(57)【要約】ガラス系物品の記載であって、厚さ（ｔ）（ｍｍ）を画成する、第１の表面と第１の表面に対向する第２の表面、及びイオン交換カリウムとイオン交換銀、又はイオン交換カリウムとイオン交換銅を含む圧縮応力（ＣＳ）層であって、応力プロファイルを画成し、第１の表面から圧縮深さ（ＤＯＣ）まで延びる層を有し、ＤＯＣが０．１・ｔ〜０．３・ｔの範囲であり、第１の表面におけるＣＳが、３００ＭＰａ〜１５００ＭＰａの範囲であって、スパイク領域、テール領域、及びスパイク領域とテール領域との間の膝領域を含む圧縮応力プロファイルを画成し、スパイク領域における応力プロファイルの全ての点が、−１５ＭＰａ／マイクロメートル〜−２００ＭＰａ／マイクロメートルの範囲の値を有する接線を含み、テール領域における全ての点が、−０．０１ＭＰａ／マイクロメートル〜−３ＭＰａ／マイクロメートルの範囲の値を有する接線を含んでいる。
2019532005.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス系物品であって、
厚さ（ｔ）を画成する、第１の表面と該表面に対向する第２の表面、及び
（ｉ）イオン交換カリウムとイオン交換銀、又は（ｉｉ）イオン交換カリウムとイオン交換銅を含む圧縮応力（ＣＳ）層であって、応力プロファイルを画成し、前記第１の表面から圧縮深さ（ＤＯＣ）まで延びる層を備え、前記ＤＯＣが０．１・ｔ〜０．３・ｔの範囲であり、前記第１の表面における前記ＣＳが、３００ＭＰａ〜１５００ＭＰａの範囲であって、スパイク領域、テール領域、及び前記スパイク領域と前記テール領域との間の膝領域を含む圧縮応力プロファイルを画成し、前記スパイク領域における前記応力プロファイルの全ての点が、−２００ＭＰａ／マイクロメートル〜−１５ＭＰａ／マイクロメートルの範囲の値を有する接線を含み、前記テール領域における全ての点が、−３ＭＰａ／マイクロメートル〜−０．０１ＭＰａ／マイクロメートルの範囲の値を有する接線を含むことを特徴とする、物品。
【請求項２】
前記ＣＳ層が、イオン交換銀、イオン交換カリウム、及びイオン交換ナトリウムを含むことを特徴とする、請求項１記載のガラス系物品。
【請求項３】
Ｌｉ２Ｏを含むことを特徴とする、請求項１又は２記載のガラス系物品。
【請求項４】
前記第１の表面における前記圧縮応力（ＣＳ）が、４５０ＭＰａ〜１２００ＭＰａの範囲であることを特徴とする、請求項１〜３いずれか１項記載のガラス系物品。
【請求項５】
前記スパイク領域における前記応力プロファイルのすべての点が、−２００ＭＰａ／マイクロメートル〜−４５ＭＰａ／マイクロメートルの範囲の値を有する接線を含み、前記テール領域におけるすべての点が、−２ＭＰａ／マイクロメートル〜−０．０１ＭＰａ／マイクロメートルの範囲の値を有する接線を含むことを特徴とする、請求項１〜４いずれか１項記載のガラス系物品。
【請求項６】
０．１・ｔの前記テール領域において、８０ＭＰａを超える圧縮応力が存在していることを特徴とする、請求項１〜５いずれか１項記載のガラス系物品。
【請求項７】
前記テール領域における前記応力プロファイルのすべての点が、約１．２〜３．４の範囲の冪指数を有する冪乗則プロファイルを形成していることを特徴とする、請求項１〜６いずれか１項記載のガラス系物品。
【請求項８】
ガラス系物品であって、
圧縮応力ＣＳ下にある圧縮応力層であって、イオン交換銀又はイオン交換銅を含む層を備え、
高さ約１５０ｃｍから、ガラスの表面との間に１００μｍの空隙が存在するように前記ガラスの表面の上方に配置された、３０グリットの研磨紙に向けた、直径１０ｍｍ、４．２ｇのステンレス鋼球を用いた反転落球試験にかけたとき、少なくとも６０％の残存率を有し、該残存率が少なくとも５つのサンプルの試験に基づいていることを特徴とする、物品。
【請求項９】
前面、背面、及び側面を有するハウジング、
少なくとも部分的に前記ハウジング内に位置する電気部品、
前記ハウジングの前記前面又はその近傍に位置するディスプレイ、及び
前記ディスプレイ上に配置されたカバー基板を含む装置であって、
前記ハウジング又は前記カバー基板の少なくとも一部が、請求項１〜８いずれか１項記載のガラス系物品を備えていることを特徴とする、装置。
【請求項１０】
ガラス系物品を製造する方法であって、
０．１モル％〜２０モル％の範囲のＬｉ２Ｏを含むガラス系基板に、銀及びカリウムをイオン交換するステップを備え、
前記ガラス系基板が、厚さ（ｔ）を画成する、第１の表面と該表面に対向する第２の表面を有し、前記イオン交換するステップによって（ｉ）イオン交換カリウムとイオン交換銀、又は（ｉｉ）イオン交換カリウムとイオン交換銅を含む圧縮応力（ＣＳ）層であって、第１の表面から圧縮深さ（ＤＯＣ）まで延びる層をもたらし、前記ＤＯＣが、０．１・ｔ〜０．３・ｔの範囲であり、前記第１の表面におけるＣＳが、３００ＭＰａ〜１５００ＭＰａの範囲であって、スパイク領域、テール領域、及び前記スパイク領域と前記テール領域との間の膝領域を含む、圧縮応力プロファイルを画成し、前記スパイク領域における前記応力プロファイルの全ての点が、−２００ＭＰａ／マイクロメートル〜−１５ＭＰａ／マイクロメートルの範囲の値を有する接線を含み、前記テール領域における全ての点が、−３ＭＰａ／マイクロメートル〜−０．０１ＭＰａ／マイクロメートルの範囲の値を有する接線を含むことを特徴とする、方法
【請求項１１】
前記ガラス系基板が、１回、２回、又は３回のイオン交換処理を受けることを特徴とする、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記ガラス系基板に、ナトリウムがイオン交換されることを特徴とする、請求項１０又は１１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連技術の相互参照】
【０００１】
本願は、その内容に依拠し、参照により全内容が本明細書に組み込まれる、２０１６年１０月１３日出願の米国仮特許出願第６２／４０７７５１号の米国特許法第１１９条に基づく優先権を主張するものである。
【技術分野】
【０００２】
本開示は向上した破壊性能を示すガラス系物品に関し、より具体的には、イオン交換銀又はイオン交換銅を含まないガラス系物品と比較して、向上した破壊性能を示すイオン交換銅又はイオン交換銀を含むガラス系物品に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
ガラス系物品は、表面に大きな傷がつく可能性がある激しい衝撃を受けることが往々にしてある。かかる傷は、表面から２００マイクロメートルの深さまで延びる可能性がある。従来から、かかる傷がガラスに生じることによる破壊を防止するために、ガラス内に更に傷が広がるのを防止して、破壊を防止することができる大きい圧縮応力（ＣＳ）層（例えば、ガラスの全厚さの約２１％）を示すことが多い熱強化ガラスが使用されてきた。熱強化によって生じる応力プロファイルの例を図１に示す。図１において、熱処理を施したガラス物品１００は、第１の表面１０１、厚さｔ１、及び表面ＣＳ１１０を有している。熱処理を施したガラス物品１００は、第１の表面から、本明細書において定義される層深さ１３０まで減少するＣＳを示し、この深さにおいて、応力が圧縮応力から引張応力に変化し、最大中心張力（ＣＴ）１２０に達する。
【０００４】
熱強化及び所望の残留応力を達成するためには、かかる物品の中心部と表面との間に十分な熱勾配を形成する必要があるため、熱強化は、現在のところ、厚いガラス系物品（即ち、約３ｍｍ以上の厚さｔ１を有するガラス系物品）に限定されている。かかる厚い物品は、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等を含む家庭用電化製品）、建築（例えば、窓、シャワーパネル、カウンタートップ等）、輸送（例えば、自動車、電車、航空機、船舶等）、電気器具、又は優れた耐破壊性を必要とする薄くて軽い物品を必要とする任意の用途等、多くの用途において望ましくない、又は実用的ではない。
【０００５】
化学強化は、熱強化のようにガラス系物品の厚さに制限を受けることはないが、既知の化学強化ガラス系物品は、熱強化ガラス系物品のような応力を示さない。化学強化（例えば、イオン交換処理）によって生成された応力プロファイルの例を図２に示す。図２において、化学強化ガラス系物品２００は、第１の表面２０１、厚さｔ２、及びＣＳ２１０を有している。ガラス系物品２００は、第１の表面２０１から、本明細書において定義されるＤＯＣ２３０まで減少するＣＳを示し、この深さにおいて、応力が圧縮応力から引張応力に変化し、最大ＣＴ２２０に達する。図２に示すように、かかるプロファイルは、実質的に平坦なＣＴ領域、又はＣＴ領域の少なくとも一部に沿って、一定又は略一定の引張応力を有するＣＴ領域を示す。既知の化学強化ガラス系物品は、図１に示す最大中心値と比較して、低い最大ＣＴ値を示す場合が多い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
物品の落下による破損に対する耐性等、向上した特性を示す薄いガラス系物品の必要性が存在している。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の第１の態様は、ガラス系物品であって、厚さ（ｔ）（ｍｍ）を画成する、第１の表面と第１の表面に対向する第２の表面、及びイオン交換カリウムとイオン交換銀、又はイオン交換カリウムとイオン交換銅を含む圧縮応力（ＣＳ）層であって、応力プロファイルを画成し、第１の表面から圧縮深さ（ＤＯＣ）まで延びる層を備え、ＤＯＣが０．１・ｔ〜０．３・ｔの範囲であり、第１の表面におけるＣＳが、３００ＭＰａ〜１５００ＭＰａの範囲であって、スパイク領域、テール領域、及びスパイク領域とテール領域との間の膝領域を含む圧縮応力プロファイルを画成し、スパイク領域における応力プロファイルの全ての点が、−２００ＭＰａ／マイクロメートル〜−１５ＭＰａ／マイクロメートルの範囲の値を有する接線を含み、テール領域における全ての点が、−３ＭＰａ／マイクロメートル〜−０．０１ＭＰａ／マイクロメートルの範囲の値を有する接線を含む、物品に関するものである。
【０００８】
本開示の別の態様は、ガラス系物品を製造する方法であって、０．１モル％〜２０モル％の範囲のＬｉ２Ｏを含むガラス系基板に、銀及びカリウムをイオン交換するステップを備え、ガラス系基板が、厚さ（ｔ）（ｍｍ）を画成する、第１の表面と第１の表面に対向する第２の表面とを有し、イオン交換によって、イオン交換カリウムとイオン交換銀、又はイオン交換カリウムとイオン交換銅を含む圧縮応力（ＣＳ）層であって、第１の表面から圧縮深さ（ＤＯＣ）まで延びる層をもたらし、ＤＯＣが０．１・ｔ〜０．３・ｔの範囲であり、第１の表面におけるＣＳが、３００ＭＰａ〜１５００ＭＰａの範囲であって、スパイク領域、テール領域、及びスパイク領域とテール領域との間の膝領域を含む、圧縮応力プロファイルを画成し、スパイク領域における応力プロファイルの全ての点が、−２００ＭＰａ／マイクロメートル〜−１５ＭＰａ／マイクロメートルの範囲の値を有する接線を含み、テール領域における全ての点が、−３ＭＰａ／マイクロメートル〜−０．０１ＭＰａ／マイクロメートルの範囲の値を有する接線を含む、方法に関するものである。
【０００９】
更なる特徴及び効果は、これに続く詳細な説明に述べてあり、当業者はその記述から、一部は容易に明らかであり、これに続く詳細な説明、特許請求の範囲、及び添付図面を含め、本明細書に記載の方法を実施することによって認識できるであろう。
【００１０】
前述の概要説明及び以下の詳細な説明は、いずれも単なる例示であって、特許請求の範囲の性質及び特徴を理解するための概要、及び枠組みの提供を意図したものであることを理解されたい。添付図面は、更なる理解が得られることを意図して添付したもので、本明細書に組み込まれ、その一部を構成するものである。図面は１つ以上の実施形態を示すもので、その説明と併せ、様々な実施形態の原理及び作用の説明に役立つものである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】既知の熱強化ガラス物品の全厚さにわたる応力プロファイルの断面図。
【図２】既知の化学強化ガラス物品の全厚さにわたる応力プロファイルの断面図。
【図３】本開示の１つ以上の実施形態による、化学強化ガラス系物品の全厚さにわたる、応力プロファイルの断面図。
【図４】実施例１及び本開示の１つ以上の実施形態による、化学強化ガラス系物品の全厚さにわたる応力プロファイルの断面図。
【図５】実施例２及び本開示の１つ以上の実施形態による、化学強化ガラス系物品の全厚さにわたる、応力プロファイルの断面図。
【図６】実施例３及び本開示の１つ以上の実施形態による、化学強化ガラス系物品の全厚さにわたる応力プロファイルの断面図。
【図７】比較例１〜３及び実施例３の研磨紙上反転球試験結果を示すグラフ。
【図８】本開示に記載の研磨紙上反転球（ＩＢｏＳ）試験に用いられる装置の実施形態の概略断面図。
【図９】携帯又はハンドヘルド電子機器に使用されるガラス系物品に一般的に発生する損傷の導入と曲げによる不具合の支配的なメカニズムを示す概略断面図。
【図１０】本明細書に記載の装置において、ＩＢｏＳ試験を実施する方法のフローチャート。
【図１１】本明細書に記載のガラス系物品の１つ以上の実施形態を組み込んだ電子装置の前面平面図。
【図１２】実施例４及び本開示の１つ以上の実施形態による、化学強化ガラス系物品の全厚さにわたる応力プロファイルの断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
添付の実施例及び図面に例を示す、様々な実施形態について以下詳細に説明する。
【００１３】
以下の説明において、図面に示す幾つかの図を通し、同様の参照文字は同様又は対応する部品を示す。特に別段の定めがない限り、「上部」、「下部」、「外側」、「内側」等の用語は、便宜的な用語であって、限定的な用語として解釈されるべきではないことも理解されたい。加えて、ある群が、要素群の少なくとも１つ及びそれ等の組み合わせを含むと記述されているとき、その群は、個別又は互いの組み合わせのいずれかで、記載されたこれ等の要素を含むか、本質的にこれ等から成るか、又はこれ等から成ることができると理解されたい。同様に、ある群が、要素群の少なくとも１つ又はそれ等の組み合わせから成ると記述されているとき、その群は、個別又は互いの組み合わせのいずれかで、記載されたこれ等の要素から成ることができると理解されたい。特に別段の定めがない限り、値の範囲が記述されている場合、その範囲の上限及び下限の両方、並びにその間の任意の範囲を含む。本明細書において、別段の定めがない限り、不定冠詞「ａ」、「ａｎ」、及び対応する定冠詞「ｔｈｅ」は、「少なくとも１つ」又は「１つ以上」を意味する。本明細書及び図面に開示の様々な特徴は、あらゆる組み合わせで使用することができることも理解されたい。
【００１４】
本明細書において、「ガラス系物品」及び「ガラス系基板」という用語は、その最も広い意味で使用され、全体的又は部分的にガラスで構成された任意の物体を含む。ガラス系物品には、ガラスと非ガラス材料との積層体、ガラスと結晶性材料との積層体、及びガラス−セラミック（非晶相及び結晶相を含む）が含まれる。別段の定めがない限り、すべての組成はモルパーセント（ｍｏｌ％）で示す。
【００１５】
本明細書では、「実質的に」及び「約」という用語を用いて、任意の定量的比較、値、測定、又は他の表記に起因し得る、固有の不確実性の程度を表すことができることに留意されたい。本明細書において、これ等の用語は、当該主題の基本的機能に変化をもたらすことなく、定量的表現が、記述された基準から変動し得る程度を表すこともできる。
【００１６】
別段の定めがない限り、すべての温度は摂氏（℃）で示す。
【００１７】
概して図面を参照すると、これ等の図は特定の実施形態を説明することを目的としており、本開示又は添付の特許請求の範囲を限定することを意図するものではないことが理解されよう。図面は必ずしも縮尺通りではなく、明瞭性及び簡潔性を優先して、図面の特定の特徴及び特定の図は、拡大又は概略表示されている場合がある。
【００１８】
本明細書において、ＤＯＣは、ガラス系物品の応力が、圧縮応力から引張応力に変化する深さを意味する。ＤＯＣにおいて、応力が、正の（圧縮）の応力から負の（引張）応力（例えば、図１の１３０）に変化するため、応力値はゼロである。
【００１９】
本明細書において、「化学的深さ」、「層の化学的深さ」、及び「化学的層深さ」という用語は、交換可能に用いることができ、金属酸化物又はアルカリ金属酸化物イオン（例えば、金属イオン又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、及び電子プローブマイクロアナリシス（ＥＰＭＡ）又はグロー放電発光分光法（ＧＤ−ＯＥＳ）で測定したとき、イオン濃度が最小値に達する深さを意味する。特に、Ｎａ２Ｏの拡散深さの評価又はＮａ＋イオン濃度の測定に、ＥＰＭＡ及び表面応力計（以下により詳細に説明）を使用することができる。
【００２０】
当技術分野における慣例に従って、圧縮は負の（＜０）応力として表し、張力は正の（＞ ０）応力として表す。しかし、本明細書全体を通し、別段の定めがない限り、ＣＳは、正又は絶対値として、即ち、本明細書においてＣＳ＝|ＣＳ|と記述する。
【００２１】
本明細書は、アルカリ含有ガラスを含むケイ酸塩ガラス等のガラス、並びにモバイル電子装置及びタッチ対応ディスプレイ用のカバーガラスとして使用することができるガラスセラミックを含む、薄い化学強化ガラス系物品について記載している。ガラス系物品は、ディスプレイ（又はディスプレイ物品）（例えば、ビルボード、販売時点情報管理システム、コンピュータ、ナビゲーションシステム等）、建築用物品（壁、備品、パネル、窓等）、輸送用物品（例えば、自動車用途、列車、航空機、船舶等）、家電製品（例えば、洗濯機、乾燥機、食器洗い機、冷蔵庫等）、又はある程度の耐破壊性を必要とするあらゆる物品にも使用することができる。
【００２２】
特に、本明細書に記載のガラス系物品は、薄くて、通常厚い（例えば、約２ｍｍ又は３ｍｍ以上の厚さを有する）ガラス物品を熱強化することによってのみ得ることができる応力プロファイルを示す。ガラス系物品は、その厚さに沿って独特の応力プロファイルを示す。場合により、本明細書に記載のガラス系物品は、熱強化ガラス物品より大きい表面ＣＳを示す。１つ以上の実施形態において、ガラス系物品は、ガラス系物品又はそれを含む装置が硬い表面（例えば、花崗岩）又は硬くて粗い表面（例えば、アスファルト）上に落下しても、かかるガラス系物品が実質的に向上した耐破壊性を示す、（ＣＳが既知の化学強化ガラス系物品よりもゆっくりと減少及び増加する）ガラス系物品の深くまで延びる圧縮応力層を有している。１つ以上の実施形態のガラス系物品は、一部の既知の化学強化ガラス基板より大きい最大ＣＴ値を示す。
【００２３】
ＣＳ（表面ＣＳを含む）は、（日本の）折原工業（株）製のＦＳＭ−６０００等、市販の表面応力計（ＦＳＭ）で測定される。表面応力の測定は、ガラスの複屈折に関連する、応力光学係数（ＳＯＣ）の正確な測定に依存している。ＳＯＣは、参照により全内容が本明細書に組み込まれる「Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｇｌａｓｓ Ｓｔｒｅｓｓ−Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ」と題する、ＡＳＴＭ規格Ｃ７７０−１６に記載の手順Ｃ（ガラスディスク法）に従って測定される。
【００２４】
ＤＯＣは、イオン交換処理に応じて、ＦＳＭ又は散乱光偏光器（ＳＣＡＬＰ）によって測定することができる。ガラス物品中にカリウムイオンを交換することによって、ガラス物品に応力を発生させる場合には、ＤＯＣの測定にＦＳＭが使用される。ガラス物品中にナトリウムイオンを交換することによって、ガラス物品に応力を発生させる場合には、ＤＯＣの測定にＳＣＡＬＰが使用される。ガラス物品中にカリウム及びナトリウムイオンの両方を交換することによって、ガラス物品に応力を発生させる場合には、ナトリウムの交換深さがＤＯＣを示し、カリウムイオンの交換深さが圧縮応力の大きさの変化を示すと考えられているので（圧縮から引張への応力の変化ではない）、ＤＯＣの測定にはＳＣＡＬＰが使用され、かかるガラス物品中のカリウムイオンの交換深さ（「カリウムＤＯＬ」）はＦＳＭによって測定される。カリウムＤＯＬは、イオン交換処理の結果として、カリウムの浸透の深さを示すのでＤＯＣと区別される。カリウムＤＯＬは、通常、本明細書に記載の物品のＤＯＣより小さい。
【００２５】
最大ＣＴ値は、当技術分野で公知の散乱光偏光器（ＳＣＡＬＰ）によって測定される。屈折近接場（ＲＮＦ）法又はＳＣＡＬＰを用いて応力プロファイルを測定することができる。ＲＮＦ法を用いて応力プロファイルを測定する場合、ＳＣＡＬＰによって与えられる最大ＣＴ値がＲＮＦ法に利用される。特に、ＲＮＦによって測定された応力プロファイルは、力のバランスが取れており、ＳＣＡＬＰ測定によって与えられる最大ＣＴ値に較正される。ＲＮＦ法は、参照により全内容が本明細書に組み込まれる「Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ａ ｐｒｏｆｉｌｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ａ ｇｌａｓｓ ｓａｍｐｌｅ」と題する米国特許第８、８５４、６２３号明細書に記載されている。特に、ＲＮＦ法は、ガラス物品を基準ブロックに隣接して配置し、直交偏光間において、１Ｈｚ〜５０Ｈｚの速度で切り替える偏光切替え光ビームを生成し、偏光切替え光ビームの電力量を測定し、偏光切替え基準信号を生成することを含み、各直交偏光における測定電力量は、互いに５０％以内である。本方法は、ガラスサンプルの異なる深さについて、偏光切替え光ビームをガラスサンプル及び基準ブロックを透過させ、次いで、中継光学系を用いて、透過した偏光切替え光ビームを信号光検出器に中継し、信号光検出器が偏光切替え検出器信号を生成する。本方法は、検出器信号を基準信号で除して正規化検出器信号を形成し、正規化検出器信号からガラスサンプルのプロファイル特性を決定することも含んでいる。
【００２６】
前述のように、本明細書に記載のガラス系物品は、イオン交換によって化学的に強化され、既知の強化ガラス物品が示すものとは区別される応力プロファイルを示す。本開示において、ガラス系基板は、概して強化されておらず、ガラス系物品は、概して（例えばイオン交換によって）強化されたガラス系基板を意味する。この処理において、カラス系物品の表面又はその近傍のイオンが、同じ価数又は酸化状態のより大きいイオンに置換又は交換される。ガラス系物品が、アルカリアルミノシリケートガラスを含む実施形態において、ガラスの表面層のイオン及びより大きいイオンは、Ｌｉ＋（ガラス物品に存在する場合）、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｒｂ＋、及びＣｓ＋等の一価のアルカリ金属カチオンである。加えて、表面層中の一価のカチオンは、アルカリ金属カチオン以外の一価のカチオン、例えばＡｇ＋、Ｃｕ＋等で置換することができる。かかる実施形態において、ガラス系基板中に交換された一価のイオン（又はカチオン）は、得られるガラス系物品に応力を発生させる。
【００２７】
イオン交換処理は、通常、ガラス系基板中のより小さいイオンと交換されるより大きいイオンを含む溶融塩浴（又は２つ以上の溶融塩浴）に、ガラス系基板を浸漬することによって行われる。水性塩浴も利用することができることに留意されたい。加えて、１つ以上の実施形態によれば、浴の組成は、Ａｇ＋及び／又はＣｕ＋と一緒に、２種以上のより大きいイオン（例えば、Ｎａ＋及びＫ＋）を含んでいる。当業者であれば、浴の組成と温度、浸漬時間、塩浴（又は複数の塩浴）へのガラス系物品の浸漬回数、複数の塩浴の使用、アニーリング、洗浄等の追加ステップを含み、これに限定されない、イオン交換処理のパラメーターは、一般に、ガラス系物品（物品の構造及び存在するすべての結晶相を含む）の組成、並びに強化から生じるガラス系物品の望ましいＤＯＣ及びＣＳによって決定されることが理解されるであろう。例として、ガラス系基板のイオン交換は、ガラス系基板を、より大きいアルカリ金属イオンの硝酸塩、硫酸塩、塩化物、及び銀及び／又は銅イオンを含み、これに限定されない塩を含む、少なくとも１つの溶融浴に浸漬することによって達成することができる。代表的な硝酸塩には、ＫＮＯ３、ＮａＮＯ３、ＬｉＮＯ３、ＡｇＮＯ３、ＣｕＮＯ３、及びこれ等の組み合わせが含まれる。溶融塩浴の温度は、通常、約３５０℃〜約４８０℃の範囲であり、浸漬時間はガラスの厚さ、浴の温度、及びガラス（又は一価イオン）の拡散性に応じて、約１５分〜約１００時間の範囲である。しかし、前述とは異なる温度及び浸漬時間も使用することができる。
【００２８】
１つ以上の実施形態において、ガラス系基板は、約３５０℃〜約４８０℃の温度を有する１００％のＮａＮＯ３又は１００％のＫＮＯ３の溶融塩浴に、ガラスの厚さ、浴の温度、及びガラス（又は一価イオン）の拡散性に応じて、約１５分〜約１００時間浸漬し、次いで、約３５０℃〜約４８０℃の温度を有する１００％のＡｇＮＯ３又はＣｕＮＯ３を含む浴に、ガラスの厚さ、浴の温度、及びガラス（又は一価イオン）の拡散性に応じて、約１５分〜約１００時間浸漬することができる。本開示における溶融浴において、全ての百分率は質量パーセントである。一部の実施形態において、ガラス系基板は、約３５０℃〜約４８０℃の温度を有し、約５％〜約９０％のＫＮＯ３及び約１０％〜約９５％のＮａＮＯ３を含む溶融混合塩浴に、ガラスの厚さ、浴の温度、及びガラス（又は一価イオン）の拡散性に応じて、約１５分〜約１００時間浸漬し、次いで、約３５０℃〜約４８０℃の温度を有する１００％のＡｇＮＯ３又はＣｕＮＯ３を含む浴に、ガラスの厚さ、浴の温度、及びガラス（又は一価イオン）の拡散性に応じて、約１５分〜約１００時間浸漬することができる。
【００２９】
１つ以上の実施形態において、約３５０℃〜約４８０℃の温度を有し、９９．９５％、９９．９％、９９．８５％、９９．８％、９９．７５％、９９．７％、９９．６５％、９９．６％、９９．５５％、９９．５％、９９．４５％、９９．４％、９９．３５％、９９．３％、９９．２５％、９９．２％、９９．１５％ 、９９．１％、９９．０５％、９９％、９８．９５％、９８．９％、９８．８５％、９８．８％、９８．７５％、９８．７％、９８．６５％、９８．６％、９８．５５％、９８．５％、９８．４５％、９８．４％、９８．３５％、９８．３％、９８．２５％、９８．２％、９８．１５％ 、９８．１％、９８．０５％、９８％、９７．９５％、９７．９％、９７．８５％、９７．８％、９７．７５％、９７．７％、９７．６５％、９７．６％、９７．５５％、９７．５％、９７．４５％、９７．４％、９７．３５％、９７．３％、９７．２５％、９７．２％、９７．１５％ 、９７．１％、９７．０５％、９７％、９６．９５％、９６．９％、９６．８５％、９６．８％、９６．７５％、９６．７％、９６．６５％、９６．６％、９６．５５％、９６．５％、９６．４５％、９６．４％、９６．３５％、９６．３％、９６．２５％、９６．２％、９６．１５％ 、９６．１％、９６．０５％、９６％、９５．９５％、９５．９％、９５．８５％、９５．８％、９５．７５％、９５．７％、９５．６５％、９５．６％、９５．５５％、９５．５％、９５．４５％、９５．４％、９５．３５％、９５．３％、９５．２５％、９５．２％、９５．１５％ 、９５．１％、９５．０５％、９５％、９４％、９３％、９２％、９１％、又は９０％のＮａＮＯ３（又はＮａの硫酸塩若しくは塩化物）を含み、残りがＡｇＮＯ３又はＣｕＮＯ３（又はＡｇ若しくはＣｕの硫酸塩若しくは塩化物）である、溶融混合塩浴に、ガラスの厚さ、浴の温度、及びガラス（又は一価イオン）の拡散性に応じて、ガラス系基板を約１５分〜約１００時間浸漬することができる。次いで、約３５０℃〜約４８０℃の温度を有し、９９．９５％、９９．９％、９９．８５％、９９．８％、９９．７５％、９９．７％、９９．６５％、９９．６％、９９．５５％、９９．５％、９９．４５％、９９．４％、９９．３５％、９９．３％、９９．２５％、９９．２％、９９．１５％ 、９９．１％、９９．０５％、９９％、９８．９５％、９８．９％、９８．８５％、９８．８％、９８．７５％、９８．７％、９８．６５％、９８．６％、９８．５５％、９８．５％、９８．４５％、９８．４％、９８．３５％、９８．３％、９８．２５％、９８．２％、９８．１５％ 、９８．１％、９８．０５％、９８％、９７．９５％、９７．９％、９７．８５％、９７．８％、９７．７５％、９７．７％、９７．６５％、９７．６％、９７．５５％、９７．５％、９７．４５％、９７．４％、９７．３５％、９７．３％、９７．２５％、９７．２％、９７．１５％ 、９７．１％、９７．０５％、９７％、９６．９５％、９６．９％、９６．８５％、９６．８％、９６．７５％、９６．７％、９６．６５％、９６．６％、９６．５５％、９６．５％、９６．４５％、９６．４％、９６．３５％、９６．３％、９６．２５％、９６．２％、９６．１５％ 、９６．１％、９６．０５％、９６％、９５．９５％、９５．９％、９５．８５％、９５．８％、９５．７５％、９５．７％、９５．６５％、９５．６％、９５．５５％、９５．５％、９５．４５％、９５．４％、９５．３５％、９５．３％、９５．２５％、９５．２％、９５．１５％ 、９５．１％、９５．０５％、９５％、９４％、９３％、９２％、９１％、又は９０％のＫＮＯ３（又はＫの硫酸塩若しくは塩化物）を含み、残りがＡｇＮＯ３若しくはＣｕＮＯ３（又はＡｇ若しくはＣｕの硫酸塩若しくは塩化物）である浴に、ガラス系基板を浸漬することができる。一部の実施形態において、この順序を逆にすることができ、ガラス系基板を最初にカリウム及び銀（又は銅）を含む塩浴に浸漬し、次いでナトリウム及び銀（又は銅）を含む塩浴に浸漬することができる。一部の実施形態において、ガラス系基板は、カリウム及び銀（又は銅）を含む塩浴のみ、又はナトリウム及び銀（又は銅）を含む塩浴のみに浸漬される。
【００３０】
一部の実施形態において、約３５０℃〜約４８０℃の温度を有し、各々が硝酸塩、硫酸塩、及び塩化物から選択される、ナトリウム塩、カリウム塩、及び銀（又は銅）塩を含む溶融混合塩浴に、ガラス系基板を浸漬することができる。次に、約３５０℃〜約４８０℃の温度を有し、１０％、９％、８％、７％、６％、５％、４．９５％、４．９％、４．８５％、４．８％、４．７５％、４．７％、４．６５％、４．６％、４．５５％、４．５％、４．４５％ 、４．４％、４．３５％、４．３％、４．２５％、４．２％、４．１５％、４．１％、４．０５％、４％、３．９５％、３．９％、３．８５％、３．８％、 ３．７５％、 ３．７％、 ３．６５％、３．６％、３．５５％、３．５％、３．４５％、３．４％、３．３５％、３．３％、３．２５％、３．２％、３．１５％、３．１％、３．０５％、３％、２．９５％、２．９％、２．８５％、２．８％、 ２．７５％、 ２．７％、 ２．６５％、２．６％、２．５５％、２．５％、２．４５％、２．４％、２．３５％、２．３％、２．２５％、２．２％、２．１５％、２．１％、２．０５％、２％、１．９５％、１．９％、１．８５％、１．８％、 １．７５％、 １．７％、 １．６５％、１．６％、１．５５％、１．５％、１．４５％、１．４％、１．３５％、１．３％、１．２５％、１．２％、１．１５％、１．１％、１．０５％、１％、０．９５％、０．９％、０．８５％、０．８％、 ０．７５％、０．７％、０．６５％、０．６％、０．５５％、０．５％、０．４５％、０．４％、０．３５％、０．３％、０．２５％、０．２％、０．１５％、０．１％、又は０．０５％のＡｇＮＯ３を含み、残りが約２０／１、１５／１、１４／１、１３／１、１２／１、１１／１、１０／１、９／１、８／１、７／１、６／１、５／１、４／１、３／１、２／１、１．５／１、１．４／１、１．３／１、１．２／１、１．１／１、１／１．１、１／１．２、１／１．３、1／１．４、 1／１．５、 １／２、 １／３、 １／４、 １／５、 １／６、 １／７、 １／８、 １／９、 １／１０、 １／１１、 １／１２、 １／１３、１／１４、 １／１５、又は １／２０のＫＮＯ３／ＮａＮＯ３の比のＫＮＯ３／ＮａＮＯ３の混合物である浴に、ガラス系基板を浸漬することができる。
【００３１】
イオン交換条件を調整して、「スパイク」の形成、又は結果として得られるガラス系物品の表面又はその近傍の応力プロファイルの勾配を増大させることができる。このスパイクは、本明細書に記載のガラス系物品に使用されるガラス組成の独特な特性によって、単一組成又は混合組成を含む単一の浴又は複数の浴によって達成することができる。
【００３２】
図３に示すように、１つ以上の実施形態によるガラス系物品３００は、厚さｔを画成する第１の表面３０２及び第１の表面に対向する第２の表面３０４を有している。１つ以上の実施形態において、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〜約３ミリメートル、約０．１ミリメートル〜約３ミリメートル、約０．２ミリメートル〜約３ミリメートル、約０．３ミリメートル〜約３ミリメートル、約０．４ミリメートル〜約３ミリメートル、約０．０１ミリメートル〜約２．５ミリメートル、約０．０１ミリメートル〜約２ミリメートル、約０．０１ミリメートル〜約１．５ミリメートル、約０．０１ミリメートル〜約１ミリメートル、約０．０１ミリメートル〜約０．９ミリメートル、約０．０１ミリメートル〜約０．８ミリメートル、約０．０１ミリメートル〜約０．７ミリメートル、約０．０１ミリメートル〜約０．６ミリメートル、約０．０１ミリメートル〜約０．５ミリメートル、約０．１ミリメートル〜約０．５ミリメートル、又は約０．３ミリメートル〜約０．５ミリメートルの範囲）とすることができる。
【００３３】
ガラス系物品３００は、第１の表面３０２から第２の表面３０４まで（又は厚さｔの全寸法に沿って）延びる応力プロファイル３０１を有している。図３の実施形態において、本明細書に記載のＳＣＡＬＰ又はＲＮＦによって測定した応力プロファイル３０１が示されている。ｘ軸が応力値を示し、ｙ軸がガラス系物品の厚さ又は深さを示している。
【００３４】
図３に示すように、応力プロファイル３０１は、（表面ＣＳ３１０を有する）ＣＳ層３１５、（最大ＣＴ３２０を有する）ＣＴ層３２５、及び応力プロファイル３０１が圧縮状態から引張状態に変わるＤＯＣ３３０を含んでいる。ＣＳ層は、表面３０２、３０４からＤＯＣ３３０まで延びる関連する深さ又は長さ３１７を有している。ＣＴ層３２５は、関連する深さ又は長さ３２７（ＣＴ領域又は層）も有している。
【００３５】
１つ以上の実施形態における表面ＣＳ３１０は、約３００ＭＰａ以上又は約４５０ＭＰａ以上（例えば、約３００ＭＰａ〜１５００ＭＰａ、約３００ＭＰａ〜１４００ＭＰａ、約３００ＭＰａ〜１３００ＭＰａ、約３００ＭＰａ〜１２００ＭＰａ、約３００ＭＰａ〜１１００ＭＰａ、約３００ＭＰａ〜１０００ＭＰａ、約３５０ＭＰａ〜１５００ＭＰａ、約３５０ＭＰａ〜１４００ＭＰａ、約３５０ＭＰａ〜１３００ＭＰａ、約３５０ＭＰａ〜１２００ＭＰａ、約３５０ＭＰａ〜１１００ＭＰａ、約３５０ＭＰａ〜１０００ＭＰａ、約４００ＭＰａ〜１５００ＭＰａ、約４００ＭＰａ〜１４００ＭＰａ、約４００ＭＰａ〜１３００ＭＰａ、約４００ＭＰａ〜１２００ＭＰａ、約４００ＭＰａ〜１１００ＭＰａ、約４００ＭＰａ〜１０００ＭＰａ、約４５０ＭＰａ〜１５００ＭＰａ、約４５０ＭＰａ〜１４００ＭＰａ、約４５０ＭＰａ〜１３００ＭＰａ、約４５０ＭＰａ〜１２００ＭＰａ、約４５０ＭＰａ〜１１００ＭＰａ、約４５０ＭＰａ〜１０００ＭＰａ、約５００ＭＰａ〜１５００ＭＰａ、約５００ＭＰａ〜１４００ＭＰａ、約５００ＭＰａ〜１３００ＭＰａ、約５００ＭＰａ〜１２００ＭＰａ、約５００ＭＰａ〜１１００ＭＰａ、約５００ＭＰａ〜１０００ＭＰａ、約５５０ＭＰａ〜１５００ＭＰａ、約５５０ＭＰａ〜１４００ＭＰａ、約５５０ＭＰａ〜１３００ＭＰａ、約５５０ＭＰａ〜１２００ＭＰａ、約５５０ＭＰａ〜１１００ＭＰａ、約５５０ＭＰａ〜１０００ＭＰａ、約６００ＭＰａ〜１５００ＭＰａ、約６００ＭＰａ〜１４００ＭＰａ、約６００ＭＰａ〜１３００ＭＰａ、約６００ＭＰａ〜１２００ＭＰａ、約６００ＭＰａ〜１１００ＭＰａ、約６００ＭＰａ〜１０００ＭＰａ、約７００ＭＰａ〜１５００ＭＰａ、約７００ＭＰａ〜１４００ＭＰａ、約７００ＭＰａ〜１３００ＭＰａ、約７００ＭＰａ〜１２００ＭＰａ、約７００ＭＰａ〜１１００ＭＰａ、約７００ＭＰａ〜１０００ＭＰａの範囲）である。表面ＣＳ３１０は、約９００ＭＰａまで、約１０００ＭＰａまで、約１１００ＭＰａまで、又は約１２００ＭＰａまでとすることができる。本明細書に記載の表面ＣＳ値は最大ＣＳを含むことができる。
【００３６】
最大ＣＴ３２０は、約０．３・ｔ〜約０．７・ｔ、又は約０．２５・ｔ〜約０．７５・ｔ、又は約０．２・ｔ〜約０．８・ｔの範囲とすることができる。表面ＣＳ３１０及び最大ＣＴ３２０のうちのいずれか一方又は両方は、ガラス系物品の厚さに依存し得ることに留意されたい。例えば、約０．８ｍｍの厚さを有するガラス系物品は、約７５ＭＰａ以下の最大ＣＴを有し得る。ガラス系物品の厚さが減少すると、最大ＣＴは増加し得る。換言すれば、最大ＣＴは、厚さが減少するにつれて（又はガラス系物品がより薄くなるにつれて）増加する。
【００３７】
一部の実施形態において、表面ＣＳは、最大ＣＴの１．５倍（又は２倍若しくは２．５倍）とすることができる。一部の実施形態において、表面ＣＳは、最大ＣＴの約４８倍まで、最大ＣＴの４０倍まで、最大ＣＴの２０倍まで、最大ＣＴの１０倍まで、又は最大ＣＴの８倍までとすることができる。表面ＣＳは、最大ＣＴの約５倍〜約５０倍の範囲とすることができる。
【００３８】
１つ以上の実施形態において、応力プロファイル３０１は、一般には表面ＣＳ３１０であり、第１の表面３０２及び第２の表面３０４の一方又は両方に見出すことができる最大ＣＳを含んでいる。１つ以上の実施形態において、ＣＳ層又は領域３１５は、厚さの一部に沿って、ＤＯＣ３１７及び最大ＣＴ３２０まで延びている。１つ以上の実施形態において、ＤＯＣ ３１７は、約０．０２・ｔ以上とすることができる。例えば、ＤＯＣ３１７は、約０．０３・ｔ〜０．４・ｔ、約０．０３・ｔ〜０．３５・ｔ、約０．０３・ｔ〜０．３・ｔ、約０．０３・ｔ〜０．２５・ｔ、約０．０３・ｔ〜０．２・ｔ、約０．０４・ｔ〜０．４・ｔ、約０．０４・ｔ〜０．３５・ｔ、約０．０４・ｔ〜０．３・ｔ、約０．０４・ｔ〜０．２５・ｔ、約０．０４・ｔ〜０．２・ｔ、約０．０５・ｔ〜０．５・ｔ、約０．０５・ｔ〜０．３５・ｔ、約０．０５・ｔ〜０．３・ｔ、約０．０５・ｔ〜０．２５・ｔ、約０．０５・ｔ〜０．２・ｔの範囲とすることができる。一部の実施形態において、ＤＯＣ３１７は化学的深さよりも小さい。化学的深さは、ＤＯＣ３１７より、約０．４・ｔ以上、０．５・ｔ以上、約０．５５・ｔ以上、又は約０．６・ｔ以上大きくすることができる。
【００３９】
１つ以上の実施形態において、応力プロファイルは、本明細書において、表面ＣＳ３１０から膝部３１４まで延びる、スパイク領域３１２と呼ぶ、第１の領域を有していると説明することができる。１つ以上の実施形態において、応力プロファイルは、テール領域３１６と呼ぶ、第２の領域３１６を含んでいる。１つ以上の実施形態において、応力プロファイルは、スパイク領域とテール領域３１６との間の移行領域である、膝領域３１４を含んでいる。
【００４０】
１つ以上の実施形態において、スパイク領域３１２における応力プロファイルのすべての点が、−２００ＭＰａ／マイクロメートル〜−９ＭＰａ／マイクロメートル、−２００ＭＰａ／マイクロメートル〜−１０ＭＰａ／マイクロメートル、−２００ＭＰａ／マイクロメートル〜−１１ＭＰａ／マイクロメートル、−２００ＭＰａ／マイクロメートル〜−１０ＭＰａ ／マイクロメートル、−２００ＭＰａ／マイクロメートル〜−１１ＭＰａ／マイクロメートル、−２００ＭＰａ／マイクロメートル〜−１２ＭＰａ／マイクロメートル、−２００ＭＰａ／マイクロメートル〜−１３ＭＰａ／マイクロメートル、−２００ＭＰａ／マイクロメートル〜−１４ＭＰａ／マイクロメートル、−２００ＭＰａ／マイクロメートル〜−１５ＭＰａ／マイクロメートル、−２００ＭＰａ／マイクロメートル〜−２０ＭＰａ／マイクロメートル、−２００ＭＰａ／マイクロメートル〜−２５ＭＰａ／マイクロメートル、−２００ＭＰａ／マイクロメートル〜−３０ＭＰａ／マイクロメートル、−２００ＭＰａ／マイクロメートル〜−３５ＭＰａ／マイクロメートル、−２００ＭＰａ／マイクロメートル〜−４０ＭＰａ／マイクロメートル、−２００ＭＰａ／マイクロメートル〜−４５ＭＰａ／マイクロメートル、−２００ＭＰａ／マイクロメートル〜−５０ＭＰａ／マイクロメートル、−２００ＭＰａ／マイクロメートル〜−５５ＭＰａ／マイクロメートル、−２００ＭＰａ／マイクロメートル〜−６０ＭＰａ／マイクロメートル、−２００ＭＰａ／マイクロメートル〜−６５ＭＰａ／マイクロメートル、−２００ＭＰａ／マイクロメートル〜−７０ＭＰａ ／マイクロメートル、−２００ＭＰａ／マイクロメートル〜−７５ＭＰａ／マイクロメートル、−２００ＭＰａ／マイクロメートル〜−８０ＭＰａ／マイクロメートル、−２００ＭＰａ／マイクロメートル〜−８５ＭＰａ／マイクロメートル、−２００ＭＰａ／マイクロメートル〜−９０ＭＰａ／マイクロメートル、−２００ＭＰａ／マイクロメートル〜−９５ＭＰａ ／マイクロメートル、又は−２００ＭＰａ／マイクロメートル〜−１００ＭＰａ／マイクロメートの値を有する接線を含み、テール領域３１６のすべての点が、−３ＭＰａ／マイクロメートル〜−０．０１ＭＰａ／マイクロメートル、−２．５ＭＰａ／マイクロメートル〜−０．０１ＭＰａ／マイクロメートル、−２ＭＰａ／マイクロメートル〜−０．０１ＭＰａ／マイクロメートル、−１．５ＭＰａ／マイクロメートル〜−０．０１ＭＰａ／マイクロメートル、−１ＭＰａ／マイクロメートル〜−０．０１ＭＰａ／マイクロメートル、又は−０．５ＭＰａ／マイクロメートル〜−０．０１ＭＰａ／マイクロメートルの値を有する接線を含んでいる。一部の実施形態において、接線は、深さを関数とする応力の大きさの変化として定義され、深さの増分がゼロに近づくにつれてゼロに近づく「局所勾配」と交換可能に記述及び使用することができる。
【００４１】
１つ以上の実施形態において、スパイク領域３１２は、第１の表面３０２から０．１・ｔまで延びている。例えば、スパイク領域３１２は、第１の表面３０２〜０．０９・ｔ、第１の表面３０２〜０．０８・ｔ、第１の表面３０２〜０．０８・ｔ、第１の表面３０２〜０．０７・ｔ、第１の表面３０２〜０．０６・ｔ、第１の表面３０２〜０．０５・ｔ、第１の表面３０２〜０．０４・ｔ、第１の表面３０２〜０．０３・ｔ、又は第１の表面３０２〜０．０２・ｔまで延びることができ、テール領域は、０．０５・ｔ〜０．４・ｔ、０．０５・ｔ〜０．３・ｔ、０．０５・ｔ〜０．２・ｔ、又は０．０５・ｔ〜０．１・ｔの範囲である。
【００４２】
１つ以上の実施形態において、応力プロファイル３０１は、０．０５・ｔにおいて、１００ＭＰａ、９０ＭＰａ、８０ＭＰａ、７０ＭＰａ、６０ＭＰａ、又は５０ＭＰａを超える圧縮応力が存在している。１つ以上の実施形態において、応力プロファイル３０１は、０．１・ｔのテール領域において、１００ＭＰａ、９０ＭＰａ、８０ＭＰａ、７０ＭＰａ、６０ＭＰａ、５０ＭＰａ、４０ＭＰａ、又は３０ＭＰａを超える圧縮応力が存在している。
【００４３】
１つ以上の実施形態において、テール領域における応力プロファイルのすべての点が、冪指数を有する冪乗則プロファイルを形成し、べき乗指数は約１．２〜３．４である。一部の実施形態において、テール領域の冪指数は、約１３〜２．８である。本明細書において「冪乗則関数」とは、応力が深さ又は厚さに指数関数的に比例する曲線を意味する。より低い指数係数を有するプロファイルは、一般にテール領域において、より小さい接線、通常１ＭＰａ／マイクロメートル未満を有すると考えられる。従って、１つ以上の実施形態によれば、本明細書に記載の応力プロファイルを達成するために、ある期間、ＮａとＫとの濃度比を変化させるステップを含む、２つ以上のイオン交換ステップを含む方法が提供される。Ｌｉを含有するガラスでは、１回のイオン交換拡散によって、応力プロファイルにスパイクとテールが生じる。これは、異なる量のＬｉ、Ｎａ、及びＫを含有するガラスが、異なる拡散速度で同時に交換されるという事実によるものと考えられる。実際の深部応力プロファイルと冪乗則近似との間の局所的な僅かな偏差、及び２点間の応力プロファイルの測定における精度に限界があるために、スパイクの底部における実際の応力とモデルのスパイク指数プロファイルの膝応力との間に最大１０〜１５ＭＰａの差がある。
【００４４】
１つ以上の実施形態において、ガラス系物品は、ガラス系物品の深さ方向又は厚さｔの少なくとも一部に沿って延びる線形のセグメントを実質的に含まない、又は含まない応力プロファイルを有している。換言すれば、応力プロファイルは、厚さｔに沿って実質的に連続的に増加又は減少する。一部の実施形態において、応力プロファイルは、深さ方向に、約１０マイクロメートル以上、約５０マイクロメートル以上、約１００マイクロメートル以上、又は約１００マイクロメートル以上の長さを有する、線形セグメントを実質的に含まない、又は含まない。本明細書において「線形」という用語は、線形セグメントに沿って、約５ＭＰａ／マイクロメートル未満、又は約２ＭＰａ／マイクロメートル未満の絶対値を有する勾配を意味する。一部の実施形態において、ガラス系物品の第１の表面又は第２の表面の一方又は両方から約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、又は１５マイクロメートル以上）の深さにおいて、深さ方向に線形セグメントを実質的に含まない、又は含まない応力プロファイルの部分が１つ以上存在している。例えば、第１の表面から約０マイクロメートル〜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み得るが、第１の表面から約５マイクロメートル以上の深さから、応力プロファイルは、線形セグメントを実質的に含み得ない、又は含み得ない。
【００４５】
一部の実施形態において、熱処理によって応力プロファイルを修正することができる。かかる実施形態において、熱処理は、イオン交換処理の前、イオン交換処理の間、又はすべてのイオン交換処理の後に実施することができる。一部の実施形態において、熱処理によって、表面又は表面近傍の応力プロファイルの勾配を減少させることができる。表面に急勾配又はより大きい勾配が所望される一部の実施形態において、熱処理後にイオン交換処理を行って、「スパイク」を形成、又は表面若しくはその近傍の応力プロファイルの勾配を増大させることができる。
【００４６】
１つ以上の実施形態において、応力プロファイルは、厚さの一部に沿って変動する金属酸化物の濃度がゼロではないために発生する。前述のように、金属酸化物濃度の変動は、本明細書において、金属酸化物濃度勾配と呼ぶことができる。
【００４７】
金属酸化物の濃度は、２種類以上の金属酸化物（例えば、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、及びＡｇ２Ｏ（又はＣｕ２Ｏ）の組み合わせ）を含むことができる。２種類の金属酸化物が使用され、イオン半径が互いに異なる一部の実施形態において、浅い深さにおいて、より大きい半径を有するイオンの濃度が、より小さい半径を有するイオンの濃度より高く、より深い深さにおいて、より小さい半径を有するイオンの濃度が、より大きい半径を有するイオンの濃度より高い。例えば、Ｎａ及びＫを含む単一の浴がイオン交換処理に使用される場合、より浅い深さにおいて、ガラス系物品中のＫ＋イオンの濃度が、Ｎａ＋イオンの濃度より高く、より深い深さにおいて、Ｎａ＋イオンの濃度が、Ｋ＋イオンの濃度より高い。これは、１つには、より小さい一価のイオンに代わって、ガラス中に交換される一価のイオンの大きさによるものである。かかるガラス系物品において、表面又は表面近傍の領域は、表面又は表面近傍の領域における、より多量のより大きいイオン（即ちＫ＋イオン）に起因するより大きいＣＳを有している。このより大きいＣＳは、表面又は表面近傍におけるより急な勾配の傾斜を有する応力プロファイル（即ち、表面における応力プロファイルのスパイク）によって示すことができる。
【００４８】
１つ以上の金属酸化物の濃度勾配又は変動は、本明細書において前述したように、ガラス系基板を化学強化して、ガラス系基板の複数の第１の金属イオンを複数の第２の金属イオンに交換することによって生成される。第１のイオンは、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、及び銀（又は銅）のイオンであってよい。第２の金属イオンは、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、及び銀（又は銅）のうちの１つのイオンであってよいが、第２のアルカリ金属イオンは、第１のアルカリ金属イオンのイオン半径より大きいイオン半径を有していることが条件である。第２の金属イオンは、その酸化物（例えば、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、Ｃｓ２Ｏ、Ａｇ２Ｏ（若しくはＣｕ２Ｏ）、又はこれ等の組み合わせ）としてガラス系基板中に存在する。
【００４９】
１つ以上の実施形態において、金属酸化物濃度勾配は、ＣＴ層３２７を含むガラス系物品の厚さｔのかなりの部分又は全厚さｔを通して延びている。１つ以上の実施形態において、ＣＴ層３２７における金属酸化物の濃度は、約０．５モル％以上である。一部の実施形態において、金属酸化物の濃度は、ガラス系物品の全厚さに沿って、約０．５モル％以上（例えば、約１モル％以上）であってよく、第１の表面３０２及び／又は第２の表面３０４において最大であり、第１の表面３０２と第２の表面３０４との間の点まで実質的に一定に減少する。その点において、金属酸化物の濃度は、全厚さｔに沿って最小であるが、その点における濃度もゼロではない。換言すれば、その特定の金属酸化物のゼロではない濃度が、（本明細書に記載のように）厚さｔのかなりの部分又は全厚さｔに沿って延びている。一部の実施形態において、特定の金属酸化物の最低濃度は、ＣＴ層３２７に存在している。ガラス系物品における特定の金属酸化物の全濃度は、約１モル％〜約２０モル％であってよい。
【００５０】
１つ以上の実施形態において、ガラス系物品は、第１の金属酸化物濃度及び第２の金属酸化物濃度を有し、第１の金属酸化物濃度が、約０ｔ〜約０．５ｔの第１の厚さの範囲に沿って、約０モル％〜約１５モル％であり、第２の金属酸化物濃度が、約０マイクロメートル〜約２５マイクロメートル（又は約０マイクロメートル〜約１２マイクロメートル）の第２の厚さの範囲に沿って、約０モル％〜約１０モル％であるが、第１の金属酸化物及び第２の金属酸化物の一方又は両方の濃度は、ガラス系物品のかなりの部分又は全厚さに沿ってゼロではない。ガラス系物品は、必要に応じ、第３の金属酸化物濃度を有することができる。第１の金属酸化物は、Ｎａ２Ｏ及びＡｇ２Ｏ（又はＣｕ２Ｏ）を含むことができ、第２の金属酸化物は、Ｋ２Ｏを含むことができる。
【００５１】
金属酸化物の濃度は、かかる金属酸化物の濃度勾配が形成されるように修正される前のガラス系物品における、金属酸化物のベースライン量から割り出すことができる。
【００５２】
一部の実施形態において、ガラス系物品は、精度の高い表面平滑性をもたらすことができるダウンドロー法（例えば、フュージョンドロー、スロットドロー、及び他の類似の方法）による、ガラス系物品の形成を可能にする高い液相粘度を有している。本明細書において「液相粘度」という用語は、液相温度における溶融ガラスの粘度を意味し、「液相温度」という用語は、溶融ガラスが溶融温度から冷えたとき、結晶が最初に現れる温度（又は室温から温度を上昇させたとき、最後の結晶が溶解する温度）を意味する。概して、本明細書に記載のガラス系物品（又はかかる物品の形成に用いられる組成物）は、約１００キロポアズ（ｋＰ）以上の液相粘度を有している。ダウンドロー処理を可能にするために、より高い液相粘度が望まれる状況において、ガラス系物品（又はかかる物品の形成に用いられる組成物）は、少なくとも約２００ｋＰ（例えば、約６００ｋＰ以上）の液相粘度を示す。
【００５３】
一部の実施形態において、本明細書に記載のガラス系物品は、研磨紙上反転球（ＩＢｏＳ）試験における性能の観点から説明することができる。ＩＢｏＳ試験は、図８に模式的に示すように、損傷の導入に加えて、携帯又はハンドヘルド電子機器に使用されるガラス系物品に通常生じる曲げによる破壊の支配的なメカニズムを模倣した、動的成分レベル試験である。この分野では、ガラス系物品の上面に損傷が発生する（図９のａ）。破壊はガラス系物品の上面から開始し、損傷がガラス系物品を貫通する（図９のｂ）か、又は破壊がガラス系物品の上面の曲げ部分若しくは内部部分から伝播する（図９のｃ）。ＩＢｏＳ試験は、ガラスの表面に損傷を与えると同時に動的荷重下で曲げを加えるように設計されている。一部の実施例において、圧縮応力を含むガラス系物品は、同じガラ系物品が圧縮応力を含まない場合と比較して、落下破壊性能が向上する。
【００５４】
ＩＢｏＳ試験装置を図８に模式的に示す。装置５００は、試験台５１０及び球５３０を備えている。球５３０は、例えば、ステンレス鋼球等の硬質又は中実の球である。１つの実施形態において、球５３０は、１０ｍｍの直径を有する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上に直接落される。試験台５１０は、花崗岩等の硬くて剛性の材料を含む強固な基部５１２を有している。表面に配置された研磨材料を有するシート５１４が、研磨材料を有する表面が上を向くように、強固な基部５１２の上面に配置される。一部の実施形態において、シート５１４は、３０グリットの表面、及び別の実施形態では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が、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、サンプルホルダー５１５によってシート５１４の上方の定位置に保持される。シート５１４とガラス系物品サンプル５１８との間の空隙５１６によって、球５３０が衝突したとき、ガラス系物品サンプル５１８が、シート５１４の研磨面上に屈曲することができる。１つの実施形態において、ガラス系物品サンプル５１８は、球の衝突点のみに曲げが限定され、再現性を保証するため、全ての隅が固定される。一部の実施形態において、サンプルホルダー５１４及び試験台５１０は、約２ｍｍまでのサンプルの厚さに対応するように構成されている。空隙５１６は約５０μｍ〜約１００μｍである。空隙５１６は、材料の剛性（ヤング率、Ｅｍｏｄ）の違いを調整するように構成されているが、サンプルのヤング率及び厚さも含んでいる。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うことによって、球５３０の衝突時にガラス系物品サンプル５１８が破壊した場合、断片を収集することができる。
【００５５】
様々な材料を研磨面として使用することができる。１つの特定の実施形態において、研磨面は、炭化ケイ素又はアルミナ研磨紙等の研磨紙、加工研磨紙、又は同等の硬度及び／又は尖鋭度を有することが当業者に公知の任意の研磨材料である。一部の実施形態において、コンクリートやアスファルトよりも一貫性のある表面トポグラフィー、及び試験片の表面に望ましいレベルの損傷を与える粒径と尖鋭度を有する、３０グリットの研磨紙を使用することができる。
【００５６】
１つの態様において、前述の装置５００を用いて、ＩＢｏＳ試験を行う方法６００を図１０に示す。ステップ６１０において、ガラス系物品サンプル（図８の５１８）が前述の試験台５１０に配置され、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、サンプルホルダー５１５に固定される。方法６００は、研磨面を有するシート５１４が、既に試験台５１０に配置されているものと仮定している。しかし、一部の実施形態において、本方法は、研磨材を有する表面が上を向くように、シート５１４を試験台５１０に配置するステップを含むことができる。一部の実施形態（ステップ６１０ａ）において、ガラス系物品サンプル５１８をサンプルホルダー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が貼られる。
【００５７】
ステップ６２０において、所定の質量及びサイズの固体球５３０が、球５３０が上面（又は上面に貼り付けられた粘着テープ５２０）の略中心（即ち、中心から１ｍｍ以内、３ｍｍ以内、５ｍｍ以内、又は１０ｍｍ以内）に衝突するように、所定の高さｈからガラス系物品サンプル５１８の上面に落される。ステップ６２０における衝突に続き、ガラス系物品サンプル５１８に対する損傷の程度が判定される（ステップ６３０）。本明細書において前述したように、「破壊」という用語は、基板を落すか物体が衝突したとき、基板の全厚さ及び／又は全表面にわたって亀裂が伝播することを意味する。
【００５８】
方法６００において、別の種類（例えば、コンクリート又はアスファルト）の落下試験面を繰り返し使用する際に観察されてきた「老化」の影響を回避するために、研磨面を有するシート５１４を各落下後に交換することができる。
【００５９】
方法６００では、通常、様々な所定の落下高さｈ及び増分が使用される。例えば、最低落下高さ（例えば、約１０〜２０ｃｍ）を用いて試験を開始することができる。次いで、設定増分又は可変増分のいずれかによって、その後の落下に対する高さを増加させることができる。ガラス系物品サンプル５１８が破砕又は破壊したとき（ステップ６３１）、方法６００における試験は終了する。あるいは、破壊せずに、落下高さｈが最大落下高さ（例えば、約１００ｃｍ）に達したとき、方法６００における試験を終了するか、又は破壊が生じるまで、最大高さにおいてステップ６２０を繰り返すことができる。
【００６０】
一部の実施形態において、各ガラス系物品サンプル５１８に対し、各所定の高さｈにおいて、方法６００のＩＢｏＳ試験が一度だけ行われる。しかし、別の実施形態において、各サンプルは、各高さにおいて、複数の試験を受けることができる。
【００６１】
ガラス系物品サンプル５１８が破壊した場合（図１０のステップ６３１）、方法６００によるＩＢｏＳ試験は終了する（ステップ６４０）。所定の落下高さにおける落球に起因する破壊が観察されない場合（ステップ６３２）、例えば、５、１０、又は２０ｃｍ等、所定の増分だけ落下高さを高くし（ステップ６３４）、サンプルの破壊が観察されるか（６３１）又はサンプルが破壊せず最大試験高さに到達する（６３６）まで、ステップ６２０及び６３０が繰り返される。ステップ６３１又は６３６のいずれかに到達すると、方法６００による試験は終了する。
【００６２】
本明細書に記載のガラス系物品の実施形態は、前述の研磨紙上反転球（ＩＢｏＳ）試験を受け、１００ｃｍの高さから球をガラスの表面に落下させたとき、少なくとも約６０％の残存率を有している。例えば、５つの同一（又は略同一）、（即ち、本明細書に記載のように、略同じ組成を有し、強化したとき、略同じ圧縮応力及び圧縮深さ又は圧縮応力層を有する）サンプルのうち３つが所与の高さ（ここでは１００ｃｍ）から落下させたとき、破壊せずにＩＢｏＳ落下試験に耐えたとき、ガラス系物品は６０％の残存率を有していると記述される。別の実施形態において、強化ガラス系物品の１００ｃｍのＩＢｏＳ試験における残存率は、少なくとも７０％、別の実施形態では少なくとも約８０％、更に別の実施形態では少なくとも約９０％である。１つ以上の実施形態において、ＩＢｏＳ試験において、１５０ｃｍ、１６０ｃｍ、１７０ｃｍ、又は１８０ｃｍの高さから落下させた、強化ガラス系物品の残存率は少なくとも６０％、別の実施形態では少なくとも約７０％、更に別の実施形態では少なくとも約８０％、別の実施形態では少なくとも約９０％である。
【００６３】
前述のＩＢｏＳ試験方法及び装置を用いて所定の高さから落下させたときのガラス系物品の残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（又は略同一）、（即ち、略同じ組成を有し、強化した場合、略同じ圧縮応力及び圧縮深さ又は層を有する）サンプルを試験するが、より多く（例えば、１０、２０、３０等）のサンプルを試験して、試験結果の信頼性を高めることができる。各サンプルを、所定の高さ（例えば、１００ｃｍ又は１５０ｃｍ）から一度だけ、又は所定の高さに達するまで、破壊なしで漸進的により高い高さから落下させ、目視（即ち、裸眼）で破壊の形跡（亀裂の形成及びサンプルの厚さ全体及び／又は表面全体にわたる亀裂の伝播）を調べた。所定の高さから落下させた後に、破壊が観察されない場合、サンプルは落下試験に「耐えた」と見なされ、サンプルが所定の高さ以下の高さから落下させたとき破壊が観察された場合、サンプルは「不合格（又は「耐えなかった」）」とみなされる。残存率は、落下試験に耐えたサンプル母集団のパーセンテージとして決定される。例えば、１０個から成る群のうちの７個が、所定の高さから落下させたとき破壊しなかった場合、ガラスの残存率は７０％になる。
【００６４】
本明細書に記載のガラス系物品は透明であり得る。１つ以上の実施形態において、ガラス系物品は、約１ｍｍ以下の厚さを有し、約３８０ｎｍ〜約７８０ｎｍの波長にわたって約８８％以上の透過率を示すことができる。１つ以上の実施形態において、０．８ｍｍのガラス系物品に対し、８０グリットの紙を使用し、直径１０ｍｍの４．２グラムのステンレス鋼球を用いた試験において、ガラス系物品は平均１００ｃｍを超える落下性能を示す。
【００６５】
基板の選定は特に限定されない。一部の実施例において、ガラス系物品は、イオン交換において、カチオンの高い拡散性を有すると説明することができる。１つ以上の実施形態において、ガラス又はガラスセラミックは速いイオン交換能力を有する、即ち、拡散率が５００μｍ２／時超、又は４６０℃において、４５０μｍ２／時を超えると特徴付けることができる。１つ以上の実施形態において、ガラス又はガラスセラミックは、４６０℃において、約４５０μｍ２／時以上、又は４６０℃において約５００μｍ２／時以上のナトリウムイオンの拡散率を示す。１つ以上の実施形態において、ガラス又はガラスセラミックは、４６０℃において約４５０μｍ２／時以上、又は４６０℃において約５００μｍ２／時以上のカリウムイオンの拡散率を示す。
【００６６】
ガラス系物品は非晶質基板、結晶基板、又はこれ等の組み合わせ（例えば、ガラスセラミック基板）を含むことができる。１つ以上の実施形態において、（本明細書に記載の化学強化する前の）ガラス系物品基板は、モルパーセント（モル％）で、約４０〜約８０のＳｉＯ２、約１０〜約３０のＡｌ２Ｏ３、約０〜約１０のＢ２Ｏ３、約０〜約２０のＲ２Ｏ、及び約０〜約１５のＲＯを含むガラス組成を有している。本明細書において、Ｒ２Ｏは、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、及びＣｓ２Ｏ等のアルカリ金属酸化物の総量を意味する。本明細書において、ＲＯは、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＺｎＯ等のアルカリ土類金属酸化物の総量を意味する。一部の実施例において、組成は、約０モル％〜約５モル％のＺｒＯ２及び約０〜約１５モル％のＰ２Ｏ５のいずれか一方又は両方を含み得る。ＴｉＯ２は、約０モル％〜約２モル％存在し得る。
【００６７】
一部の実施形態において、ガラス組成は、モル％で、約４５〜約８０、約４５〜約７５、約４５〜約７０、約４５〜約６５、約４５〜約６０、約４５〜約６５、約４５〜約６５、約５０〜約７０、約５５〜約７０、約６０〜約７０、約７０〜約７５、約７０〜約７２、約５０〜約６５、又は約６０〜約６５のＳｉＯ２を含むことができる。
【００６８】
一部の実施形態において、ガラス組成は、モル％で、約５〜約２８、約５〜約２６、約５〜約２５、約５〜約２４、約５〜約２２、約５〜約２０、約６〜約３０、約８〜約３０、約１０〜約３０、約１２〜約３０、約１４〜約３０、１５〜約３０、又は約１２〜約１８のＡｌ２Ｏ３を含むことができる。
【００６９】
一部の実施形態において、ガラス組成は、モル％で、約０〜約８、約０〜約６、約０〜約４、約０．１〜約１０、約０．１〜約８、約０．１〜約６、約０．１〜約４、約１〜約１０、約２〜約１０、約４〜約１０、約２〜約８、約０．１〜約５、又は約１〜約３のＢ２Ｏ３を含むことができる。一部の実施例において、ガラス組成は、Ｂ２Ｏ３を実質的に含んでいなくてよい、又は含んでいなくてよい。本明細書において、組成成分に関し「実質的に含んでいない」又は「含んでいない」という語句は、当該成分が、最初のバッチ処理において、組成に積極的に又は意図的に添加されないが、約０．００１モル％未満の量で不純物として存在し得ることを意味する。
【００７０】
一部の実施形態において、ガラス組成は、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＺｎＯ等の１種以上のアルカリ土類金属酸化物を含むことができる。一部の実施形態において、１種以上のアルカリ土類金属酸化物の総量は、約１５モル％までのゼロではない量であってよい。１つ以上の特定の実施形態において、任意のアルカリ土類金属酸化物の総量は、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、約１．５モル％までのゼロではない量であってよい。一部の実施形態において、１種以上のアルカリ土類金属酸化物の総量は、モル％で、約０．０１〜１０、約０．０１〜８、約０．０１〜６、約０．０１〜５、約０．０５〜１０、約０．０５〜２、又は約０．０５〜１の範囲であってよい。ＭｇＯの量は、約０モル％〜約５モル％（例えば、約０．００１〜約１、約０．０１〜約２、又は約２モル％〜約４モル％の範囲）であってよい。ＺｎＯの量は、約０〜約２モル％（例えば、約１モル％〜約２モル％）の範囲であってよい。ＣａＯの量は、約０モル％〜約２モル％であってよい。１つ以上の実施形態において、ガラス組成はＭｇＯを含み、ＣａＯ及びＺｎＯを実質的に含まないか、又は含まなくてよい。１つの変形例において、ガラス組成は、ＣａＯ又はＺｎＯのいずれか１種を含み、他のＭｇＯ、ＣａＯ、及びＺｎＯを実質的に含まないか又は含まなくてよい。１つ以上の特定の実施形態において、ガラス組成は、ＭｇＯ、ＣａＯ、及びＺｎＯのアルカリ土類金属酸化物のうちの２種のみを含み、第３の土類金属酸化物を実質的に含まないか又は含まなくてよい。
【００７１】
ガラス組成中のアルカリ金属酸化物Ｒ２Ｏの総量は、モル％で、約５〜約２０、約５〜約１８、約５〜約１６、約５〜約１５、約５〜約１４、約５〜約１２、約５〜約１０、約５〜約８、約５〜約２０、約６〜約２０、約７〜約２０、約８〜約２０、約９〜約２０、約１０〜約２０、約１１〜約２０、約１２〜約１８、又は約１４〜約１８の範囲であってよい。
【００７２】
１つ以上の実施形態において、ガラス組成は、約０モル％〜約１８モル％、約０モル％〜約１６モル％、約０モル％〜約１４モル％、約０モル％〜約１２モル％、約２モル％〜約１８モル％、約４モル％〜約１８モル％、約６モル％〜約１８モル％、約８モル％〜約１８モル％、約８モル％〜約１４モル％、約８モル％〜約１２モル％、又は約１０モル％〜約１２モル％のＮａ２Ｏを含んでいる。一部の実施形態において、本組成は少なくとも約４モル％のＮａ２Ｏを含むことができる。
【００７３】
一部の実施形態において、Ｌｉ２Ｏ及びＮａ２Ｏの量を特定の量又は比に制御して、成形性とイオン交換性とのバランスが取られる。例えば、Ｌｉ２Ｏの量が増えるにつれて液相粘度が減少し得るため、一部の成形方法が使用できなくなるが、かかるガラス組成は、本明細書に記載のより深いＤＯＣレベルまでイオン交換される。Ｎａ２Ｏの量によって液相粘度の修正が可能であるが、より深いＤＯＣレベルまでのイオン交換が抑制され得る。
【００７４】
１つ以上の実施形態において、ガラス組成は、約５モル％未満、約４モル％未満、約３モル％未満、約２モル％未満、又は約１モル％未満のＫ２Ｏを含むことができる。１つ以上の代替実施形態において、ガラス組成は、Ｋ２Ｏを、本明細書に定義の、実質的に含まなくてよい、又は含まなくてよい。
【００７５】
１つ以上の実施形態において、ガラス組成は、約０モル％〜約１８モル％、約０モル％〜約１５モル％、約０モル％〜約１０モル％、約０モル％〜約８モル％、約０モル％〜約６モル％、約０モル％〜約４モル％、又は約０モル％〜約２モル％の量のＬｉ２Ｏを含むことができる。一部の実施形態において、ガラス組成は、約１モル％〜約２０モル％、２モル％〜約１０モル％、約４モル％〜約１０モル％、約６モル％〜約１０モル、又は約５モル％〜約８モル％の量のＬｉ２Ｏを含むことができる。
【００７６】
１つ以上の実施形態において、ガラス組成はＦｅ２Ｏ３を含むことができる。かかる実施形態において、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、並びにこれ等間のすべての範囲及び小範囲の量で存在することができる。１つ以上の代替実施形態において、ガラス組成は、Ｆｅ２Ｏ３を、本明細書に定義の、実質的含まなくてよい、又は含まなくてよい。
【００７７】
１つ以上の実施形態において、ガラス組成はＺｒＯ２を含むことができる。かかる実施形態において、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、並びにこれ等間のすべての範囲及び小範囲の量で存在することができる。１つ以上の代替実施形態において、ガラス組成は、ＺｒＯ２を、本明細書に定義の、実質的含まなくてよい、又は含まなくてよい。
【００７８】
１つ以上の実施形態において、ガラス組成は、約０モル％〜約１０モル％、約０モル％〜約８モル％、約０モル％〜約６モル％、約０モル％〜約４モル％、約０．１モル％〜約１０モル％、約０．１モル％〜約８モル％、約２モル％〜約８モル％、約２モル％〜約６モル％、又は約２モル％〜約４モル％の範囲のＰ２Ｏ５を含むことができる。一部の実施例において、ガラス組成は、Ｐ２Ｏ５を、本明細書に定義の、実質的含まなくてよい、又は含まなくてよい。
【００７９】
１つ以上の実施形態において、ガラス組成は、ＴｉＯ２を含むことができる。かかる実施形態において、ＴｉＯ２は、約６モル％未満、約４モル％未満、約２モル％未満、又は約１モル％未満の量で存在することができる。１つ以上の代替実施形態において、ガラス組成は、ＴｉＯ２を、本明細書に定義の、実質的含まなくてよい、又は含まなくてよい。一部の実施形態において、ＴｉＯ２は、約０．１モル％〜約６モル％、又は約０．１モル％〜約４モル％の量で存在している。
【００８０】
一部の実施形態において、ガラス組成は、様々な組成関係を含むことができる。例えば、ガラス組成は、約０〜約１、約０〜約０．５、約０〜約０．４、約０．１〜約０．５、又は約０．２〜約０．４の範囲のＲ２Ｏの総量（モル％）に対するＬｉ２Ｏの量（モル％）の比を有することができる。
【００８１】
一部の実施形態において、ガラス組成は、約０〜約５（例えば、約０〜約４、約０〜約３、約０．１〜約４、約０．１〜約３、約０．１〜約２、又は約１〜約２）の範囲のＲ２Ｏの総量（モル％）とＡｌ２Ｏ３の量（モル％）との差（Ｒ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３）を含むことができる。
【００８２】
一部の実施形態において、ガラス組成は、約０〜約５の範囲（例えば、約０〜約４、約０〜約３、約０．１〜約４、約０．１〜約３、約１〜約３、又は約２〜約３）のＲｘＯの総量（モル％）とＡｌ２Ｏ３の量（モル％）との差（ＲｘＯ−Ａｌ２Ｏ３）を含み得る。本明細書において、ＲｘＯは、本明細書に規定されているように、Ｒ２Ｏ及びＲＯを含んでいる。
【００８３】
一部の実施形態において、ガラス組成は、約０〜約５の範囲（例えば、約０〜約４、約０〜約３、約１〜約４、約１〜約３、又は約１〜約２）のＡｌ２Ｏ３の量（モル％）に対するＲ２Ｏの総量（モル％）（Ｒ２Ｏ／Ａｌ２Ｏ３）の比を含み得る。
【００８４】
１つ以上の実施形態において、ガラス組成は、約１５モル％を超える（例えば、１８モル％を超える、約２０モル％を超える、又は約２３モル％を超える）Ａｌ２Ｏ３３とＮａ２Ｏの合計量を含んでいる。Ａｌ２Ｏ３３とＮａ２Ｏの合計量は、約３０モル％、約３２モル％、又は約３５モル％以下であってよい。
【００８５】
１つ以上の実施形態のガラス組成は、約０〜約２の範囲のＲＯの総量（モル％）に対するＭｇＯの量（モル％）の比を示すことができる。
【００８６】
一部の実施形態において、ガラス組成は、核剤を実質的含まなくてよい、又は含まなくてよい。代表的な核剤の例には、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２等がある。核剤は、核剤がガラス中の構成成分であって、ガラス中に微結晶の形成を開始することができるという機能の観点から説明することができる。
【００８７】
一部の実施形態において、ガラス基板に用いられる組成は、Ｎａ２ＳＯ４、ＮａＣｌ、ＮａＦ、ＮａＢｒ、Ｋ２ＳＯ４、ＫＣｌ、ＫＦ、ＫＢｒ、及びＳｎＯ２を含む群から選択される、約０モル％〜約２モル％の少なくとも１つの清澄剤でバッチ化することができる。１つ以上の実施形態によるガラス組成は、約０〜約２、約０〜約１、約０．１〜約２、約０．１〜約１、又は約１〜約２の範囲のＳｎＯ２を更に含むことができる。本明細書に開示のガラス組成は、Ａｓ２Ｏ３及び／又はＳｂ２Ｏ３を実質的含まなくてよい、又は含まなくてよい。
【００８８】
１つ以上の実施形態において、組成は、具体的には、約６２モル％〜７５モル％のＳｉＯ２、約１０．５モル％〜約１７モル％のＡｌ２Ｏ３、約５モル％〜約１３モル％のＬｉ２Ｏ、 約０モル％〜約４モル％のＺｎＯ、約０モル％〜約８モル％のＭｇＯ、約２モル％〜約５モル％のＴｉＯ２、約０モル％〜約４モル％のＢ２Ｏ３、約０モル％〜約５モル％のＮａ２Ｏ、約０モル％〜約４モル％のＫ２Ｏ、約０モル％〜約２モル％のＺｒＯ２、約０モル％〜約７モル％のＰ２Ｏ５、約０モル％〜約０．３モル％のＦｅ２Ｏ３、約０モル％〜約２モル％のＭｎＯｘ、及び約０．０５モル％〜約０．２モル％のＳｎＯ２を含むことができる。
【００８９】
１つ以上の実施形態において、組成は、約６７モル％〜７４モル％のＳｉＯ２、約１１モル％〜約１５モル％のＡｌ２Ｏ３、約５．５モル％〜約９モル％のＬｉ２Ｏ、 約０．５モル％〜約２モル％のＺｎＯ、約２モル％〜約４．５モル％のＭｇＯ、約３モル％〜約４．５モル％のＴｉＯ２、約０モル％〜約２．２モル％のＢ２Ｏ３、約０モル％〜約１モル％のＮａ２Ｏ、約０モル％〜約１モル％のＫ２Ｏ、約０モル％〜約１モル％のＺｒＯ２、約０モル％〜約４モル％のＰ２Ｏ５、約０モル％〜約０．１モル％のＦｅ２Ｏ３、約０モル％〜約１．５モル％のＭｎＯｘ、及び約０．０８モル％〜約０．１６モル％のＳｎＯ２を含むことができる。
【００９０】
１つ以上の実施形態において、組成は、約７０モル％〜７５モル％のＳｉＯ２、約１０モル％〜約１５モル％のＡｌ２Ｏ３、約５モル％〜約１３モル％のＬｉ２Ｏ、 約０モル％〜約４モル％のＺｎＯ、約０．１モル％〜約８モル％のＭｇＯ、約０モル％〜約５モル％のＴｉＯ２、約０．１モル％〜約４モル％のＢ２Ｏ３、約０．１モル％〜約５モル％のＮａ２Ｏ、約０モル％〜約４モル％のＫ２Ｏ、約０モル％〜約２モル％のＺｒＯ２、約０モル％〜約７モル％のＰ２Ｏ５、約０モル％〜約０．３モル％のＦｅ２Ｏ３、約０モル％〜約２モル％のＭｎＯｘ、及び約０．０５モル％〜約０．２モル％のＳｎＯ２を含むことができる。
【００９１】
１つ以上の実施形態において、組成は、約５２モル％〜約６５モル％のＳｉＯ２、約１４モル％〜約１８モル％のＡｌ２Ｏ３、約５．５モル％〜約７モル％のＬｉ２Ｏ、約１モル％〜約２モル％のＺｎＯ、約０．０１モル％〜約２モル％のＭｇＯ、約４モル％〜約１２モル％のＮａ２Ｏ、約０．１モル％〜約４モル％のＰ２Ｏ５、約０．０１モル％〜約０．１６モル％のＳｎＯ２を含むことができる。一部の実施形態において、組成は、Ｂ２Ｏ３、ＴｉＯ２、及びＺｒＯ２のうちの任意の１つ以上を実質的含まなくてよい、又は含まなくてよい。
【００９２】
１つ以上の実施形態において、組成は少なくとも０．５モル％のＰ２Ｏ５、Ｎａ２Ｏ、及び必要に応じ、Ｌｉ２Ｏを含むことができ、Ｌｉ２Ｏ（モル％）／Ｎａ２Ｏ（モル％）＜１である。加えて、これ等の組成は、Ｂ２Ｏ３及びＫ２Ｏを実質的含まなくてよい、又は含まなくてよい。一部の実施形態において、組成はＺｎＯ、ＭｇＯ及びＳｎＯ２を含むことができる。
【００９３】
一部の実施形態において、組成は、約５８モル％〜約６５モル％のＳｉＯ２、約１１モル％〜約１９モル％のＡｌ２Ｏ３、約０．５モル％〜約３モル％のＰ２Ｏ５、約６モル％〜約１８モル％のＮａ２Ｏ、０モル％〜約６モル％のＭｇＯ、及び０モル％〜約６モル％のＺｎＯを含むことができる。特定の実施形態において、組成は、約６３モル％〜約６５モル％のＳｉＯ２、 １１モル％〜約１７モル％のＡｌ２Ｏ３、 約１モル％〜約３モル％のＰ２Ｏ５、約９モル％〜約２０モル％のＮａ２Ｏ、０モル％〜約６モル％のＭｇＯ、及び０モル％〜約６モル％のＺｎＯを含むことができる。
【００９４】
一部の実施形態において、組成は、Ｒ２Ｏ（モル％）／Ａｌ２Ｏ３（モル％）＜２、ただし、Ｒ２Ｏ＝Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏである組成関係を有することができる。一部の実施形態において、６５モル％＜ＳｉＯ２（モル％）＋Ｐ２Ｏ５（モル％）＜６７モル％である。特定の実施形態において、Ｒ２Ｏ（モル％）＋Ｒ’Ｏ（モル％）−Ａｌ２Ｏ３（モル％）＋Ｐ２Ｏ５（モル％）＞ −３モル％、ただし、Ｒ２Ｏ＝Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏであり、Ｒ’Ｏは組成中に存在する二価の金属酸化物の総量である。
【００９５】
１つ以上の特定の実施形態において、ガラス系物品は、イオン交換前に、約６３．６０モル％のＳｉＯ２、１５．６７モル％のＡｌ２Ｏ３、６．２４モル％のＬｉ２Ｏ、１０．８１モル％のＮａ２Ｏ、１．１６モル％のＺｎＯ、２．４８モル％のＰ２Ｏ５、及び０．０４モル％のＳｎＯ２の公称組成を有することができる。
【００９６】
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、ガーナイト又は他の既知の結晶相、及びこれ等の組み合わせを含むことができる。
【００９７】
ガラス系物品は、実質的に平坦であり得るが、別の実施形態は、湾曲、あるいは他の形状又は彫刻された基板を利用することができる。一部の実施例において、ガラス系物品は、３Ｄ又は２．５Ｄの形状を有することができる。ガラス系物品は、実質的に光学的に透明、透明、及び光散乱がないものとすることができる。ガラス系物品は、約１．４５〜約１．５５の範囲の屈折率を有することができる。本明細書において、屈折率値は、５５０ｎｍの波長に対するものである。
【００９８】
加えて又は代えて、ガラス系物品の厚さは、美的及び／又は機能的な理由から、１つ又は複数の寸法に沿って一定であってよく、又はその１つ又は複数の寸法に沿って変化してよい。例えば、ガラス系物品の縁部は、ガラス系物品のより中央の領域と比較して厚くてよい。ガラス系物品の長さ、幅、及び厚さの寸法も、物品の用途又は使途に応じて変えることができる。
【００９９】
ガラス系物品は、その形成方法によって特徴付けることができる。例えば、ガラス系物品は、フロートフォーマブル（即ち、フロートプロセスによって成形される）、ダウンドロアブル、特にフュージョンフォーマブル、又はスロットドローアブル（即ち、フュージョンドロープロセス、又はスロットドロープロセス等のダウンドロープロセスによって成形される）として特徴付けることができる。
【０１００】
フロートフォーマブルガラス系物品は、滑らかな表面を特徴とすることができ、通常はスズである、溶融金属床上に溶融ガラスを浮遊させることによって、均一な厚さが得られる。例示的なプロセスにおいて、溶融スズ床の表面に供給される溶融ガラスによって浮遊ガラスリボンが形成される。ガラスリボンがスズ浴に沿って流れるにつれ、温度が徐々に低下し、ガラスリボンがスズからローラに揚収することができる固体ガラス系物品に固化する。浴から取り出した後、ガラス系物品を更に冷却及びアニールして、内部応力を低下させることができる。ガラス系物品がガラスセラミックの場合、フロートプロセスによって形成されたガラス系物品に対し、１つ以上の結晶相が生成されるセラミック化処理を施すことができる。
【０１０１】
ダウンドロープロセスは、比較的清浄無垢な表面を備えた、均一な厚さを有するガラス系物品を製造する。ガラス系物品の平均曲げ強度は、表面の傷の量と大きさに左右されるため、最小限の接触しかしていない清浄無垢な表面は、より高い初期強度を有している。次に、この高強度ガラス系物品を更に（例えば化学的に）強化すると、ラップ仕上げ及び研磨表面を有するガラス系物品の強度よりも高い強度を得ることができる。ダウンドローガラス系物品は、約２ｍｍ未満の厚さに延伸することができる。加えて、ダウンドローガラス系物品は、非常に平坦で滑らかな表面を有しているので、高価な研削及び研磨を必要とせずに、最終用途に使用することができる。ガラス系物品がガラスセラミックの場合、ダウンドロープロセスによって形成されたガラス系物品に対し、１つ以上の結晶相が生成されるセラミック化処理を施すことができる。
【０１０２】
フュージョンドロープロセスは、例えば、溶融ガラス原材料を受け取るチャネルを有する延伸タンクを使用する。チャネルは、チャネルの両側において、チャネルに沿って上部が開いている堰を有している。チャネルが溶融材料で満たされると、溶融ガラスが堰から溢れ出る。重力によって、溶融ガラスは２つの流動ガラス膜として、延伸タンクの外面を流れ下る。これ等の延伸タンクの外面が下方かつ内側に延び、延伸タンク下部の縁部で接合している。２つの流動ガラス膜が、この縁部で接合し融合することによって、単一の流動ガラス系物品が形成される。フュージョンドロー法は、チャネルを溢れ出る２つのガラス膜が互いに融合するため、得られるガラス系物品のいずれの外面も、装置のいずれの部分とも接触しないという利点を提供する。従って、フュージョンドローガラス系物品の表面特性は、かかる接触による影響を受けない。ガラス系物品がガラスセラミックの場合、フュージョンプロセスによって形成されたガラス系物品に対し、１つ以上の結晶相が生成されるセラミック化処理を施すことができる。
【０１０３】
スロットドロープロセスは、フュージョンドロー法とは異なる。スロードロープロセスにおいて、溶融原材料ガラスが延伸タンクに供給される。延伸タンクは、底部に開放スロットを有し、スロットの長さにわたって延びるノズルを備えている。溶融ガラスは、スロット／ノズルを通して流れ、連続的なガラス系物品として下方に延伸され、アニーリング領域に入る。
【０１０４】
ガラス系物品に対し、酸研磨又は他の方法で処理を施して、表面の傷の影響を除去又は低減することができる。
【０１０５】
本開示の別の態様は、本明細書に記載のガラス系物品を備えた装置に関している。例えば、装置にはディスプレイ又は薄い強化ガラスを必要とするものを含む、任意の装置を挙げることができる。１つ以上の実施形態において、装置は、携帯電話、ラップトップ、タブレット、ｍｐ３プレーヤー、ナビゲーション機器等のモバイル機器、又はコンピュータ、電子ディスプレイ、車両情報／エンターテイメントシステム、ビルボード、販売時点情報管理システム、ナビゲーションシステム等の固定装置を含むことができる電子装置である。一部の実施例において、本明細書に記載のガラス系物品は、建築用物品（壁、備品、パネル、窓等）、輸送用物品（例えば、自動車、列車、航空機、船舶等の窓ガラス又は内面）、電化製品（例えば、洗濯機、乾燥機、食器洗い機、冷蔵庫等）、又はある程度の耐破壊性を必要とする任意の物品に組み込むことができる。図１１に示すように、電子装置１０００は、本明細書に記載の１つ以上の実施形態によるガラス系物品１００を有することができる。装置１０００は、前面１０４０、背面１０６０、及び側面１０８０を有するハウジング１０２０、少なくとも部分的に又は完全にハウジング内に位置し、少なくともコントローラ及びメモリを含む電気部品（図示せず）、及びハウジングの前面又はその近傍に位置するディスプレイ１１２０を備えている。ガラス系物品１００は、ディスプレイ１１２０を覆うように、ハウジングの前面又はその上部に配置されたカバーとして示されている。一部の実施形態において、ガラス系物品を背面カバー又はハウジングの一部として使用することができる。
【０１０６】
本開示の別の態様は、ガラス系物品を形成する方法に関している。本方法は、約３ミリメートル以下（例えば、約０．０１ミリメートル〜約３ミリメートル、約０．１ミリメートル〜約３ミリメートル、約０．２ミリメートル〜約３ミリメートル、約０．３ミリメートル〜約３ミリメートル、約０．４ミリメートル〜約３ミリメートル、約０．０１ミリメートル〜約２．５ミリメートル、約０．０１ミリメートル〜約２ミリメートル、約０．０１ミリメートル〜約１．５ミリメートル、約０．０１ミリメートル〜約１ミリメートル、約０．０１ミリメートル〜約０．９ミリメートル、約０．０１ミリメートル〜約０．８ミリメートル、約０．０１ミリメートル〜約０．７ミリメートル、約０．０１ミリメートル〜約０．６ミリメートル、約０．０１ミリメートル〜約０．５ミリメートル、約０．１ミリメートル〜約０．５ミリメートル、又は約０．３ミリメートル〜約０．５ミリメートルの範囲）の厚さを画成する第１の表面及び第２の表面を有するガラス系基板を用意するステップ、及びガラス系基板に本明細書に記載の応力プロファイルを生成して、耐破壊性を有するガラス系物品を形成するステップを含んでいる。１つ以上の実施形態において、応力プロファイルを生成するステップは、複数のアルカリイオンをガラス系基板にイオン交換して、（本明細書に記載のように）厚さのかなりの部分に沿って、又は全厚さに沿って変化する、ゼロではないアルカリ金属酸化物濃度を形成するステップを含んでいる。１つの実施例において、応力プロファイルを生成するステップは、ガラス基板をＮａ＋、Ｋ＋、Ｒｂ＋、Ｃｓ＋、Ａｇ＋（又はＣｕ＋）の硝酸塩、又はこれ等の組み合わせを含む、約３５０℃以上（例えば、約３５０℃〜約５００℃）の温度を有する溶融塩浴に浸漬するステップを含んでいる。1つの実施例において、溶融浴は、ＮａＮＯ３、ＫＮＯ３、又はこれ等の組み合わせを含むことができ、約４８５℃以下の温度を有することができる。別の実施例において、浴はＮａＮＯ３及びＫＮＯ３の混合物を含み、約４６０℃の温度を有することができる。ガラスベースの基板は、約２時間以上、約４８時間まで（例えば、約２時間〜約１０時間、約２時間〜約８時間、約２時間〜約６時間、約３時間〜約１０時間、又は約３．５時間〜約１０時間）浴に浸漬することができる。
【０１０７】
一部の実施形態において、本方法は、単一の浴において、ガラス系基板を化学強化又はイオン交換するステップ、又は複数の浴における連続した浸漬ステップを用いた、ガラス系基板を化学強化又はイオン交換する複数のステップを含むことができる。例えば、２つ以上の浴を連続して使用することができる。１つ以上の浴の組成は、単一の金属（例えば、Ａｇ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｒｂ＋、Ｃｓ＋、Ａｇ＋、又はＣｕ＋）又は、同一浴内の金属の組み合わせを含み得る。複数の浴が用いられる場合、これ等の浴は互いに同じ又は異なる組成及び／又は温度を有することができる。かかる浴の各々における浸漬時間は、所望の応力プロファイルを得るために、同じであっても異なっていてもよい。
【０１０８】
本方法の１つ以上の実施形態において、第２の浴又は後続の浴を用いて、より大きい表面ＣＳを生成することができる。本方法は、層の化学的深さ及び／又はＤＯＣに著しい影響を与えることなく、ガラス系基板を第２の浴又は後続の浴に浸漬して、より大きい表面ＣＳを生成するステップを含んでいる。かかる実施形態において、第２の浴又は後続の浴は、単一の金属（ＫＮＯ３又はＮａＮＯ３）又は金属（ＫＮＯ３及びＮａＮＯ３）の混合物を含むことができる。第２の浴又は後続の浴の温度を調整してより大きい表面ＣＳを生成することができる。一部の実施例において、ガラス系基板を第２の浴又は後続の浴に浸漬する時間を調整して、層の化学的深さ及び／又はＤＯＣに影響を与えることなく、より大きい表面ＣＳを生成することもできる。例えば、第２の浴又は後続の浴における浸漬時間は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分以下、約１０分以下）とすることができる。
【０１０９】
１つ以上の代替実施形態において、本方法は、本明細書に記載のイオン交換処理と組み合わせて用いることができる、１つ以上の熱処理ステップを含むことができる。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ステップを含んでいる。一部の実施形態において、熱処理ステップは、ガラス系基板を約３００℃〜約６００℃の範囲の温度にアニール、焼き戻し、又は加熱するステップを含んでいる。熱処理は１分から約１８まで継続することができる。一部の実施形態において、１つ以上のイオン交換処理の後、又はイオン交換処理とイオン交換処理との間に熱処理を用いることができる。
【０１１０】
本開示の実施形態は、応力プロファイルの深い領域において、著しく高い応力をもたらすガラス系物品及びその製造方法に関している。１つ以上の実施形態において、Ｋ、Ｌｉ、Ｎａ、及びＡｇ（又はＣｕ）が、表面付近で相互作用する４つのイオンの相互作用における、カリウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎａ）、及び銀（Ａｇ）（又は銅（Ｃｕ））の拡散が、独特の応力プロファイル、及びＡｇ又はＣｕのイオン交換を含まない物品と比較して向上した耐落下衝撃性を有するガラス系物品をもたらすことになる。カリウム（Ｋ）は非常に遅く拡散係数が小さいため、そのほとんどが表面近くに存在する一方、銀（Ａｇ）（又は銅（Ｃｕ））及びナトリウム（Ｎａ）は、表面及びガラス内部にも存在し、リチウム（Ｌｉ）は異なるレベルでガラス全体に浸透する。向上した応力プロファイル及び落下誘起破壊性能を提供することに加えて、１つ以上の実施形態によれば、ガラス系物品は抗菌特性も有している。
【０１１１】
イオンのイオン半径はＫ＞Ａｇ＞Ｎａ＞Ｌｉである。従って、銀（Ａｇ）は、ナトリウム（Ｎａ）及びリチウム（Ｌｉ）と交換されると、圧縮応力を誘発することができる。しかし、銀（Ａｇ）をカリウム（Ｋ）と交換すると引張応力が生成される。拡散性の観点から、通常、カリウム（Ｋ）は、銀（Ａｇ）、ナトリウム（Ｎａ）、及びリチウムと比較して非常に遅い。従って、Ｌｉ又はＫは、Ａｇ、Ｎａ、及びＬｉよりも拡散性が遅い。
【０１１２】
イオン交換によってガラスに銀を添加することで考えられる１つの問題は、ガラスの色が変化し得ることである。これは、近紫外から青の波長において、吸収が増加するためである。しかし、以下の結果は、この色の変化を最小限に抑制することができ、基本的に人間の目には知覚できないことを示している。
【０１１３】
１つ以上の実施形態置いて、銀をイオン交換したリチウム含有ガラスは、速いＬｉ、Ｎａ、及びＡｇのイオン交換によって、深部において、更なるレベルの応力の形成が可能になることが示されている。特定の実施形態において、ベースとなるガラス中にカリウム（Ｋ）が存在しない場合、特に良好な結果が得られた。ベースとなるガラス中に多少のカリウム（Ｋ）が存在している実施形態において、Ｋ、Ｌｉ、Ｎａ、及びＡｇの４つのイオン交換が深部において生じ、張力又は圧縮の出現は、イオン交換プロセス後の各イオンの所定位置における化学量論又はモル含有量に依存するものと思われる。
【０１１４】
１つ以上の実施形態において、銀イオンの拡散深さは、少なくとも０．００３・ｔ、０．００４・ｔ、０．００５・ｔ、０．０１・ｔ、０．０２・ｔ、０．０３・ｔ、０．０４・ｔ、０．０５・ｔ、０．１・ｔ、又は１・ｔ（物品の全厚さ）である。本明細書において「拡散深さ」は、ガラス系物品の表面におけるイオン濃度のｅ−１のイオン濃度を意味する。
【０１１５】
１つ以上の実施形態において、本明細書に記載のガラス系物品は、鋭い接触に起因する破壊及び表面のスクラッチ等の損傷からガラス系物品を保護するために、第１の表面及び／又は第２の表面に塗膜を有している。１つ以上の実施形態において、静電容量式タッチセンサー等の別の機能又は別の光学品質のための１つ又以上の塗膜を塗布することができる。従って、本開示の実施形態は、複数の塗膜層を備えたガラス系物品に関している。実施形態において、約２マイクロメートルの厚さを有する多層耐スクラッチ塗膜（例えば、８層の耐スクラッチ塗膜）が設けられるが、これが唯一の塗膜であっても、反射防止塗膜、塗膜の反射率を下部のガラス系基板に整合する塗膜、及び他の機能性塗膜との組み合わせであってもよい。１つ以上の実施形態において、耐スクラッチ塗膜は、１００ＧＰａ〜３００ＧＰａの範囲のヤング率を有している。１つ以上の実施形態において、耐スクラッチ塗膜は、Ａｌ２Ｏ３、Ｍｎ、ＡｌＯｘＮｙ、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯｘＮｙ、ＳｉｕＡｌｖＯｘＮｙ、ダイヤモンド、ダイヤモン状カーボン、ＳｉｘＣｙ、ＳｉｘＯｙＣｚ、ＺｒＯ２、ＴｉＯｘＮｙ、及びこれ等の組み合わせから選択される。
【０１１６】
１つ以上の実施形態において、本明細書に記載のガラス系物品の第１の表面／又は第２の表面に、イージートゥクリーン（ＥＴＣ）塗膜が設けられている。１つ以上の実施形態において、ＥＴＣ塗膜は、化学式（ＲＦ）ｙ−ＳｉＸ４−ｙのペルフルオロアルキルシランを含み、ここでｙ＝１、２、又は３であり、ＲＦ基は、ケイ素原子から鎖の末端までの炭素原子数が、最大長で６〜１３０の炭素鎖長を有するペルフルオロアルキル基であり、Ｘは−Ｃｌ、アセトキシ、−ＯＣＨ３、又は−ＯＣＨ２Ｈ３である。ＥＴＣ塗膜は、ガラス系物品に対する汚れ及び／又は指紋の付着を最小限に抑制及び／又は防止するために塗布される。
【０１１７】
本開示は以下の実施形態を含んでいる。
【０１１８】
第１の実施形態は、ガラス系物品であって、厚さ（ｔ）を画成する、第１の表面と第１の表面に対向する第２の表面、及びイオン交換カリウムとイオン交換銀、又はイオン交換カリウムとイオン交換銅を含む圧縮応力（ＣＳ）層であって、応力プロファイルを画成し、第１の表面から圧縮深さ（ＤＯＣ）まで延びる層を有し、ＤＯＣが０．１・ｔ〜０．３・ｔの範囲であり、第１の表面におけるＣＳが、３００ＭＰａ〜１５００ＭＰａの範囲であって、スパイク領域、テール領域、及びスパイク領域とテール領域との間の膝領域を含む圧縮応力プロファイルを画成し、スパイク領域における応力プロファイルの全ての点が、−２００ＭＰａ／マイクロメートル〜−１５ＭＰａ／マイクロメートルの範囲の値を有する接線を含み、テール領域における全ての点が、−３ＭＰａ／マイクロメートル〜−０．０１ＭＰａ／マイクロメートルの範囲の値を有する接線を含む、物品に関するものである。
【０１１９】
第２の実施形態において、第１の実施形態のＣＳ層が、イオン交換銀、イオン交換カリウム、及びイオン交換ナトリウムを含んでいる。第３の実施形態において、第１又は第２の実施形態のガラス系物品がＬｉ２Ｏを含んでいる。第４の実施形態において、第１〜第３のいずれかの実施形態のガラス系物品に０．１モル％〜２０モル％の範囲のＬｉ２Ｏが存在している。第５の実施形態において、第１〜第４のいずれかの実施形態のガラス系物品に０．１モル％〜１０モル％の範囲のＢ２Ｏ３が存在している。
【０１２０】
第６の実施形態において、第１〜第５のいずれかの実施形態のガラス系物品に０．１モル％〜１０モル％の範囲のＰ２Ｏ５が存在している。第７の実施形態において、第１〜第６のいずれかの実施形態のガラス系物品がＫ２Ｏを含んでいない。第８の実施形態において、第１〜第７のいずれかの実施形態の第１の表面における圧縮応力（ＣＳ）が、４５０ＭＰａ〜１２００ＭＰａの範囲である。第９の実施形態において、第１〜第８のいずれかの実施形態の表面の圧縮応力（ＣＳ）が、６００ＭＰａ〜１２００ＭＰａの範囲である。
【０１２１】
第１０の実施形態において、第１〜第９のいずれかの実施形態のスパイク領域における応力プロファイルのすべての点が、−２００ＭＰａ／マイクロメートル〜−４５ＭＰａ／マイクロメートルの範囲の値を有する接線を含み、テール領域におけるすべての点が、−２ＭＰａ／マイクロメートル〜−０．０１ＭＰａ／マイクロメートルの範囲の値を有する接線を含んでいる。第１１の実施形態において、第１〜第１０のいずれかの実施形態のスパイク領域における応力プロファイルのすべての点が、−２００ＭＰａ／マイクロメートル〜−７５ＭＰａ／マイクロメートルの範囲の値を有する接線を含み、テール領域におけるすべての点が、−１ＭＰａ／マイクロメートル〜−０．０１ＭＰａ／マイクロメートルの範囲の値を有する接線を含んでいる。第１２の実施形態において、第１〜第１１のいずれかの実施形態の０．１・ｔのテール領域において、８０ＭＰａを超える圧縮応力が存在している。
【０１２２】
第１３の実施形態において、第１〜第１２のいずれかの実施形態の０．１・ｔのテール領域において、５０ＭＰａを超える圧縮応力が存在している。第１４の実施形態において、第１〜第１３のいずれかの実施形態のテール領域における応力プロファイルのすべての点が、約１．２〜３．４の範囲の冪指数を有する冪乗則プロファイルを形成している。
【０１２３】
第１５の実施形態において、第１〜第１４のいずれかの実施形態のｔが、約０．１ミリメートル〜３ミリメートルの範囲である。第１６の実施形態において、第１〜第１５のいずれかの実施形態のｔが、約０．１ミリメートル〜２ミリメートルの範囲である。第１７の実施形態において、第１〜第１６のいずれかの実施形態のテール領域における応力プルファイルのすべての点が、約１．２〜３．４の範囲の冪指数を有する冪乗則プロファイルを形成している。第１８の実施形態において、第１〜第１７のいずれかの実施形態の物品が、ＣＩＥ光源Ｆ０２下において、約９０以上のＬ＊値、約−０．１０〜約０の範囲のａ＊値、及び約−０．１０〜約０の範囲のｂ＊値のＣＩＥＬＡＢ色空間座標を更に示す。
【０１２４】
第１９の実施形態において、第１〜第１８のいずれかの実施形態の物品が、２ログキルを超える大腸菌に対する抗菌効果を更に示す。第２０の実施形態において、第１〜第１９のいずれかの実施形態の物品が、第１の表面に塗膜を更に備えている。第２１の実施形態において、第２０の実施形態の塗膜が、耐スクラッチ塗膜を含んでいる。第２２の実施形態において、第２１の実施形態の塗膜が、イージートゥクリーン塗膜を含んでいる。
【０１２５】
第２３の実施形態は、圧縮応力ＣＳ下における圧縮応力層に関し、圧縮応力層がイオン交換銀又はイオン交換銅を含み、高さ約１５０ｃｍからガラス表面との間に１００μｍの空隙が存在するようにガラスの表面の上方に配置された、３０グリットの研磨紙に向けた、直径１０ｍｍ、４．２ｇのステンレス鋼球を用いた反転落球試験にかけたとき、ガラス系物品が少なくとも６０％の残存率を有し、残存率は少なくとも５つのサンプルの試験に基づくものである。
【０１２６】
第２４の実施形態は、前面、背面、及び側面を有するハウジング、少なくとも部分的にハウジング内に位置する電気部品、ハウジングの前面又はその近傍に位置するディスプレイ、及びディスプレイ上に配置されたカバー基板を含む装置であって、カバー基板又はハウジングの少なくとも一部が、第１〜第２３のいずれか１つの実施形態のガラス系物品を備えた装置に関している。
【０１２７】
第２５の実施形態は、０．１モル％〜２０モル％の範囲のＬｉ２Ｏを含むガラス系基板に、銀及びカリウムをイオン交換するステップを含む、ガラス系物品を製造する方法に関し、ガラス系基板が、厚さ（ｔ）を画成する、第１の表面と第１の表面に対向する第２の表面を有し、イオン交換ステップによって、イオン交換カリウムとイオン交換銀、又はイオン交換カリウムとイオン交換銅を含む圧縮応力（ＣＳ）層であって、第１の表面から圧縮深さ（ＤＯＣ）まで延びる層をもたらし、ＤＯＣが０．１・ｔ〜０．３・ｔの範囲であり、第１の表面におけるＣＳが、３００ＭＰａ〜１５００ＭＰａの範囲であって、スパイク領域、テール領域、及びスパイク領域とテール領域との間の膝領域を含む、圧縮応力プロファイルを画成し、スパイク領域における応力プロファイルの全ての点が、−２００ＭＰａ／マイクロメートル〜−１５ＭＰａ／マイクロメートルの範囲の値を有する接線を含み、テール領域における全ての点が、−３ＭＰａ／マイクロメートル〜−０．０１ＭＰａ／マイクロメートルの範囲の値を有する接線を含んでいる。第２６の実施形態において、第２５の実施形態のガラ系基板が、１回、２回、又は３回のイオン交換処理を受ける。第２７の実施形態において、第２５又は第２６の実施形態のガラス系基板にナトリウムがイオン交換される。
【０１２８】
本明細書に記載のガラス組成の１つ以上の実施形態は、以下の実施例１〜３を含む本明細書に記載のガラス系物品、並びに本明細書に記載の範囲の組成物の製造に使用することができる。
【実施例】
【０１２９】
様々な実施形態が、以下の実施例によって更に明確になる。実施例において、強化前の実施例を「基板」と呼ぶ。強化後の実施例は「物品」又は「ガラス系物品」と呼ぶ。
【０１３０】
実施例１〜３は、約６３．６０モル％のＳｉＯ２、１５．６７モル％のＡｌ２Ｏ３、６．２４モル％のＬｉ２Ｏ、１０．８１モル％のＮａ２Ｏ、１．１６モル％のＺｎＯ、２．４８モル％のＰ２Ｏ５、及び０．０４モル％のＳｎＯ２の公称組成を有するガラス基板を用いた。
【０１３１】
実施例１
約９９．２５質量％のＫＮＯ３及び０．７５質量％のＡｇＮＯ３を含有する３９０℃の温度の浴に、ガラス基板を４時間浸漬した。得られた応力プロファイルを図４に示し、前述のＦＳＭを用いて表面の圧縮応力を測定したことを除き、前述のＲＮＦを用いて測定した。カリウムが非常にゆっくりと交換して、表面に約１．１ＧＰａの非常に大きな応力を伴って、約１４．５マイクロメートルの深さまで延びるスパイク領域が形成された。応力プロファイルは、約１５マイクロメートル〜約１４０マイクロメートルの深さの長いテール領域も含んでいた。浴中の銀（Ａｇ）の濃度が、０．７５質量％と低いにもかかわらず、本実施例は、スパイク領域とテール領域の両方が、１４．５μｍ付近の銀（Ａｇ）の濃度によって、略５０ＭＰａで収束する膝を含む応力プロファイルを示している。特定の理論に拘束されることを望むものではないが、４つのイオンＫ、Ｎａ、Ａｇ、及びＬｉの間の複雑な相互作用によって、銀が表面の即時応力（ＣＳ）に約４０〜５０ＭＰａ以上寄与していると考えられる。
【０１３２】
実施例２
約８３質量％のＫＮＯ３、１６質量％のＮａＮＯ３、及び０．７５質量％のＡｇＮＯ３を含有する３９０℃の温度の浴に、ガラス基板を３時間浸漬した。得られた応力プロファイルを図５に示し、前述のＦＳＭを用いて表面の圧縮応力を測定したことを除き、前述のＲＮＦを用いて測定した。カリウムが非常にゆっくりと交換して、表面に約１．１ＧＰａの非常に大きな応力を伴って、約１４．５マイクロメートルの深さまで延びるスパイク領域が形成された。図５の応力プロファイルは深部において応力の長いテール領域も示している。約１５マイクロメートル〜１２０マイクロメートルまでの深さにおける応力は、実施例１及び図４より高い。これは、銀（Ａｇ）とナトリウム（Ｎａ）の両方が、深部において交換されているため、深部の応力強度に二重に寄与しているためである。浴中の銀（Ａｇ）の濃度が、０．７５質量％と低いにもかかわらず、この場合の１４．５μｍ付近の応力に対する銀の寄与は約５０ＭＰａであると考えられる。特定の理論に拘束されることを望むものではないが、ガラス基板中の４つのイオンＫ、Ｎａ、Ａｇ、及びＬｉの間の複雑な相互作用によって、銀が表面の即時応力（ＣＳ）に約４０〜５０ＭＰａ以上寄与していると考えられる。
【０１３３】
実施例３
約５１質量％のＫＮＯ３、４８．２５質量％のＮａＮＯ３、及び０．７５質量％のＡｇＮＯ３を含有する３８０℃の温度の浴に、ガラス基板を３．７５時間浸漬した。得られた応力プロファイルを図６に示し、前述のＦＳＭを用いて表面の圧縮応力を測定したことを除き、前述のＲＮＦを用いて測定した。カリウムが非常にゆっくりと交換して、表面に約５５０ＭＰａの非常に大きな応力を伴って、約１２マイクロメートルの深さまで延びるスパイク領域が形成された。約１２マイクロメートル〜約１４０マイクロメートルの深さまで延びる応力の長いテール領域も存在している。銀（Ａｇ）とナトリウム（Ｎａ）の両方が深部において交換され、深部の応力強度に二重に寄与しているという事実により、テール領域における応力が実施例１及び図４におけるより高い。浴中の銀（Ａｇ）の濃度が、０．７５質量％と低いにもかかわらず、この場合の全応力は、約１２マイクロメートルの深さにおいて約１８０ＭＰａである。特定の理論に拘束されることを望むものではないが、ガラス基板中の４つのイオンＫ、Ｎａ、Ａｇ、及びＬｉの間の複雑な相互作用によって、銀が表面の即時応力（ＣＳ）に約４０〜５０ＭＰａ以上寄与していると考えられる。
【０１３４】
ＦＳＭ−６０００機器を用いて、プリズムカプラ法によって測定した表面導波路への結合モードの画像を観察することによって、カリウムが拡散している領域を超えて正の屈折率変化が存在するため、銀が深部において得られた応力に影響を与えていることが分かる。これによって、すべてのフリンジ（導波モード）の視覚化、及びこれらのフリンジから、深部の応力プロファイルのより包括的な分析と測定を行うことができる。
【０１３５】
実施例４
実施例４は、約６３．６０モル％のＳｉＯ２、１５．６７モル％のＡｌ２Ｏ３、６．２４モル％のＬｉ２Ｏ、１０．８１モル％のＮａ２Ｏ、１．１６モル％のＺｎＯ、２．４８モル％のＰ２Ｏ５、及び０．０４モル％のＳｎＯ２の公称組成を有するガラス基板を用いた。約６２質量％のＫＮＯ３及び３８質量％のＮａＮＯ３を含有する３８０℃の温度の第１の浴にガラス基板を１時間３３分浸漬した。次に、約８５質量％のＫＮＯ３、３８質量％のＮａＮＯ３、及び０．７５質量％のＡｇＮＯ３を含有する３８０℃の温度の第２の浴に、ガラス基板を１２分浸漬した。得られた応力プロファイルを図１２に示し、前述のＦＳＭを用いて表面の圧縮応力を測定したことを除き、前述のＲＮＦを用いて測定した。スパイク領域、膝、及びテール領域が示されている。本実施例において実施された二重イオン交換（ＤＩＯＸ）は、実施例１〜３において実施された単一のイオン交換と比較して、高価な銀の使用が最小限に抑制される。
【０１３６】
実施例５
実施例１、２、及び３のサンプルの透過率を測定し、Ａ、Ｄ、及びＦ０２光源で分析した。約９９．２５質量％のＫＮＯ３、及びおよび０．７５質量％のＡｇＮＯ３を含有する３９０℃の浴中に０．５時間、１．０時間、２．０時間、及び４．０時間、ガラス基板中に拡散させた後、同じ手順を繰り返して測定を実施した。参照により本明細書に組み込まれる、Ｆ．Ｗ．Ｂｉｌｌｍｅｙｅｒ，Ｊｒによる「Ｃｕｒｒｅｎｔ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｐｒａｃｔｉｃｅ ｉｎ Ｃｏｌｏｒ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ」  Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ、Ｖｏｌ．８、Ｎｏ．４、ｐｐ．７３７−７５０（１９６９年４月）（http://www.xphotonics.com/tech/Color%20Measurement/Current%20American%20Practice%20in%20Color%20Measurement.pdf）等、鏡面反射を含む全反射測定から、当業者公知の方法によって、ＣＩＥＬＡＢ色空間座標（ＣＩＥＬ＊、ＣＩＥａ＊、及びＣＩＥｂ＊、又はＣＩＥＬ＊、ａ＊、及びｂ＊、あるいはＬ＊、ａ＊、及びｂ＊）を決定した。
【０１３７】
かかる鏡面反射を含む全反射測定を行い、結果を変換してＬ＊、ａ＊、及びｂ＊色空間座標を得るための機器及び供給品には以下のものが含まれていた。
【０１３８】
波長範囲２５０〜３３００ｎｍ（例えば、紫外線（ＵＶ：３００〜４００ｎｍ）、可視光線（Ｖｉｓ：４００〜７００ｎｍ）、及び赤外線（ＩＲ：７００〜２５００ｎｍ）において、（鏡面反射を含む）全反射測定を可能とする適切に装備及び構成された、市販のＶａｒｉａｎ Ｃａｒｙ ５Ｇ又はＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ Ｌａｍｂｄａ９５０ＵＶ−ＶＩＳ−ＮＩＲ分光光度計などの積分球を備えた、紫外−可視−近赤外（ＵＶ−ＶＩＳ−ＮＩＲ）分光光度計（例えば、参照により本明細書に組み込まれる、ＬＡＭＢＤＡ（商標）ＵＶ／Ｖｉｓ／ＮＩＲ及びＵＶ／Ｖｉｓ分光光度計−９５０、８５０、及び６５０、Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｕｓｅ ｏｆ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｎｇ Ｓｐｈｅｒｅｓ、及びＨｉｇｈ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｌａｍｂｄａ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ Ａｃｃｅｓｓｏｒｉｅｓカタログ、それぞれ
（http://www.perkinelmer.com.cn/CMSResources/Images/46-131732BRO_Lambda950850650Americas.pdf、
http://www.perkinelmer.com/CMSResources/Images/44-74191APP_LAMBDA650IntegratingSpheres.pdf、及び
http://www.labsphere.com/uploads/LambdaSpectroscopyBrochure.pdf参照））、及び
測定結果を、Ｆ０２光源と１０度の標準観察者に基づいて、ＣＩＥＬＡＢ色空間座標（Ｌ ＊、ａ＊及びｂ＊）に変換する、ＵＶ−Ｖｉｓ−ＮＩＲ分光光度計と組み合わせた色測定用分析ソフトウェア（米国フロリダ州、パームビーチのＴｈｅｒｍｏ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｗｅｓｔ社から市販されている分析ソフトウェア、例えば、参照により本明細書に組み込まれる、ＧＲＡＭＳ−ＵＧ１００９カタログ、
https://www.thermo.com/eThermo/CMA/PDFs/Product/productPDF_24179.pdf参照）。
【０１３９】
イオン交換してないもの、０．５時間、１時間、２時間、及び４時間イオン交換したもの等、様々なサンプルのａ＊及びｂ＊パラメーターを比較したところ、Ａ、Ｄ６５、Ｆ０２の各々の光源において、ａ＊及びｂ＊パラメーターは殆んど変わらないことを示した。最大変化は約０．０８であった。全デルタＥは最大で０．１２変化した。測定結果は、銀イオン交換による色の変化は非常に小さいことを示している。全てのサンプルのＬ＊値は９０、９１、９２、９３、９４、９５、９５．５、９６、及び９６．５を超えた。全てのサンプルのａ＊値は、−０．１０〜０．０５の範囲であり、全てのサンプルのｂ＊値は、０．１５〜０．３５の範囲であった。サンプルは、ＣＩＥ光源Ｆ０２の下で、約９０以上のＬ＊値、約−０．１０〜約０の範囲のａ＊値、及び約−０．１０〜から約０の範囲のｂ＊値のＣＩＥＬＡＢ色空間座標を示した。
【０１４０】
比較例
比較例１及び２は、約５７．４３モル％のＳｉＯ２、１６．１２モル％のＡｌ２Ｏ３、１７．０５モル％のＮａ２Ｏ、２．８１モル％のＭｇＯ、６．５４モル％のＰ２Ｏ５、０．００３モル％のＴｉＯ２、及び０．０７モル％のＳｎＯ２の公称組成を有するガラス基板を用いた。ガラス基板は、約０．８ｍｍの厚さを有していた。
【０１４１】
比較例１
約６２質量％のＫＮＯ３及び３８質量％のＮａＮＯ３を含有する４５０℃の温度の浴にガラス基板を７．２５時間浸漬し、次いで、１００質量％のＫＮＯ３を含有する３９０℃の温度の浴にガラス基板を１２分浸漬した。本比較例を、図において、比較例１とラベル付けする。
【０１４２】
比較例２
約５１質量％のＫＮＯ３及び４９質量％のＮａＮＯ３を含有する４６０℃の温度の浴にガラス基板を１４時間浸漬し、次いで、１００質量％のＫＮＯ３を含有する３９０℃の温度の浴にガラス基板を１５分浸漬した。本比較例を、図において、比較例２とラベル付けする。
【０１４３】
比較例３
比較例３は、実施例１及び実施例２と同じガラス基板、即ち、約６３．６０モル％のＳｉＯ２、１５．６７モル％のＡｌ２Ｏ３、６．２４モル％のＬｉ２Ｏ、１０．８１モル％のＮａ２Ｏ、１．１６モル％のＺｎＯ、２．４８モル％のＰ２Ｏ５、及び０．０４モル％のＳｎＯ２の公称組成を有するガラス基板を用いた。ガラス基板は、０．８ｍｍの厚さを有していた。約５１質量％のＫＮＯ３及び４９質量％のＮａＮＯ３を含有する３８０℃の温度の浴にこのガラス基板を３．７５時間浸漬した。本比較例を、図において、比較例３とラベル付けする。
【０１４４】
実施例６−落下試験
比較例１〜３及び実施例３に従って製造された基板に対し、前述のＩＢｏＳ試験を実施した。ＩＢｏＳ試験は前述の通りであり、直径１０ｍｍの４．２グラムのステンレス鋼球を使用した。結果を図７に示す。図７に示すように、粗さ８０グリットの研磨紙を使用して、１０ｃｍから２２０ｃｍまで、１０ｃｍの増分で高さを連続的に増加させて落下試験を行った。図７は、少量の銀を取り込んだことによる応力の増加によって、実施例３の破壊までの平均落下高さが、大幅に増加したことを示している。落下高さは、銀を含まない比較例３よりも約３７％高かった。実施例３のサンプルは、１５０ｃｍにおいて、約８０％の残存率を有していた。
【０１４５】
実施例７−抗菌測定
銅や銀等の抗菌性金属を含むガラスの抗菌活性を測定するために開発された、日本工業規格であるＪＩＳＺ−２８０１：２０００方法を用いて、ガラス基板の抗菌性を測定した。抗菌性を有すると考えられる表面に密接に接触させ、３５℃で２４時間培養した細菌細胞の生存を判定することによって抗菌活性を定量的に測定した。期間が経過した後、細胞を数え、未処理の表面と比較する。代用試験を実施して、スプレーコーティングによるイージーツウクリーン塗膜を塗布した後の銀の浸出も測定した。実施例３に従って製造した基板を試験したところ、大腸菌に対して、抗菌効果の標準である２ログキルを超えた、約６．０３のログキル（９９．９９９９％を超えるバクテリア削減）を示した。代用試験は、約９５ｐｐｂの濃度浸出液を示した。
【０１４６】
本開示の主旨又は範囲から逸脱することなく、様々な改良及び変形が可能であることは    当業者には明らかであろう。
【０１４７】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する、
実施形態１
ガラス系物品であって、
厚さ（ｔ）を画成する、第１の表面と該表面に対向する第２の表面、及び
（ｉ）イオン交換カリウムとイオン交換銀、又は（ｉｉ）イオン交換カリウムとイオン交換銅を含む圧縮応力（ＣＳ）層であって、応力プロファイルを画成し、前記第１の表面から圧縮深さ（ＤＯＣ）まで延びる層を備え、前記ＤＯＣが０．１・ｔ〜０．３・ｔの範囲であり、前記第１の表面における前記ＣＳが、３００ＭＰａ〜１５００ＭＰａの範囲であって、スパイク領域、テール領域、及び前記スパイク領域と前記テール領域との間の膝領域を含む圧縮応力プロファイルを画成し、前記スパイク領域における前記応力プロファイルの全ての点が、−２００ＭＰａ／マイクロメートル〜−１５ＭＰａ／マイクロメートルの範囲の値を有する接線を含み、前記テール領域における全ての点が、−３ＭＰａ／マイクロメートル〜−０．０１ＭＰａ／マイクロメートルの範囲の値を有する接線を含む、物品。
【０１４８】
実施形態２
前記ＣＳ層が、イオン交換銀、イオン交換カリウム、及びイオン交換ナトリウムを含む、実施形態１に記載のガラス系物品。
【０１４９】
実施形態３
Ｌｉ２Ｏを含む、実施形態１又は２に記載のガラス系物品。
【０１５０】
実施形態４
０．１モル％〜２０モル％の範囲のＬｉ２Ｏが存在している、実施形態１〜３いずれ１つに記載のガラス系物品。
【０１５１】
実施形態５
０．１モル％〜１０モル％の範囲のＢ２Ｏ３が存在している、実施形態１〜４いずれ１つに記載のガラス系物品。
【０１５２】
実施形態６
０．１モル％〜１０モル％の範囲のＰ２Ｏ５が存在している、実施形態１〜５いずれ１つに記載のガラス系物品。
【０１５３】
実施形態７
Ｋ２Ｏを含んでいない、実施形態１〜６いずれ１つに記載のガラス系物品。
【０１５４】
実施形態８
前記第１の表面における前記圧縮応力（ＣＳ）が、４５０ＭＰａ〜１２００ＭＰａの範囲である、実施形態１〜７いずれ１つに記載のガラス系物品。
【０１５５】
実施形態９
前記表面圧縮応力（ＣＳ）が、６００ＭＰａ〜１２００ＭＰａの範囲である、実施形態１〜８いずれ１つに記載のガラス系物品。
【０１５６】
実施形態１０
前記スパイク領域における前記応力プロファイルのすべての点が、−２００ＭＰａ／マイクロメートル〜−４５ＭＰａ／マイクロメートルの範囲の値を有する接線を含み、前記テール領域におけるすべての点が、−２ＭＰａ／マイクロメートル〜−０．０１ＭＰａ／マイクロメートルの範囲の値を有する接線を含む、実施形態１〜９いずれ１つに記載のガラス系物品。
【０１５７】
実施形態１１
前記スパイク領域における前記応力プロファイルのすべての点が、−２００ＭＰａ／マイクロメートル〜−７５ＭＰａ／マイクロメートルの範囲の値を有する接線を含み、前記テール領域におけるすべての点が、−１ＭＰａ／マイクロメートル〜−０．０１ＭＰａ／マイクロメートルの範囲の値を有する接線を含む、実施形態１〜１０いずれ１つに記載のガラス系物品。
【０１５８】
実施形態１２
０．１・ｔの前記テール領域において、８０ＭＰａを超える圧縮応力が存在している、実施形態１〜１１いずれ１つに記載のガラス系物品。
【０１５９】
実施形態１３
０．１・ｔの前記テール領域において、５０ＭＰａを超える圧縮応力が存在している、実施形態１〜１２いずれ１つに記載のガラス系物品。
【０１６０】
実施形態１４
前記テール領域における前記応力プロファイルのすべての点が、約１．２〜３．４の範囲の冪指数を有する冪乗則プロファイルを形成している、実施形態１〜１３いずれ１つに記載のガラス系物品。
【０１６１】
実施形態１５
前記ｔが、約０．１ミリメートル〜３ミリメートルの範囲である、実施形態１〜１４いずれ１つに記載のガラス系物品。
【０１６２】
実施形態１６
前記ｔが、約０．１ミリメートル〜２ミリメートルの範囲である、実施形態１〜１５いずれ１つに記載のガラス系物品。
【０１６３】
実施形態１７
前記テール領域における前記応力プルファイルのすべての点が、約１．２〜３．４の範囲の冪指数を有する冪乗則プロファイルを形成する、実施形態１〜１６いずれ１つに記載のガラス系物品。
【０１６４】
実施形態１８
ＣＩＥ光源Ｆ０２下において、約９０以上のＬ＊値、約−０．１０〜約０の範囲のａ＊値、及び約−０．１０〜約０の範囲のｂ＊値のＣＩＥＬＡＢ色空間座標を更に示す、実施形態１〜１７いずれ１つに記載のガラス系物品。
【０１６５】
実施形態１９
２ログキルを超える大腸菌に対する抗菌効果を更に示す、実施形態１〜１８いずれ１つに記載のガラス系物品。
【０１６６】
実施形態２０
前記第１の表面に塗膜を更に備えた、実施形態１〜１９いずれ１つに記載のガラス系物品。
【０１６７】
実施形態２１
前記塗膜が、耐スクラッチ性塗膜を含む、実施形態２０に記載のガラス系物品。
【０１６８】
実施形態２２
前記塗膜が、イージートゥクリーン塗膜を含む、実施形態２１に記載のガラス系物品。
【０１６９】
実施形態２３
ガラス系物品であって、
圧縮応力ＣＳ下にある圧縮応力層であって、イオン交換銀又はイオン交換銅を含む層を備え、
高さ約１５０ｃｍから、ガラスの表面との間に１００μｍの空隙が存在するように前記ガラスの表面の上方に配置された、３０グリットの研磨紙に向けた、直径１０ｍｍ、４．２ｇのステンレス鋼球を用いた反転落球試験にかけたとき、少なくとも６０％の残存率を有し、該残存率が少なくとも５つのサンプルの試験に基づく、物品。
【０１７０】
実施形態２４
前面、背面、及び側面を有するハウジング、
少なくとも部分的に前記ハウジング内に位置する電気部品、
前記ハウジングの前面又はその近傍に位置するディスプレイ、及び
前記ディスプレイ上に配置されたカバー基板を含む装置であって、
前記ハウジング又は前記カバー基板の少なくとも一部が、実施形態１〜２３いずれか１つに記載のガラス系物品を備えた、装置。
【０１７１】
実施形態２５
ガラス系物品を製造する方法であって、
０．１モル％〜２０モル％の範囲のＬｉ２Ｏを含むガラス系基板に、銀及びカリウムをイオン交換するステップを備え、
前記ガラス系基板が、厚さ（ｔ）を画成する、第１の表面と該表面に対向する第２の表面を有し、前記イオン交換するステップによって（ｉ）イオン交換カリウムとイオン交換銀、又は（ｉｉ）イオン交換カリウムとイオン交換銅を含む圧縮応力（ＣＳ）層であって、第１の表面から圧縮深さ（ＤＯＣ）まで延びる層をもたらし、前記ＤＯＣが、０．１・ｔ〜０．３・ｔの範囲であり、前記第１の表面におけるＣＳが、３００ＭＰａ〜１５００ＭＰａの範囲であって、スパイク領域、テール領域、及び前記スパイク領域と前記テール領域との間の膝領域を含む、圧縮応力プロファイルを画成し、前記スパイク領域における前記応力プロファイルの全ての点が、−２００ＭＰａ／マイクロメートル〜−１５ＭＰａ／マイクロメートルの範囲の値を有する接線を含み、前記テール領域における全ての点が、−３ＭＰａ／マイクロメートル〜−０．０１ＭＰａ／マイクロメートルの範囲の値を有する接線を含む、方法。
【０１７２】
実施形態２６
前記ガラス系基板が、１回、２回、又は３回のイオン交換処理を受ける、実施形態２５に記載の方法。
【０１７３】
実施形態２７
前記ガラス系基板に、ナトリウムがイオン交換される、実施形態２５又は２６に記載の方法。
【符号の説明】
【０１７４】
１００、３００  ガラス系物品
３０１  応力プロファイル
３０２  第１の表面
３０４  第２の表面
３１０  表面ＣＳ
３１２  スパイク領域
３１４  膝領域
３１５  ＣＳ層
３１６  テール領域
３２０  最大ＣＴ
３２５  ＣＴ層
３３０  ＤＯＣ
５００  ＩＢｏＳ試験装置
５１０  試験台
５１２  基部
５１４  シート
５１５  サンプルホルダー
５１６  空隙
５１８  ガラス系物品サンプル
５２０  粘着テープ
５３０  球
１０００  電子装置
１０２０  ハウジング
１１２０  ディスプレイ
【図１】
2019532005.tif 000003
【図２】
2019532005.tif 000004
【図３】
2019532005.tif 000005
【図４】
2019532005.tif 000006
【図５】
2019532005.tif 000007
【図６】
2019532005.tif 000008
【図７】
2019532005.tif 000009
【図８】
2019532005.tif 000010
【図９】
2019532005.tif 000011
【図１０】
2019532005.tif 000012
【図１１】
2019532005.tif 000013
【図１２】
2019532005.tif 000014
【国際調査報告】
2019532005.tif 000015
2019532005.tif 000016
2019532005.tif 000017