JPWO2016194785A1 - 化学強化ガラス - Google Patents

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Abstract

本発明は、第１主面、前記第１主面に対向する第２主面、及び、前記第１主面と前記第２主面とを接続する端面を有し、前記第１主面および前記第２主面に圧縮応力層が設けられる化学強化ガラスであって、平均板厚ｔが０．０６ｍｍ〜０．２５ｍｍであり、特定の曲げ試験方法を行った場合に、前記第１主面及び前記第２主面の少なくとも一方の主面を起点とするクラックが形成されない化学強化ガラスに関する。本発明の化学強化ガラスは、フレキシブル（可撓性）でかつ高強度なガラスである。

Description

本発明は、化学強化ガラスに関し、詳しくは、可撓性に優れた化学強化ガラスに関する。
従来、フォトマスク基板やＬＣＤ画像マスク基板などの材料としては、スループットを上げるために、ロールプロセスに対応可能なＰＥＴなどのポリマーフィルムが用いられている。しかしながら、ポリマーフィルムは温度や湿度により寸法変化してしまう。
そこで、フォトマスク基板やＬＣＤ画像マスク基板などのその他の材料として、温度や湿度により寸法変化しにくい石英ガラスなども用いられている（特許文献１参照）。
また、曲げに耐えることができるガラスフィルムとして、板厚１〜２００μｍの無アルカリガラスが知られている（特許文献２参照）。
日本国特開２００７−１８２３６７号公報 国際公開第２０１０／０３８７５７号
しかしながら、特許文献１に記載のような石英ガラス等、一般にガラスは脆性であるため、曲げた場合に容易に割れてしまい、ロールプロセスに用いることができない。
また、特許文献２に記載のような板厚の薄い無アルカリガラスは、大きな曲率半径での曲げには耐えられるものの、小さな曲率半径で曲げたり、ハンドリング中にガラス表面に応力が加わることなどにより、比較的容易に割れてしまう。
本発明は上記のような課題を鑑みてなされたものであり、フレキシブル（可撓性）でかつ高強度なガラスを提供することを目的とする。
本発明者らは、上記従来の問題点を鑑みて鋭意検討を行った結果、下記の化学強化ガラスによれば上記問題点を解決することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明の化学強化ガラスは、第１主面、前記第１主面に対向する第２主面、及び、前記第１主面と前記第２主面とを接続する端面を有し、前記第１主面および前記第２主面に圧縮応力層が設けられる化学強化ガラスであって、平均板厚ｔが０．０６ｍｍ〜０．２５ｍｍであり、下記の曲げ試験方法を行った場合に、前記第１主面及び前記第２主面の少なくとも一方の主面を起点とするクラックが形成されない化学強化ガラスである。
(曲げ試験方法)
第１の支持盤と第２の支持盤は、前記第１の支持盤の支持面と前記第２の支持盤の支持面とが互いに対向するように平行に配置され、
前記第１の支持盤と前記第２の支持盤とにそれぞれ前記化学強化ガラスの端部を支持させ、
前記第１の支持盤の支持面と前記第２の支持盤の支持面との間隔が下記式（１）で求められる間隔Ｄ［ｍｍ］となるように維持した状態で、前記第１の支持盤に対する前記第２の支持盤の位置を、前記第１の支持盤の支持面及び前記第２の支持盤の支持面に平行でかつ前記化学強化ガラスの湾曲方向を変えない方向へ２００ｍｍ移動させ、
前記第１の支持盤と前記第２の支持盤との間で湾曲させる前記化学強化ガラスにクラックが形成されるか否かを調べる曲げ試験方法を行う。
Ｄ＝（Ａ×Ｅ×ｔ／σ）＋ｔ （１）
Ｄ；前記第１の支持盤の支持面と前記第２の支持盤の支持面との間隔（単位［ｍｍ］）
Ａ＝１．１９８
Ｅ；前記化学強化ガラスのヤング率（単位［ＭＰａ］）
ｔ；前記化学強化ガラスの平均板厚（単位［ｍｍ］）
σ＝２００（単位［ＭＰａ］）
本発明の化学強化ガラスは、化学強化により強度が向上されている。また、平均板厚が薄く、上記曲げ試験方法においてもクラックが形成されないものであり、可撓性に優れる。すなわち、本発明によれば、フレキシブル（可撓性）でかつ高強度なガラスが提供される。
図１は、本発明における曲げ試験方法を表す図である。 図２は、本発明の一実施形態に係る化学強化ガラスの断面図である。 図３は、本発明の一実施形態に係るガラスを作製するための面取り加工の様子を表す図である。 図４は、本発明の一実施形態に係る化学強化ガラスの断面図である。 図５は、本発明の一実施形態に係る化学強化ガラスの断面図である。
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
本発明の一実施形態に係る化学強化ガラスは、第１主面、前記第１主面に対向する第２主面、及び、前記第１主面と前記第２主面とを接続する端面を有し、前記第１主面および前記第２主面に圧縮応力層が設けられる化学強化ガラスであって、平均板厚ｔが０．０６ｍｍ〜０．２５ｍｍであり、下記の曲げ試験方法を行った場合に、前記第１主面及び前記第２主面の少なくとも一方の主面を起点とするクラックが形成されない化学強化ガラスである。
(曲げ試験方法)
第１の支持盤と第２の支持盤は、前記第１の支持盤の支持面と前記第２の支持盤の支持面とが互いに対向するように平行に配置され、
前記第１の支持盤と前記第２の支持盤とにそれぞれ前記化学強化ガラスの端部を支持させ、
前記第１の支持盤の支持面と前記第２の支持盤の支持面との間隔が下記式（１）で求められる間隔Ｄ［ｍｍ］となるように維持した状態で、前記第１の支持盤に対する前記第２の支持盤の位置を、前記第１の支持盤の支持面及び前記第２の支持盤の支持面に平行でかつ前記化学強化ガラスの湾曲方向を変えない方向へ２００ｍｍ移動させ、
前記第１の支持盤と前記第２の支持盤との間で湾曲させる前記化学強化ガラスにクラックが形成されるか否かを調べる曲げ試験方法を行う。
Ｄ＝（Ａ×Ｅ×ｔ／σ）＋ｔ （１）
Ｄ；前記第１の支持盤の支持面と前記第２の支持盤の支持面との間隔（単位［ｍｍ］）
Ａ＝１．１９８
Ｅ；前記化学強化ガラスのヤング率（単位［ＭＰａ］）
ｔ；前記化学強化ガラスの平均板厚（単位［ｍｍ］）
σ＝２００（単位［ＭＰａ］）
以下において、本実施形態における曲げ試験方法について、図１を参照して説明する。まず、本実施形態における曲げ試験方法に使用される曲げ試験装置について説明する。
曲げ試験装置１０は、本実施形態の化学強化ガラス２を湾曲させる装置である。湾曲させる化学強化ガラス２にクラックが形成されるか否かを調べることで、化学強化ガラス２の耐久性がわかる。
曲げ試験装置１０は、図１に示すように、ベース１２、第１の支持盤（上側支持盤）１４、第２の支持盤（下側支持盤）１６、移動部２０、調整部３０、検出部４０、支持部５０、および載置部６０を備える。
第１の支持盤１４は、化学強化ガラス２の端部２ａを支持する。第１の支持盤１４の支持面１４ａは、下向きの平坦な面であり、化学強化ガラス２の端部２ａを固定する面である。
第２の支持盤１６は、第１の支持盤１４と同様に、化学強化ガラス２の端部２ｂを支持する。第２の支持盤１６の支持面１６ａは、上向きの平坦な面であり化学強化ガラス２の端部２ｂを載せる載置面である。第１の支持盤１４と第２の支持盤１６は、第１の支持盤１４の支持面１４ａと第２の支持盤１６の支持面１６ａとが互いに対向するように平行に配置される。化学強化ガラス２の他端部は重力で第２の支持盤１６の支持面１６ａに押し付けられ、摩擦力で固定される。第２の支持盤１６の支持面１６ａには、化学強化ガラス２の位置ずれを防止するため、化学強化ガラス２の端部２ｂと当接するストッパ１７が設けられている。
移動部２０は、互いに平行な第１の支持盤１４の支持面１４ａと第２の支持盤１６の支持面１６ａとの間隔Ｄを維持した状態で、第１の支持盤１４に対する第２の支持盤１６の位置を移動させる。移動部２０は、第１の支持盤１４に対する第２の支持盤１６の位置を移動させるため、ベース１２に対して第２の支持盤１６を平行でかつ化学強化ガラス２の湾曲方向を変えない方向に移動させる。なお、図１における化学強化ガラス２の湾曲方向は矢印のＸ方向である。ベース１２に対して第２の支持盤１６を矢印のＺ方向（図１において紙面に垂直な方向）に移動させると、化学強化ガラス２の湾曲方向が変わるため正確に曲げ試験を行うことができない。
尚、本実施形態の移動部２０は、ベース１２に対して第２の支持盤１６を平行に移動させるが、ベース１２に対して第１の支持盤１４を平行に移動させてもよいし、第１の支持盤１４および第２の支持盤１６の両方を平行に移動させてもよい。いずれの場合でも、第１の支持盤１４に対する第２の支持盤１６の位置が移動する。
移動部２０は、昇降フレーム２１、モータ２２、ボールねじ機構２３、スライダブロック２４などで構成される。昇降フレーム２１は、ベース１２に対して移動自在とされる。モータ２２は、昇降フレーム２１に取り付けられる。ボールねじ機構２３は、モータ２２の回転運動を直線運動に変換してスライダブロック２４に伝える。スライダブロック２４は、第２の支持盤１６と連結され、第２の支持盤１６と共にベース１２に対して平行に移動する。モータ２２は、マイクロコンピュータなどで構成されるコントローラによる制御下で、ボールねじ軸２３ａを回転させ、ボールねじナット２３ｂを移動させる。ボールねじナット２３ｂの移動に伴って、スライダブロック２４および第２の支持盤１６がベース１２に対して平行に移動する。
調整部３０は、互いに平行な第１の支持盤１４の支持面１４ａと第２の支持盤１６の支持面１６ａとの間隔Ｄを調整する。調整部３０は、例えばパンタグラフ式のジャッキで構成される。
検出部４０は、化学強化ガラス２にクラックが形成されるときに生じる弾性波（例えばＡＥ（Acoustic Emission）波）を検出するセンサ（例えばＡＥセンサ）で構成される。第１の支持盤１４および第２の支持盤１６で支持されたままの状態で化学強化ガラス２にクラックが形成されるか否かがわかる。化学強化ガラス２のクラックは、化学強化ガラス２に存在する欠陥（傷、付着物、内包物など）を起点として形成される。なお、本実施形態の曲げ試験装置１０では、検出部４０は、化学強化ガラス２を支持する第２の支持盤１６に取り付けられるが、第１の支持盤１４に取り付けられてもよい。
支持部５０は、ベース１２に対して固定され、蝶番などの連結部５２を介して、第１の支持盤１４を回動自在に支持する。第１の支持盤１４は、第１の支持盤１４の支持面１４ａが第２の支持盤１６の支持面１６ａに対して平行となる試験位置（第１の位置）と、第１の支持盤１４の支持面１４ａが第２の支持盤１６の支持面１６ａに対して斜めになるセット位置（第２の位置）との間で回動自在とされる。第１の支持盤１４が試験位置からセット位置に回動する間、第１の支持盤１４および第２の支持盤１６で支持された化学強化ガラスの湾曲部の曲率半径が徐々に大きくなる。
載置部６０は、ベース１２に対して固定され、第２の支持盤１６よりも上方に配設される第１の支持盤１４を載せる。第１の支持盤１４は、試験位置（図１の位置）にあるとき、載置部６０の上端面に載せられる。第１の支持盤１４の姿勢が安定化するように、第１の支持盤１４は複数の載置部６０に載せられてよい。各載置部６０にはボルト６２の軸部６２ｂを螺合するボルト孔が形成される。また、第１の支持盤１４にはボルト６２の軸部６２ｂを貫通させる貫通孔が形成される。ボルト６２の頭部６２ａと各載置部６０とで第１の支持盤１４が挟まれ、第１の支持盤１４の姿勢が安定化できる。
次に、本実施形態における曲げ試験方法について説明する。
本実施形態においては、第１の支持盤１４と第２の支持盤１６は、第１の支持盤１４の支持面１４ａと第２の支持盤１６の支持面１６ｂとが互いに対向するように平行に配置され、
第１の支持盤１４と第２の支持盤１６とにそれぞれ化学強化ガラス２の端部２ａ及び端部２ｂを支持させ、
第１の支持盤１４の支持面１４ａと第２の支持盤１６の支持面１６ａとの間隔Ｄが下記式（１）で求められる間隔Ｄ［ｍｍ］となるように維持した状態で、第１の支持盤１４に対する第２の支持盤１６の位置を、第１の支持盤１４の支持面１４ａ及び第２の支持盤１６の支持面１６ａに平行でかつ化学強化ガラス２の湾曲方向を変えない方向へ２００ｍｍ移動させ、
第１の支持盤１４と第２の支持盤１６との間で湾曲させる化学強化ガラス２にクラックが形成されるか否かを調べる曲げ試験方法を行う。
Ｄ＝（Ａ×Ｅ×ｔ／σ）＋ｔ （１）
Ｄ；第１の支持盤１４の支持面１４ａと第２の支持盤１６の支持面１６ａとの間隔（単位［ｍｍ］）
Ａ＝１．１９８（本試験に固有の定数）
Ｅ；化学強化ガラス２のヤング率（単位［ＭＰａ］）
ｔ；化学強化ガラス２の平均板厚（単位［ｍｍ］）
σ＝２００（単位［ＭＰａ］）
先ず、作業者は、第１の支持盤１４と第２の支持盤１６とにそれぞれ化学強化ガラス２の端部２ａ及び２ｂを支持させる。次いで、作業者は、手動で調整部３０を作動させて、化学強化ガラス２に閾値となる引張応力（σ＝２００ＭＰａ）を生じさせるために第１の支持盤１４と第２の支持盤１６との間で湾曲させるよう、互いに平行な第１の支持盤１４の支持面１４ａと第２の支持盤１６の支持面１６ａとの間の間隔Ｄを、上記式（１）に従って調整する。なお、閾値となる引張応力（σ＝２００ＭＰａ）は、化学強化ガラス２の湾曲部の外側、すなわち、後述する移動によって支持盤と接触していた主面が湾曲部に到達した際（図１において化学強化ガラス２の右端）に発生する。
次いで、作業者は、コントローラによる制御下で移動部２０を作動させ、間隔Ｄを維持した状態で、第１の支持盤１４に対する第２の支持盤１６の位置を、第１の支持盤１４の支持面１４ａ及び第２の支持盤１６の支持面１６ａに平行でかつ化学強化ガラス２の湾曲方向を変えない方向へ２００ｍｍ移動させる。これにより、化学強化ガラス２の引張応力σの発生位置が移動できる。
第１の支持盤１４と第２の支持盤１６との間で湾曲させる化学強化ガラス２にクラックが形成されるか否かは、クラックが形成されるときに生じる弾性波の有無を検出部４０で検出することで調べられる。第１の支持盤１４および第２の支持盤１６で支持されたままの状態で化学強化ガラス２にクラックが形成されるか否かが確認できる。なお、化学強化ガラス２にクラックが形成されたか否かは、化学強化ガラス２の第１主面または第２主面のいずれかにおいて、長さ１０ｍｍ以上の傷が生じているか否かによっても確認できる。
本実施形態では、化学強化ガラス２の破壊強度が閾値（２００ＭＰａ）よりも大きいことを確認するため、閾値（２００ＭＰａ）に対応する間隔Ｄで試験を行ってクラックが形成されたか否かを調べる。クラックが形成されない場合、化学強化ガラス２の破壊強度は閾値（２００ＭＰａ）よりも大きいとみなすことができる。
通常は、化学強化ガラスの主面中央部よりも端部の方が加工ばらつきの影響などで強度が低くなりやすく、曲げ試験を実施すると端面を起点とする割れが発生することが多い。特に、小さい領域であれば問題ないが、大きな領域、例えば、本実施形態のように移動距離が２００ｍｍといった領域では、端面を起点する割れが発生しやすくなる。本実施形態の化学強化ガラスは、上記曲げ試験方法を行った場合に第１主面と第２主面とを接続する端面を起点とするクラックが形成されない化学強化ガラスであることが好ましい。
また、本実施形態の化学強化ガラスは、上記曲げ試験方法を行った場合に、第１主面及び前記第１主面に対向する第２主面の少なくとも一方の主面を起点とするクラックが形成されない化学強化ガラスである。より好ましくは、曲げ試験方法を行った場合に、第１主面及び第２主面のいずれの面を起点とするクラックも形成されない化学強化ガラスである。第１主面及び第２主面のいずれの面を起点とするクラックも形成されないことを調べるためには、いずれか一方の主面が第１の支持盤１４および第２の支持盤１６に当接するよう上記曲げ試験方法を行った後、主面を反転させてもう一方の主面が第１の支持盤１４および第２の支持盤１６に当接するようにして、上記曲げ試験方法を行うことができる。なお、本明細書において、「ある面を起点とするクラック」とは、ある面内のある位置を起点とするクラックを意味する。
本実施形態の化学強化ガラスは、上記曲げ試験方法を行った場合に、第１主面及び第２主面の少なくとも一方の主面を起点とするクラックが形成されない化学強化ガラスである。したがって、上記曲げ試験方法による破壊強度が２００ＭＰａよりも大きいものであり、可撓性に優れたフレキシブルなガラスである。
また、化学強化ガラス２の破壊強度を調べる場合には、以下のようにすることができる。
先ず、作業者は、第１の支持盤１４の支持面１４ａと第２の支持盤１６の支持面１６ｂとが互いに対向するように平行に配置し、第１の支持盤１４と第２の支持盤１６とにそれぞれ化学強化ガラス２の端部２ａ及び２ｂを支持させる。次いで、作業者は、手動で調整部３０を作動させて、互いに平行な第１の支持盤１４の支持面１４ａと第２の支持盤１６の支持面１６ａとの間の間隔Ｄを調整し、第１の支持盤１４と第２の支持盤１６との間で湾曲させる化学強化ガラス２に設定値の引張応力を発生させる。
化学強化ガラス２の湾曲部の頂端（図１において化学強化ガラス２の右端）に発生する引張応力σは、下記の式（２）に基づいて算出可能である。
σ＝（Ａ×Ｅ×ｔ）／（Ｄ−ｔ） （２）
Ｄ；前記第１の支持盤の支持面と前記第２の支持盤の支持面との間隔（単位［ｍｍ］）
Ａ＝１．１９８（本試験に固有の定数）
Ｅ；前記化学強化ガラスのヤング率（単位［ＭＰａ］）
ｔ；前記化学強化ガラスの平均板厚（単位［ｍｍ］）
σ＝曲げ応力（単位［ＭＰａ］）
式（２）から明らかなように、間隔Ｄ（Ｄ＞２×ｔ）が狭くなるほど、引張応力σが大きくなる。
化学強化ガラス２にクラックが生じない場合、作業者は、手動で調整部３０を作動させて、互いに平行な第１の支持盤１４の支持面１４ａと第２の支持盤１６の支持面１６ａとの間の間隔Ｄを狭める。これにより、第１の支持盤１４と第２の支持盤１６との間で湾曲させる化学強化ガラス２に前回よりも高い引張応力が発生する。
次いで、作業者は、コントローラによる制御下で移動部２０を作動させ、間隔Ｄを維持した状態で、第１の支持盤１４に対する第２の支持盤１６の位置を移動させ、第１の支持盤１４と第２の支持盤１６との間で湾曲させる化学強化ガラス２にクラックが形成されるか否か調べる。化学強化ガラス２にクラックが形成されるまで、間隔Ｄを段階的に狭め、化学強化ガラス２にかける引張応力σを段階的に強めることで、化学強化ガラス２の破壊強度がわかる。化学強化ガラス２が割れたときの引張応力σが破壊強度として用いられる。
本発明の一実施形態に係る化学強化ガラスは、第１主面、前記第１主面に対向する第２主面、及び、前記第１主面と前記第２主面とを接続する端面を有し、前記第１主面および前記第２主面に圧縮応力層が設けられる化学強化ガラスであって、平均板厚ｔが０．０６ｍｍ〜０．２５ｍｍであり、下記の曲げ試験方法を行ったときの破壊強度が２００ＭＰａよりも大きい化学強化ガラスである。
(曲げ試験方法)
第１の支持盤と第２の支持盤は、前記第１の支持盤の支持面と前記第２の支持盤の支持面とが互いに対向するように平行に配置され、
前記第１の支持盤と前記第２の支持盤とにそれぞれ前記化学強化ガラスの端部を支持させ、
前記第１の支持盤の支持面と前記第２の支持盤の支持面との間隔を維持した状態で、第１の支持盤に対する第２の支持盤の位置を、第１の支持盤の支持面及び第２の支持盤の支持面に平行でかつ前記化学強化ガラスの湾曲方向を変えない方向へ２００ｍｍ移動させ、
前記第１の支持盤と前記第２の支持盤との間で湾曲させる前記化学強化ガラスにクラックが形成されるか否かを調べ、
前記シート物にクラックが形成されなかった場合、前記間隔を狭めた後、
前記第１の支持盤の支持面と前記第２の支持盤の支持面との間隔を維持した状態で、第１の支持盤に対する第２の支持盤の位置を、第１の支持盤の支持面及び第２の支持盤の支持面に平行でかつ前記化学強化ガラスの湾曲方向を変えない方向へ２００ｍｍ移動させ、
前記第１の支持盤と前記第２の支持盤との間で湾曲させる前記化学強化ガラスにクラックが形成されるか否かを調べる曲げ試験方法において、
下記式（２）の条件で曲げ試験方法を行い、前記化学強化ガラスにクラックが形成されたときの曲げ応力を、前記化学強化ガラスの破壊強度とする。
σ＝（Ａ×Ｅ×ｔ）／（Ｄ−ｔ） （２）
Ｄ；前記第１の支持盤の支持面と前記第２の支持盤の支持面との間隔（単位［ｍｍ］）
Ａ＝１．１９８
Ｅ；前記化学強化ガラスのヤング率（単位［ＭＰａ］）
ｔ；前記化学強化ガラスの平均板厚（単位［ｍｍ］）
σ＝曲げ応力（単位［ＭＰａ］）
本実施形態の化学強化ガラスにおいて、上記曲げ試験方法による破壊強度は、２５０ＭＰａよりも大きいことが好ましく、３００ＭＰａよりも大きいことがより好ましく、３５０ＭＰａよりも大きいことがさらに好ましく、４００ＭＰａ以上であることが特に好ましい。当該破壊強度が大きいほど、可撓性に優れる。
（形状加工）
本実施形態の化学強化ガラスの平均板厚ｔは、０．０６ｍｍ〜０．２５ｍｍである。当該平均板厚ｔが０．０６ｍｍ以上であると、後述する内部引張応力ＣＴが過度に大きくならないようにガラスの主面に圧縮応力層を設けることができる。また、当該平均板厚ｔが０．２５ｍｍ以下であると、ガラスに高い可撓性（フレキシブル性）を持たせることができる。当該平均板厚ｔは、好ましくは０．０８ｍｍ以上であり、より好ましくは０．１０ｍｍ以上、さらに好ましくは０．１２ｍｍ以上である。また、当該平均板厚ｔは、好ましくは０．２３ｍｍ以下であり、より好ましくは０．２１ｍｍ以下であり、特に好ましくは０．１９ｍｍ以下である。ここで、当該平均板厚ｔは、マイクロメーターにより測定することができる。なお、化学強化ガラスの板厚は、第１主面と第２主面との距離である。
本実施形態の化学強化ガラスは、第１主面、第１主面に対向する第２主面、及び、第１主面と第２主面とを接続する端面を有する。第１主面及び第２主面は、化学強化ガラスの板厚方向に対向している。
本実施形態の化学強化ガラスにおいては、化学強化ガラスの端面が、第１主面に対して第２主面側に傾斜して延びる第１傾斜部、第２主面に対して第１主面側に傾斜して延びる第２傾斜部、及び、第１傾斜部と第２傾斜部とを接続する曲面部を有するものであることが好ましい。化学強化ガラスの端面がこのような形状を有すると、端面のクラックに起因する割れを抑制し、本実施形態における曲げ試験方法でクラックが形成される破壊強度σを高めることができる。本実施形態につき、図２を参照してより詳細に説明する。
図２は、本実施形態に係る化学強化ガラスの断面図を表す。本実施形態の化学強化ガラス１００は、板厚方向に対向する第１主面１０１及び第２主面１０２を有するとともに、第１主面と第２主面とを接続する端面１０３を有する。そして、化学強化ガラス１００の端面１０３は、第１主面１０１に対して第２主面１０２側に角度θ1で傾斜して延びる第１傾斜部１１１、第２主面１０２に対して第１主面１０１側に角度θ2で傾斜して延びる第２傾斜部１１２、及び、第１傾斜部１１１と第２傾斜部１１２とを接続する曲面部１１３を有している。
本実施形態の化学強化ガラス１００においては、破壊強度σを高める観点から、第１傾斜部１１１を含む平面と第１主面１０１とがなす角度θ1、及び、第２傾斜部１１２を含む平面と第２主面１０２とがなす角度θ2は、それぞれ２０〜５５°であることが好ましく、２３〜５０°であることがより好ましく、２４〜４０°であることがさらに好ましい。なお、角度θ1及び角度θ2は同じであってもよく、あるいは異なっていてもよい。θ1＝θ2とすると、両面の破壊強度σを同等に高めることができる。θ1＜θ2とすると、第１主面を第１の支持盤１４の支持面１４ａと第２の支持盤１６の支持面１６ａに接するよう測定したときの破壊強度σを特に高めることができる。
前記形状を有する端面は、例えば、化学強化処理を施す前のガラス又は化学強化ガラスに下記のような面取り加工を行うことにより形成することができる。なお、後述する理由により、化学強化ガラスの端面にも、圧縮応力層が形成されていることが好ましい。すなわち、前記形状を有する端面を有するガラスに化学強化処理を施すことにより、化学強化ガラスを作製することが好ましい。したがって、以下においては、化学強化処理を施す前のガラスに対して面取り加工を行う場合について説明する。
図３は、本実施形態のガラス２００を作製するための面取り加工の様子を表す。図３に示すように、砥石３００はガラス２００の端面２０３に所望される形状に対応する形状の研削溝３０１を有しており、ガラス２００の端部を砥石３００の研削溝３０１に当接させながら研削して面取り加工を行う。このようにすれば、板厚方向に対向する第１主面２０１及び第２主面２０２を有するとともに、第１主面と第２主面とを接続する端面２０３を有するガラス２００を作製することができる。ここで、ガラス２００の端面２０３は、第１主面２０１に対して第２主面２０２側に角度θ1で傾斜して延びる第１傾斜部２１１、第２主面２０２に対して第１主面２０１側に角度θ2で傾斜して延びる第２傾斜部２１２、及び、第１傾斜部２１１と第２傾斜部２１２とを接続する曲面部２１３を有する。このガラス２００に化学強化処理を施すことにより、図２に示される形状を有し、第１主面１０１、第２主面１０２及び端面１０３のいずれの面にも圧縮応力層が形成された化学強化ガラス１００を作製することができる。
ガラス２００の面取り加工を行う際、ガラス２００は高い可撓性を有するため、第１主面２０１または第２主面２０２をステージ３０３の上に固定して実施することが好ましい。ステージ３０３に固定することで、砥石３００の適正な位置にガラス２００を当接させることができ、角度θ1、及び、角度θ2を適正な範囲とすることができる。また、ステージ３０３からガラス２００がはみ出る長さ、すなわちステージ３０３の端部からガラス２００の端部の距離Ｌが１００ｍｍ以下になるようにして面取り加工することが好ましい。ステージに固定し、ステージ３０３からガラス２００がはみ出る長さを１００ｍｍ以下とすることで、面取り加工時のガラス２００のブレがなくなり、チッピングなどの強度劣化原因をなくすことができる。距離Ｌはより好ましくは８０ｍｍ以下、さらに好ましくは６０ｍｍ以下である。距離Ｌを小さくしすぎると、ステージと砥石が接触する可能性があり、また砥石３００とガラス２００に供給される研削液（クーラント）がステージ３０３に当接している主面側に適切に供給されにくくなる。そのため、ステージ３０３の端部からガラス２００の端部の距離Ｌは１０ｍｍ以上であることが好ましい。
本実施形態の化学強化ガラス１００の板厚方向における断面形状において、端面１０３における曲面部１１３は、化学強化ガラス１００から突出する方向に向けて凸状に湾曲した形状である。ここで、ガラス運搬時等の破損による強度劣化を防ぐ観点からは、曲面部１１３の断面形状は、円弧状であることが好ましい。
図４に、端面における曲面部の断面形状が円弧状である化学強化ガラスの断面図を表す。本実施形態の化学強化ガラス４００は、板厚方向に対向する第１主面４０１及び第２主面４０２を有するとともに、第１主面と第２主面とを接続する端面４０３を有する。そして、化学強化ガラス４００の端面４０３は、第１主面４０１に対して第２主面４０２側に角度θ1で傾斜して延びる第１傾斜部４１１、第２主面４０２に対して第１主面４０１側に角度θ2で傾斜して延びる第２傾斜部４１２、及び、第１傾斜部４１１と第２傾斜部４１２とを接続する曲面部４１３を有している。曲面部４１３の断面形状は円弧状である。本実施形態においては、曲面部４１３の曲率半径をＲとして、化学強化ガラス１００の平均板厚ｔと曲面部４１３の曲率半径Ｒは、ｔ＞２Ｒの関係を満たしている。
本実施形態の化学強化ガラスにおいては、曲面部の最小曲率半径をＲとして、化学強化ガラスの平均板厚ｔと曲面部の最小曲率半径Ｒは、ｔ≧２Ｒの関係を満たすことが好ましい。ｔとＲがこの関係を満たすと、薄い平均板厚を実現しながら端面のクラックに起因する割れを抑制することができるため好ましい。また、曲面部の最小曲率半径Ｒは、０．１２５ｍｍ以下であることが好ましく、０．１ｍｍ以下であることがより好ましく、０．０８ｍｍ以下であることがさらに好ましい。
図５に、別の端面形状を有する、本実施形態の化学強化ガラスの断面図を表す。図５において、化学強化ガラス５００は、第１主面５０１及び第２主面５０２を有する。ここで、図５に示すように、化学強化ガラス５００の第１傾斜部５１１と第２傾斜部５１２は円孤状としてもよい。また、図５に示すように、端面５０３における曲面部５１３の断面形状は単一の円弧ではなく、複数の円孤で表現されてもよい。ただし、０．００５ｍｍ以下の円孤は円孤として考えず、それ以上の円孤で外形を表現した場合、曲面部の最小曲率半径Ｒは、０．１２５ｍｍ以下であることが好ましく、０．１ｍｍ以下であることがより好ましく、０．０８ｍｍ以下であることがさらに好ましい。
本実施形態の化学強化ガラスにおいては、端面を砥石で加工後、フッ化水素（ＨＦ）などの薬液でガラスを溶解することで、端面形状を円孤状にすることもできる。
（化学強化）
本実施形態の化学強化ガラスにおいては、少なくとも第１主面及び第２主面に、イオン交換法による圧縮応力層が設けられている。イオン交換法では、ガラスの表面をイオン交換し、圧縮応力が残留する表面層を形成させる。具体的には、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、Ｌｉイオンに対してはＮａイオンまたはＫイオンであり、Ｎａイオンに対してはＫイオン）に置換する。これにより、ガラスの表面に圧縮応力が残留し、ガラスの強度が向上する。
本実施形態の化学強化ガラスにおいては、第１主面及び第２主面の表面圧縮応力（ＣＳ）が４００ＭＰａ以上であると、主面へのクラックの発生を抑制できるため好ましい。第１主面及び第２主面のＣＳは、より好ましくは４５０ＭＰａ以上であり、さらに好ましくは５００ＭＰａ以上である。また、第１主面及び第２主面のＣＳが１０００ＭＰａ以下であると、後述する内部引張応力ＣＴが過度に大きくなることを防げるため好ましい。第１主面及び第２主面のＣＳは、より好ましくは９００ＭＰａ以下であり、さらに好ましくは７００ＭＰａ以下である。なお、第１主面及び第２主面のＣＳは、化学強化条件やガラスの組成等を調整することにより、適宜調整することができる。
また、本実施形態の化学強化ガラスにおいては、第１主面及び第２主面の圧縮応力深さ（ＤＯＬ）が６μｍ以上であると、表面圧縮応力で抑制しきれず発生した微小なクラックが内部引張応力層に到達しにくくなるため好ましい。第１主面及び第２主面のＤＯＬは、より好ましくは８μｍ以上であり、さらに好ましくは１０μｍ以上、特に好ましくは１２μｍ以上である。また、第１主面及び第２主面のＤＯＬが２５μｍ以下であると、後述する内部引張応力ＣＴが過度に大きくなることを防げるため好ましい。第１主面及び第２主面のＤＯＬは、より好ましくは２０μｍ以下であり、さらに好ましくは１８μｍ以下である。なお、第１主面及び第２主面のＤＯＬは、化学強化条件やガラスの組成等を調整することにより、適宜調整することができる。
また、本実施形態の化学強化ガラスにおいては、内部引張応力（ＣＴ）が２５０ＭＰａ以下であると、ガラスが粉々に破砕することを抑制できるため好ましい。ＣＴは、より好ましくは２００ＭＰａ以下であり、さらに好ましくは１５０ＭＰａ以下であり、さらに好ましくは１００ＭＰａ以下であり、特に好ましくは５０ＭＰａ以下である。なお、ＣＴは一般に、ガラスの厚みをｔとすると、関係式ＣＴ＝（ＣＳ×ＤＯＬ）／（ｔ−２×ＤＯＬ）により近似的に求めることができる。ここで、ＣＴおよびＣＳの単位はＭＰａであり、ｔおよびＤＯＬの単位はμｍである。
また、本実施形態の化学強化ガラスにおいては、第１主面及び第２主面に加えて、端面にも圧縮応力層が形成されていることが好ましい。例えば、矩形状の化学強化ガラスの場合、第１主面及び第２主面を接続する端面は４つあるが、その全ての端面に圧縮応力層が形成されていることが好ましい。このように、化学強化ガラスの全ての面に圧縮応力層が形成されていると、主面および端面へのクラックの発生を抑制することができる。
本実施形態の化学強化ガラスにおいては、ガラスを曲げた際に主面内に発生する引張応力の分布を小さくし、主面内で破壊しやすい領域が生まれないようにするため、化学強化ガラスの主面内における板厚の最大値と最小値の差が０．０３ｍｍ以下であることが好ましく、０．０２ｍｍ以下であることがより好ましく、０．０１５ｍｍ以下であることがさらに好ましく、０．００５ｍｍ以下であることが特に好ましい。
本実施形態の化学強化ガラスにおいては、ガラスを曲げた際に主面内に発生する引張応力の分布を小さくし、主面内で破壊しやすい領域が生まれないようにするため、化学強化ガラスの主面内におけるＣＴの最大値と最小値の差が５ＭＰａ以下であることが好ましく、３ＭＰａ以下であることがより好ましく、２ＭＰａ以下であることがさらに好ましく、１ＭＰａ以下であることが特に好ましい。
本実施形態の化学強化ガラスの形状は、例えば矩形状であるが、これに限定されるものではない。また、本実施形態の化学強化ガラスのサイズは、上述した曲げ試験方法に適用可能なものであれば特に限定されないが、第１主面の面積が３００００ｍｍ２以上であることが好ましい。第１主面の面積が３００００ｍｍ２以上である化学強化ガラスはロールプロセスに用いることができるため、本実施形態の化学強化ガラスの効果が最も顕著に奏される。例として、化学強化ガラスが矩形状である場合、長辺の長さは例えば２００〜１５０００ｍｍであり、短辺の長さは例えば１００〜１２０００ｍｍである。
つづいて、本実施形態の化学強化ガラスに用いられるガラスについて説明する。
本実施形態で使用されるガラスは、イオン交換可能なものであれば特に制限されず、例えば、ソーダライムガラス、アルミノシリケートガラス、ボロシリケートガラス、アルミノボロシリケートガラス等から適宜選択して使用することができる。中でも、第１主面及び第２主面のＤＯＬが過度に大きくならないため、ソーダライムガラス、ソーダシリケートガラスが好ましい。
以下において、本実施形態の化学強化ガラスに用いられるガラスの一例である、ソーダライムガラスの好ましい組成について説明する。
本実施形態の化学強化ガラスに用いられるソーダライムガラスとしては、例えば、モル％で表示した組成で、ＳｉＯ２を６０〜７５％、Ａｌ２Ｏ３を０．８〜４．５％、Ｎａ２Ｏを１０〜１９％及びＣａＯを０．１〜１５％を含むガラスが好ましい。
本実施形態の化学強化ガラスに用いられるソーダライムガラスの組成としては、特に限定されないが、例えば、以下のガラスの組成が挙げられる。
（ｉ）酸化物基準の質量％で表示した組成が、ＳｉＯ２を６５〜７５％、Ａｌ２Ｏ３を０．１〜８．６％、ＭｇＯを２〜１０％、ＣａＯを１〜１０％、ＳｒＯを０〜３％、ＢａＯを０〜３％、Ｎａ２Ｏを１０〜１８％、Ｋ２Ｏを０〜８％、ＺｒＯ２を０〜４％含有し、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏが１０〜１８％であるガラス
（ｉｉ）酸化物基準の質量％で表示した組成が、ＳｉＯ２を６５〜７２％、Ａｌ２Ｏ３を３．４〜８．６％、ＭｇＯを３．３〜６％、ＣａＯを６．５〜９％、Ｎａ２Ｏを１３〜１６％、Ｋ２Ｏを０〜１％、ＴｉＯ２を０〜０．２％、Ｆｅ２Ｏ３を０．００５〜０．１５％、ＳＯ３を０．０２〜０．４％含有し、（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／Ａｌ２Ｏ３が１．８〜５．０であるガラス
（ｉｉｉ）酸化物基準のモル％で表示した組成が、ＳｉＯ２を６５〜７２％、Ａｌ２Ｏ３を０．８〜４．５％、ＭｇＯを５〜１３．５％、ＣａＯを０．８〜９％、Ｎａ２Ｏを１２〜１７％、Ｋ２Ｏを０〜３％含有し、ＲＯ／（ＲＯ＋Ｒ２Ｏ）が０．４１０以上、０．５２以下（式中、ＲＯとはアルカリ土類金属酸化物、Ｒ２Ｏはアルカリ金属酸化物を示す。）であるガラス
本実施形態の化学強化ガラスに用いられるアルミノシリケートガラスの組成としては、特に限定されないが、例えば、以下のガラスの組成が挙げられる。
（ｉｖ）酸化物基準のモル％で表示した組成で、ＳｉＯ２を５０〜８０％、Ａｌ２Ｏ３を２〜２５％、Ｌｉ２Ｏを０〜１０％、Ｎａ２Ｏを０〜１８％、Ｋ２Ｏを０〜１０％、ＭｇＯを０〜１５％、ＣａＯを０〜５％およびＺｒＯ２を０〜５％を含むガラス
（ｖ）酸化物基準のモル％で表示した組成が、ＳｉＯ２を５０〜７４％、Ａｌ２Ｏ３を１〜１０％、Ｎａ２Ｏを６〜１４％、Ｋ２Ｏを０．１〜１１％、ＭｇＯを２〜１５％、ＣａＯを０〜６％およびＺｒＯ２を０〜５％含有し、ＳｉＯ２およびＡｌ２Ｏ３の含有量の合計が７５％以下、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの含有量の合計が１２〜２５％、ＭｇＯおよびＣａＯの含有量の合計が７〜１５％であるガラス
（ｖｉ）酸化物基準のモル％で表示した組成が、ＳｉＯ２を６０〜７０％、Ａｌ２Ｏ３を２〜８％、Ｎａ２Ｏを５〜１８％、Ｋ２Ｏを０〜１％、ＭｇＯを４〜１５％およびＺｒＯ２を０〜２％含有するガラス
以下、各成分の含有量の好ましい一態様について、酸化物基準の質量％表示で示す。
ＳｉＯ２はガラスの骨格を構成する成分であり必須である。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。ＳｉＯ２の含有量が５０％以上であることによって、ガラスとしての安定性や耐酸性、耐候性またはチッピング耐性の低下を回避できる。ＳｉＯ２の含有量は、好ましくは６０％以上、より好ましくは６５％以上、さらに好ましくは６６％以上である。一方、ＳｉＯ２の含有量が８０％以下であることによって、ガラスの粘性の増大による溶融性の低下を回避することができる。ＳｉＯ２の含有量は、好ましくは７５％以下、より好ましくは７２％以下である。
Ａｌ２Ｏ３は、必須成分ではないが、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、または表面圧縮応力を大きくする成分である。Ａｌ２Ｏ３の含有量は、好ましくは０．１％以上、より好ましくは２％以上、さらに好ましくは３．４％以上である。一方、Ａｌ２Ｏ３の含有量が１２％以下であることによって、ガラスの粘性の増大による溶融性の低下を回避することができる。Ａｌ２Ｏ３の含有量は、好ましくは１０％以下、より好ましくは８．６％以下である。
Ｎａ２Ｏ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。Ｎａ２Ｏの含有量が１０％以上であることによって、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、好ましくは１１％以上、より好ましくは１２％以上、さらに好ましくは１３％以上である。一方、Ｎａ２Ｏの含有量が１９％以下であることによって、耐候性または耐酸性の低下または圧痕からのクラックの発生を回避できる。Ｎａ２Ｏの含有量は、好ましくは１８％以下、より好ましくは１６％以下、さらに好ましくは１５％以下である。
ＣａＯは、ガラスの溶融性を向上させる成分であり、含有することが好ましい。ＣａＯの含有量が０．１％以上であることによって、溶融性を向上させることができ、好ましくは１％以上、より好ましくは４％以上、さらに好ましくは６．５％以上である。一方、ＣａＯの含有量が１５％以下であることによって、表面圧縮応力層を深くすることができる。ＣａＯの含有量は、好ましくは１０％以下、より好ましくは９％以下、さらに好ましくは５％以下である。
Ｆｅ２Ｏ３は、ガラスの溶融性を向上させる成分であり、含有することが好ましい。通常、ガラス中のＦｅ２Ｏ３は可視光に吸収をもたらすため好ましくないが、板厚が薄い場合には光の吸収が少なくなるため問題になりにくい。Ｆｅ２Ｏ３の含有量は好ましくは０．００５％以上、より好ましくは０．０１％以上、さらに好ましくは０．０３％以上、特に好ましくは０．０６％以上である。一方、過度に含有するとＦｅ２Ｏ３による色味が問題となるため、Ｆｅ２Ｏ３の含有量は０．２％未満が好ましく、０．１５％未満がより好ましく、０．１２％未満がさらに好ましく、０．０９５％未満が特に好ましい。
また、本実施形態の化学強化ガラスのヤング率は、ガラスの組成等によっても異なるが、例えば６５〜８０ＭＰａである。なお、化学強化ガラスのヤング率（Ｅ）は、超音波パルス法により測定することができる。
本実施形態の化学強化ガラスは、例えば、以下のようにして製造することができる。
まず、後述する化学強化処理に供するガラスを用意する。例えば、ガラスの各成分の原料を調合し、ガラス溶融窯で加熱溶融する。その後、バブリング、撹拌、清澄剤の添加等によりガラスを均質化し、従来公知の成形法により所定の厚さのガラス板に成形し、徐冷する。
ガラスの成形法としては、例えば、フロート法、プレス法、フュージョン法及びダウンドロー法が挙げられる。特に、大量生産に適したフロート法が好ましい。また、フロート法以外の連続成形法、すなわち、フュージョン法およびダウンドロー法も好ましい。
その後、成形したガラスを必要に応じて研削および研磨処理して、ガラス基板を形成する。なお、ガラス基板を所定の形状及びサイズに切断したり、ガラス基板の面取り加工を行う場合、後述する化学強化処理を施す前に、ガラス基板の切断や面取り加工を行えば、その後の化学強化処理によって端面にも圧縮応力層が形成されるため、好ましい。
そして、形成したガラス基板に化学強化処理を施した後、洗浄および乾燥することにより、本実施形態の化学強化ガラスを製造することができる。
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。化学強化処理においては、大きなイオン半径の金属イオン（典型的には、Ｋイオン）を含む金属塩（例えば、硝酸カリウム）の融液に、浸漬などによってガラス板を接触させることにより、ガラス板中の小さなイオン半径の金属イオン（典型的には、ＮａイオンまたはＬｉイオン）が大きなイオン半径の金属イオンと置換される。
化学強化処理（イオン交換処理）は、特に限定されるものではないが、例えば、３００〜５５０℃に加熱された硝酸カリウム等の溶融塩中に、ガラス板を５分〜２０時間浸漬することによって行うことができる。なお、溶融塩の加熱温度としては、３００〜４５０℃が好ましく、また、溶融塩中へのガラス板の浸漬時間は、０．１時間〜１５時間であることが好ましい。
化学強化処理を行うための溶融塩としては、例えば、硝酸カリウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、塩化ナトリウムおよび塩化カリウム等のアルカリ硫酸塩およびアルカリ塩化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。
本実施形態において、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・組成や溶融塩の種類、ならびに、最終的に得られる化学強化ガラスに所望される表面圧縮応力（ＣＳ）や圧縮応力深さ（ＤＯＬ）等の化学強化特性などを考慮して、適切な条件を選択すればよい。
本実施形態の化学強化ガラスは板厚が薄く柔軟性に富んでいるため、湾曲した状態で使用することができる。例えば、本実施形態の化学強化ガラスは曲率半径が１５０００ｍｍ以上である状態で用いられてもよい。ここで、「化学強化ガラスの曲率半径が１５０００ｍｍ以上である」とは、化学強化ガラスの第１主面を凸面、第２主面を凹面とし、あるいは、第１主面を凹面、第２主面を凸面として、僅かに観測される湾曲の曲率半径が１５０００ｍｍ以上であることを表す。
本実施形態の化学強化ガラスは、化学強化により強度が向上されている。また、平均板厚が薄く、かつ上記曲げ試験方法においてもクラックが形成されないものであり、可撓性に優れる。すなわち、本実施形態の化学強化ガラスは、大面積で、可撓性に優れ、かつ強度にも優れたガラスである。したがって、本実施形態の化学強化ガラスは、使用過程で曲げる必要が生じ、かつ、曲げた際に容易に破壊しないことが求められる用途、例えば、フォトマスク基板、ＬＣＤ画像マスク基板、コールドベンディング、有機ＥＬ用フレキシブル基板、照明用カバーガラス、インクジェット印刷用ガラス、太陽電池用ガラス基板等の用途に好適に用いることができる。
また、本実施形態の化学強化ガラスはそのままで使用することができるが、必要に応じて、樹脂層などの他の層と積層し、曲げた状態で固定した積層体として用いることも可能である。
いくつかの好適な用途においては、本実施形態の化学強化ガラスの上に機能性材料を設けることが好ましい。例えば、フォトマスク基板、ＬＣＤ画像マスク基板として本実施形態の化学強化ガラスを用いる場合は、感光剤を本実施形態の化学強化ガラスの上に設けることが好ましい。
コールドベンディングとして本実施形態の化学強化ガラスを用いる場合は、少なくとも２つの本実施形態の化学強化ガラスを積層したガラス部材として用いることが好ましい。また、少なくとも２つの本実施形態の化学強化ガラスを、その間に樹脂層を挟持するように積層することがより好ましい。
また、有機ＥＬ用フレキシブル基板、照明用カバーガラス、インクジェット印刷用ガラスに用いる場合は、本実施形態の化学強化ガラスの比表面積を増やす処理を行うことが好ましい。例えば、化学強化ガラスの少なくとも一方の面にゾルゲルコート、あるいはエッチング処理を施し、該面に有機材料を主成分とする層を設けたガラス部材として用いることが好ましい。
また、本実施形態の化学強化ガラスは、太陽電池用ガラス基板として用いることができる。本実施形態の化学強化ガラスを太陽電池用ガラス基板として用いた場合、ポリマーなどの他の材料と比較して、高い光透過率、高い耐熱性、化合物材料と整合する熱膨張係数、ガラスに含有される成分による高効率化、などといった特有の効果を奏し、さらには従来通りのスーパーストレート型太陽電池モジュール構造にも適用可能である。
本実施形態の化学強化ガラスは、特にフレキシブル薄膜太陽電池用のカバーガラス基板として用いることが好ましい。薄膜太陽電池用カバーガラス基板として用いる場合は、平均板厚ｔが０．２５ｍｍ以下でかつＡｌ２Ｏ３の含有量が３質量％以上であることが好ましい。平均板厚ｔが０．２５ｍｍ以下であることによりガラスに吸収される光エネルギーを減少させるとともに、Ａｌ２Ｏ３の含有量が３質量％以上であることにより薄膜太陽電池の変換効率を向上させることができる。
本実施形態の化学強化ガラスを有するフレキシブル薄膜太陽電池モジュールは、該化学強化ガラスの上に光電変換層が設けられる。光電変換層の厚みは１００μｍ以下が好ましく、光電変換層の材料はＣｄＴｅが好ましい。また、該フレキシブル薄膜太陽電池モジュールは、上記式（１）の条件で行った曲げ試験方法において、化学強化ガラスの第１主面及び前記第１主面に対向する第２主面の少なくとも一方の主面を起点とするクラックが形成されないことが好ましい。なお、この場合において曲げ試験装置１０は、化学強化ガラスに代えてフレキシブル薄膜太陽電池モジュールを湾曲させる。
以下、本発明を実施例によって説明するが、本発明はこれらにより限定されるものではない。
（実施例１）
表１に酸化物基準の質量百分率表示で示した組成のガラス板を作製した。硅砂、ソーダ灰、ドロマイト、長石、酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、芒硝をガラス原料として用いて熔解し、フロートバスで厚さ約０．３３ｍｍのガラスリボンに成形した。表１の組成は各々のガラスの主面を１００μｍ研磨して測定した蛍光Ｘ線分析による分析値である。
得られたガラス板を３００ｍｍ×２００ｍｍの大きさに切り出し、＃８００の砥石を用いて、端面形状が図４に示される形状（θ1：２７°、θ2：２７°、Ｒ：０．１２ｍｍ）となるように、所定の端面加工を行った。その後、ＨＦ溶液を用いてガラス板のエッチングを行い、板厚を薄くした。得られたガラス板は、第１主面及び第２主面の大きさが長辺３００ｍｍ×短辺２００ｍｍであり、平均板厚が０．２１５ｍｍであった。
続いて、作製したガラス板に対し、ＫＮＯ３の含有割合が９９．５質量％、ＮａＮＯ３の含有割合が０．５質量％、温度が４２５℃である溶融カリウム塩に６７０分間浸漬するイオン交換を行って実施例１の化学強化ガラスを得た。
＜曲げ強度の測定＞
得られた化学強化ガラスについて、図１に示される曲げ試験装置を用いて下記の曲げ試験方法を行い、曲げ強度を測定した。その結果を表１に示す。
(曲げ試験方法)
第１の支持盤と第２の支持盤は、前記第１の支持盤の支持面と前記第２の支持盤の支持面とが互いに対向するように平行に配置され、
前記第１の支持盤と前記第２の支持盤とにそれぞれ化学強化ガラスの端部を支持させ、
前記第１の支持盤の支持面と前記第２の支持盤の支持面との間隔を維持した状態で、第１の支持盤に対する第２の支持盤の位置を、第１の支持盤の支持面及び第２の支持盤の支持面に平行でかつ前記化学強化ガラスの湾曲方向を変えない方向へ２００ｍｍ移動させ、
前記第１の支持盤と前記第２の支持盤との間で湾曲させる前記化学強化ガラスにクラックが形成されるか否かを調べ、
前記シート物にクラックが形成されなかった場合、前記間隔を狭めた後、
前記第１の支持盤の支持面と前記第２の支持盤の支持面との間隔を維持した状態で、第１の支持盤に対する第２の支持盤の位置を、第１の支持盤の支持面及び第２の支持盤の支持面に平行でかつ前記化学強化ガラスの湾曲方向を変えない方向へ２００ｍｍ移動させ、
前記第１の支持盤と前記第２の支持盤との間で湾曲させる前記化学強化ガラスにクラックが形成されるか否かを調べる曲げ試験方法において、
下記式（２）の条件で曲げ試験方法を行い、前記化学強化ガラスにクラックが形成されたときの曲げ応力を、前記化学強化ガラスの破壊強度とする。
σ＝（Ａ×Ｅ×ｔ）／（Ｄ−ｔ） （２）
Ｄ；前記第１の支持盤の支持面と前記第２の支持盤の支持面との間隔（単位［ｍｍ］）
Ａ＝１．１９８
Ｅ；前記化学強化ガラスのヤング率（単位［ＭＰａ］）
ｔ；前記化学強化ガラスの平均板厚（単位［ｍｍ］）
σ＝曲げ応力（単位［ＭＰａ］）
上記方法にて、２１枚の化学強化ガラスの破壊強度を求め、平均値(平均破壊強度)を算出した。その結果を表１に示す。
＜ＣＳ、ＤＯＬ及びＣＴの測定又は算出＞
得られた化学強化ガラスについて、その表面圧縮応力ＣＳ（単位：ＭＰａ）及びその圧縮応力深さＤＯＬ（単位：μｍ）を測定した。なお、ＣＳ及びＤＯＬは折原製作所社製表面応力計ＦＳＭ−６０００にて測定した。
また、化学強化ガラスの内部引張応力ＣＴ（単位：ＭＰａ）を、以下の式に基づき、表面圧縮応力ＣＳ（単位：ＭＰａ）、圧縮応力深さＤＯＬ（単位：ｍｍ）及びガラスの平均板厚ｔ（単位：ｍｍ）から求めた。
ＣＴ＝ＣＳ［ＭＰａ］＊ＤＯＬ［ｍｍ］／（ｔ［ｍｍ］−２＊ＤＯＬ［ｍｍ］）
ＣＳ、ＤＯＬ及びＣＴの測定又は算出結果を表１に示す。
（実施例２）
実施例１と同様にして作製した、表１に酸化物基準の質量百分率表示で示した組成を有する厚さ約０．３３ｍｍのフロートガラス板を６５０ｍｍ×５５０ｍｍの大きさに切り出し、＃６００の砥石を用いて所定の面取り加工を行った。その後、ＨＦ溶液を用いてガラス板のエッチングを行い、板厚を薄くした。つづいて、ガラス板を約５００ｍｍ×４００ｍｍの大きさに切り出し、＃８００の砥石によりガラス板の端面に、端面形状が図４に示される形状（θ1：２６°、θ2：２６°、Ｒ：０．１０ｍｍ）となるように、所定の面取り加工を施した。得られたガラス板は、第１主面及び第２主面の大きさが長辺５００ｍｍ×短辺４００ｍｍであり、平均板厚が０．１５ｍｍであった。
続いて、作製したガラス板に、ＫＮＯ３の含有割合が９９．５質量％、ＮａＮＯ３の含有割合が０．５質量％であり、温度が４２５℃である溶融カリウム塩に３００分間浸漬するイオン交換を行って実施例２の化学強化ガラスを得た。この化学強化ガラス１８枚に対して曲げ試験を行い測定した破壊強度の平均値（平均破壊強度）と、ＣＳ、ＤＯＬおよびＣＴをそれぞれ表１に示す。
（実施例３）
実施例１と同様にして作製した、表１に酸化物基準の質量百分率表示で示した組成を有する厚さ約０．３３ｍｍのフロートガラス板を６５０ｍｍ×５５０ｍｍの大きさに切り出し、＃６００の砥石を用いて所定の面取り加工を行った。その後、ＨＦ溶液を用いてガラス板のエッチングを行い、板厚を薄くした。つづいて、ガラスを約５００ｍｍ×４００ｍｍの大きさに切り出し、端面形状が図４に示される形状（θ1：２６°、θ2：２６°、Ｒ：０．１０ｍｍ）となるように、所定の面取り加工を施した。得られたガラス板は、第１主面及び第２主面の大きさが長辺５００ｍｍ×短辺４００ｍｍであり、平均板厚が０．１５ｍｍであった。
続いて、作製したガラス板に、ＫＮＯ３の含有割合が９９．３質量％、ＮａＮＯ３の含有割合が０．７質量％であり、温度が４３０℃である溶融カリウム塩に３５０分間浸漬するイオン交換を行って実施例３の化学強化ガラスを得た。この化学強化ガラスのＣＳ、ＤＯＬおよびＣＴをそれぞれ表１に示す。得られた化学強化ガラス板について、図１に示される曲げ試験装置を用いて曲げ試験方法を行ったところ、Ｄ＝５０ｍｍの曲率まで割れないことが確認できた。この結果から、破壊応力は２６０ＭＰa以上であることが確認できた。
（実施例４）
実施例１と同様にして作製した、表１に酸化物基準の質量百分率表示で示した組成を有する厚さ約０．３３ｍｍのフロートガラス板を６５０ｍｍ×５５０ｍｍの大きさに切り出し、＃８００の砥石を用いて、端面形状が図４に示される形状（θ1：２７°、θ2：２７°、Ｒ：０．１２ｍｍ）となるように、所定の端面加工を行った。その後、ＨＦ溶液を用いてガラス板のエッチングを行い、板厚を薄くした。得られたガラス板は、第１主面及び第２主面の大きさが長辺６５０ｍｍ×短辺５５０ｍｍであり、平均板厚が０．１１ｍｍであった。
続いて、作製したガラス板に、ＫＮＯ３の含有割合が９９．３質量％、ＮａＮＯ３の含有割合が０．７質量％であり、温度が４３０℃である溶融カリウム塩に３４０分間浸漬するイオン交換を行って実施例４の化学強化ガラスを得た。この化学強化ガラスのＣＳ、ＤＯＬおよびＣＴをそれぞれ表１に示す。得られた化学強化ガラス板について、図１に示される曲げ試験装置を用いて曲げ試験方法を行ったところ、Ｄ＝３０ｍｍの曲率まで割れないことが確認できた。この結果から、破壊応力は３１５ＭＰa以上であることが確認できた。
（実施例５）
実施例１と同様にして作製した、表１に酸化物基準の質量百分率表示で示した組成を有する厚さ約０．３３ｍｍのフロートガラス板を６５０ｍｍ×５５０ｍｍの大きさに切り出し、＃６００の砥石を用いて所定の面取り加工を行った。その後、ＨＦ溶液を用いてガラス板のエッチングを行い、板厚を０．２ｍｍまで薄くした。つづいて、ガラスを約３００ｍｍ×２１０ｍｍの大きさに切り出し、端面形状が図４に示される形状（θ1：２６°、θ2：２６°、Ｒ：０．１０ｍｍ）となるように、所定の面取り加工を施した。得られたガラス板をさらにＨＦ溶液を用いてガラス板のエッチングを行い、板厚を０．０７ｍｍまで薄くした。得られたガラス板は、第１主面及び第２主面の大きさが長辺３００ｍｍ×短辺２１０ｍｍであり、平均板厚が０．０７ｍｍであった。
続いて、作製したガラス板に、ＫＮＯ３の含有割合が９９．３質量％、ＮａＮＯ３の含有割合が０．７質量％であり、温度が４３０℃である溶融カリウム塩に３００分間浸漬するイオン交換を行って実施例４の化学強化ガラスを得た。この化学強化ガラスのＣＳ、ＤＯＬおよびＣＴをそれぞれ表１に示す。得られた化学強化ガラス板について、図１に示される曲げ試験装置を用いて曲げ試験方法を行ったところ、Ｄ＝２０ｍｍの曲率まで割れないことが確認できた。この結果から、破壊応力は３０３ＭＰa以上であることが確認できた。
（比較例１）
表１に酸化物基準の質量百分率表示で示した組成のガラスになるように、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、混合した原料を白金製るつぼに入れ、１５５０〜１６５０℃の温度で３〜５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、ガラスブロックを得た。このガラスブロックを切断、研削し、第１主面及び第２主面を鏡面に加工して、３００ｍｍ×３００ｍｍ×０．４ｍｍのガラス板を作製した。
続いて、作製したガラス板に、ＫＮＯ３の含有割合が１００質量％であり、温度が４３５℃である溶融カリウム塩に６０分間浸漬するイオン交換を行って比較例１の化学強化ガラスを得た。
得られた化学強化ガラスについて、３００ｍｍの両端５０ｍｍずつの部分に対し、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１３０°、押し込み加重１３〜１４Ｎ（１．３〜１．４ｋｇｆ）、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、切断線（罫書き線）に沿って折り割り（ブレイク）を行った。これにより、３００ｍｍ×２００ｍｍ×０．４ｍｍのガラス板を作製した。
得られた化学強化ガラス板について、図１に示される曲げ試験装置を用いて曲げ試験方法を行おうとしたが、Ｄ＝２００ｍｍに曲げた時点で割れてしまった。この場合の曲げ応力は式（２）で求めることができる。この結果から、破壊強度は１４４ＭＰａ以下であることが確認できた。
Figure 2016194785
本発明を特定の態様を参照して詳細に説明したが、本発明の精神と範囲を離れることなく様々な変更および修正が可能であることは、当業者にとって明らかである。
なお、本出願は、２０１５年５月２９日付けで出願された日本特許出願（特願２０１５−１１０８９９）に基づいており、その全体が引用により援用される。
２ 化学強化ガラス
２ａ、２ｂ 端部
１０ 曲げ試験装置
１２ ベース
１４ 第１の支持盤
１４ａ 支持面
１６ 第２の支持盤
１６ａ 支持面
１７ ストッパ
２０ 移動部
２１ 昇降フレーム
２２ モータ
２３ ボールねじ機構
２４ スライダブロック
３０ 調整部
４０ 検出部
５０ 支持部
５２ 連結部
６０ 載置部
１００ 化学強化ガラス
１０１ 第１主面
１０２ 第２主面
１０３ 端面
１１１ 第１傾斜部
１１２ 第２傾斜部
１１３ 曲面部
２００ ガラス
２０１ 第１主面
２０２ 第２主面
２０３ 端面
２１１ 第１傾斜部
２１２ 第２傾斜部
２１３ 曲面部
３００ 砥石
３０１ 研削溝
３０３ ステージ
４００ 化学強化ガラス
４０１ 第１主面
４０２ 第２主面
４０３ 端面
４１１ 第１傾斜部
４１２ 第２傾斜部
４１３ 曲面部
５００ 化学強化ガラス
５０１ 第１主面
５０２ 第２主面
５０３ 端面
５１１ 第１傾斜部
５１２ 第２傾斜部
５１３ 曲面部

Claims (11)

  1. 第１主面、前記第１主面に対向する第２主面、及び、前記第１主面と前記第２主面とを接続する端面を有し、
    前記第１主面および前記第２主面に圧縮応力層が設けられる化学強化ガラスであって、
    平均板厚ｔが０．０６ｍｍ〜０．２５ｍｍであり、
    下記の曲げ試験方法を行った場合に、前記第１主面及び前記第２主面の少なくとも一方の主面を起点とするクラックが形成されない化学強化ガラス。
    (曲げ試験方法)
    第１の支持盤と第２の支持盤は、前記第１の支持盤の支持面と前記第２の支持盤の支持面とが互いに対向するように平行に配置され、
    前記第１の支持盤と前記第２の支持盤とにそれぞれ前記化学強化ガラスの端部を支持させ、
    前記第１の支持盤の支持面と前記第２の支持盤の支持面との間隔が下記式（１）で求められる間隔Ｄ［ｍｍ］となるように維持した状態で、前記第１の支持盤に対する前記第２の支持盤の位置を、前記第１の支持盤の支持面及び前記第２の支持盤の支持面に平行でかつ前記化学強化ガラスの湾曲方向を変えない方向へ２００ｍｍ移動させ、
    前記第１の支持盤と前記第２の支持盤との間で湾曲させる前記化学強化ガラスにクラックが形成されるか否かを調べる曲げ試験方法を行う。
    Ｄ＝（Ａ×Ｅ×ｔ／σ）＋ｔ （１）
    Ｄ；前記第１の支持盤の支持面と前記第２の支持盤の支持面との間隔（単位［ｍｍ］）
    Ａ＝１．１９８
    Ｅ；前記化学強化ガラスのヤング率（単位［ＭＰａ］）
    ｔ；前記化学強化ガラスの平均板厚（単位［ｍｍ］）
    σ＝２００（単位［ＭＰａ］）
  2. 前記化学強化ガラスの前記端面が、前記第１主面に対して前記第２主面側に傾斜して延びる第１傾斜部、前記第２主面に対して前記第１主面側に傾斜して延びる第２傾斜部、及び、前記第１傾斜部と前記第２傾斜部とを接続する曲面部を有する、請求項１に記載の化学強化ガラス。
  3. 前記化学強化ガラスの板厚方向における前記曲面部の断面形状が円弧状である、請求項２に記載の化学強化ガラス。
  4. 前記曲面部の最小曲率半径が０．１２５ｍｍ以下である、請求項２または３に記載の化学強化ガラス。
  5. 前記第１主面及び前記第２主面の表面圧縮応力が４００〜１０００ＭＰａである請求項１〜４のいずれか１項に記載の化学強化ガラス。
  6. 前記第１主面及び前記第２主面の圧縮応力深さが６〜２５μｍである請求項１〜５のいずれか１項に記載の化学強化ガラス。
  7. 内部引張応力が２５０ＭＰａ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ガラス。
  8. 前記端面に圧縮応力層が設けられる請求項１〜７のいずれか１項に記載の化学強化ガラス。
  9. 前記化学強化ガラスの面内における板厚の最大値と最小値の差が０．０３ｍｍ以下である請求項１〜８のいずれか１項に記載の化学強化ガラス。
  10. Ａｌ２Ｏ３を酸化物基準のモル％表示で０．８〜４．５％含む請求項１〜９のいずれか１項に記載の化学強化ガラス。
  11. フォトマスク基板用である請求項１〜１０のいずれか１項に記載の化学強化ガラス。
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