玻璃蓋板應力測試儀?CS應力值 DOL應力層深度 CT應力計算方法

在手機、智能電話等電子設備中，顯示部、殼體主體多使用玻璃。伴隨著近年來的電子設備的薄型化、輕量化，電子設備使用的玻璃也要求薄板化。若玻璃的板厚變薄，則強度會降低。因此，為了提高玻璃的強度，通常使用通過在玻璃表面形成基于離子交換的表面層(離子交換層)并使壓縮應力產生來提高強度的所謂化學強化玻璃，并利用光學方法來測定表面的應力值，確認是否被正確地強化，向市場發貨。

3.作為測定強化玻璃的表面層的應力的技術，可以列舉例如在強化玻璃的表面層的折射率比內部的折射率高的情況下，利用光波導效果和光彈性效果，以非破壞的方式測定表面層的壓縮應力的技術(以下，稱為非破壞測定技術)。在該非破壞測定技術中，使單色光向強化玻璃的表面層入射而通過光波導效果產生多個模式，在各模式下取出光線軌跡決定的光，利用凸透鏡成像為與各模式對應的亮線。需要說明的是，存在模式數目的成像的亮線。

4.另外，在該非破壞測定技術中，從表面層取出的光構成為，能夠觀察到光的振動方向相對于出射面為水平和垂直這兩種光成分的亮線。并且，利用次數最低的模式1的光通過表面層的最接近表面一側的性質，根據兩種光成分的與模式1對應的亮線的位置來算出各個光成分的折射率，根據這兩種折射率之差和玻璃的光彈性常數來求出強化玻璃的表面附近的應力(例如，參照專利文獻1)。

5.另一方面，以上述的非破壞測定技術的原理為基礎，提出了根據與模式1和模式2對應的亮線的位置，通過外推求出玻璃的最表面的應力(以下，設為表面應力值)，并假定表面層的折射率分布直線性地變化，根據亮線的總根數，求出壓縮應力層的深度的方法(例如，參照專利文獻2及非專利文獻1)。

6.另外，以上述的通過利用了表面波導光的測定技術測定的表面應力值和壓縮應力層的深度為基礎，提出了定義玻璃內部的拉伸應力ct，以ct值來管理強化玻璃的強度的方法(例如，參照專利文獻3)。在該方法中，通過“ct＝dol)”(式0)來計算拉伸應力ct。在此，cs為表面應力值(mpa)，dol為通過將鈉離子交換為鉀而產生的壓縮應力層的深度(單位：μm)，t為板厚(單位：mm)。

7.通常如果未施加外力，則應力的總和為0。因此，以將通過化學強化形成的應力沿深度方向積分的值在未被化學強化的中心部分取得平衡的方式大致均等地產生拉伸應力。

8.然而，化學強化玻璃也由于強度提高和性能提高而成為多樣，以往的應力測定方法無法進行充分的評價。

9.例如，存在將含鋰玻璃與鉀、鈉這兩種離子進行交換并控制了應力分布的強化玻璃、對透明的結晶化玻璃進行了離子交換的化學強化玻璃等。

10.在含鋰玻璃的化學強化玻璃中，以往的光學性的應力測定裝置雖然能夠評價鋰和鈉被交換為鉀的表面附近的應力層，但是無法評價鋰被交換為鈉的內部的應力層。因此，在被離子交換為鉀的壓縮應力層的深度dol中，壓縮應力未成為0，壓縮應力成為0的深度doc(單位：μm)通過利用了表面的波導光的應力測定裝置無法測定。

11.也提出了如下方法：測定比由于這兩個應力層的影響等而應力分布較大地彎折的位置的玻璃深度(dol_tp)靠玻璃表層側的應力分布，基于玻璃表層側的應力分布的測定結果(測定圖像)來預測比dol_tp靠玻璃深層側的應力分布(例如，參照專利文獻4)。然而，在該方法中，由于未進行比dol_tp靠玻璃深層側的應力分布的實測，因此存在測定再現性差這樣的問題。

12.在結晶化玻璃中，特別是為了使用于顯示部而必須透明，因此這里使用的結晶化玻璃是結晶粒遠小于可視光的波長的結晶化玻璃，在可視域中為透明。因此，通過以往的光學性的應力測定裝置，能夠測定通過化學強化工序形成的表面的應力。

13.因此，為了維持多樣化的化學強化玻璃的品質，需要對直至深部的應力的分布、結晶化玻璃中的結晶狀態等進行測定管理。

14.近年來，作為易于進行離子交換，且在化學強化工序中能夠在短時間內使表面應力值高且使應力層的深度深的玻璃，鋰鋁硅酸鹽系的玻璃受到關注。

15.以將該玻璃浸漬在高溫的硝酸鈉與硝酸鉀的混合熔融鹽中的方式實施化學強化處理。鈉離子、鉀離子都由于熔融鹽中的濃度高而與玻璃中的鋰離子進行離子交換，但是鈉離子容易向玻璃中擴散，因此玻璃中的鋰離子首先與熔融鹽中的鈉離子交換。

16.在此，當鈉離子與鋰離子進行離子交換時玻璃的折射率變低，當鉀離子與鋰離子或鈉離子進行離子交換時玻璃的折射率變高。即，與玻璃中的未被離子交換的部分相比，玻璃表面附近的被離子交換的區域的鉀離子濃度高，當成為更深的被離子交換的區域時，鈉離子濃度升高。因此，被離子交換的玻璃的最表面附近具有雖然折射率隨著深度下降，但是從某深度起至未被離子交換的區域為止折射率隨著深度升高的特征。

17.因此，在前述的利用了表面的波導光的應力測定裝置中，僅通過最表面的應力值