TW201710208A - 經離子交換化學強化之含鋰玻璃的特徵測定方法 - Google Patents

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Abstract

經離子交換化學強化之含Li玻璃的特徵測定方法包括：a)測量該玻璃樣本的模型光譜；b)利用該模型光譜，估計與凸底區域有關的對中心張力的第一作用並估計由於僅深部區域對中心張力的第二作用，其中假設該深部區域遵循冪律應力分佈曲線；及c)透過添加對中心張力的該第一及第二作用判定總中心張力。透過比較該總中心張力與提供最佳強度及耐久性的中心張力規格，該等方法能夠用於玻璃樣本製造過程中的品質控制。

Description

經離子交換化學強化之含鋰玻璃的特徵測定方法
[相關申請案的交互參照]本申請案根據專利法的要求於2015年6月4日遞交的美國臨時專利申請No.62/170,919的優先權，以其內容為依據並且透過引用以整體納入本文。
本公開涉及化學強化玻璃，並且更具體地涉及以化學離子交換含鋰玻璃的特徵測定方法。
化學強化玻璃是經過化學改性以提高至少一個與強度有關的特徵（例如，硬度、抗裂性能等）的玻璃。化學強化玻璃已發現作為基於顯示的電子裝置特別是手持裝置（例如智慧型手機和平板電腦）的覆蓋玻璃的特定用途。
在一種方法中，透過離子交換過程實現化學強化，從而玻璃基質中的離子被外部引入的離子（例如來自熔融浴）置換。該強化通常發生於置換離子大於原始離子時（例如K+離子置換Na+離子）。該離子交換過程產生自該玻璃表面延伸至該玻璃基質的折射率分佈曲線。該折射率分佈曲線具有層深(DOL)，其定義了如相對於該玻璃表面測量的離子擴散層的大小、厚度或「深度」。該折射率分佈曲線也定義了有關應力的特徵，其包括應力分佈曲線、表面應力、中心張力、雙折射等。當該分佈曲線滿足某一條件時，該折射率分佈曲線將會定義光波導。
近日，具有較大DOL（並且更具體地，較大的壓縮深度）的化學強化玻璃顯示出覆蓋在粗糙表面上時具有更優的抗裂性。含鋰玻璃（「含Li玻璃」）能夠進行快速的離子交換（例如，Li+與Na+或K+交換）以獲取較大的DOL。很容易在含鋰玻璃中獲取實質上冪律(例如，實質上拋物線)應力分佈曲線，其中Na+的離子交換濃度分佈曲線在基板的中心面內相連，將深度不變的中心張力的傳統中央區收縮至零或可忽略不計的厚度。該相關的應力分佈曲線具有可預測或較大的壓縮深度，例如，樣本厚度的20%的量級，且就製作條件的變化而言，該壓縮深度十分穩健。
對連接至接近該表面的「凸底」部的深部區域來說，具有特定商業重要性的範例性冪律應力分佈曲線是接近拋物線（實質上的拋物線）分佈曲線。當該玻璃在其邊緣受到力時（例如，下落的智慧型手機）或當該玻璃經受顯著的彎曲時，該凸底部（「凸底」）特別有益於防止斷裂。透過在包含KNO3 的浴中的離子交換能夠在含Li玻璃內形成凸底。經常優選地是，在具有KNO3 和NaNO3 的混合物的浴中獲取該凸底，從而也進行Na+離子交換。Na+離子擴散快於K+離子，因此擴散深度比K+離子至少深一個量級。因此，該分佈曲線的較深部（區域）主要透過Na+離子形成，且該分佈曲線的較淺部主要透過K+離子形成。
爲了化學強化含Li玻璃以作為保護玻璃和用於其他應用在商業上可行，必須控制其製造過程中的品質以達到某些規格。該品質控制較大部分取決於製造過程中離子交換過程的控制能力，其需要快速且非破壞性地測量折射率（或應力）分佈曲線的能力。
不幸地是，由於難以以非破壞方式充分地特徵測定該分佈曲線，因此需要對具有凸底應力分佈曲線的玻璃進行品質控制。這使得化學強化含Li玻璃之製造更困難且減慢了市場上對化學強化含Li玻璃的採用。
本公開的一態樣涉及化學強化之含Li玻璃的特徵測定方法，該玻璃具有例如透過離子交換過程產生的表面應力凸底，該離子交換過程中Li+離子被K+離子和Na+離子交換(即，Li+＜=＞K+，Na+)。該方法涉及測量表面壓縮、凸底深度及其對中心張力所產生的作用、凸底底部的壓縮和總中心張力。
優選實施該方法以獲取具有商業重要性的應力分佈曲線。這種分佈曲線的一個範例遵循該基板的大部分內部（「深部區域」）而不是接近該基板表面的凸底區域（「凸底」）的冪律（例如，實質上的拋物線）。當冪律部透過較快的（且因此較深的）Na+離子擴散形成時，該凸底通常透過較慢的（且因此較淺的）K+擴散形成。該方法確信該分佈曲線已達到冪律，例如具有自我一致性檢測。該方法也能夠包括執行在處理玻璃樣本的品質控制。這種品質控制對商業上可行的製造過程很重要。
該方法的另一態樣涉及利用稜鏡耦合系統測量該玻璃樣本的K+凸底層的模型線或條紋光譜，以計算表面應力（CS）、凸底深度（DOS）和凸底的中心張力（CT）作用。此外，還要測量與凸底底部深度指標對應的強度轉移的變換，其提供凸底底部的應力估計。該凸底的深度(DOSsp )和層深(DOL)用於核實該分佈曲線的其餘部分是否處於在冪律方案內。之後，假設該分佈曲線遵循冪律，考慮凸底的CT作用，估計總CT。如果該分佈曲線預計適當地偏離冪律，能夠透過目標CT中的調整因子解釋預計的偏差。如果必須，考慮該凸底引起的DOC相對於冪律分佈曲線的DOC下降，也可估計壓縮深度（DOC）。
在該方法的另一態樣中，定義測量波長和該分佈曲線的富含Na+較深部的目標性質之間的關係，以幫助確定精確測量凸底底部的壓縮、最精確估計CT及易碎性。
在該方法的另一態樣中，模型光譜的稜鏡耦合測量可結合重量增益的測量或樣本厚度和樣本重量的測量，以估計該樣本中Na+擴散的量。
本文公開的該方法的優點包括其為非破壞性且高通量，並且能夠提供應力分佈曲線的臨界參數的高精度測量。這些參數包括壓縮力CS、凸底深度DOS、層深DOL、中心張力CT和基於中心張力CT的易碎狀態。
本公開的附加特徵和優點將在隨後的詳細說明中闡述，且所屬技術領域中具有通常知識者將從該詳細說明中熟知或透過實踐如本文說明書中描述的實施例、申請專利範圍和附圖而認可其部分。應當理解，上述一般說明和以下詳細說明都僅為範例，並且上述一般說明和以下詳細說明旨在提供用於理解本申請專利範圍的本質和特性的概述和框架。
現在將詳細地參照本公開的各種實施例，其範例在附圖中圖示。只要可能，在所有附圖中使用相同或類似參考數字和符號指示相同或類似的部件。附圖不必要按比例繪製，且該技術領域具有通常知識者可識別出用以說明本公開的關鍵態樣的簡化的附圖。
如以下闡述的申請專利範圍併入本說明書且構成本說明書的一部分。
在以下論述中，術語「冪律」指示遵循通常形式f(x)=ax+bx2 +cx3 +dx4 …，其中a、b、c和d為係數的函數。
圖1A是具有主體21及（頂部）表面22的平面離子交換形式的基板20的範例性玻璃基板的正視圖，其中，該主體具有基層(基質)折射率ns ，表面折射率n0 及z-方向上的厚度T。圖1B是取自y-z平面中離子交換的基板20的橫截面特寫圖並圖示了在z-方向上進行的透過表面22且進入主體21的範例性雙重離子交換（DIOX）過程。
在本文中公開的相關方法中論述的DIOX過程中，兩種不同類型的離子Na+和K+置換了另一種不同的作為該玻璃主體21的一部分的離子Li+。能夠利用已知的離子交換技術將Na+和K+離子連續或同時地引入玻璃主體21中。如上所述，Na+離子擴散速度高於K+離子，因此能夠進入玻璃主體21的更深部分。如下論述，這對引起的折射率分佈曲線和應力分佈曲線產生影響。
圖1C是引起的DIOX過程的示意圖，且圖2是經受了DIOX過程且具有折射率分佈例如如圖1C所示的基板20的範例性折射率分佈n(z) 的表示。對應的應力分佈曲線能夠由σ(z)表示。該折射率分佈曲線n(z) 包括與較淺的離子交換(K+離子)相關的第一「凸底」區域R1且其具有至將「凸底的層深」定義為後文表示的DOLsp 的主體21的深度D1。該折射率分佈曲線n(z) 也包括與更深部離子交換(Na+離子)相關的第二區域R2且其具有限定層深(DOL)的深度D2。
在實踐中該更深的第二區域R2先於該較淺區域產生。該區域R1接近基板表面22且相對陡峭及平緩，而區域R2沒那麼陡峭且相對延伸至該基板的較深部分的前述深度D2。在一個實例中，區域R1在基板表面22處具有最大折射率n0 並陡峭地逐步降低至中間折射率ni ，而區域R2自該中間折射率逐步降低至該基板(基質)折射率ns 。區域R1的折射率分佈曲線n(z) 的部分表示具有深度DOS的折射率中的「凸底」。
圖3是透過使用具有包括分別以模型線52TM和52TE的TM和TE光譜50TM和50TE（分別上部和下部）的模型光譜的NaNO3 和KNO3 的混合物的離子交換過程形成的含Li玻璃的範例性測量模型光譜50的示意圖。該玻璃類型是假想溫度為638°C的196HLS且該玻璃在390°C下經受了長達3小時的透過將其置於具有60wt%KNO3 和40wt%NaNO3 的浴中的玻璃樣本的Li+＜=＞K+,Na+離子交換過程。
如本技術領域所知，該模型光譜中的條文或模型線52TM和52TE能夠用於計算與形成光波導的離子交換層相關的表面壓縮或「壓縮應力」CS及層深DOL。在範例中，利用可商購的稜鏡耦合系統也就是可自日本東京的Luceo有限公司購得的FSM6000L表面應力計（「FSM系統」）獲取模型光譜50。美國專利申請案第2014/0368808及2015/0066393號也描述了適用於實施本文中公開方法的範例性稜鏡耦合系統，其通過引用以整體納入本文。
CS及DOL的測量值分別　575MPa和4.5微米。該等是接近樣本表面22的K+富集層或凸底區域R1的參數。圖3中在光譜的左手側添加輔助垂直虛線，其圖示了光譜中的部分，其中傳統的FSM系統分配對應於TM和TE的表面折射率。該等位置的差異與表面應力或壓縮應力CS成比例。該等位置也用於DOL的計算。
本發明人已經認識到，在經受了Li+＜=＞K+、Na+離子交換的化學強化之含Li玻璃的模型光譜50中，觀測到經過對應於最高階導模的光譜中的最後一個條紋52之後，相較於TM光譜50M的TE光譜50TE，轉移位置自光譜的亮部轉移至暗部。這種轉移與凸底區域R1中的K+濃度大約減少至該基板中原先恆定水平的濃度（例如，構成基板主體21的玻璃基體中的空間恆定濃度）處的深度處的壓縮應力CS成比例。該轉移的有效折射率對應於應力分佈曲線中的特有「拐點」或轉移的深度處發生的有效的折射率，且TE和TM光譜之間轉移的改變與該拐點深度處的應力成比例。
透過離子交換產生的K+滲透提供的模型光譜50的測量能夠結合強度的轉移的改變（例如，如稜鏡耦合系統中使用的臨界反射角限定的自全內反射（TIR）至部分反射的轉變）並用於提供優異抗斷裂的一族應力分佈曲線的有效品質控制。本族的分佈曲線與具有凸底（區域R1）的冪律分佈曲線（區域R2）的形狀相似。當與該基板厚度T比較時，該凸底的厚度較小。例如，該凸底可能10微米深(即，DOLsp =10微米)，而該基板可能T=800微米厚。該凸底可具有與誤差函數(erfc)相似的形狀，但也與線性深度分佈曲線、高斯分佈曲線或部分分佈曲線相似。該凸底的主要特徵是其為相對淺的分佈且其提供如透過DOLsp 限定的該凸底底部處的壓縮水平上的表面壓縮力的實質上增加。
圖4是應力（MPa）與歸一化位置座標z/T的關係圖，其圖示經受了K+和Na+離子交換的化學強化之含Li玻璃樣本的模型應力分佈曲線（實線），其中，虛線僅表示Na+擴散的模型分佈曲線，應當注意模型分佈曲線於z/T=-0.5和+0.5處分別發生了離子交換。該分佈曲線具有拋物線的深部或區域R2及表面凸底部或區域（或僅「凸底」）R1。
在本公開中，假設的約定為壓縮應力CS為正且拉伸應力為負。圖4的模型分佈曲線具有在深部二次分佈曲線R2頂部上添加的線性凸底R1。該凸底的另一特徵可自圖4看出，即，凸底R1中的應力分佈的典型斜坡明顯高於分佈曲線的深部R2中的典型斜坡，其設為遵循冪律且出於能夠用於品質控制測量的目的能夠近似於拋物線。
出於本公開的品質控制測量方法的目的，適當地近似於拋物線的該分佈曲線具有Na+離子分佈，從而在自該凸底底部至該厚度中心的深度範圍上(即，自z=DOLsp 至T/2)，最小的Na+濃度處於該厚度的中心處（即，圖4中x/L=0），且相對於厚度中心處的最小濃度，該凸底底部的濃度增加大約是等於四分之一厚度即T/4的深度處的濃度增加的3至7倍。在一些範例中，相對於該基板中心的濃度，該凸底深度內的任意位置的Na+濃度的增加是等於四分之一厚度的深度處的Na+濃度（相對於中心濃度）的3至7倍。
在本方法的一個實施例中，利用傳統的稜鏡耦合系統測量，例如，利用前述的FSM系統測量該凸底(spike)的CS及DOL。之後利用方程式計算該凸底CTSP 的CT作用： 其中T是前述的樣本厚度。對假設為拋物線(parabola)的Na+分佈曲線CTpar 的中心張力的作用可計算如下：其中，是該分佈曲線的拐點(knee)處，例如，該凸底底部的應力，且給出如下：其中，及是如圖1圖示的臨界角強度轉變的有效折射率。SOC是該應力光學係數。
如圖2中虛線圖示，假設的冪律分佈曲線可視作不包括該凸底且將該分佈曲線形狀一直延伸至該樣本表面的輔助分佈曲線。具有其本身CT的該輔助分佈曲線受力平衡，從而自模型凸底冪律分佈曲線垂直轉移。該輔助分佈曲線具有已給出的壓縮深度。
該總中心張力等於該凸底和該冪律部的作用的總和：能夠利用表達式計算該凸底冪律分佈曲線的壓縮深度DOC：當該凸底的CT作用明顯小於該輔助冪律分佈曲線的CT作用時，上述方程式的末端近似表達式有效。
總的來說，上述方法包括：1)測量由於該凸底產生的模型光譜並估計該凸底對該中心張力的作用；2)利用該模型光譜，測量臨界角的轉移；3)估計拐點處的壓縮，其與該實質上的冪律分佈曲線和該凸底的作用成比例。
此外，可使用該模型分佈曲線的準確公式或給出DOC的近似公式估計該分佈曲線的壓縮深度DOC，因為輔助冪律分佈曲線的DOC（例如，拋物線或近似拋物線）低於由於該凸底造成的DOC減小。
並且，在一個範例性實施例中，凸底的深度DOLsp 用於核實該分佈曲線的深部(區域R2)是由冪律分佈曲線形狀絕佳示出的狀態。特別是，當該凸底的DOLsp 增加時，Na+的滲透與該凸底的DOLsp 成比例增加。因此，對利用K+和Na+的同時擴散的玻璃來說，最小DOLsp 能夠設為任意特定玻璃厚度，其上該分佈曲線的深部能夠被視為遵循冪律。在另一範例中，DOLsp 的上限也被強加為排除實質上偏離自因應力鬆弛造成的拋物線模型的物理分佈曲線，其在高溫下較長時間內的離子交換中很明顯。
上述的方法是更精確方法的簡化版本。當該凸底的CT作用明顯小於該輔助冪律分佈曲線的CT作用時，該簡化僅造成小的誤差。該凸底的CT作用垂直轉移相對於該輔助冪律分佈曲線的冪律部的量CTsp 。因此，該模型凸底分佈曲線拐點處的壓縮實際上小於量CTsp 深度拐點處的輔助分佈曲線的壓縮。
而且，表面與拐點深度之間的該輔助冪律分佈曲線的壓縮的變化很小，對力平衡式冪律分佈曲線來說，該CT實際上等於該表面壓縮的一半。
以下步驟表示用以自稜鏡耦合測量判定模型凸底冪律分佈曲線的參數的更精確方法的範例： a) 計算初步b) 計算初步c) (可選替代步驟4、5及6)計算初步及d) 計算更精確e) 計算更精確及f) 計算更精確g) (可選的)-能夠繼續迭代，找出CTsp 及CSpar 越來越精確的值，直到達到所需會聚或精度水平。因為實際的分佈曲線不可能為精確的冪律且具有精確地線性凸底，因而極少使用不止一個迭代。不止一個迭代在相對薄的基板中很有用，其中該凸底的深度大於約3%該基板的厚度。 h) (可選的)例如，利用方程式的其中一個形式，判定該分佈曲線的壓縮深度DOC：
在直接處理如透過傳統手段及層的非真實深度或該凸底的位置測量DOL的情況下，需要近似值的範圍，其中的一些具有經驗性質。
在許多範例中，該冪律分佈曲線可估計為拋物線或實質上拋物線，即，至2次方。在其他範例中，實質上線性擴散可使得該應力分佈曲線的深部的形狀透過相對高的冪律分佈曲線，例如，至3次方，即，三次方或更高來最佳表示出。應用大於拋物線的該等分佈曲線的該等方法能夠用於提高精確度，該品質控制模型運用其表示該實際應力分佈曲線，且透過這種方式提高離子交換條件的範圍，在該等條件下該品質控制方法對有益的特定玻璃來說更有效。
例如，對拋物線分佈曲線來說，CS與CT的比值的絕對值是2。相似地，對三次方分佈曲線來說，對應的比值是3且對四次方分佈曲線來說，其是4。利用3/2次方的力平衡式分佈曲線圖具有CS與CT比值是1.8。要注意的是，對於冪函數分佈曲線來說，冪不是一個偶數，該分佈曲線可理解為冪函數的絕對值。在論述的範例中，無-凸底輔助分佈曲線的壓縮深度是具有3/2次方分佈曲線的約0.23T、冪律分佈曲線的0.21T、三次方分佈曲線的0.185T及四次方分佈曲線的0.165T。
一旦發現模型-分佈曲線形狀表示中心-接觸濃度及應力分佈曲線的相對穩定形狀，CS與CT的相應比值及DOC估計能夠用於本公開的品質控制方法應用中的輔助分佈曲線。
因此，在本發明的更一般實施例中，該凸底分佈曲線的輔助深部利用自中心的距離的冪函數的對稱絕對值表示，且具有模型函數形狀的力平衡式分佈曲線的CS與CT的相關比值可用於自該拐點處測量的壓縮或該表面處估計的壓縮估計該CT。如果尋到該壓縮深度，該模型分佈曲線的壓縮深度可用作近似參考，或完全力平衡式模型分佈曲線的壓縮深度可計算為範例性凸底冪律分佈曲線的壓縮深度。在一個範例中，CS與CT的比值約1.8至4之範圍，而輔助模型分佈曲線的DOC約0.16T至約0.23T之範圍。
圖5是應力（MPa）和歸一化位置座標x/L的關係圖，其圖示了該應力分佈曲線的凸底部、長擴散冪律部及該凸底加冪律部分的圖形。如圖4所示，另一實施例利用拋物線輔助分佈曲線及以下表示力平衡式冪律分佈曲線：
傳統的測量(例如，利用前述的FSM系統)用於測量凸底的「 FSM_DOL 」 ，如透過給出的近似擴散深度，其中，D是擴散係數且x是擴散時間。之後，利用~1.25xFSM_DOL 使得凸底的大部分區域被包含在內的事實，也就是能夠獲取由於該凸底作用造成的CT的近似方程式。
點儘管不等於可接受地接近凸底鋰玻璃樣本中導模和連續統之間的該轉移之間的CS。該點稱為CSknee 且作為合理近似在圖3中圖示。合理的是，由於該玻璃內部更深的CTspike 作用，該應力與偏移近似。
當與該分佈曲線的凸底部比較時，因為該冪律分佈曲線緩慢變化，能夠假設處於該冪律區域的~(2-3)xFSM_DOL處的應力難以察覺凸底的存在。因此其遵循：及 利用（1）中的拋物線冪律方程式，可建立如下關係： 及
用數字表示，表明如果使用因數2而不是3，結果幾乎一樣，在一些範例中僅變化(0)的1%-2%。因此，如果能夠找出FSM中或的近似值，可利用方程式(6)計算該誤差範圍內的第一應力拋物線的原先應力。
在實踐中，能夠透過檢測含Li玻璃樣本上的凸底內的導模及連續體之間的轉移處產生的應力，近似測量~至~。近似~至~的該點可用作圖3中圖示的點CSknee ，因為能夠測量透過計算TM及TE光譜和它們的折射率內的該等線（條紋）之間的距離合理近似。根據該材料的應力光係數(SOC)，該點處每SOC的折射率差異分配將引起CSknee 應力值。
除了FSM_DOL及CS以外，其透過FSM給出該凸底（spike）。因此，CTparabola =CTpar ~(0)/2且CTspike （為方便重複起見）在（2）中給出。自此，能夠（重複先前方程式），之後計算等於凸底及冪律部的作用之和的該總中心張力。如果需要的話，能夠利用表達式計算/估計凸底冪律分佈曲線的壓縮深度DOC。
這些方程式假設分佈曲線的深部本質上近似拋物線且接近表面處具有添加的凸底。當凸底在應力幅上較小且相較於該分佈曲線的較深冪律部不深時，較好地能夠匹配其有效性。
本公開的一態樣是利用上述方程式說明的算法處理測量的模型光譜。圖6是測量的模型光譜的示意圖，其圖示了範例性化學強化之含Li玻璃樣本的TE及TM模型光譜。再利用上述算法的情況下，考慮到~CSknee 及~CSknee 為合理近似，能夠發現： FSM_DOL = DOLsp = 7.77 um= 482.6 MPa CSknee = 138.8 MPa CTspike = 4.23 MPa CSparabola == 172.3 MPa CTparabola = 86.14 MPa CTtotal = 90.4 MPa DOCparabola = 169 um DOCtotal = 163.4 um
如上說明，測量拐點處的壓縮的方法具有精度限制。對任意特定波長測量來說，存在凸底DOL的某些準週期範圍，臨界角轉移的測量精度在這個範圍內下降。隨著DOL自該臨界角轉移明顯的範圍增加，該下降的原因是具有接近該臨界角的有效折射率的漏模的出現。
在圖3的範例中，可在TM模型光譜中觀測到這種漏模的信號為自亮至暗的該轉移右手側上的超暗相對窄的帶。當該漏模具有非常接近臨界角折射率的有效折射率時，臨界角轉移的形狀透過該漏模改變，並引起測量該轉移的誤差。當漏模僅影響TM光譜的臨界角轉移時，可略高估拐點處的壓縮。當漏模僅影響TE光譜的臨界角轉移時，可略低估拐點處的壓縮。當漏模影響TM及TE轉移時，拐點處的凈誤差可為正或負，且當該轉移實質上影響偏振時，相較於該誤差更小。
因此，本文中公開的測量方法的態樣涉及消除或減輕拐點壓縮的測量誤差，其由漏模的出現引起。在一個實施例中，選擇目標DOLsp ，從而對於TM和TE偏振來說，漏模的有效折射率不接近臨界角轉移。如果對DOLsp 的選擇不在優選全部產品應力分佈設計內，可選擇測量波長，從而測量波長處的漏模在每個偏振處不接近臨界角。出於模型計數的目的，傳統測量DOL的方法透過將一部分模型分配至最高階導模和臨界角之間的折射率範圍，以透過利用持續變化的模型數目提供連續測量DOL作為增加擴散深度的函數。
DOL的方程式為：其中，n是測量的波導層的近似平均指數，且△n 是假設具有截斷的線性分佈曲線的波導的最大值與最小值的差值。在測量凸底的情況下，△n 指示應力分佈曲線的拐點處的表面指數與該指數的差值。N是模型的連續數目。在圖3的範例中，N近似TM光譜的2.6模型，TE光譜的2.4模型。
選擇優選目標DOL或優選測量波長的條件是該模型數目的非整數部分在TM和TE偏振處約0.1和0.6。因此，在本發明的一個實施例中，測量波長和凸底的深度是該模型數目的非整數部分在該等偏振處約0.1和0.6，優選0.2和0.55。
在另一非限制性實施例中，在測量臨界轉移的理解過程中，對漏模效果進行修正。考慮TM和TE之各者之模型數目的非整數部分，並進行修正，其說明漏模效果。為此目的，可利用測量的拐點壓縮處的各偏振的漏模效果校正。在一個範例中，在相同的鹽混合物且在相同的溫度下製造具有在小步長內增加的DOLsp 的一系列樣本並用作校正。隨著增加DOLsp ，拐點處的實際壓縮單調且平滑地下降，而由於透過漏模引起的誤差，該估計壓縮在DOLsp 上的實際壓縮平滑依賴性上下方波動。透過追蹤在TM和TE模型數目的非整數部分的依賴性波動，獲取必要修正的校正。
在另一實施例中，分析臨界角附近的強度分佈曲線，基於強度分佈曲線的形狀和非整數模型數目估計漏模的作用，且修正分佈曲線附近的估計作用，以計算臨界角的更精確位置。TM和TE偏振獨立地進行，且在發現強度修正的應用遵循TM和TE臨界角之後，估計拐點處的應力。
在另一實施例中，可結合稜鏡耦合測量利用由於離子交換造成的樣本增重。可利用該增重核實足夠的Na離子置換了Li離子，從而利用冪律分佈模型用於有效的品質控制。爲了這個目的，基於該樣本的總表面區域和該樣本厚度，規定用於離子交換的目標可接受增重範圍。測量代表性樣本離子交換前後的重量，且如果每樣本測量的增重落入目標範圍內，品質控制稜鏡測量視為有效。
在本方法的另一實施例中，獲取樣本形狀精確控制和在生產過程中常見的單個樣本厚度測量的優點。在這種情況下，透過進高精度（例如+/-2微米）測量樣本厚度及測量樣本離子交換後重量，核實樣本具有足夠的增重。從已知的形狀規格、測量的厚度和離子交換前玻璃的已知強度，計算離子交換前樣本的重量。考慮離子交換引起的通常體積改變應用修正因數。之後透過自測量的離子交換後重量減去估計交換前重量，獲取增重。如果增重落入目標範圍內，分佈曲線視為足夠由品質控制模型分佈曲線表示，且稜鏡耦合QC測量視為有效。
所屬技術領域具有通常知識者應當明白，可對本公開作出各種修改和變化，而不脫離如所附權利要求中限定的本公開的精神和範圍。因此，本公開意欲覆蓋提供的修改和變化，只要它們落在所附權利要求及其等價物的範圍內。
20‧‧‧基板 21‧‧‧主體 22‧‧‧表面 50‧‧‧模型光譜
本說明書包括該附圖，以提供對本公開的進一步理解，並且該附圖併入本說明書且構成本說明書的一部分。附圖圖示一個或數個實施例，且與詳細說明一起用來說明各種實施例的原理和操作。這樣，透過下面的詳細說明，結合以下附圖，將會更充分地理解本公開，其中：
圖1A是平面基板形式的範例性DIOX玻璃基板的正視圖；
圖1B是取自圖1A之x-z平面中的DIOX基板的橫截面特寫圖，其圖示透過該基板表面並進入該基板主體的雙重離子交換過程；
圖1C示意性圖示形成DIOX基板的DIOX過程的結果；
圖2是圖1C中圖示的DIOX基板的範例性折射率分佈曲線n(z) 的表示。
圖3是透過使用具有包括TM（頂部）和TE光譜（底部）的模型光譜的NaNO3 和KNO3 的混合物的離子交換過程形成的含Li玻璃的範例性測量模型光譜的示意圖且其也圖示如下闡述的分佈曲線測量參數；
圖4是應力（MPa）與歸一化位置座標z/T的關係圖，其圖示進行K+和Na+離子交換的化學強化含Li玻璃樣本的模型應力分佈曲線（實線），其中，虛線僅表示Na+擴散的模型分佈曲線，應當注意模型分佈曲線在z/T=-0.5和+0.5時分別發生了離子交換；
圖5是應力（MPa）和歸一化位置座標z/T的關係圖，其圖示了應力分佈曲線的尖峰部、長擴散冪律部以及尖峰加冪律部的圖形；
圖6是測量的模型光譜的示意圖，其圖示了範例性化學強化含Li玻璃樣本的TE及TM模型光譜；以及
圖7A和7B是強度I與圖6的分別沿著TE及TM模型光譜的模型線或條紋的該模型光譜的距離x’的關係圖。
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20‧‧‧基板
21‧‧‧主體
22‧‧‧表面

Claims (13)

  1. 一種測量一化學強化之含Li玻璃樣本內的一中心張力的方法，該玻璃樣本具有表面和主體，該方法包括以下步驟： a) 進行一離子交換過程，K+離子和Na+離子交換了該玻璃樣本中的Li+離子，其中，該K+離子和Na+離子限定了一應力分佈曲線，該應力分佈曲線包括接近該樣本表面且透過K+實質上限定的凸底區域及自該凸底區域底部延伸至該玻璃主體且透過Na+離子實質上限定的深部區域；b) 測量該玻璃樣本的一模型光譜；c) 利用該模型光譜，估計與該凸底區域有關的對中心張力的第一作用並估計由於僅深部區域對中心張力的第二作用，包括利用冪律應力分佈曲線接近該深部區域的該應力分佈曲線；及d) 透過添加對該中心張力的該第一及第二作用判定總中心張力。
  2. 如請求項1所述之方法，其中，該應力分佈曲線限定一臨界角，能夠利用稜鏡耦合系統測量該臨界角處的該模型光譜，且該方法進一步包括以下步驟： 測量透過相對於不具有凸底區域的該應力分佈曲線的該凸底區域引起的該臨界角的轉移；利用該臨界角的轉移，估計該應力分佈曲線中拐點處的壓縮量；及利用該應力分佈曲線中拐點處的該估計的壓縮量獲取該估計的對該中心張力的第二作用。
  3. 如請求項1所述之方法，該方法進一步包含以下步驟：根據動作a)透過形成多個化學強化之含Li玻璃樣本，進行對化學強化之含Li玻璃樣本的形成的品質控制，及執行動作b)透過d)以非破壞性測量該多個玻璃樣本的該中心張力及調整動作a)，從而該中心張力落入中心張力規格內。
  4. 如請求項1所述之方法，其中，該冪律應力分佈曲線近似實質上的拋物線。
  5. 一種測量一化學強化之含Li玻璃樣本內的中心張力的方法，該玻璃樣本具有表面、主體及透過Li離子與Na+及K+離子交換形成的應力分佈曲線，其中，該應力分佈曲線包括接近該樣本表面的一凸底區域及自該凸底區域的底部延伸至該玻璃主體的深部區域，該方法包含以下步驟： a) 測量該玻璃樣本的一模型光譜；b) 利用該模型光譜，估計與該凸底區域有關的對中心張力的第一作用並估計由於僅深部區域對中心張力的第二作用，其中，假設該深部區域遵循冪律應力分佈曲線；及c) 透過添加對該中心張力的該第一及第二作用判定總中心張力。
  6. 如請求項5所述之方法，該方法進一步包含以下步驟：透過形成多個化學強化之含Li玻璃樣本，進行對化學強化之含Li玻璃樣本的形成的品質控制；及執行動作b)及c)以非破壞性測量該多個玻璃樣本的該中心張力及調整該玻璃樣本的形成，從而該中心張力落入中心張力規格內。
  7. 如請求項6所述之方法，其中，該冪律應力分佈曲線是實質上的拋物線。
  8. 一種測量化學強化之玻璃樣本內的一中心張力的方法，該玻璃樣本具有主體、表面及一應力分佈曲線，該應力分佈曲線包括接近該樣本表面的一凸底區域及自該凸底區域的底部延伸至該玻璃主體的深部區域，該方法包含以下步驟： a) 測量該玻璃樣本的一模型光譜；b) 利用該模型光譜，估計與凸底區域有關的對中心張力的第一作用並估計由於僅深部區域對中心張力的第二作用，包括假設該深部區域具有冪律應力分佈曲線；及 c) 透過添加對該中心張力的該第一及第二作用判定一總中心張力。
  9. 如請求項8所述之方法，其中，該冪律應力分佈曲線是實質上的拋物線。
  10. 如請求項8所述之方法，其中，利用該玻璃中Li+離子與K+和Na+離子的離子交換，形成應力分佈曲線。
  11. 如請求項8所述之方法，該方法進一步包括以下步驟：透過比較該總中心張力和中心張力規格進行品質控制。
  12. 如請求項8所述之方法，其中，測量該模型光譜之步驟包括以下步驟：利用稜鏡耦合系統獲取光電探測器上的該模型光譜。
  13. 如請求項8所述之方法，該方法進一步包括以下步驟：測量至少一個該玻璃樣本的附加的與應力相關的特徵。
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