用于制造離子交換強(qiáng)化的3d玻璃覆蓋的補(bǔ)償模具的制作方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)申請交叉參考
[0002] 本申請根據(jù)35U.S.C. § 119,要求2013年5月7日提交的美國臨時申請系列第 61/820, 318號的優(yōu)先權(quán)，本文以該申請為基礎(chǔ)并將其全文通過引用結(jié)合于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明涉及用于電子器件，例如移動電子器件或者手持式電子器件的三維玻璃覆 蓋（3D玻璃覆蓋）。更具體地，本發(fā)明涉及已經(jīng)經(jīng)過離子交換強(qiáng)化（Ι0Χ強(qiáng)化）的三維玻璃 覆蓋以及用于制造此類玻璃覆蓋的模具。
【背景技術(shù)】
[0004] 圖1顯示用于3D玻璃覆蓋（本領(lǐng)域也稱作"3D覆蓋玻璃"）的代表性、非限制性 形狀，其可用于電子器件，例如電話、電視機(jī)、平板或者監(jiān)視器等。如該附圖所示，3D玻璃覆 蓋100包括：（i)平面中心部分101，（ii)周界部分102,以及（iii)周界邊緣103。
[0005] 平面中心部分101是平坦或者近似平坦的，S卩，其曲率半徑至少為300毫米。周界 部分102從平面中心部分101的平面延伸出來，從而為玻璃覆蓋提供與二維形狀相對的整 體三維形狀。雖然如圖1所示，周界部分102完全包圍了中心部分101，但是在一些實施方式 中，周界部分可以僅僅圍繞在一部分的中心部分延伸，例如對于具有矩形形狀的玻璃覆蓋， 玻璃覆蓋的少于全部四個側(cè)面可以包括周界部分，例如兩側(cè)可以具有周界部分而另兩側(cè)可 以是平坦或者基本平坦的。類似地，為了是三維的，對于碟或托盤形式的玻璃覆蓋，僅僅其 一部分的平坦或近似平坦中心部分需要轉(zhuǎn)變?yōu)閺钠教够蚪破教怪行牟糠值钠矫嫜由斐?來的周界部分。
[0006] 顯而易見的是，3D玻璃覆蓋的形狀可以取決于3D玻璃覆蓋所使用的裝置的設(shè)計 者的希望而發(fā)生寬泛地變化。因此，3D玻璃覆蓋可以具有各種整體形狀，并且可包括各種尺 寸和形狀的中心部分和周界部分，并且可以在中心部分和周界部分之間采用各種構(gòu)造的過 渡。共同轉(zhuǎn)讓的2013年2月22日提交的題為"CoverGlassArticle(覆蓋玻璃制品）" 的美國專利申請第13/774, 238號（其作為美國專利申請公開第2013/0323444號公布）為 3D玻璃覆蓋提供了各種代表性尺寸，并且還描述了覆蓋的典型應(yīng)用，其全文通過引用結(jié)合 入本文。本文所揭示的模制技術(shù)可用于這些類型的3D玻璃覆蓋以及現(xiàn)在已知或者后續(xù)開 發(fā)的其他類型的3D玻璃覆蓋。
[0007]周界邊緣103的橫向尺度（厚度）對應(yīng)于制造玻璃覆蓋的玻璃的厚度，其通常小 于1毫米，例如小于或等于〇. 8毫米。由于該小的厚度，因此在本發(fā)明之前，相信在預(yù)測作 為離子交換（Ι0Χ)強(qiáng)化結(jié)果的3D玻璃覆蓋的整體形狀時，可以忽略在邊緣處的應(yīng)力變化。 具體來說，對于面積計算，典型玻璃覆蓋的周界邊緣占部件的總面積小于約2%。因此，通過 邊緣的離子交換的數(shù)量僅僅是離子交換總數(shù)的一小部分，從而使得假定相對于離子交換的 總數(shù)，這些幾乎不計的離子對部件的結(jié)構(gòu)特性幾乎沒有影響是合理的。
[0008] 事實上，根據(jù)本發(fā)明，令人驚訝的發(fā)現(xiàn)，在邊緣處的離子交換不僅對于整體形狀具 有明顯影響，并且其影響在許多情況下大于部件的余下部分上的離子交換的影響。因此，雖 然相對于移動通過部件的余下部分的表面的離子總數(shù)而言，僅有少數(shù)離子移動通過邊緣， 但是這些邊緣橫向離子對于3D玻璃覆蓋作為IOX強(qiáng)化的結(jié)果所呈現(xiàn)出來的形狀變化是關(guān) 鍵的。對于商業(yè)價值而言，這發(fā)現(xiàn)使得3D玻璃覆蓋的制造商能夠有效且高效地符合這些覆 蓋的消費(fèi)者的容差要求。具體來說，如下文所述，這使得3D玻璃覆蓋的制造商能夠生產(chǎn)用 于制造這些覆蓋的模具，其精確地補(bǔ)償了覆蓋在IOX強(qiáng)化后所呈現(xiàn)出來的形狀變化。因而 該技術(shù)對于設(shè)計者為3D玻璃覆蓋創(chuàng)造美觀設(shè)計以及覆蓋的制造商精確地生產(chǎn)設(shè)計者所預(yù) 想的形狀是有價值的貢獻(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 根據(jù)第一個方面，揭示了制造玻璃覆蓋（100)的方法，所述玻璃覆蓋（100)具有目 標(biāo)三維形狀，其包括：平面中心部分（101)和周界部分（102)，所述周界部分具有如下性質(zhì)： (i)是至少一部分的平面中心部分（101)的邊界，以及（ii)從平面中心部分（101)的平面 延伸出來，從而使得玻璃覆蓋（100)是三維的，所述周界部分（102)具有周界邊緣（103)，所 述方法包括：
[0010] (I)提供用于形成玻璃覆蓋（100)的模具（200)，所述模具（200)具有模制表面 (208);
[0011] (II)采用步驟⑴的模具（200)生產(chǎn)玻璃覆蓋（100);以及
[0012] (III)對步驟（II)中生產(chǎn)的玻璃覆蓋（100)進(jìn)行離子交換強(qiáng)化；
[0013] 其中，步驟（I)的模具（200)的模制表面（208)的形狀是至少部分基于計算機(jī)實 現(xiàn)的模擬，其預(yù)測/估算了作為步驟（III)的離子交換強(qiáng)化的結(jié)果，相對于目標(biāo)三維形狀的 變化，所述計算機(jī)實現(xiàn)的模擬包括通過周界邊緣（103)的離子交換的影響。
[0014] 任選地，可以對玻璃覆蓋進(jìn)行退火以減輕步驟（II)和（III)之間的殘留熱應(yīng)力。
[0015] 根據(jù)第二個方面，揭示了用于對離子交換強(qiáng)化之后的三維玻璃覆蓋（100)的形狀 變化進(jìn)行預(yù)測/估算的計算機(jī)實現(xiàn)的方法，所述玻璃覆蓋（100)包括平面中心部分（101) 和周界部分（102)，所述周界部分具有如下性質(zhì)：（i)是至少一部分的平面中心部分（101) 的邊界，以及（ii)從平面中心部分（101)的平面延伸出來，從而使得玻璃覆蓋（100)是三 維的，所述周界部分（102)具有周界邊緣（103)，所述方法包括：在周界邊緣（103)處采用 允許離子滲透通過邊緣的邊界條件，從而建立離子交換通過周界邊緣（103)對于玻璃覆蓋 (100)形狀影響的模擬。
[0016] 在如上所述方法的實施方式中，將離子擴(kuò)散作為熱擴(kuò)散處理，周界邊緣處的邊界 條件允許熱流通過邊緣。
[0017] 在對本發(fā)明的各方面的上述概述中使用的附圖標(biāo)記只是為能方便讀者，并未意在 限制本發(fā)明的范圍，也不應(yīng)被理解為是對本發(fā)明范圍的限制。更一般地，應(yīng)理解前面的一般 性描述和以下的詳細(xì)描述都只是對本發(fā)明的示例，用來提供理解本發(fā)明的性質(zhì)和特性的總 體評述或框架。
[0018] 在以下的詳細(xì)描述中提出了本發(fā)明另外的特征和優(yōu)點，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而 言，由所述內(nèi)容或通過按照本文所示例實施本發(fā)明而了解，其中的部分特性和優(yōu)點將是顯 而易見的。包括的附圖提供了對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，附圖被結(jié)合在本說明書中并構(gòu)成說 明書的一部分。應(yīng)理解，在本說明書和附圖中揭示的本發(fā)明的各種特征可以以任意和所有 的組合使用。
【附圖說明】
[0019] 圖1是代表性3D玻璃覆蓋的透視圖。
[0020] 圖2所示是用于生產(chǎn)3D玻璃覆蓋的代表性模具的示意性橫截面圖。
[0021] 圖3顯示示例性碟形部件的橫截面切片。部件的邊緣用箭頭表示。
[0022] 圖4顯示圖3的部件的彎曲形狀的橫截面切片。該附圖中X軸和y軸的數(shù)字是任 意的。
[0023] 圖5所示是原始軸對稱形狀（實線）和彎曲軸對稱形狀（虛線）的示意圖。
[0024] 圖6所示是能夠獲得的用于離子擴(kuò)散的分析解決方案的幾何形貌示意圖。
[0025] 圖7所示是圖3和4中所示的幾何形貌的有限元分析結(jié)果的示意圖。實線顯示進(jìn) 行咼子交換之前的玻璃。
[0026] 圖8所示是圖3和4中所示的幾何形貌的有限元分析結(jié)果的示意圖。實線顯示進(jìn) 行咼子交換之前的玻璃。
[0027] 圖9所示是圖3和4中所示的幾何形貌的有限元分析結(jié)果的示意圖。具體來說， 該附圖放大了覆蓋的邊緣，以顯示僅僅覆蓋的該部分經(jīng)過離子交換。實線顯示進(jìn)行離子交 換之前的玻璃。
[0028] 圖10是表明各種幾何變量的碟形部件的示意性橫截面圖。
[0029] 圖11顯示6種情況的有限元分析結(jié)果示意圖，其中左手欄的α= 10°，右手欄的 α= 90°。實線顯示進(jìn)行離子交換之前的玻璃。
[0030] 圖12顯示圖10的碟部件的彎曲與角度α的關(guān)系圖。當(dāng)α= 90°時，圖10的高 度h是7. 7_。
[0031] 圖13顯示圖10的碟部件的彎曲與角度β的關(guān)系圖。
[0032] 圖14顯示圖10的碟部件的彎曲與碟部件的平面外周界部分的長度X的關(guān)系圖。
[0033] 圖15顯示圖10的碟部件的彎曲與碟部件的平坦中心部分的長度的關(guān)系圖。
[0034] 圖16是一部分的代表性3D玻璃覆蓋的示意性透視圖，其顯示適合用于預(yù)測作為 Ι0Χ強(qiáng)化的結(jié)果的部件彎曲的玻璃覆蓋的主表面上的代表性網(wǎng)格化。
[0035] 圖17是一部分的代表性3D玻璃覆蓋