[发明专利]显示装置用盖板玻璃及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及显示装置用盖板玻璃，具体而言，涉及对于以移动电话、智能手机或平板电脑等为代表的电子仪器的显示装置部（也包括兼用作输入部的情况）中搭载的盖板玻璃或同时具备基板和盖板功能的一体型盖板玻璃而言适合的化学强化玻璃。

背景技术

关于以移动电话、智能手机为代表的便携型电子仪器，作为它们的显示器的保护材料，广泛使用树脂制盖板。但是，玻璃与树脂制盖板相比由于具有透射率、耐候性或耐划伤性优异这些特征，或者，出于提高显示器的外观设计性这一目的，近年来，玻璃作为显示器的保护材料的需求高涨。然而，盖板玻璃由于露出至表面，因此担心其由于与高硬度部件的接触冲击或者由掉落而带来的冲击等而破损，确保玻璃的机械强度的要求逐渐提高。

作为对玻璃板材进行强化的方法，已知有两个方法。第一个方法是：通过风冷等将加热至软化点附近的玻璃板的表面快速冷却的风冷强化法（物理强化法）。然而，对薄玻璃板适用风冷强化法时，难以形成表面与内部的温度差，因此难以在玻璃板的表面部形成压缩应力层，既无法得到作为目标的高强度这一特性，另外，想要对进行了风冷强化的玻璃板进行裁切而在主表面部导入裂纹时，会粉碎性地破裂，因此存在难以进行裁切等加工这一致命性的问题。

作为盖板玻璃这样的薄或者具有复杂形状的玻璃板的第二强化方法，有化学强化法。化学强化法是指通过离子交换使玻璃表面层形成压缩应力层的手法。例如广泛已知如下低温型化学强化法：在低于温度退火点的温度区域内，使钠钙玻璃等玻璃浸渍于熔融盐（例如硝酸钾），将存在于玻璃表面层的离子半径小的碱金属离子（例如钠离子）离子交换为离子半径更大的碱金属离子（例如钾离子）。

作为基于化学强化法提高玻璃强度的特征，有表面压缩应力和压缩应力层深度。表面压缩应力（Compressive stress）是指形成于玻璃最外表面层的压缩应力，其是通过利用离子交换使具有更大体积的离子侵入玻璃表面层而产生的。该压缩应力通过抵抗会导致玻璃破损的拉伸应力，从而使进行了化学强化的玻璃具有与未进行化学强化的玻璃相比更高的强度。像这样，表面压缩应力用作玻璃强度提高的直接指标。

另外，压缩应力层深度（Depth of layer）是指以玻璃最外表面作为基准而形成有压缩应力的区域的深度，该层越深则越可能控制住存在于玻璃表面的更大的微裂纹（龟裂），能够防止因划伤导致的玻璃强度的降低。

为了有效地推进玻璃表面层的离子交换，即，为了进一步加深压缩应力层深度，使玻璃接触熔融盐的温度越高越好，或者，使玻璃接触熔融盐的时间越长越好。然而，与此同时，由玻璃自身所具有的粘性导致的压缩应力的缓和速度也会增加。因此，存在使玻璃接触熔融盐时的接触温度越低、接触时间越短则通过离子交换而产生的压缩应力变得越大的倾向。像这样，通常无法兼顾表面压缩应力和压缩应力层深度，探索适合于化学强化的生产条件较困难。

截止至今，作为化学强化玻璃或其制造方法，例如，专利文献1中公开了一种化学强化玻璃，其中，作为前段处理，通过使玻璃中最大量含有的主要碱金属离子A接触仅包含碱金属离子A的盐等，从而使表面层的碱金属离子A的含量增加，接着，作为后段处理，通过使碱金属离子A与离子半径比其大的碱金属离子B进行交换，从而提高玻璃强度。另外，专利文献2中公开了一种化学强化的方法，其中，作为前段处理，使钠钙系玻璃板在其应变点以下的温度下以固定时间接触以期望比率P（碱金属离子A相对于碱金属离子A和碱金属离子B的总计的比率）包含碱金属离子A和离子半径比其大的碱金属离子B的盐，接着，作为后段处理，在满足与前述温度相比更低的温度或者与前述处理时间相比更短的时间中的至少一者的条件下，使钠钙系玻璃板与具有小于前述比率的比率Q的盐接触。进而，具有前段处理和后段处理的铝硅酸盐玻璃的强化方法在专利文献3中已经公开。

不限定于盖板玻璃，作为实施化学强化的玻璃材料的组成而广泛使用的是钠钙玻璃。该玻璃作为平板玻璃是极其普遍的，由于量产性优异而廉价，已经广泛用于各种用途。对于最近作为显示器用保护材料的盖板玻璃而言，倾向于采用与钠钙玻璃相比具有更高的离子交换效率的铝硅酸盐组成。以实施这种化学强化为目的的铝硅酸盐组成例如在专利文献4和专利文献5中已经公开。