可弯曲的玻璃堆叠件组装件及其制备方法与流程

本申请根据35U.S.C.§119要求2014年08月19日提交的美国临时申请系列第62/039120号的优先权，本文以该申请的内容为基础并通过参考将其完整地结合于此。

技术领域

本公开总体涉及玻璃堆叠件组装件,元件和层和用于制备它们的各种方法。具体来说，本公开涉及这些组件的堆叠优化的、可弯曲的和耐刺穿的变体及其制备方法，以用于包括但不限于下述的应用：薄膜晶体管(TFT)背板、有机发光二极管(OLED)装置、可贴合的显示器堆叠件、大的曲面显示器和后挡板。

背景

性质上传统地为刚性的产品和组件的柔性变体正设想用于新的应用。例如，柔性电子装置可提供薄的、轻量和柔性性质，其提供用于新应用的机会，例如曲面显示器和可穿戴装置。这些柔性电子装置中的许多需要柔性基材来固定和安装这些装置的电子组件。金属箔具有一些优势，包括热稳定性和化学耐久性，但不足之处在于高成本和缺少光学透明性。聚合物箔具有一些优势，包括耐疲劳失效性，但不足之处在于临界的光学透明性、缺少热稳定性以及受限的气密性。

这些电子装置中的一些还可使用柔性显示器。光学透明性和热稳定性常常是柔性显示器应用的重要的性质。此外，柔性显示器应具有高疲劳和刺穿耐受性，包括在小弯曲半径下的耐失效性，对于具有触摸屏功能和/或可折叠的柔性显示器而言尤其如此。

常规柔性玻璃材料提供许多柔性基材和/或显示器应用所需的性质。例如，考虑到相对于金属和聚合物替代物的透明度、化学稳定性和耐刮擦性，预期超薄玻璃(<200微米)在这些应用中具有重要作用。然而，到目前为止，将玻璃材料用于这些柔性应用的努力基本上是不成功的。通常，可将玻璃基材制造到非常低的厚度水平(<25微米)，以获得越来越小的弯曲半径。这些“薄”玻璃基材的不足之处在于受限的耐刺穿性。同时，更厚的玻璃基材(>150微米)可制造有更好的耐刺穿性，但这些基材缺少在弯曲时的合适的疲劳耐受性和机械可靠性。

例如，在与可折叠的显示器应用相关的弯曲条件下，这种薄的玻璃基材在与装置的显示器侧(例如，弯曲过程中的凸面侧)上的那些相反的主要表面上经历最大拉伸弯曲应力。具体来说，在这种可折叠的显示器中的玻璃基材预期弯曲，从而将基材的显示器侧折叠到彼此上(例如，作为钱包)，其中它们的内部表面(即，与显示器侧表面相反的表面)处于拉伸中。这种拉伸应力作为降低的弯曲半径或曲率半径函数而增加。在这些主要表面处，可存在瑕疵和其它缺陷。结果，从它们的应用环境施加到这种薄玻璃基材的弯曲力使得这些玻璃基材特别容易发生拉伸相关的和疲劳相关的失效，潜在地具有在这种瑕疵和缺陷处的裂纹引发。

因此，本领域需要用于柔性基材和/或显示器应用和功能，特别是用于柔性电子装置应用的可靠使用的玻璃材料、玻璃堆叠件组装件、组件和其它相关的组装件。此外，本领域需要材料设计和加工方法来开发这种柔性玻璃组装件和组件，其考虑了在它们的应用环境中形成的应力。

概述

根据一方面,提供堆叠件组装件，其包含玻璃元件，所述玻璃元件具有约25微米-约125微米的第一厚度，以及第一和第二主要表面。所述玻璃元件还包含(a)具有第一和第二主要表面的第一玻璃层,和(b)从玻璃层的第二主要表面延伸到玻璃层中第一深度的压缩应力区域,所述区域通过在层的第二主要表面处的至少约100MPa的压缩应力来限定。堆叠件组装件还包含第二层，其连接到玻璃层的第二主要表面且具有第二厚度。在一些方面中,第二层的弹性模量低于玻璃层的弹性模量。所述玻璃元件通过下述来表征：(a)当在约25℃和约50％相对湿度下，将元件在约3mm-约20mm的弯曲半径下固定至少60分钟时不存在失效,(b)当元件的第二主要表面通过(i)约25微米厚的具有小于约1GPa弹性模量的压敏胶粘剂(PSA)和(ii)约50微米厚的具有小于约10GPa弹性模量的聚对苯二甲酸乙二酯层支撑，且元件的第一主要表面用具有含200微米直径的平坦的底部的不锈钢销钉装载时,大于约1.5kgf的耐刺穿性，(c)大于或等于8H的铅笔硬度,和(d)玻璃层之内的中性轴线，其位于第二主要表面和第一厚度的一半之间。

在一些实施方式中,玻璃元件还可包含一个或多个额外的玻璃层和分别设置在第一玻璃层下方的一个或多个压缩应力区域。例如,玻璃元件可包含2个、3个、4个或更多个额外的玻璃层，其具有相应的在第一玻璃层下方的额外的压缩应力区域。

根据一方面,提供玻璃制品，所述玻璃制品包含:具有约25微米-约125微米的第一厚度的玻璃层。所述层还包含(a)第一主要表面，(b)第二主要表面,和(c)从玻璃层的第二主要表面延伸到玻璃层中第一深度的压缩应力区域,所述区域通过在层的第二主要表面处的至少约100MPa的压缩应力来限定。所述玻璃制品还包含第二层，其连接到玻璃层的第二主要表面且具有第二厚度。根据一些方面,第二层的弹性模量低于玻璃层的弹性模量。所述玻璃层通过下述来表征：(a)当在约25℃和约50％相对湿度下，将所述层在约3mm-约20mm的弯曲半径下固定至少60分钟时不存在失效,(b)当所述层的第二主要表面通过(i)约25微米厚的具有小于约1GPa弹性模量的压敏胶粘剂和(ii)约50微米厚的具有小于约10GPa弹性模量的聚对苯二甲酸乙二酯层支撑，且所述层的第一主要表面用具有含200微米直径的平坦的底部的不锈钢销钉装载时,大于约1.5kgf的耐刺穿性，(c)大于或等于8H的铅笔硬度,和(d)玻璃层之内的中性轴线，其位于第二主要表面和第一厚度的一半之间。

在一些实施方式中,玻璃层包括不含碱的或含碱的铝硅酸盐,硼硅酸盐,硼铝硅酸盐,或硅酸盐玻璃组合物。玻璃层的厚度还可为约50微米-约100微米。根据一些方面，玻璃层的厚度可为60微米-约80微米。

在一些实施方式中,玻璃元件或玻璃层的弯曲半径可为约3mm-约20mm。在其它方面中,弯曲半径可为约3mm-约10mm。

根据一些方面,玻璃元件或玻璃层可包含具有低摩擦系数且设置在玻璃元件或层的第一主要表面上的第三层(例如,设置在堆叠件组装件的显示器侧上)。根据一些方面,第三层可为涂层，所述涂层包含选自下组的氟碳材料：热塑性塑料和无定形氟碳。第三层还可为涂层，所述涂层包含下述组中的一种或多种：硅酮、蜡、聚乙烯、高电位端(hot-end)、聚对二甲苯和类金刚石涂层制备。此外，第三层可为涂层，所述涂层包含选自下组的材料：氧化锌、二硫化钼、二硫化钨、六方氮化硼和铝镁硼化物。根据一些实施方式，第三层可为涂层，所述涂层包含选自下组的添加剂：氧化锌、二硫化钼、二硫化钨、六方氮化硼和铝镁硼化物。

在一些实施方式中，第二层可包含下述或单独地由下述组成：聚对苯二甲酸乙二酯(PET)和光学透明胶粘剂(OCA)的复合材料,胶粘剂连接到玻璃层或元件的第二主要表面。第二层也可包含下述或单独地由下述组成：聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和OCA的复合材料,胶粘剂连接到玻璃层或元件的第二主要表面。取决于堆叠件组装件的特定应用，可将其它材料,材料组合和/或结构用作第二层结构,所述第二层结构具有比玻璃层或元件的弹性模量更低的弹性模量。在一些实施方式中,玻璃元件或层的厚度和弹性模量，以及第二层的那些厚度和弹性模量构造成使中性轴线在玻璃层或元件之内朝向玻璃层或元件的第二主要表面位移。

在一些方面中,第二主要表面处压缩应力区域中的压缩应力是约300MPa-1000MPa。在玻璃层的第二主要表面处，压缩应力区域还可包含5微米或更小的最大瑕疵尺寸。在一些情况下，压缩应力区域包含2.5微米或更小或者甚至低至0.4微米或更小的最大瑕疵尺寸。在一些实施方式中,还可在第一主要表面处包括第二压缩应力区域。还可在玻璃层或元件的一个或多个边缘处形成额外的压缩区域。这些额外的压缩应力区域可提供额外的益处：在其中施加-取向的拉伸应力无需最大的其它位置处,包括在装置的显示器侧上，减缓或消除应力-诱导的与引入玻璃的表面瑕疵相关的裂纹化和扩展。

在其它方面中,压缩应力区域包含多个可离子交换的金属离子和多个离子交换的金属离子,选定离子交换的金属离子来形成压缩应力。在一些方面中,离子交换的金属离子的原子半径大于可离子交换的金属离子的原子半径。根据另一方面,玻璃层还可包含芯体区域,以及设置在芯体区域上的第一和第二包覆区域,此外其中芯体区域的热膨胀系数大于包覆区域的热膨胀系数。

根据其它方面，提供一种制备堆叠件组装件的方法，所述方法包括下述步骤:形成第一玻璃层，其具有第一和第二主要表面,从玻璃层的第二主要表面延伸到玻璃层中第一深度的压缩应力区域,和最终厚度,其中所述区域通过层的第二主要表面处至少约100MPa的压缩应力来限定；以及形成第二层，其具有第二厚度且连接到第一玻璃层的第二主要表面。在一些方面中,第二层的弹性模量低于玻璃层的弹性模量。所述方法还包括下述步骤：形成玻璃元件，其具有约25微米-约125微米的厚度,所述元件还包含第一和第二主要表面,和第一玻璃层。所述玻璃元件通过下述来表征：(a)当在约25℃和约50％相对湿度下，将所述元件在约3mm-约20mm的弯曲半径下固定至少60分钟时不存在失效,(b)当所述元件的第二主要表面通过(i)约25微米厚的具有小于约1GPa弹性模量的压敏胶粘剂和(ii)约50微米厚的具有小于约10GPa弹性模量的聚对苯二甲酸乙二酯层支撑，且所述元件的第一主要表面用具有含200微米直径的平坦的底部的不锈钢销钉装载时,大于约1.5kgf的耐刺穿性，(c)大于或等于8H的铅笔硬度,和(d)玻璃层之内的中性轴线，其位于第二主要表面和第一厚度的一半之间。

在所述方法的一些实施方式中,形成第一玻璃层的步骤可包括选自下组的形成方法：熔合法、狭缝拉制法、辊压法、再拉制法和浮法，所述形成方法还构造成将玻璃层形成到最终厚度。取决于用于玻璃层和/或用于最终玻璃层的玻璃前体的中间尺寸的最终形状因子，可使用其它形成方法。所述形成方法还可包括材料除去过程，其构造成从玻璃层除去材料以达到最终厚度。

根据所述方法的一些方面,形成从玻璃层的第二主要表面延伸到玻璃层中第一深度的压缩应力区域的步骤包括：提供强化浴，所述强化浴包含具有原子半径尺寸大于玻璃层中包含的多个可离子交换的金属离子原子半径的多个离子交换金属离子；以及在强化浴中浸没玻璃层，从而将玻璃层中多个可离子交换的金属离子的一部分与强化浴中的多个离子交换金属离子的一部分进行交换，从而形成从第二主要表面延伸到玻璃层中第一深度的压缩应力区域。在一些情况下，浸没步骤包括在约400℃-约450℃下，将玻璃层在强化浴中浸没约15分钟-约180分钟。

在一些实施方式中,所述方法还可包括下述步骤：在形成压缩应力区域之后，在第二主要表面处，从玻璃层的最终厚度除去约1微米-约5微米。可进行除去步骤，从而在玻璃层第二主要表面处，压缩应力区域包含5微米或更小的最大瑕疵尺寸。还可进行除去步骤，从而在玻璃层第二主要表面处，压缩应力区域包含2.5微米或更小、或者甚至低到0.4微米或更小的最大瑕疵尺寸。

在以下的详细描述中提出了本发明的其他特征和优点，其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言，根据所作描述就容易看出，或者通过实施包括以下详细描述、权利要求书以及附图在内的本文所述的各种实施方式而被认识。各种方面可以任意和全部合适的组合来使用，例如：

根据第一方面,提供一种堆叠件组装件,其包含:

玻璃元件，其具有约25微米-约125微米的第一厚度以及第一和第二主要表面,所述玻璃元件还包含:

具有第一和第二主要表面的第一玻璃层,以及

(b)从玻璃层的第二主要表面延伸到玻璃层中第一深度的压缩应力区域,所述区域通过所述层的第二主要表面处至少约100MPa的压缩应力来限定；以及

第二层，其连接到玻璃层的第二主要表面且具有第二厚度，

其中所述玻璃元件通过下述来表征：

(a)当在约25℃和约50％相对湿度下，将元件在约3mm-约20mm的弯曲半径下固定至少60分钟时不存在失效,

(b)当元件的第二主要表面通过(i)约25微米厚的具有小于约1GPa弹性模量的压敏胶粘剂和(ii)约50微米厚的具有小于约10GPa弹性模量的聚对苯二甲酸乙二酯层支撑，且元件的第一主要表面用具有含200微米直径的平坦的底部的不锈钢销钉装载时,大于约1.5kgf的耐刺穿性，

(c)大于或等于8H的铅笔硬度，以及

(d)玻璃层之内的中性轴线，其位于第二主要表面和第一厚度的一半之间。

根据第二方面,提供如方面1所述的组装件，其中第一玻璃层包含不含碱或者含碱的铝硅酸盐,硼硅酸盐,硼铝硅酸盐,或硅酸盐玻璃组合物。

根据第三方面,提供如方面1或方面2所述的组装件,其中元件的厚度是约50微米-约100微米。

根据第四方面,提供如方面1-3中任一项所述的组装件,其中元件的弯曲半径是约3mm-约10mm。

根据第五方面,提供如方面1-4中任一项所述的组装件,其中在玻璃层的第二主要表面处的压缩应力是约300MPa-1000MPa。

根据第六方面,提供如方面1-5中任一项所述的组装件,其中第一深度设定为相距玻璃层第二主要表面约玻璃层厚度的三分之一或更小。

根据第七方面,提供如方面1-6中任一项所述的组装件,其中压缩应力区域包含多个可离子交换的金属离子和多个离子交换的金属离子,离子交换的金属离子的原子半径大于可离子交换的金属离子的原子半径。

根据第八方面,提供如方面1-7中任一项所述的组装件,其中玻璃层还包含边缘,且玻璃元件还包含从边缘延伸到玻璃层中边缘深度的边缘压缩应力区域,所述边缘压缩应力区域通过边缘处至少约100MPa的压缩应力来限定。

根据第九方面,提供如方面1-8中任一项所述的组装件,其中第二层包含聚对苯二甲酸乙二酯(PET)和光学透明胶粘剂(OCA)的复合材料,胶粘剂连接到玻璃层的第二主要表面。

根据第十方面,提供如方面1-9中任一项所述的组装件,其中第二层包含聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和光学透明胶粘剂(OCA)的复合材料,胶粘剂连接到玻璃层的第二主要表面。

根据第十一方面,提供如方面9所述的组装件,其中PET,OCA和玻璃层的厚度和弹性模量构造成使中性轴线基本上朝向玻璃层的第二主要表面位移。

根据第十二方面,提供如方面10所述的组装件,其中PET,OCA和玻璃层的厚度和弹性模量构造成使中性轴线基本上朝向玻璃层的第二主要表面位移。

根据第十三方面,提供玻璃制品,其包含:

玻璃层，所述玻璃层具有约25微米-约125微米的第一厚度,所述层还包含:

(a)第一主要表面,

(b)第二主要表面,以及

(c)从玻璃层的第二主要表面延伸到玻璃层中第一深度的压缩应力区域,所述区域通过所述层的第二主要表面处至少约100MPa的压缩应力来限定；以及

第二层，其连接到玻璃层的第二主要表面且具有第二厚度，

其中所述玻璃层通过下述来表征：

(a)当在约25℃和约50％相对湿度下，将所述层在约3mm-约20mm的弯曲半径下固定至少60分钟时不存在失效,

(b)当所述层的第二主要表面通过(i)约25微米厚的具有小于约1GPa弹性模量的压敏胶粘剂和(ii)约50微米厚的具有小于约10GPa弹性模量的聚对苯二甲酸乙二酯层支撑，且所述层的第一主要表面用具有含200微米直径的平坦的底部的不锈钢销钉装载时,大于约1.5kgf的耐刺穿性，

(c)大于或等于8H的铅笔硬度，以及

(d)玻璃层之内的中性轴线，其位于第二主要表面和第一厚度的一半之间。

根据第十四方面,提供如方面13所述的制品，其中玻璃层包含不含碱或者含碱的铝硅酸盐,硼硅酸盐,硼铝硅酸盐,或硅酸盐玻璃组合物。

根据第十五方面,提供如方面13或方面14所述的制品,其中玻璃层的厚度是约50微米-约100微米。

根据第十六方面,提供如方面13-15中任一项所述的制品,其中玻璃层的弯曲半径是约3mm-约10mm。

根据第十七方面,提供如方面13-16中任一项所述的制品,其中在玻璃层的第二主要表面处的压缩应力是约300MPa-1000MPa。

根据第十八方面,提供如方面13-17中任一项所述的制品,其中第一深度设定为相距玻璃层第二主要表面约玻璃层厚度的三分之一或更小。

根据第十九方面,提供如方面13-18中任一项所述的制品,其中压缩应力区域包含多个可离子交换的金属离子和多个离子交换的金属离子,离子交换的金属离子的原子半径大于可离子交换的金属离子的原子半径。

根据第二十方面,提供如方面13-19中任一项所述的制品,其中玻璃层还包含边缘,以及从边缘延伸到玻璃层中边缘深度的边缘压缩应力区域,所述边缘压缩应力区域通过边缘处至少约100MPa的压缩应力来限定。

根据第二十一方面,提供如方面13-20中任一项所述的制品,其中第二层包含聚对苯二甲酸乙二酯(PET)和光学透明胶粘剂(OCA)的复合材料,胶粘剂连接到玻璃层的第二主要表面。

根据第二十二方面,提供如方面13-20中任一项所述的制品,其中第二层包含聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和光学透明胶粘剂(OCA)的复合材料,胶粘剂连接到玻璃层的第二主要表面。

根据第二十三方面,提供如方面21所述的制品,其中PET,OCA和玻璃层的厚度和弹性模量构造成使中性轴线基本上朝向玻璃层的第二主要表面位移。

根据第二十四方面,提供如方面22所述的制品,其中PET,OCA和玻璃层的厚度和弹性模量构造成使中性轴线基本上朝向玻璃层的第二主要表面位移。

根据第二十五方面,提供一种制备堆叠件组装件的方法，所述方法包括下述步骤：

形成第一玻璃层，其具有第一和第二主要表面,从玻璃层的第二主要表面延伸到玻璃层中第一深度的压缩应力区域,以及最终厚度，其中所述区域通过在层的第二主要表面处的至少约100MPa的压缩应力来限定。

形成第二层，其具有第二厚度且连接到第一玻璃层的第二主要表面；以及

形成玻璃元件，其具有约25微米-约125微米的厚度,所述元件还包含第一和第二主要表面,和第一玻璃层，

其中所述玻璃元件通过下述来表征：

(a)当在约25℃和约50％相对湿度下，将元件在约3mm-约20mm的弯曲半径下固定至少60分钟时不存在失效,

(b)当元件的第二主要表面通过(i)约25微米厚的具有小于约1GPa弹性模量的压敏胶粘剂和(ii)约50微米厚的具有小于约10GPa弹性模量的聚对苯二甲酸乙二酯层支撑，且元件的第一主要表面用具有含200微米直径的平坦的底部的不锈钢销钉装载时,大于约1.5kgf的耐刺穿性，

(c)大于或等于8H的铅笔硬度，以及

(d)玻璃层之内的中性轴线，其位于第二主要表面和第一厚度的一半之间。

根据第二十六方面,提供如方面25所述的方法,还包括下述步骤：

优化第一玻璃层和第二层的厚度和弹性模量，从而使中性轴线基本上朝向玻璃层的第二主要表面位移。

根据第二十七方面,提供如方面26所述的方法,其中第二层包含聚对苯二甲酸乙二酯(PET)和光学透明胶粘剂(OCA)的复合材料,胶粘剂连接到玻璃层的第二主要表面。

根据第二十八方面,提供如方面26所述的方法,其中第二层包含聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和光学透明胶粘剂(OCA)的复合材料,胶粘剂连接到玻璃层的第二主要表面。

根据第二十九方面,提供如方面1-12中任一项所述的组装件,其中第二层的弹性模量低于玻璃层的弹性模量。

根据第三十方面,提供如方面13-24中任一项所述的制品,其中第二层的弹性模量低于玻璃层的弹性模量。

根据第三十一方面,提供如方面25-28中任一项所述的方法,其中第二层的弹性模量低于玻璃层的弹性模量。

应理解，前面的一般性描述和以下的详细描述都仅仅是示例性的，用来提供理解权利要求的性质和特性的总体评述或框架。所附附图提供了对本发明的进一步理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图说明了一个或多个实施方式，并与文字描述一起用来解释各个实施方式的原理和操作。本文所用的方向术语，例如上、下、左、右、前、后、顶、底，仅仅是参照绘制的附图而言，并不用来表示绝对的取向。

附图简要说明

图1示意性地显示使用中性轴线在约一半基材厚度处进行弯曲时的玻璃基材。

图2示意性地显示根据本公开的方面的堆叠件组装件，其具有第一玻璃层和连接到玻璃层的第二层。

图3是进行两点弯曲测试构造的堆叠件组装件的示意图，其具有第一玻璃层和第二层。

图4是根据本公开的方面的在添加和不添加OCA和PET层时在玻璃元件或层的主要表面处表观的最大拉伸应力的示意图。

图5是根据本公开的其它方面的在添加和不添加OCA和PET层时在玻璃元件或层的主要表面处表观的最大拉伸应力的示意图。

图6是根据本公开的另一方面的在添加和不添加OCA和PET层时在玻璃元件或层的主要表面处表观的最大拉伸应力的示意图。

图7是根据本公开的其它方面的使用堆叠件组装件的柔性后挡板的示意图。

详细描述

下面详细参考本发明的优选实施方式，这些实施方式的例子在附图中示出。只要有可能，在所有附图中使用相同的附图标记来表示相同或类似的部分。在此，范围可以表示为从“约”一个具体值和/或到“约”另一个具体值的范围。当表示这样一个范围的时候，另一个实施方式包括从一个特定值和/或到另一个特定值。类似地，当使用前缀“约”表示数值为近似值时，应理解，具体数值形成另一个实施方式。还应理解的是，每个范围的端点值在与另一个端点值有关和与另一个端点值无关时，都是有意义的。

在其它特征和益处中，本公开的堆叠件组装件、玻璃元件和玻璃制品(以及它们的制造方法)提供在小弯曲半径下的机械可靠性(例如，在静态拉伸和疲劳中或通过当量数目的动态负载循环)以及高耐刺穿性。当将堆叠件组装件、玻璃元件和/或玻璃制品用于可折叠的显示器时,小弯曲半径和耐刺穿性是有益的，例如,其中显示器的一部分折叠在显示器的另一部分顶部上的可折叠显示器。例如,堆叠件组装件、玻璃元件和/或玻璃制品可用作下述中的一种或多种：可折叠的显示器的朝向用户部分上的盖板,其中耐刺穿性特别重要的位置；基材,该基材内部地设置在装置之内，且在基材上设置电子组件；或者可折叠的显示器装置的其它地方。或者,堆叠件组装件,玻璃元件,和或玻璃制品,可用于不具有显示器但其中将玻璃层用于其有益性质且以与可折叠的显示器相似的方式折叠到紧弯曲半径的装置。当将堆叠件组装件,玻璃元件,和/或玻璃制品用在其中用户与其相互作用的外部装置上时,耐刺穿性是特别有益的。

首先，本公开的可弯曲的玻璃堆叠件组装件和元件以及它们的制备方法详细地在分别于2014年01月29日提交的和2014年04月03日提交的美国临时专利申请号61/932,924和61/974,732(统称为“可弯曲的玻璃应用”)中描述，以上各文的全部内容通过引用纳入本文。例如,可弯曲的玻璃应用中的堆叠件组装件100,100a,100b,100c,100d和100e和它们相应的描述可用于或以其它方式包括在本公开的玻璃元件200(本文中也称作“玻璃层200”)之内，例如如图2所示，和如下文所更加详细描述。

根据本公开的一些方面的堆叠件组装件的另一益处和特征在于它们不需要具有高量级压缩应力的压缩应力区域来抵销与施加的弯曲相关的拉伸应力。结果，这些堆叠件组装件可强化到更低的程度，这提供相对于非堆叠优化的、可弯曲的玻璃组装件的工艺相关的成本节省。

参考图1,示意图显示暴露的玻璃基材10(例如,不含任何其它层的玻璃基材)，其具有经受向上弯曲条件(即,将基材10弯曲成“u”形状)的厚度12(h)。如图所示,基材10的中性轴线500与玻璃基材主要表面之一相距距离12a。距离12a是约为玻璃层厚度的一半(h/2)。因此,沿着向上的移动弯曲玻璃基材10通常使基材10的上部表面处于压缩中(例如,在“u”形状内侧)，且使下部表面处于拉伸中(例如,在“u”形状的底部外侧)。

由图1的基材10的弯曲产生的拉伸应力可通过下述公式来计算或估算:

σ＝E*z/(1-v²)*R (1)

式中E是基材10的弹性模量,R是弯曲过程中基材10的曲率半径,v是基材10的泊松比，且z是到达中性轴线500的距离。如图1所示,z是基材10的距离12a,位于约h/2处。因此,可将h/2代入上述公式(1)，以估算在基材10底部表面处(即,在“u”的底部外侧处)的最大拉伸应力。此外，显然最大拉伸应力将随着玻璃基材10厚度和/或弹性模量的增加而成比例地增加。

参考图2,显示根据本公开的方面的具有玻璃层200和第二层260的堆叠件组装件300。应理解，玻璃层200可具有通过引用结合于此的可弯曲的玻璃应用中确定为100,100a,100b,100c,100d,和100e的堆叠件组装件的任一种的形式。堆叠件组装件300提供下述优势：朝向玻璃层200的主要表面位移的中性轴线500，该玻璃层200的主要表面在向上的弯曲力时处于拉伸中(例如，如在朝向观察者的“u”形状中，其中在图2中观察者通过眼球来表示)。通过朝向处于拉伸中的玻璃层200表面位移中性轴线500(例如,主要表面206a),更少体积的玻璃层200经受拉伸应力,且在玻璃层拉伸表面(即,主要表面206a)处的最大拉伸应力也降低。还应理解，中性轴线500的位移的大小可通过控制或以其它方式调节玻璃层200和第二层260(以及第二层260之内存在的任何子层)的弹性模量和厚度来优化。通过这种堆叠优化，位于玻璃层拉伸表面处的压缩应力区域中压缩应力的大小(例如,如通过离子交换过程形成的)可降低，因为需要更低量的压缩应力来抵销或减缓在弯曲中产生的拉伸应力。例如,可在具有位移的中性轴线的堆叠件组装件中进行更短时间和/或温度的离子交换加工,因此提供加工相关的成本节省。

在图2中,具有厚度262(h)的堆叠件组装件300包含具有弹性模量E_g的玻璃层200。玻璃层200还分别通过厚度202,t_g,和第一主要表面和第二主要表面206和206a来表征。此外,玻璃层200具有中性轴线500,位于与第一主要表面206相距距离500a。

堆叠件组装件300还包含具有两个子层220和240的第二层260,其分别具有弹性模量E_o和E_p。在一些实施方式中,第二层260(以及子层220和240)的弹性模量低于E_g。此外，子层220和240是分别通过厚度222,t_o,和242,t_p来表征。如图2所示,第二层260具有暴露的主要表面244,且连接到玻璃层200的第二主要表面260a。在一些实施方式中，将第二层260强力地粘合或以其它方式强力地连接到玻璃层200的第二主要表面206a是特别重要的，从而确保在将弯曲力施加到堆叠的组装件300过程中如所预期地位移中性轴线。

在一些实施方式中，提供如图2所示的堆叠件组装件300，其包含分别具有约25微米-约125微米第一厚度202和第一和第二主要表面206和206a的玻璃元件200(例如,一个或多个玻璃层)。玻璃元件200还包含从玻璃元件200的第二主要表面206a延伸到玻璃元件200中第一深度的压缩应力区域,所述区域通过元件200的第二主要表面206a处的至少约100MPa的压缩应力来限定。在一些方面中,将玻璃元件或层200中的第一深度设定为约为玻璃层或元件200厚度262的三分之一,如从第二主要表面206a所测量。堆叠件组装件300还包含第二层260，其连接到玻璃元件200的第二主要表面206a，且具有第二厚度(例如,当第二层260由子层220和240组成时，厚度222(t_o)和242(t_p)之和)。在一些实施方式中,第二层260具有弹性模量(例如,平均E_p和E_o)，其低于玻璃元件200的弹性模量。

在这些实施方式中,玻璃元件200通过下述来表征：(a)当在约25℃和约50％相对湿度下，将元件200在约3mm-约20mm的弯曲半径下固定至少60分钟时不存在失效,(b)当元件200的第二主要表面206a通过(i)约25微米厚具有小于约1GPa弹性模量的压敏胶粘剂和(ii)约50微米厚具有小于约10GPa弹性模量的聚对苯二甲酸乙二酯层支撑，且元件200的第一主要表面206用具有含200微米直径的平坦的底部的不锈钢销钉装载时,大于约1.5kgf的耐刺穿性，(c)大于或等于8H的铅笔硬度,和(d)玻璃元件200之内的中性轴线500，其位于第二主要表面206a和第一厚度202的一半(t_g/2)之间。

在一些实施方式中,玻璃元件或层200还可包含一个或多个额外的玻璃层和分别设置在第一玻璃层下方的一个或多个压缩应力区域。例如,玻璃元件或层200可包含2个、3个、4个或更多个额外的玻璃层，其具有相应的在第一玻璃层下方的额外的压缩应力区域。

在一些实施方式中,玻璃元件或层200包括不含碱的或含碱的铝硅酸盐,硼硅酸盐,硼铝硅酸盐,或硅酸盐玻璃组合物。玻璃元件或层200的厚度202(t_g)还可为约50微米-约100微米。根据一些方面，玻璃层200的厚度202(t_g)可为60微米-约80微米。

在一些实施方式中,玻璃元件或玻璃层200的弯曲半径可为约3mm-约20mm。在其它方面中,弯曲半径可为约3mm-约10mm。还应理解,在本公开的一个方面中，玻璃元件或层200的弯曲半径可基于堆叠件组装件300的预期应用来设定；且随后可鉴于通过这种弯曲半径产生的预期应力水平来进行堆叠优化，以优化或定制玻璃层200和第二层260的厚度和弹性模量。

根据一些方面,玻璃元件或玻璃层200可包含具有低摩擦系数且设置在玻璃元件或层200的第一主要表面206上的第三层(例如,设置在堆叠件组装件的显示器侧上)，如图2所示。根据一些方面,第三层可为涂层，所述涂层包含选自下组的氟碳材料：热塑性塑料和无定形氟碳。第三层还可为涂层，所述涂层包含下述组中的一种或多种：硅酮、蜡、聚乙烯、高电位端(hot-end)、聚对二甲苯和类金刚石涂层制备。此外，第三层可为涂层，所述涂层包含选自下组的材料：氧化锌、二硫化钼、二硫化钨、六方氮化硼和铝镁硼化物。根据一些实施方式，第三层可为涂层，所述涂层包含选自下组的添加剂：氧化锌、二硫化钼、二硫化钨、六方氮化硼和铝镁硼化物。

在一些实施方式中，第二层260(参见图2)可包含下述或单独地由下述组成：聚对苯二甲酸乙二酯(PET)和光学透明胶粘剂(OCA)的复合材料,胶粘剂连接到玻璃层或元件200的第二主要表面206a。第二层260也可包含下述或单独地由下述组成：聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和OCA的复合材料,胶粘剂连接到玻璃层或元件200的第二主要表面206a。取决于堆叠件组装件300的特定应用，可将其它材料,材料组合和/或结构用作第二层260结构,在一些实施方式中,其具有比玻璃层或元件200的弹性模量更低的弹性模量。在一些实施方式中,玻璃元件或层200的厚度和弹性模量，以及第二层260的那些厚度和弹性模量构造成使中性轴线500在玻璃层或元件200之内朝向玻璃层或元件200的第二主要表面206a位移。

在一些方面中,第二主要表面206a处压缩应力区域(未显示)中的压缩应力是约300MPa-1000MPa。在玻璃层的第二主要表面206a处，压缩应力区域还可包含5微米或更小的最大瑕疵尺寸。在一些情况下，压缩应力区域包含2.5微米或更小或者甚至低至0.4微米或更小的最大瑕疵尺寸。在一些实施方式中,还可在第一主要表面206处包括第二压缩应力区域,优选地约300MPa-1000MPa。还可在玻璃层或元件的一个或多个边缘处形成额外的压缩区域,优选地通过在这种边缘处至少100MPa的压缩应力来限定。这些额外的压缩应力区域(例如,在玻璃层或元件200的第一主要表面206和/或边缘处)可有助于在其中堆叠件组装件300中施加-取向的拉伸应力无需最大但瑕疵和缺陷数量潜在地普遍的位置处,包括在装置的显示器侧上，减缓或消除应力-诱导的与引入玻璃的表面瑕疵相关的裂纹化和扩展。

在其它方面中,压缩应力区域包含多个可离子交换的金属离子和多个离子交换的金属离子,选定离子交换的金属离子来形成压缩应力。在一些方面中,离子交换的金属离子的原子半径大于可离子交换的金属离子的原子半径。根据另一方面,玻璃层200还可包含芯体区域,以及设置在芯体区域上的第一和第二包覆区域,此外其中芯体区域的热膨胀系数大于包覆区域的热膨胀系数。

参考图3,使具有第一玻璃层(例如,玻璃层200)和第二层(例如,第二层260)的堆叠件组装件300经受两点弯曲测试构造。在图3中,使弯曲板320朝向彼此移动来弯曲堆叠件组装件300。当弯曲板朝向彼此移动时，弯曲板320之间的距离330发生变化，由此降低与堆叠件组装件300相关的弯曲半径。

在图3所示的弯曲测试构造中，可使用下述公式来估算玻璃片的最大弯曲应力随弯曲板之间距离的变化:

式中E是玻璃片的弹性模量,h是玻璃片的厚度,且D是弯曲板之间的距离。公式(2)参见Matthewson,M.J.等,通过弯曲的光纤的强度测量,J.Am.Ceram.Soc.,卷号：69,815-21(Matthewson)。Matthewson由此通过引用结合于此，特别是其中涉及公式(2)的披露。

考虑到图3中所示的堆叠件组装件300是玻璃层200和第二层260的复合堆叠件,公式(2)可进行精解来考虑上文中结合图2所述的中性轴线位移。换句话说，对于图3所示的堆叠件组装件300,玻璃层200上在第二主要表面206a处的最大拉伸应力通过下述公式来得到:

其中x是从第一主要表面206到中性轴线500的距离(即,距离500a),h是堆叠件组装件300的总厚度(即,厚度262),t_g是玻璃层200的厚度(即,厚度202),且E_g是玻璃层200的弹性模量。

关于公式(3)中的中性轴线500,x,其可基于下述公式来计算:

其中变量如上文结合图2时结合堆叠件组装件300的元件所述。通过使用上述公式(3)和(4),可改变玻璃层200和第二层260(例如,子层220和240)的弹性模量和厚度，以评估它们各自对堆叠件组装件300的玻璃层200中最大拉伸应力的影响。

参考图4，其提供根据本公开的方面的在添加和不添加OCA和PET层时在堆叠件组装件300的玻璃元件或层200的主要表面处206a表观的最大拉伸应力的示意图。图4中所示的结果通过上述公式(3)和公式(4)来建模。在这种评测中，假设堆叠件组装件300包括具有70GPa弹性模量的玻璃层200；具有1MPa弹性模量的包含OCA的子层220；以及具有1660MPa弹性模量的包含PET材料的子层240。将5mm的弯曲半径施加到堆叠件组装件300，且假设板距离D是10mm。此外，固定玻璃层200(t_g)的厚度恒定为75微米，且子层220和240的厚度(t_o和t_p)分别从25到100微米以及从50到300微米变化。作为对比点，在图4中，还对不含任何第二层或子层的堆叠件组装件300的最大应力数值进行作图。

还参考图4,用于不含任何额外的层的堆叠件组装件300的最大估算拉伸应力是634MPa。作为对比，用于除了玻璃层以外具有更低弹性模量子层的堆叠件组装件300的最大估算的拉伸应力是230-620MPa。显然，增加OCA和PET子层厚度可降低玻璃层200中观察到的估算的最大拉伸应力。此外，在降低玻璃层200表面206a处的最大拉伸应力时，显然增加PET层的厚度是更有效的。

参考图5，其提供根据本公开的其它方面的在添加和不添加OCA和PET层时在堆叠件组装件300的玻璃元件或层200的主要表面处206a表观的最大拉伸应力的示意图。图5中所示的结果也通过使用上述公式(3)和公式(4)来建模。在这种评测中，假设堆叠件组装件300包括具有70GPa弹性模量的玻璃层200；具有1MPa弹性模量的包含OCA的子层220；以及具有5000MPa弹性模量的包含PET材料的子层240。将5mm的弯曲半径施加到堆叠件组装件300，且假设板距离D是10mm。此外，固定玻璃层200(t_g)的厚度恒定为75微米，且子层220和240的厚度(t_o和t_p)分别从25到100微米以及从50到300微米变化。作为对比点，在图5中，还对不含任何第二层或子层的堆叠件组装件300的最大应力数值进行作图。

比较图4和5,建模的堆叠件组装件300之间的主要差异是PET子层240的弹性模量。在图5中,堆叠件组装件300包括具有5000MPa的显著更高弹性模量的PET子层240(即,与图4中建模的堆叠件组装件300中子层240的1660MPa相比)。还参考图5,用于不含任何额外的层的堆叠件组装件300的最大估算拉伸应力是634MPa。作为对比，用于除了玻璃层以外具有更低弹性模量子层的堆叠件组装件300的最大估算的拉伸应力是-479到+574MPa。显然，增加PET子层的模量可降低玻璃层200中在第二主要表面206a处观察到的估算的最大拉伸应力。在一些情况下，在第二主要表面206a处观察到的最大估算的应力是负的，这表明是压缩应力，且玻璃具有高机械可靠性。类似地，具有在玻璃层200的主要表面206a处观察到压缩应力的这种堆叠件组装件300可适用于许多柔性电子装置应用，且无需形成或施加额外的压缩应力区域(例如,通过化学离子交换过程，如在可弯曲的玻璃应用中所述)。

参考图6，其提供根据本公开的其它方面的在添加和不添加OCA和PET层时在堆叠件组装件300的玻璃元件或层200的主要表面处206a表观的最大拉伸应力的示意图。图6中所示的结果也类似地通过使用上述公式(3)和公式(4)来建模。在这种评测中，假设堆叠件组装件300包括具有70GPa弹性模量的玻璃层200；具有100MPa弹性模量的包含OCA的子层220；以及具有1660MPa弹性模量的包含PET材料的子层240。将5mm的弯曲半径施加到堆叠件组装件300，且假设板距离D是10mm。此外，固定玻璃层200(t_g)的厚度恒定为75微米，且子层220和240的厚度(t_o和t_p)分别从25到100微米以及从50到300微米变化。作为对比点，在图6中，还对不含任何第二层或子层的堆叠件组装件300的最大应力数值进行作图。

比较图4和6,建模的堆叠件组装件300之间的主要差异是OCA子层220的弹性模量。在图6中,堆叠件组装件300包括具有100MPa的显著更高弹性模量的OCA子层220(即,与图4中建模的堆叠件组装件300中子层220的1MPa相比)。还参考图6,用于不含任何额外的层的堆叠件组装件300的最大估算拉伸应力是634MPa。然而,如本文的图所示，增加OCA子层220的模量提供更不显著的几MPa的在玻璃层200主要表面206a处的估算的最大拉伸应力的下降。

应理解，图4-6中所示的结果和建模是用于形成根据本公开的方面的可弯曲的玻璃堆叠件组装件(例如,堆叠件组装件300)的示例性堆叠优化方法。公式(3)和(4)可用于优化这些可弯曲的玻璃堆叠件组装件的中性轴线位置,包含堆叠件组装件300,从而最小化或在一些情况下消除与施加-取向的弯曲构造相关的在玻璃层主要表面处观察到的拉伸应力。

参考图7,堆叠件组装件300显示为用于根据本公开的其它方面的柔性后挡板应用之内。如从图7得知,堆叠件组装件300经受壁400之间向上的弯曲，从而其第一主要表面206处于压缩中(例如,凹面形状的)，且第二层260的主要表面244处于拉伸中，玻璃层200的第二主要表面206a(未显示)亦可如此。换句话说，堆叠件组装件300之内的玻璃层200将朝向外，由此提供易清洁、耐刮擦和耐刺穿特征。

根据本公开的其它方面，一种制备堆叠件组装件300的方法包括下述步骤:形成第一玻璃层(例如,玻璃层200)，其具有第一和第二主要表面(例如,各主要表面206和206a),从玻璃层的第二主要表面延伸到玻璃层中第一深度的压缩应力区域,和最终厚度(例如,厚度262),其中所述区域通过层的第二主要表面处至少约100MPa的压缩应力来限定。所述方法还包括下述步骤：形成第二层(例如,第二层260)，其具有第二厚度(例如,厚度262)且连接到第一玻璃层的第二主要表面。在一些实施方式中,第二层的弹性模量低于玻璃层的弹性模量。所述方法还包括下述步骤：形成玻璃元件(例如,玻璃元件或层200)，其具有约25微米-约125微米的厚度,所述元件还包含第一和第二主要表面,和第一玻璃层。用这种方法形成的玻璃元件或层通过下述来表征：(a)当在约25℃和约50％相对湿度下，将元件在约3mm-约20mm的弯曲半径下固定至少60分钟时不存在失效,(b)当元件的第二主要表面通过(i)约25微米厚的具有小于约1GPa弹性模量的压敏胶粘剂和(ii)约50微米厚的具有小于约10GPa弹性模量的聚对苯二甲酸乙二酯层支撑，且元件的第一主要表面用具有含200微米直径的平坦的底部的不锈钢销钉装载时,大于约1.5kgf的耐刺穿性，(c)大于或等于8H的铅笔硬度,和(d)玻璃层或元件之内的中性轴线，其位于第二主要表面和第一厚度的一半之间。

在所述方法的一些实施方式中,形成第一玻璃层的步骤可包括选自下组的形成方法：熔合法、狭缝拉制法、辊压法、再拉制法和浮法，所述形成方法还构造成将玻璃层形成到最终厚度。取决于用于玻璃层和/或用于最终玻璃层的玻璃前体的中间尺寸的最终形状因子，可使用其它形成方法。所述形成方法还可包括材料除去过程，其构造成从玻璃层除去材料以达到最终厚度。

根据所述方法的一些方面,形成从玻璃层的第二主要表面(例如,第二主要表面206a)延伸到玻璃层中第一深度的压缩应力区域的步骤包括：提供强化浴，所述强化浴包含具有原子半径尺寸大于玻璃层中包含的多个可离子交换的金属离子原子半径的多个离子交换金属离子；以及在强化浴中浸没玻璃层，从而将玻璃层中多个可离子交换的金属离子的一部分与强化浴中的多个离子交换金属离子的一部分进行交换，从而形成从第二主要表面延伸到玻璃层中第一深度的压缩应力区域。在一些情况下，浸没步骤包括在约400℃-约450℃下，将玻璃层在强化浴中浸没约15分钟-约180分钟。

在一些实施方式中,所述方法还可包括下述步骤：在形成压缩应力区域之后，在第二主要表面(例如,第二主要表面206a)处，从玻璃层的最终厚度(例如,厚度262)除去约1微米-约5微米。可进行除去步骤，从而在玻璃层第二主要表面处，压缩应力区域包含5微米或更小的最大瑕疵尺寸。还可进行除去步骤，从而在玻璃层第二主要表面处，压缩应力区域包含2.5微米或更小、或者甚至低到0.4微米或更小的最大瑕疵尺寸。

在一些实施方式中，上述方法可包括下述步骤：优化玻璃层(例如,玻璃层或元件200)和第二层(例如,第二层260)的厚度和弹性模量，从而使堆叠件组装件的中性轴线(例如,中性轴线500)朝向玻璃层的第二主要表面位移—即,朝向与堆叠件组装件的显示器-侧相反的主要表面。

对本领域的技术人员而言，显而易见的是可以在不背离权利要求书的精神或范围的情况下作出各种修改和变动。具体来说，上文提供了具有可折叠的装置应用的堆叠优化的、可弯曲的玻璃组装件，其目的在于说明这种组装件和用于形成它们的方法的各种方面和细节。然而，应理解这些玻璃组装件和相关的方法也可用于其它柔性装置应用，其中相对于上文考虑的可折叠的装置应用所设想的那些在不同的方向和角度施加的弯曲力。例如，设想了这种堆叠-优化的组装件可用于其中它们的第一主要表面通过讨论中的应用处于拉伸中的情况。可将上述原理应用到这种堆叠-优化的组装件以朝向它们的第一主要表面移动中性轴线，从而减少在这些位置处观察到的拉伸应力的大小，例如通过将具有优化的弹性模量和/或厚度的额外的一个或多个层(在一些实施方式中，具有比玻璃层的弹性模量更低的弹性模量)连接到这种表面。