玻璃盖板应力测试仪 CS应力值 DOL应力层深度 CT应力计算方法

在手机、智能电话等电子设备中，显示部、壳体主体多使用玻璃。伴随着近年来的电子设备的薄型化、轻量化，电子设备使用的玻璃也要求薄板化。若玻璃的板厚变薄，则强度会降低。因此，为了提高玻璃的强度，通常使用通过在玻璃表面形成基于离子交换的表面层(离子交换层)并使压缩应力产生来提高强度的所谓化学强化玻璃，并利用光学方法来测定表面的应力值，确认是否被正确地强化，向市场发货。

3.作为测定强化玻璃的表面层的应力的技术，可以列举例如在强化玻璃的表面层的折射率比内部的折射率高的情况下，利用光波导效果和光弹性效果，以非破坏的方式测定表面层的压缩应力的技术(以下，称为非破坏测定技术)。在该非破坏测定技术中，使单色光向强化玻璃的表面层入射而通过光波导效果产生多个模式，在各模式下取出光线轨迹决定的光，利用凸透镜成像为与各模式对应的亮线。需要说明的是，存在模式数目的成像的亮线。

4.另外，在该非破坏测定技术中，从表面层取出的光构成为，能够观察到光的振动方向相对于出射面为水平和垂直这两种光成分的亮线。并且，利用次数最低的模式1的光通过表面层的最接近表面一侧的性质，根据两种光成分的与模式1对应的亮线的位置来算出各个光成分的折射率，根据这两种折射率之差和玻璃的光弹性常数来求出强化玻璃的表面附近的应力(例如，参照专利文献1)。

5.另一方面，以上述的非破坏测定技术的原理为基础，提出了根据与模式1和模式2对应的亮线的位置，通过外推求出玻璃的最表面的应力(以下，设为表面应力值)，并假定表面层的折射率分布直线性地变化，根据亮线的总根数，求出压缩应力层的深度的方法(例如，参照专利文献2及非专利文献1)。

6.另外，以上述的通过利用了表面波导光的测定技术测定的表面应力值和压缩应力层的深度为基础，提出了定义玻璃内部的拉伸应力ct，以ct值来管理强化玻璃的强度的方法(例如，参照专利文献3)。在该方法中，通过“ct＝dol)”(式0)来计算拉伸应力ct。在此，cs为表面应力值(mpa)，dol为通过将钠离子交换为钾而产生的压缩应力层的深度(单位：μm)，t为板厚(单位：mm)。

7.通常如果未施加外力，则应力的总和为0。因此，以将通过化学强化形成的应力沿深度方向积分的值在未被化学强化的中心部分取得平衡的方式大致均等地产生拉伸应力。

8.然而，化学强化玻璃也由于强度提高和性能提高而成为多样，以往的应力测定方法无法进行充分的评价。

9.例如，存在将含锂玻璃与钾、钠这两种离子进行交换并控制了应力分布的强化玻璃、对透明的结晶化玻璃进行了离子交换的化学强化玻璃等。

10.在含锂玻璃的化学强化玻璃中，以往的光学性的应力测定装置虽然能够评价锂和钠被交换为钾的表面附近的应力层，但是无法评价锂被交换为钠的内部的应力层。因此，在被离子交换为钾的压缩应力层的深度dol中，压缩应力未成为0，压缩应力成为0的深度doc(单位：μm)通过利用了表面的波导光的应力测定装置无法测定。

11.也提出了如下方法：测定比由于这两个应力层的影响等而应力分布较大地弯折的位置的玻璃深度(dol_tp)靠玻璃表层侧的应力分布，基于玻璃表层侧的应力分布的测定结果(测定图像)来预测比dol_tp靠玻璃深层侧的应力分布(例如，参照专利文献4)。然而，在该方法中，由于未进行比dol_tp靠玻璃深层侧的应力分布的实测，因此存在测定再现性差这样的问题。

12.在结晶化玻璃中，特别是为了使用于显示部而必须透明，因此这里使用的结晶化玻璃是结晶粒远小于可视光的波长的结晶化玻璃，在可视域中为透明。因此，通过以往的光学性的应力测定装置，能够测定通过化学强化工序形成的表面的应力。

13.因此，为了维持多样化的化学强化玻璃的品质，需要对直至深部的应力的分布、结晶化玻璃中的结晶状态等进行测定管理。

14.近年来，作为易于进行离子交换，且在化学强化工序中能够在短时间内使表面应力值高且使应力层的深度深的玻璃，锂铝硅酸盐系的玻璃受到关注。

15.以将该玻璃浸渍在高温的硝酸钠与硝酸钾的混合熔融盐中的方式实施化学强化处理。钠离子、钾离子都由于熔融盐中的浓度高而与玻璃中的锂离子进行离子交换，但是钠离子容易向玻璃中扩散，因此玻璃中的锂离子首先与熔融盐中的钠离子交换。

16.在此，当钠离子与锂离子进行离子交换时玻璃的折射率变低，当钾离子与锂离子或钠离子进行离子交换时玻璃的折射率变高。即，与玻璃中的未被离子交换的部分相比，玻璃表面附近的被离子交换的区域的钾离子浓度高，当成为更深的被离子交换的区域时，钠离子浓度升高。因此，被离子交换的玻璃的最表面附近具有虽然折射率随着深度下降，但是从某深度起至未被离子交换的区域为止折射率随着深度升高的特征。

17.因此，在前述的利用了表面的波导光的应力测定装置中，仅通过最表面的应力值