(57)【要約】  ガラス物品の外面から圧縮応力層深さまで広がる外側領域を含むガラス物品、ならびにその製造方法について説明する。当該外側領域は、当該ガラス物品の少なくとも１つの端部によって境界され、固有の中立応力または固有の圧縮応力下にある。当該ガラス物品のコア領域は、引張応力下にある。圧縮要素が、外部圧縮応力を当該少なくとも１つの端部に印加し、当該ガラス物品の当該外側領域における固有の応力を増加させ、かつ当該コア領域の引張応力を減少させる。当該ガラス物品は、当該外側領域が圧縮応力下にあるような強化ガラス物品であり得、当該圧縮要素によって印加される外部圧縮応力は、当該ガラス物品が当該ガラス物品の厚さ全体にわたる内部応力の積分によって定義される全内部応力を有するような大きさを有し、全内部応力はゼロではなく、その場合、ｔは当該ガラス物品の厚さであり、σは内部応力である。当該ガラス物品は、当該外側領域が圧縮応力下にあるような強化ガラス物品であり得、当該圧縮要素によって印加される外部圧縮応力は、当該ガラス物品が当該ガラス物品の厚さ全体にわたる内部応力の積分によって定義される全内部応力を有するような大きさを有し、全内部応力はゼロではない。
2019512449.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス物品の外面から圧縮応力層深さまで広がる外側領域であって、該ガラス物品の少なくとも１つの端部によって境界され、かつ固有の中立応力または固有の圧縮応力下にある固有の応力を有する、外側領域と、
引張応力下にあるコア領域と、
該少なくとも１つの端部に外部圧縮応力を印加する圧縮要素と、
を含む、ガラス物品。
【請求項２】
少なくとも１つの端部によって境界される主要平面を有するガラス物品であって、
該ガラス物品の外面から圧縮応力層深さまで広がる外側領域であって、固有の中立応力または固有の圧縮応力である固有の応力下にある、外側領域と、
引張応力下にあるコア領域と、
該主要平面と実質的に同一平面の方向において該少なくとも１つの端部に外部圧縮応力を印加するように構成された圧縮要素と、
を含み、
それにより、式中、ｔは該ガラス物品の厚さであり、σは前記内部応力である、下記の式、
2019512449.tif 000012
によって定義される全内部応力を有する、ガラス物品。
【請求項３】
その前記全内部応力がゼロ未満である、請求項２に記載のガラス物品。
【請求項４】
主要平面を有し、前記圧縮要素が、該主要平面に実質的に同一平面の方向において、前記外部圧縮応力を印加する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のガラス物品。
【請求項５】
前記圧縮要素によって印加される前記外部圧縮応力が、約２ＭＰａから約５００ＭＰａの範囲であり、および／または、該圧縮要素が、単軸の外部圧縮応力、二軸の外部圧縮応力、または等二軸の外部圧縮応力を印加する、請求項１〜４のいずれか一項に記載のガラス物品。
【請求項６】
ハンドヘルドデバイスのディスプレイスクリーン、自動車の窓ガラス、建築物のガラス、および電化製品のガラスからなる群より選択される、
請求項１〜５のいずれか一項に記載のガラス物品。
【請求項７】
前記外側領域および前記コア領域が、ラミネートされたガラス基板、化学強化ガラス基板、熱強化ガラス基板、およびそれらの組み合わせからなる群より選択される強化ガラスを形成する、請求項１〜６のいずれか一項に記載のガラス物品。
【請求項８】
前記圧縮要素が、前記ガラス物品の限界座屈応力の約８０％未満の圧縮応力を加える、請求項１〜７のいずれか一項に記載のガラス物品。
【請求項９】
前面、裏面、および側面を有するハウジングと、
少なくとも部分的に該ハウジング内において提供される電気部品であって、少なくともコントローラ、メモリ、該ハウジングの該前面においてまたは該前面に隣接して提供されるディスプレイを含む電気部品と、
該ディスプレイを覆うように配置されたカバーガラスと、
を含む、消費者向けエレクトロニクス製品であって、
該ハウジングの一部または該カバーガラスの少なくとも一方が、請求項１〜８のいずれか一項に記載のガラス物品を含む、
消費者向けエレクトロニクス製品。
【請求項１０】
圧縮要素を使用してガラス物品の少なくとも１つの端部に外部圧縮応力を印加するステップ
を含む、ガラス物品を強化する方法であって、
該ガラス物品が、固有の中立応力または固有の圧縮応力下にある外側領域と、引張応力下にあるコア領域と、該ガラス物品の該少なくとも１つの端部によって境界される主要平面とを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、２０１６年３月１４日に出願された米国特許仮出願第６２／３０７，８６０号の優先権の利益を主張するものであり、なお、当該仮出願は、参照によりその全体が本明細書に組み入れられる。
【技術分野】
【０００２】
本開示の実施形態は、概して、増強された機械的信頼性を有するガラス物品に関する。
【背景技術】
【０００３】
携帯電話やタブレットなどのハンドヘルド電子デバイスは、カバー基板を有しており、カバー基板は、典型的にはガラス基板であり、典型的にはカバーガラスと呼ばれる。典型的には、カバーガラスは、ガラスの表面に圧縮応力（ＣＳ）が存在し、中央に張力（中央張力、またはＣＴ）が存在するような、応力プロファイルを有する、強化ガラス基板を含む。カバーガラスの破損および破壊は、当該デバイスが衝撃により動的負荷を受けた場合のガラスの曲げによって生じる曲げ破壊、ならびにカバーガラスがアスファルト、花崗岩などの粗い表面上に落とされた場合のガラス表面への鋭利な圧入による損傷導入よって生じる鋭利接触破損などの結果と考えることができる。
【０００４】
ガラスの製造者およびハンドヘルド電子デバイスの製造者は、鋭利接触破損に対する抵抗性を提供する、および／または鋭利接触破損を防ぐための改良を研究してきた。提案されたいくつかの改良としては、デバイスが落下した際にカバーガラスが直接的に地面に触れるのを防ぐための、カバーガラス上へのコーティングおよびベゼルが挙げられる。しかしながら、美観的および機能的要件の制限により、デバイスが落下したときにカバーガラスが地面に触れるのを完全に防ぐことは非常に困難である。さらに、カバーガラスを製造するために使用される強いイオン交換ガラス上へのハードコーティングは、その曲げ強度の性能を劣化させ得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
他の用途において使用されるガラス、例えば、自動車の窓ガラス、建築物の窓ガラス、および電化製品のガラスなども、およそ２００μｍもの深さの大きなキズを導入し得るような損傷を受け得る。そのため、ガラスの表面に圧縮応力（ＣＳ）が存在し、中央に張力（中央張力、またはＣＴ）の存在する応力プロファイルを有する強化ガラス基板は、これらの用途のそれぞれにおいて使用することができ、そのような強化ガラスは、損傷を低減することができる。しかしながら、大きくて深いキズは、中央張力領域内へと延び得、それは、強化ガラスの破損の原因となり得る。したがって、様々な用途でのガラス基板の信頼性を向上させる方法を提供することが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の第一実施形態は、外側領域、コア領域、および圧縮要素を含むガラス物品を対象とする。当該外側領域は、外面から圧縮応力層深さまで広がり、少なくとも１つの端部によって境界される。当該外側領域は、固有の中立応力または固有の圧縮応力である、固有の応力を有する。コア領域は、引張応力下にある。圧縮要素は、外部圧縮応力を少なくとも１つの端部に印加する。
【０００７】
第二実施形態において、第一実施形態のガラス物品は主要平面を有し、圧縮要素は、主要平面に対して実質的に同一平面の方向において外部圧縮応力を印加する。
【０００８】
第三実施形態において、第一または第二実施形態のガラス物品は、外側領域が圧縮応力下にあり、圧縮要素によって印加される外部圧縮応力が、当該圧縮要素が当該ガラス物品の当該外側領域の固有の応力を増加させ、コア領域の引張応力を減少させるような大きさを有するような、強化ガラス物品である。
【０００９】
第四実施形態において、第三実施形態のガラス物品は、ゼロ未満の全内部応力を有する。
【００１０】
第五実施形態において、第一から第四実施形態のいずれか１つにおけるガラス物品は、約２ＭＰａから約５００ＭＰａの範囲の、圧縮要素によって印加された外部圧縮応力を有する。
【００１１】
第六実施形態において、第一から第五実施形態のいずれか１つにおけるガラス物品は、少なくとも１つの端部の周囲に連続して延在する圧縮要素を有する。
【００１２】
第七実施形態において、第一から第六実施形態のいずれか１つにおけるガラス物品は、単軸の外部圧縮応力を印加する圧縮要素を有する。
【００１３】
第八実施形態において、第一から第六実施形態のいずれか１つにおけるガラス物品は、二軸の外部圧縮応力を印加する圧縮要素を有する。
【００１４】
第九実施形態において、第一から第六および第八実施形態のいずれか１つにおけるガラス物品は、等二軸の外部圧縮応力を印加する圧縮要素を有する。
【００１５】
第十実施形態において、第一から第九実施形態のいずれか１つにおけるガラス物品はさらに、当該ガラス物品の当該少なくとも１つの端部と当該圧縮要素との間に配置された接着剤を含む。
【００１６】
第十一実施形態において、第一から第十実施形態のいずれか１つにおけるガラス物品は、ハンドヘルドデバイスのディスプレイスクリーン、自動車の窓ガラス、建築物のガラス、および電化製品のガラスからなる群より選択される。
【００１７】
第十二実施形態において、第一から第十一実施形態のいずれか１つにおけるガラス物品は、ラミネートされたガラス基板、化学強化ガラス基板、熱強化ガラス基板、およびそれらの組み合わせからなる群より選択される強化ガラス基板を形成する外側領域およびコア領域を有する。
【００１８】
第十三実施形態において、第一から第十二実施形態のいずれか１つにおけるガラス物品は、当該ガラス物品に外部圧縮応力を印加するフレームを含む圧縮要素を有する。
【００１９】
第十四実施形態において、第一から第十三実施形態のいずれか１つにおけるガラス物品は、当該ガラス物品の当該少なくとも１つの端部に接触する接着剤をさらに含む圧縮要素を有する。
【００２０】
第十五実施形態において、第一から第十四実施形態のいずれか１つにおけるガラス物品は、当該ガラス物品の耐応力腐食性を増加させる圧縮要素によって印加される外部圧縮応力を有する。
【００２１】
第十六実施形態において、前面、裏面、および側面を有するハウジングと、少なくとも部分的に当該ハウジング内において提供される電気部品であって、少なくともコントローラ、メモリ、当該ハウジングの前面においてまたは前面に隣接して提供されるディスプレイを含む電気部品と、当該ディスプレイを覆うように配置されたカバーガラスとを含む消費者向けエレクトロニクス製品であって、当該ハウジングの一部または当該カバーガラスの少なくとも一方が、第一から第十五実施形態のいずれか１つにおけるガラス物品を含む、消費者向けエレクトロニクス製品が提供される。
【００２２】
第十七実施形態は、ガラス物品の少なくとも１つの端部によって境界される主要平面を有するガラス物品を対象とする。当該ガラス物品は、外側領域、コア領域、および圧縮要素を含む。当該外側領域は、当該ガラス物品の外面から圧縮応力層深さまで広がる。当該外側領域は、固有の中立応力または固有の圧縮応力下にある。当該コア領域は、引張応力下にある。当該圧縮要素は、ガラス物品が下記の式によって定義される全内部応力を有するように、主要平面と実質的に同一平面の方向において当該ガラス物品の少なくとも１つの端部に外部圧縮応力を印加するように構成される：
2019512449.tif 000003
【００２３】
式中、ｔは当該ガラス物品の厚さであり、σは上記内部応力である。
【００２４】
第十八実施形態において、第十七実施形態のガラス物品は、ゼロ未満の全内部応力を有する。
【００２５】
第十九実施形態において、第十七または第十八実施形態のガラス物品は、約２ＭＰａから約５００ＭＰａの範囲の、圧縮要素によって印加される外部圧縮応力を有する。
【００２６】
第二十実施形態において、第十七から第十九実施形態のいずれか１つにおけるガラス物品は、当該ガラス物品の少なくとも１つの端部の周囲に連続して延在する圧縮要素を有する。
【００２７】
第二十一実施形態において、第十七から第二十実施形態のいずれか１つにおけるガラス物品は、ハンドヘルドデバイスのディスプレイスクリーン、自動車の窓ガラス、建築物のガラス、および電化製品のガラスからなる群より選択される。
【００２８】
第二十二実施形態において、第十七から第二十一実施形態のいずれか１つにおけるガラス物品は、化学強化ガラス基板、熱強化ガラス基板、ならびに化学強化および熱強化ガラス基板からなる群より選択される強化ガラス基板を形成する外側領域およびコア領域を有する。
【００２９】
第二十三実施形態において、第十七から第二十二実施形態のいずれか１つにおけるガラス物品は、当該ガラス物品の限界座屈応力の約８０％未満の圧縮応力を印加する圧縮要素を有する。
【００３０】
第二十四実施形態において、第十七から第二十三実施形態のいずれか１つにおけるガラス物品は、当該ガラス物品の耐応力腐食性を増加させる圧縮要素によって印加される外部圧縮応力を有する。
【００３１】
第二十五実施形態において、前面、裏面、および側面を有するハウジングと、少なくとも部分的に当該ハウジング内において提供される電気部品であって、少なくともコントローラ、メモリ、当該ハウジングの前面においてまたは前面に隣接して提供されるディスプレイを含む電気部品と、当該ディスプレイを覆うように配置されたカバーガラスとを含む消費者向けエレクトロニクス製品であって、当該ハウジングの一部または当該カバーガラスの少なくとも一方が、第十七から第二十四実施形態のいずれか１つにおけるガラス物品を含む、消費者向けエレクトロニクス製品が提供される。
【００３２】
第二十六実施形態は、ガラス物品を強化する方法を対象とする。当該方法は、圧縮要素によって当該ガラス物品の少なくとも１つの端部に外部圧縮応力を印加するステップを含む。当該ガラス物品は、固有の中立応力または固有の圧縮応力下にある外側領域と、引張応力下にあるコア領域とを含む。当該ガラス物品は、当該ガラス物品の少なくとも１つの端部によって境界される主要平面を有する。
【００３３】
第二十七実施形態において、外部圧縮応力を印加するステップが、圧縮要素によってガラス物品の当該少なくとも１つの端部に印加された力を増加させるステップを含む、第二十六実施形態の方法。
【００３４】
第二十八実施形態において、第二十六または第二十七実施形態のいずれか１つにおける方法はさらに、圧縮要素を当該ガラス物品の少なくとも１つの端部に接触するように位置するステップと、当該ガラス物品の当該少なくとも１つの端部に対して当該圧縮要素によって当該主要平面に実質的に同一平面の力を印加するステップとを含む。
【００３５】
第二十九実施形態において、第二十六または第二十七実施形態のいずれか１つにおける方法はさらに、当該圧縮要素と当該ガラス物品の当該少なくとも１つの端部との間に接着剤を配置するステップを含む。
【００３６】
第三十実施形態において、第二十六から第二十九実施形態の方法は、ハンドヘルドデバイスのディスプレイスクリーン、自動車の窓ガラス、建築物のガラス、および電化製品のガラスからなる群より選択されるガラス物品を製造する。
【００３７】
第三十一実施形態において、当該圧縮要素が当該ガラス物品の周囲の周りにフレームを含む、第二十六から第三十実施形態の方法が提供される。
【００３８】
第三十二実施形態において、第二十六から第三十一実施形態のいずれか１つにおける方法は、当該ガラス物品の耐応力腐食性を増加させる、圧縮要素によって印加される外部圧縮応力を有する。
【００３９】
第三十三実施形態において、第二十六から第三十二実施形態のいずれか１つは、当該ガラス物品の限界座屈応力の約８０％未満の圧縮応力を印加する圧縮要素を有する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１は、本開示の１つまたは複数の実施形態による予備圧縮構成を示す。
【図２】図２は、ガラスの厚さ（ｍｍ）の関数として限界座屈応力（ＭＰａ）を予測するグラフを示す。
【図３】図３は、外部から印加された閉じ込め圧の関数としての、亀裂に対する予測的応力拡大係数計算のためのガラス物品のモデル概略図を示す。
【図４】図４は、図３のモデルガラス物品に対する様々な亀裂深さに対する閉じ込め圧の関数として応力拡大係数を予測するグラフを示す。
【図５】図５は、本開示の１つまたは複数の実施形態によるガラス物品の斜視概略図を示す。
【図６】図６は、本開示の１つまたは複数の実施形態によるガラス物品の断面概略図を示す。
【図７】図７は、本開示の１つまたは複数の実施形態によるガラス物品の断面概略図を示す。
【図８】図８は、本開示の１つまたは複数の実施形態によるガラス物品の斜視概略図を示す。
【図９】図９は、本開示の１つまたは複数の実施形態による丸形ガラス物品の上面図を示す。
【図１０】図１０は、本開示の１つまたは複数の実施形態による五角形ガラス物品の上面図を示す。
【図１１】図１１は、本開示の１つまたは複数の実施形態による長方形ガラス物品の上面図を示す。
【図１２】図１２は、本開示の１つまたは複数の実施形態による長方形ガラス物品の上面図を示す。
【図１３】図１３は、本開示の１つまたは複数の実施形態による湾曲したガラス物品の斜視概略図を示す。
【図１４】図１４は、本開示の１つまたは複数の実施形態による湾曲したガラス物品の断面概略図を示す。
【図１５Ａ】図１５Ａは、本明細書において開示されるガラス物品のいずれかを組み込んだ例示的電子デバイスの平面図である。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、図１５Ａの例示的電子デバイスの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
いくつかの例示的実施形態について説明する前に、本開示が、以下の開示において説明される構成またはプロセスステップの詳細に限定されるわけではないことは理解されたい。本明細書において提供される本開示は、他の実施形態も可能であり、ならびに様々な方法において実行または実施することが可能である。
【００４２】
本開示の実施形態は、ガラス物品の強化メカニズムに加えて、装置レベルにおいて均一に予備圧縮されたガラス物品を提供する。１つまた複数の実施形態に従って本明細書において使用される場合、「予備圧縮された」および「予備圧縮」は、外部から印加される圧縮応力であって、ガラス物品の少なくとも１つの端部に印加され、当該ガラス物品の少なくとも１つの領域における固有の応力を変える圧縮応力を意味する。ある実施形態において、そのようなガラス物品は、外面から圧縮応力層深さまで広がる外側領域を有し、当該外側領域は、少なくとも１つの端部によって境界され、当該外側領域は、中立応力または固有の圧縮応力である固有の応力下にあり、ならびに当該ガラス物品は、引張応力下にあるコア領域を有する。予備圧縮は、当該物品の少なくとも１つの端部に印加される圧縮応力を加え、当該ガラス物品の外側領域の固有の応力を増加させ、コア領域の引張応力を減少させる。本明細書において提供される１つまたは複数の実施形態により、圧縮要素は、当該外側領域の固有の圧縮応力が、当該印加される圧縮応力の不在下での外側領域における固有の圧縮応力の少なくとも５％、例えば、少なくとも１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、または１００％増加するように、当該ガラス物品に外部圧縮応力を印加する。１つまたは複数の実施形態において、圧縮要素は、当該印加された圧縮応力が、当該ガラス物品のコア領域における固有の引張応力を、当該印加された圧縮応力の不在下でのコア領域における固有の引張応力の少なくとも５％、例えば、少なくとも１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、または１００％減少させるように、当該ガラス物品に外部圧縮応力を印加する。
【００４３】
本開示のいくつかの実施形態は、ハンドヘルドデバイス、自動車の窓ガラス、建築物の窓ガラス、または電化製品用のガラス物品のための、予備圧縮されたガラス物品または基板を製造する方法を提供する。１つまたは複数の実施形態により、最小限の製造コストまたはガラス部品コストを加えるかまたはそのようなコストの追加無しに、ガラス物品の耐応力腐食性（疲労）および損傷抵抗性が著しく増加される。１つまたは複数の実施形態により、「ハンドヘルドデバイス」は、ディスプレイスクリーンを有するポータブル電子デバイスを意味する。そのようなハンドヘルドデバイスの非限定的な例としては、移動電話、読み取り装置、ミュージックデバイス、ビューイング装置、およびナビゲーション装置が挙げられる。
【００４４】
１つまたは複数の実施形態によるガラス物品の二軸の負荷シナリオが、図１に示されており、これは、二軸の圧縮応力下の薄いプレートの座屈破壊モードを考慮している。薄く、単純に支持されているプレートに適合されたオイラー座屈方程式に基づいて、限界座屈応力（（σ１）ｃｒ）が、下記の方程式（１）によって得られる：
【００４５】
【数１】
2019512449.tif 000004
【００４６】
式中、ｍおよびｎは座屈の半波のそれぞれの数であり、ｔはプレートの厚さであり、ａおよびｂはプレートの寸法であり、ならびにβはプレートの側面に印加された応力の比率であり（等二軸の負荷の場合、β＝１）、ならびにＤは、以下の方程式（２）によって定義される：
【００４７】
【数２】
2019512449.tif 000005
【００４８】
式中、Ｅは、弾性率であり、νは、ポアソン比である。寸法ａ＝７０ｍｍおよびｂ＝１４０ｍｍであり、Ｅ＝７０ＧＰａ、およびν＝０．２を有する板を仮定する。ガラスの厚さ（ｔ、単位はｍｍ）の関数としての限界座屈応力（（σ１）ｃｒ）、単位はＭＰａ）が、図２に示されている。
【００４９】
当該限界座屈応力は、圧縮応力による応力の再平衡化によって課せられた中央張力を完全に相殺するために必要な応力のオーダーである。座屈に対するオイラー方程式は、完全な幾何学性および負荷を仮定するため、限界負荷を過大評価する傾向がある。しかしながら、これは、単純に支持されたプレートを想定している。ハンドヘルドデバイスのガラス物品は、片持ち支持されたプレートによってより良好に近似することができ、ならびに有効プレートエリアは、限界座屈応力を実質的に増加させることができる両方の因子によって、おそらく減少させることができる。限界座屈応力をさらに増加させるために、追加の固定具を提供することも可能であり得る。
【００５０】
座屈が生じないと仮定する場合、所定の亀裂に対する応力拡大係数は、予備圧縮の関数として計算することができる。図３は、外部から印加された圧縮応力（または閉じ込め圧）の関数としての、亀裂に対する予測的応力拡大係数の計算のためのガラス物品のモデル概略図を示す。図３は、０．８ｍｍのガラスの厚さ（ｔ）、７０ＧＰａのヤング率（Ｅ）、０．２２のポアソン比（ν）、表面圧縮の９００ＭＰａのイオン交換プロファイル、４５マイクロメートルの圧縮応力層深さ（ＤＯＬ）、および４２．１ＭＰａの中央張力（ＣＴ）、というパラメータに基づく計算のために使用されるモデルの概略図を示している。これらの計算のために考慮される応力状態は、印加された圧縮応力と共にイオン交換された残留応力であった。
【００５１】
図４は、図３のモデルガラス物品に対して、様々な亀裂深さに対する印加された圧縮応力（または閉じ込め圧）の関数として応力拡大係数を予測するグラフを示す。図４は、印加された圧縮応力が、所定のクラック深さに対する応力拡大係数を明確に減じたことを理論的に示している。印加された圧縮応力が、当該ガラスの中央張力（４２．１ＭＰａ）より大きい場合、当該応力拡大係数は完全な亀裂閉口によりゼロになり、応力腐食（疲労成長とも呼ばれる）は効果的に抑えられる。当該印加された圧縮応力が当該中央張力より小さい場合、応力拡大係数は低下するがゼロではなく、応力腐食は続く。特定の理論に束縛されることを望むわけではないが、応力拡大係数を０．２ＭＰａ・ｍ０．５未満に下げることにより、ガラスにおいて応力腐食速度は著しく低下され得る。初期に１００マイクロメートルの深さの亀裂の場合、応力拡大係数を０．２ＭＰａ・ｍ０．５未満に下げるであろう印加された圧縮応力の閾値は、約２０ＭＰａである。浅い亀裂の場合、この閾値はより小さく、結果として座屈傾向も低下させる。結局、最大許容可能な印加される圧縮応力は、座屈問題によって影響され得るが、許容可能な印加された圧縮応力は、応力腐食速度を低下させるであろう。従来的に、強化ガラス物品は、力平衡になければならず、それは、下記の方程式（３）に示されるように数学的に表現することができる：
【００５２】
【数３】
2019512449.tif 000006
【００５３】
式中、ｔはガラス物品の厚さであり、σは強化プロセス、例えば、化学強化、熱強化、またはＣＴＥ不一致の材料の積層など、による当該ガラス物品の内部応力である。ガラス物品に印加された圧縮応力により、下記の方程式（４）に示されるように、方程式（３）は満たされない：
【００５４】
【数４】
2019512449.tif 000007
【００５５】
σ閉じ込めは、当該ガラス物品に印加された応力であり、σ閉じ込めｔは、当該強化ガラス物品に印加された単位長さあたりの力であり、σ合計は、σ＋σ閉じ込めである。上記の計算を前提として、図２に示されるように、当該予備圧縮されたガラス物品は、２Ｎ／ｍｍから６０Ｎ／ｍｍまたはそれ以上の範囲のσ閉じ込めｔを有することができ、その一方で、従来の強化ガラス物品の場合、σ閉じ込めｔは、０Ｎ／ｍｍとなる。
【００５６】
図５を参照すると、本開示の１つまたは複数の実施形態は、外側領域２１０とコア領域２２０とを含むガラス物品２００を対象とする。当該外側領域２１０は、外面２１２から圧縮応力層深さ２１４まで広がっている。当該外側領域２１０は、少なくとも１つの端部２１６によって境界される。当該外側領域２１０は、中立応力または固有の圧縮応力である固有の応力下にある。本明細書において使用される場合、「中立応力」は、ゼロ応力を意味する。
【００５７】
２つの外側領域２１０の間に位置されたコア領域２２０が示されている。当該コア領域２２０は、引張応力下にある。当業者であれば、複数のコア領域２２０を囲む１つの外側領域２１０または複数の外側領域２１０が存在し得ることを理解するであろう。例えば、いくつかの実施形態は、単一のコア領域２２０に隣接し接触する単一の外側領域２１０を有する。
【００５８】
いくつかの実施形態は、外側領域の間に位置された少なくとも１つのコア領域２２０を有する。図６は、２つのコア領域２２０ａ、２２０ｂがお互いに接触している実施形態を示している。第一外側領域２１０ａは、第一コア領域２２０ａに隣接し接触しており、第二外側領域２１０ｂは、第二コア領域２２０ｂに隣接し接触している。第一コア領域２２０ａおよび第二コア領域２２０ｂは、同じ程度の引張応力または異なる程度の引張応力を有することができる。第一外側領域２１０ａおよび第二外側領域２１０ｂは、同じ程度の圧縮応力または異なる程度の圧縮応力を有することができる。
【００５９】
図７は、内側領域２４０が第一コア領域２２０ａおよび第二コア領域２２０ｂによって囲まれ、第一コア領域２２０ａおよび第二コア領域２２０ｂに接触している別の実施形態を示している。第一コア領域２２０ａは、第一外側領域２１０ａと内側領域２４０との間にあり、第一外側領域２１０ａおよび内側領域２４０に接触している。第二コア領域２２０ｂは、第二外側領域２１０ｂと内側領域２４０との間にあり、第二外側領域２１０ｂおよび内側領域２４０に接触している。内側領域２４０、第一外側領域２１０ａ、および第二外側領域２１０ｂのそれぞれは、独立して、第一外側領域２１０ａ、第二外側領域２１０ｂ、および内側領域２４０のうちの他のいずれかに対して、同じ程度の圧縮応力または異なる程度の圧縮応力を有することができる。第一コア領域２２０ａおよび第二コア領域２２０ｂは、同じ程度の引張応力または異なる程度の引張応力を有することができる。
【００６０】
再び図５を参照すると、ガラス物品２００は、主要平面２０２を有する。当該ガラス物品２００の主要平面２０２は、ユーザによって接触され得る、または触れられ得る当該ガラス物品の主要面によって定義される。例えば、ハンドヘルドデバイス（例えば、携帯電話）の主要平面は、ユーザが触れる面であろう。自動車のガラスの主要平面の別の例は、フロントガラスのワイパーが接触するであろう表面であるか、あるいは、車両の内装を向いて内面を形成する表面であろう。当業者は、当該物品２００の主要平面２０２が、ある曲率を有することができ、平坦な表面である必要はないことを理解するであろう。例えば、自動車のフロントガラスは、主要平面を有する曲面である。
【００６１】
描写的目的のため、図５は、図示されたデカルト座標のｘ−ｙ平面に沿って広がるように主要平面２０２を示している。圧縮要素２３０は、少なくとも１つの端部２１６に外部圧縮応力を印加し、当該ガラス物品２００の外側領域２１０における圧縮応力を増加させ、ならびにコア領域２２０の引張応力を減少させる。図５に示される圧縮要素２３０は、実質的にｘ−ｚ平面に沿って横設され、印加される圧縮応力２３２は、主要平面２０２と実質的に同一平面の方向においてｘ軸に沿っている。本明細書および添付の特許請求の範囲において使用される場合、これに関して使用される用語「実質的に同一平面」は、圧縮応力が、同一平面の±１０°以内であることを意味し、この場合、完全に同一平面の応力は０°として定義される。
【００６２】
様々な実施形態のガラス物品２００は、外側領域２１０が圧縮応力下にあり、圧縮要素２３０によって印加される外部圧縮応力２３２は、当該ガラス物品２００が下記の方程式５によって定義される全内部応力を有するような大きさを有するような、強化ガラス物品である：
【００６３】
【数５】
2019512449.tif 000008
【００６４】
式中、ｔは、ガラス物品２００の厚さであり、σは内部応力である。内部応力（σ）は、当該物品２００の厚さ（ｔ）による測定位置の関数である。例えば、図５を参照すると、全内部応力は、上面２０１から当該物品の厚さｔを通って底面２０３まで測定される。
【００６５】
いくつかの実施形態において、当該ガラス物品２００の全内部応力はゼロを超える。いくつかの実施形態において、当該ガラス物品２００の全内部応力はゼロ未満である。１つまたは複数の実施形態に従って本明細書において使用される場合、「全内部応力」は、主要平面に直交する内部応力測定の合計を意味する。ガラス物品の応力プロファイルは、任意の好適な技術、例えば、これらに限定されるわけではないが、屈折近視野（ＲＮＦ）法または散乱光偏向器（ＳＣＡＬＰ）法などを使用して特定することができる。１つまたは複数の実施形態において、当該ガラス物品の全内部応力は、約−０．７５ＭＰａ・ｍｍ以下、例えば、−１ＭＰａ・ｍｍ、−２ＭＰａ・ｍｍ、−３ＭＰａ・ｍｍ、−４ＭＰａ・ｍｍ、−５ＭＰａ・ｍｍ、−６ＭＰａ・ｍｍ、−７ＭＰａ・ｍｍ、−８ＭＰａ・ｍｍ、−９ＭＰａ・ｍｍ、−１０ＭＰａ・ｍｍ、−１００ＭＰａ・ｍｍ、−１，０００ＭＰａ・ｍｍ、−１，５００ＭＰａ・ｍｍ以下などである。１つまたは複数の実施形態において、当該ガラス物品の全内部応力は、約０．７５ＭＰａ・ｍｍ以上、例えば、１ＭＰａ・ｍｍ、２ＭＰａ・ｍｍ、３ＭＰａ・ｍｍ、４ＭＰａ・ｍｍ、５ＭＰａ・ｍｍ、６ＭＰａ・ｍｍ、７ＭＰａ・ｍｍ、８ＭＰａ・ｍｍ、９ＭＰａ・ｍｍ、１０ＭＰａ・ｍｍ、１００ＭＰａ・ｍｍ、１，０００ＭＰａ・ｍｍ、１，５００ＭＰａ・ｍｍ以上などである。
【００６６】
いくつかの実施形態において、ガラス物品の厚さの関数としての、当該ガラス物品の強化による残留応力は、約０に等しく、圧縮要素により外部から印加される応力は、当該ガラス物品の厚さにわたって実質的に一定である。例えば、当該物品の厚さに当該外部から印加される応力を乗じたものは、約０．７５ＭＰａ・ｍｍから約１，７５０ＭＰａ・ｍｍの範囲、例えば、約２ＭＰａ・ｍｍから約１，０００ＭＰａ・ｍｍ、約１０ＭＰａ・ｍｍから約５００ＭＰａ・ｍｍの範囲、またはそれらの含まれる任意の部分範囲などである。
【００６７】
いくつかの実施形態において、当該ガラス物品の厚さは、約７５μｍから約３．５ｍｍの範囲、例えば、約０．１ｍｍから約３ｍｍ、約０．２ｍｍから約２．５ｍｍ、約０．３ｍｍから約１．５ｍｍの範囲、またはそれらに含まれる任意の部分範囲などである。
【００６８】
１つまたは複数の実施形態において、外部圧縮応力は、約２ＭＰａから約５００ＭＰａの範囲、例えば、約５ＭＰａから約５００ＭＰａ、約１０ＭＰａから約５００ＭＰａ、約２０ＭＰａから約５００ＭＰａ、約２５ＭＰａから約５００ＭＰａ、約３０ＭＰａから約５００ＭＰａ、３５ＭＰａから約５００ＭＰａの範囲、またはそれらに含まれる任意の部分範囲などである。
【００６９】
圧縮要素２３０のサイズは、例えば、印加される外部圧縮応力などに応じて変わり得る。図５に示される実施形態において、圧縮要素２３０は、ガラス物品２００の片面より小さい。図６または７において、圧縮要素２３０は、当該圧縮要素が当該物品と同じ厚さを有するように、当該ガラス物品２００の上面２０１から底面２０３まで延在する。当業者は、図面の相対寸法（高さ、幅、および長さ）は、縮尺に比例しているものではなく、本開示の範囲を限定すると見なすべきではないことを理解するであろう。
【００７０】
当該圧縮要素２３０は、ガラス物品２００の１つまたは複数の側面上に位置することができる。図５に示される実施形態において、圧縮要素は、ガラス物品の片面上に位置されているが、しかしながら、当業者は、当該圧縮要素を、ガラス物品の図示される斜視図では見えない側面上に配置することもできることを理解するであろう。例えば、図８において、当該圧縮要素２３０は、当該ガラス物品の少なくとも１つの端部の周囲に連続して延在する。図９は、１つの端部２１６のみが存在する、円形または楕円形のガラス物品の上面図を示している。この実施形態において、当該圧縮要素２３０は、当該物品の端部２１６の周囲に連続して延在する。図１０は、５つの端部２１６を有する概して五角形の物品の、別の実施形態を示している。当該圧縮要素２３０は、この実施形態の５つ全ての端部２１６の周囲に連続して延在しているように示されている。
【００７１】
当該圧縮要素によって適用される圧縮負荷は、単軸の外部圧縮応力または二軸の外部圧縮応力を印加することができる。図５では、単軸の圧縮応力負荷が示されており、当該物品の左側面上の圧縮要素２３０のみが見て取れる。ただし、印加された「単軸」の圧縮応力が、単一の軸または平面、例えば、ＸＹＺ座標軸のＸ平面などにおいて物品の２つの側面に印加された応力を意味することは理解されるであろう。図１１は、その左側面および右側面に位置された圧縮要素２３０を示す、物品２００の上面図を示している。この物品の圧縮負荷は、印加される圧縮応力が単一の軸または平面に沿って適用されているため、単軸である。当該印加される圧縮応力は、両方の側面から均等であってもよく、または不均等であってもよい。
【００７２】
いくつかの実施形態において、当該圧縮要素２３０は、当該物品２００に対して、二軸の外部圧縮応力を印加する。図１２は、４つの圧縮要素２３０を伴うガラス物品２００の上面図を示している。図示された当該実施形態は、圧縮要素２３０ａがｙ軸に沿って外部圧縮応力を印加し、圧縮要素２３０ｂがｘ軸に沿って外部圧縮応力を印加するため、二軸の圧縮応力を有する。当該圧縮要素によってｘ軸およびｙ軸に沿って印加される圧縮応力の程度は、お互いに異なっていてもよい。圧縮要素２３０ａは応力２３２ａを印加し、その一方で、圧縮要素２３０ｂは応力２３２ｂを印加する。図１２に示されているように、圧縮応力２３２ａ、２３２ｂのベクトルの大きさは、応力の程度が異なることを示すために異なっている。
【００７３】
いくつかの実施形態において、圧縮要素２３０は、等二軸の外部圧縮応力を印加する。これに関連して使用される場合、用語「等二軸の外部圧縮応力」は、２つの軸（例えば、ｘ軸およびｙ軸）に沿って印加される圧縮応力が、実質的に同じであることを意味する。本明細書および添付の特許請求の範囲において使用される場合、このように使用される用語「実質的に同じ」は、ｘ軸に沿った圧縮応力およびｙ軸に沿った圧縮応力が、お互いに±５％以内、例えば、お互いに±４％、±３％、±２％、または±１％以内などであることを意味する。例えば、図９に示されるような円形のガラス物品２００の場合、端部２１６に適用される圧縮負荷は二軸である。非等二軸応力を有するいくつかの実施形態では、当該ガラス物品の屈折率または他の光学的特性に変化が存在し得る。
【００７４】
１つまたは複数の実施形態において、図１３に示されるように、当該ガラス物品は、当該ガラス物品２００の少なくとも１つの端部２１６と当該圧縮要素２３０との間に位置された接着剤２５０を含む。図示されているガラス物品２００は、上部における曲面２０７と、下部における接着剤２５０とを含む。図１３に示された圧縮要素２３０は、任意選択の構成要素である。接着剤２５０は、圧縮要素２３０を当該ガラス物品に接着するために使用することができ、または、ガラス物品を別の表面（図示されず）に接着させることに加えて、圧縮要素として機能することもできる。
【００７５】
当該ガラス物品は、任意の好適なガラス物品、またはより大きな物品のガラス部品であり得る。例えば、当該ガラス物品は、ハンドヘルドデバイスの部品、例えば、これらに限定されるわけではないが、ディスプレイスクリーン用のカバーガラスなどであり得る。
【００７６】
いくつかの実施形態において、当該ガラス物品は、自動車の窓ガラス、例えば、車両のフロントガラス、リアガラスまたはサイドウインドウなどである。１つまたは複数の実施形態において、当該ガラス物品は、建築物のガラス（例えば、建物に使用されるガラスパネル）または電化製品のガラス（例えば、オーブンのドアのガラス部品）である。
【００７７】
本開示のいくつかの態様は、ガラス物品を強化する方法を対象とする。圧縮要素を使用して、当該ガラス物品の少なくとも１つの端部に外部圧縮応力を印加することができる。当該ガラス物品は、固有の中立応力または固有の圧縮応力である固有の応力下にある外側領域と、引張応力下にあるコア領域とを含み得、ならびに当該ガラス物品は、当該少なくとも１つの端部によって境界される主要平面を有する。
【００７８】
再び図８に示された実施形態を参照すると、いくつかの実施形態において、圧縮要素２３０は、当該ガラス物品の周囲に外部圧縮応力を印加するフレームを含む。フレーム状の圧縮要素２３０は、例えば、ガラス物品２００の形状などに応じた任意の好適な形状にすることができる。図８は、長方形のフレーム状圧縮要素を示しているが、その一方で、図９は、円形または楕円形のフレーム状圧縮要素を示している。図８に示される実施形態の圧縮要素２３０は、当該ガラス物品の上面または底面までは広がっていない。これは、単に、１つの可能な構成を代表しているに過ぎず、当業者は、異なるサイズの圧縮要素２３０も可能であることを理解するであろう。当該フレーム状の圧縮要素は、任意の好適な技術によって当該ガラス物品に圧力を印加することができる。例えば、当該圧縮要素２３０は、ガラス物品の端部の周囲に配置する前に、当該要素の形状を拡張するために加熱され得る。冷却の際、当該圧縮要素２３０は収縮して、ガラス物品に対して外部圧縮応力を印加し得る。代替の実施形態において、フレーム状圧縮要素２３０は、機械的力によって当該ガラス物品に圧力を印加することができる。例えば、当該フレーム状圧縮要素２３０は、ユーザが当該ガラスの少なくとも１つの端部における圧縮力を増加させることを可能にする戻り止めを含むことができ、または、当該フレームは、ネジ式固定具を含むことができ、または当該フレームは、当該フレームが当該ガラス物品の少なくとも１つの端部にばね力を印加するように作製することができる。
【００７９】
いくつかの実施形態において、圧縮要素によって印加される外部圧縮応力は、ガラス物品の座屈を緩和するように設計または構成される。例えば、当該外部圧縮応力は、上記において説明した座屈方程式（方程式１）および座屈破損のリスクを軽減し得る他の設計特徴を考慮して設計され得る。１つまたは複数の実施形態において、当該圧縮要素２３０は、当該ガラス物品の限界座屈応力の約８０％未満の圧縮応力を加える。様々な実施形態において、当該圧縮要素２３０は、当該ガラス物品の限界座屈応力の約７０％未満、例えば、当該ガラス物品の限界座屈応力の約６０％未満または約５０％未満などの圧縮応力を加える。
【００８０】
いくつかの実施形態において、圧縮要素は、当該ガラス物品の少なくとも１つの端部に接触するように位置され、当該圧縮要素は、当該ガラス物品の当該少なくとも１つの端部に対して、主要平面と実質的に同一平面の方向において力を印加する。いくつかの実施形態において、当該圧縮要素を当該ガラス物品の当該少なくとも１つの端部に接続するために接着剤が使用される。
【００８１】
図１４を参照すると、いくつかの実施形態は、当該物品２００の背面２０９にわたって応力を印加するように圧縮要素２３０を適用するステップを含む。当該圧縮負荷は、当該物品の端部の代わりに、当該物品の背面２０９に適用される。当該物品の１つの側面が、透明である必要がない場合、当該圧縮要素２３０は、硬化したときに収縮し得る不透明または半透明のエポキシであってもよい。収縮性エポキシは、硬化したときに、当該物品に圧力を印加し得る。
【００８２】
いくつかの実施形態において、収縮性エポキシは、結果として、当該物品の曲げを生じる。当該物品は、収縮の際に当該物品が平坦になるように、予め曲げられて形成され得る。いくつかの実施形態において、収縮後でも実質的に平坦なままであるように、二次抑制部品が当該物品に隣接して位置される。
【００８３】
本明細書において使用されるガラス物品は、非晶質物品または結晶質物品であり得る。１つまたは複数の実施形態による非晶質物品は、ソーダ石灰ガラス、アルカリアルミノケイ酸ガラス、アルカリ含有ホウケイ酸ガラス、およびアルカリアルミノホウケイ酸ガラスから選択されるガラスを含み得る。１つまたは複数の実施形態による結晶質物品は、ガラスセラミック材料を含み得る。１つまたは複数の実施形態において、当該ガラス物品が化学強化される場合、当該ガラス物品は圧縮応力（ＣＳ）層を有し得、その場合、ＣＳは、当該化学強化ガラスの表面から、少なくとも１０μｍから数十マイクロメートルの深さの圧縮応力層深さ（ＤＯＬ）まで、当該化学強化ガラス内に広がる。１つまたは複数の実施形態において、当該ガラス物品は、熱強化ガラス物品、化学強化ガラス物品、または熱強化ガラスと化学強化ガラスを組み合わせた物品を含み得る。１つまたは複数の実施形態において、当該ガラス物品は、非強化ガラス、例えば、Ｃｏｒｎｉｎｇ社から入手可能なＥａｇｌｅ  ＸＧ（登録商標）などを含み得る。
【００８４】
本明細書において使用される場合、「熱強化」は、当該物品の強度を向上させるために熱処理された物品を意味し、「熱強化」は、焼戻し物品および熱強化物品、例えば、焼戻しガラスおよび熱強化ガラスを包含する。焼戻しガラスは、ガラスにおいてより高い表面圧縮および／または端部圧縮を生じる加速冷却法によって製造される。表面圧縮の程度に影響を及ぼす因子としては、空気急冷温度、体積、および少なくとも１０，０００重量ポンド毎平方インチ（ｐｓｉ）（約６８．９５ＭＰａ）の表面圧縮を生じるように選択された他の可変因子が挙げられる。焼戻しガラスは、典型的には、アニール処理ガラスまたは未処理ガラスの４倍から５倍の強さを有する。熱強化ガラスは、焼戻しガラスよりゆっくりと冷却することによって製造され、それにより、結果として、表面においてより低い圧縮強度を生じ、熱強化ガラスは、アニール処理ガラスまたは未処理ガラスのおよそ２倍の強さを有する。
【００８５】
化学強化ガラス物品において、ガラスネットワークが緩むことができる温度よりも低い温度での、より大きいイオンによるより小さいイオンとの置き換えは、ガラス内でのイオンの分配および、結果として生じる応力プロファイルを生じる。入ってきたイオンのより大きい体積は、ガラスの表面において圧縮応力（ＣＳ）を生じ、ガラスの中心部分において張力（中央張力、またはＣＴ）を生じる。当該圧縮応力は、下記の方程式（６）において与えられる近似関係によって中央張力に関連する：
【００８６】
【数６】
2019512449.tif 000009
【００８７】
式中、厚さは当該強化ガラス物品の総厚さであり、圧縮応力層深さ（ＤＯＬ）はイオン交換の深さである。イオン交換の深さは、当該強化ガラスまたはガラスセラミック物品内の深さ（すなわち、当該ガラス物品の表面から当該ガラスまたはガラスセラミック物品の内部領域までの距離）として説明することができ、この深さまで、イオン交換プロセスによって促進されるイオン交換が広がる。
特に明記されない限り、中央張力（ＣＴ）および圧縮応力（ＣＳ）は、本明細書においてメガパスカル（ＭＰａ）で表現され、その一方で、厚さおよび圧縮応力層深さ（ＤＯＬ）は、ミリメートルまたはマイクロメートルで表現される。
【００８８】
圧縮応力（表面ＣＳを含む）および圧縮応力層深さ（ＤＯＬ）は、市販されている計器、例えば、有限会社折原製作所（日本）製のＦＳＭ−６０００など、を使用して、表面応力計（ＦＳＭ）によって測定される。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）の正確な測定に依拠する。それに対し、ＳＯＣは、「Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｇｌａｓｓ  Ｓｔｒｅｓｓ−Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ」と題される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、当該文献の内容は、参照によりその全体が本明細書に組み入れられる。
【００８９】
ＣＳ層がガラス物品のより深い深さまで広がる強化ガラス物品の場合、ＦＳＭ技術は、観察されるＤＯＬ値に影響を及ぼすコントラストの問題に悩まされ得る。より深いＤＯＬ値では、ＴＥ（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ  ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ）スペクトルとＴＭ（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ  ｍａｇｎｅｔｉｃ）スペクトルとの間に不適切なコントラストが存在し得、したがって、ＴＥスペクトルとＴＭスペクトルとの間の差異の計算（およびＤＯＬの特定）をより困難にする。その上、ＦＳＭ技術は、応力プロファイル（すなわち、ガラスベースの物品内の深さの関数としてのＣＳの変動）を特定することができない。さらに、ＦＳＭ技術は、ある特定の元素のイオン交換、例えば、リチウムに対するナトリウムなどの結果として生じるＤＯＬを特定することができない。
【００９０】
以下において説明する技術は、ガラス基板内の応力が圧縮応力から引張応力へと変化する深さとして定義される圧縮の深さ（ＤＯＣ）、および強化ガラスベースの物品に対する応力プロファイルを、より正確に特定するために開発されたものである。
【００９１】
２０１２年５月３日にＲｏｓｔｉｓｌａｖ  Ｖ．Ｒｏｕｓｓｅｖらによって出願された「Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  ｔｈｅ  Ｓｔｒｅｓｓ  Ｐｒｏｆｉｌｅ  ｏｆ  Ｉｏｎ−Ｅｘｃｈａｎｇｅｄ  Ｇｌａｓｓ」（以下「Ｒｏｕｓｓｅｖ  Ｉ」という）の名称の、２０１１年５月２５日に出願された同じ名称の米国仮特許出願第６１／４８９，８００号に対する優先権を主張する米国特許第９，１４０，５４３号では、焼戻しされたガラスまたは化学強化ガラスの詳細で正確な応力プロファイル（深さの関数としての応力）を抽出する２つの方法が開示されている。ＴＭおよびＴＥ偏光に対する束縛光学モードのスペクトルが、プリズム結合技術により収集され、詳細で正確なＴＭおよびＴＥ屈折率プロファイルｎＴＭ（ｚ）およびｎＴＥ（ｚ）を得るためにそれら全体において使用される。なお、上記の出願の内容は、参照によりその全体が本明細書に組み入れられる。
【００９２】
一実施形態において、詳細な屈折率プロファイルが、逆ウェンツェル−クラマース−ブリユアン（ＩＷＫＢ）法を使用することによって、モードスペクトルから得られる。
【００９３】
別の実施形態において、当該詳細な屈折率プロファイルは、測定されたモードスペクトルを、屈折率プロファイルの形状を説明する事前に定義された関数形における数値計算したスペクトルに近似し、最良の近似から当該関数形のパラメータを得ることによって得られる。詳細な応力プロファイルＳ（ｚ）は、下記の方程式（７）において定義される応力−光学係数（ＳＯＣ）の既知の値を使用することによって、回復させた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計算される：
【００９４】
【数７】
2019512449.tif 000010
【００９５】
ＳＯＣの値が小さいことから、任意の深さｚでの複屈折率ｎＴＭ（ｚ）−ｎＴＥ（ｚ）は、屈折率ｎＴＭ（ｚ）およびｎＴＥ（ｚ）のどちらかのほんの一部である（典型的には、１％のオーダー）。測定したモードスペクトルにおけるノイズによって有意には歪んでいない応力プロファイルを得るためには、０．００００１屈折率単位（ＲＩＵ）のオーダーの精度でのモード有効屈折率の特定が必要である。Ｒｏｕｓｓｅｖ  Ｉにおいて開示されている方法はさらに、収集したＴＥおよびＴＭモードスペクトルまたは当該モードスペクトルのイメージにおけるノイズおよび／または不十分なコントラストにもかかわらず、測定されたモード屈折率に対してそのような高い精度を確保するために、生データに適用される技術を含む。そのような技術は、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出すための、ノイズ平均化、フィルタリング、および曲線近似を含む。
【００９６】
同様に、２０１３年９月２３日にＲｏｓｔｉｓｌａｖ  Ｖ．Ｒｏｕｓｓｅｖらによって出願された、「Ｓｙｓｔｅｍｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ  ｉｎ  Ｇｌａｓｓ  ａｎｄ  Ｇｌａｓｓ−Ｃｅｒａｍｉｃｓ」（以下、「Ｒｏｕｓｓｅｖ  ＩＩ」という）と題された、２０１２年９月２８日に出願された同じ名称の米国仮出願第６１／７０６，８９１号に対する優先権を主張する、米国特許第８，９５７，３７４号では、不透明ガラスおよびガラスセラミックスを含むガラスおよびガラスセラミックの表面における複屈折を光学的に測定するための機器および方法について開示されている。モードにおける離散的スペクトルが同一であるＲｏｕｓｓｅｖ  Ｉとは異なり、Ｒｏｕｓｓｅｖ  ＩＩにおいて開示される方法は、測定のプリズム結合構成におけるプリズム試料界面によって反射されたＴＭ光およびＴＥ光に対する角度強度分布の慎重な解析に依拠する。
なお、上記の出願の内容は、参照によりその全体が本明細書に組み入れられる。
【００９７】
したがって、反射された光強度対角度の正しい分布は、離散的モードの位置のみが求められる従来のプリズム結合応力測定よりもはるかに重要である。このために、Ｒｏｕｓｓｅｖ  ＩおよびＲｏｕｓｓｅｖ  ＩＩにおいて開示されている方法は、基準イメージまたは信号に対する正規化、検出器の非線形性に対する補正、イメージノイズおよびスペックルを減らすための複数のイメージの平均化、および強度角度スペクトルをさらに滑らかにするためのデジタルフィルタリングの適用を含む、強度スペクトルを正規化するための技術を含む。さらに、１つの方法は、コントラスト信号の形成を含み、これは、ＴＭ信号とＴＥ信号との間の形状の基本的な差を補正するために追加的に正規化される。前述の方法は、ほとんど同じである２つの信号を実現するステップと、最も急勾配の領域を含む信号の一部を比較することによってサブピクセルの解像度によりそれらのお互いの変位を特定するステップとに依拠する。当該複屈折率は、プリズムの幾何学的形状および屈折率、レンズの焦点長、およびセンサーのピクセル間隔を含む、機器設計によって特定される係数によって、お互いの変位に比例する。当該応力は、測定された複屈折率を既知の応力−光学係数に乗じることによって特定される。
【００９８】
別の開示された方法において、ＴＭ信号およびＴＥ信号の微分係数が、前述の信号調整技術のいくつかの組み合わせの適用後に特定される。ＴＭ信号およびＴＥ信号の最大微分係数の位置は、サブピクセルの解像度によって得られ、複屈折率は、機器パラメータによって従来と同様に特定される係数によって、上記の２つの最大値の間隔に比例する。
【００９９】
正しい強度抽出のための要件に関連して、当該機器は、強度信号を歪ませる傾向のある寄生バックグラウンドを減じるために、いくつかの増強、例えば、照光の角度均一性を向上させるためのプリズム入射表面に極めて接近したまたは入射表面上での光散乱性表面（静的ディフューザ）の使用、光源がコヒーレントまたは部分的にコヒーレントの場合のスペックル減少のためのディフューザの移動、ならびにプリズムの入力および出力ファセットの一部の上および当該プリズムの側面ファセット上の光吸収コーティングなどを含む。さらに、当該機器は、不透明材料の測定を可能にする赤外光源を含み得る。
【０１００】
その上、Ｒｏｕｓｓｅｖ  ＩＩでは、研究された試料の波長の範囲および減衰係数が開示されており、その場合、測定は、説明される方法および機器の増強によって可能である。当該範囲は、αｓλ＜２５０πσｓによって定義され、この場合、αｓは、測定波長λでの光学減衰係数であり、σｓは、実際の適用のために典型的に必要とされる精度において測定される応力の期待値である。この広範囲は、大きな光学的減衰が以前の既存の測定方法を適用できなくするような波長において実用的に重要な測定値を得ることを可能にする。例えば、Ｒｏｕｓｓｅｖ  ＩＩでは、減衰が約３０ｄＢ／ｍｍを超えるような１，５５０ｎｍの波長での、不透明な白色ガラス−セラミックの応力誘起複屈折率において首尾よく達成された測定について開示している。
【０１０１】
より深いＤＯＬ値においてＦＳＭ技術にはいくつかの問題が存在することは上記において述べたが、ＦＳＭは、依然として、±２０％までの誤差範囲がより深いＤＯＬ値において可能であるという理解において利用され得る有益な従来技術である。本明細書において使用されるＤＯＬは、ＦＳＭ技術を使用して演算される圧縮応力層深さの値を意味し、その一方で、ＤＯＣは、Ｒｏｕｓｓｅｖ  ＩおよびＲｏｕｓｓｅｖ  ＩＩに記載される方法によって特定される圧縮応力層深さを意味する。
【０１０２】
この開示に列挙されるヤング率値は、「Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｇｕｉｄｅ  ｆｏｒ  Ｒｅｓｏｎａｎｔ  Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ  ｆｏｒ  Ｄｅｆｅｃｔ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｉｎ  Ｂｏｔｈ  Ｍｅｔａｌｌｉｃ  ａｎｄ  Ｎｏｎ−ｍｅｔａｌｌｉｃ  Ｐａｒｔｓ」と題されるＡＳＴＭ  Ｅ２００１−１３において詳細に説明される一般的なタイプの共鳴超音波分光法によって測定される値を意味する。この開示に列挙されるポアソン比値は、「Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｇｕｉｄｅ  ｆｏｒ  Ｒｅｓｏｎａｎｔ  Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ  ｆｏｒ  Ｄｅｆｅｃｔ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｉｎ  Ｂｏｔｈ  Ｍｅｔａｌｌｉｃ  ａｎｄ  Ｎｏｎ−ｍｅｔａｌｌｉｃ  Ｐａｒｔｓ」と題されるＡＳＴＭ  Ｅ２００１−１３において詳細に説明される一般的なタイプの共鳴超音波分光法によって測定される値を意味する。
【０１０３】
ガラス物品のための材料は変えることができる。例示的実施形態において、当該ガラス物品は、ガラスまたはガラス−セラミックを含み得る。当該ガラスは、ソーダ石灰ガラス、アルカリアルミノケイ酸ガラス、アルカリ含有ホウケイ酸ガラス、および／またはアルカリアルミノホウケイ酸ガラスであり得る。当該ガラス−セラミックは、Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系（ＬＡＳ系）ガラスセラミック、ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系（ＭＡＳ系）ガラスセラミック、ならびに／あるいはムライト、スピネル、α−クォーツ、β−クォーツ固溶体、ペタライト、二ケイ酸リチウム、β−スポジュメン、ネフェリン、およびアルミナから選択される少なくとも１つの結晶質相を含むガラスセラミックを含み得る。いくつかの実施形態において、当該ガラス物品のために使用される組成は、０〜２ｍｏｌ％の、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種の清澄剤によりバッチ処理され得る。
【０１０４】
ガラス物品は、様々な異なるプロセスを使用して提供され得る。例えば、例示的ガラス物品を成形する方法としては、フロートガラス法およびダウンドロー法、例えば、フュージョンドロー法およびスロットドロー法などが挙げられる。フロートガラス法によって調製されるガラス物品は、滑らかな表面および均一な厚さによって特徴付けることができ、溶融ガラスを溶融金属、典型的にはスズの床の上に流すことによって作製される。例示的プロセスにおいて、溶融スズ床の表面上に供給される溶融ガラスは、浮遊ガラスリボンを形成する。当該ガラスリボンは、スズ浴に沿って流れる際に、スズからローラー上へと持ち上げることができる固体ガラス物品へと固化するまで、温度が徐々に下がる。当該浴から持ち上げられると、当該ガラス物品はさらに冷却され得、内部応力を減らすためにアニール処理され得る。
【０１０５】
ダウンドロー法では、比較的無傷なままの表面を有する、均一な厚さのガラス物品が製造される。当該ガラス物品の平均曲げ強度は、表面のキズの量およびサイズによって影響を受けるため、最小限しか接触していない無傷なままの表面は、より高い初期強度を有する。次いでこの高強度ガラス物品がさらに（例えば、化学的に）強化されると、結果として得られる強度は、ラップ研磨およびポリッシュ研磨された表面を有するガラス物品より高くなり得る。ダウンドローガラス物品は、約２ｍｍ未満の厚さに板引きされ得る。さらに、ダウンドローガラス物品は、コスト高な研削およびポリッシュ研磨を行うことなく最終用途において使用することができる、非常に平坦で滑らかな表面を有する。
【０１０６】
フュージョンドロー法は、例えば、溶融したガラス原材料を受け入れるための経路を有するドロータンクを使用する。当該経路は、当該その両側に、経路の長さに沿って上部が開放された堰を有している。当該経路が溶融材料で満たされると、溶融ガラスは堰からオーバーフローする。重力により、当該溶融ガラスは、２つの流動するガラスフィルムとして、ドロータンクの外側表面を下方へと流れる。当該ドロータンクのこれらの外側表面は、下方へとそして内部方向へと延びており、そのため、溶融ガラスは、ドロータンクの下方の端部において合流する。当該２つの流動ガラスフィルムがこの端部において合わさることにより、融合して単一の流動するガラス物品を形成する。フュージョンドロー法は、経路を越えて流れる２つのガラスフィルムが一緒に融合するため、結果として生じるガラス物品のどちらの外側表面も、当該機器のいかなる部品にも接触してい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によるガラス物品の表面特性は、そのような接触による影響を受けない。
【０１０７】
スロットドロー法は、フュージョンドロー法とは異なっている。スロットドロー法では、溶融原材料ガラスが、ドロータンクへと提供される。ドロータンクの底には、スロットの長さに延在するノズルを備えた開口スロットがある。溶融ガラスは、当該スロットおよびノズルを通って流れ、連続するガラス物品として下方のアニール処理領域へと板引きされる。
【０１０８】
本明細書において説明されるガラス物品を作製するために使用することができる例示的ガラスとしては、アルカリアルミノケイ酸ガラス組成物またはアルカリアルミノホウケイ酸ガラス組成物が挙げられるが、他のガラス組成物も想到される。そのようなガラス組成物は、イオン交換可能として特徴付けることができる。本明細書において使用される場合、「イオン交換可能」は、当該組成物を含む基板が、当該基板の表面または表面付近に存在するカチオンを、より大きいサイズまたはより小さいサイズの同じ結合価のカチオンと交換することができるということを意味する。例示的ガラス組成物の１つは、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、およびＮａ２Ｏを含み、この場合、（ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３）≧６６ｍｏｌ％、かつＮａ２Ｏ≧９ｍｏｌ％である。いくつかの実施形態において、好適なガラス組成物はさらに、Ｋ２Ｏ、ＭｇＯ、およびＣａＯのうちの少なくとも１つを含む。特定の実施形態において、当該基板において使用されるガラス組成物は、６１〜７５ｍｏｌ％のＳｉＯ２、７〜１５ｍｏｌ％のＡｌ２Ｏ３、０〜１２ｍｏｌ％のＢ２Ｏ３、９〜２１ｍｏｌ％のＮａ２Ｏ、０〜４ｍｏｌ％のＫ２Ｏ、０〜７ｍｏｌ％のＭｇＯ、および０〜３ｍｏｌ％のＣａＯを含むことができる。
【０１０９】
当該ガラス物品にとって好適なさらなる例示的ガラス組成物は、６０〜７０ｍｏｌ％のＳｉＯ２、６〜１４ｍｏｌ％のＡｌ２Ｏ３、０〜１５ｍｏｌ％のＢ２Ｏ３、０〜１５ｍｏｌ％のＬｉ２Ｏ、０〜２０ｍｏｌ％のＮａ２Ｏ、０〜１０ｍｏｌ％のＫ２Ｏ、０〜８ｍｏｌ％のＭｇＯ、０〜１０ｍｏｌ％のＣａＯ、０〜５ｍｏｌ％のＺｒＯ２、０〜１ｍｏｌ％のＳｎＯ２、０〜１ｍｏｌ％のＣｅＯ２、５０ｐｐｍ未満のＡｓ２Ｏ３、および５０ｐｐｍ未満のＳｂ２Ｏ３を含み、この場合、１２ｍｏｌ％≦（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）≦２０ｍｏｌ％、かつ０ｍｏｌ％≦（ＭｇＯ＋ＣａＯ）≦１０ｍｏｌ％である。
【０１１０】
当該ガラス物品にとって好適なさらなる例示的ガラス組成物は、６３．５〜６６．５ｍｏｌ％のＳｉＯ２、８〜１２ｍｏｌ％のＡｌ２Ｏ３、０〜３ｍｏｌ％のＢ２Ｏ３、０〜５ｍｏｌ％のＬｉ２Ｏ、８〜１８ｍｏｌ％のＮａ２Ｏ、０〜５ｍｏｌ％のＫ２Ｏ、１〜７ｍｏｌ％のＭｇＯ、０〜２．５ｍｏｌ％のＣａＯ、０〜３ｍｏｌ％のＺｒＯ２、０．０５〜０．２５ｍｏｌ％のＳｎＯ２、０．０５〜０．５ｍｏｌ％のＣｅＯ２、５０ｐｐｍ未満のＡｓ２Ｏ３、および５０ｐｐｍ未満のＳｂ２Ｏ３を含み、この場合、１４ｍｏｌ％≦（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）≦１８ｍｏｌ％、かつ２ｍｏｌ％≦（ＭｇＯ＋ＣａＯ）≦７ｍｏｌ％である。
【０１１１】
特定の実施形態において、当該ガラス物品にとって好適なアルカリアルミノケイ酸ガラス組成物は、アルミナ、少なくとも１種のアルカリ金属、および、いくつかの実施形態では５０ｍｏｌ％を超えるＳｉＯ２、他の実施形態では少なくとも５８ｍｏｌ％のＳｉＯ２、さらなる他の実施形態では少なくとも６０ｍｏｌ％のＳｉＯ２、を含み、この場合、比率（（Ａｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３）／Σ改質剤）＞１であり、ここで、当該比率において、成分はｍｏｌ％で表され、改質剤はアルカリ金属酸化物である。このガラス組成物は、特定の実施形態において、５８〜７２ｍｏｌ％のＳｉＯ２、９〜１７ｍｏｌ％のＡｌ２Ｏ３、２〜１２ｍｏｌ％のＢ２Ｏ３、８〜１６ｍｏｌ％のＮａ２Ｏ、および０〜４ｍｏｌ％のＫ２Ｏを含み、この場合、比率（（Ａｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３）／Σ改質剤）＞１である。
【０１１２】
さらなる別の実施形態において、当該ガラス物品は、６４〜６８ｍｏｌ％のＳｉＯ２、１２〜１６ｍｏｌ％のＮａ２Ｏ、８〜１２ｍｏｌ％のＡｌ２Ｏ３、０〜３ｍｏｌ％のＢ２Ｏ３、２〜５ｍｏｌ％のＫ２Ｏ、４〜６ｍｏｌ％のＭｇＯ、および０〜５ｍｏｌ％のＣａＯを含むアルカリアルミノケイ酸ガラス組成物を含み得、この場合、６６ｍｏｌ％≦ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３＋ＣａＯ≦６９ｍｏｌ％、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋Ｂ２Ｏ３＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＞１０ｍｏｌ％、５ｍｏｌ％≦ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ≦８ｍｏｌ％、（Ｎａ２Ｏ＋Ｂ２Ｏ３）−Ａｌ２Ｏ３≦２ｍｏｌ％、２ｍｏｌ％≦Ｎａ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３≦６ｍｏｌ％、および４ｍｏｌ％≦（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）−Ａｌ２Ｏ３≦１０ｍｏｌ％である。
【０１１３】
代替の実施形態において、当該ガラス物品は、２ｍｏｌ％以上のＡｌ２Ｏ３およびＺｒＯ２のうちの少なくとも一方、または４ｍｏｌ％以上のＡｌ２Ｏ３およびＺｒＯ２のうちの少なくとも一方を含むアルカリアルミノケイ酸ガラス組成物を含み得る。
【０１１４】
ガラス物品は、形成された後で、強化ガラス物品を形成するために強化してもよい。ガラスセラミック材料を含むガラス物品も、強化ガラス物品を形成するために強化してもよいことは、留意されたい。
【０１１５】
本開示の別の態様は、圧縮要素を使用してガラス物品の少なくとも１つの端部に外部圧縮応力を印加するステップを含む、ガラス物品を強化する方法に関する。当該ガラス物品は、固有の中立応力または固有の圧縮応力下にある外側領域と、引張応力下にあるコア領域とを含み、ならびに当該ガラス物品は、当該少なくとも１つの端部によって境界される主要平面を有する。１つまたは複数の実施形態において、外部圧縮応力を印加するステップは、圧縮要素によってガラス物品の少なくとも１つの端部に印加された力を増加させるステップを含む。１つまたは複数の実施形態において、当該方法は、圧縮要素を当該ガラス物品の少なくとも１つの端部に接触するように位置するステップと、当該圧縮要素を使用して、当該ガラス物品の当該少なくとも１つの端部に対して、主要平面と実質的に同一平面の方向において力を印加するステップとを含む。１つまたは複数の実施形態により、当該方法は、当該圧縮要素を当該ガラス物品の当該少なくとも１つの端部に接続するために接着剤を使用するステップを含む。
【０１１６】
本明細書において開示されるガラス物品は、別の物品、例えば、ディスプレイを有する物品（またはディスプレイ物品）（例えば、家電機器、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）、建築物品、輸送物品（例えば、自動車、列車、航空機、船舶など）、電化製品物品、またはいくらかの透明性、耐スクラッチ性、耐摩耗性、またはそれらの組み合わせを必要とする任意の物品などに組み込むことができる。本明細書において開示される強化された物品のいずれかを組み込んだ例示的物品が図１５Ａおよび図１５Ｂに示されている。詳細には、図１５Ａおよび図１５Ｂは、前面３０４、背面３０６、および側面３０８を有するハウジング３０２と、少なくとも部分的に当該ハウジングの内側に配置されるかまたは完全にハウジング内に配置される電子部品（図示されず）であって、コントローラ、メモリ、および当該ハウジングの前面における、または前面に隣接するディスプレイ３１０を含む電子部品と、当該ディスプレイを覆うように、当該ハウジングの前面上のまたは前面を覆うカバー基板３１２と、を含む消費者向け電子デバイス３００を示している。いくつかの実施形態において、当該カバー基板３１２または当該ハウジング３０２は、本明細書において開示されるガラス物品のいずれかを含み得る。
【０１１７】
これまでの説明は、様々な実施形態を対象としており、本開示の他のおよびさらなる実施形態は、それらの基本範囲から逸脱することなく案出され得、ならびにそれらの当該範囲は、下記の特許請求の範囲によって決定される。
【０１１８】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【０１１９】
実施形態１
ガラス物品の外面から圧縮応力層深さまで広がる外側領域であって、当該ガラス物品の少なくとも１つの端部によって境界され、ならびに固有の中立応力または固有の圧縮応力下にある固有の応力を有する、外側領域と、
引張応力下にあるコア領域と、
当該少なくとも１つの端部に外部圧縮応力を印加する圧縮要素と、
を含むガラス物品。
【０１２０】
実施形態２
主要平面を有し、上記圧縮要素が、当該主要平面に実質的に同一平面の方向において、上記外部圧縮応力を印加する、実施形態１に記載のガラス物品。
【０１２１】
実施形態３
上記外側領域が固有の圧縮応力を有するような、強化ガラス物品であり、上記圧縮要素によって印加される上記外部圧縮応力が、当該ガラス物品の当該外側領域の当該圧縮応力を増加させ、上記コア領域の上記引張応力を減少させる、実施形態１または２に記載のガラス物品。
【０１２２】
実施形態４
その上記全内部応力がゼロ未満である、実施形態３に記載のガラス物品。
【０１２３】
実施形態５
上記圧縮要素によって印加される上記外部圧縮応力が、約２ＭＰａから約５００ＭＰａの範囲である、実施形態１〜４のいずれか１つに記載のガラス物品。
【０１２４】
実施形態６
上記圧縮要素が、上記少なくとも１つの端部の周囲に連続して延在する、実施形態１〜５のいずれか１つに記載のガラス物品。
【０１２５】
実施形態７
上記圧縮要素が、単軸の外部圧縮応力を印加する、実施形態１〜６のいずれか１つに記載のガラス物品。
【０１２６】
実施形態８
上記圧縮要素が、二軸の外部圧縮応力を印加する、実施形態１〜６のいずれか１つに記載のガラス物品。
【０１２７】
実施形態９
上記圧縮要素が、等二軸の外部圧縮応力を印加する、実施形態１〜６または８のいずれか１つに記載のガラス物品。
【０１２８】
実施形態１０
さらに、その上記少なくとも１つの端部と上記圧縮要素との間に配置された接着剤を含む、実施形態１〜９のいずれか１つに記載のガラス物品。
【０１２９】
実施形態１１
ハンドヘルドデバイスのディスプレイスクリーン、自動車の窓ガラス、建築物のガラス、および電化製品のガラスからなる群より選択される、実施形態１〜１０のいずれか１つに記載のガラス物品。
【０１３０】
実施形態１２
上記外側領域および上記コア領域が、ラミネートされたガラス基板、化学強化ガラス基板、熱強化ガラス基板、およびそれらの組み合わせからなる群より選択される強化ガラスを形成する、実施形態１〜１１のいずれか１つに記載のガラス物品。
【０１３１】
実施形態１３
上記圧縮要素が、上記ガラス物品に上記外部圧縮応力を印加するフレームを含む、実施形態１〜１２のいずれか１つに記載のガラス物品。
【０１３２】
実施形態１４
上記圧縮要素がさらに、上記ガラス物品の上記少なくとも１つの端部に接触する接着剤を含む、実施形態１〜１３のいずれか１つに記載のガラス物品。
【０１３３】
実施形態１５
上記圧縮要素によって印加される上記外部圧縮応力が、上記ガラス物品の耐応力腐食性を増加させる、実施形態１〜１４のいずれか１つに記載のガラス物品。
【０１３４】
実施形態１６
前面、裏面、および側面を有するハウジングと、
少なくとも部分的に当該ハウジング内において提供される電気部品であって、少なくともコントローラ、メモリ、当該ハウジングの当該前面においてまたは当該前面に隣接して提供されるディスプレイを含む電気部品と、
当該ディスプレイを覆うように配置されたカバーガラスと、
を含む、消費者向けエレクトロニクス製品であって、
当該ハウジングの一部または当該カバーガラスの少なくとも一方が、実施形態１〜１５のいずれか１つに記載のガラス物品を含む、
消費者向けエレクトロニクス製品。
【０１３５】
実施形態１７
少なくとも１つの端部によって境界される主要平面を有するガラス物品であって、
ガラス物品の外面から圧縮応力層深さまで広がる外側領域であって、固有の中立応力または固有の圧縮応力である固有の応力を有する、外側領域と、
引張応力下にあるコア領域と、
主要平面と実質的に同一平面の方向において当該少なくとも１つの端部に外部圧縮応力を印加するように構成された圧縮要素と、
を含み、それにより、式中、ｔは当該ガラス物品の厚さであり、σは内部応力である、下記の式、
2019512449.tif 000011
【０１３６】
によって定義される全内部応力を有する、ガラス物品。
【０１３７】
実施形態１８
その上記全内部応力がゼロ未満である、実施形態１７に記載のガラス物品。
【０１３８】
実施形態１９
上記圧縮要素によって印加される上記外部圧縮応力が、約２ＭＰａから約５００ＭＰａの範囲である、実施形態１７または１８に記載のガラス物品。
【０１３９】
実施形態２０
上記圧縮要素が、上記少なくとも１つの端部の周囲に連続して延在する、実施形態１７〜１９のいずれか１つに記載のガラス物品。
【０１４０】
実施形態２１
ハンドヘルドデバイスのディスプレイスクリーン、自動車の窓ガラス、建築物のガラス、および電化製品のガラスからなる群より選択される、実施形態１７〜２０のいずれか１つに記載のガラス物品。
【０１４１】
実施形態２２
上記外側領域および上記コア領域が、化学強化ガラス基板、熱強化ガラス基板、ならびに化学強化および熱強化ガラス基板からなる群より選択される強化ガラスを形成する、実施形態１７〜２１のいずれか１つに記載のガラス物品。
【０１４２】
実施形態２３
上記圧縮要素が、上記ガラス物品の限界座屈応力の約８０％未満の圧縮応力を加える、実施形態１７〜２２のいずれか１つに記載のガラス物品。
【０１４３】
実施形態２４
上記圧縮要素によって印加される上記外部圧縮応力が、上記ガラス物品の耐応力腐食性を増加させる、実施形態１７〜２３のいずれか１つに記載のガラス物品。
【０１４４】
実施形態２５
前面、裏面、および側面を有するハウジングと、
少なくとも部分的に当該ハウジング内において提供される電気部品であって、少なくともコントローラ、メモリ、当該ハウジングの当該前面においてまたは当該前面に隣接して提供されるディスプレイを含む電気部品と、
当該ディスプレイを覆うように配置されたカバーガラスと、
を含む、消費者向けエレクトロニクス製品であって、
当該ハウジングの一部または当該カバーガラスの少なくとも一方が、実施形態１７〜２４のいずれか１つに記載のガラス物品を含む、
消費者向けエレクトロニクス製品。
【０１４５】
実施形態２６
圧縮要素を使用して上記ガラス物品の少なくとも１つの端部に外部圧縮応力を印加するステップ
を含む、該ガラス物品を強化する方法であって、
当該ガラス物品が、固有の中立応力または固有の圧縮応力下にある外側領域と、引張応力下にあるコア領域と、当該ガラス物品の当該少なくとも１つの端部によって境界される主要平面とを含む、
方法。
【０１４６】
実施形態２７
上記外部圧縮応力を印加するステップが、上記圧縮要素によって上記ガラス物品の上記少なくとも１つの端部に印加された力を増加させるステップを含む、実施形態２６に記載の方法。
【０１４７】
実施形態２８
さらに、
上記圧縮要素を上記ガラス物品の上記少なくとも１つの端部に接触するように配置するステップと、
当該圧縮要素によって、当該ガラス物品の当該少なくとも１つの端部に、上記主要平面と実質的に同一平面の力を印加するステップと、
を含む、
実施形態２６または２７に記載の方法。
【０１４８】
実施形態２９
さらに、上記圧縮要素と上記ガラス物品の上記少なくとも１つの端部との間に接着剤を配置するステップを含む、実施形態２６または２７に記載の方法。
【０１４９】
実施形態３０
ハンドヘルドデバイスのディスプレイスクリーン、自動車の窓ガラス、建築物のガラス、および電化製品のガラスからなる群より選択される、実施形態２６〜２９のいずれか１つに記載の方法。
【０１５０】
実施形態３１
上記圧縮要素が、上記ガラス物品の外縁の周りのフレームを含む、実施形態２６〜３０のいずれか１つに記載の方法。
【０１５１】
実施形態３２
上記圧縮要素によって印加される上記外部圧縮応力が、上記ガラス物品の耐応力腐食性を増加させる、実施形態２６〜３１のいずれか１つに記載の方法。
【０１５２】
実施形態３３
上記圧縮要素が、上記ガラス物品の上記少なくとも１つの端部に、当該ガラス物品の限界座屈応力の約８０％未満の圧縮応力を加える、実施形態２６〜３２のいずれか１つに記載の方法。
【符号の説明】
【０１５３】
２００  ガラス物品
２０１  上面
２０２  主要平面
２０３  底面
２０７  曲面
２０９、３０６  背面
２１０  外側領域
２１０ａ  第一外側領域
２１０ｂ  第二外側領域
２１２  外面
２１４  圧縮応力層深さ
２１６  端部
２２０  コア領域
２２０ａ  第一コア領域
２２０ｂ  第二コア領域
２３０、２３０ａ、２３０ｂ  圧縮要素
２３２、２３２ａ、２３２ｂ  圧縮応力
２４０  内側領域
２５０  接着剤
３００  消費者向け電子デバイス
３０２  ハウジング
３０４  前面
３０８  側面
３１０  ディスプレイ
３１２  カバー基板
【図１】
2019512449.tif 000013
【図２】
2019512449.tif 000014
【図３】
2019512449.tif 000015
【図４】
2019512449.tif 000016
【図５】
2019512449.tif 000017
【図６】
2019512449.tif 000018
【図７】
2019512449.tif 000019
【図８】
2019512449.tif 000020
【図９】
2019512449.tif 000021
【図１０】
2019512449.tif 000022
【図１１】
2019512449.tif 000023
【図１２】
2019512449.tif 000024
【図１３】
2019512449.tif 000025
【図１４】
2019512449.tif 000026
【図１５Ａ】
2019512449.tif 000027
【図１５Ｂ】
2019512449.tif 000028
【国際調査報告】
2019512449.tif 000029
2019512449.tif 000030
2019512449.tif 000031