強(qiáng)化玻璃基板的制造方法和強(qiáng)化玻璃基板的制作方法
【專利摘要】即使利用蝕刻處理來切割化學(xué)強(qiáng)化后的板狀玻璃材而使其小片化，也不發(fā)生破損、斷裂。一種玻璃基板的制造方法，包括：化學(xué)強(qiáng)化工序，利用離子交換處理對(duì)板狀玻璃材進(jìn)行化學(xué)強(qiáng)化；和形狀加工工序，利用蝕刻處理來切割化學(xué)強(qiáng)化后的上述板狀玻璃材，在上述化學(xué)強(qiáng)化工序中，將上述板狀玻璃材的板厚設(shè)為t［μm］，將上述板狀玻璃材中的上述壓縮應(yīng)力層的厚度設(shè)為d［μm］，將上述壓縮應(yīng)力層的最大壓縮應(yīng)力值設(shè)為F［MPa］，將上述壓縮應(yīng)力層的壓縮應(yīng)力層的壓縮應(yīng)力累計(jì)值設(shè)為X［MPa·μm］，將上述層的厚度設(shè)為t2［μm］，將上述拉伸應(yīng)力層的平均拉伸應(yīng)力值設(shè)為Tave［MPa］，X＝F×d、t2＝t－2d且Tave＝X/t2的關(guān)系成立時(shí)，以滿足如下條件的方式進(jìn)行上述離子交換處理：7≤Tave＜50［MPa］。
【專利說明】強(qiáng)化玻璃基板的制造方法和強(qiáng)化玻璃基板
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及適合于例如便攜設(shè)備(便攜式電子設(shè)備)等電子設(shè)備用的蓋板玻璃的強(qiáng)化玻璃基板的制造方法和強(qiáng)化玻璃基板。
【背景技術(shù)】
[0002]手機(jī)、PDA (Personal Digital Assistant,個(gè)人數(shù)字助理)等便攜設(shè)備等電子設(shè)備的液晶面板、有機(jī)EL (Electro Luminescence,電致發(fā)光)面板等的顯示畫面部分被蓋板玻璃保護(hù)。作為蓋板玻璃，可使用例如在表層部形成有壓縮應(yīng)力層的強(qiáng)化玻璃。這樣的蓋板玻璃例如按照下述順序制造。首先，將板狀玻璃材切割成規(guī)定形狀，得到被小片化的玻璃基板。接著，將被小片化的玻璃基板浸潰于熔融鹽中進(jìn)行化學(xué)強(qiáng)化。其后，在經(jīng)過化學(xué)強(qiáng)化的玻璃基板的表面，根據(jù)需要形成防反射膜等各種功能膜。這樣得到的玻璃基板(以下，也稱為“強(qiáng)化玻璃基板”)成為蓋板玻璃(例如參照專利文獻(xiàn)I)。即，在專利文獻(xiàn)I所述的技術(shù)中，對(duì)板狀玻璃材進(jìn)行切割后，對(duì)被小片化的玻璃基板實(shí)施化學(xué)強(qiáng)化處理而得到蓋板玻璃。
[0003]對(duì)于板狀玻璃材的切割，提出了如下方案:不采用機(jī)械地進(jìn)行的劃線切割，而利用濕式蝕刻(化學(xué)蝕刻)處理來進(jìn)行(例如參照專利文獻(xiàn)2)，或者利用干式蝕刻處理來進(jìn)行(例如參照專利文獻(xiàn)3)。另外，在專利文獻(xiàn)3所記載的技術(shù)中還提出了如下方案:對(duì)板狀玻璃材形成各種功能膜后，利用蝕刻處理切割各種功能膜，使其與板狀玻璃材一致。
[0004]然而，板狀玻璃材的切割如果在實(shí)施化學(xué)強(qiáng)化處理前(即形成壓縮應(yīng)力層前)實(shí)施，則能夠容易地進(jìn)行，但在表層部形成壓縮應(yīng)力層之后實(shí)施，與形成該壓縮應(yīng)力層之前實(shí)施相比，對(duì)板狀玻璃材進(jìn)行切割時(shí)容易發(fā)生破損、斷裂等。例如已指出:對(duì)風(fēng)冷強(qiáng)化玻璃或化學(xué)強(qiáng)化玻璃進(jìn)行劃線切割時(shí)，對(duì)于風(fēng)冷強(qiáng)化玻璃而言，會(huì)粉碎成粉末，對(duì)于化學(xué)強(qiáng)化玻璃而言，無法沿劃線進(jìn)行分割，或者由劃線切割得到的玻璃基板因小于假定負(fù)荷的負(fù)荷而斷裂(例如參照專利文獻(xiàn)4)。因此`，在專利文獻(xiàn)4中記載的技術(shù)中提出了如下方案:為了準(zhǔn)確地沿劃線切割化學(xué)強(qiáng)化玻璃，使用使壓縮應(yīng)力層的厚度為10 μ m~30 μ m的范圍內(nèi)、且使壓縮應(yīng)力的值為30kgf/mm2~60kgf/mm2 (= 294MPa~588MPa)的范圍內(nèi)的化學(xué)強(qiáng)化玻璃。
[0005]專利文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本特開2007-99557號(hào)公報(bào)
[0007]專利文獻(xiàn)2:日本特開2009-167086號(hào)公報(bào)
[0008]專利文獻(xiàn)3:日本特開昭63-248730號(hào)公報(bào)
[0009]專利文獻(xiàn)4:日本特開2004-83378號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]近年來，對(duì)于便攜設(shè)備用的蓋板玻璃，強(qiáng)烈要求提高生產(chǎn)率以及提高強(qiáng)度、耐擦傷性等商品性。
[0011]為了提高蓋板玻璃的生產(chǎn)率，考慮了經(jīng)過如下順序的制造工藝:對(duì)板狀玻璃材實(shí)施化學(xué)強(qiáng)化處理，進(jìn)而根據(jù)需要進(jìn)行各種功能膜的成膜、印刷裝飾等處理后，將該板狀玻璃材切割成規(guī)定形狀。如果經(jīng)過這樣的順序，則不需要分別對(duì)被小片化的玻璃基板單獨(dú)實(shí)施化學(xué)強(qiáng)化處理等，而是在板狀玻璃材的階段集中實(shí)施化學(xué)強(qiáng)化處理等，從而可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率的提聞。
[0012]另一方面，為了提高蓋板玻璃的商品性，考慮通過加厚壓縮應(yīng)力層，增大該壓縮應(yīng)力層中的壓縮應(yīng)力來實(shí)現(xiàn)蓋板玻璃的強(qiáng)度提高、薄板化等。
[0013]然而，在上述用于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)率提高的制造工藝中，為了切割化學(xué)強(qiáng)化處理后的板狀玻璃材，與像專利文獻(xiàn)I~3中記載的技術(shù)那樣在化學(xué)強(qiáng)化處理前進(jìn)行該切割的情況相t匕，利用該切割進(jìn)行小片化時(shí)，在玻璃基板容易發(fā)生破損、斷裂等。對(duì)于這點(diǎn)，考慮了像專利文獻(xiàn)4中記載的技術(shù)那樣設(shè)定壓縮應(yīng)力層的厚度和壓縮應(yīng)力的值，但在這種情況下，不能說可與蓋板玻璃的強(qiáng)度提聞、薄板化等充分對(duì)應(yīng)。
[0014]另外，利用蝕刻來切割化學(xué)強(qiáng)化處理后的板狀玻璃材的情況與機(jī)械加工不同，能夠減少加工玻璃時(shí)的裂紋的產(chǎn)生，但利用化學(xué)強(qiáng)化處理形成的應(yīng)力層(壓縮應(yīng)力層、拉伸應(yīng)力層)不適宜時(shí)，加工中有時(shí)會(huì)產(chǎn)生微小的裂紋、傷痕。換言之，在上述的以往技術(shù)中，難以同時(shí)實(shí)現(xiàn)蓋板玻璃的生廣率提聞和商品性提聞。
[0015]因此，本發(fā)明的目的在于提供一種強(qiáng)化玻璃基板的制造方法和強(qiáng)化玻璃基板，所述制造方法在板狀玻璃材的狀態(tài)下實(shí)施化學(xué)強(qiáng)化處理等后，利用蝕刻處理切割板狀玻璃材而使其小片化時(shí)，通過使利用化學(xué)強(qiáng)化處理形成的應(yīng)力層適用性化，從而即使利用蝕刻處理使化學(xué)強(qiáng)化后的板狀玻璃材小片化也不發(fā)生破損、斷裂等，能夠?qū)崿F(xiàn)所得玻璃基板的商品性提聞。
[0016]本發(fā)明是為了實(shí)現(xiàn)上述目的而研制出的。
[0017]本發(fā)明的第I方式是一種強(qiáng)化玻璃基板的制造方法，其特征在于，包括如下工序:化學(xué)強(qiáng)化工序，通過對(duì)板狀玻璃材進(jìn)行離子交換處理而使該板狀玻璃材的表層部為壓縮應(yīng)力層，并使該表層部以外的深層部為拉伸應(yīng)力層；和形狀加工工序，通過對(duì)經(jīng)過上述化學(xué)強(qiáng)化工序后的上述板狀玻璃材進(jìn)行蝕刻處理來切割該板狀玻璃材，得到被小片化的玻璃基板的強(qiáng)化玻璃基板。在該制造方法中，準(zhǔn)備由含堿金屬氧化物的鋁硅酸鹽玻璃構(gòu)成的上述板狀玻璃材，在上述化學(xué)強(qiáng)化工序中，將上述板狀玻璃材的板厚設(shè)為t [ μ m]，將上述壓縮應(yīng)力層的厚度設(shè)為d [ μ m]，將上述壓縮應(yīng)力層的最大壓縮應(yīng)力值設(shè)為F [MPa]，將上述壓縮應(yīng)力層的壓縮應(yīng)力累計(jì)值設(shè)為X [MPa.μ m]，將上述拉伸應(yīng)力層的厚度設(shè)為t2 [μπι]，將上述拉伸應(yīng)力層的平均拉伸應(yīng)力值設(shè)為Tave [MPa], X = FXcUt2 = t — 2d且Tave = X/t2的關(guān)系成立時(shí)，以滿足如下條件的方式進(jìn)行上述離子交換處理:7 ( Tave < 50 [MPa]。
[0018]本發(fā)明的第2方式是一種強(qiáng)化玻璃基板的制造方法，其特征在于，包括如下工序:化學(xué)強(qiáng)化工序，通過對(duì)板狀玻璃材進(jìn)行離子交換處理而使該板狀玻璃材的表層部為壓縮應(yīng)力層，并使該表層部以外的深層部成為拉伸應(yīng)力層；和形狀加工工序，通過對(duì)經(jīng)過上述化學(xué)強(qiáng)化工序后的上述板狀玻璃材進(jìn)行蝕刻處理來切割該板狀玻璃材，得到被小片化的玻璃基板的強(qiáng)化玻璃基板。在該制造方法中，準(zhǔn)備由含堿金屬氧化物的鋁硅酸鹽玻璃構(gòu)成的上述板狀玻璃材，在上述化學(xué)強(qiáng)化工序中，以成為不因上述蝕刻處理而產(chǎn)生上述板狀玻璃材破損的拉伸應(yīng)力的方式進(jìn)行上述離子交換處理。
[0019]本發(fā)明的第3方式的特征在于，在第I方式或第2方式所述的發(fā)明中，在上述化學(xué)強(qiáng)化工序后，在上述形狀加工工序前，包括裝飾層形成工序:在進(jìn)行了上述離子交換處理的上述板狀玻璃材的至少一個(gè)表面形成一層以上的裝飾層，在上述裝飾層形成工序后進(jìn)行的上述形狀加工工序中，通過上述蝕刻處理來切割形成有上述裝飾層的上述板狀玻璃材。
[0020]本發(fā)明的第4方式的特征在于，在第3方式所述的發(fā)明中，上述裝飾層形成工序包括如下的印刷處理，即，在保持上述板狀玻璃材的端面的狀態(tài)下，對(duì)主表面實(shí)施印刷處理。
[0021]本發(fā)明的第5方式的特征在于，在第3方式或第4方式所述的發(fā)明中，上述裝飾層形成工序包括在主表面形成導(dǎo)電性層和透明導(dǎo)電層的處理。
[0022]本發(fā)明的第6方式是第I方式~第5方式中任一項(xiàng)所述的強(qiáng)化玻璃基板的制造方法，其特征在于，作為上述板狀玻璃材，使用含有選自SiO2:50~75重量％、A1203:5~20重量％、Li2O, Na2O以及K2O中的堿金屬氧化物中的至少一種的玻璃。
[0023]本發(fā)明的第7方式是第6方式所述的強(qiáng)化玻璃基板的制造方法，其特征在于，作為上述板狀玻璃材，使用含有8重量％以上的Na20、8重量％以下(包括O)的CaO的玻璃。
[0024]本發(fā)明的第8方式是第I方式~第7方式中任一項(xiàng)所述的強(qiáng)化玻璃的制造方法，其特征在于，上述強(qiáng)化玻璃基板是作為電子設(shè)備用蓋板玻璃的玻璃基板。
[0025]本發(fā)明的第9方式是一種強(qiáng)化玻璃基板，其特征在于，由含堿金屬氧化物的鋁硅酸鹽玻璃構(gòu)成，在表層部具有壓縮應(yīng)力層，并且在深層部具有拉伸應(yīng)力層，其中，將上述鋁硅酸鹽玻璃的板厚設(shè)為t[ μ m]，將上述壓縮應(yīng)力層的厚度設(shè)為d[ μ m]，將上述壓縮應(yīng)力層的最大壓縮應(yīng)力值設(shè)為F[MPa]，將上述壓縮應(yīng)力層的壓縮應(yīng)力累計(jì)值設(shè)為X[MPa.μL?]，將上述拉伸應(yīng)力層的厚度設(shè)為t2[ μ m]，將上述拉伸應(yīng)力層的平均拉伸應(yīng)力值設(shè)為Tave[MPa]，X = FXd, t2 = t — 2d且Tave = X/t2的關(guān)系成立時(shí),實(shí)施滿足如下條件的離子交換處理:7 ( Tave < 50 [MPa]，并 且，該強(qiáng)化玻璃基板的端面是被蝕刻處理的面。
[0026]本發(fā)明的第10方式是第9方式所述的強(qiáng)化玻璃基板，其特征在于，上述強(qiáng)化玻璃基板的端面具有:主表面中的以在厚度方向外側(cè)成為凸起的方式彎曲的一對(duì)彎曲面；和從這些彎曲面向玻璃基材的面方向外側(cè)突出的頂部。
[0027]本發(fā)明的第11方式是第9方式或第10方式所述的強(qiáng)化玻璃基板，其特征在于，在上述強(qiáng)化玻璃基板的端面的至少一部分的區(qū)域不形成壓縮應(yīng)力層。
[0028]本發(fā)明的第12方式的特征在于，在第9方式~第11方式中任一項(xiàng)所述的發(fā)明中，上述鋁硅酸鹽玻璃是含有選自SiO2:50~75重量％、Al2O3:5~20重量％、Li2O, Na2O以及K2O中的堿金屬氧化物中的至少一種作為玻璃成分的玻璃。
[0029]本發(fā)明的第13方式的特征在于，在第12方式所述的發(fā)明中，上述鋁硅酸鹽玻璃是含有8重量％以上的Na20、8重量％以下(包括O)的CaO的玻璃。
[0030]本發(fā)明的第14方式的特征在于，在第9方式~第13方式中任一項(xiàng)所述的發(fā)明中，上述強(qiáng)化玻璃基板是作為電子設(shè)備用蓋板玻璃的玻璃基板。
[0031]本發(fā)明能夠在板狀玻璃材的狀態(tài)下進(jìn)行化學(xué)強(qiáng)化后，即使利用蝕刻處理來切割該板狀玻璃材也不發(fā)生破損、斷裂等地進(jìn)行小片化，所以能夠提高在制造強(qiáng)化玻璃基板時(shí)的生產(chǎn)率。并且，能夠?qū)崿F(xiàn)小片化的強(qiáng)化玻璃基板的商品性提高。換言之，根據(jù)本發(fā)明，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)所制造的強(qiáng)化玻璃基板的生廣率的提聞和商品性的提聞。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]圖1是表示安裝有蓋板玻璃的便攜設(shè)備的一部分的構(gòu)成例的截面圖。[0033]圖2是示意地表示化學(xué)強(qiáng)化玻璃的內(nèi)部應(yīng)力分布的側(cè)截面圖。
[0034]圖3是表示玻璃基板的制造方法的順序概要的流程圖。
[0035]圖4是表示玻璃基板的制造方法中的形狀加工工序的順序概要的流程圖。
[0036]圖5是表示化學(xué)強(qiáng)化玻璃的壓縮應(yīng)力與加工性的關(guān)系的其它具體例的說明圖。
[0037]圖6是表示由蝕刻得到的玻璃基板的端部的形狀的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038]以下，根據(jù)【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的實(shí)施方式。
[0039]在本實(shí)施方式中，首先說明作為被制造物的玻璃基板，接著，依次對(duì)玻璃基板的制造方法的概要、該制造方法中的特征工序以及本實(shí)施方式中的效果進(jìn)行說明。
[0040]< 1.玻璃基板〉
[0041]在本實(shí)施方式中，作為成為被制造物的玻璃基板，可例舉便攜設(shè)備用的蓋板玻璃。
[0042]圖1是表示安裝有蓋板玻璃的便攜設(shè)備的一部分的構(gòu)成例的截面圖。
[0043]在圖例的便攜設(shè)備中，蓋板玻璃I被配設(shè)為與該便攜設(shè)備所具備的圖像顯示面板2的顯示畫面相距間隔D并覆蓋該圖像顯示面板2。由此，圖像顯示面板2的顯示畫面部分被蓋板玻璃I保護(hù)。應(yīng)予說明，圖例中著眼于顯示畫面部分的構(gòu)成而省略其它構(gòu)成部分的圖示。另外，圖例中示出了圖像顯示面板2為液晶顯示面板的情況，即，一對(duì)玻璃基板21、22夾持液晶層23而構(gòu)成的情`況，但圖像顯示面板2不限定于此，例如也可以是有機(jī)EL面板。另外，除保護(hù)便攜設(shè)備的顯示畫面部分的蓋板玻璃I以外，也可以作為便攜設(shè)備的殼體用的玻璃基板使用。
[0044]圖2是示意地表示化學(xué)強(qiáng)化玻璃的內(nèi)部應(yīng)力分布的側(cè)截面圖。
[0045]作為蓋板玻璃1，使用進(jìn)行了離子交換處理的化學(xué)強(qiáng)化玻璃?；瘜W(xué)強(qiáng)化玻璃在距外表面(包括表背面兩方)板厚方向規(guī)定深度的表層部具備作為產(chǎn)生壓縮應(yīng)力的層的壓縮應(yīng)力層la。另外，在表層部以外的深層部(即板厚方向中央附近部分)具備作為產(chǎn)生拉伸應(yīng)力的層的拉伸應(yīng)力層lb。
[0046]將這些玻璃基板用于便攜電子設(shè)備的蓋時(shí)，由于在顯不部的表面露出的玻璃表面形成有壓縮應(yīng)力層，所以可發(fā)揮由該壓縮應(yīng)力層產(chǎn)生的耐擦傷性。此外，通過壓縮應(yīng)力層的作用，從而即使在表面產(chǎn)生微小的裂紋、傷痕，也能夠防止裂紋向玻璃內(nèi)部行進(jìn)，因此能夠維持高的機(jī)械強(qiáng)度。
[0047]若使用這樣的化學(xué)強(qiáng)化玻璃，則即使在其板厚薄的情況下，也能夠維持高的機(jī)械強(qiáng)度。另外，如果這樣將板厚薄的化學(xué)強(qiáng)化玻璃作為蓋板玻璃I安裝于便攜設(shè)備中，則由于具有高的機(jī)械強(qiáng)度，所以蓋板玻璃I不易因外力而發(fā)生彎曲，能夠較窄地設(shè)定蓋板玻璃I與圖像顯示面板2的顯示畫面之間的間隔。其結(jié)果，能夠?qū)崿F(xiàn)便攜設(shè)備的輕薄化。
[0048]< 2.玻璃基板的組成>
[0049]另外，作為本發(fā)明涉及的玻璃基板所使用的玻璃，可優(yōu)選使用含堿金屬氧化物的鋁硅酸鹽玻璃。鋁硅酸鹽玻璃通過離子交換型化學(xué)強(qiáng)化方法，能夠使精密地發(fā)揮較佳的壓縮應(yīng)力、壓縮應(yīng)力層、拉伸應(yīng)力，因此能夠較佳地得到本發(fā)明的作用。作為這樣的鋁硅酸鹽玻璃，其組成成分優(yōu)選為含有選自SiO2:50~75重量％、Al2O3:5~20重量％、Li2O, Na2O,K2O中的堿金屬氧化物中的至少一種的玻璃。此外，本發(fā)明涉及的鋁硅酸鹽玻璃優(yōu)選含有Na2O:8重量％以上、CaO:8重量％以下(包括O)。
[0050]另外，本發(fā)明的鋁硅酸鹽玻璃的組成成分優(yōu)選為SiO2:50~75重量％、Al2O3:5~20重量％、B2O3:0~5重量％ (包括O)、Na2O:8~25重量％、Li2O:0~6重量％ (包括O)、K2O:15%以下(包括O)。
[0051]本發(fā)明中使用的化學(xué)強(qiáng)化用的玻璃基板含有Si02、Al203以及Na2O,根據(jù)需要，可以含有 B2O3' Li20、K2O, Mg。、CaO、SrO, BaO、Zn。、ZrO2, Fe2O3 以及 SnO2 等。
[0052](SiO2)
[0053]SiO2是形成玻璃基板所使用的玻璃的骨架的必需成分，具有提高玻璃的化學(xué)耐久性和耐熱性的效果。其含有率小于50%時(shí)，為了對(duì)玻璃基板進(jìn)行形狀加工而進(jìn)行蝕刻時(shí)的蝕刻速率雖然有提高的趨勢(shì)，但玻璃化難以進(jìn)行，也無法充分地得到上述效果。另一方面，如果含有率超過75%，則容易引起玻璃失透，玻璃原料的熔融、成型變難，并且粘性上升而使玻璃均質(zhì)化變難，因此難以利用下拉法大量生產(chǎn)廉價(jià)的玻璃。另外，如果含有率超過75%，則低溫粘性過度上升而導(dǎo)致離子交換速度降低，因此即使在利用離子交換進(jìn)行化學(xué)強(qiáng)化的情況下也無法得到充分的強(qiáng)度。因此，SiO2的含有率為50~75%，優(yōu)選為53~70%，更優(yōu)選為55~67%，進(jìn)一步優(yōu)選為58~65%，特別優(yōu)選為60~65%。應(yīng)予說明，在本實(shí)施方式中，低溫粘性是為107.6dPa.s附近時(shí)的溫度。
[0054](Al2O3)
[0055]Al2O3是形成玻璃基板所使用的玻璃的骨架的必需成分，具有提高玻璃的化學(xué)耐久性、耐熱性，以及通過離子交換性能、蝕刻來進(jìn)行形狀加工時(shí)的蝕刻速率的效果。Al2O3的含有率小于5%時(shí)，無法充分得到上述效果。另一方面，如果Al2O3的含有率超過20%，則玻璃的熔融變難，玻璃的粘性上升而成型變難。因此，難以利用下拉法大量生產(chǎn)廉價(jià)的玻璃。另外，如果Al2O3的含有率超過20%，則耐酸性過度降低，因此作為用作保護(hù)部件的蓋板玻璃，不優(yōu)選。另外，如果Al2O3的含有率超過20%，則容易引起玻璃失透，耐失透性也降低，所以無法應(yīng)用于下拉法。因此，Al2O3的含有率為5~20%，優(yōu)選為5~17%，更優(yōu)選為7~16%。
[0056]應(yīng)予說明，在本實(shí)施方式中，將SiO2含有率設(shè)為X，將Al2O3含有率設(shè)為Y時(shí)，X-1/2 -Y優(yōu)選為57.5%以下。如果Χ-1/2.Υ為57.5%以下，則能夠有效地提高玻璃基板的蝕刻速率。Χ-1/2.Y的優(yōu)選范圍更優(yōu)選為56%以下，進(jìn)一步優(yōu)選為55%以下。
[0057]另一方面，上述Χ-1/2.Y小于45%時(shí)，雖然蝕刻速率為5 μπι/分鐘以上，但失透溫度變高，因此耐失透性會(huì)降低。因此，為了實(shí)現(xiàn)耐失透性與蝕刻速率提高的兼?zhèn)?，上述?1/2.Y優(yōu)選為45%以上，更優(yōu)選為47%以上，特別優(yōu)選為50%以上。
[0058](B2O3)
[0059]B2O3是降低玻璃的粘性而促進(jìn)玻璃基板所使用的玻璃的熔解和澄清的任意成分。如果其含有率超過5，則玻璃的耐酸性降低，并且揮發(fā)增加而難以進(jìn)行玻璃的均質(zhì)化。另外，由于揮發(fā)增加而導(dǎo)致玻璃中產(chǎn)生不均，對(duì)玻璃基板的蝕刻也產(chǎn)生不均。換言之，根據(jù)玻璃的區(qū)域，蝕刻速率變得不均勻，因此過量含有B2O3的玻璃基板不適于用于要求高精度的形狀加工的蝕刻等。此外，如果含有率超過5%，則應(yīng)變點(diǎn)也會(huì)過度降低，對(duì)玻璃基板實(shí)施熱處理時(shí)發(fā)生玻璃變形這樣的不良情況。因此，B2O3的含有率優(yōu)選為O~5%，更優(yōu)選為O~3%，進(jìn)一步優(yōu)選O~小于2%，特別優(yōu)選小于0.01%且除去而有意不含雜質(zhì)。通過使B2O3的含有率為O~5%，除了提高蝕刻速率這樣的效果以外，還能夠防止蝕刻的不均，能夠得到品質(zhì)更高的蓋板玻璃。
[0060](Na2O)
[0061]Na2O是離子交換成分，是降低玻璃基板所使用的玻璃的高溫粘性而提高玻璃的熔融性、成型性的必需成分。另外，Na2O是改善玻璃的耐失透性的成分。Na2O的含有率小于8%時(shí)，玻璃的熔融性降低，用于熔融的成本變高。另外，Na2O的含有率小于8%時(shí)，離子交換性能也降低，因此無法得到充分的強(qiáng)度。另外，Na2O的含有率小于8%時(shí)，熱膨脹率過度降低，金屬、有機(jī)系粘接劑等周邊材料與熱膨脹系數(shù)變得難以匹配。此外，Na2O的含有率小于8%時(shí)，容易引起玻璃失透，耐失透性也降低，因此無法用于下拉法。因此，難以大量生產(chǎn)廉價(jià)的玻璃。另一方面，如果含有率超過25%，則低溫粘性降低，熱膨脹率過度變大，耐沖擊性降低，金屬、有機(jī)系粘接劑等周邊材料與熱膨脹系數(shù)變得難以匹配。因此，Na2O的含有率為8~25%，更優(yōu)選為10~20%，進(jìn)一步優(yōu)選為12~20%，特別優(yōu)選為13~19%。
[0062](Li2O)
[0063]Li2O是離子交換成分之一，是降低玻璃基板所使用的玻璃的粘度而提高玻璃的熔融性、成型性的任意成分。另外，Li2O是提高玻璃基板的楊氏模量的成分。此外，Li2O在堿金屬氧化物中增加壓縮應(yīng)力層的深度的效果高。但是，如果Li2O的含有率變得過多，則有作為進(jìn)行玻璃基板的強(qiáng)化的工序的離子交換處理中的離子交換鹽的劣化加快這樣的不良情況，因此蓋板玻璃的制造成本變高。另外，如果Li2O的含有率變得過多，則玻璃的熱膨脹系數(shù)變得過低，玻 璃的耐熱沖擊性降低，金屬、有機(jī)系粘接劑等周邊材料與熱膨脹系數(shù)變得難以匹配。另外，如果Li2O的含有率變得過多，則耐熱性(應(yīng)變點(diǎn)、玻璃化轉(zhuǎn)變點(diǎn))過度降低，并且低溫粘性過度降低，因此在化學(xué)強(qiáng)化后的加熱工序中發(fā)生應(yīng)力緩和，壓縮應(yīng)力層的應(yīng)力值降低，因此無法得到足夠強(qiáng)度的蓋板玻璃。因此，Li2O的含有率大于等于0%且小于8%，優(yōu)選為O~6%，更優(yōu)選為0.1~5%，進(jìn)一步優(yōu)選為0.2~2%。
[0064](K2O)
[0065]K2O是通過含有而能夠提高玻璃基板的離子交換性能的任意成分。另外，K2O也是在降低玻璃的高溫粘性而提高玻璃的熔融性、成型性的同時(shí)改善耐失透性的成分。但是，如果K2O的含有率變得過多，則低溫粘性降低，熱膨脹率過度變大，耐沖擊性降低，因此作為蓋板玻璃不優(yōu)選。另外，如果K2O的含有率變得過多，則金屬、有機(jī)系粘接劑等周邊材料與熱膨脹系數(shù)變得難以匹配。因此，K2O的含有率為15%以下，優(yōu)選為10%以下，更優(yōu)選小于5%，進(jìn)一步優(yōu)選小于4%。另一方面，K2O的含有率的下限為0%以上，優(yōu)選為0.1%以上，更優(yōu)選為1%以上，進(jìn)一步優(yōu)選為2%以上。通過使K2O的含有率的下限為上述范圍，從而能夠縮短離子交換處理的時(shí)間，能夠提高蓋板玻璃的生產(chǎn)率。
[0066](Rl2O) (Rl是L1、Na、K中的玻璃基板中含有的全部元素)
[0067]在本實(shí)施方式中，Rl2O的含有率(L1、Na、K中的玻璃基板中含有的全部元素的總含有率)優(yōu)選為10~30%。Rl2O小于10%時(shí)，離子交換未充分進(jìn)行，因此無法充分地得到強(qiáng)度，難以應(yīng)用于蓋板玻璃。另一方面，如果Rl2O超過30%，則玻璃的化學(xué)耐久性變差。因此，為了兼具機(jī)械強(qiáng)度和耐失透性，提高化學(xué)耐久性、生產(chǎn)率，Rl2O的含有率優(yōu)選為10~28%，進(jìn)一步優(yōu)選為13~25%，更進(jìn)一步優(yōu)選為14~24%，特別優(yōu)選為17~23%。
[0068]Rl2O的含有率的上述范圍是對(duì)于L1、Na、K中含有的全部元素而言，滿足其氧化物的上述含有率的基礎(chǔ)上的范圍。[0069](MgO)
[0070]MgO是降低玻璃基板所使用的玻璃的粘性、促進(jìn)玻璃的熔解和澄清的任意成分。另外，由于MgO在堿土金屬中使玻璃密度上升的比例小，所以是為了使所得玻璃輕型化且提高熔融性而有效的成分。另外，也是提高成型性并提高玻璃的應(yīng)變點(diǎn)、楊氏模量的成分。此外，由于例如使用氫氟酸對(duì)含MgO的玻璃進(jìn)行蝕刻時(shí)形成的析出物的溶解度大、生成速度較慢，所以結(jié)晶物相對(duì)少地附著于蝕刻中的玻璃表面。因此，為了在改善玻璃的熔解性的同時(shí)得到快的蝕刻速率，優(yōu)選含有MgO。但是，如果MgO的含量變得過多，則產(chǎn)生耐失透性的降低，難以利用下拉法大量生產(chǎn)廉價(jià)的玻璃。因此，MgO的含有率為O~15%，優(yōu)選超過1%且小于等于15%，更優(yōu)選超過1%且小 于等于12%，進(jìn)一步優(yōu)選超過1%且小于7%，更進(jìn)一步優(yōu)選大于等于3%且小于7%，特別優(yōu)選超過4.5%且小于等于6%。通過以O(shè)~15%的范圍含有MgO，從而能夠以更低的溫度進(jìn)行玻璃的熔融，能夠進(jìn)一步減少制造蓋板玻璃的成本。另外，為了能夠兼具離子交換性能和應(yīng)變點(diǎn)的提高，優(yōu)選要求高機(jī)械強(qiáng)度的蓋板玻璃。這是因?yàn)槟軌蛟诓ＡЩ宓谋砻嫘纬沙浞值膲嚎s應(yīng)力層，進(jìn)行熱處理時(shí)，也能夠防止在表面形成的壓縮應(yīng)力層的應(yīng)力緩和、消失。
[0071](CaO)
[0072]CaO是降低玻璃基板所使用的玻璃的粘性、促進(jìn)玻璃的熔解和澄清的任意成分。另外，CaO由于在堿土金屬中使玻璃密度上升的比例小，所以是有利于使所得玻璃輕型化且提高熔融性的成分。另外，也是提高成型性并提高玻璃的應(yīng)變點(diǎn)、楊氏模量的成分。但是，如果CaO的含量變得過多，則產(chǎn)生耐失透性的降低，因此難以利用下拉法大量生產(chǎn)廉價(jià)的玻璃。此外，如果CaO的含量變得過多，則離子交換性能也變差，因此無法充分得到強(qiáng)度，生產(chǎn)率也降低。此外，例如使用氫氟酸對(duì)大量含有CaO的玻璃進(jìn)行濕式蝕刻時(shí)生成的析出物(化學(xué)物質(zhì))不僅不溶于蝕刻液，而且析出速度非常快，所以附著于進(jìn)行蝕刻的玻璃表面，其量顯著時(shí)阻礙蝕刻反應(yīng)，使玻璃的加工生產(chǎn)率降低，進(jìn)而使蝕刻處理后的玻璃表面變差。換言之，由于含有CaO，所以不僅使蝕刻處理后的蓋板玻璃的表面品質(zhì)變差，而且在大量化學(xué)物質(zhì)附著于玻璃表面時(shí)，阻礙蝕刻的進(jìn)行，有時(shí)蝕刻處理時(shí)間延長(zhǎng)、形狀精度降低。另一方面，通過含有CaO，能夠降低失透溫度、提高耐失透性和熔融性，因此CaO的含有率為0%~8%，優(yōu)選為0%~5%，更優(yōu)選為0%~4%，進(jìn)一步優(yōu)選為0%~2%。應(yīng)予說明，在要求極高的蝕刻加工品質(zhì)的情況下，優(yōu)選實(shí)質(zhì)上不含有CaO。
[0073]應(yīng)予說明，為了形成在適合于利用與鉀離子的離子交換進(jìn)行化學(xué)強(qiáng)化的同時(shí)也適合于蝕刻處理的玻璃基板，優(yōu)選使用含有8%以上的Na2O且含有8%以下(包括0)的CaO的組成的玻璃。
[0074](SrO)
[0075]SrO是降低玻璃基板所使用的玻璃的粘性、促進(jìn)玻璃的熔融和澄清的任意成分。另外，也是提高成型性并提高玻璃的應(yīng)變點(diǎn)、楊氏模量的成分。但是，如果SrO的含量變得過多，則玻璃的密度上升，因此不適于要求輕型化的蓋板玻璃等。另外，如果SrO的含量變得過多，則熱膨脹率過度變大，金屬、有機(jī)系粘接劑等周邊材料與熱膨脹系數(shù)變得難以匹配。此外，如果SrO的含量變得過多，則離子交換性能也降低，因此難以得到蓋板玻璃所要求的高機(jī)械強(qiáng)度。因此，SrO的含有率優(yōu)選為O~10%，更優(yōu)選為O~5%，進(jìn)一步優(yōu)選為O~2%，更進(jìn)一步優(yōu)選為O~0.5%，特別優(yōu)選除去而有意不含雜質(zhì)。[0076](BaO)
[0077]BaO是降低玻璃基板所使用的玻璃的粘性、促進(jìn)玻璃的熔融和澄清的任意成分。另外，也是提高成型性并提高玻璃的應(yīng)變點(diǎn)、楊氏模量的成分。但是，如果BaO的含量變得過多，則玻璃的密度上升，因此不適于要求輕型化的蓋板玻璃等。另外，如果BaO的含量變得過多，則熱膨脹率過度變大，金屬、有機(jī)系粘接劑等周邊材料與熱膨脹系數(shù)變得難以匹配。此外，如果BaO的含量變得過多，則離子交換性能也降低，因此難以得到蓋板玻璃所要求的高機(jī)械強(qiáng)度。因此，BaO的含有率優(yōu)選為O~10%，更優(yōu)選為O~5%，進(jìn)一步優(yōu)選為O~2%，更進(jìn)一步優(yōu)選為O~0.5%。應(yīng)予說明，BaO由于對(duì)環(huán)境負(fù)荷大，所以特別優(yōu)選小于0.01%且除去而有意不含雜質(zhì)。
[0078](ZnO)
[0079]ZnO是提高離子交換性能的任意成分，特別是提高壓縮應(yīng)力值的效果大的成分，并且是在不降低玻璃的低溫粘性的情況下降低高溫粘性的成分。但是，如果ZnO的含量變得過多，則玻璃發(fā)生分相，耐失透性降低。另外，如果ZnO的含量變得過多，則玻璃的密度上升，因此不適于要求輕型化的蓋板玻璃等。因此，ZnO的含有率優(yōu)選為O~6%，更優(yōu)選為O~4%，進(jìn)一步優(yōu)選為O~1%，更進(jìn)一步優(yōu)選為O~0.1%，特別優(yōu)選小于0.01%且除去而有意不含雜質(zhì)。
[0080](ZrO2)
[0081]ZrO2是顯著提高離子交換性能并提高玻璃的失透溫度附近的粘性、應(yīng)變點(diǎn)的任意成分。另外，ZrO2也是提高玻璃的耐熱性的成分。但是，如果ZrO2的含量變得過多，則失透溫度上升，耐失透性降低。因此，為了防止耐失透性的降低，ZrO2的含有率優(yōu)選為O~10%，更優(yōu)選為O~6%，進(jìn)一步優(yōu) 選為O~4%，更進(jìn)一步優(yōu)選為0.1~3%。
[0082](Fe2O3)
[0083]Fe2O3是對(duì)玻璃的透明性和可見光透射率有影響的著色成分。如果Fe2O3的含量變得過多，則玻璃變得不穩(wěn)定而發(fā)生失透，因此更優(yōu)選為O~4%，進(jìn)一步優(yōu)選為O~1%，更進(jìn)一步優(yōu)選為O~0.1%，特別優(yōu)選小于0.01%且除去而有意不含雜質(zhì)。
[0084](SnO2)
[0085]SnO2被用作玻璃的澄清劑，并且具有提高離子交換性能的效果。但是，如果其含量變得過多，則有發(fā)生失透或者透射率降低的趨勢(shì)。因此，SnO2的含有率優(yōu)選為O~2%，更優(yōu)選為0.1~1%。
[0086]表1示出了可用作本發(fā)明涉及的玻璃基板的玻璃組成的實(shí)施例(試樣N0.1~6)。應(yīng)予說明，對(duì)于表1中的壓縮應(yīng)力層、壓縮應(yīng)力以及Tave，是在后述的條件下進(jìn)行了化學(xué)強(qiáng)化時(shí)的值。
[0087]表1
【權(quán)利要求】
1.一種強(qiáng)化玻璃基板的制造方法，其特征在于，包括如下工序: 化學(xué)強(qiáng)化工序，通過對(duì)板狀玻璃材進(jìn)行離子交換處理，使該板狀玻璃材的表層部為壓縮應(yīng)力層，并使該表層部以外的深層部為拉伸應(yīng)力層，和 形狀加工工序，通過對(duì)經(jīng)過所述化學(xué)強(qiáng)化工序后的所述板狀玻璃材進(jìn)行蝕刻處理來切割該板狀玻璃材，得到被小片化的玻璃基板；其中， 準(zhǔn)備由含堿金屬氧化物的鋁硅酸鹽玻璃構(gòu)成的所述板狀玻璃材， 在所述化學(xué)強(qiáng)化工序中，將所述板狀玻璃材的板厚設(shè)為t，單位為ym，將所述壓縮應(yīng)力層的厚度設(shè)為d，單位為μ m,將所述壓縮應(yīng)力層的最大壓縮應(yīng)力值設(shè)為F，單位為MPa，將所述壓縮應(yīng)力層的壓縮應(yīng)力累計(jì)值設(shè)為X，單位為MPa.μ m，將所述拉伸應(yīng)力層的厚度設(shè)為t2，單位為μ m，將所述拉伸應(yīng)力層的平均拉伸應(yīng)力值設(shè)為Tave，單位為MPa，X = FXd^t2 =t 一 2d且Tave = VX2的關(guān)系成立時(shí)，以滿足如下條件的方式進(jìn)行所述離子交換處理: 7 ( Tave < 50，單位為 MPa。
2.一種強(qiáng)化玻璃基板的制造方法，其特征在于，包括如下工序: 化學(xué)強(qiáng)化工序，通過對(duì)板狀玻璃材進(jìn)行離子交換處理，使該板狀玻璃材的表層部為壓縮應(yīng)力層，并使該表層部以外的深層部為拉伸應(yīng)力層，和 形狀加工工序，通過對(duì)經(jīng)過所述化學(xué)強(qiáng)化工序后的所述板狀玻璃材進(jìn)行蝕刻處理來切割該板狀玻璃材，得到被小片化的玻璃基板；其中， 準(zhǔn)備由含堿金屬氧化物的鋁硅酸鹽玻璃構(gòu)成的所述板狀玻璃材， 在所述化學(xué)強(qiáng)化工序中，以`成為不因所述蝕刻處理而產(chǎn)生所述板狀玻璃材破損的拉伸應(yīng)力的方式進(jìn)行所述離子交換處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的強(qiáng)化玻璃基板的制造方法，其特征在于，在所述化學(xué)強(qiáng)化工序后，在所述形狀加工工序前，包括裝飾層形成工序:在進(jìn)行了所述離子交換處理的所述板狀玻璃材的至少一個(gè)表面形成一層以上的裝飾層， 在所述裝飾層形成工序后進(jìn)行的所述形狀加工工序中，利用所述蝕刻處理來切割形成有所述裝飾層的所述板狀玻璃材。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的強(qiáng)化玻璃基板的制造方法，其特征在于，所述裝飾層形成工序包括如下的印刷處理，即，在保持所述板狀玻璃材的端面的狀態(tài)下對(duì)主表面實(shí)施印刷處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的強(qiáng)化玻璃基板的制造方法，其特征在于，所述裝飾層形成工序包括在主表面形成導(dǎo)電性層和透明導(dǎo)電層的處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求1~5中任一項(xiàng)所述的強(qiáng)化玻璃基板的制造方法，其特征在于，作為所述板狀玻璃材，使用含有選自SiO2:50~75重量％、Al2O3:5~20重量％、Li20、Na2O及K2O中的堿金屬氧化物中的至少一種的玻璃。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的強(qiáng)化玻璃基板的制造方法，其特征在于，作為所述板狀玻璃材，使用含有8重量％以上的Na20、8重量％以下(包括O)的CaO的玻璃。
8.根據(jù)權(quán)利要求1~7中任一項(xiàng)所述的強(qiáng)化玻璃基板的制造方法，其特征在于，所述強(qiáng)化玻璃基板是作為電子設(shè)備用蓋板玻璃的玻璃基板。
9.一種強(qiáng)化玻璃基板,其特征在于，由含堿金屬氧化物的招娃酸鹽玻璃構(gòu)成，在表層部具有壓縮應(yīng)力層，并且在深層部具有拉伸應(yīng)力層，將所述鋁硅酸鹽玻璃的板厚設(shè)為t，單位為μ m，將所述壓縮應(yīng)力層的厚度設(shè)為d，單位為μ m，將所述壓縮應(yīng)力層的最大壓縮應(yīng)力值設(shè)為F，單位為MPa，將所述壓縮應(yīng)力層的壓縮應(yīng)力累計(jì)值設(shè)為X，單位為MPa.μ m，將所述拉伸應(yīng)力層的厚度設(shè)為t2，單位為ym，將所述拉伸應(yīng)力層的平均拉伸應(yīng)力值設(shè)為Tave，單位為MPa，X = FXd、t2 = t — 2d且Tave = X/t2的關(guān)系成立時(shí)，實(shí)施滿足如下的條件的離子交換處理: 7≤ Tave < 50，單位為 MPa, 進(jìn)而，該強(qiáng)化玻璃基板的端面是被蝕刻處理的面。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的強(qiáng)化玻璃基板，其特征在于，所述強(qiáng)化玻璃基板的端面具有:主表面中的以在厚度方向外側(cè)成為凸起的方式彎曲的一對(duì)彎曲面、和從這些彎曲面向玻璃基材的面方向外側(cè)突出的頂部。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的強(qiáng)化玻璃基板，其特征在于，在所述強(qiáng)化玻璃基板的端面的至少一部分的區(qū)域不形成壓縮應(yīng)力層。
12.根據(jù)權(quán)利要求9~11中任一項(xiàng)所述的強(qiáng)化玻璃基板，其特征在于，所述鋁硅酸鹽玻璃是含有選自SiO2:50~75重量％、Al2O3:5~20重量％、Li2O, Na2O及K2O中的堿金屬氧化物中的至少一種作為玻璃成分的玻璃。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的強(qiáng)化玻璃基板，其特征在于，所述鋁硅酸鹽玻璃是含有8重量％以上的Na20、8重量％以下(包括O)的CaO的玻璃。
14.根據(jù)權(quán)利要求9~13中任一項(xiàng)所述的強(qiáng)化玻璃基板，其特征在于，所述強(qiáng)化玻璃基板是作為電子 設(shè)備用蓋板玻璃的玻璃基板。
【文檔編號(hào)】C03C15/00GK103874668SQ201280040456
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2012年8月16日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月23日
【發(fā)明者】橋本和明 申請(qǐng)人:Hoya株式會(huì)社