(57)【要約】  表面および厚さＴを有する強化ガラスであって、圧縮応力を正の数、引張応力を負の数としたとき、表面における圧縮応力が、４００ＭＰａ以上であり、表面から深さ方向に応力を測定して得られる応力プロファイルが、表面から前記厚さＴの半分の深さまでの間に、応力プロファイルの２次導関数がゼロとなる変曲点を有し、変曲点のうち表面に最も近い位置に存在する第１変曲点Ｃにおける圧縮応力値が、１５０ＭＰａ以下であり、第１変曲点Ｃよりも深い位置に存在する第２変曲点Ｄにおける圧縮応力が、４５ＭＰａ以下である。
2020075709.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面および厚さＴを有する強化ガラスであって、
圧縮応力を正の数、引張応力を負の数とした場合に、
前記表面における圧縮応力の最大値が、４００ＭＰａ以上であり、
前記表面から深さ方向に応力を測定して得られる応力プロファイルが、前記表面から前記厚さＴの半分の深さまでの間に、前記応力プロファイルの２次導関数がゼロとなる変曲点を有し、
前記変曲点のうち前記表面に最も近い位置に存在する第１変曲点における圧縮応力が、１５０ＭＰａ以下であることを特徴とする強化ガラス。
【請求項２】
前記第１変曲点よりも深い位置に第２変曲点が存在する請求項１に記載の強化ガラス。
【請求項３】
前記第２変曲点における圧縮応力が、４５ＭＰａ以下である請求項２の強化ガラス。
【請求項４】
前記第１変曲点における応力をσ１、前記第１変曲点の前記表面からの深さをｄ１、前記第２変曲点における応力をσ２、前記第２変曲点の前記表面からの深さをｄ２としたとき、（σ１−σ２）／（ｄ１−ｄ２）が−１．０ＭＰａ／μｍ以上である請求項２又は３に記載の強化ガラス。
【請求項５】
前記第１変曲点の前記表面からの深さが、５０μｍ以浅である請求項２〜４のいずれか１項に記載の強化ガラス。
【請求項６】
前記第２変曲点の前記表面からの深さが、６０μｍ以深である請求項２〜５のいずれか１項に記載の強化ガラス。
【請求項７】
前記応力プロファイルは、応力がゼロとなる応力ゼロ点を有し、
前記応力ゼロ点が、前記表面から前記厚さＴの１２％より深い位置に存在する請求項１〜６のいずれか１項に記載の強化ガラス。
【請求項８】
前記表面から前記応力ゼロ点に至るまでの圧縮応力の積分値をＳＣＳ（ＭＰａ・ｍｍ）としたとき、ＳＣＳ／Ｔが１６．０ＭＰａ以下である請求項７に記載の強化ガラス。
【請求項９】
引張応力の最大絶対値が、７０ＭＰａ以下である請求項１〜８のいずれか１項に記載の強化ガラス。
【請求項１０】
前記厚さＴが０．３ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の範囲内であり、
表裏両主表面および端面に前記応力プロファイルを有する請求項１〜９のいずれか１項に記載の強化ガラス。
【請求項１１】
前記厚さＴが０．４５ｍｍ以上０．８５ｍｍ以下の範囲内であり、
前記表面における圧縮応力の最大値が、７００ＭＰａ以上８５０ＭＰａ以下の範囲内であり、
前記引張応力の最大絶対値が、４２ＭＰａ以上６５ＭＰａ以下の範囲内であり、
前記応力プロファイルは、応力がゼロとなる応力ゼロ点を有し、
前記応力ゼロ点が、前記表面から前記厚さＴの１７％以上２５％以下の範囲内の位置に存在し、
前記第１変曲点における圧縮応力が、３０ＭＰａ以上８０ＭＰａ以下の範囲内である請求項１〜１０のいずれか１項に記載の強化ガラス。
【請求項１２】
ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ２  ４０〜７０％、Ａｌ２Ｏ３  １０〜３０％、Ｂ２Ｏ３  ０〜１０％、Ｌｉ２Ｏ  ２〜１１％、Ｎａ２Ｏ  ５〜２５％、Ｋ２Ｏ  ０〜１０％、ＭｇＯ  ０〜６％、Ｐ２Ｏ５  ０〜２０％を含有する、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の強化ガラス。
【請求項１３】
表面および厚さＴを有する強化ガラスの製造方法であって、
ＬｉＯ２およびＮａ２Ｏを含む強化用ガラスを、Ｎａイオンを含む第１溶融塩に接触させ、前記強化用ガラスに前記Ｎａイオンを導入する第１イオン交換工程と、
前記第１イオン交換工程の後に、前記強化用ガラスを、ＬｉイオンとＫイオンを含む第２溶融塩に接触させ、前記Ｎａイオンの少なくとも一部を前記強化用ガラスから離脱させるとともに、前記Ｋイオンを前記強化用ガラスに導入する第２イオン交換工程とを備え、
圧縮応力を正の数、引張応力を負の数として、前記表面から深さ方向に応力を測定して得られる応力プロファイルが、前記表面から前記厚さＴの半分の深さまでの間に、前記応力プロファイルの２次導関数がゼロとなる変曲点を有するように、前記第１イオン交換工程および前記第２イオン交換工程を行うことを特徴とする強化ガラスの製造方法。
【請求項１４】
前記第２イオン交換工程で、前記変曲点を形成する請求項１３に記載の強化ガラスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強化ガラスおよびその製造方法に関し、特に、携帯電話、デジタルカメラ、ＰＤＡ（携帯端末）、タッチパネルディスプレイのカバーガラスに好適な強化ガラスおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話（特にスマートフォン）、デジタルカメラ、ＰＤＡ、タッチパネルディスプレイ、大型テレビ、非接触給電等のデバイスは、益々普及する傾向にある。これらの用途には、イオン交換処理された強化ガラスが用いられている。また、近年では、デジタルサイネージ、マウス、スマートフォン等の外装部品に強化ガラスを使用することが増えてきている。【０００３】
強化ガラスは、イオン交換処理によって形成された圧縮応力層を表面に有することにより、表面におけるクラックの形成および進展を抑制し、高い強度を得られる。強化ガラスの強度は、このような圧縮応力層の形成態様を調整することにより向上できるものと考えられている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１３／０８８８５６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、より高い耐衝撃性を得ることについては未だ改良の余地が残されていた。【０００６】
本発明は、従来技術に比べ、より高い耐衝撃性を有する強化ガラスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために創案された本発明は、表面および厚さＴを有する強化ガラスであって、圧縮応力を正の数、引張応力を負の数とした場合に、表面における圧縮応力が、４００ＭＰａ以上であり、表面から深さ方向に応力を測定して得られる応力プロファイルが、表面から厚さＴの半分の深さまでの間に、応力プロファイルの２次導関数がゼロとなる変曲点を有し、変曲点のうち表面に最も近い位置に存在する第１変曲点における圧縮応力が、１５０ＭＰａ以下であることを特徴とする。【０００８】
上記の構成において、第１変曲点よりも深い位置に第２変曲点が存在することが好ましい。【０００９】
このような構成によれば、第１変曲点以深の圧縮応力の急激な減衰が抑制された応力プロファイルとなり、本発明の強化ガラスにおいて、より高い耐衝撃性を得られる。【００１０】
上記の構成において、第２変曲点における圧縮応力が、４５ＭＰａ以下であることが好ましい。【００１１】
このような構成によれば、第２変曲点における圧縮応力値を抑制することにより引張応力値を低減し、本発明の強化ガラスにおいて、より高い耐衝撃性を得られる。【００１２】
上記の構成において、第１変曲点における応力をσ１、第１変曲点の表面からの深さをｄ１、第２変曲点における応力をσ２、第２変曲点の表面からの深さをｄ２としたとき、（σ１−σ２）／（ｄ１−ｄ２）が−１．０ＭＰａ／μｍ以上であることが好ましい。【００１３】
このような構成によれば、第２変曲点が比較的深くに位置するため、圧縮応力の急激な減衰が抑制された応力プロファイルとなり、本発明の強化ガラスにおいて、より高い耐衝撃性を得られる。【００１４】
上記の構成において、第１変曲点の表面からの深さが、５０μｍ以浅であることが好ましい。【００１５】
このような構成によれば、表面から第１変曲点まで圧縮応力が急激に減少する応力プロファイルとなり、引張応力値が低減されるため、より高い耐衝撃性を得られる。【００１６】
上記の構成において、第２変曲点の表面からの深さが、６０μｍ以深であることが好ましい。【００１７】
このような構成によれば、第２変曲点が比較的深くに位置するため、圧縮応力の急激な減衰が抑制された応力プロファイルとなり、本発明の強化ガラスにおいて、より高い耐衝撃性を得られる。【００１８】
上記の構成において、応力プロファイルは、応力がゼロとなる応力ゼロ点を有し、応力ゼロ点が、表面から厚さＴの１２％より深い位置に存在することが好ましい。【００１９】
このような構成によれば、表面から比較的深い位置まで圧縮応力層が形成されるため、本発明の強化ガラスにおいて、より高い耐衝撃性を得られる。【００２０】
上記の構成において、表面から応力ゼロ点に至るまでの圧縮応力の積分値をＳＣＳ（ＭＰａ・ｍｍ）としたとき、ＳＣＳ／Ｔが１６．０ ＭＰａ以下であることが好ましい。【００２１】
このような構成によれば、圧縮応力の積分値を小さく抑制することにより、引張応力値を低減し、本発明の強化ガラスにおいて、より高い耐衝撃性を得られる。【００２２】
上記の構成において、引張応力の最大絶対値が、７０ＭＰａ以下であることが好ましい。【００２３】
上記の構成において、厚さＴが０．３ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の範囲内であり、主表面および端面に上記の応力プロファイルを有することが好ましい。【００２４】
上記の構成において、厚さＴが０．４５ｍｍ以上０．８５ｍｍ以下の範囲内であり、表面における圧縮応力の最大値が、７００ＭＰａ以上８５０ＭＰａ以下の範囲内であり、引張応力の最大絶対値が、４２ＭＰａ以上６５ＭＰａ以下の範囲内であり、応力プロファイルは、応力がゼロとなる応力ゼロ点を有し、応力ゼロ点が、表面から厚さＴの１７％以上２５％以下の範囲内の位置に存在し、第１変曲点における圧縮応力が、３０ＭＰａ以上８０ＭＰａ以下の範囲内であることが好ましい。【００２５】
上記の構成において、ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ２  ４０〜７０％、Ａｌ２Ｏ３  １０〜３０％、Ｂ２Ｏ３  ０〜１０％、Ｌｉ２Ｏ  ２〜１１％、Ｎａ２Ｏ  ５〜２５％、Ｋ２Ｏ  ０〜１０％、ＭｇＯ  ０〜６％、Ｐ２Ｏ５  ０〜２０％を含有することが好ましい。  【００２６】
上記の課題を解決するために創案された本発明は、表面および厚さＴを有する強化ガラスの製造方法であって、ＬｉＯ２およびＮａ２Ｏを含む強化用ガラスを、Ｎａイオンを含む第１溶融塩に接触させ、強化用ガラスに前記Ｎａイオンを導入する第１イオン交換工程と、第１イオン交換工程の後に、強化用ガラスを、ＬｉイオンとＫイオンを含む第２溶融塩に接触させ、Ｎａイオンの少なくとも一部を強化用ガラスから離脱させるとともに、Ｋイオンを強化用ガラスに導入する第２イオン交換工程とを備え、圧縮応力を正の数、引張応力を負の数として、表面から深さ方向に応力を測定して得られる応力プロファイルが、表面から厚さＴの半分の深さまでの間に、応力プロファイルの２次導関数がゼロとなる変曲点を有するように、第１イオン交換工程および第２イオン交換工程を行うことを特徴とする。【００２７】
このような構成によれば、少ない工程数で複雑な応力プロファイル形状を有する本発明の強化ガラスを得ることができる。【００２８】
上記の構成において、第２イオン交換工程で変曲点を形成することが好ましい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、表面の圧縮応力値を高く維持しつつ第１変曲点における圧縮応力値を抑制することにより引張応力値を低減することにより、従来技術に比べ、より高い耐衝撃性を有する強化ガラスを得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施形態に係る強化ガラスの断面を示す概略図である。
【図２】本発明の実施形態に係る強化ガラスの厚さ方向の応力プロファイルの概略を示すグラフである。
【図３】本発明の実施形態に係る強化ガラスの厚さ方向の応力プロファイルの概略を示すグラフである。
【図４】本発明の実施形態に係る強化ガラスの製造方法のフロー図である。
【図５】試料Ｎｏ．４に係る強化ガラスの応力プロファイルを示すグラフである。
【図６】試料Ｎｏ．６に係る強化ガラスの応力プロファイルを示すグラフである。
【図７】試料Ｎｏ．１〜３に係る強化ガラスの第１イオン交換工程後の応力プロファイルを示すグラフである。
【図８】試料Ｎｏ．４〜７に係る強化ガラスの第１イオン交換工程後の応力プロファイルを示すグラフである。
【図９】本発明の実施例における落下試験方法を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の実施形態に係る強化ガラスについて説明する。
【００３２】
（強化ガラス）
図１に示すように、本実施形態に係る強化ガラス１は、イオン交換により化学強化された板状の化学強化ガラスであり、圧縮応力層２と、引張応力層３とを備える。
【００３３】
強化ガラス１の厚さＴは、好ましくは２．０ｍｍ以下、１．８ｍｍ以下、１．６ｍｍ以下、１．４ｍｍ以下、１．２ｍｍ以下、１．０ｍｍ以下、０．９ｍｍ以下、０．８５ｍｍ以下、０．８ｍｍ以下である。また、強化ガラス１の厚さＴは、好ましくは０．０３ｍｍ以上、０．０５ｍｍ以上、０．１ｍｍ以上、０．１５ｍｍ以上、０．２ｍｍ以上、０．２５ｍｍ以上、０．３ｍｍ以上、０．３５ｍｍ以上、０．４ｍｍ以上、０．４５ｍｍ以上、０．５ｍｍ以上、０．６ｍｍ以上、０．６５ｍｍ以上である。なお、強化ガラス１の厚さＴは、これに限定されず、任意に定めてよい。
【００３４】
圧縮応力層２は、強化ガラス１の主表面１ａおよび端面１ｂを含む表層部に形成されている。引張応力層３は、強化ガラス１の内部、すなわち、圧縮応力層２よりも深い位置に形成されている。
【００３５】
強化ガラス１の応力プロファイル（応力分布）は、圧縮応力を正の数、引張応力を負の数として、主表面１ａ側から深さ方向（主表面１ａと直交する方向）に応力を測定して得られる。このようにして得られた強化ガラス１の応力プロファイルは、例えば、図２のように示される。図２のグラフにおいて、縦軸は応力を示し、横軸は一方の主表面１ａを基準とした厚さ方向の位置（深さ）を示す。図２のグラフにおいて、正の値の応力は圧縮応力を示し、負の値の応力は引張応力を示す。すなわち、図２のグラフにおける応力は絶対値が大きいほど大きな応力であることが示される。なお、図２は概念図であり、強化ガラス１の応力プロファイルはこの態様に限られるものでない。
【００３６】
強化ガラス１の応力プロファイルは、主表面１ａに対応する点Ａに最大圧縮応力ＣＳｍａｘを有する。最大圧縮応力ＣＳｍａｘは、４００ＭＰａ以上であり、好ましくは４５０ＭＰａ以上、５００ＭＰａ以上、５５０ＭＰａ以上、６００ＭＰａ〜１２００ＭＰａ、６００ＭＰａ〜１１５０ＭＰａ、６００ＭＰａ〜１１００ＭＰａ、６００ＭＰａ〜１０５０ＭＰａ、６００ＭＰａ〜１０００ＭＰａ、７００ＭＰａ〜９５０ＭＰａ、７００ＭＰａ〜９００ＭＰａ、７５０ＭＰａ〜９００ＭＰａである。
【００３７】
強化ガラス１の応力プロファイルは、主表面１ａ（点Ａ）から厚さＴの半分の深さ（点Ｂ）までの間に、応力プロファイルの２次導関数がゼロとなる変曲点を有する。本実施形態では、応力プロファイルは、複数の変曲点を有する。複数の変曲点のうち、主表面１ａに最も近い位置に存在する変曲点を第１変曲点Ｃとし、第１変曲点よりも深い位置に存在する変曲点（つまり、第１変曲点Ｃの次に主表面１ａに近い位置に存在する変曲点）を第２変曲点Ｄとする。
【００３８】
第１変曲点Ｃにおける応力σ１は、圧縮応力である。第１変曲点Ｃにおける応力σ１は、１５０ＭＰａ以下であり、好ましくは、１４０ＭＰａ以下、１３０ＭＰａ以下、１２０ＭＰａ以下、１１０ＭＰａ以下、１００ＭＰａ以下、９０ＭＰａ以下、８０ＭＰａ以下、７０ＭＰａ以下、３０ＭＰａ〜８０ＭＰａ、４０ＭＰａ〜７５ＭＰａである。
【００３９】
第１変曲点Ｃでは、応力プロファイルの２次導関数の値が、正から負に変化する。
【００４０】
第１変曲点Ｃの主表面１ａからの深さｄ１は、好ましくは、５０μｍ以浅、４５μｍ以浅、４０μｍ以浅、３５μｍ以浅、３０μｍ以浅、２５μｍ以浅である。
【００４１】
第２変曲点Ｄにおける応力σ２は、好ましくは４５ＭＰａ以下、４０ＭＰａ以下、３５ＭＰａ以下、３０ＭＰａ以下、２５ＭＰａ以下、２０ＭＰａ以下、１５ＭＰａ以下、１０ＭＰａ以下である。なお、第２変曲点Ｄにおける応力σ２は、負の値、つまり引張応力であってもよい。
【００４２】
第２変曲点Ｄでは、応力プロファイルの２次導関数の値が、負から正に変化する。
【００４３】
第２変曲点Ｄの主表面１ａからの深さが、好ましくは、６０μｍ以深、７０μｍ以深、８０μｍ以深、９０μｍ以深、９５μｍ以深、１００μｍ以深、１１０μｍ以深、１２０μｍ以深、１３０μｍ以深である。
【００４４】
第１変曲点Ｃにおける応力σ１、第１変曲点Ｃの深さｄ１、第２変曲点Ｄにおける応力σ２および第２変曲点Ｄの深さｄ２の間には、次の関係が成立することが好ましい。つまり、（σ１−σ２）／（ｄ１−ｄ２）が−１．０ＭＰａ／μｍ以上であることが好ましい。（σ１−σ２）／（ｄ１−ｄ２）は、より好ましくは、−０．９ＭＰａ／μｍ以上、−０．８ＭＰａ／μｍ以上、−０．７ＭＰａ／μｍ以上、−０．６ＭＰａ／μｍ以上、−０．５ＭＰａ／μｍ以上、−０．４ＭＰａ／μｍ以上である。
【００４５】
強化ガラス１の応力プロファイルは、応力がゼロとなる応力ゼロ点Ｅを有する。通常、応力ゼロ点Ｅの主表面１ａからの深さＤＯＬｚｅｒｏは、厚みＴの２０％を越えることが困難で、物理的にも２２％程度が限界となるが、本実施形態ではその限界値を越えるＤＯＬｚｅｒｏを得ることができる。応力ゼロ点Ｅの深さＤＯＬｚｅｒｏは大きいほど突起物貫入に対する強度が高くなる。応力ゼロ点Ｅの主表面１ａからの深さＤＯＬｚｅｒｏは、好ましくは厚みＴの１２％以上、１２．５％以上、１３％以上、１３．５％以上、１４％以上、１４．５％以上、１５％以上、１５．５％以上、１６％以上、１６．５％以上、１７％以上、１７．５％以上、１８％以上、１８．５％以上、１９％以上、１９．５％以上、２０％以上、２０．５％以上、２１％以上、２１．５％以上、２２．０％以上、２２．５％以上、２３％以上、２３．５％以、２４％以上である。しかし、応力ゼロ点Ｅの深さＤＯＬｚｅｒｏが過剰に大きくなると、例えば、主表面１ａから厚さＴの半分の深さ（点Ｂ）で過剰な引張応力を生じさせる虞がある。よって、応力ゼロ点Ｅの深さＤＯＬｚｅｒｏは、好ましくは厚さＴの３５％以下、３４．５％以下、３４％以下、３３．５％以下、３３％以下、３２．５％以下、３２％以下、３１．５％以下、３１％以下、３０．５％以下、３０％以下、２９．５％以下、２９％以下、２８．５％以下、２８％以下、２７％以下である。
【００４６】
主表面１ａ（点Ａ）から応力ゼロ点Ｅに至るまでの圧縮応力の積分値をＳＣＳ（ＭＰａ・ｍｍ）としたとき、ＳＣＳ／Ｔは１６．０ＭＰａ以下であることが好ましい。ＳＣＳ／Ｔは、より好ましくは、１５．５ＭＰａ以下、１５．０ＭＰａ以下、１４．５ＭＰａ以下、１４．０ＭＰａ以下、１３．５ＭＰａ以下、１３．０ＭＰａ以下、１２．５ＭＰａ以下、１２．０ＭＰａ以下、１１．５ＭＰａ以下、１１．０ＭＰａ以下である。
【００４７】
強化ガラス１の応力プロファイルは、主表面１ａから厚さＴの半分の深さに対応する点Ｂに、引張応力が最大絶対値を示す最大引張応力ＣＴを有する。最大引張応力ＣＴの絶対値は、好ましくは、７０ＭＰａ以下、６５ＭＰａ以下、６０ＭＰａ以下、４０ＭＰａ〜５５ＭＰａ、４５ＭＰａ〜５５ＭＰａ、５０ＭＰａ〜５５ＭＰａである。
【００４８】
なお、図３に示すように、強化ガラス１の応力プロファイルは、第１変曲点Ｃと第２変曲点Ｄとの間に、圧縮応力の極大値を示すピーク点Ｆを有していてもよい。つまり、第１変曲点Ｃとピーク点Ｆとの間では、深さ方向の深い位置に向かうに連れて圧縮応力が漸増し、ピーク点Ｆと第２変曲点Ｄとの間では、深さ方向の深い位置に向かうに連れて圧縮応力が漸減する。その結果、第１変曲点Ｃと第２変曲点Ｄとの間にピーク点Ｆを頂点とするコブ状の応力ピークが形成される。ピーク点Ｆにおける圧縮応力ＣＳｐは、好ましくは、１５ＭＰａ〜２５０ＭＰａ、１５ＭＰａ〜２４０ＭＰａ、１５ＭＰａ〜２３０ＭＰａ、１５ＭＰａ〜２２０ＭＰａ、１５ＭＰａ〜２１０ＭＰａ、１５ＭＰａ〜２００ＭＰａ、１５ＭＰａ〜１９０ＭＰａ、１５ＭＰａ〜１８０ＭＰａ、１５ＭＰａ〜１７５ＭＰａ、１５ＭＰａ〜１７０ＭＰａ、１５ＭＰａ〜１６５ＭＰａ、１５ＭＰａ〜１６０ＭＰａである。ピーク点Ｆの深さＤＯＬｐは、好ましくは、厚さＴの４％〜２０％、４％〜１９％、４％〜１８．５％、４％〜１８％、４％〜１７．５％、４％〜１７％、４．５％〜１７％、５％〜１７％、６％〜１７％、７．３％〜１７％、８％〜１５％である。
【００４９】
圧縮応力の極大値を示すピーク点Ｆを有する場合、点Ａ（主表面）とピーク点Ｆとの間に、点Ａから深さ方向に応力が漸減し、応力が極小値をとるボトム点Ｇを有する。換言すれば、この場合、ボトム点Ｇとピーク点Ｆとの間では、ボトム点Ｇから深さ方向に応力が漸増し、ピーク点Ｆで応力が極大値をとる。ボトム点Ｇにおける応力ＣＳｂは、図３では圧縮応力（正の値）となる場合を例示しているが、引張応力（負の値）となる場合もある。ボトム点Ｇにおける応力ＣＳｂは、低いほど引張応力ＣＴが低下し、破損時の挙動を緩慢にする。ボトム点Ｇにおける応力ＣＳｂは、好ましくは＋１００ＭＰａ以下であり、より好ましくは＋９０ＭＰａ以下、＋８０ＭＰａ以下、＋７０ＭＰａ以下、＋６０ＭＰａ以下である。しかしボトム点Ｇにおける応力ＣＳｂが低すぎると、強化工程中に表面にクラックを発生させ、視認性を悪化させる。ボトム点Ｇにおける応力ＣＳｂは、好ましくは−５０ＭＰａ以上であり、より好ましくは−４５ＭＰａ以上、−４０ＭＰａ以上、−３５ＭＰａ以上、−３０ＭＰａ以上である。ボトム点Ｇにおける応力ＣＳｂは、０ＭＰａ以上＋６５ＭＰａ以下であってもよいし、−３０ＭＰａ以上０ＭＰａ未満であってもよい。ボトム点Ｇの深さＤＯＬｂは、好ましくは厚さＴの０．５％〜１２％であり、より好ましくは厚さＴの１％〜７％である。
【００５０】
ここで、本実施形態では、強化ガラス１は、端面１ｂにも同様の応力プロファイルを有する。つまり、強化ガラス１は、圧縮応力を正の数、引張応力を負の数とした場合に、端面１ｂにおける圧縮応力が、４００ＭＰａ以上であり、端面１ｂから深さ方向（端面１ｂと直交する方向）に応力を測定して得られる応力プロファイルが、端面１ｂから厚さＴの半分の深さまでの間に、応力プロファイルの２次導関数がゼロとなる変曲点を有し、変曲点のうち端面１ｂに最も近い位置に存在する第１変曲点における圧縮応力が、１５０ＭＰａ以下であり、第１変曲点よりも深い位置に存在する第２変曲点における圧縮応力が、４５ＭＰａ以下である。端面１ｂに関する応力プロファイルの好ましい範囲は、主表面１ａに関する応力プロファイルの好ましい範囲を同様に適用できる。
【００５１】
なお、強化ガラス１の応力およびその分布は、例えば、株式会社折原製作所製のＦＳＭ−６０００ＬＥおよびＳＬＰ−１０００を用いて測定、ならびに合成した値を用いることができる。
【００５２】
（強化ガラスの製造方法）
以上のように構成された強化ガラス１は、例えば、以下の要領で製造できる。つまり、強化ガラス１の製造方法は、組成としてアルカリ金属酸化物を含み強化処理に供される板状のガラス（以下、強化用ガラスと称する）を用意する準備工程と、強化用ガラスに対してイオン交換処理を行うイオン交換工程とを含む。
【００５３】
準備工程で用意する強化用ガラスは、質量％で、Ｌｉ２Ｏを２％以上、Ｎａ２Ｏを５％以上含有するリチウムアルミノシリケートガラスであることが好ましい。
【００５４】
詳細には、強化用ガラスは、例えば、ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ２  ４０〜７０％、Ａｌ２Ｏ３  １０〜３０％、Ｂ２Ｏ３  ０〜１０％、Ｌｉ２Ｏ  ２〜１１％、Ｎａ２Ｏ  ５〜２５％、Ｋ２Ｏ  ０〜１０％、ＭｇＯ  ０〜６％、Ｐ２Ｏ５  ０〜２０％を含有することが好ましい。
【００５５】
上記の組成が好ましい理由を以下に示す。なお、各成分の含有範囲の説明において、％表示は、特に断りがない限り、質量％を指す。
【００５６】
ＳｉＯ２は、ガラスのネットワークを形成する成分である。ＳｉＯ２の含有量が少な過ぎると、ガラス化し難くなり、また耐酸性が低下し易くなる。よってＳｉＯ２の好適な下限範囲は４０％以上、４２％以上、４４％以上、４６％以上、４８％以上、４９％以上、５０％以上、５１％以上である。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る。よってＳｉＯ２の好適な上限範囲は７０％以下、６８％以下、６５％以下、６２％以下、６０％以下、５８％以下、５７％以下、５６％以下である。
【００５７】
Ａｌ２Ｏ３は、イオン交換速度を高める成分であり、またヤング率を高めてビッカース硬度を高める成分である。更に分相発生粘度を高める成分である。Ａｌ２Ｏ３の含有量が少な過ぎると、イオン交換速度やヤング率が低下し易くなる。よって、Ａｌ２Ｏ３の好適な下限範囲は１０％以上、１１％以上、１２％以上、１３％以上、１４％以上、１４．５％以上、１５％以上、１５．５％以上、１６％以上、１６．５％以上、１７％以上、１７．５％以上、１８％以上、１８．５％以上、１９％以上、２１％以上、２２％以上、２３％以上、２４％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、オーバーフローダウンドロー法等で板状成形し難くなる。特に、成形体耐火物としてアルミナ耐火物を用いて、オーバーフローダウンドロー法で板状成形する場合、アルミナ耐火物との界面にスピネルの失透結晶が析出し易くなる。また耐酸性も低下し、酸処理工程に適用し難くなる。更には高温粘性が高くなり、溶融性が低下し易くなる。よって、Ａｌ２Ｏ３の好適な上限範囲は３０％以下、２９％以下、２８％以下である。
【００５８】
Ｂ２Ｏ３は、高温粘度や密度を低下させるとともに、耐失透性を高める成分である。しかし、Ｂ２Ｏ３の含有量が多過ぎると、イオン交換速度（特に応力深さ）が低下し易くなる。また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、耐酸性や耐水性が低下し易くなる。よって、Ｂ２Ｏ３の好適な範囲は０％〜１０％、０％〜５％、０％〜１％である。
【００５９】
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。更にヤング率を高める成分である。Ｌｉ２Ｏの好適な下限範囲は２％以上、２．５％以上、２．８％以上、であり、Ｌｉ２Ｏの好適な上限範囲は１１％以下、１０％以下、５％以下、４．５％以下である。
【００６０】
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、成形体耐火物、特にアルミナ耐火物との反応失透性を改善する成分でもある。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過ぎたり、イオン交換速度が低下し易くなる。よって、Ｎａ２Ｏの好適な下限範囲は５％以上、６％以上、７％以上である。一方、Ｎａ２Ｏの含有量が多過ぎると、分相発生粘度が低下し易くなる。また耐酸性が低下したり、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。よって、Ｎａ２Ｏの好適な上限範囲は２５％以下、２２％以下、２０％以下、１９．５％以下、１９％以下、１８％以下、１７％以下、１６．５％以下、１６％以下、１５．５％以下、特に１５％以下である。
【００６１】
Ｋ２Ｏは、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。更に耐失透性を改善したり、ビッカース硬度を高める成分でもある。しかし、Ｋ２Ｏの含有量が多過ぎると、分相発生粘度が低下し易くなる。また耐酸性が低下したり、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の好適な下限範囲は０％以上、０．０１％以上、０．０２％以上、０．１％以上、０．５％以上であり、好適な上限範囲は１０％以下、５．５％以下、５％以下、４．５％未満である。
【００６２】
ＭｇＯは、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、ヤング率を高めてビッカース硬度を高めたり、耐酸性を高める成分でもある。よって、ＭｇＯの好適な下限範囲は０％以上、０．１％以上、０．５％以上、１％以上、１．５％以上、２％以上である。しかし、ＭｇＯの含有量が多過ぎると、イオン交換速度が低下し易くなり、またガラスが失透し易くなる傾向がある。特に、成形体耐火物としてアルミナ耐火物を用いて、オーバーフローダウンドロー法で板状成形する場合、アルミナ耐火物との界面にスピネルの失透結晶が析出し易くなる。よって、ＭｇＯの好適な上限範囲は６％以下、５．５％以下、４．５％以下、４％以下、３．５％以下、３％以下、２．５％以下である。
【００６３】
Ｐ２Ｏ５は、圧縮応力値を維持した上で、イオン交換速度を高める成分である。よって、Ｐ２Ｏ５の好適な下限範囲は０％以上、２％以上、２．１％以上、２．５％以上、３％以上、４％以上、４．５％以上である。しかし、Ｐ２Ｏ５の含有量が多過ぎると、ガラスに分相による白濁が生じたり、耐水性が低下し易くなる。よって、Ｐ２Ｏ５の好適な上限範囲は２０％以下、１０％以下、８．５％以下である。
【００６４】
上記成分以外にも、例えば以下の成分を添加してもよい。
【００６５】
ＺｎＯは、イオン交換速度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、応力深さが小さくなる傾向がある。よって、ＺｎＯの好適な含有量は０〜１０％、０〜３％、特に０〜７％、０〜５％、０〜３％、０〜１％である。
【００６６】
ＳｎＯ２は、イオン交換性能を高める効果を有する。よって、ＳｎＯ２の含有量は０％〜３％、０．０１％〜３％、０．０５％〜３％、特に０．１％〜３％が好ましい。
【００６７】
清澄剤として、Ｃｌ、ＳＯ３、ＣｅＯ２の群（好ましくは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。
【００６８】
Ｆｅ２Ｏ３の含有量は１０００ｐｐｍ未満（０．１％未満）、８００ｐｐｍ未満、６００ｐｐｍ未満、４００ｐｐｍ未満、特に３００ｐｐｍ未満が好ましい。このようにすれば、厚さ１ｍｍにおける透過率（４００ｎｍ〜７７０ｎｍ）が向上し易くなる。
【００６９】
Ｎｂ２Ｏ５、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。
【００７０】
また、上記の強化用ガラスは環境的配慮から、ガラス組成として、実質的にＡｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、ＰｂＯを含有しないことが好ましい。また、環境的配慮から、実質的にＢｉ２Ｏ３、Ｆを含有しないことも好ましい。
【００７１】
なお、上記の強化用ガラスの組成は一例であり、イオン交換による化学強化が可能であれば周知の組成を有する強化用ガラスを用いてよい。また、上記の強化用ガラスをイオン交換処理して得られる強化ガラスの組成は、イオン交換処理前の強化用ガラスの組成と同様の組成となる。
【００７２】
上記の強化用ガラスは以下のようにして作製することができる。
【００７３】
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、強化用ガラスを作製することができる。
【００７４】
ガラス板を成形する方法として、オーバーフローダウンドロー法を採用することが好ましい。オーバーフローダウンドロー法は、大量に高品位なガラス板を作製できるとともに、大型のガラス板も容易に作製できる方法であり、またガラス板の表面の傷を可及的に低減することができる。なお、オーバーフローダウンドロー法では、成形体として、アルミナやデンスジルコンが使用される。本発明に係る強化用ガラスは、アルミナやデンスジルコン、特にアルミナとの適合性が良好である（成形体と反応して泡やブツ等を発生させ難い）。
【００７５】
オーバーフローダウンドロー法以外にも、種々の成形方法を採用することができる。例えば、フロート法、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。
【００７６】
強化用ガラスを成形した後、或いは成形と同時に、必要に応じて曲げ加工を行ってもよい。また必要に応じて、切断加工、孔開け加工、表面研磨加工、面取り加工、端面研磨加工、エッチング加工等の加工を行ってもよい。
【００７７】
強化用ガラスの寸法は任意に定めてよいが、厚さＴは、好ましくは２．０ｍｍ以下、より好ましくは１．０ｍｍ以下、更に好ましくは０．３ｍｍ〜０．９ｍｍである。
【００７８】
図４に示すように、本実施形態では、イオン交換工程が、強化用ガラスの表面に第１溶融塩（第１金属塩）を接触させる第１イオン交換工程（第１強化工程）Ｔ１と、強化用ガラスの表面に第２溶融塩（第２金属塩）を接触させる第２イオン交換工程（第２強化工程）Ｔ２とからなる場合を例示する。各イオン交換工程では、強化用ガラスを溶融塩に浸漬することが好ましい。
【００７９】
第１イオン交換工程Ｔ１では、強化用ガラスに含まれるＬｉイオンよりイオン半径の大きなＮａイオンを含む第１溶融塩で満たされた処理槽に、強化用ガラスを浸漬するとともに、所定温度にて所定時間保持することにより、強化用ガラスの表面のイオン交換処理を行う。これにより、強化用ガラスに含まれるＬｉイオンと、第１溶融塩に含まれるＮａイオンとをイオン交換し、強化用ガラスの表面（本実施形態では、主表面および端面）近傍にＮａイオンを導入する。その結果、強化用ガラスの表層部に圧縮応力層が形成され、強化用ガラスが強化される。
【００８０】
第１イオン交換工程Ｔ１では、Ｌｉイオンが強化用ガラスから離脱する離脱イオン、Ｎａイオンが強化用ガラスに導入される導入イオンとなる。
【００８１】
第１イオン交換工程Ｔ１において、Ｎａイオンを強化用ガラスに導入する領域は、好ましくは強化用ガラスの表面から厚さＴの１０％以上の深さまでの領域、より好ましくは強化用ガラスの表面から厚さＴの１２％以上、１４％以上、１５％以上、１５％以上４０％以下の深さまでの領域である。
【００８２】
第２イオン交換工程Ｔ２では、強化用ガラスにＮａイオンよりもイオン半径の大きなＫイオンと、Ｌｉイオンとを含む第２溶融塩で満たされた処理槽に、強化用ガラスを浸漬するとともに、所定温度にて所定時間保持することにより、強化用ガラスの表面のイオン交換処理を行う。これにより、Ｌｉイオンを、強化用ガラスに含まれるＮａイオンと逆イオン交換し、Ｎａイオンの少なくとも一部を強化用ガラスから離脱させる。これと同時に、Ｋイオンを、強化用ガラスに含まれるＬｉイオンまたはＮａイオンとイオン交換し、表面から厚さＴの７％より浅い領域までＫイオンを強化ガラスに導入させる。つまり、逆イオン交換により強化用ガラスの表層部に形成された圧縮応力が緩和されながら、イオン交換により強化用ガラスが強化され、表層部のうちの表面近傍のみに高い圧縮応力が形成される。
【００８３】
ここで、第２イオン交換工程Ｔ２において、逆イオン交換の速度は、イオン交換の速度よりも大きいことから、表層部の圧縮応力の緩和が先に深くまで進行し、その後に表面に再び圧縮応力が形成される。
【００８４】
第２イオン交換工程Ｔ２において、Ｎａイオンを強化用ガラスから離脱させる領域は、好ましくは強化用ガラスの表面から厚さＴの１５％以下の深さまでの領域、より好ましくは強化用ガラスの表面から厚さＴの１４％以下、１３％以下、１２％以下、１１％以下、１０％以下、１％以上１０％以下、２％以上１０％以下、３％以上１０％以下、４％以上１０％以下、５％以上１０％以下の深さまでの領域である。また、第２イオン交換工程Ｔ２において、Ｋイオンを強化用ガラスに導入する領域は、好ましくは強化用ガラスの表面から厚さＴの７％以下の深さまでの領域、より好ましくは強化用ガラスの表面から厚さＴの６．５％以下、６％以下、５．５％以下、５％以下の深さまでの領域である。
【００８５】
以上に説明した第１イオン交換工程Ｔ１および第２イオン交換工程Ｔ２の条件範囲において処理時間や処理温度を適宜調整することより、上記の特性を有する強化ガラス１を得ることができる。
【００８６】
ここで、第１イオン交換工程Ｔ１において、強化用ガラスの応力プロファイルに、応力プロファイルの２次導関数がゼロとなる変曲点は形成されない。つまり、第２イオン交換工程Ｔ２において、強化用ガラス（強化ガラス１）の応力プロファイルに、応力プロファイルの２次導関数がゼロとなる第１変曲点Ｃおよび第２変曲点Ｄが初めて形成される。
【００８７】
第１溶融塩として、ＮａＮＯ３のみからなる溶融塩、あるいは、ＮａＮＯ３およびＫＮＯ３を主成分とする混合塩を用いることができる。なお、第１溶融塩は、ＬｉＮＯ３を含んでいてもよい。この場合、強化用ガラスのＬｉ２Ｏ含有量は、好ましくは２．５〜５．０質量％、より好ましくは、２．８〜４．５質量％である。
【００８８】
第１イオン交換工程Ｔ１に用いる第１溶融塩は、ＮａＮＯ３およびＫＮＯ３の混合塩が好ましい。第１溶融塩にＫイオンが含まれていると、第１イオン交換工程Ｔ１後に、強化用ガラスの応力およびその分布を測定しやすくなるため、得られる強化ガラスの品質管理に好適である。第１溶融塩に占めるＮａＮＯ３の濃度は、質量％で好ましくは１００〜２０％、１００〜３０％、１００〜４０％、１００〜５０％、１００〜６０％であり、残部はＫＮＯ３であることが好ましい。第１溶融塩に占めるＮａＮＯ３の濃度は、第１溶融塩に占めるＫＮＯ３の濃度よりも高いことが好ましい。なお、第１溶融塩は、ＮａＮＯ３のみを含み、ＫＮＯ３を含まない構成としてもよい。第１イオン交換工程Ｔ１のイオン交換処理温度は、好ましくは３５０〜４８０℃、より好ましくは３６０〜４３０℃、更に好ましくは３７０〜４００℃、３７０〜３９０℃である。第１イオン交換工程Ｔ１のイオン交換処理時間は、好ましくは１〜２０時間であり、より好ましくは１．５時間〜１５時間、更に好ましくは２時間〜１０時間である。
【００８９】
第２イオン交換工程Ｔ２に用いる第２溶融塩は、ＬｉＮＯ３およびＫＮＯ３の混合塩が好ましい。第２溶融塩に占めるＬｉＮＯ３の濃度は、第２溶融塩に占めるＫＮＯ３の濃度よりも低いことが好ましい。詳細には、第２溶融塩に占めるＬｉＮＯ３の濃度は、質量％で好ましくは０．１〜５％、０．２〜５％、０．３〜５％、０．４〜５％、０．５〜５％、０．５〜４％、０．５〜３％、０．５〜２．５％、０．５〜２％、１〜２％であり、残部はＫＮＯ３であることが好ましい。また、第２溶融塩に含まれるＬｉイオン濃度が１００質量ｐｐｍ以上であることが好ましい。この際、第２溶融塩に占めるＬｉイオンの濃度は、質量％で表されるＬｉＮＯ３に０．１０１を乗ずることで求められる。第２イオン交換工程Ｔ２のイオン交換処理温度は、好ましくは３５０〜４８０℃、より好ましくは３６０〜４３０℃、更に好ましくは３７０〜４００℃、３７０〜３９０℃である。第２イオン交換工程Ｔ２のイオン交換処理時間は、第１イオン交換工程Ｔ１のイオン交換処理時間より短いことが好ましい。第２イオン交換工程Ｔ２のイオン交換処理時間は、好ましくは０．２時間以上、より好ましくは０．３〜２時間、０．４〜１．５時間、更に好ましくは０．５〜１時間である。
【００９０】
なお、第２イオン交換工程Ｔ２の後に、切断加工、孔開け加工、表面研磨加工、面取り加工、端面研磨加工、エッチング加工、成膜加工等の各種加工を行ってもよい。
【００９１】
以上、本発明の実施形態を説明したが、もちろん本発明はこの形態に限定されることなく、本発明の範囲内で種々の形態をとることが可能である。
【００９２】
上記の実施形態では、強化ガラス１が表裏の主表面１ａの双方側および端面１ｂ側に圧縮応力層２を備える場合を例示したが、一方の主表面１ａ側にのみ圧縮応力層２を備える等、強化ガラス１の表層部の一部のみに圧縮応力層２を備えてもよい。強化ガラス１の表層部の一部のみに圧縮応力層２を形成する方法としては、例えば、強化用ガラスのうちの圧縮応力層を形成しない領域に、イオン交換処理における導入イオンの透過を抑制する抑制膜（例えば、ＳｉＯ２膜）を予め形成し、抑制膜を除く部分に対して部分的にイオン交換処理を施す方法が挙げられる。
【００９３】
上記の実施形態では、強化用ガラスに対して２回のイオン交換工程を行うことで、強化ガラス１を製造する方法を例示したが、強化ガラス１の製造方法はこれに限定されない。例えば、強化用ガラスに対して３回以上のイオン交換工程を行ってもよいし、強化用ガラスに対して２回のイオン交換工程に加えて熱処理工程を行ってもよい。後者の場合、熱処理工程は、強化用ガラスの圧縮応力を緩和するために、１回目のイオン交換工程と２回目のイオン交換工程の間に実施することが好ましい。
【００９４】
上記の実施形態において強化ガラス１は平坦な板状であるが、本発明における板状の概念には、曲面を有する曲げ板状の形態も含まれる。
【実施例】
【００９５】
以下、本発明に係る強化ガラスについて実施例に基づいて説明する。なお、以下の実施例は単なる例示であって、本発明は、以下の実施例に何ら限定されない。【００９６】
次のようにして試料を作製した。まずガラス組成として表１に示す組成の強化用ガラスを用意した。【００９７】
【表１】
2020075709.tif 000003
【００９８】
表１の組成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０．７ｍｍの板状に成形した。【００９９】
次いで、上記の強化用ガラスを表２に示す条件で溶融塩浴に浸漬して、第１イオン交換工程（強化工程）および第２イオン交換工程（強化工程）の計２回のイオン交換処理を行うことにより板状の強化ガラスを得た。なお、試料Ｎｏ．１〜７は本発明の実施例であり、試料Ｎｏ．８は比較例である。【０１００】
このようにして得られた強化ガラスについて、以下の通り測定した各種特性、および強度試験の結果を表２に示す。【０１０１】
【表２】
2020075709.tif 000004
【０１０２】
まず、各試料の応力プロファイルを、折原製作所製の表面応力計ＦＳＭ−６０００ＬＥとＳＬＰ−１０００を用いて測定した。上記の装置が予め備えるデータ合成機能を用いて測定結果を合成し、位相差プロファイルを得た。合成における各データの適用範囲は、ＦＳＭ−６０００ＬＥを表面から１０μｍまで、ＳＬＰ−１０００を表面から３０μｍ以降と設定した。得られた位相差プロファイルから、以下に記すような解析を経て応力プロファイルを求めた。まず下記表に示された初期値を設定し、得られた位相差プロファイルの各深さｘにおける下記式Ｒ（ｘ）を計算した。ここでΔ＝０．０１［ｕｍ］とした。そのＲ（ｘ）と、得られた位相差プロファイルとの差分二乗和を計算し、その差分二乗和が最小となるように各種変数Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｃ１を定めた。より具体的には、エクセルのソルバー機能で解決方法に「ＧＲＧ非線形」を用いて、各種変数に対しては下記表に従った範囲および束縛条件を与えて近似を行った。この近似計算は、Ｒ（ｘ）と位相差プロファイルの相関係数が０．９９９５を超えるまで繰り返した。相関係数が０．９９９５に至らない場合は複数回測定を行って、その平均化された測定データを用いて解析を行った。上記のようにして得られた各種変数を用いて表される下記式σ（ｘ）を応力プロファイルとした。光弾性定数Ｃ［ｎｍ／ｃｍ／ＭＰａ］は、光ヘテロダイン干渉法を用いて、より具体的には、ユニオプト社製のＰＥＬ−３Ａ−ＸＲを用いて測定した。装置定数ｋは、屈折率をＳＬＰ−１０００に入力することにより当該装置において算出される定数で、より具体的には、測定結果ファイルに記載されるｋＤＰの値を応力校正係数で除した値である。なお、屈折率は、Ｖブロック法を用いて、より具体的には、株式会社島津製作所製ＫＰＲ−２０００を用いて測定した。
【数１】
2020075709.tif 000005
【数２】
2020075709.tif 000006
【表３】
2020075709.tif 000007
【０１０３】
測定した応力プロファイルの一例を図５および６に示す。図５は試料Ｎｏ．４の強化ガラスの厚み方向の応力プロファイルを示すグラフ、図６は試料Ｎｏ．６の強化ガラスの厚み方向の応力プロファイルを示すグラフである。図５および６において横軸は一方主表面からの深さ（μｍ）を示し、縦軸は応力の大きさ（ＭＰａ）を示す。なお、図５および６において、圧縮応力は正の値、引張応力は負の値によって示される。【０１０４】
上記のようにして測定した応力プロファイルに基づいて、表２に示す特性を算出した。変曲点は上記σ（ｘ）の二次導関数が０となる点として定め、表面に近い点から順に第１変曲点、第２変曲点としたが、不連続点である表面ｘ＝０は変曲点とは見なさない。なお、実施例に係る試料Ｎｏ．２、３および６は、第１変曲点と第２変曲点との間に、圧縮応力の極大値ＣＳｐ（こぶ状の応力ピーク）を有し、それ以外の実施例に係る試料は、第１変曲点と第２変曲点との間に、圧縮応力の極大値を有さない。なお、比較例である試料Ｎｏ．８は、変曲点も有さない。【０１０５】
表２において、ＣＳｍａｘは、圧縮応力層における圧縮応力の最大値を示す。ＤＯＬｚｅｒｏは、主表面から応力ゼロ点Ｅまでの深さを示す。ＣＴは、引張応力層における引張応力の最大絶対値を示す。ＣＳｐは、第１変曲点Ｃと第２変曲点Ｄとの間に形成されるピーク点Ｆにおける応力（極大値）、ＤＯＬｐは、主表面からピーク点Ｆまでの深さをそれぞれ示す。ＣＳｂは、主表面とピーク点Ｆとの間に形成されるボトム点Ｇにおける応力（極小値）、ＤＯＬｂは、主表面からボトム点Ｇまでの深さをそれぞれ示す。Ｓｃｓは、主表面から応力ゼロ点Ｅに至るまでの圧縮応力の積分値を示す。ｄ１は、主表面から第１変曲点Ｃまでの深さを示す。σ１は、第１変曲点Ｃにおける応力を示す。ｄ２は、主表面から第２変曲点Ｄまでの深さを示す。σ２は、第２変曲点Ｄにおける応力を示す。【０１０６】
ここで、全ての実施例（試料Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７）において、第１変曲点Ｃと第２変曲点Ｄを有するが、図７に示すように、第１イオン交換工程後の試料Ｎｏ．１〜３の応力プロファイルでは、変曲点は形成されていない。同様に、図８に示すように、第１イオン交換工程後の試料Ｎｏ．４〜７の応力プロファイルでも、変曲点は形成されていない。このことからも、全ての実施例（試料Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７）の応力プロファイルにおける変曲点は、第２イオン交換工程で形成されることが分かる。【０１０７】
疑似筐体落下強度は、図９に示すように、擬似筐体１０、強化ガラス１からなるガラス試料２０、サンドペーパー３０の順に積層した状態で、鉄製の定盤４０の上に落下させた際にガラス試料２０が破損する高さを示す。具体的には、先ず、幅６５ｍｍ、長さ１３０ｍの大きさ且つ表１に記載の厚みＴに加工したガラス試料２０の一方の主表面に擬似筐体１０を貼り付ける。擬似筐体１０は携帯端末を模した、幅７０ｍｍ、長さ１４０ｍｍ、厚さ８ｍｍの質量１１０ｇのポリカーボネート製厚板部材である。擬似筐体１０とガラス試料２０とは厚さ１５０μｍの光学粘着フィルム５０を間に挟むことにより接着される。【０１０８】
次いで、ガラス試料２０の他方の主表面（擬似筐体と接着された主表面とは逆側の主表面）に、サンドペーパー３０の表面（研磨材が設けられた面）が当接するようにサンドペーパー３０を貼り付ける。サンドペーパー３０は幅６０ｍｍ、長さ１２０ｍｍの寸法であり、ガラス試料２０の他方の主表面の中央部に配置される。この時、ガラス試料２０の周縁部がサンドペーパー３０よりはみ出すように配置される。このようにしてはみ出したガラス試料２０の裏面（研磨材が設けられていない面）周縁部と、サンドペーパー３０の端部の双方を複数箇所において複数のビニールテープ片６０で貼り付けることにより、サンドペーパー３０をガラス試料２０に貼り付ける。ビニールテープ片６０は幅１９ｍｍ、長さ１０ｍｍ、厚み０．１ｍｍであり、貼り付け箇所は、サンドペーパー３０の各短辺の中央部である。なお、サンドペーパー３０としては、砥粒の粗さ（番手）の異なる理研コランダム製ＳｉＣサンドペーパーＰ１８０、Ｐ１２０、Ｐ１００、およびＰ８０を用い、それぞれの場合について疑似筐体落下強度を測定した。【０１０９】
このようにして得られた試験体をサンドペーパー３０が下方となるよう水平姿勢で保持し、定盤４０へ向けて、ガラス試料２０が破損するまで、落下高さを上げながら繰返し落下させた。より詳細には、本願では試験体をエアシリンダーからなる挟持手段で挟持し、挟持手段ごと落下を開始し、定盤４０の盤面２０ｃｍ手前の位置でエアシリンダーによる挟持を解除することにより、試験体が水平姿勢を維持したまま定盤４０へ落下するよう試験を行った。サンドペーパー３０は、一度の落下試験を行う毎に新品に取り替えた。落下高さは、落下面から２０ｃｍの高さを基準とし、ガラス試料２０が破損しなかった場合は１０ｃｍ高さを上昇させるよう設定した。【０１１０】
疑似筐体落下強度を測定した全ての実施例（試料Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７）において、比較例（試料Ｎｏ．８）よりも疑似筐体落下強度が高く、高い耐衝撃性を有していることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【０１１１】
本発明の強化ガラスは、例えば、携帯電話（特にスマートフォン）、タブレットコンピュータ、デジタルカメラ、タッチパネルディスプレイ、大型テレビ等の部品として利用可能である。
【符号の説明】
【０１１２】
１  強化ガラス
２  圧縮応力層
３  引張応力層
１０  擬似筐体
２０  ガラス試料（強化ガラス）
３０  サンドペーパー
４０  定盤
５０  光学粘着フィルム
６０  ビニールテープ片
Ｃ    第１変曲点
Ｄ    第２変曲点
【図１】
2020075709.tif 000008
【図２】
2020075709.tif 000009
【図３】
2020075709.tif 000010
【図４】
2020075709.tif 000011
【図５】
2020075709.tif 000012
【図６】
2020075709.tif 000013
【図７】
2020075709.tif 000014
【図８】
2020075709.tif 000015
【図９】
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【国際調査報告】
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