JPWO2016002888A1 - 化学強化用ガラスおよび化学強化ガラス - Google Patents

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Abstract

ディスプレイ部材を製造する際の低温（１５０〜３００℃）での熱処理において、ガラス成形時の冷却速度が速いフュージョン法等で製造したガラス板においても、コンパクションが小さく、ガラス板上の成膜パターニング精度が高い（位置ずれが生じ難い）、ディスプレイ部材に適した化学強化用ガラスおよびそれを用いて得られる化学強化ガラスを提供する。ガラス原料を溶融し冷却して得られる化学強化用ガラスであって、酸化物基準の質量百分率表示で、ＳｉＯ２を６１〜７５％、Ａｌ２Ｏ３を２．５〜１０％、ＭｇＯを６〜１２％、ＣａＯを０．１〜８％、Ｎａ２Ｏを１４〜１９％、Ｋ２Ｏを０〜１．８％含有する化学強化用ガラス。

Description

本発明は、各種タッチパネルや各種ディスプレイパネル等の用途において、例えば、ガラス上に導電膜等がパターニングされて利用される、化学強化用ガラスおよび化学強化ガラスに関する。
化学強化用ガラス板は、ソーダライムシリケートガラスやアルカリアルミノシリケートガラスが用いられ、フロート法、ロールアウト法、フュージョン法等の各種の成形方法で製造できる。ガラス板を水平方向に引き出す成形方法である前記フロート法は徐冷炉の長さを充分に確保できるのに対し、フュージョン法などの垂直方向に成形する方法では徐冷炉の長さに制約があるため、徐冷時間が不足する。徐冷時間が不足すると、ガラス板の成形後の冷却速度が速くなり、その結果、ガラス板上に透明導電膜等をパターニングする際の熱工程で、ガラスの安定化現象によるガラス板寸法の縮み（以下、「コンパクション」という。）が大きくなる。そのため、成膜パターニング時の精度が低下するという問題があった（例えば、特許文献１参照）。
特開２００９−１９６８７９号公報
本発明は、静電容量式タッチパネルなどのタッチパネルを製造する際の低温（１５０〜３００℃）での熱処理において、ガラス成形時の冷却速度が速いフュージョン法等で製造したガラス板、または、フロート法で冷却速度を早くして製造したガラス板においても、コンパクションが小さく、ガラス板上の成膜パターニング精度が高い（位置ずれが生じ難い）、ディスプレイ部材に適した化学強化用ガラスおよびそれを用いて得られる化学強化ガラスを提供することを目的とする。なお、ガラス成形時の冷却速度とは、ガラス原料を溶融し板状に成形後の徐冷工程における、ガラス転移点＋５０℃からガラス転移点−１２０℃の領域におけるガラス板の冷却速度のことをいう。以下、本明細書において、ガラス転移点を「Ｔｇ」と記載することもある。
本発明は、前記の目的を達成するために、ガラス原料を溶融し冷却して得られる化学強化用ガラスであって、酸化物基準の質量百分率表示で、
ＳｉＯ２を６１〜７５％、
Ａｌ２Ｏ３を２．５〜１０％、
ＭｇＯを６〜１２％、
ＣａＯを０．１〜８％、
Ｎａ２Ｏを１４〜１９％、
Ｋ２Ｏを０〜１．８％、
含有する化学強化用ガラスを提供する。
本発明は、また、上記本発明の化学強化用ガラスを化学強化処理して得られる化学強化ガラスを提供する。
本発明の化学強化用ガラスは、ディスプレイ部材の製造工程における低温（１５０〜３００℃）での熱処理においてコンパクションが小さく、例えば、板状とした場合に後述の測定方法によるコンパクション（Ｃ１）が２５ｐｐｍ以下であって、ガラス板上の成膜パターニング時の位置ずれが生じ難い。
したがって、パネルの大型化、高精細化、表示フレームの高速化、高耐候性化、高機能化、高信頼性化、ドライバ等のＩＣ回路の内蔵化に対応した、特にタッチパネルセンサ用一体型カバーガラスのための化学強化用ガラスとして好適に用いることができる。
また、本発明の化学強化用ガラスは、フュージョン法等での冷却速度の速い成形方法で製造したガラス、または、フロート法で冷却速度を早くして製造したガラスにも適用可能である。
また、本発明の化学強化用ガラスを化学強化処理して得られる化学強化ガラスは、表面圧縮応力が高く、表面圧縮応力層が深く入りやすく、ディスプレイ部材として、高い強度を備える。
以下に本発明の実施形態について説明する。
＜化学強化用ガラス＞
本実施形態の化学強化用ガラスは、ガラス原料を溶融し冷却して得られる化学強化用ガラスであって、酸化物基準の質量百分率表示で、下記成分を下記の量、含有する。
ＳｉＯ２；６１〜７５％、
Ａｌ２Ｏ３；２．５〜１０％、
ＭｇＯ；６〜１２％、
ＣａＯ；０．１〜８％、
Ｎａ２Ｏ；１４〜１９％、
Ｋ２Ｏ；０〜１．８％
本明細書において、ガラスの組成の説明に用いる「％」は、特に断りのない限り、酸化物基準の質量百分率を示す。
本実施形態の化学強化用ガラスにおいて上記組成に限定する理由を好ましいガラス特性との関係で以下に説明する。なお、ガラス特性（１）は、化学強化用ガラス自体の特性であり、ガラス特性（２）は化学強化ガラスとされた際に発現する特性である。
［ガラス特性（１）］
（コンパクション（Ｃ１））
コンパクション（Ｃ１）は、以下の方法で測定される、低温の熱処理による化学強化用ガラスのコンパクションの程度を計る指標である。
（測定方法）
試料（１００ｍｍ×１０ｍｍ×１ｍｍ）をガラス転移点＋５０℃まで加熱し、該温度で１分間保持後、降温速度５０℃／分で室温まで冷却した後、光学顕微鏡で観察しながらビッカース硬さ試験機を用いて試料の表面に圧痕を長辺方向に２箇所、間隔Ａ１（Ａ１＝９０ｍｍ）で打つ。
該圧痕付き試料を３００℃まで昇温速度１００℃／時（＝１．６℃／分）で加熱し、３００℃で１時間保持した後、降温速度１００℃／時で室温まで冷却し、前記圧痕の間隔Ｂ１（ｍｍ）を光学顕微鏡により測定しコンパクション（Ｃ１）を下記式で求める。
コンパクション（Ｃ１）[ｐｐｍ]＝（Ａ１−Ｂ１）／Ａ１×１０６
本実施形態の化学強化用ガラスは、コンパクション（Ｃ１）が２５ｐｐｍ以下であることが好ましい。コンパクション（Ｃ１）は２３ｐｐｍ以下がより好ましく、２１ｐｐｍ以下がさらに好ましく、１８ｐｐｍ以下が最も好ましい。コンパクション（Ｃ１）が２５ｐｐｍ以下であると、化学強化処理した後において、ディスプレイ部材の製造工程における低温（１５０〜３００℃）での熱処理に起因するガラス板上の成膜パターニング時の位置ずれが生じ難い。
（ガラス転移点（Ｔｇ））
本実施形態の化学強化用ガラスのガラス転移点（Ｔｇ）は５６０℃以上７２０℃以下であることが好ましい。本実施形態の化学強化用ガラスのＴｇは上記範囲であることでコンパクション（Ｃ１）を小さくするのに好ましい。Ｔｇは５７０℃以上であるのが好ましく、５７５℃以上であるのがより好ましく、５８０℃以上であるのがさらに好ましい。
（平均線膨張係数（ＣＴＥ））
本実施形態の化学強化用ガラスのＪＩＳ Ｒ １６１８（２００２）に準じて測定される５０〜３５０℃における平均線膨張係数（ＣＴＥ）は１５０×１０−７／℃以下であることが好ましい。上記範囲であることで、ディスプレイ部材の製造工程での寸法変化が少なく、液晶ディスプレイなどのディスプレイパネルとの接着時の応力による品質（残留応力や光弾性効果）への影響が少ないことから、特に表示品質面で好ましい。なお、本明細書において、特に断りのない限り、ＣＴＥとは、ＪＩＳ Ｒ １６１８（２００２）に準じて測定される５０〜３５０℃における平均線膨張係数（ＣＴＥ）をいう。
ＣＴＥは、より好ましくは１２０×１０−７／℃以下、さらに好ましくは１００×１０−７／℃以下である。またディスプレイパネル用ガラス板にソーダライムガラスを用いる場合は、両者の熱膨張差の点から、６５×１０−７／℃以上が好ましい。
（失透特性（Ｔｉｄ））
失透特性（Ｔｉｄ）は、以下の式（１）で与えられる失透の発生に係る指標である。
Ｔｉｄ＝Ｔ４−ＴＬ …（１）
式（１）においてＴ４は粘度が１０４ｄＰａ・ｓとなる温度、ＴＬは失透温度（ＴＬ）である。失透温度（ＴＬ）は、具体的には、ガラスを乳鉢で２ｍｍ程度のガラス粒に粉砕し、該ガラス粒を白金ボートに並べて置き、温度傾斜炉中において１０℃刻みで２４時間熱処理した際に結晶が析出しているガラス粒の温度の最高値をいう。
失透特性（Ｔｉｄ）は−５０℃〜３５０℃が好ましい。失透特性（Ｔｉｄ）は−３０℃以上がより好ましく、−１０℃以上が特に好ましい。失透特性（Ｔｉｄ）が上記範囲内にあれば、失透が発生する可能性は低い。特に、フロート法などで失透の可能性なしに製造するためには、失透特性（Ｔｉｄ）は、０℃以上が好ましく、１０℃以上がより好ましく、２０℃以上がさらに好ましい。
（高温粘性）
高温での粘性を計る指標として、粘度が１０２ｄＰａ・ｓとなる温度（Ｔ２）を設定した。Ｔ２は、原料の溶解性の観点から１６００℃以下が好ましく、１５７０℃以下がより好ましく、１５５０℃以下がさらに好ましい。
（比重）
本実施形態の化学強化用ガラスは、比重が２．５５以下であることがディスプレイ部材の軽量化のために好ましく、より好ましくは２．５０以下であり、さらに好ましくは２．４８以下である。なお、本実施形態の化学強化用ガラスは、他の物性確保の容易性を考慮すると、比重は２．４０以上である。比重は、例えば、アルキメデス法により測定できる。
［ガラス特性（２）］
（コンパクション（Ｃ２））
コンパクション（Ｃ２）は、以下の方法で測定される、低温の熱処理による化学強化ガラスのコンパクションの程度を計る指標である。
（測定方法）
試料（１００ｍｍ×１０ｍｍ×１ｍｍ）を準備し、光学顕微鏡で観察しながらビッカース硬さ試験機を用いて試料の表面に圧痕を長辺方向に２箇所、間隔Ａ２（Ａ２＝９０ｍｍ）で打つ。
該圧痕付き試料を３００℃まで昇温速度１００℃／時（＝１．６℃／分）で加熱し、３００℃で１時間保持した後、降温速度１００℃／時で室温まで冷却し、前記圧痕の間隔Ｂ２（ｍｍ）を光学顕微鏡により測定しコンパクション（Ｃ２）を下記式で求める。
コンパクション（Ｃ２）[ｐｐｍ]＝（Ａ２−Ｂ２）／Ａ２×１０６
本実施形態の化学強化用ガラスから得られる化学強化ガラスは、コンパクション（Ｃ２）が２５ｐｐｍ以下であることが好ましい。コンパクション（Ｃ２）は２３ｐｐｍ以下がより好ましく、２１ｐｐｍ以下がさらに好ましく、１８ｐｐｍ以下が最も好ましい。コンパクション（Ｃ２）が２５ｐｐｍ以下であると、ディスプレイ部材の製造工程における低温（１５０〜３００℃）での熱処理に起因するガラス板上の成膜パターニング時の位置ずれが生じ難い。
（表面圧縮応力（ＣＳ））
表面圧縮応力（ＣＳ；Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｓｔｒｅｓｓ）は、化学強化用ガラスの化学強化処理により該ガラスの表面をアルカリイオン交換することで得られる化学強化ガラスの強化特性を計る指標のひとつである。ＣＳは複屈折を利用して測定することができ、例えば、表面応力計ＦＳＭ−６０００（折原製作所社製）で測定される。ＣＳは、３００ＭＰａ以上が好ましく、５００ＭＰａ以上がより好ましく、６００ＭＰａ以上がさらに好ましい。
（表面圧縮応力層深さ（ＤＯＬ））
表面圧縮応力層深さ（ＤＯＬ；Ｄｅｐｔｈ ｏｆ ｌａｙｅｒ）は、ＣＳと共に化学強化ガラスの強化特性を計る指標のひとつである。ＤＯＬは、化学強化ガラスにおいて表面に存在するアルカリイオン交換がされた層の深さを示す。ＤＯＬは、例えば、表面応力計ＦＳＭ−６０００（折原製作所社製）で測定できる。ＤＯＬは、８μｍ以上が好ましく、９μｍ以上がより好ましく、１０μｍ以上がさらに好ましく、１１μｍ以上が特に好ましい。
［化学強化用ガラスの組成］
（ＳｉＯ２）
ＳｉＯ２は、ガラス微細構造の中で網目構造を形成する成分として知られており、ガラスを構成する主要成分である。ＳｉＯ２の含有量は、６１％以上であり、好ましくは６２％以上、より好ましくは６３％以上、さらに好ましくは６４％以上である。また、ＳｉＯ２の含有量は、７５％以下であり、好ましくは７３％以下、より好ましくは７１％以下である。ＳｉＯ２の含有量が６１％以上であるとガラスとしての安定性および耐熱性、化学的耐久性、耐候性の点、さらには、比重、コンパクション（Ｃ１）、コンパクション（Ｃ２）（以下、これらを併せてコンパクション（Ｃ）という。）、ＣＴＥを小さくする点で優位である。一方、ＳｉＯ２の含有量が７５％以下であるとガラス溶解時の粘度を低くし、溶解性を良好に保つ点、および成形性の点で優位である。
（Ａｌ２Ｏ３）
Ａｌ２Ｏ３は化学強化におけるイオン交換性能を向上させる作用があり、特にＣＳを向上させる作用が大きい。Ａｌ２Ｏ３は、ガラスのＴｇを上げ、耐候性、耐熱性および化学的耐久性を向上させ、ヤング率を高め、ＣＴＥ、コンパクション（Ｃ）を低く抑える成分でもある。また、フロート成形時にボトム面からの錫の浸入を抑制する作用がある。さらに、ガラス中のアルカリイオンがセンサやドライバ等のＩＣ回路のトランジスタ素子（センサ等）へ移動することを抑制しセンサ等の性能劣化を抑える作用も有する。Ａｌ２Ｏ３の含有量は、２．５％以上であり、好ましくは３％以上、より好ましくは４％以上であり、さらに好ましくは５％以上である。また、Ａｌ２Ｏ３の含有量は、１０％以下であり、より好ましくは９％以下、さらに好ましくは８％以下である。
Ａｌ２Ｏ３の含有量が２．５％以上であると、アルカリイオン交換により、所望のＣＳ値が得られ、また、製造時に錫の浸入を抑制する効果や製品としてセンサ等の性能劣化を抑える効果が得られる。一方、Ａｌ２Ｏ３の含有量が１０％以下であると、ガラスの粘性が高い場合でも失透温度が大きくは上昇しないため、ソーダライムガラス生産ラインでのガラス溶解時の粘度を低くし、溶解性の悪化を抑え、失透特性を向上させる等、成形性の点で優位である。
（ＭｇＯ）
ＭｇＯは、ガラスを安定化させる成分であり、必須の成分である。ＭｇＯの含有量は、６％以上、好ましくは７％以上、より好ましくは７．５％以上であり、さらに好ましくは８％以上である。また、ＭｇＯの含有量は、１２％以下であり、好ましくは１１％以下、より好ましくは１０．５％以下である。ＭｇＯの含有量が６％以上であると、ガラスの耐薬品性、耐候性が良好になる。高温での溶解性が良好になり、失透が起こり難くなる。一方、ＭｇＯの含有量が１２％以下であると、失透の起こりにくさが維持され、充分なイオン交換速度が得られるとともに、ＣＴＥおよびコンパクション（Ｃ）を低い値に抑えられる。
（ＣａＯ）
ＣａＯはガラスを安定化させる成分であり、必須の成分である。ＣａＯは、ガラス溶解時の粘度を下げ、溶解を促進し、失透特性を向上させる効果がある成分である。ただし、ＣａＯはアルカリイオンの交換を阻害する傾向があるため、ＤＯＬを大きくしたい場合は含有量を減らすことが好ましい。また、ＣａＯの含有によりコンパクション（Ｃ）が増大する傾向にあることから、その含有量はコンパクション（Ｃ）の値が上記好ましい範囲内になるように適宜調整される。ＣａＯの含有量は０．１％以上、好ましくは０．４％以上、より好ましくは０．８％以上である。
ＣａＯの含有量は、８％以下であり、好ましくは６％以下、より好ましくは５％以下であり、より好ましくは４％以下である。ＣａＯの含有量が８％以下であると、充分なイオン交換速度が保たれ、所望のＤＯＬが得られる。
一方、耐薬品性を向上させるためには、０．５％以上、好ましくは１％以上、より好ましくは２％以上、さらに好ましくは３％以上含有することが好ましい。
（Ｎａ２Ｏ）
Ｎａ２Ｏはアルカリイオン交換により表面圧縮応力層を形成させる必須成分であり、ＤＯＬを深くする作用がある。また、ガラスの高温粘性と失透温度を下げ、失透特性を向上させる効果があり、ガラスの溶解性、成形性を向上させる成分である。Ｎａ２Ｏの含有量は、１４％以上であり、好ましくは１４．５％以上、より好ましくは１５％以上、特に好ましくは１６％以上である。また、Ｎａ２Ｏの含有量は、１９％以下であり、好ましくは１８％以下、より好ましくは１７％以下である。
Ｎａ２Ｏの含有量が１４％以上であると、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できる。一方、Ｎａ２Ｏの含有量が１９％以下であると、充分な耐候性が得られる。
なお、コンパクション（Ｃ）を小さく抑えることを第一の目的とする場合、Ｎａ２Ｏの含有量は酸化物基準のモル百分率表示で１５．５％以下とすることが好ましい。これにより、コンパクション（Ｃ）およびＣＴＥの増大、化学的耐久性、耐候性の劣化を抑制する効果がみられる。また、この場合、ガラス成形設備の熱による劣化を抑制する観点からＴｇが５８０℃未満であることが好ましい。
Ｎａ２Ｏの含有量が酸化物基準のモル百分率表示で１５．５％を超える場合には、よりＤＯＬを深くできる点で有利である。このように、Ｎａ２Ｏの含有量については、コンパクション（Ｃ）の低下とＤＯＬの増加が相反する関係にあり、他の成分の含有量や用途によって求められるガラス特性に応じてＮａ２Ｏの含有量を適宜選択する。
（Ｋ２Ｏ）
Ｋ２Ｏは必須ではないが、イオン交換速度を増大しＤＯＬを深くする効果があるため含有してもよい。さらに、Ｋ２Ｏはガラス溶解時の粘度を下げ、溶解を促進し、失透特性を向上させる効果もあることから含有してもよい成分である。一方、Ｋ２Ｏが多くなりすぎると充分なＣＳが得られなくなり、さらにコンパクション（Ｃ）の増大を招く。
Ｋ２Ｏを含有する場合の量は、１．８％以下であり、好ましくは１．５％以下、より好ましくは１．１％以下であり、さらに好ましくは０．８％以下であり、最も好ましくは０．５％以下である。Ｋ２Ｏの含有量が１．８％以下であると、充分なＣＳが得られるとともに、コンパクション（Ｃ）の増大も許容の範囲内である。コンパクション（Ｃ）を適正な範囲に保つ観点からは、Ｋ２Ｏは実質的に含有しないことが特に好ましい。
なお、本明細書において、「実質的に含有しない」とは、原料等から混入する不可避的不純物以外には含有しないこと、すなわち、意図的に含有させないことを意味する。
（アルカリ土類金属酸化物の合計量）
上に説明した本実施形態の化学強化用ガラスにおける必須成分としてのＭｇＯおよびＣａＯ、さらに後述するその他成分であるＳｒＯおよびＢａＯは、アルカリ土類金属酸化物であり、以下の共通した作用を有する。以下、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯを総称して「ＭＯ」と示す。
ＭＯは、ガラス溶解時の粘度を下げ、溶解を促進し、失透特性を向上させる効果がある。ＭＯは、さらに、Ｔｇと歪点の調節に有効な成分であり、また、ガラスの耐候性を向上させる作用も有する。ただし、ＭＯを過剰に含有するとＣＴＥおよびコンパクション（Ｃ）が増大するおそれがある。
上記観点からＭＯの含有量は好ましくは合計量で６．１％以上であり、より好ましくは７％以上であり、さらに好ましくは８％以上である。また、ＭＯの含有量は好ましくは合計量で１５％以下であり、１３％以下がより好ましく、１２％以下がさらに好ましい。
（アルカリ金属酸化物の合計量および各成分の含有量の関係）
上に説明したＮａ２ＯおよびＫ２Ｏ、さらに後述するその他成分であるＬｉ２Ｏはアルカリ金属酸化物であり、以下の共通した作用を有する。以下、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２ＯおよびＬｉ２Ｏを総称して「Ｍ’２Ｏ」と示す。なお、化学強化に関する作用については各成分で異なり、成分ごとに説明するとおりである。
本実施形態の化学強化用ガラスにおけるＭ’２Ｏの含有は、ガラスの溶解時の粘度を下げ、溶解を促進し、失透特性を向上させる効果がある。ただし、Ｍ’２Ｏを過剰に含有するとコンパクション（Ｃ）が増大するおそれがある。
上記観点からＭ’２Ｏの含有量は好ましくは合計量で、１４％以上であり、より好ましくは１５％以上であり、さらに好ましくは１６％以上である。また、Ｍ’２Ｏの含有量は好ましくは合計量で１８％以下であり、１７％以下がより好ましい。
ここで、コンパクション（Ｃ）を小さくするために、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの含有量の関係は、下記式（２）を満たすことが好ましい。
０．９ ≦ Ｎａ２Ｏ／（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ） ≦ １．０ …（２）
上記式（２）は、低温（１５０〜３００℃）での熱処理におけるコンパクション（Ｃ）を小さくする指標となる。コンパクション（Ｃ）を小さくするために、Ｎａ２Ｏ／（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）は、好ましくは、０．９５以上であり、さらに好ましくは１．０である。
（アルカリ土類金属酸化物とアルカリ金属酸化物）
本実施形態の化学強化用ガラスにおいて失透特性（Ｔｉｄ）と、アルカリ土類金属酸化物とアルカリ金属酸化物の合計含有量に対するアルカリ土類金属酸化物の含有量の割合（ＭＯ／（ＭＯ＋Ｍ’２Ｏ））は相関関係にあることがわかっている。失透特性（Ｔｉｄ）を上記好ましい範囲とするために、ＭＯ／（ＭＯ＋Ｍ’２Ｏ）は、下記式（３）を満たすことが好ましい。
０．２０ ≦ ＭＯ／（ＭＯ＋Ｍ’２Ｏ） ≦ ０．４２ …（３）
ＭＯ／（ＭＯ＋Ｍ’２Ｏ）の値が０．４２を超えると、失透特性（Ｔｉｄ）は０℃未満となり、失透しやすくなる。したがって、本実施形態の化学強化ガラスにおいて、ＭＯ／（ＭＯ＋Ｍ’２Ｏ）の値が０．４２以下であり、好ましくは０．４１以下であり、より好ましくは０．４０以下であり、さらに好ましくは０．３９以下である。また、ＭＯ／（ＭＯ＋Ｍ’２Ｏ）の値は、０．２０以上であり、好ましくは０．２５以上であり、より好ましくは０．３０以上、最も好ましくは０．３５以上である。ＭＯ／（ＭＯ＋Ｍ’２Ｏ）の値が０．２０以上であると、ＣＴＥを低く抑えることができる。
（化学強化用ガラスの好ましい組成）
以上、本実施形態の化学強化用ガラスの組成について成分ごとに説明した。本実施形態の化学強化用ガラスの上記組成の範囲において、さらに好ましい組成を以下に示す。組成１は高いＣＳが得られ、Ｔ２が低下するという点で有利である。組成２は、さらに高いＣＳが得られ、さらにＴ２が低下するという点で有利である。
（組成１）
酸化物基準の質量百分率表示で、ＳｉＯ２を６１〜７５％、Ａｌ２Ｏ３を３〜１０％、ＭｇＯを６〜１２％、ＣａＯを０．４〜６％、Ｎａ２Ｏを１５〜１９％、Ｋ２Ｏを０〜１．１％含有する。
（組成２）
酸化物基準の質量百分率表示で、ＳｉＯ２を６１〜７５％、Ａｌ２Ｏ３を３〜１０％、ＭｇＯを６〜１２％、ＣａＯを０．８〜５％、Ｎａ２Ｏを１６〜１９％、Ｋ２Ｏを０〜０．５％含有する。
（その他成分）
本実施形態の化学強化用ガラスは、好ましくは本質的に上記成分からなるが、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。具体的には、上記成分以外に、ＭｇＯ、ＣａＯ以外のアルカリ土類金属酸化物、例えば、ＳｒＯ、ＢａＯを各０〜１％含有してもよい。また、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ以外のアルカリ金属酸化物、例えば、Ｌｉ２Ｏを０〜１％含有してもよい。さらに、Ｂ２Ｏ３を０〜２％、ＺｒＯ2を０〜３％、Ｆｅ２Ｏ３を０〜１％、ＴｉＯ２を０〜１％、ＺｎＯを０〜２％含有してもよい。さらに、その他添加成分を合計量で０〜２％、清澄剤を０〜２％、着色剤を０〜１％含有してもよい。以下、その他成分を含有する場合について説明する。なお、その他成分の含有量は、合計量で５％以下が好ましく、３％以下がより好ましい。
（ＳｒＯ）
ＳｒＯは必須ではないが、ガラス溶解時の粘度を下げ、溶解を促進し、失透特性を向上させる効果があるため、含有してもよい。一方、ＳｒＯが多くなりすぎると、コンパクション（Ｃ）の増大を招くとともに、充分なＤＯＬが得られなくなる。ＳｒＯを含有する場合の量は１％以下が好ましく、０．５％以下がより好ましく、特に好ましくは実質的に含有しない。ＳｒＯの含有量が１％以下であるとコンパクション（Ｃ）の増大が抑制されるとともに、充分なＤＯＬが得られる。
（ＢａＯ）
ＢａＯは必須ではないが、ガラス溶解時の粘度を下げ、溶解を促進し、失透特性を向上させる効果があるため、含有してもよい。一方、ＢａＯが多くなりすぎると、コンパクション（Ｃ）の増大を招くとともに、充分なＤＯＬが得られなくなる。ＢａＯを含有する場合の量は１％以下が好ましく、０．５％以下がより好ましく、特に好ましくは実質的に含有しない。ＢａＯの含有量が１％以下であるとコンパクション（Ｃ）の増大が抑制されるとともに、充分なＤＯＬが得られる。
（Ｌｉ２Ｏ）
Ｌｉ２Ｏは、ガラスの溶解時の粘度を下げ、溶解を促進し、失透特性を向上させる効果があるので含有させることができる。ただし、Ｌｉ２ＯはＴｇ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難くする成分であるので、化学強化特性の点からは含有しないことが好ましい。また、コンパクション（Ｃ）の増大を招くことが懸念される成分でもある。
このような観点から、Ｌｉ２Ｏは、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０．１％以下、特に好ましくは０．０１％未満である。本実施形態の化学強化用ガラスがＬｉ２Ｏを含有する場合としては、例えば、使用後に廃棄されたディスプレイパネルをリサイクルすることによって得られるカレットの使用において、上記範囲内となるようＬｉ２Ｏを含有するカレットを使用する場合が挙げられる。
（Ｂ２Ｏ３）
Ｂ２Ｏ３は、ガラス溶解時の粘度を下げ、溶解を促進し、失透温度を降下する効果があり、強度特性を向上させるため、２％以下の範囲で含有してもよい。好ましくは１％以下である。一般的には、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｌｉ２Ｏ等のアルカリ成分とＢ２Ｏ３を同時に含有すると揮散が激しくなり、煉瓦を著しく浸食するので、Ｂ２Ｏ３は実質的に含有しないことが好ましい。
液晶パネル用ガラス、あるいはインセル型タッチパネル用ガラス板として用いる場合、Ｂ２Ｏ３含有率が低いと、ガラス板製造時にガラスを溶解する際の、溶解工程、清澄工程および成形工程での、Ｂ２Ｏ３の揮散量が少なく、製造されるガラス板が均質性および平坦性に優れる。その結果、高度の平坦性が要求される液晶パネル用ガラス板として使用する場合に、従来の液晶パネル用ガラス板に比べて、表示品質に優れる。
また、ガラス溶解時のＢ２Ｏ３の揮散による環境負荷を考慮しても、Ｂ２Ｏ３の含有率はより低いことが好ましい。ただし、上記Ｌｉ２Ｏと同様に、使用後に廃棄されたディスプレイのガラス板のリサイクル目的でカレットを使用する場合は、Ｂ２Ｏ３を含有するカレットを使用することができる。
（ＺｒＯ2）
ＺｒＯ2はガラス溶解時の粘度を下げ、溶解を促進し、失透特性を向上させる効果があり、また、ＣＳを向上させる効果があるので含有させてもよい。一方、過剰量のＺｒＯ2はコンパクション（Ｃ）の増大を招くおそれがある。このような観点から、ＺｒＯ２の含有量は３％以下が好ましく、２％以下が好ましく、１％以下がより好ましい。
（Ｆｅ２Ｏ３）
Ｆｅ２Ｏ３は、自然界および生産ラインのあらゆるところに存在するため、その含有量をゼロにすることが極めて困難な成分である。酸化状態にあるＦｅ２Ｏ３が黄色の着色原因となり、還元状態にあるＦｅＯが青色の着色原因となることが知られており、両者のバランスでガラスは緑色に着色することが知られている。Ｆｅ２Ｏ３の含有量は典型的には０．００５％以上であってもよい。Ｆｅ２Ｏ３の含有量は、ガラスが着色することを回避できる観点から、１％以下が好ましく、０．１％以下であることがより好ましく、０．０５以下であることがさらに好ましい。
（ＴｉＯ２）
ＴｉＯ２は、天然原料中に多く存在し、黄色の着色源となることが知られている。ＴｉＯ２を含有する場合の量は、１％以下であることが好ましく、より好ましくは０．５％以下、さらに好ましくは０．２％以下である。ＴｉＯ２の含有量が１％以下であることでガラスが黄色味を帯びる現象を回避できる。なお、ＴｉＯ２の含有は、ガラスのヤング率向上にも寄与するとされる。
（ＺｎＯ）
ＺｎＯはガラスの高温での溶融性を向上するために、具体的には、２％まで含有してもよい。例えば、上記Ｌｉ２Ｏと同様、使用後に廃棄されたディスプレイのガラス板のリサイクル目的でカレットを使用する場合、ＺｎＯを含有するカレットを使用することができる。しかし、フロート法で製造する場合には、フロートバスで還元され製品欠点となるので含有しないことが好ましい。
（その他添加成分）
その他添加成分とは、上記成分以外の、例えば、化学的耐久性、耐候性、溶解性、失透性、紫外線遮蔽、赤外線遮蔽、紫外線透過、赤外線透過等の改善を目的に添加される成分をいう。その他添加成分は、合計量で２％以下含有してもよく、好ましくは１％以下、より好ましくは０．５％以下で含有することができる。
その他添加成分の例としては、ガラスの化学的耐久性向上、ガラスのヤング率向上のため、ガラス中にＹ２Ｏ３やＬａ２Ｏ３をこれら合計量で２％以下含有させてもよい。あるいは、使用後に廃棄されたディスプレイパネルのリサイクルによるカレット使用による不純物混入として、ＷＯ３、Ｎｂ２Ｏ５、Ｖ２Ｏ５、Ｂｉ２Ｏ３、ＭｏＯ３、Ｐ２Ｏ５、Ｇａ２Ｏ３、Ｉｎ２Ｏ３、ＧｅＯ２等を含有してもよい。
（清澄剤）
本実施形態の化学強化用ガラスは、ガラスの溶解性、清澄性を改善するため、ガラス中にＳＯ３、Ｆ、Ｃｌ、ＳｎＯ２を合計量で２％以下含有するように、これらの原料をガラス原料に添加してもよい。
（着色剤）
本実施形態の化学強化用ガラスは、ガラスの色調を調整するため、ガラス中に上記Ｆｅ２Ｏ３以外に、ＣｅＯ２等の着色剤を含有してもよい。このような着色剤の含有量は、合計量で１％以下が好ましい。
本実施形態の化学強化用ガラスは、環境負荷を考慮すると、Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３を実質的に含有しないことが好ましい。また、安定してフロート成形することを考慮すると、ＺｎＯを実質的に含有しないことが好ましい。本実施形態の化学強化用ガラスは、ガラスの引き出し速度が速い薄いガラスへの適用や、フュージョン法によるガラス成形への適用により効果的である。
本実施形態の化学強化用ガラスの形状は特に制限されない。用途に応じて、板状、円筒状、球面状等、適宜選択される。化学強化用ガラスの形状が板形状の場合、平板でも曲げ加工を施した曲板でもよい。
＜化学強化用ガラスの製造＞
本実施形態の化学強化用ガラスは、得られるガラスの組成が酸化物基準の質量百分率表示で上記の組成となるようにガラス原料を準備し、通常の方法により、該ガラス原料を溶融し冷却することで得られる。なお、通常、溶融後、所望の形状に成形して冷却が行われる。成形方法としては、フロート法、フュージョン法、スロットダウンドロー法など、既知のガラス成形方法が挙げられる。
本実施形態の化学強化用ガラスは、これらの既存の成形方法により、それぞれの成形法で成形可能な寸法に成形され、例えば、フロート法により、フロート成形幅の連続したリボン状のガラスに成形され冷却後、最終的に後述する各種使用目的に適した大きさに切断されて、化学強化処理に供される。本実施形態の化学強化用ガラスは、一般的には矩形に切断されるが、円形または多角形などの他の形状に切断されてもよく、穴あけ加工等が施されてもよい。
本実施形態の化学強化用ガラスは、ディスプレイ部材に適した板状の化学強化用ガラスとして好適に用いることができる。以下、ディスプレイ部材用の化学強化用ガラス板を例にして、本実施形態の化学強化用ガラスの製造方法について説明する。
本実施形態の化学強化用ガラスをガラス板として製造する場合、従来の液晶パネル用ガラス板、カバーガラス用ガラス板を製造する際と同様に、溶解、清澄、成形および徐冷工程を経る。
溶解工程は、得られるガラス板の組成となるように原料を調製し、前記原料を溶解炉に連続的に投入し、１４５０〜１６５０℃程度に加熱して溶融ガラスを得る工程である。
原料には酸化物、炭酸塩、水酸化物、場合により塩化物などのハロゲン化物なども使用できる。原料粒度も溶け残りが生じない程度の数百ミクロンの大きな粒径の原料から、原料搬送時の飛散が生じない、二次粒子として凝集しない程度の数ミクロン程度の小さな粒径の原料まで適宜使用できる。造粒体の使用も可能である。含水量、すなわちβ−ＯＨ、Ｆｅの酸化還元度、すなわちレドックス（Ｆｅ２＋／（Ｆｅ２＋＋Ｆｅ３＋））などの溶解条件も適宜調整、使用できる。
清澄工程においては、本実施形態の化学強化用ガラスがアルカリ金属酸化物（Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ）を含有するアルカリガラスであることから、清澄剤としてＳＯ３を効果的に用いることができる。また、減圧による脱泡法を適用してもよい。減圧による脱泡法における清澄剤としてはＣｌやＦなどのハロゲンを使用するのが好ましい。
成形工程としてフロート法およびフュージョン法（ダウンドロー法）を適用してガラスリボンを得る。
徐冷工程として、ガラスリボンを所定の冷却速度によって室温状態まで冷却し、切断後、ガラス板を得る。なお、冷却速度とは、原料を溶融し板状に成形後の徐冷工程における、Ｔｇ＋５０℃からＴｇ−１２０℃の領域におけるガラス板の冷却速度のことをいう。
ディスプレイ部材用の化学強化用ガラス板として使用する場合に、上記で得られるガラス板の厚みは２ｍｍ以下が好ましい。ガラス板の厚みが２ｍｍ以下であれば、ディスプレイあるいはセンサ一体型カバーガラス装着製品の薄型化と軽量化に貢献できる。好ましくは１．５ｍｍ以下、さらに好ましくは１．０ｍｍ以下、さらに好ましくは０．５ｍｍ以下、さらに好ましくは０．３ｍｍ以下である。
なお、本実施形態の化学強化用ガラスを板状に成形する場合、ガラス板の厚さは上記に限定されない。用途に応じてガラス板の厚さは適宜選択される。
ＣａＯを含有するソーダライムシリケートガラスのように高いＤＯＬを得にくいガラス組成の場合、高いＤＯＬを得るために、徐冷工程における冷却速度を早くすることが考えられる。これは、冷却速度を早くするによって、ガラス構造が粗になり、イオン交換速度が上昇する結果、ＤＯＬを高くすることができるためである。
上記化学強化用ガラスの製造において、徐冷工程の冷却速度が遅いほどコンパクション（Ｃ１）およびコンパクション（Ｃ２）は小さくなる。本実施形態の化学強化用ガラス製造の徐冷工程での冷却速度は、３００℃／分以下が好ましく、より好ましくは２００℃／分以下、さらに好ましくは１４０℃／分以下である。一方、生産効率を向上するためには冷却速度が速いことが好ましい。本実施形態の化学強化用ガラス製造の徐冷工程での冷却速度は、３０℃／分以上が好ましく、より好ましくは５０℃／分以上、さらに好ましくは７０℃／分以上である。冷却速度を、３０℃／分以上、３００℃／分以下とすることにより、適切な生産効率を保ったままコンパクション（Ｃ）の増加を充分に抑制することができる。
上記化学強化用ガラスの製造において、従来の化学強化用ガラスでは、コンパクション（Ｃ１）およびコンパクション（Ｃ２）が大きくなるため、徐冷工程における冷却速度を概ね３０℃／分以上、特に概ね５０℃／分以上にできなかった。本実施形態の化学強化用ガラスを用いれば、冷却を３０℃／分以上、特に５０℃／分以上の速度で行った場合においても、得られる化学強化用ガラスにおいて、コンパクション（Ｃ１）およびコンパクション（Ｃ２）を２５ｐｐｍ以下と非常に小さい値とすることができる。
ガラスの製造においては、冷却速度を上げることにより冷却時間が短縮され、生産効率の点で大きな改善を図ることができる。本実施形態においては、冷却速度が７０℃／分以上の場合に、コンパクション（Ｃ１）およびコンパクション（Ｃ２）を２５ｐｐｍ以下とできる化学強化用ガラスがより好ましく、冷却速度が２００℃／分以上の場合に、コンパクション（Ｃ１）およびコンパクション（Ｃ２）を２５ｐｐｍ以下とできる化学強化用ガラスが特に好ましい。
このようにして得られる本実施形態の化学強化用ガラスは上記組成を有し、上に示したガラス特性（１）を有するものであって、ディスプレイ部材の製造工程における低温（１５０〜３００℃）での熱処理においてコンパクションが小さく、例えば、板状とした場合に上記の測定方法によるコンパクション（Ｃ１）を好ましくは２５ｐｐｍ以下とすることができ、ガラス板上の成膜パターニング時の位置ずれが生じ難い。
したがって、パネルの大型化、高精細化、表示フレームの高速化、高耐候性化、高機能化、高信頼性化、ドライバ等のＩＣ回路の内蔵化に対応した、特にタッチパネルセンサ用一体型カバーガラスのための化学強化用ガラスとして好適に用いることができる。
また、本実施形態の化学強化用ガラスは、フュージョン法等での冷却速度の速い成形方法で製造したガラスにも適用可能である。
また、本実施形態の化学強化用ガラスは、これを化学強化処理して化学強化ガラスとした際に、表面圧縮応力が高く、表面圧縮応力層が深く入りやすく、ディスプレイ部材として、高い強度を備える。以下に、本実施形態の化学強化用ガラスを化学強化処理して得られる本実施形態の化学強化ガラスについて説明する。
＜化学強化処理＞
化学強化処理は、従来公知の方法によって行うことができる。なお、必要があれば、化学強化処理の前に、用途に応じた形状加工、例えば、切断、端面加工および穴あけ加工などの機械的加工やエッチング、研磨あるいはアニールを行うことが好ましい。なお、必要に応じて化学強化処理後に、上記加工や処理を行ってもよいが、化学強化処理による化学強化の効果を損なわない範囲で行うことが好ましい。上記加工や処理の方法は特に限定されず公知の方法で実行できる。
化学強化処理は、大きなイオン半径のアルカリ金属イオン（典型的には、Ｋ＋イオン）を含むアルカリ金属塩（例えば、硝酸カリウム塩）の融液に、浸漬などによってガラスを接触させることにより、ガラス中の小さなイオン半径の金属イオン（典型的には、Ｎａ＋イオン）を大きなイオン半径の金属イオンと置換させる。
化学強化処理は、例えば、３４０〜５５０℃の硝酸カリウム溶融塩中にガラスを５分〜２０時間浸漬することによって行うことができる。イオン交換条件は、ガラスの粘度特性や、用途、板厚、ガラス内部の引っ張り応力等を考慮して最適な条件を選択すればよい。
イオン交換処理を行うための溶融塩としては、例えば、硝酸カリウム塩、硫酸カリウム塩、および塩化カリウム塩等のアルカリ硝酸塩、アルカリ硫酸塩およびアルカリ塩化物塩などが挙げられる。これらの溶融塩は単独で用いてもよいし、複数種を組み合わせて用いてもよい。また、化学強化特性を調整するために、ナトリウムを含む塩を混ぜてもよい。
本発明において、化学強化処理の処理条件は、特に限定されず、ガラスの特性および用いる溶融塩の種類等を考慮して最適な条件を選択すればよい。
＜化学強化ガラス＞
本実施形態の化学強化用ガラスを化学強化して得られる本実施形態の化学強化ガラスは、イオン交換処理によって表面に圧縮応力層を備える。本実施形態の化学強化用ガラスを用いることにより得られる本実施形態の化学強化ガラスは、上に示したガラス特性（２）を有するものであって、ディスプレイ部材の製造工程における低温（１５０〜３００℃）での熱処理においてコンパクションが小さく、例えば、板状とした場合に上記の測定方法によるコンパクション（Ｃ２）を好ましくは２５ｐｐｍ以下とすることができ、ガラス板上の成膜パターニング時の位置ずれが生じ難い。
本実施形態の化学強化ガラスにおいて、ガラス特性（２）に示したとおりＣＳは３００ＭＰａ以上が好ましく、５００ＭＰａ以上がより好ましく、６００ＭＰａ以上がさらに好ましい。また、ガラスの厚みが２ｍｍを下回るような場合などには、ＣＳは１４００ＭＰａ以下であることが好ましい。１４００ＭＰａ超では内部引張応力（ＣＴ）が大きくなりすぎるおそれがある。より好ましくは１０００ＭＰａ以下、典型的には９００ＭＰａ以下である。
化学強化ガラスの使用時に表面圧縮応力層の深さを超える傷がつくとガラスの破壊につながるため、表面圧縮応力層は深い方が好ましく、ＤＯＬは、８μｍ以上が好ましく、９μｍ以上がより好ましく、１０μｍ以上がさらに好ましい。また、ガラスの厚みが２ｍｍを下回るような場合などには、ＤＯＬは５０μｍ以下であることが好ましい。５０μｍ超では内部引張応力（ＣＴ）が大きくなりすぎるおそれがある。より好ましくは４０μｍ以下、典型的には３０μｍ以下である。さらに、化学強化処理後の切断を可能とするためには、２５μｍ以下が好ましく、２０μｍ以下がより好ましい。
また、以下の式（４）で示される化学強化ガラスの内部引張応力（ＣＴ）は５０ＭＰａ以下であることが好ましい。好ましくは４５ＭＰａ以下、さらに好ましくは４０ＭＰａ以下、最も好ましくは３０ＭＰａ以下である。
ＣＴ＝ＣＳ×ＤＯＬ／（ｔ−２×ＤＯＬ） …（４）
上記式（４）において、ｔはガラス板の厚み（μｍ）である。
ＣＴが大きいとガラスが破壊する際に細片となって粉々に飛散する傾向が強くなる。
本実施形態の化学強化ガラスは、ナトリウムイオン、銀イオン、カリウムイオン、セシウムイオンおよびルビジウムイオンからなる群から選ばれる少なくとも１種を表面に有することが好ましい。これにより、表面に圧縮応力が誘起されガラスが高強度化される。また、銀イオンを表面に有することで、抗菌性を付与することができる。
本実施形態の化学強化ガラスは、そのまま、あるいは加工されて化学強化ガラス製品となる。化学強化ガラス製品としては、ディスプレイ装置などのカバーガラス並びにディスプレイのガラス基板が挙げられる。
本実施形態の化学強化ガラスの用途は、特段限定されない。高い機械的強度を有することから、落下による衝撃や、他の物質との接触が予想される箇所への使用に好適である。
具体的には、例えば、携帯電話機（スマートフォン等の多機能情報端末を含む。）、ＰＨＳ、ＰＤＡ、タブレット型端末、ノート型パーソナルコンピューター、ゲーム機、携帯音楽・動画プレーヤー、電子ブック、電子端末、時計、カメラまたはＧＰＳ等のディスプレイ部分用のカバーガラス、およびこれらの機器のタッチパネル操作用モニターのカバーガラス、電子レンジ、オーブントースター等の調理器のカバーガラス、電磁調理器等のトッププレート、メーター、ゲージ等の計器類のカバーガラス並びにコピー機またはスキャナ等の読み取り部分用のガラス板等の機械または機器類の保護用途がある。
また、例えば、車両、船舶、航空機等の窓用ガラス、家庭用または産業用の照明機器、信号、誘導灯、電光掲示板のカバーガラス、ショーケースおよび防弾ガラス等の用途が挙げられる。太陽電池保護用のカバーガラスおよび太陽電池の発電効率を高めるための集光用のガラス材の用途が挙げられる。
また、例えば、水槽、皿やコップ等の食器、びん又はまな板等の各種の調理器具、食器棚、冷蔵庫の棚板および壁、屋根または仕切り等の建材としての用途が挙げられる。
これらの用途に加え、化学強化処理を終えて製造される化学強化ガラスは、液晶、プラズマ、有機ＥＬ等の各種画像表示装置に組み込まれるディスプレイ用ガラス材として最適である。
以下に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。なお、例１〜８が実施例であり、例９〜１５が比較例である。
［例１〜１５］
（化学強化用ガラスの作製）
表１および表２で表示した組成（酸化物基準の質量百分率表示およびモル百分率表示）になるように、化学強化用ガラスを作製するための各成分の原料を調合した。該ガラス用原料成分の１００質量部に対し、硫酸塩をＳＯ３換算で０．１質量部、ガラス用原料に添加し、白金坩堝を用いて１６００℃の温度で３時間加熱し溶解した。溶解にあたっては、白金スターラーを挿入し１時間撹拌しガラスの均質化を行った。次いで溶融ガラスを流し出し、Ｔｇ＋５０℃で１時間保持した後、１℃／分で冷却した。冷却後、板状に研削、研磨加工を行い、例１〜１５の化学強化用ガラスとして、各例において複数枚の物性測定用ガラス板および化学強化用ガラス板を得た。
物性測定用ガラス板は、比重測定用、ガラス転移点・ＣＴＥ測定用、コンパクション測定用、Ｔ２、Ｔ４、ＴＬ測定用を別々に用意した。なお、コンパクション測定用ガラス板、および、化学強化用ガラス板は、平板状であり、サイズが１００ｍｍ×１０ｍｍ、厚みが１ｍｍであった。
冷却速度を変えたガラスを用意するため、上記で得られた全ての化学強化用ガラスを赤外線加熱炉で、Ｔｇ＋５０℃で１分間保持した後、所定の冷却速度で冷却した。なお、Ｔｇ＋５０℃で１分間保持することにより、該温度で保持する以前の熱履歴を消すことができる。したがって、Ｔｇ＋５０℃で１分間保持した後の冷却速度を、成形後の徐冷工程における冷却速度とみなすことができる。
上記所定の冷却速度を、１℃／分、５０℃／分、７０℃／分、２００℃／分の４種類として化学強化用ガラス板を得た。なお、以下の説明において、各例で得られた４種類の化学強化用ガラスについては以下の略号で記載する。
冷却速度１℃／分で得られた化学強化用ガラス板；ガラス板Ａ、
冷却速度５０℃／分で得られた化学強化用ガラス板；ガラス板Ｂ、
冷却速度７０℃／分で得られた化学強化用ガラス板；ガラス板Ｃ、
冷却速度２００℃／分で得られた化学強化用ガラス板；ガラス板Ｄ
また、物性測定用ガラス板については全て冷却速度を５０℃／分とした。該ガラス板を化学強化用ガラス板と同様にガラス板Ｂという。
ここで、冷却速度が明らかでないガラスの場合、検量線を作成することにより冷却速度を求めることができる。検量線は、屈折率の測定値と冷却速度の対数をプロットした直線から作成することができる。ガラスをＴｇ＋５０℃で１分間以上保持した後、所定の冷却速度で冷却し、屈折率を測定する。１０℃／分より遅い冷却速度のガラスを作製するためには、抵抗加熱式電気炉、または、赤外線加熱炉を用いることができる。１０℃／分以上の冷却速度のガラスを作製するためには、温度の追従性のよい赤外線加熱炉を用いることが好ましい。少なくとも、Ｔｇ＋５０℃からＴｇ−１２０℃の領域で一定の冷却速度が得られるものを用いる。
（化学強化ガラスの作製）
上記各例で得られたガラス板Ｃを４２５℃の９７．８質量％ＫＮＯ３、２．２質量％ＮａＮＯ３溶融塩中に１５０分間浸漬して化学強化処理する（条件１）ことにより化学強化ガラスＣを得た。
上記各例で得られたガラス板Ａ、ガラス板Ｂ、ガラス板Ｄを４２５℃の１００％ＫＮＯ３、溶融塩中に１２０分間浸漬して化学強化処理する（条件２）ことにより化学強化ガラスＡ、化学強化ガラスＢ、化学強化ガラスＤを得た。
上記で得られた、化学強化用ガラスについて以下の評価（１）を行った。測定はガラス板Ｂ（物性測定用ガラス板）を用いて行った。
また、化学強化ガラスＡ〜Ｄについて以下の評価（２）を行った。結果を表１および表２に示す。
［評価方法］
評価（１）
（１−１）比重
比重はアルキメデス法で測定した。
（１−２）ガラス転移点（Ｔｇ）
ガラス転移点は、熱機械分析装置（ＴＭＡ、ブルカー・エイエックスエス社製、ＴＤ５０００ＳＡ）により測定した。
（１−３）高温粘性（Ｔ２、Ｔ４）
粘度が１０２ｄＰａ・ｓとなる温度（Ｔ２）、粘度が１０４ｄＰａ・ｓとなる温度（Ｔ４）は回転式粘度計（モトヤマ製、ＧＭシリーズ）を用いて測定した。
（１−４）ＣＴＥ
ＣＴＥはＪＩＳ Ｒ １６１８：２００２に基づき、ガラス転移点（Ｔｇ）の測定と同時に熱膨張計（ＴＭＡ、ブルカー・エイエックスエス社製、ＴＤ５０００ＳＡ）を用いて５℃／分の昇温速度で測定し５０〜３５０℃の平均線熱膨張係数を求めた。
（１−５）失透温度（ＴＬ）および失透特性（Ｔｉｄ）
失透温度は、ガラスを乳鉢で２ｍｍ程度のガラス粒に粉砕し、このガラス粒を白金ボートに並べて置き、温度傾斜炉中において１０℃刻みで２４時間熱処理した。結晶が析出しているガラス粒の温度の最高値を失透温度（ＴＬ）とした。Ｔ４とＴＬから上記式（１）により失透特性（Ｔｉｄ）を算出した。
（１−６）コンパクション（Ｃ１）
上記の方法によりコンパクション（Ｃ１）を測定した。
評価（２）
（２−１）表面圧縮応力（ＣＳ）および表面圧縮応力層深さ（ＤＯＬ）
化学強化ガラスＡ〜Ｄについて、ＣＳおよびＤＯＬを、折原製作所社製、表面応力計ＦＳＭ−６０００にて測定した。
（２−２）コンパクション（Ｃ２）
化学強化ガラスＡ、化学強化ガラスＢ、化学強化ガラスＤについて上記の方法によりコンパクション（Ｃ２）を測定した。
Figure 2016002888
Figure 2016002888
表１および表２からわかるように、本発明に係る化学強化用ガラス、およびそれを化学強化処理して得られた化学強化ガラスは、コンパクション（Ｃ１）およびコンパクション（Ｃ２）が２５ｐｐｍ以下であって、ディスプレイ部材の製造工程における低温（１５０〜３００℃）での熱処理においてコンパクションが小さく、ガラス板上の成膜パターニング時の位置ずれが生じ難いといえる。
また、本発明に係る化学強化用ガラスを化学強化処理して得られた化学強化ガラスは、冷却速度の速い成形方法で製造した場合においても、ＣＳ、ＤＯＬが充分であり、コンパクション（Ｃ１）およびコンパクション（Ｃ２）が２５ｐｐｍ以下である。かつ失透特性（Ｔｉｄ）も良好である。
比較例の化学強化用ガラスは、コンパクション（Ｃ１）または化学強化ガラスとした際のＤＯＬが充分でない。
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは、当業者にとって明らかである。
本発明の化学強化用ガラスは、これを化学強化処理にすることにより得られる本発明の化学強化ガラスについて、タッチパネルセンサを有する液晶ディスプレイ部材用ガラス板として好適である。さらに、タッチパネルセンサを有する他のディスプレイ用板、例えば、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、無機エレクトロ・ルミネッセンス・ディスプレイ等に使用することができる。また、ビル住宅用の複層ガラスや太陽電池基板などにも利用することができる。

Claims (16)

  1. ガラス原料を溶融し冷却して得られる化学強化用ガラスであって、
    酸化物基準の質量百分率表示で、
    ＳｉＯ２を６１〜７５％、
    Ａｌ２Ｏ３を２．５〜１０％、
    ＭｇＯを６〜１２％、
    ＣａＯを０．１〜８％、
    Ｎａ２Ｏを１４〜１９％、
    Ｋ２Ｏを０〜１．８％含有する化学強化用ガラス。
  2. 前記Ｎａ２Ｏの含有量が酸化物基準のモル百分率表示で１５．５％以下であって、
    ガラス転移点が５８０℃未満である請求項１記載の化学強化用ガラス。
  3. 前記Ｎａ２Ｏの含有量が酸化物基準のモル百分率表示で１５．５％超である請求項１記載の化学強化用ガラス。
  4. 酸化物基準の質量百分率表示で、
    ＳｉＯ２を６１〜７５％、
    Ａｌ２Ｏ３を３〜１０％、
    ＭｇＯを６〜１２％、
    ＣａＯを０．４〜６％、
    Ｎａ２Ｏを１５〜１９％、
    Ｋ２Ｏを０〜１．１％含有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の化学強化用ガラス。
  5. 酸化物基準の質量百分率表示で、
    ＳｉＯ２を６１〜７５％、
    Ａｌ２Ｏ３を３〜１０％、
    ＭｇＯを６〜１２％、
    ＣａＯを０．８〜５％、
    Ｎａ２Ｏを１６〜１９％、
    Ｋ２Ｏを０〜０．５％含有する請求項４に記載の化学強化用ガラス。
  6. 粘度が１０２ｄ・Ｐａ・ｓとなる温度（Ｔ２）が１６００℃以下である請求項１〜５のいずれか１項に記載の化学強化用ガラス。
  7. 下記方法で測定されるコンパクション（Ｃ１）が２５ｐｐｍ以下である請求項１〜６のいずれか１項に記載の化学強化用ガラス。
    （測定方法）
    試料（１００ｍｍ×１０ｍｍ×１ｍｍ）をガラス転移点＋５０℃まで加熱し、該温度で１分間保持後、降温速度５０℃／分で室温まで冷却した後、光学顕微鏡で観察しながらビッカース硬さ試験機を用いて試料の表面に圧痕を長辺方向に２箇所、間隔Ａ１（Ａ１＝９０ｍｍ）で打つ。該圧痕付き試料を３００℃まで昇温速度１００℃／時（＝１．６℃／分）で加熱し、３００℃で１時間保持した後、降温速度１００℃／時で室温まで冷却し、前記圧痕の間隔Ｂ１（ｍｍ）を光学顕微鏡により測定しコンパクション（Ｃ１）を、コンパクション（Ｃ１）[ｐｐｍ]＝（Ａ１−Ｂ１）／Ａ１×１０６で求める。
  8. 前記溶融後の冷却速度が３０℃／分以上、３００℃／分以下である請求項１〜７のいずれか１項に記載の化学強化用ガラス。
  9. 前記溶融後の冷却速度が５０℃／分以上である請求項８に記載の化学強化用ガラス。
  10. さらに、酸化物基準の質量百分率表示で、ＢａＯを０〜１％含有する請求項１〜９のいずれか１項に記載の化学強化用ガラス。
  11. さらに、酸化物基準の質量百分率表示で、Ｂ２Ｏ３を０〜２％含有する請求項１〜１０のいずれか１項に記載の化学強化用ガラス。
  12. さらに、酸化物基準の質量百分率表示で、Ｆｅ２Ｏ３を０〜１％含有する請求項１〜１１のいずれか１項に記載の化学強化用ガラス。
  13. さらに、酸化物基準の質量百分率表示で、ＴｉＯ２を０〜１％含有する請求項１〜１２のいずれか１項に記載の化学強化用ガラス。
  14. 請求項１〜１３のいずれか１項に記載の化学強化用ガラスを化学強化処理して得られる化学強化ガラス。
  15. 下記方法で測定されるコンパクション（Ｃ２）が２５ｐｐｍ以下である請求項１４に記載の化学強化ガラス。
    （測定方法）
    試料（１００ｍｍ×１０ｍｍ×１ｍｍ）を準備し、光学顕微鏡で観察しながらビッカース硬さ試験機を用いて試料の表面に圧痕を長辺方向に２箇所、間隔Ａ２（Ａ２＝９０ｍｍ）で打つ。該圧痕付き試料を３００℃まで昇温速度１００℃／時（＝１．６℃／分）で加熱し、３００℃で１時間保持した後、降温速度１００℃／時で室温まで冷却し、前記圧痕の間隔Ｂ２（ｍｍ）を光学顕微鏡により測定しコンパクション（Ｃ２）を、コンパクション（Ｃ２）[ｐｐｍ]＝（Ａ２−Ｂ２）／Ａ２×１０６で求める。
  16. 表面圧縮応力が３００ＭＰａ以上である請求項１４または１５に記載の化学強化ガラス。
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