专利名称：显示装置用玻璃以及玻璃板的制作方法
技术领域：
本发明涉及用作显示装置的覆盖玻璃或容纳显示装置的框体的构成部件等的显示装置用玻璃板、以及适用于这样的玻璃板的显示装置用玻璃。
背景技术：
近年来，针对如便携式电话、PDA等移动设备等的便携式设备或薄型电视机、特别是大型的薄型电视机等，越来越多地使用用于提高显示器的保护以及美观的覆盖玻璃(保护玻璃)。另外，在本说明书中，用作等离子电视机的滤光片等兼具显示器保护功能的玻璃板也属于覆盖玻璃。另一方面，对于这样的便携式信息设备，要求其轻量·薄型化。因此，对于用于显示器保护用的覆盖玻璃，也要求其薄型化。但是，存在如下问题如果将覆盖玻璃的厚度变薄，则强度降低，在使用中某物碰撞于便携式设备，或者携带中掉落便携式设备时覆盖玻璃自身会破裂，存在无法发挥保护显示装置的原有作用。另外，大型薄型电视机中，覆盖玻璃自身变大，因此被破坏的概率增加，另外，为了轻量化而要求覆盖玻璃变薄，从这一点考虑覆盖玻璃被破坏的可能性也增加。为了解决上述问题，考虑以提高覆盖玻璃强度来解决，作为该方法，通常已知的有在玻璃表面形成压缩应力层的方法。作为在玻璃表面形成压缩应力层的方法，具有代表性的方法是通过风冷等将加热至软化点附近的玻璃板表面急速冷却的风冷强化法(物理强化法)、以及在玻璃化温度以下的温度下通过离子交换，将玻璃板表面的离子半径小的碱金属离子(典型的是Li离子、Na离子)交换为离子半径更大的碱性离子(典型的是K离子)的化学强化法。如上所述，要求覆盖玻璃的厚度薄。但如果对薄的玻璃板采用风冷强化法，其表面和内部难以形成温度差，则难以形成压缩应力层，不能获得高强度的特性。因此就提出了被后者的化学强化法强化了的覆盖玻璃(参考专利文献1-3)。专利文献专利文献1 日本专利特开2005-320234号公报专利文献2 美国专利申请公开第2009/298669号说明书专利文献3 国际公开第2008/143999号文本如果参考专利文献1-3记载的实施例的话，则发现无论哪一种都需要在超过 450°C的高温下进行化学强化处理或需要超过4小时的长时间的化学强化处理。例如，后述的玻璃G55为记载在专利文献3的发明的玻璃，但是，如果想通过用了硝酸钾熔融盐的化学强化处理形成所希望的压缩应力层，则熔融盐的温度为400°C时，必须将玻璃浸渍于熔融盐中长达6小时。另外，通过这样的化学强化处理而形成的压缩应力层的表面压缩应力和厚度分别为800MPa和37 μ m。在化学强化中，代表性地使用钠或钾的硝酸盐，但是，两种盐都是如果超过450°C， 其蒸汽压均增加，非常容易挥散的盐。如果发生这样的挥散，则经过了化学强化的玻璃的品质变得不稳定的同时，还需要用于回收挥散物的附加设备，在品质以及成本方面都存在问
4题。另外，长时间的化学强化处理直接关系到成本的增加，因此不理想。本发明的目的在于提供通过低温且短时间的化学强化能够获得足够的强度的显示装置用玻璃，将由这样的显示装置用玻璃构成的玻璃板进行化学强化而获得的显示装置用玻璃板，将由显示装置用玻璃构成的玻璃板进行化学强化而制造显示装置用玻璃板的方法，以及将这样的显示装置用玻璃板用于显示器保护的显示装置。本发明提供显示装置用玻璃(以下简称为本发明的玻璃)，该玻璃以下述氧化物为基准且以摩尔百分比表示时，含有61 72%的Si02、8 17%的Al203、6 18%的Li20、 2 15% 的 Na20、0 8% 的 K20、0 6% 的 Mg0、0 6% 的 Ca0、0 4% 的 Ti02、0 2. 5% 的ZrO2, Li2O, Na2O以及K2O的合计R2O的含量为15 25%，Li2O的含量和R2O的比Li2O/ R2O为0. 35 0. 8，MgO和CaO的含量的合计为0 9%。另夕卜，在本说明书中，例如“含有 0-8%的K20”的含义为K2O不是必须的，但至多可以含有8%。另夕卜，还提供SiO2为68%以下、Al2O3为15%以下、Li2O为16%以下、Nei2O为13% 以下、K2O为7%以下、MgO为0 5%、Ca0为0 5%、Ti&为0 2%，&0为16 23%， Li20/R20为0. 4以上的前述显示装置用玻璃。另夕卜，还提供SiO2为70%以下、Al2O3为15%以下、Li2OS 10%以上、Nei2O为10% 以下、K2O为0 6%，为22%以下，Li20/R20为0. 6以上的前述显示装置用玻璃。另夕卜，还提供SiO2为68%以下、Al2O3为15%以下、Li2O为12%以上、Na2O为6% 以下、K2O为0 3%、MgO为以上、CaO为0 2%，TiO2为0 1%，为22%以下， Li20/R20为0. 7以上的前述显示装置用玻璃。另外，提供破坏韧性值为0. 85MPa · m1/2的前述显示装置用玻璃。另外，提供由前述显示装置用玻璃构成，且通过浮法或熔融法制得的玻璃板。提供通过对由前述显示装置用玻璃构成的玻璃板进行化学强化处理而获得的显示装置用玻璃板。另外，提供显示装置用玻璃板，它是前述的显示装置用玻璃板，所述玻璃板是通过浮法或熔融法而制得的，且其表面为未研磨的火抛光面。另外，提供破坏韧性值为1. OMPa · m1/2的前述显示装置用玻璃板。提供显示装置用玻璃板的制造方法，该制造方法是将由显示装置用玻璃构成的玻璃板浸渍于熔融盐中进行化学强化处理的显示装置用玻璃板的制造方法，所述显示装置用玻璃是以下述氧化物为基准且以摩尔百分比表示时，含有61 72%的Si02、8 17%的 Al203、6 18% 的 Li20,2 15% 的 Na20、0 8% 的 K20、0 6% 的 Mg0、0 6% 的 Ca0、0 4%的TiO2、0 2. 5%的ZrO2, Li2O^Na2O以及K2O的合计R2O的含量为15 25%，Li2O的含量和R2O的比Li20/R20为0. 35 0. 8，MgO和CaO的含量的合计为0 9%的玻璃，其中，熔融盐的组成，以摩尔百分比表示，LiNO3为0 7%、NaN03为10 100%、KN03为0 90%。另外还提供前述显示装置用玻璃板的制造方法，其中，所述化学强化处理为将所述玻璃板浸渍在温度为425°C以下的熔融盐中，进行2小时以下的浸渍的处理。另外，提供显示装置，该装置为具备覆盖玻璃的显示装置，其中，所述覆盖玻璃为前述显示装置用玻璃板。另外，提供具备前述显示装置的便携式设备。另外，提供具备前述显示装置的电视机。
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另外，提供具备前述显示装置的触摸屏。另外，提供显示装置用框体，该框体是容纳显示装置的框体，其具备前述显示装置用玻璃板。本发明者发现为了通过低温且短时间的化学强化就能够获得足够的强度，优化 Al2O3的含量以及Li20/R20的比例是有效的，从而完成了本发明。另外，发现为了通过低温且短时间的化学强化而获得足够的强度，熔融盐中含有NaNO3是有效的，从而完成了本发明。通过本发明就能够获得破坏韧性值大的显示装置用玻璃。另外，即使通过低温且短时间的化学强化处理也能够使显示装置用玻璃板的强度充分。另外，通过化学强化处理不仅使玻璃板的破坏韧性值增加，而且还使其增加比例变大。
具体实施例方式本发明的显示装置用玻璃板(以下，称为本发明的玻璃板)的厚度典型的是 0. 2 1. 0mm。不足0. 2mm时，从实用强度的观点考虑有可能发生问题。本发明的玻璃板的表面压缩应力层的厚度t较好超过25 μ m。25 μ m以下时，有可能容易发生破裂。更好是30 μ m以上，特好是40 μ m以上，典型的是45 μ m以上或50 μ m以上。本发明的玻璃板的表面压缩应力S典型的是IOOMPa以上且不足1200MPa。不足 IOOMPa时，有可能破裂变得容易。较好是200MPa以上。本发明的玻璃板的破坏韧性值较好为1. OMPa -m1/2以上。不足1. OMPa ·πιν2时，有可能破裂变得容易。更好是1. IMPa -m172以上，特好是1. 2MPa ·πι1/2以上，典型的是1. 3MPa ·πι1/2 以上。另外，破坏韧性值，例如可基于JIS R1607，通过压痕断裂法(压子压入法)(IF法) 测定。本发明的玻璃板是通过将由本发明的玻璃构成的玻璃板化学强化而获得。对由本发明的玻璃构成的玻璃板的制造方法无特别限制，例如可以通过将各种原料适量混合，加热至约1400-1600°C且熔融之后，通过消泡、搅拌等均质化，且采用公知的浮法或下引法(熔融法等)、加压法等形成为板状，且退火后切割成所需大小、实施研磨加工而制得。作为化学强化的方法，只要是能够将玻璃板表层的Li2CKNii2O以及熔融盐中的 Na2O, K2O进行离子交换的方法，则无特别限制。例如可有将玻璃板浸渍在加热的硝酸钠 (NaNO3)熔融盐、硝酸钾(KNO3)熔融盐、或这些盐的混合熔融盐中的方法。接着，对本发明的显示装置用玻璃板的制造方法中所用的熔融盐的组成，以摩尔百分比进行说明。硝酸钠(NaNO3)是低温且短时间的化学强化所必要的成分。如果不足10%，则表面压缩应力以及表面压缩应力层的厚度变小。较好是20%以上，更好是40 %以上，特好是 60%以上。硝酸钾(KNO3)不是必要成分，但是为了抑制化学强化特性，可至多含有90%。如果超过90%，则表面压缩应力或表面压缩应力层的厚度可能变小。较好是80%以下，更好
6是60%以下，特好是40%以下。硝酸锂(LiNO3)不是必要成分，但是为了抑制化学强化特性或改善化学强化后的弯曲形状等，可至多含有7%。如果超过7%，则表面压缩应力有可能变小。较好是6%以下，更好是4%以下，特好是2%以下。在玻璃板上形成所需的具有表面压缩应力的化学强化层(表面压缩应力层)的条件根据玻璃板的厚度的不同而不同，但是，在300 450°C的硝酸碱金属熔融盐中浸渍玻璃基板10分钟 4小时是典型的。从经济的观点考虑，较好是在300 425°C，10分钟 2 小时的条件下浸渍玻璃基板。接着，对于本发明的玻璃的组成，如无特别限定，以摩尔百分比表示其含量进行说明。SiO2是形成玻璃骨架的成分，是必要成分。如果不足61%，则作为玻璃的稳定性降低，或化学强化后发生表面粗糙变得容易。较好是61.5%以上，更好是64%以上。如果 SiO2超过72%，则玻璃的粘性增加，熔融性显著降低。较好是70%以下，典型的是68%以下。Al2O3是使离子交换速度提高的成分，是必要成分。如果不足8%，则离子交换速度下降。较好是9%以上，典型的是10%以上。如果Al2O3超过17%，则玻璃的粘性变高，难以均质地熔融，或化学强化后发生表面粗糙变得容易。较好的是15%以下，更好的是14% 以下，典型的是13%以下。Li2O为通过离子交换形成表面压缩应力层，或提高玻璃的熔融性的成分，是必要成分。如果不足6%，则难以通过离子交换形成所需的表面压缩应力层。较好是7%以上， 典型的是8%以上。Li20/%0为0. 6以上时，较好是10%以上，Li20/%0为0. 7以上时，较好是12%以上。如果Li2O超过18%，则耐气候性降低，或化学强化后发生表面粗糙变得容易。较好是16%以下，典型的是14%以下。Na2O为通过离子交换形成表面压缩应力层，或提高玻璃的熔融性的成分，是必要成分。如果不足2%，则难以通过离子交换形成所需的表面压缩应力层。较好是3%以上， 典型的是4%以上。如果Na2O超过15%，则耐气候性降低，或化学强化后发生表面粗糙变得容易。较好是13%以下，典型的是12%以下。如果希望表面压缩应力更大，则Li20/R20为 0.6以上时，较好是10%以下，Li2OA2O为0.7以上时，较好是6%以下。K2O不是必要成分，但是为了提高熔融性等，可至多含有8%。如果K2O超过8%，则耐气候性降低，或化学强化后发生表面粗糙变得容易。较好是7%以下，典型的是6%以下。 Li20/R20为0. 6以上时，较好是6%以下，更好是3%以下，典型的是不含K2O且Li20/R20为 0. 7以上时，较好是3%以下，典型的是不含有K20。另外，含有K2O时，较好是1 %以上，更好是2. 5%以上。Li2CKNii2O以及K2O的合计的含量不足15%时，无法获得所需的离子交换特性。 较好的是16%以上，更好的是17%以上。如果超过25%，则玻璃的以耐气候性为代表的化学耐久性降低。较好是以下，典型的是23%以下。Li20/R20为0.6以上时，较好是22%以下。为了通过低温且短时间的化学强化显示足够的强度，Li20/R20必需在0. 35以上且 0.8以下的范围内。更好是在0.4以上。在该情况下，可以使Li20/R20在0.7以下。在想通过化学强化获得更加充分的强度时，Li20/R20较好为0.6以上，更好为0.7以上。MgO以及CaO均不是必要成分，但是为了提高玻璃的熔融性等，分别可以为6%以下，合计含量最多可以为9%。如果合计含量超过9%，则阻碍离子交换，无法形成所需的表面压缩应力层，或者玻璃受损变得容易。较好是8%以下，典型的是5%以下。希望提高熔化性等时，较好是含有MgO。此时，MgO的含量较好是以上。另外，CaO较强阻碍离子交换，因此即使含有，6%以下为好。TiO2不是必要成分，但是为了提高玻璃的耐气候性以及熔化性，可至多含有4%。 如果超过4%，则玻璃受损变得容易，或者可能引起分相现象变得容易。较好是2%以下， Li20/%0为0. 7以上等时，较好是以下。不是必要成分，但是为了提高玻璃的耐气候性以及熔化性等，可至多含有 2.5%。如果超过2.5%，则玻璃受损变得容易，或者可能引起分相现象变得容易。较好是 2%以下，典型的是1.5%以下。另外，，以质量百分比表示，典型的是5%以下。本发明的玻璃实质上由上述成分形成，但在不损害本发明的目的的范围内，可以含有其他成分。包含这样的成分的情况下，这些成分的含量之和较好是在10%以下，典型的是5%以下。以下，对上述的其他的成分举例说明。SrO以及BaO均是降低离子交换速度的效果明显的成分，所以不含有，或者即使含有，其合计含量不足较好。对于化03，为了提高高温下的熔融性或玻璃强度，例如有时可以至多含有1%。如果超过1%，则难以获得均质的玻璃，玻璃的成形也可能变得困难。典型的是不含有化03。作为熔融玻璃时的澄清剂，可适当含有SO3、氯化物、氟化物等。但是，为了提高显示装置的视觉辨认度，较好是尽量减少在可见光区域内具有吸收性的作为狗203、NiO, Cr2O3 等原料中的杂质混入的成分，各个以质量百分比表示，较好是0. 15 %以下，更好是0. 05 % 以下。作为本发明的显示装置，作为便携式设备，典型的是手机、便携式信息终端(PDA)、 智能手机、笔记本电脑、车载导航装置等。作为不移动的设备，可例举液晶电视机、等离子电视机等的薄型电视机(也包含3D电视机)、台式·个人电脑等显示器或监控用显示器。此外，从另外的观点来看，还可例举触摸屏。实施例准备由具有表1的SW2至化03的栏中以摩尔百分比表示的组成的玻璃Gl G6、 G51 G55形成，且大小为40mmX40mm、厚度为0. 8mm的玻璃板。Gl G6为本发明玻璃的实施例，G51 G55为比较例。另外，表中的Li/R为Li20/%0。玻璃Gl G6、G51 GM被如下所述制得所述玻璃板。即，适当选择氧化物、氢氧化物、碳酸盐、硝酸盐等通常使用的玻璃原料，称重使其达到作为玻璃为400g，另外，对添加了没有表示在前述组成中的，以SO3换算相当于0. 2质量％的硫酸钠的混合物进行混合。接着，将其放入钼制坩锅中，并投放到1600°C的电阻加热式电炉中进行3小时熔融、消泡、均质化后，倒入到模具中，在预定的温度下退火、且获得玻璃块。将该玻璃块切割、磨削，最后将双面加工为镜面，获得大小为40mmX40mm、且厚度为0. 8mm的玻璃板。对于制得的玻璃板，基于JIS R1607，通过IF法(压痕断裂法)测定破坏韧性值 Kctl(单位MPa · m1/2)。S卩、采用维氏硬度计，以压入负荷为^gf、保持时间为15秒的条件导入压痕，维持15秒后，用试验机附带的显微镜测定压痕的对角线长度和裂痕长度，如此重复10次，通过下述式算出破坏韧性值。破坏韧性值=0.026X (EXP)172XaX(Γ3/2。其中，E为杨氏模量，该模量是通过对于厚度为4 10mm，大小约为4cmX 4cm的玻璃板、以超声波脉冲法测得。另外，P为压入负荷(单位N)，a(单位m)为压痕的对角线长度的平均的一半，c (单位m)为裂痕长度的平均的一半。结果示于表1。由此可知，本发明的玻璃的破坏韧性值大、超过0. 85Mpa · m1/20表1
权利要求
1.显示装置用玻璃，其特征在于，以下述氧化物为基准且以摩尔百分比表示时，含有 61 72% 的 Si02、8 17% 的 Al203、6 18% 的 Li20、2 15% 的 Na20、0 8% 的 K20、0 6% 的 Mg0、0 6% 的 CaO,0 4% 的 Ti02、0 2. 5% 的 ZrO2, Li2O^Na2O 以及 K2O 的合计 R2O 的含量为15 25%, Li2O的含量和R2O的比Li20/%0为0. 35 0. 8，MgO和CaO的含量的合计为0 9%。
2.如权利要求1所述的显示装置用玻璃，其特征在于，SiO2*68%以下、Al2O3为15% 以下、Li2O为16%以下、Nei2O为13%以下、K2O为7%以下、MgO为0 5%、Ca0为0 5%、 TiO2 为 0 2%，为 16 23%，Li20/R20 为 0. 4 以上。
3.如权利要求1所述的显示装置用玻璃，其特征在于，SiO2*70%以下、Al2O3为15% 以下、Li2O为10%以上、Nei2O为10%以下、K2O为0 6%,R2O为22%以下，Li20/%0为0. 6 以上。
4.如权利要求1所述的显示装置用玻璃，其特征在于，SiO2*68%以下、Al2O3为15% 以下、Li2O为12%以上、Nei2O为6%以下、K2O为0 3%、Mg0为以上、CaO为0 2%， 1102为0 1%，&0 为 22% 以下，Li20/%0 为 0.7 以上。
5.如权利要求1、2、3或4所述的显示装置用玻璃，其特征在于，其破坏韧性值为0.85MPa · m1/2。
6.玻璃板，通过浮法或熔融法制得，其特征在于，由权利要求1 5中任一项所述的显示装置用玻璃构成。
7.显示装置用玻璃板，通过对由权利要求1 6中任一项所述的显示装置用玻璃构成的玻璃板进行化学强化处理而获得。
8.如权利要求7所述的显示装置用玻璃板，其特征在于，所述玻璃板是通过浮法或熔融法而制得的，且其表面为未研磨的火抛光面。
9.如权利要求7或8所述的显示装置用玻璃板，其特征在于，其破坏韧性值为1.OMPa · m1/2。
10.显示装置用玻璃板的制造方法，该制造方法是将由显示装置用玻璃构成的玻璃板浸渍于熔融盐中进行化学强化处理的显示装置用玻璃板的制造方法，所述显示装置用玻璃是由以下述氧化物为基准且以摩尔百分比表示时，含有61 72%的Si02、8 17%的 Al203、6 18% 的 Li20,2 15% 的 Na20、0 8% 的 K20、0 6% 的 Mg0、0 6% 的 Ca0、0 4%的Ti02、0 2. 5%的ZrO2, Li2O, Na2O以及K2O的合计R2O的含量为15 25%, Li2O的含量和的比Li20/R20为0. 35 0. 8，MgO和CaO的含量的合计为0 9%的玻璃；其特征在于，熔融盐的组成，以摩尔百分比表示，LiNO3为0 7%、NaN03为10 100%、KN03为 0 90%。
11.如权利要求10所述的显示装置用玻璃板的制造方法，其特征在于，所述化学强化处理为将所述玻璃板浸渍在温度为425°c以下的熔融盐中，进行2小时以下的浸渍的处理。
12.显示装置，该装置为具备覆盖玻璃的显示装置，其特征在于，所述覆盖玻璃为权利要求7、8或9所述的显示装置用玻璃板。
13.便携式设备，其特征在于，具备权利要求12所述的显示装置。
14.电视机，其特征在于，具备权利要求12所述的显示装置。
15.触摸屏，其特征在于，具备权利要求12所述的显示装置。
16.显示装置用框体，该框体是容纳显示装置的框体，其特征在于，具备权利要求7、8 或9所述的显示装置用玻璃板。全文摘要
本发明提供能在低温且短时间进行化学强化的显示装置用玻璃。该显示装置用玻璃，以下述氧化物为基准且以摩尔百分比表示时，含有61～72％的SiO2、8～17％的Al2O3、6～18％的Li2O、2～15％的Na2O、0～8％的K2O、0～6％的MgO、0～6％的CaO、0～4％的TiO2、0～2.5％的ZrO2，Li2O、Na2O以及K2O的合计R2O的含量为15～25％，Li2O的含量和R2O的比Li2O/R2O为0.35～0.8，MgO和CaO的含量的合计为0～9％。
文档编号C03C3/087GK102363567SQ20111017779
公开日2012年2月29日 申请日期2011年6月17日 优先权日2010年6月18日
发明者中岛哲也, 大原盛辉, 长嵨达雄 申请人:旭硝子株式会社