TWI520921B

TWI520921B - 抵抗衝擊損害之玻璃片

Info

Publication number: TWI520921B
Application number: TW100100423A
Authority: TW
Inventors: 詹費迪立克拜尼; 傑母約塞派司
Original assignee: 康寧公司
Priority date: 2010-10-08
Filing date: 2011-01-06
Publication date: 2016-02-11
Also published as: TW201215577A

Description

抵抗衝擊損害之玻璃片

本揭示的產品及方法概略有關強化玻璃片，並且特別有關對於撓曲應力和衝擊損傷展現出高阻抗性的玻璃片。

運用於包含行動電話、PDA、桌上型/膝上型/筆記型電腦以及LCD和電漿電視在內之消費性電子裝置的覆蓋玻璃片在現今具有高度需求。這種可由此等裝置之設計者、生產者與終端使用者所高度評價之薄片的效能屬性包含低厚度、高表面強度和防刮痕性，以及對於撓曲應力和衝擊損傷的高阻抗度。

用以評估覆蓋玻璃片對衝擊損傷，像是破裂或粉碎，之阻抗度的普遍接受方法包含標準化的撓曲(彎折)應力以及球落(衝擊)測試。球落測試的要求相當高，並且，若未對玻璃品質施行緊密控制，則可在甚至單一商業覆蓋玻璃片品線上顯現出廣泛範圍的衝擊損傷阻抗度。因此，緊密分佈的球落失敗效能結果是與在較高球落高度處的破損阻抗度一樣重要。

球落測試雖廣泛運用於系統及元件層級測試兩者上，然會對球落效能造成影響的玻璃屬性實頗為複雜。例如在一般情況下是可預期並觀察到在較高的球落高度處，及/或減少的覆蓋玻璃片厚度或薄片強度，失敗率會增加，然對於具有常見製造來源、名目厚度和等同彎折強度之玻璃片在單一球落高度處的失敗率變異度一直是主要課題所在。

此外，對於球落衝擊破損之薄片玻璃阻抗度提升極為有效的玻璃強化方法確仍可能生產出在經設計以評估玻璃折斷強度之彎折模數的撓曲測試裡展現廣泛強度變異性的薄片。例如，對經預處理以改善損傷阻抗度之名目等同玻璃樣本所進行的雙軸式或環上環撓曲強度測試可能會得到廣泛變異的撓曲強度結果。

根據本揭示，可經由提供經顯著改善之雙軸式撓曲強度及衝擊損傷阻抗度的玻璃表面化學處理來解決薄型玻璃片中之表面強度變化度的問題。因此，併入該等經處理玻璃之薄型覆蓋片的消費性電子裝置，尤其是含有運用於LCD及電漿電視顯示螢幕之大面積覆蓋片，然亦延伸至手持式電子裝置，可對於因使用上可能遭遇到之衝擊和撓曲應力所致生的破損展現出大幅提升且更為一致的阻抗度。

從而，在第一特點裡，本揭示提供一種具有衝擊損傷阻抗性的玻璃片，此者含有至少一經調適並經化學蝕刻的表面，而且展現出至少120cm的標準化128g球落失敗高度。為提供此項效能，該玻璃片併入具有至少8微米深度的表面壓縮層以及至少200MPa的表面壓應力值。

尤其，本揭示的具體實施例提供一種含有至少一經化學蝕刻、壓應力表面的薄型抗損傷矽酸鋁玻璃片，其中在該表面處之壓應力的值為至少400MPa並且該表面壓縮層(DOL)的深度為至少15微米。

在又進一步具體實施例裡，本揭示提供一種含有至少一經化學蝕刻、壓應力表面的薄型抗損傷鹼金屬矽酸鋁玻璃片，其中在該表面處之壓應力的值為至少400MPa並且該表面壓縮層(DOL)的深度為至少30微米。

該經化學蝕刻表面可為經酸性蝕刻表面。在球落測試裡，可發現到具有這些特徵的薄型酸性蝕刻鹼金屬矽酸鋁玻璃片展現出至少140cm，或甚至少180cm，的標準化球落失敗高度，而觀察到在300cm範圍內的失敗高度是在較高的表面壓縮值和壓縮層深度處。

為本揭示之目的，薄型玻璃片為具有不超過2mm厚度的玻璃片。鹼金屬矽酸鋁玻璃片是指由主要(不超過總重量的50%)含有二氧化矽與氧化鋁之玻璃所組成的玻璃片，其中含有足夠的可交換鹼金屬以藉由在低於該玻璃之應變點的溫度下進行離子交換強化處理(化學調適)藉以發展出超過500MPa的表面壓應力。

本案所揭示之抗損傷玻璃片的特別重要具體實施例含有具備不超過1.5mm，或甚1.0mm，之均勻厚度的鹼金屬矽酸鋁玻璃片。對於該等具體實施例而言，該薄片表面通常將包含具有至少約30微米，或甚至少約40微米，之覆層深度(DOL)的表面壓縮層，而在該表面壓縮層內之薄片表面處的壓應力值為至少約500MPa，或甚至少約600MPa。

在又另一特點裡，本揭示提供一種含有強化玻璃覆蓋薄片的視訊顯示裝置，其中該玻璃覆蓋薄片具有在0.2-2mm之範圍內的厚度、鹼金屬矽酸鋁玻璃組成份，以及至少一併入有經化學蝕刻表面的表面壓縮層。本揭納入多項具體實施例，其中該表面壓縮層併入酸性蝕刻表面並且具有至少30微米的深度以及至少500MPa的表面應力值。同時本揭示亦納入多項具體實施例，其中併入該酸性蝕刻表面的表面壓縮層係經供置於該玻璃覆蓋片的至少後側或非曝出表面上。

在又另一特點裡，本揭示提供一種製作強化玻璃片的方法，包含下列步驟，即(i)令該玻璃片的至少一表面承受於調適處理以在其上發展成壓縮表面層，以及(ii)令該玻璃片的至少一表面接觸於一化學蝕刻介質，像是酸性蝕刻介質，以自其去除略微厚度的玻璃表面層。在本揭示的特別具體實施例裡，令該玻璃片之至少一表面接觸的步驟係針對有效於自該薄片去除不超過4微米之表面玻璃，或甚不超過2微米之表面玻璃，的時間和溫度下。

多項具體實施例係經特別地納入在本揭方法之範疇內，其中該玻璃片擁有鹼金屬矽酸鋁組成份，並且其中該待予調適且蝕刻的玻璃片係經預選定以具有至少一大致不含超過約2微米之深度的表面瑕疵之表面。就以鹼金屬矽酸鋁玻璃起始薄片的情況而言，該調適處理可為自包含熱調適和化學調適之群組中所選定，並且該蝕刻介質可為含有流體化合物的水性介質。

10‧‧‧視訊顯示裝置

12‧‧‧視訊顯示器

14‧‧‧黏著層

16‧‧‧覆蓋薄片

12a‧‧‧顯示表面

16a‧‧‧後側表面

後文中將參照隨附圖式以進一步描述本揭示的產品及方法，其中：圖1為顯示對於第一組玻璃片樣本之標準化球落測試資料的圖式；圖2為顯示對於第二組玻璃片樣本之標準化球落失敗資料的第二圖式；圖3為顯示對於兩組玻璃片樣本之標準化雙軸式撓曲強度資料的圖式；圖4為，對於具有瑕疵表面之玻璃樣本，點繪出玻璃撓曲強度相對於瑕疵深度的圖式；圖5為顯示對於三組強化玻璃片樣本之標準化雙軸式撓曲強度資料的圖式；圖6為顯示對於兩組強化玻璃片樣本之4點彎折撓曲強度資料的圖式；以及圖7為併入一強化玻璃覆蓋片之視訊顯示裝置的側視截面略圖。

根據本揭示所提供之方法及產品雖可廣泛地運用於各種產品及產品製造程序，然該等可應用在製造用於併入消費性電子裝置之顯示器的覆蓋玻璃片而獲致特定優點。從而，可特定地參照於此等覆蓋玻璃以陳述後文中所呈現之該等產品及方法的特定範例和具體實施例，即使本揭方法及產品的用途實非侷限於此。

經離子交換強化之矽酸鋁玻璃可運用於廣泛消費性電子裝置的各式顯示覆蓋玻璃應用項目，其中對於表面損傷會要求高度的表面強度和阻抗度。然這些目前的離子交換強化玻璃片對於衝擊損傷及/或撓曲應力失敗僅能顯現出有限，或至少非所樂見之變異性，的阻抗度。而隨著消費性電子裝置的數量及種類增多並且此等裝置的使用環境變得更為不利，此項課題會特別重要。

藉由較高且較為一致標準化的球落測試結果所顯示，既已發現化學調適(離子交換)處理且連同於玻璃覆蓋片之簡單酸性處理的合併運用可顯著地改善薄型矽酸鋁玻璃片的衝擊損傷阻抗度。為本案說明之目的，該標準化球落測試為其中具有標準大小和重量的球體，亦即具有直徑31.75mm及重量128公克的不鏽鋼球體，自遞增高度處重複地墜落在具有50 x 50mm外部維度的方形玻璃片樣本上，直到該玻璃片樣本出現破損為止。

用以改善薄型調適玻璃片之表面完工作業的傳統機械完工程序在一些情況下確能改善球落衝擊阻抗度。然並無單一機械方式足能對各種玻璃組成份及/或各種玻璃形狀施予一致的有效結果。同時亦無機械完工處理能夠降低對於玻璃衝擊阻抗度或撓曲強度上之瑕疵形狀以及缺陷大小與形狀的隨機化效應。利用包含令玻璃片之其一或兩者表面接觸於酸性玻璃蝕刻介質的化學表面處理具有相當高的靈活度，隨可調整配用於多數玻璃，並且能夠便即地施用於平面與複雜的覆蓋玻璃片幾何性兩者。此外，既已發現，即使在具有低表面瑕疵發生度的玻璃裡，尤其是包含傳統上被視為在製造過程中或在後製造處理過程中大致上並不會引生表面瑕疵的上汲或下汲(即如熔融汲拉)玻璃片，如此確可有效於降低強度變異性。

具有微型厚度(厚度2mm)之玻璃覆蓋片的球落效能可展現特別高值的變化度，可觀察到衝擊損傷阻抗度的巨大差異，即使是在一給定處理批項中具有平滑熔融表面的下汲薄片裡亦同。例如，針對一組給定測試條件，在單一汲拉薄片批項裡該球落失敗高度的範圍可自低如20cm至超過120cm，即高達六倍的變異度。

即如這些結果所示，改善薄型玻璃覆蓋片的衝擊損傷阻抗度將要求提升該失敗高度分佈曲線的低末端，並且降低該等結果的整體變化度。若母體中含有對衝擊破損展現出無法令人接受之低度阻抗度的成員，則在該產品母體之平均球落失敗高度方面的改善結果實具微小價值。本揭化學表面處理方法特別有效於提供在針對任何特定的經處理樣本群組所收集之整體衝擊強度結果展幅上的顯著改善結果，而不致無可接受地降低化學調適處理的強化效應。

當相較於單獨經由化學調適處理的玻璃時，包含化學調適(離子交換處理步驟)及酸性蝕刻步驟兩者的本揭方法具體實施例可在衝擊阻抗度方面提供一致的顯著改善結果。該酸性處理步驟被視為提供該表面的化學拋光處理而可改變表面瑕疵的大小及/或幾何性，此等大小及形狀變數在球落效能上被視為扮演重要角色，然對於該表面的一般拓樸而言僅具低微效應。一般說來，可為本揭之目的運用有效於去除不超過約4微米表面玻璃，或在一些具體實施例裡為不超過2微米，或甚不超過1微米，的酸性蝕刻處理。

然基於至少兩項理由應避免自經化學調適玻璃片上酸性去除超過前述厚度的表面玻璃。首先，過度去除會減少該表面壓縮層的厚度以及由該覆層所提供的表面應力值兩者。兩者效應對於該玻璃的衝擊和撓曲損傷阻抗度而言皆為不利。其次，過度地蝕刻該玻璃表面可能會使得該玻璃裡的表面光霧度值提高至令人生厭的層級。對於消費性電子顯示應用項目來說，在該顯示器的玻璃覆蓋片內是無法容允視覺可感見的表面光霧。

可運用各種不同化學物、濃度和處理時間以達到所選定的球落衝擊測試效能值。適於進行該酸性處理步驟之化學物的範例可包括含有至少一自如下群組所選定之活性玻璃蝕刻化合物的含氟水性處理介質，即HF、HF與HCL、HNO₃及H₂SO₄、氟化氫銨、氟化氫鈉以及其他之一或更多者的組合。即如一特定範例，在水中含有5vol.%之HF(48%)和5vol.%之H₂SO₄(98%)的水性酸性溶液將能利用短達一分鐘時段的處理時間以顯著地改善具有0.5-1.5mm厚度範圍之經離子交換強化鹼金屬矽酸鋁玻璃片的球落效能。

利用先前利用化學(離子交換)調適處理所強化的汲拉薄片，可獲得藉由HF/H₂SO₄組成之酸性蝕刻介質的最佳結果。而無論在進行酸性蝕刻之前或之後皆未承受於離子交換強化或熱調適的玻璃則可能需要不同的蝕刻介質組合，俾於球落測試結果方面得到顯著的改善結果。

若能密切掌握含HF溶液內之HF以及所溶解玻璃組成物的濃度，則將能有助於保持適當地控制由該含HF溶液之蝕刻所去除的玻璃層厚度。定期地更換整個蝕刻浴液以恢復可接受的蝕刻率雖有效於此項目的，然浴液更換的價格昂貴，同時有效地處理且置放所移除蝕刻溶液的成本極高。

根據本揭示，茲提供一種用以連續地復新含有過度量值之溶解玻璃或不足濃度之HF的HF蝕刻浴液之方法。根據該方法，可自含有已知濃度之溶解玻璃組成份和HF的浴液，其中HF濃度低於一預定最小值及/或該溶解玻璃的質量高於一預定最大值，去除一定容積的浴液。然後以等同容積的含HF溶液來替代該所去除容積，而該含HF溶液中含有具備足以將該浴液之HF濃度回復成至少該預定最小HF濃度之濃度的HF。在典型的具體實施例裡，該替代溶液亦將大致不含溶解玻璃組成份。

本揭方法步驟可按步階方式或是按大致連續方式所實作，即如待予運用之特定玻璃片完工計畫中所註述者。然若以步階方式所實作，則該等去除及替換步驟係依照足以將該HF濃度維持在該預定最小值之處或其上，並且將該溶解玻璃組成份的質量維持在該預定最大值之處或其下，的頻率所進行。該等最小HF和最大溶解玻璃值係自經發現為無可接受地降低該浴液之玻璃表面溶解率的值所預定。可對該浴液中在任何選定時間處的HF和溶解玻璃濃度進行測量，或者給定該等蝕刻條件、溶解玻璃組成份以及所予處理玻璃片之表面積的知識俾對其等進行計算。

從對於商業可獲用玻璃之經處理薄片所進行的球落測試結果，即可顯見前述方法在改善薄型汲拉鹼金屬矽酸鋁玻璃片之衝擊損傷阻抗度方面的有效性。附圖中的圖1及2即分別地敘述提供對於兩項此等商用玻璃薄片，亦即Corning Code 2318玻璃和Corning Code 2317玻璃，之球落測試資料的條狀圖。

該等球落測試是利用前述的標準化球落測試程序所進行。不鏽鋼球體係自遞增高度墜落在方形(50mm x 50mm)玻璃片樣本上，直到出現樣本衝擊失敗為止。所有經測試樣本在測試之前皆先承受相同的傳統離子交換調適處理，同時該等樣本中的所選定者亦於球落測試之前都事先經由在水中含有5vol.%之HF(48%)和5vol.%之H₂SO₄(98%)的水性溶液之調適表面蝕刻所處理。該等經酸性蝕刻或處理(T)的樣本是以條棒樣式區分於未經處理(NT)的樣本，即如各個圖式的”鍵值(Key)”中所示者。所有的酸性蝕刻處理都進行一段有效於令前述蝕刻溶液能夠自該等Corning Code 2318及Corning Code 2317玻璃片表面上去除一層在厚度上不超過約2微米之玻璃的處理時間間距。

兩個經編號集組之樣本(一經處理(T)樣本以及一相伴隨的未經處理(NT)樣本)各者在衝擊失敗處所觸抵的球落高度(失敗高度)是由各圖之垂直軸上的條棒高度(in/cm)所顯示，除對於180cm條棒高度外，圖2中的一項例外，此者表示在該球落高度處的存活而非失敗。該等樣本集合係於圖式的水平軸上加以編號，且該等集合為依照遞增處理樣本失敗高度的次序所任意排置。在本項測試系列裡，不會對存活於180cm球落的樣本在更高的球落高度處進行測試。

圖1中顯示對於厚度0.7mm之Corning Code 2318玻璃片樣本的代表性球落測試結果，而圖2則顯示對於厚度1.3mm之Corning Code 2317玻璃片樣本的代表性球落測試結果。可明顯看出，對於兩者玻璃以及在兩者薄片厚度處，該等經處理薄片在衝擊損傷阻抗度上優於該等未經處理薄片的顯著提高，即使是在其中該等未經處理薄片展現相對低度的衝擊損傷阻抗度之情況下亦然。

透過利用本揭方法所確保的球落效能改善結果，這代表須對於顯示器覆蓋玻璃應用提供適當的衝擊損傷阻抗度，即使是在該球落高度範圍之較低末端處失敗的樣本裡亦同。不過，運用雙軸式撓曲強度測試方法以進一步評估強化薄片效能則顯現出平均撓曲強度值雖有所提升，然個別的薄片強度仍維持非所樂見地多變。因此，部份的薄片會具有足夠低的撓曲強度值而呈現出在未來使用上產生無可接受之覆蓋薄片失敗的風險。

圖3為顯示對於兩個薄型玻璃片樣本系列之雙軸式撓曲強度測試結果的圖式。這些資料是表示來自對於具有矽酸鋁玻璃組成份及1.0mm薄片厚度之玻璃片樣本進行測試的結果。該等強度測試包含令各樣本承受於環上環撓曲應力至支撐位於1英吋直徑圓環上之各樣本的底部表面之設備內的破損點處，同時利用居中於該底部圓環而具0.5英吋直徑的圓環以將雙軸式撓曲應力施加於該頂部表面。圖3中的水平軸表示在該等樣本各者之破損點處所施用的失敗負載S，按力度公斤(kgf)為單位，而垂直軸則表示這兩個群組各者中之樣本的百分比失敗機率P(%)。

這兩個系列的結果落在沿兩條不同的最佳擬配趨勢線曲線上，圖式中予以標註為A及B。曲線A上的資料是關於並未承受於補充性表面處理的離子交換強化玻璃樣本，而曲線B上的資料則是有關根據本揭示承受於補充性酸性蝕刻強化處理的離子交換強化玻璃樣本。

圖3內的資料呈現出確可根據本揭方法經由樣本的酸性蝕刻強化處理以獲得平均撓曲強度的顯著提高。因此，對於具有選定組成份及厚度的玻璃片而言，經酸性蝕刻樣本(B)可測得超過840kgf的平均失敗負載，然樣本(A)則測得294kgf的平均失敗負載。不過，曲線B亦表明，對於該等酸性蝕刻樣本，在低於400kgf處的失敗負載仍存在有顯著的失敗機率(即如大於5%)。因此玻璃片調適和補充性酸性蝕刻強化處理的組合並無法在所有情況下都能產獲先進資訊顯示裝置商業應用上所需要的一致性高度撓曲強度。

為識別前述低撓曲強度樣本點中之破裂起源所進行的失敗分析是朝向於具有相當深度的駐留表面瑕疵成為這些破裂的來源。即如在薄片製造過程中所引入者，這些瑕疵並無法藉由在運用於電子資訊顯示器之經化學調適玻璃片中所能容忍的有限度表面蝕刻予以有效地消除。

基於這些分析，結論為經薄型調適及酸性蝕刻玻璃片的撓曲強度會整體性地因起始玻璃片的表面品質受到顯著地影響，尤其是包含任何在進行處理前即已出現在該薄片上之表面瑕疵的大小與空間分佈。這項薄片失敗來源並無法從球落衝擊測試即隨能顯見，理由是在球落衝擊下所應變的薄片表面積實遠小於在雙軸式或四點式彎折測試過程中所應變者。

圖4說明在未經處理玻璃片之破裂強度的模數上顯示表面瑕疵深度之所算得效應的曲線，此圖是以傳統的四點彎折來測量該強度。表面瑕疵深度D是在水平軸上以微米(微米)為單位，而所算得的破裂應力模數(MOR)則是在垂直軸上以百萬帕斯卡(MPa)所表示。即如圖4中的破損應力曲線所展現，玻璃破裂強度模數會隨著瑕疵深度增加快速地降減，而在0.5-3微米深度範圍內的瑕疵深度觀察到最大降幅。

故而為確保根據本揭方法承受於化學調適及酸性蝕刻處理之薄型玻璃片內的一致性高強度，在進行處理之前先選定大致無含超過2微米深度之表面瑕疵的薄片以行處理之預先步驟實有其重要性。此等薄片可一致地提供高撓曲強度，即使是其中經設計以僅自該經調適薄片上去除最小表面厚度的蝕刻處理為必要亦同。

而足能提供無含深度超過2微米之表面瑕疵的玻璃片表面之方法則並非關鍵。利用機械性前完工(透過研磨和拋光處理)，或是利用具備既經審慎保護不受後製造處理損傷之熔融構成表面的薄片，的各種強度篩濾處理皆能提供擁有無含大型表面瑕疵之必要條件的玻璃。然通常會提供較高層級的強度強化作業，其中可將本揭方法施用於具有熔融汲拉表面的玻璃片。

對於牽涉到具有觸控螢幕功能性及/或要求最小可實用覆蓋玻璃厚度之視訊顯示器的視訊顯示器覆蓋片應用項目而言，會需要高保持的(後蝕刻)壓縮表面應力以及高保持的壓縮層深度兩者。適用於此等應用項目的具體實施例包含具有鹼金屬矽酸鋁組成份而厚度不超過1mm，或者在一些具體實施例裡為厚度不超過0.7mm或甚厚度不超過0.55mm，並在製造後根據本揭示加以處理的熔融汲拉玻璃片。對於該等應用項目擁有所述組成份和厚度的令人滿意地強化玻璃覆蓋片在表面蝕刻處理之後可保持具有至少30μm深度，或甚40μm深度，的壓縮表面層，該表面層提供至少500MPa，或甚650MPa，的尖峰壓應力值。

為提供具備此等性質之組合的薄型鹼金屬矽酸鋁玻璃覆蓋片，會要求進行有限時段長度的薄片表面蝕刻處理。尤其，令該玻璃片之表面接觸於蝕刻介質的步驟會進行一段不超過能夠有效於去除2μm表面玻璃，或在一些具體實施例裡為不超過能夠有效於去除1μm表面玻璃，的時間。在任何情況下為限制玻璃去除所必要的實際蝕刻時間將是依據該蝕刻介質的組成份和溫度以及所予處理之溶液和玻璃的組成份而定，然有效於自一選定玻璃片之表面上去除不超過1或2μm玻璃的處理確可依照例行實驗方式所隨即決定。

一種用以確保玻璃片強度與表面壓縮層深度能夠適用於薄型覆蓋或觸控螢幕應用項目的替代性方法是涉及到，當進行蝕刻處理時，追蹤表面壓應力值的降低程度。然後限制蝕刻時間，藉此對由該蝕刻處理所必要地產生的表面壓縮層降減加以限制。從而，在一些具體實施例裡，令強化鹼金屬矽酸鋁玻璃片之表面接觸於蝕刻介質的步驟會進行不超過有效於將該玻璃片表面內之壓應力值降低3%的時間之時段長度。再度地，適合於達到該結果的時段長度將是依據該蝕刻介質的組成份和溫度以及該玻璃片的組成份而定，然可隨能藉由例行實驗方式所決定。

即如前述，用以處理該經調適玻璃片之表面的特定蝕刻程序並非關鍵，而是依據所運用的特定蝕刻介質以及該覆蓋玻璃應用項目的特定要求而定。在其中強化處理可為限制在僅視訊顯示器覆蓋片之後側表面，亦即待予設置在或靠近於一選定視訊顯示裝置之顯示表面上的薄片表面，的情況下，該蝕刻介質可藉由滾塗、刷佈、噴灑等等便利地施用。另一方面，在其中該玻璃覆蓋片之兩側皆予處理的情況下，沾浸方式可為最具經濟性的程序。

展現出特需之強度與光學性質組合，像是光霧度、表面澤度和耀光抑制，的強化玻璃覆蓋片在其中該覆蓋片係為以併入在經設計於高解析度視訊顯示器之裝置內的情況下可為必要。生產運用在這些先進應用項目之覆蓋玻璃會對於可供運用的強化程序進一步要求多項限制條件。

適用於高解析度視訊應用項目之強化玻璃覆蓋片的所揭方法具體實施例概略包含下列步驟，即選定具有鹼金屬矽酸鋁組成份的玻璃片，其厚度不超過約1.0mm；然後令該玻璃片的至少一表面接觸於包含具有，相較於出現在該玻璃內之至少一鹼金屬離子成份，更大離子直徑之鹼金屬離子來源的離子交換強化介質。令該表面接觸於該離子交換強化介質的步驟係按下列方式進行，即(i)在低於該玻璃之應變點的溫度下進行，以及(ii)進行一段足可展成具有超過40μm深度之壓應力層以及超過650MPa之尖峰壓應力值的時間。

在離子交換強化處理之後，令該玻璃片的至少一表面接觸於包含其中具有氟質化合物之酸性溶液的蝕刻介質。根據特定具體實施例，令以接觸於該蝕刻介質的步驟會在一溫度下進行一段時間，使得(i)不會自該薄片表面去除超過2μm厚度的表面玻璃；(ii)在該薄片表面上保持至少650MPa的玻璃壓應力；(iii)該玻璃片保持較該玻璃片之初始透光度和表面澤度值相差分別不超過1%的最終透光度和表面澤度值；以及(iv)該玻璃片保持不超過0.1%的最終光霧度值。

底下表1說明對於薄型鹼金屬矽酸鋁玻璃片樣本所收集的光學資料，這些樣本中包含一些具有未經蝕刻表面，而一些則是具有前述之經酸性氟質溶液所蝕刻以自該等薄片上去除微小表面玻璃量值的表面。在表1中的”類型”A樣本為具有在進行處理前先藉由研磨及拋光所完工之表面的玻璃片樣本，而”類型”B樣本則為具有未經修改或如同汲拉表面之相同尺寸和形狀的汲拉薄片樣本。

表1內所說明的透光值包含對應於自已知光源穿過該等薄片樣本之兩者表面所傳透的可見光百分比數值。根據ASTM D1003方法所決定之光霧值係自一已知光源而在穿過該薄片兩者表面的過程中經由該光線之廣角散射所損失光線的百分比測量值。根據ASTM D523方法所決定之澤度值為來自各薄片之兩者表面的合併光線全反射，而對於這些特定樣本總共超過100%。自表1資料確能顯見本揭用以改善樣本強度而不致顯著地影響該等玻璃片之光學性質的表面蝕刻處理之有效度。

能夠產生符合所要求強度性質之薄片玻璃的本揭強化方法具體實施例對於處理在該薄片之至少一表面上併入抗耀光表面層的薄型鹼金屬矽酸鋁玻璃片可提供特定優點。此款薄片的生產作業通常在令該玻璃之表面接觸於離子交換強化介質的步驟前會先包含一項額外步驟，即對該玻璃片的至少一表面進行處理俾於其上提供抗耀光表面層。用以提供抗耀光表面並且相容於本揭強化方法的步驟包含足可在該玻璃片上構成無機性、鹼金屬離子可穿透、光線散射性之表面或表面層的任何已知方法。本揭覆蓋

薄片強化方法之特顯優點在於可用以強化併有此等抗耀光表面的鹼金屬矽酸鋁玻璃片而不須無可接受地修改該等表面的抗耀光特徵。

本揭方法的進一步具體實施例包含其中該玻璃片在進行強化處理前先經預處理以減少其上之表面瑕疵的數目及/或大小者。此等具體實施例的特定範例包含該等在令該玻璃之至少一表面接觸於離子交換介質的步驟前先含有一項額外步驟者，即令該玻璃的至少一表面接觸於一蝕刻介質以自其去除表面玻璃。適用於此項預處理之蝕刻介質包含能夠用以自該等玻璃片去除薄型表面層的相同含氟溶液，然後再進行離子交換處理。

圖5為顯示對於三個承受於不同離子交換及表面蝕刻處理組合的薄型玻璃片樣本系列之雙軸式撓曲強度測試結果的圖式。這些資料是表示來自對於具有矽酸鋁玻璃組成份及1.0mm薄片厚度之玻璃片樣本進行測試的結果。該等強化測試包含令各個樣本承受於環上環撓曲應力，隨後進行用以產生前述圖3所示之資料的程序。圖6中的水平軸表示在該等樣本各者之破損點處所施用的撓曲應力負載S，按力度公斤(kgf)為單位，而垂直軸則表示這三個群組各者中之樣本的百分比失敗機率P(%)。

這三個樣本系列的結果概略落在沿三條不同的趨勢線上，圖式中予以標註為A、B及C。由方形資料點且概如趨勢線A(A樣本)所表示的資料是關於並未藉氟質溶液以承受於預先或補充性表面蝕刻處理的離子交換強化玻璃樣本，而由圓形資料點且概如趨勢線B(B樣本)所表示的資料是關於具有相同組成份及幾何性而經循序地承受於離子交換強化處理然後藉如前所述之酸性氟質溶液的表面蝕刻處理之樣本。最後，概由趨勢線C(C樣本)所表示的該等三角形資料點為有關循序地承受於藉酸性氟質溶液之預先表面蝕刻然後如同該等A及B樣本之離子交換強化處理，並且最後承受於藉酸性氟質溶液之第二表面蝕刻處理的薄片樣本，其中此溶液與處理該等B樣本所使用的溶液相同。

即如圖5中之資料所反映者，該等承受於預先與最終蝕刻處理兩者的C樣本展現出至少等同於由曲線B所表示之B樣本的撓曲強度，並且在該圖式的最小強度範圍裡比起曲線A及B之樣本者具有顯著較高的強度。因此，曲線C樣本展現出位於約651kgf破損處的平均失敗負載，而曲線A及曲線B樣本則分別地展現出位在258kgf和569kgf破損處的平均失敗負載。

自令該薄型矽酸鋁玻璃片承受於化學蝕刻隨後進行調適處理之步驟所獲得的進一步益處為顯著地改善因出現在薄片邊緣處之邊緣瑕疵所致生的撓曲破損之薄片阻抗度。這些瑕疵可為例如在薄片切割的處理過程中引生。

圖6顯示有關兩組承受於4點彎折應力至破損點之薄型玻璃片樣本的失敗機率資料。相比於產獲表示玻璃片表面品質和強度之結果的球落及環上環測試環境，4點彎折資料為薄片邊緣強度的測量值，亦即任何出現在玻璃片樣本上之邊緣瑕疵的弱化效應。

圖6中所點繪之資料表示獲自於具有44mm乘60mm大小之薄型薄片玻璃樣本的彎折測試結果。圖6之趨勢線A所表示的資料點為對於經調適、未經蝕刻之樣本群組的失敗機率值P(在該圖的垂直軸上按百分比所表示)，而由趨勢線B所表示的資料點為對於承受於酸性蝕刻隨後為調適處理之樣本群組的數值。蝕刻處理是依前文所述之酸性氟質溶液組成份與方式所進行。於該等樣本各者之失敗點處所施予的應力值S為該圖的水平軸上依百萬帕斯卡(MPa)所表示。

自該資料可顯見圖6中B(經酸性蝕刻)樣本在彎折強度上所展現的改善結果，該等A樣本展現約663MPa的平均失敗應力並且該等B樣本展現約728MPa的平均失敗應力。即使是藉由蝕刻處理所去除的玻璃量值為微小(約2μm)而限制薄片強度之邊緣瑕疵具有15-30μm範圍確為事實，然仍能獲致這些改善結果。

圖7顯示併有根據本揭示之衝擊損傷阻抗玻璃覆蓋薄片的視訊顯示裝置之略圖截面說明。即如圖7的側視截面略圖所示，該視訊顯示裝置10含有視訊顯示器12，此者藉由選擇性的黏著層14接合於衝擊損傷阻抗鹼金屬矽酸鋁玻璃覆蓋薄片16。在圖7的具體實施例裡，至少該覆蓋薄片中面朝該視訊顯示器之作用顯示表面12a的後側表面16a為併有表面壓縮層的經酸性蝕刻表面。在特定的具體實施例裡，該後側表面16a是在至少400MPa的表面壓應力下，並且該表面壓縮層具有至少15μm的深度。

當然，本揭所述之玻璃產品、視訊顯示器及玻璃處理方法的特定具體實施例僅為說明之目的所呈現，並且就以歸屬於後載申請專利範圍之範疇而言，無意對該等產品、方法或其等之等同項目的設計、用途或實作方式加以限制或侷束。