CN110872176A - 玻璃基底和制造该玻璃基底的方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种玻璃基底和用于制造该玻璃基底的方法。所述玻璃基底可以包括包含SiO2、Al2O3和Li2O的基体玻璃以及平均直径在大约5nm至大约10nm的范围内的纳米晶体，从而呈现出增强的表面强度性质，同时保持良好的透射率性质。所述方法可以包括热处理基体玻璃的步骤，从而提供具有增强的强度性质的玻璃基底。

Description

玻璃基底和制造该玻璃基底的方法
该专利申请要求于2018年9月3日提交的第10-2018-0104510号韩国专利申请的优先权，该韩国专利申请的全部内容通过引用包含于此。
技术领域
本发明构思涉及一种玻璃基底和用于制造该玻璃基底的方法，更具体地，涉及一种包括纳米晶体的玻璃基底和包括形成纳米晶体的用于制造玻璃基底的方法。
背景技术
玻璃基底不同地应用于诸如以液晶显示器(LCD)、等离子体显示面板(PDP)和有机发光二极管显示器(OLED)为例的电子装置。在电子装置的各种应用内，玻璃基底可以用作在制造电视机、计算机监控器、便携式终端等中使用的显示面板的基底，或者用作用于保护显示面板的盖玻璃。
近来，由于趋于更纤薄的电子装置，玻璃基底更轻质且更薄是可期望的。另外，正在研究能够增强薄玻璃基底的强度的工艺方法、增韧方法等。
发明内容
本发明构思提供了一种具有增强的抗冲击耐久性的玻璃基底。
本发明构思也提供了一种可在玻璃基底内部形成纳米尺寸的晶体以由此增强玻璃基底的耐久性的用于制造玻璃基底的方法。
本发明构思的示例性实施例提供了一种玻璃基底，所述玻璃基底包括：基体玻璃，包括SiO2、Al2O3和Li2O；以及纳米晶体，包括在基体玻璃中，并具有范围在大约5nm至大约10nm内的平均直径。
在本发明构思的示例性实施例中，纳米晶体可以是均包括Li的晶体颗粒。
在本发明构思的示例性实施例中，纳米晶体均可以包括Li2Si2O5、Li2SiO3、LiAlSi2O6和LiAlSi3O3中的至少一种。
在本发明构思的示例性实施例中，纳米晶体与基体玻璃的上表面和下表面中的至少一者相邻设置。
在本发明构思的示例性实施例中，玻璃基底可以包括与基体玻璃的表面相邻形成的压应力层。
在本发明构思的示例性实施例中，压应力层的深度可以不小于晶体层的深度，其中，晶体层的深度可以是从基体玻璃的表面到设置有纳米晶体的点的最大深度。
在本发明构思的示例性实施例中，纳米晶体可以包括在压应力层中。
在本发明构思的示例性实施例中，其中设置有纳米晶体的晶体层可以均与基体玻璃的上表面和下表面中的每者相邻设置，其中，晶体层中的每个的深度可以是基体玻璃的总厚度的大约10％或更小。
在本发明构思的示例性实施例中，基体玻璃可以包括平坦部分和与平坦部分相邻的至少一个弯曲部分。
在本发明构思的示例性实施例中，玻璃基底可以在可见光的波长区域中具有大约85％或更大的透射率。
本发明构思的示例性实施例提供了一种玻璃基底，所述玻璃基底包括：压应力层，与玻璃基底的表面相邻形成；以及纳米晶体，分布在压应力层中，并具有范围在大约5nm至大约10nm内的平均直径。
在本发明构思的示例性实施例中，纳米晶体可以与玻璃基底的上表面和下表面相邻设置。
在本发明构思的示例性实施例中，纳米晶体均可以包括Li2Si2O5、Li2SiO3、LiAlSi2O6和LiAlSi3O3中的至少一种。
本发明构思的示例性实施例提供了一种用于制造玻璃基底的方法，所述方法包括：提供包括SiO2、Al2O3和Li2O的基体玻璃；以及在第一温度下热处理基体玻璃，其中，第一温度在(Tg+50)℃至(Ts+150)℃的范围内，其中，Tg为基体玻璃的玻璃化转变温度，Ts为基体玻璃的软化点温度。
在本发明构思的示例性实施例中，热处理基体玻璃的步骤可以包括在均包括Li的基体玻璃中形成纳米晶体，并且纳米晶体可以具有范围在大约5nm至大约10nm内的平均直径。
在本发明构思的示例性实施例中，纳米晶体可以与基体玻璃的上表面和下表面中的至少一者相邻形成。
在本发明构思的示例性实施例中，用于制造玻璃基底的方法还可以包括使基体玻璃增韧的步骤。
在本发明构思的示例性实施例中，可以通过将增韧熔融盐提供到热处理过的基体玻璃并且在第二温度下使基体玻璃化学增韧来执行使基体玻璃增韧的步骤。
在本发明构思的示例性实施例中，第二温度可以等于或低于第一温度。
在本发明构思的示例性实施例中，增韧熔融盐可以是包括Na+、K+、Rb+和Cs+中的任意一种离子的单盐或者包括Li+、Na+、K+、Rb+和Cs+中的至少两种离子的混合盐。
在本发明构思的示例性实施例中，化学增韧可以包括：在第一增韧温度下执行离子交换处理的第一增韧步骤；以及在等于或低于第一增韧温度的第二增韧温度下执行离子交换处理的第二增韧步骤。
在本发明构思的示例性实施例中，Tg可以在大约400℃至大约700℃的范围内，Ts可以在大约500℃至大约750℃的范围内。
在本发明构思的示例性实施例中，可以通过在基体玻璃的两侧上设置耐热玻璃基底且基体玻璃设置在耐热玻璃基底之间并且热处理基体玻璃来执行热处理基体玻璃的步骤。
在本发明构思的示例性实施例中，提供基体玻璃的步骤可以包括：将陶瓷粉末和玻璃粉末混合以形成混合的熔融溶液；以及将混合的熔融溶液成型为板形状。
在本发明构思的示例性实施例中，陶瓷粉末可以是均包括Li的纳米晶体。
本发明构思的示例性实施例提供了一种用于电子装置的玻璃基底，所述玻璃基底包括基体玻璃以及纳米晶体，纳米晶体形成在基体玻璃中以与基体玻璃的上表面和下表面相邻地形成晶体层，并且晶体层中的每个的深度为基体玻璃的总厚度的大约10％或更少，其中，纳米晶体中的每个是包括Li的晶体颗粒，包括晶体层的基体玻璃用作用于电子装置的玻璃基底并包括平坦部分和与平坦部分相邻的至少一个弯曲部分，电子装置包括：壳体，限定电子装置的后表面；玻璃基底，与壳体结合以形成外盒或外壳；以及显示面板，在外盒或外壳中设置在玻璃基底与壳体之间，并且能够产生图像、感测触摸和感测光中的至少一种。
在本发明构思的示例性实施例中，纳米晶体均包括Li2Si2O5、Li2SiO3、LiAlSi2O6、LiAlSiO4、LiAlSi3O8、LiAlSi4O10和LiAlSi3O3中的至少一种。
附图说明
包括附图以提供对本发明构思的进一步的理解，并且附图被并入该申请中并构成该申请的一部分。附图示出了本发明构思的示例性实施例，并且与描述一起用来解释本发明构思的原理。在附图中：
图1A是根据本发明构思的示例性实施例的电子装置的透视图；
图1B是图1A中示出的电子装置的分解透视图；
图2是示出根据本发明构思的示例性实施例的玻璃基底的一部分的剖视图；
图3是示出根据本发明构思的示例性实施例的玻璃基底的一部分的剖视图；
图4A是图2中的区域AA的放大图；
图4B是示出图4A中示出的根据本发明构思的示例性实施例的玻璃基底的压应力分布(compressive stress profile)的图；
图5是示出根据本发明构思的示例性实施例的用于制造玻璃基底的方法的流程图；
图6是示出根据本发明构思的示例性实施例的用于制造玻璃基底的方法的流程图；
图7是示出通过根据本发明构思的示例性实施例的用于制造玻璃基底的方法提供的玻璃基底的热分析结果的曲线图；
图8是示出根据本发明构思的示例性实施例的用于制造玻璃基底的方法的一部分的图；
图9是示出根据本发明构思的示例性实施例的用于制造玻璃基底的方法的一部分的框图；
图10是示出根据本发明构思的示例性实施例的用于制造玻璃基底的方法中的工艺温度的变化的分布；
图11A至图11C是示出在根据本发明构思的示例性实施例的用于制造玻璃基底的方法中热处理玻璃基底的步骤之前和之后的小角X-射线散射(SAXS)分析结果的曲线图；
图12是示出通过根据本发明构思的示例性实施例的用于制造玻璃基底的方法制造的玻璃基底的透射率评价结果的曲线图；
图13A是示出使通过根据本发明构思的示例性实施例的用于制造玻璃基底的方法制造的玻璃基底增韧的步骤之前和之后的条纹图案的图像；
图13B是示出使通过用于制造对比示例的玻璃基底的方法制造的玻璃基底增韧的步骤之前和之后的条纹图案的图像；
图14A是示出通过根据本发明构思的示例性实施例的用于制造玻璃基底的方法制造的玻璃基底的压应力的应力分布的图像；
图14B是示出通过用于制造对比示例的玻璃基底的方法制造的玻璃基底的压应力的应力分布的图像；
图15A是示出通过根据本发明构思的示例性实施例的用于制造玻璃基底的方法制造的玻璃基底的冲击试验结果的图像；以及
图15B是示出通过用于制造对比示例的玻璃基底的方法制造的玻璃基底的冲击试验结果的图像。
由于图1A至图15B中的附图意图用于说明性的目的，因此附图中的元件不必按比例绘制。例如，为了清楚目的，可以放大或夸大一些元件。
具体实施方式
本发明构思可以以许多不同的形式进行修改，因此具体实施例将在附图中进行示例并进行详细地描述。然而，应理解的是，其并不意图将本发明构思限制为公开的具体形式，而是涵盖包括在本发明构思的精神和范围内的各种修改和等同布置。
在本说明书中，当提及任意元件(或区域、层、部分等)“在”另一元件“上”、“连接到”或“结合到”另一元件时，该元件可以直接在所述另一元件上、直接连接到或直接结合到所述另一元件，或者可以在它们之间布置第三元件。
同样的附图标记表示同样的元件，因此将省略它们的冗余的描述。
术语“和/或”包括可以限定其相关构造中的一个或更多个的任意组合和所有组合。
可以使用术语“第一”、“第二”等来描述各种元件，但是元件不应受术语限制。术语仅用于将一个组件与另一组件区分开的目的。例如，在不脱离本发明构思的范围的情况下，第一组件可以被称作第二组件，相似地，第二组件也可以被称作第一组件。除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一”、“一个(种、者)”和“所述(该)”也意图包括复数形式。
另外，诸如“在……下”、“下侧”、“在……上方”、“上侧”等的术语用来描述附图中示出的构造的关系。在相对概念中相对于附图中示出的方向来描述术语。将理解的是，除了附图中描绘的方位之外，空间相对术语还意图包含装置在使用或操作中的不同方位。
除非另外定义，否则在此使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明构思所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。还将理解的是，术语(诸如通用字典中定义的术语)应被解释为具有与相关领域的上下文中它们的含义一致的含义，而将不以理想化或过于形式化的含义来解释它们，除非在此明确地如此定义。
还将理解的是，当在本说明书中使用术语“包括”及其变型时，说明存在陈述的特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组，但不排除存在或添加一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。
当术语“大约”与数值结合用在本说明书中时，相关的数值意图包括在所陈述的数值附近的达到±10％的公差。
在下文中，将参照附图来描述本发明构思的示例性实施例。
图1A是根据本发明构思的示例性实施例的电子装置的透视图。图1B是图1A中示出的电子装置的分解透视图。
参照图1A，根据本发明构思的示例性实施例的电子装置DS可以在由第一方向DR1和第二方向DR2限定的平面上被划分为有效区域AR和外围区域BR。另外，电子装置DS可以具有在第三方向DR3上具有预定厚度的三维形状，第三方向DR3是与由第一方向DR1和第二方向DR2限定的平面垂直的方向。另外，在图1A中示出的根据本发明构思的示例性实施例的电子装置DS中，有效区域AR和外围区域BR可以包括具有弯曲的形状的弯曲区域。然而，本发明构思不限于此。例如，与图1A和图1B中示出的根据本发明构思的示例性实施例的电子装置DS不同，根据本发明构思的示例性实施例的电子装置DS可以不包括弯曲区域，或者可以具有仅设置在有效区域AR和外围区域BR的一侧中的弯曲区域，或者当从顶部观看时，在电子装置DS的三个侧面或所有的四个侧面中包括弯曲区域。
有效区域AR可以是响应于施加到电子装置DS的电信号而被激活的区域。例如，在本发明构思的示例性实施例中，电子装置DS可以是显示装置。因此，可以激活有效区域AR以显示图像IM1和IM2。可以在由第一方向DR1和第二方向DR2限定的平面上显示第一图像IM1，并在第三方向DR3上提供第一图像IM1。可以在相对于由第二方向DR2和第三方向DR3限定的平面具有斜坡的第四方向DR4上提供第二图像IM2。第四方向DR4是说明性的，可以在整个弯曲区域中提供第二图像IM2。即，本发明构思不限于图1A或图1B中示出的构造，根据本发明构思的示例性实施例的电子装置DS可以通过设置在弯曲区域中的弯曲的有效区域AR在各种方向上显示图像。例如，第二图像IM2可以是弯曲的。
将图1A和图1B示例性地示出为具有有效区域AR，有效区域AR包括由第一方向DR1和第二方向DR2限定的平面区域和电子装置DS的两个侧面中的两个弯曲区域，有效区域AR可以是被激活并感测外部触摸的区域，或者可以是感测外部光的区域。然而，本发明构思不限于此。例如，根据本发明构思的示例性实施例的电子装置DS可以根据包括在电子装置DS中的组件在各种区域中激活有效区域AR。
外围区域BR与有效区域AR相邻。参照图1A，在本发明构思的示例性实施例中，外围区域BR可以具有围绕有效区域AR的边缘的形状。然而，这是示例性地示出的，并且外围区域BR可以仅与有效区域AR的边缘的一部分相邻。可选择地，在根据本发明构思的示例性实施例的电子装置DS中，可以不在其中设置外围区域BR。与有效区域AR不同，外围区域BR可以不显示图像，不感测外部触摸或不感测外部光，并且可以是无效区域。
参照图1A和图1B，根据本发明构思的示例性实施例的电子装置DS可以包括玻璃基底CW、显示面板DP和壳体HAU。可以在第三方向DR3上顺序地布置壳体HAU、显示面板DP和玻璃基底CW。
在本发明构思的示例性实施例中，玻璃基底CW可以是作为电子装置DS的外部构件中的一个的窗构件或盖窗。玻璃基底CW可以与壳体HAU结合以保护内部组件免受外部环境的影响。例如，玻璃基底CW和壳体HAU可以保护显示面板DP。在该示例性实施例中，用作盖窗的玻璃基底CW可以限定电子装置DS的前表面。玻璃基底CW可以稳定地保护电子装置DS的内部组件免受外部冲击。
玻璃基底CW可以在由第一方向DR1和第二方向DR2限定的平面上被划分为第一区域CW-AR和第二区域CW-BR。
第一区域CW-AR可以是光学透明区域。例如，第一区域CW-AR中的玻璃基底CW可以在可见光的波长区域中具有高透射率。第一区域CW-AR使由显示面板DP产生的图像IM1和IM2透射，从而使图像IM1和IM2对于存在于玻璃基底CW外部的用户而言容易可见。有效区域AR可以基本由第一区域CW-AR限定。
第二区域CW-BR与第一区域CW-AR相邻，并可以在电子装置DS的外围区域BR中。由于外围区域BR可以不显示图像，因此第二区域CW-BR可以具有比第一区域CW-AR的透光率相对低的透光率。第一区域CW-AR的形状可以由第二区域CW-BR限定。然而，这是示例性地示出的，在根据本发明构思的示例性实施例的电子装置DS中，可以不在其中设置第二区域CW-BR。
玻璃基底CW可以被划分为平坦部分FA和弯曲部分BA。平坦部分FA可以是与由第一方向DR1和第二方向DR2限定的平面平行的部分。弯曲部分BA与平坦部分FA相邻，并可以是具有弯曲的形状的弯曲部分。例如，参照图1B，弯曲部分BA是与平坦部分FA的两侧相邻的部分，并可以是从平坦部分FA向下弯曲的部分。然而，本发明构思不限于此，弯曲部分BA可以在平面上仅与平坦部分FA的一个侧边相邻设置，或者可以在平面上与平坦部分FA的所有的四个侧边相邻设置。在本发明构思的示例性实施例中，玻璃基底CW可以包括平坦部分FA和与平坦部分FA相邻的至少一个弯曲部分BA。玻璃基底CW的弯曲部分BA可以与根据本发明构思的示例性实施例的电子装置DS中的弯曲区域对应。
玻璃基底CW可以包括在由第一方向DR1和第二方向DR2限定的平面上在第三方向DR3上彼此间隔开的上表面US(图4A)和下表面BS(图4A)。上表面US(图4A)和下表面BS(图4A)可以彼此平行。
上表面US(图4A)可以限定电子装置DS的前表面，并可以是暴露于使用电子装置DS的用户的表面。下表面BS(图4A)可以是面对显示面板DP的表面。在图1A中示出的电子装置DS的组合透视图中，下表面BS(图4A)不暴露于外部。
显示面板DP可以设置在玻璃基底CW与壳体HAU之间。玻璃基底CW可以附着到显示面板DP，或者可以与显示面板DP相邻安装，而与显示面板DP没有任何附着。显示面板DP产生图像IM1和IM2，并且可以通过图像IM1和IM2向用户提供信息。例如，可以穿过玻璃基底CW的下表面BS然后穿过玻璃基底CW的上表面US向用户透射由显示面板DP产生的图像IM1和IM2。
显示面板DP可以包括基体层BSL和元件层DD。基体层BSL可以包括绝缘材料。例如，基体层BSL可以是包括玻璃的玻璃基体基底、包括聚合物材料的塑料基体基底或者包括有机膜和/或无机膜的层叠膜。然而，这仅是示例，根据本发明构思的示例性实施例的基体层BSL可以包括各种构造，并且不限于以上的示例。
元件层DD可以包括响应于电信号而被激活以向用户显示可视信息的电学元件。在该示例性实施例中，元件层DD可以包括用于产生图像IM1和IM2的显示元件。例如，元件层DD可以包括有机发光器件、电润湿元件、液晶电容器或电泳元件。然而，这仅是示例，元件层DD可以包括诸如触摸传感器或光学传感器的传感器元件。根据本发明构思的示例性实施例的元件层DD可以根据电子装置DS的功能包括各种元件，并且不限于以上的示例。
壳体HAU可以是电子装置DS的外部构件之一。壳体HAU可以与玻璃基底CW结合以保护内部组件免受外部环境的影响。在该示例性实施例中，壳体HAU可以限定电子装置DS的后表面。在本发明构思的示例性实施例中，壳体HAU可以与玻璃基底CW结合以形成外盒或外壳，并且可以由诸如以塑料、玻璃、陶瓷、金属、复合物或这些材料的组合为例的一种材料或多种材料来形成。
电子装置DS还可以包括能够设置在壳体HAU中的各种额外的构造。例如，电子装置DS还可以包括用于将电力供应到显示面板DP的构造、用于将玻璃基底CW与显示面板DP稳定地结合的构造、用于将显示面板DP与壳体HAU稳定地结合的构造等。例如，在本发明构思的示例性实施例中，壳体HAU可以包括一个或更多个壳体构件以容纳这些各种额外的构造。可以以包括各种构造的各种形式来设置根据本发明构思的示例性实施例的电子装置DS，并且根据本发明构思的示例性实施例的电子装置DS不限于以上的示例。
图2和图3是分别示出根据本发明构思的示例性实施例的玻璃基底的剖视图。图2和图3可以是示出与图1B中的线I-I'对应的部分的剖视图。图4A是图2中的区域AA的放大图，并示出根据本发明构思的示例性实施例的玻璃基底的剖视图。图4B是根据本发明构思的示例性实施例的玻璃基底的压应力分布的图。
根据本发明构思的示例性实施例的玻璃基底CW可以包括基体玻璃BG和纳米晶体NC。基体玻璃BG可以包括氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)和氧化锂(Li2O)，纳米晶体NC可以具有范围在大约5nm至大约10nm内的平均直径。纳米晶体NC可以包括在基体玻璃BG中。
在该说明书中，基体玻璃BG可以在执行处理步骤之前呈现出初始玻璃基底。处理步骤可以包括增韧步骤、热处理步骤等。即，根据本发明构思的示例性实施例的玻璃基底CW可以呈现出在对基体玻璃BG执行热处理步骤、增韧步骤等之后提供的状态。例如，通过处理基体玻璃BG来提供上述示例性实施例的电子装置DS(图1A)中的玻璃基底CW，并且可以将玻璃基底CW用作盖窗。
根据本发明构思的示例性实施例的玻璃基底CW可以包括纳米晶体NC以呈现出增强的强度性质。例如，包括纳米晶体NC的基体玻璃BG可以用作上述示例性实施例的电子装置DS(图1A)中的玻璃基底CW。根据本发明构思的示例性实施例的玻璃基底CW可以包括纳米晶体NC以抑制由外部冲击造成的裂纹的发生或由外部冲击产生的裂纹的生长，从而具有高抗冲击性。根据本发明构思的示例性实施例的玻璃基底CW呈现出高表面强度，并减少表面上的裂纹的发生，从而能够具有高表面抗冲击性。
根据本发明构思的示例性实施例的玻璃基底CW可以具有高透射率，使得其在上述电子装置DS(图1A)等中用作盖窗。例如，玻璃基底CW可以具有大约85％或更大的高透射率。具体地，根据本发明构思的示例性实施例的玻璃基底CW可以在可见光的波长区域中具有大约85％或更大的透射率，并且也具有增强的抗冲击性。例如，玻璃基底CW可以在从大约350nm至大约750nm的波长区域中具有大约85％或更大的透射率，但是本发明构思不限于此。
在本发明构思的示例性实施例中，除了SiO2、Al2O3和Li2O之外，基体玻璃BG还可以包括氧化钠(Na2O)、氧化钾(K2O)、氧化镁(MgO)、氧化钡(BaO)、氧化锶(SrO)和氧化钙(CaO)中的至少一种。另外，基体玻璃BG还可以包括氧化铁(Fe2O3)、氧化锌(ZnO)、氧化钛(TiO2)、氧化磷(P2O5)、氧化锆(ZrO2)等。
玻璃基底CW包括纳米晶体NC，纳米晶体NC可以具有范围在大约5nm至大约10nm内的平均直径。纳米晶体NC可以包括在基体玻璃BG中。纳米晶体NC可以具有未定型的三维形状，并且纳米晶体NC的平均直径可以是纳米晶体NC的最大宽度的算术平均值。通过测量多个纳米晶体NC中的每个的剖面来确定纳米晶体NC中的每个的最大宽度。
当纳米晶体NC的平均直径小于5nm时，增强包括纳米晶体NC的玻璃基底CW的强度的效果会不大。另外，当纳米晶体NC的平均直径超过10nm时，入射在玻璃基底CW上的光会被分布在基体玻璃BG中的纳米晶体NC散射，使得会降低玻璃基底CW的透射率。
纳米晶体NC可以均包括锂(Li)。除了Li之外，纳米晶体NC也可以包括铝(Al)和/或硅(Si)。包括在根据本发明构思的示例性实施例的玻璃基底CW中的纳米晶体NC包括Li，并可以是Li-Si基晶体或Li-Al-Si基晶体。Li-Si基晶体可以是使用包括Li和Si的前驱物生长的晶体，Li-Al-Si基晶体可以是使用包括所有的Li、Al和Si的前驱物生长的晶体。
纳米晶体NC可以均包括二硅酸锂(Li2Si2O5)、偏硅酸锂(Li2SiO3)等作为Li-Si基晶体。另外，纳米晶体NC可以均包括作为β锂辉石的诸如以LiAlSi2O6、LiAlSi3O3等为例的锂铝硅酸盐作为Li-Al-Si基晶体。合适的锂铝硅酸盐也可以包括LiAlSiO4、LiAlSi3O8、LiAlSi4O10等。例如，纳米晶体NC可以均包括Li2Si2O5、Li2SiO3、LiAlSi2O6和LiAlSi3O3中的至少一种。
参照图2，在根据本发明构思的示例性实施例的玻璃基底CW中，纳米晶体NC可以与玻璃基底CW的表面相邻设置。另一方面，与图2不同，在图3中示出的根据本发明构思的示例性实施例的玻璃基底CW-1中，纳米晶体NC可以分散并分布在基体玻璃BG中。例如，纳米晶体NC可以均匀地分布在整个基体玻璃BG中。
参照图2和图4A，玻璃基底CW可以包括彼此相对的上表面US和下表面BS，并且可以具有与上表面US和下表面BS之间的间隙对应的厚度tCW。玻璃基底CW的厚度tCW可以在大约0.3mm至大约0.8mm的范围内。即，根据本发明构思的示例性实施例的玻璃基底CW具有范围在大约0.3mm至大约0.8mm内的薄厚度，从而用作上述实施例的电子装置DS(图1A)的盖窗，使得电子装置DS(图1A)可以纤薄且轻质。例如，根据本发明构思的示例性实施例的玻璃基底CW可以是薄的(从大约0.3mm至大约0.8mm)，但具有高表面强度，以可适用于诸如便携式电子装置的电子装置中。
在图2和图4A中示出的根据本发明构思的示例性实施例的玻璃基底CW中，纳米晶体NC可以与基体玻璃BG的上表面US和下表面BS相邻设置。即，纳米晶体NC可以在根据本发明构思的示例性实施例的玻璃基底CW中与暴露于外部的表面(例如，上表面US)相邻设置。
在图3中示出的根据本发明构思的示例性实施例的玻璃基底CW-1中，纳米晶体NC可以分散并设置在基体玻璃BG内部，并可以无规地分布在基体玻璃BG中。纳米晶体NC是均具有平均直径在大约5nm至大约10nm的范围内的纳米尺寸的颗粒。在本发明构思的示例性实施例中，其中纳米晶体NC设置在基体玻璃BG中的玻璃基底CW-1可以保持高透射率。例如，玻璃基底CW-1可以在从大约350nm至大约750nm的波长区域中具有大约85％或更大的透射率，但是本发明构思不限于此。
在图2和图4A中示出的根据本发明构思的示例性实施例的玻璃基底CW中，纳米晶体NC可以主要与玻璃基底CW的表面相邻设置，以呈现出更增强的表面强度。另外，图3中示出的根据本发明构思的示例性实施例的玻璃基底CW-1可以包括分散在基体玻璃BG中的纳米晶体NC，以在体状态下呈现出增强的强度。换言之，可以通过将纳米晶体NC分布在玻璃基底CW-1的体中或者使纳米晶体NC分别与玻璃基底CW的表面相邻，来增强玻璃基底CW-1或CW的体或表面的强度。
根据本发明构思的示例性实施例的玻璃基底CW可以包括压应力层LDC。压应力层LDC可以与玻璃基底CW的表面相邻形成。压应力层LDC可以在厚度方向上从玻璃基底CW的表面形成有预定深度。在该说明书中，压应力层LDC可以呈现从玻璃基底CW的表面到其处压应力CS(图4B)变成零的点的区域。根据本发明构思的示例性实施例的玻璃基底CW可以包括与基体玻璃BG的上表面US和下表面BS中的至少一个相邻形成的压应力层LDC。参照图4A和图4B，根据本发明构思的示例性实施例的玻璃基底CW可以包括与基体玻璃BG的上表面US和下表面BS中的每个相邻形成的压应力层LDC。
在压应力层LDC中，压应力CS可以从玻璃基底CW的表面朝向厚度方向逐渐减小。例如，可以在随后将描述的根据本发明构思的示例性实施例的用于制造玻璃基底CW的方法中通过使基体玻璃BG增韧的步骤来形成压应力层LDC。
压应力层LDC的深度可以被表示为压缩深度tDC。形成的压缩深度tDC可以随着使用的基体玻璃BG的特性以及在使基体玻璃BG增韧的步骤时的特定化学处理和工艺条件而改变。根据本发明构思的示例性实施例的玻璃基底CW可以包括与基体玻璃BG的上表面US和下表面BS相邻设置的晶体层LNC。晶体层LNC可以呈现其中设置有纳米晶体NC的区域。在根据本发明构思的示例性实施例的玻璃基底CW中，晶体层LNC可以与上表面US和下表面BS中的至少一个相邻形成。参照图2和图4A，根据本发明构思的示例性实施例的玻璃基底CW可以包括与上表面US和下表面BS中的每个相邻的晶体层LNC。
在该说明书中，当纳米晶体NC与基体玻璃BG的上表面US和下表面BS相邻设置时，晶体层深度tNC可以呈现从玻璃基底CW的表面到其处设置有纳米晶体NC的点的最大深度。例如，纳米晶体NC在基体玻璃BG中分布在从上表面US到晶体层深度tNC的区域内并且在基体玻璃BG中分布在从下表面BS到晶体层深度tNC的区域内。
压缩深度tDC可以为晶体层深度tNC或更大，压缩深度tDC是根据本发明构思的示例性实施例的玻璃基底CW中的压应力层LDC的深度。晶体层深度tNC可以为总玻璃基底CW厚度tCW的大约10％或更小。晶体层LNC与基体玻璃BG的上表面US和下表面BS两者相邻设置，每个晶体层LNC的晶体层深度tNC可以为总玻璃基底CW厚度tCW的大约10％或更小。因此，当晶体层LNC与基体玻璃BG的上表面US和下表面BS两者相邻设置时，晶体层LNC的总深度可以为总玻璃基底CW厚度tCW的大约20％或更小。
在根据本发明构思的示例性实施例的玻璃基底CW中，纳米晶体NC可以包括在压应力层LDC中。例如，晶体层LNC可以包括在压应力层LDC中。例如，晶体层深度tNC可以等于或小于压缩深度tDC。
图4B是示出根据本发明构思的示例性实施例的玻璃基底CW的压应力CS的分布的应力分布SP的示例性说明。在图4B中，表示压应力CS的轴的箭头方向与沿其压应力CS增大的方向对应。参照图4B，根据本发明构思的示例性实施例的玻璃基底CW可以分别在基体玻璃BG的上表面US和下表面BS上呈现出最大压应力CS值以及朝向玻璃基底CW的中心方向逐渐减小的压应力CS值。另一方面，在压缩深度tDC或更大处，压应力CS值可以呈现出负值(-)。负压应力CS值可以是拉应力。例如，根据本发明构思的示例性实施例的玻璃基底CW可以具有结合到拉应力核心部分的彼此相对的第一压应力表面部分和第二压应力表面部分。压缩深度tDC可以呈现从上表面US或下表面BS到压缩分布SP与其中压应力CS变为零的参考线BL所相交的点的竖直距离。
根据本发明构思的示例性实施例的玻璃基底CW可以自表面具有大约600MPa或更大的压应力CS。例如，玻璃基底CW可以自表面具有大约800MPa或更大的压应力CS。压缩深度tDC可以为玻璃基底CW的总厚度tCW的大约10％或更大。例如，压缩深度tDC可以为距玻璃基底CW的表面的总厚度tCW的大约15％或更大。另一方面，晶体层深度tNC可以为总玻璃基底CW厚度tCW的大约10％或更小。
根据本发明构思的示例性实施例的玻璃基底CW可以包括包含SiO2、Al2O3和Li2O的基体玻璃BG以及平均直径在大约5nm至大约10nm的范围内的纳米晶体NC，从而具有增强的抗冲击性。另一方面，在本发明构思的示例性实施例中，纳米晶体NC包括在基体玻璃BG中。另外，在本发明构思的示例性实施例中，包括压应力层LDC的玻璃基底CW可以呈现出增强的表面强度，且纳米晶体NC包括在压应力层LDC中并且具有范围在大约5nm至大约10nm内的平均直径。
上述实施例的玻璃基底CW可以包括均包含Li的纳米晶体NC，从而具有增强的抗冲击性，同时保持高透射率。例如，玻璃基底CW可以在从大约350nm至大约750nm的波长区域中具有大约85％或更大的透射率，但是本发明构思不限于此。另外，根据本发明构思的示例性实施例的玻璃基底CW可以包括设置在与玻璃基底CW的表面相邻的区域中以包括在压应力层LDC中的纳米晶体NC，从而呈现出增强的强度性质，同时呈现出良好的透射率性质。例如，玻璃基底CW可以在从大约350nm至大约750nm的波长区域中具有大约85％或更大的透射率，但是本发明构思不限于此。
在下文中，将参照图5至图15B描述根据本发明构思的示例性实施例的用于制造上述玻璃基底的方法。在根据本发明构思的示例性实施例的用于制造玻璃基底的方法的描述中，将不再描述与上述示例性实施例的玻璃基底的内容重复的内容，而是将主要描述不同之处。
图5和图6是分别示出根据本发明构思的示例性实施例的用于制造玻璃基底的方法的流程图。参照图5和图6，根据本发明构思的示例性实施例的用于制造玻璃基底的方法可以包括提供基体玻璃的步骤S100以及在第一温度下热处理基体玻璃的步骤S200。另外，根据本发明构思的示例性实施例的用于制造玻璃基底的方法还可以包括使基体玻璃增韧的步骤。在根据本发明构思的示例性实施例的用于制造玻璃基底的方法中，使基体玻璃增韧的步骤可以是使基体玻璃化学增韧的步骤S300。
在提供基体玻璃的步骤S100中，基体玻璃可以包括SiO2、Al2O3和Li2O。提供的基体玻璃可以是平坦的。另外，基体玻璃可以是弯曲的。例如，基体玻璃可以基于中心部分凸起地或凹入地弯曲。换言之，基体玻璃可以包括平坦部分和位于与平坦部分相邻的外部部分处的弯曲部分。在本发明构思的示例性实施例中，基体玻璃可以包括平坦部分和与平坦部分相邻的至少一个弯曲部分。然而，本发明构思不限于此，可以以各种形状来提供基体玻璃。
可以通过浮法工艺、下拉工艺、熔融工艺等来制造所提供的基体玻璃。可选择地，可以通过从较厚的玻璃磨削或蚀刻来形成薄基体玻璃。然而，本发明构思不限于此，可以通过未示例的各种方法来制造所提供的基体玻璃。提供基体玻璃的步骤S100中提供的基体玻璃可以是通过以上描述的各种工艺中的任意一种制造的未处理的玻璃基底或者考虑到预期用途而从母玻璃基底切割的玻璃基底。
在本发明构思的示例性实施例中，除了SiO2、Al2O3和Li2O之外，所提供的基体玻璃还可以包括Na2O、K2O、MgO、BaO、SrO和CaO中的至少一种。另外，基体玻璃还可以包括Fe2O3、ZnO、TiO2、ZrO2、P2O5等。
根据本发明构思的示例性实施例的用于制造玻璃基底的方法还可以包括在提供基体玻璃的步骤S100之后在第一温度下热处理基体玻璃的步骤S200。在根据本发明构思的示例性实施例的用于制造玻璃基底的方法中，在第一温度下热处理基体玻璃的步骤S200可以是在所提供的基体玻璃内部生长纳米晶体的步骤。例如，在第一温度下热处理基体玻璃的步骤S200可以是形成从包括在所提供的基体玻璃中的Li2O生长的纳米晶体的步骤。在本发明构思的示例性实施例中，在第一温度下热处理基体玻璃可以在热处理工艺中包括在两个或更多个不同的温度下的两个或更多个步骤。通过在两个或更多个加热阶段的热处理基体玻璃可以更好地生长纳米晶体，或者可以生长纳米晶体以形成期望的形状并具有期望的组成，并且因此可以提供基体玻璃以具有更好的强度性能，同时呈现出良好的透射率性质。
第一温度可以在(Tg+50)℃至(Ts+150)℃的范围内。这里，Tg是基体玻璃的玻璃化转变温度，Ts是基体玻璃的软化点温度。当热处理基体玻璃的第一温度低于(Tg+50)℃时，基体玻璃不变形，但是分布在其中的离子的迁移率降低，使得用于纳米晶体生长的成核会是困难的。另外，当第一温度超过(Ts+150)℃时，可以容易地执行成核和纳米晶体生长，但是基体玻璃会由于高温度的影响而变形。
图7是示出基体玻璃的热分析结果的曲线图。图7示出了使用热机械分析(TMA)对三个基体玻璃样品执行的热分析结果。表示为样品1至样品3的基体玻璃都包括SiO2、Al2O3和Li2O。在图7中，Tg(Tg-1、Tg-2、Tg-3)是每个样品的玻璃化转变温度，Ts(Ts-1、Ts-2、Ts-3)是每个样品的软化点温度。参照图7，根据本发明构思的示例性实施例的用于制造玻璃基底的方法中提供的基体玻璃的Tg可以在大约400℃至大约700℃的范围内，其Ts可以在大约500℃至大约750℃的范围内。
基于以上的TMA结果，用于热处理基体玻璃的第一温度可以在大约450℃至大约900℃的范围内。例如，第一温度可以在(Tg+50)℃(例如，Tg为大约400℃)至(Ts+150)℃(例如，Ts为大约750℃)的范围内。即，当第一温度低于大约450℃时，基体玻璃的离子在其中的迁移率降低，使得纳米晶体生长会不容易，当第一温度超过大约900℃时，基体玻璃会变形。
可以在气相腔室中进行在第一温度下热处理的步骤S200。基体玻璃可以以各种形式提供到腔室中。例如，以单元的形式处理基体玻璃，使得可以以叠置的状态提供多个单元。另一方面，可以切割所处理的单元并将所处理的单元成型为玻璃基底CW(图1A)的形式，并将所处理的单元用作以上描述的电子装置DS(图1A)的盖窗。当以叠置的形式提供多个单元并在腔室中执行热处理的步骤时，叠置的单元用作支撑件，从而即使在高温度处理条件下也能够使基体玻璃的变形最小化。
可以通过以下方法来执行在第一温度下热处理的步骤S200：将以未处理的玻璃的形式提供的基体玻璃悬置以及在腔室中将其沿竖直方向固定并对其进行热处理。
可以使用耐热玻璃执行在第一温度下热处理未处理的玻璃的形式的基体玻璃的步骤S200。图8是示出根据本发明构思的示例性实施例的在第一温度下热处理基体玻璃的步骤的图。
在图8中，可以与耐热玻璃SW一起以层叠状态提供基体玻璃BG。耐热玻璃SW可以是厚度大于作为处理前的玻璃基底的基体玻璃BG的厚度的玻璃基底，并且可以具有耐热性，使得在基体玻璃BG的软化点Ts温度或更高下不发生热变形。相比于基体玻璃BG，耐热玻璃SW可以在尺寸上更大。基体玻璃BG和耐热玻璃SW以交替的方式设置，基体玻璃BG设置在彼此面对的耐热玻璃SW之间，从而在热处理的步骤期间被耐热玻璃SW支撑，从而可以使基体玻璃BG的变形最小化。
在第一温度下热处理基体玻璃的步骤S200可以在第一温度下执行大约24小时或更长。例如，在第一温度下热处理的步骤S200可以执行大约24小时至大约96小时。例如，在第一温度下热处理的步骤S200可以执行大约48小时至大约72小时。
在第一温度下热处理基体玻璃的步骤S200中，可以形成纳米晶体。即，基体玻璃可以在第一温度下热处理大约24小时或更长以生长纳米晶体，使得纳米晶体与基体玻璃的内侧或基体玻璃的表面相邻。在本发明构思的示例性实施例中，根据基体玻璃的具体组成，并且通过TMA和X-射线衍射分析的方式，可以选择热处理基体玻璃的合适的条件(例如，加热温度和加热时间)，并对基体玻璃执行以在基体玻璃中生长具有期望的形貌、组成和尺寸的纳米晶体。
纳米晶体可以是均包括Li的晶体颗粒。可以通过包括在基体玻璃中并用作成核剂的Li2O来形成纳米晶体。可选择地，基体玻璃的表面上的微缺陷、灰尘等可以成为用于纳米晶体生长的核，使得可以生长纳米晶体并使纳米晶体与基体玻璃的表面相邻设置。
在第一温度下热处理的步骤S200中产生的纳米晶体可以是Li-Si基晶体或Li-Al-Si基晶体。纳米晶体可以均包括Li2Si2O5、Li2SiO3、LiAlSi2O6和LiAlSi3O3中的至少一种。可选择地，纳米晶体可以包括或额外包括LiAlSiO4、LiAlSi3O8和LiAlSi4O10中的至少一种。纳米晶体可以具有范围在大约5nm至大约10nm内的平均直径。
与用于制造上述示例性实施例的玻璃基底的方法不同，可以提供在提供基体玻璃的步骤S100中提供的基体玻璃，使得包括陶瓷粉末。例如，图9示出了根据本发明构思的示例性实施例的提供基体玻璃的步骤S100。
参照图9，提供基体玻璃的步骤S100可以包括将陶瓷粉末和玻璃粉末混合以形成混合的熔融溶液的步骤S10以及将混合的熔融溶液成型为板形状的步骤S30。另外，陶瓷粉末可以是均包括Li的纳米晶体。即，与参照图5和图6描述的示例性实施例的用于制造玻璃基底的方法中提供的基体玻璃不同，如图9中示出的示例性实施例制造和提供的基体玻璃可以在热处理基体玻璃的步骤S200(图5)之前包括位于基体玻璃内部的晶体颗粒。
陶瓷粉末可以是Li-Si基晶体、Li-Al-Si基晶体或者诸如TiO2、P2O5和ZrO2的无机材料。然而，本发明构思不限于此，可以使用陶瓷粉末而没有限制，只要其可以与玻璃粉末混合并用作能够生长晶体的成核剂即可。
玻璃粉末可以是粉碎状的玻璃颗粒。可以通过将经由如以上所述的浮法工艺、下拉工艺、熔融工艺等制造的未处理的玻璃粉碎来获得玻璃粉末。玻璃粉末可以包括SiO2、Al2O3和Li2O。
可以在玻璃粉末的软化点温度Ts或更高下使陶瓷粉末和玻璃粉末熔化，以形成混合的熔融溶液。接着，可以将混合的熔融溶液提供在用于成型的夹具中并将其成型为板形状，以制造基体玻璃。可以对通过成型形成的基体玻璃执行热处理的步骤S200(图5)。
在第一温度下热处理基体玻璃的步骤S200(图5)可以是热处理通过图9中示出的示例性实施例提供的基体玻璃并在基体玻璃内部生长晶体的步骤。通过热处理由图9中示出的示例性实施例提供的基体玻璃制造的玻璃基底可以与如以上描述的图3中示出的示例性实施例的玻璃基底CW-1一样呈其中纳米晶体NC分散在基体玻璃BG内部的形式。如图9中示出的形成的纳米晶体可以均包括Li2Si2O5、Li2SiO3、LiAlSi2O6和LiAlSi3O3中的至少一种。可选择地，纳米晶体可以包括或额外包括LiAlSiO4、LiAlSi3O8和LiAlSi4O10中的至少一种。
根据本发明构思的示例性实施例的用于制造玻璃基底的方法还可以包括在第一温度下热处理基体玻璃的步骤S200之后使基体玻璃增韧的步骤。参照图6，根据本发明构思的示例性实施例的用于制造玻璃基底的方法可以包括使在第一温度下热处理基体玻璃的步骤S200之后的热处理过的基体玻璃化学增韧的步骤S300。
使基体玻璃化学增韧的步骤S300可以是将增韧熔融盐提供到基体玻璃以通过使用离子交换来增强基体玻璃的表面强度的步骤。第一温度下热处理过的基体玻璃在其中包括纳米晶体，并且可以通过离子交换来增强基体玻璃的表面。例如，步骤S300可以在第一温度下热处理之后进一步增强基体玻璃的表面强度。例如，可以通过将位于基体玻璃的表面上的具有相对小的离子半径的碱金属离子与具有较大离子半径的碱金属离子交换来执行通过离子交换使基体玻璃化学增韧的步骤S300。例如，可以通过将位于基体玻璃的表面上的Na+离子等与K+离子等交换来实现表面增韧。通过化学增韧的步骤S300制造的玻璃基底可以在其表面上包括压应力层LDC(图4A和图4B)。另一方面，压应力值可以在化学增韧的步骤S300之后在基体玻璃的中心中呈现出负值(-)。负压应力值可以是拉应力。例如，通过化学增韧的步骤S300制造的玻璃基底可以具有结合到拉应力核心部分的彼此相对的第一压应力表面部分和第二压应力表面部分。
使基体玻璃化学增韧的步骤S300可以包括包含Na+、K+、Rb+和Cs+中的任意一种离子的单盐作为增韧熔融盐。可选择地，使基体玻璃化学增韧的步骤S300可以包括包含Li+、Na+、K+、Rb+和Cs+中的两种或更多种离子的混合盐作为增韧熔融盐。例如，混合盐可以包括Li+、Na+、K+、Rb+和Cs+中的两种离子。
使基体玻璃化学增韧的步骤S300可以执行为一个增韧步骤。可选择地，使基体玻璃化学增韧的步骤S300可以划分为多个子步骤并执行多个子步骤。例如，使基体玻璃化学增韧的步骤S300可以在多阶段增韧步骤中进行。
当在多阶段增韧步骤中执行使基体玻璃化学增韧的步骤S300时，每个增韧子步骤中使用的增韧熔融盐的组分可以是不同的。然而，本发明构思不限于此，每个增韧子步骤中使用的增韧熔融盐的组分可以彼此相同，或者一些熔融盐的组分可以不同。
可以在第二温度下执行使基体玻璃化学增韧的步骤S300。第二温度可以是等于或低于热处理基体玻璃的步骤S200的第一温度的温度。例如，第二温度可以在大约350℃至大约500℃的范围内。例如，第二温度可以在大约350℃至大约450℃的范围内。
当在多阶段增韧步骤中执行使基体玻璃化学增韧的步骤S300时，可以包括在第一增韧温度下执行离子交换处理的第一增韧子步骤以及在第二增韧温度下执行离子交换处理的第二增韧子步骤。例如，使基体玻璃化学增韧的步骤S300可以包括第一增韧子步骤和第二增韧子步骤，步骤300时执行的第二温度可以包括第一增韧温度和第二增韧温度。另外，当在多阶段增韧步骤中执行化学增韧的步骤S300时，第二增韧温度可以等于或低于第一增韧温度。在本发明构思的示例性实施例中，第一增韧温度和第二增韧温度可以在大约350℃至大约500℃的范围内。
在使基体玻璃化学增韧的步骤S300之后，可以形成与基体玻璃的表面相邻的压应力层。压应力层LDC(图4A和图4B)可以被定义为从玻璃基底的上表面US或下表面BS到其处压应力CS值变成零的点的层。压应力层LDC(图4A和图4B)的深度tDC可以被定义为压缩深度(DOC)。
从玻璃基底的上表面US或下表面BS到其处Na+离子的浓度变成零的点的深度可以与作为压应力层LDC(图4A和图4B)的深度的压缩深度(DOC)相似。例如，从玻璃基底的上表面US或下表面BS到其处Na+离子的浓度变成零的点的深度可以在压缩深度(DOC)±10μm的范围内。换言之，压缩深度(DOC)是其中发生离子交换并产生压应力的玻璃表面层的厚度。
压应力层LDC(图4A和图4B)可以包括被限定为其处K+离子的浓度变成零的点的子压应力层。子压应力层可以是通过K+离子交换形成的层。子压应力层的深度可以被定义为K+离子层深度(DOL-K)。
当在多阶段增韧步骤中执行使基体玻璃化学增韧的步骤S300时，压应力层LDC(图4A和图4B)可以包括压应力的分布在其处转变的转变点。在此情况下，压应力值的转变点可以是与K+离子层深度(DOL-K)对应的点，该点是K+离子的浓度在其处变成零的点。当在多阶段增韧步骤中执行使基体玻璃化学增韧的步骤S300时，压应力层可以呈现压缩深度(DOC)和K+离子层深度(DOL-K)两者。K+离子层深度(DOL-K)可以包括在压缩深度(DOC)中。例如，K+离子层深度(DOL-K)可以小于压缩深度(DOC)。
图10示意性地示出了根据依据本发明构思的示例性实施例的用于制造玻璃基底的方法的步骤的工艺中的温度分布。另外，图10中示出的工艺中的温度分布可以指示每个工艺步骤中的基体玻璃或玻璃基底的温度。
参照图10，可以在室温RT下提供在提供基体玻璃的步骤S100中的基体玻璃。提供的基体玻璃可以包括SiO2、Al2O3和Li2O。
之后，可以在温度T1下执行在第一温度下热处理基体玻璃的步骤S200。即，基体玻璃的温度可以在热处理的步骤S200期间保持在T1处。在此情况下，温度T1可以是范围在基体玻璃的(Tg+50)℃至(Ts+150)℃内的温度。例如，T1可以在大约450℃至大约900℃(例如大约700℃)的范围内。这里，仅示例了一个热处理温度T1，但是本发明构思不限于此。例如，在本发明构思的示例性实施例中，可以在第一温度下对基体玻璃进行第一热处理以在适用于形成纳米晶体的基体玻璃中形成核，然后可以在第二温度下对基体玻璃进行第二热处理以在基体玻璃中形成具有期望的形貌、组分和尺寸的纳米晶体。
图10示出了在其中多阶段增韧步骤中执行使基体玻璃化学增韧的步骤S300的情况下的温度分布。使基体玻璃化学增韧的步骤S300可以包括在作为第一增韧温度的T21下执行离子交换处理的第一增韧子步骤S310以及在作为第二增韧温度的T22下执行离子交换处理的第二增韧子步骤S320。分别作为使基体玻璃化学增韧的步骤S300的第一增韧温度和第二增韧温度的T21和T22可以是等于或低于作为第一温度的T1的温度。另外，作为第二增韧温度的T22可以等于或低于作为第一增韧温度的T21。在本发明构思的示例性实施例中，第一增韧温度T21和第二增韧温度T22可以在大约350℃至大约500℃的范围内。
图11A至图11C是示出在根据本发明构思的示例性实施例的用于制造玻璃基底的方法中热处理的步骤之前和之后的小角X-射线散射(SAXS)分析结果的曲线图。图11A至图11C分别表示示例1至示例3的SAXS数据，其中，“ref”是热处理的步骤之前基体玻璃的SAXS数据，示例表示热处理基体玻璃的步骤之后的SAXS数据。在图11A至图11C中，“SDP”表示肩峰，并且可以从肩峰的面积的增加看出纳米晶体是否生长。另外，在图11A至图11C中，箭头(→)表示肩峰的增加方向。
在图11A中，“ref”是在热处理的步骤之前基体玻璃的SAXS分析曲线，“示例1-1”是在大约535℃下热处理“ref”的基体玻璃大约72小时的步骤之后的SAXS分析曲线，“示例1-2”是在大约575℃下热处理“ref”的基体玻璃大约48小时的步骤之后的SAXS分析曲线。通过图11A的结果，可以看出在热处理的步骤之后在玻璃基底中生长了纳米晶体，这是由于热处理的步骤之后的肩峰SDP大于热处理的步骤之前的肩峰SDP。
在图11B中，“示例2-1”是在大约650℃下热处理“ref”的基体玻璃大约48小时的步骤之后的SAXS分析曲线，“示例2-2”表示在大约620℃下热处理“ref”的基体玻璃大约72小时的步骤之后的SAXS分析曲线。图11B中的热处理基体玻璃中使用的温度大于图11A中的热处理基体玻璃中使用的温度，图11B中的热处理基体玻璃的步骤之后的肩峰SDP大于图11A中的热处理基体玻璃的步骤之后的肩峰SDP。另外，在图11C中，“示例3-1”是在大约700℃下热处理“ref”的基体玻璃大约48小时的步骤之后的SAXS分析曲线，“示例3-2”表示在大约665℃下热处理“ref”的基体玻璃大约72小时的步骤之后的SAXS分析曲线。对于图11B和图11C中的两个加热温度中的相同的加热时间(即，48小时或72小时)，图11C中的热处理基体玻璃中使用的温度大于图11B中的热处理基体玻璃中使用的温度，图11C中的热处理基体玻璃的步骤之后的肩峰SDP大于图11B中的热处理基体玻璃的步骤之后的肩峰SDP。
参照图11B和图11C，可以看出在热处理的步骤之后生长了纳米晶体，这是由于热处理的步骤之后的肩峰SDP变得大于热处理的步骤之前的肩峰SDP。因此，通过图11A至图11C的SAXS分析结果，可以看出，根据本发明构思的示例性实施例的用于制造玻璃基底的方法可以通过在第一温度下热处理基体玻璃形成纳米晶体。
图12是示出根据本发明构思的示例性实施例的用于制造玻璃基底的方法中制造的玻璃基底的透射率的曲线图。在图12中，在范围在350nm至750nm的波长中测量透射率，在所有的示例中，呈现出大约85％或更大的高透射率。另外，在与图11A至图11C中示出的SAXS的评价时使用的示例的条件相同的条件下制造示例1-1至示例3-2。因此，通过图12的透射率测量结果，可以看出，即使在通过在第一温度下热处理基体玻璃来生长纳米晶体之后，根据本发明构思的示例性实施例的用于制造玻璃基底的方法也保持良好的透射率性质。示例3-2呈现出比示例1-1至示例3-1(参照图11A至图11C)的肩峰SDP高的肩峰SDP(参照图11C)，表明示例3-2中的纳米晶体的生长高于其它示例中的纳米晶体的生长，并且因此由于被示例3-2中的纳米晶体散射的更多光而在可见光范围中呈现出比示例1-1至示例3-1(参照图12)的透射率低的透射率。
图13A和图13B是示出在根据本发明构思的示例性实施例的用于制造玻璃基底的方法中以及在对比示例中使基体玻璃增韧的步骤之前和之后的条纹图案的图像。另外，图14A和图14B是示出在通过用于制造玻璃基底的方法制造的玻璃基底中以及在对比示例中使基体玻璃增韧的步骤之后的压应力的分布的图像。
图13A是将使通过根据本发明构思的示例性实施例的用于制造玻璃基底的方法制造的示例中的基体玻璃增韧的步骤之前和之后的条纹图案的变化进行比较的图。图13B是将使对比示例中的基体玻璃增韧的步骤之前和之后的条纹图案的变化进行比较的图，与根据本发明构思的示例性实施例的用于制造玻璃基底的方法不同，对比示例中的基体玻璃是不执行在第一温度下热处理基体玻璃的步骤而制造的玻璃基底。另外，图14A示出了使通过根据本发明构思的示例性实施例的用于制造玻璃基底的方法制造的示例中的基体玻璃增韧的步骤之后的应力分布SP，图14B示出了使对比示例中的基体玻璃增韧的步骤之后的应力分布SP'，与根据本发明构思的示例性实施例的用于制造玻璃基底的方法不同，对比示例中的基体玻璃是不执行在第一温度下热处理基体玻璃的步骤而制造的玻璃基底。
参照图13A和图13B，可以看出，在示例和对比示例中，使基体玻璃增韧的步骤之前和使基体玻璃增韧的步骤之后的条纹图案的变化相似。即，可以看出，与根据本发明构思的示例性实施例的用于制造玻璃基底的方法一样，即使当在使基体玻璃增韧的步骤之前通过热处理基体玻璃来形成纳米晶体时，增韧性质也与不执行热处理基体玻璃的步骤的对比示例的情况相似。即，可以从图13A和图13B看出，在示例和对比示例中，压应力CS值在作为增韧的步骤之后的子压应力层的深度的K+离子层深度(DOL-K)处相似。如图13A和图13B中所示，示例和对比示例中的K+离子层深度(DOL-K)相似。
参照图14A和图14B，可以看出，在示例和对比示例中，增韧的步骤之后的应力分布SP和SP'的形状相似。另外，可以从图14A和图14B的图像看出，在示例和对比示例中，压应力层的深度相似。
在图14A中，tCW是玻璃基底CW的总厚度。
另外，tDC表示压缩深度(DOC)，即，从玻璃基底CW的上表面US或下表面BS到应力分布SP与其中压应力值变成零的参考线BL在其处相交的点的竖直深度。例如，压应力值在玻璃基底CW的中心中变成负值(-)。负压应力值可以是拉应力。例如，示例的玻璃基底CW可以具有结合到拉应力核心部分的彼此相对的第一压应力表面部分和第二压应力表面部分。另外，tDL表示K+离子层深度(DOL-K)，即，从玻璃基底CW的上表面US或下表面BS到其处K+离子的浓度变成零的点的深度。在图14B中，tCW是对比示例中的玻璃基底CW'的总厚度。另外，tDC'表示压缩深度(DOC)，即，从玻璃基底CW'的上表面US或下表面BS到应力分布SP'与其中压应力值变成零的参考线BL在其处相交的点的竖直深度。例如，压应力值在玻璃基底CW'的中心中变成负值(-)。负压应力值可以是拉应力。例如，对比示例的玻璃基底CW'可以具有结合到拉应力核心部分的彼此相对的第一压应力表面部分和第二压应力表面部分。另外，tDL'表示对比示例中的K+离子层深度(DOL-K)，即，从玻璃基底CW'的上表面US或下表面BS到其处K+离子的浓度变成零的点的深度。
从图14A和图14B可以看出，即使当与根据本发明构思的示例性实施例的用于制造玻璃基底的方法一样在使基体玻璃增韧的步骤之前通过热处理基体玻璃来形成纳米晶体时，增韧性质也与不执行热处理的步骤的对比示例的情况相似。
图15A是示出通过根据本发明构思的示例性实施例的用于制造玻璃基底的方法制造的玻璃基底的冲击试验结果的图像。另外，图15B是示出通过用于制造对比示例的玻璃基底的方法制造的玻璃基底的冲击试验结果的图像。
图15A和图15B示出了向玻璃基底表面施加冲击之后的玻璃基底表面的图像。图15A示出了通过向由根据本发明构思的示例性实施例的用于制造玻璃基底的方法制造的示例的玻璃基底表面施加冲击而形成裂纹CP之后的状态。图15B示出了通过向对比示例的玻璃基底表面施加冲击而形成裂纹CP之后的状态，与根据本发明构思的示例性实施例的用于制造玻璃基底的方法不同，对比示例的玻璃基底是不执行在第一温度下热处理基体玻璃的步骤而制造的玻璃基底。
参照图15A和图15B，可以看出，如与示例相比，其上生长裂纹CP的裂纹线CL在对比示例中延伸和扩展得更多。另外，与图15A不同，在示出对比示例的玻璃基底图像的图15B的情况下，可以看出表面的裂纹图案RA出现。因此，参照图15A和图15B，可以看出，通过根据本发明构思的示例性实施例的用于制造玻璃基底的方法制造的示例的玻璃基底通过在第一温度下的热处理的步骤来制造，从而呈现出增强的表面强度性质。即，根据本发明构思的示例性实施例的用于制造玻璃基底的方法包括在第一温度下热处理基体玻璃的步骤，使得玻璃基底包括纳米晶体，从而可以呈现出增强的表面强度性质。
根据本发明构思的示例性实施例的用于制造玻璃基底的方法包括在第一温度下热处理基体玻璃的步骤，使得玻璃基底可以允许包括纳米晶体，从而提供具有增强的强度同时呈现出良好的透射率性质的玻璃基底。另外，根据本发明构思的示例性实施例的用于制造玻璃基底的方法可以在使基体玻璃增韧的步骤之前在第一温度下执行热处理基体玻璃的步骤，从而提供具有增强的表面强度同时保持玻璃基底的强度性质的玻璃基底。
本发明构思的示例性实施例可以提供包括纳米尺寸的晶体以增强表面强度同时保持高透射率的玻璃基底。例如，纳米晶体可以具有范围在大约5nm至大约10nm内的平均直径。
本发明构思的示例性实施例可以提供包括在增韧的步骤之前的热处理的步骤以在玻璃基底中生长纳米尺寸的晶体的用于制造玻璃基底的方法，从而增强玻璃基底的强度。例如，纳米晶体可以具有范围在大约5nm至大约10nm内的平均直径。
尽管已经参照本发明构思的示例性实施例具体示出并描述了本发明构思，但是本领域技术人员将理解的是，在不脱离如由所附权利要求限定的本发明构思的精神和范围的情况下，可以做出各种改变和修改。

Claims (22)

1.一种玻璃基底，所述玻璃基底包括：
基体玻璃，包括SiO2、Al2O3和Li2O；以及
纳米晶体，包括在所述基体玻璃中，并具有范围在5nm至10nm内的平均直径。
2.根据权利要求1所述的玻璃基底，其中，所述纳米晶体中的每个纳米晶体是包括Li的晶体颗粒。
3.根据权利要求1所述的玻璃基底，其中，所述纳米晶体均包括Li2Si2O5、Li2SiO3、LiAlSi2O6和LiAlSi3O3中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的玻璃基底，其中，所述纳米晶体与所述基体玻璃的上表面和下表面中的至少一者相邻设置。
5.根据权利要求1所述的玻璃基底，所述玻璃基底还包括与所述基体玻璃的表面相邻形成的压应力层。
6.根据权利要求5所述的玻璃基底，其中，所述压应力层的深度不小于晶体层的深度，并且
其中，所述晶体层的所述深度是从所述基体玻璃的所述表面到设置有所述纳米晶体的点的最大深度。
7.根据权利要求5所述的玻璃基底，其中，所述纳米晶体包括在所述压应力层中。
8.根据权利要求1所述的玻璃基底，其中，设置有所述纳米晶体的晶体层均与所述基体玻璃的上表面和下表面中的每者相邻设置，并且
其中，所述晶体层中的每个晶体层的深度为所述基体玻璃的总厚度的10％或更小。
9.根据权利要求1所述的玻璃基底，其中，所述基体玻璃包括平坦部分和与所述平坦部分相邻的至少一个弯曲部分。
10.根据权利要求1所述的玻璃基底，所述玻璃基底在可见光的波长区域中具有85％或更大的透射率。
11.一种用于制造玻璃基底的方法，所述方法包括以下步骤：
提供基体玻璃，所述基体玻璃包括SiO2、Al2O3和Li2O；以及
在第一温度下热处理所述基体玻璃，
其中，所述第一温度在(Tg+50)℃至(Ts+150)℃的范围内，其中，所述Tg为所述基体玻璃的玻璃化转变温度，并且所述Ts为所述基体玻璃的软化点温度。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，热处理所述基体玻璃的步骤为在均包括Li的所述基体玻璃中形成纳米晶体，并且所述纳米晶体具有范围在5nm至10nm内的平均直径。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述纳米晶体与所述基体玻璃的上表面和下表面中的至少一者相邻形成。
14.根据权利要求11所述的方法，所述方法还包括使所述基体玻璃增韧的步骤。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，通过将增韧熔融盐提供到所热处理过的基体玻璃并在第二温度下使所述基体玻璃化学增韧来执行使所述基体玻璃增韧的步骤。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述第二温度等于或低于所述第一温度。
17.根据权利要求15所述的方法，其中，所述增韧熔融盐是包括Na+、K+、Rb+和Cs+中的任意一种离子的单盐或者包括Li+、Na+、K+、Rb+和Cs+中的至少两种离子的混合盐。
18.根据权利要求15所述的方法，其中，所述化学增韧包括：
在第一增韧温度下执行离子交换处理的第一增韧步骤；以及
在第二增韧温度下执行离子交换处理的第二增韧步骤，所述第二增韧温度等于或低于所述第一增韧温度。
19.根据权利要求11所述的方法，其中，所述Tg在400℃至700℃的范围内，并且所述Ts在500℃至750℃的范围内。
20.根据权利要求11所述的方法，其中，通过在所述基体玻璃的两侧上设置耐热玻璃基底并热处理所述基体玻璃来执行热处理所述基体玻璃的步骤。
21.根据权利要求11所述的方法，其中，提供所述基体玻璃的步骤包括：
将陶瓷粉末和玻璃粉末混合，以形成混合的熔融溶液；以及
将所述混合的熔融溶液成型为板形状。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述陶瓷粉末是均包括Li的纳米晶体。
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