(57)【要約】  超高ピーク圧縮応力を達成するようにイオン交換されることのあるアルカリアルミノケイ酸塩ガラス。このガラスは、少なくとも約１０００ＭＰａかつ約１５００ＭＰａまでのピーク圧縮応力を達成するようにイオン交換されることがある。高いピーク圧縮応力は、浅い傷サイズ分布を有するガラスに高強度を与える。これらのガラスは、高い破壊靱性および改善された破損強度に対応する高いヤング率を有し、例えば、フレキシブルディスプレイにおけるカバーガラスなどに使用する上で著しい曲げ応力を経験する高強度カバーガラス用途に適している。
2021535889.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルカリアルミノケイ酸塩ガラスであって、
ａ．約１７モル％以上のＡｌ２Ｏ３、
ｂ．Ｎａ２Ｏ、
ｃ．ＭｇＯ、および
ｄ．ＣａＯ、
を含み、
Ａｌ２Ｏ３（モル％）＋ＲＯ（モル％）≧２１モル％、式中、ＲＯ（モル％）＝ＭｇＯ（モル％）＋ＣａＯ（モル％）＋ＺｎＯ（モル％）であり、
ＳｒＯ、ＢａＯ、Ｂ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、およびＫ２Ｏの各々を実質的に含まず、イオン交換可能である、アルカリアルミノケイ酸塩ガラス。
【請求項２】
前記アルカリアルミノケイ酸塩ガラスが、約４ｍｍまでの厚さを有し、該アルカリアルミノケイ酸塩ガラスの表面からＤＯＣまで延在し、約１０００ＭＰａ以上のピーク圧縮応力を有する圧縮層を達成するようにイオン交換可能である、請求項１記載のアルカリアルミノケイ酸塩ガラス。
【請求項３】
前記アルカリアルミノケイ酸塩ガラスが、約２５℃および約５０％の相対湿度で、かつ５ｍｍ、４ｍｍ、または３ｍｍの内の少なくとも１つの曲げ半径で、６０分間に亘り保持されたときに、破損がない、請求項２記載のアルカリアルミノケイ酸塩ガラス。
【請求項４】
前記アルカリアルミノケイ酸塩ガラスが、Ｌｉ２Ｏをさらに含み、約８０ＧＰａから約９０ＧＰａの範囲のヤング率を有し、表面から厚さの約１０％以上のＤＯＣまで延在する圧縮層を達成するようにイオン交換可能である、請求項１から３いずれか１項に記載のアルカリアルミノケイ酸塩ガラス。
【請求項５】
ＺｎＯをさらに含む、請求項１から４いずれか１項記載のアルカリアルミノケイ酸塩ガラス。
【請求項６】
ＣａＯ（モル％）／ＲＯ（モル％）＞０．４である、請求項１から５いずれか１項記載のアルカリアルミノケイ酸塩ガラス。
【請求項７】
前記アルカリアルミノケイ酸塩ガラスが、約５ｋＰから約２００ｋＰの範囲の液相粘度を有する、請求項１から６いずれか１項記載のアルカリアルミノケイ酸塩ガラス。
【請求項８】
前記アルカリアルミノケイ酸塩ガラスが、約５２モル％から約６１モル％のＳｉＯ２、約１７モル％から約２３モル％のＡｌ２Ｏ３、０モル％から約７モル％のＬｉ２Ｏ、約９モル％から約２０モル％のＮａ２Ｏ、０モル％超から約５モル％のＭｇＯ、０モル％超から約５モル％のＣａＯ、および０モル％超から約２モル％のＺｎＯを含む、請求項１から７いずれか１項記載のアルカリアルミノケイ酸塩ガラス。
【請求項９】
イオン交換されたガラスにおいて、該イオン交換されたガラスが、アルカリアルミノケイ酸塩ガラスであって、
ａ．約１７モル％以上のＡｌ２Ｏ３、
ｂ．Ｎａ２Ｏ、
ｃ．ＭｇＯ、および
ｄ．ＣａＯ、
を含み、
Ａｌ２Ｏ３（モル％）＋ＲＯ（モル％）≧２１モル％、式中、ＲＯ（モル％）＝ＭｇＯ（モル％）＋ＣａＯ（モル％）＋ＺｎＯ（モル％）であるアルカリアルミノケイ酸塩ガラスであり、該アルカリアルミノケイ酸塩ガラスは、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ｂ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、およびＫ２Ｏの各々を実質的に含まず、前記イオン交換されたガラスは、約４ｍｍまでの厚さを有し、該イオン交換されたガラスの表面からＤＯＣまで延在する圧縮層を有し、約１０００ＭＰａ以上のピーク圧縮応力を有する、イオン交換されたガラス。
【請求項１０】
前記イオン交換されたガラスが、約１００μｍまでの厚さを有し、
前記イオン交換されたガラスが、約２５℃および約５０％の相対湿度で、かつ５ｍｍ、４ｍｍ、または３ｍｍの内の少なくとも１つの曲げ半径で、６０分間に亘り保持されたときに、破損がなく、
前記ピーク圧縮応力が約１５００ＭＰａ以下である、請求項９記載のイオン交換されたガラス。
【請求項１１】
前記イオン交換されたガラスがＬｉ２Ｏをさらに含み、ＤＯＣが厚さの約１０％以上であり、前記イオン交換されたガラスが、約４マイクロメートルから約４０マイクロメートルのカリウムイオンの層の深さを有する、請求項９または１０記載のイオン交換されたガラス。
【請求項１２】
前記イオン交換されたガラスが、約５２モル％から約６１モル％のＳｉＯ２、約１７モル％から約２３モル％のＡｌ２Ｏ３、０モル％から約７モル％のＬｉ２Ｏ、約９モル％から約２０モル％のＮａ２Ｏ、０モル％超から約５モル％のＭｇＯ、０モル％超から約５モル％のＣａＯ、および０モル％超から約２モル％のＺｎＯを含む、請求項９から１１いずれか１項記載のイオン交換されたガラス。
【請求項１３】
前記イオン交換されたガラスが、フレキシブルディスプレイの少なくとも一部を形成する、請求項９から１２いずれか１項記載のイオン交換されたガラス。
【請求項１４】
ガラスを強化する方法において、
ａ．少なくとも１種類のカリウム塩を含むイオン交換媒体中にガラス物品を浸漬する工程であって、該少なくとも１種類のカリウム塩が該イオン交換媒体の約５０質量％を占め、該ガラス物品がアルカリアルミノケイ酸塩ガラスから作られ、該アルカリアルミノケイ酸塩ガラスが、約１７モル％以上のＡｌ２Ｏ３および非ゼロ量のＮａ２Ｏ、ＭｇＯ、およびＣａＯを含み、ここで、Ａｌ２Ｏ３（モル％）＋ＲＯ（モル％）≧２１モル％、式中、ＲＯ（モル％）＝ＭｇＯ（モル％）＋ＣａＯ（モル％）＋ＺｎＯ（モル％）であり、該アルカリアルミノケイ酸塩ガラスは、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ｂ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、およびＫ２Ｏの各々を実質的に含まない工程、および
ｂ．約３５０℃から約４８０℃の範囲の所定の温度で約１時間から約２４時間の範囲の所定の期間に亘り前記イオン交換媒体中に浸漬されている間に前記ガラス物品をイオン交換して、表面からＤＯＣまで延在し、約１０００ＭＰａ以上のピーク圧縮応力を有する圧縮層を達成する工程、
を有してなる方法。
【請求項１５】
前記ガラス物品を前記イオン交換媒体中に浸漬する前に、該ガラス物品をその１０１１Ｐ温度に加熱し、加熱されたガラス物品を室温まで急冷する工程をさらに含む、請求項１４記載の方法。
【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、２０１８年８月３日に出願された米国仮特許出願第６２／７１４４０４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、超高ピーク圧縮応力を達成するようにイオン交換できるガラス組成物の一群に関する。より詳しくは、本開示は、浅い表面傷を阻むのに十分に高いピーク圧縮応力を有する化学強化されたガラスに関する。さらにより詳しくは、本開示は、使用中に、例えば、フレキシブルディスプレイ用のカバーガラスとして、著しい曲げ応力が経験される用途における高強度カバーガラスに関する。
【背景技術】
【０００３】
携帯電話、スマートフォン、タブレット、腕時計、ビデオプレーヤー、情報端末（ＩＴ）機器、ラップトップコンピュータなどの電子機器におけるディスプレイに使用されるガラスは、典型的に、表面圧縮層を生じるために化学的または熱的に強化されている。この圧縮層は、ガラスの破損をもたらし得る傷を阻む働きをする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電子用途の折り畳み式ディスプレイは、薄い曲げられるガラスから恩恵を受けるであろう。しかしながら、曲げに曝されたときに、表面圧縮層の有益な傷停止効果は、表面傷が圧縮層より深く、それゆえ、曲げられたときにガラスが破損する程度まで低下してしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示は、超高ピーク圧縮応力を達成するようにイオン交換することができるアルカリアルミノケイ酸塩ガラスの一群を供する。ここに記載されたガラスは、約１０００ＭＰａ以上かつ約１５００ＭＰａまでのピーク圧縮応力を達成するようにイオン交換することができる。高いピーク圧縮応力は、浅い傷サイズ分布を有するガラスに高強度を与える。これらのガラスは高いヤング率を有し、このヤング率は高い破壊靱性および改善された破損強度に対応する。ここに記載されたガラスは、例えば、フレキシブルおよび折り畳み式ディスプレイにおけるカバーガラスとして、使用中に著しい曲げ応力を経験する高強度カバーガラス用途に適している。この高いピーク圧縮応力は、ガラスが正味の圧縮を維持し、それゆえ、ガラスがきつい半径の周りに曲げられたときに表面傷を抑えることができる。高い破壊靱性は、ガラスの加工中および／または機器におけるその使用中に導入され得る所定の傷集団に関する印加圧力（例えば、曲げによる）からの破壊を防ぐのにも役立つ。
【０００６】
したがって、本開示の１つの態様は、イオン交換可能なアルカリアルミノケイ酸塩ガラスを提供することにある。ここに用いられているように、「イオン交換可能」とは、ガラス組成物が、ガラス中に圧縮応力を生じるために複数の第２の金属イオンと置換されることのある１種類以上の第１の金属イオンを含有することを意味する。その第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、この第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つのイオンであることがある。第２の金属イオンは、その酸化物（例えば、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、Ｃｓ２Ｏ、またはその組合せ）としてガラス系基板中に存在する。このガラスは、約１７モル％以上のＡｌ２Ｏ３および非ゼロ量のＮａ２Ｏ、ＭｇＯ、およびＣａＯを含み、ここで、Ａｌ２Ｏ３（モル％）＋ＲＯ（モル％）≧２１モル％、式中、ＲＯ（モル％）＝ＭｇＯ（モル％）＋ＣａＯ（モル％）＋ＺｎＯ（モル％）。このアルカリアルミノケイ酸塩ガラスは、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ｂ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、およびＫ２Ｏの各々を実質的に含まない。
【０００７】
本開示の第２の態様は、イオン交換されたガラスを提供することにある。このイオン交換されたガラスは、約１７モル％以上のＡｌ２Ｏ３および非ゼロ量のＮａ２Ｏ、ＭｇＯ、およびＣａＯを含むアルカリアルミノケイ酸塩ガラスであり、ここで、Ａｌ２Ｏ３（モル％）＋ＲＯ（モル％）≧２１モル％、式中、ＲＯ（モル％）＝ＭｇＯ（モル％）＋ＣａＯ（モル％）＋ＺｎＯ（モル％）である。このイオン交換されたガラスは、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ｂ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、およびＫ２Ｏの各々を実質的に含まない。このイオン交換されたガラスは、約４ｍｍまでの厚さｔおよびイオン交換されたガラスの表面からイオン交換されたガラス中の圧縮深さ（ＤＯＣ）まで延在する圧縮層を有し、ここで、この圧縮層は約１０００ＭＰａ以上のピーク圧縮応力を有し、いくつかの実施の形態において、そのピーク圧縮応力はイオン交換されたガラスの表面にある。
【０００８】
本開示の第３の態様は、著しい曲げ応力に抵抗できるガラスを強化する方法を提供することにある。この方法は、少なくとも１種類のカリウム塩を含むイオン交換媒体中にガラス物品を浸漬する工程であって、その少なくとも１種類のカリウム塩がイオン交換媒体の約５０質量％を占める工程；および約３５０℃から約４８０℃の範囲の所定の温度で約１時間から約２４時間の範囲の所定の期間に亘りイオン交換媒体中に浸漬されている間にガラス物品をイオン交換して、表面から圧縮深さＤＯＣまで延在し、約１０００ＭＰａ以上のピーク圧縮応力を有する圧縮層を達成する工程を有してなり、いくつかの実施の形態において、そのピーク圧縮応力はイオン交換されたガラスの表面にある。そのガラス物品はアルカリアルミノケイ酸塩ガラスから作られ、そのアルカリアルミノケイ酸塩ガラスは、約１７モル％以上のＡｌ２Ｏ３および非ゼロ量のＮａ２Ｏ、ＭｇＯ、およびＣａＯを含み、ここで、Ａｌ２Ｏ３（モル％）＋ＲＯ（モル％）≧２１モル％、式中、ＲＯ（モル％）＝ＭｇＯ（モル％）＋ＣａＯ（モル％）＋ＺｎＯ（モル％）であり、アルカリアルミノケイ酸塩ガラスは、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ｂ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、およびＫ２Ｏの各々を実質的に含まない。
【０００９】
本開示の様々な特徴は、任意と全ての組合せで、例えば、様々な以下の実施の形態にしたがって、組み合わされることがある。
【００１０】
実施の形態１．
アルカリアルミノケイ酸塩ガラスであって、
ａ．約１７モル％以上のＡｌ２Ｏ３、
ｂ．Ｎａ２Ｏ、
ｃ．ＭｇＯ、および
ｄ．ＣａＯ、
を含み、
Ａｌ２Ｏ３（モル％）＋ＲＯ（モル％）≧２１モル％、式中、ＲＯ（モル％）＝ＭｇＯ（モル％）＋ＣａＯ（モル％）＋ＺｎＯ（モル％）であり、
ＳｒＯ、ＢａＯ、Ｂ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、およびＫ２Ｏの各々を実質的に含まず、イオン交換可能である、アルカリアルミノケイ酸塩ガラス。
【００１１】
実施の形態２．
前記アルカリアルミノケイ酸塩ガラスが、約４ｍｍまでの厚さを有し、該アルカリアルミノケイ酸塩ガラスの表面からＤＯＣまで延在し、約１０００ＭＰａ以上のピーク圧縮応力を有する圧縮層を達成するようにイオン交換可能である、実施の形態１のアルカリアルミノケイ酸塩ガラス。
【００１２】
実施の形態３．
前記アルカリアルミノケイ酸塩ガラスが約１００μｍまでの厚さを有する、実施の形態２または実施の形態３のアルカリアルミノケイ酸塩ガラス。
【００１３】
実施の形態４．
前記アルカリアルミノケイ酸塩ガラスが、約２５℃および約５０％の相対湿度で、かつ５ｍｍ、４ｍｍ、または３ｍｍの内の少なくとも１つの曲げ半径で、６０分間に亘り保持されたときに、破損がない、実施の形態３のアルカリアルミノケイ酸塩ガラス。
【００１４】
実施の形態５．
前記ピーク圧縮応力が約１５００ＭＰａ以下である、実施の形態２〜４のいずれか１つのアルカリアルミノケイ酸塩ガラス。
【００１５】
実施の形態６．
前記アルカリアルミノケイ酸塩ガラスが、約８０ＧＰａから約９０ＧＰａの範囲のヤング率を有する、実施の形態１〜５のいずれか１つのアルカリアルミノケイ酸塩ガラス。
【００１６】
実施の形態７．
Ｌｉ２Ｏをさらに含む、実施の形態１〜６のいずれか１つのアルカリアルミノケイ酸塩ガラス。
【００１７】
実施の形態８．
前記アルカリアルミノケイ酸塩ガラスが、表面から厚さの約１０％以上のＤＯＣまで延在する圧縮層を達成するようにイオン交換可能である、実施の形態７のアルカリアルミノケイ酸塩ガラス。
【００１８】
実施の形態９．
前記アルカリアルミノケイ酸塩ガラスが、約４マイクロメートルから約４０マイクロメートルのカリウムイオンの層の深さを達成するようにイオン交換可能である、実施の形態１〜８のいずれか１つのアルカリアルミノケイ酸塩ガラス。
【００１９】
実施の形態１０．
ＺｎＯをさらに含む、実施の形態１〜９のいずれか１つのアルカリアルミノケイ酸塩ガラス。
【００２０】
実施の形態１１．
ＣａＯ（モル％）／ＲＯ（モル％）＞０．４である、実施の形態１〜１０のいずれか１つのアルカリアルミノケイ酸塩ガラス。
【００２１】
実施の形態１２．
前記アルカリアルミノケイ酸塩ガラスが、約５ｋＰから約２００ｋＰの範囲の液相粘度を有する、実施の形態１〜１１のいずれか１つのアルカリアルミノケイ酸塩ガラス。
【００２２】
実施の形態１３．
前記アルカリアルミノケイ酸塩ガラスが、約５２モル％から約６１モル％のＳｉＯ２、約１７モル％から約２３モル％のＡｌ２Ｏ３、０モル％から約７モル％のＬｉ２Ｏ、約９モル％から約２０モル％のＮａ２Ｏ、０モル％超から約５モル％のＭｇＯ、０モル％超から約５モル％のＣａＯ、および０モル％超から約２モル％のＺｎＯを含む、実施の形態１〜１２のいずれか１つのアルカリアルミノケイ酸塩ガラス。
【００２３】
実施の形態１４．
前記アルカリアルミノケイ酸塩ガラスが、約５５モル％から約６１モル％のＳｉＯ２、約１７モル％から約２０モル％のＡｌ２Ｏ３、４モル％から約７モル％のＬｉ２Ｏ、約９モル％から約１５モル％のＮａ２Ｏ、０モル％超から約５モル％のＭｇＯ、０モル％超から約５モル％のＣａＯ、および０モル％超から約２モル％のＺｎＯを含む、実施の形態１３のアルカリアルミノケイ酸塩ガラス。
【００２４】
実施の形態１５．
前記アルカリアルミノケイ酸塩ガラスが、フレキシブルディスプレイの少なくとも一部を形成する、実施の形態１〜１４のいずれか１つのアルカリアルミノケイ酸塩ガラス。
【００２５】
実施の形態１６．
イオン交換されたガラスにおいて、該イオン交換されたガラスが、アルカリアルミノケイ酸塩ガラスであって、
ａ．約１７モル％以上のＡｌ２Ｏ３、
ｂ．Ｎａ２Ｏ、
ｃ．ＭｇＯ、および
ｄ．ＣａＯ、
を含み、
Ａｌ２Ｏ３（モル％）＋ＲＯ（モル％）≧２１モル％、式中、ＲＯ（モル％）＝ＭｇＯ（モル％）＋ＣａＯ（モル％）＋ＺｎＯ（モル％）であるアルカリアルミノケイ酸塩ガラスであり、このアルカリアルミノケイ酸塩ガラスは、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ｂ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、およびＫ２Ｏの各々を実質的に含まず、このイオン交換されたガラスは、約４ｍｍまでの厚さを有し、イオン交換されたガラスの表面からＤＯＣまで延在する圧縮層を有し、約１０００ＭＰａ以上のピーク圧縮応力を有する、イオン交換されたガラス。
【００２６】
実施の形態１７．
前記イオン交換されたガラスが、約１００μｍまでの厚さを有する、実施の形態１６のイオン交換されたガラス。
【００２７】
実施の形態１８．
前記イオン交換されたガラスが、約２５℃および約５０％の相対湿度で、かつ５ｍｍ、４ｍｍ、または３ｍｍの内の少なくとも１つの曲げ半径で、６０分間に亘り保持されたときに、破損がない、実施の形態１６または実施の形態１７のイオン交換されたガラス。
【００２８】
実施の形態１９．
前記ピーク圧縮応力が約１５００ＭＰａ以下である、実施の形態１６〜１８のいずれか１つのイオン交換されたガラス。
【００２９】
実施の形態２０．
前記イオン交換されたガラスがＬｉ２Ｏをさらに含み、ＤＯＣが厚さの約１０％以上である、実施の形態１６〜１９のいずれか１つのイオン交換されたガラス。
【００３０】
実施の形態２１．
前記イオン交換されたガラスが、約４マイクロメートルから約４０マイクロメートルのカリウムイオンの層の深さを有する、実施の形態１６〜２０のいずれか１つのイオン交換されたガラス。
【００３１】
実施の形態２２．
前記イオン交換されたガラスが、約５２モル％から約６１モル％のＳｉＯ２、約１７モル％から約２３モル％のＡｌ２Ｏ３、０モル％から約７モル％のＬｉ２Ｏ、約９モル％から約２０モル％のＮａ２Ｏ、０モル％超から約５モル％のＭｇＯ、０モル％超から約５モル％のＣａＯ、および０モル％超から約２モル％のＺｎＯを含む、実施の形態１６〜２１のいずれか１つのイオン交換されたガラス。
【００３２】
実施の形態２３．
前記アルカリアルミノケイ酸塩ガラスが、約５５モル％から約６１モル％のＳｉＯ２、約１７モル％から約２０モル％のＡｌ２Ｏ３、４モル％から約７モル％のＬｉ２Ｏ、約９モル％から約１５モル％のＮａ２Ｏ、０モル％超から約５モル％のＭｇＯ、０モル％超から約５モル％のＣａＯ、および０モル％超から約２モル％のＺｎＯを含む、実施の形態２２のイオン交換されたガラス。
【００３３】
実施の形態２４．
前記イオン交換されたガラスが、フレキシブルディスプレイの少なくとも一部を形成する、実施の形態１６〜２３のいずれか１つのイオン交換されたガラス。
【００３４】
実施の形態２５．
前記イオン交換されたガラスが、電子機器のディスプレイのまたはその上のカバーガラス、もしくは該電子機器の筐体の一部の少なくとも一方を形成する、実施の形態１６〜２４のいずれか１つのイオン交換されたガラス。
【００３５】
実施の形態２６．
実施の形態１６〜２５のいずれか１つのイオン交換されたガラスを備えた電子機器であって、この電子機器が、前面、背面、および側面を有する筐体と、その筐体の少なくとも部分的に内部にある電子部品と、その筐体の前面にあるまたはそれに隣接したディスプレイと、そのディスプレイの上のカバーガラスとを備え、そのカバーガラスおよび筐体の少なくとも一方が前記イオン交換されたガラスから作られ、そのカバーガラスがディスプレイ上に位置付けられ、衝撃により生じる損傷からディスプレイを保護するように、そのカバーガラスが筐体の前面またはその上にある、電子機器。
【００３６】
実施の形態２７．
ガラスを強化する方法において、
ａ．少なくとも１種類のカリウム塩を含むイオン交換媒体中にガラス物品を浸漬する工程であって、その少なくとも１種類のカリウム塩がイオン交換媒体の約５０質量％を占め、そのガラス物品がアルカリアルミノケイ酸塩ガラスから作られ、そのアルカリアルミノケイ酸塩ガラスが、約１７モル％以上のＡｌ２Ｏ３および非ゼロ量のＮａ２Ｏ、ＭｇＯ、およびＣａＯを含み、ここで、Ａｌ２Ｏ３（モル％）＋ＲＯ（モル％）≧２１モル％、式中、ＲＯ（モル％）＝ＭｇＯ（モル％）＋ＣａＯ（モル％）＋ＺｎＯ（モル％）であり、そのアルカリアルミノケイ酸塩ガラスは、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ｂ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、およびＫ２Ｏの各々を実質的に含まない工程、および
ｂ．約３５０℃から約４８０℃の範囲の所定の温度で約１時間から約２４時間の範囲の所定の期間に亘りイオン交換媒体中に浸漬されている間にガラス物品をイオン交換して、表面からＤＯＣまで延在し、約１０００ＭＰａ以上のピーク圧縮応力を有する圧縮層を達成する工程、
を有してなる方法。
【００３７】
実施の形態２８．
前記ガラス物品をイオン交換媒体中に浸漬する前に、フュージョンドロー法、圧延法、オーバーフローダウンドロー法、スロット成形法、アップドロー法、またはフロート法の内の少なくとも１つによってそのガラス物品を成形する工程をさらに含む、実施の形態２７の方法。
【００３８】
実施の形態２９．
ガラス物品をイオン交換媒体中に浸漬する前に、ガラス物品をその１０１１Ｐ温度に加熱し、加熱されたガラス物品を室温まで急冷する工程をさらに含む、実施の形態２７または実施の形態２８の方法。
【００３９】
実施の形態３０．
前記ピーク圧縮応力が約１５００ＭＰａ以下である、実施の形態２７〜２９のいずれか１つの方法。
【００４０】
実施の形態３１．
前記アルカリアルミノケイ酸塩ガラスがＬｉ２Ｏをさらに含み、ＤＯＣが厚さの約１０％以上である、実施の形態２７〜３０のいずれか１つの方法。
【００４１】
実施の形態３２．
前記アルカリアルミノケイ酸塩ガラスが、約４マイクロメートルから約４０マイクロメートルまでのカリウムイオンの層の深さを達成するようにイオン交換可能である、実施の形態２７〜３１のいずれか１つの方法。
【００４２】
実施の形態３３．
少なくとも１種類のナトリウム塩から実質的になる第１のイオン交換媒体中にガラス物品を浸漬し、約３５０℃から約４８０℃の範囲の所定の温度で約１時間から約２４時間の範囲の所定の期間に亘り第１のイオン交換媒体中に浸漬されている間に、ガラス物品をイオン交換する工程をさらに含む、実施の形態２７〜３２のいずれか１つの方法。
【００４３】
これらと他の態様、利点、および顕著な特徴は、以下の詳細な説明、添付図面、および付随の特許請求の範囲から明白になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】イオン交換されたガラスシートの概略断面図
【図２】曲げ誘起応力下にあるイオン交換されたガラスシートの概略断面図
【図３】１時間から１６時間に及ぶ時間に亘る１００％のＫＮＯ３の溶融塩浴中の４１０℃でのイオン交換後のイオン交換されたガラス試料について測定されたカリウムイオンの層の深さ（ＤＯＬ）に対する圧縮応力のプロット
【図４Ａ】ここに開示された強化ガラスのいずれかを組み込んだ例示の電子機器の平面図
【図４Ｂ】図４Ａの例示の電子機器の斜視図
【発明を実施するための形態】
【００４５】
以下の記載において、図面に示されたいくつかの図に亘り、同様の参照文字が、同様または対応する部分を指す。ここに用いられているような方向を示す用語−例えば、上、下、右、左、前、後ろ、上部、底部、内側、外側−は、描かれた図面に関してのみ用いられ、絶対的な向きを暗示する意図はない。それに加え、群が、複数の要素および組合せの群の少なくとも１つを含むと記載されているときはいつでも、その群は、個別または互い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、それからなっても、またはからなってもよいと理解される。同様に、群が、複数の要素または組合せの群の少なくとも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、個別または互い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と理解される。特に明記のない限り、値の範囲は、列挙された場合、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を含む。ここに用いられているように、名詞は、特に明記のない限り、「少なくとも１つ」または「１つ以上」の対象を指す。本明細書および図面に開示された様々な特徴は、いずれと全ての組合せで使用されても差し支えないことも理解される。
【００４６】
ここに用いられているように、「ガラス物品」という用語は、ガラスセラミックを含む、ガラスから全体がまたは部分的に製造された任意の物体を含むように最も広い意味で使用される。特に明記のない限り、ここに記載されたガラスの全ての組成は、モルパーセント（モル％）で表される。イオン交換に使用される全ての溶融塩浴−並びに任意の他のイオン交換媒体−の組成は、質量パーセント（質量％）で表される。熱膨張係数（ＣＴＥ）は、百万分率（ｐｐｍ）／℃で表され、特に明記のない限り、約２０℃から約３００℃の温度範囲に亘り測定された値を表す。高温（または液体）熱膨張係数（高温ＣＴＥ）も、セ氏温度当たりの百万分率（ｐｐｍ）（ｐｐｍ／℃）で表され、瞬間熱膨張係数（ＣＴＥ）対温度の曲線の高温平坦域または転移領域において測定された値を表す。高温ＣＴＥは、その平坦域または転移領域を通じてのガラスの加熱または冷却に関連する体積変化を測定する。
【００４７】
特に明記のない限り、全ての温度はセ氏温度（℃）で表される。ここに用いられているように、「軟化点」という用語は、ガラスの粘度が約１０７．６ポアズ（Ｐ）である温度を称し、「徐冷点」という用語は、ガラスの粘度が約１０１３．２ポアズである温度を称し、「２００ポアズ温度（Ｔ２００Ｐ）」という用語は、ガラスの粘度が約２００ポアズである温度を称し、「１０１１ポアズ温度」という用語は、ガラスの粘度が約１０１１ポアズである温度を称し、「３５ｋＰ温度（Ｔ３５ｋＰ）」という用語は、ガラスの粘度が約３５，０００ポアズ（Ｐ）または３５キロポアズ（ｋＰ）である温度を称し、「２００ｋＰ温度（Ｔ２００ｋＰ）」という用語は、ガラスの粘度が約２００ｋＰである温度を称する。
【００４８】
ここに用いられているように、「液相粘度」という用語は、液相温度での溶融ガラスの粘度を称し、ここで、液相温度は、溶融ガラスが溶融温度から冷めるときに結晶が最初に現れる温度、または温度が室温から昇温されるときに一番最後の結晶が溶けてなくなる温度を称する。
【００４９】
「実質的に」および「約」という用語は、任意の定量比較、値、測定、または他の表記に起因することのある固有の不確実性の度合いを表すためにここに用いられることがあることに留意のこと。これらの用語は、定量的表現が、問題の主題の基本機能に変化をもたらさずに、述べられた基準から変動することのある程度を表すためにもここに使用される。それゆえ、「Ｂ２Ｏ３を実質的に含まない」ガラスは、Ｂ２Ｏ３がガラスに能動的に添加されていないまたはバッチ配合されていないが、汚染物質として非常に少量存在することのあるものである。
【００５０】
ここに用いられているように、「約」という用語は、量、サイズ、配合、パラメータ、および他の数量と特徴が、正確ではなく、正確である必要ないが、許容範囲、変換係数、丸め、測定誤差など、および当業者に公知の他の要因を反映して、要望通りに、近似および／またはより大きいかより小さいことがあることを意味する。値または範囲の端点を記載する上で、「約」という用語が使用されている場合、その開示は、言及されているその特定の値または端点を含むと理解すべきである。明細書における数値または範囲の端点に「約」が付いていようとなかろうと、その数値または範囲の端点は、以下の２つの実施の形態：「約」で修飾されているもの、および「約」で修飾されていないものを含むことが意図されている。それらの範囲の各々の端点は、他方の端点に関してと、他方の端点に関係なくの両方で有意であることがさらに理解されよう。
【００５１】
ここに用いられているような、「実質的」、「実質的に」などの用語、およびその変種は、記載された特徴が、ある値または記載と等しいまたはほぼ等しいことを指摘する意図がある。例えば、「実質的に平らな」表面は、平らまたはほぼ平らである表面を意味する意図がある。さらに、「実質的に」は、２つの値が等しいまたはほぼ等しいことを意味する意図がある。いくつかの実施の形態において、「実質的に」は、互いの約５％以内、または互いの約２％以内など、互いの約１０％以内の値を意味することがある。
【００５２】
ここに用いられているように、「ピーク圧縮応力」は、圧縮層内で測定された最高の圧縮応力値を称する。いくつかの実施の形態において、そのピーク圧縮応力はガラスの表面に位置している。他の実施の形態において、ピーク圧縮応力は、表面の下のある深さで生じ、圧縮応力プロファイルに「埋もれたピーク」の外観を与えることがある。圧縮応力（表面ＣＳを含む）は、有限会社折原製作所（日本国）により製造されているＦＳＭ−６０００などの市販の計器を使用する表面応力測定（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、応力光学係数（ＳＯＣ）の精密測定に依存する。次に、ＳＯＣは、その内容がここに全て引用される、「Standard Test Method for Measurement of Glass Stress-Optical Coefficient」と題する、ＡＳＴＭ基準Ｃ７７０−１６に記載された手順Ｃ（ガラスディスク法）にしたがって測定される。
【００５３】
広く図面を、特に図１を参照すると、説明図は、特定の実施の形態を記載する目的のためであり、本開示またはそれに付随した特許請求の範囲をそれに限定する意図は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、明瞭さと簡潔さのために規模または概略図で誇張されて示されることがある。
【００５４】
同様のガラスにおいて達成されてきた圧縮応力を超えるピーク圧縮応力を達成するためにイオン交換することができるアルカリアルミノケイ酸塩ガラスがここに記載されている。例えば、ここに記載されたガラスの１ｍｍ厚の試験片が、４５分間に亘り４１０℃で溶融硝酸カリウムのイオン交換浴中でイオン交換されると、約１０００ＭＰａを超える、またはいくつかの実施の形態において、約１０５０ＭＰａを超えるピーク圧縮応力が得られる。これらのガラスの仮想温度は、ガラスの１０１１Ｐ温度と等しい。
【００５５】
ここに記載されたガラス組成物は、以下に限られないが、フュージョンドロー法、オーバーフロー法、圧延法、スロット法、フロート法などを含む過程によって成形することができる。これらのガラスは、約５ｋＰ以上から約２００ｋＰまでの範囲、およびいくつかの実施の形態において、約３０ｋＰ以上から約１５０ｋＰの範囲の液相粘度を有する。
【００５６】
ここに記載されたガラスは、イオン交換可能であり、約１７モル％以上のＡｌ２Ｏ３および各々が非ゼロ量のＮａ２Ｏ、ＭｇＯ、およびＣａＯを含み、ここで、Ａｌ２Ｏ３（モル％）＋ＲＯ（モル％）≧２１モル％、または≧２３モル％、または≧２４モル％、式中、ＲＯは、ＭｇＯ、ＣａＯ、およびＭｇＯからなる群より選択される（すなわち、ＲＯ（モル％）＝ＭｇＯ（モル％）＋ＣａＯ（モル％）＋ＺｎＯ（モル％））。いくつかの実施の形態において、ＣａＯ（モル％）／ＲＯ（モル％）＞０．４、または＞０．５、または＞０．６である。それに加え、これらのガラスは、Ｂ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、Ｋ２Ｏ、ＳｒＯ、およびＢａＯの各々を実質的に含まない。ここに記載されたアルカリアルミノケイ酸塩ガラスは、ＺｎＯおよびＬｉ２Ｏをさらに含むことがある。
【００５７】
いくつかの実施の形態において、ここに記載されたアルカリアルミノケイ酸塩ガラスは、約５２モル％から約６１モル％のＳｉＯ２、約１７モル％から約２３モル％のＡｌ２Ｏ３、０モル％から約７モル％のＬｉ２Ｏ、約９モル％から約２０モル％のＮａ２Ｏ、０モル％超から約５モル％のＭｇＯ、０モル％超から約５モル％のＣａＯ、および０モル％超から約２モル％のＺｎＯを含む、またはから実質的になる。特定の実施の形態において、そのガラスは、約５５モル％から約６１モル％のＳｉＯ２、約１７モル％から約２０モル％のＡｌ２Ｏ３、４モル％から約７モル％のＬｉ２Ｏ、約９モル％から約１５モル％のＮａ２Ｏ、０モル％超から約５モル％のＭｇＯ、０モル％超から約５モル％のＣａＯ、および０モル％超から約２モル％のＺｎＯを含む。
【００５８】
表１には、ここに記載されたアルカリアルミノケイ酸塩ガラスの非限定的な例示の組成が列挙されている。表２には、表１に列挙された例に関して決定された選択された物理的性質が列挙されている。表２に列挙された物理的性質には、以下がある：密度、ここに挙げられた密度値は、ＡＳＴＭ  Ｃ６９３−９３（２０１３）の浮力法を使用して決定した；低温ＣＴＥ；歪み点、徐冷点、および軟化点、歪み点は、ＡＳＴＭ  Ｃ５９８−９３（２０１３）のビーム曲げ粘度法を使用して決定し、徐冷点は、ＡＳＴＭ  Ｃ３３６−７１（２０１５）のファイバ伸長法を使用して決定し、軟化点は、ＡＳＴＭ  Ｃ３３８−９３（２０１３）のファイバ伸長法を使用して決定した；１０１１ポアズ、３５ｋＰ、２００ｋＰ、および液相温度；液相粘度、液相粘度は、以下の方法により決定した。最初に、ガラスの液相温度は、「Standard Practice for Measurement of Liquidus Temperature of Glass by the Gradient Furnace Method」と題するＡＳＴＭ  Ｃ８２９−８１（２０１５）にしたがって測定される。次に、その液相温度でのガラスの粘度が、「Standard Practice for Measuring Viscosity of Glass Above the Softening Point」と題するＡＳＴＭ  Ｃ９６５−９６（２０１２）にしたがって測定される；ヤング率、本開示に挙げられたヤング率値は、「Standard Guide for Resonant Ultrasound Spectroscopy for Defect Detection in Both Metallic and Non-metallic Parts」と題する、ＡＳＴＭ  Ｅ２００１−１３に述べられた一般型の共鳴超音波分光法技術によって測定された値を称する；屈折率；および表１に列挙された試料の応力光学係数。いくつかの実施の形態において、ここに記載されたガラスは、約８０ＧＰａ以上、他の実施の形態において、約８０ＧＰａから約９０ＧＰａ、さらに他の実施の形態において、約８０ＧＰａから約８５ＧＰａのヤング率を有する。
【００５９】
【表１−１】
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【００６０】
【表１−２】
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【００６１】
【表２−１】
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【００６２】
【表２−２】
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【００６３】
【表２−３】
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【００６４】
ここに記載された基礎ガラスおよびイオン交換されたガラスの酸化物成分の各々は、そのガラスの製造可能性および物理的性質に対してある機能を果たす、および／またはそれに対して影響を有する。例えば、シリカ（ＳｉＯ２）は、主要なガラス形成酸化物であり、溶融ガラスの網状構造主鎖を形成する。純粋なＳｉＯ２は、低いＣＴＥを有し、アルカリ金属を含まない。例えば、ソーダ石灰ケイ酸塩ガラスのようなガラスに対して比較的少量（すなわち、６１モル％以下）のＳｉＯ２は、ガラスがイオン交換された時に、ピーク圧縮応力を改善するまたは増加させるのに都合よい。いくつかの実施の形態において、ここに記載されたガラスは、約５２モル％から約６１モル％のＳｉＯ２を、他の実施の形態において、約５５モル％から約６１モル％のＳｉＯ２を、さらに他の実施の形態において、約５８モル％から約６１モル％のＳｉＯ２を含む。
【００６５】
ここに記載されたガラスは、シリカに加え、約１７モル％以上の網状構造形成材のＡｌ２Ｏ３を含む。アルミナは、安定なガラス形成、所望のピーク圧縮応力、イオン交換中の拡散性、およびヤング率を達成するために、かつ溶融と成形を促進するために、この量で存在する。Ａｌ２Ｏ３は、ＳｉＯ２のように、ガラス網状構造に対する剛性に寄与する。アルミナは、四配位または五配位のいずれかでガラス中に存在し得、これにより、ガラス網状構造の充填密度が増し、それゆえ、化学強化により生じる圧縮応力が増加する。いくつかの実施の形態において、ここに記載されたガラスは、約１７モル％または１８モル％から約２３モル％のＡｌ２Ｏ３を、特別な実施の形態において、約１７モル％または１８モル％から約２０モル％または約２１モル％のＡｌ２Ｏ３を含む。これらのガラス中のアルミナの量は、高い液相粘度を達成するために、より低い値に限定されることがある。
【００６６】
ここに記載されるように、ここに記載されたガラスは、Ｐ２Ｏ５、Ｂ２Ｏ３、Ｋ２Ｏ、ＳｒＯ、およびＢａＯの各々を実質的に含まない、または０モル％で含む。これらの酸化物は、イオン交換によって達成される圧縮応力およびヤング率を減少させる傾向にあるので、ガラスから意図的に排除される。
【００６７】
アルカリ酸化物のＮａ２Ｏは、イオン交換によるガラスの化学強化を行うために使用される。ここに記載されたガラスはＮａ２Ｏを含み、これは、例えば、ＫＮＯ３などの少なくとも１種類のカリウム塩を含有する塩浴中に存在するカリウム陽イオンと交換されるべきＮａ＋陽イオンを提供する。いくつかの実施の形態において、ここに記載されたガラスは、約９モル％、または約１０モル％、または約１１モル％、または約１２モル％から約１５モル％、または約１６モル％、または約１７モル％、または約１８モル％、または約１９モル％、または約２０モル％のＮａ２Ｏを含む。他の実施の形態において、これらのガラスは、約９モル％から約１５モル％のＮａ２Ｏを含む。
【００６８】
ここに記載されたガラスは、いくつかの実施の形態において、約９モル％まで、または約８．５モル％まで、または約８モル％まで、または約７．５モル％まで、または約７モル％までの量でＬｉ２Ｏをさらに含むことがある。いくつかの実施の形態において、そのガラスは、約２モル％、または約３モル％、または約４モル％から約６モル％、または約７モル％、または約７．５モル％、または約８モル％、または約８．５モル％、または約９モル％のＬｉ２Ｏを含む。特定の実施の形態において、そのガラスは、Ｌｉ２Ｏを含まない（すなわち、０モル％のＬｉ２Ｏを含有する）、またはＬｉ２Ｏを実質的に含まない。Ｌｉ２Ｏの存在は、ピーク圧縮応力を高め、所望であれば、ＤＯＬまで、および／または深いＤＯＣまで急速イオン交換を可能にする。それに加え、Ｌｉ２Ｏは、他のアルカリ酸化物イオンと比べて、ガラスのヤング率および破壊靭性の両方を改善する。リチウム含有ガラスがイオン交換される場合、１００μｍ以上の圧縮層の深さＤＯＣが、比較的短期間で達成されることがある。ここに用いられているように、ＤＯＣは、ここに記載された化学強化されたアルカリアルミノケイ酸塩ガラス物品における応力が圧縮から引張に変化する深さを意味する。ＤＯＣは、イオン交換処理に応じてＦＳＭまたは散乱光偏光器（ＳＣＡＬＰ）により測定することができる。ガラス物品中の応力が、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生じている場合、ＤＯＣを測定するために、ＦＳＭが使用される。応力が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生じている場合、ＤＯＣを測定するために、ＳＣＡＬＰが使用される。ガラス物品中の応力が、ガラス物品中にカリウムイオンとナトリウムイオンの両方を交換することによって生じている場合、ＤＯＣはＳＣＡＬＰにより測定される。何故ならば、ナトリウムイオンの交換深さはＤＯＣを表し、カリウムイオンの交換深さは、圧縮応力の大きさの変化（しかし、圧縮から引張への応力の変化ではない）を表すと考えられるからである；そのようなガラス物品中のカリウムイオンの交換深さはＦＳＭにより測定され、カリウムイオンの層の深さ（ＤＯＬ）によって表される。最大ＣＴ値を含む、引張応力、または中央張力（ＣＴ）値は、当該技術分野で公知の散乱光偏光器（ＳＣＡＬＰ）技術を使用して測定される。特に明記のない限り、ここに報告されたＣＴ値は、最大ＣＴである。
【００６９】
先に記載したように、元々形成されたような、ここに記載されたガラスは、０モル％のＫ２Ｏを含有する、またはＫ２Ｏを実質的に含まない。このガラス中の酸化カリウムの存在には、イオン交換によるガラス中に高レベルのピーク圧縮応力を達成する能力に悪影響がある。しかしながら、イオン交換後、イオン交換により生じた圧縮層はカリウムを含有することになる。ガラスの表面近くのイオン交換された層は、ガラス表面で１０モル％以上のＫ２Ｏを含有することがあり、一方で、ＤＯＬより深い深さでのガラスの中身は、カリウムを実質的に含まないままであることがある、または出発組成物の中身のものと一貫したレベルのままであることがある。
【００７０】
いくつかの実施の形態において、ここに記載されたガラスは、０モル％から約６モル％まで、または０モル％超から約４モル％、または約６モル％のＺｎＯを含むことがある。二価酸化物のＺｎＯは、２００ポアズ粘度での温度（２００Ｐ温度）を減少させることによって、ガラスの溶融挙動を改善する。ＺｎＯは、Ｎａ２Ｏの同様の添加と比べて、歪み点を改善するのにも役立つ。いくつかの実施の形態において、これらのガラスは、０モル％超から約２モル％のＺｎＯを含む。
【００７１】
５０ｋＰ超の液相粘度を有するガラスの２００Ｐ温度を低下させ、歪み点を改善するために、これらのガラス中にＭｇＯおよびＣａＯなどのアルカリ土類酸化物が存在することがある。いくつかの実施の形態において、ここに記載されたガラスは、０モル％超から６モル％までのＭｇＯを含む、または他の実施の形態において、これらのガラスは、０．０２モル％から約３モル％、または約４モル％、または約５モル％、または約６モル％のＭｇＯを含む。いくつかの実施の形態において、ここに記載されたガラスは、０モル％超から約５モル％のＣａＯを、他の実施の形態において、０．０３モル％から約５モル％のＣａＯを、さらに他の実施の形態において、約０．０３モル％から約１モル％、または約１．５モル％、または約２モル％、または約２．５モル％、または約３モル％のＣａＯを含む。表１および２に列挙された例から分かるように、ＣａＯは、５０ｋＰ超の液相粘度を有するガラス中に存在し、その液相粘度により、そのガラスは容易にフュージョン成形可能になる。いくつかの実施の形態において、ガラスがフュージョン成形されるときに、５０ｋＰ超の液相粘度を有することが望ましい。ガラスが、フュージョン成形以外の技術により成形される、他の実施の形態において、液相粘度は５０ｋＰ以下であってよい。アルカリ土類酸化物のＳｒＯおよびＢａＯは、ＺｎＯ、ＭｇＯ、またはＣａＯほどは、２００ポアズの粘度での溶融温度を低下させるのに効果的ではなく、歪み点を上昇させる上でも、ＺｎＯ、ＭｇＯ、またはＣａＯほど効果的ではない。それゆえ、ここに記載されたガラスは、ＺｎＯ、ＭｇＯ、およびＣａＯからなる群より選択される二価酸化物を含有し、ＳｒＯおよびＢａＯの各々を実質的に含まない、またはそれらの各々を０モル％で含有する。
【００７２】
いくつかの実施の形態において、Ａｌ２Ｏ３（モル％）＋ＲＯ（モル％）≧２１モル％、他の実施の形態において、Ａｌ２Ｏ３（モル％）＋ＲＯ（モル％）≧２２モル％、他の実施の形態において、Ａｌ２Ｏ３（モル％）＋ＲＯ（モル％）≧２３モル％、他の実施の形態において、Ａｌ２Ｏ３（モル％）＋ＲＯ（モル％）≧２４モル％、さらに他の実施の形態において、Ａｌ２Ｏ３（モル％）＋ＲＯ（モル％）≧２５モル％であり、式中、ＲＯ（モル％）＝ＭｇＯ（モル％）＋ＣａＯ（モル％）＋ＺｎＯ（モル％）である。いくつかの実施の形態において、ＣａＯ（モル％）／ＲＯ（モル％）＞０．４、またはいくつかの実施の形態において、ＣａＯ（モル％）／ＲＯ（モル％）＞０．５、またはさらに他の実施の形態において、ＣａＯ（モル％）／ＲＯ（モル％）＞０．６である。
【００７３】
いくつかの実施の形態において、ここに記載されたガラスは、イオン交換により化学強化されている。その過程の少なくとも一例において、そのような陽イオンの供給源（例えば、溶融塩または「イオン交換」浴）内のアルカリ陽イオンは、ガラス内のより小さいアルカリ陽イオンと交換されて、ガラスの表面近くで圧縮応力（ＣＳ）下にある層を生成する。この圧縮層は、その表面からガラス内の圧縮深さ（ＤＯＣ）まで延在する。ここに記載されたガラスにおいて、例えば、陽イオン源からのカリウムイオンが、以下に限られないが、硝酸カリウム（ＫＮＯ３）などのカリウム塩を含む溶融塩浴中にガラスを浸漬することによるイオン交換中に、ガラス内のナトリウムイオンおよび／またはいくつかの実施の形態において、リチウムイオンと交換される。いくつかの実施の形態において、イオン交換浴は、（１つまたは複数の）カリウム塩から実質的になることがある。このイオン交換過程に使用されることのある他のカリウム塩の例としては、以下に限られないが、塩化カリウム（ＫＣｌ）、硫酸カリウム（Ｋ２ＳＯ４）、およびその組合せが挙げられる。ここに記載されたイオン交換浴は、カリウム以外のアルカリ金属イオンおよび対応するカリウム塩を含有することがある。例えば、イオン交換浴は、硝酸ナトリウム、硫酸ナトリウム、および／または塩化ナトリウムなどのナトリウム塩も含むことがある。いくつかの実施の形態において、イオン交換浴は、ＫＮＯ３と硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ３）の混合物を含むことがある。いくつかの実施の形態において、イオン交換浴は、約５０質量％まで、または約２５質量％までのＮａＮＯ３を含むことがあり、その浴の残りはＫＮＯ３である。他の実施の形態において、そのガラスは、最初に、約１００質量％のナトリウム塩（例えば、Ｎａ２ＳＯ４、ＮａＣｌなど）を含む浴中でイオン交換され、次に、そのナトリウム塩と対応するカリウム塩（例えば、ＮａＮＯ３とＫＮＯ３を含む浴）、もしくはより深いＤＯＬおよび／またはより深いＤＯＣを達成するために、１００質量％の対応するカリウム塩（例えば、ＮａＮＯ３を含む第１のイオン交換浴およびＫＮＯ３を含む第２のイオン交換浴）を含む第２の浴中でイオン交換されることがある。
【００７４】
平らなイオン交換済みガラス物品の断面概略図が図１に示されている。ガラス物品１００は、厚さｔ、第一面１１０、および第二面１１２を有し、厚さｔは、例えば、約２５μｍから約４ｍｍの範囲にある。いくつかの実施の形態において、厚さｔは、約２５μｍから約５０μｍまで、または約５５μｍまで、または約６０μｍまで、または約６５μｍまで、または約７０μｍまで、または約７５μｍまで、または約８０μｍまで、または約８５μｍまで、または約９０μｍまで、または約９５μｍまで、または約１００μｍまで、または約１０５μｍまで、または約１１０μｍまで、または約１１５μｍまで、または約１２０μｍまで、または約１２５μｍまでの範囲にある。特定の他の実施の形態において、厚さｔは、約１０μｍから約２０μｍの範囲にある。図１は、ガラス物品１００を平らな平面シートまたはプレートとして示しているが、ガラス物品１００は、三次元形状または非平面形態などの他の形態を有してもよい。ガラス物品１００は、第一面１１０からガラス物品１００の中身への深さｄ１での第１のＤＯＣまで延在する第１の圧縮層１２０を有する。図１において、ガラス物品１００は、第二面１１２から深さｄ２での第２のＤＯＣまで延在する第２の圧縮層１２２も有する。ガラス物品１００は、ｄ１とｄ２との間に延在する中央領域１３０も有する。中央領域１３０は、典型的に、引張応力または中央張力（ＣＴ）下にあり、これが、層１２０および１２２の圧縮応力と釣り合う、または対抗する。それぞれ、第１と第２の圧縮層１２０、１２２の深さｄ１、ｄ２は、ガラス物品１００の第一面と第二面１１０、１２０への鋭い衝撃により導入される傷の伝搬からガラス物品１００を保護し、一方で、その圧縮応力は、第１と第２の圧縮層１２０、１２２の深さｄ１、ｄ２を貫通する傷の可能性を最小にする。
【００７５】
したがって、著しい曲げ応力に抵抗でき、イオン交換により高いピーク圧縮応力を達成することができるように、上述したガラスを強化する方法が提供される。上述したアルカリアルミノケイ酸塩ガラスから作られたガラス物品が、イオン交換媒体、例えば、溶融塩浴、ペーストなどの中に浸漬される。このイオン交換媒体は少なくとも１種類のカリウム塩を含み、その少なくとも１種類のカリウム塩は、このイオン交換媒体の約５０質量％以上を占める。浸漬前に、この方法は、当該技術分野で公知の手段、例えば、以下に限られないが、フュージョンドロー法、圧延法、オーバーフロードロー法、スロット成形法、アップドロー法、またはフロート法によって、ガラス物品を成形する工程を含むことがある。それに加え、ガラス物品は、一旦成形されたら、イオン交換媒体中に浸漬される前に、ガラス物品の１０１１ポアズ温度で熱処理に施されることがある。イオン交換媒体中の浸漬中、そのガラス物品は、表面からＤＯＬまで延在するイオン濃度、および表面からＤＯＣまで延在する圧縮層を得るために、約３５０℃から約４８０℃（例えば、約３５０℃から約４７５℃、または約３５０℃から約４７０℃、または約３５０℃から約４６０℃、または約３５０℃から約４５０℃、または約３５０℃から約４４０℃、または約３５０℃から約４３０℃）に及ぶ所定の温度で約１時間から約２４時間に及ぶ所定の期間に亘りそのイオン交換媒体中でイオン交換される。その圧縮層は、約１０００ＭＰａ以上、またはいくつかの実施の形態において、約１０５０ＭＰａ以上、または他の実施の形態において、約１１００ＭＰａ以上、またはさらに他の実施の形態において、約１２００ＭＰａ以上、かつ約１５００ＭＰａまでのピーク圧縮応力（いくつかの実施の形態において、そのピーク圧縮応力は、イオン交換されたガラス物品の表面である）を有する。
【００７６】
イオン交換により達成されることのある高いピーク圧縮応力は、そのガラスを、所定のガラス厚についてよりきつい（すなわち、より小さい）曲げ半径に曲げる能力を提供する。この高いピーク圧縮応力により、ガラスが正味の圧縮を保有し、それゆえ、ガラスにきつい半径の周りの曲げが行われたときに、表面傷を抑えることができる。表面近くの傷は、この正味の圧縮下で、または有効表面圧縮層内に抑えられれば、破壊するまで延在できない。
【００７７】
図２は、曲げ誘起応力下にあるイオン交換されたガラスシートの概略断面図である。図２において、厚さｔと内径ｒの合計である、曲げ半径Ｒに曲げられた場合、イオン交換されたガラスシート１００の外面１１０ａは、曲げによる引張応力に曝され、これにより、外面１１０ａ上のＤＯＣが有効ＤＯＣまで減少し、一方で、内面１１２ａは、曲げによりさらなる圧縮応力に曝される。外面１１０ａ上の有効ＤＯＣは、曲げ半径の増加と共に増加し、曲げ半径の減少と共に減少する（曲率の中心は、図２に示されるように、外面１１０ａと反対側にある）。ここに記載されたガラスは、イオン交換されたときに、約２５℃および約５０％の相対湿度で、６０分間に亘り３ｍｍの曲げ半径（すなわち、Ｒ＝３ｍｍ）に耐える（割れずに）ことができる。いくつかの実施の形態において、ここに記載されたガラスは、同じ期間に亘る同じ周囲条件下で、４ｍｍの曲げ半径（すなわち、Ｒ＝４ｍｍ）に耐える（割れずに）ことができる。さらに他の実施の形態において、ここに記載されたガラスは、同じ期間に亘る同じ周囲条件下で、５ｍｍの曲げ半径（すなわち、Ｒ＝５ｍｍ）に耐える（割れずに）ことができる。
【００７８】
表３には、イオン交換後の表１に列挙された試料に測定されたピークＣＳおよびＤＯＬが列挙されている。それぞれ、表１および２に記載された例の組成および物理的性質を有する１ｍｍ厚のガラス片を、ＫＮＯ３浴中において４１０℃で２時間または６時間のいずれかに亘りイオン交換した。このガラス片は、１０１１ポアズ（Ｐ）温度で熱処理され、イオン交換前に、その仮想温度を約１０１１Ｐ粘度温度に設定するために、２分以内で室温まで急冷した。このことは、フュージョンドローされたシートの熱履歴を表すように仮想温度を設定するために行われる。ここに記載されたガラスは、イオン交換が施された場合、約１０００ＭＰａ以上、またはいくつかの実施の形態において、約１０５０ＭＰａ以上、または他の実施の形態において、約１１００ＭＰａ以上、またはさらに他の実施の形態において、約１２００ＭＰａ以上、約１３００ＭＰａまで、または約１３５０Ｍｐａまで、または約１４００ＭＰａまで、または約１４５０ＭＰａまで、または約１５００ＭＰａまでのピーク圧縮応力ＣＳを有する圧縮層を有する。ここに記載されたガラスは、上述したピークＣＳ値と共に、約４μｍから約４０μｍ、例えば、約４μｍ、または約５μｍ、または約６μｍ、または約７μｍ、または約８μｍ、または約９μｍ、または約１０μｍ、または約１１μｍ、または約１２μｍ、または約１３μｍ、または約１４μｍ、または約１５μｍから、約４０μｍ、または約３５μｍ、または約３０μｍ、または約２５μｍ、または約２４μｍ、または約２３μｍ、または約２２μｍ、または約２１μｍ、または約２０μｍまでのカリウムイオンのＤＯＬを達成することがある。ガラスがリチウム（Ｌｉ２Ｏ）を含むそれらの実施の形態において、そのガラスは、イオン交換がカリウムイオンのみをガラス中に交換する工程を含む場合、カリウムイオンのみがガラス中に交換されるときに、ＤＯＬとＤＯＣは実質的に同じであるので、直前に記載されたＣＳおよびＤＯＬと実質的に同じピークＣＳおよびＤＯＣまでイオン交換されるであろう。さらに、ガラスがリチウム（Ｌｉ２Ｏ）を含み、イオン交換がカリウムイオンとナトリウムイオンをガラス中に交換する工程を含むそれらの実施の形態において、同様のピークＣＳ値が同様のカリウムＤＯＬ値で得られるであろう、および／または１００μｍ超、例えば、１１０μｍ超、１２０μｍ超、１３０μｍ超、１４０μｍ超、１５０μｍ超、または厚さの１０％超、または厚さの１１％超、または厚さの１２％超、または厚さの１３％超、または厚さの１４％超、または厚さの１５％超、または厚さの１６％超、または厚さの１７％超、または厚さの１８％超、厚さの２４％までのＤＯＣをさら達成するであろう。
【００７９】
【表３−１】
2021535889.tif 000008
【００８０】
【表３−２】
2021535889.tif 000009
【実施例】
【００８１】
以下の実施例は、本開示の特徴と利点を明らかにし、本開示をそれらに限定することは決して意図されていない。
【００８２】
実施例１
本開示に記載された組成（表１〜３の例２９）および物理的性質を有するガラス試料を、３つの別々の溶融塩浴中でイオン交換した：第１のイオン交換浴は、１００質量％のＫＮＯ３を含有する（表４ａ）；第２のイオン交換浴は、５０質量％のＫＮＯ３および５０質量％のＮａＮＯ３を含有する（表４ｂ）；および第３のイオン交換浴は、７５質量％のＫＮＯ３および２５質量％のＮａＮＯ３を含有する（表４ｃ）。１ｍｍ厚のガラス試料についてのこれらのイオン交換実験の結果が、表４ａ〜４ｃに列挙されている。試料が混合ＫＮＯ３／ＮａＮＯ３浴中でイオン交換された場合に得られた結果は、ここに記載されたリチウム含有ガラスをイオン交換して、他の例と一致したＤＯＬと、ずっと深いＤＯＣを得る能力を示す。例えば、表４ａの例は、約４μｍから約１５μｍ程度のＤＯＬおよびＤＯＣを有した（溶融塩浴中にＫＮＯ３のみが使用されたので、これらの場合、ＤＯＣはＤＯＬと実質的に同じである）。他方で、試料が混合ＫＮＯ３／ＮａＮＯ３浴中でイオン交換された場合、表４ｂおよび４ｃは、約６μｍから約８μｍ低度のＤＯＬおよび約１６０μｍから約１７０μｍ（１ｍｍの厚さの１６％または１７％）程度のＤＯＣを示す。さらに、より高い比率のＫＮＯ３を有する浴を使用すると、ガラス試料は、より低い比率のＫＮＯ３浴と類似のＤＯＬおよびＤＯＣを達成したが、より高いＣＳを達成することができた。いくつかの実施の形態において、７００ＭＰａ程度のＣＳが有用であろう。
【００８３】
【表４ａ】
2021535889.tif 000010
【００８４】
【表４ｂ】
2021535889.tif 000011
【００８５】
【表４ｃ】
2021535889.tif 000012
【００８６】
実施例２
１００μｍ厚および表１に列挙された例２９の組成を有する試料を、１００質量％のＫＮＯ３を含む溶融塩浴中において６時間に亘り４１０℃でイオン交換した。軽いエッチングの前後の圧縮応力が表５に示されている。１００μｍ、７５μｍ、および５０μｍの厚さを有するＧＯＲＩＬＬＡ  ＧＬＡＳＳ  ２（登録商標）の試料（組成：７０モル％のＳｉＯ２、１０モル％のＡｌ２Ｏ３、１５モル％のＮａ２Ｏ、および５モル％ＭｇＯ）を、１００質量％のＫＮＯ３を含む溶融塩浴中において１時間に亘り４１０℃でイオン交換した。軽いエッチングの前後の圧縮応力が表５に示されている。
【００８７】
ある場合、プロセス誘起損傷を除去するために、イオン交換後に、試料に軽いエッチングが施される。この軽いエッチングは、ＨＦ、ＨＦとＨＣｌ、Ｈ２ＮＯ３およびＨ２ＳＯ４の内の１つ以上との組合せ、重フッ化アンモニウム、重フッ化ナトリウムなどからなる群より選択される少なくとも１種類の活性ガラスエッチング化合物を含有するフッ化物含有水性処理媒体を含む酸を含む。１つの特定例において、この酸性水溶液は、５体積％のＨＦ（４８％）および５体積％のＨ２ＳＯ４からなる。このエッチング過程は、その内容がここに全て引用される、２０１４年１１月１８日に発行され、「Impact-Damage-Resistant Glass Sheet」と題する、Ｊｏｈｎ  Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ  Ｂａｙｎｅ等の米国特許８８８９２５４号明細書に記載されている。したがって、表５の結果から、そのような軽いエッチング過程は、ここに開示されたガラスに行うことができ、それでも、それらのガラスは、十分な量の圧縮応力を保持する（いくつかの実施の形態において、１０００ＭＰａ以上のＣＳ、および他の実施の形態において、従来のガラス組成物（例えば、「ＧＯＲＩＬＬＡ  ＧＬＡＳＳ  ２」）により達成されるものよりも大きいＣＳ）ことが示される。
【００８８】
より詳しくは、表５の結果から分かるように、例２９の組成を有するガラスは、「ＧＯＲＩＬＬＡ  ＧＬＡＳＳ  ２」で達成されたものよりも著しく大きい圧縮応力を達成するようにイオン交換することができる。この結果は、これらの条件下でイオン交換された類似のガラスの挙動を考慮して、予期せぬことである。さらに、表５は、本開示のガラスが、薄いガラス、例えば、約２５μｍから約１２５μｍ、約３０μｍから約１２０μｍ、約３５μｍから約１１５μｍ、約４０μｍから約１１０μｍ、約４５μｍから約１０５μｍ、約５０μｍから約１００μｍ、約５０μｍから約７５μｍ、または約７５μｍから約１００μｍの厚さを有するガラスにおいて高いＣＳ値を達成するのに適していることを示す。
【００８９】
【表５】
2021535889.tif 000013
【００９０】
実施例３
ここに記載されたガラス内の緻密に充填された網状構造により、高い圧縮応力を達成することができる。約１００質量％のＫＮＯ３を含む、４１０℃の溶融塩浴中の１、２、３、４、５、６、８、および１６時間に亘るイオン交換後の、「ＧＯＲＩＬＬＡ  ＧＬＡＳＳ  ２」（正方形のデータ点）およびここに記載されたガラスの内の１つ（表１〜３における例２９、菱形のデータ点）の１ｍｍ厚の試料について、表面からガラスの厚さ中の様々な深さでの圧縮応力が、図３に示されている。例えば、点３０２は、６時間に亘り交換され、１２９１のピークＣＳおよび１５．３マイクロメートルのＤＯＬを達成した例２９のガラスの試料に関すし、一方で、点３０４は、１時間に亘り交換され、９８８のピークＣＳおよび１５．８μｍのＤＯＬを達成した「ＧＯＲＩＬＬＡ  ＧＬＡＳＳ  ２」の試料に関するものであった。このように、約１５μｍの同じＤＯＬに関して、例２９の組成を有するガラスは、「ＧＯＲＩＬＬＡ  ＧＬＡＳＳ  ２」の試料に観察されたものより３００ＭＰａ以上大きいピーク圧縮応力を示す。約１５μｍから２０μｍのＤＯＬの同じ範囲に亘り、例２９の組成を有するガラスは、「ＧＯＲＩＬＬＡ  ＧＬＡＳＳ  ２」の試料に観察されたものより２００ＭＰａ以上大きいピーク圧縮応力を示す。例２９の試料に関するＣＳは、同じＤＯＬを有する「ＧＯＲＩＬＬＡ  ＧＬＡＳＳ  ２」のものより高いが、同じＤＯＬを得るのにかかる時間は、例２９の試料に関するほうが、より長い。この増加した処理時間は、ガラス内の緻密に充填された網状構造によるものであろう。この網状構造は、減少したイオン拡散性をもたらすであろう。しかしながら、いくつかの実施の形態において、増加したＣＳの利点は、減少したイオン拡散性からのより長い処理時間よりも重要である。
【００９１】
実施例４
１ｍｍの厚さおよび表１の例４２の組成（最高のリチウム含有量を有する）を有するガラスの試料に、二段階イオン交換過程を含む、表６において下記に述べられたような様々なイオン交換条件を施した。結果として生じた性質も、表６に述べられている。例４２の試料はリチウムを多く有するので、高いヤング率および破壊靭性を有することが予測される（本開示の原理によれば）。さらに、これらの試料のＤＯＣは、厚さの１５％から２０％の範囲にあると予測される。
【００９２】
【表６】
2021535889.tif 000014
【００９３】
ここに開示された強化ガラスは、ディスプレイを備えた物品（またはディスプレイ物品）（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、ウェアラブル機器（例えば、腕時計）などを含む家庭用電子機器）、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、またはある程度の透明性、耐引掻性、耐磨耗性またはその組合せの恩恵を受けるであろう任意の物品などの別の物品に組み込まれることがある。ここに開示された強化ガラスのいずれかを組み込んだ例示の物品が、図４Ａおよび４Ｂに示されている。詳しくは、図４Ａおよび４Ｂは、前面４０４、背面４０６、および側面４０８を有する筐体４０２；その筐体の少なくとも部分的に内側にまたは完全に中にあり、制御装置、メモリ、およびその筐体の前面にあるまたはそれに隣接したディスプレイ４１０を含む電気部品（図示せず）；およびそのディスプレイを覆うように筐体の前面にまたはその上にあるカバー基板４１２を備えた家庭用電子機器４００を示している。いくつかの実施の形態において、カバー基板４１２または筐体４０２の一部の少なくとも一方は、ここに開示された強化ガラスのいずれかを含むことがある。そのカバーガラスおよび／または筐体は、約０．４ｍｍから約４ｍｍの厚さを有し、化学強化されたときに、約１０００ＭＰａ以上、または約１０５０ＭＰａ以上、または約１１００ＭＰａ以上、または約１２００ＭＰａ以上、または約１２５０ＭＰａ以上、約１３００ＭＰａまで、または約１３５０ＭＰａまで、または約１４００ＭＰａまで、または約１４５０Ｍｐａまで、または約１５００ＭＰａまでのピーク圧縮応力を有する。
【００９４】
説明目的のために典型的な実施の形態を述べてきたが、先の説明は、本開示の範囲または付随の特許請求の範囲への限定と考えるべきではない。したがって、本開示の精神および範囲または付随の特許請求の範囲から逸脱せずに、様々な改変、適用、および代替手段が当業者に想起されるであろう。
【００９５】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【００９６】
実施形態１
アルカリアルミノケイ酸塩ガラスであって、
ａ．約１７モル％以上のＡｌ２Ｏ３、
ｂ．Ｎａ２Ｏ、
ｃ．ＭｇＯ、および
ｄ．ＣａＯ、
を含み、
Ａｌ２Ｏ３（モル％）＋ＲＯ（モル％）≧２１モル％、式中、ＲＯ（モル％）＝ＭｇＯ（モル％）＋ＣａＯ（モル％）＋ＺｎＯ（モル％）であり、
ＳｒＯ、ＢａＯ、Ｂ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、およびＫ２Ｏの各々を実質的に含まず、イオン交換可能である、アルカリアルミノケイ酸塩ガラス。
【００９７】
実施形態２
前記アルカリアルミノケイ酸塩ガラスが、約４ｍｍまでの厚さを有し、該アルカリアルミノケイ酸塩ガラスの表面からＤＯＣまで延在し、約１０００ＭＰａ以上のピーク圧縮応力を有する圧縮層を達成するようにイオン交換可能である、実施形態１に記載のアルカリアルミノケイ酸塩ガラス。
【００９８】
実施形態３
前記アルカリアルミノケイ酸塩ガラスが約１００μｍまでの厚さを有する、実施形態２に記載のアルカリアルミノケイ酸塩ガラス。
【００９９】
実施形態４
前記アルカリアルミノケイ酸塩ガラスが、約２５℃および約５０％の相対湿度で、かつ５ｍｍ、４ｍｍ、または３ｍｍの内の少なくとも１つの曲げ半径で、６０分間に亘り保持されたときに、破損がない、実施形態３に記載のアルカリアルミノケイ酸塩ガラス。
【０１００】
実施形態５
前記ピーク圧縮応力が約１５００ＭＰａ以下である、実施形態２から４のいずれか１つに記載のアルカリアルミノケイ酸塩ガラス。
【０１０１】
実施形態６
前記アルカリアルミノケイ酸塩ガラスが、約８０ＧＰａから約９０ＧＰａの範囲のヤング率を有する、実施形態１から５のいずれか１つに記載のアルカリアルミノケイ酸塩ガラス。
【０１０２】
実施形態７
Ｌｉ２Ｏをさらに含む、実施形態１から６のいずれか１つに記載のアルカリアルミノケイ酸塩ガラス。
【０１０３】
実施形態８
前記アルカリアルミノケイ酸塩ガラスが、表面から厚さの約１０％以上のＤＯＣまで延在する圧縮層を達成するようにイオン交換可能である、実施形態７に記載のアルカリアルミノケイ酸塩ガラス。
【０１０４】
実施形態９
前記アルカリアルミノケイ酸塩ガラスが、約４マイクロメートルから約４０マイクロメートルのカリウムイオンの層の深さを達成するようにイオン交換可能である、実施形態１から８のいずれか１つに記載のアルカリアルミノケイ酸塩ガラス。
【０１０５】
実施形態１０
ＺｎＯをさらに含む、実施形態１から９のいずれか１つに記載のアルカリアルミノケイ酸塩ガラス。
【０１０６】
実施形態１１
ＣａＯ（モル％）／ＲＯ（モル％）＞０．４である、実施形態１から１０のいずれか１つに記載のアルカリアルミノケイ酸塩ガラス。
【０１０７】
実施形態１２
前記アルカリアルミノケイ酸塩ガラスが、約５ｋＰから約２００ｋＰの範囲の液相粘度を有する、実施形態１から１１のいずれか１つに記載のアルカリアルミノケイ酸塩ガラス。
【０１０８】
実施形態１３
前記アルカリアルミノケイ酸塩ガラスが、約５２モル％から約６１モル％のＳｉＯ２、約１７モル％から約２３モル％のＡｌ２Ｏ３、０モル％から約７モル％のＬｉ２Ｏ、約９モル％から約２０モル％のＮａ２Ｏ、０モル％超から約５モル％のＭｇＯ、０モル％超から約５モル％のＣａＯ、および０モル％超から約２モル％のＺｎＯを含む、実施形態１から１２のいずれか１つに記載のアルカリアルミノケイ酸塩ガラス。
【０１０９】
実施形態１４
前記アルカリアルミノケイ酸塩ガラスが、約５５モル％から約６１モル％のＳｉＯ２、約１７モル％から約２０モル％のＡｌ２Ｏ３、４モル％から約７モル％のＬｉ２Ｏ、約９モル％から約１５モル％のＮａ２Ｏ、０モル％超から約５モル％のＭｇＯ、０モル％超から約５モル％のＣａＯ、および０モル％超から約２モル％のＺｎＯを含む、実施形態１３に記載のアルカリアルミノケイ酸塩ガラス。
【０１１０】
実施形態１５
前記アルカリアルミノケイ酸塩ガラスが、フレキシブルディスプレイの少なくとも一部を形成する、実施形態１から１４のいずれか１つに記載のアルカリアルミノケイ酸塩ガラス。
【０１１１】
実施形態１６
イオン交換されたガラスにおいて、該イオン交換されたガラスが、アルカリアルミノケイ酸塩ガラスであって、
ａ．約１７モル％以上のＡｌ２Ｏ３、
ｂ．Ｎａ２Ｏ、
ｃ．ＭｇＯ、および
ｄ．ＣａＯ、
を含み、
Ａｌ２Ｏ３（モル％）＋ＲＯ（モル％）≧２１モル％、式中、ＲＯ（モル％）＝ＭｇＯ（モル％）＋ＣａＯ（モル％）＋ＺｎＯ（モル％）であるアルカリアルミノケイ酸塩ガラスであり、該アルカリアルミノケイ酸塩ガラスは、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ｂ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、およびＫ２Ｏの各々を実質的に含まず、前記イオン交換されたガラスは、約４ｍｍまでの厚さを有し、該イオン交換されたガラスの表面からＤＯＣまで延在する圧縮層を有し、約１０００ＭＰａ以上のピーク圧縮応力を有する、イオン交換されたガラス。
【０１１２】
実施形態１７
前記イオン交換されたガラスが、約１００μｍまでの厚さを有する、実施形態１６に記載のイオン交換されたガラス。
【０１１３】
実施形態１８
前記イオン交換されたガラスが、約２５℃および約５０％の相対湿度で、かつ５ｍｍ、４ｍｍ、または３ｍｍの内の少なくとも１つの曲げ半径で、６０分間に亘り保持されたときに、破損がない、実施形態１６または１７に記載のイオン交換されたガラス。
【０１１４】
実施形態１９
前記ピーク圧縮応力が約１５００ＭＰａ以下である、実施形態１６から１８のいずれか１つに記載のイオン交換されたガラス。
【０１１５】
実施形態２０
前記イオン交換されたガラスがＬｉ２Ｏをさらに含み、ＤＯＣが厚さの約１０％以上である、実施形態１６から１９のいずれか１つに記載のイオン交換されたガラス。
【０１１６】
実施形態２１
前記イオン交換されたガラスが、約４マイクロメートルから約４０マイクロメートルのカリウムイオンの層の深さを有する、実施形態１６から２０のいずれか１つに記載のイオン交換されたガラス。
【０１１７】
実施形態２２
前記イオン交換されたガラスが、約５２モル％から約６１モル％のＳｉＯ２、約１７モル％から約２３モル％のＡｌ２Ｏ３、０モル％から約７モル％のＬｉ２Ｏ、約９モル％から約２０モル％のＮａ２Ｏ、０モル％超から約５モル％のＭｇＯ、０モル％超から約５モル％のＣａＯ、および０モル％超から約２モル％のＺｎＯを含む、実施形態１６から２１のいずれか１つに記載のイオン交換されたガラス。
【０１１８】
実施形態２３
前記アルカリアルミノケイ酸塩ガラスが、約５５モル％から約６１モル％のＳｉＯ２、約１７モル％から約２０モル％のＡｌ２Ｏ３、４モル％から約７モル％のＬｉ２Ｏ、約９モル％から約１５モル％のＮａ２Ｏ、０モル％超から約５モル％のＭｇＯ、０モル％超から約５モル％のＣａＯ、および０モル％超から約２モル％のＺｎＯを含む、実施形態２２に記載のイオン交換されたガラス。
【０１１９】
実施形態２４
前記イオン交換されたガラスが、フレキシブルディスプレイの少なくとも一部を形成する、実施形態１６から２３のいずれか１つに記載のイオン交換されたガラス。
【０１２０】
実施形態２５
前記イオン交換されたガラスが、電子機器のディスプレイのまたはその上のカバーガラス、もしくは該電子機器の筐体の一部の少なくとも一方を形成する、実施形態１６から２４のいずれか１つに記載のイオン交換されたガラス。
【０１２１】
実施形態２６
実施形態１６から２５のいずれか１つに記載のイオン交換されたガラスを備えた電子機器であって、該電子機器が、前面、背面、および側面を有する筐体と、該筐体の少なくとも部分的に内部にある電子部品と、前記筐体の前面にあるまたはそれに隣接したディスプレイと、該ディスプレイの上のカバーガラスとを備え、該カバーガラスおよび前記筐体の少なくとも一方が前記イオン交換されたガラスから作られ、前記カバーガラスが前記ディスプレイ上に位置付けられ、衝撃により生じる損傷から該ディスプレイを保護するように、該カバーガラスが前記筐体の前面またはその上にある、電子機器。
【０１２２】
実施形態２７
ガラスを強化する方法において、
ａ．少なくとも１種類のカリウム塩を含むイオン交換媒体中にガラス物品を浸漬する工程であって、該少なくとも１種類のカリウム塩が該イオン交換媒体の約５０質量％を占め、該ガラス物品がアルカリアルミノケイ酸塩ガラスから作られ、該アルカリアルミノケイ酸塩ガラスが、約１７モル％以上のＡｌ２Ｏ３および非ゼロ量のＮａ２Ｏ、ＭｇＯ、およびＣａＯを含み、ここで、Ａｌ２Ｏ３（モル％）＋ＲＯ（モル％）≧２１モル％、式中、ＲＯ（モル％）＝ＭｇＯ（モル％）＋ＣａＯ（モル％）＋ＺｎＯ（モル％）であり、該アルカリアルミノケイ酸塩ガラスは、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ｂ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、およびＫ２Ｏの各々を実質的に含まない工程、および
ｂ．約３５０℃から約４８０℃の範囲の所定の温度で約１時間から約２４時間の範囲の所定の期間に亘り前記イオン交換媒体中に浸漬されている間に前記ガラス物品をイオン交換して、表面からＤＯＣまで延在し、約１０００ＭＰａ以上のピーク圧縮応力を有する圧縮層を達成する工程、
を有してなる方法。
【０１２３】
実施形態２８
前記ガラス物品を前記イオン交換媒体中に浸漬する前に、フュージョンドロー法、圧延法、オーバーフローダウンドロー法、スロット成形法、アップドロー法、またはフロート法の内の少なくとも１つによって該ガラス物品を成形する工程をさらに含む、実施形態２７に記載の方法。
【０１２４】
実施形態２９
前記ガラス物品を前記イオン交換媒体中に浸漬する前に、該ガラス物品をその１０１１Ｐ温度に加熱し、加熱されたガラス物品を室温まで急冷する工程をさらに含む、実施形態２７または２８に記載の方法。
【０１２５】
実施形態３０
前記ピーク圧縮応力が約１５００ＭＰａ以下である、実施形態２７から２９のいずれか１つに記載の方法。
【０１２６】
実施形態３１
前記アルカリアルミノケイ酸塩ガラスがＬｉ２Ｏをさらに含み、ＤＯＣが厚さの約１０％以上である、実施形態２７から３０のいずれか１つに記載の方法。
【０１２７】
実施形態３２
前記アルカリアルミノケイ酸塩ガラスが、約４マイクロメートルから約４０マイクロメートルまでのカリウムイオンの層の深さを達成するようにイオン交換可能である、実施形態２７から３１のいずれか１つに記載の方法。
【０１２８】
実施形態３３
少なくとも１種類のナトリウム塩から実質的になる第１のイオン交換媒体中に前記ガラス物品を浸漬し、約３５０℃から約４８０℃の範囲の所定の温度で約１時間から約２４時間の範囲の所定の期間に亘り該第１のイオン交換媒体中に浸漬されている間に、該ガラス物品をイオン交換する工程をさらに含む、実施形態２７から３２のいずれか１つに記載の方法。
【符号の説明】
【０１２９】
１００    ガラス物品
１１０    第一面
１１０ａ    外面
１１２    第二面
１１２ａ    内面
１２０    第１の圧縮層
１２２    第２の圧縮層
１３０    中央領域
４００    家庭用電子機器
４０２    筐体
４０４    前面
４０６    背面
４０８    側面
４１０    ディスプレイ
４１２    カバー基板
【図１】
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【図２】
2021535889.tif 000016
【図３】
2021535889.tif 000017
【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
2021535889.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】令和3年7月1日(2021.7.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６８】
ここに記載されたガラスは、いくつかの実施の形態において、約９モル％まで、または約８．５モル％まで、または約８モル％まで、または約７．５モル％まで、または約７モル％までの量でＬｉ２Ｏをさらに含むことがある。いくつかの実施の形態において、そのガラスは、約２モル％、または約３モル％、または約４モル％から約６モル％、または約７モル％、または約７．５モル％、または約８モル％、または約８．５モル％、または約９モル％のＬｉ２Ｏを含む。特定の実施の形態において、そのガラスは、Ｌｉ２Ｏを含まない（すなわち、０モル％のＬｉ２Ｏを含有する）、またはＬｉ２Ｏを実質的に含まない。Ｌｉ２Ｏの存在は、ピーク圧縮応力を高め、所望であれば、ＤＯＬまで、および／または深いＤＯＣまで急速イオン交換を可能にする。それに加え、Ｌｉ２Ｏは、他のアルカリ酸化物と比べて、ガラスのヤング率および破壊靭性の両方を改善する。リチウム含有ガラスがイオン交換される場合、１００μｍ以上の圧縮層の深さＤＯＣが、比較的短期間で達成されることがある。ここに用いられているように、ＤＯＣは、ここに記載された化学強化されたアルカリアルミノケイ酸塩ガラス物品における応力が圧縮から引張に変化する深さを意味する。ＤＯＣは、イオン交換処理に応じてＦＳＭまたは散乱光偏光器（ＳＣＡＬＰ）により測定することができる。ガラス物品中の応力が、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生じている場合、ＤＯＣを測定するために、ＦＳＭが使用される。応力が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生じている場合、ＤＯＣを測定するために、ＳＣＡＬＰが使用される。ガラス物品中の応力が、ガラス物品中にカリウムイオンとナトリウムイオンの両方を交換することによって生じている場合、ＤＯＣはＳＣＡＬＰにより測定される。何故ならば、ナトリウムイオンの交換深さはＤＯＣを表し、カリウムイオンの交換深さは、圧縮応力の大きさの変化（しかし、圧縮から引張への応力の変化ではない）を表すと考えられるからである；そのようなガラス物品中のカリウムイオンの交換深さはＦＳＭにより測定され、カリウムイオンの層の深さ（ＤＯＬ）によって表される。最大ＣＴ値を含む、引張応力、または中央張力（ＣＴ）値は、当該技術分野で公知の散乱光偏光器（ＳＣＡＬＰ）技術を使用して測定される。特に明記のない限り、ここに報告されたＣＴ値は、最大ＣＴである。
【国際調査報告】
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