[发明专利]化学强化玻璃板的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及化学强化玻璃板的制造方法，具体而言，涉及适合搭载于以手机、智能手机或者平板电脑等为代表的电子设备的显示装置部（也包括兼有输入部的情况）的覆盖玻璃或者同时具有基板和覆盖机能的一体型覆盖玻璃的化学强化玻璃板的制造方法。

背景技术

关于以手机、智能手机为代表的便携型电子设备，作为它们的显示器的保护材料，广泛使用着树脂制覆盖物。但是，与树脂制覆盖物相比，由于玻璃具有优异的透射率、耐候性或者耐划痕性的特征、或者以提高显示器的外观为目的，近年来，作为显示器的保护材料的玻璃的需求升高了。进而，为了移动设备的轻量、薄型化的要求，必然覆盖玻璃也需要变薄。然而，覆盖玻璃由于暴露在表面，存在因与高硬度部材的接触撞击或者因落下的冲击等而导致破裂的担心，该担心在覆盖玻璃的厚度变薄时更为显著。因此，对于玻璃的机械强度的确保的要求越来越高。

为了解决上述问题，考虑提高覆盖玻璃的强度，作为强化玻璃板材的方法，已知有风冷强化法（物理强化法）和化学强化法这两种方法。

前者的风冷强化法是使加热至软化点附近的玻璃板的表面通过风冷等快速冷却的方法。然而，如果对较薄的玻璃板使用风冷强化法的话，由于表面和内部难以有温度差，而不易在玻璃板的表面部形成压应力层，不能得到目标的高强度这样的特性。并且，在想要将风冷强化的玻璃板切割而在主表面部导入裂缝时，由于破裂为粉碎状，因此存在切割等加工困难这样的致命问题点。此外，如前述那样要求覆盖玻璃的厚度较薄，对较薄的玻璃板使用风冷强化法时，由于表面和内部难以有温度差而不易形成压应力层，不能得到目标的高强度这样的特性。因此，通常使用通过后者的化学强化法强化的覆盖玻璃。

化学强化法为如下方法：例如使作为碱成分含有钠离子的玻璃板与含有钾离子的熔盐接触，通过玻璃板中的钠离子和熔盐中的钾离子之间的离子交换在表面层形成压应力层，从而提高机械强度。利用该方法制作的玻璃板，玻璃板中的钠与熔盐中的离子半径大于钠的钾离子进行离子交换而在玻璃板中导入玻璃板表面层的构造，其结果在表面层产生体积膨胀的倾向，然而由于在温度上玻璃未处于能够通过粘性流动而以充分的速度缓和上述倾向的状态，因此作为压应力残留于玻璃板的表面层，由此强度升高。

作为由化学强化法提高玻璃的强度的特征，有表面压应力和压应力层深度。

表面压应力（Compressive stress）是指形成于玻璃板的最表面层的压应力，其是通过使具有更大体积的离子由离子交换进入玻璃板的表面层而产生的。通过该压应力抵抗给玻璃板带来破坏的拉伸应力，经过化学强化的玻璃板与没有化学强化的玻璃板相比具有较高的强度。这样，表面压应力可作为玻璃板强度提高的直接的指标使用。

另外，压应力层深度（Depth of layer）是指以玻璃板的最表面作为基准形成有压应力的区域的深度，该层越深，越能够抑制存在于玻璃板表面的更大的微裂缝（龟裂），可防止玻璃板受损伤时的强度降低。

作为这样的化学强化玻璃板受到市场很多欢迎的另外一个理由可列举，不但具有前述较薄的玻璃板的强化性、高强度化，而且即便是强化后的玻璃板也能够切割。需要说明的是，前述的风冷强化玻璃板在想要切割而导入裂缝时，由于破裂为粉碎状，因此难以在强化后进行切割等的玻璃板的加工。

风冷强化玻璃板中，通常已知玻璃表面的一侧的压应力层达到板厚的约六分之一。在超过了该深度的压应力层的玻璃内部区域，为了保持与压应力层所产生的压应力的力学平衡，产生了较强的拉伸应力。如果在该拉伸应力区域形成用于切割玻璃的裂缝，则该裂缝因拉伸应力自发地扩展，会导致玻璃破裂为粉碎状。这就是风冷强化玻璃板不可切割的理由。

另一方面，在化学强化玻璃板的情况下，压应力层以及表面压应力能够通过离子交换条件来控制，另外，与风冷强化玻璃板相比，压应力层非常浅。因此，即使在化学强化玻璃板中导入用于切割的裂缝时，也能够控制使其不产生裂缝自发地扩展、破裂为粉碎状程度的较强的拉伸应力。这就是化学强化玻璃通常可切割的理由。

作为玻璃的化学强化方法，例如，专利文献1中已公开：将玻璃中的第一金属离子在第一盐浴中与第二金属离子进行离子交换（第一阶段的离子交换）之后，将玻璃中的第一金属离子在第二盐浴中与第二金属离子进行离子交换（第二阶段的离子交换）的方法。

另外，专利文献2中已公开：仅使玻璃品中含有最多的主碱金属离子A的含量在玻璃品的表面层增加的处理（前段处理）之后，将碱金属离子A与离子半径比其大的碱金属离子B进行离子交换处理（后段处理）的方法。

现有技术文献

专利文献