TW201231416A - Cover glass for flat panel displays - Google Patents

Description

201231416 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一 法0 種平板.‘肩不器用覆蓋玻璃及其製造方 【先前技術】 稱為 FPD(Flat Panel 圖像顯示部分相比較 置薄板狀之玻璃，藉 近年來，於平板顯示器（以 r ’亦

Display))中採用以下構成，以形成與 更寬廣之區域之方式於顯示器前面設 此消除框之凸起部’並提昇美觀。 為了將玻璃設置於顯示器前面，而採用將覆蓋玻璃與 FPD面板分離之方法，於該方法中，由於玻璃與空氣層之 1之反射而損害美觀，故較佳為使用樹脂或黏接片材將玻 璃與FPD面板進^了接合，而使界面中之反射降低之構成。 近年來，作為家庭用電視大型者受人喜愛，將使_面 板與覆蓋玻璃直接接合之方法使用於32英忖型以上之大型 的之隋形時，覆蓋玻璃之面積會變大’因此若使用2.5 咖等之_玻璃"則本體本身之重量變大，而導致傳輸 或設置時之負載變大。 因此’薄型化、輕量化之玻璃可使用例如1.5 mm、1.1 mm及〇·7 mm者等。若使玻璃薄型化，則會導致強度降 低’為了解決該問題’現在必需使用藉由化學強化法強化 之玻璃（例如，專利文獻1及2)。 [先前技術文獻] [專利文獻] 16086I.doc 201231416 [專利文獻1]日本國專利特開昭57-205343號 [專利文獻2]曰本國專利特開平9_236792號 【發明内容】 [發明所欲解決之問題] 然而，已知存在如下課題：化學強化玻璃於内部具有拉 伸應力，因而若於拉伸應力部分存在雜質等缺點，則成為 破壞之起點，有導致自發性破壞之危險性。因此，若於玻 璃中（尤其是關於板厚方向之中心部附近）存在與破璃之膨 服率不同、且拉伸應力經常性持續之雜質，則有導致“ 疲勞而產生之龜裂進展，導致自發性破壞之危險性。、 若行動電話之覆蓋玻璃於通話中產生破壞，則受傷之危 險性極高，大型電視由於面積變大而自發性破壞之可能： 較高。又，存在如下課題：尤其是在行動電話等行動資味 裝置之覆盘玻璃容易跌落，故該情形時，該等缺點成為破 壞之起點，覆蓋玻璃破損之可能性變高。 因而，本發明之目的在於提供-種抑制經化學強化之玻 璃之拉伸應力部分中的缺點之產生、難以自 = 板顯示器用覆蓋玻璃。 喂<十 [解決問題之技術手段] 本發明者等人進一步認真研究上述課題 =經化學強化之玻璃之自發性破壞所產生的L性 不存在雜質，尤其是氧化錯3而m央部附近 果，較為有效的是改善供於化學殖了貫現上述效 予強化之玻璃之溶解 '成形 160861 .doc 201231416 方法及/或組成，而完成本發明。 即’本發明如以下所述。 1. 一種平板顯示器用覆蓋玻璃，其係對藉由熔融法所得之 玻璃進行化學強化而得者，且化學強化前之玻璃不包含粒 徑為40 μιη以上之缺點，内部拉伸應力為3〇 Mpa以上，且 厚度為1.5 mm以下。 再者，於本說明書中有時將「内部拉伸應力」簡稱為 「拉伸應力」。 2. 如前項1之平板顯示器用覆蓋玻璃，其中上述化學強化 前之玻璃中的Zr〇2之含量以爪“^❶表示之組成計為丨〇%以 下。 3. 如前項1或2之平板顯示器用覆蓋玻璃，其中上述化學強 化前之玻璃為Wmol%表示之組成計包含Si〇2 5〇〜8〇%、 Al2〇3 2〜25%、u2〇 〇〜·、Na2〇 〇〜18%、κ2〇 〇〜1〇%、

Mg〇 0 〜15%、CaO 〇 〜5% 及 Zr02 0 〜5%之玻璃。 種平板顯示器裝置，其係使用如前項1至3中任一項之 平板顯示器用覆蓋玻璃作為覆蓋玻璃。 5_·一種平板顯示器用覆蓋玻璃之製造方A，其係對藉由熔 融法所得之玻璃進行化學強化而製造平板顯示器用覆蓋玻 璃之方法，且化學強化前之玻璃不包含粒徑為40 μηι以上 之缺點，拉伸應力為3〇MPa以上，且厚度為丨5爪爪以下。 6·如前項5之平板顯示器用覆蓋玻璃之製造方法，其中上 述化予強化前之玻璃中的Zr〇2之含量以m〇i%表示之組成 计為1.0%以下。 160861.doc 201231416 7.如前項5或6之平板顯示器用覆蓋玻璃之製造方法，其中 上述化學強化前之玻璃為以mο 1 %表示之組成計包含§丨〇2 50〜80%、Al2〇3 2〜25%、Li2〇 0〜10%、Na20 〇〜ΐ8%、κ2〇 0 〜10% ' MgO 0 〜15%、Ca〇 〇 〜5°/。及 Zr02 〇 〜5% 之玻璃。 [發明之效果] 依據本發明，在供於化學強化之玻璃之製造步驟中的玻 璃之成形時，藉由不使玻璃熔融液接觸含有氧化錯的構 件，而使供於化學強化之玻璃中之缺點之發生率降低，藉 此可抑制經化學強化之玻璃之拉伸應力部分中的缺點之產 生，並可防止玻璃之自發性破壞。 【實施方式】 以下，對本發明詳細地進行說明。 [玻璃中之缺點與龜裂產生率之相關性] 對玻璃進行化學強化之目的在於實現充分之強度提昇。 因此，表面壓縮應力S與應力層深度t任一者均必需較大。 =處，化學強化之強度可由根據表面壓縮應力轉應力層 深度t計算而得之内部拉伸應力τ來代表。 即’將玻璃之厚度設為d，則内部拉伸應力T、表面壓縮 應力S及應力層深度丨之相關性以下式⑴表示。 T=(Sxt)/(d-2xt) (1) 此處’於顯示器用覆蓋玻螭等之用途中，為了輕量化而 使用厚度cl為ι·5 mm以下之薄板。 ;旱度d為1.5 mm以下之情形時，内部拉伸應力τ設為^ MPa以上。原因係：於内部拉伸應力未達％ Mb時在厚 160861 .doc 201231416 度d為1.5 mm以下之薄板中無法將實際之表面壓縮應力s施 加於足夠之應力層深度。 又’若内部拉伸應力T為30 MPa以上，則表面壓縮應力 S或者應力層深度t變得足夠大，並確認充分之強度提昇。 因此’内部拉伸應力τ必需為30 MPa以上。 化學強化用之玻璃係藉由熔融法進行製造，但觀察藉由 熔融法所製造之化學強化用玻璃之内部後發現缺點。分析 出缺點之組成為Zr〇2。 將Zr〇2之缺點（以下，亦稱為心〇2缺點）之粒徑分佈示於 圖1中。又，觀察是否由Zr〇2缺點產生龜裂，結果可知， 如圖1之摺線圖中所示般，於Zr〇2之缺點之粒徑（最大徑）為 4〇 μιη以上時龜裂之產生率急遽變高。 於化學強化玻璃中，於内部與壓縮應力層深度（相比會 於更内部產生拉伸應力，但在僅存在大致球形之缺點時難 乂產生應力集中。但是’若產生龜裂，則由於該拉伸應 力、或因施加扭轉等外力而使應力集中產生於龜裂前端， 其結果龜裂逐漸發展，最終導致自發性破壞。 然而，該化學強化用玻璃板中若不存在粒徑為4〇㈣以 上之大小之缺點，則產生破壞之可能性非常小。因此，為 了抑制自發性破壞’必需消除粒徑為4〇 _以上之大小之 缺點。 再者，作為消除缺點方法，可列舉不接觸包含氧化錯 (zr〇2)之構件’或者降低玻璃組成中之氧化錯濃度、使氧 化錯溶解而無法形成缺點之方法。 I60861.doc 201231416 於本說明書中，供於化學強化之玻璃中之缺點之粒徑係 使用光學顯微鏡進行拍照，並利用其照片進行測定。 經化學強化之破璃之内部拉伸應力τ係藉由如下方法求 出·使用折原製作所製造之表面應力計FSm_600〇，測定 應力層深度t及表面壓縮應力s，由該等數值及使用測微計 等測定之玻璃板之厚度t，根據⑴式進行計算。 [製造化學強化前之玻璃之方法] 本發明之平板顯示器用覆蓋玻璃係對藉由熔融法成形之 玻璃進行化學強化而得。熔融法係於用以製造板玻璃之玻 璃製造領域中所使用之基本技術之一（美國專利第3338696 號說明書及美國專利第3682609號說明書）。 炫融法與該技術領域中之其他公知之方法例如流孔下引 法相比較’會生成具有優異之平坦性及平滑性之表面之玻 璃片材。因此，熔融法對於液晶顯示器（LCD(Liquid Crystal Display))之製作中所使用之玻璃基板之製造變得尤 其重要。 於熔融法中，使澄清、均質化之玻璃熔融液流入融合管 (Fusion Pipe)之上部之溝槽中，使於融合管之兩側溢出之 玻璃熔融液沿V字型之融合管之外壁流向下方。自兩側流 出之玻璃熔融液於融合管之下部之稱為根（r〇〇t)2部分融 合成為一體’進行連續成形而形成一片薄板。 炫融法中所使用之融合管若熔融玻璃自融合管之兩側溢 出’則被置於高溫且相當之機械負載中。為了可承受該等 要求狀態，融合管係由财火物所形成。 160861 .doc 201231416 通常使用以鍅英石耐火物（例如，心〇2及Si〇2、以及

ZrSl〇4)為主成分之耐火物，來料耐火物。然而，鍅英石 形成錯英石結晶，而成為已完成之玻璃片材中之雜質之原 因。錯英石結晶之產生於必需在高溫下形成之易產生失透 之玻璃中變得更加明顯。 於本發明之製造方法中，於③融法中不使玻㈣融液接 觸含有氧化鍅的構件而進行成形。藉此，可抑制玻璃中之 缺點之產生。 熔融法中’為了不使玻璃熔融液接觸含有氧化锆的構件 而進行成形’㈣料含t氧化狀構件料與玻璃溶融 液接觸之構件。作為具體之方法，例如可列舉··將炼融法 中之刀片設為Ιό系之構件，及於融合管中使用不包含氧化 錯成分之耐火物。 、本發明之平板顯示器用覆蓋玻璃之製造方法中，於炫融 法中使用不含有氧化錯之構件作為與玻㈣融液接觸之構 件:除此以外，並無特別限定，進行適#選擇即可典型 的疋可使用先前公知之步驟。 列如’以成為下述組成之方式調合各成分之原料，並使 用玻璃炼融爐進行加熱炫融。藉由起泡、授拌、及添加澄 清劑等將玻璃均質化，藉由熔融法成形為特定厚度之玻璃 板，並進行緩慢冷卻。 於化學強化 視需要對成形之玻璃進行磨削及研磨處理 處理後，進行清洗及乾燥。 [化學強化前之玻璃之組成] 16086I.doc 201231416 供於化學強化處理之玻璃之組成較佳為包含Si〇2、 Al2〇3、Li20、Na20、K2〇、MgO及 CaO。

Si〇2為形成玻璃骨架之必需成分。化學強化前之玻璃中 之Si〇2之含量（mol%) ’為了獲得熱穩定之玻璃較佳為設為 50%以上，為了使溶解時之黏性適當，較佳為8〇%以下。 更佳為設為55〜75%。

Ah〇3具有使Tg、耐候性及楊氏模數變高之效果，進而 為提昇玻璃表面之離子交換性能之成分。化學強化前之玻 璃中之Ah〇3之含量（m〇i%)，就提昇耐候性、使化學強化 中之t及S變大之觀點而言，較佳為設為2%以上，為了將溶 解時之黏性保持為適度，較佳為設為25%以下。更佳為設 為 4~20〇/〇 °

LhO為促進原料之熔融之成分，為任意成分。化學強化 前之玻璃中之LhO之含量（m〇1%)較佳為設為〇〜ι〇%，更佳 為設為0〜5 %。

Na2〇為於離子交換處理中主要與卸離子置換而對玻璃進 行化學強化，並且控制熱膨脹係數，使玻璃之高溫黏度降 低而提高熔融性或成形性之成分’為任意成分。化學強化 前之玻璃中之Na2〇之含量（咖1%)，就維持玻璃之耐候性之 觀點而言，較佳為設為〇〜18%，更佳為設為卜⑽。 K20為促進原料熔融之成分，為任意成分。化學強化前 之玻璃中之Κ20之含量（_%)較佳為設為q〜聰更 設為0〜8%。

Mg◦為使玻璃難以受損 並且提昇玻璃之溶解性之成 I60861.doc 201231416 分，為任意成分。化學強化前之玻璃中之MgO之含量 (mol /〇)就將失透溫度維持於成形所必需之溫度之觀點而 s ’較佳為設為〇〜1 5%，更佳為設為丨〜丨3〇/〇。

CaO為促進原料之熔融並改善耐候性之成分，為任意成 刀化干強化刚之玻璃中之CaO之含量（mol%)於過多時會 阻礙化學強化特性，故較佳為設為〇〜5%，更佳為設為 0〜4%。

Zr〇2為提昇離子交換速度、提昇玻璃之化學耐久性或硬 度之成分，為任意成分。然而，如上述般由於锆英石形成 氧化錯結晶，而成為已完成之玻璃片材中之雜質之原因， 故化學強化前之玻璃中之Zr〇2之含量越接近〇 m〇1% 越佳，較佳為5 mol%以下，更佳為1() m〇丨％以下。 [化學強化] 所謂化學強化處理，係指將玻璃之表面之離子半徑較小 之鹼離子（例如，鈉離子）置換為離子半徑較大之鹼離子（例 如，鉀離子）之處理。例如，可藉由以包含鉀離子之熔融 處理鹽對含有鈉離子之玻璃進行處理而進行。藉由進行此 類離子交換處理，而玻璃表面之壓縮應力層之組成與離子 交換處理前之組成稍有不同，但基板深層部之組成與離子 交換處理前之組成基本相同。 [熔融鹽] 於使用上述組成者作為供於化學強化之玻璃之情形時， 作為用於進行化學強化處理之、熔融鹽，例如可列舉：硝酸 鉀、硫酸鈉、硫酸鉀、氯化鈉及氣化鉀等鹼性.硫酸鹽及鹼 160861 .doc 201231416 f·生氣化鹽荨。該等炼融鹽可單獨使用，或亦可組合複數種 進行使用。 [化學強化處理之條件] 於本發明中，化學強化處理之處理條件並無特別限定， 可自先前公知之方法中適當選擇。 (1)熔融鹽之加熱溫度 熔融鹽之加熱溫度較佳為35(rc以上，更佳為38〇ec以 上。又，較佳為50〇。(：以下，更佳為48〇〇c以下。 藉由將熔融鹽之加熱溫度設為350。(：以上，可防止由於 離子交換速度之降低而導致之化學強化變得難以進行之情 況又，藉由設為500<t以下可抑制熔融鹽之分解、劣 化。 (2)處理時間 使玻璃接觸混合溶融鹽之時間，為了賦予足夠之麗縮應 力’較佳為H、時以上，更佳為2小時以上。又日^ 之離子交換申，生產性會下降， ' τ並且壓縮應力值由 而降低，故較佳為24小時以下，更佳為20小時以下/ 本二=蓋玻璃較佳為厚度為^以下，大 角2 2夬时以上。即，本發明 15 mm以下H 士丨 覆羞玻璃即便使厚度變薄為 古右 小設為對角22英时以上之大面積，亦且 有“之強度並且難以自發性破壞，具有 ， 置之美觀或顯示品質等優勢。 "‘不态裝 上。 ，、生之大小為對角32英吋以 本發明之覆蓋玻璃係用作平 板心器裝置之覆。 I60861.doc -12- 201231416 圖2係本發明之—實施形態之平板顯示器裝置（以下，簡 稱為顯示器裝置）之概略側視圖。如圖3中所示般，顯示器 裝置10包括顯示面板20、及覆蓋玻璃30。 覆蓋玻璃30主要是為了提昇顯示器裝置1〇之美觀或強 度、防止衝擊破損等而設置。覆蓋玻璃3〇設置於顯示面板 20之前方。 例如，覆蓋玻璃30亦可如圖2中所示般，以與顯示面板 20之顯示側（前側）相離之方式（以具有空氣層之方式）進行 設置。該情形時’亦可介由殼體12將覆蓋玻璃3〇、與顯示 面板20 —體化。 又，覆蓋玻璃30亦可如圖4中所示般，貼附於顯示面板 2〇之顯示側（前側）。例如，覆蓋玻璃3〇介由具有透光性之 接著膜（未圖示）’而貼附於顯示面板20之顯示側》接著膜 亦可為通常之構成’其材質及形狀可適當選擇。 如圖4中所示般，藉由形成在覆蓋玻璃3〇與顯示面板2〇 之間不存在空隙之構成，可抑制覆蓋玻璃30(或顯示面板 20)與空隙之界面中之光的反射。其結果，可提高顯示器 裝置10之晝質。又，亦可對顯示器裝置1〇之薄型化作出貢 獻。 覆蓋玻璃30具有將來自顯示面板2〇之光射出之前面3 j、 及使來自顯示面板20之光入射之背面32。於前面31或/及 背面32中，亦可設置功能膜40。再者’功能膜40於圖2中 係設置於前面31及背面32上，於圖4中係設置於前面” 上0 )6086l.doc 201231416 功能膜40例如具有：防止周圍光之反射、防止衝擊破 損、阻斷電磁波、阻斷近紅外線 '修正色調、或/及提昇 财損傷性等功能。功能膜40係藉由例如將樹脂製膜貼附於 覆蓋玻璃30而形成《或者，功能膜4〇亦可藉由蒸鍍法、濺 锻法及CVD去（Chemical Vapor Deposition，化學氣相沈積 法）等薄膜形成法而形成。功能膜4〇亦可為通常之構成， 其厚度及形狀等可根據用途而適當選擇。 覆蓋玻璃30之背面32中，沿著周圍部之至少一部分，設 置有加飾層50。該加飾層5〇亦可以包圍顯示面板2〇之外周 之方式進打配置。加娜層5〇係為了提高覆蓋玻璃板、進 而提高顯示器裝置10之設計性及裝飾性而設置。 例士 t將加飾層50著色為黑色，則於顯示器裝置⑽ 關閉狀態時，包括覆蕞祐璁 復盍玻璃30之周圍部在内，來自覆蓋玻 璃3 0之前面31之所有光變得盔 發·付…法射出。因而，顯示器裝置 10之外觀給用戶—猶錄日日夕Pn & 種鮮明之印象，美觀得到提昇。 加飾層50之形成方法 料粒子之油墨塗佈…：：制例如有：藉由將含有顏 戍加❹Μ 璃3G’對其特料線照射、 或力,、.、瓜燒後，進行冷卻而形成之方法。 顏料粒子包括有機顏料 ’ 於有機媒劑中進m ^ 料專，藉由將顏料粒子 分散而製傷油墨。 [貫施例] 等 以下，藉由實施例說明本發明， 。 仁本發明並不限定於該 使用38樣品之并風 之 <尤學顯微鏡照片測宕 门巧疋#由熔融法所製造 I6086l.doc -14. 201231416 玻璃[組成（mol%) : Si02 66.6%、Al2〇3 10.8%、Na2〇 13·2%、K2〇 2.4%、MgO 0.2%、CaO 0.6%]中的缺點之粒 徑（直徑）’並算出各粒徑範圍内之頻度。缺點之粒徑係藉 由將最大部分之長度與物鏡測微計之照片相比較而進行測 定。將結果示於圖1之條線圖中。 又’測定上述玻璃中之龜裂之產生率。此處，龜裂之產 生率係藉由於顯微鏡照片中以目視判定是否產生龜裂而測 定。將結果示於圖1之摺線圖中。 如圖1之摺線圖中所示般，缺點之粒徑（直徑）為4〇 以 上，龜裂之產生率急遽變高。又，利用EPMA(Electr⑽ Pfobe micro_analyzer ’電子探針微量分析器）分析出缺點之 組成為Zr〇2。由該結果可知：供於化學強化之玻璃中若不 存在粒徑為40 μιη以上之大小之缺點，則於化學強化時產 生自發性破壞之可能性非常低。 該申請案係基於2010年12月16曰所申請之曰本專利申請 案2010-280467者，其内容於此處係作為參照而併入。 【圖式簡單說明】 圖1係表示缺點之粒徑頻度與龜裂產生率之關係之圖。 圖2係本發明之一實施形態中之顯示器裝置之側面 圖。 ° 圖3係圖2之正面圖。L表示對角畫面尺寸（英吋）。 圖4係圖2之變形例之側面剖面圖。 【主要元件符號說明】 10 顯示器裝置 160861.doc 15 201231416 12 殼體 20 顯示面板 30 覆蓋玻璃 31 前面 32 背面 40 功能膜 50 加飾層 L 對角晝面尺寸 160861.doc - 16-

Claims (1)

1. 201231416 七、申請專利範圍： L 一種平板顯示器用覆蓋玻璃，其係對藉由熔融法所得之 玻璃進行化學強化而得者，且化學強化前之玻璃不包含 粒徑為40 μιη以上之缺點，内部拉伸應力為3〇 以 上’且厚度為1.5 mm以下。 2. 如凊求項1之平板顯不器用覆蓋玻璃，其中上述化學強 化前之玻璃中的7為之含量以邮1%表示之組成計為1〇% 以下。 3. 如請求項1或2之平板顯示器用覆蓋玻璃，其中上述化學 強化前之玻璃為以m〇l%表示之組成計包含Si〇2 50〜80%、Al2〇3 2〜25%、Li2〇 〇〜1〇%、Na2〇 〇〜18% 2 K2〇 0〜1〇%、Mg0 〇〜15%、Ca〇 〇〜5%及以〇2 〇〜5%之玻 璃。 4. 一種平板顯示器裝置，其係使用如請求項丨至3中任一項 之平板顯示器用覆蓋玻璃作為覆蓋玻璃者。 5. 一種平板顯示器用覆蓋玻璃之製造方法，其係對藉由熔 融法所得之玻璃進行化學強化而製作平板顯示器用覆蓋 玻璃之方法，且化學強化前之玻璃不包含粒徑為4〇 pm 以上之缺點，拉伸應力為30 MPa以上’且厚度為丨5 mm 以下。 6. 如請求項5之平板顯示器用覆蓋玻螭之製造方法，其中 上述化學強化前之玻璃中的Zr〇2之含量以mol%表示之組 成計為1 ·〇%以下。 7. 如請求項5或6之平板顯示器用覆蓋破螭之製造方法，其 I60861.doc 201231416 中上述化學強化前之玻璃為以mol%表示之組成計包含 Si02 50-80% ' AI2O3 2-25% ' Li20 0-10% ' Na20 0〜18%、K20 0~10%、MgO 0〜15%、CaO 0〜5% 及 Zr02 0〜5 %之玻璃。 160861.doc 2-