JP7208986B2 - 準静的および動的耐衝撃性を有する表示モジュール - Google Patents

準静的および動的耐衝撃性を有する表示モジュール Download PDF

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Description

関連出願の相互参照
本願は、米国特許法第１１９条の下、２０１７年１０月１１日出願の米国仮特許出願第６２／５７１、０１７号の優先権の利益を主張し、その内容は依拠され、全体として参照により本明細書に組み込まれる。
本開示は、概して、可撓性表示モジュールおよび物品に関し、特に、ガラス含有カバーを含む可撓性表示モジュールに関する。
従来は剛性である製品および構成要素を、新たな利用例のために可撓性にすることが考えられている。例えば、可撓性電子装置は、薄く軽量で可撓性である特性を提供して、湾曲した表示装置およびウェアラブル装置を含む新たな利用例で用いる機会を提供しうる。これらの可撓性電子装置の多くは、これらの装置の電子部品を保持搭載する可撓性基板を組み込んだものである。金属膜は、熱安定性および耐化学性を含むいくつかの利点を有するが、コストが高く、光学透明性が不足するという欠点を有する。ポリマー膜は、低コストおよび耐衝撃性を含む、いくつかの利点を有するが、光学透明性が不十分で、熱安定性が不十分で、更に、気密性および繰返し疲労性能が限られる。
これらの電子装置のいくつかは、可撓性表示部も用いうる。可撓性表示部での利用で、光学透明性および熱安定性は、望ましい特性であることが多い。更に、可撓性表示部、特に、タッチスクリーン機能を有するか、および／または、折り畳み可能な可撓性表示部は、小さい曲率半径における耐破損性を含む高い耐疲労性および耐穿刺性を有するべきである。更に、可撓性表示部は、表示部の意図した利用例に応じて、消費者が容易に曲げたり、折り畳んだりできるべきである。
いくつかの可撓性のガラスおよびガラス含有材料は、可撓性で折り畳み可能な基板および表示部での利用に、多数の望ましい特性を提供する。しかしながら、これまで、これらの利用例でガラス材料を利用するように取り組んできたが、困難であった。概して、ガラス基板は、非常に薄い厚さレベル（＜２５μｍ）で製作されて、更に小さい曲率半径を実現しうる。これらの「薄い」ガラス基板には、耐穿刺性が限られるという問題がある。一方、ガラス基板を厚くすることで（＞１５０μｍ）、耐穿刺性を高めたガラス基板を製作しうるが、このような基板は、適切な耐疲労性、および、曲げられた時の機械的信頼性が不十分となる。
更に、これらの可撓性ガラス材料を、電子部品（例えば、薄膜トランジスタ（「ＴＦＴ」）、タッチセンサなど）、更なる層（例えば、ポリマー電子素子パネル）、および、接着剤（例えば、エポキシ、光学的に透明な接着剤（「ＯＣＡ」）も含むモジュールのカバー要素として用いると、これらの様々な部品および素子間の相互作用により、最終製品、例えば、電子表示装置内でモジュールを使用する間に存在する複雑な応力状態が高まりうる。このような複雑な応力状態は、カバー要素が経験する応力レベル、および／または、応力集中要因を増加させうる。したがって、これらのカバー要素は、モジュール内の結合および／または層間剥離破損モードの影響を受け易いことがありうる。更に、このような複雑な相互作用により、消費者がカバー要素を曲げたり、折り畳んだりするのに必要な曲げる力が高まりうる。
したがって、様々な電子装置での利用、特に、可撓性電子表示装置での利用、更に、折り畳み可能な表示装置での利用に、可撓性のガラス含有材料、および、これらの材料を用いたモジュール設計が必要である。
本開示の第１の態様によれば、表示モジュールを提供し、それは、約２５μｍから約２００μｍの厚さ、および、約２０ＧＰａから約１４０ＧＰａのカバー要素弾性率を有するカバー要素であって、更に、ガラス組成を有する構成要素、第１の主面、および、第２の主面を含むカバー要素と、（ａ）基材、および、（ｂ）第１の接着剤を有する積層部と
を含み、基材は、ガラス組成、および、約１００μｍから１５００μｍの厚さを有する構成要素を含むものであり、第１の接着剤は、積層部をカバー要素の第２の主面に接合し、約０．００１ＧＰａから約１０ＧＰａの弾性率、および、約５μｍから５０μｍの厚さを有するものである。更に、表示モジュールは、準静的押込み試験におけるカバー要素への衝撃により、カバー要素の第２の主面で約４７００ＭＰａ未満の引張応力を特徴とする耐衝撃性を有する。
本開示の第２の態様によれば、表示モジュールを提供し、それは、約２５μｍから約２００μｍの厚さ、および、約２０ＧＰａから約１４０ＧＰａのカバー要素弾性率を有するカバー要素であって、更に、ガラス組成を有する構成要素、第１の主面、および、第２の主面を含むカバー要素と、（ａ）基材、および、（ｂ）第１の接着剤を有する積層部と
を含み、基板は、ガラス組成、および、約１００μｍから１５００μｍの厚さを有する構成要素を含むものであり、第１の接着剤は、積層部をカバー要素の第２の主面に接合し、約０．００１ＧＰａから約１０ＧＰａの弾性率、および、約５μｍから５０μｍの厚さを有するものである。更に、表示モジュールは、ペン落下試験におけるカバー要素への衝撃により、カバー要素の第１の主面で約４０００ＭＰａ未満の引張応力、および、カバー要素の第２の主面で約１２０００ＭＰａ未満の引張応力を特徴とする耐衝撃性を有する。
本開示の第３の態様によれば、表示モジュールを提供し、それは、約２５μｍから約２００μｍの厚さ、および、約２０ＧＰａから約１４０ＧＰａのカバー要素弾性率を有するカバー要素であって、更に、ガラス組成を有する構成要素、第１の主面、および、第２の主面を含むカバー要素と、（ａ）基材、および、（ｂ）第１の接着剤を有する積層部と
を含み、基材は、ガラス組成、および、約１００μｍから１５００μｍの厚さを有する構成要素を含むものであり、第１の接着剤は、積層部をカバー要素の第２の主面に接合し、約０．００１ＧＰａから約１０ＧＰａの弾性率、および、約５μｍから５０μｍの厚さを有するものである。表示モジュールは、準静的押込み試験におけるカバー要素への衝撃により、カバー要素の第２の主面で約４７００ＭＰａ未満の引張応力を特徴とする耐衝撃性を有する。更に、表示モジュールは、準静的押込み試験中に測定された約７５０Ｎ／ｍｍ以上の剛性を有する。
更なる特徴および利点を、以下の詳細な記載に示し、それは、部分的には、当業者にはその記載から容易に明らかであるか、または、次の詳細な記載、請求項、および、添付の図面を含む本明細書に記載の実施形態を行うことで分かるだろう。例えば、様々な特徴を、以下の実施形態により組み合わせうる。
実施形態１ 表示モジュールにおいて、
約２５μｍから約２００μｍの厚さ、および、約２０ＧＰａから約１４０ＧＰａのカバー要素弾性率を有するカバー要素であって、更に、ガラス組成を有する構成要素、第１の主面、および、第２の主面を含むカバー要素と、
（ａ）基材、および、（ｂ）第１の接着剤を有する積層部と
を含み、
基材は、ガラス組成、および、約１００μｍから１５００μｍの厚さを有する構成要素を含むものであり、
第１の接着剤は、積層部をカバー要素の第２の主面に接合し、約０．００１ＧＰａから約１０ＧＰａの弾性率、および、約５μｍから５０μｍの厚さを有するものであり、
表示モジュールは、準静的押込み試験におけるカバー要素への衝撃により、カバー要素の第２の主面で約４７００ＭＰａ未満の引張応力を特徴とする耐衝撃性を有するものである表示モジュール。
実施形態２ 準静的押込み試験におけるカバー要素への衝撃により、カバー要素の第２の主面で約３２００ＭＰａ未満の引張応力を特徴とする耐衝撃性を有する、実施形態１に記載の表示モジュール。
実施形態３ 第１の接着剤は、更に、約５μｍから約２５μｍの厚さを有し、カバー要素は、更に、約５０μｍから約１５０μｍの厚さを有するものである、実施形態２に記載の表示モジュール。
実施形態４ 第１の接着剤は、エポキシ、ウレタン、アクリル酸塩、アクリル、スチレンコポリマー、ポリイソブチレン、ポリビニルブチラール、エチレン酢酸ビニル、ケイ酸ナトリウム、光学的に透明な接着剤（ＯＣＡ）、感圧接着剤（ＰＳＡ）、ポリマーフォーム、天然樹脂、または、合成樹脂の１つ以上を含むものである、実施形態１から３のいずれか１つに記載の表示モジュール。
実施形態５ 積層部は、
（ｃ）約２５μｍから約２００μｍの厚さ、および、約２０ＧＰａから約１４０ＧＰａの中間層弾性率を有し、更に、ガラス組成を有する構成要素を含む中間層と、
（ｄ）中間層を基材に接合する第２の接着剤であって、約０．００１ＧＰａから約１０ＧＰａの弾性率、および、約５μｍから約５０μｍの厚さを有する第２の接着剤と
を更に含むものである、実施形態１から４のいずれか１つに記載の表示モジュール。
実施形態６ 準静的押込み試験におけるカバー要素への衝撃により、カバー要素の第２の主面で約４２００ＭＰａ未満の引張応力を特徴とする耐衝撃性を有する、実施形態５に記載の表示モジュール。
実施形態７ 第１および第２の接着剤は、更に、各々、約５μｍから約２５μｍの厚さを有し、カバー要素および中間層は、更に、各々、約７５μｍから約１５０μｍの厚さを有するものである、実施形態６に記載の表示モジュール。
実施形態８ 第１および第２の接着剤は、各々、エポキシ、ウレタン、アクリル酸塩、アクリル、スチレンコポリマー、ポリイソブチレン、ポリビニルブチラール、エチレン酢酸ビニル、ケイ酸ナトリウム、光学的に透明な接着剤（ＯＣＡ）、感圧接着剤（ＰＳＡ）、ポリマーフォーム、天然樹脂、または、合成樹脂の１つ以上を含むものである、実施形態５から７のいずれか１つに記載の表示モジュール。
実施形態９ 表示モジュールにおいて、
約２５μｍから約２００μｍの厚さ、および、約２０ＧＰａから約１４０ＧＰａのカバー要素弾性率を有するカバー要素であって、更に、ガラス組成を有する構成要素、第１の主面、および、第２の主面を含むカバー要素と、
（ａ）基材、および、（ｂ）第１の接着剤を有する積層部と
を含み、
基材は、ガラス組成、および、約１００μｍから１５００μｍの厚さを有する構成要素を含むものであり、
第１の接着剤は、積層部をカバー要素の第２の主面に接合し、約０．００１ＧＰａから約１０ＧＰａの弾性率、および、約５μｍから５０μｍの厚さを有するものであり、
表示モジュールは、ペン落下試験におけるカバー要素への衝撃により、カバー要素の第１の主面で約４０００ＭＰａ未満の引張応力、および、カバー要素の第２の主面で約１２０００ＭＰａ未満の引張応力を特徴とする耐衝撃性を有するものである表示モジュール。
実施形態１０ ペン落下試験におけるカバー要素への衝撃により、カバー要素の第１の主面で約４０００ＭＰａ未満の引張応力、および、カバー要素の第２の主面で約９０００ＭＰａ未満の引張応力を特徴とする耐衝撃性を有するものである、実施形態９に記載の表示モジュール。
実施形態１１ 第１の接着剤は、更に、各々、約５μｍから約２５μｍの厚さを有し、カバー要素は、更に、各々、約５０μｍから約１５０μｍの厚さを有するものである、実施形態１０に記載の表示モジュール。
実施形態１２ 第１の接着剤は、エポキシ、ウレタン、アクリル酸塩、アクリル、スチレンコポリマー、ポリイソブチレン、ポリビニルブチラール、エチレン酢酸ビニル、ケイ酸ナトリウム、光学的に透明な接着剤（ＯＣＡ）、感圧接着剤（ＰＳＡ）、ポリマーフォーム、天然樹脂、または、合成樹脂の１つ以上を含むものである、実施形態９から１１のいずれか１つに記載の表示モジュール。
実施形態１３ 積層部は、
（ｃ）約２５μｍから約２００μｍの厚さ、および、約２０ＧＰａから約１４０ＧＰａの中間層弾性率を有し、更に、ガラス組成を有する構成要素を含む中間層と、
（ｄ）中間層を基材に接合する第２の接着剤であって、約０．００１ＧＰａから約１０ＧＰａの弾性率、および、約５μｍから約５０μｍの厚さを有する第２の接着剤と
を更に含むものである、実施形態９から１２のいずれか１つに記載の表示モジュール。
実施形態１４ ペン落下試験におけるカバー要素への衝撃により、カバー要素の第１の主面で約４０００ＭＰａ未満の引張応力、および、カバー要素の第２の主面で約１１０００ＭＰａ未満の引張応力を特徴とする耐衝撃性を有するものである、実施形態１３に記載の表示モジュール。
実施形態１５ 第１および第２の接着剤は、更に、各々、約５μｍから約２５μｍの厚さを有し、カバー要素および中間層は、更に、各々、約５０μｍから約１５０μｍの厚さを有するものである、実施形態１４に記載の表示モジュール。
実施形態１６ 第１および第２の接着剤は、各々、エポキシ、ウレタン、アクリル酸塩、アクリル、スチレンコポリマー、ポリイソブチレン、ポリビニルブチラール、エチレン酢酸ビニル、ケイ酸ナトリウム、光学的に透明な接着剤（ＯＣＡ）、感圧接着剤（ＰＳＡ）、ポリマーフォーム、天然樹脂、または、合成樹脂の１つ以上を含むものである、実施形態１３から１５のいずれか１つに記載の表示モジュール。
実施形態１７ 表示モジュールにおいて、
約２５μｍから約２００μｍの厚さ、および、約２０ＧＰａから約１４０ＧＰａのカバー要素弾性率を有するカバー要素であって、更に、ガラス組成を有する構成要素、第１の主面、および、第２の主面を含むカバー要素と、
（ａ）基材、および、（ｂ）第１の接着剤を有する積層部と
を含み、
基材は、ガラス組成、および、約１００μｍから１５００μｍの厚さを有する構成要素を含むものであり、
第１の接着剤は、積層部をカバー要素の第２の主面に接合し、約０．００１ＧＰａから約１０ＧＰａの弾性率、および、約５μｍから５０μｍの厚さを有するものであり、
表示モジュールは、準静的押込み試験におけるカバー要素への衝撃により、カバー要素の第２の主面で約４７００ＭＰａ未満の引張応力を特徴とする耐衝撃性を有し、
更に、準静的押込み試験中に測定された約７５０Ｎ／ｍｍ以上の剛性を有する表示モジュール。
実施形態１８ 準静的押込み試験におけるカバー要素への衝撃により、カバー要素の第２の主面で約３２００ＭＰａ未満の引張応力を特徴とする耐衝撃性を有し、
更に、準静的押込み試験中に測定された約１０００Ｎ／ｍｍ以上の剛性を有する、実施形態１７に記載の表示モジュール。
実施形態１９ 第１の接着剤は、更に、約５μｍから約２５μｍの厚さを有し、カバー要素は、更に、約５０μｍから約１５０μｍの厚さを有するものである、実施形態１８に記載の表示モジュール。
実施形態２０
第１の接着剤は、エポキシ、ウレタン、アクリル酸塩、アクリル、スチレンコポリマー、ポリイソブチレン、ポリビニルブチラール、エチレン酢酸ビニル、ケイ酸ナトリウム、光学的に透明な接着剤（ＯＣＡ）、感圧接着剤（ＰＳＡ）、ポリマーフォーム、天然樹脂、または、合成樹脂の１つ以上を含むものである、実施形態１９に記載の表示モジュール。
実施形態２１ 表示モジュールにおいて、
約２５μｍから約２００μｍの厚さ、および、約２０ＧＰａから約１４０ＧＰａのカバー要素弾性率を有するカバー要素であって、更に、ガラス組成を有する構成要素、第１の主面、および、第２の主面を含むカバー要素と、
（ａ）基材、および、（ｂ）第１の接着剤を有する積層部と
を含み、
基材は、約１００μｍから１５００μｍの厚さを有するものであり、
第１の接着剤は、積層部をカバー要素の第２の主面に接合し、約０．００１ＧＰａから約１０ＧＰａの弾性率、および、約５μｍから５０μｍの厚さを有するものであり、
更に、表示モジュールは、
準静的押込み試験におけるカバー要素への衝撃により、カバー要素の第２の主面で約４７００ＭＰａ未満の引張応力を特徴とする耐衝撃性、
ペン落下試験におけるカバー要素への衝撃により、カバー要素の第１の主面で約４０００ＭＰａ未満の引張応力、および、カバー要素の第２の主面で約１２０００ＭＰａ未満の引張応力を特徴とする耐衝撃性、および、
準静的押込み試験中に測定された約７５０Ｎ／ｍｍ以上の剛性
の少なくとも１つを有するものである表示モジュール。
ここまでの概略的記載および次の詳細な記載の両方が、例示的なものにすぎず、請求項の本質および特徴を理解するための概観および枠組みをを提供することを意図すると、理解すべきである。添付の図面は、更なる理解のために提供されたものであり、本明細書に組み込まれ、その一部を構成する。図面は、１つ以上の実施形態を示し、明細書の記載と共に、様々な実施形態の原理および動作を説明する役割を果たす。本明細書で用いるような方向を表す用語、例えば、上に、下に、右、左、前、後ろ、最上部、底部などは、図示した図面との関係で記載したものにすぎず、絶対的な向きを意味することを意図しない。
本開示のいくつかの態様による３層表示モジュールの断面図である。 本開示のいくつかの態様による５層表示モジュールの断面図である 本開示のいくつかの態様による準静的および動的耐衝撃性を測定するペン落下試験装置内の表示モジュールを示している。 本開示のいくつかの態様による表示モジュールのカバー要素の第２の主面での最大主応力と、６０Ｎのピーク荷重までのモデル化した準静的押込み試験でモジュールに加えられた荷重との関係を示すプロットである。 本開示のいくつかの態様による６０Ｎのピーク荷重までのモデル化した準静的押込み試験を行った表示モジュールについて、荷重と変形との関係を示すプロットである。 図３Ａに概略的に示した準静的押込み試験で試験したモジュールの一部について、ピーク破損荷重を示すプロットである。 本開示のいくつかの態様による表示モジュールのカバー要素の第２の主面での最大主応力と、ペン落下高さが２５ｃｍであるペン落下試験でモデル化した衝撃位置からの距離との関係を示すプロットである。 本開示のいくつかの態様による表示モジュールのカバー要素の第１の主面での最大主応力と、ペン落下高さが２５ｃｍであるペン落下試験でモデル化した衝撃位置からの距離との関係を示すプロットである。 本開示のいくつかの態様による表示モジュールのカバー要素の第２の主面での最大主応力と、ペン落下高さが２５ｃｍであるペン落下試験でモデル化した衝撃からの時間との関係を示すプロットである。 本開示のいくつかの態様による表示モジュールのカバー要素の第２の主面での変形と、ペン落下高さが２５ｃｍであるペン落下試験でモデル化した衝撃からの時間との関係を示すプロットである。 図３Ａから６Ｂに示した表示モジュールのカバー要素の第２の主面での最大主応力を、これらの試料で観察された最も低い最大主応力からの増分をパーセントで表した値と共に示す棒グラフである。
ここで、請求した本発明による実施形態を詳細に記載し、添付の図面に例を示す。全図を通して、同じ、または、類似の部分を称するには、可能な限り同じ参照番号を用いている。本明細書において、範囲を、「約」１つの特定の値から、および／または、「約」他の特定の値までと表しうる。そのように範囲を表した場合には、他の実施形態は、その１つの特定の値から、および／または、他方の特定の値までを含む。同様に、値の前に「約」を付けて、概数で表した場合には、その特定の値が他の実施形態を形成することが理解されよう。本明細書において、数値または範囲の端点を、「約」を付けて記載したかに関わらず、その数値または範囲の端点は、「約」で修飾されたものと、「約」で修飾されないものとの２つの実施形態を含むことを意図している。更に、各範囲の端点は、他方の端点との関係でと、他方の端点とは独立にの両方で重要であることも理解されよう。
本明細書で用いたような「略」、「実質的に」、および、それらの変化形は、記載した特徴が、値または記載内容に等しいか、略等しいと示すことを意図する。例えば、「略平坦な」面は、平坦か、または、略平坦な面を表すことを意図する。更に、「略」という用語は、２つの値が等しいか、略等しいと示すことを意図する。いくつかの実施形態において、「略」という用語は、値が、互いに約５％以内、または、互いに約２％以内など、互いに約１０％以内であることを表しうる。
本開示の表示モジュールおよび物品は、他の特徴および利点の中で、予想しないような高い準静的および動的耐衝撃性を提供する。これらのモジュールは、このような耐衝撃性レベルを、接着剤およびカバー要素の厚さの設計、および、モジュール内の層数を通して達成する。更に、これらのモジュールに関連する耐衝撃属性を高めることは、機械的な信頼性および耐穿刺性にも貢献しうる。機械的な信頼性について、本開示の表示モジュールは、撓み、曲げ、または、他の態様で変形された場合に、ガラス含有カバー要素での破損を回避するように構成される。例えば、表示モジュールは、耐穿刺性が特に望まれる位置である、折り畳み可能な電子表示装置のユーザに向いた部分のカバーか、装置自体の内部に配置されて、その上に電子部品が配置される基板モジュールか、または、表示装置の他の部分の１つ以上として用いうる。その代わりに、本開示の表示モジュールを、表示部を有さないが、ガラスまたはガラス含有層を有益な特性のために用い、折り畳み自在な表示部と同様にきつい曲率半径まで折り畳まれるか、または、他の態様で曲げられる装置で用いうる。耐穿刺性は、表示モジュールを、ユーザが装置と相互作用する位置である装置の外側で用いる場合に、特に有益である。
より具体的には、本開示の表示モジュールおよび物品は、モジュール内で用いられるカバー要素、接着剤および中間層の材料の物性および厚さを制御することによって、上記利点のいくつか、または、全てを実現しうる。例えば、これらの表示モジュールは、モデル化した、または、実際の準静的押込み試験または動的ペン落下試験で測定したカバー要素の主面での引張応力の削減を特徴とする高められた耐衝撃性を示しうるもので、それは、中間層の厚さの増加、中間層の弾性率の増加、および／または、第１の接着剤の弾性率の増加により実現される。このように準静的および動的荷重に関連した引張応力が低下することで、利用例で生じた衝撃がモジュールに加えられた時にも、モジュールの信頼性、特に、カバー要素の耐破損性が高まりうる。更に、本開示の実施形態および概念は、当業者に、カバー要素の主面での引張応力を削減するように表示モジュールを設計するための枠組みを提供し、それは、これらのモジュールを、曲げ、および、折り畳みの程度および回数が異なる利用例を含む様々な利用例で用いる場合の信頼性、製造容易性、および、適切性にも貢献しうる。
図１Ａを参照すると、本開示のいくつかの態様による３層モジュールとして例示的な形状で表した表示モジュール１００ａを示している。モジュール１００ａは、カバー要素５０、第１の接着剤１０ａ、および、基材６０を含む。更に、接着剤１０ａおよび基材６０を含むものを積層部９０ａとして示している。更に、カバー要素５０は、厚さ５２、第１の主面５４、および、第２の主面５６を有する。厚さ５２は、約２５μｍから約２００μｍの範囲、例えば、約２５μｍから約１７５μｍまで、約２５μｍから約１５０μｍまで、約２５μｍから約１２５μｍまで、約２５μｍから約１００μｍまで、約２５μｍから約７５μｍまで、約２５μｍから約５０μｍまで、約５０μｍから約１７５μｍまで、約５０μｍから約１５０μｍまで、約５０μｍから約１２５μｍまで、約５０μｍから約１００μｍまで、約５０μｍから約７５μｍまで、約７５μｍから約１７５μｍまで、約７５μｍから約１５０μｍまで、約７５μｍから約１２５μｍまで、約７５μｍから約１００μｍまで、約１００μｍから約１７５μｍまで、約１００μｍから約１５０μｍまで、約１００μｍから約１２５μｍまで、約１２５μｍから約１７５μｍまで、約１２５μｍから約１５０μｍ、および、約１５０μｍから約１７５μｍまでの範囲でありうる。他の態様において、厚さ５２は、約２５μｍから１５０μｍまで、約５０μｍから１００μｍ、または、約６０μｍから８０μｍまでの範囲でありうる。カバー要素５０の厚さ５２を、上記範囲の間の範囲である他の厚さにも設定しうる。表示モジュール１００ａのいくつかの態様は、そのような電子装置利用で用いられる他のガラスカバー要素の厚さと比べて比較的薄い、例えば、約７５μｍから約１２５μｍの厚さのカバー要素５０を組み入れる。そのような比較的薄いカバー要素５０を用いることで、予想に反して、準静的および動的衝撃に対する抵抗を高めうるもので、それは、準静的押込み試験またはペン落下試験で衝撃が加えられた時に、カバー要素５０の第１および第２の主面５４、５６で観察される引張応力の削減として現れる。
図１Ａの表示モジュール１００ａは、カバー要素５０を含み、カバー要素の弾性率は、約２０ＧＰａから１４０ＧＰａの範囲、例えば、約２０ＧＰａから約１２０ＧＰａまで、約２０ＧＰａから約１００ＧＰａまで、約２０ＧＰａから約８０ＧＰａまで、約２０ＧＰａから約６０ＧＰａまで、約２０ＧＰａから約４０ＧＰａまで、約４０ＧＰａから約１２０ＧＰａまで、約４０ＧＰａから約１００ＧＰａまで、約４０ＧＰａから約８０ＧＰａまで、約４０ＧＰａから約６０ＧＰａまで、約６０ＧＰａから約１２０ＧＰａまで、約６０ＧＰａから約１００ＧＰａまで、約６０ＧＰａから約８０ＧＰａまで、約８０ＧＰａから約１２０ＧＰａまで、約８０ＧＰａから約１００ＧＰａ、および、約１００ＧＰａから約１２０ＧＰａまでである。カバー要素５０は、ガラス組成を有する構成要素であるか、または、ガラス組成を有する少なくとも１つの構成要素を含みうる。後者の場合には、カバー要素５０は、ガラス含有材料を含むの１つ以上の層を含みうるもので、例えば、要素５０は、ポリマーマトリックス中の第２相のガラス粒子で構成されたポリマー／ガラス複合材でありうる。いくつかの態様において、カバー要素５０は、約５０ＧＰａから約１００ＧＰａ、若しくは、これらの間の任意の弾性率の値または値の範囲を特徴とするガラス要素である。他の態様において、カバー要素の弾性率は、約２０ＧＰａ、３０ＧＰａ、４０ＧＰａ、５０ＧＰａ、６０ＧＰａ、７０ＧＰａ、８０ＧＰａ、９０ＧＰａ、１００ＧＰａ、１１０ＧＰａ、１２０ＧＰａ、１３０ＧＰａ、１４０ＧＰａ、若しくは、これらの値の間の任意の弾性率の値または値の範囲である。
図１Ａに示した表示モジュール１００ａのある態様において、カバー要素５０は、ガラス層を含みうる。他の態様において、カバー要素５０は、２つ以上のガラス層を含みうる。したがって、厚さ５２は、カバー要素５０を構成する個々のガラス層の厚さの合計を反映する。カバー要素５０が２つ以上の個々のガラス層を含む、それらの態様において、個々の各ガラス層の厚さは、１μｍ以上である。例えば、モジュール１００ａで用いられるカバー要素５０は、３つのガラス層を含みうるもので、各ガラス層は、約８μｍの厚さを有し、カバー要素５０の厚さは約２４μｍになる。しかしながら、カバー要素５０は、多数のガラス層の間に挟まれた他の非ガラス層（例えば、コンプライアンスを有するポリマー層）を含みうることも理解すべきである。モジュール１００ａの他の利用例において、カバー要素５０は、ガラス含有材料を含む１つ以上の層を含みうるもので、例えば、要素５０は、ポリマーマトリックス中の第２相のガラス粒子で構成されたポリマー／ガラス複合材でありうる。
図１Ａにおいて、ガラス材料を有するカバー要素５０を含む表示モジュール１００ａは、無アルカリアルミノケイ酸、ホウケイ酸、アルミノホウケイ酸、および、ケイ酸塩ガラス組成物から製作しうる。カバー要素５０は、含アルカリアルミノケイ酸、ホウケイ酸、アルミノホウケイ酸、および、ケイ酸塩ガラス組成物からも製作しうる。ある態様において、アルカリ土類改質剤を、カバー要素５０の上記組成物の任意のものに追加しうる。いくつかの態様において、以下のようなガラス組成物が、１つ以上のガラス層を含むカバー要素５０に適する：（モル％で表した）５０から７５％のＳｉＯ２、５から２０％のＡｌ２Ｏ３、８から２３％のＢ２Ｏ３、０．５から９％のＭｇＯ、１から９％のＣａＯ、０から５％のＳｒＯ、０から５％のＢａＯ、０．１から０．４％のＳｎＯ２、０から０．１％のＺｒＯ２、および、０から１０％のＮａ２Ｏ、０から５％のＫ２Ｏ、および、０から１０％のＬｉ２Ｏ。いくつかの態様において、以下のようなガラス組成物が、１つ以上のガラス層を含むカバー要素５０に適する：（モル％で表した）６４から６９％のＳｉＯ２、５から１２％のＡｌ２Ｏ３、８から２３％のＢ２Ｏ３、０．５から２．５％のＭｇＯ、１から９％のＣａＯ、０から５％のＳｒＯ、０から５％のＢａＯ、０．１から０．４％のＳｎＯ２、０から０．１％のＺｒＯ２、および、０から１％のＮａ２Ｏ。他の態様において、以下のようなガラス組成物が、カバー要素５０に適する：（モル％で表した）約６７．４％のＳｉＯ２、約１２．７％のＡｌ２Ｏ３、約３．７％のＢ２Ｏ３、約２．４％のＭｇＯ、０％のＣａＯ、０％のＳｒＯ、約０．１％のＳｎＯ２、および、約１３．７％のＮａ２Ｏ。更なる態様において、以下のようなガラス組成物も、カバー要素５０に用いられるガラス層に適する：（モル％で表した）６８．９％のＳｉＯ２、１０．３％のＡｌ２Ｏ３、１５．２％のＮａ２Ｏ、５．４％のＭｇＯ、および、０．２％のＳｎＯ２。他の態様において、カバー要素５０は、以下のようなガラス組成（「ガラス１」）を用いうる：（モル％で表した）約６５％のＳｉＯ２、約５％のＢ２Ｏ３、約１４％のＡｌ２Ｏ３、約１４％のＮａ２Ｏ、および、約２モル％のＭｇＯ。更なる態様において、以下のようなガラス組成物も、カバー要素５０に用いられるガラス層に適する：（モル％で表した）６８．９％のＳｉＯ２、１０．３％のＡｌ２Ｏ３、１５．２％のＮａ２Ｏ、５．４％のＭｇＯ、および、０．２％のＳｎＯ２。限定するものではないが、傷の生成を最小にしつつ薄い厚さレベルに容易に製造すること、曲げる間に生じる引張応力を相殺する圧縮応力領域の生成を容易にすること、光学透明性、および、耐腐食性を含む様々な基準を用いて、ガラス材料を含むカバー要素５０の組成を選択しうる。
折り畳み可能なモジュール１００ａで用いられるカバー要素５０は、様々な物理的な形および形状を採用しうる。断面で見た場合、単層または多層としての要素５０は、平坦または平面でありうる。いくつかの態様において、要素５０を、最終的利用例に応じて、非直線で構成されたシート形状に製作しうる。例えば、楕円の表示部およびベゼルを有する携帯表示装置は、略楕円のシート形状を有するカバー要素５０を用いうる。
再び、図１Ａを参照すると、表示モジュール１００ａは、約１００μｍから１６００μｍの厚さ９２ａを有する積層部９０ａを更に含み、第１の接着剤１０ａは、積層部９０ａをカバー要素５０の第２の主面５６に接合するように構成されて、第１の接着剤１０ａは、厚さ１２ａ、および、約０．００１ＧＰａから約１０ＧＰａ、例えば、約０．００１ＧＰａから約８ＧＰａまで、約０．００１ＧＰａから約６ＧＰａまで、約０．００１ＧＰａから約４ＧＰａまで、約０．００１ＧＰａから約２ＧＰａまで、約０．００１ＧＰａから約１ＧＰａまで、約０．０１ＧＰａから約８ＧＰａまで、約０．０１ＧＰａから約６ＧＰａまで、約０．０１ＧＰａから約４ＧＰａまで、約０．０１ＧＰａから約２ＧＰａまで、約０．１ＧＰａから約８ＧＰａまで、約０．１ＧＰａから約６ＧＰａまで、約０．１ＧＰａから約４ＧＰａまで、約０．２ＧＰａから約８ＧＰａまで、約０．２ＧＰａから約６ＧＰａ、約０．５ＧＰａから約８ＧＰａまでの弾性率を特徴とする。表示モジュール１００ａの第１の態様のいくつかの実施形態によれば、第１の接着剤１０ａは、約０．００１ＧＰａ、０．００２ＧＰａ、０．００３ＧＰａ、０．００４ＧＰａ、０．００５ＧＰａ、０．００６ＧＰａ、０．００７ＧＰａ、０．００８ＧＰａ、０．００９ＧＰａ、０．０１ＧＰａ、０．０２ＧＰａ、０．０３ＧＰａ、０．０４ＧＰａ、０．０５ＧＰａ、０．１ＧＰａ、０．２ＧＰａ、０．３ＧＰａ、０．４ＧＰａ、０．５ＧＰａ、０．６ＧＰａ、０．７ＧＰａ、０．８ＧＰａ、０．９ＧＰａ、１ＧＰａ、２ＧＰａ、３ＧＰａ、４ＧＰａ、５ＧＰａ、６ＧＰａ、７ＧＰａ、８ＧＰａ、９ＧＰａ、１０ＧＰａ、若しくは、これらの弾性率の値の間の任意の値または値の範囲の弾性率を特徴とする。
再び、図１Ａに示した表示モジュール１００ａを参照すると、第１の接着剤１０ａは、約５μｍから約６０μｍ、例えば、約５μｍから約５０μｍまで、約５μｍから約４０μｍまで、約５μｍから約３０μｍまで、約５μｍから約２０μｍまで、約５μｍから約１５μｍまで、約５μｍから約１０μｍまで、約１０μｍから約６０μｍまで、約１５μｍから約６０μｍまで、約２０μｍから約６０μｍまで、約３０μｍから約６０μｍまで、約４０μｍから約６０μｍまで、約５０μｍから約６０μｍまで、約５５μｍから約６０μｍまで、約１０μｍから約５０μｍまで、約１０μｍから約４０μｍまで、約１０μｍから約３０μｍまで、約１０μｍから約２０μｍまで、約１０μｍから約１５μｍまで、約２０μｍから約５０μｍまで、約３０μｍから約５０μｍまで、約４０μｍから約５０μｍまで、約２０μｍから約４０μｍ、および、約２０μｍから約３０μｍの厚さ１２ａを特徴とする。他の実施形態は、約５μｍ、１０μｍ、１５μｍ、２０μｍ、２５μｍ、３０μｍ、３５μｍ、４０μｍ、４５μｍ、５０μｍ、５５μｍ、６０μｍ、若しくは、これらの厚さの値の間の任意の値または値の範囲の厚さ１２ａを特徴とする第１の接着剤１０ａを有する。いくつかの態様において、第１の接着剤１０ａの厚さ１２ａは、約５μｍから５０μｍである。表示モジュール１００ａのいくつかの態様は、そのような電子装置利用で用いられる従来の接着剤の厚さと比べて比較的薄い、例えば、約５μｍから約２５μｍの厚さの接着剤１０ａを組み入れる。そのような比較的薄い接着剤１０ａを用いることで、予想に反して、準静的および動的衝撃に対する抵抗を高め、それは、準静的押込み試験またはペン落下試験で衝撃が加えられた時に、カバー要素５０の第１および第２の主面５４、５６で観察される引張応力の削減として現れる。
図１Ａに示した表示モジュール１００ａのいくつかの実施形態において、第１の接着剤１０ａは、更に、約０．１から約０．５、例えば、約０．１から約０．４５まで、約０．１から約０．４まで、約０．１から約０．３５まで、約０．１から約０．３まで、約０．１から約０．２５まで、約０．１から約０．２まで、約０．１から約０．１５まで、約０．２から約０．４５まで、約０．２から約０．４まで、約０．２から約０．３５まで、約０．２から約０．３まで、約０．２から約０．２５まで、約０．２５から約０．４５まで、約０．２５から約０．４まで、約０．２５から約０．３５まで、約０．２５から約０．３まで、約０．３から約０．４５まで、約０．３から約０．４まで、約０．３から約０．３５まで、約０．３５から約０．４５まで、約０．３５から約０．４、および、約０．４から約０．４５までのポアソン比を特徴とする。他の実施形態は、約０．１、０．１５、０．２、０．２５、０．３、０．３５、０．４、０．４５、０．５のポアソン比、若しくは、これらの値の間の任意のポアソン比または比の範囲を特徴とする。いくつかの態様において、第１の接着剤１０ａのポアソン比は、約０．１から約０．２５である。
ここまでに概説したように、図１Ａに示した表示モジュール１００ａは、ある物性（例えば、約０．００１ＧＰａから１０ＧＰａの弾性率）を有する接着剤１０ａを含む。モジュール１００ａでの接着剤１０ａとして用いうる例示的接着剤は、光学的に透明な接着剤（「ＯＣＡ」）（例えば、Ｈｅｎｋｅｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ＬＯＣＴＩＴＥ（登録商標）液体ＯＣＡ）、エポキシ、および、積層部９０ａ（例えば、基材６０）をカバー要素５０の第２の主面５６に接合するのに適する材料であると当業者が分かる他の接合剤を含む。モジュール１００ａの接着剤１０ａとして用いうる他の例示的接着剤は、エポキシ、ウレタン、アクリル酸塩、アクリル、スチレンコポリマー、ポリイソブチレン、ポリビニルブチラール、エチレン酢酸ビニル、ケイ酸ナトリウム、光学的に透明な接着剤（ＯＣＡ）、感圧接着剤（ＰＳＡ）、ポリマーフォーム、天然樹脂、および、合成樹脂の１つ以上を含む。
再び、図１Ａを参照すると、折り畳み可能なモジュール１００ａの積層部９０ａは、ガラス組成を有する構成要素、第１および第２の主面６４、６６、並びに、厚さ６２を有する基材６０を更に含む。基材６０は、ガラス組成を有する構成要素を含むことで、いくつかの実施形態において、約２０ＧＰａから１４０ＧＰａ、例えば、約２０ＧＰａから約１２０ＧＰａまで、約２０ＧＰａから約１００ＧＰａまで、約２０ＧＰａから約８０ＧＰａまで、約２０ＧＰａから約６０ＧＰａまで、約２０ＧＰａから約４０ＧＰａまで、約４０ＧＰａから約１２０ＧＰａまで、約４０ＧＰａから約１００ＧＰａまで、約４０ＧＰａから約８０ＧＰａまで、約４０ＧＰａから約６０ＧＰａまで、約６０ＧＰａから約１２０ＧＰａまで、約６０ＧＰａから約１００ＧＰａまで、約６０ＧＰａから約８０ＧＰａまで、約８０ＧＰａから約１２０ＧＰａまで、約８０ＧＰａから約１００ＧＰａ、および、約１００ＧＰａから約１２０ＧＰａまでの弾性率を有する。基材６０は、ガラス組成を有する構成要素であるか、または、ガラス組成を有する少なくとも１つの構成要素を含みうる。後者の場合、基材６０は、ガラス含有材料を含む１つ以上の層を含み、例えば、基材６０は、ポリマーマトリックス中の第２相のガラス粒子で構成されたポリマー／ガラス複合材でありうる。いくつかの態様において、基材は、約５０ＧＰａから約１００ＧＰａ、若しくは、これらの間の任意の弾性率の値または値の範囲を特徴とするガラス要素である。他の態様において、基材６０の弾性率は、約２０ＧＰａ、３０ＧＰａ、４０ＧＰａ、５０ＧＰａ、６０ＧＰａ、７０ＧＰａ、８０ＧＰａ、９０ＧＰａ、１００ＧＰａ、１１０ＧＰａ、１２０ＧＰａ、１３０ＧＰａ、１４０ＧＰａ、若しくは、これらの値の間の任意の弾性率の値または値の範囲である。更に、いくつかの実施形態において、基材６０は、ガラス組成について、カバー要素５０と略同様か、または、同じである。
図１Ａに示した表示モジュール１００ａの実施形態において、基材６０は、約１００μｍから約１５００μｍ、例えば、約１００μｍから約１２５０μｍまで、約１００μｍから約１０００μｍまで、約１００μｍから約７５０μｍまで、約１００μｍから約５００μｍまで、約１００μｍから約４００μｍまで、約１００μｍから約３００μｍまで、約１００μｍから約２００μｍ、５００μｍから約１５００μｍ、例えば、約５００μｍから約１２５０μｍまで、約５００μｍから約１０００μｍまで、約５００μｍから約７５０μｍまで、約７５０μｍから約１５００μｍまで、約７５０μｍから約１２５０μｍまで、約７５０μｍから約１０００μｍまで、約１０００μｍから約１５００μｍまで、約１０００μｍから約１２５０μｍ、若しくは、これらの厚さの値の間の任意の厚さ、または、厚さの範囲の厚さ６２を有する。更に、基材６０が厚さ６２の場合、ある実施形態において、表示モジュール１００ａを、ある程度まで曲げるか、撓ませるか、他の態様で機械的に変形して、例えば、約１０ｍｍ以上、または、５ｍｍ以上の曲率半径にしうる。
いくつかの実施形態において、モジュール１００ａの基材６０として用いるのに適した材料は、電子素子１０２を搭載するのに適し、折り畳み可能な電子装置モジュール１００ａに関する曲げ操作が行われても高い機械的一体性および可撓性を有する様々な熱硬化性材料および熱可塑性材料、例えば、ポリイミドを含む。例えば、基材６０は、有機発光ダイオード（「ＯＬＥＤ」）表示パネルでありうる。基材６０用に選択された材料も、高い熱安定性を有し、モジュール１００ａの利用環境、および／または、処理条件に関連する物性変化および／または劣化を阻止しうる。
図１Ａに示した表示モジュール１００ａの積層部９０ａは、基材６０に連結された１つ以上の電子素子（不図示）も含みうる。これらの電子素子は、従来のＯＬＥＤを含む表示装置で採用された従来の電子素子でありうる。例えば、積層部９０ａの基材６０は、タッチセンサ、偏光子などの形態および構造の１つ以上の電子素子、並びに、他の電子素子を、接着剤、または、これらの素子を基材６０に接合する他の化合物と共に、含みうる。更に、電子素子は、基材６０内に、および／または、その主面６４、６６の１つ以上の上に位置しうる。
図１Ｂに更に示すように、表示モジュール１００ｂは、更に（つまり、第１の接着剤１０ａおよび基材６０に追加で）、約２５μｍから約２００μｍの厚さ７２および約２０ＧＰａから約１４０ＧＰａの中間層弾性率を有する中間層７０を含む積層部９０ｂを有する５層モジュールとして例示的な形態で示されており、中間層７０は、ガラス組成を有する構成要素を更に含み、更に、（ｄ）中間層７０を基材６０に接合する第２の接着剤１０ｂを更に含み、第２の接着剤１０ｂは、約０．００１ＧＰａから約１０ＧＰａの弾性率、および、約５μｍから約５０μｍの厚さ１２ｂを有する。別段の記載がない限りは、中間層７０を、カバー要素５０と同じか、または、同様の組成、厚さ、および、弾性率で構成しうる。更に、別段の記載がない限りは、第２の接着剤１０ｂを、第１の接着剤１０ａと同じか、または、同様の組成、厚さ、および、弾性率で構成しうる。概して、表示モジュール１００ａ、１００ｂの構成は、本開示の原理によれば、任意の層数を有する表示モジュールを用いうることを示している。
ここで図２を参照すると、ペン落下試験装置２００を示している。本明細書で用いるように、ペン落下試験装置２００を用いて「ペン落下試験」を行い、カバー要素の主面５４、５６で観察される応力状態を特徴とする表示モジュール１００ａ、１００ｂ（図１Ａおよび１Ｂを参照）の耐衝撃性を評価した。本明細書で記載し称したように、ペン落下試験は、カバー要素５０の露出面、つまり、主面５４に（つまり、２５ｃｍの固定高さでのペン落下からの）荷重を加えて、表示モジュール１００ａ、１００ｂ試料を試験するように行われる動的試験である。表示モジュール１００ａ、１００ｂの反対側の面は、例えば、主面６６において（図１Ａおよび１Ｂを参照）、アルミニウム板（４００番の紙やすりで表面粗さに研磨した６０６３アルミニウム合金）によって支持される。ペン落下試験によれば、１つの管を用いて、ペンを試料まで導き、管の長軸が試料の最上面と略垂直になるようにして、管を試料の最上面と接触するように配置する。各管は、２．５４ｃｍ（１インチ）の外径、１．４ｃｍ（９／１６インチ）の内径、および、９０ｃｍの長さを有する。アクリロニトリルブタジエン（「ＡＢＳ」）シムを用いて、ペンを、各試験について、２５ｃｍの望ましい高さ（基材の表面の上方のボールの高さ）に保持する。各落下後に、管を試料に対して再配置して、ペンを、試料上の異なる衝撃位置に導く。ペン落下試験で用いたペンは、０．３５ｍｍの直径のボールペン先２１２、および、キャップを含めて５．７グラムの質量を有する。図２に示したペン落下試験によれば、キャップをペンの最上端部（つまり、ペン先と反対側の端部）に取り付けた状態で、ボールペン先２１２が試験試料、つまり、表示モジュール１００ａ、１００ｂと相互作用しうるように落下させる。
有利なように、図２のペン落下試験装置を用いて行ったペン落下試験を、ＦＥＡ技術を用いてモデル化し、カバー要素５０の主面５４、５６で生じた引張応力を、２５ｃｍの固定ペン落下高さに基づいて推定した。本開示の分野の当業者なら更に理解するように、このモデル化を行うのにある仮定を行った。特に、カバー要素５０および基材６０は、７１ＧＰａの弾性率、および、０．２２のポアソン比を有すると仮定した。更に、第１および第２の接着剤について、典型的光学接着剤は、０．３ＧＰａの弾性率、および、０．４９のポアソン比を示すものと仮定した。更に、ペン落下試験のモデル化について、更に以下のような仮定を行った：ペン先２１２をペン先の変形がない剛体としてモデル化し、モジュール１００ａの１／４対称片を用い、分析中にモジュール１００ａの全ての界面は完全に接合されて層分離がないと仮定し、ペン落下試験装置２００との関係で記載したアルミニウム支持板は、剛体アルミニウム板としてモデル化し、モジュール１００ａとアルミニウム支持板の接触は摩擦がないと仮定し、ペン先２１２は、モジュール１００ａのカバー要素５０に侵入しないと仮定し、モジュール１００ａの要素について、線形弾性または超弾性物性を用い、大きい変形アプローチを用い、更に、モジュール１００ａは、模擬試験中、室温とした。
表示モジュール１００ａ、１００ｂのある実施形態において（図１Ａおよび１Ｂを参照）、モジュールは、２５ｃｍのペン落下高さでモデル化したペン落下試験でカバー要素に衝撃を加えた時に（図２を参照）、カバー要素５０の第１の主面５４で約４０００ＭＰａ未満の引張応力、および、カバー要素５０の第２の主面５６で約１２０００ＭＰａ未満の引張応力を特徴とする耐衝撃性を示しうる。予想に反して、そのようにペン落下試験のモデル化によって分かるように、接着剤１０ａ、１０ｂの厚さ１２ａ、１２ｂ、および、カバー要素５０の厚さ５２を調節して、モジュール１００ａの耐衝撃性を更に高めて、ペン落下試験でカバー要素に衝撃を加えた時に、カバー要素５０の第１の主面５４で約４０００ＭＰａ未満の引張応力、および、カバー要素５０の第２の主面５６で約９０００ＭＰａ未満の引張応力としうる。表示モジュール１００ａの態様は、そのような電子装置利用で用いられる従来の接着剤の厚さと比べて、比較的薄い厚さ１２ａ、例えば、約５μｍから約２５μｍの厚さの第１の接着剤１０ａも組み込みうる。同様に、表示モジュール１００ａは、そのような電子装置利用で用いられる他のガラス含有カバー要素の厚さと比べて、比較的薄い厚さ５２、例えば、約７５μｍから約１５０μｍ、または、約５０μｍから約１５０μｍの厚さのカバー要素５０も組み込みうる。そのように第１の接着剤１０ａおよびカバー要素５０のモデリングおよび設計を行って、カバー要素５０の第１の主面５４での引張応力を、約４０００ＭＰａ未満、３９００ＭＰａ未満、３８００ＭＰａ未満、３７００ＭＰａ未満、３６００ＭＰａ未満、３５００ＭＰａ未満、３４００ＭＰａ未満、３３００ＭＰａ未満、３２００ＭＰａ未満、３１００ＭＰａ未満、３０００ＭＰａ未満、更に、低く削減しうる。同様に、カバー要素５０の第２の主面５６での引張応力を、約１２０００ＭＰａ未満、１１０００ＭＰａ未満、１００００ＭＰａ未満、９０００ＭＰａ未満、８０００ＭＰａ未満、７５００ＭＰａ未満、７０００ＭＰａ未満、６５００ＭＰａ未満、６０００ＭＰａ未満、５５００ＭＰａ未満、５０００ＭＰａ未満、４５００ＭＰａ未満、４０００ＭＰａ未満、３５００ＭＰａ未満、３０００ＭＰａ未満、更に、低く削減しうる。
再び図２を参照すると、ペン落下試験装置２００を示している。本明細書で用いるように、「準静的押込み試験」は、ペン落下試験装置２００を用いて、カバー要素の主面５４、５６で観察された応力状態を特徴とする表示モジュール１００ａ、１００ｂ（図１Ａおよび１Ｂを参照）の耐衝撃性を評価した。本明細書において記載し称したように、準静的押込み試験は、カバー要素５０の露出面、つまり、主面５４に６０Ｎの一定の荷重を加えて、表示モジュール１００ａ、１００ｂ試料を試験するように行われる準静的試験である。表示モジュール１００ａ、１００ｂの反対側の面は、例えば、主面６６において（図１Ａおよび１Ｂを参照）、アルミニウム板（４００番の紙やすりで表面粗さに研磨した６０６３アルミニウム合金）によって支持される。準静的押込み試験で用いたペンは、０．５ｍｍの直径のボールペン先２１２、および、キャップを含めて５．７グラムの質量を有する。図２に示した準静的押込み試験によれば、ペンを、６０Ｎの一定の荷重でか、または、５Ｎで始まり破損するまで荷重を高めて、カバー要素５０の露出面に直接当てる。
有利なように、図２のペン落下試験装置を用いて行った準静的押込み試験を、ＦＥＡ技術を用いてモデル化し、カバー要素５０の主面５４、５６で生じた引張応力を、６０Ｎの加えた荷重に基づいて推定した。本開示の分野の当業者なら更に理解するように、このモデル化を行うのにある仮定を行った。特に、カバー要素５０および基材６０は、７１ＧＰａの弾性率、および、０．２２のポアソン比を有すると仮定した。更に、第１および第２の接着剤について、典型的光学接着剤は、０．３ＧＰａの弾性率、および、０．４９のポアソン比を示すものと仮定した。更に、準静的試験のモデル化について、更に以下のような仮定を行った：ペン先２１２をペン先の変形がない剛体としてモデル化し、モジュール１００ａ、１００ｂの１／４対称片を用い、分析中にモジュール１００ａ、１００ｂの全ての界面は完全に接合されて層分離がないと仮定し、ペン落下試験装置２００との関係で記載したアルミニウム支持板は、剛体アルミニウム板としてモデル化し、モジュール１００ａ、１００ｂとアルミニウム支持板の接触は摩擦がないと仮定し、ペン先２１２は、モジュール１００ａ、１００ｂのカバー要素５０に侵入しないと仮定し、モジュール１００ａ、１００ｂの要素について、線形弾性または超弾性物性を用い、大きい変形アプローチを用い、更に、モジュール１００ａ、１００ｂは、模擬試験中、室温とした。
表示モジュール１００ａ、１００ｂ（図１Ａおよび１Ｂを参照）のある実施形態において、モジュールは、６０Ｎの固定荷重でモデル化した準静的押込み試験でカバー要素に衝撃を加えた時に（図２を参照）、カバー要素５０の第２の主面５６で約４７００ＭＰａ未満の引張応力を特徴とする耐衝撃性を示しうる。予想に反して、そのように準静的押込み試験のモデル化によって分かるように、接着剤１０ａ、１０ｂの厚さ１２ａ、１２ｂ、および、カバー要素５０の厚さ５２を調節して、モジュール１００ａ、１００ｂの耐衝撃性を更に高めて、準静的押込み試験でカバー要素に衝撃を加えた時に、カバー要素５０の第２の主面５６で約３２００ＭＰａ未満の引張応力としうる。表示モジュール１００ａの態様は、そのような電子装置利用で用いられる従来の接着剤の厚さと比べて、比較的薄い厚さ１２ａ、例えば、約５μｍから約２５μｍの厚さの第１の接着剤１０ａも組み込みうる。同様に、表示モジュール１００ａは、そのような電子装置利用で用いられる他のガラス含有カバー要素の厚さと比べて、比較的薄い厚さ５２、例えば、約７５μｍから約１５０μｍ、または、約５０μｍから約１５０μｍの厚さのカバー要素５０も組み込みうる。そのように第１の接着剤１０ａおよびカバー要素５０のモデリングおよび設計を行って、カバー要素５０の第２の主面５６での引張応力を、約４７００ＭＰａ未満、４６００ＭＰａ未満、４５００ＭＰａ未満、４４００ＭＰａ未満、４３００ＭＰａ未満、４２００ＭＰａ未満、４１００ＭＰａ未満、４０００ＭＰａ未満、３９００ＭＰａ未満、３８００ＭＰａ未満、３７００ＭＰａ未満、３６００ＭＰａ未満、３５００ＭＰａ未満、３４００ＭＰａ未満、３３００ＭＰａ未満、３２００ＭＰａ未満、３１００ＭＰａ未満、３０００ＭＰａ未満、更に、低く削減しうる。
更に、図１Ａおよび１Ｂを参照すると、表示モジュール１００ａ、１００ｂのカバー要素５０は、本開示のある態様において、第１および／または第２の主面５４、５６からカバー要素５０の選択された深さまで延伸する１つ以上の圧縮応力領域（不図示）を有するガラス層または要素を含みうる。更に、モジュール１００ａ、１００ｂのある態様において、（例えば、主面５４、５６に垂直または略垂直な）要素５０の縁部から選択された深さまで延伸する縁部圧縮応力領域（不図示）も生成されうる。例えば、ガラスカバー要素５０に含まれる圧縮応力領域または複数の領域（および／または、縁部圧縮応力領域）をイオン交換（「ＩＯＸ」）処理で形成しうる。他の例として、ガラスカバー要素５０は、１つ以上のそのような圧縮応力領域を、ガラス層および／または領域についての熱膨張率（「ＣＴＥ」）の不一致を通して生成するのに用いうる様々な調整されたガラス層および／または領域を含みうる。
ＩＯＸ処理で形成された１つ以上の圧縮応力領域を有するカバー要素５０を含む表示モジュール１００ａ、１００ｂのそれらの態様において、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うるもので、イオン交換された金属イオンは、圧縮応力領域で圧縮応力を生じるように選択される。圧縮応力領域を含むモジュール１００ａのいくつかの態様において、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大きい原子半径を有する。イオン交換可能なイオン（例えば、Ｎａ＋イオン）は、イオン交換処理が行われる前のガラスカバー要素５０に存在する。イオン交換するイオン（例えば、Ｋ＋イオン）は、ガラスカバー要素５０に取り込まれ、要素内で最終的に圧縮応力領域になる領域内のイオン交換可能なイオンのいくつかと置換されうる。イオン交換するイオン、例えば、Ｋ＋イオンのカバー要素５０への取り込みは、（例えば、完全なモジュール１００ａを形成する前の）要素５０を、イオン交換すれるイオンを含む溶融塩浴（例えば、溶融ＫＮＯ３塩）に浸漬することによって行いうる。この例において、Ｋ＋イオンは、Ｎａ＋イオンより大きい原子半径を有し、例えば、圧縮応力領域に存在する場合には、局所的圧縮応力をガラスカバー要素５０で生じ易い。
図１Ａおよび１Ｂに示した表示モジュール１００ａ、１００ｂのカバー要素５０に用いられるイオン交換処理条件に応じて、イオン交換するイオンは、カバー要素５０の第１の主面５４から第１のイオン交換深さ（不図示、「ＤＯＬ」）まで与えられて、イオン交換圧縮深さ（「ＤＯＣ」）を確立しうる。本明細書で用いるように、ＤＯＣは、本明細書に記載の化学的に強化されたアルカリアルミノケイ酸ガラス物品中で、圧縮応力から引張応力に変化する深さを意味する。ＤＯＣを、イオン交換処理に応じて、表面応力メータ（ＦＳＭ、Ｏｒｉｈａｒａ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．（日本）が製造したＦＳＭ－６０００などの市販の器具を用いる）、または、散乱光偏光器（ＳＣＡＬＰ）を用いて測定しうる。イオン交換でカリウムをガラス物品に取り込んで、ガラス物品に応力を生じる場合には、ＦＳＭを用いてＤＯＣを測定する。イオン交換でナトリウムをガラス物品に取り込んで、ガラス物品に応力を生じる場合には、ＳＣＡＬＰを用いてＤＯＣを測定する。イオン交換でカリウムとナトリウムの両方をガラス物品に取り込んで応力を生じる場合には、ナトリウムの交換深さはＤＯＣを示し、カリウムイオンの交換深さは、（圧縮応力から引張応力への変化ではない）圧縮応力の大きさの変化を示すと考えられるので、ＳＣＡＬＰを用いてＤＯＣを測定し、ＦＳＭを用いて、そのようなガラス物品のカリウムの交換深さを測定する。（表面ＣＳを含む）圧縮応力を、ＦＳＭによって測定する。表面応力測定は、ガラスの複屈折に関する応力光学係数（ＳＯＣ）の正確な測定に依存する。更に、ＳＯＣは、「Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｇｌａｓｓ Ｓｔｒｅｓｓ－Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ」という名称でＡＳＴＭ規格Ｃ７７０－１６に記載の手順Ｃ（ガラスディスク法）に基づいて測定され、その内容は、全体として参照により本明細書に組み込まれる。同様に、第２の圧縮応力領域を、要素５０内に、第２の主面５６から第２のイオン交換深さまで生じうる。１００ＭＰａを大きく超えるＤＯＬ内の圧縮応力レベルは、そのようなＩＯＸ処理で実現され、２０００ＭＰａまでもの高レベルでありうる。カバー要素５０内の圧縮応力領域での圧縮応力レベルは、折り畳み可能な電子装置モジュール１００ａを曲げるとカバー要素５０で生じる引張応力を相殺するように作用しうる。
再び、図１Ａおよび１Ｂを参照すると、いくつかの実施形態において、表示モジュール１００ａ、１００ｂは、１つ以上の縁部圧縮応力領域を、カバー要素５０内で第１および第２の主面５４、５６に垂直な縁部で含み、各領域は、１００ＭＰａ以上の圧縮応力によって画定される。そのような縁部圧縮応力領域は、カバー要素５０の形状または形に応じて、カバー要素５０の縁部か、主面とは異なる表面領域かのいずれかに生成されると理解すべきである。例えば、楕円形のカバー要素５０を有する表示モジュール１００ａ、１００ｂのいくつかの実施形態において、縁部圧縮応力領域は、要素の主面に垂直な（または、略垂直な）要素の外縁部から内側に向かって生成される。主面５４、５６に近接する圧縮応力領域を生成するのに用いた処理と同様の性質のＩＯＸ処理を用いて、これらの縁部圧縮応力領域を生成しうる。より具体的には、カバー要素５０の任意のそのような縁部圧縮応力領域を用いて、例えば、カバー要素５０（および、モジュール１００ａ、１００ｂ）への任意の縁部に亘る準静的または動的衝撃、および／または、カバー要素５０の主面５４、５６での非均一な曲げを介して要素の縁部で生じた引張応力を相殺しうる。その代わりに、または、追加で、理論に縛られるものではないが、カバー要素５０で任意のそのような縁部圧縮応力領域を用いて、モジュール１００ａ、１００ｂ内の要素５０の縁部で、または、縁部への衝撃または摩耗の悪影響を相殺しうる。
再び、図１Ａおよび１Ｂを参照すると、要素５０内の領域または層同士のＣＴＥの不一致を介して形成された１つ以上の圧縮応力領域を有するカバー要素５０を含む表示モジュール１００ａ、１００ｂのそれらの態様において、これらの圧縮応力領域は、要素５０の構造を調整することで生成される。例えば、要素５０内でのＣＴＥの差は、要素内で、１つ以上の圧縮応力領域を生成しうる。一例において、カバー要素５０は、クラッド領域または層に挟まれたコア領域または層を含みうるもので、各クラッド領域または層は、要素の主面５４、５６と略平行である。更に、コア層のＣＴＥが、クラッド領域または層のＣＴＥより大きくなるように（例えば、コアおよびクラッド層または領域の組成を制御することによって）調整する。製作処理後のカバー要素５０を冷却した後に、コア領域または層とクラッド領域または層のＣＴＥの差は、冷却された時に不均一な体積収縮を生じ、それは、クラッド領域または層内の主面５４、５６の下での圧縮応力領域の生成に現れるカバー要素５０での残留応力の発生につながる。換言すれば、コア領域または層、並びに、クラッド領域または層は、高温で、互いに密着され、次に、これらの層または領域は、低い温度まで冷却されて、低ＣＴＥのクラッド領域（または、層）と比べて、高ＣＴＥのコア領域（または、層）の体積変化が大きいことで、圧縮応力領域を、カバー要素５０内のクラッド領域または層に生じる。
更に、ＣＴＥにより生じた圧縮応力領域を含む図１Ａおよび１Ｂに示したモジュール１００ａ、１００ｂのカバー要素５０を参照すると、ＣＴＥに関する圧縮応力領域は、各々、第１の主面５４から第１のＣＴＥ領域深さに、第２の主面５６から第２のＣＴＥ領域深さに達し、それにより、主面５４、５６の各々に関連する各圧縮応力領域について、ＣＴＥに関係するＤＯＬをクラッド層または領域で確立する。いくつかの態様において、これらの圧縮応力領域の圧縮応力は、１５０ＭＰａを超えうる。コア領域（または、層）とクラッド領域（または、層）のＣＴＥ値の差を最大化することで、製作後の要素５０を冷却した時に圧縮応力領域で生じる圧縮応力の大きさを増加させうる。そのようなＣＴＥに関係する圧縮応力領域を有するカバー要素５０を含む表示モジュール１００ａ、１００ｂのある実施形態において、カバー要素５０は、コア領域の厚さをクラッド領域の厚さの合計で割った値である厚さの比について、３以上の厚さの比を有するコア領域およびクラッド領域を用いる。したがって、コア領域の大きさ、および／または、ＣＴＥを、クラッド領域の大きさ、および／または、ＣＴＥに対して最大化することで、表示モジュール１００ａ、１００ｂの圧縮応力領域で観察される圧縮応力レベルの大きさを増加させうる。
他の利点の中で、カバー要素５０で、（例えば、上記段落で概説したようなＩＯＸまたはＣＴＥに関係するアプローチを介して生成された）圧縮応力領域を用いて、準静的または動的衝撃が表示モジュール１００ａ、１００ｂ（図１Ａおよび１Ｂを参照）に加わることで、要素において生じた引張応力、特に、衝撃の性質に応じて主面５４、５６の１つで最大に達する引張応力を相殺しうる。ある態様において、圧縮応力領域は、約１００ＭＰａ以上の圧縮応力を、カバー要素５０の主面５４、５６で有しうる。いくつかの態様において、主面での圧縮応力は、約６００ＭＰａから約１０００ＭＰａである。他の態様において、圧縮応力は、主面で１０００ＭＰａを超え、カバー要素５０で圧縮応力を生じるのに用いた処理に応じて、２０００ＭＰａにもなりうる。本開示の他の態様において、圧縮応力は、要素５０の主面で、約１００ＭＰａから約６００ＭＰａの範囲でもありうる。更なる態様において、モジュール１００ａ、１００ｂのカバー要素５０の圧縮応力領域（または、複数の領域）は、約１００ＭＰａから約２０００ＭＰａ、例えば、約１００ＭＰａから約１５００ＭＰａまで、約１００ＭＰａから約１０００ＭＰａまで、約１００ＭＰａから約８００ＭＰａまで、約１００ＭＰａから約６００ＭＰａまで、約１００ＭＰａから約４００ＭＰａまで、約１００ＭＰａから約２００ＭＰａまで、約２００ＭＰａから約１５００ＭＰａまで、約２００ＭＰａから約１０００ＭＰａまで、約２００ＭＰａから約８００ＭＰａまで、約２００ＭＰａから約６００ＭＰａまで、約２００ＭＰａから約４００ＭＰａまで、約４００ＭＰａから約１５００ＭＰａまで、約４００ＭＰａから約１０００ＭＰａまで、約４００ＭＰａから約８００ＭＰａまで、約４００ＭＰａから約６００ＭＰａまで、約６００ＭＰａから約１５００ＭＰａまで、約６００ＭＰａから約１０００ＭＰａまで、約６００ＭＰａから約８００ＭＰａまで、約８００ＭＰａから約１５００ＭＰａまで、約８００ＭＰａから約１０００ＭＰａ、および、約１０００ＭＰａから約１５００ＭＰａまでの圧縮応力を示しうる。
表示モジュール１００ａ、１００ｂ（図１Ａおよび１Ｂを参照）のカバー要素５０で用いたそのような圧縮応力領域内で、圧縮応力は、一定か、主面から１つ以上の選択した深さまでの深さの関数として減少または増加しうる。したがって、様々な圧縮応力プロファイルを圧縮応力領域で用いうる。更に、各圧縮応力領域の深さを、カバー要素５０の主面５４、５６から約１５μｍ以下に設定しうる。他の態様において、第１および／または第２の主面５４、５６からの圧縮応力領域の深さを、カバー要素５０の厚さ５２の約１／３以下か、カバー要素５０の厚さ５２の２０％以下に設定しうる。
再び図１Ａおよび１Ｂを参照すると、表示モジュール１００ａ、１００ｂは、第１および／または第２の主面５４、５６での最大傷サイズが５μｍ以下の１つ以上の圧縮応力領域を有するガラス材料を含むカバー要素５０を含みうる。最大傷サイズは、約２．５μｍ以下、２μｍ以下、１．５μｍ以下、０．５μｍ以下、０．４μｍ以下、または、更に小さい傷サイズ範囲に抑えうる。ガラスカバー要素５０の圧縮応力領域の傷サイズを小さくすることで、衝撃に関係する力が表示モジュール１００ａ、１００ｂ（図１Ａ、１Ｂ、２を参照）に加えられて引張応力が加えられた時に、要素５０が亀裂伝播により破損する可能性を更に削減しうる。更に、モジュール１００ａ、１００ｂのいくつかの態様は、１つ以上の圧縮応力領域を用いずに、（例えば、第１および／または第２の主面５４、５６での傷サイズが０．５μｍ以下である）制御された傷サイズ分布を有する表面領域を含みうる。
再び、図１Ａおよび１Ｂを参照すると、表示モジュール１００ａ、１００ｂの他の実施形態は、傷サイズを削減するか、および／または、要素５０内の傷分布を改良するように調整した様々なエッチング処理を行ったガラス材料を含むカバー要素５０を含みうる。これらのエッチング処理を用いて、主面５４、５６に近接するか、および／または、縁部（不図示）に沿ったカバー要素５０内の傷分布を制御しうる。例えば、約１５体積％のＨＦ、および、１５体積％のＨＣｌを含むエッチング液を用いて、ガラス組成を有するカバー要素５０の表面に軽いエッチングを行いうる。軽いエッチングの時間および温度は、要素５０の組成、および、カバー要素５０の表面からの望ましい材料除去レベルに応じて、当業者なら分かるように設定しうる。要素５０のいくつかの面は、エッチング手順中に、その表面にマスク層などを用いることで、エッチングされない状態ままにしうることも理解すべきである。特に、この軽いエッチングは、カバー要素５０の強度を有利に高める。特に、最終的にカバー要素５０として用いられるガラス構造物を切断するのに用いる切断または分離処理は、要素５０の表面に傷または他の欠陥を残しうる。これらの傷および欠陥は伝播して、要素５０を含むモジュール１００ａ、１００ｂに利用環境および使用により応力が加わる間に、ガラス破損を生じうる。要素５０の１つ以上の縁部に軽いエッチングを行う選択的エッチング処理は、少なくともいくつかの傷および欠陥を除去し、それにより、軽いエッチングを行った表面の強度、および／または、耐破損性を高めうる。更に、または、その代わりに、軽いエッチング処理は、カバー要素５０の化学的強化（例えば、イオン交換）の後に行いうる。そのように軽いエッチング処理を化学強化後に行うことで、化学強化処理によって導入されるいずれかの傷を削減し、したがって、カバー要素の強度、および／または、耐破損性を高めうる。
図１Ａおよび１Ｂに示した表示モジュール１００ａ、１００ｂで用いたカバー要素５０は、上記のような強度を高める特徴である（ａ）ＩＯＸに関係する圧縮応力領域、（ｂ）ＣＴＥに関係する圧縮応力領域、および、（ｃ）より小さい欠陥サイズを有するエッチングされた表面のうち、１つ以上を含みうると理解すべきである。これらの強度を高める特徴を用いて、利用環境および使用に関連してカバー要素５０の表面で生じた引張応力を相殺、または、部分的に相殺しうる。
いくつかの実施形態において、図１Ａおよび１Ｂに示した表示モジュール１００ａ、１００ｂを、表示部、プリント回路基板、筐体、または、最終製品である電子装置に関する他の特徴物に用いうる。例えば、表示モジュール１００ａ、１００ｂを、多数の薄膜トランジスタ（「ＴＦＴ」）を含む電子表示装置で、若しくは、低温ポリシリコン（「ＬＴＰＳ」）バックプレーンを含むＬＣＤまたはＯＬＥＤ装置で用いうる。表示モジュール１００ａ、１００ｂを表示部で用いる場合、例えば、モジュール１００ａ、１００ｂは、略透明でありうる。更に、上記段落で記載したように、モジュール１００ａ、１００ｂは、準静的および動的衝撃について望ましい耐衝撃性を有しうる。いくつかの実施形態において、表示モジュール１００ａ、１００ｂを、ウェアラブル電子装置、例えば、ウォッチ、ワォレット、または、ブレスレットに用いる。本明細書で定義するように、「折り畳み可能」という用語は、完全な折り畳み、部分的な折り畳み、曲げ、撓み、不連続の曲げ、および、多数回の折り畳み可能を含み、更に、装置を折り畳んだ時に、表示部が装置の外側、または、装置を折り畳んだ時に、表示部が装置の内側に位置するように、装置を折り畳みうる。
本実施例において、比較例の表示モジュール（比較例１）と、本開示の態様による表示モジュール（例えば、実施例１－１から１－４、２－１、および、２－２）を、準静的押込み試験およびペン落下試験による模擬準静的および動的衝撃を受けるようにモデル化した。更に、実際の準静的押込み試験を、試料のいくつかに行って、破損するまでのピーク荷重値を取得し、破損するまでの実際の押込み荷重は異なることが分かった。これらのモデリング実験測定結果を、図３Ａ～７に示している。更に、これらのグラフの凡例は、モデル化、および／または、試験した表示モジュールの構成を記載している。例えば、比較例１は、１００μｍの厚さを有するガラスカバー要素と、ＰＳＡ材料を含み１００μｍの厚さを有する第１の接着剤と、ガラス１組成を含み１．１ｍｍの厚さを有する基材とを含むように構成される。基材は、厚さ１．１ｍｍにモデル化したが、積層部上の接着剤層の効果を示すために行われたものである。基材は、１．１ｍｍの厚さを有する必要はなく、その代わりに、他の箇所で記載したように、１．１ｍｍ未満の厚さ、例えば、基材６２に関連して記載したような厚さを有しうるもので、その場合でも、１．１ｍｍの厚さのガラス基材で観察されたのと同様の傾向となる。
図３Ａを参照すると、本開示のいくつかの態様による６０Ｎのピーク荷重までのモデル化した準静的押込み試験を行った表示モジュールのカバー要素の第２の主面での最大主応力と、モジュールに加えられた荷重との関係を示すプロットを示している。図面から分かるように、約１５μｍから約５０μｍより薄い厚さを有する第１の接着剤を含む３層表示モジュール（実施例１－１から１－４）は、約１００μｍより厚い厚さを有する最も厚い第１の接着剤を含むモジュール（比較例１）と比べて、カバー要素の第２の主面で最も低い最大主応力レベルを示している。更に、３層表示モジュール（実施例１－１から１－４）は、５層表示モジュール（実施例２－１および２－２）と比べて、カバー要素の第２の主面で低い最大主応力レベルを示している。更に、僅かに厚いカバー要素を有する表示モジュール（実施例１－４、カバー要素の厚さ＝１３０μｍ）は、比較するように僅かに薄いカバー要素を有して構成された表示モジュール（実施例１－２、カバー要素の厚さ＝１００μｍ）と比べて、カバー要素の第２の主面で低い最大主応力レベルを示している。
理論に縛られるものではないが、図３Ａに示した結果から、感圧接着剤（ＰＳＡ）材料を含む比較的ソフトな第１の接着剤は、試験装置の穿刺部先端の下で表示部ガラスが局所的に曲がるのを容易にする。先端の半径が小さいと（図２を参照、半径＝０．５ｍｍ）、非常に局所的な曲げを生じる傾向があり、カバー要素の主面で大きい引張応力を生じる。曲げ応力は、モジュール全体の剛性に関係するので、モジュールの剛性を高めることで、衝撃性能を改良しうると考えられる。
ここで、図３Ｂを参照すると、図３Ａの結果を得るのに用いた６０Ｎのピーク荷重までのモデル化した準静的押込み試験を行った表示モジュールについて、荷重と変形との関係を示すプロットである。更に、図３Ｂに示す荷重と変形との関係を示す曲線のスロープは、表示モジュールの剛性の測定結果である。図３Ａに既に示した結果を考慮すると、図３Ｂに示したように剛性の高いモジュールは、カバー要素の第２の主面での最大主応力の削減性能が高いことが分かる。換言すれば、準静的押込み試験から観察されたカバー要素の第２の主面での最大引張応力は、モジュールの剛性に反比例する。
ここで、図４を参照すると、図３Ａ、３Ｂに概略的に示た準静的押込み試験を用いてモデル化したモジュールの一部について、実験的に特定したピーク破損荷重を示すプロットである。特に、２つの３層モジュール（実施例１－２および１－３）および２つの５層モジュール（実施例２－１および２－２）に、実際の準静的押込み試験を、（６０Ｎの一定の荷重ではなく）荷重を増加させながら行い、破損までの荷重を生成、平均した。これらの試料にフラクトグラフィー分析を行って、全ての試料が２軸破損メカニズムを経験したことが分かった。更に、図４の結果から、３層表示モジュールは、５層表示モジュールと比べて、破損までに非常に高いピーク荷重を示したことが分かる。この結果は、これらの設計物に比較的少量の接着剤が存在することで（つまり、３層モジュールについて１つの接着剤、および、５層モジュールについて２つの接着剤層）、３層表示モジュールは、対応する５層表示モジュールより剛性が高いことによるものだと考えられる。
ここで、図５Ａ、５Ｂを参照すると、図３Ａ、３Ｂに示した表示モジュールと同じ群の表示モジュールについて、各々、２５ｃｍのペン落下高さのペン落下試験でモデル化したようなカバー要素の第２の主面での最大主応力と衝撃位置からの距離との関係、および、第１の主面での最大主応力と衝撃位置からの距離との関係を示すプロットである。図５Ａ、５Ｂから概して分かるように、カバー要素の第２の主面での引張応力の大きさは、同じ２５ｃｍのペン落下高さについて第１の主面で観察された引張応力と比べて非常に大きい。理論に縛られるものではないが、カバー要素の第２の主面で観察される高い引張応力は、カバー要素の局所的２軸曲げによるものであり、第１の主面での多少小さい引張応力は、ペン落下試験（図２を参照）からのペン先とのヘルツ接触に関連すると考えられる。
再び、図５Ａおよび５Ｂを参照すると、２５ｃｍのペン落下高さでの模擬ペン落下試験の結果によるカバー要素の第２および第１の主面での引張応力の空間変化を示している。特に、第１の接着剤の厚さレベルが薄い表示モジュール（例えば、実施例１－１から１－３、約１５から５０μｍの厚さ）は、両方の主面で、第１の接着剤の厚さが厚い表示モジュール（つまり、比較例１、厚さ＝１００μｍ）と比べて、引張応力が低かった。更に、ペン落下試験の結果、３層表示モジュール（実施例１－１から１－４）は、カバー要素の両方の主面で、５層表示モジュール（実施例２－１および２－２）と比べて、低い最大主応力レベルを示すものである。更に、僅かに厚いカバー要素を有する表示モジュール（実施例１－４、カバー要素の厚さ＝１３０μｍ）は、カバー要素の両方の主面で、比較するように僅かに薄いカバー要素を有して構成された表示モジュール（実施例１－２、カバー要素の厚さ＝１００μｍ）と比べて、低い最大主応力レベルを示す。
ここで、図６Ａおよび６Ｂを参照すると、図３Ａおよび３Ｂに示した表示モジュールと同じ群の表示モジュールについて、２５ｃｍのペン落下高さのペン落下試験でモデル化したようなカバー要素の第２の主面での最大主応力と衝撃からの時間との関係、および、変形と衝撃からの時間との関係を示すプロットである。特に、図６Ａおよび６Ｂは、第２の主面で観察された最大引張応力は、表示モジュールが２５ｃｍのペン落下に関連して最も大きく変形した時に生じることを示している。したがって、カバー要素の第２の主面で観察された最大引張応力は、表示モジュールの全体としての剛性の関数である。
ここで図７を参照すると、図３Ａ、３Ｂに示した表示モジュールと同じ群の表示モジュールのカバー要素の第２の主面での最大主応力の棒グラフを、これらの試料で観察された最も低い最大主応力からの応力値の増加をパーセントで表したものと共に示している。つまり、最も性能の高い表示モジュール（つまり、カバー要素の第２の主面で観察された最も低い最大主応力、約７７００ＭＰａ）である実施例１－１が、このグラフの基準値となる。特に、ＰＳＡを含み、１５μｍの厚さを有する接着剤を含む表示モジュールが、最も高い性能を示した。更に、図７のグラフは、接着剤の厚さを厚くすると（例えば、比較例１、厚さ約１００μｍ）、引張応力が基準条件より約５９％増加することを示している。更に、図７のグラフは、３層表示モジュール（実施例１－１から１－４）が、カバー要素の第２の主面で、５層表示モジュール（実施例２－１および２－２）と比べて低い最大主応力レベルを示すことも示している。
当業者には、請求項の精神も範囲も逸脱することなく、本開示の折り畳み可能な電子装置モジュールに様々な変更および変形が可能なことが明らかだろう。
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
実施形態１
表示モジュールにおいて、
約２５μｍから約２００μｍの厚さ、および、約２０ＧＰａから約１４０ＧＰａのカバー要素弾性率を有するカバー要素であって、更に、ガラス組成を有する構成要素、第１の主面、および、第２の主面を含むカバー要素と、
（ａ）基材、および、（ｂ）第１の接着剤を有する積層部と
を含み、
前記基材は、ガラス組成、および、約１００μｍから１５００μｍの厚さを有する構成要素を含むものであり、
前記第１の接着剤は、前記積層部を前記カバー要素の前記第２の主面に接合し、約０．００１ＧＰａから約１０ＧＰａの弾性率、および、約５μｍから５０μｍの厚さを有するものであり、
前記表示モジュールは、
準静的押込み試験における前記カバー要素への衝撃により、該カバー要素の前記第２の主面で約４７００ＭＰａ未満の引張応力を特徴とする耐衝撃性、または、
ペン落下試験における前記カバー要素への衝撃により、該カバー要素の前記第１の主面で約４０００ＭＰａ未満の引張応力、および、該カバー要素の前記第２の主面で約１２０００ＭＰａ未満の引張応力を特徴とする耐衝撃性
の１つ以上を有するものである表示モジュール。
実施形態２
準静的押込み試験における前記カバー要素への衝撃により、該カバー要素の前記第２の主面で約３２００ＭＰａ未満の引張応力を特徴とする耐衝撃性を有する、実施形態１に記載の表示モジュール。
実施形態３
前記第１の接着剤は、更に、約５μｍから約２５μｍの厚さを有し、
前記カバー要素は、更に、約５０μｍから約１５０μｍの厚さを有するものである、実施形態２に記載の表示モジュール。
実施形態４
前記第１の接着剤は、エポキシ、ウレタン、アクリル酸塩、アクリル、スチレンコポリマー、ポリイソブチレン、ポリビニルブチラール、エチレン酢酸ビニル、ケイ酸ナトリウム、光学的に透明な接着剤（ＯＣＡ）、感圧接着剤（ＰＳＡ）、ポリマーフォーム、天然樹脂、または、合成樹脂の１つ以上を含むものである、実施形態１から３のいずれか１つに記載の表示モジュール。
実施形態５
前記積層部は、
（ｃ）約２５μｍから約２００μｍの厚さ、および、約２０ＧＰａから約１４０ＧＰａの中間層弾性率を有し、更に、ガラス組成を有する構成要素を含む中間層と、
（ｄ）前記中間層を前記基材に接合する第２の接着剤であって、約０．００１ＧＰａから約１０ＧＰａの弾性率、および、約５μｍから約５０μｍの厚さを有する第２の接着剤と
を更に含むものである、実施形態１から４のいずれか１つに記載の表示モジュール。
実施形態６
準静的押込み試験における前記カバー要素への衝撃により、該カバー要素の前記第２の主面で約４２００ＭＰａ未満の引張応力を特徴とする耐衝撃性を有する、実施形態５に記載の表示モジュール。
実施形態７
前記第１および第２の接着剤は、更に、各々、約５μｍから約２５μｍの厚さを有し、前記カバー要素および前記中間層は、更に、各々、約７５μｍから約１５０μｍの厚さを有するものである、実施形態６に記載の表示モジュール。
実施形態８
前記第１および第２の接着剤は、各々、エポキシ、ウレタン、アクリル酸塩、アクリル、スチレンコポリマー、ポリイソブチレン、ポリビニルブチラール、エチレン酢酸ビニル、ケイ酸ナトリウム、光学的に透明な接着剤（ＯＣＡ）、感圧接着剤（ＰＳＡ）、ポリマーフォーム、天然樹脂、または、合成樹脂の１つ以上を含むものである、実施形態５から７のいずれか１つに記載の表示モジュール。
実施形態９
ペン落下試験における前記カバー要素への衝撃により、該カバー要素の前記第１の主面で約４０００ＭＰａ未満の引張応力、および、該カバー要素の前記第２の主面で約１１０００ＭＰａ未満の引張応力を特徴とする耐衝撃性を有するものである、実施形態５から８のいずれか１つに記載の表示モジュール。
実施形態１０
前記第１および第２の接着剤は、更に、各々、約５μｍから約２５μｍの厚さを有し、前記カバー要素および前記中間層は、更に、各々、約５０μｍから約１５０μｍの厚さを有するものである、実施形態９に記載の表示モジュール。
実施形態１１
ペン落下試験における前記カバー要素への衝撃により、該カバー要素の前記第１の主面で約４０００ＭＰａ未満の引張応力、および、該カバー要素の前記第２の主面で約９０００ＭＰａ未満の引張応力を特徴とする耐衝撃性を有するものである、
、実施形態１から１０のいずれか１つに記載の表示モジュール。
実施形態１２
前記準静的押込み試験中に測定された約７５０Ｎ／ｍｍ以上の剛性を更に有する、実施形態１から１１のいずれか１つに記載の表示モジュール。
実施形態１３
準静的押込み試験における前記カバー要素への衝撃により、該カバー要素の前記第２の主面で約３２００ＭＰａ未満の引張応力を特徴とする耐衝撃性を有し、
更に、前記準静的押込み試験中に測定された約１０００Ｎ／ｍｍ以上の剛性を有する、実施形態１２に記載の表示モジュール。
実施形態１４
前記第１の接着剤は、更に、約５μｍから約２５μｍの厚さを有し、前記カバー要素は、更に、約５０μｍから約１５０μｍの厚さを有するものである、実施形態１３に記載の表示モジュール。
実施形態１５
前記第１の接着剤は、エポキシ、ウレタン、アクリル酸塩、アクリル、スチレンコポリマー、ポリイソブチレン、ポリビニルブチラール、エチレン酢酸ビニル、ケイ酸ナトリウム、光学的に透明な接着剤（ＯＣＡ）、感圧接着剤（ＰＳＡ）、ポリマーフォーム、天然樹脂、または、合成樹脂の１つ以上を含むものである、実施形態１４に記載の表示モジュール。
１０ａ 第１の接着剤
１０ｂ 第２の接着剤
５０ カバー要素
５４、６４ 第１の主面
５６、６６ 第２の主面
６０ 基材
７０ 中間層
９０ａ 積層部
１００ａ、１００ｂ 表示モジュール
２００ ペン落下試験装置

Claims (8)

  1. 表示モジュールにおいて、
    ２５μｍから２００μｍの厚さ、および、２０ＧＰａから１４０ＧＰａのカバー要素弾性率を有するカバー要素であって、更に、ガラス組成を有する構成要素、第１の主面、および、第２の主面を含むカバー要素と、
    積層部であって、
    （ａ）ガラス組成を有する構成要素を含み、１００μｍから１５００μｍの厚さを有する基材、
    （ｂ）２５μｍから２００μｍの厚さ、および、２０ＧＰａから１４０ＧＰａの中間層弾性率を有し、更に、ガラス組成を有する構成要素のみからなる中間層、
    （ｃ）前記中間層を前記カバー要素の前記第２の主面に接合する第１の接着剤であって、５μｍから５０μｍの厚さを有する第１の接着剤、および
    （ｄ）前記中間層を前記基材の第１の主面に接合する第２の接着剤であって、５μｍから５０μｍの厚さを有する第２の接着剤、
    を有する積層部と、
    を含み、
    前記第１の接着剤および前記第２の接着剤のいずれもが、０．２ＧＰａから６ＧＰａの弾性率を有するものであり、
    前記表示モジュールは、
    準静的押込み試験における前記カバー要素への衝撃により、該カバー要素の前記第２の主面で４７００ＭＰａ未満の最大引張応力を特徴とする耐衝撃性、または、
    ペン落下試験における前記カバー要素への衝撃により、該カバー要素の前記第１の主面で４０００ＭＰａ未満の最大引張応力、および、該カバー要素の前記第２の主面で１２０００ＭＰａ未満の最大引張応力を特徴とする耐衝撃性
    の１つ以上を有し、
    前記準静的押し込み試験は、０．５ｍｍの直径のボールペン先、および、キャップを含めて５．７グラムの質量を有するペンによって前記カバー要素の主面に加えられる６０Ｎの一定の荷重で行われるものである表示モジュール。
  2. 前記表示モジュールは、準静的押込み試験における前記カバー要素への衝撃により、該カバー要素の前記第２の主面で３２００ＭＰａ未満の最大引張応力を特徴とする耐衝撃性を有し、前記第１の接着剤は、更に、５μｍから２５μｍの厚さを有し、前記カバー要素は、更に、５０μｍから１５０μｍの厚さを有するものである、請求項１に記載の表示モジュール。
  3. 前記第１の接着剤は、エポキシ、ウレタン、アクリル酸塩、アクリル、スチレンコポリマー、ポリイソブチレン、ポリビニルブチラール、エチレン酢酸ビニル、ケイ酸ナトリウム、光学的に透明な接着剤（ＯＣＡ）、感圧接着剤（ＰＳＡ）、ポリマーフォーム、天然樹脂、または、合成樹脂の１つ以上を含むものである、請求項１または２に記載の表示モジュール。
  4. 前記表示モジュールは、準静的押込み試験における前記カバー要素への衝撃により、該カバー要素の前記第２の主面で４２００ＭＰａ未満の最大引張応力を特徴とする耐衝撃性を有し、
    前記第１および第２の接着剤は、更に、各々、５μｍから２５μｍの厚さを有し、前記カバー要素および前記中間層は、更に、各々、７５μｍから１５０μｍの厚さを有するものである、請求項１から３のいずれか１項に記載の表示モジュール。
  5. 前記第１および第２の接着剤は、各々、エポキシ、ウレタン、アクリル酸塩、アクリル、スチレンコポリマー、ポリイソブチレン、ポリビニルブチラール、エチレン酢酸ビニル、ケイ酸ナトリウム、光学的に透明な接着剤（ＯＣＡ）、感圧接着剤（ＰＳＡ）、ポリマーフォーム、天然樹脂、または、合成樹脂の１つ以上を含むものである、請求項４に記載の表示モジュール。
  6. 前記表示モジュールは、ペン落下試験における前記カバー要素への衝撃により、該カバー要素の前記第１の主面で４０００ＭＰａ未満の最大引張応力、および、該カバー要素の前記第２の主面で１１０００ＭＰａ未満の最大引張応力を特徴とする耐衝撃性を有し、
    前記第１および第２の接着剤は、更に、各々、５μｍから２５μｍの厚さを有し、前記カバー要素および前記中間層は、更に、各々、５０μｍから１５０μｍの厚さを有するものである、請求項４または５に記載の表示モジュール。
  7. ペン落下試験における前記カバー要素への衝撃により、該カバー要素の前記第１の主面で４０００ＭＰａ未満の最大引張応力、および、該カバー要素の前記第２の主面で９０００ＭＰａ未満の最大引張応力を特徴とする耐衝撃性を有するものである、
    、請求項１から６のいずれか１項に記載の表示モジュール。
  8. 前記準静的押込み試験中に測定された７５０Ｎ／ｍｍ以上の剛性を更に有する、請求項１から７のいずれか１項に記載の表示モジュール。
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