CN209276356U - 3d罩盖玻璃 - Google Patents
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Abstract
提供一种抑制了冲压成形时的褶皱的产生的3D罩盖玻璃。一种3D罩盖玻璃，其特征在于，俯视观察时的形状是角部中包含存在带有圆角的部分的角部的多边形，中心部为平面，在该多边形的至少两条边的周边部具有形成曲率半径100mm以下的三维曲面的曲面部，通过对于所述中心部垂直地照射波长为543nm的光而测定出的每1mm厚度的相位延迟的最大值为16nm/mm以下。
Description
技术领域
本实用新型涉及便携电话、智能手机、平板型终端这样的移动设备或CID(CenterInformation Display)、组合仪表这样的车载显示器所使用的图像显示装置用的呈三维形状的罩盖玻璃(3D罩盖玻璃)、及其成形用模具、及3D罩盖玻璃的制造方法。
背景技术
为了提高便携电话、智能手机、平板型终端这样的移动设备的外观性，而研讨了在移动设备使用的图像显示装置中适用图1所示那样的3D罩盖玻璃的情况。图1是表示3D罩盖玻璃100的一结构例的图，中心部110为平面且在周边部具有呈三维曲面形状的曲面部120。
图像显示装置的罩盖玻璃除了薄型化之外还要求一定以上的强度，因此被实施化学强化处理，但是在周边部具有三维曲面的3D罩盖玻璃存在产生由化学强化处理引起的翘曲的问题。图2(a)、(b)是表示3D罩盖玻璃的由化学强化处理引起的翘曲的产生的示意图，图2(a)是化学强化处理前，图2(b)是表示化学强化处理后的3D罩盖玻璃的由化学强化处理引起的翘曲的产生状态的剖视示意图。这种情况下，如图2(a)所示，例如，化学强化处理前，中心部平坦，相对于此，如图2(b)所示，在化学强化处理后，在该中心部呈凸状地产生翘曲。
专利文献1提出了对于这样产生的化学强化处理引起的3D罩盖玻璃的翘曲进行校正的方法。
【在先技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本国特表2016-524582号公报
【实用新型要解决的课题】
作为以专利文献1所示的次序形成的3D罩盖玻璃用的模具，图3(a)示出使图2(b)所示的翘曲反转的模具的剖视示意图。图3(a)所示的模具存在如下特征：由一对凸模200及凹模300构成，与在最终产品的3D罩盖玻璃中成为平面的该3D罩盖玻璃的中心部对应的冲压面为曲面且平坦性低。在使用这样的冲压面的平坦性低的模具对3D罩盖玻璃进行冲压成形时，如图3(b)中的箭头a所示，如果一对模具彼此的嵌合偏离，则在模具彼此的中心产生偏移，模具的冲压面之间的板厚间隙变得不均匀。在此，板厚间隙是指通过凸模和凹模对3D罩盖玻璃进行成形时的、相对的凸模表面与凹模表面之间的任意的位置处的最短距离。
并且，由于该板厚间隙变得不均匀而在最终产品的3D罩盖玻璃100中与成为平面的中心部110的四个角相当的部位的压力控制变得困难，如图3(c)所示，根据部位的不同而压力变得不均匀。以图3(c)的例子进行说明时，相对性地，在箭头b所示的部位集中有压力，在由虚线c包围的部位未集中压力。因此，最终产品的3D罩盖玻璃100存在如下问题：在其成为平面的中心部110中的特别是相当于四个角的部位产生褶皱，此外，该褶皱由于来自四个角的应力分布而不仅在中心部110的四个角，而且在该四个角以外的部位也会产生。在此，褶皱是在成形中材料局部性地松弛而产生的线状的外观缺点，能够通过使直线光透过样品并映现到屏幕上而利用其明暗来确认缺点的方法来确认或者通过对于直线光的双折射产生的相位差(相位延迟)进行数值化来确认。
实用新型内容
本申请实用新型为了解决上述的问题点，其目的在于提供一种能够抑制冲压成形时的褶皱的产生的3D罩盖玻璃成形用模具、及抑制了冲压成形时的褶皱的产生的3D罩盖玻璃、及3D罩盖玻璃的制造方法。
【用于解决课题的方案】
为了实现上述的目的，提供一种3D罩盖玻璃成形用模具，是中心部平坦且在周边部的至少一部分具有形成曲率半径为100mm以下的三维曲面的曲面部的3D罩盖玻璃的成形用模具，其特征在于，
所述成形用模具包括具有与所述中心部对应的平坦的冲压面A及与所述曲面部对应的冲压面B的一对凸模及凹模，在将最终产品的3D罩盖玻璃的板厚设为tmm时，冲压成形时的所述凸模及所述凹模的冲压面A之间的最接近距离Dmm为tmm以上且(t+0.02)mm以下，
在所述凸模中，将从所述冲压面A的中心向周边方向而曲率半径成为100mm以下的最初的位置定义为所述冲压面A与所述冲压面B的交界线，以所述交界线上的任意的点为原点，将从所述原点起与所述冲压面A平行且与所述交界线垂直的线设为X轴，所述X轴从所述原点起以冲压面A的方向为负方向、以其反方向为正方向，将所述冲压面A的中心处的法线方向设为Z轴，在XZ平面的剖视图中，将所述冲压面B的各个部位的冲压成形时的所述凸模及所述凹模的冲压面B之间的最接近距离设为D1mm时，以所述凸模为基准，所述X轴的正方向上的所述D1的变化量ΔD1/ΔX的最大值为0.01以上，且D1的最大值为(t+0.10)mm以上、(t+0.50)mm以下。
另外，在3D罩盖玻璃成形用模具中，优选的是，所述凸模及所述凹模由导热率为50W/(m·K)以上的材料构成，在将所述凸模及所述凹模的体积分别设为V1mm3及V2mm3时，它们之比V1/V2为0.5以上且2.0以下。
另外，在3D罩盖玻璃成形用模具中，优选的是，所述凸模及所述凹模中的至少一方在所述冲压面A的背面设置有满足下述(1)～(3)的凹部。
(1)所述凹部包含所述冲压面A的背面的中心。
(2)沿Z轴方向进行观察时，以通过所述冲压面A的背面的中心且与所述交界线的两个交点间的直线距离dxmm成为最小的直线的方向为X’轴方向时，在所述X’轴方向上，所述凹部遍及所述冲压面A的背面整体地设置。
(3)沿Z轴方向进行观察时，与将所述X’轴上的所述两个交点连结的线段具有交点且正交的方向上的所述冲压面B的最大长度设为Lmm、所述X’轴方向的正交方向上的所述凹部的最小长度设为L’mm、最大长度为L”mm时，L>L”，并且L’/L为0.5以上且0.98以下。
另外，在3D罩盖玻璃成形用模具中，优选的是，所述凹部满足下述(4)。
(4)所述凹部的所述X’轴方向的正交方向上的端部为与所述X’轴方向平行的直线形状，或者相对于所述X’轴的正交方向为线对称形状。
另外，在3D罩盖玻璃成形用模具中，优选的是，所述凹部的深度为0.1mm以上且5mm以下。
另外，在3D罩盖玻璃成形用模具中，优选的是，所述凹部的所述深度均匀。
另外，3D罩盖玻璃成形用模具优选还具有将所述凸模及所述凹模的嵌合部覆盖的环模。
另外，3D罩盖玻璃成形用模具优选500℃时的所述凸模的热膨胀系数为50×10-7/K以上。
另外，3D罩盖玻璃成形用模具优选的是，所述凸模具有从Z轴方向观察时外周为多边形的凸部，所述凹模具有从Z轴方向观察时外周与所述多边形相当的凹部，
所述多边形具有角部，所述角部从Z轴方向观察时将两个直线部连结且包含带有圆角的部分，
将与所述X轴及所述Z轴正交的轴设为Y轴，在XY平面的剖视图中，在所述冲压面B的各个部位，定义冲压成形时的所述凸模及所述凹模的冲压面B间的最接近距离，所述多边形的所述角部的至少一部分的所述最接近距离GC比所述多边形的直线部分的所述最接近距离GS长。
另外，3D罩盖玻璃成形用模具优选的是，在XZ平面的剖视图中，所述凸模的所述冲压面B的形状包含随着在Z轴方向上从所述冲压面A分离而在X轴方向上向所述冲压面A侧倾斜的部分。
另外，本实用新型提供一种3D罩盖玻璃的制造方法，其中，在本实用新型的3D罩盖玻璃成形用模具的所述凸模与所述凹模之间载置了平面状的玻璃板之后，进行加热而成形了3D罩盖玻璃，之后进行冷却。
3D罩盖玻璃的制造方法优选的是，所述玻璃板的500℃时的热膨胀系数大于所述凸模的500℃时的热膨胀系数，两者之差为20×10-7/K以下。
3D罩盖玻璃的制造方法优选的是，所述冷却后的3D罩盖玻璃的弯曲角度的最大值为60°以上且90°以下。
另外，本实用新型提供一种3D罩盖玻璃，俯视观察时的形状是角部中包含存在带有圆角的部分的角部的多边形，中心部为平面，在该多边形的至少两条边的周边部具有形成曲率半径100mm以下的三维曲面的曲面部，其中，通过对于所述中心部垂直地照射波长为543nm的光而测定出的每1mm厚度的相位延迟的最大值为16nm/mm以下。
另外，在3D罩盖玻璃中，优选的是，所述多边形为矩形。
另外，在3D罩盖玻璃中，优选的是，将从所述中心部的中心或所述中心部的重心观察时向周边方向而曲率半径成为100mm以下的最初的位置定义为所述中心部与所述曲面部的交界线，以所述交界线上的任意的点为原点，以从所述原点起与所述中心部平行且与所述交界线垂直的线为X轴时，所述X轴方向上的所述曲面部的长度为0.5mm以上且50mm以下。
另外，在3D罩盖玻璃中，优选的是，所述曲面部的弯曲深度为0.5mm以上且30mm以下。
另外，3D罩盖玻璃优选板厚为0.3mm以上且2.0mm以下。
另外，3D罩盖玻璃优选弯曲角度的最大值为60°以上且90°以下。
另外，3D罩盖玻璃优选俯视观察到的形状的对角尺寸为50mm以上且1000mm以下。
此外，3D罩盖玻璃优选被进行化学强化。
【实用新型效果】
根据本实用新型的3D罩盖玻璃成形用模具，在冲压成形时，能够抑制在3D罩盖玻璃的中心部产生的显著的褶皱。
附图说明
图1是表示3D罩盖玻璃的一结构例的图。
图2(a)、(b)是表示3D罩盖玻璃的化学强化处理引起的翘曲的产生的剖视示意图，图2(a)示出化学强化处理前，图2(b)示出化学强化处理后。
图3(a)～(c)是表示使图2所示的翘曲反转的以往的模具的冲压成形的图。
图4是表示本实用新型的实施方式的3D罩盖玻璃成形用模具的一结构例的立体图。
图5是图4的3D罩盖玻璃成形用模具的侧视图。
图6是表示图5的3D罩盖玻璃成形用模具的嵌合状态的剖视图。
图7(a)、(b)是说明凸模的冲压面的各部的位置关系的图，图7(a)是凸模的冲压面的立体图，图7(b)是凸模的冲压面的俯视图。
图8(a)是用于说明嵌合状态的本实用新型的实施方式的3D罩盖玻璃成形用模具的各部的位置关系的局部剖视图，图8(b)是表示实施例/比较例的3D罩盖玻璃成形用模具的各部的位置关系的局部剖视图。
图9(a)～(c)是表示本实用新型的实施方式的3D罩盖玻璃成形用模具的冲压成形的说明图。
图10是表示本实用新型的实施方式的3D罩盖玻璃成形用模具的一结构例的俯视图。
图11是说明凸模的冲压面的各部的位置关系的俯视图。
图12是本实用新型的实施方式的3D罩盖玻璃的剖视示意图。
图13是向图4追加了X-Y-Z轴的图。
图14是表示本实用新型的实施方式的3D罩盖玻璃成形用模具的一结构例的剖视图。
图15(a)、(b)是表示本实用新型的实施方式的凸模的结构例的局部剖视图。
图16(a)是用于说明嵌合状态的本实用新型的实施方式的3D罩盖玻璃成形用模具的各部的位置关系的局部剖视图，图16(b)是表示实施例4的3D罩盖玻璃成形用模具的各部的位置关系的局部剖视图。
【标号说明】
20：凸模
21：冲压面
21a：冲压面A
21a0：冲压面A的中心
21b：冲压面B
21c：交界线
21d：原点
21e、21f：X’轴的与交界线的交点
22：凹部
30：凹模
31：冲压面
31a：冲压面A
31b：冲压面B
32：氮流入口
33：模内部氮的排出槽
40：环模
100：3D罩盖玻璃
110：中心部
120：曲面部
200：凸模
300：凹模
具体实施方式
以下，参照附图，对本实用新型进行说明。
本实用新型的一实施方式的3D罩盖玻璃成形用模具(以下称为“本3D罩盖玻璃成形用模具”)是以图1所示的3D罩盖玻璃100那样中心部110为平面且在周边部具有形成三维曲面形状的曲面部120的3D罩盖玻璃为对象的成形用模具。但是，本3D罩盖玻璃成形用模具的对象的3D罩盖玻璃只要是中心部为平面且在周边部的至少2条边具有形成曲率半径100mm以下的三维曲面形状的曲面部即可，没有限定为图示的结构，如后所述并不局限于矩形，也可以为多边形。图1所示的3D罩盖玻璃100在周边部的整周设有曲面部120，但是也可以仅在图中的4条边中的例如左侧及右侧的周边部(边)具有曲面部，或者仅在图中的上侧及下侧的周边部(边)具有曲面部。
另外，3D罩盖玻璃也可以仅在上侧及左侧的周边部(边)具有曲面部，或者仅在图中的上侧及右侧的周边部(边)具有曲面部，或者仅在图中的下侧及左侧的周边部(边)具有曲面部，或者仅在图中的下侧及右侧的周边部(边)具有曲面部。此外，图1所示的3D罩盖玻璃也可以在除了上侧之外的3条边的周边部(边)具有曲面部，或者在图中的除了下侧之外的3条边的周边部(边)具有曲面部，或者在图中的除了左侧之外的3条边具有曲面部，或者仅在图中的除了右侧的3条边的周边部(边)具有曲面部。
需要说明的是，将曲面部的曲率半径限定为100mm以下的理由是用手触摸时的手感优异的缘故。需要说明的是，曲面部的曲率半径也取决于图像显示装置的规格，但是例如为智能手机时，在提高手感方面，优选具有50mm以下的部分，更优选具有20mm以下的部分，进一步优选具有10mm以下的部分。而且，从防止落下时的应力集中引起的破裂的理由出发，曲面部的曲率半径只要为0.2mm以上即可，优选为0.5mm以上，更优选为1.0mm以上。
图4是表示本3D罩盖玻璃成形用模具的一结构例的立体图，图5是图4的本3D罩盖玻璃成形用模具的侧视图，图6是表示图5的本3D罩盖玻璃成形用模具的嵌合状态的剖视图。
图4～图6所示的本3D罩盖玻璃成形用模具由凸模20、凹模30及环模40构成，能够使用于图1所示的3D罩盖玻璃100的成形。
凸模20的冲压面21具有与3D罩盖玻璃100的中心部110对应的平坦的冲压面A(21a)、与3D罩盖玻璃100的曲面部120对应的冲压面B(21b)。需要说明的是，平坦的冲压面A(21a)的曲率半径超过100mm。
凹模30的冲压面31具有与3D罩盖玻璃100的中心部110对应的平坦的冲压面A(31a)、与3D罩盖玻璃100的曲面部120对应的冲压面B(31b)。需要说明的是，平坦的冲压面A(31a)的曲率半径超过100mm。
本3D罩盖玻璃成形用模具是在冲压成形时，凸模20的冲压面A(21a)与凹模的冲压面A(31a)相对、凸模20的冲压面B(21b)与凹模30的冲压面B(31b)相对的一对模具。
如图4所示，凸模20也可以在冲压面21的背面具有凹部22。由此，能够实现在冲压成形时向模具施加的压力分布的最适化，详情后述。由此，在冲压成形时，能够进一步抑制在最终产品的3D罩盖玻璃中与成为平面的中心部的四个角相当的部位产生的褶皱、进而在四个角以外的中心部的部位产生的褶皱。
另外，本3D罩盖玻璃成形用模具也可以具有氮流入口及模内部氮的排出槽。这在3D罩盖玻璃的成形时，凸模20及凹模30的嵌合通常在大气中实施，但是此时，从例如图4所示的设置于凹模30的流入口32导入氮，对模具内部进行氮置换，由此抑制冲压成形时的模具的劣化。但是，如果氮残留于模具内部，则模具的冲压面和玻璃板未转印，成形精度下降。因此，可以例如图4所示在凹模30设置排出槽33，使模具内部的剩余的氮从此处逃散，防止成形精度的下降。需要说明的是，流入口、排出槽并不局限于设置于凹模30，也可以设置于凸模20。
另外，本3D罩盖玻璃成形用模具可以具有环模40，也可以在将凸模20及凹模30嵌合之后通过该环模40覆盖嵌合部。环模40能够抑制异物从嵌合部的侵入，因此能够抑制异物原因引起的伤痕发生等问题，能够提高最终产品的3D罩盖玻璃的品质。
本3D罩盖玻璃成形用模具在冲压形成时，通过使凸模20及凹模30的冲压面A(21a、31a)间的最接近距离Dmm、以及冲压面B(21b、31b)间的最接近距离D1mm满足以下所述的条件，能够抑制在冲压成形时产生的3D罩盖玻璃的褶皱。
需要说明的是，在冲压成形时，冲压面A间的距离及冲压面B间的距离变化。因此，将冲压面A间的距离最接近时的距离设为最接近距离Dmm，将冲压面B间的距离最接近时的距离设为最接近距离D1mm。
在此，在将最终产品的3D罩盖玻璃的板厚设为tmm时，本3D罩盖玻璃成形用模具可以使冲压成形时的冲压面A间的最接近距离Dmm为tmm以上且(t+0.02)mm以下。其理由是因为，如果冲压面A间的最接近距离Dmm比(t+0.02)mm大，则在利用冲压面A对玻璃板进行冲压时，产生冲压面A与玻璃表面的空间大的部位，该部分的冲压压力减小，在中心部可能会产生褶皱。
冲压成形后的3D罩盖玻璃也可以进而实施化学强化处理。需要说明的是，即使在对冲压成形后的3D罩盖玻璃进行化学强化处理的情况下，上述的最终产品的3D罩盖玻璃的板厚tmm也是指化学强化处理前的3D罩盖玻璃的板厚。具体而言，最终产品的3D罩盖玻璃的板厚tmm优选为0.3mm以上且2.0mm以下。
关于冲压面B间的最接近距离D1mm，参照图7及图8进行说明。
图7(a)、(b)是说明凸模的冲压面的各部的位置关系的图，图7(a)是凸模的冲压面的立体图，图7(b)是凸模的冲压面的俯视图。
凸模的冲压面21具有冲压面A21a及冲压面B21b。
在图7(b)所示的凸模的冲压面中，将从平坦的冲压面A21a的中心21a0来看向周边方向而曲率半径成为100mm以下的最初的位置定义为冲压面A21a与冲压面B21b的交界线21c。将交界线21c上的任意的点作为原点21d，将从原点21d起与冲压面A21a平行并与交界线21c的切线垂直的线的方向作为X轴方向。X轴从原点21d来看将冲压面A21a的方向作为负方向，将其反方向作为正方向。需要说明的是，原点21d在本说明书中也称为(X轴方向上的)“弯曲起点”。此外，将冲压面A21a的法线方向作为Z轴。在该前提下，取得XZ平面处的剖视图。需要说明的是，在图7中，关于凸模的冲压面记载是因为，凸模的冲压面A与冲压面B的交界比凹模的冲压面A与冲压面B的交界成为内侧的缘故。需要说明的是，如图7(b)那样在整周具有冲压面B21b的凸模21中，X轴方向表示与凸模21的外缘中的成为直线的一条边平行的方向，但是例如将通过四个角的至少1个的(在俯视观察下带圆角)的曲线部分的中心点(在图7(b)中所谓例如倾斜方向)的方向作为X轴方向的情况下，也满足以下说明的条件。
图8(a)是嵌合状态的本3D罩盖玻璃成形用模具的XZ平面处的局部剖视图。图中，凸模及凹模的冲压面A间为最接近距离Dmm，凸模及凹模的冲压面B间为最接近距离D1mm。需要说明的是，最接近距离在本说明书中也称为间隙或板厚间隙。
在XZ平面中，将冲压面B的各个部位的冲压成形时的凸模及凹模的冲压面B间的最接近距离设为D1mm。此时，以凸模的位置为基准，通过将朝向X轴方向的正方向的冲压面B间的最接近距离D1mm的变化量ΔD1/ΔX的最大值设为0.01以上，能够抑制冲压成形时的褶皱的产生。关于该点，参照图9进行说明。
图9(a)所示的本3D罩盖玻璃成形用模具具有一对凸模20及凹模30。但是，凸模20及凹模30的冲压面21a、21b、31a、31b的形状为了强调本3D罩盖玻璃成形用模具的特征而进行变形。图中，与在最终产品的3D罩盖玻璃中成为平面的该3D罩盖玻璃的中心部对应的冲压面A(21a、31a)位于比虚线靠内侧处，图中，与在最终产品的3D罩盖玻璃中成为三维曲面的该3D罩盖玻璃的曲面部对应的冲压面B(21b、31b)位于比虚线靠外侧处。
凸模20及凹模30的冲压面A21a、31a为平面。凸模20及凹模30的冲压面B(21b、31b)朝向其外周部而相互的距离(Z轴方向的距离)变长。在图9(b)中，如箭头a所示，即使在一对模具彼此的嵌合偏离的情况下，在模具彼此的中心也难以产生偏移，模具的冲压面A间的板厚间隙保持均匀的状态。其结果是，向在最终产品的3D罩盖玻璃100中成为平面的中心部施加的压力均匀地分散。因此，能够抑制在3D罩盖玻璃100中的与成为平面的中心部的四个角相当的部位产生的褶皱。
在此，以凸模为基准，在X轴方向上朝向正方向的冲压面B间的最接近距离D1mm的变化量ΔD1/ΔX的最大值为0.01以上时，能够抑制在3D罩盖玻璃中与成为平面的中心部的四个角相当的部位产生的褶皱。特别是在3D罩盖玻璃的整周具有曲面部的最终产品中，对于在该3D罩盖玻璃中与成为平面的中心部的四个角相当的部位的褶皱产生的抑制有效，而且，对于在中心部的四个角以外产生的褶皱的抑制也有效。需要说明的是，在X轴方向上朝向正方向的以凸模为基准的冲压面B间的最接近距离D1mm的变化量ΔD1/ΔX的最大值优选为0.02以上，更优选为0.03以上。
但是，根据冲压面B间的最接近距离D1mm的大小，可能无法抑制在3D罩盖玻璃中与成为平面的中心部的四个角相当的部位产生的褶皱。因此，在本3D罩盖玻璃成形用模具中，冲压面B间的最接近距离D1mm的最大值可以设为(t+0.10)mm以上，优选为(t+0.15)mm以上。但是，冲压面B间的距离增大时，玻璃的形状精度变差，可能难以冲压成目标的形状。因此，在本3D罩盖玻璃成形用模具中，冲压面B间的最接近距离D1mm的最大值可以为(t+0.50)mm以下，优选为(t+0.30)mm以下。
另外，本3D罩盖玻璃成形用模具优选使用导热率为50W/(m·K)以上的材料。作为满足上述的材料的具体例，可列举碳、超硬合金、铜。这是为了防止由于因模具的温度分布引起的变形而冲压面变形的情况。当导热率高时，容易确保均匀的温度分布，因此可以忽视冲压面的变形。
凸模20及凹模30通过使它们的体积没有大的差异而热容量之差减小，能够高精度地进行稳定的成形，因此优选。具体而言，凸模20及凹模30的体积分别为V1mm3及V2mm3时，它们之比V1/V2优选为0.5以上且2.0以下，更优选为0.8以上且1.2以下。
本3D罩盖玻璃成形用模具以实现在冲压成形时向模具施加的压力分布的最适化为目的，相对于凸模20的冲压面21可以在背面设置凹部22。图10是表示以在整周具有曲面部且在俯视观察下具有在角部带有圆角的大致长方形的外缘的3D罩盖玻璃为对象的、本3D罩盖玻璃成形用模具的一结构例的俯视图。在图10中，示出相对于凸模20的冲压面21的背面，在该背面上具有凹部22，图中，凹模30的冲压面31由虚线表示。
在本3D罩盖玻璃成形用模具中，实现向模具施加的压力分布的最适化的目的是为了使向在最终产品的3D罩盖玻璃100中成为平面的3D罩盖玻璃的中心部施加的压力均匀，抑制在3D罩盖玻璃100中与成为平面的中心部的四个角相当的部位产生的褶皱，进而抑制在该四个角以外的中心部的部位产生的褶皱。因此，也参照图10、图11，相对于凸模20及/或凹模30的冲压面而在背面设置的凹部22优选满足下述(1)～(3)。
需要说明的是，关于以下所示的X’轴，参照图11进行说明。图11是与图7(b)同样的凸模的冲压面的俯视图。X’轴是通过冲压面A21a的中心21a0并与冲压面A21a及冲压面B21b的交界线21c的2个交点21e、21f间的直线距离dxmm成为最小的直线。
(1)凹部22包含冲压面A的背面的中心。
(2)凹部22在X’轴方向上，遍及冲压面A的整个背面地设置。
(3)与将X’轴上的所述2个交点21e、21f连结而成的线段具有交点且正交的方向上的冲压面B的最大长度设为Lmm、X’轴方向的正交方向上的所述凹部的最小长度设为L’mm、最大长度设为L”mm时，L>L”，且L’/L为0.5以上且0.98以下。
需要说明的是，如图10所示的凹部22那样，在X’轴方向的正交方向上的凹部22的长度全部相同的情况下，凹部的最小长度L’mm与最大长度L”mm相同。
关于(3)，L’/L为0.7以上，优选为0.95以下，更优选为0.8以上且0.9以下。
另外，相对于凸模20及/或凹模30的冲压面而在背面设置的凹部22更优选除了上述(1)～(3)之外还满足下述(4)。
(4)凹部的X’轴方向的正交方向上的端部为与X’轴方向平行的直线形状，或者相对于X’轴的正交方向为线对称形状。
需要说明的是，在此所说的端部不是点而相当于在使X’轴上的位置连续变化时将X’轴方向的正交方向的直线与凹部的交点连结所得到的线。
另外，凹部22的深度优选为0.1mm以上且5mm以下，更优选为0.5mm以上且2.0mm以下。需要说明的是，凹部22的深度只要为上述范围即可，虽然特别是深度可以存在分布，但是从通过使凹部22与在冲压成形时使用于模具的加热的加热板之间的距离均匀而使凹部受到的辐射加热均匀的理由出发，凹部22的深度优选为均匀。此外，凹部并不局限于相对于凸模20的冲压面21的背面，也可以仅设置于相对于凹模30的冲压面的背面，还可以设置于这两方。
接下来，记载本实用新型的一实施方式的3D罩盖玻璃(以下称为“本3D罩盖玻璃”)。本3D罩盖玻璃中，中心部为平面且在周边部的至少一部分具有形成曲率半径100mm以下的三维曲面的曲面部，这一点与作为本成形用模具的对象的3D罩盖玻璃而记载的情况同样。而且，本3D罩盖玻璃的俯视观察下的形状为三角形、四边形、五边形、六边形、八边形等多边形。需要说明的是，在此所说的多边形也包括在俯视观察下角部带有圆角的部分。换言之，在本3D罩盖玻璃的俯视观察下的外缘中，即使在角部包含曲线部分的情况下，只要通过该外缘中的直线和将该直线延长的假想直线得到的形状为多边形，就成为“多边形”的对象。需要说明的是，在多边形的整周具有曲面部的形状的情况下，在俯视观察下在多边形的全部的角部具有带有圆角的部分。
需要说明的是，本3D罩盖玻璃的曲面部的曲率半径虽然也取决于图像显示装置的规格，但是例如如果是智能手机，则在提高手感方面，优选为50mm以下，更优选为20mm以下，进一步优选为10mm以下。而且，从防止落下时的应力集中引起的破裂的理由出发，曲面部的曲率半径优选为0.2mm以上，更优选为0.5mm以上，进一步优选为1.0mm以上。
本3D罩盖玻璃在该多边形的周边部的至少2条边具有曲面部。例如，在本3D罩盖玻璃在俯视观察时为矩形(四边形)且遍及该矩形的周边部的整周而具有曲面部的3D罩盖玻璃的情况下，在中心部的相当于四个角的部位容易产生相对大的褶皱。这种情况下，在中心部的四个角产生的褶皱不仅仅在该四个角处收敛，也波及到中心部110的四个角以外的部位，在中心部110整体无法抑制褶皱。因此，本3D罩盖玻璃抑制在中心部的四个角产生的褶皱的情况在实现中心部的褶皱减少带来的品质提高方面是重要的。
图1所示的3D罩盖玻璃100遍及周边部的整周地设置曲面部120，但是在图中只要在4条边中的至少2条边的周边部具有曲面部即可。例如，也可以仅在左侧及右侧的周边部(边)具有曲面部，或者仅在图中上侧及下侧的周边部(边)具有曲面部。而且，也可以仅在图中上侧及左侧的周边部(边)具有曲面部，或者仅在图中上侧及右侧的周边部(边)具有曲面部，或者仅在图中下侧及左侧的周边部(边)具有曲面部，或者仅在图中下侧及右侧的周边部(边)具有曲面部。而且，也可以在图中除了上侧之外的3条边的周边部(边)具有曲面部，或者在图中除了下侧之外的3条边的周边部(边)具有曲面部，或者在图中除了左侧之外的3条边具有曲面部，或者仅在图中除了右侧之外的3条边的周边部(边)具有曲面部。
如上所述，在中心部的四个角显著产生的褶皱成为四个角以外的中心部的部位的褶皱产生的原因，因此本3D罩盖玻璃能够以中心部的褶皱的产生水平来评价表面的品质水平。具体而言，作为本3D罩盖玻璃的指标，可以使用相位延迟进行评价。例如，将使用双折射测定装置测定的规定的波长的第一直线偏振光的相对于光的折射率和与该第一直线偏振光正交的第二直线偏振光的相对于光的折射率的折射率差(折射率各向异性)设为Δn，将本3D罩盖玻璃的中心部的厚度设为tnm。
此时，也可以利用所测定的相位延迟(Δn×t)nm，来评价中心部的褶皱的水平。而且，相位延迟并不局限于直接使用实际的3D罩盖玻璃的中心部的厚度(tnm)的情况，也可以作为每1mm厚度的相位延迟(Δn×d)nm/mm进行评价。这种情况下，能够通过d＝tnm/tmm进行计算。这样，在中心部存在褶皱时，在褶皱部产生残留应力，因此对于褶皱部以外的部位产生应力分布。该应力分布作为相位延迟被检测出。
例如，在俯视观察下为矩形且遍及周边部的整周具有曲面部的本3D罩盖玻璃能够以通过对于中心部垂直地照射波长543nm的光而测定到的每1mm厚度的相位延迟进行评价，其最大值优选为16nm/mm以下。例如，波长543nm的光是可见区域的中心的光，作为评价的指标而具有适应性。在此，可以说，如果中心部的相位延迟的最大值为16nm/mm以下，则在中心部的相当于四个角的部位也不会产生显著的褶皱。而且，相位延迟的最大值更优选为10nm/mm以下，进一步优选为6nm/mm以下。
另外，本3D罩盖玻璃在将从中心部的中心(重心)观察时向周边方向而曲率半径成为100mm以下的最初的位置定义为中心部与曲面部的交界线，将交界线上的任意的点作为原点，将从原点起与中心部平行且与交界线垂直的线设为X轴时，X轴方向上的所述曲面部的长度优选为0.5mm以上且50mm以下。即，平坦的中心部也可以说是相当于曲率半径超过100mm的区域。
需要说明的是，上述的X轴是如下情况时的X轴：将图7(a)、(b)中的标号21设为3D罩盖玻璃，将标号21a设为中心部，将标号21a0设为中心部的中心(重心)，将标号21b设为曲面部，将标号21c设为交界线，将标号21d设为原点。
另外，本3D罩盖玻璃的曲面部的弯曲深度优选为0.5mm以上。这是因为，曲面部的弯曲深度小于0.5mm时，手感可能会受损。而且，曲面部的弯曲深度优选为30mm以下。这是因为，当曲面部的弯曲深度超过30mm时，移动设备或显示装置的厚度可能会超过必要地增加。需要说明的是，将中心部设为XY平面，在XY平面的法线方向的Z轴上，弯曲深度可以定义为以XY平面为基准而至Z轴方向上的弯曲的前端为止的距离。
另外，本3D罩盖玻璃的板厚为了将玻璃的强度保持为一定水平以上而优选为0.3mm以上。为了提高成形时的成品率，更优选为0.4mm以上。而且，3D罩盖玻璃的板厚为了实现构件的轻量化而优选为2.0mm以下，为了提高成形时的成品率，更优选为1.5mm以下。
另外，本3D罩盖玻璃为了控制成形时的压力分布，俯视观察时的对角尺寸优选为50mm以上且1000mm以下。
此外，本3D罩盖玻璃为了提高冲击强度而优选被进行化学强化。
接下来，记载本实用新型的一实施方式的3D罩盖玻璃的制造方法(以下，称为“本3D罩盖玻璃的制造方法”)。在本3D罩盖玻璃的制造方法中，在本3D罩盖玻璃成形用模具的凸模与凹模之间载置了平面状的玻璃板之后，进行加热，例如，加热至玻璃板的玻化温度以上而成形了3D罩盖玻璃，之后进行冷却。
另外，从外观性等的观点出发，存在要求制造曲面部的弯曲角度的最大值为60°以上且90°以下的3D罩盖玻璃的情况。关于曲面部的弯曲角度，参照本3D罩盖玻璃的剖视示意图即图12进行说明。
在图12中，曲面部的弯曲角度α是从3D罩盖玻璃的平面部至除了垂直部分v之外的曲面部的弯曲前端为止的角度。垂直部分v是曲面部中的沿着与平面部垂直的方向延伸的部分。而且，弯曲深度d是从曲面部的弯曲前端至平面部中央点的垂直方向(Z轴方向)的距离。曲面部的曲率半径R是曲面部中的除了垂直部分v之外的曲面部的近似曲线的曲率半径。
在制造曲面部的弯曲角度的最大值为60°以上且90°以下的3D罩盖玻璃的情况下，还存在以下的留意点。
作为3D玻璃成形用模具的材料，优选使用如下材料：由于高温时与玻璃的摩擦系数低因此玻璃表面的面品质难以劣化，而且，由于不含有氧化物，因此与玻璃的化学性的表面结合难以发生，进而容易脱模的材料。作为这样的材料，优选使用碳。
但是，碳与玻璃材料相比热膨胀系数小。因此，在成形用模具和玻璃材料中，冲压成形时的尺寸变化产生差异。更具体而言，需要留意的是，加热时的膨胀量、及冷却时的收缩量产生差异，膨胀量及收缩量都是玻璃材料更大。
由于在高温下玻璃材料软化，因此加热时的膨胀量之差不会成为问题。而且，在3D罩盖玻璃的曲面部的弯曲角度小于60°时，冷却时的收缩量之差也不会成为问题。
然而，在3D罩盖玻璃的曲面部的弯曲角度的最大值为60°以上且90°以下时，如果冷却时的收缩量之差大，则玻璃材料与凸模接触，产生进一步将凸模压入那样的收缩，由此玻璃材料可能会破裂。
为了抑制这样的玻璃材料的破裂，玻璃板的500℃时的热膨胀系数比凸模的500℃时的热膨胀系数大，两者之差优选为20×10-7/K以下，更优选为10×10-7/K以下。而且，在冷却时，碳的收缩量比玻璃大，因此在冷却时为了防止玻璃的形状偏差恶化的情况和玻璃破裂的情况，两者之差优选为0.1×10-7/K以上，更优选为1.0×10-7/K以上。
在此，设为500℃的热膨胀系数的理由是因为，玻璃材料为弹性体区域，因此成为急剧的热膨胀系数的变化少的范围，容易导出与碳的热膨胀系数差。
为了使两者的热膨胀系数之差成为20×10-7/K以下，500℃的凸模的热膨胀系数优选为50×10-7/K以上，更优选为60×10-7/K以上。而且，凹模也可以使用与凸模相同的材料，但是如果使用500℃的热膨胀系数比凸模的500℃的热膨胀系数小的材料，则在高温时，凹模的形状由热膨胀引起的形状变化量减少，因此能够减小成形温度的变动引起的成形品的与设计的形状误差量的偏差，从而优选。这种情况下，500℃的凸模的热膨胀系数与500℃的凹模的热膨胀系数之差优选为20×10-7/K以上，更优选为30×10-7/K以上。
在制造曲面部的弯曲角度的最大值为60°以上且90°以下的3D罩盖玻璃的情况下，将与上述定义的X轴及上述Z轴正交的轴设为Y轴时，XY平面中的冲压面B间的距离优选因部位而不同。图13是向图4追加了X-Y-Z轴的图。
本3D罩盖玻璃成形用模具中的凸模在从上述定义的Z轴方向观察时具有外周为多边形的凸部。与该凸模成对的凹模从Z轴方向观察时具有外周与上述多边形相当的凹部。
图14是嵌合状态的本3D罩盖玻璃成形用模具的XY平面处的剖视图。图14的凸模20具有外周的角部带有圆角的大致长方形的凸部。图14中的凹模30具有外周的角部带有圆角的大致长方形的凹部。
在图14中，将冲压成形时的凸模20及凹模30的冲压面B间的大致长方形的直线部分的最接近距离设为GS，将大致长方形的角部的最接近距离设为GC。将图14所示的大致长方形中的曲率半径超过100mm的部分设为直线部分，将曲率半径为100mm以下的部分设为角部。
在制造曲面部的弯曲角度的最大值为60°以上且90°以下的3D罩盖玻璃时，可以包含大致长方形的角部的最接近距离GC比大致长方形的直线部分的最接近距离GS长的部分。而且，更优选大致长方形的角部全部的位置处的最接近距离GC比大致长方形的直线部分的全部的位置处的最接近距离GS都长。如果大致长方形的直线部分的最接近距离GS与大致长方形的角部的最接近距离GC相同，或者大致长方形的直线部分的最接近距离GS比大致长方形的角部的最接近距离GC长，则在3D罩盖玻璃的成形时，大致长方形的角部的玻璃容易被凸模20及凹模30夹入，冷却时的收缩量可能会产生差异。当冷却时的收缩量产生差异时，成形后的3D罩盖玻璃的高度可能会变得不均匀。
通过包含使大致长方形的角部的最接近距离GC比大致长方形的直线部分的最接近距离GS长的部分，能抑制大致长方形的角部的玻璃被凸模20及凹模30夹入的情况，抑制成形后的3D罩盖玻璃的高度变得不均匀的情况。
在将大致长方形的直线部分的最接近距离GS设为g(mm)时，可以包含大致长方形的角部的最接近距离GC为1.1g(mm)以上的部分，优选包含1.5g(mm)以上的部分，更优选包含2g(mm)以上的部分。而且，大致长方形的角部全部的位置处的最接近距离GC更优选为1.1g(mm)以上，进一步优选为1.5g(mm)以上，更进一步优选为2g(mm)以上。
但是，如果大致长方形的角部的最接近距离GC相对于大致长方形的直线部分的最接近距离GS来说过大，则成形后的3D罩盖玻璃的高度可能会变得不均匀。因此，优选包含大致长方形的角部的最接近距离GC为4g(mm)以下的部分，更优选大致长方形的角部全部的位置处的最接近距离GC为4g(mm)以下。
在制造曲面部的弯曲角度的最大值为60°以上且90°以下的3D罩盖玻璃的情况下，凸模在XZ平面处的剖视图中，冲压面B的形状优选包含随着在Z轴方向上从冲压面A分离而在X轴方向上向所述冲压面A侧倾斜的部分。
图15(a)、(b)是表示本实用新型的实施方式的凸模的结构例的局部剖视图。图15(a)所示的凸模20的冲压面B21b的形状沿着Z轴方向垂直地延伸，即使从冲压面A21a分离，X轴方向上的形状也不变化。相对于此，图15(b)所示的凸模20的冲压面B21b的形状随着在Z轴方向上从冲压面A21a分离而在X轴方向上向冲压面A21a侧(朝向冲压面A21a的中心的一侧)倾斜。在制造曲面部的弯曲角度的最大值为60°以上且90°以下的3D罩盖玻璃的情况下，优选图15(b)所示的凸模20。在图15(b)所示的凸模20中，冲压面B21b在Z轴方向上从冲压面A21a分离的距离为lz，在X轴方向上向冲压面A21a侧移动的距离为lx时，lx优选为0.01lz以上。
【实施例】
以下使用实施例更详细地说明本实用新型，但是本实用新型没有限定为这些实施例。
(实施例1～3、比较例1)
在实施例1～3及比较例1中，使用包含一对凸模及凹模的模具实施了3D罩盖玻璃的冲压成形。
使用的模具(凸模及凹模)的外形尺寸为约180mm×120mm×30mm。凸模与凹模的体积相同，下模使用了凹模，上模使用了凸模。作为玻璃(板)材料，使用旭硝子株式会社制的玻璃材料DT-STAR(板厚t＝0.5mm，玻化温度Tg＝547℃，应变点Ts＝501℃)进行了成形。首先，加热为玻璃的粘性系数成为109.5Pa·s的温度，以使冲压压力的最大值成为0.55MPa的方式进行了成形之后，在以冲压压力的最大值为0.5MPa对玻璃进行了冲压的状态下冷却至玻璃的应变点Ts℃，自然冷却至常温。
需要说明的是，成形后的3D罩盖玻璃的俯视观察的尺寸为150mm×80mm左右的大致长方形，遍及整周而三维曲面的最小曲率半径R为5mm左右，具有上述定义的X轴方向的长度为6.8mm的曲面部，曲面部的弯曲深度为4.5mm。
图8(b)是关于实施例1～3及比较例1，表示冲压面A间的最接近距离Dmm与最终产品的3D罩盖玻璃的板厚之差、及冲压面B间的最接近距离D1mm与最终产品的3D罩盖玻璃的板厚之差的图。实施例1～3及比较例1分别改变凸模的冲压面B的表面形状(凸模的板厚间隙)，如图所示，冲压面B间的最接近距离D1mm与最终产品的3D罩盖玻璃的板厚之差各不相同。需要说明的是，表1示出实施例1～3及比较例1的ΔD1/ΔX的最大值。在表1中，冲压面A的D及D1的最大值都是包含板厚t＝0.5mm的值。
使用双折射测定装置(photonic-lattice公司制WPA-100)测定了成形后的3D罩盖玻璃的中心部的相位延迟。对于成为冲压面A与冲压面B的交界线的内侧的一侧的3D罩盖玻璃的中心部，垂直地照射波长543nm的光，测定了每1mm厚度的相位延迟。下述的表显示每1mm厚度的相位延迟的最大值。
【表1】
在从凸模的冲压面B的弯曲起点至该冲压面B的外周部的区域中，X轴的正方向上的冲压面B间的最接近距离D1mm的变化量ΔD1/ΔX的最大值为0.01以上的实施例1～3中，3D罩盖玻璃的中心部的每1mm厚度的相位延迟的最大值都为16nm/mm以下。另一方面，ΔD1/ΔX的最大值小于0.01的比较例1的每1mm厚度的相位延迟的最大值超过16nm/mm。
(实施例4)
在本实施例中，使用包含一对凸模及凹模的模具，实施了曲面部的弯曲角度α的最大值为90°的3D罩盖玻璃的冲压成形。
使用的模具(凸模及凹模)的外形尺寸为约40mm×40mm×120mm。凸模与凹模的体积相同，下模使用了凹模，上模使用了凸模。作为玻璃(板)材料，使用旭硝子株式会社制的玻璃材料DT-STAR(板厚t＝0.55mm，玻化温度Tg＝547℃，应变点Ts＝501℃)进行了成形。首先，加热为玻璃的粘性系数成为109.5Pa·s的温度，以使冲压压力的最大值成为0.55MPa的方式进行了成形之后，在以冲压压力的最大值为0.5MPa对玻璃进行了冲压的状态下冷却至玻璃的应变点Ts℃，自然冷却至常温。
需要说明的是，成形后的3D罩盖玻璃的俯视观察的尺寸为30mm×25mm左右的大致长方形，遍及整周而三维曲面的最小曲率半径R为5mm左右，具有上述定义的X轴方向的长度为2.0mm的曲面部，曲面部的弯曲深度为4.5mm。
图16(a)是嵌合状态的3D罩盖玻璃用模具的XZ平面处的局部剖视图。图中，凸模及凹模的冲压面A间的最接近距离为Dmm，凸模及凹模的冲压面B间的最接近距离为D1mm。图16(b)是关于实施例4，表示冲压面A间的最接近距离Dmm与最终产品的3D罩盖玻璃的板厚之差、及冲压面B间的最接近距离D1mm与最终产品的3D罩盖玻璃的板厚之差的图。
需要说明的是，在本实施例中，500℃的玻璃材料的热膨胀系数为72×10-7/K，凸模的热膨胀系数为70×10-7/K，两者之差为2×10-7/K。此时，500℃的凹模的热膨胀系数为35×10-7/K。而且，在本实施例中，在使凸模与凹模嵌合时，在图14所示那样的XY平面中，以大致长方形的直线部分的最接近距离GS恒定为0.1(mm)且大致长方形的角部的最接近距离GC成为最大距离0.2(mm)的方式进行设计。即，GC为GS的约2倍。
此外，在本实施例中，如图15(b)所示，凸模使用了冲压面B21b的形状随着在Z轴方向上从冲压面A21a分离而在X轴方向上向朝着冲压面A21a的中心的一侧倾斜的结构。具体而言，该凸模使用了冲压面B21b在Z轴方向上从冲压面A21a分离的距离lz为4.0(mm)，在X轴方向上向冲压面A21a侧移动的距离lx为0.1(mm)的形状的结构。在本实施例中，即，lx为lz的约0.025倍。
并且，冲压面A间的最接近距离D、冲压面B间的最接近距离D1的最大值、凸模的从冲压面B的弯曲起点至该冲压面B的外周部的区域中的X轴的正方向上的冲压面B间的最接近距离D1mm的变化量ΔD1/ΔX的最大值、及成为冲压面A与冲压面B的交界线的内侧的一侧的在3D罩盖玻璃的中心部测定到的每1mm厚度的相位延迟如以下所示。
【表2】
详细地而且参照特定的实施方式地说明了本实用新型，但是不脱离本实用新型的主旨和范围而能够施加各种变更或修正的情况对于本领域技术人员来说不言自明。
本申请基于2017年9月6日提出申请的日本专利申请2017-171117及2018年6月13日提出申请的日本专利申请2018-112703，并将其内容作为参照而援引于此。
Claims (13)
1.一种3D罩盖玻璃，其特征在于，
俯视观察时的形状是角部中包含存在带有圆角的部分的角部的多边形，中心部为平面，在该多边形的至少两条边的周边部具有形成曲率半径100mm以下的三维曲面的曲面部，
通过对于所述中心部垂直地照射波长为543nm的光而测定出的每1mm厚度的相位延迟的最大值为16nm/mm以下。
2.根据权利要求1所述的3D罩盖玻璃，其中，
所述相位延迟的最大值为10nm/mm以下。
3.根据权利要求1所述的3D罩盖玻璃，其中，
所述相位延迟的最大值为6nm/mm以下。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的3D罩盖玻璃，其中，
所述多边形是所述角部全部带有圆角的形状。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的3D罩盖玻璃，其中，
所述多边形为矩形。
6.根据权利要求1～3中任一项所述的3D罩盖玻璃，其中，
将从所述中心部的中心或所述中心部的重心观察时向周边方向而曲率半径成为100mm以下的最初的位置定义为所述中心部与所述曲面部的交界线，以所述交界线上的任意的点为原点，以从所述原点起与所述中心部平行且与所述交界线垂直的线为X轴时，所述X轴方向上的所述曲面部的长度为0.5mm以上且50mm以下。
7.根据权利要求1～3中任一项所述的3D罩盖玻璃，其中，
所述曲面部的弯曲深度为0.5mm以上且30mm以下。
8.根据权利要求1～3中任一项所述的3D罩盖玻璃，其中，
所述曲面部的弯曲角度的最大值为60°以上且90°以下。
9.根据权利要求1～3中任一项所述的3D罩盖玻璃，其中，
板厚为0.3mm以上且2.0mm以下。
10.根据权利要求1～3中任一项所述的3D罩盖玻璃，其中，
板厚为0.3mm以上且1.5mm以下。
11.根据权利要求1～3中任一项所述的3D罩盖玻璃，其中，
板厚为0.4mm以上且1.5mm以下。
12.根据权利要求1～3中任一项所述的3D罩盖玻璃，其中，
俯视观察到的形状的对角尺寸为50mm以上且1000mm以下。
13.根据权利要求1～3中任一项所述的3D罩盖玻璃，其中，
所述3D罩盖玻璃被进行化学强化。
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