减小由化学强化处理导致的玻璃基板的翘曲的方法、化学强化玻璃及其制造方法_2

文档序号:9713034阅读:来源:国知局
节顶面及底面的离子的交换速度,减小顶面与底面的离子交换量差。由此,即使在通过化 学强化形成压应力层的情况下,也可以使顶面及底面的压应力层的状态均衡化,因此不容 易产生翘曲。因此,根据本发明,即使简化或省略化学强化前的抛光处理等,也可以减小化 学强化后的浮法玻璃的翘曲,得到优良的平坦度。
【附图说明】
[0051]图1为表不各种玻璃的△尚子交换量(顶面的尚子交换量减去底面的尚子交换量 所得的值)与A翘曲量的相关关系的图。
[0052]图2为利用CVD法在玻璃基板上形成膜的装置的示意图。
[0053]图3为表示玻璃的翘曲位移量与Si02膜的膜厚的相关关系的图。
【具体实施方式】
[0054]以下,详细地说明本发明的一个实施方式。
[0055]本实施方式的方法通过形成含有至少一种以上包含硅的氧化物及复合氧化物且 膜厚为17nm以上的膜,从而可以调节顶面及底面的离子的交换速度,使顶面及底面的压应 力层的状态均衡化。因此,可以不减小玻璃基板的压应力、或者不在化学强化处理前进行磨 削和抛光等处理而减小化学强化后的玻璃基板翘曲。
[0056]另外,用于本实施方式的方法的膜的膜密度优选为1.9g/cm3以上。通过使膜的膜 密度为1.9g/cm3以上,可以进一步抑制离子的交换速度,容易使顶面及底面的压应力层的 状态进一步均衡化。
[0057](玻璃)
[0058]用于本实施方式的方法的玻璃基板为利用硝酸钾熔盐在420°C下进行150分钟化 学强化处理时的压应力层深度为20μπι以下的玻璃基板,优选为18μπι以下,更优选为16μπι以 下。需要说明的是,压应力层的深度超过20μπι时,难以切割化学强化处理后的化学强化玻 璃,因此优选为在通常的化学强化处理条件下压应力层深度为20μπι以下的玻璃基板。
[0059] 用于本实施方式的方法的玻璃基板的化学强化处理后的表面压应力优选为 450MPa以上,更优选为500MPa以上。CS及D0L可以利用表面应力计进行测定。
[0060]用于本实施方式的方法的玻璃基板的组成只要可以通过浮法成形,可以通过化学 强化处理进行强化,且利用硝酸钾熔盐在420°C下进行150分钟化学强化处理时的压应力层 深度为20M1以下,则可以使用各种组成。具体而言,例如可以列举包含钠钙硅酸盐玻璃的玻 璃板。
[0061] 玻璃基板的厚度并无特别限制,但为了有效地进行下述化学强化处理,通常优选 为5mm以下,更优选为3mm以下。
[0062]用于本实施方式的方法的玻璃基板优选用于化学强化温度为T(单位:K)、化学强 化时间为t(单位:小时)的化学强化处理,且含有Si02,使用Si02、Al203、Mg0、Ca0、Sr0、Ba0、 Zr〇2、Na2〇和K2O各自的以质量百分率计的含量利用下式求出的do1为20以下。
[0063]dol=-0 · 13XAI2O3-I· 88XMg〇-2 · 41XCa〇-l· 85XSr〇-l· 35XBa〇-l· 59XZr〇2+ 1·50XNa20+2·42XK20-129359/T+9·28Xt0.5+182·88
[0064]作为用于本实施方式的方法的玻璃基板的组成,例如可以列举以下的玻璃的组 成。
[0065] (i)以氧化物基准的质量百分率计,含有60~80%的Si02、0.01~8%的Al2〇3、8~ 22%的Na20、0~7%的K20、以总量计5~25%的肋(1?=]\%丄3、51、83)、0~5%的2抑2的玻璃 ; [0066] (ii)以氧化物基准的质量百分率计,含有60~80%的Si02、0.01~8%的Α12〇3、8~ 22% 的Na20、0~7% 的Κ20、0~17% 的Mg0、0~22% 的Ca0、0~8% 的Sr0、0~8% 的Ba0、0~ 5%的Zr02的玻璃;
[0067] (iii)以氧化物基准的质量百分率计,含有64~77%的Si02、0.01~7%的Al2〇3、10 ~18% 的Na20、0~5% 的K20、1 ~10% 的MgO、1 ~12% 的Ca0、0~5% 的Sr0、0~5% 的Ba0、0~ 3%的Zr02的玻璃;
[0068] (iv)以氧化物基准的质量百分率计,含有60~80%的Si02、0.01~8%的Al2〇3、8~ 22%的Na20、0~7%的K20、0~5%的Zr02,在含有Mg0、Ca0、Sr0和BaO中的至少一种的情况 下,Mg0、Ca0、Sr0和BaO的含量的合计为5~25%,Na20与K20的含量之和与Al2〇3的含量之比 (Na20+K20) /A12〇3为 1 · 5 以上的玻璃;
[0069] (v)以氧化物基准的质量百分率计,含有60~80%的Si02、0.01~8%的Al2〇3、8~ 22%的Na20、0~7%的K20、0~5%的Zr02,在含有Mg0、Ca0、Sr0和BaO中的至少一种的情况 下,Mg0、Ca0、Sr0和BaO的含量的合计为5~25%,Na20与K20的含量之和与Al2〇3的含量之比 (Na20+K20)/Al203为1.5以上且10以下的玻璃;
[0070] (vi)以氧化物基准的质量百分率计,含有60~80%的Si02、0.01~8%的Al2〇3、8~ 22%的Na20、0~7%的K20、0~5%的Zr02,在含有Mg0、Ca0、Sr0和BaO中的至少一种的情况 下,Mg0、Ca0、Sr0和BaO的含量的合计为5~25%,Ca0、Sr0和BaO的含量的合计为1~10%, Na20与K20的含量之和与Al2〇3的含量之比(Na20+K20)/Al203为1.5以上的玻璃。
[0071 ]以下说明在本实施方式的玻璃基板中将玻璃组成限定为上述范围的原因。
[0072]已知Si02作为在玻璃微细结构中形成网状结构的成分,是构成玻璃的主要成分。Si〇2的含量为60%以上,优选为64%以上,更优选为66%以上,进一步优选为67%以上。另 外,Si02的含量为80%以下,优选为77%以下,更优选为75%以下。Si02的含量为60%以上 时,在作为玻璃的稳定性、耐候性的方面有优势。另一方面,Si02的含量为80 %以下时,在熔 解性及成形性的方面有优势。
[0073]Al2〇3为必要成分,有提高化学强化中的离子交换性能的作用,尤其是提高CS的作 用大。已知Al2〇3也作为提高玻璃的耐候性的成分。另外,有抑制在浮法成形时锡从底面渗入 的作用。
[0074] Al2〇3的含量为0.01%以上,优选为0.2%以上,更优选为0.5%以上。另外,Al2〇3的 含量为8%以下,更优选为7%以下,进一步优选为6%以下,特别优选为5.5%以下。Al2〇3的 含量为〇.5%以上时,可以通过离子交换得到所需的CS值,另外,可以得到抑制锡的渗入的 效果。另一方面,Al2〇3的含量为8%以下时,即使在玻璃的粘性高的情况下,失透温度也不会 大幅上升,因此在生产率的方面有优势。
[0075]MgO虽然不是必要成分但是为使玻璃稳定化、提高CS的成分,优选含有。MgO的含量 优选为1 %以上,更优选为2%以上。另外,MgO的含量优选为17%以下,更优选为6%以下,进 一步优选为5.7%以下,特别优选为5.4%以下。MgO的含量为1%以上时,高温下的熔解性变 得良好,不易产生失透。另一方面,MgO的含量为17%以下、尤其是6%以下时,可以保持不易 产生失透,可以得到充分的离子交换速度。
[0076] CaO虽然不是必要成分但是为使玻璃稳定化、提高CS的成分,优选含有。CaO的含量 优选为1 %以上,更优选为2 %以上。另外,CaO的含量优选为22 %以下,更优选为9%以下,进 一步优选为8.5%以下,特别优选为8.2%以下。CaO的含量为1 %以上时,高温下的熔解性变 得良好,不易产生失透。另一方面,CaO的含量为22%以下、尤其是9%以下时,可以得到充分 的离子交换速度,可以得到所需的D0L。
[0077]SrO和BaO虽然不是必要成分但是为使玻璃进一步稳定化、提高CS的成分。SrO和BaO的含量各自优选为1 %以上,更优选为2 %以上。另外,SrO和BaO的含量各自优选为8%以 下,更优选为5 %以下,进一步优选为3 %以下,特别优选为2 %以下。
[0078] Mg0、Ca0、Sr0和BaO的含量的合计优选为5~25%。在少于5%的情况下,有可能玻 璃不稳定化或无法得到充分的CS。另外,在超过25%的情况下,有可能玻璃不稳定化或无法 产生充分的离子交换。
[0079]另外,在改善玻璃的脆性的情况下,Ca0、Sr0和BaO的含量的合计优选为1~10%。 少于1%时,有可能无法得到充分的CS。另外,超过10%时,有可能玻璃变得过脆、强度下降。
[0080]Zr02虽然不是必要成分但是为使玻璃稳定化、提高CS的成分。Zr02的含量超过5% 时,有可能玻璃反而不稳定化或无法产生充分的离子交换。在含有Zr02的情况下,优选为 5%以下,更优选为3%以下。
[0081]Na20为必要成分,有通过离子交换形成表面压应力层、加深D0L的作用。而且是降 低玻璃的高温粘性和失透温度,提高玻璃的熔解性、成形性的成分。
[0082] Na20的含量为8%以上,优选为10%以上,更优选为11 %以上。另外,Na20的含量为 22%以下,优选为20%以下,更优选为18%以下。Na20的含量为8%以上时,可以通过离子交 换形成所期望的表面压应力层。另一方面,Na20的含量超过22%时,耐候性下降,因此不优 选。
[0083] K20虽然不是必要成分,但有增大离子交换速度、加深D0L的效果,可以在7 %以内 含有。超过7%时,D0L变得过深,另外,无法得到充分的CS。优选为5%以下,更优选为4%以 下。另外,少量的Κ20有抑制在浮法成形时锡从底面渗入的效果,因此优选在进行浮法成形 时含有。在该情况下,Κ20的含量优选为0.05%以上,更优选为0.1 %以上。
[0084] Α12〇3为提高高温粘性和失透温度的成分,Na20与Κ20为降低高温粘性和失透温度 的成分。Na20与Κ20的含量之和与Α12〇3的含量之比(Na20+K20)/Al203小于1.5时,高温粘性增 高,失透温度也增高。另外,有可能D0L过度变浅。(Na20+K20)/Al203优选为1.5以上,更优选 为1.8以上,进一步优选为2以上。另一方面,(Na2〇+K2〇)/Al2〇3优选为10以下,更优选为8以 下,进一步优选为5以下。
[0085]Ti02虽然不是必要成分,但已知大量存在于天然原料中,成为黄色的着色源。Ti02 的含量优选为〇. 2 %以下,更优选为0
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