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    本發明的強化玻璃基板是利用浮式法而成形的強化玻璃基板，該強化用玻璃基板的特徵在於：底面的壓縮應力值大於頂面的壓縮應力值。
    公开号:TW201321325A
    申请号:TW101131573
    申请日:2012-08-30
    公开日:2013-06-01
    发明作者:Hiroki Katayama；Masashi Tabe；Takuji Oka
    申请人:Nippon Electric Glass Co；
    IPC主号:C03C21-00
    专利说明:
    強化玻璃基板及其製造方法
    本發明是有關於一種強化玻璃基板及其製造方法，本發明尤其是有關於適合於行動電話、數位照相機(digital camera)、個人數位助理(Personal Digital Assistant，PDA)(行動終端)、太陽電池的蓋玻璃(cover glass)、或顯示器，尤其是觸控面板顯示器(touch panel display)的基板的強化玻璃基板及其製造方法。
    行動電話、數位照相機、PDA、觸控面板顯示器、大型電視(television)、以及非接觸供電等元件(device)存在逐步普及的傾向。
    先前，於上述用途中，使用丙烯酸(acrylic)等的樹脂基板作為用以保護顯示器的保護構件。然而，由於樹脂基板的楊氏模數(Young's modulus)低，因此，當利用筆(pen)或人的手指等來按壓顯示器的顯示面時，該樹脂基板容易撓曲，有時樹脂基板會與內部的顯示器發生接觸而產生顯示不良。又，亦存在如下的問題，即，樹脂基板的表面容易受損，且視認性容易下降。解決上述問題的一個方法是使用玻璃基板作為保護構件。對於用作保護構件的玻璃基板(蓋玻璃)，存在如下的要求，例如(1)具有高機械強度，(2)密度低且重量輕，(3)可廉價地大量供給，(4)氣泡品質優異，(5)於可視區域中具有高光透射率，(6)具有高楊氏模數，使得當利用筆或手指等來按壓表面時，不易撓曲。尤其當未滿足(1)的要件時，不足以用作保護構件，因此，先前使用了利用離子交換等而經強化的玻璃基板(所謂的強化玻璃基板)(參照專利文獻1、專利文獻2、及非專利文獻1)。 先前技術文獻 專利文獻
    專利文獻1：日本專利特開2006-83045號公報
    專利文獻2：日本專利特開2011-88763號公報 非專利文獻
    非專利文獻1：泉谷徹朗等，「新玻璃及其物理性」，初版，經營系統研究所股份有限公司(Management System Laboratory.Co.,Ltd.)，1984年8月20日，p.451-p.498
    然而，浮式法(float method)是可廉價且大量地製作大型、薄型的玻璃基板的成形方法。若利用浮式法來使強化用玻璃基板成形，則可使強化玻璃基板的製造成本低廉。例如，於專利文獻2中揭示有如下的強化玻璃基板，該強化玻璃基板是利用浮式法而成形，並且以莫耳%計，含有67%~75%的SiO2、0~4%的Al2O3、7%~15%的Na2O、1%~9%的K2O、6%~14%的MgO、0~1%的CaO、0~1.5%的ZrO2、71%~75%的SiO2+Al2O3、12%~20%的Na2O+K2O作為玻璃組成，且厚度為1.5 mm以下。
    然而，若對利用浮式法而成形的強化用玻璃基板進行離子交換處理，則對於在玻璃製造步驟中與錫浴發生接觸的一側的面(以下稱為底面)、及該面的相反側的面(以下稱為頂面)而言，玻璃製造步驟中的熱歷程不同，因此，會產生如下的問題，即，強化玻璃基板朝頂面側凸出地翹曲。若強化玻璃基板的翹曲量大，則強化玻璃基板的良率會下降。尤其強化玻璃基板越大及/或越薄，則上述傾向越顯著。又，對大型及/或薄型的強化用玻璃基板進行離子交換處理之後，當獲得規定尺寸的強化玻璃基板時，上述影響增大。
    因此，本發明的技術問題在於創建一種強化玻璃基板及其製造方法，該強化玻璃基板儘管是利用浮式法而成形，但翹曲量小。
    本發明人等進行了各種研究，結果發現：於利用浮式法而成形的強化玻璃基板中，藉由使底面的壓縮應力值大於頂面的壓縮應力值，可解決上述技術問題，本發明人等提出上述方案作為本發明。亦即，本發明的強化玻璃基板是利用浮式法而成形的強化玻璃基板，該強化玻璃基板的特徵在於：底面的壓縮應力值大於頂面的壓縮應力值。此處，「壓縮應力值」是指當使用表面應力計(例如東芝股份有限公司製造的FSM-6000)來對試料進行觀察時，根據觀察到的干涉條紋的根數與上述干涉條紋的間隔而計算出的值。
    如上所述，當利用浮式法來使強化用玻璃基板成形時，在玻璃製造步驟中，頂面與底面的熱歷程不同。由於上述影響，於頂面形成富含Na2O的層。若於頂面形成富含Na2O的層，則會促進頂面的離子交換性能。結果，頂面的壓縮應力值大於底面的壓縮應力值。又，Sn會自錫浴擴散至強化用玻璃基板的底面，從而形成Sn擴散層。若形成Sn擴散層，則該部分於組成的方面變得不均一。若對上述狀態的強化用玻璃基板進行離子交換處理，則會出現強化玻璃基板朝頂面側凸出地翹曲的現象。
    因此，本發明人等雖正在對詳細的機制(mechanism)進行調查，但已發現：若使底面的壓縮應力值大於頂面的壓縮應力值，則可使強化玻璃基板的翹曲量減小。作為使底面的壓縮應力值大於頂面的壓縮應力值的方法，例如可列舉如下的方法，即，以某種程度將強化用玻璃基板的頂面的富含Na2O的層予以除去，使頂面的離子交換性能下降之後，進行離子交換處理。又，亦設想了如下的方法，即，於使強化玻璃基板的頂面與中心發生接觸的狀態下，進行退火(anneal)處理之後，進行離子交換處理。
    第二，本發明的強化玻璃基板的△CS(底面的壓縮應力值-頂面的壓縮應力值)較佳為5 MPa~39 MPa。如此，可更確實地使強化玻璃基板的翹曲量減小。
    第三，本發明的強化玻璃基板的翹曲率較佳為不足0.20%。此處，「翹曲率」是指絕對值，例如能夠根據最大位移量/玻璃寬度的式子來計算。「最大位移量」能夠利用雷射位移計(laser displacement gauge)等來測定。
    第四，本發明的強化玻璃基板較佳為以質量%計，含有40%~71%的SiO2、7%~21%的Al2O3、0~1%的Li2O、7%~20%的Na2O、0~15%的K2O作為玻璃組成。
    第五，本發明的強化玻璃基板較佳為藉由離子交換來進行強化。
    第六，本發明的強化玻璃基板的應力厚度較佳為10 μm以上。此處，「應力厚度」是指當使用表面應力計(例如東芝股份有限公司製造的FSM-6000)來對試料進行觀察時，根據觀察到的干涉條紋的根數與上述干涉條紋的間隔而計算出的值。
    第七，本發明的強化玻璃基板的內部拉伸應力較佳為200 MPa以下。此處，「內部拉伸應力」是由下式計算出的值。
    內部拉伸應力=(壓縮應力值×應力厚度)/(板厚-應力厚度×2)
    第八，本發明的強化玻璃基板的板厚較佳為1.0 mm以下。
    第九，本發明的強化玻璃基板的液相黏度較佳為104.0 dPa．s以上。此處，「液相黏度」是指利用鉑球提拉法來對液相溫度的玻璃的黏度進行測定所得的值。「液相溫度」是指將通過30目(mesh)(篩孔徑為500 μm)的標準篩(standard sieve)且殘留於50目(篩孔徑為300 μm)的標準篩的玻璃粉末放置於鉑板(platinum board)，在溫度梯度爐中保持24小時之後，使結晶析出時的溫度。
    第十，本發明的強化玻璃基板較佳為用作顯示器的蓋玻璃。
    第十一，本發明的強化用玻璃基板是利用浮式法而成形的強化用玻璃基板，該強化用玻璃基板的特徵在於：當於440℃的KNO3熔融鹽中浸漬6小時時，底面的壓縮應力值大於頂面的壓縮應力值。
    第十二，本發明的強化用玻璃基板是利用浮式法而成形的強化用玻璃基板，該強化用玻璃基板的特徵在於：當於440℃的KNO3熔融鹽中浸漬6小時時，翹曲率不足0.20%。
    第十三，本發明的強化玻璃基板的製造方法的特徵在於包括：(1)成形步驟，利用浮式法而成形為板狀，獲得強化用玻璃基板；(2)研磨步驟，對強化用玻璃基板的頂面及/或底面進行研磨；以及(3)強化步驟，對強化用玻璃基板進行離子交換處理，使底面的壓縮應力值大於頂面的壓縮應力值。
    第十四，本發明的強化玻璃基板的製造方法的上述研磨步驟較佳為僅對頂面進行研磨的步驟、或對頂面及底面進行研磨且使頂面的研磨厚度大於底面的研磨厚度的步驟。
    (1)強化玻璃基板
    本發明的實施形態的強化玻璃基板於表面包括壓縮應力層。亦可使用物理強化法作為於表面形成壓縮應力層的方法，但更佳為使用化學強化法。化學強化法為如下的方法，即，以玻璃的應變點(strain point)以下的溫度，藉由離子交換處理來將離子半徑大的鹼離子(alkali ion)導入至玻璃的表層。若利用化學強化法來形成壓縮應力層，則即便於板厚小的情形時，亦可適當地形成壓縮應力層，並且即便於形成壓縮應力層之後，將強化玻璃基板切斷，如風冷強化法等物理強化法般，強化玻璃基板亦不易損壞。
    對於本實施形態的強化玻璃基板而言，△CS(底面的壓縮應力值-頂面的壓縮應力值)較佳為5 MPa~39 MPa、8 MPa~30 MPa，尤其為10 MPa~25 MPa。若△CS過小，則強化玻璃基板容易朝頂面側凸出地翹曲，因此，強化玻璃基板的翹曲量容易增大。另一方面，若△CS過大，則強化玻璃基板容易朝底面側凸出地翹曲，因此，強化玻璃基板的翹曲量容易增大。
    對於本實施形態的強化玻璃基板而言，翹曲率較佳為不足0.20%、不足0.15%、不足0.1、不足0.05%，尤其不足0.03%。若翹曲率大，則強化玻璃基板的良率會下降，尤其於大型及/或薄型的強化玻璃基板的情形時，上述傾向變得顯著。
    本實施形態的強化玻璃基板較佳為以質量%計，含有40%~71%的SiO2、7%~21%的Al2O3、0~1%的Li2O、7%~20%的Na2O、以及0~15%的K2O作為玻璃組成。將以上述方式對各成分的含有範圍進行限定的理由表示於下述內容中。再者，於各成分的含有範圍的說明中，除了有特別說明的情形，%顯示是指質量%。
    SiO2是形成玻璃的網狀結構(network)的成分。SiO2的含有量較佳為40%~71%、40%~70%、40%~63%、45%~63%、50%~59%，尤其為55%~58.5%。若SiO2的含有量過多，則難以使玻璃熔融、成形，或熱膨脹係數過低，熱膨脹係數難以與周邊材料匹配。另一方面，若SiO2的含有量過少，則難以實現玻璃化。又，熱膨脹係數升高，耐熱衝擊性容易下降。
    Al2O3是使離子交換性能提高的成分，且亦具有使應變點或楊氏模數升高的效果。Al2O3的含有量為7%~21%。若Al2O3的含有量過多，則容易於玻璃中析出失透結晶，從而難以利用浮式法來成形。又，熱膨脹係數過低，熱膨脹係數難以與周邊材料匹配，或高溫黏性升高而難以熔融。若Al2O3的含有量過少，則有可能無法發揮充分的離子交換性能。根據上述觀點，Al2O3的適當的上限範圍為20%以下、19%以下、18%以下、17%以下，尤其為16.5%以下，另外，Al2O3的適當的下限範圍為7.5%以上、8.5%以上、9%以上、10%以上、11%以上，尤其為12%以上。
    Li2O是離子交換成分，並且是使高溫黏度下降而使熔融性或成形性提高的成分。而且，Li2O是使楊氏模數升高的成分。又，於鹼金屬氧化物中，Li2O使壓縮應力值升高的效果大。然而，若Li2O的含有量過多，則液相黏度會下降，玻璃容易失透。又，熱膨脹係數過高，耐熱衝擊性下降，或熱膨脹係數難以與周邊材料匹配。而且，存在如下的情形，即，若低溫黏性過分地下降而容易引起應力緩和，則壓縮應力值反而會降低。因此，Li2O的含有量較佳為0~1%、0~0.5%、0~0.1%，且較為理想的是實質上不含有Li2O，即，將Li2O的含有量抑制為不足0.01%。
    Na2O是離子交換成分，並且是使高溫黏度下降而使熔融性或成形性提高的成分。又，Na2O亦是改善耐失透性的成分。Na2O的含有量較佳為7%~20%、10%~20%、10%~19%、12%~19%、12%~17%、13%~17%，尤其為14%~17%。若Na2O的含有量過多，則熱膨脹係數會過高，耐熱衝擊性下降，或熱膨脹係數難以與周邊材料匹配。又，若應變點過低，則存在如下的傾向，即，玻璃組成失去平衡(balance)，耐失透性反而下降。另一方面，若Na2O的含有量少，則熔融性下降，或熱膨脹係數過低，離子交換性能容易下降。
    K2O具有促進離子交換的效果，且是鹼金屬氧化物中的使應力深度增大的效果高的成分。又，上述K2O是使高溫黏度下降而使熔融性或成形性提高的成分。又，K2O亦是改善耐失透性的成分。K2O的含有量較佳為0~15%。若K2O的含有量過多，則熱膨脹係數升高，耐熱衝擊性下降，或熱膨脹係數難以與周邊材料匹配。而且，存在如下的傾向，即，應變點過低，玻璃組成失去平衡，耐失透性反而下降。因此，K2O的適當的上限範圍為12%以下、10%以下、8%以下，尤其為6%以下。
    若鹼金屬氧化物R2O(R為選自Li、Na、及K的一種以上)的總量過多，則玻璃容易失透，而且熱膨脹係數會過高，耐熱衝擊性下降，或熱膨脹係數難以與周邊材料匹配。又，存在如下的情形，即，若鹼金屬氧化物R2O的總量過多，則應變點會過低，無法獲得高壓縮應力值。而且存在如下的情形，即，液相溫度附近的黏性下降，難以確保高液相黏度。因此，R2O的總量較佳為22%以下、20%以下，尤其為19%以下。另一方面，存在如下的情形，即，若R2O的總量過少，則離子交換性能或熔融性會下降。因此，R2O的總量較佳為8%以上、10%以上、13%以上，尤其為15%以上。
    除了上述成分以外，亦可添加以下的成分。
    例如鹼土類金屬氧化物R'O(R'為選自Mg、Ca、Sr、及Ba的一種以上)是能夠根據各種目的而添加的成分。然而，若鹼土類金屬氧化物R'O增多，則密度或熱膨脹係數會升高，或耐失透性會下降，而且存在離子交換性能下降的傾向。因此，鹼土類金屬氧化物R'O的總量較佳為0~9.9%、0~8%、0~6%，尤其為0~5%。
    MgO是使高溫黏度下降而使熔融性或成形性提高，或者使應變點或楊氏模數升高的成分，於鹼土類金屬氧化物中，MgO使離子交換性能提高的效果大。然而，若MgO的含有量增多，則密度、熱膨脹係數會升高，或玻璃容易失透。MgO的含有量較佳為0~9%，尤其為1%~8%。
    CaO是使高溫黏度下降而使熔融性或成形性提高，或者使應變點或楊氏模數升高的成分，於鹼土類金屬氧化物中，CaO使離子交換性能提高的效果大。CaO的含有量較佳為0~6%。然而，若CaO的含有量增多，則密度、熱膨脹係數會升高，玻璃容易失透，或進而存在離子交換性能下降的情形。因此，CaO的含有量較佳為0~4%、0~3%、0~2%、0~1%，尤其為0~0.1%。
    SrO及BaO是使高溫黏度下降而使熔融性或成形性提高，或者使應變點或楊氏模數升高的成分。SrO及BaO的含有量各自較佳為0~3%。若SrO或BaO的含有量增多，則存在離子交換性能下降的傾向。又，密度、熱膨脹係數升高，或玻璃容易失透。SrO的含有量較佳為2%以下、1.5%以下、1%以下、0.5%以下、0.2%以下，尤其為0.1%以下。又，BaO的含有量較佳為2.5%以下、2%以下、1%以下、0.8%以下、0.5%以下、0.2%以下，尤其為0.1%以下。
    ZrO2具有如下的效果，即，使離子交換性能顯著地提高，並且使楊氏模數或應變點升高，且使高溫黏性下降。又，由於上述ZrO2具有使液相黏度附近的黏性提高的效果，因此，藉由含有規定量的ZrO2，可同時使離子交換性能與液相黏度提高。然而，存在如下的情形，即，若ZrO2的含有量過多，則耐失透性會過度地下降。因此，ZrO2的含有量較佳為0~10%、0.001%~10%、0.1%~9%、0.5%~7%、0.8%~5%、1%~5%、2.5%~5%。
    B2O3具有使液相溫度、高溫黏度、及密度下降的效果，並且具有使離子交換性能尤其是壓縮應力值升高的效果。然而，若B2O3的含有量過多，則有可能因離子交換而於表面產生過燒，耐水性下降，或液相黏度下降。又，存在應力深度下降的傾向。因此，B2O3的含有量較佳為0~6%、0~3%、0~1%、0~0.5%，尤其為0~0.1%。
    TiO2是具有使離子交換性能提高的效果的成分。又，該TiO2具有使高溫黏度下降的效果。然而，若TiO2的含有量過多，則玻璃會著色，失透性下降，或密度升高。尤其當用作顯示器的蓋玻璃時，若TiO2的含有量增多，則當將熔融環境或原料予以變更時，透射率容易發生變化。因此，於利用紫外線硬化樹脂等的光來將強化玻璃基板黏接於元件的步驟中，紫外線照射條件容易變動，難以穩定地生產。因此，TiO2的含有量較佳為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。
    P2O5是使離子交換性能提高的成分，尤其是使應力厚度增大的效果大的成分。然而，若P2O5的含有量增多，則玻璃會分相，或者耐水性或耐失透性容易下降。因此，P2O5的含有量較佳為5%以下、4%以下、3%以下，尤其為2%以下。
    亦可含有0.001%~3%的選自As2O3、Sb2O3、CeO2、F、SO3、Cl的群組的一種或兩種以上的成分作為澄清劑(clarificant)。然而，根據對於環境的考慮，較佳為極力地控制As2O3及Sb2O3的使用，使As2O3及Sb2O3各自的含有量不足0.1%，而且較為理想的是將As2O3及Sb2O3各自的含有量限制為不足0.01%。又，CeO2是使透射率下降的成分，因此，使該CeO2的含有量不足0.1%，而且較為理想的是將該CeO2的含有量限制為不足0.01%。又，F使低溫黏性下降，且有可能會導致壓縮應力值下降，因此，使該F的含有量不足0.1%，尤佳為將該F的含有量限制為不足0.01%。因此，較佳的澄清劑為SO3與Cl，較佳為添加0.001%~3%、0.001%~1%、0.01%~0.5%的SO3與Cl中的一者或兩者，更佳為添加0.05%~0.4%的SO3與Cl中的一者或兩者。
    Nb2O5或La2O3等稀土類氧化物是使楊氏模數升高的成分。然而，原料本身的成本高，另外，若大量地含有上述稀土類氧化物，則耐失透性會下降。因此，上述稀土類氧化物的含有量較佳為3%以下、2%以下、1%以下、0.5%以下，尤其為0.1%以下。
    如Co、Ni等強烈地使玻璃著色的過渡金屬元素有可能會使強化玻璃基板的透射率下降。尤其當使用於觸控面板顯示器用途時，若過渡金屬元素的含有量多，則觸控面板顯示器的視認性會受損。具體而言，較為理想的是以使上述過渡金屬元素的含有量為0.5%以下、0.1%以下，尤其為0.05%以下的方式，對原料或玻璃屑(cullet)的使用量進行調整。
    本實施形態的強化玻璃基板的壓縮應力層的壓縮應力值較佳為300 MPa以上、400 MPa以上、500 MPa以上，尤其為600 MPa以上。壓縮應力值越大，則強化玻璃基板的機械強度越高。另一方面，若於表面形成過大的壓縮應力，則有可能於表面產生微裂痕(microcrack)，強化玻璃基板的機械強度反而會下降。又，內部拉伸應力有可能會過度地升高。因此，壓縮應力層的壓縮應力值較佳為1500 MPa以下。再者，若使玻璃組成中的Al2O3、TiO2、ZrO2、MgO、ZnO的含有量增加，或使SrO、BaO的含有量減少，則存在壓縮應力值增大的傾向。又，若使離子交換時間縮短，或使離子交換溶液的溫度降低，則存在壓縮應力值增大的傾向。
    應力厚度較佳為10 μm以上、15 μm以上、20 μm以上、25 μm以上、30 μm以上、35 μm以上、40 μm以上、45 μm以上，尤其為50 μm以上。應力厚度越大，則即便對強化玻璃基板造成深損傷，強化玻璃基板亦不易裂開，並且機械強度的不均減小。另一方面，壓縮應力層的厚度越大，則越難以將強化玻璃基板切斷。因此，應力厚度較佳為500 μm以下、200 μm以下、150 μm以下、90 μm以下、70 μm以下、60 μm以下，尤其為50 μm以下。再者，若使玻璃組成中的K2O、P2O5的含有量增加，或使SrO、BaO的含有量減少，則存在壓縮應力層的厚度增大的傾向。又，若使離子交換時間延長，或使離子交換溶液的溫度升高，則存在應力厚度增大的傾向。
    內部拉伸應力較佳為200 MPa以下、150 MPa以下、120 MPa以下、100 MPa以下、70 MPa、50 MPa以下，尤其為30 MPa以下。內部拉伸應力增大之後，若於離子交換處理之後，進行切斷或倒角加工，則強化玻璃基板有可能會自我損壞。然而，若內部拉伸應力過度地減小，則壓縮應力層的壓縮應力值、應力厚度會下降。因此，內部拉伸應力較佳為1 MPa以上、5 MPa以上、10 MPa以上、15 MPa以上。
    本實施形態的強化玻璃基板的密度較佳為2.6 g/cm3以下，尤佳為2.55 g/cm3以下。密度越小，則可使強化玻璃越輕。再者，若使玻璃組成中的SiO2、B2O3、P2O5的含有量增加，或使鹼金屬氧化物、鹼土類金屬氧化物、ZnO、ZrO2、TiO2的含有量減少，則容易使密度下降。
    本實施形態的強化玻璃基板的熱膨脹係數較佳為80×10-7/℃~120×10-7/℃、85×10-7/℃~110×10-7/℃、90×10-7/℃~110×10-7/℃，尤其為90×10-7/℃~105×10-7/℃。若將熱膨脹係數限制於上述範圍，則容易與金屬、有機系黏接劑等構件的熱膨脹係數匹配，從而容易防止金屬、有機系黏接劑等構件的剝離。此處，「熱膨脹係數」是指使用膨脹計(dilatometer)來對30℃~380℃的溫度範圍中的平均熱膨脹係數進行測定所得的值。再者，若使玻璃組成中的鹼金屬氧化物、鹼土類金屬氧化物的含有量增加，則熱膨脹係數容易升高，相反地若使鹼金屬氧化物、鹼土類金屬氧化物的含有量減少，則熱膨脹係數容易下降。
    本實施形態的強化玻璃基板的應變點較佳為500℃以上、520℃以上、530℃以上，尤其為550℃以上。應變點越高，則耐熱性越高，當對強化玻璃基板進行熱處理時，壓縮應力層不易消失。又，應變點越高，則於離子交換處理時，越難以產生應力緩和，因此，容易維持壓縮應力值。而且，於觸控面板感測器(sensor)等的圖案化(patterning)過程中，容易形成高品質的膜。再者，若使玻璃組成中的鹼土類金屬氧化物、Al2O3、ZrO2、P2O5的含有量增加，或使鹼金屬氧化物的含有量減少，則應變點容易升高。
    本實施形態的強化玻璃基板的104.0 dPa．s的溫度較佳為1280℃以下、1230℃以下、1200℃以下、1180℃以下，尤其為1160℃以下。104.0 dPa．s的溫度越低，則對於成形設備的負擔越輕，且成形設備的壽命越長，結果，容易使強化玻璃的製造成本低廉。再者，若使鹼金屬氧化物、鹼土類金屬氧化物、ZnO、B2O3、TiO2的含有量增加，或使SiO2、Al2O3的含有量減少，則104.0 dPa．s的溫度容易下降。
    本實施形態的強化玻璃基板的102.5 dPa．s的溫度較佳為1620℃以下、1550℃以下、1530℃以下、1500℃以下，尤其為1450℃以下。102.5 dPa．s的溫度越低，則能夠以越低的溫度熔融，對於熔融爐等玻璃製造設備的負擔越輕，並且容易使氣泡品質提高。因此，102.5 dPa．s的溫度越低，則容易使強化玻璃基板的製造成本越低廉。再者，102.5 dPa．s的溫度相當於熔融溫度。又，若使玻璃組成中的鹼金屬氧化物、鹼土類金屬氧化物、ZnO、B2O3、TiO2的含有量增加，或使SiO2、Al2O3的含有量減少，則102.5 dPa．s的溫度容易下降。
    本實施形態的強化玻璃基板的液相溫度較佳為1200℃以下、1150℃以下、1100℃以下、1050℃以下、1000℃以下、950℃以下、900℃以下，尤其為880℃以下。再者，液相溫度越低，則耐失透性或成形性越高。又，若使玻璃組成中的Na2O、K2O、B2O3的含有量增加，或使Al2O3、Li2O、MgO、ZnO、TiO2、ZrO2的含有量減少，則液相溫度容易下降。
    本實施形態的強化玻璃基板的液相黏度較佳為104.0 dPa．s以上、104.4 dPa．s以上、104.8 dPa．s以上、105.0 dPa．s以上、105.4 dPa．s以上、105.6 dPa．s以上、106.0 dPa．s以上、106.2 dPa．s以上，尤其為106.3 dPa．s以上。再者，液相黏度越高，則耐失透性或成形性越高。又，若使玻璃組成中的Na2O、K2O的含有量增加，或使Al2O3、Li2O、MgO、ZnO、TiO2、ZrO2的含有量減少，則液相黏度容易升高。
    本實施形態的強化玻璃基板的板厚較佳為3.0 mm以下、2.0 mm以下、1.5 mm以下、1.3 mm以下、1.1 mm以下、1.0 mm以下、0.8 mm以下，尤其為0.7 mm以下。另一方面，若板厚過小，則存在翹曲量增大的傾向，且難以獲得所期望的機械強度。因此，板厚較佳為0.1 mm以上、0.2 mm以上、0.3 mm以上，尤其為0.4 mm以上。
    (2)強化用玻璃基板
    本發明的實施形態的強化用玻璃基板是利用浮式法而成形的強化用玻璃基板，該強化用玻璃基板的特徵在於：當於440℃的KNO3熔融鹽中浸漬6小時時，底面的壓縮應力值大於頂面的壓縮應力值。又，本發明的實施形態的強化用玻璃基板是利用浮式法而成形的強化用玻璃基板，該強化用玻璃基板的特徵在於：當於440℃的KNO3熔融鹽中浸漬6小時時，翹曲率不足0.20%(較佳為不足0.15%)。此處，所謂強化用玻璃，是指強化處理之前的玻璃(未強化的玻璃)。該強化用玻璃基板的技術特徵與上述強化玻璃基板的技術特徵相同。此處，為了便於說明，將該強化用玻璃基板的技術特徵的記載予以省略。
    當進行離子交換處理時，KNO3熔融鹽的溫度為350℃~550℃，尤佳為400℃~500℃，離子交換時間為0.1小時~10小時、2小時~10小時，尤佳為4小時~8小時。如此，容易恰當地形成壓縮應力層。再者，若以上述方式來對玻璃組成範圍進行限制，則即便不使用KNO3熔融鹽與NaNO3熔融鹽的混合物等，亦可使壓縮應力值或應力厚度增大。
    (3)強化用玻璃基板及強化玻璃基板的製造方法
    例如可以如下的方式來製作上述強化用玻璃基板及強化玻璃基板。
    首先，將以達到上述玻璃組成的方式而經調配的玻璃原料連續地投入至熔融爐，以1500℃~1600℃進行加熱熔融，於澄清之後，利用浮式法而成形為板狀等且進行退火，藉此可製作強化用玻璃基板。
    接著，根據需要對強化用玻璃基板的頂面及/或底面進行研磨處理。然後，對強化用玻璃基板進行強化處理，藉此來製作強化玻璃基板。接著，依照規定形狀進行切斷加工或倒角加工。再者，切斷加工或倒角加工亦可於強化處理之前進行，但考慮到製造效率，較佳為於強化處理之後進行上述切斷加工或倒角加工。
    上述的研磨處理較佳為僅對頂面進行研磨的步驟、或對頂面及底面進行研磨且使頂面的研磨厚度大於底面的研磨厚度的步驟。尤其將頂面的研磨厚度設為1 μm~35 μm，尤佳設為10 μm~30 μm，將底面的研磨厚度設為0 μm~9 μm，尤佳設為0 μm~5 μm。如此，底面的壓縮應力值容易大於頂面的壓縮應力值，且容易使強化玻璃基板的翹曲量減小。再者，利用眾所周知的方法來進行研磨處理即可。
    上述強化處理較佳為離子交換處理。離子交換處理的條件並無特別的限定，只要考慮玻璃的黏度特性、用途、板厚、及內部拉伸應力等來選擇最佳的條件即可。例如，可將強化用玻璃基板於400℃~550℃的KNO3熔融鹽中浸漬1小時~8小時，藉此來進行離子交換處理。尤其若使KNO3熔融鹽中的K離子與玻璃中的Na成分發生離子交換，則能夠效率良好地形成壓縮應力層。 實例
    以下，對本發明的實例進行說明。再者，以下的實例僅為例示。本發明完全不限定於以下的實例。
    表1表示實驗中所使用的強化用玻璃的玻璃組成及玻璃特性。
    表2表示本發明的實例(試料No.3~試料No.7)及比較例(試料No.1、試料No.2、試料No.8~試料No.10)。
    以如下的方式製作表中的強化用玻璃基板A、強化用玻璃基板B。首先，以達到表中的玻璃組成的方式，對玻璃原料進行調配，接著以1580℃熔融8小時。然後，利用浮式法來使獲得的熔融玻璃成形為板狀，獲得尺寸400 mm×500 mm×0.7 mm厚的強化用玻璃基板A、強化用玻璃基板B。對獲得的強化用玻璃板的各種特性進行評價。
    密度ρ是藉由眾所周知的阿基米德法(Archimedean method)進行測定所得的值。
    熱膨脹係數α是使用膨脹計來對30℃~380℃的溫度範圍的平均熱膨脹係數進行測定所得的值。
    應變點Ps、退火點(annealing point)Ta是基於ASTM C336的方法進行測定所得的值。
    軟化點Ts是基於ASTM C338的方法而測定出的值。
    高溫黏度104.0 dPa．s、103.0 dPa．s、102.5 dPa．s的溫度是利用鉑球提拉法來進行測定所得的值。
    液相溫度TL是指對如下的溫度進行測定所得的值，該溫度是將通過30目(篩孔徑為500 μm)的標準篩且殘留於50目(篩孔徑為300 μm)的標準篩的玻璃粉末放置於鉑板之後，在溫度梯度爐中保持24小時，使結晶析出時的溫度。
    液相黏度log10ηTL是利用鉑球提拉法來對液相溫度的玻璃的黏度進行測定所得的值。
    再者，於強化處理前後，表層的玻璃組成於微觀上不同，但當視為玻璃整體時，玻璃組成實質上相同。
    接著，對表1所揭示的強化用玻璃基板進行表2所揭示的研磨處理之後，於必需的最小限度的範圍內進行光學研磨。接著，於表2所揭示的條件下，將強化用玻璃基板浸漬於KNO3熔融鹽中，藉此來進行離子交換處理，從而獲得強化玻璃基板。接著，於離子交換處理之後，對強化玻璃基板進行清洗，然後使用表面應力計(東芝股份有限公司製造的FSM-6000)觀察，根據觀察到的干涉條紋的根數與上述干涉條紋的間隔，對壓縮應力層的壓縮應力值與應力厚度進行計算。每當進行計算時，將各測定試料的折射率設為1.52，且將光彈性常數(photoelastic constant)設為28[(nm/cm)/MPa]。
    △CS是底面的壓縮應力值減去頂面的壓縮應力值所得的值。
    翹曲率是利用雷射位移計(基恩斯(KEYENCE)股份有限公司製造的LK-G35)進行測定所得的值，且是根據最大位移量/玻璃寬度(500 mm)的式子而計算出的平均值(n數=10)。再者，將朝頂面方向凸出的情形標記為「+」，將朝底面方向凸出的情形標記為「-」。
    表2表明：試料No.3~試料No.7的底面的壓縮應力值大於頂面的壓縮應力值，因此，翹曲率小。另一方面，試料No.1、試料No.2、試料No.8~試料No.10的底面的壓縮應力值小於頂面的壓縮應力值，因此，翹曲率大。 產業上的可利用性
    本發明的強化玻璃基板適合作為行動電話、數位照相機、PDA等的蓋玻璃、或者觸控面板顯示器等的基板。又，除了可將本發明的強化玻璃基板應用於上述用途以外，亦可期待將本發明的強化玻璃基板應用於需要高機械強度的用途，例如窗戶玻璃、磁碟(disk)用基板、平板顯示器用基板、太陽電池用蓋玻璃、固體攝影元件用蓋玻璃、以及餐具。
    权利要求:
    Claims (14)
    [1] 一種強化玻璃基板，其是利用浮式法而成形的強化玻璃基板，該強化玻璃基板的特徵在於：底面的壓縮應力值大於頂面的壓縮應力值。
    [2] 如申請專利範圍第1項所述之強化玻璃基板，其中△CS為5 MPa~39 MPa，△CS=上述底面的壓縮應力值-上述頂面的壓縮應力值。
    [3] 如申請專利範圍第1項或第2項所述之強化玻璃基板，其中翹曲率不足0.20%。
    [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，其中以質量%計，含有40%~71%的SiO2、7%~21%的Al2O3、0~1%的Li2O、7%~20%的Na2O、0~15%的K2O作為玻璃組成。
    [5] 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述之強化玻璃基板，其中藉由離子交換來進行強化。
    [6] 如申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述之強化玻璃基板，其中應力厚度為10 μm以上。
    [7] 如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述之強化玻璃基板，其中內部拉伸應力為200 MPa以下。
    [8] 如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述之強化玻璃基板，其中板厚為1.0 mm以下。
    [9] 如申請專利範圍第1項至第8項中任一項所述之強化玻璃基板，其中液相黏度為104.0 dPa．s以上。
    [10] 如申請專利範圍第1項至第9項中任一項所述之強化玻璃基板，其中該強化玻璃基板用作顯示器的蓋玻璃。
    [11] 一種強化用玻璃基板，其是利用浮式法而成形的強化用玻璃基板，該強化用玻璃基板的特徵在於：當於440℃的KNO3熔融鹽中浸漬6小時時，底面的壓縮應力值大於頂面的壓縮應力值。
    [12] 一種強化用玻璃基板，其是利用浮式法而成形的強化用玻璃基板，該強化用玻璃基板的特徵在於：當於440℃的KNO3熔融鹽中浸漬6小時時，翹曲率不足0.20%。
    [13] 一種強化玻璃基板的製造方法，其特徵在於包括：成形步驟，利用浮式法而成形為板狀，獲得強化用玻璃基板；研磨步驟，對上述強化用玻璃基板的頂面及/或底面進行研磨；以及強化步驟，對上述強化用玻璃基板進行離子交換處理，使上述底面的壓縮應力值大於上述頂面的壓縮應力值。
    [14] 如申請專利範圍第13項所述之強化玻璃基板的製造方法，其中上述研磨步驟是僅對上述頂面進行研磨的步驟、或對上述頂面及上述底面進行研磨且使上述頂面的研磨厚度大於上述底面的研磨厚度的步驟。
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