(57)【要約】  最表面の圧縮応力が５００ＭＰａ以上、且つ、深さが１５μｍ以上である圧縮応力層を有する、輸送機械用フラットパネルディスプレイ装置のカバーガラスであって、板厚が０．８ｍｍ以上であって、カバーガラスを花崗岩からなる基台上に配置し、Ｐ３０（ＪＩＳ  Ｒ６２５２、２００６）のサンドペーパーの擦り面にカバーガラスの上面を接触させた状態で、Φ３／８インチ、４ｇのステンレス鋼からなる球体を上方から落下させるサンドペーパー落球試験において、破壊時の平均落球高さが１７ｃｍより高い。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
最表面の圧縮応力が５００ＭＰａ以上、且つ、深さが１５μｍ以上である圧縮応力層を有する、輸送機械用フラットパネルディスプレイ装置のカバーガラスであって、
板厚が０．８ｍｍ以上であって、
前記カバーガラスを花崗岩からなる基台上に配置し、Ｐ３０（ＪＩＳ  Ｒ６２５２、２００６）のサンドペーパーの擦り面に前記カバーガラスの上面を接触させた状態で、Φ３／８インチ、４ｇのステンレス鋼からなる球体を上方から落下させるサンドペーパー落球試験において、破壊時の平均落球高さが１７ｃｍより高い、輸送機械用フラットパネルディスプレイ装置のカバーガラス。
【請求項２】
板厚が３．０ｍｍ以下である、請求項１に記載の輸送機械用フラットパネルディスプレイ装置のカバーガラス。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の輸送機械用フラットパネルディスプレイ装置のカバーガラスを備える輸送機械用フラットパネルディスプレイ装置。
【請求項４】
最表面の圧縮応力が５００ＭＰａ以上、且つ、深さが１５μｍ以上である圧縮応力層を有する、輸送機械用フラットパネルディスプレイ装置のカバーガラスであって、
板厚が０．８ｍｍ以上であって、
化学強化後のガラスの破壊靱性をＫＩＣ（単位：Ｐａ・ｍ１／２）、その引張応力をσＴＳ（単位：ＭＰａ）、板厚をｔとしたとき、下記（Ｉ）式から求められるΔが４９０より大きい、輸送機械用フラットパネルディスプレイ装置のカバーガラス。
Δ＝（９４．９×ＫＩＣ−σＴＳ）×（２．９２×ｔ３−２５．４９×ｔ２＋７７．２３×ｔ−１６．０３）      （Ｉ）
【請求項５】
板厚が３．０ｍｍ以下である、請求項４に記載の輸送機械用フラットパネルディスプレイ装置のカバーガラス。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の輸送機械用フラットパネルディスプレイ装置のカバーガラスを備える輸送機械用フラットパネルディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車、船舶、航空機等の輸送機械に搭載されるフラットパネルディスプレイ装置のカバーガラス、及び輸送機械用フラットパネルディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車、船舶、航空機等の輸送機械には、フラットパネルディスプレイ装置が備え付けられていることがある。例えば、自動車には、カーナビゲーションシステムが搭載されており、このカーナビゲーションシステムでは、目的地、ルート等をタッチセンサ機能付パネルに直接触れることで、入力できるようになっている。【０００３】
車載用のタッチセンサ機能付パネルをダッシュボード上に搭載する場合、事故が発生した際等の乗員保護の観点から、タッチセンサ機能付パネルは割れに強い材質（一般的にはガラス）から構成されることが求められている。また、近年、タッチセンサ機能付パネルが電動で開閉するような製品も知られている。この電動開閉式のタッチセンサ機能付パネルは、イグニッション操作と連動して又はリモコン操作によりダッシュボード内の収納部に収納されたり、収納部からダッシュボード上に出てきたりするように構成されている。【０００４】
一方で、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）、ＬＣＤ(Liquid Crystal Display)、携帯電話、携帯情報端末（PDA）、デスクトップＰＣ、ラップトップＰＣ、タッチセンサ機能付タブレットＰＣ等のフラットパネルディスプレイ装置において、ディスプレイの保護ならびに美観を高めるために、薄い板状のカバーガラスをディスプレイの前面に配置することが行なわれている（例えば、特許文献１）。【０００５】
従来のカバーガラスは、ガラス板を化学強化することで表面に圧縮応力層を形成し、カバーガラスの加傷性を高めていた。従って、特許文献１に記載したような化学強化ガラスを、車載用のタッチセンサ機能付パネルの前面にカバーガラスとして取り付けることも考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許公開２０１１/０１６５３９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、表面に圧縮応力層が形成された特許文献１に記載のカバーガラスは、加傷性及び衝撃破壊について耐性を有しているが、圧縮応力層を突き抜ける傷が発生した場合、この傷を起点にガラスが比較的遅い速度で割れるスロークラックが生じることがある（以下、このようなガラスの割れ方をスロークラック割れと呼ぶ。）。なお、このスロークラック割れは、一般的に割れ破片が少なく、最も典型的には破壊起点から一本のクラックが延びてカバーガラスが２つに割れる現象である。【０００８】
このようなスロークラック割れは従来問題にされていなかったものであり、通常の衝撃破壊に対する耐性に加えて、自動車、船舶、航空機等の輸送機械に搭載されるフラットパネルディスプレイ装置においては、このスロークラック割れも起こりにくくすることが求められている。【０００９】
そこで、本発明は、衝撃破壊に加えてスロークラック割れにも強い輸送機械用フラットパネルディスプレイ装置のカバーガラス、及び輸送機械用フラットパネルディスプレイ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、スロークラック割れについて調査、研究を進める上で、このスロークラック割れが、輸送機械用フラットパネルディスプレイ装置のカバーガラスにおいて顕著な問題であることを見出し、本発明に至った。なお、スロークラック割れは、輸送機械用フラットパネルディスプレイ装置のカバーガラスの他、タッチセンサ付タブレットＰＣを落下させたときにタブレットＰＣ用のカバーガラスにおいても発生することが分かったが、タブレットＰＣ用のカバーガラスが輸送機械用フラットパネルディスプレイ装置のカバーガラスに比べて薄いこと、タブレットＰＣは持ち歩いて使用されることが多く、輸送機械用フラットパネルディスプレイ装置とは使用態様が異なることから、タブレットＰＣ用カバーガラスは本発明の対象外とした。ただし、以下の説明では、タブレットＰＣ用カバーガラスで発生したスロークラック割れに基づいて、スロークラック割れのメカニズムについて説明する。【００１１】
スロークラック割れが輸送機械用フラットパネルディスプレイ装置のカバーガラスに顕著な問題であることは以下の理由による。【００１２】
輸送機械用フラットパネルディスプレイ装置のカバーガラスでは、内部の気温変動による熱応力が発生する。従って、カバーガラスの表面に存在していた潜傷が、熱応力の影響で圧縮応力層を突き抜けるまで進展してスロークラック割れを引き起こすおそれがある。【００１３】
また、電動開閉式のフラットパネルディスプレイ装置では、収納状態にする際に、砂のような先端が尖った硬い異物に触れると、圧縮応力層を突き抜ける傷を起点にスロークラック割れが生じることが想定される。【００１４】
また、特に大型の輸送機械では、突発的に大きな揺れや振動が発生することがある。従って、カバーガラスの表面に存在していた傷の先端に、突発的に発生した大きな揺れや振動の影響で引っ張り応力が発生して、傷が進展して、スロークラック割れを引き起こすおそれがある。それゆえ輸送機械用フラットパネルディスプレイ装置のカバーガラスでは、表面圧縮応力層を突き抜ける傷が生じやすく、スロークラック割れが発生しやすいことが分かった。【００１５】
本発明は、以下の態様を提供するものである。
（１）  最表面の圧縮応力が５００ＭＰａ以上、且つ、深さが１５μｍ以上である圧縮応力層を有する、輸送機械用フラットパネルディスプレイ装置のカバーガラスであって、
板厚が０．８ｍｍ以上であって、
前記カバーガラスを花崗岩からなる基台上に配置し、Ｐ３０（ＪＩＳ  Ｒ６２５２、２００６）のサンドペーパーの擦り面に前記カバーガラスの上面を接触させた状態で、Φ３／８インチ、４ｇのステンレス鋼からなる球体を上方から落下させるサンドペーパー落球試験において、破壊時の平均落球高さが１７ｃｍより高い、輸送機械用フラットパネルディスプレイ装置のカバーガラス。
（２）  板厚が３．０ｍｍ以下である、（１）に記載の輸送機械用フラットパネルディスプレイ装置のカバーガラス。
（３）  （１）又は（２）に記載の輸送機械用フラットパネルディスプレイ装置のカバーガラスを備える輸送機械用フラットパネルディスプレイ装置。
（４）  最表面の圧縮応力が５００ＭＰａ以上、且つ、深さが１５μｍ以上である圧縮応力層を有する、輸送機械用フラットパネルディスプレイ装置のカバーガラスであって、
板厚が０．８ｍｍ以上であって、
化学強化後のガラスの破壊靱性をＫＩＣ（単位：Ｐａ・ｍ１／２）、その引張応力をσＴＳ（単位：ＭＰａ）、板厚をｔとしたとき、下記（Ｉ）式から求められるΔが４９０より大きい、輸送機械用フラットパネルディスプレイ装置のカバーガラス。
Δ＝（９４．９×ＫＩＣ−σＴＳ）×（２．９２×ｔ３−２５．４９×ｔ２＋７７．２３×ｔ−１６．０３）      （Ｉ）
（５）  板厚が３．０ｍｍ以下である、（４）に記載の輸送機械用フラットパネルディスプレイ装置のカバーガラス。
（６）  （４）又は（５）に記載の輸送機械用フラットパネルディスプレイ装置のカバーガラスを備える輸送機械用フラットパネルディスプレイ装置。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の輸送機械用フラットパネルディスプレイ装置のカバーガラス及び輸送機械用フラットパネルディスプレイ装置によれば、カバーガラスの最表面の圧縮応力が５００ＭＰａ以上、且つ、圧縮応力層の深さが１５μｍ以上であるので、衝撃破壊に対する耐性が高い。
また、カバーガラスの板厚が０．８ｍｍ以上であり、サンドペーパー落球試験において破壊時の平均落球高さが１７ｃｍより高い、又は、上記（Ｉ）式から求められるΔが４９０Ｐａ以上であるので、スロークラック割れに対する耐性も高い。従って、本発明の輸送機械用フラットパネルディスプレイ装置のカバーガラスは、衝撃破壊に加えて、上記した輸送機械用フラットパネルディスプレイ装置に固有の理由で発生するスロークラック割れについても十分抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】輸送機械用フラットパネルディスプレイ装置が搭載された自動車のダッシュボードの斜視図である。
【図２】タッチセンサ機能付タブレットＰＣが落下した際にカバーガラスにスロークラック割れが発生する状況を示す模式図である。
【図３】スロークラック割れが発生するメカニズムを模式的に示す図であり、（ａ）は破壊起点を示す図であり、（ｂ）はクラックを示す図である。
【図４】（ａ）はスロークラック割れが発生したタッチセンサ機能付タブレットＰＣの写真を示す図であり、（ｂ）は破壊起点を上方から見た拡大写真を示す図、（ｃ）は破壊起点を側方から見た写真を示す図である。
【図５】図４（ｃ）の破断面を模式的に示す図である。
【図６】非スロークラック割れが発生したカバーガラスの破壊起点を側方から見た写真を示す図である。
【図７】図６の破断面を模式的に示す図である。
【図８】スパイダー割れが発生したカバーガラスの写真を示す図である。
【図９】スロークラック割れの再現方法の模式図である。
【図１０】図９のスロークラック割れの再現方法における化学強化ガラスの割れが発生するメカニズムを模式的に示す図であり、（ａ）は破壊起点を示す図であり、（ｂ）はクラックを示す図である。
【図１１】（ａ）は、化学強化ガラスを花崗岩からなる基台上に配置し、Ｐ３０のサンドペーパーの擦り面に化学強化ガラスの上面を接触させた状態で、Φ３／８インチ、４ｇのステンレス鋼性の球体を高さ１７ｃｍから落下させてスロークラック割れが発生したカバーガラスの写真を示す図であり、（ｂ）は破壊起点を側方から見た写真を示す図である。
【図１２】（ａ）はＰ３０のサンドペーパーの拡大写真を示す図であり、（ｂ）はアスファルト・コンクリートの拡大写真を示す図であり、（ｃ）はＰ３０のサンドペーパー先端の角度分布と砂の先端の角度分布を示すグラフである。
【図１３】化学強化ガラスの板厚と破壊時の落球高さとの関係を示すグラフである。
【図１４】実施例１〜１０と比較例１〜３の特性と、サンドペーパー落球試験における平均破壊高さと、Δとを示す表である。
【図１５】実施例１〜１０及び比較例１〜３における、サンドペーパー落球試験における平均破壊高さとΔとの関係を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
先ず、本発明のカバーガラスが用いられる輸送機械用フラットパネルディスプレイ装置について説明する。以下の説明では、輸送機械用フラットパネルディスプレイ装置として、カーナビゲーションシステムに用いられるフラットパネルディスプレイ装置を例に説明する。
図１は、カーナビゲーションシステムに用いられるフラットパネルディスプレイ装置が搭載された自動車のダッシュボードの斜視図である。
【００１９】
図１に示すフラットパネルディスプレイ装置１００は、車幅方向中央部のダッシュボード１０１上に搭載された自動開閉式のディスプレイ装置であって、イグニッション操作と連動して又はリモコン操作によりダッシュボード内の収納部に収納されたり、収納部からダッシュボード上に出てきたりするように構成されている。
【００２０】
フラットパネルディスプレイ装置１００は、矩形状のフレーム１０２内に目的地、ルート等をタッチセンサ機能付パネル（不図示）が配置され、さらにタッチセンサ機能付パネルの前方（車室内側）にタッチセンサ機能付パネルを覆うようにカバーガラス１０３が配置されている。乗員は、カバーガラス１０３を介してタッチセンサ機能付パネルに触れることで、目的地、ルート等を入力できるようになっている。
【００２１】
続いて、輸送機械用フラットパネルディスプレイ装置のカバーガラスで発生するスロークラック割れのメカニズムについて、タッチセンサ機能付タブレットＰＣのカバーガラスで発生したスロークラック割れに基づいて説明する。
図２はタッチセンサ機能付タブレットＰＣが落下した際にカバーガラスにスロークラック割れが発生する状況を示す模式図であり、図３はスロークラック割れが発生するメカニズムを模式的に示す図であり、図４（ａ）はスロークラック割れが発生したタッチセンサ機能付タブレットＰＣの写真を示す図であり、（ｂ）は破壊起点を上方から見た拡大写真を示す図、（ｃ）は破壊起点を側方から見た写真を示す図である。
【００２２】
タッチセンサ機能付タブレットＰＣは、画像表示部を囲うように略矩形状のフレームが設けられ、カバーガラスがフレーム上に支持されている。図２に示すように、タッチセンサ機能付タブレットＰＣ１が地面（アスファルト・コンクリートなど）に落下して、カバーガラス２が下を向いた状態でアスファルト・コンクリート３中の小石４上の砂５等に接触すると、破壊起点Ｏに圧縮応力が作用しカバーガラスの画像表示部側に引張応力が作用する（図３（ａ））。続いて、破壊起点Ｏには引張応力が作用しクラックＣが伸びて、カバーガラス２が割れる（図３（ｂ））。
【００２３】
このときのカバーガラス２の割れは、図４（ｃ）の破断面から明らかなように、圧縮応力層の深さより深い傷が破壊起点となっている。図４（ａ）及び（ｂ）では、破壊起点から一本のクラックが延びてカバーガラスが２つに割れている。この図４（ｃ）に示す破断面をさらに観察すると、圧縮応力層の深さより深い破壊起点の回りには、鏡のように滑らかな鏡面半径（mirror radius）の長い鏡面(mirror)が見られる。
【００２４】
図５は、図４（ｃ）の破断面を模式的に示す図である。破断面には、破壊の過程、すなわち、破壊起点、破壊の進行方向、破壊が緩やかに進んだか、急速に進んだかなどの要因が反映される。このスロークラック割れの破断面解析によれば、鏡面半径の長い鏡面（ミラー面）は小さな応力により破壊が進行したことを意味しており、このような滑らかな破断面は、クラックがゆっくり音速に比べてずっと遅い速度で成長したことを意味している。従って、図４（ｃ）の破断面によれば、カバーガラスには、圧縮応力層の深さより深い起点が形成された後、クラックがゆっくり成長し、小さな応力で破壊が進行したことが分かる。このようなスロークラック割れにより割れたカバーガラスは、割れ破片が数ピース〜(場合によっては)数十ピースになる。典型的には、２ピースから２０ピースであり、図４（ａ）及び（ｂ）に示す破壊起点から一本のクラックが延びてカバーガラスが２つに割れた例は、スロークラック割れの象徴的な例である。
【００２５】
スロークラック割れであるか否かは、よりミクロには次のようにして判別される。まず、破壊起点がわかるようなものでなければスロークラック割れとはいえない。また、その破壊起点付近を観察して圧縮応力層を突き抜けるような傷すなわち圧縮応力層深さ（いわゆるＤＯＬ）よりも深い傷が破壊起点であることが確認された場合はスロークラック割れである。また、鏡面半径が長く、破面断面が鏡面でありミストやハックルが認められない場合はスロークラック割れである。
【００２６】
次に、スロークラック割れとの対比のため、スロークラック割れではないカバーガラスの割れ方（以下、非スロークラック割れとも呼ぶ。）について説明する。非スロークラック割れとして、ヌープ圧子をガラス表面に押し込んで生じたカバーガラスの割れについて説明する。図６は、非スロークラック割れによるカバーガラスの破壊起点を側方から見た写真を示す図であり、図７は図６の破断面を模式的に示す図である。
【００２７】
この非スロークラック割れの破断面を観察すると、圧縮応力層内に破壊起点が形成され、回りに鏡のように滑らかな鏡面半径の短い鏡面が見られ、さらに鏡面の回りには、ミスト面(mist）が存在する。この非スロークラック割れの破断面解析によれば、鏡面半径の短い鏡面は大きな応力により破壊が進行したことを意味し、ミスト面は、クラックが急速に成長したことを意味している。従って、図６の破断面によれば、カバーガラスには、圧縮応力層の深さより浅い破壊起点が形成された後、大きな応力で破壊が進行しクラックが急速に成長したことが分かる。非スロークラック割れが生じると、カバーガラスは図８に示すように、蜘蛛の巣状に延びた複数のクラックにより複数（２０枚以上）のガラス片となる（以下、このような割れ方をスパイダー割れとも呼ぶ。）。このように、スロークラック割れと非スロークラック割れとは、全く異なるモードで破壊が生じていることが分かる。
【００２８】
非スロークラック割れについては、破壊起点が圧縮応力層内に発生するため、これを防ぐためには表面圧縮応力を大きくすることや圧縮応力層を深くすることが効果的である。しかし、スロークラック割れについては、破壊起点が圧縮応力層を超えた領域、即ち引張応力層に発生するため(傷の深さは典型的には数十〜数百マイクロメートルで、化学強化による圧縮応力層が数〜数十マイクロメートル)、スロークラック割れの発生しやすい輸送機械用フラットパネルディスプレイ装置のカバーガラスにおいては、スロークラック割れにも強い機械特性を有する化学強化ガラスを選択する必要がある。
【００２９】
そこで、本発明者らは、このスロークラック割れを再現するための方法として、以下に説明するサンドペーパー落球試験を見出した。そして、そのサンドペーパー落球試験から、閾値を求め、閾値以上の化学強化ガラスを輸送機械用フラットパネルディスプレイ装置のカバーガラスとすることで、スロークラック割れに強い輸送機械用フラットパネルディスプレイ装置のカバーガラスを提供することを可能とした。
【００３０】
サンドペーパー落球試験は、図９に示すように、表面に圧縮応力層が形成された化学強化ガラス１０を基台１１上に配置し、圧縮応力層の深さ以上の大きさの研磨材を含むサンドペーパー１２の擦り面１２ａに化学強化ガラス１０を接触させ、鉄球等の球体１３を上方から落下させるものである。このとき、サンドペーパー１２は、好ましくは化学強化ガラス１０の上方に配置され、化学強化ガラス１０の上面１０ａがサンドペーパー１２の擦り面１２ａと接触しており、球体１３がサンドペーパー１２の擦り面１２ａとは反対側の面１２ｂに落下する。
【００３１】
基台１１としては、花崗岩のような硬い石から形成されることが好ましい。これにより、破壊起点となる傷が発生しやすいフレームに支持されたカバーガラスの領域と同じように、応力の逃げ場を排除することができる。ただし、基台１１の材質は弾性率やたわみを目的にあわせて変更することができ、ストレート材、ガラス、中央がくりぬかれたフレーム等、適宜選択することができる。
【００３２】
本発明におけるサンドペーパーは研磨紙（紙やすり、ＪＩＳ  Ｒ６２５２：２００６）に限られず基材に研磨材が接着剤によって塗装されたもの、あるいはそれに相当するものを含み、たとえば研磨布（ＪＩＳ  Ｒ６２５１：２００６）、耐水研磨紙（ＪＩＳ  Ｒ６２５３：２００６）などを含む。
【００３３】
サンドペーパー１２には、含まれる研磨材の粒度に応じてＰ１２〜Ｐ２５００番が存在する（ＪＩＳ  Ｒ６２５２、２００６）。研磨材は、典型的には、アルミナ、炭化ケイ素である。アスファルト・コンクリートに含まれる砂の粒径を０．０６ｍｍ〜１ｍｍと想定すると、サンドペーパー１２に含まれる研磨材の粒度としてＰ３０〜Ｐ６００が概ねこれと対応する。
【００３４】
例えば圧縮応力層の深さを３０μｍと想定すると、圧縮応力層の深さよりも大きい研磨材を含むサンドペーパーとしては、Ｐ３０（Ｄ３：７１０μｍ）、Ｐ１００（Ｄ３：１８０μｍ）、Ｐ３２０（ｄ３：６６．８μｍ）、Ｐ６００（ｄ３：４３．０μｍ）などのサンドペーパーが選択される。
【００３５】
球体１３の材質や重量は目的にあわせて変更可能であるが、典型的には、ステンレス鋼製の４〜１５０ｇのステンレス球が用いられる。
【００３６】
このように基台１１上に配置された化学強化ガラス１０に、球体１３を落下させることで、化学強化ガラス１０にはサンドペーパー１２に含まれる研磨材により、上面１０ａ側の圧縮応力層より深いところに破壊起点Ｏが発生する。
【００３７】
このとき、破壊起点Ｏに圧縮応力が作用しその周りに引張応力が作用する（図１０（ａ））。続いて、破壊起点Ｏには引張応力が作用しクラックＣが伸びて、カバーガラスが割れる（図１０（ｂ））。即ち、破壊起点の面が上面と下面の違いはあるが、図３（ａ）及び（ｂ）で説明したスロークラック割れと同じメカニズムで割れが発生する。
【００３８】
図１１（ａ）は、化学強化ガラス１０を花崗岩からなる基台上に配置し、Ｐ３０のサンドペーパー１２の擦り面に化学強化ガラス１０の上面を接触させた状態で、Φ３／８インチ、４ｇのステンレス鋼からなる球体１３を高さ１７ｃｍから落下させてスロークラック割れが発生したカバーガラスの写真を示す図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）の破壊起点を側方から見た写真を示す図である。
化学強化ガラスは、一本のクラックが延びてカバーガラスが２つに割れており、また図１１（ｂ）は図４（ｃ）と同様の破断面を示しており、スロークラック割れと同じメカニズムで割れが発生していることが分かる。
【００３９】
図１２（ａ）はＰ３０のサンドペーパーの拡大写真であり、図１２（ｂ）は、アスファルト・コンクリート（横浜にて採取）の拡大写真であり、図１２（ｃ）は、Ｐ３０のサンドペーパー先端の角度分布と砂の先端の角度分布を示すグラフである。図１２（ｃ）は、それぞれサンドペーパーを１４４箇所、砂を１４９箇所観測し、サンドペーパー又は砂の先端角度を横軸に、頻度を縦軸に示したものである。本発明では、Ｐ３０のサンドペーパーに含まれる研磨材としてのアルミナと、アスファルト・コンクリートに含まれる小石等の形状の近似性から、Ｐ３０のサンドペーパーが選択された。
【００４０】
本発明の輸送機械用フラットパネルディスプレイ装置のカバーガラスは、カバーガラスを花崗岩からなる基台上に配置し、Ｐ３０（ＪＩＳ  Ｒ６２５２、２００６）のサンドペーパーの擦り面にカバーガラスの上面を接触させた状態で、Φ３／８インチ、４ｇのステンレス鋼からなる球体を上方から落下させるサンドペーパー落球試験において、破壊時の平均落球高さが１７ｃｍより高いガラスである。なお、サンドペーパー落球試験において、破壊時の平均落球高さが１７ｃｍより高いこととした理由は、後述の実施例で説明する。
【００４１】
また、本発明の輸送機械用フラットパネルディスプレイ装置のカバーガラスは、加傷性及び衝撃破壊に対する耐性を高めるために、化学強化を行った際の圧縮応力層の深さが、１５μｍ以上であり、２０μｍ以上であることが好ましく、３０μｍ以上であることがより好ましい。また、化学強化ガラスの最表面の圧縮応力は、５００ＭＰａ以上であり、６００ＭＰａ以上が好ましく、７００ＭＰａ以上がより好ましい。化学強化は、例えば、４３５℃の硝酸カリウム（ＫＮＯ３）溶融塩に４時間浸漬させることで行われるが、硝酸カリウム（ＫＮＯ３）溶融塩の温度や、浸漬時間、溶融塩等を変更させることで、化学強化の入り方を調整することができる。
【００４２】
化学強化ガラスは、板厚が０．８ｍｍ以上、より好ましくは１．０ｍｍ以上３．０ｍｍ以下、さらに好ましくは１．２ｍｍ以上２．５ｍｍ以下である。
図１３は、化学強化ガラス内部の引張応力を４５ＭＰａとなるように化学強化を行った、板厚の異なる５種類（０．５ｍｍ、０．８ｍｍ、１．０ｍｍ、２．０ｍｍ、３．００ｍｍ）の化学強化ガラスの落球試験の割れ高さを示すグラフであり、化学強化ガラスを花崗岩からなる基台上に配置し、Φ３／８インチ、４ｇのステンレス鋼からなる球体を上方から落下させ、破壊時の落球高さ（以下、落球高さとも呼ぶ。）をシミュレーションしたグラフである。
【００４３】
図１３からは、０．８ｍｍ未満では板厚が厚くなるに従い落球高さが急激に高くなり、０．８ｍｍ以上３．０ｍｍ以下では板厚が厚くなるに従い落球高さが僅かに高くなり、３．０ｍｍを超えると、板厚が厚くなってもほとんど落球高さが変わらなくなる傾向が見られた。
【００４４】
これは、化学強化ガラスが球体との衝突時に僅かに弾性変形することによるクッション効果で、落球の衝撃エネルギーが緩和されるためと考えられ、０．８ｍｍ以上３．０ｍｍ以下で大きなクッション効果を発揮するものと考えられる。なお、本シミュレーションは、サンドペーパー落球試験とは異なる通常の落球試験であるが、衝撃破壊と同様に、スロークラック割れについても同様の作用効果を奏するものと考えられる。
【００４５】
また、化学強化ガラスは、例えば以下の組成のガラスが使用される。
（ｉ）モル％で表示した組成で、ＳｉＯ２を５０〜８０％、Ａｌ２Ｏ３を２〜２５％、Ｌｉ２Ｏを０〜１０％、Ｎａ２Ｏを０〜１８％、Ｋ２Ｏを０〜１０％、ＭｇＯを０〜１５％、ＣａＯを０〜５％およびＺｒＯ２を０〜５％を含むガラス。ここで、例えば「Ｋ２Ｏを０〜１０％含む」とはＫ２Ｏは必須ではないが１０％までの範囲で、かつ、本発明の目的を損なわない範囲で含んでもよい、の意である（以下、同様）。
（ｉｉ）モル％で表示した組成が、ＳｉＯ２を５０〜７４％、Ａｌ２Ｏ３を１〜１０％、Ｎａ２Ｏを６〜１４％、Ｋ２Ｏを３〜１１％、ＭｇＯを２〜１５％、ＣａＯを０〜６％およびＺｒＯ２を０〜５％含有し、ＳｉＯ２およびＡｌ２Ｏ３の含有量の合計が７５％以下、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの含有量の合計が１２〜２５％、ＭｇＯおよびＣａＯの含有量の合計が７〜１５％であるガラス。
（ｉｉｉ）モル％で表示した組成が、ＳｉＯ２を６８〜８０％、Ａｌ２Ｏ３を４〜１０％、Ｎａ２Ｏを５〜１５％、Ｋ２Ｏを０〜１％、ＭｇＯを４〜１５％およびＺｒＯ２を０〜１％含有するガラス。
（ｉｖ）モル％で表示した組成が、ＳｉＯ２を６７〜７５％、Ａｌ２Ｏ３を０〜４％、Ｎａ２Ｏを７〜１５％、Ｋ２Ｏを１〜９％、ＭｇＯを６〜１４％およびＺｒＯ２を０〜１．５％含有し、ＳｉＯ２およびＡｌ２Ｏ３の含有量の合計が７１〜７５％、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの含有量の合計が１２〜２０％であり、ＣａＯを含有する場合その含有量が１％未満であるガラス。
【実施例】
【００４６】
以下、本発明の実施例について説明する。
先ず、現在、市販されているセンサ機能付タブレットＰＣのうち、比較的スロークラック割れに強いセンサ機能付タブレットＰＣを用いて傾倒試験を行った。傾倒試験は、砂をまいた机の上で、垂直に支持したセンサ機能付タブレットＰＣの支持をはずし、カバーガラスが倒れた際のスロークラック割れの発生の有無を目視で観察した。その結果、市販されているセンサ機能付タブレットＰＣ用のカバーガラスでは、スロークラック割れが発生しなかった。【００４７】
続いて、そのセンサ機能付タブレットＰＣに搭載されたカバーガラスと同じ硝材Ｇで、同じ板厚及び同じ破壊靱性（ＫＩＣ）のガラスを、ほぼ同じ圧縮応力（σＣＳ）、圧縮応力層深さ（ＤＯＬ）となるように化学強化を行い、サンドペーパー落球試験を行った。このガラスを比較例１とし、硝材、板厚、圧縮応力（σＣＳ）、圧縮応力層深さ（ＤＯＬ）、引張応力（σＴＳ）、破壊靱性（ＫＩＣ）を、サンドペーパー落球試験における平均破壊高さ（サンドペーパー落球高さ）とともに図１４に示した。【００４８】
圧縮応力値（σＣＳ）及び圧縮応力層の深さ（ＤＯＬ）は、折原製作所製ガラス表面応力計（ＦＳＭ−６０００ＬＥ）を用いて測定した。また、引張応力（σＴＳ）は、化学強化ガラスの圧縮応力層に光を通すことで圧縮応力層の屈折率を計測し、ガラスの光弾性定数を用いて、理論式にて算出した。【００４９】
硝材Ｇは、以下の組成を有するものである。
ＳｉＯ２：  ６６．７ｍｏｌ％
Ａｌ２Ｏ３：１０．８ｍｏｌ％
ＮａＯ：    １３．２ｍｏｌ％
ＫＯ：      ２．４ｍｏｌ％
ＭｇＯ：    ６．２ｍｏｌ％
ＣａＯ：    ０．６ｍｏｌ％【００５０】
硝材Ａは、以下の組成を有するものである。
ＳｉＯ２：  ７２．５ｍｏｌ％
Ａｌ２Ｏ３：６．２ｍｏｌ％
Ｎａ２Ｏ：  １２．８ｍｏｌ％
ＭｇＯ：    ８．５ｍｏｌ％【００５１】
硝材Ｂは、以下の組成を有するものである。
ＳｉＯ２：  ６４ｍｏｌ％
Ａｌ２Ｏ３：１４ｍｏｌ％
Ｂ２Ｏ３：  ７ｍｏｌ％
Ｎａ２Ｏ：  １４ｍｏｌ％
Ｋ２Ｏ：    １ｍｏｌ％【００５２】
硝材Ｃは、以下の組成を有するものである。
ＳｉＯ２：  ６８ｍｏｌ％
Ａｌ２Ｏ３：１０ｍｏｌ％
Ｎａ２Ｏ：  １４ｍｏｌ％
ＭｇＯ：    ８ｍｏｌ％【００５３】
硝材Ｄは、以下の組成を有するものである。
ＳｉＯ２：  ６４ｍｏｌ％
Ａｌ２Ｏ３：８ｍｏｌ％
Ｎａ２Ｏ：  １２．５ｍｏｌ％
Ｋ２Ｏ：    ４ｍｏｌ％
ＭｇＯ：    １１ｍｏｌ％
ＺｒＯ２：  ０．５ｍｏｌ％【００５４】
サンドペーパー落球試験は、サイズ：５０ｍｍ×５０ｍｍに切断した化学強化ガラスを１５枚用意し、１５枚のガラスを順次花崗岩からなる基台上に配置し、Ｐ３０（ＪＩＳ  Ｒ６２５２、２００６）のサンドペーパーの擦り面にガラスの上面を接触させた状態で、Φ３／８インチ、４ｇのステンレス鋼からなる球体を上方から落下させ、破壊時の落球高さの単純平均を算出して平均破壊高さとした。その結果、比較例１のガラスでは、サンドペーパー落球試験における平均破壊高さは、１７ｃｍであった。このことから、サンドペーパー落球試験における平均破壊高さが１７ｃｍより高ければ、現在市販されているセンサ機能付タブレットＰＣ用カバーガラスより高い耐スロークラック割れ性能を有していると判断できる。【００５５】
続いて、板厚を０．６ｍｍとした同じ組成のガラス（比較例２）を用いて、化学強化後、サンドペーパー落球試験を行ったところ、サンドペーパー落球試験における平均破壊高さは、１４ｃｍであった。従って、このガラス組成と化学強化条件では、板厚を０．６ｍｍとした場合、耐スロークラック割れ性能が不十分であり、薄型化するとスロークラック割れが発生する頻度が上がる可能性があることが分かった。【００５６】
続いて、硝材Ａ〜Ｄのガラスを化学強化し、実施例１〜１２及び比較例３のガラスをそれぞれ１５枚作製した。硝材、板厚、圧縮応力（σＣＳ）、圧縮応力層深さ（ＤＯＬ）、引張応力（σＴＳ）、破壊靱性（ＫＩＣ）を、サンドペーパー落球試験における平均破壊高さとともに図１４に示した。【００５７】
その結果、実施例１〜１２では、いずれもサンドペーパー落球試験における平均破壊高さが１７ｃｍより高くなり、現在市販されているセンサ機能付タブレットＰＣ用カバーガラスよりも高い耐スロークラック割れ性能を有していることが分かった。これに対し、比較例３のガラスは、サンドペーパー落球試験における平均破壊高さが１５ｃｍであり、スロークラック割れが発生する頻度が上がる可能性があることが分かった。【００５８】
従って、この測定結果から、硝材に関わらず、板厚を０．８ｍｍ以上とし、且つ、サンドペーパー落球試験における平均破壊高さが１７ｃｍより高いガラスを輸送機械用フラットパネルディスプレイ装置のカバーガラスとして選択することで、現在市販されているセンサ機能付タブレットＰＣ用カバーガラスより高い耐スロークラック割れ性能を発揮できることが分かった。【００５９】
スロークラック割れの特徴は、圧縮応力層の深さ（ＤＯＬ）を超えた傷を起点に、言い換えると引張応力層中に発生した傷を起点にゆっくり傷が進展することである。そこで、本発明者らは、耐スロークラック割れ性能を示すサンドペーパー落球試験における平均破壊高さと、引張応力層の引張応力（σＴＳ）とは、何らかの関係があるとの仮説を立てて鋭意検討する中で、引張応力層の引張応力（σＴＳ）と化学強化したガラスの破壊靱性（ＫＩＣ）とを用いて下記（Ｉ）式で表されるΔと、サンドペーパー落球試験における平均破壊高さとの間には、比例関係があることを見出した。
Δ＝（９４．９×ＫＩＣ−σＴＳ）×（２．９２×ｔ３−２５．４９×ｔ２＋７７．２３×ｔ−１６．０３）      （Ｉ）
なお、（Ｉ）式中、（２．９２×ｔ３−２５．４９×ｔ２＋７７．２３×ｔ−１６．０３）は、図１３の落球試験の結果をフィッティングして得られた板厚をｔとした場合の板厚による落球高さの影響の項である。【００６０】
図１５は、実施例１〜１２及び比較例１〜３における、サンドペーパー落球試験における平均破壊高さと（Ｉ）式で表されるΔとの関係を示したグラフである。縦軸がサンドペーパー落球試験における平均破壊高さであり、横軸が（Ｉ）式で表されるΔである。図１５によると、サンドペーパー落球試験における平均破壊高さが高くなると、（Ｉ）式で表されるΔも大きくなり、両者の間に比例関係が成立することが分かる。【００６１】
また、図１４のグラフに戻って、サンドペーパー落球試験における平均破壊高さと（Ｉ）式で表されるΔとの値を見比べると、（Ｉ）式で表されるΔが４９０より大きければ、必ずサンドペーパー落球試験における平均破壊高さが１７ｃｍより高くなることが分かる。【００６２】
従って、（Ｉ）式で表されるΔが４９０より大きければ、サンドペーパー落球試験における平均破壊高さが１７ｃｍより高くなり、現在市販されているセンサ機能付タブレットＰＣ用カバーガラスと同等の耐スロークラック割れ性能を有していると判断できる。【００６３】
また、（Ｉ）式で表されるΔは、破壊靱性（ＫＩＣ）が大きい組成のガラスであれば大きくなるともに、引張応力層の引張応力（σＴＳ）が小さくなるように化学強化を行うことでも大きくなる。言い換えると、スロークラック割れの発生を抑制するには、単に破壊靱性（ＫＩＣ）が大きなガラスを化学強化するだけでは十分ではなく、引張応力層の引張応力（σＴＳ）を適切に小さくする必要があることが分かる。【００６４】
（Ｉ）式で表されるΔは、その値が大きいほど、スロークラック割れが抑制できるので、その下限は、６００以上が好ましく、７５０以上がより好ましく、１０００以上がさらに好ましい。一方、その値が大きくなりすぎると、化学強化が十分でなくなり曲げ強度や落球強度が低下する恐れがあるので、上限は、５０００以下が好ましく、４０００以下がより好ましく、３０００以下がさらに好ましい。【００６５】
以上説明したように、本実施形態の輸送機械用フラットパネルディスプレイ装置のカバーガラス及び輸送機械用フラットパネルディスプレイ装置によれば、カバーガラスの最表面の圧縮応力が５００ＭＰａ以上、且つ、圧縮応力層の深さが１５μｍ以上であるので、衝撃破壊に対する耐性が高い。
また、カバーガラスの板厚が０．８ｍｍ以上であり、サンドペーパー落球試験において破壊時の平均落球高さが１７ｃｍより高い、又は、上記（Ｉ）式から求められるΔが４９０より大きいので、スロークラック割れに対する耐性も高い。従って、本発明の輸送機械用フラットパネルディスプレイ装置のカバーガラスは、衝撃破壊に加えて、上記した輸送機械用フラットパネルディスプレイ装置に固有の理由で発生するスロークラック割れについても十分抑制することができる。【００６６】
なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施し得るものである。【００６７】
本出願は、２０１２年５月２８日出願の日本特許出願２０１２−１２１２３９に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
【符号の説明】
【００６８】
１００  フラットパネルディスプレイ装置
１０３  カバーガラス
１０    化学強化ガラス
１０ａ  上面
１１    基台
１２    サンドペーパー
１２ａ  擦り面
１３    球体
Ｏ    破壊起点
Ｃ    クラック
【図１】
2013179882.tif 000003
【図２】
2013179882.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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