KR20130135905A

KR20130135905A - 강화 유리판

Info

Publication number: KR20130135905A
Application number: KR1020137023770A
Authority: KR
Inventors: 타카시 무라타; 코스케 카와모토; 타카코 토죠
Original assignee: 니폰 덴키 가라스 가부시키가이샤
Priority date: 2011-02-10
Filing date: 2012-02-07
Publication date: 2013-12-11
Also published as: JP5850401B2; US20130316162A1; JP2012180262A; TW201233657A; TWI589541B; WO2012108417A1; KR101493764B1; CN103298758A

Abstract

본 발명의 강화 유리판은 표면에 압축 응력층을 갖는 강화 유리판이며, 유리의 조성으로서 산화물 환산의 질량％로, SiO₂ 50∼70%, Al₂O₃ 5∼20%, B₂O₃ 0∼5%, Na₂O 8∼18%, K₂O 2∼9%, Fe₂O₃ 30∼1500ppm을 함유하고, 파장 400∼700nm에 있어서의 판두께 1.0mm 환산의 분광 투과율이 85% 이상, xy색도 좌표(C광원, 판두께 1mm 환산)에 있어서의 x가 0.3095∼0.3120, xy색도 좌표(C광원, 판두께 1mm 환산)에 있어서의 y가 0.3160∼0.3180인 것을 특징으로 한다.

Description

강화 유리판{TEMPERED GLASS PLATE}

본 발명은 강화 유리판에 관한 것이고, 구체적으로는 휴대 전화, 디지탈 카메라, PDA(휴대 단말), 태양 전지의 커버 유리, 또는 디스플레이 특히 터치 패널 디스플레이의 유리 기판에 매우 적합한 강화 유리판에 관한 것이다.

최근, 터치 패널을 탑재한 PDA가 등장하고, 그 표시부를 보호하기 위하여 강화 유리판이 사용됨에 이르고 있고, 금후 강화 유리판의 시장은 점점 증대할 것으로 기대되고 있다(예를 들면 특허문헌 1, 비특허문헌 1 참조).

이러한 용도의 강화 유리는 높은 기계적 강도가 요구된다.

특허문헌 1: 특허 공개 제 2006-83045 호 공보

비특허문헌 1: 泉谷徹朗 등, 「새로운 유리와 그 물성」, 초판, 주식회사 經營 시스템 연구소, 1984년 8월 20일, p.451-498

종래, 디스플레이를 보호하는 강화 유리판(커버 유리)의 단부면이 일단 디바이스의 프레임체 내에 장착되면 유저가 강화 유리판의 단부면 부분에 접촉할 수 없는 형태로 되어 있었다. 그러나, 최근 디자인성을 높이기 위하여 강화 유리판이 디바이스의 외측에 장착된 형태가 검토되고 있고, 커버 유리의 단부면도 디자인의 일부로서 고려되도록 되어 왔다.

강화 유리판의 단부면의 일부 또는 전부가 외부에 노출될 경우, 디바이스의 외관을 손상하지 않도록 배려할 필요가 있고, 이 경우 강화 유리판의 색조가 중요해진다. 구체적으로는 강화 유리판의 단부면에서 봤을 때의 색조가 푸른색 또는 황색을 띠지 않고 있는 것이 중요해진다.

또한, 강화 유리의 기계적 강도를 높이기 위하여는 압축 응력층의 압축 응력값을 높일 필요가 있다. 압축 응력값을 높이는 성분으로서 Al₂O₃ 등의 성분이 알려져 있다. 그러나, Al₂O₃의 함유량이 과다하면 유리 용융시에 Al₂O₃ 원료가 녹아 잔류하기 쉬워져 유리 결함이 많아진다는 문제가 있다. Al₂O₃ 원료로서 장석 등을 사용하면 이 문제를 해결할 수 있지만, 장석에 포함되는 Fe₂O₃에 의해, 유리 조성 중의 Fe₂O₃의 함유량이 많아지기 때문에, 소망된 색조로 조정하기 어려워진다. 또한, 수화물 원료를 사용할 경우도 상기 문제를 해결할 수 있지만, 유리 중의 수분량이 많아지기 때문에 압축 응력값을 높이는 것이 곤란해진다.

따라서 본 발명은 압축 응력층의 압축 응력값이 높고, 또한 소망된 색조를 갖는 강화 유리판을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

본 발명자 등은 각종 검토를 행한 결과, 유리 조성 중의 각 성분의 함유량 및 유리 특성을 소정 범위로 규제함으로써 상기 기술적 과제를 해결할 수 있다는 것을 발견하고, 본 발명으로서 제안하는 것이다. 즉, 본 발명의 강화 유리판은 표면에 압축 응력층을 갖는 강화 유리판이며 유리의 조성으로서 산화물 환산의 질량％로 SiO₂ 50∼70%, Al₂O₃ 5∼20%, B₂O₃ 0∼5%, Na₂O 8∼18%, K₂O 2∼9%, Fe₂O₃ 30∼1500ppm을 함유하고, 파장 400∼700nm에 있어서의 판두께 1.0mm 환산의 분광 투과율이 85% 이상, xy색도 좌표(C광원, 판두께 1mm 환산)에 있어서의 x가 0.3095∼0.3120, xy색도 좌표(C광원, 판두께 1mm 환산)에 있어서의 y가 0.3160∼0.3180인 것을 특징으로 한다. 여기에서 「산화물 환산」은 예를 들면 Fe₂O₃의 경우, Fe³ ⁺의 상태로 존재하는 산화철 뿐만아니라, Fe² ⁺의 상태로 존재하는 산화철도 Fe₂O₃로 환산한 후에 Fe₂O₃로서 표기하는 것을 의미한다(다른 산화물도 같음). 「파장 400∼700nm에 있어서의 판두께 1.0mm 환산의 분광 투과율」은 예를 들면 UV-3100PC(시마즈제작소제)를 사용하여 슬릿 폭:2.0nm, 스캔 속도: 중속, 샘플링 피치: 0.5nm로 측정 가능하다. 「xy색도 좌표(C광원, 판두께 1mm 환산)에 있어서의 x」는 예를 들면 UV-3100PC(시마즈제작소제)로 측정 가능하다. 「xy색도 좌표(C광원, 판두께 1mm 환산)에 있어서의 y」는 예를 들면 UV-3100PC(시마즈제작소제)로 측정가능하다.

제 2 본 발명의 강화 유리판은 압축 응력층의 압축 응력값이 400MPa 이상이며, 또한 압축 응력층의 깊이가 30㎛ 이상인 것이 바람직하다. 여기에서 「압축 응력층의 압축 응력값」과 「압축 응력층의 깊이」는 표면 응력계(예를 들면 주식 회사 도시바 제FSM-6000)를 사용하여 시료를 관찰했을 때에 관찰되는 간섭 무늬의 개수와 그 간격으로부터 산출되는 값을 가리킨다.

제 3 본 발명의 강화 유리판은 TiO₂의 함유량이 0∼50000ppm인 것이 바람직하다.

제 4 본 발명의 강화 유리판은 SnO₂+SO₃+Cl의 함유량이 50∼30000ppm인 것이 바람직하다. 여기에서 「SnO₂+SO₃+Cl」은 SnO₂, SO₃,및 Cl의 합량을 가리킨다.

제 5 본 발명의 강화 유리판은 CeO₂의 함유량이 0∼10000ppm, WO₃의 함유량이 0∼10000ppm인 것이 바람직하다.

제 6 본 발명의 강화 유리판은 NiO의 함유량이 0∼500ppm인 것이 바람직하다.

제 7 본 발명의 강화 유리판은 판두께가 0.5∼2.0mm인 것이 바람직하다.

제 8 본 발명의 강화 유리판은 10^2.5dPa·s에 있어서의 온도가 1600℃ 이하인 것이 바람직하다. 여기에서 「10^2.5dPa·s에 있어서의 온도」는 백금구 인상법으로 측정한 값을 가리킨다.

제 9 본 발명의 강화 유리판은 액상 온도가 1100℃ 이하인 것이 바람직하다. 여기에서 「액상 온도」와는 표준체 30메쉬(체눈 크기 500㎛)를 통과하고, 50메쉬(체눈 크기 300㎛)에 잔류하는 유리 분말을 백금 보틀에 넣고, 온도 구배로 중에 24시간 보유한 후, 결정이 석출하는 온도를 가리킨다.

제 10 본 발명의 강화 유리판은 액상 점도가 10^4.0dPa·s 이상인 것이 바람직하다. 여기에서 「액상 점도」는 액상 온도에 있어서의 유리의 점도를 백금구 인상법으로 측정한 값을 가리킨다.

제 11 본 발명의 강화 유리판은 밀도가 2.6g/㎤ 이하인 것이 바람직하다. 여기에서 「밀도」는 주지의 아르키메데스법으로 측정 가능하다.

제 12 본 발명의 강화 유리판은 30∼380℃의 온도 범위에 있어서의 열팽창 계수가 85∼110×10^-7／℃인 것이 바람직하다. 여기에서 「30∼380℃의 온도 범위에 있어서의 열팽창 계수」는 딜라토미터를 사용하여 평균 열팽창 계수를 측정한 값을 가리킨다.

제 13 본 발명의 강화 유리판은 β-OH값이 0.25mm^-1 이하인 것이 바람직하다. 여기에서 「β-OH값」은 FT-IR에서 투과율을 측정한 후, 하기의 식을 이용하여 산출한 값을 가리킨다.

β-OH값=(1/X) log₁₀(T₁/T₂)

X: 판두께(mm)

T₁: 참조 파장 3846cm^-1에 있어서의 투과율（％）

T₂: 수산기 및 흡수 파장 3600cm^- ¹부근에 있어서의 최소 투과율（％）

제 14 본 발명의 강화 유리판은 터치 패널 디스플레이의 보호 부재에 사용하는 것이 바람직하다.

제 15 본 발명의 강화 유리판은 휴대 전화의 커버 유리에 사용하는 것이 바람직하다.

제 16 본 발명의 강화 유리판은 태양 전지의 커버 유리에 사용하는 것이 바람직하다.

제 17 본 발명의 강화 유리판은 디스플레이의 보호 부재에 사용하는 것이 바람직하다.

제 18 본 발명의 강화 유리판은 강화 유리판의 단부면의 일부 또는 전부가 외부에 노출되는 형태의 외장 부품에 사용하는 것이 바람직하다. 여기에서 「단부면」에는 강화 유리판의 표면과 단부면이 교차하는 단부 가장자리 영역에 챔버링 가공이 시행되어 있을 경우는 그 챔버링면도 포함하는 것으로 한다.

제 19 본 발명의 강화 유리판은 표면에 압축 응력층을 갖는 강화 유리판이며, 유리의 조성으로서 산화물 환산의 질량％로 SiO₂ 50∼70%, Al₂O₃ 12∼18%, B₂O₃ 0∼1%, Na₂O 12∼16%, K₂O 3∼7%, Fe₂O₃ 100∼300ppm, TiO₂ 0∼5000ppm, SnO₂+SO₃+Cl 50∼9000ppm을 함유하고, 압축 응력층의 압축 응력값이 600MPa 이상, 압축 응력층의 깊이가 50㎛ 이상, 액상 점도가 10^5.5dPa·s 이상, β-OH값이 0.25mm^-1이하, 파장 400∼700nm에 있어서의 판두께 1.0mm 환산의 분광 투과율이 87% 이상, xy색도 좌표(C광원, 판두께 1mm 환산)에 있어서의 x가 0.3095∼0.3110, xy색도 좌표(C광원, 판두께 1mm 환산)에 있어서의 y가 0.3160∼0.3170인 것을 특징으로 한다.

제 20 본 발명의 강화용 유리판은 유리의 조성으로서 산화물 환산의 질량％에서 SiO₂ 50∼70%, Al₂O₃ 5∼20%, B₂O₃ 0∼5%, Na₂O 8∼18%, K₂O 2∼9%, Fe₂O₃ 30∼1500ppm을 함유하고, 파장 400∼700nm에 있어서의 판두께 1.0mm 환산의 분광 투과율이 85% 이상, xy색도 좌표(C광원, 판두께 1mm 환산)에 있어서의 x가 0.3095∼0.3120, xy색도 좌표(C광원, 판두께 1mm 환산)에 있어서의 y가 0.3160∼0.3180인 것을 특징으로 한다.

[발명의 효과]

본 발명에 의하면 유리 조성 중의 각 성분의 함유량 및 유리 특성이 적정한 범위로 규제되어 있기 때문에, 압축 응력층의 압축 응력값이 높고, 또한 소망된 색조를 갖는 강화 유리판을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예 2를 설명하기 위한 개략 단면도이며, 구체적으로는 강화용 유리판의 단부 가장자리 영역에 R가공을 시행한 경우의 판두께 방향의 개략 단면도이다.

본 발명의 실시형태에 의한 강화 유리판은 그 표면에 압축 응력층을 갖는다. 표면에 압축 응력층을 성형하는 방법으로서 물리 강화법과 화학 강화법이 있다. 본 실시형태의 강화 유리판은 화학 강화법으로 제작되어 이루어지는 것이 바람직하다.

화학 강화법은 유리의 스트레인 포인트(strain point, 歪点) 이하의 온도에서 이온 교환 처리에 의해 유리의 표면에 이온 반경이 큰 알칼리 이온을 도입하는 방법이다. 화학 강화법으로 압축 응력층을 형성하면 강화용 유리판의 판두께가 얇을 경우라도 압축 응력층을 적정하게 형성할 수 있음과 아울러 압축 응력층을 형성한 후에, 강화 유리판을 절단해도 풍냉 강화법 등의 물리 강화법과 같이, 강화 유리판이 용이하게 파괴되지 않는다.

또한, 본 실시형태에 의한 강화 유리판은 유리의 조성으로서 산화물 환산의 질량％로 SiO₂ 50∼70%, Al₂O₃ 5∼20%, B₂O₃ 0∼5%, Na₂O 8∼18%, K₂O 2∼9%, Fe₂O₃ 30∼1500ppm을 함유한다. 이와 같이 각 성분의 함유 범위를 한정한 이유를 하기에 설명한다. 또한, 각 성분의 함유 범위의 설명에 있어서 ％표시는 질량％를 나타낸다.

SiO₂는 유리 네트워크를 형성하는 성분이다. SiO₂의 함유량은 50∼70%이며, 바람직하게는 52∼68%, 55∼68%, 55∼65%, 특히 55∼63%이다. SiO₂의 함유량이 너무 적으면 유리화하기 어려워지고 또한 열팽창 계수가 너무 높아져 내열 충격성이 저하하기 쉬워진다. 한편, SiO₂의 함유량이 너무 많으면 용융성이나 성형성이 저하하기 쉬워지고 또한 열팽창 계수가 너무 낮아져 주변 재료의 열팽창 계수로 조정시키기 어려워진다.

Al₂O₃은 이온 교환 성능을 높이는 성분이며, 또한 스트레인 포인트나 영률을 높이는 성분이다. Al₂O₃의 함유량은 5∼20%이다. Al₂O₃의 함유량이 너무 적으면 이온 교환 성능을 충분히 발휘할 수 없을 우려가 발생한다. 따라서 Al₂O₃의 적합한 하한 범위는 7% 이상, 8% 이상, 10% 이상, 특히 12% 이상이다. 한편, Al₂O₃의 함유량이 너무 많으면 유리에 실투(devitrification) 결정이 석출되기 쉬워져서 오버 플로우 다운 드로우법이나 플로우트법 등에 의해 유리판을 성형하기 어려워진다. 또한 열팽창 계수가 너무 낮아져, 주변 재료의 열팽창 계수로 조정시키기 어려워지고 또한 고온 점성이 높아져 용융성이 저하하기 쉬워진다. 따라서 Al₂O₃의 적합한 상한 범위는 18% 이하, 17% 이하, 특히 16% 이하이다.

B₂O₃은 고온 점도나 밀도를 저하시킴과 아울러 유리를 안정화시켜서 결정을 석출시키기 어렵게 하고, 또한 액상 온도를 저하시키는 성분이다. 그러나, B₂O₃의 함유량이 너무 많으면 이온 교환에 의해, 그을림으로 불리는 유리 표면의 착색이 발생하거나, 내수성이 저하하거나, 압축 응력층의 압축 응력값이 저하하거나, 압축 응력층의 깊이가 작아지는 경향이 있다. 따라서 B₂O₃의 함유량은 0∼5%이며, 바람직하게는 0∼3%, 0∼2%, 0∼1.5%, 0∼0.9%, 0∼0.5%, 특히 0∼0.1%이다.

Na₂O는 이온 교환 성분이며, 또한 고온 점도를 저하시켜서 용융성이나 성형성을 높이는 성분이다. 또한, Na₂O는 내실투성을 개선하는 성분이기도 한다. Na₂O의 함유량은 8∼18%이다. Na₂O의 함유량이 너무 적으면 용융성이 저하하거나, 열팽창 계수가 저하하거나, 이온 교환 성능이 저하하기 쉬워진다. 따라서 Na₂O를 첨가할 경우, Na₂O의 적합한 하한 범위는 10% 이상, 11% 이상, 특히 12% 이상이다. 한편, Na₂O의 함유량이 너무 많으면 열팽창 계수가 너무 높아져서 내열 충격성이 저하하거나, 주변 재료의 열팽창 계수로 조정시키기 어려워진다. 또한 스트레인 포인트가 너무 저하하거나, 유리 조성의 성분 밸런스를 깨뜨려 오히려 내실투성이 저하할 경우가 있다. 따라서 Na₂O의 적합한 상한 범위는 17% 이하, 특히 16% 이하이다.

K₂O는 이온 교환을 촉진하는 성분이며, 알칼리 금속 산화물 중에서는 압축 응력층의 깊이를 크게 하는 효과가 높은 성분이다. 또한 고온 점도를 저하시켜서 용융성이나 성형성을 높이는 성분이다. 또한, 내실투성을 개선하는 성분이기도 하다. K₂O의 함유량은 2∼9%이다. K₂O의 함유량이 너무 적으면 상기 효과를 얻기 어려워진다. K₂O의 적합한 하한 범위는 2.5% 이상, 3% 이상, 3.5% 이상, 특히 4% 이상이다. 한편, K₂O의 함유량이 너무 많으면 열팽창 계수가 너무 높아져서 내열 충격성이 저하하거나, 주변 재료의 열팽창 계수로 조정시키기 어려워진다. 또한 스트레인 포인트가 너무 저하하거나, 유리 조성의 성분 밸런스를 깨뜨려 오히려 내실투성이 저하하는 경향이 있다. 따라서 K₂O의 적합한 상한 범위는 8% 이하, 7% 이하, 6% 이하, 특히 5% 이하이다.

단부면의 일부 또는 전부가 외부에 노출되는 형태의 외장 부품 등에 사용할 경우, Fe₂O₃의 함유량을 30∼1500ppm로 규제하고, 강화 유리의 색깔을 컨트롤하는 것이 중요하게 된다. Fe₂O₃ 함유량이 너무 적으면 고순도의 유리 원료를 사용하지 않으면 안되어 강화 유리의 생산 코스트가 높아져 버린다. Fe₂O₃의 적합한 하한 범위는 0.005% 이상, 0.008% 이상, 특히 0.01% 이상이다. 한편, Fe₂O₃ 함유량이 너무 많으면 강화 유리가 착색되기 쉬워진다. Fe₂O₃의 적합한 상한 범위는 0.1% 이하, 0.05% 이하, 특히 0.03% 이하이다. 또한, 종래의 강화 유리판에 있어서 Fe₂O₃의 함유량은 통상, 1500ppm보다 많았다.

상기 성분 이외에도 예를 들면 이하의 성분을 첨가해도 좋다.

Li₂O는 이온 교환 성분이며, 또한 고온 점도를 저하시켜서 용융성이나 성형성을 높이는 성분임과 아울러 영률을 높이는 성분이다. 또한 Li₂O는 알칼리 금속 산화물 중에서는 압축 응력값을 높이는 효과가 크지만, Na₂O를 5% 이상 포함하는 유리계에 있어서 Li₂O의 함유량이 극단적으로 많아지면 오히려 압축 응력값이 저하하는 경향이 있다. 또한, Li₂O의 함유량이 너무 많으면 액상 점도가 저하하고, 유리가 실투하기 쉬워지는 것에 부가하여 열팽창 계수가 너무 높아져서 내열 충격성이 저하하거나, 주변 재료의 열팽창 계수로 조정시키기 어려워진다. 또한, 저온 점성이 너무 저하하여 응력 완화가 발생하기 쉬워져 오히려 압축 응력값이 저하할 경우가 있다. 따라서 Li₂O의 함유량은 0∼15%, 0∼4%, 0∼2%, 0∼1%, 0∼0.5%, 0∼0.3%, 특히 0∼0.1%이 바람직하다.

Li₂O+Na₂O+K₂O의 적합한 함유량은 5∼25%, 10∼22%, 15∼22%, 특히 17∼22%이다. Li₂O+Na₂O+K₂O의 함유량이 너무 적으면 이온 교환 성능이나 용융성이 저하하기 쉬워진다. 한편, Li₂O+Na₂O+K₂O의 함유량이 너무 많으면 유리가 실투하기 쉬워지는 것에 부가하여 열팽창 계수가 너무 높아져서 내열 충격성이 저하하거나, 주변 재료의 열팽창 계수로 조정시키기 어려워진다. 또한 스트레인 포인트가 너무 저하하여 높은 압축 응력값을 얻어지기 어려워질 경우가 있다. 또한 액상 온도 부근의 점성이 저하하여 높은 액상 점도를 확보하기 어려워질 경우가 있다. 또한, 「Li₂O+Na₂O+K₂O」는 Li₂O, Na₂O, 및 K₂O의 합량이다.

MgO는 고온 점도를 저하시켜서 용융성이나 성형성을 높이거나, 스트레인 포인트나 영률을 높이는 성분이며, 알칼리 토류 금속 산화물 중에서는 이온 교환 성능을 높이는 효과가 큰 성분이다. 그러나, MgO의 함유량이 너무 많으면 밀도나 열팽창 계수가 높아지고, 또한 유리가 실투하기 쉬워지는 경향이 있다. 따라서 MgO의 적합한 상한 범위는 12% 이하, 10% 이하, 8% 이하, 5% 이하, 특히 4% 이하이다. 또한, 유리 조성 중에 MgO를 첨가할 경우, MgO의 적합한 하한 범위는 0.5% 이상, 1% 이상, 특히 2% 이상이다.

CaO는 다른 성분과 비교하여 내실투성의 저하를 동반하지 않아 고온 점도를 저하시켜서 용융성이나 성형성을 높이거나, 스트레인 포인트나 영률을 높이는 효과가 크다. CaO의 함유량은 0∼10%이 바람직하다. 그러나, CaO의 함유량이 너무 많으면 밀도나 열팽창 계수가 높아지고, 또한 유리 조성의 성분 밸런스를 깨뜨려 오히려 유리가 실투하기 쉬워지거나, 이온 교환 성능이 저하하기 쉬워진다. 따라서 CaO의 적합한 함유량은 0∼5%, 0∼3%, 특히 0∼2.5%이다.

SrO는 내실투성의 저하를 동반하지 않고, 고온 점도를 저하시켜서 용융성이나 성형성을 높이거나, 스트레인 포인트나 영률을 높이는 성분이다. SrO의 함유량이 너무 많으면 밀도나 열팽창 계수가 높아지거나, 이온 교환 성능이 저하하거나, 유리 조성의 성분 밸런스를 깨뜨려 오히려 유리가 실투하기 쉬워진다. SrO의 적합한 함유 범위는 0∼5%, 0∼3%, 0∼1%, 특히 0∼0.1%이다.

BaO는 내실투성의 저하를 동반하지 않고, 고온 점도를 저하시켜서 용융성이나 성형성을 높이거나, 스트레인 포인트나 영률을 높이는 성분이다. BaO의 함유량이 너무 많으면 밀도나 열팽창 계수가 높아지거나, 이온 교환 성능이 저하하거나, 유리 조성의 성분 밸런스를 깨뜨려 오히려 유리가 실투하기 쉬워진다. BaO의 적합한 함유 범위는 0∼5%, 0∼3%, 0∼1%, 특히 0∼0.1%이다.

ZnO는 이온 교환 성능을 높이는 성분이며, 특히 압축 응력값을 높이는 효과가 큰 성분이다. 또한 저온 점성을 저하시키지 않고, 고온 점성을 저하시키는 성분이다. 그러나, ZnO의 함유량이 너무 많으면 유리가 분상하거나, 내실투성이 저하하거나, 밀도가 높아지거나, 압축 응력층의 깊이가 작아지는 경향이 있다. 따라서 ZnO의 함유량은 0∼6%, 0∼5%, 0∼1%, 특히 0∼0.5%이 바람직하다.

단부면의 일부 또는 전부가 외부에 노출되는 형태의 외장 부품 등에 사용할 경우, TiO₂의 함유량을 규제하여 강화 유리의 색깔을 컨트롤하는 것이 바람직하다. TiO₂는 이온 교환 성능을 높이는 성분임과 아울러 고온 점도를 저하시키는 성분이지만 그 함유량이 너무 많으면 유리가 착색하거나, 실투하기 쉬워진다. TiO₂의 적합한 상한 범위는 5% 이하, 3% 이하, 1% 이하, 0.7% 이하, 0.5% 이하, 특히 0.5%미만이다. 또한, TiO₂를 함유시킬 경우, TiO₂의 적합한 하한 범위는 0.001% 이상, 특히 0.005% 이상이다.

WO₃은 보색이 되는 색을 더하면 감색되어 강화 유리의 색깔을 컨트롤할 수 있는 성분이다. 또한 WO₃는 TiO₂와 비교하면 내실투성을 저하시키기 어려운 성질을 갖는다. 한편, WO₃의 함유량이 너무 많으면 강화 유리가 착색하기 쉬워진다. WO₃의 적합한 상한 범위는 함유량이 5% 이하, 3% 이하, 2% 이하, 1% 이하, 특히 0.5% 이하이다. 또한, WO₃를 함유시킬 경우, WO₃의 적합한 하한 범위는 0.001% 이상, 특히 0.003% 이상이다.

ZrO₂는 이온 교환 성능을 현저히 높이는 성분임과 아울러 액상 점도 부근의 점성이나 스트레인 포인트를 높이는 성분이지만, 그 함유량이 너무 많으면 내실투성이 현저하게 저하할 우려가 있고, 또한 밀도가 너무 높아질 우려가 있다. 따라서 ZrO₂의 적합한 상한 범위는 10% 이하, 8% 이하, 6% 이하, 특히 5% 이하이다. 또한, 이온 교환 성능을 높이고 싶을 경우, 유리 조성 중에 ZrO₂를 첨가하는 것이 바람직하고, 그 경우, ZrO₂의 적합한 하한 범위는 0.01% 이상, 0.5%, 1% 이상, 2% 이상, 특히 4% 이상이다.

P₂O₅은 이온 교환 성능을 높이는 성분이며, 특히 압축 응력층의 깊이를 크게 하는 성분이다. 그러나, P₂O₅의 함유량이 너무 많으면 유리가 분상하기 쉬워진다. 따라서 P₂O₅의 적합한 상한 범위는 10% 이하, 8% 이하, 6% 이하, 특히 5% 이하이다.

청징제로서 As₂O₃, Sb₂O₃, CeO₂, SnO₂, F, Cl, SO₃의 군(바람직하게는 SnO₂, Cl, SO₃의 군)으로부터 선택된 일종 또는 이종 이상을 0∼30000ppm 첨가해도 좋다. SnO₂+SO₃+Cl의 함유량은 0∼1%, 50∼5000ppm, 80∼4000ppm, 100∼3000ppm, 특히 300∼3000ppm이 바람직하다. 또한, SnO₂+SO₃+Cl의 함유량이 50ppm보다 적으면 청징 효과를 향유하기 어려워진다. 여기에서 「SnO₂+SO₃+Cl」은 SnO2, SO3 및 Cl의 합량을 가리킨다.

SnO₂의 적합한 함유 범위는 0∼10000ppm, 0∼7000ppm, 특히 50∼6000ppm이다, Cl의 적합한 함유 범위는 0∼1500ppm, 0∼1200ppm, 0∼800ppm, 0∼500ppm, 특히 50∼300ppm이다. SO₃의 적합한 함유 범위는 0∼1000ppm, 0∼800ppm, 특히 10∼500ppm이다.

유리를 진하게 착색시키도록 천이 금속 원소(Co, Ni 등)은 보색이 되는 색을 더하면 감색되어 강화 유리의 색깔을 컨트롤할 수 있는 성분이다. 한편, 유리의 투과율을 저하시킬 우려가 있다. 특히, 터치 패널 디스플레이에 사용할 경우, 천이 금속 원소의 함유량이 너무 많으면 터치 패널 디스플레이의 시인성이 저하하기 쉬워진다. 따라서 천이 금속 산화물의 함유량이 0.5% 이하, 0.1% 이하, 특히 0.05% 이하가 되도록 유리 원료(컬리트를 포함함)를 선택하는 것이 바람직하다. 또한, 천이 금속 원소를 함유시킬 경우, 천이 금속 원소의 적합한 하한 범위는 0.0001% 이상, 특히 0.0003% 이상이다.

Nb₂O₅, La₂O₃, CeO₂ 등의 희토류 산화물은 영률을 높이는 성분이며, 또한 보색이 되는 색을 더하면 감색되어 강화 유리의 색깔을 컨트롤할 수 있는 성분이다. 그러나, 원료 자체의 코스트가 높고, 또한 다량으로 첨가하면 내실투성이 저하하기 쉬워진다. 따라서 희토류 산화물의 함유량은 4% 이하, 3% 이하, 2% 이하, 1% 이하, 0.5% 이하가 바람직하다. 특히, CeO₂는감색 작용이 큰 성분이다. CeO₂의 적합한 하한 범위는 0.01% 이상, 0.03% 이상, 0.05% 이상, 0.1% 이상, 특히 0.3% 이상이다.

또한, 본 실시형태의 강화 유리판은 환경면의 배려로부터 실질적으로 As₂O₃, Sb₂O₃, F, PbO, Bi₂O₃를 함유하지 않는 것이 바람직하다. 여기에서 「실질적으로 As₂O₃를 함유하지 않는다」는 것은 유리 성분으로서 적극적으로 As₂O₃를 첨가하지 않지만, 불순물로서 혼입될 경우를 허용하는 취지이며, 구체적으로는 As₂O₃의 함유량이 500ppm(질량) 미만인 것을 가리킨다. 「실질적으로 Sb₂O₃을 함유하지 않는다」는 것은 유리 성분으로서 적극적으로 Sb₂O₃를 첨가하지 않지만, 불순물로서 혼입될 경우를 허용하는 취지이며, 구체적으로는 Sb₂O₃의 함유량이 500ppm(질량) 미만인 것을 가리킨다. 「실질적으로 F를 함유하지 않는다」는 것은 유리 성분으로서 적극적으로 F를 첨가하지 않지만, 불순물로서 혼입될 경우를 허용하는 취지이며, 구체적으로는 F의 함유량이 500ppm(질량) 미만인 것을 가리킨다. 「실질적으로 PbO를 함유하지 않는다」는 것은 유리 성분으로서 적극적으로 PbO를 첨가하지 않지만, 불순물로서 혼입될 경우를 허용하는 취지이며, 구체적으로는 PbO의 함유량이 500ppm(질량) 미만인 것을 가리킨다. 「실질적으로 Bi₂O₃를 함유하지 않는다」는 것은 유리 성분으로서 적극적으로 Bi₂O₃를 첨가하지 않지만, 불순물로서 혼입될 경우를 허용하는 취지이며, 구체적으로는 Bi₂O₃의 함유량이 500ppm(질량) 미만인 것을 가리킨다.

본 실시형태의 강화 유리판에 있어서 파장 400∼700nm에 있어서의 판두께 1.0mm 환산의 분광 투과율은 85% 이상이며, 바람직하게는 87% 이상, 89% 이상, 특히 90% 이상이다. 이와 같이 하면 강화 유리판의 색깔이 연해지기 때문에, 단부면의 일부 또는 전부가 외부에 노출되는 형태의 외장 부품에 사용했을 경우, 고급감을 연출하는 것이 가능하게 된다.

본 실시형태의 강화 유리판에 있어서 xy색도 좌표(C광원, 판두께 1mm 환산)에 있어서의 x는 0.3095∼0.3120이며, 바람직하게는 0.3096∼0.3115, 0.3097∼0.3110, 0.3098∼0.3107, 특히 0.3100∼0.3107이다. 이와 같이 하면 강화 유리판의 색깔이 연해지기 때문에, 단부면의 일부 또는 전부가 외부에 노출되는 형태의 외장 부품에 사용했을 경우, 고급감을 연출하는 것이 가능하게 된다.

본 실시형태의 강화 유리판에 있어서 xy색도 좌표(C광원, 판두께 1mm 환산)에 있어서의 y는 0.3160∼0.3180이며, 바람직하게는 0.3160∼0.3175, 0.3160∼0.3170, 특히 0.3160∼0.3167이다. 이와 같이 하면 강화 유리판의 색깔이 연해지기 때문에, 단부면의 일부 또는 전부가 외부에 노출되는 형태의 외장 부품에 사용했을 경우, 고급감을 연출하는 것이 가능하게 된다.

본 실시형태의 강화 유리판에 있어서의 압축 응력층의 압축 응력값은 바람직하게는 300MPa 이상, 500MPa 이상, 600MPa 이상, 700MPa 이상, 특히 800MPa 이상이다. 압축 응력값이 큰 만큼 강화 유리판 기계적 강도가 높아진다. 한편, 표면에 극단적으로 큰 압축 응력이 형성되면 표면에 마이크로 크랙이 발생하여 오히려 강화 유리의 기계적 강도가 저하할 우려가 있다. 또한, 강화 유리판에 내재하는 인장 응력이 극단적으로 높아질 우려가 있다. 이 때문에, 압축 응력층의 압축 응력값은 1500MPa 이하가 바람직하다. 또한, 유리 조성 중의 Al₂O₃ , TiO₂ , ZrO₂, MgO, ZnO의 함유량을 증가시키거나, SrO, BaO의 함유량을 저감하면 압축 응력값이 커지는 경향이 있다. 또한, 이온 교환 시간을 짧게 하거나, 이온 교환 용액의 온도를 내리면 압축 응력값이 커지는 경향이 있다.

압축 응력층의 깊이는 바람직하게는 10㎛ 이상, 25㎛ 이상, 40㎛ 이상, 특히 45㎛ 이상이다. 압축 응력층의 깊이가 큰 만큼 강화 유리판에 깊은 흠가 발생해도 강화 유리판이 깨지기 어려워짐과 아울러 기계적 강도의 편차가 작아진다. 또한, 압축 응력층의 깊이가 큰 만큼 강화 유리판을 절단하기 어려워진다. 이 때문에, 압축 응력층의 깊이는 500㎛ 이하, 200㎛ 이하, 150㎛ 이하, 특히 90㎛ 이하가 바람직하다. 또한, 유리 조성 중의 K₂O, P₂O₅의 함유량을 증가시키거나, SrO, BaO의 함유량을 저감하면 압축 응력층의 깊이가 커지는 경향이 있다. 또한, 이온 교환 시간을 길게 하거나, 이온 교환 용액의 온도를 올리면 압축 응력층의 깊이가 깊어지는 경향이 있다.

본 실시형태의 강화 유리판에 있어서 강화 유리판의 절단면과 표면이 교차하는 단부 가장자리 영역의 일부 또는 전부에 챔버링 가공이 시행되어 있는 것이 바람직하고, 적어도 시인측의 단부 가장자리 영역의 일부 또는 전부에 챔버링 가공이 시행되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 디바이스측의 단부 가장자리 영역만 또는 시인측과 디바이스측의 양쪽의 단부 가장자리 영역에 챔버링 가공을 시행해도 좋다. 챔버링 가공으로서 R챔버링이 바람직하고, 이 경우, 곡률 반경 0.05∼0.5mm의 R챔버링이 바람직하다. 또한, 0.05∼0.5mm의 C챔버링도 아주 적합하다. 또한, 챔버링면의 표면 거칠기(Ra)는 1nm 이하, 0.7nm 이하, 0.5nm 이하, 특히 0.3nm 이하가 바람직하다. 이와 같이 하면 단부 가장자리 영역을 기점으로 한 크랙을 방지하기 쉬워짐과 아울러 외관의 관점으로부터 강화 유리판의 단부면의 일부 또는 전부가 외부에 노출되는 형태의 외장 부품에 적합하게 사용 가능하게 된다. 여기에서 「표면 거칠기(Ra)」는 JIS B0601:2001에 준거한 방법으로 측정한 값을 가리킨다.

본 실시형태의 강화 유리판에 있어서 β-OH값은 0.4mm^-1 이하, 0.3mm^-1 이하, 0.28mm^-1 이하, 0.25mm^-1 이하, 특히 0.22mm^-1 이하가 바람직하다. β-OH값이 작은 만큼 이온 교환 성능이 향상된다.

(1) 함수량이 높은 원료(예를 들면 수산화물 원료)을 선택하고, (2) 원료 중에 수분을 첨가하고, (3) 수분량을 감소시키는 성분(Cl, SO₃ 등)의 첨가량을 저감하거나, 또는 사용하지 않도록 하고, (4) 유리 용융 시에 산소 연소를 채용하거나, 용융로내에 직접 수증기를 도입하거나 하여 로내 분위기 중의 수분량을 증가시키고, (5) 용융 유리 중에서 수증기 배블링(babbling)을 행하고, (6) 대형 용융로를 채용하고, (7) 용융 유리의 유량을 느리게 하면 β-OH값이 커진다. 따라서 상기 조작 (1)∼(7)과는 역의 조작을 행하면 β-OH값을 저하시키는 것이 가능하게 된다. 즉 (8) 함수량이 낮은 원료를 선택하고, (9) 원료 중에 수분을 첨가하지 않고, (10) 수분량을 감소시키는 성분(Cl, SO₃ 등)의 첨가량을 늘리고, (11) 로내 분위기 중의 수분량을 저하시키고, (12) 용융 유리 중에서 N₂ 배블링을 행하고, (13) 소형 용융로를 채용하고, (14) 용융 유리의 유량을 빨리하면 β-OH값이 작아진다.

본 실시형태의 강화 유리판에 있어서 판두께는 3.0mm 이하, 2.0mm 이하, 1.5mm 이하, 1.3mm 이하, 1.1mm 이하, 1.0mm 이하, 0.8mm 이하, 특히 0.7mm 이하가 바람직하다. 한편, 판두께가 너무 얇으면 소망의 기계적 강도를 얻기 어려워진다. 따라서 판두께는 0.1mm 이상, 0.2mm 이상, 0.3mm 이상, 0.4mm 이상, 특히 0.5mm 이상이 바람직하다.

본 실시형태의 강화 유리판에 있어서 밀도는 2.6g/㎤ 이하, 특히 2.55g/㎤ 이하가 바람직하다. 밀도가 작은 만큼 강화 유리판을 경량화할 수 있다. 또한, 유리 조성 중의 SiO₂, B₂O₃, P₂O₅의 함유량을 증가시키거나, 알칼리 금속 산화물, 알칼리 토류 금속 산화물, ZnO, ZrO₂, TiO₂의 함유량을 저감하면 밀도가 저하하기 쉬워진다.

본 실시형태의 강화 유리판에 있어서 30∼380℃의 온도 범위에 있어서의 열팽창 계수는 80∼120×10^-7／℃, 85∼110×10^-7／℃, 90∼110×10^-7／℃, 특히 90∼105×10^-7／℃이 바람직하다. 열팽창 계수를 상기 범위로 규제하면 금속, 유기계 접착제 등의 부재의 열팽창 계수로 조정하기 쉬워져, 금속, 유기계 접착제 등의 부재의 박리를 방지하기 쉬워진다. 또한, 유리 조성 중의 알칼리 금속 산화물, 알칼리 토류 금속 산화물의 함유량을 증가하면 열팽창 계수가 높아지기 쉽고, 역으로 알칼리 금속 산화물, 알칼리 토류 금속 산화물의 함유량을 저감하면 열팽창 계수가 저하하기 쉬워진다.

본 실시형태의 강화 유리판에 있어서 스트레인 포인트는 500℃ 이상, 520℃ 이상, 특히 530℃ 이상이 바람직하다. 스트레인 포인트가 높은 만큼 내열성이 향상되고, 강화 유리판을 열처리할 경우, 압축 응력층이 소실되기 어려워진다. 또한, 스트레인 포인트가 높은 만큼 이온 교환 처리 시에 응력 완화가 생기기 어려워지기 때문에 압축 응력값을 유지하기 쉬워진다. 또한, 유리 조성 중의 알칼리 토류 금속 산화물, Al₂O₃, ZrO₂, P₂O₅의 함유량을 증가시키거나, 알칼리 금속 산화물의 함유량을 저감하면 스트레인 포인트가 높아지기 쉽다.

본 실시형태의 강화 유리판에 있어서 10^4.0dPa·s에 있어서의 온도는 1280℃ 이하, 1230℃ 이하, 1200℃ 이하, 1180℃ 이하, 특히 1160℃ 이하가 바람직하다. 10^4.0dPa·s에 있어서의 온도가 낮은 만큼 성형 설비에의 부담이 경감되어서 성형 설비가 장수명화하고, 결과로서 강화 유리판의 제조 코스트를 저렴화하기 쉬워진다. 또한, 알칼리 금속 산화물, 알칼리 토류 금속 산화물, ZnO, B₂O₃ , TiO₂의 함유량을 증가시키거나, SiO₂ , Al₂O₃의 함유량을 저감하면 10^4.0dPa·s에 있어서의 온도가 저하하기 쉬워진다.

본 실시형태의 강화 유리판에 있어서 10^2.5dPa·s에 있어서의 온도는 1620℃ 이하, 1550℃ 이하, 1530℃ 이하, 1500℃ 이하, 특히 1450℃ 이하가 바람직하다. 10^2.5dPa·s에 있어서의 온도가 낮은 만큼 저온 용융이 가능하게 되고, 용융 가마 등의 유리 제조 설비에의 부담이 경감됨과 아울러 기포 품위를 높이기 쉬워진다. 즉, 10^2.5dPa·s에 있어서의 온도가 낮은 만큼 강화 유리판의 제조 코스트를 저렴화하기 쉬워진다. 또한, 10^2.5dPa·s에 있어서의 온도는 용융 온도에 상당한다. 또한, 유리 조성 중의 알칼리 금속 산화물, 알칼리 토류 금속 산화물, ZnO, B₂O₃, TiO₂의 함유량을 증가시키거나, SiO₂, Al₂O₃의 함유량을 저감하면 10^2.5dPa·s에 있어서의 온도가 저하하기 쉬워진다.

본 실시형태의 강화 유리판에 있어서 액상 온도는 1100℃ 이하, 1050℃ 이하, 1000℃ 이하, 950℃ 이하, 900℃ 이하, 특히 880℃ 이하가 바람직하다. 또한, 액상 온도가 낮은 만큼 내실투성이나 성형성이 향상된다. 또한, 유리 조성 중의 Na₂O, K₂O, B₂O₃의 함유량을 증가시키거나, Al₂O₃, Li₂O, MgO, ZnO, TiO₂, ZrO₂의 함유량을 저감하면 액상 온도가 저하하기 쉬워진다.

본 실시형태의 강화 유리판에 있어서 액상 점도는 10^4.0dPa·s 이상, 10^4.4dPa·s 이상, 10^4.8dPa·s 이상, 10^5.0dPa·s 이상, 10^5.4dPa·s 이상, 10^5.6dPa·s 이상, 10^6.0dPa·s 이상, 10^6.2dPa·s 이상, 특히 10^6.3dPa·s 이상이 바람직하다. 또한, 액상 점도가 높은 만큼 내실투성이나 성형성이 향상된다. 또한, 유리 조성 중의 Na₂O, K₂O의 함유량을 증가시키거나, Al₂O₃, Li₂O, MgO, ZnO, TiO₂, ZrO₂의 함유량을 저감하면 액상 점도가 높아지기 쉽다.

본 실시형태의 강화 유리판에 있어서 각 성분의 적합한 함유 범위, 수분량을 적절히 선택하여 적합한 강화 유리판을 특정하는 것이 가능하다. 그 중에서도 이하의 강화 유리판은 특히 아주 적합하다.

(1) 유리의 조성으로서 산화물 환산의 질량％로, SiO₂ 50∼70%, Al₂O₃ 7∼20%, B₂O₃ 0∼3%, Na₂O 10∼18%, K₂O 2∼8%, Fe₂O₃ 50∼1000ppm, TiO₂ 0∼50000ppm, SnO₂+SO₃+Cl 80∼9000ppm을 함유하고, β-OH값이 0.5mm^-1 이하,

(2) 유리의 조성으로서 산화물 환산의 질량％로, SiO₂ 50∼70%, Al₂O₃ 8∼20%, B₂O₃ 0∼2%, Na₂O 11∼18%, K₂O 2∼7%, Fe₂O₃ 80∼500ppm, TiO₂ 0∼30000ppm, SnO₂+SO₃+Cl 100∼8000ppm을 함유하고, β-OH값이 0.4mm^-1 이하,

(3) 유리의 조성으로서 산화물 환산의 질량％로, SiO₂ 50∼70%, Al₂O₃ 10∼18%, B₂O₃ 0∼1.5%, Na₂O 12∼17%, K₂O 3∼7%, Fe₂O₃ 100∼300ppm, TiO₂ 0∼10000ppm, SnO₂+SO₃+Cl 300∼7000ppm을 함유하고, β-OH값이 0.4mm^-1 이하,

(4) 유리의 조성으로서 산화물 환산의 질량％로, SiO₂ 50∼70%, Al₂O₃ 12∼18%, B₂O₃ 0∼1%, Na₂O 12∼16%, K₂O 3∼7%, Fe₂O₃ 100∼300ppm, TiO₂ 0∼5000ppm, SnO₂+SO₃+Cl 300∼3000ppm을 함유하고, β-OH값이 0.3mm^-1 이하.

본 발명의 실시형태에 의한 강화용 유리판은 유리의 조성으로서 산화물 환산의 질량％로 SiO₂ 50∼70%, Al₂O₃ 5∼20%, B₂O₃ 0∼5%, Na₂O 8∼18%, K₂O 2∼9%, Fe₂O₃ 30∼1500ppm을 함유하고, 파장 400∼700nm에 있어서의 판두께 1.0mm 환산의 분광 투과율이 85% 이상, xy색도 좌표(C광원)에 있어서의 x가 0.3100∼0.3120, xy색도 좌표(C광원)에 있어서의 y가 0.3160∼0.3180인 것을 특징으로 한다. 본 실시형태의 강화용 유리판의 기술적 특징은 이미 설명한 본 실시형태의 강화 유리판의 기술적 특징과 마찬가지로 된다. 여기에서는 편의상, 그 기재를 생략한다.

본 실시형태의 강화용 유리판은 430℃의 KNO₃ 용융염 중에서 이온 교환 처리했을 경우, 표면의 압축 응력층의 압축 응력값이 300MPa 이상, 또한 압축 응력층의 깊이가 10㎛ 이상으로 되는 것이 바람직하고, 또한 압축 응력층의 압축 응력값이 600MPa 이상, 또한 압축 응력층의 깊이가 40㎛ 이상으로 되는 것이 바람직하고, 특히 압축 응력층의 압축 응력값이 800MPa 이상, 또한 압축 응력층의 깊이가 60㎛ 이상으로 되는 것이 바람직하다.

이온 교환 처리 시, KNO₃ 용융염의 온도는 400∼550℃가 바람직하고, 이온 교환 시간은 2∼10시간, 특히 4∼8시간이 바람직하다. 이와 같이 하면 압축 응력층을 적정하게 성형하기 쉬워진다. 또한, 본 실시형태의 강화용 유리판은 상기의 유리 조성을 갖기 때문에, KNO₃ 용융염과 NaNO₃ 용융염의 혼합물 등을 사용하지 않아도, 압축 응력층의 압축 응력값이나 깊이를 깊게 하는 것이 가능하다.

이하와 같이 하여, 본 실시형태의 강화용 유리판 및 강화 유리판을 제작할 수 있다.

우선 상기의 유리 조성이 되도록 조합한 유리 원료를 연속 용융로에 투입하고, 1500∼1600℃로 가열 용융하여 청징한 후, 성형 장치에 공급한 다음에 판 형상 등으로 성형하여 서냉함으로써 유리판을 제작할 수 있다.

판 형상으로 성형하는 방법으로서 오버 플로우 다운 드로우법을 채용하는 것이 바람직하다. 오버 플로우 다운 드로우법은 저렴하여 대량으로 유리판을 제작할 수 있음과 아울러 대형의 유리판도 용이하게 제작할 수 있는 방법이다.

오버 플로우 다운 드로우법 이외에도 각종의 성형 방법을 채용할 수 있다. 예를 들면 플로우트법, 다운 드로우법(슬롯 다운법, 리드로우법 등), 롤 아웃법, 프레스법 등의 성형 방법을 채용할 수 있다.

이어서 획득된 유리판을 강화 처리함으로써, 강화 유리판을 제작할 수 있다. 강화 유리판을 소정 치수로 절단하는 시기는 강화 처리 전이라도 좋지만, 강화 처리의 후에 행하는 편이 코스트면으로부터 유리하다.

강화 처리로서 이온 교환 처리가 바람직하다. 이온 교환 처리의 조건은 특히 한정되지 않고, 유리판의 점도 특성, 용도, 두께, 내부의 인장 응력 등을 고려하여 최적의 조건을 선택하면 좋다. 예를 들면 이온 교환 처리는 400∼550℃의 KNO₃ 용융염 중에, 유리판을 1∼8시간 침지함으로써 행할 수 있다. 특히, KNO₃ 용융염 중의 K이온을 유리판중의 Na성분과 이온 교환하면 유리판의 표면에 압축 응력층을 효율 좋게 형성하는 것이 가능하게 된다.

실시예 1

이하, 본 발명의 실시예를 설명한다. 또한, 이하의 실시예는 단순한 예시이다. 본 발명은 이하의 실시예에 전혀 한정되지 않는다.

표 1∼3은 본 발명의 실시예(시료 No．1∼16)를 나타내고 있다.

[표 1]

[표 2]

[표 3]

표 4는 시료 No. 12~16의 원료 구성을 나타내고 있다.

[표 4]

다음과 같이 하여 표 중의 각 시료를 제작했다. 우선 표 중의 유리 조성이 되도록 유리 원료를 조합하고, 백금 포트를 사용하여 1580℃로 8시간 용융했다. 그 후, 획득된 용융 유리를 카본판 위로 유출하여 판 형상으로 성형했다. 획득된 유리판에 대하여 각종 특성을 평가했다.

밀도ρ는 주지의 아르키메데스법에 의해 측정한 값이다.

열팽창 계수α는 딜라토미터(dilatometer)를 사용하여 30∼380℃의 온도 범위에 있어서의 평균 열팽창 계수를 측정한 값이다.

스트레인 포인트(Ps), 서냉점(Ta)은 ASTM C336의 방법에 의거하여 측정한 값이다.

연화점(Ts)은 ASTM C338의 방법에 의거하여 측정한 값이다.

고온 점도 10^4.0dPa·s, 10^3.0dPa·s, 10^2.5dPa·s에 있어서의 온도는 백금구 인상법으로 측정한 값이다.

액상 온도(TL)은 표준체 30메쉬(체눈 크기 500㎛)을 통과하고, 50메쉬(체눈 크기 300㎛)에 잔류하는 유리 분말을 백금 보틀에 넣은 후, 온도 구배로 중에 24시간 보유하여 결정이 석출하는 온도를 측정한 값이다.

액상 점도 log₁₀η_TL은 액상 온도에 있어서의 유리의 점도를 백금구 인상법으로 측정한 값이다.

표 1, 2, 3으로부터 명확한 바와 같이 시료 No．1∼16은 밀도가 2.56g/㎤ 이하, 열팽창 계수가 99∼106×10^-7／℃이며, 강화 유리판 소재, 즉 강화용 유리판으로서 아주 적합했다. 또한 액상 점도가 10^5.5dPa·s 이상이기 때문에, 성형성이 양호하고, 또한 10^4.0dPa·s에 있어서의 온도가 1156℃ 이하이기 때문에, 성형 설비의 부담이 적고, 또한 10^2.5dPa·s에 있어서의 온도가 1455℃ 이하이기 때문에, 생산성이 높아 염가로 대량의 유리판을 제작할 수 있다고 생각된다. 또한, 이온 교환 처리의 전후에서 유리판의 표층에 있어서의 유리 조성이 미시적으로 다르지만, 유리판 전체로서 봤을 경우는 유리 조성이 실질적으로 상위하지 않는다.

이어서 각 시료의 양표면에 광학 연마를 시행한 후, 440℃의 KNO₃ 용융염 내에 6시간 침지함으로써 이온 교환 처리를 행하고, 이온 교환 처리 후에 각 시료의 표면을 세정했다. 계속하여 표면 응력계(주식 회사 도시바제 FSM-6000)을 사용하여 관찰되는 간섭 무늬의 개수와 그 간격으로부터 표면의 압축 응력층의 압축 응력값(CS)과 깊이(DOL)를 산출했다. 산출 시, 각 시료의 굴절율을 1.52, 광학 탄성 정수를 28[(nm/ｃｍ)/MPa]로 했다.

표 1∼3으로부터 명확한 바와 같이 시료 No．1∼16은 KNO₃ 용융염에 의한 이온 교환 처리를 행한 바, CS가 737MPa 이상, DOL이 27㎛ 이상이었다.

양면에 경면 연마를 시행한 강화 유리판(1mm)의 투과율을 FT-IR로 측정한 후, 하기의 식을 이용하여 β-OH값을 산출했다.

β-OH값=(1/X) log₁₀(T₁/T₂)

X:판두께(mm)

T₁:참조 파장 3846cm^-1에 있어서의 투과율（％）

T₂:수산기 흡수 파장 3600cm^-1부근에 있어서의 최소 투과율（％）

판두께가 1.0mm이 되도록 각 시료의 양표면을 경면 연마한 후, 파장 400∼700nm에 있어서의 분광 투과율을 측정했다. 측정 장치로서 UV-3100PC(시마즈 제작소제)를 사용하여 슬릿 폭:2.0nm, 스캔 속도: 중속, 샘플링 피치: 0.5nm로 측정을 행했다. 또한 동 장치를 이용하여 색도도 평가했다. 또한, 광원으로서 C광원을 사용했다.

표 1∼3로부터 명확한 바와 같이 시료 No． 1∼16은 파장 400∼700nm에 있어서의 분광 투과율이 90% 이상, xy색도 좌표에 있어서의 x가 0.3099∼0.3105, y가 0.3163∼0.3166이었다.

실시예 2

표 2의 No. 10에 기재된 유리 조성이 되도록 유리 원료를 조합한 후, 판두께가 1.0mm, 0.7mm, 1.1mm가 되도록 오버 플로우 다운 드로우법에서 판 형상으로 성형하여 강화용 유리판을 제작했다. 이어서 획득된 강화용 유리판(판두께 1.0mm)의 시인측 및 디바이스측의 단부 가장자리 영역의 전부에 곡률 반경 0.1mm의 R챔버링 가공을 시행했다. 또한, 획득된 강화용 유리판(판두께 0.7mm)의 시인측 및 디바이스측의 단부 가장자리 영역의 전부에 곡률 반경 0.25mm의 R챔버링 가공을 시행했다. 또한, 획득된 강화용 유리판(판두께 1.1mm)의 시인측의 단부 가장자리 영역의 전부에 곡률 반경 0.3mm의 R챔버링 가공을 시행했다. 참고로, 상기대로 강화용 유리판의 단부 가장자리 영역에 R챔버링 가공을 시행한 경우의 판두께 방향의 개략 단면도를 도 1에 도시한다.

[산업상의 이용 가능성]

본 발명의 강화 유리판은 휴대 전화, 디지탈 카메라, PDA등의 커버 유리 또는 터치 패널 디스플레이 등의 유리 기판으로서 아주 적합하다. 또한, 본 발명의 강화 유리판은 이들의 용도 이외에도, 높은 기계적 강도가 요구되는 용도, 예를 들면 창문 유리, 자기 디스크용 기판, 플랫 패널 디스플레이용 기판, 태양 전지용 커버 유리, 고체 촬상 소자 패키지용 커버 유리, 식기로의 응용을 기대할 수 있다.

Claims

표면에 압축 응력층을 갖는 강화 유리판으로서,
유리의 조성으로서 산화물 환산의 질량％로 SiO₂ 50∼70%, Al₂O₃ 5∼20%, B₂O₃ 0∼5%, Na₂O 8∼18%, K₂O 2∼9%, Fe₂O₃ 30∼1500ppm을 함유하고, 파장 400∼700nm에 있어서의 판두께 1.0mm 환산의 분광 투과율이 85% 이상, xy 색도 좌표(C광원, 판두께 1mm 환산)에 있어서의 x가 0.3095∼0.3120, xy 색도 좌표(C광원, 판두께 1mm 환산)에 있어서의 y가 0.3160∼0.3180인 것을 특징으로 하는 강화 유리판.
제 1 항에 있어서,
압축 응력층의 압축 응력값이 400MPa 이상이며, 또한 압축 응력층의 깊이가 30㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 강화 유리판.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
TiO₂의 함유량이 0∼50000ppm인 것을 특징으로 하는 강화 유리판.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
SnO₂+SO₃+Cl의 함유량이 50∼30000ppm인 것을 특징으로 하는 강화 유리판.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
CeO₂의 함유량이 0∼10000ppm, WO₃의 함유량이 0∼10000ppm인 것을 특징으로 하는 강화 유리판.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
NiO의 함유량이 0∼500ppm인 것을 특징으로 하는 강화 유리판.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
판두께가 0.5∼2.0mm인 것을 특징으로 하는 강화 유리판.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
10^2.5dPa·s에 있어서의 온도가 1600℃ 이하인 것을 특징으로 하는 강화 유리판.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
액상 온도가 1100℃ 이하인 것을 특징으로 하는 강화 유리판.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
액상 점도가 10^4.0dPa·s 이상인 것을 특징으로 하는 강화 유리판.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
밀도가 2.6g/㎤ 이하인 것을 특징으로 하는 강화 유리판.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
30∼380℃의 온도 범위에 있어서의 열팽창 계수가 85∼110×10^-7／℃인 것을 특징으로 하는 강화 유리판.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
β-OH 값이 0.25mm^-1 이하인 것을 특징으로 하는 강화 유리판.
제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
터치 패널 디스플레이의 보호 부재에 사용하는 것을 특징으로 하는 강화 유리판.
제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
휴대 전화의 커버 유리에 사용하는 것을 특징으로 하는 강화 유리판.
제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
태양 전지의 커버 유리에 사용하는 것을 특징으로 하는 강화 유리판.
제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
디스플레이의 보호 부재에 사용하는 것을 특징으로 하는 강화 유리판.
제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
강화 유리판의 단부면의 일부 또는 전부가 외부에 노출되는 형태의 외장 부품에 사용하는 것을 특징으로 하는 강화 유리판.
표면에 압축 응력층을 갖는 강화 유리판으로서,
유리의 조성으로서 산화물 환산의 질량％로 SiO₂ 50∼70%, Al₂O₃ 12∼18%, B₂O₃ 0∼1%, Na₂O 12∼16%, K₂O 3∼7%, Fe₂O₃ 100∼300ppm, TiO₂ 0∼5000ppm, SnO₂+SO₃+Cl 50∼9000ppm을 함유하고, 압축 응력층의 압축 응력값이 600MPa 이상, 압축 응력층의 깊이가 50㎛ 이상, 액상 점도가 10^5.5dPa·s 이상, β-OH값이 0.25mm^-1 이하, 파장 400∼700nm에 있어서의 판두께 1.0mm 환산의 분광 투과율이 87% 이상, xy 색도 좌표(C광원, 판두께 1mm 환산)에 있어서의 x가 0.3095∼0.3110, xy 색도 좌표(C광원, 판두께 1mm 환산)에 있어서의 y가 0.3160∼0.3170인 것을 특징으로 하는 강화 유리판.
유리의 조성으로서 산화물 환산의 질량％로 SiO₂ 50∼70%, Al₂O₃ 5∼20%, B₂O₃ 0∼5%, Na₂O 8∼18%, K₂O 2∼9%, Fe₂O₃ 30∼1500ppm을 함유하고, 파장 400∼700nm에 있어서의 판두께 1.0mm 환산의 분광 투과율이 85% 이상, xy 색도 좌표(C광원, 판두께 1mm 환산)에 있어서의 x가 0.3095∼0.3120, xy 색도 좌표(C광원, 판두께 1mm 환산)에 있어서의 y가 0.3160∼0.3180인 것을 특징으로 하는 강화용 유리판.