(57)【要約】【課題】携帯電話の表示部に要求される表面品位を達成可能であると共に、エッチングレートを高めることが可能であり、しかも機械的強度が高い強化ガラスを創案する。【解決手段】本発明の強化ガラスは、表面に圧縮応力層を有する強化ガラスであって、ガラス組成として、モル％で、ＳｉＯ２  ４５〜７５％、Ａｌ２Ｏ３  ３〜１５％、Ｌｉ２Ｏ  ０〜１２％、Ｎａ２Ｏ  ０．３〜２０％、Ｋ２Ｏ  ０〜１０％、ＭｇＯ＋ＣａＯ  １〜１５％を含有し、モル比（Ａｌ２Ｏ３＋Ｎａ２Ｏ＋Ｐ２Ｏ５）／ＳｉＯ２が０．１〜１、モル比（Ｂ２Ｏ３＋Ｎａ２Ｏ）／ＳｉＯ２が０．１〜１、モル比Ｐ２Ｏ５／ＳｉＯ２が０〜１、モル比Ａｌ２Ｏ３／ＳｉＯ２が０．０１〜１、モル比Ｎａ２Ｏ／Ａｌ２Ｏ３が０．１〜５であると共に、強化処理前に表面の一部又は全部がエッチングされてなることを特徴とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に圧縮応力層を有する強化ガラスであって、ガラス組成として、モル％で、ＳｉＯ２  ４５〜７５％、Ａｌ２Ｏ３  ３〜１５％、Ｌｉ２Ｏ  ０〜１２％、Ｎａ２Ｏ  ０．３〜２０％、Ｋ２Ｏ  ０〜１０％、ＭｇＯ＋ＣａＯ  １〜１５％を含有し、モル比（Ａｌ２Ｏ３＋Ｎａ２Ｏ＋Ｐ２Ｏ５）／ＳｉＯ２が０．１〜１、モル比（Ｂ２Ｏ３＋Ｎａ２Ｏ）／ＳｉＯ２が０．１〜１、モル比Ｐ２Ｏ５／ＳｉＯ２が０〜１、モル比Ａｌ２Ｏ３／ＳｉＯ２が０．０１〜１、モル比Ｎａ２Ｏ／Ａｌ２Ｏ３が０．１〜５であると共に、強化処理前に表面の一部又は全部がエッチングされてなることを特徴とする強化ガラス。
【請求項２】
ガラス組成として、モル％で、ＳｉＯ２  ４５〜７５％、Ａｌ２Ｏ３  ４〜１３％、Ｂ２Ｏ３  ０〜３％、Ｌｉ２Ｏ  ０〜８％、Ｎａ２Ｏ  ５〜２０％、Ｋ２Ｏ  ０．１〜１０％、ＭｇＯ＋ＣａＯ  ３〜１３％を含有し、モル比（Ａｌ２Ｏ３＋Ｎａ２Ｏ＋Ｐ２Ｏ５）／ＳｉＯ２が０．１〜０．７、モル比（Ｂ２Ｏ３＋Ｎａ２Ｏ）／ＳｉＯ２が０．１〜０．７、モル比Ｐ２Ｏ５／ＳｉＯ２が０〜０．５、モル比Ａｌ２Ｏ３／ＳｉＯ２が０．０１〜０．７、モル比Ｎａ２Ｏ／Ａｌ２Ｏ３が０．５〜４であることを特徴とする請求項１に記載の強化ガラス。
【請求項３】
ガラス組成として、モル％で、ＳｉＯ２  ４５〜７５％、Ａｌ２Ｏ３  ５〜１２％、Ｂ２Ｏ３  ０〜１％、Ｌｉ２Ｏ  ０〜４％、Ｎａ２Ｏ  ８〜２０％、Ｋ２Ｏ  ０．５〜１０％、ＭｇＯ＋ＣａＯ  ５〜１３％を含有し、モル比（Ａｌ２Ｏ３＋Ｎａ２Ｏ＋Ｐ２Ｏ５）／ＳｉＯ２が０．１〜０．５、モル比（Ｂ２Ｏ３＋Ｎａ２Ｏ）／ＳｉＯ２が０．１〜０．５、モル比Ｐ２Ｏ５／ＳｉＯ２が０〜０．３、モル比Ａｌ２Ｏ３／ＳｉＯ２が０．０５〜０．５、モル比Ｎａ２Ｏ／Ａｌ２Ｏ３が１〜３であることを特徴とする請求項１又は２に記載の強化ガラス。
【請求項４】
ガラス組成として、モル％で、ＳｉＯ２  ４５〜７５％、Ａｌ２Ｏ３  ５〜１１％、Ｂ２Ｏ３  ０〜１％、Ｌｉ２Ｏ  ０〜４％、Ｎａ２Ｏ  ９〜２０％、Ｋ２Ｏ  ０．５〜８％、ＭｇＯ  ０〜１２％、ＣａＯ  ０〜３％、ＭｇＯ＋ＣａＯ  ５〜１２％を含有し、モル比（Ａｌ２Ｏ３＋Ｎａ２Ｏ＋Ｐ２Ｏ５）／ＳｉＯ２が０．１〜０．５、モル比（Ｂ２Ｏ３＋Ｎａ２Ｏ）／ＳｉＯ２が０．１〜０．３、モル比Ｐ２Ｏ５／ＳｉＯ２が０〜０．２、モル比Ａｌ２Ｏ３／ＳｉＯ２が０．０５〜０．３、モル比Ｎａ２Ｏ／Ａｌ２Ｏ３が１〜３であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の強化ガラス。
【請求項５】
ガラス組成として、モル％で、ＳｉＯ２  ５０〜７０％、Ａｌ２Ｏ３  ５〜１１％、Ｂ２Ｏ３  ０〜１％、Ｌｉ２Ｏ  ０〜２％、Ｎａ２Ｏ  １０〜１８％、Ｋ２Ｏ  １〜６％、ＭｇＯ  ０〜１２％、ＣａＯ  ０〜２．５％、ＭｇＯ＋ＣａＯ  ５〜１２％を含有し、モル比（Ａｌ２Ｏ３＋Ｎａ２Ｏ＋Ｐ２Ｏ５）／ＳｉＯ２が０．２〜０．５、モル比（Ｂ２Ｏ３＋Ｎａ２Ｏ）／ＳｉＯ２が０．１５〜０．２７、モル比Ｐ２Ｏ５／ＳｉＯ２が０〜０．１、モル比Ａｌ２Ｏ３／ＳｉＯ２が０．０７〜０．２、モル比Ｎａ２Ｏ／Ａｌ２Ｏ３が１〜２．３であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の強化ガラス。
【請求項６】
表面の一部又は全部がＨＦ、ＨＣｌ、Ｈ２ＳＯ４、ＨＮＯ３、ＮＨ４Ｆ、ＮａＯＨ、ＮＨ４ＨＦ２の群から選ばれる一種または二種以上を含むエッチング液によりエッチングされてなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の強化ガラス。
【請求項７】
エッチングされた表面の表面粗さＲａが１ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の強化ガラス。
【請求項８】
（端面の表面粗さＲａ）／（エッチングされた表面の表面粗さＲａ）の値が１〜５０００であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の強化ガラス。
【請求項９】
圧縮応力層の圧縮応力値が２００ＭＰａ以上、且つ圧縮応力層の厚みが１０μｍ以上であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の強化ガラス。
【請求項１０】
液相温度が１２５０℃以下であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の強化ガラス。
【請求項１１】
液相粘度が１０４．０ｄＰａ・ｓ以上であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の強化ガラス。
【請求項１２】
１０４．０ｄＰａ・ｓにおける温度が１２８０℃以下であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の強化ガラス。
【請求項１３】
１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度が１６２０℃以下であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の強化ガラス。
【請求項１４】
密度が２．６ｇ／ｃｍ３以下であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の強化ガラス。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか一項に記載の強化ガラスからなることを特徴とする強化ガラス板。
【請求項１６】
フロート法で成形されてなることを特徴とする請求項１５に記載の強化ガラス板。
【請求項１７】
タッチパネルディスプレイに用いることを特徴とする請求項１５又は１６に記載の強化ガラス板。
【請求項１８】
携帯電話のカバーガラスに用いることを特徴とする請求項１５又は１６に記載の強化ガラス板。
【請求項１９】
太陽電池のカバーガラスに用いることを特徴とする請求項１５又は１６に記載の強化ガラス板。
【請求項２０】
ディスプレイの保護部材に用いることを特徴とする請求項１５又は１６に記載の強化ガラス板。
【請求項２１】
ガラス組成として、モル％で、ＳｉＯ２  ４５〜７５％、Ａｌ２Ｏ３  ３〜１５％、Ｌｉ２Ｏ  ０〜１２％、Ｎａ２Ｏ  ０〜２０％、Ｋ２Ｏ  ０〜１０％、ＭｇＯ＋ＣａＯ  １〜１５％を含有し、モル比（Ａｌ２Ｏ３＋Ｎａ２Ｏ＋Ｐ２Ｏ５）／ＳｉＯ２が０．１〜１、モル比（Ｂ２Ｏ３＋Ｎａ２Ｏ）／ＳｉＯ２が０．１〜１、モル比Ｐ２Ｏ５／ＳｉＯ２が０〜１、モル比Ａｌ２Ｏ３／ＳｉＯ２が０．０１〜１、モル比Ｎａ２Ｏ／Ａｌ２Ｏ３が０．１〜５であると共に、表面の一部又は全部がエッチングされてなることを特徴とする強化用ガラス。
【請求項２２】
８０℃、１０質量％のＨＣｌ水溶液中で２４時間浸漬させた時の質量減が０．０５〜５０ｇ／ｃｍ２であることを特徴とする請求項２１に記載の強化用ガラス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強化ガラス及び強化ガラス板に関し、特に、携帯電話、デジタルカメラ、ＰＤＡ（携帯端末）、太陽電池のカバーガラス、或いはディスプレイ、特にタッチパネルディスプレイのガラス基板に好適な強化ガラス及び強化ガラス板に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、タッチパネルを搭載したＰＤＡが登場し、その表示部を保護するために強化ガラスが使用されている（例えば、特許文献１、非特許文献１参照）。今後、強化ガラスの市場は、益々増大するものと期待されている。そして、この用途の強化ガラスは、高い機械的強度が要求されると共に、デザイン性が重視されることが多い。
【０００３】
また、この用途の強化ガラスは、例えば、以下のようにして作製される。まず各デバイスの表示部分の形状に応じて、ガラスを切り出し、更にマイク部、スピーカー部に穴あけ加工を行った後、ガラスの表面を研磨して、薄肉化すると共に、ガラスの外周のチッピング、穴あけ部分のチッピングを取り除き、最後にガラス全体をイオン交換炉内に浸漬させることにより作製される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−８３０４５号公報
【非特許文献】
【０００５】
【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】
表示部を保護するための強化ガラスは、高い機械的強度が求められるが、ガラスに対して、外周加工、穴あけ加工、通常の研磨処理を行うと、強化ガラスの機械的強度が低下する虞がある。このような事態を防止するためには、端面に存在する微細なクラックを取り除く必要があり、具体的には外周加工、穴あけ加工を行った後、端面の鏡面加工、表面を鏡面研磨等の研磨加工が必要になり、結果として、強化ガラスの製造コストが高騰する。
【０００７】
上記事情から、鏡面研磨以外の方法で、端面に存在するクラックを取り除くことが検討されており、例えばガラスの表面をエッチングすることにより、端面に存在するクラックの深さを浅くして、ガラス（強化ガラス）の機械的強度を高める方法が検討されている。しかし、強化ガラスの生産性を高めるために、過酷な条件でエッチングを行うと、ガラスの表面が粗くなり、携帯電話の表示部に要求される表面品位（表面粗さＲａで１ｎｍ以下）を達成し難くなる。一方、エッチングレートが低過ぎると、強化ガラスの生産性が低下してしまう。
【０００８】
そこで、本発明は、携帯電話の表示部に要求される表面品位を達成可能であると共に、エッチングレートを高めることが可能であり、しかも機械的強度が高い強化ガラスを創案することを技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者等は、種々の検討を行った結果、ガラス組成中の各成分の含有範囲を厳密に規制すると共に、強化処理前にガラスの表面をエッチングすることにより、上記技術的課題を解決できることを見出し、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は、表面に圧縮応力層を有する強化ガラスであって、ガラス組成として、モル％で、ＳｉＯ２  ４５〜７５％、Ａｌ２Ｏ３  ３〜１５％、Ｌｉ２Ｏ  ０〜１２％、Ｎａ２Ｏ  ０．３〜２０％、Ｋ２Ｏ  ０〜１０％、ＭｇＯ＋ＣａＯ  １〜１５％を含有し、モル比（Ａｌ２Ｏ３＋Ｎａ２Ｏ＋Ｐ２Ｏ５）／ＳｉＯ２が０．１〜１、モル比（Ｂ２Ｏ３＋Ｎａ２Ｏ）／ＳｉＯ２が０．１〜１、モル比Ｐ２Ｏ５／ＳｉＯ２が０〜１、モル比Ａｌ２Ｏ３／ＳｉＯ２が０．０１〜１、モル比Ｎａ２Ｏ／Ａｌ２Ｏ３が０．１〜５であると共に、強化処理前に表面の一部又は全部がエッチングされてなることを特徴とする。ここで、「ＭｇＯ＋ＣａＯ」は、ＭｇＯとＣａＯの合量を指す。「Ａｌ２Ｏ３＋Ｎａ２Ｏ＋Ｐ２Ｏ５」は、Ａｌ２Ｏ３、Ｎａ２Ｏ、及びＰ２Ｏ５の合量を指す。「Ｂ２Ｏ３＋Ｎａ２Ｏ」は、Ｂ２Ｏ３とＮａ２Ｏの合量を指す。
【００１０】
第二に、本発明の強化ガラスは、ガラス組成として、モル％で、ＳｉＯ２  ４５〜７５％、Ａｌ２Ｏ３  ４〜１３％、Ｂ２Ｏ３  ０〜３％、Ｌｉ２Ｏ  ０〜８％、Ｎａ２Ｏ  ５〜２０％、Ｋ２Ｏ  ０．１〜１０％、ＭｇＯ＋ＣａＯ  ３〜１３％を含有し、モル比（Ａｌ２Ｏ３＋Ｎａ２Ｏ＋Ｐ２Ｏ５）／ＳｉＯ２が０．１〜０．７、モル比（Ｂ２Ｏ３＋Ｎａ２Ｏ）／ＳｉＯ２が０．１〜０．７、モル比Ｐ２Ｏ５／ＳｉＯ２が０〜０．５、モル比Ａｌ２Ｏ３／ＳｉＯ２が０．０１〜０．７、モル比Ｎａ２Ｏ／Ａｌ２Ｏ３が０．５〜４であることが好ましい。
【００１１】
第三に、本発明の強化ガラスは、ガラス組成として、モル％で、ＳｉＯ２  ４５〜７５％、Ａｌ２Ｏ３  ５〜１２％、Ｂ２Ｏ３  ０〜１％、Ｌｉ２Ｏ  ０〜４％、Ｎａ２Ｏ  ８〜２０％、Ｋ２Ｏ  ０．５〜１０％、ＭｇＯ＋ＣａＯ  ５〜１３％を含有し、モル比（Ａｌ２Ｏ３＋Ｎａ２Ｏ＋Ｐ２Ｏ５）／ＳｉＯ２が０．１〜０．５、モル比（Ｂ２Ｏ３＋Ｎａ２Ｏ）／ＳｉＯ２が０．１〜０．５、モル比Ｐ２Ｏ５／ＳｉＯ２が０〜０．３、モル比Ａｌ２Ｏ３／ＳｉＯ２が０．０５〜０．５、モル比Ｎａ２Ｏ／Ａｌ２Ｏ３が１〜３であることが好ましい。
【００１２】
第四に、本発明の強化ガラスは、ガラス組成として、モル％で、ＳｉＯ２  ４５〜７５％、Ａｌ２Ｏ３  ５〜１１％、Ｂ２Ｏ３  ０〜１％、Ｌｉ２Ｏ  ０〜４％、Ｎａ２Ｏ  ９〜２０％、Ｋ２Ｏ  ０．５〜８％、ＭｇＯ  ０〜１２％、ＣａＯ  ０〜３％、ＭｇＯ＋ＣａＯ  ５〜１２％を含有し、モル比（Ａｌ２Ｏ３＋Ｎａ２Ｏ＋Ｐ２Ｏ５）／ＳｉＯ２が０．１〜０．５、モル比（Ｂ２Ｏ３＋Ｎａ２Ｏ）／ＳｉＯ２が０．１〜０．３、モル比Ｐ２Ｏ５／ＳｉＯ２が０〜０．２、モル比Ａｌ２Ｏ３／ＳｉＯ２が０．０５〜０．３、モル比Ｎａ２Ｏ／Ａｌ２Ｏ３が１〜３であることが好ましい。
【００１３】
第五に、本発明の強化ガラスは、ガラス組成として、モル％で、ＳｉＯ２  ５０〜７０％、Ａｌ２Ｏ３  ５〜１１％、Ｂ２Ｏ３  ０〜１％、Ｌｉ２Ｏ  ０〜２％、Ｎａ２Ｏ  １０〜１８％、Ｋ２Ｏ  １〜６％、ＭｇＯ  ０〜１２％、ＣａＯ  ０〜２．５％、ＭｇＯ＋ＣａＯ  ５〜１２％を含有し、モル比（Ａｌ２Ｏ３＋Ｎａ２Ｏ＋Ｐ２Ｏ５）／ＳｉＯ２が０．２〜０．５、モル比（Ｂ２Ｏ３＋Ｎａ２Ｏ）／ＳｉＯ２が０．１５〜０．２７、モル比Ｐ２Ｏ５／ＳｉＯ２が０〜０．１、モル比Ａｌ２Ｏ３／ＳｉＯ２が０．０７〜０．２、モル比Ｎａ２Ｏ／Ａｌ２Ｏ３が１〜２．３であることが好ましい。
【００１４】
第六に、本発明の強化ガラスは、表面の一部又は全部がＨＦ、ＨＣｌ、Ｈ２ＳＯ４、ＨＮＯ３、ＮＨ４Ｆ、ＮａＯＨ、ＮＨ４ＨＦ２の群から選ばれる一種または二種以上を含むエッチング液によりエッチングされてなることが好ましい。なお、これらの成分は、エッチング性能が良好である。
【００１５】
第七に、本発明の強化ガラスは、エッチングされた表面の表面粗さＲａが１ｎｍ以下であることが好ましい。ここで、「表面粗さＲａ」は、ＳＥＭＩ  Ｄ７−９４「ＦＰＤガラス基板の表面粗さの測定方法」に準拠した方法で測定した値を指す。また、「エッチングされた表面の表面粗さＲａ」とは、端面を除く、エッチングされた表面の表面粗さＲａを指す。
【００１６】
第八に、本発明の強化ガラスは、（端面の表面粗さＲａ）／（エッチングされた表面の表面粗さＲａ）の値が１〜５０００であることが好ましい。
【００１７】
第九に、本発明の強化ガラスは、圧縮応力層の圧縮応力値が２００ＭＰａ以上、且つ圧縮応力層の厚み（深さ）が１０μｍ以上であることが好ましい。ここで、「圧縮応力層の圧縮応力値」および「圧縮応力層の厚み」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。
【００１８】
第十に、本発明の強化ガラスは、液相温度が１２５０℃以下であることが好ましい。ここで、「液相温度」とは、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て、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。
【００１９】
第十一に、本発明の強化ガラスは、液相粘度が１０４．０ｄＰａ・ｓ以上であることが好ましい。ここで、「液相粘度」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を指す。
【００２０】
第十二に、本発明の強化ガラスは、１０４．０ｄＰａ・ｓにおける温度が１２８０℃以下であることが好ましい。ここで、「１０４．０ｄＰａ・ｓにおける温度」は、白金球引き上げ法で測定した値を指す。
【００２１】
第十三に、本発明の強化ガラスは、１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度が１６２０℃以下であることが好ましい。ここで、「１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度」は、白金球引き上げ法で測定した値を指す。
【００２２】
第十四に、本発明の強化ガラスは、密度が２．６ｇ／ｃｍ３以下であることが好ましい。ここで、「密度」とは、周知のアルキメデス法で測定可能である。
【００２３】
第十五に、本発明の強化ガラス板は、上記いずれかの強化ガラスからなることを特徴とする。
【００２４】
第十六に、本発明の強化ガラス板は、フロート法で成形されてなることが好ましい。
【００２５】
第十七に、本発明の強化ガラス板は、タッチパネルディスプレイに用いることが好ましい。
【００２６】
第十八に、本発明の強化ガラス板は、携帯電話のカバーガラスに用いることが好ましい。
【００２７】
第十九に、本発明の強化ガラス板は、太陽電池のカバーガラスに用いることが好ましい。
【００２８】
第二十に、本発明の強化ガラス板は、ディスプレイの保護部材に用いることが好ましい。
【００２９】
第二十一に、本発明の強化用ガラスは、ガラス組成として、モル％で、ＳｉＯ２  ４５〜７５％、Ａｌ２Ｏ３  ３〜１５％、Ｌｉ２Ｏ  ０〜１２％、Ｎａ２Ｏ  ０．３〜２０％、Ｋ２Ｏ  ０〜１０％、ＭｇＯ＋ＣａＯ  １〜１５％を含有し、モル比（Ａｌ２Ｏ３＋Ｎａ２Ｏ＋Ｐ２Ｏ５）／ＳｉＯ２が０．１〜１、モル比（Ｂ２Ｏ３＋Ｎａ２Ｏ）／ＳｉＯ２が０．１〜１、モル比Ｐ２Ｏ５／ＳｉＯ２が０〜１、モル比Ａｌ２Ｏ３／ＳｉＯ２が０．０１〜１、モル比Ｎａ２Ｏ／Ａｌ２Ｏ３が０．１〜５であると共に、表面の一部又は全部がエッチングされてなることを特徴とする。
【００３０】
第二十二に、本発明の強化用ガラスは、８０℃、１０質量％のＨＣｌ水溶液中で２４時間浸漬させた時の質量減が０．０５〜５０ｇ／ｃｍ２であることが好ましい。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の強化ガラスは、エッチング性能が適正であるため、短時間のエッチングで薄肉化と端面に存在するクラック除去を行いつつ、高い表面品位を確保することができる。更に、本発明の強化ガラスは、イオン交換性能が高いため、機械的強度が高く、また機械的強度のばらつきが小さい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施例２におけるラップ研磨後のガラス板について、２５℃、５質量％のＨＦ水溶液中で１０分間浸漬させた後の表面の観察像と粗さプロファイルである。
【図２】実施例２におけるラップ研磨後のガラス板について、２５℃、５質量％のＨＦ水溶液中で１０分間浸漬させた後の端面の観察像と粗さプロファイルである。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本発明の強化ガラスは、その表面に圧縮応力層を有する。表面に圧縮応力層を形成する方法として、物理強化法と化学強化法がある。本発明の強化ガラスは、化学強化法で作製されてなることが好ましい。
【００３４】
化学強化法は、ガラスの歪点以下の温度でイオン交換処理によりガラスの表面にイオン半径が大きいアルカリイオンを導入する方法である。化学強化法で圧縮応力層を形成すれば、ガラスの厚みが薄い場合でも、圧縮応力層を適正に形成できると共に、圧縮応力層を形成した後に、強化ガラスを切断しても、風冷強化法等の物理強化法のように、強化ガラスが容易に破壊しない。
【００３５】
本発明の強化ガラスは、強化処理前に表面（好ましくは、少なくともおもて面と裏面の全部）の一部又は全部がエッチングされてなる。このようにすれば、端面に存在するクラックの深さを浅くして、ガラスの機械的強度を高めることが可能になる。
【００３６】
本発明の強化ガラスにおいて、上記のように各成分の含有範囲を限定した理由を下記に示す。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。
【００３７】
ＳｉＯ２は、ガラスのネットワークを形成する成分であり、その含有量は４５〜７５％であり、好ましくは５０〜７０％、５５〜６８％、５５〜６７％、特に５８〜６６％である。ＳｉＯ２の含有量が少な過ぎると、ガラス化し難くなり、また熱膨張係数が高くなり過ぎて、耐熱衝撃性が低下し易くなり、更にはＨＣｌ等の酸によるエッチングレートが高くなり過ぎて、所望の表面品位を得難くなる。一方、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、周辺材料の熱膨張係数に整合させ難くなり、更にはエッチングレートが低くなるため、所望の厚みまで薄肉化することが困難になり、結果として強化ガラスの生産性が低下し易くなる。
【００３８】
Ａｌ２Ｏ３は、イオン交換性能を高める成分であり、また歪点やヤング率を高める成分であり、その含有量は３〜１５％である。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の好適な下限範囲は４％以上、５％以上、５．５％以上、７％以上、８％以上、特に９％以上である。一方、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、フロート法やオーバーフローダウンドロー法等でガラス板を成形し難くなる。また熱膨張係数が低くなり過ぎて、周辺材料の熱膨張係数に整合させ難くなり、更には高温粘性が高くなり、溶融性が低下し易くなる。またＨＣｌ等の酸によるエッチングレートが高くなり過ぎて、所望の表面品位を得難くなる。よって、Ａｌ２Ｏ３の好適な上限範囲は１３％以下、１２％以下、１１％以下、特に９％以下である。
【００３９】
Ｂ２Ｏ３は、高温粘度や密度を低下させると共に、ガラスを安定化させて結晶を析出させ難くし、また液相温度を低下させる成分である。しかし、Ｂ２Ｏ３の含有量が多過ぎると、イオン交換によって、ヤケと呼ばれるガラス表面の着色が発生したり、耐水性が低下したり、圧縮応力層の圧縮応力値が低下したり、圧縮応力層の厚みが小さくなったり、ＨＣｌ等の酸によるエッチングレートが高くなり過ぎて、所望の表面品位を得難くなる。よって、Ｂ２Ｏ３の含有量は０〜１２％であり、好ましくは０〜５％、０〜３％、０〜１．５％、０〜１％、０〜０．９％、０〜０．５％、特に０〜０．１％である。
【００４０】
Ｌｉ２Ｏは、イオン交換成分であり、また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と共に、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高める効果が大きいが、Ｎａ２Ｏを５％以上含むガラス系において、Ｌｉ２Ｏの含有量が極端に多くなると、かえって圧縮応力値が低下する傾向がある。また、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ことに加えて、熱膨張係数が高くなり過ぎて、耐熱衝撃性が低下したり、周辺材料の熱膨張係数に整合させ難くなる。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低下する場合がある。よって、Ｌｉ２Ｏの含有量は０〜１２％であり、好ましくは０〜８％、０〜４％、０〜２％、０〜１％、０〜０．５％、０〜０．３％、特に０〜０．１％である。
【００４１】
Ｎａ２Ｏは、イオン交換成分であり、また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０．３〜２０％である。Ｎａ２Ｏの含有量が少な過ぎると、溶融性が低下したり、熱膨張係数が低下したり、イオン交換性能が低下し易くなる。またエッチングレートが低くなるため、所望の厚みまで薄肉化することが困難になり、結果として強化ガラスの生産性が低下し易くなる。よって、Ｎａ２Ｏを添加する場合、Ｎａ２Ｏの好適な下限範囲は５％以上、８％以上、９％以上、１０％以上、１１％以上、特に１２％以上である。一方、Ｎａ２Ｏの含有量が多過ぎると、熱膨張係数が高くなり過ぎて、耐熱衝撃性が低下したり、周辺材料の熱膨張係数に整合させ難くなる。また歪点が低下し過ぎたり、ガラス組成の成分バランスを欠き、かえって耐失透性が低下する場合がある。更に、ＨＣｌ等の酸によるエッチングレートが高くなり過ぎて、所望の表面品位を得難くなる。よって、Ｎａ２Ｏの好適な上限範囲は１９％以下、１８％以下、１７％以下、特に１６％以下である。
【００４２】
Ｋ２Ｏは、イオン交換を促進する成分であり、アルカリ金属酸化物の中では圧縮応力層の厚みを大きくし易い成分である。また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。更には、耐失透性を改善する成分でもある。Ｋ２Ｏの含有量は０〜１０％である。Ｋ２Ｏの含有量が多過ぎると、熱膨張係数が高くなり過ぎて、耐熱衝撃性が低下したり、周辺材料の熱膨張係数に整合させ難くなる。また歪点が低下し過ぎたり、ガラス組成の成分バランスを欠き、かえって耐失透性が低下する傾向がある。よって、Ｋ２Ｏの好適な上限範囲は８％以下、７％以下、６％以下、特に５％以下である。なお、ガラス組成中にＫ２Ｏを添加する場合、Ｋ２Ｏの好適な下限範囲は０．１％以上、０．５％以上、１％以上、１．５％以上、２％以上、特に２．５％以上である。
【００４３】
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大きい成分である。しかし、ＭｇＯの含有量が多過ぎると、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る傾向がある。よって、ＭｇＯの好適な上限範囲は１２％以下、１０％以下、８％以下、特に７％以下である。なお、ガラス組成中にＭｇＯを添加する場合、ＭｇＯの好適な下限範囲は０．１％以上、０．５％以上、１％以上、２％以上、特に３％以上である。
【００４４】
ＣａＯは、他の成分と比較して、耐失透性の低下を伴うことなく、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効果が大きい。ＣａＯの含有量は０〜１０％が好ましい。しかし、ＣａＯの含有量が多過ぎると、密度や熱膨張係数が高くなり、またガラス組成の成分バランスを欠いて、かえってガラスが失透し易くなったり、イオン交換性能が低下し易くなる。また分相が生じ易くなる傾向がある。よって、ＣａＯの好適な含有量は０〜５％、０〜３％、特に０〜２．５％である。
【００４５】
Ｐ２Ｏ５は、イオン交換性能を高める成分であり、特に圧縮応力層の厚みを大きくする成分である。しかし、Ｐ２Ｏ５の含有量が多過ぎると、ガラスが分相したり、ＨＣｌ等の酸によるエッチングレートが高くなり過ぎて、所望の表面品位を得難くなる。よって、Ｐ２Ｏ５の好適な上限範囲は１０％以下、５％以下、特に３％以下である。なお、ガラス組成中にＰ２Ｏ５を添加する場合、Ｐ２Ｏ５の好適な下限範囲は０．０１％以上、０．１％以上、０．５％以上、特に１％以上である。
【００４６】
ＭｇＯ＋ＣａＯの含有量は１〜１５％である。ＭｇＯ＋ＣａＯの含有量が少な過ぎると、所望のイオン交換性能を得難くなることに加えて、高温粘性が高くなって、溶解性が低下し易くなる。一方、ＭｇＯ＋ＣａＯの含有量が多過ぎると、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。よって、ＭｇＯ＋ＣａＯの好適な含有範囲は３〜１３％、５〜１３％、５〜１２％、特に５〜１１％である。
【００４７】
Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの好適な含有量は５〜２５％、８〜２２％、１２〜２０％、特に１６．５〜２０％である。Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ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。一方、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ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、耐熱衝撃性が低下したり、周辺材料の熱膨張係数に整合させ難くなる。また歪点が低下し過ぎて、高い圧縮応力値が得られ難くなる場合がある。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。なお、「Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ」は、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、及びＫ２Ｏの合量である。
【００４８】
本発明の強化ガラスにおいて、モル比（Ａｌ２Ｏ３＋Ｎａ２Ｏ＋Ｐ２Ｏ５）／ＳｉＯ２は０．１〜１である。モル比（Ａｌ２Ｏ３＋Ｎａ２Ｏ＋Ｐ２Ｏ５）／ＳｉＯ２が小さ過ぎると、エッチングレートが低くなるため、所望の厚みまで薄肉化することが困難になり、結果として強化ガラスの生産性が低下し易くなる。またイオン交換性能が低下し易くなる。一方、モル比（Ａｌ２Ｏ３＋Ｎａ２Ｏ＋Ｐ２Ｏ５）／ＳｉＯ２が大き過ぎると、ＨＣｌ等の酸によるエッチングレートが高くなり過ぎて、所望の表面品位を得難くなったり、耐失透性が低下して、高い液相粘度を確保し難くなる。よって、モル比（Ａｌ２Ｏ３＋Ｎａ２Ｏ＋Ｐ２Ｏ５）／ＳｉＯ２の好適な下限範囲は０．１５以上、０．２以上、特に０．２５以上であり、好適な上限範囲は０．７以下、０．５以下、特に０．４以下である。
【００４９】
本発明の強化ガラスにおいて、モル比（Ｂ２Ｏ３＋Ｎａ２Ｏ）／ＳｉＯ２は０．１〜１である。モル比（Ｂ２Ｏ３＋Ｎａ２Ｏ）／ＳｉＯ２が小さ過ぎると、エッチングレートが低くなるため、所望の厚みまで薄肉化することが困難になり、結果として強化ガラスの生産性が低下し易くなる。また高温粘性が高くなるため、溶融性が低下して、泡品位が低下し易くなる。一方、モル比（Ｂ２Ｏ３＋Ｎａ２Ｏ）／ＳｉＯ２が大き過ぎると、ＨＣｌ等の酸によるエッチングレートが高くなり過ぎて、所望の表面品位を得難くなったり、耐失透性が低下して、高い液相粘度を確保し難くなる。よって、モル比（Ｂ２Ｏ３＋Ｎａ２Ｏ）／ＳｉＯ２の好適な下限範囲は０．１５以上、０．２以上、特に０．２３以上であり、好適な上限範囲は０．７以下、０．５以下、０．４以下、０．３以下、特に０．２７以下である。
【００５０】
本発明の強化ガラスにおいて、モル比Ｐ２Ｏ５／ＳｉＯ２は０〜１である。モル比Ｐ２Ｏ５／ＳｉＯ２が大きいと、圧縮応力層の厚みが大きくなる傾向にあるが、その値が大き過ぎると、ＨＣｌ等の酸によるエッチングレートが高くなり過ぎて、所望の表面品位を得難くなる。よって、モル比Ｐ２Ｏ５／ＳｉＯ２の好適な範囲は０〜０．５、０〜０．３、０〜０．２、特に０〜０．１である。
【００５１】
本発明の強化ガラスにおいて、モル比Ａｌ２Ｏ３／ＳｉＯ２は０．０１〜１である。モル比Ａｌ２Ｏ３／ＳｉＯ２が大きくなると、歪点やヤング率が高くなったり、イオン交換性能を高めることが可能になるが、この値が大き過ぎると、ガラスに失透結晶が析出し易くなって、高い液相粘度を確保し難くなったり、高温粘性が高くなって、溶融性が低下し易くなったり、ＨＣｌ等の酸によるエッチングレートが高くなり過ぎて、所望の表面品位を得難くなる。よって、モル比Ａｌ２Ｏ３／ＳｉＯ２の好適な範囲は０．０１〜０．７、０．０１〜０．５、０．０５〜０．３、特に０．０７〜０．２である。
【００５２】
本発明の強化ガラスにおいて、モル比Ｎａ２Ｏ／Ａｌ２Ｏ３は０．１〜５である。モル比Ｎａ２Ｏ／Ａｌ２Ｏ３が小さ過ぎると、耐失透性が低下し易くなり、また溶解性が低下し易くなる。一方、モル比Ｎａ２Ｏ／Ａｌ２Ｏ３が大き過ぎると、熱膨張係数が高くなり過ぎたり、高温粘性が低くなり過ぎて、高い液相粘度を確保し難くなる。よって、モル比Ｎａ２Ｏ／Ａｌ２Ｏ３の好適な範囲は０．５〜４、１〜３、特に１．２〜２．３である。
【００５３】
上記成分以外にも、例えば以下の成分を添加してもよい。
【００５４】
ＳｒＯは、耐失透性の低下を伴うことなく、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の含有量が多過ぎると、密度や熱膨張係数が高くなったり、イオン交換性能が低下したり、ガラス組成の成分バランスを欠いて、かえってガラスが失透し易くなる。ＳｒＯの好適な含有範囲は０〜５％、０〜３％、０〜１％、特に０〜０．１％である。
【００５５】
ＢａＯは、耐失透性の低下を伴うことなく、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。ＢａＯの含有量が多過ぎると、密度や熱膨張係数が高くなったり、イオン交換性能が低下したり、ガラス組成の成分バランスを欠いて、かえってガラスが失透し易くなる。ＢａＯの好適な含有範囲は０〜５％、０〜３％、０〜１％、特に０〜０．１％である。
【００５６】
ＴｉＯ２は、イオン交換性能を高める成分であり、また高温粘度を低下させる成分であるが、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０〜３％、０〜１％、０〜０．８％、０〜０．５％、特に０〜０．１％が好ましい。
【００５７】
ＺｒＯ２は、イオン交換性能を顕著に高める成分であると共に、液相粘度付近の粘性や歪点を高める成分であるが、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り、また密度が高くなり過ぎる虞がある。よって、ＺｒＯ２の好適な上限範囲は１０％以下、８％以下、６％以下、４％以下、特に３％以下である。なお、イオン交換性能を高めたい場合、ガラス組成中にＺｒＯ２を添加することが好ましく、その場合、ＺｒＯ２の好適な下限範囲は０．０１％以上、０．１％以上、０．５％以上、１％以上、特に２％以上である。
【００５８】
ＺｎＯは、イオン交換性能を高める成分であり、特に圧縮応力値を高める効果が大きい成分である。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の含有量が多過ぎると、ガラスが分相したり、耐失透性が低下したり、密度が高くなったり、圧縮応力層の厚みが小さくなる傾向がある。よって、ＺｎＯの含有量は０〜６％、０〜５％、０〜３％、０〜１％、特に０〜０．５％が好ましい。
【００５９】
清澄剤として、Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、ＣｅＯ２、ＳｎＯ２、Ｆ、Ｃｌ、ＳＯ３の群（好ましくはＳｎＯ２、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。ＳｎＯ２＋ＳＯ３＋Ｃｌの含有量は０〜１％、１００〜３０００ｐｐｍ、３００〜２５００ｐｐｍ、特に５００〜２５００ｐｐｍが好ましい。なお、ＳｎＯ２＋ＳＯ３＋Ｃｌの含有量が１００ｐｐｍより少ないと、清澄効果を享受し難くなる。ここで、「ＳｎＯ２＋ＳＯ３＋Ｃｌ」は、ＳｎＯ２、ＳＯ３、及びＣｌの合量を指す。
【００６０】
環境的観点から、Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、Ｆの使用は極力控えることが好ましく、実質的に含有しないことが好ましい。ここで、「実質的にＡｓ２Ｏ３を含有しない」とは、ガラス成分として積極的にＡｓ２Ｏ３を添加しないものの、不純物として混入する場合を許容する趣旨であり、具体的には、Ａｓ２Ｏ３の含有量が５００ｐｐｍ（質量）未満であることを指す。「実質的にＳｂ２Ｏ３を含有しない」とは、ガラス成分として積極的にＳｂ２Ｏ３を添加しないものの、不純物として混入する場合を許容する趣旨であり、具体的には、Ｓｂ２Ｏ３の含有量が５００ｐｐｍ（質量）未満であることを指す。「実質的にＦを含有しない」とは、ガラス成分として積極的にＦを添加しないものの、不純物として混入する場合を許容する趣旨であり、具体的には、Ｆの含有量が５００ｐｐｍ（質量）未満であることを指す。
【００６１】
Ｆｅ２Ｏ３の含有量は５００ｐｐｍ未満、４００ｐｐｍ未満、３００ｐｐｍ未満、２００ｐｐｍ未満、特に１５０ｐｐｍ未満が好ましい。このようにすれば、板厚１ｍｍにおけるガラスの透過率（４００ｎｍ〜７７０ｎｍ）が向上し易くなる（例えば９０％以上）。
【００６２】
Ｎｂ２Ｏ５や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、原料自体のコストが高く、また多量に添加すると、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３％以下、２％以下、１％以下、０．５％以下、特に０．１％以下が好ましい。
【００６３】
ガラスを強く着色させるような遷移金属元素（Ｃｏ、Ｎｉ等）は、ガラスの透過率を低下させる虞がある。特に、タッチパネルディスプレイに用いる場合、遷移金属元素の含有量が多過ぎると、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が０．５％以下、０．１％以下、特に０．０５％以下になるように、ガラス原料（カレットを含む）を選択することが好ましい。
【００６４】
環境面の配慮から、実質的にＰｂＯ、Ｂｉ２Ｏ３を含有しないことが好ましい。ここで、「実質的にＰｂＯを含有しない」とは、ガラス成分として積極的にＰｂＯを添加しないものの、不純物として混入する場合を許容する趣旨であり、具体的には、ＰｂＯの含有量が５００ｐｐｍ（質量）未満であることを指す。「実質的にＢｉ２Ｏ３を含有しない」とは、ガラス成分として積極的にＢｉ２Ｏ３を添加しないものの、不純物として混入する場合を許容する趣旨であり、具体的には、Ｂｉ２Ｏ３の含有量が５００ｐｐｍ（質量）未満であることを指す。
【００６５】
本発明の強化ガラスにおいて、各成分の好適な含有範囲を適宜選択して、好適なガラス組成範囲を構築することが可能である。その中でも特に好適なガラス組成範囲は、モル％で、ＳｉＯ２  ５０〜７０％、Ａｌ２Ｏ３  ５．５〜９％、Ｂ２Ｏ３  ０〜０．１％、Ｌｉ２Ｏ  ０〜０．５％、Ｎａ２Ｏ  １２〜１７％、Ｋ２Ｏ  ２〜５％、ＭｇＯ  ０〜１２％、ＣａＯ  ０〜２．５％、ＭｇＯ＋ＣａＯ  ５〜１１％を含有し、モル比（Ａｌ２Ｏ３＋Ｎａ２Ｏ＋Ｐ２Ｏ５）／ＳｉＯ２が０．２５〜０．５、モル比（Ｂ２Ｏ３＋Ｎａ２Ｏ）／ＳｉＯ２が０．１５〜０．２７、モル比Ｐ２Ｏ５／ＳｉＯ２が０〜０．１、モル比Ａｌ２Ｏ３／ＳｉＯ２が０．０７〜０．２、モル比Ｎａ２Ｏ／Ａｌ２Ｏ３が１．２〜２．３である。
【００６６】
本発明の強化ガラスは、表面に圧縮応力層を有している。圧縮応力層の圧縮応力値は、好ましくは３００ＭＰａ以上、４００ＭＰａ以上、５００ＭＰａ以上、６００ＭＰａ以上、７００ＭＰａ以上、特に８００ＭＰａ以上である。圧縮応力値が大きい程、強化ガラスの機械的強度が高くなる。一方、表面に極端に大きな圧縮応力が形成されると、表面にマイクロクラックが発生して、かえって強化ガラスの機械的強度が低下する虞がある。また、強化ガラスに内在する引っ張り応力が極端に高くなる虞がある。このため、圧縮応力層の圧縮応力値は１５００ＭＰａ以下が好ましい。なお、ガラス組成中の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、圧縮応力値が大きくなる傾向がある。また、イオン交換時間を短くしたり、イオン交換溶液の温度を下げれば、圧縮応力値が大きくなる傾向がある。
【００６７】
圧縮応力層の厚みは、好ましくは１０μｍ以上、２５μｍ以上、５０μｍ以上、６０μｍ以上、特に７０μｍ以上である。圧縮応力層の厚みが大きい程、強化ガラスに深い傷が付いても、強化ガラスが割れ難くなると共に、機械的強度のばらつきが小さくなる。一方、圧縮応力層の厚みが大きい程、強化ガラスを切断し難くなる。このため、圧縮応力層の厚みは５００μｍ以下、２００μｍ以下、１５０μｍ以下、特に９０μｍ以下が好ましい。なお、ガラス組成中の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、圧縮応力層の厚みが大きくなる傾向がある。また、イオン交換時間を長くしたり、イオン交換溶液の温度を上げれば、圧縮応力層の厚みが大きくなる傾向がある。
【００６８】
本発明の強化ガラスにおいて、密度は２．６ｇ／ｃｍ３以下、特に２．５５ｇ／ｃｍ３以下が好ましい。密度が小さい程、強化ガラスを軽量化することができる。なお、ガラス組成中のＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５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、密度が低下し易くなる。
【００６９】
本発明の強化ガラスにおいて、３０〜３８０℃の温度範囲における熱膨張係数は８０〜１２０×１０−７／℃、８５〜１１０×１０−７／℃、９０〜１１０×１０−７／℃、特に９０〜１０５×１０−７／℃が好ましい。熱膨張係数を上記範囲に規制すれば、金属、有機系接着剤等の部材の熱膨張係数に整合し易くなり、金属、有機系接着剤等の部材の剥離を防止し易くなる。ここで、「３０〜３８０℃の温度範囲における熱膨張係数」は、ディラトメーターを用いて、平均熱膨張係数を測定した値を指す。なお、ガラス組成中の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すれば、熱膨張係数が高くなり易く、逆に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、熱膨張係数が低下し易くなる。
【００７０】
本発明の強化ガラスにおいて、歪点は５００℃以上、５２０℃以上、特に５３０℃以上が好ましい。歪点が高い程、耐熱性が向上し、強化ガラスを熱処理する場合、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ため、圧縮応力値を維持し易くなる。なお、ガラス組成中の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、歪点が高くなり易い。
【００７１】
本発明の強化ガラスにおいて、１０４．０ｄＰａ・ｓにおける温度は１２８０℃以下、１２３０℃以下、１２００℃以下、１１８０℃以下、特に１１６０℃以下が好ましい。１０４．０ｄＰａ・ｓにおける温度が低い程、成形設備への負担が軽減されて、成形設備が長寿命化し、結果として、強化ガラスの製造コストを低廉化し易くなる。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、１０４．０ｄＰａ・ｓにおける温度が低下し易くなる。
【００７２】
本発明の強化ガラスにおいて、１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度は１６２０℃以下、１５５０℃以下、１５３０℃以下、１５００℃以下、特に１４５０℃以下が好ましい。１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度が低い程、低温溶融が可能になり、溶融窯等のガラス製造設備への負担が軽減されると共に、泡品位を高め易くなる。すなわち、１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度が低い程、強化ガラスの製造コストを低廉化し易くなる。なお、１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度は、溶融温度に相当する。また、ガラス組成中の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、１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度が低下し易くなる。
【００７３】
本発明の強化ガラスにおいて、液相温度は１２００℃以下、１１５０℃以下、１１００℃以下、１０５０以下、１０００℃以下、９５０℃以下、９００℃以下、特に８８０℃以下が好ましい。なお、液相温度が低い程、耐失透性や成形性が向上する。また、ガラス組成中のＮａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｂ２Ｏ３の含有量を増加させたり、Ａｌ２Ｏ３、Ｌｉ２Ｏ、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２の含有量を低減すれば、液相温度が低下し易くなる。
【００７４】
本発明の強化ガラスにおいて、液相粘度は１０４．０ｄＰａ・ｓ以上、１０４．４ｄＰａ・ｓ以上、１０４．８ｄＰａ・ｓ以上、１０５．０ｄＰａ・ｓ以上、１０５．４ｄＰａ・ｓ以上、１０５．６ｄＰａ・ｓ以上、１０６．０ｄＰａ・ｓ以上、１０６．２ｄＰａ・ｓ以上、特に１０６．３ｄＰａ・ｓ以上が好ましい。なお、液相粘度が高い程、耐失透性や成形性が向上する。また、ガラス組成中のＮａ２Ｏ、Ｋ２Ｏの含有量を増加させたり、Ａｌ２Ｏ３、Ｌｉ２Ｏ、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２の含有量を低減すれば、液相粘度が高くなり易い。
【００７５】
本発明の強化ガラスにおいて、表面（端面を除く）の表面粗さＲａは１ｎｍ以下、０．５ｎｍ以下、０．３ｎｍ以下、特に０．２ｎｍ以下が好ましい。表面の表面粗さＲａが大き過ぎると、強化ガラスの外観品位が低下するだけでなく、機械的強度が低下する虞がある。
【００７６】
本発明の強化ガラスにおいて、エッチングされた表面の表面粗さＲａは１ｎｍ以下、０．５ｎｍ以下、０．３ｎｍ以下、特に０．２ｎｍ以下が好ましい。エッチングされた表面の表面粗さＲａが大き過ぎると、強化ガラスの外観品位が低下するだけでなく、機械的強度が低下する虞がある。
【００７７】
本発明の強化ガラスにおいて、（端面の表面粗さＲａ）／（エッチングされた表面の表面粗さＲａ）の値が１〜５０００、１〜１０００、１〜５００、１〜３００、１〜１００、１〜５０、特に１〜１０が好ましい。この値が大き過ぎると、端面強度が低下する傾向がある。
【００７８】
本発明の強化ガラス板は、本発明の強化ガラスからなることを特徴とする。よって、本発明の強化ガラス板の技術的特徴及び好適な範囲は、本発明の強化ガラスの技術的特徴と同様になる。ここでは、便宜上、その記載を省略する。
【００７９】
本発明の強化ガラス板において、板厚は３．０ｍｍ以下、２．０ｍｍ以下、１．５ｍｍ以下、１．３ｍｍ以下、１．１ｍｍ以下、１．０ｍｍ以下、０．８ｍｍ以下、特に０．７ｍｍ以下が好ましい。一方、板厚が薄過ぎると、所望の機械的強度を得難くなる。よって、板厚は０．１ｍｍ以上、０．２ｍｍ以上、０．３ｍｍ以上、特に０．４ｍｍ以上が好ましい。
【００８０】
本発明の強化用ガラスは、ガラス組成として、モル％で、ＳｉＯ２  ４５〜７５％、Ａｌ２Ｏ３  ３〜１５％、Ｌｉ２Ｏ  ０〜１２％、Ｎａ２Ｏ  ０．３〜２０％、Ｋ２Ｏ  ０〜１０％、ＭｇＯ＋ＣａＯ  １〜１５％を含有し、モル比（Ａｌ２Ｏ３＋Ｎａ２Ｏ＋Ｐ２Ｏ５）／ＳｉＯ２が０．１〜１、モル比（Ｂ２Ｏ３＋Ｎａ２Ｏ）／ＳｉＯ２が０．１〜１、モル比Ｐ２Ｏ５／ＳｉＯ２が０〜１、モル比Ａｌ２Ｏ３／ＳｉＯ２が０．０１〜１、モル比Ｎａ２Ｏ／Ａｌ２Ｏ３が０．１〜５であると共に、表面の一部又は全部がエッチングされてなることを特徴とする。本発明の強化用ガラスの技術的特徴は、本発明の強化ガラス、強化ガラス板の技術的特徴と同様になる。ここでは、便宜上、その記載を省略する。
【００８１】
本発明の強化用ガラスは、４３０℃のＫＮＯ３溶融塩中でイオン交換処理した場合、表面の圧縮応力層の圧縮応力値が３００ＭＰａ以上、且つ圧縮応力層の厚みが１０μｍ以上になることが好ましく、また表面の圧縮応力が６００ＭＰａ以上、且つ圧縮応力層の厚みが４０μｍ以上になることが好ましく、さらに表面の圧縮応力が８００ＭＰａ以上、且つ圧縮応力層の厚みが６０μｍ以上になることが好ましい。
【００８２】
イオン交換処理の際、ＫＮＯ３溶融塩の温度は４００〜５５０℃が好ましく、イオン交換時間は２〜１０時間、特に４〜８時間が好ましい。このようにすれば、圧縮応力層を適正に形成し易くなる。なお、本発明の強化用ガラスは、上記のガラス組成を有するため、ＫＮＯ３溶融塩とＮａＮＯ３溶融塩の混合物等を使用しなくても、圧縮応力層の圧縮応力値や厚みを大きくすることが可能になる。
【００８３】
本発明の強化用ガラスにおいて、８０℃、１０質量％のＨＣｌ水溶液中で２４時間浸漬させた時の質量減が０．０５〜５０ｇ／ｃｍ２であることが好ましい。この値が０．０５ｇ／ｃｍ２未満になると、エッチングレートが低くなるため、所望の厚みまで薄肉化することが困難になり、結果として強化ガラスの生産性が低下し易くなる。一方、この値が５０ｇ／ｃｍ２を超えると、ＨＣｌ等の酸によるエッチングレートが高くなり過ぎて、所望の表面品位を得難くなる。なお、質量減の好適な下限範囲は０．１ｇ／ｃｍ２以上、特に０．２ｇ／ｃｍ２以上であり、また好適な上限範囲は４５ｇ／ｃｍ２以下、２０ｇ／ｃｍ２以下、１０ｇ／ｃｍ２以下、５ｇ／ｃｍ２以下、２ｇ／ｃｍ２以下、特に１ｇ／ｃｍ２以下である。
【００８４】
本発明の強化用ガラスにおいて、２５℃、５質量％のＨＦ水溶液中で１０分間処理した時、エッチングされた表面の表面粗さＲａが１ｎｍ以下、０．５ｎｍ以下、０．３ｎｍ以下、特に０．２ｎｍ以下になることが好ましい。エッチングされた表面の表面粗さＲａが大き過ぎると、強化ガラスの外観品位が低下するだけでなく、機械的強度が低下する虞がある。
【００８５】
本発明の強化用ガラスにおいて、２５℃、５質量％のＨＦ水溶液中で１０分間浸漬させた時、（端面の表面粗さＲａ）／（エッチングされた表面の表面粗さＲａ）の値が１〜５０００、１〜１０００、１〜５００、１〜３００、１〜１００、１〜５０、特に１〜１０になることが好ましい。この値が大き過ぎると、端面強度が低下する傾向がある。
【００８６】
以下のようにして、本発明の強化用ガラス、強化ガラス、及び強化ガラス板を作製することができる。
【００８７】
まず上記のガラス組成になるように調合したガラス原料を連続溶融炉に投入して、１５００〜１６００℃で加熱溶融し、清澄した後、成形装置に供給した上で板状等に成形し、徐冷することにより、板状等のガラスを作製することができる。
【００８８】
板状に成形する方法として、フロート法を採用することが好ましい。フロート法は、安価で大量にガラス板を作製できると共に、大型のガラス板も容易に作製できる方法である。
【００８９】
フロート法以外にも、種々の成形方法を採用することができる。例えば、オーバーフローダウンドロー法、ダウンドロー法（スロットダウン法、リドロー法等）、ロールアウト法、プレス法等の成形方法を採用することができる。
【００９０】
次に、成形後のガラスの表面の一部又は全部に対して、強化処理前にエッチングを行う。エッチングを行うと、研磨等を行わなくても、ガラスを薄肉化することができ、端面を同時にエッチングすれば、端面に存在するクラックを取り除くこともできる。エッチング液として、ＨＦ、ＨＣｌ、Ｈ２ＳＯ４、ＨＮＯ３、ＮＨ４Ｆ、ＮａＯＨ、ＮＨ４ＨＦ２の群から選ばれる一種または二種以上、特にＨＣｌ、ＨＦ、ＨＮＯ３の群から選ばれる一種または二種以上を含むエッチング液を用いることが好ましい。エッチング液は、１〜２０質量％、２〜１０質量％、特に３〜８質量％のエッチング水溶液が好ましい。エッチング液の使用温度は、ＨＦを用いる場合を除き、２０〜５０℃、２０〜４０℃、２０〜３０℃が好ましい。エッチングの時間は１〜２０分、２〜１５分、特に３〜１０分が好ましい。
【００９１】
次に、得られたガラスを強化処理することにより、強化ガラスを作製することができる。強化ガラスを所定寸法に切断する時期は、強化処理の前でもよいが、強化処理の後に行う方がコスト面から有利である。
【００９２】
強化処理として、イオン交換処理が好ましい。イオン交換処理の条件は、特に限定されず、ガラスの粘度特性、用途、厚み、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。例えば、イオン交換処理は、４００〜５５０℃のＫＮＯ３溶融塩中に、ガラスを１〜８時間浸漬することで行うことができる。特に、ＫＮＯ３溶融塩中のＫイオンをガラス中のＮａ成分とイオン交換すると、ガラスの表面に圧縮応力層を効率良く形成することが可能になる。
【実施例１】
【００９３】
以下、実施例に基づいて、本発明を説明する。なお、以下の実施例は、単なる例示である。本発明は、以下の実施例に何ら限定されない。
【００９４】
表１〜３は、本発明の実施例（試料Ｎｏ．１〜２１）を示している。なお、表中の「未」は、未測定を意味している。
【００９５】
【表１】
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【００９６】
【表２】
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【００９７】
【表３】
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【００９８】
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になるように、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、得られた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。得られたガラス板について、種々の特性を評価した。
【００９９】
密度ρは、周知のアルキメデス法によって測定した値である。
【０１００】
熱膨張係数αは、ディラトメーターを用いて、３０〜３８０℃の温度範囲における平均熱膨張係数を測定した値である。
【０１０１】
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。
【０１０２】
軟化点Ｔｓは、ＡＳＴＭ  Ｃ３３８の方法に基づいて測定した値である。
【０１０３】
高温粘度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。
【０１０４】
液相温度ＴＬは、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た後、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。
【０１０５】
液相粘度ｌｏｇ１０ηＴＬ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。
【０１０６】
次のようにしてＨＣｌ水溶液による質量減を評価した。まず各試料を２０ｍｍ×５０ｍｍ×１ｍｍの短冊状に加工した後、イソプロピルアルコールで表面を十分に洗浄した。次に、各試料を乾燥させた後、質量を測定した。また、１０質量％のＨＣｌ水溶液を１００ｍｌ調整し、これをテフロンボトル内に入れた後、温度を８０℃に設定した。続いて、各試料を１０質量％のＨＣｌ水溶液中で２４時間浸漬させて、試料の表面全体（端面を含む）をエッチングした。最後に、エッチングした後の各試料の質量を測定した後、質量減を表面積で割ることにより単位面積当たりの質量減を算出した。
【０１０７】
表１〜３から明らかなように、試料Ｎｏ．１〜２１は、密度が２．５４ｇ／ｃｍ３以下、熱膨張係数が９３〜１１０×１０−７／℃であり、強化ガラスの素材、つまり強化用ガラスとして好適であった。また液相粘度が１０４．３ｄＰａ・ｓ以上であるため、板状に成形可能であり、また１０４．０ｄＰａ・ｓにおける温度が１２８０℃以下であるため、成形設備の負担が軽く、しかも１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度が１６１２℃以下であるため、生産性が高く、安価に大量のガラス板を作製できるものと考えられる。なお、強化処理の前後で、ガラスの表層におけるガラス組成が微視的に異なるものの、ガラス全体として見た場合は、ガラス組成が実質的に相違しない。
【０１０８】
次に、各試料の両表面に光学研磨を施した後、４４０℃のＫＮＯ３溶融塩中に６時間浸漬することにより、イオン交換処理を行った。イオン交換処理後に各試料の表面を洗浄した。続いて、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層の圧縮応力値ＣＳと厚みＤＯＬを算出した。算出に当たり、各試料の屈折率を１．５２、光学弾性定数を２８［（ｎｍ／ｃｍ）／ＭＰａ］とした。
【０１０９】
表１〜３から明らかなように、試料Ｎｏ．１〜２１は、ＫＮＯ３溶融塩でイオン交換処理を行ったところ、ＣＳが７４１ＭＰａ以上、ＤＯＬが４４μｍ以上であった。
【実施例２】
【０１１０】
試料Ｎｏ．２１に記載のガラスについて、板厚が１．０ｍｍとなるように、フロート法で板状に成形した。なお、ガラス板の表面（おもて面）の表面粗さＲａは０．０００２μｍであり、裏面のＲａは０．００９μｍであった。次に、ガラス板の表面が鏡面になるように、両表面（端面を除く）をそれぞれ研磨した。研磨後の表面の表面粗さＲａは０．０００２μｍであった。研磨後のガラス板を５０ｍｍ×１００ｍｍの寸法に切り出した後、その端面を＃６００のＡｌ２Ｏ３でラップ研磨した。ラップ研磨後のガラス板について、２５℃、５質量％のＨＦ水溶液中に１０分間浸漬させた後、表面（端面を除く）の表面粗さＲａと端面の表面粗さＲａを測定した。参考のため、ラップ研磨後のガラス板について、２５℃、５質量％のＨＦ水溶液中で１０分間浸漬させた後の表面の観察像と粗さプロファイルを図１、端面の観察像と粗さプロファイルを図２に示す。ここで、「表面粗さＲａ」は、ＳＥＭＩ  Ｄ７−９４「ＦＰＤガラス基板の表面粗さの測定方法」に準拠した方法で測定した値である。
【０１１１】
測定の結果、両表面の表面粗さＲａは０．０００３μｍ、端面の表面粗さＲａは０．７７μｍ、（端面の表面粗さＲａ）／（表面の表面粗さＲａ）の値は２５６６であった。
【産業上の利用可能性】
【０１１２】
本発明の強化ガラス及び強化ガラス板は、携帯電話、デジタルカメラ、ＰＤＡ等のカバーガラス、或いはタッチパネルディスプレイ等のガラス基板として好適である。また、本発明の強化ガラス及び強化ガラス板は、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、食器への応用が期待できる。
【図１】
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【図２】
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