特開 2024-129477 化学強化ガラス板およびその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024129477

(43)【公開日】2024-09-27

(54)【発明の名称】化学強化ガラス板およびその製造方法

(51)【国際特許分類】

   C03C 21/00 20060101AFI20240919BHJP

   C03C 3/083 20060101ALI20240919BHJP

   C03C 3/091 20060101ALI20240919BHJP

   C03C 3/097 20060101ALI20240919BHJP

   C03C 3/085 20060101ALI20240919BHJP

【ＦＩ】

C03C21/00 101

C03C3/083

C03C3/091

C03C3/097

C03C3/085

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023038707

(22)【出願日】2023-03-13

(71)【出願人】

【識別番号】000232243

【氏名又は名称】日本電気硝子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107423

【弁理士】

【氏名又は名称】城村 邦彦

(74)【代理人】

【識別番号】100120949

【弁理士】

【氏名又は名称】熊野 剛

(74)【代理人】

【識別番号】100168550

【弁理士】

【氏名又は名称】友廣 真一

(72)【発明者】

【氏名】木下 清貴

(72)【発明者】

【氏名】西川 佳範

【テーマコード（参考）】

4G059

4G062

【Ｆターム（参考）】

4G059AA01

4G059AC16

4G059HB08

4G059HB13

4G059HB14

4G059HB15

4G059HB23

4G062AA01

4G062BB01

4G062CC10

4G062DA06

4G062DA07

4G062DB03

4G062DB04

4G062DC01

4G062DC02

4G062DC03

4G062DD01

4G062DD02

4G062DD03

4G062DD04

4G062DE01

4G062DF01

4G062EA03

4G062EA04

4G062EB03

4G062EB04

4G062EC01

4G062EC02

4G062EC03

4G062ED01

4G062ED02

4G062ED03

4G062EE01

4G062EF01

4G062EG01

4G062FA01

4G062FA10

4G062FB01

4G062FC01

4G062FD01

4G062FE01

4G062FF01

4G062FG01

4G062FH01

4G062FJ01

4G062FK01

4G062FL01

4G062GA01

4G062GA10

4G062GB01

4G062GC01

4G062GD01

4G062GE01

4G062HH01

4G062HH03

4G062HH05

4G062HH07

4G062HH09

4G062HH11

4G062HH13

4G062HH15

4G062HH17

4G062HH20

4G062JJ01

4G062JJ03

4G062JJ05

4G062JJ07

4G062JJ10

4G062KK01

4G062KK03

4G062KK05

4G062KK07

4G062KK10

4G062MM12

4G062NN33

(57)【要約】

【課題】高い耐衝撃性と可撓性とを有する化学強化ガラス板を提供する。
【解決手段】化学強化ガラス板１は、薄肉部２と、厚肉部３と、薄肉部２および厚肉部３の各々表面部に形成された圧縮応力層６ａ，６ｂとを備え、薄肉部２において折り曲げ可能である。化学強化ガラス板１は、薄肉部２の最大圧縮応力深さをＤＯＣ１、厚肉部３の最大圧縮応力深さをＤＯＣ２、厚肉部３の厚みをｔ２とした場合に、ＤＯＣ２＞ＤＯＣ１なる関係を有し、かつ、ＤＯＣ２／ｔ２≧０．０５なる関係を有する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

薄肉部と、前記薄肉部よりも厚い厚肉部と、前記薄肉部および前記厚肉部の各々表面部に形成された圧縮応力層とを備え、前記薄肉部において折り曲げ可能な化学強化ガラス板であって、
前記薄肉部の最大圧縮応力深さをＤＯＣ１、前記厚肉部の最大圧縮応力深さをＤＯＣ２、前記厚肉部の厚みをｔ２とした場合に、
ＤＯＣ２＞ＤＯＣ１なる関係を有し、かつ、
ＤＯＣ２／ｔ２≧０．０５なる関係を有することを特徴とする化学強化ガラス板。

【請求項2】

前記薄肉部の最大圧縮応力深さをＤＯＣ１、前記薄肉部の厚みをｔ１とした場合に、
ＤＯＣ１／ｔ１≦０．２０なる関係を有する請求項1に記載の化学強化ガラス板。

【請求項3】

前記薄肉部の厚みｔ１が、０．０１ｍｍ以上０．２ｍｍ以下であり、
前記厚肉部の厚みｔ２が、０．２ｍｍ超２．０ｍｍ以下である請求項１又は２に記載の化学強化ガラス板。

【請求項4】

前記薄肉部の最大圧縮応力深さをＤＯＣ１、前記厚肉部の最大圧縮応力深さをＤＯＣ２とした場合に、
ＤＯＣ２／ＤＯＣ１≧５なる関係を有する請求項１又は２に記載の化学強化ガラス板。

【請求項5】

前記薄肉部の最大圧縮応力深さＤＯＣ１が、２～２０μｍであり、
前記厚肉部の最大圧縮応力深さＤＯＣ２が、１０～２００μｍである請求項１又は２に記載の化学強化ガラス板。

【請求項6】

前記薄肉部の最大圧縮応力値ＣＳ１が、１００～１５００ＭＰａであり、
前記厚肉部の最大圧縮応力値ＣＳ２が、２００～２０００ＭＰａである請求項１又は２に記載の化学強化ガラス板。

【請求項7】

前記薄肉部の最大圧縮応力値をＣＳ１、前記厚肉部の最大圧縮応力値をＣＳ２とした場合に、
ＣＳ２／ＣＳ１≦２０なる関係を有する請求項１又は２に記載の化学強化ガラス板。

【請求項8】

前記厚肉部の圧縮応力層において、深さ方向の応力プロファイルが屈曲点を有する、請求項１又は２に記載の化学強化ガラス板。

【請求項9】

ガラス組成としてＬｉ_２ＯおよびＮａ_２Ｏを含む請求項１又は２に記載の化学強化ガラス板。

【請求項10】

ガラス組成として、モル％で、ＳｉＯ_２ ５０～８０％、Ａｌ_２Ｏ_３ ８～２５％、Ｂ_２Ｏ_３ ０～１０％、Ｌｉ_２Ｏ ３～１５％、Ｎａ_２Ｏ ３～２１％、Ｋ_２Ｏ ０～１０％、ＭｇＯ ０～１０％、Ｐ_２Ｏ_５ ０～１５％を含む請求項９に記載の化学強化ガラス板。

【請求項11】

薄肉部と、前記薄肉部よりも厚い厚肉部と、前記薄肉部および前記厚肉部の各々表面部に形成された圧縮応力層とを備え、前記薄肉部において折り曲げ可能な化学強化ガラス板の製造方法であって、
前記厚肉部と前記薄肉部とを有する強化用ガラスを準備する準備工程と、
前記強化用ガラスに二段階のイオン交換処理を施すイオン交換処理工程とを備え、
前記イオン交換処理工程において、前記イオン交換処理後の化学強化ガラス板が、前記薄肉部の最大圧縮応力深さをＤＯＣ１、前記厚肉部の最大圧縮応力深さをＤＯＣ２、前記厚肉部の厚みをｔ２とした場合に、
ＤＯＣ２＞ＤＯＣ１なる関係、かつ、
ＤＯＣ２／ｔ２≧０．０５なる関係を満たすよう前記二段階のイオン交換処理を施すことを特徴とする化学強化ガラス板の製造方法。

【請求項12】

前記強化用ガラス板は、ガラス組成としてＬｉ_２ＯおよびＮａ_２Ｏを含み、
前記イオン交換処理工程は、ＮａＮＯ_３を１０％以上含む溶融塩を用いてイオン交換を行う第一イオン交換処理と、前記第一イオン交換処理後に、ＫＮＯ_３を３０％以上含む溶融塩を用いてイオン交換を行う第二イオン交換処理とを含む請求項１１に記載の化学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、化学強化ガラス板およびその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、ディスプレイの表示面を折りたたみ可能とする、いわゆるフォルダブルタイプのスマートフォンやダブレットＰＣ等のデバイスが開発されている。このようなフォルダブルデバイスのカバーガラスは折り曲げ可能である必要がある。したがって、カバーガラスとして化学強化ガラス板を用いる場合、化学強化ガラス板も折り曲げ可能である必要がある。

【0003】

化学強化ガラス板を折り曲げ可能とするためには、化学強化ガラス板全体を薄肉とし、可撓性（柔軟性）を付与することが考えられる。しかしながら、全体が薄肉とされた化学強化ガラス板では、折り曲げることは可能であるが、高い耐衝撃性を付与することが難しいという問題がある。

【0004】

一方、化学強化ガラス板全体を厚肉とした場合、化学強化ガラス板に高い耐衝撃性を付与しやすくなるが、化学強化ガラス板に可撓性を付与しにくい。その結果、全体が厚肉とされた化学強化ガラス板では、折り曲げることが難しいという問題がある。

【0005】

そこで、化学強化ガラス板として、薄肉部と、薄肉部よりも厚い厚肉部とを有し、薄肉部において折り曲げ可能とされたものが開発されるに至っている（例えば、特許文献１を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】国際公開第２０２０／０６５１３２号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

化学強化ガラス板が、薄肉部と厚肉部とを有し、薄肉部で折り曲げ可能な場合でも、高い耐衝撃性と可撓性とを両立する上では依然として改良の余地がある。特に、この種の化学強化ガラス板では、厚肉部および薄肉部のうち、一方の耐衝撃性を高めると、他方の耐衝撃性が低くなりやすい。

【0008】

例えば、厚肉部における耐衝撃性を高めるべく圧縮応力層の深さ（ＤＯＣ）を深くしようと一度のイオン交換処理で深部までイオン交換を行うと、薄肉部においてガラスの厚み方向の全域にわたってイオンが過剰拡散してしまい、ガラス中央部と表面部とのイオン濃度差が生じ難くなり、薄肉部の表面で高い圧縮応力を得られなくなる場合がある。逆に、薄肉部の表面で高い圧縮応力を得るべくイオン交換深さを浅く設定すると、厚肉部のＤＯＣまで浅くなってしまう。このように、従来の技術では、厚肉部および薄肉部の双方で同時に高い耐衝撃性を実現することが困難であった。

【0009】

本発明は、高い耐衝撃性と可撓性とを有する化学強化ガラス板を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

（１） 上記の課題を解決するために創案された本発明は、薄肉部と、薄肉部よりも厚い厚肉部と、薄肉部および厚肉部の各々表面部に形成された圧縮応力層とを備え、薄肉部において折り曲げ可能な化学強化ガラス板であって、薄肉部の最大圧縮応力深さをＤＯＣ１、厚肉部の最大圧縮応力深さをＤＯＣ２、厚肉部の厚みをｔ２とした場合に、ＤＯＣ２＞ＤＯＣ１なる関係を有し、かつ、ＤＯＣ２／ｔ２≧０．０５なる関係を有することを特徴とする。

【0011】

このようにすれば、厚肉部の最大圧縮応力深さＤＯＣ２は、薄肉部の最大圧縮応力深さＤＯＣ１よりも深くなる（ＤＯＣ２＞ＤＯＣ１）。また、厚肉部の最大圧縮応力深さＤＯＣ２は、厚肉部の厚みに対して十分な深さとなる（ＤＯＣ２／ｔ２≧０．０５）。したがって、薄肉部および厚肉部のそれぞれの厚みに応じた適切な深さまで圧縮応力層を形成できる。つまり、薄肉部によって化学強化ガラス板に可撓性を付与しつつ、薄肉部および厚肉部のそれぞれで高い耐衝撃性を実現できる。

【0012】

（２） 上記（１）の構成において、薄肉部の最大圧縮応力深さをＤＯＣ１、薄肉部の厚みをｔ１とした場合に、ＤＯＣ１／ｔ１≦０．２０なる関係を有することが好ましい。

【0013】

薄肉部の場合、イオン交換部分の体積膨張を抑え込む内部のガラスが少ないため、最大圧縮応力深さＤＯＣ１が深くなりすぎると、最大圧縮応力値ＣＳ１を高くすることが難しい。したがって、薄肉部の最大圧縮応力深さＤＯＣ１は、薄肉部の厚みｔ１の２０％以下であることが好ましい（ＤＯＣ１／ｔ１≦０．２０）。このようにすれば、薄肉部の最大圧縮応力値ＣＳ１を高め、薄肉部における耐衝撃性を向上させやすくなる。

【0014】

（３） 上記（１）又は（２）の構成において、薄肉部の厚みｔ１が、０．０１ｍｍ以上０．２ｍｍ以下であり、厚肉部の厚みｔ２が、０．２ｍｍ超２．０ｍｍ以下であることが好ましい。

【0015】

このようにすれば、薄肉部が十分に薄くなって化学強化ガラス板の可撓性を高めやすくなる。また、厚肉部が十分に厚くなって化学強化ガラス板全体の耐衝撃性を高めやすくなる。

【0016】

（４） 上記（１）～（３）のいずれかの構成において、薄肉部の最大圧縮応力深さをＤＯＣ１、厚肉部の最大圧縮応力深さをＤＯＣ２とした場合に、ＤＯＣ２／ＤＯＣ１≧５なる関係を有することが好ましい。

【0017】

このようにすれば、薄肉部および厚肉部のそれぞれでより高い耐衝撃性を実現できる。

【0018】

（５） 上記（１）～（４）のいずれかの構成において、薄肉部の最大圧縮応力深さＤＯＣ１が、２～２０μｍであり、厚肉部の最大圧縮応力深さＤＯＣ２が、１０～２００μｍであることが好ましい。

【0019】

このようにすれば、薄肉部および厚肉部のそれぞれでより高い耐衝撃性を実現できる。

【0020】

（６） 上記（１）～（５）のいずれかの構成において、薄肉部の最大圧縮応力値ＣＳ１が、１００～１５００ＭＰａであり、厚肉部の最大圧縮応力値ＣＳ２が、２００～２０００ＭＰａであることが好ましい。

【0021】

このようにすれば、薄肉部および厚肉部のそれぞれでより高い耐衝撃性を実現できる。

【0022】

（７） 上記（１）～（６）のいずれかの構成において、薄肉部の最大圧縮応力値をＣＳ１、厚肉部の最大圧縮応力値をＣＳ２とした場合に、ＣＳ２／ＣＳ１≦２０なる関係を有することが好ましい。

【0023】

このようにすれば、薄肉部および厚肉部のそれぞれでより高い耐衝撃性を実現できる。

【0024】

（８） 上記（１）～（７）のいずれかの構成において、厚肉部の圧縮応力層において、深さ方向の応力プロファイルが屈曲点を有することが好ましい。

【0025】

このようにすれば、厚肉部の最大圧縮応力深さＤＯＣ２を増加させつつ、厚肉部の最大引張応力値ＣＴ２を低減できる。

【0026】

（９） 上記（１）～（８）のいずれかの構成において、ガラス組成としてＬｉ_２ＯおよびＮａ_２Ｏを含むことが好ましい。

【0027】

このようにすれば、複数回（例えば二回）のイオン交換処理を施すことで、上記の応力特性を有する化学強化ガラス板を製造しやすくなる。具体的には、例えば、ＮａＮＯ_３を含む溶融塩と、ＫＮＯ_３を含む溶融塩とを用い、上記の応力特性を有する化学強化ガラス板を製造しやすくなる。

【0028】

（１０） 上記（９）の構成において、ガラス組成として、モル％で、ＳｉＯ_２ ５０～８０％、Ａｌ_２Ｏ_３ ８～２５％、Ｂ_２Ｏ_３ ０～１０％、Ｌｉ_２Ｏ ３～１５％、Ｎａ_２Ｏ ３～２１％、Ｋ_２Ｏ ０～１０％、ＭｇＯ ０～１０％、Ｐ_２Ｏ_５ ０～１５％を含むことが好ましい。

【0029】

このようにすれば、複数回（例えば二段階）のイオン交換処理を施すことで、上記の応力特性を有する化学強化ガラス板を製造しやすくなる。

【0030】

（１１） 上記の課題を解決するために創案された本発明は、薄肉部と、薄肉部よりも厚い厚肉部と、薄肉部および厚肉部の各々表面部に形成された圧縮応力層とを備え、薄肉部において折り曲げ可能な化学強化ガラス板の製造方法であって、厚肉部と薄肉部とを有する強化用ガラスを準備する準備工程と、強化用ガラスに二段階のイオン交換処理を施すイオン交換処理工程とを備え、イオン交換処理工程において、イオン交換処理後の化学強化ガラス板が、薄肉部の最大圧縮応力深さをＤＯＣ１、厚肉部の最大圧縮応力深さをＤＯＣ２、厚肉部の厚みをｔ２とした場合に、ＤＯＣ２＞ＤＯＣ１なる関係、かつ、ＤＯＣ２／ｔ２≧０．０５なる関係を満たすよう二段階のイオン交換処理を施すことを特徴とする。

【0031】

このようにすれば、高い耐衝撃性と可撓性とを有する化学強化ガラス板を製造できる。

【0032】

（１２） 上記（１１）の構成において、強化用ガラス板は、ガラス組成としてＬｉ_２ＯおよびＮａ_２Ｏを含み、イオン交換処理工程は、ＮａＮＯ_３を１０％以上含む溶融塩を用いてイオン交換を行う第一イオン交換処理と、第一イオン交換処理後に、ＫＮＯ_３を３０％以上含む溶融塩を用いてイオン交換を行う第二イオン交換処理とを含むことが好ましい。

【0033】

このようにすれば、薄肉部では、Ｋイオン交換により最大圧縮応力値ＣＳ１を高くすることができる。また、厚肉部では、Ｎａイオン交換により最大圧縮応力深さＤＯＣ２を深くしつつ、Ｋイオン交換により最大圧縮応力値ＣＳ２を高くすることができる。

【0034】

本発明は、また別の形態として下記の形態を取り得る。
（１３）本発明の化学強化ガラス板は、別の態様において、薄肉部と、前記薄肉部よりも厚い厚肉部と、前記薄肉部および前記厚肉部の各々表面部に形成された圧縮応力層とを備え前記薄肉部において折り曲げ可能な化学強化ガラス板であって、前記薄肉部の厚みｔ１が、０．２ｍｍ以下であり、前記厚肉部の圧縮応力層において、深さ方向の応力プロファイルが屈曲点を有する、ことを特徴とし得る。

【発明の効果】

【0035】

本発明によれば、高い耐衝撃性と可撓性とを有する化学強化ガラス板を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0036】

【図1】本発明の実施形態に係る化学強化ガラス板の平面図である。

【図2】図１のＡ－Ａ断面図である。

【図3】図２の薄肉部周辺を拡大して示す断面図であって、薄肉部および厚肉部における圧縮応力層および引張応力層を示す図である。

【図4】厚肉部における応力プロファイルの一例である。

【発明を実施するための形態】

【0037】

以下、本発明の実施形態に係る化学強化ガラス板およびその製造方法について説明する。

【0038】

（化学強化ガラス板）
図１および図２に示すように、本実施形態に係る化学強化ガラス板１は、薄肉部２と、薄肉部２よりも厚い厚肉部３とを有する。

【0039】

本実施形態では、化学強化ガラス板１は、平面視で長辺１ａおよび短辺１ｂを有する矩形状（長方形状）である場合を例示する。化学強化ガラス板１の長辺１ａの長さＬａは、好ましくは、５０ｍｍ以上５００ｍｍ以下、６５ｍｍ以上４５０ｍｍ以下、６０ｍｍ以上４００ｍｍ以下、７０ｍｍ以上３００ｍｍ以下、７５ｍｍ以上２００ｍｍ以下、８０ｍｍ以上１６０ｍｍ以下である。化学強化ガラス板１の短辺１ｂの長さＬｂは、好ましくは、４０ｍｍ以上４００ｍｍ以下、４５ｍｍ以上３５０ｍｍ以下、５０ｍｍ以上３００ｍｍ以下、５５ｍｍ以上１２０ｍｍ以下、６０ｍｍ以上８０ｍｍ以下である。

【0040】

化学強化ガラス板１は、薄肉部２で折り曲げ可能である。化学強化ガラス板１は、薄肉部２で折り曲げた際に、破損することなく最小曲げ半径が１０ｍｍ以下となる可撓性を有する。

【0041】

薄肉部２は、２つの厚肉部３を区画している。区画された２つの厚肉部３は、薄肉部２によって相互に連結されている。換言すれば、薄肉部２は、化学強化ガラス板１の一方端から他方端にかけて帯状に延在する。より詳細には、薄肉部２は、一方の長辺１ａの中央部から他方の長辺１ａの中央部にかけて化学強化ガラス板１の主表面を横断するように短辺１ｂと平行に設けられる。

【0042】

２つの厚肉部３は、薄肉部２を基準として互いに線対称となる形状であることが好ましい。このようにすれば、２つの厚肉部３が重なるようにして化学強化ガラス板１を折り曲げることができ、フォルダブルデバイス等の用途に好適である。

【0043】

薄肉部２の厚みｔ１は、好ましくは、０．０１ｍｍ以上０．２ｍｍ以下、０．０１ｍｍ以上０．１５ｍｍ以下、０．０１ｍｍ以上０．０９５ｍｍ以下、０．０２ｍｍ以上０．０８５ｍｍ以下、０．０３ｍｍ以上０．０７５ｍｍ以下である。このようにすれば、薄肉部２の可撓性と耐衝撃性を確保しやすくなる。なお、薄肉部２の厚みｔ１が過度に薄くなると、機械的強度の低下に加え、表面の圧縮応力値を高くすることが困難になり、かえって可撓性を損なうおそれがある。

【0044】

薄肉部２の厚みｔ１は一定であることが好ましい。薄肉部２の厚みが一定でない場合は、薄肉部２における最も薄い部位の厚み（最小厚み）をｔ１として求めることができる。

【0045】

薄肉部２の幅Ｗは、好ましくは、３ｍｍ以上５０ｍｍ以下、５ｍｍ以上３０ｍｍ以下である。このようにすれば、化学強化ガラス板１の折り曲げに必要な可動域を十分に確保できる。薄肉部２の幅Ｗは一定であることが好ましい。

【0046】

厚肉部３の厚みｔ２は、好ましくは、０．２ｍｍ超２．０ｍｍ以下、０．２ｍｍ超０．８ｍｍ以下、０．２ｍｍ超０．７ｍｍ以下、０．２ｍｍ超０．６５ｍｍ以下、０．２ｍｍ超０．６ｍｍ以下である。このようにすれば、厚肉部３における変形性を適度に抑え、デバイスの組み立て製造時における取り回し性を向上できる。

【0047】

厚肉部３の厚みｔ２は一定であることが好ましい。厚肉部３の厚みが一定でない場合は、厚肉部３における最も厚い部位の厚み（最大厚み）をｔ２として求めることができる。

【0048】

化学強化ガラス板１は、一方の主表面１ｃ側に凹溝４を有する。凹溝４は、主表面１ｃ，１ｄと平行な平面からなる底面４ａと、主表面１ｃ，１ｄに対して傾斜した平面からなる側面４ｂとを備える。凹溝４の形状は特に限定されない。側面４ｂは、例えば、主表面１ｃ，１ｄに対して垂直な平面であってもよいし、主表面１ｄ側に窪んだ凹曲面であってもよい。底面４ａは、例えば、主表面１ｄ側に窪んだ凹曲面であってもよい。

【0049】

薄肉部２は、凹溝４に対応する位置に形成された他方の主表面１ｄ側の残部５により構成されている。化学強化ガラス板１は、例えば、凹溝４側が外側となる方向（図２の矢印Ｒ方向）へ折り曲げ可能である。このような方向へ折り曲げ可能とすることで、凹溝４のない平坦面をフォルダブルデバイスのタッチ面とすることができ、ファルダブルデバイスの折りたたみ時にタッチ面を保護できる。なお、凹溝４を両主表面１ｃ，１ｄに形成することにより、薄肉部２を形成してもよい。

【0050】

図３に示すように、化学強化ガラス板１は、表面を含む表面部に形成された圧縮応力層６と、圧縮応力層６より内部側（板厚方向の中央側）に形成された引張応力層７とを備える。本実施形態では、圧縮応力層６は、薄肉部２に形成された圧縮応力層６ａと、厚肉部３に形成された圧縮応力層６ｂとを含む。引張応力層７は、薄肉部２に形成された引張応力層７ａと、厚肉部３に形成された引張応力層７ｂとを含む。ただし、薄肉部２および厚肉部３は、互いに応力特性が異なる。

【0051】

薄肉部２の最大圧縮応力深さＤＯＣ１は、厚肉部３の最大圧縮応力深さＤＯＣ２よりも浅い。つまり、ＤＯＣ１＜ＤＯＣ２なる関係が成立する。このようにすれば、薄肉部２では圧縮応力層６ａの深さが相対的に薄くなり、厚肉部３では圧縮応力層６ｂの深さが相対的に深くなる。したがって、薄肉部２および厚肉部３のそれぞれの厚みに応じて、圧縮応力層６ａ，６ｂの深さが調整され、薄肉部２および厚肉部３のそれぞれで高い耐衝撃性を実現しやすくなる。なお、ＤＯＣ１は、薄肉部２における圧縮応力層６ａの深さを意味し、ＤＯＣ２は、厚肉部３における圧縮応力層６ｂの深さを意味する。薄肉部２の厚みが一定でない場合は、薄肉部２における最も薄い部位（つまり、厚みｔ１の部位）における最大圧縮応力深さをＤＯＣ１として求めることができる。後述するＣＳ１、ＣＴ１も、ＤＯＣ１と同様の部位で求めることができる。

【0052】

ＤＯＣ２／ＤＯＣ１の下限範囲は、好ましくは、５以上、７以上、１０以上である。このようにすれば、薄肉部２および厚肉部３のそれぞれの厚みに応じて、圧縮応力層６ａ，６ｂの深さが最適化されやすい。一方、ＤＯＣ２／ＤＯＣ１の上限範囲は、好ましくは、２００以下、１００以下、５０以下である。なお、ＤＯＣ２／ＤＯＣ１は、厚肉部３の最大圧縮応力深さＤＯＣ２を薄肉部２の最大圧縮応力深さＤＯＣ１で除した値である。

【0053】

薄肉部２の最大圧縮応力深さＤＯＣ１の下限範囲は、好ましくは、２μｍ以上、３μｍ以上、４μｍ以上、５μｍ以上である。薄肉部２の最大圧縮応力深さＤＯＣ１の上限範囲は、好ましくは、２０μｍ以下、１５μｍ以下、１０μｍ以下である。厚肉部３の最大圧縮応力深さＤＯＣ２の下限範囲は、好ましくは、１０μｍ以上、３０μｍ以上、４０μｍ以上、５０μｍ以上、８０μｍ以上である。厚肉部３の最大圧縮応力深さＤＯＣ２の上限範囲は、好ましくは、２００μｍ以下、１５０μｍ以下である。

【0054】

ＤＯＣ２／ｔ２の下限範囲は、好ましくは、０．０５以上、０．０８以上、０．１０以上、０．１２以上、０．１５以上である。このようにすれば、厚肉部３に占める圧縮応力層６ｂの割合が十分に大きくなり、高い耐衝撃性を実現できる。一方、ＤＯＣ２／ｔ２の上限範囲は、好ましくは、０．３以下、０．２５以下、０．２３以下である。このようにすれば、厚肉部１に占める圧縮応力層６ｂの割合が大きくなりすぎるのを抑制し、厚肉部１における最大圧縮応力値ＣＳ２を高めやすくなる。なお、ＤＯＣ２／ｔ２は、厚肉部３の最大圧縮応力深さＤＯＣ２を厚肉部３の厚みｔ２で除した値である。

【0055】

ＤＯＣ１／ｔ１の下限範囲は、好ましくは、０．０１以上、０．０２以上、０．０５以上である。このようにすれば、厚肉部３に占める圧縮応力層６ｂの割合が十分に大きくなり、高い耐衝撃性を実現できる。一方、ＤＯＣ１／ｔ１の上限範囲は、好ましくは、０．０２以下、０．１０以下、０．０８以下、０．０５以下である。このようにすれば、薄肉部２に占める圧縮応力層６ａの割合が大きくなりすぎるのを抑制し、薄肉部２における最大圧縮応力値ＣＳ１を高めやすくなる。特に薄肉部２の場合、イオン交換部分の体積膨張を抑え込む内部のガラスが少ないため、最大圧縮応力深さＤＯＣ１が深くなりすぎると、最大圧縮応力値ＣＳ１を高くすることが難しくなる。なお、ＤＯＣ１／ｔ１は、薄肉部２の最大圧縮応力深さＤＯＣ１を薄肉部２の厚みｔ１で除した値である。

【0056】

ＤＯＣ２／ｔ２とＤＯＣ１／ｔ１との間には、ＤＯＣ２／ｔ２≧ＤＯＣ１／ｔ１なる関係が成立してもよい。例えば、ＤＯＣ２／ｔ２は、ＤＯＣ１／ｔ１の１．３倍以上、１．５倍以上、２倍以上であってもよい。

【0057】

薄肉部２の最大圧縮応力値をＣＳ１、厚肉部３の最大圧縮応力をＣＳ２した場合、ＣＳ２／ＣＳ１の上限範囲は、好ましくは、２０以下、１５以下、１２以下、１０以下、５以下、４以下、２以下、１．５以下である。ＣＳ２／ＣＳ１の下限範囲は、好ましくは、１以上、１．０５以上、１．１以上、１．１以上である。このようにすれば、薄肉部２および厚肉部３の耐衝撃性をさらに高めやすくなる。なお、最大圧縮応力値ＣＳ１は、薄肉部２の表面における圧縮応力値である。最大圧縮応力値ＣＳ２は、厚肉部３の表面における圧縮応力値である。ＣＳ２／ＣＳ１は、厚肉部３の最大圧縮応力値ＣＳ２を薄肉部２の最大圧縮応力値ＣＳ１で除した値である。

【0058】

薄肉部２の最大圧縮応力値ＣＳ１の下限範囲は、好ましくは、１００ＭＰａ以上、２００ＭＰａ以上、３００ＭＰａ以上、４００ＭＰａ以上、５００ＭＰａ以上である。薄肉部２の最大圧縮応力値ＣＳ１の上限範囲は、好ましくは、１５００ＭＰａ以下、１３００ＭＰａ以下、１１００ＭＰａ以下、１０００ＭＰａ以下、９００ＭＰａ以下である。

【0059】

厚肉部３の最大圧縮応力値ＣＳ２の下限範囲は、好ましくは、２００ＭＰａ以上、３００ＭＰａ以上、４００ＭＰａ以上、５００ＭＰａ以上、６００ＭＰａ以上、７００ＭＰａ以上、８００ＭＰａ以上、９００ＭＰａ以上である。厚肉部３の最大圧縮応力値ＣＳ２の上限範囲は、好ましくは、２０００ＭＰａ以下、１５００ＭＰａ以下、１３００ＭＰａ以下、１２００ＭＰａ以下である。

【0060】

薄肉部２の最大引張応力値ＣＴ１の上限範囲は、好ましくは、１０００ＭＰａ以下、５００ＭＰａ以下、４００ＭＰａ以下、２８５ＭＰａ以下、２５０ＭＰａ以下、２４０ＭＰａ、２３０ＭＰａ以下、２２０ＭＰａ以下、２１０ＭＰａ以下、２００ＭＰａ以下、１９０ＭＰａ以下、１８０ＭＰａ以下、１７０ＭＰａ以下、１６０ＭＰａ以下、１５０ＭＰａ以下、１４５ＭＰａ以下、１４０ＭＰａ以下、１３０ＭＰａ以下、１２０ＭＰａ以下、１１０ＭＰａ以下、１００ＭＰａ以下、９５ＭＰａ以下、８５ＭＰａ以下、７０ＭＰａ以下である。一方、薄肉部２の最大引張応力値ＣＴ１の下限範囲は、好ましくは、２０ＭＰａ以上、５０ＭＰａ以上、６０ＭＰａ以上である。このようにすれば、破壊時において危険な破壊態様とならない安全性を確保しながら、曲げに対する強度を確保できる。

【0061】

厚肉部３の最大引張応力値ＣＴ２の上限範囲は、好ましくは、１０００ＭＰａ以下、５００ＭＰａ以下、４００ＭＰａ以下、２８５ＭＰａ以下、２５０ＭＰａ以下、２４０ＭＰａ、２３０ＭＰａ以下、２２０ＭＰａ以下、２１０ＭＰａ以下、２００ＭＰａ以下、１９０ＭＰａ以下、１８０ＭＰａ以下、１７０ＭＰａ以下、１６０ＭＰａ以下、１５０ＭＰａ以下、１４５ＭＰａ以下、１４０ＭＰａ以下、１３０ＭＰａ以下、１２０ＭＰａ以下、１１０ＭＰａ以下、１００ＭＰａ以下、９５ＭＰａ以下、８５ＭＰａ以下、７０ＭＰａ以下である。一方、厚肉部３の最大引張応力値ＣＴ１の下限範囲は、好ましくは、２０ＭＰａ以上、５０ＭＰａ以上、６０ＭＰａ以上である。このようにすれば、破壊時において危険な破壊態様とならない安全性を確保できる。

【0062】

ＤＯＣ１、ＤＯＣ２、ＣＳ１、ＣＳ２、ＣＴ１、ＣＴ２等の応力に関する数値は、例えば、折原製作所製ＦＳＭ－６０００やＳＬＰ－２０００等の測定装置により化学強化ガラス板１の応力分布を測定することにより導出可能である。

【0063】

化学強化ガラス板１の全表面、すなわち、薄肉部２および厚肉部３を含む両主表面および端面は、全てエッチング面からなることが好ましい。全表面がエッチングされていることにより、全表面にわたって欠陥が低減され、高い強度を有する。エッチング面の表面粗さＲａは、例えば、１０．０～０．１ｎｍである。なお、主表面とは、板状のガラス表面全体のうち端面を除いた表裏面の面を指す。

【0064】

本実施形態では、化学強化ガラス板１は、ガラス組成として、Ｌｉ_２ＯおよびＮａ_２Ｏを含む。このようにすれば、複数回（例えば二回）のイオン交換処理を施すことで、上記の応力特性を有する化学強化ガラス板１を製造しやすくなる。

【0065】

詳細には、化学強化ガラス板１は、ガラス組成として、モル％で、ＳｉＯ_２ ５０～８０％、Ａｌ_２Ｏ_３ ８～２５％、Ｂ_２Ｏ_３ ０～１０％、Ｌｉ_２Ｏ ３～１５％、Ｎａ_２Ｏ ３～２１％、Ｋ_２Ｏ ０～１０％、ＭｇＯ ０～１０％、Ｐ_２Ｏ_５ ０～１５％を含むことが好ましい。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、特に断りがない限り、モル％を指す。

【0066】

ＳｉＯ_２は、ガラスのネットワークを形成する成分である。ＳｉＯ_２の含有量が少なすぎると、ガラス化しにくくなり、また熱膨張係数が高くなりすぎて、耐熱衝撃性が低下しやすくなる。よって、ＳｉＯ_２の好適な下限範囲は５０％以上、５５％以上、５７％以上、５９％以上、特に６１％以上である。一方、ＳｉＯ_２の含有量が多すぎると、溶融性や成形性が低下しやすくなり、また熱膨張係数が低くなりすぎて、周辺材料の熱膨張係数に整合させにくくなる。よって、ＳｉＯ_２の好適な上限範囲は８０％以下、７０％以下、６８％以下、６６％以下、６５％以下、特に６４．５％以下である。

【0067】

Ａｌ_２Ｏ_３は、イオン交換性能を高める成分であり、また歪点、ヤング率、破壊靱性、ビッカース硬度を高める成分である。よって、Ａｌ_２Ｏ_３の好適な下限範囲は８％以上、１０％以上、１２％以上、１３％以上、１４％以上、１４．４％以上、１５％以上、１５．３％以上、１５．６％以上、１６％以上、１６．５％以上、１７％以上、１７．２％以上、１７．５％以上、１７．８％以上、１８％以上、１８％超、１８．３％以上、特に１８．５％以上、１８．６％以上、１８．７％以上、１８．８％以上である。一方、Ａｌ_２Ｏ_３の含有量が多すぎると、高温粘度が上昇して、溶融性や成形性が低下しやすくなる。またガラスに失透結晶が析出しやすくなって、オーバーフローダウンドロー法等で板状に成形しにくくなる。特に、成形体耐火物としてアルミナ系耐火物を用いて、オーバーフローダウンドロー法で板状に成形する場合、アルミナ系耐火物との界面にスピネルの失透結晶が析出しやすくなる。さらに耐酸性も低下し、酸処理工程に適用しにくくなる。よって、Ａｌ_２Ｏ_３の好適な上限範囲は２５％以下、２１％以下、２０．５％以下、２０％以下、１９．９％以下、１９．５％以下、１９．０％以下、特に１８．９％以下である。

【0068】

Ｂ_２Ｏ_３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、結晶を析出させにくくし、液相温度を低下させる成分である。Ｂ_２Ｏ_３の含有量が少なすぎると、ガラス中に含まれるＬｉイオンと溶融塩中のＮａイオンのイオン交換における応力深さが深くなりすぎて、結果として最大圧縮応力値ＣＳ２が小さくなりやすい。また、ガラスが不安定になり、耐失透性が低下するおそれもある。よって、Ｂ_２Ｏ_３の好適な下限範囲は０％以上、０．０１％以上、０．０５％以上、０．１％以上、０．２％以上、０．５％以上、０．６％以上、０．７％以上、０．８％以上、０．９％以上、特に１％以上である。一方、Ｂ_２Ｏ_３の含有量が多すぎると、応力深さが浅くなるおそれがある。特にガラス中に含まれるＮａイオンと溶融塩中のＫイオンのイオン交換の効率が低下しやすくなり、最大圧縮応力深さＤＯＣが小さくなりやすい。よって、Ｂ_２Ｏ_３の好適な上限範囲は１０％以下、５％以下、４％以下、３．８％以下、３．５％以下、３．３％以下、３．２％以下、３．１％以下、３％以下、特に２．９％以下である。

【0069】

Ｌｉ_２Ｏは、イオン交換成分であり、特にガラス中に含まれるＬｉイオンと溶融塩中のＮａイオンをイオン交換して、最大圧縮応力深さＤＯＣ２を深くするために必須の成分である。また、Ｌｉ_２Ｏ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と共に、ヤング率を高める成分である。よって、Ｌｉ_２Ｏの好適な下限範囲は３％以上、４％以上、５％以上、５．５％以上、６．５％以上、７％以上、７．３％以上、７．５％以上、７．８％以上、特に８％以上である。よって、Ｌｉ_２Ｏの好適な上限範囲は１５％以下、１３％以下、１２％以下、１１．５％以下、１１％以下、１０．５％以下、１０％未満、特に９．９％以下、９％以下、８．９％以下である。

【0070】

Ｎａ_２Ｏ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Ｎａ_２Ｏは、耐失透性を高める成分であり、特にアルミナ系耐火物との反応で生じる失透を抑制する成分である。よって、Ｎａ_２Ｏの好適な下限範囲は３％以上、４％以上、５％以上、６％以上、７％以上、７．５％以上、８％以上、８．５％以上、８．８％以上、特に９％以上である。一方、Ｎａ_２Ｏの含有量が多すぎると、熱膨張係数が高くなりすぎて、耐熱衝撃性が低下しやすくなる。またガラス組成の成分バランスが崩れて、かえって耐失透性が低下する場合がある。よって、Ｎａ_２Ｏの好適な上限範囲は２１％以下、２０％以下、１９％以下、特に１８％以下、１５％以下、１３％以下、１１％以下、特に１０％以下である。

【0071】

Ｋ_２Ｏ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。しかし、Ｋ_２Ｏの含有量が多すぎると、熱膨張係数が高くなりすぎて、耐熱衝撃性が低下しやすくなる。また最表面の圧縮応力値が低下しやすくなる。よって、Ｋ_２Ｏの好適な上限範囲は１０％以下、７％以下、６％以下、５％以下、４％以下、３％以下、２％以下、１．５％以下、１％以下、１％未満、０．５％以下、特に０．１％未満である。なお、応力深さを深くする観点を重視すると、Ｋ_２Ｏの好適な下限範囲は０％以上、０．１％以上、０．３％以上、特に０．５％以上である。

【0072】

ＭｇＯは、高温粘度を低下させて、溶融性や成形性を高めたり、歪点やビッカース硬度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の含有量が多すぎると、耐失透性が低下しやすくなり、特にアルミナ系耐火物との反応で生じる失透を抑制しにくくなる。よって、ＭｇＯの好適な含有量は０～１０％、０～５％、０．１～４％、０．２～３．５％、特に０．５～３％未満である。

【0073】

Ｐ_２Ｏ_５は、イオン交換性能を高める成分であり、特に最大圧縮応力深さＤＯＣ２を深くする成分である。さらに耐酸性も向上させる成分である。Ｐ_２Ｏ_５の含有量が少なすぎると、イオン交換性能を十分に発揮できないおそれが生じる。特にガラス中に含まれるＮａイオンと溶融塩中のＫイオンのイオン交換の効率が低下しやすくなる。また、ガラスが不安定になり、耐失透性が低下するおそれもある。よって、Ｐ_２Ｏ_５の好適な下限範囲は０％以上、０．１％以上、０．４％以上、０．７％以上、１％以上、１．２％以上、１．４％以上、１．６％以上、２％以上、２．３％以上、２．５％以上、特に３％以上である。一方、Ｐ_２Ｏ_５の含有量が多すぎると、ガラスが分相したり、耐水性が低下しやすくなる。また、ガラス中に含まれるＬｉイオンと溶融塩中のＮａイオンのイオン交換における応力深さが深くなりすぎて、結果として最大圧縮応力値ＣＳ２が小さくなりやすい。よって、Ｐ_２Ｏ_５の好適な上限範囲は１５％以下、１０％以下、５％以下、４．５％以下、４％以下である。すなわち、一態様において、Ｐ_２Ｏ_５は、実質的に不含有であってもよい。

【0074】

アルカリ金属酸化物は、イオン交換成分であり、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。アルカリ金属酸化物の含有量（［Ｌｉ_２Ｏ］＋［Ｎａ_２Ｏ］＋［Ｋ_２Ｏ］）が多すぎると、熱膨張係数が高くなるおそれがある。また、耐酸性が低下するおそれがある。よって、アルカリ金属酸化物（［Ｌｉ_２Ｏ］＋［Ｎａ_２Ｏ］＋［Ｋ_２Ｏ］）の好適な下限範囲は１０％以上、１１％以上、１２％以上、１３％以上、１４％以上、１５％以上である。よって、アルカリ金属酸化物（［Ｌｉ_２Ｏ］＋［Ｎａ_２Ｏ］＋［Ｋ_２Ｏ］）の好適な上限範囲は２５％以下、２３％以下、２０％以下、１９％以下、１８％以下である。

【0075】

モル比［Ｌｉ_２Ｏ］／（［Ｎａ_２Ｏ］＋［Ｋ_２Ｏ］）は、好ましくは０．４～１．０、０．５～０．９、特に０．６～０．８である。モル比［Ｌｉ_２Ｏ］／（［Ｎａ_２Ｏ］＋［Ｋ_２Ｏ］）が小さすぎると、イオン交換性能を十分に発揮できないおそれが生じる。特にガラス中に含まれるＬｉイオンと溶融塩中のＮａイオンのイオン交換の効率が低下しやすくなる。一方、モル比［Ｌｉ_２Ｏ］／（［Ｎａ_２Ｏ］＋［Ｋ_２Ｏ］）が大きすぎると、ガラスに失透結晶が析出しやすくなって、オーバーフローダウンドロー法等で板状に成形しにくくなる。なお、「［Ｌｉ_２Ｏ］／（［Ｎａ_２Ｏ］＋［Ｋ_２Ｏ］）」は、Ｌｉ_２Ｏの含有量をＮａ_２ＯとＫ_２Ｏの合量で除した値を指す。

【0076】

モル比（［Ｎａ_２Ｏ］－［Ｌｉ_２Ｏ］）／（［Ａｌ_２Ｏ_３］＋［Ｂ_２Ｏ_３］＋［Ｐ_２Ｏ_５］）は、好ましくは０．２９以下、０．２７以下、０．２６以下、０．２５以下、０．２３以下、０．２０以下、特に０．１５以下である。モル比（［Ｎａ_２Ｏ］－［Ｌｉ_２Ｏ］）／（［Ａｌ_２Ｏ_３］＋［Ｂ_２Ｏ_３］＋［Ｐ_２Ｏ_５］）が大きすぎると、イオン交換性能を十分に発揮できないおそれが生じる。特にガラス中に含まれるＬｉイオンと溶融塩中のＮａイオンがイオン交換の効率が低下しやすくなる。

【0077】

モル比（［Ｂ_２Ｏ_３］＋［Ｎａ_２Ｏ］－［Ｐ_２Ｏ_５］）／（［Ａｌ_２Ｏ_３］＋［Ｌｉ_２Ｏ］）は、好ましくは０．３０以上、０．３５以上、０．４０以上、０．４２以上、０．４３以上、特に０．４５以上である。モル比（［Ｂ_２Ｏ_３］＋［Ｎａ_２Ｏ］－［Ｐ_２Ｏ_５］）／（［Ａｌ_２Ｏ_３］＋［Ｌｉ_２Ｏ］）が小さすぎると、ガラスに失透結晶が析出しやすくなって、オーバーフローダウンドロー法等で板状に成形しにくくなる。

【0078】

（［ＳｉＯ_２］＋１．２×［Ｐ_２Ｏ_５］－３×［Ａｌ_２Ｏ_３］－２×［Ｌｉ_２Ｏ］－１．５×［Ｎａ_２Ｏ］－［Ｋ_２Ｏ］－［Ｂ_２Ｏ_３］）は、好ましくは－４０％以上、－３０％以上、－２５％以上、－２４％以上、－２３％以上、－２２％以上、－２１％以上、－２０％以上、－１９％以上、特に－１８％以上である。（［ＳｉＯ_２］＋１．２×［Ｐ_２Ｏ_５］－３×［Ａｌ_２Ｏ_３］－２×［Ｌｉ_２Ｏ］－１．５×［Ｎａ_２Ｏ］－［Ｋ_２Ｏ］－［Ｂ_２Ｏ_３］）が小さすぎると、耐酸性が低下しやすくなる。一方、（［ＳｉＯ_２］＋１．２×［Ｐ_２Ｏ_５］－３×［Ａｌ_２Ｏ_３］－２×［Ｌｉ_２Ｏ］－１．５×［Ｎａ_２Ｏ］－［Ｋ_２Ｏ］－［Ｂ_２Ｏ_３］）が大きすぎると、イオン交換性能を十分に発揮できないおそれが生じる。よって、（［ＳｉＯ_２］＋１．２×［Ｐ_２Ｏ_５］－３×［Ａｌ_２Ｏ_３］－２×［Ｌｉ_２Ｏ］－１．５×［Ｎａ_２Ｏ］－［Ｋ_２Ｏ］－［Ｂ_２Ｏ_３］）は、好ましくは３０モル％以下、２０モル％以下、１５モル％以下、１０モル％以下、５モル％以下、特に０モル％以下である。

【0079】

上記成分以外にも、例えば以下の成分を添加してもよい。

【0080】

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、歪点やビッカース硬度を高める成分である。しかし、ＣａＯの含有量が多すぎると、イオン交換性能が低下したり、イオン交換処理時にイオン交換溶液を劣化させるおそれがある。よって、ＣａＯの好適な上限範囲は６％以下、５％以下、４％以下、３．５％以下、３％以下、２％以下、１％以下、１％未満、０．５％以下、特に０．１％未満である。

【0081】

ＳｒＯとＢａＯ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るが、それらの含有量が多すぎると、イオン交換反応が阻害されやすくなることに加えて、密度や熱膨張係数が不当に高くなったり、ガラスが失透しやすくなる。よって、ＳｒＯとＢａＯの好適な含有量は、それぞれ０～２％、０～１．５％、０～１％、０～０．５％、０～０．１％、特に０～０．１％未満である。

【0082】

ＺｎＯは、イオン交換性能を高める成分であり、特に最大圧縮応力値ＣＳ２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。ＺｎＯの好適な下限範囲は０％以上、０．１％以上、０．３％以上、０．５％以上、０．７％以上、特に１％以上である。一方、ＺｎＯの含有量が多すぎると、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、応力深さが浅くなる傾向がある。よって、ＺｎＯの好適な上限範囲は１０％以下、６％以下、５％以下、４％以下、３％以下、２％以下、１．５％以下、１．３％以下、１．２％以下、特に１．１％以下である。

【0083】

ＺｒＯ_２は、ビッカース硬度を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、その含有量が多すぎると、耐失透性が著しく低下するおそれがある。よって、ＺｒＯ_２の好適な含有量は０～３％、０～１．５％、０～１％、特に０～０．１％である。

【0084】

ＴｉＯ_２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、その含有量が多すぎると、透明性や耐失透性が低下しやすくなる。よって、ＴｉＯ_２の好適な含有量は０～３％、０～１．５％、０～１％、０～０．１％、特に、０．００１～０．１モル％である。

【0085】

ＳｎＯ_２は、イオン交換性能を高める成分であるが、その含有量が多すぎると、耐失透性が低下しやすくなる。よって、ＳｎＯ_２は好適な下限範囲は０．００５％以上、０．０１％以上、特に０．１％以上であり、好適な上限範囲は３％以下、２％以下、特に１％以下である。

【0086】

Ｃｌは、清澄剤であるが、その含有量が多すぎると、環境や設備に悪影響を与える成分である。よって、Ｃｌの好適な下限範囲は０．００１％以上、特に０．０１％以上であり、好適な上限範囲は０．３％以下、０．２％以下、特に０．１％以下である。

【0087】

化学強化ガラス板１のヤング率は、好ましくは７０～１００ＧＰａ、７５～１００ＧＰａ、特に７６～９０ＧＰａである。ヤング率が低いと、板厚が薄い場合に、カバーガラスが撓みやすくなる。なお、「ヤング率」は、周知の共振法で算出可能である。

【0088】

＜化学強化ガラス板の製造方法＞
化学強化ガラス板１の製造方法は、化学強化用ガラス板を準備する準備工程と、化学強化用ガラス板をイオン交換処理するイオン交換処理工程とを含む。

【0089】

準備工程では、化学強化用ガラス板を準備する。化学強化用ガラス板は、上述の化学強化ガラス板１と同様の形状寸法およびガラス組成により構成された未強化ガラス板である。つまり、化学強化用ガラス板は、ガラス組成としてＬｉ_２ＯおよびＮａ_２Ｏを含有する矩形状である。

【0090】

化学強化用ガラス板は、例えば、オーバーフローダウンドロー法、スロットダウンドロー法、フロート法、リドロー法等の成形方法により得られた板状のマザーガラスを小片ガラスに切断、加工して得られる。平滑な表面を得るためには成形方法としてオーバーフローダウンドロー法を用いることが好ましい。

【0091】

切り出された小片ガラスには、薄肉部２を形成するために凹溝を形成する加工が施される。凹溝は、エッチング、研削等の加工により形成される。凹溝を形成する加工は、イオン交換処理工程前に実施される。

【0092】

化学強化用ガラス板の端面は、研磨、熱処理、エッチング等により面取りや強度向上のための処理が施されることが好ましい。

【0093】

化学強化用ガラス板の主表面は研磨処理されてもよい。あるいは、例えば、オーバーフローダウンドロー法により主表面が予め平滑に成形されている場合や、厚みが均一且つ精度よく成形されている場合には、化学強化用ガラス板の主表面は研磨処理が施されていない非研磨面としてもよい。オーバーフローダウンドロー法により成形された非研磨面は火造り面となる。化学強化用ガラスには、さらにエッチングにより厚みを減少させるスリミング処理が施されてもよい。

【0094】

イオン交換処理工程では、上述のようにして得られた化学強化用ガラス板に対して、複数回のイオン交換処理を行う。複数回のイオン交換処理は、ＮａＮＯ_３を１０質量％以上含む第一溶融塩に化学強化用ガラス板を浸漬させる第一イオン交換処理と、第一イオン交換処理の後に、ＫＮＯ_３を３０質量％以上含む第二溶融塩に化学強化用ガラス板を浸漬させる第二イオン交換処理とを備える。

【0095】

第一イオン交換処理では、第一溶融塩に含まれるＮａＮＯ_３濃度は、好ましくは、１０質量％以上、２０質量％以上、３０質量％以上、５０質量％以上、７０質量％以上である。第一溶融塩は、ＮａＮＯ_３のみからなる溶融塩であってもよいし、ＮａＮＯ_３およびＫＮＯ_３の混合溶融塩などであってもよい。第一溶融塩としてＮａＮＯ_３およびＫＮＯ_３の混合溶融塩を用いる場合、ＫＮＯ_３濃度は、好ましくは０質量％以上、１質量％以上、５質量％以上、７質量％以上、１０質量％以上、１５質量％以上、２０～９０質量％である。ＫＮＯ_３濃度は、ＮａＮＯ_３の濃度よりも高いことが好ましい。ＫＮＯ_３濃度が高すぎると、ガラス中に含まれるＬｉイオンと溶融塩中のＮａイオンがイオン交換する際に形成される圧縮応力値が低下しすぎるおそれがある。一方、ＫＮＯ_３濃度が低すぎると、表面応力計ＦＳＭ－６０００による応力測定が困難になるおそれがある。

【0096】

第一イオン交換処理では、第一溶融塩がＮａＮＯ_３を含むため、ガラス中に含まれるＬｉイオンと溶融塩中のＮａイオンがイオン交換する。第一溶融塩としてＮａＮＯ_３およびＫＮＯ_３の混合溶融塩を用いる場合、これに加えて、ガラス中に含まれるＮａイオンと溶融塩中のＫイオンがイオン交換する。ここで、ガラス中に含まれるＬｉイオンと溶融塩中のＮａイオンのイオン交換は、ガラス中に含まれるＮａイオンと溶融塩中のＫイオンのイオン交換よりもスイードが速く、イオン交換の効率が高い。

【0097】

この際、化学強化用ガラス板の薄肉部を基準として第一イオン交換処理の条件を設定すると、薄肉部の最大圧縮応力深さを薄肉部の厚みに対して適正なものとできる。しかしながら、化学強化用ガラス板の厚肉部では、厚肉部の厚みに対して十分な深さまでＮａイオンが拡散しない。その結果、厚肉部の最大圧縮応力深さが、厚肉部の厚みに対して浅くなりすぎる。この場合、例えば突起物等の圧入による破損に対する厚肉部の強度が低下してしまう。

【0098】

そこで、本実施形態では、厚肉部を基準として第一イオン交換処理の条件を設定している。これにより、化学強化用ガラス板の厚肉部では、厚肉部の厚みに対して十分な深さまでＮａイオンが拡散する。その結果、厚肉部の最大圧縮応力深さが厚肉部の厚みに対して適正化される。ただし、この場合には、薄肉部の厚みに対して過剰な深さまでＮａイオンが拡散し、薄肉部の厚み方向においてＮａイオンの濃度分布の勾配が生じない。圧縮応力層は、拡散イオンの濃度分布の勾配に起因して形成されるため、第一イオン交換処理では、薄肉部は十分に強化されない。したがって、本実施形態では、厚肉部は第一イオン交換処理と第二イオン交換処理により強化し、薄肉部は第二イオン交換処理により強化するようにしている。

【0099】

第二イオン交換処理では、第二溶融塩に含まれるＫＮＯ_３濃度は、好ましくは、３０質量％以上、５０質量％以上、７０質量％以上、９０質量％以上である。第二溶融塩は、ＫＮＯ_３のみからなる溶融塩であってもよいし、ＫＮＯ_３およびＮａＮＯ_３の混合溶融塩などであってもよい。第二溶融塩としてＫＮＯ_３およびＮａＮＯ_３の混合溶融塩を用いる場合、ＮａＮＯ_３濃度は、好ましくは０超～５質量％、０超～３質量％、０超～２質量％０．５～２質量％である。ただし、ＫＮＯ_３濃度は、ＮａＮＯ_３濃度よりも高いことが好ましい。ＮａＮＯ_３濃度が低すぎると、ガラス表面近傍におけるＮａイオンが離脱しやすくなり応力低下の要因となる。一方、ＮａＮＯ_３濃度が高すぎると、ガラス表面近傍におけるＮａイオンと溶融塩中のＫイオンのイオン交換によって形成される圧縮応力値が低下しすぎるおそれがある。

【0100】

なお、第二溶融塩は、ＫＮＯ_３、ＮａＮＯ_３、およびＬｉＮＯ_３の混合溶融塩であってもよいし、ＫＮＯ_３およびＬｉＮＯ_３の混合溶融塩であってもよい。いずれの場合であっても、第二溶融塩においてＫＮＯ_３の含有量が他の塩に比べ最も多いことが好ましい。

【0101】

第二イオン交換処理では、第二溶融塩がＫＮＯ_３を含むため、ガラス表面近傍（最表面から板厚の２０％までの浅い領域）におけるＮａイオンと溶融塩中のＫイオンがイオン交換する。第二溶融塩としてＫＮＯ_３およびＬｉＮＯ_３の混合溶融塩を用いる場合、これに加えて、ガラス表面近傍におけるＮａイオンと溶融塩中のＬｉイオンがイオン交換する。すなわち、第二イオン交換処理では、ガラス表面近傍におけるＮａイオンを離脱させつつ、イオン半径の大きいＫイオンを導入することができる。

【0102】

この際、厚肉部では、Ｋイオンの導入により、第一イオン交換処理で形成された相対的に深い最大圧縮応力深さを維持しながら、最大圧縮応力値を高めることができる。一方、薄肉部では、Ｋイオンの導入により、相対的に浅い最大圧縮応力深さが形成されるとともに、最大圧縮応力値を高めることができる。つまり、このようなイオン交換処理工程を経て製造された化学強化ガラス板１は、厚肉部３および薄肉部２で、異なる応力特性（ＤＯＣ１＜ＤＯＣ２など）を有する。なお、厚肉部３では、ＫイオンおよびＮａイオンの濃度分布の勾配が存在する。一方、薄肉部２では、Ｋイオンの濃度分布の勾配は存在するが、Ｎａイオンの濃度分布の勾配は実質的に存在しない。換言すれば、厚肉部３では、ＫイオンおよびＮａイオンの濃度分布のそれぞれが、板厚中心に向かって減少傾向を示す。一方、薄肉部２では、Ｋイオンの濃度分布は板厚中心に向かって減少傾向を示すが、Ｎａイオンの濃度分布は板厚中心に向かって大きく変化せず略一定となる。ここで、「減少傾向を示す濃度分布」には、全体として濃度分布が減少傾向であれば、板厚中心に向かう途中に減少から増加に転じる変曲点（ボトム）や、増加から減少に転じる変曲点（ピーク）などを有する場合も含まれる。

【0103】

上記第二イオン交換処理後の厚肉部３の圧縮応力層の深さ方向の応力プロファイルは、図３に示すように屈曲点ｅを有する。図４において、縦軸は圧縮応力値を、横軸は化学強化ガラス板１の表面からの深さを各々示す。図４に示すように、厚肉部３の応力プロファイルは、表面において最大圧縮応力値ＣＳ２を有し、深さ方向へ比較的急峻な勾配αで屈曲点ｅまで減少する。さらに、同応力プロファイルにおける圧縮応力値は、屈曲点ｅから深さＤＯＣ２まで比較的緩慢な勾配βで漸減する。このような応力プロファイルによれば、厚肉部３において高い最大圧縮応力値ＣＳ２および低い最大引張応力値ＣＴ２を両立することができ、高い耐衝撃性を得ることができる。なお、屈曲点ｅは、例えば、応力プロファイルが二本の直線からなる折れ線により近似できる場合において、上記二本の直線の交点（折れ線の屈曲している点）の深さにおける応力プロファイル上の点として求めることができる。直線の近似は、例えば最小二乗法等の周知の手法を用いることができる。

【0104】

第一イオン交換処理では、第一溶融塩の温度は３６０～４００℃が好ましく、イオン交換時間は３０分～６時間が好ましい。第二イオン交換処理では、第二溶融塩の温度は３７０～４００℃が好ましく、イオン交換時間は１５分～３時間が好ましい。第二イオン交換処理のイオン交換時間は、第一イオン交換処理のイオン交換時間よりも短いことが好ましい。これは、第二イオン交換処理のイオン交換時間を長くしすぎると、薄肉部２の最大圧縮応力深さＤＯＣ１が深くなりすぎて、最大圧縮応力値ＣＳ１を高めにくくなるためである。

【0105】

なお、本発明の実施形態について説明したが、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を施すことが可能である。

【0106】

上記の実施形態では、化学強化ガラス板および化学強化用ガラス板が、ガラス組成としてＬｉ_２Ｏを含有する場合を例示したが、これに限定されない。化学強化ガラス板および化学強化用ガラス板は、ガラス組成としてＬｉ_２Ｏを実質的に含有していなくてもよい。

【0107】

具体的には、化学強化ガラス板および化学強化用ガラス板は、ガラス組成として、モル％で、ＳｉＯ_２ ４０％～８０％、Ａｌ_２Ｏ_３ １０％～３０％、Ｂ_２Ｏ_３ ０％～３％、Ｎａ_２Ｏ ５％～２５％、Ｋ_２Ｏ ０％～５．５％、Ｌｉ_２Ｏ ０％～０．０９％、ＭｇＯ ０％～１０％を含有していてもよい。

【0108】

このようにガラス組成としてＬｉ_２Ｏを実質的に含有していない化学強化用ガラス板の場合も、イオン交換処理工程として、第一イオン交換処理と、第二イオン交換処理とを実施することが好ましい。この場合、第一イオン交換処理で用いられる第一溶融塩および第二イオン交換処理で用いられる第二溶融塩は、ともにＫＮＯ_３を含むことが好ましい。第一溶融塩に含まれるＫＮＯ_３濃度は、第二溶融塩に含まれるＫＮＯ_３濃度よりも高いことが好ましい。第一イオン交換処理のイオン交換時間は、第二イオン交換処理のイオン交換時間よりも長いことが好ましい。このようなイオン交換処理により、化学強化ガラス板１の薄肉部２では、第二イオン交換処理時のＫイオンの導入により最大圧縮応力値ＣＳ１を高めることができる。また、化学強化ガラス板１の厚肉部３では、第一イオン交換処理時のＫイオンの導入により最大圧縮応力深さＤＯＣ２を深くしつつ、第二イオン交換処理時のＫイオンの導入により最大圧縮応力値ＣＳ２を高めることができる。

【実施例0109】

以下、本発明に係るガラス物品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。

【0110】

化学強化用ガラス板として、下記のガラス組成Ａを有するアルカリアルミノシリケートガラスと、下記のガラス組成Ｂを有するアルカリアルミノシリケートガラスとを準備した。それぞれの化学強化用ガラス板は、薄肉部（厚みｔ１）と厚肉部（厚みｔ２）とを有する。

【0111】

（ガラス組成Ａ）
ガラス組成Ａは、モル％で、ＳｉＯ_２ ６０．３５％、Ａｌ_２Ｏ_３ １８．９０％、Ｂ_２Ｏ_３ ０．２０％、Ｌｉ_２Ｏ ７．２０％、Ｎａ_２Ｏ ８．２０％、Ｋ_２Ｏ ０．４０％、ＭｇＯ ０．４０％、Ｐ_２Ｏ_５ ４．３０％、ＳｎＯ_２ ０．０５％を含む。

【0112】

（ガラス組成Ｂ）
ガラス組成Ｂは、モル％で、ＳｉＯ_２ ６６．３８％、Ａｌ_２Ｏ_３ １１．５％、Ｂ_２Ｏ_３ ０．５％、Ｌｉ_２Ｏ ０．０２％、Ｎａ_２Ｏ １５．２％、Ｋ_２Ｏ １．４％、ＭｇＯ ４．８％、ＣａＯ ０．１％、ＳｎＯ_２ ０．１％を含む。

【0113】

上述の化学強化用ガラス板に対して表１に示す条件でイオン交換処理を行って化学強化ガラス板を作製し、各種応力特性を評価した。Ｎｏ．１～４は本発明の実施例であり、Ｎｏ．５は比較例である。

【0114】

【表1】

【0115】

なお、Ｎｏ．１～４では第一イオン交換処理および第二イオン交換処理の計２回のイオン交換処理を行い、Ｎｏ．５では第一イオン交換処理のみの計１回のイオン交換処理を行った。

【0116】

応力特性は、Ｎｏ．１～４では第一イオン交換処理後と第二イオン交換処理後との計２回測定し、Ｎｏ．５では第一イオン交換処理後のみの計１回測定した。

【0117】

表中において、「Ｋ７０／Ｎａ３０」は、ＫＮＯ_３濃度が７０質量％、ＮａＮＯ_３濃度が３０質量％の溶融塩に浸漬してイオン交換処理を行うことを意味する。「Ｎａ１００」は、ＮａＮＯ_３濃度が１００質量％の溶融塩に浸漬してイオン交換処理を行うことを意味する。「Ｋ１００」は、ＫＮＯ_３濃度が１００質量％の溶融塩に浸漬してイオン交換処理を行うことを意味する。

【0118】

表中において、「ＦＳＭ」は、折原製作所製のＦＳＭ－６０００ＬＥを意味する。「ＳＬＰ」は、折原製作所製のＳＬＰ－２０００を意味する。「ＦＳＭ＋ＳＬＰ」は、ＦＳＭ－６０００ＬＥおよびＳＬＰ－２０００を用いることを意味し、応力特性はこれら２つの測定装置の測定結果を合成することにより求めた。

【0119】

表１の結果からも、実施例Ｎｏ．１～４における厚肉部の圧縮応力層の深さ（ＤＯＣ２）は、比較例Ｎｏ．５における厚肉部の圧縮応力層の深さ（ＤＯＣ２）に比べ、大幅に深くなっていることが確認できる。また、比較例Ｎｏ．５は、薄肉部を基準としてイオン交換処理条件を設定したものであるが、実施例Ｎｏ．１～４における薄肉部の圧縮応力層の深さ（ＤＯＣ１）は、比較例Ｎｏ．５における薄肉部の圧縮応力層の深さ（ＤＯＣ１）と同程度の良好な結果となっていることが確認できる。したがって、実施例Ｎｏ．１～４に係る化学強化ガラス板は、薄肉部によって可撓性を確保しつつ、厚肉部および薄肉部の双方で高い耐衝撃性を実現できる。その結果、実施例Ｎｏ．１～４に係る化学強化ガラス板は、フォルダブルデバイス等の用途に好適である。

【0120】

なお、上記実施例のガラス組成は一例であり、本願発明は例えば下記ガラス組成Ｃ、ガラス組成Ｄ等においても適用可能である。

【0121】

（ガラス組成Ｃ）
ガラス組成Ｃは、モル％で、ＳｉＯ_２ ６８．２％、Ａｌ_２Ｏ_３ ９．５％、Ｂ_２Ｏ_３ ０．１％、Ｌｉ_２Ｏ ８．０％、Ｎａ_２Ｏ ８．２％、Ｋ_２Ｏ ３．０％、ＭｇＯ ３．０％、ＳｎＯ_２ ０．１％を含む。

【0122】

（ガラス組成Ｄ）
ガラス組成Ｃは、モル％で、ＳｉＯ_２ ６６．９％、Ａｌ_２Ｏ_３ １５．６％、Ｂ_２Ｏ_３ １．７％、Ｌｉ_２Ｏ ７．５％、Ｎａ_２Ｏ ７．５％、Ｋ_２Ｏ ０．３％、ＭｇＯ ０．４％、ＳｎＯ_２ ０．１％を含む。

【符号の説明】

【0123】

１ 化学強化ガラス板
２ 薄肉部
３ 厚肉部
４ 凹溝
５ 残部
６ 圧縮応力層
７ 引張応力層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】