强化玻璃基板及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及强化玻璃基板及其制造方法，具体而言涉及适合于手机、数码相机、 PDA(便携终端）、触摸面板显示器等的强化玻璃基板及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 手机、数码相机、PDA、触摸面板显示器等设备存在逐渐普及的倾向。这些用途中使 用的玻璃基板要求高的机械强度，同时还要求薄型且轻量。由于这样的情况，在一部分设备 中使用通过离子交换处理等进行了化学强化处理的玻璃基板、即强化玻璃基板（参照专利 文献1、非专利文献1)。
[0003] 现有技术文献
[0004] 专利文献
[0005] 专利文献1 :日本特开2006-83045号公报 [0006] 非专利文献
[0007] 非专利文献1:泉谷徹朗等、"新L u力'7只t子〇物性（新玻璃及其物性）"、 初版、株式会社経営システA研宄所（株式会社经营系统研宄所）、1984年8月20日、 ρ. 451-498
【发明内容】
[0008] 发明所要解决的课题
[0009] 近年来，对于强化玻璃基板，高强度化及薄型化的要求正在提高。
[0010] 但是，难以兼顾高强度化和薄型化。为了提高强化玻璃基板的机械强度，增大压缩 应力层的压缩应力值、应力深度是有效的。但是，若增大压缩应力层的压缩应力值、应力深 度，则在强化玻璃基板的内部形成相当于该压缩应力的大小的拉伸应力，而强化玻璃基板 有可能产生破损。特别是在减小强化玻璃基板的板厚的情况下，该倾向变得显著。
[0011] 内部拉伸应力由内部拉伸应力值[MPa]=(主表面的压缩应力值[MPa] X主表面 的应力深度[ym]V(板厚[μπι]-主表面的应力深度[μπι]Χ2)的关系表示。如由上述关 系式获知的那样，强化玻璃基板有可能由于内部拉伸应力而发生自破坏。特别是薄的强化 玻璃基板在主表面的压缩应力值、应力深度大的情况下，该可能性上升。结果是，在减小强 化玻璃基板的板厚的情况下，难以达成高强度化。
[0012] 本发明是鉴于上述情况而完成的，其技术课题是首创可兼顾高强度化和薄型化的 强化玻璃基板及其制造方法。
[0013] 用于解决课题的方案
[0014] 本发明人等为了兼顾强化玻璃基板的高强度化和薄型化，深入研宄了形成于强化 玻璃基板的内部的压缩应力应变的分布，结果发现，在强化玻璃基板达到破损时，以端面为 起点发生破损的概率高，在该情况下，强化玻璃基板的主表面的面内强度高于端面强度。进 而发现，在强化玻璃基板的端面形成或者容易形成达到破损的深的伤痕，另一方面，主表面 难以形成深的伤痕。
[0015] 本发明人等基于上述认识，发现若将强化玻璃基板的内部拉伸应力适当化，并且 在强化玻璃基板的主表面方向和端面方向上形成不同的应力分布，则可兼顾强化玻璃基板 的高强度化和薄型化，作为本发明提出。即，本发明的强化玻璃基板的特征在于，其是具有 压缩应力层的强化玻璃基板，板厚为1.5mm以下，并且端面的应力深度大于主表面的应力 深度。其中，所谓"主表面"相当于强化玻璃基板的板厚方向的表面（正面及背面），通常是 指有效面（例如在显示器用途的情况下，是指显示面及与显示面对应的背面）。所谓"端面" 相当于主表面以外的表面，通常是指构成强化玻璃基板的外周部的侧面。"压缩应力值"及 "应力深度"可以通过用表面应力计观察干渉条纹的根数和其间隔来算出。
[0016] 第二，本发明的强化玻璃基板优选主表面为未研磨。若将强化玻璃基板的主表面 进行研磨，则能够使端面的应力深度大于主表面的应力深度，但通过该方法，会在主表面形 成伤痕，难以维持强化玻璃基板的机械强度。相反而言，若使主表面为未研磨，则容易维持 强化玻璃基板的机械强度，并且能够提高强化玻璃基板的制造效率。
[0017] 第三，本发明的强化玻璃基板优选主表面没有被蚀刻。这样的话，能够提高强化玻 璃基板的制造效率。
[0018] 第四，本发明的强化玻璃基板优选在主表面具有膜。这样的话，容易控制主表面的 压缩应力值和应力深度。进而，可以将膜作为导电膜、防反射膜等功能膜进行有效利用。
[0019] 第五，本发明的强化玻璃基板优选膜的厚度为5~lOOOnm。
[0020] 第六，本发明的强化玻璃基板优选包含Si02、Nb20 5、Ti02、ITO (锡掺杂氧化铟）中 的任意一者作为膜的成分。
[0021] 第七，本发明的强化玻璃基板优选内部拉伸应力值为200MPa以下。
[0022] 第八，本发明的强化玻璃基板优选作为玻璃组成，以质量％计含有Si0245~75%、 Al2O3I ~30%、Na2O 0 ~20%、K2O 0 ~20% 〇
[0023] 第九，本发明的强化玻璃基板优选主表面的压缩应力值为50MPa以上，主表面的 应力深度为100 μ m以下，并且端面的压缩应力值为300MPa以上，端面的应力深度为10 μ m 以上。
[0024] 第十，本发明的强化玻璃基板优选密度为2. 6g/cm3以下。其中，"杨氏模量"是指 通过弯曲共振法测定的值。
[0025] 第十一，本发明的强化玻璃基板优选杨氏模量为67GPa以上。其中，"杨氏模量"是 指通过弯曲共振法测定的值。
[0026] 第十二，本发明的强化玻璃基板优选用于显示器。
[0027] 第十三，本发明的强化玻璃基板优选用于触摸面板显示器。
[0028] 第十四，本发明的强化玻璃基板的制造方法，其特征在于，其具有以下工序：（1) 将玻璃原料调制而得到玻璃母料的工序；（2)将玻璃母料熔融，并将所得到的熔融玻璃成 形为I. 5_以下的玻璃基板的工序；（3)在玻璃基板的主表面形成膜的工序；(4)将具有膜 的玻璃基板进行离子交换处理，在玻璃基板的主表面及端面形成压缩应力层，得到强化玻 璃基板的工序。
【具体实施方式】
[0029] 在本发明的强化玻璃基板中，板厚为I. 5mm以下，优选为I. 3mm以下、I. Imm以下、 1.0 mm以下、0· 8mm以下、0· 7mm以下、0· 6mm以下、0· 5mm以下、0· 4mm以下、0· 3mm以下或 0. 2mm以下，特别优选为0.1 mm以下。强化玻璃基板的板厚越小，越能够将强化玻璃基板轻 量化，结果是，能够谋求设备的薄型化、轻量化。
[0030] 若主表面的应力深度过大，则有可能内部拉伸应力过于变高，强化玻璃基板发生 自破坏。另一方面，若主表面的应力深度过小，则强化玻璃基板变得容易以研磨痕、处理伤 痕等作为起点产生破损。因而，考虑板厚和机械强度的平衡，必须限制主表面的应力深度。
[0031] 在本发明的强化玻璃基板中，若设主表面的应力深度为DT、设端面的应力深度为 DH，则 DT/DH 的值优选为 0· 1 ~(λ 99、0· 1 ~(λ 7、0· 1 ~(λ 5、0· 1 ~0· 45 或 0· 15 ~0· 45， 特别优选为〇. 2~0. 4。若将DT/DH的值设为上述范围，则端面的应力深度被适当化，能够 在不使内部拉伸应力不当上升的情况下提高强化玻璃基板的机械强度。
[0032] 板厚为0. 5mm以下时，主表面的应力深度优选为50 μ m以下、45 μ m以下、35 μ m以 下、30μηι以下、25μηι以下、20μηι以下或15μηι以下，特别优选为10 μ m以下。另一方面， 板厚大于〇. 5mm时，主表面的应力深度的上限范围优选为100 μm以下、80 μm以下、60 μm 以下、50 ym以下或45 ym以下，特别优选为35 ym以下，并且下限范围优选为5 ym以上、 10 μ m以上、15 μ m以上、20 μ m以上或25 μ m以上，特别优选为30 μ m以上。
[0033] 端面的应力深度优选为10 μ m以上、15 μ m以上、20 μ m以上、25 μ m以上、30 μ m以 上、35 μ m以上、40 μ m以上、45 μ m以上、50 μ m以上或55 μ m以上，特别优选为60 μ m以上。 在端面，在制造工序中的处理时、或端面加工（倒角加工）时容易形成深的伤痕。若端面的 应力深度低于10 μ m，则强化玻璃基板变得容易以这些伤痕作为起点产生破损，难以提高机 械强度。
[0034] 主表面的压缩应力值优选为50MPa以上、IOOMPa以上、200MPa以上、300MPa以上或 400MPa以上，特别优选为500MPa以上。主表面的压缩应力值越大，强化玻璃基板的机械强 度变得越高。另外，主表面的压缩应力值的上限优选为900MPa，特别优选为800MPa。这样 的话，容易避免内部拉伸应力不当上升的情况。
[0035] 端面的压缩应力值优选为300MPa以上、400MPa以上、500MPa以上、600MPa以上、 700MPa以上、800MPa以上或900MPa以上，特别优选为1000 MPa以上。端面的压缩应力值越 大，强化玻璃基板的机械强度变得越高。
[0036] 本发明的强化玻璃基板优选在主表面具有膜。这样的话，能够控制主表面的压缩 应力值和应力深度。例如，在玻璃基板的主表面形成膜后，若对具有膜的玻璃基板进行离子