請求項９】
前記第２のポリマー層が異なるポリマーからなる積層構造であって、Ｅｐ２，ｔｐ２及びνｐ２が前記第２のポリマー層に対する実効値であることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１のポリマー層が異なるポリマーからなる積層構造であって、Ｅｐ１，ｔｐ１及びνｐ１が前記第１のポリマー層に対する実効値であることを特徴とする請求項８または９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【０００１】
本出願は２０１１年５月２７日に出願された米国仮特許出願第６１/４９０９７６号の優先権の恩典を主張する。本明細書は上記特許出願の明細書の内容に依存し、その内容の全体が本明細書に参照として含められる。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、ガラス−ポリマー積層構造に関し、さらに詳しくは、ガラス厚が５００μｍ以下の可撓性ガラス−ポリマー積層構造に関する。
【背景技術】
【０００３】
今日、可撓性ポリマー基板は１枚以上のポリマーフィルムが積層されたポリマーベース材料を用いて製造されている。これらの積層基板スタックは一般に、コストが低く、性能が実証されていることから、ＰＶ，ＯＬＥＤ，ＬＣＤ及びパターン形成薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）エレクトロニクスにともなう可撓性パッケージに用いられる。
【０００４】
可撓性ガラス基板を代替技術選択肢として推進するためには、脆性材料である、ガラスにともなう機械的信頼性の実在し感知される限界が克服され、実証されなければならない。可撓性ガラス基板は可撓性ポリマー技術に優るいくつかの技術的利点を既に提供している。一技術的利点は、屋外エレクトロニクスにおける主劣化機構である、水分またはガスに対するバリアとしてはたらくことができる能力である。第２の利点は、１つ以上のパッケージ基板層の低減または排除によるパッケージの全体寸法（厚さ）及び重量を低減するための潜在能力にある。したがって、ガラスにともなう機械的信頼性の実在し感知される限界を克服することができれば、可撓性ガラス基板の使用を進展させることができる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
可撓性裸ガラスの機械的信頼性を向上させるための一手法は可撓性ガラスを１枚以上の薄膜ポリマーと積層することである。機械的強度要件及び最終用途の推定曲げ応力及び曲げ方向に依存して、本明細書に開示される概念にしたがえば、可撓性ガラス−ポリマー積層基板を、機械的要件を満たすように構成することができる。適切に用いられれば、積層構造は、可撓性非積層（裸ガラス）構造に優り、不適切に用いられたガラス−ポリマー積層構造にさえ優る、向上した機械的信頼性を提供するであろう。
【０００６】
さらなる特徴及び利点は以下の詳細な説明に述べられ、ある程度は、当業者にはその説明から容易に明らかであろうし、記述及び添付図面に例示されるように本発明を実施することによって認められるであろう。上述の全般的説明及び以下の詳細な説明がいずれも本発明の例示に過ぎず、特許請求されるような本発明の本質及び特質の理解に向けた概要または枠組みの提供が目的とされていることは当然である。
【０００７】
添付図面は本発明の原理のさらに深い理解を提供するために含められ、本明細書に組み入れられて本明細書の一部をなす。図面は１つ以上の実施形態を示し、記述とともに、例として、本発明の原理及び動作の説明に役立つ。本明細書及び図面に開示される本発明の様々な特徴がいずれかのまたは全ての組合せで用いられ得ることは当然である。非限定的例として、本発明の様々な特徴は以下の態様にしたがって相互に組み合わせることができる。
【０００８】
第１の態様にしたがえば、
５〜５００μｍの厚さを有するガラスシート、及び
ガラスシートの第１の表面に積層された第１のポリマー、
を有する積層構造であって、
第１のポリマーがガラスシートに被覆係数（Ｆ）を与え、
被覆係数（Ｆ）は下式：
Ｆ＝(１−γβ２)/(１＋γβ)
で定義され、ここで
γ＝[Ｅｐ１(１−νｇ２)]/[Ｅｇ(１−νｐ１２)]、
β＝ｔｐ１/ｔｇ、
Ｅｐ１＝第１のポリマーのヤング率、
ｔｐ１＝第１のポリマーの厚さ、
νｐ１＝第１のポリマーのポアソン比、
Ｅｇ＝ガラスのヤング率、
ｔｇ＝ガラスの厚さ、
νｇ＝ガラスのポアソン比、
であり、
積層構造はガラスシートの第２の表面が凹面形状で配されるように湾曲される、及び
さらに、被覆係数（Ｆ）は１より小さい、
積層構造が提供される。
【０００９】
第２の態様にしたがえば、βが０.００２〜４００であり、γが０.００１〜０.１である、第１の態様の積層構造が提供される。
【００１０】
第３の態様にしたがえば、Ｅｇが５０〜９５ＧＰａである、第１の態様または第２の態様の積層構造が提供される。
【００１１】
第４の態様にしたがえば、Ｅｐ１が１０〜９５００ＭＰａである、第１から第３の態様のいずれかの積層構造が提供される。
【００１２】
第５の態様にしたがえば、Ｅｐ１が１００〜７０００ＭＰａである、第１から第３の態様のいずれかの積層構造が提供される。
【００１３】
第６の態様にしたがえば、Ｅｐ１が５００〜６５００ＭＰａである、第１から第３の態様のいずれかの積層構造が提供される。
【００１４】
第７の態様にしたがえば、
第１の表面、第２の表面及び５〜５００μｍの厚さを有するガラスシート、
ガラスシートの第１の表面に積層された第１のポリマー層、
−第１のポリマー層は、第１のヤング率（Ｅｐ１）、第１の厚さ（ｔｐ１）及び第１のポアソン比（νｐ１）を有する、
及び
ガラスシートの第２の表面に積層された第２のポリマー層、
−第２のポリマー層は、第２のヤング率（Ｅｐ２）、第２の厚さ（ｔｐ２）及び第２のポアソン比（νｐ２）を有する、
を有する積層構造であって、
ガラスシートは第２の表面が凹面形状で配されるように湾曲される、及び
さらに、第１のポリマー層と第２のポリマー層は：
[(Ｅｐ１ｔｐ１(ｔｇ＋ｔｐ１)/(１−νｐ１２)]＞[(Ｅｐ２ｔｐ２(ｔｇ＋ｔｐ２)/(１−νｐ２２)]
であるように構成される，
積層構造が提供される。
【００１５】
第８の態様にしたがえば、第２のポリマー層のタイプが第１のポリマー層のタイプとは異なる、第７の態様の積層構造が提供される。
【００１６】
第９の態様にしたがえば、第２のポリマー層のタイプは第１のポリマー層と同じであるが、第２のポリマー層の厚さが第１のポリマー層の厚さとは異なる、第７の態様の積層構造が提供される。
【００１７】
第１０の態様にしたがえば、第２のポリマー層が異なるポリマーからなる積層構造であり、Ｅｐ２，ｔｐ２及びνｐ２が第２のポリマー層に対する実効値である、第７の態様から第９の態様のいずれかの積層構造が提供される。
【００１８】
第１１の態様にしたがえば、第１のポリマー層が異なるポリマーからなる積層構造であり、Ｅｐ１，ｔｐ１及びνｐ１が第１のポリマー層に対する実効値である、第１の態様から第１０の態様のいずれかの積層構造が提供される。
【００１９】
第１２の態様にしたがえば、ガラスが２５〜４００μｍの厚さを有する、第１の態様から第１１の態様のいずれかの積層構造が提供される。
【００２０】
第１３の態様にしたがえば、ガラスが５０〜３００μｍの厚さを有する、第１の態様から第１１の態様のいずれかの積層構造が提供される。
【００２１】
第１４の態様にしたがえば、ガラスが５０〜２５０μｍの厚さを有する、第１の態様から第１１の態様のいずれかの積層構造が提供される。
【００２２】
第１５の態様にしたがえば、ガラスが５０〜２００μｍの厚さを有する、第１の態様から第１１の態様のいずれかの積層構造が提供される。
【００２３】
第１６の態様にしたがえば、ガラスが７５〜２００μｍの厚さを有する、第１の態様から第１１の態様のいずれかの積層構造が提供される。
【００２４】
第１７の態様にしたがえば、ガラスが７５〜１５０μｍの厚さを有する、第１の態様から第１１の態様のいずれかの積層構造が提供される。
【００２５】
第１８の態様にしたがえば、
ハウジング、及び
ハウジングに結合されたガラス−ポリマー積層構造部分、
を有し、
ガラス−ポリマー積層構造部分が、
第１の表面、第２の表面及び５〜５００μｍの厚さｔｇを有するガラスシート、及び
ガラスシートの第１の表面に積層された第１のポリマー層、
を有し、
ガラス−ポリマー積層構造はガラスシートの第２の表面が凹面形状で配されるように湾曲される、
電子デバイスが提供される。
【００２６】
第１９の態様にしたがえば、
第１のポリマー層がガラスシートに被覆係数（Ｆ）を与え、
被覆係数（Ｆ）は下式：
Ｆ＝(１−γβ２)/(１＋γβ)
で定義され、ここで
γ＝[Ｅｐ１(１−νｇ２)]/[Ｅｇ(１−νｐ１２)]、
β＝ｔｐ１/ｔｇ、
Ｅｐ１＝第１のポリマーのヤング率、
ｔｐ１＝第１のポリマーの厚さ、
νｐ１＝第１のポリマーのポアソン比、
Ｅｇ＝ガラスのヤング率、
ｔｇ＝ガラスの厚さ、
νｇ＝ガラスのポアソン比、
であり、
積層構造はガラスシートの第２の表面が凹面形状で配されるように湾曲される、及び
さらに、被覆係数（Ｆ）は１より小さい、
第１８の態様のデバイスが提供される。
【００２７】
第２０の態様にしたがえば、
第１のポリマー層が、第１のヤング率（Ｅｐ１）、第１の厚さ（ｔｐ１）及び第１のポアソン比（νｐ１）を有し、
ガラス−ポリマー積層構造がガラスシートの第２の表面に積層された第２のポリマー層をさらに有し、
第２のポリマー層が、第２のヤング率（Ｅｐ２）、第２の厚さ（ｔｐ２）及び第２のポアソン比（νｐ２）を有し、
さらに、第１のポリマー層と第２のポリマー層は：
[(Ｅｐ１ｔｐ１(ｔｇ＋ｔｐ１)/(１−νｐ１２)]＞[(Ｅｐ２ｔｐ２(ｔｇ＋ｔｐ２)/(１−νｐ２２)]
であるように構成される，
第１８の態様のデバイスが提供される。
【００２８】
第２１の態様にしたがえば、第２のポリマー層が第１のポリマー層をなすポリマーとは異なるポリマーからなる、第２０の態様のデバイスが提供される。
【００２９】
第２２の態様にしたがえば、第２のポリマー層が第１のポリマー層のポリマーと同じポリマーからなるが、第２のポリマー層の厚さは第１のポリマー層の厚さと異なる、第２０の態様のデバイスが提供される。
【００３０】
第２３の態様にしたがえば、第２のポリマー層が異なるポリマーからなる積層構造であり、Ｅｐ２，ｔｐ２及びνｐ２が第２のポリマー層に対する実効値である、第２０の態様または第２２の態様のデバイスが提供される。
【００３１】
第２４の態様にしたがえば、第１のポリマー層が異なるポリマーからなる積層構造であり、Ｅｐ１，ｔｐ１及びνｐ１が第１のポリマー層に対する実効値である、第１９の態様から第２３の態様のいずれかのデバイスが提供される。
【００３２】
第２５の態様にしたがえば、ハウジングが内部及び外部を有し、さらに、ガラスシートの第２の表面がハウジングの外部を向くように配される、第１８の態様から第２４の態様のいずれかのデバイスが提供される。
【００３３】
第２６の態様にしたがえば、ハウジングがガラス−ポリマー積層構造の湾曲に相補的な態様で湾曲される、第１８の態様から第２４の態様のいずれかのデバイスが提供される。
【００３４】
第２７の態様にしたがえば、第１の側及び第２の側を有するガラス−ポリマー積層品のためのロールツウロール処理ラインが提供され、ガラス−ポリマー積層品は、第１の側の第１のポリマー層及び第２の側の厚さがｔｇのガラスを有する構造体または第１の側の第１のポリマー層及び第２の側の第２のポリマー層をそれらの間の厚さがｔｇのガラスとともに有する構造体のいずれかであり、処理ラインは、
直径Ｄ１を有する第１のロール、
−ガラス−ポリマー積層品の第２の側は第１のロールに面するように配される、
及び
直径Ｄ２を有する第２のロール、
−ガラス−ポリマー積層品の第１の側は第２のロールに面するように配される、
を備え、ここで
Ｄ１＜Ｄ２であり、
さらに、ガラス−ポリマー積層品が第１の側に第１のポリマー層を有し、第２の側に第２のポリマー層を有する場合、
第１のポリマー層は、第１のヤング率（Ｅｐ１）、第１の厚さ（ｔｐ１）及び第１のポアソン比（νｐ１）を有し、
第２のポリマー層は、第２のヤング率（Ｅｐ２）、第２の厚さ（ｔｐ２）及び第２のポアソン比（νｐ２）を有し、
第１のポリマー層と第２のポリマー層は：
[(Ｅｐ１ｔｐ１(ｔｇ＋ｔｐ１)/(１−νｐ１２)]＞[(Ｅｐ２ｔｐ２(ｔｇ＋ｔｐ２)/(１−νｐ２２)]
であるように構成される。
【００３５】
第２８の態様にしたがえば、第２のポリマー層が異なるポリマーからなる積層構造であり、Ｅｐ２，ｔｐ２及びνｐ２が第２のポリマー層に対する実効値である、第２７の態様の処理ラインが提供される。
【００３６】
第２９の態様にしたがえば、第１のポリマー層が異なるポリマーからなる積層構造であり、Ｅｐ１，ｔｐ１及びνｐ１が第１のポリマー層に対する実効値である、第２７の態様または第２８の態様の処理ラインが提供される。
【００３７】
第３０の態様にしたがえば、ガラス−ポリマー積層品を搬送する方法が提供され、ガラス−ポリマー積層品は第１の側及び第２の側を有し、ガラス−ポリマー積層品は、第１の側の第１のポリマー層及び第２の側の厚さがｔｇのガラスを有する構造体または第１の側の第１のポリマー層及び第２の側の第２のポリマー層をそれらの間の厚さがｔｇのガラスとともに有する構造体のいずれかであり、方法は、
直径がＤ１の第１のロールを巡ってガラス−ポリマー積層品を搬送する工程、
−ガラス−ポリマー積層品の第２の側は第１のロールに面するように配される、
及び
直径がＤ２の第２のロールを巡ってガラス−ポリマー積層品を搬送する工程、
−ガラス−ポリマー積層品の第１の側は第２のロールに面するように配される、
を含み、ここで
Ｄ１＜Ｄ２であり、
さらに、ガラス−ポリマー積層品が第１の側に第１のポリマー層を有し、第２の側に第２のポリマー層を有する場合、
第１のポリマー層は、第１のヤング率（Ｅｐ１）、第１の厚さ（ｔｐ１）及び第１のポアソン比（νｐ１）を有し、
第２のポリマー層は、第２のヤング率（Ｅｐ２）、第２の厚さ（ｔｐ２）及び第２のポアソン比（νｐ２）を有し、
第１のポリマー層と第２のポリマー層は：
[(Ｅｐ１ｔｐ１(ｔｇ＋ｔｐ１)/(１−νｐ１２)]＞[(Ｅｐ２ｔｐ２(ｔｇ＋ｔｐ２)/(１−νｐ２２)]
であるように構成される。
【００３８】
第３１の態様にしたがえば、第２のポリマー層が異なるポリマーからなる積層構造であり、Ｅｐ２，ｔｐ２及びνｐ２が第２のポリマー層に対する実効値である、第３０の態様の方法が提供される。
【００３９】
第３２の態様にしたがえば、第１のポリマー層が異なるポリマーからなる積層構造であり、Ｅｐ１，ｔｐ１及びνｐ１が第１のポリマー層に対する実効値である、第３０の態様または第３１の態様の方法が提供される。
【００４０】
第３３の態様にしたがえば、与えられた衝撃エネルギーによって発生されるような与えられた所要最大主応力に耐えるようにガラス−ポリマー積層構造を設計する方法が提供され、方法は、
５μｍ〜５００μｍの範囲の与えられたガラス厚、及び４〜１００ＧＰａの与えられたガラスのヤング率に対して、与えられた衝撃エネルギーを受けたときのガラスの最大主応力が所要最大主応力より小さくなるように、ポリマー厚を選択する工程及びポリマーのヤング率を選択する工程を含む。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１は中立曲げ軸を有する１枚のガラス１０の略図である。
【図２】図２は二層ガラス−ポリマー積層構造の略図である。
【図３】図３は曲げモーメントがかけられたときの二層ガラス−ポリマー積層構造の略図である。
【図４】図４は、図３におけるように配位された二層ガラス−ポリマー積層構造についての、０から１のβに対してβを一定とする、被覆係数及びγの関数としての一連の曲げ応力曲線のグラフである。
【図５】図５は、図３におけるように配位された二層ガラス−ポリマー積層構造についての、０.００１から０.２のγに対してγを一定とする、被覆係数及びβの関数としての一連の曲げ応力曲線のグラフである。
【図６】図６は、図３における方向に対向する方向で曲げモーメントがかけられたときの、０.００１から０.２のγに対してγを一定とする、被覆係数及びβの関数としての一連の曲げ応力曲線のグラフである。
【図７】図７は図３における方向に対向する方向で曲げモーメントがかけられたときの二層ガラス−ポリマー積層構造の略図である。
【図８】図８は、図７におけるように配位された二層ガラス−ポリマー積層構造についての、０から１のβに対してβを一定とする、被覆係数及びγの関数としての一連の曲げ応力曲線のグラフである。
【図９】図９は、図７におけるように配位された二層ガラス−ポリマー積層構造についての、１から４００のβに対してβを一定とする、被覆係数及びγの関数としての一連の曲げ応力曲線のグラフである。
【図１０】図１０は、図７におけるように配位された二層ガラス−ポリマー積層構造についての、０.００１から０.２のγに対してγを一定とする、被覆係数及びβの関数としての一連の曲げ応力曲線のグラフである。
【図１１】図１１は三層ガラス−ポリマー積層構造の略図である。
【図１２】図１２は曲げモーメントがかけられたときの三層ガラス−ポリマー積層構造の略図である。
【図１３】図１３は処理ラインの一部においてロールを巡って配されているときのガラス−ポリマー積層構造の略図である。
【図１４】図１４は、図１３に示される位置Ｂにおける、二層ガラス−ポリマー積層構造の拡大図である。
【図１５】図１５は、図１３に示される位置Ｂにおける、三層ガラス−ポリマー積層構造の拡大図である。
【図１６】図１６はガラス−ポリマー積層構造を含む電子デバイスの略図である。
【図１７】図１７は図１６の線Ｃ−Ｃに沿ってとられた断面図の一実施形態である。
【図１８】図１８は図１６の線Ｃ−Ｃに沿ってとられた断面図の別実施形態である。
【図１９】図１９はボールの落下高さ及びボールの重量の関数としての最大主応力のグラフである。
【図２０】図２０はポリマーのヤング率及びポリマー厚の関数としての最大主応力のグラフである。
【図２１】図２１は、２ジュールの衝撃エネルギーについて推定されるような、ポリマー厚及びポリマーのヤング率の関数としての最大主応力のグラフである。
【図２２】図２２は、６.７８ジュールの衝撃エネルギーについて推定されるような、ガラス厚及びポリマー厚の関数としての最大主応力のグラフである。
【図２３】図２３は、様々な製品信頼性タイムフレームについての、所要強度に対する印加応力の関係を示すガラスディレーティンググラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下の詳細な説明においては、限定ではなく説明の目的のため、特定の詳細を開示している実施形態例は本発明の様々な原理の完全な理解を提供するために述べられる。しかし、本開示の恩恵を有している当業者には、本明細書に開示される特定の詳細から逸脱する他の実施形態で実施され得ることが明らかであろう。さらに、周知のデバイス、方法及び材料の説明は、本発明の様々な原理の説明を曖昧にしないように、省かれ得る。最後に、適用可能な場合は必ず、同様の参照数字は同様の要素を指す。
【００４３】
本明細書において、範囲は[「約」１つの特定値]から、及び／または[「約」別の特定値]までのように表され得る。範囲がそのように表される場合、別の実施形態は[その１つの特定値]から及び／または[その別の特定値]までを含む。同様に、先行詞「約」の使用により値が近似値として表されていれば、その特定の値が別の実施形態をなすことは理解されるであろう。さらに、範囲のそれぞれの端点が、他方の端点との関係でも、他方の端点とは独立にも、有意であることは理解されるであろう。
【００４４】
本明細書に用いられるような方向指示語、例えば−上、下、右、左、前、後、天、地−は、描かれているままの図面への参照として用いられているだけであり、絶対方向を意味するつもりはない。
【００４５】
別途に明白に言明されていない限り、本明細書に述べられるいずれの方法もその工程が特定の順序で実施される必要があると解されるつもりは全くない。したがって、方法特許請求項がその工程によってしたがわれるべき順序を実際に挙げていないか、あるいは、そうではなくとも、工程が特定の順序に限定されるべきであることが特許請求項または説明において特に言明されていない場合、いかなる点においても、順序が推定されるつもりは全くない。このことは、工程の配列または動作フローに関するロジック事項、文法構成または句読法から導かれる平易な意味、及び本明細書に説明される実施形態の数またはタイプを含む、解釈に対する可能ないかなる黙示原則についても成り立つ。
【００４６】
本明細書に用いられるように、単数形‘a’，‘an’及び‘the’の使用は、そうではないことを文脈が明白に規定していない限り、複数の支持対称を含む。したがって、例えば、‘component(コンポーネント)’への言及は、そうではないことを文脈が明白に示していない限り、２つ以上のそのようなコンポーネントを有する態様を含む。
【００４７】
ガラスは本来的には強い材料であるが、その強度（信頼性）は、表面の欠陥及びきずの寸法密度分布と時間の経過にともなう材料への累積応力曝露の関数である。全製品ライフサイクルの間、可撓性ガラス−ポリマー積層構造には様々な種類の静的及び動的な機械的応力がかけられるであろう。したがって、材料の大きな固有最大材料強度が製品につくり込まれ、時間の経過にかけて維持されるべきである。これは製造プロセス自体に始まり、有効製品寿命にわたって継続する。この機械的強度の維持はその最大強度までの印加応力の適切な信頼性ディレーティングによって達成されるであろう。
【００４８】
普通のタイプの応力への曝露の結果としての可撓性ガラス−ポリマー積層構造の機械的信頼性（強度）を設計及び予測するための方法が開発されている。これらの応力には、半径ｒの直径の周りの曲げ及び衝撃事象にともなう曲げがある。方法はガラス破壊モード及び表面欠陥への応力の効果の理解に基づく。方法は機械的要件が満たされることを保証するため及び固有機械的信頼性属性が実用寿命にわたって維持されることを保証するため、最終デバイスの設計に直接に適用され得る。さらに、方法論は、現行のまたは「設計されることになる」、製造プロセス、装置及びパッケージ（例えばスプール）が製造サイクル中に構造の固有強度属性を保護及び維持できることを保証するためにも用いられ得る。
【００４９】
本明細書において、一表面に単ポリマー層が積層されているガラス−ポリマー積層構造は二層可撓性基板と見なされ、それぞれの表面にポリマー層をもつガラス−ポリマー積層構造は三層可撓性基板と見なされる。三層基板は、ガラスのそれぞれの側のポリマー層が層のポリマーのタイプ、ポリマーの特性及び厚さに関して異なるように、構成される。
【００５０】
本開示は、製造工程（ロールツウロールプロセス）及び最終製品デバイスの機械的要件を構造の機械的信頼性属性が満たすことを可能にするための、基本的二層構造、三層構造または複合構造としてのガラス−ポリマー可撓性積層構造の設計も含む。機械的応力及び曲げ方向が前もって定められれば、１つ以上のポリマー材料との組合せにおいて可撓性ガラス基板厚を選ぶことができる。積層構造のそれぞれの層の特性（例えば、ヤング率、ポアソン比）、層厚及びガラス表面積層場所を用いて、製造及び最終製品の機械的信頼性要件への追随能力を実証するために引張強度プロファイルをモデル計算することができる。
【００５１】
ガラスの機械的信頼性はその表面欠陥数及びそれが配されている製品の全ライフサイクルにわたるガラスの適切な応力管理に強く影響を受ける。機械的ガラス信頼性は、（１）表面欠陥集団が引張応力下におかれるようなガラス基板の一軸曲げ−この応力はシートまたはロールツウロール製造工程におけるある半径（例えば搬送ローラー）の周りの基板の曲げにともなうことが多い、及び（２）表面欠陥集団が２つの軸平面において引張応力下におかれるようなガラスの衝撃荷重−このタイプの応力はガラスの表面を撓ませる動的衝撃を受けたときにつくられる、によって影響され得る。
【００５２】
無被覆ガラスの一軸曲げ
ガラス板（ガラスのシートまたはリボン）が（ガラスがデバイス内に保持されているかまたは処理中にローラーを巡って曲げられるときのように）湾曲または半径Ｒの曲げを受けると、ガラスに応力が発生する。無被覆ガラス板の形状が図１に示される。ガラス板が曲げ半径Ｒを達成するように、ガラスが図１のｚ軸の周りに印加される曲げモーメントを受けると、ｘ軸（中立軸）に対する位置（ｙ）における応力は下式［１］：
【００５３】
【数１】
0006014126.tif 000002
【００５４】
によって計算することができる。ここで、
σは応力であり、
Ｅｇはガラスのヤング率であり、
νｇはガラスのポアソン比であり、
κは曲げ曲率であって、２/Ｄに等しく、
ｙは応力σが計算されるｙ軸における位置であり、
Ｄはガラスの曲げ半径Ｒの２倍であり、
ｔｇはガラスの厚さである。
【００５５】
最大引張応力は、曲げ方向に依存して表面１２または表面１４のいずれかになるであろう、ガラスのいずれかの側に生じる。すなわち、表面１２が凸面になるようにガラス１０が曲げられれば最大引張応力は表面１２にあるであろうが、表面１４が凸面になるようにガラス１０が曲げられれば最大引張応力は表面１４にあるであろう。いずれの場合にも、式［１］のｙに(１/２)ｔｇを代入すれば、最大応力σ最大の絶対値は下式［２］：
【００５６】
【数２】
0006014126.tif 000003
【００５７】
によって定められる。
【００５８】
二層ガラス−ポリマー積層構造の一軸曲げ
図２に示されるように、ガラス１０の一表面、図２に示されるように表面１２にポリマー層２０が積層されている場合、中立軸ｙ０は下式［３］：
【００５９】
【数３】
0006014126.tif 000004
【００６０】
によって定められる。ここで、
【００６１】
【数４】
0006014126.tif 000005
【００６２】
であって、
β＝ｔｐ/ｔｇであり、
ｔｐはポリマーの厚さであり
Ｅｐはポリマーのヤング率であり、
νｐはポリマーのポアソン比である。
【００６３】
したがって、積層構造が曲率半径Ｒで曲げられたときの、ｙ０に対する位置ｙにおけるガラスの応力σは、下式［４］：
【００６４】
【数５】
0006014126.tif 000006
【００６５】
によって定められる。
【００６６】
図３に示されるように、（上にポリマー層を有する）表面１２が凸面になる（ポリマー層２０がない表面１４は凹面になる）ように、積層構造が曲率半径Ｒで曲げられた場合、ガラスの最大引張応力σ最大は表面１２に発生し、下式［５］：
【００６７】
【数６】
0006014126.tif 000007
【００６８】
によって定められるであろう。
【００６９】
式［２］と式［５］を比較すると、裸ガラスについての場合と比較して、ポリマー層がガラスに対する最大応力σ最大に乗数を導入し、さらに詳しくは、乗数（以降被覆係数Ｆと称される）が式［６］：
【００７０】
【数７】
0006014126.tif 000008
【００７１】
で定められることが分かる。
【００７２】
被覆係数Ｆが１であれば、式［５］は式［２］に簡約され、よって積層構造が図３の形状をとっていてもポリマーが表面１２におけるガラスの最大曲げ応力になんの効果も有していない−すなわち、表面１２における曲げ応力にポリマー層２０が影響を及ぼしていない−ことが分かる。しかし、被覆係数が１より小さければ、式［５］によって計算されるようなガラスの最大応力は式［２］によって計算される最大応力に比較して減じられるであろう。言い換えれば、表面１２における引張応力はポリマー層２０の存在によって減じられるであろう。被覆係数Ｆはβ及びγを適するように選ぶことによって１より小さくすることができる。
【００７３】
図４〜６はβ及びγの様々な変化に対する被覆係数Ｆへの効果のモデル計算結果を示す。これらの図に対し、ガラス厚は５μｍ〜５００μｍの範囲にある（例えば、５，１０，１５，２０，２５，３０，３５，４０，４５，５０，５５，６０，６５，７０．７５，８０，８５，９０，９５，１００，１１０，１２０，１３０，１４０，１５０，１６０，１７０，１８０，１９０，２００，２１０，２２０，２３０，２４０，２５０，２６０，２７０，２８０，２９０，３００，３１０，３２０，３３０，３４０，３５０，３６０，３７０，３８０，３９０，４００，４１０，４２０，４３０，４４０，４５０，４６０，４７０，４８０，４９０，５００μｍである）とし、ポリマー厚は１μｍ〜２０００μｍの範囲にあるとし、ガラスのヤング率は５０〜９５ＧＰａの範囲にある（例えば、５０，５５，６０，６５，７０，７５，８０，８５，９０，９５ＧＰａである）とし、ポリマーのヤング率は１０〜９５００ＭＰａの範囲にある（例えば、１０，２０，３０，４０，５０，６０，７０，８０，９０，１００，１１０，１２０，１３０，１４０，１５０，１７５，２００，２２５，２５０，２７５，３００，３５０，４００，４５０，５００，５５０，６００，６５０，７００，７５０，８００，８５０，９００，９５０，１０００，１１００，１２００，１３００，１４００，１５００，１６００，１７００，１８００，１９００，２０００，２１００，２２００，２３００，２４００，２５００，２６００，２７００，２８００，２９００，３０００，３１００，３２００，３３００，３４００，３５００，３６００，３７００，３８００，３９００，４０００，４１００，４２００，４３００，４４００，４５００，４６００，４７００，４８００，４９００，５０００，５１００，５２００，５３００，５４００，５５００，５６００，５７００，５８００，５９００，６０００，６１００，６２００，６３００，６４００，６５００，６６００，６７００，６８００，６９００，７０００，７１００，７２００，７３００，７４００，７５００，７６００，７７００，７８００，７９００，８０００，８１００，８２００，８３００，８４００，８５００，８６００，８７００，８８００，８９００，９０００，９１００，９２００，９３００，９４００，９５００ＭＰａである）とした。ヤング率のこれらの値において、ポアソン比は被覆係数Ｆに小さな影響しか有しておらず、簡単のために無視することができる。例えば、適するガラス組成の、米国ニューヨーク州コーニング(Corning)のコーニング社(Corning Incorporated)から入手できる、コーニングＥａｇｌｅ ＸＧ（商標）は約７４ＧＰａのヤング率及び約０.２３のポアソン比を有する。しかし、他の場合、より複雑な被覆係数Ｆの計算に対してはポアソン比を含めることが有用であり得る。
【００７４】
図４において、一連の曲線は０〜１で一定のβ値についての例であり、さらに詳しくは、曲線４００はβ＝０を示し、曲線４０１はβ＝０.１を示し、曲線４０２はβ＝０.２を示し、曲線４０３はβ＝０.３を示し、曲線４０４はβ＝０.４を示し、曲線４０５はβ＝０.５を示し、曲線４０６はβ＝０.６を示し、曲線４０７はβ＝０.７を示し、曲線４０８はβ＝０.８を示し、曲線４０９はβ＝０.９を示し、曲線４１０はβ＝１.０を示す。他方で、γは０〜０.２の範囲にある（例えば、０.０２，０.０４，０.０６，０.０８，０.１，０.１２，０.１４，０.１６，０.１８及び０.２である）。図４から分かるように、一定で非ゼロのβ（曲線４０１〜４１０のいずれか）について、γの増大に対して（及び、近似的な意味において、ポリマーのヤング率がガラスのヤング率に対して大きくなるからポアソン比を無視する場合に）被覆係数Ｆは小さくなる。同様に、与えられたγについては、βの増大に対して（すなわち、ポリマー厚がガラス厚に対して大きくなると）、被覆係数Ｆは小さくなる。いかなる場合にも、それぞれ０より大きいβ及びγに対して被覆係数Ｆは１より小さく、図１の裸ガラスの場合に比較して、ポリマー層２０が表面１２におけるガラス１０の最大引張応力低減に必ず有益であることを意味している。したがって、ガラス−ポリマー積層構造が図３の形状で、すなわち、ポリマー層２０を上に有する表面１２が凸方位にあるように、またポリマー層２０を上にもたない表面１４が凹方位にあるように、配された場合、ガラス−ポリマー積層構造のガラスは、図１の裸ガラスの場合に比較して、より頑強であろう。したがって、ガラス−ポリマー構造をデバイスに配する場合、図３に示される形状でガラス−ポリマー構造を配することが有益である。
【００７５】
図５及び６は図４に関して上で論じたことと同様の結果を示す。詳しくは、図５において、被覆係数Ｆはβ及びγの関数として示され、一連の曲線は１〜４００で一定のβ値についての例であり、さらに詳しくは、曲線５００はβ＝１を示し、曲線５０１はβ＝１０を示し、曲線５０２はβ＝２５を示し、曲線５０３はβ＝５０を示し、曲線５０４はβ＝１００を示し、曲線５０５はβ＝２００を示し、曲線５０６はβ＝３００を示し、曲線５０７はβ＝４００を示す。図５から、ポリマー層２０とガラス１０について相対厚の適する選択（適するβの選択）により、被覆係数Ｆを負にできることが分かる。すなわち、ガラス１０を圧縮状態にすることができ、圧縮状態において、ガラス１０は非常に耐久性があり、いかなる欠陥もガラス１０を通って伝搬することは困難である。図６は同様の範囲のβを示すが、一連の曲線は一定のγの例である。詳しくは、曲線６００はγ＝０.００１を示し、曲線６０１はγ＝０.００２５を示し、曲線６０２はγ＝０.００５を示し、曲線６０３はγ＝０.０１を示し、曲線６０４はγ＝０.０２５を示し、曲線６０５はγ＝０.０５を示し、曲線６０６はγ＝０.１を示し、曲線６０７はγ＝０.２を示す。
【００７６】
しかし、ポリマー層はガラス１０の最大応力の低減に必ずしも有益ではない。例えば、図７〜１０を参照すれば、ガラス−ポリマー積層構造が、表面１４（すなわち、上にポリマー層２０をもたない表面）が、（上にポリマー層２０を有する表面１２が凸面形状に配さるように）凹面形状にされている、図７に示されるような形状に配された場合、ガラスの最大引張応力σ最大は増大し、よって、ガラス−ポリマー積層構造のガラスは図１のガラスより頑強ではない。さらに詳しくは、図７の形状に対する最大引張応力は表面１４に生じ、下式［７］：
【００７７】
【数８】
0006014126.tif 000009
【００７８】
で与えられる。
【００７９】
式［７］と式［２］を比較すると、裸ガラスに対する場合と比較して、ポリマー層が式［８］：
【００８０】
【数９】
0006014126.tif 000010
【００８１】
によって定められる被覆係数Ｆを導入することが分かる。
【００８２】
しかし、この場合、すなわち上にポリマー層２０を有する表面１２が凹面態様の形状にされている図７の場合、被覆係数Ｆは最善でも１にしか等しくなり得えない。したがって、最善でも、この形状におけるポリマー層２０は無害ではあるが、裸ガラスの場合に比較してガラスの最大引張応力を低減することはできない。言い換えれば、ガラス−ポリマー積層構造がこの形状に方位が定められると、ガラスの頑強さは高められず、実際は、低められるようである。
【００８３】
図８〜１０はβ及びγの様々な変化に対する被覆係数Ｆへの効果のモデル計算結果を示す。これらの図に対し、ガラス厚は５μｍ〜５００μｍの範囲にある（例えば、５，１０，１５，２０，２５，３０，３５，４０，４５，５０，５５，６０，６５，７０．７５，８０，８５，９０，９５，１００，１１０，１２０，１３０，１４０，１５０，１６０，１７０，１８０，１９０，２００，２１０，２２０，２３０，２４０，２５０，２６０，２７０，２８０，２９０，３００，３１０，３２０，３３０，３４０，３５０，３６０，３７０，３８０，３９０，４００，４１０，４２０，４３０，４４０，４５０，４６０，４７０，４８０，４９０，５００μｍである）とし、ポリマー厚は１μｍ〜２０００μｍの範囲にあるとし、ガラスのヤング率は５０〜９５ＧＰａの範囲にある（例えば、５０，５５，６０，６５，７０，７５，８０，８５，９０，９５ＧＰａである）とし、ポリマーのヤング率は１０〜９５００ＭＰａの範囲にある（例えば、１０，２０，３０，４０，５０，６０，７０，８０，９０，１００，１１０，１２０，１３０，１４０，１５０，１７５，２００，２２５，２５０，２７５，３００，３５０，４００，４５０，５００，５５０，６００，６５０，７００，７５０，８００，８５０，９００，９５０，１０００，１１００，１２００，１３００，１４００，１５００，１６００，１７００，１８００，１９００，２０００，２１００，２２００，２３００，２４００，２５００，２６００，２７００，２８００，２９００，３０００，３１００，３２００，３３００，３４００，３５００，３６００，３７００，３８００，３９００，４０００，４１００，４２００，４３００，４４００，４５００，４６００，４７００，４８００，４９００，５０００，５１００，５２００，５３００，５４００，５５００，５６００，５７００，５８００，５９００，６０００，６１００，６２００，６３００，６４００，６５００，６６００，６７００，６８００，６９００，７０００，７１００，７２００，７３００，７４００，７５００，７６００，７７００，７８００，７９００，８０００，８１００，８２００，８３００，８４００，８５００，８６００，８７００，８８００，８９００，９０００，９１００，９２００，９３００，９４００，９５００ＭＰａである）とした。ヤング率のこれらの値において、ポアソン比は被覆係数Ｆに小さな影響しか有しておらず、簡単のために無視することができる。例えば、適するガラス組成の、コーニングＥａｇｌｅ ＸＧは約７４ＧＰａのヤング率及び約０.２３のポアソン比を有する。しかし、他の場合、より複雑な被覆係数Ｆの計算に対してはポアソン比を含めることが有用であり得る。
【００８４】
図８において、一連の曲線は０〜１で一定のβ値についての例であり、さらに詳しくは、曲線８００はβ＝０を示し、曲線８０１はβ＝０.１を示し、曲線８０２はβ＝０.２を示し、曲線８０３はβ＝０.３を示し、曲線８０４はβ＝０.４を示し、曲線８０５はβ＝０.５を示し、曲線８０６はβ＝０.６を示し、曲線８０７はβ＝０.７を示し、曲線８０８はβ＝０.８を示し、曲線８０９はβ＝０.９を示し、曲線８１０はβ＝１.０を示す。他方で、γは０〜０.２の範囲にある（例えば、０.０２，０.０４，０.０６，０.０８，０.１，０.１２，０.１４，０.１６，０.１８及び０.２である）。図８から分かるように、一定で非ゼロのβ（曲線８０１〜８１０のいずれか）について、γの増大に対して（及び、近似的な意味において、ポリマーのヤング率がガラスのヤング率に対して大きくなるからポアソン比を無視する場合に）被覆係数Ｆは小さくなる。同様に、与えられたγについては、βの増大に対して（すなわち、ポリマー厚がガラス厚に対して大きくなると）、被覆係数Ｆは大きくなる。いかなる場合にも、それぞれ０より大きいβ及びγに対して被覆係数Ｆは１より大きく、図１の裸ガラスの場合に比較して、ポリマー層２０が表面１４におけるガラス１０の最大引張応力を増大させることを意味している。したがって、ガラス−ポリマー積層構造が図７の形状で、すなわち、ポリマー層２０を上に有する表面１２が凹方位にあるように、またポリマー層２０を上にもたない表面１４が凸方位にあるように、配された場合、ガラス−ポリマー積層構造のガラスは、図１の裸ガラスの場合に比較して、頑強ではないであろう。
【００８５】
図９及び１０は図８に関して上で論じたことと同様の結果を示す。詳しくは、図９において、被覆係数Ｆはβ及びγの関数として示され、一連の曲線は１〜４００で一定のβ値についての例であり、さらに詳しくは、曲線９００はβ＝１を示し、曲線９０１はβ＝１０を示し、曲線９０２はβ＝２５を示し、曲線９０３はβ＝５０を示し、曲線９０４はβ＝１００を示し、曲線９０５はβ＝２００を示し、曲線９０６はβ＝３００を示し、曲線９０７はβ＝４００を示す。図１０は同様の範囲のβを示すが、一連の曲線は一定のγの例である。詳しくは、曲線１０００はγ＝０.００１を示し、曲線１００１はγ＝０.００２５を示し、曲線１００２はγ＝０.００５を示し、曲線１００３はγ＝０.０１を示し、曲線１００４はγ＝０.０２５を示し、曲線１００５はγ＝０.０５を示し、曲線１００６はγ＝０.１を示し、曲線１００７はγ＝０.２を示す。
【００８６】
三層ガラス−ポリマー構造の一軸曲げ
図１１は三層可撓性ガラス−ポリマー構造を示し、同様の参照数字及び変数は図１〜１０に関して上で論じたものと同様の項目を表す。この構成において、ガラス−ポリマー積層構造は、表面１２及び１４を有するガラス１０，第１のポリマー層２０及び第２のポリマー層３０を有する。
【００８７】
この場合についての中立軸ｙ０は下式［９］：
【００８８】
【数１０】
0006014126.tif 000011
【００８９】
で与えられる。ここで、
【００９０】
【数１１】
0006014126.tif 000012
【００９１】
及び
【００９２】
【数１２】
0006014126.tif 000013
【００９３】
であり、
β１＝ｔｐ１/ｔｇ、
β２＝ｔｐ２/ｔｇ、
ｔｐ１＝第１のポリマー層２０の厚さ、
ｔｐ２＝第２のポリマー層３０の厚さ、
Ｅｐ１＝第１のポリマー層２０のヤング率、
Ｅｐ２＝第２のポリマー層３０のヤング率、
νｐ１＝第１のポリマー層２０のポアソン比、
νｐ２＝第２のポリマー層３０のポアソン比、
である。
【００９４】
この場合についてのガラスの曲げ応力σは下式［１０］：
【００９５】
【数１３】
0006014126.tif 000014
【００９６】
で与えられ、ここで、
|κ|＝１/Ｄ、
であり、
Ｄはガラス−ポリマー構造の曲げ半径Ｒの２倍、
である。上式［９］及び［１０］から、式［１１］：
【００９７】
【数１４】
0006014126.tif 000015
【００９８】
または、式［１２］：
【００９９】
【数１５】
0006014126.tif 000016
【０１００】
であれば、ｙ０＞０であり、図１２の形状についてのガラスの最大引張応力が図１におけるような裸ガラスの場合の最大引張応力より低くなるであろうことが分かる。実用上、上記は、ガラス−ポリマー積層構造が湾曲形状で配されたときにガラスの最大引張応力が低減され、よってガラス−ポリマー積層構造のガラスがより頑強になるであろうように、ポリマー層２０及び３０の特性が相互に適切に選ばれ得ることを示す。しかし、他方で、ガラス−ポリマー積層構造が図１２の形状にあるときに上式［１１］及び／または［１２］の不等号が逆になるように第１のポリマー層２０の特性に対して第２のポリマー層３０の特性が選ばれれば、ガラスの最大引張応力は裸ガラスの場合についての最大引張応力より大きくなるであろう。すなわち、非対称三層ガラス−ポリマー積層構造については、最大引張応力が、２つの被覆層の[Ｅｐｔｐ(ｔｇ＋ｔｐ)]/(１−νｐ２)の相対的大きさに、また曲げ方向に、依存して大きくなるかまたは小さくなるであろう。ポリマー層２０，３０は異なるポリマーとすることができ、あるいは厚さが異なる同じポリマーとすることができる。
【０１０１】
また、式［９］及び式［１０］から、第１のポリマー層２０と第２のポリマー層３０が、同じヤング率、同じ厚さ及び同じポアソン比を有する同じタイプのポリマー層であれば（すなわち、ガラス−ポリマー積層構造が対称であれば）、最大引張応力の式は裸ガラスの場合と同じになるであろう。しかし、同じ曲げ曲率を達成するための曲げモーメントは裸ガラスの場合に比較して高められた曲げ剛性によって大きくなる。
【０１０２】
応用
曲げ半径Ｒは、バッチ処理ラインまたは連続処理ラインとすることができる成形ラインまたは処理ラインを通してガラス−ポリマー積層品が搬送される際に、ロールによって与えられる−ラインは例えば成形ラインまたは処理ラインとすることができるが、説明の容易さだけのため、連続処理ラインに関して搬送を説明する。連続処理ラインを搬送される場合、ガラス−ポリマー積層品は連続リボンの形態にあるであろう。そのような処理ラインにおいて、リボンは一般に、例えば様々な処理ステーションの間で、リボンのセクションを累積するため一連のロールに巻き付けられる。ロールは累積リボン長が大きくなるにつれてリボンの張力を維持するために移動することができる。ロールはリボンの張力を維持するため、自重方式によるかまたは（独立にまたはマスタ−／スレーブ構成で）駆動装置を用いて１つ以上のロールを能動的に移動させることによって、操作することができる。多くのロールが連続して存在し得るから、使用スペースを最小限に抑えるために可能な限り小さい半径のロールを有することが望ましい。本明細書に開示される概念は、ロールによって占められる空間を最小限に抑えるため、そのようなリボン搬送に適用することができる。
【０１０３】
連続処理ラインのロール区間の一実施形態が図１３に示される。この図において、ガラス−ポリマー積層品２は一連の第１のロール１００及び第２のロール２００を通して矢印Ａの方向に搬送される。場所Ｂにおいて、二層例について、ガラス１０がロール１００に面するように配され、ポリマー層２０がロール２００に面するように配される、ガラス−ポリマー積層品の方位が図１４に示される。ガラス−ポリマー積層品２が第１のロール１００を巡って搬送されている間、ガラス−ポリマー積層品２は図３に示される向きと同様の向きに配され、ポリマー層２０は応力低減機能を与える。他方で、ガラス−ポリマー積層品２が第１のロール１００を巡って搬送されているときは、ガラス−ポリマー積層品２が図７に示される向きと同様の向きに配され、ポリマー層はガラス１０の応力を高める。したがって、これらの状況を比較すると、ガラス１０に対する与えられた許容応力を有するガラス−ポリマー積層品に対し、特定のロールによって誘起されるガラスの最大引張応力はロール直径のＤに反比例する態様で依存するから（式［５］及び［７］を見よ）、ロール１００の直径Ｄ１はロール２００の直径Ｄ２より小さくすることができる。そのような処理ラインの設計により、最悪の場面に対してガラス−ポリマー積層品を安全に搬送するために設計された同径ロールを有する同様の処理ラインに優る空間低減が可能になる。
【０１０４】
縮小されたロール径の同様の利点は三層ガラス−ポリマー積層品によっても達成され得る。図１５は三層例についての図１３の場所Ｂにおけるガラス−ポリマー積層品の向きを示し、第２のポリマー層３０が第１のロール１００に面するように配され、第１のポリマー層２０が第２のロール２００に面するように配される。第１のポリマー層２０と第２のポリマー層３０の特性が式「１１」及び／または「１２」の関係にしたがって選ばれれば、やはり−二層の場合に関しての上記説明と同様に−ロール１００はロール２００より小さい直径を有することができる。
【０１０５】
４つのロール１００及び３つのロール２００しか示されていないが、いかなる適切な数のそれぞれのロールタイプも用いることができる。また、ロール１００はロール２００の上方に配されるとして示されるが、ロール２００がロール１００の上方に配される、別の構成も同様に用いることができる。
【０１０６】
別の実施形態において、曲げ半径Ｒを、ガラス−ポリマー積層品がデバイスに保持されている間、ガラスポリマー積層品に与えることができ、曲げは審美的目的または機能目的のため−例えば、ディスプレイにおける３Ｄ効果発生を補助するため−とすることができる。デバイスの略図が図１６〜１８に示される。デバイス３００はハウジング３０２及びガラス−ポリマー積層部３０４を有する。ガラス−ポリマー積層部３０４は、例えば、それを通して光が放射される部分とすることができ、あるいは材料スタックにおける封入材／バリアとすることができる。
【０１０７】
デバイス３００の頑強性を向上させるため、図１７に示されるような構成でガラス−ポリマー積層部３０４を配することができ、ポリマー層２０はハウジング内部に向けて配され、ガラス１０の表面１４は凸面態様で、ハウジングの外側を向くように配される。あるいは、図１８に示されるような構成でガラス−ポリマー積層部３０４を配することができ、ポリマー層２０はハウジング外部に向けて配され、ガラス１０の表面は凹面態様で、ハウジング３０２に内側を向くように配される。
【０１０８】
図１７及び１８のそれぞれにおいて、ガラス−ポリマー積層部３０４が三層構造であれば、ガラス−ポリマー積層部３０４は、図示されるように配位されて、第１のポリマー層２０の特性に対して式「１１」及び／または「１２」を満たす特性を有する、第２のポリマー層３０を有するであろう。ハウジング３０２は、図１７に示されるように、ガラス−ポリマー積層部３０４の形状に相補的な態様で湾曲させた形状を有することができるが、図１８に示されるように、そのような必要はない。
【０１０９】
全般的考察
本開示を通して、ガラス−ポリマー積層構造は、積層構造に用いられる得るガラスと同様に、（所望のいずれかの形状の）シートまたはリボンの形態にあることができる。
【０１１０】
ポリマー層（説明の容易さのためだけに以降ポリマー層と称される、上述したポリマー層２０及び３０，あるいは衝撃荷重に関して以下で説明されるポリマー層）のそれぞれは様々なポリマー、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、エチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、または熱可塑性ポリマーポリオレフィン（ＴＰＯ（商標）−ポリエチレン、ポリプロピレン、ブロックコポリマーポリプロピレン（ＢＣＰＰ）またはゴムのポリマー／フィラーブレンド）、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリビニルブチラート、ポリエチレン及び置換ポリエチレン、ポリヒドロキシブチラート、ポリヒドロキシビニルブチラート、ポリエーテルイミド、ポリアミド、ポリエチレンナフタレート、ポリイミド、ポリエーテル、ポリスルホン、ポリビニルアセチレン、透明熱可塑性プラスチック、透明ポリブタジエン、ポリシアノアクリレート、セルロースベースポリマー、ポリアクリレート及びポリメタクリレート、ポリビニルアルコール、ポリサルファイド、及びポリシロキサンを有することができる。プレポリマーまたは前駆化合物として被着／コーティングし、次いで転換することができる、エポキシ樹脂、ポリウレタン、フェノールホルムアルデヒド樹脂及びメラミンホルムアルデヒド樹脂のような、ポリマーを用いることも可能である。ポリマー層はいくつかの用途に対して透明とすることができるが、他に、その必要はない用途もある。
【０１１１】
さらに、ポリマー層のそれぞれは、それぞれ自体を、異なるヤング率、異なるポアソン比及び／または異なる厚さをもつ異なるタイプのポリマーでつくられた積層構造または複合構造とすることができる。この場合、当業者であれば複合層を均質化して、ガラス−ポリマー積層構造を有用な態様で構成するために本明細書に説明されるように用いられ得る、実効厚さ、実効ヤング率及び実効ポアソン比を含む、層全体に対する実効値を見いだすことができるであろう。
【０１１２】
本明細書に説明されるガラス−ポリマー積層構造はデバイス機能層を載せるための基板として用いることができ、あるいはデバイス内の封入材層として用いることができる。デバイスは電子デバイス、例えば、（例えば、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機発光ダイオードディスプレイ、フラットパネルディスプレイを含む）ディスプレイスクリーン、発光デバイス、太陽電池モジュールとすることができる。機能層には、例えば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ），ダイオード、フォトダイオード、トライオード、太陽電池、フォトカプラ、透明電極、カラーフィルタ、電気伝導層を含めることができる。ガラス−ポリマー積層構造はディスプレイスクリーン上、例えば上述したデバイス上、に積層されたカバーとして用いることができる。
【０１１３】
ガラス−ポリマー積層構造は、電子デバイスにおける保護素子として用いるための、実質的に透明な、成形可能及び／または可撓性の構造とすることができ、ガラス−ポリマー積層構造は、厚さが５〜５００μｍのガラス層及び厚さが１〜２０００μｍの範囲にあるポリマー層を含む複合構造である。この点については、ガラス−ポリマー積層構造の成形性により、曲げ及び／またはねじりによるガラス−ポリマー積層構造の完全平面からの偏りが可能になり、よって、ガラス−ポリマー積層構造を何か他の物体の形状または形態に適合させることができる。ガラス−ポリマー積層構造の可撓性により、そのバリア特性に有害な影響を与えずにガラス−ポリマー積層構造の曲げが可能になる。
【０１１４】
電子デバイスは有機発光デバイスとすることができる。他の電子デバイスには、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ），ダイオード、フォトダイオード、トライオード、太陽電池及びフォトカプラがある。
【０１１５】
ガラス−ポリマー積層構造は電子デバイスのための基板となることができ、したがって、透明電極層をコーティングすることができる。この場合、電極コーティングはガラス層の一方の表面に施される。別形として、ガラス−ポリマー積層構造は発光デバイスまたは他の電子デバイスのための封入フィルムとなることができる。
【０１１６】
ガラス−ポリマー積層構造が有機発光デバイスのための基板となる構造を形成するため、ポリマー層に張り付ける前にガラス層に透明電極層をあらかじめコーティングすることができ、あるいはガラス−ポリマー積層構造の作製後に透明電極層を被着することができる。ポリマー層が電極層を支持する内層となり、ガラス層が外層となるように、ガラス−ポリマー積層構造の層順を逆にすることも可能である。
【０１１７】
ガラス−ポリマー積層構造をもつ電子デバイスは、ガラス−ポリマー積層構造の形成、透明電極層の被着、１つまたはそれぞれの電気的活性層の被着及び第２の電極層の被着を含む、一連の工程シーケンスで製造することができる。完成デバイスの製造に対し、バッチプロセス、半連続プロセスまたは連続プロセスを考えることができる。第２の電極層上に封入層をさらに設けることができる。
【０１１８】
異なる実施形態にしたがい、ガラス−ポリマー積層構造を製造するための様々な手法が可能である。
【０１１９】
一実施形態にしたがえば、第１の透明電極（例えばＩＴＯ）のコーティングを支持しているポリマー層が供給される。次いで、少なくとも１つの電気的に活性な、例えば電界発光する、有機材料層が被着され、続いて、第２の電極層が被着される。完成構造が次いでガラス層に積層される。
【０１２０】
別の実施形態にしたがえば、上記シーケンスにおいてポリマー層とガラス層が入れ換えられる。
【０１２１】
また別の実施形態にしたがえば、ガラス−ポリマー積層構造があらかじめ作製され、次いで第１の電極層、電気的に活性な材料の少なくとも１つの層及び第２の電極層の被着のための基板として用いられる。
【０１２２】
第１の電極層に隣接してガラス層の内側にあるポリマー層をもつ、ガラス層が「外層」として用いられる場合、基板に存在し得る不純物（例えば、酸素、水及び考え得るその他の低分子量化合物）を（例えば、脱ガス、ベークまたはパージにより）除去することが重要である。
【０１２３】
バッチプロセスによれば、ガラス及びポリマー層はシート形態で供給され得る。
【０１２４】
あるいは、ガラス層はシート形態で提供され、ポリマー層は連続ロールから供給され得る。
【０１２５】
別の可能性として、ガラス層及びポリマー層のいずれも連続ロールから供給される。
【０１２６】
複合構造はガラス層とポリマー層の、例えば、バッチプロセス、連続ロールツウロールプロセスまたは、ポリマー層が連続フィルムであってガラス層がシート形態にある、半連続プロセスにしたがう、積層によって形成することができる。
【０１２７】
ポリマー層には、プレポリマーまたは前駆化合物として被着／コーティングし、次いで転換することができる、エポキシ樹脂、ポリウレタン、フェノールホルムアルデヒド樹脂及びメラミンホルムアルデヒド樹脂のような、ポリマーを用いることも可能である。
【０１２８】
ガラス層とポリマー層の積層は２つの層の間のグルー／接着剤によることができる。この場合、接着剤は２つの基板の一方の上または両基板上にあらかじめ塗布するか、あるいは、室温または高温において圧力を用いるかまたは用いずに、積層プロセス中に与えることができる。ＵＶ硬化接着剤も適している。
【０１２９】
ポリマー層はヒートシール接着剤があらかじめ塗布されているポリマーシートの形態にあることができる。
【０１３０】
ガラス層上へのポリマー層の積層及び／または被着はガラスの製造プロセスに統合することができる。すなわち、ガラスが製造ラインから出てきて、（まだ熱いか、または暖かいかまたは冷えている状態において）ポリマー層で被覆される。
【０１３１】
積層による形成への代替として、バッチプロセスまたは連続プロセスによって複合構造のポリマー層がガラス層上にコーティングされる。ガラス層上へのポリマー層のコーティングは、浸漬、スプレイ、溶液−スピン、溶液−ナイフまたはメニスカスコーティングによるか、あるいは溶融ポリマーのガラス層上へのコーティングによることができる。
【０１３２】
すなわち、異なる、（ｉ）ポリマーが既にフィルムとして存在し、ガラスに積層される場合及び（ii）ポリマーはフィルム形態になっておらず、浸漬、スプレイ、等々によってガラス上にコーティングされる場合を考えることが可能である。例えば、上述したプレポリマーは場合（ii）にしたがう。しかし、上述した他のポリマーのいくつかも場合（ii）にしたがってコーティングすることができる。この場合、主に、溶液からの、融液からの、またはプレポリマーとしての、コーティングによってポリマーをガラス上にコーティングすることができる。
【０１３３】
ガラス−ポリマー積層構造は、ＯＬＥＤ（小分子蛍光体（ＳＭＦ）及び発光ポリマー（ＬＥＰ）のためだけでなく、電気的活性層を有する他のデバイス、例えば、有機光検出器、有機太陽電池、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アレイ及びＯＬＥＤ用ＴＦＴのための基板／封入材としても用いることができる。他に、パターン化されていないブラックライト及びその他の光源あるいはサイン、英数字ディスプレイまたはドットマトリックスのようなパターン化されたデバイス及びその他の高解像度ディスプレイのようなＬＥＰ製品のための用途がある。
【０１３４】
電子デバイスの製造においては、通常、層のいくつかまたは全てが処理工程にかけられる必要がある。例えば、ポリ（フェニレンビニレン）（ＰＰＶ）のような半導電性共役ポリマーである電界発光有機材料が存在していれば、その層の被着は通常、溶剤内のポリマーへの前駆体を、例えばスピンコーティングにより、被着し、次いで前駆体を最終ポリマーに転換するためにその層を後続処理工程にかけることによって行われるであろう。したがって、下層のガラス−ポリマー積層構造は、これらのプロセス工程中に存在すれば、前駆体層のスピンコーティングのための溶剤及び、溶剤を追い出し、前駆体をポリマーに転換するために用いられる後続の温度に耐えることができなければならない。すなわち、ガラス−ポリマー積層構造のポリマー層は適切な品質をもつことが必要である。例えば、ガラス−ポリマー積層構造が高温にさらされることになるのであれば、ポリマー層のガラス転移温度はそれらの温度より高くするべきである。例えば、１５０℃をこえる温度が可能である。さらに、いくつかの場合において、ポリマー層は、ＭＥＨ ＰＰＶのような可溶性共役ポリマーに対して用いられる、キシレン混合液、ＴＨＦのような、ポリマーに用いられる溶剤層に耐性を有するべきである。
【０１３５】
ガラス−ポリマー積層構造は２つより多くの層を有することができる。例えば、複合層は１つのガラス層と２つのポリマー層を有することができる。
【０１３６】
実際上、複合構造は、一方のポリマー層の外表面上にＩＴＯのコーティングをもつ、ポリマー／ガラス／ポリマー複合構造を含むことができる。そのような構造は、ガラス層とポリマー層の熱膨張係数にガラス−ポリマー積層構造の曲がりがおこるほどのかなりの差がある場合に有益であろう。これは付加層が組み込まれれば防止されるであろう。
【０１３７】
追加の機能をポリマー層に組み込むことができる。例えば、ポリマー層には、ポリマー偏光板、コントラスト強調フィルタ積層板を含めることができ、ポリマー層は、無反射特性、カラーフィルタ特性またはカラー変換特性を有することができる。例えば、発光層が青色発光し、積層構造が、例えば、青色光を吸収して赤色または緑色で再発光する、赤色蛍光または緑色蛍光を発する分子を積層構造が含む、デバイスを得ることが可能であろう。あるいはまたはさらに、ポリマー層は不要な周囲光を遮断するように設計することができ、及び／または、導波性が抑えられ、デバイスの輝度が高められるように、散乱粒子を有することができる。そのような追加機能はガラス層に組み込むことができるであろう。複合構造に第３の層がポリマーが与えられれば、これにより、異なる層への異なる追加機能の組込みの可能性を提供する、２つの異なるタイプのポリマー層を考えることが可能になる。
【０１３８】
衝撃荷重
上述したガラス−ポリマー積層構造の要件及び構成は、表面欠陥集団が動的衝撃により２つの軸平面において引張応力下におかれる、衝撃荷重に耐えるように積層構造を設計する上でも有用であり得る。例えば製品適格性評価中になされる、ボール落下試験は衝撃荷重の代用として役立つことが多い。ガラス−ポリマー積層構造への動的衝撃荷重のモデル研究を、（図１９〜２２の議論を通して適用できる）以下の仮定：
ガラス及び／またはポリマーの積層構造の試料寸法は３００ｍｍ×３００ｍｍであり、四辺の全てについて外周２５.４ｍｍ幅はクランプされる、
Ｅｇ＝７３.６ＧＰａ、
νｇ＝０.２３、
ガラス密度＝２.３８×１０３ｋｇ/ｍ３、
ポリマー被覆＃１：Ｅ＝３ＧＰａ、ν＝０.３、密度＝１.４×１０３ｋｇ/ｍ３、
ポリマー被覆＃２：Ｅ＝６ＧＰａ、ν＝０.３、密度＝１.４×１０３ｋｇ/ｍ３、
ポリマー被覆＃３：Ｅ＝９ＧＰａ、ν＝０.３、密度＝１.４×１０３ｋｇ/ｍ３、
ポリマー被覆＃４：Ｅ＝１２ＧＰａ、ν＝０.３、密度＝１.４×１０３ｋｇ/ｍ３、及び
二層ガラス−ポリマー積層構造のガラス側上へのボール落下、
を用いて実施した。
【０１３９】
動的衝撃事象の最大主応力は、物体の重量、形状及び落下高さの関数である。図１９は厚さが１００μｍの裸ガラス試料上に様々な高さから落下させた様々な重量のボールについての一連の曲線を示し、ＭＰａ単位の最大主応力をｍ単位の落下高さの関数として示す。さらに詳しくは、曲線１９０１は３２ｇのボール重量について、曲線１９０２は６４ｇのボール重量について、曲線１９０３は１２８ｇのボール重量について、曲線１９０４は２５６ｇのボール重量について、示す。この図から分かるように、与えられた落下高さに対し、最大主応力はボール高さが大きくなるにつれて高くなる。同様に、与えられたボール重量に対し、最大主応力はボール落下高さが大きくなるにつれて高くなる。実際問題として、特定の製品に対する標準試験は、標準を満たすために製品が耐えなければならない（ボールの重量、落下高さ及び／または直径を含む）最大衝撃エネルギーを指定する。例えば、ＩＥＣ６１６４（薄膜地上ＰＶモジュール−設計時適格性評価及び型式承認）及びＵＬ１７０３（平板ＰＶモジュール及びパネル）が、ボール落下実験による何らかの形態の衝撃試験を必要とする標準である。すなわち、曲線１９０１から１９０４は同様の関係（すなわち、衝撃エネルギーの増加にともなう最大主応力の増大）を示すから、以下に論じられる設計原則・指針が、様々な標準に述べられる様々な衝撃エネルギー試験を満たすようなガラス−ポリマー積層構造の設計に適用されるであろう。
【０１４０】
図１９に例示される上述した最大主応力は特定の製品要件セットに対して低減することができる。例えば、図２０に示されるように、（衝撃荷重によって与えられるであろうような）ガラスの最大主応力は、ガラスに積層されるポリマー層のヤング率を高めることによって、及び／またはポリマー層の厚さを大きくすることによって、低減することができる。さらに詳しくは、図２０は（二層ガラス−ポリマー積層構造のガラス側上に１ｍの高さから落下させた３２ｇのボールによって与えられるであろうような）最大主応力対ガラス−ポリマー積層構造のポリマー層のヤング率のグラフであり、ｔｇ＝１００μｍである。曲線２００１はポリマー厚ｔｐ＝１００μｍの場合であり、曲線２００２はポリマー厚ｔｐ＝３００μｍの場合である。曲線２００１から分かるように、与えられた衝撃荷重及びポリマー層厚に対し、最大主応力はポリマー層のヤング率が高くなるにつれて低減されるであろう（上述したポリマー被覆＃１〜＃４に対応する４点で示されている）。曲線２００２は同様の関係を示す。さらに、曲線２００２を２００１と比較すれば、与えられた衝撃荷重及びポリマー層のヤング率に対し、最大主応力はポリマー層厚が大きくなると、すなわち、厚さが曲線２００１から曲線２００２の厚さまで大きくなると、低減されるであろうことが分かる。したがって、与えられた設計基準がガラス厚及びポリマー層のヤング率であれば、所要最大主応力を満たすに適するポリマー層厚を選ぶことができる（この最大主応力は、製品の使用中に推定される最大主応力であるか、または標準で指定されるような最大主応力とすることができ、説明の容易さのため、これは以降単に所要最大主応力と称される。さらに、最大主応力は以下で論じられるように安全率を与えるために下げられ得る−これは本明細書で論じられる他の状況における最大主応力に対する場合であると想定されるが、説明を簡潔にするため、それぞれの場合に特に述べることはしない）。同様に、与えられた設計基準がガラス厚及びポリマー層厚であれば、所要最大主応力を満たすに適するポリマー層材料（すなわち、適するヤング率を有するポリマー材料）を選ぶことができる。
【０１４１】
図２１は、（５０ｍｍの直径を有する）５００ｇのボールを０.４１ｍの高さからガラス上及び様々な二層ガラス−ポリマー積層構造のガラス側上に落下させたときにボールによってあたえられるであろう最大主応力値の比較を示す。ボールは基板に２ジュールのエネルギーを与えるであろう。さらに詳しくは、バー２１０１はｔｇ＝１００μｍの厚さを有する裸ガラス基板の場合を示し、バー２１０２は、ガラス厚ｔｇ＝１００μｍ及びポリマー層厚ｔｐ＝５００μｍで、ポリマー層がポリマー被覆＃１の特性（特に、Ｅｐ＝３ＧＰａ）を有する、二層ガラス−ポリマー積層構造の場合を示し、バー２１０３は、ガラス厚ｔｇ＝１００μｍ及びポリマー層厚ｔｐ＝１０００μｍで、ポリマー層がポリマー被覆＃１の特性（特に、Ｅｐ＝３ＧＰａ）を有する、二層ガラス−ポリマー積層構造の場合を示し、バー２１０４は、ガラス厚ｔｇ＝１００μｍ及びポリマー層厚ｔｐ＝１０００μｍで、ポリマー層がポリマー被覆＃４の特性（特に、Ｅｐ＝１２ＧＰａ）を有する、二層ガラス−ポリマー積層構造の場合を示す。
【０１４２】
バー２１０１をバー２１０２〜２１０４のいずれかと比較することにより、与えられたガラス厚に対して、ガラスに積層されるポリマー層によって最大主応力を低減できることが分かる。したがって、ガラス厚が与えられた設計基準であれば、ガラスが所要最大応力に耐えるであろうような積層構造として、適するポリマー層を選ぶことができよう。
【０１４３】
バー２１０２をバー２１０３と比較することにより、与えられたガラス厚及びポリマー層材料特性に対して、ポリマー層厚を大きくすることによってガラスの最大主応力が低減されるであろうことが分かる。したがって、ガラス厚及びポリマー層特性が設計基準として与えられていれば、所要最大主応力を満たすに適するポリマー層厚を選ぶことができるであろう。
【０１４４】
バー２１０３をバー２１０４と比較することにより、与えられたガラス厚及びポリマー層厚に対して、ポリマー層のヤング率を高めることによってガラスの最大主応力が低減されるであろうことが分かる。したがって、ガラス厚及びポリマー層厚が設計基準として与えられていれば、所要最大主応力を満たすに適するポリマー層ヤング率を選ぶことができるであろう。
【０１４５】
図２２は、上述した結果が１００μｍのガラス厚に限定されず、より厚いガラスに対してもガラス−ポリマー積層構造にすることよって最大主応力低減が達成され得ることを示す。さらに詳しくは、図２２は、５３５ｇのボール（直径５１ｍｍ）を１.２９５ｍの高さからガラス表面上に落下させた（６.７８ジュールの付与エネルギーが得られる）場合を示す。バー２２０１は１００μｍの厚さを有する無被覆ガラスの場合を示し、バー２２０２は１００μｍのガラス厚及び、厚さｔｐ＝１０００μｍを有し、ポリマー被覆＃４の特性（特に、Ｅｐ＝１２ＧＰａ）も有する、ポリマー層を有する二層ガラス−ポリマー積層構造の場合を示し、バー２２０３は３００μｍの厚さを有する無被覆ガラスの場合を示し、バー２２０４は３００μｍのガラス厚及び、厚さｔｐ＝１０００μｍを有し、ポリマー被覆＃４の特性（特に、Ｅｐ＝１２ＧＰａ）も有する、ポリマー層を有する二層ガラス−ポリマー積層構造の場合を示す。
【０１４６】
バー２２０１をバー２２０２と比較することにより、１００μｍ厚ガラスの最大主応力はポリマー層と積層されることによって低減されるであろうことが分かる。同様に、バー２２０３とバー２２０４を比較することにより、より厚い、すなわち３００μｍ厚の、ガラスの最大主応力もポリマー層と積層されることによって低減されるであろうことが分かる。したがって、例えば、ポリマーの層厚及び／または特性を変えることによる、特定の所要最大主応力に耐えるようにガラス−ポリマー積層構造を設計する概念は、様々なガラス厚に適用することができる。
【０１４７】
上の議論について、モデル計算による最大主応力の値が、最大主応力の実際の値はメッシュサイズ、すなわち標本点間のピッチ、及び境界条件、すなわち試料が保持される態様に依存するであろうから、相対比較目的のためでしかないことに注意すべきである。例えば、モバイルデバイスに用いられるガラス−ポリマー積層構造の衝撃事象中、衝撃に対向する側は通常、引張り側であろう。
【０１４８】
応力ディレーティング
ガラスの固有の機械的信頼性特性は適切な応力管理により維持され得る。所要最大主応力を調節するための一手法は応力ディレーティングによる安全率を適用することである。安全率は材料の固有強度に対する印加応力の比である。設計に適用される比が小さくなるほど、長期信頼性保証の確率が高くなる。設計属性がガラス−ポリマー積層構造の選択、厚さ及び場所に影響するであろう。
【０１４９】
図２３は、様々な製品信頼性タイプフレームについて所要強度に対する印加応力の関係を示すガラスディレーティンググラフである。さらに詳しくは、直線２３０１は秒台のタイムフレームを示し、直線２３０２は時間台のタイムフレームを示し、直線２３０３は年台のタイプフレームを示す。すなわち、例えば、２００ＭＰａの所要印加最大主応力に対して、印加応力が、数秒程度続くと推定される場合、所要強度は２００ＭＰａ未満になるであろうし、数時間程度続くと推定される場合、所要強度は５００ＭＰａ未満になるであろうし、数年程度続くと推定される場合、所要強度は約１０００ＭＰａになるであろう。すなわち、応力が印加される時間が長くなるほど、ガラスに要求される強度は高くなる。逆に、例えば、ガラスが、１０００ＭＰａの強度を有していれば、数年程度は約２００ＭＰａの、数時間程度は４００ＭＰａ未満の、数秒程度は４００ＭＰａより大きい、印加最大主応力に耐えることができるであろう。
【０１５０】
結言
本発明の上述した実施形態は、特にいずれの「好ましい」実施形態も、可能な実施形態の例に過ぎず、本発明の様々な原理の明瞭な理解のために述べられているに過ぎないことは強調されるべきである。本発明の精神及び様々な原理を実質的に逸脱することなく、本発明の上述した実施形態に多くの変形及び改変がなされ得る。全てのそのような改変及び変形は、本開示及び本発明の範囲内に含められ、添付される特許請求の範囲によって保護されるとされる。
【符号の説明】
【０１５１】
２    ガラス−ポリマー積層品
１０    ガラス
１２，１４    ガラスの表面
２０，３０    ポリマー層
１００，２００    ロール
３００    デバイス
３０２    ハウジング
３０４    ガラス−ポリマー積層部
【図１】
0006014126.tif 000017
【図２】
0006014126.tif 000018
【図３】
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【図４】
0006014126.tif 000020
【図５】
0006014126.tif 000021
【図６】
0006014126.tif 000022
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
0006014126.tif 000027
【図１２】
0006014126.tif 000028
【図１３】
0006014126.tif 000029
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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