(57)【要約】【課題】全体が化学強化され、強度が向上した化学強化ガラス板およびその製造方法を提供する。【解決手段】第１面２と、前記第１面２と対向する第２面３と、前記第１面２の接線の法線方向に厚さを有し、所定の前記厚さからなる第１の領域１０と、前記第１の領域１０の前記厚さよりも厚い領域を含む第２の領域２０とを備え、前記第１の領域１０は、最も薄い部分の前記厚さを厚さＷＡとしたとき、前記厚さＷＡから厚さ１．１×ＷＡに至るまでの連続した領域であり、前記第２の領域２０は、１．１×ＷＡ超の厚さを有する領域で、最も厚い部分の前記厚さをＷＢとし、前記第２の領域２０における圧縮応力層の深さが、前記第１の領域１０の圧縮応力層の深さよりも深く形成される部分を有し、前記第１の領域１０と前記第２の領域２０において、圧縮応力層の深さが８０μｍ以上であり、前記厚さＷＡの位置の圧縮応力層の深さをＬＡとし、前記厚さＷＢの位置の圧縮応力層の深さをＬＢとし、ＬＡ及びＬＢが、ＬＢ／ＬＡ≧１．２の関係式を満たすガラス板１に関する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚さが一定の平板ガラスを準備する工程と、
前記平板ガラスの平面視における、第１の領域と前記第１の領域の外側にある第２の領域について、前記第１の領域における延伸方向と前記第２の領域における延伸方向とを異ならせて三次元形状ガラスを形成する曲げ工程と、
前記三次元形状ガラスの前記第１の領域の厚さを前記第２の領域の厚さより薄くなる部分を有するようにして、偏肉化した三次元形状ガラスを形成するガラス板偏肉化工程と、
前記三次元形状ガラスを溶融塩に浸漬し、前記第１の領域と前記第２の領域を同時に同条件で、化学強化をする、化学強化処理工程を含む、化学強化ガラス板の製造方法。
【請求項２】
前記平板ガラスは、リチウムを含有する、請求項１に記載の化学強化ガラス板の製造方法。
【請求項３】
前記偏肉化工程は、前記三次元形状ガラスが、第１面と、前記第１面と対向する第２面と、前記第１面の接線の法線方向に厚さを有し、所定の前記厚さからなる第１の領域と、前記第１の領域の前記厚さよりも厚い領域を含む第２の領域とを備え、
前記第１の領域は、最も薄い部分の前記厚さを厚さＷＡとしたとき、前記厚さＷＡから厚さ１．１×ＷＡに至るまでの連続した領域であり、
前記第２の領域は、１．１×ＷＡ超の厚さを有する領域で、最も厚い部分の前記厚さをＷＢとし、
前記ＷＡが０．３ｍｍ以上であり、ＷＢ／ＷＡ≧１．５の関係式を満たすように偏肉化する工程である、請求項１または２に記載の化学強化ガラス板の製造方法。
【請求項４】
前記偏肉化工程は、前記三次元形状ガラスの前記第１の領域を含む部分を薄型化するように、砥石による機械加工と研磨加工の少なくともいずれか一方を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の化学強化ガラス板の製造方法。
【請求項５】
前記化学強化処理工程において、前記三次元形状ガラスの前記第１の領域と前記第２の領域において、圧縮応力層の深さが８０μｍ以上になるよう化学強化をする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の化学強化ガラス。
【請求項６】
前記平板ガラスの厚さは、１．０〜２．５ｍｍである、請求項１〜５のいずれか一項に記載の化学強化ガラスの製造方法。
【請求項７】
前記平板ガラスの組成は、酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ２を５０〜８０％、Ａｌ２Ｏ３を２〜２５％、Ｌｉ２Ｏを０〜２０％、Ｎａ２Ｏを０．１〜１８％、Ｋ２Ｏを０〜１０％、ＭｇＯを０〜１５％、ＣａＯを０〜５％、Ｐ２Ｏ５を０〜５％、Ｂ２Ｏ３を０〜５％、Ｙ２Ｏ３を０〜５％およびＺｒＯ２を０〜５％を含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の化学強化ガラスの製造方法。
【請求項８】
前記曲げ工程は、前記平板ガラス板を凸型と凹型との間に挟持した状態で、成形金型をガラス材料のガラス転移温度以上の温度まで加熱して成形し、ガラス材料が軟化した状態で成形金型を加圧して一定厚の三次元形状のガラス板となるように成形する加熱成形工程を含み、前記加熱成形工程後、成形した状態を保持して、成形金型およびガラス材料をガラス転移温度よりも低い温度に冷却する冷却工程を含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の化学強化ガラス板の製造方法。
【請求項９】
前記化学強化処理工程は、前記三次元形状ガラスを硝酸ナトリウム溶融塩に浸漬する１段階目と、前記三次元形状ガラスを硝酸カリウム溶融塩に浸漬する２段階目を含む、請求項１〜８のいずれか１項に記載の化学強化ガラスの製造方法。
【請求項１０】
前記化学強化処理工程の、化学強化処理を行う温度は３５０℃以上、５００℃以下である、請求項１〜９のいずれか１項に記載の化学強化ガラスの製造方法。
【請求項１１】
前記化学強化処理工程の、前記三次元形状ガラスの溶融塩への接触時間は１〜２４時間である、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の化学強化ガラスの製造方法。
【請求項１２】
前記化学強化処理工程は、前記三次元形状ガラスの前記第１の領域において、最も薄い部分の前記厚さを厚さＷＡ、前記厚さＷＡの位置における前記第１面からの圧縮応力層の深さをＬＡしたとき、前記ＬＡと、前記ＷＡとが、ＬＡ／ＷＡ≧０．１５の関係式を満たすよう化学強化をする工程である、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の化学強化ガラス板。
【請求項１３】
前記化学強化処理工程は、
前記第１の領域と前記第２の領域において、
第１面からの深さ方向をｘとし、
ｘに対応する圧縮応力値をσとし、
圧縮応力値σがゼロとなる第１面からの距離を圧縮応力の深さＬとしたときの、
前記深さＬにおける前記圧縮応力値σのカーブ曲線の傾きを示す関係式が［ｄσ／ｄｘ］ｘ＝Ｌ≧−２を満たすよう化学強化をする工程である、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の化学強化ガラス板の製造方法。
【請求項１４】
前記化学強化処理工程は、前記三次元形状ガラスの前記第１の領域と前記第２の領域において、前記第１の領域の最も薄い部分の圧縮応力層の深さをＬＡとし、前記第２の領域の最も厚い部分の圧縮応力層の深さをＬＢとし、ＬＡ及びＬＢが、ＬＢ／ＬＡ≧１．２の関係式を満たすよう化学強化をする工程である、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の化学強化ガラス板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学強化ガラス板、携帯情報端末および化学強化ガラス板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、スマートフォンなどの携帯電子機器等の携帯情報端末のカバー部材として、合成樹脂に代えて化学強化したガラス板を使用する技術が知られている（特許文献１及び２）。また、ガラス板を化学強化する技術が知られている。
【０００３】
特許文献１には、中央側領域と湾曲するように形成された曲面領域とを備え、裏面側において、曲面領域に形成された圧縮応力層の厚さは、中央側領域に形成された圧縮応力層の厚さよりも厚い、ディスプレイ用カバーガラスであり、曲面状に形成された部分の湾曲の内側領域について所定の強度を保つことが開示されている。
【０００４】
特許文献２には、特許文献１と同様であり、曲面領域の板厚は、中央側領域の板厚よりも０．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下の範囲で厚く、前記曲面領域は、前記曲面領域の湾曲の内側に位置する凹側領域のうちの近似Ｒ（曲率半径）が最も小さい領域の近似Ｒが２．５ｍｍ以上となるように形成されていることを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１２１８９７号公報
【特許文献２】特開２０１３−１２５１１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１及び２には、携帯電話等の電子機器にガラス板を使用する場合、ガラス板の曲部が衝撃に弱く割れやすいことに注目して、圧縮応力層を厚くすることが開示されている。しかしながら、これらの特許文献に開示される範囲でガラス板の化学強化を行ったとしても、ガラス板全体の化学強化が不完全であり、特に端部及び端面における耐衝撃性等の強度が不十分であるという課題があった。
【０００７】
そこで本発明は、全体が化学強化され、強度が向上した化学強化ガラス板、携帯情報端末および化学強化ガラス板の製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願の化学強化ガラス板の製造方法は、
厚さが一定の平板ガラスを準備する工程と、前記平板ガラスの平面視における、第１の領域と前記第１の領域の外側にある第２の領域について、前記第１の領域における延伸方向と前記第２の領域における延伸方向とを異ならせて三次元形状ガラスを形成する曲げ工程と、前記三次元形状ガラスの前記第１の領域の厚さを前記第２の領域の厚さより薄くなる部分を有するようにして、偏肉化した三次元形状ガラスを形成するガラス板偏肉化工程と、前記三次元形状ガラスを溶融塩に浸漬し、前記第１の領域と前記第２の領域を同時に同条件で、化学強化をする、化学強化処理工程を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の化学強化ガラス板によれば、前記第１の領域と前記第２の領域において、圧縮応力層の深さが８０μｍ以上であり、前記第１の領域の圧縮応力層の深さＬＡと、前記第２の領域の圧縮応力層の深さＬＢとが、ＬＢ／ＬＡ≧１．２の関係式を満たすため、ガラス板全体の強度が増すと共に、第１の領域よりも厚く形成された第２の領域の圧縮応力層の深さがより深くなる。これにより、例えば、端部や端面近傍を含む第２の領域の強度が増すことで、端部及び端面を起点とする割れの発生を抑制でき、使用上の利便性、安全性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１（ａ）および（ｂ）は、本発明に係る化学強化ガラス板を示し、図１（ａ）は第１の実施形態の断面図、図１（ｂ）は携帯情報端末との関係を示す斜視図である。
【図２】図２（ａ）〜（ｃ）は、本発明に係る化学強化ガラス板を示し、図２（ａ）は第２の実施形態の断面図、図２（ｂ）は、第１の実施形態に基づく携帯情報端末との関係を示す断面図、図２（ｃ）は第２の実施形態に基づく携帯情報端末との関係を示す断面図である。
【図３】図３（ａ）〜（ｅ）は、本発明に係る化学強化ガラス板を示し、第２の実施形態の他の断面図である。
【図４】図４は、本発明に係る化学強化ガラス板の第３の実施形態の断面図である。
【図５】図５（ａ）および（ｂ）は、化学強化ガラス板の断面における圧縮応力層の深さ、圧縮応力および引張応力の関係を示すグラフである。
【図６】図６（ａ）〜（ｃ）は、圧縮応力と圧縮応力層の深さを測定する応力測定装置の一例を示し、図６（ａ）は模式図、図６（ｂ）は演算手段のブロック図、図６（ｃ）は測定手順を示すフローチャート図である。
【図７】図７は、圧縮応力層の深さとガラスの厚さとの関係を示すグラフである。
【図８】図８は本発明に係る化学強化ガラス板の第１の領域と第２の領域の深さ方向と圧縮応力ＣＳの関係を示すグラフである。
【図９】図９（ａ）〜（ｃ）は、本発明に係る三次元形状の化学強化ガラス板の製造方法を説明する図である。
【図１０】図１０（ａ）〜（ｃ）は、本発明に係る三次元形状の化学強化ガラス板の、他の製造方法を説明する図である。
【図１１】図１１（ａ）および（ｂ）は、本発明に係る三次元形状の化学強化ガラス板の、他の製造方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、発明を実施するための形態に基づいて、本発明の詳細およびその他の特徴について説明する。なお、以下の図面において、同一又は対応する部材又は部品には、同一又は対応する符号を付すことにより、重複する説明を省略する。また、図面は、特に指定しない限り、部材又は部品間の相対比を示すことを目的としない。よって、具体的な寸法は、以下の限定的でない実施形態に照らし、適宜選択可能である。
【００１２】
本発明の実施形態にかかる化学強化ガラス板は、例えば、携帯型電子機器等の携帯情報端末に好適に使用できる。例えば、携帯電話、スマートフォン、タブレットＰＣ、等のカバーガラスである。これらの用途以外にも、高強度が要求される用途、例えば、磁気ディスク用基板、フラットパネルディスプレイ用基板、太陽電池用カバーガラス、等もあるが、これらの例示に限定されない。
【００１３】
図１（ａ）はガラス板１の第１の実施形態の断面図である。本実施形態のガラス板１は、第１面２と、第２面３とを有する。第１面２は、ガラス板１をスマートフォン等のカバーガラスとして使用した場合、ユーザの手が触れる表面であり、第２面３は第１面２に対向して、裏面である。ガラス板１は、第１面２から第２面３に至る厚さＷを有し、第１面２の正面方向からの視点にて略四角形状をなし、平面状からなる第１の領域１０と、第１の領域１０の形成方向（画定方向）に対して異なる方向に延在する第２の領域２０を備えている。第２の領域２０は、第１の領域１０の周辺を取り囲むように設けられ、第２面３からの視点、つまり、裏面視すると、ガラス板１は、器形の三次元形状をなしている。なお、図１（ａ）に示す断面図は、平面視において略四角形状の一辺に平行な方向で切断したときの断面であり、本明細書でとくにことわりがない場合「断面」とは、このような取り扱いとする。また、以下、本明細書において「ガラス板１」は、とくにことわりがない場合、化学強化処理が施された「化学強化ガラス」を意味する。
【００１４】
第１の領域１０は、ガラス板１の最小厚さ（最小板厚）となる部分を含み、かつ最小厚さをＷＡとするとき、厚さがＷＡから１．１×ＷＡに至るまで連続した領域とする。とくに、最小厚さＷＡとなる部分は、ガラス板１の断面において幅方向（図面でいう略水平方向）の中心付近に位置し、最小厚さＷＡとなる位置から端部に向かうにつれて厚さが厚くなる。そして、厚さがＷＡから１．１×ＷＡに至るまで連続した領域を第１の領域とし、厚さ１．１×ＷＡ超からガラス板１の端部までが第２の領域である。第２の領域は、端部に向かう途中で厚さが１．１×ＷＡ以下となる部分を有する場合も含むものとする。すなわち、第１の領域は、ガラス板１において、厚さＷＡから最初に厚さ１．１×ＷＡに至るまでの領域であり、第２の領域は、第１の領域以外の領域をいう。
【００１５】
なお、ガラス１の厚さ（板厚）は、第１面２の接線に対して垂直方向の（ガラスの）厚さに相当する。図１（ａ）に示すガラス板１の場合、第１面２が平坦で厚さが一定な（中心）部分を含む領域が第１の領域１０であり、第１の領域１０の周辺に位置する厚さ１．１×ＷＡ超となる第２の領域２０を有する。なお、第１の領域１０は、第１面２が平面状のものに限らず、上記条件を満たせば、第１面２が湾曲した面を有してもよい。なお、このように厚さが異なるガラス板１は、「偏肉化したガラス板」ともいう。
【００１６】
本実施形態のガラス板１は、第１面２および第２面３の中心部分から端面２１に向かって曲率半径が小さくなる部分を有し、該曲率半径が最も小さくなる部分に相当する湾曲部３０を有する。湾曲部３０は、第１面２と第２面３のうち少なくとも一方の面に有すればよく、図１（ａ）に示すガラス板１は、両面に湾曲部３０を有する。このように湾曲部３０を有することで、厚さが異なるガラス板１の形状をなす。
【００１７】
また、第２の領域２０は、例えば携帯情報端末５０の筐体５１と当接する平坦状の端面２１を有している。そして、ガラス１は、図１（ａ）について、第１面２、（図面左側の）端面２１、第２面３、（図面右側の）端面２１をこの順に繋いだときの線が、ガラス１の断面図における外縁をなす。ガラス板１の第２の領域２０は、最大厚さ（最大板厚）ＷＢを有する。ここで、最大厚さＷＢは、第１面２の接線に対する法線方向の厚さの最大値をいう。なお、ガラス板１において、端面２１は、第１面２と第２面３とを繋ぐ（断面において）直線状の部分（面）に相当するが、後述する実施形態においては、所定の形状に加工したとき、端面が無い実施形態もある。また、ガラス板１における端面２１とは、ガラス板１を加工する前の平板状のガラスにおいて両主面を繋ぐ端面が存在する場合、ガラス板１においても該（平板状のガラスの）端面に相当する部分があれば、それを端面２１としてもよい。
【００１８】
第１の領域１０の厚さＷＡと第２の領域２０の厚さＷＢは、ＷＡが０．３ｍｍ以上であり、ＷＢ／ＷＡ≧１．５の関係式を満たすことが好ましく、より好ましくはＷＢ／ＷＡ≧１．７であり、さらに好ましくはＷＢ／ＷＡ≧１．９である。また、ＷＢ／ＷＡ≦４が好ましく、より好ましくはＷＢ／ＷＡ≦３．５であり、さらに好ましくはＷＢ／ＷＡ≦３である。ＷＢ／ＷＡが１．５以上であると、第２の領域２０の強度が保たれ、４以下であると成形しやすくなり、取り扱いも容易となる。また、図１（ａ）に示すガラス１は、第２の領域２０の厚さが、第２の領域全てにおいて、第１の領域１０の厚さ（厚さ１．１×ＷＡ）よりも厚いが、この形状に限らない。例えば、ガラス１は、後述するように、第２の領域２０のうち中央付近が最も厚く（厚さ：ＷＢ）、端面に向かって厚さが漸減する形状でもよい。
【００１９】
ガラス板１は、第１面２において、厚さＷＡの方向から見たときの総投影面積に対する前記第１の領域１０の投影面積比率が、０．５以上が好ましく、より好ましくは０．６以上、さらに好ましくは０．７以上である。また、該投影面積比率は、０．９８以下が好ましく、より好ましくは０．９５以下、さらに好ましくは０．９以下である。
【００２０】
本実施形態のガラス板１は、化学強化処理がされているが、以後、化学強化処理によってガラス板に形成される圧縮応力層の深さとして「Ｌ」、圧縮応力として「ＣＳ」、引張応力として「ＣＴ」等を用いる。また、圧縮応力および引張応力は、第１の領域１０側ではＷＡの「Ａ」、第２の領域２０側ではＷＢの「Ｂ」を付加して説明する。
【００２１】
図１（ｂ）は、ガラス板１の使用例を示し、ガラス板１は、携帯情報端末５０の筐体５１に接着材などを介して接合される。ガラス板１の第２面３には、他の部分よりも肉厚の薄い凹部４が形成されてもよい。携帯情報端末５０には、指紋センサー５２などが設けられ、例えば、凹部４は、指紋センサー５２の上部から覆うように配置され、指紋センサー５２の認証を容易にしている。
【００２２】
図２（ａ）〜（ｃ）は、ガラス板１の幾つかの実施形態を示す断面模式図である。図２（ａ）は、ガラス板１の第２の実施形態を示す断面模式図であり、平面視において略四角形状の一辺に平行な方向で切断したときの断面である。第２の実施形態では、第１の実施形態に比べて、第１面２における湾曲部３０の曲率半径が大きく形成され、第１面２において、第１の領域１０の平面に対する第２の領域２０の傾きが緩やかである。即ち、第１の実施形態では、第１の領域１０の形成方向（例えば水平方向）に対して、垂直方向に延在する第２の領域２０を示しているが、第２の実施形態では、所定の角度を有して傾斜する方向に延在している。なお、湾曲部３０の曲率や第２の領域２０の傾きは、限定されない。
【００２３】
図２（ｂ）及び図２（ｃ）は、携帯情報端末５０の両側から２枚のガラス板１で挟持する状態を示した断面模式図であり、図２（ｂ）は、第１の実施形態を採用した場合で、図２（ｃ）は、第２の実施形態を採用した場合である。２枚のガラス板１の端面２１を互いに当接させる場合、例えば当接面にメタルフレームなどを介してもよい。
【００２４】
また、図３（ａ）〜（ｅ）は、ガラス板１の実施形態のうち、図２（ａ）のガラス板１とは異なる第２の実施形態の他の例を示す断面模式図である。図３（ａ）に示すガラス板１は、第１の領域について、第１面２および第２面３がいずれも曲面形状をなしている。そして、第２の領域２０は、ガラス板１の端部に向かって徐々に厚さが厚くなる部分を有し、図３（ａ）に示す位置が厚さＷＢとなる。また、図３（ａ）に示すガラス板１は、第１面２と第２面３とを繋ぐ、（断面において）直線状の端面２１を有する。なお、図３（ａ）に示すガラス板１において、端面２１付近の厚さは、ＷＢよりも小さい値である。
【００２５】
図３（ｂ）に示すガラス板１は、第１の領域の大部分が一定の厚さＷＡを有する。そして、第２の領域２０は、ガラス板１の第１面２の端部に向かって徐々に厚さが厚くなる部分を有し、図３（ｂ）に示す所定の位置で厚さＷＢとなり、該位置から第１面２の端部に向かって厚さがＷＢよりも小さくなる。なお、図３（ｂ）に示すガラス板１は、第１面２と第２面３が繋がっており、端面を有しない実施形態である。
【００２６】
図３（ｃ）に示すガラス板１は、図３（ｂ）に示すガラス板１を変形した実施形態である。具体的に、図３（ｃ）に示すガラス板１は、第１の領域の大部分が一定の厚さＷＡを有する。そして、第２の領域２０は、ガラス板１の第１面２の端部に向かって徐々に厚さが厚くなる部分を有し、図３（ｃ）に示す所定の位置で厚さＷＢとなり、該位置から第１面２の端部に向かって厚さがＷＢよりも小さくなる。なお、図３（ｃ）に示すガラス板１は、第１面２と第２面３とを繋ぐ、（断面において）直線状の端面２１を有する。
【００２７】
図３（ｄ）に示すガラス板１は、第１の領域の大部分が一定の厚さＷＡを有する。そして、第２の領域２０は、ガラス板１の第１面２の端部に向かって徐々に厚さが厚くなる部分を有し、図３（ｄ）に示す所定の位置で厚さＷＢとなり、該位置から第１面２の端部に向かって厚さがＷＢよりも小さくなる。図３（ｄ）に示すガラス板１は、とくにその断面において、第１面２が「Ｊ」字状の曲線を有するとともに、第２面３も「Ｊ」字状の曲線を有する。また、図３（ｄ）に示すガラス板１は、第１面２と第２面３とを繋ぐ、（断面において）直線状の端面２１を有する。
【００２８】
図３（ｅ）に示すガラス板１は、図３（ｄ）に示すガラス板１を変形した実施形態である。具体的に、図３（ｅ）に示すガラス板１は、第１の領域の大部分が一定の厚さＷＡを有する。そして、第２の領域２０は、ガラス板１の第１面２の端部に向かって徐々に厚さが厚くなる部分を有するが、図３（ｅ）に示す所定の位置から厚さＷＢとなるとともに、第１面２の端部まで一定の厚さＷＢを維持する形状である。なお、図３（ｅ）に示すガラス板１も、第１面２と第２面３とを繋ぐ、（断面において）直線状の端面２１を有する。
【００２９】
図４は、ガラス板１の第３の実施形態を示す。第３の実施形態のガラス板１は、第１の面２において第１の領域１０及び第２の領域２０が平坦状である。また、本実施形態のガラス板１は、第２の面３において第２の領域２０全ての領域の厚さが第１の領域１０の厚さに比べて厚く形成されている。なお、第３の実施形態のガラス１は、湾曲部３０が第２面３側にある。また、図４に示すガラス板１も、第１面２と第２面３とを繋ぐ、（断面において）直線状の端面２１を有する。
【００３０】
本実施形態のガラス板１は、成形および、化学強化処理による強化が可能な組成を有する限り、種々の組成のガラスを使用できる。具体的には、アルミノシリケートガラス、ソーダライムガラス、ホウ珪酸ガラス、鉛ガラス、アルカリバリウムガラス、アルミノホウ珪酸ガラス等が挙げられる。
【００３１】
ガラス板１の組成は特に制限されないが、例えば、以下のガラス組成が挙げられる。
酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ２を５０〜８０％、Ａｌ２Ｏ３を２〜２５％、Ｌｉ２Ｏを０〜２０％、Ｎａ２Ｏを０．１〜１８％、Ｋ２Ｏを０〜１０％、ＭｇＯを０〜１５％、ＣａＯを０〜５％、Ｐ２Ｏ５を０〜５％、Ｂ２Ｏ３を０〜５％、Ｙ２Ｏ３を０〜５％およびＺｒＯ２を０〜５％を含む。
なお、本実施形態のガラス板１は、生産効率の点から、リチウムが含有されていることが好ましい。
【００３２】
ガラス板１の製造方法は特に制限されない。ガラス板１の加工前の状態、即ち、略均一な厚さの平板状のガラス板は、例えば、所望のガラス原料を連続溶融炉に投入し、ガラス原料を好ましくは１５００〜１６００℃で加熱溶融し、清澄した後、成形装置に供給した上で溶融ガラスを成形し、徐冷することにより製造できる。
【００３３】
本実施形態のガラス板１は、例えば、ダウンドロー法（例えば、オーバーフローダウンドロー法、スロットダウン法およびリドロー法等）、フロート法、ロールアウト法およびプレス法等の様々な方法で製造した平板状のガラス板を加工して実現できる。フロート法では、溶かしたガラス素地を錫等の溶融金属上に浮かべ、厳密な温度操作で厚さ、板幅が略均一な平板状のガラス板を成形できる。本実施形態では、三次元形状のガラス板１の形状に成形するため、平板状のガラス板を加熱し、金型に接触させた状態で圧力差を用いて曲げる、曲げ成形法を適用できる。
【００３４】
なお、本実施形態のガラス板１は、平板状のガラス板ではなく塊状のガラスを加熱し、凹凸形状を有する一組の金型でプレス加工する方法も適用できるが、成形方法はこれに限定されない。また、ガラス板１は、曲げ加工、削り加工、金型成形等により成形され、成形後に化学強化されるが、成形方法、工程順序に特に制限されない。次に、本実施形態のガラス板を得るための具体的な製造方法の例（製造方法１〜３）について、図面を用いて説明する。
【００３５】
＜製造方法１＞
図９（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態に係る三次元形状のガラス板を得る、製造方法の一例（以下「製造方法１」という。）を説明するための模式図であり、図９（ａ）、図９（ｂ）そして、図９（ｃ）の流れにしたがって製造する。
【００３６】
図９（ａ）は、厚さが一定の平板ガラスの断面模式図であり「平板ガラスを準備する工程」を説明する図でもある。該工程では、最終的に本実施形態の三次元形状のガラス板を得るため、所定の平面形状（例えば長方形）や寸法を有する平板ガラスを準備する。一定の厚さを有する平板ガラスの厚さはとくに制限はないが、例えば、携帯情報端末のカバーガラス用であれば、該厚さは、１．０〜２．５ｍｍの範囲であればよく、１．３〜２．０ｍｍの範囲が好ましい。
【００３７】
図９（ｂ）は、偏肉化したガラス板の断面模式図であり、準備した平板ガラスについて、平面視において第１の領域と、その周辺（外側）に第１の領域の厚さよりも厚い、厚さＷＢを有する第２の領域を与える「ガラス板偏肉化工程」を説明する図でもある。該工程は、第１の領域を研削する方法、第１の領域を研磨する方法のうち、少なくとも１つの方法を用いて、第１の領域を周辺（第２の領域）より薄くする例が挙げられる。
【００３８】
また、該工程はこの他に、凸型と凹型を有する（不図示の）成形金型を用いて、偏肉化したガラス板を成形する例も挙げられる。この例では、平板ガラスを凸型と凹型との間に挟持した状態で、成形金型をガラス材料の軟化点以上（例えば、９００〜９５０℃）まで加熱して成形する「加熱成形工程」を含む。なお、平板ガラス板は、凸型と凹型との間に挟持する前にガラス転移温度より低い温度、例えば５００℃程度に予熱させると、その後の加熱による温度差を小さくでき、割れ等の損傷を低減できるので好ましい。該加熱成形工程は、第１の領域の厚さが第２の領域の厚さよりも薄くなるように、ガラス材料が軟化した状態で成形金型を加圧してガラス板を偏肉化させる。さらに、この例では、加熱成形工程後、成形した状態を保持して、成形金型およびガラス材料をガラス転移温度よりも低い温度に冷却する「冷却工程」を含み、所定の偏肉化したガラス板を得る。
【００３９】
図９（ｃ）は、本実施形態の三次元形状のガラス板の断面模式図であり、偏肉化したガラス板を、該三次元形状のガラス板の形状に合わせた凸型と凹型を有する（不図示の）成形金型を用いて、曲げ加工する「曲げ加工工程」を説明する図でもある。該工程では、偏肉したガラス板を凸型と凹型との間に挟持した状態で、成形金型をガラス材料のガラス転移温度以上まで加熱して成形する「加熱成形工程」を含む。該加熱成形工程は、ガラス材料が軟化した状態で成形金型を加圧して三次元形状のガラス板となるように成形する。さらに、この例では、加熱成形工程後、成形した状態を保持して、成形金型およびガラス材料をガラス転移温度よりも低い温度に冷却する「冷却工程」を含み、本実施形態の三次元形状のガラス板を得る。この三次元形状のガラス板は、第１の領域の延伸方向と第２の領域の延伸方向とが異なる形状となる。
【００４０】
この曲げ加工工程は、上記の冷却工程で得られた三次元形状のガラス板について、さらに表面形状を所望の形状にする「表面加工工程」を含んでもよい。表面加工工程は、曲面をなす部分について、砥石による「機械加工」（ＣＮＣ加工）を施す例が挙げられ、所望の曲率半径が得られるように精密加工を実施してもよい。また、表面加工工程には、表面を研磨する「研磨加工」を含んでもよく、上記の「機械加工」と「研磨加工」の順番や回数は任意に実施できる。
【００４１】
上記の研磨加工は、例えば、第１の領域に対して所定の厚さに調整するように、ラッピング、ポリッシング、エッチングのうち少なくとも１つの研磨方法を使用できる。さらに、研磨加工は、第１の領域において、第１面２、第２面３のうち少なくとも一方に対して実施してもよく、研磨加工の容易性から、第１面２に対してのみ実施してもよい。また、製造方法１は、その後、後述する化学強化処理工程を含む。
【００４２】
＜製造方法２＞
図１０（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態に係る三次元形状のガラス板を得る、製造方法の他の一例（以下「製造方法２」という。）を説明するための模式図であり、図１０（ａ）、図１０（ｂ）そして、図１０（ｃ）の流れにしたがって製造する。
【００４３】
図１０（ａ）は、厚さが一定の平板ガラスの断面模式図であり「平板ガラスを準備する工程」を説明する図でもある。該工程は、製造方法１における「平板ガラスを準備する工程」と同じであり、詳細の説明を省略する。
【００４４】
図１０（ｂ）は、一定厚の三次元形状のガラス板の断面模式図であり、平板ガラス板を、凸型と凹型を有する（不図示の）成形金型を用いて、該一定厚の三次元形状のガラス板の形状に曲げる「曲げ工程」を説明する図でもある。該工程は、平板ガラス板を凸型と凹型との間に挟持した状態で、成形金型をガラス材料のガラス転移温度以上の温度（例えば、ガラス転移温度＋１００℃）まで加熱して成形する「加熱成形工程」を含む。なお、平板ガラス板は、製造方法１と同様、凸型と凹型との間に挟持する前にガラス転移温度より低い温度となるように予熱させてもよい。該加熱成形工程は、ガラス材料が軟化した状態で成形金型を加圧して一定厚の三次元形状のガラス板となるように成形する。さらに、該工程は、加熱成形工程後、成形した状態を保持して、成形金型およびガラス材料をガラス転移温度よりも低い温度に冷却する「冷却工程」を含み、一定厚の三次元形状のガラス板を得る。該一定厚の三次元形状のガラス板は、後述する「ガラス板偏肉化工程」を経たときにできる、（仮想の）第１の領域とその外側にある（仮想の）第２の領域を有し、曲げ工程により、（仮想の）第１の領域の延伸方向と（仮想の）第２の領域の延伸方向とが異なる形状を得る。なお、図１０（ｂ）に示す破線は、次の「ガラス板偏肉化工程」で削除するガラスの境界線である。
【００４５】
図１０（ｃ）は、偏肉化した三次元形状のガラス板の断面模式図であり、一定厚の三次元形状のガラス板の第１の領域を含む部分を薄くする「ガラス板偏肉化工程」を説明する図でもある。該工程は、得られた一定厚の三次元形状のガラス板について、（仮想の）第１の領域を含む部分を薄型化するように、砥石による「機械加工」（ＣＮＣ加工）を施す例が挙げられる。また、該工程は、表面を研磨する「研磨加工」を含んでもよく、上記の「機械加工」と「研磨加工」の順番や回数は任意に実施できる。
【００４６】
研磨加工は、例えば、第１の領域を含む部分に対して所定の厚さに調整するように、ラッピング、ポリッシング、エッチングのうち少なくとも１つの研磨方法を使用できる。さらに、研磨加工は、第１の領域を含む部分において、第１面２、第２面３のうち少なくとも一方に対して実施してもよく、研磨加工の容易性から、第１面２に対してのみ実施してもよい。また、製造方法２は、その後、後述する化学強化処理工程を含む。
【００４７】
＜製造方法３＞
図１１（ａ）および（ｂ）は、本実施形態に係る三次元形状のガラス板を得る、製造方法の他の一例（以下「製造方法３」という。）を説明するための模式図であり、図１１（ａ）そして、図１１（ｂ）の流れにしたがって製造する。
【００４８】
図１１（ａ）は、厚さが一定の平板ガラスの断面模式図であり「平板ガラスを準備する工程」を説明する図でもある。該工程は、製造方法１における「平板ガラスを準備する工程」と同じであり、詳細の説明を省略する。
【００４９】
図１１（ｂ）は、偏肉化した三次元形状のガラス板の断面模式図であり、平板ガラス板を、凸型と凹型を有する（不図示の）成形金型を用いて、該偏肉化した三次元形状のガラス板の形状に曲げる「ガラス板曲げ偏肉化工程」を説明する図でもある。該工程は、平板ガラス板を凸型と凹型との間に挟持した状態で、成形金型をガラス材料の軟化点以上まで加熱して成形する「加熱成形工程」を含む。該加熱成形工程は、ガラス材料が軟化した状態で成形金型を加圧して偏肉化した三次元形状のガラス板となるように成形する。さらに、該工程は、加熱成形工程後、成形した状態を保持して、成形金型およびガラス材料をガラス転移温度よりも低い温度に冷却する「冷却工程」を含み、偏肉化した三次元形状のガラス板を得る。偏肉化した三次元形状のガラス板は、第１の領域とその外側にある第２の領域を有し、曲げ工程により、第１の領域の延伸方向と第２の領域の延伸方向とが異なる形状を得る。
【００５０】
なお、ガラス板曲げ偏肉化工程は、冷却工程後、さらに、上述の製造方法１のように、偏肉化した三次元形状のガラス板表面形状を所望の形状に精密加工する「表面加工工程」を含んでもよい。表面加工工程は、上述の「機械加工」と「研磨加工」の少なくともいずれか一方を含み、これらの順番や回数は任意に実施できる。また、製造方法３は、その後、後述する化学強化処理工程を含む。
【００５１】
＜化学強化処理工程＞
ガラス板１は、化学強化ガラスである。化学強化ガラスは、ガラス表面にイオン交換により形成された圧縮応力層を有するガラスである。例えば、大きなイオン半径の金属イオン（例えば、Ｋイオン）を含む金属塩（例えば硝酸カリウム）の溶液に、ガラス板をガラス転移温度以下の温度で接触させる化学強化処理を適用する。化学強化処理により、三次元形状のガラス板の表面において、イオン交換が行われ、化学強化が進行する。例えば、ガラス板中のイオン半径が小さなアルカリ金属イオン（例えば、Ｌｉイオン及び／またはＮａイオン）をイオン半径のより大きい他のアルカリイオン（例えば、Ｎａイオン及び／またはＫイオン）に置換することにより、ガラスの表面に圧縮応力層が形成される。
【００５２】
本実施形態のガラス板１は、例えば、リチウムを含有する三次元形状のガラス板を硝酸塩および硫酸塩の少なくとも一方を含有する無機塩組成物と接触させる。このように、三次元形状のガラス板に含まれるリチウムイオンと、無機塩組成物に含まれるリチウムイオンよりイオン半径の大きいイオンと、をイオン交換させる工程を含めることで、圧縮応力層を深く形成できる。なお、本明細書において、無機塩組成物は溶解した状態で用いるので、単に「溶融塩」ともいい、同義として扱う。
【００５３】
無機塩組成物は、硝酸塩および硫酸塩の少なくとも一方を含有する。硝酸塩としては、例えば、硝酸ナトリウム、硝酸カリウムが挙げられる。硫酸塩としては、例えば、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、ナトリウム硫酸塩が挙げられる。
【００５４】
また、無機塩組成物は、本発明の効果を阻害しない範囲で、その他の成分を含有してもよい。その他の成分としては、例えば、塩化ナトリウム、ホウ酸ナトリウム、ナトリウム塩化塩、ナトリウムホウ酸塩、塩化カリウム、ホウ酸カリウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウム等が挙げられる。これらは単独で添加しても、複数種を組み合わせて添加してもよい。
【００５５】
無機塩組成物にガラスを接触させる方法としては、ペースト状の無機塩組成物をガラスに塗布する方法、無機塩組成物の水溶液をガラスに噴射する方法、融点以上に加熱した無機塩組成物の溶融塩の塩浴にガラスを浸漬させる方法などが挙げられるが、これらの中では無機塩組成物の溶融塩にガラスを浸漬させる方法が好ましい。
【００５６】
無機塩組成物の溶融塩にガラスを浸漬させる化学強化処理は、例えば、次の手順で行う。まず、ガラスを予熱し、前記溶融塩を、化学強化処理を行う温度に調整する。次いで、予熱したガラスを溶融塩中に所定の時間浸漬した後、ガラスを溶融塩中から引き上げ、放冷する。ガラスの予熱温度は、化学強化処理温度に依存するが、一般に１００℃以上が好ましい。化学強化処理は１回以上であればよく、異なる条件で２回以上実施してもよい。
【００５７】
化学強化処理を行う温度は、被強化ガラスの歪点（通常５００〜６００℃）以下が好ましく、より高い圧縮応力層の深さ（ＤＯＬ；Ｄｅｐｔｈ  ｏｆ  Ｌａｙｅｒ）を得るためには特に３５０℃以上が好ましく、３８０℃以上がより好ましく、４００℃以上がさらに好ましい。また、化学強化処理を行う温度は、溶融塩の劣化・分解を抑制する点から、５００℃以下が好ましく、４８０℃以下がより好ましく、４５０℃以下がさらに好ましい。なお、化学強化処理を行う時間として、ガラスの無機塩組成物への接触時間は１〜２４時間が好ましく、２〜２０時間がより好ましい。
【００５８】
本実施形態のガラス板１の圧縮応力層の深さ、圧縮応力および引張応力の関係は、横軸にガラスの厚さ、縦軸に圧縮応力／引張応力とした、図５（ａ）および（ｂ）に示されるグラフにより説明できる。図５（ａ）は１回の化学強化処理により得られるガラス板の厚さに対する応力分布を示すグラフである。また、図５（ｂ）は１段階目と２段階目とで化学強化処理の条件を変えた、２回の化学強化処理により得られるガラス板の厚さに対する応力分布を示すグラフである。
【００５９】
図５（ａ）、図５（ｂ）に示されるように、ガラス板１は、少なくともユーザの手が触れる側の表面である第１面２に圧縮応力層ができ、ガラス内部には引張応力が形成される。ここで、ガラス表面（第１面２）からの深さ方向をｘ（単位［μｍ］）とし、ｘに対応する圧縮応力をσとする。圧縮応力σがゼロになるガラス表面からの距離を圧縮応力深さＬ（単位［μｍ］）とし、内部の引張応力をＣＴ（Ｃｅｎｔｅｒ  Ｔｅｎｓｉｏｎ：単位［ＭＰａ］）とし、表面の圧縮応力σをＣＳ（Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ  Ｓｔｒｅｓｓ：単位［ＭＰａ］）とする。
【００６０】
本実施形態のガラス板１は、第１面２から深さ方向に圧縮応力層を備え、第１の領域１０の圧縮応力層の深さＬＡよりも第２の領域２０の圧縮応力層の深さＬＢの方が深い部分を有することで第２の領域２０での強度が増す。なお、第２の領域２０の圧縮応力層は、第１面２に加え、第２面３や端面２１から深さ方向に備えられてもよいが、とくにことわりがない場合、第２の領域の圧縮応力層の深さＬＢは、第１面２からの圧縮応力層の深さとする。本明細書において、［ｄσ／ｄｘ］ｘ＝Ｌ（単位［ＭＰａ／μｍ］）は、圧縮応力層の深さＬにおける圧縮応力値σのカーブ曲線の傾きを示す。この傾きが小さいことでガラスの厚さの違いによる圧縮応力層の深さの違いが大きくなる。
【００６１】
本実施形態のガラス板１は、表面から深さ方向における圧縮応力値σのカーブ曲線の傾き［ｄσ／ｄｘ］ｘ＝Ｌが好ましくは−２以上（［ｄσ／ｄｘ］ｘ＝Ｌ≧−２）であれば圧縮応力層が深くなり、ガラス板１の耐衝撃性が強固になる。また、［ｄσ／ｄｘ］ｘ＝Ｌはより好ましくは−１以上であり、さらに好ましくは−０．５以上である。なお、［ｄσ／ｄｘ］ｘ＝Ｌは負の値である。
【００６２】
ガラス板１が、例えば携帯情報端末５０のカバーガラスとして用いられる場合、携帯情報端末５０の落下、外部からの衝撃等によりガラス板１が破損することがある。その際、ガラス板１は、第１の領域１０に比べると第２の領域２０の方が強い衝撃を受けやすいため、第２の領域２０を起点として破損する現象が生じやすい。そのため、本実施形態のガラス板は、第２の領域の化学強化の強度レベルが高いことで破損を低減できる。
【００６３】
本実施形態のガラス板１は、第２の領域２０が、第１の領域１０に比較して厚く形成されている場合（ＷＢ＞ＷＡ）においても、圧縮応力層の深さを深く（ＬＢ＞ＬＡ）形成できる。本実施形態のガラス板１は、ガラス板全体が強化され、特に、第２の領域２０で圧縮応力層の深さＬＢを深くでき、ガラス板１の周辺での耐衝撃性の向上も図れる。そのため、ガラス板１は、落下や衝撃に強くなり、例えば携帯情報端末５０用のカバーガラス板として好適である。
【００６４】
本実施形態のガラス板１は、第１の領域１０の厚さＷＡの位置における第１面２からの圧縮応力層の深さをＬＡとし、第２の領域２０の厚さＷＢの位置における第１面２からの圧縮応力層の深さをＬＢとすると、ＬＡ及びＬＢは８０μｍ以上であり、ＬＢ／ＬＡ≧１．２の関係式を満たすことが好ましい。ＬＡ及びＬＢはより好ましくは９０μｍ以上であり更に好ましくは１００μｍ以上である。ＬＢ／ＬＡ≧１．２の関係式を満たすことにより、第２の領域２０の圧縮応力層の深さが第１の領域１０の深さよりも深くなり、第２の領域２０の強度がより向上して割れにくくなる。ＬＢ／ＬＡはより好ましくは１．３以上、さらに好ましくは１．４以上である。ＬＢ／ＬＡの上限は特に制限されないが典型的に３以下が好ましく、更に好ましくは２以下である。
【００６５】
本実施形態のガラス板１は、第１の領域１０の厚さＷＡの位置における引張応力をＣＴＡとし、第２の領域２０の厚さＷＢの位置における引張応力をＣＴＢとしたときに、ＣＴＡ及びＣＴＢは、｜ＣＴＡ｜＞｜ＣＴＢ｜の関係式を満たすことが好ましい。｜ＣＴＡ｜＞｜ＣＴＢ｜の関係式を満たすことにより、第２の領域２０が第１の領域１０に比べ割れの原因となる引張応力が低くなり、衝撃等での破損が軽減できる。
【００６６】
本実施形態のガラス板１は、第１の領域１０における圧縮応力層の深さＬＡと、第１の領域１０の厚さＷＡとが、ＬＡ／ＷＡ≧０．１５の関係式を満たすことが好ましく、より好ましくはＬＡ／ＷＡ≧０．１７であり、さらに好ましくはＬＡ／ＷＡ≧０．１９である。ＬＡ／ＷＡ≧０．１５であることにより、耐衝撃性の向上が図れる。ＬＡ／ＷＡの上限は特に制限されないが、典型的には０．２５以下である。
【００６７】
ガラス表面の圧縮応力（ＣＳ）と圧縮応力層の深さ（ＤＯＬ）は散乱光光弾性応力計等の応力測定装置により測定できる。後述する実施例で用いた散乱光光弾性応力計（型式ＳＬＰ−１０００：折原製作所）の原理について、図６に基づいて説明する。
【００６８】
応力測定装置１００は、レーザ光源１０１と、偏光部材１０２と、偏光位相差可変部材１０３と、光供給部材１０４と、光変換部材１０５と、撮像素子１０６と、演算部１０７と、光波長選択部材１０８とを備える。測定するガラス板である被測定体１２０は、光供給部材１０４の上部に設置され、レーザ光源１０１から出射するレーザ光１１０が被測定体１２０に入射して測定が行われる。偏光位相差可変部材１０３は、レーザ光１１０の偏光位相差を、当該前記レーザ光１１０の波長に対して１波長以上可変する。
【００６９】
撮像素子１０６は、偏光位相差を可変されたレーザ光１１０が被測定体１２０に入射されたことにより発する散乱光を、所定の時間間隔で複数回撮像し、複数の画像を取得する。また、応力測定装置１００は、図示しない演算部を備え、演算部は、複数の画像を用いて散乱光の周期的な輝度変化を測定し、輝度変化の位相変化を算出し、位相変化に基づき被測定体１２０の表面からの深さ方向の応力分布を算出する。
【００７０】
また、応力測定装置１００の、演算手段１４０は、図６（ｂ）に示すとおり、輝度変化測定手段１４１と、位相変化算出手段１４２と、応力分布算出手段１４３とを有する。
【００７１】
応力測定装置１００は、以下の工程順で測定する。
（１）レーザ光１１０を偏光位相差可変部材１０３で偏光位相差する偏光位相差工程（ステップＳ２０１）。
（２）光供給部材１０４で被測定体１２０にレーザ光１１０を供給する光供給工程（ステップＳ２０２）。
（３）被測定体１２０からの散乱光を撮像素子１０６で撮像する撮像工程（ステップＳ２０３）。
（４）演算部１０７で撮像された散乱光からの周期的な輝度変化を測定する輝度変化測定工程（ステップＳ２０４）。
（５）演算部１０７で位相変化を算出する位相変化算出工程（ステップＳ２０５）。
（６）演算部１０７で応力分布を算出する応力分布算出工程（ステップＳ２０６）。
【実施例】
【００７２】
ここで実施例と比較例の試作条件（表１）、測定結果（表２）及び圧縮応力層の深さと板厚との関係を示す図（図７）に基づいて、本実施形態のガラス板１の優位性を説明する。なお、表１において、「−」とは、２段階目の化学強化処理を実施していないことを示す。また、実施例４について第１の領域１０と第２の領域２０についてＣＳ値とＤＯＬ値を比較したグラフを作成した。
【００７３】
（実施例１〜８）
実施例１〜８は、Ｌｉ２Ｏ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２を含有するガラス板（表２において、ＬｉＡｌＳｉと示す。）を、表１に示す条件により化学強化処理して試料を作製した。具体的に実施例１〜８および後述する比較例１〜３は、図１（ａ）に示すように第１の領域１０の延伸方向に対する第２の領域２０の延伸方向が、略直交するように曲げ加工されており、第２面３と略平行な端面２１を有するガラス板の形状とした。なお、図１（ａ）のガラス板１の第２の領域２０のうち、垂直方向に延伸する部分の水平方向の幅（厚さ）は略一定の形状とした。表２に示す通り、実施例１〜実施例３は、第１の領域１０の厚さＷＡが０．６ｍｍ、第２の領域２０の厚さＷＢが１．２〜１．６ｍｍであり、実施例４〜実施例８は、第１の領域１０の厚さＷＡが０．８ｍｍ、第２の領域２０の厚さＷＢが１．２〜２．０ｍｍである。なお、表２において、圧縮応力層の深さＬ、傾き、（第１の領域の）ＣＳ、ＣＴおよびＤＯＬは、いずれも、第１面２における値を示す。
【００７４】
実施例１〜８および、後述する比較例１〜３は、「製造方法２」に基づき、化学強化ガラス板を作製した。化学強化処理前の偏肉化した三次元形状ガラス板の形状は、下記の方法を用いた。
（１）平板ガラスを準備する工程
まず、フロート法を用いて、板厚が０．７ｍｍ、１．２ｍｍ、１．４ｍｍ、１．６ｍｍ、２．０ｍｍ一定の平板ガラスを準備した。ガラス材料は、ＡＧＣ株式会社製のＤＴ−ＳＴＡＲ（転移温度：５４９℃、歪点：５０８℃）を用いた。
（２）ガラス板曲げ偏肉化工程
次に、外形寸法が１８０ｍｍ×１２０ｍｍ×３０ｍｍの金型として、凸型と凹型との体積が略同一のものを用いて、凸型と凹型との間に、準備した平板ガラスを挟持させた状態で、ガラスの粘性係数が１０９．５［Ｐａ・ｓ］となるまで金型を昇温させた。次いで、その温度を維持した状態で、プレス圧の最大値が０．５５ＭＰａとなるようにガラスを加圧して成形した。その後、プレス圧の最大値が０．５ＭＰａでガラスを加圧した状態でガラスの歪点まで冷却し、常温まで放冷した。このとき得られた三次元形状のガラス板は、（第１の領域表面の法線方向からの）平面視で、１５０ｍｍ×８０ｍｍの略長方形であり、第１の領域の全周にわたって表面（第１面２）の湾曲部の曲率半径が５ｍｍであった。なお、三次元形状のガラス板は、表面（第１面２）の中心部は曲率半径１００ｍｍ超の平坦部を有し、曲げ深さ（第１面２から端面２１までの長さ）は約３．２ｍｍとした。
（３）表面加工工程
最後に、常温まで放冷した後の三次元形状のガラス板は、上記の平坦部について、所定の厚さだけＣＮＣ加工により研削し、曲面状をなす第２の領域が所定の形状になるように研磨加工した。その後、三次元形状のガラス板を、酸化セリウム研磨剤を用いて、第１面２、第２面３、端面２１と全ての表面を研磨して平滑化させた表面形状を得た。作製した、実施例１〜８、比較例１〜３の三次元形状のガラス板の各領域における厚さは、表２に示す通りである。
【００７５】
表１に示す通り、化学強化処理の条件として、実施例１は、１段階目において、ＮａＮＯ３  １００％の溶融塩に４５０℃にて２．５時間浸漬させた後、２段階目において、ＫＮＯ３  １００％の溶融塩に４１５℃にて２時間浸漬させた。実施例２及び実施例３は、実施例１と同じ条件とした。実施例４は、１段階目は実施例１と同じあるが、２段階目は、ＫＮＯ３  １００％の溶融塩に４２５℃にて１．５時間浸漬させた。実施例５、実施例６及び実施例８は実施例４と同じ条件とした。実施例７は、１段階目の浸漬時間を２０時間とした以外は実施例４と同じ条件とした。
【００７６】
（比較例１）
比較例１は、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２を含有するガラス板（表２においてＡｌＳｉと示す。）を表１に示す条件により化学強化処理をして試料を作製した。表２に示す通り、比較例１の第１の領域１０の厚さＷＡは０．６ｍｍであり、第２の領域２０の厚さＷＢは、１．２ｍｍである。表１に示す通り、化学強化処理の条件として、比較例１は、ＫＮＯ３  ９７質量％およびＮａＮＯ３  ３質量％の混合溶融塩に４３５℃にて４．５時間浸漬し、２段階目は実施しなかった。
【００７７】
（比較例２）
比較例２は、Ｌｉ２Ｏ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２を含有するガラス板を表１に示す条件により化学強化処理をして試料を作製した。表２に示す通り、比較例２の第１の領域１０の厚さＷＡは０．６ｍｍであり、第２の領域２０の厚さＷＢは１．２ｍｍである。表１に示す通り、比較例２は、ＫＮＯ３  １００％の溶融塩に４１０℃にて７３時間浸漬し、２段階目は実施しなかった。
【００７８】
（比較例３）
比較例３は、Ｌｉ２Ｏ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２を含有するガラス板を表１に示す条件により化学強化処理をして試料を作製した。表２に示す通り、比較例３の第１の領域１０の厚さＷＡは０．６ｍｍであり、第２の領域２０の厚さＷＢは、０．７ｍｍである。表１に示す通り、化学強化処理の条件として、比較例３は、１段階目において、ＮａＮＯ３  １００％の溶融塩に４５０℃にて２．５時間浸漬させた後、２段階目において、ＫＮＯ３  １００％の溶融塩に４１５℃にて２時間浸漬させた。
【００７９】
以上の条件で作製した実施例及び比較例の試料について、散乱光光弾性応力計（折原製作所社製ＳＬＰ−１０００）、表面応力計（折原製作所社製ＦＳＭ−６０００）、または、複屈折イメージングシステム（株式会社東京インスツルメンツ製Ａｂｒｉｏ−ＩＭ）を用いてそれぞれ、圧縮応力ＣＳ、引張応力ＣＴ、圧縮応力層の深さＬ、圧縮応力値σを測定し、傾き［ｄσ／ｄｘ］ｘ＝Lを算出した。結果を表２、図７および図８に示す。なお、図７は、横軸をガラスの厚さ、縦軸を圧縮応力層の深さとし、ガラスが所定の厚さのときに最適な化学強化処理条件と同じ条件で、ガラスの厚さを変化させたときの、ガラスの厚さと圧縮応力層の深さとの関係を示したグラフである。図７において、実線は、ガラス板の厚さが０．６ｍｍのときの最適な化学強化処理条件における関係、破線は、ガラス板の厚さが０．８ｍｍのときの最適な化学強化処理条件における関係を示した。
【００８０】
【表１】
2020073455.tif 000003
【００８１】
【表２】
2020073455.tif 000004
【００８２】
表２の実施例４における第２の領域２０のＣＳは９８０（ＭＰａ）であり、ＣＴは４０（ＭＰａ）であり、ＤＯＬは１９０（μｍ）であった。なお、第２の領域２０のＣＳ、ＣＴおよびＤＯＬは、いずれも第１面２における値である。図７は、圧縮応力層の深さと第２の領域２０の厚さとの関係を示すグラフである。また、図８は実施例４について、第１の領域１０と第２の領域２０の深さ方向と圧縮応力ＣＳの関係を示すグラフである。
【００８３】
表２および図８に示すように、実施例４では圧縮応力層の深さＬが深くなり、厚さＷを厚くしても確実に圧縮応力層の深さＬが深くなった。また、第２の領域２０が第１の領域１０に比較して厚く形成されている場合においても、第２の領域２０の圧縮応力層の深さを深くできた。これは第１の領域と第２の領域を同時に同条件で化学強化処理した結果を示している。また、第１の領域１０の圧縮応力層の深さＬＡと、第２の領域２０の圧縮応力層の深さＬＢとが、ＬＢ／ＬＡ≧１．２の関係式を満たすことがわかる。
【００８４】
第２の領域２０の圧縮応力層の深さが第１の領域１０の深さよりも深く、ＬＡおよびＬＢがＬＢ／ＬＡ≧１．２の関係式を満たすため、第２の領域２０がより高強度になり割れにくくなる。ガラス板の強度を評価した結果、実施例は比較例と比較して、高い強度を示し、特に端部及び端面を起点とする割れの発生が抑制された。
【００８５】
また、図７に示すように、実施例４において、第１の領域１０では、厚さＷが増すと圧縮応力層が深くなることがわかる。第１の領域１０の厚さＷＡと第２の領域２０の厚さＷＢとの関係が、比較例３のようにあまり変わらない（比率１＝１．１７）と、圧縮応力層の深さの変化も少ない（比率２＝１．１１）。しかし、実施例１〜８のように比率１（ＷＢ／ＷＡ）が１．５以上であると、圧縮応力層の深さの比率２（ＬＢ／ＬＡ）が大きくなり、ガラス板１の強度がより向上する。
【００８６】
また、表２から、実施例１〜８のように圧縮応力の傾き［ｄσ／ｄＬ］ｘ＝Ｌが緩やかであり、［ｄσ／ｄＬ］ｘ＝Ｌ≧−２を満たすことにより、圧縮応力層の深さＬがより深くなり、ガラス板１の耐衝撃性がより向上し、より強固になることがわかる。
【００８７】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明の化学強化ガラス板及びその製造方法は、耐衝撃性が強いガラス板が求められる携帯情報端末や基板等の分野に最適である。
【符号の説明】
【００８９】
１  ガラス板
２  第１面
３  第２面
１０  第１の領域
２０  第２の領域
２１  端面
３０  湾曲部
ＣＴ  引張応力
ＣＳ  圧縮応力
Ｌ  圧縮応力層の深さ
Ｗ  厚さ
σ  圧縮応力値
【図１】
2020073455.tif 000005
【図２】
2020073455.tif 000006
【図３】
2020073455.tif 000007
【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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【手続補正書】
【提出日】令和2年3月26日(2020.3.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚さが一定の平板ガラスを準備する工程と、
前記平板ガラスの平面視における、第１の領域と前記第１の領域の外側にある第２の領域について、前記第１の領域における延伸方向と前記第２の領域における延伸方向とを異ならせて三次元形状ガラスを形成する曲げ工程と、
前記三次元形状ガラスの前記第１の領域の厚さを前記第２の領域の厚さより薄くなる部分を有するようにして、偏肉化した三次元形状ガラスを形成するガラス板偏肉化工程と、
前記三次元形状ガラスを溶融塩に浸漬し、前記第１の領域と前記第２の領域を同時に同条件で、化学強化をする、化学強化処理工程を含み、
前記偏肉化工程は、前記三次元形状ガラスが、第１面と、前記第１面と対向する第２面と、前記第１面の接線の法線方向に厚さを有し、所定の前記厚さからなる第１の領域と、前記第１の領域の前記厚さよりも厚い領域を含む第２の領域とを備え、前記第１の領域は、最も薄い部分の前記厚さを厚さＷＡとしたとき、前記厚さＷＡから厚さ１．１×ＷＡに至るまでの連続した領域であり、前記第２の領域は、１．１×ＷＡ超の厚さを有する領域で、最も厚い部分の前記厚さをＷＢとし、前記ＷＡが０．３ｍｍ以上であり、ＷＢ／ＷＡ≧１．５の関係式を満たすように偏肉化する工程であり、
前記化学強化処理工程において、前記三次元形状ガラスの前記第１の領域と前記第２の領域において、圧縮応力層の深さが８０μｍ以上になるよう化学強化をする、
化学強化ガラス板の製造方法。
【請求項２】
前記平板ガラスは、リチウムを含有する、請求項１に記載の化学強化ガラス板の製造方法。
【請求項３】
前記偏肉化工程は、前記三次元形状ガラスの前記第１の領域を含む部分を薄型化するように、砥石による機械加工と研磨加工の少なくともいずれか一方を含む、請求項１または２に記載の化学強化ガラス板の製造方法。
【請求項４】
前記平板ガラスの厚さは、１．０〜２．５ｍｍである、請求項１〜３のいずれか一項に記載の化学強化ガラスの製造方法。
【請求項５】
前記平板ガラスの組成は、酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ２を５０〜８０％、Ａｌ２Ｏ３を２〜２５％、Ｌｉ２Ｏを０〜２０％、Ｎａ２Ｏを０．１〜１８％、Ｋ２Ｏを０〜１０％、ＭｇＯを０〜１５％、ＣａＯを０〜５％、Ｐ２Ｏ５を０〜５％、Ｂ２Ｏ３を０〜５％、Ｙ２Ｏ３を０〜５％およびＺｒＯ２を０〜５％を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の化学強化ガラスの製造方法。
【請求項６】
前記曲げ工程は、前記平板ガラス板を凸型と凹型との間に挟持した状態で、成形金型をガラス材料のガラス転移温度以上の温度まで加熱して成形し、ガラス材料が軟化した状態で成形金型を加圧して一定厚の三次元形状のガラス板となるように成形する加熱成形工程を含み、前記加熱成形工程後、成形した状態を保持して、成形金型およびガラス材料をガラス転移温度よりも低い温度に冷却する冷却工程を含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の化学強化ガラス板の製造方法。
【請求項７】
前記化学強化処理工程は、前記三次元形状ガラスを硝酸ナトリウム溶融塩に浸漬する１段階目と、前記三次元形状ガラスを硝酸カリウム溶融塩に浸漬する２段階目を含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の化学強化ガラスの製造方法。
【請求項８】
前記化学強化処理工程の、化学強化処理を行う温度は３５０℃以上、５００℃以下である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の化学強化ガラスの製造方法。
【請求項９】
前記化学強化処理工程の、前記三次元形状ガラスの溶融塩への接触時間は１〜２４時間である、請求項１〜８のいずれか１項に記載の化学強化ガラスの製造方法。
【請求項１０】
前記化学強化処理工程は、前記三次元形状ガラスの前記第１の領域において、最も薄い部分の前記厚さを厚さＷＡ、前記厚さＷＡの位置における前記第１面からの圧縮応力層の深さをＬＡしたとき、前記ＬＡと、前記ＷＡとが、ＬＡ／ＷＡ≧０．１５の関係式を満たすよう化学強化をする工程である、請求項１〜９のいずれか１項に記載の化学強化ガラス板の製造方法。
【請求項１１】
前記化学強化処理工程は、
前記第１の領域と前記第２の領域において、
第１面からの深さ方向をｘとし、
ｘに対応する圧縮応力値をσとし、
圧縮応力値σがゼロとなる第１面からの距離を圧縮応力の深さＬとしたときの、
前記深さＬにおける前記圧縮応力値σのカーブ曲線の傾きを示す関係式が［ｄσ／ｄｘ］ｘ＝Ｌ≧−２を満たすよう化学強化をする工程である、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の化学強化ガラス板の製造方法。
【請求項１２】
前記化学強化処理工程は、前記三次元形状ガラスの前記第１の領域と前記第２の領域において、前記第１の領域の最も薄い部分の圧縮応力層の深さをＬＡとし、前記第２の領域の最も厚い部分の圧縮応力層の深さをＬＢとし、ＬＡ及びＬＢが、ＬＢ／ＬＡ≧１．２の関係式を満たすよう化学強化をする工程である、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の化学強化ガラス板の製造方法。
【請求項１３】
前記第１面において厚さＷＡの方向から見たときの総投影面積に対する前記第１の領域の投影面積比率が、０．６以上である、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の化学強化ガラス板の製造方法。