JP2012250861A

JP2012250861A - 化学強化ガラス板

Info

Publication number: JP2012250861A
Application number: JP2011122327A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Okawa; 博之大川; Tetsuya Nakajima; 哲也中島; Kazutaka Ono; 和孝小野; shusaku Akiba; 周作秋葉; Naomi Kamimura; 直己上村
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 2011-05-31
Filing date: 2011-05-31
Publication date: 2012-12-20

Abstract

【課題】ガラス板主表面が所望の強度を備え、かつカッターホイールを用いた切断方法など、機械的手法による切断が可能な化学強化ガラス板を提供する。
【解決手段】酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ_２を６０％以上、Ａｌ_２Ｏ_３を３％以上含有し、イオン交換によって主表面に圧縮応力層が形成された化学強化ガラス板であって、厚さが０．４〜２．０ｍｍ、前記圧縮応力層の最表面の圧縮応力σ_Ｃが４００ＭＰａ〜１ＧＰａ、前記圧縮応力層の深さＤ_Ｃが１５〜３０μｍであることを特徴とする化学強化ガラス板。
【選択図】なし

Description

本発明は、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）などのモバイル機器などに用いられるカバーガラスやタッチパネルに好適な化学強化ガラス板に関する。

近年、携帯電話、ＰＤＡ等のモバイル機器、液晶ディスプレイに対しては情報表示画面の保護ならびに美観向上のためのカバーガラス（保護ガラス）が用いられることが多くなっている。このようなディスプレイ装置に対しては、意匠の差別化や移動時の負担軽減のため軽量・薄型化が要求されている。そのためディスプレイ保護用に使用されるカバーガラスも薄くすることが要求されている。
しかし、カバーガラスを薄くしていくと強度が低下し、据え置き型の場合には物体の飛来や落下による衝撃、または携帯機器の場合には使用中の落下などによりカバーガラス自身が割れてしまうことがあり、ディスプレイ装置を保護するという本来の役割を果たすことができなくなるという問題があった。

上記問題を解決するため、ガラス表面に圧縮応力層を形成させることによって強度を高めることが一般的に知られている。ガラス表面に圧縮応力層を形成させる手法としては、軟化点付近まで加熱したガラス板表面を風冷などにより急速に冷却する風冷強化法（物理強化法；thermal tempering method）と、ガラス転移点以下の温度でイオン交換によりガラス板表面のイオン半径が小さなアルカリ金属イオン（典型的にはＬｉイオン、Ｎａイオン）をイオン半径のより大きいアルカリイオン（典型的にはＫイオン）に交換する化学強化法（chemical strengthening method）が代表的である。

前述したようにカバーガラスは薄いことが要求されているが、厚さ２ｍｍ未満のガラス板に対して風冷強化法を適用すると、表面と内部の温度差がつきにくいために圧縮応力層を形成することが困難であり、目的とする高強度を得ることができない。そのため後者の化学強化法によって強化されたカバーガラスが通常用いられる。

前記のカバーガラスとしてはソーダライムガラスを化学強化したものが広く用いられている（たとえば特許文献１参照）。ソーダライムガラスは安価であり、また化学強化によってガラス表面に形成した圧縮応力層の最表面の圧縮応力値σ_Cを５５０ＭＰａ以上にできるという特徴があるが、圧縮応力層の厚さＤ_Ｃ（以下、圧縮応力層の深さともいう。）を３０μｍ以上にすることが容易ではないという問題があった。

そこで、ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−Ｎａ_２Ｏ系ガラス（以下、アルカリアルミノシリケートガラスともいう。）を化学強化したカバーガラスが提案されている（たとえば特許文献２、３参照）。前記アルカリアルミノシリケートガラスには前記圧縮応力値σ_Cを５５０ＭＰａ以上にできるだけでなく、前記圧縮応力層の深さＤ_Ｃを３０μｍ以上にできる。

モバイル機器は、携帯時に落下してそのカバーガラスに傷がつく機会が多く、また落下したモバイル機器を踏んだりモバイル機器をポケットに収納したままその上に座ったりしてしまうこともあるので、前記カバーガラスに大きな負荷がかかる機会も多い。
液晶テレビ、プラズマテレビなどの薄型テレビ、特に２０インチ（画面対角長さがおよそ５０ｃｍ）以上の大型薄型テレビにおいてもそのカバーガラスの面積が大きいため傷がつく機会が多く、また画面が大きいのでその傷を破壊起点として破壊する可能性が高くなる。さらに、薄型テレビが壁掛けタイプで使用される場合は壁から落下する可能性もあり、その場合カバーガラスに大きな負荷がかかる。またタッチパネルはその使用時にスクラッチなどの傷がつく機会が多い。

このような大小のディスプレイ装置がより広く利用されるようになってくると、利用数が少なかったときに比べてカバーガラスが破壊する事象の絶対数が増大する。前記のアルカリアルミノシリケートガラスを化学強化したカバーガラスは、ビッカース硬度計のビッカース圧子で５ｋｇｆ＝４９Ｎの力を加えると破壊すると言われている。
以上のように、カバーガラスは傷によって破壊しないこと、また曲げなどの外力が加わっても破壊しないことが求められる。

さらに上記のようなカバーガラスは成形・徐冷後の大面積のガラス板（素板）から切り出して所望のサイズおよび形状とするため、良好かつ容易に切断できることが求められる。ガラス板の切断方法としてはカッターホイール等の治具で切り線（罫書き線）を付与した後、該切り線を起点に折り割りする方法などが広くい用いられている（たとえば特許文献４参照）。

素板から所望形状の化学強化したカバーガラスを製造する場合、（１）素板を切断して所望のサイズ・形状とした後に化学強化する方法（強化前切断）と、（２）素板を化学強化した後、所望のサイズ・形状に切断する方法（強化後切断）がある。効率的にカバーガラスを生産するには後者の強化後切断が好ましい。

しかし、ソーダライムガラスを化学強化処理して化学強化ガラス板を製造した場合、切断線周囲のガラスの微小な欠け／剥離が生じる問題や、切り線が直進せず枝分かれして意図しない方向に自走してエッジ部の欠点となる問題があった。
また前記アルカリアルミノシリケートガラスの場合は圧縮応力層を深く形成できるが、厚さ方向中央部分の引っ張り応力値が高くなるため、前述のカッターホイール等の治具で切り線を付与して切断しようとした場合に内部の引っ張り応力によってクラックが自走してガラスが破砕するという問題がある。そのためレーザー切断機など特殊で高価な装置を使用しなければならないという問題があった。

特開２００７−１１２１０号公報米国特許出願公開第２００９／０２９８６６９号明細書米国特許出願公開第２００８／０２８６５４８号明細書特開平４−２６５２４４号公報

本発明は上記の問題を解決すること、すなわちガラス板主表面が所望の強度を備え、かつカッターホイールを用いた切断方法など、機械的手法による切断が可能な化学強化ガラス板を提供することを目的とする。なお、前記の機械的手法による切断とは、前述のカッターホイールを用いた切断（スクライブおよびブレイク）に加えて、バンドーソーによる切断、ワイヤーソーによる切断、ホイールによるダイシング（全板厚の切断）等も含む。

本発明は、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果得られたものであり、酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ_２を６０％以上、Ａｌ_２Ｏ_３を３％以上含有し、イオン交換により表面に圧縮応力層が形成された化学強化ガラス板であって、厚さが０．４〜２．０ｍｍ、前記圧縮応力層の最表面の圧縮応力値σ_Ｃが４００ＭＰａ〜１ＧＰａ、前記圧縮応力層の深さＤ_Ｃが１５〜３０μｍであることを特徴とする化学強化ガラス板を提供する。

前記圧縮応力層の深さＤ_Ｃが１８〜２５μｍであると好ましい。
前記化学強化ガラス板は、酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ_２を６５〜８５％、Ａｌ_２Ｏ_３を３〜１５％、Ｎａ_２Ｏを５〜１５％、Ｋ_２Ｏを０〜２％未満、ＭｇＯを０〜１５％、ＺｒＯ_２を０〜１％含有し、ＳｉＯ_２およびＡｌ_２Ｏ_３の含有量の合計ＳｉＯ_２＋Ａｌ_２Ｏ_３が８８％以下であるガラスをイオン交換したもの、
または、酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ_２を６１〜６６％、Ａｌ_２Ｏ_３を６〜１２％、ＭｇＯを７〜１３％、Ｎａ_２Ｏを９〜１７％、Ｋ_２Ｏを０〜７％含有し、ＺｒＯ_２を含有する場合その含有量が０．８％以下であると好ましい。

前記化学強化ガラス板は、フロート法により成形されたものであると好ましい。

また、本発明は、前記化学強化ガラス板を用いてなるディスプレイ用カバーガラスおよびタッチパネル用ガラス基板を提供する。

本発明の化学強化ガラス板は、カバーガラスやタッチパネル用ガラス基板として要求される強度を有する。そのため、板厚を薄くした場合であっても、外力が加わったときの破壊を抑制できる。また、本発明の化学強化ガラス板はカッターホイールなどの機械的切断法により切断できる。そのため、レーザー切断装置などの複雑な装置を必要とせず、容易かつ安価に切断できる。

本発明の一つの実施態様に係わるフロート板ガラスの製造ラインの概略図。フローチャートの図。

以下、本発明の最良の実施形態について説明するが、以下に記載する構成要件の説明は、本発明の実施態様の代表例であり、本発明はこれらに限定されるものではない。

本発明の化学強化ガラス板は、イオン交換処理によって表裏の主表面に圧縮応力層が形成される。以下、イオン交換処理によって圧縮応力を付与する方法を化学強化法という。なお、本願明細書において化学強化を施すための未強化ガラス板を「化学強化用ガラス板」、化学強化を施した強化ガラス板を「化学強化ガラス板」という。また、本発明のガラスの各成分の含有率については、特に断らない限りモル百分率表示含有量を用いて説明する。

（ＳｉＯ_２）
本発明の化学強化ガラス板は、ＳｉＯ_２を６０％以上含有する。ＳｉＯ_２はガラスの骨格を構成する必須成分であり、また、ガラス表面に傷を付きにくくする、または化学強化後に傷がついたときの破壊確率を小さくする成分である。ＳｉＯ_２が６０％未満ではガラスとしての安定性や耐候性またはチッピング耐性が低下する。

（Ａｌ_２Ｏ_３）
本発明の化学強化ガラス板は、Ａｌ_２Ｏ_３を３％以上含有する。Ａｌ_２Ｏ_３はイオン交換性能およびチッピング耐性を向上させる、または化学強化後に傷をつけた時の破壊率を小さくする成分であり必須である。Ａｌ_２Ｏ_３が３％未満ではイオン交換により、所望の表面圧縮応力値または圧縮応力層厚みが得られなくなる。

（化学強化用ガラス板の製造方法）
前記の化学強化用ガラス板（化学強化に供するための未強化ガラス板）の製造方法は特に限定されない。たとえば種々の原料を適量調合し、約１４００〜１７００℃に加熱し溶融した後、脱泡、攪拌などにより均質化し、周知のフロート法、フュージョン法、プレス法などによって板状に成形し、徐冷して製造される。

一般的に、フロート法により製造されたガラスはフュージョン法によるものに比べてガラスの冷却速度が遅いためガラスの構造が密になる。そのため、組成は同じであってもガラスの破壊靭性が高い。破壊靭性の高いガラスは、破壊靭性の低いガラスに比べ強度が高いことが知られているため、本発明の化学強化用ガラス板はフロート法により成形されることが好ましい。

（化学強化法）
前記の化学強化法としては、ガラス表層のＮａイオンと溶融塩中のＫイオンとをイオン交換できるものであれば特に限定されず、たとえば加熱された硝酸カリウム（ＫＮＯ_３）溶融塩にガラスを浸漬する方法が挙げられる。
ガラスに所望の表面圧縮応力を有する化学強化層（圧縮応力層）を形成するための化学強化処理の条件は、その厚さなどによっても異なるが、３５０〜５５０℃のＫＮＯ_３溶融塩に０．１〜２０時間、化学強化用ガラス板を浸漬させる方法が典型的である。経済的な観点からは３５０〜５００℃、０．５〜１６時間の条件で浸漬させることが好ましく、より好ましい浸漬時間は１〜１０時間である。

（化学強化ガラス板の応力分布）
化学強化ガラス板の応力分布について模式的に図１に示す。図１は、化学強化ガラス板Ｇの厚さ方向断面を示し、垂直方向に化学強化ガラス板Ｇの厚さ、水平方向に応力値を示す。なお、図中に一点鎖線で示す基準線より右側には圧縮応力を、左側には引っ張り応力を示している。
本発明の化学強化ガラス板Ｇは、その両方の主表面に圧縮応力層１が形成され、その内側に引っ張り応力層２を有する。前記圧縮応力層は最表面の応力σ_Ｃが最も高く、ガラス内部に向かうにしたがって低くなる。圧縮応力の厚さ方向の積分値と引っ張り応力の厚さ方向の積分値は均衡するようになっており、すなわち積Ｄ_Ｃ・σ_ＣとＤ_Ｔ・σ_Ｔは概ね等しくなる。

（化学強化ガラス板の厚さ）
本発明の化学強化ガラス板Gは、その厚さ（板厚ｔ）が０．４〜２．０ｍｍである。通常、同じガラス組成の化学強化用ガラス板を同条件で化学強化した場合、表層に形成される圧縮応力層の深さＤ_Ｃの板厚ｔへの依存性は低い。そのため、板厚ｔが薄くなるほど引っ張り応力層の厚さＤ_Ｔ＝ｔ−２Ｄ_Ｃが薄くなる。前述のように引っ張り応力の積分値Ｄ_Ｔ・σ_Ｔは圧縮応力の積分値Ｄ_Ｃ・σ_Ｃと均衡しようとするため、Ｄ_Ｔが薄くなると反比例するようにσ_Ｔが高くなる。

前記の板厚ｔが０．４ｍｍを下回る場合、カッターホイールなどで切り線を付与した場合、前記の引っ張り応力によってクラックが自走しやすくなり、ひいてはガラス板の破壊を招くようになる。したがって、機械的手法による切断が可能な化学強化ガラス板とするためには板厚ｔを０．４ｍｍ以上とする。また、カバーガラスやタッチパネル用ガラス基板として用いるには軽量であることが求められるため質量を増加させないために２．０ｍｍ以下とする。前記の板厚ｔは０．４〜１．５ｍｍであるとより好ましく、０．４〜１．２ｍｍであるとさらに好ましい。

（最表面の圧縮応力値）
また、化学強化ガラス板の最表面の圧縮応力値σ_Ｃは４００ＭＰａ〜１ＧＰａである。圧縮応力値σ_Ｃを４００ＭＰａ以上とすることにより、外力が加わってもガラス板が割れる可能性を大きく低減できる。特に、化学強化ガラス板の最表面に傷がないとき（未加傷時）の強度が向上し、曲げに対する耐久性が高まる。また、圧縮応力値σ_Ｃを１ＧＰａ以下とすることにより、圧縮応力層と均衡しようとする引っ張り応力層の応力値の上昇を抑制できる。そのためカッターホイールなどで切り線を付与した場合のクラックの意図せぬ自走を防止でき、容易かつ良好な切断を実現できる。前記圧縮応力値σ_Ｃは５００〜９００ＭＰａであるとより好ましく、６００〜８５０ＭＰａであるとさらに好ましい。

（圧縮応力層の深さ）
前記圧縮応力層の深さＤ_Ｃは１５〜３０μｍである。前記Ｄ_Ｃを１５μｍ以上とすることにより、化学強化ガラス板の表面に傷が生じた場合にその傷が引っ張り応力層に到達しにくく、衝撃による割れを防止できる。また、前記Ｄ_Ｃを３０μｍ以下とすることにより、圧縮応力層と均衡しようとする引っ張り応力層の応力値の上昇を抑制できる。そのためカッターホイールなどで切り線を付与した場合のクラックの意図せぬ自走を防止でき、容易かつ良好な切断を実現できる。前記圧縮応力層の深さＤ_Ｃは１７〜２８μｍであるとより好ましく、１８〜２５μｍであるとさらに好ましい。

（化学強化用ガラス組成の好ましい組成）
前述の通り、本発明の化学強化ガラス板においてＳｉＯ_２は６０％以上、Ａｌ_２Ｏ_３は３％以上含有するが、化学強化用ガラス板の組成（強化前のガラス組成）としては具体的に下記の例が挙げられる。
ガラス組成１としては、下記酸化物基準のモル百分率表示で、
ＳｉＯ_２を６５〜８５％、
Ａｌ_２Ｏ_３を３〜１５％、
Ｎａ_２Ｏを５〜１５％、
ＭｇＯを０〜１５％、
Ｋ_２Ｏを０〜２％未満、
ＺｒＯ_２を０〜１％含有し、
ＳｉＯ_２およびＡｌ_２Ｏ_３の含有量の合計ＳｉＯ_２＋Ａｌ_２Ｏ_３が８８％以下
であることが好ましい。

また、ガラス組成２としては、下記酸化物基準のモル百分率表示で、
ＳｉＯ_２を６１〜６６％、
Ａｌ_２Ｏ_３を６〜１２％、
Ｎａ_２Ｏを９〜１７％、
ＭｇＯを７〜１３％、
Ｋ_２Ｏを０〜７％含有し、
ＺｒＯ_２を含有する場合その含有量が０．８％以下
であることが好ましい。

（Ｎａ_２Ｏ）
Ｎａ_２Ｏはイオン交換により表面圧縮応力層を形成させ、またガラスの溶融性を向上させる成分である。
（Ｎａ_２Ｏ：ガラス組成１）
ガラス組成１の場合、イオン交換により所望の表面圧縮応力層を形成しやすくするためには５％以上であると好ましい。またＮａ_２Ｏが１５％を超えると耐候性の低下や、圧痕に起因するクラックの発生につながるため１５％以下であることが好ましい。前記ガラス組成１の場合において、ＫＮＯ_３溶融塩中のＮａＮＯ_３濃度による表面圧縮応力の変化を小さくしたい場合にはＮａ_２Ｏは８％以上であるとより好ましい。

（Ｎａ_２Ｏ：ガラス組成２）
ガラス組成２の場合、イオン交換により所望の表面圧縮応力層を形成しやすくするためには９％以上であると好ましい。またＮａ_２Ｏが１７％を超えると耐候性の低下や、圧痕に起因するクラックが発生しやすくなるため１７％以下であることが好ましく、１６％以下であるとより好ましい。前記ガラス組成２の場合において、Ｎａ_２Ｏは９．５％以上であるとより好ましく、１０％以上であるとさらに好ましく、１０．５％以上であると最も好ましい。

（ＭｇＯ）
ＭｇＯはクラックの発生を抑制し、また溶融性を向上させる成分である。
（ＭｇＯ：ガラス組成１）
ガラス組成１においてＭｇＯは必須成分ではないが、１５％までの範囲で含有してもよい。しかし、ＭｇＯが３％未満では粘性が増大し溶融性が低下する可能性が高くなるので、この観点からは３％以上含有することが好ましく、より好ましくは４％以上、特に好ましくは５％以上である。ＭｇＯが１５％を超えるとガラスが失透しやすくなり、またはＫＮＯ_３溶融塩中のＮａＮＯ_３濃度による表面圧縮応力の変化が大きくなるおそれがあるため、好ましくは１２％以下である。
（ＭｇＯ：ガラス組成２）
ガラス組成２において、ＭｇＯが７％未満ではガラスの粘度が１０^２ｄＰａ・ｓとなる温度Ｔ_２またはガラスの粘度が１０^４ｄＰａ・ｓとなる温度Ｔ_４が上昇しガラスの溶解または成形が困難となる。好ましくは７．５％以上、より好ましくは８％以上である。また１３％超では液相温度が上昇し失透しやすくなる。好ましくは１２．５％以下、より好ましくは１２％以下である。ガラス表面に圧痕が付いた時の強度の低下をより抑制したい場合のＭｇＯは典型的には８〜１１％である。

（Ｋ_２Ｏ）
Ｋ_２Ｏはイオン交換速度を増大させるための成分である。
（Ｋ_２Ｏ：ガラス組成１）
ガラス組成１においては、圧痕に起因するクラックを発生しにくくするためにＫ_２Ｏを２％未満の範囲で含有してもよい。Ｋ_２Ｏは好ましくは１．９％以下、より好ましくは１％以下、典型的には０．８％以下である。ＫＮＯ_３溶融塩中のＮａＮＯ_３濃度による表面圧縮応力の変化を小さくしたい場合にはＫ_２Ｏは含有しないことが好ましい。
（Ｋ_２Ｏ：ガラス組成２）
ガラス組成２においては、圧痕に起因するクラックを発生しにくくするためにＫ_２Ｏを７％未満の範囲で含有してもよい。好ましくは６．５％以下、より好ましくは６％以下である。Ｋ_２Ｏを含有する場合その含有量は好ましくは０．５％以上である。

（ＺｒＯ_２）
ＺｒＯ_２は、ガラスの高温での粘性を低下させ表面圧縮応力を大きくするために含有できる。
（ＺｒＯ_２：ガラス組成１）
ガラス組成１においては、ＺｒＯ_２を１％までの範囲で含有してもよい。ＺｒＯ_２が１％超では圧痕からクラックが発生する可能性が高まるおそれがある。ガラス組成１においてＳｉＯ_２が７２％以下である場合、ＺｒＯ_２は０．６３％以下であることが好ましい。ＺｒＯ_２が０．６３％超では化学強化後に圧痕が付いたときに破壊しやすくなり、この観点からはＺｒＯ_２を含有しないことがより好ましい。
（ＺｒＯ_２：ガラス組成２）
ガラス組成２においては、ＺｒＯ_２を０．８％までの範囲で含有してもよい。０．８％超では圧痕が付いた時に強度の低下が起こりやすくなる、またはチッピングが起こりやすくなる。好ましくは０．７％以下、より好ましくは０．６％以下、特に好ましくは０．５５％以下である。

（ＳｉＯ_２＋Ａｌ_２Ｏ_３の合計：ガラス組成１）
ＳｉＯ_２およびＡｌ_２Ｏ_３の含有量の合計ＳｉＯ_２＋Ａｌ_２Ｏ_３が８８％超では高温でのガラスの粘性が増大し、溶融が困難となるため、８８％以下とすることが好ましい。より好ましくは８５％以下、さらに好ましくは８３％以下である。また、ＳｉＯ_２＋Ａｌ_２Ｏ_３は７５％以上であることが好ましい。ＳｉＯ_２＋Ａｌ_２Ｏ_３が７５％未満では圧痕がついた時のクラック耐性が低下し、より好ましくは７７％以上である。

本発明の化学強化ガラス板を製造するための化学強化用ガラス板の実施態様の例示であるガラス組成１およびガラス組成２のガラスは、本質的に以上で説明した成分からなるが、本発明の目的を損なわない範囲でその他の成分を含有してもよい。そのような成分を含有する場合、それら成分の含有量の合計は５％以下であることが好ましく、より好ましくは３％以下、典型的には１％以下である。以下、上記その他成分について例示的に説明する。

（ＺｎＯ：ガラス組成１、ガラス組成２）
ＺｎＯはガラスの高温での溶融性を向上するために、たとえば２％まで含有してもよい場合があるが、好ましくは１％以下であり、フロート法で製造する場合などには０．５％以下にすることが好ましい。ＺｎＯが０．５％超ではフロート成型時に還元し製品欠点となるおそれがある。典型的にはＺｎＯは含有しない。

（Ｂ_２Ｏ_３：ガラス組成１、ガラス組成２）
Ｂ_２Ｏ_３は高温での溶融性またはガラス強度の向上のために、たとえば１％未満の範囲で含有してもよい場合がある。Ｂ_２Ｏ_３が１％以上では均質なガラスを得にくくなり、ガラスの成型が困難になるおそれがある、またはチッピング耐性が低下するおそれがある。典型的にはＢ_２Ｏ_３は含有しない。

（ＴｉＯ_２：ガラス組成１、ガラス組成２）
ＴｉＯ_２はガラス中に存在するＦｅイオンと共存することにより、可視光透過率を低下させ、ガラスを褐色に着色するおそれがあるので、含有するとしても１％以下であることが好ましく、典型的には含有しない。

（Ｌｉ_２Ｏ：ガラス組成１、ガラス組成２）
Ｌｉ_２Ｏは歪点を低くして応力緩和を起こりやすくし、その結果安定した表面圧縮応力層を得られなくする成分であるので含有しないことが好ましく、含有する場合であってもその含有量は１％未満であることが好ましく、より好ましくは０．０５％以下、特に好ましくは０．０１％未満である。

ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯおよびＺｒＯ_２のいずれか１以上を含有する場合、それら４成分の含有量の合計は１．５％未満であることが好ましい。当該合計が１．５％以上ではイオン交換速度が低下するおそれがあり、典型的には１％以下である。

（その他のガラス組成：ガラス組成１、ガラス組成２）
ガラスの溶融の際の清澄剤として、ＳＯ_３、塩化物、フッ化物などを適宜含有してもよい。ただし、タッチパネルなどディスプレイ装置の視認性を上げるため、可視域に吸収をもつＦｅ_２Ｏ_３、ＮｉＯ、Ｃｒ_２Ｏ_３など原料中の不純物として混入するような成分はできるだけ減らすことが好ましく、各々質量百分率表示で０．１５％以下であることが好ましく、より好ましくは０．０５％以下である。

（その他の物性）
前記化学強化用ガラスのガラス転移点Ｔ_ｇは４００℃以上であることが好ましい。４００℃未満ではイオン交換時に表面圧縮応力が緩和してしまい、十分な応力を得られないおそれがある。前記ガラス組成１およびガラス組成２のガラスは、粘度が１０^２ｄＰａ・ｓとなる温度Ｔ_２は１７５０℃以下であることが好ましく、粘度が１０^４ｄＰａ・ｓとなる温度Ｔ_４は１３５０℃以下であることが好ましい。

前記ガラス組成１およびガラス組成２のガラスの比重ρは２．５０以下であることが好ましい。本発明のガラスのヤング率Ｅは６８ＧＰａ以上であることが好ましい。６８ＧＰａ未満ではガラスの耐クラック性や破壊強度が不十分となるおそれがある。本発明のガラスのポアソン比σは０．２５以下であることが好ましい。０．２５超ではガラスの耐クラック性が不十分となるおそれがある。

（化学強化用ガラス板の作製）
以下、実施例および比較例に基づいて本発明を説明する。まず、各成分の原料を表１および表２にモル％表示で示した含有率となるように調合し、白金るつぼを用いて１５５０〜１６５０℃の温度で３〜５時間溶解した。溶解にあたっては白金スターラを溶融ガラス中に挿入し、２時間撹拌してガラスを均質化した。次いで溶融ガラスを流し出して板状に成形し、毎分１℃の冷却速度で室温まで徐冷した。これらを５０ｍｍ×５０ｍｍの寸法に切り出し化学強化用ガラス板（試験片）とした。なお、板状に成形する際、酸化セリウム砥粒（平均粒径１μｍ）を用いて研磨することにより板厚ｔを調節した。例１〜１１の化学強化用ガラス板は、それぞれ複数用意した。

表１および表２の例１〜３および例６〜９の化学強化用ガラス板は前述のガラス組成１に属する組成（表中の組成タイプにＧ１と示す）、例４はガラス組成１に属するもので例１〜３、例６〜９と異なる組成（表中の組成タイプにＧ１’と示す）、例５はガラス組成２に属する組成（表中の組成タイプにＧ２と示す）、例１０および例１１はソーダライムガラスである。

（化学強化）
前記例１〜１１の化学強化用ガラス板を、表１および表２に記載の溶融塩に浸漬・保持しイオン交換処理した後、室温付近まで冷却することにより化学強化した。なお、表１および表２において、溶融塩としてＡと記したものはＫＮＯ_３１００％、Ｂと記したものはＫＮＯ_３６０％とＮａＮＯ_３４０％（質量百分率）で混合したものを用いた。
イオン交換を行う場合の保持時間と保持温度を適宜調節し、最表面の圧縮応力値σ_Ｃおよび圧縮応力層の深さＤ_Ｃを調節した。化学強化後のガラス（化学強化ガラス板）の表面圧縮応力σ_Ｃと化学強化層の深さＤ_Ｃは、折原製作所社製のガラス表面応力計ＦＳＭ−６０００ＬＥを用いて測定した。

前記例１〜５の化学強化ガラス板は本発明の実施例であり、
例６の化学強化ガラス板は化学強化層の深さＤ_Ｃが１５μｍを下回る比較例、
例７の化学強化ガラス板は板厚ｔが０．４ｍｍを下回る比較例、
例８の化学強化ガラス板は化学強化層の深さＤ_Ｃが３０μｍを上回る比較例、
例９の化学強化ガラス板は最表面の圧縮応力値σ_Ｃが４００ＭＰａを下回る比較例、
例１０の化学強化ガラス板はＡｌ_２Ｏ_３の含有量が３％を下回り、化学強化層の深さＤ_Ｃが１５μｍを下回る比較例、
例１１の化学強化ガラス板はＡｌ_２Ｏ_３の含有量が３％を下回る比較例である。

前記例１〜１１の化学強化ガラス板について、未加傷時および加傷時の破壊荷重を測定し、それぞれ未加傷時強度、加傷時強度した。なお、加傷時の破壊荷重については傷の付け方を変えて２通り測定した。それぞれの測定方法は次の通りであり、測定結果を表１および表２に示す。

（未加傷時強度：ボール・オン・リング試験）
化学強化ガラス板（５０×５０ｍｍ）を受け側治具（直径３０ｍｍのリング）の上に、水平に載置した状態でＳＵＳ３０４製の加圧治具（曲率半径１０ｍｍの球）を用いて前記ガラス試験片を加圧した。このとき、上方から化学強化ガラス板の中央領域を加圧した。加圧治具の下降速度は１．０（ｍｍ／分）とした。加圧により化学強化ガラス板が破壊するときの荷重（Ｎ）を測定する作業を２０回繰り返し、２０回の平均値を未加傷時平均強度Ｓ_０（Ｎ）とした。

（加傷時強度：リング・オン・リング試験）
ビッカース圧子を用いて、化学強化ガラス板の表面に９．８Ｎ（１ｋｇｆ）の荷重を加えて加傷した後、加傷面を下側にして化学強化ガラス板を受け側治具（直径３０ｍｍのリング）の上に水平に載置し、ＳＵＳ３０４製の加圧治具（半径１０ｍｍのリング）を用いて化学強化ガラス板を加圧した。加圧治具の下降速度は１．０（ｍｍ／分）とした。加圧により化学強化ガラス板が破壊するときの荷重（Ｎ）を測定する作業を２０回繰り返し、２０回の平均値を加傷時平均強度Ｓ_１（Ｎ）とした。
また、ビッカース圧子によって化学強化ガラス板へ加傷する際の荷重を４９Ｎ（５ｋｇｆ）とした点を除いて加傷時平均強度Ｓ_５（Ｎ）の測定手順と同じ作業を行って測定した値を加傷時強度ｖ（Ｎ）とした。

（切断試験）
シチズンセイミツ社製スクライバーＳＳ４５０、三星ダイヤモンド工業社製超硬ホイールを用い、ホイールの角度１１０〜１５０°、押し込み加重７．８〜１５Ｎ（０．８〜１．５ｋｇｆ）、切込量０．１ｍｍ、切断速度３００ｍｍ／秒の条件内で適宜調節して切断線（罫書き線）を付与（スクライブ）した。スクライブ時にクラックが自走せずかつスクライブの後に切断線（罫書き線）に沿って折り割り（ブレイク）できた場合、その条件を表に示す。
なお、表１および表２の切断条件として記載した記号は以下を表す。
ａ：ホイールの角度１３０°、押し込み加重１３〜１４Ｎ（１．３〜１．４ｋｇｆ）で切断できた。
ｂ：ホイールの角度１２０°、押し込み加重７．８〜８．８Ｎ（０．８〜０．９ｋｇｆ）で切断できた。
ｃ：ホイールの角度１２０〜１３０°、押し込み加重７．８〜９．８Ｎ（０．８〜１．０ｋｇｆ）で切断できた。
スクライブの際にクラックが自走したもの、折り割りの際に欠けや破損が生じたもの、スクライブまたは折り割りの際に化学強化ガラス板が破壊したものはカッターホイールで切断不可能とし、表１および表２の切断条件としてＮ／Ａと記す。

前記の未加傷時平均強度Ｓ_０は３５０Ｎ以上であること、加傷時平均強度Ｓ_１は７００（Ｎ）以上であること、加傷時平均強度Ｓ_５は２００（Ｎ）以上であること、切断試験の結果は切断可能であることを良否の判断基準とした。

前記のように未加傷時強度、加傷時強度および切断可能性（separability）を評価した結果、
例６の化学強化ガラス板は十分な加傷時強度が得られなかった。
例７の化学強化ガラス板は未加傷時強度・加傷時強度ともに十分でなく、さらにカッターホイールによる良好な切断ができなかった。
例８の化学強化ガラス板はカッターホイールによる良好な切断ができなかった。
例９の化学強化ガラス板は十分な未加傷時強度が得られなかった。
例１０の化学強化ガラス板は十分な加傷時強度が得られなかった。
例１１の化学強化ガラス板は加傷時強度が十分でなく、さらにカッターホイールによる良好な切断ができなかった。
一方、例１〜５の化学強化ガラス板（実施例）は未加傷時・加傷時ともに所望の強度を備え、カッターホイールによって良好に切断できた。

本発明の化学強化ガラス板は、高い強度を有し且つカッターホイール等による機械的切断が可能であるため、携帯電話、ＰＤＡ等のモバイル機器、液晶ディスプレイ等に用いるカバーガラスやタッチパネル用ガラス基板を効率よく生産することができる。

Ｇ：化学強化ガラス板
１：圧縮応力層
２：引っ張り応力層

Claims

酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ_２を６０％以上、Ａｌ_２Ｏ_３を３％以上含有し、イオン交換によって主表面に圧縮応力層が形成された化学強化ガラス板であって、
厚さが０．４〜２．０ｍｍ、前記圧縮応力層の最表面の圧縮応力σ_Ｃが４００ＭＰａ〜１ＧＰａ、前記圧縮応力層の深さＤ_Ｃが１５〜３０μｍであることを特徴とする化学強化ガラス板。
前記圧縮応力層の深さＤ_Ｃが１８〜２５μｍである請求項１記載の化学強化ガラス板。
酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ_２を６５〜８５％、Ａｌ_２Ｏ_３を３〜１５％、Ｎａ_２Ｏを５〜１５％、Ｋ_２Ｏを０〜２％未満、ＭｇＯを０〜１５％、ＺｒＯ_２を０〜１％含有し、ＳｉＯ_２およびＡｌ_２Ｏ_３の含有量の合計ＳｉＯ_２＋Ａｌ_２Ｏ_３が８８％以下であるガラスをイオン交換したものである請求項１または２に記載の化学強化ガラス板。
酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ_２を６１〜６６％、Ａｌ_２Ｏ_３を６〜１２％、ＭｇＯを７〜１３％、Ｎａ_２Ｏを９〜１７％、Ｋ_２Ｏを０〜７％含有し、ＺｒＯ_２を含有する場合その含有量が０．８％以下である請求項１または２に記載の化学強化ガラス板。
フロート法により成形されたものである請求項１〜３のいずれか１項に記載の化学強化ガラス板。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の化学強化ガラス板を用いてなるディスプレイ用カバーガラス。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の化学強化ガラス板を用いてなるタッチパネル用ガラス基板。