本発明の強化ガラス基板は、その表面に� ��縮応力層を有する。ガラス基板の表面に圧� ��応力層を形成する方法には、物理強化法と� ��学強化法がある。本発明の強化ガラス基板� ��、化学強化法で圧縮応力層を形成すること� ��好ましい。化学強化法は、ガラスの歪点以� ��の温度でイオン交換によりガラス基板の表� ��にイオン半径の大きいアルカリイオンを導� ��する方法である。化学強化法で圧縮応力層� ��形成すれば、ガラス基板の板厚が薄くても� ��良好に強化処理を施すことができ、所望の� ��械的強度を得ることができる。さらに、ガ� ��ス基板に圧縮応力層を形成した後にガラス� ��板を切断しても、風冷強化法等の物理強化� ��で強化されたガラス基板のように容易に破� ��することがない。

 イオン交換の条件は、特に限定されず、ガ� ��スの粘度特性等を考慮して決定すればよい� ��特に、KNO ₃ 溶融塩中のKイオンをガラス基板中のNa成分と イオン交換すると、ガラス基板の表面に圧縮 応力層を効率良く形成できるため好ましい。

 本発明の強化ガラス基板において、ガラ� ��組成を上記範囲に限定した理由を以下に説� ��する。

 SiO ₂ は、ガラスのネットワークを形成する成分で あり、その含有量は40~71%、好ましくは40~70%、 40~63%、45~63%、50~59%、特に55~58.5%である。SiO ₂ の含有量が多くなり過ぎると、ガラスの溶融 、成形が難しくなったり、熱膨張係数が小さ くなり過ぎて、周辺材料と熱膨張係数が整合 し難くなる。一方、SiO ₂ の含有量が少な過ぎると、ガラス化し難くな る。またガラスの熱膨張係数が大きくなり、 ガラスの耐熱衝撃性が低下しやすくなる。

 Al ₂ O ₃ はイオン交換性能を高める成分である。また ガラスの歪点およびヤング率を高くする効果 もあり、その含有量は3~21%である。Al ₂ O ₃ の含有量が多過ぎると、ガラスに失透結晶が 析出しやすくなってオーバーフローダウンド ロー法等による成形が困難になる。またガラ スの熱膨張係数が小さくなり過ぎて周辺材料 と熱膨張係数が整合し難くなったり、ガラス の高温粘性が高くなり溶融し難くなる。Al ₂ O ₃ の含有量が少な過ぎると、十分なイオン交換 性能を発揮できない虞が生じる。上記観点か ら、Al ₂ O ₃ の好適な範囲は上限が20%以下、19%以下、18%以 下、17%以下、16.5%以下であることがより好ま� ��い。また下限は、7.5%以上、8.5%以上、9%以上 、10%以上、12%以上、13%以上、14%以上であるこ とがより好ましい。

 Li ₂ Oは、イオン交換成分であるとともに、ガラ� �の高温粘度を低下させて溶融性や成形性を� �上させる成分である。さらにLi ₂ Oは、ガラスのヤング率を向上させる成分で� �る。またLi ₂ Oはアルカリ金属酸化物の中では圧縮応力値� �高める効果が高い。しかしLi ₂ Oの含有量が多くなり過ぎると液相粘度が低� �してガラスが失透しやすくなる。またガラ� �の熱膨張係数が大きくなり過ぎて、ガラス� �耐熱衝撃性が低下したり、周辺材料と熱膨� �係数が整合し難くなったりする。さらに、� �温粘性が低下しすぎて応力緩和が起こりや� �くなると、かえって圧縮応力値が低くなる� �合がある。従ってLi ₂ Oの含有量は0~3.5%であり、さらに0~2%、0~1%、0~0 .5%、0~0.1%であることが好ましく、実質的に含 有しないこと、つまり0.01%未満に抑えること� ��最も好ましい。

 Na ₂ Oは、イオン交換成分であるとともに、ガラ� �の高温粘度を低下させて溶融性や成形性を� �上させる成分である。また、Na ₂ Oは、ガラスの耐失透性を改善する成分でも� �る。Na ₂ Oの含有量は7~20%であるが、より好適な含有量 は、10~20%、10~19%、12~19%、12~17%、13~17%、特に14~ 17%である。Na ₂ Oの含有量が多くなり過ぎると、ガラスの熱� �張係数が大きくなり過ぎて、ガラスの耐熱� �撃性が低下したり、周辺材料と熱膨張係数� �整合し難くなる。また歪点が低下しすぎた� �、ガラス組成のバランスを欠き、かえって� �ラスの耐失透性が悪化する傾向がある。一� �、Na ₂ Oの含有量が少ないと、溶融性が悪化したり� �熱膨張係数が小さくなりすぎたり、イオン� �換性能が悪化する。

 K ₂ Oは、イオン交換を促進する効果があり、ア� �カリ金属酸化物の中では圧縮応力層の深さ� �深くする効果が高い。またガラスの高温粘� �を低下させて溶融性や成形性を高めたりす� �効果のある成分である。また、K ₂ Oは、耐失透性を改善する成分でもある。K ₂ Oの含有量は0~15%である。K ₂ Oの含有量が多過ぎると、ガラスの熱膨張係� �が大きくなり、ガラスの耐熱衝撃性が低下� �たり、周辺材料と熱膨張係数が整合し難く� �る。さらに歪点が低下しすぎたり、ガラス� �成のバランスを欠き、かえってガラスの耐� �透性が悪化する傾向があるため、上限を12%� �下、10%以下、8%以下、6%以下、5%以下、4%以下 、3%以下、2%以下とすることが好ましい。

 アルカリ金属酸化物R ₂ O(RはLi、Na、Kから選ばれる1種以上)の合量が� �くなり過ぎると、ガラスが失透しやすくな� �ことに加えて、ガラスの熱膨張係数が大き� �なり過ぎて、ガラスの耐熱衝撃性が低下し� �り、周辺材料と熱膨張係数が整合し難くな� �。また、アルカリ金属酸化物R ₂ Oの合量が多くなり過ぎると、ガラスの歪点� �低下し過ぎて、高い圧縮応力値が得られな� �場合がある。さらに液相温度付近の粘性が� �下し、高い液相粘度を確保することが困難� �なる場合がある。それ故、R ₂ Oの合量は22%以下、20%以下、特に19%以下であ� �ことが好ましい。一方、R ₂ Oの合量が少な過ぎると、ガラスのイオン交� �性能や溶融性が悪化する場合がある。それ� �、R ₂ Oの合量は8%以上、10%以上、13%以上、特に15%以 上であることが好ましい。

 また(Na ₂ O+K ₂ O)/Al ₂ O ₃ の値を0.7~2、好ましくは0.8~1.6、より好ましく は0.9~1.6、更に好ましくは1~1.6、もっとも好ま しくは1.2~1.6の範囲に設定することが望まし� �。この値が2より大きくなると、低温粘性が� ��下しすぎてイオン交換性能が低下したり、� ��ング率が低下したり、熱膨張係数が高くな� ��耐熱衝撃性が低下しやすくなる。また組成� ��バランスを欠いて、失透しやすくなる。一� ��、0.7より小さくなると、溶融性や失透性が� ��化しやすくなる。

 またK ₂ O/Na ₂ Oの質量比の範囲は、0~2であることが好まし� �。K ₂ O/Na ₂ Oの質量比を変化させることで圧縮応力値の� �きさと応力層の深さを変化させることが可� �である。圧縮応力値を高く設定したい場合� �は、上記質量比が、0~0.5、特に0~0.3、0~0.2と� �るように調整することが好ましい。一方、� �力深さをより深くしたり、短時間で深い応� �を形成したい場合には、上記質量比が、0.3~2 、特に0.5~2、1~2、1.2~2、1.5~2となるように調整 することが好ましい。ここで上記質量比の上 限を2に設定した理由は、2より大きくなると� ��ラスの組成のバランスを欠いて失透しやす� ��なるからである。

 本発明の強化ガラス基板においては、ガ� ��ス組成として、上記の基本成分のみから構� ��されてもよいが、ガラスの特性を大きく損� ��わない範囲で他の成分を添加することもで� ��る。

 例えばアルカリ土類金属酸化物R’O(R’は Mg、Ca、Sr、Baから選ばれる1種以上)は、種々� �目的で添加可能な成分である。しかし、ア� �カリ土類金属酸化物R’Oが多くなると、ガラ スの密度や熱膨張係数が高くなったり、耐失 透性が悪化したりすることに加えて、イオン 交換性能が悪化する傾向がある。したがって アルカリ土類金属酸化物R’Oの合量は、好ま� ��くは0~9.9%、0~8%、0~6、0~5%とすべきである。

 MgOは、ガラスの高温粘度を低下させて溶� ��性や成形性を高めたり、歪点やヤング率を� ��める成分であり、アルカリ土類金属酸化物� ��中では、イオン交換性能を向上させる効果� ��高い。MgOの含有量は0~6%である。しかし、MgO の含有量が多くなると、ガラスの密度、熱膨 張係数が高くなったり、ガラスが失透しやす くなる。したがって、その含有量は、4%以下� ��3%以下、2%以下、1.5%以下が好ましい。

 CaOは、ガラスの高温粘度を低下させて溶� ��性や成形性を高めたり、歪点やヤング率を� ��める成分であり、アルカリ土類金属酸化物� ��中では、イオン交換性能を向上させる効果� ��高い。CaOの含有量は0~6%である。しかし、CaO の含有量が多くなると、ガラスの密度、熱膨 張係数が高くなったり、ガラスが失透しやす くなったり、更にはイオン交換性能が悪化す る場合がある。したがって、その含有量は、 4%以下、3%以下が好ましい。

 SrO及びBaOは、ガラスの高温粘度を低下さ� ��て溶融性や成形性を向上させたり、歪点や� ��ング率を高める成分であり、その含有量は� ��々0~3%であることが好ましい。SrOやBaOの含有 量が多くなると、イオン交換性能が悪化する 傾向がある。またガラスの密度、熱膨張係数 が高くなったり、ガラスが失透しやすくなる 。SrOの含有量は、2%以下、1.5%以下、1%以下、0 .5%以下、0.2%以下、特に0.1%以下であることが� ��ましい。またBaOの含有量は、2.5%以下、2%以� ��、1%以下、0.8%以下、0.5%以下、0.2%以下、特� �0.1%以下であることが好ましい。

 またZnOは、ガラスのイオン交換性能を高� ��る成分であり、特に、圧縮応力値を高くす� ��効果が大きい。またガラスの低温粘性を低� ��させずに高温粘性を低下させる効果を有す� ��成分であり、その含有量を0~8%とすることが できる。しかし、ZnOの含有量が多くなると、 ガラスが分相したり、失透性が悪化したり、 密度が高くなるため、その含有量は6%以下、4 %以下、特に3%以下であることが好ましい。

 本発明においては、SrO+BaOの合量を0~5%に� �限することによって、より効果的にイオン� �換性能を向上させることができる。つまりSr OとBaOは、上述の通り、イオン交換反応を阻� �する作用があるため、これらの成分を多く� �むことは、機械的強度の高い強化ガラスを� �る上で不利である。SrO+BaOの好ましい範囲は0 ~3%、0~2.5%、0~2%、0~1%、0~0.2%、特に0~0.1%である� ��

 またR’Oの合量をR ₂ Oの合量で除した値が大きくなると、ガラス� �耐失透性が悪化する傾向が現れる。それ故� �質量分率でR’O/R ₂ Oの値を0.5以下、0.4以下、0.3以下に規制する� �とが好ましい。

 またSnO ₂ はイオン交換性能、特に圧縮応力値を向上さ せる効果があるため、0.01~3%、0.01~1.5%、0.1~1%� �有することが好ましい。SnO ₂ の含有量が多くなるとSnO ₂ に起因する失透が発生したり、ガラスが着色 しやすくなる傾向がある。

 またZrO ₂ はイオン交換性能を顕著に向上させると共に ガラスのヤング率や歪点を高くし、高温粘性 を低下させる効果がある。またガラスの液相 粘度付近の粘性を高める効果があるため、所 定量含有させることで、イオン交換性能と液 相粘度を同時に向上させることができる。た だし、その含有量が多くなりすぎると、耐失 透性が極端に悪化する場合がある。そのため 、0.001~10%、0.1~9%、0.5~7%、1~5%、2.5~5%含有させ� �ことが好ましい。

 またB ₂ O ₃ は、ガラスの液相温度、高温粘度および密度 を低下させる効果を有するとともに、ガラス のイオン交換性能、特に圧縮応力値を向上さ せる効果のある成分であるため、上記成分と 共に含有できるが、その含有量が多過ぎると 、イオン交換によって表面にヤケが発生した り、ガラスの耐水性が悪化したり、液相粘度 が低下する虞がある。また応力深さが低下す る傾向にある。よってB ₂ O ₃ は、0~6%、好ましくは0~4%、さらには0~3%である 。

 またTiO ₂ はイオン交換性能を向上させる効果がある成 分である。またガラスの高温粘度を低下させ る効果がある。しかしその含有量が多くなり すぎると、ガラスが着色したり、失透性が悪 化したり、密度が高くなる。特にディスプレ イのカバーガラスとして使用する場合、TiO ₂ の含有量が高くなると、溶融雰囲気や原料を 変更した時、ガラスの透過率が変化しやすく なる。そのため紫外線硬化樹脂等の光を利用 してガラス基板をデバイスに接着する工程に おいて、紫外線照射条件が変動しやすくなり 、安定生産が困難となる。そのため10%以下、 8%以下、6%以下、5%以下、4%以下、2%以下、0.7%� ��下、0.5%以下、0.1%以下、0.01%以下となるよう にすることが好ましい。

 本発明においては、イオン交換性能向上の� ��点から、ZrO ₂ とTiO ₂ を上記範囲で含有させることが好ましいが、 TiO ₂ 源、ZrO ₂ 源として試薬を用いても良いし原料等に含ま れる不純物から含有させても良い。

 また耐失透性と高いイオン交換性能を両立� ��る観点から、Al ₂ O ₃ +ZrO ₂ の含有量を以下のように定めることが好まし い。

 Al ₂ O ₃ +ZrO ₂ の含有量は12%超(好ましくは12.001%以上、13%以� ��、15%以上、17%以上、18%以上、19%以上)であれ ばガラスのイオン交換性能をより効果的に向 上させることが可能である。しかしAl ₂ O ₃ +ZrO ₂ の含有量が多くなりすぎると失透性が極端に 悪化するため、28%以下(好ましくは25%以下、23 %以下、22%以下、21%以下)とすることが好まし� ��。

 またP ₂ O ₅ は、ガラスのイオン交換性能を高める成分で あり、特に、圧縮応力層の厚みを大きくする 効果が大きいため、その含有量を0~8%とする� �とができる。しかし、P ₂ O ₅ の含有量が多くなると、ガラスが分相したり 、耐水性や耐失透性が低下しやすくするため 、その含有量は5%以下、4%以下、3%以下、特に 2%以下であることが好ましい。

 また清澄剤としてAs ₂ O ₃ 、Sb ₂ O ₃ 、CeO ₂ 、F、SO ₃ 、Clの群から選択された一種または二種以上� ��0.001~3%含有させてもよい。ただし、As ₂ O ₃ 及びSb ₂ O ₃ は環境に対する配慮から、使用は極力控える べきであり、各々の含有量を0.1%未満、さら� �は0.01%未満に制限すべきであり、実質的に含 有しないことが望ましい。またCeO ₂ は、ガラスの透過率を低下させる成分である ため、0.1%未満、好ましくは0.01%未満に制限す べきである。またFは、ガラスの低温粘性を� �下させ、圧縮応力値の低下を招くおそれが� �るため、0.1%未満、好ましくは0.01%未満に制� �すべきである。従って本発明において好ま� �い清澄剤は、SO ₃ とClであり、SO ₃ とClの1者又は両者を、0.001~3%、0.001~1%、0.01~0.5 %、さらには0.05~0.4%含有させることが好まし� �。

 またNb ₂ O ₅ やLa ₂ O ₃ 等の希土類酸化物は、ガラスのヤング率を高 める成分である。しかし、原料自体のコスト が高く、また多量に含有させると耐失透性が 悪化する。それ故、それらの含有量は、3%以� ��、2%以下、1%以下、0.5%以下、特に0.1%以下に� ��限することが望ましい。

 尚、本発明において、Co、Ni等のガラスを 強く着色するような遷移金属元素は、ガラス 基板の透過率を低下させるため好ましくない 。特に、タッチパネルディスプレイ用途に用 いる場合、遷移金属元素の含有量が多いと、 タッチパネルディスプレイの視認性が損なわ れる。具体的には0.5%以下、0.1%以下、特に0.05 %以下となるよう、原料あるいはカレットの� �用量を調整することが望ましい。

 また、Pb、Bi等の物質は環境に対する配慮 から、使用は極力控えるべきであり、その含 有量を0.1%未満に制限すべきである。

 本発明の強化ガラス基板は、各成分の好� ��な含有範囲を適宜選択し、好ましいガラス� ��成範囲とすることができる。その具体例を� ��下に示す。

 (1)質量%でSiO ₂  40~71%、Al ₂ O ₃  7.5~21%、Li ₂ O 0~2%、Na ₂ O 10~19%、K ₂ O 0~15%、MgO 0~6%、CaO 0~6%、SrO 0~3%、BaO 0~3%、Z nO 0~8%、SnO ₂  0.01~3%を含有するガラス組成。

 (2)質量%でSiO ₂  40~71%、Al ₂ O ₃  7.5~21%、Li ₂ O 0~2%、Na ₂ O 10~19%、K ₂ O 0~15%、MgO 0~6%、CaO 0~6%、SrO 0~3%、BaO 0~3%、Z nO 0~8%、SnO ₂  0.01~3%、ZrO ₂  0.001~10%を含有するガラス組成。

 (3)質量%でSiO ₂  40~71%、Al ₂ O ₃  8.5~21%、Li ₂ O 0~1%、Na ₂ O 10~19%、K ₂ O 0~10%、MgO 0~6%、CaO 0~6%、SrO 0~3%、BaO 0~3%、Z nO 0~8%、SnO ₂  0.01~3%を含有するガラス組成。

 (4)質量%でSiO ₂  40~71%、Al ₂ O ₃  8.5~21%、Li ₂ O 0~1%、Na ₂ O 10~19%、K ₂ O 0~10%、MgO 0~6%、CaO 0~6%、SrO 0~3%、BaO 0~3%、Z nO 0~8%、SnO ₂  0.01~3%、ZrO ₂  0.001~10%を含有するガラス組成。

 (5)質量%でSiO ₂  40~71%、Al ₂ O ₃  9~19%、B ₂ O ₃  0~6%、Li ₂ O 0~2%、Na ₂ O 10~19%、K ₂ O 0~15%、MgO 0~6%、CaO 0~6%、SrO 0~3%、BaO 0~3%、Z nO 0~6%、ZrO ₂  0.001~10%、SnO ₂  0.1~1%であり、実質的にAs ₂ O ₃ 及びSb ₂ O ₃ を含有しないガラス組成。

 (6)質量%でSiO ₂  40~71%、Al ₂ O ₃  9~18%、B ₂ O ₃  0~4%、Li ₂ O 0~2%、Na ₂ O 11~17%、K ₂ O 0~6%、MgO 0~6%、CaO 0~6%、SrO 0~3%、BaO 0~3%、Zn O 0~6%、SnO ₂  0.1~1%、ZrO ₂  0.001~10%であり、実質的にAs ₂ O ₃ 及びSb ₂ O ₃ を含有しないガラス組成。

 (7)質量%でSiO ₂  40~63%、Al ₂ O ₃  9~17.5%、B ₂ O ₃  0~3%、Li ₂ O 0~0.1%、Na ₂ O 10~17%、K ₂ O 0~7%、MgO 0~5%、CaO 0~4%、SrO+BaO 0~3%、SnO ₂  0.01~2%であり、実質的にAs ₂ O ₃ 及びSb ₂ O ₃ を含有せず、質量分率で(Na ₂ O+K ₂ O)/Al ₂ O ₃ の値が0.9~1.6、K ₂ O/Na ₂ O 0~0.4であるガラス組成。

 (8)質量%でSiO ₂  40~71%、Al ₂ O ₃  3~21%、Li ₂ O 0~2%、Na ₂ O 10~20%、K ₂ O 0~9%、MgO 0~5%、TiO ₂  0~0.5%、SnO ₂  0.001~3%を含有するガラス組成。

 (9)質量%でSiO ₂  40~71%、Al ₂ O ₃  8~21%、Li ₂ O 0~2%、Na ₂ O 10~20%、K ₂ O 0~9%、MgO 0~5%、TiO ₂  0~0.5%、SnO ₂  0.001~3%を含有し、実質的にAs ₂ O ₃ 及びSb ₂ O ₃ を含有しないことを特徴とするガラス組成。

 (10)質量%でSiO ₂  40~65%、Al ₂ O ₃  8.5~21%、Li ₂ O 0~1%、Na ₂ O 10~20%、K ₂ O 0~9%、MgO 0~5%、TiO ₂  0~0.5%、SnO ₂  0.001~3%を含有し、質量分率で(Na ₂ O+K ₂ O)/Al ₂ O ₃ の値が0.7~2であって、実質的にAs ₂ O ₃ 、Sb ₂ O ₃ 及びFを含有しないことを特徴とするガラス� �成。

 (11)質量%でSiO ₂  40~65%、Al ₂ O ₃  8.5~21%、Li ₂ O 0~1%、Na ₂ O 10~20%、K ₂ O 0~9%、MgO 0~5%、TiO ₂  0~0.5%、SnO ₂  0.01~3%、MgO+CaO+SrO+BaO 0~8%を含有し、質量分率 で(Na ₂ O+K ₂ O)/Al ₂ O ₃ の値が0.9~1.7であって、実質的にAs ₂ O ₃ 、Sb ₂ O ₃ 及びFを含有しないことを特徴とするガラス� �成。

 (12)質量%でSiO ₂  40~63%、Al ₂ O ₃  9~19%、B ₂ O ₃  0~3%、Li ₂ O 0~1%、Na ₂ O 10~20%、K ₂ O 0~9%、MgO 0~5%、TiO ₂  0~0.1%、SnO ₂  0.01~3%、ZrO ₂  0.001~10%、MgO+CaO+SrO+BaO 0~8%を含有し、質量分� ��で(Na ₂ O+K ₂ O)/Al ₂ O ₃ の値が1.2~1.6であって、実質的にAs ₂ O ₃ 、Sb ₂ O ₃ 及びFを含有しないことを特徴とするガラス� �成。

 (13)質量%でSiO ₂  40~63%、Al ₂ O ₃  9~17.5%、B ₂ O ₃  0~3%、Li ₂ O 0~1%、Na ₂ O 10~20%、K ₂ O 0~9%、MgO 0~5%、TiO ₂  0~0.1%、SnO ₂  0.01~3%、ZrO ₂  0.1~8%、MgO+CaO+SrO+BaO 0~8%を含有し、質量分率� ��(Na ₂ O+K ₂ O)/Al ₂ O ₃ の値が1.2~1.6であって、実質的にAs ₂ O ₃ 、Sb ₂ O ₃ 及びFを含有しないことを特徴とするガラス� �成。

 (14)質量%でSiO ₂  40~59%、Al ₂ O ₃  10~15%、B ₂ O ₃  0~3%、Li ₂ O 0~0.1%、Na ₂ O 10~20%、K ₂ O 0~7%、MgO 0~5%、TiO ₂  0~0.1%、SnO ₂  0.01~3%、ZrO ₂  1~8%、MgO+CaO+SrO+BaO 0~8%を含有し、質量分率で (Na ₂ O+K ₂ O)/Al ₂ O ₃ の値が1.2~1.6であって、実質的にAs ₂ O ₃ 、Sb ₂ O ₃ 及びFを含有しないことを特徴とするガラス� �成。

 本発明の強化ガラス基板は、上記ガラス組� ��を有するとともに、ガラス表面に圧縮応力� ��を有している。圧縮応力層の圧縮応力は、6 00MPa以上、800MPa以上が好ましく、1000MPa以上が より好ましく、1200MPa以上が更に好ましく、13 00MPa以上が更に好ましい。圧縮応力が大きく� ��るにつれて、ガラス基板の機械的強度が高� ��なる。一方、ガラス基板表面に極端に大き� ��圧縮応力が形成されると、基板表面にマイ� ��ロクラックが発生し、かえってガラスの強� ��が低下する虞がある。また、ガラス基板に� ��在する引っ張り応力が極端に高くなる恐れ� ��あるため、2500MPa以下とするのが好ましい。 なお圧縮応力を大きくするには、Al ₂ O ₃ 、TiO ₂ 、ZrO ₂ 、MgO、ZnO、SnO ₂ の含有量を増加させたり、SrO、BaOの含有量を 低減すればよい。またイオン交換に要する時 間を短くしたり、イオン交換溶液の温度を下 げればよい。

 圧縮応力層の厚みは、10μm以上、15μm以上、 20μm以上、30μm以上とするのが好ましい。圧� �応力層の厚みが大きい程、ガラス基板に深� �傷がついても、ガラス基板が割れにくくな� �。一方、ガラス基板が切断しにくくなった� �、内部の引っ張り応力が極端に高くなって� �損する虞れがあるため、圧縮応力層の厚み� �500μm以下、100μm以下、80μm以下、60μm以下と� ��るのが好ましい。なお圧縮応力層の厚みを� ��きくするには、K ₂ O、P ₂ O ₅ 、TiO ₂ 、ZrO ₂ の含有量を増加させたり、SrO、BaOの含有量を 低減すればよい。またイオン交換に要する時 間を長くしたり、イオン交換溶液の温度を高 めればよい。

 またガラス基板内部の引っ張り応力は、2 00MPa以下(好ましくは150MPa以下、より好ましく は100MPa以下、更に好ましくは50MPa以下)である 。この値が小さくなるほどガラス基板内部の 欠陥によってガラスが破損にいたる恐れが少 なくなるが、極端に小さくなると、ガラス基 板表面の圧縮応力値の低下や、応力深さが低 下するため、1MPa以上、10MPa以上、15MPa以上で� ��ることが好ましい。

 本発明の強化ガラス基板は、板厚が3.0mm� �1.5mm以下、0.7mm以下、0.5mm以下、特に0.3mm以下 であることが好ましい。ガラス基板の板厚が 薄い程、ガラス基板を軽量化することできる 。また、本発明の強化ガラス基板は、板厚を 薄くしても、ガラス基板が破壊しにくい利点 を有している。なおガラスの成形をオーバー フローダウンドロー法で行う場合、ガラスの 薄肉化や平滑化を、研磨することなく達成で きるため有利である。

 本発明の強化ガラス基板は、未研磨の表� ��を有することが好ましく、未研磨の表面の� ��均表面粗さ(Ra)は10Å以下、好ましくは5Å以 下、より好ましくは4Å以下、さらに好まし� �は3Å以下、最も好ましくは2Å以下である。 尚、表面の平均表面粗さ(Ra)はSEMI D7-97「FPDガ ラス基板の表面粗さの測定方法」に準拠した 方法により測定すればよい。ガラスの理論強 度は本来非常に高いが、理論強度よりも遥か に低い応力でも破壊に至ることが多い。これ はガラス基板の表面にグリフィスフローと呼 ばれる小さな欠陥がガラスの成形後の工程、 例えば研磨工程等で生じるからである。それ 故、強化ガラス基板の表面を未研磨とすれば 、本来のガラス基板の機械的強度が損なわれ 、ガラス基板が破壊し難くなる。また、ガラ ス基板の表面を未研磨とすれば、ガラス基板 の製造工程で研磨工程を省略できるため、ガ ラス基板の製造コストを下げることができる 。本発明の強化ガラス基板において、ガラス 基板の両面全体を未研磨とすれば、ガラス基 板が更に破壊し難くなる。また、本発明の強 化ガラス基板において、ガラス基板の切断面 から破壊に至る事態を防止するため、ガラス 基板の切断面に面取り加工やエッチング処理 等を行ってもよい。なお、未研磨の表面を得 るためには、ガラスの成形をオーバーフロー ダウンドロー法で行えばよい。

 本発明の強化ガラス基板は、ガラスの液相� ��度が1200℃以下、1050℃以下、1030℃以下、1010 以下、1000℃以下、950℃以下、900℃以下であ� �ことが好ましく、870℃以下が特に好ましい� �液相温度を低下させるには、Na ₂ O、K ₂ O、B ₂ O ₃ の含有量を増加したり、Al ₂ O ₃ 、Li ₂ O、MgO、ZnO、TiO ₂ 、ZrO ₂ の含有量を低減すればよい。

 本発明の強化ガラス基板は、ガラスの液相� ��度が、10 ^4.0 dPa・s以上、10 ^4.3 dPa・s以上、10 ^4.5 dPa・s以上、10 ^5.0 dPa・s以上、10 ^5.4 dPa・s以上、10 ^5.8 dPa.s以上、10 ^6.0 dPa・s以上、10 ^6.2 dPa・s以上が好ましい。液相粘度を上昇させ� �には、Na ₂ O、K ₂ Oの含有量を増加したり、Al ₂ O ₃ 、Li ₂ O、MgO、ZnO、TiO ₂ 、ZrO ₂ の含有量を低減すればよい。

 尚、液相粘度が高く、液相温度が低いほど� ��ガラスの耐失透性は優れるとともに、ガラ� ��基板の成形性に優れている。そしてガラス� ��液相温度が1200℃以下で、ガラスの液相粘度 は、10 ^4.0 dPa・s以上であれば、オーバーフローダウン� �ロー法で成形可能である。

 本発明の強化ガラス基板は、ガラスの密度� ��2.8g/cm ³ 以下であることが好ましく、2.7g/cm ³ 以下がより好ましく、2.6g/cm ³ 以下が更に好ましい。ガラスの密度が小さい 程、ガラス基板の軽量化を図ることができる 。ここで、「密度」とは、周知のアルキメデ ス法で測定した値を指す。尚、ガラスの密度 を低下させるには、SiO ₂ 、P ₂ O ₅ 、B ₂ O ₃ の含有量を増加させたり、アルカリ金属酸化 物、アルカリ土類金属酸化物、ZnO、ZrO ₂ 、TiO ₂ の含有量を低減すればよい。

 本発明の強化ガラス基板は、30~380℃の温度� ��囲におけるガラスの熱膨張係数が70~110×10 ^-7 /℃であることが好ましく、75~110×10 ^-7 /℃であることがより好ましく、80~110×10 ^-7 /℃であることが更に好ましく、85~110×10 ^-7 /℃であることが特に好ましい。ガラスの熱� �張係数を上記範囲とすれば、金属、有機系� �着剤等の部材と熱膨張係数が整合しやすく� �り、金属、有機系接着剤等の部材の剥離を� �止することができる。ここで、「熱膨張係� �」とは、ディラトメーターを用いて、30~380� �の温度範囲における平均熱膨張係数を測定� �た値を指す。なお熱膨張係数を上昇させる� �は、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金� �酸化物の含有量を増加さればよく、逆に低� �させるには、アルカリ金属酸化物、アルカ� �土類金属酸化物の含有量を低減すればよい� �

 本発明の強化ガラス基板は、歪点が500℃以� ��であることが好ましく、510℃以上、520℃以� ��、540℃以上、550℃以上がより好ましく、560� ��以上が最も好ましい。ガラスの歪点が高い� ��どガラスの耐熱性が優れることなり、強化� ��ラス基板に熱処理を施したとしても、強化� ��が消失しがたくなる。またガラスの歪点が� ��いとイオン交換中に応力緩和が起こりにく� ��なるため高い圧縮応力値を得ることが可能� ��なる。ガラスの歪点を高くするためにはア� ��カリ金属酸化物の含有量を低減させたり、� ��ルカリ土類金属酸化物、Al ₂ O ₃ 、ZrO ₂ 、P ₂ O ₅ の含有量を増加させればよい。

 本発明の強化ガラス基板は、ガラスの高温� ��度10 ^2.5 dPa・sに相当する温度が1650℃以下、1500℃以下 、1450℃以下、1430℃以下、1420℃以下、1400℃� �下であることが好ましい。ガラスの高温粘� �10 ^2.5 dPa・sに相当する温度は、ガラスの溶融温度� �相当しており、ガラスの高温粘度10 ^2.5 dPa・sに相当する温度が低いほど、低温でガ� �スを溶融することができる。従ってガラス� �高温粘度10 ^2.5 dPa・sに相当する温度が低い程、溶融窯等の� �ラスの製造設備への負担が小さくなる共に� �ガラス基板の泡品位を向上させることがで� �る。そのためガラスの高温粘度10 ^2.5 dPa・sに相当する温度が低い程、ガラス基板� �安価に製造することができる。なお10 ^2.5 dPa・sに相当する温度を低下させるには、ア� �カリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物� �ZnO、B ₂ O ₃ 、TiO ₂ の含有量を増加させたり、SiO ₂ 、Al ₂ O ₃ の含有量を低減すればよい。

 本発明の強化ガラス基板は、ヤング率が7 0GPa以上、好ましくは73GPa以上、より好ましく は75GPa以上である。そのためディスプレイの� ��バーガラスとして使用する場合、ヤング率� ��高いほど、カバーガラスの表面をペンや指� ��押した際の変形量が小さくなるため、内部� ��ディスプレイに与えるダメージが低減する� ��

 また本発明のガラスは、質量%でSiO ₂  40~71%、Al ₂ O ₃  3~21%、Li ₂ O 0~3.5%、Na ₂ O 7~20%、K ₂ O 0~15%を含有することを特徴とし、好ましく� ��質量%でSiO ₂  40~71%、Al ₂ O ₃  7.5~21%、Li ₂ O 0~2%、Na ₂ O 10~19%、K ₂ O 0~15%、MgO 0~6%、CaO 0~6%、SrO 0~3%、BaO 0~3%、Z nO 0~8%、SnO ₂  0.01~3%を含有することを特徴とし、より好ま しくは質量%でSiO ₂  40~71%、Al ₂ O ₃  8.5~21%、Li ₂ O 0~1%、Na ₂ O 10~19%、K ₂ O 0~10%、MgO 0~6%、CaO 0~6%、SrO 0~3%、BaO 0~3%、Z nO 0~8%、SnO ₂  0.01~3%、ZrO ₂  0.001~10%を含有することを特徴とする。本発� ��のガラスにおいて、ガラス組成を上記範囲� ��限定した理由および好ましい範囲は、既述� ��強化ガラス基板と同様であるため、ここで� ��その記載を省略する。さらに、本発明のガ� ��スは、当然のことながら、既述の強化ガラ� ��基板の特性、効果を併有することができる� ��

 本発明のガラスは、各構成成分を上記範� ��に規制しているため、イオン交換性能が良� ��であり、容易に表面の圧縮応力を600MPa以上� ��且つ圧縮応力層の厚みを10μm以上とするこ� �ができる。

 本発明に係るガラスは、上記組成範囲内� ��ガラス組成となるように調合したガラス原� ��を連続溶融炉に投入し、ガラス原料を1500~16 00℃で加熱溶融し、清澄した後、成形装置に� ��給した上で溶融ガラスを板状に成形し、徐� ��することにより製造することができる。

 ガラスを板状に成形するには、オーバーフ� ��ーダウンドロー法を採用することが好まし� ��。オーバーフローダウンドロー法でガラス� ��板を成形すれば、未研磨で表面品位が良好� ��ガラス基板を製造することができる。その� ��由は、オーバーフローダウンドロー法の場� ��、ガラス基板の表面となるべき面は桶状耐� ��物に接触せず、自由表面の状態で成形され� ��ことにより、無研磨で表面品位が良好なガ� ��ス基板を成形できるからである。ここで、� ��ーバーフローダウンドロー法は、溶融状態� ��ガラスを耐熱性の桶状構造物の両側から溢� ��させて、溢れた溶融ガラスを桶状構造物の� ��端で合流させながら、下方に延伸成形して� ��ラス基板を製造する方法である。桶状構造� ��の構造や材質は、ガラス基板の寸法や表面� ��度を所望の状態とし、ガラス基板に使用で� ��る品位を実現できるものであれば、特に限� ��されない。また、下方への延伸成形を行う� ��めにガラス基板に対してどのような方法で� ��を印加するものであってもよい。例えば、� ��分に大きい幅を有する耐熱性ロールをガラ� ��基板に接触させた状態で回転させて延伸す� ��方法を採用してもよいし、複数の対になっ� ��耐熱性ロールをガラス基板の端面近傍のみ� ��接触させて延伸する方法を採用してもよい� ��本発明のガラスは、耐失透性が優れるとと� ��に、成形に適した粘度特性を有しているた� ��、オーバーフローダウンドロー法による成� ��を精度よく実行することができる。なお、� ��相温度が1200℃以下、液相粘度が10 ^4.0 dPa・s以上であれば、オーバーフローダウン� �ロー法でガラス基板を製造することができ� �。

 尚、本発明では、高い表面品位が要求さ� ��ない場合には、オーバーフローダウンドロ� ��法以外の方法を採用することができる。例� ��ば、ダウンドロー法(スロットダウン法、リ ドロー法等)、フロート法、ロールアウト法� �プレス法等の様々な成形方法を採用するこ� �ができる。例えばプレス法でガラスを成形� �れば、小型のガラス基板を効率良く製造す� �ことができる。

 本発明の強化ガラス基板を製造するには� ��まず上記ガラスを用意する。次いで強化処� ��を施す。ガラス基板を所定サイズに切断す� ��のは、強化処理の前でもよいが、強化処理� ��に行う方が製造コストを低減できるため好� ��しい。強化処理は、イオン交換処理にて行� ��ことが望ましい。イオン交換処理は、例え� ��400~550℃の硝酸カリウム溶液中にガラス板を 1~8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。