JP2014001124A - 化学強化ガラス板、カバーガラスおよびディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】多様な破損状況に耐え得る化学強化ガラス板を提供する。
【解決手段】表裏の主面と、該表裏の主面間の端面とを有し、化学強化処理された概略矩形を呈する化学強化ガラス板であって、表面圧縮応力が８５０ＭＰａ以上、内部引張応力が４２ＭＰａ以下、表面圧縮応力層の厚さが２０〜３５μｍ、板厚が０．５ｍｍ以上であることを特徴とする化学強化ガラス板。
【選択図】図１

Description

本発明は、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、タブレットＰＣなどのモバイル機器、タッチパネル、大型液晶テレビなどの大型薄型テレビ、車載メータ表示装置等のディスプレイ装置のカバーガラスなどに好適な、化学強化ガラス板に関する。

近年、携帯電話、ＰＤＡ、タブレットＰＣ等のモバイル機器やタッチパネル、液晶テレビなどのディスプレイ装置に対しては、ディスプレイの保護ならびに美観を高める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。また、液晶テレビなど薄型テレビのカバーガラスなどには、例えば反射防止、衝撃破損防止、電磁波遮蔽、近赤外線遮蔽、色調補正などの機能を有する膜の形成、など表面加工が行われることがある。
このようなディスプレイ装置に対しては、薄型デザインによる差異化や移動のための負担の減少のため、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、カバーガラスの厚さを薄くしていくと、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には、カバーガラスの強度を高めることが考えられ、その方法としてガラス表面に圧縮応力層を形成させる手法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）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が代表的である。

前述したようにカバーガラスの厚さは薄いことが要求されている。しかしながら、カバーガラスとして要求される、厚みが２ｍｍを下回るような薄い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、目的の高強度という特性を得ることができない。そのため、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ている。

このような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（例えば特許文献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表面圧縮応力Ｓを５５０ＭＰａ以上にできるという特徴があるが、圧縮応力層の厚みＤＯＬ（以下、圧縮応力層深さということもある。）を２０μｍ以上にすることが容易ではないという問題があった。なお、後述する例２８のガラスはソーダライムガラスである。

そこで、ソーダライムガラスとは異なるＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−Ｎａ_２Ｏ系ガラスを化学強化したものがこのようなカバーガラスとして提案されている（例えば特許文献２、３参照）。
前記ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−Ｎａ_２Ｏ系ガラスには前記Ｓを５５０ＭＰａ以上にできるだけでなく、前記ＤＯＬを２０μｍ以上にすることも可能であるという特徴がある。

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

モバイル機器は、手やポケットやカバンから落としてしまいそのカバーガラスに傷（圧痕）がつく機会が多く、また、落と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入れたままその上に座ってしまうこともあるのでカバーガラスに大きな負荷がかかる機会も多い。
従来用いられているカバーガラスの表面圧縮応力Ｓは６５０〜７５０ＭＰａであるが、上記のように大きな負荷がかかる可能性をふまえて、近年はＳがそれよりも大きいカバーガラスが求められている。
このようにカバーガラスにかかる負荷は、様々な状況で発生する。その結果カバーガラスが破損することがあるが、破損の仕方はそれぞれの状況で異なる。これらの破損の仕方を分析した結果、本発明者らは破損の仕方が次の４つに分類できることを見出した。
（１）カバーガラスの表面側周縁
この現象は、モバイル機器の地面等への落下の際に、モバイル機器の周縁が小さな物に衝突することで発生しやすい。
（２）カバーガラスの裏面側周縁
この現象は、モバイル機器の地面等への落下の際に、モバイル機器の周縁が大きな物に衝突することで発生しやすい。
（３）カバーガラスの表面側主面
この現象は、モバイル機器の地面等への落下の際に、モバイル機器の主面が地面等にある鋭利な砂や石等に衝突することで発生しやすい。
（４）カバーガラスの裏面側主面
この現象は、モバイル機器の地面等への落下の際に、モバイル機器の主面が曲率半径の大きな概略球面状の物体に衝突することで発生しやすい。
そのうち、（３）にかかる破損について本発明者らは、次のことを見出した。すなわち、カバーガラスの表面側主面からの破損は、当該主面が鋭利な物に衝突する際に発生しやすいことから、表面圧縮応力層を突き抜けて内部引張応力層まで割れが到達した結果生ずる。そのため、上述のように提案されている表面圧縮応力Ｓの値を大きくしても（３）の破損を低減しづらい。また、表面圧縮応力層の厚さＤＯＬを大きくしても、ＤＯＬの値はせいぜい１００μｍ程度であり、鋭利な物との衝突によって生ずる割れの表面圧縮応力層の突き抜けを防止しきれない。

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損する状況が多様化する。
本発明は、このような多様化に対し破損しにくい化学強化ガラス板の提供を目的とする。なお、多様な破損状況を説明するために一例としてカバーガラスの例を挙げたが本発明はそれに限定されるものではない。

本発明の一態様の化学強化ガラス板は、表裏の主面と、該表裏の主面間の端面とを有し、化学強化処理された概略矩形を呈する化学強化ガラス板であって、表面圧縮応力が８５０ＭＰａ以上、内部引張応力が４２ＭＰａ以下、表面圧縮応力層の厚さが２０〜３５μｍ、板厚が０．５ｍｍ以上であることを特徴とする。
また、本発明の別態様の化学強化ガラス板は、表裏の主面と、該表裏の主面間の端面とを有し、化学強化処理された概略矩形を呈する化学強化ガラス板であって、表面圧縮応力層の厚さＤＯＬに対する前記端面に設けられた面取り部に隣接する主面からの板厚方向における距離が板厚の１／５以内の部分に存在する潜傷の深さの比が０．９以下であることを特徴とする。

本発明によれば、多様な破損状況に耐え得る化学強化ガラス板が得られる。

本発明の化学強化ガラス板の一態様を示す側断面図である。 本発明の化学強化ガラス板の一態様を示す側断面図である。 本発明の化学強化ガラス板の一態様を示す側断面図である。 本発明の第２の実施形態による化学強化ガラス板の製造方法を示す側断面図である。 本発明の第２の実施形態による化学強化ガラス板の製造方法を示す側断面図である。 本発明の第２の実施形態による化学強化ガラス板の製造方法を示す側断面図である。 本発明の第３の実施形態による化学強化ガラス板の製造方法を示す側断面図である。 本発明の第３の実施形態による化学強化ガラス板の製造方法を示す側断面図である。 本発明の第３の実施形態による化学強化ガラス板の製造方法を示す側断面図である。 本発明の第４の実施形態による化学強化ガラス板の製造方法を示す側断面図である。 本発明の第４の実施形態による化学強化ガラス板の製造方法を示す側断面図である。 四角錐圧子圧入試験による内部引張応力Ｔと荷重F_５０との関係性を表したグラフである。 ４点曲げ試験による表面圧縮応力Ｓと曲げ強度との関係性を表したグラフである。 落球試験による表面圧縮応力Ｓと破壊エネルギーとの関係性を表したグラフである。 ４点曲げ試験による表面圧縮応力層の厚さＤＯＬと曲げ強度との関係性を表したグラフである。 本発明の一態様に係る化学強化ガラス板の４点曲げ強度を表したワイブルプロットである。

上述のように、本発明者らは、カバーガラスの破損の仕方が次の４つに分類できることを見出し、（１）カバーガラスの表面側周縁、（２）カバーガラスの裏面側周縁、（３）カバーガラスの表面側主面、（４）カバーガラスの裏面側主面の４つの破損の仕方のいずれにも高強度な化学強化ガラスを見出した。

初めに、本発明者らは、（３）の破損は鋭利な物体が表面主面に衝突し表面圧縮応力層をクラックが突き抜けることに起因することも見出した。クラックが表面圧縮応力層を突き抜けないほどの厚さにすることは、工業的に現実的でない。そこで、万が一クラックが表面圧縮層を突き抜けた場合でも、内部引張応力Ｔを４２ＭＰａ以下にすることによって、破損の程度を小さくできる。（３）の破損の観点からすると内部引張応力Ｔは４０ＭＰａ以下が好ましく、３５ＭＰａがより好ましく、３０ＭＰａが特に好ましい。

（３）の破損の観点からするとガラスの耐性に関しては、どのような物質がガラスと接触するかが、ガラス表面に傷が残るかという観点で重要である。特に（主にＳｉＯ_２などから形成される）砂などの硬い物質と接触するとガラス表面が押し込まれ圧痕およびそれから発生するクラック、または削られた傷が残る。その時に接触する物質の角度が、その傷からクラックが発生するかどうかという点で重要である。

これまでは、カバーガラス等のクラック発生の耐性に関してはビッカース圧子を用いて試験されていたが、我々はより鋭角な圧子を用いた場合にクラック発生の優劣をつけるべきであるということを考え、内部引張応力Ｔが異なるように化学強化処理を行った複数のサンプルを用いて、ビッカース硬度計に対稜角１１０°のピラミッド型ダイヤモンド圧子を用いて荷重をかけた時の破壊が生じる確率が５０％となる荷重F_５０（単位：ｋｇｆ）を測定した。なお、この測定はＦｕｔｕｒｅ−ｔｅｃｈ製ビッカース硬度計ＦＬＣ−５０Ｖを用いて実施した。

前記した四角錐圧子圧入試験による内部引張応力ＴとF_５０との関係性を表したグラフを図１２に示す。内部引張応力Ｔが大きくなればなるほど小さい荷重で破壊が生じている。この測定結果より、（３）の破損を抑制するためには内部引張応力Ｔはより低いことが好ましいことが確認された。

また、（１）、（２）、（４）の破損は、できるだけ表面圧縮応力Ｓの値を大きくすることで低減できると考えられるため、本発明のガラス板の表面圧縮応力Ｓは８５０ＭＰａ以上としている。（１）、（２）、（４）の破損の観点からすると表面圧縮応力Ｓはより高い方が好ましい。

（１）、（２）の破損の観点からのガラスの耐性と表面圧縮応力Ｓとの関連性を調べるために、表面圧縮応力Ｓが異なるように化学強化処理を行った複数のサンプルを用いて２つの支持点の間隔を４０ｍｍ、２つの荷重点の間隔を１０ｍｍとして４点曲げ試験（ＪＩＳ Ｒ１６０１）を行い曲げ強度を測定した。なお、この測定は島津製作所製オートグラフＡＧＳ−Ｘを用いて実施した。

前記した４点曲げ試験による表面圧縮応力Ｓと曲げ強度との関係性を表したグラフを図１３に示す。表面圧縮応力Ｓが高くなればなるほど曲げ強度も増加している。この測定結果より、（１）、（２）の破損を抑制するためには表面圧縮応力Ｓはより高いことが好ましいことが確認された。

次に（４）の破損の観点からのガラスの耐性と表面圧縮応力Ｓとの関連性を調べるために、表面圧縮応力Ｓが異なるように化学強化処理を行った複数のサンプルを用いて落球試験による破壊エネルギー測定を行った。落球試験は、サイズ５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．７ｍｍのサンプルを固定し、１３０ｇのステンレス鋼をサンプル上に落下させることにより実施した。

前記した落球試験による表面圧縮応力Ｓと破壊エネルギーとの関係性を表したグラフを図１４に示す。表面圧縮応力Ｓが高くなればなるほど破壊エネルギーも増加している。この測定結果より、（４）の破損を抑制するためには表面圧縮応力Ｓはより高いことが好ましいことが確認された。

さらに本発明者らは、（１）、（２）の破損、すなわちガラス板の周縁での破損が、当該周縁、特に端面に残存する傷により顕著になることを見出した。そこで本発明のガラス板は、ガラス板の端面に面取り部を設け、この面取り部に隣接する主面からの板厚方向における距離が板厚の１／５以内の部分において、エッチングした際にエッチング面に深さ１０μｍ以上のピットがないことによりさらに強度が向上することを見出した。
また、表面圧縮応力層の厚さＤＯＬに対し、ガラス板の破損の起点となる面取り部の潜傷の深さの比を０．９以下にすることによっても強度が向上することを見出した。

ところで、原理的に化学強化ガラス板は、内部引張応力Ｔ、表面圧縮応力Ｓ、表面圧縮応力層の厚さＤＯＬ、板厚ｔとの関係が、Ｔ＝Ｓ＊ＤＯＬ／（ｔ−２ＤＯＬ）であると知られている。そこで、できるだけＳの値を大きくして（１）、（２）、（４）の破損を低減しようとすると、Ｔの値が増大し（３）の破損を低減しにくくなる。

そこで、本発明の一態様のガラス基板の表面圧縮応力Ｓは８５０〜１２００ＭＰａであり、表面圧縮応力層の厚さＤＯＬは２０〜３５μｍであり、内部引張応力Ｔは３〜４２ＭＰａであり、板厚は０．６ｍｍ以上である。内部引張応力Ｔは強化条件に応じて他の形態として１０〜４２ＭＰａとしても良く、また２０〜４２ＭＰａとしても、２５〜４２ＭＰａとしても構わない。カバーガラス等の用途の場合には板厚が１．５ｍｍ以下とすると重量の観点からより好ましい。
また、より好ましくは表面圧縮応力が９００〜１１００ＭＰａ、表面圧縮応力層の厚さが２５〜３０μｍ、内部引張応力が３０〜４０ＭＰａ、板厚が０．７〜１．１ｍｍ、である。

また、従来ガラス板の破損低減のためには、一般的にＤＯＬの値を大きくすることがよいと考えられていた。ところが、特に（１）、（２）の破損を低減しようとしてＤＯＬの値を大きくしたところ、図１５に示すように、特定の値以上ではＤＯＬの値を大きくしてもその破損の程度を著しく向上することはなかった。なお、図１５は、室温で測定した４点曲げ試験（ＪＩＳ Ｒ１６０１）による表面圧縮応力層の厚さＤＯＬと曲げ強度との関係性を表したグラフである。サンプルにはサイズ５０ｍｍ×５０ｍｍ×１．０ｍｍであり、端面をＣＮＣ研磨したものを用いた。２つの支持点の間隔は４０ｍｍ、２つの荷重点の間隔は１０ｍｍとした。曲げ強度としては、１０個の試験片の平均値をとった。４点曲げ試験には島津製作所製オートグラフＡＧＳ−Ｘを用いて実施した。

そこで、（１）、（２）の破損を低減し、なおかつ（３）の破損低減のためにＴの値を小さくするために、本発明のガラス板のＤＯＬは、３５μｍ以下としている。また、２０μｍ以下にするとよりＴの値が小さくなるが、図１５より曲げ強度が低下してしまうため、（１）、（２）の破損も低減するために２０μｍ以上としている。

このようなガラス板について、図面を用いてさらに詳細に説明する。
［第１の実施形態］
ガラス板１０は、表裏の主面１１、１２と、２つの主面１１、１２に隣接する端面１３とを有する。２つの主面１１、１２は互いに平行な平坦面である。

端面１３は、２つの主面１１、１２に対して垂直な平坦部１４と、各主面１１、１２と平坦部１４との間に形成される面取り部１５、１６とで構成される。平坦部１４は、ガラス板１０よりも大面積の板ガラスを切断して得られる切断面のままでもよいし、切断面を加工して得られる加工面でもよい。

面取り部１５、１６は、例えば矩形状の主面１１、１２の４辺に対応して４つ設けられてもよいし、１つのみ設けられてもよく、その設置数は特に限定されない。（１）、（２）の破損を好適に低減するためには、すべての辺において設けられることが好ましい。

面取り部１５、１６は、切断面或いは加工面と主面の角部を除去してなる。面取り部１５、１６は、例えば主面１１、１２に対して斜めの平坦面である。図１において面取り部１５、１６は、同じ寸法形状を有するが、異なる寸法形状を有してもよい。

なお、本実施形態の面取り部１５、１６は、主面１１、１２に対して斜めの平坦面であるが、板厚方向視（Ｘ方向視）において主面１１、１２から平坦部１４にかけて外方に徐々に突出する面であればよく、湾曲面であってもよい。この場合、平坦部１４がなく、面取り部１５、１６同士がつながっていてもよく、面取り部１５、１６は略同じ曲率半径を有してもよい。

ガラス板１０は、両主面１１、１２に各主面１１、１２から所定の深さで形成される化学強化層（圧縮応力層）２１、２２を有する。圧縮応力層は、ガラスをイオン交換用の処理液に浸漬して形成される。ガラス表面に含まれる小さなイオン半径のイオン（例えば、Ｌｉイオン、Ｎａイオン）が大きなイオン半径のイオン（例えば、Ｋイオン）に置換され、ガラス表面に表面から所定の深さで圧縮応力層が形成される。応力の釣り合いのため、引張応力層がガラスの内部に形成される。

なお、本実施形態の２つの圧縮応力層２１、２２は、同じ表面圧縮応力、および同じ厚さを有するが、異なる表面圧縮応力、異なる厚さを有してもよい。

図２は、本発明の一実施形態によるガラス板のエッチング後の状態を示す概略図である。図２において、ガラス板１０のエッチング後の状態を実線で示し、ガラス板１０のエッチング前の状態を２点鎖線で示す。図３は、図２の一部拡大図であって、エッチング面１７と、エッチング面１７に形成されるピット１８と、エッチング面１７の理想面１９との関係を示す。

本実施形態では、端面１３の所定部分１３ａ、１３ｂをエッチングしたとき、エッチング面１７に深さ１０μｍ以上（好ましくは深さ８μｍ以上、より好ましくは深さ６μｍ以上）のピット１８がない。所定部分１３ａ、１３ｂは、側面１３のうち、面取り部１５、１６に隣接する主平面１１、１２からの板厚方向における距離Ｈが板厚Ｅの１／５以内（Ｈ≦１／５×Ｅ）の部分のことである。

「エッチング」は、ガラス板１０の全体をエッチング液に浸漬して室温（２５℃）で行われる。エッチング液としては、５質量％のフッ酸（ＨＦ）と、９５質量％の純水を含む水溶液が用いられる。エッチング液はガラス板１０の表面や内部に形成される潜傷に浸入し、潜傷を拡げて明瞭化する。

「エッチング量」は、浸漬時間で制御される。具体的には、あらかじめ同一組成のガラスを用いて所定時間エッチングを行ってエッチングレートを算出した後、所望のエッチング量となるように浸漬時間を調整してエッチングを行う。なお、ガラスの種類によっては、前記エッチングレートを調整するためにフッ酸濃度を変更することがある。

「ピットの深さ」とは、ＪＩＳ Ｂ０６７１−２：２００２に定められる突出谷部深さＲｖｋの測定法に基づいて求める。

ここで、深さ１０μｍ以上のピット１８の有無を調べる対象を、側面１３の上記部分１３ａ、１３ｂに限定したのは、上記部分１３ａ、１３ｂに微小傷が存在した場合、該微小傷を基点としてガラス板１０が破損することがあるからである。

本実施形態では、上記部分１３ａ、１３ｂを例えば深さ１０μｍエッチングした際のエッチング面１７の表面のピット１８を測定している。エッチングは潜傷を明瞭化するために実施され、深さは１０μｍに限定されない。
また、エッチングの有無にかかわらず上記部分１３ａ、１３ｂにおける潜傷を測定し、その潜傷深さの測定を行った。

ここで、「潜傷深さ」は以下のような工程により測定を行った。まずガラス板１０をエッチングした後、ガラス基板の主平面を所定量研磨して洗浄と乾燥を行い、エッチング処理により円形状ピットまたは楕円形状ピットとなった加工変質層を光学顕微鏡で観察する。ここで、「加工変質層」とは、形状付与や面取りおよび研削等の加工工程において、ガラス基板に生じたキズやクラック等が存在する層をいう。例えば、光学顕微鏡の対物レンズは２０倍を使用し、観察視野６３５μｍ×４８０μｍで観察を行った。この工程を複数回繰り返し、円形状ピットまたは楕円形状ピットが観察されなくなった時点におけるガラス板１０のエッチング量を、「潜傷深さ」とした。

本実施形態のガラス板１０において、ＤＯＬに対し潜傷深さが０．９以下となるように化学強化を行うことで、面取り部に潜傷が存在していたとしても圧縮応力層の効果を得ることができるため好ましい。より好適な実施形態としてはＤＯＬに対し潜傷深さが０．７以下であり、さらに好ましくは０．５以下である。ここでのＤＯＬは面取り部におけるＤＯＬを測定することが好ましいが、面取り部と主面との境界領域から１０ｍｍ内側のＤＯＬを測定しても構わない。その領域のＤＯＬが面取り部の潜傷深さに対して０．９以下であれば同様の効果を得ることができる。より詳細な評価として、ガラス板の４辺の各辺の中央において面取り部と主面との境界領域から１０ｍｍ内側のＤＯＬと面取り部の潜傷深さがそれぞれ０．９以下となるようにしても構わない。
これらの好ましい態様において、板厚０．６〜１．５ｍｍのガラス板で、内部引張応力Ｔが４７ＭＰａ以下、好ましくは４５ＭＰａ以下、さらに好ましくは４０ＭＰａ以下、特に好ましくは３５ＭＰａ以下であるとよい。この場合の内部引張応力Ｔの下限は２０ＭＰａ、好ましくは２５ＭＰａであるとよい。

［第２の実施形態］
本実施形態は、面取り部を有するガラス板の製造方法に関する。

図４〜図６は、本発明の第２の実施形態によるガラス板の製造方法の説明図である。図４は、素板（もといた）であるガラス板１１０を含む積層体１３０と、積層体１３０の外縁部を研磨するブラシ１４０とを示す。図５は、積層体１３０の外縁部をブラシ１４０で研磨している状態を拡大して示す。図６はブラシ研磨後のガラス板１１０Ａを実線で示し、ブラシ研磨前のガラス板１１０を２点鎖線で示す。

ガラス板の製造方法は、ガラス板１１０同士の間にスペーサ１２０を介在させて、積層体１３０を作製する積層工程と、積層体１３０の外縁部をブラシ１４０で研磨する研磨工程とを有する。また、ガラス板の製造方法は、ガラス板１１０をブラシ１４０で研磨して得られるガラス板１１０Ａとスペーサ１２０とを分離する分離工程をさらに有する。

積層体１３０は、図４に示すように、複数のガラス板１１０と、ガラス板１１０同士の間に介在される板状のスペーサ１２０とを有する。ガラス板１１０と、スペーサ１２０とは交互に重ねられたうえで、クランプなどの治具で挟んで固定される。ガラス板１１０とスペーサ１２０との間に、ガラス板１１０の損傷を防止するための保護シートが配設されてもよい。保護シートは、樹脂などで構成される。

なお、本実施形態のガラス板１１０とスペーサ１２０とは治具で固定されるとしたが、固定方法は特に限定されない。例えば、固定方法はガラス板１１０とスペーサ１２０とを接着する方法であってもよい。接着剤としては、研磨工程後の分離工程において除去可能なものが用いられ、例えば熱軟化性の樹脂が用いられる。ガラス板１１０とスペーサ１２０の間に接着剤層を形成する代わりに、スペーサ１２０自体を接着剤層として用いてもよい。

各ガラス板１１０は、例えばガラス板１１０よりも大面積の板ガラスを化学強化した後、切断して複数枚取りされることがある。板ガラスの種類、化学強化方法、切断方法については、第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。

各ガラス板１１０は、図５に示すように、２つの主平面１１１、１１２と、２つの主平面１１１、１１２に隣接する側面１１３とを有する。２つの主平面１１１、１１２は、互いに平行な平坦面である。側面１１３は切断面であって、主平面１１１、１１２と垂直な平坦面である。

各ガラス板１１０は、図１に示すガラス板１０と同様に、両主平面１１１、１１２に各主平面１１１、１１２から所定の深さで形成される圧縮応力層を有する。圧縮応力層の間には、応力の釣り合いのため、引張応力層が形成される。また、各ガラス板１１０は、図１に示すガラス板１０と同様に、側面１１３に、化学強化による引張応力が残留する領域が存在する。

各ガラス板１１０は、図４に示すように、略同じ寸法形状を有し、積層方向視（図中、矢印Ｘ方向）において互いに外縁が重なるように積層されている。よって、各ガラス板１１０の外縁部が均等に研磨される。

各スペーサ１２０は、ガラス板よりも軟質の材料が用いられ、例えば、ポリプロピレン樹脂や発泡ウレタン樹脂などで構成される。

各スペーサ１２０は、略同じ寸法形状を有する。各スペーサ１２０は、積層方向視（図中、矢印Ｘ方向視）においてガラス板１１０の外縁よりも内側に配置され、ガラス板１１０同士の間に溝状の隙間１６０を形成する。

ブラシ１４０は、図４に示すようにロールブラシであって、積層体１３０の積層方向と平行な回転軸１４１、回転軸１４１に対して略垂直に保持されるブラシ毛１４２などで構成される。ブラシ１４０は、回転軸１４１を中心に回転されながら、積層体１３０の外縁に沿って相対的に移動され、積層体１３０の外縁に向かって研磨材を含有するスラリーを吐出し、積層体１３０の外縁部をブラシ研磨する。研磨材としては、酸化セリウム、ジルコニアなどが用いられる。研磨材の粒径（Ｄ５０）は、例えば５μｍ以下であり、好ましくは２μｍ以下である。

ブラシ１４０は、チャンネルブラシであって、複数のブラシ毛１４２が植毛された長尺の部材（チャンネル）を回転軸１４１に螺旋状に巻き付けてなる。

ブラシ毛１４２は、ポリアミドなどの樹脂で主に構成され、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）や炭化ケイ素（ＳｉＣ）、ダイヤモンドなどの研磨材を含んでもよい。ブラシ毛１４２は、線状に形成され、先細り状の先端部を有してもよい。

本実施形態では、隙間１６０の幅Ｗ１が、ブラシ毛１４２の最大直径Ａの１．２５倍以上（Ｗ１≧１．２５×Ａ）である。そのため、図５に示すように、ブラシ毛１４２が隙間１６０内に滑らかに挿入され、ガラス板１１０の主平面１１１、１１２と側面１１３との角部がブラシ毛１４２で曲面に面取りされる。

隙間１６０の幅Ｗ１は、好ましくは１．３３×Ａ以上、さらに好ましくは１．５×Ａ以上である。隙間１６０の幅Ｗ１は、ブラシ研磨の効率を向上するため、ガラス板１１０の板厚Ｅよりも小さくてよい。

ブラシ１４０で研磨されたガラス板１１０Ａは、図６に実線で示すように、２つの主平面１１１Ａ、１１２Ａと、２つの主平面１１１Ａ、１１２Ａに隣接する側面１１３Ａとを有する。２つの主平面１１１Ａ、１１２Ａは互いに平行な平坦面である。側面１１３Ａは、主平面１１１Ａ、１１２Ａに対して垂直な平坦部１１４Ａと、各主平面１１１Ａ、１１２Ａと平坦部１１４Ａとの間に形成される面取り部１１５Ａ、１１６Ａとで構成される。面取り部１１５Ａ、１１６Ａは、板厚方向視（Ｘ方向視）において主平面１１１Ａ、１１２Ａから平坦部１１４Ａにかけて外方に徐々に突出する曲面である。

平坦部１１４Ａは、図６に２点鎖線で示すガラス板１１０の側面を柔らかいブラシ毛１４２で研磨してなる。面取り部１１５Ａ、１１６Ａは、図６に２点鎖線で示すガラス板１１０の主平面と側面との角部をブラシ毛１４２の外周面で研磨してなる。

ガラス板１１０Ａの側面１１３Ａは、スペーサ１２０によって調整された隙間にブラシ毛１４２を挿入し、粒径が５μｍ以下の研磨材を含むスラリーを用いて研磨されているので、側面１１３Ａの所定部分を深さ１０μｍエッチングしたとき、エッチング面に深さ１μｍ以上のピットがない。所定部分は、側面１１３Ａのうち、面取り部１１５Ａ、１１６Ａに隣接する主平面１１１Ａ、１１２Ａからの板厚方向における距離が板厚の１／５以内の部分のことである。よって、第１の実施形態と同様の曲げ強度に優れたガラス板１１０Ａが得られる。

［第３の実施形態］
本実施形態は、面取り部を有するガラス板の製造方法に関する。本実施形態は、積層体を作製する前に、ガラス板の外縁部を研削する工程をさらに有する。

図７〜図９は、本発明の第３の実施形態によるガラス板の製造方法の説明図である。図７は、素板（もといた）であるガラス板１１０およびガラス板１１０の外縁部を研削する回転砥石２４０を示す。図８は、回転砥石２４０で研削されたガラス板１１０Ｂを含む積層体１３０Ｂの外縁部をブラシ１４０（図４参照）で研磨している状態を拡大して示す。図９は、ブラシ研磨後のガラス板１１０Ｃを実線で示し、ブラシ研磨前のガラス板１１０Ｂを２点鎖線で示す。

ガラス板の製造方法は、ガラス板１１０の外縁部を円盤状の回転砥石２４０で研削する研削工程と、ガラス板１１０を研削して得られるガラス板１１０Ｂ同士の間にスペーサ１２０を介在させて、積層体１３０Ｂを作製する積層工程と、積層体１３０Ｂの外縁部をブラシ１４０で研磨する研磨工程とを有する。また、ガラス板の製造方法は、ガラス板１１０Ｂをブラシ１４０で研磨して得られるガラス板１１０Ｃとスペーサ１２０とを分離する分離工程をさらに有する。

回転砥石２４０の外周面２４１には、周方向に延びる環状の研削溝２４２が形成されている。研削溝２４２の壁面は、アルミナや炭化ケイ素、ダイヤモンドなどの砥粒を含む。砥粒の粒度（ＪＩＳ Ｒ６００１）は、例えば＃３００〜＃２０００である。粒度はＪＩＳ Ｒ６００２に基づいて測定される。粒度が小さくなるほど、粒径が大きくなるので、研削効率がよい。

回転砥石２４０は、回転砥石２４０の中心線を中心に回転されながら、ガラス板１１０の外縁に沿って相対的に移動され、ガラス板１１０の外縁部を研削溝２４２の壁面で研削する。研削時に水などの冷却液が用いられてよい。

回転砥石２４０で研削されたガラス板１１０Ｂは、図８に示すように、２つの主平面１１１Ｂ、１１２Ｂと、２つの主平面１１１Ｂ、１１２Ｂに隣接する側面１１３Ｂとを有する。側面１１３Ｂは、回転砥石２４０で研削された研削面であって、主平面１１１Ｂ、１１２Ｂに対して垂直な平坦部１１４Ｂと、各主平面１１１Ｂ、１１２Ｂと平坦部１１４Ｂとの間に形成される面取り部１１５Ｂ、１１６Ｂとで構成される。面取り部１１５Ｂ、１１６Ｂは、例えば主平面１１１Ｂ、１１２Ｂに対して斜めの平坦面である。

なお、本実施形態の面取り部１１５Ｂ、１１６Ｂは、主平面１１１Ｂ、１１２Ｂに対して斜めの平坦面であるが、板厚方向視（Ｘ方向視）において主平面１１１Ｂ、１１２Ｂから平坦部１１４Ｂにかけて外方に徐々に突出する面であればよく、湾曲面であってもよい。この場合、平坦部１１４Ｂがなく、面取り部１１５Ｂ、１１６Ｂ同士がつながっていてもよく、面取り部１１５Ｂ、１１６Ｂは略同じ曲率半径を有してもよい。

積層体１３０Ｂは、回転砥石２４０で研削された複数のガラス板１１０Ｂと、ガラス板１１０Ｂ同士の間に介在される板状のスペーサ１２０とを有する。ガラス板１１０Ｂと、スペーサ１２０とは、交互に重ねられたうえで、クランプなどの治具で挟んで固定される。ガラス板１１０Ｂとスペーサ１２０との間に、ガラス板１１０Ｂの損傷を防止するための保護シートが配設されてもよい。保護シートは、樹脂などで構成される。なお、ガラス板１１０Ｂとスペーサ１２０とを固定する方法として、第２の実施形態と同様に、別の固定方法が用いられてもよい。

回転砥石２４０で研削された各ガラス板１１０Ｂは、略同じ寸法形状を有し、積層方向視（図中、矢印Ｘ方向）において互いに外縁が重なるように積層されている。よって、各ガラス板１１０Ｂの外縁部が均等に研磨される。研磨時に水などの冷却液が用いられてよい。

各スペーサ１２０は、略同じ寸法形状を有し、積層方向視（図中、矢印Ｘ方向視）において、各ガラス板１１０Ｂの研削面（平坦部１１４Ｂおよび面取り部１１５Ｂ、１１６Ｂ）よりも内側に配置され、ガラス板１１０Ｂ同士の間に隙間１６０Ｂを形成する。

本実施形態では、第２の実施形態と同様に、隙間１６０Ｂの幅Ｗ２がブラシ毛１４２の最大直径Ａの１．２５倍以上（Ｗ２≧１．２５×Ａ）である。そのため、図８に示すように、ブラシ毛１４２が隙間１６０Ｂ内に滑らかに挿入され、ガラス板１１０Ｂの主平面１１１Ｂ、１１２Ｂと面取り部１１５Ｂ、１１６Ｂとの境界部がブラシ毛１４２で曲面に面取りされる。このとき、面取り部１１５Ｂ、１１６Ｂと平坦部１１４Ｂとの境界部もブラシ毛１４２で曲面に面取りされる。

隙間１６０Ｂの幅Ｗ２は、好ましくは１．３３×Ａ以上、さらに好ましくは１．５×Ａ以上である。隙間１６０Ｂの幅Ｗ２は、ブラシ研磨の効率を向上するため、ガラス板１１０Ｂの板厚Ｅよりも小さくてよい。

ブラシ１４０（図４参照）で研磨されたガラス板１１０Ｃは、図９に実線で示すように、２つの主平面１１１Ｃ、１１２Ｃと、２つの主平面１１１Ｃ、１１２Ｃに隣接する側面１１３Ｃとを有する。２つの主平面１１１Ｃ、１１２Ｃは互いに平行な平坦面である。側面１１３Ｃは、主平面１１１Ｃ、１１２Ｃに対して垂直な平坦部１１４Ｃと、各主平面１１１Ｃ、１１２Ｃと平坦部１１４Ｃとの間に形成される面取り部１１５Ｃ、１１６Ｃとで構成される。面取り部１１５Ｃ、１１６Ｃは、板厚方向視（Ｘ方向視）において主平面１１１Ｃ、１１２Ｃから平坦部１１４Ｃにかけて外方に徐々に突出する面である。

ガラス板１１０Ｃの側面１１３Ｃは、スペーサ１２０によって調整された隙間にブラシ毛を挿入し、粒径５μｍ以下の研磨材を含むスラリーを用いて研磨されているので、側面１１３Ｃの所定部分をエッチングした際にエッチング面に深さ１０μｍ以上のピットがない。所定部分は、側面１１３Ｃのうち、面取り部１１５Ｃ、１１６Ｃに隣接する主平面１１１Ｃ、１１２Ｃからの板厚方向における距離が板厚の１／５以内の部分のことである。よって、第１の実施形態と同様の曲げ強度に優れたガラス板１１０Ｃが得られる。

［第４の実施形態］
本実施形態は、面取り部を有するガラス板の製造方法に関する。本実施形態は、ブラシでガラス板を研磨する工程の代わりに、砥粒付きのシートでガラス板を研磨する工程を有する。

図１０〜図１１は、本発明の第４の実施形態によるガラス板の製造方法の説明図である。図１０は、素板（もといた）であるガラス板１１０と、ガラス板１１０を研磨するシート３４０とを示す。図１１は、シート研磨後のガラス板１１０Ｄを実線で示し、シート研磨前のガラス板１１０を２点鎖線で示す。

ガラス板の製造方法は、砥粒を含むシート３４０で、ガラス板１１０の外縁部を研磨する研磨工程を有する。シート３４０は、樹脂や紙などからなるシート基材上に、砥粒を均一に接着したものや、樹脂製のシート基材中に砥粒が埋設され、該砥粒の一部が露出するように構成したものが用いられる。

シート３４０は、基台３５０の固定面３５１に固定され、固定面３５１に沿った形状となる。固定面３５１は、例えば図１０に示すように平坦面であってもよいし、湾曲面であってもよい。

シート３４０は、固定面３５１と反対側の面に砥粒を含む。この砥粒を含む面にガラス板１１０を押し付けて摺動させることで、ガラス板１１０が研磨される。研磨時に水などの潤滑液が用いられてよい。

なお、本実施形態のシート３４０は基台３５０上に固定され、シート３４０の砥粒を含む面にガラス板１１０を押し付けて摺動させるが、テンションをかけた状態のシート３４０の砥粒を含む面をガラス板１１０に押し付けて摺動させてもよい。

シート３４０の砥粒としては、例えばアルミナや炭化ケイ素、ダイヤモンドの粉末が用いられ、＃６０００以上の粒度（ＪＩＳ Ｒ６００１）の砥粒が用いられる。粒度が大きくなるほど、粒径が小さくなる。砥粒の粒度はＪＩＳ Ｒ６００２に基づいて測定される。砥粒の粒度は好ましくは＃８０００以上、より好ましくは＃１００００以上である。

研磨されたガラス板１１０Ｄは、図１１に実線で示すように、２つの主平面１１１Ｄ、１１２Ｄと、２つの主平面１１１Ｄ、１１２Ｄに隣接する側面１１３Ｄとを有する。２つの主平面１１１Ｄ、１１２Ｄは互いに平行な平坦面である。側面１１３Ｄは、主平面１１１Ｄ、１１２Ｄに対して垂直な平坦部１１４Ｄと、各主平面１１１Ｄ、１１２Ｄと平坦部１１４Ｄとの間に形成される面取り部１１５Ｄ、１１６Ｄとで構成される。面取り部１１５Ｄ、１１６Ｄは、板厚方向視（Ｘ方向視）において主平面１１１Ｄ、１１２Ｄから平坦部１１４Ｄにかけて外方に徐々に突出する面であり、主平面１１１Ｄ、１１２Ｄに対して斜めの平坦面である。

平坦部１１４Ｄは、切断面のままであるので、潜傷が形成されない。なお、平坦部１１４Ｄはシート３４０で研磨してなるものであってもよい。

面取り部１１５Ｄ、１１６Ｄは、従来よりも粒度の大きい（粒径の小さい）砥粒を含むシート３４０で研磨してなる。

ガラス板１１０Ｄの側面１１３Ｄは、従来よりも粒度の大きい（粒径の小さい）砥粒を含むシート３４０で研磨されているので、側面１１３Ｄの所定部分をエッチングした際にエッチング面に深さ１０μｍ以上のピットがない。所定部分は、側面１１３Ｄのうち、面取り部１１５Ｄ、１１６Ｄに隣接する主平面１１１Ｄ、１１２Ｄからの板厚方向における距離が板厚の１／５以内の部分のことである。よって、第１の実施形態と同様の曲げ強度に優れたガラス板１１０Ｄが得られる。

以上、本発明の第１〜第４の実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上記の実施形態に種々の変形や置換を加えることができる。

例えば、第３の実施形態の回転砥石の外周面には、研削溝が形成されているが、形成されてなくてもよい。研削溝がない場合、回転砥石の外周面で研削されたガラス板の側面は主平面に垂直な面となる。そのため、研削溝がない場合、研削によって図６に２点鎖線で示す素板１１０と略同じ形状のガラス板が得られ、その後のブラシ研磨で図６に実線で示すガラス板１１０Ａと略同じ形状のガラス板が得られる。

また、第３の実施形態において、研削溝のある回転砥石で研削する代わりに、ガラス板の角部をシートで研磨してもよい。シート研磨によって図９に２点鎖線で示すガラス板１１０Ｂと略同じ形状のガラス板が得られ、その後のブラシ研磨によって図９に実線で示すガラス板１１０Ｃと略同じ形状のガラス板が得られる。この場合のシートに含まれる砥粒の粒度は、第４の実施形態と異なり＃１０００以上であればよい。

また、第３の実施形態において、研削溝のある回転砥石で研削する代わりに、研削溝のない回転砥石で研削した後に、研削されたガラス板の角部をシートで研磨してもよい。シート研磨によって図９に２点鎖線で示すガラス板１１０Ｂと略同じ形状のガラス板が得られ、その後のブラシ研磨によって図９に実線で示すガラス板１１０Ｃと略同じ形状のガラス板が得られる。この場合のシートに含まれる砥粒の粒度は、第４の実施形態と異なり＃１０００以上であればよい。

本発明の強化ガラス板を得るための化学強化処理の方法としては、ガラス表層のＮａと溶融塩中のＫとをイオン交換できるものであれば特に限定されないが、例えば加熱された硝酸カリウム溶融塩にガラスを浸漬する方法が挙げられる。なお、本発明において硝酸カリウム溶融塩または硝酸カリウム塩はＫＮＯ_３の他、ＫＮＯ_３と１０質量％以下のＮａＮＯ_３を含有するものなどを含む。
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条件はガラス板であればその厚みなどによっても異なるが、３５０〜５５０℃の硝酸カリウム溶融塩に２〜２０時間ガラス基板を浸漬させることが典型的である。経済的な観点からは３５０〜５００℃、２〜１６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２〜１０時間である。

本発明のガラス板は概略矩形を呈しているが、正面視においてコーナーが曲線状になっていても、辺部において面方向外側または内側に突出またはくぼみを有していてもよい。

本発明におけるガラス板の製造方法に特に制限はないが、例えば種々の原料を適量調合し、約１４００〜１８００℃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、ダウンドロー法、プレス法などによって板状に成形し、徐冷後所望のサイズに切断して製造される。

本発明のガラス板のガラスのガラス転移点Ｔｇ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。より好ましくは５５０℃以上である。
本発明のガラス板のガラスの粘度が１０^２ｄＰａ・ｓとなる温度Ｔ２は好ましくは１８００℃以下、より好ましくは１７５０℃以下である。
本発明のガラスの粘度が１０^４ｄＰａ・ｓとなる温度Ｔ４は１３５０℃以下であることが好ましい。

本発明のガラス板のガラスの比重ρは２．３７〜２．５５であることが好ましい。
本発明のガラス板のガラスのヤング率Ｅは６５ＧＰａ以上であることが好ましい。６８ＧＰａ未満ではガラスのカバーガラスとしての剛性や破壊強度が不十分となるおそれがある。
本発明のガラス板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。

次に、本発明のガラス板のガラス組成について、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はガラスの骨格を構成する成分であり必須であり、また、ガラス表面に傷（圧痕）がついた時のクラックの発生を低減させる、または化学強化後に圧痕をつけた時の破壊率を小さくする成分である。ＳｉＯ_２が５６％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。ＳｉＯ_２は好ましくは５８％以上、より好ましくは６０％以上である。ＳｉＯ_２が７５％超ではガラスの粘性が増大して溶融性が低下する。

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ために有効な成分であり、表面圧縮応力を大きくする成分であり、または１１０°圧子で圧痕をつけた時のクラック発生率を小さくする成分であり、必須である。Ａｌ_２Ｏ_３が５％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。好ましくは９％以上である。Ａｌ_２Ｏ_３が２０％超ではガラスの粘性が高くなり均質な溶融が困難になる。Ａｌ_２Ｏ_３は好ましくは１５％以下、典型的には１４％以下である。

ＳｉＯ_２およびＡｌ_２Ｏ_３の含有量の合計ＳｉＯ_２＋Ａｌ_２Ｏ_３は８０％以下であることが好ましい。８０％超では高温でのガラスの粘性が増大し、溶融が困難となるおそれがあり、好ましくは７９％以下、より好ましくは７８％以下である。また、ＳｉＯ_２＋Ａｌ_２Ｏ_３は７０％以上であることが好ましい。７０％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７２％以上である。

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り、必須である。Ｎａ_２Ｏが８％未満ではイオン交換により所望の表面圧縮応力層を形成することが困難となり、好ましくは１０％以上、より好ましくは１１％以上である。Ｎａ_２Ｏが２２％超では耐候性が低下する、または圧痕からクラックが発生しやすくなる。好ましくは２１％以下である。

Ｋ_２Ｏは必須ではないがイオン交換速度を増大させるため、１０％以下の範囲で含有してもよい。１０％超では圧痕からクラックが発生しやすくなる、または硝酸カリウム溶融塩中の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。Ｋ_２Ｏは５％以下、より好ましくは０．８％以下、さらに好ましくは０．５％以下、典型的には０．３％以下である。硝酸カリウム溶融塩中の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。

ＭｇＯは表面圧縮応力を大きくする成分であり、また溶融性を向上させる成分であり、必須である。応力緩和を抑制したい場合などにはＭｇＯを含有させることが好ましい。ＭｇＯを含有しない場合は化学強化処理を行う際に溶融塩温度のばらつきに起因して応力緩和の度合いが化学強化処理槽の場所により変化しやすくなり、その結果安定した圧縮応力値を得ることが困難になるおそれがある。また、ＭｇＯが１４％超ではガラスが失透しやすくなり、または硝酸カリウム溶融塩中の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り、好ましくは１３％以下である。

前記ＳｉＯ_２−ＭｇＯは、好ましくは６４％以下、より好ましくは６２％以下、典型的には６１％以下である。
前記Ａｌ_２Ｏ_３−ＭｇＯは、好ましくは９％以下、より好ましくは８％以下である。

ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｎａ_２ＯおよびＭｇＯの含有量の合計は９８％以上であることが好ましい。当該合計が９８％未満ではクラック耐性を維持しつつ所望の圧縮応力層を得ることが困難になるおそれがある。典型的には９８．３％以上である。

ＺｒＯ_２は必須ではないが、高温での粘性を低下させるために、または表面圧縮応力を大きくするために５％までの範囲で含有してもよい。ＺｒＯ_２が５％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。そのため、２％以下が好ましく、１％以下がさらに好ましく、典型的にはＺｒＯ_２は含有しない。

Ｂ_２Ｏ_３は必須ではないが、高温での溶融性またはガラス強度の向上等のために６％以下の範囲で含有してもよい。Ｂ_２Ｏ_３が６％超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、またはクラック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。
ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｎａ_２ＯおよびＭｇＯの含有量の合計は好ましくは９８％以上である。

本発明のガラス板の好ましいガラス成分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２％未満であることが好ましく、より好ましくは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はガラスの高温での溶融性を向上するために例えば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。
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。

また、Ｌｉ_２Ｏは化学強化処理時にＫＮＯ_３などの溶融塩中に溶出することがあるが、Ｌｉを含有する溶融塩を用いて化学強化処理を行うと表面圧縮応力が著しく低下する。Ｌｉ_２Ｏはこの観点からは含有しないことが好ましい。

ＣａＯは高温での溶融性を向上させる、または失透を起こりにくくするために５％以下の範囲で含有してもよい。ＣａＯが５％超ではイオン交換速度またはクラック発生に対する耐性が低下する。典型的にはＣａＯは含有しない。
ＳｒＯは必要に応じて含有してもよいが、ＭｇＯ、ＣａＯに比べてイオン交換速度を低下させる効果が大きいので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い。典型的にはＳｒＯは含有しない。
ＢａＯはアルカリ土類金属酸化物の中でイオン交換速度を低下させる効果が最も大きいので、ＢａＯは含有しないこととするか、含有する場合であってもその含有量は１％未満とすることが好ましい。

ＳｒＯまたはＢａＯを含有する場合それらの含有量の合計は１％以下であることが好ましく、より好ましくは０．３％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。

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。

表１〜７の例１〜４５についてＳｉＯ_２からＫ_２Ｏまでの欄にモル百分率表示（質量百分率表示）で示す組成になるように、酸化物、水酸化物、炭酸塩または硝酸塩等一般に使用されているガラス原料を適宜選択し、ガラスとして４００ｇとなるように秤量した。この秤量したものにその質量の０．２％に相当する質量の硫酸ナトリウムを添加したものについて混合した。ついで、混合した原料を白金製るつぼに入れ、１６５０℃の抵抗加熱式電気炉に投入し、６時間溶融し、脱泡、均質化した。得られた溶融ガラスを型材に流し込み、Ｔｇ＋５０℃の温度で１時間保持した後、０．５℃／分の速度で室温まで冷却し、ガラスブロックを得た。

表１〜７において、例１〜４０は実施例、例４１〜４５は比較例である。
これらガラスのヤング率Ｅ（単位：ＧＰａ）、比重ｄ、ガラス転移点Ｔｇ（単位：℃）、粘度が１０^２ｄＰａ・ｓとなる温度Ｔ２（単位：℃）、粘度が１０^４ｄＰａ・ｓとなる温度Ｔ４（単位：℃）、５０〜３５０℃における平均線膨張係数α（単位：^−７／℃）を表に示す。
ガラスブロックを切断、研削し、最後に両面を鏡面に加工して、サイズが３０ｍｍ×３０ｍｍ、厚みが１．０ｍｍである板状ガラスを得た。鏡面研磨に至る工程は、板状のガラスを＃１０００の砥石を用いて３００〜１０００μｍ研削して板状ガラスを得、その後、酸化セリウムを用いて研磨してその表面を鏡面とした。

次に、例１〜４５の板状ガラスについて次のような化学強化処理を行った。それぞれの化学強化条件は以下の通りである。例１、２、１１〜１４、１６、１８、２０、４２は９５質量％のＫＮＯ_３と５質量％のＮａＮＯ_３を含有する４２５℃の溶融塩にそれぞれ６時間浸漬し、化学強化処理を行ったものである。例３、４、６、１５、３１、４４は９５質量％のＫＮＯ_３と５質量％のＮａＮＯ_３を含有する４２５℃の溶融塩にそれぞれ１０時間浸漬し、化学強化処理を行ったものである。例５、７、８、１０、３３、４３は９５質量％のＫＮＯ_３と５質量％のＮａＮＯ_３を含有する４５０℃の溶融塩にそれぞれ６時間浸漬し、化学強化処理を行ったものである。例９、４５は９５質量％のＫＮＯ_３と５質量％のＮａＮＯ_３を含有する４５０℃の溶融塩にそれぞれ１０時間浸漬し、化学強化処理を行ったものである。例１７、１９、２１、２４、２７、３０、３２、３４〜３８、４０は４２５℃の１００％のＫＮＯ_３溶融塩にそれぞれ６時間浸漬し、化学強化処理を行ったものである。例２２、２５、２８、４１は４５０℃の１００％のＫＮＯ_３溶融塩にそれぞれ６時間浸漬し、化学強化処理を行ったものである。例２３、２６、２９、３９は４２５℃の１００％のＫＮＯ_３溶融塩にそれぞれ１０時間浸漬し、化学強化処理を行ったものである。

化学強化処理後の各ガラスについて、折原製作所社製表面応力計ＦＳＭ−６０００にて表面圧縮応力Ｓ（単位：ＭＰａ）および圧縮応力層深さＤＯＬ（単位：μｍ）を測定し、内部引張応力Ｔ（単位：ＭＰａ）計算した。結果を表の該当欄に示す。

図１６は本発明の一態様に係る化学強化ガラス板の４点曲げ強度を表したワイブルプロットである。化学強化ガラス板のサンプルには、実施例１９および２０と同じ組成のものを強化し、ＣＳが９０５ＭＰａ、ＤＯＬが２２．７μｍ、板厚が１．１ｍｍのものを使用した。化学強化後、粒度の異なる砥石を用いてそれぞれ面取り処理を行った。ここで、♯４００の砥石は砥粒の平均粒径４４〜３７μｍ（最大粒径７５μｍ）であり、♯６００の砥石は砥粒の平均粒径２６〜３１μｍ（最大粒径５３μ）のものである。

前述したように、４つの破損の仕方の全てを抑制しようとするとＣＳの値は高ければ高い方が好ましく、一方、ＣＴの値は低ければ低い方が好ましい。本態様の化学強化ガラスはＣＳとＣＴの値を適切な値に調整しつつ、ガラス板端面を研磨することによりさらに曲げ強度を高めている。

図１６から分かるように♯４００の砥石で研磨した化学強化ガラス板は曲げ強度が５００ＭＰａ以下となったサンプルが複数見られるが、♯６００の砥石で研磨した化学強化ガラス板は曲げ強度が５００ＭＰａ以下となったサンプルは見られなかった。化学強化ガラス板は一般的に実用的な曲げ強度として５００ＭＰａ以上が求められているため、♯６００の砥石で研磨を行うことによりＣＴを所定の値より低くしながら５００ＭＰａ以上の曲げ強度を確保することができる。また、外観上の観点からも♯６００以上の粒度の砥石で研磨することが好ましい。

各ガラス板の面取り部の潜傷（ピット）深さを測定したところ、♯４００の砥石で研磨した化学強化ガラス板は最大２５μｍ、♯６００の砥石で研磨した化学強化ガラス板は最大２０μｍであった。従って、面取り部、特に面取り部に隣接する主面からの板厚方向における距離が板厚の１／５以内の部分において潜傷（ピット）深さを２０μｍ以下とすることによって、さらに多様な破損状況に耐え得る化学強化ガラス板を提供することができる。図１６より、♯４００の砥石で研磨した化学強化ガラス板すなわち最大２５μｍの潜傷（ピット）深さを有する場合、５００ＭＰａ以下の曲げ強度で破損してしまう確率がおよそ２０％程度あることが分かった。一方で、潜傷（ピット）深さを最大２０μｍとすることで５００ＭＰａ以下の曲げ強度で破損する確率を極端に低くすることができる。なお、潜傷深さは前述したようにエッチング処理を繰り返すことによって測定した。また、♯４００の砥石で研磨した化学強化ガラス板の表面粗さＲａは０．４３μｍ、♯６００の砥石で研磨した化学強化ガラス板の表面粗さＲａは０．２６μｍであった。

以上に示したように、ＣＳおよびＣＴの値を所定の値に調整しつつ、端面を研磨することにより多様な破損状況に対して破損しにくい化学強化ガラス板を提供することができる。

ディスプレイ装置のカバーガラスなどに利用できる。また、太陽電池基板や航空機用窓ガラスなどにも利用することができる。

１０ ガラス板
１１、１２ 主面
１３ 端面
１３ａ、１３ｂ 端面の所定部分
１５、１６ 面取り部
１７ エッチング面
１８ ピット
２１、２２ 化学強化層（圧縮応力層）
２３ 引張応力層
２４ 化学強化による引張応力が残留する領域
１１０ ガラス板
１２０ スペーサ
１３０ 積層体
１４０ ブラシ
１４２ ブラシ毛
２４０ 回転砥石
３４０ シート

Claims (14)

1. 表裏の主面と、該表裏の主面間の端面とを有し、化学強化処理された概略矩形を呈する化学強化ガラス板であって、表面圧縮応力が８５０ＭＰａ以上、内部引張応力が４２ＭＰａ以下、表面圧縮応力層の厚さが２０〜３５μｍ、板厚が０．５ｍｍ以上であることを特徴とする化学強化ガラス板。
2. 表面圧縮応力が８５０〜１２００ＭＰａ、表面圧縮応力層の厚さが２０〜３５μｍ、内部引張応力が２５〜４２ＭＰａ、板厚が０．５〜１．５ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の化学強化ガラス板。
3. 表面圧縮応力が９００〜１１００ＭＰａ、表面圧縮応力層の厚さが２５〜３０μｍ、内部引張応力が３０〜４０ＭＰａ、板厚が０．７〜１．１ｍｍであることを特徴とする請求項２に記載の化学強化ガラス板。
4. 前記端面には面取り部が設けられており、前記面取り部に隣接する主面からの板厚方向における距離が板厚の１／５以内の部分において、エッチングした際にエッチング面に深さ２０μｍ超のピットがないことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の化学強化ガラス板。
5. 表裏の主面と、該表裏の主面間の端面とを有し、化学強化処理された概略矩形を呈する化学強化ガラス板であって、表面圧縮応力層の厚さＤＯＬに対する前記端面に設けられた面取り部に隣接する主面からの板厚方向における距離が板厚の１／５以内の部分に存在する潜傷の深さの比が０．９以下であることを特徴とする化学強化ガラス板。
6. 表面圧縮応力が８５０ＭＰａ以上、内部引張応力が４２ＭＰａ以下である請求項５に記載の化学強化ガラス板。
7. 下記酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ_２を５６〜７５％、Ａｌ_２Ｏ_３を５〜２０％、Ｎａ_２Ｏを８〜２２％、Ｋ_２Ｏを０〜１０％、ＭｇＯを０〜１４％、ＺｒＯ_２を０〜５％、ＣａＯを０〜５％含有する請求項１〜６のいずれか１項に記載の化学強化ガラス板。
8. ＳｉＯ_２含有量からＭｇＯ含有量を減じた差が６４％以下である請求項７に記載の化学強化ガラス板。
9. Ａｌ_２Ｏ_３含有量からＭｇＯ含有量を減じた差が９％以下である請求項７または８に記載の化学強化ガラス板。
10. Ｎａ_２Ｏ含有量からＡｌ_２Ｏ_３含有量を減じた差が５％未満である請求項７〜９のいずれか１項に記載の化学強化ガラス板。
11. ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｎａ_２Ｏ、ＭｇＯおよびＢ_２Ｏ_３の含有量の合計が９８％以上である請求項７〜１０のいずれか１項に記載の化学強化ガラス板。
12. ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｎａ_２ＯおよびＭｇＯの含有量の合計が９８％以上である請求項７〜１１のいずれかに記載の化学強化ガラス板。
13. 請求項１〜１２のいずれかの化学強化ガラス板からなるカバーガラス。
14. 請求項１３のカバーガラスを有するディスプレイ装置。

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