TWI842779B - 減小玻璃基板碎裂成之碎片尺寸的方法、以及使用該方法之玻璃基板、玻璃產品及電子裝置 - Google Patents
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Abstract
一種玻璃基板包括:第一位置,其中玻璃基板的拉伸應力不足以在玻璃基板斷裂時致使玻璃基板碎裂成小碎片;和第二位置,其中玻璃基板相對於第一位置彎曲,並且其中玻璃基板的拉伸應力足以在玻璃基板斷裂時致使玻璃基板碎裂成小碎片。玻璃基板可包括第一表面和第二表面。在第一位置,玻璃基板的第一表面和第二表面可以是平面的。在第二位置,玻璃基板的第一表面和第二表面可以是平面的。小碎片可以是大致立方形的。在第二位置,玻璃基板可以沿著玻璃基板的彎曲軸單軸彎曲。
Description
本案依據專利法要求於2018年11月21日提出申請的美國臨時申請序號為62/770,310的優先權的權益,依賴其內容並經由引用將其內容作為整體結合在此。
本案內容通常係關於一種玻璃基板,包括強化玻璃基板。更具體而言,本案內容涉及一種玻璃基板,其在玻璃基板的自然狀態下具有不足的拉伸應力,從而在玻璃基板斷裂時引起期望程度的碎裂(諸如切割),但是在對玻璃基板施加彎曲力時,該玻璃基板具有足夠的拉伸能以在所述斷裂時引起期望程度的碎裂。
由於表面缺陷,原始玻璃基板的機械強度在MPa範圍內。那種機械強度是次優的。原始玻璃基板的次優機械強度使得原始玻璃不足以用作諸如電視、電話和娛樂裝置之類的消費電子裝置的顯示器和覆蓋玻璃。
為了適合用於此類應用,原始玻璃基板有時會被機械加固,因此具有更高的耐磨性。經由在受壓的玻璃表面形成一層的製程,可以對原始玻璃基板進行機械加固。該層有時被稱為「壓縮應力層」或具有「壓縮應力」的表面層。
玻璃基板力的中心區域中的應力平衡了壓縮應力層中的壓縮應力。特別地,玻璃基板的內部處於拉伸應力下。玻璃基板內部的拉伸應力平衡了玻璃壓縮應力層的壓縮應力。從概念上而言,玻璃的內部試圖將自身拉在一起(拉伸應力),而玻璃的每個表面層都試圖將自身推開。
在玻璃基板的表面層處的壓縮應力機械地強化了玻璃基板,從而減小了玻璃基板斷裂的可能性(裂紋成核或其他缺陷)以及裂縫的生長。壓縮應力的程度越高,玻璃基板的機械強度越大。壓縮應力層的深度也會影響機械強化的程度,隨著壓縮應力層深度的增加,機械強化的程度也隨之增加。因此,出於機械強度的目的,具有相對較高程度的壓縮應力和相對較深的壓縮深度(或壓縮應力)是有利的。通常,較高程度的壓縮應力會減少淺劃痕的形核和生長,而深的壓縮深度有助於跌落測試效能並防止內部裂縫穿透到表面。
有幾種常見的方法將壓縮應力施加到原始玻璃基板的表面。其中一種製程使用熱量,被稱為「熱回火」。另一種製程使用化學成分,被稱為「離子交換」或「化學回火」。此外,玻璃基板可合併為玻璃層壓板,玻璃層壓板包括多種不同的玻璃,每種玻璃具有不同的熱膨脹係數,並且熱膨脹係數的差異在玻璃基板的表面層產生壓縮應力。
如前述,對玻璃進行熱回火可在玻璃基板的表面處引起層壓縮應力。為了對玻璃基板進行熱回火,將玻璃基板加熱至玻璃的轉變溫度以上。然後將加熱的玻璃基板快速冷卻(「淬火」)。在冷卻期間,玻璃基板的表面比玻璃基板的內部更快地冷卻(溫度降低)。玻璃基板的內部比玻璃基板的表面冷卻慢,這是因為玻璃基板的厚度使內部絕緣並且玻璃具有相對較低的熱導率。玻璃基板的比內部冷卻更快的表面相較於冷卻較慢的表面具有更大的莫耳/比容積(或更低的密度)。因此,從玻璃基板的表面到玻璃基板的內部產生莫耳體積梯度。莫耳體積梯度提供了壓縮應力表面層,並且壓縮應力從表面向內部減小。
玻璃的熱回火通常比離子交換製程更快且成本更低。熱回火比離子交換製程產生更深的壓縮應力,通常從玻璃厚度的1/5擴展到1/3。然而,與離子交換製程相比,熱回火通常產生較低的表面壓縮應力,通常產生小於100 MPa的壓縮應力。
因為熱回火依賴於在表層之間和內部之間產生足夠的熱梯度,所以玻璃基板必須足夠厚以允許足夠的熱梯度。因此,利用熱回火來強化相對較厚(3 mm或更厚)的單片玻璃基板,諸如用作汽車側面和後窗玻璃的玻璃基板。對於具有2 mm或更小的厚度的玻璃基板,諸如打算用於消費電子裝置顯示應用的玻璃基板,熱回火通常無效。
除了熱回火之外,如前述,化學回火(離子交換)玻璃基板可在玻璃基板的表面上引起層壓縮應力。作為化學回火製程的示例,將玻璃基板放置在熔融鹽浴中,諸如鹼金屬離子的鹽浴中。玻璃基板包含可與熔融鹽浴中的金屬離子交換的離子。將離開玻璃基板的玻璃基板中的離子(諸如Na+
離子或Li+
離子)比將進入玻璃基板的熔融鹽浴中的離子(諸如KNO3
熔融浴中的K+
離子;Rb+
、Cs+
、和Ag+
為其他示例離子)小。將相對較小的離子交換為相對較大的離子的玻璃基板會導致在離子交換處產生雙軸(x和y軸)壓縮應力。
離子交換通常發生在玻璃基板的玻璃化轉變溫度以下。此外,溫度應低於玻璃基板釋放離子的溫度,以降低交換的較大離子引起的壓縮應力(這種現象稱為應力鬆弛)。合適的溫度可以在約250℃至約500℃的範圍內。離子交換製程可能需要4個小時到11個小時,這取決於所需壓縮應力的大小和壓縮應力層的深度。
經由離子交換進行化學回火可以產生比熱回火更高水平的壓縮應力(高達約1000 MPa)。此外,與熱回火相比,化學回火產生壓縮應力層的深度受限(通常為40-80 µm)。然而,受限的深度使化學回火比熱回火更適合於相對較薄的玻璃(2 mm或更小)。化學回火被用於使玻璃基板具有足夠的機械強度,以用於包括飛機窗玻璃和消費電子裝置的防刮擦顯示器在內的應用。
在一或多個實施方式中,可以經由利用玻璃基板的各部分之間的熱膨脹係數的不匹配來對玻璃基板進行機械回火,以產生壓縮應力區域和表現出拉伸應力的中心區域。
由施加在玻璃基板上的熱、化學或機械回火製程產生的殘餘應力分佈——即,表面壓縮應力與內部拉伸應力之間的平衡,影響玻璃基板在玻璃基板斷裂時如何反應。玻璃基板在玻璃基板斷裂時如何反應是與使用玻璃基板的應用有關的設計考慮。一般而言,玻璃基板在玻璃基板斷裂時應以安全和受控的方式反應。
玻璃基板在斷裂時反應的方式包括斷裂後玻璃基板的碎裂行為。迄今為止,玻璃的碎裂行為是回火玻璃基板中拉伸能的函數。一種可能希望的碎裂行為是使玻璃基板中的裂縫不分叉——即,一個裂縫不會***成兩個單獨的裂縫。玻璃基板中儲存的拉伸能越多,玻璃基板中的裂縫越容易分叉。因此,為了減少分叉的可能性,可以對玻璃基板進行回火,使得拉伸能相對較低或不足以引起這種分叉。如所討論的,拉伸應力試圖將玻璃基板拉在一起。因此,這種拉伸應力,如果足夠有力,則將玻璃基板的表面向內拉,使在表面層中形成的裂縫分叉。然而,裂縫傳播的方向是不可預測的。
另一潛在的期望碎裂行為是使玻璃基板碎裂成小碎片(有時稱為「切割(dicing)」或玻璃「小方塊(dices)」)。較佳地是,使碎片的寬度和長度近似等於玻璃基板的厚度。結果是角為90度的立方形碎片。角大約為90度的碎片被認為是不鋒利的,因此不太可能造成傷害。為了使玻璃基板在斷裂時以這種方式碎裂成小方塊,回火玻璃基板必須具有足夠的儲存拉伸能。
潛在的不希望的碎裂行為包括玻璃基板在斷裂時碎裂成(a)長而鋒利的碎片或(b)粉末。如果回火玻璃中的拉伸應力足以引起玻璃基板在斷裂時的分叉,但不足以導致玻璃碎裂成小碎片,則拉伸應力會導致玻璃基板分成大碎片及/或細長碎片。大碎片及/或細長碎片往往具有鋒利的邊緣,這是不安全的。此外,如果回火玻璃基板中的拉伸應力大於將玻璃基板碎裂成小方塊的拉伸應力,則該拉伸應力使玻璃基板在玻璃基板斷裂時發生粉末化。粉狀玻璃基板也是不安全的。
因此,存在的問題在於,根據特定的回火製程進行回火的玻璃基板可能沒有足夠的拉伸應力以使玻璃基板碎裂成足夠小的碎片(諸如小方塊),這限制了玻璃基板的潛在應用(即,玻璃不能用於需要碎裂成小碎片的應用)。這個問題在相對較薄的玻璃基板(小於1mm厚)中尤其普遍,因為這種薄玻璃基板對於熱回火來說太薄了,並且對於化學回火來說甚至太薄了,以至於不能施加足夠的儲存拉伸應力而使玻璃基板在斷裂時碎裂成小碎片。此外,存在另一個問題,即裂紋、分叉和碎裂的方向通常是不可預測和不可控制的。最後,存在另一個問題,即熱回火向玻璃基板的表面施加的對於玻璃基板在某些應用中有用的壓縮應力不足。
本案內容經由使玻璃彎曲以向玻璃基板的某些區域施加附加的拉伸應力和壓縮應力來克服上述問題。這種彎曲可被動態地施加或者可以以靜態方式施加。在一或多個實施方式中,玻璃經由冷彎曲而彎曲。使玻璃基板彎曲而施加至玻璃基板的拉伸應力與回火玻璃基板的儲存的拉伸應力共同作用,以使玻璃基板在斷裂時碎裂成小碎片。經由彎曲施加拉伸應力允許回火玻璃基板用於需要玻璃基板在斷裂時碎裂成小碎片的應用中,否則該回火玻璃基板缺乏足夠的拉伸應力以使玻璃基板在斷裂時碎裂成小碎片。經由彎曲施加拉伸應力特別適用於相對較薄的玻璃(厚度小於1 mm),如前述,在這種情況下,玻璃基板對於回火製程來說太薄而無法施加足夠的拉伸應力以使玻璃基板碎裂成小碎片。此外,如將示出的,玻璃基板的單軸彎曲施加引導玻璃基板在與單軸彎曲的軸平行的方向上斷裂的定向拉伸應力。尤其在具有使用玻璃基板的顯示器的消費電子裝置中,促使裂縫沿特定方向傳播是有用的,因此,使裂縫指向裝置的側面,而不是沿著裝置的長度向上或向下。此外,如將要解釋的,玻璃基板的彎曲將壓縮應力增加到已經經由回火施加給玻璃基板的玻璃基板的表面層處的壓縮應力。經由彎曲添加到經由回火引起的壓縮應力層的附加壓縮應力可以使玻璃基板用於需要在特定表面層上具有一定閾值壓縮應力的應用中,但僅回火無法施加閾值壓縮應力。
根據本揭露內容的第一態樣,一種玻璃基板包括:第一位置,其中玻璃基板的拉伸應力不足以在玻璃基板斷裂時致使玻璃基板碎裂成小碎片;和第二位置,其中玻璃基板相對於第一位置彎曲,並且其中玻璃基板的拉伸應力足以在玻璃基板斷裂時致使玻璃基板碎裂成小碎片。在一個實施方式中,玻璃基板進一步包括第一表面和第二表面。在一個實施方式中,在第一位置,玻璃基板的第一表面和第二表面是平面的。在一個實施方式中,在第二位置,玻璃基板的第一表面和第二表面是平面的。在一個實施方式中,小碎片通常是立方形的。在一個實施方式中,在第二位置,玻璃基板沿著玻璃基板的彎曲軸單軸彎曲。在一個實施方式中,在第二位置,玻璃基板沿著玻璃基板的兩個彎曲軸雙軸彎曲。在一個實施方式中,在第一位置,玻璃基板比在第二位置的玻璃基板平坦。在一個實施方式中,在第二位置,玻璃基板比在第一位置的玻璃基板平坦。在一個實施方式中,玻璃基板的厚度為2 mm或更小。
根據本案內容的第二態樣,一種增加玻璃基板的層處的壓縮應力的方法包括:提供或形成玻璃基板;從玻璃基板的第一表面在第一層內以及從玻璃表面的第二表面在第二層內施加第一壓縮應力;和使玻璃基板沿著玻璃基板的軸彎曲,以向第二層內的第一壓縮應力增加壓縮應力。在一個實施方式中,在玻璃基板的第一層和第二層內施加第一壓縮應力包括對玻璃基板進行熱回火。在一個實施方式中,在玻璃基板的第一層內和第二層內施加第一壓縮應力包括對玻璃基板進行化學回火。在一個實施方式中,在玻璃基板的第一層內和第二層內施加第一壓縮應力包括對玻璃基板進行機械回火。在一個實施方式中,玻璃基板的第二表面是玻璃基板的頂表面。
根據本案內容的第三態樣,一種減小在玻璃基板斷裂時玻璃基板碎裂成的碎片的尺寸的方法包括:提供或形成在玻璃基板斷裂時碎裂成具有第一尺寸的碎片的玻璃基板;和將玻璃基板彎曲到第二位置,並將玻璃基板保持在第二位置,使得當玻璃基板斷裂時玻璃基板碎裂成具有第二尺寸的碎片;其中具有第二尺寸的碎片小於具有第一尺寸的碎片。在一個實施方式中,形成玻璃基板包括形成厚度為2 mm或更小的玻璃基板。在一個實施方式中,使玻璃基板彎曲包括玻璃基板的雙軸彎曲。在一個實施方式中,當玻璃基板斷裂時,玻璃基板在第二位置碎裂時,這些碎片形成面內各向同性斷裂圖案。在一個實施方式中,使玻璃基板彎曲包括使玻璃基板沿著玻璃基板的彎曲軸單軸彎曲。在一個實施方式中,形成玻璃基板包括形成具有平坦的第一表面的玻璃基板。在一個實施方式中,形成玻璃基板包括形成具有彎曲的第一表面的玻璃基板。在一個實施方式中,將玻璃基板彎曲到第二位置包括彎曲玻璃基板,使得第一表面在第二位置比在第一位置彎曲得少。在一個實施方式中,在環境溫度下,經由利用玻璃基板的產品的結構部件來實現將玻璃基板彎曲並保持在第二位置。
根據本案內容的第四態樣,一種產品包括:具有第一位置的玻璃基板,其中玻璃基板的拉伸能不足以在玻璃基板斷裂時致使玻璃基板碎裂成小碎片;和使玻璃基板從其第一位置彎曲到第二位置的部件,其中玻璃基板的拉伸能足以在玻璃基板斷裂時致使玻璃基板碎裂成小碎片。在一個實施方式中,所述產品是被配置為佩戴在人的手腕上的消費電子裝置。在一個實施方式中,所述產品是安全玻璃。在一個實施方式中,所述玻璃基板具有第一表面和第二表面。在一個實施方式中,在第二位置,第一表面具有比第二表面高的壓縮應力。
根據本案內容的第五態樣,一種消費電子裝置,包括:設置在顯示螢幕之上的玻璃基板,所述玻璃基板具有長度、和從第一側延伸到第二側的寬度;和使玻璃基板沿著彎曲軸從第一位置彎曲到相對於第一位置彎曲的第二位置的部件,使得當玻璃基板在第二位置斷裂時,斷裂通常朝著玻璃基板的第一側或第二側傳播;其中彎曲軸通常平行於玻璃基板的寬度。在一個實施方式中,在第一位置,玻璃基板具有從第一表面延伸的第一壓縮應力層。在一個實施方式中,使玻璃基板彎曲到第二位置的部件增加了第一層內的壓縮應力。在一個實施方式中,使玻璃基板彎曲的部件將玻璃基板從第一位置壓縮到第二位置。在一個實施方式中,使玻璃基板彎曲的部件是黏合劑層。在一個實施方式中,消費電子裝置是智慧手機、平板電腦或手錶。
另外的特徵和優點將在下面的詳細描述中進行闡述,並且在某種程度上經由彼等描述對於本領域技藝人士來說將是顯而易見的,或者經由實踐本文描述的實施方式(包括下面的詳細描述和申請專利範圍)而被認識到。
應理解,前面的一般性描述和以下的詳細描述僅僅是示例性的,並且旨在提供概述或框架用於理解申請專利範圍的屬性和特性。
現在參照圖1和圖2,玻璃基板10包括第一表面12和第二表面14。第一表面12和第二表面14是玻璃基板10的主表面——即,玻璃基板10的具有最大表面積的表面。側表面16連接第一表面12和第二表面14。玻璃基板10具有厚度18,並且被定義為第一表面12與第二表面14之間的最大距離。在所示的實施方式中,玻璃基板10具有實質上恆定的厚度18。玻璃基板10具有寬度20,該寬度20被定義為與厚度18正交的第一表面12或第二表面14之一的第一最大尺寸。在所示的實施方式中,寬度20因此是玻璃基板10的第一側22和第二側24沿著第一表面12之間的距離。玻璃基板10具有長度26,該長度26被定義為與厚度18和寬度20二者正交的第一表面12或第二表面14之一的第二最大尺寸。
如本文所使用的,術語「玻璃基板」10以其最廣義使用,以包括完全或部分由玻璃製成的任何物體。玻璃基板10包括玻璃和非玻璃材料的層壓板,玻璃和結晶材料的層壓板、以及玻璃陶瓷(包括非晶相和結晶相)。玻璃基板10可以是透明或不透明的。在一或多個實施方式中,玻璃基板10可包括提供特定顏色的著色劑。形成玻璃基板10的合適的玻璃組合物包括鈉鈣玻璃組合物、鋁矽酸鹽玻璃組合物、硼矽酸鹽玻璃組合物、硼鋁矽酸鹽玻璃組合物、含鹼鋁矽酸鹽玻璃組合物、含鹼硼矽酸鹽玻璃組合物、和含鹼硼鋁矽酸鹽玻璃組合物。
除非另有說明,否則本文所披露的玻璃基板10的組合物以基於氧化物進行分析的莫耳百分比(莫耳%)來描述。
在一或多個實施方式中,玻璃組合物可包括的SiO2
的量為約66莫耳%至約80莫耳%、約67莫耳%至約80莫耳%、約68莫耳%至約80莫耳%、約69 莫耳%至約80 莫耳%、約70 莫耳%至約80 莫耳%、約72 莫耳%至約80 莫耳%、約65 莫耳%至約78 莫耳%、約65莫耳%至約76莫耳%、約65莫耳%至約75莫耳%、約65莫耳%至約74莫耳%、約65莫耳%至約72莫耳%、或約65莫耳%至約70莫耳%,以及它們之間的所有範圍和子範圍。
在一或多個實施方式中,玻璃組合物所包括的Al2
O3
的量為大於約4莫耳%、或大於約5莫耳%。在一或多個實施方式中,玻璃組合物所包括的Al2
O3
的量為大於約7莫耳%至約15莫耳%、大於約7莫耳%至約14莫耳%、約7莫耳%至約13莫耳%、約4莫耳%至約12莫耳%、約7莫耳%至約11莫耳%、約8莫耳%至約15莫耳%、約9莫耳%至約15莫耳%、約10莫耳%至約15莫耳%、約11莫耳%至約15莫耳%、或約12莫耳%至約15莫耳%,以及它們之間的所有範圍和子範圍。在一或多個實施方式中,Al2
O3
的上限可為約14莫耳%、14.2莫耳%、14.4莫耳%、14.6莫耳%、或14.8莫耳%。
在一或多個實施方式中,玻璃基板10被描述為鋁矽酸鹽玻璃基板或包括鋁矽酸鹽玻璃組合物。在這樣的實施方式中,玻璃組合物或由其形成的基板包括SiO2
和Al2
O3
,而不是鈉鈣矽酸鹽玻璃。就此而言,玻璃組合物或由其形成的基板所包括的Al2
O3
的量為約2莫耳%或更大、約2.25莫耳%或更大、約2.5莫耳%或更大、約2.75莫耳%或更大、或約3莫耳%或更大。
在一或多個實施方式中,玻璃組合物包含B2
O3
(例如、約0.01莫耳%或更大)。在一或多個實施方式中,玻璃組合物所包括的B2
O3
的量為約0莫耳%至約5莫耳%、約0莫耳%至約4莫耳%、約0莫耳%至約3莫耳%、約0莫耳%至約2莫耳%、約0莫耳%至約1莫耳%、約0莫耳%至約0.5莫耳%、約0.1莫耳%至約5莫耳%、約0.1莫耳%至約4莫耳%、約0.1 莫耳%至約3 莫耳%、約0.1 莫耳%至約2 莫耳%、約0.1 莫耳%至約1 莫耳%、約0.1 莫耳%至約0.5 莫耳%,以及它們之間的所有範圍和子範圍。在一或多個實施方式中,玻璃組合物基本上不含B2
O3
。
如本文所使用的,相對於組合物的組分,短語「基本上不含」是指該組分不是在初始配料期間主動或有意添加到組合物中的,而是可能以小於約0.001 莫耳%的量作為雜質存在。
在一或多個實施方式中,玻璃組合物任選地包含P2
O5
(例如、約0.01莫耳%或更大)。在一或多個實施方式中,玻璃組合物包括非零量的P2
O5
直至並包括2莫耳%、1.5莫耳%、1莫耳%、或0.5莫耳%。在一或多個實施方式中,玻璃組合物基本上不含P2
O5
。
在一或多個實施方式中,玻璃組合物可包括的R2
O的總量(其為諸如Li2
O、Na2
O、K2
O、Rb2
O、和Cs2
O之類的鹼金屬氧化物的總量)大於或等於約8莫耳%、大於或等於約10莫耳%、或者大於或等於約12莫耳%。在一些實施方式中,玻璃組合物所包括的R2
O總量的範圍為約8莫耳%至約20莫耳%、約8莫耳%至約18莫耳%、約8莫耳%至約16莫耳%、約8莫耳%至約14莫耳%、約8莫耳%至約12莫耳%、約9莫耳%至約20莫耳%、約10莫耳%至約20莫耳%、約11莫耳%至約20莫耳%、約12 莫耳%至約20 莫耳%、約13 莫耳%至約20 莫耳%、約10 莫耳%至約14 莫耳%、或者11 莫耳%至約13 莫耳%,以及它們之間的所有範圍和子範圍。在一或多個實施方式中,玻璃組合物可基本上不含Rb2
O、Cs2
O、或Rb2
O和Cs2
O兩者。在一或多個實施方式中,R2
O可僅包括Li2
O、Na2
O、和K2
O的總量。在一或多個實施方式中,玻璃組合物可包括選自Li2
O、Na2
O、和K2
O中的至少一種鹼金屬氧化物,其中所述鹼金屬氧化物以大於約8莫耳%的量存在。
在一或多個實施方式中,玻璃組合物所包括的Na2
O的量大於或等於約8莫耳%、大於或等於約10莫耳%、或者大於或等於約12莫耳%。在一或多個實施方式中,組合物所包括的Na2
O的範圍為8莫耳%至約20莫耳%、約8莫耳%至約18莫耳%、約8莫耳%至約16莫耳%、約8莫耳%至約14 莫耳%、約8 莫耳%至約12 莫耳%、約9 莫耳%至約20 莫耳%、約10 莫耳%至約20 莫耳%、約11 莫耳%至約20 莫耳%、約12莫耳%至約20莫耳%、約13莫耳%至約20莫耳%、約10莫耳%至約14莫耳%、或者11莫耳%至約16莫耳%,以及它們之間的所有範圍和子範圍。
在一或多個實施方式中,玻璃組合物所包括的K2
O小於約4莫耳%、小於約3莫耳%、或者小於約1莫耳%。在一些情況下,玻璃組合物可包括的K2
O的量的範圍為約0莫耳%至約4莫耳%、約0莫耳%至約3.5莫耳%、約0莫耳%至約3莫耳%、約0莫耳%至約2.5莫耳%、約0莫耳%至約2莫耳%、約0莫耳%至約1.5莫耳%、約0莫耳%至約1莫耳%、約0莫耳%至約0.5莫耳、約0 莫耳%至約0.2 莫耳%、約0 莫耳%至約0.1 莫耳%、約0.5 莫耳%至約4 莫耳%、約0.5 莫耳%至約3.5 莫耳%、約0.5 莫耳%至約3 莫耳%、約0.5 莫耳%至約2.5 莫耳%、約0.5 莫耳%至約2 莫耳%、約0.5 莫耳%至約1.5 莫耳%、或者約0.5 莫耳%至約1莫耳%,以及它們之間的所有範圍和子範圍。在一或多個實施方式中,玻璃組合物可基本上不含K2
O。
在一或多個實施方式中,玻璃組合物基本上不含Li2
O。
在一或多個實施方式中,組合物中Na2
O的量可以大於Li2
O的量。在一些情況下,Na2
O的量可以大於Li2
O和K2
O的組合量。在一或多個替代實施方式中,組合物中Li2
O的量可以大於Na2
O的量或Na2
O和K2
O的組合量。
在一或多個實施方式中,玻璃組合物可包括的RO的總量(其為諸如CaO、MgO、BaO、ZnO、和SrO之類的鹼土金屬氧化物的總量)範圍為約0莫耳%至約2莫耳%。在一些實施方式中,玻璃組合物包括非零量直至約2莫耳%的RO。在一或多個實施方式中,玻璃組合物包括的RO的量為約0莫耳%至約1.8莫耳%、約0莫耳%至約1.6莫耳%、約0莫耳%至約1.5莫耳%、約0莫耳%至約1.4莫耳%、約0莫耳%至約1.2莫耳%、約0莫耳%至約1莫耳%、約0莫耳%至約0.8莫耳%、約0莫耳%至約0.5莫耳%,以及它們之間的所有範圍和子範圍。
在一或多個實施方式中,玻璃組合物所包括的CaO的量小於約1莫耳%、小於約0.8莫耳%、或者小於約0.5莫耳%。在一或多個實施方式中,玻璃組合物基本上不含CaO。
在一些實施方式中,玻璃組合物所包括的MgO的量為約0莫耳%至約7莫耳%、約0莫耳%至約6莫耳%、約0莫耳%至約5莫耳%、約0莫耳%至約4 莫耳%、約0.1 莫耳%至約7 莫耳%、約0.1 莫耳%至約6 莫耳%、約0.1 莫耳%至約5 莫耳%、約0.1 莫耳%至約4莫耳%、約1莫耳%至約7莫耳%、約2莫耳%至約6莫耳%、或者約3莫耳%至約6莫耳%,以及它們之間的所有範圍和子範圍。
在一或多個實施方式中,玻璃組合物所包括的ZrO2
的量等於或小於約0.2莫耳%、小於約0.18莫耳%、小於約0.16莫耳%、小於約0.15莫耳%、小於約0.14莫耳%、小於約0.12莫耳%。在一或多個實施方式中,玻璃組合物所包括的ZrO2
的範圍為約0.01莫耳%至約0.2莫耳%、約0.01莫耳%至約0.18莫耳%、約0.01莫耳%至約0.16莫耳%、約0.01莫耳%至約0.15莫耳%、約0.01莫耳%至約0.14莫耳%、約0.01莫耳%至約0.12莫耳%、或者約0.01莫耳%至約0.10莫耳%,以及它們之間的所有範圍和子範圍。
在一或多個實施方式中,玻璃組合物所包括的SnO2
的量等於或小於約0.2莫耳%、小於約0.18莫耳%、小於約0.16莫耳%、小於約0.15莫耳%、小於約0.14莫耳%、或者小於約0.12莫耳%。在一或多個實施方式中,玻璃組合物所包括的SnO2
的範圍為約0.01莫耳%至約0.2莫耳%、約0.01莫耳%至約0.18莫耳%、約0.01莫耳%至約0.16莫耳%、約0.01莫耳%至約0.15莫耳%、約0.01莫耳%至約0.14莫耳%、約0.01莫耳%至約0.12莫耳%、或者約0.01莫耳%至約0.10莫耳%,以及它們之間的所有範圍和子範圍。
在一或多個實施方式中,玻璃組合物可包括賦予玻璃基板10顏色或色調的氧化物。在一些實施方式中,玻璃組合物包括在玻璃基板10暴露於紫外線輻射時防止玻璃基板10變色的氧化物。這樣的氧化物的示例包括但不限於以下氧化物:Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ce、W和Mo。
在一或多個實施方式中,玻璃組合物包括表示為Fe2
O3
的Fe,其中Fe以達到(並包括)約1莫耳%的量存在。在一些實施方式中,玻璃組合物基本上不含Fe。在一或多個實施方式中,玻璃組合物所包括的Fe2
O3
的量等於或小於約0.2莫耳%、小於約0.18莫耳%、小於約0.16莫耳%、小於約0.15莫耳%、小於約0.14莫耳%、或者小於約0.12莫耳%。在一或多個實施方式中,玻璃組合物所包括的Fe2
O3
的範圍為約0.01莫耳%至約0.2莫耳%、約0.01莫耳%至約0.18莫耳%、約0.01莫耳%至約0.16莫耳%、約0.01莫耳%至約0.15莫耳%、約0.01莫耳%至約0.14莫耳%、約0.01莫耳%至約0.12莫耳%、或者約0.01莫耳%至約0.10莫耳%,以及它們之間的所有範圍和子範圍。
當玻璃組合物包括TiO2
時,TiO2
存在的量可為約5莫耳%或以下、約2.5莫耳%或以下、約2莫耳%或以下、或者約1莫耳%或以下。在一或多個實施方式中,玻璃組合物可基本上不含TiO2
。
示例性的玻璃組合物包括:SiO2
,其量在約65莫耳%至約75莫耳%的範圍內的;Al2
O3
,其量在約8莫耳%至約14莫耳%的範圍內;Na2
O,其量在約12莫耳%至約17莫耳%的範圍內;K2
O,其量在約0莫耳%至約0.2莫耳%的範圍內;和MgO,其量在約1.5莫耳%至約6莫耳%的範圍內。任選地, 可以本文另外披露的量包括SnO2
。
所選擇的玻璃組合物可以使用能夠生產可回火的玻璃基板10的任何方法形成為玻璃基板10。能夠生產玻璃基板10的示例性方法包括形成玻璃基板10的片材的下拉法。下拉法包括但不限於熔融拉製和狹縫拉製方法。在諸如顯示器玻璃和離子交換玻璃(能夠進行化學回火)之類的平板玻璃基板10的大規模製造中使用下拉法。熔融拉製法使用具有用於接收熔融玻璃原料的通道的成型體。通道具有在通道兩側上沿著通道長度在頂部開口的堰。當通道充滿熔融材料時,熔融玻璃溢出堰。由於重力,熔融玻璃向下流向等壓管的外表面。這些外表面向下和向內延伸,使得它們在拉製槽下方的邊緣處接合。兩個流動的玻璃表面在此邊緣處接合以熔合併形成單個流動片材。熔融拉製法提供的優點在於,由於在通道上流動的兩個玻璃膜熔合在一起,因此所得玻璃片材的外表面都不與裝置的任何部分接觸。因此,表面性質不受這種接觸的影響。最初形成的玻璃基板10在第一表面12和第二表面14處沒有壓縮應力層。
現在參照圖3,接著對玻璃基板10進行回火,進行化學回火,或者進行熱回火,或者進行化學回火和熱回火二者,或者進行其他回火。在這樣的回火之後,玻璃基板10具有被施加到第一表面12並延伸穿過厚度18的第一層28的壓縮應力,被稱為壓縮深度(DOC)30。回火另外地將壓縮應力施加到第二表面並延伸穿過厚度18的第二層32,被稱為壓縮深度(DOC)34。回火進一步在第一層28和第二層32之間的中心區域36內施加拉伸應力。該拉伸應力有時被稱為「中心張力」。中心區域36內的拉伸應力平衡了第一層28和第二層32內的壓縮應力。
在圖1-3中,在第一位置38的實施方式中圖示玻璃基板10。在第一位置38的該實施方式中,玻璃基板10的第一表面12和第二表面14是平面的。換句話說,第一表面12和第二表面14是平坦的。然而,如下面進一步討論的,第一表面12和第二表面14在第一位置38中不必是平坦的。
現在參照圖4,本案內容假設當玻璃基板10處於第一位置38時,玻璃基板10的回火導致在玻璃基板10的中心區域36處的拉伸能不足以致使玻璃基板10在玻璃基板10斷裂42時碎裂成具有足夠小的尺寸的碎片40,以用於玻璃基板10的期望應用。換句話說,當玻璃基板10斷裂42時,與斷裂42之前的玻璃基板10的表面積(長度26×寬度20)相比,在斷裂42時玻璃基板10碎裂成較大的碎片40(具有較大表面積)。拉伸應力過小。
現在參照圖5,玻璃基板10處於第二位置44。在第二位置44,玻璃基板10相對於第一位置38彎曲。因為玻璃基板10的第一表面12和第二表面14在第一位置38(圖1)是平面的(即,平坦的),因此玻璃基板10的第一表面12和第二表面14在第二位置44不是平面的(即,不平坦的——第一表面12和第二表面14現在是彎曲的)。在所示的實施方式中,玻璃基板10在第一位置38比在第二位置44更平坦。在所示的實施方式中,玻璃基板10沿著玻璃基板10的彎曲軸46單軸彎曲。
在一或多個實施方式中,玻璃基板10經由冷彎曲沿彎曲軸46單軸彎曲。如本文所使用的,術語「冷彎」或者「冷彎曲」是指在小於玻璃軟化點的冷彎曲溫度下彎曲玻璃基板。通常,冷彎曲溫度是室溫。術語「可冷彎曲的」是指玻璃基板冷彎曲的能力。冷彎曲玻璃基板的特徵是第一表面12和第二表面14之間的不對稱表面壓縮應力(如圖5所示)。在一或多個實施方式中,在冷彎曲工序或被冷彎曲之前,玻璃基板的第一表面12和第二表面14中的相應壓縮應力基本相等。在玻璃基板未強化的一或多個實施方式中,在冷彎曲之前,第一表面12和第二表面14沒有表現出可觀的壓縮應力。在其中玻璃基板被強化的一或多個實施方式中(如本文所述),在冷彎曲之前,第一表面12和第二表面14相對於彼此表現出基本上相等的壓縮應力。在一或多個實施方式中,在冷彎之後,在冷彎之後具有凹形表面(例如,第二表面14)上的CS增加,而在冷彎之後具有凸形表面(例如,第一表面12)上的CS減小。換句話說,凹形表面(例如,第二表面14)上的壓縮應力在冷彎曲之後比在冷彎曲之前大。
如將要討論的,玻璃基板10的彎曲影響玻璃基板10在回火後的應力分佈(整個玻璃基板10的壓縮應力和拉伸應力分佈)。具體而言,由於彎曲在朝向第二表面14的方向上形成單軸彎曲,所以該彎曲增加了第二層32處的壓縮應力,並減小了第一層28處的壓縮應力。此外,經由影響回火玻璃基板10的應力分佈,彎曲經由增加碎裂程度而產生更多較小尺寸的碎片40而影響回火玻璃基板10在斷裂42時經歷的碎裂程度(更多較小尺寸的碎片40)。
分析模型說明了該等觀點。對於分析模型而言,可以基於厚度18為0.55 mm的基本假設,假設玻璃基板10在回火之後具有如圖6所示的應力分佈。應力分佈將玻璃基板10的應力作為在回火之後經由玻璃基板10的厚度18的位置的函數。負應力值為壓縮應力,而正應力值為拉伸應力。如前述,壓縮應力從第一表面12延伸穿過第一層28的DOC 30,並且從第二表面14延伸穿過第二層32的DOC 34。如前述,拉伸應力在第一壓縮應力層28和第二壓縮應力層32之間的中心區域36內延伸。
接下來,分析模型可以經由線性方程式來解釋玻璃基板10的單軸彎曲沿著彎曲軸46所引起的應力作為經由玻璃基板10的厚度18的z軸位置的函數。線性方程為:
變數是經由玻璃基板10的厚度18的z軸位置的值。變數是分配值,並且是第一表面12處的最大彎曲應力。如果我們再次假設玻璃基板10的厚度18為0.55 mm,施加至玻璃基板10的最大彎曲應力為137 MPa,則可以繪製上述線性方程的結果。該繪圖在圖7中示出。在該分析模型中,玻璃基板10的彎曲沿著彎曲軸46發生,彎曲軸46是該模型中的y軸。因此,沿y軸承受最大的彎曲應力。然而,由於泊松比效應,沿y軸彎曲玻璃基板10也將引起沿x軸的應力,儘管應力小於沿y軸的應力。注意,從第一表面12到玻璃基板10的厚度18的中間的彎曲應力是拉伸應力,其抵消了在第一層28內經由回火產生的壓縮應力,並且增加了在從厚度18的中間到第一層28的中心區域36中經由回火產生的拉伸應力。此外,請注意,從厚度18的中間到第二表面14的彎曲應力是壓縮應力,其抵消了從厚度18的中間朝向第二層32經由回火產生的拉伸應力,並且增加了在第二層32內經由回火產生的壓縮應力。
因此,分析模型證明增加玻璃基板10的層(根據彎曲方向為第一層28或者第二層32)內的壓縮應力的新方法。如前述,該方法包括形成玻璃基板10。該方法進一步包括經由對玻璃基板10進行回火,在第一層28內從第一表面12施加第一壓縮應力,並且在第二層32內從第二表面14施加第一壓縮應力。然後,該方法包括使回火玻璃基板10在第二表面14的方向上沿著玻璃基板10的彎曲軸46彎曲,以向第二層32內的第一壓縮應力添加壓縮應力。相反,如果需要向第一層28內的第一壓縮應力添加壓縮應力,則該方法將包括使回火玻璃基板10在第一表面12的方向上沿著彎曲軸46彎曲。在該方法的一個實施方式中,將第一壓縮應力施加到玻璃基板10的第一層28和第二層32內,包括對玻璃基板10進行熱回火。在該方法的一個實施方式中,將第一壓縮應力施加到玻璃基板10的第一層28和第二層32內,包括對玻璃基板10進行化學回火。在該方法的實施方式中,玻璃基板10的第二表面14是玻璃基板10的頂表面。當玻璃基板10具有相對較薄的厚度18(例如,2 mm或更小、1.8 mm或更小、1.6 mm或更小、1.5 mm或更小、1.4 mm或更小、1.2 mm或更小、1 mm或更小、或者0.75 mm或更小、或者0.55 mm或更小)時,這種增加玻璃基板10的第一層28或第二層32處的壓縮應力的方法特別有益,因為對這樣的薄玻璃基板10進行化學回火可能無法在第二層32處施加必要的壓縮應力。
繼續分析模型,根據以下方程,玻璃基板10在回火後和在彎曲後的一維應力分佈可以作為沿著玻璃基板10的厚度18的z軸位置的函數來計算:
變數是作為沿著玻璃基板10的z軸厚度18的位置z的函數的總應力。變數是玻璃基板10的中心區域36內的最大拉伸應力,作為僅單獨進行回火的結果。如前述,變數是第一表面12處的最大彎曲應力。
對上述方程進行平方和積分提供平方應力積分,該平方應力積分提供玻璃基板10在斷裂42時的相對碎裂程度。該方程如下:
符號表示平方應力積分。變數和是平方應力積分函數的根,對應於從層的一個深度DOC ()到層的另一個深度DOC ()穿過厚度18的中心區域36的z軸位置。如圖8所示,平方應力積分隨著最大彎曲應力增加而增加,這對應於斷裂42時的高碎裂程度(即,更多的碎片40和更小尺寸的碎片40)。換句話說,即使回火將相對少量的拉伸應力(中心張力)施加到中心區域36中(即,太低而無法在斷裂42時碎裂成具有小尺寸的碎片40),彎曲也會在中心區域36的遠離彎曲方向的部分處針對已經經由回火施加的拉伸應力增加拉伸應力。增大的拉伸應力使平方的應力積分增大,從而使斷裂時的碎裂程度增大。因此,即使經由回火施加到玻璃基板10的中心區域36的拉伸應力不足以致使玻璃基板10在斷裂42時碎裂成小尺寸的碎片40,經由使玻璃基板10彎曲而施加的附加拉伸應力也可足以致使如此高的碎裂程度。
申請人已經經由物理實驗確認了分析模型。申請人形成了厚度18為0.7 mm的玻璃基板10。申請人經由化學回火向玻璃基板10施加拉伸應力。具體而言,申請人將玻璃基板10在420℃進行5.5小時的離子交換。結果,玻璃基板10在中心區域36處具有70 MPa的最大拉伸應力(中心張力)。
然後,申請人使用四點彎曲設備向玻璃基板10施加彎曲應力。彎曲設備的中間兩點位於距玻璃基板10的中心9 mm處。彎曲設備的外部兩點位於距玻璃基板10的中心18 mm處。該設備施加彎曲應力直到玻璃基板10斷裂42為止。使玻璃基板10斷裂42的彎曲應力為約480 MPa。在圖9中,斷裂42之後的玻璃基板10的圖片被圖示為說明作為沿著玻璃基板10的寬度20的位置的函數而施加至玻璃基板10的彎曲應力的曲線圖。圖10示出相同的內容,但是放大圖示施加彎曲應力的區域和未施加彎曲應力的區域。彎曲應力從大約480 MPa下降到零的下降與圖10的圖片一致,並表示將四點彎曲設備的中間兩點之一施加到玻璃基板10上。玻璃基板10在彎曲設備的兩個中間點之間經受大約480 MPa的彎曲應力。玻璃基板10表現出高的碎裂程度(小碎片40),其中向玻璃基板10施加大約480 MPa的彎曲應力。相比之下,玻璃基板10表現出低的碎裂程度(大碎片40),其中沒有施加彎曲應力(大約在設備每一側上的內點和外點之間),這表明僅回火在中心區域36中產生的拉伸應力不足以在斷裂42時引起高的碎裂程度(小碎片40)。對比表明,當對玻璃基板10進行回火沒有增加足夠的拉伸應力以達到較高的碎裂程度時,彎曲應力可以增加玻璃基板10在斷裂42時表現出高的碎裂程度所需的拉伸應力。
現在參照圖11,在另一物理實驗中,申請人對玻璃基板10的九個樣品進行了化學回火。將九個樣品分組為三個厚度18,三個樣品的厚度分別為0.4 mm、0.55 mm、和0.7 mm。經由離子交換的化學回火在每個樣品玻璃基板10的第一層28和第二層32處施加了825 MPa的壓縮應力。層的壓縮應力深度(DOC)為42.5 μm。所產生的拉伸應力不足以致使玻璃基板10在斷裂42時碎裂成小碎片40。每一厚度18的一個玻璃基板10從第一位置38至第二位置44以250 mm、500 mm和1000 mm的恆定半徑圓柱形地(單軸)彎曲,保持在第二位置44(彎曲),然後在中心凹進,直到玻璃基板10斷裂42。
如圖11中再現的圖片所示,彎曲越劇烈(即,彎曲半徑越小),則玻璃基板10斷裂42時的碎片40越小。例如,對於厚度18為0.4 mm的三個樣品,與經受1000 mm彎曲半徑的玻璃基板10相比,經受500 mm彎曲半徑的玻璃基板10在斷裂42時產生較小的碎片40。經受250 mm彎曲半徑的玻璃基板10在斷裂42時比經受500 mm彎曲半徑的玻璃基板10產生更小的碎片40。因此,施加在玻璃基板10上以使玻璃基板10從第一位置38改變到第二位置44的彎曲越劇烈,玻璃基板10在斷裂42時更有可能碎裂成小碎片40。
此外,在圖11中再現的圖片還表明玻璃基板10的厚度18越厚,玻璃基板10斷裂42時的碎片40越小。例如,對於以500 mm的恆定半徑彎曲的三個樣品,厚度18為0.55 mm的玻璃基板10相較於厚度18為0.4 mm的玻璃基板10在斷裂42時產生較小的碎片40。厚度18為0.7 mm的玻璃基板10相較於厚度18為0.55 mm的玻璃基板10在斷裂42時產生更小的碎片40。因此,玻璃基板10的厚度18越厚,對於施加在玻璃基板10上的任何給定彎曲半徑,玻璃基板10在斷裂42時更有可能破碎成小碎片40。
現在參照圖12A-15B,申請人發現了一種在玻璃基板10斷裂42時減小玻璃基板10碎裂成的碎片40的尺寸的新方法。該方法包括形成玻璃基板10,在玻璃基板10斷裂42時碎裂成具有第一尺寸48的碎片40(參見圖12A和12B)。如所討論的,所形成的玻璃基板10處於第一位置38並且被回火。然而,玻璃基板10的所得拉伸應力不足以致使玻璃基板10在斷裂42時碎裂成小碎片40。該方法進一步包括將玻璃基板10彎曲到第二位置44並將玻璃基板10保持在第二位置。諸如玻璃窗框架之類的結構部件或諸如黏合劑之類的材料的部件50可以將玻璃基板10保持在第二位置44。換句話說,在一個實施方式中,將玻璃基板10彎曲並保持在第二位置44是在環境溫度下經由利用玻璃基板10的產品52的結構部件實現的。在一或多個實施方式中,可以使用黏合劑經由將玻璃基板黏合到彎曲的下表面(未示出)而將玻璃基板10永久地保持在第二位置44。
保持在第二位置44中,玻璃基板10在玻璃基板10斷裂42時碎裂成具有第二尺寸54的碎片40。具有第二尺寸54的碎片40小於具有第一尺寸48的碎片40。在一些實施方式中,具有第二尺寸54的碎片40具有彼此近似相等的長度56和寬度58,並且在一些實施方式中,近似等於厚度18(即,切割碎片行為)。在一個實施方式中,形成玻璃基板10包括形成厚度18為2 mm或更小的玻璃基板10。在一個實施方式中,彎曲玻璃基板10包括使玻璃基板10沿著玻璃基板10的彎曲軸46單軸彎曲,如在圖12A-13B所示的實施方式中那樣。在一個實施方式中,形成玻璃基板10包括形成具有彎曲的第一表面12的玻璃基板10,如在圖12A 和圖12B所示的實施方式中所示。對玻璃基板10進行退火可以形成具有在第一位置38時彎曲的第一表面12的玻璃基板10。在一個實施方式中,將玻璃基板10彎曲到第二位置44包括彎曲玻璃基板10,使得第一表面12在第二位置44處的彎曲度小於在第一位置38處的彎曲度,或者不彎曲,如圖13A所示的實施方式中所示。
在一個實施方式中,如在圖14A-15B所示的實施方式中,彎曲玻璃基板10包括雙軸彎曲。玻璃基板10的雙軸彎曲是玻璃基板10在第一彎曲軸46a和第二彎曲軸46b處的彎曲。注意,在圖14A-B所示的實施方式中,形成玻璃基板10包括形成具有平坦的(即,非彎曲的)第一表面12的玻璃基板10。產品52的部件50將玻璃基板10彎曲到第二位置44或將玻璃基板10保持在第二位置44。玻璃基板10在第二位置44處斷裂42時產生的第二尺寸54的碎片40小於當玻璃基板10在第一位置38處斷裂42時產生的第一尺寸48的碎片40。由於玻璃基板10在第二位置44處雙軸彎曲,因此當玻璃基板10在玻璃基板10的斷裂42而碎裂時,碎片40形成面內各向同性斷裂圖案60。
在任何情況下,玻璃基板10都在第一位置38形成並回火,但是可以被迫進入第二位置44。在第一位置38處,玻璃基板10的拉伸能(經由回火施加的)不足以致使玻璃基板10在斷裂42時碎裂成具有小的第二尺寸54的碎片40。相反,拉伸能致使玻璃基板10碎裂成具有第一尺寸48(較大尺寸)的碎片40。然而,在將玻璃基板10彎曲到第二位置44時,玻璃基板10的應力分佈相對於第一位置38改變,增加了中心區域36的特定部分處的拉伸應力。因此,在第二位置44,玻璃基板10的拉伸能足以致使玻璃基板10在斷裂42時碎裂成具有第二尺寸54的碎片40(即,小碎片40)。在一些實施方式中,如圖14A中所示,形成玻璃基板10並回火為平坦的。換句話說,在第一位置38,玻璃基板10的第一表面12和第二表面14是平面的。因此,在第一位置38,玻璃基板10比在第二位置44的玻璃基板10更平坦。在一些實施方式中,如圖13B中所示,第二尺寸54的碎片40(小碎片)是大致立方形,具有長度56、寬度58和厚度18,它們通常都具有相等的值。在一些實施方式中,如圖13A和13B中所示,玻璃基板10在第二位置44處沿著彎曲軸46單軸彎曲。在一些實施方式中,如圖15A和15B中所示,玻璃基板10在第二位置44處沿著兩個彎曲軸46a、46b(第一彎曲軸46a和第二彎曲軸46b)雙軸彎曲。在一些實施方式中,玻璃基板10的厚度18是2 mm或更小。
然而,在其他實施方式中,如圖12A-13B中所示,形成並回火彎曲玻璃基板10。換句話說,在第一位置38,玻璃基板10的第一表面12和第二表面14是彎曲的(不是平坦的)。然後將玻璃基板10彎曲到第二位置44。在第二位置44,玻璃基板10比在第一位置38的玻璃基板10更平坦。例如,在第二位置44,第一表面12和第二表面14可以是平面的(不彎曲)。
在一些實施方式中,玻璃基板10被結合到產品52中。產品52包括玻璃基板10和部件50,部件50使玻璃基板10從形成玻璃基板10並進行回火的第一位置38向第二位置44彎曲。在一或多個實施方式中,產品52包括玻璃基板10和將玻璃基板10保持或固定在第二位置44的部件50。在第一位置38處,玻璃基板10的拉伸能不足以致使玻璃基板10在斷裂42時碎裂成第二尺寸54的碎片(即,小碎片)。在部件50迫使玻璃基板10進入第二位置44或部件50將玻璃基板10固定在第二位置44的情況下,玻璃基板10的拉伸能足以致使玻璃基板10在斷裂42時碎裂成第二尺寸54的碎片(即,小碎片)。在一個實施方式中,如在圖13A-13B中所示,產品52是安全玻璃62,其中玻璃基板10必須碎裂成小碎片40並且在斷裂42時向外彈出。注意,在該實施方式中,玻璃基板10具有朝相反方向的第一表面12和第二表面14。由於部件50在壓縮第一表面12的方向上沿著彎曲軸46將玻璃基板10彎曲(或者部件50在壓縮第一表面12的方向上沿著彎曲軸46將玻璃基板固定在第二位置),因此第一表面12具有比第二表面14更高的壓縮應力。這對於安全玻璃62可能是特別有益的。在圖15A和圖15B的實施方式中,產品52是消費電子裝置64,諸如手錶66,其被配置為佩戴在人68的手腕上(同樣參見圖19)。在一或多個實施方式中,產品52是在汽車內部系統中使用的汽車內部覆蓋玻璃。
為了繼續分析模型,可以為x-y平面之每一者應力分量(和)決定平方應力積分,然後進行比較以決定在單軸彎曲時碎裂的取向偏差(即,在x-y平面上的哪個方向大致是碎裂的方向)。如果玻璃基板10沿y軸(在運行示例中的彎曲軸46)彎曲,則沿X方向經歷彎曲應力,Y方向不經歷彎曲應力。因此,沿x方向的平方應力積分將不同於沿y方向的平方應力積分。 除了僅沿x方向所經歷的彎曲應力之外,和的方程將相等。因此,假設沿著彎曲軸46並因此值為零,並且具有所有的彎曲應力,並因此具有的值,則碎片的取向偏差可以量化如下:
現在參照圖16,碎片的取向偏差被圖示為由於回火已經存在的拉伸應力(中心張力,)和由於彎曲而添加到玻璃基板10的拉伸應力(彎曲應力,)的函數。該圖圖示添加的彎曲應力越多,碎片的取向偏差越大。在這種情況下,因為彎曲沿y軸,因此沿x方向增加了應力,所以碎片的取向沿著彎曲軸46(在此為y軸)偏置。換句話說,兩個碎片40之間的斷裂42被偏置成平行於彎曲軸46。
現在參照圖17,在電腦上進行了利用動力學理論的動態斷裂模擬,以產生玻璃基板10在斷裂42時的碎裂的視覺化。該模擬假設玻璃基板10被回火並且在斷裂42時碎裂成小碎片40,中心張力(拉伸應力)為105.27 MPa。該模擬假設玻璃基板10的尺寸為:寬度20為5 mm,長度26為5 mm,厚度18為0.55 mm。回火後的玻璃基板10的殘餘應力分佈如圖6中所示。模擬假設彎曲軸46是垂直的並且施加的彎曲表面應力為137 MPa。施加到玻璃基板10的彎曲應力分佈如圖7所示。計算出的碎片的取向偏差為1.39。位於右側的條(0至0.5)代表材料體積損傷,其中值大於0.34代表斷裂42穿透至第一表面12。如圖17的視覺化所示,在斷裂42時的碎裂導致斷裂42通常平行於彎曲軸46(y軸,上下)延伸,且斷裂在相對較短的距離之後分叉70(垂直斷裂42部分相對較短)。彎曲增加水平x方向上的應力,並產生相對較短的垂直斷裂42部分。
上面的分析模型表明,向玻璃基板10施加單軸彎曲通常可以將玻璃基板10的斷裂42沿特定方向引導。在此方面,現在參照圖18-23,消費電子裝置64包括玻璃基板10。玻璃基板10設置在顯示螢幕72之上。玻璃基板10不需要鄰接顯示螢幕72而設置在顯示螢幕72之上,但是可以鄰接顯示螢幕72。如前述,玻璃基板10具有長度26和寬度20。寬度20從玻璃基板10的第一側22延伸到第二側24。消費電子裝置64進一步包括使玻璃基板10沿著彎曲軸46從第一位置38(圖18)彎曲到第二位置44(圖19和圖20)的部件50。部件50可以是諸如蓋或框架之類的結構部件。注意,在玻璃基板10的該實施方式中,玻璃基板10在第一位置38處彎曲,並且在第二位置44處彎曲變得平坦。此外應注意,在玻璃基板10的該實施方式中,玻璃基板10的彎曲軸46通常平行於玻璃基板10的寬度20。如以上針對分析模型所描述的,在第二位置44處形成玻璃基板10的斷裂42(圖21)時,斷裂42通常朝著玻璃基板10的第一側22或第二側24傳播,其通常平行於彎曲軸46。注意,斷裂42可以在通常仍舊朝著玻璃基板10的第一側22或第二側24傳播的同時分叉70。對於消費電子裝置52而言,有利的是斷裂42傳播至玻璃基板10的第一側22或第二側24,使得斷裂42儘快終止。此外,迫使(經由玻璃基板10的彎曲)斷裂42傳播至玻璃基板10的第一側22或第二側24,防止了斷裂42沿玻璃基板10的整個長度26傳播。用戶經常從左到右(或從右到左,取決於語言)讀取顯示螢幕72顯示的文字。沿著玻璃基板10的長度26傳播的斷裂42將降低使用者閱讀此類文字的能力。
如前述,可以在第一位置38時對玻璃基板10進行回火處理(並且在該實施方式中是這樣),以使第一壓縮應力層28從玻璃基板10的第一表面12延伸到玻璃基板10的厚度18內的層深度(DOC)。此外,如前述,經由以這種方式將玻璃基板10從第一位置38彎曲到第二位置44,部件50增加了第一層28內的壓縮應力。因此,消費電子裝置64內的玻璃基板10的彎曲提供了兩個優點:迫使斷裂42沿彎曲軸46偏置(並因此而偏向第一側22或第二側24)和增加在第一層28處的壓縮應力,這可有助於降低玻璃基板10在第一情況下斷裂的風險。
在所示的實施方式中,如前述,使玻璃基板10從第一位置38彎曲到第二位置44的部件50可以是類似於將玻璃基板10從第一位置38壓縮到第二位置44的框架的結構部件。或者,使玻璃基板10從第一位置38彎曲到第二位置44的部件50可以將玻璃基板10拉到第二位置44。例如,如圖22和圖23中所示的實施方式,消費電子裝置64或汽車內部系統(如圖25所示)可包括將玻璃基板10固定在第二位置44的黏合劑層74。換句話說,使玻璃基板10從第一位置38彎曲到第二位置44的部件50是黏合劑層74。在該實施方式中,黏合劑層74設置在玻璃基板10與顯示螢幕72之間,背板76支撐玻璃基板10和顯示螢幕72。消費電子裝置64可以是人68(參見圖24)使用的任何電子裝置,諸如電話78、手錶66、或平板電腦80。應注意,在手錶66的實施方式中,玻璃基板10在第二位置44處可以是非平面的(彎曲的),而在電話78和平板電腦80的實施方式中,玻璃基板10可以是平面的(平坦的)。在任何情況下,在消費電子裝置64的組裝程序中,玻璃基板10從第一位置38彎曲到第二位置44,以實現上述優點。
現在參照圖25,汽車內部系統100可包括處於至少單軸彎曲的第二位置的單個或複數個玻璃基板10。在圖24中,汽車內部系統包括中心控制台111,該中心控制台111包括由部件110維持、固定或保持在第二位置的兩個玻璃基板10。在一或多個實施方式中,汽車內部系統10包括儀表板200,儀表板200具有將玻璃基板10維持、固定或保持在第二位置的彎曲部件220。可選地,儀錶操縱板250還包括將玻璃基板10維持、固定或保持在第二位置的部件240。汽車內部系統10的方向盤300可包括將玻璃基板10維持、固定或保持在第二位置的部件320。在圖24所示的這些示例的每一個中,玻璃基板10設置在顯示螢幕及/或觸摸面板或觸控表面之上。如前述,玻璃基板10具有長度26和寬度20。寬度20從玻璃基板10的第一側22延伸到第二側24。這些實施方式中的每一個中的部件可以是諸如蓋或框架之類的結構部件。該部件可包括將玻璃基板維持、固定或保持在第二位置的一或多個種黏合劑。汽車內部系統可包括設置在儀表板、中心控制台、扶手、座椅靠背、頭枕、或者汽車、海輪、飛機、無人機等內部的其他表面上的儀錶操縱板、顯示器、觸控式螢幕或觸控表面。
如前述,可以在第一位置38時對玻璃基板10進行回火處理(並且在該實施方式中是這樣),以使第一壓縮應力層28從玻璃基板10的第一表面12延伸到玻璃基板10的厚度18內的層深度(DOC)。此外,如前述,經由以這種方式將玻璃基板10從第一位置38彎曲到第二位置44,部件50增加了第一層28內的壓縮應力。因此,汽車內部系統64內的玻璃基板10的彎曲提供了兩個優點:迫使斷裂42沿彎曲軸46偏置(並因此而偏向第一側22或第二側24)和增加在第一層28處的壓縮應力,這可有助於降低玻璃基板10在第一情況下斷裂的風險。
在所示的實施方式中,如前述,使玻璃基板10從第一位置38彎曲到第二位置44(並且將玻璃基板維持、固定或保持在第二位置44)的部件50可以是類似於框架的結構部件及/或黏合劑,其將玻璃基板10從第一位置38壓縮到第二位置44,並將玻璃基板維持、固定或保持在第二位置。
態樣(1)涉及一種玻璃基板,包括:第一位置,其中玻璃基板的拉伸應力不足以在玻璃基板斷裂時致使玻璃基板碎裂成小碎片;和第二位置,其中玻璃基板相對於第一位置彎曲,並且其中玻璃基板的拉伸應力足以在玻璃基板斷裂時致使玻璃基板碎裂成小碎片。
態樣(2)涉及態樣(1)所述的玻璃基板,進一步包括:第一表面和第二表面;其中在第一位置,玻璃基板的第一表面和第二表面是平面的。
態樣(3)涉及態樣(1)或態樣(2)所述的玻璃基板,進一步包括:第一表面和第二表面;其中在第二位置,玻璃基板的第一表面和第二表面是平面的。
態樣(4)涉及態樣(1)至態樣(3)中任一態樣所述的玻璃基板,其中所述小碎片是大致立方形。
態樣(5)涉及態樣(1)至態樣(4)中任一態樣所述的玻璃基板,在第二位置,玻璃基板沿著玻璃基板的彎曲軸單軸彎曲。
態樣(6)涉及態樣(1)至態樣(5)中任一態樣所述的玻璃基板,在第二位置,玻璃基板沿著玻璃基板的兩個彎曲軸雙軸彎曲。
態樣(7)涉及態樣(1)至態樣(6)中任一態樣所述的玻璃基板,其中在第一位置,玻璃基板比在第二位置的玻璃基板平坦。
態樣(8)涉及態樣(1)至態樣(7)中任一態樣所述的玻璃基板,其中在第二位置,玻璃基板比在第一位置的玻璃基板平坦。
態樣(9)涉及態樣(1)至態樣(8)中任一態樣所述的玻璃基板,進一步包括:2 mm或更小的厚度。
態樣(10)涉及一種增加玻璃基板的層處的壓縮應力的方法,包括:提供玻璃基板;從玻璃基板的第一表面在第一層內以及從玻璃表面的第二表面在第二層內施加第一壓縮應力;和使玻璃基板沿著玻璃基板的軸彎曲,以向第二層內的第一壓縮應力增加壓縮應力。
態樣(11)涉及態樣(10)所述的方法,其中在玻璃基板的第一層和第二層內施加第一壓縮應力包括對玻璃基板進行熱回火、機械回火、或化學回火。
態樣(12)涉及態樣(10)或態樣(11)所述的方法,其中在玻璃基板的第一層和第二層內施加第一壓縮應力包括對玻璃基板進行化學回火。
態樣(13)涉及態樣(10)至態樣(12)中任一態樣所述的方法,其中玻璃基板的第二表面是玻璃基板的頂表面。
態樣(14)涉及一種減小在玻璃基板斷裂時玻璃基板碎裂成的碎片的尺寸的方法,包括:提供在玻璃基板斷裂時碎裂成具有第一尺寸的碎片的玻璃基板;和將玻璃基板彎曲到第二位置,並將玻璃基板保持在第二位置,使得當玻璃基板斷裂時玻璃基板碎裂成具有第二尺寸的碎片;其中具有第二尺寸的碎片小於具有第一尺寸的碎片。
態樣(15)涉及態樣(14)所述的方法,其中形成玻璃基板包括形成厚度為2 mm或更小的玻璃基板。
態樣(16)涉及態樣(14)或態樣(15)所述的方法,其中使玻璃基板彎曲包括玻璃基板的雙軸彎曲。
態樣(17)涉及態樣(16)所述的方法,其中當玻璃基板斷裂時,玻璃基板在第二位置碎裂時,這些碎片形成面內各向同性斷裂圖案。
態樣(18)涉及態樣(14)至態樣(17)中任一態樣所述的方法,其中使玻璃基板彎曲包括使玻璃基板沿著玻璃基板的彎曲軸單軸彎曲。
態樣(19)涉及態樣(14)至態樣(18)中任一態樣所述的方法,其中形成玻璃基板包括形成具有平坦的第一表面的玻璃基板。
態樣(20)涉及態樣(14)至態樣(19)中任一態樣所述的方法,其中形成玻璃基板包括形成具有彎曲的第一表面的玻璃基板;並且其中將玻璃基板彎曲到第二位置包括彎曲玻璃基板,使得第一表面在第二位置比在第一位置彎曲得少。
態樣(21)涉及態樣(14)至態樣(20)中任一態樣所述的方法,其中在環境溫度下,經由利用玻璃基板的產品的結構部件來實現將玻璃基板彎曲並保持在第二位置。
態樣(22)涉及一種產品,包括:具有第一位置的玻璃基板,其中玻璃基板的拉伸能不足以在玻璃基板斷裂時致使玻璃基板碎裂成小碎片;和使玻璃基板從其第一位置彎曲到第二位置的部件,其中玻璃基板的拉伸能足以在玻璃基板斷裂時致使玻璃基板碎裂成小碎片。
態樣(23)涉及態樣(22)所述的產品,其中所述產品是被配置為佩戴在人的手腕上的消費電子裝置。
態樣(24)涉及態樣(22)所述的產品,其中所述產品是安全玻璃。
態樣(25)涉及態樣(22)所述的產品,其中所述產品是汽車內蓋玻璃系統。
態樣(26)涉及態樣(22)至態樣(24)中任一態樣所述的產品,其中玻璃基板具有第一表面和第二表面;並且其中在第二位置,第一表面具有比第二表面高的壓縮應力。
態樣(27)涉及一種消費電子裝置或汽車內部電子裝置,包括:設置在顯示螢幕之上的玻璃基板,所述玻璃基板具有長度、和從第一側延伸到第二側的寬度;和使玻璃基板沿著彎曲軸從第一位置彎曲到相對於第一位置彎曲的第二位置的部件,使得當玻璃基板在第二位置斷裂時,斷裂大致朝著玻璃基板的第一側或第二側傳播;其中所述彎曲軸通大致平行於玻璃基板的寬度。
態樣(28)涉及態樣(27)所述的消費電子裝置或汽車內部電子裝置,其中在第一位置,玻璃基板具有從第一表面延伸的第一壓縮應力層;並且
其中使玻璃基板彎曲到第二位置的部件增加了第一層內的壓縮應力。
態樣(29)涉及態樣(27)或態樣(28)所述的消費電子裝置或汽車內部電子裝置,其中使玻璃基板彎曲的部件將玻璃基板從第一位置壓縮到第二位置。
態樣(30)涉及態樣(27)至態樣(29)中任一態樣所述的消費電子裝置或汽車內部電子裝置,其中使玻璃基板彎曲的部件是黏合劑層。
態樣(31)涉及態樣(27)至態樣(30)中任一態樣所述的消費電子裝置或汽車內部電子裝置,其中所述消費電子裝置是智慧手機、平板電腦、手錶或汽車顯示器。
態樣(32)涉及一種產品,包括:具有第一位置的玻璃基板,其中玻璃基板的拉伸能不足以在玻璃基板斷裂時致使玻璃基板碎裂成小碎片;和將玻璃基板彎曲並保持在第二位置的部件,其中玻璃基板的拉伸能足以在玻璃基板斷裂時致使玻璃基板碎裂成小碎片。
態樣(33)涉及態樣(32)所述的產品,其中所述產品是被配置為佩戴在人的手腕上的消費電子裝置。
態樣(34)涉及態樣(32)所述的產品,其中所述產品是安全玻璃。
態樣(35)涉及態樣(32)所述的產品,其中所述產品是汽車內蓋玻璃系統。
態樣(36)涉及態樣(32)至態樣(35)中任一態樣所述的產品,其中玻璃基板具有第一表面和第二表面;並且其中在第二位置,第一表面具有比第二表面高的壓縮應力。
態樣(37)涉及一種消費電子裝置或汽車內部電子裝置,包括:設置在顯示螢幕之上的玻璃基板,所述玻璃基板具有長度、和從第一側延伸到第二側的寬度;和使玻璃基板沿著彎曲軸從第一位置彎曲並保持在相對於第一位置彎曲的第二位置的部件,使得當玻璃基板在第二位置斷裂時,斷裂通常朝著玻璃基板的第一側或第二側傳播;其中所述彎曲軸通常平行於玻璃基板的寬度。
態樣(38)涉及態樣(37)所述的消費電子裝置或汽車內部電子裝置,其中在第一位置,玻璃基板具有從第一表面延伸的第一壓縮應力層;並且其中使玻璃基板彎曲到第二位置的部件增加了第一層內的壓縮應力。
態樣(39)涉及態樣(37)或態樣(38)所述的消費電子裝置或汽車內部電子裝置,其中使玻璃基板彎曲的部件將玻璃基板從第一位置壓縮到第二位置。
態樣(40)涉及態樣(37)至態樣(39)中任一態樣所述的消費電子裝置或汽車內部電子裝置,其中使玻璃基板彎曲的部件是黏合劑層。
態樣(41)涉及態樣(37)至態樣(40)中任一態樣所述的消費電子裝置或汽車內部電子裝置,其中所述消費電子裝置是智慧手機、平板電腦、手錶或汽車顯示器。
對於本領域技藝人士而言顯而易見的是,在不背離申請專利範圍的精神或範圍的情況下,可以進行各種修改和變型。
10:玻璃基板
12:第一表面
14:第二表面
16:側表面
18:厚度
20:寬度
22:第一側
24:第二側
26:長度
28:第一層
30:壓縮深度(DOC)
32:第二層
34:壓縮深度(DOC)
36:中心區域
38:第一位置
40:碎片
42:斷裂
44:第二位置
46:彎曲軸
46a:第一彎曲軸
46b:第二彎曲軸
48:第一尺寸
50:部件
52:產品
54:第二尺寸
56:長度
58:寬度
60:面內各向同性斷裂圖案
62:安全玻璃
64:消費電子裝置
66:手錶
70:分叉
72:顯示螢幕
74:黏合劑層
76:背板
78:電話
80:平板電腦
100:汽車內部系統
110:部件
111:中心控制台
200:儀表板
220:彎曲部件
240:部件
250:儀錶操縱板
300:方向盤
320:部件
圖1是處於第一位置的玻璃基板的透視圖,該玻璃基板具有由第一表面和第二表面之間的距離限定的厚度,從第一側延伸至第二側的寬度以及長度;
圖2是圖1的玻璃基板的正視圖;
圖3是圖1的玻璃基板的特寫示意圖,圖示在第一壓縮應力層和第二壓縮應力層之間的拉伸應力中心區域,該拉伸應力和壓縮應力是經由回火施加的;
圖4是圖1的玻璃基板的透視圖,圖示在玻璃基板的長度上延伸的玻璃基板中的斷裂,並圖示沒有因斷裂而碎裂成碎片的玻璃基板;
圖5是圖1的玻璃基板沿著彎曲軸從圖1的第一位置彎曲到第二位置的透視圖;
圖6是示出圖1的玻璃基板在第一未彎曲位置經由回火產生的應力分佈的曲線圖;
圖7是示出在將玻璃基板彎曲至圖5中所示的第二位置並將玻璃基板保持在圖5中所示的第二位置之後,經由彎曲施加在圖1的玻璃基板上的應力分佈的曲線圖;
圖8是示出圖1的玻璃基板在第二(彎曲)位置斷裂時的碎裂程度(由平方應力積分K ƒ
表示)取決於經由回火施加的拉伸應力(中心張力)和經由彎曲施加的拉伸應力(彎曲應力)的曲線圖;
圖9是在第二位置(彎曲)時斷裂後的回火玻璃基板的圖片,圖示相較於僅經由回火施加的拉伸應力(圖片的右側部分——較大的碎片,較少的碎片),經由彎曲增加到經由回火施加的拉伸應力上的拉伸應力(圖片的左半部分)產生斷裂時的碎裂程度更高(較小的碎片,較多的碎片);
圖10是圖9的圖片的區域的放大圖;
圖11是在第二位置(彎曲)時斷裂後的回火玻璃基板的一系列照片,圖示碎裂程度是彎曲半徑的函數(彎曲半徑越小,產生的拉伸應力越大,導致碎裂程度越高)以及玻璃基板厚度的函數(厚度越大,碎裂程度越高);
圖12A是類似於圖1的玻璃基板但具有在第一位置彎曲的第一表面和第二表面(未施加彎曲)的玻璃基板(經回火處理)的透視圖;
圖12B是圖12A的玻璃基板的透視圖,圖示玻璃基板在斷裂時碎裂成第一尺寸(大)的碎片;
圖13A是結合了圖12A的玻璃基板的產品(安全玻璃)的透視圖,圖示玻璃基板已沿著彎曲軸彎曲到第二位置,使得第一表面和第二表面是平坦的,以及將玻璃基板保持在第二位置的產品的部件;
圖13B是結合了圖12A的玻璃基板的圖13A的產品的透視圖,圖示由於經由將玻璃基板彎曲到第二位置而對玻璃基板的區域施加的附加拉伸應力而使玻璃基板碎裂成第二尺寸的碎片(小碎片);
圖14A是類似於圖1的玻璃基板,具有在第一位置平坦的第一表面和第二表面(未施加彎曲)的玻璃基板(經回火處理)的透視圖;
圖14B是圖14A的玻璃基板的透視圖,圖示玻璃基板在斷裂時碎裂成第一尺寸(大)的碎片;
圖15A是結合了圖14A的玻璃基板的產品(手錶)的透視圖,圖示玻璃基板已沿著第一彎曲軸和第二彎曲軸雙軸彎曲到第二位置,使得第一表面和第二表面是彎曲的,以及將玻璃基板保持在第二位置的產品的部件;
圖15B是結合了圖14A的玻璃基板的圖15A的產品的透視圖,圖示由於經由將玻璃基板彎曲到第二位置而對玻璃基板的區域施加的附加拉伸應力而使玻璃基板碎裂成第二尺寸的碎片(小碎片);
圖16是示出圖1的玻璃基板在處於圖5的第二(彎曲)位置時斷裂的取向偏差 (即,裂縫被偏向傳播的方向)取決於經由回火施加的拉伸應力(中心張力)和經由彎曲施加的拉伸應力(彎曲應力)二者;
圖17是在電腦上執行的動態斷裂類比的圖形表示,以產生圖1的玻璃基板在圖5的第二位置斷裂時的碎裂視覺化,並且該圖形表示圖示大致平行於彎曲軸(Y軸)的斷裂的傳播;
圖18是結合了類似於圖1的玻璃基板但具有在第一位置彎曲的第一表面和第二表面(尚未彎曲)的玻璃基板的消費電子裝置的分解透視圖,並且玻璃基板設置在顯示螢幕上方;
圖19是圖18的消費電子裝置的透視圖,圖示使玻璃基板沿著彎曲軸彎曲到第二位置並將玻璃基板保持在其中第一表面和第二表面平坦的第二位置的消費電子裝置的部件;
圖20是圖18的消費電子裝置在玻璃基板處於圖19中的第二位置(彎曲)時沿圖19的線XX-XX截取的截面的正視圖;
圖21是圖19的消費電子裝置的俯視圖,圖示玻璃基板中的裂縫沿著與彎曲軸大致平行的方向朝向玻璃基板的第二側傳播;
圖22是結合了類似於圖1的玻璃基板但具有在第一位置彎曲的第一表面和第二表面(尚未彎曲)的玻璃基板的消費電子裝置的分解透視圖,並且玻璃基板設置在顯示螢幕上方,在玻璃基板和顯示螢幕之間具有黏合劑層;
圖23是圖22的消費電子裝置的透視圖,其中背板的一部分被切掉以示出將玻璃基板保持在第二位置(彎曲)的黏合劑層;
圖24圖示持有結合了處於圖5的第二位置(彎曲)中的圖1的玻璃基板的各種消費電子裝置(諸如圖15A的手錶、平板電腦和智慧手機)的人;和
圖25是包括處於第二位置(彎曲)的玻璃基板在內的汽車內部系統的透視圖。
國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記)
無
國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記)
無
10:玻璃基板
12:第一表面
40:碎片
42:斷裂
Claims (29)
- 一種玻璃基板,其中:該玻璃基板的一厚度為2mm或更小;該玻璃基板係從一第一位置被彎曲到一第二位置;當該玻璃基板處於該第一位置時,該玻璃基板的拉伸應力不足以在該玻璃基板斷裂時致使該玻璃基板碎裂成小碎片;且當該玻璃基板處於該第二位置時,該玻璃基板的拉伸應力足以在該玻璃基板斷裂時致使該玻璃基板碎裂成小碎片。
- 如請求項1所述之玻璃基板,進一步包括:一第一表面和一第二表面;其中在該第一位置,該玻璃基板的該第一表面和該第二表面是平面的。
- 如請求項1所述之玻璃基板,進一步包括:一第一表面和一第二表面;其中在該第二位置,該玻璃基板的該第一表面和該第二表面是平面的。
- 如請求項1-3中任一項所述之玻璃基板,其中該等小碎片大致為立方形。
- 如請求項1-3中任一項所述之玻璃基板,在該第二位置,該玻璃基板沿著該玻璃基板的一彎 曲軸單軸彎曲。
- 如請求項1-3中任一項所述之玻璃基板,在該第二位置,該玻璃基板沿著該玻璃基板的兩個彎曲軸雙軸彎曲。
- 如請求項1-3中任一項所述之玻璃基板,其中在該第一位置,該玻璃基板比在該第二位置的玻璃基板平坦。
- 如請求項1-3中任一項所述之玻璃基板,其中在該第二位置,該玻璃基板比在該第一位置的玻璃基板平坦。
- 一種減小一玻璃基板斷裂後碎裂成該玻璃基板的碎片的尺寸的方法,該方法包括:提供一玻璃基板,該玻璃基板的一厚度為2mm或更小,當該玻璃基板處於一第一位置時,該玻璃基板斷裂時會碎裂成具有一第一尺寸的碎片;以及將該玻璃基板從該第一位置彎曲到一第二位置並將該玻璃基板保持在該第二位置,使得當玻璃基板斷裂時,玻璃基板會碎裂成具有一第二尺寸的碎片;其中,該第二尺寸小於該第一尺寸。
- 如請求項9所述之方法,其中,彎曲該玻璃基板包括該玻璃基板的雙軸彎曲。
- 如請求項10所述之方法,其中,當該玻璃基板在該第二位置斷裂時,該等碎片形成一面內各向同性斷裂圖案。
- 如請求項9-11中任一項所述之方法,其中,彎曲玻璃基板包括沿玻璃基板的一彎曲軸單軸彎曲該玻璃基板。
- 如請求項9所述之方法,其中,該玻璃基板包括平坦的一第一表面。
- 如請求項9所述之方法,其中,該玻璃基板包括彎曲的一第一表面;以及其中,將該玻璃基板彎曲到該第二位置包括彎曲該玻璃基板,使得該第一表面在該第二位置比在該第一位置彎曲更少。
- 如請求項9所述之方法,其中,在環境溫度下,經由利用該玻璃基板的一產品的一結構部件來將該玻璃基板彎曲並保持在該第二位置。
- 一種玻璃產品,包括:一玻璃基板,該玻璃基板的一厚度為2mm或更小,當該玻璃基板處於一第一位置時,該玻璃基板的拉伸能不足以在該玻璃基板斷裂時致使該玻璃基板碎裂成小碎片;以及 一部件,該部件使該玻璃基板從該第一位置彎曲到一第二位置,當該玻璃基板處於該第二位置時,該玻璃基板的拉伸能足以在該玻璃基板斷裂時致使該玻璃基板碎裂成小碎片。
- 如請求項16所述之玻璃產品,其中該產品是以下各者之一:被配置為佩戴在一人的一手腕上的一消費電子裝置;一安全玻璃;和一汽車內蓋玻璃系統。
- 如請求項16-17中任一項所述之玻璃產品:其中該玻璃基板具有一第一表面和一第二表面;並且其中在該第二位置中,該第一表面具有比該第二表面高的一壓縮應力。
- 一種電子裝置,包括:設置在一顯示螢幕之上的一玻璃基板,該玻璃基板具有一長度、和從一第一側延伸到一第二側的一寬度;和一部件,該部件使該玻璃基板沿著一彎曲軸從一第一位置彎曲到相對於該第一位置彎曲的一第二位置, 使得當玻璃基板在該第二位置斷裂時,該斷裂大致朝著該玻璃基板的該第一側或該第二側傳播;其中該彎曲軸大致平行於該玻璃基板的該寬度。
- 如請求項19所述之電子裝置,其中在該第一位置,該玻璃基板具有從一第一表面延伸的一第一壓縮應力層;並且其中使該玻璃基板彎曲到該第二位置的該部件增加了該第一壓縮應力層內的該壓縮應力。
- 如請求項19或20所述之電子裝置,其中使該玻璃基板彎曲的該部件將該玻璃基板從該第一位置壓縮到該第二位置。
- 如請求項19-20中任一項所述之電子裝置,其中使該玻璃基板彎曲的該部件是一黏合劑層。
- 如請求項19-20中任一項所述之電子裝置,其中該消費電子裝置或汽車內部電子裝置是一智慧手機、平板電腦、一手錶或汽車顯示器。
- 一種玻璃產品,包括:一玻璃基板,該玻璃基板的一厚度為2mm或更小,當該玻璃基板處於一第一位置時,該玻璃基板的拉伸能不足以在該玻璃基板斷裂時致使該玻璃基板碎裂成小碎片;以及 一部件,該部件將該玻璃基板彎曲並保持在一第二位置,當該玻璃基板處於該第二位置時,該玻璃基板的拉伸能足以在該玻璃基板斷裂時致使該玻璃基板碎裂成小碎片。
- 如請求項24所述之玻璃產品:其中該玻璃基板具有一第一表面和一第二表面;並且其中在該第二位置,該第一表面具有比該第二表面高的一壓縮應力。
- 一種電子裝置,包括:設置在一顯示螢幕之上的一玻璃基板,該玻璃基板具有一長度、和從一第一側延伸到一第二側的一寬度;和一部件,該部件使該玻璃基板沿著一彎曲軸從一第一位置彎曲並保持在相對於該第一位置彎曲的一第二位置,使得當玻璃基板在該第二位置斷裂時,該斷裂大致朝著該玻璃基板的該第一側或該第二側傳播;其中該彎曲軸大致平行於該玻璃基板的該寬度。
- 如請求項26所述之電子裝置,其中在該第一位置,該玻璃基板具有從一第一表面延伸的一第一壓縮應力層;並且其中使該玻璃基板彎曲到該第二位置的該部件增加 該第一壓縮應力層內的該壓縮應力。
- 如請求項27所述之電子裝置,其中使該玻璃基板彎曲的該部件將該玻璃基板從該第一位置壓縮到該第二位置。
- 如請求項26-28中任一項所述之電子裝置,其中使該玻璃基板彎曲的該部件是一黏合劑層。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201862770310P | 2018-11-21 | 2018-11-21 | |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
TW202035318A TW202035318A (zh) | 2020-10-01 |
TWI842779B true TWI842779B (zh) | 2024-05-21 |
Family
ID=
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108698922A (zh) | 2016-01-12 | 2018-10-23 | 康宁股份有限公司 | 薄的热强化和化学强化的玻璃基制品 |
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108698922A (zh) | 2016-01-12 | 2018-10-23 | 康宁股份有限公司 | 薄的热强化和化学强化的玻璃基制品 |
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