KR20110138149A

KR20110138149A - 디스플레이 장치용 유리 및 유리판

Info

Publication number: KR20110138149A
Application number: KR1020110046646A
Authority: KR
Inventors: 데츠야 나카시마; 세이키 오하라; 다츠오 나가시마
Original assignee: 아사히 가라스 가부시키가이샤
Priority date: 2010-06-18
Filing date: 2011-05-18
Publication date: 2011-12-26
Also published as: TW201210972A; US20110312483A1; EP2397449A1; CN102363567A; US8691711B2; JP2012020921A

Abstract

[과제] 저온 또한 단시간에 화학 강화시킬 수 있는 디스플레이 장치용 유리의 제공.
[해결 수단] 하기 산화물 기준의 몰 백분율 표시로, SiO₂ 를 61 ∼ 72 %, Al₂O₃ 을 8 ∼ 17 %, Li₂O 를 6 ∼ 18 %, Na₂O 를 2 ∼ 15 %, K₂O 를 0 ∼ 8 %, MgO 를 0 ∼ 6 %, CaO 를 0 ∼ 6 %, TiO₂ 를 0 ∼ 4 %, ZrO₂ 를 0 ∼ 2.5 % 함유하고, Li₂O, Na₂O 및 K₂O 의 함유량의 합계 R₂O 가 15 ∼ 25 %, Li₂O 의 함유량과 R₂O 의 비 Li₂O/R₂O 가 0.35 ∼ 0.8, MgO 및 CaO 의 함유량의 합계가 0 ∼ 9 % 인 디스플레이 장치용 유리.

Description

디스플레이 장치용 유리 및 유리판 {GLASS AND GLASS PLATE FOR DISPLAY DEVICE}

본 발명은 디스플레이 장치의 커버 유리나 디스플레이 장치를 넣는 케이싱의 구성 부재 등으로서 사용되는 디스플레이 장치용 유리판 및 그러한 유리판에 바람직한 디스플레이 장치용 유리에 관한 것이다.

최근에 휴대 전화, PDA 등의 모바일 기기 등의 휴대기기나 박형 텔레비젼, 특히 대형의 박형 텔레비젼 등에 대해서는, 디스플레이의 보호 그리고 미관을 높이기 위한 커버 유리 (보호 유리) 가 사용되는 경우가 많아지고 있다. 또한, 본 명세서에서는 플라즈마 텔레비젼의 광학 필터 등 디스플레이의 보호 기능을 겸비하는 것에 사용되는 유리판도 커버 유리에 포함시킨다.

한편, 이와 같은 휴대 정보 기기에 대해서는 경량·박형화가 요구되고 있다. 그 때문에, 디스플레이 보호용으로 사용되는 커버 유리도 얇게 할 것이 요구되고 있다. 그러나, 커버 유리의 두께를 얇게 하면 강도가 저하되어, 사용 중에 무엇인가를 휴대기기에 부딪치거나 휴대 중에 휴대기기를 떨어뜨리거나 함으로써 커버 유리 자신이 깨져 버리는 경우가 있어, 디스플레이 장치를 보호한다는 본래의 역할을 다할 수 없게 된다는 문제가 있었다.

또, 대형 박형 텔레비젼에서는 커버 유리 자체가 커지므로 파괴될 확률이 높아지며, 또, 경량화를 위해서 커버 유리를 얇게 할 것이 요구되고 있어, 이 점에서도 커버 유리 파괴의 우려가 커지고 있다.

상기 문제를 해결하기 위해서는, 커버 유리의 강도를 높이는 것이 고려되고, 그 방법으로서 유리 표면에 압축 응력층을 형성시키는 수법이 일반적으로 알려져 있다.

유리 표면에 압축 응력층을 형성시키는 수법으로는, 연화점 부근까지 가열한 유리판 표면을 풍랭 등에 의해 급속히 냉각시키는 풍랭 강화법 (물리 강화법) 과, 유리 전이점 이하의 온도에서 이온 교환에 의해 유리판 표면의 이온 반경이 작은 알칼리 금속 이온 (전형적으로는 Li 이온, Na 이온) 을 이온 반경이 보다 큰 알칼리 이온 (전형적으로는 K 이온) 으로 교환하는 화학 강화법이 대표적이다.

상기 서술한 바와 같이 커버 유리의 두께는 얇을 것이 요구되고 있다. 얇은 유리판에 대해 풍랭 강화법을 적용하면, 표면과 내부의 온도차가 잘 나지 않기 때문에 압축 응력층을 형성하는 것이 곤란하여, 목적하는 고강도라는 특성을 얻을 수 없다. 그 때문에, 후자의 화학 강화법에 의해 강화된 커버 유리가 제안되어 있다 (특허문헌 1 ∼ 3 참조).

일본 공개특허공보 2005-320234호 미국 특허 출원 공개 제2009/298669호 명세서 국제 공개 제2008/143999호 팜플렛

특허문헌 1 ∼ 3 에 기재되어 있는 실시예를 보면, 모두 450 ℃ 를 초과하는 고온에서의 화학 강화 처리 또는 4 시간을 초과하는 장시간의 화학 강화 처리를 필요로 하고 있다. 예를 들어 후술하는 유리 G55 는 특허문헌 3 에 기재되어 있는 발명의 유리이지만, 질산칼륨 용융염을 사용한 화학 강화 처리에 의해 원하는 압축 응력층을 형성하려고 하면, 용융염의 온도가 400 ℃ 이면 6 시간이라는 장시간에 걸쳐 유리를 용융염에 침지시켜야 한다. 또한, 이와 같은 화학 강화 처리에 의해 형성된 압축 응력층의 표면 압축 응력과 두께는 각각 800 ㎫, 37 ㎛ 였다.

화학 강화에는 나트륨이나 칼륨의 질산염이 대표적으로 사용되는데, 모두 450 ℃ 를 초과하면 증기압이 높아져, 매우 휘산되기 쉬워진다. 이와 같은 휘산이 일어나면, 화학 강화를 한 유리의 품질이 안정적이지 않게 됨과 동시에, 휘산물을 회수하기 위한 부대 설비도 필요해져, 품질 및 비용 면에서 문제가 발생한다. 또, 장시간의 화학 강화 처리는 비용 증가로 직결되기 때문에 바람직하지 않다.

본 발명은 저온 또한 단시간의 화학 강화에 의해 충분한 강도를 얻을 수 있는 디스플레이 장치용 유리, 그러한 디스플레이 장치용 유리로 이루어지는 유리판을 화학 강화하여 얻어진 디스플레이 장치용 유리판, 디스플레이 장치용 유리로 이루어지는 유리판을 화학 강화하여 디스플레이 장치용 유리판을 제조하는 방법, 및 이와 같은 디스플레이 장치용 유리판을 디스플레이 보호에 사용한 디스플레이 장치의 제공을 목적으로 한다.

본 발명은 하기 산화물 기준의 몰 백분율 표시로, SiO₂ 를 61 ∼ 72 %, Al₂O₃ 을 8 ∼ 17 %, Li₂O 를 6 ∼ 18 %, Na₂O 를 2 ∼ 15 %, K₂O 를 0 ∼ 8 %, MgO 를 0 ∼ 6 %, CaO 를 0 ∼ 6 %, TiO₂ 를 0 ∼ 4 %, ZrO₂ 를 0 ∼ 2.5 % 함유하고, Li₂O, Na₂O 및 K₂O 의 함유량의 합계 R₂O 가 15 ∼ 25 %, Li₂O 의 함유량과 R₂O 의 비 Li₂O/R₂O 가 0.35 ∼ 0.8, MgO 및 CaO 의 함유량의 합계가 0 ∼ 9 % 인 디스플레이 장치용 유리 (이하, 본 발명의 유리라고 하는 경우가 있다) 를 제공한다. 또한, 본 명세서에서 예를 들어 「K₂O 를 0 ∼ 8 % 함유한다」란, K₂O 는 필수는 아니지만 8 % 까지의 범위에서 함유해도 된다는 의미이다.

또, SiO₂ 가 68 % 이하, Al₂O₃ 이 15 % 이하, Li₂O 가 16 % 이하, Na₂O 가 13 % 이하, K₂O 가 7 % 이하, MgO 가 0 ∼ 5 %, CaO 가 0 ∼ 5 %, TiO₂ 가 0 ∼ 2 %, R₂O 가 16 ∼ 23 % 이고, Li₂O/R₂O 가 0.4 이상인 상기 디스플레이 장치용 유리를 제공한다.

또, SiO₂ 가 70 % 이하, Al₂O₃ 이 15 % 이하, Li₂O 가 10 % 이상, Na₂O 가 10 % 이하, K₂O 가 0 ∼ 6 %, R₂O 가 22 % 이하, Li₂O/R₂O 가 0.6 이상인 상기 디스플레이 장치용 유리를 제공한다.

또, SiO₂ 가 68 % 이하, Al₂O₃ 이 15 % 이하, Li₂O 가 12 % 이상, Na₂O 가 6 % 이하, K₂O 가 0 ∼ 3 %, MgO 가 1 % 이상, CaO 가 0 ∼ 2 %, TiO₂ 가 0 ∼ 1 %, R₂O 가 22 % 이하, Li₂O/R₂O 가 0.7 이상인 상기 디스플레이 장치용 유리를 제공한다.

또, 파괴 인성값이 0.85 ㎫·m^1/2 이상인 상기 디스플레이 장치용 유리를 제공한다.

또, 상기 디스플레이 장치용 유리로 이루어지고, 플로트법 또는 퓨전법에 의해 제조된 유리판을 제공한다.

상기 디스플레이 장치용 유리로 이루어지는 유리판을 화학 강화 처리하여 얻어진 디스플레이 장치용 유리판을 제공한다.

또, 상기 디스플레이 장치용 유리판으로서, 상기 유리판이 플로트법 또는 퓨전법에 의해 제조되며, 또한 그 표면이 연마되지 않은 자유 단조 (鍛造) 면인 디스플레이 장치용 유리판을 제공한다.

또, 파괴 인성값이 1.0 ㎫·m^1/2 이상인 상기 디스플레이 장치용 유리판을 제공한다.

또, 하기 산화물 기준의 몰 백분율 표시로, SiO₂ 를 61 ∼ 72 %, Al₂O₃ 을 8 ∼ 17 %, Li₂O 를 6 ∼ 18 %, Na₂O 를 2 ∼ 15 %, K₂O 를 0 ∼ 8 %, MgO 를 0 ∼ 6 %, CaO 를 0 ∼ 6 %, TiO₂ 를 0 ∼ 4 %, ZrO₂ 를 0 ∼ 2.5 % 함유하고, Li₂O, Na₂O 및 K₂O 의 함유량의 합계 R₂O 가 15 ∼ 25 %, Li₂O 의 함유량과 R₂O 의 비 Li₂O/R₂O 가 0.35 ∼ 0.8, MgO 및 CaO 의 함유량의 합계가 0 ∼ 9 % 인 디스플레이 장치용 유리로 이루어지는 유리판을 용융염에 침지시켜 화학 강화 처리를 실시하는 디스플레이 장치용 유리판의 제조 방법으로서, 용융염의 조성이 몰 백분율 표시로, LiNO₃ 이 0 ∼ 7 %, NaNO₃ 이 10 ∼ 100 %, KNO₃ 이 0 ∼ 90 % 인 디스플레이 장치용 유리판의 제조 방법을 제공한다.

또, 화학 강화 처리가, 상기 유리판을 온도가 425 ℃ 이하의 용융염에 2 시간 이하의 시간 침지시켜 실시하는 것인 상기 디스플레이 장치용 유리판의 제조 방법을 제공한다.

또, 커버 유리를 갖는 디스플레이 장치로서, 당해 커버 유리가 상기 디스플레이 장치용 유리판인 디스플레이 장치를 제공한다.

또, 상기 디스플레이 장치를 구비한 휴대기기를 제공한다.

또, 상기 디스플레이 장치를 구비한 텔레비젼을 제공한다.

또, 상기 디스플레이 장치를 구비한 터치 패널을 제공한다.

또, 디스플레이 장치를 넣는 케이싱으로서, 상기 디스플레이 장치용 유리판을 갖는 디스플레이 장치용 케이싱을 제공한다.

본 발명자는 저온 또한 단시간의 화학 강화로 충분한 강도가 얻어지게 하려면 Al₂O₃ 함유량 및 Li₂O/R₂O 비율을 최적화하는 것이 유효하다는 것을 알아내어, 본 발명에 이르렀다. 또, 저온 또한 단시간의 화학 강화에 의해 충분한 강도를 얻으려면, 용융염 안에 NaNO₃ 이 함유되어 있는 것이 유효하다는 것을 알아내어, 본 발명에 이르렀다.

본 발명에 의하면, 파괴 인성값이 큰 디스플레이 장치용 유리를 얻을 수 있다.

또, 저온 또한 단시간의 화학 강화 처리로도 디스플레이 장치용 유리판의 강도를 충분한 것으로 할 수 있게 된다.

또, 화학 강화 처리에 의해 유리판의 파괴 인성값을 증가시킬 수 있게 될 뿐만 아니라, 그 증가 비율도 크게 할 수 있게 된다.

본 발명의 디스플레이 장치용 유리판 (이하, 본 발명의 유리판이라고 한다) 의 두께는 전형적으로는 0.2 ∼ 1.0 ㎜ 이다. 0.2 ㎜ 미만에서는 실용 강도의 관점에서 문제가 일어날 우려가 있다.

본 발명의 유리판의 표면 압축 응력층 두께 t 는 25 ㎛ 초과인 것이 바람직하다. 25 ㎛ 이하에서는 깨지기 쉬워질 우려가 있다. 보다 바람직하게는 30 ㎛ 이상, 특히 바람직하게는 40 ㎛ 이상, 전형적으로는 45 ㎛ 이상 또는 50 ㎛ 이상이다.

본 발명의 유리판의 표면 압축 응력 S 는 전형적으로는 100 ㎫ 이상 1200 ㎫ 미만이다. 100 ㎫ 미만에서는 깨지기 쉬워질 우려가 있다. 바람직하게는 200 ㎫ 이상이다.

본 발명의 유리판의 파괴 인성값의 값은 1.0 ㎫·m^1/2 이상인 것이 바람직하다. 1.0 ㎫·m^1/2 미만에서는 깨지기 쉬워질 우려가 있다. 보다 바람직하게는 1.1 ㎫·m^1/2 이상, 특히 바람직하게는 1.2 ㎫·m^1/2 이상, 전형적으로는 1.3 ㎫·m^1/2 이상이다. 또한, 파괴 인성값은 예를 들어 JIS R 1607 에 준거하여, 압자 압입법 (IF 법) 에 의해 측정된다.

본 발명의 유리판은 본 발명의 유리로 이루어지는 유리판을 화학 강화하여 얻어진다.

본 발명의 유리로 이루어지는 유리판의 제조 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 여러 가지의 원료를 적량 조합 (調合) 하여, 약 1400 ∼ 1600 ℃ 로 가열하여 용융시킨 후, 탈포, 교반 등에 의해 균질화하고, 주지된 플로트법, 다운 드로우법 (퓨전법 등), 프레스법 등에 의해 판 형상으로 성형하여 서랭 후 원하는 사이즈로 절단, 연마 가공을 실시하여 제조된다.

화학 강화 방법으로는, 유리판 표층의 Li₂O, Na₂O 와 용융염 안의 Na₂O, K₂O 를 이온 교환할 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 가열된 질산나트륨 (NaNO₃) 용융염, 질산칼륨 (KNO₃) 용융염, 또는 이들의 혼합 용융염에 유리판을 침지시키는 방법을 들 수 있다.

다음으로, 본 발명의 디스플레이 장치용 유리판의 제조 방법에 있어서 사용되는 용융염의 조성에 대해 몰 백분율 표시로 설명한다.

질산나트륨 (NaNO₃) 은 저온 또한 단시간의 화학 강화를 위한 필수 성분이다. 10 % 미만에서는 표면 압축 응력 및 표면 압축 응력층 두께가 작아진다. 바람직하게는 20 % 이상, 보다 바람직하게는 40 % 이상, 특히 바람직하게는 60 % 이상이다.

질산칼륨 (KNO₃) 은 필수는 아니지만, 화학 강화 특성을 제어하기 위해 90 % 까지 함유해도 된다. 90 % 초과에서는 표면 압축 응력 또는 표면 압축 응층 두께가 작아질 우려가 있다. 바람직하게는 80 % 이하, 보다 바람직하게는 60 % 이하, 특히 바람직하게는 40 % 이하이다.

질산리튬 (LiNO₃) 은 필수는 아니지만, 화학 강화 특성의 제어나 화학 강화 후의 휨 성상 등을 개선하기 위해 7 % 까지 함유해도 된다. 7 % 초과에서는 표면 압축 응력이 작아질 우려가 있다. 바람직하게는 6 % 이하, 보다 바람직하게는 4 % 이하, 특히 바람직하게는 2 % 이하이다.

유리판에 원하는 표면 압축 응력을 갖는 화학 강화층 (표면 압축 응력층) 을 형성하기 위한 조건은 유리판의 두께에 따라서도 상이하지만, 300 ∼ 450 ℃ 의 질산 알칼리 용융염에 10 분 ∼ 4 시간 유리 기판을 침지시키는 것이 전형적이다. 경제적인 관점에서는 300 ∼ 425 ℃, 10 분 ∼ 2 시간의 조건에서 침지시키는 것이 바람직하다.

다음으로, 본 발명의 유리의 조성에 대해, 특별히 언급하지 않는 한 몰 백분율 표시 함유량을 사용하여 설명한다.

SiO₂ 는 유리의 골격을 구성하는 성분으로서 필수이다. 61 % 미만에서는 유리로서의 안정성이 저하되거나, 또는 화학 강화 후에 표면 거칠어짐이 발생하기 쉬워진다. 바람직하게는 61.5 % 이상, 보다 바람직하게는 64 % 이상이다. SiO₂ 가 72 % 초과에서는 유리의 점성이 증대되어 용융성이 현저하게 저하된다. 바람직하게는 70 % 이하, 전형적으로는 68 % 이하이다.

Al₂O₃ 은 이온 교환 속도를 향상시키는 성분으로서 필수이다. 8 % 미만에서는 이온 교환 속도가 저하된다. 바람직하게는 9 % 이상, 전형적으로는 10 % 이상이다. Al₂O₃ 이 17 % 초과에서는 유리의 점성이 높아져 균질한 용융이 곤란해지거나, 또는 화학 강화 후에 표면 거침이 발생하기 쉬워진다. 바람직하게는 15 % 이하, 보다 바람직하게는 14 % 이하, 전형적으로는 13 % 이하이다.

Li₂O 는 이온 교환에 의해 표면 압축 응력층을 형성시키고, 또 유리의 용융성을 향상시키는 성분으로서 필수이다. 6 % 미만에서는 이온 교환에 의해 원하는 표면 압축 응력층을 형성하는 것이 곤란해진다. 바람직하게는 7 % 이상, 전형적으로는 8 % 이상이다. Li₂O/R₂O 가 0.6 이상일 때에는 바람직하게는 10 % 이상, Li₂O/R₂O 가 0.7 이상일 때에는 바람직하게는 12 % 이상이다. Li₂O 가 18 % 초과에서는 내후성이 저하되거나, 또는 화학 강화 후에 표면 거칠어짐이 발생하기 쉬워진다. 바람직하게는 16 % 이하, 전형적으로는 14 % 이하이다.

Na₂O 는 이온 교환에 의해 표면 압축 응력층을 형성시키고, 또 유리의 용융성을 향상시키는 성분으로서 필수이다. 2 % 미만에서는 이온 교환에 의해 원하는 표면 압축 응력층을 형성하는 것이 곤란해진다. 바람직하게는 3 % 이상, 전형적으로는 4 % 이상이다. Na₂O 가 15 % 초과에서는 내후성이 저하되거나, 또는 화학 강화 후에 표면 거침이 발생하기 쉬워진다. 바람직하게는 13 % 이하, 전형적으로는 12 % 이하이다. 표면 압축 응력을 보다 크게 하고자 하는 경우에는 Li₂O/R₂O 가 0.6 이상일 때 등은 바람직하게는 10 % 이하, Li₂O/R₂O 가 0.7 이상일 때 등은 바람직하게는 6 % 이하이다.

K₂O 는 필수는 아니지만, 용융성을 향상시키거나 하기 위해서 8 % 까지 함유시켜도 된다. K₂O 가 8 % 초과에서는 내후성이 저하되거나, 또는 화학 강화 후에 표면 거침이 발생하기 쉬워진다. 바람직하게는 7 % 이하, 전형적으로는 6 % 이하이다. Li₂O/R₂O 가 0.6 이상일 때에는 바람직하게는 6 % 이하, 보다 바람직하게는 3 % 이하, 전형적으로는 K₂O 는 함유하지 않고, Li₂O/R₂O 가 0.7 이상일 때에는 바람직하게는 3 % 이하이고, 전형적으로는 K₂O 는 함유하지 않는다. 또한, K₂O 를 함유시키는 경우에는 1 % 이상이 바람직하고, 2.5 % 이상이 보다 바람직하다.

Li₂O, Na₂O 및 K₂O 의 함유량의 합계 R₂O 가 15 % 미만에서는 원하는 이온 교환 특성을 얻을 수 없게 된다. 바람직하게는 16 % 이상, 보다 바람직하게는 17 % 이상이다. R₂O 가 25 % 초과에서는 유리의 내후성을 비롯한 화학적 내구성이 낮아진다. 바람직하게는 24 % 이하, 전형적으로는 23 % 이하이다. Li₂O/R₂O 가 0.6 이상일 때에는 바람직하게는 22 % 이하이다.

저온 또는 단시간의 화학 강화에 의해 충분한 강도를 나타내기 위해서는, Li₂O/R₂O 가 0.35 이상 0.8 이하의 범위에 있는 것이 필요하다. 보다 바람직하게는 0.4 이상이다. 이 경우에 있어서 Li₂O/R₂O 를 0.7 이하로 하는 경우가 있다. 화학 강화에 의해 보다 충분한 강도를 얻고자 하는 경우에는, Li₂O/R₂O 는 0.6 이상이 바람직하고, 0.7 이상이 보다 바람직하다.

MgO 및 CaO 는 모두 필수는 아니지만, 유리의 용융성을 향상시키거나 하기 위해서, 각각 6 % 이하, 합량으로 9 % 까지 함유해도 된다. 합량으로 9 % 초과에서는 이온 교환을 저해하여 원하는 표면 압축 응력층을 형성할 수 없게 되거나, 또는 유리가 손상이 가기 쉬워진다. 바람직하게는 8 % 이하, 전형적으로는 5 % 이하이다.

용해성을 향상시키고자 하는 경우 등에는 MgO 는 함유시키는 것이 바람직하다. 그 경우 MgO 의 함유량은 1 % 이상인 것이 바람직하다.

또, CaO 는 이온 교환을 보다 강력하게 저해하기 때문에, 함유하는 경우라도 6 % 이하인 것이 바람직하다.

TiO₂ 는 필수는 아니지만, 유리의 내후성 및 용해성을 향상시키거나 하기 위해 4 % 까지 함유해도 된다. 4 % 초과에서는 유리가 손상되기 쉬워지거나, 또는 분상 현상이 일어나기 쉬워질 우려가 있다. 바람직하게는 2 % 이하, Li₂O/R₂O 가 0.7 이상일 때 등은 전형적으로는 1 % 이하이다.

ZrO₂ 는 필수는 아니지만, 유리의 내후성 및 용해성을 향상시키거나 하기 위해 2.5 % 까지 함유해도 된다. 2.5 % 초과에서는 유리가 손상되기 쉬워지거나, 또는 분상 현상이 일어나기 쉬워질 우려가 있다. 바람직하게는 2 % 이하, 전형적으로는 1.5 % 이하이다. 또한, ZrO₂ 는 질량 백분율 표시로 5 % 이하인 것이 전형적이다.

본 발명의 유리는 본질적으로 이상에서 설명한 성분으로 이루어지지만, 본 발명의 목적을 손상시키지 않는 범위에서 그 밖의 성분을 함유해도 된다. 그러한 성분을 함유하는 경우, 이들 성분의 함유량의 합계는 10 % 이하인 것이 바람직하고, 전형적으로는 5 % 이하이다. 이하, 상기 그 외 성분에 대해 예시적으로 설명한다.

SrO 및 BaO 는 모두 이온 교환 속도를 저하시키는 효과가 크기 때문에 함유 하지 않는 것으로 하거나, 함유하는 경우라도 그 함유량의 합계는 1 % 미만으로 하는 것이 바람직하다.

B₂O₃ 은 고온에서의 용융성 또는 유리 강도의 향상을 위해서, 예를 들어 1 % 까지 함유해도 되는 경우가 있다. 1 % 초과에서는 균질한 유리를 얻기 어려워져, 유리의 성형 (成型) 이 곤란해질 우려가 있다. 전형적으로는 B₂O₃ 은 함유하지 않는다.

유리의 용융시의 청징제로서 SO₃, 염화물, 불화물 등을 적절히 함유해도 된다. 단, 디스플레이 장치의 시인성을 높이기 위해, 가시역에 흡수를 갖는 Fe₂O₃, NiO, Cr₂O₃ 등 원료 중의 불순물로서 혼입하는 성분은 가능한 한 줄이는 것이 바람직하여, 각각 질량 백분율 표시로 0.15 % 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.05 % 이하이다.

본 발명의 디스플레이 장치로는, 휴대기기이면 휴대전화, 휴대 정보 단말 (PDA), 스마트폰, 넷북, 차재 내비게이션 등이 전형적이고, 운반을 상정하지 않는 것이면, 액정 텔레비젼, 플라즈마 텔레비젼 등의 박형 텔레비젼 (3D TV 도 포함한다) 이나 데스크탑·퍼스널 컴퓨터 등의 디스플레이나 모니터용 디스플레이가 예시된다. 또, 다른 관점에서는 터치 패널도 들 수 있다.

실시예

표 1 의 SiO₂ 에서부터 B₂O₃ 까지의 란에 몰 백분율 표시로 나타내는 조성을 갖는 유리 G1 ∼ G6, G51 ∼ G55 로 이루어지고, 사이즈가 40 ㎜×40 ㎜, 두께가 0.8 ㎜ 인 유리판을 준비하였다. G1 ∼ G6 는 본 발명의 유리의 실시예, G51 ∼ G55 는 비교예이다. 또한, 표 중의 Li/R 은 Li₂O/R₂O 이다.

유리 G1 ∼ G6, G51 ∼ G54 에 대해서는 다음과 같이 하여 상기 유리판을 제작하였다. 즉, 산화물, 수산화물, 탄산염, 질산염 등 일반적으로 사용되고 있는 유리 원료를 적절히 선택하여, 유리로서 400 g 이 되도록 칭량하고, 또 상기 조성에는 나타내고 있지 않지만, SO₃ 환산으로 0.2 질량 % 에 상당하는 황산나트륨을 첨가한 것에 대해 혼합하였다. 이어서, 백금제 도가니에 넣고, 1600 ℃ 의 저항 가열식 전기로에 투입하고, 3 시간 용융시켜 탈포, 균질화한 후, 형재에 흘려넣고, 소정의 온도에서 서랭시켜 유리 블록을 얻었다. 이 유리 블록을 절단, 연삭하고, 마지막으로 양면을 경면으로 가공하여 사이즈가 40 ㎜×40 ㎜, 두께가 0.8 ㎜ 인 유리판을 얻었다.

얻어진 유리판에 대해, JIS R 1607 에 준거하여 IF 법 (압자 압입법) 에 의해 파괴 인성값 Kc₀ (단위 : ㎫·m^1/2) 을 측정하였다. 즉, 비커스 경도계를 사용하여 압입 하중 5 kgf, 유지 시간 15 초로 압흔을 도입하고, 압흔의 대각선 길이와 균열 길이를 15 초 대기 후에 시험기 부속의 현미경을 사용하여 측정하는 것을 10 회 반복하여, 이하의 식으로부터 파괴 인성값을 산출하였다.

파괴 인성값=0.026×(E×P)^1/2×a×c^-3/2.

여기에서, E 는 영률이고, 두께가 4 ∼ 10 ㎜, 크기가 약 4 cm×4 cm 인 유리판에 대해 초음파 펄스법에 의해 측정하였다. 또, P 는 압입 하중 (단위 : N), a (단위 : m) 는 압흔의 대각선 길이의 평균의 반, c (단위 : m) 는 균열 길이의 평균의 반이다.

결과를 표 1 에 나타낸다. 이것으로부터 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 유리의 파괴 인성값은 크고, 0.85 ㎫·m^1/2 초과이다.

G1 ∼ G6, G51 ∼ G54 의 유리판을, LiNO₃ 이 5 몰 %, NaNO₃ 이 45 몰 %, KNO₃ 이 50 몰 % 이고, 온도가 400 ℃ 인 용융염에 0.5 시간 침지시키는 화학 강화 처리를 실시하였다 (예 A1 ∼ A10).

화학 강화 처리를 실시한 유리판에 대해, 파괴 인성값 Kc₁ 을 Kc₀ 측정에 있어서와 마찬가지로 하여, 표면 압축 응력 S (단위 : ㎫) 및 압축 응력층의 두께 t (단위 : ㎛) 를 토쿄 인스트루먼트사 제조 복굴절 이미지 시스템 Abrio (상품명) 에 의해 각각 측정하였다. 또한, 상기 S 와 t 의 측정시에는 사이즈가 40 ㎜×40 ㎜, 두께가 0.8 ㎜ 인 유리판으로부터 길이가 40 ㎜, 폭이 약 1 ㎜, 두께가 0.8 ㎜ 의 소편 (小片) 을 잘라내고, 대향하는 40 ㎜×0.8 ㎜ 의 2 면을 양측으로부터 경면 연마하여 폭을 0.3 ㎜ 로 한 것을 측정 샘플로 하였다.

결과를 표 2 에 나타낸다. 또한, 표 중의 Kc 비는 Kc₁/Kc₀ 이다. 또, 예 A9 에 대해서는 화학 강화 처리 후의 상기 샘플 가공시에 유리가 깨져 S, t, Kc₁ 은 측정할 수 없었다. 이것은, 예 A9 에서 사용된 유리 G53 에는 K₂O 가 많이 함유되어 있어, 이 K₂O 가 용융염 안의 Li 또는 Na 와 이온 교환하고, 그 결과 예 A9 의 유리판의 표면에는 압축 응력층이 아닌 인장 응력층이 형성되어 있었기 때문인 것으로 생각된다.

Na₂O 가 많이 함유되어 있는 유리 G55 로 이루어지는 유리판에 대해 이와 같은 화학 강화 처리는 실시하지 않았지만, 만일 이와 같은 화학 강화 처리를 실시했다고 하면 예 A9 와 마찬가지로 표면에 인장 응력층이 형성되는 것으로 생각된다.

이것으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 유리의 화학 강화 처리 후의 S 는 100 ㎫ 이상, t 는 30 ㎛ 이상이고, 0.5 시간이라고 하는 단시간의 화학 강화 처리에 의해 원하는 압축 응력층이 얻어진다 (예 A1 ∼ A6). 또, Kc 비도 1.5 이상으로, 비교예의 유리를 사용한 경우 (예 A7, A8, A10) 보다 크다.

또, G1 ∼ G6 의 유리판을 LiNO₃ 이 0 몰 %, NaNO₃ 이 50 몰 %, KNO₃ 이 50 몰 % 이고, 온도가 400 ℃ 인 용융염에 0.5 시간 침지시키는 화학 강화 처리를 실시하였다 (예 B1 ∼ B6). 이들 화학 강화 처리를 실시한 유리판에 대해 Kc₁ 을 측정하였다. 결과를 Kc 비와 함께 표 3 에 나타낸다. 또한, 동 표 중의 S, t 의 값은 조성 등으로부터 계산하여 구한 추정값이다.

또, G1 의 유리판을 온도가 350 ℃ 이고, 표 4 의 LiNO₃ 에서부터 KNO₃ 까지의 란에 몰 백분율 표시로 나타내는 조성의 각종 용융염에 2 시간 침지시켰다. 이들 화학 강화 처리를 실시한 유리판에 대해 S, t, Kc₁ 을 측정하였다. 결과를 표 4 에 나타낸다 (예 C1 ∼ C7).

본 발명의 디스플레이 장치용 유리판의 제조 방법의 실시예인 예 C1 ∼ C4 에 있어서는 S 는 130 ㎫ 이상, Kc 비는 1.7 이상이지만, 비교예인 예 C5 ∼ C7 에 있어서는 S 는 30 ㎫ 이하, Kc 비는 1.4 이하였다.

또, 표 5, 6 의 SiO₂ 에서부터 ZrO₂ 까지의 란에 몰 백분율 표시로 나타내는 조성을 갖는 유리 D1 ∼ D14 로 이루어지고, 사이즈가 40 ㎜×40 ㎜, 두께가 1.0 ㎜ 인 유리판을 먼저 서술한 바와 동일한 방법으로 준비하였다. 또한, D1 ∼ D3, D5, D8 에 대해서는 Kc₀ 을 측정하고, 그 이외의 것에 대해서는 조성으로부터 계산에 의해 Kc₀ 을 구하였다.

이들 유리판을 NaNO₃ 이 100 몰 % 이고, 온도가 400 ℃ 인 용융염에 1 시간 침지시키는 화학 강화 처리를 실시하여, S, t 를 먼저 서술한 동일한 방법으로 측정하였다. 결과를 표 5, 6 에 나타낸다.

또, 표 1 의 유리 G2 에 대해서도 동일한 화학 강화 처리를 실시한 결과, S 는 286 ㎫, t 는 58 ㎛ 였다.

또한, 이들 화학 강화 처리한 유리판은 예 B1 ∼ B6, 예 C1 ∼ C7 인 것에 비하여 S 가 크고, 그 때문에, 먼저 서술한 바와 같은 방법으로 유리판에 압흔을 도입하려고 해도 압흔을 도입할 수 없거나, 또는 파괴되거나 하여 Kc₁ 은 측정할 수 없었다. 또, 표 6 의 유리 D15 ∼ D20 도 NaNO₃ 이 100 몰 % 이고 온도가 400 ℃ 인 용융염에 1 시간 침지시키는 화학 강화 처리를 실시했을 때에 250 ㎫ 이상의 큰 S 가 얻어지는 본 발명의 유리의 실시예이다. 이에 대해, 표 1 의 유리 G54 로 동일한 화학 강화 처리를 실시하면 S 는 220 ㎫, t 는 55 ㎛ 이다.

디스플레이 장치의 커버 유리 등에 이용할 수 있다.

또한, 2010년 6월 18일에 출원된 일본 특허출원 2010-139396호 및 2011년 4월 7일에 출원된 일본 특허출원 2011-085445호의 명세서, 특허청구범위 및 요약서의 전체 내용을 여기에 인용하고, 본 발명의 명세서의 개시로서 도입하는 것이다.

Claims

하기 산화물 기준의 몰 백분율 표시로, SiO₂ 를 61 ∼ 72 %, Al₂O₃ 을 8 ∼ 17 %, Li₂O 를 6 ∼ 18 %, Na₂O 를 2 ∼ 15 %, K₂O 를 0 ∼ 8 %, MgO 를 0 ∼ 6 %, CaO 를 0 ∼ 6 %, TiO₂ 를 0 ∼ 4 %, ZrO₂ 를 0 ∼ 2.5 % 함유하고, Li₂O, Na₂O 및 K₂O 의 함유량의 합계 R₂O 가 15 ∼ 25 %, Li₂O 의 함유량과 R₂O 의 비 Li₂O/R₂O 가 0.35 ∼ 0.8, MgO 및 CaO 의 함유량의 합계가 0 ∼ 9 % 인 디스플레이 장치용 유리.
제 1 항에 있어서,
SiO₂ 가 68 % 이하, Al₂O₃ 이 15 % 이하, Li₂O 가 16 % 이하, Na₂O 가 13 % 이하, K₂O 가 7 % 이하, MgO 가 0 ∼ 5 %, CaO 가 0 ∼ 5 %, TiO₂ 가 0 ∼ 2 %, R₂O 가 16 ∼ 23 % 이고, Li₂O/R₂O 가 0.4 이상인 디스플레이 장치용 유리.
제 1 항에 있어서,
SiO₂ 가 70 % 이하, Al₂O₃ 이 15 % 이하, Li₂O 가 10 % 이상, Na₂O 가 10 % 이하, K₂O 가 0 ∼ 6 %, R₂O 가 22 % 이하, Li₂O/R₂O 가 0.6 이상인 디스플레이 장치용 유리.
제 1 항에 있어서,
SiO₂ 가 68 % 이하, Al₂O₃ 이 15 % 이하, Li₂O 가 12 % 이상, Na₂O 가 6 % 이하, K₂O 가 0 ∼ 3 %, MgO 가 1 % 이상, CaO 가 0 ∼ 2 %, TiO₂ 가 0 ∼ 1 %, R₂O 가 22 % 이하, Li₂O/R₂O 가 0.7 이상인 디스플레이 장치용 유리.
제 1 항, 제 2 항, 제 3 항 또는 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
파괴 인성값이 0.85 ㎫·m^1/2 이상인 디스플레이 장치용 유리.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 디스플레이 장치용 유리로 이루어지고, 플로트법 또는 퓨전법에 의해 제조된 유리판.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 디스플레이 장치용 유리로 이루어지는 유리판을 화학 강화 처리하여 얻어진 디스플레이 장치용 유리판.
제 7 항에 기재된 디스플레이 장치용 유리판으로서, 상기 유리판이 플로트법 또는 퓨전법에 의해 제조되고, 또한 그 표면이 연마되지 않은 자유 단조면인 디스플레이 장치용 유리판.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
파괴 인성값이 1.0 ㎫·m^1/2 이상인 디스플레이 장치용 유리판.
하기 산화물 기준의 몰 백분율 표시로, SiO₂ 를 61 ∼ 72 %, Al₂O₃ 을 8 ∼ 17 %, Li₂O 를 6 ∼ 18 %, Na₂O 를 2 ∼ 15 %, K₂O 를 0 ∼ 8 %, MgO 를 0 ∼ 6 %, CaO 를 0 ∼ 6 %, TiO₂ 를 0 ∼ 4 %, ZrO₂ 를 0 ∼ 2.5 % 함유하고, Li₂O, Na₂O 및 K₂O 의 함유량의 합계 R₂O 가 15 ∼ 25 %, Li₂O 의 함유량과 R₂O 의 비 Li₂O/R₂O 가 0.35 ∼ 0.8, MgO 및 CaO 의 함유량의 합계가 0 ∼ 9 % 인 디스플레이 장치용 유리로 이루어지는 유리판을 용융염에 침지시켜 화학 강화 처리를 실시하는 디스플레이 장치용 유리판의 제조 방법으로서, 용융염의 조성이 몰 백분율 표시로, LiNO₃ 이 0 ∼ 7 %, NaNO₃ 이 10 ∼ 100 %, KNO₃ 이 0 ∼ 90 % 인 디스플레이 장치용 유리판의 제조 방법.
제 10 항에 있어서,
화학 강화 처리가, 상기 유리판을 온도가 425 ℃ 이하의 용융염에 2 시간 이하의 시간 침지시켜 실시하는 것인 디스플레이 장치용 유리판의 제조 방법.
커버 유리를 갖는 디스플레이 장치로서, 당해 커버 유리가 제 7 항, 제 8 항 또는 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 디스플레이 장치용 유리판인 디스플레이 장치.
제 12 항에 기재된 디스플레이 장치를 구비한 휴대기기.
제 12 항에 기재된 디스플레이 장치를 구비한 텔레비젼.
제 12 항에 기재된 디스플레이 장치를 구비한 터치 패널.
디스플레이 장치를 넣는 케이싱으로서, 제 7 항, 제 8 항 또는 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 디스플레이 장치용 유리판을 갖는 디스플레이 장치용 케이싱.