強化ガラス及びその製造方法
【課題】従来の要求特性を満たすと共に、エッチングにより複数の強化ガラス片に分断し易い強化ガラスを提供する。
【解決手段】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、ＳｉＯ２４５〜７５％、Ａｌ２Ｏ３３〜１５％、Ｌｉ２Ｏ０〜１２％、Ｎａ２Ｏ０．３〜２０％、Ｋ２Ｏ０〜１０％、ＭｇＯ＋ＣａＯ１〜１５％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、強化処理後にエッチングにより切断され、表面又は端面はエッチングされてなることを特徴とする。
【解決手段】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、ＳｉＯ２４５〜７５％、Ａｌ２Ｏ３３〜１５％、Ｌｉ２Ｏ０〜１２％、Ｎａ２Ｏ０．３〜２０％、Ｋ２Ｏ０〜１０％、ＭｇＯ＋ＣａＯ１〜１５％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、強化処理後にエッチングにより切断され、表面又は端面はエッチングされてなることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強化ガラス及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）、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基板に好適な強化ガラス及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話、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。
【０００３】
これらのデバイスには、イオン交換処理等で強化処理した強化ガラスが用いられている（特許文献１、非特許文献１参照）。
【０００４】
従来までのデバイスでは、ディスプレイモジュールの上にタッチパネルセンサーを形成し、その上に強化ガラス（保護部材）を載せた構成が採用されていた。
【０００５】
また、携帯電話等の小型デバイスは、３〜４インチサイズであるが、タブレットＰＣ等では、９〜１０インチサイズになる。このため、タブレットＰＣ等では、デバイスの質量、デバイス全体の厚みが問題になる。
【０００６】
この問題に対応するため、強化ガラス（保護部材）の上にタッチパネルセンサーを形成する方法が採用されつつある。この場合、強化ガラス（保護部材）には、（１）高い機械的強度を有すること、（２）大型のガラス板を大量に成形するために、オーバーフローダウンドロー法、スリットダウンドロー法等のダウンドロー法、フロート法等に適した液相粘度を有すること、（３）成形に適した高温粘度を有すること、（４）低密度であること、（５）タッチパネルの成膜時にパターンずれを起こさないように、十分に高い歪点を有すること等が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−８３０４５号公報
【非特許文献】
【０００８】
【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】
【０００９】
ところで、３〜１０インチサイズの強化ガラスに対して、個別にパターニングを行うと、デバイスの製造コストが高くなる。この問題に対応する方法として、大型の強化ガラスに所定のパターニングを行った後、複数の強化ガラスの小片にレーザー切断する方法がある。しかし、この方法は、レーザー切断した後に、強化ガラスの四隅にＲ加工、長辺又は短辺に切り込み加工を行うと、デバイスの製造コストが高くなるという問題がある。特に、モバイル端末等の用途の場合、この問題が深刻になる。
【００１０】
一方、大型のガラス板を強化処理し、所定のパターニング、マスキングを行った後、エッチング液でエッチングして、複数の強化ガラスの小片に分断すると、上記問題を解決することができる。しかし、従来の強化ガラスは、エッチングに時間を要し、コスト高を招来させる虞があった。
【００１１】
そこで、本発明は、従来の要求特性を満たすと共に、エッチングにより複数の強化ガラスの小片に分断し易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】
【００１２】
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、強化処理後にエッチングすることにより、上記技術的課題を解決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、強化処理後に表面又は端面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。なお、本発明の強化ガラス（の小片）は、表面の全部がエッチングされている態様を完全に排除するものではないが、本発明の趣旨からすれば、表面の一部がエッチングされている態様又は表面がエッチングされていない態様が好ましい。また、エッチングにより製品形状の強化ガラス（の小片）に分断されてなる場合は、通常、端面の全部がエッチングされている。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
第六に、本発明の強化ガラスは、ＨＦ、ＨＣｌ、Ｈ２ＳＯ４、ＨＮＯ３、ＮＨ４Ｆ、ＮａＯＨ、ＮＨ４ＨＦ２の群から選ばれる一種又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。これらのエッチング液は、エッチング性能が良好である。
【００１８】
第七に、本発明の強化ガラスは、エッチングされた面の表面粗さ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。
【００１９】
第八に、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」、「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。
【００２０】
第九に、本発明の強化ガラスは、内部引っ張り応力が１〜２００ＭＰａであることが好ましい。ここで、「内部引っ張り応力」は、次式によって計算される値である。
【００２１】
内部引っ張り応力＝（圧縮応力値×応力厚み）／（板厚−応力厚み×２）
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
第十五に、本発明の強化ガラスは、フロート法で成形されてなることが好ましい。
【００２８】
第十六に、本発明の強化ガラスは、タッチパネルディスプレイに用いることが好ましい。
【００２９】
第十七に、本発明の強化ガラスは、携帯電話のカバーガラスに用いることが好ましい。
【００３０】
第十八に、本発明の強化ガラスは、太陽電池のカバーガラスに用いることが好ましい。
【００３１】
第十九に、本発明の強化ガラスは、ディスプレイの保護部材に用いることが好ましい。
【００３２】
第二十に、本発明の強化ガラスの製造方法は、（１）モル％で、ＳｉＯ２ ４５〜７５％、Ａｌ２Ｏ３ ３〜１５％、Ｌｉ２Ｏ ０〜１２％、Ｎａ２Ｏ ０．３〜２０％、Ｋ２Ｏ ０〜１０％、ＭｇＯ＋ＣａＯ １〜１５％を含有するガラス組成となるように調合したガラス原料を溶融し、板状に成形する工程、（２）イオン交換処理により圧縮応力層を形成して、強化ガラスを得る工程、（３）強化ガラスの表面にマスキングを行う工程、（４）強化ガラスをエッチング液でエッチングする工程を有することを特徴とする。
【００３３】
第二十一に、本発明の強化ガラスの製造方法は、前記工程（３）の前に、強化ガラスの表面にパターニングする工程を有することが好ましい。このようにすれば、デバイスの製造コストが大幅に低下する。
【００３４】
第二十二に、本発明の強化ガラスの製造方法は、前記工程（４）が、複数の強化ガラスの小片に分断する工程であることが好ましい。このようにすれば、大型の強化ガラスから製品形状の強化ガラスを複数採取し得るため、デバイスの製造コストが大幅に低下する。
【発明の効果】
【００３５】
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マスキングされた部分以外を除去することができる。その結果、携帯電話、タブレットＰＣ等に求められる形状を効率的に得られると共に、高い表面品位、端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。しかも低密度であるため、タブレットＰＣの軽量化が可能になり、また歪点が高いため、高品位のパターニングを行うことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本願発明の実施態様の一例である［実施例２］の実験手順を説明するための概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
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。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層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、ガラスの厚みが小さい場合でも、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。
【００３８】
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、特に断りがある場合を除き、％表示はモル％を指す。
【００３９】
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、端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、デバイスの生産性が低下し易くなる。
【００４０】
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、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、端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。
【００４１】
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、端面品位を得難くなる。よって、Ｂ２Ｏ３の含有量は、好ましくは０〜１２％、０〜５％、０〜３％、０〜１．５％、０〜１％、０〜０．９％、０〜０．５％、特に０〜０．１％である。
【００４２】
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。
【００４３】
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、デバイスの生産性が低下し易くなる。よって、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、端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。
【００４４】
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。よって、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。
【００４５】
Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含有量は、好ましくは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。
【００４６】
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。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。
【００４７】
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成分である。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ったり、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ったり、イオン交換性能が低下し易くなったり、分相が生じ易くなる。よって、ＣａＯの含有量は、好ましくは０〜５％、０〜３％、特に０〜２．５％である。
【００４８】
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の含有量は、好ましくは３〜１３％、５〜１３％、５〜１２％、特に５〜１１％である。
【００４９】
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、端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。
【００５０】
本発明の強化ガラスは、以下の成分比率を有することが好ましい。
【００５１】
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、デバイスの生産性が低下し易くなり、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、端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。
【００５２】
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、デバイ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、端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。
【００５３】
モル比Ｐ２Ｏ５／ＳｉＯ２は０〜１である。モル比Ｐ２Ｏ５／ＳｉＯ２が大きくなると、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、端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。
【００５４】
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、端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。
【００５５】
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。
【００５６】
上記成分以外にも、例えば以下の成分を添加してもよい。
【００５７】
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の含有量は、好ましくは０〜５％、０〜３％、０〜１％、特に０〜０．１％である。
【００５８】
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の含有量は、好ましくは０〜５％、０〜３％、０〜１％、特に０〜０．１％である。
【００５９】
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。しかし、ＴｉＯ２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％、０〜１％、０〜０．８％、０〜０．５％、特に０〜０．１％である。
【００６０】
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。
【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、好ましくは０〜６％、０〜５％、０〜３％、０〜１％、特に０〜０．５％である。
【００６２】
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、好ましくは０〜１％、１００〜３０００ｐｐｍ、３００〜２５００ｐｐｍ、特に５００〜２５００ｐｐｍである。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。
【００６３】
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。
【００６４】
Ｆｅ２Ｏ３の含有量は、好ましくは５００ｐｐｍ未満、４００ｐｐｍ未満、３００ｐｐｍ未満、２００ｐｐｍ未満、特に１５０ｐｐｍ未満である。このようにすれば、板厚１ｍｍにおける透過率（４００ｎｍ〜７７０ｎｍ）が向上し易くなる（例えば９０％以上）。
【００６５】
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、好ましくは３％以下、２％以下、１％以下、０．５％以下、特に０．１％以下である。
【００６６】
遷移金属元素（Ｃｏ、Ｎｉ等）は、ガラスを強く着色させるため、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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
本発明の強化ガラスにおいて、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、大型の強化ガラスに対して、タッチパネルセンサー等のパターニング、所定のマスキングを行った後、エッチング液でエッチングして、所望の形状に個片化することが困難になる。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、端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。
【００７０】
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。
【００７１】
圧縮応力層の厚みは、好ましくは１０μｍ以上、１５μｍ以上、２０μｍ以上、特に２５μｍ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ったり、エッチングの際にマスキング内の強化ガラスが破損する虞がある。このため、圧縮応力層の厚みは、好ましくは５００μｍ以下、２００μｍ以下、１５０μｍ以下、９０μｍ以下、６０μｍ以下、５０μｍ以下、４０μｍ以下、３５μｍ以下、特に３０μｍ以下である。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。
【００７２】
内部引っ張り応力は、好ましくは２００ＭＰａ以下、１５０ＭＰａ以下、１２０ＭＰａ以下、１００ＭＰａ以下、７０ＭＰａ、５０ＭＰａ以下、３０ＭＰａ以下、２５ＭＰａ以下、特に２２ＭＰａ以下である。内部引っ張り応力が大きくなると、エッチングの際にマスキング内の強化ガラスが破損する虞がある。しかし、内部引っ張り応力が極端に小さくなると、圧縮応力層の圧縮応力値、厚みが低下する。よって、内部引っ張り応力は、好ましくは１ＭＰａ以上、５ＭＰａ以上、１０ＭＰａ以上、１５ＭＰａ以上である。
【００７３】
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。
【００７４】
本発明の強化ガラスにおいて、熱膨張係数は、好ましくは８０〜１２０×１０−７／℃、８５〜１１０×１０−７／℃、９０〜１１０×１０−７／℃、特に９０〜１０５×１０−７／℃である。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、「熱膨張係数」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。
【００７５】
本発明の強化ガラスにおいて、歪点は、好ましくは５００℃以上、５２０℃以上、５３０℃以上、５５０℃以上、特に５７０℃以上である。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。更にタッチパネルセンサー等のパターニングにおいて、高品位な膜を形成し易くなる。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。
【００７６】
本発明の強化ガラスにおいて、１０４．０ｄＰａ・ｓにおける温度は、好ましくは１２８０℃以下、１２３０℃以下、１２００℃以下、１１８０℃以下、特に１１６０℃以下である。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。なお、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。
【００７７】
本発明の強化ガラスにおいて、１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度は、好ましくは１６２０℃以下、１５５０℃以下、１５３０℃以下、１５００℃以下、特に１４５０℃以下である。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。よって、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。
【００７８】
本発明の強化ガラスにおいて、液相温度は、好ましくは１２００℃以下、１１５０℃以下、１１００℃以下、１０５０℃以下、１０００℃以下、９５０℃以下、９００℃以下、特に８８０℃以下である。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。
【００７９】
本発明の強化ガラスにおいて、液相粘度は、好ましくは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以上である。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。
【００８０】
本発明の強化ガラスにおいて、エッチングされた面を除く表面の表面粗さＲａは、好ましくは１ｎｍ以下、０．５ｎｍ以下、０．３ｎｍ以下、特に０．２ｎｍ以下である。エッチングされた面を除く表面の表面粗さ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。
【００８１】
本発明の強化ガラスにおいて、エッチングされた面（表面及び端面）の表面粗さＲａは、好ましくは１ｎｍ以下、０．５ｎｍ以下、０．３ｎｍ以下、特に０．２ｎｍ以下である。エッチングされた面の表面粗さ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。
【００８２】
本発明に係る強化ガラスにおいて、厚み（板状の場合は板厚）は、好ましくは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以下である。一方、厚みが小さ過ぎると、所望の機械的強度を得難くなる。よって、厚みは、好ましくは０．１ｍｍ以上、０．２ｍｍ以上、０．３ｍｍ以上、特に０．４ｍｍ以上である。
【００８３】
本発明に係る強化用ガラスは、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。
【００８４】
本発明に係る強化用ガラスは、４３０℃のＫＮＯ３溶融塩に４時間浸漬させた場合、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１５μｍ以上になることが好ましく、さらに表面の圧縮応力が７００ＭＰａ以上、且つ圧縮応力層の厚みが２０μｍ以上になることが好ましい。
【００８５】
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、圧縮応力値や応力厚みを大きくすることが可能になる。
【００８６】
本発明に係る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。
【００８７】
本発明に係る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／ｃｍ３になることが好ましい。質量減が小さ過ぎると、エッチングレートが低くなり、デバイスの生産性が低下する虞がある。一方、質量減が大き過ぎると、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、端面品位を得難くなる。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。
【００８８】
以下のようにして、本発明に係る強化用ガラス、強化ガラスを作製することができる。
【００８９】
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、板状等の強化用ガラスを作製することができる。
【００９０】
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、大量生産、大型化に有利である。
【００９１】
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。
【００９２】
次に、得られた強化用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形状加工を行う場合、大型のガラス板を強化処理した後に、タッチパネルセンサー等のパターニング、所定のマスキングを行い、次にエッチング液でエッチングすることにより、所望の形状に個片化することが生産性の点で好ましい。
【００９３】
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、強化用ガラスを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、圧縮応力層を効率良く形成することが可能になる。
【００９４】
次に、得られた強化ガラスの表面の一部に、所望の形状（携帯電話、タブレットＰＣ等の保護部材に求められる形状）になるようにマスキングを行った後、エッチング液でエッチングを行うことが好ましい。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又は二種以上、特にＨＣｌ、ＨＦ、ＨＮＯ３の群から選ばれる一種又は二種以上を含むエッチング液が好ましい。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。このようなエッチングを行うと、強化処理後に、切断、端面加工・穴あけ加工等を施さなくても、所望の形状を得ることができる。
【００９５】
本発明の強化ガラスの製造方法は、（１）モル％で、ＳｉＯ２ ４５〜７５％、Ａｌ２Ｏ３ ３〜１５％、Ｌｉ２Ｏ ０〜１２％、Ｎａ２Ｏ ０．３〜２０％、Ｋ２Ｏ ０〜１０％、ＭｇＯ＋ＣａＯ １〜１５％を含有するガラス組成となるように調合したガラス原料を溶融し、板状に成形する工程、（２）イオン交換処理により圧縮応力層を形成して、強化ガラスを得る工程、（３）強化ガラスの表面にマスキングを行う工程、（４）強化ガラスをエッチング液でエッチングする工程を有することを特徴とする。特に、前記工程（３）の前に、強化ガラスの表面にパターニングする工程を有することが好ましく、前記工程（４）が、複数の強化ガラスの小片に分断する工程であることが好ましい。なお、本発明の強化ガラスの製造方法の技術的特徴は、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。
【実施例１】
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
【表１】
【００９９】
【表２】
【０１００】
【表３】
【０１０１】
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。なお、強化特性の測定試料として、板厚０．８ｍｍのガラス板に加工したものを用いた。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
軟化点Ｔｓは、ＡＳＴＭ Ｃ３３８の方法に基づいて測定した値である。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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十分に洗浄した。次に、得られた試料を乾燥させた後、質量を測定した。次に、１０質量％のＨＣｌ水溶液を１００ｍｌ調整し、テフロン（登録商標）ボトル内に入れた後、温度を８０℃に調整した。続いて、乾燥後の試料を１０質量％のＨＣｌ水溶液中に２４時間浸漬させて、表面と端面をエッチングした。最後に、エッチング後の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。
【０１１０】
表１〜３から明らかなように、試料Ｎｏ．１〜２１は、密度ρが２．５４ｇ／ｃｍ３以下、熱膨張係数αが９３〜１１０×１０−７／℃であるため、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。更に、試料Ｎｏ．１〜２１は、液相粘度ｌｏｇ１０ηＴＬ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、成形設備への負担が軽く、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、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、ガラス組成は実質的に同一である。
【０１１１】
次に、上記強化特性の測定試料の両表面に光学研磨を施した後、４２０℃のＫＮＯ３溶融塩中に１．５時間浸漬することにより、イオン交換処理を行った。続いて、イオン交換処理後に試料を洗浄した後、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、各測定試料の屈折率を１．５２、光学弾性定数を２８［（ｎｍ／ｃｍ）／ＭＰａ］とした。
【０１１２】
また、強化ガラスの内部引っ張り応力を以下の式を用いて算出した。
【０１１３】
内部引っ張り応力＝（圧縮応力値×応力深さ）／（板厚−応力深さ×２）
【０１１４】
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、圧縮応力層の圧縮応力値ＣＳが７５７ＭＰａ以上、厚みＤＯＬが１４μｍ以上であり、内部引っ張り応力が１６〜２８ＭＰａであった。
【実施例２】
【０１１５】
試料Ｎｏ．２１に記載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、加熱溶融、清澄した後、板厚０．８ｍｍになるように、フロート法で成形した。次に、得られたガラスを１ｍ×１．２ｍに加工した後、４２０℃のＫＮＯ３溶融塩中に２時間浸漬することにより、イオン交換処理を行った。
【０１１６】
得られた強化ガラスに対して、図１（ａ）のように矩形上のＩＴＯのパターニング（ＸＹ方向用）を行った後、図１（ｂ）のように絶縁膜のパターニングを行った。更に、図１（ｃ）のように金属膜ブリッジパターニング（Ｙ方向）を行い、強化ガラスの上にタッチパネルセンサーを形成した。
【０１１７】
続いて、１７０ｍｍ×１００ｍｍ（コーナー部のＲ＝７ｍｍ）になるように、Ａｕでマスキングを行った。次に、タッチパネルセンサー、Ａｕマスキング付きの強化ガラスを４８質量％のＨＦ中（３０℃）中に３０分間浸漬して、複数の強化ガラス片を得た。更に、表面のＡｕをエッチングで除去して、タッチパネルセンサー付きの強化ガラスを得た。
【０１１８】
得られた強化ガラス片の表面（タッチパネルセンサーが形成されていない表面）及び端面の表面粗さＲａを測定したところ、表面の表面粗さＲａは０．０００３μｍ、端面の表面粗さＲａは０．００２１μｍであった。なお、「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。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
本発明の強化ガラスは、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基板として好適である。また、本発明の強化ガラスは、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。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強化ガラス及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）、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基板に好適な強化ガラス及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話、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。
【０００３】
これらのデバイスには、イオン交換処理等で強化処理した強化ガラスが用いられている（特許文献１、非特許文献１参照）。
【０００４】
従来までのデバイスでは、ディスプレイモジュールの上にタッチパネルセンサーを形成し、その上に強化ガラス（保護部材）を載せた構成が採用されていた。
【０００５】
また、携帯電話等の小型デバイスは、３〜４インチサイズであるが、タブレットＰＣ等では、９〜１０インチサイズになる。このため、タブレットＰＣ等では、デバイスの質量、デバイス全体の厚みが問題になる。
【０００６】
この問題に対応するため、強化ガラス（保護部材）の上にタッチパネルセンサーを形成する方法が採用されつつある。この場合、強化ガラス（保護部材）には、（１）高い機械的強度を有すること、（２）大型のガラス板を大量に成形するために、オーバーフローダウンドロー法、スリットダウンドロー法等のダウンドロー法、フロート法等に適した液相粘度を有すること、（３）成形に適した高温粘度を有すること、（４）低密度であること、（５）タッチパネルの成膜時にパターンずれを起こさないように、十分に高い歪点を有すること等が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−８３０４５号公報
【非特許文献】
【０００８】
【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】
【０００９】
ところで、３〜１０インチサイズの強化ガラスに対して、個別にパターニングを行うと、デバイスの製造コストが高くなる。この問題に対応する方法として、大型の強化ガラスに所定のパターニングを行った後、複数の強化ガラスの小片にレーザー切断する方法がある。しかし、この方法は、レーザー切断した後に、強化ガラスの四隅にＲ加工、長辺又は短辺に切り込み加工を行うと、デバイスの製造コストが高くなるという問題がある。特に、モバイル端末等の用途の場合、この問題が深刻になる。
【００１０】
一方、大型のガラス板を強化処理し、所定のパターニング、マスキングを行った後、エッチング液でエッチングして、複数の強化ガラスの小片に分断すると、上記問題を解決することができる。しかし、従来の強化ガラスは、エッチングに時間を要し、コスト高を招来させる虞があった。
【００１１】
そこで、本発明は、従来の要求特性を満たすと共に、エッチングにより複数の強化ガラスの小片に分断し易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】
【００１２】
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、強化処理後にエッチングすることにより、上記技術的課題を解決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、強化処理後に表面又は端面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。なお、本発明の強化ガラス（の小片）は、表面の全部がエッチングされている態様を完全に排除するものではないが、本発明の趣旨からすれば、表面の一部がエッチングされている態様又は表面がエッチングされていない態様が好ましい。また、エッチングにより製品形状の強化ガラス（の小片）に分断されてなる場合は、通常、端面の全部がエッチングされている。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
第六に、本発明の強化ガラスは、ＨＦ、ＨＣｌ、Ｈ２ＳＯ４、ＨＮＯ３、ＮＨ４Ｆ、ＮａＯＨ、ＮＨ４ＨＦ２の群から選ばれる一種又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。これらのエッチング液は、エッチング性能が良好である。
【００１８】
第七に、本発明の強化ガラスは、エッチングされた面の表面粗さ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。
【００１９】
第八に、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」、「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。
【００２０】
第九に、本発明の強化ガラスは、内部引っ張り応力が１〜２００ＭＰａであることが好ましい。ここで、「内部引っ張り応力」は、次式によって計算される値である。
【００２１】
内部引っ張り応力＝（圧縮応力値×応力厚み）／（板厚−応力厚み×２）
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
第十五に、本発明の強化ガラスは、フロート法で成形されてなることが好ましい。
【００２８】
第十六に、本発明の強化ガラスは、タッチパネルディスプレイに用いることが好ましい。
【００２９】
第十七に、本発明の強化ガラスは、携帯電話のカバーガラスに用いることが好ましい。
【００３０】
第十八に、本発明の強化ガラスは、太陽電池のカバーガラスに用いることが好ましい。
【００３１】
第十九に、本発明の強化ガラスは、ディスプレイの保護部材に用いることが好ましい。
【００３２】
第二十に、本発明の強化ガラスの製造方法は、（１）モル％で、ＳｉＯ２ ４５〜７５％、Ａｌ２Ｏ３ ３〜１５％、Ｌｉ２Ｏ ０〜１２％、Ｎａ２Ｏ ０．３〜２０％、Ｋ２Ｏ ０〜１０％、ＭｇＯ＋ＣａＯ １〜１５％を含有するガラス組成となるように調合したガラス原料を溶融し、板状に成形する工程、（２）イオン交換処理により圧縮応力層を形成して、強化ガラスを得る工程、（３）強化ガラスの表面にマスキングを行う工程、（４）強化ガラスをエッチング液でエッチングする工程を有することを特徴とする。
【００３３】
第二十一に、本発明の強化ガラスの製造方法は、前記工程（３）の前に、強化ガラスの表面にパターニングする工程を有することが好ましい。このようにすれば、デバイスの製造コストが大幅に低下する。
【００３４】
第二十二に、本発明の強化ガラスの製造方法は、前記工程（４）が、複数の強化ガラスの小片に分断する工程であることが好ましい。このようにすれば、大型の強化ガラスから製品形状の強化ガラスを複数採取し得るため、デバイスの製造コストが大幅に低下する。
【発明の効果】
【００３５】
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マスキングされた部分以外を除去することができる。その結果、携帯電話、タブレットＰＣ等に求められる形状を効率的に得られると共に、高い表面品位、端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。しかも低密度であるため、タブレットＰＣの軽量化が可能になり、また歪点が高いため、高品位のパターニングを行うことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本願発明の実施態様の一例である［実施例２］の実験手順を説明するための概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
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。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層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、ガラスの厚みが小さい場合でも、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。
【００３８】
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、特に断りがある場合を除き、％表示はモル％を指す。
【００３９】
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、端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、デバイスの生産性が低下し易くなる。
【００４０】
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、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、端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。
【００４１】
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、端面品位を得難くなる。よって、Ｂ２Ｏ３の含有量は、好ましくは０〜１２％、０〜５％、０〜３％、０〜１．５％、０〜１％、０〜０．９％、０〜０．５％、特に０〜０．１％である。
【００４２】
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。
【００４３】
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、デバイスの生産性が低下し易くなる。よって、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、端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。
【００４４】
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。よって、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。
【００４５】
Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含有量は、好ましくは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。
【００４６】
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。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。
【００４７】
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成分である。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ったり、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ったり、イオン交換性能が低下し易くなったり、分相が生じ易くなる。よって、ＣａＯの含有量は、好ましくは０〜５％、０〜３％、特に０〜２．５％である。
【００４８】
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の含有量は、好ましくは３〜１３％、５〜１３％、５〜１２％、特に５〜１１％である。
【００４９】
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、端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。
【００５０】
本発明の強化ガラスは、以下の成分比率を有することが好ましい。
【００５１】
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、デバイスの生産性が低下し易くなり、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、端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。
【００５２】
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、デバイ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、端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。
【００５３】
モル比Ｐ２Ｏ５／ＳｉＯ２は０〜１である。モル比Ｐ２Ｏ５／ＳｉＯ２が大きくなると、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、端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。
【００５４】
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、端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。
【００５５】
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。
【００５６】
上記成分以外にも、例えば以下の成分を添加してもよい。
【００５７】
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の含有量は、好ましくは０〜５％、０〜３％、０〜１％、特に０〜０．１％である。
【００５８】
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の含有量は、好ましくは０〜５％、０〜３％、０〜１％、特に０〜０．１％である。
【００５９】
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。しかし、ＴｉＯ２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％、０〜１％、０〜０．８％、０〜０．５％、特に０〜０．１％である。
【００６０】
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。
【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、好ましくは０〜６％、０〜５％、０〜３％、０〜１％、特に０〜０．５％である。
【００６２】
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、好ましくは０〜１％、１００〜３０００ｐｐｍ、３００〜２５００ｐｐｍ、特に５００〜２５００ｐｐｍである。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。
【００６３】
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。
【００６４】
Ｆｅ２Ｏ３の含有量は、好ましくは５００ｐｐｍ未満、４００ｐｐｍ未満、３００ｐｐｍ未満、２００ｐｐｍ未満、特に１５０ｐｐｍ未満である。このようにすれば、板厚１ｍｍにおける透過率（４００ｎｍ〜７７０ｎｍ）が向上し易くなる（例えば９０％以上）。
【００６５】
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、好ましくは３％以下、２％以下、１％以下、０．５％以下、特に０．１％以下である。
【００６６】
遷移金属元素（Ｃｏ、Ｎｉ等）は、ガラスを強く着色させるため、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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
本発明の強化ガラスにおいて、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、大型の強化ガラスに対して、タッチパネルセンサー等のパターニング、所定のマスキングを行った後、エッチング液でエッチングして、所望の形状に個片化することが困難になる。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、端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。
【００７０】
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。
【００７１】
圧縮応力層の厚みは、好ましくは１０μｍ以上、１５μｍ以上、２０μｍ以上、特に２５μｍ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ったり、エッチングの際にマスキング内の強化ガラスが破損する虞がある。このため、圧縮応力層の厚みは、好ましくは５００μｍ以下、２００μｍ以下、１５０μｍ以下、９０μｍ以下、６０μｍ以下、５０μｍ以下、４０μｍ以下、３５μｍ以下、特に３０μｍ以下である。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。
【００７２】
内部引っ張り応力は、好ましくは２００ＭＰａ以下、１５０ＭＰａ以下、１２０ＭＰａ以下、１００ＭＰａ以下、７０ＭＰａ、５０ＭＰａ以下、３０ＭＰａ以下、２５ＭＰａ以下、特に２２ＭＰａ以下である。内部引っ張り応力が大きくなると、エッチングの際にマスキング内の強化ガラスが破損する虞がある。しかし、内部引っ張り応力が極端に小さくなると、圧縮応力層の圧縮応力値、厚みが低下する。よって、内部引っ張り応力は、好ましくは１ＭＰａ以上、５ＭＰａ以上、１０ＭＰａ以上、１５ＭＰａ以上である。
【００７３】
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。
【００７４】
本発明の強化ガラスにおいて、熱膨張係数は、好ましくは８０〜１２０×１０−７／℃、８５〜１１０×１０−７／℃、９０〜１１０×１０−７／℃、特に９０〜１０５×１０−７／℃である。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、「熱膨張係数」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。
【００７５】
本発明の強化ガラスにおいて、歪点は、好ましくは５００℃以上、５２０℃以上、５３０℃以上、５５０℃以上、特に５７０℃以上である。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。更にタッチパネルセンサー等のパターニングにおいて、高品位な膜を形成し易くなる。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。
【００７６】
本発明の強化ガラスにおいて、１０４．０ｄＰａ・ｓにおける温度は、好ましくは１２８０℃以下、１２３０℃以下、１２００℃以下、１１８０℃以下、特に１１６０℃以下である。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。なお、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。
【００７７】
本発明の強化ガラスにおいて、１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度は、好ましくは１６２０℃以下、１５５０℃以下、１５３０℃以下、１５００℃以下、特に１４５０℃以下である。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。よって、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。
【００７８】
本発明の強化ガラスにおいて、液相温度は、好ましくは１２００℃以下、１１５０℃以下、１１００℃以下、１０５０℃以下、１０００℃以下、９５０℃以下、９００℃以下、特に８８０℃以下である。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。
【００７９】
本発明の強化ガラスにおいて、液相粘度は、好ましくは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以上である。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。
【００８０】
本発明の強化ガラスにおいて、エッチングされた面を除く表面の表面粗さＲａは、好ましくは１ｎｍ以下、０．５ｎｍ以下、０．３ｎｍ以下、特に０．２ｎｍ以下である。エッチングされた面を除く表面の表面粗さ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。
【００８１】
本発明の強化ガラスにおいて、エッチングされた面（表面及び端面）の表面粗さＲａは、好ましくは１ｎｍ以下、０．５ｎｍ以下、０．３ｎｍ以下、特に０．２ｎｍ以下である。エッチングされた面の表面粗さ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。
【００８２】
本発明に係る強化ガラスにおいて、厚み（板状の場合は板厚）は、好ましくは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以下である。一方、厚みが小さ過ぎると、所望の機械的強度を得難くなる。よって、厚みは、好ましくは０．１ｍｍ以上、０．２ｍｍ以上、０．３ｍｍ以上、特に０．４ｍｍ以上である。
【００８３】
本発明に係る強化用ガラスは、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。
【００８４】
本発明に係る強化用ガラスは、４３０℃のＫＮＯ３溶融塩に４時間浸漬させた場合、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１５μｍ以上になることが好ましく、さらに表面の圧縮応力が７００ＭＰａ以上、且つ圧縮応力層の厚みが２０μｍ以上になることが好ましい。
【００８５】
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、圧縮応力値や応力厚みを大きくすることが可能になる。
【００８６】
本発明に係る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。
【００８７】
本発明に係る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／ｃｍ３になることが好ましい。質量減が小さ過ぎると、エッチングレートが低くなり、デバイスの生産性が低下する虞がある。一方、質量減が大き過ぎると、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、端面品位を得難くなる。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。
【００８８】
以下のようにして、本発明に係る強化用ガラス、強化ガラスを作製することができる。
【００８９】
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、板状等の強化用ガラスを作製することができる。
【００９０】
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、大量生産、大型化に有利である。
【００９１】
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。
【００９２】
次に、得られた強化用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形状加工を行う場合、大型のガラス板を強化処理した後に、タッチパネルセンサー等のパターニング、所定のマスキングを行い、次にエッチング液でエッチングすることにより、所望の形状に個片化することが生産性の点で好ましい。
【００９３】
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、強化用ガラスを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、圧縮応力層を効率良く形成することが可能になる。
【００９４】
次に、得られた強化ガラスの表面の一部に、所望の形状（携帯電話、タブレットＰＣ等の保護部材に求められる形状）になるようにマスキングを行った後、エッチング液でエッチングを行うことが好ましい。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又は二種以上、特にＨＣｌ、ＨＦ、ＨＮＯ３の群から選ばれる一種又は二種以上を含むエッチング液が好ましい。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。このようなエッチングを行うと、強化処理後に、切断、端面加工・穴あけ加工等を施さなくても、所望の形状を得ることができる。
【００９５】
本発明の強化ガラスの製造方法は、（１）モル％で、ＳｉＯ２ ４５〜７５％、Ａｌ２Ｏ３ ３〜１５％、Ｌｉ２Ｏ ０〜１２％、Ｎａ２Ｏ ０．３〜２０％、Ｋ２Ｏ ０〜１０％、ＭｇＯ＋ＣａＯ １〜１５％を含有するガラス組成となるように調合したガラス原料を溶融し、板状に成形する工程、（２）イオン交換処理により圧縮応力層を形成して、強化ガラスを得る工程、（３）強化ガラスの表面にマスキングを行う工程、（４）強化ガラスをエッチング液でエッチングする工程を有することを特徴とする。特に、前記工程（３）の前に、強化ガラスの表面にパターニングする工程を有することが好ましく、前記工程（４）が、複数の強化ガラスの小片に分断する工程であることが好ましい。なお、本発明の強化ガラスの製造方法の技術的特徴は、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。
【実施例１】
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
【表１】
【００９９】
【表２】
【０１００】
【表３】
【０１０１】
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。なお、強化特性の測定試料として、板厚０．８ｍｍのガラス板に加工したものを用いた。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
軟化点Ｔｓは、ＡＳＴＭ Ｃ３３８の方法に基づいて測定した値である。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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十分に洗浄した。次に、得られた試料を乾燥させた後、質量を測定した。次に、１０質量％のＨＣｌ水溶液を１００ｍｌ調整し、テフロン（登録商標）ボトル内に入れた後、温度を８０℃に調整した。続いて、乾燥後の試料を１０質量％のＨＣｌ水溶液中に２４時間浸漬させて、表面と端面をエッチングした。最後に、エッチング後の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。
【０１１０】
表１〜３から明らかなように、試料Ｎｏ．１〜２１は、密度ρが２．５４ｇ／ｃｍ３以下、熱膨張係数αが９３〜１１０×１０−７／℃であるため、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。更に、試料Ｎｏ．１〜２１は、液相粘度ｌｏｇ１０ηＴＬ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、成形設備への負担が軽く、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、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、ガラス組成は実質的に同一である。
【０１１１】
次に、上記強化特性の測定試料の両表面に光学研磨を施した後、４２０℃のＫＮＯ３溶融塩中に１．５時間浸漬することにより、イオン交換処理を行った。続いて、イオン交換処理後に試料を洗浄した後、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、各測定試料の屈折率を１．５２、光学弾性定数を２８［（ｎｍ／ｃｍ）／ＭＰａ］とした。
【０１１２】
また、強化ガラスの内部引っ張り応力を以下の式を用いて算出した。
【０１１３】
内部引っ張り応力＝（圧縮応力値×応力深さ）／（板厚−応力深さ×２）
【０１１４】
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、圧縮応力層の圧縮応力値ＣＳが７５７ＭＰａ以上、厚みＤＯＬが１４μｍ以上であり、内部引っ張り応力が１６〜２８ＭＰａであった。
【実施例２】
【０１１５】
試料Ｎｏ．２１に記載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、加熱溶融、清澄した後、板厚０．８ｍｍになるように、フロート法で成形した。次に、得られたガラスを１ｍ×１．２ｍに加工した後、４２０℃のＫＮＯ３溶融塩中に２時間浸漬することにより、イオン交換処理を行った。
【０１１６】
得られた強化ガラスに対して、図１（ａ）のように矩形上のＩＴＯのパターニング（ＸＹ方向用）を行った後、図１（ｂ）のように絶縁膜のパターニングを行った。更に、図１（ｃ）のように金属膜ブリッジパターニング（Ｙ方向）を行い、強化ガラスの上にタッチパネルセンサーを形成した。
【０１１７】
続いて、１７０ｍｍ×１００ｍｍ（コーナー部のＲ＝７ｍｍ）になるように、Ａｕでマスキングを行った。次に、タッチパネルセンサー、Ａｕマスキング付きの強化ガラスを４８質量％のＨＦ中（３０℃）中に３０分間浸漬して、複数の強化ガラス片を得た。更に、表面のＡｕをエッチングで除去して、タッチパネルセンサー付きの強化ガラスを得た。
【０１１８】
得られた強化ガラス片の表面（タッチパネルセンサーが形成されていない表面）及び端面の表面粗さＲａを測定したところ、表面の表面粗さＲａは０．０００３μｍ、端面の表面粗さＲａは０．００２１μｍであった。なお、「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。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
本発明の強化ガラスは、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基板として好適である。また、本発明の強化ガラスは、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。
【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、強化処理後に表面又は端面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の何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の何れか一項に記載の強化ガラス。
【請求項６】
ＨＦ、ＨＣｌ、Ｈ２ＳＯ４、ＨＮＯ３、ＮＨ４Ｆ、ＮａＯＨ、ＮＨ４ＨＦ２の群から選ばれる一種又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の何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の何れか一項に記載の強化ガラス。
【請求項８】
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１〜７の何れか一項に記載の強化ガラス。
【請求項９】
内部引っ張り応力が１〜２００ＭＰａであることを特徴とする請求項１〜８の何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の何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の何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の何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の何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の何れか一項に記載の強化ガラス。
【請求項１５】
フロート法で成形されてなることを特徴とする請求項１〜１４の何れか一項に記載の強化ガラス。
【請求項１６】
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１〜１５の何れか一項に記載の強化ガラス。
【請求項１７】
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１〜１５の何れか一項に記載の強化ガラス。
【請求項１８】
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１〜１５の何れか一項に記載の強化ガラス。
【請求項１９】
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１〜１５の何れか一項に記載の強化ガラス。
【請求項２０】
（１）モル％で、ＳｉＯ２ ４５〜７５％、Ａｌ２Ｏ３ ３〜１５％、Ｌｉ２Ｏ ０〜１２％、Ｎａ２Ｏ ０．３〜２０％、Ｋ２Ｏ ０〜１０％、ＭｇＯ＋ＣａＯ １〜１５％を含有するガラス組成となるように調合したガラス原料を溶融し、板状に成形する工程、
（２）イオン交換処理により圧縮応力層を形成して、強化ガラスを得る工程、
（３）強化ガラスの表面にマスキングを行う工程、
（４）強化ガラスをエッチング液でエッチングする工程を有することを特徴とする強化ガラスの製造方法。
【請求項２１】
前記工程（３）の前に、強化ガラスの表面にパターニングする工程を有することを特徴とする請求項２０に記載の強化ガラスの製造方法。
【請求項２２】
前記工程（４）が、複数の強化ガラスの小片に分断する工程であることを特徴とする請求項２０又は２１に記載の強化ガラスの製造方法。
【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、強化処理後に表面又は端面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の何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の何れか一項に記載の強化ガラス。
【請求項６】
ＨＦ、ＨＣｌ、Ｈ２ＳＯ４、ＨＮＯ３、ＮＨ４Ｆ、ＮａＯＨ、ＮＨ４ＨＦ２の群から選ばれる一種又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の何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の何れか一項に記載の強化ガラス。
【請求項８】
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１〜７の何れか一項に記載の強化ガラス。
【請求項９】
内部引っ張り応力が１〜２００ＭＰａであることを特徴とする請求項１〜８の何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の何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の何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の何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の何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の何れか一項に記載の強化ガラス。
【請求項１５】
フロート法で成形されてなることを特徴とする請求項１〜１４の何れか一項に記載の強化ガラス。
【請求項１６】
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１〜１５の何れか一項に記載の強化ガラス。
【請求項１７】
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１〜１５の何れか一項に記載の強化ガラス。
【請求項１８】
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１〜１５の何れか一項に記載の強化ガラス。
【請求項１９】
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１〜１５の何れか一項に記載の強化ガラス。
【請求項２０】
（１）モル％で、ＳｉＯ２ ４５〜７５％、Ａｌ２Ｏ３ ３〜１５％、Ｌｉ２Ｏ ０〜１２％、Ｎａ２Ｏ ０．３〜２０％、Ｋ２Ｏ ０〜１０％、ＭｇＯ＋ＣａＯ １〜１５％を含有するガラス組成となるように調合したガラス原料を溶融し、板状に成形する工程、
（２）イオン交換処理により圧縮応力層を形成して、強化ガラスを得る工程、
（３）強化ガラスの表面にマスキングを行う工程、
（４）強化ガラスをエッチング液でエッチングする工程を有することを特徴とする強化ガラスの製造方法。
【請求項２１】
前記工程（３）の前に、強化ガラスの表面にパターニングする工程を有することを特徴とする請求項２０に記載の強化ガラスの製造方法。
【請求項２２】
前記工程（４）が、複数の強化ガラスの小片に分断する工程であることを特徴とする請求項２０又は２１に記載の強化ガラスの製造方法。
【図１】
【公開番号】特開２０１３−４３７９５（Ｐ２０１３−４３７９５Ａ）
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８１８０７（Ｐ２０１１−１８１８０７）
【出願日】平成２３年８月２３日（２０１１．８．２３）
【出願人】（０００２３２２４３）日本電気硝子株式会社 (1,447)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２３日（２０１１．８．２３）
【出願人】（０００２３２２４３）日本電気硝子株式会社 (1,447)
【Ｆターム（参考）】
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