(57)【要約】【課題】ガラス基板が大型であっても、反りを発生させ難いイオン交換処理の方法を提供する。【解決手段】本発明の強化ガラス基板の製造方法は、ガラス原料を溶融し、その溶融ガラスを板状に成形することにより、長辺寸法１０００ｍｍ以上、短辺寸法５００ｍｍ以上のガラス基板を得た後、そのガラス基板を傾斜させた状態でイオン交換処理を行うことにより、ガラス基板の表面に圧縮応力層を形成することを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス原料を溶融し、その溶融ガラスを板状に成形することにより、長辺寸法１０００ｍｍ以上、短辺寸法５００ｍｍ以上のガラス基板を得た後、そのガラス基板を傾斜させた状態でイオン交換処理を行うことにより、ガラス基板の表面に圧縮応力層を形成することを特徴とする強化ガラス基板の製造方法。
【請求項２】
ガラス基板を鉛直方向に対して０．１〜３０°傾斜させた状態でイオン交換処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の強化ガラス基板の製造方法。
【請求項３】
支持治具に設けた傾斜支持部によりガラス基板を支持させることによって、前記ガラス基板を傾斜させた状態でイオン交換処理を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の強化ガラス基板の製造方法。
【請求項４】
（傾斜支持部がガラス基板と接する部分の長さ寸法）／（ガラス基板の４辺の長さ寸法の合計）の値が０．０１以上であることを特徴とする請求項３に記載の強化ガラス基板の製造方法。
【請求項５】
傾斜支持部のガラス基板と接触する部分の断面形状が、曲率半径０．１ｍｍ以上の円弧形状であることを特徴とする請求項３又は４に記載の強化ガラス基板の製造方法。
【請求項６】
ガラス基板の短辺側または長辺側の端部が、傾斜支持部から１ｍｍ以上外側に食み出すように、ガラス基板を配置することを特徴とする請求項３〜５の何れかに記載の強化ガラス基板の製造方法。
【請求項７】
支持治具に設けられた傾斜支持部は、相互に離間する複数の部材と、これらの部材を連結する連結部材とから構成されていることを特徴とする請求項３〜６の何れかに記載の強化ガラス基板の製造方法。
【請求項８】
液相温度１２００℃以下のガラス基板が得られるように、ガラス原料を調合することを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の強化ガラス基板の製造方法。
【請求項９】
液相粘度１０４．０ｄＰａ・ｓ以上のガラス基板が得られるように、ガラス原料を調合することを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載の強化ガラス基板の製造方法。
【請求項１０】
モル％で、ＳｉＯ２  ４０〜８０％、Ａｌ２Ｏ３  ５〜１５％、Ｂ２Ｏ３  ０〜８％、Ｌｉ２Ｏ  ０〜１０％、Ｎａ２Ｏ  ０〜２０％、Ｋ２Ｏ  ０〜２０％、ＭｇＯ  ０〜１０％、Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ  ８〜１６．５％を含有し、モル比で、（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／Ａｌ２Ｏ３比が１〜３、Ｎａ２Ｏ／Ａｌ２Ｏ３比が１〜３、ＭｇＯ／Ａｌ２Ｏ３比が０〜１であり、実質的にＡｓ２Ｏ３、ＰｂＯ、Ｆを含有しないガラス組成になるように、ガラス原料を調合することを特徴とする請求項１〜９の何れかに記載の強化ガラス基板の製造方法。
【請求項１１】
オーバーフローダウンドロー法で前記溶融ガラスを板状に成形することを特徴とする請求項１〜１０の何れかに記載の強化ガラス基板の製造方法。
【請求項１２】
相対する表面の歪差が１０ＭＰａ以下になるガラス基板をイオン交換処理することを特徴とする請求項１〜１１の何れかに記載の強化ガラス基板の製造方法。
【請求項１３】
表面の圧縮応力値が３００ＭＰａ以上、且つ応力深さが１０μｍ以上になるように、イオン交換処理を行うことを特徴とする請求項１〜１２の何れかに記載の強化ガラス基板の製造方法。
【請求項１４】
ガラス基板の表面を研磨する工程を有しないことを特徴とする請求項１〜１３の何れかに記載の強化ガラス基板の製造方法。
【請求項１５】
請求項１〜１４の何れかに記載の強化ガラス基板の製造方法により作製されてなることを特徴とする強化ガラス基板。
【請求項１６】
表面に圧縮応力層を有する強化ガラス基板であって、長辺寸法が１０００ｍｍ以上、短辺寸法が５００ｍｍ以上であり、且つ反り量が１％以下であることを特徴とする強化ガラス基板。
【請求項１７】
ガラス原料を溶融し、その溶融ガラスを板状に成形することにより、長辺寸法１０００ｍｍ以上、短辺寸法５００ｍｍ以上のガラス基板を得た後、そのガラス基板を、（イオン交換温度＋５０）℃〜（イオン交換温度−５０）℃の温度で１０分間〜２時間予備加熱し、その予備加熱されたガラス基板に対して、イオン交換処理を行うことにより、ガラス基板の表面に圧縮応力層を形成することを特徴とする強化ガラス基板の製造方法。
【請求項１８】
ガラス原料を溶融し、その溶融ガラスを板状に成形することにより、長辺寸法１０００ｍｍ以上、短辺寸法５００ｍｍ以上のガラス基板を得た後、そのガラス基板に対して、イオン交換処理を行うことにより、ガラス基板の表面に圧縮応力層を形成し、これにより得られた強化ガラス基板を１００〜４００℃の温度で３０分間〜４時間徐冷することを特徴とする強化ガラス基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強化ガラスの製造方法及び強化ガラス基板に関し、特に、大型のＴＶ、デジタルサイネージ、タッチパネルディスプレイ、電子黒板、太陽電池等のカバーガラスに好適な強化ガラスの製造方法及び強化ガラス基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子黒板等のユーザーインターフェースを備えたデバイスは、益々普及する傾向にある。
【０００３】
これらの用途では、ディスプレイの上で様々な操作が行われるが、その際に、ディスプレイが破損する場合がある。この問題を解決する一つの方法は、保護部材としてガラス基板を用いる方法である。このガラス基板には、（１）高い機械的強度を有すること、（２）低密度であること、（３）大型であること、（４）安価で多量に供給できること、（５）泡品位に優れること等が求められる。特に、（１）の要件を満たすため、従来から、イオン交換処理したガラス基板（所謂、強化ガラス基板）が用いられている（特許文献１、非特許文献１参照）。
【０００４】
強化ガラス基板は、強化用のガラス基板をＫＮＯ３溶融塩中に浸漬することにより、イオン交換処理されている。従来まで、ガラス基板の表面全体にＫＮＯ３溶融塩を接触させると共に、一度に大量の強化ガラス基板を得るために、ガラス基板を鉛直方向に配置し得る強化用冶具を用いて、イオン交換処理を行っていた。この場合、ガラス基板と強化用冶具とは、複数の点で接触している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−８３０４５号公報
【非特許文献１】泉谷徹朗等、「新しいガラスとその物性」、初版、株式会社経営システム研究所、１９８４年８月２０日、ｐ．４５１−４９８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
携帯電話等のように、小型の強化ガラス基板を用いる場合、上記の方法により、適正にイオン交換処理を行うことが可能である。しかし、従来の方法で、大型の強化ガラス基板をイオン交換処理すると、強化ガラス基板に大きな反りが発生してしまう。強化ガラス基板の反り量が大きいと、ディスプレイとの張り合わせの際に、空気を巻き込んだり、接着不良が起こったり、デバイスの生産性が低下するという問題が発生し易くなる。
【０００７】
そこで、本発明は、上記事情に鑑み成されたものであり、その技術的課題は、ガラス基板が大型であっても、反りを発生させ難いイオン交換処理の方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者等は、種々の検討を行った結果、イオン交換溶液の温度は、通常、ガラス基板の歪点より十分に低いが、一連のイオン交換処理には、予備加熱工程や徐冷工程も存在し、これらの工程でガラス基板が熱変形し、反り発生の原因になり、特にガラス基板が大型（及び薄型）になる程、その問題が顕在化し易いことを見出すと共に、このガラス基板の熱変形は、イオン交換処理時におけるガラス基板の支持方法により改善し得ることを見出し、本発明として、提案するものである。すなわち、本発明の強化ガラス基板の製造方法は、ガラス原料を溶融し、その溶融ガラスを板状に成形することにより、長辺寸法１０００ｍｍ以上、短辺寸法５００ｍｍ以上のガラス基板を得た後、そのガラス基板を傾斜させた状態でイオン交換処理を行うことにより、ガラス基板の表面に圧縮応力層を形成することを特徴とする。
【０００９】
第二に、本発明の強化ガラス基板の製造方法は、ガラス基板を鉛直方向に対して０．１〜３０°傾斜させた状態でイオン交換処理を行うことが好ましい。ここで、図１は、ガラス基板Ｇの傾斜角度を説明するための概念図である。図１に示す通り、鉛直方向に対して、ガラス基板Ｇが傾いている角度θが傾斜角度になる。
【００１０】
第三に、本発明の強化ガラス基板の製造方法は、支持治具に設けた傾斜支持部によりガラス基板を支持させることによって、ガラス基板を傾斜させた状態でイオン交換処理を行うことが好ましい。ここで、「傾斜支持部」は、例えば、ガラス基板の傾斜角度に対応する角度に傾いており、且つガラス基板を支持する部分を指す。なお、傾斜支持部は、ガラス基板を安定に支持する観点から、複数の部材で構成されることが好ましい。
【００１１】
本発明に係る支持治具の具体例について、以下に説明する。
【００１２】
図２は、本発明に係る支持治具２の第一の例を示している。図２に示す通り、支持治具２は、枠部３と、傾斜支持部を構成する複数の部材（図例では一対の支持枠材）４、５とを備えている。枠部３は、略矩形状の上枠３ａ及び下枠３ｂが四隅部で四本の支柱３ｃにより連結された直方体状をなしている。一対の支持枠材４、５は、それらの上端が上枠３ａの一方側の枠材３ａａに連結されると共にそれらの下端が下枠３ｂの他方側の枠材３ｂｂに連結され、一対の支持枠材４、５によって形成される支持面は、枠部３内で、一定の傾斜角度を有している。そして、ガラス基板Ｇは、長辺側の端部（または短辺側の端部）が、一対の支持枠材４、５の外方端から１ｍｍ以上外側に食み出した状態で支持されると共に、一対の支持枠材４、５と一部接触することにより、傾斜姿勢を保持している。更に、支持治具２は、一対の支持枠材４、５と上枠３ａの一方側の枠材３ａａとの連結部から鉛直下方向に延びて、下枠３ｂの一方側の枠材３ｂａと連結する側部補強枠材３ｃａ、３ｃｂと、一対の支持枠材４、５と下枠３ｂの一方側の枠材３ｂａとの連結部から水平方向に延びて、下枠３ｂの他方側の枠材３ｂｂと連結する底部補強枠材３ｄａ、３ｄｂとを備えている。
【００１３】
図３は、本発明に係る支持治具２の第二の例を示している。図３に示す支持治具２は、図２に示す支持治具２に比べて、略平行に離間して配列された一対の支持枠材４、５を連結するための複数本（図例では二本）の連結枠材３ｅａ、３ｅｂを更に備えている。連結枠材３ｅａ、３ｅｂは、一対の支持枠材４、５と略垂直な方向に連結されている。ガラス基板Ｇは、この連結枠材３ｅａ、３ｅｂによっても支持されることにより、傾斜姿勢に安定して保持される。そして、連結枠材１７、１８は、ガラス基板Ｇの上辺と下辺との間に存在している。
【００１４】
図４は、本発明に係る支持治具２の第三の例を示している。図４に示す支持治具２は、図２に示す支持治具２に比べて、略平行に離間して配列された一対の支持枠材４、５の間に傾斜枠材３ｆａを更に備えている。この傾斜枠材３ｆａは、一方の支持枠材４の上部と、他方の支持枠材５の底部とを連結するように設けられている。ガラス基板Ｇは、傾斜枠材３ｆａによっても支持されることにより、傾斜姿勢に安定して保持される。
【００１５】
図５は、本発明に係る支持治具２の第三の例を示している。図５に示す支持治具２は、図２に示す支持治具２に比べて、一対の支持枠材４、５と下枠３ｂの他方側の枠材３ｂｂとの連結部から鉛直上方向に延びて、上枠３ａの他方側の枠材３ａｂと連結する側部補強枠材３ｇａ、３ｇｂを更に備えている。ガラス基板Ｇは、側部補強枠材３ｇａ、３ｇｂにより、斜め下方への移動が規制されている。
【００１６】
図６は、本発明に係る支持治具２の第四の例を示している。図６に示す支持治具２は、図５に示す支持治具２に比べて、一対のずれ防止枠材３ｈａ、３ｈｂを更に備えている。この一対のずれ防止枠材３ｈａ、３ｈｂは、底部補強枠材３ｄａ、３ｄｂから斜め上方に延びて、側部補強枠材３ｇａ、３ｇｂにそれぞれ連結されると共に、一対の支持枠材４、５の下端と連結されている。ガラス基板Ｇは、一対のずれ防止枠材３ｈａ、３ｈｂにより、斜め下方への移動が規制されている。
【００１７】
図７は、本発明に係る支持治具２の第五の例を示している。図７に示す支持治具２は、図２に示す支持治具２に比べて、一対の支持枠材４、５の相互間に、互いに傾斜して交差する一対の傾斜枠材３ｉａ、３ｉｂを更に備えている。このうち、一方の傾斜枠材３ｉａは、一方の支持枠材４の底部と他方の支持枠材５の上部とを連結し、他方の傾斜枠材３ｉｂは、一方の支持枠材４の上部と他方の支持枠材５の底部とを連結するように、それぞれ設けられている。ガラス基板Ｇは、これらの傾斜枠材３ｉａ、３ｉｂによっても支持されることにより、傾斜姿勢により安定して保持される。
【００１８】
以上の図２〜図７に示すようにガラス基板Ｇを傾斜状態で支持している支持治具２は、イオン交換溶液中に浸漬されることにより、ガラス基板Ｇのイオン交換処理が行われる。
【００１９】
第四に、本発明の強化ガラス基板の製造方法は、（傾斜支持部がガラス基板と接する部分の長さ寸法）／（ガラス基板の４辺の長さ寸法の合計）の値が０．０１以上であることが好ましい。
【００２０】
第五に、本発明の強化ガラス基板の製造方法は、傾斜支持部のガラス基板と接触する部分（傾斜支持部を構成している部材のガラス基板と接触する部分）の断面形状が、曲率半径０．１ｍｍ以上の円弧形状であることが好ましい。
【００２１】
第六に、本発明の強化ガラス基板の製造方法は、ガラス基板の短辺側または長辺側の端部が、傾斜支持部から１ｍｍ以上外側に食み出すように、ガラス基板を配置することが好ましい。
【００２２】
第七に、本発明の強化ガラス基板の製造方法は、支持治具に設けられた傾斜支持部は、相互に離間する複数の部材と、これらの部材を連結する連結部材とから構成されていることが好ましく、連結部材は、イオン交換処理時におけるガラス基板の中央部の反りを軽減する観点から、相互に離間する部材と略垂直な方向に配列されていることが好ましい。
【００２３】
第八に、本発明の強化ガラス基板の製造方法は、液相温度１２００℃以下のガラス基板が得られるように、ガラス原料を調合することが好ましい。ここで、「液相温度」とは、ガラスを粉砕し、標準篩３０メッシュ（篩目開き５００μｍ）を通過し、５０メッシュ（篩目開き３００μｍ）に残るガラス粉末を白金ボートに入れ、温度勾配炉中に２４時間保持した後、結晶が析出する温度を指す。
【００２４】
第九に、本発明の強化ガラス基板の製造方法は、液相粘度１０４．０ｄＰａ・ｓ以上のガラス基板が得られるように、ガラス原料を調合することが好ましい。ここで、「液相粘度」とは、液相温度におけるガラスの粘度を指す。なお、液相粘度が高く、液相温度が低い程、耐失透性が良好になり、またガラス基板の成形性が良好になる。
【００２５】
第十に、本発明の強化ガラス基板の製造方法は、モル％で、ＳｉＯ２  ４０〜８０％、Ａｌ２Ｏ３  ５〜１５％、Ｂ２Ｏ３  ０〜８％、Ｌｉ２Ｏ  ０〜１０％、Ｎａ２Ｏ  ０〜２０％、Ｋ２Ｏ  ０〜２０％、ＭｇＯ  ０〜１０％、Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ  ８〜１６．５％を含有し、モル比で、（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／Ａｌ２Ｏ３比が１〜３、Ｎａ２Ｏ／Ａｌ２Ｏ３比が１〜３、ＭｇＯ／Ａｌ２Ｏ３比が０〜１であり、実質的にＡｓ２Ｏ３、ＰｂＯ、Ｆを含有しないガラス組成になるように、ガラス原料を調合することが好ましい。ここで、「Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ」は、Ａｌ２Ｏ３とＭｇＯの合量である。「Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ」は、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏの合量である。
【００２６】
第十一に、本発明の強化ガラス基板の製造方法は、オーバーフローダウンドロー法で溶融ガラスを板状に成形することが好ましい。このようにすれば、未研磨で表面精度が高いガラス基板を成形することができる。
【００２７】
第十二に、本発明の強化ガラス基板の製造方法は、相対する表面の歪差（残留圧縮応力値差）が１０ＭＰａ以下になるガラス基板をイオン交換処理することが好ましい。
【００２８】
第十三に、本発明の強化ガラス基板の製造方法は、表面の圧縮応力値が３００ＭＰａ以上、且つ応力深さが１０μｍ以上になるように、イオン交換処理を行うことが好ましい。ここで、「表面の圧縮応力値」および「応力深さ」は、表面応力計（例えば、株式会社東芝製ＦＳＭ−６０００）を用いて、試料を観察した際に、観察される干渉縞の本数とその間隔から算出される値を指す。
【００２９】
第十四に、本発明の強化ガラス基板の製造方法は、ガラス基板の表面を研磨する工程を有しないことが好ましい。このようにすれば、研磨により不可避的に生じる微小欠陥がなくなり、強化ガラス基板の機械的強度を高めることができる。更に、強化ガラス基板の製造コストを低減することができる。
【００３０】
第十五に、本発明の強化ガラス基板は、上記の強化ガラス基板の製造方法により作製されてなることを特徴とする。
【００３１】
第十六に、本発明の強化ガラス基板は、表面に圧縮応力層を有する強化ガラス基板であって、長辺寸法が１０００ｍｍ以上、短辺寸法が５００ｍｍ以上であり、且つ反り量が１％以下であることを特徴とする。ここで、「反り量」は、３Ｄ形状測定機で測定した最大反り量をＷとし、ガラス基板の対角線の長さをＤとし、Ｗ／Ｄ×１００の式により算出した値を指す。
【００３２】
第十七に、本発明の強化ガラス基板の製造方法は、ガラス原料を溶融し、その溶融ガラスを板状に成形することにより、長辺寸法１０００ｍｍ以上、短辺寸法５００ｍｍ以上のガラス基板を得た後、そのガラス基板を、（イオン交換温度＋５０）℃〜（イオン交換温度−５０）℃の温度で１０分間〜２時間予備加熱し、その予備加熱されたガラス基板に対して、イオン交換処理を行うことにより、ガラス基板の表面に圧縮応力層を形成することを特徴とする。
【００３３】
第十八に、本発明の強化ガラス基板の製造方法は、ガラス原料を溶融し、その溶融ガラスを板状に成形することにより、長辺寸法１０００ｍｍ以上、短辺寸法５００ｍｍ以上のガラス基板を得た後、そのガラス基板に対して、イオン交換処理を行うことにより、ガラス基板の表面に圧縮応力層を形成し、これにより得られた強化ガラス基板を１００〜４００℃の温度で３０分間〜４時間徐冷することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】ガラス基板の傾斜角度を説明するための概念図である。
【図２】本発明に係る支持治具の一例を示す概略図である。
【図３】本発明に係る支持治具の一例を示す概略図である。
【図４】本発明に係る支持治具の一例を示す概略図である。
【図５】本発明に係る支持治具の一例を示す概略図である。
【図６】本発明に係る支持治具の一例を示す概略図である。
【図７】本発明に係る支持治具の一例を示す概略図である。
【図８】本発明の強化ガラス基板の製造方法における予備加熱工程から徐冷工程までの温度プロファイルの一例を示すグラフである。
【図９】［実施例２］の実験を説明するための説明図であり、ガラス基板の上方から見た概念図である。
【図１０】［実験１］の実験のシミュレーション結果を示すデータである。
【図１１】［実験２］の実験のシミュレーション結果を示すデータである。
【図１２】［実験３］の実験のシミュレーション結果を示すデータである。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
本発明の強化ガラス基板の製造方法は、ガラス原料を連続溶融炉に投入し、例えば１５００〜１６００℃で溶融、清澄し、この溶融ガラスを板状に成形して、長辺寸法１０００ｍｍ以上、短辺寸法５００ｍｍ以上、板厚０．６ｍｍ以下のガラス基板を得ることが好ましく、必要に応じて、成形時にガラス基板を徐冷することが好ましい。
【００３６】
本発明の強化ガラス基板の製造方法において、密度が好ましくは２．５５ｇ／ｃｍ３以下、好ましくは２．５２ｇ／ｃｍ３以下、好ましくは２．５ｇ／ｃｍ３以下、好ましくは２．４６ｇ／ｃｍ３以下、好ましくは２．４４ｇ／ｃｍ３以下、特に好ましくは２．４２ｇ／ｃｍ３以下のガラス基板が得られるように、ガラス原料を調合することが好ましい。密度が低い程、ガラス基板を軽量化することができる。ここで、「密度」とは、周知のアルキメデス法で測定した値を指す。なお、密度を低下させるには、ＳｉＯ２、Ｐ２Ｏ５、Ｂ２Ｏ３の含有量を増加させたり、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、ＺｎＯ、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２の含有量を低減すればよい。
【００３７】
本発明の強化ガラス基板の製造方法において、歪点が好ましくは５００℃以上、好ましくは５２０℃以上、好ましくは５５０℃以上、特に好ましくは５７０℃以上のガラス基板が得られるように、ガラス原料を調合することが好ましい。歪点が高い程、耐熱性が向上し、高温の熱処理により、圧縮応力層が消失し難くなる。また、歪点が高い程、イオン交換処理の際に応力緩和が生じ難くなる。歪点を高めるには、アルカリ土類金属酸化物、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｐ２Ｏ５の含有量を増加させたり、アルカリ金属酸化物の含有量を低減すればよい。
【００３８】
本発明の強化ガラス基板の製造方法において、１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度が好ましくは１６５０℃以下、好ましくは１６１０℃以下、好ましくは１６００℃以下、好ましくは１５８０℃以下、好ましくは１５５０℃以下、好ましくは１５３０℃以下、好ましくは１５００℃以下、特に好ましくは１４５０℃以下のガラス基板が得られるように、ガラス原料を調合することが好ましい。１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度が低い程、溶融窯等のガラス製造設備への負荷が小さくなると共に、ガラス基板の泡品位を高めることができる。１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度が低い程、ガラス基板を安価に製造することができる。なお、１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度は、溶融温度に相当している。よって、１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度が低い程、低温でガラスを溶融することができる。なお、１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度を低下させるには、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、ＺｎＯ、Ｂ２Ｏ３、ＴｉＯ２の含有量を増加させたり、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３の含有量を低減すればよい。
【００３９】
本発明の強化ガラス基板の製造方法において、液相温度が好ましくは１２００℃以下、好ましくは１１５０℃以下、好ましくは１１３０℃以下、好ましくは１１００℃以下、好ましくは１０７５℃以下、好ましくは１０５０℃以下、好ましくは１０３０℃以下、好ましくは１０１０℃以下、好ましくは１０００℃以下、好ましくは９５０℃以下、好ましくは９００℃以下、特に好ましくは８６０℃以下のガラス基板が得られるように、ガラス原料を調合することが好ましい。なお、液相温度を低下させるには、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｂ２Ｏ３の含有量を増加させたり、Ａｌ２Ｏ３、Ｌｉ２Ｏ、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２の含有量を低減したりすればよい。
【００４０】
本発明の強化ガラス基板の製造方法において、液相粘度が好ましくは１０４．０ｄＰａ・ｓ以上、好ましくは１０４．６ｄＰａ・ｓ以上、好ましくは１０４．８ｄＰａ・ｓ以上、好ましくは１０５．０ｄＰａ・ｓ以上、好ましくは１０５．３ｄＰａ・ｓ以上、好ましくは１０５．５ｄＰａ・ｓ以上、好ましくは１０５．７ｄＰａ・ｓ以上、好ましくは１０６．０ｄＰａ・ｓ以上、特に好ましくは１０６．２ｄＰａ・ｓ以上のガラス基板が得られるように、ガラス原料を調合することが好ましい。なお、液相温度が１０７５℃以下、液相粘度が１０４．０ｄＰａ・ｓ以上であれば、オーバーフローダウンドロー法でガラス基板を成形することが可能になる。液相粘度を上昇させるには、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏの含有量を増加させたり、Ａｌ２Ｏ３、Ｌｉ２Ｏ、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２の含有量を低減したりすればよい。
【００４１】
本発明の強化ガラス基板の製造方法において、３０〜３８０℃の温度範囲における熱膨張係数が好ましくは７０〜１１０×１０−７／℃、好ましくは７５〜１００×１０−７／℃、好ましくは８０〜１００×１０−７／℃、特に好ましくは８５〜９６×１０−７／℃のガラス基板が得られるように、ガラス原料を調合することが好ましい。熱膨張係数を上記範囲とすれば、金属、有機系接着剤等の部材と熱膨張係数が整合し易くなり、金属、有機系接着剤等の部材の剥離を防止することができる。ここで、「３０〜３８０℃の温度範囲における熱膨張係数」とは、ディラトメーターで測定した平均値を指す。なお、熱膨張係数を上昇させるには、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物の含有量を増加さればよく、逆に低下させるには、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物の含有量を低減すればよい。
【００４２】
本発明の強化ガラス基板の製造方法において、ヤング率が好ましくは６５ＧＰａ以上、好ましくは６９ＧＰａ以上、好ましくは７１ＧＰａ以上、好ましくは７５ＧＰａ以上、特に好ましくは７７ＧＰａ以上のガラス基板が得られるように、ガラス原料を調合することが好ましい。ヤング率が高い程、強化ガラス基板が撓み難くなるため、電子黒板等を適用する場合に、ペンや指等で強く押されても、変形量が小さくなり、結果として、強化ガラス基板が背面に位置する液晶素子に接触して、表示不良が生じる事態を防止し易くなる。
【００４３】
本発明の強化ガラス基板の製造方法において、モル％で、ＳｉＯ２  ４０〜８０％、Ａｌ２Ｏ３  ５〜１５％、Ｂ２Ｏ３  ０〜８％、Ｌｉ２Ｏ  ０〜１０％、Ｎａ２Ｏ  ０〜２０％、Ｋ２Ｏ  ０〜２０％、ＭｇＯ  ０〜１０％、Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ  ８〜１６．５％を含有し、モル比で、（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／Ａｌ２Ｏ３比が１．４〜３、Ｎａ２Ｏ／Ａｌ２Ｏ３比が１〜３、ＭｇＯ／Ａｌ２Ｏ３比が０〜１であり、実質的にＡｓ２Ｏ３、ＰｂＯ、Ｆを含有しないガラス組成になるように、ガラス原料を調合することが好ましい。上記のように、各成分の含有範囲を限定した理由を以下に説明する。なお、各成分の含有範囲の説明において、％表示は、モル％を指す。
【００４４】
ＳｉＯ２は、ガラスのネットワークを形成する成分である。ＳｉＯ２の含有量は、好ましくは４０〜８０％、４５〜８０％、５５〜７５％、６０〜７５％、特に６０〜７０％である。ＳｉＯ２の含有量が多過ぎると、溶融性や成形性が低下し易くなり、また熱膨張係数が低くなり過ぎて、周辺材料と熱膨張係数が整合し難くなる。一方、ＳｉＯ２の含有量が少な過ぎると、ガラス化し難くなる。また熱膨張係数が高くなり過ぎて、強化ガラス基板の耐熱衝撃性が低下し易くなる。
【００４５】
Ａｌ２Ｏ３は、イオン交換性能を高める成分である。また歪点やヤング率を高める成分である。Ａｌ２Ｏ３の含有量は５〜１５％が好ましい。Ａｌ２Ｏ３の含有量が多過ぎると、ガラスに失透結晶が析出し易くなって、オーバーフローダウンドロー法等による成形が困難になる。また熱膨張係数が低くなり過ぎて、周辺材料と熱膨張係数が整合し難くなり、また高温粘性が高くなり、溶融性が低下し易くなる。一方、Ａｌ２Ｏ３の含有量が少な過ぎると、イオン交換性能を十分に発揮できない虞が生じる。よって、Ａｌ２Ｏ３の下限範囲は好ましくは６％以上、好ましくは７％以上、好ましくは８％以上、好ましくは９％以上、特に好ましくは１０％以上、上限範囲は好ましくは１４％以下、好ましくは１３％以下、好ましくは１２％以下、好ましくは１１．５％以下である。
【００４６】
Ｂ２Ｏ３は、高温粘度や密度を低下させると共に、イオン交換性能、特に圧縮応力値を高める成分である。更に、ガラスを安定化させて、結晶を析出させ難くし、液相温度を低下させる効果がある。しかし、Ｂ２Ｏ３が多過ぎると、イオン交換処理によって、ヤケと呼ばれる表面の着色が発生したり、耐水性が低下したり、応力深さが小さくなり易い。よって、Ｂ２Ｏ３の含有量は、好ましくは０〜８％、好ましくは０〜５％、好ましくは０〜３％、好ましくは０〜２％、特に好ましくは０〜１％である。
【００４７】
Ｌｉ２Ｏは、イオン交換成分であると共に、高温粘度を低下させて、溶融性や成形性を高める成分である。また、Ｌｉ２Ｏは、ヤング率を高める成分である。更に、Ｌｉ２Ｏは、アルカリ金属酸化物の中では、圧縮応力値を大きくする効果が高い。しかし、Ｌｉ２Ｏの含有量が多過ぎると、液相粘度が低下して、ガラスが失透し易くなる。また熱膨張係数が高くなり過ぎて、強化ガラス基板の耐熱衝撃性が低下したり、周辺材料と熱膨張係数が整合し難くなる。更に、低温粘性が低下し過ぎて、応力緩和が起こり易くなり、かえって圧縮応力値が小さくなる場合がある。よって、Ｌｉ２Ｏの含有量は、好ましくは０〜１０％、好ましくは０〜５％、好ましくは０〜１％、好ましくは０〜０．５％、好ましくは０〜０．１％であり、実質的に含有しないこと、つまり０．０１％未満に抑えることが最も好ましい。
【００４８】
Ｎａ２Ｏは、イオン交換成分であると共に、高温粘度を低下させて、溶融性や成形性を高める成分である。また、Ｎａ２Ｏは、耐失透性を改善する成分でもある。Ｎａ２Ｏの含有量は、好ましくは５〜２０％、好ましくは８〜２０％、好ましくは８．５〜２０％、好ましくは１０〜１８％、好ましくは１０〜１６％、好ましくは１１〜１６％、好ましくは１２〜１６％、特に好ましくは１３〜１６％である。Ｎａ２Ｏの含有量が多過ぎると、熱膨張係数が高くなり過ぎて、強化ガラス基板の耐熱衝撃性が低下したり、周辺材料と熱膨張係数が整合し難くなる。また歪点が低下し過ぎたり、ガラス組成のバランスを欠き、かえって耐失透性が低下する傾向がある。一方、Ｎａ２Ｏの含有量が少な過ぎると、溶融性が低下したり、熱膨張係数が低くなったり、イオン交換性能が低下し易くなる。
【００４９】
Ｋ２Ｏは、イオン交換を促進する効果があり、アルカリ金属酸化物の中では応力深さを大きくする効果が高い。また高温粘度を低下させて、溶融性や成形性を高める効果がある。更に、Ｋ２Ｏは、耐失透性を改善する成分でもある。しかし、Ｋ２Ｏの含有量が多過ぎると、熱膨張係数が高くなり、強化ガラス基板の耐熱衝撃性が低下したり、周辺材料と熱膨張係数が整合し難くなる。更に歪点が低下し過ぎたり、ガラス組成のバランスを欠き、かえって耐失透性が低下する傾向がある。よって、Ｋ２Ｏの含有量の上限範囲は好ましくは２０％以下、好ましくは１０％以下、好ましくは８％以下、好ましくは６％以下、好ましくは５％以下、特に好ましくは４％以下であり、Ｋ２Ｏを添加する場合、下限範囲は好ましくは０．１％以上、好ましくは０．５％以上、好ましくは１％以上、好ましくは２％以上、特に好ましくは２．５％以上である。
【００５０】
アルカリ金属酸化物Ｒ２Ｏ（ＲはＬｉ、Ｎａ、Ｋから選ばれる１種以上）の含有量が多過ぎると、ガラスが失透し易くなることに加えて、熱膨張係数が高くなり過ぎて、強化ガラス基板の耐熱衝撃性が低下したり、周辺材料と熱膨張係数が整合し難くなる。また歪点が低下し過ぎて、高い圧縮応力値を確保し難くなる。更に、液相温度付近の粘性が低下して、高い液相粘度を確保し難くなる場合がある。一方、Ｒ２Ｏの含有量が少な過ぎると、イオン交換性能や溶融性が低下し易くなる。よって、Ｒ２Ｏの含有量は、好ましくは１０〜２５％、好ましくは１３〜２２％、好ましくは１５〜２０％、特に好ましくは１６．５〜２０％である。
【００５１】
モル比Ｋ２Ｏ／Ｎａ２Ｏは、好ましくは０．１〜０．８、好ましくは０．２〜０．８、好ましくは０．２〜０．５、特に好ましくは０．２〜０．４である。モル比Ｋ２Ｏ／Ｎａ２Ｏが小さくなると、応力深さが小さくなり易く、逆に大きくなると、得られる圧縮応力値が低下したり、ガラス組成のバランスを欠いて、ガラスが失透し易くなる。
【００５２】
ＭｇＯは、高温粘度を低下させて、溶融性や成形性を高めたり、歪点やヤング率を高める成分であり、アルカリ土類金属酸化物の中では、イオン交換性能を高める効果が高い。しかし、ＭｇＯの含有量が多くなると、密度、熱膨張係数が高くなり、またガラスが失透し易くなる。よって、ＭｇＯの含有量は、好ましくは０〜１０％、好ましくは０〜６％、特に好ましくは０〜４％である。
【００５３】
Ａｌ２Ｏ３とＭｇＯの合量は、８〜１６．５％が好ましい。Ａｌ２Ｏ３とＭｇＯの合量が少なくなると、イオン交換性能が低下し易くなる。逆に、Ａｌ２Ｏ３とＭｇＯの合量が多くなると、耐失透性、成形性が低下し易くなる。よって、Ａｌ２Ｏ３とＭｇＯの合量は、好ましくは８〜１６％、特に好ましくは８〜１４％である。
【００５４】
モル比（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／Ａｌ２Ｏ３は、好ましくは１〜３、１．４〜３、１．５〜２．５、特に好ましくは１．８〜２．５である。モル比Ｎａ２Ｏ／Ａｌ２Ｏ３は、好ましくは１〜３、好ましくは１．２〜３、特に好ましくは１．２〜２．５である。モル比ＭｇＯ／Ａｌ２Ｏ３は、好ましくは０〜１、０〜０．７、特に好ましくは０〜０．５である。このようにすれば、耐失透性を効果的に改善することができる。
【００５５】
上記成分以外にも、例えば、以下の成分を添加してもよい。
【００５６】
ＣａＯは、高温粘度を低下させて、溶融性や成形性を高めたり、歪点やヤング率を高める成分であり、アルカリ土類金属酸化物の中では、イオン交換性能を向上させる効果が高い。ＣａＯの含有量は、好ましくは０〜６％、好ましくは０〜５％、好ましくは０〜４％、特に好ましくは０〜２％である。しかし、ＣａＯの含有量が多くなると、密度や熱膨張係数が高くなり、またガラスが失透し易くなったり、更にはイオン交換性能が低下し易くなる。
【００５７】
ＭｇＯとＣａＯの合量は、好ましくは０〜７％、好ましくは０〜６％、好ましくは０〜５％、好ましくは０〜４％、特に好ましくは０〜３％である。ＭｇＯとＣａＯの合量が多くなると、イオン交換性能が向上するが、耐失透性が悪化したり、密度や熱膨張係数が高くなり過ぎる。
【００５８】
ＳｒＯとＢａＯは、高温粘度を低下させて、溶融性や成形性を高めたり、歪点やヤング率を高める成分である。ＳｒＯの含有量は、好ましくは０〜６％、好ましくは０〜３％、好ましくは０〜１．５％、好ましくは０〜１％、好ましくは０〜０．５％、特に好ましくは０〜０．２％である。ＢａＯの含有量は、好ましくは０〜３％、好ましくは０〜１．５％、好ましくは０〜１％、好ましくは０〜０．５％、特に好ましくは０〜０．２％である。これらの成分が多過ぎると、イオン交換反応が阻害されることに加えて、密度や熱膨張係数が高くなったり、ガラスが失透し易くなる。
【００５９】
ＳｒＯとＢａＯの合量は、好ましくは０〜６％、好ましくは０〜３％、好ましくは０〜２．５％、好ましくは０〜２％、好ましくは０〜１％、特に好ましくは０〜０．２％である。このようにすれば、イオン交換性能を効果的に高めることができる。
【００６０】
アルカリ土類金属酸化物Ｒ’Ｏ（Ｒ’はＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａから選ばれる１種以上）の含有量が多くなると、密度や熱膨張係数が高くなったり、耐失透性が低下し易くなることに加えて、イオン交換性能が低下し易くなる。よって、Ｒ’Ｏの含有量は、好ましくは０〜１０％、好ましくは０〜８％、好ましくは０〜７％、好ましくは０〜６％、特に好ましくは０〜４％である。
【００６１】
ＺｎＯは、イオン交換性能を高める成分であり、特に、圧縮応力値を大きくする効果が高い。また低温粘性を低下させずに、高温粘性を低下させる成分である。しかし、ＺｎＯの含有量が多くなると、ガラスが分相したり、失透性が低下したり、密度が高くなったり、応力深さが小さくなる傾向がある。よって、ＺｎＯの含有量は、好ましくは０〜６％、好ましくは０〜５％、好ましくは０〜３％、特に好ましくは０〜１％である。
【００６２】
質量比Ｒ’Ｏ／Ｒ２Ｏが大きくなると、耐失透性が低下し易くなる。よって、質量比Ｒ’Ｏ／Ｒ２Ｏは、好ましくは０．５以下、好ましくは０．３以下、特に好ましくは０．２以下である。
【００６３】
ＴｉＯ２は、イオン交換性能を高める成分である。また高温粘度を低下させる効果があるが、その含有量が多過ぎると、ガラスが着色したり、失透し易くなる。よって、ＴｉＯ２の含有量は、好ましくは０〜３％、好ましくは０〜１％、好ましくは０〜０．８％、好ましくは０〜０．５％、特に好ましくは０〜０．１％である。
【００６４】
ＺｒＯ２は、イオン交換性能を顕著に高めると共に、液相粘度付近の粘性や歪点を高める効果があるが、その含有量が多過ぎると、耐失透性が著しく低下する虞がある。よって、ＺｒＯ２の含有量は、好ましくは０〜１０％、好ましくは０〜５％、好ましくは０〜３％、好ましくは０．００１〜３％、好ましくは０．１〜３％、好ましくは１〜３％、特に好ましくは１．５〜３％である。
【００６５】
イオン交換性能向上の観点から、ＺｒＯ２とＴｉＯ２を合量で０．１〜１５％添加することが望ましい。ＴｉＯ２源、ＺｒＯ２源として試薬を用いてもよく、ガラス原料等に含まれる不純物から含有させてもよい。
【００６６】
ＳｎＯ２は、イオン交換性能を高める成分であるが、その含有量が多くなると、ＳｎＯ２に起因する失透が発生したり、ガラスが着色し易くなる。よって、ＳｎＯ２の含有量は、好ましくは０．０１〜６％、好ましくは０．０１〜３％、特に好ましくは０．１〜１％である。
【００６７】
Ｐ２Ｏ５は、イオン交換性能を高める成分であり、特に、応力深さを大きくする成分である。しかし、Ｐ２Ｏ５の含有量が多くなると、ガラスが分相したり、耐水性が低下し易くなる。Ｐ２Ｏ５の含有量は、好ましくは０〜１０％、好ましくは０〜３％、好ましくは０〜１％、特に好ましくは０〜０．５％である。
【００６８】
清澄剤として、Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｆ、Ｃｌ、ＳＯ３の群から選択された一種又は二種以上を０〜３％添加してもよい。特に、ＳＯ３＋Ｃｌ  ０．００１〜５％、好ましくは０．００１〜３％を使用することが望ましい。ここで、「ＳＯ３＋Ｃｌ」は、ＳＯ３とＣｌの合量である。
【００６９】
Ｎｄ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３等の希土類酸化物は、ヤング率を高める成分である。しかし、ガラス原料自体のコストが高く、また多量に含有させると、耐失透性が低下し易くなる。よって、希土類酸化物の含有量は、好ましくは０〜３％、好ましくは０〜２％、好ましくは０〜１％、好ましくは０〜０．５％、特に好ましくは０〜０．１％である。
【００７０】
ＣｏＯ３、ＮｉＯ等の遷移金属酸化物は、ガラスを強く着色させて、ガラス基板の透過率を低下させる成分である。特に、タッチパネルディスプレイ用途の場合、遷移金属酸化物の含有量が多くなると、タッチパネルディスプレイの視認性が低下し易くなる。よって、遷移金属酸化物の含有量は、好ましくは０〜０．５％、好ましくは０〜０．１％、特に好ましくは０〜０．０５％である。
【００７１】
環境面の配慮から、実質的にＡｓ２Ｏ３、ＰｂＯ、Ｆを含有しないことが好ましい。環境面の配慮から、実質的にＰｂＯ、Ｂｉ２Ｏ３を含有しないことも好ましい。ここで「実質的に〜を含有しない」とは、不純物レベルの混入を許容する趣旨であり、具体的には、その含有量が０．１％未満の場合を指す。
【００７２】
各成分の好適な含有範囲を適宜選択して、好ましいガラス組成範囲とすることができる。その中でも、より好適なガラス組成範囲の例は、以下の通りである。
【００７３】
（１）モル％で、ＳｉＯ２  ５０〜８０％、Ａｌ２Ｏ３  ８〜１１％、Ｂ２Ｏ３  ０〜３％、Ｌｉ２Ｏ  ０〜４％、Ｎａ２Ｏ  ８〜２０％、Ｋ２Ｏ  ０〜７．５％、ＣａＯ  ０〜６％、ＭｇＯ  ０〜％、ＳｒＯ  ０〜６％、ＢａＯ  ０〜６％、ＺｎＯ  ０〜６％、Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ  ８〜１６．５％、ＣａＯ＋ＭｇＯ  ０〜７％を含有し、モル比（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／Ａｌ２Ｏ３が１．３〜２．５、Ｎａ２Ｏ／Ａｌ２Ｏ３が１．２〜３、ＭｇＯ／Ａｌ２Ｏ３が０〜１であり、実質的にＡｓ２Ｏ３、ＰｂＯ、Ｆ、ＢａＯを含有しないガラス組成。
（２）モル％で、ＳｉＯ２  ５５〜７５％、Ａｌ２Ｏ３  ８〜１０％、Ｂ２Ｏ３  ０〜２％、Ｌｉ２Ｏ  ０〜４％、Ｎａ２Ｏ  ８．５〜２０％、Ｋ２Ｏ  ３．５〜７．５％、ＭｇＯ  ０〜６％、ＣａＯ  ０〜６％、ＳｒＯ  ０〜１．５％、ＢａＯ  ０〜１．５％、ＺｎＯ  ０〜１％、ＴｉＯ２  ０〜０．８％、ＺｒＯ２  ０〜３％、ＭｇＯ＋Ａｌ２Ｏ３  ８〜１６％、ＭｇＯ＋ＣａＯ  ０〜７％、モル比（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／Ａｌ２Ｏ３が１．８〜２．５、Ｎａ２Ｏ／Ａｌ２Ｏ３が１．２〜３、ＭｇＯ／Ａｌ２Ｏ３が０〜１、Ｋ２Ｏ／Ｎａ２Ｏが０．２〜０．５であり、実質的にＡｓ２Ｏ３、ＰｂＯ、Ｆ、ＢａＯを含有しないガラス組成。
（３）モル％で、ＳｉＯ２  ５５〜７５％、Ａｌ２Ｏ３  ８〜１０％、Ｂ２Ｏ３  ０〜２％、Ｌｉ２Ｏ  ０〜４％、Ｎａ２Ｏ  １０〜１６％、Ｋ２Ｏ  ３．５〜７．５％、ＭｇＯ  ０〜４％、ＣａＯ  ０〜４％、ＳｒＯ  ０〜１％、ＢａＯ  ０〜１％、ＺｎＯ  ０〜１％、ＴｉＯ２  ０〜０．５％、ＺｒＯ２  ０〜３％、Ｐ２Ｏ５  ０〜１％、ＭｇＯ＋Ａｌ２Ｏ３  ８〜１４％、ＭｇＯ＋ＣａＯ  ０〜３％、モル比（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／Ａｌ２Ｏ３が１．８〜２．５、Ｎａ２Ｏ／Ａｌ２Ｏ３が１．２〜３、ＭｇＯ／Ａｌ２Ｏ３が０〜０．５、Ｋ２Ｏ／Ｎａ２Ｏが０．２〜０．４であり、実質的にＡｓ２Ｏ３、ＰｂＯ、Ｆ、ＢａＯを含有しないガラス組成。
（４）モル％で、ＳｉＯ２  ５５〜７５％、Ａｌ２Ｏ３  ８〜１０％、Ｂ２Ｏ３  ０〜２％、Ｌｉ２Ｏ  ０〜４％、Ｎａ２Ｏ  １１〜１６％、Ｋ２Ｏ  ３．５〜７．５％、ＭｇＯ  ０〜４％、ＣａＯ  ０〜３％、ＳｒＯ  ０〜０．５％、ＢａＯ  ０〜０．５％、ＺｎＯ  ０〜１％、ＴｉＯ２  ０〜０．５％、ＺｒＯ２  ０〜３％、Ｐ２Ｏ５  ０〜１％、ＳｎＯ２  ０．０１〜２％、ＭｇＯ＋Ａｌ２Ｏ３  ８〜１４％、ＭｇＯ＋ＣａＯ  ０〜３％、モル比（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／Ａｌ２Ｏ３が１．８〜２．５、Ｎａ２Ｏ／Ａｌ２Ｏ３が１．２〜２．５、ＭｇＯ／Ａｌ２Ｏ３が０〜０．５、Ｋ２Ｏ／Ｎａ２Ｏが０．２〜０．４であり、実質的にＡｓ２Ｏ３、ＰｂＯ、Ｆ、ＢａＯを含有しないガラス組成。
（５）モル％で、ＳｉＯ２  ４０〜８０％、Ａｌ２Ｏ３  ５〜１５％、Ｂ２Ｏ３  ０〜８％、Ｌｉ２Ｏ  ０〜１０％、Ｎａ２Ｏ  ５〜２０％、Ｋ２Ｏ  ０．５〜２０％、ＭｇＯ  ０〜１０％、Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ  ８〜１６．５％、Ｓｂ２Ｏ３  ０．０１〜５％を含有し、モル比（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／Ａｌ２Ｏ３が１．４〜３、Ｎａ２Ｏ／Ａｌ２Ｏ３が１〜３、ＭｇＯ／Ａｌ２Ｏ３が０〜１であり、実質的にＡｓ２Ｏ３、ＰｂＯ、Ｆを含有しないガラス組成。
（６）モル％で、ＳｉＯ２  ４０〜８０％、Ａｌ２Ｏ３  ５〜１５％、Ｂ２Ｏ３  ０〜８％、Ｌｉ２Ｏ  ０〜１０％、Ｎａ２Ｏ  ５〜２０％、Ｋ２Ｏ  ０．５〜２０％、ＭｇＯ  ０〜１０％、Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ  ８〜１６．５％、ＳＯ３  ０．００１〜５％を含有し、モル比（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／Ａｌ２Ｏ３が１．４〜３、Ｎａ２Ｏ／Ａｌ２Ｏ３が１〜３、ＭｇＯ／Ａｌ２Ｏ３が０〜１であり、実質的にＡｓ２Ｏ３、ＰｂＯ、Ｆを含有しないガラス組成。
（７）モル％で、ＳｉＯ２  ４５〜８０％、Ａｌ２Ｏ３  ８〜１２％、Ｂ２Ｏ３  ０〜８％、Ｌｉ２Ｏ  ０〜１０％、Ｎａ２Ｏ  ５〜２０％、Ｋ２Ｏ  ０．５〜２０％、ＣａＯ  ０〜６％、ＭｇＯ  ０〜６％、Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ  ８〜１６．５％、ＣａＯ＋ＭｇＯ  ０〜７％、ＳｎＯ２＋Ｓｂ２Ｏ３＋ＳＯ３  ０．００１〜１０％を含有し、モル比（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／Ａｌ２Ｏ３が１．４〜３、Ｎａ２Ｏ／Ａｌ２Ｏ３が１〜３、ＭｇＯ／Ａｌ２Ｏ３が０〜１、Ｋ２Ｏ／Ｎａ２Ｏが０．１〜０．８であり、実質的にＡｓ２Ｏ３、ＰｂＯ、Ｆを含有しないガラス組成。
【００７４】
溶融ガラスを板状に成形する方法としては、オーバーフローダウンドロー法が好ましい。その理由は、オーバーフローダウンドロー法の場合、ガラス基板の表面となるべき面は樋状耐火物に接触せず、自由表面の状態で成形されることにより、無研磨で表面品位が良好なガラス基板を成形できるからである。ここで、オーバーフローダウンドロー法は、溶融状態のガラスを耐熱性の樋状構造物の両側から溢れさせて、溢れた溶融ガラスを樋状構造物の下端で合流させながら、下方に延伸成形してガラス基板を製造する方法である。桶状構造物の構造や材質は、ガラス基板の寸法や表面精度を所望の状態とし、ガラス基板に使用できる品位を実現できるものであれば、特に限定されない。また、下方への延伸成形を行うために、ガラス基板に対して力を印加する方法も限定されない。例えば、充分に大きい幅を有する耐熱性ロールをガラス基板に接触させた状態で回転させて延伸する方法を採用してもよいし、複数の対になった耐熱性ロールをガラス基板の端面近傍のみに接触させて延伸する方法を採用してもよい。
【００７５】
溶融ガラスを板状に成形する方法としては、オーバーフローダウンドロー法以外にも、種々の方法を採用することができる。例えば、ダウンドロー法（スロットダウン法、リドロー法等）、フロート法、ロールアウト法、プレス法等を採用することができる。
【００７６】
本発明の強化ガラス基板の製造方法において、板厚は、好ましくは０．６ｍｍ以下、好ましくは０．５５ｍｍ以下、好ましくは０．５ｍｍ以下、好ましくは０．４ｍｍ以下、特に好ましくは０．３ｍｍ以下になるように、ガラス基板を成形する。ガラス基板の板厚が小さい程、ガラス基板を軽量化することできる。なお、オーバーフローダウンドロー法でガラス基板を成形すれば、ガラス基板の薄肉化を容易に達成することができる。
【００７７】
本発明の強化ガラス基板の製造方法は、長辺寸法が１０００ｍｍ以上（好ましくは１２００ｍｍ以上、好ましくは１５００ｍｍ以上、好ましくは１８００ｍｍ以上、特に好ましくは２０００ｍｍ以上）になるように、ガラス基板を成形する。ガラス基板の長辺寸法が大きい程、大型のＴＶ、デジタルサイネージ、タッチパネルディスプレイ、電子黒板、太陽電池等のカバーガラスに好適になる。なお、ガラス基板の長辺寸法が大きい程、本発明の効果が相対的に大きくなる。
【００７８】
本発明の強化ガラス基板の製造方法は、短辺寸法が５００ｍｍ以上（好ましくは８００ｍｍ以上、好ましくは１０００ｍｍ以上、好ましくは１２００ｍｍ以上、特に好ましくは１５００ｍｍ以上）になるように、ガラス基板を成形する。ガラス基板の短辺寸法が大きい程、大型のＴＶ、デジタルサイネージ、タッチパネルディスプレイ、電子黒板、太陽電池等のカバーガラスに好適になる。なお、ガラス基板の短辺寸法が大きい程、本発明の効果が相対的に大きくなる。
【００７９】
本発明の強化ガラス基板の製造方法は、ガラス基板の表面（特に、有効面）を研磨する工程を有しないことが好ましい。未研磨の表面の平均表面粗さ（Ｒａ）は、好ましくは１０Å以下、好ましくは５Å以下、特に好ましくは２Å以下である。なお、表面の平均表面粗さ（Ｒａ）は、ＳＥＭＩ  Ｄ７−９７「ＦＰＤガラス基板の表面粗さの測定方法」に準拠した方法により測定すればよい。ガラスの理論強度は、本来非常に高いのであるが、理論強度よりも遥かに低い応力でも破壊に至ることが多い。これは、ガラス基板の表面にグリフィスフローと呼ばれる小さな欠陥が、成形後の工程、例えば研磨工程等で生じるからである。よって、強化ガラス基板の表面を未研磨とすれば、本来のガラス基板の機械的強度を損ない難くなり、ガラス基板が破壊し難くなる。また、ガラス基板の表面を未研磨とすれば、研磨工程を省略できるため、ガラス基板の製造コストを下げることができる。更に、ガラス基板の両面全体を未研磨とすれば、ガラス基板が更に破壊し難くなる。なお、ガラス基板の切断面から破壊に至る事態を防止するため、ガラス基板の切断面に面取り加工等を施してもよい。なお、未研磨の表面を得るためには、オーバーフローダウンドロー法でガラス基板を成形すればよい。
【００８０】
本発明の強化ガラス基板の製造方法は、ガラス基板を傾斜させた状態でイオン交換処理を行い、ガラス基板の表面に圧縮応力層を形成することを特徴とする。
【００８１】
本発明の強化ガラス基板の製造方法において、ガラス基板を鉛直方向に対して０．１〜３０°傾斜させた状態でイオン交換処理を行うことが好ましい。傾斜角度が小さ過ぎると、大型の強化ガラス基板をイオン交換処理した際に、自重によって、ガラス基板が座屈し変形した状態でイオン交換処理されることになり、強化ガラス基板の反り量が大きくなり易い。よって、傾斜角度は、好ましくは０．１°以上、好ましくは０．３°以上、好ましくは０．５°以上、好ましくは１°以上、好ましくは１．３°以上、好ましくは１．６°以上、好ましくは２°以上、特に好ましくは３°以上である。一方、傾斜角度が大きくなり過ぎると、一回のイオン交換処理において、処理し得るガラス基板の枚数が減少して、強化ガラス基板の生産効率が低下し易くなる。よって、傾斜角度は、好ましくは３０°以下、好ましくは２５°以下、好ましくは２０°以下、好ましくは１５°以下、特に好ましくは１２°以下である。
【００８２】
本発明の強化ガラス基板の製造方法において、傾斜支持部を有する支持治具を用いて、ガラス基板を傾斜させた状態でイオン交換処理を行うことが好ましい。支持治具の傾斜支持部により、ガラス基板を傾斜させ易くなると共に、ガラス基板の傾斜姿勢を保持し易くなる。
【００８３】
本発明の強化ガラス基板の製造方法において、（傾斜支持部がガラス基板と接する部分の長さ寸法）／（ガラス基板の４辺の長さ寸法の合計）の値は、好ましくは０．０１以上、好ましくは０．１以上、好ましくは０．３以上、好ましくは０．５以上、好ましくは０．７以上、好ましくは０．９以上、好ましくは０．９５以上、特に好ましくは１以上である。このようにすれば、イオン交換処理の際に、ガラス基板が変形し難くなり、結果として、強化ガラス基板の反り量を低減し易くなる。一方、この値が大き過ぎると、ガラス基板とイオン交換溶液が接する面積が小さくなり、イオン交換処理を適正に行うことが困難になる。（傾斜支持部がガラス基板と接する部分の長さ寸法）／（ガラス基板の４辺の長さ寸法の合計）の値は、好ましくは１０以下、好ましくは８以下、好ましくは６以下、好ましくは５以下、好ましくは４以下、特に好ましくは３以下である。
【００８４】
本発明の強化ガラス基板の製造方法において、支持治具の傾斜支持部のガラス基板と接触する部分が、円弧形状であることが好ましい。円弧形状の曲率半径は、好ましくは０．１ｍｍ以上、好ましくは０．２ｍｍ以上、好ましくは０．５ｍｍ以上、好ましくは１ｍｍ以上、好ましくは２ｍｍ以上、好ましくは５ｍｍ以上、特に好ましくは１０ｍｍ以上である。また、傾斜支持部を構成する部材の形状は、円柱状が好ましい。このようにすれば、ガラス基板との接触面積を低減し易くなり、イオン交換処理の際に、ガラス基板に傷が付き難くなる。
【００８５】
本発明の強化ガラス基板の製造方法において、イオン交換処理に際し、ガラス基板の短辺側または長辺側の端部が、支持治具の傾斜支持部から１ｍｍ以上（好ましくは２ｍｍ以上、好ましくは５ｍｍ以上、特に好ましくは１０ｍｍ以上）外側に食み出すように、ガラス基板を配置することが好ましい。ガラス基板の短辺側または長辺側の端部の食み出し寸法が、支持治具の傾斜支持部から１ｍｍ未満であると、ガラス基板を支持治具に配置する際に、ガラス基板の短辺側または長辺側の端部と傾斜支持部が接触して、ガラス基板にクラックが発生し易くなる。
【００８６】
本発明の強化ガラス基板の製造方法において、ガラス基板の長辺寸法をＬとした場合、イオン交換処理に際し、ガラス基板の何れかの辺（好ましくはガラス基板の長辺）が傾斜支持部と略平行になるように、ガラス基板を支持治具に配置すると共に、その略平行になる辺の端部が、傾斜支持部から０〜０．５／Ｌ（好ましくは０．０１／Ｌ以上、好ましくは０．０２／Ｌ以上、好ましくは０．０３／Ｌ以上、好ましくは０．０５／Ｌ以上、好ましくは０．１／Ｌ以上）外側に配置されることが好ましい。このようにすれば、イオン交換処理時において、強化ガラス基板の中央部の反り量を低減し易くなる。一方、その略平行になる辺の端部が、傾斜支持部から離れ過ぎると、その略平行になる辺の端部が変形し易くなる。よって、その略平行になる辺の傾斜支持部からの離反寸法は、好ましくは０．４／Ｌ以下、好ましくは０．３５／Ｌ以下、好ましくは０．３／Ｌ以下、特に好ましくは０．２／Ｌ以下である。
【００８７】
本発明の強化ガラス基板の製造方法において、支持治具に設けられた傾斜支持部が、相互に離間する複数の部材と、これらの部材を連結する連結部材とから構成されることが好ましい。また、ガラス基板の何れかの辺が、支持治具の連結部材と略垂直になるように、ガラス基板を支持治具に配置することが好ましい。このようにすれば、イオン交換処理時に、ガラス基板の傾斜姿勢を保持し易くなると共に、強化ガラス基板の中央部の反り量を低減し易くなる。
【００８８】
本発明の強化ガラス基板の製造方法において、ガラス基板の短辺寸法をｌとした場合、イオン交換処理に際し、ガラス基板の何れかの辺（好ましくはガラス基板の短辺）が連結部材と略平行になるように、ガラス基板を支持治具に配置すると共に、その略平行になる辺の端部が、連結部材から０〜０．５／ｌ（好ましくは０．０１／ｌ以上、好ましくは０．０２／ｌ以上、好ましくは０．０３／ｌ以上、好ましくは０．０５／ｌ以上、好ましくは０．１／ｌ以上）外側に食み出すように配置されることが好ましい。このようにすれば、イオン交換処理時において、強化ガラス基板の中央部の反り量を低減し易くなる。一方、その略平行になる辺の端部が、連結部材から離反し過ぎると、その略平行になる辺の端部が変形し易くなる。よって、その略平行になる辺の連結部材からの離反寸法は、好ましくは０．４／ｌ以下、好ましくは０．３５／ｌ以下、好ましくは０．３／ｌ以下、特に好ましくは０．２／ｌ以下である。
【００８９】
本発明の強化ガラス基板の製造方法において、表面の圧縮応力値が３００ＭＰａ以上、好ましくは４００ＭＰａ以上、好ましくは５００ＭＰａ以上、好ましくは６００ＭＰａ以上、好ましくは７００ＭＰａ以上、特に好ましくは８００ＭＰａ以上になるように、イオン交換処理を行うことが好ましい。圧縮応力値が大きくなるにつれて、強化ガラス基板の機械的強度が高くなる。一方、圧縮応力値が極端に大きくなると、表面にマイクロクラックが発生し易くなり、また内部の引っ張り応力値が不当に大きくなり、かえって強化ガラス基板の機械的強度が低下する虞がある。よって、圧縮応力値が１２００ＭＰａ以下、好ましくは１１００ＭＰａ以下、特に好ましくは１０００ＭＰａ以下になるように、イオン交換処理を行うことが好ましい。なお、圧縮応力値が大きくするには、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＭｇＯ、ＺｎＯの含有量を増加させたり、ＳｒＯ、ＢａＯの含有量を低減すればよい。またイオン交換溶液に浸漬させる時間を短くしたり、イオン交換溶液の温度を下げればよい。
【００９０】
本発明の強化ガラス基板の製造方法において、応力深さが１０μｍ以上、好ましくは１５μｍ以上、好ましくは２０μｍ以上、好ましくは３０μｍ以上、特に好ましくは４０μｍ以上になるように、イオン交換処理を行うことが好ましい。応力深さが大きい程、強化ガラス基板に深い傷が付いても、強化ガラス基板が割れ難くなる。また機械的強度のバラツキが小さくなる。一方、強化ガラス基板を切断し難くなる。よって、応力深さが１２０μｍ以下、好ましくは８０μｍ以下、好ましくは７０μｍ以下、好ましくは６０μｍ以下、特に好ましくは５５μｍ以下になるように、イオン交換処理を行うことが好ましい。なお、応力深さを大きくするには、Ｋ２Ｏ、Ｐ２Ｏ５の含有量を増加させたり、ＳｒＯ、ＢａＯの含有量を低減すればよい。またイオン交換溶液に浸漬させる時間を長くしたり、イオン交換溶液の温度を高くすればよい。
【００９１】
本発明の強化ガラス基板の製造方法において、相対する表面の歪差が１０ＭＰａ以下、好ましくは５ＭＰａ以下、好ましくは３ＭＰａ以下、特に好ましくは１ＭＰａ以下になるガラス基板をイオン交換処理することが好ましい。相対する表面の歪差が大きいガラス基板をイオン交換処理すると、強化ガラス基板の反り量が大きくなる。
【００９２】
本発明の強化ガラス基板の製造方法において、ガラス基板を室温からイオン交換溶液に直接浸漬してもよいが、強化ガラス基板の反り量を低減する上で、イオン交換溶液に浸漬する前に、予備加熱工程を設けることが好ましい。予備加熱温度は、好ましくは（イオン交換温度＋５０）℃以下、好ましくは（イオン交換温度＋４０）℃以下、好ましくは（イオン交換温度＋３０）℃以下、好ましくは（イオン交換温度＋２０）℃以下、特に好ましくは（イオン交換温度＋１０）℃以下である。予備加熱温度が高過ぎると、予備加熱工程が長くなり過ぎて、強化ガラス基板の製造効率が低下し易くなる。一方、予備加熱温度が低過ぎる場合、サーマルショックを避けるためにはイオン交換溶液の温度も低下しなければならず、結果として、所望の強化特性を安定して得ることが困難になる。よって、予備加熱温度は、好ましくは（イオン交換温度−５０）℃以上、好ましくは（イオン交換温度−４０）以上、好ましくは（イオン交換温度−３０）℃以上、好ましくは（イオン交換温度−２０）℃以上、特に好ましくは（イオン交換温度−１０）℃以上である。
【００９３】
予備加熱時間は、好ましくは１０分間以上、好ましくは２０分間以上、特に好ましくは３０分間以上である。予備加熱時間が短過ぎると、ガラス基板の面内の均熱性を確保し難くなり、結果として、強化特性の面内バラツキが発生して、強化ガラス基板に反りが発生し易くなる。一方、予備加熱時間が長過ぎると、予備加熱工程が長くなり過ぎて、強化ガラス基板の製造効率が低下し易くなる。よって、予備加熱時間は、好ましくは２時間以下、好ましくは１．５時間以下、特に好ましくは１時間以下である。
【００９４】
予備加熱工程において、昇温速度は、好ましくは５０℃／時以上、好ましくは１００℃／時以上、好ましくは１５０℃／時以上、特に好ましくは２００℃／時以上である。昇温速度が速くなる程、予備加熱工程を短縮させることが可能になる。一方、昇温速度が速過ぎると、ガラス基板が破損する虞が生じる。よって、昇温速度は、好ましくは５００℃／時以下、好ましくは４５０℃／時以下、特に好ましくは４００℃／時以下である。なお、予備加熱工程は、上記支持治具を用いて、ガラス基板を傾斜させた状態で行うことが好ましいが、ガラス基板を鉛直方向に配置した状態で行ってもよい。
【００９５】
予備加熱工程後に、ガラス基板をイオン交換溶液に浸漬して、イオン交換処理を行う。イオン交換溶液の下限温度は、好ましくは（歪点−１００）℃以下、好ましくは（歪点−１２０）℃以下、好ましくは（歪点−１４０）℃以下、特に好ましくは（歪点−１５０）℃以下であり、上限温度は、好ましくは（歪点−２５０）℃以上、好ましくは（歪点−２２０）℃以上、特に好ましくは（歪点−２００）℃以上である。イオン交換溶液に浸漬させる時間は、好ましくは２〜１０時間、特に好ましくは４〜８時間である。イオン交換処理の条件は、ガラス基板の粘度特性、用途、板厚、内部の引っ張り応力等を考慮して最適な条件を選択すればよい。イオン交換処理では、ＫＮＯ３溶融塩中のＫイオンをガラス基板中のＮａ成分とイオン交換すると、ガラス基板の表面に圧縮応力層を効率良く形成することができる。
【００９６】
イオン交換処理後に、徐冷工程を設けることが好ましい。徐冷工程において、イオン交換温度から徐冷温度までの降温速度は、強化ガラス基板の反りを低減するための重要な要素である。この降温速度の下限は、好ましくは３０℃／分以上、好ましくは５０℃／分以上、好ましくは１００℃／分以上、好ましくは１５０℃／分以上、特に好ましくは２００℃／分以上であり、降温速度の上限は、好ましくは５００℃／分以下、好ましくは４４０℃／分以下、特に好ましくは４００℃／分以下である。降温速度が速過ぎると、強化ガラス基板が破損する虞が生じる。また急激な冷却によって、強化ガラス基板の面内の温度バラツキにより強化ガラス基板が熱変形し、その影響により、熱変形が反りとして固定化される虞が生じる。一方、降温速度が遅過ぎると、徐冷工程が長くなり過ぎて、強化ガラス基板の製造効率が低下し易くなる。
【００９７】
徐冷温度は、好ましくは１００℃以上、好ましくは１５０℃以上、好ましくは２００℃以上、特に好ましくは２５０℃以上である。徐冷温度が低過ぎると、強化ガラス基板の反りを低減し難くなることに加えて、強化ガラス基板に付着したイオン交換溶液を取り除き難くなる。一方、徐冷温度が高過ぎると、強化特性が低下したり、強化ガラス基板の反り量が大きくなる傾向がある。よって、徐冷温度は、好ましくは４００℃以下、好ましくは３５０℃以下、特に好ましくは３００℃以下である。
【００９８】
徐冷時間の下限は、好ましくは３０分間以上、特に好ましくは１時間以上であり、上限は、好ましくは５時間以下、特に好ましくは４時間以下である。徐冷時間が短過ぎると、強化ガラス基板の面内の均熱性を確保し難くなり、強化ガラス基板の反り量が大きくなる傾向にある。一方、徐冷時間が長過ぎると、徐冷工程が長くなり過ぎて、強化ガラス基板の製造効率が低下し易くなる。なお、徐冷工程では、上記支持治具を用いて、ガラス基板を傾斜させた状態で行うことが好ましいが、ガラス基板を鉛直方向に配置した状態で行ってもよい。
【００９９】
徐冷工程後に強化ガラス基板を室温環境下に取り出して、急冷してもよい。しかし、過剰な急冷は、強化ガラス基板の反り量を増大させる虞がある。よって、徐冷工程後の降温速度は、好ましくは４００℃／時以下、好ましくは３００℃／時以下、好ましくは２００℃／時以下、好ましくは１００℃／時以下、好ましくは８０℃／時以下、特に好ましくは５０℃／時以下である。一方、徐冷工程後の降温速度が遅過ぎると、徐冷工程が長くなり過ぎて、強化ガラス基板の製造効率が低下し易くなる。
【０１００】
図８は、本発明の強化ガラス基板の製造方法における予備加熱工程から徐冷工程までの温度プロファイルの一例を示すグラフである。図８に示す工程Ａ、Ｂは予備加熱工程を示しており、工程Ａでは室温から予備加熱温度まで昇温する状態を示しており、工程Ｂでは予備加熱温度で所定時間保持する状態を示している。工程Ｃはイオン交換温度、イオン交換時間を示している。工程Ｄ、Ｅは徐冷工程を示している。工程Ｄでは徐冷温度まで降温する状態を示しており、工程Ｅでは徐冷温度で所定時間保持する状態を示している。工程Ｆは、徐冷工程後に室温まで降温する状態を示している。
【０１０１】
本発明の強化ガラス基板の製造方法において、所定サイズに切断するのは、イオン交換処理の前でもよいが、イオン交換処理後に行う方が製造コストを低減し得るため好ましい。
【０１０２】
本発明の強化ガラス基板は、上記の強化ガラス基板の製造方法により作製されてなることを特徴とする。また、本発明の強化ガラス基板は、表面に圧縮応力層を有する強化ガラス基板であって、長辺寸法が１０００ｍｍ以上、短辺寸法が５００ｍｍ以上であり、且つ反り量が１％以下であることを特徴とする。ここで、本発明の強化ガラス基板の技術的特徴（好適な構成、効果等）は、本発明の強化ガラス基板の製造方法の技術的特徴と一部重複している。よって、その重複部分については、その説明を省略する。
【０１０３】
本発明の強化ガラス基板において、反り量は、好ましくは１％以下、好ましくは０．８％以下、好ましくは０．５％以下、好ましくは０．３％以下、好ましくは０．２％以下、好ましくは０．１％以下、好ましくは０．０５％以下、特に好ましくは０．０３％以下である。反り量が大きくなると、ディスプレイに強化ガラス基板を貼り付ける際に空気の巻き込みが発生したり、貼り付け後に強化ガラス基板が剥がれ易くなる。
【実施例１】
【０１０４】
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。但し、本発明は、以下の実施例に何ら限定されない。以下の実施例は、単なる例示である。
【０１０５】
表１〜３は、本発明に係る強化ガラス基板のガラス組成と特性を示すものである。尚、表中の「未」の表示は、未測定を意味している。
【０１０６】
【表１】
2015051882.tif 000003
【０１０７】
【表２】
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【０１０８】
【表３】
2015051882.tif 000005
【０１０９】
次のようにして、表中の各試料を作製した。まず、表中のガラス組成となるように、ガラス原料を調合し、白金ポットを用いて１５８０℃で８時間溶融した。その後、溶融ガラスをカーボン板の上に流し出して板状に成形した。得られたガラス基板について、種々の特性を評価した。
【０１１０】
密度は、周知のアルキメデス法により、測定した値である。
【０１１１】
歪点Ｐｓ、徐冷点Ｔａは、ＡＳＴＭ  Ｃ３３６の方法に基づいて、測定した値である。
【０１１２】
軟化点Ｔｓは、ＡＳＴＭ  Ｃ３３８の方法に基づいて、測定した値である。
【０１１３】
１０４．０ｄＰａ・ｓ、１０３．０ｄＰａ・ｓ、１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度は、白金球引き上げ法で測定した値である。
【０１１４】
熱膨張係数αは、ディラトメーターにより、３０〜３８０℃の温度範囲における平均値を測定した値である。
【０１１５】
液相温度は、ガラスを粉砕し、標準篩３０メッシュ（篩目開き５００μｍ）を通過し、５０メッシュ（篩目開き３００μｍ）に残るガラス粉末を白金ボートに入れ、温度勾配炉中に２４時間保持して、結晶の析出する温度を測定した値である。
【０１１６】
液相粘度ｌｏｇηＴＬは、液相温度におけるガラスの粘度を白金球引き上げ法で測定した値である。
【０１１７】
ヤング率及び剛性率は、共振法により測定した値である。
【０１１８】
表１〜３から明らかなように、試料Ｎｏ．１〜１２は、密度が２．５４ｇ／ｃｍ３以下、熱膨張係数が８８〜１００×１０−７／℃、液相粘度が１０４．６ｄＰａ・ｓ以上、１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度が１６５０℃以下であり、強化ガラス基板の素材として好適であった。
【０１１９】
続いて、各試料の両表面に光学研磨を施した後、Ｎｏ．１〜７、１１及び１２については、４３０℃のＫＮＯ３溶液中に４時間浸漬し、またＮｏ．８〜１０については、４６０℃のＫＮＯ３溶液中に６時間浸漬することによって、イオン交換処理を行った。なお、所定の支持治具を用いて、各試料を５°傾斜させた状態でイオン交換処理を行った。イオン交換処理を行った後、各試料の表面を洗浄した後、表面応力計（株式会社東芝製ＦＳＭ−６０００）を用いて、観察される干渉縞の本数とその間隔から表面の圧縮応力値と応力深さを算出した。算出に当たり、各試料の屈折率を１．５３、光学弾性定数を２８［（ｎｍ／ｃｍ）／ＭＰａ］とした。なお、ガラス基板（未強化ガラス基板）と強化ガラス基板は、表層において微視的にガラス組成が異なっているものの、全体として見た場合、ガラス組成は実質的に相違していない。
【０１２０】
表１〜３から明らかなように、試料Ｎｏ．１〜１２は、圧縮応力値が３２４ＭＰａ以上であり、且つ応力深さが１５μｍ以上であった。
【０１２１】
なお、上記では、本発明の説明の便宜上、流し出しにより、ガラス基板を成形した後、イオン交換処理の前に光学研磨を行った。工業的規模で本発明を実施する場合は、オーバーフローダウンドロー法等でガラス基板を成形し、ガラス基板の両表面が未研磨の状態でイオン交換処理を行うことが望ましい。
【実施例２】
【０１２２】
［実施例１］の試料Ｎｏ．１０を用いて、ガラス基板の傾斜角度、傾斜支持部の位置及び連結部材の位置が、強化ガラス基板の反り量に及ぼす影響を調査した。
【０１２３】
［実験１］
まず図２に示す支持治具と同様の支持治具（Ｔｙｐｅ  Ａ：傾斜角度３°）を用いて、強化ガラス基板（長辺寸法１５００ｍｍ×短辺寸法１２００ｍｍ×板厚０．３ｍｍ、長辺寸法１５００ｍｍ×短辺寸法１２００ｍｍ×板厚０．５ｍｍ）の反り量をシミュレーションした。図９は、［実施例２］の実験を説明するための説明図であり、ガラス基板Ｇを上方から見た概念図である。図９に示す通り、ガラス基板Ｇの長辺寸法をＬ、ガラス基板の短辺寸法をｌとした。そして、ガラス基板Ｇの短辺側（長辺側でもよい。以下同様）の端部と、傾斜支持部の一対の支持枠材４、５との間隔をＡとした。なお、ガラス基板Ｇの短辺側の一方の端部（図面で左側の端部）と傾斜支持部の一方側の支持枠材４の間隔Ａと、ガラス基板Ｇの短辺側の他方の端部（図面で右側の端部）と傾斜支持部の他方側の支持枠材５の間隔Ａとを同様とした。また、図９では、ガラス基板Ｇの長辺側（短辺側でもよい。以下同様）の端部と、連結枠材３ｅａ、３ｅｂとの間隔をＢとしているが、今回の実験では、これら連結枠材を設けていない傾斜支持部の支持枠材４、５が使用されている。シミュレーションの結果を表４、図１０に示す。
【０１２４】
【表４】
2015051882.tif 000006
【０１２５】
表４、図１０から明らかなように、ガラス基板を傾斜させた状態でイオン交換処理を行うと、ガラス基板が大型且つ薄型であっても、反り量を一定範囲内に低減し得ることが分かる。なお、図１０に示す六つの図について説明をすると、これらの各図の下方には、左側から右側に向かって、紺色、青色、緑色、黄色、赤色の順に、八段階で着色された指標が横方向に一直線状に並んでいる。そして、この一直線状に並ぶ指標の下方には、左側から右側に向かって、０、４、８、１２、１６、２０、２４、２８、３２という数値が等間隔で記載されている（後述する図１１及び図１２についても同様）。これらの数値は、引張応力の値（ＭＰａ）を示している。この指標を参酌して、図１０の六つの図を視た場合、何れの図についても、２４ＭＰａを超える引張応力は発生しておらず、大半の領域が低い引張応力の値を示している。この事は、六つの図の全てについて、強化ガラス基板の反り量が小さいことを意味している。
【０１２６】
［実験２］
まず図３に示す支持治具と同様の支持治具（Ｔｙｐｅ  Ｂ：傾斜角度１０°）を用いて、強化ガラス基板（長辺寸法１５００ｍｍ×短辺寸法１２００ｍｍ×板厚０．３ｍｍ、長辺寸法１５００ｍｍ×短辺寸法１２００ｍｍ×板厚０．５ｍｍ）の反り量をシミュレーションした。ここで、図９に示す通り、ガラス基板Ｇの長辺寸法をＬ、ガラス基板Ｇの短辺寸法をｌとした。そして、ガラス基板Ｇの短辺側の端部と傾斜支持部の一対の支持枠材４、５との間隔をＡとし、ガラス基板Ｇの長辺側の端部と連結枠材３ｅａ、３ｅｂとの間隔をＢとした。なお、ガラス基板Ｇの短辺側の一方の端部（図面で左側の端部）と傾斜支持部の一方側の支持枠材４の間隔Ａと、ガラス基板Ｇの短辺側の他方の端部（図面で右側の端部）と傾斜支持部の他方側の支持枠材５の間隔Ａを同様とし、ガラス基板Ｇの長辺側の端部（図面で上側の端部）と上側の連結枠材３ｅａの間隔Ｂと、ガラス基板Ｇの長辺側の端部（図面で下側の端部）と下側の連結枠材３ｅｂの間隔Ｂを同様とした。シミュレーションの結果を表４、図１１に示す。
【０１２７】
表４、図１１から明らかなように、ガラス基板を傾斜させた状態でイオン交換処理を行うと、ガラス基板が大型且つ薄型であっても、反り量を一定範囲内に低減し得ることが分かる。なお、図１１に示された六つの図を視る限りにおいても、既述の着色の指標を参酌すれば、大半の領域が低い引張応力の値を示しているため、これら全ての強化ガラス基板の反り量が小さいことを把握することができる。
【０１２８】
［実験３］
まず図３に示す支持治具と同様の支持治具（Ｔｙｐｅ  Ｂ：傾斜角度１０°）を用いて、強化ガラス基板（長辺寸法１５００ｍｍ×短辺寸法１２００ｍｍ×板厚０．３ｍｍ、長辺寸法１５００ｍｍ×短辺寸法１２００ｍｍ×板厚０．５ｍｍ）の反り量をシミュレーションした。ここで、図９に示す通り、ガラス基板Ｇの長辺寸法をＬ、ガラス基板Ｇの短辺寸法をｌとした。そして、ガラス基板Ｇの短辺側の端部と傾斜支持部の一対の支持枠材４、５との間隔をＡとし、ガラス基板Ｇの長辺側の端部と連結枠材３ｅａ、３ｅｂとの間隔をＢとした。なお、ガラス基板Ｇの短辺側の一方の端部（図面で左側の端部）と傾斜支持部の一方側の支持枠材４の間隔Ａと、ガラス基板Ｇの短辺側の他方の端部（図面で右側の端部）と傾斜支持部の他方側の支持枠材５の間隔Ａを同様とし、ガラス基板Ｇの長辺側の端部（図面で上側の端部）と上側の連結枠材３ｅａの間隔Ｂと、ガラス基板Ｇの長辺側の端部（図面で下側の端部）と下側の連結枠材３ｅｂの間隔Ｂを同様とした。シミュレーションの結果を表４、図１２に示す。
【０１２９】
表４、図１２から明らかなように、ガラス基板を傾斜させた状態でイオン交換処理を行うと、ガラス基板が大型且つ薄型であっても、反り量を一定範囲内に低減し得ることが分かる。なお、図１２に示された六つの図を視る限りにおいても、既述の着色の指標を参酌すれば、大半の領域が低い引張応力の値を示しているため、これら全ての強化ガラス基板の反り量が小さいことを把握することができる。
【０１３０】
なお、ガラス基板を鉛直方向に支持した状態でイオン交換処理を行うと、ガラス基板の僅かに変形した部分を起点にして、自重により座屈し、結果として、反り量が不当な範囲になると考えられる。また、実験１〜３では、予備加熱工程と徐冷工程の条件が十分に検討されていないが、強化ガラス基板の反り量を低減するためには、上記のような予備加熱工程と徐冷工程を設けることが望ましい。
【産業上の利用可能性】
【０１３１】
本発明の強化ガラス基板の製造方法は、大型のＴＶ、デジタルサイネージ、タッチパネルディスプレイ、電子黒板、太陽電池等のカバーガラスの製造方法として好適である。また、本発明の強化ガラス基板の製造方法は、これらの用途以外にも、高い機械的強度が要求される用途、例えば窓ガラス、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、固体撮像素子用カバーガラスの製造方法への応用が期待される。
【符号の説明】
【０１３２】
Ｇ  ガラス基板
２  支持治具
４、５  傾斜支持部（支持枠材）
３ｅａ、３ｅｂ  傾斜支持部（連結枠材）
３ｃａ、３ｃｂ  側部補強枠材
３ｄａ、３ｄｂ  底部補強枠材
３ｈａ、３ｈｂ  ずれ防止枠材
【図１】
2015051882.tif 000007
【図２】
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【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】
2015051882.tif 000013
【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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