低存储拉伸能切割玻璃和优先裂纹碎裂制造技术

一种玻璃基板包括：第一位置，其中玻璃基板的拉伸应力不足以在玻璃基板断裂时致使玻璃基板碎裂成小碎片；和第二位置，其中玻璃基板相对于第一位置弯曲，并且其中玻璃基板的拉伸应力足以在玻璃基板断裂时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。小碎片通常可以是立方形的。在第二位置，玻璃基板可以沿着玻璃基板的弯曲轴单轴弯曲。璃基板的弯曲轴单轴弯曲。璃基板的弯曲轴单轴弯曲。

【技术实现步骤摘要】
低存储拉伸能切割玻璃和优先裂纹碎裂
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请是申请号为201980083292.0的专利技术专利申请的分案申请。
[0003]本申请要求于2018年11月21日提交的美国临时申请序列号为62/770,310的优先权的权益，依赖其内容并通过引用将其内容作为整体结合在此。


[0004]本公开内容大体涉及一种玻璃基板，包括强化玻璃基板。更具体地，本公开内容涉及一种玻璃基板，其在玻璃基板的自然状态下具有不足的拉伸应力，从而在玻璃基板断裂时引起期望程度的碎裂(诸如切割)，但是在对玻璃基板施加弯曲力时，该玻璃基板具有足够的拉伸能以在所述断裂时引起期望程度的碎裂。

技术介绍

[0005]由于表面缺陷，原始玻璃基板的机械强度在MPa范围内。那种机械强度是次优的。原始玻璃基板的次优机械强度使得原始玻璃不足以用作诸如电视、电话和娱乐装置之类的消费电子装置的显示器和覆盖玻璃。
[0006]为了适合用于此类应用，原始玻璃基板有时会被机械加固，因此具有更高的耐磨性。通过在受压的玻璃表面形成一层的工艺，可以对原始玻璃基板进行机械加固。该层有时被称为“压缩应力层”或具有“压缩应力”的表面层。
[0007]玻璃基板力的中心区域中的应力平衡了压缩应力层中的压缩应力。特别地，玻璃基板的内部处于拉伸应力下。玻璃基板内部的拉伸应力平衡了玻璃压缩应力层的压缩应力。从概念上讲，玻璃的内部试图将自身拉在一起(拉伸应力)，而玻璃的每个表面层都试图将自身推开。
[0008]在玻璃基板的表面层处的压缩应力机械地强化了玻璃基板，从而减小了玻璃基板断裂的可能性(裂纹成核或其他缺陷)以及裂缝的增长。压缩应力的程度越高，玻璃基板的机械强度越大。压缩应力层的深度也会影响机械强化的程度，随着压缩应力层深度的增加，机械强化的程度也随之增加。因此，出于机械强度的目的，具有相对较高程度的压缩应力和相对较深的压缩深度(或压缩应力)是有利的。通常，高程度的压缩应力会减少浅划痕的形核和生长，而深的压缩深度有助于跌落测试性能并防止内部裂缝穿透到表面。
[0009]有几种常见的方法将压缩应力施加到原始玻璃基板的表面。其中一种工艺使用热量，被称为“热回火”。另一种工艺使用化学成分，被称为“离子交换”或“化学回火”。此外，玻璃基板可合并为玻璃层压板，玻璃层压板包括多个不同的玻璃，每个玻璃具有不同的热膨胀系数，并且热膨胀系数的差异在玻璃基板的表面层产生压缩应力。
[0010]如上所述，对玻璃进行热回火可在玻璃基板的表面处引起层压缩应力。为了对玻璃基板进行热回火，将玻璃基板加热至玻璃的转变温度以上。然后将加热的玻璃基板快速冷却(“淬火”)。在冷却期间，玻璃基板的表面比玻璃基板的内部更快地冷却(温度降低)。玻璃基板的内部比玻璃基板的表面冷却慢，这是因为玻璃基板的厚度使内部绝缘并且玻璃具
或玻璃“小方块(dices)”)。优选地是，使碎片的宽度和长度近似等于玻璃基板的厚度。结果是角为90度的立方形碎片。角大约为90度的碎片被认为是不锋利的，因此不太可能造成伤害。为了使玻璃基板在断裂时以这种方式碎裂成小方块，回火玻璃基板必须具有足够的存储拉伸能。
[0020]潜在的不希望的碎裂行为包括玻璃基板在断裂时碎裂成(a)长而锋利的碎片或(b)粉末。如果回火玻璃中的拉伸应力足以引起玻璃基板在断裂时的分叉，但不足以导致玻璃碎裂成小碎片，则拉伸应力会导致玻璃基板分成大碎片和/或细长碎片。大碎片和/或细长碎片往往具有锋利的边缘，这是不安全的。此外，如果回火玻璃基板中的拉伸应力大于将玻璃基板碎裂成小方块的拉伸应力，则该拉伸应力使玻璃基板在玻璃基板断裂时发生粉末化。粉状玻璃基板也是不安全的。
[0021]因此，存在的问题在于，根据特定的回火工艺进行回火的玻璃基板可能没有足够的拉伸应力以使玻璃基板碎裂成足够小的碎片(诸如小方块)，这限制了玻璃基板的潜在应用(即，玻璃不能用于需要碎裂成小碎片的应用)。这个问题在相对较薄的玻璃基板(小于1mm厚)中尤其普遍，因为这种薄玻璃基板对于热回火来说太薄了，并且对于化学回火来说甚至太薄了，以至于不能施加足够的存储拉伸应力而使玻璃基板在断裂时碎裂成小碎片。此外，存在另一个问题，即裂纹、分叉和碎裂的方向通常是不可预测和不可控制的。最后，存在另一个问题，即热回火向玻璃基板的表面施加的对于玻璃基板在某些应用中有用的压缩应力不足。

技术实现思路

[0022]本公开内容通过使玻璃弯曲以向玻璃基板的某些区域施加附加的拉伸应力和压缩应力来克服上述问题。这种弯曲可被动态地施加或者可以以静态方式施加。在一个或多个实施方式中，玻璃通过冷弯曲而弯曲。使玻璃基板弯曲而施加至玻璃基板的拉伸应力与回火玻璃基板的存储的拉伸应力共同作用，以使玻璃基板在断裂时碎裂成小碎片。通过弯曲施加拉伸应力允许回火玻璃基板用于需要玻璃基板在断裂时碎裂成小碎片的应用中，否则该回火玻璃基板缺乏足够的拉伸应力以使玻璃基板在断裂时碎裂成小碎片。经由弯曲施加拉伸应力特别适用于相对较薄的玻璃(厚度小于1mm)，如前所述，在这种情况下，玻璃基板对于回火工艺来说太薄而无法施加足够的拉伸应力以使玻璃基板碎裂成小碎片。此外，如将示出的，玻璃基板的单轴弯曲施加引导玻璃基板在与单轴弯曲的轴平行的方向上断裂的定向拉伸应力。尤其在具有使用玻璃基板的显示器的消费电子装置中，促使裂缝沿特定方向传播是有用的，因此，使裂缝指向装置的侧面，而不是沿着装置的长度向上或向下。此外，如将要解释的，玻璃基板的弯曲将压缩应力增加到已经经由回火施加给玻璃基板的玻璃基板的表面层处的压缩应力。经由弯曲添加到经由回火引起的压缩应力层的附加压缩应力可以使玻璃基板用于需要在特定表面层上具有一定阈值压缩应力的应用中，但仅回火无法施加阈值压缩应力。
[0023]根据本公内容开的第一方面，一种玻璃基板包括：第一位置，其中玻璃基板的拉伸应力不足以在玻璃基板断裂时致使玻璃基板碎裂成小碎片；和第二位置，其中玻璃基板相对于第一位置弯曲，并且其中玻璃基板的拉伸应力足以在玻璃基板断裂时致使玻璃基板碎裂成小碎片。在一个实施方式中，玻璃基板进一步包括第一表面和第二表面。在一个实施方
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。在一个实施方式中，在第二位置，玻璃基板的第一表面和第二表面是平面的。在一个实施方式中，小碎片通常是立方形的。在一个实施方式中，在第二位置，玻璃基板沿着玻璃基板的弯曲轴单轴弯曲。在一个实施方式中，在第二位置，玻璃基板沿着玻璃基板的两个弯曲轴双轴弯曲。在一个实施方式中，在第一位置，玻璃基板比在第二位置的玻璃基板平坦。在一个实施方式中，在第二位置，玻璃基板比在第一位置的玻璃基板平坦。在一个实施方式中，玻璃基板的厚度为2mm或更小。
[0024]根据本公开内容的第二方面，一种增加玻璃基板的层处的压缩应力的方法包括：提供或形成玻璃基板；从玻璃基板的第一表面在第一层内以及从玻璃表面的第二表面在第二层内施加第一压缩应力；和使玻璃基板沿着玻璃基板的轴弯曲，以向第二层内的第一压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种产品，包括：回火玻璃基板，包括第一表面、第二表面和所述回火玻璃基板不弯曲的第一位置；和部件，所述部件迫使所述回火玻璃基板进入第二位置并将所述回火玻璃基板保持在所述第二位置，在所述第二位置，所述回火玻璃基板相对于所述第一位置冷弯曲，其中，在所述第二位置，在断裂时，所述回火玻璃基板碎裂成大致为立方体形的碎片。2.根据权利要求1所述的产品，其中，在所述第二位置，所述回火玻璃基板的所述第一表面和所述第二表面比在所述第一位置的所述回火玻璃基板的所述第一表面和所述第二表面更平坦。3.根据权利要求1
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2中的任一项所述的产品，其中，所述部件迫使所述回火玻璃基板在所述第二位置沿着所述回火玻璃基板的弯曲轴单轴弯曲。4.根据权利要求3所述的产品，其中，所述回火玻璃基板中的裂缝在平行于所述弯曲轴的方向上朝向所述回火玻璃基板的一侧传播，其中所述方向垂直于所述回火玻璃基板的长度。5.根据权利要求1
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2中的任一项所述的产品，其中，所述部件迫使所述回火玻璃基板在所述第二位置沿着所述回火玻璃基板的两个弯曲轴双轴弯曲。6.根据权利要求1
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2中的任一项所述的产品，其中所述回火玻璃基板包括2mm或更小的厚度。7.根据权利要求1
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2中的任一项所述的产品，其中：在所述第一位置的所述回火玻璃基板具有在所述回火玻璃基板断裂时不导致所述玻璃基板碎裂成立方碎片的拉伸能；在所述第二位置，所述回火玻璃基板的拉伸能在所述回火玻璃基板断裂时导致所述回火玻璃基板碎裂成立方碎片。8.根据权利要求1
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2中的任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹森，
申请(专利权)人：康宁公司，
类型：发明
国别省市：