TWI360544B - Tempered glass substrate and method for fabricatin - Google Patents

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Description

28906-D3pif 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於一種強化玻璃基板，特別是關於一種適 合於行動電話、數位攝影機（digital camera )、PDA( personal digital assistant ’個人數位助理）、太陽電池的防護玻璃， 或觸控面板顯示器（touch panel display)基板的強化玻璃 基板。 【先前技術】 行動電話、數位攝影機、PDA、太陽電池、或者觸控 面板顯不器之類的裝置得到廣泛使用，並有越來越普及的 傾向。 先前，在這些用途中是使用丙烯酸系等樹脂基板來作 為=以保護顯示器的保護部件。但是，丙稀酸系樹脂基板 的，氏模數（Y_g，sMGdulus)低，因此在用鋼筆或人的 手指等按壓顯示器的顯示面時，容易產生彎曲，並使樹脂 基板與内部的顯示器接觸，從而產生顯示不良。另外 2系樹脂基板亦存在表面容易受傷、可見度容易惡化的 螬輕解決這些問題的—個方法是錢綱基板來作為保 二。作保護部件的玻璃基板（防護玻璃）要求 質(優I低ff且輕量、⑴廉價且可大量 来率 f優異、（5)在可見光範圍内具有高的透 具有高的楊氏3筆::3 f Ϊ不易產生彎曲般 以用作保護部件，因:j:在t於足⑴的要件時，不足 |仟因此先前以來使用藉由離子交換等進行 1360544 28906-D3pif 強化的玻璃基板（所謂的強化玻璃基板）（參照專利文獻 卜非專利文獻1)。 專利文獻1 :日本專利特開2006-83045號公報 非專利文獻1 .泉谷徹朗等、「新型玻璃及其物性」、 第一版、經營系統研究所股份有限公司、1984年8月20 曰、第451-498頁 在非專利文獻1中揭示有：如果增加玻璃組成中的 Al2〇3含量，則可提高玻璃的離子交換性能，並提高玻璃 基板的機械強度。 但是’如果增加玻璃組成中的Al2〇3含量，則玻璃的 耐失透性惡化，在成形中玻璃容易失透，而使玻璃基板的 製造效率、品質等惡化。另外，如果玻璃的耐失透性差， 則僅可使用輥成形等方法來成形，因而無法獲得表面精度 咼的玻璃板。因此，必須在玻璃板成形後，追加另外的研 磨步驟。然而，如果將玻璃基板進行研磨，則在玻璃基板 的表面容易產生微小的缺陷，從而難以維持玻璃基板的機 械強度。 根據上述情況可知，難以同時實現玻璃的離子交換性 能與耐失透性，並且難以使玻璃基板的機械強度顯著提 高。另外’為了謀求裝置的輕量化，用於觸控面板顯示器 等褒置的玻璃基板正逐年趨於薄型化。因薄板的玻璃基板 容易破損’因此提高玻璃基板的機械強度的技術變得曰益 重要。 【發明内容】 28906-D3pif 因此，本發明的技術課題在於：藉由使玻璃的離子交 換性能與_失雜同時實現’而獲得機械強度高的玻璃美 板。 本發明者進行各種研究，結果發現：藉由將玻璃中的 Al2〇3含量或Na2〇含量設定在適當的範圍，可確保高的離 子交換性能、以及熔融性。另外發現：藉由含有Sn〇2，可 獲得提咼玻璃的泡品質、同時提高離子的交換性能的效 果，並且進一步發現：藉由含有Zr〇2，不會伴有失透性惡 化、並獲得更高的離子交換性能’從而提出本發明。 即’本發明的強化玻璃基板是在表面具有壓縮應力層 的強化玻璃基板，其特徵在於：強化玻璃基板的組成含有 質量百分比是40%〜71%的Si02、3%〜21%的A1203、〇% 〜1%的 Li20、7%〜20%的 Na20 以及 〇〇/0〜15%的 κ20、 0.001%〜10%的Zr02、0%〜4%的Ti02。此外，只要無特 別規定，以下說明中的「％」表示質量百分比。 另外’本發明的強化玻璃基板是在表面具有壓縮應力 層的強化玻璃基板，且較好的是強化玻璃基板的組成含有 質量百分比是40%〜70%的Si02、12%〜21%的Α12Ο3、0ο/〇 〜3.5%的 Li20、7%〜20%的 Na20、〇%〜15%的 K20、 0.001%〜10%的 Zr02、0%〜4%的 Ti02。 另外，本發明的強化玻璃基板較好的是強化玻璃基板 之組成更含有0.01%〜3%的Sn〇2。 另外，本發明的強化玻璃基板的特徵在於經化學強化 而成。 1360544 28906-D3pif 另外’本發明的強化玻璃基板較好的是強化玻璃基板 之表面的壓縮應力大於等於300 MPa、且壓縮應力層的厚 度大於等於10 ym、玻璃基板内部的拉伸應力小於等於 200 MPa。此處，「表面的壓縮應力」以及「壓縮應力層的 厚度」是，在使用表面應力計（東芝股份有限公司製造、 FSM-6000)觀察試料時，根據所觀察的干涉條紋的條數以 及其間隔而算出。另外，玻璃基板内部的拉伸應力根據下 式進行計算。 玻璃基板内部的拉伸應力=(壓縮應力值\應力深度） / (板厚一應力深度χ2) 另外，本發明的強化玻璃基板較好的是具有未研磨的 表面。此處，所謂「未研磨的表面」，是指玻璃基板的兩面 (所謂的表面與背面）均未研磨。換言之，是指兩面均為 火焰拋光（fire polishing)面，由此可減小平均表面粗度 (Ra)。平均表面粗度（Ra)是利用根據SEMI D7-97「FPD 玻璃基板的表面粗度的測定方法」的方法來測定，應為小 於等於10 A，較好的是小於等於5 A，更好的是小於等於 2 A。此外，對玻璃基板的端面部，可進行去角（chamfering) 等研磨處理或姓刻（etching)處理。 另外，本發明的強化玻璃基板較好的是液相溫度小於 等於1200 C。此處，所謂「液相溫度」，是指將玻璃粉碎， 通過30網目（mesh)的標準篩（篩孔徑5〇〇以瓜），將5〇 網目（筛孔徑300 /zm)中所殘留的玻璃粉末放入鉑晶舟 (boat)中，在溫度梯度爐中保持24小時後，結晶析出的 28906-D3pif 溫度。 另外，本發明的強化玻璃基板較好的是液相黏度為大 於等於1040 divs。此處，所謂「液相黏度」，是指液相溫 度下的玻璃的黏度。此外，液相黏度越高、液相溫度越低， 則玻璃的耐失透性越易提高、玻璃基板越易成形。 另外，本發明的強化玻璃基板較好的是可用作顯示器 的防護玻璃。 另外，本發明的強化玻璃基板較好的是可用作太陽電 池的防護玻璃。 另外，本發明的強化用玻璃的特徵在於：玻璃之組成 含有質量百分比是40%〜71%的Si〇2、3%〜21%的Al2〇3、 0%〜3.5%的 Li2〇、7%〜20°/〇的 Na20、〇%〜15%的 K20、 0.001%〜10%的2]*〇2、0%〜4〇/〇的1^〇2。 另外，本發明的玻璃的特徵在於：玻璃之組成含有質 量百分比是40%〜71%的Si02、7,5%〜21%的Α12〇3、0% 〜2% 的 Li20、1 〇%〜19%的 Na20、〇〇/〇〜15% 的 κ20、0.001 % 〜10% 的 Zr02、0% 〜4% 的 Ti02。 [發明效果] 本發明的強化玻璃基板是由離子交換性能高的玻璃而 製作。另外，本發明的強化玻璃基板是由耐失透性優異的 玻璃而製作，故藉由採用溢流下拉法等，可獲得表面粗度 小的玻璃基板。因此無需成形後的研磨，且無由於研磨而 產生的微小缺陷。因此機械強度高、且不會增加因研磨而 產生的製造成本，故可廉價地生產。 1360544 28906-D3pif 本發明的強化玻璃基板適合作為行動電話、數位攝影 機、PDA、太陽電池的防護玻璃，觸控面板顯示器基板。 此外’觸控面板顯示器是搭載於行動電話、數位攝影機、 PDA等上的，在行動用途的觸控面板顯示器中，強烈要求 輕量化、薄型化、高強度化，並要求薄型且機械強度高的 玻璃基板。就上述方面而言，本發明的強化玻璃基板即便 使板厚變薄，在實用上亦有充分的機械強度，因此適合於 行動用途。 另外，本發明的強化用玻璃因耐失透性優異，因此可 藉由溢流下拉法等來成形。因此如果使用關於本發明的玻 璃，則可廉價地生產表面粗度小、機械強度高的玻璃基板。 另外’本發明的強化玻璃的製造方法是使用離子交換 性能高、且耐失透性優異的玻璃，因此可廉價地製作機械 強度高的強化玻璃基板。 【實施方式】 本發明的強化玻璃基板在其表面具有壓縮應力層。至 於在玻璃基板的表面形成壓縮應力層的方法，有物理強化 法以及化學強化法。本發明的強化玻璃基板較好的是藉由 化學強化法來形成壓縮應力層。化學強化法是在小於等於 玻璃應變點的溫度下藉由離子交換而將離子半徑大的鹼性 離子導入至玻璃基板的表面的方法。如果藉由化學強化法 來形成壓縮應力層，則即便玻璃基板的板厚較薄，亦可良 好地實施強化處理，並可獲得所期望的機械強度。而且， 即便在玻璃基板上形成壓縮應力層後將玻璃基板切斷，亦 8 1360544 28906-D3pif 會如藉由風冷強化法等物職化法所強化的玻璃基板般不 容易破壞。 ^離子父換的條件並無特別限定，考慮玻璃的黏度特性 等進行確定即可。特別是如果*κν〇3熔融鹽中的κ離子 與玻璃基板中的Na成分進行離子交換，則可在玻璃基板 的表面高效地形成壓縮應力層，因此較好。 ^在本發明的強化玻璃基板中，將玻璃組成限定在上述 範圍的理由說明如下。
Si〇2疋形成玻璃的網狀結構（netw〇rk)的成分，其含 罝為 40%〜71%，較好的是 4〇〇/0〜70〇/〇、4〇〇/0〜63%、45% 〜63%、50%〜59%，特別好的是55〇/。〜58 5〇/〇。如果Si〇2 的含量過多，則玻璃的熔融、成形變得困難，或者熱膨脹 係數變得過小，從而熱膨脹係數與周邊材料難以整合。另 一方面，如果Si〇2含量過少，則難以玻璃化。另外，玻璃 的熱膨脹係數變大，則玻璃的耐熱衝擊性容易降低。
Al2〇3是提高離子交換性能的成分。另外，亦有提高 坡璃的應變點以及楊氏模數的效果’其含量為3%〜2i〇/〇。 如果Α1ζ〇3的含量過多，則玻璃中失透結晶容易析出，而 難以藉由溢流下拉法等來成形。另外，玻璃的熱膨脹係數 過】、則熱膨服係數與周邊材料難以整合，或者玻璃的高 溫黏性變高而難以熔融。如果αι2ο3的含量過少，則有無 去發揮充分的離子交換性能的疑慮。根據上述觀點，至於 Αΐ2〇3的較好的範圍’上限更好的是小於等於20%、小於 等於19%、小於等於18%、小於等於17%、小於等於 9 1360544 28906-D3pif 16.5%。另外，下限更好的是大於等於7 5%、大於等於 8.5%、大於等於9%、大於等於1〇%、大於等於12%、大 於等於13%、大於等於14〇/〇。
Li2〇疋離子交換成分，同時是使玻璃的高溫黏度降低 而使溶融性或成形性提高的成分。而且，WO是提高玻璃 的揚氏模數的成分。另外，Li20在鹼金屬氧化物中提高廢 縮應力值的效果高卞是，如果Li2〇的含量過多，則液相 黏度降低，從而麵容易失透。另外，玻璃的熱膨脹係數 過大，則玻璃的耐熱衝擊性降低，或者熱膨脹係數與周邊 材料難以整合H如果低溫黏性過分降低而容易引起 應力緩和，則有時壓縮應力值反而變低。因此，的含 里為0%〜3.5%’更好的是〇%〜2%、〇%〜1%、〇%〜〇 5%、 〇%〜0.1%:最好的是實質上不含有，即抑制在小於〇 〇1%。
Na2〇疋離子乂換成分，同時是使玻璃的高溫黏度降低 而使熔融性或成形性提高的成分。另外，Na2〇亦是改善玻 璃，耐失透性的成分。Ν&2〇的含量為7%〜2〇%，更好的 含量是 10%〜20%、1〇%〜19%、12%〜19%、12%〜17%、 13%〜π% ’特別是14%〜17%。如果恤〇的含量過多， 則玻璃的熱膨脹係數變得過大，從而玻璃的耐熱衝擊性降 低，或者熱膨脹係數與周邊材料難以整合。另外，有應變 點過分降低，或玻璃組成失去平衡，玻璃的耐失透性^而 惡化的傾向。另一方面，如果Na2〇的含量少，則熔融性 惡化，或熱膨脹係數變得過小，或離子交換性能惡化。 心〇有促進離子交換的效果，且在鹼金屬氧化物中加 1360544 28906-D3pif 深壓縮應力層的深度的效果高。另外，K2〇是有使玻璃的 高溫黏度降低而使熔融性或成形性提高的效果的成分。另 外，Κ2〇亦是改善耐失透性的成分。Κ2〇的含量為〇%〜 15%。如果Κζ〇的含量過多，則玻璃的熱膨脹係數變大’ 從而玻璃的耐熱衝擊性降低，或熱膨脹係數與周邊材料難 以整合。而且，有應變點過分降低，或玻璃組成失去平衡， 而玻璃的耐失透性反而惡化的傾向，因此較好的是使上限 鲁 為小於等於丨2%、小於等於10%、小於等於8%、小於等 於6%、小於等於5%、小於等於4%、小於等於3%、小於 等於2%。 ' 如果驗金屬乳化物R2〇 ( R是選自Li、Na、Κ的1種 或1種以上）的含量過多，則玻璃容易失透，此外，玻璃 的熱膨脹係數變得過大，從而玻璃的耐熱衝擊性降低，或 者熱膨脹係數與周邊材料難以整合。另外，如果鹼金屬氧 化物R2〇的含量過多，則有時玻璃的應變點過分降低，而 無法獲得高的壓縮應力值。而且，有時液相溫度附近的黏 馨 性降低，而難以確保高的液相黏度。因此，R2〇的含量較 好的是小於等於22%、小於等於20%，特別是小於等於 19%。另一方面，如果尺2〇的含量過少，則有時玻璃的離 子父換性肖b或溶融性惡化。因此，Rz〇的含量較好的是大 於等於8%、大於等於10%、大於等於13%，特別是大於 等於15%。 另外’較理想的是將（Na2〇 + K20) /Al2〇3的值設定 在0.7〜2、較好的是〇 8〜丨6、更好的是〇 9〜丨6、尤其
S 11 1360544 28906-D3pif m〜u、最好的是1,2〜u的範圍。如果此值大於 模數降rn過分降低’從而離子交紐崎低，或楊氏 松數降低，或熱膨脹係數變高’從而耐熱衝擊性容易降低。 另夕’組成失去平衡而容易造成失透。另—方面，如果此 值大於0.7，則熔融性或失透性容易惡化。
另外，K2〇/Na2〇的質量比的範圍較好的是〇〜2。藉 =K2_a2〇的質量比產生變化，從而可使壓縮應“ 、小以及應力層的深度產生變化。在欲設定較高壓縮廡 力值時，較好的是將上述質量_整成G〜Q5，特別是' 〇·3 〇 0.2。另一方面，在欲進一步加深應力深度、戋 在短時間内形成深應力時，較好的是將上述質量比調整成 0.3〜2 ’特別是0 5〜2、卜2、i 2〜2、i 5〜2。此處，將 上述質量比的上限設定為2的理由是：如果大於2，則玻 璃的組成失去平衡而容易造成失透。 於本發明的強化玻璃基板中，玻璃組成可僅由上述基 本成分所構成，亦可在不較大損及玻璃的特性的範圍内添 加其他成分。
例如驗土類金屬氧化物R'〇 ( r，是選自Mg、Ca、Sr、
Ba的1種或1種以上），為根據各種目的而可添加的成分。 但是，如果鹼土類金屬氧化物r，0過多，則有玻璃的密度 或熱膨脹係數變高，或财失透性惡化的傾向，此外，有離 子交換性能惡化的傾向。因此，鹼土類金屬氧化物R，〇的 含量較好的是應設為〇〇/〇〜9.9%、0%〜8%、〇%〜6、0%〜 5%。
12 S 1360544 28906-D3pif
MgO疋使玻璃的高溫黏度降低而使溶融性或成形性 提高，或者使應變點或楊氏模數提高的成分，且在鹼土類 金屬氧化物中使離子交換性能提高的效果高。Mg〇的含量 較好的為0%〜6%。但是，如果MgO的含量變多，則玻璃 的密度、熱膨脹係數變高，或玻璃容易失透。因此，Mg〇 的含i較好的是小於等於4%、小於等於3。/◦、小於等於 2%、小於等於1.5〇/0。
CaO是使玻璃的高溫黏度降低而使熔融性或成形性提 攀^或者使應變點或楊氏模數提高的成分，且在鹼土類金 屬氧化物中使離子交換性能提高的效果高。Ca〇的含量較 好的為0%〜6%。但是，如果Ca〇的含量變多，則有時玻 璃的达、度、熱膨脹係數變高，或玻璃容易失透，或進一步 使離子父換性能惡化。因此，其含量較好的是小於等於 4%、小於等於3%。
SrO及BaO是使玻璃的高溫黏度降低而使熔融性或成 形性提，，或者使應變點或楊氏模數提高的成分，其含量 # 杈好的是各為〇%〜3%。如果SrO或BaO的含量變多，則 有離子父換性能惡化的傾向。另外，玻璃的密度、熱膨脹 係數變高，或玻璃容易失透。Sr〇的含量較好的是小於等 於2%、小於等於1.5。/。、小於等於1%、小於等於0.5%、 小於等於0·2°/ο ’特別是小於等於0.1%。另外，BaO的含 量較好的是小於等於2.5%、小於等於2%、小於等於1〇/〇、 小於等於0·8%、小於等於0.5%、小於等於0.2%，特別是 小於等於0.1〇/。。 1360544 28906-D3pif 另外’ ZnO是提高玻璃的離子交換性能的成分，特別 是提高壓_力值的效果大。料，是具有不使玻璃的低 溫黏性降低而使高溫紐降低的效果的成分，且可將 的含1設定為0%〜8%。但是，如果Zn〇的含量變多，則 玻，產生分相、或失透性惡化、或密度變高，因此Zn〇的 合$較好的是小於等於6%、小於等於4%，特別是小於等 於 3%。 ' 在本發明中，藉由將SrO + BaO的含量控制在〇〇/0〜 5%，可更有效的提高離子交換性能。即，Sr〇與Ba〇如上 所述，具有阻礙離子交換反應的作用，因此大量地含有這 些成分，不利於獲得機械強度高的強化玻璃。Sr〇 + Ba〇 的較好的範圍是0%〜3%、0%〜2.5%、〇%〜2¼、〇〇/。〜1%、 〇°/〇〜0.2%、特別是 〇°/。〜〇.1〇/0。 另外，如果RO的含量除以rz〇的含量所得的值變 大’則有玻璃的耐失透性惡化的傾向。因此，較好的是以 貝里分率&十將R’〇/R2〇的值限定在小於等於〇.5、小於等 於0.4、小於等於0.3。 另外’ Sn〇2具有提南離子父換性能、特別是提高壓縮 應力值的效果，因此較好的是含有0.01%〜3%、〇〇1%〜 15°/0、〇.1%〜1%。如果Sn〇2的含量變多，則有產生因Sn〇2 而導致失透、或玻璃容易著色的傾向。 另外’ Zr〇2具有顯著提高離子交換性能，同時提高玻 填的楊氏模數或應變點，並降低高溫黏性的效果。另外， 具有提高玻璃的液相黏度附近的黏性的效果，因此藉由含 1360544 28906-D3pif 有定量的Zr〇2，可同時提高離子交換性能與液相黏度。但 是，如果Zr〇2的含量過多，則有時耐失透性極端惡化。因 此’ Zr〇2的含董為含有0.001%〜、ο」％〜9%、0.5% 〜7%、1%〜5%、2.5%〜5%。
另外，是具有降低玻璃的液相溫度、高溫黏度以 及密度的效果，同時具有提高玻璃的離子交換性能、特別 是提高壓縮應力值的效果的成分，因此可與上述成分同時 含有，但是，如果B2〇3的含量過多，則有由於離子交換而 在表面產生風化，或玻璃的耐水性惡化，或液相黏度降低 的擔憂。另外，有應力深度降低的傾向。因此，B2〇3為 〜6%、0%〜4%、較好的是0%〜3%。
一·促向雕于父換性能的效果的成分。 另外，具有降低玻璃的高溫黏度的效果。但是，如果丁丨〇2 =含量過多’則玻璃產生著色、或失透性惡化、或密度變2 南。特別是在用作顯示器的防護玻璃時，如果Ti〇2的含量 變高，則在變更祕環境或原料時，玻璃的魏率容易產 。因此’在紫外線硬化樹畴的·光將玻璃基板 ?裝置黏接的步财，紫外線照射條件容易㈣，從而難 以穩定生產。因此11〇2的含量設定為小於等於4%、較好 的是小於等於2%、小於等於㈣、小於等於G 5% 荨於0.1%、小於等於0.01%。 ； 在本發明中，就提高離子交換性能的觀點而言 的是在上職_含有叫以及观，但料叫源、 Zr〇2源’可㈣賴，亦可包含在㈣等所含的雜質中。 15 1360544 28906-D3pif 另外，就使耐失透性以及高離子交換性能同時實現的 觀點而έ，較好的是以如下方式確定Α12〇3 + Ζγ〇2的含量。 如果Al2〇3 + Zr〇2的含量超過12% (較好的是大於等 於12.001%、大於等於13%、大於等於15%、大於等於 Π%、大於等於18%、大於等於19%)，則可更有效地提高 玻埚的離子父換性能。但是，如果A12〇3 + Zr〇2的含量過 多，則失透性極端惡化，因此較好的是小於等於28% (較 好的是小於等於25%、小於等於23%、小於等於22%、小 於等於21%)。 ' 另外，⑼5疋提高玻璃的離子交換性能的成分，特別 疋增加壓縮應力的厚度的效果大，因此可將ha的含量 設為0%〜8%。但是，如果执的含量變乡則玻璃產生 分相，或者耐水性或耐失雜料降低，因此，p2〇5的含 量較好的是小於等於5%、小於等於4%、小於等於3%， 特別是小於等於2%。 另外，可含有0.001%〜3%的選自As2〇3、、 Ce02、F、S03、C1之族群的—種或者、兩種或兩種以上來 作為澄清劑。但是，目考慮到環境，MW及％〇3較好 的是在使用上應極力控制，較好的是應將各含量控制在小 於0.1%、並進-步控制在小於，較理想的是實質上 =3=卜二。2是降低麵的透過率的成分，因此較 好的疋應控制在小於〇.1%，較好的是控制在小於〇邏。 另!有：玻璃的低溫黏性降低、並導致壓縮應力值降 低的擔憂’因此較好的是應控制在小於〇1%、較好的是控 1360544 28906-D3pif 制在小於0.01%。因此，本發明 及α，較好的是含有0.001%〜f的澄清劑是s〇3以 〜〇·5%，更好的是G〜α4 °广㈣〜1%、〇爲 者。 /。的叫以及C1的一者或兩 另外’ Nb205或La2〇3等稀土類氧 楊氏模數的成分。但是，原料自身 玻璃的
大量含有，則耐失透性惡化：的;X另二果 的f較理想的是控_、_於^赠 於等於1%、小於等於〇·5%、特別是小於等於〇 1%。 此外，在本發明中，CO、Ni等將玻璃強㈣色之類的 過渡金屬元素，由於會使玻璃基板的透過率降低，因此欠 佳。特別S在用於觸控面板顯示H用途時，如果過渡金屬 元素含置較多，則觸控面板顯示器的可見度會受損。具體 而言，較理想的是將原料或者玻璃屑（cullet)的使用^調 整為小於等於0.5%、小於等於〇.1%、特別是小於等於 0.05%。 '
另外，因考慮到環境，Pb、Bi等物質在使用上應極力 控制，應將其含量控制在小於0.1%。 本發明的強化玻璃基板可適當選擇各成分的較好的含 有範圍’可設定較好的玻璃組成範圍。其具體例表示如下。 (1)含有質量百分比是40%〜71%的Si02、7.5。/。〜 21%的 Al2〇3、0%〜2% 的 Li20、10%〜19% 的 Na20、〇〇/0 〜15%的 K20、0%〜6%的 MgO、0%〜6% 的 CaO、〇%〜 3%的 SrO、0%〜3%的 BaO、0%〜8%的 ZnO、0.01%〜3% 17 1360544 28906-D3pif 的Sn〇2、0.001%〜10%的Zr〇2、0%〜4%的Ti02的玻璃組 成。 (2) 含有質量百分比是40%〜71%的Si02、7.5%〜 21% 的 A1203、0%〜2% 的 Li20、10%〜19% 的 Na20、0〇/〇 〜15% 的 K20、0%〜6% 的 MgO、0%〜6%的 CaO、0%〜 3%的 SrO、0%〜3%的 BaO、0%〜8%的 ZnO、0.01%〜3% 的Sn02、0.001%〜10%的Zr02、0%〜4%的Ti02的玻璃組 成。 (3) 含有質量百分比是40%〜71%的Si02、8.5%〜 21% 的 Al2〇3、0%〜1% 的 Li20、10%〜19% 的 Na20、0% 〜10% 的 K20、0%〜6% 的 MgO、0%〜6% 的 CaO、0%〜 3%的 SrO、0%〜3%的 BaO、0%〜8%的 ZnO、0.01%〜3% 的Sn02、0.001%〜10%的Zr02、0%〜4%的Ti02的玻璃組 成。 (4) 含有質量百分比是40%〜71%的Si02、8.5%〜 21% 的 Al2〇3、0% 〜1% 的 Li20、10% 〜19% 的 Na20、0% 〜10% 的 K20、0%〜6% 的 MgO、0%〜6% 的 CaO、0〇/〇〜 3%的 SrO、0%〜3%的 BaO、0%〜8%的 ZnO、0.01%〜3% 的SnO2、0.001%〜10%的ZrO2、0%〜4%的Ti02的玻璃組 成。 (5) 為質量百分比是40%〜71%的Si02、9%〜19% 的 Al2〇3、0%〜6% 的 B2〇3、0% 〜2% 的 Li20、10% 〜19% 的 Na20、0%〜15%的 K20、0%〜6% 的 MgO、0%〜6% 的 CaO、0%〜3%的 SrO、0%〜3%的 BaO、0%〜6%的 ZnO、 28906-D3pif 0.001% 〜10% 的 ZrO2、0.1% 〜1% 的 Sn02、〇%〜4% 的
Ti02，實質上不含有As203、Sb203的玻璃組成。 (6) 為質量百分比是40%〜71%的Si02、9%〜18% 的 Al2〇3、0%〜4% 的 B2〇3、0%〜2% 的 Li20、11%〜17% 的 Na20、0%〜6% 的 K20、0%〜6% 的 MgO、0%〜6% 的 CaO、0%〜3%的 SrO、0%〜3%的 BaO、0%〜6%的 ZnO、 0.1% 〜1% 的 SnO2、0.001% 〜10% 的 ZrO2、0% 〜4% 的 Ti〇2，實質上不含有As203、Sb203的玻璃組成。 (7) 為質量百分比是40%〜63%的Si02、9%〜17.5% 的 Al2〇3、0%〜3%的 B2〇3、0%〜0.1%的 Li20、10%〜17% 的 Na20、0%〜7%的 K20、0%〜5%的 MgO、0%〜4%的 CaO、0%〜3%的 SrO + BaO、0.01%〜2%的 Sn02、0.001% 〜10%的Zr02、0%〜4%的Ti02，實質上不含有As203、 Sb203，以質量分率計（Na20 + K20) /A1203的值為0.9〜 1.6、K20/Na20為0〜0.4的玻璃組成。 (8) 含有質量百分比是40%〜71%的Si02、3%〜21% 的 Al2〇3、0%〜2% 的 Li20、10%〜20% 的 Na20、0%〜9% 的 K20、0%〜5%的 MgO、0%〜0.5%的 Ti02、0.01%〜3% 的Sn02、0.001%〜10%的Zr02的玻璃組成。 (9) 特徵在於含有質量百分比是40%〜71%的Si02、 8%〜21% 的 A1203、〇%〜2% 的 Li2〇、10%〜20% 的 Na20、 0%〜9%的 K2O、0%〜5%的 MgO、〇%〜0.5%的 TiO2、0.01% 〜3%的Sn〇2、0.001%〜10%的Zr〇2’實質上不含有AS2O3 以及Sb2〇3的玻璃組成。 1360544 28906-D3pif (10) 特徵在於含有質量百分比是40%〜65%的 Si〇2、8.5%〜21%的 Al2〇3、0%〜1%的 Li20、10%〜20% 的 Na20、0%〜9%的 K20、0%〜5%的 MgO、0%〜0.5% 的 Ti02、0.01%〜3%的 Sn02、0.001%〜10%的 Zr02，以 質量分率計（Na20 + K20) /A1203的值為0.7〜2，實質上 不含有AS2O3、Sb2〇3以及F的玻璃組成。 (11) 特徵在於含有質量百分比是40%〜65%的 Si02、8.5%〜21%的 Al2〇3、0%〜1%的 Li20、10%〜20% 的 Na20、0%〜9%的 K20、0%〜5%的 MgO、0%〜0.5% 的 TiO2、0.01%〜3%的 SnO2、0%〜8%的 MgO + CaO + SrO+BaO、0.001%〜10%的 Zr02，以質量分率計（Na20 + K20)/Al2〇3的值為0.9〜1.7,實質上不含有As203、Sb203 以及F的玻璃組成。 (12) 特徵在於含有質量百分比是40%〜63%的 Si02、9%〜19%的 Α12Ό3、0%〜3%的 B2〇3、0%〜1% 的 Li20、10%〜20%的 Na20、0%〜9%的 K20、0%〜5% 的 MgO、0%〜0.1%的 Ti02、0.01%〜3%的 Sn02、0.001%〜 10%的 Zr02、0%〜8%的 MgO + CaO + SrO+BaO ’ 以質量 分率計（Na20 + K20) /Al2〇3的值為1.2〜1.6’實質上不 含有As203、Sb203以及F的玻璃組成。 (13) 特徵在於含有質量百分比是40°/〇〜63°/〇的
Si02、9%〜17.5%的 Al2〇3、0〇/〇〜3%的 B2〇3、0%〜1%的 Li20、10%〜20% 的 Na20、〇%〜90/〇 的 K20、0%〜5% 的 MgO、0%〜0.1%的 Ti02、0.01%〜3%的 Sn02、0.1%〜8% 1360544 28906-D3pif 的 Zr02、0%〜8%的 MgO + CaO + SrO+BaO，以質量分率 計（Na20 + K20) /Al2〇3的值為1.2〜1.6，實質上不含有 AS2O3、Sb2〇3以及F的玻璃組成。 (14)特徵在於含有質量百分比是40%〜59%的 Si02、10%〜15%的 Al2〇3、0%〜3%的 B2〇3、0%〜〇.1〇/0 的 Li20、10%〜20%的 Na20、0%〜7%的 K20、0%〜5% 的 MgO、〇%〜0.1%的 TiO2、0.01%〜3%的 Sn02、1%〜8% 的 Zr02、0°/〇〜8%的 MgO + CaO + SrO+BaO，以質量分率 s十（Na2〇 + K2〇) /AI2O3的值為1.2〜1.6，實質上不含有 As203、Sb2〇3以及F的玻璃組成。 本發明的強化玻璃基板具有上述玻璃組成，並且在玻 璃表面具有壓縮應力層。壓縮應力層的壓縮應力較好的是 大於等於300 MPa、更好的是大於等於6〇〇 MPa、更好的 是大於等於800 MPa、更好的是大於等於丨〇〇〇 Mpa、尤其 好的是大於等於1200 MPa、特別好的是大於等於13〇〇 MPa。隨著壓縮應力變大，則玻璃基板的機械強度變高。 另一方面，如果在玻璃基板表面形成極大的壓縮應力，則 有在基板表面產生微裂紋（microcrack)，玻璃的強度反而 降，的擔憂。另外，因有玻璃基板的内在的拉伸應力變得 極尚的擔憂，因此較好的是小於等於2500 MPa。此外，為 了增大壓縮應力，則增加Al2〇3、Ti〇2、Zr〇2、Mg〇、Zn(；、
Sn〇2的含量’或降低Sr〇、Ba〇的含量即可。另外，縮短 離子錄所需要的時間，或降低離子交換溶液的溫度即可。 壓縮應力層的厚度較好的是大於等於1〇㈣、大於 21 1360544 28906-D3pif 等於15 、大於等於20 //m、大於等於30 /zm。壓 縮應力層的厚度越大，則即便玻璃基板受到較深的傷害， 玻璃基板亦不易破裂。另一方面，厚度越大有玻璃基板變 得不易切斷，或内部的拉伸應力變得極高而破損的擔憂， 因此壓縮應力層的厚度較好的是小於等於5〇〇 、小於 4於100 "m、小於等於80 "m、小於等於60 "m。此 外’為了增加壓縮應力層的厚度，則增加K2Q、p2〇5、Ti〇2、 Zr〇2的含量，或降低Sr〇、Ba〇的含量即可。另外，延長 離子父換所需要的時間，或提高離子交換溶液的溫度即可。 另外，玻璃基板内部的拉伸應力期望為小於等於2〇〇 MPa(較好的是小於等於15〇MPa、更好的是小於等於謂 MPa、尤其好的是小於等於5〇 MPa)。此值變得越小，則 因玻璃基板内部的缺陷而造成玻璃破損的擔憂越少，但如 果變得極小，則玻璃基板表面的壓縮應力值降低、或應力 深度降低，因此較好的是大於等於i MPa、大於等於⑴ MPa、大於等於15 MPa。 、
本發明的強化玻璃基板較好的是板厚為小於等於3〇 mm、1.5 mm、小於等於0.7 mm、小於等於〇 5 mm、特別 是小於等於0.3 mm。玻璃基板的板厚越薄，則可使玻璃基 板越輕量化。另外，本發明㈣化玻璃基板具有即便使二 厚薄型化，玻璃基板亦不易破壞的優點。此外，在藉由溢 流下拉法進行玻璃的成形時，可不進行研磨即可 的薄型化或平滑化，因此較有利。 喝 本發明的強化玻璃基板較好的是具有未研磨的表面， 22 丄360544 289〇6-D3pif 未研磨的表面的平均表面粗度（Ra)較好的是小於等於1〇 人、更好的是小於等於5A、更好的是小於等於4人、尤其
度本來非常高，但使用遠低於理論強度的應力亦造成破壞 的情況較多。其原因在於：在玻璃的成形後的步驟、例如 研磨步驟等中，在玻璃基板的表面上產生稱為格裏菲思微 璃基板的表面，則本來的玻璃基板的機械強度不會受損， 因而玻璃基板難以被破壞。另外，如果不研磨玻璃基板的 表面’則在玻璃基板的製造步驟中可省略研磨步驟，因此
好的疋3人、最好的是小於等於2人。此外，表面的平均表 面粗度（Ra)藉由根據SEMI D7_97「FpD玻璃基板的表 面粗度的測定方法」的方法進行測定即可。玻璃的理論強 裂紋（Griffith flaw)的小缺陷。因此，如果不研磨強化玻 可降低玻璃基板的製造成本。在本發明的強化玻璃基板 中，如果不研磨玻璃基板的兩個整面，則玻璃基板更難以 破壞。另外，在本發明的強化玻璃基板中，為了防止從玻 璃基板的切斷面造成破壞的情況，可對玻璃基板的切斷面 進行去角加工或蝕刻處理等。此外，為了獲得未研磨的表 面’藉由溢流下拉法進行玻璃的成形即可。 本發明的強化玻璃基板較好的是玻璃的液相溫度小於 等於120CTC、小於等於l〇5〇〇c、小於等於1030dC、小於 等於1010°C、小於等於l〇〇〇°c、小於等於95〇°C、小於等 於900C ’特別好的是小於等於870。(：。為了降低液相溫 度’則增加Na2〇、K20、B2〇3的含量，或降低a12〇3、Li2〇、
MgO、ZnO、Ti02、Zr02 的含量即可。 23 1360544 28906-D3pif 本發明的強化玻璃基板的玻璃的液相黏度，較好的是 大於等於1040dPa.s、大於等於i〇4.3dpa.s、大於等於1〇= dPa.s、大於等於105〇 dPa.s、大於等於1〇5·4 dpa s、大於 等於105 8 dPa.s、大於等於l〇60dPa.s、大於等於i〇62dPa、. s。為使液相黏度上升’則增加Ν&2〇、K2〇的含量，或減 少 Α1203、Li2〇、MgO、ZnO、Ti02、Zr02 的含量即可。 此外，液相黏度越高、液相溫度越低，則玻璃的耐失 透性越優異，同時玻璃基板的成形性亦越優異。並且，如 果玻璃的液相溫度為小於等於⑽旳、且玻璃的液相黏度 # 為大於等於i()4Gdpa.s，則可藉由溢流下拉法進行成形。 本發明的強化玻璃基板較好的是玻璃的密度為小於等 於2.8 g/crn3，更好的是小於等於2 7 g/cm3，尤其好的是小 於等，2.6 g/cm3。玻璃的密度越小，則越可實現玻璃基板 的輕篁化。此處，所謂「密度」，是指藉由眾所周知的阿基 米德（Archimedes)法所測定的值。此外，為了降低玻璃 ，密度，則增加Si〇2、p2〇5、B2〇3的含量，或降低驗金屬 氧化物、鹼土類金屬氧化物、Zn〇、Zr〇2、耵〇2的含量即 可。 響 本發明的強化玻璃基板在3〇ΐ〜38〇。〇的溫度範圍的 玻璃的熱膨脹係數較好的是川祕处〜削前％，更好 75x10 /C —110x10 7/°c ^ 80xl0'7/°C^110 χίο /°c ’特別好的是85xlo-vc〜u〇xl(r7rc。如果使玻 2的熱膨脹係數處於上述範圍，則熱膨脹係數與金屬、有 糸黏U等部件容易整合，因而可防止金屬、有機系黏 £ 24 1360544 28906-D3pif 接劑等部件的剝離。此處，所謂「熱膨脹係數」，是指使用 膨脹計（dilatometer)，測定在30〇C〜380°C的溫度範圍的 平均熱膨脹係數所得的值。此外，為了使熱膨脹係數上升， 則增加鹼金屬氧化物、鹼土類金屬氧化物的含量即可，相 反為了降低熱膨脹係數，則降低鹼金屬氧化物、鹼土類金 屬氧化物的含量即可。 本毛明的強化玻璃基板的應變點較好的是大於等於 500°C，更好的是大於等於51(rc、大於等k52〇〇c、大於 等於540°C、大於等於55(rc，最好的是大於等於56〇t：。 玻璃的應變點越高，則玻璃的耐熱性越優異，即便對強化 玻璃基板實施熱處理，強化層亦難以消失。另外，如果玻 璃的應變點高，則離子交換過程中不易引起應力緩和，因 此可獲得高的壓縮應力值。為了提高玻璃的應變點，則降 低鹼金屬氧化物的含量，或增加鹼土類金屬氧化物、 Al2〇3、Zr〇2、P2〇5 的含量即可。 本發明的強化玻璃基板較好的是，與玻璃的高溫黏度 1〇2·5 dPa*s相當的溫度小於等於1650°c、小於等於15〇〇 C、小於等於145(TC、小於等於1430°C、小於等於1420 C、小於等於140CTC。與玻璃的高溫黏度102.5dPa.s相當 的溫度是相當於玻璃的熔融溫度，與玻璃的高溫黏度1〇2·5 dPa*s相當的溫度越低，則越可在低溫下使玻璃熔融。因 此，與玻璃的高溫黏度l〇2_5dPa.s相當的溫度越低，則對 熔融爐等玻璃的製造設備的負擔越小，並越可提高玻璃基 板的泡品質。因此，與玻璃的高溫黏度1〇2.5dPa.s相當的 25 28906-D3pif 溫度越低，則越可廉價地製造玻璃基板。此外，為了降低 與玻¥的尚溫黏度l〇25dPa.s相當的溫度，則增力〇驗金屬 氧化物、驗土類金屬氧化物、ZnO、B2〇3、Ti〇2的含量， 或降低Si02、Al2〇3的含量即可。 本發明的強化玻璃基板的楊氏模數期望為大於等於 70 GPa、較好的是大於等於73 GPa、更好的是大於等於乃 GPa。因此’在用作顯示器的防護玻璃時，楊氏模數越高， 則用鋼筆或手指按壓防護玻璃的表面時的變形量越小，因 此降低對内部的顯示器所造成的損害（damage；)。 另外’本發明的強化用玻璃的特徵在於：含有質量百 分比是 40%〜71%的 Si02、3%〜21%的 a12〇3、〇%〜3.5% 的 Li20、7%〜20%的:Na20、0%〜15%的 κ20、0.001%〜 10%的Zr02、0%〜4%的Ti02 ;較好的是特徵在於：含有 質量百分比是40%〜71%的Si02、7.5%〜21%的Al2〇3、 0%〜2%的 Li20、10%〜19% 的 Na20、〇%〜15% 的 κ20、 0%〜6%的 MgO、0%〜6%的 CaO、〇%〜3%的 SrO、〇% 〜3%的8&0、0%〜8%的211〇、0.01%〜3%的811〇2、0.001% 〜10%的Zr02、0%〜4%的Ti02 ;更好的是特徵在於：含 有質量百分比是40%〜71%的Si02、8.5%〜21%的Al2〇3、 0%〜1%的 Li20、10%〜19%的 Na20、〇%〜ι〇〇/0的 κ2〇、 0%〜6%的 MgO、0%〜6%的 CaO、〇%〜3%的 SrO、0〇/〇 〜30/t^BaO、0%〜8%&ZnO、0.01%〜30/(^SnO2、0.001o/o 〜10%的Zr02、0%〜4%的Ti02。在本發明的強化用玻璃 中，將玻璃組成限定在上述範圍的理由以及較好的範圍， 1360544 28906-D3pif 與已經闡述的強化玻璃基板相同’因此，此處省略此記載。 • 而且，本發明的強化用玻璃當然可併有已經闡述的強化玻 璃基板的特性、效果。 本Ίχ明的強化用玻璃是將各構成成分限定在上述範 圍，因此離子交換性能良好，可容易使表面的壓縮應力大 於等於600 MPa、且壓縮應力層厚度大於等於1〇以瓜。 本發明的玻璃可藉由如下方式來製造：將調合成上述 組成範圍内的玻璃組成的玻璃原料連續投入至熔融爐中， 將玻璃原料在1500°C〜1600°C下加熱溶融，進行清澄後， 供給至成形裝置，接著將熔融玻璃成形為板狀，並緩 ^ 〇 又7 為了將玻璃成形為板狀，較好的是採用溢流下拉法。 如果藉由溢流下拉法來將玻璃基板成形，則可製造未研磨 且表面品質良好的玻璃基板。其理由在於：在利用溢流下 拉法時，應形成為玻璃基板的表面的面不與桶狀耐火物接 觸，而以自由表面的狀態成形，藉此可成形為未研磨且表 修面品質良好的玻璃基板。此處，溢流下拉法是使炫融狀離 的玻璃從耐熱性的桶狀結構物的兩側溢出，使 ς 融玻璃在桶狀結構物的下端合流，並向下方進行延伸成形 而製造玻璃基板的方法。桶狀結構物的結構或材質如果4 使玻璃基板的尺寸或表面精度達到所期望的狀態，並可實 現可用於玻璃基板的品質，則並無特別限定。另外，為了 進行向下方的延伸成形，可利用任意方法對玻璃基板施加 力。例如，可採用在使具有充分大的寬度的耐熱性報與玻 27 1360544 28906-D3pif 璃基板接_狀態獨躺騎延伸的方法，亦可採用使 谢埃僅與玻璃基板的端面附近接觸而進行 右關於本發明的玻翻耐失透性優異，並且具 ==的黏度特性，因此可藉由溢流下拉法而高精度 仃/此外，如果液相溫度小於等於1200°C、液相 璃S於等於MG必.8 ’則可藉由溢流T拉法來製造玻
Αν、^卜在本發明中，在不要求高表面品質時，可採用 拉法以外的方法。例如，可採用下拉法（流孔下 ^slot d_ d_ )、再拉（red·)法等）、浮式（_) ㈤1 °Ut)法、按壓（㈣）*等各種成形方法。 枯甘猎由例如按壓法將玻璃成形，則可高效地製造小型玻 場基板。
為I製造本發明的強化玻璃基板，首先準備上述玻 喝。接著實施触處理。將玻璃紐崎成蚊的尺寸， ^在強化處理前進行，但在強化處理後進行可降低製造成 ’因此較好。強化處理較理想的是藉由離子交換處理來 進行。離子交換處理可藉由在例如楊。c〜55()ΐ的硝酸钟 =中將玻璃板浸潰i小時〜8小時而進行。考慮到玻璃 點度特性、或料、板厚、玻勒部的拉伸應力等，離 子交換條件選擇最適當的條件即可。 實施例1 以下，根據實施例對本發明加以說明。 表1〜4表示本發明的實施例（試料No. 1〜3、6、9、 g 28 1360544
28906-D3pif 11〜23、26 )的玻璃組成以及特性。此外，表中的出現的 「未」，表示未測定。另，試料No.4、5、7、8、10、24、 25為參考例。 29 1360544 28906-D3pif [表1]
No.l No.2 No.3 No.4 No.5 No.6 No.7 No.8 Si02 51.9 52.9 54.4 52.9 60.9 62.4 60.4 54.4 ai2o3 19.0 19.0 16.0 16.0 16.0 13.0 13.0 13.0 Na20 16.0 16.0 16.0 16.0 16.0 16.0 16.0 16.0 Li20 — K20 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 Zr02 5.0 2.5 5.0 2.5 — 2.5 — 5.0 Ti02 — 2.5 2.5 4.5 — — 2.5 4.5 B2O3 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 MgO 2.0 1.0 — 2.0 1.0 — 2.0 1.0 CaO 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 Sn02 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 密度（g/cm3) 2.56 2.53 2.57 2.56 2.47 2.50 2.49 2.59 Ps (°C) 575 558 562 550 520 523 519 552 Ta (°C) 622 600 604 588 561 564 557 591 Ts (°C) 841 806 805 775 761 762 741 775.5 104 (°C) 1171 1152 1153 1088 1138 1135 1083 1091 10s CC) 1335 1334 1333 1259 1349 1340 1277 1260 id1·5 (°C) 1444 1452 1451 1375 1484 1472 1406 1372 楊氏模數（GPa) 未 未 未 未 未 未 未 未 a (xlO'7/°C) 94 96 94 96 95 92 96 96 TL (°C) 未 1005 <900 930 <900 <900 <900 <900 log η TL 未 5.1 >6.2 5.4 >5.8 >5.8 >5.5 >5.8 壓縮應力值 (MPa) 1462 1366 1338 1348 909 842 943 1322 應力層深度（" m) 18 20 17 16 23 23 18 15 内部拉伸應力 (MPa) 28 28 24 22 22 20 18 21
30 1360544 28906-D3pif [表2]
No.9 No. 10 No. 11 No. 12 No. 13 Nol4 No. 15 Si02 52.4 50.4 53.9 53.9 61.4 59.4 56.9 AI2O3 16.0 16.0 16.0 14.5 13.0 13.0 13.0 Na20 16.0 16.0 16.0 16.0 11.0 7.0 15.0 Li20 K20 2.0 2.0 2.0 2.0 6.0 10.5 5.0 Zr02 5.0 5.0 5.0 6.5 2.5 4.0 4.0 T1O2 2.5 4.5 _ — — — — B2O3 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 MgO 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 CaO 2.0 2.0 3.0 3.0 2.0 2.0 2.0 Sn02 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 密度（g/cm·5) 2.57 2.59 2.55 2.57 2.47 2.49 2.53 Ps (°C) 563 563 557 562 544 574 529 Ta (°C) 605 603 601 606 589 623 570 Ts rc) 805 792 808 812 812 867 773 l〇4 (°C) 1123 1097 1137 1130 1205 1253 1122 103 rc) 1289 1258 1303 1291 1406 1447 1300 102.5 rc) 1397 1363 1410 1397 1534 1570 1417 揚氏模數（GPa) 未 未 未 未 未 未 未 a (xl〇-7/°C) 95 95 95 94 90 88 100 TL (°C) 未 未 未 未 945 1075 855 log η TL 未 未 未 未 6.0 5.3 6.4 壓縮應力值（MPa) 1293 1407 1226 1274 858 623 1020 應力層深度（/zm) 23 21 23 14 25 36 24 内部拉伸應力 (MPa) 32 30 29 18 23 24 26 31 1360544 28906-D3pif [表3]
No. 16 No. 17 No. 18 No. 19 No.20 No.21 No.22 No.23 Si02 55.9 55.9 55.9 57.9 55.9 55.9 55.9 58.4 Al2〇3 13.0 13.0 13.0 13.0 13.0 13.0 13.0 13.0 Na2〇 15.0 12.5 11.5 12.0 15.0 16.0 15.0 13.0 Li20 — — — — — — — — K20 5.0 4.0 5.0 4.0 5.0 4.0 3.5 3.5 Zr02 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 Ti02 — — — — — — 1.5 3.0 B2〇3 2.0 2.5 2.5 — 2.0 2.0 2.0 — MgO 2.0 4.0 3.0 4.0 3.0 3.0 3.0 3.0 CaO 2.0 3.0 4.0 4.0 1.0 1.0 1.0 1.0 Sn02 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 Cl (ppm) 50 50 — 100 100 150 100 150 S03 (ppm) — 10 20 — — — 10 — 密度 (g/cm3) 2.55 2.56 2.56 2.57 2.55 2.55 2.55 2.55 Ps (°C) 533 558 558 589 538 536 551 591 Ta (°C) 574 602 601 634 580 578 593 637 Ts (°C) 780 809 811 847 791 785 800 855 104 (°C) 1130 1141 1145 1168 1142 1133 1139 1195 l〇3 (°C) 1305 1308 1314 1335 1317 1307 1312 1372 102 5 (°C) 1418 1417 1424 1443 1430 1420 1424 1486 楊氏模數 (GPa) 未 未 未 未 未 未 未 未 a (xlO-7/ °C) 100 89 90 89 99 100 95 88 TL (°C) 875 未 未 未 895 895 905 未 log η TL 6.3 未 未 未 6.2 6.1 6.1 未 壓縮應力值 (MPa) 949 1087 993 1079 1048 1052 1186 1245 應力層深度 (ym) 35 20 23 23 37 35 30 32 内部拉伸應 力 (MPa) 36 23 24 26 42 40 38 43 32 1360544 28906-D3pif [表4]
No.24 No.25 No.26 Si02 69.9 70.6 57.3 AI2O3 13.4 13.5 13.0 Na20 8.2 8.3 14.5 Li20 1.9 1.9 一 K20 5.4 5.4 4.9 Zr02 — — 4.0 Ti02 — —— _ B2〇3 _ — 2.0 MgO — — 2.0 CaO _ — 2.0 Sn02 1.2 0.3 0.3 密度（g/cmj) 2.41 2.39 2.54 Ps (°C) 473 467 523 Ta (°C) 521 514 563 Ts (°C) 765 756 762 l〇4 (°C) 1210 1205 1100 103 (°C) 1453 1454 1280 102·5 (°C) 1609 1612 1396 揚氏模數（GPa) 74 73 75 a (xlO'7/°C) 83 84 100 TL (°C) 900 910 855 log η TL 6.1 5.9 6.2 壓縮應力值（MPa) 550 500 1020 應力層深度（Am) 28 29 25 内部拉伸應力（MPa) 16 15 27
表1〜4的各試料以如下方式進行製作。首先，將玻璃 原料調合成表中的玻璃組成，使用鉑晶舟在158〇〇c下熔融 8小時。然後，使熔融玻璃流出至碳板上而形成為板狀。 對所得的玻璃基板評價各種特性。 33 1360544 28906-D3pif 讼度是藉由眾所周知的阿基米德法來測定。 應變點Ps、緩慢冷卻點Ta是根據ASTMC336的方法 來測定。 軟化點Ts是根據ASTM C338的方法來測定。 與玻璃黏度 104()dPa.S、l〇30dPa.s、102 5 dPa.s 相當 的溫度是藉由拉鉑球法來測定。 揚氏模數是藉由彎曲共振法來測定。 熱膨脹係數CK是使用膨脹計（dilatometer)來測定3〇 °C〜380°C的溫度範圍的平均熱膨脹係數而得。 液相溫度TL，是將玻璃粉碎，通過標準篩3〇網目（篩 孔徑500 /zm)，將50網目（篩孔徑3〇〇 #m)所殘留的 玻璃粉末放入至鉑晶舟中，在溫度梯度爐中保持24小時， 測定結晶析出的溫度而得。 液相黏度log ?/TL是表示液相溫度下的各玻璃的黏 度。 ’ 其結果是：所得的玻璃基板的密度為小於等於259 g/cm3、熱膨脹係數為83χ10·7Λ：〜100χ1〇-7Λ：，因此適合 用作強化玻璃素材。另外，液相黏度較高為大於等於l〇S l dIVs，故可進行溢流下拉成形，但是，102·5 dPa.s的溫度 較低為小於等於1612 C，因此可認為生產性較高且可廉價 地供給大量的玻璃基板。此外，雖然未強化玻璃基板與強 化玻璃基板在玻璃基板的表層中在微觀上的玻璃組成不 同’但形成玻璃基板整體的玻璃組成實質上並無差別。因 此，對於也、度、黏度等特性值而言，未強化玻璃基板與強 1360544 28906-D3pif 化玻璃基板的上述特性實質上並無差別。接著，對試 • No.1〜26的各玻璃基板的兩個表面實施光學研磨，然後; 進行離子交換處理。對於試料No.l〜8、13〜15、24 ^ 25 ’ 是在430°C的KN〇3熔融鹽中將各試料浸潰*小時，對5於 試料No.9〜12'16〜23及26 ’是在46(Tt的KN〇3炫融職 中將各試料浸潰4小時，藉此來進行離子交換處理。將= 束處理的各試料的表面清洗後，使用表面應力計（東芝= 魯 份有限公司製造、FSM_6000)，根據所觀察的干涉條 條數以及其間隔算出表面的壓縮應力值以及壓縮應力屛的 尽度。舁出後’試料的折射率為1.53、光學彈性常數兔 28[ (nm/crn) /MPa]。 ‘、、、 其結果是：本發明的實施例的各玻璃基板，在其表面 ，生大於等於500 MPa的塵縮應力，且其厚度較深二二於 等於14以m。另外，板厚imm的基板中内部的拉伸應力 較低為小於等於43 MPa。 " 另外’使用本發明的實施例的試料Nol5的玻璃試 零料’改變玻璃基板的厚度或離子交換條件，藉此製作内部 應力不同的玻璃試驗片，並評價因内部應力所造成的破損 的狀態。 ' 評價方法如以下所示。 使用試料No.15的玻璃’分別製作板厚〇.5 mm以及 板尽0.7 mm的玻璃板’將各玻璃板切出35 mmx35 nmi的 大小。對如此所得的各玻璃基板，在460°C—6小時、460 c小時、490°C — 6小時的各條件下進行離子交換，然 35 1360544 28906-D3pif 後測定壓縮應力，其結果示於表5。此外，壓縮應力是以 與上述相同的方法來測定，根據上述壓縮應力值並根據上 述式算出並求得内部應力（玻璃基板内部的拉伸應力）。 [表 5] · 離子交換條件 壓縮應力值 (MPa) 壓縮應力層深放 (//m) 内部應力 0.7 mm Μ. (MPa) 〇·5 mm 厚 460 (J —6 小時 540 55 50 76 460C—8小時 537 58 53 81 490 C — 6小時 429 76 59 94 對於表5的各玻璃基板，在其表面形成傷痕，並在此 傷痕到達内部應力層時，為了調查玻璃基板是否破損，而 使用輪片（wheel chip )材質為金剛石的切割機（scribe machine)’設定氣壓為0.3 MPa、輪片刀角度為125。、輪 片研磨等級（gmde)為D521，對玻璃基板的表面敲擊輪 片而進行破壞。 表6表示將玻璃基板破壞後的破片的數量。另外，為 了參考，亦表示不進行離子交換，且内部應力為〇的玻璃 基板的破片的數量。根據表6可清楚理解，如果内部應力 為50 MPa〜94 MPa，則形成與内部應力為〇的玻璃基板同 等程度的破片的數量。 36 1360544 28906-D3pif [表6]
此外’在上述實施例中’為了本發明說明的方便，是 將玻璃溶融’藉由流出進行成形後，在離子交換處理前進 亍光子研磨在以工業規模進行生產時’較理想的是藉由
内部應力 破片的數量 0 2 50 2 53 2 59 3 64 3 76 3 81 3 94 3 ㈤流下拉法等來製作玻璃基板，並在未研磨的狀態下對玻 璃基板的兩個表面進行離子交換處理。 [產業上之可利用性] 本發明的強化玻璃基板適合作為行動電話、數位攝影 機、PDA、太陽電池等的防護玻璃，或者觸控面板顯示器 基板。另外，本發明的強化玻璃基板除了這些用途以外， 亦可期待制於要求高機械強度_途，例如S玻璃、磁 碟（magnetic disk )用基板、平面顯示器（flat柯狀丨出叩丨吵） 用基板、固體攝像元件用防護玻璃、餐具等。 【圖式簡單說明】 益。 【主要元件符號說明】 益〇 37

Claims (1)

  1. 28906-D3pif 七、申請專利範圍： 1. 一種強化玻璃基板，其在表面具有壓縮應力層，其 特徵在於：該強化玻璃基板之組成含有質量百分比是40% 〜71%的 Si02、3%〜21%的 Al2〇3、0%〜1%的 Li20、7% 〜20%的 Na20、0%〜15%的 K20、0%〜3%的 SrO、〇.〇〇1〇/0 〜10%的Zr02、0%〜4%的Ti02，K20/Na20的質量比的範 圍為0.25〜2，且其用作顯示器的防護玻璃。 2. 如申請專利範圍第1項所述之強化玻璃基板，其在 表面具有壓縮應力層，且該強化玻璃基板之組成含有質量 百分比是40%〜70%的Si02、12%〜21%的Al2〇3、0%〜 1%的 Li20、7%〜20%的 Na20、0%〜15%的 K20、0%〜 3% 的 SrO、〇.〇〇1〇/0 〜1〇〇/0 的 Zr02、0% 〜4% 的 Ti02， KzO/NazO的質量比的範圍為0.25〜2，且其用作顯示器的 防護玻璃。 3. 如申請專利範圍第1項所述之強化玻璃基板，其中 含有10%〜21%的A1203。 4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之強 化玻璃基板，其是經化學強化而成。 5. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之強 化玻璃基板’其中表面的壓縮應力大於等於3〇〇 MPa、且 壓縮應力層的厚度大於等於1〇 Vm、玻璃基板内部的拉 伸應力小於等於200 MPa。 6·如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之強 化玻璃基板，其是由液相溫度小於等於12〇〇ΐ的玻璃而成 1360544 28906-D3pif 形。 7. 如申叫專利範圍第1項至第3項中任一項所述之強 化玻璃基板’其是由液相黏度大於等於，伽s的玻璃 而成形。 8. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之強 化玻璃基板，其中K2〇/Na2〇的質量比的範圍為〇3〜2。 9. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之強 化玻璃基板，其中NazO的含量為1〇%〜19%質量百分比。 10. —種強化用玻璃，其特徵在於：該玻璃之組成含有 質量百分比是40%〜71%的Si02、3%〜21%的Al2〇3、0% 〜1%的 Li20、7%〜20%的 Na2〇、0%〜15%的 K20、0% 〜3%的 SrO、0.001%〜1〇〇/0的 Zr02、〇%〜4%的 Ti02, K20/Na20的質量比的範圍為0.25〜2，且其用作顯示器的 防護玻璃。 11. 一種強化玻璃基板的製造方法，該強化玻璃基板的 製造方法包括： 使調合成含有質量百分比是40%〜71 %的Si02、3%〜 21% 的 Al2〇3、0% 〜1% 的 Li20、7% 〜20% 的 Na20、〇% 〜 15%的 K20、0%〜3%的 Sr0、0.001%〜10%的 Zr02、0% 〜4%的Ti〇2，K2〇/Na2〇的質量比的範圍為〇·25〜2的玻 璃組成的玻璃原料溶融；以及 成形為板狀後，進行離子交換處理而在玻璃表面形成 壓縮應力層，用作顯示器的防護玻璃。 39
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