图案化非对称化学强化的制作方法

图案化非对称化学强化
1.本技术是申请日为2019年7月9日、申请号为201910612512.6、名称为“图案化非对称化学强化”的发明专利申请的分案申请。
2.相关申请的交叉引用
3.本专利申请为2018年7月13日提交的名称为“patterned asymmetric chemical strengthening”的美国临时专利申请no.62/697,933的非临时专利申请并且要求该临时专利申请的权益，该申请的公开内容全文并入本文。
技术领域
4.所描述的实施方案大体涉及玻璃制品的非对称化学强化。更具体地，本公开的实施方案涉及在至少一个局部区域上具有增加的压缩深度的图案化非对称化学强化。


背景技术：

5.用于小形状因数设备的覆盖窗口和显示器通常由玻璃制成。玻璃虽然透明且耐刮擦，但易碎并易受冲击破坏。在这些玻璃部件中设置合理强度水平对于降低玻璃部件破坏以及因此降低设备故障的可能性而言是至关重要的。
6.化学强化已经用于增加玻璃部件的强度。典型的化学强化依赖于在玻璃部件的整个表面上的压缩应力的均匀和对称的增加。事实证明，此类强化过程可有效降低玻璃部件的一定程度的破坏。近来，非对称化学强化已被确定为一种用于在玻璃部件的局部有问题区域处增加压缩应力的深度的方法。玻璃部件中的压缩应力的增加深度为该区域提供了更好的保护以防止冲击相关的破坏。然而，由于局部的较高压缩，非对称的化学强化(除其他因素之外)可导致玻璃部件的翘曲，当玻璃部件具有用于小形状器件的厚度和组成时，这种情况可能会加剧。
7.这样，虽然常规的对称和非对称的化学强化是有效的，但仍然需要提供用于强化玻璃，特别是薄玻璃的改进和替代性方式。


技术实现要素：

8.本文描述的各种实施方案包括非对称强化玻璃制品。与对称强化玻璃制品相比，非对称强化玻璃制品可以具有增强的可靠性和安全性。在实施方案中，非对称强化玻璃制品具有带第一应力分布的第一区域和带第二应力分布的第二区域。第一应力分布和第二应力分布彼此不同。例如，第一区域可为第一压缩应力区域，并且第二区域可为第二压缩应力区域。第一应力分布和第二应力分布的差异可以导致非对称强化玻璃制品中的总体应力不平衡。总体应力不平衡可导致玻璃制品表现出翘曲。本文的实施方案涉及如覆盖玻璃等玻璃制品、电子设备，以及可用于限制翘曲的方法。
9.在一个方面，描述了一种用于电子设备的覆盖玻璃。该覆盖玻璃具有前表面。第一压缩应力区域从前表面延伸到覆盖玻璃中至第一深度。第二压缩应力区域从前表面延伸到覆盖玻璃中至第二深度，该第二深度小于第一深度。覆盖玻璃还具有后表面，该后表面可与
前表面相反。第三压缩应力区域从后表面朝向第一压缩应力区域延伸并延伸到覆盖玻璃中至第三深度。第四压缩应力区域从后表面朝向第二压缩应力区域延伸并延伸到覆盖玻璃中至第四深度，该第四深度大于第三深度。
10.在实施方案中，覆盖玻璃还包括定位在第一压缩应力区域和第三压缩应力区域之间的第一拉伸应力区域，以及定位在第二压缩应力区域和第四压缩应力区域之间的第二拉伸应力区域。此外，覆盖玻璃还可包括相对于第二拉伸应力区域的第二中心线偏移的第一拉伸应力区域的第一中心线。
11.在另外的实施方案中，第二压缩应力区域至少部分地围绕第一压缩应力区域。第四压缩应力区域同样可至少部分地围绕第三压缩应力区域。
12.在另外的实施方案中，第一深度约等于第四深度，并且第二深度约等于第三深度。覆盖玻璃可限定四个拐角区域，使得第一压缩应力区域和第三压缩应力区域至少部分地位于四个拐角区域中的一个拐角区域内。此外，覆盖玻璃还可限定矩形的外周边区域，其中第一压缩应力区域和第三压缩应力区域至少部分地位于外周边区域内，并且第一压缩应力区域至少部分地围绕第二压缩应力区域。
13.本文所述的另外方面包括一种电子设备，该电子设备包括显示器和至少部分地包围显示器的壳体。壳体可包括：从壳体的前表面延伸到壳体中至第一深度的第一局部压缩应力区域；相邻于第一局部压缩应力区域并且从前表面延伸到壳体中至第二深度的第二局部压缩应力区域，该第二深度小于第一深度；以及从壳体的后表面朝向第二局部压缩应力区域延伸到壳体中的后局部压缩应力区域。后局部压缩应力区域可延伸到覆盖片中至第三深度，其大于第二深度。此外，后局部压缩应力区域可相对于第一局部压缩应力区域偏移。
14.在电子设备的另外的方面，第一局部压缩应力区域至少部分地由第二压缩应力区域围绕。在实施方案中，第一局部压缩应力区域包括延伸到覆盖片中至第一深度的钾离子并且第二局部压缩应力区域包括以第二深度延伸到覆盖片中的钾离子，该第二深度小于第一深度。另外，第一深度可为第二深度的至少两倍。
15.在实施方案中，壳体包括玻璃材料。壳体可包括定位在显示器上的覆盖片；例如玻璃覆盖片。第一局部压缩应力区域和第二局部压缩应力区域可从覆盖片的前表面延伸，并且后局部压缩应力区域可从覆盖片的后表面延伸。
16.在电子设备的其他方面，覆盖片限定相机窗口，并且电子设备具有定位在相机窗口下方的相机。第一局部压缩应力区域至少部分地定位在相机窗口内并且延伸到覆盖片中至第一深度，并且第二局部压缩应力区域围绕第一局部压缩应力区域并延伸到覆盖片中至小于第一深度的第二深度。
17.在电子设备的一些方面，覆盖片具有至少100mm的长度和至少40mm的宽度。覆盖片的前表面具有平面外不超过120μm的平坦度。
18.本文的实施方案还包括形成用于电子设备的覆盖片的方法。该方法包括沿限定电子设备的外表面的至少一部分的第一表面定位第一掩模，以及通过将离子交换到覆盖片中形成沿第一表面具有第一厚度的第一压缩应力区域。该方法还包括移除第一掩模，以及通过将离子交换到覆盖片中形成相邻于第一压缩应力区域的、具有第二厚度的第二压缩应力区域，所述第二厚度小于第一厚度。该方法还包括沿与第一表面相反的第二表面定位第二掩模，并且通过将离子交换到覆盖片中形成具有第三厚度的第三压缩应力区域。第三压缩
应力区域从第二表面朝向第二压缩应力区域延伸。该方法还包括移除第二掩模，以及通过将离子交换到所述覆盖片中形成具有第四厚度的第四压缩应力区域，所述第四厚度小于第三厚度。第四压缩应力区域从第二表面朝向第一压缩应力区域延伸。
19.在实施方案中，形成压缩应力区域的操作包括将覆盖片浸没到包含离子的镀浴中。第一压缩应力区域可使用第一镀浴形成，第二压缩应力区域可使用第二镀浴形成，第三压缩应力区域可使用第三镀浴形成，并且第四压缩应力区域可使用第四镀浴形成。在一些实施方案中，镀浴均包含相同类型的离子。在另外的实施方案中，对于一些镀浴而言，诸如第一镀浴和第三镀浴和/或第二镀浴和第四镀浴，离子成分基本上相同。
20.在方法的另外方面，形成压缩应力区域的操作包括将覆盖片浸没到包含离子的一系列镀浴中。该一系列镀浴在组成上可不同。例如，覆盖片可包括铝硅酸盐玻璃，并且形成第一压缩应力区域的操作可包括将覆盖片浸没到包含钠离子的第一镀浴中，并随后将覆盖片浸没在包含钾离子的第二镀浴中。第一镀浴可包含大于30％mol的钠浓度，并且第二镀浴可包含大于30％mol的钾浓度。
21.在该方法的其他方面，覆盖片限定四个拐角，并且第一掩模使四个拐角中的每个拐角沿第一表面暴露，并且第二掩模沿第二表面覆盖四个拐角中的每个拐角。
22.最后，该方法还可包括在第一压缩应力区域和第四压缩应力区域之间形成第一拉伸应力区域，以及在第二压缩应力区域和第三压缩应力区域之间形成第二拉伸应力区域。第一拉伸应力区域可沿第一方向相对于玻璃片的中心线偏移，并且第二拉伸应力区域可沿与第一方向相反的第二方向相对于中心线偏移。
附图说明
23.通过以下结合附图的详细描述，将容易理解本公开，其中类似的附图标号指代类似的结构元件，并且其中：
24.图1a和图1b示出了根据本文的实施方案的示例性电子设备。
25.图2是根据本文的实施方案的玻璃强化过程的流程图。
26.图3显示了根据本文的实施方案的玻璃强化系统。
27.图4a是已被对称化学处理的玻璃覆盖物的横截面图。
28.图4b是玻璃覆盖物的横截面图，该玻璃覆盖物已被对称化学处理，被示为包括其中已植入钾离子的化学处理部分。
29.图5a是玻璃的晶格结构的图示。
30.图5b是对应致密化玻璃的晶格结构的图示。
31.图6是玻璃覆盖物的局部横截面图的图示，其示出了致密化玻璃的两个区。
32.图7a是根据本文的实施方案的玻璃覆盖物的局部横截面图的图示，其示出了拉伸/压缩应力分布。
33.图7b是根据本文的实施方案的玻璃覆盖物的局部横截面图的图示，其示出了减小的拉伸/压缩应力分布。
34.图7c是根据本文的实施方案的玻璃覆盖物的局部横截面图的图示，其示出了非对称的拉伸/压缩应力分布。
35.图7d是根据本文的实施方案的玻璃覆盖物的局部横截面图的图示，其示出了如图
7c所示的另选的非对称的拉伸/压缩应力分布。
36.图8是根据本文的实施方案的非对称玻璃强化的流程图。
37.图9是已经被非对称化学处理的玻璃覆盖物的横截面图。
38.图10示出了使用掩模技术制备非对称强化的玻璃制品的示例性过程。
39.图11a示出了具有施加到中心部分的氮化硅涂层，而边缘和拐角部分保持未涂覆的覆盖玻璃的顶部表面。
40.图11b是具有施加到顶部表面和底部表面的涂层的组合的玻璃覆盖物的横截面图，其横截面通过图10的覆盖玻璃示出。
41.图12是示出图案化非对称化学强化的玻璃覆盖物的横截面图。
42.图13为玻璃覆盖物的横截面图，其示出了由于非对称化学强化而在覆盖玻璃的边缘处的翘曲。
43.图14a、14b和14c示出了施加到覆盖玻璃的前表面和后表面上的掩模的示例。
44.图15a是根据本文的实施方案的具有示例性图案化非对称强化的覆盖玻璃的横截面图。
45.图15b是根据本文的实施方案的进一步示出图案化非对称强化的覆盖玻璃的横截面图。
46.图15c为根据本文的实施方案的示出了图案化非对称强化和由此产生的拉伸应力的覆盖玻璃的横截面图。
47.图15d为根据本文的实施方案的示出了覆盖玻璃下方的相机周围的图案化非对称强化的覆盖玻璃的横截面图。
48.图16a为覆盖玻璃的顶部表面，其示出了用于避免覆盖玻璃翘曲的非对称强化的示例性图案。
49.图16b为图16a中的覆盖玻璃的底部表面，其示出了用于避免覆盖玻璃翘曲的图案化非对称强化。
50.图17a为根据本文的实施方案的覆盖玻璃的顶部表面，其示出了避开相机窗口的裂纹扩展。
51.图17b为覆盖玻璃表面的另一个示例性视图，该覆盖玻璃表面利用限制裂纹扩展到覆盖玻璃的中心的图案被非对称地强化。
52.图18a为覆盖玻璃的用户界面或顶部表面视图，其具有对覆盖玻璃的拐角提供化学强化的图案。
53.图18b为覆盖玻璃的内部或底部表面视图，其具有与图18a相反的限制覆盖玻璃翘曲并限制裂纹扩展的强化图案。
54.图18c为另一覆盖玻璃的用户界面或顶部表面视图，其具有对覆盖玻璃的拐角提供化学强化的图案。
55.图18d为覆盖玻璃的内部或底部表面视图，其具有与图18c相反的限制覆盖玻璃翘曲并限制裂纹扩展的强化图案。
56.图18e为另一覆盖玻璃的用户界面或顶部表面视图，其具有对覆盖玻璃的拐角提供化学强化的图案。
57.图18f为覆盖玻璃的内部或底部表面视图，其具有与图18e相反的限制覆盖玻璃翘
曲并限制裂纹扩展的强化图案。
58.图19为示例性电子设备的示例性部件的框图。
59.附图中的交叉阴影线或阴影的用途通常被提供以阐明相邻元件之间的边界并且还有利于附图的易读性。因此，存在或不存在交叉阴影线或阴影均不表示或指示对特定材料、材料属性、元件比例、元件尺寸、类似图示元件的共同性或在附图中所示的任何元件的任何其他特性、性质或属性的任何偏好或要求。
60.此外，应当理解，各个特征部和元件(以及其集合和分组)的比例和尺寸(相对的或绝对的)以及其间呈现的界限、间距和位置关系在附图中提供，以仅用于促进理解本文所述的各个实施方案，并因此可不必要地被呈现或示出以衡量并且并非旨在指示对所示的实施方案的任何偏好或要求，以排除结合其所述的实施方案。
具体实施方式
61.现在将具体地参考在附图中示出的代表性实施方案。应当理解，以下描述不旨在将实施方案限制于一个优选实施方案。相反，其旨在涵盖可被包括在由所附权利要求限定的所述实施方案的实质和范围内的另选形式、修改形式和等同形式。
62.以下公开内容涉及玻璃制品或玻璃部件(例如，覆盖玻璃)、生产玻璃制品或玻璃部件的方法、以及在电子设备中使用此类玻璃制品。实施方案还涉及在玻璃制品内包括非对称压缩应力区域，以使得玻璃制品保持平坦表面，同时还提供使裂纹远离电子设备中感兴趣或优先考虑的区域(例如，传感器、照相机、玻璃观察区的中心等)的能力。在一些情况下，玻璃制品的前表面或外表面不超过平面外120μm。在一些实施方案中，根据本文的实施方案，电子设备可包括壳体、至少部分地定位在壳体内的显示器和玻璃制品(例如覆盖玻璃)。
63.在本文所述的一些示例中，玻璃部件或玻璃制品为用于电子设备的覆盖玻璃片。覆盖玻璃可限定电子设备的外部表面和/或内部表面。玻璃制品可与帮助形成显示区域的一部分，并且在一些情况下，形成电子设备的壳体的一部分的覆盖玻璃对应。在一些情况下，玻璃制品或多个玻璃制品形成电子设备的整个壳体。本文所述的实施方案特别适用于便携式电子设备和小外形电子设备，例如膝上型电脑、移动电话、媒体播放器、远程控制单元等。本文的典型玻璃制品为薄的，并且厚度通常小于5mm。在实施方案中，玻璃制品具有0.3mm到3mm、0.3mm到2.5mm、或0.1mm到小于1mm的厚度。然而，任何特定应用中的尺寸可能超过这些示例范围。
64.如本文所用，“玻璃材料”广义上通常可指多种透明材料，包括大体上非晶态的无定形固体和/或具有至少一些晶体结构(诸如各种成分的玻璃陶瓷)的材料。玻璃材料的样本成分可包括碱石灰、铝硅酸盐、硼硅酸盐(及其变型)、高硅含量(96％或更大)、钛锌等。玻璃材料可包括其它组分或可由复合材料形成。通常，覆盖玻璃或其他壳体部件包括离子交换材料，诸如碱石灰玻璃或碱铝硅酸盐玻璃或玻璃陶瓷。
65.现在将参考有助于阐明本公开的各种特征的附图。以下描述针对举例说明和描述的目的而被呈现。另外，描述并非意图将本发明的各个方面限制为本文所公开的形式。因此，与相关领域的以下教导内容、技术和知识相称的变型形式和修改形式在本发明的各方面的范围内。
66.图1a和图1b为电子设备103的透视图。电子设备103可限定顶部表面104、底部表面106和侧表面108。在实施方案中，电子设备103具有覆盖物，诸如覆盖玻璃，其包括具有与应用一致的长度和宽度的薄玻璃片。如图1a所示，电子设备103可具有限定前表面102a的前覆盖玻璃100a。电子设备还可包括限定后表面102b的后覆盖玻璃100b。
67.在实施方案中，覆盖物包括单个玻璃片。在另外的实施方案中，覆盖物可由多个层形成，所述多个层包括玻璃片、聚合物片、玻璃和聚合物片的组合，和/或各种涂层和层。在实施方案中，覆盖物可为柔性的或可弯曲的。
68.为了例示性说明，电子设备103被描绘为具有共同限定设备壳体或外壳的壳体部件118、前覆盖玻璃100a和后覆盖玻璃100b。在一个示例中，壳体部件118包括由聚合物或电介质段分隔的一系列金属段，所述聚合物或电介质段在相邻金属段之间提供电隔离。应当指出的是，电子设备103还可包括各种其他部件120，包括但不限于扬声器、按钮、麦克风、一个或多个端口(例如，充电端口、数据传输端口等)、触摸传感器、相机等，如结合图19进一步详细描述的。
69.在一个实施方案中，壳体部件118、前覆盖玻璃100a、后覆盖玻璃100b和/或电子设备103的其他部件可由覆盖片形成或包括覆盖片，或以其他方式为透明的或具有透明窗口区域或部分。如图1a所示，前覆盖玻璃100a限定电子设备103的整个前面或前表面。
70.如图1a和1b所示，壳体部件118、前覆盖玻璃100a和后覆盖玻璃100b为共同限定电子设备103的壳体的三个独立不同的部件。然而，在一些实施方案中，壳体部件118、前覆盖玻璃100a和后覆盖玻璃100b共同形成单个整体式结构或部件。例如，单个整体式玻璃部件可限定壳体的侧壁的一部分并且任选地限定壳体的前表面和/或后表面。此外，单个整体式玻璃部件可形成电子设备103的壳体的前表面、后表面、顶部表面、底部表面和/或侧表面。在另一个另选的实施方案中，壳体部件118限定壳体的整个后面或后表面，以及壳体的顶部、底部和/或侧面。
71.前覆盖玻璃100a和后覆盖玻璃100b中的一者或两者可限定透明窗口区域。透明窗口区域可在显示部件、相机、光学传感器或另一光学或视觉设备120上延伸。例如，前覆盖玻璃100a可被定位在显示部件上，所述显示部件被配置为产生通过覆盖构件的透明窗口区域可视的图形输出。在一些情况下，触敏层(例如，电容式触摸传感器)附接至覆盖玻璃，并且定位在覆盖玻璃和显示部件之间。此外，前覆盖玻璃和后覆盖玻璃中的一者或两者可包括用于相机、光源或其他光学部件的一个或多个开口。
72.一般来讲，透明窗口区域可为覆盖玻璃100a、100b的不含标记、纹理、油墨的一部分。在一些情况下，透明窗口区域可为覆盖玻璃的透明部分，该透明区域可具有与透明窗口区域相邻的大体上不透明区域。应当理解，其它非窗口部分，包括基本上所有的覆盖玻璃100a、100b，也可不含标记、纹理、油墨等，这可适用于给定的应用。在一些情况下，覆盖玻璃100a、100b的其它部分112可部分地由油墨或标记覆盖，并且在一些情况下，可为半透明的、不透明的或以其他方式不完全透明的。
73.每块覆盖玻璃100a、100b可分别具有前表面和后表面，并且可由区域、区和/或部分构成。例如，前覆盖玻璃100a的一个区域可对应于整个前表面102a。前覆盖玻璃100a的另一区域可为与玻璃的一个或多个边缘110对应的区域。在一些情况下，这被称为矩形前覆盖玻璃100a的外围区域或矩形外围区域。具有相同玻璃属性的区域或区可以是连续的；例如，
覆盖玻璃的所有四个边缘可代表单个区域或区。具有相同玻璃属性的区域或区也可为不连续的，例如前覆盖玻璃100a的四个拐角114。表面和区域的强度要求在使用上可能不同；例如，暴露于外部环境的前表面102a可需要与远离环境而封闭的后表面不同的强度。
74.覆盖玻璃的不同强度要求可使用图案化非对称化学强化来解决，如下文进一步详细描述的，其也可用于保持一定程度的玻璃制品平坦度。在平坦度方面，在实施方案中，如果玻璃表面不超过平面外120μm，则玻璃表面是平坦的。在另外的实施方案中，玻璃表面的一部分或区域在指定的范围内是平坦的。例如，当覆盖玻璃包括弯曲部或弯折部(例如，图13的覆盖玻璃)时，覆盖玻璃的中心区域可如所指定为平坦的。本说明书可适用于具有宽度为至少40mm并且长度为至少100mm的覆盖玻璃的设备。在一些情况下，图案化非对称化学强化也可用于将冲击产生的裂纹扩展从冲击部位引导至具有较低玻璃制品优先级的玻璃中的其他区域。
75.以下参考图2-18f论述本文实施方案。然而，本领域的技术人员将容易地理解，本文相对于这些附图所给出的详细描述仅出于说明性目的，而不应被理解为是限制性的。
76.化学强化
77.本文的实施方案可以利用玻璃化学强化过程，其中首先通过浸入第一离子溶液(例如钠)中来增强玻璃制品，并且然后通过浸入第二离子溶液(例如钾)中来强化玻璃制品。这些过程既可用于强化玻璃制品，也可用于引导或控制玻璃制品内的冲击产生的裂纹扩展，同时保持玻璃制品表面平坦(例如，限制表面翘曲)。
78.图2是根据一些实施方案的玻璃强化过程200的流程图。在实施方案中，玻璃强化过程200可使用离子交换来形成玻璃件中的非对称压缩应力区域的图案。如图2所示，玻璃强化过程200从获得玻璃件的操作202开始。
79.玻璃强化过程200还包括增强玻璃的操作204。可通过化学处理来增强玻璃。例如，操作204可包括第一离子交换操作。第一离子交换操作可使用第一离子交换镀浴。
80.玻璃强化过程200还包括通过进一步的化学处理来对玻璃进行化学强化的操作206。例如，操作206可包括第二离子交换操作。第二离子交换操作可使用不同于第一离子交换镀浴的第二离子交换镀浴。
81.在实施方案中，玻璃强化过程200的操作可包括本公开的附加特征，诸如相对于图3和图10所述的特征。另外，玻璃强化过程200可包括附加操作，诸如掩模操作。
82.图3示出了根据本文的实施方案的用于强化玻璃制品300的一个实施方案。将需要玻璃强化的玻璃制品302浸入包含钠溶液306的第一镀浴304中，该钠溶液包含钠离子。然后将经增强的强化玻璃制品从第一镀浴304中移除并将其浸入包含钾溶液310的第二镀浴308中，该钾溶液包含钾离子。在一些实施方案中，可以对增强的玻璃制品进行淬火以消除来自经处理的玻璃制品的进一步离子交换。在一些情况下，玻璃制品302的一个或多个表面被掩模和/或已被处理以增强或抑制沿局部区域的离子交换。使用这种强化方法处理的玻璃制品将几乎没有翘曲并且对冲击引起的裂纹扩展的方向几乎没有控制。
83.玻璃制品增强的水平通常由以下控制：玻璃的类型(例如，玻璃制品可以是铝硅酸盐玻璃或碱石灰玻璃等)；镀浴中的钠离子或钠盐浓度(例如，硝酸钠，通常为30％-100％mol)；玻璃制品在镀浴中花费的时间(通常为4-8小时)；和镀浴的温度(350℃-450℃)。
84.通过玻璃的类型、钾离子浓度、玻璃在溶液中花费的时间和溶液的温度来控制第
二镀浴中的玻璃制品的强化。这里，钾离子或钾盐浓度(例如，硝酸钾)在30％-100％mol的范围内，但玻璃制品将在约300℃-500℃的镀浴温度下在镀浴中保持约6-20小时。
85.一般来讲，化学强化过程依赖于离子交换。在每个溶液或镀浴中，加热其中的离子以促进与玻璃制品302的离子交换。在典型的离子交换期间，在玻璃制品302与离子镀浴304、308之间发生扩散交换。例如，第一镀浴304的钠溶液306中的钠离子可提供交换增强过程。具体地讲，钠离子可扩散到暴露玻璃的表面上，从而允许钠离子在玻璃表面积累。在实施方案中，钠离子替代存在于硅酸盐(例如，铝硅酸盐)或碱石灰玻璃中的其它离子。在实施方案中，钠离子可交换玻璃中的较小锂离子。在浸入于第一镀浴期间的离子交换可在低于玻璃的玻璃化转变温度的第一温度下发生。
86.在将增强的玻璃制品302浸入到第二镀浴308的钾溶液310中时，增强的玻璃制品302在表面区域中的钠离子被钾离子替换，其程度大于被发现更多朝向玻璃制品302的内部或中间的钠离子。在浸入于第二镀浴期间的离子交换可在低于玻璃的玻璃化转变温度的第二温度下发生。在将玻璃中的钠离子交换成钾离子之后，在玻璃制品302的表面附近形成压缩层(例如，较大的钾离子比所交换的较小钠离子占据更多空间)。已经从玻璃制品302表面置换的钠离子成为钾镀浴离子溶液的一部分。
87.取决于上面已经讨论的因素，可以在玻璃制品302中形成深约10-100微米(μm)，并且更典型10-75μm的压缩层。在一些实施方案中，可形成更深的压缩层，诸如100微米至250微米。
88.一般来讲，压缩层的制备可导致玻璃制品302的目标区中的体积增大，从而可导致玻璃制品302翘曲。在将压缩层制备成玻璃制品302的两个表面上的均匀或一致深度的情况下，翘曲就受到限制，因为离子将在玻璃制品302的整个表面上施加相同的力。在利用非对称化学强化的情况下，如下所述，离子在玻璃制品302的表面上施加不均匀的力，这可导致玻璃制品302的各个区域的翘曲或弯曲。然而，通过使用非对称强化的压缩层的图案来加强玻璃制品302的不同区或区域，可保持平坦表面，并且可实现对远离玻璃的优先区域的任何冲击损坏的控制。一般来讲，压缩应力区域的图案可输入到玻璃制品302中以实现玻璃中的强化方面，同时也用于彼此相反并限制翘曲，并且提供用于重定向、减小或防止裂纹扩展的阻隔。
89.图4a是玻璃制品400的横截面图，该玻璃制品已经被化学处理，使得形成对称化学强化层402。玻璃制品400包括化学强化层402和非化学强化内部部分404。虽然在全文中更详细地讨论，但如图4a所示，化学强化玻璃制品400的效果是内部部分404处于拉伸状态，而化学强化层402处于压缩状态。化学强化层402的厚度(y)可以根据特定用途的要求而变化。需注意，化学强化层402的力在玻璃制品400上是均匀的，使得几乎将不发生翘曲。
90.虽然化学强化层402的简化表示被描述为具有均匀厚度，但根据本文所述的实施方案，化学强化层402可由一系列压缩应力区域形成，所述压缩应力区域中的至少一部分具有不同的厚度(或层的深度)。如本文更详细地描述，一系列压缩应力区域可沿玻璃制品400的前表面和后表面分布或定位，以帮助减少或防止翘曲，从而产生基本上平坦的玻璃制品400。
91.图4b是化学强化过程的图解表示。应当注意，一定量的钠405从增强的玻璃制品扩散到离子镀浴，而钾(k)离子406扩散到玻璃制品的表面中，从而形成化学强化层402。然而，
诸如钾的碱金属离子通常太大而不能扩散到玻璃制品的中心部分，由此使内部部分404仅处于拉伸状态而不是处于压缩状态。通过控制处理的持续时间，可以控制处理的温度、和在处理中涉及的各种离子的浓度、化学强化层402的厚度(y)、以及化学强化层402中的离子的浓度。应当注意，通过在玻璃制品处理期间在两个镀浴中的每一个中保持基本恒定量的离子(例如，当钾离子扩散到玻璃中时，控制器会在离子镀浴中添加更多的钾离子-由此促使钾继续扩散到玻璃中)，可以控制化学强化过程中涉及的离子的浓度。化学强化的压缩水平(表面和深度处的离子浓度)与内部张力部分之间的关系形成化学处理的玻璃制品的应力模式。
92.可以向基本玻璃化学强化过程中添加附加的离子镀浴浸没。例如，可以使用包括钠离子(例如，来自硝酸钠)的第三镀浴来浸没经强化的玻璃，以便将压缩层外的钾离子与第三镀浴中的钠离子交换。这被称为反向交换或韧化过程。韧化过程用于进一步控制压缩层的深度和强度，并且具体地用于从顶部表面区域附近移除一些压缩应力，同时允许下面的钾离子保留在压缩层的下部区域中。此外，韧化过程降低了玻璃制品的中心张力(见下文)。
93.尽管本文描述了钠增强和钾强化，但其他离子组合也在本公开的范围内，例如使用锂代替钠或使用铯代替钾，例如，钠-钾、钠-铯、锂-钾、锂-铯的处理组合。本文可以使用提供玻璃制品表面压缩和压缩深度的增加的任何离子组合。
94.化学强化应用于玻璃表面，并依赖于将玻璃表面暴露于化学强化过程。在浸没玻璃制品以使得制品的所有方面均等于暴露于离子镀浴的情况下，玻璃制品表面将被对称地强化，从而允许玻璃制品具有均匀厚度和组成的压缩层(y)并且几乎没有翘曲。
95.根据本文所述的一些实施方案，玻璃制品表面无法同样地暴露于化学强化，从而导致表面不对称地强化。更具体地，本文所述的技术允许玻璃制品具有不均匀压缩层，同时仍保持平坦度或降低部件翘曲的可能性。如上所述，非对称强化的玻璃制品具有应力模式；然而，基于化学处理的不对称性来修改应力模式，并且如下文更详细地描述的，使用图案化非对称化学强化来避免玻璃制品翘曲，从而保持基本上平坦的表面。因此，使用非对称化学强化的图案来强化玻璃制品的区，避免玻璃制品翘曲，并且提供避开玻璃制品的优先方面或区域的冲击途径。
96.用于非对称化学强化的工具：预热以在化学强化之前增加玻璃密度
97.可以通过在化学强化过程之前执行的各种热技术来增强或促进化学强化。对于离子的量或体积，化学强化被玻璃的饱和极限限制。玻璃制品内的离子的大小、深度和浓度直接与该玻璃的特性强化相关，如本文所述，可以在整个玻璃中对该特性强化进行修改和校准以制备用于特定用途的玻璃。
98.在饱和时，不能实现附加的压缩层或深度修改(经由扩散)。然而，在化学强化之前修改对玻璃制品的热输入可以允许增强玻璃表面密度，这将直接有助于强化压缩层的浓度和深度。
99.在化学强化之前向玻璃制品添加显著量的热能的情况下，可以增加制品的玻璃密度。这些实施方案中的玻璃密度导致玻璃晶格被加热到致密化点。对于本文所述的实施方案，局部致密化可用于产生非对称化学强化。具体地，局部致密化可增加或降低特定区域对离子交换过程的敏感性或敏感度，并且因此可用于产生具有不同厚度或其它特性的局部压
缩应力区域。
100.如图5a和图5b示意性地示出，更致密的玻璃(图5b)500提供更有限的晶格结构(更受限且柔性更小)，并且与未经处理的玻璃(图5a)502相比经历到更深水平的离子扩散的可能性更低。在图5a和图5b中，未经处理的玻璃502具有起始玻璃晶格结构，其在被加热到致密化温度时被致密化，并且与未经处理的玻璃502的体积508相比提供了使离子移动通过的更小体积506。在一个实施方案中，晶格结构是网络结构，诸如基于硅酸盐的网络结构。例如，铝硅酸盐玻璃可以具有铝硅酸盐网络结构。对玻璃晶格的限制允许更少的离子向内扩散，同时化学强化镀浴中的离子浓度保持较高(与用于非致密化玻璃的离子镀浴相比)。而且，虽然玻璃晶格已经被致密化，但本文的实施方案不导致热输入到晶格塌陷点(未示出)，而是热量被施加到晶格限制点，一些离子能够扩散到玻璃中。扩散到玻璃中的离子紧密地填充在致密化玻璃的表面处，并由此提供浅深度的优异表面压缩层。
101.这样，在化学强化过程开始时的玻璃密度的增加限制了离子扩散到玻璃表面中，从而允许玻璃在玻璃表面处交换更大量的离子，但只允许交换到浅深度。在化学强化之前通过初始热输入处理的玻璃制品通常在表面处表现出较高的化学应力，但到达较浅深度。这些玻璃制品最适用于高压缩应力，但到达浅深度，例如，在化学强化玻璃上可能需要抛光或其他类似过程、或者玻璃可能暴露于更高的刮擦风险但不暴露于磨损(冲击)的制品。
102.一种这样的热技术是在化学强化之前对玻璃制品进行退火。退火包括使玻璃制品在退火环境中经受相对高的温度持续预定量的时间，以及然后使玻璃制品经受受控制冷却持续第二预定量的时间。一旦被退火和化学强化，与在化学强化之前未退火的类似玻璃制品相比，玻璃制品将具有修改的压缩应力。如上所述，在玻璃制品需要高表面压缩应力(但到达较浅深度)的情况下，退火是特别重要的。
103.退火过程要求将玻璃制品加热到玻璃的应变点温度与软化温度之间的温度，也被称为退火温度(对于铝硅酸盐玻璃，退火温度在约540℃-550℃之间)。对玻璃制品进行退火所需的时间各不相同，但通常在1-4小时之间，并且冷却时间通常在约1/2℃/min持续高达约5小时。
104.通常，已经被退火的玻璃制品可以直接从受控冷却取出并浸入增强离子镀浴(钠)中，或者可替代地，制品可以被进一步空气冷却然后浸入第一离子镀浴中。一旦被退火，玻璃将抵抗更深的离子扩散，但允许在表面进行某种扩散。到表面中的扩散允许高压缩应力(具有浅深度)。
105.用于在化学强化之前提高玻璃制品密度的第二种热技术是热等静压或hip。hip包括同时使玻璃制品在惰性气体中经受加热和加压持续预定量的时间。允许玻璃制品保持在hip压力容器中直到玻璃制品更致密，其中玻璃中的内部空隙受到限制。至于退火，在化学强化之前通过hip来实现的玻璃密度的增加允许在玻璃制品表面产生更高的压缩应力，但到达更浅的深度(与针对未经历hip的玻璃制品所预期的相比)。
106.hip参数各不相同，但示例性过程涉及将要化学强化的玻璃制品放入hip压力容器中，在容器上抽真空，并对容器中的玻璃制品施加热量。在压力下，根据玻璃的类型和厚度，可以将容器加热至600℃-1,450℃。通常将热和压力保持约10-20分钟，在此之后使经处理的玻璃冷却。在一些实施方案中，可以在容器中引入合适的惰性气体以促进玻璃制品的加热。hip是用于修改或增强化学强化过程的另一种工具。
107.如图6所示，玻璃制品600的预加热可为局部的(并且不是在玻璃制品的整个表面上)，使得玻璃制品的目标或预定区域602被致密化。在该实施方案中，局部加热(如箭头604所示)在化学强化之前进行并且达到玻璃的应变点温度与软化温度之间的点。激光或感应线圈加热可以用于预加热位置，并由此提供包括致密化玻璃表面608和非致密化玻璃表面610的玻璃制品。图6示出了玻璃覆盖物600的简单截面，其中侧面已被局部预加热以形成致密化玻璃608，而玻璃制品的中心表现出未致密化玻璃610。
108.本文的实施方案包括通过加热技术来预处理以在整个表面上或在预定区域或位置中形成致密化玻璃，从而留下不同玻璃密度的区域的玻璃制品。当这样处理的玻璃制品被化学强化612时，制品将被非对称地强化并具有非对称的应力模式，其中致密化玻璃表现出比对应的非致密化玻璃更高的表面压缩应力，但到达更浅的深度。可以设想，预加热的定时和放置可以用于优化玻璃表面压缩应力和压缩应力的深度。
109.尽管在本文的所有实施方案中没有明确指出，但本文中的所有玻璃制品实施方案可以包括使用在化学强化之前已经被预加热以使玻璃致密化的玻璃制品。如上所述，如此处理的玻璃可由于致密化和非致密化玻璃的不对称强化而表现出翘曲，本质上允许产生具有不同应力水平和应力深度的不同区域。
110.应力分布
111.根据本文的实施方案对玻璃制品进行化学处理有效地强化了玻璃的暴露或经处理的表面。通过这种强化，可以使玻璃制品更坚固和更坚韧，使得可以在便携式电子设备中使用更薄的玻璃。
112.图7a是玻璃制品(例如覆盖玻璃)的局部横截面图。该图示出了根据一个实施方案的初始拉伸/压缩应力分布。初始拉伸/压缩应力分布可以由用于对称地强化玻璃的表面区域的初始交换过程产生。-σ图例指示张力的分布区域，而 σ图例指示压缩的分布区域。垂直线(σ为零)指定压缩与张力之间的交叉。
113.在图7a中，示出了覆盖玻璃的厚度(t)。示出了在覆盖玻璃的表面处的初始拉伸/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从覆盖玻璃的表面朝向中心区域延伸的压缩应力层深度(dol)。初始拉伸/压缩应力分布的初始中心张力(ct)位于玻璃覆盖物的中心区域处。在实施方案中，拉伸/压缩应力分布(或应力分布)在整个玻璃的厚度上延伸。在另外的实施方案中，可仅确定应力分布(或压缩应力分布)的压缩部分。
114.如图7a所示，初始压缩应力具有在覆盖玻璃702的表面700处存在峰值的分布。也就是说，初始压缩应力704在玻璃覆盖物表面处达到其峰值。当压缩应力层深度从玻璃覆盖物的表面朝向玻璃覆盖物的中心区域延伸时，初始压缩应力分布显示出减少的压缩应力。初始压缩应力继续向内减少，直到发生压缩与张力之间的交叉706。在图7a中，使用从右到左的斜线阴影来突出显示初始压缩应力的减少分布的区域。
115.覆盖玻璃的表面处的峰值提供了覆盖玻璃在损坏之前可吸收的弯曲应力的指示，而压缩应力区域的深度提供了对冲击的保护。在压缩与张力之间的交叉之后，初始拉伸应力区域708的分布延伸到覆盖玻璃的横截面图所示的中心区域中。在图7a中，使用斜线阴影来突出显示延伸到中心区域中的拉伸应力区域(ct)的减少分布的区域。
116.通常，玻璃制品上的应力组合被编入预算以避免损坏并保持安全。例如，如果将太多的压缩应力施加于玻璃制品中，则能量将最终导致制品破裂或断裂。因此，每个玻璃制品
具有应力预算，即提供安全可靠的玻璃制品的压缩强度相对拉伸强度的量。在图7a中，玻璃制品上的压缩应力在顶部(前)表面和底部(后)表面上是相当平衡的，并且等于拉伸应力。因此，玻璃制品将避免或具有非常有限的翘曲。
117.图7b是根据一个实施方案的覆盖玻璃的局部横截面图，其示出了减小的拉伸/压缩应力分布。减小的拉伸/压缩应力分布可以由双重交换过程产生。在图7b中示出了减小的拉伸/压缩应力分布的减小的压缩表面应力(cs’)。压缩应力层深度(dol)现在对应于减小的压缩应力。此外，在中心区域中示出了减小的中心张力。
118.鉴于图7b，应当理解，当压缩表面层深度从覆盖玻璃的表面并朝向浸没分布峰值延伸时，减小的压缩表面应力(cs’)显示出增加的分布。此类增加的压缩应力分布在阻止裂纹方面可能是有利的。在浸没峰值的深度(dol)内，当裂纹试图从表面扩展，更深入到覆盖玻璃时，它遇到增加的压缩应力(直到dp)，这可能提供裂纹阻止作用。附加地，从浸没分布峰值进一步向内朝向中心区域延伸时，减小的压缩应力转向提供减少的分布，直到发生压缩与拉伸之间的交叉。如图7a所示，减小的压缩应力是对称的，并且避免了玻璃制品表面上的翘曲。
119.图7a和图7b示出了玻璃制品内的特定位置处的对称应力分布，其中覆盖玻璃的两侧(前和后)具有相等的压缩应力、压缩应力层深度和拉伸应力。虽然玻璃制品的部分可具有对称轮廓，但玻璃制品的其他区域或部位可具有非对称轮廓，这可有助于在玻璃制品内产生裂纹转移或局部强化区。
120.图7c示出了覆盖玻璃714的第一区741的非对称应力分布，其中前表面716显示出的具有深度(dol1)的压缩应力区域721比来自后表面718的具有深度(dol3)的压缩应力区域723更显著。应当注意，在这种情况下，前表面716将比后表面更耐用且更抗冲击。还需注意，存在应力预算；在前表面上包含附加的压缩应力可以通过后表面上更浅的压缩深度来补偿。
121.如图7c所示，压缩应力区域721沿前表面716的增加的深度导致相对于覆盖玻璃714的中心线729偏移的拉伸应力区域731。具体地，拉伸应力区域731远离前表面716或朝向后表面718偏移。拉伸应力在拉伸应力区域731中的分布无需是均匀的，如图7c示意性示出的。在实施方案中，拉伸应力(ct1)在拉伸应力区域731中的最大值也相对于中心线729偏移(远离前表面716并朝向后表面718)。在实施方案中，拉伸应力区域的中心线可介于压缩和拉伸之间的交叉点中间。
122.为了促成拉伸应力区域731的向下移动，与沿前表面716的压缩应力区域721的厚度或深度相比，沿后表面的压缩应力区域723可更薄或具有减小的深度。例如，dol3可为5微米到50微米或大于20微米到50微米，而dol1可为100微米到250微米。形成较薄的压缩应力层可减小拉伸应力在拉伸应力区域720上的一体化，这可增强覆盖玻璃714的可靠性。
123.在实施方案中，压缩应力区域721(沿前表面)的最大压缩应力cs1大于压缩应力区域723(沿后表面)的最大压缩应力cs3。压缩应力区域的最大压缩应力可位于覆盖玻璃的表面上。例如，最大压缩应力cs1可为600mpa到800mpa，并且最大压缩应力cs3可为300mpa到小于600mpa，大于400mpa到小于600mpa，或450mpa到小于700mpa。在另外的实施方案中，压缩应力区域721(沿前表面)的cs1约等于压缩应力区域723(沿后表面)的最大压缩应力cs3。
124.如下文结合图15a-15d更详细描述的，非对称应力区域可邻近彼此定位，以便有助
于平衡内部应力并且有助于保持部件平坦度或减少翘曲。具体地，并且如图7d所示，相邻区742可包括靠近前表面716的较薄的压缩应力区域722和沿后表面718的较厚的压缩应力区域724。这种互补的应力配对如果邻近图7c所示的非对称分布定位，可有助于平衡内部应力。例如，区742中的压缩应力的不对称性可至少部分地抵消区741中的压缩应力的不对称性并且减少覆盖玻璃的翘曲。
125.在一些情况下，相邻区742将具有沿与图7c的拉伸应力区域731的偏移方向相反的方向从覆盖玻璃714的中心线729偏移的拉伸应力区域732。具体地，相邻区742将具有沿向上或朝向前表面716的方向从中心线729偏移的拉伸应力区域732。类似地，拉伸应力(ct2)在拉伸应力区域732中的最大值也相对于中心线729偏移(朝向前表面716并远离后表面718)。这些偏移的拉伸应力区域还可有利于减少在成对区上的裂纹扩展。例如，如果压缩应力区域722中的压缩应力小于压缩应力区域721中相同深度处的压缩应力，则开始在区742中从前表面716扩展的裂纹可倾向于保持在区742中。此外，如果裂纹扩展超过压缩应力区域722，则裂纹可倾向于保持在拉伸应力区域732中，而不是进入压缩应力区域721或拉伸应力区域731的相对较低的拉伸部分。在一些实施方案中，ct1约等于ct2，而在其他实施方案中，ct1可不同于ct2。
126.压缩应力区域722的层深度dol2可为5微米到50微米或大于20微米到50微米，而压缩应力区域724的层深度dol4可为100微米到250微米。在实施方案中，压缩应力区域724(沿后表面)的最大压缩应力cs4大于压缩应力区域722(沿前表面)的最大压缩应力cs2。压缩应力区域的最大压缩应力可位于覆盖玻璃的表面上。例如，最大压缩应力cs4可为600mpa到800mpa，并且最大压缩应力cs2可为300mpa到小于600mpa，大于400mpa到小于600mpa，或450mpa到小于700mpa。在另外的实施方案中，压缩应力区域722(沿前表面)的cs2约等于压缩应力区域724(沿后表面)的最大压缩应力cs4。
127.如下面将更详细讨论的，具有如图7c和7d的经修改应力分布以用于校准实用性的覆盖玻璃的设计和生产通过使用本文所述的图案化非对称化学强化方法来完成。通过非对称地强化表现出目标图案的覆盖玻璃，可产生非常有用的覆盖玻璃。在此类情况下，覆盖玻璃的任何区或区域的应力模式均可用于提供应力分布，从而提供具有用于其实用性的优化表面的覆盖玻璃。通过在覆盖玻璃的不同区或区域中组合特定图案的应力分布，可制备具有针对特定用途的适当强度并且没有翘曲的覆盖玻璃。此外，定向的非对称强化可用于将冲击破坏导向到覆盖玻璃的较低优先级部位或区域，例如通过提供来自可能冲击的区域的图案化非对称强化的路径，以扩展到覆盖玻璃中的具有较低优先级的区域，即，裂纹具有较低能力来干扰覆盖玻璃的整体效用的位置。
128.非对称化学强化
129.本文的实施方案带来对非对称强化玻璃制品的制备，其显示几乎没有玻璃翘曲的各种图案，并且有利于玻璃破裂图案避开玻璃制品的优先区域。使用本文所述图案的非对称强化的玻璃制品(例如覆盖玻璃)可以被设计成比对应的对称强化或非对称强化的玻璃制品更可靠、耐损坏、平坦且更安全。
130.图8示出了用于非对称地强化玻璃制品800的示例性流程图。具体地，图8示出了可用于产生或设计非对称强化玻璃制品的过程。在操作802中，基于玻璃制品的尺寸、厚度及其固有组成来识别该玻璃制品的期望效用。在操作804中，基于玻璃的效用来确定针对所识
别的玻璃可承受应力大小的预算，并且针对玻璃的最佳可靠性和安全性来确定预算。例如，应力预算可包括平衡玻璃中一定量的应力以同时提供强度和安全性806。在操作808中，然后通过使用非对称化学强化来校准玻璃制品以表现出有用的应力模式，以便使应力预算和效用最大化。作为校准的一部分并且在操作810中，图案还被设计成为使应力达到平衡以允许减少和/或消除玻璃制品中的基本上所有翘曲，并且提供远离玻璃制品的高优先区域的一个或多个冲击路径(例如，以便于裂纹扩展到玻璃制品的对玻璃的效用具有较小影响的区域)。因此，图案通过识别需要化学强化的区域和在相同或相反表面上的可用于对抗弯曲力从而使得表面弯曲的净消除的对应区来设计。区域也可被结合以向扩展裂纹提供较低的屏障，使得高冲击区域具有释放区域或路径以引导裂纹远离玻璃的特定区域(例如，透明窗口)。
131.例如，定位在便携式电子设备的显示器上的一片薄覆盖玻璃在其前后两个表面上最佳地需要不同的特性。在覆盖玻璃的前面相对于后面、覆盖玻璃的周边相对于中心、覆盖玻璃中的周围特征部，以及覆盖玻璃中难以抛光的区域中可能需要化学强化的非对称性。然而，如以上所讨论，每个覆盖玻璃具有避免破坏的应力模式，其中压缩应力和拉伸应力必须被大致平衡。这样，对于特定用途，非对称化学强化用于在覆盖玻璃的应力预算内优化特定覆盖玻璃的特性。此外，压缩应力区域到拉伸应力区域的图案还被图案化成促成并大幅减少或消除翘曲，并且提供裂纹扩展路径以避免裂纹移动到覆盖玻璃将被视为损坏的区域中。
132.一般来讲，对应特定区域，非对称化学强化的图案可用于提供更高(或更低)的表面压缩区域至更深(或更浅)的深度，并同时对抗具有相反应力的表面压缩层以保持覆盖玻璃几乎没有翘曲，并且具有远离玻璃制品上的优先区的有用裂纹或冲击释放路径。在实施方案中，覆盖玻璃的前表面和后表面上的压缩应力区域(量和深度)相对于所得拉伸应力区域的关系给出了覆盖玻璃的应力模式。应力模式可以沿覆盖玻璃的x、y或z轴。在实施方案中，应力模式具有侧向分量(例如，沿x轴和/或y轴)以及厚度分量(例如，沿z轴)。施加在覆盖玻璃中的力用于彼此相反并提供基本上平坦的表面。
133.例如，覆盖玻璃可具有前表面和与前表面相反的后表面。第一压缩应力区域从前表面延伸到覆盖玻璃中至第一深度。第二压缩应力区域从前表面延伸到覆盖玻璃中至第二深度，该第二深度小于第一深度。第三压缩应力区域从后表面朝向第一压缩应力区域延伸到覆盖玻璃中，并且第三压缩应力区域具有第三深度。第四压缩应力区域从后表面朝向第二压缩应力区域延伸到覆盖玻璃中至第四深度，并且第四深度大于第三深度。可使用每个具有独立深度的四个压缩应力区域的组合来加强覆盖玻璃，并且同时使前表面和后表面保持平坦。
134.这样，在本文的实施方案中，提供玻璃制品的非对称化学强化以：增加用于特定用途的玻璃制品的可靠性；增加用于特定用途的玻璃制品的安全性；促成玻璃制品的平坦或基本平坦的表面；提供用于降低冲击影响的裂纹扩展路径；和其他类似的实用性。
135.图9示出了非对称化学强化通常取决于将离子区别地结合到玻璃制品(如覆盖玻璃)的表面中。如上所述，沿任何表面区域902的覆盖玻璃900可基于覆盖玻璃的密度和总体离子饱和点来将离子交换并结合到特定深度和浓度。一般来讲，玻璃中只有这么多的体积可参与到更大尺寸的离子交换中，以便增加玻璃的压缩度(参见901对903)。沿表面并到达
特定深度的离子浓度的变化修改了玻璃的内应力关系，并且这种关系延伸在玻璃的厚度904以及整个玻璃内部部分(内部拉伸/压缩应力如何在玻璃制品的中间变化)906上。这样并如先前所讨论的，应力模式可以跨越玻璃制品的厚度(垂直-顶部表面到底部表面)904以及跨越玻璃制品或在整个玻璃制品(水平-侧面到侧面)906上。
136.本文的实施方案利用这些应力关系来校准实用性，以提供用于便携式电子设备和小形状因数设备的经修改的玻璃制品。此外，这些应力关系还可用于避免玻璃制品中的翘曲，并用于为裂纹扩展提供远离玻璃制品的优先区域的路径。出乎意料的是，玻璃强化的结合可实现所有三个优先事项：玻璃的强化、避免玻璃中的翘曲，以及引导冲击损坏远离玻璃中的优先区域的能力。
137.经由掩模或涂覆的非对称强化的模式
138.本文的实施方案包括在玻璃制品浸入含离子镀浴中之前将掩模或离子扩散阻挡层施加到玻璃制品的部分。例如，在化学强化过程中，玻璃表面的一部分可以经由在不需要扩散的区域上方密封的扩散不可渗透材料(诸如金属或陶瓷)从离子物理掩模。这种类型的物理掩模可部分或完全地限制了离子扩散到该表面中并提供非对称强化，即与玻璃制品的其他暴露表面相比，掩模表面将几乎不接收离子交换。一旦经过化学处理，通常将物理阻挡层从玻璃制品移除。这里，你将会有经处理和未处理的表面。掩模和/或离子扩散阻挡层的应用可用于将图案施加到玻璃制品中的一个或多个区域。
139.在多个方面，本文所述的方法包括两个离子交换操作，其中在两个离子交换操作之间将一个或多个掩模从制品中移除。两个离子交换操作可在两个不同的离子交换镀浴中进行。在另外的方面，在执行多个离子交换操作之后，将掩模从制品中移除。
140.图10示出了使用掩模技术制备非对称强化的玻璃制品的示例性过程1000。具体地，过程1000可用于创建具有相反的非对称化学强化的相邻区。根据本文所述的实施方案，相邻区可有助于控制裂纹扩展，同时还有助于保持平坦部分，该平坦部分由于不对称的内部应力而具有减小的翘曲或弯曲趋势。
141.在操作1002中，沿玻璃制品的第一表面定位第一掩模。如果玻璃制品为覆盖玻璃，则第一表面可限定电子设备的外表面的至少一部分。第一掩模可在第一表面(诸如覆盖玻璃的前表面)的一部分上形成涂层。第一掩模可为类似于下文相对于图11a所示的掩模。下文结合图11b、14a-14c、15a、16a、16b和18a-18f来描述其他掩模示例。在实施方案中，第一表面的第一部分未由第一掩模涂覆，并且第一表面的第二部分由第一掩模涂覆。
142.在操作1004中，通过将离子交换到覆盖片中沿第一表面形成第一压缩应力区域。第一压缩应力区域具有第一厚度(或层的深度)。例如，第一压缩应力区域可沿第一表面的第一部分形成。操作1004可根据本文所述的离子交换过程或技术中的任一种来执行。例如，可使用相对于图2和图3所述的离子交换过程来执行操作1004。然而，也可使用其他已知的离子交换技术。离子交换可为单离子交换或可涉及一系列离子交换。在实施方案中，操作1004的离子交换可包括将玻璃中的离子(例如，锂离子)与第一镀浴中的钠离子交换。在实施方案中，第一镀浴可包含浓度大于50％mol的钠盐。在另外的实施方案中，第一镀浴还可包含较少量的附加碱金属离子。
143.在操作1006中，移除第一掩模。可使用溶剂和/或机械技术来移除第一掩模。在操作1008中，邻近第一压缩应力区域的第二压缩应力区域可通过将离子交换到覆盖片中来形
成，使得第二压缩应力区域具有小于第一厚度的第二厚度。例如，第二压缩应力区域可沿第一表面的第二部分形成。此外，在操作1004中形成的第一压缩应力区域可在操作1008期间通过附加离子交换进行修改。类似于操作1004，可使用前述离子交换技术中的任一种来执行操作1008。可修改离子交换过程的时间、温度、离子浓度或其他特性或参数，以便产生所需的第二厚度。在实施方案中，操作1008的离子交换可包括将玻璃中的钠离子与第二镀浴中的钾离子交换。在另外的实施方案中，也可将存在于玻璃中的锂离子与钾离子交换。在实施方案中，第二镀浴可包含浓度大于50％mol的钾盐。在另外的实施方案中，第二镀浴还可包含较少量的附加碱金属离子。
144.在操作1010中，沿着与第一表面相反的第二表面定位第二掩模。第二掩模可在第二表面(诸如覆盖玻璃的后表面)的一部分上形成涂层。第二掩模在形状和/或尺寸上可与第一掩模类似或不同。在实施方案中，第二掩模可相对于第一掩模偏移。例如，第二掩模可仅部分地与第一掩模重叠，或者第二掩模可不与第一掩模重叠。第二掩模可为类似于下文相对于图11b所示的掩模。下文结合图11b、14a-14c、15a、16a、16b和18a-18f来描述其他掩模示例。在实施方案中，第二表面的第一部分未由第二掩模涂覆，并且第二表面的第二部分由第二掩模涂覆。在另外的实施方案中，第二表面的第一部分相对于第一表面的第一部分偏移并且第二表面的第二部分相对于第一表面的第二部分偏移。在操作1012中，形成第三压缩应力区域，该第三压缩应力区域从第二表面朝向第二压缩应力区域延伸并且具有第三厚度。例如，第三压缩应力区域可沿第二表面的第一部分形成。操作1012可类似于用于执行操作1004的离子交换操作。在实施方案中，操作1012的离子交换可包括将玻璃中的离子(例如，锂离子)与镀浴中的钠离子交换。
145.在操作1014中，移除第二掩模。操作1014可类似于操作1006。在操作1016中，形成第四压缩应力区域，该第四压缩应力区域从第二表面朝向第一压缩应力区域延伸并且具有小于第三厚度的第四厚度。例如，第四压缩应力区域可沿第二表面的第二部分形成。此外，在操作1012中形成的第三压缩应力区域可在操作1014期间通过附加离子交换进行修改。操作1016可以与上文相对于操作1008所述的类似方式执行。在实施方案中，操作1016的离子交换可包括将玻璃中的钠离子与镀浴中的钾离子交换。在另外的实施方案中，也可将存在于玻璃中的锂离子与钾离子交换。
146.可将上述操作重复多次，以便在整个玻璃制品中实现所需的应力分布。不必按照上述顺序执行所有的操作，并且在一些情况下，可对各种操作进行组合或者同时地或在重叠的时间段内执行。例如，可施加第一掩模和第二掩模并且可使用相同的镀浴或离子交换过程来执行第一压缩应力区域和第三压缩应力区域。类似地，可将掩模移除并且可使用相同的镀浴或离子交换过程来执行第二压缩应力区域和第四压缩应力区域。如果不同时执行操作，则可采用另外的掩模。例如，可在操作1004和1008期间掩模第二表面，并且可在操作1012和1016期间掩模第一表面。
147.图11a-11b示出了示例性掩模技术和所得的玻璃制品。在一个实施方案中，如图11a所示，使用由氮化硅(例如，sin、sin
x
或si3n4)或其他类似材料构成的涂层或膜代替物理掩模。在图11a中，将涂层1100施加到覆盖玻璃1102的中心部分，而边缘和拐角1104保持未涂覆。这种涂层将限制或消除覆盖玻璃的中心区域或部分处的离子扩散，同时允许在未涂覆区域(边缘和拐角)处的化学强化。在另选的实施方案中，可将涂层或掩模施加到中心部
分和边缘(第一表面)，同时使四个拐角中的每一拐角暴露。将在未涂覆区域(四个拐角)处进行化学强化。然后第二掩模可覆盖四个拐角(第二表面)，之后进行化学强化。
148.首先在增强处理之前将涂层或掩模施加到覆盖玻璃上，以基本上阻挡通过覆盖玻璃的涂覆部分的所有离子扩散。涂层或掩模可具有约5nm-500nm的厚度，但在适当的情况下可以使用其他厚度。在该图示中，在完成化学强化过程后，玻璃制品的涂覆表面将不包括压缩应力区域，而覆盖玻璃的其余部分将表现出压缩应力区域。在完成化学强化过程后，涂层或掩模可经由从覆盖玻璃抛光来移除，从而提供具有非对称强化的表面，或者可以留在玻璃表面上作为成品玻璃制品的一部分。在这方面中，涂层或掩模将被定制为适当的厚度和组成以便保持覆盖玻璃的一部分。
149.在其他实施方案中，氮化硅涂层可以在化学强化过程完成后被氧化，以提供更具离子渗透性的阻挡层。相同的覆盖玻璃现在可通过化学强化来重新浸没和处理，使得通过二氧化硅阻挡层发生一些离子扩散，并由此在位置处形成某一压缩应力区域(而覆盖玻璃的其余部分已经两次处理)。
150.如刚指出的，由替代性材料(例如二氧化硅)组成的涂层也可以用于限制而不是消除离子扩散到玻璃表面。例如，由二氧化硅组成的涂层将仅限制离子扩散到覆盖玻璃表面，从而允许在涂覆区域中的一定量的压缩应力区域形成，但未允许离子交换镀浴所预期的完全强化。如上所述，涂层可以在完成化学强化过程时被移除，或者留在原位作为最终制品的一部分。在任一种情况下，覆盖玻璃将具有经非对称强化的表面和非对称加强的图案。这些图案可与玻璃密度和加热(如上)一起使用，以形成同时经强化且平坦的玻璃表面。利用这些工具进行非对称强化，将图案施加到玻璃制品以形成压缩应力增加的区域，以保护制品用于其预期用途，并且平衡或对抗那些力以减少或限制覆盖玻璃上的翘曲。此外，拉伸应力区域定位在从覆盖玻璃的前表面和后表面延伸的这些压缩应力区域之间。拉伸应力区域被推压在前表面压缩应力区域和后表面压缩应力区域之间，并且如图7c所示，邻近下部压缩应力区域并且推离较高较深的压缩应力区域。
151.图11b示出了可用于设计非对称强化的玻璃表面的涂层类型(1100、1102、1104)和厚度的组合。在图11b中，将一系列涂层或掩模(1100、1102、1104)同时施加到覆盖玻璃1110的前表面和后表面(分别为1106和1108)。涂层或掩模材料的每种组合旨在控制到目标玻璃表面的离子扩散，并由此修改该表面的化学强化1112。
152.基于通过掩模1100、1102和1104的离子扩散，覆盖玻璃可将离子交换并结合到特定的深度和浓度。如先前所描述的，沿表面并到达特定深度的离子浓度的变化修改了玻璃内应力关系。在由图11b所示的掩模构型产生的应力模式中，前表面1106的没有掩模的边缘沿着表面获得最强离子浓度并到达最大深度。前表面1106的其余部分显示出离子结合量有所减少，但与边缘处相比达到更低的程度。例如，内部的后表面1108具有多个区域，这些区域基于分层涂层限定三个离子结合区域1116、1118、1120。由于掩模1100、1102和1104，后表面的中心区域1120几乎没有离子结合。组合掩模消除了几乎所有的到中心区域中的离子扩散。其他区域示出了由于单个涂层或组合涂层而引起的某种离子扩散。因此，实现了其中施加多个掩模(离子阻挡层)以制备非对称强化的覆盖玻璃的应力关系。施加掩模的组合来准备适当的强化需求，以及相互对抗并且形成几乎没有翘曲的覆盖玻璃。
153.进一步设想，多层的掩模也可用于控制到目标覆盖玻璃表面中的离子扩散过程。
例如，限制化学强化过程中的钠离子和钾离子扩散达25％的薄掩模可以层叠在限制钠离子和钾离子扩散达50％的第一较厚掩模上。玻璃表面区域可能具有限制离子扩散达0％(无掩模)、25％(第一掩模)、50％(第二掩模)和75％(分层掩模)的区域；其他实施方案可以针对每种掩模具有不同的百分比。如上所述，成品覆盖玻璃表面可包括每个掩模层，或者可被处理以移除掩模，从而仅留下下面的非对称强化表面。还可以设想，离子扩散阻挡涂层可以与离子阻挡掩模结合以进一步允许校准的玻璃制品表面强度-例如，物理地掩模覆盖玻璃的后表面并且在覆盖玻璃的前表面上用25％离子扩散阻挡层涂覆图案或位置。
154.可使用上述非对称化学强化工具中的任一种来制备用于其预期用途的覆盖玻璃，同时保持平坦表面(例如，没有翘曲并且在平面外不超过100μm-120μm)。参数将首先识别需要增强化学强化的覆盖玻璃区域，并且然后识别可用于对抗或限制由所需化学强化区形成的翘曲的区域。在一些实施方案中，覆盖玻璃可具有前表面，该前表面包括从前表面延伸到覆盖玻璃中至第一深度的第一压缩应力区域。前表面还包括从前表面延伸到覆盖玻璃中至第二深度的第二压缩应力区域。第二深度小于第一深度。相反的后表面具有从后表面朝向第一压缩应力区域延伸到覆盖玻璃中并且具有第三深度的第三压缩应力区域。相反的后表面还具有从后表面朝向第二压缩应力区域延伸到覆盖玻璃中至第四深度的第四压缩应力区域。第四深度大于第三深度。第一拉伸应力区域定位在第一压缩应力区域和第三压缩应力区域之间，并且第二拉伸应力区域定位在第二压缩应力区域和第四压缩应力区域之间。
155.如前所述，非对称的化学强化导致玻璃制品的处理区内的交换离子的浓度增加。在玻璃的区被强化时，离子的结合可导致在玻璃内形成压缩力，从而可导致基本平坦表面的弯曲和损失。
156.如图12所示，化学强化覆盖玻璃1202的顶部(前)表面1200对于抗冲击性和冲击损坏保护非常有用。然而，如图12的横截面图中示意性地示出，顶部表面边缘中的离子1203的体积增大往往导致前表面的膨胀。由于离子1203的体积大于后表面1210的对应区域处的体积，因此向下变形或弯曲(由箭头1206示意性地示出)可发生在区域1204处，并且其结果可为翘曲的覆盖玻璃。然而，例如可对覆盖玻璃的其他区域1208进行非对称强化，以利用与覆盖玻璃的后表面1210相反的变形(由箭头1207示意性地示出)来对抗变形1206。区域1208已接收到离子1209的体积的类似增加，以使玻璃区在相反的方向上变形，如箭头1207所示。由于作用在玻璃上的力的相对平衡，组合的力使得前边缘和后边缘保持基本平坦。可利用通过包括各种图案化非对称强化区域来避免翘曲，使得沿一个方向的压缩力区域可被玻璃的不同区中的压缩力区域部分地或完全地补偿。化学强化区域的图案或整体组合导致覆盖玻璃具有基本上平坦的表面。
157.图13示出了包括局部弯折部或弯曲部的另外的覆盖玻璃实施方案的示例。局部弯折部或弯曲部创建非平面或波状外形的覆盖玻璃轮廓或形状。覆盖玻璃可被形成或加工以创建局部弯折部或弯曲部且非平面的轮廓或形状。在以下描述中，图13的覆盖玻璃1300被描述为具有弯曲部1302。然而，覆盖玻璃1300可另选地被描述为具有弯折部1302。
158.如在先前的描述中，可利用图案化的非对称化学强化来确保覆盖玻璃1300的安全性并且最小化弯曲部1302处对覆盖玻璃的潜在损坏。如图13所示，覆盖玻璃1300的示例性横截面示出了可保持沿覆盖玻璃1300的表面(前表面1304和后表面1306)包括图案化的非对称化学强化，不同的是覆盖玻璃1300弯曲1302并示出覆盖玻璃1300的薄化(由箭头1308
示出)。如图13所示，覆盖玻璃1300具有从前表面1304和后表面1306延伸到覆盖玻璃1300中的高压缩应力区域1310和较低压缩应力区域1312的图案。前表面1304和后表面1306可限定覆盖玻璃的中心区。
159.然而，压缩应力区域1316的深度在弯曲部1302处最小化。例如，压缩应力区域1316的深度可小于压缩应力区域1310和1312的深度以保持拉伸应力1314的水平低于期望水平。考虑到在弯曲部1300处的覆盖玻璃1302的厚度减小，在该弯曲部处对抗较深的压缩应力区域可能不当地增加弯曲部处的中心张力。如图13所示，弯曲部1302处的压缩应力区域1316在前表面和后表面之间更对称，并且玻璃中心线的中部由所得的拉伸应力区域维持。在实施方案中，覆盖玻璃的厚度(例如，在弯曲部处)保持在指定厚度或高于该指定厚度，以避免不当地减小拉伸应力区域的厚度以及不当地增加玻璃中的中心张力。
160.在另外的实施方案中，可将非对称化学强化图案，诸如本文所述的非对称化学强化图案中的任一种，施加于玻璃制品的包括局部弯曲部的中心区。局部弯曲部可位于玻璃制品的中心区和周边区之间。局部弯曲部和周边区可与中心区不同地强化，如图13所示。
161.如先前在图7c中所述，任一区处的应力分布可包括玻璃制品的非对称应力分布，其中顶部(前)表面示出了比后表面1306更显著的表面压缩应力cs和压缩应力层深度(dol)。需注意，在这种情况下，前表面1304将比后表面1306更耐用且更抗冲击。在表面上包含附加的压缩应力可以通过底部(后)表面上更浅的压缩深度来补偿。在不存在补偿的情况下(例如，如果应力分布是对称而不是非对称的)，拉伸力可导致非期望的中心张力值(拉伸力可能非期望地在应力分布中向左延伸，可能达到可导致覆盖玻璃破坏的中心张力值)。此外，顶部表面的较大膨胀可导致顶部表面和底部表面均开始弯曲或弯折。结果可以是顶部表面和底部表面的局部翘曲。然而，如本文所述，应力模式可补偿顶部表面和底部表面的局部翘曲。
162.压缩应力层通常在玻璃制品的表面处或附近表现出最大程度的应力，该应力随着离子迁移至玻璃中的更深位置而减小。在表面压缩应力层的表面处，压缩应力可为高达750mpa，并且随着进入玻璃中100μm至150μm的距离而减小到零。其他压缩应力与压缩深度之比可根据例如用于图6所示的致密玻璃(参见区域602)的非对称化学强化的需要和类型进行利用。在玻璃制品中在表面上具有750mpa压缩应力的区处的冲击很可能不允许裂纹形成或扩展，而在表面上具有150mpa的区处的冲击很可能可允许裂纹形成或扩展。正是这些力的图案化允许减少或限制翘曲以及为用于裂纹扩展的路径做准备。
163.图14a、14b和14c示出了施加到覆盖玻璃的前表面和后表面上的掩模的示例。例如，图14a所示的掩模构型可用于产生具有相反的非对称应力分布诸如图7c和7d所示的应力分布的邻近区。如图14a所示，掩模1432将覆盖玻璃1400a的前表面1410的部分1414a覆盖，使部分1412a未覆盖。掩模1442将覆盖玻璃的后表面1420的一部分1424a覆盖，并且使部分1422a未覆盖。
164.示例性化学强化过程包括两个离子交换操作，在该两个离子交换操作之间将掩模移除。在第一离子交换操作期间，来自第一离子交换镀浴的离子将从未被掩模1432和1442覆盖的部分1412a和1422a扩散到玻璃中最深处。因此，由第一离子交换操作产生的离子交换区域从部分1412a和1422a延伸得比从部分1414a和1424a延伸得更深。在实施方案中，在第一离子交换操作之后，离子交换区域基本上不在部分1414a和1424a下方延伸。在另外的
实施方案中，离子交换区域在部分1414a和1424a下方(例如，在掩模的边缘下方)延伸，但程度低于在部分1412a和1422a下方延伸的程度。
165.在移除掩模1432和1442之后，第二离子交换操作沿着部分1412a、1414a、1422a和1424a引入来自第二离子交换镀浴的离子。由第一离子交换操作产生的离子交换区域在第二离子交换操作期间被修改。第一离子交换操作和第二离子交换操作可形成沿覆盖玻璃的前表面1410和后表面1420中的每一者的离子交换层。在实施方案中，离子交换层的深度将沿前表面和后表面中的每一者变化并且在区域1412a和1422a的下方具有更大深度。
166.离子交换层沿前表面和/或后表面的深度的变化导致压缩应力层沿前表面和/或后表面的深度的变化。例如，压缩应力层的从前表面或后表面的未被掩模覆盖的部分延伸的区域可具有更大的压缩应力层深度，如图15a中示意性地示出。限定在表面1412a和1424a之间的覆盖玻璃的区是非对称强化的，如同在表面1414a和1422a之间限定的区一样。然而，这两个区的非对称性是相反的，其中较深的压缩应力区域形成在前表面1410的部分1412a处和后表面1420的部分1422a处。
167.图14b所示的掩模构型可用于产生与具有对称应力分布的区相邻的具有非对称应力分布的区。如图14b所示，掩模1432将覆盖玻璃1400b的前表面1410的部分1414b覆盖，使部分1412b未覆盖。掩模1444将覆盖玻璃的后表面1420的一部分1424b覆盖。限定在部分1412b和1424b之间的区可非对称地强化，而限定在部分1414b和1424b之间的区可对称地强化。
168.图14c所示的掩模构型可用于产生一系列具有相反的非对称应力分布的相邻区。如图14c所示，掩模1436将覆盖玻璃1400c的前表面1410的部分1414c覆盖，使部分1412c未覆盖。掩模1446将覆盖玻璃的后表面1420的部分1424c覆盖，并且使部分1422c未覆盖。限定在部分1412c和1424c之间的覆盖玻璃的区是非对称强化的，如同限定在部分1414c和1422c之间的区一样。然而，这两个区的非对称性是相反的，如先前针对图14a所述。如图14c所示，掩模的尺寸和掩模沿覆盖玻璃的给定表面的间距均可为基本上均匀的。在另外的实施方案中，掩模的尺寸和/或掩模的间距可以变化，以便提供所需的压缩图案。
169.如针对图14a-14c所述，较深的离子交换层可沿覆盖玻璃表面的未被掩模覆盖的区域形成。在另选的实施方案中，可使用第一组掩模来形成较深的离子交换区域，并且可使用第二组掩模来形成较浅的离子交换区域。第一组掩模可将覆盖玻璃表面的第一部分覆盖，并且第二组掩模可将覆盖玻璃表面的第二部分覆盖。在一些实施方案中，覆盖玻璃表面的第一部分可部分地与覆盖玻璃表面的第二部分重叠。在另外的实施方案中，覆盖玻璃表面的第一部分可与覆盖玻璃表面的第二部分不重叠。
170.图15a示出了玻璃制品1500的代表性横截面图，所述玻璃制品具有沿前表面1504和后表面1506的一系列非对称强化区1502，示出了如何可使用前表面和后表面上的强化图案来保持相对平坦的表面。在该实施例中，前表面1504处的高压缩应力和低压缩应力的图案与后表面1506处的低压缩应力和高压缩应力的相反图案相反。在该实施例中，图案在整个玻璃制品1500上延伸。为简单起见，压缩应力区域未在图15a中示出为沿侧表面1508延伸。然而，在另外的实施方案中，可沿侧表面1508形成压缩应力区域。
171.图15a还示意性地示出了在离子交换操作期间材料的掩模1532沿前表面1504的位置。可在化学强化期间使用掩模1532以限制沿前表面1504的离子扩散，其中需要较浅或较
低的表面压缩1510。在掩模区域之间，可发生更深更强的离子扩散并允许更深的表面压缩区域1512。如图15a所示，具有较大深度层的压缩应力区域和具有较小深度层的相邻压缩应力区域之间的过渡可为渐变过渡而不是阶跃过渡。可使用如上所述的附加技术来制备不同的压缩应力区，从而制备不同的压缩应力图案，例如致密玻璃。
172.如图15a所示，在同一玻璃制品的后表面上实现了相反的图案，使得高压缩应力前区与低表面压缩后区相反，反之亦然。前表面和后表面上的应力图案交替出现以彼此相对，以便产生具有基本上平坦的前表面和后表面的玻璃制品。可使用任何数目和形状的区域来形成图案，只要力的组合起到产生基本上平坦的表面的作用。
173.图15a示出了形成互补配对的相邻的非对称应力区域的示例性图案。具体地，如图15a所示，玻璃制品1500(例如，覆盖玻璃)包括从前表面1504延伸到玻璃制品1500中至第一深度的第一压缩应力区域1551。第二压缩应力区域1552从前表面1504延伸到玻璃制品1500中至第二深度，该第二深度小于第一深度。第三压缩应力区域1553从后表面1506朝向第一压缩应力区域1551延伸到玻璃制品1500中至第三深度。第四压缩应力区域1554从后表面1506朝向第二压缩应力区域1552延伸到玻璃制品1500中至第四深度，该第四深度大于第三深度。在一些情况下，第一深度约等于第四深度，并且第二深度约等于第三深度。在一些情况下，第一深度为第二深度的至少两倍，并且第四深度为第三深度的至少两倍。在实施方案中，第一深度可为第一压缩应力区域的最大深度，并且第四深度可为第四压缩应力区域的最大深度。此外，第二深度可为第二压缩应力区域的最小深度，并且第三深度可为第三压缩应力区域的最小深度。在一些情况下，第一压缩应力区域1551和第二压缩应力区域1552也可称为(第一或第二)前局部压缩应力区域。类似地，第三压缩应力区域1553和第四压缩应力区域1554也可称为(第一或第二)后局部压缩应力区域。在一些情况下，第一(局部)压缩应力区域1551至少部分地由第二压缩应力区域1552围绕。
174.在实施方案中，使用两个离子交换操作来形成压缩应力区域，其中包括从玻璃制品移除掩模的中间操作。例如，第一离子交换操作包括将玻璃中的锂离子与第一离子交换镀浴中的钠离子交换，并且第二离子交换操作包括将玻璃中的钠离子(和任选的锂离子)与第二离子交换镀浴中的钾离子交换。通过离子交换所引入的钾离子可沿玻璃制品的前表面和后表面延伸到玻璃制品中至基本上相同的深度。然而，通过离子交换所引入的钠离子可从前表面和后表面的未被掩模(例如，1532)覆盖的部分延伸至更大深度。因此，每个相应的压缩应力区域1551、1552、1553和1554均包括钾离子。压缩应力区域1551和1554的较大深度可能是由于在第一离子交换操作和第二离子交换操作期间钠离子扩散到玻璃制品中的深度较大。
175.在一些情况下，形成压缩应力区域的过程可包括离子交换操作，所述离子交换操作包括在从玻璃制品移除掩模之前，将玻璃中的离子与离子交换镀浴中的钾离子进行离子交换。在实施方案中，该过程还包括附加离子交换操作，所述附加离子交换操作包括在从玻璃制品中移除掩模之后，将玻璃中的离子与离子交换镀浴中的钾离子交换。在实施方案中，每个相应的压缩应力区域1551、1552、1553、1554均包括钾离子，所述钾离子延伸到玻璃制品1500中至与图15a-15c所示的相应深度对应的深度。在一些情况下，第一(局部)压缩应力区域1551至少部分地由第二压缩应力区域1552围绕。第一(局部)压缩应力区域1551包括以第一深度延伸到壳体中的钾离子并且第二压缩应力区域1552包括以第二深度延伸到壳体
中的钾离子，该第二深度小于第一深度。在一些情况下，第一深度为第二深度的至少两倍。
176.图15a还示意性地示出了定位在第一压缩应力区域1551和第三压缩应力区域1553之间的第一拉伸应力区域1561，以及定位在第二压缩应力区域1552和第四压缩应力区域1554之间的第二拉伸应力区域1562。如图15a和15c示意性地示出，第一拉伸应力区域1561的第一中心线1566相对于第二拉伸应力区域1562的第二中心线1568偏移。此外，第一拉伸应力区域的最大中心张力的深度可相对于第二拉伸应力区域的最大中心张力的深度偏移，如图7c和7d示意性地示出。在另选的实施方案中，第一拉伸应力区域在第一压缩应力区域和第四压缩应力区域之间形成。第二拉伸应力区域在第二压缩应力区域和第三压缩应力区域之间形成，使得第一拉伸应力区域沿第一方向相对于覆盖片的中心线偏移并且第二拉伸应力区域沿与第一方向相反的第二方向相对于中心线偏移。
177.如图15b所示，拉伸应力的对应区域1514位于玻璃的中心区域(在沿前表面和后表面的非对称强化区1502的压缩应力之间)。需注意，拉伸应力位于相反的前表面和后表面之间，其中该拉伸应力被推离较深较高的表面压缩。表面压缩应力和拉伸应力的图案在玻璃制品的前表面1504和后表面1506之间延伸。可利用玻璃制品内的力的组合来同时限制对玻璃制品的损坏，以及保持玻璃制品的平坦表面。需注意，拉伸应力区域1514内的拉伸应力1568的中心线相对于不同的压缩应力区域而变化。
178.此外，通过利用表面压缩应力和所得的拉伸应力，可控制冲击或损坏所引起的裂纹以遵循较低压缩应力、较高拉伸应力或它们的组合的路径。玻璃制品可使用非对称化学强化进行图案化以控制并引导拐角或边缘处的冲击远离玻璃表面的优先区域，并例如朝向裂纹没那么明显的区域。
179.图15c示出了在非对称强化区1502之间沿两个表面1504、1506表现出拉伸应力的1516的玻璃的横截面图。基于由前表面和后表面所施加的压缩应力的非对称性，拉伸应力区域1516永久存在。玻璃的前表面处的冲击(示出为箭头1518)迁移(线1520)并远离较高的表面压缩并朝向更易于触及的拉伸应力的区域扩展。相对较低拉伸应力的区域可用于捕获冲击扩展。此外，可利用拉伸应力的区域来将裂纹朝向拉伸应力并且远离较高的表面压缩转向或偏转。这样，拉伸应力的定位提供了用于将冲击裂纹扩展导向或转向玻璃中的低优先级区的途径。
180.如图15d所示，可调节玻璃制品中的压缩应力区域的尺寸和应力水平以便为优先区域提供保护免受冲击裂纹扩展的影响。例如，相机1526可定位在相机窗口1524下方。从由相机窗口1524所限定的区中的前表面1504延伸的局部压缩应力区域的压缩应力水平大于相邻的局部压缩应力区域的压缩应力水平。此外，从由相机窗口1524所限定的区的前表面1504延伸的局部压缩应力区域的宽度可与相邻的局部压缩应力区域的宽度不同。如图15d所示，从由相机窗口1524所限定的区的前表面1504延伸的局部压缩应力区域的宽度大于相邻的局部压缩应力区域的宽度。类似地，从由相机窗口1524所限定的区的后表面延伸的局部压缩应力区域的宽度大于相邻的局部压缩应力区域的宽度。在实施方案中，局部压缩应力区域的期望相对宽度可通过调节施加到玻璃制品的前表面和后表面的掩模的尺寸和间距来实现。
181.图15d中所示的应力图案可用于引导在玻璃制品的该区域中预期的冲击。例如，拐角处的冲击可被设计成将裂纹1528(例如由于冲击损坏)引导到具有相反且偏移的压缩应
力区域的区域中，该区域可阻止或重新导向裂纹1528。参见图15d，沿覆盖玻璃的前表面1504的足以引起裂纹的冲击(由箭头1523示出)被引导朝向并穿过下表面压缩区域，并且朝向可用的内部拉伸应力区域1522。在该实施例中，将开发朝向内部拉伸应力的冲击扩展以避开相机窗口1524。需注意，可包括致密玻璃的区域以在表面上增加大量的压缩应力，但具有低得多的压缩深度，从而拉伸应力改变。这些力的组合可用于引导裂纹扩展。同样原理可适用于用于光学传感器、显示器或其他光学或视觉部件的任何透明窗口。
182.图16a和16b示出了交替的高表面压缩和低表面压缩的简化的前表面(图16a)1601和后表面(图16b)1603的视图。高表面压缩区域1600对应于阴影区域，并且低表面压缩区域1602对应于非阴影区。在一些情况下，与低表面压缩区域1602相比，高表面压缩区域1600具有更大的厚度或深度。由于玻璃厚度的任何一个横截面积仅可包括一定量的体积，因此一个表面上的非对称化学强化通常与具有较小化学强化量的另一个表面配对。如上所述，相反应力区域的定位用于平衡每个表面并提供平坦表面。可使用任何类型的应力图案，只要玻璃制品的前表面和/或后表面上的应力彼此相反并且带来基本上平坦或平坦的表面即可。可将诸如棋盘、交叉影线、十字线等的图案输入到前面、后面或前后表面，以将总体应力平衡至足以使表面平坦的水平。
183.图17a示出了具有用于相机窗口的区域1702和用于引导冲击损坏的组合应力分布或图案的覆盖玻璃的示意图。在图17a中，避免裂纹扩展通过覆盖玻璃的视线内的相机窗口1703或在其内扩展，对于总体效用是很重要的。在实施方案中，在相机窗口1703所定位的区域周围的玻璃制品的前表面上提供具有相对高压缩应力的区域1704。在实施方案中，区域1704可具有环形或环状形式。如图17a所示，冲击相关裂纹1706将不通过高表面压缩区域1704扩展，而是通过邻近的低表面压缩区域1708扩展。例如，在覆盖玻璃的边缘1710处形成的裂纹1706可被导向同时远离优先查看区域1712(居中定位)和远离相机窗口1703的位置。通过这种方式，可通过使用图案化的非对称化学强化来预期并最小化冲击裂纹。
184.图17b示出了通过使用一系列压缩应力区域1752、1754来引导来自覆盖玻璃的拐角1750的冲击损坏的图案。具体地，由于压缩应力区域1752、1754而形成的一系列低表面压缩和对应的中心拉伸区被配置为重新导向来自拐角1750的扩展的裂纹，并且将裂纹的方向从延伸到覆盖玻璃的中心1756改变为朝向覆盖玻璃的边缘1758延伸回来。一系列此类区域可被定位成使得延伸超过这些区域中的第一区域的过量冲击力可由这些区域中的第二区域捕获并重新导向。可继续该图案以提供一个或多个、两个或更多个、三个或更多个，或者四个或更多个从玻璃制品的每个拐角延伸出来的此类区域。
185.另选的非对称化学应力图案在图18a-18f中示出。在图18a-18f中，示出了用于增强覆盖玻璃的拐角区和/或边缘区的强度，同时允许相反的应力抵消相反表面上的翘曲的非对称化学强化图案。
186.图18a和图18b示出了前表面1800(图18a)和后表面1802(图18b)或示例性覆盖玻璃，所述覆盖玻璃限定矩形外周边区域。阴影区至少部分地位于覆盖玻璃的四个拐角区域中的一者内，并且示出了从表面延伸到覆盖玻璃中至第一深度的第一局部压缩应力区域1804。第二局部压缩应力区域1806从前表面延伸到覆盖玻璃中至第二深度，该第二深度小于第一深度。在后表面1802上，第三局部压缩应力区域1808从后表面朝向第一局部压缩应力区域1804延伸到覆盖玻璃中至第三深度。第四局部压缩应力区域1810从后表面朝向第二
局部压缩应力区域1806延伸到覆盖玻璃中至第四深度，该第四深度大于第三深度。需注意，在该实施例中，第二压缩应力区域1806围绕第一局部压缩应力区域1804。还需注意，尽管未示出，但实施方案包括具有仅部分地围绕其他局部压缩应力区域的局部压缩应力区域。
187.如图18a和图18b所示，压缩应力被图案化成从前表面和后表面彼此相反的，以避免翘曲。
188.类似的图案在图18c 1850(前)和图18d 1852(后)中示出。覆盖玻璃限定四个拐角区域1853。这里，位于前表面的拐角1853处的半圆形第一压缩应力区域1854从前表面1850延伸到覆盖玻璃中至第一深度，并且第二压缩应力区域1856从前表面延伸到覆盖玻璃中至第二深度。在该实施例中，第一深度大于第二深度以便提供抗冲击损坏性。第三压缩应力区域1858从后表面1852朝向第一压缩应力区域1854延伸到覆盖玻璃中至第三深度。第四压缩应力区域1860从后表面朝向第二压缩应力区域1856延伸到覆盖玻璃中至第四深度。在该实施例中，第四深度大于第三深度。还需注意，第四压缩应力区域1860不延伸超过后表面的其余部分，而是仅延伸到限制或避免翘曲并控制冲击扩展的程度。还需注意，第一压缩应力区域1854和第三压缩应力区域1858至少部分地位于覆盖玻璃的四个拐角区域1853中的一个拐角区域内。
189.最后，在图18e 1870(前)和图18f 1872(后)中，示出了覆盖玻璃的表面。在该设计中，第一压缩应力区域1874围绕前表面1870的矩形周边边缘(或外周边区域)1873延伸。第一压缩应力区域1874从前表面1870延伸到覆盖玻璃中至第一深度。邻近第一压缩应力区域1874的第二压缩应力区域1876从前表面延伸到覆盖玻璃中至第二深度。第一深度大于第二深度以改善前表面沿边缘1873的抗冲击性。如上所述，后表面1872与前表面1870相反。第三压缩应力区域1878从后表面1872朝向第一压缩应力区域1874延伸到覆盖玻璃中至第三深度。第四压缩应力区域1880从后表面1872朝向第二压缩应力区域1876延伸到覆盖玻璃中至第四深度。第四深度大于第三深度。在图18a-18f的每个设计中，覆盖玻璃在冲击损坏趋于积聚的区域1804、1854、1874中增加了强度，并且通过在玻璃1808、1858、1878的相反面上的相反应力来避免翘曲。
190.在另选的实施方案中，用于电子设备中的覆盖玻璃例如可具有至少部分地由第二局部压缩应力区域围绕的前局部压缩应力区域。第一局部压缩应力区域包括以第一深度延伸到壳体中的钾离子。第二局部压缩应力区域包括以小于第一深度的第二深度延伸到壳体中的钾离子，并且第一深度为第二深度的至少两倍。
191.图19为示例性电子设备的示例性部件的框图。图19中示出的示意图可对应于如上述图1a-18f中所述的设备的部件。然而，图19也可更一般地表示具有如本文所述的强化玻璃部件的其他类型的电子设备。
192.在实施方案中，电子设备1900可包括传感器1920以提供关于电子设备的配置和/或取向的信息，以便控制显示器的输出。例如，当显示器1914的可视区域的全部或部分被阻挡或大体上遮掩时，显示器1914的一部分可被关闭、禁用或处于低能量状态。又如，显示器1914被适配为响应于设备1900的旋转使图形输出的显示基于设备1900的取向变化(例如，90度或180度)而旋转。又如，显示器1914可被适配为使图形输出的显示响应于设备1900被折叠或部分折叠而旋转，这可导致显示器1914的可视区域的纵横比或优选视角的变化。
193.电子设备1900还包括可操作地与计算机可读存储器1902连接的处理器1904。处理
器1904可经由电子总线或电桥可操作地连接到存储器1902。处理器1904可被实现为一个或多个计算机处理器或微控制器，该一个或多个计算机处理单元或微控制器被配置为响应于计算机可读指令来执行操作。处理器1904可包括设备1900的中央处理单元(cpu)。除此之外或另选地，处理器1904可包括位于设备1900内的其他电子电路，该电子电路包括专用集成芯片(asic)和其他微控制器设备。处理器1904可被配置为执行上述示例中描述的功能。此外，处理器或设备内的其他电子电路可设置在柔性电路板上或耦接到该软性电路板以适应电子设备的折叠或弯曲。
194.存储器1902可包括多种类型的非暂态计算机可读存储介质，包括例如读取存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦除可编程存储器(例如，eprom和eeprom)、或闪存存储器。存储器1902被配置为存储计算机可读指令、传感器值和其他持久性软件元件。
195.电子设备1900可包括控制电路1906。控制电路1906可在单个控制单元中实现，并且不必被实现为不同的电路元件。如本文所用，“控制单元”将与“控制电路”同义使用。控制电路1906可接收来自处理器1904或来自电子设备1900的其他元件的信号。
196.如图19所示，电子设备1900包括电池1908，该电池1908被配置为向电子设备1900的部件提供电力。电池1908可包括连接在一起以提供内部电力供应的一个或多个电力存储单元。可将电池1908可操作地耦接到电力管理电路，该电力管理电路被配置为针对电子设备1900内的各个部件或部件的组提供适当的电压和功率电平。电池1908可经由电力管理电路而被配置为从外部电源诸如交流电源插座接收电力。电池1908可存储所接收到的电力，使得电子设备1900可在没有连接到外部电源的情况下运行延长的时间段，这段时间可在若干个小时到若干天的范围内。电池1908可为柔性的或附接到柔性基板或载体以适应电子设备的弯曲或挠曲。
197.在一些实施方案中，电子设备1900包括一个或多个输入设备1910。输入设备1910为被配置为接收来自用户或环境的输入的设备。例如，输入设备1910可包括例如下压按钮、触摸激活按钮、电容式触摸传感器、触摸屏(例如，触敏显示器或力敏显示器)、电容式触摸按钮、拨号盘、冠部等等。在一些实施方案中，输入设备1910可提供专用或主要功能，例如包括电源按钮、音量按钮、主页按钮、滚轮和相机按钮。
198.设备1900还可包括一个或多个传感器1920，诸如力传感器、电容传感器、加速度计、气压计、陀螺仪、接近传感器、光传感器等。传感器1920可操作地耦接到处理电路。在一些实施方案中，传感器1920可检测电子设备的变形和/或构型的变化并且可操作地耦接到基于传感器信号控制显示器的处理电路。在一些具体实施中，来自传感器1920的输出用于将显示输出重新配置为与设备的取向或折叠/展开构型或状态对应。用于该目的的示例性传感器1920包括加速度计、陀螺仪、磁力计和其他类似类型的定位/取向感测设备。此外，传感器1920可包括麦克风、声学传感器、光传感器、光学面部识别传感器或其他类型的感测设备。
199.在一些实施方案中，电子设备1900包括一个或多个输出设备1912，该一个或多个输出设备1912被配置为向用户提供输出。输出设备1912可包括显示器1914，该显示器1914呈现由处理器1904生成的视觉信息。输出设备1912还可包括一个或多个扬声器以提供音频输出。输出设备1912还可包括被配置为沿设备1900的外表面产生触觉或触知输出的一个或多个触觉设备。
200.显示器1914可包括液晶显示器(lcd)、发光二极管、有机发光二极管(oled)显示器、有源层有机发光二极管(amoled)显示器、有机电致发光(el)显示器、电泳油墨显示器等等。如果显示器1914为液晶显示器或电泳油墨显示器，则显示器1914还可包括可受控以提供可变显示器亮度水平的背光部件。如果显示器1914为有机发光二极管或有机电致发光型显示器，则可通过修改被提供至显示元件的电信号来控制显示器1914的亮度。此外，关于电子设备的配置和/或取向的信息可用于控制显示器的输出，如参照输入设备1910所述的。在一些情况下，显示器与触摸传感器和/或力传感器集成在一起，以便检测沿设备1900的外表面所施加的触摸和/或力。
201.电子设备1900还可包括通信端口1916，该通信端口1916被配置为发射和/或接收来自外部或单独设备的信号或电通信。通信端口1916可被配置为经由电缆、适配器或其他类型的电连接器而被耦接到外部设备。在一些实施方案中，通信端口1916可用于将电子设备耦接到主机计算机。
202.电子设备1900还可包括至少一个附件1918，诸如相机、用于相机的闪光灯或其他此类设备。相机可连接到电子设备1900的其他部分，诸如控制电路1906。
203.以下论述适用于本文所述的电子设备，其范围在于这些设备可用于获取个人可识别信息数据。众所周知，使用个人可识别信息应遵循公认为满足或超过维护用户隐私的行业或政府要求的隐私政策和做法。具体地讲，应管理和处理个人可识别信息数据，以使无意或未经授权的访问或使用的风险最小化，并应当向用户明确说明授权使用的性质。
204.其他示例和具体实施在本公开和所附权利要求的范围和实质内。例如，实现功能的特征也可在物理上位于各个位置处，包括被分布成使得功能部分在不同的物理位置处实现。此外，如本文所用，包括在权利要求中，在前缀为“至少一个”的一系列项中使用的“或”指示分离性列表，使得例如“a、b或c中的至少一者”是指a或b或c，或者ab或ac或bc，或者abc(即，a和b和c)。另外，术语“示例性”并不意味着所述示例为优选的或比其他示例更好。
205.以下论述适用于本文所述的电子设备，其范围在于这些设备可用于获取个人可识别信息数据。众所周知，使用个人可识别信息应遵循公认为满足或超过维护用户隐私的行业或政府要求的隐私政策和做法。具体地讲，应管理和处理个人可识别信息数据，以使无意或未经授权的访问或使用的风险最小化，并应当向用户明确说明授权使用的性质。
206.上述描述为了进行解释使用了特定命名来提供对所述实施方案的彻底理解。然而，对于本领域的技术人员而言将显而易见的是，不需要具体细节即可实践所述实施方案。因此，出于例示和描述的目的，呈现了对本文所述的具体实施方案的前述描述。它们并非旨在是穷举性的或将实施方案限制到所公开的精确形式。对于本领域的普通技术人员而言将显而易见的是，鉴于上面的教导内容，许多修改和变型是可能的。