(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元整形ガラス品を作製する方法において、
成形装置であって、
平坦領域及び湾曲領域を含む前記整形ガラス品に対する所望の表面プロファイルをもつ整形面を有する金型、
前記金型の前記平坦領域に対応する整形面を有する平坦領域プランジャー、及び
前記金型の前記湾曲領域に対応する整形面を有する湾曲領域プランジャー、
を備える成形装置内にガラス板を置く工程、
前記平坦領域プランジャーを前記ガラス板に向けて移動させて、該ガラス板を加圧する工程、
前記金型の前記湾曲領域の上方の領域に対応する前記ガラス板の領域を成形温度より高い温度に加熱する工程、及び
前記湾曲領域プランジャーを前記加熱されたガラス板に向けて移動させて、該加熱されたガラス板を加圧し、よって平坦領域及び湾曲領域を有する整形ガラス品を成形する工程、
を有してなり、
前記湾曲領域プランジャーで前記加熱されたガラス板を加圧しているときの、前記金型の前記湾曲領域の上方の前記領域にある前記ガラス板の前記領域の温度は、前記金型の前記平坦領域の上方の領域にある前記ガラス板の領域の温度より高い、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記金型、前記平坦領域プランジャー及び前記湾曲領域プランジャーが有孔であり、
ガスが前記有孔金型、前記有孔平坦領域プランジャー及び前記有孔湾曲領域プランジャーを流過して、前記ガラス板の上下に圧縮性ガス層を形成する、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記金型の前記湾曲領域が第１の湾曲領域及び第２の湾曲領域を含み、前記湾曲領域プランジャーが前記金型の前記第１の湾曲領域の上方に配された第１の湾曲領域プランジャーであり、前記成形装置が前記金型の前記第２の湾曲領域の上方に配された第２の湾曲領域プランジャーをさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記金型の前記平坦領域が第１の平坦領域及び第２の平坦領域を含み、前記平坦領域プランジャーが前記金型の前記第１の平坦領域の上方に配された第１の平坦領域プランジャーであり、前記成形装置が前記金型の前記第２の平坦領域の上方に配された第２の平坦領域プランジャーをさらに備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記平坦領域プランジャーと前記金型の間で加圧される前記ガラス板の領域が、１０１２Ｐから１０１３.７Ｐの範囲にある粘度に保持され、前記湾曲領域プランジャーと前記金型の間で加圧される前記ガラス板の領域が、１０９.６Ｐから１０１１Ｐの範囲にある粘度に保持されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
三次元整形ガラス品を作製するための装置において、
平坦領域及び湾曲領域を含む前記整形ガラス品に対する所望の表面プロファイルをもつ整形面を有する金型、
前記金型の前記平坦領域の上方に配置され、前記金型の前記平坦領域に対応する整形面を有する、平坦領域プランジャー、
前記金型の前記湾曲領域の上方に配置され、前記金型の前記湾曲領域に対応する整形面を有する、湾曲領域プランジャー、及び
前記金型の前記湾曲領域の上方に置かれたガラス板の領域を加熱するために配置されたヒータ、
を備え、
前記平坦領域プランジャーと前記湾曲領域プランジャーが相互に運動し、前記平坦領域プランジャーはガラス板を加圧する、ことを特徴とする装置。
【請求項７】
前記金型、前記平坦領域プランジャー及び前記湾曲領域プランジャーが有孔であることを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記ガラス板の上下に圧縮性ガス層を形成するためにガスが前記有孔金型、前記有孔平坦領域プランジャー及び前記有孔湾曲領域プランジャーを流過できるように、前記有孔金型、前記有孔平坦領域プランジャー及び前記有孔湾曲領域プランジャーに接続されたガス源をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記金型の前記湾曲領域が第１の湾曲領域及び第２の湾曲領域を含み、前記湾曲領域プランジャーが前記金型の前記第１の湾曲領域の上方に配された第１の湾曲領域プランジャーであり、前記装置が前記金型の前記第２の湾曲領域の上方に配された第２の湾曲領域プランジャーをさらに備えることを特徴とする請求項６から８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
前記金型の前記平坦領域が第１の平坦領域及び第２の平坦領域を含み、前記平坦領域プランジャーが前記金型の前記第１の平坦領域の上方に配された第１の平坦領域プランジャーであり、前記装置が前記金型の前記第２の平坦領域の上方に配された第２の平坦領域プランジャーをさらに備えることを特徴とする請求項６から９のいずれか１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【０００１】
本出願は２０１３年５月７日に出願された米国仮特許出願第６１／８２０３６３号及び２０１４年３月１２日に出願された米国仮特許出願第６１／９５１５８５号の米国特許法第１１９条の下の優先権の恩典を主張する。本明細書は上記仮特許出願の明細書のそれぞれの内容に依存し、上記仮特許出願の明細書のそれぞれの内容はそれぞれの全体が本明細書に参照として含められる。
【技術分野】
【０００２】
本開示は整形ガラス品、例えば、モバイル電子デバイスまたは携帯型電子デバイスのためのカバーの成形に関する。
【背景技術】
【０００３】
携帯型デバイスのカバーには、審美的に好ましく、同時に機能的であることが要求される。カバーの一領域が平坦であり、別の領域が整形されている、例えば曲げまたは湾曲を有する、三次元整形カバーを有することも拡大傾向にある。ガラスはそのようなカバーの作製に用いられ得る材料の１つである。しかし、平坦領域及び湾曲領域を有する整形ガラス品を形成するための方法及び装置が必要である。本開示は、整形ガラス品であって、これをカバーガラスとして有用にする属性をもつ、整形ガラス品を成形するための方法及び装置に関する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
第１の態様は、成形装置内にガラス板を置く工程を含む、三次元整形ガラス品を作製する方法を含み、成形装置は、平坦領域及び湾曲領域を含む整形ガラス品のための所望の表面プロファイルをもつ整形面を有する金型、金型の平坦領域に対応する成形面を有する平坦領域プランジャー及び金型の湾曲領域に対応する整形面を有する湾曲領域プランジャーを備える。この方法は、ガラス板に向けて平坦領域プランジャーを移動させて、このガラス板を加圧する工程、金型の湾曲領域の上方の領域に対応するガラス板の領域を成形温度より高い温度に加熱する工程及び加熱されたガラス板に向けて湾曲領域プランジャーを移動させて、この加熱されたガラス板を加圧し、よって平坦領域及び湾曲領域を有する整形ガラス品を成形する工程も含む。加熱されたガラスを湾曲領域プランジャーで加圧するときの金型の湾曲領域の上方の領域にあるガラス板の領域の温度は、金型の平坦領域の上方の領域にあるガラス板の領域の温度より高い。
【０００５】
いくつかの実施形態において、金型、平坦領域プランジャー及び湾曲領域プランジャーは有孔である。いくつかの実施形態において、ガラス板の上方及び下方に圧縮性ガス層を形成するため、ガスが有孔金型、有孔平坦領域プランジャー及び有孔湾曲領域プランジャーを流過する。いくつかの実施形態において、湾曲領域プランジャーは金型の湾曲領域の上方の領域に対応するガラス板の領域を加熱するための熱を供給する。いくつかの実施形態において、輻射ヒータが金型の湾曲領域の上方の領域に対応するガラス板の領域を加熱するための熱を供給する。
【０００６】
いくつかの実施形態において、金型の湾曲領域は第１の湾曲領域及び第２の湾曲領域を含む。いくつかの実施形態において、湾曲領域プランジャーは金型の第１の湾曲領域の上方に配された第１の湾曲領域プランジャーであり、成形装置は金型の第２の湾曲領域の上方に配された第２の湾曲領域プランジャーも備える。いくつかの実施形態において、金型の平坦領域は第１の平坦領域及び第２の平坦領域を含む。いくつかの実施形態において、平坦領域プランジャーは金型の第１の平坦領域の上方に配された第１の平坦領域プランジャーであり、成形装置は金型の第２の平坦領域の上方に配された第２の平坦領域プランジャーも備える。
【０００７】
いくつかの実施形態において、第１の平坦領域プランジャーと金型の間で加圧されるガラス板の領域は１０１２Ｐから１０１３.７Ｐの範囲の粘度に保持される。いくつかの実施形態において、第１の平坦領域プランジャーと金型の間のガラス板の領域は１０ｋＰａから１ＭＰａの範囲で加圧される。いくつかの実施形態において、湾曲領域プランジャーと金型の間で加圧されるガラス板の領域は１０９.６Ｐから１０１１Ｐの範囲の粘度に保持される。いくつかの実施形態において、湾曲領域プランジャーと金型の間のガラス板の領域は１０ｋＰａから１ＭＰａの範囲で加圧される。
【０００８】
第２の態様は、平坦領域及び湾曲領域を含む、整形ガラス品のための所望の表面プロファイルをもつ整形面を有する金型、金型の平坦領域の上方に配置され、金型の平坦領域に対応する成形面を有する平坦領域プランジャー、金型の湾曲領域の上方に配置され、金型の湾曲領域に対応する整形面を有する湾曲領域プランジャー及び金型の湾曲領域の上方に置かれたガラス板の領域を加熱するために配置されたヒータを備え、平坦領域プランジャー及び湾曲領域プランジャーが相互に運動する、三次元整形ガラス品を作製するための装置を含む。
【０００９】
いくつかの実施形態において、金型、平坦領域プランジャー及び湾曲領域プランジャーは有孔である。いくつかの実施形態において、ガラス板の上方及び下方に圧縮性ガス層を形成するため、ガスが有孔金型、有孔平坦領域プランジャー及び有孔湾曲領域プランジャーを流過できるように、ガス源が有孔金型、有孔平坦領域プランジャー及び有孔湾曲領域プランジャーに接続される。いくつかの実施形態において、ヒータが湾曲領域プランジャーに組み込まれる。いくつかの実施形態において、ヒータは湾曲領域プランジャーに隣接して配置される輻射ヒータである。
【００１０】
いくつかの実施形態において、金型の湾曲領域は第１の湾曲領域及び第２の湾曲領域を含む。いくつかの実施形態において、湾曲領域プランジャーは金型の第１の湾曲領域の上方に配された第１の湾曲領域プランジャーであり、装置は金型の第２の湾曲領域の上方に配された第２の湾曲領域プランジャーも備える。いくつかの実施形態において、金型の平坦領域は第１の平坦領域及び第２の平坦領域を含む。いくつかの実施形態において、平坦領域プランジャーは金型の第１の平坦領域の上方に配された第１の平坦領域プランジャーであり、装置は金型の第２の平坦領域の上方に配された第２の平坦領域プランジャーも備える。
【００１１】
第３の態様は上述した方法で形成された３Ｄガラス構造を含む。
【００１２】
上記の全般的説明及び以下の詳細な説明のいずれもが例示であり、本開示を理解するための概要または枠組みの提供が目的とされていることは当然である。添付図面はさらに深い理解を提供するために含められ、本明細書に組み入れられて本明細書の一部をなす。
【００１３】
以下は添付図面にある図の説明である。図は必ずしも定比では描かれておらず、図のいくつかの特徴及びいくつかの表示は、明瞭さ及び簡潔さのため、大きさが誇張されてまたは簡略に示されることがあり得る。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１Ａ】図１Ａはディッシュ形カバーガラスの例を示す。
【図１Ｂ】図１Ｂはそり形カバーガラスの例を示す。
【図２Ａ】図２Ａは民生エレクトロニクス機器に一般的な、ガラスの曲げ半径が縁端に向かって減少する、スプライン半径を有する整形ガラス品の一例の断面図を示す。
【図２Ｂ】図２Ｂは民生エレクトロニクス機器に一般的な、ガラスの曲げ半径が縁端に向かって減少する、スプライン半径を有する整形ガラス品の一例の断面図を示す。
【図３Ａ】図３Ａは、格子線に重ねられた、二金型プレスで形成された３Ｄ整形ガラス板の例を示す。格子線の反射は、二金型プレスによる３Ｄパーツの作製に内在するプロセス問題により、ガラス表面がどれだけ光の透過をひずませるかを示す。
【図３Ｂ】図３Ｂは、格子線に重ねられた、真空垂下で形成された３Ｄ整形ガラス板の例を示す。格子線の反射は、一金型真空垂下による３Ｄパーツの作製に内在するプロセス問題により、ガラス表面がどれだけ光の透過をひずませるかを示す。
【図３Ｃ】図３Ｃは、格子線に重ねられた、機械加工で形成された３Ｄ整形ガラス板の例を示す。格子線の反射は、機械加工による３Ｄパーツの作製に内在するプロセス問題により、ガラス表面がどれだけ光の透過をひずませるかを示す。
【図４Ａ】図４Ａは従来の二金型プレスプロセスにおけるガラス板の座屈によって生じる光学ひずみを示す。
【図４Ｂ】図４Ｂは従来の二金型プレスプロセスにおけるガラス板の座屈によって生じる光学ひずみを示す。
【図４Ｃ】図４Ｃは従来の二金型プレスプロセスにおける平坦領域のコーナーへの引き伸ばしによって生じる光学ひずみを示す。
【図４Ｄ】図４Ｄは従来の二金型プレスプロセスにおける平坦領域のコーナーへの引き伸ばしによって生じる光学ひずみを示す。
【図５】図５は従来の二金型プレスプロセスにおけるコーナー領域でのガラス板の所望の形状からの偏差を示す。
【図６Ａ】図６Ａは、真空だけまたは真空及び圧力による成形を用いる、一金型プロセスにおけるガラス板の座屈によって生じるひずみ機構を示す。
【図６Ｂ】図６Ｂは、真空だけまたは真空及び圧力による成形を用いる、一金型プロセスにおけるガラス板の座屈によって生じるひずみ機構を示す。
【図６Ｃ】図６Ｃは、真空だけまたは真空及び圧力による成形を用いる、一金型プロセスにおけるガラス板の座屈によって生じるひずみ機構を示す。
【図６Ｄ】図６Ｄは、真空だけまたは真空及び圧力による成形を用いる、一金型プロセスにおけるガラス板の座屈によって生じるひずみ機構を示す。
【図７Ａ】図７Ａは一例の、三個構成金型を用いる曲げプレスプロセスの略図を示す。
【図７Ｂ】図７Ｂは一例の、三個構成金型を用いる曲げプレスプロセスの略図を示す。
【図７Ｃ】図７Ｃは一例の、三個構成金型を用いる曲げプレスプロセスの略図を示す。
【図７Ｄ】図７Ｄは一例の、三個構成金型を用いる曲げプレスプロセスの略図を示す。
【図７Ｅ】図７Ｅは一例の、三個構成金型を用いる曲げプレスプロセスの略図を示す。
【図８】図８は一例の三個構成金型の断面図である。
【図９】図９は、（１）ガラスの湾曲領域上の過重プレス痕を回避するため、（２）欠陥の研磨がより困難な湾曲領域の凹面側上の外見損傷を防ぐため及び（３）金型に対するプレス後のガラスの急速な初期収縮を補償するための、ガラスと金型の間の間隙を図で表す。
【図１０Ａ】図１０Ａは一例の、有孔三個構成金型を用いる曲げプレスプロセスの略図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは一例の、有孔三個構成金型を用いる曲げプレスプロセスの略図である。
【図１０Ｃ】図１０Ｃは一例の、有孔三個構成金型を用いる曲げプレスプロセスの略図である。
【図１０Ｄ】図１０Ｄは一例の、有孔三個構成金型を用いる曲げプレスプロセスの略図である。
【図１０Ｅ】図１０Ｅは一例の、有孔三個構成金型を用いる曲げプレスプロセスの略図である。
【図１１】図１１は従来の等温プレスと三個構成金型曲げプレスの間の熱サイクル比較を示すグラフである。
【図１２Ａ】図１２Ａは一例の、有孔二個構成金型を用いる曲げプレスプロセスの略図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは一例の、有孔二個構成金型を用いる曲げプレスプロセスの略図である。
【図１２Ｃ】図１２Ｃは一例の、有孔二個構成金型を用いる曲げプレスプロセスの略図である。
【図１２Ｄ】図１２Ｄは一例の、有孔二個構成金型を用いる曲げプレスプロセスの略図である。
【図１３】図１３は、二個構成金型曲げプレスプロセスを用いる、ガラスの幅にかけての圧力プロファイルを示すグラフである。
【図１４】図１４は、三個構成金型曲げプレスプロセスを用いる、ガラスの幅にかけての圧力プロファイルを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下の詳細な説明において、本明細書に説明される実施形態の完全な理解を提供するため、数多くの特定の詳細が述べられるであろう。しかし、それらの特定の詳細のいくつかまたは全てがなくとも実施形態が実施され得る場合が当業者には明らかであろう。さらに、同様であるかまたは同等の参照数字が共通であるかまたは同等の要素を識別するために用いられ得る。
【００１６】
開示される方法及び組成物のために用いられ得るか、これらとともに用いられ得るか、これらの作製に用いられ得るか、またはこれらの実施形態である、材料、化合物、組成物及びコンポーネントが開示される。上記及びその他の材料が本明細書に開示され、これらの材料の組合せ、サブセット、相互作用、群、等が開示される場合、これらの化合物の様々な個別のまたは総括的な組合せ及び順列のそれぞれは明示的に開示されていないかもしれないが、それぞれが特定的に考えられ、本明細書に説明されていると了解される。
【００１７】
本明細書に用いられるように、語「約」は、量、寸法、配合、パラメータ並びにその他の数量及び特性値が正確ではなく、また正確である必要はないが、許容誤差、変換係数、丸め、測定誤差等、及び当業者に知られているその他の要因を反映する、近似であり、及び／または、所望に応じて、大きくも小さくなり得ることを意味する。一般に、量、寸法、配合、パラメータあるいはその他の数量または特性値は、明白にそのように言明されているか否かにかかわらず、「約」または「ほぼ」である。
【００１８】
語「または（あるいは）」は、本明細書に説明されるように、包括的である。さらに詳しくは、句「ＡまたはＢ」は「Ａ，ＢまたはＡ及びＢの両者」を意味する。排他的な「または」は本明細書において、例えば、「ＡまたはＢのいずれか」及び「ＡまたはＢ内の１つ」のような表現で示される。
【００１９】
不定冠詞‘a’及び‘an’は実施形態の要素及びコンポーネントを説明するために用いられる。これらの冠詞の使用はこれらの要素またはコンポーネントの内の１つまたは少なくとも１つが存在することを意味する。これらの冠詞は慣習的に、修飾される名詞が単数名詞であることを意味するために用いられるが、本明細書に用いられるように、冠詞‘a’及び‘an’は、特定の例においてそうではないことが言明されない限り、複数名詞も含む。同様に、定冠詞‘the’も、本明細書に用いられるように、同じく特定の例においてそうではないことが言明されない限り、修飾される名詞が単数または複数であり得ることを意味する。
【００２０】
「好ましくは」、「普通に」及び「一般に」のような語は、本明細書に用いられる場合、本開示の範囲を限定するため、あるいはいくつかの特徴が本開示の構造または機能に必須であるか、肝要であるか、または重要であることさえも、意味するために用いられているのではないことに注意されたい。むしろ、これらの語は、実施形態の特定の態様を識別すること、あるいは本開示の特定の実施形態において用いられて入れもいなくても差し支えない別のまたはさらなる特徴を強調することが目的とされているに過ぎない。
【００２１】
請求項の１つ以上において、語「〜を特徴とする(wherein)」が転換句として用いられていることに注意されたい。本発明を定める目的のため、この語は構造の一連の特徴の叙述を導入するために用いられる制約の無い転換句として請求項に組み入れられており、より普通に用いられる制約の無い前置句「〜を含む」と同様の態様で解されるべきであることに注意されたい。
【００２２】
ＧＯＲＩＬＬＡ（登録商標）ガラスは、その優れた機械的特性のため、民生エレクトロニクスにおいてカバーガラスとして用いられる。「ＧＯＲＩＬＬＡ」ガラスの高い強度及び耐損傷性は民生エレクトロニクス、特に携帯型デバイス及びタッチスクリーン用途について、デバイスが落とされるか、そうではなくとも日常の使用において機械的衝撃を受けたときの耐かき傷性及び耐損傷性のために、注目されている。ほとんどの用途において、カバーガラスは二次元（すなわち、平坦）である。しかし、工業デザインによって推進される電話の前面カバー及び背面カバーの両者のための三次元整形ガラスに対する顧客による強力なはたらきかけがあった。例えば、広い平坦領域及びデバイスの周縁を包む湾曲部を有するガラス形状と一体化されたタッチスクリーン及びディスプレイが最も注目されてきた。図１Ａは一例の、上表面が、４つの曲がり／湾曲辺１０４ａと境界を接する、平坦（またはほぼ平坦）領域１０２ａを中央に有するような、整形カバーガラス１００ａを示す。図１Ｂは別の例の、上表面が、４つの辺と境界を接する、平坦（またはほぼ平坦）領域１０２ａを中央に有し、４辺の内の互いに向き合う２辺が曲がり／湾曲辺であるような、そり形状を有する整形カバーガラス１００ｂを示す。
【００２３】
図２Ａは一例の、実質的に平坦とすることができる前面／背面カバーガラス区画２００及び側面カバーガラス区画２０４を有する、本明細書に説明される方法にしたがって作製された整形ガラス品２００の断面図を示す。整形カバーガラス１００ａ，１００ｂの平坦領域１０２ａ，１０２ｂは前面／背面カバーガラス区画２００としてはたらくことができ、整形カバーガラス１００ａ，１００ｂの曲がり／湾曲辺１０４ａ，１０４ｂは側面カバーガラス区画２０４としてはたらくことができる。カバーガラスの表示領域を最大化し、それでも包み形状を達成するには、側面カバーガラス区画２０４に対して小さい曲げ半径（０.５〜５ｍｍ）が望ましい。ガラスとベゼルの間のシームレス遷移を達成するには縁端に向けて減少する曲げ半径も望ましいことであり得る。例えば図２Ｂに示されるように、曲げ半径Ｒ１，Ｒ２及びＲ３は平坦な前面／背面カバーガラス区画２０２から曲がり／湾曲辺カバーガラス区画２０４への遷移に沿って減少し、Ｒ１は前面／背面カバーガラス区画２０２に最も近く、Ｒ３は曲がり／湾曲辺カバーガラス区画２０４の縁端２０６に最も近く、Ｒ２はＲ１とＲ３の間にある。いくつかの実施形態において、Ｒ３は約０.５ｍｍから約５ｍｍの範囲にあり得る。
【００２４】
図１Ａ〜２Ｂに関して上述した形状は熱成形またはガラス機械加工のいずれによってもガラスに形成することは極めて困難である。熱成形は平二次元ガラス板を加熱する工程、及び（１）２つの相補形状金型の間でガラスをプレスする（二金型プレス）工程または（２）ガラスを金型と同形にするために真空引きする（真空垂下）工程を含むことができる。二金型プレス工程または真空垂下工程の共通の欠陥は二金型プレス工程について図３Ａに、また真空垂下工程について図３Ｂに示されるような、格子線の反射に見られるガラスの光学ひずみである。また、図３Ｃに示されるように、ガラスの機械加工も光学ひずみを生じさせ得る。そのようなガラス形状の凹面側を研磨する際に、コーナー及びきつい曲がりの近傍の機械加工痕を完全に除去することは不可能であり、光学ひずみなしに湾曲区画にわたり均等な研磨を達成することは極めて困難である。
【００２５】
二金型プレス工程による光学ひずみは、例えば図４Ａ〜４Ｄに示されるように、整形プロセスにおける座屈によって生じ得る。図４Ａは、熱及び圧力の印加前の、二金型プレスの間に配されたガラス板を示す。図４Ｂは、加熱及びプレス中に、平坦にしておきたいガラスの区画におこる座屈を示す。図４Ｃは、平坦領域における座屈の効果を評価するシミュレーションを平面図で示し、所望の形状からのガラス板の偏差をｍｍ単位で評定している。図４Ｄは図Ｃの線Ａ−Ａに沿う断面図における所望の形状からの座屈効果の評定値をｍｍ単位で示す。また、コーナーの形状を形成するためにガラスが引き伸ばされるため、二金型プレス工程中にコーナーにおいて薄化がおこり得る。これが、例えば、整形ガラス品のコーナー領域における所望の形状からの偏差のｍｍ単位でのシミュレーション評価を示す、図５に示されている。
【００２６】
真空垂下工程による光学ひずみも、例えば、プロセス中の様々な点におけるガラスの形状を示す、図６Ａ〜６Ｃに示されるように、整形プロセスにおける座屈によって生じ得る。図６Ｃに見ることができるように、座屈は湾曲／曲がり領域の脇でおこる。これは、整形ガラス品の長さに沿う４つの位置においてとられた、整形ガラス品の幅に沿う様々な点における所望の形状からの整形ガラス品の偏差を示している、図６Ｄにも見られる。ｙ軸は偏差をｍｍ単位で表し、ｘ軸は整形ガラス品の幅に沿う中心（ｘ軸上のゼロ点）からの距離を表す。矢印は最大偏差に対応する整形ガラス品の領域を指している。
【００２７】
本明細書に説明される方法及び装置は、三次元整形ガラス品成形時の平坦領域における外見問題及びひずみ問題に対処し、きつい曲げ半径及び複雑なスプラインの精密形成を可能にする。例えば、ガラスを整形するための三個構成金型を有する成形装置の使用により、上で論じた問題を克服するかまたは最小限に抑えることができる。三個構成金型は、平坦領域及び湾曲領域を含む整形ガラス品の表面プロファイルに対応する整形表面を有する下部金型、金型の平坦領域に対応する整形面を有し、金型の平坦領域の上方に配置されて、金型の平坦領域と位置合わせされている平坦領域プランジャー及び、金型の湾曲領域に対応する整形面を有し、金型の湾曲領域の上方に配置されて、金型の湾曲領域と位置合わせされている湾曲領域プランジャーを有することができる。この三個構成金型の構成により、整形プロセス中にガラスの異なる領域を異なる温度に加熱すること及び／またはガラスの異なる領域に異なる圧力を印加することが可能になる。すなわち、三個構成金型によってガラスの幅にわたる様々な温度プロファイル及び／または圧力プロファイルが可能になる。例えば、湾曲領域プランジャーによって整形されるガラスの領域を、湾曲領域プランジャーを加熱することによってより高い温度に加熱することができ、平坦領域プランジャーより高い加圧力を湾曲領域プランジャーによって印加することにより、平坦領域プランジャーの下にあるガラスの領域より高い圧力が整形されるガラスの領域に湾曲領域プランジャーによって印加され得る。
【００２８】
図７Ａ〜７Ｅ及び図８は、一例の、平坦領域及び湾曲／曲がり領域を有する三次元（３Ｄ）整形ガラス品を成形するための本開示の実施形態を示す。図７Ａ〜７Ｅは、三個構成金型を用いるプロセスの例を段階的に示す。図８は図７Ａ〜７Ｅに示される三個構成金型の例をさらに詳細に示す断面図である。３Ｄカバーガラスは二次元（２Ｄ）平ガラス板から整形ガラスを熱再成形することで作製することができる。いくつかの実施形態において、２Ｄガラス板はフュージョンプロセスで形成された無垢のガラス板から得ることができる。ガラスの無垢性は、イオン交換化学強化プロセスなど、強化プロセスにガラスがかけられるまで保持され得る。
【００２９】
初めに、２Ｄガラス板７００を成形装置内の金型７１０上に置くことができる。金型７１０は平坦領域７１４及び湾曲領域７１６を含む整形ガラス品の所望の表面プロファイルをもつ整形面７１２を有することができる（図７Ａ）。いくつかの実施形態において、金型７１０は金型７１０上にガラス板を正確に位置決めするための位置合わせピン８１８を有することができる。いくつかの実施形態において、ガラス板７００は成形装置内に置かれる前に予備加熱することができる。例えば、約６０秒より短いサイクルタイムのため、ガラス板７００を約６００℃に加熱することができる。別の実施形態において、金型７１０を炉内に置くことができ、ガラス板７００を対流加熱することができる。これにより、金型７１０を成形温度またはその近くにして、ガラス板が金型７１０上にある時間を最小限に抑え、よって製造コストを抑えることが可能になる。いくつかの実施形態において、炉内を不活性雰囲気または真空雰囲気に、あるいは大気下におくことができる。真空雰囲気または不活性雰囲気の使用は高められた清浄度を提供することができる。
【００３０】
次に、完成整形ガラス品の平坦領域に対応するガラス板の領域が加圧下におかれる、プレスステーションに金型７１０を割り送りすることができる（図７Ｂ）。加圧は金型７１０の平坦領域７１４に対応する整形面７２２を有する平坦領域プランジャー７２０を用いて達成することができる。金型７１０及び／または平坦領域プランジャー７２０は移動してガラス板７００を加圧する。いくつかの実施形態において、サーボ駆動アクチュエータ８１３，８２３が、例えば約０.０１ｍｍ/秒から約１０ｍｍ/秒の範囲の、精密制御された速度で金型７１０及び／または平坦領域プランジャー７２０を移動させる。いくつかの実施形態において、完成整形ガラス品の平坦領域に対応するガラス板７００の領域を加圧している間、平坦領域プランジャーまたは金型７１０の一方は静止している。いくつかの実施形態において、完成整形ガラス品の平坦領域に対応するガラス板７００の領域は約１０ｋＰａから約１ＭＰａの圧力で加圧することができる。いくつかの実施形態において、完成整形ガラス品の平坦領域に対応するガラス板７００の領域に印加される熱及び圧力は約１０１２Ｐから約１０１３.７Ｐの粘度に平坦領域を保持する。
【００３１】
次に、完成整形ガラス品の湾曲領域に対応するガラス板７００の領域を、ガラス板７００が所望の形状に成形され得る温度である、ガラス板７００の成形温度より高い温度に加熱することができる（図７Ｃ）。いくつかの実施形態において、輻射ヒータ７３０が成形温度を得るための熱を供給することができる。いくつかの実施形態において、湾曲領域は約１０秒以下の加熱で成形温度に達することができる。
【００３２】
次に、金型７１０の湾曲領域７１６に対応する整形面７４２を有する湾曲領域プランジャー７４０がガラス板７００に向けて下げられる（図７Ｄ）。湾曲領域プランジャー７４０は平坦領域プランジャー７３０の外周を囲み、平坦領域プランジャー７３０とは独立に移動することができる。いくつかの実施形態において、曲げプレスプランジャー７４０は、輻射ヒータ７３０に加えて、または輻射ヒータ７３０の代わりに、湾曲領域を成形温度に加熱するための熱を供給することができる。そのような場合、曲げプレスプランジャー７４０はヒータ８４４を有することができる。いくつかの実施形態において、湾曲領域に対応するガラス板７００の領域は、平坦領域に対応するガラス板７００の領域が成形温度に加熱されていない間、成形温度に加熱することができる。これは、ガラス板７００の幅にわたる温度及び／または圧力のプロファイルを変えることが可能になるから、二個構成金型及び真空垂下に優る三個構成金型の一利点である。金型７１０上に置かれるときのガラス板７００は平坦とすることができるから、平坦領域に対応するガラス板の領域はガラス板の７００の成形温度より低い温度に保たれる。これは、平坦領域に対応するガラス板７００の領域を直接加熱しないことで達成することができる。また、湾曲領域から平坦領域に散逸する熱の効果を相殺するため、金型７１０の平坦領域７１４が冷却チャンバ８１５を有することができ、及び／または平坦領域プランジャー７３０が冷却チャンバ８２５を有することができる。いくつかの実施形態において、湾曲領域プランジャー７４０は上部サーボアクチュエータにより、例えば約０.０１ｍｍ/秒から約１０ｍｍ/秒の範囲の、精密制御された速度で駆動され得る。いくつかの実施形態において、完成整形ガラス品の湾曲領域に対応するガラス板７００の領域を約１０ｋＰａから約１ＭＰａの圧力で加圧することができる。いくつかの実施形態において、完成整形ガラス品の湾曲領域に対応するガラス板７００の領域に印加される熱及び圧力は、湾曲領域が成形されるときの高い応力を防止するに十分に低いが、それでも、外見上の欠陥及び金型痕のガラス板７００への転写を防止するに十分に高い、例えば１０９.６Ｐから１０１１Ｐの範囲の、粘度に湾曲領域を保持する。
【００３３】
整形ガラス品の湾曲領域は、所望の力または位置が達成されるまで、精密制御された速度で湾曲領域プランジャー７４０を下方に移動させることで成形することができる。いくつかの実施形態において、熱はもはや供給されず、曲がりは、それが冷えていく間、応力を解放するため及び跳ね戻りを防止するために加圧下に保持される（図７Ｅ）。図７Ａ〜７Ｅに示されるプロセスは一例に過ぎず、プロセスは別の工程を含むことができる。
【００３４】
いくつかの実施形態において、湾曲の凹面側のガラススカッフィング及び金型痕を防止するため、ガラス７００の湾曲領域と湾曲領域７１６の間に間隙ｇがあるように、金型７１０の整形面７１２を、例えば図９に示されるように、湾曲領域７１６において約１００μｍから約２００μｍ小さくつくることができる。整形面７１２はガラスと金型材料の熱膨張の差を補償するためにも小さくつくる必要がある。粘弾性領域において、ガラスの膨張は急速に大きくなり、金型材料の膨張をこえる。ガラスが冷えるにつれて、ガラスの熱膨張は、ニッケル超合金（インコネル、ハステロイ、等）被覆、黒鉛、炭化ケイ素または炭化タングステンなどの、プレス加工に用いられ得る一般的な金型材料の熱膨張より小さくなるかまたはそれに近づく。
【００３５】
いくつかの実施形態において、金型、平坦領域プランジャー及び湾曲領域プランジャーは有孔とすることができ、加圧ガス源に接続することができる。これにより、ガラス板が金型、平坦領域プランジャー及び湾曲領域プランジャーと接触しないように、ガラス板と金型、平坦領域プランジャー及び湾曲領域プランジャーの間に圧縮性ガス層を形成することが可能になる。これは、ガラス板と金型、平坦領域プランジャー及び湾曲領域プランジャーの接触は整形ガラス品に外見上の欠陥を生じさせ得るから、利点であり得る。また、ニッケル合金などの、金型部品のための代表的な材料は熱いガラスとの接触の結果として数１００サイクル毎に補修または再被覆することも必要である。ガラス板と金型、平坦領域プランジャー及び湾曲領域プランジャーの間の圧縮性ガス層の存在は、ガラス板が金型部品と接触しないから、上記の問題を最小限に抑えるかまたは排除することができ、よって金型の寿命を延ばすことができる。
【００３６】
図１０Ａ〜１０Ｅは、以下で説明されるように金型７１０’，平坦領域プランジャー７２０’及び湾曲領域プランジャー７４０’が有孔性であることを除いて、図７Ａ〜７Ｅに示したプロセスに類似の、平坦領域及び湾曲／曲がり領域を有する三次元（３Ｄ）整形ガラス品を形成するためのプロセス例を示す。金型７１０’，平坦領域プランジャー７２０’及び湾曲領域プランジャー７４０’は、窒素またはアルゴンなどの、ただしこれらには限定されない、化学的不活性加圧ガス源に接続することができる。ガスはガス源から金型７１０’，平坦領域プランジャー７２０’及び湾曲領域プランジャー７４０’を通ってそれぞれの整形面７１２’，７２２’及び７４２’に流れることができる。いくつかの実施形態において、金型７１０’，平坦領域プランジャー７２０’及び湾曲領域プランジャー７４０’のそれぞれは、金属、黒鉛またはムライトなどの、ただしこれらには限定されない、有孔材料で作製することができる。いくつかの実施形態において、金型７１０’，平坦領域プランジャー７２０’及び湾曲領域プランジャー７４０’は、それぞれの周に沿って、整形面７１２’，７２２’及び７４２’並びに加圧ガス源に接続された表面以外は無孔であるように作製することができる。別の実施形態において、金型７１０’，平坦領域プランジャー７２０’及び湾曲領域プランジャー７４０’はステンレス鋼またはニッケルなどの、ただしこれらには限定されない、無孔材料で作製することができ、加圧ガス源と整形面７１２’，７２２’及び７４２’の間に孔を設けるため、金型７１０’，平坦領域プランジャー７２０’及び湾曲領域プランジャー７４０’にドリル加工で孔のマトリクスを形成することができる。いくつかの実施形態において、孔は、ガラス表面に跡がつかないような大きさにすることができる。いくつかの実施形態において、金型７１０’，平坦領域プランジャー７２０’及び湾曲領域プランジャー７４０’は非等方性材料で作製することができる。
【００３７】
金型７１０’を通るガス流は、例えば図１０Ａに示されるように、ガラス板を支持できるガス床としてはたらくガス層を整形面７１２’とガラス板の間に形成するに十分な流量及び／または圧力にあることができる。平坦領域プランジャー７２０’を通るガス流は、例えば図１０Ｂに示されるように、ガラス板の平坦性を維持するに十分な圧縮力を与えるためのガス層を整形面７２２’とガラス板の間に形成するに十分な流量及び／または圧力にあることができる。同様に、湾曲領域プランジャー７４０’を通るガス流は、例えば図１０Ｅに示されるように、ガラス板の湾曲領域をつくるに十分な圧縮力を与えるためのガス層を整形面７４２’とガラス板の間に形成するに十分な流量及び／または圧力にあることができる。
【００３８】
ガラス板の厚さは局所空気支持面応答に依存して変わり得るが、いくつかの実施形態においては、約１μｍ程度、約１０μｍ程度、約１００μｍ程度、ないしそれ以上であり得る。それぞれのガス層の厚さは同じであるかまたは異なり得る。例えば、平坦領域プランジャー７２０’と金型７１０’の間のガス層の厚さは湾曲領域プランジャー７４０’と金型７１０’の間のガス層の厚さと異なり得る。それぞれのガス層にかかる圧縮力または荷重はガス層の長さに沿って変わり得る。いくつかの実施形態において、ガスを加熱することができる。いくつかの実施形態において、上で論じたように、「三個構成」金型の利点はガラスの幅にかけて圧力プロファイルを変えることが可能になることである。したがって、いくつかの実施形態において、それぞれのガス層の圧縮力または荷重及び厚さは異なることができ、別の実施形態においては同じとすることができる。
【００３９】
いくつかの実施形態において、図１０Ａ〜１０Ｅに示される三個構成金型装置の断面図は、金型７１０’，平坦領域プランジャー７２０’及び湾曲領域プランジャー７４０’が孔を有し、ガス源からガスを送配するための配管があることを除いて、図８に示される装置と同じとすることができる。いくつかの実施形態において、金型の上流のガス源にコンプレッサが接続される。いくつかの実施形態において、ガスは圧力調整器を通して定圧で供給することができる。別の実施形態において、ガスは、圧力を調節して一定のガス流を提供する能動コントローラを用いて、定流量で供給することができる。
【００４０】
図１０Ａ〜１０Ｅは、それぞれが有孔である金型７１０’，平坦領域プランジャー７２０’及び湾曲領域プランジャー７４０’を示すが、これは例に過ぎない。有孔及び無孔の金型部品のいかなる組み合わせも用いることができる。
【００４１】
図７Ａ〜７Ｅ，８，及び１０Ａ〜Ｅは三個構成金型を示すが、いくつかの実施形態においては、ガラス品の所望の形状に依存して、成形装置は四個構成金型、五個構成金型、六個構成金型またはさらに多構成の金型を備えることができる。いくつかの実施形態において、成形装置は、整形ガラス品の縁端が２つより多くの曲がり／湾曲を有していれば、三個より多くの金型部品を有するであろう。そのような場合、金型の整形面上の対応する第１の湾曲領域の上方に配置され、第１の湾曲領域と位置合わせされた、第１の湾曲領域のための第１の湾曲領域プランジャー及び、金型の整形面上の対応する第２の湾曲領域の上方に配置され、第２の湾曲領域と位置合わせされた、第２の湾曲領域のための第２の湾曲領域プランジャーがあり得よう。別の実施形態において、ガラス品の所望の形状が中間に湾曲領域がある複数の不連続な平坦領域を有していれば、成形装置はそれぞれの平坦領域のための平坦領域プランジャー及びそれぞれの湾曲領域のための湾曲領域プランジャーを備えることができる。
【００４２】
本明細書に説明されるプロセスに適用できる別のプロセス技法及び方法には、米国特許出願公開第２０１０／００００２５９号（ユクレインチック(Ukrainczyk)の明細書、「整形ガラス品の作製方法(Method of Making Shaped Glass Articlrs)」）、欧州特許出願第２４５７８８１号（コーニング社(Corning Incorporated)，「材料シートを曲げて成形品にするための方法及び装置(Method and Apparatus for Bending a Sheet of Material into Shaped Article)」）として公開された、欧州特許出願第１０３０６３１７.８号の明細書、米国特許出願公開第２０１２／０２９７８２８号（ベイリー(Bailey)等，「ガラス成形システム並びに関連装置及び方法(Glass Molding System and Related Apparatus and Method)」）として公開された、米国特許出願第１３／４８０１７２号の明細書、米国特許出願第２０１３／００８６９４８号（ビッソン(Bisson)等，「薄ガラス板をきつく曲げるための装置及び方法(Apparatus and Method for Tight Bending Thin Glass Sheets)」）として公開された、米国特許出願第１３／６４７０４３号がその恩典を主張する、米国仮特許出願第６１／５４５３３２号の明細書及び、国際公開第２０１３／０５５８９号（ビッソン等，「薄ガラス板の再整形(Reshaping Thin Glass Sheets)」）として公開された、国際特許出願第ＵＳ１２／５８９５０号がその恩典を主張する、米国仮特許出願第６１／５４５３２９号の明細書に説明されるプロセス技法及び方法がある。これらの明細書は全て本明細書に参照として含められる。２Ｄガラス板は、ロールプロセス、フュージョンプロセス、フロートプロセス、等を含む、任意の既知のプロセスで作製することができる。
【００４３】
上で論じたように、いくつかの実施形態において、３Ｄカバーガラスの前面カバーガラス区画（例えば２０２）は平坦である。いくつかの実施形態において、平坦前面ガラスは、ＦｌａｔＭａｓｔｅｒ（登録商標）計測器によって測定して、２５ｍｍ×２５ｍｍの面積にわたって、±１０μｍ、±２５μｍ、±５０μｍ、±７５μｍ、±１００μｍ、±１２５μｍ、±１５０μｍ、±１００μｍ、±２００μｍ、±２５０μｍ、±３００μｍまたは±４００μｍより良い平坦性を有する。一実施形態において、平坦前面カバーガラス区画は、ＦｌａｔＭａｓｔｅｒ計測器によって測定して、２５ｍｍ×２５ｍｍの面積にわたり±１００μｍより良い平坦性を有する。別の実施形態において、前面カバーガラス区画は湾曲させることができる。
【００４４】
いくつかの実施形態において、３Ｄカバーガラスのそれぞれの側面カバーガラス区画（例えば２０４）は湾曲を有する。湾曲の角度及び半径は電子デバイスの周縁の形状寸法に基づいて選ぶことができる。一実施形態において湾曲角度は、０より大きく、９０°までの範囲にある。いくつかの実施形態において、湾曲半径は１ｍｍより大きい。いくつかの実施形態において、湾曲半径は、約０.２５，０.５，０.７５，１.０，１.２５，１.５，１.７５，２.０，２.２５，２.５，２.７５，３.０，３.５，４.０，４.５，５.０，６.０，７.０，８.０，９.０，１０.０，１５.０，２０.０ｍｍまたはそれ以上である。いくつかの実施形態において、湾曲は、ブルメスター曲線によって表されるものなどの、変化する半径を有する複合湾曲である。別の実施形態において、湾曲角度は９０°より大きい。
【００４５】
いくつかの実施形態において、３Ｄカバーガラスは一般に、０.３ｍｍから３ｍｍの範囲にある一様な壁厚を有する。いくつかの実施形態において、厚さは、約０.３，０.４，０.５，０.６，０.７，０.８，０.９，１.０，１.１，１.２，１.３，１.４，１.５，１.６，１.７，１.８，１.９，２.０，２.１，２.２，２.３，２.４，２.５，２.６，２.７，２.８，２.９または３.０ｍｍである。一実施形態において、カバーガラス壁の壁厚の全変動は±１００μｍ以内である。別の実施形態において、カバーガラス壁の壁厚の全変動は、±１０μｍ、±２０μｍ、±３０μｍ、±４０μｍ、±５０μｍ、±６０μｍ、±７０μｍ、±８０μｍ、±９０μｍ、±１００μｍ、±１２５μｍ、±１５０μｍ、±２００μｍまたは±２５０μｍ以内である。
【００４６】
３Ｄカバーガラスは内表面及び外表面を有する。３Ｄカバーガラスが電子デバイス上に配置される場合には、内表面がアセンブリの内側にあり、外表面がアセンブリの外側にあるであろう。それぞれの表面は平滑であり、この平滑性は表面粗さで表すことができる。一実施形態において、３Ｄカバーガラスのそれぞれの表面の平均表面粗さ（Ｒａ）は１ｎｍより小さい。別の実施形態において、３Ｄカバーガラスのそれぞれの表面の平均表面粗さ（Ｒａ）は０.７ｎｍより小さい。いくつかの実施形態において、３Ｄカバーガラスのそれぞれの表面の平均表面粗さ（Ｒａ）は、０.１，０.２，０.３，０.４，０.５，０.６，０.７，０.８，０.９，１.０，１.１，１.２，１.３，１.４，１.５，１.６，１.７，１.８，１.９，２.０，２.１，２.２，２.３，２.４，２.５，２.６，２.７，２.８，２.９または３.０ｎｍより小さい。別の実施形態において、３Ｄカバーガラスの少なくとも一方の表面の平均表面粗さ（Ｒａ）は０.３ｎｍより小さい。いくつかの実施形態において、３Ｄカバーガラスの少なくとも一方の表面の平均表面粗さ（Ｒａ）は、０.１，０.２，０.３，０.４，０.５，０.６，０.７，０.８，０.９，１.０，１.１，１.２，１.３，１.４，１.５，１.６，１.７，１.８，１.９，２.０，２.１，２.２，２.３，２.４，２.５，２.６，２.７，２.８，２.９または３.０ｎｍより小さい。
【００４７】
内表面及び外表面の表面粗さは同じであるかまたは異なることができる。例えば、３Ｄカバーガラスが金型で作製され、３Ｄカバーガラスの成形中に一方の表面だけが金型と接触する場合に、表面粗さは異なり得る。一般に、金型と接触している３Ｄカバーガラスの表面が外表面になるであろう。しかし、金型と接触していない３Ｄカバーガラスの表面が外側表面になるであろうように金型を設計することが可能である。
【００４８】
いくつかの実施形態において、３Ｄカバーガラスの表面は基本的に無欠陥である。「基本的に無欠陥」とは、表面に、光学顕微鏡法で測定して、直径が１５０μｍより大きい圧痕（または窪み）がないことを意味する。いくつかの実施形態において、光学顕微鏡法で測定して、表面のいずれの２５ｍｍ×２５ｍｍ領域においても、直径が１５０μｍより大きい圧痕（または窪み）の個数は平均で、５０，４０，３０，２０，１０，５，４，３，２または１より少ない。
【００４９】
いくつかの実施形態において、３Ｄカバーガラスは透明であって、４００ｎｍから８００ｎｍの波長範囲において８５％より高い光透過率を有する。いくつかの実施形態において、３Ｄカバーガラスは透明であって、４００ｎｍから８００ｎｍの波長範囲において、７５％、８０％、８５％、８７％、９０％、９３％、９５％、９７％または９９％より高い光透過率を有する。
【００５０】
３Ｄカバーガラスの一領域を半透明または不透明にするため、３Ｄカバーガラスの表面に被膜を着けることができる。被膜が着けられていない３Ｄカバーガラスの領域は、電子デバイスディスプレイを見ること及びディスプレイとのインタラクションを可能にするであろう、前面カバーガラス区画上の透明開口になり得る。
【００５１】
いくつかの実施形態において、３Ｄカバーガラスは圧縮応力により耐損傷性である。いくつかの実施形態において、ガラス表面における圧縮応力は３００ＭＰａより高い。一実施形態において、カバーガラスは、２５０，３００，３５０，４００，４５０，５００，５５０，６００，６５０，７００，７５０，８００，８５０，９００，９５０，１０００ＭＰａより高いかまたはさらに高い圧縮応力を有する。３Ｄカバーガラス（または３Ｄカバーガラスの作製に用いられる２Ｄガラス板）は３００ＭＰａより高い圧縮応力を達成するための強化プロセスにかけることができる。いくつかの実施形態において、３Ｄカバーガラスは、３００ＭＰａより高い圧縮応力及び少なくとも２５μｍのイオン交換層深さの組合せを達成するため、イオン交換化学強化プロセスにかけられる。いくつかの実施形態において、イオン交換層深さは少なくとも、１０，１５，２０，２５，３０，３５，４０，４５または５０μｍである。イオン交換層深さはガラスの表面からガラス内にかけて測定される。イオン交換層の特徴はガラス格子構造内の大径イオンの存在である。
【００５２】
いくつかの実施形態において、３Ｄカバーガラスは耐損傷性であり、これは硬度及び／または耐かき傷性によって表される。一実施形態において、３Ｄカバーガラスはモース硬度で７より高い硬度を有する。いくつかの実施形態において、３Ｄカバーガラスはモース硬度で、約６，６.３，６.５，６.７，７.０，７.３，７.５，７.７，８，８.３，８.５，８.７または９の硬度を有する。
【００５３】
本明細書に説明されるガラス組成の原材料及び／またはその作製に用いられる装置の結果として、意図的に添加されたのではない、いくつかの不純物または成分が最終ガラス組成に存在し得る。そのような材料はガラス組成に微量で存在し、本明細書では「混入物」と称される。
【００５４】
本明細書に用いられるように、化合物を０モル％含むガラス組成は、その化合物、分子または元素が組成に意図的に添加されてはいないが、それでも、組成がその化合物を一般には不定量または痕跡量で含み得ることを意味すると定義される。同様に、「無鉄」、「無アルカリ土類金属」、「無重金属」等は、その化合物、分子または元素が組成に意図的に添加されてはいないが、それでも、組成が鉄、アルカリ土類金属または重金属等を、大体において、不定量または痕跡量で含み得ることを意味すると定義される。
【００５５】
いくつかの実施形態において、３Ｄカバーガラスはアルカリアルミノケイ酸ガラス組成で作製される。一例のアルカリアルミノケイ酸ガラス組成は、約６０モル％から約７０モル％のＳｉＯ２，約６モル％から約１４モル％のＡｌ２Ｏ３，０モル％から約１５モル％のＢ２Ｏ３，０モル％から約１５モル％のＬｉ２Ｏ，０モル％から約２０モル％のＮａ２Ｏ，０モル％から約１０モル％のＫ２Ｏ，０モル％から約８モル％のＭｇＯ，０モル％から約１０モル％のＣａＯ，０モル％から約５モル％のＺｒＯ２，０モル％から約１モル％のＳｎＯ２，０モル％から約１モル％のＣｅＯ２，約５０ｐｐｍより少ないＡｓ２Ｏ３及び約５０ｐｐｍより少ないＳｂ２Ｏ３を含み、１２モル％≦Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ≦２０モル％及び０モル％≦ＭｇＯ＋ＣａＯ≦１０モル％である。このアルカリアルミノケイ酸ガラスは米国特許第８１５８５４３号（シヌー・ゴメス(Sinue Gomez)等，「ケイ酸ガラス用清澄剤(Fining Agents for Silicate Glasses)」）の明細書に説明されている。
【００５６】
別の例のアルカリアルミノケイ酸ガラス組成は、少なくとも約５０モル％のＳｉＯ２及び少なくとも約１１モル％のＮａ２Ｏを含み、圧縮応力は少なくとも９００ＭＰａである。いくつかの実施形態において、ガラスはさらに、Ａｌ２Ｏ３及び、Ｂ２Ｏ３，Ｋ２Ｏ，ＭｇＯ及びＺｎＯの内の少なくとも１つを含み、−３４０＋２７.１・Ａｌ２Ｏ３−２８.７・Ｂ２Ｏ３＋１５.６・Ｎａ２Ｏ−６１.４・Ｋ２Ｏ＋８.１・(ＭｇＯ＋ＺｎＯ)≧０モル％である。特定の実施形態において、ガラスは、約７モル％から約２６モル％のＡｌ２Ｏ３，０モル％から約９モル％のＢ２Ｏ３，約１１モル％から約２５モル％のＮａ２Ｏ，０モル％から約２.５モル％のＫ２Ｏ，０モル％から約８.５モル％のＭｇＯ及び０モル％から約１.５モル％のＣａＯを含む。このガラスは、米国特許出願公開第２０１３／０００４７５８号（マシュー・ジェイ・ディネカ(Mathew J. Deineka)等，「高圧縮応力をもつイオン交換可能なガラス(Ion Exchangeable Glass with High Compressive Stress)」）として公開された、米国特許出願第１３／５３３２９８号がその恩典を主張する、２０１１年７月１日に出願された、米国仮特許出願第６１／５０３７３４号の明細書に説明されている。これらの特許出願の明細書の内容はそれぞれの全体が本明細書に参照として含められる。
【００５７】
上述したタイプのガラス組成及びアルカリアルミノケイ酸ガラスに加えて、別のタイプのガラス組成を３Ｄカバーガラスに用いることができる。例えば、アルカリアルミノホウケイ酸ガラス組成を３Ｄカバーガラスに用いることができる。いくつかの実施形態において、用いられるガラス組成は、一般に大径のアルカリ金属イオンまたはアルカリ土類金属イオンで交換され得る小径のアルカリ金属イオンまたはアルカリ土類金属イオンを含有するガラス組成である、イオン交換可能なガラス組成である。イオン交換可能なガラスの別の例は、米国特許第７６６６５１１号（エリスン(Ellison)等：２００８年１１月２０日）、第４４８３７００号（フォーカー・ジュニア(Forker, Jr)等：１９８４年１１月２０日）及び第５６７４７９０号（アラウヨ(Araujo)：１９９７年１０月７日）の明細書、並びに、米国特許出願公開第２００９／０１４２５６８号として公開された、米国特許出願第１２／２７７５７３号（ディネカ等：２００８年１１月２５日）、米国特許第８１５８５４３号として発行された、米国特許出願第１２／３９２５７７号（ゴメス等：２００９年２月２５日）、米国特許出願公開第２０１１／００４５９６１号として公開された、米国特許出願第１２／８５６８４０号（ディネカ等：２０１０年８月１０日）、米国特許第８５８６７９２号として発行された、米国特許出願第１２／８５８４９０号（ベアフット(Barefoot)等：２０１０年８月１８日）及び、米国特許出願公開第２０１２／０１３５２２６号として公開された、米国特許出願第１３／３０５２７１号（ブックバインダー(Bookbinder)等：２０１０年１１月２８日）の明細書に見ることができる。
【００５８】
本明細書に説明される方法にしたがって作製された、３Ｄカバーガラスなどの、三次元整形ガラス品は平面ディスプレイを有する電子デバイスを覆うために用いることができる。３Ｄカバーガラスはディスプレイを保護し、同時にディスプレイを見ること及びディスプレイとのインタラクションを可能にするであろう。３Ｄカバーガラスは、ディスプレイが配されている、電子デバイスの前面側を覆うための前面カバーガラス区画及び、電子デバイスの縁端を包むための１つ以上の側面カバーガラス区画を有する。前面カバーガラス区画は（１つまたは複数の）側面カバーガラス区画と連続している。
【実施例】
【００５９】
以下の実施例によって様々な実施形態がさらに明瞭になるであろう。
【００６０】
対照実施例１
コーニング製品番号２３１７のガラス組成を有するガラス板を、（１）平坦領域プランジャーの下と湾曲領域プランジャーの下でガラス板が異なる温度に加熱される三個構成金型によるプレスプロセス及び（２）ガラス板がその全長にわたって一様に加熱されるに二個構成金型を用いる従来の等温プレスプロセスを用いて、三次元整形ガラス品に整形した。図１１は２つのプロセスの熱サイクルを比較している。三個構成金型では、下部金型が等温プロセスにおけるよりかなり短時間の温度逸脱を有するため、熱サイクルがかなり短くなっている。三個構成金型プロセスにおいて、湾曲領域にある金型を除いて、金型は５５０〜５７０℃と６２０℃の間をサイクルする。従来の等温プレスプロセスにおいて、金型は５５０〜５７０℃と、かなり高い７００℃の間でサイクルし、したがった温度上昇時間及び冷却時間のいずれも長くなる。これは、ガラス板の幅にかけて温度プロファイルを変えることを可能にする、三個構成金型の使用の、二個構成金型に優る有益性を示す。
【００６１】
対照実施例２
（１）例えば図１０Ａ〜１０Ｅに示されるような、三個構成有孔金型によるプレスプロセス及び（２）例えば図１２Ａ〜１２Ｄに示されるような、二個構成有孔金型によるプレスプロセスを用いるガラス板の三次元整形ガラス品への整形に対するシミュレーションを実施した。図１２Ａ〜１２Ｄに見られるように、平坦領域１１１４及び湾曲領域１１１６を含む整形面１１１２を有する有孔下部金型１１１０と平坦領域１１２４及び湾曲領域１１２６を含む整形面１１２２を有する有孔上部金型１１２０の間でガラス板１１００が加圧される。整形面１１１２と１１２２の形状は相補である。図１３は、二個構成金型についての、７７０℃に加熱された７００μｍ厚ガラスの長さに沿う圧力プロファイルを示し、図１４は、三個構成金型についての、７７０℃に加熱された７００μｍ厚ガラスの幅に沿う圧力プロファイルを示す。図１３と図１４を比較することでわかるように、二個構成金型を用いるプロセスにおいてガラス板は平坦領域において座屈しているが、三個構成金型を用いるプロセスにおいては座屈がおこっていない。これも、温度プロファイルを制御できることが平坦領域におけるガラスの座屈を防止するから、やはり、ガラス板の幅にかけて温度プロファイルを変えることを可能にする、三個構成金型の使用の、二個構成金型に優る有益性を示す。
【００６２】
本発明の方法、装置及び組成を限られた数の実施形態に関して説明したが、本開示の恩恵を有する当業者には、本開示の範囲を逸脱しない別の実施形態が案出され得ることが当然であろう。したがって、本発明の範囲は添付される特許請求の範囲によってのみ限定されるべきである。
【符号の説明】
【００６３】
１００ａ，１００ｂ    整形カバーガラス
１０２ａ，１０２ｂ    平坦（またはほぼ平坦）中央領域
１０４ａ，１０４ｂ    曲がり／湾曲辺
２００    整形ガラス品
２０２    前面／背面カバーガラス区画
２０４    側面カバーガラス区画
２０６    側面カバーガラス区画縁端
７００    ２Ｄガラス板
７１０，７１０’    金型
７１２，７１２’    整形面
７１４，    平坦領域
７１６    湾曲領域
７２０，７２０’    平坦領域プランジャー
７２２，７２２’    平坦領域プランジャーの整形面
７３０    輻射ヒータ
７４０，７４０’    湾曲領域プランジャー／曲げプレスプランジャー
７４２，７４２’    湾曲領域プランジャーの整形面
８１３，８２３    サーボ駆動アクチュエータ
８１５，８２５    冷却チャンバ
８１８    位置合わせピン
８４４    ヒータ
１１００    ガラス板
１１１０    下部金型
１１１２    下部金型の整形面
１１１４    下部金型の整形面の平坦領域
１１１６    下部金型の整形面の湾曲領域
１１２０    上部金型
１１２２    上部金型の整形面
１１２４    上部金型の整形面の平坦領域
１１２６    上部金型の整形面の湾曲領域
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７Ａ−７Ｅ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１０Ｅ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【図１３】
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【図１４】
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