JP2015006959A - ガラス基板、ガラス基板の製造方法、およびカバーガラス - Google Patents

Abstract

【課題】加傷強度と曲げ強度とがともに優れたガラス基板を提供する。
【解決手段】高膨張層と当該高膨張層よりも薄く熱膨張係数が小さい低膨張層とが積層された積層構成を有し、上記低膨張層が表面層であるガラス基板であって、上記積層構成によって上記高膨張層に引張応力が発生して形成された引張応力層と、上記積層構成によって上記低膨張層に圧縮応力が発生して形成された積層強化層と、表面層である上記低膨張層の最表面付近に化学強化処理によって圧縮応力が発生して形成された化学強化層と、を備え、上記化学強化層の厚さが、上記積層強化層の厚さ以下である、ガラス基板。
【選択図】図２

Description

本発明は、ガラス基板、ガラス基板の製造方法、およびカバーガラスに関する。

従来、機械的強度を高めた強化ガラスとして、例えば、特許文献１の［請求項１］には、「厚さが２０〜２０００μｍの内部層と、該内部層の両表面側に設けられた厚さが１０〜５００μｍの表面層とで構成され、前記表面層の厚さは前記内部層よりも小さく、前記表面層の熱膨張係数は前記内部層よりも小さく、少なくとも前記表面層は実質的にアルカリ金属酸化物を含有せず、前記表面層と前記内部層とが相互に融着することにより、前記表面層に５０ＭＰａ〜５００ＭＰａの圧縮応力が形成され、前記内部層に３０〜２００ＭＰａの引張応力が形成されていることを特徴とする強化板ガラス。」が開示されている。

このような積層ガラスにおいては、特許文献１の［０００９］にも記載されているように、表面層（熱膨張係数が相対的に小さい）と内部層（熱膨張係数が相対的に大きい）とが相互に融着した構成を有することにより、表面層には圧縮応力が発生し（圧縮応力層の形成）、内部層には引張応力が発生する（引張応力層の形成）。

特開２０１１−９３７２８号公報

近年、スマートフォンやタブレット型ＰＣ等の携帯機器の普及がめざましく、このような携帯機器に搭載されるカバーガラスとしても、機械的強度を高めた強化ガラスの使用が期待されている。

スマートフォン等の携帯機器は、ズボン等の衣服のポケットに入れて携帯される場合がある。このような携帯機器に搭載されるカバーガラスには、衝撃等により付く傷に対する耐性（加傷強度）のほか、曲げに対する耐性（曲げ強度）も要求される。

ところで、特許文献１に開示されたような積層ガラスにおいて、その表面層に形成される圧縮応力層は、一般的に厚い（深い）。
そのため、積層ガラスは、加傷強度に優れるとされる。例えば、積層ガラスの表面に深さＸ_１μｍの傷が付いた場合でも、圧縮応力層の厚さＸ_２μｍが傷よりも厚ければ（Ｘ_２＞Ｘ_１）、傷は引張応力層に到達しない。こうして、傷が引張応力層の引張応力によって伸展して積層ガラスが割れてしまうことが抑制される。

しかし、積層ガラスの圧縮応力層は、厚さ方向に一定の応力値を示すが、その絶対値は比較的低く、最表層付近においてもその値は高くない。
そのため、積層ガラスは、曲げ強度が不十分であるとされる。例えば、積層ガラスが曲げられると、一面側の圧縮応力層には引張応力が加わるが、この引張応力の値（Ｙ_１ＭＰａ）が、圧縮応力層の応力値（Ｙ_２ＭＰａ）よりも大きい場合には（Ｙ_１＞Ｙ_２）、積層ガラスは割れてしまう。

本発明は、以上の点を鑑みてなされたものであり、加傷強度と曲げ強度とがともに優れたガラス基板を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討を行なった。その結果、積層ガラスの最表面付近に、応力値の最大値が高い別の圧縮応力層を形成することにより、曲げ強度が優れることを見出し、本発明を完成させた。

すなわち、本発明は、以下の（１）〜（１３）を提供する。
（１）高膨張層と当該高膨張層よりも薄く熱膨張係数が小さい低膨張層とが積層された積層構成を有し、上記低膨張層が表面層であるガラス基板であって、上記積層構成によって上記高膨張層に引張応力が発生して形成された引張応力層と、上記積層構成によって上記低膨張層に圧縮応力が発生して形成された積層強化層と、表面層である上記低膨張層の最表面付近に化学強化処理によって圧縮応力が発生して形成された化学強化層と、を備え、上記化学強化層の厚さが、上記積層強化層の厚さ以下である、ガラス基板。

（２）上記高膨張層と上記低膨張層との熱膨張係数差が、５×１０^−７〜６０×１０^−７／Ｋである、上記（１）に記載のガラス基板。

（３）表面層である２層の上記低膨張層と内部層である１層の上記高膨張層とで構成され、上記低膨張層の厚さ（Ｔ_ｌ）の合計（２Ｔ_ｌ）と上記高膨張層の厚さ（Ｔ_ｈ）との比（２Ｔ_ｌ／Ｔ_ｈ）が、０．０５〜１．５である、上記（１）または（２）に記載のガラス基板。

（４）上記化学強化層の厚さ方向に対する応力値の変化率は、上記化学強化層を除く上記積層強化層の厚さ方向に対する応力値の変化率よりも大きい、上記（１）〜（３）のいずれか１つに記載のガラス基板。

（５）表面層である上記低膨張層において、上記化学強化層における圧縮応力の最大値が６００ＭＰａ以上である、上記（１）〜（４）のいずれか１つに記載のガラス基板。

（６）表面層である上記低膨張層において、上記化学強化層を除く上記積層強化層における圧縮応力の最大値が３５０ＭＰａ以下である、上記（１）〜（５）のいずれか１つに記載のガラス基板。

（７）上記引張応力層における引張応力の最大値が１００ＭＰａ以下である、上記（１）〜（６）のいずれか１つに記載のガラス基板。

（８）上記低膨張層がアルカリアルミノシリケートガラス層である、上記（１）〜（７）のいずれか１つに記載のガラス基板。

（９）上記高膨張層と上記低膨張層との屈折率差が０．１以下である、上記（１）〜（８）のいずれか１つに記載のガラス基板。

（１０）上記（１）〜（９）のいずれか１つに記載のガラス基板を得る、ガラス基板の製造方法であって、上記高膨張層と上記低膨張層とを積層させる積層工程と、表面層である上記低膨張層に対して上記化学強化処理を行う化学強化工程と、を備えるガラス基板の製造方法。

（１１）上記化学強化処理が予熱処理を含み、当該化学強化処理の温度が、上記高膨張層および上記低膨張層が有するガラス転移温度のうち高い方の温度未満である、上記（１０）に記載のガラス基板の製造方法。

（１２）上記化学強化処理の温度が、上記高膨張層および上記低膨張層が有するガラス転移温度のうち低い方の温度未満である、上記（１１）に記載のガラス基板の製造方法。

（１３）上記（１）〜（９）のいずれか１つに記載のガラス基板を用いたカバーガラス。

本発明によれば、加傷強度と曲げ強度とがともに優れたガラス基板を提供することができる。

ガラス基板１を示す側面図である。 ガラス基板１の応力プロファイルを概略的に示すグラフである。 比較例１および２のガラス基板の応力プロファイルを概略的に示すグラフである。 比較例３および４のガラス基板の応力プロファイルを概略的に示すグラフである。

［ガラス基板］
まず、本発明のガラス基板の一態様について説明する。もっとも、本発明のガラス基板は、以下に説明するガラス基板１に限定されないことは言うまでもない。

図１は、ガラス基板１を示す側面図である。図１に示すように、ガラス基板１は、３層構造であり、一対の表面層３の間に内部層２が配置されている。表面層３の熱膨張係数は内部層２よりも小さい。すなわち、表面層３は熱膨張係数が相対的に低い低膨張層であり、内部層２は熱膨張係数が相対的に高い高膨張層である。また、低膨張層である表面層３の厚さ（Ｔ_ｌ）は、高膨張層である内部層２の厚さ（Ｔ_ｈ）よりも薄い。

内部層２と表面層３とは、融着や接着等によって互いに接合し、積層されている。この積層構成のため、内部層２には図１中白抜き矢印で示すような引張応力が発生し、表面層３には図１中黒矢印で示すような圧縮応力（以下、「積層強化圧縮応力」ともいう）が発生している。
このように、上記積層構成によって引張応力が発生した領域を「引張応力層」と呼び、圧縮応力（積層強化圧縮応力）が発生した領域を「積層強化層」と呼ぶ。実質的に、内部層２と引張応力層とはほぼ同義であり、表面層３と積層強化層とはほぼ同義である。

また、表面層３に対しては化学強化処理が施されており、この化学強化処理によっても表面層３の最表面付近には圧縮応力（以下、「化学強化圧縮応力」ともいう）が発生している。
以下、表面層３において、化学強化圧縮応力が発生した領域を「化学強化層」と呼ぶ。化学強化層は、積層強化層と一部重複しているが、少なくとも、化学強化層の厚さは、積層強化層の厚さ以下である。

表面層３に対して施される化学強化処理は、概略的には、表面層３に存在するアルカリ成分（例えば、Ｌｉイオン、Ｎａイオン等のアルカリ金属イオンであり、以下「小径アルカリ成分」ともいう）をイオン半径がより大きいアルカリ成分（例えば、Ｋイオン等のアルカリ金属イオンであり、以下「大径アルカリ成分」ともいう）で置換する、いわゆるイオン交換処理である。
そのため、表面層３において、化学強化層における大径アルカリ成分の濃度は、この化学強化層を除く積層強化層のそれよりも高い。すなわち、大径アルカリ成分の濃度の違いによって、化学強化層と、化学強化層を除く積層強化層とを、明確に区別することができる。

より詳細には、化学強化処理が施される前の積層強化層（表面層３）における大径アルカリ成分量（例えば、Ｋ元素量（単位：ｃｐｓ））の平均値を「μ」とし、標準偏差を「σ」とした場合に、化学強化層を「大径アルカリ成分量が「μ＋２σ」以上の層」と規定し、化学強化層を除く積層強化層を「大径アルカリ成分量が「μ＋２σ」未満の層」と規定する。アルカリ成分量は電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）によって測定することができる。
なお、誤差が全くない理想状態であれば、化学強化層を、単純に「大径アルカリ成分量が「μ」以上の層」と規定することができる。しかし、実際は、化学強化処理前のガラス層の元素量や測定精度により誤差が生じる。そのため、化学強化処理後における大径アルカリ成分量の増分を、誤差領域を含まない程度の有意差以上の値として規定する必要がある。そこで、本発明においては、この有意差を「２σ」とし、化学強化層を上記のように「大径アルカリ成分量が「μ＋２σ」以上の層」と規定するものである。

また、より簡便な手法として、例えば、有限会社折原製作所社製の表面応力計ＦＳＭ−６０００ＬＥを用いて化学強化層の厚さを測定することができる。

図２は、ガラス基板１の応力プロファイルを概略的に示すグラフである。図２のグラフにおいて、横軸は厚さ（単位：μｍ）を表し、縦軸は応力値（単位：ＭＰａ）を表す。縦軸がゼロの直線よりも上側が引張応力のプロファイルであり、下側が圧縮応力のプロファイルである。
なお、応力プロファイルは、ガラス基板１の断面の複屈折を測定することにより算出したものである。複屈折の測定には、例えば、株式会社東京インスツルメンツ社製の複屈折イメージングシステムＡｂｒｉｏ−ＩＭが用いられる。

内部層２においては、上述したように引張応力層が形成されている。引張応力層の応力プロファイルは、厚さ方向にほぼ一定である。引張応力層における引張応力の最大値（図２中「ＣＴ」で示す）は、高すぎると傷が自走してしまい割れが発生しやすいという理由から、２００ＭＰａ以下が好ましく、１００ＭＰａ以下がより好ましい。

一方、表面層３においては、上述したように、積層強化層と化学強化層とが形成されている。化学強化層の厚さ（図２中「ＤＯＬ２」で示す）は、積層強化層の厚さ（図２中「ＤＯＬ１」で示す）以下である。
化学強化層の応力プロファイルは、化学強化層を除く積層強化層の応力プロファイルよりも、厚さ方向に対する傾きが大きくなっている。つまり、化学強化層の厚さ方向に対する応力値の変化率は、化学強化層を除く積層強化層の厚さ方向に対する応力値の変化率よりも大きい。より詳細には、応力プロファイルは、化学強化層を除く積層強化層では厚さ方向にほぼ一定であるが、化学強化層では厚さ方向に対して傾斜しており、最表面に向けて応力値が上昇している。

このように、ガラス基板１の表面層３においては、応力値は高くはないが厚い圧縮応力層（化学強化層を除く積層強化層）が形成され、さらに、その最表面付近には、厚さはないが応力値の高い圧縮応力層（化学強化層）が形成されている。そのため、ガラス基板１は、衝撃等により深い傷が付いても割れが発生しにくく（加傷強度）、また、曲げによって一方の表面に高い引張応力が加わっても割れが生じにくい（曲げ強度）。

化学強化層を除く積層強化層における圧縮応力（すなわち、積層強化圧縮応力）の最大値（図２中「ＣＳ１」で示す）は、４００ＭＰａ以下が好ましく、３５０ＭＰａ以下がより好ましい。積層強化圧縮応力が高すぎると化学強化処理（詳細は後述する）においてイオン交換が阻害される場合があるが、この範囲内であればイオン交換が適切に行われ、化学強化層の化学強化圧縮応力も優れる。
また、積層強化圧縮応力が高すぎると、バランスをとって引張応力（ＣＴ）も高くなり割れが発生しやすくなるおそれがあるが、この範囲内であれば引張応力も高くなりすぎない。

なお、ＣＳ１は、５ＭＰａ以上であるのが好ましく、２０ＭＰａ以上であるのがより好ましい。

また、表面層３においては、曲げ強度により優れるという理由から、化学強化層における化学強化圧縮応力の最大値（図２中「ＣＳ２」で示す）は、６００ＭＰａ以上が好ましく、７００ＭＰａ以上がより好ましい。
なお、ＣＳ２が高くなりすぎるとバランスをとって引張応力（ＣＴ）も高くなり割れが発生しやすくなるという理由から、１２００ＭＰａ以下が好ましく、１０００ＭＰａ以下がより好ましい。

本明細書において、上述したＣＴ、ＣＳ１、および、ＣＳ２の数値は、いずれも絶対値を示す。

内部層２および表面層３の厚さとしては、上述したように、表面層３が内部層２よりも薄ければ特に限定されないが、表面層３の合計厚さ（２Ｔ_ｌ）と内部層２の厚さ（Ｔ_ｈ）との比（２Ｔ_ｌ／Ｔ_ｈ）が０．０５〜１．５となるのが好ましく、０．１〜１．０となるのがより好ましい。
上記の厚さ比（２Ｔ_ｌ／Ｔ_ｈ）がこの範囲内であれば、ガラス基板１における引張応力と積層強化圧縮応力とのバランスに優れる。

なお、内部層２および表面層３の具体的な厚さとしては、例えば、内部層２の厚さ（Ｔ_ｈ）は、０．０５〜２ｍｍが好ましく、０．１〜２ｍｍがより好ましい。また、表面層３の厚さ（Ｔ_ｌ）は、０．０５〜０．５ｍｍが好ましく、０．０５〜０．４ｍｍがより好ましい。

内部層２および表面層３は、いずれもガラス層であるが、表面層３は、化学強化処理が施されることから、アルカリ成分を含有するガラス層であり、アルカリアルミノシリケートガラス層であるのが好ましい。

なお、内部層２は、化学強化処理が施されるものではないため、アルカリ成分を含有するガラス層であっても、アルカリ成分を含有しないガラス層あってもよい。

内部層２と表面層３との熱膨張係数差（ΔＣＴＥ）は、ＣＳ１およびＣＴを上記範囲にする観点から、５×１０^−７〜７０×１０^−７／Ｋが好ましく、５×１０^−７〜６０×１０^−７／Ｋがより好ましい。

なお、本発明において「熱膨張係数」は、５０〜３５０℃での線膨張係数であり、熱膨張計を用いて５℃／分の昇温速度で測定したものである。

内部層２および表面層３のガラス転移温度は、後述するように、化学強化工程の温度と関係性を持つが、具体的には、高膨張層である内部層２および低膨張層である表面層３のガラス転移温度は、それぞれ４５０℃以上が好ましく、５００℃以上がより好ましい。

内部層２と表面層３との屈折率差（Δｎ）は、０．１以下が好ましく、０．０５以下がより好ましい。Δｎがこの範囲であれば、ガラス基板１は、透過性が優れ、カバーガラス用途に好適となる。

なお、本発明において「屈折率」は、ｄ線に対する屈折率であり、株式会社島津デバイス製造社製の精密屈折計ＫＰＲ−２０００により測定したものである。

［ガラス基板の製造方法］
次に、ガラス基板１を例に挙げて、本発明のガラス基板を得るためのガラス基板の製造方法（以下、「本発明の製造方法」ともいう）について説明する。
ガラス基板１を得る本発明の製造方法は、概略的には、内部層２と一対の表面層３とを積層させる積層工程と、表面層である表面層３に対して化学強化処理を行う化学強化工程と、を備える。

〔積層工程〕
積層工程としては、内部層２と表面層３とを、融着や接着等によって互いに接合させて積層させ、内部層２と表面層３との積層体（以下、単に「積層体」ともいう）を得る工程であれば特に限定されない。
上記積層体を得る方法としては、従来公知の方法を用いることができ、例えば、内部層２の溶融ガラスと表面層３の溶融ガラスとをそれぞれ耐熱性の桶状構造物の両側から溢れさせ、溢れさせた溶融ガラスを桶状構造物の下端で合流させながら下方に延伸成形する方法；内部層２を一対の表面層３の間に配置し、両者の軟化点以上の温度に加熱して、内部層２と表面層３とを融着させる方法；等が挙げられる。

このような積層工程の後、得られた上記積層体は、必要に応じて、徐冷され（徐々に冷却され）、適当な大きさ形状に加工された後、化学強化工程に移行される。

〔化学強化工程〕
化学強化工程は、表面層３に対して化学強化処理を行う工程である。
化学強化処理としては、表面層３に存在するアルカリ成分（例えば、Ｌｉイオン、Ｎａイオン等のアルカリ金属イオン）をイオン半径がより大きいアルカリ成分（例えば、Ｋイオン等のアルカリ金属イオン）で置換する処理であれば特に限定されないが、例えば、上記積層体を硝酸カリウム（ＫＮＯ_３）溶融塩に浸漬させる方法が挙げられる。浸漬の条件は、表面層３の厚さ等によっても異なるが、例えば、浸漬時間としては０．２５〜５時間が挙げられる。

ところで、積層ガラスではない単層のガラス基板に対して、このような浸漬に代表される化学強化処理を長時間（例えば２日間）行えば、化学強化層を「厚く」形成することができるとも考えられる。
しかし、化学強化処理を長時間行うことで製造コストが極めて高くなってしまい実用的ではないし、また、応力値の高い化学強化層を厚く形成されることで、バランスをとって引張応力も高くなってしまい、割れが発生しやすくなるおそれがある。
その点、本発明のガラス基板（ガラス基板１）においては、厚い積層強化層がすでに形成されているため、化学強化層を「厚く」形成する必要がなく、化学強化処理における浸漬時間等を短くでき、製造コストを低減できる。
そして、本発明のガラス基板（ガラス基板１）においては、応力値の高い化学強化層が必要以上に厚くならないため、引張応力が高くなることも抑制され、割れの発生も抑制できる。

また、化学強化処理は、上記浸漬等の前処理として、上記積層体を予熱する予熱処理を含んでいてもよい。予熱処理の方法としては特に限定されず、例えば、ヒータを用いて上記積層体を加熱する方法等が挙げられる。

このとき、化学強化処理（予熱処理を含む）の温度は、内部層２および表面層３が有するガラス転移温度のうち高い方の温度未満であるのが好ましく、内部層２および表面層３が有するガラス転移温度のうち低い方の温度未満であるのがより好ましい。
なお、ここでいう、化学強化処理の温度とは、例えば、予熱処理におけるヒータによる加熱温度、ＫＮＯ_３溶融塩の温度等である。

ところで、化学強化処理の温度としては、一般的には高い方がより効率的であるとも考えられるが、本発明者らが検討を行なったところ、本発明においては、化学強化処理の温度が高いと、置換後のアルカリ成分が拡散し、その結果、化学強化層の化学強化圧縮応力が弱くなる場合があることを見出した。
すなわち、化学強化処理（予熱処理を含む）の温度が上記条件を満たす場合には、化学強化層の化学強化圧縮応力の最大値が上述した範囲となる。

なお、上述したように内部層２および表面層３のガラス転移温度にもよるが、化学強化処理（予熱処理を含む）の温度としては、具体的には、例えば、５５０℃以下が好ましく、５００℃以下がより好ましい。

このような本発明の製造方法によって得られる本発明のガラス基板は、加傷強度および曲げ強度がともに優れるから、例えば、スマートフォンやタブレット型ＰＣ等の携帯機器に搭載されるカバーガラスとして好適に用いられる。

なお、本発明のガラス基板が上述したガラス基板１に限定されないことは前述のとおりであり、例えば、「低膨張層／高膨張層／低膨張層／高膨張層／低膨張層」という５層構造のガラス基板であってもよい。

以下に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。ただし、本発明はこれらに限定されるものではない。

＜ガラス種類＞
下記実施例等において使用されたガラス層の詳細は下記のとおりである。

（ガラス１）
・組成：ＳｉＯ_２ ６４．５モル％、Ａｌ_２Ｏ_３ ６モル％、ＭｇＯ １１モル％、ＣａＯ ０．１モル％、ＳｒＯ ０．１モル％、Ｎａ_２Ｏ １２モル％、Ｋ_２Ｏ ４モル％、ＺｒＯ_２ ２．５モル％
・熱膨張係数：９１×１０^−７／Ｋ
・ガラス転移温度：６２０℃
・軟化点：８４２℃
・屈折率：１．５２
・ヤング率：７８ＧＰａ
・ポアソン比：０．２２

（ガラス２）
・組成：ＳｉＯ_２ ７３モル％、Ａｌ_２Ｏ_３ ７モル％、ＭｇＯ ６モル％、Ｎａ_２Ｏ １４モル％
・熱膨張係数：７９×１０^−７／Ｋ
・ガラス転移温度：６１７℃
・軟化点：８５０℃
・屈折率：１．５
・ヤング率：７１ＧＰａ
・ポアソン比：０．２

＜実施例１〜３＞
まず、厚さ以外が同じサイズのガラス１（内部層）１枚とガラス２（表面層）２枚とを準備し、２枚のガラス２の間に１枚のガラス１を配置し、ガラス１およびガラス２がともに軟化点以上となる温度まで加熱した後、徐冷することにより、各ガラスが融着した３層構造の積層体を得た。なお、内部層および表面層に用いたガラス種類および厚さ（Ｔ_ｈ、Ｔ_ｌ）は、下記第１表に示す。

次に、得られた積層体に対して化学強化処理を施し、ガラス基板を得た。具体的には、得られた積層体を、ヒータを用いて予熱処理した後、ＫＮＯ_３溶融塩に浸漬（浸漬時間および浸漬温度は下記第１表に示す）させ、純水洗浄後に乾燥させ、ガラス基板を得た。なお、予熱処理の温度は、浸漬温度と同温度とした。

実施例１〜３のガラス基板は、いずれも、図１のグラフと同様の応力プロファイルを示した。応力プロファイルに基づく、ＣＴ（単位：ＭＰａ）、ＤＯＬ１（単位：μｍ）、ＤＯＬ２（単位：μｍ）、ＣＳ１（単位：ＭＰａ）、および、ＣＳ２（単位：ＭＰａ）を下記第１表に示す。なお、ＣＴ、ＣＳ１、および、ＣＳ２の数値は、いずれも絶対値である。
ＣＴは株式会社東京インスツルメンツ社製の複屈折イメージングシステムＡｂｒｉｏ−ＩＭを用いて測定し、ＤＯＬ１は電子顕微鏡により測定し、ＤＯＬ２、ＣＳ１およびＣＳ２は、有限会社折原製作所社製の表面応力計ＦＳＭ−６０００ＬＥを用いて測定した（以下、同様）。
また、表面層と内部層との厚さ比（２Ｔ_ｌ／Ｔ_ｈ）、熱膨張係数差（ΔＣＴＥ）、および、屈折率差（Δｎ）についても、下記第１表に示す。

なお、実施例１〜３のガラス基板において、ＥＰＭＡを用いて、化学強化処理を施す前の表面層のＫ元素量を測定したところ、実施例１〜３では平均値（μ）が１４３７ｃｐｓであり、標準偏差（σ）が３８であった。その後、表面層における化学強化層のＫ元素量を測定したところ、実施例１では最大で４９５５ｃｐｓ、実施例２および３では最大で６３５２ｃｐｓであり、いずれも「μ＋２σ」以上、つまり、「１４３７＋２×３８＝１５１３」以上であった。

＜比較例１および２＞
化学強化処理を施さなかった以外は、比較例１は実施例１と同様にして、比較例２は実施例３と同様にして、ガラス基板を得た。図３は、比較例１および２のガラス基板の応力プロファイルを概略的に示すグラフである。図３に示すように、比較例１および２においては、表面層に化学強化層は形成されず、一定の応力値を示す積層強化層のみが形成されている。

＜比較例３および４＞
比較例３および４においては、単層ガラスに対して化学強化処理を施してガラス基板を得た。具体的には、比較例３は実施例１と同様の処理を施し、比較例４は実施例２または３と同様の処理を施した。図４は、比較例３および４のガラス基板の応力プロファイルを概略的に示すグラフである。図４に示すように、比較例３および４においては、表面層に積層強化層は形成されず、表面層の最表面付近に化学強化層のみが形成されている。

＜評価＞
（加傷強度）
得られたガラス基板の表面に、対面角１３６°のダイヤモンド正四角錐圧子（ビッカース圧子）を打ち込み１５秒間保持した後、荷重を除荷し破砕の有無を確認した。圧子に加える荷重を段階的に増加させ、ガラス基板が破砕した際の荷重値を測定した。ガラス基板が破砕した際の荷重値が１０ｋｇｆ超であった場合には加傷強度が優れるものとして「Ａ」と評価し、１０ｋｇｆ以下であった場合には加傷強度が劣るものとして「Ｂ」と評価した。

（曲げ強度）
直径３０ｍｍおよび直径１０ｍｍの２つのリングでガラス基板を挟み、直径１０ｍｍのリングに荷重を加え、ガラス基板に割れが発生した際の荷重値を測定し、同試験を１５回繰り返した。ガラス基板に割れが発生した際の平均荷重値が１５０ｋｇｆ以上であった場合には曲げ強度が優れるものとして「Ａ」と評価し、１５０ｋｇｆ未満であった場合には曲げ強度が劣るものとして「Ｂ」と評価した。

上記第１表に示す結果から明らかなように、実施例１〜３のガラス基板は、いずれも、加傷強度および曲げ強度がともに優れることが分かった。
これに対して、化学強化を行わなかった比較例１および２のガラス基板は曲げ強度に劣り、また、積層構成を有さない比較例３および４のガラス基板は加傷強度に劣ることが分かった。

１：ガラス基板
２：内部層（高膨張層）
３：表面層（低膨張層）
ＣＳ１：化学強化層を除く積層強化層における圧縮応力の最大値
ＣＳ２：化学強化層における圧縮応力の最大値
ＣＴ：引張応力の最大値
ＤＯＬ１：積層強化層の厚さ
ＤＯＬ２：化学強化層の厚さ
Ｔ_ｈ：内部層（高膨張層）の厚さ
Ｔ_ｌ：表面層（低膨張層）の厚さ

Claims (13)

1. 高膨張層と当該高膨張層よりも薄く熱膨張係数が小さい低膨張層とが積層された積層構成を有し、前記低膨張層が表面層であるガラス基板であって、
   前記積層構成によって前記高膨張層に引張応力が発生して形成された引張応力層と、
   前記積層構成によって前記低膨張層に圧縮応力が発生して形成された積層強化層と、
   表面層である前記低膨張層の最表面付近に化学強化処理によって圧縮応力が発生して形成された化学強化層と、を備え、
   前記化学強化層の厚さが、前記積層強化層の厚さ以下である、ガラス基板。
2. 前記高膨張層と前記低膨張層との熱膨張係数差が、５×１０^−７〜６０×１０^−７／Ｋである、請求項１に記載のガラス基板。
3. 表面層である２層の前記低膨張層と内部層である１層の前記高膨張層とで構成され、
   前記低膨張層の厚さ（Ｔ_ｌ）の合計（２Ｔ_ｌ）と前記高膨張層の厚さ（Ｔ_ｈ）との比（２Ｔ_ｌ／Ｔ_ｈ）が、０．０５〜１．５である、請求項１または２に記載のガラス基板。
4. 前記化学強化層の厚さ方向に対する応力値の変化率は、前記化学強化層を除く前記積層強化層の厚さ方向に対する応力値の変化率よりも大きい、請求項１〜３のいずれか１項に記載のガラス基板。
5. 表面層である前記低膨張層において、前記化学強化層における圧縮応力の最大値が６００ＭＰａ以上である、請求項１〜４のいずれか１項に記載のガラス基板。
6. 表面層である前記低膨張層において、前記化学強化層を除く前記積層強化層における圧縮応力の最大値が３５０ＭＰａ以下である、請求項１〜５のいずれか１項に記載のガラス基板。
7. 前記引張応力層における引張応力の最大値が１００ＭＰａ以下である、請求項１〜６のいずれか１項に記載のガラス基板。
8. 前記低膨張層がアルカリアルミノシリケートガラス層である、請求項１〜７のいずれか１項に記載のガラス基板。
9. 前記高膨張層と前記低膨張層との屈折率差が０．１以下である、請求項１〜８のいずれか１項に記載のガラス基板。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載のガラス基板を得る、ガラス基板の製造方法であって、
    前記高膨張層と前記低膨張層とを積層させる積層工程と、
    表面層である前記低膨張層に対して前記化学強化処理を行う化学強化工程と、
    を備えるガラス基板の製造方法。
11. 前記化学強化処理が予熱処理を含み、当該化学強化処理の温度が、前記高膨張層および前記低膨張層が有するガラス転移温度のうち高い方の温度未満である、請求項１０に記載のガラス基板の製造方法。
12. 前記化学強化処理の温度が、前記高膨張層および前記低膨張層が有するガラス転移温度のうち低い方の温度未満である、請求項１１に記載のガラス基板の製造方法。
13. 請求項１〜９のいずれか１項に記載のガラス基板を用いたカバーガラス。

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