JP2015013774A - 強化ガラス基板の製造方法及び強化ガラス基板 - Google Patents

Abstract

【課題】表面欠陥の少ない曲面部を有する強化ガラス基板を低コストで製造する方法を提供する。
【解決手段】凹表面１１と前記凹表面１１に対向する凸表面１２を備えた曲面部１０Ａを有する強化ガラス基板１０の製造方法であって、平板状の未強化ガラス基板の一部の表面に被覆物２０を形成し、被覆物形成面を得る被覆物形成工程と、前記被覆物形成面を有する前記未強化ガラス基板をイオン交換処理して、前記被覆物形成面を変形させ、曲面部１０Ａを有する強化ガラス基板１０を得るイオン交換変形工程と、を備える強化ガラス基板の製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、強化ガラス基板の製造方法及び強化ガラス基板に関し、具体的には携帯電話、デジタルカメラ、ＰＤＡ（携帯端末）、タッチパネルディスプレイ等に好適な強化ガラス基板の製造方法及び強化ガラス基板に関する。

携帯電話、デジタルカメラ、ＰＤＡ、タッチパネルディスプレイ等のデバイスは、益々普及する傾向がある。これらの用途に用いられるガラス基板は、高い機械的強度が要求されると共に、薄型で軽量であることも要求される。このような事情から、一部のデバイスには、イオン交換処理等で化学強化処理したガラス基板、つまり強化ガラス基板を用いることが記載されいてる（特許文献１参照）。

特許文献２には、フラットパネルディスプレイ用カバーガラスが記載されている。特許文献２に記載のカバーガラスは、画像表示部の前面に位置し平面状に延びる表示部と、前記表示部の幅方向両側において前記表示部から屈曲する屈曲部と、前記屈曲部から後方に延びるスカート部と、を有している。また、板状ガラスから形成されるフラットパネルディスプレイ用カバーガラスの製造方法は、化学強化工程とその化学強化工程に投入される板状ガラスを作製する板状ガラス加工工程とを有し、当該板状ガラス加工工程が、加熱工程、局所加熱工程及び曲げ工程から構成される。加熱工程、局所加熱工程及び曲げ工程では、板状ガラスを金型上に設置し、所定の温度となる様に加熱し、折り曲げられる。

特開２００６−８３０４５号公報 特開２０１２−１０１９７５号公報

しかしながら、特許文献２に記載の製造方法によりカバーガラスを製造した場合、カバーガラスの表面に傷や成形型の表面の転写痕などの欠陥が生じる場合があった。また、量産性を上げるためには、多くの金型が必要となり、生産コストが高くなる問題があった。さらに、板状ガラス加工工程の後に、化学強化工程を行わなければならず、このことも、生産コストを上げる要因となる。

本発明の主な目的は、表面欠陥の少ない、曲面部を有する強化ガラス基板を低コストで製造する方法を提供することにある。

本発明の強化ガラス基板の製造方法は、凹表面と前記凹表面に対向する凸表面を備えた曲面部を有する強化ガラス基板の製造方法であって、平板状の未強化ガラス基板の一部の表面に被覆物を形成し、被覆物形成面を得る被覆物形成工程と、前記被覆物形成面を有する前記未強化ガラス基板をイオン交換処理して、前記被覆物形成面を変形させ、曲面部を有する強化ガラス基板を得るイオン交換変形工程と、を備えることを特徴とする。

前記イオン交換変形工程において、前記被覆物形成面が前記凹表面となることが好ましい。

前記被覆物形成工程において、前記被覆物をストライプ状に形成することが好ましい。

さらに、前記イオン交換変形工程後に、前記被覆物を除去する被覆物除去工程を有することが好ましい。

前記被覆物が、無機膜であることが好ましい。

前記無機膜が、（１）Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｗ、Ｍｏ及びＴａから選ばれる少なくとも一種の金属の酸化物、又は（２）Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ及びＳｎから選ばれる少なくとも一種の金属の窒化物、を含有することが好ましい。

前記無機膜が、（３）Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｗ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ｐｔ及びＡｕから選ばれる少なくとも一種の金属、又は（４）ステンレス、ハステロイ、インコネル及びニクロムから選ばれる少なくとも一種の合金、又は（５）Ｓｎの酸化物、を含有することが好ましい。

本発明の強化ガラス基板は、前記製造方法により製造されてなることが好ましい。

前記凹表面のカリウム含有量が、前記凸表面のカリウム含有量よりも少ないことが好ましい。

前記強化ガラス基板の曲面部の曲率半径が、１ｃｍ〜２０００ｃｍであることが好ましい。

ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ_２ ５０〜８０％、Ａｌ_２Ｏ_３ ５〜３０％、Ｂ_２Ｏ_３ ０〜１５％、Ｎａ_２Ｏ １〜２０％、Ｋ_２Ｏ ０〜１０％を含有することが好ましい。

本発明の強化ガラス基板は、凹表面と前記凹表面に対向する凸表面を備えた曲面部を有する強化ガラス基板であって、前記凹表面のカリウム含有量が、前記凸表面のカリウム含有量よりも少ないことを特徴とする。

本発明によれば、表面欠陥の少ない、曲面部を有する強化ガラス基板を低コストで提供することが可能となる。

第１の実施形態に係る強化ガラス基板の概略断面図である。 第１の実施形態における強化ガラス基板の製造工程を説明するための（ａ）模式的断面図及び（ｂ）模式的平面図である。 第２の実施形態に係る強化ガラス基板の概略断面図である。 第３の実施形態に係る強化ガラス基板の概略断面図である。

本発明の強化ガラス基板の製造方法は、凹表面と前記凹表面に対向する凸表面を備えた曲面部を有する強化ガラス基板の製造方法であって、平板状の未強化ガラス基板の一部の表面に被覆物を形成し、被覆物形成面を得る被覆物形成工程と、前記被覆物形成面を有する前記未強化ガラス基板をイオン交換処理して、前記被覆物形成面を変形させ、曲面部を有する強化ガラス基板を得るイオン交換変形工程と、を備えることを特徴とする。このような工程を備えることにより、ガラス表面が金型と接触することがなく、得られた強化ガラス基板は表面欠陥が少ない。また、金型が不要で、曲げ加工及びイオン交換処理を同時に行えるため、曲面部を有する強化ガラス基板を低コストで製造することが可能となる。さらに、前記イオン交換変形工程において、前記被覆物形成面が前記凹表面となることが好ましい。

前記被覆物形成工程において、前記被覆物をストライプ状に形成することが好ましい。未強化ガラス基板の曲面部を形成したい箇所に被覆物をストライプ状に形成すると、得られた強化ガラス基板は、断面円弧状または断面楕円弧状を有する柱面を備えることが可能となる。被覆物が平行なストライプ配列を有することがより好ましい。前記被覆物の線幅は、１ｍｍ〜１００ｍｍであることが好ましく、３ｍｍ〜８０ｍｍであることがより好ましく、５ｍｍ〜５０ｍｍであることが特に好ましい。また、前記隣接する被覆物間の間隔は０．３ｍｍ〜５００ｍｍであることが好ましく、０．５ｍｍ〜３００ｍｍであることがより好ましく、１ｍｍ〜１００ｍｍであることが特に好ましい。

被覆物をストライプ状に形成する方法として、種々の方法を採用することができる。例えば、ストライプ状の被覆物を未強化ガラス基板に貼り付ける方法、被覆物を印刷する方法等を採用することができる。

さらに、前記イオン交換変形工程後に、前記被覆物を除去する被覆物除去工程を有することが好ましい。得られた強化ガラス基板を携帯端末やタッチパネルディスプレイ等のカバーガラスとして使用した場合、高い視認性が得られやすい。

前記被覆物は、無機膜、有機膜、ガラスフィルム、高分子フィルム等が挙げられるが、その中でも無機膜であることが好ましい。無機膜は、耐熱性が高く、厚みが小さいため、イオン交換処理の際にガラス基板へのアルカリイオンの拡散を抑制することができ、曲面部を有する強化ガラス基板が得られやすくなる。また、無機膜は、単層膜に限られず、多層膜であってもよい。この場合、導電膜、反射防止膜等の機能を兼ね備えた無機膜であることが好ましい。

さらに、前記無機膜が、（１）Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｗ、Ｍｏ及びＴａから選ばれる少なくとも一種の金属の酸化物、又は（２）Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ及びＳｎから選ばれる少なくとも一種の金属の窒化物、を含有することが好ましい。これらの無機膜は透明であるため、得られた強化ガラス基板を携帯端末やタッチパネルディスプレイ等のカバーガラスとして使用した場合、高い視認性を有する表示画面が得られやすい。

また、前記無機膜が、（３）Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｗ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ｐｔ及びＡｕから選ばれる少なくとも一種の金属、又は、（４）ステンレス、ハステロイ、インコネル及びニクロムから選ばれる少なくとも一種の合金、又は（５）Ｓｎの酸化物、を含有することが好ましい。これらの無機膜は塩酸やヨウ素系のエッチング溶液に溶解しやすく、被覆物除去工程において除去されやすいため好ましい。

さらに、無機膜の膜厚は、５〜１０００ｎｍであることが好ましく、１０〜８００ｎｍであることがより好ましく、２０〜６００ｎｍであることがさらに好ましく、３０〜４００ｎｍであることが特に好ましい。膜厚が小さ過ぎると、強化ガラス基板の無機膜を形成した面の圧縮応力層の圧縮応力値と対向する面の圧縮応力層の圧縮応力値の差が小さくなりすぎて、強化ガラス基板が曲面部を形成しにくくなる。一方、膜厚が大き過ぎると、成膜に長時間を要すると共に、強化ガラス基板の機械的強度を担保し難くなる。

前記無機膜の形成方法として、種々の方法を採用することができる。例えば、スパッタ法、ＣＶＤ、ディップコート等を採用することができる。その中でも、膜厚制御の観点から、スパッタ法が好ましい。

本発明の強化ガラス基板は、前記製造方法により製造されてなることが好ましい。前記強化ガラス基板をカバーガラスとして使用した携帯端末やタッチパネルディスプレイ等の美観性が向上しやすい。このとき、前記強化ガラス基板の曲面部の曲率半径が、１ｃｍ〜２０００ｃｍであることが好ましい。

前記凹表面のカリウム含有量が、前記凸表面のカリウム含有量よりも少ないことが好ましい。前記凹表面のカリウム含有量が、前記凸表面のカリウム含有量よりも少ないことにより、凹表面の圧縮応力層の圧縮応力値は、凸表面の圧縮応力層の圧縮応力値よりも小さくなるため、イオン交換処理と同時に、表面欠陥の少ない、曲面部を有する強化ガラス基板を得ることが可能となる。凹表面の圧縮応力層の圧縮応力値と凸表面の圧縮応力層の圧縮応力値の差の絶対値は、１０ＭＰａ以上であることが好ましく、２０ＭＰａ以上であることがより好ましく、５０ＭＰａ以上であることがさらに好ましく、１００ＭＰａ以上であることが特に好ましい。

強化ガラス基板における凸表面の応力深さは、５〜５０μｍであることが好ましく、１０〜４５μｍであることがより好ましく、１５〜３５μｍであることがさらに好ましく、２０〜３０μｍであることが特に好ましい。好ましくは下限が３μｍ以上、５μｍ以上、１０μｍ以上、１５μｍ以上、特に２０μｍ以上であり、上限が７０μｍ以下、６０μｍ以下、特に５０μｍ以下である。応力深さが小さすぎると、製造工程等での取り扱い時に深い傷によって強度が低下しやすくなる。

強化ガラス基板における凸表面の圧縮応力層の圧縮応力値は、好ましくは下限が１００ＭＰａ以上、３００ＭＰａ以上、４００ＭＰａ以上、５００ＭＰａ以上、６００ＭＰａ以上、７００ＭＰａ以上、特に８００ＭＰａ以上であり、上限が１５００ＭＰａ以下、１３００ＭＰａ以下、特に１２００ＭＰａ以下である。圧縮応力値が大きい程、強化ガラス基板の機械的強度が高くなる。

強化ガラス基板の厚みは、好ましくは１．５ｍｍ以下、１．３ｍｍ以下、１．１ｍｍ以下、１．０ｍｍ以下、０．８ｍｍ以下、０．７ｍｍ以下、０．５ｍｍ以下、０．４ｍｍ以下、特に０．３ｍｍ以下である。強化ガラス基板の厚みが小さい程、強化ガラス基板を軽量化することでき、結果として、デバイスの薄型化、軽量化を図ることができる。強化ガラス基板の厚みが大きすぎると、曲面部を形成しにくくなる。

また、強化ガラス基板は、ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ_２ ５０〜８０％、Ａｌ_２Ｏ_３ ５〜３０％、Ｂ_２Ｏ_３ ０〜１５％、Ｎａ_２Ｏ １〜２０％、Ｋ_２Ｏ ０〜１０％を含有することが好ましい。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、％表示は質量％を指す。

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の含有量は、好ましくは５０〜８０％、５２〜７５％、５５〜７２％、５５〜７０％、特に５５〜６７．５％である。ＳｉＯ_２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る。一方、ＳｉＯ_２の含有量が多過ぎると、溶融性や成形性が低下し易くなる。

Ａｌ_２Ｏ_３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る。Ａｌ_２Ｏ_３の含有量は５〜３０％が好ましい。Ａｌ_２Ｏ_３の含有量が少な過ぎると、熱膨張係数が高くなり過ぎて、耐熱衝撃性が低下し易くなることに加えて、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、Ａｌ_２Ｏ_３の好適な下限範囲は７％以上、８％以上、１０％以上、１２％以上、１４％以上、１５％以上、１６％以上、特に１８％以上である。一方、Ａｌ_２Ｏ_３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、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。よって、Ａｌ_２Ｏ_３の好適な上限範囲は２８％以下、２５％以下、２２％以下、特に２０％以下である。

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難くし、液相温度を低下させる成分である。またクラックレジスタンスを高める成分である。しかし、Ｂ_２Ｏ_３の含有量が多過ぎると、イオン交換処理によって、ヤケと呼ばれる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、圧縮応力層の応力深さが小さくなる傾向がある。よって、Ｂ_２Ｏ_３の含有量は、好ましくは０〜１５％、０．１〜１２％、１〜１０％、１超〜８％、１．５〜６％、特に２〜５％である。

Ｎａ_２Ｏは、主要な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、耐失透性を改善する成分でもある。Ｎａ_２Ｏの含有量は１〜２０％である。Ｎａ_２Ｏ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。よって、Ｎａ_２Ｏを導入する場合、Ｎａ_２Ｏの好適な下限範囲は１０％以上、１１％以上、特に１２％以上である。一方、Ｎａ_２Ｏ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。また歪点が低下しすぎたり、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。よって、Ｎａ_２Ｏの好適な上限範囲は１７％以下、特に１６％以下である。

Ｋ_２Ｏ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応力深さを増大させる効果が大きい成分である。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。Ｋ_２Ｏの含有量は０〜１０％である。Ｋ_２Ｏ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。また歪点が低下しすぎたり、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、Ｋ_２Ｏの好適な上限範囲は８％以下、６％以下、４％以下、特に２％未満である。

上記成分以外にも、例えば以下の成分を導入してもよい。

Ｌｉ_２Ｏは、イオン交換成分であると共に、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。またヤング率を高める成分である。更にアルカリ金属酸化物の中では圧縮応力値を増大させる効果が大きい。しかし、Ｌｉ_２Ｏ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。また、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ると、かえって圧縮応力値が小さくなる場合がある。従って、Ｌｉ_２Ｏの含有量は、好ましくは０〜３．５％、０〜２％、０〜１％、０〜０．５％、特に０．０１〜０．２％である。

Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏの好適な含有量は５〜２５％、１０〜２２％、１３〜２２％、１５〜２２％、特に１５〜２０％である。Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ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、Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ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もある。なお、「Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ」は、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ及びＫ_２Ｏの合量である。

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易く、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、５％以下、特に４％以下である。なお、ガラス組成中にＭｇＯを導入する場合、ＭｇＯの好適な下限範囲は０．１％以上、０．５％以上、１％以上、特に２％以上である。

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。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り、また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る。よって、ＣａＯの好適な含有量は０〜５％、０〜４％、０〜３％、０〜２％、０〜０．５％、特に０〜０．１％である。

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。しかし、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の好適な含有範囲は０〜５％、０〜３％、０〜１％、特に０〜０．１％未満である。

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。しかし、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の好適な含有範囲は０〜５％、０〜３％、０〜１％、特に０〜０．１％未満である。

ＺｎＯは、イオン交換性能を高める成分であり、特に圧縮応力値を増大させ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、圧縮応力層の応力深さが小さくなる傾向がある。よって、ＺｎＯの含有量は０〜６％、０〜５％、０〜１％、０〜０．５％、特に０〜０．１％未満が好ましい。

ＺｒＯ_２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、ＺｒＯ_２の好適な上限範囲は１０％以下、８％以下、６％以下、特に５％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ＺｒＯ_２を導入することが好ましく、その場合、ＺｒＯ_２の好適な下限範囲は０．００１％以上、０．０１％以上、０．５％、特に１％以上である。

Ｐ_２Ｏ_５は、イオン交換性能を高める成分であり、特に圧縮応力層の応力深さを大きくする成分である。しかし、Ｐ_２Ｏ_５の含有量が多過ぎると、ガラスが分相し易くなる。よって、Ｐ_２Ｏ_５の好適な上限範囲は１０％以下、８％以下、６％以下、４％以下、２％以下、１％以下、特に０．１％未満である。

清澄剤として、Ａｓ_２Ｏ_３、Ｓｂ_２Ｏ_３、ＳｎＯ_２、Ｆ、Ｃｌ、ＳＯ_３の群（好ましくはＳｎＯ_２、Ｃｌ、ＳＯ_３の群）から選択された一種又は二種以上を０〜３００００ｐｐｍ（３％）導入してもよい。ＳｎＯ_２＋ＳＯ_３＋Ｃｌの含有量は、清澄効果を的確に享受する観点から、好ましくは０〜１００００ｐｐｍ、５０〜５０００ｐｐｍ、８０〜４０００ｐｐｍ、１００〜３０００ｐｐｍ、特に３００〜３０００ｐｐｍである。ここで、「ＳｎＯ_２＋ＳＯ_３＋Ｃｌ」は、ＳｎＯ_２、ＳＯ_３及びＣｌの合量を指す。

ＳｎＯ_２の好適な含有範囲は０〜１００００ｐｐｍ、０〜７０００ｐｐｍ、５０〜６０００ｐｐｍ、５０〜５０００ｐｐｍ、１００〜４０００ｐｐｍである特に５００〜３５００ｐｐｍである。Ｃｌの好適な含有範囲は０〜１５００ｐｐｍ、０〜１２００ｐｐｍ、０〜８００ｐｐｍ、０〜５００ｐｐｍ、特に５０〜３００ｐｐｍである。ＳＯ_３の好適な含有範囲は０〜１０００ｐｐｍ、０〜８００ｐｐｍ、特に１０〜５００ｐｐｍである。

Ｎｄ_２Ｏ_３、Ｌａ_２Ｏ_３等の希土類酸化物は、ヤング率を高める成分であり、また補色となる色を加えると、消色して、ガラスの色味をコントロールし得る成分である。しかし、原料自体のコストが高く、また多量に導入すると、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４％以下、３％以下、２％以下、１％以下、特に０．５％以下である。

本発明では、環境面の配慮から、実質的にＡｓ_２Ｏ_３、Ｆ、ＰｂＯを含有しないことが好ましい。ここで、「実質的にＡｓ_２Ｏ_３を含有しない」とは、ガラス成分として積極的にＡｓ_２Ｏ_３を添加しないものの、不純物レベルで混入する場合を許容する趣旨であり、具体的には、Ａｓ_２Ｏ_３の含有量が５００ｐｐｍ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、不純物レベルで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未満であることを指す。「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、不純物レベルで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未満であることを指す。

以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。

また、実施形態等において参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態等において参照する図面は、模式的に記載されたものである。図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る強化ガラス基板の概略断面図である。図１に示される強化ガラス基板１０は、例えば、携帯電話、デジタルカメラ、ＰＤＡ（携帯端末）、タッチパネルディスプレイ等に用いられる。

強化ガラス基板１０は、表面に圧縮応力層を有しているが、凹表面１１のカリウム含有量が、凸表面１２のカリウム含有量よりも少ないため、凹表面１１の圧縮応力層の圧縮応力値が、凸表面１２の圧縮応力値よりも小さい。そのため、強化ガラス基板１０は、主面１０ａ上の凹表面１１と、凹表面１１と対向する主面１０ｂ上の凸表面１２を有し、表面欠陥の少ない曲面部１０Ａを備えている。強化ガラス基板１０は、図１に示すように２ヶ所の曲面部１０Ａと、中央部に位置する平面部１０Ｂと、曲面部１０Ａよりも端面側に位置する平面部１０Ｃとからなる。強化ガラス基板１０の凹表面１１上に、被覆物２０が形成されている。

次に、強化ガラス基板１０の製造方法の一例について説明する。上記の強化ガラス基板１０の製造方法は、平板上の未強化ガラス基板３０の主面３０ａの一部に被覆物２０を形成し、被覆物形成面３１を得る被覆物形成工程と、被覆物形成面３１を有する未強化ガラス基板３０をイオン交換処理して、被覆物形成面３１を変形させ、曲面部を有する強化ガラス基板１０を得るイオン交換変形工程と、を備える。

まず、被覆物形成工程として、図２に示すように、未強化ガラス基板３０の表面に、被覆物２０を未強化ガラス基板３０の一辺から対向する辺にわたる複数本のストライプ状に形成し、被覆物形成面３１を得る。

次に、イオン交換変形工程として、被覆物形成面３１を有する未強化ガラス基板３０をイオン交換処理して、ガラス基板の表面に圧縮応力層を形成する。このイオン交換処理により、未強化ガラス基板３０における被覆物形成面３１は変形し、曲面部を有する強化ガラス基板１０が得られる。イオン交換処理は、ガラス基板の歪点以下の温度で、ガラス表面に大きなイオン半径のアルカリイオンを導入する方法である。イオン交換処理の条件は、特に限定されず、ガラス基板の粘度特性等を考慮して決定すればよい。特に、ガラス組成中のナトリウムイオンをＫＮＯ_３溶融塩中のカリウムイオンでイオン交換すると、圧縮応力層を効率良く形成することができる。なお、イオン交換処理は、風冷強化法等の物理強化法と異なり、イオン交換処理後に強化ガラス基板を切断しても、強化ガラス基板が容易に破損しないという利点がある。

特に、イオン交換処理の条件として、３５０〜５００℃のＫＮＯ_３溶融塩中にガラス基板を２〜２４時間浸漬することが好ましい。このようにすれば、ガラス基板に圧縮応力層を効率良く形成することができる。

このとき、被覆物形成面３１では、被覆物２０が、ガラス中のナトリウムイオン及びカリウムイオンの移動を妨げるため、他の表面に比べて、表面のカリウム含有量が少なくなる。したがって、被覆物形成面３１では、他の表面に比べて、圧縮応力層の圧縮応力値が小さくなる。その結果、強化ガラス基板１０は、被覆物形成面３１が凹表面１１となり、被覆物形成面３１に対向する表面が凸表面１２となるような曲面部１０Ａを備えている。

つまり、得られた強化ガラス基板１０においては、凹表面１１のカリウム含有量が、凸表面１２のカリウム含有量より少なくなる。また、凹表面１１の圧縮応力層の圧縮応力値は、凸表面１２の圧縮応力層の圧縮応力値よりも小さくなる。

なお、図２に示すように、強化ガラス基板１０の凹表面１１に対応する平板状の未強化ガラス基板３０の表面３０ａに複数の被覆物２０を互いに平行であるストライプ状に形成すると、図１に示すように、断面が円弧状に変形した柱面（凹表面１１又は凸表面１２）を有する強化ガラス基板１０を得ることができる。

（第２の実施形態）
図３は、第２の実施形態に係る強化ガラス基板の概略断面図である。

本実施形態に係る強化ガラス基板は、被覆物２０の配置において、第１の実施形態に係る強化ガラス基板１と異なる。

本実施形態では、強化ガラス基板１０の全体にストライプ状の被覆物２０が形成されており、強化ガラス基板１の全体が曲面部となっている。

（第３の実施形態）
図４は、第３の実施形態に係る強化ガラス基板の概略断面図である。

本実施形態に係る強化ガラス基板１０は、被覆物２０がないこと以外は、第１の実施形態に係る強化ガラス基板１０と同じである。

本実施形態に係る強化ガラス基板１０は、第１の実施形態に係る強化ガラス基板１０と同様の製造方法で曲面部を形成した後、被覆物除去工程として、被覆物２０を除去したものである。この強化ガラス基板１０は、被覆物２０を除去した後も曲面部を有している。

本発明の製造方法により製造された強化ガラス基板は、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。

１…強化ガラス基板
１０…強化ガラス基板
１１…凹表面
１２…凸表面
２０…被覆物
３０…未強化ガラス基板
３１…被覆物形成面

Claims (12)

1. 凹表面と前記凹表面に対向する凸表面を備えた曲面部を有する強化ガラス基板の製造方法であって、平板状の未強化ガラス基板の一部の表面に被覆物を形成し、被覆物形成面を得る被覆物形成工程と、前記被覆物形成面を有する前記未強化ガラス基板をイオン交換処理して、前記被覆物形成面を変形させ、曲面部を有する強化ガラス基板を得るイオン交換変形工程と、を備えることを特徴とする強化ガラス基板の製造方法。
2. 前記イオン交換変形工程において、前記被覆物形成面が前記凹表面となることを特徴とする請求項１に記載の強化ガラス基板の製造方法。
3. 前記被覆物形成工程において、前記被覆物をストライプ状に形成することを特徴とする請求項１または２に記載の強化ガラス基板の製造方法。
4. さらに、前記イオン交換変形工程後に、前記被覆物を除去する被覆物除去工程を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の強化ガラス基板の製造方法。
5. 前記被覆物が、無機膜であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の強化ガラス基板の製造方法。
6. 前記無機膜が、（１）Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｗ、Ｍｏ及びＴａから選ばれる少なくとも一種の金属の酸化物、又は（２）Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ及びＳｎから選ばれる少なくとも一種の金属の窒化物、を含有することを特徴とする請求項５に記載の強化ガラス基板の製造方法。
7. 前記無機膜が、（３）Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｗ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ｐｔ及びＡｕから選ばれる少なくとも一種の金属、又は（４）ステンレス、ハステロイ、インコネル及びニクロムから選ばれる少なくとも一種の合金、又は（５）Ｓｎの酸化物、を含有することを特徴とする請求項５に記載の強化ガラス基板の製造方法。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の方法により製造されてなることを特徴とする強化ガラス基板。
9. 前記凹表面のカリウム含有量が、前記凸表面のカリウム含有量よりも少ないことを特徴とする請求項８に記載の強化ガラス基板。
10. 前記強化ガラス基板の曲面部の曲率半径が、１ｃｍ〜２０００ｃｍであることを特徴とする請求項８または９に記載の強化ガラス基板。
11. ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ_２ ５０〜８０％、Ａｌ_２Ｏ_３ ５〜３０％、Ｂ_２Ｏ_３ ０〜１５％、Ｎａ_２Ｏ １〜２０％、Ｋ_２Ｏ ０〜１０％を含有することを特徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載の強化ガラス基板。
12. 凹表面と前記凹表面に対向する凸表面を備えた曲面部を有する強化ガラス基板であって、前記凹表面のカリウム含有量が、前記凸表面のカリウム含有量よりも少ないことを特徴とする強化ガラス基板。