[发明专利]制作具有不对称表面的强化制品的不对称离子交换方法

说明书

一种制作强化制品的方法包括以下步骤：提供制品，每个制品具有第一主要面及第二主要面，所述第一主要面及所述第二主要面具有一或更多个不对称的表面特征；提供第一离子交换浴；及通过将所述制品浸没在所述第一离子交换浴中执行离子交换步骤，以形成强化制品。将所述制品布置在所述第一离子交换浴中，其中每个的所述第一主要面用第一预定距离面向所述制品中的另一者的所述第一主要面，且每个的所述第二主要面用第二预定距离面向所述制品中的另一者的所述第二主要面。将所述第一预定距离及所述第二预定距离选定为使得所述多个强化制品具有带有凸面的第一强化面及带有凹面的第二强化面。

相关申请的交互引用

本申请案依据专利法主张于2018年7月5日所提出的第62/694,136号的美国临时专利申请案的优先权权益，所述申请案的整体内容于本文中以引用方式依附及并入本文中。

技术领域

本公开内容大致与制作强化制品的方法相关，且更详细来说是与用于制作各种制品中所采用的强化玻璃、玻璃陶瓷、及陶瓷基板的具有不对称表面的基板的不对称离子交换方法相关。

背景技术

基于玻璃基板的保护性显示器盖用在几种工业中，包括消费电子设备(例如智能型手机、平板计算机、平板触控式计算机、笔记本电脑、电子阅读器等等)、汽车、室内建筑、国防、医疗、及包装行业。通过离子交换过程化学强化的玻璃基板提供优越的机械性能，甚至在相对薄的玻璃基板的情况下也是如此。例如，许多显示器盖采用强化的铝硅酸盐玻璃产品，其提供优越的机械性质，包括损伤抗性、抗刮性、及掉落性能。举一个制造方法，已经在工业中采用了通过玻璃、玻璃陶瓷、及陶瓷基板中的碱金属离子的离子交换进行的化学强化许多年以提供这些优越的机械性质。通过这些离子交换方法来产生是深度的函数的压缩应力的应力分布以提供某些机械性质。

在常规的离子交换强化过程中，将玻璃、玻璃陶瓷、或陶瓷基板与熔融的化学盐接触，使得基板中的相对小的离子直径的碱金属离子与化学盐中的相对大的离子直径的碱金属离子离子交换。随着相对较大的碱金属离子结合到基板中，在基板的表面处在结合离子附近产生压缩压力且产生达到基板内一定深度的压缩应力区域，这提供了强化效果。因为玻璃基板的典型故障模式与张应力相关联，通过结合较大的碱金属离子所产生的增加的压缩应力用来抵消所施加的张应力，从而导致强化效果。

与这些离子交换强化过程相关联的一个技术挑战是翘曲。详细来说，在离子交换过程在基板的两个主要面之间用不对称的方式发生时，基板的翘曲可能发生在离子交换过程期间或之后。靶基板的关于几何形状、碱金属离子的扩散性、盐浴中的碱金属离子、及其他因素的不对称性可能影响靶基板的观察到的翘曲的范围及程度。

在一些情况下，基板的表面之间的这种不对称性可能是基板的表面改性的结果。例如，越来越需要形成于化学强化玻璃基板上的有织纹的及功能性的表面或层来在用作例如显示设备中的覆盖玻璃或用作其他应用中的装饰或功能性覆盖物时增强玻璃基板的光学、视觉、或触觉性能。这些表面及层包括防眩光(AG)表面，其一般面向设备或界面的用户以增加困难环境照明条件下所显示的影像的可读性。在一些情况下，不对称性由斜切边缘(其可以用来产生用于所谓的“2.5D”效果的弯曲边缘)所引起或由织纹表面(其可以用于光学效果或用于用户所需的触感)所引起。表面不对称性可以甚至由玻璃的形成过程所引起或由最初造成不对称翘曲的努力所引起。例如，由浮法工艺所形成的玻璃基板可以是不对称的，因为污染物可能穿透基板的与熔融金属(例如锡)接触的底侧。污染物的存在可能在基板中产生固有的不对称性，但如果所述基板是化学强化的话也可能造成不对称的离子交换。

在离子交换过程之前对基板进行这些表面改性时，基板的表面不对称性可能导致盐浴中不对称的离子交换，这可能造成基板的相应表面中不对称的应力。这些不对称的应力导致基板的翘曲。例如，在基板的一个表面具有比另一个表面高的压缩应力时，较高的压缩应力可能使得所述表面朝向自身往内弯曲，从而造成凹面或“碗形”形状。然而，另一侧可以具有凸面或“圆顶”形状。