CN106082704A

CN106082704A - 玻璃的增强强化

Info

Publication number: CN106082704A
Application number: CN201610395787.5A
Authority: CN
Inventors: C·普雷斯特
Original assignee: Apple Computer Inc
Current assignee: Apple Inc
Priority date: 2010-11-04
Filing date: 2011-10-21
Publication date: 2016-11-09
Also published as: KR101719462B1; WO2012061049A1; TWI473774B; JP2013544220A; EP2635540B1; KR101604427B1; KR20160036066A; CN103261112B; TW201228969A; CN103261112A; US20120111056A1; EP2635540A1; AU2011323891A1; JP5801408B2; AU2011323891B2; KR20130084687A

Abstract

公开了用于改善玻璃化学强度的装置、系统和方法。在一个具体实施方式中，在进行化学强化的同时，在玻璃制品上诱导机械应力。在另一具体实施方式中，在玻璃制品的化学强化期间诱导振动，如超声波振动。在玻璃制品的化学强化期间利用机械应力和/或振动能够增强化学强化工艺的效力。因此，经过化学强化处理的玻璃制品能够既薄又足够坚固并且抗损伤。该强化的玻璃制品非常适用于消费产品，如消费电子设备(如便携电子设备)。

Description

玻璃的增强强化

本申请是申请日为2011年10月21日，发明名称为“玻璃的增强强化”的中国专利申请201180060898.6的分案申请。

发明背景

通常，一些便携的电子设备使用玻璃作为其设备的一部分，或者是内部的或者是外部的。在外部，可将玻璃部件作为外壳的一部分来提供，这样的玻璃部件通常是指防护玻璃。玻璃的透明和抗划伤性能使它非常适合这样的应用。在内部，可提供玻璃部件来支持显示技术。更具体地，为了支持显示器，便携电子设备能够在外部防护玻璃下提供显示技术层。感应装置也可以具有该显示技术层或邻近该显示技术层。通过举例的方式，该显示技术层可以包括或属于液晶显示器(LCD)，该液晶显示器包括液晶模块(LCM)。该LCM通常包括上部玻璃片和下部玻璃片，它们之间夹持液晶层。该感应装置可以是触摸感应装置，如那些用来制作触摸屏的装置。例如，电容式感应触摸屏大体上可包括分散在玻璃板上的透明的感应点或节点。

然而，不幸的是，便携式电子设备上玻璃的使用要求该玻璃为相对比较薄。一般来讲，当便携式电子设备受压或被放置于重力下时，玻璃越薄就越容易损坏。化学强化已经被用来强化玻璃。虽然化学强化是有效的，但仍持续地需要提供用来强化玻璃，即薄玻璃的改进的方法。

发明内容

本发明大体上涉及用来改进玻璃的化学强化的技术。在一个实施方式中，当进行化学强化时，可在玻璃制品上诱导机械应力。在另一个实施方式中，在玻璃制品的化学强化期间，可诱导振动，如超声波振动。在玻璃制品的化学强化期间，利用机械应力和/或振动可增强化学强化工艺的效力。因此，经过化学强化处理的玻璃制品不仅能够薄而且足够坚固并抗损伤。强化的玻璃制品非常适合用于消费产品，例如消费电子设备(如，便携电子设备)。

本发明可以用多种方式实现，包括作为一种方法、系统、设备或装置。下面讨论本发明的一些具体实施方式。

作为一种用于强化玻璃片的方法，一个具体实施方式，例如，可至少包括：获得将要进行化学强化的玻璃片；在该玻璃片上诱导暂时的机械应力；和至少在该玻璃片上诱导暂时的机械应力的同时对该玻璃片进行化学强化。

作为一种用于玻璃制品的玻璃强化系统，一个具体实施方式，例如可包括：用于在玻璃制品上诱导机械应力的应力夹具(stress fixture)，和提供碱金属溶液的浴工位(bath station)。该浴工位用于接收夹持玻璃制品的应力夹具及然后用于促进浴工位中的碱金属离子与玻璃制品中的钠离子进行交换。

作为一种处理玻璃片以改善其强度的方法，一个具体实施方式，例如，可以至少包括：将玻璃片固定在应力诱导夹具上；将使玻璃片固定于其中的应力诱导夹具浸于加热的碱金属浴中；确定是否应当从加热的碱金属浴中取出玻璃片；如果确定应当将玻璃片从加热的碱金属浴中取出，则从加热的碱金属浴中取出玻璃片；随后从应力诱导夹具上取下玻璃片；和在从加热的碱金属浴中取出且从应力诱导夹具上取下玻璃片后对玻璃片进行后处理。

作为一种用于强化玻璃片的方法，一个具体实施方式，例如，可至少包括获得将要进行化学强化的玻璃片，和利用离子交换来化学强化该玻璃片。该化学强化可至少包括(i)将该玻璃片置于碱金属离子浴中；和(ii)在该玻璃片上或玻璃片附近诱导振动状态。

作为一种用于玻璃制品的玻璃强化系统，一个具体实施方式，例如，可至少包括：夹具，其配置用来固定玻璃制品；振动元件，其配置用来在玻璃制品上或周围诱导振动状态；和浴工位，其提供碱金属溶液。该浴工位可用于接收夹持玻璃制品的夹具，也可以用于在振动元件在该玻璃制品上或周围诱导振动状态的同时，促进浴工位内的碱金属离子与玻璃制品中的钠离子进行交换。

作为一种用于处理玻璃片以改善其强度的方法，一个具体实施方式，例如，可至少包括：将玻璃片固定在振动诱导夹具上；将使玻璃片固定于其中的振动诱导夹具浸于加热的碱金属浴中；确定是否应当将玻璃片从加热的碱金属浴中取出；如果确定应当将玻璃片从加热的碱金属浴中取出，则从加热的碱金属浴中取出玻璃片；随后从振动诱导夹具上取下玻璃片；和在从热的碱金属浴中取出且从振动诱导夹具上取下玻璃片后，对该玻璃片进行后处理。

本发明的其他方面和优点可以通过下面结合附图的详细说明而变得清晰，其通过举例的方式说明本发明的原理。

附图的简要说明

本发明通过下面结合附图的详细描述将会易于理解，其中相同的附图标记代表相同的结构元件，且其中：

附图1是根据一个具体实施方式的玻璃强化工艺的流程图。

附图2说明根据一个具体实施方式的玻璃强化系统。

附图3A是根据一个具体实施方式的玻璃片工艺的流程图。

附图3B是根据另一个具体实施方式的玻璃片工艺的流程图。

附图4说明根据另一个具体实施方式的玻璃强化系统。

附图5是根据一个具体实施方式的逆交换(back exchange)工艺的流程图。

附图6A和6B是根据一个具体实施方式的电子设备的图形表示。

附图7A和7B是根据本发明另一个具体实施方式的电子设备的图形表示。

附图8说明根据一个具体实施方式的化学处理玻璃片表面的过程。

附图9A是根据一个具体实施方式的经过化学处理使得产生了化学强化层的玻璃盖的剖面图。

附图9B是根据一个具体实施方式的经过化学处理，如图所示包括其中嵌入钾离子的化学处理部分的玻璃盖的剖面图。

附图10是根据一个具体实施方式的包括将玻璃盖浸入离子浴中的化学处理工艺的图形表示。

本发明具体实施方式的详细描述

本发明大体上涉及用于改善玻璃的化学强化的技术。在一个具体实施方式中，当进行化学强化时，可在玻璃制品上诱导机械应力。在另一个具体实施方式中，在玻璃制品的化学强化期间，可诱导振动，如超声波振动。在玻璃制品的化学强化期间，机械应力和/或振动的利用可增强化学强化工艺的效力。因此，经过化学强化处理的玻璃制品不仅能够薄而且足够坚固并抗损伤。强化的玻璃制品非常适合用于消费产品，例如消费电子设备(如，便携电子设备)。

本发明的具体实施方式可涉及用于改进薄玻璃部件强度的装置、系统和方法，该薄玻璃部件用于消费产品，例如消费电子设备。在一个具体实施方式中，该玻璃部件可以是消费电子设备的外表面。例如，该玻璃部件可以例如对应于帮助形成电子设备显示区部分的玻璃盖(例如，位于显示器前面作为单独部件或在显示器内一体化)。作为另一个实施例，该玻璃部件可以形成消费电子设备外壳的一部分(例如，可以形成非显示区内的外表面)。在另一个具体实施方式中，该玻璃部件可以是消费电子设备的内部组件。例如，该玻璃部件可以是在消费电子设备的外壳内部提供的LCD显示器的玻璃片组件。

用于改善薄玻璃强度的装置、系统和方法特别适用于玻璃盖或显示器(如LCD显示器)，尤其是那些组装在小形状因数的电子设备如手持电子设备中(例如移动电话、媒体播放器、个人数字助理，遥控装置等)的。在这些小形状因数的具体实施方式中，玻璃可很薄，如小于3mm，或者更具体地在0.3-2.5mm之间。该设备、系统和方法也可用于其它设备的玻璃盖或显示器，包括但不限于包括相对大的形状因数的电子设备(例如便携式计算机、平板电脑、显示器、监视器、电视等)。在这些较大的形状因数的具体实施方式中，玻璃也可很薄，例如小于5mm，或更具体在0.3-3mm之间。

下面参照附图1-10讨论本发明的具体实施方式。然而，本领域技术人员很容易理解，这里给出的关于这些附图的详细描述是为解释的目的，因为本发明超出这些限制性的具体实施方式。这些附图中提供的说明没有必要按比例画，而是以易于表达的方式进行说明。

附图1是根据一个具体实施方式的玻璃强化工艺100的流程图。该玻璃强化工艺100用于化学强化玻璃片使它更适于其特殊用途。

该玻璃强化工艺100可包括104对玻璃诱导物理作用。在一个实施例中，该物理作用可属于施加在玻璃的至少一部分上的机械应力。在另一实施例中，该物理作用可属于施加在玻璃的至少一部分上的机械振动，如超声波振动。

当104在玻璃中诱导物理作用时，玻璃可被106化学强化。在一个实施方式中，玻璃可通过化学处理被106化学强化。具体而言，玻璃可被放置在钾溶液中，使得来自钾溶液中的钾离子可与玻璃中的钠离子进行交换。

在玻璃进行106化学强化时，通过104诱导物理作用，玻璃可以增强的方式被106化学强化。更具体地，物理作用的存在允许玻璃在更大程度上被强化106。106单元后，玻璃片已经被化学强化。由于向玻璃提供的物理作用，玻璃可在更大程度上进行化学强化。106化学强化后，玻璃强化工艺100结束。

附图2说明根据一个具体实施方式的玻璃强化系统200。玻璃强化系统200接收待通过化学处理被强化的玻璃制品202。该玻璃强化系统200还提供夹具204。该玻璃制品202和夹具204被提供给夹紧装置工位206。在该夹紧装置工位206，玻璃制品202可被夹具204固定或可固定于夹具204上。在一个具体实施方式中，该夹紧装置工位配置成向玻璃制品提供物理作用。在一个实施例中，物理作用可属于施加在玻璃制品的至少一部分上的机械应力。在另一个实施例中，物理作用可属于施加在玻璃制品的至少一部分上的机械振动，如超声波振动。

然后，其上固定了玻璃制品202的夹具204可被插入(如浸入)浴工位提供的浴208中。浴208可包括碱金属溶液，如钾溶液210。在浴工位，在玻璃制品202和钾溶液210之间发生离子交换。之后，当化学强化完成时，夹持玻璃制品202的夹具204可以从浴208中取出。此时，玻璃制品202已被化学强化。由于夹具204能够诱导物理作用，玻璃制品202能够比其它没有经受物理作用的玻璃制品进行更大程度的化学强化。

此外，在从浴208中取出夹持玻璃制品202的夹具204后，玻璃制品202可从夹具204上取下。然后，根据需要的程度，可对玻璃制品202进行后处理。后处理可以根据玻璃制品的预期应用而广泛变化。然而，后处理可包括例如清洗、抛光、退火等中的一种或更多。

浴208中的钾溶液210可被热加到预定的温度，并且夹持玻璃制品202的夹具204可被浸入浴208中预定的时间段。通过浴208对玻璃制品202提供的化学强化的程度取决于：(1)玻璃的种类，(2)浴的浓度(如钾浓度)，(3)在第二浴208中的时间，及(4)浴208的温度。

在一个实施方式中，玻璃制品的玻璃例如可以是铝硅酸盐玻璃或钠钙玻璃。也应当注意到来自不同供应商的玻璃，即使是相同种类的玻璃，也能有不同的性质，这样就要求不同的值。保持玻璃制品202浸入浴208中的时间可为约6-20小时，浴208的温度可为约300-500摄氏度。

附图3A是根据一个具体实施方式的玻璃片工艺300的流程图。玻璃片工艺300用于处理玻璃片使得它更适于后序的在消费产品中的应用。

该玻璃片工艺300始于302获得玻璃片。然后为304，玻璃片可被固定于应力诱导夹具。应力诱导夹具可以夹持一片或多片玻璃并施加应力如载荷在一片或多片玻璃上。例如，该载荷可以将玻璃片的一部分置于施加的张力下而将玻璃片的另一部分置于压缩下。另外，应当注意到应力可以直接施加在玻璃片的特定区域，如玻璃的边缘。例如，通过化学强化而增强的边缘强化可以通过在该玻璃片的边缘诱导应力而获得。

接下来为306，夹持玻璃片的应力诱导夹具可被浸入加热的碱金属浴。例如，加热的碱金属浴可为加热的钾浴。然后是308决定单元，确定是否应当将玻璃片从加热的碱金属浴中取出。加热的碱金属浴例如可维持在预定的温度，并且连同玻璃片一起，应力诱导夹具可被浸入加热的碱金属浴中预定的时间段。如果308决定单元确定连同玻璃片一起的应力诱导夹具不从碱金属浴中取出，然后则为310，可选择地控制在玻璃片上诱导的应力。在这里，如果通过应力诱导夹具诱导的应力是静态的，那么在玻璃片保持在碱金属浴中时，可施加强制施加在玻璃片上的应力并将其保留在原位置。另一方面，当玻璃片保留在碱金属浴中时，施加在玻璃片上的应力可以动态方式被施加。可通过控制系统来实现310控制动态应力，以便施加的应力可以在数量(或程度)、位置，和/或持续时间上变化。

一旦308决定单元确定玻璃片将要从碱金属浴中取出，则连同玻璃片一起的应力诱导夹具被从碱金属浴中取出。然后为312，玻璃片可从应力诱导夹具上取下。之后，为314，在玻璃片上进行后处理。后处理可根据应用的不同而变化。例如，后处理可以包括对玻璃片进行抛光、研磨、加热、退火、清洁等中的一种或更多种。通常情况下，314在玻璃片上进行的后处理使玻璃片更适于它预期的应用。

在314进行后处理后，为316，玻璃片可被用于消费产品。玻璃片可被用作消费产品外壳的外部，或者可以被用于内部组件(如LCD玻璃面板)玻璃片。例如，消费产品可以是消费电子产品，如便携电子设备。在单元316后，玻璃片工艺300结束。

306将玻璃片浸入加热的碱金属浴(如加热的钾浴)中的预定时间段可以根据实施方式和预期的用途而变化。例如，玻璃片可被浸入温度为约300-500摄氏度的加热的钾浴中约6-20小时的预定时间。

附图3B是根据另一具体实施方式的玻璃片工艺350的流程图。该玻璃片工艺350用于处理玻璃片使得其可以更适用于后序的在消费产品中的应用。

玻璃片工艺350始于352，获得玻璃片。然后为354，玻璃片被固定在振动诱导夹具上。振动诱导夹具可向玻璃片上诱导振动或另外诱导振动以处理玻璃片。该振动可例如是超声波振动。应当注意到施加的振动可以被施加于整个玻璃片或可以直接施加于玻璃片的特定区域，如玻璃的边缘。例如通过向部分或整个玻璃片上诱导振动可导致通过化学强化的部分或整个玻璃片的强化增强。

356，夹持玻璃片的振动诱导夹具可浸入加热的碱金属浴中。例如，加热的碱金属浴可为加热的钾浴。然后358决定单元可确定是否应当将玻璃片从加热的碱金属浴中取出。加热的碱金属浴例如可维持在预定的温度，并且连同玻璃片一起的振动诱导夹具可被浸入加热的碱金属浴中预定的时间段。如果358决定单元确定连同玻璃片一起的振动诱导夹具不能从碱金属浴中取出，则然后为360，可控制在玻璃片上诱导的振动。这里，如果通过振动诱导夹具诱导的振动是静态的，那么当玻璃片保留在碱金属浴中时，可施加并且保留强制施加在玻璃片上的振动。例如，振动可被强制施加至少预定的时间段，在该时间段玻璃片在碱金属浴中。另一方面，当玻璃片保留在碱金属浴中时，强制施加在玻璃片上的振动可以动态方式施加。可通过控制系统来实现360控制动态振动，以便施加的振动可在数量(程度)、位置，和/或持续时间上变化。

一旦358决定单元确定玻璃片将从碱金属浴中取出，则连同玻璃片一起的振动诱导夹具被从碱金属浴中取出。然后为362，从振动诱导夹具上取下玻璃片。此后，为364，对玻璃片进行后处理。后处理可根据应用的不同而变化。例如，后处理可以包括对玻璃片抛光、研磨、加热、退火、清洁等中的一种或更多种。通常情况下，364在玻璃片上进行后处理使玻璃片更适合它预期的用途。

在364进行后处理后，为366，玻璃片可被用于消费产品中。玻璃片可被用作消费产品外壳的外部，或可被用作内部组件(如LCD玻璃面板)玻璃片。例如，消费产品可为消费电子产品，如便携电子设备。在单元366后，玻璃片工艺350结束。

单元356中，玻璃片浸入加热的碱金属浴(如加热的钾浴)中的预定的时间段可根据实施方式和预期的用途而变化。例如，玻璃片可被浸入温度为约300-500摄氏度的加热的钾浴中约6-20小时的预定时间。

根据另一个具体实施方式，玻璃处理可以进一步包括附加浴。提供该附加浴是为了在玻璃片(玻璃制品)表面提供少量的离子逆交换。该逆交换可用于将玻璃片中的碱金属离子(如钾离子)交换为钠离子。这个逆交换过程对于从外缘向内(10-70微米)的更大的压缩最大值能够有用，因为从外缘向内在最接近边缘处轻微存在缺陷和裂纹，这些缺陷和裂纹可能是导致玻璃片更易引起玻璃部件损坏的脆弱点。

附图4说明根据另一具体实施方式的玻璃强化系统400。该玻璃强化系统400接收将要通过化学处理来强化的玻璃制品402。该玻璃强化系统400还提供夹具404。玻璃制品402和夹具404被提供到夹紧装置工位406。在夹紧装置工位406，玻璃制品402可被夹具404固定或被固定在夹具404上。在一个具体实施方式中，配置夹紧装置工位以向玻璃制品提供物理作用。在一个实施例中，物理作用可属于强制施加在玻璃制品的至少一部分上的机械应力。在另一实施例中，物理作用可属于强制施加在玻璃制品的至少一部分上的机械振动，如超声波振动。

然后，在其上固定了玻璃制品402的夹具404可被插入(如浸入)到第一浴工位的浴408中。浴408可包括碱金属溶液，如钾溶液410。在第一浴工位，在玻璃制品402和钾溶液410之间发生离子交换，其实施对玻璃制品402外表面的化学强化。然后，当化学强化完成时，夹持玻璃制品402的夹具404可从浴408中取出。此时，玻璃制品402已经被化学强化了。由于夹具404能够诱导物理作用，玻璃制品402能够比其它没有经受物理作用的玻璃制品更大程度地被化学强化。

浴408中的钾溶液410可以被加热到预定的温度，夹持玻璃制品402的夹具404可以被浸入到浴408中预定的时间段。通过浴408向玻璃制品402提供的化学强化程度取决于：(1)玻璃的种类，(2)浴浓度(如钾浓度)，(3)在第二浴408中的时间，和(4)浴408的温度。

另外，在从浴408中取出夹持玻璃制品402的夹具404后，夹持玻璃制品402的夹具404可以被提供到提供有浴412的第二浴工位。玻璃制品402可被插入(如浸入)到包括钠溶液414的浴412中。这里，来自玻璃制品402中的碱金属离子(如钾离子)与钠溶液414中的钠离子进行交换。因为一些先前与玻璃制品进行交换的离子实际上未交换(unexchanged)或返回，这可以被称为逆交换。接下来，玻璃制品402被从浴412中取出。

浴412中的钠溶液414可被加热到预定的温度，并且玻璃制品402可被浸入到浴412中预定的时间段。使用浴408的预定的时间段可与使用浴412的预定的时间段相同或不同。通常情况下，使用浴412的预定的时间段基本上比使用浴408的预定的时间段短。

进一步，在从浴412中取出夹持玻璃制品402的夹具404后，可从夹具404上取下玻璃制品402。此后，根据需要的程度，对玻璃制品402进行后处理。后处理可以根据玻璃制品的预期应用而广泛变化。然而，后处理例如可包括清洗、抛光、退火等中的一个或多个。

在一个实施方式中，玻璃制品402的玻璃可以例如是铝硅酸盐玻璃或钠钙玻璃。来自不同供应商的玻璃，即使是相同种类的玻璃，也可具有不同的性质，因此需要不同的值。玻璃制品402保持浸入在浴408中的时间可为约6-20小时，并且浴408的温度可为约300-500摄氏度。浴412可以是钠(Na)浴或硝酸钠(NaNO₃)浴，在这两种情况下，钠浓度为30％-100％mol。玻璃制品402保持浸入在浴412中的时间可为约1-30分钟，且浴412的温度可为约350-450摄氏度。

附图5是根据一个具体实施方式的逆交换工艺500的流程图。该逆交换工艺500提供附加的、可选择的处理，该工艺可以与附图3A中说明的玻璃片工艺300或附图3B中说明的玻璃片工艺350一起使用。例如，可在玻璃片工艺300中单元308后及单元312之前选择性地采用逆交换工艺500，或者在玻璃片工艺350中单元358之后及单元362之前选择性地采用逆交换工艺500。

该逆交换工艺500提供附加浴来使钠逆交换进入玻璃片。根据逆交换工艺500，玻璃片可被浸入加热的钠浴中(502)。然后504决定单元可确定是否应当从加热的钠浴中取出玻璃片。例如，加热的钠浴可维持在预定的温度并且玻璃片可被浸入在加热的钠浴中预定的时间段。作为一个实施例，504决定单元可以确定在玻璃片已经浸入加热的钠浴中预定的时间段后，应当从加热的钠浴中取出玻璃片。

一旦504决定单元确定将要从加热的钠浴中取出玻璃片，玻璃片的处理可返回到312进行从应力诱导夹具上取下玻璃片，以及进行单元314的后处理，接着是附图3A中说明的玻璃片工艺300的操作，或者可选地进行362从振动诱导夹具上取下玻璃片，以及进行单元364的后处理，接着进行附图3B中说明的玻璃片工艺350的操作。

在逆交换工艺500中，加热的钠浴可被加热到预定的温度，并且玻璃片可以被浸入加热的钠浴中预定的时间段。玻璃片逆交换的程度取决于：(1)玻璃的种类，(2)浴浓度(如钠浓度)，(3)在钠浴中的时间，和(4)钠浴的温度。在一个实施方式中，玻璃片的玻璃可例如是硅铝酸盐玻璃或钠钙玻璃。而且，来自不同供应商的玻璃，即使是相同种类的玻璃，也可具有不同的性质，因此可能需要不同的值。加热的钠浴可为钠(Na)浴或硝酸钠(NaNO₃)浴，在这两种情况下，钠浓度为30％-100％mol。将玻璃片保持浸入在加热的钠浴中进行逆交换的预定的时间段可为约1-30分钟，并且加热的钠浴温度可为约350-450摄氏度。

如前面讨论的，玻璃盖可以被用作电子设备，如便携电子设备外壳部分的外表面。那些小的高便携式的便携电子设备可指手持电子设备。手持电子设备可例如用作媒体播放器、电话、因特网浏览器、电子邮件装置或它们的两种或更多种的某种组合。手持电子设备通常包括外壳和显示器区域。

附图6A和6B是根据一个具体实施方式的电子设备600的图形表示。附图6A描述了电子设备600的顶视图，附图6B描述了电子设备600关于基准线A-A’的剖面图。电子设备600可包括外壳602，外壳602具有玻璃盖窗604(玻璃盖)作为顶表面。盖窗604主要是透明的使得显示器组件606通过盖窗604是可见的。盖窗604可采用这里描述的化学强化工艺进行化学强化。显示器组件606例如可邻近盖窗604设置。外壳602也可包含除显示器组件外的内部电子组件，例如控制器(处理器)、存储器、通信电路等。显示器组件606可例如包括LCD模块。通过举例的方式，显示器组件606可包括液晶显示器(LCD)，该显示器包括液晶模块(LCM)。在一个具体实施方式中，盖窗604可与LCM一体形成。外壳602还可包括容纳内部电子组件的开口608来为电子设备600提供电子能力(electronic capabilities)。在一个具体实施方式中，外壳602不需要包括用于盖窗604的斜面(bezel)。代替地，盖窗604可延伸整个外壳602的顶表面，使得盖窗604的边缘可与外壳602的侧面对齐(或基本对齐)。盖窗604的边缘可保持暴露。尽管盖窗604的边缘可如附图6A和6B所示为暴露的，在可选的具体实施方式中，边缘可被进一步保护。作为一个实施例，盖窗604的边缘可从外壳602的外侧凹入(水平地或垂直地)。作为另一个实施例，盖窗604的边缘可通过环绕或邻近盖窗604的边缘设置的附加材料来进行保护。

盖窗604通常可以用多种方式进行安装或配备。通过举例的方式，盖窗604可以配置为设置在下面的显示器(如显示器组件606)上方的保护玻璃片，所述显示器例如为平板显示器(如LCD)或触摸屏显示器(如LCD和触摸层)。可选择地，盖窗604可有效地与显示器一体化，如玻璃窗可形成为显示器的至少一部分。另外，盖窗604可基本上与触摸感应设备，如与触摸屏结合的触摸层一体化。在某些情况下，盖窗604可用作显示器的最外层。

附图7A和7B是根据本发明的另一个具体实施方式的电子设备700的图形表示。附图7A描述了电子设备700的顶视图，附图7B描述了电子设备700关于基准线B-B’的剖面图。电子设备700可包括外壳702，外壳702具有玻璃盖窗704(玻璃盖)作为顶表面。盖窗704可采用这里描述的化学强化处理进行化学强化。在该具体实施方式中，盖窗704可以通过外壳702的侧表面703进行保护。这里，盖窗704没有完全延伸到外壳702的整个顶表面，然而，侧表面703的顶表面可邻近盖窗704的外表面并与盖窗704的外表面垂直地对齐。由于盖窗704的边缘可为圆形的以增强强度，因此在侧表面703和盖窗704的外周边缘之间存在缝隙705。考虑到盖窗704的厚度很薄(如小于3mm)，缝隙705通常非常小。然而，如果需要的话，缝隙705可以用材料填充。该材料可以是塑料、橡胶、金属等。该材料可适合缝隙705以使电子设备700的整个前表面齐平，即使跨越邻近盖窗704的外围边缘的缝隙705。填充缝隙705的材料可为柔性的。设置在缝隙705中的材料可以填充垫圈。通过填充缝隙705，另外，可填充或密封外壳702中的可能的不希望的缝隙以防止缝隙705中形成污染(如灰尘、水)。尽管侧表面703可与外壳702一体化，侧表面703可选地可与外壳702分离，例如作为盖窗704的斜面。

盖窗704主要是透明的使得显示器组件706通过盖窗704可见。显示器组件706可例如邻近盖窗704设置。外壳702也可包含除显示器组件以外的内部电子组件，例如控制器(处理器)、存储器、通信电路等。显示器组件706可例如包括LCD模块。通过举例的方式，显示器组件706可包括液晶显示器(LCD)，该液晶显示器包括液晶模块(LCM)。在一个具体实施方式中，盖窗704与LCM一体形成。外壳702还可包括用于容纳内部电子组件的开口708来为电子设备700提供电子能力。

电子设备700的前表面还可包括用户界面控制708(如点击转盘(click wheel)控制)。在这个具体实施方式中，盖窗704没有覆盖电子设备700的整个前表面。电子设备700大致包括覆盖部分前表面的部分显示器区域。

盖窗704通常可用多种方式进行安装或配备。通过举例的方式，盖窗704可配置为位于下面的显示器(如显示器组件706)的上方的保护玻璃片，所述显示器例如为平板显示器(如LCD)或触摸屏显示器(如LCD和触摸层)。可选择地，盖窗704可有效地与显示器一体化，如玻璃窗可形成为显示器的至少一部分。另外，盖窗704可基本上与触摸感应设备，如与触摸屏结合的触摸层一体化。在某些情况下，盖窗704可作为显示器的最外层。

如上面所述的，该电子设备可为手持电子设备或便携电子设备。本发明可用于能使玻璃盖不仅薄而且足够坚固。由于手持电子设备和便携电子设备都可移动，因此它们潜在地遭受静止设备不会遭受的各种不同冲击事件和应力。同样地，本发明非常适合供给薄型设计的手持电子设备和便携电子设备的玻璃表面。

强化玻璃如玻璃盖或盖窗对于薄玻璃应用是特别有用的。例如，被强化的玻璃盖的厚度可在约0.5-2.5mm之间。在其它具体实施方式中，强化适用于厚度小于约2mm，或者甚至小于约1mm，或更甚至小于约0.6mm的玻璃制品。

化学强化玻璃，如玻璃盖或盖窗，对玻璃边缘更有效，该玻璃边缘是通过预定的边缘几何结构形成为圆形的，该几何结构具有应用于玻璃边缘角的、厚度的至少10％的预定曲率(或者边缘半径)。在其它具体实施方式中，预定的曲率可为玻璃厚度的20％-50％之间。

在一个具体实施方式中，玻璃盖的尺寸取决于关联的电子设备的尺寸。例如，对于手持电子设备，玻璃盖对角线的尺寸通常不超过五(5)英寸(约12.7cm)。作为另一个实施例，对于便携电子设备，如更小的便携计算机或平板电脑，玻璃盖对角线的尺寸通常在四(4)英寸(约10.2cm)至十二(12)英寸(约30.5cm)之间。作为另一个实施例，对于便携电子设备，如全尺寸便携计算机、显示器(包括电视)或监视器，玻璃盖对角线尺寸通常在十(10)英寸(约25.4cm)至二十(20)英寸(约50.8cm)之间或甚至更大。

然而，应当认识到，随着屏幕尺寸的变大，玻璃层的厚度可能需要更大。玻璃层的厚度可能需要增加以维持更大的玻璃层的平面性。当显示器能仍保持相对薄时，最小厚度可随着屏尺寸的增加而增加。例如，对于小的手持电子设备，玻璃盖的最小厚度可对应为约0.3mm，对于更小的便携计算机或平板电脑，约为0.5mm，对于全尺寸便携计算机、显示器或监视器约为1.0mm或更大，再次取决于屏的尺寸。然而，更普遍地，玻璃盖的厚度可取决于电子设备的应用和/或尺寸。

如上面讨论的，玻璃盖，或更普遍地，玻璃片可以被化学处理使得玻璃表面被有效地强化。通过这种强化，玻璃片可以被制备得更坚固使得更薄的玻璃片能够用于消费电子设备。具有足够强度的更薄的玻璃允许消费电子设备变得更薄。

附图8描述了根据一个具体实施方式的化学处理玻璃片表面的工艺800。该工艺800可表示根据一个具体实施方式的与在如上所述的浴工位，例如碱金属浴(如钾浴)中化学强化有关的处理。该化学处理玻璃片表面，例如玻璃片边缘的工艺800可始于获得玻璃片的步骤802。在一个具体实施方式中，将玻璃板切割(singulate)成玻璃片如玻璃盖后可获得玻璃片，并且玻璃片的边缘被处理成具有预定的几何结构。然而，应当认识到，将要化学处理的玻璃片可从任何合适的来源获得。

在步骤804，玻璃片可被放置在架子上。在化学处理过程中，该架子通常被配置来支撑玻璃片，及其它多个玻璃片。一旦玻璃片被放置在架子上，在步骤806该架子可被浸入加热的离子浴中。该加热的离子浴通常是包括一定离子(如碱金属离子，如锂、铯或钾)浓度的浴。应当认识到，浴中离子的浓度可以变化，因为离子的浓度变化时，使得玻璃表面上的压缩应力得到控制。加热的离子浴可以被加热到任何合适的温度以便于离子交换。

当架子浸入加热的离子浴后，在步骤808可以诱导物理作用，并且在步骤810中在离子浴和固定在架子上的玻璃片之间使得离子交换发生。该物理作用可通过架子来实现。在通常包括Na⁺的玻璃片与离子浴之间发生扩散交换。在扩散交换的过程中，比Na⁺大的碱金属离子有效地取代玻璃片中的Na⁺离子。通常，在玻璃片表面区域附近的Na⁺离子可以被碱金属离子取代，而在非表面区域的玻璃部分Na⁺基本上不被碱金属离子取代。由于碱金属离子取代玻璃片中的Na⁺离子，在玻璃片的表面附近有效地产生了压缩层。来自玻璃片中被碱金属离子取代的Na⁺成为离子溶液的一部分。另外，在步骤808诱导的物理作用可以用来增强离子浴和玻璃片之间的离子交换。作为第一个实施例，在一个具体实施方式中，物理作用可属于强制施加在玻璃片上的应力。作为第二个实施例，在另一个具体实施方式中，该物理作用可属于强制施加在玻璃片或离子浴上的振动。

在步骤810中可进行确定，是否将架子浸入加热的离子浴中的时间段已经结束。应当认识到，取决于实施方式，架子浸入的时间可以宽范围地变化。通常，架子浸入时间越长，即碱金属离子与Na⁺离子的交换时间越长，则化学强化层的深度越深。例如，对于厚度在1mm数量级的玻璃板，在离子浴中提供的化学处理(如离子交换)可进入玻璃片表面的10微米或更厚。例如，如果玻璃片由钠钙玻璃形成，由于离子交换而产生的压缩层深度可为约10微米。作为另一个实施例，如果玻璃片由铝硅酸盐玻璃形成，由于离子交换而产生的压缩层深度可为约50微米。

如果步骤810中确定架子浸入加热的离子浴中的时间段没有结束，则工艺800流程可回到步骤808，在该步骤使得离子浴和玻璃片之间的化学反应继续发生。可选地，如果确定浸入的时间段已经结束，则诱导的物理作用可在步骤812中停止，且在步骤812中将架子从离子浴中取出。在架子从离子浴中取出后，在步骤814中可以从架子上取下玻璃片，玻璃片表面的化学处理工艺800可完成。然而，如果需要，可对玻璃片进行抛光。抛光能够例如去除化学处理后玻璃片上的任何雾状物或残余物。

如前所述，经过化学强化工艺的玻璃盖通常包括化学强化层。附图9A是根据一个具体实施方式的已经过化学处理使得产生了化学强化层的玻璃盖的剖面图。玻璃盖900包括化学强化层928和非化学强化部分926。在一个具体实施方式中，尽管玻璃盖900整体上经过化学强化，外层表面受到强化。强化的效果是非化学强化部分926处于张力状态而化学强化层928处于压缩状态。尽管附图9A中的玻璃盖900显示为具有圆形边缘几何结构902，应当认识到，玻璃盖900通常可以具有任何边缘几何结构，虽然边缘的圆形几何结构可以允许提高玻璃盖900边缘的强度。圆形的边缘几何结构902通过举例的方式被描述，而不是用于限定的目的。

附图9B是根据一个具体实施方式的玻璃盖的剖面图，该玻璃盖经过化学处理，如图所示包括已经嵌入钾离子的化学处理部分。化学强化层928具有厚度(y)，该厚度可根据将要使用玻璃盖900的特定系统的需要而变化。非化学强化部分926通常包括Na⁺离子934而不是碱金属离子936。化学强化工艺导致形成化学强化层928，使得化学强化层928既包括Na⁺离子934也包括碱金属离子936。

附图10是根据一个具体实施方式的包括将玻璃盖浸入离子浴的化学处理过程的图形表示。当部分显示在剖面图中的玻璃盖1000浸入或浸泡在加热的离子浴1032中时，扩散就发生了。如图所示，存在于玻璃盖1000中的碱金属离子1034扩散进入离子浴1032中，同时离子浴1032中的碱金属离子1036(如钾(K))扩散进入玻璃盖1000中，这样就形成了化学强化层1028。换句话说，来自离子浴1032中的碱金属离子1036可与Na⁺离子1034进行交换形成化学强化层1028。碱金属离子1036通常不会扩散进入玻璃盖1000的中心部分1026。通过控制化学强化处理的持续期间(如时间)、温度和/或离子浴1032中的碱金属离子1036的浓度，可以基本控制化学强化层1028的厚度(y)。

当玻璃盖浸泡在离子浴中时，离子浴中的碱金属离子的浓度可以变化。换句话说，在没有离开本发明的精神或范围的情况下，当玻璃盖浸入离子浴中时，离子浴中的碱金属离子的浓度可以维持基本恒定，可以增加，和/或可以降低。例如，当碱金属离子取代玻璃中的Na⁺离子时，该Na⁺离子变成离子浴的部分。因此，离子浴中的碱金属离子的浓度会变化，除非向离子浴中加入碱金属离子。

这里描述的技术可以被应用于被任何不同电子设备使用的玻璃表面，所述电子设备包括但不限于手持电子设备、便携电子设备和基本固定的电子设备。这些的例子包括任何已知的包括显示器的消费电子设备。通过举例的方式，而非限制性地，该电子设备可对应媒体播放器、移动电话(如便携式电话)，PDA，遥控装置、笔记本、平板电脑、监视器，一体化计算机(all in one computer)等。

上面描述的本发明的不同方面、特征、具体实施方式或实现方式可单独使用或以不同的组合使用。

关于玻璃制品的强化边缘的附加细节和/或不同的化学浴可以在下述文件中找到：(i)美国临时专利申请，No.61/156,803,申请日2009年3月2日，名称为“TECHNIQUES FORSTRENGTHENING GLASS COVERS FOR PORTABLE ELECTRONIC DEVICES”,这里将其通过引入并入本文；(ii)国际专利申请，No.PCT/US2010/025979,申请日2010年3月2日，名称为“Techniques for Strengthening Glass Covers for Portable Electronic Devices”,这里将其通过引入并入本文；(iii)美国临时专利申请No.61/374,988,申请日2010年8月18日,名称为“ENHANCED GLASS STRENGTHING OF GLASS”,这里将其通过引入并入本文；(iv)美国专利申请No.12/895,823,申请日2010年9月30日，名称为“ENHANCED STRENGTHENINGOF GLASS”；(v)美国专利申请No.12/895,372,申请日2010年9月30日，名称为“TECHNIQUESFOR STRENGTHENING GLASS COVERS FOR PORTABLE ELECTRONIC DEVICES”,这里将其通过引入并入本文；(vi)美国专利申请No.12/895,393,申请日2010年9月30日，名称为“TECHNIQUES FOR STRENGTHENING GLASS COVERS FOR PORTABLE ELECTRONIC DEVICES”,这里将其通过引入并入本文；和(vii)美国临时专利申请No.61/301,585,申请日2010年2月4日，名称为“TECHNIQUES FOR STRENGTHENING GLASS COVERS FOR PORTABLE ELECTRONICDEVICES,”这里将其通过引入并入本文。

尽管只描述了本发明的几个具体实施方式，应当理解，在没有背离本发明的精神或范围的情况下，本发明可以以很多其它特定形式实现。通过举例的方式，与本发明的方法关联的步骤可以广泛变化。在没有背离本发明范围的精神的情况下，步骤可以增加、删除，替换、合并和重排。类似地，虽然图中描述的操作是以特定的顺序，这不应被理解为要求以显示的特定顺序执行操作或者按顺序执行，或者执行全部说明的操作，以达到理想的结果。

尽管本说明书包含很多细节，这些不应当被解释为限制公开的范围或要求保护的内容，而是作为对公开的特定的具体实施方式的特定特征的描述。在分离的具体实施方式文中描述的某些特征也可组合实施。相反，在单一具体实施方式文中描述的不同特征也可在多个具体实施方式中分开实施或以任何合适的次级组合实施。此外，尽管上面多个特征可被描述为以某种组合起作用，但是来自要求保护的组合中的一个或多个特征可在某些情况下从该组合中分割出来，并且该要求保护的组合可以指次级组合或次级组合的变化。

尽管对本发明根据一些具体实施方式进行了描述，但存在它们的变换、改变和等同实例，它们都落入本发明的范围。也应当注意到有很多可选择的实施本发明方法的方式和装置。因此意指下面附加的权利要求可以被解释为当落在本发明的真实精神和范围内的情况下，包括所有这样的变换、改变和等同实例。

Claims

1.一种用于强化玻璃片的方法，所述方法包括：

获得将要进行化学强化的玻璃片；

在该玻璃片的第一部分中诱导张力和在该玻璃片的第二部分中诱导压缩；和

至少当在该玻璃片中存在张力和压缩时，化学强化该玻璃片。

2.如权利要求1所述的方法，其中该玻璃片的厚度不超过约1.0mm。

3.如权利要求1所述的方法，其中该玻璃片的厚度范围为约0.3mm至5.0mm。

4.如权利要求1所述的方法，其中第二部分包括该玻璃片的至少一个边缘区域。

5.如权利要求1所述的方法，其中玻璃片的化学强化包括将玻璃片置于钾溶液中。

6.如权利要求1-5任一项所述的方法，其中当对玻璃片进行化学强化时，动态诱导张力和/或压缩的起因。

7.如权利要求1所述的方法，其中张力和/或压缩的诱导使得化学强化更有效。

8.如权利要求1-5或7中任一项所述的方法，其中该方法还包括：

在化学强化之后，在玻璃片上进行后处理。

9.如权利要求1-5或7中任一项所述的方法，其中该方法还包括：

将玻璃片配置在便携电子设备上，该玻璃片用作该便携电子设备外壳的外表面的一部分。

10.如权利要求9所述的方法，其中玻璃片的厚度不超过约1.0mm。

11.如权利要求10所述的方法，其中该方法还包括：

在化学强化之后，在玻璃片上进行后处理。

12.一种用于玻璃制品的玻璃强化系统，包括：

夹具，用于夹持玻璃制品和在玻璃制品的第一部分中诱导张力和在玻璃制品的第二部分中诱导压缩；和

提供碱金属溶液的浴工位，该浴工位用于接收夹有玻璃制品的夹具，还用于促进浴工位中的碱金属离子与该玻璃制品中的钠离子交换，同时玻璃制品在第一部分中具有张力和在第二部分中具有压缩。

13.如权利要求12所述的玻璃强化系统，其中碱金属离子是钾离子。

14.如权利要求12所述的玻璃强化系统，其中碱金属溶液被加热到预定的温度。

15.如权利要求12中所述的玻璃强化系统，其中该玻璃强化系统包括：

提供钠溶液的后续的浴工位，该后续的浴工位用于接收在浴工位后的玻璃制品，并且用于将钠离子取代碱金属离子再引入玻璃制品的表面。

16.如权利要求12-15中任一项所述的玻璃强化系统，其中玻璃制品的厚度不超过约1.0mm。

17.如权利要求12-15中任一项所述的玻璃强化系统，其中玻璃制品的厚度范围为约0.3mm至5.0mm。