(57)【要約】      （修正有）【課題】改善された破壊抵抗及び損傷抵抗を示すガラス系物品に関し、ゼロではない金属酸化物濃度勾配または厚さの相当な部分に沿って変動する金属酸化物濃度を示すガラス基体の提供。【解決手段】ガラス基体において、６０モル％から７０モル％の範囲の量のＳｉＯ２、５モル％から２８モル％の範囲の量のＡｌ２Ｏ３、０．１モル％から１０モル％の範囲の量のＰ２Ｏ５、５モル％未満の量のＭｇＯ、および２モル％から１０モル％の範囲の量のＬｉ２Ｏ、を含み、ＲｘＯで表される金属酸化物の総量（モル％）とＡｌ２Ｏ３の量（モル％）との間の差（ＲｘＯ−Ａｌ２Ｏ３）が、０から３の範囲にあり、当該ガラス基体がＢ２Ｏ３を実質的に含まず、かつ、当該ガラス基体がＴｉＯ２を実質的に含まない、ガラス基体。【選択図】図３９
2020180045.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基体において、
６０モル％から７０モル％の範囲の量のＳｉＯ2、
超０から５モル％の範囲の量のＭｇＯ、
超０から２モル％までの量のＣａＯ、
１モル％から５モル％の範囲の量のＮａ2Ｏ、および
２モル％から１０モル％の範囲の量のＬｉ2Ｏ、
を含み、
Ｒ2Ｏで表される金属酸化物の総量（モル％）とＡｌ2Ｏ3の量（モル％）との間の差（Ｒ2Ｏ−Ａｌ2Ｏ3）が、−５から０の範囲にあり、Ｒ2Ｏで表される金属酸化物の総量（モル％）に対するＬｉ2Ｏの量（モル％）の比が、０．５より大きく１以下の範囲にあり、
当該ガラス基体がＴｉＯ2を実質的に含まず、かつ
当該ガラス基体がＺｒＯ2を実質的に含まない、ガラス基体。
【請求項２】
５モル％から２８モル％の範囲の量のＡｌ2Ｏ3をさらに含む、請求項１に記載のガラス基体。
【請求項３】
Ａｌ2Ｏ3が５モル％から２０モル％の範囲の量で存在する、請求項２に記載のガラス基体。
【請求項４】
０モル％から８モル％の範囲の量のＢ2Ｏ3をさらに含む、請求項１に記載のガラス基体。
【請求項５】
２モル％から５モル％の範囲の量のＮａ2Ｏをさらに含む、請求項１に記載のガラス基体。
【請求項６】
０モル％から２モル％の範囲の量のＳｎＯ2をさらに含む、請求項１に記載のガラス基体。
【請求項７】
ガラス基体において、
６０モル％から７０モル％の範囲の量のＳｉＯ2、
５モル％から２８モル％の範囲の量のＡｌ2Ｏ3、
０．１モル％から１０モル％の範囲の量のＰ2Ｏ5、
５モル％未満の量のＭｇＯ、および
２モル％から１０モル％の範囲の量のＬｉ2Ｏ、
を含み、
ＲxＯで表される金属酸化物の総量（モル％）とＡｌ2Ｏ3の量（モル％）との間の差（ＲxＯ−Ａｌ2Ｏ3）が、０から３の範囲にあり、
当該ガラス基体がＢ2Ｏ3を実質的に含まず、かつ、
当該ガラス基体がＴｉＯ2を実質的に含まない、ガラス基体。
【請求項８】
Ａｌ2Ｏ3が５モル％から２０モル％の範囲の量で存在する、請求項７に記載のガラス基体。
【請求項９】
０モル％から６モル％の範囲の量のＮａ2Ｏをさらに含む、請求項７に記載のガラス基体。
【請求項１０】
０モル％から２モル％の範囲の量のＺｎＯをさらに含む、請求項７に記載のガラス基体。
【請求項１１】
ＺｒＯ2を実質的に含まない、請求項７に記載のガラス基体。
【請求項１２】
０モル％から２モル％の範囲の量のＳｎＯ2をさらに含む、請求項７に記載のガラス基体。
【請求項１３】
ガラス基体において、
６０モル％から７０モル％の範囲の量のＳｉＯ2、
５モル％から２８モル％の範囲の量のＡｌ2Ｏ3、
超０から２．３モル％までの量のＺｎＯ、
０．１モル％から１０モル％の範囲の量のＰ2Ｏ5
０モル％から４モル％の範囲の量のＢ2Ｏ3
５モル％未満の量のＭｇＯ、および
２モル％から１０モル％の範囲の量のＬｉ2Ｏ、
を含み、
ＲxＯで表される金属酸化物の総量（モル％）とＡｌ2Ｏ3の量（モル％）との間の差（ＲxＯ−Ａｌ2Ｏ3）が、０から３の範囲にあり、
当該ガラス基体がＴｉＯ2を実質的に含まない、ガラス基体。
【請求項１４】
Ａｌ2Ｏ3が５モル％から２０モル％の範囲の量で存在する、請求項１３に記載のガラス基体。
【請求項１５】
０．１モル％から４モル％の範囲の量のＢ2Ｏ3をさらに含む、請求項１３に記載のガラス基体。
【請求項１６】
Ｂ2Ｏ3を実質的に含まない、請求項１３に記載のガラス基体。
【請求項１７】
ＺｒＯ2を実質的に含まない、請求項１３に記載のガラス基体。
【請求項１８】
０モル％から２モル％の範囲の量のＳｎＯ2をさらに含む、請求項１３に記載のガラス基体。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【０００１】
本出願は、その内容が依拠され、ここに全て引用される、２０１５年７月２１日に出願された米国仮特許出願第６２／１９４９６７号、２０１５年６月４日に出願された米国仮特許出願第６２／１７１１１０号、２０１５年２月１８日に出願された米国仮特許出願第６２／１１７５８５号、２０１４年１０月８日に出願された米国仮特許出願第６２／０６１３７２号の米国法典第３５編第１１９条の下での優先権の恩恵を主張するものである。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、改善された破壊抵抗を含む改善された損傷抵抗を示すガラス系物品に関し、より詳しくは、ゼロではない金属酸化物濃度勾配または厚さの相当な部分に沿って変動する金属酸化物濃度を示すガラスおよびガラスセラミック物品に関する。
【背景技術】
【０００３】
ガラス系物品は、そのような物品の表面に大きい傷をもたらし得る激しい衝撃をしばしば経験する。そのような傷は、表面から約２００マイクロメートルまでの深さにまで延在することがある。従来、そのような傷をガラスにもたらすかもしれない破損を防ぐために、熱強化されたガラスが使用されてきた。何故ならば、熱強化されたガラスは、大抵、大きい圧縮応力（ＣＳ）層（例えば、ガラスの全厚の約２１％）を示し、これが、傷の伝搬を防ぎ、それゆえ、破損を防ぐことができるからである。熱強化により生じる応力プロファイルの一例が図１に示されている。図１において、熱処理されたガラス系物品１００は、第１の表面１０１、厚さｔ1、および表面ＣＳ１１０を有する。このガラス系物品１００は、第１の表面１０１から、ここに定義されるような層の深さ（ＤＯＬ）１３０まで減少するＣＳを示し、この層の深さで、応力は、圧縮応力から引張応力に変化し、最大中央張力（ＣＴ）１２０に到達する。
【０００４】
熱強化は、現在、厚いガラス系物品（すなわち、厚さｔ1が約３ミリメートル以上のガラス系物品）に限られている。何故ならば、熱強化および所望の残留応力を達成するために、そのような物品のコアと表面の間に、十分な温度勾配が形成されなければならないからである。そのような厚い物品は、ディスプレイ（例えば、携帯電話、タブレット、コンピュータ、ナビゲーションシステムなどを含む家庭用電化製品）、建物（例えば、窓、シャワーパネル、カウンター甲板など）、輸送機関（例えば、自動車、列車、航空機、航海用船舶など）、電化製品、または優れた破壊抵抗を要求するが薄い軽量の物品を必要とする任意の用途などの多くの用途において、望ましくないかまたは実用的ではない。
【０００５】
公知の化学強化されたガラス系物品は、熱強化されたガラス系物品の応力プロファイルを示さないが、化学強化は、熱強化と同じ様式でガラス系物品の厚さにより制限されない。化学強化（例えば、イオン交換法による）により生じる応力プロファイルの一例が、図２に示されている。図２において、化学強化されたガラス系物品２００は、第１の表面２０１、厚さｔ2、および表面ＣＳ２１０を有する。このガラス系物品２００は、第１の表面２０１から、ここに定義されるようなＤＯＣ２３０まで減少するＣＳを示し、この層の深さで、応力は、圧縮応力から引張応力に変化し、最大ＣＴ２２０に到達する。図２に示されるように、そのようなプロファイルは、平らなＣＴ領域、もしくは引張応力が一定またはほぼ一定のＣＴ領域、および大抵、図１に示された最大中央値と比べて、より小さい最大ＣＴ値を示す。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、改善された破壊抵抗を示す薄いガラス系物品が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の第１の態様は、厚さ（ｔ）（例えば、約３ミリメートル以下、約１ミリメートル以下、または約０．５ミリメートル以下）を画成する、第１の表面とその第１の表面の反対にある第２の表面、およびその厚さに沿って延在する応力プロファイルを有するガラス系物品に関する。１つ以上の実施の形態において、約０・ｔから０．３・ｔまで、および０．７・ｔ超からの厚さ範囲の間の応力プロファイルの全ての点が、約−０．１ＭＰａ／マイクロメートル未満、または約０．１ＭＰａ／マイクロメートル超の正接を持つ。
【０００８】
実施の形態において、そのガラス系物品は、その厚さの相当な部分または全厚に沿って変動するゼロではない金属酸化物濃度を有する。金属酸化物濃度の変動は、ここでは、勾配と称されることがある。いくつかの実施の形態において、金属酸化物の濃度は、約０・ｔから０．３・ｔまでの厚さ範囲に沿って、ゼロではなく、変動する。いくつかの実施の形態において、金属酸化物の濃度は、約０・ｔから０．３５・ｔまで、約０・ｔから０．４・ｔまで、約０・ｔから０．４５・ｔまで、または約０・ｔから０．４８・ｔまでの厚さ範囲に沿って、ゼロではなく、変動する。この金属酸化物は、そのガラス系物品に応力を生じさせると記載されることがある。金属酸化物濃度の変動は、約１００マイクロメートルの厚さセグメントに沿って約０．２モル％の変化を含むことがある。この濃度の変動は、上記の厚さ範囲に沿って連続的であることがある。いくつかの実施の形態において、濃度の変動は、約１０マイクロメートルから約３０マイクロメートルの範囲の厚さセグメントに沿って連続的であることがある。
【０００９】
いくつかの実施の形態において、金属酸化物の濃度は、第１の表面から、その第１の表面と第２の表面の間の地点まで減少し、その地点から第２の表面まで増加する。
【００１０】
ここに用いたように、その金属酸化物は、強化イオンまたはガラス系物品にＣＳを生じさせるイオンを含む。いくつかの実施の形態において、その金属酸化物は、ガラス系基体中の全金属酸化物の全ての最大のイオン直径を有する。１つ以上の実施の形態において、金属酸化物は、アルカリ金属酸化物、または異なる金属酸化物またはアルカリ金属酸化物の組合せを含むことがある。例示の金属酸化物としては、Ａｇ2Ｏが挙げられる。例示のアルカリ金属酸化物としては、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、Ｒｂ2Ｏ、およびＣｓ2Ｏのいずれか１つ以上が挙げられる。その金属酸化物は、このガラス系物品の相当な部分または全厚に沿って変動する、その特定の金属酸化物のゼロではない濃度で存在してよい。いくつかの実施の形態において、金属酸化物の濃度は、第１の表面から、第１の表面と第２の表面の間の地点まで減少し、その地点から第２の表面まで増加する。その金属酸化物の濃度は、その地点でゼロではないであろう。
【００１１】
その金属酸化物の濃度は、その厚さに亘り約０．０５モル％以上または約１モル％以上であることがある。例えば、Ｎａ2Ｏの濃度は、そのガラス系物品の厚さに亘り約０．０５モル％以上であってよいが、Ｎａ2Ｏのそのような濃度は、第１の表面から、第１の表面と第２の表面の間の地点まで減少し、その地点から第２の表面まで増加する。ある場合には、ガラス系物品の全厚に沿った金属酸化物の総濃度は、約１モル％から約２０モル％の範囲にある。いくつかの実施の形態において、その表面近くの金属酸化物の濃度は、約０．４・ｔから約０．６・ｔの範囲の深さでのその同じ金属酸化物の濃度の１倍または１．５倍（例えば、５倍、１０倍、１５倍、またさらには２０倍）より大きいことがある。金属酸化物の濃度は、濃度プロファイル（すなわち、ここに記載されたような勾配または変動）を示すように変更される前の、ガラス系物品中のその金属酸化物濃度の基準量から決定されることがある。
【００１２】
１つ以上の実施の形態において、前記ガラス系物品は、第１の金属酸化物の濃度が、約０ｔから約０．５ｔの第１の厚さ範囲に沿って約０モル％から約１５モル％の範囲にあり、第２の金属酸化物の濃度が、約０マイクロメートルから約２５マイクロメートルの第２の厚さ範囲に沿って約０モル％から約１０モル％の範囲にあるように、第１の金属酸化物の濃度および第２の金属酸化物の濃度を有する。そのガラス系物品は、随意的な第３の金属酸化物の濃度を有することがある。第１の金属酸化物はＮａ2Ｏであることがあり、第２の金属酸化物がＫ2Ｏであることがある。
【００１３】
１つ以上の実施の形態において、前記ガラス系物品は、約１５０ＭＰａ以上または約２００ＭＰａ以上の表面ＣＳを有する。１つ以上の実施の形態において、そのガラス系物品は、約３００ＭＰａ超、約６００ＭＰａ超、または約７００ＭＰａ超の表面ＣＳを有することがある。そのガラス系物品は、約０．４・ｔ以上の化学深さを示すことがある。
【００１４】
いくつかの実施の形態において、前記ガラス系物品は、第１の表面から約０．１・ｔ以上のＤＯＣまで延在するＣＳ層を有することがある。ある場合には、そのガラス系物品はＣＴの層を有し、この層は、厚さｔの相当な部分に沿って変動するゼロではない金属酸化物濃度を有する。このＣＴの層は、表面ＣＳに対する最大ＣＴの比が約０．０１から約０．５の範囲にあるような最大ＣＴを示すことがある。この最大ＣＴは約２５ＭＰａ以上であることがある。
【００１５】
１つ以上の実施の形態において、前記ガラス系物品は、そのガラス系物品が割れたときに、ガラス系物品が１平方インチ（約６．４５１６ｃｍ2）当たり少なくとも２の破片に割れるような破壊抵抗を示すことがある。ある場合には、そのガラス系物品は、１平方インチ（約６．４５１６ｃｍ2）当たり３以上の破片、５以上の破片、または１０以上の破片に割れることがある。
【００１６】
ある場合には、前記ガラス系物品は、約０Ｊ／ｍ2超から２０Ｊ／ｍ2未満の貯蔵引張エネルギーを示すことがある。
【００１７】
前記ガラス系物品の１つ以上の実施の形態のＣＴ領域は、式：
応力（ｘ）＝ＭａｘＣＴ−（（（ＭａｘＣＴ・（ｎ＋１））／０．５n）・｜（ｘ／ｔ）−０．５｜n）
により定義される応力プロファイルを示すことがあり、式中、ＭａｘＣＴは最大ＣＴ値であり、ＭＰａの単位の正の値として与えられ、ｘは、マイクロメートルの厚さ（ｔ）に沿った位置であり、ｎは１．５と５の間（または１．８から約２）である。
【００１８】
前記ガラス系物品は、非晶質構造、結晶質構造またはその組合せを含むことがある。そのガラス系物品は、透明または不透明であってよい。いくつかの実施の形態において、そのガラス系物品は、実質的に白色または実質的に黒色を示す。それに加え、またはそれに代えて、そのガラス系物品は、特定の色を付与する着色剤を含んでもよい。
【００１９】
この開示の第２の態様は、モル％で、約６８から約７５の範囲の量のＳｉＯ2、約１２から約１５の範囲の量のＡｌ2Ｏ3、約０．５から約５の範囲の量のＢ2Ｏ3、約２から約８の範囲の量のＬｉ2Ｏ、約０から約６の範囲の量のＮａ2Ｏ、約１から約４の範囲の量のＭｇＯ、約０から約３の範囲の量のＺｎＯ、および約０から約５の範囲の量のＣａＯを含む組成を有する非晶質ガラス基体に関する。いくつかの実施の形態において、そのガラス基体は、約０．５から約１の範囲のＲ2Ｏに対するＬｉ2Ｏの比；約−５から約０の範囲にあるＲ2Ｏの総量とＡｌ2Ｏ3の量の間の差；約０から約３の範囲にあるＲxＯの総量（モル％）とＡｌ2Ｏ3の量の間の差；および約０から約２の範囲にあるＲＯの総量（モル％）に対するＭｇＯの量（モル％）の比のいずれか１つ以上を示す。
【００２０】
１つ以上の実施の形態において、前記ガラス基体はイオン交換可能である。他の実施の形態において、そのガラス基体はイオン交換法により強化されている。
【００２１】
この開示の第３の態様は、ここに記載されたような破壊抵抗のガラス系物品を形成する方法に関する。その方法の実施の形態は、約３ミリメートル以下の厚さを画成する、第１の表面および第２の表面を有するガラス系基体を提供する工程、およびＣＴ層およびＣＳ層を有するガラス系基体に応力プロファイルを生じさせる工程であって、そのＣＳ層は、表面ＣＳ、約０．４ｔ以上の化学深さおよび約０．１・ｔ以上のＤＯＣを有し、そのＣＴ層は最大ＣＴを有し、表面ＣＳに対する最大ＣＴの比は約０．０１から約０．５である工程を有してなる。
【００２２】
追加の特徴および利点は、以下の詳細な説明に述べられており、一部は、その説明から当業者に容易に明白となるか、または以下の詳細な説明、特許請求の範囲、並びに添付図面を含む、ここに記載されように実施の形態を実施することによって認識されるであろう。
【００２３】
先の一般的な説明および以下の詳細な説明の両方とも、単に説明のためであり、請求項の性質および特徴を理解するための概要または骨子を提供することが意図されているのが理解されよう。添付図面は、さらなる理解を与えるために含まれ、本明細書に包含され、その一部を構成する。図面は、１つ以上を実施の形態を図解しており、説明と共に、様々な実施の形態の原理および作動を説明する働きをする。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】公知の熱強化されたガラス系物品の厚さに亘る断面図
【図２】公知の化学強化されたガラス系物品の厚さに亘る断面図
【図３】本開示の１つ以上の実施の形態による化学強化されたガラス系物品の厚さに亘る断面図
【図４】リング・オン・リング装置の概略断面図
【図５】公知の化学強化されたガラス系物品および本開示の１つ以上の実施の形態によるガラス系物品におけるＮａ2Ｏの濃度を示すグラフ
【図６】本開示の１つ以上の実施の形態による、イオン交換時間の関数としてのＣＴ値およびＤＯＣ値を示すグラフ
【図７】公知の化学強化されたガラス系物品および本開示の１つ以上の実施の形態によるガラス系物品の深さの関数としての応力プロファイル比較するグラフ
【図８】公知の化学強化されたガラスおよびガラスセラミックの応力プロファイルのグラフ
【図９】本開示の１つ以上の実施の形態によるガラスおよびガラスセラミックの応力プロファイルのグラフ
【図９Ａ】実施例３Ｄの落下試験における破損高さのグラフ
【図１０】化学強化されたガラス系物品の公知の応力プロファイルおよび本開示の１つ以上の実施の形態によるガラス系物品の応力プロファイルを比較するグラフ
【図１１】厚さの関数としての実施例４Ａ〜４Ｄの応力プロファイルを示すグラフ
【図１２】実施例４Ｂ〜４Ｄに関する個別の貯蔵引張エネルギーデータ点を示すグラフ
【図１３】実施例４Ｂ〜４Ｄにおける深さの関数としてのＫ2ＯおよびＮａ2Ｏの濃度を示すグラフ
【図１４】図１３と同じデータを示すが、深さの関数としてのＮａ2Ｏの濃度をより明白に示すために目盛りが異なるグラフ
【図１５】深さの関数としての実施例４Ａおよび４Ｃ〜４Ｆの応力プロファイルを示すグラフ
【図１６】図１４の異なる目盛りを示すグラフ
【図１７】深さの関数としての実施例５Ａ〜５Ｇの応力プロファイルを示すグラフ
【図１８】第２および／または第３のイオン交換工程の期間の関数としての実施例５Ａ〜５ＧのＤＯＣ値を示すグラフ
【図１９】第２および／または第３のイオン交換工程の期間の関数としての実施例５Ａ〜５ＧのＣＴ値を示すグラフ
【図２０】深さの関数としての実施例６Ａ−１から６Ａ−６の応力プロファイルを示すグラフ
【図２１】イオン交換時間の関数としての実施例６Ａ−１から６Ａ−６のＣＴ値およびＤＯＣ値を示すグラフ
【図２２】深さの関数としての実施例６Ｂ−１から６Ｂ−６の応力プロファイルを示すグラフ
【図２３】イオン交換時間の関数としての実施例６Ｂ−１から６Ｂ−６のＣＴ値およびＤＯＣ値を示すグラフ
【図２４】深さの関数としての実施例６Ｃ−１から６Ｃ−６の応力プロファイルを示すグラフ
【図２５】イオン交換時間の関数としての実施例６Ｃ−１から６Ｃ−６のＣＴ値およびＤＯＣ値を示すグラフ
【図２６】深さの関数としての実施例６Ｄ−１から６Ｄ−６の応力プロファイルを示すグラフ
【図２７】イオン交換時間の関数としての実施例６Ｄ−１から６Ｄ−６のＣＴ値およびＤＯＣ値を示すグラフ
【図２８】実施例７Ａ〜７Ｇに関するイオン交換時間の関数としてＣＴを示すグラフ
【図２９】両方とも、実施例７Ａ〜７Ｇに関するイオン交換時間の関数としての、中央張力値および貯蔵引張エネルギーの変化を示すグラフ
【図３０】深さの関数としての比較例８Ａおよび実施例８Ｂの応力プロファイルを示すグラフ
【図３１】ＣＴの関数としての、比較例８Ａおよび実施例８Ｂの貯蔵引張エネルギーを示すグラフ
【図３２】ＣＴの関数としての、比較例８Ｃおよび実施例８Ｄの貯蔵引張エネルギーを示すグラフ
【図３３】実施例２、６および９Ｂ、並びに比較例９Ａに関する落下破壊高さを示すグラフ
【図３４】実施例２、６および９Ｂ、並びに比較例９Ｂに関する研磨時リング・オン・リング結果を示すグラフ
【図３５】実施例２および９Ｂに関する４点曲げ結果を示すワイブル分布プロット
【図３６】本開示に記載される研磨紙上反転球(inverted ball on sandpaper)（ＩＢｏＳ）試験を行うために使用される装置の実施の形態の概略断面図
【図３７】携帯用または手持ち式電子機器に使用されるガラス系物品に典型的に起こる、曲げに加えた損傷の導入による破損の支配的メカニズムを示す概略断面図
【図３８】ここに記載された装置においてＩＢｏＳ試験を実施する方法の流れ図
【図３９】本開示の１つ以上の実施の形態による様々な応力プロファイルを示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００２５】
ここで、その例が付随の実施例および図面に示されている、様々な実施の形態を詳しく参照する。
【００２６】
以下の説明において、図面に示されたいくつかの図に亘り、同様の参照文字が、同様のまたは対応する部品を指す。特に明記のない限り、「上部」、「下部」、「外方」、「内方」などの用語は、便宜上の単語であり、制限用語と考えるべきではないことも理解される。その上、群が、複数の要素およびその組合せの群の内の少なくとも１つを含むと記載されているときはいつでも、その群は、個別にまたは互いとの組合せのいずれかで、列挙されたそれらの要素のいくつを含んでも、から実質的になっても、またはからなってもよいことが理解される。同様に、群が、複数の要素またはその組合せの群の内の少なくとも１つからなると記載されているときはいつでも、その群は、個別にまたは互いとの組合せのいずれかで、列挙されたそれらの要素のいくつからなってもよいことが理解される。特に明記のない限り、値の範囲は、列挙されている場合、その範囲の上限と下限の両方、並びにそれらの間の任意の範囲も含む。ここに用いたように、特に明記のない限り、名詞は、「少なくとも１つ」または「１つ以上」の対象を指すことが意図されている。本明細書および図面に開示された様々な特徴は、いずれの組合せにも、また全ての組合せにも使用して差し支えないことも理解される。
【００２７】
ここに用いたように、「ガラス系物品」および「ガラス系基体」という用語は、全てがまたは部分的にガラスから作られた任意の物体を含むために最も広い意味で使用されている。ガラス系物品は、ガラス材料および非ガラス材料の積層体、ガラス材料および結晶質材料の積層体、およびガラスセラミック（非晶質相および結晶質相を含む）を含む。特に明記のない限り、全ての組成は、モルパーセント（モル％）で表されている。
【００２８】
「実質的に」および「約」という用語は、任意の定量比較、値、測定、または他の表現に寄与するであろう固有の不確実性の度合いを表すためにここに使用されることがあることを留意のこと。これらの用語は、問題となっている主題の基本機能を変えずに、定量的表現が、述べられた基準から変動するかもしれない度合いを表すためにもここに使用される。したがって、例えば、「ＭｇＯを実質的に含まない」ガラス系物品は、ＭｇＯが積極的に添加されていないか、またはガラス系物品中にバッチ配合されていないが、汚染物質としてごく少量存在することもあるものである。
【００２９】
概して図面を、特に図１〜３を参照すると、図解は、特定の実施の形態を記載する目的のためであり、本開示または付随する特許請求の範囲をそれに制限することは意図されていないことが理解されよう。図面は、必ずしも一定の縮尺で描かれておらず、図面の特定の特徴および特定の視野は、明確さおよび簡潔さのために、縮尺または図式で誇張されて示されることがある。
【００３０】
ここに用いたように、ＤＯＣは、ガラス系物品内の応力が圧縮応力から引張応力に変化する深さを称する。ＤＯＣでは、応力は、正の（圧縮）応力から負の（引張）応力に交差し（例えば、図１における１３０）、それゆえ、ゼロの応力値を示す。
【００３１】
ここに用いたように、「化学深さ」、「層の化学深さ」および「化学層の深さ」という用語は、互いに交換可能に使用されることがあり、金属酸化物またはアルカリ金属酸化物のイオン（例えば、金属イオンまたはアルカリ金属イオン）がガラス系物品中に拡散する深さおよびイオンの濃度が、電子プローブマイクロアナリシス（ＥＰＭＡ）またはグロー放電発光分析（ＧＤ−ＯＥＳ）により決定される最小値に到達する深さを称する。詳しくは、Ｎａ2Ｏ拡散の深さまたはＮａ+イオン濃度は、ＥＰＭＡおよびＦＳＭ（下記により詳しく記載されている）を使用して決定してよい。
【００３２】
当該技術分野で通常使用されている慣例によれば、圧縮は負の（＜０）応力と表され、張力は正（＞０）の応力と表される。しかしながら、この説明を通じて、ＣＳは正または絶対値として表される−すなわち、ここに挙げられるように、ＣＳ＝｜ＣＳ｜である。
【００３３】
携帯用電子機器およびタッチ操作可能なディスプレイ用のカバーガラスとして使用されることがある、アルカリ含有ガラスを含むケイ酸塩ガラスなどのガラス、およびガラスセラミックを含む薄い化学強化されたガラス系物品がここに記載されている。そのガラス系物品は、ディスプレイ（またはディスプレイ物品）（例えば、広告用掲示板、店頭システム(point-of-sale systems)、コンピュータ、ナビゲーションシステムなど）、建築物品（壁、建具、パネル、窓など）、輸送物品（例えば、自動車用途、列車、航空機、航海用船舶など）、電化製品（例えば、洗濯機、ドライヤー、食洗機、冷蔵庫など）、またはいくらかの破壊抵抗を要求する任意の物品に使用されることもある。
【００３４】
特に、ここに記載されたガラス系物品は、薄いものであり、典型的に、厚いガラス物品（例えば、厚さが約２ｍｍまたは３ｍｍ以上）を熱強化することによってしか達成できない応力プロファイルを示す。そのガラス系物品は、その厚さに沿って独特な応力プロファイルを示す。ある場合には、そのガラス系物品は、熱強化ガラス物品よりも大きい表面ＣＳを示す。１つ以上の実施の形態において、ガラス系物品は、そのガラス系物品またはそれを含む装置が硬質粗面上に落下した場合でさえ、そのガラス系物品が相当改善された破壊抵抗を示すような、大きい深さの圧縮層（ＣＳが、公知の化学強化されたガラス系物品よりも徐々に増減する）を示す。１つ以上の実施の形態のガラス系物品は、いくつかの公知の化学強化されたガラス基体よりも大きい最大ＣＴ値を示す。
【００３５】
ＣＳおよび圧縮応力層の深さ（「ＤＯＬ」）は、当該技術分野で公知の手段を使用して測定される。ＤＯＬは、ＤＯＬが、株式会社ルケオ（日本国、東京都）により製造されているＦＳＭ−６０００などの市販の計器を使用した表面応力計測器（ＦＳＭ）により決定される測定技法によって、ＤＯＣから区別され、ＣＳおよび層の深さを測定する方法は、「Standard Specification for Chemically Strengthened Flat Glass」と題するＡＳＴＭ  １４２２Ｃ−９９、および「Standard Test Method for Non-Destructive Photoelastic Measurement of Edge and Surface Stresses in Annealed, Heat-Strengthened, and Fully-Tempered Flat Glass」と題するＡＳＴＭ１２７９．１９７７９に記載されており、これらの内容をここに全て引用する。表面応力測定は、ガラスの複屈折に関連する応力光係数（ＳＯＣ）の正確な測定に依存する。次に、ＳＯＣは、その内容がここに全て引用される、両方とも「Standard Test Method for Measurement of Glass Stress-Optical Coefficient」と題するＡＳＴＭ標準Ｃ７７０−９８（２００８）に記載されているファイバおよび４点曲げ法、並びにバルクシリンダ法などの当該技術分野で公知の方法により測定される。
【００３６】
ＣＳ層がガラス系物品内のより深い深さまで延在している強化ガラス系物品について、ＦＳＭ技法は、観測されたＤＯＬ値に影響するコントラスト問題を被ることがある。より深いＤＯＬ値では、ＴＥスペクトルとＴＭスペクトルの間のコントラストが不適切となり、それゆえ、ＴＥスペクトルとＴＭスペクトルの間の差の計算−ＤＯＬの決定−が、より難しくなるであろう。さらに、ＦＳＭ技法は、応力プロファイル（すなわち、ガラス系物品内の深さの関数としてのＣＳの変動）を決定することができない。その上、ＦＳＭ技法は、例えば、ナトリウムのリチウムによるものなどの、特定の元素のイオン交換から生じるＤＯＬを決定することができない。
【００３７】
強化ガラス系物品に関するＤＯＣおよび応力プロファイルをより正確に決定するために、下記に記載される技法が開発された。
【００３８】
「Systems And Methods for Measuring the Stress Profile of Ion-Exchanged Glass」と題する、２０１１年５月２５日に出願された、米国仮特許出願第６１／４８９８００号に優先権を主張する、Rostislav V. Roussev等により２０１２年５月３日に出願された、同じ名称の米国特許出願第１３／４６３３２２号明細書（以後、「Roussev I」と称する）において、焼き入れまたは化学強化ガラスの詳細かつ正確な応力プロファイル（深さの関数としての応力）を入手する２つの方法が開示されている。ＴＭおよびＴＥ偏波に関する結合光学モードのスペクトルが、プリズム結合技法により収集され、全部が使われて、詳細かつ正確なＴＭおよびＴＥ屈折率プロファイルｎTM（ｚ）およびｎTE（ｚ）を得る。先の出願の内容を、ここに全て引用する。
【００３９】
１つの実施の形態において、逆ウェンツェル・クラマース・ブリルアン（ＩＷＫＢ）法を使用することにより、モードスペクトルから詳細な屈折率プロファイルが得られる。
【００４０】
別の実施の形態において、屈折率プロファイルの形状を描写する所定の関数形式の数値計算スペクトルに測定モードスペクトルを当てはめ、最良の適合から関数形式のパラメータを得ることにより、詳細な屈折率プロファイルが得られる。応力光学係数（ＳＯＣ）の公知の値を使用することにより得られたＴＭ屈折率プロファイルおよびＴＥ屈折率プロファイルの差から、詳細な応力プロファイルＳ（ｚ）が計算される：
Ｓ（ｚ）＝［ｎTM（ｚ）−ｎTE（ｚ）］／ＳＯＣ  （２）
ＳＯＣの値が小さいために、任意の深さｚでの複屈折ｎTM（ｚ）−ｎTE（ｚ）は、屈折率ｎTM（ｚ）およびｎTE（ｚ）のいずれかのわずかな割合（典型的に１％程度）である。測定したモードスペクトルにおけるノイズによる歪みが著しくはない応力プロファイルを得るには、０．００００１ＲＩＵ程度の精度でモード実効屈折率を決定する必要がある。Roussev Iに開示された方法は、収集されたＴＥおよびＴＭモードスペクトルまたはモードスペクトルの画像におけるノイズおよび／または不十分なコントラストにかかわらず、測定されたモード屈折率に関するそのような高精度を確保するために、生データに適用される技法をさらに含む。そのような技法としては、サブピクセル解像度のモードに対応する極値の位置を見つけるための、ノイズ平均化、フィルタリング、および曲線の当てはめが挙げられる。
【００４１】
同様に、「Systems and Methods for Measuring Birefringence in Glass and Glass-Ceramics」と題する、２０１２年９月２８日に出願された、米国仮特許出願第６１／７０６８９１号に優先権を主張する、Rostislav V. Roussev等により２０１３年９月２３日に出願された、同じ名称の米国特許出願第１４／０３３９５４号明細書（以後、「Roussev II」と称する）には、不透明なガラスおよびガラスセラミックを含む、ガラスおよびガラスセラミックの表面上の複屈折を光学的に測定するための装置および方法が開示されている。別個のモードスペクトルが特定されるRoussev Iとは異なり、Roussev IIに開示された方法は、プリズム結合測定形式においてプリズム・サンプル界面で反射したＴＭおよびＴＥ光に関する角度強度分布の綿密な解析による。先の出願の内容を、ここに全て引用する。
【００４２】
それゆえ、角度に対する反射した光強度の正確な分布は、別個のモードの位置だけしか求められない従来のプリズム結合応力測定よりも、ずっとより重要である。この目的のために、Roussev IおよびRoussev IIに開示された方法は、基準画像または信号に対する正規化を含む強度スペクトルの正規化、検出器の非線形性の補正、画像ノイズおよびスペックルを減少させるための多数の画像の平均化、および強度角スペクトルをさらに平滑化するためのデジタル・フィルタリングの適用のための技法を含む。その上、１つの方法は対比信号の形成を含み、これは、加えて、ＴＭ信号とＴＥ信号の間の形状の基本的な相違を補正するために正規化されている。上述した方法は、ほぼ同一の２つの信号を得ること、および最も急勾配の領域を含む信号の部分を比較することによりサブピクセル解像度でその相互の変位を決定することに依存する。複屈折はその相互の変位に比例しており、係数は、プリズムの形状および屈折率、レンズの焦点距離、およびセンサ上のピクセル間隔を含む装置の設計により決まる。前記応力は、測定された複屈折を公知の応力光学係数で乗じることにより決定される。
【００４３】
開示された別の方法において、上述した信号処理技法のいくつかの組合せの適用後に、ＴＭおよびＴＥ信号の導関数が決定される。ＴＭおよびＴＥ信号の最大導関数の位置は、サブピクセル解像度で得られ、複屈折は、装置パラメータにより前述したように決定された係数で、先の２つの最大値の間隔に比例する。
【００４４】
正確な強度抽出のための要件に関連して、前記装置は、照明の角度均一性を改善するためのプリズム入射表面に近接したまたはその上の光散乱表面（静的ディフューザ）、光源がコヒーレントまたは部分コヒーレントである場合のスペックル低減のための移動ディフューザ、および強度信号を歪ませる傾向にある寄生背景を低減させるための、プリズムの入力面と出力面の部分上並びにプリズムの側面上の光吸収コーティングなどのいくつかの機能強化を備えている。その上、その装置は、不透明材料の測定を可能にする赤外光源を備えることがある。
【００４５】
さらに、Roussev IIには、記載の方法および装置の機能強化により測定が可能になる、研究サンプルの減衰係数および波長範囲が開示されている。その範囲は、αsλ＜２５０πσsにより定義され、式中、αsは、測定波長λでの光減衰係数であり、σsは、実際の適用に典型的に要求される制度で測定されるべき応力の期待値である。この広い範囲により、大きい光減衰が従来の測定法を適用できなくしてしまう波長で、実際的に重要な測定値を得ることができる。例えば、Roussev IIには、減衰が約３０ｄＢ／ｍｍより大きい、１５５０ｎｍの波長での不透明白色ガラスセラミックの応力誘起複屈折のうまくいく測定が開示されている。
【００４６】
先に、より深いＤＯＬ値でＦＳＭ技法に関して問題がいくつかあることに触れられているが、ＦＳＭはそれでも、より深いＤＯＬ値で±２０％までの誤差範囲の可能性があるという了解の下で、利用できる有益な在来型技術である。ここに用いたＤＯＬは、ＦＳＭ技法を使用して計算した圧縮応力層の深さを称するのに対し、ＤＯＣは、Roussev IおよびIIに記載された方法により決定された圧縮応力層の深さを称する。
【００４７】
先に述べたように、ここに記載されたガラス系物品は、イオン交換により化学強化してもよく、公知の強化ガラスが示す応力プロファイルと異なる応力プロファイルを示す。この過程において、ガラス系物品の表面で、またはその近くのイオンが、同じ価数または酸化状態を有するより大きいイオンにより置き換えられる−または交換される。ガラス系物品が、アルカリアルミノケイ酸塩ガラスを含む、それらの実施の形態において、ガラスの表面層内のイオンおよび前記より大きいイオンは、Ｌｉ+（ガラス系物品中に存在する場合）、Ｎａ+、Ｋ+、Ｒｂ+、およびＣＳ+などの、一価アルカリ金属陽イオンである。あるいは、その表面層内の一価陽イオンは、Ａｇ+などの、アルカリ金属陽イオン以外の一価陽イオンと置き換えられてもよい。
【００４８】
イオン交換過程は、一般に、ガラス系物品中のより小さいイオンと交換されるべきより大きいイオンを含有する溶融塩浴（または２つ以上の溶融塩浴）中に、ガラス系物品を浸漬することによって行われる。水性塩浴も使用してよいことに留意すべきである。その上、その浴の組成は、複数の種類のより大きいイオン（例えば、Ｎａ+およびＫ+）または単一のより大きいイオンを含んでもよい。以下に限られないが、浴の組成と温度、浸漬時間、塩浴（または複数の塩浴）中のガラス系物品の浸漬の回数、多数の塩浴の使用、徐冷、洗浄などの追加の工程を含むイオン交換過程のパラメータは、一般に、ガラス系物品（物品の構造および存在する任意の結晶相を含む）の組成、並びに強化操作から生じるガラス系物品の所望のＤＯＬまたはＤＯＣおよびＣＳにより決まることが当業者に認識されよう。一例として、ガラス系物品のイオン交換は、以下に限られないが、より大きいアルカリ金属イオンの硝酸塩、硫酸塩、および塩化物などの塩を含有する少なくとも１つの溶融浴中へのガラス系物品の浸漬により行われるであろう。典型的な硝酸塩としては、ＫＮＯ3、ＮａＮＯ3、ＬｉＮＯ3、およびそれらの組合せが挙げられる。溶融塩浴の温度は、典型的に、約３８０℃から約４５０℃までの範囲にあり、一方で、浸漬時間は、ガラスの厚さ、浴の温度およびガラスの拡散性に応じて、約１５分から約１００時間に及ぶ。しかしながら、上述したものとは異なる温度および浸漬時間も使用してよい。
【００４９】
１つ以上の実施の形態において、前記ガラス系物品は、約３７０℃から約４８０℃の温度を有する１００％のＮａＮＯ3の溶融塩浴中に浸漬されることがある。いくつかの実施の形態において、前記ガラス系基体は、約５％から約９０％のＫＮＯ3および約１０％から約９５％のＮａＮＯ3を含む溶融混合塩浴中に浸漬されることがある。いくつかの実施の形態において、そのガラス系基体は、Ｎａ2ＳＯ4およびＮａＮＯ3を含み、より幅の広い温度範囲（例えば、約５００℃まで）を有する溶融混合塩浴中に浸漬されることがある。１つ以上の実施の形態において、そのガラス系物品は、第１の浴中の浸漬後に、第２の浴中に浸漬されることがある。第２の浴中の浸漬は、１５分から８時間に亘る１００％のＫＮＯ3を有する溶融塩浴中の浸漬を含むことがある。
【００５０】
イオン交換条件は、「スパイク」を与えるように、すなわち表面、またはその近くで応力プロファイルの勾配を増加させるように調整することができる。このスパイクは、ここに記載されたガラス系物品に使用されるガラス組成物の独特な性質のために、浴が単一組成または混合組成を有する、単一浴または多数の浴により達成できる。
【００５１】
図３に示されるように、１つ以上の実施の形態のガラス系物品３００は、厚さｔを画成する、第１の表面３０２およびこの第１の表面の反対にある第２の表面３０４を有する。１つ以上の実施の形態において、その厚さｔは、約３ミリメートル以下（例えば、約０．０１ミリメートルから約３ミリメートル、約０．１ミリメートルから約３ミリメートル、約０．２ミリメートルから約３ミリメートル、約０．３ミリメートルから約３ミリメートル、約０．４ミリメートルから約３ミリメートル、約０．０１ミリメートルから約２．５ミリメートル、約０．０１ミリメートルから約２ミリメートル、約０．０１ミリメートルから約１．５ミリメートル、約０．０１ミリメートルから約１ミリメートル、約０．０１ミリメートルから約０．９ミリメートル、約０．０１ミリメートルから約０．８ミリメートル、約０．０１ミリメートルから約０．７ミリメートル、約０．０１ミリメートルから約０．６ミリメートル、約０．０１ミリメートルから約０．５ミリメートル、約０．１ミリメートルから約０．５ミリメートル、または約０．３ミリメートルから約０．５ミリメートルの範囲）であることがある。
【００５２】
前記ガラス系物品は、第１の表面３０２から第２の表面３０４まで（または厚さｔの全厚に沿って）延在する応力プロファイルを有する。図３に示される実施の形態において、ここに記載されたようにRoussev IおよびIIにより測定されるような応力プロファイル３１２が、ここに記載されたようなＦＳＭ測定技法により推定される応力プロファイル３４０と共に示されている。ｘ軸は応力値を表し、ｙ軸がガラス系物品内の深さまたは厚さを表す。
【００５３】
図３に示されるように、応力プロファイル３１２は、ＣＳ層３１５（表面ＣＳ３１０を有する）、ＣＴ層３２５（最大ＣＴ３２０を有する）、および応力プロファイル３１２が３３０で圧縮から引張になるＤＯＣ３１７を示す。ＣＴ層３２５は、関連する深さまたは長さ３２７（ＣＴ領域または層）も有する。推定される応力プロファイル３４０は、ＤＯＣより大きいＤＯＬを示す。ここに用いたように、ＤＯＣおよびＤＯＬへの言及は、そのようなＤＯＣまたはＤＯＬが他方の表面から存在してもよいという理解で、一方の表面（第１の表面３０２または第２の表面３０４のいずれか）からの各々の深さに関する。
【００５４】
表面ＣＳ３１０は、約１５０ＭＰａ以上または約２００ＭＰａ以上（例えば、約２５０ＭＰａ以上、約３００ＭＰａ以上、約４００ＭＰａ以上、約４５０ＭＰａ以上、約５００ＭＰａ以上、または約５５０ＭＰａ以上）であってよい。表面ＣＳ３１０は、約９００ＭＰａまで、約１０００ＭＰａまで、約１１００ＭＰａまで、または約１２００ＭＰａまでであってよい。最大ＣＴ３２０は、約２５ＭＰａ以上、約５０ＭＰａ以上、または約１００ＭＰａ以上（例えば、約１５０ＭＰａ以上、約２００ＭＰａ以上、約２５０ＭＰａ以上、または約３００ＭＰａ以上）であってよい。いくつかの実施の形態において、最大ＣＴ３２０は、約５０ＭＰａから約２５０ＭＰａ（例えば、約７５ＭＰａから約２５０ＭＰａ、約１００ＭＰａから約２５０ＭＰａ、約１５０ＭＰａから約２５０ＭＰａ、約５０ＭＰａから約１７５ＭＰａ、約５０ＭＰａから約１５０ＭＰａ、または約５０ＭＰａから約１００ＭＰａ）の範囲にあってよい。最大ＣＴ３２０は、約０．３・ｔから約０．７・ｔ、約０．４・ｔから約０．６・ｔ、または約０．４５・ｔから約０．５５・ｔの範囲に位置することがある。表面ＣＳ３１０および最大ＣＴ３２０のいずれか１つ以上は、ガラス系物品の厚さに依存するであろうことを留意すべきである。例えば、約０．８ｍｍの厚さを有するガラス系物品は、約１００ＭＰａ以上の最大ＣＴを有することがある。ガラス系物品の厚さが減少すると、最大ＣＴが増加することがある。言い換えると、最大ＣＴは、厚さが減少するにつれて（すなわちガラス系物品がより薄くなるにつれて）、増加する。
【００５５】
いくつかの実施の形態において、表面ＣＳ３１０に対する最大ＣＴ３２０の比は、約０．０５から約１の範囲（例えば、約０．０５から約０．５、約０．０５から約０．３、約０．０５から約０．２、約０．０５から約０．１、約０．５から約０．８、約０．５から約１、約０．２から約０．５、約０．３から約０．５の範囲）にあることがある。公知の化学強化されたガラス系物品において、表面ＣＳ３１０に対する最大ＣＴ３２０の比は０．１以下である。いくつかの実施の形態において、表面ＣＳは最大ＣＴの１．５倍（または２倍または２．５倍）以上であってよい。いくつかの実施の形態において、表面ＣＳは最大ＣＴの約２０倍までであってよい。
【００５６】
１つ以上の実施の形態において、応力プロファイル３１２は最大ＣＳを有し、これは一般に表面ＣＳ３１０にあり、第１の表面３０２および第２の表面３０４の一方または両方に見られる。１つ以上の実施の形態において、ＣＳ層または領域３１５は、厚さの一部に沿ってＤＯＣ３１７まで延在する。１つ以上の実施の形態において、ＤＯＣ３１７は約０．１・ｔ以上であることがある。例えば、ＤＯＣ３１７は、約０．１２・ｔ以上、約０．１４・ｔ以上、約０．１５・ｔ以上、約０．１６・ｔ以上、約０．１７・ｔ以上、約０．１８・ｔ以上、約０．１９・ｔ以上、約０．２０・ｔ以上、約０．２１・ｔ以上、または約０．２５・ｔ以上であることがある。いくつかの実施の形態において、ＤＯＣ３１７は、化学深さ３４２未満である。化学深さ３４２は、約０．４・ｔ以上、約０．５・ｔ以上、約０．５５・ｔ以上、または約０．６・ｔ以上であることがある。１つ以上の実施の形態において、応力プロファイル３１２は、形状が放物線状と記載されることがある。いくつかの実施の形態において、引張応力を示すガラス系物品の領域または深さに沿った応力プロファイルは、放物線形状を示す。１つ以上の特別な実施の形態において、応力プロファイル３１２は、平らな応力（すなわち、圧縮または引張）部分または実質的に一定の応力（すなわち、圧縮または引張）を示す部分がない。いくつかの実施の形態において、ＣＴ領域は、平らな応力が実質的にない、または実質的に一定な応力がない応力プロファイルを示す。１つ以上の実施の形態において、約０・ｔから約０．２・ｔまでおよび０．８・ｔ超（または約０・ｔから約０．３・ｔおよび０．７・ｔ超）の厚さ範囲の間の応力プロファイル３１２の全ての地点は、約−０．１ＭＰａ／マイクロメートル未満または約０．１ＭＰａ／マイクロメートル超の正接を有する。いくつかの実施の形態において、その正接は約−０．２ＭＰａ／マイクロメートル未満または約０．２ＭＰａ／マイクロメートル超であってよい。いくつかのより特別な実施の形態において、その正接は約−０．３ＭＰａ／マイクロメートル未満または約０．３ＭＰａ／マイクロメートル超であってよい。さらにより特別な実施の形態において、その正接は約−０．５ＭＰａ／マイクロメートル未満または約０．５ＭＰａ／マイクロメートル超であってよい。言い換えると、これらの厚さ範囲（すなわち、約０・ｔから約０．２・ｔまでおよび０．８・ｔ超、または約０・ｔから約０．３・ｔおよび０．７・ｔ以上）に沿った１つ以上の実施の形態の応力プロファイルは、ここに記載されたような、正接を有する地点を排除する。理論により束縛されないが、公知の誤差関数または準線形応力プロファイルは、これらの厚さ範囲（すなわち、約０・ｔから約０．２・ｔまでおよび０．８・ｔ超、または約０・ｔから約０．３・ｔおよび０．７・ｔ以上）に沿って、約−０．１ＭＰａ／マイクロメートルから約０．１ＭＰａ／マイクロメートル、約−０．２ＭＰａ／マイクロメートルから約０．２ＭＰａ／マイクロメートル、約−０．３ＭＰａ／マイクロメートルから約０．３ＭＰａ／マイクロメートル、または約−０．５ＭＰａ／マイクロメートルから約０．５ＭＰａ／マイクロメートルの正接を有する（図２の２２０に示されるような、そのような厚さ範囲に沿って平らなまたはゼロ勾配の応力プロファイルを示す）地点を有する。本開示の１つ以上の実施の形態の応力プロファイルは、図３に示されるように、これらの厚さ範囲に沿って平らなまたはゼロ勾配の応力プロファイルを有するそのような応力プロファイルを示さない。
【００５７】
１つ以上の実施の形態において、前記ガラス系物品は、約０．１・ｔから０．３・ｔおよび約０．７・ｔから０．９・ｔの厚さ範囲に、最大正接および最小正接を有する応力プロファイルを示す。ある場合には、最大正接および最小正接の間の差は、約３．５ＭＰ／マイクロメートル以下、約３ＭＰ／マイクロメートル以下、約２．５ＭＰ／マイクロメートル以下、または約２ＭＰ／マイクロメートル以下である。
【００５８】
１つ以上の実施の形態において、応力プロファイル３１２は、ガラス系物品の深さ方向に、または厚さｔの少なくとも一部に沿って延在するどのような線形セグメントも実質的に含まない。言い換えると、応力プロファイル３１２は、厚さｔに沿って実質的に連続的に増減している。いくつかの実施の形態において、その応力プロファイルは、約１０マイクロメートル以上、約５０マイクロメートル以上、または約１００マイクロメートル以上、または約２００マイクロメートル以上の長さを有する、深さ方向におけるどのような線形セグメントも実質的に含まない。ここに用いたように、「線形」という用語は、その線形セグメントに沿って約５ＭＰａ／マイクロメートル未満、または約２ＭＰａ／マイクロメートル未満の大きさを有する勾配を称する。いくつかの実施の形態において、深さ方向にどのような線形セグメントも実質的に含まない応力プロファイルの１つ以上の部分が、第１の表面または第２の表面のいずれか一方または両方から約５マイクロメートル以上（例えば、１０マイクロメートル以上、または１５マイクロメートル以上）のガラス系物品内の深さに存在する。例えば、第１の表面から約０マイクロメートルから約５マイクロメートル未満の深さに沿って、応力プロファイルは、線形セグメントを含むことがあるが、第１の表面から約５マイクロメートル以上の深さからは、その応力プロファイルは、線形セグメントを実質的に含まないことがある。
【００５９】
いくつかの実施の形態において、前記応力プロファイルは、約０ｔから約０．１ｔまでの深さに線形セグメントを含むことがあり、約０．１ｔから約０．４ｔの深さに線形セグメントを実質的に含まないことがある。いくつかの実施の形態において、約０ｔから約０．１ｔの範囲内の厚さの応力プロファイルは、約２０ＭＰａ／マイクロメートルから約２００ＭＰａ／マイクロメートルの範囲の勾配を有することがある。ここに記載されるように、そのような実施の形態は、それにより、浴が２種類以上のアルカリ塩を含むまたは混合アルカリ塩浴である単一イオン交換過程、または多数（例えば、２回以上）のイオン交換過程を使用して形成してよい。
【００６０】
１つ以上の実施の形態において、前記ガラス系物品は、ＣＴ領域（図３の３２７）に沿った応力プロファイルの形状の観点で記載されることがある。例えば、いくつかの実施の形態において、ＣＴ領域（応力が張力である）に沿った応力プロファイルは、式により近似されることがある。いくつかの実施の形態において、ＣＴ領域に沿った応力プロファイルは、式（１）：
【００６１】
【数１】
2020180045.tif 000003
【００６２】
により近似されることがある。式（１）において、応力（ｘ）は位置ｘでの応力値である。ここで、応力は正（張力）である。ＭａｘＣＴは、ＭＰａで表された正の値としての最大中央張力である。値ｘは、マイクロメートルで表される厚さ（ｔ）に沿った位置であり、範囲は０からｔまでである；ｘ＝０は、一方の表面であり（図３における３０２）、ｘ＝０．５は、ガラス系物品の中心であり、応力（ｘ）＝ＭａｘＣＴ、ｘ＝ｔは、反対の表面（図３の３０４）である。式（１）に使用されるＭａｘＣＴは、約５０ＭＰａから約３５０ＭＰａ（例えば、６０ＭＰａから約３００ＭＰａ、または約７０ＭＰａから約２７０ＭＰａ）の範囲にあってよく、ｎは、１．５から５（例えば、２から４、２から３または１．８から２．２）の近似パラメータであり、それにより、ｎ＝２は、放物線応力プロファイルを与えることができ、ｎ＝２から逸れる指数は、応力プロファイルに近放物線応力プロファイルを与える。図３９は、厚さ０．８ｍｍのガラス系物品に関する、ＭａｘＣＴおよびｎ（凡例に示されているように１．５から５）の様々な組合せの例示の応力プロファイルを示している。
【００６３】
いくつかの実施の形態において、前記応力プロファイルは、熱処理により変えてもよい。そのような実施の形態において、その熱処理は、いずれのイオン交換過程前、イオン交換過程の間、または全てのイオン交換過程後に行ってよい。いくつかの実施の形態において、熱処理により、表面またはその近くでの応力プロファイルの勾配が低下することがある。より急なまたはより大きい勾配が表面で望ましい、いくつかの実施の形態において、熱処理後のイオン交換過程を使用して、その表面またはその近くで「スパイク」を与えても、すなわち応力プロファイルの勾配を増加させてもよい。
【００６４】
１つ以上の実施の形態において、応力プロファイル３１２（および／または推定される応力プロファイル３４０）が、厚さの一部に沿って変動するゼロではない濃度の金属酸化物のために生じる。濃度の変動は、ここで、勾配と称されることがある。いくつかの実施の形態において、金属酸化物の濃度は、共に約０・ｔから約０．３・ｔの厚さ範囲に沿って、ゼロではなく、変動する。いくつかの実施の形態において、金属酸化物の濃度は、約０・ｔから約０．３５・ｔ、約０・ｔから約０．４・ｔ、約０・ｔから約０．４５・ｔ、または約０・ｔから約０．４８・ｔの厚さ範囲に沿って、ゼロではなく、変動する。その金属酸化物は、前記ガラス系物品に応力を生じさせると記載してよい。濃度の変動は、上述した厚さ範囲に沿って連続的であることがある。濃度の変動は、約１００マイクロメートルの厚さセグメントに沿って金属酸化物濃度の約０．２モル％の変化を含むことがある。この変化は、実施例１に示されるように、マイクロプローブを含む当該技術分野で公知の方法により測定されるであろう。濃度がゼロではなく、厚さの一部に沿って変動する金属酸化物は、ガラス系物品に応力を生じさせると記載してよい。
【００６５】
濃度の変動は、上述した厚さ範囲に沿って連続的であることがある。いくつかの実施の形態において、濃度の変動は、約１０マイクロメートルから約３０マイクロメートルの範囲の厚さセグメントに沿って連続的であることがある。いくつかの実施の形態において、金属酸化物の濃度は、第１の表面から、第１の表面と第２の表面の間の地点まで減少し、その地点から第２の表面まで増加する。
【００６６】
金属酸化物の濃度は、複数の金属酸化物（例えば、Ｎａ2ＯおよびＫ2Ｏの組合せ）を含むことがある。２種類の金属酸化物が利用され、イオンの半径が互いに異なる、いくつかの実施の形態において、半径がより大きいイオンの濃度は、浅い深さで、半径がより小さいイオンの濃度より大きく、一方で、より深い深さでは、半径がより大きい小さいイオンの濃度が、半径がより大きいイオンの濃度より大きい。例えば、イオン交換過程に単一のＮａ含有浴およびＫ含有浴が使用される場合、ガラス系物品中のＫ+イオンの濃度は、より浅い深さではＮａ+イオンの濃度より大きく、一方で、より深い深さでは、Ｎａ+イオンの濃度はＫ+イオンの濃度より大きい。これは、一部には、イオンのサイズのためである。そのようなガラス系物品において、表面またはその近くの区域は、その表面またはその近くにより大きいイオンがより多量にあるために、より大きいＣＳを有する。このより大きいＣＳは、表面またはその近くのより急な勾配（すなわち、表面での応力プロファイルにおけるスパイク）を有する応力プロファイルにより示されるであろう。
【００６７】
１種類以上の金属酸化物の濃度勾配または変動は、例えば、ガラス系物品中の複数の第１の金属イオンが複数の第２の金属イオンと交換される、ここに先に記載されたイオン交換過程により、ガラス系物品を化学強化することにより生じる。第１の金属イオンは、リチウム、ナトリウム、カリウム、およびルビジウムのイオンであることがある。第２の金属イオンは、その第２のアルカリ金属イオンが第１のアルカリ金属イオンのイオン半径よりも大きいイオン半径を有するという条件で、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、およびセシウムの内の１つのイオンであってよい。その第２の金属イオンは、その酸化物（例えば、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、Ｒｂ2Ｏ、Ｃｓ2Ｏ、またはそれらの組合せ）としてガラス系基体中に存在する。
【００６８】
１つ以上の実施の形態において、金属酸化物の濃度勾配は、ＣＴ層３２５を含むガラス系物品の厚さｔの相当な部分または全厚ｔ中に広がる。１つ以上の実施の形態において、金属酸化物の濃度は、ＣＴ層３２５において約０．５モル％以上である。いくつかの実施の形態において、金属酸化物の濃度は、ガラス系物品の全厚に沿って約０．５モル％以上（例えば、約１モル％以上）であることがあり、第１の表面３０２および／または第２の表面３０４で最大であり、第１の表面３０２および第２の表面３０４の間の地点まで実質的に一定に減少する。その地点で、金属酸化物の濃度は全厚ｔに沿って最小である；しかしながら、その濃度は、その地点でゼロでもない。言い換えると、その特定の金属酸化物のゼロではない濃度は、厚さｔの相当な部分（ここに記載されるように）または全厚ｔに沿って延在する。いくつかの実施の形態において、その特定の金属酸化物の最低濃度はＣＴ層３２７にある。ガラス系物品中の特定の金属酸化物の総濃度は、約１モル％から約２０モル％の範囲にあるであろう。
【００６９】
１つ以上の実施の形態において、前記ガラス系物品は、第１の金属酸化物濃度および第２の金属酸化物濃度を有し、その第１の金属酸化物濃度は、約０ｔから約０．５ｔの第１の厚さ範囲に沿って、約０モル％から約１５モル％の範囲にあり、第２の金属酸化物濃度は、約０マイクロメートルから約２５マイクロメートル（または約０マイクロメートルから約１２マイクロメートル）の第２の厚さ範囲に沿って、約０モル％から約１０モル％の範囲にある。そのガラス系物品は、随意的な第３の金属酸化物濃度を有することがある。第１の金属酸化物はＮａ2Ｏを含むことがあり、第２の金属酸化物はＫ2Ｏを含むことがある。
【００７０】
前記金属酸化物の濃度は、そのような金属酸化物の濃度勾配を含ませるために変えられる前に、ガラス系物品中の金属酸化物の基準量から決定してもよい。
【００７１】
１つ以上の実施の形態において、前記ガラス系物品は、それらがどのように割れるか、およびそのような割れから生じる破片の観点で記載されることがある。１つ以上の実施の形態において、ガラス系物品は、割れたときに、平方インチ当たり（または６．４５１６平方センチメートル当たり）で２以上の破片に割れる。ある場合には、そのガラス系物品は、ガラス系物品（割れ前）の平方インチ当たり（または６．４５１６平方センチメートル当たり）で３以上、４以上、５以上、または１０以上の破片に割れる。ある場合には、ガラス系物品は、割れたときに、破片の５０％以上が、ガラス系物品（割れ前）の表面積の５％未満、２％未満、または１％未満の表面積を有するように、破片に割れる。いくつかの実施の形態において、ガラス系物品は、割れたときに、破片の９０％以上またさらには１００％が、ガラス系物品（割れ前）の表面積の５％未満、２％未満、または１％未満の表面積を有するように割れる。
【００７２】
１つ以上の実施の形態において、前記ガラス系物品を化学強化した後、そのガラス系物品の得られた応力プロファイル３１２（および推定される応力プロファイル３４０）は、改善された破壊抵抗を与える。例えば、いくつかの実施の形態において、ガラス系物品は、割れの際に、約２・ｔ以下（例えば、１．８・ｔ、１．６・ｔ、１．５・ｔ、１．４・ｔ、１．２・ｔ、または１・ｔ以下）の平均最長断面寸法を有する破片を含む。
【００７３】
１つ以上の実施の形態において、前記ガラス系物品は、約０．７ＭＰａ・ｍ1/2以上の破壊靭性（Ｋ1C）を示すことがある。ある場合には、その破壊靭性は、約０．８ＭＰａ・ｍ1/2以上、または約０．９ＭＰａ・ｍ1/2以上であることがある。いくつかの実施の形態において、その破壊靭性は、約０．７ＭＰａ・ｍ1/2から約１ＭＰａ・ｍ1/2の範囲にあることがある。
【００７４】
いくつかの実施の形態において、前記基体は、２００ｇの荷重でビッカース硬度試験により測定して、約５００ＨＶＮから約８００ＨＶＮの硬度を有するとして特徴付けられることもある。
【００７５】
ここに記載されたガラス系物品は、０Ｊ／ｍ2超から約２０Ｊ／ｍ2の範囲の貯蔵引張エネルギーを示すことがある。ある場合には、その貯蔵引張エネルギーは、約１Ｊ／ｍ2から約２０Ｊ／ｍ2、約２Ｊ／ｍ2から約２０Ｊ／ｍ2、約３Ｊ／ｍ2から約２０Ｊ／ｍ2、約４Ｊ／ｍ2から約２０Ｊ／ｍ2、約１Ｊ／ｍ2から約１９Ｊ／ｍ2、約１Ｊ／ｍ2から約１８Ｊ／ｍ2、約１Ｊ／ｍ2から約１６Ｊ／ｍ2、約４Ｊ／ｍ2から約２０Ｊ／ｍ2、または約４Ｊ／ｍ2から約１８Ｊ／ｍ2の範囲にあることがある。その貯蔵引張エネルギーは、式（２）：
【００７６】
【数２】
2020180045.tif 000004
【００７７】
を使用して、引張領域において、厚さｔの試料の単位面積当たりの貯蔵弾性エネルギーΣを積分することによって形成され、式中、σは応力であり、Ｅはヤング率である。
【００７８】
より詳しくは、貯蔵引張エネルギーは、以下の式（３）：
【００７９】
【数３】
2020180045.tif 000005
【００８０】
を使用して計算され、式中、ｎはポアソン比であり、Ｅは弾性率であり、積分は、引張領域のみについて計算される。
【００８１】
１つ以上の実施の形態において、前記ガラス系物品は、研磨時リング・オン・リング（ＡＲＯＲ）試験を行った場合、改善された表面強度を示す。材料の強度は、割れが生じた応力として定義される。このＡ−ＲＯＲ試験は、平らなガラス試料を試験するための表面強度測定であり、“Standard Test Method for Monotonic Equibiaxial Flexural Strength of Advanced Ceramics at Ambient Temperature,”と題するＡＳＴＭ  Ｃ１４９９−０９（２０１３）が、ここに記載されるリング・オン・リング研磨時ＲＯＲ試験方法の土台として働く。ＡＳＴＭ  Ｃ１４９９−０９の内容が、ここに全て引用される。１つの実施の形態において、ガラス試料は、リング・オン・リング試験の前に、「Standard Test Methods for Strength of Glass by Flexure (Determination of Modulus of Rupture)」と題するＡＳＴＭ  Ｃ１５８−０２（２０１２）の「abrasion Procedures」と題するＡｎｎｅｘ  Ａ２に記載された方法および装置を使用して、ガラスサンプルに送達される９０グリットの炭化ケイ素（ＳｉＣ）粒子で研磨される。ＡＳＴＭ  Ｃ１５８−０２の内容および特に、Ａｎｎｅｘ  ２の内容が、ここに全て引用される。
【００８２】
リング・オン・リング試験の前に、ガラス系物品の表面を、ＡＳＴＭ  Ｃ１５８−０２の図Ａ２．１に示された装置を使用して、サンプルの表面欠陥条件を標準化および／または制御するために、ＡＳＴＭ  Ｃ１５８−０２、Ａｎｎｅｘ  ２に記載されたように研磨する。研磨材を、３０４ｋＰａ（４４ｐｓｉ）の空気圧を使用して、１５ｐｓｉ（約１０３ｋＰａ）の荷重でガラス系物品の表面１１０に吹き付ける；けれども、下記の実施例においては、研磨材を２５ｐｓｉ（約１７２ｋＰａ）および４５ｐｓｉ（約３１０ｋＰａ）の荷重で表面１１０に吹き付けた。気流を確立した後、５ｃｍ3の研磨材を漏斗に入れ、研磨材の導入後、５秒間に亘りサンプルを砂吹き機で磨く。
【００８３】
リング・オン・リング試験について、図４に示されるような少なくとも１つの研磨面を有するガラス試料４１０を、これも図４に示されるように、異なるサイズの２つの同心のリングの間に配置して、等二軸曲げ強度（すなわち、２つの同心のリングの間の湾曲に施されたときに材料が維持できる最大応力）を決定する。研磨時リング・オン・リング構成４００において、研磨されたガラス系物品４１０は、直径Ｄ2を有する支持リング４２０により支持されている。直径Ｄ1を有する荷重リング４３０によりガラス系物品の表面に、ロードセル（図示せず）により、力Ｆを印加する。
【００８４】
荷重リングと支持リングの直径比Ｄ1／Ｄ2は、約０．２から約０．５の範囲にあるであろう。いくつかの実施の形態において、Ｄ1／Ｄ2は約０．５である。荷重および支持リング４３０、４２０は、支持リングの直径Ｄ2の０．５％以内に同心状に揃えるべきである。試験に使用されるロードセルは、選択された範囲内の任意の荷重で±１％以内まで正確であるべきである。いくつかの実施の形態において、試験は、２３±２℃の温度および４０±１０％の相対湿度で行われる。
【００８５】
器具の設計について、荷重リング４３０の突出面の半径ｒは、ｈ／２≦ｒ≦３ｈ／２であり、式中、ｈはガラス系物品４１０の厚さである。荷重および支持リング４３０、４２０は、一般に、硬度ＨＲc＞４０の硬化鋼から作られている。ＲＯＲ器具は市販されている。
【００８６】
ＲＯＲ試験の目的の破壊メカニズムは、荷重リング４３０内の表面４３０ａから発生するガラス系物品４１０の割れを観察することである。この領域の外−すなわち、荷重リング４３０と支持リング４２０との間−で生じる破損は、データ解析から除外する。しかしながら、ガラス系物品４１０の薄さと高強度のために、試料の厚さｈの１／２を超える大きい撓みが観察されることがある。したがって、荷重リング４３０の下から生じる破損の百分率が高いと観察することは、珍しいことではない。リングの内側と下側の両方での応力の発生（歪みゲージ分析により収集）および各試料における破損の始点を知らずには、応力は正確に計算できない。したがって、ＡＲＯＲ試験は、測定反応としての破損時の最大荷重に焦点を当てる。
【００８７】
ガラス系物品の強度は、表面傷の存在に依存する。しかしながら、ガラスの強度は実際には統計に基づくので、存在する所定のサイズの傷の傾向は正確に予測できない。したがって、確率分布を、得られたデータの統計的表示として一般に使用できる。
【００８８】
いくつかの実施の形態において、ここに記載された強化されたガラス系物品は、表面を研磨するために２５ｐｓｉ（約１７２ｋＰａ）またさらには４５ｐｓｉ（約３１０ｋＰａ）の荷重を使用する研磨時リング・オン・リング試験により決定して、少なくとも２０ｋｇｆ（約１９６Ｎ）および約３０ｋｇｆ（約２９４Ｎ）までの表面または等二軸曲げ強度を有する。その表面強度は、他の実施の形態において、少なくとも２５ｋｇｆ（約２４５Ｎ）であり、さらに他の実施の形態において、少なくとも３０ｋｇｆ（約２９４Ｎ）である。
【００８９】
いくつかの実施の形態において、ここに記載された強化されたガラス系物品は、研磨紙上反転球（ＩＢｏＳ）試験における性能の観点で記載されることがある。このＩＢｏＳ試験は、損傷の導入に加え、図３６に概略示されるような、携帯用または手持ち式電子機器に使用されるガラス系物品に典型的に生じる曲げによる、破壊の支配的メカニズムを模倣した動的成分レベル試験である。現場では、ガラス系物品の上面に損傷の導入（図３７におけるａ）が起こる。割れがガラス系物品の上面で始まり、損傷がガラス系物品に貫通する（図３７におけるｂ）か、または割れが、上面の曲げからまたはガラス系物品の内部から伝搬する（図３７におけるｃ）。このＩＢｏＳ試験は、ガラスの表面への損傷の導入と、動荷重下での曲げの印加を同時に行うように設計されている。ある場合には、そのガラス系物品は、同じガラス系物品が圧縮応力を含まない場合よりも、圧縮応力を含む場合に、改善された落下性能を示す。
【００９０】
ＩＢｏＳ試験装置が、図３６に概略示されている。装置５００は、試験スタンド５１０および球５３０を含む。球５３０は、例えば、ステンレス鋼球などの、剛体または固体球である。１つの実施の形態において、球５３０は、直径が１０ｍｍで４．２グラムのステンレス鋼球である。球５３０は、所定の高さｈからガラス系物品サンプル５１８に直接落とされる。試験スタンド５１０は、花崗岩などの硬質剛性材料から作られた固体土台５１２を含む。表面に研磨材を有するシート５１４が、研磨材を有する表面が上向きになるように、固体土台５１２の上面に配置されている。シート５１４は、いくつかの実施の形態において、３０グリットの表面、他の実施の形態において、１８０グリットの表面を有する研磨紙である。ガラス系物品サンプル５１８は、ガラス系物品サンプル５１８とシート５１４との間に空隙５１６が存在するように、サンプル保持器５１５によりシート５１４の上の適所に保持される。ガラスシート５１４とガラス系物品サンプル５１８との間に空隙５１６により、球５３０によるシート５１４の研磨面への衝撃の際に、ガラス系物品サンプル５１８が曲げられる。１つの実施の形態において、ガラス系物品サンプル５１８は、曲げが球の衝撃点のみに制約され、再現性を確保するために、全ての角で固定されている。いくつかの実施の形態において、サンプル保持器５１５および試験スタンド５１０は、約２ｍｍまでのサンプル厚を収容するように適合されている。空隙５１６は、約５０μｍから約１００μｍの範囲にある。空隙５１６は、材料の剛性（ヤング率、ＥＭｏｄ）の違いに合わせて調整するように適合されており、サンプルの弾性率および厚さも含む。球５３０の衝撃の際にガラス系物品サンプル５１８の割れ事象における破片を収集するために、粘着テープ５２０を使用して、ガラス系物品サンプルの上面を覆ってもよい。
【００９１】
研磨面として様々な材料を使用してよい。１つの特定の実施の形態において、研磨面は、炭化ケイ素またはアルミナ研磨紙、工業用研磨紙、または同程度の硬度および／または鋭さを有すると当業者に知られている任意の研磨材などの研磨紙である。いくつかの実施の形態において、コンクリートまたはアスファルトのいずれかよりも一貫した表面トポグラフィー、並びに試料に所望のレベルの表面損傷を生じる粒径および鋭さを有するので、３０グリットを有する研磨紙を使用してよい。
【００９２】
１つの態様において、先に記載された装置５００を使用してＩＢｏＳ試験を行う方法６００が、図３８に示されている。工程６１０において、先に記載され、ガラス系物品サンプル５１８と、研磨面を有するシート５１４との間に空隙５１６が形成されるように、サンプル保持器５１５に固定されたガラス系物品サンプル（図３６における５１８）を、試験スタンド５１０に配置する。方法６００は、研磨面を有するシート５１４が既に試験スタンド５１０に配置されていることを前提とする。しかしながら、いくつかの実施の形態において、この方法は、研磨材を有する表面が上向きになるように、試験スタンド５１０にシート５１４を配置する工程を含んでもよい。いくつかの実施の形態（工程６１０ａ）において、ガラス系物品サンプル５１８をサンプル保持器５１５に固定する前に、ガラス系物品サンプル５１８の上面に粘着テープ５２０を貼る。
【００９３】
工程６２０において、所定の質量とサイズの固体球５３０を、所定の高さｈからガラス系物品サンプル５１８の上面に落とし、よって、球５３０が上面に、その上面のほぼ中心（すなわち、中心から１ｍｍ以内、または３ｍｍ以内、または５ｍｍ以内、または１０ｍｍ以内）に衝突する。工程６２０における衝突後、ガラス系物品サンプル５１８に対する損傷の程度を決定する（工程６３０）。先に述べたように、ここでは、「割れ」という用語は、基体が落下したとき、または物体により基体に衝撃が与えられたときに、亀裂が基体の全厚および／または全表面に亘り伝搬することを意味する。
【００９４】
方法６００において、研磨面を有するシート５１４は、他の種類（例えば、コンクリートまたはアスファルト）の落下試験表面の反復使用に観察されてきた「時効」硬化を避けるために、各落下後に交換してもよい。
【００９５】
方法６００に、様々な所定の落下高さｈおよび増分が一般に使用される。この試験は、例えば、始めに最小落下高さ（例えば、約１０〜２０ｃｍ）を使用することがある。次いで、この高さは、規定の増分または可変の増分のいずれかだけ、連続した落下のために増加させてよい。方法６００に記載された試験は、ガラス系物品サンプル５１８が一旦壊れたらまたは割れたら停止する（工程６３１）。あるいは、落下高さｈが、割れずに最大落下高さ（例えば、約１００ｃｍ）に到達したら、方法６００の落下試験を停止しても、または割れが生じるまで、その最大高さで工程６２０を繰り返してもよい。
【００９６】
いくつかの実施の形態において、方法６００のＩＢｏＳ試験は、各所定の高さｈで各ガラス系物品サンプル５１８に一度だけ行われる。しかしながら、他の実施の形態において、各サンプルに、各高さで多数の試験を行ってもよい。
【００９７】
ガラス系物品サンプル５１８の割れが生じた場合（図３８における工程６３１）、方法６００によるＩＢｏＳ試験が終わる（工程６４０）。所定の落下高さでの球の落下により割れが観察されない場合（工程６３２）、例えば、５、１０、または２０ｃｍなどの、所定の増分だけ落下高さを増加させ（工程６３４）、サンプルの割れが観察されるか（工程６３１）、またはサンプルが割れずに、最大試験高さに到達する（工程６３６）まで、工程６２０および６３０を繰り返す。工程６３１または６３６のいずれかに到達したら、方法６００による試験が終わる。
【００９８】
上述した研磨紙上反転球（ＩＢｏＳ）試験を行う場合、ここに記載されたガラス系物品の実施の形態は、球を１００ｃｍの高さからガラスの表面に落下させたときに、少なくとも約６０％の生存率を有する。例えば、ガラス系物品は、５つの同一（またはほぼ同一）のサンプル（すなわち、ほぼ同じ組成を有し、ここに記載されたように、強化されたときに、ほぼ同じ圧縮応力および圧縮または圧縮応力層の深さを有する）の内の３つが、割れずにＩＢｏＳ試験に生存した場合、所定の高さ（ここでは１００ｃｍ）から落下したときに６０％の生存率を有すると記載される。他の実施の形態において、強化されたガラス系物品の１００ｃｍＩＢｏＳ試験における生存率は、少なくとも約７０％、他の実施の形態において、少なくとも約８０％、さらに他の実施の形態において、少なくとも約９０％である。他の実施の形態において、ＩＢｏＳ試験において１００ｃｍの高さから落下した強化されたガラス系物品の生存率は、少なくとも約６０％、他の実施の形態において、少なくとも約７０％、さらに他の実施の形態において、少なくとも約８０％、他の実施の形態において、少なくとも約９０％である。１つ以上の実施の形態において、ＩＢｏＳ試験において１５０ｃｍの高さから落下した強化されたガラス系物品の生存率は、少なくとも約６０％、他の実施の形態において、少なくとも約７０％、さらに他の実施の形態において、少なくとも約８０％、他の実施の形態において、少なくとも約９０％である。
【００９９】
先に記載されたＩＢｏＳ試験方法および装置を使用して、所定の高さから落下したときのガラス系物品の生存率を決定するために、ガラス系物品の少なくとも５つの同一（またはほぼ同一）のサンプル（すなわち、ほぼ同じ組成を有し、ほぼ同じ圧縮応力および圧縮または層の深さを有する）が試験されるが、試験結果の信頼水準を上昇させるために、それより多い数（例えば、１０、２０、３０など）のサンプルに試験を行ってもよい。各サンプルは、所定の高さ（例えば、１００ｃｍまたは１５０ｃｍ）から一回落とされ、あるいは、所定の高さに到達するまで、割れずに、次第に高い高さから落とされ、割れの証拠（サンプルの全厚および／または全表面に亘る亀裂の形成および伝搬）について目視で（すなわち、裸眼で）調べた。所定の高さからの落下後に割れが観察されない場合、サンプルは、落下試験に「生存した」と考えられ、サンプルが所定の高さ以下の高さから落とされたときに、割れが観察された場合、サンプルは、「破損した」（または「生存しなかった」）と考えられる。生存率は、落下試験に生存したサンプル個体数の百分率であると決定される。例えば、所定の高さから落下したときに、１０のサンプル群の内の７つのサンプルが割れなかった場合、そのガラスの生存率は７０％となるであろう。
【０１００】
ここに記載されたガラス系物品は、透明または不透明であってよい。１つ以上の実施の形態において、そのガラス系物品は、約１ミリメートル以下の厚さを有し、約３８０ｎｍから約７８０ｎｍの範囲の波長に亘り約８８％以上の透過率を示すことがある。別の実施の形態において、そのガラス系物品は、約１ミリメートル以下の厚さを有し、約３８０ｎｍから約７８０ｎｍの範囲の波長に亘り約１０％以下の透過率を示すことがある。
【０１０１】
前記ガラス系物品は、実質的に白色も示すことがある。例えば、そのガラス系物品は、ＣＩＥ光源Ｆ０２の下で、約８８以上のＬ*値、約−３から約＋３の範囲のａ*値、および約−６から約＋６の範囲のｂ*値の、ＣＩＥＬＡＢ色空間座標を示すことがある。あるいは、そのガラス系物品は、ＣＩＥ光源Ｆ０２の下で、約４０以下のＬ*値、約−３から約＋３の範囲のａ*値、および約−６から約＋６の範囲のｂ*値の、ＣＩＥＬＡＢ色空間座標を示すことがある。そのような色空間座標は、他のＣＩＥ光源（例えば、Ｄ６５）の下で存在することがある。
【０１０２】
基体の選択は特に制限されない。いくつかの例において、ガラス系物品は、イオン交換のために高い陽イオン拡散性を有すると記載されることがある。１つ以上の実施の形態において、ガラスまたはガラスセラミックは、高速イオン交換能力を有する、すなわち、拡散性が５００μｍ2／時超である、または４６０℃で４５０μｍ2／時超と特徴付けられることがある。
【０１０３】
特定の温度で、拡散性は、式（４）：
【０１０４】
【数４】
2020180045.tif 000006
【０１０５】
を使用して計算され、式中、ＤＯＬはイオン交換層の深さであり、ＴはそのＤＯＬに到達するのにかかるイオン交換時間である。
【０１０６】
前記ガラス系物品は、非晶質基体、結晶質基体、またはその組合せ（例えば、ガラスセラミック基体）を含むことがある。１つ以上の実施の形態において、そのガラス系物品の基体（ここに記載されるように化学強化される前）は、モルパーセント（モル％）で表して、約４０から約８０の範囲のＳｉＯ2、約１０から約３０の範囲のＡｌ2Ｏ3、約０から約１０の範囲のＢ2Ｏ3、約０から約２０の範囲のＲ2Ｏ、および約０から約１５の範囲のＲＯを含む、組成を有するガラスを含むことがある。ある場合には、その組成は、約０モル％から約５モル％の範囲のＺｒＯ2および約０モル％から約１５モル％の範囲のＰ2Ｏ5のいずれか一方または両方を含むことがある。ＴｉＯ2は、約０モル％から約２モル％で存在し得る。
【０１０７】
いくつかの実施の形態において、前記ガラス組成物は、モル％で表して、約４５から約８０、約４５から約７５、約４５から約７０、約４５から約６５、約４５から約６０、約５０から約７０、約５５から約７０、約６０から約７０、約７０から約７５、約７０から約７２、または約５０から約６５の範囲の量でＳｉＯ2を含むことがある。
【０１０８】
いくつかの実施の形態において、前記ガラス組成物は、モル％で表して、約５から約２８、約５から約２６、約５から約２５、約５から約２４、約５から約２２、約５から約２０、約６から約３０、約８から約３０、約１０から約３０、約１２から約３０、約１４から約３０、約１６から約３０、約１８から約３０、約１８から約２８、または約１２から約１５の範囲の量でＡｌ2Ｏ3を含むことがある。
【０１０９】
１つ以上の実施の形態において、前記ガラス組成物は、モル％で表して、約０から約８、約０から約６、約０から約４、約０．１から約８、約０．１から約６、約０．１から約４、約１から約１０、約２から約１０、約４から約１０、約２から約８、約０．１から約５、または約１から約３の範囲の量でＢ2Ｏ3を含むことがある。ある場合には、そのガラス組成物は、Ｂ2Ｏ3を実質的に含まないことがある。ここに用いたように、ガラス組成物の成分に関する「実質的に含まない」という句は、その成分が、最初のバッチ配合中またはその後のイオン交換中に、そのガラス組成物に積極的または意図的に加えられていないが、不純物として存在することがあることを意味する。例えば、ガラスは、ある成分が約０．１００１モル％未満の量で存在する場合、その成分を実質的に含まないとして記載してよい。
【０１１０】
いくつかの実施の形態において、前記ガラス組成物は、ＭｇＯ、ＣａＯおよびＺｎＯなどのアルカリ土類金属酸化物を１種類以上含むことがある。いくつかの実施の形態において、１種類以上のアルカリ土類金属酸化物の総量は、ゼロではない量から約１５モル％であることがある。１つ以上の特別な実施の形態において、アルカリ土類金属酸化物のいずれの総量も、ゼロではない量から約１４モル％まで、約１２モル％まで、約１０モル％まで、約８モル％まで、約６モル％まで、約４モル％まで、約２モル％まで、または約１．５モル％までであることがある。いくつかの実施の形態において、前記１種類以上のアルカリ土類金属酸化物のモル％で表された総量は、約０．１から１０、約０．１から８、約０．１から６、約０．１から５、約１から１０、約２から１０、または約２．５から８の範囲にあることがある。ＭｇＯの量は、約０モル％から約５モル％（例えば、約２モル％から約４モル％）の範囲にあることがある。ＺｎＯの量は、約０モル％から約２モル％の範囲にあることがある。ＣａＯの量は、約０モル％から約２モル％の範囲にあることがある。１つ以上の実施の形態において、そのガラス組成物は、ＭｇＯを含むことがあり、ＣａＯおよびＺｎＯを実質的に含まないことがある。１つの変種において、そのガラス組成物は、ＣａＯまたはＺｎＯのいずれか一方を含むことがあり、ＭｇＯ、ＣａＯおよびＺｎＯの他のものを実質的に含まないことがある。１つ以上の特別な実施の形態において、そのガラス組成物は、ＭｇＯ、ＣａＯおよびＺｎＯのアルカリ土類金属酸化物の２種類のみを含むことがあり、そのアルカリ土類金属酸化物の第３のものを実質的に含まないことがある。
【０１１１】
前記ガラス組成物中のアルカリ金属酸化物Ｒ2Ｏのモル％で表された総量は、約５から約２０、約５から約１８、約５から約１６、約５から約１５、約５から約１４、約５から約１２、約５から約１０、約５から約８、約６から約２０、約７から約２０、約８から約２０、約９から約２０、約１０から約２０、約６から約１３、または約８から約１２の範囲にあることがある。
【０１１２】
１つ以上の実施の形態において、前記ガラス組成物は、約０モル％から約１８モル％、約０モル％から約１６モル％、約０モル％から約１４モル％、約０モル％から約１０モル％、約０モル％から約５モル％、約０モル％から約２モル％、約０．１モル％から約６モル％、約０．１モル％から約５モル％、約１モル％から約５モル％、約２モル％から約５モル％、または約１０モル％から約２０モル％の範囲の量でＮａ2Ｏを含む。
【０１１３】
いくつかの実施の形態において、Ｌｉ2ＯおよびＮａ2Ｏの量は、成形性およびイオン交換性のバランスをとるために、特定の量または比に制御される。例えば、Ｌｉ2Ｏの量が増加するにつれて、液相粘度は減少することがあり、よってある種の成形法が使用できなくなる；しかしながら、そのようなガラス組成物は、ここに記載されるように、より深いＤＯＣレベルまでイオン交換される。Ｎａ2Ｏの量は、液相粘度を変えることができるが、より深いＤＯＣレベルまでのイオン交換を阻害し得る。
【０１１４】
１つ以上の実施の形態において、前記ガラス組成物は、約５モル％未満、約４モル％未満、約３モル％未満、約２モル％未満、または約１モル％未満の量でＫ2Ｏを含むことがある。１つ以上の代わりの実施の形態において、前記ガラス組成物は、Ｋ2Ｏを、ここに定義されるように、実質的に含まないことがある。
【０１１５】
１つ以上の実施の形態において、前記ガラス組成物は、約０モル％から約１８モル％、約０モル％から約１５モル％、または約０モル％から約１０モル％、約０モル％から約８モル％、約０モル％から約６モル％、約０モル％から約４モル％、または約０モル％から約２モル％の量でＬｉ2Ｏを含むことがある。いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物は、約２モル％から約１０モル％、約４モル％から約１０モル％、約６モル％から約１０モル％、または約５モル％から約８モル％の量でＬｉ2Ｏを含むことがある。１つ以上の代わりの実施の形態においてそのガラス組成物は、Ｌｉ2Ｏを、ここに定義されるように、実質的に含まないことがある。
【０１１６】
１つ以上の実施の形態において、前記ガラス組成物は、Ｆｅ2Ｏ3を含むことがある。そのような実施の形態において、Ｆｅ2Ｏ3は、約１モル％未満、約０．９モル％未満、約０．８モル％未満、約０．７モル％未満、約０．６モル％未満、約０．５モル％未満、約０．４モル％未満、約０．３モル％未満、約０．２モル％未満、約０．１モル％未満、およびそれらの間の全ての範囲および部分的な範囲の量で存在することがある。１つ以上の代わりの実施の形態において、そのガラス組成物は、Ｆｅ2Ｏ3を、ここに定義されるように、実質的に含まないことがある。
【０１１７】
１つ以上の実施の形態において、前記ガラス組成物は、ＺｒＯ2を含むことがある。そのような実施の形態において、ＺｒＯ2は、約１モル％未満、約０．９モル％未満、約０．８モル％未満、約０．７モル％未満、約０．６モル％未満、約０．５モル％未満、約０．４モル％未満、約０．３モル％未満、約０．２モル％未満、約０．１モル％未満、およびそれらの間の全ての範囲および部分的な範囲の量で存在することがある。１つ以上の代わりの実施の形態において、そのガラス組成物は、ＺｒＯ2を、ここに定義されるように、実質的に含まないことがある。
【０１１８】
１つ以上の実施の形態において、前記ガラス組成物は、約０モル％から約１０モル％、約０モル％から約８モル％、約０モル％から約６モル％、約０モル％から約４モル％、約０．１モル％から約１０モル％、約０．１モル％から約８モル％、約４モル％から約８モル％、または約５モル％から約８モル％の範囲でＰ2Ｏ5を含むことがある。ある場合には、そのガラス組成物は、Ｐ2Ｏ5を実質的に含まないことがある。
【０１１９】
１つ以上の実施の形態において、前記ガラス組成物は、ＴｉＯ2を含むことがある。そのような実施の形態において、ＴｉＯ2は、約６モル％未満、約４モル％未満、約２モル％未満、または約１モル％未満の量で存在することがある。１つ以上の代わりの実施の形態において、そのガラス組成物は、ＴｉＯ2を、ここに定義されるように、実質的に含まないことがある。いくつかの実施の形態において、ＴｉＯ2は、約０．１モル％から約６モル％、または約０．１モル％から約４モル％の範囲の量で存在する。
【０１２０】
いくつかの実施の形態において、前記ガラス組成物は、様々な組成の関係を含むことがある。例えば、そのガラス組成物は、約０．５から約１の範囲にある、Ｒ2Ｏの総量（モル％）に対するＬｉ2Ｏの量（モル％）の比を含むことがある。いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物は、約−５から約０の範囲にある、Ａｌ2Ｏ3の量（モル％）に対するＲ2Ｏの総量（モル％）の差を含むことがある。ある場合には、そのガラス組成物は、約０から約３の範囲にある、ＲxＯの総量（モル％）とＡｌ2Ｏ3の量（モル％）の間の差を含むことがある。１つ以上の実施の形態のガラス組成物は、約０から約２の範囲にある、ＲＯの総量（モル％）に対するＭｇＯの量（モル％）の比を示すことがある。
【０１２１】
いくつかの実施の形態において、前記ガラス組成物は、核形成剤を実質的に含まないことがある。典型的な核形成剤の例に、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2などがある。核形成剤は、ガラス中の晶子の形成を開始できるガラス中の成分であるという機能の観点で記載されることがある。
【０１２２】
いくつかの実施の形態において、前記ガラス基体に使用される組成物に、Ｎａ2ＳＯ4、ＮａＣｌ、ＮａＦ、ＮａＢｒ、Ｋ2ＳＯ4、ＫＣｌ、ＫＦ、ＫＢｒ、およびＳｎＯ2を含む群から選択される少なくとも１種類の清澄剤を０〜２モル％の量で配合してもよい。１つ以上の実施の形態によるガラス組成物は、約０から約２、約０から約１、約０．１から約２、約０．１から約１、または約１から約２の範囲でＳｎＯ2をさらに含むことがある。ここに開示されたガラス組成物は、Ａｓ2Ｏ3および／またはＳｂ2Ｏ3を実質的に含まないことがある。
【０１２３】
１つ以上の実施の形態において、前記組成物は、具体的に、６２モル％から７５モル％のＳｉＯ2、１０．５モル％から約１７モル％のＡｌ2Ｏ3、５モル％から約１３モル％のＬｉ2Ｏ、０モル％から約４モル％のＺｎＯ、０モル％から約８モル％のＭｇＯ、２モル％から約５モル％のＴｉＯ2、０モル％から約４モル％のＢ2Ｏ3、０モル％から約５モル％のＮａ2Ｏ、０モル％から約４モル％のＫ2Ｏ、０モル％から約２モル％のＺｒＯ2、０モル％から約７モル％のＰ2Ｏ5、０モル％から約０．３モル％のＦｅ2Ｏ3、０モル％から約２モル％のＭｎＯx、および０．０５モル％から約０．２モル％のＳｎＯ2を含むことがある。１つ以上の実施の形態において、前記組成物は、６７モル％から約７４モル％のＳｉＯ2、１１モル％から約１５モル％のＡｌ2Ｏ3、５．５モル％から約９モル％のＬｉ2Ｏ、０．５モル％から約２モル％のＺｎＯ、２モル％から約４．５モル％のＭｇＯ、３モル％から約４．５モル％のＴｉＯ2、０モル％から約２．２モル％のＢ2Ｏ3、０モル％から約１モル％のＮａ2Ｏ、０モル％から約１モル％のＫ2Ｏ、０モル％から約１モル％のＺｒＯ2、０モル％から約４モル％のＰ2Ｏ5、０モル％から約０．１モル％のＦｅ2Ｏ3、０モル％から約１．５モル％のＭｎＯx、および０．０８モル％から約０．１６モル％のＳｎＯ2を含むことがある。１つ以上の実施の形態において、前記組成物は、７０モル％から７５モル％のＳｉＯ2、１０モル％から約１５モル％のＡｌ2Ｏ3、５モル％から約１３モル％のＬｉ2Ｏ、０モル％から約４モル％のＺｎＯ、０．１モル％から約８モル％のＭｇＯ、０モル％から約５モル％のＴｉＯ2、０．１モル％から約４モル％のＢ2Ｏ3、０．１モル％から約５モル％のＮａ2Ｏ、０モル％から約４モル％のＫ2Ｏ、０モル％から約２モル％のＺｒＯ2、０モル％から約７モル％のＰ2Ｏ5、０モル％から約０．３モル％のＦｅ2Ｏ3、０モル％から約２モル％のＭｎＯx、および０．０５モル％から約０．２モル％のＳｎＯ2を含むことがある。
【０１２４】
１つ以上の実施の形態において、前記組成物は、５２モル％から約６３モル％のＳｉＯ2、１１モル％から約１５モル％のＡｌ2Ｏ3、５．５モル％から約９モル％のＬｉ2Ｏ、０．５モル％から約２モル％のＺｎＯ、２モル％から約４．５モル％のＭｇＯ、３モル％から約４．５モル％のＴｉＯ2、０モル％から約２．２モル％のＢ2Ｏ3、０モル％から約１モル％のＮａ2Ｏ、０モル％から約１モル％のＫ2Ｏ、０モル％から約１モル％のＺｒＯ2、０モル％から約４モル％のＰ2Ｏ5、０モル％から約０．１モル％のＦｅ2Ｏ3、０モル％から約１．５モル％のＭｎＯx、および０．０８モル％から約０．１６モル％のＳｎＯ2を含むことがある。
【０１２５】
ここに記載されたような、化学強化される前のガラス系物品の他の例示の組成が、表１に示されている。
【０１２６】
【表１−１】
2020180045.tif 000007
【０１２７】
【表１−２】
2020180045.tif 000008
【０１２８】
前記ガラス系物品がガラスセラミックを含む場合、結晶相は、βスポジュメン、ルチル、亜鉛尖晶石または他の公知の結晶相およびその組合せを含むことがある。
【０１２９】
前記ガラス系物品は実質的に平面状であってよいが、他の実施の形態は、湾曲したもしくは他に成形されたまたは造形された基体を使用してもよい。ある場合には、そのガラス系物品は、３Ｄまたは２．５Ｄ形状を有することがある。前記ガラス系物品は、実質的に光学的透き通り、透明であり、光散乱がないことがある。そのガラス系物品は、約１．４５から約１．５５の範囲の屈折率を有することがある。ここに用いたように、屈折率値は５５０ｎｍの波長に関する。
【０１３０】
それに加え、またはそれに代えて、前記ガラス系物品の厚さは、１つ以上の寸法に沿って一定であっても、または審美的および／または機能的理由のために、その寸法の１つ以上に沿って変動してもよい。例えば、ガラス系物品の縁は、そのガラス組成物のより中央の領域と比べて、厚くなっていてもよい。ガラス系物品の長さ、幅および厚さの寸法も、物品の用途または用法にしたがって変動してもよい。
【０１３１】
前記ガラス系物品は、それが形成される様式によって特徴付けられることがある。例えば、ガラス系物品が、フロート成形可能（すなわち、フロート法により形成される）、ダウンドロー可能、および特にフュージョン成形可能またはスロットドロー可能（すなわち、フュージョンドロー法またはスロットドロー法などのダウンドロー法により形成される）と特徴付けられることがある。
【０１３２】
フロート成形可能なガラス系物品は、滑らかな表面および均一な厚さにより特徴付けられることがあり、溶融金属、典型的にスズの床上に溶融ガラスを浮かせることによって製造される。例示のプロセスにおいて、溶融スズ床の表面に供給される溶融ガラスは、浮遊するガラスリボンを形成する。このガラスリボンがスズ浴に沿って流れるときに、その温度は、ガラスリボンが、スズからローラに持ち上げられる固体のガラス系物品に固化するまで、徐々に低下する。一旦浴から離れたら、そのガラス系物品は、さらに冷却し、焼き鈍して、内部応力を減少させることができる。ガラス系物品がガラスセラミックである場合、フロート法により形成されたガラス系物品に、それにより１つ以上の結晶相が生成されるセラミック化プロセスを施してよい。
【０１３３】
ダウンドロー法では、比較的無垢な表面を有する均一な厚さを持つガラス系物品が製造される。ガラス系物品の平均曲げ強度は、表面傷の量とサイズにより制御されるので、接触が最小の無垢な表面はより高い初期強度を有する。次いで、この高強度ガラス系物品がさらに強化（例えば、化学的に）されると、結果として得られた強度は、ラップ仕上げされ研磨された表面を有するガラス系物品の強度よりも高くあり得る。ダウンドローされたガラス系物品は、約２ｍｍ未満の厚さまで板引きされることがある。その上、ダウンドローされたガラス系物品は、費用のかかる研削および研磨を行わずに最終用途に使用できる、非常に平らで滑らかな表面を有する。ガラス系物品がガラスセラミックである場合、ダウンドロー法により形成されたガラス系物品に、それにより１つ以上の結晶相が生成されるセラミック化プロセスを施してよい。
【０１３４】
フュージョンドロー法では、例えば、溶融ガラス原材料を受け入れるための通路を有するドロー用タンクを使用する。その通路には、通路の両側に通路の長さに沿って上部で開いた堰がある。その通路が溶融材料で満たされると、溶融ガラスが堰を越えて溢れる。溶融ガラスは、重力のために、２つの流れるガラス膜としてドロー用タンクの外面を下方に流れる。ドロー用タンクのこれらの外面は、ドロー用タンクの下の縁で接合するように、下方かつ内側に延在する。この２つの流れるガラス膜はこの縁で接合し、融合して、単一の流れるガラス系物品を形成する。このフュージョンドロー法は、通路を越えて流れる２つのガラス膜は互いに融合するので、結果として得られたガラス系物品の外面はその装置のどの部分とも接触しないという利点を提供する。したがって、フュージョンドロー法により形成されたガラス系物品の表面特性は、そのような接触により影響を受けない。ガラス系物品がガラスセラミックである場合、フュージョン法により形成されたガラス系物品に、それにより１つ以上の結晶相が生成されるセラミック化プロセスを施してよい。
【０１３５】
スロットドロー法は、フュージョンドロー法とは異なる。スロットドロー法において、溶融原材料ガラスがドロー用タンクに提供される。このドロー用タンクの下部には開放スロットがあり、このスロットの長さに亘りノズルが延在している。溶融ガラスは、このスロット／ノズルを通って流れ、連続したガラス系物品として下方に、焼き鈍し領域へと板引きされる。ガラス系物品がガラスセラミックである場合、スロットドロー法により形成されたガラス系物品に、それにより１つ以上の結晶相が生成されるセラミック化プロセスを施してよい。
【０１３６】
いくつかの実施の形態において、前記ガラス系物品は、その内容が全てここに引用される、「Precision Glass Roll Forming Process and Apparatus」と題する米国特許第８７１３９７２号明細書、「Precision Roll Forming of Textured Sheet Glass」と題する米国特許第９００３８３５号明細書、「Methods And Apparatus For Forming A Glass Ribbon」と題する米国特許出願公開第２０１５／００２７１６９号明細書、および「Apparatus and Method for Forming Thin Glass Articles」と題する米国特許出願公開第２００５／００９９６１８号明細書に記載されているような、薄型圧延法を使用して形成されることがある。より詳しくは、そのガラス系物品は、溶融ガラスの垂直流を供給し、溶融ガラスまたはガラスセラミックの供給された流れを、約５００℃以上または約６００℃以上の表面温度に維持された一対の成形ロールで成形して、成形厚を有する成形ガラスリボンを成形し、成形ガラスリボンを、約４００℃以下の表面温度に維持された一対の寸法仕上げロールで寸法仕上げして、成形厚より小さい所望の厚さおよび所望の厚さ均一性を有する寸法仕上げガラスリボンを生成することによって、形成される。そのガラスリボンを成形するために使用した装置は、溶融ガラスの供給流を供給するためのガラス供給装置；約５００℃以上の表面温度に維持される一対の成形ロールであって、成形ロールの間のガラス成形間隙を画成する互いに密接に隣接して間隔が開けられており、そのガラス形成間隙は、溶融ガラスの供給流を受け入れ、成形ロールの間で溶融ガラスの供給流を薄くして、成形厚を有する形成ガラスリボンを成形するために、ガラス供給装置の垂直下方に位置している成形ロール；および約４００℃以下の表面温度に維持された一対の寸法仕上げロールであって、寸法仕上げロールの間にガラス寸法仕上げ間隙を画成する互いに密接に隣接して間隔が開けられており、そのガラス寸法仕上げ間隙は、成形ガラスリボンを受け取り、成形ガラスリボンを薄くして、所望の厚さおよび所望の厚さ均一性を有する寸法仕上げ間隙されたガラスリボンを生成するために、成形ロールの垂直下方に位置している寸法仕上げロールを備えることがある。
【０１３７】
ある場合には、ガラスの粘度のために、フュージョン法やスロットドロー法が使用できない場合、薄型圧延法が利用されることがある。例えば、ガラスが１００ｋＰ未満の液相粘度を示すときに、ガラス系物品を形成するために薄型圧延法を利用できる。
【０１３８】
前記ガラス系物品は、表面傷の影響をなくすかまたは低下させるために、酸磨きまたは他の様式で処理してもよい。
【０１３９】
本開示の別の態様は、破壊抵抗性ガラス系物品を形成する方法に関する。この方法は、約１ミリメートル以下の厚さを画成する、第１の表面および第２の表面を有するガラス系基体を提供する工程、およびここに記載されたように、ガラス系基体に応力プロファイルを生じさせて、破壊抵抗性ガラス系物品を提供する工程を有してなる。１つ以上の実施の形態において、応力プロファイルを生じさせる工程は、複数のアルカリイオンをガラス系基体中にイオン交換して、厚さの相当な部分（ここに記載されたように）に沿ってまたは全厚に沿って変動するゼロではないアルカリ金属酸化物濃度を形成する工程を含む。一例において、応力プロファイルを生じさせる工程は、約３５０℃以上（例えば、約３５０℃から約５００℃）の温度を有する、Ｎａ+、Ｋ+、Ｒｂ+、Ｃｓ+の硝酸塩またはその組合せを含む溶融塩浴中にガラス系基体を浸漬する工程を含む。一例において、その溶融塩浴は、ＮａＮＯ3を含むことがあり、約４８５℃の温度を有することがある。別の例において、その浴は、ＮａＮＯ3を含むことがあり、約４３０℃の温度を有することがある。そのガラス系基体は、約２時間以上、約４８時間まで（例えば、約１２時間から約４８時間、約１２時間から約３２時間、約１６時間から約３２時間、約１６時間から約２４時間、または約２４時間から約３２時間）、前記浴中に浸漬されることがある。
【０１４０】
いくつかの実施の形態において、前記方法は、複数の浴中の連続浸漬工程を使用して、複数の工程で、ガラス系基体を化学強化またはイオン交換する工程を含むことがある。例えば、２つ以上の浴を連続して使用してもよい。その２つ以上の浴の組成物は、同じ浴中に単一の金属（例えば、Ａｇ+、Ｎａ+、Ｋ+、Ｒｂ+、またはＣｓ+）または金属の組合せを含んでよい。複数の浴が使用される場合、その浴は、互いに、同じまたは異なる組成および／または温度を有することがある。そのような各浴中の浸漬時間は、所望の応力プロファイルを与えるために、同じであっても、異なってもよい。
【０１４１】
１つ以上の実施の形態において、第２の浴またはその後の浴を利用して、より大きい表面ＣＳを生じさせてもよい。ある場合には、前記方法は、層の化学深さおよび／またはＤＯＣに著しく影響を与えずに、その第２のまたはその後の浴中にガラス系基体を浸漬して、より大きい表面ＣＳを生じさせる工程を含む。そのような実施の形態において、第２のまたはその後の浴は、単一の金属（例えば、ＫＮＯ3またはＮａＮＯ3）または金属の混合物（ＫＮＯ3およびＮａＮＯ3）を含んでもよい。その第２のまたはその後の浴の温度は、そのより大きい表面ＣＳを生じさせるために調整してもよい。いくつかの実施の形態において、その第２のまたはその後の浴中のガラス系基体の浸漬時間も、層の化学深さおよび／またはＤＯＣに影響を与えずに、より大きい表面ＣＳを生じさせるために調整してよい。例えば、その第２のまたはその後の浴中の浸漬時間は、１０時間未満（例えば、約８時間以下、約５時間以下、約４時間以下、約２時間以下、約１時間以下、約３０分以下、約１５以下、または約１０以下）であってよい。
【０１４２】
１つ以上の代わりの実施の形態において、前記方法は、ここに記載されたイオン交換過程と組み合わせて使用できる１つ以上の熱処理工程を含むことがある。その熱処理は、ガラス系物品を熱処理して、所望の応力プロファイルを得る工程を含む。いくつかの実施の形態において、熱処理工程は、焼き鈍し、熱強化またはガラス系基体を約３００℃から約６００℃の範囲の温度に加熱する工程を含む。その熱処理は、１分から約１８時間に亘り継続することがある。いくつかの実施の形態において、熱処理は、１つ以上のイオン交換過程の後に、またはイオン交換過程の間に使用されることがある。
【実施例】
【０１４３】
以下の実施例により、様々な実施の形態をさらに明確にする。実施例において、実施例は、強化される前に、「基体」と称される。実施例は、強化が施された後、「物品」または「ガラス系物品」と称される。
【０１４４】
実施例１
下記の表２に示された公称組成を有するガラスセラミック基体を提供した。それらのガラスセラミック基体は、厚さが０．８ｍｍであり、主結晶相としてβスポジュメン固溶体およびルチルを含む１種類以上の副相を含む結晶相集合体を含んだ。ガラスセラミック基体を、１０時間（条件Ａ）、１３時間（条件Ｂ）、または２４時間（条件Ｃ）に亘り４８５℃の温度を有するＮａＮＯ3を含む溶融塩浴、もしくは２時間に亘り４３０℃の温度（比較条件Ｄ）を有するＮａＮＯ3を含む溶融塩浴中に浸漬して、ガラスセラミック物品を形成した。
【０１４５】
【表２】
2020180045.tif 000009
【０１４６】
前記ガラスセラミック物品の応力プロファイルをマイクロプローブにより測定した。その応力プロファイルが図５に示されている。図５に示されるように、Ｎａ+イオンは、より高温の浴が利用された場合（すなわち、条件Ａ〜Ｃ）、物品のほぼ全厚に亘りイオン交換される。そのようなガラスセラミックにおいて、Ｎａ2Ｏは、ＣＴ領域中に約１．２モル％以上の量で存在する。より低温の浴（比較条件Ｄ）においてイオン交換されたガラスセラミック物品は、公知の応力プロファイルに似た応力プロファイルを示した。
【０１４７】
実施例２
表２に示されたものと同じ組成および０．８ｍｍの厚さを有するが、非晶質構造（結晶相なし）を有するガラス基体を、様々な期間に亘り約４３０℃の温度を有する１００％のＮａＮＯ3を含む溶融塩浴中に浸漬することにより化学強化して、ガラス物品を提供した。そのガラス物品のＤＯＣおよび最大ＣＴは、散乱光偏光器（ＳＣＡＬＰ）を使用して測定した。図６に示されるように、ＤＯＣおよび最大ＣＴは、浸漬すなわちイオン交換の長さが増加するにつれて増加する。最大ＣＴ値は、約１６時間に亘りガラスを浸漬した後に観察された。
【０１４８】
実施例２のガラス物品の応力プロファイルをＳＣＡＬＰを使用して測定した。その応力プロファイルが図７に示されている。正の応力値を示すｘ軸の上側部分はＣＴ層であり、負の応力値を示すｘ軸の下側部分はＣＳ値である。１６時間に亘り化学強化したガラス物品の応力プロファイルは、最大ＣＴ値（すなわち、１７５ＭＰａ）および１００マイクロメートルの、深さ方向に、線形部分を実質的に含まない放物線状の形状を示した。ＳＣＡＬＰにより測定した表面ＣＳは約４１０ＭＰａであった。したがって、実施例２の表面ＣＳに対する最大ＣＴの比は、約０．４３７５である。
【０１４９】
実施例３
比較のために、各々が約０．８ｍｍの厚さを有する、実施例１のガラスセラミック基体および実施例２のガラス基体に、３．５時間に亘り、３５０℃の温度を有するＮａＮＯ3の溶融塩浴中に浸漬することによって、化学強化を行った（それぞれ、実施例３Ａおよび３Ｂ）。図８に示されたガラスセラミック物品およびガラス物品の得られた応力プロファイルは、誤差関数（ｅｒｆｃ）または準線形形状に似ている。さらに、層のＣＳ深さは、ガラスまたはガラスセラミック中に交換されたアルカリイオンの深さ（または化学イオン交換深さ）よりも小さい。
【０１５０】
各々が約０．８ｍｍの厚さを有する、実施例１のガラスセラミック基体および実施例２のガラス基体に、２４時間に亘り、４３０℃の温度を有するＮａＮＯ3の溶融塩浴中に浸漬することによって、ここに記載された化学強化を行った場合（それぞれ、実施例３Ｃおよび３Ｄ）、得られたガラス系物品は、図９に示されるような金属酸化物濃度プロファイル（ＥＰＭＡにより得られる）を示した。その金属酸化物濃度プロファイルは、放物線状であり、全厚に亘りＮａ+イオンのイオン交換を示す。その化学プロファイルはＥＭＰＡを使用して測定した。Ｎａ2Ｏ拡散の化学深さは、４００マイクロメートル以上と示されている。さらに、Ｎａ2Ｏは、ＣＴ層を含む厚さに亘り、約１モル％以上の濃度で存在する。実施例３Ｄの得られたガラスセラミック物品は、ガラスセラミック基体が同一の携帯電話の筐体に据え付けられた落下試験において優れた破壊抵抗を示した。詳しくは、実施例３Ｄの５つのサンプルを携帯電話装置に組み込み、５０ｃｍの深さで始まる連続落下に関して、研磨紙上に落とした。各サンプルがある高さからの落下に生存するにつれて、割れが生じるまで、サンプルを再び増加された高さから落とした。割れた時点で、そのサンプルの破損高さを図９Ａに記録した。実施例３Ｄは、１７２．５ｃｍの平均破損高さを示した。
【０１５１】
図１０は、公知のプロセスにより化学強化したガラス系基体およびここに記載された方法にしたがって化学強化したガラス系基体の応力プロファイルを示している。図１０に示されるように、ここに記載された実施の形態のガラス系物品の応力プロファイルは、線形セグメント（約５０マイクロメートル超の長さまたは絶対深さを有する）を実質的に含まない形状を有し、約０．２・ｔのＤＯＣを示す一方で、公知の応力プロファイルは、約０．１ミリメートルから約０．７ミリメートルの深さに実質的に線形の部分を示す（約０．６ミリメートルまたは６００マイクロメートルの全長）。公知の応力プロファイルは、より低いＣＴ値およびより小さいＤＯＣも示す。
【０１５２】
実施例４
表２の組成を有するガラス基体（各々が約１ｍｍの厚さを有する）に、２４時間に亘り４３０℃の温度を有するＮａＮＯ3の第１の溶融塩浴中に浸漬することによって、化学強化を行った。１つのガラス系物品には、どのような追加の強化工程も施さなかった（実施例４Ａ）。３つのガラス系物品に、０．７５時間、４時間、または８時間のいずれかに亘り（それぞれ、実施例４Ｂ、４Ｃおよび４Ｄ）、４３０℃の温度を有するＫＮＯ3の第２の溶融塩浴中に浸漬することによって、第２の強化工程を行った。得られたガラス系物品のＳＣＡＬＰにより測定した応力プロファイルが図１１に示されている。ガラス系物品の深さまたは厚さがｘ軸にプロットされており、応力がｙ軸にプロットされている。正の応力値はＣＴ値であり、負の応力値はＣＳ値である。装置の空間分解能のために、第２のＫＮＯ3イオン交換工程に関連するＣＳの測定が妨げられる。実施例４Ａおよび４Ｂのガラス系物品は同様のプロファイルを示した。実施例４Ｃおよび４Ｄのガラス系物品は、時間と共に、第２の強化工程での浸漬後に、減少するＣＴ（実施例４Ａおよび４Ｂと比べて）および減少するＣＳ（実施例４Ａおよび４Ｂと比べて）を示した。実施例４Ｃおよび４Ｄのガラス系物品は、実施例４Ａおよび４Ｂと比べて、増加したＤＯＣも示し、そのようなＤＯＣ値は、０．２・ｔよりも大きかった。
【０１５３】
図１２は、実施例４Ｂ〜４Ｄの各々に関するＪ／ｍ2で表された貯蔵引張エネルギーを示しており、これは、ＫＮＯ3の第２の溶融塩浴中に浸漬した時間に応じて、１５Ｊ／ｍ2超である。貯蔵引張エネルギーは、測定したＳＣＡＬＰ応力プロファイルデータから、先の式（３）を使用して計算できる。
【０１５４】
図１３および１４は、実施例４Ｂ〜４Ｄの各々について、深さ（マイクロメートル）の関数としてのＫ2ＯおよびＮａ2Ｏの各々の濃度プロファイルを示している。図１３に示されるように、Ｋ2Ｏの化学深さは、３マイクロメートル（実施例４Ｂ、ＫＮＯ3浴中の０．７５時間の浸漬）、６マイクロメートル（実施例４Ｃ、ＫＮＯ3浴中の４時間の浸漬）、および５マイクロメートル（実施例４Ｄ、ＫＮＯ3浴中の８時間の浸漬）である。図１４に示されるように、Ｎａ2Ｏは、全深さに浸透し、ガラス系物品の全深さに沿って、実施例４Ｂ〜４Ｄの各々について、約１モル％以上の濃度を有する。
【０１５５】
実施例４Ｅおよび４Ｆは、表２の組成を有するガラス基体（各々が約１ｍｍの厚さを有する）を含んだ。その基体に、２４時間に亘る４３０℃の温度を有するＮａＮＯ3の第１の溶融塩浴中の浸漬により、化学強化を行い、それぞれ、４時間または８．２５時間に亘る空気中における４３０℃の温度への熱処理を行った。実施例４Ｅ、４Ｆのガラス系物品の応力プロファイルが図１５に示されており、実施例４Ａ、４Ｃおよび４Ｄに関する応力プロファイルが比較のために示されている。図１６は、０．５・ｔの深さまたはその近くで応力プロファイルの差を示すために、より小さい目盛りで、図１５と同じグラフを示している。
【０１５６】
実施例５
表２の組成を有するガラス基体（各々が約１ｍｍの厚さを有する）に、２４時間に亘り４３０℃の温度を有するＮａＮＯ3の第１の溶融塩浴中に浸漬することによって、化学強化を行った。１つのガラス系物品には、どのような追加の強化工程も施さなかった（実施例５Ａ）。２つのガラス系物品に、３９０℃の炉内にガラス系物品を置き、８時間または２８時間に亘り（それぞれ、実施例５Ｂ〜５Ｃ）、炉内にガラス系物品を維持することによって、第２の強化工程を行った。４つのガラス系物品に、４時間または８時間に亘り、４３０℃の温度を有するＫＮＯ3の第２の溶融塩浴中に浸漬することによって（第１の強化工程および異なる第２の強化工程のいずれかの後）、第３の強化工程を行った（実施例５Ｄ〜５Ｇ）。実施例５Ａ〜５Ｇの各々に関する強化工程が、表３に示されている。測定したＣＴ値も、表３に示されている。
【０１５７】
【表３】
2020180045.tif 000010
【０１５８】
得られたガラス系物品の応力プロファイルが図１７に示されている。ガラス系物品の深さまたは厚さがｘ軸にプロットされており、応力がｙ軸にプロットされている。正の応力値はＣＴ値であり、負の応力値はＣＳ値である。図１７に示されるように、第２のおよび／または第３の熱処理の期間が増加するにつれて、ＤＯＣは増加し、ＣＴは減少した。ＤＯＣおよびＣＴの減少が、それぞれ、図１８および１９により明白に示されている。
【０１５９】
次いで、実施例５Ａ〜５Ｇのガラス系物品に、そのガラス系物品の一方の面にテープを貼り付け、反対の裸の面に鋭利な器具を衝突させ、割る、突き試験(poke test)を行った。得られた破片の数を、ガラス系物品の貯蔵引張エネルギーに相間させることができる。実施例５Ａ、５Ｂおよび５Ｄは多数の破片を示し（すなわち、５０および１００さえ超える）、一方で、実施例５Ｆは１０の破片を示し、実施例５Ｃは３つの破片を示し、実施例５Ｅおよび５Ｇは４つの破片を示した。多数の破片を示した実施例５Ａ、５Ｂおよび５Ｄは、全てが約１００ＭＰａ以下のＣＴ値を有した実施例５Ｃ、５Ｅ、５Ｆおよび５Ｇよりも高いＣＴ（約１００ＭＰａ超）を示した。
【０１６０】
実施例６
５７．５モル％のＳｉＯ2、１６．５モル％のＡｌ2Ｏ3、１６．７モル％のＮａ2Ｏ、２．５モル％のＭｇＯ、および６．５モル％のＰ2Ｏ5の公称組成を有し、約０．４ｍｍ、０．５５ｍｍ、または１ｍｍの厚さを有するガラス基体に化学強化を行った。厚さおよび化学強化の条件が、表４に示されている。
【０１６１】
【表４】
2020180045.tif 000011
【０１６２】
実施例６Ａは、４時間、８時間、１６時間、３２時間、６４時間、および１２８時間に亘り（実施例６Ａ−１から６Ａ−６）、表４に示されたような溶融塩浴中に浸漬した。実施例６Ｂは、４時間、８時間、１６時間、３２時間、６４時間、および１２８時間に亘り（実施例６Ｂ−１から６Ｂ−６）、表４に示されたような溶融塩浴中に浸漬した。実施例６Ｃは、１時間、２時間、４時間、８時間、１６時間、および３２時間に亘り（実施例６Ｃ−１から６Ｃ−６）、表４に示されたような溶融塩浴中に浸漬した。実施例６Ｄは、４時間、８時間、１６時間、３２時間、６４時間、および１２８時間に亘り（実施例６Ｄ−１から６Ｄ−６）、表４に示されたような溶融塩浴中に浸漬した。実施例６Ａ−１から６Ａ−６、６Ｂ−１から６Ｂ−６、６Ｃ−１から６Ｃ−６、および６Ｄ−１から６Ｄ−６の応力プロファイルが、それぞれ、図２０、２２、２４および２６に示されている。図２０、２２、２４および２６において、ガラス物品の深さまたは厚さはｘ軸にプロットされており、応力はｙ軸にプロットされている。正の応力値はＣＴ値であり、負の応力値はＣＳ値である。
【０１６３】
実施例６Ａ−１から６Ａ−６、実施例６Ｂ−１から６Ｂ−６、実施例６Ｃ−１から６Ｃ−６、および実施例６Ｄ−１から６Ｄ−６に関する、溶融塩浴中に浸漬した時間の関数としてのＣＴ値およびＤＯＣ値が、それぞれ、図２１、２３、２５、および２７に示されている。
【０１６４】
実施例７
表２に示されたような公称組成を有し、約１ｍｍの厚さを有するガラス基体に、４３０℃の温度で、１００％のＮａＮＯ3を含む溶融塩浴中における化学強化を行った。ガラス基体をその溶融塩浴中に浸漬した期間が、表５に示されている。
【０１６５】
【表５】
2020180045.tif 000012
【０１６６】
実施例７Ａ〜７Ｇのガラス系物品の応力プロファイルが、図２８に示されている。これらの応力プロファイルはＳＣＡＬＰを使用して測定した。図２８に示されるように、１６時間および２４時間に亘る溶融塩浴中のガラス基体の浸漬により、絶対項で、最大表面ＣＳ値および最大ＣＴ値を示すガラス系物品が得られる。両方ともイオン交換時間の関数としての、ＣＴ値および貯蔵引張エネルギーにおける変化を示すグラフが、図２９に示されている。
【０１６７】
実施例８
表２に示されたような公称組成を有し、各々が約０．８ｍｍの厚さを有するガラス基体に、１５分間（比較例８Ａ）および１６時間（実施例８Ｂ）に亘り、５００℃の温度で、ＮａＮＯ3およびＮａＳＯ4の混合物を含む溶融塩浴中における化学強化を行った。例８Ａおよび８Ｂのガラス系物品の応力プロファイルが、図３０に示されている。図３０に示されるように、比較例８Ａは公知の応力プロファイルを示したのに対し、実施例８Ｂは、本開示の１つ以上による応力プロファイルを示した。例８Ａおよび８Ｂのガラス系物品の貯蔵引張エネルギーを、実施例４Ｂ〜４Ｄと同じ様式で計算した。計算された貯蔵引張エネルギーが、図３１に示されるように、測定したＣＴ（ＭＰａ）の関数としてプロットされている。
【０１６８】
図３１に示されるように、比較例８Ａは、実施例８Ｂよりも、所定のＣＴ値について、ずっと大きい貯蔵引張エネルギー値を示した（同じＣＴ値について）。詳しくは、約５５ＭＰａのＣＴで、比較例８Ａは約８Ｊ／ｍ2の貯蔵引張エネルギーを示したのに対し、実施例は約３．５Ｊ／ｍ2の貯蔵引張エネルギーを示した。比較例８Ａおよび実施例８Ｂは割れ、実施例８Ｂは、比較例８Ａよりも少ない破片に割れた。比較例８Ａはずっと多い数の破片に割れた。したがって、理論により束縛せずに、貯蔵引張エネルギーを制御することにより、割れパターンまたは割れから生じる破片の数を制御または予測する方法が与えられるであろうと考えられる。
【０１６９】
表２に示されたような公称組成を有し、各々が約１ｍｍの厚さを有するガラス基体に、４時間（比較例８Ｃ）および６１．５時間（実施例８Ｄ）に亘り、４３０℃の温度で、ＮａＮＯ3を含む溶融塩浴中における化学強化を行った。比較例８Ｃは公知の応力プロファイルを示したのに対し、実施例８Ｄは、本開示の１つ以上による応力プロファイルを示した。例８Ｃおよび８Ｄの貯蔵引張エネルギーを、実施例４Ｂ〜４Ｄに使用したのと同じ方法を使用して計算し、図３２に示されるように、測定したＣＴ（ＭＰａ）の関数としてプロットした。
【０１７０】
図３２に示されるように、比較例８Ｃは、実施例８Ｄよりも、所定のＣＴ値について、ずっと大きい貯蔵引張エネルギー値を示した（同じＣＴ値について）。比較例８Ｃおよび実施例８Ｄは割れ、実施例８Ｄは、比較例８Ｃよりも少ない破片に割れた。比較例８Ｃはずっと多い数の破片に割れた。
【０１７１】
実施例９
７０．９モル％のＳｉＯ2、１２．８モル％のＡｌ2Ｏ3、１．９５モル％のＢ2Ｏ3、７．９５モル％のＬｉ2Ｏ、２．４３モル％のＮａ2Ｏ、２．９８モル％のＭｇＯ、０．８９モル％のＺｎＯ、および０．１モル％のＳｎＯ2の公称組成を有し、約０．８ｍｍの厚さを有するガラス基体に、表６のイオン交換条件を施した。実施例９の様々な性質が、表７において、実施例２と比べられている。
【０１７２】
【表６】
2020180045.tif 000013
【０１７３】
【表７】
2020180045.tif 000014
【０１７４】
実施例９のガラス系物品の応力プロファイルを測定した。これらの応力プロファイルは、ここに記載された形状を示した。
【０１７５】
実施例９と同じ厚さを有する、実施例２、実施例６、および比較例９Ａによるガラス基体を提供した。実施例２によるガラス基体は、３３時間に亘り４３０℃の温度を有する１００％のＮａＮＯ3の溶融浴中でイオン交換した。実施例６によるガラス基体をイオン交換すと、公知の誤差関数応力プロファイルが示された。比較例９Ａは、１６時間に亘り３９０℃の温度を有する１００％のＮａＮＯ3の溶融浴中でイオン交換し、これも公知の誤差関数応力プロファイルを示した。ここに用いたように、「誤差関数応力プロファイル」という用語は、図１に似た応力プロファイルを称する。
【０１７６】
次いで、実施例２、実施例６、実施例９、および比較例９Ａからのガラス系物品を、同一の携帯電話装置に据え付けた。これらの電話装置を、３０グリットの研磨紙上に２０センチメートルで始まる増分高さから落とした。ガラス系物品がある高さ（例えば、２０ｃｍ）からの落下に生存した場合、その携帯電話を、より高い高さ（例えば、３０ｃｍ、４０ｃｍ、５０ｃｍなど）から再び落とした。ガラス系物品が破損した高さが図３３にプロットされている。これは、実施例２、６および９、並びに比較例９Ａのサンプルに関する平均破損高さも示している。図３３に示されるように、実施例２および９は、実施例６および比較例９Ａよりも著しく高い落下高さで破損を示した。詳しくは、実施例６および比較例９Ａは、それぞれ、約３８ｃｍおよび５５ｃｍの落下高さで破損を示し、一方で、実施例２および９は、それぞれ、約１４７ｃｍおよび１３２ｃｍの落下高さで破損を示した。
【０１７７】
同じ試験を、１８０グリットの研磨紙上に同じ携帯電話装置を使用して新たなサンプルに繰り返した。実施例６の平均破損高さは１９０ｃｍであり、比較例９Ａについては、２０４ｃｍであり、実施例２については２１４ｃｍであり、実施例９については、２１４ｃｍであった。
【０１７８】
６５モル％のＳｉＯ2、５モル％のＢ2Ｏ3、１４モル％のＡｌ2Ｏ3、１４モル％のＮａ2Ｏ、２モル％のＭｇＯ、および０．１モル％のＳｎＯ2の公称組成、および０．８ｍｍの厚さを有する、比較例９Ｂによるガラス基体にイオン交換を行うと、公知の誤差関数応力プロファイルが示された。実施例２および実施例６（この実施例において上述した応力プロファイルを示す）、比較例９Ｂのガラス系物品のサンプルおよび表５に示されるような条件４にしたがってイオン交換した実施例９のガラス系物品に、ここに記載されたように、Ａ−ＲＯＲ試験を行った。
【０１７９】
実施例６および９、並びに比較例９Ｂは、２５ｐｓｉ（約１７２ｋＰａ）および４５ｐｓｉ（約３１０ｋＰａ）の荷重または圧力を使用して研磨し、実施例２は、２５ｐｓｉ（約１７２ｋＰａ）の荷重のみを使用して研磨した。そのＡＲＯＲデータが図３４に示されている。図３４に示されるように、実施例２および９は、実施例６および比較例９Ｂよりも高い破壊荷重を示した。
【０１８０】
実施例２（この実施例において上述したようにイオン交換した）および９（条件４にしたがってイオン交換した）のガラス系物品のサンプルに、４点曲げ試験を行った。その結果が、図３５のワイブル分布プロットに示されている。図３５に示されるように、実施例９は、より高い破壊荷重または応力（例えば、約４００ＭＰａ超）を示した。
【０１８１】
先に示したように、５２５℃より高い歪み点を有する組成物から製造されたガラス系物品は、約３５０℃から約４８０℃の範囲のイオン交換温度（またはイオン交換浴温度）を可能にする。いくつかの実施の形態において、約８００平方ミリメートル／時より大きい拡散性を示すガラス組成物は、金属酸化物がガラス系物品中に拡散して、応力緩和が最小になるほど急激にその物品の全深さまたは厚さに浸透することができる。過剰な応力緩和により、ガラス系物品の表面圧縮応力が低下し得る。
【０１８２】
本発明の精神または範囲から逸脱せずに、様々な改変および変更が行えることが当業者に明白であろう。
【０１８３】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【０１８４】
実施形態１
ガラス系物品において、
厚さ（ｔ）を画成する、第１の表面と該第１の表面の反対にある第２の表面、および
ゼロではなく、かつ約０・ｔから約０．３・ｔの厚さ範囲に沿って変動する金属酸化物の濃度、
を有し、
前記ガラス系物品が割れた場合、該ガラス系物品は１平方インチ（約６．４５１６ｃｍ2）当たり少なくとも２の破片に割れる、ガラス系物品。
【０１８５】
実施形態２
前記金属酸化物の濃度が、ゼロではなく、かつ全厚に沿って変動する、実施形態１に記載のガラス系物品。
【０１８６】
実施形態３
前記金属酸化物により前記厚さ範囲に沿って応力が生じる、実施形態１または２に記載のガラス系物品。
【０１８７】
実施形態４
前記金属酸化物の濃度が、前記第１の表面から、該第１の表面と前記第２の表面の間の地点まで減少し、該地点から該第２の表面まで増加する、実施形態１から３いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０１８８】
実施形態５
約３００ＭＰａ以上の表面圧縮応力（ＣＳ）をさらに有する、実施形態１から４いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０１８９】
実施形態６
前記表面ＣＳが約６００ＭＰａ以上である、実施形態５に記載のガラス系物品。
【０１９０】
実施形態７
前記金属酸化物の濃度が前記厚さ全体に亘り約０．０５モル％以上である、実施形態１から６いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０１９１】
実施形態８
前記第１の表面での前記金属酸化物の濃度が、約０．５・ｔと等しい深さでの該金属酸化物の濃度より約１．５倍大きい、実施形態１から７いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０１９２】
実施形態９
前記ガラス系物品が、約１モル％から約１５モル％の範囲の前記金属酸化物の総濃度を有する、実施形態１から８いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０１９３】
実施形態１０
前記金属酸化物が、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、Ｒｂ2Ｏ、およびＣｓ2Ｏのいずれか１つ以上を含む、実施形態１から９いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０１９４】
実施形態１１
約３００ＭＰａ以上の表面ＣＳおよび約０．４・ｔ以上の層の化学深さをさらに有する、実施形態１から１０いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０１９５】
実施形態１２
前記第１の表面から、約０．１・ｔ以上であるＤＯＣまで延在するＣＳ層をさらに有する、実施形態１から１１いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０１９６】
実施形態１３
中央張力（ＣＴ）領域をさらに有し、該ＣＴ領域が前記金属酸化物の濃度勾配を有する、実施形態１から１２いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０１９７】
実施形態１４
前記ＣＴ領域が最大ＣＴを有し、表面ＣＳに対する最大ＣＴの比が約０．０１から約０．５の範囲にある、実施形態１３に記載のガラス系物品。
【０１９８】
実施形態１５
ｔが約３ミリメートル以下を含む、実施形態１から１４いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０１９９】
実施形態１６
ｔが約１ミリメートル以下を含む、実施形態１から１５いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２００】
実施形態１７
非晶質構造をさらに有する、実施形態１から１６いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２０１】
実施形態１８
結晶質構造をさらに有する、実施形態１から１７いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２０２】
実施形態１９
約３８０ｎｍから約７８０ｎｍの範囲の波長に亘り約８８％以上の透過率をさらに示す、実施形態１から１８いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２０３】
実施形態２０
約３８０ｎｍから約７８０ｎｍの範囲の波長に亘り約１０％以下の透過率をさらに示す、実施形態１から１９いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２０４】
実施形態２１
ＣＩＥ光源Ｆ０２の下で、約８８以上のＬ*値、約−３から約＋３の範囲のａ*値、および約−６から約＋６の範囲のｂ*値の、ＣＩＥＬＡＢ色空間座標をさらに示す、実施形態１から２０いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２０５】
実施形態２２
ＣＩＥ光源Ｆ０２の下で、約４０以下のＬ*値、約−３から約＋３の範囲のａ*値、および約−６から約＋６の範囲のｂ*値の、ＣＩＥＬＡＢ色空間座標をさらに示す、実施形態１から２１いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２０６】
実施形態２３
厚さ（ｔ）を画成する、第１の表面と該第１の表面の反対にある第２の表面、第１の金属酸化物濃度、および第２の金属酸化物濃度、
をさらに有し、
前記第１の金属酸化物濃度が、約０・ｔから約０．５・ｔの第１の厚さ範囲に沿って約０モル％から約１５モル％の範囲にあり、
前記第２の金属酸化物濃度が、約０マイクロメートルから約２５マイクロメートルの第２の厚さ範囲に沿って約０モル％から約１０モル％の範囲にある、実施形態１から２２いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２０７】
実施形態２４
第３の金属酸化物をさらに有する、実施形態２３に記載のガラス系物品。
【０２０８】
実施形態２５
ガラス系物品において、
約３ミリメートル未満厚さ（ｔ）を画成する、第１の表面と該第１の表面の反対にある第２の表面、および
前記厚さに沿って延在する応力プロファイル、
を有し、
約０・ｔから０．３・ｔまで、および０．７・ｔ超からの厚さ範囲の間の前記応力プロファイルの全ての点が、約−０．１ＭＰａ／マイクロメートル未満、または約０．１ＭＰａ／マイクロメートル超の正接を有し、
前記応力プロファイルが、最大ＣＳ、ＤＯＣおよび最大ＣＴを有し、最大ＣＳに対する最大ＣＴの比が約０．０１から約０．５の範囲にあり、前記ＤＯＣが約０．１・ｔ以上であり、
前記ガラス系物品が割れた場合、該ガラス系物品は１平方インチ（約６．４５１６ｃｍ2）当たり少なくとも２の破片に割れる、ガラス系物品。
【０２０９】
実施形態２６
約３００ＭＰａ以上の表面ＣＳをさらに有する、実施形態２５に記載のガラス系物品。
【０２１０】
実施形態２７
前記表面ＣＳが約６００ＭＰａ以上である、実施形態２６に記載のガラス系物品。
【０２１１】
実施形態２８
約３００ＭＰａ以上の表面ＣＳおよび約０．４・ｔ以上の層の化学深さ（ＤＯＬ）をさらに有する、実施形態２５から２７いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２１２】
実施形態２９
前記第１の表面から、約０．１・ｔ以上であるＤＯＣまで延在するＣＳ層をさらに有する、実施形態２５から２８いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２１３】
実施形態３０
ＣＴ領域をさらに有し、該ＣＴ領域が金属酸化物の濃度勾配を有する、実施形態２５から２９いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２１４】
実施形態３１
前記ＣＴ領域が最大ＣＴを有し、表面ＣＳに対する最大ＣＴの比が約０．０１から約０．５の範囲にある、実施形態３０に記載のガラス系物品。
【０２１５】
実施形態３２
ｔが約２ミリメートル以下を含む、実施形態２５から３１いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２１６】
実施形態３３
ｔが約１ミリメートル以下を含む、実施形態２５から３２いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２１７】
実施形態３４
ガラス系物品において、
厚さ（ｔ）を画成する、第１の表面と該第１の表面の反対にある第２の表面、
ゼロではなく、かつ約０・ｔから約０．３・ｔの厚さ範囲に沿って変動する金属酸化物の濃度、および
約２００ＭＰａ以上の表面ＣＳ、
を有する、ガラス系物品。
【０２１８】
実施形態３５
前記厚さ範囲が約０・ｔから約０．４ｔである、実施形態３４に記載のガラス系物品。
【０２１９】
実施形態３６
前記厚さ範囲が約０・ｔから約０．４５ｔである、実施形態３４または３５に記載のガラス系物品。
【０２２０】
実施形態３７
前記金属酸化物により前記厚さ範囲に沿って応力が生じる、実施形態３４から３６いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２２１】
実施形態３８
前記金属酸化物が、前記ガラス系物品中の金属酸化物の全ての中で最大のイオン直径を有する、実施形態３７に記載のガラス系物品。
【０２２２】
実施形態３９
前記金属酸化物の濃度が、前記第１の表面から、該第１の表面と前記第２の表面の間の地点まで減少し、該地点から該第２の表面まで増加する、実施形態３４から３８いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２２３】
実施形態４０
前記ガラス系物品が割れた場合、該ガラス系物品は１平方インチ（約６．４５１６ｃｍ2）当たり少なくとも１の破片から１平方インチ（約６．４５１６ｃｍ2）当たり４０までの破片に割れる、実施形態３４から３９いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２２４】
実施形態４１
前記ガラス系物品が、約４６０℃で約４５０μｍ2／時以上の拡散性、最大ＣＴ、および約０．１５・ｔ超のＤＯＣを有し、前記表面ＣＳが前記最大ＣＴの１．５倍以上である、実施形態３４から４０いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２２５】
実施形態４２
前記ガラス系物品が、約０．７ＭＰａ・ｍ1/2以上の破壊靭性（Ｋ1C）を示す、実施形態３４から４１いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２２６】
実施形態４３
前記表面ＣＳが前記最大ＣＴより大きい、実施形態４１に記載のガラス系物品。
【０２２７】
実施形態４４
前記表面ＣＳが約３００ＭＰａ以上である、実施形態３４から４３いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２２８】
実施形態４５
前記表面ＣＳが約６００ＭＰａ以上である、実施形態３４から４４いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２２９】
実施形態４６
前記金属酸化物の濃度が前記厚さ全体に亘り約０．０５モル％以上である、実施形態３４から４５いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２３０】
実施形態４７
前記第１の表面での前記金属酸化物の濃度が、約０．５・ｔと等しい深さでの該金属酸化物の濃度より約１．５倍大きい、実施形態３４から４６いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２３１】
実施形態４８
前記金属酸化物の総濃度が、約１モル％から約１５モル％の範囲にある、実施形態３４から４７いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２３２】
実施形態４９
前記金属酸化物が、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、Ｒｂ2Ｏ、およびＣｓ2Ｏのいずれか１つ以上を含む、実施形態３４から４８いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２３３】
実施形態５０
約０．４・ｔ以上の層の化学深さをさらに有する、実施形態３４から４９いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２３４】
実施形態５１
前記第１の表面から、約０．１・ｔ以上であるＤＯＣまで延在するＣＳ層をさらに有する、実施形態３４から５０いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２３５】
実施形態５２
ＣＴ領域をさらに有し、該ＣＴ領域が前記金属酸化物の濃度勾配を有する、実施形態３４から５１いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２３６】
実施形態５３
前記ＣＴ領域が最大ＣＴを有し、表面ＣＳに対する最大ＣＴの比が約０．０１から約０．５の範囲にある、実施形態５２に記載のガラス系物品。
【０２３７】
実施形態５４
ｔが約３ミリメートル以下を含む、実施形態３４から５３いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２３８】
実施形態５５
ｔが約１ミリメートル以下を含む、実施形態３４から５４いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２３９】
実施形態５６
ガラス系物品において、
厚さ（ｔ）を画成する、第１の表面と該第１の表面の反対にある第２の表面、および
濃度勾配を形成する金属酸化物、
を有し、
前記金属酸化物の濃度が、前記第１の表面から、該第１の表面と前記第２の表面の間の地点まで減少し、該地点から該第２の表面まで増加し、
前記地点での前記金属酸化物の濃度がゼロではなく、
前記ガラス系物品が、約０Ｊ／ｍ2超から２０Ｊ／ｍ2未満の貯蔵引張エネルギーを示す、ガラス系物品。
【０２４０】
実施形態５７
約３００ＭＰａ以上の表面ＣＳをさらに有する、実施形態５６に記載のガラス系物品。
【０２４１】
実施形態５８
前記表面ＣＳが約６００ＭＰａ以上である、実施形態５７に記載のガラス系物品。
【０２４２】
実施形態５９
前記金属酸化物の濃度が前記厚さ全体に亘り約０．０５モル％以上である、実施形態５６から５８いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２４３】
実施形態６０
前記第１の表面での前記金属酸化物の濃度が、約０．５・ｔと等しい深さでの該金属酸化物の濃度より約１．５倍大きい、実施形態５６から５９いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２４４】
実施形態６１
前記金属酸化物の総濃度が、約１モル％から約１５モル％の範囲にある、実施形態５６から６０いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２４５】
実施形態６２
前記金属酸化物が、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、Ｒｂ2Ｏ、およびＣｓ2Ｏのいずれか１つ以上を含む、実施形態５６から６１いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２４６】
実施形態６３
約２００ＭＰａ以上の表面ＣＳおよび約０．４・ｔ以上の層の化学深さをさらに有する、実施形態５６から６２いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２４７】
実施形態６４
前記第１の表面から、約０．１・ｔ以上であるＤＯＣまで延在するＣＳ層をさらに有する、実施形態５６から６３いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２４８】
実施形態６５
ＣＴ領域をさらに有し、該ＣＴ領域が前記金属酸化物の濃度勾配を有する、実施形態５６から６４いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２４９】
実施形態６６
前記ＣＴ領域が最大ＣＴを有し、表面ＣＳに対する最大ＣＴの比が約０．０１から約０．５の範囲にある、実施形態６５に記載のガラス系物品。
【０２５０】
実施形態６７
ｔが約３ミリメートル以下を含む、実施形態５６から６６いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２５１】
実施形態６８
ｔが約１ミリメートル以下を含む、実施形態５６から６７いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２５２】
実施形態６９
ガラス系物品において、
約３ミリメートル未満の厚さ（ｔ）を画成する、第１の表面と該第１の表面の反対にある第２の表面、および
前記厚さに沿って延在する応力プロファイル、
を有し、
約０・ｔから０．３・ｔまで、および０．７・ｔ超からの厚さ範囲の間の前記応力プロファイルの全ての点が、約−０．１ＭＰａ／マイクロメートル未満、または約０．１ＭＰａ／マイクロメートル超の正接を有し、
前記応力プロファイルが、最大ＣＳ、ＤＯＣおよび最大ＣＴを有し、最大ＣＳに対する最大ＣＴの比が約０．０１から約０．５の範囲にあり、前記ＤＯＣが約０．１・ｔ以上であり、
前記ガラス系物品が、約０Ｊ／ｍ2超から２０Ｊ／ｍ2未満の貯蔵引張エネルギーを示す、ガラス系物品。
【０２５３】
実施形態７０
全厚に沿って連続的に変動するゼロではない濃度の金属酸化物をさらに有する、実施形態６９に記載のガラス系物品。
【０２５４】
実施形態７１
約１０マイクロメートル未満の厚さセグメントに沿って連続的に変動するゼロではない濃度の金属酸化物をさらに有する、実施形態６９または７０に記載のガラス系物品。
【０２５５】
実施形態７２
前記最大ＣＳが約３００ＭＰａ以上を含む、実施形態６９から７１いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２５６】
実施形態７３
前記最大ＣＳが約６００ＭＰａ以上を含む、実施形態６９から７２いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２５７】
実施形態７４
約０．４・ｔ以上の層の化学深さをさらに有する、実施形態６９から７３いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２５８】
実施形態７５
ＣＴ領域をさらに有し、該ＣＴ領域が前記金属酸化物の濃度勾配を有する、実施形態６９から７４いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２５９】
実施形態７６
ｔが約３ミリメートル以下を含む、実施形態６９から７５いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２６０】
実施形態７７
ｔが約１ミリメートル以下を含む、実施形態６９から７６いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２６１】
実施形態７８
ガラス系物品において、
ＣＳ領域およびＣＴ領域を含む応力プロファイル、
を有し、
前記ＣＴ領域が、式：
【０２６２】
【数５】
2020180045.tif 000015
【０２６３】
により定義され、
式中、ＭａｘＣＴは最大ＣＴ値であり、ＭＰａの単位の正の値として与えられ、ｘは、マイクロメートルの厚さ（ｔ）に沿った位置であり、ｎは１．５と５の間である、ガラス系物品。
【０２６４】
実施形態７９
前記ＣＴ領域が、約５０ＭＰａから約２５０ＭＰａの範囲の最大ＣＴ値を有し、該最大ＣＴ値が、約０．４ｔから約０．６ｔの範囲の深さにある、実施形態７８に記載のガラス系物品。
【０２６５】
実施形態８０
約０ｔから約０．１ｔの範囲の厚さに亘り、前記応力プロファイルが、約２０ＭＰａ／マイクロメートルから約２００ＭＰａ／マイクロメートルの範囲の勾配を有する、実施形態７８または７９に記載のガラス系物品。
【０２６６】
実施形態８１
前記応力プロファイルが、０．５ｔから前記表面まで測定して、複数の誤差関数により画成される、実施形態７８から８０いずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２６７】
実施形態８２
破壊抵抗のガラス系物品を形成する方法において、
約３ミリメートル以下の厚さを画成する、第１の表面および第２の表面を有するガラス系基体を提供する工程、および
ＣＴ層およびＣＳ層を有する前記ガラス系基体に応力プロファイルを生じさせる工程であって、前記ＣＳ層は、表面ＣＳ、約０．４ｔ以上の化学深さおよび約０．１・ｔ以上のＤＯＣを有し、前記ＣＴ層は最大ＣＴを有し、表面ＣＳに対する最大ＣＴの比は約０．０１から約０．５である工程、
を有してなる方法。
【０２６８】
実施形態８３
前記応力プロファイルを生じさせる工程が、複数の金属イオンを前記ガラス系基体中にイオン交換して、前記厚さに沿って延在する金属酸化物のゼロではない濃度を含む金属酸化物の濃度勾配を形成する工程を含む、実施形態８２に記載の方法。
【０２６９】
実施形態８４
前記金属酸化物のゼロではない濃度が、前記第１の表面から、該第１の表面と前記第２の表面の間の地点まで減少し、該地点から該第２の表面まで増加する、実施形態８３に記載の方法。
【０２７０】
実施形態８５
前記ＣＴ層が前記金属酸化物の濃度勾配を有する、実施形態８２から８４いずれか１つに記載の方法。
【０２７１】
実施形態８６
前記応力プロファイルを生じさせた後、前記表面ＣＳを約１００ＭＰａ以上増加させる工程をさらに含む、実施形態８２から８５いずれか１つに記載の方法。
【０２７２】
実施形態８７
前記応力プロファイルを生じさせる工程が、第１の複数のイオンを前記ガラス系基体中に第１のイオン交換を行って、前記厚さに沿って延在する前記金属酸化物のゼロではない濃度を含む前記金属酸化物の濃度勾配を形成する工程を含み、前記表面ＣＳを増加させる工程が、第２の複数のアルカリイオンを、前記金属酸化物の濃度勾配を有する前記ガラス系基体中に第２のイオン交換を行う工程を含む、実施形態８６に記載の方法。
【０２７３】
実施形態８８
前記応力プロファイルを生じさせる工程が、複数のイオンを前記ガラス系基体中に第１のイオン交換を行って、前記厚さに沿って延在する前記金属酸化物のゼロではない濃度を含む前記金属酸化物の濃度勾配を形成する工程を含み、該複数のイオンが、互いに異なるイオン半径を有する２種類の異なるイオンを含む、実施形態８６に記載の方法。
【０２７４】
実施形態８９
強化ガラスにおけるガラス組成物の使用において、
前記ガラス組成物が、モル％で、
約６８から約７５の範囲の量のＳｉＯ2、
約１２から約１５の範囲の量のＡｌ2Ｏ3、
約０．５から約５の範囲の量のＢ2Ｏ3、
約２から約８の範囲の量のＬｉ2Ｏ、
約０から約６の範囲の量のＮａ2Ｏ、
約１から約４の範囲の量のＭｇＯ、
約０から約３の範囲の量のＺｎＯ、および
約０から約５の範囲の量のＣａＯ、
を含み、
前記ガラス基体はイオン交換可能かつ非晶質であり、
前記ガラス基体は、
約０．５から約１の範囲のＲ2Ｏに対するＬｉ2Ｏの比、
約−５から約０の範囲にあるＲ2Ｏの総量とＡｌ2Ｏ3の量の間の差、
約０から約３の範囲にあるＲxＯの総量（モル％）とＡｌ2Ｏ3の量の間の差、および
約０から約２の範囲にあるＲＯの総量（モル％）に対するＭｇＯの量（モル％）の比、
のいずれか１つ以上を示し、
前記ガラス基体が核形成剤を実質的に含まない、使用。
【０２７５】
実施形態９０
ガラス基体において、モル％で表して、
約６８から約７５の範囲の量のＳｉＯ2、
約１２から約１５の範囲の量のＡｌ2Ｏ3、
約０．５から約５の範囲の量のＢ2Ｏ3、
約２から約８の範囲の量のＬｉ2Ｏ、
約０から約６の範囲の量のＮａ2Ｏ、
約１から約４の範囲の量のＭｇＯ、
約０から約３の範囲の量のＺｎＯ、および
約０から約５の範囲の量のＣａＯ、
を含む組成を有し、
前記ガラス基体はイオン交換可能かつ非晶質であり、
前記ガラス基体は、
約０．５から約１の範囲のＲ2Ｏに対するＬｉ2Ｏの比、
約−５から約０の範囲にあるＲ2Ｏの総量とＡｌ2Ｏ3の量の間の差、
約０から約３の範囲にあるＲxＯの総量（モル％）とＡｌ2Ｏ3の量の間の差、および
約０から約２の範囲にあるＲＯの総量（モル％）に対するＭｇＯの量（モル％）の比、
のいずれか１つ以上を示し、
前記ガラス基体が核形成剤を実質的に含まない、ガラス基体。
【０２７６】
実施形態９１
ガラス基体において、モル％で表して、
約６８から約７５の範囲の量のＳｉＯ2、
約１２から約１５の範囲の量のＡｌ2Ｏ3、
約０．５から約５の範囲の量のＢ2Ｏ3、
約２から約８の範囲の量のＬｉ2Ｏ、
約０から約６の範囲の量のＮａ2Ｏ、
約１から約４の範囲の量のＭｇＯ、
約０から約３の範囲の量のＺｎＯ、および
約０から約５の範囲の量のＣａＯ、
を含む組成を有し、
前記ガラス基体は非晶質であり、前記ガラスは強化されており、
前記Ｎａ2Ｏの濃度は変動し、核形成剤を実質的に含まない、ガラス基体。
【０２７７】
実施形態９２
約０．５から約１の範囲のＲ2Ｏに対するＬｉ2Ｏの比、
約−５から約０の範囲にあるＲ2Ｏの総量とＡｌ2Ｏ3の量の間の差、
約０から約３の範囲にあるＲxＯの総量（モル％）とＡｌ2Ｏ3の量の間の差、および
約０から約２の範囲にあるＲＯの総量（モル％）に対するＭｇＯの量（モル％）の比、
のいずれか１つ以上をさらに示す、実施形態９１に記載の強化されたガラス基体。
【符号の説明】
【０２７８】
１００    ガラス系物品
１０１、２０１、３０２    第１の表面
１１０、２１０、３１０    表面ＣＳ
１２０、２２０、３２０    最大中央張力（ＣＴ）
１３０、２３０    層の深さ（ＤＯＬ）
２００    化学強化されたガラス系物品
３００    実施の形態のガラス系物品
３０４    第２の表面
３１２、３４０    応力プロファイル
３１５    ＣＳ層
３１７    ＤＯＣ
３２５    ＣＴ層
３４２    化学深さ
４００    研磨時リング・オン・リング構成
４１０    研磨されたガラス系物品
４２０    支持リング
４３０    荷重リング
５００    装置
５１０    試験スタンド
５１２    固体土台
５１４    研磨紙、研磨材を有するシート
５１５    サンプル保持器
５１６    空隙
５１８    ガラス系物品サンプル
５２０    粘着テープ
５３０    鋼球
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図９Ａ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
2020180045.tif 000039
【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
2020180045.tif 000042
【図２７】
2020180045.tif 000043
【図２８】
2020180045.tif 000044
【図２９】
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【図３０】
2020180045.tif 000046
【図３１】
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【図３２】
2020180045.tif 000048
【図３３】
2020180045.tif 000049
【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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