TWI742731B - 強化玻璃結構及其製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種強化玻璃結構及其製造方法。強化玻璃結構的製造方法包括：提供玻璃母板；對玻璃母板進行化學強化，以在玻璃母板的外表面形成第一強化層；在玻璃母板的第一表面上形成抗反射層；在玻璃母板的第二表面上形成應力緩衝層，以形成塗層玻璃板，其中第一表面與第二表面位在玻璃母板的相反兩側；將塗層玻璃板切割為複數個基板單元，使各基板單元未經化學強化的側表面暴露；以及對基板單元進行化學強化，以在各基板單元的側表面形成第二強化層。
Description
本發明涉及一種強化玻璃結構及其製造方法，特別是涉及一種具有抗反射層的強化玻璃結構及其製造方法。
強化玻璃係普遍地應用在各式電子產品中，舉例而言，在顯示裝置或觸控裝置當中，例如智慧型手機、平板電腦、筆記型電腦或電子閱讀器等，可使用經過化學強化的鍍膜強化玻璃作為玻璃蓋板。
在現有的技術中，鍍膜的強化玻璃蓋板的生產方式，一般是先將大尺寸的玻璃基板切割為小尺寸的玻璃板，再對各玻璃板進行化學強化以及鍍膜。然而，由於在此生產方式中是對小尺寸的玻璃板進行鍍膜，生產作業耗時且耗費人力，導致成本較高。
此外，上述的玻璃板在鍍膜之後會存在應力殘留的問題，使得鍍膜面與非鍍膜面應力不平衡，玻璃板容易因此而產生翹曲，進而影響後續製程的組裝公差，造成結構上產生擠壓或者破損的問題。
本發明的目的之一在於提供一種強化玻璃結構及其製造方法，以減少製造所需時間與人力且降低成本，並平衡因膜層所產生的殘留應力，避免翹曲的問題產生。
為達上述目的，本發明提供一種強化玻璃結構的製造方法，包括：(a) 提供玻璃母板；(b) 對玻璃母板進行化學強化，以在玻璃母板的外表面形成第一強化層；(c) 在玻璃母板的第一表面上形成抗反射層；(d) 在玻璃母板的第二表面上形成應力緩衝層，以形成塗層玻璃板，其中第一表面與第二表面位在玻璃母板的相反兩側；(e) 將塗層玻璃板切割為複數個基板單元，使各基板單元未經化學強化的側表面暴露；以及(f) 對基板單元進行化學強化，以在各基板單元的側表面形成第二強化層。
為達上述目的，本發明提供一種強化玻璃結構。強化玻璃結構包括玻璃本體、抗反射層以及應力緩衝層。玻璃本體包括上表面、下表面相反於上表面、以及側表面，其中上表面與下表面分別具有第一強化層，側表面具有第二強化層。抗反射層形成在玻璃本體的上表面上。應力緩衝層形成在玻璃本體的下表面上，使應力緩衝層與抗反射層呈應力平衡。
根據本發明的強化玻璃結構及其製造方法，透過先在玻璃母板上形成抗反射層，後續再進行切割，可降低生產成本且較具量產性。並且，在相對抗反射層的另一表面形成應力緩衝層，可平衡抗反射層所產生的殘留應力。此外，抗反射層與應力緩衝層可阻隔化學強化的作用，以避免再次化學強化時應力失衡而造成翹曲。
透過參考以下的詳細描述並同時結合圖式可以理解本發明，須注意的是，為了使讀者能容易瞭解及圖式的簡潔，本發明的圖式只繪出強化玻璃結構的至少一部分或製造強化玻璃結構的步驟中的結構的至少一部分，且圖式中的特定元件並非依照實際比例繪圖。此外，圖式中各元件的數量及尺寸僅作為示意，並非用來限制本發明的範圍。
本發明通篇說明書與所附的申請專利範圍中會使用某些術語來指稱特定元件。本領域技術人員應理解，強化玻璃製造商可能會以不同的名稱來指稱相同的元件。本文並不意在區分那些功能相同但名稱不同的元件。在下文說明書與申請專利範圍中，「含有」與「包括」等詞為開放式詞語，因此其應被解釋為「含有但不限定為…」之意。當在本說明書中使用術語「包含」、「包括」及/或「具有」時，其指定了所述特徵、區域、步驟、操作和/或元件的存在，但並不排除一個或多個其他特徵、區域、步驟、操作、元件及/或其組合的存在或增加。
當元件或膜層被稱為在另一個元件或膜層「上」或「連接到」另一個元件或膜層時，它可以直接在此另一元件或膜層上或直接連接到此另一元件或膜層，或者兩者之間存在有插入的元件或膜層。相反地，當元件被稱為「直接」在另一個元件或膜層「上」或「直接連接到」另一個元件或膜層時，兩者之間不存在有插入的元件或膜層。
須知悉的是，以下所舉實施例可以在不脫離本發明的精神下，將數個不同實施例中的技術特徵進行替換、重組、混合以完成其他實施例。
請參閱第1圖、第2圖至第7圖以及第8圖。第1圖為本發明一實施例的強化玻璃結構的製造方法的流程圖。第2圖至第7圖為本發明一實施例的強化玻璃結構的製造方法的製程示意圖。第8圖為第7圖所示的強化玻璃結構沿切線A-A’的剖面示意圖。本實施例的封裝結構強化玻璃結構100的製造方法將搭配第1圖至第8圖描述於下文中，但不以此為限。在一些實施例中，可根據需求增加或刪除步驟。
如第1圖、第2圖與第3圖所示，首先進行步驟S100，提供一玻璃母板110。玻璃母板110可例如為大尺寸的玻璃基板，其長乘寬的尺寸可例如為大於或等於620毫米（mm）x750毫米，但不限於此。在一些實施例中，玻璃母板110的尺寸範圍可為620毫米x750毫米至2880毫米x3130毫米。本發明玻璃母板110的尺寸是以730毫米x920毫米為例，但不以此為限。
接著，在步驟S100之後，進行步驟S110，對玻璃母板110進行化學強化，以在玻璃母板110的外表面110S形成第一強化層120。在一些實施例中，外表面110S包括第一表面112、第二表面114及側面116，其中第一表面112與第二表面114位在玻璃母板110的相反兩側，而第一表面112與第二表面114以外的則為側面116，其中側面116的上、下兩側相接於第一表面112與第二表面114。並且，在步驟S110中，第一強化層120可同時形成在第一表面112、第二表面114及側面116，也就是說，可例如對玻璃母板110的六個面同時進行化學強化，如第3圖所示，但不限於此。
舉例而言，在步驟S110中，可以是以離子交換法進行化學強化，使玻璃母板110的六個面經由離子交換方式產生表面應力，也就是形成第一強化層120，藉此以提升玻璃母板110的強度，但不限於此。其中，離子交換法可例如為鈉、鉀離子交換法，具體而言，可例如將玻璃母板110浸泡在硝酸鉀溶液中，使玻璃母板110的外表面112的鈉離子與硝酸鉀溶液中的鉀離子交換，藉此產生表面應力，從而在外表面112形成第一強化層120，但不以此為限。
如第1圖及第4圖所示，在步驟S110之後，進行步驟S120，在玻璃母板110的第一表面112上形成抗反射層130，例如可透過濺鍍、蒸鍍或塗佈等方式將抗反射層130形成在玻璃母板110的第一表面112上。抗反射層130可例如為複合膜層結構。舉例而言，抗反射層130為由高、低折射率材料或高、中、低折射率材料所堆疊而成的複合膜層結構，但不限於此。表1示例性地示出上述的高、中、低折射率材料及其對應的折射率n（在波長為550nm下），但不限於此。
[表1]
| 抗反射層材料 | 折射率n（波長為550nm） | |
| 高折射率 | TiO 2 | 2.4 ~ 2.7 |
| Nb 2O 5 | 2.2 ~ 2.4 | |
| Ta 2O 5 | 2.0 ~ 2.1 | |
| ZrO 2 | 2.1 ~ 2.2 | |
| Si 3N 4 | 1.9 ~ 2.0 | |
| AlN | 2.0 ~ 2.1 | |
| 中折射率 | AlO xN y | 1.6 ~ 2.1 |
| SiO xN y | 1.46 ~ 2.0 | |
| Si uAl vO xN y | 1.8 ~ 2.0 | |
| Al 2O 3 | 1.6 ~ 1.7 | |
| MoO 3 | 1.8 ~ 2.0 | |
| 低折射率 | SiO 2 | 1.46 ~ 1.48 |
如第1圖及第5圖所示，在步驟S120之後，進行步驟S130，在玻璃母板110的第二表面114上形成應力緩衝層140，以形成塗層玻璃板150，其中第一表面112與第二表面114位在玻璃母板110的相反兩側，也就是說，應力緩衝層140是形成在相反於抗反射層130的一側，以平衡抗反射層130產生的殘留應力。其中，應力緩衝層140可包括矽氧化物（SiO
x，silicon oxide）、矽氮化物（SiN
x，silicon nitride）或氮氧化矽（silicon oxynitride，SiO
xN
y）。
如第1圖及第6圖所示，在步驟S130之後，進行步驟S140，將塗層玻璃板150切割為複數個基板單元160。舉例而言，可透過切割製程（例如刀輪切割製程或雷射切割製程）沿虛線DL將大尺寸的塗層玻璃板150切割為複數個小尺寸的基板單元160。切割而成的基板單元160在俯視方向上可例如呈正方形、矩形或圓形等，但不限於此，在本實施例中是以正方形作為示例。切割後所形成的各基板單元160包括玻璃本體162、抗反射層130以及應力緩衝層140，其中玻璃本體162包括上表面164、下表面166相反於上表面164、以及上表面164與下表面166以外的側表面168，其中側表面168的上、下兩側分別相接於上表面164與下表面166。抗反射層130位在玻璃本體162的上表面164上，而應力緩衝層140位在玻璃本體162的下表面166上。在將塗層玻璃板150切割為基板單元160時，會暴露出其側端未經化學強化的部分，也就是說，使基板單元160的玻璃本體162中未經化學強化的側表面168暴露。相對地，在被抗反射層130所覆蓋的上表面164及被應力緩衝層140所覆蓋的下表面166當中，則仍具有第一強化層120，其化學強化作用並未被移除。
如第1圖、第7圖及第8圖所示，在步驟S140之後，進行步驟S150，對基板單元160進行化學強化，以在各基板單元160的側表面168形成第二強化層170，從而製成強化玻璃結構100。由於在切割之後所暴露出的基板單元160的玻璃本體162的側表面168為未經化學強化的部分，因此需使側表面168再經化學強化形成第二強化層170。也就是說，本發明強化玻璃結構100的製造方法中包括兩次化學強化的步驟，在最終所製成的強化玻璃結構100中，步驟S110的第一次化學強化所形成的第一強化層120是位在玻璃本體162的上表面164與下表面166；而步驟S150的第二次化學強化所形成的第二強化層170是位在玻璃本體162的側表面168。
舉例而言，在步驟S150中，可以是以離子交換法進行化學強化，使基板單元160的玻璃本體162的側表面168經由離子交換方式產生表面應力，而形成第二強化層170，藉此以提升玻璃強度。其中，離子交換法可例如為鈉、鉀離子交換法，具體而言，可例如將基板單元160浸泡在硝酸鉀溶液中，使側表面168的鈉離子與硝酸鉀溶液中的鉀離子交換，藉此產生表面應力，從而在側表面168形成第二強化層170，但不以此為限。
此外，在基板單元160中，抗反射層130可為離子交換隔絕層，以阻隔步驟S150中化學強化的作用。舉例而言，抗反射層130可為由4層至10層或者10層以上的膜層、以特定膜厚範圍所堆疊而成的複合膜層結構，但不以此為限。在一些實施例中，抗反射層130是以 Nb
2O
5層（光學厚度為200至450Å）、SiO
2層（400至600Å）、Nb
2O
5層（2300至2800Å）、SiO
2層（1100至1300Å）沿方向D由下而上依序堆疊而成，上述的光學厚度是由物理膜層厚度乘以折射率n所計算而得（即光學厚度=物理膜層厚度x折射率），但各膜層的材料及厚度並不以此為限。在另一些實施例中，抗反射層130是以 SiO
xN
y層（光學厚度為300至400Å）、SiO
2層（400至500Å）、SiO
xN
y層（2300至2800Å）、SiO
2層（1100至1350Å）沿方向D由下而上依序堆疊而成，但亦不以此為限。因此，透過抗反射層130的設置及其膜層結構設計，可有效地隔絕步驟S150中化學強化的離子交換，以避免應力失衡而造成翹曲，且還可阻隔離子交換時對抗反射層130的光譜的影響。需注意的是，上述實施例中的抗反射層130的組成並非用來限制抗反射層130的各層厚度與材料以及疊構層數，僅為本發明的示範例子。
再者，在基板單元160中，應力緩衝層140可為離子交換隔絕層，以阻隔步驟S150中化學強化的作用。舉例而言，應力緩衝層140可為折射率n為1.85（在波長為550nm下）且光學厚度為90至350Å的SiO
xN
y層，但不以此為限。因此，透過應力緩衝層140的設置及其結構設計，可有效地隔絕步驟S150中化學強化的離子交換，以避免應力失衡而造成翹曲，且對於所製成的強化玻璃結構100整體的光學設計造成的影響可較為不明顯。
在一些實施例中，本發明強化玻璃結構100的製造方法還包括：在步驟S140之後，選擇性地對各基板單元140的側表面168進行磨邊或拋光。例如，可透過電腦數值控制工具機（computer numerical control，CNC）對基板單元160的側表面168進行磨邊或拋光，以去除切割製程所造成的裂紋或缺陷，使玻璃強度更為提升。在一些實施例中，還可依照設計所需，透過CNC對基板單元160進行倒角，例如倒R角或倒C角等，但並不限於此。
請再參閱第7圖與第8圖。如第7圖與第8圖所示，透過如前所述的製造方法以製造強化玻璃結構，本發明一實施例的強化玻璃結構100可包括玻璃本體162、抗反射層130以及應力緩衝層140。玻璃本體162包括上表面164、下表面166相反於上表面164、以及側表面168。上表面164與下表面166分別具有第一強化層120，側表面168具有第二強化層170。其中，第一強化層120與第二強化層170是由不同的離子交換製程所先後形成。抗反射層130形成在玻璃本體162的上表面164上，其中抗反射層130可接觸位在上表面164的第一強化層120以及部分的第二強化層170。應力緩衝層140形成在玻璃本體162的下表面166上，使應力緩衝層140與抗反射層130呈應力平衡，其中抗反射層130可接觸位在下表面166的第一強化層120以及部分的第二強化層170。在本實施例中，強化玻璃結構100為六面體結構，即其包括一頂面（例如為上表面164）、一底面（例如為下表面166）及四個側面（例如分別為側表面168的一部分），而第二強化層170形成在玻璃本體162位在四個側面的側表面168中，但並不以此為限。
請參閱第9圖，第9圖為本發明另一實施例的強化玻璃結構的示意圖。如第9圖所示，強化玻璃結構100’為圓柱體結構或圓餅狀結構，即其包括一頂面（例如為上表面164）、一底面（例如為下表面166）及一側面（例如為側表面168），其中頂面與底面分別具有第一強化層（未示出），頂面與底面的表面分別形成有抗反射層130與應力緩衝層140，而第二強化層170形成在玻璃本體162的側表面168中，但不以此為限。本發明強化玻璃結構100與強化玻璃結構100’所包含的元件、結構及材料等在前述實施例中已詳細說明，故於此不再贅述。
綜上所述，本發明的強化玻璃結構及其製造方法是透過先在大面積的玻璃母板上形成抗反射層，後續再進行切割，以降低生產成本且可較具量產性。並且，在相對抗反射層的另一表面形成應力緩衝層，可平衡抗反射層所產生的殘留應力。此外，抗反射層與應力緩衝層可阻隔化學強化的作用，以避免再次化學強化時應力失衡而造成翹曲。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
100,100’:強化玻璃結構
110:玻璃母板
110S:外表面
112:第一表面
114:第二表面
116:側面
120:第一強化層
130:抗反射層
140:應力緩衝層
150:塗層玻璃板
160:基板單元
162:玻璃本體
164:上表面
166:下表面
168:側表面
170:第二強化層
D:方向
S100,S110,S120,S130,S140,S150:步驟
第1圖為本發明一實施例的強化玻璃結構的製造方法的流程圖。
第2圖至第7圖為本發明一實施例的強化玻璃結構的製造方法的製程示意圖。
第8圖為第7圖所示的強化玻璃結構沿切線A-A’的剖面示意圖。
第9圖為本發明另一實施例的強化玻璃結構的示意圖。
100:強化玻璃結構
120:第一強化層
130:抗反射層
140:應力緩衝層
162:玻璃本體
164:上表面
166:下表面
168:側表面
170:第二強化層
Claims (11)
- 一種強化玻璃結構的製造方法，包括：(a)提供一玻璃母板；(b)對該玻璃母板進行化學強化，以在該玻璃母板的外表面形成一第一強化層；(c)在該玻璃母板的一第一表面上形成一抗反射層；(d)在該玻璃母板的一第二表面上形成一應力緩衝層，以形成一塗層玻璃板，其中該第一表面與該第二表面位在該玻璃母板的相反兩側；(e)將該塗層玻璃板切割為複數個基板單元，使各該基板單元未經化學強化的側表面暴露；以及(f)對該等基板單元進行化學強化，以在各該基板單元的該側表面形成一第二強化層。
- 如請求項1所述的強化玻璃結構的製造方法，其中該玻璃母板的該外表面包括該第一表面、該第二表面以及側面，且在該步驟(b)中，該第一強化層同時形成在該第一表面、該第二表面及該側面。
- 如請求項1所述的強化玻璃結構的製造方法，其中該應力緩衝層包括矽氧化物(SiOx，silicon oxide)、矽氮化物(SiNx，silicon nitride)或氮氧化矽(silicon oxynitride，SiOxNy)。
- 如請求項1所述的強化玻璃結構的製造方法，還包括在該步驟(e)之後，對各該基板單元的該側表面進行磨邊或拋光。
- 如請求項1所述的強化玻璃結構的製造方法，其中在該步驟(b)中，是以離子交換法進行化學強化，而形成該第一強化層。
- 如請求項1所述的強化玻璃結構的製造方法，其中在該步驟(f)中，是以離子交換法進行化學強化，而形成該第二強化層，且該抗反射層及該應力緩衝層分別為一離子交換隔絕層。
- 如請求項1所述的強化玻璃結構的製造方法，其中該玻璃母板的尺寸為大於或等於620毫米(mm)x750毫米。
- 一種強化玻璃結構，包括：一玻璃本體，包括一上表面、一下表面相反於該上表面以及側表面，其中該上表面與該下表面分別具有一第一強化層，該側表面具有一第二強化層；一抗反射層，形成在該玻璃本體的該上表面上；以及一應力緩衝層，形成在該玻璃本體的該下表面上，使該應力緩衝層與該抗反射層呈應力平衡。
- 如請求項8所述的強化玻璃結構，其中該應力緩衝層包括矽氧化物、矽氮化物或氮氧化矽。
- 如請求項8所述的強化玻璃結構，其中該第一強化層與該第二強化層是由不同的離子交換製程所先後形成。
- 如請求項8所述的強化玻璃結構，其中該抗反射層為一複合膜層 結構。
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