ディスプレイ装置用のガラスおよびガラス板
【課題】低温かつ短時間で化学強化できるディスプレイ装置用ガラスを提供する。
【解決手段】下記酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ２を６１〜７２％、Ａｌ２Ｏ３を８〜１７％、Ｌｉ２Ｏを６〜１８％、Ｎａ２Ｏを２〜１５％、Ｋ２Ｏを０〜８％、ＭｇＯを０〜６％、ＣａＯを０〜６％、ＴｉＯ２を０〜４％、ＺｒＯ２を０〜２．５％含有し、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの含有量の合計Ｒ２Ｏが１５〜２５％、Ｌｉ２Ｏの含有量とＲ２Ｏの比Ｌｉ２Ｏ／Ｒ２Ｏが０．３５〜０．８、ＭｇＯおよびＣａＯの含有量の合計が０〜９％であるディスプレイ装置用ガラス。
【解決手段】下記酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ２を６１〜７２％、Ａｌ２Ｏ３を８〜１７％、Ｌｉ２Ｏを６〜１８％、Ｎａ２Ｏを２〜１５％、Ｋ２Ｏを０〜８％、ＭｇＯを０〜６％、ＣａＯを０〜６％、ＴｉＯ２を０〜４％、ＺｒＯ２を０〜２．５％含有し、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの含有量の合計Ｒ２Ｏが１５〜２５％、Ｌｉ２Ｏの含有量とＲ２Ｏの比Ｌｉ２Ｏ／Ｒ２Ｏが０．３５〜０．８、ＭｇＯおよびＣａＯの含有量の合計が０〜９％であるディスプレイ装置用ガラス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディスプレイ装置のカバーガラスやディスプレイ装置を入れる筐体の構成部材などとして用いられるディスプレイ装置用ガラス板およびそのようなガラス板に好適なディスプレイ装置用ガラスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話、ＰＤＡ等のモバイル機器などの携帯機器や薄型テレビ、特に大型の薄型テレビなどに対しては、ディスプレイの保護ならびに美観を高めるためのカバーガラス（保護ガラス）が用いられることが多くなっている。なお、本明細書ではプラズマテレビの光学フィルタなどディスプレイの保護機能を兼ね備えるものに用いられるガラス板もカバーガラスに含める。
【０００３】
一方、このような携帯情報機器に対しては、軽量・薄型化が要求されている。そのため、ディスプレイ保護用に使用されるカバーガラスも薄くすることが要求されている。しかし、カバーガラスの厚さを薄くしていくと強度が低下し、使用中に何かを携帯機器にぶつけたり、携帯中に携帯機器を落としたりすることによりカバーガラス自身が割れてしまうことがあり、ディスプレイ装置を保護するという本来の役割を果たすことができなくなるという問題があった。
【０００４】
また、大型薄型テレビではカバーガラス自体が大きくなるので破壊する確率が高くなり、また、軽量化のためにカバーガラスを薄くすることが求められており、この点からもカバーガラス破壊のおそれが大きくなっている。
【０００５】
上記問題を解決するためには、カバーガラスの強度を高めることが考えられ、その方法としてガラス表面に圧縮応力層を形成させる手法が一般的に知られている。
ガラス表面に圧縮応力層を形成させる手法としては、軟化点付近まで加熱したガラス板表面を風冷などにより急速に冷却する風冷強化法（物理強化法）と、ガラス転移点以下の温度でイオン交換によりガラス板表面のイオン半径が小さなアルカリ金属イオン（典型的にはＬｉイオン、Ｎａイオン）をイオン半径のより大きいアルカリイオン（典型的にはＫイオン）に交換する化学強化法が代表的である。
【０００６】
前述したようにカバーガラスの厚さは薄いことが要求されている。薄いガラス板に対して風冷強化法を適用すると、表面と内部の温度差がつきにくいために圧縮応力層を形成することが困難であり、目的の高強度という特性を得ることができない。そのため、後者の化学強化法によって強化されたカバーガラスが提案されている（特許文献１〜３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−３２０２３４号公報
【特許文献２】米国特許出願公開第２００９／２９８６６９号明細書
【特許文献３】国際公開第２００８／１４３９９９号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１〜３に記載されている実施例を見ると、いずれも４５０℃を超える高温での化学強化処理または４時間を超える長時間の化学強化処理が必要となっている。たとえば後述するガラスＧ５５は特許文献３に記載されている発明のガラスであるが、硝酸カリウム溶融塩を用いた化学強化処理によって所望の圧縮応力層を形成しようとすると、溶融塩の温度が４００℃であれば６時間という長時間にわたってガラスを溶融塩に浸漬しなければならない。なお、このような化学強化処理によって形成された圧縮応力層の表面圧縮応力と厚みはそれぞれ８００ＭＰａ、３７μｍであった。
【０００９】
化学強化にはナトリウムやカリウムの硝酸塩が代表的に用いられるが、いずれも４５０℃を超えると蒸気圧が高くなり、非常に揮散しやすくなる。このような揮散が起こると、化学強化をしたガラスの品質が安定しなくなると同時に、揮散物を回収するための付帯設備も必要となり、品質およびコスト面で問題が生じる。また、長時間の化学強化処理はコスト増に直結するため好ましくない。
【００１０】
本発明は、低温かつ短時間の化学強化によって十分な強度を得ることが可能なディスプレイ装置用ガラス、そのようなディスプレイ装置用ガラスからなるガラス板を化学強化して得られたディスプレイ装置用ガラス板、ディスプレイ装置用ガラスからなるガラス板を化学強化してディスプレイ装置用ガラス板を製造する方法、およびこのようなディスプレイ装置用ガラス板をディスプレイ保護に用いたディスプレイ装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、下記酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ２を６１〜７２％、Ａｌ２Ｏ３を８〜１７％、Ｌｉ２Ｏを６〜１８％、Ｎａ２Ｏを２〜１５％、Ｋ２Ｏを０〜８％、ＭｇＯを０〜６％、ＣａＯを０〜６％、ＴｉＯ２を０〜４％、ＺｒＯ２を０〜２．５％含有し、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの含有量の合計Ｒ２Ｏが１５〜２５％、Ｌｉ２Ｏの含有量とＲ２Ｏの比Ｌｉ２Ｏ／Ｒ２Ｏが０．３５〜０．８、ＭｇＯおよびＣａＯの含有量の合計が０〜９％であるディスプレイ装置用ガラス（以下、本発明のガラスということがある）を提供する。なお、本明細書でたとえば「Ｋ２Ｏを０〜８％含有する」とは、Ｋ２Ｏは必須ではないが８％までの範囲で含有してもよい、の意である。
【００１２】
また、ＳｉＯ２が６８％以下、Ａｌ２Ｏ３が１５％以下、Ｌｉ２Ｏが１６％以下、Ｎａ２Ｏが１３％以下、Ｋ２Ｏが７％以下、ＭｇＯが０〜５％、ＣａＯが０〜５％、ＴｉＯ２が０〜２％、Ｒ２Ｏが１６〜２３％、であり、Ｌｉ２Ｏ／Ｒ２Ｏが０．４以上である前記ディスプレイ装置用ガラスを提供する。
【００１３】
また、ＳｉＯ２が７０％以下、Ａｌ２Ｏ３が１５％以下、Ｌｉ２Ｏが１０％以上、Ｎａ２Ｏが１０％以下、Ｋ２Ｏが０〜６％、Ｒ２Ｏが２２％以下、Ｌｉ２Ｏ／Ｒ２Ｏが０．６以上である前記ディスプレイ装置用ガラスを提供する。
【００１４】
また、ＳｉＯ２が６８％以下、Ａｌ２Ｏ３が１５％以下、Ｌｉ２Ｏが１２％以上、Ｎａ２Ｏが６％以下、Ｋ２Ｏが０〜３％、ＭｇＯが１％以上、ＣａＯが０〜２％、ＴｉＯ２が０〜１％、Ｒ２Ｏが２２％以下、Ｌｉ２Ｏ／Ｒ２Ｏが０．７以上である前記ディスプレイ装置用ガラスを提供する。
また、破壊靱性値が０．８５ＭＰａ・ｍ１／２以上である前記ディスプレイ装置用ガラスを提供する。
【００１５】
また、前記ディスプレイ装置用ガラスからなり、フロート法またはフュージョン法によって製造されたガラス板を提供する。
前記ディスプレイ装置用ガラスからなるガラス板を化学強化処理して得られたディスプレイ装置用ガラス板を提供する。
また、前記ディスプレイ装置用ガラス板であって、前記ガラス板がフロート法またはフュージョン法によって製造され、かつ、その表面が研磨されていない火造り面であるディスプレイ装置用ガラス板を提供する。
また、破壊靱性値が１．０ＭＰａ・ｍ１／２以上である前記ディスプレイ装置用ガラス板を提供する。
【００１６】
また、下記酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ２を６１〜７２％、Ａｌ２Ｏ３を８〜１７％、Ｌｉ２Ｏを６〜１８％、Ｎａ２Ｏを２〜１５％、Ｋ２Ｏを０〜８％、ＭｇＯを０〜６％、ＣａＯを０〜６％、ＴｉＯ２を０〜４％、ＺｒＯ２を０〜２．５％含有し、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの含有量の合計Ｒ２Ｏが１５〜２５％、Ｌｉ２Ｏの含有量とＲ２Ｏの比Ｌｉ２Ｏ／Ｒ２Ｏが０．３５〜０．８、ＭｇＯおよびＣａＯの含有量の合計が０〜９％であるディスプレイ装置用ガラスからなるガラス板を溶融塩に浸漬して化学強化処理を行うディスプレイ装置用ガラス板の製造方法であって、溶融塩の組成がモル百分率表示で、ＬｉＮＯ３が０〜７％、ＮａＮＯ３が１０〜１００％、ＫＮＯ３が０〜９０％であるディスプレイ装置用ガラス板の製造方法を提供する。
また、化学強化処理が、前記ガラス板を温度が４２５℃以下の溶融塩に２時間以下の時間浸漬して行うものである前記ディスプレイ装置用ガラス板の製造方法を提供する。
【００１７】
また、カバーガラスを有するディスプレイ装置であって、当該カバーガラスが前記ディスプレイ装置用ガラス板であるディスプレイ装置を提供する。
また、前記ディスプレイ装置を備えた携帯機器を提供する。
また、前記ディスプレイ装置を備えたテレビを提供する。
また、前記ディスプレイ装置を備えたタッチパネルを提供する。
また、ディスプレイ装置を入れる筐体であって、前記ディスプレイ装置用ガラス板を有するディスプレイ装置用筐体を提供する。
【００１８】
本発明者は低温かつ短時間の化学強化で十分な強度を得られるようにするにはＡｌ２Ｏ３含有量およびＬｉ２Ｏ／Ｒ２Ｏ比率を最適化することが有効であることを見出し、本発明に至った。また、低温かつ短時間の化学強化によって十分な強度を得るには、溶融塩中にＮａＮＯ３が含まれていることが有効であることを見出し、本発明に至った。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、破壊靭性値が大きなディスプレイ装置用ガラスを得ることができる。
また、低温かつ短時間の化学強化処理でもディスプレイ装置用ガラス板の強度を十分なものとすることが可能になる。
また、化学強化処理によりガラス板の破壊靭性値を増加させることが可能となるばかりでなく、その増加割合も大きくすることが可能になる。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明のディスプレイ装置用ガラス板（以下、本発明のガラス板という。）の厚みは典型的には０．２〜１．０ｍｍである。０．２ｍｍ未満では実用強度の観点から問題が起こるおそれがある。
本発明のガラス板の表面圧縮応力層厚みｔは２５μｍ超であることが好ましい。２５μｍ以下では割れやすくなるおそれがある。より好ましくは３０μｍ以上、特に好ましくは４０μｍ以上、典型的には４５μｍ以上または５０μｍ以上である。
本発明のガラス板の表面圧縮応力Ｓは典型的には１００ＭＰａ以上１２００ＭＰａ未満である。１００ＭＰａ未満では割れやすくなるおそれがある。好ましくは２００ＭＰａ以上である。
【００２１】
本発明のガラス板の破壊靱性値の値は１．０ＭＰａ・ｍ１／２以上であることが好ましい。１．０ＭＰａ・ｍ１／２未満では割れやすくなるおそれがある。より好ましくは１．１ＭＰａ・ｍ１／２以上、特に好ましくは１．２ＭＰａ・ｍ１／２以上、典型的には１．３ＭＰａ・ｍ１／２以上である。なお、破壊靭性値はたとえばＪＩＳ Ｒ１６０７準拠、圧子圧入法（ＩＦ法）により測定される。
【００２２】
本発明のガラス板は本発明のガラスからなるガラス板を化学強化して得られる。
本発明のガラスからなるガラス板の製造方法は特に限定されないが、たとえば種々の原料を適量調合し、約１４００〜１６００℃に加熱し溶融した後、脱泡、攪拌などにより均質化し、周知のフロート法、ダウンドロー法（フュージョン法など）、プレス法などによって板状に成形し、徐冷後所望のサイズに切断、研磨加工を施して製造される。
【００２３】
化学強化の方法としては、ガラス板表層のＬｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏと溶融塩中のＮａ２Ｏ、Ｋ２Ｏとをイオン交換できるものであれば特に限定されないが、たとえば加熱された硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ３）溶融塩、硝酸カリウム（ＫＮＯ３）溶融塩、またはこれらの混合溶融塩にガラス板を浸漬する方法が挙げられる。
【００２４】
次に、本発明のディスプレイ装置用ガラス板の製造方法において用いられる溶融塩の組成についてモル百分率表示で説明する。
硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ３）は低温かつ短時間の化学強化のための必須成分である。１０％未満では表面圧縮応力および表面圧縮応力層厚みが小さくなる。好ましくは２０％以上、より好ましくは４０％以上、特に好ましくは６０％以上である。
【００２５】
硝酸カリウム（ＫＮＯ３）は必須ではないが、化学強化特性制御のため９０％まで含有してもよい。９０％超では表面圧縮応力または表面圧縮応力層厚みが小さくなるおそれがある。好ましくは８０％以下、より好ましくは６０％以下、特に好ましくは４０％以下である。
硝酸リチウム（ＬｉＮＯ３）は必須ではないが、化学強化特性の制御や化学強化後の反り性状等を改善するため７％まで含有してもよい。７％超では表面圧縮応力が小さくなるおそれがある。好ましくは６％以下、より好ましくは４％以下、特に好ましくは２％以下である。
【００２６】
ガラス板に所望の表面圧縮応力を有する化学強化層（表面圧縮応力層）を形成するための条件はガラス板の厚さによっても異なるが、３００〜４５０℃の硝酸アルカリ溶融塩
に１０分〜４時間ガラス基板を浸漬させることが典型的である。経済的な観点からは３００〜４２５℃、１０分〜２時間の条件で浸漬させることが好ましい。
【００２７】
次に、本発明のガラスの組成について、特に断らない限りモル百分率表示含有量を用いて説明する。
ＳｉＯ２はガラスの骨格を構成する成分であり必須である。６１％未満ではガラスとしての安定性が低下する、または化学強化後に表面荒れが発生しやすくなる。好ましくは６１．５％以上、より好ましくは６４％以上である。ＳｉＯ２が７２％超ではガラスの粘性が増大し溶融性が著しく低下する。好ましくは７０％以下、典型的には６８％以下である。
【００２８】
Ａｌ２Ｏ３はイオン交換速度を向上させる成分であり、必須である。８％未満ではイオン交換速度が低下する。好ましくは９％以上、典型的には１０％以上である。Ａｌ２Ｏ３が１７％超ではガラスの粘性が高くなり均質な溶融が困難になる、または化学強化後に表面荒れが発生しやすくなる。好ましくは１５％以下、より好ましくは１４％以下、典型的には１３％以下である。
【００２９】
Ｌｉ２Ｏはイオン交換により表面圧縮応力層を形成させ、またガラスの溶融性を向上させる成分であり、必須である。６％未満ではイオン交換により所望の表面圧縮応力層を形成することが困難となる。好ましくは７％以上、典型的には８％以上である。Ｌｉ２Ｏ／Ｒ２Ｏが０．６以上のときは好ましくは１０％以上、Ｌｉ２Ｏ／Ｒ２Ｏが０．７以上のときは好ましくは１２％以上である。Ｌｉ２Ｏが１８％超では耐候性が低下する、または化学強化後に表面荒れが発生しやすくなる。好ましくは１６％以下、典型的には１４％以下である。
【００３０】
Ｎａ２Ｏはイオン交換により表面圧縮応力層を形成させ、またガラスの溶融性を向上させる成分であり、必須である。２％未満ではイオン交換により所望の表面圧縮応力層を形成することが困難となる。好ましくは３％以上、典型的には４％以上である。Ｎａ２Ｏが１５％超では耐候性が低下する、または化学強化後に表面荒れが発生しやすくなる。好ましくは１３％以下、典型的には１２％以下である。表面圧縮応力をより大きくしたい場合には、Ｌｉ２Ｏ／Ｒ２Ｏが０．６以上のときなどは好ましくは１０％以下、Ｌｉ２Ｏ／Ｒ２Ｏが０．７以上のときなどは好ましくは６％以下である。
【００３１】
Ｋ２Ｏは必須ではないが、溶融性を向上させる等のために８％まで含有させてもよい。Ｋ２Ｏが８％超では耐候性が低下する、または化学強化後に表面荒れが発生しやすくなる。好ましくは７％以下、典型的には６％以下である。Ｌｉ２Ｏ／Ｒ２Ｏが０．６以上のときは好ましくは６％以下、より好ましくは３％以下、典型的にはＫ２Ｏは含有せず、Ｌｉ２Ｏ／Ｒ２Ｏが０．７以上のときは好ましくは３％以下であり、典型的にはＫ２Ｏは含有しない。なお、Ｋ２Ｏを含有させる場合は１％以上が好ましく、２．５％以上がより好ましい。
【００３２】
Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの含有量の合計Ｒ２Ｏが１５％未満では所望のイオン交換特性を得ることができなくなる。好ましくは１６％以上、より好ましくは１７％以上である。Ｒ２Ｏが２５％超ではガラスの耐候性をはじめとする化学的耐久性が低くなる。好ましくは２４％以下、典型的には２３％以下である。Ｌｉ２Ｏ／Ｒ２Ｏが０．６以上のときは好ましくは２２％以下である。
【００３３】
低温または短時間の化学強化によって十分な強度を示すためには、Ｌｉ２Ｏ／Ｒ２Ｏが０．３５以上０．８以下の範囲にあることが必要である。より好ましくは０．４以上である。この場合においてＬｉ２Ｏ／Ｒ２Ｏを０．７以下とすることがある。化学強化によってより十分な強度を得たい場合は、Ｌｉ２Ｏ／Ｒ２Ｏは０．６以上が好ましく、０．７以上がより好ましい。
【００３４】
ＭｇＯおよびＣａＯはいずれも必須ではないが、ガラスの溶融性を向上させる等のため、それぞれ６％以下、合量で９％まで含有してもよい。合量で９％超ではイオン交換を阻害し所望の表面圧縮応力層を形成できなくなる、またはガラスが傷つきやすくなる。好ましくは８％以下、典型的には５％以下である。
溶解性を向上させたい場合などにはＭｇＯは含有させることが好ましい。その場合、ＭｇＯの含有量は１％以上であることが好ましい。
また、ＣａＯはイオン交換をより強く阻害するため、含有する場合であっても６％以下であることが好ましい。
【００３５】
ＴｉＯ２は必須ではないが、ガラスの耐候性および溶解性を向上させる等のため、４％まで含有してもよい。４％超ではガラスが傷つきやすくなる、または分相現象が起りやすくなるおそれがある。好ましくは２％以下、Ｌｉ２Ｏ／Ｒ２Ｏが０．７以上のときなどは典型的には１％以下である。
【００３６】
ＺｒＯ２は必須ではないが、ガラスの耐候性および溶解性を向上させる等のため、２．５％まで含有してもよい。２．５％超ではガラスが傷つきやすくなる、または分相現象が起りやすくなるおそれがある。好ましくは２％以下、典型的には１．５％以下である。なお、ＺｒＯ２は質量百分率表示で５％以下であることが典型的である。
【００３７】
本発明のガラスは本質的に以上で説明した成分からなるが、本発明の目的を損なわない範囲でその他の成分を含有してもよい。そのような成分を含有する場合、それら成分の含有量の合計は１０％以下であることが好ましく、典型的には５％以下である。以下、上記その他成分について例示的に説明する。
【００３８】
ＳｒＯおよびＢａＯはいずれもイオン交換速度を低下させる効果が大きいため、含有しないこととするか、含有する場合であってもその含有量の合計は１％未満とすることが好ましい。
Ｂ２Ｏ３は高温での溶融性またはガラス強度の向上のためにたとえば１％まで含有してもよい場合がある。１％超では均質なガラスを得にくくなり、ガラスの成型が困難になるおそれがある。典型的にはＢ２Ｏ３は含有しない。
【００３９】
ガラスの溶融の際の清澄剤として、ＳＯ３、塩化物、フッ化物などを適宜含有してもよい。ただし、ディスプレイ装置の視認性を上げるため、可視域に吸収をもつＦｅ２Ｏ３、ＮｉＯ、Ｃｒ２Ｏ３など原料中の不純物として混入するような成分はできるだけ減らすことが好ましく、各々質量百分率表示で０．１５％以下であることが好ましく、より好ましくは０．０５％以下である。
【００４０】
本発明のディスプレイ装置としては、携帯機器であれば携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、スマートフォン、ネットブック、車載ナビなどが典型的であり、持ち運びを想定しないものであれば液晶テレビ、プラズマテレビなどの薄型テレビ（３Ｄテレビも含む）やデスクトップ・パーソナルコンピュータなどのディスプレイやモニター用ディスプレイが例示される。また、違う観点からはタッチパネルも挙げられる。
【実施例】
【００４１】
表１のＳｉＯ２からＢ２Ｏ３までの欄にモル百分率表示で示す組成を有するガラスＧ１〜Ｇ６、Ｇ５１〜Ｇ５５からなり、サイズが４０ｍｍ×４０ｍｍ、厚みが０．８ｍｍであるガラス板を用意した。Ｇ１〜Ｇ６は本発明のガラスの実施例、Ｇ５１〜Ｇ５５は比較例である。なお、表中のＬｉ／ＲはＬｉ２Ｏ／Ｒ２Ｏである。
【００４２】
ガラスＧ１〜Ｇ６、Ｇ５１〜Ｇ５４については次のようにして前記ガラス板を作製した。すなわち、酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩等一般に使用されているガラス原料を適宜選択し、ガラスとして４００ｇとなるように秤量し、また前記組成には示していないが、ＳＯ３換算で０．２質量％に相当する硫酸ナトリウムを添加したものについて混合した。ついで、白金製るつぼに入れ、１６００℃の抵抗加熱式電気炉に投入し、３時間溶融し、脱泡、均質化した後、型材に流し込み、所定の温度で徐冷し、ガラスブロックを得た。このガラスブロックを切断、研削し、最後に両面を鏡面に加工して、サイズが４０ｍｍ×４０ｍｍ、厚みが０．８ｍｍのガラス板を得た。
【００４３】
得られたガラス板について、ＪＩＳ Ｒ１６０７に準拠してＩＦ法（圧子圧入法）により破壊靭性値Ｋｃ０（単位：ＭＰａ・ｍ１／２）を測定した。すなわち、ビッカース硬度計を用い、押し込み荷重５ｋｇｆ、保持時間１５秒で圧痕を導入し、圧痕の対角線長さとき裂長さを１５秒待機後に試験機付属の顕微鏡を用いて測定することを１０回繰り返し、以下の式より破壊靭性値を算出した。
破壊靱性値＝０．０２６×（Ｅ×Ｐ）１／２×ａ×ｃ−３／２。
ここで、Ｅはヤング率であり、厚さが４〜１０ｍｍ、大きさが約４ｃｍ×４ｃｍのガラス板について超音波パルス法により測定した。また、Ｐは押し込み荷重（単位：Ｎ）、ａ（単位：ｍ）は圧痕の対角線長さの平均の半分、ｃ（単位：ｍ）はき裂長さの平均の半分である。
【００４４】
結果を表１に示す。これからわかるように本発明のガラスの破壊靱性値は大きく、０．８５ＭＰａ・ｍ１／２超である。
【００４５】
【表１】
【００４６】
Ｇ１〜Ｇ６、Ｇ５１〜Ｇ５４のガラス板を、ＬｉＮＯ３が５モル％、ＮａＮＯ３が４５モル％、ＫＮＯ３が５０モル％であり、温度が４００℃である溶融塩に０．５時間浸漬する化学強化処理を行った（例Ａ１〜Ａ１０）。
化学強化処理を行ったガラス板について、破壊靭性値Ｋｃ１をＫｃ０測定におけると同様にして、表面圧縮応力Ｓ（単位：ＭＰａ）および圧縮応力層の厚みｔ（単位：μｍ）を東京インスツルメンツ社製複屈折イメージングシステムＡｂｒｉｏ（商品名）によりそれぞれ測定した。なお、前記Ｓとｔの測定に際してはサイズが４０ｍｍ×４０ｍｍ、厚みが０．８ｍｍのガラス板から長さが４０ｍｍ、幅が約１ｍｍ、厚みが０．８ｍｍの小片を切り出し、対向する４０ｍｍ×０．８ｍｍの２面を両側から鏡面研磨して幅を０．３ｍｍとしたものを測定サンプルとした。
【００４７】
結果を表２に示す。なお、表中のＫｃ比はＫｃ１／Ｋｃ０である。また、例Ａ９については化学強化処理後の前記サンプル加工時にガラスが割れてしまいＳ、ｔ、Ｋｃ１は測定できなかった。これは、例Ａ９で用いられたガラスＧ５３にはＫ２Ｏが多く含まれており、このＫ２Ｏが溶融塩中のＬｉまたはＮａとイオン交換し、その結果例Ａ９のガラス板の表面には圧縮応力層ではなく引張応力層が形成されていたためであると考えられる。
Ｎａ２Ｏが多く含まれているガラスＧ５５からなるガラス板についてはこのような化学強化処理は行わなかったが、仮にこのような化学強化処理を行ったとすれば例Ａ９と同様に表面に引張応力層が形成されると考えられる。
【００４８】
これからわかるように本発明のガラスの化学強化処理後のＳは１００ＭＰａ以上、ｔは３０μｍ以上であり、０．５時間という短時間の化学強化処理によって所望の圧縮応力層が得られる（例Ａ１〜Ａ６）。また、Ｋｃ比も１．５以上であり比較例のガラスを使用した場合（例Ａ７、Ａ８、Ａ１０）よりも大きい。
【００４９】
【表２】
【００５０】
また、Ｇ１〜Ｇ６のガラス板を、ＬｉＮＯ３が０モル％、ＮａＮＯ３が５０モル％、ＫＮＯ３が５０モル％であり、温度が４００℃である溶融塩に０．５時間浸漬する化学強化処理を行った（例Ｂ１〜Ｂ６）。これら化学強化処理を行ったガラス板についてＫｃ１を測定した。結果をＫｃ比とともに表３に示す。なお、同表中のＳ、ｔの値は組成等から計算して求めた推定値である。
【００５１】
【表３】
【００５２】
また、Ｇ１のガラス板を、温度が３５０℃であり、表４のＬｉＮＯ３からＫＮＯ３までの欄にモル百分率表示で示す組成の各種溶融塩に２時間浸漬した。これら化学強化処理を行ったガラス板についてＳ、ｔ、Ｋｃ１を測定した。結果を表４に示す（例Ｃ１〜Ｃ７）。
本発明のディスプレイ装置用ガラス板の製造方法の実施例である例Ｃ１〜Ｃ４においてはＳは１３０ＭＰａ以上、Ｋｃ比は１．７以上であるが、比較例である例Ｃ５〜Ｃ７においてはＳは３０ＭＰａ以下、Ｋｃ比は１．４以下であった。
【００５３】
【表４】
【００５４】
また、表５、６のＳｉＯ２からＺｒＯ２までの欄にモル百分率表示で示す組成を有するガラスＤ１〜Ｄ１４からなり、サイズが４０ｍｍ×４０ｍｍ、厚みが１．０ｍｍであるガラス板を先に述べたと同様の方法で用意した。なお、Ｄ１〜Ｄ３、Ｄ５、Ｄ８についてはＫｃ０を測定し、それ以外のものについては組成から計算によってＫｃ０を求めた。
これらガラス板をＮａＮＯ３が１００モル％であり温度が４００℃である溶融塩に１時間浸漬する化学強化処理を行い、Ｓ、ｔを先に述べたと同様の方法で測定した。結果を表５、６に示す。
また、表１のガラスＧ２についても同様の化学強化処理を行ったところＳは２８６ＭＰａ、ｔは５８μｍであった。
なお、これら化学強化処理したガラス板は例Ｂ１〜Ｂ６、例Ｃ１〜Ｃ７のものに比べてＳが大きく、そのために、先に述べたような方法でガラス板に圧痕を導入しようとしても圧痕を導入できないか、または破壊してしまうかしてしまいＫｃ１は測定できなかった。
また、表６のガラスＤ１５〜Ｄ２０もＮａＮＯ３が１００モル％であり温度が４００℃である溶融塩に１時間浸漬する化学強化処理を行ったときに２５０ＭＰａ以上の大きなＳが得られる本発明のガラスの実施例である。これに対し、表１のガラスＧ５４で同様の化学強化処理を行うとＳは２２０ＭＰａ、ｔは５５μｍである。
【００５５】
【表５】
【００５６】
【表６】
【産業上の利用可能性】
【００５７】
ディスプレイ装置のカバーガラスなどに利用できる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディスプレイ装置のカバーガラスやディスプレイ装置を入れる筐体の構成部材などとして用いられるディスプレイ装置用ガラス板およびそのようなガラス板に好適なディスプレイ装置用ガラスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話、ＰＤＡ等のモバイル機器などの携帯機器や薄型テレビ、特に大型の薄型テレビなどに対しては、ディスプレイの保護ならびに美観を高めるためのカバーガラス（保護ガラス）が用いられることが多くなっている。なお、本明細書ではプラズマテレビの光学フィルタなどディスプレイの保護機能を兼ね備えるものに用いられるガラス板もカバーガラスに含める。
【０００３】
一方、このような携帯情報機器に対しては、軽量・薄型化が要求されている。そのため、ディスプレイ保護用に使用されるカバーガラスも薄くすることが要求されている。しかし、カバーガラスの厚さを薄くしていくと強度が低下し、使用中に何かを携帯機器にぶつけたり、携帯中に携帯機器を落としたりすることによりカバーガラス自身が割れてしまうことがあり、ディスプレイ装置を保護するという本来の役割を果たすことができなくなるという問題があった。
【０００４】
また、大型薄型テレビではカバーガラス自体が大きくなるので破壊する確率が高くなり、また、軽量化のためにカバーガラスを薄くすることが求められており、この点からもカバーガラス破壊のおそれが大きくなっている。
【０００５】
上記問題を解決するためには、カバーガラスの強度を高めることが考えられ、その方法としてガラス表面に圧縮応力層を形成させる手法が一般的に知られている。
ガラス表面に圧縮応力層を形成させる手法としては、軟化点付近まで加熱したガラス板表面を風冷などにより急速に冷却する風冷強化法（物理強化法）と、ガラス転移点以下の温度でイオン交換によりガラス板表面のイオン半径が小さなアルカリ金属イオン（典型的にはＬｉイオン、Ｎａイオン）をイオン半径のより大きいアルカリイオン（典型的にはＫイオン）に交換する化学強化法が代表的である。
【０００６】
前述したようにカバーガラスの厚さは薄いことが要求されている。薄いガラス板に対して風冷強化法を適用すると、表面と内部の温度差がつきにくいために圧縮応力層を形成することが困難であり、目的の高強度という特性を得ることができない。そのため、後者の化学強化法によって強化されたカバーガラスが提案されている（特許文献１〜３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−３２０２３４号公報
【特許文献２】米国特許出願公開第２００９／２９８６６９号明細書
【特許文献３】国際公開第２００８／１４３９９９号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１〜３に記載されている実施例を見ると、いずれも４５０℃を超える高温での化学強化処理または４時間を超える長時間の化学強化処理が必要となっている。たとえば後述するガラスＧ５５は特許文献３に記載されている発明のガラスであるが、硝酸カリウム溶融塩を用いた化学強化処理によって所望の圧縮応力層を形成しようとすると、溶融塩の温度が４００℃であれば６時間という長時間にわたってガラスを溶融塩に浸漬しなければならない。なお、このような化学強化処理によって形成された圧縮応力層の表面圧縮応力と厚みはそれぞれ８００ＭＰａ、３７μｍであった。
【０００９】
化学強化にはナトリウムやカリウムの硝酸塩が代表的に用いられるが、いずれも４５０℃を超えると蒸気圧が高くなり、非常に揮散しやすくなる。このような揮散が起こると、化学強化をしたガラスの品質が安定しなくなると同時に、揮散物を回収するための付帯設備も必要となり、品質およびコスト面で問題が生じる。また、長時間の化学強化処理はコスト増に直結するため好ましくない。
【００１０】
本発明は、低温かつ短時間の化学強化によって十分な強度を得ることが可能なディスプレイ装置用ガラス、そのようなディスプレイ装置用ガラスからなるガラス板を化学強化して得られたディスプレイ装置用ガラス板、ディスプレイ装置用ガラスからなるガラス板を化学強化してディスプレイ装置用ガラス板を製造する方法、およびこのようなディスプレイ装置用ガラス板をディスプレイ保護に用いたディスプレイ装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、下記酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ２を６１〜７２％、Ａｌ２Ｏ３を８〜１７％、Ｌｉ２Ｏを６〜１８％、Ｎａ２Ｏを２〜１５％、Ｋ２Ｏを０〜８％、ＭｇＯを０〜６％、ＣａＯを０〜６％、ＴｉＯ２を０〜４％、ＺｒＯ２を０〜２．５％含有し、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの含有量の合計Ｒ２Ｏが１５〜２５％、Ｌｉ２Ｏの含有量とＲ２Ｏの比Ｌｉ２Ｏ／Ｒ２Ｏが０．３５〜０．８、ＭｇＯおよびＣａＯの含有量の合計が０〜９％であるディスプレイ装置用ガラス（以下、本発明のガラスということがある）を提供する。なお、本明細書でたとえば「Ｋ２Ｏを０〜８％含有する」とは、Ｋ２Ｏは必須ではないが８％までの範囲で含有してもよい、の意である。
【００１２】
また、ＳｉＯ２が６８％以下、Ａｌ２Ｏ３が１５％以下、Ｌｉ２Ｏが１６％以下、Ｎａ２Ｏが１３％以下、Ｋ２Ｏが７％以下、ＭｇＯが０〜５％、ＣａＯが０〜５％、ＴｉＯ２が０〜２％、Ｒ２Ｏが１６〜２３％、であり、Ｌｉ２Ｏ／Ｒ２Ｏが０．４以上である前記ディスプレイ装置用ガラスを提供する。
【００１３】
また、ＳｉＯ２が７０％以下、Ａｌ２Ｏ３が１５％以下、Ｌｉ２Ｏが１０％以上、Ｎａ２Ｏが１０％以下、Ｋ２Ｏが０〜６％、Ｒ２Ｏが２２％以下、Ｌｉ２Ｏ／Ｒ２Ｏが０．６以上である前記ディスプレイ装置用ガラスを提供する。
【００１４】
また、ＳｉＯ２が６８％以下、Ａｌ２Ｏ３が１５％以下、Ｌｉ２Ｏが１２％以上、Ｎａ２Ｏが６％以下、Ｋ２Ｏが０〜３％、ＭｇＯが１％以上、ＣａＯが０〜２％、ＴｉＯ２が０〜１％、Ｒ２Ｏが２２％以下、Ｌｉ２Ｏ／Ｒ２Ｏが０．７以上である前記ディスプレイ装置用ガラスを提供する。
また、破壊靱性値が０．８５ＭＰａ・ｍ１／２以上である前記ディスプレイ装置用ガラスを提供する。
【００１５】
また、前記ディスプレイ装置用ガラスからなり、フロート法またはフュージョン法によって製造されたガラス板を提供する。
前記ディスプレイ装置用ガラスからなるガラス板を化学強化処理して得られたディスプレイ装置用ガラス板を提供する。
また、前記ディスプレイ装置用ガラス板であって、前記ガラス板がフロート法またはフュージョン法によって製造され、かつ、その表面が研磨されていない火造り面であるディスプレイ装置用ガラス板を提供する。
また、破壊靱性値が１．０ＭＰａ・ｍ１／２以上である前記ディスプレイ装置用ガラス板を提供する。
【００１６】
また、下記酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ２を６１〜７２％、Ａｌ２Ｏ３を８〜１７％、Ｌｉ２Ｏを６〜１８％、Ｎａ２Ｏを２〜１５％、Ｋ２Ｏを０〜８％、ＭｇＯを０〜６％、ＣａＯを０〜６％、ＴｉＯ２を０〜４％、ＺｒＯ２を０〜２．５％含有し、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの含有量の合計Ｒ２Ｏが１５〜２５％、Ｌｉ２Ｏの含有量とＲ２Ｏの比Ｌｉ２Ｏ／Ｒ２Ｏが０．３５〜０．８、ＭｇＯおよびＣａＯの含有量の合計が０〜９％であるディスプレイ装置用ガラスからなるガラス板を溶融塩に浸漬して化学強化処理を行うディスプレイ装置用ガラス板の製造方法であって、溶融塩の組成がモル百分率表示で、ＬｉＮＯ３が０〜７％、ＮａＮＯ３が１０〜１００％、ＫＮＯ３が０〜９０％であるディスプレイ装置用ガラス板の製造方法を提供する。
また、化学強化処理が、前記ガラス板を温度が４２５℃以下の溶融塩に２時間以下の時間浸漬して行うものである前記ディスプレイ装置用ガラス板の製造方法を提供する。
【００１７】
また、カバーガラスを有するディスプレイ装置であって、当該カバーガラスが前記ディスプレイ装置用ガラス板であるディスプレイ装置を提供する。
また、前記ディスプレイ装置を備えた携帯機器を提供する。
また、前記ディスプレイ装置を備えたテレビを提供する。
また、前記ディスプレイ装置を備えたタッチパネルを提供する。
また、ディスプレイ装置を入れる筐体であって、前記ディスプレイ装置用ガラス板を有するディスプレイ装置用筐体を提供する。
【００１８】
本発明者は低温かつ短時間の化学強化で十分な強度を得られるようにするにはＡｌ２Ｏ３含有量およびＬｉ２Ｏ／Ｒ２Ｏ比率を最適化することが有効であることを見出し、本発明に至った。また、低温かつ短時間の化学強化によって十分な強度を得るには、溶融塩中にＮａＮＯ３が含まれていることが有効であることを見出し、本発明に至った。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、破壊靭性値が大きなディスプレイ装置用ガラスを得ることができる。
また、低温かつ短時間の化学強化処理でもディスプレイ装置用ガラス板の強度を十分なものとすることが可能になる。
また、化学強化処理によりガラス板の破壊靭性値を増加させることが可能となるばかりでなく、その増加割合も大きくすることが可能になる。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明のディスプレイ装置用ガラス板（以下、本発明のガラス板という。）の厚みは典型的には０．２〜１．０ｍｍである。０．２ｍｍ未満では実用強度の観点から問題が起こるおそれがある。
本発明のガラス板の表面圧縮応力層厚みｔは２５μｍ超であることが好ましい。２５μｍ以下では割れやすくなるおそれがある。より好ましくは３０μｍ以上、特に好ましくは４０μｍ以上、典型的には４５μｍ以上または５０μｍ以上である。
本発明のガラス板の表面圧縮応力Ｓは典型的には１００ＭＰａ以上１２００ＭＰａ未満である。１００ＭＰａ未満では割れやすくなるおそれがある。好ましくは２００ＭＰａ以上である。
【００２１】
本発明のガラス板の破壊靱性値の値は１．０ＭＰａ・ｍ１／２以上であることが好ましい。１．０ＭＰａ・ｍ１／２未満では割れやすくなるおそれがある。より好ましくは１．１ＭＰａ・ｍ１／２以上、特に好ましくは１．２ＭＰａ・ｍ１／２以上、典型的には１．３ＭＰａ・ｍ１／２以上である。なお、破壊靭性値はたとえばＪＩＳ Ｒ１６０７準拠、圧子圧入法（ＩＦ法）により測定される。
【００２２】
本発明のガラス板は本発明のガラスからなるガラス板を化学強化して得られる。
本発明のガラスからなるガラス板の製造方法は特に限定されないが、たとえば種々の原料を適量調合し、約１４００〜１６００℃に加熱し溶融した後、脱泡、攪拌などにより均質化し、周知のフロート法、ダウンドロー法（フュージョン法など）、プレス法などによって板状に成形し、徐冷後所望のサイズに切断、研磨加工を施して製造される。
【００２３】
化学強化の方法としては、ガラス板表層のＬｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏと溶融塩中のＮａ２Ｏ、Ｋ２Ｏとをイオン交換できるものであれば特に限定されないが、たとえば加熱された硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ３）溶融塩、硝酸カリウム（ＫＮＯ３）溶融塩、またはこれらの混合溶融塩にガラス板を浸漬する方法が挙げられる。
【００２４】
次に、本発明のディスプレイ装置用ガラス板の製造方法において用いられる溶融塩の組成についてモル百分率表示で説明する。
硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ３）は低温かつ短時間の化学強化のための必須成分である。１０％未満では表面圧縮応力および表面圧縮応力層厚みが小さくなる。好ましくは２０％以上、より好ましくは４０％以上、特に好ましくは６０％以上である。
【００２５】
硝酸カリウム（ＫＮＯ３）は必須ではないが、化学強化特性制御のため９０％まで含有してもよい。９０％超では表面圧縮応力または表面圧縮応力層厚みが小さくなるおそれがある。好ましくは８０％以下、より好ましくは６０％以下、特に好ましくは４０％以下である。
硝酸リチウム（ＬｉＮＯ３）は必須ではないが、化学強化特性の制御や化学強化後の反り性状等を改善するため７％まで含有してもよい。７％超では表面圧縮応力が小さくなるおそれがある。好ましくは６％以下、より好ましくは４％以下、特に好ましくは２％以下である。
【００２６】
ガラス板に所望の表面圧縮応力を有する化学強化層（表面圧縮応力層）を形成するための条件はガラス板の厚さによっても異なるが、３００〜４５０℃の硝酸アルカリ溶融塩
に１０分〜４時間ガラス基板を浸漬させることが典型的である。経済的な観点からは３００〜４２５℃、１０分〜２時間の条件で浸漬させることが好ましい。
【００２７】
次に、本発明のガラスの組成について、特に断らない限りモル百分率表示含有量を用いて説明する。
ＳｉＯ２はガラスの骨格を構成する成分であり必須である。６１％未満ではガラスとしての安定性が低下する、または化学強化後に表面荒れが発生しやすくなる。好ましくは６１．５％以上、より好ましくは６４％以上である。ＳｉＯ２が７２％超ではガラスの粘性が増大し溶融性が著しく低下する。好ましくは７０％以下、典型的には６８％以下である。
【００２８】
Ａｌ２Ｏ３はイオン交換速度を向上させる成分であり、必須である。８％未満ではイオン交換速度が低下する。好ましくは９％以上、典型的には１０％以上である。Ａｌ２Ｏ３が１７％超ではガラスの粘性が高くなり均質な溶融が困難になる、または化学強化後に表面荒れが発生しやすくなる。好ましくは１５％以下、より好ましくは１４％以下、典型的には１３％以下である。
【００２９】
Ｌｉ２Ｏはイオン交換により表面圧縮応力層を形成させ、またガラスの溶融性を向上させる成分であり、必須である。６％未満ではイオン交換により所望の表面圧縮応力層を形成することが困難となる。好ましくは７％以上、典型的には８％以上である。Ｌｉ２Ｏ／Ｒ２Ｏが０．６以上のときは好ましくは１０％以上、Ｌｉ２Ｏ／Ｒ２Ｏが０．７以上のときは好ましくは１２％以上である。Ｌｉ２Ｏが１８％超では耐候性が低下する、または化学強化後に表面荒れが発生しやすくなる。好ましくは１６％以下、典型的には１４％以下である。
【００３０】
Ｎａ２Ｏはイオン交換により表面圧縮応力層を形成させ、またガラスの溶融性を向上させる成分であり、必須である。２％未満ではイオン交換により所望の表面圧縮応力層を形成することが困難となる。好ましくは３％以上、典型的には４％以上である。Ｎａ２Ｏが１５％超では耐候性が低下する、または化学強化後に表面荒れが発生しやすくなる。好ましくは１３％以下、典型的には１２％以下である。表面圧縮応力をより大きくしたい場合には、Ｌｉ２Ｏ／Ｒ２Ｏが０．６以上のときなどは好ましくは１０％以下、Ｌｉ２Ｏ／Ｒ２Ｏが０．７以上のときなどは好ましくは６％以下である。
【００３１】
Ｋ２Ｏは必須ではないが、溶融性を向上させる等のために８％まで含有させてもよい。Ｋ２Ｏが８％超では耐候性が低下する、または化学強化後に表面荒れが発生しやすくなる。好ましくは７％以下、典型的には６％以下である。Ｌｉ２Ｏ／Ｒ２Ｏが０．６以上のときは好ましくは６％以下、より好ましくは３％以下、典型的にはＫ２Ｏは含有せず、Ｌｉ２Ｏ／Ｒ２Ｏが０．７以上のときは好ましくは３％以下であり、典型的にはＫ２Ｏは含有しない。なお、Ｋ２Ｏを含有させる場合は１％以上が好ましく、２．５％以上がより好ましい。
【００３２】
Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの含有量の合計Ｒ２Ｏが１５％未満では所望のイオン交換特性を得ることができなくなる。好ましくは１６％以上、より好ましくは１７％以上である。Ｒ２Ｏが２５％超ではガラスの耐候性をはじめとする化学的耐久性が低くなる。好ましくは２４％以下、典型的には２３％以下である。Ｌｉ２Ｏ／Ｒ２Ｏが０．６以上のときは好ましくは２２％以下である。
【００３３】
低温または短時間の化学強化によって十分な強度を示すためには、Ｌｉ２Ｏ／Ｒ２Ｏが０．３５以上０．８以下の範囲にあることが必要である。より好ましくは０．４以上である。この場合においてＬｉ２Ｏ／Ｒ２Ｏを０．７以下とすることがある。化学強化によってより十分な強度を得たい場合は、Ｌｉ２Ｏ／Ｒ２Ｏは０．６以上が好ましく、０．７以上がより好ましい。
【００３４】
ＭｇＯおよびＣａＯはいずれも必須ではないが、ガラスの溶融性を向上させる等のため、それぞれ６％以下、合量で９％まで含有してもよい。合量で９％超ではイオン交換を阻害し所望の表面圧縮応力層を形成できなくなる、またはガラスが傷つきやすくなる。好ましくは８％以下、典型的には５％以下である。
溶解性を向上させたい場合などにはＭｇＯは含有させることが好ましい。その場合、ＭｇＯの含有量は１％以上であることが好ましい。
また、ＣａＯはイオン交換をより強く阻害するため、含有する場合であっても６％以下であることが好ましい。
【００３５】
ＴｉＯ２は必須ではないが、ガラスの耐候性および溶解性を向上させる等のため、４％まで含有してもよい。４％超ではガラスが傷つきやすくなる、または分相現象が起りやすくなるおそれがある。好ましくは２％以下、Ｌｉ２Ｏ／Ｒ２Ｏが０．７以上のときなどは典型的には１％以下である。
【００３６】
ＺｒＯ２は必須ではないが、ガラスの耐候性および溶解性を向上させる等のため、２．５％まで含有してもよい。２．５％超ではガラスが傷つきやすくなる、または分相現象が起りやすくなるおそれがある。好ましくは２％以下、典型的には１．５％以下である。なお、ＺｒＯ２は質量百分率表示で５％以下であることが典型的である。
【００３７】
本発明のガラスは本質的に以上で説明した成分からなるが、本発明の目的を損なわない範囲でその他の成分を含有してもよい。そのような成分を含有する場合、それら成分の含有量の合計は１０％以下であることが好ましく、典型的には５％以下である。以下、上記その他成分について例示的に説明する。
【００３８】
ＳｒＯおよびＢａＯはいずれもイオン交換速度を低下させる効果が大きいため、含有しないこととするか、含有する場合であってもその含有量の合計は１％未満とすることが好ましい。
Ｂ２Ｏ３は高温での溶融性またはガラス強度の向上のためにたとえば１％まで含有してもよい場合がある。１％超では均質なガラスを得にくくなり、ガラスの成型が困難になるおそれがある。典型的にはＢ２Ｏ３は含有しない。
【００３９】
ガラスの溶融の際の清澄剤として、ＳＯ３、塩化物、フッ化物などを適宜含有してもよい。ただし、ディスプレイ装置の視認性を上げるため、可視域に吸収をもつＦｅ２Ｏ３、ＮｉＯ、Ｃｒ２Ｏ３など原料中の不純物として混入するような成分はできるだけ減らすことが好ましく、各々質量百分率表示で０．１５％以下であることが好ましく、より好ましくは０．０５％以下である。
【００４０】
本発明のディスプレイ装置としては、携帯機器であれば携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、スマートフォン、ネットブック、車載ナビなどが典型的であり、持ち運びを想定しないものであれば液晶テレビ、プラズマテレビなどの薄型テレビ（３Ｄテレビも含む）やデスクトップ・パーソナルコンピュータなどのディスプレイやモニター用ディスプレイが例示される。また、違う観点からはタッチパネルも挙げられる。
【実施例】
【００４１】
表１のＳｉＯ２からＢ２Ｏ３までの欄にモル百分率表示で示す組成を有するガラスＧ１〜Ｇ６、Ｇ５１〜Ｇ５５からなり、サイズが４０ｍｍ×４０ｍｍ、厚みが０．８ｍｍであるガラス板を用意した。Ｇ１〜Ｇ６は本発明のガラスの実施例、Ｇ５１〜Ｇ５５は比較例である。なお、表中のＬｉ／ＲはＬｉ２Ｏ／Ｒ２Ｏである。
【００４２】
ガラスＧ１〜Ｇ６、Ｇ５１〜Ｇ５４については次のようにして前記ガラス板を作製した。すなわち、酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩等一般に使用されているガラス原料を適宜選択し、ガラスとして４００ｇとなるように秤量し、また前記組成には示していないが、ＳＯ３換算で０．２質量％に相当する硫酸ナトリウムを添加したものについて混合した。ついで、白金製るつぼに入れ、１６００℃の抵抗加熱式電気炉に投入し、３時間溶融し、脱泡、均質化した後、型材に流し込み、所定の温度で徐冷し、ガラスブロックを得た。このガラスブロックを切断、研削し、最後に両面を鏡面に加工して、サイズが４０ｍｍ×４０ｍｍ、厚みが０．８ｍｍのガラス板を得た。
【００４３】
得られたガラス板について、ＪＩＳ Ｒ１６０７に準拠してＩＦ法（圧子圧入法）により破壊靭性値Ｋｃ０（単位：ＭＰａ・ｍ１／２）を測定した。すなわち、ビッカース硬度計を用い、押し込み荷重５ｋｇｆ、保持時間１５秒で圧痕を導入し、圧痕の対角線長さとき裂長さを１５秒待機後に試験機付属の顕微鏡を用いて測定することを１０回繰り返し、以下の式より破壊靭性値を算出した。
破壊靱性値＝０．０２６×（Ｅ×Ｐ）１／２×ａ×ｃ−３／２。
ここで、Ｅはヤング率であり、厚さが４〜１０ｍｍ、大きさが約４ｃｍ×４ｃｍのガラス板について超音波パルス法により測定した。また、Ｐは押し込み荷重（単位：Ｎ）、ａ（単位：ｍ）は圧痕の対角線長さの平均の半分、ｃ（単位：ｍ）はき裂長さの平均の半分である。
【００４４】
結果を表１に示す。これからわかるように本発明のガラスの破壊靱性値は大きく、０．８５ＭＰａ・ｍ１／２超である。
【００４５】
【表１】
【００４６】
Ｇ１〜Ｇ６、Ｇ５１〜Ｇ５４のガラス板を、ＬｉＮＯ３が５モル％、ＮａＮＯ３が４５モル％、ＫＮＯ３が５０モル％であり、温度が４００℃である溶融塩に０．５時間浸漬する化学強化処理を行った（例Ａ１〜Ａ１０）。
化学強化処理を行ったガラス板について、破壊靭性値Ｋｃ１をＫｃ０測定におけると同様にして、表面圧縮応力Ｓ（単位：ＭＰａ）および圧縮応力層の厚みｔ（単位：μｍ）を東京インスツルメンツ社製複屈折イメージングシステムＡｂｒｉｏ（商品名）によりそれぞれ測定した。なお、前記Ｓとｔの測定に際してはサイズが４０ｍｍ×４０ｍｍ、厚みが０．８ｍｍのガラス板から長さが４０ｍｍ、幅が約１ｍｍ、厚みが０．８ｍｍの小片を切り出し、対向する４０ｍｍ×０．８ｍｍの２面を両側から鏡面研磨して幅を０．３ｍｍとしたものを測定サンプルとした。
【００４７】
結果を表２に示す。なお、表中のＫｃ比はＫｃ１／Ｋｃ０である。また、例Ａ９については化学強化処理後の前記サンプル加工時にガラスが割れてしまいＳ、ｔ、Ｋｃ１は測定できなかった。これは、例Ａ９で用いられたガラスＧ５３にはＫ２Ｏが多く含まれており、このＫ２Ｏが溶融塩中のＬｉまたはＮａとイオン交換し、その結果例Ａ９のガラス板の表面には圧縮応力層ではなく引張応力層が形成されていたためであると考えられる。
Ｎａ２Ｏが多く含まれているガラスＧ５５からなるガラス板についてはこのような化学強化処理は行わなかったが、仮にこのような化学強化処理を行ったとすれば例Ａ９と同様に表面に引張応力層が形成されると考えられる。
【００４８】
これからわかるように本発明のガラスの化学強化処理後のＳは１００ＭＰａ以上、ｔは３０μｍ以上であり、０．５時間という短時間の化学強化処理によって所望の圧縮応力層が得られる（例Ａ１〜Ａ６）。また、Ｋｃ比も１．５以上であり比較例のガラスを使用した場合（例Ａ７、Ａ８、Ａ１０）よりも大きい。
【００４９】
【表２】
【００５０】
また、Ｇ１〜Ｇ６のガラス板を、ＬｉＮＯ３が０モル％、ＮａＮＯ３が５０モル％、ＫＮＯ３が５０モル％であり、温度が４００℃である溶融塩に０．５時間浸漬する化学強化処理を行った（例Ｂ１〜Ｂ６）。これら化学強化処理を行ったガラス板についてＫｃ１を測定した。結果をＫｃ比とともに表３に示す。なお、同表中のＳ、ｔの値は組成等から計算して求めた推定値である。
【００５１】
【表３】
【００５２】
また、Ｇ１のガラス板を、温度が３５０℃であり、表４のＬｉＮＯ３からＫＮＯ３までの欄にモル百分率表示で示す組成の各種溶融塩に２時間浸漬した。これら化学強化処理を行ったガラス板についてＳ、ｔ、Ｋｃ１を測定した。結果を表４に示す（例Ｃ１〜Ｃ７）。
本発明のディスプレイ装置用ガラス板の製造方法の実施例である例Ｃ１〜Ｃ４においてはＳは１３０ＭＰａ以上、Ｋｃ比は１．７以上であるが、比較例である例Ｃ５〜Ｃ７においてはＳは３０ＭＰａ以下、Ｋｃ比は１．４以下であった。
【００５３】
【表４】
【００５４】
また、表５、６のＳｉＯ２からＺｒＯ２までの欄にモル百分率表示で示す組成を有するガラスＤ１〜Ｄ１４からなり、サイズが４０ｍｍ×４０ｍｍ、厚みが１．０ｍｍであるガラス板を先に述べたと同様の方法で用意した。なお、Ｄ１〜Ｄ３、Ｄ５、Ｄ８についてはＫｃ０を測定し、それ以外のものについては組成から計算によってＫｃ０を求めた。
これらガラス板をＮａＮＯ３が１００モル％であり温度が４００℃である溶融塩に１時間浸漬する化学強化処理を行い、Ｓ、ｔを先に述べたと同様の方法で測定した。結果を表５、６に示す。
また、表１のガラスＧ２についても同様の化学強化処理を行ったところＳは２８６ＭＰａ、ｔは５８μｍであった。
なお、これら化学強化処理したガラス板は例Ｂ１〜Ｂ６、例Ｃ１〜Ｃ７のものに比べてＳが大きく、そのために、先に述べたような方法でガラス板に圧痕を導入しようとしても圧痕を導入できないか、または破壊してしまうかしてしまいＫｃ１は測定できなかった。
また、表６のガラスＤ１５〜Ｄ２０もＮａＮＯ３が１００モル％であり温度が４００℃である溶融塩に１時間浸漬する化学強化処理を行ったときに２５０ＭＰａ以上の大きなＳが得られる本発明のガラスの実施例である。これに対し、表１のガラスＧ５４で同様の化学強化処理を行うとＳは２２０ＭＰａ、ｔは５５μｍである。
【００５５】
【表５】
【００５６】
【表６】
【産業上の利用可能性】
【００５７】
ディスプレイ装置のカバーガラスなどに利用できる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ２を６１〜７２％、Ａｌ２Ｏ３を８〜１７％、Ｌｉ２Ｏを６〜１８％、Ｎａ２Ｏを２〜１５％、Ｋ２Ｏを０〜８％、ＭｇＯを０〜６％、ＣａＯを０〜６％、ＴｉＯ２を０〜４％、ＺｒＯ２を０〜２．５％含有し、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの含有量の合計Ｒ２Ｏが１５〜２５％、Ｌｉ２Ｏの含有量とＲ２Ｏの比Ｌｉ２Ｏ／Ｒ２Ｏが０．３５〜０．８、ＭｇＯおよびＣａＯの含有量の合計が０〜９％であるディスプレイ装置用ガラス。
【請求項２】
ＳｉＯ２が６８％以下、Ａｌ２Ｏ３が１５％以下、Ｌｉ２Ｏが１６％以下、Ｎａ２Ｏが１３％以下、Ｋ２Ｏが７％以下、ＭｇＯが０〜５％、ＣａＯが０〜５％、ＴｉＯ２が０〜２％、Ｒ２Ｏが１６〜２３％、であり、Ｌｉ２Ｏ／Ｒ２Ｏが０．４以上である請求項１のディスプレイ装置用ガラス。
【請求項３】
ＳｉＯ２が７０％以下、Ａｌ２Ｏ３が１５％以下、Ｌｉ２Ｏが１０％以上、Ｎａ２Ｏが１０％以下、Ｋ２Ｏが０〜６％、Ｒ２Ｏが２２％以下、Ｌｉ２Ｏ／Ｒ２Ｏが０．６以上である請求項１のディスプレイ装置用ガラス。
【請求項４】
ＳｉＯ２が６８％以下、Ａｌ２Ｏ３が１５％以下、Ｌｉ２Ｏが１２％以上、Ｎａ２Ｏが６％以下、Ｋ２Ｏが０〜３％、ＭｇＯが１％以上、ＣａＯが０〜２％、ＴｉＯ２が０〜１％、Ｒ２Ｏが２２％以下、Ｌｉ２Ｏ／Ｒ２Ｏが０．７以上である請求項１のディスプレイ装置用ガラス。
【請求項５】
破壊靱性値が０．８５ＭＰａ・ｍ１／２以上である請求項１、２、３または４のディスプレイ装置用ガラス。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかのディスプレイ装置用ガラスからなり、フロート法またはフュージョン法によって製造されたガラス板。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかのディスプレイ装置用ガラスからなるガラス板を化学強化処理して得られたディスプレイ装置用ガラス板。
【請求項８】
請求項７のディスプレイ装置用ガラス板であって、前記ガラス板がフロート法またはフュージョン法によって製造され、かつ、その表面が研磨されていない火造り面であるディスプレイ装置用ガラス板。
【請求項９】
破壊靱性値が１．０ＭＰａ・ｍ１／２以上である請求項７または８のディスプレイ装置用ガラス板。
【請求項１０】
下記酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ２を６１〜７２％、Ａｌ２Ｏ３を８〜１７％、Ｌｉ２Ｏを６〜１８％、Ｎａ２Ｏを２〜１５％、Ｋ２Ｏを０〜８％、ＭｇＯを０〜６％、ＣａＯを０〜６％、ＴｉＯ２を０〜４％、ＺｒＯ２を０〜２．５％含有し、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの含有量の合計Ｒ２Ｏが１５〜２５％、Ｌｉ２Ｏの含有量とＲ２Ｏの比Ｌｉ２Ｏ／Ｒ２Ｏが０．３５〜０．８、ＭｇＯおよびＣａＯの含有量の合計が０〜９％であるディスプレイ装置用ガラスからなるガラス板を溶融塩に浸漬して化学強化処理を行うディスプレイ装置用ガラス板の製造方法であって、溶融塩の組成がモル百分率表示で、ＬｉＮＯ３が０〜７％、ＮａＮＯ３が１０〜１００％、ＫＮＯ３が０〜９０％であるディスプレイ装置用ガラス板の製造方法。
【請求項１１】
化学強化処理が、前記ガラス板を温度が４２５℃以下の溶融塩に２時間以下の時間浸漬して行うものである請求項１０のディスプレイ装置用ガラス板の製造方法。
【請求項１２】
カバーガラスを有するディスプレイ装置であって、当該カバーガラスが請求項７、８または９のディスプレイ装置用ガラス板であるディスプレイ装置。
【請求項１３】
請求項１２のディスプレイ装置を備えた携帯機器。
【請求項１４】
請求項１２のディスプレイ装置を備えたテレビ。
【請求項１５】
請求項１２のディスプレイ装置を備えたタッチパネル。
【請求項１６】
ディスプレイ装置を入れる筐体であって、請求項７、８または９のディスプレイ装置用ガラス板を有するディスプレイ装置用筐体。
【請求項１】
下記酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ２を６１〜７２％、Ａｌ２Ｏ３を８〜１７％、Ｌｉ２Ｏを６〜１８％、Ｎａ２Ｏを２〜１５％、Ｋ２Ｏを０〜８％、ＭｇＯを０〜６％、ＣａＯを０〜６％、ＴｉＯ２を０〜４％、ＺｒＯ２を０〜２．５％含有し、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの含有量の合計Ｒ２Ｏが１５〜２５％、Ｌｉ２Ｏの含有量とＲ２Ｏの比Ｌｉ２Ｏ／Ｒ２Ｏが０．３５〜０．８、ＭｇＯおよびＣａＯの含有量の合計が０〜９％であるディスプレイ装置用ガラス。
【請求項２】
ＳｉＯ２が６８％以下、Ａｌ２Ｏ３が１５％以下、Ｌｉ２Ｏが１６％以下、Ｎａ２Ｏが１３％以下、Ｋ２Ｏが７％以下、ＭｇＯが０〜５％、ＣａＯが０〜５％、ＴｉＯ２が０〜２％、Ｒ２Ｏが１６〜２３％、であり、Ｌｉ２Ｏ／Ｒ２Ｏが０．４以上である請求項１のディスプレイ装置用ガラス。
【請求項３】
ＳｉＯ２が７０％以下、Ａｌ２Ｏ３が１５％以下、Ｌｉ２Ｏが１０％以上、Ｎａ２Ｏが１０％以下、Ｋ２Ｏが０〜６％、Ｒ２Ｏが２２％以下、Ｌｉ２Ｏ／Ｒ２Ｏが０．６以上である請求項１のディスプレイ装置用ガラス。
【請求項４】
ＳｉＯ２が６８％以下、Ａｌ２Ｏ３が１５％以下、Ｌｉ２Ｏが１２％以上、Ｎａ２Ｏが６％以下、Ｋ２Ｏが０〜３％、ＭｇＯが１％以上、ＣａＯが０〜２％、ＴｉＯ２が０〜１％、Ｒ２Ｏが２２％以下、Ｌｉ２Ｏ／Ｒ２Ｏが０．７以上である請求項１のディスプレイ装置用ガラス。
【請求項５】
破壊靱性値が０．８５ＭＰａ・ｍ１／２以上である請求項１、２、３または４のディスプレイ装置用ガラス。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかのディスプレイ装置用ガラスからなり、フロート法またはフュージョン法によって製造されたガラス板。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかのディスプレイ装置用ガラスからなるガラス板を化学強化処理して得られたディスプレイ装置用ガラス板。
【請求項８】
請求項７のディスプレイ装置用ガラス板であって、前記ガラス板がフロート法またはフュージョン法によって製造され、かつ、その表面が研磨されていない火造り面であるディスプレイ装置用ガラス板。
【請求項９】
破壊靱性値が１．０ＭＰａ・ｍ１／２以上である請求項７または８のディスプレイ装置用ガラス板。
【請求項１０】
下記酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ２を６１〜７２％、Ａｌ２Ｏ３を８〜１７％、Ｌｉ２Ｏを６〜１８％、Ｎａ２Ｏを２〜１５％、Ｋ２Ｏを０〜８％、ＭｇＯを０〜６％、ＣａＯを０〜６％、ＴｉＯ２を０〜４％、ＺｒＯ２を０〜２．５％含有し、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの含有量の合計Ｒ２Ｏが１５〜２５％、Ｌｉ２Ｏの含有量とＲ２Ｏの比Ｌｉ２Ｏ／Ｒ２Ｏが０．３５〜０．８、ＭｇＯおよびＣａＯの含有量の合計が０〜９％であるディスプレイ装置用ガラスからなるガラス板を溶融塩に浸漬して化学強化処理を行うディスプレイ装置用ガラス板の製造方法であって、溶融塩の組成がモル百分率表示で、ＬｉＮＯ３が０〜７％、ＮａＮＯ３が１０〜１００％、ＫＮＯ３が０〜９０％であるディスプレイ装置用ガラス板の製造方法。
【請求項１１】
化学強化処理が、前記ガラス板を温度が４２５℃以下の溶融塩に２時間以下の時間浸漬して行うものである請求項１０のディスプレイ装置用ガラス板の製造方法。
【請求項１２】
カバーガラスを有するディスプレイ装置であって、当該カバーガラスが請求項７、８または９のディスプレイ装置用ガラス板であるディスプレイ装置。
【請求項１３】
請求項１２のディスプレイ装置を備えた携帯機器。
【請求項１４】
請求項１２のディスプレイ装置を備えたテレビ。
【請求項１５】
請求項１２のディスプレイ装置を備えたタッチパネル。
【請求項１６】
ディスプレイ装置を入れる筐体であって、請求項７、８または９のディスプレイ装置用ガラス板を有するディスプレイ装置用筐体。
【公開番号】特開２０１２−２０９２１（Ｐ２０１２−２０９２１Ａ）
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８５４４５（Ｐ２０１１−８５４４５）
【出願日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【出願人】（０００００００４４）旭硝子株式会社 (2,665)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【出願人】（０００００００４４）旭硝子株式会社 (2,665)
【Ｆターム（参考）】
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