(57)【要約】  ガラス系物品を、独自のイオン交換プロセスによって製造する。上記イオン交換プロセスは、中程度の深さにおける応力値がより高くなった、改善された応力プロファイルを有するガラス系物品をもたらす。上記イオン交換プロセスの媒体は、ガラス系基板のベース組成の２つ以上のアルカリ金属酸化物の２つ以上のアルカリ金属のイオンを、各上記アルカリ金属の上記イオンが、ベースガラス組成のアルカリ金属酸化物の各アルカリ金属と化学平衡状態となるような比率で、含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス系物品であって、
前記ガラス系物品は：
厚さ（ｔ）を画定する対向する第１の表面及び第２の表面；
２つのアルカリ金属酸化物を含有する、前記ガラス系物品の中央の中央組成；
前記第１の表面及び前記第２の表面のうちの一方又は両方においてゼロでない、前記２つのアルカリ金属酸化物それぞれの表面濃度；並びに
前記中央組成の前記２つのアルカリ金属酸化物とは異なる金属酸化物であって、ゼロでない濃度を有し、前記ゼロでない濃度は、前記第１の表面から、前記金属酸化物に関する層深さ（ＤＯＬ）まで変化する、金属酸化物
を含み、
前記ＤＯＬの約３倍の深さにおいて、前記２つのアルカリ金属酸化物それぞれの濃度は、前記中央組成中での前記２つのアルカリ金属酸化物それぞれの濃度の１０％以内である、ガラス系物品。
【請求項２】
前記第１の表面において、前記２つのアルカリ金属酸化物それぞれの前記表面濃度は、前記中央組成中での前記２つのアルカリ金属酸化物それぞれの前記濃度の±５％である、請求項１に記載のガラス系物品。
【請求項３】
ガラス系物品であって、
前記ガラス系物品は：
厚さ（ｔ）を画定する対向する第１の表面及び第２の表面；
２つのアルカリ金属酸化物を含有する、前記ガラス系物品の中央の中央組成；
前記第１の表面及び前記第２の表面のうちの一方又は両方においてゼロでない、前記２つのアルカリ金属酸化物それぞれの表面濃度；
前記中央組成の前記２つのアルカリ金属酸化物とは異なる金属酸化物であって、ゼロでない濃度を有し、前記ゼロでない濃度は、前記第１の表面及び第２の表面から、前記金属酸化物の層深さ（ＤＯＬ）まで変化する、金属酸化物；並びに
応力プロファイルであって、前記第１の表面から移行領域まで延在するスパイク領域と、テール領域まで延在する前記移行領域と、前記ガラス系物品の中央まで延在する前記テール領域とを含む、応力プロファイル
を含み、
前記移行領域は、前記第１の表面から約０．００６２５・ｔ以上の深さにおける、少なくとも約１５０ＭＰａである第１の圧縮応力と、前記第１の表面から約０．０２５・ｔ以上の深さにおける、少なくとも約１２０ＭＰａである第２の圧縮応力とを含む、ガラス系物品。
【請求項４】
前記中央組成の前記２つのアルカリ金属酸化物とは異なる前記金属酸化物は：リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）、セシウム（Ｃｓ）、フランシウム（Ｆｒ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１〜３のいずれか１項に記載のガラス系物品。
【請求項５】
前記中央組成の前記２つのアルカリ金属酸化物は、リチウム及びナトリウムを含み、前記中央組成の前記２つのアルカリ金属酸化物とは異なる前記金属酸化物は、カリウムである、請求項１〜４のいずれか１項に記載のガラス系物品。
【請求項６】
ガラス系物品であって、
前記ガラス系物品は：
厚さ（ｔ）を画定する対向する第１の表面及び第２の表面；
リチウム及び１つ以上の追加のアルカリ金属酸化物を含有する、前記ガラス系物品の中央の中央組成；
前記第１の表面及び前記第２の表面のうちの一方又は両方においてゼロでない、リチウム及び前記１つ以上の追加のアルカリ金属酸化物それぞれの表面濃度；
リチウム及び前記中央組成の前記１つ以上の追加のアルカリ金属酸化物とは異なる金属酸化物であって、ゼロでない濃度を有し、前記ゼロでない濃度は、前記第１の表面及び第２の表面から、前記金属酸化物の層深さ（ＤＯＬ）まで変化する、金属酸化物；
約０．１３・ｔ以上の圧縮深さ（ＤＯＣ）；並びに
前記第１の表面から約５マイクロメートル〜１０マイクロメートルの深さにおける、少なくとも１５０ＭＰａである第１の圧縮応力、及び前記第１の表面から約１５マイクロメートル〜約２０マイクロメートルの深さにおける、少なくとも約１２０ＭＰａである第２の圧縮応力を含む、ガラス系物品。
【請求項７】
前記ガラス系物品は、アルカリアルミノシリケート、アルカリ含有ボロシリケート、アルカリ含有アルミノボロシリケート、又はアルカリ含有ホスホシリケートを含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載のガラス系物品。
【請求項８】
消費者向け電子製品であって、
前記消費者向け電子製品は：
前面、背面、及び側面を有する、ハウジング；
少なくとも一部が前記ハウジング内に設けられた電子部品であって、前記電子部品は少なくともコントローラ、メモリ、及びディスプレイを含み、前記ディスプレイは、前記ハウジングの前記前面に又は前記前面に隣接して設けられる、電子部品；並びに
前記ディスプレイを覆うように配置されたカバー
を備え、
前記ハウジング及び前記カバーのうちの少なくとも一方の少なくとも一部分は、請求項１〜７のいずれか１項に記載のガラス系物品を含む、消費者向け電子製品。
【請求項９】
ガラス系物品の製造方法であって、
前記方法は：
ベース組成中に２つのアルカリ金属酸化物を含有するガラス系基板であって、前記ガラス系基板は、基板厚さ（ｔ）を画定する対向する第１の表面及び第２の表面を有する、ガラス系基板を、イオン交換処理に曝露して、前記ガラス系物品を形成するステップ
を含み、
前記イオン交換処理は媒体を含み、前記媒体は：
前記ベース組成中の前記アルカリ金属酸化物の２つのアルカリ金属とは異なる第１の金属イオン；及び
前記ベース組成中の前記２つのアルカリ金属酸化物の前記２つのアルカリ金属のイオンであって、各前記アルカリ金属のイオンが、前記ベース組成中の前記アルカリ金属酸化物の各前記アルカリ金属と、化学平衡状態となるような比率の、イオン
を含む、方法。
【請求項１０】
ガラス系物品の製造方法であって、
前記方法は：
ベース組成中に２つのアルカリ金属酸化物を含有するガラス系基板であって、前記ガラス系基板は、基板厚さ（ｔ）を画定する対向する第１の表面及び第２の表面を有する、ガラス系基板を、第１のイオン交換処理に曝露して、ドープ済みガラス系基板を形成するステップであって、前記第１のイオン交換処理は第１の媒体を含み、前記第１の媒体は、
前記ベース組成中の前記アルカリ金属酸化物の２つのアルカリ金属とは異なる第１の金属イオン、及び
前記ベース組成中の前記２つのアルカリ金属酸化物の前記２つのアルカリ金属のイオンであって、各前記アルカリ金属のイオンが、前記ベース組成中の前記アルカリ金属酸化物の各前記アルカリ金属と、化学平衡状態となるような比率の、イオン
を含む、ステップ；
その後、前記ドープ済みガラス系基板を、第２の金属イオンを含む第２の媒体を含む第２のイオン交換処理に曝露して、前記ガラス系物品を形成するステップ
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、米国特許法第１１９条の下で、２０１８年７月２日出願の米国仮特許出願第６２／６９３，１３４号の優先権の利益を主張するものであり、上記仮特許出願の内容は依拠され、その全体が参照により本出願に援用される。
【技術分野】
【０００２】
本開示の実施形態は一般に、応力プロファイルが改善されたガラス系物品、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
ガラス系物品は、消費者向け電子機器、輸送、建築、防衛、医療、及び梱包といった多種多様な業界で使用されている。消費者向け電子機器においては、ガラス系物品は電子デバイス中で、携帯型又は移動体電子通信及びエンターテインメントデバイス、例えば携帯電話、スマートフォン、タブレット、ビデオプレーヤー、情報端末（ＩＴ）デバイス、ラップトップコンピュータ、ナビゲーションシステム等のための、カバープレート又は窓として使用される。建築においては、ガラス系物品は、窓、シャワーパネル、及びカウンタートップに含まれており、輸送においては、ガラス系物品は、自動車、電車、航空機、及び船舶の中に存在する。ガラス系物品は、優れた破断耐性を有するものの薄く軽量の物品が必要な、いずれの用途に好適である。各業界に関して、ガラス系物品の機械的及び／又は化学的信頼性は、典型的には機能性、性能、及びコストによって決定される。これらの物品の機械的及び／又は化学的信頼性の改善は、継続的な目標である。
【０００４】
化学処理は、以下のパラメータ：圧縮応力（ＣＳ）、圧縮深さ（ＤＯＣ）、及び最大中央張力（ＣＴ）のうちの１つ以上を含む所望の／操作された応力プロファイルを付与するための、強化方法である。操作された応力プロファイルを有するものを含む多数のガラス系物品は、ガラス表面において最高又はピークとなるが、表面から離れるように移動するとピーク値から減少する、圧縮応力を有し、また、ガラス物品中の応力が引張応力となる前には、ガラス物品の何らかの内部位置に、ゼロ応力が存在する。アルカリ含有ガラスのイオン交換（ＩＯＸ）による化学強化は、この分野において実証済みの方法である。
【０００５】
消費者向け電子機器業界では、化学強化ガラスは、プラスチックに比べて良好な審美性及び耐引掻き性、並びに非強化ガラスに比べて良好な落下性能及び耐引掻き性により、ディスプレイカバーのための好ましい材料として使用される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
機械的及び／又は化学的信頼性を有するガラス系物品を業界に提供することには、継続的な需要が存在する。また、これをコスト効率の高い方法で実施することにも、継続的な需要が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の複数の態様は、ガラス系物品及びその製造方法に関する。
【０００８】
ある態様は、ガラス系物品であって、上記ガラス系物品は：基板厚さ（ｔ）を画定する対向する第１の表面及び第２の表面を有する、ガラス系基板；２つ以上のアルカリ金属酸化物を含有する、上記ガラス系物品の中央の中央組成；上記第１の表面及び上記第２の表面のうちの一方又は両方においてゼロでない、上記２つ以上のアルカリ金属酸化物それぞれの表面濃度；並びに上記中央組成の上記２つ以上のアルカリ金属酸化物とは異なる金属酸化物であって、ゼロでない濃度を有し、上記ゼロでない濃度は、上記第１の表面から、上記金属酸化物に関する層深さ（ＤＯＬ）まで変化する、金属酸化物を含み、上記ＤＯＬの約３倍の深さにおいて、上記２つ以上のアルカリ金属酸化物それぞれの濃度は、上記中央組成中での上記２つ以上のアルカリ金属酸化物それぞれの濃度の１０％以内である。
【０００９】
別の態様は、ガラス系物品であって、上記ガラス系物品は：基板厚さ（ｔ）を画定する対向する第１の表面及び第２の表面を有する、ガラス系基板；２つ以上のアルカリ金属酸化物を含有する、上記ガラス系物品の中央の中央組成；上記第１の表面及び上記第２の表面のうちの一方又は両方においてゼロでない、上記２つ以上のアルカリ金属酸化物それぞれの表面濃度；上記中央組成の上記２つ以上のアルカリ金属酸化物とは異なる金属酸化物であって、ゼロでない濃度を有し、上記ゼロでない濃度は、上記第１の表面及び第２の表面から、上記金属酸化物の層深さ（ＤＯＬ）まで変化する、金属酸化物；並びに応力プロファイルであって、上記第１の表面から移行領域まで延在するスパイク領域と、テール（ｔａｉｌ）領域まで延在する上記移行領域と、上記ガラス系物品の中央まで延在する上記テール領域とを含む、応力プロファイルを含み、ここで上記移行領域は、上記第１の表面から約０．００６２５・ｔ以上の深さにおける、少なくとも約１５０ＭＰａである第１の圧縮応力と、上記第１の表面から約０．０２５・ｔ以上の深さにおける、少なくとも約１２０ＭＰａである第２の圧縮応力とを含む。
【００１０】
ある詳細な態様は、ガラス系物品であって、上記ガラス系物品は：基板厚さ（ｔ）を画定する対向する第１の表面及び第２の表面を有する、ガラス系基板；リチウム及び１つ以上の追加のアルカリ金属酸化物を含有する、上記ガラス系物品の中央の中央組成；上記第１の表面及び上記第２の表面のうちの一方又は両方においてゼロでない、リチウム及び上記１つ以上の追加のアルカリ金属酸化物それぞれの表面濃度；リチウム及び上記中央組成の上記１つ以上の追加のアルカリ金属酸化物とは異なる金属酸化物であって、ゼロでない濃度を有し、上記ゼロでない濃度は、上記第１の表面及び第２の表面から、上記金属酸化物の層深さ（ＤＯＬ）まで変化する、金属酸化物；約０．１３・ｔ以上の圧縮深さ（ＤＯＣ）；並びに上記第１の表面から約５マイクロメートル〜１０マイクロメートルの深さにおける、少なくとも１５０ＭＰａである第１の圧縮応力、及び上記第１の表面から約１５マイクロメートル〜約２０マイクロメートルの深さにおける、少なくとも約１２０ＭＰａである第２の圧縮応力を含む。
【００１１】
更なる態様は、消費者向け電子製品であって、上記消費者向け電子製品は：前面、背面、及び側面を有する、ハウジング；少なくとも一部が上記ハウジング内に設けられた電子部品であって、上記電子部品は少なくともコントローラ、メモリ、及びディスプレイを含み、上記ディスプレイは、上記ハウジングの上記前面に又は上記前面に隣接して設けられる、電子部品；並びに上記ディスプレイを覆うように配置されたカバーを備え、上記ハウジング及び上記カバーのうちの少なくとも一方の一部分は、本明細書で開示されるいずれの態様又は実施形態によるガラス系物品を含む。
【００１２】
別の態様では、ガラス系物品の製造方法は：ベース組成中に２つ以上のアルカリ金属酸化物を含有するガラス系基板であって、上記ガラス系基板は、基板厚さ（ｔ）を画定する対向する第１の表面及び第２の表面を有する、ガラス系基板を、イオン交換処理に曝露して、上記ガラス系物品を形成するステップを含み、上記イオン交換処理は浴を含み、上記浴は：上記ベース組成中の上記アルカリ金属酸化物の２つ以上のアルカリ金属とは異なる第１の金属イオン；及び上記ベース組成中の上記２つ以上のアルカリ金属酸化物の上記２つ以上のアルカリ金属のイオンを、各上記アルカリ金属のイオンが、上記ベース組成中の上記アルカリ金属酸化物の各上記アルカリ金属と、化学平衡状態となるような比率で含む。
【００１３】
別の態様では、ガラス系物品の製造方法は：ベース組成中に２つ以上のアルカリ金属酸化物を含有するガラス系基板であって、上記ガラス系基板は、基板厚さ（ｔ）を画定する対向する第１の表面及び第２の表面を有する、ガラス系基板を、第１のイオン交換処理に曝露して、ドープ済みガラス系基板を形成するステップであって、上記第１のイオン交換処理は第１の浴を含み、上記第１の浴は、上記ベース組成中の上記アルカリ金属酸化物の２つ以上のアルカリ金属とは異なる第１の金属イオンと、上記ベース組成中の上記２つ以上のアルカリ金属酸化物の上記２つ以上のアルカリ金属のイオンとを、各上記アルカリ金属のイオンが、上記ベース組成中の上記アルカリ金属酸化物の各上記アルカリ金属と、化学平衡状態となるような比率で含む、ステップ；その後、上記ドープ済みガラス系基板を、第２の金属イオンを含む第２の浴を含む第２のイオン交換処理に曝露して、上記ガラス系物品を形成するステップ；並びに任意に、イオン交換、熱アニーリング、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される追加の強化処理を更に行うステップを含む。
【００１４】
態様（１）によると、ガラス系物品が提供される。上記ガラス系物品は：厚さ（ｔ）を画定する対向する第１の表面及び第２の表面；２つのアルカリ金属酸化物を含有する、上記ガラス系物品の中央の中央組成；上記第１の表面及び上記第２の表面のうちの一方又は両方においてゼロでない、上記２つのアルカリ金属酸化物それぞれの表面濃度；並びに上記中央組成の上記２つのアルカリ金属酸化物とは異なる金属酸化物であって、ゼロでない濃度を有し、上記ゼロでない濃度は、上記第１の表面から、上記金属酸化物に関する層深さ（ＤＯＬ）まで変化する、金属酸化物を含む。上記ＤＯＬの約３倍の深さにおいて、上記２つのアルカリ金属酸化物それぞれの濃度は、上記中央組成中での上記２つのアルカリ金属酸化物それぞれの濃度の１０％以内である。
【００１５】
態様（２）によると、上記ＤＯＬの約３倍の深さにおける上記２つのアルカリ金属酸化物それぞれの上記濃度が、上記中央組成中での上記２つのアルカリ金属酸化物それぞれの上記濃度の±５％である、態様（１）のガラス系物品が提供される。
【００１６】
態様（３）によると、上記第１の表面において、上記２つのアルカリ金属酸化物それぞれの上記表面濃度が、上記中央組成中での上記２つのアルカリ金属酸化物それぞれの上記濃度の±５％である、態様（１）又は（２）のガラス系物品が提供される。
【００１７】
態様（４）によると、上記ガラス系物品が、アルカリアルミノシリケート、アルカリ含有ボロシリケート、アルカリ含有アルミノボロシリケート、又はアルカリ含有ホスホシリケートを含む、態様（１）〜（３）のいずれか１つのガラス系物品が提供される。
【００１８】
態様（５）によると、上記中央組成が、１モル％以下の、上記中央組成の上記２つのアルカリ金属酸化物とは異なる金属酸化物を含む、態様（１）〜（４）のいずれか１つのガラス系物品が提供される。
【００１９】
態様（６）によると、上記中央組成の上記２つのアルカリ金属酸化物とは異なる上記金属酸化物が：リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）、セシウム（Ｃｓ）、フランシウム（Ｆｒ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、態様（１）〜（５）のいずれか１つのガラス系物品が提供される。
【００２０】
態様（７）によると、上記中央組成の上記２つのアルカリ金属酸化物がリチウム及びナトリウムを含み、上記中央組成の上記２つのアルカリ金属酸化物とは異なる上記金属酸化物がカリウムである、態様（１）〜（６）のいずれか１つのガラス系物品が提供される。
【００２１】
態様（８）によると：上記第１の表面から移行領域まで延在するスパイク領域；テール領域まで延在する上記移行領域；及び上記ガラス系物品の中央まで延在する上記テール領域を含む応力プロファイルを備える、態様（１）〜（７）のいずれか１つのガラス系物品が提供される。上記スパイク領域内に位置する上記応力プロファイルの全ての点は、絶対値が２０ＭＰａ／マイクロメートル以上である正接を備え、上記移行領域内に位置する上記応力プロファイルの全ての点は、絶対値が２０ＭＰａ／マイクロメートル未満である正接を備え、上記テール領域内に位置する上記応力プロファイルの全ての点は、絶対値が上記移行領域の上記正接の上記絶対値未満である正接を備える。
【００２２】
態様（９）によると、ｔが５０マイクロメートル〜５ミリメートルである、態様（１）〜（８）のいずれか１つのガラス系物品が提供される。
【００２３】
態様（１０）によると、ガラス系物品が提供される。上記ガラス系物品は：厚さ（ｔ）を画定する対向する第１の表面及び第２の表面；２つのアルカリ金属酸化物を含有する、上記ガラス系物品の中央の中央組成；上記第１の表面及び上記第２の表面のうちの一方又は両方においてゼロでない、上記２つのアルカリ金属酸化物それぞれの表面濃度；上記中央組成の上記２つのアルカリ金属酸化物とは異なる金属酸化物であって、ゼロでない濃度を有し、上記ゼロでない濃度は、上記第１の表面及び第２の表面から、上記金属酸化物の層深さ（ＤＯＬ）まで変化する、金属酸化物；並びに応力プロファイルを含む。上記応力プロファイルは：上記第１の表面から移行領域まで延在するスパイク領域；テール領域まで延在する上記移行領域；及び上記ガラス系物品の中央まで延在する上記テール領域を含み、ここで上記移行領域は、上記第１の表面から約０．００６２５・ｔ以上の深さにおける、少なくとも約１５０ＭＰａである第１の圧縮応力と、上記第１の表面から約０．０２５・ｔ以上の深さにおける、少なくとも約１２０ＭＰａである第２の圧縮応力とを含む。
【００２４】
態様（１１）によると、上記第１の圧縮応力が、上記第１の表面から約５〜１０マイクロメートルの深さに位置し、かつ約１５０ＭＰａ〜約３００ＭＰａであり、上記第２の圧縮応力が、上記第１の表面から約１５〜２０マイクロメートルの深さに位置し、かつ約１２０ＭＰａ〜約２４０ＭＰａである、態様（１０）のガラス系物品が提供される。
【００２５】
態様（１２）によると、上記ガラス系物品が、アルカリアルミノシリケート、アルカリ含有ボロシリケート、アルカリ含有アルミノボロシリケート、又はアルカリ含有ホスホシリケートを含む、態様（１０）又は（１１）のガラス系物品が提供される。
【００２６】
態様（１３）によると、上記中央組成が、１モル％以下の、上記中央組成の上記２つのアルカリ金属酸化物とは異なる上記金属酸化物を含む、態様（１０）〜（１２）のいずれか１つのガラス系物品が提供される。
【００２７】
態様（１４）によると、上記中央組成の上記２つのアルカリ金属酸化物とは異なる上記金属酸化物が：リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）、セシウム（Ｃｓ）、フランシウム（Ｆｒ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、態様（１０）〜（１３）のいずれか１つのガラス系物品が提供される。
【００２８】
態様（１５）によると、０．１３・ｔ以上の圧縮深さ（ＤＯＣ）を備える、態様（１０）〜（１４）のいずれか１つのガラス系物品が提供される。
【００２９】
態様（１６）によると、上記スパイク領域内に位置する上記応力プロファイルの全ての点が、絶対値が２０ＭＰａ／マイクロメートル以上である正接を備える、態様（１０）〜（１５）のいずれか１つのガラス系物品が提供される。
【００３０】
態様（１７）によると、上記移行領域内に位置する上記応力プロファイルの全ての点が、絶対値が２０ＭＰａ／マイクロメートル未満であり、上記テール領域内に位置する上記応力プロファイルの全ての点の正接の絶対値より大きい、正接を備える、態様（１０）〜（１６）のいずれか１つのガラス系物品が提供される。
【００３１】
態様（１８）によると、約１５マイクロメートル〜約２０マイクロメートルの深さに位置する上記応力プロファイルの全ての点が、絶対値が２０ＭＰａ／マイクロメートル未満かつ２．０ＭＰａ／マイクロメートル超である正接を備える、態様（１０）〜（１６）のいずれか１つのガラス系物品が提供される。
【００３２】
態様（１９）によると、上記第１の表面における表面圧縮応力が４００ＭＰａ以上である、態様（１０）〜（１８）のいずれか１つのガラス系物品が提供される。
【００３３】
態様（２０）によると、上記中央組成の上記２つのアルカリ金属酸化物がリチウム及びナトリウムを含み、上記中央組成の上記２つのアルカリ金属酸化物とは異なる上記金属酸化物がカリウムである、態様（１０）〜（１９）のいずれか１つのガラス系物品が提供される。
【００３４】
態様（２１）によると、ｔが５０マイクロメートル〜５ミリメートルである、態様（１０）〜（２０）のいずれか１つのガラス系物品が提供される。
【００３５】
態様（２２）によると、ガラス系物品が提供される。上記ガラス系物品は：厚さ（ｔ）を画定する対向する第１の表面及び第２の表面；リチウム及び１つ以上の追加のアルカリ金属酸化物を含有する、上記ガラス系物品の中央の中央組成；上記第１の表面及び上記第２の表面のうちの一方又は両方においてゼロでない、リチウム及び上記１つ以上の追加のアルカリ金属酸化物それぞれの表面濃度；リチウム及び上記中央組成の上記１つ以上の追加のアルカリ金属酸化物とは異なる金属酸化物であって、ゼロでない濃度を有し、上記ゼロでない濃度は、上記第１の表面及び第２の表面から、上記金属酸化物の層深さ（ＤＯＬ）まで変化する、金属酸化物；約０．１３・ｔ以上の圧縮深さ（ＤＯＣ）；並びに上記第１の表面から約５マイクロメートル〜１０マイクロメートルの深さにおける、少なくとも１５０ＭＰａである第１の圧縮応力、及び上記第１の表面から約１５マイクロメートル〜約２０マイクロメートルの深さにおける、少なくとも約１２０ＭＰａである第２の圧縮応力を含む。
【００３６】
態様（２３）によると、上記ガラス系物品が、アルカリアルミノシリケート、アルカリ含有ボロシリケート、アルカリ含有アルミノボロシリケート、又はアルカリ含有ホスホシリケートを含む、態様（２２）のガラス系物品が提供される。
【００３７】
態様（２４）によると、上記中央組成が、１モル％以下の、リチウム及び上記中央組成の上記１つ以上の追加のアルカリ金属酸化物とは異なる上記金属酸化物を含む、態様（２２）又は（２３）のガラス系物品が提供される。
【００３８】
態様（２５）によると、リチウム及び上記中央組成の上記１つ以上の追加のアルカリ金属酸化物とは異なる上記金属酸化物が：ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）、セシウム（Ｃｓ）、フランシウム（Ｆｒ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、態様（２２）〜（２４）のいずれか１つのガラス系物品が提供される。
【００３９】
態様（２６）によると、３〜１０マイクロメートル以上の深さにおいて、リチウム及び上記中央組成の上記１つ以上の追加のアルカリ金属酸化物とは異なる上記金属酸化物の濃度が、上記ガラス系物品中の全てのアルカリ金属の５重量％以上である、態様（２２）〜（２５）のいずれか１つのガラス系物品が提供される。
【００４０】
態様（２７）によると、リチウム及び上記中央組成の上記１つ以上の追加のアルカリ金属酸化物とは異なる上記金属酸化物がカリウムであり、上記深さが１０マイクロメートルである、態様（２６）のガラス系物品が提供される。
【００４１】
態様（２８）によると、リチウム及び上記中央組成の上記１つ以上の追加のアルカリ金属酸化物とは異なる上記金属酸化物が、ルビジウム、セシウム、又はフランシウムであり、上記深さが３マイクロメートルである、態様（２６）のガラス系物品が提供される。
【００４２】
態様（２９）によると、２０マイクロメートル以上の深さにおいて、リチウム及び上記中央組成の上記１つ以上の追加のアルカリ金属酸化物とは異なる上記金属酸化物の濃度が、上記ガラス系物品中の全てのアルカリ金属の０．３重量％以上である、態様（２２）〜（２５）のいずれか１つのガラス系物品が提供される。
【００４３】
態様（３０）によると、リチウム及び上記中央組成の上記１つ以上の追加のアルカリ金属酸化物とは異なる上記金属酸化物が、銀、金、又は銅である、態様（２９）のガラス系物品が提供される。
【００４４】
態様（３１）によると、ｔが５０マイクロメートル〜５ミリメートルである、態様（２２）〜（３０）のいずれか１つのガラス系物品が提供される。
【００４５】
態様（３２）によると、消費者向け電子製品が提供される。上記消費者向け電子製品は：前面、背面、及び側面を有する、ハウジング；少なくとも一部が上記ハウジング内に設けられた電子部品であって、上記電子部品は少なくともコントローラ、メモリ、及びディスプレイを含み、上記ディスプレイは、上記ハウジングの上記前面に又は上記前面に隣接して設けられる、電子部品；並びに上記ディスプレイを覆うように配置されたカバーを備える。上記ハウジング及び上記カバーのうちの少なくとも一方の少なくとも一部分は、態様（２２）〜（３１）のいずれか１つのガラス系物品を含む。
【００４６】
態様（３３）によると、ガラス系物品の製造方法が提供される。上記方法は：ベース組成中に２つのアルカリ金属酸化物を含有するガラス系基板であって、上記ガラス系基板は、基板厚さ（ｔ）を画定する対向する第１の表面及び第２の表面を有する、ガラス系基板を、イオン交換処理に曝露して、上記ガラス系物品を形成するステップを含み、上記イオン交換処理は媒体を含み、上記媒体は：上記ベース組成中の上記アルカリ金属酸化物の２つのアルカリ金属とは異なる第１の金属イオン；及び上記ベース組成中の上記２つのアルカリ金属酸化物の上記２つのアルカリ金属のイオンを、各上記アルカリ金属のイオンが、上記ベース組成中の上記アルカリ金属酸化物の各上記アルカリ金属と、化学平衡状態となるような比率で含む。
【００４７】
態様（３４）によると、上記第１の金属イオンに関する層深さ（ＤＯＬ）の約３倍の深さにおいて、上記２つのアルカリ金属酸化物それぞれの濃度が、上記ベース組成中での上記２つのアルカリ金属酸化物それぞれの濃度の１０％以内である、態様（３３）の方法が提供される。
【００４８】
態様（３５）によると、上記２つのアルカリ金属酸化物それぞれの表面濃度が、上記第１の表面及び上記第２の表面のうちの一方又は両方においてゼロでない、態様（３３）又は（３４）の方法が提供される。
【００４９】
態様（３６）によると、上記第１の金属イオンが、上記第１の表面から上記第１の金属イオンに関する上記層深さ（ＤＯＬ）まで変化する、第１のゼロでない濃度を有し、上記第１の表面において、上記２つのアルカリ金属酸化物それぞれの上記表面濃度が、上記ベース組成中での上記２つのアルカリ金属酸化物それぞれの上記濃度の±５％である、態様（３３）〜（３５）のいずれか１つの方法が提供される。
【００５０】
態様（３７）によると、上記ベース組成が、１モル％以下の、上記第１の金属イオンの酸化物を含む、態様（３３）〜（３６）のいずれか１つの方法が提供される。
【００５１】
態様（３８）によると、ｔが５０マイクロメートル〜５ミリメートルである、態様（３３）〜（３７）のいずれか１つの方法が提供される。
【００５２】
態様（３９）によると、イオン交換、熱強化、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、追加の強化処理を更に含む、態様（３３）〜（３８）のいずれか１つの方法が提供される。
【００５３】
態様（４０）によると、ガラス系物品の製造方法が提供される。上記方法は：ベース組成中に２つのアルカリ金属酸化物を含有するガラス系基板であって、上記ガラス系基板は、基板厚さ（ｔ）を画定する対向する第１の表面及び第２の表面を有する、ガラス系基板を、第１のイオン交換処理に曝露して、ドープ済みガラス系基板を形成するステップであって、上記第１のイオン交換処理は第１の媒体を含み、上記第１の媒体は、上記ベース組成中の上記アルカリ金属酸化物の２つのアルカリ金属とは異なる第１の金属イオンと、上記ベース組成中の上記２つのアルカリ金属酸化物の上記２つのアルカリ金属のイオンとを、各上記アルカリ金属のイオンが、上記ベース組成中の上記アルカリ金属酸化物の各上記アルカリ金属と、化学平衡状態となるような比率で含む、ステップ；その後、上記ドープ済みガラス系基板を、第２の金属イオンを含む第２の媒体を含む第２のイオン交換処理に曝露して、上記ガラス系物品を形成するステップを含む。
【００５４】
態様（４１）によると、上記第１の金属イオンに関する層深さ（ＤＯＬ）の約３倍の深さにおいて、上記２つのアルカリ金属酸化物それぞれの濃度が、上記ベース組成中での上記２つのアルカリ金属酸化物それぞれの濃度の１０％以内である、態様（４０）の方法が提供される。
【００５５】
態様（４２）によると、上記ドープ済みガラス系基板中において、上記第１の金属イオンが、上記第１の表面から上記第１の金属イオンに関する上記層深さ（ＤＯＬ）まで変化する、第１のゼロでない濃度を有し、上記第１の表面において、上記２つのアルカリ金属酸化物それぞれの上記表面濃度が、上記ベース組成中での上記２つのアルカリ金属酸化物それぞれの上記濃度の±５％である、態様（４０）又は（４１）の方法が提供される。
【００５６】
態様（４３）によると、上記ベース組成が、１モル％以下の、上記第１の金属イオンの酸化物を含む、態様（４０）〜（４２）のいずれか１つの方法が提供される。
【００５７】
態様（４４）によると、上記第２の媒体は、上記ベース組成中の上記２つのアルカリ金属酸化物の上記２つのアルカリ金属の上記イオンを、各上記アルカリ金属酸化物のイオンが、上記ベース組成中の上記アルカリ金属酸化物の各上記アルカリ金属と、化学平衡状態となるような比率で含み；上記第２の金属イオンは、上記ベース組成中の上記２つのアルカリ金属とは異なり；上記第２の金属イオンに関する層深さ（ＤＯＬ）の３倍の深さにおいて、上記２つのアルカリ金属それぞれの濃度が、上記ベース組成中での上記２つのアルカリ金属酸化物それぞれの濃度の１０％以内である、態様（４０）〜（４３）のいずれか１つの方法が提供される。
【００５８】
態様（４５）によると、上記第２の媒体は、上記ベース組成中の上記２つのアルカリ金属酸化物の上記２つのアルカリ金属の上記イオンを、各上記アルカリ金属酸化物のイオンが、上記ベース組成中の上記アルカリ金属酸化物の各上記アルカリ金属と、化学平衡状態とならないような比率で含み；上記第２の金属イオンは、上記ベース組成中の上記２つのアルカリ金属酸化物の２つのアルカリ金属とは異なり；上記第２の金属イオンに関する層深さ（ＤＯＬ）の３倍の深さにおいて、上記２つのアルカリ金属それぞれの濃度が、上記ベース組成中での上記２つのアルカリ金属酸化物それぞれの濃度から１０％より大きく異なる、態様（４０）~（４３）のいずれか１つの方法が提供される。
【００５９】
態様（４６）によると、イオン交換、熱強化、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、追加の強化処理を更に含む、態様（４０）〜（４５）のいずれか１つの方法が提供される。
【００６０】
本明細書に組み込まれて本明細書の一部を構成する添付の図面は、以下に記載の複数の実施形態を図示している。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１Ａ】本明細書で開示されるガラス系物品のうちのいずれを組み込んだ例示的な電子デバイスの平面図
【図１Ｂ】図１Ａの例示的な電子デバイスの斜視図
【図２】従来技術のガラス系物品の、正規化された位置（ｚ／厚さ）に対する応力（ＭＰａ）の拡散過程モデルに基づくグラフ
【図３】ある実施形態によるガラス系物品の、正規化された位置（ｚ／厚さ）に対する応力（ＭＰａ）の拡散過程モデルに基づくグラフ
【図４】ある実施形態によるガラス系物品の、正規化された位置（ｚ／厚さ）に対する応力（ＭＰａ）の拡散過程モデルに基づくグラフ
【図５Ａ】正規化された位置（ｚ／厚さ）に対する応力（ＭＰａ）を示す、第１の比較用ＩＯＸ処理によって調製された比較用ガラス系物品の拡散過程モデルに基づくグラフ
【図５Ｂ】正規化された位置（ｚ／厚さ）に対するイオンの正規化された濃度（任意単位）を示す、第１の比較用ＩＯＸ処理によって調製された比較用ガラス系物品の拡散過程モデルに基づくグラフ
【図６Ａ】正規化された位置（ｚ／厚さ）に対する応力（ＭＰａ）を示す、第２の比較用ＩＯＸ処理によって調製された比較用ガラス系物品の拡散過程モデルに基づくグラフ
【図６Ｂ】正規化された位置（ｚ／厚さ）に対するイオンの正規化された濃度（任意単位）を示す、第２の比較用ＩＯＸ処理によって調製された比較用ガラス系物品の拡散過程モデルに基づくグラフ
【図７Ａ】正規化された位置（ｚ／厚さ）に対する応力（ＭＰａ）を示す、第３の比較用ＩＯＸ処理によって調製された比較用ガラス系物品の拡散過程モデルに基づくグラフ
【図７Ｂ】正規化された位置（ｚ／厚さ）に対するイオンの正規化された濃度（任意単位）を示す、第３の比較用ＩＯＸ処理によって調製された比較用ガラス系物品の拡散過程モデルに基づくグラフ
【図８Ａ】正規化された位置（ｚ／厚さ）に対する応力（ＭＰａ）を示す、第４の比較用ＩＯＸ処理によって調製された比較用ガラス系物品の拡散過程モデルに基づくグラフ
【図８Ｂ】正規化された位置（ｚ／厚さ）に対するイオンの正規化された濃度（任意単位）を示す、第４の比較用ＩＯＸ処理によって調製された比較用ガラス系物品の拡散過程モデルに基づくグラフ
【図９Ａ】正規化された位置（ｚ／厚さ）に対する応力（ＭＰａ）を示す、ある実施形態による１ステップ「準化学量論的（ｑｕａｓｉ-ｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｉｃ）」ＩＯＸ処理によって調製されたガラス系物品（実施例１）の拡散過程モデルに基づくグラフ
【図９Ｂ】正規化された位置（ｚ／厚さ）に対するイオンの正規化された濃度（任意単位）を示す、ある実施形態による１ステップ「準化学量論的（ｑｕａｓｉ-ｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｉｃ）」ＩＯＸ処理によって調製されたガラス系物品（実施例１）の拡散過程モデルに基づくグラフ
【図１０Ａ】正規化された位置（ｚ／厚さ）に対する応力（ＭＰａ）を示す、ある実施形態による１ステップ「準化学量論的」ＩＯＸ処理によって調製されたガラス系物品（実施例１）の拡散過程モデルに基づくグラフ
【図１０Ｂ】正規化された位置（ｚ／厚さ）に対するイオンの正規化された濃度（任意単位）を示す、ある実施形態による１ステップ「準化学量論的」ＩＯＸ処理によって調製されたガラス系物品（実施例１）の拡散過程モデルに基づくグラフ
【図１１Ａ】正規化された位置（ｚ／厚さ）に対する応力（ＭＰａ）を示す、ある実施形態による、「準化学量論的」浴及び従来の拡散浴を含む２ステップＩＯＸ処理によって調製されたガラス系物品（実施例２）の拡散過程モデルに基づくグラフ
【図１１Ｂ】正規化された位置（ｚ／厚さ）に対するイオンの正規化された濃度（任意単位）を示す、ある実施形態による、「準化学量論的」浴及び従来の拡散浴を含む２ステップＩＯＸ処理によって調製されたガラス系物品（実施例２）の拡散過程モデルに基づくグラフ
【図１２Ａ】図１１Ａ及び基準の両方に関する正規化された位置（ｚ／厚さ）に対する応力（ＭＰａ）を示す、実施例２による、「準化学量論的」浴及び従来の拡散浴を含む２ステップＩＯＸ処理によって調製されたガラス系物品の拡散過程モデルに基づくグラフ
【図１２Ｂ】図１２Ａの拡大図を示す、実施例２による、「準化学量論的」浴及び従来の拡散浴を含む２ステップＩＯＸ処理によって調製されたガラス系物品の拡散過程モデルに基づくグラフ
【図１３Ａ】正規化された位置（ｚ／厚さ）に対する応力（ＭＰａ）を示す、ある実施形態による、「準化学量論的」浴及び二重拡散浴を含む３ステップＩＯＸ処理によって調製されたガラス系物品（実施例３）の拡散過程モデルに基づくグラフ
【図１３Ｂ】正規化された位置（ｚ／厚さ）に対するイオンの正規化された濃度（任意単位）を示す、ある実施形態による、「準化学量論的」浴及び二重拡散浴を含む３ステップＩＯＸ処理によって調製されたガラス系物品（実施例３）の拡散過程モデルに基づくグラフ
【図１４Ａ】図１３Ａ及び基準の両方に関する正規化された位置（ｚ／厚さ）に対する応力（ＭＰａ）を示す、実施例３による、「準化学量論的」浴及び二重拡散浴を含む３ステップＩＯＸ処理によって調製されたガラス系物品の拡散過程モデルに基づくグラフ
【図１４Ｂ】図１４Ａの拡大図を示す、実施例３による、「準化学量論的」浴及び二重拡散浴を含む３ステップＩＯＸ処理によって調製されたガラス系物品の拡散過程モデルに基づくグラフ
【図１５Ａ】正規化された位置（ｚ／厚さ）に対する応力（ＭＰａ）を示す、ある実施形態による、「準化学量論的」浴及び従来の拡散浴を含む２ステップＩＯＸ処理によって調製されたガラス系物品（実施例４）の拡散過程モデルに基づくグラフ
【図１５Ｂ】正規化された位置（ｚ／厚さ）に対するイオンの正規化された濃度（任意単位）を示す、ある実施形態による、「準化学量論的」浴及び従来の拡散浴を含む２ステップＩＯＸ処理によって調製されたガラス系物品（実施例４）の拡散過程モデルに基づくグラフ
【図１６Ａ】図１５Ａ及び基準の両方に関する正規化された位置（ｚ／厚さ）に対する応力（ＭＰａ）を示す、実施例４による、「準化学量論的」浴及び従来の拡散浴を含む２ステップＩＯＸ処理によって調製されたガラス系物品の拡散過程モデルに基づくグラフ
【図１６Ｂ】正規化された位置（ｚ／厚さ）に対するイオンの正規化された濃度（任意単位）を示す、実施例４による、「準化学量論的」浴及び従来の拡散浴を含む２ステップＩＯＸ処理によって調製されたガラス系物品の拡散過程モデルに基づくグラフ
【図１７Ａ】正規化された位置（ｚ／厚さ）に対する応力（ＭＰａ）を示す、ある実施形態による、「準化学量論的」浴及び二重拡散浴を含む２ステップＩＯＸ処理によって調製されたガラス系物品（実施例５）の拡散過程モデルに基づくグラフ
【図１７Ｂ】正規化された位置（ｚ／厚さ）に対するイオンの正規化された濃度（任意単位）を示す、ある実施形態による、「準化学量論的」浴及び二重拡散浴を含む２ステップＩＯＸ処理によって調製されたガラス系物品（実施例５）の拡散過程モデルに基づくグラフ
【図１８Ａ】図１７Ａ及び基準の両方に関する正規化された位置（ｚ／厚さ）に対する応力（ＭＰａ）を示す、実施例５による、「準化学量論的」浴及び二重拡散浴を含む２ステップＩＯＸ処理によって調製されたガラス系物品の拡散過程モデルに基づくグラフ
【図１８Ｂ】正規化された位置（ｚ／厚さ）に対するイオンの正規化された濃度（任意単位）を示す、実施例５による、「準化学量論的」浴及び二重拡散浴を含む２ステップＩＯＸ処理によって調製されたガラス系物品の拡散過程モデルに基づくグラフ
【図１９】位置（表面からのマイクロメートル）に対するイオンの正規化された濃度（任意単位）を示す、第１のＩＯＸ浴を用いた、ある実施形態による１ステップ「準化学量論的」ＩＯＸによって調製されたガラス系物品（実施例６）の実験結果のグラフ
【図２０】位置（表面からのマイクロメートル）に対するイオンの正規化された濃度（任意単位）を示す、第２のＩＯＸ浴を用いた、ある実施形態による１ステップ「準化学量論的」ＩＯＸによって調製されたガラス系物品（実施例６）の実験結果のグラフ
【図２１Ａ】位置（表面からのマイクロメートル）に対する応力（ＭＰａ）を示す、ある実施形態による、「準化学量論的」浴及び２つの従来の拡散浴を含む３ステップＩＯＸ処理によって調製されたガラス系物品（実施例７）の実験結果のグラフであり、ここでは３つの異なる「準化学量論的」浴を試験した
【図２１Ｂ】図２１Ａの拡大図を示す、ある実施形態による、「準化学量論的」浴及び２つの従来の拡散浴を含む３ステップＩＯＸ処理によって調製されたガラス系物品（実施例７）の実験結果のグラフであり、ここでは３つの異なる「準化学量論的」浴を試験した
【図２２】制御下落下プロセスの表１の結果のグラフであり、カバーガラスの破損が発生した高さが、４つのガラス系物品に関して提供される
【図２３Ａ】位置（表面からのマイクロメートル）に対する応力（ＭＰａ）を示す、ある実施形態による、「準化学量論的」浴及び２つの従来の拡散浴を含む２ステップＩＯＸ処理によって調製されたガラス系物品（実施例９）の実験結果のグラフであり、ここでは２つの異なる「準化学量論的」浴を試験した
【図２３Ｂ】図２３Ａの拡大図を示す、ある実施形態による、「準化学量論的」浴及び２つの従来の拡散浴を含む２ステップＩＯＸ処理によって調製されたガラス系物品（実施例９）の実験結果のグラフであり、ここでは２つの異なる「準化学量論的」浴を試験した
【発明を実施するための形態】
【００６２】
複数の例示的実施形態を説明する前に、本開示は、以下の開示で記載される構成又はプロセスステップの細部に限定されないことを理解されたい。本明細書で提供される開示は、他の実施形態も可能であり、また様々な方法で実践又は実施できる。
【００６３】
本明細書を通して、「一実施形態（ｏｎｅ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」、「特定の実施形態（ｃｅｒｔａｉｎ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔｓ）」、「様々な実施形態（ｖａｒｉｏｕｓ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔｓ）」、「１つ以上の実施形態（ｏｎｅ  ｏｒ  ｍｏｒｅ    ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔｓ）」、又は「ある実施形態（ａｎ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」に関する言及は、その実施形態に関連して記載される特定の特徴、構造、材料、又は特性が、本開示の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。よって「１つ以上の実施形態では（ｉｎ  ｏｎｅ  ｏｒ  ｍｏｒｅ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔｓ）」、「特定の実施形態では（ｉｎ  ｃｅｒｔａｉｎ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔｓ）」、「様々な実施形態では（ｉｎ  ｖａｒｉｏｕｓ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔｓ）」、「一実施形態では（ｉｎ  ｏｎｅ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ  ）」、又は「ある実施形態では（ｉｎ  ａｎ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ  ）」等の句が本明細書を通して様々な場所に現れても、これらは必ずしも同一の実施形態を指すものではない。更に、特定の特徴、構造、材料、又は特性を、１つ以上の実施形態においていずれの好適な様式で組み合わせてよい。
【００６４】
用語「ガラス系物品（ｇｌａｓｓ‐ｂａｓｅｄ  ａｒｔｉｃｌｅ）」及び「ガラス系基板（ｇｌａｓｓ‐ｂａｓｅｄ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）」は、（非晶質相及び結晶質相を含む）ガラスセラミックを含む、全体又は一部がガラス製のいずれの物体を含むものとして使用される。積層ガラス系物品は、ガラス及び非ガラス材料の積層体、例えばガラス及び結晶質材料の積層体を含む。１つ以上の実施形態によるガラス系基板は、アルカリアルミノシリケートガラス、アルカリ含有ボロシリケートガラス、アルカリ含有アルミノボロシリケートガラス、及びアルカリ含有ホスホシリケートから選択してよい。
【００６５】
「ベース組成（ｂａｓｅ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）」は、いずれのイオン交換（ＩＯＸ）処理の前の、基板の化学的構造である。即ちベース組成は、ＩＯＸ由来のいずれのイオンでドープされていない。ＩＯＸ処理されたガラス系物品の中央の組成物は典型的には、ベース組成と略同一又は同様である。というのは、ＩＯＸ処理条件が、基板の中央の組成物に対して、最小限しか、又は全く、影響しないためである。１つ以上の実施形態では、ガラス物品の中央の組成物はベース組成物で構成される。
【００６６】
「化学平衡状態にある（ｉｎ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ）」という言及は、基板のベース組成又は物品の中央組成中の２つ以上のアルカリイオンの、ＩＯＸ浴中へのいずれの拡散率が、約１０％未満であることを意味する。
【００６７】
なお、用語「略、実質的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」及び「約（ａｂｏｕｔ）」は本明細書において、いずれの定量的比較、値、測定値、又は他の表現の性質上発生し得る避けがたい程度の不確実性を表すために使用され得る。これらの用語はまた、本明細書において、ある定量的表現が、問題となっている主題の基本的な機能の変化をもたらすことなく、その言明されている値から変動し得る程度を表すために使用され得る。よって例えば、「ＭｇＯを略含まない（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ  ｆｒｅｅ  ｏｆ  ＭｇＯ）」ガラス系物品は、ＭｇＯが該ガラス系物品に能動的に添加又はバッチ投入されていないものの、汚染物質として極めて少量、例えば０．０１モル％未満の量だけ存在し得る、ガラス系物品である。ある値が修飾語「約」を用いて記述されている場合、その正確な値も開示されることが意図されていることを理解されたい。例えば「約１０モル％」は、「約」で修飾された値と、ちょうど１０モル％の値とを開示することを意図している。
【００６８】
特段の記載がない限り、本明細書に記載の全ての組成は、酸化物ベースのモルパーセント（モル％）で表される。
【００６９】
「応力プロファイル（ｓｔｒｅｓｓ  ｐｒｏｆｉｌｅ）」は、ガラス系物品又はそのいずれの部分の、位置に対する応力である。圧縮応力領域は、物品の第１の表面から圧縮深さ（ＤＯＣ）まで延在し、ここで物品は圧縮応力下にある。中央張力領域は、上記ＤＯＣから、上記物品が引張応力下にある領域を含むように延在する。
【００７０】
本明細書中で使用される場合、圧縮深さ（ＤＯＣ）は、ガラス系物品内の応力が圧縮応力から引張応力に変化する深さを指す。ＤＯＣでは、応力が正の（圧縮）応力から負の（引張）応力へと変化するため、応力値ゼロを示す。機械分野で通常使用される慣例に従うと、圧縮は負の（＜０の）応力として表現され、張力は正の（＞０の）応力として表現される。しかしながら本説明では、圧縮応力（ＣＳ）を正の値又は絶対値として表現され、即ち本明細書で記載される場合、ＣＳ＝｜ＣＳ｜である。更に本明細書では、引張応力は負の（＜０の）応力として表現され、又は引張応力が具体的に識別されているいくつかの状況では、絶対値として表現される。中央張力（ＣＴ）は、ガラス系物品の中央領域又は中央張力領域内の引張応力を指す。最大中央張力（最大ＣＴ、又はＣＴｍａｘ）は中央張力領域で発生し、多くの場合０．５・ｔに位置し、ここでｔは物品の厚さである。０．５・ｔにおける「名目上の（ｎｏｍｉｎａｌｌｙ）」という言及により、最大引張応力の位置のちょうど中央からのばらつきを許容する。
【００７１】
第１の表面から該金属酸化物に関するある層深さ（ＤＯＬ）まで変化する、又は物品の厚さ（ｔ）の少なくとも相当な部分に沿って変化する、ゼロでない金属酸化物濃度は、イオン交換の結果として物品内に応力が生成されたことを示す。金属酸化物濃度の変化は、本明細書では金属酸化物濃度勾配と呼ばれる場合がある。濃度がゼロでなく、第１の表面からＤＯＬまで又は厚さの一部分に沿って変化する、金属酸化物は、ガラス系物品内に応力を生成するものとして記述され得る。金属酸化物の濃度勾配又は変化は、ガラス系基板を化学強化することによって生成され、この化学強化では、ガラス系基板中の複数の第１の金属イオンを、複数の第２の金属イオンで交換する。
【００７２】
本明細書中で使用される場合、用語「交換深さ（ｄｅｐｔｈ  ｏｆ  ｅｘｃｈａｎｇｅ）」、「層深さ（ｄｅｐｔｈ  ｏｆ  ｌａｙｅｒ：ＤＯＬ）」、「化学層深さ（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｄｅｐｔｈ  ｏｆ  ｌａｙｅｒ）」、及び「化学層の深さ（ｄｅｐｔｈ  ｏｆ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｌａｙｅｒ）」は、相互交換可能なものとして使用でき、一般に、イオン交換プロセス（ＩＯＸ）によって促進されるイオン交換が特定のイオンに関して起こる深さを記述する。ＤＯＬは、グロー放電発光分析装置（Ｇｌｏｗ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ‐Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＧＤ‐ＯＥＳ）によって決定される、金属酸化物又はアルカリ金属酸化物のイオン（例えば金属イオン又はアルカリ金属イオン）がガラス系物品内へと拡散する、ガラス系物品内の深さ（即ちガラス系物品の表面からその内部領域までの距離）であって、イオンの濃度が最小値に到達する深さを指す。いくつかの実施形態では、ＤＯＬは、イオン交換（ＩＯＸ）プロセスによって導入される、最も拡散が遅い又は最も大きなイオンの、交換の深さとして与えられる。
【００７３】
特段の記載がない限り、ＣＴ及びＣＳは、本明細書ではメガパスカル（ＭＰａ）で表され、厚さ及びＤＯＣはミリメートル又はマイクロメートルで表される。
【００７４】
ＣＳ及びＤＯＣは、当該技術分野で公知の手段を用いて、例えばＧｌａｓｓｔｒｅｓｓ（エストニア）製のＳＣＡＬＰ−５測定システムを用いた散乱偏光法によって、測定される。ＣＳ及びＤＯＣを測定するための他の可能な技法としては、折原製作所（日本）製ＦＳＭ‐６０００等の市販の機器を用いた表面応力メータ（ＦＳＭ）を含む。表面応力測定は、応力光係数（ｓｔｒｅｓｓ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ：ＳＯＣ）の正確な測定に依存し、これはガラスの複屈折に関係する。ＳＯＣは、ＡＳＴＭ規格Ｃ７７０‐１６「ガラスの応力光係数の測定のための標準試験法（Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｇｌａｓｓ  Ｓｔｒｅｓｓ‐Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）」（その内容全体は参照により本出願に援用される）に記載された手順Ｃ（ガラスディスク法）等の、当該技術分野で公知の方法に従って測定される。
【００７５】
本明細書で開示されるのは、中程度の深さである＞０．００５・ｔかつ≦０．２５・ｔ（ここでｔは厚さである）における応力値が比較的高い、改善された応力プロファイルを有するガラス系物品である。通常、リチウムベースのガラス系基板では、２つのイオン、即ちナトリウム（Ｎａ）及びカリウム（Ｋ）を、拡散及び応力プロファイルの形成に使用する。イオン半径が大きなイオンであるＫは、より高い応力を誘発するものの、より低い応力を誘発するイオン半径が小さなＮａイオンに比べて、拡散がゆっくりである。そのため、中程度の深さにおいて高い応力を誘発するのは、混合Ｋ／Ｎａ塩媒体、例えば塩浴を用いる場合には困難であり得る。通常、ＫはＮａと共に拡散し、Ｎａイオンがガラス基板の中央に達すると、Ｎａイオンは最大応力をもたらす。Ｋイオンは、プロファイルのいわゆるスパイクを画定し、Ｎａイオンはプロファイルの、深いテール部分を画定する。この点より後に、更なる拡散によって、Ｋの拡散及び（スパイクのＤＯＬとして知られる）スパイクの深さの増大がもたらされることになるが、これと引き換えに、試料の中央部分のイオン含有量が改変され、中央張力（ＣＴ）として知られる、試料の名目上の中央における引張応力が更に低下する。また、拡散時間が長くなると、ニー（ｋｎｅｅ）における応力（ＣＳｋｎｅｅ）として知られる、応力プロファイルのスパイク及びテールが出会う領域の場合のように、応力プロファイルの他のエリアの更なる減少がもたらされる。
【００７６】
本開示は、独自の「準化学量論的」拡散ステップを用いてカリウムの拡散をナトリウムの拡散から分離する、修正された拡散のコンセプトを使用する。独自の「準化学量論的」媒体、例えば浴を用いると、ＣＳ、ＣＳｋｎｅｅ、ＣＴ、及びＤＯＬに関する２成分浴に関連するトレードオフを排除できる。用語「浴（ｂａｔｈ）」は本明細書において、イオン交換媒体を指すために使用されるが、イオン交換は、クリーム、ペースト、及び／又はコーティングといったいずれの適切な媒体を利用して実施できることが理解される。ガラス系基板の内部で拡散させるために様々な濃度のカリウムを使用できる、特定の塩濃度のＩＯＸ浴が存在することが実証されている。これは、基板（ベース組成）中に元々存在するイオンの濃度を略不変に保ったままとすることができる。というのは、ベース組成のイオン、例えばナトリウム及びリチウムが、ナトリウム及びリチウムイオンに関するＩＯＸ浴と化学平衡状態にあるためである。
【００７７】
この修正された準化学量論的ＩＯＸにより、ガラス系基板の内部のベース組成に大きな変化を与えることなく、極めて長時間にわたって、第１のステップでカリウムを拡散させることができる。ガラス系基板は、カリウムが拡散している表面の直近でのみ変化する。
【００７８】
この最初の準化学量論的ステップの後には、純粋な浴又は汚染された浴を用いた複数の他の従来のＩＯＸ条件を続けることができる。ガラス系基板が複数のイオン交換浴に浸漬され、かつ浸漬と浸漬との間に洗浄及び／又はアニーリングステップを伴う、他の従来のＩＯＸプロセスの非限定的な例は：２０１３年１０月２２日発行のＤｏｕｇｌａｓ  Ｃ．  Ａｌｌａｎ  ｅｔ  ａｌ．による米国特許第８，５６１，４２９号明細書、発明の名称「消費者向け用途のための圧縮表面を有するガラス（Ｇｌａｓｓ  ｗｉｔｈ  Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ  Ｓｕｒｆａｃｅ  ｆｏｒ  Ｃｏｎｓｕｍｅｒ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ）」（ここでは、異なる濃度の塩浴中での複数の連続したイオン交換処理における浸漬によってガラスを強化する）；及び２０１２年１１月２０日発行のＣｈｒｉｓｔｏｐｈｅｒ  Ｍ．  Ｌｅｅ  ｅｔ  ａｌ．による米国特許第８，３１２，７３９号明細書、発明の名称「ガラスの化学強化のための２ステージイオン交換（Ｄｕａｌ  Ｓｔａｇｅ  Ｉｏｎ  Ｅｘｃｈａｎｇｅ  ｆｏｒ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ  ｏｆ  Ｇｌａｓｓ）」（ここでは、流出イオンで希釈された第１の浴中でのイオン交換と、それに続く、第１の浴よりも低い流出イオンの濃度を有する第２の浴中での浸漬とによってガラスを強化する）に記載されている。米国特許第８，５６１，４２９号明細書、及び米国特許第８，３１２，７３９号明細書の内容は、その全体が参照により本出願に援用される。
【００７９】
本明細書で開示される方法によって達成される応力プロファイルは独自のものであり、他の手段では達成が不可能ではないにしても困難である。ガラス系物品の特徴は、ある深さにおける特定の量のカリウムの存在であり、これは、＞０．００６２５・ｔかつ≦０．２５・ｔ；又は＞０．００９３７５・ｔかつ＜０．２１・ｔ；又は＞０．０１・ｔかつ＜０．１０・ｔ；又は＞０．００５・ｔかつ＜０．０５・ｔ、並びにこれらの間の全ての値及び部分範囲の深さにおいて、比較的高い応力値を生成する。
【００８０】
応力プロファイルは：第１の表面から移行領域まで延在するスパイク領域；テール領域まで延在する移行領域；及びガラス系物品の中央まで延在するテール領域を備えてよく、スパイク領域内に位置する応力プロファイルの全ての点は、絶対値が２０ＭＰａ／マイクロメートル以上である正接を備え、移行領域内に位置する上記応力プロファイルの全ての点は、絶対値が２０ＭＰａ／マイクロメートル未満である正接を備え、テール領域内に位置する上記応力プロファイルの全ての点は、絶対値が移行領域の正接の絶対値未満である正接を備える。
【００８１】
本明細書で開示されるガラス系物品は、優れた落下性能を有するという点で有利である。ガラス系物品はまた、ガラス系物品内部のイオン分布及び応力分布の独特な性質によって、優れた縁部衝突性能を有する。縁部衝突性能の向上は、全体的な落下性能を相当なものに維持しながら達成される。これらのパラメータは例えば、２  １／２Ｄ及び３Ｄ電話設計のパフォーマンスに関して望ましい。
【００８２】
本開示による方法は、混合浴の使用によって、内部イオン含有量（ベース組成）を変化させることなく、ガラス系基板の表面における拡散を可能とする。ＣＳｋｎｅｅは、リチウム含有ガラス系基板内のＫスパイクのＤＯＬから分離される。ニーが存在しないガラス系物品を形成できる。拡散性が大きく異なる複数のイオンを用いた、独自の応力プロファイルを生成できる。例えば、カリウム（Ｋ）以外のイオン、又は元々のガラス組成物の一部ではないいかなるイオン、例えばＲｂ、ＣＳ、Ａｇ、Ａｕ等も、ガラス系物品の設計に容易に組み込むことができる。更に、ＩＯＸで典型的に使用されるＬｉ含有ガラス系基板に加えて、他の非Ｌｉガラス系基板も本発明の方法に適している。更に本方法は、現行のシステムと、新規の修正されたＩＯＸ浴とを用いた製造において、容易に実装できる。
【００８３】
ガラス系物品中には、ガラス系基板のベース組成の２つのアルカリ金属酸化物とは異なる１つの金属酸化物が存在し、これは、第１の表面から、該金属酸化物に関する層深さ（ＤＯＬ）まで変化する、ゼロでない濃度を有する。実施形態では、上記ベース組成は、上記金属酸化物とは異なる３つ以上のアルカリ金属酸化物を含んでよい。応力プロファイルは、第１の表面から変化する１つ以上の金属酸化物のゼロでない濃度によって生成される。このゼロでない濃度は、物品の厚さの一部分に沿って変化し得る。いくつかの実施形態では、ベース組成の２つ以上のアルカリ金属酸化物とは異なる上記金属酸化物の濃度はゼロでなく、０・ｔ〜約０．３・ｔの厚さ範囲に沿って変化する。いくつかの実施形態では、上記金属酸化物の濃度はゼロでなく、０・ｔ〜約０．３５・ｔ、０・ｔ〜約０．４・ｔ、０・ｔ〜約０．４５・ｔ、０・ｔ〜約０．４８・ｔ、又は０・ｔ〜約０．５０・ｔの厚さ範囲に沿って変化する。この濃度の変化は、上述の厚さ範囲に沿って連続していてよい。濃度の変化は、約１００マイクロメートルの厚さセグメントに沿った少なくとも約０．２モル％の金属酸化物濃度の変化を含んでよい。金属酸化物濃度の変化は、約１００マイクロメートルの厚さセグメントに沿って、少なくとも約０．３モル％、少なくとも約０．４モル％、又は少なくとも約０．５モル％であってよい。この変化は、マイクロプローブを含む当該技術分野で公知の方法で測定できる。
【００８４】
いくつかの実施形態では、濃度の変化は、約１０マイクロメートル〜約３０マイクロメートルの厚さセグメントに沿って連続していてよい。いくつかの実施形態では、金属酸化物の濃度は、第１の表面から、第１の表面と第２の表面との間の点まで減少し、この点から第２の表面まで増大する。
【００８５】
金属酸化物の濃度は、２つ以上の金属酸化物（例えばＮａ２ＯとＫ２Ｏとの組み合わせ）を含んでよい。２つの金属酸化物を利用し、かつイオンの半径が互いに異なる、いくつかの実施形態では、浅い位置では、半径が大きなイオンの濃度が、半径が小さなイオンの濃度より高く、深い位置では、半径が小さなイオンの濃度が、半径が大きなイオンの濃度より高い。例えば、Ｎａ及びＫを含有する単一の浴をイオン交換プロセスで使用する場合、浅い位置では、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、深い位置では、Ｎａ＋イオンの濃度がＫ＋イオンの濃度より高い。その原因の一部は、小さな１価イオンと交換されてガラス中に入る１価イオンのサイズである。このようなガラス系物品では、表面又は表面付近の領域は、表面又は表面付近において大きなイオン（即ちＫ＋イオン）の量が多いため、より大きなＣＳを有する。更に、応力プロファイルのスロープは典型的には表面からの距離と共に低下するが、これは、固定された表面濃度からの化学的拡散によって達成される濃度プロファイルの性質によるものである。
【００８６】
１つ以上の実施形態では、金属酸化物濃度の勾配は、物品の厚さｔの相当な部分を通って延在する。いくつかの実施形態では、金属酸化物の濃度は、第１及び／又は第２のセクションの厚さ全体に沿って、約０．５モル％以上（例えば約１モル％以上）であってよく、第１の表面及び／又は第２の表面において、即ち０・ｔにおいて、最大となり、第１の表面と第２の表面との間の点に向かって略一定に減少する。この点において、金属酸化物の濃度は、厚さｔ全体に沿って最小となるが、この点でも濃度はゼロではない。換言すれば、特定の金属酸化物のゼロでない濃度は、（本明細書に記載されるように）厚さｔの相当な部分、又は厚さｔ全体に沿って延在する。ガラス系物品中の特定の金属酸化物の合計濃度は、約１モル％〜約２０モル％であってよい。
【００８７】
金属酸化物の濃度は、ガラス系物品を形成するためにイオン交換されるガラス系基板中の金属酸化物のベースライン量から決定できる。
【００８８】
本明細書で開示されるガラス系物品は、別の物品に組み込むことができ、上記別の物品は例えば：ディスプレイを有する物品（即ちディスプレイ物品）及び／若しくはハウジングを有する物品（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等を含む消費者向け電子機器）；建築用物品；輸送用物品（例えば自動車、電車、航空機、船舶等）；家電製品；又はある程度の透明性、耐引掻き性、摩耗耐性、若しくはこれらの組み合わせを必要とするいずれの物品である。本明細書で開示されるガラス系物品のいずれを組み込んだ例示的な物品を、図１Ａ及び１Ｂに示す。具体的には、図１Ａ及び１Ｂは消費者向け電子デバイス１００を示し、これは：前面１０４、背面１０６、及び側面１０８を有するハウジング１０２；少なくとも一部又は全体が上記ハウジング内に設けられた電子部品（図示せず）であって、上記電子部品は少なくともコントローラ、メモリ、及びディスプレイ１１０を含み、このディスプレイ１１０は、上記ハウジングの上記前面に又は上記前面に隣接して設けられる、電子部品；並びに上記ディスプレイを覆うように、上記ハウジングの上記前面に、又は上記前面を覆って配置された、カバープレート１１２を含む。いくつかの実施形態では、カバープレート１１２の少なくとも一部分は、本明細書で開示されるガラス系物品のいずれを含んでよい。いくつかの実施形態では、ハウジング１０２の少なくとも一部分は、本明細書で開示されるガラス系物品のいずれを含んでよい。
【００８９】
ガラス系基板は、異なる多様なプロセスを用いて提供できる。例えば、例示的なガラス系基板形成方法としては、フロートガラスプロセス、並びにフュージョンドロー及びスロットドロー等のダウンドロープロセスが挙げられる。溶融ガラスを、典型的にはスズである溶融金属のベッド上で浮動させることによって調製されるガラス系基板は、平滑な表面及び均一な厚さを特徴とする。ある例示的なプロセスでは、溶融スズベッドの表面上へと供給される溶融ガラスは、浮動ガラスリボンを形成する。このガラスリボンがスズ浴に沿って流れるにつれて、ガラスリボンが固化して固体のガラス系基板となるまで温度が徐々に低下し、上記ガラス系基板は、スズからローラーへと持ち上げることができる。浴を離れると、ガラス系基板を更に冷却し、内部応力の低減のためにアニーリングし、任意に研磨できる。
【００９０】
ダウンドロープロセスは、傷が比較的少ない表面を有する、均一な厚さのガラス系基板を製造する。ガラス系基板の平均曲げ強度は、表面の傷の量及びサイズによって制御されるため、傷がない表面は、比較的高い初期強度を有する。この高強度ガラス系基板を更に（例えば化学的に）強化すると、得られる強度は、ラップ仕上げ及び研磨を施した表面を有するガラス系基板の強度より高くなり得る。ダウンドロー加工されるガラス系基板は、約２ｍｍ未満の厚さへとドロー加工できる。更に、ダウンドロー加工されるガラス系基板は、極めて平坦で平滑な表面を有し、これは、コストのかかる研削及び研磨を行わずに、その最終用途に使用できる。
【００９１】
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入れるためのチャネルを有するドロー加工用タンクを有する。このチャネルは、チャネルの両側に、チャネルの長さに沿って、頂部で開口した堰を有する。チャネルが溶融材料で満たされると、溶融ガラスはこの堰からあふれる。溶融ガラスは重力によって、ドロー加工用タンクの外側表面を、２つの流動ガラスフィルムとして流れ落ちる。ドロー加工用タンクのこれらの外側表面は、下方かつ内向きに延在して、ドロー加工用タンクの下方の縁部において接合する。これら２つの流動ガラスフィルムはこの縁部で接合して融合し、単一の流動ガラス系基板を形成する。フュージョンドロー法は、チャネルを越えて流れる２つのガラスフィルムが１つに融合するため、結果として得られるガラス系基板の外側表面が装置のいずれの部分に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加工されたガラス系基板の表面特性は、このような接触に影響されない。
【００９２】
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っている。スロットドロープロセスでは、溶融原材料ガラスをドロー加工用タンクに供給する。ドロー加工用タンクの底部は開放スロットを有し、これは、上記スロットの長さに沿って延在するノズルを備える。溶融ガラスはこのスロット／ノズルを通って流れ、連続したガラス系基板として、アニーリング領域内に向かって下方へとドロー加工される。
【００９３】
基板の例示的なベース組成は、限定するものではないが、アルカリアルミノシリケート、アルカリ含有ボロシリケート、アルカリ含有アルミノボロシリケート、又はアルカリ含有ホスホシリケートを含んでよい。ガラス系基板は、リチウム含有アルミノシリケートを含んでよい。
【００９４】
基板として使用してよいガラスの例としては、アルカリアルミノシリケートガラス組成物、又はアルカリ含有アルミノボロシリケートガラス組成物が挙げられるが、他のガラス組成物も考えられる。このようなガラス組成物は、イオン交換可能なものとして特性決定できる。本明細書中で使用される場合、「イオン交換可能（ｉｏｎ  ｅｘｃｈａｎｇｅａｂｌｅ）」は、該組成物を含む基板が、その基板の表面又は表面付近に位置するカチオンを、サイズがより大きいか又はより小さい等価のカチオンで交換できることを意味している。
【００９５】
ある特定の実施形態では、基板に好適なアルカリアルミノシリケートガラス組成物は：アルミナ；少なくとも１つのアルカリ金属；及びいくつかの実施形態では５０モル％超のＳｉＯ２、他の実施形態では少なくとも５８モル％のＳｉＯ２、更に他の実施形態では少なくとも６０モル％のＳｉＯ２を含み、ここで比（（Ａｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３）／Σ修飾因子）＞１であり、この比において、成分はモル％で表され、修飾因子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：５８〜７２モル％のＳｉＯ２；９〜１７モル％のＡｌ２Ｏ３；２〜１２モル％のＢ２Ｏ３；８〜１６モル％のＮａ２Ｏ；及び０〜４モル％のＫ２Ｏを含み、ここで比（（Ａｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３）／Σ修飾因子）＞１である。
【００９６】
更に別の実施形態では、基板はアルカリアルミノシリケートガラス組成物を含んでよく、上記アルカリアルミノシリケートガラス組成物は：６４〜６８モル％のＳｉＯ２；１２〜１６モル％のＮａ２Ｏ；８〜１２モル％のＡｌ２Ｏ３；０〜３モル％のＢ２Ｏ３；２〜５モル％のＫ２Ｏ；４〜６モル％のＭｇＯ；及び０〜５モル％のＣａＯを含み、ここで：６６モル％≦（ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３＋ＣａＯ）≦６９モル％；（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋Ｂ２Ｏ３＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ）＞１０モル％；５モル％＜（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ）≦８モル％；（Ｎａ２Ｏ＋Ｂ２Ｏ３）＜Ａｌ２Ｏ３＜２モル％；２モル％＜Ｎａ２Ｏ＜Ａｌ２Ｏ３＜６モル％；及び４モル％＜（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）＜Ａｌ２Ｏ３≦１０モル％である。
【００９７】
ある代替実施形態では、基板はアルカリアルミノシリケートガラスを含んでよい。ある実施形態では、アルカリアルミノシリケートガラスは：２モル％以上のＡｌ２Ｏ３及び／若しくはＺｒＯ２、又は４モル％以上のＡｌ２Ｏ３及び／若しくはＺｒＯ２を含む組成を有する。
【００９８】
別の実施形態では、基板は、リチウム含有アルカリアルミノシリケートガラスを含んでよい。ある実施形態では、リチウム含有アルカリアルミノシリケートガラスは、モル％を単位として、約６０％〜約７５％の量のＳｉＯ２、約１２％〜約２０％の量のＡｌ２Ｏ３、約０％〜約５％の量のＢ２Ｏ３、約２％〜約８％の量のＬｉ２Ｏ、約４％の量のＮａ２Ｏ、約０％〜約５％の量のＭｇＯ、約０％〜約３％の量のＺｎＯ、約０％〜約５％の量のＣａＯ、及びゼロでない量のＰ２Ｏ５を含む組成を有し、ここで上記ガラス基板はイオン交換可能であり、また非晶質であり、上記組成物中のＡｌ２Ｏ３及びＮａ２Ｏの合計量は、約１５モル％超である。
【００９９】
ベース組成を有するガラス基板の化学強化は、イオン交換可能なガラス基板を溶融浴中に配置することによって実施され、上記溶融浴は、カチオン（Ｋ＋、Ｎａ＋、Ａｇ＋等）を含有し、上記カチオンは、ガラスの小さなアルカリイオン（Ｎａ＋、Ｌｉ＋）が溶融浴中へと出て拡散する間に、ガラス中へと拡散する。小さなカチオンを大きなカチオンで置換することにより、ガラスの上面付近に圧縮応力が生成される。表面付近の圧縮応力を平衡させるために、ガラスの内部に引張応力が生成される。均一な厚さのガラスの平坦な片に関して、応力（σ（ｚ））は、式（Ｉ）：
【０１００】
【数１】
2021529150.tif 000003
【０１０１】
に従って、ガラスの中へと入って拡散するイオンの濃度プロファイルから計算できる。
【０１０２】
ここで、Ｃ（ｚ）は、ガラスの中へと入って拡散するタイプのカチオンの、ｚにおける濃度であり、Ｃａｖｇは、上述のカチオンタイプの、物品内での平均濃度であり、ｈはガラスの厚さであり、Ｂはネットワーク拡張係数であり、Ｅはヤング率であり、νはポアソン比であり、ｚは厚さ方向の座標であり、物品の表面において値０及びｈを有する。ガラスの中へと入って拡散するイオンの濃度は典型的には、表面において最大となり、厚さの中央において最小となる。表面付近ではＣ（ｚ）＞Ｃａｖｇとなり、応力は圧縮応力である。Ｃ（ｚ）＝Ｃａｖｇである場合、応力はゼロとなり、この深さは圧縮深さ（ＤＯＣ）と呼ばれる。より深い深さでは、Ｃ（ｚ）＜Ｃａｖｇ、となり、応力は引張応力であり、一般に物品の厚さの中央において最大値に達する。この引張応力の最大値は、最大中央張力と呼ばれる。ガラスの中へと入って拡散する複数のタイプのイオンに関して、全体的な応力は、各タイプのイオンに適用される式（Ｉ）の合計となる。
【０１０３】
図２は、従来技術のガラス系物品の、正規化された位置（ｚ／厚さ）に対する応力（ＭＰａ）のグラフであり、これは、２次元（２Ｄ）平面歪みイオン交換（ＩＯＸ）モデルを用いて生成され、これは有限差分モデリングに基づく。浴中及び／又はベース組成中に同時に、交換可能な少なくとも３つのイオンが存在する特定の場合において、応力プロファイルは、単一のイオン交換を伴う二重スロープ領域を有してよい。関心対象となるのは、そのベース組成中にリチウムを含有するガラス系基板であるが、本開示はリチウムベースのガラス基板に制限されない。その組成にリチウムを含有する典型的なガラスは、リチウムを他の全てのアルカリ金属成分（Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｆｒ）及びいくつかの金属イオン（Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ等）と交換して、表面付近における圧縮応力の上昇をもたらすことができる。これは、リチウムが、これらの元素の中で最もイオン半径が小さい元素であるためである。常にではないが通常、拡散係数も元素のイオン半径に従う。従って、ＮａによるＬｉの交換は、ＫによるＬｉの交換より大幅に迅速である。ここで、Ｋ、Ｎａ、及びＬｉは、イオン交換に使用される最も一般的なアルカリ金属元素である。拡散係数の差が大きいことにより、Ｌｉ（及び場合によっては多少のＮａのような他の元素）を含有するガラスを交換するＫ／Ｎａを含有する混合浴を使用する場合に、応力プロファイルに２つの領域が現れる。
【０１０４】
図２〜３に移ると、基礎となるガラス系基板は、以下のベース組成：６３．６０モル％のＳｉＯ２、１５．６７モル％のＡｌ２Ｏ３、１０．８１モル％のＮａ２Ｏ、６．２４モル％のＬｉ２Ｏ、１．１６モル％のＺｎＯ、０．０４モル％のＳｎＯ２、及び２．４８モル％のＰ２Ｏ５を有していた。この組成物は、６２モル％の正規化済みＮａ含有量、及び３８モル％のＬｉ含有量を有する。図２〜３のグラフは、２次元（２Ｄ）平面歪みイオン交換（ＩＯＸ）モデルを用いて生成されたものであり、これは有限差分モデリングに基づく。
【０１０５】
図２のグラフは、２成分浴組成物（Ｋ／Ｎａ）を使用する従来のＩＯＸ処理ステップに供された、従来技術のＬｉ含有ガラス系物品の典型的な応力プロファイルを表し、上記浴組成物は、カリウム及びナトリウムイオンのガラス基板内への拡散をベースとして所望の応力を付与するように設計されているものの、浴組成物中にＬｉのイオンが存在せず、これは、上記浴組成物が、基礎となるガラス系基板のＮａ及びＬｉ金属と化学平衡状態にないことを意味する。図２では、典型的な応力プロファイルは、表面付近にスパイク領域２０を含み、また物品内のより深い位置にテール領域２２を含んでいた。表面の応力はＣＳ（圧縮応力又は引張応力）と呼ばれ；スパイク領域２０の層深さ（ＤＯＬ）は、スパイクの付近の、ガラスの中へと入って拡散するイオンの拡散深さに関連し、ニーの応力ＣＳｋ（圧縮応力又は引張応力）は、スパイク領域及びテール領域の漸近的外挿における応力であり；圧縮深さ（ＤＯＣ）は、応力が物品内で初めはゼロであり、符号が圧縮応力から引張応力へ（又はその逆へ）と変化する位置であり；中央張力（ＣＴ）は、物品の中央又は名目上の中央における応力（引張応力又は圧縮応力）である。説明を目的として、ここでの慣例は、圧縮応力を正とし、引張応力を負とする。
【０１０６】
図３は、ある実施形態によるガラス系物品の、正規化された位置（ｚ／厚さ）に対する応力（ＭＰａ）のグラフであり、上記ガラス系物品は：第１のＩＯＸ処理ステップであって、このＩＯＸ処理ステップの３イオン浴組成物は、ガラス基板中に所望のイオンを付与するように設計され、浴組成物中のＮａ及びＬｉイオンは、基礎となるガラス系基板の各金属と化学平衡状態にある、第１のＩＯＸ処理ステップと；別のＩＯＸ処理ステップであって、その浴組成物は、図２に関して説明されている従来のＩＯＸ処理ステップに相当する化学平衡状態にない、別のＩＯＸ処理ステップとに供されたものである。図３では、本発明の応力プロファイルは、表面付近のスパイク領域３０と；緩やかであり、図２に見られるニーが排除された、移行領域３１と；物品内部のより深い位置にあるテール領域３２とを含んでいた。図２と同様に：表面における応力であるＣＳ；スパイクの付近の、ガラスの中へと入って拡散するイオンの拡散深さに関連する、スパイク領域３０のＤＯＬ；応力が物品内で初めはゼロであり、符号が圧縮応力から引張応力へ（又はその逆へ）と変化する位置である、ＤＯＣ；及び物品の中央又は名目上の中央における応力（引張応力又は圧縮応力）である、ＣＴが存在する。図２とは対照的に、移行領域３１はスパイク領域３０をテール領域３２と接続する。即ち、図２の従来のプロファイルと、図３の新たなプロファイルとの間の主な違いは、より幅広い移行領域の出現である。プロファイルのスパイク領域とテール領域との間の移行点又はニー点が発生する特定の漸近点を特定するのは困難である。これは、本明細書で開示される独自の準化学量論的ＩＯＸステップで使用されるカリウム（又はガラス中に存在しない、他の選択されたイオン）の、準化学量論的拡散によるものである。
【０１０７】
図３では、スパイク領域内に位置する応力プロファイルの全ての点は、２０ＭＰａ／マイクロメートル以上の絶対値を有する正接を備え、移行領域内に位置する応力プロファイルの全ての点は、２０ＭＰａ／マイクロメートル未満の絶対値を有する正接を備え、テール領域内に位置する応力プロファイルの全ての点は、移行領域の正接の絶対値未満の絶対値を有する正接を備える。１つ以上の実施形態では、第１の表面から約０．００６２５・ｔ以上の深さにおける圧縮応力は、少なくとも約１５０ＭＰａである。１つ以上の実施形態では、第１の表面から約０．０２５・ｔ以上の深さにおける圧縮応力は、少なくとも約１２０ＭＰａである。１つ以上の詳細な実施形態では、第１の圧縮応力は、第１の表面から約５〜１０マイクロメートルの深さに位置し、かつ約１５０ＭＰａ〜約３００ＭＰａであり、及び／又は第２の圧縮応力は、第１の表面から約１５〜２０マイクロメートルの深さに位置し、かつ約１２０ＭＰａ〜約２４０ＭＰａである。
【０１０８】
例えば２つ又は３つ以上のタイプのイオンの混合浴中では、浴のモル含有量は必ずしも、得られる物品の第１又は第２の表面（本明細書中では「表面境界（ｓｕｒｆａｃｅ  ｂｏｕｎｄａｒｙ）」と呼ばれる）におけるモル含有量ではない。これは広く知られており、浴中のイオンとガラスの表面内のイオンとのイオン交換中の熱力学的平衡がその理由である。通常、物品の表面において特定の量のイオンのモル含有量を達成するためには、実験を実施して、ガラスの内部（表面境界を含む）のイオンの元素分布を、マイクロプローブ又はＧＤＯＥＳ（グロー放電発光分析装置）で評価する。表面境界のイオンの量は、基礎となるガラス系基板のベース組成の関数である。従って、異なるガラス系基板は、同一の浴条件下で異なる挙動を示す。
【０１０９】
浴中と表面境界中とのイオンのモル含有量の差は、２イオン種の拡散において既に極めて複雑である。３イオン種を拡散に利用できるリチウムベースのガラスでは、これは更に複雑となる。従って１つのアプローチは、浴のどのような条件が、ガラス中での所望の拡散条件につながるかを、実験によって発見するというものである。
【０１１０】
準化学量論的条件に到達するための分析を開始するために、ベース組成の元々のモルバランスを評価する。図３について、モル比は０．６２／０．３８、即ち約１．６３であった。次にこのモル比を表面境界の目標として採用する。しかしながら、浴中のモル含有量又は重量含有量は異なる場合があり、実験によって確認した結果、この例ではＮａ／Ｌｉの比が約１．６３となる。例えば表面境界において２２モル％のＫが得られることが望ましい場合、残りのｘＮａイオン及びｙＬｉは、式ｘ（Ｎａ）＋ｙ（Ｌｉ）＋０．２２（Ｋ）＝１で表され、これを簡略化するとｘ（Ｎａ）＋ｙ（Ｌｉ）＝０．７８となる。代表的なベース組成の場合、ｘ（Ｎａ）／ｙ（Ｌｉ）＝約１．６３、即ちｘ（Ｎａ）＝１．６３ｙ（Ｌｉ）である。従って、１．６３ｙ（Ｌｉ）＋ｙ（Ｌｉ）＝０．７８、及びｙ（Ｌｉ）＝０．７８／２．６３＝０．３０となり、ｘ（Ｎａ）＝１−０．２２−０．３０＝０．４８となる。準化学量論的拡散をもたらすことができる条件の例示的なセットは、内部において既に化学量論比Ｎａ／Ｌｉ＝約１．６３を有するベースガラスの表面境界において、２２モル％Ｋ／４８モル％Ｎａ／３０モル％Ｌｉとなり、これは以下で説明する実施例１、図９Ａ〜９Ｂにおいて示されている。
【０１１１】
使用される化学物質のほとんどは完全に純粋ではなく、ガラス中にも極めて低いレベルではあるものの不純物が含まれているため、実際には不確実な要素が存在することが理解される。また、長い拡散時間下で正確に同一のベース組成を維持した拡散には限界があるものの、ベース組成の１０％以内、又は±１０モル％以内、又は±５モル％以内、更には±１モル％以内、並びにこれらの間の全ての値及び部分範囲となることが予想されることも理解される。
【０１１２】
図４は、ある実施形態によるガラス系物品の、正規化された位置（ｚ／厚さ）に対する応力（ＭＰａ）のグラフであり、上記ガラス系物品は：ＩＯＸ処理ステップであって、このＩＯＸ処理ステップの３イオン浴組成物は、ガラス基板中に所望のイオンを付与するように設計され、浴組成物中のＮａ及びＬｉイオンは、基礎となるガラス系基板の各金属と化学平衡状態にある、ＩＯＸ処理ステップと；これに続く、従来の（２成分イオン）ＩＯＸステップ及び／又は準化学量論的ＩＯＸステップである１つ以上のＩＯＸステップに供されたものである。図４では、本発明の応力プロファイルは、表面付近のスパイク領域４０と；緩やかな移行領域４１と；隆起部と；物品内部のより深い位置にあるテール領域４２とを含んでいた。図３と同様に：表面における応力であるＣＳ；スパイクの付近の、ガラスの中へと入って拡散するイオンの拡散深さに関連する、スパイク領域４０のＤＯＬ；応力が物品内で初めはゼロであり、符号が圧縮応力から引張応力へ（又はその逆へ）と変化する位置である、ＤＯＣ；及び物品の中央又は名目上の中央における応力（引張応力又は圧縮応力）である、ＣＴが存在する。図２との違いは、ニー領域がないことである。図３との違いは、移行領域内の隆起部の存在であり、これは、従来の及び／又は準化学量論的処理を含む１つ以上の後続のＩＯＸ処理に起因する。
【０１１３】
ここで使用されるガラス系基板は、ベース組成を有し、ベース組成の２つ以上のアルカリ金属酸化物とは異なる１つの金属酸化物を導入するＩＯＸ処理に供される。１つ以上の実施形態では、ガラス系基板は、アルカリアルミノシリケート、アルカリ含有ボロシリケート、アルカリ含有アルミノボロシリケート、又はアルカリ含有ホスホシリケートを含んでよい。アルカリ金属としては：リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、及びセシウムが挙げられる。ベース組成は、ベース組成の２つ以上のアルカリ金属酸化物とは異なる上記金属酸化物を、１モル％未満、０．５モル％未満、０．１モル％未満、又はそれ未満（これらの間の全ての値及び部分範囲を含む）の量で含んでよい。ベース組成の２つ以上のアルカリ金属酸化物とは異なる上記金属酸化物は：リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）、セシウム（Ｃｓ）、フランシウム（Ｆｒ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、及びこれらの組み合わせからなる群から選択してよい。１つ以上の実施形態では、ベース組成の２つ以上のアルカリ金属酸化物は、リチウム及びナトリウムで構成され、ベース組成の２つ以上のアルカリ金属酸化物とは異なる上記金属酸化物はカリウムである。１つ以上の実施形態では、ガラス系基板は、５０マイクロメートル〜５ミリメートル、並びにこれらの間の全ての値及び部分範囲内の厚さｔを有する。
【０１１４】
ガラス系基板は、任意の追加の強化処理を伴う１回の「準化学量論的」ＩＯＸ処理に曝露してよい。ある実施形態では、ベース組成に２つ以上のアルカリ金属酸化物を含有するガラス系基板をイオン交換処理に曝露することにより、ガラス系物品が形成される。上記イオン交換処理は、ベース組成のアルカリ金属酸化物の２つ以上のアルカリ金属とは異なる第１の金属イオンと、ベース組成の２つ以上のアルカリ金属酸化物の２つ以上のアルカリ金属のイオンとを、各アルカリ金属のイオンがベースガラス組成のアルカリ金属酸化物のアルカリ金属それぞれと化学平衡状態となるような比で含む、浴を利用する。更なる追加の強化処理は：イオン交換、熱アニーリング、及びこれらの組み合わせからなる群から選択してよい。
【０１１５】
１つ以上の実施形態では、１回の「準化学量論的」ＩＯＸ処理への曝露によって形成されるガラス系物品は：基板厚さ（ｔ）を画定する対向する第１の表面及び第２の表面を有する、ガラス系基板；２つ以上のアルカリ金属酸化物を含有する、上記ガラス系物品の中央の中央組成；第１の表面及び第２の表面のうちの一方又は両方においてゼロでない、上記２つ以上のアルカリ金属酸化物それぞれの表面濃度；中央組成の上記２つ以上のアルカリ金属酸化物とは異なる金属酸化物であって、ゼロでない濃度を有し、上記ゼロでない濃度は、第１の表面から、上記金属酸化物に関する層深さ（ＤＯＬ）まで変化する、金属酸化物を含み、ＤＯＬの約３倍の厚さにおいて、上記２つ以上のアルカリ金属酸化物それぞれの濃度は、中央組成中での上記２つ以上のアルカリ金属酸化物それぞれの濃度の１０％以内である。イオンが例えばリチウム及びナトリウムであり、かつベース組成の各金属と化学平衡状態にあるＩＯＸ浴を使用することにより、リチウム及びナトリウムに関するベース組成を略同一（例えば１０％以内）としたまま、カリウムが基板中に拡散される。
【０１１６】
１つ以上の詳細な実施形態では、ＤＯＬの約３倍以上の深さにおけるガラス系物品中の２つ以上のアルカリ金属酸化物それぞれの濃度は、基板のベース組成又は物品の中央組成の２つ以上のアルカリ金属酸化物それぞれの濃度の、±５％、±４％、±３％、±２％、±１％、±０．５％、±０．２５％、±０．１０％、及びこれらの間の全ての値となる。１つ以上の詳細な実施形態では、第１の表面において、２つ以上のアルカリ金属酸化物それぞれの表面濃度は、ベース組成又は中央組成の２つ以上のアルカリ金属酸化物それぞれの濃度の、±５％、±４％、±３％、±２％、±１％、±０．５％、±０．２５％、±０．１０％、及びこれらの間の全ての値となる。
【０１１７】
ガラス系基板は、１回の「準化学量論的」ＩＯＸ処理、第２の従来のＩＯＸ処理、及び１つ以上の任意の追加の強化処理に曝露してよい。ある実施形態では、ベース組成に２つ以上のアルカリ金属酸化物を含有するガラス系基板を第１のイオン交換処理に曝露することにより、ドープ済みガラス系基板が形成される。第１のイオン交換処理は、ベース組成のアルカリ金属酸化物の２つ以上のアルカリ金属とは異なる第１の金属イオンと、ベース組成の２つ以上のアルカリ金属酸化物の２つ以上のアルカリ金属のイオンとを、各アルカリ金属がベースガラス組成のアルカリ金属酸化物のアルカリ金属それぞれと化学平衡状態となるような比で含む、浴を利用する。本明細書中で使用される場合、「ドープ済みガラス系基板（ｄｏｐｅｄ  ｇｌａｓｓ‐ｂａｓｅｄ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）」は、第１のイオン交換処理の結果として第１の金属イオンの追加のイオンを含むように変化した、基板を指す。次にドープ済みガラス系基板を、第２の金属イオンを含む第２の浴を含む第２のイオン交換処理に曝露することにより、ガラス系物品を形成する。更なる追加の強化処理は：イオン交換、熱アニーリング、及びこれらの組み合わせからなる群から選択してよい。第２のイオン交換処理及びいずれの後続のイオン交換処理を利用して、ガラス物品の最終的な応力プロファイルを、所望の用途に対して調整できる。
【０１１８】
ある実施形態では、第２の浴は：ベース組成の２つ以上のアルカリ金属酸化物の２つ以上のアルカリ金属のイオンを、各アルカリ金属酸化物のイオンがベースガラス組成のアルカリ金属酸化物のアルカリ金属それぞれと化学平衡状態となるような比で含み、第２の金属イオンは、ベースガラス組成の２つ以上のアルカリ金属とは異なり、また第２の金属イオンに関する層深さ（ＤＯＬ）の３倍を超える深さにおいて、上記２つ以上のアルカリ金属それぞれの濃度は、ベース組成中での上記２つ以上のアルカリ金属酸化物それぞれの濃度の１０％以内である。
【０１１９】
ある実施形態では、第２の浴は：ベース組成の２つ以上のアルカリ金属酸化物の２つ以上のアルカリ金属のイオンを、各アルカリ金属のイオンがベースガラス組成のアルカリ金属酸化物のアルカリ金属それぞれと化学平衡状態とならないような比で含み、第２の金属イオンは、ベースガラス組成の２つ以上のアルカリ金属酸化物の２つ以上のアルカリ金属とは異なり、また第２の金属イオンに関する層深さ（ＤＯＬ）の３倍を超える深さにおいて、上記２つ以上のアルカリ金属それぞれの濃度は、ベース組成中での上記２つ以上のアルカリ金属酸化物それぞれの濃度とは１０％より大きく異なっている。
【０１２０】
１つ以上の実施形態では、「準化学量論的」ＩＯＸ処理及び第２の処理の両方への曝露によって形成されるガラス系物品は：基板厚さ（ｔ）を画定する対向する第１の表面及び第２の表面を有する、ガラス系基板；２つ以上のアルカリ金属酸化物を含有する、上記ガラス系物品の中央の中央組成；第１の表面及び第２の表面のうちの一方又は両方においてゼロでない、上記２つ以上のアルカリ金属酸化物それぞれの表面濃度；中央組成の上記２つ以上のアルカリ金属酸化物とは異なる金属酸化物であって、ゼロでない濃度を有し、上記ゼロでない濃度は、第１の表面及び第２の表面から、上記金属酸化物に関する層深さ（ＤＯＬ）まで変化する、金属酸化物；並びに第１の表面から移行領域まで延在するスパイク領域と、テール領域まで延在する移行領域と、ガラス系物品の中央まで延在するテール領域とを含む、応力プロファイルを含み、上記移行領域は、第１の表面から約０．００６２５・ｔ以上の深さにおける、少なくとも約１５０ＭＰａである第１の圧縮応力、及び第１の表面から約０．０２５・ｔ以上の深さにおける、少なくとも約１２０ＭＰａである第２の圧縮応力を含む。
【０１２１】
第１の圧縮応力は、第１の表面から約５〜約１０マイクロメートル、並びにこれらの間の全ての値及び部分範囲内の深さに位置してよく、約１５０ＭＰａ〜約３００ＭＰａ、並びにこれらの間の全ての値及び部分範囲内の値を有する。第２の圧縮応力は、第１の表面から約１５〜約２０マイクロメートル、並びにこれらの間の全ての値及び部分範囲内の深さに位置してよく、約１２０ＭＰａ〜約２４０ＭＰａ、並びにこれらの間の全ての値及び部分範囲内の値を有する。
【０１２２】
圧縮深さ（ＤＯＣ）は、０．１３・ｔ以上、又は０．１５・ｔ以上、又は０．１７・ｔ以上、又は０．２１・ｔ以上、又は０．２３・ｔ以上、又は０．２５・ｔ以上、又は更に深くてよい。１つ以上の詳細な実施形態では、４００マイクロメートル以下である基板厚さｔに関して、ＤＯＣは０．１３・ｔ以上である。１つ以上の詳細な実施形態では、４００マイクロメートル超、かつ８００マイクロメートル未満である基板厚さｔに関して、ＤＯＣは０．１７・ｔ以上であり、８００マイクロメートル以上である基板厚さｔに関して、ＤＯＣは０．１８・ｔ以上、又は０．１９・ｔ以上である。
【０１２３】
１つ以上の実施形態では、スパイク領域内に位置する応力プロファイルの全ての点は、２０ＭＰａ／マイクロメートル以上の絶対値を有する正接を備える。
【０１２４】
１つ以上の実施形態では、移行領域内に位置する応力プロファイルの全ての点は、２０ＭＰａ／マイクロメートル未満であり、かつテール領域内に位置する応力プロファイルの全ての点の正接の絶対値より大きな絶対値を有する正接を備える。
【０１２５】
１つ以上の実施形態では、約１５マイクロメートル〜約２０マイクロメートルの深さに位置する応力プロファイルの全ての点は、２０ＭＰａ／マイクロメートル未満かつ２．０ＭＰａ／マイクロメートル超、並びにこれらの間の全ての値及び部分範囲の絶対値を有する正接を備える。
【０１２６】
第１の表面における表面圧縮応力（ＣＳ）は、４００ＭＰａ以上であってよい。ＣＳは、４００ＭＰａ〜１．２ＧＰａ、７００ＭＰａ〜９５０ＭＰａ、又は約８００ＭＰａ、並びにこれらの間の全ての値及び部分範囲内であってよい。
【０１２７】
１つ以上の実施形態では、「準化学量論的」ＩＯＸ処理及び第２の処理の両方に曝露されたリチウムベースのガラス系基板を利用したガラス系物品は：基板厚さ（ｔ）を画定する対向する第１の表面及び第２の表面を有する、ガラス系基板；リチウム及び１つ以上の追加のアルカリ金属酸化物を含有する、ガラス系物品の中央の中央組成；第１の表面及び第２の表面のうちの一方又は両方においてゼロでない、リチウム及び上記１つ以上の追加のアルカリ金属酸化物それぞれの表面濃度；リチウム及び中央組成の上記１つ以上の追加のアルカリ金属酸化物とは異なる金属酸化物であって、ゼロでない濃度を有し、上記ゼロでない濃度は、第１の表面及び第２の表面から、上記金属酸化物に関する層深さ（ＤＯＬ）まで変化する、金属酸化物；約０．１３・ｔ以上の圧縮深さ（ＤＯＣ）；並びに第１の表面から約５マイクロメートル〜１０マイクロメートルの深さにおける、少なくとも１５０ＭＰａである第１の圧縮応力、及び第１の表面から約１５マイクロメートル〜約２０マイクロメートルの深さにおける、少なくとも１２０ＭＰａである第２の圧縮応力を含む。
【０１２８】
ある実施形態では、３〜１０マイクロメートル以上の深さにおいて、リチウム及び中央組成の上記１つ以上の追加のアルカリ金属酸化物とは異なる上記金属酸化物の濃度は、ガラス系物品中の全てのアルカリ金属の５重量％以上であってよい。ある実施形態では、リチウム及び中央組成の上記１つ以上の追加のアルカリ金属酸化物とは異なる上記金属酸化物は、カリウムであり、深さは１０マイクロメートルである。ある実施形態では、リチウム及び中央組成の上記１つ以上の追加のアルカリ金属酸化物とは異なる上記金属酸化物は、ルビジウム、セシウム、又はフランシウムであり、深さは３マイクロメートルである。
【０１２９】
ある実施形態では、２０マイクロメートル以上の深さにおいて、リチウム及び上記中央組成の上記１つ以上の追加のアルカリ金属酸化物とは異なる上記金属酸化物の濃度は、ガラス系物品中の全てのアルカリ金属の０．３重量％以上である。ある実施形態では、リチウム及び上記中央組成の上記１つ以上の追加のアルカリ金属酸化物とは異なる上記金属酸化物は、銀、金、又は銅である。
【実施例】
【０１３０】
以下の実施例によって、様々な実施形態が更に明確になる。これらの実施例では、強化の前の実施例を「基板（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）」と呼ぶ。強化に供した後の実施例は、「物品（ａｒｔｉｃｌｅ）」又は「ガラス系物品（ｇｌａｓｓ‐ｂａｓｅｄ  ａｒｔｉｃｌｅ）」と呼ばれる。
【０１３１】
実施例は、以下のベース組成：６３．６０モル％のＳｉＯ２、１５．６７モル％のＡｌ２Ｏ３、１０．８１モル％のＮａ２Ｏ、６．２４モル％のＬｉ２Ｏ、１．１６モル％のＺｎＯ、０．０４モル％のＳｎＯ２、及び２．４８モル％のＰ２Ｏ５を有する、リチウムベースのガラス系基板に基づくものである。ベース組成は、アルカリ正規化Ｎａ含有量が０．６２（６２モル％）であり、アルカリ正規化Ｌｉ含有量が０．３８（３８モル％）である。基板の厚さは８００マイクロメートルであった。
【０１３２】
「拡散経過モデル（ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ  ｍｏｄｅｌｉｎｇ）」を参照する以下の実施例では、応力プロファイルは、２次元（２Ｄ）平面歪みイオン交換（ＩＯＸ）モデルを用いて生成され、これは有限差分モデリングに基づく。
【０１３３】
比較例Ａ
比較用の１ステップイオン交換処理によって上述のリチウムベースのガラス系基板から形成されたガラス系物品を、拡散経過モデルを用いてモデリングした。様々なＩＯＸ浴をモデリングしたが、ベース組成中のＬｉ及びＮａと化学平衡状態にあるものはなかった。イオン交換される金属は、Ｋ、Ｌｉ、及びＮａで構成されていた。
【０１３４】
第１の比較用ＩＯＸ浴は、１００モル％Ｋであった。図５Ａは、表面境界において１００モル％Ｋを生成した浴の拡散による、応力プロファイル（正規化された位置（ｚ／厚さ）に対する応力（ＭＰａ））を示す。Ｋの拡散がベース組成のＮａ及びＬｉ両方と交換されたことによって、大きなスパイク５０が存在していた。図５Ｂは、正規化された位置（ｚ／厚さ）に対するイオンの正規化された濃度（任意単位）を示す。拡散がゆっくりであるカリウムだけがガラス内へと交換されたため、応力にスパイクが生じ、イオンは表面付近でのみ交換されている。
【０１３５】
第２の比較用ＩＯＸ浴は、ＫとＮａとの混合物であった。混合浴が存在する場合、動力学はより複雑になる。図６Ａは、表面境界において８０モル％Ｋ／２０モル％Ｎａをもたらす第２の比較用混合浴の拡散による、応力プロファイル（正規化された位置（ｚ／厚さ）に対する応力（ＭＰａ））を示す。比較的ゆっくりとしたＫイオンの拡散がＬｉ及びＮａと交換されたことによるスパイク６０、並びにＮａがＬｉのみと交換されたことによるテール６２が存在していた。図６Ａでは、ニー６３における応力は約１００ＭＰａであった。圧縮応力（ＣＳ）は約８７５ＭＰａであった。図６Ｂは、正規化された位置（ｚ／厚さ）に対するイオンの正規化された濃度（任意単位）を示す。Ｎａイオンが試料の中央までＬｉイオンと交換される拡散には、十分な時間を用いた。
【０１３６】
第３の比較用ＩＯＸ浴は、第２の比較用の浴とは異なるＫとＮａとの混合物であった。物品の境界における所望のモル含有量への変更により、応力プロファイルの変化がもたらされる。図７Ａは、表面境界において７０モル％Ｋ／３０モル％Ｎａをもたらす第３の比較用混合浴の拡散による、応力プロファイル（正規化された位置（ｚ／厚さ）に対する応力（ＭＰａ））を示す。比較的ゆっくりとしたＫイオンの拡散がＬｉ及びＮａと交換されたことによるスパイク７０、並びにＮａがＬｉのみと交換されたことによるテール７２が存在していた。図７Ａでは、ニー７３における応力は約１３０ＭＰａであった。圧縮応力（ＣＳ）は約７００ＭＰａであった。図７Ｂは、正規化された位置（ｚ／厚さ）に対するイオンの正規化された濃度（任意単位）を示す。このケースでは、第２の比較用ＩＯＸ浴の場合と同様に、Ｎａのイオンはガラスの中央まで拡散した。Ｋが減少したため、Ｋ／Ｎａの比は、第３のＩＯＸ浴では第２のＩＯＸ浴に比べて減少し、これに対応してＣＳも低下し、またＮａが増大したため、ＣＳｋｎｅｅは上昇した。
【０１３７】
第４の比較用ＩＯＸ浴は、１００モル％Ｎａであった。これは、第１の比較用ＩＯＸ浴の１００％Ｋの場合とは反対の、限定的なケースである。図８Ａは、表面境界において１００モル％Ｋを生成した拡散による、応力プロファイル（正規化された位置（ｚ／厚さ）に対する応力（ＭＰａ））を示す。Ｋが存在しないため、プロファイル中に、誘発された応力の大きなスパイクは存在しなかった。従ってニー点も存在しなかった。図８Ｂは、正規化された位置（ｚ／厚さ）に対するイオンの正規化された濃度（任意単位）を示す。この限定的なケースでは、Ｎａのみが存在し、リチウムと交換されることにより、準放物線プロファイルが得られた。イオンが中央まで拡散した場合の応力により、厚さの〜２１％のＤＯＣが得られた。
【０１３８】
従って、ベース組成中にリチウム及びナトリウムを含有するガラス系基板の拡散の複数のケースにおいて、（基板のナトリウム及びリチウムイオンと化学平衡状態にない）カリウム及びナトリウムの２成分組成を含有する浴を使用すると、トレードオフが見られるのが普通である。最大のＫ／Ｎａ比は、最高のＣＳ及び最低のＣＳｋをもたらす。圧縮深さは、圧縮の曲線の下の面積が、平坦な部分の張力の曲線の下の面積と同一にならなければならないという力のバランスによって、わずかに変化する。これは、ＤＯＣが得る最大スパイク領域がわずかに減少することも意味する。このトレードオフは極めて重要である。というのは、これが、現在製造のために実行される要素のうちの大半を構築する方法であるためである。
【０１３９】
表面境界においてそれぞれ８０Ｋ／２０Ｎａ、７０Ｋ／３０Ｎａの比をもたらす第２及び第３の比較用ＩＯＸ浴では、基板の内部では、迅速なＮａ／Ｌｉ交換によってＮａが拡散された。理論によって束縛されるものではないが、これは、浴中のイオンの濃度と基板のベース組成との間の平衡が欠けていたことによって発生した。Ｋ／Ｎａ又はＫ／Ｌｉの拡散はゆっくりとしたものであり、またＮａ／Ｌｉの拡散は迅速であるため、ガラス系基板の内部は、この例では６２モル％Ｎａ及び３８モル％Ｌｉであるその元々の化学量論的組成から離れる。
【０１４０】
実施例１
１ステップ（「準化学量論的」）イオン交換処理によって上述のリチウムベースのガラス系基板から形成されるガラス系基板を、拡散経過モデルを用いてモデリングした。３つのイオン（そのうちの２つが、基礎となるガラス系基板のベース組成のイオンと化学平衡状態となる）を含有する、２つの「準化学量論的」ＩＯＸ浴をモデリングした。実際の拡散時間は、３８０℃の温度においておよそ２０時間であった。
【０１４１】
第１の３イオンＩＯＸ浴は、Ｎａ及びＬｉを含有するガラス系基板の表面境界において、２２モル％Ｋ／４８モル％Ｎａ／３０モル％Ｌｉをもたらした。図９Ａは、表面境界において２２モル％Ｋ／４８モル％Ｎａ／３０モル％Ｌｉを生成した浴の拡散による、応力プロファイル（正規化された位置（ｚ／厚さ）に対する応力（ＭＰａ））を示す。図９Ｂは、正規化された位置（ｚ／厚さ）に対するイオンの正規化された濃度（任意単位）を示す。
【０１４２】
第２の３イオンＩＯＸ浴は、Ｎａ及びＬｉを含有するガラス系基板の表面境界において、５１モル％Ｋ／３０モル％Ｎａ／１９モル％Ｌｉをもたらした。図１０Ａは、表面境界において５１モル％Ｋ／２０モル％Ｎａ／１９モル％Ｌｉを生成した浴の拡散による、応力プロファイル（正規化された位置（ｚ／厚さ）に対する応力（ＭＰａ））を示す。図１０Ｂは、正規化された位置（ｚ／厚さ）に対するイオンの正規化された濃度（任意単位）を示す。
【０１４３】
図９Ａ及び９Ｂを参照すると、実施例１でモデリングしたガラス系物品は、ベース組成の２つのアルカリ金属酸化物（Ｌｉ及びＮａ）の表面濃度が、基板の上記第１の表面及び上記第２の表面のうちの一方又は両方においてゼロでなかったことを示す。また、ガラスの中へと入って拡散する金属酸化物（Ｋ）は、第１の表面から上記金属酸化物に関する層深さ（ＤＯＬ）まで変化する、ゼロでない濃度を有していた。
【０１４４】
図９Ｂ及び１０Ｂに示されているように、複雑な３イオン混合塩浴が、ガラス系基板の内部のイオンのベース組成を大幅に変化させることなく、表面におけるカリウムの拡散をもたらすことは、驚くべきことであり、また予想外であった。実施例１によると、ベース組成中に存在しないカリウム等のイオンは、基板の内部の組成をその元々のベース組成に維持したまま、又は個々の金属の濃度の１０％以内で、基板中へと拡散できる。
【０１４５】
実施例２
「準化学量論的」浴と従来の拡散浴とを含む２ステップイオン交換処理によって、上述のリチウムベースのガラス系基板から形成されるガラス系基板を、拡散経過モデルを用いてモデリングした。
【０１４６】
実施例１の第１の３イオンＩＯＸ浴に従ったものである、この処理のステップＩは、Ｎａ及びＬｉを含有するガラス系基板の表面境界において、２２モル％Ｋ／４８モル％Ｎａ／３０モル％Ｌｉをもたらす（ステップＩ）、第１の「準化学量論的」浴を含んでいた。その後にステップＩＩを続けた。これは、表面境界において９０モル％Ｋ／１０モル％Ｎａの拡散をもたらす浴を含んでいた。ステップＩ及びステップＩＩそれぞれの後の応力プロファイル（正規化された位置（ｚ／厚さ）に対する応力（ＭＰａ））である図１１Ａでは、準化学量論的条件下において、ステップＩの２２モル％Ｋによる内部応力として〜２５０ＭＰａが、Ｌｉ及びＮａ含有量とは無関係に形成されたことが示されている。ステップＩＩは、拡散した最初のカリウムに対して相加的な効果を有し、表面における圧縮応力を約９００ＭＰａまで上昇させた。
【０１４７】
図１１Ｂは、ステップＩ及びステップＩＩそれぞれの後の、正規化された位置（ｚ／厚さ）に対するイオンの正規化された濃度（任意単位）である。ステップＩの後、ＫのＤＯＬを超える位置のベース組成は基本的に変化しておらず、これは第１の準化学量論的拡散の特徴である。後続のイオン交換、即ちステップＩＩの後、中央のイオン濃度は通常どおりに変化した。しかしながら、ステップＩに由来して存在するカリウムは、表面付近に更なる応力を生成する役割を果たした。
【０１４８】
参考として、表面境界において９０モル％Ｋ／１０モル％Ｎａの拡散をもたらす２成分ＩＯＸ浴を、拡散経過モデルを用いてモデリングした。図１２Ａでは、図１１Ａの応力プロファイルの組み合わせを、表面境界における９０モル％Ｋ／１０モル％Ｎａの単一の拡散の参考例と比較した。この比較は、最初の準化学量論的ステップの正味の効果を示す。準化学量論的ステップの存在により、スパイク領域の面積は増大するが、力のバランスによってＤＯＣが結果としてわずかに減少する。図１２Ｂでは、図１２Ａの応力プロファイルの拡大図によって、準化学量論的な第１のステップを用いることで、明確に画定されたニーが存在しなくなる一方で、緩やかな移行領域が存在することが示されている。ニー領域であった箇所のＣＳｋｎｅｅは比較的高かった。これは、準化学量論的な第１のステップで拡散されたカリウムの存在によるものであり、これにより、ＣＳｋｎｅｅがカリウムスパイクから分離される。応力プロファイルは、図５Ａ〜５Ｂ、６Ａ〜６Ｂ、７Ａ〜７Ｂ、及び８Ａ〜８Ｂに関して強調された元々のトレードオフなしに、微調整できる。プロファイルを微調整できることにより、これまで達成できなかった独自の応力プロファイルを得ることができる。
【０１４９】
実施例３
１つの「準化学量論的」浴と２つの従来の拡散浴とを含む３ステップイオン交換処理によって、上述のリチウムベースのガラス系基板から形成されるガラス系基板を、拡散経過モデルを用いてモデリングした。
【０１５０】
実施例１の第１の３イオンＩＯＸ浴に従ったものである、この処理のステップＩは、Ｎａ及びＬｉを含有するガラス系基板の表面境界において、２２モル％Ｋ／４８モル％Ｎａ／３０モル％Ｌｉをもたらす、第１の「準化学量論的」浴を含んでいた。その後にステップＩＩを続けた。これは、表面境界において３０モル％Ｋ／７０モル％Ｎａの拡散をもたらす浴を含んでいた。その後にステップＩＩＩを続けた。これは、表面境界において９０モル％Ｋ／１０モル％Ｎａの拡散をもたらす浴を含んでいた。ステップＩ、ステップＩＩ、及びステップＩＩＩそれぞれの後の応力プロファイル（正規化された位置（ｚ／厚さ）に対する応力（ＭＰａ））である図１３Ａでも、準化学量論的条件下において、ステップＩの２２モル％Ｋによる内部応力として〜２５０ＭＰａが、Ｌｉ及びＮａ含有量とは無関係に形成されたことが示されている。ステップＩＩは、応力プロファイルのテールを生成する効果を有していた。ステップＩＩＩは、拡散した最初のカリウムに対して相加的な効果を有し、表面における圧縮応力を約８７５ＭＰａまで上昇させた。
【０１５１】
図１３Ｂは、ステップＩ、ステップＩＩ、及びステップＩＩＩそれぞれの後の、正規化された位置（ｚ／厚さ）に対するイオンの正規化された濃度（任意単位）である。ステップＩの後、ＫのＤＯＬを超える位置のベース組成は基本的に変化しておらず、これは第１の準化学量論的拡散の特徴である。後続のイオン交換、即ちステップＩＩ〜ＩＩＩの後、中央のイオン濃度は通常どおりに変化した。しかしながら、ステップＩに由来して存在するカリウムは、表面付近に更なる応力を生成する役割を果たした。
【０１５２】
参考として、表面境界において９０モル％Ｋ／１０モル％Ｎａの拡散をもたらす２成分ＩＯＸ浴を、拡散経過モデルを用いてモデリングした。図１４Ａでは、図１３Ａの応力プロファイルの組み合わせを、表面境界における９０モル％Ｋ／１０モル％Ｎａの単一の拡散の参考例と比較した。この比較は、最初の準化学量論的ステップの正味の効果を示す。準化学量論的ステップの存在により、スパイク領域の面積は増大するが、力のバランスによってＤＯＣが結果としてわずかに減少する。図１４Ｂでは、図１４Ａの応力プロファイルの拡大図によって、準化学量論的な第１のステップを用いることで、明確に画定されたニーが存在しなくなる一方で、緩やかな移行領域が存在することが示されている。これは、準化学量論的な第１のステップで拡散されたカリウムの存在によるものであり、これにより、ＣＳｋｎｅｅがカリウムスパイクから分離される。応力プロファイルは、図５Ａ〜５Ｂ、６Ａ〜６Ｂ、７Ａ〜７Ｂ、及び８Ａ〜８Ｂに関して強調された元々のトレードオフなしに、微調整できる。プロファイルを微調整できることにより、これまで達成できなかった独自の応力プロファイルを得ることができる。
【０１５３】
実施例４
「準化学量論的」浴と従来の拡散浴とを含む２ステップイオン交換処理によって、上述のリチウムベースのガラス系基板から形成されるガラス系基板を、拡散経過モデルを用いてモデリングした。
【０１５４】
実施例１の第２の３イオンＩＯＸ浴に従ったものである、この処理のステップＩは、Ｎａ及びＬｉを含有するガラス系基板の表面境界において、５１モル％Ｋ／２０モル％Ｎａ／１９モル％Ｌｉをもたらす、第１の「準化学量論的」浴を含んでいた。その後にステップＩＩを続けた。これは、表面境界において９０モル％Ｋ／１０モル％Ｎａの拡散をもたらす浴を含んでいた。ステップＩ及びステップＩＩそれぞれの後の応力プロファイル（正規化された位置（ｚ／厚さ）に対する応力（ＭＰａ））である図１５Ａでは、準化学量論的条件下において、ステップＩの５１モル％Ｋによる内部応力として〜５７５ＭＰａが、Ｌｉ及びＮａ含有量とは無関係に形成されたことが示されている。ステップＩＩは、拡散した最初のカリウムに対して相加的な効果を有し、表面における圧縮応力を約８５０ＭＰａまで上昇させた。
【０１５５】
図１５Ｂは、ステップＩ及びステップＩＩそれぞれの後の、正規化された位置（ｚ／厚さ）に対するイオンの正規化された濃度（任意単位）である。ステップＩの後、ＫのＤＯＬを超える位置のベース組成は基本的に変化しておらず、これは第１の準化学量論的拡散の特徴である。後続のイオン交換、即ちステップＩＩの後、中央のイオン濃度は通常どおりに変化した。しかしながら、ステップＩに由来して存在するカリウムは、表面付近に更なる応力を生成する役割を果たした。
【０１５６】
参考として、表面境界において９０モル％Ｋ／１０モル％Ｎａの拡散をもたらす２成分ＩＯＸ浴を、拡散経過モデルを用いてモデリングした。図１６Ａでは、図１５Ａの応力プロファイルの組み合わせを、表面境界における９０モル％Ｋ／１０モル％Ｎａの単一の拡散の参考例と比較した。この比較は、最初の準化学量論的ステップの正味の効果を示す。準化学量論的ステップの存在により、スパイク領域の面積は増大するが、力のバランスによってＤＯＣが結果としてわずかに減少する。図１６Ｂでは、図１６Ａの応力プロファイルの拡大図によって、準化学量論的な第１のステップを用いることで、明確に画定されたニーが存在しなくなる一方で、緩やかな移行領域が存在することが示されている。これは、準化学量論的な第１のステップで拡散されたカリウムの存在によるものであり、これにより、ＣＳｋｎｅｅがカリウムスパイクから分離される。応力プロファイルは、図５Ａ〜５Ｂ、６Ａ〜６Ｂ、７Ａ〜７Ｂ、及び８Ａ〜８Ｂに関して強調された元々のトレードオフなしに、微調整できる。プロファイルを微調整できることにより、これまで達成できなかった独自の応力プロファイルを得ることができる。
【０１５７】
実施例４（図１５Ａ〜１５Ｂ）で使用した準化学量論的浴中の比較的多量のＫは、実施例２（図１１Ａ〜１１Ｂ）に比べてスパイク領域を増大させ、深い位置において徐々に応力を生成する。この比較的多量のＫはまた、深い位置においてより大きな応力を生成し、これは力のバランスによって、プロファイル全体のＤＯＣを減少させる。
【０１５８】
実施例５
２つの「準化学量論的」浴と１つの従来の拡散浴とを含む３ステップイオン交換処理によって、上述のリチウムベースのガラス系基板から形成されるガラス系基板を、拡散経過モデルを用いてモデリングした。
【０１５９】
実施例１の第２の３イオンＩＯＸ浴（実際の拡散時間は３８０℃の温度において〜２０時間であった）に従ったものである、この処理のステップＩは、Ｎａ及びＬｉを含有するガラス系基板の表面境界において、５１モル％Ｋ／２０モル％Ｎａ／１９モル％Ｌｉをもたらす、第１の「準化学量論的」浴を含んでいた。その後にステップＩＩを続けた。これは、表面境界において０モル％Ｋ／６２モル％Ｎａ／３８モル％Ｌｉの拡散をもたらす、別の「準化学量論的」浴（Ｋを含まず、ステップＩより時間が短い）（実際の拡散時間は３８０℃の温度において〜５時間であった）であった。その後にステップＩＩＩを続けた。これは、表面境界において９０モル％Ｋ／１０モル％Ｎａの拡散をもたらす浴を含んでいた。図１７Ａは、ステップＩ、ステップＩＩ、及びステップＩＩＩそれぞれの後の応力プロファイル（正規化された位置（ｚ／厚さ）に対する応力（ＭＰａ））である。ステップＩの５１モル％による最初の応力は、表面及び深い位置において応力を生成した。ステップＩＩは、表面の応力を除去する効果を有していた。ステップＩＩＩは、表面の圧縮応力を復元し、プロファイルの最後のテールを生成した。全体としての効果は、中程度の深さに隆起部を生成するというものであった。
【０１６０】
図１７Ｂは、ステップＩ、ステップＩＩ、及びステップＩＩＩそれぞれの後の、正規化された位置（ｚ／厚さ）に対するイオンの正規化された濃度（任意単位）である。ステップＩ及びＩＩの後、ＫのＤＯＬを超える位置のベース組成は基本的に変化しておらず、これは準化学量論的拡散の特徴である。後続のイオン交換、即ちステップＩＩＩの後、中央のイオン濃度は通常どおりに変化した。
【０１６１】
参考として、表面境界において９０モル％Ｋ／１０モル％Ｎａの拡散をもたらす２成分ＩＯＸ浴を、拡散経過モデルを用いてモデリングした。図１８Ａでは、図１７Ａの応力プロファイルの組み合わせを、表面境界における９０モル％Ｋ／１０モル％Ｎａの単一の拡散の参考例と比較した。この比較は、２つの準化学量論的ステップの正味の効果を示す。比較的短く、かつＫを含まない、第２の準化学量論的ステップの存在により、ニー及びスパイク領域が変化した。図１８Ｂでは、図１８Ａの応力プロファイルの拡大図によって、移行領域内の隆起部が示されている。
【０１６２】
実施例６
カリウム（又はガラス中に存在しない他のイオン）がガラスの内部の元々のイオンの濃度に影響を及ぼすことなく拡散できる、概ね準化学量論的な条件の様相をもたらす混合浴条件を実験によって発見するために、実験を実施した。既に説明したように、これは、ガラスの内部のイオンの比が、上述のリチウムベースのガラス系基板に関して、表面境界でＮａモル％／Ｌｉモル％＝０．６２／０．３８＝〜１．６３の比に維持されることを意味する。他のベース組成の基板に関して、表面境界における目標比は異なることに留意されたい。様々な浴組成を用いて多数の実験を実施し、所望の比をもたらす組成、即ちこの例の第１及び第２のＩＯＸ浴を、実験によって同定した。上述したように表面境界における上記比は、浴中の比と同一ではないため、適切な浴の組成を同定するために複数回の反復を行う可能性がある。物品内部のイオン分布は、ＧＤＯＥＳ（グロー放電発光分析装置）で測定した。ここで、混合浴に由来するカリウム（基板内に存在しないイオン）は、基板の中央のイオンを概ね不変のままとしながら、表面付近に拡散した。カリウムが拡散している領域の外側では、物品は元々のベース組成を維持し、カリウムイオンだけが、直近の外側表面にゆっくりと拡散する。
【０１６３】
１つの「準化学量論的」浴を含む１ステップイオン交換処理によって、上述のリチウムベースのガラス系基板からガラス系物品を形成した。
【０１６４】
第１のＩＯＸ浴の組成は、４２０℃で溶融した、２５重量％ＫＮＯ３＋６２．２５重量％ＮａＮＯ３＋１２．７５重量％ＬｉＮＯ３であった。拡散時間は１０時間であった。図１９は、位置（表面からのマイクロメートル）に対するイオンの正規化された濃度（任意単位）を示す。カリウムが拡散した表面から離れると、ガラスは、６２モル％Ｎａ及び３８モル％Ｌｉという元々の組成を略維持していた。
【０１６５】
第２のＩＯＸ浴の組成は、４２０℃で溶融した、５０重量％ＫＮＯ３＋４１．５０重量％ＮａＮＯ３＋８．５重量％ＬｉＮＯ３であった。拡散時間は１０時間であった。図２０は、位置（表面からのマイクロメートル）に対するイオンの正規化された濃度（任意単位）を示す。Ｋの量がより多いものの、カリウムが拡散した表面から離れると、ガラスは、６２モル％Ｎａ及び３８モル％Ｌｉという元々の組成を略維持していた。
【０１６６】
ここで各浴に関して、混合浴に由来するカリウム（基板内に存在しないイオン）は、基板の中央のイオンを概ね不変のままとしながら、表面付近に拡散した。カリウムが拡散した領域の外側では、物品は元々のベース組成を略維持し、カリウムイオンだけが、直近の外側表面にゆっくりと拡散する。
【０１６７】
実施例７
１つの「準化学量論的」浴と２つの従来の拡散浴とを含む３ステップイオン交換処理によって、上述のリチウムベースのガラス系基板からガラス物品を形成した。３つの異なる「準化学量論的」浴を試験した。得られた応力プロファイルは、屈折近接場と、表面応力に関する折原製作所製ＦＳＭ‐６０００ＬＥとの組み合わせで測定した。
【０１６８】
準化学量論的浴を使用しない参考用のガラス系物品（図２１Ａ〜２１ＢのＤＩＯＸ参考例）を、２ステップの従来のＩＯＸ処理「ＤＩＯＸ」を用いて調製した。第１の従来の浴の組成は２５重量％ＫＮＯ３＋７５重量％ＮａＮＯ３であり、基板をこの第１の従来の浴に、３８０℃で４時間１０分曝露した。第２の従来の浴の組成は９１重量％ＫＮＯ３＋９重量％ＮａＮＯ３であり、基板をこの第２の従来の浴に、３８０℃で２８分曝露した。
【０１６９】
ステップＩのための第１のＩＯＸ浴は、４２０℃で溶融した、１５重量％ＫＮＯ３＋７０．５５重量％ＮａＮＯ３＋１４．５５重量％ＬｉＮＯ３という準化学量論的組成を有していた。拡散時間は１０時間であり、ドープ済み基板が得られた。ステップＩの後、ドープ済み基板を、この実施例の参考例に関して上述したＤＩＯＸ条件に曝露した。これは図２１Ａ〜２１Ｂの１５Ｋ＋ＤＩＯＸである。
【０１７０】
ステップＩのための第２のＩＯＸ浴は、４２０℃で溶融した、２５重量％ＫＮＯ３＋６２．２５重量％ＮａＮＯ３＋１２．７５重量％ＬｉＮＯ３という準化学量論的組成を有していた。拡散時間は１０時間であり、ドープ済み基板が得られた。ステップＩの後、ドープ済み基板を、この実施例の参考例に関して上述したＤＩＯＸステップに曝露した。これは図２１Ａ〜２１Ｂの２５Ｋ＋ＤＩＯＸである。
【０１７１】
ステップＩのための第３のＩＯＸ浴は、４２０℃で溶融した、５０重量％ＫＮＯ３＋４１．５０重量％ＮａＮＯ３＋８．５０重量％ＬｉＮＯ３という準化学量論的組成を有していた。拡散時間は１０時間であり、ドープ済み基板が得られた。ステップＩの後、ドープ済み基板を、この実施例の参考例に関して上述したＤＩＯＸステップに曝露した。これは図２１Ａ〜２１Ｂの５０Ｋ＋ＤＩＯＸである。
【０１７２】
図２１Ａは、実験によって測定された、位置（表面からのマイクロメートル）に対する応力（ＭＰａ）を提供し、これは、第１の準化学量論的ステップのカリウム（Ｋ）の量が増大すると、中間の深さにおける表面付近の応力も上昇することを示している。更に、力のバランスにより、中間の深さにおける圧縮応力下の更なる面積が、ＤＯＣの減少をもたらす。しかしながら、中間の深さにおける応力は大幅に上昇し、これは、様々な準化学量論的浴濃度を選択し、拡散プロセスの時間及び温度を修正することによって、大きさ及び深さの両方について増大させることができる。
【０１７３】
図２１Ｂは図２１Ａの拡大図であり、応力プロファイルのスパイクとテールとの間の緩やかな移行領域の可視化を提供する。カリウムの値が比較的低い準化学量論的ステップ、例えば１５Ｋ＋ＤＩＯＸのレシピを使用すると、移行は緩やかであり、また凹状である。２５Ｋ＋ＤＩＯＸのレシピでは、移行はより直線状である。５０Ｋ＋ＤＩＯＸは、応力プロファイルの凸形状を伴う、より隆起したような形状の移行領域をもたらす。これらの形状は、第１の準化学量論的拡散によって画定されるカリウムと、後続のＤＩＯＸステップにおけるカリウムとの差によって左右される。
【０１７４】
実施例８
試験
実施例７のガラス系物品を、制御下落下プロセスで試験した。（粗面をシミュレーションするための）１８０グリットのサンドペーパー上に落下させられる、電話機のサイズのパックを用いて、ガラスの複数回の落下を実施した。落下試験は、周囲条件（空気、室温）で実施した。第１の落下は２０ｃｍの開始高さで実施され、この開始高さは、カバーガラスの露出面から落下面の上面までの距離を表す。カバーガラスの破損が発生しない場合、落下高さを１０ｃｍ増大させてパックを再度落下させた。カバーガラスが破損するまで、１０ｃｍ刻み（例えば１０ｃｍ、次に２０ｃｍ、次に３０ｃｍ等）でパックを連続して落下させた。
【０１７５】
表１はデータを提供し、図２２は表１のデータのグラフであり、ここで「平均（ｃｍ）」は、試料が破壊される最初の高さを表す。標準偏差及び誤差パラメータ（平均、下位９５％の、上位９５％）も表１に提供されている。
【０１７６】
【表１】
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【０１７７】
試料１５Ｋ＋ＤＩＯＸ及び試料２５Ｋ＋ＤＩＯＸは、最初の準化学量論的拡散を受けていない元々の参考用ＤＩＯＸよりも良好な性能を示した。カリウム含有量が最大であり、また準化学量論的な最初の拡散による、誘発された応力の寄与が最大である、試料５０Ｋ＋ＤＩＯＸは、良好な性能を示さなかった。これは、元々の参考用ＤＩＯＸに比べて、この試料のＤＯＣを大幅に減少させる、力のバランスによるものである可能性がある。従って、中間の深さにおいて誘発される追加の応力と、ガラスの中央の、応力がゼロに達する圧縮深さ（ＤＯＣ）との間に、トレードオフが存在する。これはデバイスのタイプ及び用途によって変化する可能性があるが、この電話機状パックを用いた落下試験の特定のケースにおいては、２５Ｋ＋ＤＩＯＸのレシピが最高の性能を示した。
【０１７８】
実施例９
１つの「準化学量論的」浴と１つの従来の拡散浴とを含む２ステップイオン交換処理によって、上述のリチウムベースのガラス系基板からガラス物品を形成した。２つの異なる「準化学量論的」浴を試験した。得られた応力プロファイルは、屈折近接場と、表面応力に関する折原製作所製ＦＳＭ‐６０００ＬＥとの組み合わせで測定した。
【０１７９】
実施例７の参考例に従った、準化学量論的浴を使用しない参考用のガラス系物品（図２３Ａ〜２３ＢのＤＩＯＸ参考例）を、２ステップの従来のＩＯＸ処理「ＤＩＯＸ」を用いて調製した。第１の従来の浴の組成は２５重量％ＫＮＯ３＋７５重量％ＮａＮＯ３であり、基板をこの第１の従来の浴に、３８０℃で４時間１０分曝露した。第２の従来の浴の組成は９１重量％ＫＮＯ３＋９重量％ＮａＮＯ３であり、基板をこの第２の従来の浴に、３８０℃で２８分曝露した。
【０１８０】
ステップＩのための第１のＩＯＸ浴は、４２０℃で溶融した、２５重量％ＫＮＯ３＋６２．２５重量％ＮａＮＯ３＋１２．７５重量％ＬｉＮＯ３という準化学量論的組成を有していた。拡散時間は１０時間であり、ドープ済み基板が得られた。ステップＩの後、ドープ済み基板を、８０重量％ＫＮＯ３＋２０重量％ＮａＮＯ３という組成を有する浴を含むＳＩＯＸステップに曝露し、基板をこの浴に、３８０℃で６時間曝露した。これは図２２Ａ〜２２Ｂの２５Ｋ＋ＳＩＯＸ＿６ｈである。
【０１８１】
ステップＩのための第２のＩＯＸ浴は、４２０℃で溶融した、５０重量％ＫＮＯ３＋４１．５０重量％ＮａＮＯ３＋８．５０重量％ＬｉＮＯ３という準化学量論的組成を有していた。拡散時間は１０時間であり、ドープ済み基板が得られた。ステップＩの後、ドープ済み基板を、８０重量％ＫＮＯ３＋２０重量％ＮａＮＯ３という組成を有する浴を含むＳＩＯＸステップに曝露し、基板をこの浴に、３８０℃で４時間曝露した。これは図２３Ａ〜２３Ｂの５０Ｋ＋ＳＩＯＸ＿４ｈである。
【０１８２】
図２３Ａは、実験によって測定された、位置（表面からのマイクロメートル）に対する応力（ＭＰａ）を提供し、これは、第１の準化学量論的ステップのカリウム（Ｋ）の量が増大すると、中間の深さにおける表面付近の応力も上昇することを示している。更に、力のバランスにより、中間の深さにおける圧縮応力下の更なる面積が、ＤＯＣの減少をもたらす。しかしながら、中間の深さにおける応力は大幅に上昇し、これは、様々な準化学量論的浴濃度を選択し、拡散プロセスの時間及び温度を修正することによって、大きさ及び深さの両方について増大させることができる。
【０１８３】
準化学量論的処理の後にＳＩＯＸ処理を使用した実施例９は、準化学量論的処理の後にＤＩＯＸ処理を使用した実施例７とは異なる。応力プロファイルの調整に関して、第１の準化学量論的プロセスによって、第１のステップ及びそれに続く単一のＳＩＯＸと同様の結果を達成できる。ＳＩＯＸを使用すると、表面の応力（ＣＳ）は、準化学量論的ステップの後のＳＩＯＸに支配されることになる。それでもなお、１０〜３０マイクロメートルの範囲及び相当な圧縮深さ（ＤＯＣ）における応力を制御できる。
【０１８４】
図２３Ｂは図２３Ａの拡大図であり、応力プロファイルのスパイクとテールとの間の緩やかな以降領域の可視化を提供する。２５Ｋ＋ＳＩＯＸ及び５０Ｋ＋ＳＩＯＸに関して、移行は概ね直線状である。
【０１８５】
以上は様々な実施形態を対象としているが、本開示の他の実施形態及び更なる実施形態を、本開示の基本的な範囲から逸脱することなく考案でき、本開示の範囲は以下の特許請求の範囲によって決定される。
【０１８６】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【０１８７】
実施形態１
ガラス系物品であって、
上記ガラス系物品は：
厚さ（ｔ）を画定する対向する第１の表面及び第２の表面；
２つのアルカリ金属酸化物を含有する、上記ガラス系物品の中央の中央組成；
上記第１の表面及び上記第２の表面のうちの一方又は両方においてゼロでない、上記２つのアルカリ金属酸化物それぞれの表面濃度；並びに
上記中央組成の上記２つのアルカリ金属酸化物とは異なる金属酸化物であって、ゼロでない濃度を有し、上記ゼロでない濃度は、上記第１の表面から、上記金属酸化物に関する層深さ（ＤＯＬ）まで変化する、金属酸化物
を含み、
上記ＤＯＬの約３倍の深さにおいて、上記２つのアルカリ金属酸化物それぞれの濃度は、上記中央組成中での上記２つのアルカリ金属酸化物それぞれの濃度の１０％以内である、ガラス系物品。
【０１８８】
実施形態２
上記ＤＯＬの約３倍の深さにおける上記２つのアルカリ金属酸化物それぞれの上記濃度は、上記中央組成中での上記２つのアルカリ金属酸化物それぞれの上記濃度の±５％である、実施形態１に記載のガラス系物品。
【０１８９】
実施形態３
上記第１の表面において、上記２つのアルカリ金属酸化物それぞれの上記表面濃度は、上記中央組成中での上記２つのアルカリ金属酸化物それぞれの上記濃度の±５％である、実施形態１又は２に記載のガラス系物品。
【０１９０】
実施形態４
上記ガラス系物品は、アルカリアルミノシリケート、アルカリ含有ボロシリケート、アルカリ含有アルミノボロシリケート、又はアルカリ含有ホスホシリケートを含む、実施形態１〜３のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０１９１】
実施形態５
上記中央組成は、１モル％以下の、上記中央組成の上記２つのアルカリ金属酸化物とは異なる金属酸化物を含む、実施形態１〜４のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０１９２】
実施形態６
上記中央組成の上記２つのアルカリ金属酸化物とは異なる上記金属酸化物は：リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）、セシウム（Ｃｓ）、フランシウム（Ｆｒ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、実施形態１〜５のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０１９３】
実施形態７
上記中央組成の上記２つのアルカリ金属酸化物は、リチウム及びナトリウムを含み、上記中央組成の上記２つのアルカリ金属酸化物とは異なる上記金属酸化物は、カリウムである、実施形態１〜６のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０１９４】
実施形態８
上記第１の表面から移行領域まで延在するスパイク領域；
テール領域まで延在する上記移行領域；及び
上記ガラス系物品の中央まで延在する上記テール領域を含む応力プロファイルを備え、
上記スパイク領域内に位置する上記応力プロファイルの全ての点は、絶対値が２０ＭＰａ／マイクロメートル以上である正接を備え、
上記移行領域内に位置する上記応力プロファイルの全ての点は、絶対値が２０ＭＰａ／マイクロメートル未満である正接を備え、
上記テール領域内に位置する上記応力プロファイルの全ての点は、絶対値が上記移行領域の上記正接の上記絶対値未満である正接を備える、実施形態１〜７のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０１９５】
実施形態９
ｔは５０マイクロメートル〜５ミリメートルである、実施形態１〜８のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０１９６】
実施形態１０
ガラス系物品であって、
上記ガラス系物品は：
厚さ（ｔ）を画定する対向する第１の表面及び第２の表面；
２つのアルカリ金属酸化物を含有する、上記ガラス系物品の中央の中央組成；
上記第１の表面及び上記第２の表面のうちの一方又は両方においてゼロでない、上記２つのアルカリ金属酸化物それぞれの表面濃度；
上記中央組成の上記２つのアルカリ金属酸化物とは異なる金属酸化物であって、ゼロでない濃度を有し、上記ゼロでない濃度は、上記第１の表面及び第２の表面から、上記金属酸化物の層深さ（ＤＯＬ）まで変化する、金属酸化物；並びに
応力プロファイルであって、上記第１の表面から移行領域まで延在するスパイク領域と、テール領域まで延在する上記移行領域と、上記ガラス系物品の中央まで延在する上記テール領域とを含む、応力プロファイル
を含み、
上記移行領域は、上記第１の表面から約０．００６２５・ｔ以上の深さにおける、少なくとも約１５０ＭＰａである第１の圧縮応力と、上記第１の表面から約０．０２５・ｔ以上の深さにおける、少なくとも約１２０ＭＰａである第２の圧縮応力とを含む、ガラス系物品。
【０１９７】
実施形態１１
上記第１の圧縮応力は、上記第１の表面から約５〜１０マイクロメートルの深さに位置し、かつ約１５０ＭＰａ〜約３００ＭＰａであり、
上記第２の圧縮応力は、上記第１の表面から約１５〜２０マイクロメートルの深さに位置し、かつ約１２０ＭＰａ〜約２４０ＭＰａである、実施形態１０に記載のガラス系物品。
【０１９８】
実施形態１２
上記ガラス系物品は、アルカリアルミノシリケート、アルカリ含有ボロシリケート、アルカリ含有アルミノボロシリケート、又はアルカリ含有ホスホシリケートを含む、実施形態１０又は１１に記載のガラス系物品。
【０１９９】
実施形態１３
上記中央組成は、１モル％以下の、上記中央組成の上記２つのアルカリ金属酸化物とは異なる上記金属酸化物を含む、実施形態１０〜１２のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２００】
実施形態１４
上記中央組成の上記２つのアルカリ金属酸化物とは異なる上記金属酸化物は：リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）、セシウム（Ｃｓ）、フランシウム（Ｆｒ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、実施形態１０〜１３のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２０１】
実施形態１５
０．１３・ｔ以上の圧縮深さ（ＤＯＣ）を備える、実施形態１０〜１４のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２０２】
実施形態１６
上記スパイク領域内に位置する上記応力プロファイルの全ての点は、絶対値が２０ＭＰａ／マイクロメートル以上である正接を備える、実施形態１０〜１５のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２０３】
実施形態１７
上記移行領域内に位置する上記応力プロファイルの全ての点は、絶対値が２０ＭＰａ／マイクロメートル未満であり、上記テール領域内に位置する上記応力プロファイルの全ての点の正接の絶対値より大きい、正接を備える、実施形態１０〜１６のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２０４】
実施形態１８
約１５マイクロメートル〜約２０マイクロメートルの深さに位置する上記応力プロファイルの全ての点は、絶対値が２０ＭＰａ／マイクロメートル未満かつ２．０ＭＰａ／マイクロメートル超である正接を備える、実施形態１０〜１６のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２０５】
実施形態１９
上記第１の表面における表面圧縮応力は４００ＭＰａ以上である、実施形態１０〜１８のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２０６】
実施形態２０
上記中央組成の上記２つのアルカリ金属酸化物は、リチウム及びナトリウムを含み、上記中央組成の上記２つのアルカリ金属酸化物とは異なる上記金属酸化物は、カリウムである、実施形態１０〜１９のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２０７】
実施形態２１
ｔは５０マイクロメートル〜５ミリメートルである、実施形態１０〜２０のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２０８】
実施形態２２
ガラス系物品であって、
上記ガラス系物品は：
厚さ（ｔ）を画定する対向する第１の表面及び第２の表面；
リチウム及び１つ以上の追加のアルカリ金属酸化物を含有する、上記ガラス系物品の中央の中央組成；
上記第１の表面及び上記第２の表面のうちの一方又は両方においてゼロでない、リチウム及び上記１つ以上の追加のアルカリ金属酸化物それぞれの表面濃度；
リチウム及び上記中央組成の上記１つ以上の追加のアルカリ金属酸化物とは異なる金属酸化物であって、ゼロでない濃度を有し、上記ゼロでない濃度は、上記第１の表面及び第２の表面から、上記金属酸化物の層深さ（ＤＯＬ）まで変化する、金属酸化物；
約０．１３・ｔ以上の圧縮深さ（ＤＯＣ）；並びに
上記第１の表面から約５マイクロメートル〜１０マイクロメートルの深さにおける、少なくとも１５０ＭＰａである第１の圧縮応力、及び上記第１の表面から約１５マイクロメートル〜約２０マイクロメートルの深さにおける、少なくとも約１２０ＭＰａである第２の圧縮応力を含む、ガラス系物品。
【０２０９】
実施形態２３
上記ガラス系物品は、アルカリアルミノシリケート、アルカリ含有ボロシリケート、アルカリ含有アルミノボロシリケート、又はアルカリ含有ホスホシリケートを含む、実施形態２２に記載のガラス系物品。
【０２１０】
実施形態２４
上記中央組成は、１モル％以下の、リチウム及び上記中央組成の上記１つ以上の追加のアルカリ金属酸化物とは異なる上記金属酸化物を含む、実施形態２２又は２３に記載のガラス系物品。
【０２１１】
実施形態２５
リチウム及び上記中央組成の上記１つ以上の追加のアルカリ金属酸化物とは異なる上記金属酸化物は：ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）、セシウム（Ｃｓ）、フランシウム（Ｆｒ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、実施形態２２〜２４のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２１２】
実施形態２６
３〜１０マイクロメートル以上の深さにおいて、リチウム及び上記中央組成の上記１つ以上の追加のアルカリ金属酸化物とは異なる上記金属酸化物の濃度は、上記ガラス系物品中の全てのアルカリ金属の５重量％以上である、実施形態２２〜２５のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２１３】
実施形態２７
リチウム及び上記中央組成の上記１つ以上の追加のアルカリ金属酸化物とは異なる上記金属酸化物はカリウムであり、上記深さは１０マイクロメートルである、実施形態２６に記載のガラス系物品。
【０２１４】
実施形態２８
リチウム及び上記中央組成の上記１つ以上の追加のアルカリ金属酸化物とは異なる上記金属酸化物は、ルビジウム、セシウム、又はフランシウムであり、上記深さは３マイクロメートルである、実施形態２６に記載のガラス系物品。
【０２１５】
実施形態２９
２０マイクロメートル以上の深さにおいて、リチウム及び上記中央組成の上記１つ以上の追加のアルカリ金属酸化物とは異なる上記金属酸化物の濃度は、上記ガラス系物品中の全てのアルカリ金属の０．３重量％以上である、実施形態２２〜２５のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２１６】
実施形態３０
リチウム及び上記中央組成の上記１つ以上の追加のアルカリ金属酸化物とは異なる上記金属酸化物は、銀、金、又は銅である、実施形態２９に記載のガラス系物品。
【０２１７】
実施形態３１
ｔは５０マイクロメートル〜５ミリメートルである、実施形態２２〜３０のいずれか１つに記載のガラス系物品。
【０２１８】
実施形態３２
消費者向け電子製品であって、
上記消費者向け電子製品は：
前面、背面、及び側面を有する、ハウジング；
少なくとも一部が上記ハウジング内に設けられた電子部品であって、上記電子部品は少なくともコントローラ、メモリ、及びディスプレイを含み、上記ディスプレイは、上記ハウジングの上記前面に又は上記前面に隣接して設けられる、電子部品；並びに
上記ディスプレイを覆うように配置されたカバー
を備え、
上記ハウジング及び上記カバーのうちの少なくとも一方の少なくとも一部分は、実施形態１〜３１のいずれか１つに記載のガラス系物品を含む、消費者向け電子製品。
【０２１９】
実施形態３３
ガラス系物品の製造方法であって、
上記方法は：
ベース組成中に２つのアルカリ金属酸化物を含有するガラス系基板であって、上記ガラス系基板は、基板厚さ（ｔ）を画定する対向する第１の表面及び第２の表面を有する、ガラス系基板を、イオン交換処理に曝露して、上記ガラス系物品を形成するステップ
を含み、
上記イオン交換処理は媒体を含み、上記媒体は：
上記ベース組成中の上記アルカリ金属酸化物の２つのアルカリ金属とは異なる第１の金属イオン；及び
上記ベース組成中の上記２つのアルカリ金属酸化物の上記２つのアルカリ金属のイオンであって、各上記アルカリ金属のイオンが、上記ベース組成中の上記アルカリ金属酸化物の各上記アルカリ金属と、化学平衡状態となるような比率の、イオン
を含む、方法。
【０２２０】
実施形態３４
上記第１の金属イオンに関する層深さ（ＤＯＬ）の約３倍の深さにおいて、上記２つのアルカリ金属酸化物それぞれの濃度は、上記ベース組成中での上記２つのアルカリ金属酸化物それぞれの濃度の１０％以内である、実施形態３３に記載の方法。
【０２２１】
実施形態３５
上記２つのアルカリ金属酸化物それぞれの表面濃度は、上記第１の表面及び上記第２の表面のうちの一方又は両方においてゼロでない、実施形態３３又は３４に記載の方法。
【０２２２】
実施形態３６
上記第１の金属イオンは、上記第１の表面から上記第１の金属イオンに関する上記層深さ（ＤＯＬ）まで変化する、第１のゼロでない濃度を有し、
上記第１の表面において、上記２つのアルカリ金属酸化物それぞれの上記表面濃度は、上記ベース組成中での上記２つのアルカリ金属酸化物それぞれの上記濃度の±５％である、実施形態３３〜３５のいずれか１つに記載の方法。
【０２２３】
実施形態３７
上記ベース組成は、１モル％以下の、上記第１の金属イオンの酸化物を含む、実施形態３３〜３６のいずれか１つに記載の方法。
【０２２４】
実施形態３８
ｔは５０マイクロメートル〜５ミリメートルである、実施形態３３〜３７のいずれか１つに記載の方法。
【０２２５】
実施形態３９
イオン交換、熱アニーリング、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、追加の強化処理を更に含む、実施形態３３〜３８のいずれか１つに記載の方法。
【０２２６】
実施形態４０
ガラス系物品の製造方法であって、
上記方法は：
ベース組成中に２つのアルカリ金属酸化物を含有するガラス系基板であって、上記ガラス系基板は、基板厚さ（ｔ）を画定する対向する第１の表面及び第２の表面を有する、ガラス系基板を、第１のイオン交換処理に曝露して、ドープ済みガラス系基板を形成するステップであって、上記第１のイオン交換処理は第１の媒体を含み、上記第１の媒体は、
上記ベース組成中の上記アルカリ金属酸化物の２つのアルカリ金属とは異なる第１の金属イオン、及び
上記ベース組成中の上記２つのアルカリ金属酸化物の上記２つのアルカリ金属のイオンであって、各上記アルカリ金属のイオンが、上記ベース組成中の上記アルカリ金属酸化物の各上記アルカリ金属と、化学平衡状態となるような比率の、イオン
を含む、ステップ；
その後、上記ドープ済みガラス系基板を、第２の金属イオンを含む第２の媒体を含む第２のイオン交換処理に曝露して、上記ガラス系物品を形成するステップ
を含む、方法。
【０２２７】
実施形態４１
上記第１の金属イオンに関する層深さ（ＤＯＬ）の約３倍の深さにおいて、上記２つのアルカリ金属酸化物それぞれの濃度は、上記ベース組成中での上記２つのアルカリ金属酸化物それぞれの濃度の１０％以内である、実施形態４０に記載の方法。
【０２２８】
実施形態４２
上記ドープ済みガラス系基板中において、上記第１の金属イオンは、上記第１の表面から上記第１の金属イオンに関する上記層深さ（ＤＯＬ）まで変化する、第１のゼロでない濃度を有し、
上記第１の表面において、上記２つのアルカリ金属酸化物それぞれの上記表面濃度は、上記ベース組成中での上記２つのアルカリ金属酸化物それぞれの上記濃度の±５％である、実施形態４０又は４１に記載の方法。
【０２２９】
実施形態４３
上記ベース組成は、１モル％以下の、上記第１の金属イオンの酸化物を含む、実施形態４０〜４２のいずれか１つに記載の方法。
【０２３０】
実施形態４４
上記第２の媒体は、上記ベース組成中の上記２つのアルカリ金属酸化物の上記２つのアルカリ金属の上記イオンを、各上記アルカリ金属酸化物のイオンが、上記ベース組成中の上記アルカリ金属酸化物の各上記アルカリ金属と、化学平衡状態となるような比率で含み；
上記第２の金属イオンは、上記ベース組成中の上記２つのアルカリ金属とは異なり；
上記第２の金属イオンに関する層深さ（ＤＯＬ）の３倍の深さにおいて、上記２つのアルカリ金属それぞれの濃度は、上記ベース組成中での上記２つのアルカリ金属酸化物それぞれの濃度の１０％以内である、実施形態４０〜４３のいずれか１つに記載の方法。
【０２３１】
実施形態４５
上記第２の媒体は、上記ベース組成中の上記２つのアルカリ金属酸化物の上記２つのアルカリ金属の上記イオンを、各上記アルカリ金属酸化物のイオンが、上記ベース組成中の上記アルカリ金属酸化物の各上記アルカリ金属と、化学平衡状態とならないような比率で含み；
上記第２の金属イオンは、上記ベース組成中の上記２つのアルカリ金属酸化物の２つのアルカリ金属とは異なり；
上記第２の金属イオンに関する層深さ（ＤＯＬ）の３倍の深さにおいて、上記２つのアルカリ金属それぞれの濃度は、上記ベース組成中での上記２つのアルカリ金属酸化物それぞれの濃度から１０％より大きく異なる、実施形態４０〜４３のいずれか１つに記載の方法。
【０２３２】
実施形態４６
イオン交換、熱アニーリング、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、追加の強化処理を更に含む、実施形態４０〜４５のいずれか１つに記載の方法。
【符号の説明】
【０２３３】
２０、３０、４０、５０、６０、７０      スパイク領域、スパイク
２２、３２、４２、６２、７２      テール領域、テール
３１、４１      移行領域
６３、７３      ニー
１００      消費者向け電子デバイス
１０２      ハウジング
１０４      前面
１０６      背面
１０８      側面
１１０      ディスプレイ
１１２      カバープレート
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７Ａ】
2021529150.tif 000034
【図１７Ｂ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
2021529150.tif 000037
【図１９】
2021529150.tif 000038
【図２０】
2021529150.tif 000039
【図２１Ａ】
2021529150.tif 000040
【図２１Ｂ】
2021529150.tif 000041
【図２２】
2021529150.tif 000042
【図２３Ａ】
2021529150.tif 000043
【図２３Ｂ】
2021529150.tif 000044
【国際調査報告】
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2021529150.tif 000046
2021529150.tif 000047
2021529150.tif 000048
2021529150.tif 000049
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