CN102612500A - 用于加强便携式电子设备的玻璃盖的技术 - Google Patents

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Abstract

公开了用于提高电子设备的薄玻璃盖的强度的装置、系统与方法。在一种实施方式中，通过在一系列阶段中的化学强化，玻璃构件可以具有提高的强度。这些阶段可以例如具有其中较大离子交换到玻璃盖中的第一离子交换阶段和其中一些较大离子从玻璃盖中交换出来的第二离子交换阶段。可选地，在一种实施方式中，玻璃盖可以通过形成具有预定几何形状的边缘来提高其强度。有利地，玻璃盖可以不仅薄而且足够坚固，以限制对损坏的敏感性。在一种实施方式中，玻璃构件可以涉及用作电子设备外壳的玻璃盖。玻璃盖可以在例如液晶显示器（LCD）显示器的显示器之上设置或者与之集成。

Description

用于加强便携式电子设备的玻璃盖的技术
对相关申请的交叉引用
本申请要求2009年9月30日提交的题为“Techniques forStrengthening Glass Covers for Portable Electronic Devices”的美国临时专利申请No.61/247,493的优先权，该申请通过引用合并于此。
本申请涉及2010年3月2日提交的题为“Techniques forStrengthening Glass Covers for Portable Electronic Devices”的国际申请No.PCT/US2010/025979，该申请通过引用整体合并于此。
背景技术
传统上，小形状因子的设备，例如手持式电子设备，具有包括各种层的显示布置。该各种层通常至少包括显示技术层，并且可以还包括设置在显示技术层之上的覆盖窗和/或感测布置。作为示例，显示技术层可以包括或者涉及包括液晶模块（LCM）的液晶显示器（LCD）。LCM通常包括中间夹着液晶层的上玻璃板和下玻璃板。感测布置可以是诸如用于创建触摸屏之类的触摸感测布置。例如，电容性感测触摸屏可以包括关于一片玻璃（或者塑料）散布的基本透明的感测点或节点。此外，覆盖窗一般设计成层堆叠的外保护挡板。
用于小形状因子设备的覆盖窗，或者说玻璃盖，可以由塑料或玻璃制成。塑料耐用，但容易被刮伤。玻璃耐刮，但易碎。大体上，玻璃越厚，则其越坚固。但不幸的是，玻璃盖通常较薄，并且可能是设备结构中较弱的部件，尤其是在其边缘处更是如此。例如，当便携式电子设备受到不当方式的应力时，玻璃盖会易受损坏。化学强化已经被用来加强玻璃。尽管这样通常工作良好，但对于提供加强玻璃盖的方式仍存在持续的需求。
发明内容
本发明总体上涉及提高玻璃的强度。具有更高强度的玻璃可以是薄的，但仍足够坚固，以适于在诸如便携式电子设备之类的电子设备中使用。
本发明的实施方式可以涉及用于提高电子设备的薄玻璃盖的强度的装置、系统和方法。在一种实施方式中，玻璃盖可以通过一系列阶段中的化学强化来加强。所述阶段可以例如具有其中较大离子交换到玻璃盖中的第一离子交换阶段和其中较大离子中的一些从玻璃盖交换出来的第二离子交换阶段。可选地，在一种实施方式中，玻璃盖可以通过使其边缘形成为具有预定几何形状来提高其强度。有利地，玻璃盖可以不仅是薄的，而且足够坚固，以限制损伤敏感性。
在一个示例中，玻璃构件可以是电子设备的外表面。玻璃构件可以例如对应于帮助形成电子设备的显示区域的一部分的玻璃盖（例如，位于显示器前面，作为单独的部分或者与显示器集成）。另选地或者附加地，玻璃构件可以形成外壳的一部分。例如，它可以形成显示区域之外的外表面。
用于提高薄玻璃强度的装置、系统和方法尤其适于组装在例如手持式电子设备（例如，移动电话、媒体播放器、个人数字助理、遥控器等）的小形状因子电子设备中的玻璃盖或显示器（例如，LCD显示器）。所述装置、系统和方法还可以用于其它较大形状因子电子设备（例如，便携式计算机、平板计算机、显示器、监视器、电视机等）的玻璃盖或显示器。在这些各种实施方式中，玻璃可以是薄的，例如小于5mm或者更特别地在0.5与3mm之间。在特别薄的实施方式中，玻璃的厚度可以在0.3与1mm之间。
本发明可以以多种方式实施，包括作为方法、系统、设备或装置来实施。下面论述本发明的若干实施方式。
作为制造用于消费者电子产品的暴露表面的盖的方法，本发明的一种实施方式可以例如至少包括获得用于消费者电子产品的暴露表面的玻璃盖，然后使用一系列离子交换阶段来化学强化该玻璃盖。
作为制造用于消费者电子产品的暴露表面的玻璃盖的方法，本发明的一种实施方式可以例如包括以下步骤：获得玻璃板；把该玻璃板单分成多个玻璃盖，每个玻璃盖的尺寸被调节以适于设置在消费者电子产品的暴露表面上；以及通过（i）把玻璃盖置于第一加热溶液中持续第一时段以允许所述第一加热溶液的至少一种成分扩散到玻璃盖中和（ii）在从所述第一加热溶液移除玻璃盖之后把玻璃盖置于第二加热溶液中持续第二时段，来化学强化所述玻璃盖。
作为消费者电子产品，本发明的一种实施方式可以例如至少包括：具有正面、背面和侧面的外壳；至少部分地设置在所述外壳的内部的电部件，所述电部件至少包括控制器、存储器和显示器，所述显示器设置在外壳的正面或与之邻近；以及设置在外壳的正面或者之上使得其设置在显示器之上的盖玻璃，所述盖玻璃通过使用一系列离子交换阶段的化学强化而被加强。
本发明的其它方面和优点将从下面结合附图进行的详细描述变得显而易见，附图以示例方式示出本发明的原理。
附图说明
通过下面结合附图进行的详细描述，本发明将易于理解，附图中相似的附图标记指示相似的结构元件，且附图中：
图1A是根据一种实施方式的玻璃构件的透视图。
图1B是根据一种实施方式的电子设备的简化图。
图2是根据一种实施方式的玻璃盖处理的流程图。
图3A-3E是根据各种实施方式的、用于电子设备外壳的玻璃盖的横截面图。
图4A是根据另一种实施方式的、用于电子设备外壳的玻璃盖的横截面图。
图4B是根据参考实施方式的、用于电子设备外壳的玻璃盖的横截面图。
图5A是根据一种实施方式处理的、用于所操纵的电子设备外壳的玻璃盖的横截面图。
图5B是根据另一种实施方式处理的、用于所操纵的电子设备外壳的玻璃盖的横截面图。
图6A和6B是根据一种实施方式的电子设备的图示。
图7A和7B是根据另一种实施方式的电子设备的图示。
图8是根据一种实施方式的流程图，示出了化学强化玻璃（例如玻璃盖）的方法。
图9A是根据一种实施方式进行了化学处理的玻璃盖的横截面图。
图9B是根据一种实施方式进行了化学处理的玻璃盖的横截面图，如图所示，包括其中植入了钾离子的化学处理部分。
图10A是根据一种实施方式的、包括把玻璃盖浸没在离子浴中的化学处理过程的图示。
图10B是根据一种实施方式的、包括把玻璃盖浸没在钠浴中的化学处理过程的图示。
图11是根据一种实施方式、在玻璃表面处应力减小的示例性曲线图的图示。
图12A-12D示出在边缘附近玻璃构件的压应力分布的示例图。
图13示出具有不同边缘轮廓的玻璃构件的抗弯强度的示例图。
具体实施方式
本发明总体上涉及提高玻璃的强度。具有更高强度的玻璃可以是薄的，但仍足够坚固，以适于在诸如便携式电子设备之类的电子设备中使用。
下面的详细描述仅是示范性的，无意以任何方式成为限制。对于受益于本公开内容的本领域技术人员而言，其它实施方式是容易想到的。现在将详细参考附图所示的实现方式。贯穿附图和下面的详细描述，相同的附图标记通常用于指示相同或相似的部件。将意识到，附图一般没有按比例绘制，附图的至少一些特征被夸大以易于示出。
为了清楚，并非这里描述的实现方式的全部常规特征都得以显示和说明。当然，将认识到，在任何这样的实际实现方式的开发中，必须作出许多特定于实现方式的决定以实现开发者的特定目的，例如顺应于应用和商业相关的约束，这些特定目的因不同的实现方式和不同的开发者而变化。此外将认识到，这样的开发努力可能是复杂且耗时的，但对于受益于本公开内容的本领域普通技术人员来说，这仍是常规的工程任务。
本发明涉及提高用于电子设备的薄玻璃盖的强度的装置、系统和方法。在一种实施方式中，玻璃盖可以通过一系列阶段中的化学强化来加强。所述阶段可以例如具有其中较大离子被交换到玻璃盖中的第一离子交换阶段和其中较大离子中的一些从玻璃盖被交换出来的第二离子交换阶段。可选地，在一种实施方式中，玻璃盖可以通过将其边缘形成为具有预定几何形状而提高其强度。有利地，玻璃盖可以不仅是薄的，而且还足够坚固，以限制损坏敏感性。
在一个示例中，玻璃构件可以是电子设备的外表面。玻璃构件可以例如对应于帮助形成电子设备的显示区域部分的玻璃盖（例如，位于显示器前面，作为单独的部分或者集成在显示器内）。另选地或者附加地，玻璃构件可以形成外壳的一部分。例如，它可以形成显示区域之外的外表面。
用于提高薄玻璃的强度的装置、系统和方法尤其适于组装在诸如手持式电子设备（例如，移动电话、媒体播放器、个人数字助理、遥控器等）之类的小形状因子的电子设备中的玻璃盖，或者显示器（例如，LCD显示器）。该装置、系统和方法还可以用于其它较大形状因子的电子设备（例如，便携式计算机、平板计算机、显示器、监视器、电视机等）的玻璃盖或者显示器。在这些各种实施方式中，玻璃可以是薄的，例如小于5mm或者更特别地在0.5与3mm之间。在特别薄的实施方式中，玻璃的厚度可以在0.3与1mm之间。
在一种实施方式中，将边缘形成为对应于特定的预定几何形状和提供化学强化可以使玻璃盖的边缘附近中的压缩增强。由此能通过赋予玻璃盖边缘特定的预定几何形状而使玻璃盖更坚固。在一种实施方式中，玻璃盖的表面，例如边缘，可被化学强化。在一种实施方式中，边缘几何形状配置为减小或平滑锐利的转变，例如拐角。在一种实施方式中，边缘几何形状可以产生平滑的拐角，例如使在第一表面和第二表面（诸如顶面/底面和基本垂直的侧面）之间的拐角更不锐利。这可以例如通过利用曲线把一个表面过渡到另一个表面来实现。作为示例，拐角可以倒圆。例如，锐利的边缘，例如拐角，可以被去锐利化或平滑化以产生从一个表面到另一表面的更连续的过渡。例如，可以使第一表面（例如，顶面或底面）和可能与其垂直的第二表面（例如，侧面）之间的边缘去锐利化。作为另一示例，可以使顶面与侧面之间或者底面与侧面之间的过渡去锐利化或平滑化。
在一种实施方式中，玻璃盖可以延伸到电子设备外壳的边缘而没有保护性边框或其它阻挡件。在一种实施方式中，玻璃盖可以包括围绕其边缘的边框。在任一情况中，边缘通过建立特定的边缘几何形状和/或化学强化而更坚固。玻璃盖可以设置在诸如液晶显示器（LCD）的显示器之上或者与之集成。
下面参考图1-13论述实施方式。但是，本领域技术人员将容易认识到，在此关于这些图给出的详细描述是用于说明，因为本发明延伸超出了这些有限的实施方式。
图1A是根据一种实施方式的玻璃构件10的透视图。玻璃构件10是薄玻璃板。例如，在许多应用中玻璃的厚度小于或者等于3mm。玻璃构件10的长度、宽度或面积取决于应用。玻璃构件10的一种应用是作为诸如便携式或手持式电子设备之类的电子设备的外壳的盖玻璃。如图1A所示，玻璃构件10可以包括正面12、背面14、顶面16、底面18和侧面20。为了增加的强度，边缘或侧面（包括顶、底、左和右）依据预定的几何形状形成。利用化学强化，边缘处的预定几何形状可以提高边缘处玻璃构件10的强度。玻璃构件10的表面也可以被化学强化。预定几何形状的使用可以使边缘更容易接受化学强化，因为机械应力弛豫减小了。例如，化学强化可以通过把玻璃构件10置于化学溶液中来对玻璃构件10执行，玻璃构件10可以通过例如离子交换与化学溶液相互作用。如下面指出的那样，边缘的预定几何形状可以提供平滑的过渡（例如，弯曲的，倒圆的）来代替锐利的过渡。在一种实施方式中，玻璃构件是用于消费者电子设备或与之一起提供的玻璃结构。玻璃构件可以设置在消费者电子设备的外或内表面上。一般地，玻璃结构可以是消费者电子设备的由玻璃制成的任何部分。在一种实施方式中，玻璃结构是消费者电子设备的外壳（例如，外表面）的至少一部分。
图1B是根据一种实施方式的电子设备100的简化图。电子设备100可以例如实现为具有薄的形状因子（或者低剖面）的便携式或手持式电子设备。电子设备100可以例如对应于便携式媒体播放器、媒体存储设备、便携式数字助理（PDA）、平板PC、计算机、移动通信设备（例如，蜂窝电话、智能电话）、GPS单元、遥控设备等。电子设备100可以称为消费者电子设备。
电子设备100可以包括用作电子设备100的外表面的外壳102。电部件（未示出）设置在外壳102内。电部件可以包括控制器（或处理器）、存储器、电池和显示器（例如，LCD显示器）。显示区域104设置在电子设备100的外壳102内。电子设备100可以包括全视角或基本全视角显示区域104，显示区域104占用电子设备100的正面的大部分（如果不是全部的话）。显示区域104可以以多种方式实现。在一个示例中，显示区域104至少包括显示器，例如平板显示器，更特别地LCD显示器。此外，电子设备100具有设置在显示区域104之上的盖玻璃106。盖玻璃106用作电子设备100的外表面，即顶面。盖玻璃106可以是清澈或透明的，从而可以透过盖玻璃106观察到显示区域104。盖玻璃106还耐刮蹭，因此为电子设备100的外壳102的顶面提供基本耐刮蹭的表面。
显示区域104可以另选地或附加地包括位于显示屏幕之上的触摸感测设备。例如，显示区域104可以包括具有分布在其上的电容性感测点的一个或多个玻璃层。这些部件中的每个都可以是单独的层，或者它们可以集成到一个或多个堆叠中。在一种实施方式中，盖玻璃106可以用作显示区域104的最外层。
如果以不当方式使用的话，电子设备100的任何部件都很易破损。例如，就抵抗弯曲和跌落时的损伤的强度而言，盖玻璃106可能是电子设备100的弱点。结果，当电子设备100在例如跌落事件中受应力时，盖玻璃106会容易受到损伤。作为示例，对盖玻璃106的应力可以导致损伤，例如裂纹或破碎。鉴于使物品更小且因而更薄的持续需求，这个问题会恶化，因为更薄的玻璃提供更小的强度。
此外，如图1B所示，盖玻璃106可以延伸跨越外壳102的整个顶面。在这种情况下，盖玻璃106的边缘与外壳102的侧面对准或基本对准。但是，在另一些实施方式中，盖玻璃106仅需设置在外壳102的给定表面的一部分之上。在任何情况下，假定盖玻璃106的厚度相当薄（即，小于数毫米），则盖玻璃106可被强化以减小其对损伤的敏感性。
第一，用于盖玻璃106的玻璃材料可以选自可得到的更坚固的玻璃。例如，硅铝酸盐玻璃是用于盖玻璃106的玻璃材料的一种合适选择。玻璃材料的其它示例包括但不限于碱石灰、硼硅酸盐等。
第二，玻璃材料可以例如通过单分和/或机械加工而形成为适当的尺寸。作为示例，一块玻璃材料可以切割成多个独立的盖玻璃片。盖玻璃片可以例如适当地调节尺寸以装配在电子设备100的外壳102的顶面上。
在一种实施方式中，盖玻璃片的边缘可以配置成对应于特定的预定几何形状。通过把盖玻璃片的边缘形成（例如，机械加工）成对应于特定的预定几何形状，盖玻璃片变得更坚固且因此更不容易被损坏。下面论述用于盖玻璃片边缘的合适的预定几何形状（也称为边缘几何形状）的示例。在一种实施方式中，将边缘形成（例如，机械加工）成对应于特定的预定几何形状可以使边缘处的压应力更均匀。换句话说，压应力分布可得到控制，使得压力最小值不从平均压应力偏离太多。此外，就存在最小压应力来说，预定几何形状可用于把压力最小值从边缘定位到表面下（即，稍微向内）。在一个示例中，边缘几何形状可以包括从一个表面到另一个的软的或逐渐的过渡，如在例如第一表面和与之垂直的第二表面之间的交界处。这里，锐利的拐角或边缘可以弯曲或者以别的方式平滑化，使得它们更少锐利些。通过圆化或平滑化锐利的拐角或边缘，如预定几何形状所提供的那样，盖玻璃片可以变得更容易接受更均匀的化学强化。
第三，盖玻璃片可以为了进一步加强而被化学处理。一种合适的化学处理是在升高的温度下将盖玻璃片置于包含碱金属（例如，KNO3）离子的化学浴中持续一时段（例如，若干小时）。化学处理可以期望地导致在盖玻璃片表面处的更高的压应力。所形成的压力层的深度可以随所使用的玻璃的特性和具体的化学处理而变化。例如，在一些实施方式中，所形成的压力层的深度可以在从碱石灰玻璃的大约10微米到铝硅酸盐玻璃的大约100微米深度的范围。更一般地，压缩层的深度对于碱石灰玻璃或铝硅酸盐玻璃而言可以为从10至90微米。然而，将理解，压力层的深度可以根据施加到玻璃的具体化学处理而变化。
盖玻璃片的表面包括盖玻璃片的边缘。更高的压应力可以是在盖玻璃的表面处或其附近的离子交换的结果。盖玻璃片的表面包括盖玻璃片的边缘。更高的压应力可以是在盖玻璃表面处或其附近K+离子有效替代一些Na+离子的结果。
小形状因子设备，例如手持式电子设备，一般包括具有各种层的显示区域（例如，显示区域104）。各种层可以至少包括显示器，且可以附加地包括设置在显示器之上（或者与之集成）的感测布置。在一些情况下，层可以堆叠并彼此相邻，甚至可以层压从而形成单个单元。在另一些情况下，层中的至少一些在空间上分隔开且不直接相邻。例如，感测布置可以设置在显示器上方，使得其间存在间隙。作为示例，显示器可以包括具有液晶模块（LCM）的液晶显示器（LCD）。LCM通常至少包括上玻璃板和下玻璃板，其间至少部分地夹着液晶层。感测布置可以是触摸感测布置，诸如用于创建触摸屏的那些。例如，电容性感测触摸屏可以包括关于玻璃（或者塑料）板散布的基本透明的感测点或节点。盖玻璃可以用作显示区域的保护性外挡板。盖玻璃一般与显示区域相邻，但也可以与显示区域集成，例如用作显示区域的另一层（外保护层）。
图2是根据一种实施方式的玻璃盖处理200的流程图。玻璃盖处理200可以例如用于形成一个或多个盖玻璃片。玻璃盖片可以例如用于图1B所示的盖玻璃106。
玻璃盖处理200可以首先获得202玻璃板。玻璃板是例如铝硅酸盐玻璃。然后可以处理玻璃板，以把玻璃板单分204成独立的玻璃盖。玻璃盖例如用在诸如图1B所示的电子设备100之类的消费者电子产品上。在一种实施方式中，玻璃板被切割（例如，利用刀片、划片&断开、喷水或激光），以把玻璃板单分204成独立的玻璃盖。在一种另选的实施方式中，玻璃盖可以单独形成，不需要单分。
接下来，可以把单个玻璃盖的边缘处理206成具有预定的几何形状，从而加强玻璃盖。边缘的处理206可以使边缘具有预定的几何形状。例如，处理206可以机械加工、研磨、切割、蚀刻、划片、制模、下陷（slump）或以别的方式把玻璃盖的边缘形成为预定的几何形状。边缘也可以被抛光。
此外，单独的玻璃盖可以化学强化208。在一种实施方式中，玻璃盖可以放到化学浴中，以便允许化学强化发生。在这种类型的化学强化中，离子交换处理发生在玻璃盖的表面，这个处理用来增加表面处（包括边缘）的压应力。
其后，玻璃盖可以附接210到对应的消费者电子产品。玻璃盖可以形成对应的消费者电子产品的外表面（例如，外壳的顶面）。一旦进行了附接210，玻璃盖的边缘就可以暴露。尽管玻璃盖的边缘可以暴露，但是边缘也可以进一步保护。作为一个示例，玻璃盖的边缘可以从消费者电子产品外壳的外侧凹进去（例如，沿一个或多个轴）。作为另一个示例，玻璃盖的边缘可以由围绕盖玻璃的边缘或者与之相邻放置的附加材料来保护。玻璃盖可以多种方式附接210，包括粘合、接合或者机械器件（例如，按扣、螺丝，等等）。在有些实施方式中，玻璃盖还可以具有附接的显示模块（例如，LCM）。在玻璃盖附接210到消费者电子产品之后，玻璃盖处理200可以结束。
尽管玻璃盖边缘的处理206可以处理206玻璃盖的所有边缘，但是应当指出，不是所有的边缘都需要处理206。换句话说，依赖于特定的实施方式或者设计，处理206可以只对玻璃盖的一个或多个边缘进行。对于给定的边缘，边缘的全部或者一部分可以被处理成预定的几何形状。而且，不同的边缘可以进行不同的处理206（即，不同的边缘可以具有不同的几何形状）。而且，有些边缘可以具有预定的几何形状，而其它边缘可以保持尖锐。在被处理206的给定边缘之上，预定的几何形状也可以变化，例如具有复杂的曲线（例如，s曲线）。
把玻璃板单分204成独立的玻璃盖可以以减小边缘处微小裂纹和/或应力集中的方式执行，由此提高整体的强度。所使用的单分技术可以变化并且可以依赖于玻璃板的厚度。在一种实施方式中，玻璃板是利用激光划片处理来单分的。在另一种实施方式中，玻璃板是利用机械划片技术单分的，例如可以使用机械切割轮。
图3A-3E是根据各种实施方式、用于电子设备外壳的玻璃盖的横截面图。这些横截面图示出了可以用作在电子设备外壳上设置的玻璃盖的某些预定的边缘几何形状。应当认识到，所示出的边缘几何形状仅作为示例，而不应当认为是限制。为了说明，图3A-3B中所绘出的宽度与厚度不是按比例的。
图3A示出了具有边缘几何形状302的玻璃盖300的横截面图。玻璃盖的厚度（t）是大约1.0毫米，但应当认识到玻璃盖的厚度（t）可以变化。边缘几何形状302可以具有小的边缘半径（r），例如大约0.1毫米。在这里，边缘几何形状302的边缘圆滑成盖玻璃厚度10%的边缘半径。
图3B示出了具有边缘几何形状322的玻璃盖320的横截面图。玻璃盖的厚度（t）是大约1.0毫米，但是应当认识到玻璃盖的厚度（t）可以变化。边缘几何形状322可以具有例如大约0.2毫米的边缘半径。在这里，边缘几何形状322的边缘圆滑成盖玻璃厚度20%的边缘半径。
图3C示出了具有边缘几何形状342的玻璃盖340的横截面图。玻璃盖的厚度（t）是大约1.0毫米，但是应当认识到玻璃盖的厚度（t）可以变化。边缘几何形状342可以具有例如大约0.3毫米的中边缘半径。在这里，边缘几何形状342的边缘圆滑成盖玻璃厚度30%的边缘半径。
图3D示出了具有边缘几何形状362的玻璃盖360的横截面图。玻璃盖的厚度（t）是大约1.0毫米，但是应当认识到玻璃盖的厚度（t）可以变化。边缘几何形状362可以具有例如大约0.4毫米的边缘半径（r）。在这里，边缘几何形状362的边缘圆滑成盖玻璃厚度50%的边缘半径。
图3E示出了具有边缘几何形状382的玻璃盖380的横截面图。玻璃盖的厚度（t）是大约1.0毫米，但是应当认识到玻璃盖的厚度（t）可以变化。边缘几何形状382可以具有例如大约0.5毫米的边缘半径（r）。在这里，边缘几何形状382的边缘圆滑成盖玻璃厚度50%的边缘半径。
总的来说，图3A-3E中所示出的预定边缘几何形状用来使玻璃盖的边缘圆滑。通过消除玻璃盖上的尖锐边缘，玻璃盖的强度能够提高。具体而言，以其它方式使尖锐的边缘圆滑提高了边缘的强度，由此强化了否则会成为玻璃盖薄弱区域的边缘。边缘能够被强化，使得玻璃盖的压应力在其表面，甚至在边缘，总体上是一致的。总的来说，边缘的半径越大，玻璃盖表面之上的强化越一致，因而强度越大。
除图3A-3E中所示出的边缘的圆滑之外，玻璃盖的边缘也可以通过除圆滑之外的其它方式机械加工。作为一个示例，边缘几何形状可以涉及边缘的变平。作为另一个示例，边缘几何形状可以是复杂的几何形状。复杂几何形状的一个示例是样条曲线。复杂几何形状的另一个示例是s曲线。
图4A是根据一种附加实施方式、用于电子设备外壳的玻璃盖的横截面图，其中的玻璃盖涉及斜切的边缘几何形状。更特别地，图4A示出了具有边缘几何形状402的玻璃盖400的横截面图。玻璃盖的厚度（t）是大约1.0毫米。边缘几何形状402具有变平的边缘。边缘几何形状402有效地是斜切边缘。斜切是基本上连接两个侧面或者表面的斜边。在一种实施方式中，斜切边缘可以具有在大约0.15毫米和大约0.25毫米之间的深度。作为示例，边缘几何形状402可以包括大约0.15毫米的斜切或者大约0.25毫米的斜切。通过提供斜切边缘，基本上最小化的压应力可以大约在位置405出现。对应于基本上最小化VanMises应力位置的一个位置在位置407处指示。在一种实施方式中，位置407的中心基本上离与边缘几何形状402关联的拐角大约十（10）微米。换句话说，从边缘（例如，拐角）向内移动最小化压应力，例如通过使用边缘几何形状402，会使边缘更坚固。如果变平的边缘还被圆滑，例如大约为图3A-3E中所说明的程度，那么变平的边缘（例如，位置405）可以更一致地化学强化。
图4B示出了具有参考边缘几何形状422的玻璃盖420的横截面图，其中所述参考边缘几何形状422包括直角拐角（即，尖锐的拐角）。这种边缘几何形状不产生象图3A-3E中那样的预定边缘几何形状的强度增强。玻璃盖的厚度（t）是大约1.0毫米，但是应当理解，玻璃盖的厚度（t）可以变化。参考边缘几何形状422是直角拐角，例如，近似90度的拐角。对于参考边缘几何形状422，基本上最小化的压应力区域出现在位置425。对应于基本上最小化Van Mises应力位置的一个位置在位置427处指示。在一种实施方式中，位置427的中心基本上离与参考边缘几何形状422关联的拐角大约十微米。比较图4A和4B基本上最小化Van Mises应力位置的位置，位置407比位置427更远离边缘。
图5A是用于根据一种实施方式处理的电子设备外壳500的玻璃盖的横截面图。机械加工工具502可以被控制，从而围绕电子设备外壳500的外围移动，以形成具有预定边缘几何形状的外边缘504。机械加工工具502包括至少一个机械加工表面506，该表面用来处理外部边缘504。例如，机械加工表面506可以把外部边缘504研磨或者切割成预定的边缘几何形状。
在图5A中，电子设备外壳500还可以包括开口508，其例如用于扬声器、麦克风、按钮等。开口508也可以具有通过机械加工工具512成形的圆滑表面510。就象具有预定边缘几何形状的外部边缘504那样，圆滑表面510可以提供提高的强度。机械加工工具512包括用于处理圆滑表面510的至少一个机械加工表面514。例如，机械加工表面514可以研磨或者切割圆滑表面510，以提供期望的圆滑。机械加工工具512可以与机械加工工具502相同或者可以是不同的机械加工工具。
图5B是用于根据另一种实施方式处理的电子设备外壳520的玻璃盖的横截面图。机械加工工具522可以被控制成围绕电子设备外壳520的外围移动，以形成具有预定边缘几何形状的外边缘524。机械加工工具522包括至少一个机械加工表面526，该表面用来处理外部边缘524。例如，机械加工表面526可以把外部边缘524研磨或者切割成预定的边缘几何形状。
如前所述，玻璃盖可以用作电子设备（例如手持式电子设备）的外壳部分的外表面。手持式电子设备可以例如充当媒体播放器、电话、互联网浏览器、电子邮件单元或者两个或多个这类单元的某种组合。手持式电子设备通常包括外壳与显示区域。参考图5A-5D，具有盖玻璃（或者玻璃窗口）的不同手持式电子设备可以根据本发明的实施方式进行组装。作为示例，手持式电子设备可以对应于由位于加州Cupertino的Apple公司制造的iPhoneTM或者iPodTM。
图6A和6B是根据一种实施方式的电子设备600的图示表示。图6A示出了电子设备600的顶视图，而图6B示出了电子设备600关于参考线A-A’的横截面侧视图。电子设备600可以包括以玻璃盖窗口604（玻璃盖）作为顶面的外壳602。盖窗口604基本上是透明的，因此可以通过盖窗口604看到显示组件606。在一种实施方式中，盖窗口604可以利用在此所述的任何技术来强化。显示组件606可以例如放在与盖窗口604相邻的位置。除显示组件之外，外壳602还可以包含内部电部件，例如控制器（处理器）、存储器、通信电路系统，等等。显示组件606可以例如包括LCD模块。作为示例，显示组件606可以包括液晶显示器（LCD），LCD包括液晶模块（LCM）。在一种实施方式中，盖窗口604可以与LCM一体化形成。外壳602还可以包括用于包含所述内部电部件的开口608，以便提供具有电子能力的电子设备600。在一种实施方式中，外壳602可能不需要包括用于盖窗口604的边框。作为代替，盖窗口604可以跨外壳602的顶面延伸，使得盖窗口604的边缘可以与外壳602的侧面对准（或者基本对准）。盖窗口604的边缘可以保持暴露。尽管盖窗口604的边缘可以象图6A和6B中那样所示的暴露，但是在另选实施方式中，边缘可以进一步被保护。作为一个示例，盖窗口604的边缘可以从外壳602的外侧（水平地或者垂直地）凹进去。作为另一个示例，盖窗口604的边缘可以由围绕或者与盖窗口604边缘相邻放置的附加材料保护。
盖窗口604通常可以多种方式布置或者实施。作为示例，盖窗口604可以配置成作为位于底层显示器（例如，显示组件606）之上的保护性玻璃片，其中底层显示器例如平板显示器（例如，LCD）或者触摸屏显示器（例如，LCD与触摸层）。作为选择，盖窗口604可以有效地与显示器集成，即，玻璃窗口可以作为显示器的至少一部分形成。此外，盖窗口604可以基本上与触摸感测设备（例如与触摸屏关联的触摸层）集成。在有些情况下，盖窗口604可以充当显示器最外面的层。
图7A和7B是根据本发明另一种实施方式的电子设备700的图示表示。图7A示出了电子设备700的顶视图，而图7B示出了电子设备700关于参考线B-B’的横截面侧视图。电子设备700可以包括以玻璃盖窗口704（玻璃盖）作为顶面的外壳702。在这种实施方式中，盖窗口704可以被外壳702的侧面703保护。在这里，盖窗口704不完全跨外壳702的顶面延伸；但是，侧面703的顶面可以与盖窗口704的外表面相邻并垂直对准。由于盖窗口704的边缘可以为了增强的强度而圆滑，因此可能会有间隙705存在于侧面703和盖窗口704的外围边缘之间。假定盖窗口704的厚度薄（例如，小于3mm），那么间隙705一般非常小。但是，如果期望的话，间隙705可以用一种材料填充。这种材料可以是塑料、橡胶、金属等等。所述材料可以与间隙705符合，以便使得电子设备700的整个正面、甚至跨靠近盖窗口704外围边缘的间隙705齐平。填充间隙705的材料可以是兼容性的。设置在间隙705中的材料可以实现垫圈。通过填充间隙705，外壳702中其它可能不期望的间隙可以被填充或者密封，以防止在间隙705中形成污染（例如，灰尘、水）。尽管侧面703可以与外壳702是一体化的，但是作为选择，侧面703可以与外壳702分开，而且例如作为盖窗口704的边框。
盖窗口704基本上是透明的，因此可以通过盖窗口704看到显示组件706。显示组件706可以例如设置在与盖窗口704相邻的位置。除显示组件之外，外壳702还可以包含内部电部件，例如控制器（处理器）、存储器、通信电路系统、等等。显示组件706可以例如包括LCD模块。作为示例，显示组件706可以包括液晶显示器（LCD），LCD又包括液晶模块（LCM）。在一种实施方式中，盖窗口704与LCM一体化形成。外壳702还可以包括用于包含所述内部电部件的开口708，以便提供具有电子能力的电子设备700。
电子设备700的正面还可以包括用户接口控制部708（例如，点击轮控制部）。在这种实施方式中，盖窗口704不覆盖电子设备700的整个正面。电子设备700基本上包括覆盖正面一部分的部分显示区域。
盖窗口704通常可以以多种方式布置或者实现。作为示例，盖窗口704可以配置成作为位于底层显示器（例如，显示组件706）之上的保护性玻璃片，其中底层显示器例如平板显示器（例如，LCD）或者触摸屏显示器（例如，LCD与触摸层）。作为选择，盖窗口704可以有效地与显示器集成，即，玻璃窗口可以作为显示器的至少一部分形成。此外，盖窗口704可以基本上与触摸感测设备（例如与触摸屏关联的触摸层）集成。在有些情况下，盖窗口704可以充当显示器最外面的层。
如上面所指出的，电子设备可以是手持式电子设备或者便携式电子设备。本发明可以用来使玻璃盖不仅薄而且还足够坚固。由于手持式电子设备和便携式电子设备是移动的，因此它们有可能遭遇固定设备不会遭受的各种不同的冲击事件和应力。由此，本发明很好地适于设计成薄的手持式电子设备或便携式电子设备的玻璃表面的实现方式。
强化玻璃，例如玻璃盖或者盖窗口，对于薄的玻璃应用尤其有用。例如，强化的玻璃盖的厚度可以在大约0.5-2.5mm之间。在其它实施方式中，强化适于其厚度小于大约2mm的玻璃产品，或者甚至比大约1mm还薄的玻璃产品，或者更甚至比大约0.6mm还薄的玻璃产品。
用于强化玻璃（例如玻璃盖或者盖窗口）的技术对于通过预定边缘几何形状圆滑的玻璃边缘是特别有用的，其中所述预定的边缘几何形状具有预定的边缘半径（或者预定的曲率），该半径为应用到玻璃边缘拐角的厚度的至少10%。在其它实施方式中，所述预定的边缘半径可以在玻璃厚度的20%至50%之间。50%的预定边缘半径也可以认为是连续的曲率（或者完全圆滑的），其一个示例在图3E中进行了说明。另选地，强化玻璃，例如玻璃盖或者盖窗口，可以特征化为在强化之后，玻璃具有跨玻璃表面（包括边缘在内）基本上一致的强度。例如，在一种实施方式中，玻璃边缘处的强度减小不会比玻璃在其它非边缘部分的强度小超过10%。作为另一个示例，在另一种实施方式中，玻璃边缘处的强度减小不会比玻璃在其它非边缘部分的强度小超过5%。
在一种实施方式中，玻璃盖的尺寸依赖于所关联的电子设备的尺寸。例如，对于手持式电子设备，玻璃盖的尺寸常常是对角线不大于五（5）英寸（大约12.7cm）。作为另一个示例，对于便携式电子设备，例如较小的便携式电脑或者平板电脑，玻璃盖的尺寸常常是对角线在四（4）（大约10.2cm）至十二（12）英寸（大约30.5cm）之间。作为又一个示例，对于便携式电子设备，例如全尺寸的便携式电脑、显示器或者监视器，玻璃盖的尺寸常常是对角线在十（10）（大约25.4cm）至二十（20）英寸（大约50.8cm）之间或者甚至更大。
但是，应当认识到，在有些具有更大屏幕尺寸的情况下，玻璃层的厚度可能需要更大。为了维持较大玻璃层的平面性，玻璃层的厚度可能需要增加。尽管显示器仍然可以保持相对薄，但是最小厚度可能随着增加的屏幕尺寸而增加。例如，同样依赖于屏幕的尺寸，对于小的手持式电子设备，玻璃盖的最小厚度可以对应于大约0.4mm，对于较小的便携式电脑或者平板电脑是大约0.6mm，对于全尺寸的便携式电脑、显示器或者监视器是大约1.0mm或者更大。但是，玻璃盖的厚度会依赖于电子设备的应用、结构和/或尺寸。
如以上所讨论的，玻璃盖或者，更一般地说，玻璃片可以进行化学处理，使得玻璃的表面被有效地强化（例如，以更均匀的方式强化）。通过这种强化，可以使玻璃片更坚固，使得较薄的玻璃片可以用于消费者电子设备。具有足够强度的较薄的玻璃允许消费者电子设备变得更薄。
玻璃盖或者，更一般地说，玻璃片可以进行化学处理，使得玻璃的表面（包括边缘在内）有效地强化。例如，在单交换过程中，靠近玻璃片表面区域的一些Na+离子可以被碱金属离子（例如，K+离子）代替，以强化该表面区域。当一般大于Na+离子的碱金属离子代替Na+离子时，有效地在玻璃盖的表面及由此在玻璃盖的边缘附近生成压缩层。由此，从根本上使玻璃盖在表面更坚固。在双交换过程中，一旦碱金属离子代替了某些Na+离子，最靠近玻璃片外表面（例如顶面区域）的碱金属离子（例如，K+离子）就可以被Na+离子代替，以便从该顶面区域附近除去一些压应力，而底层先前交换到玻璃片中的碱金属离子可以在下表面区域中保持。
图8示出了根据一种实施方式的化学处理玻璃片表面的过程800。化学处理玻璃片表面（例如边缘）的过程800可以在步骤802开始，其中获得玻璃片。在一种实施方式中，玻璃片可以在玻璃板单分成玻璃片（例如玻璃盖），并且玻璃片的边缘处理成具有预定几何形状之后获得。但是，应当认识到，要进行化学处理的玻璃片可以从任何合适的源获得。
在步骤804，玻璃片可以放到架子上。架子一般配置成在化学处理过程中支撑该玻璃片，及其它的玻璃片。一旦玻璃片放到了架子上，在步骤806中，架子就可以浸入加热的离子浴中。加热的离子浴通常可以是包括一定浓度离子（例如，碱金属离子，例如锂、铯或者钾）的离子浴。应当认识到，离子浴中离子的浓度可以变化，因为改变离子的浓度使得可以控制玻璃表面上的压应力。加热的离子浴可以加热到方便离子交换的任何合适的温度。作为示例，加热的离子浴可以加热到大约摄氏370度与大约摄氏430度之间。
在架子浸入加热的离子浴之后，在步骤808中允许在离子浴和架子上所保持的玻璃片之间发生离子交换。在通常包括Na+离子的玻璃片与离子浴之间发生扩散交换。在所述扩散交换过程中，比Na+离子大的碱金属离子有效地替换玻璃片中的Na+离子。总的来说，靠近玻璃片表面区域的Na+离子可以被碱金属离子代替，而在玻璃非表面区域的部分中Na+离子基本上不被碱金属离子替换。作为碱金属离子替换玻璃片中Na+离子的结果，在玻璃片表面的附近有效地生成压缩层。从玻璃片中被碱金属离子置换出的Na+离子变成离子溶液的一部分。
在步骤810中，可以确定把架子浸入加热离子浴中的时间段是否已经结束。应当认识到，架子浸入的时间量可能依赖于实现方式而广泛变化。例如，该时间量可能依赖于架子及由此玻璃片浸入加热的离子浴中是与单交换过程还是与双交换过程关联。如果架子浸入加热的离子浴是单交换过程的一部分，那么把架子浸入钾浴的时间段可以大约为四（4）小时或者更多。另选地，如果架子浸入加热的离子浴是双交换过程的一部分，那么把架子浸入钾浴的时间段可以小于大约六（6）小时。一般来说，架子浸入的时间越长，即，碱金属离子与Na+离子的交换时间越长，化学强化层的深度越深。例如，对于1mm量级的玻璃板厚度，在离子浴中提供的化学处理（即，离子交换）可以提供到玻璃片10微米或者更多的表面中。例如，如果玻璃片是由碱石灰玻璃形成的，那么由于离子交换而产生的压缩层的深度可以是大约10微米。作为另一个示例，如果玻璃片是由硅铝酸盐玻璃形成的，那么由于离子交换产生的压缩层的深度可以从大约50微米至100微米。
如果在步骤810中确定把架子浸入加热离子浴中的时间段还没有结束，那么过程800的流程就可以返回步骤817，在步骤817中允许在离子浴和玻璃片之间继续发生化学反应。另选地，如果确定浸入的时间段已经结束，那么在步骤812中可以把架子从离子浴中移除。
如前面所提到的，化学强化过程可以是单交换过程或者双交换过程。如果化学强化过程是双交换过程，那么玻璃片的化学强化后的层可以进行化学处理，以便有效地从化学强化后的层的表面附近除去一些或者全部碱金属离子（例如，K+离子），同时使其它碱金属离子（例如，K+离子）基本上保留在化学强化后的层的表面之下。双交换过程可以总体上增加玻璃片的可靠性。
如果化学强化过程是双交换过程，那么过程800从步骤812移动到可选步骤814，其中架子浸入钠浴中持续预定的时间量，以便减小玻璃片表面附近或者，更具体而言，玻璃片化学强化后的层的表面附近的压应力。钠浴可以是硝酸钠（NaNO3）浴。钠浴中的Na+离子可以经扩散替换玻璃片化学强化后的层的表面附近的至少一些碱金属离子（例如，K+离子）。在一种实施方式中，钠浴是第二加热浴，其可以操作成利用钠离子反交换一部分先前交换出的碱金属离子。即，Na+离子扩散到玻璃片中，而先前扩散到玻璃片中的碱金属离子只有一部分扩散出来。
架子及由此玻璃片保持浸在钠浴中的时间量可以依赖例如在玻璃片化学强化后的层中Na+离子要替换碱金属离子（例如，K+离子）的深度而变。架子保持浸在钠浴中的时间量可以依赖于架子先前浸入加热的离子浴（例如，钾浴）中的时间量。例如，架子浸在加热的离子浴（例如，钾浴）和钠浴中的时间总量可以是大约3-25小时。作为示例，架子可以浸在加热的离子浴中大约5.75小时，而架子可以浸在钠浴大约0.25小时。总的来说，架子可以浸在加热的离子浴中大约4-20小时，而架子可以浸在钠浴至多大约两个小时。
一旦从钠浴中除去架子，就可以在步骤816中把玻璃片从架子上除去，而且化学处理玻璃片表面的过程800可以完成。应当理解，对于单交换过程，过程流可以直接从步骤812移动到步骤816，其中，在步骤812中从加热的离子浴除去架子，而在步骤816中从架子上除去玻璃片。
在任何一种情况下，在步骤816中从架子除去玻璃片之后，化学处理玻璃片表面的过程800都可以完成。但是，如果期望，玻璃片可以抛光。抛光可以例如除去化学处理之后玻璃片上的任何污渍或残留。
经历了化学强化过程的玻璃盖总体上包括化学强化层，如前面所提到的。图9A是根据一种实施方式、已经进行了化学处理使得产生化学强化层的玻璃盖的横截面图。玻璃盖900包括化学强化层928和非化学强化部分926。尽管在一种实施方式中玻璃盖900整体上要经历化学强化，但是其外表面接收强化。强化的效果是非化学强化对部分926拉伸，而化学强化层928压缩。尽管玻璃盖900示为具有圆滑的边缘几何形状902，但是应当认识到，玻璃盖900总体上可以具有例如选择用于增加玻璃盖900边缘强度的那些几何形状的任何边缘几何形状。圆滑的边缘几何形状902是作为示例进行描述的，而不是为了限制。
化学强化层928具有可以依赖其中要使用玻璃盖900的特定系统的需求而变化的厚度（y）。非化学强化部分926通常包括Na+离子934但不包括碱金属离子936。化学强化过程使化学强化层928形成，使得化学强化层928既包括Na+离子934也包括碱金属离子936。在一种实施方式中，化学强化层928可以使得化学强化层928的外部比化学强化层928的底部包括实质上更多的Na+离子934，其中所述底部既包括Na+离子934也包括碱金属离子936。
图10A是根据一种实施方式、涉及把玻璃盖浸入离子浴的化学处理过程的图示表示。当部分地以横截面示出的玻璃盖1000浸入或者泡入加热的离子浴1032中时，扩散发生。如图所示，存在于玻璃盖1000中的碱金属离子1034扩散到离子浴1032中，而离子浴1032中的碱金属离子1036（例如，钾（K+））扩散到玻璃盖1000中，使化学强化层1028形成。换句话说，来自离子浴1032的碱金属离子1036可以与Na+离子1034交换，形成化学强化层1028。碱金属离子1036一般将不扩散到玻璃盖1000的中心部分中。通过控制化学强化处理的持续时间（即，时间）、温度和/或离子浴1032中碱金属离子1036的浓度，化学强化层1028的层厚度（y）或者深度可以从根本上得到控制。
如以上所讨论的，在一种实施方式中，玻璃盖1000可以进一步处理，以基本上除去位于化学强化层1028外表面附近的碱金属离子（例如，K+离子）1036。钠浴可以用于方便这种碱金属离子（例如，K+离子）1036的除去。图10B是根据一种实施方式、涉及在玻璃盖之前已经浸入碱金属浴之后把玻璃盖浸入钠浴的化学处理过程的图示表示。如以上参考图10A所描述的、先前已经浸入加热离子浴（例如，钾浴）的玻璃盖1000可以浸入钠浴1038中，使得化学强化层1028’可以包括外层1028a和内层1028b，其中外层1028a包括很少或者不包括碱金属离子1036并基本上只包括Na+离子1034，而内层1028b既包括Na+离子1034又包括碱金属离子（例如，K+离子）1036。当玻璃盖1000浸入到钠浴1038中时，Na+离子1034可以从外层1028a置换出碱金属离子（例如，K+离子）1036，而在内层1028b中碱金属离子（例如，K+离子）1036保留。因而，包括碱金属离子（例如，K+离子）1036和Na+离子1034的内层1028b有效地位于外层1028a和非化学强化部分1026之间。非化学强化部分1026一般没有碱金属离子（例如，K+离子）1036，但是，与内层1028b相比，外层1028a具有降低水平的碱金属离子（例如，K+离子）1036。外层1028b可能有很少或者没有碱金属离子（例如，K+离子）1036。置换出的碱金属离子（例如，K+离子）1036可以有效地从外层1028a扩散到钠浴1038中。
化学强化层1028’可以有厚度（y），而外层1028a可以有厚度（y1）。厚度（y1）可以基本上由钠浴1028中Na+离子1034的浓度及由玻璃盖1000浸在钠浴1038中的时间量控制。
在玻璃盖泡入加热离子浴中的时候，加热离子浴（例如，钾浴）中碱金属离子（例如，K+离子）的浓度可以变化。换句话说，在玻璃盖浸入加热离子浴中的时候，钾浴中碱金属离子（例如，K+离子）的浓度可以维持基本上恒定、可以增加和/或可以减小。例如，当碱金属离子置换玻璃中的Na+离子时，Na+离子变成加热离子浴的一部分。由此，除非附加的碱金属离子添加到加热离子浴中，否则加热离子浴中碱金属离子的浓度可能改变。
改变钾浴中K+离子的浓度和/或改变玻璃盖在钾浴中的浸泡时间可以使得大约在玻璃盖中心处的张力得到控制。在一种实施方式中，玻璃盖可以放到加热的离子浴中大约10-15小时，其中加热的离子浴是例如钾浴，其中K+离子的浓度是在大约百分之四十（40%）和大约百分之九十八（98%）之间。
与碱金属浴和/或钠浴关联的参数总体上可以广泛变化。如之前所提到的，碱金属浴中碱金属（例如，钾）的浓度可以变化。类似地，双交换过程中所使用的钠浴中的钠的浓度也可以变化。此外，离子浴加热的温度，及玻璃盖浸入离子浴的时间长度也可以广泛变化。温度不限于在大约摄氏370度与大约摄氏430度之间。作为示例，玻璃盖浸入碱金属浴的总时间可以是大约十（10）小时。另外，在双交换过程中玻璃盖浸入碱金属浴和钠浴的总时间可以是大约十（10）小时，例如，其中玻璃盖浸入碱金属浴的时间为大约6.7小时而浸入钠浴的时间为大约3.3小时。浸入（例如，泡入）任何一种浴的时间长度可以依赖浓度而变。
离子浴中碱金属离子的浓度可以在玻璃盖泡在离子浴中的时候变化。换句话说，在不背离本发明主旨与范围的情况下，离子浴中碱金属离子的浓度可以在玻璃盖浸在离子浴中的时候维持基本上恒定、可以增加和/或可以减小。例如，当碱金属离子置换玻璃中的Na+离子时，Na+离子变成离子浴的一部分。由此，除非附加的碱金属离子添加到离子浴中，否则离子浴中碱金属离子的浓度可能改变。
图11是根据一种实施方式、在玻璃表面应力减小的示例图示1100的说明。在这里，玻璃具有某种几何形状的边缘，并且玻璃被化学处理以提高其强度（即，化学强化）。图示1100在纵轴表示表面应力减小，而在横轴表示半径/厚度（R/T）。在这个示例中，对于厚度为大约1mm的玻璃，化学强化的层厚度（DOL）是55微米。图示1100代表对于多个不同边缘半径的压应力减小的经验数据。边缘半径越大，玻璃在边缘处就越坚固。换句话说，边缘越尖锐，压应力在边缘的减小越大。即，化学强化在尖锐的边缘显著地低效。由此，通过圆滑边缘，化学强化变得跨玻璃表面，包括边缘在内，始终如一地更加有效。
玻璃构件边缘处的压应力是期望的，因为它使得玻璃构件更坚固。图12A-12D示出了玻璃构件靠近边缘的压应力分布。这些图指示不同的边缘轮廓（也在图12A-12D中示出）可以用于改变边缘区域的压应力。
图12A是根据一种实施方式、用于尖锐边缘轮廓（例如，尖锐或者方形的边缘）的压应力相对于距离的图形表示。所绘出的压应力针对玻璃构件在一个拐角处的顶面。图12A中所绘出的距离是从该拐角向内的距离。压应力在玻璃构件的所述拐角处有最小值。在所述拐角处的压应力减小是大约22%。
图12B是根据一种实施方式、斜切边缘轮廓（例如，斜切边缘）的压应力相对于距离的图形表示。所绘出的压应力针对玻璃构件在一个已经从拐角向内斜切了0.15mm的拐角的顶面。图12B中所绘出的距离是从侧面向内的距离。压应力在所述斜切的拐角处有最小值。在斜切拐角处的压应力减小是大约16%，这是在从侧面向内大约15mm的距离。
图12C是根据一种实施方式、圆滑边缘轮廓（例如，圆滑的边缘）的压应力相对于距离的图形表示。所绘出的压应力针对玻璃构件在一个已经利用边缘半径（r）圆滑的拐角的顶面，其中边缘半径（r）是玻璃构件厚度（t）的大约25%。图12C中所绘出的距离是从侧面向内的距离。压应力在从圆滑拐角和对应侧面的过渡处从拐角向内有最小值。在所述过渡处的压应力减小是大约4%。
图12D是根据一种实施方式、圆滑边缘轮廓（例如，圆滑的边缘）的压应力相对于距离的图形表示。所绘出的压应力针对玻璃构件在一个已经利用边缘半径（r）圆滑的拐角处的顶面，其中边缘半径（r）是玻璃构件的厚度（t）的大约50%。图12D中所绘出的距离是从侧面向内的距离。压应力在从圆滑拐角和对应侧面的过渡处拐角向内有最小值。在所述过渡处的压应力减小是大约2%。
对于图12C和12D中所示出的圆滑边缘的压应力减小的量显著小于图12A中方形边缘或图12B中斜切边缘的量。但是，图12B中的斜切边缘是对图12A中的方形边缘的改进。此外，圆滑边缘（图12C和12D）的压缩强度高于方形（图12A）或斜切边缘（图12B）的压应力。由此，通过在玻璃构件上使用圆滑的边缘，边缘处的压应力减小显著减少了，这导致玻璃构件强度的整体提高。还应当指出，通过圆滑的边缘，玻璃构件表面的压应力分布跨玻璃构件的表面显著地更加均匀（见图12C和12D）。
玻璃构件的强度（或者整体强度）可以是可测量的弯曲强度。例如，可以根据ASTM标准C158-02（用于玻璃弯曲强度的标准测试方法）执行四点弯曲测试。图13示出了具有不同边缘轮廓的玻璃构件的弯曲强度的示意图。这些边缘轮廓与图12A-12C中所提供的示例轮廓相同。这个图指示不同的边缘轮廓也以与压应力相同的方式影响弯曲强度。即，假定具有相似的缺陷尺寸分布，在化学强化之后，圆滑的边缘（例如，图12C）比方形（图12A）或斜切边缘（图12B）具有更大的弯曲强度。
还应当指出，当形成时，不同的边缘轮廓可以在相对于边缘的不同深度产生不同的缺陷。大部分缺陷出现在过渡的地方，例如弯曲的半径与直的表面之间。利用例如抛光形成或者处理成具有更干净边缘终点（或更少表面粗糙度）的边缘轮廓可以产生更小的缺陷。
在此所述的技术可以从根本上使玻璃的边缘更加坚固，当玻璃变得越来越薄时，这会是特别重要的。具有圆滑边缘的预定几何形状可以例如产生本质上更坚固的玻璃边缘。利用在边缘处具有显著边缘半径（例如，至少为其厚度的20%）的预定几何形状，所提供的化学强化可以更均匀，使得边缘能够像玻璃的其它表面一样被强化。作为一个示例，利用具有图3E所示圆滑边缘的预定几何形状，在此所提供的强化可以例如产生本质上更坚固的玻璃边缘。例如，对在边缘处具有完全圆滑（例如，图3E）的预定几何形状的玻璃的强度提高可以比没有显著圆滑的边缘，即，尖锐边缘（例如，图4B）的坚固大约20%。
在此所述的技术可以应用到由各种电子设备中的任何一种使用的玻璃表面，其中的电子设备包括但不限于手持式电子设备、便携式电子设备和大量的固定电子设备。这些示例包括任何已知的包括显示器的消费者电子设备。作为示例，并且不作为限制，电子设备可以对应于媒体播放器、移动电话（例如，蜂窝电话）、PDA、遥控器、笔记本、平板电脑、监视器、一体电脑等。
本申请还引用：（i）于2009年9月30提交且标题为“Techniquesfor Strengthening Glass Covers for Portable Electronic Devices”的美国临时专利申请No.61/247,493，该申请的全部内容通过引用包含于此；（ii）于2008年8月16日提交且标题为“METHODS ANDSYSTEMS FOR STRENGTHENING LCD MODULES”的美国专利申请No.12/193,001，该申请通过引用包含于此；及（iii）于2008年7月11提交且标题为“METHODS AND SYSTEMS FOR INTEGRALLYTRAPPING A GLASS INSERT IN A METAL BEZEL”的美国专利申请号12/172,073，该申请通过引用包含于此。
以上所述本发明的各个方面、特征、实施方式或者实现方式可以单独地或者以各种组合使用。
尽管只描述了本发明的一些实施方式，但是应当理解，在不背离本发明主旨或范围的情况下，本发明可以许多其它的具体形式实现。作为示例，与本发明方法关联的步骤可以广泛变化。在不背离本发明主旨或范围的情况下，步骤可以添加、去掉、更改、组合和重新排序。类似地，尽管在附图中操作是以特定的次序绘出的，但是不应当理解为，为了获得期望的结果，需要这种操作以所示出的特定次序或者按顺序执行，或者所说明的操作都要执行。
尽管本说明书包含许多细节，但是这些细节不应当认为是对本公开内容或者所要求保护内容的范围的限制，而仅仅是对特定于所公开内容具体实施方式的特征的描述。在分开的实施方式背景下描述的某些特征也可以组合地实现。相反，在单个实施方式背景下描述的各种特征也可以在多个实施方式中分开地或者以任何合适的子组合实现。而且，尽管特征可能在上文中描述为在某些组合中起作用，但是来自所要求保护的组合的一个或多个特征在有些情况下可以从该组合中去掉，而且所要求保护的组合可以针对子组合或者子组合的变体。
尽管本发明已经关于几种实施方式进行了描述，但是还存在属于本发明范围之内的变更、序列（permutation）和等价物。还应当指出，存在许多实现本发明方法与装置的另选方式。因此，希望将以下所附权利要求解释为包括属于本发明真实主旨与范围的所有这样的变更、序列和等价物。

Claims (32)

1.一种制造用于消费者电子产品的暴露表面的盖的方法，该方法包括：
获得用于消费者电子产品的暴露表面的玻璃盖；以及
利用一系列离子交换阶段来化学强化所述玻璃盖。
2.如权利要求1或2所述的方法，其中所述化学强化形成从所述玻璃盖的边缘稍微向内的表面下压缩最大值。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述玻璃盖的化学强化包括：
将所述玻璃盖置于第一加热溶液中持续第一时段，以允许所述第一加热溶液的至少一种成分扩散到所述玻璃盖中。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述第一加热溶液包括碱金属离子。
5.如权利要求3所述的方法，其中所述第一加热溶液是硝酸钾溶液（KNO3）。
6.如权利要求3所述的方法，其中所述加热溶液包括钾。
7.如权利要求3所述的方法，其中所述至少一种成分是钾离子。
8.如权利要求3所述的方法，其中所述至少一种成分是碱金属离子。
9.如权利要求3所述的方法，其中所述玻璃盖的化学强化还包括：
将所述玻璃盖置于第二加热溶液中持续第二时段，以允许所述第二加热溶液的至少一种成分扩散到所述玻璃盖中。
10.如权利要求9所述的方法，其中所述至少一种成分是钠离子。
11.如权利要求9所述的方法，其中所述第二时段小于或等于所述第一时段的50%。
12.如权利要求1-11中的任一项所述的方法，其中所述一系列离子交换阶段包括正向离子交换阶段和反向离子交换阶段。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述正向离子交换阶段用于将碱金属离子交换到所述玻璃盖中，而所述反向离子交换阶段用于从所述玻璃盖交换出碱金属离子。
14.一种制造用于消费者电子产品的暴露表面的玻璃盖的方法，该方法包括：
获得玻璃板；
将所述玻璃板单分成多个玻璃盖，每个玻璃盖的尺寸被适当地调节以适于设置在消费者电子产品的暴露表面上；以及
通过（i）将所述玻璃盖置于第一加热溶液中持续第一时段，以允许所述第一加热溶液的至少一种成分扩散到所述玻璃盖中；和（ii）在将所述玻璃盖从所述第一加热溶液中移除之后将所述玻璃盖置于第二加热溶液中持续第二时段，来化学强化所述玻璃盖。
15.如权利要求14所述的方法，其中所述第一加热溶液包括至少一种碱金属，而所述第二加热溶液至少包括钠。
16.如权利要求14所述的方法，其中所述方法还包括：
之后，将每个玻璃盖附接到对应的消费者电子产品。
17.如权利要求16所述的方法，其中，在所述玻璃盖附接到对应的消费者电子产品之后，所述玻璃盖的至少一个边缘保持暴露。
18.如权利要求16所述的方法，所述方法不在盖玻璃的至少一个边缘的周围耦合边界条或边框。
19.如权利要求16所述的方法，
其中，在所述玻璃盖附接到对应的消费者电子产品之后，所述玻璃盖的边缘保持暴露，并且
其中，所述方法不到不在盖玻璃的至少一个边缘的周围耦合边界条或边框。
20.如权利要求14-19中的任一项所述的方法，
其中，所述第一加热溶液加热到在大约370-430摄氏度范围内的第一温度，并且其中所述第一时段在至少大约4小时和至多大约25小时之间，以及
其中，所述第二加热溶液加热到在大约370-430摄氏度范围内的第二温度，并且其中所述第二时段在至少大约0.1小时和至多大约2小时之间。
21.如权利要求14-19中的任一项所述的方法，其中所述第一加热溶液加热到大约420摄氏度的温度，并且其中所述时段是至少大约6小时。
22.如权利要求14-19中的任一项所述的方法，其中所述方法还包括：
在将所述玻璃盖置于所述第一加热溶液中之前，将每个玻璃盖的边缘处理成对应于预定的边缘几何形状，所述预定的边缘几何形状被选择来至少强化所述玻璃盖的边缘。
23.如权利要求14-19中的任一项所述的方法，其中所述预定的边缘几何形状具有应用到所述玻璃盖的边缘的拐角的预定曲率。
24.如权利要求14-19中的任一项所述的方法，其中所述预定的边缘几何形状是选自包括圆滑边缘几何形状的组的一种形状。
25.一种消费者电子产品，包括：
外壳，具有正面、背面和侧面；
电部件，至少部分地设置在所述外壳的内部，所述电部件至少包括控制器、存储器和显示器，所述显示器设置在所述外壳的正面处或者与之相邻；以及
盖玻璃，设置在所述外壳的正面处或者之上，使得它设置在所述显示器之上，所述盖玻璃通过利用一系列离子交换阶段的化学强化而被加强。
26.如权利要求25所述的方法，其中所述一系列离子交换阶段包括正向离子交换阶段和反向离子交换阶段。
27.如权利要求26所述的方法，其中所述正向离子交换阶段用于将碱金属离子交换到玻璃盖中，所述反向离子交换阶段用于从玻璃盖交换出碱金属离子。
28.如权利要求25-27中的任一项所述的消费者电子产品，其中所述盖玻璃延伸成跨越所述外壳的正面的至少一部分，到达所述正面与所述侧面中的一个或多个之间的一个或多个边缘。
29.如权利要求25-27中的任一项所述的消费者电子产品，其中玻璃盖的边缘对应于预定的边缘几何形状，所述预定的边缘几何形状选择成强化所述盖玻璃的边缘。
30.如权利要求25-27中的任一项所述的消费者电子产品，其中所述消费者电子产品是手持式电子设备。
31.如权利要求25-27中的任一项所述的消费者电子产品，其中所述盖玻璃的厚度小于0.6mm。
32.如权利要求25-27中的任一项所述的消费者电子产品，其中由于所述玻璃盖的化学强化而导致的压缩层的深度是至少10微米。
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