TWI398423B - 玻璃強化方法及應用其之玻璃 - Google Patents

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Description

玻璃強化方法及應用其之玻璃
本發明是有關於一種玻璃強化方法及應用其之玻璃，且特別是有關於一種可控制玻璃翹曲量的玻璃強化方法及應用其之玻璃。
目前玻璃基板有多種製法，其中一種例如是浮法製法。於浮法製法中，將呈熔融狀態之玻璃溶液置於錫溶液上，玻璃溶液之一面與錫溶液接觸，玻璃溶液之另一面暴露在空氣中，呈熔融狀態於冷卻凝固後形成固態的玻璃基板。玻璃基板製作完成後多會進行強化製程。以離子交換的強化方式來說，係將玻璃基板浸於硝酸鉀溶液中，玻璃基板內的鈉離子與硝酸鉀溶液中鉀離子進行擴散反應，尺寸較大的鉀離子進入玻璃內取代尺寸較小的鈉離子的位置，使玻璃基板的晶格組織改變而達到強化效果。
然而，請參照第1圖(習知技藝)，其繪示傳統玻璃基板強化後之剖面圖。玻璃基板12的第一面16係為與錫溶液接觸之表面，因此第一面106所聚集之錫粒子的數量較多。在進行玻璃基板強化的過程中，由於第一面16具有較多錫粒子的阻礙，使硝酸鉀溶液內的鉀離子進入到第一面16的數量較少，導致進入玻璃基板12之第一面16的鉀離子的數量與進入玻璃基板12之第二面18的鉀離子的數量相差過大，使得玻璃基板12之第一面16與第二面18的內應力不一，因此導致玻璃基板12彎曲，如第1圖所示。
本發明係有關於一種玻璃強化方法及應用其之玻璃，透過設置一阻隔膜於玻璃基板，可限制溶液內的離子進入玻璃基板的數量，藉以控制玻璃基板的彎曲程度。
根據本發明之一方面，提出一種玻璃強化方法。玻璃強化方法包括以下步驟。提供一玻璃基板，玻璃基板具有相對應之一第一面與一第二面；形成一阻隔膜於第一面與第二面中至少一者；以及，將玻璃基板與阻隔膜浸入一強化溶液，強化溶液包括第一離子。其中，玻璃基板與阻隔膜浸入於強化溶液內時，阻隔膜限制第一離子通過阻隔膜進入玻璃基板內的數量。
根據本發明之另一方面，提出一種玻璃，係浸入一強化溶液強化而成，強化溶液包括第一離子。玻璃包括一玻璃基板及一阻隔膜。玻璃基板具有相對應之一第一面與一第二面。阻隔膜設於第一面與第二面中至少一者，阻隔膜用以限制第一離子通過阻隔膜進入玻璃基板內的數量。
為讓本發明之上述內容能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
 第一實施例
請同時參照第2圖及第3A至3B圖，第2圖繪示本發明第一實施例之玻璃強化方法之流程圖，第3A至3B圖繪示本發明第一實施例之玻璃強化的製造示意圖。
於步驟S102中，如第3A圖所示，提供玻璃基板102。玻璃基板102可以是浮法玻璃(float glass)，其應用浮法製程製作而成。然此非用以限制本發明，玻璃基板102亦可應用其它玻璃製法製成。
玻璃基板102具有相對應之第一面106與第二面108。第一面106為浮法製程中與溶液接觸的表面，此處之溶液例如是錫溶液，而第二面108為與空氣接觸的表面。玻璃基板102經由浮法製程製作完成後，第一面106所聚集的錫粒子的數量較多。
接著，於步驟S104中，如第3B圖所示，形成阻隔膜104於玻璃基板102的整個第二面108以形成玻璃100。然此非用以限制本發明，阻隔膜104亦可形成於玻璃基板102的第一面106。阻隔膜104形成於玻璃基板102的方式可以採用貼附、塗佈、電鍍或其它方式。
然後，於步驟S106中，可應用例如是離子交換的方式，將含有阻隔膜104的玻璃100浸入一強化溶液(未繪示)中，以強化玻璃100。強化溶液具有數個第一離子，若強化溶液以硝酸鉀為例，則第一離子為鉀離子。玻璃基板102內具有第二離子，例如是鈉離子。玻璃100與強化溶液間將藉由擴散產生離子置換反應，尺寸較大的鉀離子進入玻璃基板102內取代尺寸較小的鈉離子的位置而達到強化玻璃基板的效果。此處的尺寸係指離子半徑或原子半徑。
此外，若應用其它玻璃製法或以其它玻璃原料製成的玻璃基板，玻璃基板內的第二離子及強化溶液內的第一離子可以是其它種類的離子。例如，當玻璃基板包括鋰離子時，所搭配的強化溶液中的第一離子可以是尺寸大於鋰離子的鈉離子。
藉由阻隔膜104的形成，可限制該強化溶液內的鉀離子通過阻隔膜104進入玻璃基板102內的數量，使進入第二面108的鉀離子的數目與進入第一面106的鉀離子的數目的差異不會太大。進一步地說，藉由平衡第一面106與第二面108的離子交換速率，玻璃基板102之第一面106與第二面108所聚集的鉀離子的數量接近，使第一面106與第二面108的內應力相近。如此一來，玻璃100產生彎曲量甚小，甚至不會產生彎曲。亦即，本實施例中玻璃100的平面度甚佳，可使玻璃100成為平板強化玻璃。
應用本實施例之玻璃強化方法可大幅改善薄型玻璃的彎曲問題。此處的薄型玻璃例如是厚度介於約0.1公厘(mm)至0.55mm之間的玻璃基板。薄型玻璃在強化過程中相當容易因厚度甚薄而發生嚴重的彎曲。然，應用本實施例的強化方法可大幅降低薄型玻璃的彎曲量，提高薄型玻璃的平面度。當然，本技術領域的通常知識者應當了解，本實施例之玻璃強化方法並不受限玻璃基板之厚度。
上述之阻隔膜104的材質可以是金屬膜、二氧化矽(SiO2)膜、二氧化鈦(TiO2)膜、五氧化二鉭(Ta2O5)膜或五氧化二鈮(Nb2O5)膜等。
此外，阻隔膜104的折射率可以高於玻璃基板102的折射率。舉例來說，可採用折射率高於玻璃基板102的二氧化鈦膜、五氧化二鉭膜或五氧化二鈮膜來作為阻隔膜104的材質，藉此可提高玻璃基板102的反射率，然此非用以限制本發明。在一實施態樣中，阻隔膜104的折射率亦可低於玻璃基板102。例如，可採用折射率低於玻璃基板102的二氧化矽膜來作為阻隔膜104的材質，藉此可提高玻璃基板102的穿透率。
阻隔膜104的膜厚大致上介於1奈米(nm)至100nm之間。由於阻隔膜104的膜厚甚薄，故影響玻璃基板102的光學特性係有限，甚至是不會影響玻璃基板102的光學特性。
此外，阻隔膜104的耐熱溫度需較高於強化製程中的操作溫度。進一步地說，阻隔膜104的耐熱溫度例如是400℃，其高於該強化溶液的溫度，可避免阻隔膜104因承受過高的溫度而破壞。然上述之溫度值並非用以限制本發明，只要阻隔膜104在強化過程中不會破壞即可，本實施例對阻隔膜104的耐熱溫度並不作任何限制。
阻隔膜104的材質可以是透明材質或不透明材質。例如，當玻璃100應用於顯示裝置時，阻隔膜104的材質可以是透明材質。在實務應用上，對阻隔膜104透光性的選用可視玻璃100的用途而定，本實施例並不作任何限制。
此外，請參照第4圖，其繪示第3B圖中往方向V1觀看到之玻璃的上視圖。本實施例的阻隔膜104係佈滿整個第二面108。然此非用以限制本發明，在其它實施態樣中，請參照第5圖，其繪示本發明其它實施例之玻璃的上視圖，阻隔膜110呈矩形，其形成於玻璃基板102之第二面108的中央區域；或者，阻隔膜110亦可呈任意形狀而形成於第二面108之任意區域。在另一實施態樣中，請參照第6圖，其繪示本發明另一實施例之玻璃的上視圖，數片阻隔膜112可分離地形成於第二面108之任意區域。
在其它實施態樣中，阻隔膜亦可同時形成於玻璃基板102之第一面106與第二面108上。形成於玻璃基板102的第一面106上的阻隔膜相似於形成於第二面108上的阻隔膜104，在此不再重複贅述。
綜上所述，本實施例的阻隔膜在外形、數目及形成位置上具有多種型態，也就是說，本實施例對形成於玻璃基板102之第二面108上或同時形成於玻璃基板102之第一面106與第二面108上的阻隔膜的外形、數目及形成位置並不作任何限制。
第二實施例
請參照第7圖，其繪示依照本發明第二實施例之玻璃的剖視圖。第二實施例與第一實施例不同之處在於，第二實施例之阻隔膜204可僅形成於玻璃基板202之第一面206。
玻璃200包括玻璃基板202及阻隔膜204。玻璃基板202具有相對應之第一面206與第二面208。玻璃基板202、第一面206及第二面208分別相似於第一實施例之玻璃基板102、第一面106及第二面108，在此不再重複贅述。
於本實施例中，阻隔膜204可形成於第一面206。由於第一面206本來就聚集較多的錫粒子，再加上阻隔膜204的阻隔，使進入第一面206的鉀離子的數目大幅減少。如此一來，進入第二面208的鉀離子的數目與進入第一面206的鉀離子的數目的差異甚大，玻璃基板202之第一面206與第二面208的內應力的差異因此擴大，導致玻璃基板202產生幅度較大的彎曲量。
玻璃200在應用上可作為防護玻璃罩(Cover Glass)的玻璃基材。此處的防護玻璃罩指的是組裝於液晶顯示面板以作為保護液晶顯示面板的元件。一般來說，防護玻璃罩與液晶顯示面板係相距一適當間距以避免防護玻璃罩接觸到液晶顯示面板。然而，由於防護玻璃罩上貼附有抗反射(Anti-Reflection)膜，其在吸附環境中的水氣後會變形彎曲而強迫防護玻璃罩彎曲。彎曲的防護玻璃罩在接觸到液晶顯示面板後會因為光學干涉情形而產生牛頓環(Newton ring)，導致顯示品質不佳。上述之抗反射膜例如是TAC抗反射膜。
不過，若以本實施例的玻璃200作為防護玻璃罩的玻璃基材，由於玻璃200本身的彎曲幅度(例如是往第7圖的上方的突出幅度)較大，可提供足夠大的彎曲裕度。詳細地說，當貼附於玻璃200上的TAC抗反射膜(未繪示)因膨脹而迫使玻璃200往第7圖之下方突出時，彎曲幅度較大的玻璃200正好提供足夠的彎曲裕度，可避免玻璃200過份地往第7圖之下方突出而接觸到液晶顯示面板。
本發明上述實施例所揭露之玻璃強化方法及應用其之玻璃，透過設置阻隔膜於玻璃基板上，可限制強化溶液內的第一離子進入到玻璃基板內部的數量，亦即，透過控制離子交換的速率，來控制玻璃基板的平面度或彎曲幅度。
綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100、200．．．玻璃
12、102、202．．．玻璃基板
16、106、206．．．第一面
18、108、208．．．第二面
104、110、112、204．．．阻隔膜
S102-S106．．．步驟
V1．．．方向
第1圖(習知技藝)繪示習知玻璃基板強化後之剖面圖。
第2圖繪示本發明第一實施例之玻璃強化方法之流程圖。
第3A至3B圖繪示本發明第一實施例之玻璃強化的製造示意圖。
第4圖繪示第3B圖中往方向V1觀看到之玻璃的上視圖。
第5圖繪示本發明其它實施例之玻璃的上視圖。
第6圖繪示本發明另一實施例之玻璃的上視圖。
第7圖繪示依照本發明第二實施例之玻璃的剖視圖。
S102-S106．．．步驟

Claims (11)

  1. 一種玻璃強化方法，包括：提供一玻璃基板，該玻璃基板具有相對之一第一面與一第二面；形成一阻隔膜於該第一面與該第二面中至少一者；以及將形成有該阻隔膜之該玻璃基板浸入一強化溶液，其中，該強化溶液包括複數個第一離子，該阻隔膜限制該些第一離子通過該阻隔膜進入該玻璃基板內的數量。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之玻璃強化方法，其中該阻隔膜為金屬膜、二氧化矽(SiO2)膜、二氧化鈦(TiO2)膜、五氧化二鉭(Ta2O5)膜或五氧化二鈮(Nb2O5)膜等。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之玻璃強化方法，其中該阻隔膜的膜厚介於1奈米(nm)至100nm之間。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之玻璃強化方法，其中該阻隔膜形成於該第一面與該第二面中至少一者之至少一部份。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之玻璃強化方法，其中該玻璃基板之組成包括複數個第二離子，各該些第一離子的大小大於各該些第二離子的大小。
  6. 一種玻璃，係浸入一強化溶液強化而成，該強化溶液包括複數個第一離子，該玻璃包括：一玻璃基板，具有相對應之一第一面與一第二面；以及一阻隔膜，設於該第一面與該第二面中至少一者，該阻隔膜用以限制該些第一離子通過該阻隔膜進入該玻璃基板內的數量。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之玻璃，其中該阻隔膜為金屬膜、二氧化矽膜、二氧化鈦膜、五氧化二鉭膜或五氧化二鈮膜等。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之玻璃，其中該阻隔膜的膜厚介於1nm至100nm之間。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之玻璃，其中該阻隔膜的耐熱溫度高於該強化溶液的溫度。
  10. 如申請專利範圍第6項所述之玻璃，其中該阻隔膜形成於該第一面與該第二面中至少一者之至少一部份。
  11. 如申請專利範圍第6項所述之玻璃，其中該玻璃基板之組成包括複數個第二離子，各該些第一離子的大小大於各該些第二離子的大小。
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