[发明专利]离子交换化学强化含锂玻璃中拐点应力测量的改进方法

说明书

本文公开了包含拐点的离子交换化学强化含Li玻璃试样中拐点应力测量的改进方法。其中的一种方法包括对与临界角度位置相关联的TIR‑PR过渡位置的偏移进行补偿，其中，所述偏移是由于漏模的存在而导致的。另一种方法包括对采集的模谱图像应用选定标准来确保在拐点应力计算中使用高品质的图像。另一种方法结合了利用由多个试样得到的模谱所进行的拐点应力直接测量和间接测量，以取得相比于仅使用直接测量方法或仅使用间接测量方法更高的准确性和精确性。本文还公开了用于利用测得的模谱形成玻璃制品的品质控制方法、以及用于确保拐点应力测量准确性的相关技术。

本发明专利申请是申请号为201810851867.6，发明名称为“离子交换化学强化含锂玻璃中拐点应力测量的改进方法”的发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请依据35U.S.C.§119要求2017年7月28日提交的系列号为62/538335的美国临时申请、以及2018年6月22日提交的系列号为16/015776的美国申请的优先权，本文以它们的内容为基础并通过引用将其全文纳入本文。

技术领域

本公开涉及化学强化玻璃，更具体而言，涉及离子交换化学强化含锂玻璃中拐点应力测量的改进方法。

背景技术

化学强化玻璃是指经历过化学改性从而改善了至少一种强度相关特性(例如硬度、耐破裂性等)的玻璃。已发现化学强化玻璃特别可用作基于显示器的电子装置的盖板玻璃，特别是用作手持式装置(例如智能电话和平板电脑)的盖板玻璃。

在一种方法中，化学强化通过离子交换处理来实现，通过离子交换处理，玻璃基质中的离子被从外部引入(例如从熔融浴引入)的离子取代。强化通常在取代离子(即，内扩散离子)大于原有离子(例如Na⁺离子被K⁺离子取代)时发生。离子交换处理产生从玻璃表面延伸进入玻璃基质内的折射率曲线。由钾所引发的折射率曲线具有相对于玻璃表面测量的层深度或DOL，其定义离子扩散层的尺寸、厚度或“深度”。所述折射率曲线还与多种应力相关特性有关，所述应力相关特性包括应力曲线、表面应力、中心张力、拐点应力、双折射率等。当折射率曲线满足某些标准时，该折射率曲线可定义光波导。

最近，压缩深度(DOC)很大的化学强化玻璃已显示出在面坠落于坚硬粗糙表面上后具有优异的破裂耐性。含锂的玻璃(“含Li玻璃”)可允许进行快速离子交换(例如用Na⁺或K⁺置换Li⁺)以得到较大的DOC。注意到在这些玻璃中，DOC并非必然对应于由钾所定义的DOL，而是在许多情况下具有比该DOL大得多的DOL。

具有特定商业重要性的一种示例性应力曲线包括：靠近基材表面的第一区域，其特征在于，折射率和应力快速变化或具有“尖峰”；以及位于基材更深处的第二区域，其中，折射率可十分缓慢地变化，且可与本体折射率基本上相同。曲线中第一区域与第二区域相遇的位置被称为拐点，因为应力曲线在上述两区域之间的过渡处弯曲，所述过渡处的斜率具有拐点形的突然变化。当玻璃在其边缘上受力(例如，坠落的智能电话)时，或者当玻璃经历大幅度弯曲时，曲线的尖峰部分特别有助于防止破裂。可通过在含有KNO₃的浴中进行离子交换来在含Li玻璃中得到尖峰。

经常优选的是，在具有KNO₃和NaNO₃的混合物的浴中得到尖峰，以使Na⁺离子也被置换。Na⁺离子比K⁺离子扩散得更快，因此比K⁺离子扩散得深至少一个量级。因此，曲线的更深区段区域主要由Na⁺离子形成，而曲线的较浅部分主要由K⁺离子形成。

因为用Na交换Li并不会显著增大折射率，曲线中更深的第二区域通常不支持导模，即，不定义波导。此外，在与含Li的康宁(Corning)5玻璃相似的含锂玻璃中，压缩应力引起了与应力平行成分的相对折射率减小，这会导致化学强化玻璃板中横电(TE)光波相对折射率的减小。