CN104837781B - 具有弯曲部的强化玻璃板的制造方法和具有弯曲部的强化玻璃板 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种以高形状精度制造具有弯曲部的强化玻璃板的方法。制造具备平板部(11)和与平板部(11)连接的弯曲部(12a、13a)的强化玻璃板(1)。进行强化工序和变形工序。强化工序中，对玻璃平板进行化学强化，得到强化玻璃平板(50)。变形工序中，通过对强化玻璃平板(50)进行加热使之变形，得到具有平板部(11)和弯曲部(12a、13a)的强化玻璃板(1)。

Description

具有弯曲部的强化玻璃板的制造方法和具有弯曲部的强化玻 璃板
技术领域
本发明涉及具有弯曲部的强化玻璃板的制造方法和具有弯曲部的强化玻璃板。
背景技术
近年来，便携式电话、智能手机、笔记本型个人计算机、平板个人计算机等具备显示器的移动设备被广泛应用(以下，将具备显示器的移动设备称为“移动显示器”。)。
专利文献1中，记载了可以用于移动显示器的盖板玻璃。专利文献1中所记载的盖板玻璃，具备位于图像显示部的前面的前面部和在图像显示部的宽度方向两侧从前面部弯曲的弯曲部。
专利文献1中，记载了在对玻璃平板进行加热而成型为具有弯曲部的形状之后，通过进行化学强化，制造由化学强化玻璃构成的盖板玻璃的方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-101975号公报
发明内容
发明所要解决的课题
专利文献1中记载的制造方法，存在难以得到形状精度高的盖板玻璃的问题。
本发明的主要目的在于提供一种能够以高形状精度制造具有弯曲部的强化玻璃板的方法。
用于解决课题的方法
本发明的具有弯曲部的强化玻璃板的制造方法涉及具备平板部和与平板部连接的弯曲部的强化玻璃板的制造方法。本发明的具有弯曲部的强化玻璃板的制造方法包括强化工序和变形工序。在强化工序中，对玻璃平板进行化学强化，得到强化玻璃平板。在变形工序中，通过对强化玻璃平板进行加热而使之变形，得到具有平板部和弯曲部的强化玻璃板。
优选将强化工序中的玻璃平板的加热温度设定为比强化玻璃平板的应变点低50℃以上的温度。
优选按照使强化玻璃平板的用于构成弯曲部的部分的压缩应力层深度(DOL)比预先设定的压缩应力层深度(DOL)范围浅、强化玻璃平板的用于构成弯曲部的部分的压缩应力值(CS)比预先设定的压缩应力值(CS)范围高的方式，进行强化工序。
优选按照使强化玻璃平板的用于构成平板部的部分的压缩应力层深度(DOL)比预先设定的压缩应力层深度(DOL)范围浅、强化玻璃平板的用于构成平板部的部分的压缩应力值(CS)比预先设定的压缩应力值(CS)范围高的方式，进行强化工序。
优选按照使强化玻璃平板的用于构成平板部的部分的温度比用于构成弯曲部的部分的温度低的方式，进行变形工序。
优选本发明的具有弯曲部的强化玻璃板的制造方法中制造的强化玻璃板是显示器用盖板玻璃。
本发明的具有弯曲部的强化玻璃板是具备平板部和与平板部连接的弯曲部的强化玻璃板。弯曲部的压缩应力值(CS)低于平板部的压缩应力值(CS)。
本发明的具有弯曲部的强化玻璃板是具备平板部和与平板部连接的弯曲部的强化玻璃板。弯曲部的压缩应力层深度(DOL)比平板部的压缩应力层深度(DOL)深。
优选本发明的具有弯曲部的强化玻璃板是显示器用盖板玻璃。
发明的效果
根据本发明，能够提供一种以高形状精度制造具有弯曲部的强化玻璃板的方法。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式中的显示器用盖板玻璃的制造工序的流程图。
图2是本发明的一个实施方式中的显示器用盖板玻璃的制造装置的截面示意图。
图3是用于说明本发明的一个实施方式中的显示器用盖板玻璃的制造工序的截面示意图。
图4是本发明的一个实施方式中制造的显示器用盖板玻璃的立体示意图。
图5是表示强化工序后的压缩应力值(CS)和压缩应力层深度(DOL)、以及变形工序后的压缩应力值(CS)和压缩应力层深度(DOL)的曲线。
具体实施方式
以下，对于实施本发明的一个优选方式进行说明。但是，下述实施方式仅为例示。本发明不受下述实施方式的任何限定。
另外，实施方式等中参照的各附图中，实质上具有相同功能的部件以相同的符号参照。另外，实施方式等中参照的附图为示意记载的附图。附图中所绘出的物体的尺寸的比率等有时与现实的物体的尺寸的比率等不同。有时附图彼此之间物体的尺寸比率等也不同。具体的物体的尺寸比率等应当参照以下的说明进行判断。
本实施方式中，参照图1～图5，对制造图4所示的显示器用盖板玻璃1的例子进行说明。但是，本发明的具有弯曲部的强化玻璃板的制造方法不限定于以下的制造方法。本发明中，具有弯曲部的强化玻璃板也可以是显示器用盖板玻璃1以外的玻璃板。
在说明显示器用盖板玻璃1的制造方法之前，参照图4，对本实施方式中制造的显示器用盖板玻璃1的构成进行说明。
(显示器用盖板玻璃1)
显示器用盖板玻璃1是覆盖显示器的显示部和侧面的至少一部分的盖板玻璃。进一步具体而言，显示器用盖板玻璃1是覆盖显示器的显示部和x轴方向上的两侧面的至少一部分的盖板玻璃。其中，显示器只要是具备显示器的机器即可，没有特别限定。显示器例如可以为便携式电话、智能手机、笔记本型个人计算机、平板个人计算机等的移动设备。显示器可以为板状。
显示器用盖板玻璃1，例如由包括化学强化玻璃的化学强化玻璃板构成。其中，优选显示器用盖板玻璃1的整体被强化，但是并不一定需要显示器用盖板玻璃1的整体被强化。可以使显示器用盖板玻璃1的至少一部分被强化。优选显示器用盖板玻璃1中至少后述的平板部11被强化。
显示器用盖板玻璃1的厚度没有特别限定，优选为0.2mm～1.5mm，更优选为0.25mm～1.1mm，进一步优选为0.3mm～1.0mm。
显示器用盖板玻璃1具有平板部11。平板部11是配置在显示器的显示部的前方的部分。因此，从提高显示器的显示品质的观点出发，平面部11需求更高的形状精度。在此，前方是指显示部的垂线的延伸方向(Z1侧)，将与垂线的延伸方向(Z1侧)相反的一侧(Z2侧)记为后方。
平板部11为平板状。平板部11为矩形状。平板部11的沿x轴方向的尺寸，例如可以为40mm～200mm左右。平板部11的沿y轴方向的尺寸，例如可以为80mm～300mm。其中，“平板状”中也包括实质上为平板状的情况。例如，“平板”包括具有一个表面和相对于一个表面以5°以下的范围倾斜的另一表面的板。
平板部11的x轴方向上的x1侧端部连接有第一侧面部12。该第一侧面部12为配置于显示器侧方的部分。具体而言，第一侧面部12配置于显示器的x轴方向的x1侧。
第一侧面部12包括第一弯曲部12a。第一弯曲部12a与平板部11连接。第一弯曲部12a从平板部11的x轴方向上的x1侧端部向后方(z2侧)弯曲。作为平板部11的x1侧端部的内壁面的切线与第一侧面部12的前端的内壁面的切线所成的角度的大小的弯曲角优选为90°～170°，更优选为90°～150°。
其中，本实施方式中，第一侧面部12具有第一弯曲部12a和与第一弯曲部12a的前端连接的第一平板部12b。但是，本发明不限于该结构。第一侧面部12可以仅由第一弯曲部12a构成。
在平板部11的x轴方向上的x2侧端部连接有第二侧面部13。该第二侧面部13和平板部11以及第一侧面部12由一块玻璃板构成。第二侧面部13是配置于显示器侧方的部分。具体而言，第二侧面部13配置于显示器的x轴方向的x2侧。
第二侧面部13包括第二弯曲部13a。第二弯曲部13a与平板部11连接。第二弯曲部13a从平板部11的x轴方向上的x2侧端部向后方(z2侧)弯曲。平板部11与第二侧面部13的弯曲角优选为90°～170°，更优选为90°～150°。
其中，本实施方式中，第二侧面部13具有第二弯曲部13a和与第二弯曲部13a的前端连接的第二平板部13b。但是，本发明不限于该结构。第二侧面部13也可以仅由第二弯曲部13a构成。
可以显示器的一对侧面中的至少一方构成显示图像的显示部。即，侧面部12、13也有时位于构成显示部的侧面上。
本实施方式的显示器用盖板玻璃1中，弯曲部12a、13a的压缩应力值(CS)低于平板部11的压缩应力值(CS)。即使在这种情况下，由于位于显示部之上的平板部11的压缩应力值(CS)高，即使平板部11受损，显示器用盖板玻璃1也不易破损。
(显示器用盖板玻璃1的制造方法)
接着，对显示器用盖板玻璃1的制造方法进行说明。如图1所示，本实施方式中，在步骤S1中进行强化工序，之后，在步骤S2中进行变形工序。
强化工序中，首先，准备玻璃平板。该玻璃平板由含有能够离子强化的钠离子的强化用玻璃构成。例如，通过将该玻璃平板浸渍于硝酸钾的熔液之中，从玻璃平板的表层放出钠离子，将钾离子摄入玻璃平板的表层。由此，在玻璃平板的表层形成压缩应力层，将玻璃平板从硝酸钾熔液中取出并进行冷却，由此，制作强化玻璃平板50(参照图2)。将该压缩应力层的深度称为压缩应力层深度(DOL)，将压缩应力层的压缩应力值称为CS。压缩应力层深度(DOL)和压缩应力值(CS)，例如能够通过使用株式会社折原制作所制的FMS-6000进行测定。
强化玻璃平板50中，压缩应力层深度(DOL)优选为10μm～60μm，更优选为10μm～50μm。强化玻璃平板50中，压缩应力值(CS)优选为400MPa～1200MPa，更优选为500MPa～1200MPa。特别是，相当于平板部11的部分的压缩应力层深度(DOL)优选为10μm～40μm，更优选为15μm～30μm。相当于平板部11的部分的压缩应力值(CS)优选为500MPa～1200MPa，更优选为800MPa～1200MPa。相当于弯曲部12a、13a的部分的压缩应力层深度(DOL)优选为10μm～60μm，更优选为10μm～50μm。相当于弯曲部12a、13a的部分的压缩应力值(CS)优选为500MPa～1000MPa，更优选为500MPa～900MPa。
强化工序中的硝酸钾熔液的温度，即，玻璃平板的加热温度，例如优选为硝酸钾的熔点～比强化玻璃平板的应变点低50℃以上的温度，更优选为硝酸钾的熔点～比强化玻璃平板的应变点低100℃以上的温度。这是由于如果玻璃平板的加热温度过高，因加热而引起的玻璃的结构缓和的一方占支配地位，压缩应力值(CS)变小的缘故。
接着，对所得到的强化玻璃平板50进行变形工序，由此，完成显示器用盖板玻璃1。具体而言，通过对强化玻璃平板50进行加热使之变形，完成显示器用盖板玻璃1。
进一步具体而言，在以第一成型模具26和第二成型模具27夹持强化玻璃平板50的状态下，使气氛温度上升，对强化玻璃平板50进行加热。强化玻璃平板50的加热优选以强化玻璃平板50中构成弯曲部12a、13a的部分的温度不超过强化玻璃平板50的软化点的方式来进行，更优选以玻璃化转变点～低于软化点的温度的方式进行变形工序，进一步优选以玻璃化转变点～低于软化点40℃以上的温度的方式来进行，最优选以玻璃化转变点～低于软化点130℃以上的温度来进行。
具体而言，以强化玻璃平板50中用于构成平板部11的部分位于第一成型模具26之上的方式，将强化玻璃平板50载置于第一成型模具26之上。强化玻璃平板50中用于构成平板部11的部分实质上整体由第一成型模具26和第二成型模具27夹持。
在此，在第一成型模具26设有供给空气等致冷剂的贯通孔26a。通过向该贯通孔26a供给致冷剂，第一成型模具26被冷却。同样，在第二成型模具27也设有供给空气等致冷剂的贯通孔27a。通过向该贯通孔27a供给致冷剂，第二成型模具27被冷却。因此，变形工序中，强化玻璃平板50中用于构成平板部11的部分的温度低于用于构成包括弯曲部12a、13a的侧面部12、13的温度。
第一成型模具26具有用于形成平板部11的平面状的第一成型面26A、用于形成弯曲部12a、13a的曲面状的第二成型面26B和用于形成平板部12b、13b的平面状的第三成型面26C。第二成型面26B为符合弯曲部12a、13a的形状的曲面状。
第一成型模具26由陶瓷或金属等的硬质材料构成。第二成型模具27也同样由陶瓷或金属等的硬质材料构成。第一和第二成型模具26、27也可以由多孔体等构成的绝热材料构成。
在第一成型模具26的至少第一成型面26A之上，配置缓冲部件30。本实施方式中，缓冲部件30可以不仅设于第一成型面26A之上，也可以设置于第二和第三成型面26B、26C之上。利用缓冲部件30覆盖第一～第三成型面26A～26C。同样地，在第二成型模具27的与强化玻璃平板50接触的表面之上也配置缓冲部件30。通过该缓冲部件30能够抑制在制造的显示器用盖板玻璃1上发生擦伤等。
缓冲部件30为能够在厚度方向上弹性变形的部件。缓冲部件30例如优选由包括氧化铝纤维、玻璃纤维、碳纤维等的织布和无纺布中的至少一种构成。缓冲部件30的厚度，例如优选为0.1mm～2mm左右。
进行强化玻璃平板50的加热，直至强化玻璃平板50中用于构成弯曲部12a、13a的部分(强化玻璃平板50的宽度方向上的端部)的粘度成为能够发生塑性变形和弹性变形双方的粘度。通常，强化玻璃平板50的粘度为108dPa·s以下时，强化玻璃平板50不发生弹性变形而发生塑性变形。另一方面，强化玻璃平板50的粘度为1011dPa·s以上时，强化玻璃平板50不发生塑性变形而发生弹性变形。强化玻璃平板50的粘度为108dPa·s～1011dPa·s左右时，强化玻璃平板50发生塑性变形并且发生弹性变形。因此，强化玻璃平板50的加热优选以强化玻璃平板50的粘度成为108.5dPa·s～1010.5dPa·s左右的方式进行，更优选以成为109dPa·s～1010dPa·s左右的方式进行。其中，强化玻璃平板50的粘度成为108dPa·s～1011dPa·s左右的温度因强化玻璃平板50的组成而有所差异。
接着，使用压制件29a、29b，将强化玻璃平板50的端部向第一成型模具26侧按压，使强化玻璃平板50的端部变形。由此，如图3所示，形成弯曲部12a、13a，完成图3和图4所示的显示器用盖板玻璃1。该变形工序中一边向压制件29a、29b的贯通孔29a1、29b1供给致冷剂将压制件29a、29b冷却，一边进行。
压制件29a、29b，例如可以由陶瓷或玻璃构成，本实施方式中，由作为弹性体的金属构成。在压制件29a、29b的与强化玻璃平板50接触的部分之上，设置缓冲部件30。具体而言，本实施方式中，压制件29a、29b由缓冲部件30覆盖。
但是，对玻璃平板进行强化之后，玻璃平板的成型困难。另外，如果对强化玻璃平板进行加热，在压缩应力层局部存在的钾离子就会向玻璃平板的中央侧扩散。因此，存在强化玻璃板的压缩应力值(CS)降低的趋势。因此，通常在将玻璃平板成形为所期望的形状之后，进行化学强化。
但是，本发明的发明人深入研究的结果发现，在化学强化的前后，玻璃板的形状变化，即使成型工序中以高形状精度形成玻璃板，在其后进行强化工序时，形状精度降低。因此，在成型工序之后进行强化工序的情况下，难以得到具有高形状精度的显示器用盖板玻璃1。
相对于此，本实施方式中，首先，在步骤S1中进行强化工序，之后，在步骤S2中进行变形工序。因此，在变形工序之后，不需要一定进行形状变化的强化工序。因此，能够制造具有高形状精度的显示器用盖板玻璃1。
但是，本实施方式中，变形工序中，存在强化玻璃平板50的压缩应力值(CS)降低的趋势。特别是强化玻璃平板50的用于构成侧面部12、13的部分比用于构成平面部11的部分的温度高。因此，存在弯曲部12a、13a的压缩应力值(CS)变得比平板部11的压缩应力值(CS)更低的趋势。
变形工序中，从抑制由于钾离子的扩散引起的压缩应力值(CS)的降低的观点出发，以低温进行玻璃平板的强化工序和变形工序是至关重要的。具体而言，优选以强化工序中的玻璃平板的加热温度为比强化玻璃平板的应变点低50℃以上的温度进行强化工序，更优选以比强化玻璃平板的应变点低100℃以上的温度进行强化工序。
另外，优选以变形工序中强化玻璃平板50中的用于构成弯曲部12a、13a的部分的温度不超过强化玻璃平板50的软化点的方式进行变形工序，更优选以玻璃化转变点～比软化点低的温度进行变形工序，进一步优选以玻璃化转变点～比软化点低40℃以上的温度进行变形工序，最优选以玻璃化转变点～比软化点低130℃以上的温度进行变形工序。
为了进一步抑制要求更高压缩应力值(CS)的平板部11的压缩应力值(CS)的降低，优选以强化玻璃平板50的用于构成平板部11的部分的温度比用于构成弯曲部12a、13a的部分的温度低的方式进行变形工序，具体而言，优选以强化玻璃平板的玻璃化转变点以下的温度进行变形工序，更优选比玻璃化转变点低10℃以上，进一步优选以玻璃的应变点～比玻璃化转变点低30℃以上进行变形工序。
另外，从进一步加强平板部12b、13b的压缩应力值(CS)的观点出发，优选通过边冷却压制件29a、29b边进行变形工序，抑制强化玻璃平板50的用于构成平板部12b、13b的部分在变形工序中的温度上升。
但是，变形工序中，难以完全控制压缩应力值(CS)的降低。因此，使强化玻璃平板50的压缩应力层深度(DOL)比显示器用盖板玻璃1的压缩应力层深度(DOL)设计值浅，使强化玻璃平板50的压缩应力值(CS)比显示器用盖板玻璃1的压缩应力值(CS)设计值高，优选在变形工序中强化玻璃平板50的压缩应力层深度(DOL)和压缩应力值(CS)分别形成为压缩应力层深度(DOL)设计值和压缩应力值(CS)设计值。具体而言，本实施方式中如下所述。
图5所示的区域A表示预先设定的压缩应力层深度(DOL)范围、压缩应力值(CS)范围(显示器用盖板玻璃1的允许压缩应力层深度(DOL)范围、允许压缩应力值(CS)范围)。点X表示强化玻璃平板50的压缩应力层深度(DOL)、压缩应力值(CS)。点Y1表示制造的显示器用盖板玻璃1的平板部11的压缩应力层深度(DOL)、压缩应力值(CS)。点Y2表示制造的显示器用盖板玻璃1的弯曲部12a、13a的压缩应力层深度(DOL)、压缩应力值(CS)。
首先，以点X位于压缩应力层深度(DOL)浅于范围A、压缩应力值(CS)高于范围A的区域的方式进行强化工序。此后的变形工序中，由于发生钾离子的扩散，点Y1、Y2的压缩应力层深度(DOL)比点X的压缩应力层深度(DOL)深。另一方面，点Y1、Y2的压缩应力值(CS)比点X的压缩应力值(CS)低。强化玻璃平板50中的用于构成弯曲部12a、13a的部分通常比用于构成平板部11的部分的温度高，因此，点Y2的压缩应力层深度(DOL)比点Y1的压缩应力层深度(DOL)深，点Y2的压缩应力值(CS)比点Y1的压缩应力值(CS)低。考虑该变形工序中的压缩应力层深度(DOL)和压缩应力值(CS)的变化量，优选以点Y1、Y2属于区域A的方式进行强化工序。通过这样操作，能够得到具有所期望的压缩应力层深度(DOL)和压缩应力值(CS)的显示器用盖板玻璃1。
此外，这里，对于对平板部11预先设定的压缩应力层深度(DOL)范围、压缩应力值(CS)范围与对弯曲部12a、13a预先设定的压缩应力层深度(DOL)范围、压缩应力值(CS)范围相同的例子进行了说明。但是，对平板部11预先设定的压缩应力层深度(DOL)范围、压缩应力值(CS)范围与对弯曲部12a、13a预先设定的压缩应力层深度(DOL)范围、压缩应力值(CS)范围也可以不同。
另外，从抑制强化玻璃平板50的压缩应力值(CS)降低的观点出发，例如，也可以在使钾的硝酸盐等的钾离子的浓度比强化玻璃平板50的表层更高的部件与强化玻璃平板50接触的状态下进行变形工序。
符号说明
1：显示器用盖板玻璃；11：平板部；12：第一侧面部；12a：第一弯曲部；12b：第一平板部；13：第二侧面部；13a：第二弯曲部；13b：第二平板部；26：第一成型模具；26A：第一成型面；26B：第二成型面；26C：第三成型面；26a：贯通孔；27：第二成型模具；27a：贯通孔；29a、29b：压制件；29a1、29b1：贯通孔；30：缓冲部件；50：强化玻璃平板。

Claims (6)

1.一种具有弯曲部的强化玻璃板的制造方法，该强化玻璃板具备平板部和与所述平板部连接的弯曲部，该制造方法的特征在于，包括：
强化工序，通过从玻璃平板的表层放出钠离子、将钾离子摄入玻璃平板的表层，对所述玻璃平板进行化学强化，得到强化玻璃平板；和
变形工序，通过对所述强化玻璃平板进行加热，直至所述强化玻璃平板的用于构成所述弯曲部的部分的粘度成为108dPa·s～1011dPa·s，使之变形，得到具有所述平板部和所述弯曲部的强化玻璃板；
按照使所述强化玻璃平板的压缩应力层深度DOL比预先设定的压缩应力层深度DOL范围浅、所述强化玻璃平板的压缩应力值CS比预先设定的压缩应力值CS范围高的方式，进行所述强化工序，
按照使所述强化玻璃平板的用于构成所述弯曲部的部分的压缩应力层深度DOL比用于构成所述平板部的部分的压缩应力层深度DOL深、所述强化玻璃平板的用于构成所述弯曲部的部分的压缩应力值CS比用于构成所述平板部的部分的压缩应力值CS低的方式，进行所述变形工序。
2.如权利要求1所述的具有弯曲部的强化玻璃板的制造方法，其特征在于：
将所述强化工序中的所述玻璃平板的加热温度设定为比所述强化玻璃平板的应变点低50℃以上的温度。
3.如权利要求1或2所述的具有弯曲部的强化玻璃板的制造方法，其特征在于：
按照使所述强化玻璃平板的用于构成所述弯曲部的部分的压缩应力层深度DOL比预先设定的压缩应力层深度DOL范围浅、所述强化玻璃平板的用于构成所述弯曲部的部分的压缩应力值CS比预先设定的压缩应力值CS范围高的方式，进行所述强化工序。
4.如权利要求1或2所述的具有弯曲部的强化玻璃板的制造方法，其特征在于：
按照使所述强化玻璃平板的用于构成所述平板部的部分的压缩应力层深度DOL比预先设定的压缩应力层深度DOL范围浅、所述强化玻璃平板的用于构成所述平板部的部分的压缩应力值CS比预先设定的压缩应力值CS范围高的方式，进行所述强化工序。
5.如权利要求1或2所述的具有弯曲部的强化玻璃板的制造方法，其特征在于：
按照使所述强化玻璃平板的用于构成所述平板部的部分的温度比用于构成所述弯曲部的部分的温度低的方式，进行所述变形工序。
6.如权利要求1或2所述的具有弯曲部的强化玻璃板的制造方法，其特征在于：
所述强化玻璃板是显示器用盖板玻璃。
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