專利名稱：顯示裝置用玻璃以及玻璃板的制作方法
技術領域：
本發明涉及用作顯示裝置的覆蓋玻璃或容納顯示裝置的框體的構成部件等的顯示裝置用玻璃板、以及適用于這樣的玻璃板的顯示裝置用玻璃。
背景技術：
近年來，針對如便攜式電話、PDA等移動設備等的便攜式設備或薄型電視機、特別是大型的薄型電視機等，越來越多地使用用于提高顯示器的保護以及美觀的覆蓋玻璃(保護玻璃)。另外，在本說明書中，用作等離子電視機的濾光片等兼具顯示器保護功能的玻璃板也屬于覆蓋玻璃。另一方面，對于這樣的便攜式信息設備，要求其輕量·薄型化。因此，對于用于顯示器保護用的覆蓋玻璃，也要求其薄型化。但是，存在如下問題如果將覆蓋玻璃的厚度變薄，則強度降低，在使用中某物碰撞于便攜式設備，或者攜帶中掉落便攜式設備時覆蓋玻璃自身會破裂，存在無法發揮保護顯示裝置的原有作用。另外，大型薄型電視機中，覆蓋玻璃自身變大，因此被破壞的概率增加，另外，為了輕量化而要求覆蓋玻璃變薄，從這一點考慮覆蓋玻璃被破壞的可能性也增加。為了解決上述問題，考慮以提高覆蓋玻璃強度來解決，作為該方法，通常已知的有在玻璃表面形成壓縮應力層的方法。作為在玻璃表面形成壓縮應力層的方法，具有代表性的方法是通過風冷等將加熱至軟化點附近的玻璃板表面急速冷卻的風冷強化法(物理強化法)、以及在玻璃化溫度以下的溫度下通過離子交換，將玻璃板表面的離子半徑小的堿金屬離子(典型的是Li離子、Na離子)交換為離子半徑更大的堿性離子(典型的是K離子)的化學強化法。如上所述，要求覆蓋玻璃的厚度薄。但如果對薄的玻璃板采用風冷強化法，其表面和內部難以形成溫度差，則難以形成壓縮應力層，不能獲得高強度的特性。因此就提出了被后者的化學強化法強化了的覆蓋玻璃(參考專利文獻1-3)。專利文獻專利文獻1 日本專利特開2005-320234號公報專利文獻2 美國專利申請公開第2009/298669號說明書專利文獻3 國際公開第2008/143999號文本如果參考專利文獻1-3記載的實施例的話，則發現無論哪一種都需要在超過 450°C的高溫下進行化學強化處理或需要超過4小時的長時間的化學強化處理。例如，后述的玻璃G55為記載在專利文獻3的發明的玻璃，但是，如果想通過用了硝酸鉀熔融鹽的化學強化處理形成所希望的壓縮應力層，則熔融鹽的溫度為400°C時，必須將玻璃浸漬于熔融鹽中長達6小時。另外，通過這樣的化學強化處理而形成的壓縮應力層的表面壓縮應力和厚度分別為800MPa和37 μ m。在化學強化中，代表性地使用鈉或鉀的硝酸鹽，但是，兩種鹽都是如果超過450°C， 其蒸汽壓均增加，非常容易揮散的鹽。如果發生這樣的揮散，則經過了化學強化的玻璃的品質變得不穩定的同時，還需要用于回收揮散物的附加設備，在品質以及成本方面都存在問
4題。另外，長時間的化學強化處理直接關系到成本的增加，因此不理想。本發明的目的在于提供通過低溫且短時間的化學強化能夠獲得足夠的強度的顯示裝置用玻璃，將由這樣的顯示裝置用玻璃構成的玻璃板進行化學強化而獲得的顯示裝置用玻璃板，將由顯示裝置用玻璃構成的玻璃板進行化學強化而制造顯示裝置用玻璃板的方法，以及將這樣的顯示裝置用玻璃板用于顯示器保護的顯示裝置。本發明提供顯示裝置用玻璃(以下簡稱為本發明的玻璃)，該玻璃以下述氧化物為基準且以摩爾百分比表示時，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的合計R2O的含量為15 25%，Li2O的含量和R2O的比Li2O/ R2O為0. 35 0. 8，MgO和CaO的含量的合計為0 9%。另夕卜，在本說明書中，例如“含有 0-8%的K20”的含義為K2O不是必須的，但至多可以含有8%。另夕卜，還提供SiO2為68%以下、Al2O3為15%以下、Li2O為16%以下、Nei2O為13% 以下、K2O為7%以下、MgO為0 5%、Ca0為0 5%、Ti&為0 2%，&0為16 23%， Li20/R20為0. 4以上的前述顯示裝置用玻璃。另夕卜，還提供SiO2為70%以下、Al2O3為15%以下、Li2OS 10%以上、Nei2O為10% 以下、K2O為0 6%，為22%以下，Li20/R20為0. 6以上的前述顯示裝置用玻璃。另夕卜，還提供SiO2為68%以下、Al2O3為15%以下、Li2O為12%以上、Na2O為6% 以下、K2O為0 3%、MgO為以上、CaO為0 2%，TiO2為0 1%，為22%以下， Li20/R20為0. 7以上的前述顯示裝置用玻璃。另外，提供破壞韌性值為0. 85MPa · m1/2的前述顯示裝置用玻璃。另外，提供由前述顯示裝置用玻璃構成，且通過浮法或熔融法制得的玻璃板。提供通過對由前述顯示裝置用玻璃構成的玻璃板進行化學強化處理而獲得的顯示裝置用玻璃板。另外，提供顯示裝置用玻璃板，它是前述的顯示裝置用玻璃板，所述玻璃板是通過浮法或熔融法而制得的，且其表面為未研磨的火拋光面。另外，提供破壞韌性值為1. OMPa · m1/2的前述顯示裝置用玻璃板。提供顯示裝置用玻璃板的制造方法，該制造方法是將由顯示裝置用玻璃構成的玻璃板浸漬于熔融鹽中進行化學強化處理的顯示裝置用玻璃板的制造方法，所述顯示裝置用玻璃是以下述氧化物為基準且以摩爾百分比表示時，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的合計R2O的含量為15 25%，Li2O的含量和R2O的比Li20/R20為0. 35 0. 8，MgO和CaO的含量的合計為0 9%的玻璃，其中，熔融鹽的組成，以摩爾百分比表示，LiNO3為0 7%、NaN03為10 100%、KN03為0 90%。另外還提供前述顯示裝置用玻璃板的制造方法，其中，所述化學強化處理為將所述玻璃板浸漬在溫度為425°C以下的熔融鹽中，進行2小時以下的浸漬的處理。另外，提供顯示裝置，該裝置為具備覆蓋玻璃的顯示裝置，其中，所述覆蓋玻璃為前述顯示裝置用玻璃板。另外，提供具備前述顯示裝置的便攜式設備。另外，提供具備前述顯示裝置的電視機。
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另外，提供具備前述顯示裝置的觸摸屏。另外，提供顯示裝置用框體，該框體是容納顯示裝置的框體，其具備前述顯示裝置用玻璃板。本發明者發現為了通過低溫且短時間的化學強化就能夠獲得足夠的強度，優化 Al2O3的含量以及Li20/R20的比例是有效的，從而完成了本發明。另外，發現為了通過低溫且短時間的化學強化而獲得足夠的強度，熔融鹽中含有NaNO3是有效的，從而完成了本發明。通過本發明就能夠獲得破壞韌性值大的顯示裝置用玻璃。另外，即使通過低溫且短時間的化學強化處理也能夠使顯示裝置用玻璃板的強度充分。另外，通過化學強化處理不僅使玻璃板的破壞韌性值增加，而且還使其增加比例變大。
具體實施例方式本發明的顯示裝置用玻璃板(以下，稱為本發明的玻璃板)的厚度典型的是 0. 2 1. 0mm。不足0. 2mm時，從實用強度的觀點考慮有可能發生問題。本發明的玻璃板的表面壓縮應力層的厚度t較好超過25 μ m。25 μ m以下時，有可能容易發生破裂。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。本發明的玻璃板的表面壓縮應力S典型的是IOOMPa以上且不足1200MPa。不足 IOOMPa時，有可能破裂變得容易。較好是200MPa以上。本發明的玻璃板的破壞韌性值較好為1. OMPa -m1/2以上。不足1. OMPa ·πιν2時，有可能破裂變得容易。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，破壞韌性值，例如可基于JIS R1607，通過壓痕斷裂法(壓子壓入法)(IF法) 測定。本發明的玻璃板是通過將由本發明的玻璃構成的玻璃板化學強化而獲得。對由本發明的玻璃構成的玻璃板的制造方法無特別限制，例如可以通過將各種原料適量混合，加熱至約1400-1600°C且熔融之后，通過消泡、攪拌等均質化，且采用公知的浮法或下引法(熔融法等)、加壓法等形成為板狀，且退火后切割成所需大小、實施研磨加工而制得。作為化學強化的方法，只要是能夠將玻璃板表層的Li2CKNii2O以及熔融鹽中的 Na2O, K2O進行離子交換的方法，則無特別限制。例如可有將玻璃板浸漬在加熱的硝酸鈉 (NaNO3)熔融鹽、硝酸鉀(KNO3)熔融鹽、或這些鹽的混合熔融鹽中的方法。接著，對本發明的顯示裝置用玻璃板的制造方法中所用的熔融鹽的組成，以摩爾百分比進行說明。硝酸鈉(NaNO3)是低溫且短時間的化學強化所必要的成分。如果不足10%，則表面壓縮應力以及表面壓縮應力層的厚度變小。較好是20%以上，更好是40 %以上，特好是 60%以上。硝酸鉀(KNO3)不是必要成分，但是為了抑制化學強化特性，可至多含有90%。如果超過90%，則表面壓縮應力或表面壓縮應力層的厚度可能變小。較好是80%以下，更好
6是60%以下，特好是40%以下。硝酸鋰(LiNO3)不是必要成分，但是為了抑制化學強化特性或改善化學強化后的彎曲形狀等，可至多含有7%。如果超過7%，則表面壓縮應力有可能變小。較好是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壓縮應力的化學強化層(表面壓縮應力層)的條件根據玻璃板的厚度的不同而不同，但是，在300 450°C的硝酸堿金屬熔融鹽中浸漬玻璃基板10分鐘 4小時是典型的。從經濟的觀點考慮，較好是在300 425°C，10分鐘 2 小時的條件下浸漬玻璃基板。接著，對于本發明的玻璃的組成，如無特別限定，以摩爾百分比表示其含量進行說明。SiO2是形成玻璃骨架的成分，是必要成分。如果不足61%，則作為玻璃的穩定性降低，或化學強化后發生表面粗糙變得容易。較好是61.5%以上，更好是64%以上。如果 SiO2超過72%，則玻璃的粘性增加，熔融性顯著降低。較好是70%以下，典型的是68%以下。Al2O3是使離子交換速度提高的成分，是必要成分。如果不足8%，則離子交換速度下降。較好是9%以上，典型的是10%以上。如果Al2O3超過17%，則玻璃的粘性變高，難以均質地熔融，或化學強化后發生表面粗糙變得容易。較好的是15%以下，更好的是14% 以下，典型的是13%以下。Li2O為通過離子交換形成表面壓縮應力層，或提高玻璃的熔融性的成分，是必要成分。如果不足6%，則難以通過離子交換形成所需的表面壓縮應力層。較好是7%以上， 典型的是8%以上。Li20/%0為0. 6以上時，較好是10%以上，Li20/%0為0. 7以上時，較好是12%以上。如果Li2O超過18%，則耐氣候性降低，或化學強化后發生表面粗糙變得容易。較好是16%以下，典型的是14%以下。Na2O為通過離子交換形成表面壓縮應力層，或提高玻璃的熔融性的成分，是必要成分。如果不足2%，則難以通過離子交換形成所需的表面壓縮應力層。較好是3%以上， 典型的是4%以上。如果Na2O超過15%，則耐氣候性降低，或化學強化后發生表面粗糙變得容易。較好是13%以下，典型的是12%以下。如果希望表面壓縮應力更大，則Li20/R20為 0.6以上時，較好是10%以下，Li2OA2O為0.7以上時，較好是6%以下。K2O不是必要成分，但是為了提高熔融性等，可至多含有8%。如果K2O超過8%，則耐氣候性降低，或化學強化后發生表面粗糙變得容易。較好是7%以下，典型的是6%以下。 Li20/R20為0. 6以上時，較好是6%以下，更好是3%以下，典型的是不含K2O且Li20/R20為 0. 7以上時，較好是3%以下，典型的是不含有K20。另外，含有K2O時，較好是1 %以上，更好是2. 5%以上。Li2CKNii2O以及K2O的合計的含量不足15%時，無法獲得所需的離子交換特性。 較好的是16%以上，更好的是17%以上。如果超過25%，則玻璃的以耐氣候性為代表的化學耐久性降低。較好是以下，典型的是23%以下。Li20/R20為0.6以上時，較好是22%以下。為了通過低溫且短時間的化學強化顯示足夠的強度，Li20/R20必需在0. 35以上且 0.8以下的范圍內。更好是在0.4以上。在該情況下，可以使Li20/R20在0.7以下。在想通過化學強化獲得更加充分的強度時，Li20/R20較好為0.6以上，更好為0.7以上。MgO以及CaO均不是必要成分，但是為了提高玻璃的熔融性等，分別可以為6%以下，合計含量最多可以為9%。如果合計含量超過9%，則阻礙離子交換，無法形成所需的表面壓縮應力層，或者玻璃受損變得容易。較好是8%以下，典型的是5%以下。希望提高熔化性等時，較好是含有MgO。此時，MgO的含量較好是以上。另外，CaO較強阻礙離子交換，因此即使含有，6%以下為好。TiO2不是必要成分，但是為了提高玻璃的耐氣候性以及熔化性，可至多含有4%。 如果超過4%，則玻璃受損變得容易，或者可能引起分相現象變得容易。較好是2%以下， Li20/%0為0. 7以上等時，較好是以下。不是必要成分，但是為了提高玻璃的耐氣候性以及熔化性等，可至多含有 2.5%。如果超過2.5%，則玻璃受損變得容易，或者可能引起分相現象變得容易。較好是 2%以下，典型的是1.5%以下。另外，，以質量百分比表示，典型的是5%以下。本發明的玻璃實質上由上述成分形成，但在不損害本發明的目的的范圍內，可以含有其他成分。包含這樣的成分的情況下，這些成分的含量之和較好是在10%以下，典型的是5%以下。以下，對上述的其他的成分舉例說明。SrO以及BaO均是降低離子交換速度的效果明顯的成分，所以不含有，或者即使含有，其合計含量不足較好。對于化03，為了提高高溫下的熔融性或玻璃強度，例如有時可以至多含有1%。如果超過1%，則難以獲得均質的玻璃，玻璃的成形也可能變得困難。典型的是不含有化03。作為熔融玻璃時的澄清劑，可適當含有SO3、氯化物、氟化物等。但是，為了提高顯示裝置的視覺辨認度，較好是盡量減少在可見光區域內具有吸收性的作為狗203、NiO, Cr2O3 等原料中的雜質混入的成分，各個以質量百分比表示，較好是0. 15 %以下，更好是0. 05 % 以下。作為本發明的顯示裝置，作為便攜式設備，典型的是手機、便攜式信息終端(PDA)、 智能手機、筆記本電腦、車載導航裝置等。作為不移動的設備，可例舉液晶電視機、等離子電視機等的薄型電視機(也包含3D電視機)、臺式·個人電腦等顯示器或監控用顯示器。此外，從另外的觀點來看，還可例舉觸摸屏。實施例準備由具有表1的SW2至化03的欄中以摩爾百分比表示的組成的玻璃Gl G6、 G51 G55形成，且大小為40mmX40mm、厚度為0. 8mm的玻璃板。Gl G6為本發明玻璃的實施例，G51 G55為比較例。另外，表中的Li/R為Li20/%0。玻璃Gl G6、G51 GM被如下所述制得所述玻璃板。即，適當選擇氧化物、氫氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽等通常使用的玻璃原料，稱重使其達到作為玻璃為400g，另外，對添加了沒有表示在前述組成中的，以SO3換算相當于0. 2質量％的硫酸鈉的混合物進行混合。接著，將其放入鉬制坩鍋中，并投放到1600°C的電阻加熱式電爐中進行3小時熔融、消泡、均質化后，倒入到模具中，在預定的溫度下退火、且獲得玻璃塊。將該玻璃塊切割、磨削，最后將雙面加工為鏡面，獲得大小為40mmX40mm、且厚度為0. 8mm的玻璃板。對于制得的玻璃板，基于JIS R1607，通過IF法(壓痕斷裂法)測定破壞韌性值 Kctl(單位MPa · m1/2)。S卩、采用維氏硬度計，以壓入負荷為^gf、保持時間為15秒的條件導入壓痕，維持15秒后，用試驗機附帶的顯微鏡測定壓痕的對角線長度和裂痕長度，如此重復10次，通過下述式算出破壞韌性值。破壞韌性值=0.026X (EXP)172XaX(Γ3/2。其中，E為楊氏模量，該模量是通過對于厚度為4 10mm，大小約為4cmX 4cm的玻璃板、以超聲波脈沖法測得。另外，P為壓入負荷(單位N)，a(單位m)為壓痕的對角線長度的平均的一半，c (單位m)為裂痕長度的平均的一半。結果示于表1。由此可知，本發明的玻璃的破壞韌性值大、超過0. 85Mpa · m1/20表1
權利要求
1.顯示裝置用玻璃，其特征在于，以下述氧化物為基準且以摩爾百分比表示時，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 的合計 R2O 的含量為15 25%, Li2O的含量和R2O的比Li20/%0為0. 35 0. 8，MgO和CaO的含量的合計為0 9%。
2.如權利要求1所述的顯示裝置用玻璃，其特征在于，SiO2*68%以下、Al2O3為15% 以下、Li2O為16%以下、Nei2O為13%以下、K2O為7%以下、MgO為0 5%、Ca0為0 5%、 TiO2 為 0 2%，為 16 23%，Li20/R20 為 0. 4 以上。
3.如權利要求1所述的顯示裝置用玻璃，其特征在于，SiO2*70%以下、Al2O3為15% 以下、Li2O為10%以上、Nei2O為10%以下、K2O為0 6%,R2O為22%以下，Li20/%0為0. 6 以上。
4.如權利要求1所述的顯示裝置用玻璃，其特征在于，SiO2*68%以下、Al2O3為15% 以下、Li2O為12%以上、Nei2O為6%以下、K2O為0 3%、Mg0為以上、CaO為0 2%， 1102為0 1%，&0 為 22% 以下，Li20/%0 為 0.7 以上。
5.如權利要求1、2、3或4所述的顯示裝置用玻璃，其特征在于，其破壞韌性值為0.85MPa · m1/2。
6.玻璃板，通過浮法或熔融法制得，其特征在于，由權利要求1 5中任一項所述的顯示裝置用玻璃構成。
7.顯示裝置用玻璃板，通過對由權利要求1 6中任一項所述的顯示裝置用玻璃構成的玻璃板進行化學強化處理而獲得。
8.如權利要求7所述的顯示裝置用玻璃板，其特征在于，所述玻璃板是通過浮法或熔融法而制得的，且其表面為未研磨的火拋光面。
9.如權利要求7或8所述的顯示裝置用玻璃板，其特征在于，其破壞韌性值為1.OMPa · m1/2。
10.顯示裝置用玻璃板的制造方法，該制造方法是將由顯示裝置用玻璃構成的玻璃板浸漬于熔融鹽中進行化學強化處理的顯示裝置用玻璃板的制造方法，所述顯示裝置用玻璃是由以下述氧化物為基準且以摩爾百分比表示時，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的合計R2O的含量為15 25%, Li2O的含量和的比Li20/R20為0. 35 0. 8，MgO和CaO的含量的合計為0 9%的玻璃；其特征在于，熔融鹽的組成，以摩爾百分比表示，LiNO3為0 7%、NaN03為10 100%、KN03為 0 90%。
11.如權利要求10所述的顯示裝置用玻璃板的制造方法，其特征在于，所述化學強化處理為將所述玻璃板浸漬在溫度為425°c以下的熔融鹽中，進行2小時以下的浸漬的處理。
12.顯示裝置，該裝置為具備覆蓋玻璃的顯示裝置，其特征在于，所述覆蓋玻璃為權利要求7、8或9所述的顯示裝置用玻璃板。
13.便攜式設備，其特征在于，具備權利要求12所述的顯示裝置。
14.電視機，其特征在于，具備權利要求12所述的顯示裝置。
15.觸摸屏，其特征在于，具備權利要求12所述的顯示裝置。
16.顯示裝置用框體，該框體是容納顯示裝置的框體，其特征在于，具備權利要求7、8 或9所述的顯示裝置用玻璃板。全文摘要
本發明提供能在低溫且短時間進行化學強化的顯示裝置用玻璃。該顯示裝置用玻璃，以下述氧化物為基準且以摩爾百分比表示時，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的合計R2O的含量為15～25％，Li2O的含量和R2O的比Li2O/R2O為0.35～0.8，MgO和CaO的含量的合計為0～9％。
文檔編號C03C3/087GK102363567SQ20111017779
公開日2012年2月29日 申請日期2011年6月17日 優先權日2010年6月18日
發明者中島哲也, 大原盛輝, 長嵨達雄 申請人:旭硝子株式會社