TW202005930A - 製作具有不對稱表面的強化製品的不對稱離子交換方法 - Google Patents

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Abstract

一種製作強化製品的方法包括以下步驟：提供製品，每個製品具有第一主要面及第二主要面，該第一主要面及該第二主要面具有一或更多個不對稱的表面特徵；提供第一離子交換浴；及藉由將該等製品浸沒在該第一離子交換浴中執行離子交換步驟，以形成強化製品。將該等製品佈置在該第一離子交換浴中，其中每個的該第一主要面用第一預定距離面向該等製品中的另一者的該第一主要面，且每個的該第二主要面用第二預定距離面向該等製品中的另一者的該第二主要面。將該第一預定距離及該第二預定距離選定為使得該複數個強化製品具有帶有凸面的第一強化面及帶有凹面的第二強化面。

Description

製作具有不對稱表面的強化製品的不對稱離子交換方法
此申請案依據專利法主張於2018年7月5日所提出的第62/694,136號的美國臨時專利申請案的優先權權益，該申請案的整體內容於本文中以引用方式依附及併入本文中。
本揭示內容大致與製作強化製品的方法相關，且更詳細而言是與用於製作各種製品中所採用的強化玻璃、玻璃陶瓷、及陶瓷基板的具有不對稱表面的基板的不對稱離子交換方法相關。
基於玻璃基基板的保護性顯示器蓋被採用在幾種工業中，包括消費電子設備（例如智慧型手機、平板電腦、平板觸控式電腦、筆記型電腦、電子閱讀器等等）、汽車、室內建築、國防、醫療、及包裝。藉由離子交換過程化學強化的玻璃基板提供優越的機械效能，甚至在相對薄的玻璃基板的情況下也是如此。例如，許多顯示器蓋採用強化的鋁矽酸鹽玻璃產品，其提供優越的機械性質，包括損傷抗性、抗刮性、及掉落效能。舉一個製造方法，已經在工業中採用了藉由玻璃、玻璃陶瓷、及陶瓷基板中的鹼金屬離子的離子交換進行的化學強化許多年以提供這些優越的機械性質。藉由這些離子交換方法來產生是深度的函數的壓縮應力的應力分佈以提供某些機械性質。
在常規的離子交換強化過程中，將玻璃、玻璃陶瓷、或陶瓷基板與熔融的化學鹽接觸，使得基板中的相對小的離子直徑的鹼金屬離子與化學鹽中的相對大的離子直徑的鹼金屬離子離子交換。隨著相對較大的鹼金屬離子結合到基板中，壓縮應力在基板的表面處在結合離子附近產生且產生達到基板內一定深度的壓縮應力區域，這提供了強化效果。因為玻璃基基板的典型故障模式與張應力相關聯，藉由結合較大的鹼金屬離子所產生的添加的壓縮應力用來抵消所施加的張應力，從而導致強化效果。
與這些離子交換強化過程相關聯的技術挑戰中的一者是翹曲。詳細而言，在離子交換過程在基板的兩個主要面之間用不對稱的方式發生時，基板的翹曲可能發生在離子交換過程期間或之後。靶基板的關於幾何形狀、鹼金屬離子的擴散性、鹽浴中的鹼金屬離子、及其他因素的不對稱性可能影響靶基板的觀察到的翹曲的範圍及程度。
在一些情況下，基板的表面之間的此種不對稱性可能是基板的表面改性的結果。例如，越來越需要形成於化學強化玻璃基板上的有織紋的及功能性的表面或層來在用作例如顯示設備中的覆蓋玻璃或用作其他應用中的裝飾或功能性覆蓋物時增強玻璃基板的光學、視覺、或觸覺效能。這些表面及層包括防眩光（AG）表面，其一般面向設備或介面的使用者以增加困難環境照明條件下所顯示的影像的可讀性。在一些情況下，不對稱性由斜切邊緣（其可以用來產生用於所謂的「2.5D」效果的彎曲邊緣）所引起或由織紋表面（其可以用於光學效果或用於使用者所需的觸感）所引起。表面不對稱性可以甚至由玻璃的形成過程所引起或由最初造成不對稱翹曲的努力所引起。例如，由浮製過程所形成的玻璃基板可以是不對稱的，因為污染物可能穿透基板的與熔融金屬（例如錫）接觸的底側。污染物的存在可能在基板中產生固有的不對稱性，但也可能造成不對稱的離子交換，如果該基板是化學強化的話。
在離子交換過程之前對基板進行這些表面改性時，基板的表面不對稱性可能導致鹽浴中不對稱的離子交換，這可能造成基板的相應表面中不對稱的應力。這些不對稱的應力導致基板的翹曲。例如，在基板的一個表面具有比另一個表面高的壓縮應力時，較高的壓縮應力可能使得該表面朝向自身往內彎曲，從而造成凹面或「碗形」形狀。然而，另一側可以具有凸面或「圓頂」形狀。
翹曲可能造成與生產成品的製品或顯示器相關聯的下游過程上的困難。例如，採用來製作觸碰感測顯示器層合結構的過程可能易於由於基板中的翹曲程度而在層合結構中形成氣泡。工業中採用了管理翹曲的各種方法。一般而言，這些方法往往對顯示應用中所採用的玻璃、玻璃陶瓷、及陶瓷基板的生產增加大量成本。在一些情況下，可以對基板採用額外的熱處理及/或額外的熔融鹽暴露以抵消與離子交換強化過程相關聯的翹曲。然而，這些額外的過程步驟造成了顯著增加的製造成本。其他的方法（包括後產生研磨及拋光或者化學或熱處理）也可以抵消翹曲效應，但同樣會顯著增加生產成本。
因此，需要強化玻璃、玻璃陶瓷、及陶瓷基板的離子交換方法，該方法在與翹曲效應相關聯的產量損耗及成本增加有限的情況下提供必要的強化程度。
依據本揭示內容的一些態樣，提供了一種製作強化製品的方法，該方法包括以下步驟：提供複數個製品，每個製品包括玻璃、玻璃陶瓷、或陶瓷組成、以及第一主要面及第二主要面；提供第一離子交換浴；及藉由將該複數個製品浸沒在該第一離子交換浴中執行離子交換步驟，以形成複數個強化製品。進一步地，該第一主要面在第一表面面積上方包括一或更多個表面特徵，該第一表面面積比該第二主要面上的該一或更多個表面特徵的第二表面面積大。將該複數個製品佈置在該第一離子交換浴中，其中該等製品中的每一者的該第一主要面用第一預定距離面向該複數個製品中的另一者的該第一主要面或者另一個表面。該等製品中的每一者的該第二主要面用第二預定距離面向該複數個製品中的另一者的該第二主要面或者另一個表面。將該第一預定距離及該第二預定距離中的至少一者選定為使得，在執行該離子交換步驟之後，該複數個強化製品中的每一者包括第一強化面及第二強化面，該第一強化面由該第一主要面所形成且具有凸面，該第二強化面由該第二主要面所形成且具有凹面。
依據本揭示內容的一些實施例，該方法的一個態樣是，在該離子交換步驟期間，進入該第一主要面的離子交換量與進入該第二主要面的離子交換量不同。該第一預定距離可以比該第二預定距離大。此外，該第二預定距離的範圍可以從約0.02 mm到約2.5 mm。在另外的態樣中，該一或更多個表面特徵包括防眩光表面、防反射表面、塗覆表面、織紋表面、圖案化表面、斜切邊緣、倒角邊緣、或圓邊中的至少一者。進一步地，該方法可以包括以下步驟：在該離子交換步驟之後，將該複數個強化製品中的至少一者設置在包括一或更多個真空孔洞的支撐面上，其中該第二強化面面向該支撐面；及經由該等真空孔洞向該第二強化主要面與該支撐面之間的空間施加真空。
依據此揭示內容的一些實施例的一個態樣，提供了一種依據本文中所揭露的方法來製作的化學強化玻璃製品。
依據此揭示內容的一些實施例的一個態樣，提供了一種載具內部元件，該載具內部元件包括依據本文中所揭露的方法來製作的強化製品。該載具內部元件可以包括儀表板、中央控制台、儀表組、顯示器、觸控介面、內部頂壁、方向盤、結構柱上的貼花、或門面板。
將在隨後的詳細說明中闡述額外的特徵及優點，且本領域中的技術人員將藉由該說明容易理解該等特徵及優點，或藉由實行如本文中所述的實施例來認識該等特徵及優點，該等實施例包括了隨後的詳細說明、請求項、以及附圖。要瞭解到，上述的一般說明及以下的詳細說明兩者描述了各種實施例，且旨在提供概觀或架構以瞭解所請求保護的標的的本質及特性。
包括了附圖以提供各種實施例的進一步瞭解，且將該等附圖併入此說明書且構成此說明書的一部分。該等附圖繪示本文中所述的各種實施例，且與說明書一起用來解釋所請求保護的標的的原理及操作。
將在以下的詳細說明中闡述額外的特徵及優點，且本領域中的技術人員將藉由該說明以及請求項及附圖理解或藉由實行如以下說明中所描述的實施例以及請求項及附圖認識該等特徵及優點。
此揭示內容中所描述的是強化製品及製作強化製品的方法，該等強化製品包括具有玻璃、玻璃陶瓷、或陶瓷組成的基板。進一步地，這些強化製品由具有不對稱表面特徵的基板所製作，且控制強化製品的後離子交換翹曲以產生基板的相應表面的所需形狀。在一些實施例中，最佳化翹曲使得在強化製品的所需表面上實現凸面或凹面的表面形狀。舉一些實施例的一個態樣，最佳化翹曲使得由於本揭示內容的方法，強化製品展現很小的翹曲或不展現翹曲，儘管該強化製品具有特徵，該等特徵原本會使得該等特徵容易因為不對稱及/或不均勻的離子交換效應而翹曲。
一般而言，本揭示內容的方法控制離子交換過程的動力，同時考慮存在於基板中的任何不對稱或不均勻的離子交換條件。這些不對稱或不均勻的離子交換條件包括基板的表面中的一些（但非全部）上的輔助膜的存在、這些表面上的任何不對稱特徵的程度的差異、這些表面的蝕刻的差異、這些表面的表面粗糙度或織構化的差異、這些表面上的邊緣外形加工或塑形的差異、及可能產生不均勻的離子交換條件及/或可能用其他方式影響強化製品的翹曲的其他基板方面。進一步地，該等方法通過例如以下步驟來提供離子交換速率控制：將基板浸入在含有鹼離子交換離子的浴中時，用預定的距離將基板的指定表面與表面或屏障（包括另一個基板的指定主要面）隔開。可以基於指定表面與基板的第二主要面之間的不對稱性來決定該指定表面。詳細而言，指定表面的決定是基於不對稱性對相應表面之間的離子交換速率的影響、或不對稱性對後離子交換翹曲以及強化製品中的相應表面所需的表面形狀（例如凹面或凸面）的影響。
本揭示內容製作強化製品的方法以及強化製品本身相對於製造包括玻璃、玻璃陶瓷、及陶瓷組成的強化製品的常規方法而言擁有幾個益處及優點。一個優點是，此揭示內容的方法能夠增加另外的處理步驟（例如基於真空的處理、另外的表面改性等等）的效果及/或簡化另外的處理步驟。依據一些實施例的另一個優點是，本揭示內容的方法能夠減少原本會由存在於基板中的不均勻的離子交換條件所誘發的翹曲程度。另一個優點是，本揭示內容的方法在不需要用來減少翹曲或影響強化製品的表面形狀的額外處理步驟（例如拋光、切割、磨光、在離子交換處理之後的熱處理等等）的情況下減少或消除翹曲。這些方法的另外的優點是，相對於常規的離子交換處理，它們幾乎沒有提供增加的資本及/或吞吐量的減少。詳細而言，就尺寸及成本的角度而言，與實施本揭示內容的方法相關聯的額外固定物是有限的（例如間隔物、網狀物、夾子等等）。這些方法的另一個優點是，它們可以造成具有與常規的離子交換分佈相同或實質類似的殘餘應力分佈的壓縮應力區域，同時提供顯著減少依據過程來生產的強化製品中的翹曲水平的優點。
現參照圖1A及1B，提供了製作強化製品的方法中所使用的對稱製品100及不對稱製品100a的示意說明。對稱製品100由基板10組成，該基板具有實質對稱的第一主要面12及第二主要面14。相比之下，不對稱製品100a由可以與圖1A的基板10類似的具有第一主要面12及第二主要面14的基板10組成。例如，基板10可以包括玻璃、玻璃陶瓷、或玻璃組成。然而，製品100a的第一主要面12及第二主要面14具有不對稱的性質，如由製品100a的第二主要面14上的表面改性70所表示。表面改性70可以是塗敷到第二主要面14的層（例如塗層或犠牲層），或可以是第二主要面14的區域，該區域自身已經被變更（例如藉由研磨、磨光、拋光、退火、浸出、蝕刻、邊緣外形加工/斜切來變更）或暴露於能量源（例如UV、電漿、或熱（即退火））。因此，表面改性70的描繪不意味著限於例如塗敷在基板10的頂部上的額外的層或材料。在圖1A-3C中，為了顯示離子交換對於對稱及不對稱的基板的效應，製品100及100a比較地並排呈現。
在一些實施例中，可以在基板的第一主要面12及第二主要面14中的一或兩者上實現上文所論述的表面改性。在第一主要面12及第二主要面14上實現表面改性的實施例中，改性的量、程度、或類型在表面12與14之間可以不同，以便在第一主要面12與第二主要面14之間造成不對稱的性質或不對稱的離子交換條件。例如，在斜切邊緣的情況下，第二主要面14上的斜切量可以與第一主要面12上的斜切量不同。在表面織構化或蝕刻（例如對於AG表面）的情況下，第一主要面12被改性的區域可以與第二主要面14被改性的區域不同。
如本文中所使用的，「對稱」表面指的是製品及/或基板的相反主要面，該等主要面具有實質相同的表面性質，包括一或更多種表面改性的不存在或存在。如本文中所論述，表面改性可以包括例如對表面或表面的一部分進行蝕刻、研磨、拋光、塗覆、及/或退火。
參照圖2A及2B，示出了使用對稱製品100及不對稱製品100a來製作強化製品的方法。如上文所論述，將針對對於對稱及不對稱製品的離子交換效應的比較來論述用於這些類型的製品的方法。該方法可以包括以下步驟：提供基板10，每個基板由具有複數種可離子交換的鹼金屬離子的玻璃、玻璃陶瓷、或陶瓷組成製造。該方法更包括以下步驟：提供位於容器202中的第一離子交換浴200。浴200包括複數種離子交換鹼金屬離子，每種離子交換鹼金屬離子具有比基板10中的可離子交換鹼金屬離子的尺寸大的尺寸。最後，該方法包括以下步驟：用第一離子交換溫度及持續時間將該複數個基板10浸沒在第一離子交換浴200中以形成複數個強化製品100'及100a'（分別參照圖3A及3B）。
參照圖3A及3B，強化製品100'包括從第一主要面12及第二主要面14向相應的第一選定深度52及第二選定深度54延伸的壓縮應力區域50。類似地，強化製品100a'包括從第一主要面12'及第二主要面14'向相應的第一選定深度52'及第二選定深度54'延伸的壓縮應力區域50'。然而，由於強化製品100a'的不對稱性，壓縮應力區域50及50'可以彼此不同。詳細而言，與第一主要面12相比，表面改性70可以在第二主要面14中造成不同的離子交換性質（例如離子交換速率）。取決於表面改性的類型，進入第二主要面14的離子交換的速率或量可以比進入第一主要面12的離子交換的速率或量高或低。兩個表面之間的此種離子交換速率差異可以在第一主要面12'及第二主要面14'處造成不同的壓縮應力（CS）或造成如從第一主要面12'及第二主要面14'所測量到的不同的壓縮應力層深（DOL）。基於第一主要面12'及第二主要面14'上的不同的壓縮應力條件，強化製品100a'可能翹曲。例如，如圖3B中所示，包括表面改性70的第二主要面14'的形狀變成凹面，而第一主要面12'變成凸面。例如，若表面改性70是防眩光（AG）表面，則AG表面將具有凹面形狀。依據一些實施例，控制強化製品的翹曲使得所需的表面具有優選的形狀（即平坦、凹面、或凸面）。
圖4中示出了為何需要控制表面形狀的示例。具體而言，在圖2B中所示的離子交換步驟之後，可以在強化製品上執行進一步的處理步驟。然而，這些處理步驟可能因為製品的特定表面具有凸面形狀或凹面形狀的事實而變得複雜。例如，在圖4中，具有第一主要面22及第二主要面24的強化製品200在離子交換之後已經翹曲，該第二主要面具有表面改性72。具體而言，第二主要面24具有凹面形狀。將強化製品200安置在例如具有複數個真空孔洞254的真空吸盤250的塑形面252上。真空吸盤250的目的可以是平坦化或用其他方式改變強化製品200的形狀，以擇一影響強化製品的形狀的永久改變或使進一步的處理步驟（例如將塗層、表面改性、或元件（例如顯示器、框架、或支撐物）施用於第二主要面24）變得容易。然而，由於強化製品的彎曲形狀，可能難以實現或在一些情況下不可能實現適當的真空密封，特別是在強化製品的邊緣處，在該等邊緣處，第二主要面24的凹面形狀在第一主要面22與塑形面252之間造成間隙260。這可能導致成品中的缺陷（例如覆蓋玻璃在邊緣處不精確地配合）或由於塗覆期間的表面的凹面形狀導致不均勻的表面塗層。
例如，在製作顯示器或電子設備的覆蓋玻璃時，通常需要將防反射（AR）塗層塗敷在AG表面的頂部上。為了均勻塗敷AR塗層，覆蓋玻璃能夠良好順應於真空吸盤級是重要的。此外，在將覆蓋玻璃組裝成顯示設備時，具有面向使用者的凹面AG表面的覆蓋玻璃可能顯示邊緣升高的傾向且可能不能良好地配合到顯示器殼體中，或邊緣周圍的殘餘應力可能導致局部脫層、光學失真、或環境暴露。相比之下，具有些微凸面形狀的面向外的顯示面並不會遭受相同的問題。
鑑於上述情況，一些實施例提供了強化製品或製作強化製品的方法，該等強化製品具有不對稱的表面性質且在離子交換之後具有指定的形狀。參照圖5，一些實施例包括強化製品300，該強化製品包括具有第一主要面42'及第二主要面44'的基板40'。由於第二主要面44'上的表面改性74'，基板40'是不對稱的。基板40'更包括壓縮應力區域60，該壓縮應力區域具有相對於第一主要面42'的第一壓縮應力層深（DOL）62及相對於第二主要面44'的第二壓縮應力DOL 64。與圖4的強化製品200相比，強化製品300具有位於凹面（第二主要面44'）上的表面改性74'。
在一或更多個實施例中，此類強化製品可以是與顯示器一起組裝以形成載具內部元件的覆蓋玻璃。例如，此類強化製品可以包括第一主要面及第二主要面，其中第二主要面包如本文中所述的表面改性（例如防眩光表面或其他表面）。在一或更多個實施例中，第二主要面被設置在顯示器附近。在一或更多個實施例中，第一主要面被設置在顯示器附近。強化製品可以包括在從約-0.01到約小於-0.7（例如從約-0.05到約小於-0.7、從約-0.1到約小於-0.7、從約-0.2到約小於-0.7、從約-0.3到約小於-0.7、從約-0.4到約小於-0.7、從約-0.5到約小於-0.7、從約-0.6到約小於-0.7、從約-0.01到約小於-0.6、從約-0.01到約小於-0.5、從約-0.01到約小於-0.4、從約-0.01到約小於-0.3、從約-0.01到約小於-0.2、從約-0.01到約小於-0.1、從約-0.2到約小於-0.6、或從約-0.25到約小於-0.55）的範圍中的最大翹曲。
在一或更多個實施例中，強化製品可以包括壓縮應力區域，該壓縮應力區域具有從第一主要面延伸的第一壓縮應力層深（DOL）及從第二主要面延伸的第二壓縮應力DOL。在一或更多個實施例中，第二DOL與第一DOL不同。例如，第二DOL可以小於第一DOL。在另一個示例中，第二DOL可以大於第一DOL。
在一或更多個實施例中，第一DOL及第二DOL中的一者或兩者為約20微米或更大（例如約25微米或更大、約30微米或更大、約35微米或更大、約40微米或更大、約45微米或更大、約50微米或更大）。DOL的上限可以為強化玻璃製品的厚度的約0.21倍。在一或更多個實施例中，第一主要面及第二主要面中的一者或兩者包括約600 MPa或更大（例如約650 MPa或更大、約700 MPa或更大、約750 MPa或更大、約800 MPa或更大、約850 MPa或更大、約900 MPa或更大、約950 MPa或更大、約1000 MPa或更大、或約1100 MPa或更大）的表面CS。在一或更多個實施例中，表面CS可以是在從約600 MPa到約1500 MPa的範圍中。
在一或更多個實施例中，第一主要面包括凹面形狀，且第二主要面包括凸面形狀。換言之，凸面第二主要面包括表面改性。
強化玻璃製品可以具有大的尺寸，這適於與載具內部元件中較大型的顯示器一起使用。例如，強化製品覆蓋製品可以包括約10,000 mm或更大（例如約15,000 mm或更大、約20,000 mm或更大、約25,000 mm或更大、約30,000 mm或更大、約35,000 mm或更大、約40,000 mm或更大、約45,000 mm或更大、約50,000 mm或更大、約55,000 mm或更大、或約60,000 mm或更大）的表面面積。
在一或更多個實施例中，第二主要面可以包括表面改性上的塗層。例如，塗層可以是真空沉積的塗層。在其他的實施例中，可以藉由本領域中習知的其他方法來塗敷塗層。在一或更多個實施例中，塗層是防反射塗層、容易清潔的塗層、墨水塗層、或上述項目的組合。例如，製品可以包括設置在表面改性上的防反射塗層及層疊在防反射塗層的頂部上的容易清潔塗層。
因此，在如圖6A中所示地將強化製品300安置在真空吸盤250的塑形面252上時，基板30的邊緣不背向塑形面252升高而在邊緣處產生間隙。雖然在第一主要面32的內部區域中可能由於該第一主要面的凹面形狀而存在內部間隙360，但內部間隙360可能不會導致與圖4中的邊緣間隙260相同的有害影響。詳細而言，真空孔洞254可以仍然實現良好的真空，因為內部間隙360被包封。因此，如圖6B中所示，可以使得強化製品300'的第一主要面32順應於塑形面252的形狀，無論是實質平坦的（如所示）還是某些其他的形狀。例如，在一些實施例中，塑形面252可以包括一或更多個彎曲區域，該一或更多個彎曲區域包括複雜彎曲的表面，該複雜彎曲的表面具有不同的方向上的二或更多個曲率半徑。
參照圖7A-7C，依據一些實施例，一種製作強化製品的方法包括以下步驟：提供複數個基板40，基板40中的每一者具有第一主要面42及第二主要面44。該方法更包括以下步驟：提供位於容器402中的第一離子交換浴400。每個基板40包括具有複數種可離子交換的鹼金屬離子的玻璃、玻璃陶瓷、或陶瓷組成。浴400包括複數種離子交換鹼金屬離子，每種離子交換鹼金屬離子具有比基板40中的可離子交換鹼金屬離子的尺寸大的尺寸。該方法也包括以下步驟：用第一離子交換溫度及持續時間將該複數個基板40浸沒在第一離子交換浴400中以形成複數個強化製品（參照圖5中的強化製品300）。參照圖5，每個強化製品300包括從第一主要面42'及第二主要面44'向相應的第一選定深度62及第二選定深度64延伸的壓縮應力區域60。
依據一些實施例的一個態樣，該複數個基板40被佈置在第一離子交換浴400中，其中基板40中的每一者的第一主要面42用第一預定距離面向該複數個基板40中的另一者的第一主要面42。在一些實施例中，可以將該複數個基板40中的一或更多者佈置為使得第一主要面42用第一預定距離d面向另一個表面（例如容器壁402或另一個壁或屏障）。
依據一些實施例，可以藉由以下步驟來實現第一預定距離d：將基板40安插到熔融鹽浴中，同時在離子交換期間在第一主要面42之間維持第一預定距離d。可以用適於耐受熔融鹽浴環境的多種方式來實現此種分離。在一些實施例中，藉由一或更多個間隔物45來設定第一預定距離d，如圖7B中所示。在實施方式中，間隔物45可以具有與第一預定距離d相同或實質類似的厚度尺度。進一步地，依據態樣，可以在浴400內的基板40之間採用任何數量的間隔物45。在一些實施例中，將間隔物45安置在每對基板40之間在該等基板的角處，以最小化基板40被間隔物本身掩蔽的表面面積。間隔物45可以由不與浴400以及基板40的玻璃、玻璃陶瓷、及陶瓷組成起反應的各種材料製造，該等材料包括但不限於300系列不銹鋼、鎳合金、In800合金、Cr-Mo合金、氧化矽、氧化鋁、氧化鋯、及這些材料的聚合物塗覆態樣。進一步地，間隔物45可以採取各種形狀及結構中的任一者，包括但不限於圓柱形墊圈、立方形墊圈、矩形墊圈、夾子、支架、支撐物、線、纖維等等。
在一些實施例中，藉由網狀物47或一片類似材料來設定第一預定距離d，如圖7C中所示。在實施方式中，網狀物47具有與第一預定距離d相同或實質類似的厚度尺度。進一步地，依據態樣，可以在浴400內在基板40之間採用各種多種類型的網狀物47（即各種過濾水平）中的任一者。網狀物47可以由不與浴400以及基板40的玻璃、玻璃陶瓷、及陶瓷組成起反應的各種材料製造，該等材料包括但不限於300系列不銹鋼、鎳合金、In800合金、Cr-Mo合金、氧化矽、氧化鋁、氧化鋯、及這些材料的聚合物塗覆態樣。
參照圖8，也將該複數個基板40佈置為使得基板40中的每一者的第二主要面44用第二預定距離D面向該複數個基板40中的另一者的第二主要面44。並且，第二主要面44中的一或二或更多者可以用第二預定距離面向另一個表面，例如容器壁402（參照圖7A-7C）。
第一預定距離d及第二預定距離D被選擇為使得，在執行離子交換步驟之後，該複數個強化製品各自包括由第一主要面42所形成且具有凸面的第一強化面以及由第二主要面44所形成且具有凹面的第二強化面。然而，實施例不限於具有由具有表面改性的第二主要面所形成的凸面的強化製品。在一些實施例中，強化製品的凸面可以由不具有表面改性的第一主要面所形成或具有較少程度的表面改性。如本文中所論述，可以藉由多個因素造成表面的不對稱性，該等因素在表面之間造成不相等的離子交換或在相應的表面上造成不相等的壓縮應力分佈。進一步地，生成的強化製品中的哪個表面應是凸面或凹面的決定可以基於強化製品的預期用途或要在離子交換之後執行的額外處理步驟而變化。
在一些實施例的一個態樣中，不對稱的強化玻璃製品中的翹曲或彎曲的量是藉由最佳化比率A/d來控制的，其中A是基板的表面面積，且d是相鄰基板的第一主要面之間的第一預定距離。
依據一些實施例，可以進行製作強化製品的方法使得以下條件中的至少一者成立：(a)離子交換鹼金屬離子進入第一主要面42的交換速率比進入基板40的第二主要面44高；及(b)第二主要面44包括一或更多個不對稱特徵，該一或更多個不對稱特徵具有超過基板40的第一主要面42的任何不對稱特徵的總表面面積的總表面面積。
與基板40之間的間隙顯著較大或未受控制的情況相比，第一預定距離d在相鄰基板40的第一主要面42之間產生相對小的間隙（例如從約0.01 mm到約10 mm）。方法中所採用的不對稱基板40被配置為使得離子交換鹼金屬離子會在針對它們的第一主要面及第二主要面的不均勻的條件下與它們的可離子交換離子進行交換。但是，由該方法所提供的控制（包括在浸沒步驟期間基板40的第一主要面42之間的第一預定距離d（例如從約0.01 mm到約10 mm）的存在）控制了與基板40相關聯的這些不均勻離子交換條件而在生成的強化製品中實現所需的翹曲或形狀。
雖然不被現有理論束縛，但第一預定距離d相對於鹼金屬離子結合到第二主要面44中的速率對於鹼金屬離子結合到基板40的第一主要面42中的速率提供了額外的控制。隨著第一預定距離d的大小減少（例如相對於基板10之間的間隙顯著較大或未受控制的情況，如常規離子交換過程中的情況），鹼金屬離子結合到第一主要面42中的速率相對於鹼金屬離子結合到基板40的第二主要面44中的速率減少。其結果是，可以藉由第一預定距離d的存在抵消基板40相對於第二主要面44在第一主要面42處經歷增加的離子交換的任何傾向。雖然不被現有理論束縛，但據信，第一預定距離d控制離子交換過程的動力，特別是可離子交換鹼金屬離子被交換出基板40且被來自浴400的離子交換鹼金屬離子替換的速率。並且，且雖然不被現有理論束縛，但據信，第一預定距離d的下限可以依據方法而存在，在該下限處，第一預定距離d對控制翹曲的有益效果最終被毛細管效應抵銷，該等毛細管效應將抑制離子交換鹼金屬離子進入基板40的交換速率。
依據一些實施例，在離子交換步驟期間所採用的基板之間的第一預定距離d的範圍可以從0.01 mm到約5 mm。因此，第一預定距離d是基板之間的受控間隙。在一些實施方式中，第一預定距離d的範圍可以從約0.01 mm到約10 mm、從約0.01 mm到約7.5 mm、從約0.01 mm到約5 mm、從約0.01 mm到約2.5 mm、從約0.01 mm到約1 mm、從約0.01 mm到約0.9 mm、從約0.01 mm到約0.8 mm、從約0.01 mm到約0.7 mm、從約0.01 mm到約0.6 mm、從約0.01 mm到約0.5 mm、從約0.02 mm到約10 mm、從約0.02 mm到約7.5 mm、從約0.02 mm到約5 mm、從約0.02 mm到約2.5 mm、從約0.02 mm到約1 mm、從約0.02 mm到約0.9 mm、從約0.02 mm到約0.8 mm、從約0.02 mm到約0.7 mm、從約0.02 mm到約0.6 mm、從約0.02 mm到約0.5 mm、及這些距離端點之間的所有值。
依據一個額外的實施方式，第一預定距離d比從基板40中的每一者的第二主要面44到另一個基板（例如基板40）或固持浴400的容器402的壁的距離大。依據一個另外的實施方式，第一預定距離d比從基板40中的每一者的第二主要面44到另一個基板（例如基板40）或固持浴400的容器402的壁的距離大25%、50%、75%、100%、150%、200%、或更大。
依據一些實施例，可以在離子交換步驟之前使不對稱的基板預先翹曲。在一些實施例的一個態樣中，可以逆轉此預先翹曲以將基板的在離子交換之前是凹面的表面改變成在離子交換之後是凸面的表面。例如，在第二主要面上具有AG表面（例如來自化學蝕刻）的形式的表面改性的基板可以具有甚至對於離子交換步驟而言是凹面的第二主要面。然而，依據此揭示內容的方法，可以將相鄰基板的第一主要面設定為在離子交換期間用第一預定距離面向彼此，且由於第一主要面與第二主要面之間的離子交換不對稱性，AG表面可以在離子交換之後轉變成凸面。
依據一些實施例，該方法造成了包括約200微米或更小的翹曲（Δ翹曲）的強化製品。在一些實施方式中，製品的翹曲（Δ翹曲）為約200微米或更小、約175微米或更小、約150微米或更小、約125微米或更小、約100微米或更小、約75微米或更小、約50微米或更小、約25微米或更小、及這些水平之間的所有翹曲水平。類似地，方法100可以造成強化製品，該等強化製品展現小於製品的最長尺寸的0.5%、小於製品的最長尺度的0.1%、或甚至小於製品的最長尺度的0.01%的最大翹曲。例如，可以依據方法來生產具有防眩光或防反射表面的150 mm x 75 mm的手機蓋的形式的強化製品，該等強化製品具有小於0.15 mm的翹曲（表示小於該等強化製品的最長尺度的0.01%的翹曲）。
製作強化製品的方法中所採用的基板40可以包括各種玻璃組成、玻璃陶瓷組成、及陶瓷組成。玻璃的選擇不限於特定的玻璃組成。例如，所選擇的組成可以是範圍廣泛的矽酸鹽、硼矽酸鹽、鋁矽酸鹽、或硼鋁矽酸鹽玻璃組成中的任一者，該組成可選地可以包括一或更多種鹼金屬及/或鹼土金屬改性劑。
藉由說明的方式，可以採用在基板40中的一個組成族包括具有氧化鋁或氧化硼中的至少一者及鹼金屬氧化物或鹼土金屬氧化物中的至少一者的彼等組成，其中–15莫耳百分比 ≤ (R2O + R’O – Al2O3 – ZrO2) – B2O3 ≤ 4莫耳百分比，其中R可以是Li、Na、K、Rb、及/或Cs，且R'可以是Mg、Ca、Sr、及/或Ba。此組成族的一個子集包括從約62莫耳百分比到約70莫耳百分比的SiO2；從0莫耳百分比到約18莫耳百分比的Al2O3；從0莫耳百分比到約10莫耳百分比的B2O3；從0莫耳百分比到約15莫耳百分比的Li2O；從0莫耳百分比到約20莫耳百分比的Na2O；從0莫耳百分比到約18莫耳百分比的K2O；從0莫耳百分比到約17莫耳百分比的MgO；從0莫耳百分比到約18莫耳百分比的CaO；及從0莫耳百分比到約5莫耳百分比的ZrO2。第8,969,226及8,652,978號的美國專利中更全面地描述了此類玻璃，該等美國專利的整體內容特此以引用方式併入，好像在下文被全面闡述一般。
可以採用在基板40中的另一個說明性組成族包括具有至少50莫耳百分比的SiO2及至少一種改性劑的彼等組成，該至少一種改性劑選自由以下項目所組成的群組：鹼金屬氧化物及鹼土金屬氧化物，其中[(Al2O3 (莫耳百分比) + B2O3(莫耳百分比))/(∑ 鹼金屬改性劑 (莫耳百分比))] > 1。此族的一個子集包括從50莫耳百分比到約72莫耳百分比的SiO2；從約9莫耳百分比到約17莫耳百分比的Al2O3；從約2莫耳百分比到約12莫耳百分比的B2O3；從約8莫耳百分比到約16莫耳百分比的Na2O；及從0莫耳百分比到約4莫耳百分比的K2O。美國專利8,586,492中更全面地描述了此類玻璃，該美國專利的整體內容特此以引用方式併入，好像在下文被全面闡述一般。
可以採用在基板40中的又另一個說明性組成族包括具有SiO2、Al2O3、P2O5、及至少一種鹼金屬氧化物（R2O）的彼等組成，其中0.75 ≤ [(P2O5(莫耳百分比) + R2O(莫耳百分比))/ M2O3 (莫耳百分比)] ≤ 1.2，其中M2O3 = Al2O3 + B2O3。此組成族的一個子集包括從約40莫耳百分比到約70莫耳百分比的SiO2；從0莫耳百分比到約28莫耳百分比的B2O3；從0莫耳百分比到約28莫耳百分比的Al2O3；從約1莫耳百分比到約14莫耳百分比的P2O5；及從約12莫耳百分比到約16莫耳百分比的R2O。此組成族的另一個子集包括從約40到約64莫耳百分比的SiO2；從0莫耳百分比到約8莫耳百分比的B2O3；從約16莫耳百分比到約28莫耳百分比的Al2O3；從約2莫耳百分比到約12莫耳百分比的P2O5；及從約12莫耳百分比到約16莫耳百分比的R2O。第13/305,271號的美國專利申請案中更全面地描述了此類玻璃，該美國專利的整體內容特此以引用方式併入，好像在下文被全面闡述一般。
可以採用在基板40中的又另一個說明性組成族包括具有至少約4莫耳百分比的P2O5的彼等組成，其中(M2O3(莫耳百分比)/RxO(莫耳百分比)) > 1，其中M2O3 = Al2O3 + B2O3，且其中RxO是存在於玻璃中的一價及二價陽離子氧化物的總和。一價及二價陽離子氧化物可以選自由以下項目所組成的群組：Li2O、Na2O、K2O、Rb2O、Cs2O、MgO、CaO、SrO、BaO、及ZnO。此組成族的一個子集包括具有0莫耳百分比的B2O3的玻璃。第13/678,013號的美國專利申請案及美國專利8,765,262中更全面地描述了此類玻璃，該等文獻的整體內容特此以引用方式併入，好像在下文被全面闡述一般。
可以採用在基板40中的又另一個說明性組成族包括具有Al2O3、B2O3、鹼金屬氧化物的彼等組成且含有具有三重配位的硼陽離子。在被離子交換時，這些玻璃可以具有至少約30千克力（kgf）的維氏裂縫發源臨界值。此組成族的一個子集包括至少約50莫耳百分比的SiO2；至少約10莫耳百分比的R2O，其中R2O包括Na2O；Al2O3，其中-0.5莫耳百分比 ≤ Al2O3(莫耳百分比) – R2O(莫耳百分比) ≤ 2莫耳百分比；及B2O3，且其中B2O3(莫耳百分比) – (R2O(莫耳百分比) – Al2O3(莫耳百分比)) ≥ 4.5莫耳百分比。此組成族的另一個子集包括至少約50莫耳百分比的SiO2、從約9莫耳百分比到約22莫耳百分比的Al2O3；從約4.5莫耳百分比到約10莫耳百分比的B2O3；從約10莫耳百分比到約20 莫耳百分比的Na2O；從0莫耳百分比到約5莫耳百分比的K2O；至少約0.1莫耳百分比的MgO及/或ZnO，其中0 ≤ MgO + ZnO ≤ 6莫耳百分比；及可選地CaO、BaO、及SrO中的至少一者，其中0莫耳百分比 ≤ CaO + SrO + BaO ≤ 2莫耳百分比。第13/903,398號的美國專利申請案中更全面地描述了此類玻璃，該申請案的整體內容以引用方式併入本文中，好像在下文被全面闡述一般。
除非另有指出，此揭示內容中所概述的強化製品（例如製品300）及用於生產該等強化製品的相關聯方法可以由具有68.96莫耳百分比的SiO2、0莫耳百分比的B2O3、10.28莫耳百分比的Al2O3、15.21莫耳百分比的Na2O、0.012莫耳百分比的K2O、5.37莫耳百分比的MgO、0.0007莫耳百分比的Fe2O3、0.006莫耳百分比的ZrO2、及0.17莫耳百分比的SnO2的鋁矽酸鹽玻璃組成的基板製造。第13/533,298號的美國專利申請案中描述了典型的鋁矽酸鹽玻璃，且特此以引用方式併入。
類似地，針對陶瓷，針對製作強化製品的方法中所採用的基板40所選擇的材料可以是範圍廣泛的無機結晶氧化物、氮化物、碳化物、氮氧化物、碳氮化物等中的任一者。說明性的陶瓷包括具有氧化鋁、鈦酸鋁、莫來石、堇青石、鋯石、尖晶石、鈣鈦礦、氧化鋯、二氧化鈰、碳化矽、氮化矽、氮氧化矽鋁、或沸石相的彼等材料。
類似地，針對玻璃陶瓷，針對基板40所選擇的材料可以是範圍廣泛的具有玻璃相及陶瓷相的材料中的任一者。說明性的玻璃陶瓷包括玻璃相是由矽酸鹽、硼矽酸鹽、鋁矽酸鹽、或硼鋁矽酸鹽所形成的且陶瓷相是由β-鋰輝石、β-石英、霞石、六方鉀霞石、或三斜霞石所形成的彼等材料。
由製作強化製品的方法所造成的強化製品可以採取各種實體形式，包括玻璃基板。也就是說，從橫截面的角度來看，製品在被配置為基板時可以是平坦或平面的，或可以是彎曲及/或尖銳地彎曲的。類似地，製品可以是單個單體物體、多層結構、或層合結構。在用基板或板狀形式採用製品時，製品的厚度優選地是在約0.2到1.5 mm的範圍中、或在約0.3到1 mm的範圍中、或為約0.7 mm。進一步地，製品300可以擁有在可見光譜中實質透明的組成，且該組成在產生其壓縮應力區域60之後保持實質透明。
無論其組成或實體形式如何，如由製作強化製品的方法所造成的強化製品300將包括處於壓縮應力下的區域60，該區域從表面（例如第一主要面42'及第二主要面44'）向其中的特定深度（例如第一選定深度62及第二選定深度64）向內延伸。與壓縮應力區域60相關聯的壓縮應力（CS）量及壓縮應力層深（DOL）可以基於依據本文中所揭露的方法來形成的製品300的特定用途而變化。
再次參照圖7A-7C，一種製作強化製品的方法涉及將一對基板40浸沒在強化浴400中。在一些態樣中，浴400含有複數種離子交換金屬離子，且基板40具有帶有複數種可離子交換金屬離子的玻璃組成。例如，浴400可以含有尺寸比基板40中的可離子交換離子（例如鈉）大的複數個鉀離子。浴400中的離子交換離子將優先與基板40中的可離子交換離子交換。
在一些態樣中，採用來產生壓縮應力區域60的強化浴400包括熔融KNO3浴，該熔融KNO3浴的濃度接近100重量百分比且具有如本領域中的技術人員所瞭解的添加劑，或濃度為100重量百分比。將此類浴充分加熱到一定溫度以確保KNO3在基板40的處理期間保持在熔融態下。強化浴400也可以包括KNO3與LiNO3及NaNO3中的一或兩者的組合。
依據本揭示內容的一些態樣，提供了一種用於製作強化製品的方法，該方法包括以下步驟：在強化製品300中產生壓縮應力區域60，該壓縮應力區域具有約400 MPa或更小的最大壓縮應力及製品300的厚度的至少8%的第一選定深度62。製品300包括具有鋁矽酸鹽玻璃組成的基板，且該方法涉及妶基板浸沒在強化浴400中，該強化浴被保持在從約400℃到500℃的範圍中的溫度下且浸沒持續時間是在約3與60小時之間。更優選地，可以藉由在範圍從約420℃到500℃的溫度下將基板浸沒在強化浴400中達約0.25到約50小時之間的持續時間來在強化製品300中產生壓縮應力區域60。在一些態樣中，將強化浴的上限溫度範圍設定為比基板40'的退火點小約30℃（例如在基板擁有玻璃或玻璃陶瓷組成時）。浸沒步驟的特別優選的持續時間的範圍從0.5到25小時。在某些實施例中，將強化浴400保持在約400℃到450℃下，且第一離子交換持續時間是在約3與15小時之間。
在一個示例性態樣中，在450℃下將基板10浸沒在包括約41重量百分比的NaNO3及59重量百分比的KNO3的強化浴400中達約10小時的持續時間，以獲得具有DOL > 80 µm及300 MPa或更小的最大壓縮應力的壓縮應力區域60。在另一個示例中，強化浴400包括約65重量百分比的NaNO3及35重量百分比的KNO3且被保持在460℃下，且進行浸沒步驟達約40到50小時，以產生具有約160 MPa或更小的最大壓縮應力且具有約150 µm或更大的DOL的壓縮應力區域60（例如對於具有約0.8 mm的厚度的製品300而言）。
對於具有約0.3到0.8 mm的厚度的鋁矽酸鹽玻璃基板而言，可以在依據本揭示內容的方法製作的強化製品中實現DOL > 60 µm，其中強化浴組成是在40到60重量百分比的NaNO3的範圍中（餘量為KNO3）且被保持在450℃的溫度下且浸沒持續時間是在約5.5到15小時之間。優選地，浸沒持續時間是在約6到10小時之間，且強化浴被保持在44到54重量百分比的NaNO3的範圍中的組成下（餘量為KNO3）。
對於製作強化製品的方法且其中強化製品衍生自含有具有可觀量的P2O5的鋁矽酸鹽玻璃的基板的實施例而言，可以將強化浴保持在稍低的溫度下以產生類似的壓縮應力區域60。例如，可以將強化浴保持低達380℃且結果類似，而前述內容中所概述的上限範圍仍然可行。在另外的態樣中，基板可以擁有含鋰玻璃組成，且可以依據該方法採用明顯更低的溫度分佈來在生成的強化製品中產生類似的壓縮應力區域60。在這些態樣中，將強化浴保持在範圍從約350℃到約500℃且優選地是從約380℃到約480℃的溫度下。這些態樣的浸沒時間的範圍從約0.25小時到約50小時，且更優選地是從約0.5到約25小時。
依據本文中所揭露的實施例，參照圖7A-7C，製品包括表面改性74，該表面改性可以包括設置在第二主要面44上或上方的塗層、膜、或層。表面改性74可以是如本揭示內容的領域中的一般技術人員所瞭解的多種功能膜中的任一者，例如防指紋膜、抗刮膜、防反射膜、防眩光層、及上述項目的組合。在一些實施例中，可以在離子交換之後將此類功能膜塗敷到第二主要面74的表面改性74區域，特別是對於耐不住離子交換過程期間的惡劣環境的膜而言。 示例
以下示例描述由本揭示內容所提供的各種特徵及優點，且絕不旨在限制本發明及隨附的請求項。
示例1
依據圖8中所描述的方法來備製一對鋁矽酸鹽覆蓋玻璃試樣，該等鋁矽酸鹽覆蓋玻璃試樣具有333 mm x124 mm x 1.05 mm的尺度且每個覆蓋玻璃的一個表面上具有AG處理的形式的表面改性，其中覆蓋玻璃的非AG表面面向彼此且用距離d分離。兩個非AG側之間的組合最大翹曲為0.05 mm，其被視為該對內的最大自然間隔（a）。接著將該對垂直裝載到盒子中，其中AG表面與最近的對之間的間隔大於10 mm（D > 10 mm）。在420℃下的高純度的KNO3鹽中執行離子交換達6小時。在分離及清潔之後使用ISRA Vision 650 x 1300 mm彎度儀系統在試樣的兩側上測量翹曲。表格1中總結了測量結果。如可以看出的，該對中的兩個覆蓋片具有凸面的AG表面。
示例2
用與示例1相同的方式備製一對玻璃試樣，除了該對內的最大自然間隔（a ）是0.06 mm以外。表格1中總結了翹曲測量結果。該對中的兩個覆蓋片具有凸面的AG表面。
示例3
用與示例1相同的方式備製一對玻璃試樣，除了該對內的最大自然間隔（a）是0.18 mm以外。將該對垂直裝載到盒子中以供進行離子交換。兩個覆蓋玻璃片中的一者在搬運期間破裂了，所以表格1中總結了只有一個覆蓋玻璃片的翹曲測試評估。覆蓋片具有凸面的AG表面。
示例4
用與示例3相同的方式備製一對玻璃試樣，除了該對內的最大自然間隔（a）是0.14 mm以外。覆蓋玻璃片中的一者不能用於測量。表格1中總結了覆蓋玻璃片中的另一者的翹曲測量結果。覆蓋片具有凸面的AG表面。
比較示例1
將具有AG表面的單個覆蓋玻璃片水平裝載到與上述示例相同的盒子中，但位置距離最近的玻璃表面至少10mm。換言之，覆蓋玻璃不與另一個覆蓋玻璃用第一預定距離d用面對的關係配對。在離子交換之後，在試樣的兩側上測量翹曲，且表格1中總結了結果。不像先前的示例（其全都在AG表面上展現了凸面或圓頂形狀特性），比較示例1在AG表面上具有凹面或碗形形狀。
Figure 108123752-A0304-0001
 表格1示例的翹曲測量總結。
如本文中所使用的，「壓縮應力」（CS）及「壓縮應力層深」（DOL）是使用本領域中習知的手段來測量的。例如，藉由使用市售儀器（例如FSM-6000，由Orihara工業有限公司（日本）所製造）的表面應力計來測量CS及DOL。表面應力測量依賴應力光學係數（SOC）的準確測量，該應力光學係數與玻璃的雙折射率相關。SOC轉而是依據標題為「Standard Test Method for Measurement of Glass Stress-Optical Coefficient」的ASTM標準C770-98（2013）中所描述的程序C的修改版本來測量的，其整體內容以引用方式併入本文中。該變體包括將玻璃碟用作樣本，該樣本具有5到10 mm的厚度及12.7 mm的直徑。進一步地，玻璃碟是各向同性的、均質的、及鑽芯的，其中兩個面都是拋光且平行的。該變體也包括計算要施加的最大力（Fmax ）。最大力（Fmax ）是足以產生20 MPa的壓縮應力的力。如下依據等式(1)來計算要施加的最大力（Fmax ）：
Figure 02_image001
(1) 其中Fmax 是用牛頓為單位的最大力，D 是玻璃碟的直徑，且h 是光路的厚度。針對所施加的每個力，依據等式(2)計算應力：
Figure 02_image003
(2) 其中Fmax 是從等式(1)獲得的用牛頓為單位的最大力，D1 是用mm為單位的玻璃碟的直徑，h 是用mm為單位的光路的厚度，且σ 是用MPa為單位的應力。
如本文中所使用的，「壓縮應力層深（DOL）」指的是強化製品內的一個深度位置，在該深度位置處，從強化過程所產生的壓縮應力接近零。
在本揭示內容的一些態樣中，使用一種用於基於形成於離子交換玻璃中的光學波導器的TM及TE引導模式光譜測量應力分佈的方法（下文稱為「WKB方法」）來決定壓縮應力（CS）分佈。該方法包括以下步驟：從TM及TE引導模式光譜數位地界定強度極值的位置，及從這些位置計算相應的TM及TE有效折射率。使用逆WKB計算來計算TM及TE折射率分佈n TM (z)及n TE (z)。該方法也包括以下步驟：計算應力分佈S(z) = [n TM (z) -n TM (z)]/SOC，其中SOC是玻璃基板的應力光學係數。Douglas C. Allan等人於2012年5月3日所提出的第13/463,322號標題為「Systems and Methods for Measuring the Stress Profile of Ion-Exchanged Glass」的美國專利申請案中描述了此方法，該美國專利申請案主張於2011年5月25日所提出的第61/489,800號的美國臨時專利申請案的優先權，該等申請案的整體內容以引用方式併入本文中。第61/835,823及61/860,560號的美國臨時申請案中概述了用於測量這些製品中的應力水平作為深度的函數的其他技術，該等申請案特此以引用方式併入。
可以在離子交換過程步驟完成之後使用表面應力計（FSM）在主要面中的每一者上進行CS及DOL測量。可以在經受離子交換過程步驟之前及之後在每個試樣的兩側上使用如由本揭示內容的領域中的技術人員所採用的常規彎度儀來進行翹曲測量。
此揭示內容的態樣(1)與一種製作強化製品的方法相關，該方法包括以下步驟：提供複數個製品，每個製品包括玻璃、玻璃陶瓷、或陶瓷組成、以及第一主要面及第二主要面，該第一主要面在第一表面面積上方具有一或更多個表面特徵，該第一表面面積比該第二主要面上的該一或更多個表面特徵的第二表面面積大；提供第一離子交換浴；及藉由將該複數個製品浸沒在該第一離子交換浴中執行離子交換步驟，以形成複數個強化製品，其中將該複數個製品佈置在該第一離子交換浴中，其中該等製品中的每一者的該第一主要面用第一預定距離面向該複數個製品中的另一者的該第一主要面或者另一個表面，且該等製品中的每一者的該第二主要面用第二預定距離面向該複數個製品中的另一者的該第二主要面或者另一個表面，及其中將該第一預定距離及該第二預定距離中的至少一者選定為使得，在執行該離子交換步驟之後，該複數個強化製品各自包括第一強化面及第二強化面，該第一強化面由該第一主要面所形成且具有凸面，該第二強化面由該第二主要面所形成且具有凹面。
態樣(2)與態樣(1)的方法相關，其中在該離子交換步驟期間，進入該第一主要面的離子交換量與進入該第二主要面的離子交換量不同。
態樣(3)與態樣(1)或態樣(2)的方法相關，其中該第一預定距離比該第二預定距離大。
態樣(4)與態樣(1)到(3)中的任一者的方法相關，其中該第二預定距離的範圍從約0.02 mm到約2.5 mm。
態樣(5)與態樣(1)到(4)中的任一者的方法相關，其中該另一個表面是固持該浴的容器的壁或固持該複數個製品中的至少一些的盒子的壁中的至少一者。
態樣(6)與態樣(1)到(5)中的任一者的方法相關，其中進入該第一主要面的離子交換量比進入該第二主要面的離子交換量大。
態樣(7)與態樣(1)到(6)中的任一者的方法相關，更包括以下步驟：向該第一主要面及該第二主要面中的至少一者執行一或更多種表面改性以形成該一或更多個表面特徵。
態樣(8)與態樣(7)的方法相關，其中該一或更多種表面改性包括塗層、機械處理、及化學處理中的一或更多者。
態樣(9)與態樣(8)的方法相關，其中該機械處理包括拋光、磨光、及研磨中的至少一者。
態樣(10)與態樣(8)或態樣(9)的方法相關，其中該化學處理包括酸蝕刻或浸出中的至少一者。
態樣(11)與態樣(7)到(10)中的任一者的方法相關，其中該一或更多種表面改性包括UV暴露步驟、電漿暴露步驟、或離子植入步驟。
態樣(12)與態樣(1)到(11)中的任一者的方法相關，其中該一或更多個表面特徵包括防眩光表面、防反射表面、塗覆表面、織紋表面、圖案化表面、斜切邊緣、倒角邊緣、或圓邊中的至少一者。
態樣(13)與態樣(1)到(12)中的任一者的方法相關，其中該第一表面面積實質等於該第一主要面的表面面積。
態樣(14)與態樣(1)到(12)中的任一者的方法相關，其中該第一表面面積比該第一主要面的表面面積小。
態樣(15)與態樣(1)到(14)中的任一者的方法相關，其中該第二表面面積比該第二主要面的表面面積小。
態樣(16)與態樣(15)的方法相關，其中該第二表面面積為零。
態樣(17)與態樣(1)到(16)中的任一者的方法相關，其中將該第二預定距離設定為與一對該複數個製品的該第二主要面接觸的空間。
態樣(18)與態樣(1)到(17)中的任一者的方法相關，其中該間隔物是網片、線、玻璃纖維、金屬條帶、塗層、及箔中的至少一者。
態樣(19)與態樣(1)到(18)中的任一者的方法相關，其中該複數個強化製品中的每一者包括150微米或更小的翹曲（Δ翹曲）。
態樣(20)與態樣(1)到(19)中的任一者的方法相關，其中該複數個強化製品中的每一者包括50微米或更小的翹曲（Δ翹曲）。
態樣(21)與態樣(1)到(20)中的任一者的方法相關，其中每個製品包括玻璃組成，該玻璃組成選自由以下項目所組成的群組：鈉鈣矽酸鹽、鹼鋁矽酸鹽、鋁硼矽酸鹽、及磷酸鹽玻璃。
態樣(22)與態樣(1)到(21)中的任一者的方法相關，其中該複數個強化製品中的每一者包括小於該製品的最大尺度的0.1%的最大翹曲。
態樣(23)與態樣(1)到(22)中的任一者的方法相關，其中該複數個強化製品各自包括由該第一主要面所形成的第一強化主要面及由該第二主要面所形成的第二強化主要面。
態樣(24)與態樣(1)到(23)中的任一者的方法相關，其中該方法更包括以下步驟：在該離子交換步驟之後，將該複數個強化製品中的至少一者設置在包括一或更多個真空孔洞的支撐面上，該第二強化面面向該支撐面；及經由該等真空孔洞向該第二強化主要面與該支撐面之間的空間施加真空。
態樣(25)與態樣(24)的方法相關，其中該方法更包括以下步驟：將塗層塗敷於該第一強化面。
態樣(26)與態樣(25)的方法相關，其中塗敷該塗層的該步驟是在施加該真空的同時執行的。
態樣(27)與一種依據前述請求項中的任一者的方法來製作的化學強化玻璃製品相關。
態樣(28)與態樣(27)的化學強化玻璃製品相關，其中該化學強化玻璃製品是顯示器或觸控介面中的至少一者的覆蓋玻璃。
態樣(29)與一種載具內部元件相關，該載具內部元件包括依據態樣(1)到(26)中的任一者的方法來製作的強化製品。
態樣(30)與態樣(29)的載具內部元件相關，其中該載具內部元件是儀表板、中央控制台、儀表組、顯示器、觸控介面、內部頂壁、方向盤、結構柱上的貼花、或門面板中的至少一者。
態樣(31)與一種載具內部元件相關，該載具內部元件包括：顯示器；及強化覆蓋製品，設置在該顯示器上方，該製品包括：第一主要面及第二主要面，其中該第二主要面包括表面改性，壓縮應力區域，具有從該第一主要面延伸的第一壓縮應力層深（DOL），及第二壓縮應力DOL，從該第二主要面延伸，其中該第二DOL與該第一DOL不同，其中該第一主要面包括凹面形狀，且該第二主要面包括凸面形狀。
態樣(32)與態樣(31)的載具內部元件相關，其中該覆蓋製品包括約40,000 mm或更大的面積。
態樣(33)與態樣(31)或態樣(32)的載具內部元件相關，其中該第二主要面在該表面改性上包括塗層。
態樣(34)與態樣(33)的載具內部元件相關，其中該塗層是真空沉積的。
態樣(35)與態樣(33)或態樣(34)的載具內部元件相關，其中該塗層是防反射塗層。
態樣(36)與態樣(33)或態樣(34)的載具內部元件相關，其中該塗層是容易清潔塗層。
態樣(37)與態樣(33)到態樣(36)中的任一者的載具內部元件相關，其中該塗層是層疊在防反射塗層的頂部上的容易清潔塗層。
態樣(38)與態樣(31)到態樣(37)中的任一者的載具內部元件相關，其中該表面改性是防眩光表面。
態樣(39)與態樣(31)到態樣(38)中的任一者的載具內部元件相關，其中該第一DOL及該第二DOL中的一者或兩者為約35微米或更大。
態樣(40)與態樣(31)到態樣(39)中的任一者的載具內部元件相關，其中該第一主要面及該第二主要面中的一者或兩者包括約600 MPa或更大的表面CS。
態樣(41)與態樣(31)到態樣(40)中的任一者的載具內部元件相關，其中第二主要面被設置在該顯示器附近。
態樣(42)與態樣(31)到態樣(40)中的任一者的載具內部元件相關，其中該第一主要面被設置在該顯示器附近。
態樣(43)與態樣(31)到態樣(42)中的任一者的載具內部元件相關，其中該製品包括在從約-0.01到約小於-0.7的範圍中的最大翹曲。
如本文中所使用的，用語「及/或」在用於二或更多個項目的列表中時，意指可以採用所列出的項目中的任何一者本身或可以採用所列出的項目中的二或更多者的任何組合。例如，若將組成描述為包含成分A、B、及/或C，則該組成可以單獨包含A；單獨包含B；單獨包含C；包含A及B的組合；包含A及C的組合；包含B及C的組合；或包含A、B、及C的組合。
在此文件中，例如為第一及第二、頂部及底部等等的關係用語僅用來將一個實體或行動與另一個實體或行動進行區隔，而不一定需要或暗示此類實體或行動之間的任何實際的此類關係或順序。
本領域中的技術人員及製作或使用本揭示內容的彼等人將想到本揭示內容的變體。因此，據瞭解，附圖中所示出的及上文所描述的實施例僅是為了說明的目的且不旨在限制本揭示內容的範圍，如依據專利法的原理（包括等同原則）所解讀的，該範圍是由以下的請求項所界定的。
如本文中所使用的，用語「約」意味著，數量、尺寸、配方、參數、及其他量及特性是不準確或不需要是準確的，而是依需要可以是近似及/或較大或較小的反射容差、轉換因素、捨入、測量誤差等等、及本領域中的技術人員所習知的其他因素。在將用語「約」用於描述值或範圍的端點時，應將本揭示內容瞭解為包括所指稱的特定值或端點。無論本說明書中的數值或範圍端點是否記載「約」，數值或範圍端點都是要包括兩種實施例：一種被「約」修飾，而一種不被「約」修飾。將進一步瞭解到，範圍中的每一者的端點與另一個端點相比是有意義的（significant）且是與另一個端點無關地有意義的。
如本文中所使用的用語「實質」、「實質上」、及其變化旨在敘述，所述特徵等於或幾乎等於一個值或描述。例如，「實質平坦」的表面旨在指示平坦或幾乎平坦的表面。並且，「實質」旨在指示兩個值是相等或幾乎相等的。在一些實施例中，「實質」可以指示在彼此約10%內的值，例如在彼此約5%內的值，或在彼此約2%內的值。
如本文中所使用的方向性用語（例如上、下、右、左、前、後、頂、底）是僅參照如所繪製的圖式而作出的，且不是要暗示絕對的定向。
如本文中所使用的，用語「該」或「一」意味著「至少一個」，且不應限於「只有一個」，除非明確地相反指示。例如，因此對於「一元件」的指稱包括了具有二或更多個此類元件的實施例，除非上下文另有清楚指示。
雖然已經為了說明的目的闡述了示例性實施例及示例，但上述說明無論如何並不旨在限制揭示內容及隨附請求項的範圍。因此，可以在不實質脫離本揭示內容的精神及各種原理的情況下對上述實施例及示例作出變化及修改。旨在將所有此類修改及變化在本文中包括在此揭示內容的範圍內且由以下的請求項保護。
10‧‧‧基板 12‧‧‧第一主要面 14‧‧‧第二主要面 22‧‧‧第一主要面 24‧‧‧第二主要面 30‧‧‧基板 32‧‧‧第一主要面 40‧‧‧基板 42‧‧‧第一主要面 44‧‧‧第二主要面 45‧‧‧間隔物 47‧‧‧網狀物 50‧‧‧壓縮應力區域 52‧‧‧第一選定深度 54‧‧‧第二選定深度 60‧‧‧壓縮應力區域 62‧‧‧第一壓縮應力層深（DOL） 64‧‧‧第二壓縮應力DOL 70‧‧‧表面改性 72‧‧‧表面改性 74‧‧‧表面改性 100‧‧‧對稱製品 200‧‧‧第一離子交換浴 202‧‧‧容器 250‧‧‧真空吸盤 252‧‧‧塑形面 254‧‧‧真空孔洞 260‧‧‧間隙 300‧‧‧強化製品 360‧‧‧內部間隙 400‧‧‧第一離子交換浴 402‧‧‧容器壁 100'‧‧‧強化製品 100a‧‧‧不對稱製品 100a‧‧‧'強化製品 12'‧‧‧第一主要面 14'‧‧‧第二主要面 300'‧‧‧強化製品 40'‧‧‧基板 42'‧‧‧第一主要面 44'‧‧‧第二主要面 50'‧‧‧壓縮應力區域 52'‧‧‧第一選定深度 54'‧‧‧第二選定深度 74'‧‧‧表面改性 d‧‧‧第一預定距離 D‧‧‧第二預定距離
下文是附圖中的圖式的說明。該等圖式不一定是依比例的，且為了明確及簡潔起見，可能在比例上誇張地示出或示意地示出圖式的某些特徵及某些視圖。
圖1A及1B分別是依據一個實施例的具有對稱表面的基板及具有不對稱表面的基板的橫截面示意圖。
圖2A及2B分別是依據一個實施例的如浸沒在熔融鹽浴中以供進行離子交換過程的圖1A及1B的基板對的橫截面示意圖。
圖3A及3B分別是依據一個實施例由圖2A及2B的離子交換過程所造成的一對強化製品的橫截面示意圖。
圖4是真空吸盤上的圖3B的強化製品的橫截面示意圖。
圖5是具有依據一個實施例所形成的不對稱表面的強化製品的橫截面示意圖。
圖6A是依據一個實施例的在真空吸盤上的具有不對稱表面的強化製品的橫截面示意圖。
圖6B是依據一個實施例在藉由經由真空吸盤施加真空來平坦化之後的圖6A的強化製品的橫截面示意圖。
圖7A是依據一個實施例的具有不對稱表面且浸沒在熔融鹽浴中以供進行離子交換過程的一對基板的橫截面示意圖，該對基板彼此相距預定的距離。
圖7B是依據一個實施例的具有不對稱表面且浸沒在熔融鹽浴中以供進行離子交換過程且藉由間隔物隔開的一對基板的橫截面示意圖，該對基板彼此相距預定的距離。
圖7C是依據一個實施例的具有不對稱表面且浸沒在熔融鹽浴中以供進行離子交換過程且藉由另一個間隔物隔開的一對基板的橫截面示意圖，該對基板彼此相距預定的距離。
圖8是依據一個實施例用預定的距離佈置成對的複數個基板的橫截面示意圖。
在與圖式結合閱讀時，將會更佳地瞭解前述概要以及以下的某些發明性技術的詳細說明。應瞭解到，請求項不限於圖式中所示的佈置及工具。並且，圖式中所示的外觀是可以採用來實現所陳述的裝置功能的許多裝飾外觀中的一者。
國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無
國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
60‧‧‧壓縮應力區域
62‧‧‧第一壓縮應力層深(DOL)
64‧‧‧第二壓縮應力DOL
300‧‧‧強化製品
40'‧‧‧基板
42'‧‧‧第一主要面
44'‧‧‧第二主要面
74'‧‧‧表面改性

Claims (29)

  1. 一種製作強化製品的方法，包括以下步驟： 提供複數個製品，每個製品包括一玻璃、玻璃陶瓷、或陶瓷組成、以及一第一主要面及一第二主要面，該第一主要面在一第一表面面積上方具有一或更多個表面特徵，該第一表面面積比該第二主要面上的該一或更多個表面特徵的一第二表面面積大； 提供一第一離子交換浴；及 藉由將該複數個製品浸沒在該第一離子交換浴中執行一離子交換步驟，以形成複數個強化製品， 其中將該複數個製品佈置在該第一離子交換浴中，其中該等製品中的每一者的該第一主要面用一第一預定距離面向該複數個製品中的另一者的該第一主要面或者另一個表面，且該等製品中的每一者的該第二主要面用一第二預定距離面向該複數個製品中的另一者的該第二主要面或者另一個表面，及 其中將該第一預定距離及該第二預定距離中的至少一者選定為使得，在執行該離子交換步驟之後，該複數個強化製品各自包括一第一強化面及一第二強化面，該第一強化面由該第一主要面所形成且具有一凸面，該第二強化面由該第二主要面所形成且具有一凹面。
  2. 如請求項1所述的方法，其中在該離子交換步驟期間，進入該第一主要面的一離子交換量與進入該第二主要面的一離子交換量不同。
  3. 如請求項1所述的方法，其中該第一預定距離比該第二預定距離大。
  4. 如請求項1-3中的任一者所述的方法，其中該第二預定距離的範圍從約0.02 mm到約2.5 mm。
  5. 如請求項1-3中的任一者所述的方法，其中該另一個表面是固持該浴的一容器的一壁或固持該複數個製品中的至少一些的一盒子的一壁中的至少一者。
  6. 如請求項1-3中的任一者所述的方法，其中進入該第一主要面的一離子交換量比進入該第二主要面的一離子交換量大。
  7. 如請求項1-3中的任一者所述的方法，更包括以下步驟：向該第一主要面及該第二主要面中的至少一者執行一或更多種表面改性以形成該一或更多個表面特徵。
  8. 如請求項7所述的方法，其中該一或更多種表面改性包括一UV暴露步驟、一電漿暴露步驟、或一離子植入步驟。
  9. 如請求項1-3中的任一者所述的方法，其中該一或更多個表面特徵包括一防眩光表面、一防反射表面、一塗覆表面、一織紋表面、一圖案化表面、一斜切邊緣、一倒角邊緣、或一圓邊中的至少一者。
  10. 如請求項1-3中的任一者所述的方法，其中將該第二預定距離設定為與一對該複數個製品的該第二主要面接觸的一空間。
  11. 如請求項1-3中的任一者所述的方法，其中該間隔物是一網片、一線、一玻璃纖維、一金屬條帶、一塗層、及一箔中的至少一者。
  12. 如請求項1-3中的任一者所述的方法，其中該複數個強化製品中的每一者包括150微米或更小的一翹曲（Δ翹曲）。
  13. 如請求項1-3中的任一者所述的方法，其中該複數個強化製品中的每一者包括50微米或更小的一翹曲（Δ翹曲）。
  14. 如請求項1-3中的任一者所述的方法，其中每個製品包括一玻璃組成，該玻璃組成選自由以下項目所組成的群組：鈉鈣矽酸鹽、鹼鋁矽酸鹽、鋁硼矽酸鹽、及磷酸鹽玻璃。
  15. 如請求項1-3中的任一者所述的方法，其中該複數個強化製品中的每一者包括小於該製品的最大尺度的0.1%的一最大翹曲。
  16. 如請求項1-3中的任一者所述的方法，其中該複數個強化製品各自包括由該第一主要面所形成的一第一強化主要面及由該第二主要面所形成的一第二強化主要面。
  17. 如請求項1-3中的任一者所述的方法，其中該方法更包括以下步驟： 在該離子交換步驟之後，將該複數個強化製品中的至少一者設置在包括一或更多個真空孔洞的一支撐面上，該第二強化面面向該支撐面；及 經由該等真空孔洞向該第二強化主要面與該支撐面之間的一空間施加一真空。
  18. 如請求項17所述的方法，其中該方法更包括以下步驟：將一塗層塗敷於該第一強化面。
  19. 如請求項18所述的方法，其中塗敷該塗層的該步驟是在施加該真空的同時執行的。
  20. 一種載具內部元件，包括： 一顯示器；及 一強化覆蓋製品，設置在該顯示器上方，該製品包括： 一第一主要面及一第二主要面，其中該第二主要面包括一表面改性， 一壓縮應力區域，具有從該第一主要面延伸的一第一壓縮應力層深（DOL），及 一第二壓縮應力DOL，從該第二主要面延伸，其中該第二DOL與該第一DOL不同， 其中該第一主要面包括一凹面形狀，且該第二主要面包括一凸面形狀。
  21. 如請求項20所述的載具內部元件，其中該覆蓋製品包括約40,000 mm或更大的一面積。
  22. 如請求項20所述的載具內部元件，其中該第二主要面在該表面改性上包括一塗層。
  23. 如請求項22所述的載具內部元件，其中該塗層是真空沉積的。
  24. 如請求項22或請求項23所述的載具內部元件，其中該塗層是一防反射塗層、一容易清潔塗層、或層疊在一防反射塗層的頂部上的一容易清潔塗層。
  25. 如請求項20-23中的任一者所述的載具內部元件，其中該表面改性是一防眩光表面。
  26. 如請求項31-38中的任一者所述的載具內部元件，其中該第一DOL及該第二DOL中的一者或兩者為約35微米或更大，且其中該第一主要面及該第二主要面中的一者或兩者包括約600 MPa或更大的一表面CS。
  27. 如請求項20-23中的任一者所述的載具內部元件，其中第二主要面被設置在該顯示器附近。
  28. 如請求項20-23中的任一者所述的載具內部元件，其中第一主要面被設置在該顯示器附近。
  29. 如請求項20-23中的任一者所述的載具內部元件，其中該製品包括在從約-0.01到約小於-0.7的一範圍中的一最大翹曲。
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