CN103153899B - 由钠浴离子交换之后的钾浴离子交换而获得的玻璃增强强化 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了提高电子设备的薄玻璃构件的强度的装置、系统与方法。在一种实施方式中，通过使用多浴化学处理，玻璃构件可以具有提高的强度。这种多浴化学处理允许为玻璃构件获得更大程度的强化。在一种实施方式中，玻璃构件可以用于电子设备外罩的玻璃盖。

Description

由钠浴离子交换之后的钾浴离子交换而获得的玻璃增强强化
背景技术
传统地，有些便携式电子设备使用玻璃作为它们设备的一部分，或者内部部分、或者外部部分。在外部，玻璃部分可以作为外罩的一部分提供，这种玻璃部分常常被称为盖玻璃。玻璃的透明与抗划痕特征使其非常适合这种应用。在内部，可以提供玻璃部分来支持显示部分。更特别地，为了支持显示器，便携式电子设备可以在外部的盖玻璃下面提供显示技术层。感测布置也可以在显示技术层中或者与其相邻地提供。作为例子，显示技术层可以包括或者关于包括液晶模块（LCM）的液晶显示器（LCD）。LCM通常包括上玻璃板和下玻璃板，其间夹着液晶层。感测布置可以是触摸感测布置，例如用于创建触摸屏的那些布置。例如，电容性感测触摸屏可以包括散布在玻璃板周围的基本透明的感测点或者节点。
不幸的是，玻璃对便携式电子设备的使用需要玻璃相对薄。总的来说，当便携式电子设备被按压或者置于显著压力下时，玻璃越薄，玻璃就越容易受到损坏。化学强化已经用于强化玻璃。尽管化学强化是有效的，但还是持续不断的需要提供用于强化玻璃（即，薄玻璃）的改进方式。
发明内容
本发明总体上涉及增加玻璃的强度。通过多浴(multi-bath)化学处理，可以为玻璃制品获得更高程度的强化。这种多浴化学处理可以通过使用连续的化学浴而获得。多浴化学处理对玻璃制品的使用可以增强化学强化过程的效果。相应地，经受多浴化学处理的玻璃制品能够不仅薄而且足够结实并抵抗损坏。强化后的玻璃制品将非常适合用在消费者产品中，例如消费者电子设备（例如，便携式电子设备）。
本发明可以多种方式实现，包括方法、系统、设备或者装置。以下讨论本发明的几种实施方式。
作为强化一块玻璃的方法，例如，一种实施方式可以包括：至少获得要被化学强化的一块玻璃、增强该玻璃使其更易于化学强化，并且随后化学强化增强后的玻璃。
用于玻璃制品的玻璃强化系统，例如，一种实施方式可以包括：至少提供钠溶液的第一浴站和提供钾溶液的第二浴站。第一浴站用来接受玻璃制品并且把钠离子引入玻璃制品的表面。第二浴站用来接受经过第一浴站之后的玻璃制品并且用钾离子交换玻璃制品中的钠离子。
用于处理玻璃块以便提高其强度的方法，例如，一种实施方式可以至少包括：把玻璃块浸入加热的钠浴中，确定玻璃块是否应当从加热的钠浴中除去，随后把玻璃块浸入加热的钾浴中，确定玻璃块是否应当从加热的钾浴中除去，并且在把玻璃块从加热的钾浴中除去之后对玻璃块执行后期处理。
用于处理玻璃块以便提高其强度的方法，例如，另一种实施方式可以至少包括：把玻璃块浸入加热的钠浴中；在加热的钠溶液中停留第一持续时间之后把玻璃块从加热的钠浴中除去；随后把玻璃块浸入加热的钾浴中；在加热的钾溶液中停留第二持续时间之后把玻璃块从加热的钾浴中除去；并且在把玻璃块从加热的钾浴中除去之后对玻璃块执行后期处理。
用于玻璃制品的玻璃强化控制系统，例如，还有另一种实施方式可以至少包括：用于把玻璃块浸入加热的钠浴中的器件；用于在加热的钠溶液中停留第一持续时间之后把玻璃块从加热的钠浴中除去的装置；用于随后把玻璃块浸入加热的钾浴中的器件；用于在加热的钾溶液中停留第二持续时间之后把玻璃块从加热的钾浴中除去的器件；及用于在把玻璃块从加热的钾浴中除去之后对玻璃块执行后期处理的器件。
联系附图参考以下具体描述，本发明的其它方面与优点将变得显而易见，附图通过例子说明了本发明的原理。
附图说明
联系附图参考以下具体描述，本发明将很容易理解，附图中相似的标号指示相似的结构元件，其中：
图1是根据一种实施方式的玻璃强化过程的流程图。
图2说明了根据一种实施方式的玻璃强化系统。
图3是根据一种实施方式的玻璃块处理的流程图。
图4说明了根据另一种实施方式的玻璃强化系统。
图5是根据一种实施方式的反交换过程的流程图。
图6A和6B是根据一种实施方式的电子设备的图示表示。
图7A和7B是根据另一种实施方式的电子设备的图示表示。
图8是说明根据一种实施方式的化学强化玻璃，例如玻璃盖，的方法的流程图。
图9A是根据一种实施方式的已经化学处理之后的玻璃盖的横截面视图。
图9B是根据一种实施方式的已经化学处理之后的玻璃盖的横截面视图，就像所示出的，包括其中植入了钾离子的化学处理部分。
图10是根据一种实施方式的涉及把玻璃盖浸入离子浴的化学处理过程的图示表示。
具体实施方式
本发明总体上涉及增加玻璃的强度。通过多浴化学处理，可以为玻璃制品获得更高程度的强化。这种多浴化学处理可以使用连续的化学浴而获得。多浴化学处理对玻璃制品的使用可以增强化学强化过程的效果。相应地，经受多浴化学处理的玻璃制品能够不仅薄而且足够结实和抵抗损坏。强化后的玻璃制品将非常适合用在消费者产品中，例如消费者电子设备（例如，便携式电子设备）。
本发明的实施方式可以涉及提高消费者产品（例如消费者电子设备）的薄玻璃构件的强度的装置、系统与方法。在一种实施方式中，玻璃构件可以是消费者电子设备的外表面。例如，玻璃构件可以例如对应于帮助构成电子设备部分显示区域的玻璃盖（即，位于显示器的前面，作为单独部分或者与显示器集成）。作为另一个例子，玻璃构件可以构成用于消费者电子设备的外罩的一部分（例如，可以构成除显示区域中之外的其它外表面）。在另一种实施方式中，玻璃构件可以是消费者电子设备的内部部件。例如，玻璃构件可以是在消费者电子设备外罩内部提供的LCD显示器的玻璃部件块。
提高薄玻璃强度的装置、系统与方法特别适合用作玻璃盖或者显示器（例如，LCD显示器），尤其是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、遥控器等等）的小型电子设备中的那些。这些小型实施方式中，玻璃可以很薄，例如小于3mm，或者更特别地是在0.3到2.5mm之间。所述装置、系统与方法还可以用作其它设备的玻璃盖或显示器，这些其它设备包括但不限于相对较大的电子设备（例如，便携式计算机、平板计算机、显示器、监视器、电视机，等等）。这些较大的实施方式中，玻璃也可以很薄，例如小于5mm，或者更特别地是在0.3到3mm之间。
以下参考图1-10讨论本发明的实施方式。但是，本领域技术人员将很容易认识到，这里关于这些图给出的具体描述是为了解释目的，因为本发明延伸超出了这些有限的实施方式。这些图中提供的说明不一定是按比例绘制的；相反，这些说明是以方便介绍的方式给出的。
图1是根据一种实施方式的玻璃强化过程100的流程图。玻璃强化过程100用来化学强化一块玻璃，使得其更适于其特定的使用。
玻璃强化过程100可以增强104玻璃以为了后续的化学强化。在一种实现中，玻璃可以通过化学处理来化学增强104。具体而言，玻璃可以放到钠溶液中，使得钠离子可以从钠溶液移到玻璃中，即，进入玻璃的暴露表面。
在玻璃被增强104之后，增强后的玻璃可以被化学强化106。在一种实现中，增强后的玻璃可以通过化学处理来化学强化106。具体而言，增强后的玻璃可以放到钾溶液中，使得来自钾溶液的钾离子可以交换该增强后的玻璃中的钠离子。
通过增强104玻璃，玻璃变得更易于进行化学强化106。换句话说，当玻璃被增强104以后，玻璃可以更大的程度地被强化。在块106之后，玻璃块已经化学强化。由于玻璃的增强，玻璃能够更大程度地被化学强化。化学强化之后，玻璃强化过程100可以结束。
图2说明了根据一种实施方式的玻璃强化系统200。玻璃强化系统200接受待通过化学处理强化的玻璃制品202。玻璃制品202被提供给第一浴站，在第一浴站中提供了第一种浴204。玻璃制品202可以插入到（例如浸泡到）包括钠溶液206的第一种浴204中。接下来，玻璃制品202从第一浴站移除并被提供给第二浴站。第二浴站提供第二种浴208。玻璃制品202可以插入到（例如浸泡到）包括钾溶液210的第二种浴208中。随后，玻璃制品202从第二种浴208移除。此时，玻璃制品是先被增强、再被强化的。由于玻璃制品是增强了的，与玻璃制品不首先增强的情况相比，玻璃制品能够更大程度地被化学强化。
此外，在从第二种浴208移除玻璃制品之后，可以对玻璃制品执行后期处理。后期处理可以依赖玻璃制品的预期应用而广泛变化。但是，例如，后期处理可以包括漂清、抛光、退火等中的一种或多种。
第一种浴204中的钠溶液206可以加热到预定温度，而且玻璃制品202可以浸泡到第一种浴204中预定时间。玻璃制品202增强的程度依赖于：（1）玻璃的类型，（2）浴的浓度（例如，Na的浓度），（3）在第一种浴204中停留的时间，及（4）第一种浴204的温度。同样，第二种浴208中的钾溶液210可以加热到预定温度，而且玻璃制品202可以浸泡到二种浴208中预定时间。由第二种浴208给玻璃制品提供的化学强化的程度依赖于：（1）玻璃的类型，（2）浴的浓度（例如，K的浓度），（3）在第二种浴208中停留的时间，及（4）第二种浴208的温度。
在一种实现中，例如，用作玻璃制品的玻璃可以是硅酸铝玻璃或者钠钙玻璃。而且，即使是相同类型的玻璃，来自不同提供商的玻璃也会具有不同的属性而且因此需要不同的值。第一种浴204可以是钠（Na）浴或者硝酸钠（NaNO3）浴，任何一种情况下钠的浓度都是30%-100%mol。在另一种实施方式中，第一种浴204可以是硝酸钠（NaNO3）和硝酸钾（KNO3）浴。玻璃制品202保持浸泡到第一种浴204中的时间可以是大约4-8小时，而且用于第一种浴204的温度可以是大约350-450摄氏度。玻璃制品202保持浸泡到第二种浴208的时间可以是大约6-20小时，而且用于第二种浴208的温度可以是大约300-500摄氏度。
图3是根据一种实施方式的玻璃块处理300的流程图。玻璃块处理300用来处理一块玻璃，使其更适合消费者产品中的后续使用。
玻璃块处理300首先获得302一块玻璃。这块玻璃可以浸入304加热的钠浴中。然后，决定306可以确定玻璃块是否应当从加热的钠浴移除。例如，加热的钠浴可以维持在预定温度而且玻璃块可以浸入在加热的钠浴中预定时间。作为一个例子，决定306可以确定在玻璃块浸泡在加热的钠浴中预定时间之后玻璃块应当从加热的钠浴移除。
一旦决定306确定玻璃块要从加热的钠浴移除，玻璃块就可以浸入308加热的钾浴中。然后，决定310可以确定玻璃块是否应当从加热的钾浴移除。例如，加热的钾浴可以维持在预定温度而且玻璃块可以浸在加热的钾浴中预定时间。
一旦决定310确定玻璃块要从加热的钾浴移除，就可以对玻璃块执行后期处理312。这种后期处理可以依赖应用而变化。例如，后期处理可以包括以下一种或多种：对玻璃块的抛光、研磨、加热、退火、清洁等。一般来说，后期处理是对玻璃块执行的，以便使玻璃块更适合其预期的使用。
在执行312后期处理之后，玻璃块就可以在消费者产品中使用314。玻璃块可以用作消费者产品的外罩的外面部分，或者可以用作内部部件（例如，LCD玻璃面板）玻璃块。例如，消费者产品可以是消费者电子产品，例如便携式电子设备。在块314之后，玻璃块处理300可以结束。
加热的钾浴所使用的预定温度可以与加热的钠浴所使用的预定温度相同或不同。加热的钾浴所使用的预定时间可以与加热的钠浴所使用的预定时间相同或不同。例如，玻璃块可以浸泡在温度大约为350-450摄氏度的加热的钠浴中大约4-8小时的预定时间量。而且，例如，玻璃块可以浸泡在温度大约为300-500摄氏度的加热的钾浴中大约6-20小时的预定时间量。
根据另一种实施方式，玻璃处理可以进一步包括额外的浴。可以提供该额外的浴，在玻璃块（玻璃制品）的表面提供少量的离子反交换。反交换可以把来自玻璃块的钾离子换成钠离子。由于靠近边缘的缺陷或裂缝存在于从边缘稍向里的地方而且是使玻璃块更容易造成对玻璃构件损坏的弱点，因此在从外边缘向里压缩最大程度的地方（10-70微米）进行这种反交换过程会是有用的。
图4说明了根据另一种实施方式的玻璃强化系统400。玻璃强化系统400接受要通过化学处理强化的玻璃制品402。玻璃制品402被提供给提供了第一种浴404的第一浴站。玻璃制品402可以插入（例如，浸泡到）包括钠溶液406的第一种浴404中。接下来，玻璃制品402从第一浴站移除并被提供给第二浴站。第二浴站提供第二种浴408。玻璃制品402可以插入（例如，浸泡到）包括钾溶液410的第二种浴408中。随后，玻璃制品402从第二种浴408移除。此时，玻璃制品是先增强然后强化的。由于玻璃制品被增强了，因此玻璃制品能够更大程度地被化学强化。
此外，在玻璃制品402从第二种浴408移除之后，玻璃制品还可以被提供给提供第三种浴412的第三浴站。玻璃制品402可以插入（例如，浸泡到）包括钠溶液414的第三种浴412中。在这里，来自玻璃制品的钾离子与钠溶液中的钠离子交换。这可以被称为反交换（back exchange），因为先前与玻璃制品交换的一些离子实际未交换或者返回。随后，玻璃制品402从第三种浴412移除。
第一种浴404中的钠溶液406可以加热到预定温度，而且玻璃制品402可以浸泡在第一种浴404中预定时间。玻璃制品402增强的程度依赖于：（1）玻璃的类型，（2）浴的浓度（例如，Na的浓度），（3）在第一种浴404中停留的时间，及（4）第一种浴404的温度。同样，第二种浴408中的钾溶液410可以加热到预定温度，而且玻璃制品402可以浸入第二种浴408中预定时间。还有，第三种浴412中的钠溶液414可以加热到预定温度，而且玻璃制品402可以浸泡在第三种浴412中预定时间。
第二种浴408所使用的预定时间可以与第一种浴404或第三种浴412所使用的预定时间相同或不同。第三种浴412所使用的预定时间可以与第一种浴404或第二种浴408所使用的预定时间相同或不同。一般来说，第三种浴412所使用的预定时间充分小于第一种浴404所使用的预定时间。
此外，在从第三种浴412移除玻璃制品之后，可以对玻璃制品执行后期处理。这种后期处理可以依赖玻璃制品的预期应用而广泛变化。但是，例如，后期处理可以包括漂清、抛光、退火等中的一种或多种。
第一种浴404中的钠溶液406可以加热到预定温度，而且玻璃制品402可以浸泡在第一种浴404中预定时间。玻璃制品402增强的程度依赖于：（1）玻璃的类型，（2）浴的浓度（例如，Na的浓度），（3）在第一种浴404中停留的时间，及（4）第一种浴404的温度。同样，第二种浴408中的钾溶液410可以加热到预定温度，而且玻璃制品402可以浸泡在第二种浴408中预定时间。由第二种浴408为玻璃制品提供的化学强化的程度依赖于：（1）玻璃的类型，（2）浴的浓度（例如，K的浓度），（3）在第二种浴408中停留的时间，及（4）第二种浴408的温度。
在一种实现中，例如，用作玻璃制品的玻璃可以是硅酸铝玻璃或者钠钙玻璃。而且，即使是相同类型的玻璃，来自不同提供商的玻璃也会具有不同的属性而且因此需要不同的值。第一种浴404可以是钠（Na）浴或者硝酸钠（NaNO3）浴，在任何一种情况下钠的浓度都是30%-100%mol。玻璃制品402保持浸泡在第一种浴404中的时间可以是大约4-8小时，而且用于第一种浴404的温度可以是大约350-450摄氏度。玻璃制品402保持浸泡在第二种浴408中的时间可以是大约6-20小时，而且用于第二种浴408的温度可以是大约300-500摄氏度。第三种浴412可以是钠（Na）浴或者硝酸钠（NaNO3）浴，在任何一种情况下钠的浓度都是30%-100%mol。玻璃制品402保持浸泡在第三种浴412中的时间可以是大约1-30分钟，而且用于第三种浴412的温度可以是大约350-450摄氏度。
图5是根据一种实施方式的反交换过程500的流程图。反交换过程500提供了可供图3说明的玻璃块处理300使用的额外的、可选的处理。例如，反交换过程500可以可选地在玻璃块处理300的块310之后并且在块312之前使用。
反交换过程500提供了把钠反交换到玻璃块中的额外的浴。根据反交换过程500，玻璃块可以浸入502加热的钠浴。然后，决定504可以确定玻璃块是否应当从加热的钠浴中移除。例如，加热的钠浴可以维持在预定温度而且玻璃块可以浸入加热的钠浴中预定时间。作为一个例子，决定504可以确定在玻璃块浸泡在加热的钠浴中预定时间量之后玻璃块应当从加热的钠浴移除。
一旦决定504确定玻璃块要从加热的钠浴中移除，玻璃块的处理就可以返回，执行块312的预处理和图3所说明的玻璃块处理300的后续操作。
在反交换过程500中，加热的钠浴可以加热到预定温度，而且玻璃块可以浸泡到加热的钠浴中预定时间。玻璃块反交换的程度可以依赖于：（1）玻璃的类型，（2）浴的浓度（例如，Na的浓度），（3）在钠浴中停留的时间，及（4）钠浴的温度。在一种实现中，例如，用作玻璃块的玻璃可以是硅酸铝玻璃或者钠钙玻璃。而且，即使是相同类型的玻璃，来自不同提供商的玻璃也会具有不同的属性而且因此需要不同的值。加热的钠浴可以是钠（Na）浴或者硝酸钠（NaNO3）浴，在任何一种情况下钠的浓度都是30%-100%mol。玻璃块保持浸泡在用于反交换的加热钠浴中的预定时间可以是大约1-30分钟，而且用于加热的钠浴的温度可以是大约350-450摄氏度。
如前面所讨论的，玻璃盖可以用作电子设备（例如便携式电子设备）外罩一部分的外表面。那些小而高度便携的便携式电子设备可以称为手持式电子设备。例如，手持式电子设备可以充当媒体播放器、电话、互联网浏览器、电子邮件单元或者这些当中两个或多个的某种组合。手持式电子设备通常包括外罩和显示区域。
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说明了电子设备600的顶视图，图6B说明了电子设备600关于参考线A-A’的横截面侧视图。电子设备600可以包括具有玻璃盖窗口604（玻璃盖）作为顶表面的外罩602。盖窗口604基本是透明的，使得通过盖窗口604可以看到显示组件606。盖窗口604可以利用在此所述的多浴化学处理进行化学强化。例如，显示组件606可以放置成与盖窗口604相邻。除显示组件之外，外罩602还可以包括内部电子部件，例如控制器（处理器）、存储器、通信电路系统等。例如，显示组件606可以包括LCD模块。作为例子，显示组件606可以包括液晶显示器（LCD），而LCD又包括液晶模块（LCM）。在一种实施方式中，盖窗口604可以与LCM一体化形成。外罩602还可以包括开口608用于包含内部电子部件，以便为电子设备600提供电子能力。在一种实施方式中，外罩602可能无需用于盖窗口604的边框。相反，盖窗口604可以跨外罩602的顶表面延伸，使得盖窗口604的边缘可以与外罩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的边缘可以暴露，如图6A和6B所示出的，但是在备选实施方式中，边缘可以进一步被保护。作为一个例子，盖窗口604的边缘可以从外罩602的外侧凹陷（水平地或者垂直地）。作为另一个例子，盖窗口604的边缘可以由围绕盖窗口604或者与其相邻放置的附加材料保护。
盖窗口604通常可以多种方式来布置或实施。作为例子，盖窗口604可以配置成位于例如平板显示器（例如，LCD）或者触摸屏显示器（例如，LCD与触摸层）的底层显示器（例如，显示组件606）之上的保护性玻璃块。可选地，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。附加地，盖窗口604可以基本上与例如与触摸屏关联的触摸层的触摸感测设备集成。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说明了电子设备700的顶视图，图7B说明了电子设备700关于参考线B-B’的横截面侧视图。电子设备700可以包括具有玻璃盖窗口704（玻璃盖）作为顶表面的外罩702。在这种实施方式中，盖窗口704可以受外罩702的侧面703的保护。在这里，盖窗口704不完全跨外罩702的顶表面延伸；但是，侧面703的顶表面可以与盖窗口704的外表面相邻或者垂直对准。为了增强的强度，盖窗口704的边缘可以为圆形的，因此在侧面703与盖窗口704的外围边缘之间可能存在间隙705。假定盖窗口704的厚度很薄的话（例如，小于3mm），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。该材料可以符合间隙705，使得电子设备700的整个前表面齐平，甚至跨靠近盖窗口704外围边缘的间隙705也齐平。填充间隙705的材料可以是兼容性的。放在间隙705中的材料可以实现垫片的作用。通过填充间隙705，外罩702中别的可能不期望的间隙可以被填充或密封，以防在间隙705中形成污染（例如，灰尘、水）。尽管侧面703与外罩702可以是一体化的，但是侧面703可选地可以与外罩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，使得通过盖窗口704可以看到显示组件706。例如，显示组件706可以放置成与盖窗口704相邻。除显示组件之外，外罩702还可以包括内部电子部件，例如控制器（处理器）、存储器、通信电路系统等。例如，显示组件706可以包括LCD模块。作为例子，显示组件706可以包括液晶显示器（LCD），而LCD又包括液晶模块（LCM）。在一种实施方式中，盖窗口704可以与LCM一体化形成。外罩702还可以包括用于包含内部电子部件的开口708，以便为电子设备700提供电子能力。
电子设备700的前表面还可以包括用户接口控制708（例如，点击轮控制）。这种实施方式中，盖窗口704不覆盖电子设备700的整个前表面。电子设备700本质上包括覆盖一部分前表面的部分显示区域。
盖窗口704通常可以多种方式来布置或实现。作为例子，盖窗口704可以配置成位于例如平板显示器（例如，LCD）或者触摸屏显示器（例如，LCD与触摸层）的底层显示器（例如，显示组件706）上的保护性玻璃块。可选地，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。附加地，盖窗口704可以基本上与例如与触摸屏关联的触摸层的触摸感测设备集成。有些情况下，盖窗口704可以充当显示器最外面的层。
如以上所指出的，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足够结实。由于手持式电子设备和便携式电子设备是移动的，因此它们有可能受到固定设备不会遭受到的各种不同的冲击事件和应力。照此，本发明非常适合用于设计成很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。
强化后的玻璃，例如玻璃盖或者盖窗口，特别适用于薄的玻璃应用。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、或者甚至比大约1mm更薄或者甚至比大约0.6mm还薄的玻璃产品。
化学强化玻璃，例如玻璃盖或者盖窗口，对于把具有预定曲率（或边缘半径）的预定边缘几何形状应用到玻璃边缘的角落而变圆的玻璃边缘会更加有效，其中该预定曲率是厚度的至少10%。在其它实施方式中，所述预定曲率可以在玻璃厚度的20%到50%之间。50%的预定曲率也可以被看作是连续曲率，一个例子在图3E中说明
在一种实施方式中，玻璃盖的尺寸依赖于所关联电子设备的尺寸。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）。作为另一个例子，对于便携式电子设备，例如较小的便携式计算机或者平板计算机，玻璃盖的尺寸常常是对角线在四（4）（大约10.2cm）到十二（12）英寸（大约30.5cm）之间。还有另一个例子，对于便携式电子设备，例如全尺寸的便携式计算机、显示器（包括电视机）或监视器，玻璃盖的尺寸常常是对角线在十（10）（大约25.4cm）到二十（20）英寸（大约50.8cm）之间或者甚至更大。
但是，应当认识到，对于更大的屏幕尺寸，玻璃层的厚度需要更大。玻璃层的厚度可能需要增加到维持更大玻璃层的平面性。尽管显示器可以仍然保持相对薄，最小厚度随着增加的屏幕尺寸而增加。例如，同样是依赖于屏幕的尺寸，玻璃盖的最小厚度对于小手持式电子设备可以对应于大约0.3mm，对于较小的便携式计算机或平板计算机是大约0.5mm，对于全尺寸的便携式计算机、显示器或监视器是大约1.0mm。但是，更一般地，玻璃盖的厚度依赖于应用和/或电子设备的尺寸。
如以上所讨论的，玻璃盖或者，更一般地说，玻璃块可以被化学处理，使得玻璃的表面被有效地强化。通过这种强化，可以使玻璃块更结实，使得更薄的玻璃块可以用于消费者电子设备。具有足够强度的更薄的玻璃允许消费者电子设备变得更薄。
图8说明了根据一种实施方式化学处理玻璃块表面的过程800。根据一种实施方式，过程800可以代表与在第二浴站或者如上讨论的钾浴进行化学强化关联的处理。化学处理玻璃块的表面（例如边缘）的过程800可以在步骤802开始，在802中获得玻璃块。在一种实施方式中，玻璃块可以在玻璃板被切割（singulate）成多个玻璃块（例如玻璃盖）之后获得，而且玻璃块的边缘被处理成具有预定的几何形状。但是，应当认识到，要被化学处理的玻璃块可以从任何合适的来源获得。
在步骤804，玻璃块可以放到架子上。这个架子一般配置成在化学处理过程中支撑该玻璃块及其它玻璃块。一旦玻璃块放到了架子上，在步骤806中该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）的浴。应当认识到，浴中离子的浓度可以改变，因为改变离子浓度允许控制玻璃表面上的压缩应力。加热的离子浴可以加热到任何合适的温度，以方便离子交换。
在架子浸入加热的离子浴之后，在步骤808在离子浴与架子上所保持的玻璃块之间允许发生离子交换。在通常包括Na+离子的玻璃块与离子浴之间发生扩散交换。在扩散交换过程中，比Na+离子大的碱金属离子有效地替换玻璃块中的Na+离子。总的来说，玻璃块表面区域附近的Na+离子可以被碱金属离子替换，玻璃块非表面区域的部分中的Na+离子基本上不被碱性离子替换。作为碱性离子替换玻璃块中Na+离子的结果，在玻璃块表面附近有效地生成压缩层。已经被碱金属离子从玻璃块置换出来的Na+离子变成离子溶液的一部分。
在步骤810可以确定架子浸在加热的离子浴中的时间是否结束。应当认识到，架子浸入的时间量可以依赖于实施方式而广泛变化。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，对于大约1mm数量级的玻璃板的厚度，在离子浴中提供的化学处理（即，离子交换）可以提供到玻璃块10微米或者更深的表面。例如，如果玻璃块是由钠钙玻璃形成的，那么离子交换造成的压缩层的深度可以是大约10微米。作为另一个例子，如果玻璃块是由硅酸铝玻璃形成的，那么离子交换造成的压缩层的深度可以是大约50微米。
如果步骤810中的确定是架子浸入离子浴的时间还没有结束，则过程800的流程可以返回到步骤808，其中允许在离子浴与玻璃块之间继续发生化学反应。可选地，如果确定浸入的时间已经结束，就可以在步骤812中把架子从离子浴中移除。当把架子从离子浴移除后，就可以在步骤814把玻璃块从架子上移除，而且化学处理玻璃块的表面的过程800可以完成。但是，如果期望的话，玻璃块可以抛光。例如，在化学处理之后，抛光可以移除玻璃块上的任何浑浊斑点或者残渣。
经历了化学强化过程的玻璃盖通常包括化学强化层，如前面所提到的。图9A是根据一种实施方式进行了化学处理的玻璃盖使得化学强化层得以生成的横截面图。玻璃盖900包括化学强化层928和非化学强化层926。尽管在一种实施方式中玻璃盖900作为一个整体接受化学强化，但是也可以只让外表面接收强化。强化效果是非化学强化部分926被拉紧，而化学强化部分928被压缩。尽管玻璃盖900示为具有圆形边缘的几何形状902，但是应当认识到，玻璃盖900通常可以具有任何边缘几何形状，虽然圆形化边缘的几何形状可以允许玻璃盖900有增加的边缘强化。圆形化边缘的几何形状902是作为例子绘出的，而不是为了任何限制。
化学强化层928具有厚度（y），其可以依赖其中要使用玻璃盖900的特定系统的需求而变化。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又包括碱金属离子936。
图10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。当玻璃盖1000浸入或者泡入加热的离子浴1032时，扩散发生，其中玻璃盖1000以横截面图部分示出。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，而浴1032中的碱金属离子1036（例如，钾（K））扩散到玻璃盖1000中，使得形成化学强化层1028。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1026中。通过控制化学强化处理的持续期间（即，时间）、离子浴1032中碱金属离子1036的温度和/或浓度，可以从根本上控制化学强化层1028的厚度（y）。
离子浴中碱金属离子的浓度可以在玻璃盖泡入离子浴的时候改变。换句话说，不背离本发明范围与主旨的情况下，在玻璃盖泡入离子浴的时候，离子浴中碱金属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+离子变成离子浴的一部分。由此，除非把额外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会改变。
在此所述的技术可以应用到多种电子设备中的任何一种使用的玻璃表面，其中电子设备包括但不限于手持式电子设备、便携式电子设备和基本上固定的电子设备。这些电子设备的例子包括任何已知的包括显示器的消费者电子设备。作为例子，但是不作为限制，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PC、监视器、一体化计算机等。
以上所述本发明的各个方面、特征、实施方式或者实现可以单独地或者以各种组合使用。
强化玻璃制品边缘的额外细节可以在（i）于2009年3月2日提交且标题为“Techniques for Strengthening Glass Covers for Portable Electronic Devices”的美国临时专利申请61/156,803和（ii）于2010年3月2日提交且标题为“Techniques forStrengthening Glass Covers for Portable Electronic Devices”的国际专利申请号PCT/US2010/025979中找到，这两个申请在此通过引用而包含。
利用不同化学浴进行化学强化处理的额外细节可以在于2010年2月4日提交且标题为“Techniques for Strengthening Glass Covers for Portable ElectronicDevices”的美国临时专利申请61/301,585中找到，该申请在此通过引用而包含。
尽管只描述了本发明的一些实施方式，但是应当理解，不背离本发明主旨或范围的情况下，本发明可以多种其它具体形式体现。作为例子，与本发明方法关联的步骤可以广泛变化。不背离本发明主旨或范围的情况下，各个步骤可以添加、移除、更改、组合和重新排序。类似地，尽管操作在图中以特定次序绘出，但是这不应当理解成是为了获得期望的结果而需要这种操作以所示的特定次序或者顺序次序执行，或者所有说明的操作都需要执行。
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保护范围的限制，而应当认为是对特定于本公开内容特定实施方式的特征的描述。在独立实施方式的背景下描述的某些特征也可以组合地实现。相反，在单个实施方式的背景下描述的各种特征也可以在多个实施方式中单独地或者以任何合适的子组合实现。而且，尽管特征可能在上面描述为在某些实施方式中起作用，但是来自一个所保护组合的一个或多个特征在有些情况下也可以从该组合去掉，而且所保护的组合可以针对一个子组合或者一个子组合的变化。
尽管本发明已经关于几种实施方式进行了描述，但是存在属于本发明范围的变更、替换和等价物。还应当指出，存在实现本发明方法与装置的许多备选方式。因此，以下所附权利要求应当解释为包括属于本发明真正主旨与范围的所有此类变更、替换和等价物。

Claims (15)

1.一种用于强化一块玻璃的方法，所述方法包括：
获得要进行化学强化的一块玻璃；
增强该玻璃，使其更易于进行化学强化，其中，增强该玻璃包括把该玻璃放到钠溶液中；
随后对增强后的玻璃进行化学强化，其中，化学强化该增强后的玻璃包括把增强后的玻璃放到钾溶液中；
在化学强化该增强后的玻璃之后，通过把化学强化后的玻璃放到钠溶液中，对化学强化后的玻璃进行反交换；以及
在反交换之后，在后处理中对所述玻璃执行加热，
其中，后处理后的玻璃是用于便携式电子设备的盖玻璃。
2.如权利要求1所述的方法，其中增强该玻璃允许所述化学强化更有效。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中所述便携式电子设备是移动电话，并且所述一块玻璃具有不大于1.0mm的厚度。
4.一种用于玻璃制品的玻璃强化系统，包括：
第一浴站，提供钠溶液，该第一浴站用来接受玻璃制品并且把钠离子引入玻璃制品的表面，以使所述玻璃制品更易于进行化学强化；及
第二浴站，提供钾溶液，该第二浴站用来在第一浴站之后接受玻璃制品并且用钾离子交换玻璃制品中的钠离子，以化学强化所述玻璃制品；以及
第三浴站，提供钠溶液，该第三浴站用来在第二浴站之后接受玻璃制品，并且再次把钠离子引入玻璃制品的表面来交换钾离子，
其中，在所述玻璃制品经过第三浴站中的处理之后对所述玻璃制品执行加热操作，及
其中，所述玻璃制品是用于便携式电子设备的盖玻璃。
5.如权利要求4所述的玻璃强化系统，
其中钠溶液被加热到第一预定温度，及
其中钾溶液被加热到第二预定温度。
6.如权利要求4所述的玻璃强化系统，其中玻璃制品是硅酸铝玻璃。
7.如权利要求4-6中任何一项所述的玻璃强化系统，其中所述便携式电子设备是移动电话，并且所述玻璃制品具有不大于1.0mm的厚度。
8.一种用于处理玻璃块以便提高其强度的方法，该方法包括：
把玻璃块浸入加热的钠浴，以使所述玻璃块更易于进行化学强化；
确定玻璃块是否应当从加热的钠浴中移除；
随后把玻璃块浸入加热的钾浴，以化学增强所述玻璃块；
确定玻璃块是否应当从加热的钾浴中移除；
在把玻璃块从加热的钾浴中移除之后、并且在执行后期处理之前，把玻璃块浸入额外的加热的钠浴；
确定玻璃块是否应当从额外的加热的钠浴中移除；
在从额外的加热的钠浴中移除玻璃块之后，对玻璃块执行后期处理；及
把玻璃块附连到便携式电子设备，所述玻璃块用作所述便携式电子设备的外罩的外表面的一部分。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述便携式电子设备是移动电话。
10.如权利要求8所述的方法，其中该方法还包括：
在便携式电子设备中使用所述玻璃块。
11.如权利要求8-10中任何一项所述的方法，其中玻璃块具有不超过1.0mm的厚度。
12.如权利要求11所述的方法，其中玻璃块是用于便携式电子设备的盖玻璃。
13.一种用于玻璃制品的玻璃强化控制系统，包括：
用于把玻璃块浸入加热的钠浴以使所述玻璃块更易于进行化学强化的装置；
用于在加热的钠浴中停留第一持续时间之后从加热的钠浴中移除玻璃块的装置；
用于随后把玻璃块浸入加热的钾浴以化学增强所述玻璃块的装置；
用于在加热的钾浴中停留第二持续时间之后从加热的钾浴中移除玻璃块的装置；
用于在从加热的钾浴中移除玻璃块之后并且在执行后期处理之前把玻璃块浸入额外的加热的钠浴的装置；
用于确定玻璃块是否应当从额外的加热的钠浴中移除的装置；
用于在从所述额外的加热的钠浴中移除玻璃块之后对玻璃块执行后期处理的装置；及
用于把玻璃块附连到便携式电子设备的装置，所述玻璃块用作所述便携式电子设备的外罩的外表面的一部分。
14.如权利要求13所述的玻璃强化控制系统，其中第一持续时间在4小时至8小时之间，并且第二持续时间在6小时至20小时之间。
15.如权利要求13所述的玻璃强化控制系统，其中加热的钾浴具有在300摄氏度至500摄氏度之间的温度。
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