CN109153599B - 非对称化学强化 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了非对称强化玻璃制品、用于生产其的方法,以及该制品在便携式电子设备中的用途。使用预算量的压缩应力及拉伸应力,针对玻璃制品的效用优化非对称化学强化。在一些方面,该强化玻璃制品可经设计以降低掉落时的损坏或损坏传播。

Description

非对称化学强化
相关申请的交叉引用
本专利合作条约专利申请要求下列申请的优先权:于2016年5月19日提交的标题为“Asymmetric Chemical Strengthening”的美国临时专利申请No.62/339,062、于2016年7月14日提交的标题为“Asymmetric Chemical Strengthening”的美国临时专利申请No.62/362,578、于2016年7月29日提交的标题为“Asymmetric Chemical Strengthening”的美国临时专利申请No.62/368,787以及于2016年7月29日提交的标题为“AsymmetricChemical Strengthening”的美国临时专利申请No.62/368,792,这些申请的内容全文以引用方式并入本文。
技术领域
所描述的实施方案整体涉及玻璃制品的非对称化学强化。更具体而言,本发明实施方案涉及校准用于在便携式电子设备中使用的覆盖玻璃的强度及安全性。
背景技术
用于小形状因子设备的覆盖窗及显示器一般是由玻璃制成。虽然玻璃透明且抗刮,但是玻璃易碎且易于因冲击而失效。在这些玻璃部件中提供合理强度等级对降低玻璃部件失效的可能性而因此降低装置失效的可能性而言是关键的。
已使用化学强化来增加玻璃部件的强度。一般化学强化依赖于玻璃部件的整个表面上的压缩应力的均匀且对称的增加。已证明此类强化过程在某些程度上有效降低玻璃部件中的失效。然而,持续有形成用于在小形状因子装置中使用的更薄玻璃方面的显著压力,其中对称化学强化不足以依可靠方式防止冲击失效。
如此,虽然熟知化学强化是有效的,但是持续需要提供玻璃(尤其,薄玻璃)的强化的改善及替代方式。
发明内容
本文所描述的各种实施方案涵盖非对称强化玻璃制品。如与对称强化玻璃制品相比较,非对称强化玻璃制品具有增强的可靠性及安全性。一种非对称强化玻璃制品具有:第一区,其含有第一应力型样;及第二区,其含有第二应力型样。该第一应力型样及第二应力型样彼此不同。该第一应力型样与该第二应力型样的差异导致在该非对称强化玻璃制品中的一整体应力不平衡。该整体应力不平衡可致使该玻璃制品展现翘曲。
在附加实施方案中,材料可操作地附接至该玻璃制品以抗衡该玻璃制品的应力不平衡及翘曲,或替代地,附加区可形成于该玻璃中,此类附加区具有实用于抗衡该第一区与第二区应力不平衡的应力型样。还设想该第一区及该第二区可经图案化以彼此抗衡,并且限制或避免在该玻璃制品中的应力不平衡。
在一些方面中,该第一区具有第一应力型样及第一密度,该第一密度大于在该第二区中发现的第二密度,该第二密度具有第二应力型样。在其他方面中,离子扩散障壁及离子纳入(ion-inclusion)涂层可涂布在该第一区和/或第二区上以准许此类应力型样的形成。一个离子扩散障壁是由氮化硅所构成。另一离子扩散障壁是由二氧化硅所构成。
本文所描述的各种实施方案还涵盖一种用于搭配一电子设备使用的非对称强化覆盖玻璃,其中该覆盖玻璃经设计以降低或限制由一冲击(例如,掉落)所导致的损坏。该覆盖玻璃包括由非对称强化所导致的三个不同应力型样,第一应力型样对应于该覆盖玻璃的拐角区,第二应力型样对应于该覆盖玻璃的(一个或多个)笔直边缘或笔直周缘区,且第三应力型样对应于该覆盖玻璃的其余或中心区。该第一区经强化最多;与该第一区相比,第二区强化程度较小;且与该第一区及该第二区相比较,该第三区强化最小。为了维持对应于对于一电子设备为实用的一覆盖玻璃的一应力预算,所有该应力预算一般是花费在该第一区及该第二区上,允许该第三区的少许强化或无强化。此非对称强化型样致使此类拐角(大多数的冲击发生在此类拐角处)最大地经强化及抗冲击,该第二区具有对冲击保护的充分强化,及该第三区维持大体上平坦。
实施方案还包括:包括根据本公开的玻璃制品的便携式电子设备;以及制造相同便携式电子设备的方法。在一些方面中,该玻璃制品可经受监控及测试以识别用于在电子设备中使用的符合非对称强化玻璃制品。
在方法实施方案中,玻璃制品经非对称强化以校准该玻璃用于在便携式电子设备中使用。该玻璃制品可经校准以具有目标几何形状或提供一个或多个平坦表面。
一些非对称强化的方法包括使注入钠(sodium-infused)的玻璃制品浸没于钾离子浴中,同时优先输送在该玻璃制品的预先确定表面处的钾离子。在一些方面中,使注入钠的该玻璃制品浸没于该钾离子浴伴随使该玻璃制品的相同预先确定表面经受微波辐射。
在附加方法实施方案中,应力关系经识别且使用化学强化被实施。在一些方面中,玻璃成型与非对称化学强化组合以提供具有合适几何形状的玻璃制品。
附图说明
经由以下结合附图的具体实施方式可更易于理解本公开,其中相似附图标号指称相似结构组件,而其中:
图1展示根据本文的实施方案的玻璃制品的图解。
图2是根据本文的实施方案的玻璃强化过程的流程图。
图3展示根据本文的实施方案的玻璃强化系统。
图4A是根据本文的实施方案的已经过对称化学处理的玻璃盖的剖面图。
图4B是已经过对称化学处理的玻璃盖的剖面图,如所展示以包括已根据本文的实施方案植入钾离子于其中的化学处理部分。
图5A是用于玻璃的晶格结构的图解。
图5B是用于对应的经致密化玻璃的晶格结构的图解。
图6是玻璃盖的部分剖面图的图解,其展示经致密化玻璃的两个区。
图7A是根据本文的实施方案的玻璃盖的部分剖面图的图解,其展示张力/压缩应力分布。
图7B是根据本文的实施方案的玻璃盖的部分剖面图的图解,其展示缩减的张力/压缩应力分布。
图7C是根据本文的实施方案的玻璃盖的部分剖面图的图解,其展示非对称张力/压缩应力分布。
图8是根据本文的实施方案的非对称玻璃强化的流程图。
图9是已经过非对称化学处理的玻璃盖的剖面图。
图10是具有施加至中心部分的SiN涂层、同时边缘及拐角部分维持未涂布的覆盖玻璃。
图11A是具有施加至顶部表面及底部表面的涂层的组合的玻璃盖的剖面图。
图11B是玻璃盖的剖面图,其示出在图11A中所描述的涂层实施方案。
图12A及图12B示出在覆盖玻璃的前表面及后表面上使用高离子浓度的糊剂。
图13展示根据本文的实施方案的替代玻璃强化系统。
图14A至图14E示出根据本文的实施方案的用于化学强化预弯曲玻璃的处理。
图15展示根据本文的实施方案的用于包覆积层玻璃制品的玻璃强化系统。
图16是使用非对称玻璃处理的玻璃制品生产的流程图。
图17A及图17B示出在潜在裂纹点(fracture spot)处进行化学强化以最小化裂纹传播。
图18是根据本文的实施方案的裂纹型样应力曲线图。
图19是玻璃制品生产的流程图,其中玻璃制品具有不同化学强化的至少三个区。
图20是覆盖玻璃生产的流程图,其中玻璃制品在其拐角处具有最大量的化学强化、沿其周缘侧边缘具有较少量的化学强化、及在玻璃的其余部分中具有最少量的化学强化。
图21展示根据本文的实施方案的覆盖玻璃的图解。
图22展示在图19中的拐角的剖面图以示出非对称化学强化。
图23是根据本文的实施方案的运用玻璃成型技术来补偿非对称化学强化的流程图。
图24是针对根据本文的实施方案的三个阐释性玻璃制品的压缩应力对压缩深度的图形表示。
图25示出根据本文的实施方案的经形成为预先确定几何形状的玻璃制品。
图26示出根据本文的实施方案的玻璃制品在形成之后经受CNC及抛光。
图27示出根据本文的实施方案的玻璃制品在形成及CNC之后局部涂布有扩散障壁(SiN)。
图28A及图28B示出根据本文的实施方案的图12的玻璃制品的非对称化学强化。
图28C是根据在图23A中所展示的玻璃制品的应力分布。
图29A及图29B示出根据本文的实施方案的在玻璃制品上的SiN层氧化成SiO2
图30A及图30B示出根据本文的实施方案的对经形成玻璃制品进行的非对称化学强化。
图30C是根据在图25A中所展示的玻璃制品的应力分布。
在附图中使用的交叉影线(cross-hatching)或阴影是大致上提供用来阐明相邻组件之间的边界并且还有助于说明书附图的识别。因此,交叉影线或阴影的存在或不存在皆非表达或指示对于附图中示出的任何组件的特定材料、材料性质、组件比例、组件尺寸、相似示出的组件的通用性,或任何其他特性、属性或性质的偏好或需求。
此外,应理解,在附图中提供的各种特征及组件(及其集合与群组)的比例及尺寸(相对或绝对)以及彼等之间呈现的边界、离距及定位关系仅仅为了有助于理解本文描述的各种实施方案,并且因此,非必然按比例呈现或示出,并且非意图指示对于所示出实施方案的偏好或需求而排除参考其描述的实施方案。
具体实施方式
现在将详细参考附图中示出的代表性实施方案。应理解,下文描述非意图使实施方案限于优选实施方案。相反地,意图涵盖可包括在如随附权利要求书所定义的所描述的实施方案的精神及范围内的各种替代例、修改例及同等例。
以下公开涉及玻璃制品、生产玻璃制品的方法、且涉及在电子设备中的此类玻璃制品的效用。实施方案还涉及玻璃强度的非对称增加,尤其涉及非对称强化玻璃制品以进一步校准在电子设备中的该玻璃制品的可靠性及安全性。在一些实施方案中,该电子设备可包括:外壳;显示器,其经定位成至少部分在该外壳内;及玻璃制品,例如,根据本文的实施方案的覆盖玻璃。
在一示例中,该玻璃制品可是电子设备的外表面。该玻璃制品可对应于帮助形成显示区域的部件的一玻璃制品,或在一些例项中,涉及形成该外壳的部件。本文的实施方案特别涉及用于在便携式电子设备及小形状因子电子设备中的用途,例如,膝上型计算机、移动电话、媒体播放器、远程控制单位(remote control units)、及类似者。本文的一般玻璃制品是薄的,且一般厚度小于5mm,及在大多数情况中,厚度介于约0.3mm与3mm之间、及介于0.3mm与2.5mm之间。
图1是根据一实施方案的玻璃制品的透视图。玻璃制品100是具有与本应用一致的长度及宽度的薄玻璃片材。在如图1中所展示的应用中,该玻璃制品是用于电子设备103的外壳的覆盖玻璃。玻璃制品100可具有一前表面102、后表面(未图示)、顶部表面104、底部表面106、及侧表面108。各种表面及侧可是由区和/或部分所构成。例如,玻璃制品的一个区可是整个前表面,而后表面将视为一不同区。玻璃制品的另一区可是对应于该玻璃的一个或多个拐角的区域。区非必须是连续的,例如,该玻璃制品的所有四个拐角可是表示在单一区上。表面及区的强度需求可因用途而异,例如,暴露于外部环境的前表面102可需要不同于经围封而与环境隔离的后表面的强度。如下文更详细论述,玻璃制品100的边缘110可具有预先确定几何形状。
下文参考图2至图30论述这些及其他实施方案。然而,所属领域技术人员将明白,本文中关于这些图所给出的详细说明仅为了解说用途且不应解读为限制。
化学强化
本文的实施方案可利用玻璃强化过程,其中玻璃制品首先通过浸没于第一离子溶液(例如,钠)中被增强,且接着通过浸没于第二离子溶液(例如,钾)中被强化。
图2是根据一实施方案的玻璃强化过程200的流程图。玻璃强化过程200包括:获得一片玻璃202;透过化学处理来增强玻璃制品204;及透过进一步化学处理强化该玻璃制品206。
图3示出用于强化根据本文的实施方案的玻璃制品的实施方案300。将需要玻璃强化的玻璃制品302浸没于含有钠溶液306的第一浴304中。接着,从第一浴304移除增强强度的玻璃制品并将该增强强度的玻璃制品浸没于含有钾溶液310的第二浴308。在此阶段,玻璃制品302被对称强化,意指该玻璃制品的所有暴露表面已透过浸没于钠溶液中且接着浸没于钾溶液中而被同等地增强且强化。在一些实施方案中,该强化玻璃制品可经骤冷以排除从该经处理玻璃制品的进一步离子交换。
玻璃制品增强等级大致上受控于:玻璃的类型(玻璃制品可例如是硅酸铝玻璃(alumina silicate glass)或钠钙玻璃(soda lime glass)、及类似者);浴的钠浓度(钠或硝酸钠,一般30至100摩尔%);玻璃制品花费在浴中的时间(一般4至8小时);及浴温度(350至450℃)。
在该第二浴中的该玻璃制品的强化受控于玻璃的类型、钾离子浓度、玻璃花费在溶液中的时间、及溶液温度。此处,钾或氮化钾是在30至100摩尔%的范围内,但是该玻璃制品将在介于约300至500℃之间的溶液温度下维持在浴中达约6至20小时。
化学强化过程依赖于离子交换。在各溶液浴中,在其中的离子被加热以促进与该玻璃制品的离子交换。在一般离子交换期间,扩散交换发生于该玻璃制品与该离子浴之间。例如,在增强过程中,钠离子扩散至经暴露玻璃的表面,允许通过取代在硅酸盐或钠钙玻璃中找到的其他离子而使钠离子堆积在该玻璃的该表面中。一旦经增强玻璃制品浸没于钾浴中,与更朝向玻璃的内部或中间所找到的钠离子相比,在表面区域中的钠离子更大程度地被钾离子所取代。因此,取代钠离子的钾离子在玻璃制品的表面附近形成压缩层(基本上,与经交换的较小钠离子相比,较大的钾离子占去更多空间)。已自玻璃制品的表面移位的钠离子变成钾浴离子溶液的部分。取决于上文已论述的因素,如约10至100微米(且更一般为10至75微米)深的压缩层可形成于该玻璃制品中。
图4A是根据本文所描述的实施方案的玻璃制品400的剖面图,该玻璃制品已经过化学处理,使得建立对称化学强化层402。玻璃制品400包括化学强化层402及非化学强化内部部分404。虽然在通篇中更详细地论述,但是化学强化该玻璃制品的效应是内部部分404经受张力,而化学强化层402处于压缩中。该化学强化层具有可取决于特定用途的需求而变化的厚度(Y)。
图4B是化学强化过程的一图标表示。请注意,一些量的钠405自经增强玻璃制品扩散至离子浴,而钾(K)离子406扩散至玻璃制品的表面,形成化学强化层402。然而,碱金属离子(如钾)大致上过大而难以扩散至玻璃的中心部分,由此使得内部部分404仅经受张力且未处于压缩中。通过控制处理的持续时间、处理的温度、及涉及处理的各种离子的浓度,可控制强化压缩层402的厚度(Y),以及在该压缩层中的离子浓度。请注意,可通过在玻璃制品处理期间于两个浴的各自中维持一实质上恒定量的离子,来控制在化学强化过程中所涉及的离子浓度(例如,随着钾离子扩散至玻璃中,控制器将添加更多钾离子至离子浴中,由此助长钾继续扩散至玻璃中)。介于化学强化压缩电平(在表面的离子浓度及深度两者)与内部张力部分之间的关系形成经化学处理玻璃制品的应力型样。
可新增附加离子浴浸没至基本玻璃化学强化过程。例如,可使用包括钠或硝酸钠的第三浴以浸没该强化玻璃,以该第三浴中的钠离子从该压缩层交换出钾离子。此称为反向交换(back-exchange)或增韧(toughening)过程。使用该增韧过程以进一步控制压缩层的深度及强度,且具体而言,以自顶部表面区域附近移除一些压缩应力,同时允许下伏钾离子留在该压缩层的较低区域中。此外,该增韧过程玻璃制品的中心张力(参见下文)。
虽然本文描述钠增强及钾强化,但是其他离子组合是在本公开的范围内,例如,使用锂代替钠,或使用铯代替钾,例如,钠-钾、钠-铯、锂-钾、锂-铯处理组合。本文中可使用任何离子组合,其提供在玻璃制品表面压缩及压缩深度的增加。
化学强化施加于玻璃表面,且依赖于玻璃表面暴露于该化学强化过程。在浸没一玻璃制品使得该制品的所有方面同等地暴露于离子浴的情况中,该玻璃制品表面将被对称强化,允许玻璃制品具有厚度均匀且经构成的压缩层(Y)。如本文的实施方案将展示,在一玻璃制品表面未被同等地暴露于化学强化的情况中,该表面被非对称强化,允许玻璃制品具有非均匀压缩层。如上文,非对称强化玻璃制品具有应力型样,然而,该应力型样基于化学处理的不对称而经修改。
在化学强化前预加热以增加玻璃密度
可通过在该化学强化过程前执行的各种热技术来增强或促进化学强化。化学强化受限于玻璃对于离子量或离子容积的饱和极限。在玻璃制品内的离子的大小、深度及浓度直接相关于玻璃的特性强化,如本文所描述,可修改及校准整个玻璃的特性强化以针对特定用途优化该玻璃。
在饱和情况中,不会(经由扩散)达成附加压缩层或深度修改。然而,在化学强化前,修改对玻璃制品的热输入,可允许增强玻璃表面密度,其将直接促进强化压缩层的浓度及深度。
在化学强化前将显著量的热能量加至玻璃制品的情况中,可增加该制品的玻璃密度。在这些实施方案中的玻璃密度导致玻璃晶格被加热至致密化点。
如图5A和图5B中所示,与未经处理的玻璃502(图5A)相比,较致密的玻璃500(图5B)提供较有限的晶格结构(更多限制且较不可挠)且较不能够经受离子扩散至更深位阶。
在图5A及图5B中,该玻璃具有起始玻璃晶格结构502,当加热至致密化温度时,该玻璃经致密化且提供小于非经致密化玻璃502的容积508的容积506供离子移动通过。对玻璃晶格的限制允许较少离子向内扩散,而在化学强化浴中的离子浓度仍然保持为高(如与用于非经致密化玻璃的离子浴相比较)。此外,虽然玻璃晶格已致密化,但是本文的实施方案未导致热输入至晶格崩陷点(图中未展示),而是热被施加至晶格限制点,一些离子能够扩散至玻璃中。确实扩散至玻璃中的离子被紧密地堆集在经致密化玻璃的表面且由此提供浅深度的较优表面压缩层。
如此,在化学强化过程的开始时增加玻璃密度限制离子扩散至玻璃表面中,允许玻璃在玻璃的表面处交换较大量的离子,但是仅允许交换至浅深度。在化学强化前通过初始热输入所处理的玻璃制品一般在表面处表现出较高化学应力,但是至较浅深度。这些玻璃制品最实用于高压缩应力但是至浅深度,例如,其中可能需要在化学强化玻璃上进行抛光或其他类似过程的制品,或其中玻璃会暴露于增加刮伤风险而非磨损及破裂(冲击)的制品。
一种此类热技术是在化学强化前退火玻璃制品。退火包括使玻璃制品在退火环境经受相对高温达预先确定量时间,且接着,使该玻璃制品经受受控制冷却达第二预先确定量时间。如与在化学强化前未经退火的相似玻璃制品相比较,一旦经退火及化学强化,该玻璃制品将具有经修改的压缩应力。如上所述,在玻璃制品需要高表面压缩应力(但是至较浅深度)的情况中退火尤其重要。
退火过程需要玻璃制品被加热至介于玻璃的应变点温度与软化温度之间的温度,还称为玻璃退火温度(对于硅酸铝玻璃,退火温度是介于约540至550℃之间)。退火玻璃制品的所需时间各异,但是一般是介于1至4小时之间,且冷却时间一般是约1/2℃/min达至多约5小时。
一般而言,已退火的玻璃制品可自受控制冷却直接取出并浸没于增强离子浴(钠)中,或替代地,该制品可进一步被气体冷却,并接着浸没于第一离子浴中。一旦退火,玻璃将抵抗较深的离子扩散,但是允许在表面处的一些扩散。扩散至该表面中允许高压缩应力(在浅深度下)。
用于在化学强化前升高玻璃制品密度的第二热技术是热均压(hot isostaticpressing)或HIP。HIP包括使玻璃制品在一惰性气体中同时经受热及压力达预先确定量时间。允许玻璃制品维持在HIP压力容器中直到玻璃制品更致密,其中在玻璃中的内部空隙是受限的。对于退火而言,在化学强化前通过HIP增加玻璃密度允许在玻璃制品表面产生较高压缩应力,但是至较浅深度(与对于未经受HIP的玻璃制品将预期者相比)。
HIP参数会变化,但是阐释性过程将涉及放置待化学强化的玻璃制品于HIP压力容器中、将该容器抽空成真空、及施加热至在该容器中的该玻璃制品。在压力下,取决于玻璃的类型及厚度,该容器可被加热至600至1,450℃。热及压力一般维持达约10至20分钟,其后允许该经处理玻璃冷却。在一些实施方案中,一合适的惰性气体可引入该容器中以促进该玻璃制品的加热。HIP是用于修改或增强化学强化过程的另一工具。
如图6中所展示,玻璃制品600的预加热可经局部化(而不跨该玻璃制品的整个表面),使得该玻璃制品的目标或预先确定区602经致密化。在此实施方案中,在化学强化前执行局部加热(如箭头604展示)且加热至介于玻璃应变点温度与软化温度之间的一点。可使用雷射或感应线圈加热来预加热该位置且由此提供玻璃制品,该玻璃制品包括经致密化玻璃表面608及非经致密化玻璃表面610两者。图6展示玻璃盖600的简单剖面图,其中侧边已被局部预加热以形成经致密化玻璃608,而该玻璃制品的中心呈现非经致密化玻璃610。
本文的实施方案包括通过加热技术预处理玻璃制品,以在整个表面上形成经致密化玻璃,或在预先确定区或区位(locale)中形成经致密化玻璃,留下不同玻璃密度的区。当经如此处理的一玻璃制品被化学强化612时,该制品将被非对称强化且具有非对称应力型样,其中与对应非经致密化玻璃相比较,经致密化玻璃展现一较高表面压缩应力,但是至一更浅的深度。已设想可使用预加热的计时及放置以优化玻璃表面压缩应力及该压缩应力的深度。
虽然在所有本文的实施方案中未明确注明,但是所有本文的实施方案的玻璃制品可包括在化学强化前已预加热以致密化玻璃的玻璃制品的使用。
偏好的边缘几何形状的化学强化
也可与化学强化组合地使用某些玻璃制品边缘几何形状,以针对特定效用强化一玻璃制品。例如,本文的实施方案提供实用于玻璃盖的强化的预先确定几何形状。可例如通过机械加工、研磨、切割、蚀刻、模制或抛光来达成边缘调处(manipulation)。
可用于电子设备中的玻璃盖的阐释性圆化边缘几何形状包括将边缘的边缘半径调处成该覆盖玻璃的厚度的10%,例如,针对1.0mm厚玻璃盖的0.1mm边缘半径。在其他实施方案中,对边缘的调处可包括边缘半径在该覆盖玻璃的厚度的20%至50%,例如,针对1.0mm厚玻璃盖的0.2mm边缘半径、针对1.0mm边缘半径的0.3mm边缘半径等。
大致上而言,本文的一些实施方案展示一玻璃盖的边缘的圆化增加该玻璃盖的强度。例如,圆化玻璃盖上的在其他情况下为尖锐的边缘改善边缘的强度,其由此强化该玻璃盖本身。大致上而言,边缘半径愈大,玻璃盖的表面上的强化可愈均匀。
如此,在本文的一些实施方案中,实用的边缘几何形状可与化学强化组合以产生更可靠且耐用的玻璃盖。例如,用于增加沿玻璃盖的周缘的压缩应力层深度的化学强化与具有30%的边缘半径的玻璃盖的四个边缘组合。
虽然在所有本文的实施方案中未明确注明,但是所有本文的实施方案的化学强化玻璃制品可包括其1、2、3或4个边缘经机械加工成实用的几何形状。对于覆盖玻璃设计,圆化可是从覆盖玻璃的厚度的10%至50%。
应力分布
根据本文的实施方案化学处理玻璃制品有效地强化玻璃的经暴露表面或经处理表面。透过此类强化,可制造更强更坚韧的玻璃制品,使得可在便携式电子设备中使用更薄的玻璃。
图7A是玻璃制品(例如,玻璃盖)的一部分剖面图的说明书附图。该图展示根据一实施方案的一初始张力/压缩应力分布。该初始张力/压缩应力分布可得自用于对称强化玻璃的表面区域的初始交换过程。一负σ图例指示张力的分布区域,同时正σ图例指示压缩的一分布区域。垂直线(σ是零)标定介于压缩与张力之间的交越。
在图7A中,展示玻璃盖的厚度(T)。展示在覆盖玻璃的表面的初始张力/压缩应力分布的压缩表面应力(CS)。覆盖玻璃的压缩应力具有自玻璃盖的表面朝向中心区域延伸的压缩应力层深度(DoL)。初始张力/压缩应力分布的初始中心张力(CT)是在玻璃盖的中心区域处。
如在图7A中所展示,初始压缩应力具有其中峰在玻璃盖702的表面700处的分布。即,初始压缩应力704的峰在玻璃盖的表面处。该初始压缩应力分布展示压缩应力随着压缩应力层深度自玻璃盖的表面朝向玻璃盖的中心区域延伸而减小。该初始压缩应力继续向内减小直到介于压缩与张力之间的交越706出现。在图7A中,使用右至左对角影线强调该初始压缩应力的缩减分布的区域。
在玻璃盖的表面处的峰值指示玻璃制品在失效前可吸收的弯曲应力,而压缩层的深度提供抗冲击保护。
在介于压缩与张力之间的交越后,初始中心张力708的一分布延伸至在玻璃盖的剖面图中展示的中心区域中。在图7A的说明书附图中,使用影线强调延伸至中心区域中的初始中心张力(CT)的缩减分布的区域。
一般而言,在一玻璃制品上的应力的组合经预算以避免失效且维持安全性,即,如果将太多应力置于一玻璃制品中,则能量最终将致使制品破裂或出现裂纹。因此,各玻璃制品具有应力预算,提供安全且可靠玻璃制品的压缩量对拉伸强度。
图7B是根据一实施方案的一玻璃盖的一部分剖面图的说明书附图,其展示经缩减张力/压缩应力分布。该经缩减张力/压缩应力分布可得自一双重交换过程。在图7B中展示经缩减张力/压缩应力分布的经降低压缩表面应力(CS’)。压缩应力层深度(D)现在对应于该经降低压缩应力。此外,在中心区域中展示经降低中心张力(CS’)。
鉴于图7B,应理解,该经降低压缩表面应力(CS’)展示分布随着压缩表面层深度自玻璃盖的表面延伸并朝向埋没(submerged)分布峰而增加。此类增加的压缩应力分布可有利于阻止破裂。在该埋没峰的深度(DoL)内,当破裂试图自表面传播而更深入至覆盖玻璃中时,该破裂会遇到增加的压缩应力(至多DP),其可提供破裂阻止动作。此外,自埋没分布峰进一步内部朝向中心区域延伸,该经降低压缩应力转向以提供一缩减的分布直到介于压缩与张力之间的交越出现。
图7A及图7B展示对称应力分布,其中覆盖玻璃的两侧具有同等压缩应力、压缩应力层深度、及中心张力。
图7C展示玻璃制品714的非对称应力分布,其中与底部表面718相比,顶部表面716展现一更显著压缩应力CS及压缩应力层深度(DoL)。请注意,在此情况中,与底部表面相比,顶部表面716将更耐用且更抗冲击。还请注意应力预算,可通过在底部表面上很浅的压缩深度来补偿在表面上所纳含的附加压缩应力。在无补偿的情况中,拉伸力720将延伸至左方且最终导致一高度不安全玻璃盖(拉伸强度将克服压缩强度)。
如将于下文更详细论述,通过使用本文所描述的非对称化学强化过程,达成具有类似图7C的用于校准效用的修改应力分布的玻璃盖制品的设计及生产。通过非对称强化一玻璃制品,可生产经校准且高度实用的玻璃制品。在此类例项中,任何玻璃片的应力预算可用于提供一应力分布,且因此提供具有针对其效用的优化表面的玻璃制品。
非对称化学强化
本文的实施方案导致生产非对称强化玻璃制品。非对称强化玻璃制品(例如,覆盖玻璃)可经设计成比对应对称强化玻璃制品更可靠、更抗损坏且更安全。
图8展示用于非对称强化一玻璃制品的阐释性流程图800。针对所需效用,基于玻璃制品的尺寸、其厚度、及其固有组合物来识别玻璃制品802。基于该所识别的玻璃的效用判定该玻璃可耐受多少应力的一预算804,及针对该玻璃的最佳可靠性及安全性所判定的一预算,即,在该玻璃中的应力经平衡以提供强度及安全性两者806。接着,校准该玻璃制品以展现实用的应力型样,以透过使用非对称化学强化来最大化应力预算及效用808。
例如,在便携式电子设备上使用的一片薄覆盖玻璃最佳地需要在其表面上的不同性质。在玻璃制品的前侧对后侧、在玻璃制品的周缘对中心、玻璃制品中的特征的周围、或在玻璃制品中难以抛光的区域,会需要不对称化学强化。然而,如上文所论述,各玻璃制品具有一应力型样以避免失效,其中必须大略平衡压缩应力及拉伸应力。如此,针对特定用途使用非对称化学强化以在特定玻璃制品的应力预算内,优化该玻璃制品的性质。
大致上而言,可使用非对称化学强化以针对特定区域提供较高(或较低)表面压缩层或较深(或较浅)应力层,同时通过不对玻璃制品内的拉伸应力加过度应力来维持玻璃的安全性。在玻璃的表面需要附加强度的情况中,可增加层的压缩,在玻璃需要磨损及破裂保护的情况下、可修改压缩层的深度,诸如此类。针对玻璃制品的区或部分最大化在玻璃制品内的应力的能力,允许设计可靠且安全的玻璃部件。大致上而言,在玻璃制品的顶部及底部表面上的压缩应力(量及深度)与所得拉伸应力的关联的关系给定玻璃制品的应力型样。应力型样可是沿着玻璃制品的X、Y或Z轴。
在本文的实施方案中,提供玻璃制品的非对称化学强化以:增加玻璃制品的可靠性用于用于特定用途;增加玻璃制品的安全性用于用于特定用途;促进玻璃制品的目标形状或形式(平坦或大体上平坦)用于用于特定用途;与其他技术组合地使用于促进玻璃制品的目标形状或形式;及其他类似效用。
图9展示非对称化学强化是取决于有差异地并入离子至玻璃制品的表面中。如上所述,基于玻璃制品的密度及整体离子饱和点(即,在玻璃中仅有这么多容积可涉及交换较大大小的离子,以增加制品压缩(参见901对903)),玻璃制品900可沿任何表面区域902交换及并入离子至一特定深度及浓度。沿该表面且至特定深度的离子浓度变更修改玻璃内部应力关系,此关系延伸跨玻璃厚度904,以及整个玻璃内部部分(内部张力/压缩应力如何跨玻璃制品的中间变更)906。如此,且如前文所论述,应力型样可跨玻璃制品的厚度(垂直-顶部至底部表面)904以及横跨或遍及玻璃制品(水平-侧至侧)906。
本文的实施方案利用这些对校准效用的应力关系,以提供经修改玻璃制品用于在便携式电子设备及小形状因子装置中使用。
经由遮蔽或涂层非对称强化
本文的实施方案包括在浸没在含离子浴之前施加遮蔽或离子扩散障壁至玻璃制品的部分。例如,在化学强化过程中,可经由扩散不可渗透材料(诸如金属或陶瓷)密封其中不需要扩散的区域来物理遮蔽玻璃表面的一部分以遮蔽离子。此类型物理遮蔽完全限制离子扩散至表面中且提供非对称强化,即,如与玻璃制品的其他暴露表面相比较,经遮蔽表面将不会接收到离子交换。一旦经化学处理,一般将自玻璃制品移除物理障壁。此时将有经处理表面及未经处理表面。
在另一实施方案中,如图10中所展示,使用由氮化硅(SiN)或其他类似材料所构成的涂层或膜,而非物理遮蔽。在图10中,施加涂层1000至玻璃盖1002的中心部分,同时边缘及拐角1004保持未涂布。此涂层将限制或排除在覆盖玻璃的中心区或部分处的离子扩散,同时允许化学强化非涂布区(边缘及拐角)。
在增强处理之前先施加涂层至玻璃制品以实质上阻挡所有离子扩散通过玻璃制品的经涂布部分。涂层可具有约5至500nm的厚度,虽然在适合处可使用其他厚度。在此阐释中,在化学强化过程完成时,玻璃制品的经涂布表面将不包括压缩层,而玻璃制品的其余部分将展现一压缩层。在化学强化过程完成时,可经由抛光自玻璃制品移除涂层,提供具有非对称强化的表面,或涂层可留在玻璃表面上,作为成品玻璃制品的部分。在此方面中,该涂层将经调整成合适厚度及组合物,以保持为玻璃制品的部分。
在其他实施方案中,在化学强化过程完成后,SiN涂层可被氧化以提供更可渗透离子的障壁。现在可透过化学强化重新浸没及处理相同玻璃制品,使得一些离子扩散透过二氧化硅障壁发生,且由此在该区位形成一些压缩层(而该玻璃制品的其余部分已被处理两次)。
如刚才所述,也可使用由替代材料(例如,二氧化硅)所构成的涂层来限制(而非排除)离子扩散至玻璃制品的表面。例如,由二氧化硅所构成的一涂层将仅限制离子扩散至玻璃制品表面,允许在经涂布区域中某程度的压缩层形成,而非离子交换浴所预期的完全强化。如上文,涂层将在化学强化过程完成后被移除,或留在原位作为成品制品的部分。在任一情况中,玻璃制品将具有非对称强化的表面。
图11展示在设计非对称强化玻璃表面时可使用的涂层类型(1100、1102、1104...)及厚度的组合。在图11A中,一系列涂层(1100、1102、1104)被施加至玻璃盖1110的顶部表面及底部表面(分别地,1106及1108)两者。涂层材料的各组合意在控制离子扩散至目标玻璃表面,且由此修改表面1112的化学强化。
基于透过涂层1100、1102及1104的离子扩散,玻璃制品可交换及并入离子至特定深度及浓度。如前述,沿表面且至特定深度的离子浓度变更,修改玻璃内部应力关系。在图11B中所展示的应力型样示出顶部表面1106的边缘1114(无涂层)沿表面接收最强离子浓度,且至最大深度。顶部表面1106的其余部分展示一些减少的离子并入,但是与边缘1116相比,程度较低。是内部的底部表面1108例如,基于积层涂层,具有限定三个离子并入区域1116、1118、1120的多个区。归因于涂层1100、1102及1104,底部表面的中心区1120几乎不具有或无离子并入。经组合的涂层排除几乎所有进入中心区中的离子扩散。其他区展示得自单一涂层或组合涂层的任一者的一些离子扩散。因此,达成应力关系,其中已施加多个涂层(离子障壁)以制备非对称强化玻璃制品。
进一步设想,也可使用多层涂层以控制进入目标玻璃表面中的离子扩散过程。例如,限制25%的来自化学强化过程的钠及钾离子扩散的一薄涂层可经积层横跨限制50%钠及钾离子扩散的第一较厚涂层。玻璃表面区域将潜在地具有限制0%(未涂布)、25%(第一涂布)、50%(第二涂布)、及75%(积层涂布)离子扩散的区域;其他实施方案可具有针对每个涂层的不同百分比。如上文,成品玻璃制品表面可包括此类涂层的各自,或可经处理以移除此类涂层,留下仅下伏非对称强化表面。还设想此类离子扩散障壁涂层可与离子障壁遮蔽组合以进一步允许经校准玻璃制品表面强度,例如,物理地遮蔽玻璃盖的底部表面及在该盖的顶部表面上以一25%离子扩散障壁来涂布图案或区位。
热辅助非对称化学强化
本文的实施方案包括在化学强化过程期间透过锁定目标的热施加来进行非对称玻璃强化。优先加热一玻璃表面区位可用于促进在该区位的应力松弛,且由此在化学强化过程期间允许在该区位的离子扩散增加。请注意,该热低于如上文所论述用于致密化玻璃所需的量。离子扩散增加允许交换附加离子至玻璃中,由此变更经加热表面的应力分布(相较于非加热表面)。例如,可透过使用加热线圈、雷射、微波辐射、及类似者来加热玻璃制品的一局部化区域,同时该玻璃制品浸没于化学强化离子浴中。
如上所述,在目标区位处的热的增加允许在玻璃表面中在加热区位处的离子扩散增加。增强加热在玻璃表面上的目标区位提供在加热区位处的非对称化学强化(相较于非加热表面)。使用经修改热分布的非对称化学强化特别有价值,其中可导引一雷射或微波束来修改针对具有已知失效点的部分的化学强化。例如,覆盖玻璃需要在拐角处的附加化学强化以限制因冲击而造成的破坏。
其中热足以松弛玻璃晶格、但是不会致使玻璃的致密化或致使在离子浴中的离子沸腾的加热温度是合适的。
在一实施方案中,玻璃制品通过浸没于第一离子浴及第二离子浴中而经化学增强。在浸没于该第一离子浴和/或该第二离子浴中时,透过使用经引导加热(线圈、雷射、微波等)来增加该玻璃制品的某预先确定部分的热分布。在该玻璃的晶格松弛及扩展的情况下,在该玻璃制品上的锁定目标区位经受附加离子交换。一旦热输入被认为足够,现在具有附加离子堆集至表面中的经非对称强化区位可经骤冷,以抑制离子从该区位交换返回。在化学强化期间增加热分布可用于增加玻璃表面的压缩应力及玻璃表面的压缩应力层深度两者。
经由糊剂及热局部非对称强化
如下文更详细论述,重要的是形成玻璃制品,其中在该玻璃制品中的应力是匹配用于提供特定形状(例如提供平坦表面)。
在一实施方案中,可使用经局部化的化学强化技术来促进离子扩散至玻璃制品的特定区域或区中。这些高浓度化学强化区可搭配在玻璃制品上的目标图案或点来逐步加入(instill)较高的表面离子浓度和/或更深的压缩层。纳入增强化学强化可用于提供些微曲率至玻璃表面(如果需要),或可使用增强化学强化以在玻璃表面的相对侧上(例如,前表面及后表面)抵抗彼此。
例如,可与热组合地使用包括高浓度钾的糊剂,以增强或促进直接自糊剂离子扩散至玻璃制品的局部化表面中。此高浓度及直接离子扩散优于通过浸没于离子浴所达成的离子扩散。在一实施方案中,需要依一预先确定图案增加离子扩散量的玻璃制品是依该预先确定图案涂布有一高离子浓度糊剂。该糊剂可例如是30至100摩尔%钠或氮化钾,及更一般而言是75至100摩尔%。根据需要多少离子扩散进入玻璃制品表面中来判定糊剂层厚度。接着,经涂布的玻璃制品置于一烘箱中且被加热达预先确定量时间,以依该预先确定图案增加进入该玻璃表面中的离子扩散。烘箱可是电烘箱或瓦斯式烘箱(或其他类似者)并且可达到自约250至500℃的温度。在一些实施方案中,该烘箱可在压力下,允许在加热步骤期间使用较高温度(且由此避免糊剂蒸发或沸腾)。
图12A和图12B示出在覆盖玻璃1206的前表面(图12A)及后表面(图12B)(分别地,1202及1204)上使用高浓度离子糊剂1200。可使用糊剂施加图案以促进非对称强化的分配,并以加至后盖的应力来抗衡加在前盖上的应力。在图12A及图12B中,呈现阐释性前表面图案及后表面图案。
在其他实施方案中,已增强的经涂布玻璃制品涂布有该高离子浓度糊剂(例如,钾),且接着置于钾离子浴中。接着,经涂布玻璃制品及离子浴置于烘箱中以进行加热,使得该糊剂直接沉积钾至玻璃表面,同时该钾离子浴允许离子扩散至玻璃制品的非涂布或暴露表面。
改变在糊剂中的离子浓度、糊剂图案在玻璃表面上的施加、糊剂的加热参数、糊剂的涂层厚度,提供用于建立一种非对称强化玻璃制品的各种设计选项。
可想象的是,含有高离子浓度的糊剂也可与遮蔽、离子障壁涂层及玻璃密度组合,以进一步优化目标玻璃制品的必要化学强化。也可想象的是可使用含有多个离子的糊剂,以及用一或多种、两种或更多种、三种或更多种等不同糊剂来涂布一玻璃制品表面,各糊剂具有不同的一或多种离子的浓度。
电场辅助非对称化学强化
如上文所展示,本文的实施方案包括在化学强化过程期间的非对称玻璃强化。在此实施方案中,在离子浴中的离子传输优先朝向玻璃制品的目标表面增加,由此增加在该目标表面处的离子扩散。相较于未与所增加离子浓度对应(in-line)的制品表面的其余部分,在表面处的离子浓度增加允许增加并入于玻璃表面中的离子量,最高达玻璃制品的离子饱和点。
通过利用在离子浴中提供化学强化但是低于玻璃制品的离子饱和点的离子浓度来最大化此实施方案的方面。在此方面中,电场将显著增加在与跨电场的优先离子传输对应(in-line)的表面处的离子浓度。
在阐释性实施方案中,在合适的离子浴建立电场以使离子优先横跨经浸没玻璃制品的目标表面扩散。如在图13中所展示,需要非对称化学强化的一玻璃制品1304定位在离子浴1300中介于正电极1306与负电极1308之间。通过外部电路1310的电子流允许浴的离子(例如,钾)流动朝向该负电极且由此进入经定位的玻璃制品的前表面1302中(如箭头1312展示)。在玻璃制品的前表面处增加离子浓度提供前表面的非对称强化,此是因为前表面1302将具有增加的离子扩散(相较于玻璃的后表面1314)。
针对电场梯度的替代实施方案包括与线圈、雷射、辐射或其他热加热(如箭头1316展示)组合地执行优先离子扩散。在此实施方案中,玻璃制品1304暴露于局部化微波辐射1316(例如其中需要增加化学强化处)。微波辐射促进在目标表面1302处的应力松弛。在离子浴中归因于所建立的电场而接收优先离子扩散的玻璃制品表面可有附加离子扩散进入该表面中,其中微波辐射促进应力关系(提供离子进入玻璃表面的更多空间)。可想而知,经如此处理的玻璃制品1304可具有多个不同的非对称强化区:被加热且与电场中离子对应(in-line)的区1318;未加热但是与电场中离子对应的区1320;经加热但是未与电场中离子对应的区(未图示);及未加热还未与电场中离子对应的区(1322)。
经由引入预弯曲的非对称强化
可通过在增强及强化过程之前及期间对玻璃制品加预应力而将非对称强化引入至该玻璃的表面中。在一实施方案中,该玻璃制品经形成(模制、牵引等)以具有一预所需曲率。在正确力下放置该经形成玻璃制品以维持形式,且接着使用如上文所描述的实施方案化学强化该经形成玻璃制品。例如,该经形成玻璃制品依该预应力或经形成形状置于离子交换浴中。由于在该玻璃被化学强化时该玻璃弯曲,所以其依一增强方式经强化。因此,对于曲形或弯曲玻璃制品,主要将对外弯曲表面进行化学强化(离子更易于扩散进入经拉伸玻璃晶格中),同时经压缩内表面经受有限化学强化。玻璃制品的外表面的不同部分可被选择性化学强化,或不同地化学强化,且/或玻璃制品可被选择性或不同地弯曲以抵销此类不同部分的非对称化学强化。在经预应力玻璃制品自其预弯曲释放后,外表面将具有较大量的强化(相较于内部),由此展现一非对称强化分布。
图14A至图14E示出根据一实施方案化学强化玻璃制品。在图14A中,展示玻璃制品1400具有厚度T。厚度T可是大致上如本公开通篇所描述(0.3至5mm)。玻璃制品1400具有外表面1402及内表面1404。
在图14B中,离子交换涂层(如上文所论述)1406涂布于玻璃制品1400的内表面1404上。依此方式,离子障壁限制离子扩散进入该玻璃制品的该内表面中。
在图14C中,该玻璃制品已弯曲,使得经弯曲玻璃制品1400’向内弯曲朝向内表面1404。该玻璃制品的弯曲产出具有曲率C的玻璃制品。在玻璃制品1400’中的曲率可是变化度数,且可通过力(夹具)或通过包括加热环境(坍陷(slumped over))而赋予曲率。
在图14D中,来自图14C的弯曲玻璃制品经受化学强化以产出具有强化区域1406的玻璃制品1400”。经化学强化区域1406经提供成相邻于外表面1402且不相邻于内表面1404。相较于该内表面处的层深度(DoL)(其最小或不存在),该经化学强化区域自该外表面向内延伸至较深入该玻璃中的层深度(DoL)。由于该外表面比该内表面实质上被化学强化更多,所以经化学强化玻璃制品1400”可称为非对称化学强化。
图14E示出在化学强化过程完成之后的经化学强化玻璃制品1400”’。继过程完成后,玻璃制品1400”’描绘为平面、或至少实质上平面。完成的玻璃制品1400”’具有增加压缩的外表面1402及内表面1404,内表面1404同时被向内弯曲并通过离子交换涂料被涂布,以限制或排除化学强化。在此分布设计中,经化学强化玻璃制品1400”’倾向于自该外表面向内包绕:意指该外表面压缩及扩展。在此类情况中,归因于该外表面(而非该内表面)的化学强化的翘曲致使曲率C被抵掉。结果,经化学强化玻璃制品1400”’不再具有曲率,如其在化学强化开始之前所具有者。
非对称强化不同包覆层
图15示出本文的另一实施方案,其包括透过将玻璃制品包覆层1502浸没在化学强化浴1504中来形成非对称强化玻璃制品1500,其中在该包覆层中的各玻璃制品具有不同起始离子浓度及组合物。接着,使用本文所描述的化学强化过程来强化具有第一玻璃制品及第二玻璃制品的包覆层,以提供两个非对称强化的玻璃制品。
在一方面中,由于该两个玻璃制品的起始组合物不同,所以各玻璃制品的暴露表面及边缘将不同地并入可用的离子。化学处理步骤的最终结果将是两个玻璃制品含有受保护表面(至包覆层内部)及经化学改性暴露表面及边缘。可通过遮蔽或涂布来进行暴露表面的修改,或通过其他本文的实施方案,如前文所述。可依此方式强化任何数目个制品,例如,在图15中,在相同时间强化三个玻璃制品。
化学强化玻璃制品堆
在其他方面中,具有实质上相同应力分布的非对称强化玻璃制品可堆在一起供共同处理以减轻或修改在成堆的玻璃中的应力。此处,玻璃制品可彼此堆成多个板并一起处理以最大化效率。玻璃制品可堆成非平面部件、经处理且接着经接合以显示接合应力或可预弯曲,且接着经接合以显示该接合应力。
非对称强化具有浓度梯度的玻璃制品
在另一实施方案中,在化学强化过程之前,可将不同组合物的两个玻璃制品熔融(fuse)在一起。此处,经熔融玻璃制品将具有基于其起始玻璃离子浓度及组合物而经化学强化的顶部表面(顶部玻璃),及基于其起始玻璃离子浓度及组合物而经化学强化的底部表面(底部玻璃)。
此外,使用相同前提,也可化学强化具有浓度梯度(组合物或离子)的一个玻璃片以提供经非对称强化玻璃。如上文,玻璃制品在该玻璃制品的不同位置处具有待于离子浴中交换的不同离子,使得所得表面将被非对称强化。
因此,可使用起始玻璃的设计(包括其起始离子浓度及位置),以校准经离子扩散及非对称强化的玻璃。
机械和/或化学改性以调节(tune)应力分布
本文的实施方案包括使用后化学强化、机械和/或化学过程,以微调玻璃制品的应力。在已根据本文所描述的任何实施方案制备玻璃制品的情况中,会需要例如微调在该玻璃中的压缩应力层或调节介于拉伸与压缩力之间的关系。机械(研磨、抛光、切割等)或化学(HF或其他类似酸的施加)移除材料可用于局部修改该玻璃制品的应力分布。
例如,在判定压缩表面应力层的范围太大或太深的情况中,移除一些量的层将缓解应力并重新校准玻璃制品的应力分布。这些后化学强化实施方案尤其实用于仅需要少量应力修改(例如,自覆盖玻璃的一有限区域移除10μm)的情况中。
在玻璃制品生产期间的非对称化学强化
本文的实施方案包括基于使用本文所描述的化学强化实施方案的一者或多者来逐步修改玻璃制品应力分布。例如,在玻璃制品的生产导致不符合或不满意的结果的情况中,本文所描述的非对称化学强化实施方案可用于改造(form)应力以使玻璃制品合规。此可需要局部化非对称化学强化,或反的,移除材料,目的是在必要的处增加或移除应力以校正在玻璃制品中的任何缺陷。
图16示出流程图1600,其包括用于在玻璃制品生产期间的非对称化学强化的过程。使用本文所描述的任何实施方案来适当地处理1604具有已被指派特定校准应力型样1602的玻璃制品。通过判定玻璃盖是否展现正确强化参数来测试玻璃的可靠性及安全性1606。在玻璃制品符合非对称化学强化的情况中,提交玻璃制品用于使用1608。在玻璃制品无法展现其合适的化学强化的情况中,该玻璃制品通过本文所描述的过程及实施方案来重新施加合适的化学强化及测试1610。可按需要多次重复此过程以获得符合其用途的标准的玻璃制品。
如此,本文的实施方案包括监控及校正玻璃制品预先确定应力分布。校正可包括应力修改的如果干次重复直到获得所需的玻璃制品应力分布。
非对称化学强化以管理裂纹型样
本文的实施方案包括非对称强化玻璃制品以展现或管理预先确定裂纹型样。图17A及图17B展示施加至盖片材1704以最小化裂纹传播(图17A)或最小化拐角损坏1710(图17B)的阐释性化学强化1706/1708。
图18展示表面应力(CS)对距离图表,其示出张力点1800可沿玻璃制品的表面而发展,与在高表面应力点1802处相比,在张力点处更可能发生裂纹。
使用本文所描述的任何实施方案,可开发用于特定玻璃制品用途的最佳裂纹型样。实施方案包括以优化型样,定位表面压缩应力的量、压缩应力深度、顶部表面至底部表面拉伸对压缩应力,及平面拉伸对压缩应力。可通过识别并接着并入必要的压缩表面应力、应力及拉伸应力的深度来校准玻璃制品,以控制损坏或过度磨耗及破裂后的裂纹型样,以相较于其他区域在一些区域促进一裂纹(万一发生)。依此方式,可例如相较于覆盖玻璃的中心助长沿周缘的破裂。在一示例中,相较于较不偏好的位置,将更显著的拉伸应力定位在一所需裂纹位置1706或1710。可例如通过不规则使用及定位应力1706来管理破裂发展及传播。
设计覆盖玻璃以降低由冲击所致使的损坏或损坏传播
本文的实施方案导致生产用于便携式电子设备的非对称强化覆盖玻璃。如前文所论述,玻璃制品上的应力的组合经预算以避免失效并维持安全性,即,在玻璃有限的容积下,在玻璃将单纯因拉伸应力变成过度庞大并施加足以使玻璃破裂的压力而裂开或失效之前,可添加至该容积的离子材料只有这么多。
在本文的实施方案中,非对称强化覆盖玻璃具有一应力预算,其经优化以抵抗因装置掉落、从手上落下、撞击、及类似者(例如,一移动电话自使用者手掉落且掉到地板)的冲击而致使的损坏。鉴于此,大多数便携式装置在受冲击时倾向于装置的拐角处先受冲击,或在较少程度上,在装置的周缘笔直边缘处受冲击。因此,冲击对准覆盖玻璃的拐角,且在较小程度上,冲击对准覆盖玻璃的周长或边缘。较不可能且较不常见地,掉落的装置的前侧或后侧将先受冲击,即,其正面或背面平平地着地。如此,本文的实施方案经优化以通过预期冲击将发生在覆盖玻璃的拐角,或至少发生在覆盖玻璃的周缘笔直边缘来设计覆盖玻璃,以限制或降低在覆盖玻璃中的损坏(或损坏的传播)。
如前文所论述,可使用非对称化学强化以提供在覆盖玻璃内的经修改表面压缩。非对称强化必须符合针对玻璃的特定参数的应力预算。本文的实施方案包括其中利用应力预算来在覆盖玻璃拐角处提供最大抗冲击性、接着沿笔直周缘边缘的抗冲击性、及玻璃的大体上平坦前表面及后表面的更小程度的抗冲击性的覆盖玻璃设计。因此,实质上在覆盖玻璃的拐角及在某种程度上沿周缘利用经预算应力。几乎没有或无应力预算被分配至覆盖玻璃的中心或其余区。所赋予的强化是充分以增强抗冲击性防止损坏。此外,由于在覆盖玻璃的中心或其余区中几乎不使用应力预算,所以该区处于几乎没有至无不平衡的情况且可维持大体上平坦。
图19展示用于非对称强化具有多个区的玻璃制品的阐释性流程图1900,各区具有不同应力分布。在操作1902,针对所需效用,基于玻璃制品的尺寸、其厚度、及其固有组合物来获得玻璃制品。在操作1904,基于该所识别的玻璃的效用及例如针对掉落所致使的冲击损坏的增强抗性所判定的预算,来判定该玻璃可耐受多少应力的预算。如通篇所描述,该预算必须符合该玻璃的有限的容积,此是因为在该玻璃中纳入太多应力会致使拉伸应力在正常使用限制下导致破裂或损坏。
在操作1906,该玻璃制品接着分割成多个区。例如,在该玻璃中的第一区可具有最高化学强化的量,后续接着第二区,后续接着具有最少化学强化的量的第三区。在操作1908,该玻璃制品具有基于该三个不同区的一应力型样,例如,第一应力型样具有关于冲击的最大强度、第二应力型样具有小于该第一区的强度的量、及第三应力型样具有最低强度等级。在一些实施方案中,该第三区具有几乎没有或无化学强化。
图20展示用于非对称强化用于便携式电子设备的具有三个或更多个区的玻璃制品的阐释性流程图2000,各区具有不同应力分布。在操作2002,获得覆盖玻璃,其具有供在所关注的便携式电子设备中使用所一般要求的尺寸、厚度及组合物。在操作2004,判定该覆盖玻璃可耐受多少应力的一预算,其中该经预算应力维持大体上平坦覆盖玻璃,该大体上平坦覆盖玻璃在冲击事件(例如掉落)下具有增强的抗损坏性。该覆盖玻璃可分割成三个区,第一区,对应于该覆盖玻璃的拐角部分或区域;第二区,对应于该覆盖玻璃的笔直周缘部分(还称为周缘边缘区域);及第三区,对应于该覆盖玻璃的其余或中心区域。在一些实施方案中,该三个区是指该覆盖玻璃的顶部表面,或是指自顶部表面延伸至底部表面的应力分布。该第一区及该第二区可包括至多50%的该覆盖玻璃面积(留下50%的该覆盖玻璃面积用于该第三区)、至多40%的该覆盖玻璃面积(留下60%的该覆盖玻璃面积用于该第三区)、至多30%的该覆盖玻璃面积(留下70%的该覆盖玻璃面积用于该第三区)、至多20%的该覆盖玻璃面积(留下80%的该覆盖玻璃面积用于该第三区)、至多15%的该覆盖玻璃面积(留下85%的该覆盖玻璃面积用于该第三区)、至多10%的该覆盖玻璃面积(留下90%的该覆盖玻璃面积用于该第三区)、至多5%的该覆盖玻璃面积(留下95%的该覆盖玻璃面积用于该第三区)、至多2.5%的该覆盖玻璃面积(留下97.5%的该覆盖玻璃面积用于该第三区)、及至多1%的该覆盖玻璃面积(留下99%的该覆盖玻璃面积用于该第三区)。
在本文的一般实施方案中,在操作2006,该玻璃制品可被分割为:第一区,其包括实用于覆盖玻璃的拐角部分的第一应力型样;第二区,其包括实用于覆盖玻璃的笔直周长部分或边缘部分的第二应力型样;及第三区,其具有实用于覆盖玻璃的其余部分的一应力型样。在操作2008,该预算应力被分配至该三个区,其中该第一区比该第二区强化更多,该第二区比该第三区强化更多。在一些实施方案中,该第三区几乎没有或无经受化学强化,且整个应力预算使用在该第一区及该第二区上。在该第一区及该第二区上使用整个应力预算导致正常使用的玻璃制品处于拉伸应力,但具有改善能力以防止或降低由对该制品的冲击所致使的损坏。还请注意,该第一区及该第二区可形成围绕该第三区的连续周缘。
图21示出具有三个区的一覆盖玻璃2100,各区具有实用于降低覆盖玻璃中的损坏或损坏传播的应力型样。如上所述,存在用于覆盖玻璃2100的有限应力预算。应力预算被分配至三个区的各自,其中第一区2102(其对应于覆盖玻璃的拐角部分或区域)接收最高量的化学强化,第二区2104(其对应于笔直周缘侧或周缘边缘区域)接收第二最高量的化学强化,及第三区2106(其对应于覆盖玻璃2100的中心或其余区域)接收最少量的化学强化。在一些实施方案中,第三区1906可几乎没有或无经受化学强化。第三区2106可包括外部表面,其中其一部分(而非整个该第三区)一般大体上平坦。第三区2106还被较高强化的第一区2102及第二区2104环绕,第一区2102及第二区2104形成围绕该第三区的相连周缘。相连的第一区及第二区形成在覆盖玻璃的周界处的较高强度玻璃,其形成保护障壁以抵抗对于在该第三区中发现的较低强化玻璃的冲击。在一些实施方案中,该第一区及该第二区各形成一边缘且此类边缘可彼此接触以形成一斜角。使用应力预算以减少可能的冲击事件对第一区2102(且在较小程度上,第二区2104)造成的损坏或损坏传播,同时使该第三区保持大体上平坦或未受翘曲影响。至少,冲击很可能分布至覆盖玻璃2100的第一区及该第二区,该第一区及该第二区形成围绕且环绕置中定位的第三区2106的周缘。此外,该第一区可被热加热至允许增加化学强化的温度(相较于无热加热的相同区)。在非对称强化期间该第二区也可被热加热以还增强或增加在该区中诱发的应力的量。本说明书通篇中描述加热,但可通过微波或雷射加热来执行。在一些实施方案中,热加热的温度低于玻璃的致密化温度,及在其他实施方案中,热加热的温度高于玻璃的致密化温度。
图22展示沿在图21中的线21-21’的剖面图。如与第三区2106相比较,第一区2102展现离子2200的量增加至特定深度及浓度。沿该第一区表面且至特定深度的离子浓度变更,修改玻璃内部应力关系。增加化学强化至该第一区提供沿最可能有冲击的该覆盖玻璃的该区或部分的附加压缩应力。在图22中,该第一区限定一弯曲边缘,在此实施方案中,其自该覆盖玻璃的顶部表面延伸至底部表面。请注意,此还是该覆盖玻璃的冲击风险最大的区,此是因为其所具有的用于分布由冲击致使的力或能量的区域是有限的。增加在拐角处的离子容积可由此抵抗由冲击所赋予的力或能量,并且降低或防止该覆盖玻璃的损坏。替代地,第三区2106具有用于分布与冲击相关联的力的更大区域,以及较不可能涉及冲击本身。如此,在该第三区中不需要的一些化学强化可预算给该第一区并使覆盖玻璃仍维持在其预算量的应力内。如在图22中描述,该第三区限定大体上平坦的一外部表面。
平坦化非对称应力分布
本文的实施方案包括与其他补偿力组合地使用非对称化学强化以提供实用的玻璃制品(例如,具有平坦表面的制品)的过程。
在一实施方案中,已非对称化学强化的一玻璃制品展现一应力不平衡,此是归因于例如在顶部表面上的整体过量压缩应力(相较于底部表面)。可通过附接至一非常劲性材料、或具有抵抗由非对称强化玻璃制品所赋予的应力的几何形状的一劲性材料,来抵抗在该玻璃制品中的该应力不平衡。最佳材料将抵抗玻璃制品的所赋予非对称应力以维持平坦(或维持在玻璃材料所需要的几何形状)。在一般实施方案中,将沿玻璃制品的表面(一般而言,底部表面)附接该劲性材料。在一些情况中,该劲性材料将是透明的。将仅需要足以达成抵抗应力的量及覆盖范围的劲性材料。
在另一实施方案中,通过调整材料的机械或化学移除,来抗衡已经过非对称化学强化的玻璃制品的应力不平衡。在此实施方案中,可使用抛光或其他机械技术以自玻璃制品最佳地移除应力。替代地,玻璃制品的应力不平衡的方面可通过将部分浸没于化学移除浴(例如,HF浴)中被移除。在该化学移除浴中非有问题的玻璃表面可被密封而免于HF或仅玻璃表面的选择性区域暴露于HF。将达成材料的移除以提供具有正确几何形状或平坦度的玻璃制品(再次,基于抗衡强化玻璃制品中的整体应力)。
在又另一实施方案中,通过引入附加、局部化、化学强化来抵抗所需的非对称压缩应力(用于损坏控制及可靠性)。例如,(先前所描述的)涂层或糊剂的使用可并入于非对称强化玻璃制品中,以抵抗由所需的非对称化学强化引入的翘曲。在一些方面中,该涂层或糊剂可经图案化。
本文的实施方案还不仅包括抵抗化学强化的布置,还包括在玻璃上的化学强化的压缩表面应力的量及压缩深度。此处,纳入特定压缩表面应力可作用为加劲障壁,以防止或抵抗由其他非对称化学强化所引入的翘曲。例如,使用短而峰值的钾离子进入玻璃制品的表面中可作用于提供一非常浅但是硬的点。这些硬(高压缩表面应力层)可具有高达60至80的杨氏模数且可用于防止翘曲,在某种意义上,用作上文论述的劲性材料。
补偿含成型的非对称化学强化
本文的实施方案包括组合在玻璃制品上的表面的非对称强化的优点与玻璃成型的玻璃制品的设计及生产。
如本公开通篇所描述,非对称化学强化允许锁定目标增加玻璃制品的压缩表面应力和/或玻璃表面的压缩深度的任一者。在大多数情况中,玻璃制品经校准以具有所意图效用且最大化玻璃制品的损坏或刮伤保护。此一般需要本文所描述的过程及实施方案的一些组合,例如,沿覆盖玻璃的周缘增加压缩深度,其中正常对称化学强化覆盖玻璃的中心。
然而,纳入非对称化学强化会引入应力不平衡至玻璃制品中(注意上文论述的应力分布)。当足够的应力不平衡被引入至玻璃制品时,玻璃制品将翘曲。在玻璃制品中的翘曲一般不利于制品的效用且存在多少非对称应力可被引入至玻璃制品中的限制。
如前文所论述,可通过引入相互竞争的应力不平衡来补偿所引入的翘曲,例如,在玻璃制品中引入非对称化学强化以提供效用及提供抵抗应力两者。然而,本实施方案利用玻璃成型过程以最小化由非对称化学强化所引入的应力不平衡。进一步,玻璃成型提供较劲性玻璃制品,其可经形成以与透过非对称化学强化所引起的力组合,以产出具有所需形状的玻璃制品。
在一实施方案中,一玻璃制品经设计以使用玻璃成型来抵抗由非对称化学强化所引入的应力不平衡。在一方面中,通过形成具有合适几何形状的玻璃制品来抵抗非对称化学强化。用于特定应力分布的合适玻璃制品几何形状提供劲度以抵抗由非对称化学强化过程所引入的应力。在一替代实施方案中,非对称化学强化与玻璃成型组合以提供所需几何形状,例如,强化的翘曲与玻璃成型曲率组合,以产出所需形状。
在所需的玻璃制品形状需要非均匀剖面形状或厚度的情况中,对称化学强化将实际上促成一更广泛扩延的可能翘曲。非对称化学强化允许纳入所需压缩应力层及深度两者并避免显著翘曲。玻璃成型与该强化组合以提供一经优化玻璃制品。
图23是示出可识别并形成具有合适局部劲度的玻璃制品以抵抗所提出的非对称化学强化的流程图2300。所形成的玻璃2302可经受CNS及抛光2304。接着,该玻璃制品经受引入非对称化学强化所需要的各种步骤,包括例如使用障壁层、糊剂、热等(2306、2308、2310、2312、2314及2316)。具有增强劲度的经形成玻璃制品可被处理多次以获得经高度校准的表面或表面。
基于应力分布的优化玻璃制品设计
本文的实施方案包括用于针对特定用途使用任何下列的一者或多者来校准玻璃制品的强度的过程:预加热玻璃制品至较高玻璃密度;修改玻璃制品的边缘几何形状以最大化几何强化;使用遮蔽、离子障壁或限制涂层的经修改化学强化;使用离子增强糊剂及热进行化学强化;热辅助该化学强化;使用电场及热的经引导或偏好的离子扩散;引入预应力至目标制品;及调节在非对称制备玻璃制品中所发现的应力。
校准也可发生在玻璃制造过程期间,例如,透过在包覆层中的玻璃的差异强化、透过识别在起始玻璃中的实用的离子梯度及浓度、及透过将玻璃制品熔融在一起,及类似者。
本文中的方面利用上述实施方案的各自来校准在垂直轴及水平轴上具有预算量应力的玻璃制品。预算及不规则应力允许布置玻璃制品的前、后、顶侧及边缘上的预先确定硬度及深度的压缩应力层,以优化玻璃制品的可靠性及使玻璃制品安全地用于其意图用途两者。也可通过其他材料或通过玻璃本身的几何形状来抵抗应力输入,来抵销在玻璃制品中的预算不规则应力。此尤其实用于当成品玻璃制品经设计成平坦或其他锁定目标的几何形状时。依此方式,例如可针对其意图用途来评估玻璃盖,即:在制品的顶部表面、底部表面、边缘等上需要多少表面压缩应力;在这些区的各自处,压缩应力需要延伸多深;这些压缩应力需求将导致多少拉伸强度;将导致多少拉伸强度;单单使用化学强化是否可平衡所需的应力;是否可使用玻璃成型;及类似者。接着,利用本文的实施方案以执行校准,以提供具有最大化或优化值的高效用玻璃盖。
下列实施例仅是供阐释性用途且非意图限制本公开的范围。
实施例
用以补偿非对称化学强化的玻璃成型
在离子交换化学强化中的压缩深度与玻璃制品抵抗由损坏诱发的失效的能力互相关。鉴于此,压缩深度最大化是生产在便携式电子设备中使用的更耐用且可靠的玻璃的重要驱动力。
一旦离子已扩散通过玻璃制品的厚度,在玻璃中的压缩深度饱和。此展示非对称强化可用于达成更深的压缩深度,且由此促进玻璃制品抵抗失效的能力。进一步,虽然非对称强化经由在玻璃制品中的应力不平衡而引入翘曲,然而可通过使用玻璃成型来补偿该翘曲。
使用玻璃成型包括使用较劲性的覆盖玻璃设计,以及形成一覆盖玻璃几何形状以补偿该引入的非对称翘曲。例如,玻璃成型可用于补偿或加剧非对称化学强化应力,以确保组合的过程导致所需的最终部件形状。
可通过使用本文所描述的非对称化学强化过程的一者或多者来实施压缩深度至覆盖玻璃中。如在图24中所展示,覆盖玻璃必须大致上经设计成具有平衡应力预算。如此,覆盖玻璃2400展现一高压缩应力(~750Mpa),但是相当浅的压缩深度(~40μm),而覆盖玻璃2402具有一两步骤式强化,其中对于非常有限的深度,压缩应力还是750兆帕(Mpa),后续接着至~100μm的压缩深度。与在覆盖玻璃2400或2402的任一者中发现者(~150μm)相比,覆盖玻璃2404展现更低的压缩应力(~450MPa)与更深许多的压缩深度。覆盖玻璃2400、2402、及2404的失效率表明,当覆盖玻璃归因于冲击而失效时(特别是掉落在柏油表面上的情况中),压缩深度提供优于压缩应力的显著优势(覆盖玻璃900=71.2%对覆盖玻璃904=35%)。
由于非对称化学强化有利于覆盖玻璃设计,所以使用玻璃成型以校正及维持起因于设计具有非对称强化的材料的应力不平衡。
图25至图30示出一种此类非对称化学强化及玻璃成型过程。
在图25中,获得一玻璃盖且玻璃盖经受CNC以适配其基本设计需要。一剖面图展示初始覆盖玻璃几何形状。图25展示可使用玻璃成型以在覆盖玻璃2500的末端处引入弯曲2502(经由弯曲应力)。请注意,此成型的玻璃的对称化学强化将导致高度翘曲的玻璃制品,而且几乎没有价值。
在图26中,覆盖玻璃2600可经受进一步CNC及抛光以进一步制备该覆盖玻璃。接下来,在图27中,覆盖玻璃2700的底部平坦表面2702(至多至所形成的弯曲)涂布有一层离子交换扩散障壁(SiN 2704)。SiN将显著地制离子扩散通过覆盖玻璃的平坦底部表面。此将进一步确保其所覆盖表面维持大体上平坦。
在图28A及图28B中,根据本文所描述的化学强化过程处理经形成且部分遮蔽的覆盖玻璃。如自图28A可见,玻璃2800的一剖面指示该覆盖玻璃的顶部表面2802具有通过钾2803的扩散所形成的压缩层深度DoL。用SiN涂布的底部表面2804如预期地不具有或具有非常小的化学强化。图28B展示所形成的覆盖玻璃2800的状态的剖面图。
图28C是相对应的应力分布,其中玻璃盖2800的顶部表面2802展现高压缩应力及显著DoL,且其中无强化的底部盖2804展现无压缩及仅拉伸应力(其起因于平衡在顶部表面的应力)。
图29A及图29B示出在玻璃盖2900的底部表面2902上的SiN层可被氧化成SiO22903,其不再是对化学强化的完全障壁。对所形成的玻璃执行第二轮化学强化,以提供在图29A中所展示的剖面图。请注意,底部表面2502现在包括一浅压缩层2904,同时顶部表面2906已进一步增强而具有较高表面压缩(图29B)。
最后,图30A及图30B示出最终覆盖玻璃3000,其包括一覆盖玻璃几何形状以互补来自一系列化学强化过程的非对称应力分布。该覆盖玻璃具有优异的顶部盖表面压缩3002及DoL,由几何形状及高压缩应力与底部表面3004的有限DoL所匹配(请参见图30B)。
图30C是相对应的应力分布,其中玻璃盖3000的顶部表面3006展现高表面压缩3008。底部表面3010展现某量的表面压缩3012,其对应于化学强化的较低容差。覆盖玻璃3000具有一对应但是经预算的量的拉伸应力3014,以抵销顶部及底部非对称表面压缩。
为了解说用途,前文说明使用特定命名法以提供对所描述实施例的彻底理解。然而,所属领域技术人员将明白,特定细节非实践所描述的实施例所必要的。因此,提出本文描述的特定实施例的前文说明是为了阐释及说明用途,而非意图穷举或使实施例限于所公开的精确形式。所属领域技术人员将明白,鉴于前文教导进行许多修改及变化是可行的。

Claims (20)

1.一种玻璃制品,包括:
第一化学强化区,所述第一化学强化区包括被形成在所述玻璃制品中并且限定弯曲前表面和弯曲后表面的周缘弯曲,并且所述第一化学强化区具有延伸通过所述玻璃制品在所述周缘弯曲处的第一厚度的第一应力型样;和
第二化学强化区,所述第二化学强化区具有与所述第一应力型样不同并且延伸通过所述玻璃制品的第二厚度的第二应力型样;其中:
所述玻璃制品具有由所述第一应力型样和所述第二应力型样导致的应力不平衡;并且
所述玻璃制品的几何形状补偿所述应力不平衡。
2.根据权利要求1所述的玻璃制品,其中:
所述第二化学强化区包括前表面和后表面;并且
与所述后表面相比,所述第二应力型样在所述前表面处包括更大量的压缩应力,从而在所述第二化学强化区中产生压缩应力不平衡。
3.根据权利要求2所述的玻璃制品,还包括操作地附接至所述第二化学强化区中的后表面的材料,由此补偿在所述第二化学强化区中的压缩应力不平衡,使得所述材料和所述玻璃制品的组合在所述第二化学强化区是大体上平坦的。
4.根据权利要求1所述的玻璃制品,还包括被形成在所述玻璃制品中的第三化学强化区,并且所述第三化学强化区具有第三应力型样,所述第三应力型样延伸通过所述玻璃制品的第三厚度,所述第三应力型样抵抗所述第一应力型样或所述第二应力型样中的至少一者以便减轻所述玻璃制品中的所述应力不平衡。
5.根据权利要求1所述的玻璃制品,其中被形成在所述玻璃制品中的所述第一化学强化区比被形成在所述玻璃制品中的所述第二化学强化区更致密。
6.根据权利要求1所述的玻璃制品,还包括在所述玻璃制品的所述第一化学强化区上的至少一个离子扩散阻隔涂层。
7.根据权利要求6所述的玻璃制品,其中所述离子扩散阻隔涂层包括二氧化硅。
8.一种玻璃制品,包括:
第一部分,所述第一部分限定周缘弯曲并且包括第一化学强化区,所述第一化学强化区具有从所述玻璃制品的第一弯曲前表面延伸到第一弯曲后表面的第一非对称应力型样;
第二部分,所述第二部分至少部分被所述第一部分围绕,所述第二部分包括第二化学强化区,所述第二化学强化区具有与所述第一非对称应力型样不同并且从所述玻璃制品的第二前表面延伸到第二后表面的第二非对称应力型样;其中:
所述玻璃制品具有由所述第一非对称应力型样和所述第二非对称应力型样导致的应力不平衡;并且
所述玻璃制品的几何形状补偿所述应力不平衡。
9.根据权利要求8所述的玻璃制品,其中:
所述第一非对称应力型样包括第一前压缩应力层和与所述第一前压缩应力层不同的第一后压缩应力层;并且
所述第二非对称应力型样包括第二前压缩应力层和与所述第二前压缩应力层不同的第二后压缩应力层。
10.根据权利要求9所述的玻璃制品,还包括沿着所述第二后表面的一个或多个离子扩散阻隔涂层。
11.根据权利要求8所述的玻璃制品,其中所述第二前表面和所述第二后表面中的至少一个是大体上平坦的。
12.根据权利要求11所述的玻璃制品,其中所述第二前表面是大体上平坦的。
13.一种用于玻璃制品的化学强化方法,包括:
非对称强化玻璃制品,所述玻璃制品包括在所述玻璃制品的周缘形成并且限定弯曲前表面和弯曲后表面的弯曲,非对称强化所述玻璃制品包括:
化学增强包括所述弯曲的第一区,从而产生延伸通过所述玻璃制品在所述周缘处的第一厚度的第一应力型样;和
化学强化第二区,从而产生与所述第一应力型样不同并且延伸通过所述玻璃制品的第二厚度的第二应力型样,其中:
非对称强化所述玻璃制品会导致应力不平衡;
所述玻璃制品的形状补偿所述应力不平衡;并且
所述玻璃制品用于在便携式电子设备中使用。
14.根据权利要求13所述的方法,其中在非对称强化所述玻璃制品之后,所述玻璃制品的第二区是大体上平坦的。
15.根据权利要求13所述的方法,还包括:
预加热所述玻璃制品的第一部分,其中所述玻璃制品的所述预加热的第一部分具有第一玻璃密度,所述第一玻璃密度大于所述玻璃制品的一部分的第二玻璃密度。
16.根据权利要求13所述的方法,还包括:
在非对称强化所述玻璃制品期间局部加热所述玻璃制品的第一区和第二区,由此在所述第一区和第二区中促进所述玻璃制品的非对称强化;以及
使所述玻璃制品骤冷。
17.根据权利要求13所述的方法,还包括将材料操作地附接至所述第二区的后表面,其中:
与所述后表面相比,所述第二应力型样在前表面处包括较大量的压缩应力,从而在所述第二区中产生压缩应力不平衡;
所述材料抵抗由所述压缩应力不平衡导致的变形。
18.根据权利要求17所述的方法,其中:
所述材料是透明的。
19.根据权利要求17所述的方法,其中:
所述玻璃制品是覆盖玻璃;并且
所述便携式电子设备是移动电话。
20.根据权利要求19所述的方法,其中:
非对称强化所述玻璃制品包括用钾离子非对称化学强化所述玻璃制品。
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