TW201702200A - 具低介電常數化學強化鹼鋁硼矽酸玻璃的玻璃組成物 - Google Patents

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Abstract

一種用於製造具低介電常數之化學強化鹼硼鋁矽酸鹽玻璃的玻璃組成物，以及一種用於製造具有低介電常數之化學強化鹼硼鋁矽酸鹽玻璃的方法。該化學強化鹼硼鋁矽酸鹽玻璃適合用於觸控顯示器之高強度覆蓋玻璃、太陽能電池覆蓋玻璃及層積式安全玻璃。玻璃的低介電常數提升了敏感性、回應時間、功率消耗率和精確性。

Description

具低介電常數化學強化鹼鋁硼矽酸玻璃的玻璃組成物
本發明是關於一種用於具低介電常數化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃的玻璃組成物，以及一種用於製造具低介電常數化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃的方法，以及具低介電常數化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃的應用與使用。
化學強化玻璃一般係因玻璃組成物和用以製造該玻璃的化學強化製程之故而都比退火玻璃顯著更強。這種化學強化製程可用以強化所有尺寸和形狀的玻璃，而不產生光學失真，其使得能夠生產無法被熱回火的薄、小及形狀複雜的玻璃樣品。這些特性已經使得化學強化玻璃（更具體的是化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃）成為用於消費性行動電子裝置（例如智慧型電話、平板電腦與記事本）的一種受歡迎且為廣泛使用的選擇。
化學強化製程一般包括離子交換製程。在這種離子交換製程中，玻璃是被置於熔融鹽中，熔融鹽含有離子半徑比存在於玻璃中的離子更大的離子，使得存在於玻璃中的較小離子會被來自加熱溶液中的較大離子取代。一般而言，在熔融鹽中的鉀離子會取代存在於玻璃中的較小的鈉離子。這種由加熱溶液中較大鉀離子對玻璃中較小鈉離子的取代會導致在玻璃兩側表面上形成一壓縮應力層、以及形成夾在壓縮應力層之間的一中央張力區。中央張力區的張應力（CT，一般是以百萬帕（MPa）表示）係與壓縮應力層的壓縮應力（CS，一般亦以百萬帕表示）及以下列方程式所表示的壓縮應力層深度（DOL）有關： CT = CS × DOL/(t-2DOL) 其中t為玻璃的厚度。
為作為觸控顯示器覆蓋玻璃之用，需要增加玻璃對刮傷與衝擊破壞的抵抗性。這可藉由增加壓縮應力與壓縮應力層的深度而達成。然而，為了使中央應力區之張應力保持在一個可接受的範圍內，壓縮應力和壓縮應力層厚度兩者的增加都會不利地導致玻璃厚度增加。
同時，希望的是覆蓋玻璃要盡可能為薄。然而，由於中央張力區的張應力會隨玻璃厚度減少而增加，因此難以維持中央張力區的可接受張應力、同時又維持高壓縮應力與高壓縮應力層深度。在這些例子中，一般都需要使壓縮應力對層深度比例（CS/DOL）盡可能為高。
此外，玻璃的介電常數會影響觸控裝置的敏感性、回應時間、功率消耗率以及類比訊號誤判率，而導致慢反應。一般而言，介電常數越低，敏感性、回應時間、功率消耗率與精確度越好。
目前的市售化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃的介電常數是介於7.1至7.8之間（在頻率為1 MHz下測量）。與非鹼鋁矽酸鹽玻璃（例如薄膜電晶體液晶顯示器玻璃（TFT-LCD玻璃））相比，玻璃形成材料的比例相對為低，而具有導電性的離子化合物的比例則相對為高。一般而言，TFT-LCD玻璃為非鹼鋁硼矽酸鹽玻璃，其介電常數為約5.2至約6.0。
觸控顯示器中使用的玻璃基板材料的介電常數越低，敏感性就越高。在開發具有低介電常數的玻璃成分時，應同時維持提供化學強度之機械與物理性質。因此，需要一種具有高強度與低介電常數的玻璃。
在數個例示具體實施例中，本發明提供了一種用於製造具低介電常數與高強度之化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃之離子可交換玻璃組成物。根據數個例示具體實施例，所述組成物具有較高的硼氧化物含量與良好的熔融性能，其使得玻璃片能於溢流下拉製程中形成。根據數個例示具體實施例，所述組成物具有高含量的氧化鈉，其使所述組成物能適用於離子交換製程。根據數個例示具體實施例，係提供了一種易於熔融的矽鋁鈉氧化物玻璃。
藉由提高玻璃形成材料的量，玻璃介電常數被有效改善。就氧化物玻璃而言，玻璃形成材料主要是二氧化矽、硼氧化物、磷氧化物與氧化鈹。氧化鈹是有毒的，且已經從消費性電子產品中捨棄。磷氧化物不適合用於溢流下拉製程，因為它會對貴金屬設備產生腐蝕破壞。一般而言，TFT-LCD玻璃基板中的硼氧化物可以達到6至11個重量百分率。然而目前硼氧化物鮮少被使用，或是被控制為在化學強化覆蓋玻璃中係低於2個重量百分率。
本發明提供一種具有低介電常數及增加之硼氧化物含量之化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃組成物。在數個例示具體實施例中，介電常數係低於約6.0，其低於目前市售觸控顯示器之鋁矽酸鹽玻璃的介電常數。玻璃的介電常數可藉由增加玻璃中二氧化矽和硼氧化物的含量以及減少導電性離子化合物（例如氧化鈉、氧化鉀、氧化鎂和氧化鈣）的比例而降低。
不同玻璃組成物的比例會影響玻璃的性質。為確保玻璃組成物適合藉由溢流下拉製程形成玻璃，可藉由溢流下拉製程通過離子交換而進行化學強化，且在離子交換之後具有高強度，要添加適當比例的氧化鋁和氧化鈉。為確保玻璃具有低熔融溫度與可操作性，可添加適當量的氧化鎂。相較於增加金屬氧化物（例如氧化鈣、氧化鉀與氧化鋅）的比例，增加氧化鎂是一個好選擇，因為它可降低玻璃的比重並且增加玻璃的強度。
在數個例示具體實施例中，用於製造具低介電常數之化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃的離子可交換玻璃組成物包括：     約60.0至約70.0 莫耳百分比(mol%)的二氧化矽(SiO2 )；     約6.0至約10.0 mol%的三氧化二鋁(Al2 O3 )；     約5.0至約10.0 mol%的氧化鈉(Na2 O)；     約15.0至約25.0 mol%的三氧化二硼(B2 O3 )；     約0至約5.0 mol%的氧化鉀(K2 O)；及     約0至約3.0 mol%的氧化鎂(MgO)。
根據數個例示具體實施例，該用於製造具低介電常數化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃的離子可交換玻璃組成物包括約60.0至約70.0 mol%的二氧化矽（SiO2 ）。二氧化矽是鹼鋁矽酸鹽玻璃中之最大單一成分，並且與三氧化二硼一起形成玻璃的基質。二氧化矽也作為玻璃的結構協調劑，並有助於玻璃的成形性、剛性與化學耐受性。當濃度高於70.0 mol%時，二氧化矽會提高玻璃組成物的熔點溫度，因而熔融玻璃會變得非常難以處理，導致形成玻璃的困難度。當濃度低於60.0 mol%時，二氧化矽會不佳地傾向於使玻璃的液相溫度實質上增加，特別是在具有高濃度的氧化鈉或氧化鎂的玻璃組成物中，且會傾向於導致玻璃失玻化。
根據數個例示具體實施例，該用於製造具低介電常數化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃的離子可交換玻璃組成物包括約6.0至約10.0 mol%的氧化鋁（Al2 O3 ）。當濃度介於約6.0至約10.0 mol%時，氧化鋁提升了鹼鋁矽酸鹽玻璃的強度，並促進玻璃中的鈉離子與熔融鹽中的鉀離子之間的離子交換。隨著氧化鋁含量增加，介電常數會因玻璃網路環狀結構的加大而增加。玻璃中氧化鋁的量代表玻璃性質（例如介電常數、離子交換深度與玻璃強度）之間的折衷結果。
根據數個例示具體實施例，該用於製造具低介電常數化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃的離子可交換玻璃組成物包括約5.0至約10.0 mol%的氧化鈉（Na2 O）。鹼金屬氧化物作為要達到低液相溫度與低熔點的輔助劑。在氧化鈉的情形中，Na2 O是用以進行成功的離子交換。為能進行充分的離子交換以產生實質提升之玻璃強度，氧化鈉係以上述濃度被包含於組成物中。同時，為了增加鈉離子和鉀離子之間離子交換的機率，根據數個例示具體實施例，該用於製造具低介電常數化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃的離子可交換玻璃組成物包括具有介於約0至約5.0 mol%的氧化鉀（K2 O）。
根據數個例示具體實施例，該用於製造具低介電常數化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃的離子可交換玻璃組成物包括約15.0至約25.0 mol%的三氧化二硼（B2 O3 ）。三氧化二硼是作為助熔劑以及玻璃協調劑。同時，玻璃熔化溫度和介電常數都傾向於隨三氧化二硼的濃度增加而降低。而在鈉離子與鉀離子之間離子交換的方向會因三氧化二硼濃度增加而受不利影響。因此，隨三氧化二硼濃度增加，在玻璃的介電常數和玻璃的離子交換能力之間存在有取捨。
根據數個例示具體實施例，該用於製造具低介電常數化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃的離子可交換玻璃組成物包括約0至約3.0 mol%的氧化鎂（MgO）。在數個例示具體實施例中，該用於製造具低介電常數化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃的離子可交換玻璃組成物包括約1.0至約2.0 mol%的氧化鎂。相較於例如氧化鈣（CaO）、氧化鍶（SrO）與氧化鋇（BaO）等其他鹼性氧化物，氧化鎂也被相信能增加玻璃的強度及降低玻璃的比重。
根據上述用於製造具低介電常數化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃的離子可交換玻璃組成物的數個例示具體實施例，該玻璃具有至少約750°C之液相溫度（在此溫度下首先觀察到晶體）。根據上述用於製造具低介電常數化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃的離子可交換玻璃組成物的數個例示具體實施例，該玻璃具有至少約800°C之液相溫度。根據上述用於製造具低介電常數化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃的離子可交換玻璃組成物的數個例示具體實施例，該玻璃具有至少約850°C之液相溫度。根據上述用於製造具低介電常數化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃的離子可交換玻璃組成物的數個例示具體實施例，該玻璃具有至少約900°C之液相溫度。根據上述用於製造具低介電常數化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃的離子可交換玻璃組成物的數個例示具體實施例，該玻璃具有約750°C至約900°C之液相溫度。
根據數個例示具體實施例，本發明提供了一種製造具低介電常數之化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃的方法。根據數個例示具體實施例，該方法包括：     混合及熔化成分，以形成一均質玻璃熔化物，其包括：     使用選自溢流下拉法、浮動法與其組合之方法而成形該玻璃；     退火該玻璃；及     藉由離子交換而化學強化該玻璃。
根據數個例示具體實施例，具低介電常數之化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃的製造可利用傳統溢流下拉法來實施，其屬該領域中具有通常技藝者所習知，並且通常包括直接或間接加熱的貴金屬系統，其由均質化裝置、藉由澄清而降低泡沫含量之裝置（澄清器）、冷卻及熱均質之裝置、分散裝置與其他裝置組成。在傳統方式中，浮動法包括使熔融玻璃浮在熔融金屬床（一般是錫）上，這產生非常平坦且具有均勻厚度的玻璃。
根據上述用於製造具低介電常數之化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃之方法的數個例示具體實施例，該離子可交換玻璃組成物是在約450°C下熔化達約8小時。根據上述用於製造具低介電常數之化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃之方法的數個例示具體實施例，該離子可交換玻璃組成物是在約450°C下熔化達約16小時。根據上述用於製造具低介電常數之化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃之方法的數個例示具體實施例，該離子可交換玻璃組成物是在約450°C下熔化達約24小時。
根據上述用於製造具低介電常數之化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃之方法的數個例示具體實施例，該離子可交換玻璃組成物是以約0.5°C/小時之速率進行退火，直到其達到室溫（或大約21°C）為止。
根據數個例示具體實施例，上述用於製造具低介電常數化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃的離子可交換玻璃組成物係根據傳統離子交換條件進行化學強化。根據上述用於製造具低介電常數之化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃之方法的數個例示具體實施例，離子交換製程是發生於熔融鹽浴中。在數個例示具體實施例中，該熔融鹽是硝酸鉀（KNO3 ）。
根據上述用於製造具低介電常數之化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃之方法的數個例示具體實施例，離子交換處理是在介於約390°C至約450°C的溫度範圍下發生。根據上述用於製造具低介電常數之化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃之方法的數個例示具體實施例，離子交換處理是在約450°C的溫度下發生。根據上述用於製造具低介電常數之化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃之方法的數個例示具體實施例，離子交換處理是在至少約450°C的溫度下發生。根據上述用於製造具低介電常數之化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃之方法的數個例示具體實施例，離子交換處理是在達約450°C的溫度下發生。
根據上述用於製造具低介電常數之化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃之方法的數個例示具體實施例，離子交換處理係進行達約4小時。根據上述用於製造具低介電常數之化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃之方法的數個例示具體實施例，離子交換處理係進行達約8小時。根據上述用於製造具低介電常數之化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃之方法的數個例示具體實施例，離子交換處理係進行達約16小時。根據上述用於製造具低介電常數之化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃之方法的數個例示具體實施例，離子交換處理係進行達約24小時。
根據上述具低介電常數化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃的數個例示具體實施例，該玻璃具有一表面壓縮應力層，其具有至少約100 MPa之壓縮應力。根據上述具低介電常數化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃的數個例示具體實施例，該玻璃具有一表面壓縮應力層，其具有至少約150 MPa之壓縮應力。根據上述具低介電常數化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃的數個例示具體實施例，該玻璃具有一表面壓縮應力層，其具有至少約200 MPa之壓縮應力。根據上述具低介電常數化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃的數個例示具體實施例，該玻璃具有一表面壓縮應力層，其具有至少約250 MPa之壓縮應力。根據上述具低介電常數化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃的數個例示具體實施例，該玻璃具有一表面壓縮應力層，其具有介於約100 MPa至約250 MPa之壓縮應力。根據上述具低介電常數化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃的數個例示具體實施例，該玻璃具有一表面壓縮應力層，其具有介於約140 MPa至約260 MPa之壓縮應力。根據上述具低介電常數化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃的數個例示具體實施例，該玻璃具有一表面壓縮應力層，其具有介於約150 MPa至約250 MPa之壓縮應力。根據上述具低介電常數化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃的數個例示具體實施例，該玻璃具有一表面壓縮應力層，其具有介於約160 MPa至約240 MPa之壓縮應力。
根據上述具低介電常數化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃的數個例示具體實施例，該玻璃具有一表面壓縮應力層，其具有至少約16.0 μm之深度。根據上述具低介電常數化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃的數個例示具體實施例，該玻璃具有一表面壓縮應力層，其具有至少約17.0 μm之深度。根據上述具低介電常數化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃的數個例示具體實施例，該玻璃具有一表面壓縮應力層，其具有至少約20.0 μm之深度。根據上述具低介電常數化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃的數個例示具體實施例，該玻璃具有一表面壓縮應力層，其具有至少約27.0 μm之深度。根據上述具低介電常數化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃的數個例示具體實施例，該玻璃具有一表面壓縮應力層，其具有介於約15.0 μm至約35.0 μm之深度。根據上述具低介電常數化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃的數個例示具體實施例，該玻璃具有一表面壓縮應力層，其具有介於約17.0 μm至約28.0 μm之深度。根據上述具低介電常數化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃的數個例示具體實施例，該玻璃具有一表面壓縮應力層，其具有介於約20.0 μm至約30.0 μm之深度。
根據上述具低介電常數化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃的數個例示具體實施例，該玻璃具有介於約5.0至約6.5之一介電常數（在25°C下，1 MHz，5V）。根據上述具低介電常數化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃的數個例示具體實施例，該玻璃具有介於約5.3至約6.0之一介電常數（在25°C下，1 MHz，5V）。根據上述具低介電常數化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃的數個例示具體實施例，該玻璃具有之介電常數係少於6.0（在25°C下，1 MHz，5V）。
根據上述具低介電常數化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃的數個例示具體實施例，該玻璃具有達約2.29 g/cm3 之密度及介於約53.0至約70.0之線性膨脹係數α25-300 10-7 /°C。根據上述具低介電常數化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃的數個例示具體實施例，該玻璃具有低於約2.3 g/cm3 之密度。
根據上述具低介電常數化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃的數個例示具體實施例，該玻璃係藉由介於約390°C至約450°C的溫度下進行離子交換處理達約2小時至約8小時而化學強化，且該玻璃具有：(1)壓縮應力為至少約150 MPa之表面壓縮應力層，且表面壓縮應力層的深度為至少約17.0 μm，及(2)低於6.0之介電常數。根據上述具低介電常數化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃的數個例示具體實施例，該玻璃係藉由約450°C的溫度下進行離子交換處理達約8小時而化學強化，且該玻璃具有：(1)壓縮應力為介於約150 MPa至約250 MPa之表面壓縮應力層，且表面壓縮應力層的深度係介於約17.0 μm至約28.0 μm，及(2)介於約5.3至約6.0之介電常數。
根據上述具低介電常數化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃的數個例示具體實施例，該玻璃可被使用作為例如太陽能板、冰箱門及其他家電產品等應用裝置中的保護玻璃。根據上述具低介電常數化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃的數個例示具體實施例，該玻璃可被使用作為電視的保護玻璃，作為自動提款機的安全玻璃，及其他電子產品。根據上述具低介電常數化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃的數個例示具體實施例，該玻璃可被使用作為消費性電子裝置（例如智慧型電話、平板電腦與記事本）的覆蓋玻璃。該玻璃也可被使用於例如車輛擋風板之應用中，以及作為基板形式建築智慧型窗戶。根據上述具低介電常數化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃的數個例示具體實施例，該玻璃係因其高強度而可被使用作為觸控螢幕或觸控面板。
下述實例係作為上述組成物與方法的例示說明。
製備一種離子可交換玻璃組成物如下，其包括如下表1中所示成分： 表1
如表2所示之批次材料在被加至2公升的塑膠容器之前係經秤重及混合。所使用的批次材料都具有化學試劑等級的品質。 表2
砂石的粒子大小係介於0.045與0.25 mm之間。使用滾筒來混合原料，以產生均質批次以及破碎軟質黏聚物。混合的批次從塑膠容器轉移至800毫升鉑銠合金坩堝進行玻璃熔融。鉑銠坩堝被放置於氧化鋁支撐體上，並且被載入配備有MoSi加熱元件的高溫爐中，其在900°C的溫度下運作。爐溫被逐漸增加至1620°C，並且鉑銠坩堝與其支撐體係在此溫度下持溫4小時。接著藉由將熔融浴材料從鉑銠坩堝澆注到不鏽鋼板上以形成玻璃餅材。在玻璃餅材仍然是熱的時候，其被轉移至一退火器，並且在500°C之溫度下持溫2小時，然後以0.5°C/分之速率冷卻至430°C。之後，樣品被自然冷卻至室溫（21°C）。
接著藉由將該玻璃樣品放置於一熔融鹽浴槽中進行化學強化，其中，玻璃中成分鈉離子係於450°C（其低於玻璃的應變點）下與外部供應的鉀離子進行交換達8小時。藉由此方法，玻璃樣品係藉由離子交換而強化，以於該處理表面處產生一壓縮應力層。
玻璃表面處壓縮應力的測量及壓縮應力層的深度（根據雙重折射）係利用偏光顯微鏡（貝氏補色器）觀察玻璃截面來決定。玻璃表面的壓縮應力是從假設應力-光學常數為0.30之所測得的雙折射（nm*cm/N）（Scholze, H., Nature, Structure and Properties, Springer-Verlag, 1988, p.260）計算而得。
上表1所示組成物之結果係於下表3中欄位「Ex. 1」中說明。表3欄位「Ex. 2」至「Ex. 10」所示之其他組成物係以與上述Ex. 1所表示組成物之類似方式加以製備。表 3
表3中所提出的符號定義如下： ‧d ：密度（g/ml），其係以阿基米德法（ASTM C693）測得； ‧nD ：折射率，其係由折射儀測得； ‧α ：熱膨脹係數（CTE），其為從50至300°C之直線方向變化量，以膨脹測定法測得； ‧  Tmelting ：在黏度為102 泊（poise）時的熔化溫度，由高溫圓柱形黏度計所測得； ‧  Tworking ：在黏度為104 泊（poise）時的玻璃操作溫度，由高溫圓柱形黏度計所測得； ‧  Tliquidus ：液相溫度，在該溫度下於漸變溫度加熱爐（ASTM C829-81）內舟體中觀察到第一個結晶，結晶化之一般測試係進行24小時； ‧  Tsoften ：在黏度為107.6 泊（poise）時的玻璃軟化溫度，由纖維加長法測得； ‧  Tannealing ：在黏度為1013 泊（poise）時的玻璃退火溫度，由纖維加長法測得； ‧  Tstrain ：在黏度為1014.5 泊（poise）時的玻璃應變溫度，由纖維加長法測得； ‧  k：介電常數，在25°C、1 MHz及5V下測得，以SJ/T 11043-1996測得，其中頻率為1 MHz； ‧  Loss tan：損耗正切，在1 MHz及5V下測得，以SJ/T 11043-1996測得，其中頻率為1 MHz； ‧  楊氏模數：單軸線性應力對線性應變的比例，以ASTM E1876響應法測得； ‧  蒲松比：拉伸力方向中之橫向集收縮應變對縱向延伸應變的比例，以ASTM E1876響應法測得； ‧  剪力模數：剪應力對剪應變的比例，以ASTM E1876響應法測得； ‧  CS：在450°C下進行化學強化8小時之後的壓縮應力（傾向於壓縮表面中原子之同平面應力）； ‧  DOL：層深度，其代表在450°C下進行化學強化8小時之後，在表面下到最接近零應力平面的壓縮深度；及 ‧  CT：在450°C下進行化學強化8小時之後的中央張力。
本發明雖以某些具體實施例來加以說明，然熟習該領域技術者將理解，可在如附申請專利範圍的精神與範疇內修實施本發明。
所有空間上的參考用語，例如「上」、「下」、「上方」、「下方」、「之間」、「底部」、「垂直」、「水平」、「傾斜」、「向上」、「向下」、「並鄰」、「左至右」、「左」、「右」、「右至左」、「頂部至底部」、「底部至頂部」、「頂部」、「底部」、「底部向上」、「頂部向下」等，皆僅為說明之目的，而不限制上述結構的特定取向或位置。
本發明已經以特定具體實施例來加以說明。熟習該領域技術者在閱讀所揭內容後將清楚理解其改良或修飾皆落於本發明之精神與範疇內。應理解數種修飾例、變化例與替代例皆為前述揭露內容所包含，且在部分情況下，本發明的某些特徵將可於不對應使用其他特徵下應用。因此，將如附申請專利範圍廣泛地解釋、且以與本發明範疇一致的方式加以解釋是適當的。

Claims (39)

  1. 一種用於製造化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃的離子可交換玻璃組成物，包括：     約60.0至約70.0 mol%的SiO2 ；     約6.0至約10.0 mol%的Al2 O3 ；     約5.0至約10.0 mol%的Na2 O；     約15.0至約25.0 mol%的B2 O3 ；     約0至約5.0 mol%的K2 O；及     約0至約3.0 mol%的MgO。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之離子可交換玻璃組成物，其中該玻璃組成物具有至少約750°C之一液相溫度。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之離子可交換玻璃組成物，其中該玻璃組成物具有至少約800°C之一液相溫度。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之離子可交換玻璃組成物，其中該玻璃組成物具有至少約850°C之一液相溫度。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之離子可交換玻璃組成物，其中該玻璃組成物具有至少約900°C之一液相溫度。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之離子可交換玻璃組成物，其中該玻璃組成物具有約750°C至約850°C之一液相溫度。
  7. 一種由一玻璃組成物製成的化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃，包括：     約60.0至約70.0 mol%的SiO2 ；     約6.0至約10.0 mol%的Al2 O3 ；     約5.0至約10.0 mol%的Na2 O；     約15.0至約25.0 mol%的B2 O3 ；     約0至約5.0 mol%的K2 O；及     約0至約3.0 mol%的MgO； 其中該玻璃具有約5.0至約6.5之一介電常數；及 其中該玻璃組成物係經離子交換，並且具有一表面壓縮應力層與一中央張力區。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃，其中該玻璃的該介電常數為約5.3至約6.0。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃，其中該玻璃的該介電常數低於約6.0。
  10. 如申請專利範圍第7項所述之化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃，其中該表面壓縮應力層具有至少約100 MPa之一壓縮應力。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃，其中該表面壓縮應力層具有至少約150 MPa之一壓縮應力。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃，其中該表面壓縮應力層具有至少約200 MPa之一壓縮應力。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃，其中該表面壓縮應力層具有至少約250 MPa之一壓縮應力。
  14. 如申請專利範圍第7項所述之化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃，其中該表面壓縮應力層具有約100 MPa至約250 MPa之一壓縮應力。
  15. 如申請專利範圍第7項所述之化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃，其中該表面壓縮應力層具有約140 MPa至約260 MPa之一壓縮應力。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃，其中該表面壓縮應力層具有約150 MPa至約250 MPa之一壓縮應力。
  17. 如申請專利範圍第15項所述之化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃，其中該表面壓縮應力層具有約160 MPa至約240 MPa之一壓縮應力。
  18. 如申請專利範圍第7項所述之化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃，其中該表面壓縮應力層的該深度為至少約16.0 μm。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃，其中該表面壓縮應力層的該深度為至少約17.0 μm。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃，其中該表面壓縮應力層的該深度為至少約20.0 μm。
  21. 如申請專利範圍第7項所述之化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃，其中該表面壓縮應力層的該深度為約15.0 μm至約35.0 μm。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃，其中該表面壓縮應力層的該深度為約17.0 μm至約28.0 μm。
  23. 如申請專利範圍第21項所述之化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃，其中該表面壓縮應力層的該深度為約20.0 μm至約30.0 μm。
  24. 如申請專利範圍第7項所述之化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃，其中該玻璃具有低於約2.3 g/cm3 之一密度。
  25. 如申請專利範圍第7項所述之化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃，其中該玻璃具有約53.0至約70.0之一線性膨脹係數（α25-300 10-7 /°C）。
  26. 一種用於製造一化學強化鹼鋁硼矽酸鹽玻璃的方法，包括：     混合及熔化玻璃原料成分，以形成一均質玻璃熔化物，其包括：       約60.0至約70.0 mol%的SiO2 ；       約6.0至約10.0 mol%的Al2 O3 ；       約5.0至約10.0 mol%的Na2 O；       約15.0至約25.0 mol%的B2 O3 ；       約0至約5.0 mol%的K2 O；及       約0至約3.0 mol%的MgO；     使用選自該溢流下拉法、該浮動法與其組合之一方法成形該玻璃；     退火該玻璃；及     藉由在約390°C至約450°C之一溫度下離子交換2至24小時而化學強化該玻璃。
  27. 如申請專利範圍第26項所述之方法，其中該玻璃原料成份是在約450°C之一溫度下熔化達約8小時。
  28. 如申請專利範圍第27項所述之方法，其中該玻璃原料成份是在約450°C之一溫度下熔化達約16小時。
  29. 如申請專利範圍第28項所述之方法，其中該玻璃原料成份是在約450°C之一溫度下熔化達約24小時。
  30. 如申請專利範圍第26項所述之方法，其中該玻璃是以約0.5°C/小時之一速率進行退火。
  31. 如申請專利範圍第26項所述之方法，其中該玻璃是藉由在一熔融鹽浴中離子交換而化學強化。
  32. 如申請專利範圍第31項所述之方法，其中該熔融鹽為KNO3 。
  33. 如申請專利範圍第26項所述之方法，其中該玻璃是藉由在約450°C之一溫度下進行離子交換而化學強化。
  34. 如申請專利範圍第26項所述之方法，其中該玻璃是藉由在至少約450°C之一溫度下進行離子交換而化學強化。
  35. 如申請專利範圍第26項所述之方法，其中該玻璃是藉由在達約450°C之一溫度下進行離子交換而化學強化。
  36. 如申請專利範圍第26項所述之方法，其中該玻璃係藉由離子交換達約4小時而化學強化。
  37. 如申請專利範圍第26項所述之方法，其中該玻璃係藉由離子交換達約8小時而化學強化。
  38. 如申請專利範圍第26項所述之方法，其中該玻璃係藉由離子交換達約16小時而化學強化。
  39. 如申請專利範圍第26項所述之方法，其中該玻璃係藉由離子交換達約24小時而化學強化。
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