CN113195421A - 低存储拉伸能切割玻璃和优先裂纹碎裂 - Google Patents

低存储拉伸能切割玻璃和优先裂纹碎裂 Download PDF

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Abstract

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。

Description

低存储拉伸能切割玻璃和优先裂纹碎裂
相关申请的交叉引用
本申请依据35U.S.C.§119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。
技术领域
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。
背景技术
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。
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。
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。
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。
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。
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有相对较低的热导率。玻璃基板的比内部冷却更快的表面相较于冷却较慢的表面具有更大的摩尔/比体积(或更低的密度)。因此，从玻璃基板的表面到玻璃基板的内部产生摩尔体积梯度。摩尔体积梯度提供了压缩应力表面层，并且压缩应力从表面向内部减小。
玻璃的热回火通常比离子交换工艺更快且成本更低。热回火比离子交换工艺产生更深的压缩应力，通常从玻璃厚度的1/5扩展到1/3。然而，与离子交换工艺相比，热回火通常产生较低的表面压缩应力，通常产生小于100MPa的压缩应力。
因为热回火依赖于在表层之间和内部之间产生足够的热梯度，所以玻璃基板必须足够厚以允许足够的热梯度。因此，利用热回火来强化相对较厚(3mm或更厚)的单片玻璃基板，诸如用作汽车侧面和后窗玻璃的玻璃基板。对于具有2mm或更小的厚度的玻璃基板，诸如打算用于消费电子装置显示应用的玻璃基板，热回火通常无效。
除了热回火之外，如上所述，化学回火(离子交换)玻璃基板可在玻璃基板的表面上引起层压缩应力。作为化学回火工艺的示例，将玻璃基板放置在熔融盐浴中，诸如碱金属离子的盐浴中。玻璃基板包含可与熔融盐浴中的金属离子交换的离子。将离开玻璃基板的玻璃基板中的离子(诸如Na+离子或Li+离子)比将进入玻璃基板的熔融盐浴中的离子(诸如KNO3熔融浴中的K+离子；Rb+、Cs+、和Ag+为其他示例离子)小。将相对较小的离子交换为相对较大的离子的玻璃基板会导致在离子交换处产生双轴(x和y轴)压缩应力。
离子交换通常发生在玻璃基板的玻璃化转变温度以下。此外，温度应低于玻璃基板释放离子的温度，以降低交换的较大离子引起的压缩应力(这种现象称为应力松弛)。合适的温度可以在约250℃至约500℃的范围内。离子交换工艺可能需要4个小时到11个小时，这取决于所需压缩应力的大小和压缩应力层的深度。
通过离子交换进行化学回火可以产生比热回火更高水平的压缩应力(高达约1000MPa)。此外，与热回火相比，化学回火产生压缩应力层的深度有限(通常为40-80μm)。然而，有限的深度使化学回火比热回火更适合于相对较薄的玻璃(2mm或更小)。化学回火被用于使玻璃基板具有足够的机械强度，以用于包括飞机窗玻璃和消费电子装置的防刮擦显示器在内的应用。
在一个或多个实施方式中，可以通过利用玻璃基板的各部分之间的热膨胀系数的不匹配来对玻璃基板进行机械回火，以产生压缩应力区域和表现出拉伸应力的中心区域。
由施加在玻璃基板上的热、化学或机械回火工艺产生的残余应力分布——即，表面压缩应力与内部拉伸应力之间的平衡，影响玻璃基板在玻璃基板断裂时如何反应。玻璃基板在玻璃基板断裂时如何反应是与使用玻璃基板的应用有关的设计考虑。一般而言，玻璃基板在玻璃基板断裂时应以安全和可控的方式反应。
玻璃基板在断裂时反应的方式包括断裂后玻璃基板的碎裂行为。迄今为止，玻璃的碎裂行为是回火玻璃基板中拉伸能的函数。一种可能希望的碎裂行为是使玻璃基板中的裂缝不分叉——即，一个裂缝不会分裂成两个单独的裂缝。玻璃基板中存储的拉伸能越多，玻璃基板中的裂缝越容易分叉。因此，为了减少分叉的可能性，可以对玻璃基板进行回火，使得拉伸能相对较低或不足以引起这种分叉。如所讨论的，拉伸应力试图将玻璃基板拉在一起。因此，这种拉伸应力，如果足够有力，则将玻璃基板的表面向内拉，使在表面层中形成的裂缝分叉。然而，裂缝传播的方向是不可预测的。
另一潜在的期望碎裂行为是使玻璃基板碎裂成小碎片(有时称为“切割(dicing)”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。
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。
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。
发明内容
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。
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。
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缩应力增加压缩应力。在一个实施方式中，在玻璃基板的第一层和第二层内施加第一压缩应力包括对玻璃基板进行热回火。在一个实施方式中，在玻璃基板的第一层内和第二层内施加第一压缩应力包括对玻璃基板进行化学回火。在一个实施方式中，在玻璃基板的第一层内和第二层内施加第一压缩应力包括对玻璃基板进行机械回火。在一个实施方式中，玻璃基板的第二表面是玻璃基板的顶表面。
根据本公开内容的第三方面，一种减小在玻璃基板断裂时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断裂时碎裂成具有第一尺寸的碎片的玻璃基板；和将玻璃基板弯曲到第二位置，并将玻璃基板保持在第二位置，使得当玻璃基板断裂时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于具有第一尺寸的碎片。在一个实施方式中，形成玻璃基板包括形成厚度为2mm或更小的玻璃基板。在一个实施方式中，使玻璃基板弯曲包括玻璃基板的双轴弯曲。在一个实施方式中，当玻璃基板断裂时，玻璃基板在第二位置碎裂时，这些碎片形成面内各向同性断裂图案。在一个实施方式中，使玻璃基板弯曲包括使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，形成玻璃基板包括形成具有平坦的第一表面的玻璃基板。在一个实施方式中，形成玻璃基板包括形成具有弯曲的第一表面的玻璃基板。在一个实施方式中，将玻璃基板弯曲到第二位置包括弯曲玻璃基板，使得第一表面在第二位置比在第一位置弯曲得少。在一个实施方式中，在环境温度下，通过利用玻璃基板的产品的结构部件来实现将玻璃基板弯曲并保持在第二位置。
根据本公开内容的第四方面，一种产品包括：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断裂时致使玻璃基板碎裂成小碎片；和使玻璃基板从其第一位置弯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断裂时致使玻璃基板碎裂成小碎片。在一个实施方式中，所述产品是被配置为佩戴在人的手腕上的消费电子装置。在一个实施方式中，所述产品是安全玻璃。在一个实施方式中，所述玻璃基板具有第一表面和第二表面。在一个实施方式中，在第二位置，第一表面具有比第二表面高的压缩应力。
根据本公开内容的第五方面，一种消费电子装置，包括：设置在显示屏之上的玻璃基板，所述玻璃基板具有长度、和从第一侧延伸到第二侧的宽度；和使玻璃基板沿着弯曲轴从第一位置弯曲到相对于第一位置弯曲的第二位置的部件，使得当玻璃基板在第二位置断裂时，断裂通常朝着玻璃基板的第一侧或第二侧传播；其中，弯曲轴通常平行于玻璃基板的宽度。在一个实施方式中，在第一位置，玻璃基板具有从第一表面延伸的第一压缩应力层。在一个实施方式中，使玻璃基板弯曲到第二位置的部件增加了第一层内的压缩应力。在一个实施方式中，使玻璃基板弯曲的部件将玻璃基板从第一位置压缩到第二位置。在一个实施方式中，使玻璃基板弯曲的部件是粘合剂层。在一个实施方式中，消费电子装置是智能手机、平板电脑或手表。
另外的特征和优点将在下面的详细描述中进行阐述，并且在某种程度上通过那些描述对于本领域技术人员来说将是显而易见的，或者通过实践本文描述的实施方式(包括下面的详细描述和权利要求书)而被认可。
应理解，前面的一般性描述和以下的详细描述仅仅是示例性的，并且旨在提供概述或框架用于理解权利要求的属性和特性。
附图说明
图1是处于第一位置的玻璃基板的透视图，该玻璃基板具有由第一表面和第二表面之间的距离限定的厚度，从第一侧延伸至第二侧的宽度以及长度；
图2是图1的玻璃基板的正视图；
图3是图1的玻璃基板的特写示意图，示出了在第一压缩应力层和第二压缩应力层之间的拉伸应力中心区域，该拉伸应力和压缩应力是经由回火施加的；
图4是图1的玻璃基板的透视图，示出了在玻璃基板的长度上延伸的玻璃基板中的断裂，并示出了没有因断裂而碎裂成碎片的玻璃基板；
图5是图1的玻璃基板沿着弯曲轴从图1的第一位置弯曲到第二位置的透视图；
图6是示出图1的玻璃基板在第一未弯曲位置经由回火产生的应力分布的曲线图；
图7是示出在将玻璃基板弯曲至图5中所示的第二位置并将玻璃基板保持在图5中所示的第二位置之后，经由弯曲施加在图1的玻璃基板上的应力分布的曲线图；
图8是示出图1的玻璃基板在第二(弯曲)位置断裂时的碎裂程度(由平方应力积分
Figure BDA0003117110070000071
表示)取决于经由回火施加的拉伸应力(中心张力)和经由弯曲施加的拉伸应力(弯曲应力)的曲线图；
图9是在第二位置(弯曲)时断裂后的回火玻璃基板的图片，示出了相较于仅通过回火施加的拉伸应力(图片的右侧部分——较大的碎片，较少的碎片)，通过弯曲增加到通过回火施加的拉伸应力上的拉伸应力(图片的左半部分)产生断裂时的碎裂程度更高(较小的碎片，较多的碎片)；
图10是图9的图片的区域的放大图；
图11是在第二位置(弯曲)时断裂后的回火玻璃基板的一系列照片，示出了碎裂程度是弯曲半径的函数(弯曲半径越小，产生的拉伸应力越大，导致碎裂程度越高)以及玻璃基板厚度的函数(厚度越大，碎裂程度越高)；
图12A是类似于图1的玻璃基板但具有在第一位置弯曲的第一表面和第二表面(未施加弯曲)的玻璃基板(经回火处理)的透视图；
图12B是图12A的玻璃基板的透视图，示出了玻璃基板在断裂时碎裂成第一尺寸(大)的碎片；
图13A是结合了图12A的玻璃基板的产品(安全玻璃)的透视图，示出了玻璃基板已沿着弯曲轴弯曲到第二位置，使得第一表面和第二表面是平坦的，以及将玻璃基板保持在第二位置的产品的部件；
图13B是结合了图12A的玻璃基板的图13A的产品的透视图，示出了由于通过将玻璃基板弯曲到第二位置而对玻璃基板的区域施加的附加拉伸应力而使玻璃基板碎裂成第二尺寸的碎片(小碎片)；
图14A是类似于图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(未施加弯曲)的玻璃基板(经回火处理)的透视图；
图14B是图14A的玻璃基板的透视图，示出了玻璃基板在断裂时碎裂成第一尺寸(大)的碎片；
图15A是结合了图14A的玻璃基板的产品(手表)的透视图，示出了玻璃基板已沿着第一弯曲轴和第二弯曲轴双轴弯曲到第二位置，使得第一表面和第二表面是弯曲的，以及将玻璃基板保持在第二位置的产品的部件；
图15B是结合了图14A的玻璃基板的图15A的产品的透视图，示出了由于通过将玻璃基板弯曲到第二位置而对玻璃基板的区域施加的附加拉伸应力而使玻璃基板碎裂成第二尺寸的碎片(小碎片)；
图16是示出图1的玻璃基板在处于图5的第二(弯曲)位置时断裂的取向偏差OB(即，裂缝被偏向传播的方向)取决于经由回火施加的拉伸应力(中心张力)和经由弯曲施加的拉伸应力(弯曲应力)二者；
图17是在计算机上执行的动态断裂模拟的图形表示，以产生图1的玻璃基板在图5的第二位置断裂时的碎裂可视化，并且该图形表示示出了通常平行于弯曲轴(Y轴)的断裂的传播；
图18是结合了类似于图1的玻璃基板但具有在第一位置弯曲的第一表面和第二表面(尚未弯曲)的玻璃基板的消费电子装置的分解透视图，并且玻璃基板设置在显示屏上方；
图19是图18的消费电子装置的透视图，示出了使玻璃基板沿着弯曲轴弯曲到第二位置并将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费电子装置的部件；
图20是图18的消费电子装置在玻璃基板处于图19中的第二位置(弯曲)时沿图19的线XX-XX截取的截面的正视图；
图21是图19的消费电子装置的俯视图，示出了玻璃基板中的裂缝沿着与弯曲轴通常平行的方向朝向玻璃基板的第二侧传播；
图22是结合了类似于图1的玻璃基板但具有在第一位置弯曲的第一表面和第二表面(尚未弯曲)的玻璃基板的消费电子装置的分解透视图，并且玻璃基板设置在显示屏上方，在玻璃基板和显示屏之间具有粘合剂层；
图23是图22的消费电子装置的透视图，其中背板的一部分被切掉以示出将玻璃基板保持在第二位置(弯曲)的粘合剂层；
图24示出了持有结合了处于图5的第二位置(弯曲)中的图1的玻璃基板的各种消费电子装置(诸如图15A的手表、平板电脑和智能手机)的人；和
图25是包括处于第二位置(弯曲)的玻璃基板在内的汽车内部系统的透视图。
具体实施方式
现在参照图1和图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的具有最大表面积的表面。侧表面16连接第一表面12和第二表面14。玻璃基板10具有厚度18，并且被定义为第一表面12与第二表面14之间的最大距离。在所示的实施方式中，玻璃基板10具有实质上恒定的厚度18。玻璃基板10具有宽度20，该宽度20被定义为与厚度18正交的第一表面12或第二表面14之一的第一最大尺寸。在所示的实施方式中，宽度20因此是玻璃基板10的第一侧22和第二侧24沿着第一表面12之间的距离。玻璃基板10具有长度26，该长度26被定义为与厚度18和宽度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，术语“玻璃基板”10以其最广义使用，以包括完全或部分由玻璃制成的任何物体。玻璃基板10包括玻璃和非玻璃材料的层压板，玻璃和结晶材料的层压板、以及玻璃陶瓷(包括非晶相和结晶相)。玻璃基板10可以是透明或不透明的。在一个或多个实施方式中，玻璃基板10可包括提供特定颜色的着色剂。形成玻璃基板10的合适的玻璃组合物包括钠钙玻璃组合物、铝硅酸盐玻璃组合物、硼硅酸盐玻璃组合物、硼铝硅酸盐玻璃组合物、含碱铝硅酸盐玻璃组合物、含碱硼硅酸盐玻璃组合物、和含碱硼铝硅酸盐玻璃组合物。
除非另有说明，否则本文所披露的玻璃基板10的组合物以基于氧化物进行分析的摩尔百分比(摩尔％)来描述。
在一个或多个实施方式中，玻璃组合物可包括的SiO2的量为约66摩尔％至约80摩尔％、约67摩尔％至约80摩尔％、约68摩尔％至约80摩尔％、约69摩尔％至约80摩尔％、约70摩尔％至约80摩尔％、约72摩尔％至约80摩尔％、约65摩尔％至约78摩尔％、约65摩尔％至约76摩尔％、约65摩尔％至约75摩尔％、约65摩尔％至约74摩尔％、约65摩尔％至约72摩尔％、或约65摩尔％至约70摩尔％，以及它们之间的所有范围和子范围。
在一个或多个实施方式中，玻璃组合物所包括的Al2O3的量为大于约4摩尔％、或大于约5摩尔％。在一个或多个实施方式中，玻璃组合物所包括的Al2O3的量为大于约7摩尔％至约15摩尔％、大于约7摩尔％至约14摩尔％、约7摩尔％至约13摩尔％、约4摩尔％至约12摩尔％、约7摩尔％至约11摩尔％、约8摩尔％至约15摩尔％、约9摩尔％至约15摩尔％、约10摩尔％至约15摩尔％、约11摩尔％至约15摩尔％、或约12摩尔％至约15摩尔％，以及它们之间的所有范围和子范围。在一个或多个实施方式中，Al2O3的上限可为约14摩尔％、14.2摩尔％、14.4摩尔％、14.6摩尔％、或14.8摩尔％。
在一个或多个实施方式中，玻璃基板10被描述为铝硅酸盐玻璃基板或包括铝硅酸盐玻璃组合物。在这样的实施方式中，玻璃组合物或由其形成的基板包括SiO2和Al2O3，而不是钠钙硅酸盐玻璃。就此而言，玻璃组合物或由其形成的基板所包括的Al2O3的量为约2摩尔％或更大、约2.25摩尔％或更大、约2.5摩尔％或更大、约2.75摩尔％或更大、或约3摩尔％或更大。
在一个或多个实施方式中，玻璃组合物包含B2O3(例如、约0.01摩尔％或更大)。在一个或多个实施方式中，玻璃组合物所包括的B2O3的量为约0摩尔％至约5摩尔％、约0摩尔％至约4摩尔％、约0摩尔％至约3摩尔％、约0摩尔％至约2摩尔％、约0摩尔％至约1摩尔％、约0摩尔％至约0.5摩尔％、约0.1摩尔％至约5摩尔％、约0.1摩尔％至约4摩尔％、约0.1摩尔％至约3摩尔％、约0.1摩尔％至约2摩尔％、约0.1摩尔％至约1摩尔％、约0.1摩尔％至约0.5摩尔％，以及它们之间的所有范围和子范围。在一个或多个实施方式中，玻璃组合物基本上不含B2O3。
如本文所使用的，相对于组合物的组分，短语“基本上不含”是指该组分不是在初始配料期间主动或有意添加到组合物中的，而是可能以小于约0.001摩尔％的量作为杂质存在。
在一个或多个实施方式中，玻璃组合物任选地包含P2O5(例如、约0.01摩尔％或更大)。在一个或多个实施方式中，玻璃组合物包括非零量的P2O5直至并包括2摩尔％、1.5摩尔％、1摩尔％、或0.5摩尔％。在一个或多个实施方式中，玻璃组合物基本上不含P2O5。
在一个或多个实施方式中，玻璃组合物可包括的R2O的总量(其为诸如Li2O、Na2O、K2O、Rb2O、和Cs2O之类的碱金属氧化物的总量)大于或等于约8摩尔％、大于或等于约10摩尔％、或者大于或等于约12摩尔％。在一些实施方式中，玻璃组合物所包括的R2O总量的范围为约8摩尔％至约20摩尔％、约8摩尔％至约18摩尔％、约8摩尔％至约16摩尔％、约8摩尔％至约14摩尔％、约8摩尔％至约12摩尔％、约9摩尔％至约20摩尔％、约10摩尔％至约20摩尔％、约11摩尔％至约20摩尔％、约12摩尔％至约20摩尔％、约13摩尔％至约20摩尔％、约10摩尔％至约14摩尔％、或者11摩尔％至约13摩尔％，以及它们之间的所有范围和子范围。在一个或多个实施方式中，玻璃组合物可基本上不含Rb2O、Cs2O、或Rb2O和Cs2O两者。在一个或多个实施方式中，R2O可仅包括Li2O、Na2O、和K2O的总量。在一个或多个实施方式中，玻璃组合物可包括选自Li2O、Na2O、和K2O中的至少一种碱金属氧化物，其中所述碱金属氧化物以大于约8摩尔％的量存在。
在一个或多个实施方式中，玻璃组合物所包括的Na2O的量大于或等于约8摩尔％、大于或等于约10摩尔％、或者大于或等于约12摩尔％。在一个或多个实施方式中，组合物所包括的Na2O的范围为8摩尔％至约20摩尔％、约8摩尔％至约18摩尔％、约8摩尔％至约16摩尔％、约8摩尔％至约14摩尔％、约8摩尔％至约12摩尔％、约9摩尔％至约20摩尔％、约10摩尔％至约20摩尔％、约11摩尔％至约20摩尔％、约12摩尔％至约20摩尔％、约13摩尔％至约20摩尔％、约10摩尔％至约14摩尔％、或者11摩尔％至约16摩尔％，以及它们之间的所有范围和子范围。
在一个或多个实施方式中，玻璃组合物所包括的K2O小于约4摩尔％、小于约3摩尔％、或者小于约1摩尔％。在一些情况下，玻璃组合物可包括的K2O的量的范围为约0摩尔％至约4摩尔％、约0摩尔％至约3.5摩尔％、约0摩尔％至约3摩尔％、约0摩尔％至约2.5摩尔％、约0摩尔％至约2摩尔％、约0摩尔％至约1.5摩尔％、约0摩尔％至约1摩尔％、约0摩尔％至约0.5摩尔、约0摩尔％至约0.2摩尔％、约0摩尔％至约0.1摩尔％、约0.5摩尔％至约4摩尔％、约0.5摩尔％至约3.5摩尔％、约0.5摩尔％至约3摩尔％、约0.5摩尔％至约2.5摩尔％、约0.5摩尔％至约2摩尔％、约0.5摩尔％至约1.5摩尔％、或者约0.5摩尔％至约1摩尔％，以及它们之间的所有范围和子范围。在一个或多个实施方式中，玻璃组合物可基本上不含K2O。
在一个或多个实施方式中，玻璃组合物基本上不含Li2O。
在一个或多个实施方式中，组合物中Na2O的量可以大于Li2O的量。在一些情况下，Na2O的量可以大于Li2O和K2O的组合量。在一个或多个替代实施方式中，组合物中Li2O的量可以大于Na2O的量或Na2O和K2O的组合量。
在一个或多个实施方式中，玻璃组合物可包括的RO的总量(其为诸如CaO、MgO、BaO、ZnO、和SrO之类的碱土金属氧化物的总量)范围为约0摩尔％至约2摩尔％。在一些实施方式中，玻璃组合物包括非零量直至约2摩尔％的RO。在一个或多个实施方式中，玻璃组合物包括的RO的量为约0摩尔％至约1.8摩尔％、约0摩尔％至约1.6摩尔％、约0摩尔％至约1.5摩尔％、约0摩尔％至约1.4摩尔％、约0摩尔％至约1.2摩尔％、约0摩尔％至约1摩尔％、约0摩尔％至约0.8摩尔％、约0摩尔％至约0.5摩尔％，以及它们之间的所有范围和子范围。
在一个或多个实施方式中，玻璃组合物所包括的CaO的量小于约1摩尔％、小于约0.8摩尔％、或者小于约0.5摩尔％。在一个或多个实施方式中，玻璃组合物基本上不含CaO。
在一些实施方式中，玻璃组合物所包括的MgO的量为约0摩尔％至约7摩尔％、约0摩尔％至约6摩尔％、约0摩尔％至约5摩尔％、约0摩尔％至约4摩尔％、约0.1摩尔％至约7摩尔％、约0.1摩尔％至约6摩尔％、约0.1摩尔％至约5摩尔％、约0.1摩尔％至约4摩尔％、约1摩尔％至约7摩尔％、约2摩尔％至约6摩尔％、或者约3摩尔％至约6摩尔％，以及它们之间的所有范围和子范围。
在一个或多个实施方式中，玻璃组合物所包括的ZrO2的量等于或小于约0.2摩尔％、小于约0.18摩尔％、小于约0.16摩尔％、小于约0.15摩尔％、小于约0.14摩尔％、小于约0.12摩尔％。在一个或多个实施方式中，玻璃组合物所包括的ZrO2的范围为约0.01摩尔％至约0.2摩尔％、约0.01摩尔％至约0.18摩尔％、约0.01摩尔％至约0.16摩尔％、约0.01摩尔％至约0.15摩尔％、约0.01摩尔％至约0.14摩尔％、约0.01摩尔％至约0.12摩尔％、或者约0.01摩尔％至约0.10摩尔％，以及它们之间的所有范围和子范围。
在一个或多个实施方式中，玻璃组合物所包括的SnO2的量等于或小于约0.2摩尔％、小于约0.18摩尔％、小于约0.16摩尔％、小于约0.15摩尔％、小于约0.14摩尔％、或者小于约0.12摩尔％。在一个或多个实施方式中，玻璃组合物所包括的SnO2的范围为约0.01摩尔％至约0.2摩尔％、约0.01摩尔％至约0.18摩尔％、约0.01摩尔％至约0.16摩尔％、约0.01摩尔％至约0.15摩尔％、约0.01摩尔％至约0.14摩尔％、约0.01摩尔％至约0.12摩尔％、或者约0.01摩尔％至约0.10摩尔％，以及它们之间的所有范围和子范围。
在一个或多个实施方式中，玻璃组合物可包括赋予玻璃基板10颜色或色调的氧化物。在一些实施方式中，玻璃组合物包括在玻璃基板10暴露于紫外线辐射时防止玻璃基板10变色的氧化物。这样的氧化物的示例包括但不限于以下氧化物：Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ce、W和Mo。
在一个或多个实施方式中，玻璃组合物包括表示为Fe2O3的Fe，其中Fe以达到(并包括)约1摩尔％的量存在。在一些实施方式中，玻璃组合物基本上不含Fe。在一个或多个实施方式中，玻璃组合物所包括的Fe2O3的量等于或小于约0.2摩尔％、小于约0.18摩尔％、小于约0.16摩尔％、小于约0.15摩尔％、小于约0.14摩尔％、或者小于约0.12摩尔％。在一个或多个实施方式中，玻璃组合物所包括的Fe2O3的范围为约0.01摩尔％至约0.2摩尔％、约0.01摩尔％至约0.18摩尔％、约0.01摩尔％至约0.16摩尔％、约0.01摩尔％至约0.15摩尔％、约0.01摩尔％至约0.14摩尔％、约0.01摩尔％至约0.12摩尔％、或者约0.01摩尔％至约0.10摩尔％，以及它们之间的所有范围和子范围。
当玻璃组合物包括TiO2时，TiO2存在的量可为约5摩尔％或以下、约2.5摩尔％或以下、约2摩尔％或以下、或者约1摩尔％或以下。在一个或多个实施方式中，玻璃组合物可基本上不含TiO2。
示例性的玻璃组合物包括：SiO2，其量在约65摩尔％至约75摩尔％的范围内的；Al2O3，其量在约8摩尔％至约14摩尔％的范围内；Na2O，其量在约12摩尔％至约17摩尔％的范围内；K2O，其量在约0摩尔％至约0.2摩尔％的范围内；和MgO，其量在约1.5摩尔％至约6摩尔％的范围内。任选地，SnO2可以本文另外披露的量包括。
所选择的玻璃组合物可以使用能够生产可回火的玻璃基板10的任何方法形成为玻璃基板10。能够生产玻璃基板10的示例性方法包括形成玻璃基板10的片材的下拉法。下拉法包括但不限于熔融拉制和狭缝拉制方法。在诸如显示器玻璃和离子交换玻璃(能够进行化学回火)之类的平板玻璃基板10的大规模制造中使用下拉法。熔融拉制法使用具有用于接收熔融玻璃原料的通道的成型体。通道具有在通道两侧上沿着通道长度在顶部开口的堰。当通道充满熔融材料时，熔融玻璃溢出堰。由于重力，熔融玻璃向下流向等压管的外表面。这些外表面向下和向内延伸，使得它们在拉制槽下方的边缘处接合。两个流动的玻璃表面在此边缘处接合以熔合并形成单个流动片材。熔融拉制法提供的优点在于，由于在通道上流动的两个玻璃膜熔合在一起，因此所得玻璃片材的外表面都不与装置的任何部分接触。因此，表面性质不受这种接触的影响。最初形成的玻璃基板10在第一表面12和第二表面14处没有压缩应力层。
现在参照图3，接着对玻璃基板10进行回火，进行化学回火，或者进行热回火，或者进行化学回火和热回火二者，或者进行其他回火。在这样的回火之后，玻璃基板10具有被施加到第一表面12并延伸穿过厚度18的第一层28的压缩应力，被称为压缩深度(DOC)30。回火另外地将压缩应力施加到第二表面并延伸穿过厚度18的第二层32，被称为压缩深度(DOC)34。回火进一步在第一层28和第二层32之间的中心区域36内施加拉伸应力。该拉伸应力有时被称为“中心张力”。中心区域36内的拉伸应力平衡了第一层28和第二层32内的压缩应力。
在图1-3中，在第一位置38的实施方式中示出了玻璃基板10。在第一位置38的该实施方式中，玻璃基板10的第一表面12和第二表面14是平面的。换句话说，第一表面12和第二表面14是平坦的。然而，如下面进一步讨论的，第一表面12和第二表面14在第一位置38中不必是平坦的。
现在参照图4，本公开内容假设当玻璃基板10处于第一位置38时，玻璃基板10的回火导致在玻璃基板10的中心区域36处的拉伸能不足以致使玻璃基板10在玻璃基板10断裂42时碎裂成具有足够小的尺寸的碎片40，以用于玻璃基板10的期望应用。换句话说，当玻璃基板10断裂42时，与断裂42之前的玻璃基板10的表面积(长度26×宽度20)相比，在断裂42时玻璃基板10碎裂成较大的碎片40(具有较大表面积)。拉伸应力过小。
现在参照图5，玻璃基板10处于第二位置44。在第二位置44，玻璃基板10相对于第一位置38弯曲。因为玻璃基板10的第一表面12和第二表面14在第一位置38(图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现在是弯曲的)。在所示的实施方式中，玻璃基板10在第一位置38比在第二位置44更平坦。在所示的实施方式中，玻璃基板10沿着玻璃基板10的弯曲轴46单轴弯曲。
在一个或多个实施方式中，玻璃基板10通过冷弯曲沿弯曲轴46单轴弯曲。如本文所使用的，术语“冷弯”或者“冷弯曲”是指在小于玻璃软化点的冷弯曲温度下弯曲玻璃基板。通常，冷弯曲温度是室温。术语“可冷弯曲的”是指玻璃基板冷弯曲的能力。冷弯曲玻璃基板的特征是第一表面12和第二表面14之间的不对称表面压缩应力(如图5所示)。在一个或多个实施方式中，在冷弯曲工序或被冷弯曲之前，玻璃基板的第一表面12和第二表面14中的相应压缩应力基本相等。在玻璃基板未强化的一个或多个实施方式中，在冷弯曲之前，第一表面12和第二表面14没有表现出可观的压缩应力。在其中玻璃基板被强化的一个或多个实施方式中(如本文所述)，在冷弯曲之前，第一表面12和第二表面14相对于彼此表现出基本上相等的压缩应力。在一个或多个实施方式中，在冷弯之后，在冷弯之后具有凹形表面(例如，第二表面14)上的CS增加，而在冷弯之后具有凸形表面(例如，第一表面12)上的CS减小。换句话说，凹形表面(例如，第二表面14)上的压缩应力在冷弯曲之后比在冷弯曲之前大。
如将要讨论的，玻璃基板10的弯曲影响玻璃基板10在回火后的应力分布(整个玻璃基板10的压缩应力和拉伸应力分布)。具体地，由于弯曲在朝向第二表面14的方向上形成单轴弯曲，所以该弯曲增加了第二层32处的压缩应力，并减小了第一层28处的压缩应力。此外，通过影响回火玻璃基板10的应力分布，弯曲通过增加碎裂程度而产生更多较小尺寸的碎片40而影响回火玻璃基板10在断裂42时经历的碎裂程度(更多较小尺寸的碎片40)。
分析模型说明了这些观点。对于分析模型，可以基于厚度18为0.55mm的基本假设，假设玻璃基板10在回火之后具有如图6所示的应力分布。应力分布将玻璃基板10的应力作为在回火之后通过玻璃基板10的厚度18的位置的函数进行分布。负应力值为压缩应力，而正应力值为拉伸应力。如上所述，压缩应力从第一表面12延伸穿过第一层28的DOC 30，并且从第二表面14延伸穿过第二层32的DOC 34。如上所述，拉伸应力在具有第一压缩应力层28和第二压缩应力层32之间的中心区域36内延伸。
接下来，分析模型可以通过线性方程式来解释玻璃基板10的单轴弯曲沿着弯曲轴46所引起的应力作为通过玻璃基板10的厚度18的z轴位置的函数。线性方程为：
Figure BDA0003117110070000161
变量z是通过玻璃基板10的厚度t18的z轴位置的值。变量σbendmax是分配值，并且是第一表面12处的最大弯曲应力。如果我们再次假设玻璃基板10的厚度t18为0.55mm，施加至玻璃基板10的最大弯曲应力σbendmax为137MPa，则可以绘制上述线性方程的结果。该绘图在图7中示出。在该分析模型中，玻璃基板10的弯曲沿着弯曲轴46发生，弯曲轴46是该模型中的y轴。因此，沿y轴承受最大的弯曲应力。然而，由于泊松比效应，沿y轴弯曲玻璃基板10也将引起沿x轴的应力，尽管应力小于沿y轴的应力。注意，从第一表面12到玻璃基板10的厚度18的中间的弯曲应力是拉伸应力，其抵消了在第一层28内经由回火产生的压缩应力，并且增加了在从厚度18的中间到第一层28的中心区域36中经由回火产生的拉伸应力。此外，请注意，从厚度18的中间到第二表面14的弯曲应力是压缩应力，其抵消了从厚度18的中间朝向第二层32经由回火产生的拉伸应力，并且增加了在第二层32内经由回火产生的压缩应力。
因此，分析模型证明了增加玻璃基板10的层(根据弯曲方向为第一层28或者第二层32)内的压缩应力的新方法。如上所述，该方法包括形成玻璃基板10。该方法进一步包括经由对玻璃基板10进行回火，在第一层28内从第一表面12施加第一压缩应力，并且在第二层32内从第二表面14施加第一压缩应力。然后，该方法包括使回火玻璃基板10在第二表面14的方向上沿着玻璃基板10的弯曲轴46弯曲，以向第二层32内的第一压缩应力添加压缩应力。相反，如果需要向第一层28内的第一压缩应力添加压缩应力，则该方法将包括使回火玻璃基板10在第一表面12的方向上沿着弯曲轴46弯曲。在该方法的一个实施方式中，将第一压缩应力施加到玻璃基板10的第一层28和第二层32内，包括对玻璃基板10进行热回火。在该方法的一个实施方式中，将第一压缩应力施加到玻璃基板10的第一层28和第二层32内，包括对玻璃基板10进行化学回火。在该方法的实施方式中，玻璃基板10的第二表面14是玻璃基板10的顶表面。当玻璃基板10具有相对较薄的厚度18(例如，2mm或更小、1.8mm或更小、1.6mm或更小、1.5mm或更小、1.4mm或更小、1.2mm或更小、1mm或更小、或者0.75mm或更小、或者0.55mm或更小)时，这种增加玻璃基板10的第一层28或第二层32处的压缩应力的方法特别有益，因为对这样的薄玻璃基板10进行化学回火可能无法在第二层32处施加必要的压缩应力。
继续分析模型，根据以下方程，玻璃基板10在回火后和在弯曲后的一维应力分布可以作为沿着玻璃基板10的厚度t18的z轴位置的函数来计算：
Figure BDA0003117110070000171
变量σ(z)是作为沿着玻璃基板10的z轴厚度t18的位置z的函数的总应力。变量σCT是玻璃基板10的中心区域36内的最大拉伸应力，作为仅单独进行回火的结果。如上所述，变量σbendmax是第一表面12处的最大弯曲应力。
对上述方程进行平方和积分提供平方应力积分，该平方应力积分提供玻璃基板10在断裂42时的相对碎裂程度。该方程如下：
Figure BDA0003117110070000181
符号
Figure BDA0003117110070000182
表示平方应力积分。变量z1和z2是平方应力积分函数的根，对应于从层的一个深度DOC(z1)到层的另一个深度DOC(z2)穿过厚度t18的中心区域36的z轴位置。如图8所示，平方应力积分
Figure BDA0003117110070000183
随着最大弯曲应力σbendmax增加而增加，这对应于断裂42时的高碎裂程度(即，更多的碎片40和更小尺寸的碎片40)。换句话说，即使回火将相对少量的拉伸应力(中心张力)施加到中心区域36中(即，太低而无法在断裂42时碎裂成具有小尺寸的碎片40)，弯曲也会在中心区域36的远离弯曲方向的部分处针对已经经由回火施加的拉伸应力增加拉伸应力。增大的拉伸应力使平方的应力积分
Figure BDA0003117110070000184
增大，从而使断裂时的碎裂程度增大。因此，即使经由回火施加到玻璃基板10的中心区域36的拉伸应力不足以致使玻璃基板10在断裂42时碎裂成小尺寸的碎片40，通过使玻璃基板10弯曲而施加的附加拉伸应力也可足以致使如此高的碎裂程度。
申请人已经通过物理实验确认了分析模型。申请人形成了厚度t18为0.7mm的玻璃基板10。申请人通过化学回火向玻璃基板10施加拉伸应力。具体地，申请人将玻璃基板10在420℃进行5.5小时的离子交换。结果，玻璃基板10在中心区域36处具有70MPa的最大拉伸应力(中心张力)σCI。
然后，申请人使用四点弯曲设备向玻璃基板10施加弯曲应力。弯曲设备的中间两点位于距玻璃基板10的中心9mm处。弯曲设备的外部两点位于距玻璃基板10的中心18mm处。该设备施加弯曲应力直到玻璃基板10断裂42为止。使玻璃基板10断裂42的弯曲应力为约480MPa。在图9中，断裂42之后的玻璃基板10的图片被描绘为示出了作为沿着玻璃基板10的宽度20的位置的函数而施加至玻璃基板10的弯曲应力的曲线图。图10示出相同的内容，但是放大示出了施加弯曲应力的区域和未施加弯曲应力的区域。弯曲应力从大约480MPa下降到零的下降与图10的图片一致，并表示将四点弯曲设备的中间两点之一施加到玻璃基板10上。玻璃基板10在弯曲设备的两个中间点之间经受大约480MPa的弯曲应力。玻璃基板10表现出高的碎裂程度(小碎片40)，其中向玻璃基板10施加大约480MPa的弯曲应力。相比之下，玻璃基板10表现出低的碎裂程度(大碎片40)，其中没有施加弯曲应力(大约在设备每一侧上的内点和外点之间)，这表明仅回火在中心区域36中产生的拉伸应力不足以在断裂42时引起高的碎裂程度(小碎片40)。对比表明，当对玻璃基板10进行回火没有增加足够的拉伸应力以达到较高的碎裂程度时，弯曲应力可以增加玻璃基板10所需的拉伸应力以在断裂42时表现出高的碎裂程度。
现在参照图11，在另一物理实验中，申请人对玻璃基板10的九个样品进行了化学回火。将九个样品分组为三个厚度18，三个样品的厚度分别为0.4mm、0.55mm、和0.7mm。通过离子交换的化学回火在每个样品玻璃基板10的第一层28和第二层32处施加了825MPa的压缩应力。层的压缩应力深度(DOC)为42.5μm。所产生的拉伸应力不足以致使玻璃基板10在断裂42时碎裂成小碎片40。每一厚度18的一个玻璃基板10从第一位置38至第二位置44以250mm、500mm和1000mm的恒定半径圆柱形地(单轴)弯曲，保持在第二位置44(弯曲)，然后在中心凹进，直到玻璃基板10断裂42。
如图11中再现的图片所示，弯曲越剧烈(即，弯曲半径越小)，则玻璃基板10断裂42时的碎片40越小。例如，对于厚度18为0.4mm的三个样品，与经受1000mm弯曲半径的玻璃基板10相比，经受500mm弯曲半径的玻璃基板10在断裂42时产生较小的碎片40。经受250mm弯曲半径的玻璃基板10在断裂42时比经受500mm弯曲半径的玻璃基板10产生更小的碎片40。因此，施加在玻璃基板10上以使玻璃基板10从第一位置38改变到第二位置44的弯曲越剧烈，玻璃基板10在断裂42时更有可能碎裂成小碎片40。
此外，在图11中再现的图片还表明玻璃基板10的厚度18越厚，玻璃基板10断裂42时的碎片40越小。例如，对于以500mm的恒定半径弯曲的三个样品，厚度18为0.55mm的玻璃基板10相较于厚度18为0.4mm的玻璃基板10在断裂42时产生较小的碎片40。厚度18为0.7mm的玻璃基板10相较于厚度18为0.55mm的玻璃基板10在断裂42时产生更小的碎片40。因此，玻璃基板10的厚度18越厚，对于施加在玻璃基板10上的任何给定弯曲半径，玻璃基板10在断裂42时更有可能破碎成小碎片40。
现在参照图12A-15B，申请人发现了一种在玻璃基板10断裂42时减小玻璃基板10碎裂成的碎片40的尺寸的新方法。该方法包括形成玻璃基板10，在玻璃基板10断裂42时碎裂成具有第一尺寸48的碎片40(参见图12A和12B)。如所讨论的，所形成的玻璃基板10处于第一位置38并且被回火。然而，玻璃基板10的所得拉伸应力不足以致使玻璃基板10在断裂42时碎裂成小碎片40。该方法进一步包括将玻璃基板10弯曲到第二位置44并将玻璃基板10保持在第二位置。诸如玻璃窗框架之类的结构部件或诸如粘合剂之类的材料的部件50可以将玻璃基板10保持在第二位置44。换句话说，在一个实施方式中，将玻璃基板10弯曲并保持在第二位置44是在环境温度下通过利用玻璃基板10的产品52的结构部件实现的。在一个或多个实施方式中，可以使用粘合剂通过将玻璃基板粘合到弯曲的下表面(未示出)而将玻璃基板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断裂42时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小于具有第一尺寸48的碎片40。在一些实施方式中，具有第二尺寸54的碎片40具有彼此近似相等的长度56和宽度58，并且在一些实施方式中，近似等于厚度18(即，切割碎片行为)。在一个实施方式中，形成玻璃基板10包括形成厚度18为2mm或更小的玻璃基板10。在一个实施方式中，弯曲玻璃基板10包括使玻璃基板10沿着玻璃基板10的弯曲轴46单轴弯曲，如在图12A-13B所示的实施方式中那样。在一个实施方式中，形成玻璃基板10包括形成具有弯曲的第一表面12的玻璃基板10，如在图12A和图12B所示的实施方式中那样。和12B。对玻璃基板10进行退火可以形成具有在第一位置38时弯曲的第一表面12的玻璃基板10。在一个实施方式中，将玻璃基板10弯曲到第二位置44包括弯曲玻璃基板10，使得第一表面12在第二位置44处的弯曲度小于在第一位置38处的弯曲度，或者不弯曲，如图13A所示的实施方式中那样。
在一个实施方式中，如在图14A-15B所示的实施方式中那样，弯曲玻璃基板10包括双轴弯曲。玻璃基板10的双轴弯曲是玻璃基板10在第一弯曲轴46a和第二弯曲轴46b处的弯曲。注意，在图14A-B所示的实施方式中，形成玻璃基板10包括形成具有平坦的(即，非弯曲的)第一表面12的玻璃基板10。产品52的部件50将玻璃基板10弯曲到第二位置44或将玻璃基板10保持在第二位置44。玻璃基板10在第二位置44处断裂42时产生的第二尺寸54的碎片40小于当玻璃基板10在第一位置38处断裂42时产生的第一尺寸48的碎片40。由于玻璃基板10在第二位置44处双轴弯曲，因此当玻璃基板10在玻璃基板10的断裂42而碎裂时，碎片40形成面内各向同性断裂图案60。
在任何情况下，玻璃基板10都在第一位置38形成并回火，但是可以被迫进入第二位置44。在第一位置38处，玻璃基板10的拉伸能(经由回火施加的)不足以致使玻璃基板10在断裂42时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(较大尺寸)的碎片40。然而，在将玻璃基板10弯曲到第二位置44时，玻璃基板10的应力分布相对于第一位置38改变，增加了中心区域36的特定部分处的拉伸应力。在第二位置44，玻璃基板10的拉伸能足以致使玻璃基板10在断裂42时碎裂成具有第二尺寸54的碎片40(即，小碎片40)。在一些实施方式中，如图14A中所示，形成玻璃基板10并回火为平坦的。换句话说，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。在一些实施方式中，如图13B中所示，第二尺寸54的碎片40(小碎片)通常是立方形的，具有长度56、宽度58和厚度18，它们通常都具有相等的值。在一些实施方式中，如图13A和13B中所示，玻璃基板10在第二位置44处沿着弯曲轴46单轴弯曲。在一些实施方式中，如图15A和15B中所示，玻璃基板10在第二位置44处沿着两个弯曲轴46a、46b(第一弯曲轴46a和第二弯曲轴46b)双轴弯曲。在一些实施方式中，玻璃基板10的厚度18是2mm或更小。
然而，在其他实施方式中，如图12A-13B中所示，形成玻璃基板10并回火为弯曲的。换句话说，在第一位置38，玻璃基板10的第一表面12和第二表面14是弯曲的(不是平坦的)。然后将玻璃基板10弯曲到第二位置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(不弯曲)。
在一些实施方式中，玻璃基板10被结合到产品52中。产品52包括玻璃基板10和部件50，部件50使玻璃基板10从形成玻璃基板10并进行回火的第一位置38向第二位置44弯曲。在一个或多个实施方式中，产品52包括玻璃基板10和将玻璃基板10保持或固定在第二位置44的部件50。在第一位置38处，玻璃基板10的拉伸能不足以致使玻璃基板10在断裂42时碎裂成第二尺寸54的碎片(即，小碎片)。在部件50迫使玻璃基板10进入第二位置44或部件50将玻璃基板10固定在第二位置44的情况下，玻璃基板10的拉伸能足以致使玻璃基板10在断裂42时碎裂成第二尺寸54的碎片(即，小碎片)。在一个实施方式中，如在图13A-13B中所示，产品52是安全玻璃62，其中玻璃基板10必须碎裂成小碎片40并且在断裂42时向外弹出。注意，在该实施方式中，玻璃基板10具有朝相反方向的第一表面12和第二表面14。由于部件50在压缩第一表面12的方向上沿着弯曲轴46将玻璃基板10弯曲(或者部件50在压缩第一表面12的方向上沿着弯曲轴46将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更高的压缩应力。这对于安全玻璃62可能是特别有益的。在图15A和图15B的实施方式中，产品52是消费电子装置64，诸如手表66，其被配置为佩戴在人68的手腕上(同样参见图19)。在一个或多个实施方式中，产品52是在汽车内部系统中使用的汽车内部覆盖玻璃。
为了继续分析模型，可以为x-y平面中的每个应力分量(σx和σy)确定平方应力积分
Figure BDA0003117110070000221
然后进行比较以确定在单轴弯曲时碎裂的取向偏差(即，在x-y平面上的哪个方向通常是碎裂的方向)。如果玻璃基板10沿y轴(在运行示例中的弯曲轴46)弯曲，则沿X方向经历弯曲应力，Y方向不经历弯曲应力。因此，沿x方向的平方应力积分
Figure BDA0003117110070000222
将不同于沿y方向的平方应力积分
Figure BDA0003117110070000223
除了仅沿x方向所经历的弯曲应力σbendmax之外，
Figure BDA0003117110070000224
和
Figure BDA0003117110070000225
的方程将相等。因此，假设σy沿着弯曲轴46并因此σbendmax值为零，并且σx具有所有的弯曲应力，并因此具有σbendmax,的值，则碎片的取向偏差OB可以量化如下：
Figure BDA0003117110070000226
现在参照图16，碎片的取向偏差被描绘为由于回火已经存在的拉伸应力(中心张力，σCT)和由于弯曲而添加到玻璃基板10的拉伸应力(弯曲应力，σbendmax)的函数。该图示出了添加的弯曲应力越多，碎片的取向偏差越大。在这种情况下，因为弯曲沿y轴，因此沿x方向增加了应力，所以碎片的取向沿着弯曲轴46(在此为y轴)偏置。换句话说，两个碎片40之间的断裂42被偏置成平行于弯曲轴46。
现在参照图17，在计算机上进行了利用动力学理论的动态断裂模拟，以产生玻璃基板10在断裂42时的碎裂的可视化。该模拟假设玻璃基板10被回火并且在断裂42时碎裂成小碎片40，中心张力(拉伸应力)为105.27MPa。该模拟假设玻璃基板10的尺寸为：宽度20为5mm，长度26为5mm，厚度18为0.55mm。回火后的玻璃基板10的残余应力分布如图6中所示。模拟假设弯曲轴46是垂直的并且施加的弯曲表面应力为137MPa。施加到玻璃基板10的弯曲应力分布如图7所示。计算出的碎片的取向偏差OB为1.39。位于右侧的条(0至0.5)代表材料体积损伤，其中值大于0.34代表断裂42穿透至第一表面12。如图17的可视化所示，在断裂42时的碎裂导致断裂42通常平行于弯曲轴46(y轴，上下)延伸，且断裂在相对较短的距离之后分叉70(垂直断裂42部分相对较短)。弯曲增加水平x方向上的应力，并产生相对较短的垂直断裂42部分。
上面的分析模型表明，向玻璃基板10施加单轴弯曲通常可以将玻璃基板10的断裂42沿特定方向引导。在这方面，现在参照图18-23，消费电子装置64包括玻璃基板10。玻璃基板10设置在显示屏72之上。玻璃基板10不需要邻接显示屏72而设置在显示屏72之上，但是可以邻接显示屏72。如上所述，玻璃基板10具有长度26和宽度20。宽度20从玻璃基板10的第一侧22延伸到第二侧24。消费电子装置64进一步包括使玻璃基板10沿着弯曲轴46从第一位置38(图18)弯曲到第二位置44(图19和图20)的部件50。部件50可以是诸如盖或框架之类的结构部件。注意，在玻璃基板10的该实施方式中，玻璃基板10在第一位置38处弯曲，并且在第二位置44处弯曲变得平坦。此外应注意，在玻璃基板10的该实施方式中，玻璃基板10的弯曲轴46通常平行于玻璃基板10的宽度20。如以上针对分析模型所描述的，在第二位置44处形成玻璃基板10的断裂42(图21)时，断裂42通常朝着玻璃基板10的第一侧22或第二侧24传播，其通常平行于弯曲轴46。注意，断裂42可以在仍旧朝着玻璃基板10的第一侧22或第二侧24传播的同时分叉70。玻璃基板10的第二侧24。对于消费电子装置52而言，有利的是断裂42传播至玻璃基板10的第一侧22或第二侧24，使得断裂42尽快终止。此外，迫使(通过玻璃基板10的弯曲)断裂42传播至玻璃基板10的第一侧22或第二侧24，防止了断裂42沿玻璃基板10的整个长度26传播。用户经常从左到右(或从右到左，取决于语言)读取显示屏72显示的文本。沿着玻璃基板10的长度26传播的断裂42将降低用户阅读此类文本的能力。
如上所述，可以在第一位置38时对玻璃基板10进行回火处理(并且在该实施方式中是这样)，以使第一压缩应力层28从玻璃基板10的第一表面12延伸到玻璃基板10的厚度18内的层深度(DOC)。此外，如上所述，通过以这种方式将玻璃基板10从第一位置38弯曲到第二位置44，部件50增加了第一层28内的压缩应力。因此，消费电子装置64内的玻璃基板10的弯曲提供了两个优点：迫使断裂42沿弯曲轴46偏置(并因此而偏向第一侧22或第二侧24)和增加在第一层28处的压缩应力，这可有助于降低玻璃基板10在第一情况下断裂的风险。
在所示的实施方式中，如上所述，使玻璃基板10从第一位置38弯曲到第二位置44的部件50可以是类似于将玻璃基板10从第一位置38压缩到第二位置44的框架的结构部件。或者，使玻璃基板10从第一位置38弯曲到第二位置44的部件50可以将玻璃基板10拉到第二位置44。例如，如图22和图23中所示的实施方式，消费电子装置64或汽车内部系统(如图25所示)可包括将玻璃基板10固定在第二位置44的粘合剂层74。换句话说，使玻璃基板10从第一位置38弯曲到第二位置44的部件50是粘合剂层74。在该实施方式中，粘合剂层74设置在玻璃基板10与显示屏72之间，背板76支撑玻璃基板10和显示屏72。消费电子装置64可以是人68(参见图24)使用的任何电子装置，诸如电话78、手表66、或平板电脑80。应注意，在手表66的实施方式中，玻璃基板10在第二位置44处可以是非平面的(弯曲的)，而在电话78和平板电脑80的实施方式中，玻璃基板10可以是平面的(平坦的)。在任何情况下，在消费电子装置64的组装过程中，玻璃基板10从第一位置38弯曲到第二位置44，以实现上述优点。
现在参照图25，汽车内部系统100可包括处于至少单轴弯曲的第二位置的单个或多个玻璃基板10。在图24中，汽车内部系统包括中心控制台111，该中心控制台111包括由部件110维持、固定或保持在第二位置的两个玻璃基板10。在一个或多个实施方式中，汽车内部系统10包括仪表板200，仪表板200具有将玻璃基板10维持、固定或保持在第二位置的弯曲部件220。可选地，仪表操纵板250还包括将玻璃基板10维持、固定或保持在第二位置的部件240。汽车内部系统10的方向盘300可包括将玻璃基板10维持、固定或保持在第二位置的部件320。在图24所示的这些示例的每一个中，玻璃基板10设置在显示屏和/或触摸面板或触控表面之上。如上所述，玻璃基板10具有长度26和宽度20。宽度20从玻璃基板10的第一侧22延伸到第二侧24。这些实施方式中的每一个中的部件可以是诸如盖或框架之类的结构部件。该部件可包括将玻璃基板维持、固定或保持在第二位置的一种或多种粘合剂。汽车内部系统可包括设置在仪表板、中心控制台、扶手、座椅靠背、头枕、或者汽车、海轮、飞机、无人机等内部的其他表面上的仪表操纵板、显示器、触摸屏或触控表面。
如上所述，可以在第一位置38时对玻璃基板10进行回火处理(并且在该实施方式中是这样)，以使第一压缩应力层28从玻璃基板10的第一表面12延伸到玻璃基板10的厚度18内的层深度(DOC)。此外，如上所述，通过以这种方式将玻璃基板10从第一位置38弯曲到第二位置44，部件50增加了第一层28内的压缩应力。因此，汽车内部系统64内的玻璃基板10的弯曲提供了两个优点：迫使断裂42沿弯曲轴46偏置(并因此而偏向第一侧22或第二侧24)和增加在第一层28处的压缩应力，这可有助于降低玻璃基板10在第一情况下断裂的风险。
在所示的实施方式中，如上所述，使玻璃基板10从第一位置38弯曲到第二位置44(并且将玻璃基板维持、固定或保持在第二位置44)的部件50可以是类似于框架的结构部件和/或粘合剂，其将玻璃基板10从第一位置38压缩到第二位置44，并将玻璃基板维持、固定或保持在第二位置。
方面(1)涉及一种玻璃基板，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。
方面(2)涉及方面(1)所述的玻璃基板，进一步包括：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。
方面(3)涉及方面(1)或方面(2)所述的玻璃基板，进一步包括：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。
方面(4)涉及方面(1)至方面(3)中任一方面所述的玻璃基板，其中，所述小碎片通常是立方形的。
方面(5)涉及方面(1)至方面(4)中任一方面所述的玻璃基板，在第二位置，玻璃基板沿着玻璃基板的弯曲轴单轴弯曲。
方面(6)涉及方面(1)至方面(5)中任一方面所述的玻璃基板，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。
方面(7)涉及方面(1)至方面(6)中任一方面所述的玻璃基板，其中，在第一位置，玻璃基板比在第二位置的玻璃基板平坦。
方面(8)涉及方面(1)至方面(7)中任一方面所述的玻璃基板，其中，在第二位置，玻璃基板比在第一位置的玻璃基板平坦。
方面(9)涉及方面(1)至方面(8)中任一方面所述的玻璃基板，进一步包括：2mm或更小的厚度。
方面(10)涉及一种增加玻璃基板的层处的压缩应力的方法，包括：提供玻璃基板；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缩应力增加压缩应力。
方面(11)涉及方面(10)所述的方法，其中，在玻璃基板的第一层和第二层内施加第一压缩应力包括对玻璃基板进行热回火、机械回火、或化学回火。
方面(12)涉及方面(10)或方面(11)所述的方法，其中，在玻璃基板的第一层和第二层内施加第一压缩应力包括对玻璃基板进行化学回火。
方面(13)涉及方面(10)至方面(12)中任一方面所述的方法，其中，玻璃基板的第二表面是玻璃基板的顶表面。
方面(14)涉及一种减小在玻璃基板断裂时玻璃基板碎裂成的碎片的尺寸的方法，包括：提供在玻璃基板断裂时碎裂成具有第一尺寸的碎片的玻璃基板；和将玻璃基板弯曲到第二位置，并将玻璃基板保持在第二位置，使得当玻璃基板断裂时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于具有第一尺寸的碎片。
方面(15)涉及方面(14)所述的方法，其中，形成玻璃基板包括形成厚度为2mm或更小的玻璃基板。
方面(16)涉及方面(14)或方面(15)所述的方法，其中，使玻璃基板弯曲包括玻璃基板的双轴弯曲。
方面(17)涉及方面(16)所述的方法，其中，当玻璃基板断裂时，玻璃基板在第二位置碎裂时，这些碎片形成面内各向同性断裂图案。
方面(18)涉及方面(14)至方面(17)中任一方面所述的方法，其中，使玻璃基板弯曲包括使玻璃基板沿着玻璃基板的弯曲轴单轴弯曲。
方面(19)涉及方面(14)至方面(18)中任一方面所述的方法，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。
方面(20)涉及方面(14)至方面(19)中任一方面所述的方法，其中，形成玻璃基板包括形成具有弯曲的第一表面的玻璃基板；并且其中，将玻璃基板弯曲到第二位置包括弯曲玻璃基板，使得第一表面在第二位置比在第一位置弯曲得少。
方面(21)涉及方面(14)至方面(20)中任一方面所述的方法，其中，在环境温度下，通过利用玻璃基板的产品的结构部件来实现将玻璃基板弯曲并保持在第二位置。
方面(22)涉及一种产品，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断裂时致使玻璃基板碎裂成小碎片；和使玻璃基板从其第一位置弯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断裂时致使玻璃基板碎裂成小碎片。
方面(23)涉及方面(22)所述的产品，其中，所述产品是被配置为佩戴在人的手腕上的消费电子装置。
方面(24)涉及方面(22)所述的产品，其中，所述产品是安全玻璃。
方面(25)涉及方面(22)所述的产品，其中，所述产品是汽车内盖玻璃系统。
方面(26)涉及方面(22)至方面(24)中任一方面所述的产品，其中，玻璃基板具有第一表面和第二表面；并且其中，在第二位置，第一表面具有比第二表面高的压缩应力。
方面(27)涉及一种消费电子装置或汽车内部电子装置，包括：设置在显示屏之上的玻璃基板，所述玻璃基板具有长度、和从第一侧延伸到第二侧的宽度；和使玻璃基板沿着弯曲轴从第一位置弯曲到相对于第一位置弯曲的第二位置的部件，使得当玻璃基板在第二位置断裂时，断裂通常朝着玻璃基板的第一侧或第二侧传播；其中，所述弯曲轴通常平行于玻璃基板的宽度。
方面(28)涉及方面(27)所述的消费电子装置或汽车内部电子装置，其中，在第一位置，玻璃基板具有从第一表面延伸的第一压缩应力层；并且
其中使玻璃基板弯曲到第二位置的部件增加了第一层内的压缩应力。
方面(29)涉及方面(27)或方面(28)所述的消费电子装置或汽车内部电子装置，其中，使玻璃基板弯曲的部件将玻璃基板从第一位置压缩到第二位置。
方面(30)涉及方面(27)至方面(29)中任一方面所述的消费电子装置或汽车内部电子装置，其中，使玻璃基板弯曲的部件是粘合剂层。
方面(31)涉及方面(27)至方面(30)中任一方面所述的消费电子装置或汽车内部电子装置，其中所述消费电子装置或汽车内部电子装置是智能手机、平板电脑、手表或汽车显示器。
方面(32)涉及一种产品，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断裂时致使玻璃基板碎裂成小碎片；和将玻璃基板弯曲并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断裂时致使玻璃基板碎裂成小碎片。
方面(33)涉及方面(32)所述的产品，其中，所述产品是被配置为佩戴在人的手腕上的消费电子装置。
方面(34)涉及方面(32)所述的产品，其中，所述产品是安全玻璃。
方面(35)涉及方面(32)所述的产品，其中，所述产品是汽车内盖玻璃系统。
方面(36)涉及方面(32)至方面(35)中任一方面所述的产品，其中，玻璃基板具有第一表面和第二表面；并且其中，在第二位置，第一表面具有比第二表面高的压缩应力。
方面(37)涉及一种消费电子装置或汽车内部电子装置，包括：设置在显示屏之上的玻璃基板，所述玻璃基板具有长度、和从第一侧延伸到第二侧的宽度；和使玻璃基板沿着弯曲轴从第一位置弯曲并保持在相对于第一位置弯曲的第二位置的部件，使得当玻璃基板在第二位置断裂时，断裂通常朝着玻璃基板的第一侧或第二侧传播；其中，所述弯曲轴通常平行于玻璃基板的宽度。
方面(38)涉及方面(37)所述的消费电子装置或汽车内部电子装置，其中，在第一位置，玻璃基板具有从第一表面延伸的第一压缩应力层；并且其中，使玻璃基板弯曲到第二位置的部件增加了第一层内的压缩应力。
方面(39)涉及方面(37)或方面(38)所述的消费电子装置或汽车内部电子装置，其中，使玻璃基板弯曲的部件将玻璃基板从第一位置压缩到第二位置。
方面(40)涉及方面(37)至方面(39)中任一方面所述的消费电子装置或汽车内部电子装置，其中，使玻璃基板弯曲的部件是粘合剂层。
方面(41)涉及方面(37)或方面(40)中任一方面所述的消费电子装置或汽车内部电子装置，其中所述消费电子装置是智能手机、平板电脑、手表或汽车显示器。
对于本领域技术人员而言显而易见的是，在不背离权利要求书的精神或范围的情况下，可以进行各种修改和变型。

Claims (41)

1.一种玻璃基板，包括：
第一位置，其中所述玻璃基板的拉伸应力不足以在所述玻璃基板断裂时致使所述玻璃基板碎裂成小碎片；和
第二位置，其中所述玻璃基板相对于所述第一位置弯曲，并且其中所述玻璃基板的所述拉伸应力足以在所述玻璃基板断裂时致使所述玻璃基板碎裂成小碎片。
2.根据权利要求1所述的玻璃基板，进一步包括：
第一表面和第二表面；
其中，在所述第一位置，所述玻璃基板的所述第一表面和所述第二表面是平面的。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的玻璃基板，进一步包括：
第一表面和第二表面；
其中，在所述第二位置，所述玻璃基板的所述第一表面和所述第二表面是平面的。
4.根据前述权利要求中任一项所述的玻璃基板，
其中，所述小碎片通常是立方形的。
5.根据前述权利要求中任一项所述的玻璃基板，
在所述第二位置，所述玻璃基板沿着所述玻璃基板的弯曲轴单轴弯曲。
6.根据前述权利要求中任一项所述的玻璃基板，
在所述第二位置，所述玻璃基板沿着所述玻璃基板的两个弯曲轴双轴弯曲。
7.根据前述权利要求中任一项所述的玻璃基板，
其中，在所述第一位置，所述玻璃基板比在所述第二位置的所述玻璃基板平坦。
8.根据前述权利要求中任一项所述的玻璃基板，
其中，在所述第二位置，所述玻璃基板比在所述第一位置的所述玻璃基板平坦。
9.根据前述权利要求中任一项所述的玻璃基板，进一步包括：
2mm或更小的厚度。
10.一种增加玻璃基板的层处的压缩应力的方法，包括：
提供玻璃基板；
从所述玻璃基板的第一表面在第一层内以及从所述玻璃表面的第二表面在第二层内施加第一压缩应力；和
使所述玻璃基板沿着所述玻璃基板的轴弯曲，以向所述第二层内的所述第一压缩应力增加压缩应力。
11.根据权利要求10所述的方法，
其中，在所述玻璃基板的所述第一层和所述第二层内施加所述第一压缩应力包括对所述玻璃基板进行热回火。
12.根据权利要求10或权利要求11所述的方法，
其中，在所述玻璃基板的所述第一层和所述第二层内施加所述第一压缩应力包括对所述玻璃基板进行化学回火。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的方法，
其中，所述玻璃基板的所述第二表面是所述玻璃基板的顶表面。
14.一种减小在玻璃基板断裂时玻璃基板碎裂成的碎片的尺寸的方法，包括：
提供在玻璃基板断裂时碎裂成具有第一尺寸的碎片的所述玻璃基板；和
将所述玻璃基板弯曲到第二位置，并将所述玻璃基板保持在所述第二位置，使得当所述玻璃基板断裂时所述玻璃基板碎裂成具有第二尺寸的碎片；
其中，具有所述第二尺寸的所述碎片小于具有所述第一尺寸的所述碎片。
15.根据权利要求14所述的方法，
其中，所述玻璃基板包括2mm或更小的厚度。
16.根据权利要求14或权利要求15所述的方法，
其中，使所述玻璃基板弯曲包括所述玻璃基板的双轴弯曲。
17.根据权利要求16所述的方法，
其中，当所述玻璃基板断裂时，所述玻璃基板在所述第二位置碎裂时，这些碎片形成面内各向同性断裂图案。
18.根据权利要求14至17中任一项所述的方法，
其中，使所述玻璃基板弯曲包括使所述玻璃基板沿着所述玻璃基板的弯曲轴单轴弯曲。
19.根据权利要求14至18中任一项所述的方法，
其中，所述玻璃基板包括平坦的第一表面。
20.根据权利要求14至19中任一项所述的方法，
其中，所述玻璃基板包括弯曲的第一表面；并且
其中，将所述玻璃基板弯曲到所述第二位置包括弯曲所述玻璃基板，使得所述第一表面在所述第二位置比在所述第一位置弯曲得少。
21.根据权利要求14至20中任一项所述的方法，
其中，在环境温度下，通过利用所述玻璃基板的产品的结构部件来实现将所述玻璃基板弯曲并保持在所述第二位置。
22.一种产品，包括：
具有第一位置的玻璃基板，其中所述玻璃基板的拉伸能不足以在所述玻璃基板断裂时致使所述玻璃基板碎裂成小碎片；和
使所述玻璃基板从其第一位置弯曲到第二位置的部件，其中所述玻璃基板的所述拉伸能足以在所述玻璃基板断裂时致使所述玻璃基板碎裂成小碎片。
23.根据权利要求22所述的产品，
其中，所述产品是被配置为佩戴在人的手腕上的消费电子装置。
24.根据权利要求22所述的产品，
其中，所述产品是安全玻璃。
25.根据权利要求22所述的产品，
其中，所述产品是汽车内盖玻璃系统。
26.根据权利要求22至24中任一项所述的产品，
其中，所述玻璃基板具有第一表面和第二表面；并且
其中，在所述第二位置，所述第一表面具有比所述第二表面高的压缩应力。
27.一种消费电子装置或汽车内部电子装置，包括：
设置在所述显示屏之上的玻璃基板，所述玻璃基板具有长度、和从第一侧延伸到第二侧的宽度；和
使所述玻璃基板沿着弯曲轴从第一位置弯曲到相对于所述第一位置弯曲的第二位置的部件，使得当所述玻璃基板在所述第二位置断裂时，所述断裂通常朝着所述玻璃基板的所述第一侧或所述第二侧传播；
其中，所述弯曲轴通常平行于所述玻璃基板的所述宽度。
28.根据权利要求27所述的消费电子装置或汽车内部电子装置，
其中，在所述第一位置，所述玻璃基板具有从第一表面延伸的第一压缩应力层；并且
其中使所述玻璃基板弯曲到所述第二位置的所述部件增加了所述第一层内的所述压缩应力。
29.根据权利要求27或权利要求28所述的消费电子装置或汽车内部电子装置，
其中，使所述玻璃基板弯曲的所述部件将所述玻璃基板从所述第一位置压缩到所述第二位置。
30.根据权利要求27至29中任一项所述的消费电子装置或汽车内部电子装置，
其中，使所述玻璃基板弯曲的所述部件是粘合剂层。
31.根据权利要求27至30中任一项所述的消费电子装置或汽车内部电子装置，
其中所述消费电子装置或汽车内部电子装置是智能手机、平板电脑、手表或汽车显示器。
32.一种产品，包括：
具有第一位置的玻璃基板，其中所述玻璃基板的拉伸能不足以在所述玻璃基板断裂时致使所述玻璃基板碎裂成小碎片；和
将所述玻璃基板弯曲并保持在第二位置的部件，其中所述玻璃基板的所述拉伸能足以在所述玻璃基板断裂时致使所述玻璃基板碎裂成小碎片。
33.根据权利要求32所述的产品，
其中，所述产品是被配置为佩戴在人的手腕上的消费电子装置。
34.根据权利要求32所述的产品，
其中，所述产品是安全玻璃。
35.根据权利要求32所述的产品，
其中，所述产品是汽车内盖玻璃系统。
36.根据权利要求32至35中任一项所述的产品，
其中，所述玻璃基板具有第一表面和第二表面；并且
其中，在所述第二位置，所述第一表面具有比所述第二表面高的压缩应力。
37.一种消费电子装置或汽车内部电子装置，包括：
设置在显示屏之上的玻璃基板，所述玻璃基板具有长度、和从第一侧延伸到第二侧的宽度；和
使所述玻璃基板沿着弯曲轴从第一位置弯曲并保持在相对于所述第一位置弯曲的第二位置的部件，使得当所述玻璃基板在所述第二位置断裂时，所述断裂通常朝着所述玻璃基板的所述第一侧或所述第二侧传播；
其中，所述弯曲轴通常平行于所述玻璃基板的所述宽度。
38.根据权利要求37所述的消费电子装置或汽车内部电子装置，
其中，在所述第一位置，所述玻璃基板具有从第一表面延伸的第一压缩应力层；并且
其中，使所述玻璃基板弯曲到所述第二位置的部件增加了所述第一层内的所述压缩应力。
39.根据权利要求37或权利要求38所述的消费电子装置或汽车内部电子装置，
其中，使所述玻璃基板弯曲的所述部件将所述玻璃基板从所述第一位置压缩到所述第二位置。
40.根据权利要求37至39中任一项所述的消费电子装置或汽车内部电子装置，
其中，使所述玻璃基板弯曲的所述部件是粘合剂层。
41.根据权利要求37至40中任一项所述的消费电子装置，其中所述消费电子装置是智能手机、平板电脑、手表或汽车显示器。
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