(57)【要約】  本発明の強化ガラス板の製造方法は、強化用ガラス板の表面の少なくとも一部をイオン交換して圧縮応力層を形成する強化ガラス板の製造方法であって、圧縮応力層において表面から深さ５０μｍの位置における圧縮応力が２００ＭＰａ以上となるまでイオン交換を行うイオン交換工程を備えることを特徴とする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
強化用ガラス板の表面の少なくとも一部をイオン交換して圧縮応力層を形成する強化ガラス板の製造方法であって、
前記圧縮応力層において表面から深さ５０μｍの位置における圧縮応力が２００ＭＰａ以上となるまで前記イオン交換を行うイオン交換工程を備えることを特徴とする強化ガラス板の製造方法。
【請求項２】
イオン交換工程において、前記圧縮応力層における圧縮応力の最大値が４００ＭＰａ以上、且つ、当該層の外表面からの深さが１００μｍより深くなるまでイオン交換処理することを特徴とする、請求項１に記載の強化ガラス板の製造方法。
【請求項３】
前記イオン交換工程は、
強化用ガラス板を第一温度の溶融塩に接触させてイオン交換を行う第一イオン交換工程と、
強化用ガラス板を第二温度の溶融塩に接触させてイオン交換を行う第二イオン交換工程と、を含み
前記第一イオン交換工程前に、前記強化用ガラスの表面の少なくとも一部に前記イオン交換を防止するイオン交換防止膜を予め設ける成膜工程と、
前記第一イオン交換工程後に、前記イオン交換防止膜を除去する除去工程とをさらに備え、
前記除去工程後に前記第二イオン交換工程を実施する、請求項１または２に記載の強化ガラス板の製造方法。
【請求項４】
前記第二温度は前記第一温度より低く、
前記第一イオン交換工程におけるイオン交換処理時間は、前記第二イオン交換工程におけるイオン交換処理時間より長い、請求項３に記載の強化ガラス板の製造方法。
【請求項５】
前記第一温度は４３０℃を超え、
前記第二温度は４３０℃以下である、請求項４に記載の強化ガラス板の製造方法。
【請求項６】
前記第一温度と前記第二温度との差が±５℃以内である、請求項３に記載の強化ガラス板の製造方法。
【請求項７】
前記イオン交換工程において、前記強化用ガラス板を連続して１０時間以上、ナトリウムイオン濃度が５００００ｐｐｍ以下の硝酸カリウム溶融塩に接触させてイオン交換を行う、請求項１から６の何れか１項に記載の強化ガラス板の製造方法。
【請求項８】
外表面の少なくとも一部に深さ５０μｍにおける圧縮応力が２００ＭＰａ以上の圧縮応力深層を有することを特徴とする、強化ガラス板。
【請求項９】
前記圧縮応力深層の圧縮応力の最大値が４００ＭＰａ以上且つ深さが１００μｍより深い、請求項８に記載の強化ガラス板。
【請求項１０】
周縁部に沿って前記圧縮応力深層を備える、請求項８または９に記載の強化ガラス板。
【請求項１１】
表面のうち前記圧縮応力深層が形成されていない領域の少なくとも一部に前記圧縮応力深層より浅い圧縮応力浅層を有する、請求項８から１０の何れか１項に記載の強化ガラス板。
【請求項１２】
前記圧縮応力浅層は、深さが３５〜６０μｍであり、圧縮応力の最大値が６００〜１５００ＭＰａである、請求項１１に記載の強化ガラス板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強化ガラス板およびその製造方法に関し、より具体的には、イオン交換法によって化学強化された強化ガラス板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スマートフォンやタブレットＰＣなどの電子機器に搭載されるタッチパネルディスプレイには、カバーガラス板として化学強化された強化ガラス板が用いられている。【０００３】
このような強化ガラス板は、一般的に、アルカリ金属を組成として含むガラス板を強化液で化学的に処理し、表面に圧縮応力層を形成することによって製造される（例えば、特許文献１、２）。【０００４】
表面に圧縮応力層を有する強化ガラスは、応力バランスが釣り合うように内部に引張応力層が形成されている。引張応力層の引張応力（ＣＴ）は、圧縮応力層の深さ（ＤＯＬ）および圧縮応力（ＣＳ）が大きいほど大きくなる。【０００５】
例えば、特許文献１のように鋭い圧子ツールの点衝突に起因する破壊を想定した場合や、特許文献２のように曲げによる破壊を想定した場合、引張応力（ＣＴ）が過大であると、強化ガラスは破損し易くなると考えられていた。そのため、従来は、圧縮応力層の深さ（ＤＯＬ）は一定値以下に制御することが好ましいとされていた。例えば、特許文献２においてＤＯＬは３５μｍ以下であることが好ましいとされていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２０１５−５２３３１０号公報
【特許文献２】特開２０１４−００１１２４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、実際にスマートフォンやタブレットコンピュータ等に搭載された強化ガラスの破損態様（破損モード）は様々であり、特定の破損態様においては必ずしも引張応力（ＣＴ）や圧縮応力層の深さ（ＤＯＬ）を従来のように小さく規制することが好ましいとは限らなかった。【０００８】
本発明は、このような事情を考慮して成されたものであり、高い強度を有する強化ガラス板およびその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の強化ガラス板の製造方法は、強化用ガラス板の表面の少なくとも一部をイオン交換して圧縮応力層を形成する強化ガラス板の製造方法であって、圧縮応力層において表面から深さ５０μｍの位置における圧縮応力が２００ＭＰａ以上となるまでイオン交換を行うイオン交換工程を備えることを特徴とする。【００１０】
本発明の強化ガラス板の製造方法では、イオン交換工程において、圧縮応力層における圧縮応力の最大値が４００ＭＰａ以上、且つ、当該層の外表面からの深さ（ＤＯＬ＿Ｚ）が１００μｍより深くなるまでイオン交換処理することが好ましい。【００１１】
本発明の強化ガラス板の製造方法では、イオン交換工程は、強化用ガラス板を第一温度の溶融塩に接触させてイオン交換を行う第一イオン交換工程と、強化用ガラス板を第二温度の溶融塩に接触させてイオン交換を行う第二イオン交換工程と、を含み、第一イオン交換工程前に、強化用ガラスの表面の少なくとも一部にイオン交換を防止するイオン交換防止膜を予め設ける成膜工程と、第一イオン交換工程後に、イオン交換防止膜を除去する除去工程とをさらに備え、除去工程後に第二イオン交換工程を実施することが好ましい。【００１２】
本発明の強化ガラス板の製造方法では、第二温度は第一温度より低く、第一イオン交換工程におけるイオン交換処理時間は、第二イオン交換工程におけるイオン交換処理時間より長いことが好ましい。【００１３】
本発明の強化ガラス板の製造方法では、第一温度は４３０℃を超え、第二温度は４３０℃以下であることが好ましい。【００１４】
本発明の強化ガラス板の製造方法では、第一温度と第二温度との差が±５℃以内であることが好ましい。【００１５】
本発明の強化ガラス板の製造方法では、イオン交換工程において、強化用ガラス板を連続して１０時間以上、ナトリウムイオン濃度が５００００ｐｐｍ以下の硝酸カリウム溶融塩に接触させてイオン交換を行うことが好ましい。【００１６】
本発明の強化ガラス板は、外表面の少なくとも一部に深さ５０μｍにおける圧縮応力が２００ＭＰａ以上の圧縮応力深層を有することを特徴とする。【００１７】
本発明の強化ガラス板において、圧縮応力深層の圧縮応力の最大値が４００ＭＰａ以上且つその深さが１００μｍより深いことが好ましい。【００１８】
本発明の強化ガラス板は、周縁部に沿って圧縮応力深層を備えることが好ましい。【００１９】
本発明の強化ガラス板は、表面のうち圧縮応力深層が形成されていない領域の少なくとも一部に圧縮応力深層より浅い圧縮応力浅層を有することが好ましい。【００２０】
本発明の強化ガラス板において、圧縮応力浅層は、深さが３５〜６０μｍであり、圧縮応力の最大値が６００〜１５００ＭＰａであることが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
以上のような本発明によれば、高い強度を有する強化ガラス板を得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１ａ】本発明の第一の実施形態に係る強化ガラス板の製造方法を示す図である。
【図１ｂ】本発明の第一の実施形態に係る強化ガラス板の製造方法を示す図である。
【図１ｃ】本発明の第一の実施形態に係る強化ガラス板の製造方法を示す図である。
【図１ｄ】本発明の第一の実施形態に係る強化ガラス板の製造方法を示す図である。
【図１ｅ】本発明の第一の実施形態に係る強化ガラス板の製造方法を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る強化用ガラス板の平面図である。
【図３】本発明の実施形態に係るイオン交換防止膜を備えた強化用ガラス板の平面図である。
【図４ａ】本発明の第二の実施形態に係る強化ガラス板の製造方法を示す図である。
【図４ｂ】本発明の第二の実施形態に係る強化ガラス板の製造方法を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る破損高さ測定用試験装置の概要図である。
【図６】強化ガラス板について表面からの深さと圧縮応力の大きさとの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
＜第一の実施形態＞
以下、本発明の実施形態の強化ガラス板の製造方法について説明する。図１ａ〜図１ｅは、本発明の強化ガラス板の製造方法の一例を示す図である。
【００２４】
先ず、図１ａに示す準備工程の処理を実施する。準備工程は、強化用ガラス板Ｇ１を準備する工程である。強化用ガラス板Ｇ１は、イオン交換法を用いて強化可能な板状のガラス板である。本実施形態における強化用ガラス板Ｇ１は、図１ａおよび図２に示すように、主表面Ｓと端面Ｅとを有する略矩形状のガラス板である。なお、図２は強化用ガラス板Ｇ１を板厚方向に平面視した図である。また、図１ａは、図２における強化用ガラス板Ｇ１のＡＡ矢視断面図である。強化用ガラス板Ｇ１は、面取り加工されており、主表面Ｓと端面Ｅとの間に面取り面Ｂを有する。すなわち、強化用ガラス板Ｇ１の外表面には、主表面Ｓ、端面Ｅ、および面取り面Ｂが含まれる。
【００２５】
強化用ガラス板Ｇ１は、ガラス板組成として質量％で、ＳｉＯ2  ４５〜７５％、Ａｌ2Ｏ3  １〜３０％、Ｎａ2Ｏ  ０〜２０％、Ｋ2Ｏ  ０〜２０％を含有することが好ましい。上記のようにガラス板組成範囲を規制すれば、イオン交換性能と耐失透性を高いレベルで両立し易くなる。
【００２６】
強化用ガラス板Ｇ１の板厚は、例えば、１．５ｍｍ以下であり、好ましくは１．３ｍｍ以下、１．１ｍｍ以下、１．０ｍｍ以下、特に０．９ｍｍ以下である。なお、強化ガラス板の板厚が小さい程、強化ガラス板を軽量化することでき、結果として、デバイスの薄型化、軽量化を図ることができる場合がある。このような場合には、強化用ガラス板Ｇ１の板厚は、０．７ｍｍ以下、０．６ｍｍ以下、０．５ｍｍ以下、０．４ｍｍ以下、０．３ｍｍ以下、０．２ｍｍ以下、特に０．１ｍｍ以下とすると尚良い。また、生産性等を考慮すれば強化用ガラス板Ｇ１の板厚は０．０１ｍｍ以上であることが好ましい。
【００２７】
強化用ガラス板Ｇ１の平面視寸法は任意に設定可能であるが、例えば、１０×１０ｍｍ〜３３５０×３９５０ｍｍである。
【００２８】
強化用ガラス板Ｇ１は、例えば、オーバーフローダウンドロー法を用いて成形されたガラスである。なお、強化用ガラス板Ｇ１の成形方法や加工状態は任意に選択して良い。例えば、強化用ガラス板Ｇ１はフロート法を用いて成形されたガラスであっても良い。また、主表面Ｓ、端面Ｅ、および面取り面Ｂは、研磨加工されたものであって良い。
【００２９】
次いで、上記準備工程の後、図１ｂに示す成膜工程の処理を実施する。成膜工程は、強化用ガラス板Ｇ１の表面の少なくとも一部にイオン交換防止膜Ｍを形成して膜付強化用ガラス板Ｇ１ｍを得る工程である。本実施形態では、図３に示すように強化用ガラス板Ｇ１の表裏主表面の中央部Ｓ１にイオン交換防止膜Ｍが形成される。なお、図１ｂは図３におけるＡＡ矢視断面図に相当する。強化用ガラス板Ｇ１の表面のうち、中央部Ｓ１以外の周縁部は露出した状態とされている。なお、周縁部は、主表面Ｓのうち中央部Ｓ１を取り囲む外周領域Ｓ２、面取り面Ｂ、および端面Ｅを含む部位である。イオン交換防止膜Ｍは、後述の第一イオン交換工程において、強化用ガラス板Ｇ１表層のイオン交換を行う際にイオンの透過を抑制または遮断する膜層である。
【００３０】
イオン交換防止膜Ｍの材質としては、イオン交換されるイオンの透過を抑制または遮断可能であれば任意の材質を用いて良い。交換されるイオンがアルカリ金属イオンである場合、イオン交換防止膜Ｍは、例えば、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属酸窒化物、金属酸炭化物、金属炭窒化物膜などであることが好ましい。また耐熱性や化学的耐久性に優れた炭素材料や金属、合金もイオン交換防止膜Ｍとして使用可能である。より詳細には、イオン交換防止膜Ｍの材質としては、例えば、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＮ、ＳｉＣ、ＡｌＮ、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5、Ｎｂ2Ｏ5、ＨｆＯ2、ＳｎＯ2、カーボンナノチューブ、グラフィン、ダイヤモンドライクカーボン、ステンレスの中から１種類以上を含む膜とすることができる。また、イオン交換防止膜Ｍは、イオン交換処理中に結晶性が変動しにくいアモルファス膜であることが好ましい。
【００３１】
なお、イオン交換防止膜Ｍにはイオン透過を抑制する、すなわち完全に遮断しない膜も含まれる。このようなイオン交換防止膜Ｍの材質としては、たとえばＺｒＯ2、ＳｎＯ2、ＩＴＯ膜、ＡｌＮが使用可能である。但し、これらの材質からなる膜は高温下において結晶性が変化しやすいため、イオン交換処理中にイオンの透過性が変動し易くなる場合がある。
【００３２】
機械的強度やコストを考慮した場合、ＳｉＯ2を主成分とし、Ａｌ2Ｏ3を含む膜をイオン交換防止膜Ｍとして用いることが好適である。この場合、イオン交換防止膜Ｍは、質量％でＳｉＯ2 ２０〜９９％、Ａｌ2Ｏ3 １〜８０％を含有する組成を有することが好ましい。
【００３３】
イオン交換防止膜Ｍの厚さは、イオン透過の遮断および抑制が可能であれば任意の厚さであって良い。ただし、イオン交換防止膜Ｍの厚さが過大であると、成膜時間や材料コスト等が増大するため、イオン透過の遮断および抑制が可能な範囲で薄く形成することが好ましい。具体的には、イオン交換防止膜Ｍの膜厚は、例えば１〜５０００ｎｍが好ましく、より好ましくは５０〜４０００ｎｍである。
【００３４】
イオン交換防止膜Ｍの成膜方法は、スパッタ法や真空蒸着法などのＰＶＤ法(物理気相成長法)、熱ＣＶＤ法やプラズマＣＶＤ法などのＣＶＤ法（化学気相成長法）、ディップコート法やスリットコート法などのウェットコート法を用いることができる。特にスパッタ法、が好ましい。スパッタ法を用いた場合、イオン交換防止膜Ｍを容易に均一に形成できる。イオン交換防止膜Ｍの成膜箇所は任意の手法で設定して良い。例えば、周縁部をマスクした状態で成膜を行うことができる。また、予めシート状に成形したイオン交換防止膜Ｍを強化用ガラス板Ｇ１の主表面に接合して成膜しても良い。
【００３５】
なお、本実施形態では、ＳｉＯ2およびＡｌ2Ｏ3を含有し、膜厚が１００ｎｍ以上であり、アルカリ金属イオンの透過を遮断可能なイオン交換防止膜Ｍを形成した場合を一例として説明する。
【００３６】
次いで、上記成膜工程の後、イオン交換工程の処理を行う。イオン交換工程は、強化用ガラス板Ｇ１の表面の少なくとも一部において、表面から深さ５０μｍの位置における圧縮応力が２００ＭＰａ以上となるまでイオン交換を行い、圧縮応力深層Ｃ（Ｃ１、Ｃ２）を形成する処理である。本実施形態のイオン交換工程は、図１ｃに示す第一イオン交換工程、および図１ｅに示す第二イオン交換工程を含む。
【００３７】
先ず、図１ｃに示す第一イオン交換工程の処理を実施する。第一イオン交換工程は、強化用ガラス板Ｇ１をイオン交換法により部分的に化学強化した強化ガラス板Ｇ２を得る工程である。具体的には、アルカリ金属イオンを含む溶融塩Ｔ１に強化用ガラス板Ｇ１を浸漬してイオン交換する。本実施形態における溶融塩Ｔ１は、例えば、硝酸カリウム溶融塩である。
【００３８】
ここで、強化用ガラス板Ｇ１の表面のうちイオン交換防止膜Ｍが形成された領域（中央部Ｓ１）ではイオン交換が行われないため、圧縮応力層が形成されない。一方、強化用ガラス板Ｇ１の表面のうちイオン交換防止膜Ｍが形成されていない領域（周縁部）ではイオン交換が行われ、圧縮応力深層Ｃ１が形成される。
【００３９】
圧縮応力深層Ｃ１は、深さ５０μｍにおける圧縮応力ＣＳ（５０）が２００ＭＰａ以上の圧縮応力層である。また、圧縮応力深層Ｃ１に於いて、圧縮応力の最大値ＣＳｍａｘは４００ＭＰａ以上であり、且つ当該層の深さＤＯＬ＿Ｚは１００μｍより深いことが好ましい。
【００４０】
第一イオン交換工程における溶融塩Ｔ１の温度は４３０℃を超え、好ましくは４４０〜５００℃、より好ましくは４５０〜４９０℃である。また、膜付強化用ガラス板Ｇ１ｍを溶融塩Ｔ１中に浸漬する時間は、例えば、１０〜２００時間、好ましくは１２〜１７０時間、より好ましくは２４〜１００時間である。このように比較的高い温度でイオン交換処理を行うことにより、短時間で深い圧縮応力層を周縁部に形成できる。
【００４１】
なお、溶融塩Ｔ１は繰り返し使用するうちにＮａイオンの濃度が増加し、イオン交換特性が変動する場合がある。したがって、溶融塩Ｔ１のＮａイオン濃度は一定範囲内に維持することが好ましい。また、効率良く圧縮応力深層Ｃ１、Ｃ２の深さを大きくするためには、溶融塩Ｔ１のＮａイオン濃度は好ましくは５００００ｐｐｍ以下、より好ましくは３００００ｐｐｍ以下、さらに好ましくは２００００ｐｐｍ以下に規制することが好ましい。溶融塩Ｔ１におけるＮａイオン濃度は、硝酸カリウムを添加する等して調整できる。
【００４２】
なお、第一イオン交換工程の処理を完了した時点で得られるイオン交換防止膜Ｍを備えた強化ガラス板Ｇ２を、膜付強化ガラス板Ｇ２ｍと称する。
【００４３】
次いで、上記第一イオン交換工程の後、図１ｄに示す膜除去工程の処理を実施する。膜除去工程は、膜付強化ガラス板Ｇ２ｍからイオン交換防止膜Ｍを除去する工程である。イオン交換防止膜Ｍの除去方法としては、例えば、研磨やエッチング等の方法を用いることができる。
【００４４】
研磨に用いる研磨装置としては、周知の両面研磨機や片面研磨機を用いることができる。なお、研磨によりイオン交換防止膜Ｍを除去する場合、イオン交換防止膜Ｍのみを研磨しても良いし、イオン交換防止膜Ｍとともにガラス板部分を研磨しても良い。
【００４５】
エッチング方法としては、ドライエッチングやウェットエッチングなどの方法を用いることができる。
【００４６】
ドライエッチングを用いる場合、特に、Ａｒ、Ｏ2、ＣＨ4、ＢＣ13、Ｃ12、ＳＦ6などのプラズマを用いることが好ましい。
【００４７】
ウェットエッチングに用いるエッチング液としては、例えば、フッ素、ＴＭＡＨ、ＥＤＰ、ＫＯＨ、ＮａＯＨ等を含む溶液をエッチング液として用いることができ、特にフッ酸溶液をエッチング液として用いることが好ましい。なお、フッ酸溶液を用い、ガラスの寸法を変更することなくイオン交換防止膜Ｍのみを除去する場合には、当該フッ酸溶液におけるＨＦの濃度を１０％以下とすることが好ましい。
【００４８】
上記のようにして得られた強化ガラス板Ｇ２ａは、周縁部において圧縮応力深層Ｃ１を有する。すなわち、強化ガラス板Ｇ２ａは、周縁部において高い耐破損性を有するガラスとなっている。
【００４９】
次いで、上記膜除去工程の後、図１ｅに示す第二イオン交換工程の処理を実施する。第二イオン交換工程は、第一イオン交換工程で圧縮応力層が形成されていなかった領域に、相対的に浅い圧縮応力浅層Ｄを形成して強化ガラス板Ｇ２ｂを得る工程である。本実施形態では、図１ｅに示すように、アルカリ金属イオンを含む溶融塩Ｔ２に強化ガラス板Ｇ２を浸漬し、イオン交換防止膜Ｍが形成されていた領域（中央部Ｓ１）の全体に圧縮応力浅層Ｄを形成する。溶融塩Ｔ２は、例えば、硝酸カリウム溶融塩である。
【００５０】
周縁部に形成されていた圧縮応力深層Ｃ１は、上記処理で溶融塩Ｔ２と接触することにより特性が多少変動して圧縮応力深層Ｃ２となる。本実施形態では、変動後においても圧縮応力深層Ｃ２は、深さ５０μｍにおける圧縮応力ＣＳ（５０）が２００ＭＰａ以上の圧縮応力層である。圧縮応力深層Ｃ２の深さ５０μｍにおける圧縮応力ＣＳ（５０）は、好ましくは２００〜５００ＭＰａであり、より好ましくは２２０〜４５０ＭＰａであり、さらに好ましくは２５０〜４００ＭＰａである。
【００５１】
第二イオン交換工程における溶融塩Ｔ２の温度は、上述の第一イオン交換工程において用いた溶融塩Ｔ１の温度より低い温度であることが好ましい。このように比較的低い温度でイオン交換処理を行うことにより、中央部Ｓ１において形成される圧縮応力浅層Ｄの深さが過大となることを防止し易くなる。溶融塩Ｔ２の温度は、例えば、４３０℃以下であり、より好ましくは３９０〜４３０℃、さらに好ましくは４００〜４２５℃である。
【００５２】
強化ガラス板Ｇ２を溶融塩Ｔ２中に浸漬する時間は、例えば、０．１〜７２時間、好ましくは０．３〜５０時間、より好ましくは０．５〜２４時間である。
【００５３】
なお、溶融塩Ｔ２のＮａイオン濃度も溶融塩Ｔ１と同様に一定範囲内に維持することが好ましい。また、溶融塩Ｔ２のＮａイオン濃度は好ましくは３００００ｐｐｍ以下、より好ましくは２００００ｐｐｍ以下、さらに好ましくは１００００ｐｐｍ以下に規制することが好ましい。このように溶融塩Ｔ２のＮａイオン濃度を調整することにより、圧縮応力深層Ｃ２および圧縮応力浅層Ｄにおける圧縮応力の最大値を容易に大きな値とすることができる。
【００５４】
圧縮応力深層Ｃ２における圧縮応力の最大値は、好ましくは４００ＭＰａ以上であり、より好ましくは４５０〜１５００ＭＰａであり、さらに好ましくは５００〜１２００ＭＰａである。また、圧縮応力深層Ｃ２の深さは、好ましくは１００μｍ以上であり、より好ましくは１００〜３００μｍであり、さらに好ましくは１００〜２５０μｍである。
【００５５】
上述の通り二度のイオン交換工程の処理を行うことによって、相対的に深い圧縮応力層である圧縮応力深層Ｃ２および相対的に浅い圧縮応力層である圧縮応力浅層Ｄを各々異なる領域に有する強化ガラス板Ｇ２ｂを得られる。このような強化ガラス板Ｇ２ｂによれば、例えば、破損の起点となり易い周縁部においては深い圧縮応力深層Ｃ２を形成して高い耐破損性を得ることができ、同時に、中央部Ｓ１においては浅い圧縮応力浅層Ｄを形成して内部引張応力の増大を抑制して強化ガラス板Ｇ２内部に形成される引張応力の増大を抑制できる。また、中央部Ｓ１では引張応力が低減されるため、破損時に周縁部に比べて細かい破片となり難い。したがって、例えば強化ガラス板Ｇ２がディスプレイ等に用いられた場合、破損した後であっても、ディスプレイの視認性を維持し易い。
【００５６】
強化ガラス板Ｇ２（Ｇ２ａ、Ｇ２ｂ）は、上記のような圧縮応力深層Ｃ（Ｃ１、Ｃ２）を有することにより、当該層の形成部位において、特定の破損モードで高い強度を有する。特定の破損モードとは、強化ガラス板Ｇ２の落下先に鋭利な突起物が存在し、その突起物が表面の圧縮応力層を突き破り、内部の引張応力層まで達することによりクラックが発生し、該クラックが内部引張応力に因って進展して破損するような破損モードを指す。
【００５７】
なお、上記第一イオン交換工程における溶融塩Ｔ１の温度や浸漬時間、第二イオン交換工程における溶融塩Ｔ２の温度や浸漬時間等の処理条件は一例であり、形成される圧縮応力深層Ｃが、深さ５０μｍにおける圧縮応力ＣＳ（５０）が２００ＭＰａ以上である応力層となるよう任意に調整して良い。
【００５８】
また、強化ガラス板の製造コストを抑制するために、例えば、上記第一イオン交換工程と第二イオン交換工程とを同一の強化槽（溶融塩）で行ってもよい。この場合、第一イオン交換工程を行う際の溶融塩の温度と第二イオン交換工程を行う際の溶融塩の温度との差が、±５℃の範囲内に収まりやすい。
【００５９】
なお、上記実施形態では、第一イオン交換工程の処理で形成された圧縮応力深層Ｃ１が、深さ５０μｍにおける圧縮応力ＣＳ（５０）が２００ＭＰａ以上である強化特性を有する場合を一例として説明したが、第二イオン交換工程の処理を経て圧縮応力深層Ｃ２となった時点で当該特性を有していれば、第一イオン交換工程の処理を経た時点で上記特性を有していなくとも良い。
【００６０】
また、第二イオン交換工程の後、さらに仕上げ加工工程の処理を実施しても良い（図示せず）。仕上げ加工工程では、強化ガラス板Ｇ２ｂの表面、例えば主表面Ｓおよび端面Ｅの少なくとも何れかを研磨加工する。第二イオン交換工程の処理によって強化ガラス板Ｇ２ｂの寸法や表面状態が製品規格等の所望の状態でない場合、このような仕上げ加工工程の処理を実施することによって所望の状態にすることができる。
【００６１】
以上に説明した通り、本発明の実施形態に係る強化ガラス板の製造方法によれば、上述特定の破損モードにおいて高い強度を有する強化ガラス板Ｇ２（Ｇ２ｍ、Ｇ２ｂ）を安定して効率良く製造できる。
【００６２】
なお、上記に示した任意の工程の前後において、切断加工、孔あけ加工、研磨加工、エッチング加工等の加工を実施する加工工程を設けても良い。また、上記に示した任意の工程の前後において、ガラス板の洗浄および乾燥処理を適宜行っても良い。
【００６３】
また、上記実施形態では溶融塩Ｔ１、Ｔ２が、硝酸カリウム溶融塩である場合を一例として説明したが、これに限らずガラス板のイオン交換に用いられる周知の溶融塩を代替して、或いは組み合わせて用いても良い。
【００６４】
また、イオン交換の処理は上記のような溶融塩への浸漬に限らず、例えば、溶融塩を塗布して行っても良い。
【００６５】
また、上述した圧縮応力深層Ｃ１、Ｃ２および圧縮応力浅層Ｄにおける圧縮応力の大きさおよび各層の深さは、例えば、応力計（折原製作所製のＦＳＭ−６０００ＬＥおよびＦｓｍＶ）で測定可能である。
【００６６】
＜第二の実施形態＞
上記第一の実施形態では強化ガラス板Ｇ２の周縁部にのみ圧縮応力深層Ｃ（Ｃ１、Ｃ２）が形成されている場合を一例として説明したが、強化ガラス板Ｇ２の外表面全面に圧縮応力深層Ｃを形成しても良い。図４ａおよび図４ｂは本発明の第二の実施形態に係る強化ガラス板の製造方法の概略を示す図である。
【００６７】
図４ａは第一の実施形態と同様にして強化用ガラス板Ｇ１を準備する準備工程である。その後、第二の実施形態では、成膜工程の処理が省略され、図４ｂに示す通り、イオン交換防止膜Ｍを有しない強化用ガラス板Ｇ１に対してイオン交換工程の処理を実施する。このような処理によれば、外表面全面に圧縮応力深層Ｃ（Ｃ３）が形成された強化ガラス板Ｇ２（Ｇ２ｃ）を容易に製造できる。
【実施例】
【００６８】
以下、本発明の強化ガラス板Ｇ２（Ｇ２ｂ或いはＧ２ｃ）について実施例に基づいて説明する。表１においてＮｏ．１〜６は本発明の実施例であり、Ｎｏ．７〜９は比較例である。なお、以下の実施例は単なる例示であり、本発明は以下の実施例に何ら限定されない。【００６９】
まず、次のようにして各試料Ｎｏ．１〜９を作製した。ガラス組成としてモル％で、ＳｉＯ2  ６６．３％、Ａｌ2Ｏ3  １１．４％、Ｎａ2Ｏ  １５．２％、Ｂ2Ｏ3  ０．５％、Ｌｉ2Ｏ  ０．２％、Ｋ2Ｏ  １．４％、ＭｇＯ  ４．８％、ＳｎＯ2  ０．２％を含むガラスとなるように、ガラス原料を調合し、白金ポットを用いて１６００℃で２１時間溶融した。その後、得られた溶融ガラスを、オーバーフローダウンドロー法を用いて耐火物成形体から流下成形して、厚さ０．４ｍｍの板状に成形し、強化用ガラス板を得た。【００７０】
次いで、得られた強化用ガラス板のうち、試料Ｎｏ．１〜３、５、７については、図１ｂに示す工程に準じて、組成として質量％でＳｉＯ2  ７０％、Ａｌ2Ｏ3  ３０％含むイオン交換防止膜を形成した。次いで、各試料Ｎｏ．１〜９を表１に示す条件で硝酸カリウム溶融塩に浸漬してイオン交換処理した（第一イオン交換工程）。次いで、イオン交換防止膜を有する試料Ｎｏ．１〜３、５、７は研磨により当該膜を除去した（除去工程）。その後、Ｎｏ．１〜３、５、７、８の試料を表１に示す条件で再度硝酸カリウム溶融塩に浸漬してイオン交換処理した（第二イオン交換工程）。【００７１】
上記のようにして得た各資料について、下記の特性の測定、および強度試験を行った。【００７２】
【表１】
2018097096.tif 000003
【００７３】
表１に示す周縁部および中央部における圧縮応力の最大値ＣＳｍａｘ、各圧縮応力層の計算上の深さＤＯＬ＿Ｃ、実際に圧縮応力がゼロとなる深さＤＯＬ＿Ｚ、５０μｍ深さにおける圧縮応力ＣＳ（５０）、引張応力ＣＴは、折原製作所社製の表面応力計ＦＳＭ−６０００ＬＥおよびアプリケーションソフトＦｓｍＶを用いて測定した。なお、ＤＯＬ＿Ｃは、圧縮応力が深さ方向に線形比例して変化するものと仮定して計算された仮想的な計算値であり、ＤＯＬ＿Ｚは、圧縮応力が深さ方向に屈曲して変化するものとして測定された測定値である。また、ＣＳ（５０）として負の数が表記されている場合、当該数値は深さ５０μｍにおいて圧縮応力ではなく引張応力が生じていることを示す。【００７４】
破損高さｆｂは、図５に示す試験装置Ｊを用いて行った。試験装置Ｊは、測定試料である強化ガラス板Ｇ２と衝突するハンマーＨ、および測定試料を支持する支持装置Ｌを備える。【００７５】
支持装置Ｌは、強化ガラス板Ｇ２を支持する部材である。支持装置Ｌは、例えば、傾斜面を有する支持台、および当該傾斜面から突出したピンから成る。強化ガラス板Ｇ２は、傾斜面と主表面Ｓとが当接し、ピンと強化ガラス板Ｇ２の端面Ｅとが当接するようにして支持装置Ｌに支持される。【００７６】
ハンマーＨは、アーム部およびヘッド部を備える。アーム部は、伸長方向に一定の断面形状を有する長尺状の部材である。具体的には、アーム部は長さ５００ｍｍ程度のアルミニウム製の棒状部材である。アーム部は、ボルト等の留め具により一方端を中心に回動自在となるよう配置される。ヘッド部は、アーム部の他方端の側面部に設けられ強化ガラス板Ｇ２と接触する部材である。具体的にはヘッド部は、ステンレス合金製の部材である。ヘッド部は、アーム部の伸長方向に延びる凸部を備え、該凸部の先端において強化ガラス板Ｇ２の端面部分と接触する。【００７７】
以下、試験装置Ｊを用いた試験方法について説明する。まず、強化ガラス板Ｇ２を支持装置Ｌに設置する。この際、ハンマーＨのヘッド部が強化ガラス板Ｇ２の周縁部、より特定的には面取り面Ｂに衝突するよう強化ガラス板Ｇ２を設置する。次いで、強化ガラス板Ｇ２表面のうちハンマーＨのヘッド部が衝突する位置に１００番手のサンドペーパーＳＰを砥面が強化ガラス板Ｇ２と当接するように載置する。次いで、ハンマーＨを、所定の高さまで回動して振り上げる。次いで、振り上げたハンマーＨを落下させてヘッド部と強化ガラス板Ｇ２とを衝突させる。そして、強化ガラス板Ｇ２が破損するまでハンマーＨの振り上げ高さｆを徐々に上げながら上記の試験を繰り返す。このようにして強化ガラス板Ｇ２が破損した際の振り上げ高さｆの値を破損高さｆｂとして測定した。なお、サンドペーパーＳＰは１回のハンマーＨの落下ごとに新品に交換した。【００７８】
上記の試験装置Ｊを用いた試験によれば、周縁部における上述特定のモードでの耐破損性を測定できる。なお、試料へ加わる衝突エネルギーの大きさは振り上げ高さｆに応じて大きくなるため、破損高さｆｂの値が大きいほど、当該モードにおいて高い耐破損性を有すると言える。【００７９】
Ｎｏ．１〜６の試料は、周縁部の深さ５０μｍにおける圧縮応力ＣＳ（５０）が２００ＭＰａ以上であるため、何れも破損高さｆｂが５０ｍｍ以上であり、高い耐破損性を有するガラスであった。一方、Ｎｏ．７〜９の試料は、周縁部の深さ５０μｍにおける圧縮応力ＣＳ（５０）が２００ＭＰａ未満であるため何れも破損高さｆｂが低く、耐破損性が低いガラスであった。特に、Ｎｏ．７、９は、第一イオン交換工程における処理時間が短かったため、圧縮応力ＣＳ（５０）が小さな値になったと考えられる。また、Ｎｏ．８は、第一イオン交換工程における溶融塩Ｔ１のＮａイオン濃度が高かったため、圧縮応力ＣＳ（５０）が小さな値になったと考えられる。【００８０】
ここで、上記Ｎｏ．１〜９のうち、参考のためにＮｏ．２〜４、６、７のそれぞれについて、強化ガラス板の周縁部における表面からの深さと圧縮応力の大きさとの関係を図６に示す。なお、同図の縦軸にて応力値が正の値となっている場合は、圧縮応力が作用していることを示し、負の値となっている場合は、引張応力が作用していることを示す。同図から理解されるように、Ｎｏ．２〜４、６では、Ｎｏ．７との比較において、深さに対して緩やかに圧縮応力の値が小さくなっていることが分かる。そして、Ｎｏ．２〜４、６では、Ｎｏ．７よりも深い位置まで圧縮応力が作用していることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明の強化ガラス板およびその製造方法は、タッチパネルディスプレイ等に用いられるガラス板基板およびその製造方法等として有用である。
【符号の説明】
【００８２】
Ｇ１                            強化用ガラス板
Ｇ２（Ｇ２ａ、Ｇ２ｂ、Ｇ２ｃ）  強化ガラス板
Ｍ                              イオン交換防止膜
Ｔ１                            第一溶融塩
Ｔ２                            第二溶融塩
【図１ａ】
2018097096.tif 000004
【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図１ｄ】
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【図１ｅ】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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