(57)【要約】【課題】反りが抑制されており、薄くし得る強化ガラス板及びその製造方法を提供する。【解決手段】強化ガラス板は、第１のＳｎ拡散層１ａと、第２のＳｎ拡散層１ｂとを有する。第１のＳｎ拡散層１ａは、第１の表層部に位置する。第１の表層部は、イオン強化された第１の圧縮応力層を構成している。第２のＳｎ拡散層１ｂは、第２の表層部に位置する。第２の表層部は、イオン強化された第２の圧縮応力層を構成している。第１のＳｎ拡散層１ａにおけるＳｎ濃度は、第２のＳｎ拡散層１ｂにおけるＳｎ濃度の０．７倍〜３．０倍である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン強化された第１の圧縮応力層を構成している第１の表層部に位置する第１のＳｎ拡散層と、イオン強化された第２の圧縮応力層を構成している第２の表層部に位置する第２のＳｎ拡散層とを有し、
前記第１のＳｎ拡散層におけるＳｎ濃度は、前記第２のＳｎ拡散層におけるＳｎ濃度の０．７倍〜３．０倍である、強化ガラス板。
【請求項２】
前記強化ガラス板の厚みが、０．２ｍｍ〜１ｍｍである、請求項１に記載の強化ガラス。
【請求項３】
前記第１及び第２のＳｎ拡散層の厚みが、それぞれ２０μｍ〜５０μｍである、請求項１または２に記載の強化ガラス板。
【請求項４】
錫浴を用いたフロート法によりガラス板を作製する工程と、
第１の表層部に位置する第１のＳｎ拡散層におけるＳｎ濃度に対する第２の表層部に位置する第２のＳｎ拡散層におけるＳｎ濃度の比が、０．７倍〜３．０倍となるように、前記ガラス板の少なくとも一方の表面を研磨する工程と、
前記少なくとも一方の表面を研磨したガラス板をイオン強化することにより、前記第１の表層部に第１の圧縮応力層を形成すると共に、前記第２の表層部に第２の圧縮応力層を形成する工程と、
を備える、強化ガラス板の製造方法。
【請求項５】
前記ガラス板を作製する工程において、厚みが０．２ｍｍ〜１．０ｍｍのガラス板を作製する、請求項４に記載の強化ガラス板の製造方法。
【請求項６】
前記研磨工程において、前記ガラス板の前記錫浴側に位置していた表面を研磨し、前記ガラス板の前記錫浴とは反対側に位置していた表面を研磨しない、請求項４または５に記載の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、強化ガラス板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話などのタッチパネルなどとして、厚みの薄い強化ガラス板が用いられている。強化ガラス板は、ガラス板の表層に圧縮応力層が形成されたものである。この圧縮応力層によりガラス板の強度が高められている。
【０００３】
ガラス板の表層に圧縮応力層を形成する方法としては、例えば、イオン強化法が挙げられる。イオン強化法では、ガラス板の表層でイオン交換が行われることにより、圧縮応力層が形成される。イオン強化法の具体例としては、ガラス板を硝酸カリウム溶融塩に浸漬することにより、ガラス板の表層に存在するＮａイオンを硝酸カリウム溶融塩中のＫイオンと交換し、圧縮応力層を形成する方法が挙げられる。
【０００４】
例えば、特許文献１には、厚みが１．５ｍｍ以下のガラス板をイオン交換により強化し、ディスプレイ用の強化ガラス板を作製することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−８８７６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
厚みの薄いガラス板の一般的な製造方法としては、フロート法が挙げられる。フロート法では、ガラス板は溶融した錫浴に浮かべられるため、ガラス板の錫浴側に位置する表面が錫浴と接する。このとき、錫浴中のＳｎ成分がガラス板の錫浴側に位置する表層に移動する。よって、ガラス板の錫浴側に位置していた表層には、Ｓｎ成分の濃度が高く、深いＳｎ拡散層が形成される。一方、ガラス板の錫浴とは反対側に位置する表面には、錫浴から揮発したＳｎ成分が付着する。これにより、ガラス板の錫浴とは反対側に位置していた表層には、Ｓｎ成分の濃度が低く、浅いＳｎ拡散層が形成される。
【０００７】
両表層におけるＳｎ拡散層のＳｎ濃度と深さの異なるガラス板にイオン強化を行うと、両表層におけるイオン交換の程度に差が生じる。この差が大きいと、強化ガラス板に反りなどが発生しやすくなるという問題がある。
【０００８】
このような問題を解決するために、例えば、フロート法で作製したガラス板の両表面を研磨し、表層に位置するＳｎ拡散層を取り除いてから、ガラス板をイオン強化することが考えられる。
【０００９】
しかしながら、表層のＳｎ拡散層を取り除くと、ガラス板の表層でのイオン交換が進行しやすくなり、表層に形成される圧縮応力層が深くなる。よって、ガラス板の厚みが、例えば１ｍｍ以下と薄い場合には、強化ガラス板の厚みに対する圧縮応力層の深さの割合が大きくなり、強化ガラスが自己破壊しやすくなるという問題がある。
【００１０】
本発明は、反りが抑制されており、薄くし得る強化ガラス板及びその製造方法を提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の強化ガラス板は、第１のＳｎ拡散層と、第２のＳｎ拡散層とを有する。第１のＳｎ拡散層は、第１の表層部に位置する。第１の表層部は、イオン強化された第１の圧縮応力層を構成している。第２のＳｎ拡散層は、第２の表層部に位置する。第２の表層部は、イオン強化された第２の圧縮応力層を構成している。第１のＳｎ拡散層におけるＳｎ濃度は、第２のＳｎ拡散層におけるＳｎ濃度の０．７倍〜３．０倍である。
【００１２】
なお、本発明において、強化ガラス板の表層部に位置するＳｎ拡散層におけるＳｎ濃度は、強化ガラス板の表面を蛍光Ｘ線分析して測定した値である。
【００１３】
強化ガラス板の厚みは、０．２ｍｍ〜１ｍｍであってもよい。
【００１４】
第１及び第２のＳｎ拡散層の厚みは、それぞれ２０μｍ〜５０μｍ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は、錫浴を用いたフロート法によりガラス板を作製する工程と、第１の表層部に位置する第１のＳｎ拡散層におけるＳｎ濃度に対する第２の表層部に位置する第２のＳｎ拡散層におけるＳｎ濃度の比が、０．７倍〜３．０倍となるように、ガラス板の少なくとも一方の表面を研磨する工程と、少なくとも一方の表面を研磨したガラス板をイオン強化することにより、第１の表層部に第１の圧縮応力層を形成すると共に、第２の表層部に第２の圧縮応力層を形成する工程とを備える。
【００１６】
ガラス板を作製する工程において、厚みが０．２ｍｍ〜１．０ｍｍのガラス板を作製してもよい。
【００１７】
研磨工程において、ガラス板の錫浴側に位置していた表面を研磨し、ガラス板の錫浴とは反対側に位置していた表面を研磨しなくてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、反りが抑制されており、薄くし得る強化ガラス板及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る強化ガラス板の略図的断面図である。
【図２】本発明の一実施形態における研磨前のガラス板の略図的断面図である。
【図３】本発明の一実施形態における研磨後のガラス板の略図的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。
【００２１】
また、実施形態等において参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。
【００２２】
図１は、本実施形態に係る強化ガラス板の略図的断面図である。本実施形態に係る強化ガラス板１は、第１のＳｎ拡散層１ａと第２のＳｎ拡散層１ｂとを有する。第１のＳｎ拡散層１ａは、第１の表層部に位置している。第２のＳｎ拡散層１ｂは、第２の表層部に位置している。
【００２３】
第１の表層部は、強化ガラス板１の一方の主面側に位置している。第２の表層部は、強化ガラス板１の他方の主面側に位置している。第１の表層部は、イオン強化された第１の圧縮応力層を構成している。第２の表層部は、イオン強化された第２の圧縮応力層を構成している。
【００２４】
第１の圧縮応力層の深さは、第１のＳｎ拡散層１ａの厚みと同じであるか、それよりも深い。第２の圧縮応力層の深さは、第２のＳｎ拡散層１ｂの厚みと同じであるか、それよりも深い。すなわち、第１の圧縮応力層は、第１のＳｎ拡散層１ａのみからなってもよいし、第１のＳｎ拡散層１ａを超えて形成されていてもよい。また、第２の圧縮応力層は、第２のＳｎ拡散層１ｂのみからなってもよいし、第２のＳｎ拡散層１ｂを超えて形成されていてもよい。
【００２５】
第１及び第２の圧縮応力層の深さは、それぞれ、通常８０μｍ以下程度であり、５０μｍ以下程度であることが好ましい。また、第１及び第２の圧縮応力層の深さは、それぞれ、通常１０μｍ以上程度であり、３０μｍ以上程度であることが好ましい。
【００２６】
第１及び第２のＳｎ拡散層１ａ，１ｂの厚みは、それぞれ、２０μｍ〜５０μｍ程度であることが好ましく、２５μｍ〜４５μｍ度であることがより好ましく、３０μｍ〜４０μｍ程度であることがさらに好ましい。
【００２７】
第１及び第２のＳｎ拡散層１ａ，１ｂにおいては、ガラス成分中にＳｎが拡散している。強化ガラス板１において、第１のＳｎ拡散層１ａにおけるＳｎ濃度は、第２のＳｎ拡散層１ｂにおけるＳｎ濃度の０．７倍〜３．０倍程度である。第１のＳｎ拡散層１ａにおけるＳｎ濃度は、第２のＳｎ拡散層１ｂにおけるＳｎ濃度の０．８倍〜１．２倍程度であることが好ましく、０．９倍〜１．１倍程度であることが好ましく、１倍程度であることがさらに好ましい。
【００２８】
強化ガラス板１において、第１のＳｎ拡散層１ａのＳｎ濃度は、通常０．１０質量％〜０．６０質量％程度であり、０．２０質量％〜０．５０質量％程度であることが好ましく、０．３０質量％〜０．４０質量％程度であることがより好ましい。また、第２のＳｎ拡散層１ｂのＳｎ濃度は、通常０．１０質量％〜１．８０質量％程度であり、０．１０質量％〜１．２０質量％程度であることが好ましく、０．１０質量％〜０．６０質量％程度であることがより好ましい。
【００２９】
強化ガラス板１の厚みは、強化ガラス板１の用途によって適宜選択することができ、例えば０．２ｍｍ〜１ｍｍ程度とすることができる。強化ガラス板１を、例えば電子機器のディスプレイなどとして使用する場合、強化ガラス板１の厚みは、０．３ｍｍ〜０．８ｍｍ程度とすることが好ましく、０．４ｍｍ〜０．７ｍｍ程度とすることがより好ましい。
【００３０】
強化ガラス板１の少なくとも一方側の主面は、研磨されている。強化ガラス板１の両主面が研磨されていてもよい。
【００３１】
第１及び第２の圧縮応力層の圧縮応力値は、それぞれ、通常３００ＭＰａ以上程度であり、５００ＭＰａ以上程度であることが好ましく、７００ＭＰａ以上程度であることがさらに好ましい。なお、第１及び第２の圧縮応力層の圧縮応力値は、それぞれ、通常９００ＭＰａ以下である。
【００３２】
なお、本発明において、強化ガラス板１の表層部分に形成された圧縮応力層の圧縮応力値とその深さは、それぞれ、表面応力計を用い、干渉縞の本数及びその間隔から測定した値である。
【００３３】
強化ガラス板１の歪点は、４５０℃以上程度であることが好ましい。強化ガラス板１の熱膨張係数は、７０×１０−７／℃〜１１０×１０−７／℃程度（３０℃〜３８０℃）であることが好ましい。強化ガラス板１の密度は、２．６ｇ／ｃｍ３以下程度であることが好ましい。
【００３４】
以下、本実施形態に係る強化ガラス板１の製造方法について説明する。
【００３５】
本実施形態に係る強化ガラス板１は、図２に示されるガラス板２を用いて製造することができる。ガラス板２は、錫浴を用いたフロート法により作製する。
【００３６】
錫浴を用いたフロート法により、例えば、厚みが０．２ｍｍ〜１．０ｍｍ程度のガラス板２を作製することができる。
【００３７】
ガラス板２は、錫浴を用いたフロート法により製造されるため、ガラス板２の第１及び第２の表層部には、第１及び第２のＳｎ拡散層２ａ，２ｂが形成されている。
【００３８】
ガラス板２において、第１の表層部は、ガラス板２の錫浴に接していた表面側に位置する。すなわち、第１のＳｎ拡散層２ａは、ガラス板２の錫浴に接していた表面側の第１の表層部に位置する。一方、第２の表層部は、ガラス板２の錫浴に接していた表面とは反対側に位置する。すなわち、第２のＳｎ拡散層２ｂは、ガラス板２の錫浴に接していた表面とは反対側の第２の表層部に位置する。
【００３９】
ガラス板２において、錫浴に接していた表面側の第１の表層部の方が、錫浴に接していた表面とは反対側の第２の表層部よりも、錫浴からのＳｎの拡散量が多い。このため、ガラス板２の第１のＳｎ拡散層２ａの厚みの方が、第２のＳｎ拡散層２ｂの厚みよりも大きい。また、ガラス板２の第１のＳｎ拡散層２ａにおけるＳｎ濃度の方が、第２のＳｎ拡散層２ｂにおけるＳｎ濃度よりも高い。
【００４０】
次に、ガラス板２の少なくとも一方の表面を研磨し、図３に示されるように研磨後のガラス板３を得る。具体的には、ガラス板３の第１の表層部に位置する第１のＳｎ拡散層３ａにおけるＳｎ濃度に対する第２の表層部に位置する第２のＳｎ拡散層３ｂにおけるＳｎ濃度の比が、０．７倍〜３．０倍となるようにして、ガラス板２の両表面の少なくとも一方を研磨する。このとき、ガラス板２，３の表面を蛍光Ｘ線分析し、第１及び第２のＳｎ拡散層３ａ，３ｂにおけるＳｎ濃度を確認しつつ、研磨を行うことができる。
【００４１】
ガラス板２の錫浴側に位置していた表面のみを研磨し、ガラス板２の錫浴とは反対側に位置していた表面を研磨しなくてもよい。また、ガラス板２の錫浴側に位置していた表面、及び錫浴とは反対側に位置していた表面の両表面を研磨してもよい。ガラス板２の研磨は、例えば機械研磨により行われる。
【００４２】
上述の通り、ガラス板２の第１のＳｎ拡散層２ａにおけるＳｎ濃度の方が、第２のＳｎ拡散層２ｂにおけるＳｎ濃度よりも高い。よって、ガラス板２の少なくとも第１のＳｎ拡散層２ａの一部が、研磨により取り除かれる。
【００４３】
研磨により取り除かれる第１のＳｎ拡散層２ａの厚みは、通常１０μｍ〜３０μｍ程度であり、１５μｍ〜２５μｍ程度であることが好ましく、１５μｍ〜２０μｍ程度であることがより好ましい。また、研磨により取り除かれる第２のＳｎ拡散層２ｂの厚みは、通常０μｍ〜２０μｍ程度であり、０μｍ〜１０μｍ程度であることが好ましく、０μｍ〜５μｍ程度であることがより好ましい。なお、研磨後のガラス板３の第１及び第２のＳｎ拡散層３ａ，３ｂの厚みと、上述の強化ガラス板１の第１及び第２のＳｎ拡散層１ａ，１ｂの厚みとは、ほぼ同じである。また、研磨後のガラス板３の第１及び第２のＳｎ拡散層３ａ，３ｂにおけるＳｎ濃度と、強化ガラス板１の第１及び第２のＳｎ拡散層１ａ，１ｂにおけるＳｎ濃度とは、ほぼ同じである。
【００４４】
ガラス板３の組成は、通常ＳｉＯ２が５０質量％〜７５質量％程度、Ａｌ２Ｏ３が１０質量％〜２２質量％程度、Ｌｉ２Ｏが０質量％〜１０質量％程度、Ｎａ２Ｏが８質量％〜２０質量％程度、Ｋ２Ｏが０質量％〜１０質量％程度、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯが０質量％〜１０質量％程度、ＺｒＯ２が０質量％〜１０質量％程度、Ｂ２Ｏ３が０質量％〜５質量％程度、ＴｉＯ２が０質量％〜５質量％程度の組成である。
【００４５】
次に、ガラス板３をイオン強化することにより、強化ガラス板１を得る。イオン強化の方法は、特に限定されず、例えば、ガラス板３を硝酸カリウム溶融塩に浸漬し、ガラス板３の表層部分に存在するＮａイオンをＫイオンと交換することにより行うことができる。
【００４６】
上述の通り、ガラス板の両表層にＳｎ濃度と深さの異なるＳｎ拡散層が形成されたガラス板をイオン強化すると、両表層におけるイオン交換の程度に差が生じる。この差が大きいと、強化ガラス板に反りなどが発生しやすくなるという問題がある。また、このような問題を解決するために、フロート法で作製したガラス板の両表面を研磨し、Ｓｎ拡散層を取り除いてから、イオン強化すると、イオン交換が過度に進行し、深い圧縮応力層が形成され、強化ガラス板が自己破壊を起こす場合がある。
【００４７】
これに対して、本発明者は、強化ガラス板において、第１のＳｎ拡散層１ａにおけるＳｎ濃度を、第２のＳｎ拡散層１ｂにおけるＳｎ濃度の０．７倍〜３．０倍とすることにより、反りが抑制され、薄くし得る強化ガラス板１が得られることを見いだした。強化ガラス板１においては、Ｓｎ濃度が上記の条件を満たすようにして、敢えて第１及び第２のＳｎ拡散層１ａ，１ｂが設けられていることにより、強化ガラス板１の厚みが、例えば０．２ｍｍ〜１ｍｍと薄くても、強化ガラス板１は反りが抑制され、薄くし得るという優れた効果を奏する。これは、第１及び第２のＳｎ拡散層１ａ，１ｂにおけるＳｎ濃度差が少ないことと、第１及び第２のＳｎ拡散層１ａ，１ｂが存在することにより、過強化が抑制されていることに起因するものと考えられる。
【００４８】
また、本実施形態に係る強化ガラス板の製造方法によれば、強化ガラス板１を好適に製造することができる。
【００４９】
以下、本発明について、具体的な実施例に基づいて、さらに詳細に説明する。但し、本発明は、以下の実施例に何ら限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することが可能である。
【００５０】
（実施例１）
ＳｉＯ２が５８質量％、Ａｌ２Ｏ３が１３質量％、ＭｇＯが２質量％、ＣａＯが２質量％、Ｎａ２Ｏが１５質量％、Ｋ２Ｏが５質量％、ＺｒＯ２が５質量％の組成を有し、歪点が５２０℃、熱膨張係数が１００×１０−７／℃、密度が２．５４ｇ／ｃｍ３となるようにガラス原料を調合し、これを溶融炉に投入した。得られた溶融ガラスを錫浴に浮かべ、ガラス板が表１に記載の厚み（１．０ｍｍ）となるようにして、成形し、徐冷してガラス板２を得た。
【００５１】
次に、縦１００ｍｍ、横１００ｍｍとなるようにガラス板２を切断した後、錫浴に接していた側の表面を２０μｍ機械研磨し、研磨後のガラス板３を得た。このとき、錫浴に接していた表面とは反対側の表面は研磨せず、錫浴とは反対側の表層におけるＳｎ濃度Ｔに対する錫浴側の表層におけるＳｎ濃度Ｂの比（Ｂ／Ｔ）が表１に記載の値（１．０）となるようにして、錫浴に接していた表面を研磨した。ガラス板２の表層におけるＳｎ濃度は、蛍光Ｘ線分析で確認した。
【００５２】
次に、研磨後のガラス板３を４５０℃に加熱した硝酸カリウム溶融塩に６時間浸漬して、表層をイオン交換し、強化ガラス板１を得た。得られた強化ガラス板１の反り、圧縮応力層の深さを測定した。結果を表１に示す。
【００５３】
反りの評価では、強化ガラス板１を定盤の上に置いたときに、強化ガラス板１と定盤との隙間が０．３ｍｍ以上のものを×、０．３ｍｍ未満のものを○とした。
【００５４】
また、圧縮応力層の深さは、表面応力計（ＦＭＳ−６００００）を用い、干渉縞の本数とその間隔から測定した。なお、これらの測定に際し、強化ガラス板１の屈折率は１．５２、光弾性定数は２８（ｎｍ／ｃｍ）／ＭＰaとした。
【００５５】
（実施例２）
ガラス板２の厚みを０．７ｍｍとしたこと以外は、実施例１と同様にして、強化ガラス板１を得た。なお、ガラス板２の表面を、２０μｍ研磨した。次に、得られた強化ガラス板１の反り、圧縮応力層の深さを実施例１と同様にして測定した。結果を表１に示す。
【００５６】
（実施例３）
ガラス板２の厚みを０．５ｍｍとしたこと以外は、実施例１と同様にして、強化ガラス板１を得た。なお、ガラス板２の表面を、２０μｍ研磨した。次に、得られた強化ガラス板１の反り、圧縮応力層の深さを実施例１と同様にして測定した。結果を表１に示す。
【００５７】
（実施例４）
ガラス板２の厚みを０．７ｍｍとし、Ｂ／Ｔが２．８となるように研磨したこと以外は、実施例１と同様にして、強化ガラス板１を得た。なお、ガラス板２の表面を、１０μｍ研磨した。次に、得られた強化ガラス板１の反り、圧縮応力層の深さを実施例１と同様にして測定した。結果を表１に示す。
【００５８】
（比較例１）
ガラス板の厚みを０．７ｍｍとし、Ｂ／Ｔが０．６となるように研磨したこと以外は、実施例１と同様にして、強化ガラス板を得た。なお、ガラス板の表面を、４０μｍ研磨した。次に、得られた強化ガラス板の反りを実施例１と同様にして測定した。結果を表１に示す。なお、比較例１の強化ガラス板は、反りが大きすぎたため、圧縮応力層の深さを測定することができなかった。
【００５９】
（比較例２）
ガラス板の厚みを０．７ｍｍとし、Ｂ／Ｔが３．１となるように研磨したこと以外は、実施例１と同様にして、強化ガラスを得た。なお、ガラス板２の表面を、５μｍ研磨した。次に、得られた強化ガラス板の反り、圧縮応力層の深さを実施例１と同様にして測定した。結果を表１に示す。
【００６０】
（比較例３）
ガラス板の厚みを０．７ｍｍとし、錫浴に接していた側とその反対側の両表面を、Ｓｎ濃度がバックグランド程度しか検出できないところまで研磨したこと以外は、実施例１と同様にしてイオン交換処理を行った。なお、ガラス板の錫浴に接していた側とその反対側の表面を、それぞれ、５０μｍずつ研磨した。次に、実施例１と同様にして、研磨後のガラス板にイオン交換を行おうとしたところ、イオン交換処理中にガラス板が自己破壊したため、強化ガラス板の反りと圧縮応力層の深さを測定することはできなかった。
【００６１】
【表１】
2013126930.tif 000003
【符号の説明】
【００６２】
１…強化ガラス板
１ａ，１ｂ…Ｓｎ拡散層
２…ガラス板
２ａ，２ｂ…Ｓｎ拡散層
３…研磨後のガラス板
３ａ，３ｂ…Ｓｎ拡散層
【図１】
2013126930.tif 000004
【図２】
2013126930.tif 000005
【図３】
2013126930.tif 000006