強(qiáng)化玻璃基板及其制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明的強(qiáng)化玻璃基板，其是利用浮法成形而成的強(qiáng)化玻璃基板，其特征在于，其底面的壓縮應(yīng)力值大于頂面的壓縮應(yīng)力值。
【專(zhuān)利說(shuō)明】強(qiáng)化玻璃基板及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及強(qiáng)化玻璃基板及其制造方法，尤其涉及適合作為移動(dòng)電話、數(shù)碼相機(jī)、PDA(便攜末端)、太陽(yáng)能電池的外罩玻璃、或者顯示器尤其觸摸面板顯示器的基板的強(qiáng)化玻璃基板及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]移動(dòng)電話、數(shù)碼相機(jī)、PDA、觸摸面板顯示器、大型電視、無(wú)線充電器等設(shè)備存在日益普及的傾向。
[0003]以往，在這些用途中使用亞克力等樹(shù)脂基板作為用于保護(hù)顯示器的保護(hù)部件。但是，由于樹(shù)脂基板的楊氏模量低，因此在用筆或人的手指等按壓顯示器的顯示面時(shí)容易彎曲，有時(shí)會(huì)因樹(shù)脂基板與內(nèi)部的顯示器接觸而發(fā)生顯示不良。此外，樹(shù)脂基板還存在表面容易被劃傷、可視性容易降低等問(wèn)題。作為解決這些問(wèn)題的一個(gè)方法，有使用玻璃基板作為保護(hù)部件的方法。對(duì)于被用作保護(hù)部件的玻璃基板(外罩玻璃)要求具有以下特性:(1)具有高機(jī)械強(qiáng)度；(2)低密度且輕質(zhì)；(3)能夠廉價(jià)地進(jìn)行大量供給；(4)泡品質(zhì)優(yōu)異；(5)在可視區(qū)域中具有高透光率；(6)具有高楊氏模量以便在用筆或手指等按壓表面時(shí)難以彎曲等。尤其在不滿(mǎn)足(I)的要件時(shí)，由于不滿(mǎn)足作為保護(hù)部件的用途，所以一直使用利用離子交換等進(jìn)行強(qiáng)化后的玻璃基板(所謂強(qiáng)化玻璃基板)(參照專(zhuān)利文獻(xiàn)1、2、非專(zhuān)利文獻(xiàn)I)。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0005]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0006]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本特 開(kāi)2006-83045號(hào)公報(bào)
[0007]專(zhuān)利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)2011-88763號(hào)公報(bào)
[0008]非專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0009]非專(zhuān)利文獻(xiàn)1:泉谷徹朗等、《新型玻璃及其物性》、第一版、株式會(huì)社經(jīng)營(yíng)系統(tǒng)研究所、1984 年 8 月 20 日、p.451-498

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]發(fā)明所要解決的課題
[0011]但是，浮法是能夠廉價(jià)且大量地制作大型、薄型的玻璃基板的成形方法。若利用浮法成形強(qiáng)化用玻璃基板，則能夠使強(qiáng)化玻璃基板的制造成本低廉化。例如，在專(zhuān)利文獻(xiàn)2中公開(kāi)了一種強(qiáng)化玻璃基板，其利用浮法成形而成，作為玻璃組成，以摩爾％計(jì)含有Si026 7~75%,Al2O3O ~4%、Na207 ~15%、K201 ~9%、Mg06 ~14%、Ca00 ~l%、Zr020 ~1.5%,Si02+Al20371~75%、Na20+K2012~20%，并且該強(qiáng)化玻璃基板的厚度為1.5mm以下。
[0012]但是，若對(duì)利用浮法成形而得的強(qiáng)化用玻璃基板進(jìn)行離子交換處理，則在玻璃制造工序中，與錫浴接觸的一側(cè)的面(以下稱(chēng)為底面。)和其相反側(cè)的面(以下稱(chēng)為頂面。)的玻璃制造工序中的熱過(guò)程不同，因此產(chǎn)生強(qiáng)化玻璃基板在頂面?zhèn)瘸释範(fàn)盥N曲等問(wèn)題。若強(qiáng)化玻璃基板的翹曲量大，則強(qiáng)化玻璃基板的成品率降低。尤其強(qiáng)化玻璃基板越大型化和/或薄型化，則該傾向越顯著。此外，在對(duì)大型和/或薄型的強(qiáng)化用玻璃基板進(jìn)行離子交換處理后得到規(guī)定尺寸的強(qiáng)化玻璃基板時(shí)，該影響變大。
[0013]為此，本發(fā)明的技術(shù)課題在于發(fā)明出即便利用浮法成形而翹曲量也小的強(qiáng)化玻璃基板及其制造方法。
[0014]用于解決課題的手段
[0015]本發(fā)明人等進(jìn)行了各種研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過(guò)使利用浮法成形而成的強(qiáng)化玻璃基板中底面的壓縮應(yīng)力值大于頂面的壓縮應(yīng)力值，從而能夠解決上述技術(shù)課題，以至完成本發(fā)明。即，本發(fā)明的強(qiáng)化玻璃基板，其是利用浮法成形而成的強(qiáng)化玻璃基板，其特征在于，底面的壓縮應(yīng)力值大于頂面的壓縮應(yīng)力值。在此，“壓縮應(yīng)力值”是指:在使用表面應(yīng)力計(jì)(例如東芝株式會(huì)社制造的FSM-6000)觀察試樣時(shí)，由觀察到的干涉條紋的條數(shù)和其間隔所計(jì)算出的值。
[0016]如上所述，在利用浮法成形強(qiáng)化用玻璃基板時(shí)，在玻璃制造工序中使頂面和底面的熱過(guò)程不同。利用該影響在頂面形成Na2O富集層。若在頂面形成Na2O富集層，則會(huì)促進(jìn)頂面的離子交換性能。結(jié)果使頂面的壓縮應(yīng)力值大于底面的壓縮應(yīng)力值。此外，Sn從錫浴擴(kuò)散到強(qiáng)化用玻璃基板的底面，形成Sn擴(kuò)散層。若形成Sn擴(kuò)散層，則該部分在組成上變得不均勻。若對(duì)該狀態(tài)的強(qiáng)化用玻璃基板進(jìn)行離子交換處理，則出現(xiàn)強(qiáng)化玻璃基板在頂面?zhèn)瘸释範(fàn)盥N曲的現(xiàn)象。
[0017]為此，本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn):其詳細(xì)的機(jī)制雖然還在調(diào)查之中，但若使底面的壓縮應(yīng)力值大于頂面的壓縮應(yīng)力值，則能夠降低強(qiáng)化玻璃基板的翹曲量。作為使底面的壓縮應(yīng)力值大于頂面的壓縮應(yīng)力值的方法，可舉出例如以下方法:以某種程度除去強(qiáng)化用玻璃基板的頂面的Na2O富集層，使頂面的離子交換性能降低后，進(jìn)行離子交換處理。此外，還設(shè)想出在使強(qiáng)化玻璃基板的頂面與裝置(setter)接觸的狀態(tài)下對(duì)其進(jìn)行退火處理后進(jìn)行離子交換處理的方法。
[0018]第二，本發(fā)明的強(qiáng)化玻璃基板的Λ CS (底面的壓縮應(yīng)力值-頂面的壓縮應(yīng)力值)優(yōu)選為5~39MPa。由此，可以更可靠地降低強(qiáng)化玻璃基板的翹曲量。
[0019]第三，本發(fā)明的強(qiáng)化玻璃基板的翹曲率優(yōu)選低于0.20%。在此，“翹曲率”是指絕對(duì)值，其可利用例如最大位移量/玻璃寬度的式子計(jì)算得出?！白畲笪灰屏俊蹦軌蚶眉す馕灰朴?jì)等來(lái)測(cè)定。
[0020]第四，本發(fā)明的強(qiáng)化玻璃基板中，優(yōu)選:作為玻璃組成，以質(zhì)量％計(jì)含有Si0240~71%,A12037 ~21 %、Li2O0 ~1%、Na207 ~20%、K2O0 ~15%。
[0021]第五，本發(fā)明的強(qiáng)化玻璃基板優(yōu)選利用離子交換進(jìn)行強(qiáng)化而成。
[0022]第六，本發(fā)明的強(qiáng)化玻璃基板的應(yīng)力厚度優(yōu)選為10μm以上。在此，“應(yīng)力厚度”是指:在使用表面應(yīng)力計(jì)(例如東芝株式會(huì)社制造的FSM-6000)觀察試樣時(shí)，由所觀察到的干涉條紋的條數(shù)和其間隔所計(jì)算出的值。
[0023]第七，本發(fā)明的強(qiáng)化玻璃基板的內(nèi)部拉伸應(yīng)力優(yōu)選為200MPa以下。在此，“內(nèi)部拉伸應(yīng)力”是利用下式計(jì)算出的值。
[0024]內(nèi)部拉伸應(yīng)力=(壓縮應(yīng)力值X應(yīng)力厚度)/ (板厚-應(yīng)力厚度X 2)
[0025]第八，本發(fā)明的強(qiáng)化玻璃基板的板厚優(yōu)選為1.0mm以下。
[0026]第九，本發(fā)明的強(qiáng)化玻璃基板的液相粘度優(yōu)選為104_°dPa.s以上。在此，“液相粘度”是指利用鉬球提拉法對(duì)液相溫度下的玻璃的粘度進(jìn)行測(cè)定得到的值?！耙合鄿囟取笔侵?將通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)篩30目(篩孔500 μ m)且殘留在50目(篩孔300 μ m)的玻璃粉末裝入鉬舟，在溫度梯度爐中保持24小時(shí)后，析出結(jié)晶的溫度。
[0027]第十，本發(fā)明的強(qiáng)化玻璃基板優(yōu)選被用作顯示器的外罩玻璃。
[0028]第十一，本發(fā)明的強(qiáng)化用玻璃基板，其是利用浮法成形而成的強(qiáng)化用玻璃基板，其特征在于，將該強(qiáng)化用玻璃基板在440°C的KNO3熔融鹽中浸潰6小時(shí)時(shí)，其底面的壓縮應(yīng)力值大于頂面的壓縮應(yīng)力值。
[0029]第十二，本發(fā)明的強(qiáng)化用玻璃基板，其是利用浮法成形而成的強(qiáng)化用玻璃基板，其特征在于，將該強(qiáng)化用玻璃基板在440°C的KNO3熔融鹽中浸潰6小時(shí)時(shí)，其翹曲率小于0.20%。
[0030]第十三，本發(fā)明的強(qiáng)化玻璃基板的制造方法，其特征在于，其具有:
[0031](I)成形工序，利用浮法成形為板狀，從而得到強(qiáng)化用玻璃基板；
[0032](2)研磨工序，對(duì)強(qiáng)化用玻璃基板的頂面和/或底面進(jìn)行研磨；
[0033](3)強(qiáng)化工序，對(duì)強(qiáng)化用玻璃基板進(jìn)行離子交換處理，從而使底面的壓縮應(yīng)力值大于頂面的壓縮應(yīng)力值。
[0034]第十四，本發(fā)明的強(qiáng)化玻璃基板的制造方法中，優(yōu)選:上述研磨工序?yàn)閮H對(duì)頂面進(jìn)行研磨的工序或者對(duì)頂面和底面進(jìn)行研磨并且頂面的研磨厚度大于底面的研磨厚度的工序。
【具體實(shí)施方式】
[0035](I)強(qiáng)化玻璃基板
[0036]本發(fā)明的實(shí)施方式的強(qiáng)化玻璃基板在其表面具有壓縮應(yīng)力層。作為在表面形成壓縮應(yīng)力層的方法，可以使用物理鋼化法，更優(yōu)選使用化學(xué)鋼化法?；瘜W(xué)鋼化法是在玻璃的應(yīng)變點(diǎn)以下的溫度下利用離子交換處理將離子半徑大的堿離子導(dǎo)入到玻璃的表層的方法。若利用化學(xué)鋼化法形成壓縮應(yīng)力層，則即使在板厚較小的情況下，也能夠適當(dāng)?shù)匦纬蓧嚎s應(yīng)力層，并且即使在形成壓縮應(yīng)力層后切斷強(qiáng)化玻璃基板，也會(huì)如風(fēng)冷強(qiáng)化法等物理鋼化法那樣不容易破壞強(qiáng)化玻璃基板。
[0037]在本實(shí)施方式的強(qiáng)化玻璃基板中，ACS (底面的壓縮應(yīng)力值-頂面的壓縮應(yīng)力值)優(yōu)選為5~39MPa、更優(yōu)選為8~30MPa、特別優(yōu)選為10~25MPa。若Λ CS過(guò)小，則強(qiáng)化玻璃基板容易在頂面?zhèn)瘸释範(fàn)盥N曲，因此強(qiáng)化玻璃基板的翹曲量容易變大。另一方面，若ACS過(guò)大，則強(qiáng)化玻璃基板容易在底面?zhèn)瘸释範(fàn)盥N曲，因此強(qiáng)化玻璃基板的翹曲量容易變大。
[0038]在本實(shí)施方式的強(qiáng)化玻璃基板中，翹曲率優(yōu)選小于0.20%、更優(yōu)選小于0.15%,進(jìn)一步優(yōu)選小于0.1、更進(jìn)一步優(yōu)選小于0.05%、特別優(yōu)選小于0.03%。若翹曲率大，則強(qiáng)化玻璃基板的成品率降低，尤其在大型和/或薄型的強(qiáng)化玻璃基板的情況下，該傾向變得顯著。
[0039]本實(shí)施方式的強(qiáng)化玻璃基板中，優(yōu)選:作為玻璃組成，以質(zhì)量％計(jì)含有Si0240~71%,A12037~21%,Li2OO~l%,Na207~20%,K2OO~15%。以下示出如上述那樣限定各成分的含有范圍的理由。需要說(shuō)明的是，在各成分的含有范圍的說(shuō)明中，除了有特別聲明的情況以外，“ ”標(biāo)記表示質(zhì)量％。[0040]SiO2是形成玻璃網(wǎng)(network)的成分。SiO2的含量?jī)?yōu)選為40~71 %、更優(yōu)選為40~70%、進(jìn)一步優(yōu)選為40~63%、更進(jìn)一步優(yōu)選為45~63%、再進(jìn)一步優(yōu)選為50~59%、特別優(yōu)選為55~58.5%。若SiO2的含量過(guò)多，則使玻璃的熔融、成形變得困難，或者因熱膨脹系數(shù)過(guò)低而難以使熱膨脹系數(shù)與周邊材料匹配。另一方面，若SiO2的含量過(guò)少，則變得難以玻璃化。此外，熱膨脹系數(shù)會(huì)變高，耐熱沖擊性容易降低。
[0041]Al2O3是用于提高離子交換性能的成分，其還具有提高應(yīng)變點(diǎn)、楊氏模量的效果。Al2O3的含量為7~21%。若Al2O3的含量過(guò)多，則在玻璃上容易析出失透結(jié)晶而難以利用浮法進(jìn)行成形。此外，因熱膨脹系數(shù)變得過(guò)低而難以使熱膨脹系數(shù)與周邊材料匹配，高溫粘性變高，難以熔融。若Al2O3的含量過(guò)少，則可能無(wú)法發(fā)揮充分的離子交換性能。從上述觀點(diǎn)出發(fā)，Al2O3的優(yōu)選的上限范圍為20%以下、19%以下、18%以下、17%以下、尤其為16.5%以下；并且Al2O3的優(yōu)選的下限范圍為7.5%以上、8.5%以上、9%以上、10%以上、11%以上、尤其為12%以上。
[0042]Li2O是離子交換成分，并且也是使高溫粘度降低來(lái)提高熔融性、成形性的成分。進(jìn)而，Li2O還是提高楊氏模量的成分。此外，在堿金屬氧化物中，Li2O所具有的提高壓縮應(yīng)力值的效果較高。但是，若Li2O的含量過(guò)多，則液相粘度降低而使玻璃容易失透。此外，熱膨脹系數(shù)變得過(guò)高而使耐熱沖擊性降低、或者難以使熱膨脹系數(shù)與周邊材料匹配。進(jìn)而，低溫粘性過(guò)低而容易引起應(yīng)力松弛，有時(shí)反而會(huì)使壓縮應(yīng)力值變低。因此，Li2O的含量?jī)?yōu)選為O~1%、0~0.5%、0~0.1%，理想的是實(shí)質(zhì)上不含有Li20、即將其抑制在低于0.01 %的程度。
[0043]Na2O是離子交換成分，并且也是使高溫粘度降低來(lái)提供熔融性、成形性的成分。此外，Na2O還是改善耐失透性的成分。Na2O的含量?jī)?yōu)選為7~20%、10~20%、10~19%、12~19%、12~17%、13~17%、尤其為14~17%。若Na2O的含量過(guò)多，則熱膨脹系變得過(guò)高而使耐熱沖擊性降低、或難以使熱膨脹系數(shù)與周邊材料匹配。此外，應(yīng)變點(diǎn)變低過(guò)低或欠缺玻璃組成的平衡，存在耐 失透性反而降低的傾向。另一方面，若Na2O的含量少，則熔融性降低、熱膨脹系數(shù)變得過(guò)低、或者離子交換性能容易降低。
[0044]K2O具有促進(jìn)離子交換的效果，在堿金屬氧化物中，K2O是加大應(yīng)力深度的效果較高的成分。此外，還是使高溫粘度降低來(lái)提高熔融性、成形性的成分。此外，K2O也是改善耐失透性的成分。K2O的含量?jī)?yōu)選為O~15%。若K2O的含量過(guò)多，則熱膨脹系數(shù)變高而使耐熱沖擊性降低、或難以使熱膨脹系數(shù)與周邊材料匹配。進(jìn)而，應(yīng)變點(diǎn)變得過(guò)低或者欠缺玻璃組成的平衡，存在耐失透性反而降低的傾向。因此，K2O的優(yōu)選的上限范圍為12%以下、10%以下、8%以下、尤其為6%以下。
[0045]若堿金屬氧化物R2O(R為選自L1、Na、K中的I種以上)的總量過(guò)多，則玻璃變得容易失透，并且熱膨脹系數(shù)變得過(guò)高而使耐熱沖擊性降低、或難以使熱膨脹系數(shù)與周邊材料匹配。此外，若堿金屬氧化物R2O的總量過(guò)多，則有時(shí)因應(yīng)變點(diǎn)過(guò)低而無(wú)法得到較高的壓縮應(yīng)力值。進(jìn)而，有時(shí)因液相溫度附近的粘性降低而難以確保較高的液相粘度。因此，R2O的總量?jī)?yōu)選為22%以下、20%以下、尤其為19%以下。另一方面，若R2O的總量過(guò)少，則有時(shí)使離子交換性能、熔融性降低。因此，R2O的總量?jī)?yōu)選為8%以上、10%以上、13%以上、尤其為15%以上。
[0046]除上述成分以外，也可以添加以下的成分。[0047]例如堿土金屬氧化物R’ 0(R’為選自Mg、Ca、Sr、Ba中的I種以上)是能以各自目的添加的成分。但是，若堿土金屬氧化物R’ O變多，則密度、熱膨脹系數(shù)變高或者耐失透性降低，并且存在離子交換性能降低的傾向。因此，堿土金屬氧化物R’ O的總量?jī)?yōu)選為O~
9.9%、0~8%、0~6%、尤其為O~5%。
[0048]MgO是使高溫粘度降低而提高熔融性、成形性或者提高應(yīng)變點(diǎn)、楊氏模量的成分，在堿土金屬氧化物中，MgO所具有的提高離子交換性能的效果高。但是，若MgO的含量變多，則密度、熱膨脹系數(shù)變高或者玻璃變得容易失透。MgO的含量?jī)?yōu)選為O~9%、特別優(yōu)選為I ~8%。
[0049]CaO是使高溫粘度降低而提高熔融性、成形性或者提高應(yīng)變點(diǎn)、楊氏模量的成分，在堿土金屬氧化物中，CaO所具有的提高離子交換性能的效果高。CaO的含量?jī)?yōu)選為O~6%。但是，若CaO的含量變多，則有時(shí)密度、熱膨脹系數(shù)變高、玻璃變得容易失透、或者離子交換性能進(jìn)一步降低。因此，CaO的含量?jī)?yōu)選為O~4%、0~3%、0~2%、0~I %、尤其為O~0.1%。
[0050]SrO和BaO是使高溫粘度降低而提高熔融性、成形性或者提高應(yīng)變點(diǎn)、楊氏模量的成分。SrO和BaO的含量分別優(yōu)選為O~3%。若SrO或BaO的含量變多，則存在離子交換性能降低的傾向。此外，密度、熱膨脹系數(shù)變高或者玻璃變得容易失透。SrO的含量?jī)?yōu)選為2%以下、1.5%以下、I %以下、0.5%以下、0.2%以下、尤其為0.1%以下。此外，BaO的含量?jī)?yōu)選為2.5%以下、2%以下、I %以下、0.8%以下、0.5%以下、0.2%以下、尤其為0.1 %以下。
[0051]ZrO2具有顯著提高離子交換性能、并且提高楊氏模量和應(yīng)變點(diǎn)、降低高溫粘性的效果。此外，由于ZrO2具有提高液相粘度附近的粘性的效果，因此通過(guò)含有規(guī)定量的ZrO2,從而可以同時(shí)提高離子交換性能和液相粘度。但是，若ZrO2的含量過(guò)多，則有時(shí)耐失透性極度降低。因此，ZrO2的含量?jī)?yōu)選為O~10%、0.001~10%、0.I~9%、0.5~7%、0.8~5%Λ ~5%、2.5 ~5%。
[0052]B2O3具有降低液相溫度、高溫粘度、密度的效果，并且具有提高離子交換性能、尤其是壓縮應(yīng)力值的效果。但是，若B2O3的含量過(guò)多，則可能會(huì)因離子交換而使表面產(chǎn)生發(fā)霧、耐水性降低、或者液相粘度降低。此外，還存在應(yīng)力深度降低的傾向。因此，B2O3的含量?jī)?yōu)選為O~6%、0~3%、0~1%、0~0.5%、尤其為O~0.1%。
[0053]TiO2是具有提高離子交換性能的效果的成分。此外，還具有降低高溫粘度的效果。但是，若TiO2的含量過(guò)多，則玻璃發(fā)生著色、失透性降低、或者密度變高。尤其在用作顯示器的外罩玻璃的情況下，若TiO2的含量變多，則在變更熔融氣氛、原料時(shí)，容易使透射率發(fā)生變化。因此，在利用紫外線固化樹(shù)脂等的光將強(qiáng)化玻璃基板粘接于設(shè)備的工序中，容易使紫外線照射條件發(fā)生變動(dòng)，難以進(jìn)行穩(wěn)定生產(chǎn)。因此，TiO2的含量?jī)?yōu)選為10%以下、8%以下、6%以下、5%以下、4%以下、2%以下、0.7%以下、0.5%以下、0.1 %以下、尤其為0.01%以下。
[0054]P2O5是提高離子交換性能的成分，也是加大應(yīng)力厚度的效果特別高的成分。但是，若P2O5的含量變多，則玻璃發(fā)生分相或者容易使耐水性、耐失透性降低。因此，P2O5的含量?jī)?yōu)選為5%以下、4%以下、3%以下、尤其為2%以下。
[0055]此外，可以含有0.001~3%的選自As203、Sb203、Ce02、F、S03、Cl中的一種或兩種以上物質(zhì)作為澄清劑。但是，從對(duì)環(huán)境的顧慮出發(fā)，優(yōu)選極力控制As2O3和Sb2O3的使用，期望將各自的含量限制在低于0.1 %、進(jìn)而低于0.01%的程度。此外，由于CeO2是降低透射率的成分，因此期望將其含量限制在低于0.1 %、進(jìn)而低于0.01%的程度。此外，F(xiàn)可能會(huì)導(dǎo)致低溫粘性的降低、壓縮應(yīng)力值的降低，因此優(yōu)選將其含量限制在低于0.1%、尤其低于0.01%的水平。因此，優(yōu)選的澄清劑為SO3和Cl，并優(yōu)選以0.001~3%、0.001~1%、
0.01~0.5%、進(jìn)而0.05~0.4%的量添加SO3和Cl中的I者或兩者。
[0056]Nb205、La203等稀土類(lèi)氧化物是提高楊氏模量的成分。但是，原料本身的成本高，并且若以大量含有該稀土類(lèi)氧化物，則耐失透性降低。因此，這些稀土類(lèi)氧化物的含量?jī)?yōu)選為3%以下、2%以下、I %以下、0.5%以下、尤其為0.1%以下。
[0057]對(duì)Co、Ni等玻璃進(jìn)行牢固著色的過(guò)渡金屬元素可能會(huì)降低強(qiáng)化玻璃基板的透射率。尤其在觸摸面板顯示器用途中使用的情況下，若過(guò)渡金屬元素的含量多，則有損觸摸面板顯示器的可視性。具體而言，理想的是調(diào)整原料或碎玻璃的使用量以使這些過(guò)渡金屬元素的含量達(dá)到0.5%以下、0.1%以下、尤其0.05%以下。
[0058]本實(shí)施方式的強(qiáng)化玻璃基板的壓縮應(yīng)力層的壓縮應(yīng)力值優(yōu)選為300MPa以上、400MPa以上、500MPa以上、尤其為600MPa以上。壓縮應(yīng)力值越大，強(qiáng)化玻璃基板的機(jī)械強(qiáng)度越高。另一方面，若對(duì)表面形成極大的壓縮應(yīng)力，則可能會(huì)因在表面產(chǎn)生微裂紋而使強(qiáng)化玻璃基板的機(jī)械強(qiáng)度反而降低。此外，可能會(huì)使內(nèi)部拉伸應(yīng)力變得極高。因此，壓縮應(yīng)力層的壓縮應(yīng)力值優(yōu)選為1500MPa以下。需要說(shuō)明的是，若使玻璃組成中的A1203、TiO2, ZrO2,MgO,ZnO的含量增加或者使Sr0、Ba0的含量減少，則存在壓縮應(yīng)力值變大的傾向。此外，若縮短離子交換時(shí)間或者降低離子交換溶液的溫度，則存在壓縮應(yīng)力值變大的傾向。
[0059]應(yīng)力厚度優(yōu)選為10 μ m以上、15 μ m以上、20 μ m以上、25 μ m以上、30 μ m以上、35 μ m以上、40 μ m以上、45 μ m以上、尤其為50 μ m以上。應(yīng)力厚度越大，則即使強(qiáng)化玻璃基板被深深地劃傷，強(qiáng)化玻璃 基板也越難以破裂，并且機(jī)械強(qiáng)度的不均變小。另一方面，壓縮應(yīng)力層的厚度越大，越難切斷強(qiáng)化玻璃基板。因此，應(yīng)力厚度優(yōu)選為500 μ m以下、200 μ m以下、150 μ m以下、90 μ m以下、70 μ m以下、60 μ m以下、尤其為50 μ m以下。需要說(shuō)明的是，若使玻璃組成中的K20、P2O5的含量增加或者使SrO、BaO的含量減少，則存在壓縮應(yīng)力層的厚度變大的傾向。此外，若延長(zhǎng)離子交換時(shí)間或提高離子交換溶液的溫度，則存在應(yīng)力厚度變大的傾向。
[0060]內(nèi)部拉伸應(yīng)力優(yōu)選為200MPa以下、150MPa以下、120MPa以下、IOOMPa以下、70MPa、50MPa以下、尤其為30MPa以下。若內(nèi)部拉伸應(yīng)力變大，則在離子交換處理后進(jìn)行切斷或倒角加工時(shí)，可能會(huì)使強(qiáng)化玻璃基板發(fā)生自我破壞。但是，若內(nèi)部拉伸應(yīng)力變得極小，則壓縮應(yīng)力層的壓縮應(yīng)力值、應(yīng)力厚度降低。因此，內(nèi)部拉伸應(yīng)力優(yōu)選為IMPa以上、5MPa以上、IOMPa以上、15MPa以上。
[0061]本實(shí)施方式的強(qiáng)化玻璃基板的密度優(yōu)選為2.6g / cm3以下、特別優(yōu)選為2.55g /cm3以下。密度越小，可以使強(qiáng)化玻璃越輕質(zhì)化。需要說(shuō)明的是，若使玻璃組成中的Si02、Β203、Ρ205的含量增加或使堿金屬氧化物、堿土金屬氧化物、Zn0、Zr02、Ti02的含量減少，則密度變得容易降低。
[0062]本實(shí)施方式的強(qiáng)化玻璃基板的熱膨脹系數(shù)優(yōu)選為80X10—7~120X10—7 / °C、85Χ10-7 ~IlOX 1(T7 / °C、90X1(T7 ~IlOX 10-7 / °C、尤其為 90X 10-7 ~105Χ10-7 / O。若將熱膨脹系數(shù)限制在上述范圍，則容易與金屬、有機(jī)系粘接劑等部件的熱膨脹系數(shù)匹配，容易防止金屬、有機(jī)系粘接劑等部件的剝離。在此，“熱膨脹系數(shù)”是指:使用膨脹計(jì)對(duì)在30~380°C的溫度范圍下的平均熱膨脹系數(shù)進(jìn)行測(cè)定而得的值。需要說(shuō)明的是，若增加玻璃組成中的堿金屬氧化物、堿土金屬氧化物的含量，則熱膨脹系數(shù)容易變高，相反，若減少堿金屬氧化物、堿土金屬氧化物的含量，則熱膨脹系數(shù)容易降低。
[0063]本實(shí)施方式的強(qiáng)化玻璃基板的應(yīng)變點(diǎn)優(yōu)選為500°C以上、520°C以上、530°C以上、尤其為550°C以上。應(yīng)變點(diǎn)越高，耐熱性越高，在對(duì)強(qiáng)化玻璃基板進(jìn)行熱處理的情況下，壓縮應(yīng)力層變得難以消失。此外，應(yīng)變點(diǎn)越高，在離子交換處理時(shí)越難產(chǎn)生應(yīng)力松弛，因此變得容易維持壓縮應(yīng)力值。進(jìn)而，在觸摸面板傳感器等的圖案化中，容易形成高品質(zhì)的膜。需要說(shuō)明的是，若增加玻璃組成中的堿土金屬氧化物、Al203、Zr02、P205的含量或降低堿金屬氧化物的含量，則應(yīng)變點(diǎn)容易變高。
[0064]本實(shí)施方式的強(qiáng)化玻璃基板在104_°dPa-s時(shí)的溫度優(yōu)選為1280°C以下、1230°C以下、1200°C以下、1180°C以下、尤其為1160°C以下。在104_°dPa.s時(shí)的溫度越低，越能減輕對(duì)成形設(shè)備的負(fù)擔(dān)，成形設(shè)備越長(zhǎng)壽命化，結(jié)果容易使強(qiáng)化玻璃的制造成本低廉化。需要說(shuō)明的是，若使堿金屬氧化物、堿土金屬氧化物、ZnO, B203、TiO2的含量增加或者使Si02、Al2O3的含量減少，則在104_°dPa.s時(shí)的溫度容易降低。
[0065]本實(shí)施方式的強(qiáng)化玻璃基板在102 5dPa.s時(shí)的溫度優(yōu)選為1620°C以下、1550°C以下、1530°C以下、1500°C以下、尤其為1450°C以下。在102 5dPa.s時(shí)的溫度越低，越能進(jìn)行低溫熔融，越能減輕對(duì)熔融窯等玻璃制造設(shè)備的負(fù)擔(dān)，并且越能提高泡品質(zhì)。因此，在102 5dPa.s時(shí)的溫度越低，越能使強(qiáng)化玻璃基板的制造成本低廉化。需要說(shuō)明的是，在102 5dPa-S時(shí)的溫度相當(dāng)于熔融溫度。此外，若使玻璃組成中的堿金屬氧化物、堿土金屬氧化物、Zn0、B203、TiO2的含量增加或者使SiO2、Al2O3的含量減少，則在102 5dPa.s時(shí)的溫度容易降低。
[0066]本實(shí)施方式的強(qiáng)化玻璃基板的液相溫度優(yōu)選為1200°C以下、1150°C以下、1100°C以下、1050°C以下、1000°C 以下、950°C以下、900°C以下、尤其為880°C以下。需要說(shuō)明的是，液相溫度越低，耐失透性、成形性越高。此外，若使玻璃組成中的Na20、K2CKB2O3的含量增加或使A1203、Li2O, MgO、ZnO、TiO2, ZrO2的含量減少，則液相溫度變得容易降低。
[0067]本實(shí)施方式的強(qiáng)化玻璃基板的液相粘度優(yōu)選為104_°dPa.s以上、104 4dPa.s以上、104 8dPa.s 以上、105_°dPa.s 以上、105 4dPa.s 以上、105 6dPa.s 以上、106_°dPa.s 以上、106 2dPa*s以上、尤其為106 3dPa*s以上。需要說(shuō)明的是，液相粘度越高，耐失透性、成形性越高。此外，若使玻璃組成中的Na20、K20的含量增加或使Al203、Li20、Mg0、Zn0、T i02、ZrO2的含量減少，則液相粘度容易變高。
[0068]本實(shí)施方式的強(qiáng)化玻璃基板的板厚優(yōu)選為3.0mm以下、2.0mm以下、1.5mm以下、1.3mm以下、1.1mm以下、1.0mm以下、0.8mm以下、尤其為0.7mm以下。另一方面，若板厚過(guò)小，則存在翹曲量變大的傾向，并且難以得到所需的機(jī)械強(qiáng)度。因此，板厚優(yōu)選為0.1mm以上、0.2臟以上、0.3臟以上、尤其為0.4mm以上。
[0069](2)強(qiáng)化用玻璃基板
[0070]本發(fā)明的實(shí)施方式的強(qiáng)化用玻璃基板，其是利用浮法成形而成的強(qiáng)化用玻璃基板，其特征在于，在將該強(qiáng)化用玻璃基板在440°C的KNO3熔融鹽浸潰6小時(shí)時(shí)，其底面的壓縮應(yīng)力值大于頂面的壓縮應(yīng)力值。此外，本發(fā)明的實(shí)施方式的強(qiáng)化用玻璃基板，其是利用浮法成形而成的強(qiáng)化用玻璃基板，其特征在于，在將該強(qiáng)化用玻璃基板在440°C的KNO3熔融鹽中浸潰6小時(shí)時(shí)，其翹曲率小于0.20% (優(yōu)選小于0.15%)。在此，強(qiáng)化用玻璃是指強(qiáng)化處理前的玻璃(未強(qiáng)化玻璃)。該強(qiáng)化用玻璃基板的技術(shù)特征與已經(jīng)描述過(guò)的強(qiáng)化玻璃基板的技術(shù)特征相同。在此，為了方便起見(jiàn)，省略對(duì)其的記載。
[0071]在離子交換處理時(shí)，KNO3熔融鹽的溫度優(yōu)選為350~550°C、特別優(yōu)選為400~5000C ;離子交換時(shí)間優(yōu)選為0.1~10小時(shí)、更優(yōu)選為2~10小時(shí)、特別優(yōu)選為4~8小時(shí)。由此，容易適當(dāng)?shù)匦纬蓧嚎s應(yīng)力層。需要說(shuō)明的是，若如上述那樣限制玻璃組成范圍，則即使不使用KNO3熔融鹽和NaNO3熔融鹽的混合物等，也能夠增大壓縮應(yīng)力值、應(yīng)力厚度。
[0072](3)強(qiáng)化用玻璃基板及強(qiáng)化玻璃基板的制造方法
[0073]上述的強(qiáng)化用玻璃基板及強(qiáng)化玻璃基板例如可以通過(guò)以下方式來(lái)制作。
[0074]首先，將按照上述的玻璃組成調(diào)配的玻璃原料投入到連續(xù)熔融爐中，在1500~1600°C下加熱熔融，在澄清后，利用浮法成形為板狀等，進(jìn)行退火，由此可以制作強(qiáng)化用玻璃基板。
[0075]接著，根據(jù)需要，對(duì)強(qiáng)化用玻璃基板的頂面和/或底面進(jìn)行研磨處理。之后，通過(guò)對(duì)強(qiáng)化用玻璃基板進(jìn)行強(qiáng)化處理，從而制作出強(qiáng)化玻璃基板。接著，按照規(guī)定形狀進(jìn)行切斷加工或倒角加工。需要說(shuō)明的是，切斷加工或倒角加工可以在強(qiáng)化處理前進(jìn)行，但在制造效率方面，優(yōu)選在強(qiáng)化處理后進(jìn)行。
[0076]上述的研磨處理優(yōu)選為僅對(duì)頂面進(jìn)行研磨的工序或者對(duì)頂面和底面進(jìn)行研磨且頂面的研磨厚度大于底面的研磨厚度的工序。優(yōu)選使頂面的研磨厚度為I~35 μ m、特別優(yōu)選為10~30 μ m ;優(yōu)選使底面的研磨厚度為O~9 μ m、特別優(yōu)選為O~5 μ m。由此，容易使底面的壓縮應(yīng)力值大于頂面的壓縮應(yīng)力值，容易降低強(qiáng)化玻璃基板的翹曲量。需要說(shuō)明的是，研磨處理只要利用公知的方法進(jìn)行即可。
[0077]作為上述的強(qiáng)化處理，優(yōu)選離子交換處理。離子交換處理的條件并無(wú)特別的限定，只要考慮玻璃的粘度特性、用途、板厚、內(nèi)部拉伸應(yīng)力等選擇最佳的條件即可。例如，離子交換處理可以通過(guò)將強(qiáng)化用玻璃基板在400~550°C的KNO3熔融鹽中浸潰I~8小時(shí)來(lái)進(jìn)行。尤其在將KNO3熔融鹽中的K離子與玻璃中的Na成分進(jìn)行離子交換時(shí)，能夠有效地形成壓縮應(yīng)力層。
[0078]實(shí)施例
[0079]以下，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。需要說(shuō)明的是，以下的實(shí)施例僅為例示。本發(fā)明并不受以下的實(shí)施例的限定。
[0080]表1表示在實(shí)驗(yàn)中使用的強(qiáng)化用玻璃的玻璃組成及玻璃特性。
[0081]【表1】
【權(quán)利要求】
1.一種強(qiáng)化玻璃基板，其是利用浮法成形而成的強(qiáng)化玻璃基板，其特征在于， 其底面的壓縮應(yīng)力值大于頂面的壓縮應(yīng)力值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強(qiáng)化玻璃基板，其特征在于，所述底面的壓縮應(yīng)力值-頂面的壓縮應(yīng)力值即Δ CS為5MPa~39MPa。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的強(qiáng)化玻璃基板，其特征在于，翹曲率小于0.20%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1~3中任一項(xiàng)所述的強(qiáng)化玻璃基板，其特征在于，作為玻璃組成，以質(zhì)量％計(jì)含有 Si0240%~71%、A12037%~21%、Li200%~l%、Na207%~20%、K200%~15%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1~4中任一項(xiàng)所述的強(qiáng)化玻璃基板，其特征在于，其利用離子交換進(jìn)行強(qiáng)化而成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1~5中任一項(xiàng)所述的強(qiáng)化玻璃基板，其特征在于，應(yīng)力厚度為10μ m以上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1~6中任一項(xiàng)所述的強(qiáng)化玻璃基板，其特征在于，內(nèi)部拉伸應(yīng)力為200MPa 以下。
8.根據(jù)權(quán)利要求1~7中任一項(xiàng)所述的強(qiáng)化玻璃基板，其特征在于，板厚為1.0mm以下。
9.根據(jù)權(quán)利要求1~8中任一項(xiàng)所述的強(qiáng)化玻璃基板，其特征在于，液相粘度為104 0dPa.s 以上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1~9中任一項(xiàng)所述的強(qiáng)化玻璃基板，其特征在于，其被用作顯示器的外殼玻璃。
11.一種強(qiáng)化用玻璃基板，其是利用浮法成形而成的強(qiáng)化用玻璃基板，其特征在于， 將該強(qiáng)化用玻璃基板在440°C的KNO3熔融鹽中浸潰6小時(shí)時(shí)，其底面的壓縮應(yīng)力值大于頂面的壓縮應(yīng)力值。
12.一種強(qiáng)化用玻璃基板，其是利用浮法成形而成的強(qiáng)化用玻璃基板，其特征在于， 將該強(qiáng)化用玻璃基板在440°C的KNO3熔融鹽中浸潰6小時(shí)時(shí)，其翹曲率小于0.20%。
13.一種強(qiáng)化玻璃基板的制造方法，其特征在于，其具有: 成形工序，利用浮法成形為板狀，從而得到強(qiáng)化用玻璃基板； 研磨工序，對(duì)所述強(qiáng)化用玻璃基板的頂面和/或底面進(jìn)行研磨；以及 強(qiáng)化工序，對(duì)所述強(qiáng)化用玻璃基板進(jìn)行離子交換處理，從而使所述底面的壓縮應(yīng)力值大于所述頂面的壓縮應(yīng)力值。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的強(qiáng)化玻璃基板的制造方法，其特征在于，所述研磨工序?yàn)閮H對(duì)所述頂面進(jìn)行研磨的工序或者對(duì)所述頂面和所述底面進(jìn)行研磨并且所述頂面的研磨厚度大于所述底面的研磨厚度的工序。
【文檔編號(hào)】G09F9/00GK103476728SQ201280018629
【公開(kāi)日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2012年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月31日
【發(fā)明者】片山裕貴, 田部昌志, 岡卓司 申請(qǐng)人:日本電氣硝子株式會(huì)社