化学强化玻璃板、保护玻璃、带触控传感器的化学强化玻璃及显示装置制造方法
【专利摘要】一种化学强化玻璃板，其为具有正主面和背主面以及该正主面与背主面间的端面、进行了化学强化处理、大致呈矩形的化学强化玻璃板，其中，表面压应力为800MPa以上，并且，内部拉应力层的拉应力为42MPa以下。
【专利说明】化学强化玻璃板、保护玻璃、带触控传感器的化学强化玻璃 及显示装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及适合于手机、便携信息终端（PDA)、平板PC等移动设备、触控面板、大 型液晶电视机等大型薄型电视机、车载仪表显示装置等显示装置的保护玻璃等的化学强化 玻璃板。
【背景技术】
[0002] 近年来，对于手机、PDA、平板PC等移动设备、触控面板、液晶电视机等显示装置而 言，使用用于保护显示器并且改善美观的保护玻璃的情况增多。另外，有时会对液晶电视机 等薄型电视机的保护玻璃等进行例如具有防反射、防止冲击破损、屏蔽电磁波、屏蔽近红外 线、修正色调等功能的膜的形成等表面加工。
[0003] 对于这样的显示装置，为了减小薄型设计所产生的差异并且减小负担以便于移 动，要求轻量化、薄型化。因此，在显示器保护用途中使用的保护玻璃也要求减薄。但是，如 果减薄保护玻璃的厚度，则强度降低，在固定型设备的情况下，有时会由于物体的飞来、落 下所产生的冲击而使保护玻璃自身破裂，或者，在便携设备的情况下，有时会由于使用中的 落下等而使保护玻璃自身破裂，存在无法发挥保护显示装置这样的原来的作用的问题。
[0004] 为了解决上述问题，考虑提高保护玻璃的强度，作为其方法，一般已知在玻璃表面 上形成压应力层的方法。
[0005] 作为在玻璃表面上形成压应力层的方法，代表的方法是利用风冷等将加热至软化 点附近的玻璃板表面快速冷却的风冷强化法（物理强化法）和在玻璃化转变温度以下的温 度下利用离子交换将玻璃板表面的离子半径小的碱金属离子（典型地为Li离子、Na离子） 交换为离子半径更大的碱离子（典型地为K离子）的化学强化法。
[0006] 如前所述，要求保护玻璃的厚度要薄。但是，在对作为保护玻璃所要求的、厚度小 于2mm的薄玻璃板应用风冷强化法时，难以产生表面与内部的温度差，因此，难以形成压应 力层，无法得到作为目标的高强度这样的特性。因此，通常使用通过化学强化法进行了强化 的保护玻璃。
[0007] 作为这样的保护玻璃，广泛使用对钠钙玻璃进行化学强化而得到的保护玻璃（例 如，参考专利文献1)。
[0008] 钠钙玻璃价格低廉，并且具有能够使通过化学强化形成在玻璃表面上的压应力层 的表面压应力S为550MPa以上的特征，但存在难以使压应力层的厚度D0L (以下，有时也称 为压应力层深度）为20 iim以上的问题。另外，后述的例28的玻璃为钠钙玻璃。
[0009] 因此，提出了对与钠钙玻璃不同的Si02-Al203-Na20系玻璃进行化学强化而得到的 玻璃作为这样的保护玻璃（例如，参考专利文献2、3)。
[0010] 上述Si02-Al203-Na20系玻璃具有不仅能够使上述S为550MPa以上、而且也能够使 上述D0L为20 ii m以上的特征。
[0011] 另外，迄今为止已知具有触控面板功能的显示装置（例如，手机、便携信息终端 (PDA)、平板PC等）。这样的显示装置通过将搭载有触控传感器的玻璃基板配置到液晶显示 器（LCD)上并进一步在其上搭载化学强化玻璃作为保护玻璃来构成（图33(a))。
[0012] 近年来，如专利文献4所述，为了进一步轻量化、薄型化，开发了通过将触控传感 器直接搭载到化学强化玻璃上而省略玻璃基板并将搭载有触控传感器的化学强化玻璃配 置到液晶显示器（IXD)上的、所谓二合一（2-in-l)方式的显示装置（图33(b))。
[0013] 作为这样的二合一方式的显示装置中使用的带触控传感器的化学强化玻璃，有三 种化学强化玻璃正在流通。第一种是压应力层的表面压应力S为500MPa、压应力层深度D0L 为9 y m的化学强化玻璃，第二种是压应力层的表面压应力S为722MPa、压应力层深度D0L 为32 y m的化学强化玻璃，第三种是压应力层的表面压应力S为623MPa、压应力层深度D0L 为19 iim的化学强化玻璃。
[0014] 现有技术文献
[0015] 专利文献
[0016] 专利文献1 :日本特开2007-11210号公报
[0017] 专利文献2 :美国专利申请公开第2009/0298669号说明书
[0018] 专利文献3 :美国专利申请公开第2008/0286548号说明书
[0019] 专利文献4 :日本特开2011-197708号公报
【发明内容】
[0020] 发明所要解决的问题
[0021] 移动设备从手、口袋、包中掉落而使其保护玻璃产生伤痕（压痕）的机会多，另外， 也有时会踩到掉落的移动设备或者在将移动设备装入口袋中的状态下坐在移动设备上面， 因此，对保护玻璃施加大的负荷的机会也多。
[0022] 以往使用的保护玻璃的表面压应力S为650?750MPa，但鉴于如上所述施加大的 负荷的可能性，近年来，要求表面压应力S比650?750MPa大的保护玻璃。
[0023] 这样施加于保护玻璃的负荷在各种各样的情况下发生。结果，保护玻璃有时会产 生破损，但破损的方式在各个情况下有所不同。本发明人对这些破损的方式进行了分析，结 果发现，破损的方式可以分为下述四种方式。
[0024] (A)保护玻璃的正面侧周缘
[0025] 该现象容易由于在移动设备落下到地面等时移动设备的周缘碰撞到小的物体而 产生。
[0026] (B)保护玻璃的背面侧周缘
[0027] 该现象容易由于在移动设备落下到地面等时移动设备的周缘碰撞到大的物体而 产生。
[0028] (C)保护玻璃的背面侧主面
[0029] 该现象容易由于在移动设备落下到地面等时移动设备的主面碰撞到曲率半径大 的近似球面状的物体而产生。
[0030] (D)保护玻璃的正面侧主面
[0031] 该现象容易由于在移动设备落下到地面等时移动设备的主面碰撞到存在于地面 等上的锐利的砂、石头等而产生。
[0032] 其中，关于（D)的破损，本发明人有下述发现。即，自保护玻璃的正面侧主面产生 的破损容易在该主面碰撞到锐利的物体时产生，因此，会产生裂纹穿透表面压应力层而到 达内部拉应力层的结果。因此，即使增大如上提出的表面压应力S的值，也难以减少（D)的 破损。另外，即使增大表面压应力层的厚度DOL，D0L的值最多也就是100 iim左右，无法完 全防止由于与锐利的物体碰撞而产生的裂纹穿透表面压应力层。
[0033] 在更广泛地使用这样的大大小小的显示装置时，与使用少时相比，保护玻璃产生 破损的情况多样化。
[0034] 本发明的目的在于提供应对这样的多样化情况而不易产生破损的化学强化玻璃 板、保护玻璃、带触控传感器的化学强化玻璃。另外，为了对多种破损情况进行说明，列举了 保护玻璃的例子作为一例，但本发明不限于此。
[0035] 用于解决问题的手段
[0036] 本发明人在对显示装置中使用的保护玻璃和带触控传感器的化学强化玻璃的破 损方式进行考察、研究的基础上发现，保护玻璃等的破损方式分为上述四种方式，从而完成 了本发明。以下，参考图15对四种破损方式更详细地进行说明。另外，在本说明书中，带触 控传感器的化学强化玻璃是指搭载有触控传感器的化学强化玻璃，在仅称为化学强化玻璃 时，是指未搭载触控传感器的化学强化玻璃自身。
[0037] (A)保护玻璃的正面侧周缘
[0038] 保护玻璃的正面侧周缘的破损也称为赫兹断裂（赫兹裂纹破裂），是在对保护玻 璃等的端面施加冲击时以产生在冲击面（端面）上的被称为赫兹圆锥的圆锥形断面为起点 发生断裂的破损。对于该保护玻璃的正面侧周缘的破损，可以通过后述的赫兹破裂试验和 四点弯曲试验来测定其耐性。
[0039] (B)保护玻璃的背面侧周缘
[0040] 保护玻璃的背面侧周缘的破损是在对保护玻璃的端面施加冲击时以因产生在与 冲击面相反的一侧的非冲击面（端面）上的内部拉应力而产生的伤痕为起点发生断裂的破 损。对于该保护玻璃的背面侧周缘的破损，可以通过后述的背面破裂试验和四点弯曲试验 来测定其耐性。
[0041] (C)保护玻璃的背面侧主面
[0042] 保护玻璃的背面侧主面的破损是在对保护玻璃的主面施加冲击时以因产生在与 冲击面相反的一侧的非冲击面（主面）上的内部拉应力而产生的伤痕为起点发生断裂的破 损。对于该保护玻璃的背面侧主面的破损，可以通过后述的落球试验来测定其耐性。
[0043] (D)保护玻璃等的正面侧主面
[0044] 保护玻璃的正面侧主面的破损是在对保护玻璃的主面施加冲击时以穿透压应力 层的伤痕为起点而产生使玻璃以较慢的速度破裂的慢速裂纹所引起的破裂（以下，将这样 的玻璃的破裂方式也称为慢速裂纹破裂）。该慢速裂纹破裂是破裂碎片一般较少、最典型地 为自断裂起点延伸出一条裂纹而使带触控传感器的化学强化玻璃破裂为两片的现象，是在 手机、便携信息终端（PDA)、平板PC等具有触控面板功能的显示装置的保护玻璃等中典型 地观察到的破裂。
[0045] 手机、便携信息终端等是使用者随身携带的设备，因此，由于落下等而受到冲击的 可能性高，与产生穿透压应力层的伤痕的物质接触的可能性高。另外，对于平板PC而言，尺 寸典型地为150?350mmX 100?250mm，并且重量为150?lOOOg，尽管尺寸大且重量重， 但也是使用者随身携带的设备。作为使用方法的例子，例如有：在厨房将平板PC立起来边 看菜谱边做料理，或者在会议室将平板PC立起来边看资料边讨论等的使用方式。
[0046] 因此，在使手机、便携信息终端等落下的情况下，或者在误使平板PC落下或使其 倒下的情况下，容易产生穿透表面压应力层的伤痕，从而更容易发生慢速裂纹破裂。
[0047] 在此，以平板PC的保护玻璃中发生的慢速裂纹破裂为例，参考图16?图22对慢 速裂纹破裂进行说明。
[0048] 平板PC以包围图像显示部的方式设置有近似矩形的框架，保护玻璃被支撑于框 架上。如图16所示，在平板PC1落下到地面（浙青混凝土等）上并以保护玻璃2朝下的状 态与浙青混凝土 3中的碎石4上的砂5等接触时，压应力作用于断裂起点0,拉应力作用于 保护玻璃的图像显示部侧（图17(a))。接着，拉应力作用于断裂起点0,裂纹C延伸，保护 玻璃2破裂（图17 (b))。另外，断裂起点有时也产生在保护玻璃的中央部，但框架会限制保 护玻璃的弯曲，产生在断裂起点的应力增大，因此断裂起点多产生在由框架支撑的区域的 一部分。这种保护玻璃2的破裂不限于在落下到地面上的情况下发生，在落下到会议室、起 居室、厨房等的地板面上时也会发生。
[0049] 图18(a)是表示发生了慢速裂纹破裂的平板PC的照片的图，图18(b)是表示从上 方观察断裂起点时的放大照片的图，图18(c)是表示从侧面观察断裂起点时的照片的图。
[0050] 此时的保护玻璃的破裂，由图18(c)的断裂面可知，比压应力层深度深的伤痕成 为断裂起点。在图18(a)和图18(b)中，自断裂起点延伸出一条裂纹而使保护玻璃破裂为 两片。进一步观察该图18(c)所示的断裂面时，在比压应力层深度深的断裂起点的周围，观 察到如镜子般光滑的镜面半径（mirror radius)长的镜面（mirror)。
[0051] 图19是示意性地表示图18(c)的断裂面的图。断裂面反映出断裂的过程即断裂 起点、断裂的进行方向、断裂是缓慢进行还是快速进行等因素。根据该慢速裂纹破裂的断裂 面分析，镜面半径长的镜面意味着以小的应力使断裂进行，这样的光滑的断裂面意味着裂 纹以比音速慢得多的速度缓慢地增长。因此，根据图18(c)的断裂面可知，在保护玻璃中形 成比压应力层深度深的起点后，裂纹缓慢增长，以小的应力使断裂进行。由于这样的慢速裂 纹破裂而破裂的保护玻璃的破裂碎片达到数片至（根据情况）数十片。典型地为2片至20 片，自图18(a)和（b)所示的断裂起点延伸出一条裂纹而使保护玻璃破裂为两片的例子是 慢速裂纹破裂的象征性的例子。
[0052] 是否为慢速裂纹破裂以下述方式更细微地进行辨别。首先，如果看不出断裂起点， 则不能称为慢速裂纹破裂。另外，在通过对该断裂起点附近进行观察而确认到穿透压应力 层的伤痕、即比压应力层深度深的伤痕为断裂起点的情况下，为慢速裂纹破裂。另外，在镜 面半径长、断裂截面为镜面且未观察到雾状面、锯齿面的情况下，为慢速裂纹破裂。
[0053] 接着，为了与慢速裂纹破裂进行对比，对于不是慢速裂纹破裂的保护玻璃的破裂 方式（以下，也称为非慢速裂纹破裂）进行说明。作为非慢速裂纹破裂，对于将努普压头压 入玻璃表面而产生的保护玻璃的破裂进行说明。图20是表示从侧面观察非慢速裂纹破裂 所致的保护玻璃的断裂起点时的照片的图，图21是示意性地表示图20的断裂面的图。
[0054] 观察该非慢速裂纹破裂的断裂面时，在压应力层内形成断裂起点，在周围观察到 如镜子般光滑的镜面半径短的镜面，进而在镜面的周围存在雾状面（mist)。根据该非慢速 裂纹破裂的断裂面分析，镜面半径短的镜面意味着以大的应力使断裂进行，雾状面意味着 裂纹快速增长。因此，根据图20的断裂面可知，在保护玻璃中形成比压应力层深度浅的断 裂起点后，以大的应力使断裂进行，裂纹快速增长。发生非慢速裂纹破裂时，如图22所示， 保护玻璃由于以蜘蛛网状延伸的多条裂纹而成为多片（20片以上）的玻璃片（以下，将这 样的破裂方式也称为蛛网状破裂）。由此可知，慢速裂纹破裂和非慢速裂纹破裂以完全不同 的模式产生断裂。
[0055] 对于慢速裂纹破裂而言，断裂起点产生在超过压应力层的区域、即内部拉应力层 (伤痕的深度典型地为数十微米至数百微米，由化学强化产生的压应力层为数微米至数十 微米）中，因此，在容易发生慢速裂纹破裂的显示装置中，需要选择具有耐慢速裂纹破裂性 强的机械特性的化学强化玻璃。对于该慢速裂纹破裂（保护玻璃的正面侧主面的破损），可 以通过后述的锥形金刚石压头试验和砂纸落球试验来测定其耐性。另外，非慢速裂纹破裂 是为了与慢速裂纹破裂进行对比而强制发生的断裂模式，不是归类于上述四种方式中的破 损方式。
[0056] 本发明的化学强化玻璃板、保护玻璃、带触控传感器的化学强化玻璃及显示装置 能够抑制因上述四种破损方式中的任意一种方式引起的破裂。本发明提供下述方式。
[0057] (1) -种化学强化玻璃板，其为具有正主面和背主面以及该正主面与背主面间的 端面、进行了化学强化处理、大致呈矩形的化学强化玻璃板，其中，
[0058] 表面压应力为800MPa以上，并且，内部拉应力为42MPa以下。
[0059] (2)如⑴所述的化学强化玻璃板，其中，
[0060] 表面压应力为850MPa以上，内部拉应力为42MPa以下，并且，
[0061] 在所述端面中设置有倒角部，在所述端面中的、自与所述倒角部相邻的主面起在 板厚方向上的距离为板厚的1/5以内的部分，蚀刻后在蚀刻面上不存在深度超过20 y m的 凹坑。
[0062] (3)如⑵所述的化学强化玻璃板，其中，表面压应力层的厚度为20?35 iim，板 厚为0? 5謹以上。
[0063] (4)如⑶所述的化学强化玻璃板，其中，表面压应力为850?1200MPa，表面压应 力层的厚度为20?35 ii m，内部拉应力为25?42MPa，板厚为0? 5?1. 5mm。
[0064] (5)如⑷所述的化学强化玻璃板，其中，表面压应力为900?llOOMPa，表面压应 力层的厚度为25?30 iim，内部拉应力为30?40MPa，板厚为0.7?1. 1mm。
[0065] (6) -种化学强化玻璃板，其为具有正主面和背主面以及该正主面与背主面间的 端面、进行了化学强化处理、大致呈矩形的化学强化玻璃板，其中，
[0066] 在所述端面中的、自与设置在所述端面中的倒角部相邻的主面起在板厚方向上的 距离为板厚的1/5以内的部分存在的潜伤的深度相对于表面压应力层的厚度D0L的比为 0. 9以下。
[0067] (7)如（6)所述的化学强化玻璃板，其中，表面压应力为850MPa以上，内部拉应力 为42MPa以下。
[0068] (8)如（1)?（7)中任一项所述的化学强化玻璃板，其中，以基于下述氧化物的摩 尔百分率计，含有56?75%的Si0 2、5?20%的Al203、8?22%的Na20、0?10%的K 20、 0 ?14%的 Mg0、0 ?5%的 Zr02、0 ?5%的 CaO。
[0069] (9)如⑶所述的化学强化玻璃板，其中，从Si02含量中减去MgO含量而得到的差 为64%以下。
[0070] (10)如⑶或（9)所述的化学强化玻璃板，其中，从A1203含量中减去MgO含量而 得到的差为9%以下。
[0071] (11)如⑶?（10)中任一项所述的化学强化玻璃板，其中，从Na20含量中减去 A1 203含量而得到的差小于5%。
[0072] (12)如⑶?（11)中任一项所述的化学强化玻璃板，其中，Si02、Al 203、Na20、Mg0 和B203的含量的合计为98%以上。
[0073] (13)如⑶?（12)中任一项所述的化学强化玻璃板，其中，Si02、A1 203、Na20和 MgO的含量的合计为98%以上。
[0074] (14) -种显示装置，其具有（1)?（13)中任一项所述的化学强化玻璃板作为保护 玻璃。
[0075] (15) -种带触控传感器的化学强化玻璃，其具备触控传感器和搭载该触控传感器 的（1)所述的化学强化玻璃板，其中，
[0076] 所述化学强化玻璃板的表面压应力为800MPa以上，并且，内部拉应力为8MPa以上 且40MPa以下。
[0077] (16)如（15)所述的带触控传感器的化学强化玻璃，其中，表面压应力为900MPa以 上，内部拉应力为9MPa以上。
[0078] (17)如（15)或（16)所述的带触控传感器的化学强化玻璃，其中，将所述化学强化 玻璃板在温度90°C、0. 1摩尔％的盐酸中浸渍20小时后的减重为lmg/cm2以下。
[0079] (18)如（15)?（17)中任一项所述的带触控传感器的化学强化玻璃，其中，压应力 层的深度为15 ym以上。
[0080] (19)如（15)?（18)中任一项所述的带触控传感器的化学强化玻璃，其中，所述化 学强化玻璃板的板厚为1. 5mm以下。
[0081] (20) -种显示装置，其具备（15)?（19)中任一项所述的带触控传感器的化学强 化玻璃。
[0082] 发明效果
[0083] 根据本发明，能够得到能耐受多种破损情况的化学强化玻璃板、保护玻璃、带触控 传感器的化学强化玻璃及显示装置。
【专利附图】
【附图说明】
[0084] 图1是本发明的第一实施方式的化学强化玻璃板的局部侧截面图。
[0085] 图2是本发明的第一实施方式的化学强化玻璃板的局部侧截面图。
[0086] 图3是本发明的第一实施方式的化学强化玻璃板的局部侧截面图。
[0087] 图4是表示本发明的第二实施方式的化学强化玻璃板的制造方法的侧截面图。
[0088] 图5是表示本发明的第二实施方式的化学强化玻璃板的制造方法的侧截面图。
[0089] 图6是表示本发明的第二实施方式的化学强化玻璃板的制造方法的侧截面图。 [0090] 图7是表示本发明的第三实施方式的化学强化玻璃板的制造方法的侧截面图。 [0091] 图8是表示本发明的第三实施方式的化学强化玻璃板的制造方法的侧截面图。
[0092] 图9是表示本发明的第三实施方式的化学强化玻璃板的制造方法的侧截面图。
[0093] 图10是表示本发明的第四实施方式的化学强化玻璃板的制造方法的侧截面图。
[0094] 图11是表示本发明的第四实施方式的化学强化玻璃板的制造方法的侧截面图。
[0095] 图12是构成本发明的第五实施方式的带触控传感器的化学强化玻璃的主要部分 的俯视图。
[0096] 图13是图12的A-A线截面图。
[0097] 图14是对本发明的第六实施方式的带触控传感器的化学强化玻璃的制造方法进 行说明的图。
[0098] 图15是对保护玻璃等中发生的四种破损的方式进行说明的图。
[0099] 图16是表示在平板PC落下时保护玻璃发生慢速裂纹破裂的状况的示意图。
[0100] 图17是示意性地表示慢速裂纹破裂的发生机制的图，（a)是表示断裂起点的图， (b)是表示裂纹的图。
[0101] 图18(a)是表示发生了慢速裂纹破裂的带触控传感器功能的平板PC的照片的图， 图18(b)是表示从上方观察断裂起点时的放大照片的图，图18(c)是表示从侧面观察断裂 起点时的照片的图。
[0102] 图19是示意性地表示图18(c)的断裂面的图。
[0103] 图20是表示从侧面观察发生了非慢速裂纹破裂的保护玻璃的断裂起点时的照片 的图。
[0104] 图21是示意性地表示图20的断裂面的图。
[0105] 图22是表示发生了蛛网状破裂的保护玻璃的照片的图。
[0106] 图23是砂纸落球试验的示意图。
[0107] 图24是示意性地表示在图23的砂纸落球试验中的化学强化玻璃发生破裂的机制 的图，（a)是表示断裂起点的图，（b)是表示裂纹的图。
[0108] 图25(a)是表示在将化学强化玻璃配置在由花岗岩构成的基台上并使化学强化 玻璃的上表面与P30的砂纸的摩擦面接触的状态下使〇0. 75英寸、4g的不锈钢性的球体从 17cm的高度落下而发生了慢速裂纹破裂的保护玻璃的照片的图，图25(b)是表示从侧面观 察断裂起点时的照片的图。
[0109] 图26 (a)是表示P30的砂纸的放大照片的图，图26 (b)是表示浙青混凝土的放大 照片的图，图26(c)是表示P30的砂纸尖端的角度分布和砂的尖端的角度分布的图。
[0110] 图27是表示由四棱锥压头压入试验得到的内部拉应力T与载荷F5(l的关系性的 图。
[0111] 图28是表示由四点弯曲试验得到的表面压应力S与弯曲强度的关系性的图。
[0112] 图29是表示由落球试验得到的表面压应力S与断裂能的关系性的图。
[0113] 图30是表示由四点弯曲试验得到的表面压应力层的厚度D0L与弯曲强度的关系 性的图。
[0114] 图31是表示本发明的一个方式的化学强化玻璃板的四点弯曲强度的韦伯图。
[0115] 图32 (a)是表不赫兹破裂试验的结果的图，图32 (b)是表不背面破裂试验的结果 的图，图32(c)是表示落球试验的结果的图，图32(d)是表示砂纸落球试验的结果的图。
[0116] 图33(a)是表示现有的具有触控面板功能的显示装置的示意图，图33(b)是二合 一方式的显示装置的示意图。
【具体实施方式】
[0117] 如上所述，本发明人发现了保护玻璃的破损方式可以分为下述四种，并且发现了 对（A)保护玻璃的正面侧周缘、（B)保护玻璃的背面侧周缘、（C)保护玻璃的背面侧主面、 (D)保护玻璃的正面侧主面这四种破损方式中的任意一种方式均具有高强度的化学强化玻 3? 〇
[0118] 从⑶的破损的观点考虑，通过使内部拉应力T为42MPa以下，能够减小破损的程 度。内部拉应力T优选为40MPa以下，更优选为37MPa以下，更优选为35MPa，进一步优选为 34MPa以下，特别优选为30MPa。内部拉应力T过小时，无法增大表面压应力S、压应力层深 度，因此，无法综合性地提高强度。因此，内部拉应力T的下限为3MPa以上，优选为8MPa以 上，更优选为9MPa以上，进一步优选为lOMPa以上。
[0119] 从（D)的破损的观点考虑，关于玻璃的耐性，从是否会在玻璃表面上残留伤痕的 观点考虑，何种物质与玻璃接触是很重要的。特别是与（主要由310 2等形成的）砂等硬的 物质接触时，这些物质会压入玻璃表面而残留压痕以及由此产生的裂纹或者擦伤。此时，从 是否会由该伤痕产生裂纹的观点考虑，所接触的物质的角度是很重要的。
[0120] 到目前为止，关于保护玻璃等的对裂纹产生的耐性，一直使用维氏压头来进行试 验，但本发明人认为应当在使用角度更锐利的压头的情况下时分出裂纹产生的优劣，因此， 使用进行了化学强化处理以使得内部拉应力T不同的多个样品，测定了在使用维氏硬度计 中顶角为110°的锥形金刚石压头施加载荷时发生断裂的概率达到50%时的载荷F 5(l(单 位：kgf)。另外，该测定使用Future-tech制造的维氏硬度计FLC-50V来实施。
[0121] 将表示由上述的四棱锥压头压入试验得到的内部拉应力T与F5(l的关系性的图示 于图27中。内部拉应力T越大，则在越小的载荷下发生断裂。由该测定结果确认，为了抑 制（D)的破损，优选内部拉应力T更低。
[0122] 另外，作为用于重现（D)保护玻璃的正面侧主面的破损的方法，本发明人发现了 与锥形金刚石压头试验不同的以下说明的砂纸落球试验。
[0123] 如图23所示，砂纸落球试验为如下试验：将表面形成有压应力层的化学强化玻璃 320配置于基台331上，使化学强化玻璃320与包含大小为压应力层深度以上的研磨材料的 砂纸332的摩擦面332a接触，使铁球等球体333从上方落下。此时，砂纸332优选配置于 化学强化玻璃320的上方，化学强化玻璃320的上表面330a与砂纸332的摩擦面332a接 触，球体333落下到砂纸332的与摩擦面332a相反的一侧的表面332b上。
[0124] 作为基台331，优选由花岗岩这样的硬石形成。由此，能够排除容易产生成为断裂 起点的伤痕的由框架支撑的保护玻璃的区域这样的应力集中部位（応力〇逃(f場）。但是， 基台331的材质的弹性模量、挠度可以根据目的来改变，可以适当选择直材（7卜 >一卜 材）、玻璃、中央被挖空的框架等。
[0125] 砂纸不限于研磨纸（砂纸、JIS R6252 :2006)，包括在基材上利用胶粘剂涂装有 研磨材料的研磨纸或与其相当的研磨纸，例如包括研磨布（JIS R6251 :2006)、耐水研磨纸 (JIS R6253 :2006)等。
[0126] 在砂纸332中，根据所含的研磨材料的粒度，存在P12?P2500号（JIS R6252、 2006)。研磨材料典型地为氧化铝、碳化硅。如果将浙青混凝土中含有的砂的粒径假定为 0? 06mm?1mm，则作为砂纸332中含有的研磨材料的粒度，P30?P600大致与此对应。
[0127] 例如，如果将压应力层的深度假定为30 ym，则作为含有比压应力层深度大的研 磨材料的砂纸，可选择 P30(D3 :710iim)、P100(D3 :180iim)、P320(d3 :66.8iim)、P600(d3 : 43. 0 u m)等砂纸。
[0128] 球体333的材质、重量可以根据目的来改变，典型地，使用不锈钢制的4?150g的 不锈钢球。
[0129] 这样，通过使球体333落下到配置于基台331上的化学强化玻璃320上，利用砂纸 332中含有的研磨材料在化学强化玻璃320的上表面330a侧的比压应力层深的部位产生断 裂起点0。
[0130] 此时，压应力作用于断裂起点0,拉应力作用于其周围（图24(a))。接着，拉应力 作用于断裂起点〇,裂纹C延伸，保护玻璃破裂（图24 (b))。即，虽然断裂起点的表面存在 上表面与下表面的差异，但以与图17(a)和（b)中说明的慢速裂纹破裂相同的机制发生破 裂。
[0131] 图25 (a)是表示在将化学强化玻璃320配置在由花岗岩构成的基台上并使化学强 化玻璃320的上表面与P30的砂纸332的摩擦面接触的状态下使00. 75英寸、4g的由不 锈钢构成的球体333从17cm的高度落下而发生了慢速裂纹破裂的保护玻璃的照片的图，图 25(b)是表示从侧面观察断裂起点时的照片的图。
[0132] 化学强化玻璃中，一条裂纹延伸而使保护玻璃破裂为两片，另外，图25(b)显示出 与图18(c)同样的断裂面，可知以与慢速裂纹破裂相同的机制发生了破裂。
[0133] 图26 (a)是P30的砂纸的放大照片，图26 (b)是浙青混凝土（从横滨采集）的放 大照片，图26(c)是表示P30砂纸尖端的角度分布和砂的尖端的角度分布的图。图26(c) 是分别观测了砂纸的144个部位、砂的149个部位并以横轴表示砂纸或砂的尖端角度、以纵 轴表示频率而得到的图。本发明中，基于P30砂纸中含有的作为研磨材料的氧化铝与浙青 混凝土中含有的碎石等的形状近似性，选择了 P30砂纸。
[0134] 本发明中，进行了如下的砂纸落球试验：将化学强化玻璃配置在由花岗岩构成的 基台上，在使保护玻璃的上表面与P30(JIS R6252、2006)砂纸的摩擦面接触的状态下，使 0 0. 75英寸、29g的由不锈钢构成的球体从上方落下。
[0135] 测定在以下的条件下进行。准备20张将下述的A?E这五种玻璃材料的玻璃A4? E4切割为50mmX 50mm的尺寸并进行研磨而得到的化学强化玻璃，将20张玻璃依次配置在 由花岗岩构成的基台上，在使玻璃的上表面与P30(JIS R6252、2006)砂纸的摩擦面接触的 状态下，使〇〇. 75英寸、29g的由不锈钢构成的球体从上方落下，算出断裂时的落球高度的 简单平均值，将其作为平均断裂高度。
[0136] 另外，玻璃A4?E4具有表1所示的性能。表1和图32(d)中示出了各玻璃的砂 纸落球试验的试验结果。另外，表1中，T表示内部拉应力，S表示表面压应力。另外，玻璃 A1?A4由玻璃材料A形成，玻璃B1?B4由玻璃材料B形成，玻璃C1?C4由玻璃材料C 形成，玻璃D1?D4由玻璃材料D形成，切割为50mmX 50mm，进行研磨，利用#600的砂轮进 行C倒角。然后，对各玻璃进行了化学强化。
[0137] 玻璃材料A具有以下的组成。
【权利要求】
1. 一种化学强化玻璃板，其为具有正主面和背主面以及该正主面与背主面间的端面、 进行了化学强化处理、大致呈矩形的化学强化玻璃板，其中， 表面压应力为800MPa以上，并且，内部拉应力为42MPa以下。
2. 如权利要求1所述的化学强化玻璃板，其中， 表面压应力为850MPa以上，内部拉应力为42MPa以下，并且， 在所述端面中设置有倒角部，在所述端面中的、自与所述倒角部相邻的主面起在板厚 方向上的距离为板厚的1/5以内的部分，蚀刻后在蚀刻面上不存在深度超过20 y m的凹坑。
3. 如权利要求2所述的化学强化玻璃板，其中，表面压应力层的厚度为20?35 y m，板 厚为0? 5謹以上。
4. 如权利要求3所述的化学强化玻璃板，其中，表面压应力为850?1200MPa，表面压 应力层的厚度为20?35 ii m，内部拉应力为25?42MPa，板厚为0? 5?1. 5mm。
5. 如权利要求4所述的化学强化玻璃板，其中，表面压应力为900?llOOMPa，表面压 应力层的厚度为25?30 iim，内部拉应力为30?40MPa，板厚为0? 7?1. 1mm。
6. -种化学强化玻璃板，其为具有正主面和背主面以及该正主面与背主面间的端面、 进行了化学强化处理、大致呈矩形的化学强化玻璃板，其中， 在所述端面中的、自与设置在所述端面中的倒角部相邻的主面起在板厚方向上的距离 为板厚的1/5以内的部分存在的潜伤的深度相对于表面压应力层的厚度D0L的比为0. 9以 下。 7?如权利要求6所述的化学强化玻璃板，其中，表面压应力为850MPa以上，内部拉应力 为42MPa以下。
8. 如权利要求1?7中任一项所述的化学强化玻璃板，其中，以基于下述氧化物的摩尔 百分率计，含有56?75%的Si02、5?20%的Al203、8?22%的Na 20、0?10%的K20、0? 14%的 Mg0、0 ?5%的 Zr02、0 ?5%的 CaO。
9. 如权利要求8所述的化学强化玻璃板，其中，从Si02含量中减去MgO含量而得到的 差为64%以下。
10. 如权利要求8或9所述的化学强化玻璃板，其中，从A1203含量中减去MgO含量而 得到的差为9%以下。
11. 如权利要求8?10中任一项所述的化学强化玻璃板，其中，从Na20含量中减去 A1203含量而得到的差小于5%。
12. 如权利要求8?11中任一项所述的化学强化玻璃板，其中，Si02、A1203、Na 20、MgO 和B203的含量的合计为98%以上。
13. 如权利要求8?12中任一项所述的化学强化玻璃板，其中，Si02、Al203、Na 20和MgO 的含量的合计为98%以上。
14. 一种显示装置，其具有权利要求1?13中任一项所述的化学强化玻璃板作为保护 玻璃。
15. -种带触控传感器的化学强化玻璃，其具备触控传感器和搭载该触控传感器的权 利要求1所述的化学强化玻璃板，其中， 所述化学强化玻璃板的表面压应力为800MPa以上，并且，内部拉应力为8MPa以上且 40MPa以下。
16. 如权利要求15所述的带触控传感器的化学强化玻璃，其中，表面压应力为900MPa 以上，内部拉应力为9MPa以上。
17. 如权利要求15或16所述的带触控传感器的化学强化玻璃，其中，将所述化学强化 玻璃板在温度90°C、0. 1摩尔％的盐酸中浸渍20小时后的减重为lmg/cm2以下。
18. 如权利要求15?17中任一项所述的带触控传感器的化学强化玻璃，其中，压应力 层的深度为15 ym以上。
19. 如权利要求15?18中任一项所述的带触控传感器的化学强化玻璃，其中，所述化 学强化玻璃板的板厚为1. 5mm以下。
20. -种显示装置，其具备权利要求15?19中任一项所述的带触控传感器的化学强化 玻璃。
【文档编号】C03C3/085GK104350020SQ201380027498
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2013年5月21日 优先权日:2012年5月25日
【发明者】石丸政行, 大川博之, 秋叶周作, 泽村茂辉, 小野和孝, 中岛哲也, 鹿岛出, 小林裕介, 村山优, 山本文 申请人:旭硝子株式会社