(57)【要約】  電子デバイスの表示画面を覆う大きさの第１の強化された基板を備えたデバイス表示画面プロテクタが開示され、該第１の強化された基板は、０ＭＰａ超かつ２０ＭＰａ未満の範囲の中央張力値と、少なくとも３Ｎのヌープ横方向亀裂引っ掻き閾値を有する表面とを有する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子デバイスの表示画面を覆う大きさの第１の強化された基板を備えたデバイス表示画面プロテクタであって、前記第１の強化された基板が、０ＭＰａ超かつ２０ＭＰａ未満の範囲の中央張力（ＣＴ）値と、少なくとも３Ｎのヌープ横方向亀裂引っ掻き閾値を有する表面とを有する、デバイス表示画面プロテクタ。
【請求項２】
前記第１の強化された基板が、化学的に強化されたガラス基板、熱的に強化されたガラス基板、並びに、化学的及び熱的に強化されたガラス基板からなる群より選択される、強化されたガラス基板であることを特徴とする、請求項１に記載のデバイス表示画面プロテクタ。
【請求項３】
前記第１の強化されたガラス基板が、０．０２５〜０．７ｍｍの範囲の厚さ、及び５００ＭＰａ〜９００ＭＰａの範囲の圧縮応力値、並びに２μｍ〜１２μｍの範囲の層の深さの値を有する、化学的に強化されたガラス基板を備えたアフターマーケット画面プロテクタであることを特徴とする、請求項２に記載のデバイス表示画面プロテクタ。
【請求項４】
前記第１の強化されたガラス基板に接着した第２のガラス基板をさらに含み、少なくとも３Ｎのヌープ横方向亀裂引っ掻き閾値を有する前記表面が外面であり、前記第１の強化されたガラス基板が、前記第２のガラス基板と接触する内面を有し、前記第１の強化されたガラス基板の前記外面及び内面が、０．０２５ｍｍ〜０．７ｍｍの範囲の厚さ（ｔ）を画成することを特徴とする、請求項２又は３に記載のデバイス表示画面プロテクタ。
【請求項５】
前記第１の強化されたガラス基板が、厚さ（ｔ）、３００ＭＰａ〜９００ＭＰａの範囲の圧縮応力（ＣＳ）値、及び２μｍ〜２０μｍの範囲の層の深さ（ＤＯＬ）の値を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のデバイス表示画面プロテクタ。
【請求項６】
前記第１の強化された基板のＣＳ／ＣＴ比が、２０以上、２５以上、３０以上、３５以上、４０以上、４５以上、５０以上、５５以上、６０以上、６５以上、７０以上、７５以上、８０以上、８５以上、又は９０以上であり、前記ＤＯＬが１０マイクロメートル以下であることを特徴とする、請求項５に記載のデバイス表示画面プロテクタ。
【請求項７】
前記第１の強化された基板のｔ／ＤＯＬ及びＣＳ／ＣＴの比がいずれも、２０以上、２５以上、３０以上、３５以上、４０以上、４５以上、５０以上、５５以上、６０以上、６５以上、７０以上、７５以上、８０以上、８５以上、又は９０以上であることを特徴とする、請求項５に記載のデバイス表示画面プロテクタ。
【請求項８】
前記画面プロテクタは、０．０２５ｍｍ〜０．７ｍｍの範囲の厚さ、３００ＭＰａ〜９００ＭＰａの範囲の圧縮応力値、及び２μｍ〜２０μｍの範囲の層の圧縮深さの値を有することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のデバイス表示画面プロテクタ。
【請求項９】
前記第１の強化されたガラス基板が、アルミナ、Ｂ２Ｏ３、及びアルカリ金属酸化物を含み、かつ、３配位を有するホウ素カチオンを含むことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載のデバイス表示画面プロテクタ。
【請求項１０】
前記第１の強化されたガラス基板が、少なくとも３重量キログラム（ｋｇｆ）（約２９．４Ｎ）のビッカース亀裂開始閾値を有することを特徴とする、請求項９に記載のデバイス表示画面プロテクタ。
【請求項１１】
前記第１の強化された基板が、０．０２５ｍｍ〜０．６ｍｍの範囲の厚さ、及び１５μｍ未満の層の圧縮応力深さ（ＤＯＬ）を有することを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のデバイス表示画面プロテクタ。
【請求項１２】
前記第１の強化された基板が、０．０２５ｍｍ〜０．６ｍｍの範囲の厚さ、及び１５μｍ未満の層の圧縮応力深さ（ＤＯＬ）を有し、前記表面が、少なくとも５Ｎのヌープ横方向亀裂引っ掻き閾値を有することを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のデバイス表示画面プロテクタ。
【請求項１３】
電子デバイスの表示画面の保護方法であって、前記電子デバイスの画面を、０ＭＰａ超かつ２０ＭＰａ未満の範囲の中央張力値と、少なくとも３Ｎのヌープ横方向亀裂引っ掻き閾値を有する表面とを有する第１の強化された基板で覆う工程を含む、方法。
【請求項１４】
前記電子デバイスがカバーガラスを含み、前記第１の強化された基板がアフターマーケットガラス画面プロテクタであり、前記方法が、前記方法が、接着剤を用いて、前記第１の強化されたガラス基板を前記カバーガラスに貼り付ける工程を含むことを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１の強化された基板が、３００ＭＰａ〜９００ＭＰａの範囲の圧縮応力値、及び２μｍ〜２０μｍの範囲の層の深さの値を有する、化学的に強化されたガラス基板であることを特徴とする、請求項１３又は１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１の強化された基板が、３００ＭＰａ〜９００ＭＰａの範囲の圧縮応力値、及び２μｍ〜１２μｍの範囲の層の深さの値を有する、化学的に強化されたガラス基板であることを特徴とする、請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１の強化されたガラス基板が、接着剤を用いて第２のガラス基板に積層されて、前記電子デバイスの前記画面を覆う積層カバーガラスをもたらす、化学的に強化されたガラス基板であることを特徴とする、請求項１３〜１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前面、裏面、及び側面を有する筐体、
前記筐体の内部に少なくとも部分的に設けられている電気部品、
前記筐体の前記前面にある又はそれに隣接している表示、及び
前記表示の上に配置された、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の表示画面プロテクタ
を備えている、デバイス。
【請求項１９】
前記表示の上に配置されたカバーガラスをさらに備えており、前記表示画面プロテクタが、前記カバーガラスの上に配置されていることを特徴とする、請求項１８に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、その内容が依拠され、その全体がここに参照することによって本願に援用される、２０１６年６月１６日出願の米国仮特許出願第６２／３５０９６９号、２０１６年４月８日出願の米国仮特許出願第６２／３１９８８４号、及び２０１５年１１月１９日出願の米国仮特許出願第６２／２５７４４９号の米国法典第３５編特許法１１９条に基づく優先権の利益を主張する。
【技術分野】
【０００２】
本開示の実施形態は、概して、デバイス表示画面プロテクタ、及びデバイスの表示画面を保護する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
電子デバイス、例えば、携帯電話及びタブレットなどのハンドヘルド電子デバイスは、典型的にはガラス基板であり、典型的にはカバーガラスと称される、カバー基板を備えている。しかしながら、電子デバイスのカバーガラスの破損は、永続的な問題である。カバーガラスの破壊及び破損は、デバイスが動的又は静的負荷に供される場合にガラスの曲げによって生じる曲げ破壊、並びに、カバーガラスがアスファルト、コンクリート等の粗い表面に落下する場合のガラス表面における鋭い圧痕を原因とする損傷の導入によって生じる鋭い接触破壊を原因としうる。
【０００４】
ガラス及び電子デバイスの製造業者は、鋭い接触破壊に対する耐性を提供するため、及び／又は、鋭い接触破壊を防止するための改善について研究してきた。幾つかの提案された改善策には、カバーガラスのコーティング、並びに、デバイスの落下時にカバーガラスが直接地面に接触するのを防止するベゼルが含まれる。しかしながら、審美的及び機能的要件の制約に起因して、デバイスの落下時にカバーガラスと地面との接触を完全に防ぐことは非常に困難である。また、カバーガラスの製造に用いられる、強イオン交換されたガラス上のハードコーティングは、その曲げ強度性能を悪化さる場合があることが示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、これらの電子デバイスについて、カバーガラスのサバイバビリティの改善をもたらすために、電子デバイスの表示画面を保護する、画面プロテクタ及び方法を提供することは、望ましいであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の第１の態様は、電子デバイスの表示画面を覆う大きさの第１の強化された基板を備えたデバイス表示画面プロテクタに関し、該第１の強化された基板は、０ＭＰａ超かつ２０ＭＰａ未満の範囲の中央張力値と、少なくとも３Ｎのヌープ横方向亀裂引っ掻き閾値を有する表面とを有する。
【０００７】
本開示の別の態様は、電子デバイスの表示画面を保護する方法に関し、該方法は、電子デバイスの画面を、０ＭＰａ超かつ２０ＭＰａ未満の範囲の中央張力値と、少なくとも３Ｎのヌープ横方向亀裂引っ掻き閾値を有する表面とを有する、第１の強化された基板で覆う工程を含む。
【０００８】
本開示の別の態様は、前面、裏面、及び側面を有する筐体；筐体の内部に少なくとも部分的に設けられている電気部品；筐体の前面又はそれに隣接した表示；及び、表示の上に配置された本明細書に記載される表示画面プロテクタを備えたデバイスに関する。
【０００９】
本明細書に取り込まれてその一部を構成する添付の図面は、以下に記載される幾つかの実施形態を例証するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】複数の亀裂を有する表面を有する画面プロテクタの一実施形態の断面図
【図２Ａ】強化された第１の基板の一実施形態を示す図
【図２Ｂ】第２の基板の一実施形態を示す図
【図３】ともに積層された図２Ａ及び２Ｂの基板を示す図
【図４】第２の基板に貼り付けられた図２Ａの強化された外部基板を示す図
【図５】ハンドヘルドデバイスに貼り付けられた、図２Ａの強化された外部基板を備えたデバイスを示す図
【図６】湾曲したカバー基板を有するハンドヘルドデバイスに貼り付けられた強化された外部基板を備えたデバイスを示す図
【図７】ヌープ横方向亀裂引っ掻き閾値データを示すグラフ
【図８】圧痕破壊閾値データを示すグラフ
【図９】分光透過率データを示すグラフ
【図１０】タンブリング後における、滑らかな表面での平面落下破壊高さのデータを示すグラフ
【図１１】１８０グリットのアルミナサンドペーパー表面での平面落下破壊高さのデータを示すグラフ
【図１２】１８０グリットのアルミナサンドペーパー表面での３０度の角度の落下破壊高さのデータを示すグラフ
【図１３】本明細書に開示される強化された基板のいずれかを組み込む、例示的な電子デバイスの平面図
【図１４】図１３の例示的な電子デバイスの斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
幾つかの例示的な実施形態を説明する前に、本開示は、以下の開示に記載される構造又は処理工程の詳細に限られないことが理解されるべきである。ここに提供される本開示は、他の実施形態も可能であり、さまざまな方法で実施又は実行することが可能である。
【００１２】
本開示の実施形態は、例えば、ハンドヘルドデバイス又はハンドヘルド電子デバイスなどの電子デバイスの表示画面を覆うように寸法決めされかつ構成された第１の強化されたガラス基板を含む、デバイス表示画面プロテクタを提供する。
【００１３】
本明細書に記載される１つ以上の実施形態は、電子デバイス用の筐体の一部分に関係する。ある実施形態では、筐体は、本明細書でさらに説明されるように中央張力値及びヌープ引っ掻き耐性値を有する強化されたガラス基板でありうる、外側部材を含みうる。強化されたガラス基板は、電子デバイス用の筐体の他の部分に対して固定することができる。電子デバイスはポータブルであってよく、幾つかの事例では、ハンドヘルドでありうる。１つ以上の実施形態によれば、「ハンドヘルドデバイス」とは、表示画面を有するポータブル電子デバイスのことを指す。このようなハンドヘルドデバイスの非限定的な例としては、携帯電話、読取デバイス、音楽デバイス、視聴デバイス、及びナビゲーションデバイスが挙げられる。このようなデバイスの非限定的な例としては、ｉＰｈｏｎｅ（登録商標）、Ｎｏｏｋ（登録商標）、ｉＰｏｄ（登録商標）、ｉＰａｄ（登録商標）、Ｄｒｏｉｄ（登録商標）、Ｋｉｎｄｌｅ（登録商標）、及びＧＰＳナビゲーションシステムがある。１つ以上の実施形態では、本明細書に記載される画面プロテクタ及び強化されたガラス基板はまた、比較的大きいフォームファクタ電子デバイス（例えば、ポータブルコンピュータ、タブレットコンピュータ、ディスプレイ、モニタ、テレビ等）を含むがこれらに限られない他の電子デバイス用のディスプレイの被覆に用いることもできる。
【００１４】
本明細書で用いられる基板は、非晶質基板又はガラスセラミック基板などのガラスをベースとした基板でありうる。１つ以上の実施形態に従う非晶質基板は、ソーダ石灰ガラス、アルカリアルミノケイ酸塩ガラス、アルカリ含有ボロシリケートガラス、及びアルカリアルミノボロシリケートガラスから選択されうる。１つ以上の実施形態では、基板はガラスであり、該ガラスを、例えば、加熱強化されたテンパードガラス、又は化学的に強化されたガラスなどに強化することができる。１つ以上の実施形態では、強化されたガラス基板は、化学的に強化されたガラスの表面から、０．５μｍ〜５０μｍの深さ範囲の層の圧縮応力深さ（ＤＯＬ）まで、化学的に強化されたガラス内に延在するＣＳを有する圧縮応力（ＣＳ）層を有している。１つ以上の実施形態では、ガラス基板は、Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｇｏｒｉｌｌａ（登録商標）ガラスなどの化学的に強化されたガラス基板である。
【００１５】
強化されたガラス基板では、表面に圧縮応力（ＣＳ）が存在し、かつ、ガラスの中央に張力（中央張力又はＣＴ）が存在する、応力プロファイルが存在する。１つ以上の実施形態によれば、画面プロテクタは、熱的に強化されても、化学的に強化されてもよく、あるいは、熱的強化と化学的強化の組合せであってもよい。本明細書で用いられる場合、「熱的強化」とは、基板の強度を改善するために熱処理された基板のことを指し、「熱的強化」には、例えばテンパードガラス及び加熱強化されたガラスなど、テンパード基板及び加熱強化された基板が含まれる。テンパードガラスは、ガラス内に、より高い表面圧縮及び／又はエッジ圧縮を生じる、加速された冷却プロセスを伴う。表面圧縮の程度に影響を与える因子には、風冷温度、容積、及び、少なくとも１０，０００ポンド／平方インチ（ｐｓｉ）（約６８．９５ＭＰａ）の表面圧縮を生じる他の変数が含まれる。テンパードガラスは、典型的には、アニールした又は未処理のガラスより４〜５倍強い。加熱強化されたガラスは、テンパードガラスよりも低い示差冷却（differential cooling）によって生成され、これは、結果的に、表面に、より低い圧縮強度を生じ、加熱強化されたガラスは、アニールした又は未処理のガラスのほぼ２倍強い。
【００１６】
化学的に強化されたガラス基板では、ガラスネットワークが著しく緩和されうる温度未満の温度において、より小さいイオンをより大きいイオンと置換することによって、ガラスの表面全体にわたってイオンの分布が生じ、結果的に応力プロファイルがもたらされる。取り込まれる大量のイオンによって、表面に圧縮応力（ＣＳ）が生じ、かつ、ガラスの中央に張力（中央張力又はＣＴ）が生じる。圧縮応力は、以下の近似的関係（等式１）で、中央張力に関係する：
【００１７】
【数１】
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【００１８】
式中、厚さは、強化されたガラス基板の全厚であり、ＤＯＬは、交換の深さである。交換の深さは、強化されたガラス又はガラスセラミック基板内における、イオン交換プロセスによって促進されたイオン交換が生じる深さ（すなわち、ガラス基板の表面からガラス又はガラスセラミック基板の内部領域までの距離）として説明することができる。特に指定しない限り、中央張力ＣＴ及び圧縮応力ＣＳは、本明細書では、メガパスカル（ＭＰａ）で表されるが、厚さ及び層の深さＤＯＬは、ミリメートル又はμｍ（マイクロメートル）で表される。ＣＴは、３つのパラメータ、すなわちＣＳ、ＤＯＬ、及び厚さによって決まることが認識されよう。一例として、例えば３０ＭＰａ以下のＣＴ値を維持するためには、ＤＯＬが増加するにつれて、ＣＳを低下させる必要がある、若しくは、ＣＴを３０ＭＰａ以下に維持するために、厚さを増加させる必要がある。ＣＳ及びＤＯＬは、有限会社折原製作所（日本国所在）製造のＦＳＭ−６０００などの市販の機器を使用する、表面応力計（ＦＳＭ）などの当技術分野で知られている手段を使用して測定される。表面応力の測定は、ガラスの複屈折に関する応力光学係数（ＳＯＣ）の正確な測定、並びに、材料屈折率に依拠する。ＳＯＣは、次に、その内容全体がここに参照することによって本明細書に取り込まれる、名称を「ガラスの応力−光学係数の測定のための標準試験方法（Standard Test Method for Measurement of Glass Stress-Optical Coefficient）」とするＡＳＴＭ規格Ｃ７７０−１６に記載される手順Ｃ（ガラスディスク法）に準拠して測定される。
【００１９】
これより図１を参照すると、第１の強化された基板１０を含む画面プロテクタの断面図の例示的な実施形態が示されている。第１の強化された基板１０は、複数の亀裂を有するように示されており、表面下損傷によって第１の強化された基板１０の破壊がいかにして生じうるかが例証されている。第１の強化された基板１０は、表面における圧縮応力領域６０、及び中央張力領域８０を有する。層の圧縮深さは、図１では基板１０のそれぞれの側にＤＯＬとして示されている。ガラスの中央張力領域８０内には及んでいない、第１の強化された基板１０の圧縮応力領域６０内の小さい亀裂５０が、ガラスの中央張力領域８０内へと侵入する大きい亀裂９０とともに示されている。特徴、すなわち小さい亀裂５０及び大きい亀裂９０のサイズは、概念を説明するために誇張されていることが認識されよう。損傷がＤＯＬを超えて延在する場合、かつ、中央張力の大きさが十分に高い場合には、傷は、材料の臨界応力拡大レベルに達するまで伝播し、最終的にはガラスを破壊する。
【００２０】
１つ以上の実施形態によれば、ＣＴは、同じ圧縮応力の大きさ及び圧縮応力のＤＯＬを維持しつつ、化学的に強化されたガラス基板の厚さを変更することによって変動させることができる。１つ以上の実施形態では、ＣＴを変動させるために、一定の所望の厚さにおいて、ＣＳ及び／又はＤＯＬを低下させてもよい。
【００２１】
１つ以上の実施形態によれば、第１の強化されたガラス基板は、デバイスのユーザに晒される外面５５を有し、該外面５５は、例えば、デバイスのユーザが該デバイスを落とした時など、鋭い接触損傷の影響を受けやすい。１つ以上の実施形態によれば、第１の強化された基板１０は、化学的に強化されたガラス基板、熱的に強化されたガラス基板、又は化学的に強化かつ熱的に強化されたガラス基板でありうる。「熱的強化」には、上述のテンパードガラス及び加熱強化されたガラスが含まれる。１つ以上の実施形態によれば、「化学的強化」とは、典型的にはイオン交換によって、表面がイオンで処理されて、ガラス基板内に圧縮応力が生じたガラスのことを指す。
【００２２】
第１の強化されたガラス基板は、さまざまな異なるプロセスを使用して提供されうる。例えば、例示的なガラス基板の成形方法には、フロートガラス法、並びに、フュージョンドロー及びスロットドローなどのダウンドロー法が含まれる。フロートガラス法で調製されたガラス基板は、滑らかな表面によって特徴づけることができ、均一な厚さは、溶融金属、典型的にはスズ床の上に溶融ガラスを浮かべることによって製造される。例となるプロセスでは、溶融スズ床の表面に供給される溶融ガラスがフロートガラスリボンを形成する。ガラスリボンがスズ浴に沿って流れるにつれて、温度は、ガラスリボンがスズからローラ上へと持ち上げることができる固体ガラス基板へと凝固するまで、徐々に低下する。ひとたび浴から出ると、ガラス基板はさらに冷却され、アニールされて、内部応力が低下する。
【００２３】
ダウンドロー法は、比較的清潔な表面を有する、均一な厚さを有するガラス基板を生成する。ガラス基板の平均曲げ強度は、表面傷の量及び大きさによって制御されることから、接触が最小限に抑えられた清潔な表面は、より高い初期強度を有する。この高強度ガラス基板が次にさらに強化（例えば化学的に）されると、結果的に得られる強度は、ラップ及び研磨されている表面を有するガラス基板のものよりも高くなりうる。ダウンドローガラス基板は、約２ｍｍ未満の厚さへと延伸することができる。加えて、ダウンドローガラス基板は、費用のかかる研削及び研磨をせずに、その最終的な用途に使用することができる、非常に平らで滑らかな表面を有する。
【００２４】
フュージョンドロー法は、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タンクを使用する。チャネルは、該チャネルの両側にチャネルの長さに沿って上部が開放されている堰を有する。チャネルが溶融材料で満たされると、溶融ガラスは堰から溢れ出る。重力に起因して、溶融ガラスは、２つの流れるガラスフィルムとして、ドロータンクの外面を流れ落ちる。ドロータンクのこれらの外面は、それらがドロータンクの下方のエッジで接合するように、下方かつ内向きに延在する。２つの流れるガラスフィルムは、このエッジで接合して融着し、単一の流れるガラス基板を形成する。フュージョンドロー方法は、チャネル上を流れる２つのガラスフィルムがともに融着することから、結果的に得られるガラス基板の外面のいずれも、装置のいずれかの部分と接触しないという利点を提供する。よって、フュージョンドローガラス基板の表面特性は、このような接触の影響を受けない。
【００２５】
スロットドロー法は、フュージョンドローの方法とは異なっている。スロットドロー法では、溶融原材料ガラスはドロータンクに供給される。ドロータンクの底部は、スロットの長さに延在するノズルを有する開放スロットを有する。溶融ガラスは、スロット／ノズルを通って流れ、連続した基板としてアニール領域内へと下方に延伸される。
【００２６】
幾つかの実施形態では、ガラス基板に用いられる組成物は、Ｎａ２ＳＯ４、ＮａＣｌ、ＮａＦ、ＮａＢｒ、Ｋ２ＳＯ４、ＫＣｌ、ＫＦ、ＫＢｒ、及びＳｎＯ２を含む群から選択される、０〜２モル％の少なくとも１つの清澄剤とともにバッチ化される。
【００２７】
ひとたび成形されると、ガラス基板は、強化されて、強化ガラス基板を形成し、第１の強化された基板１０を提供することができる。ガラスセラミック基板も、ガラス基板と同じ方法で強化することができることに留意すべきである。本明細書で用いられる場合、用語「強化された基板」とは、例えば、ガラス又はガラスセラミック基板の表面において、より大きいイオンをより小さいイオンとイオン交換することによって、化学的に強化されているガラス基板又はガラスセラミック基板のことを表しうる。しかしながら、上述のように、熱テンパリング又は加熱強化などの当技術分野で知られている熱強化方法を使用して、強化されたガラス基板を形成することができる。幾つかの実施形態では、基板は、化学的強化プロセスと熱的強化プロセスの組合せを使用して強化されうる。
【００２８】
本明細書に記載される強化された基板は、イオン交換プロセスによって化学的に強化されてもよい。典型的にはガラス又はガラスセラミック基板を所定の時間、溶融塩浴に浸漬することによるイオン交換プロセスでは、ガラス又はガラスセラミック基板の表面又はその近くのイオンが、塩浴中の、より大きい金属イオンと交換される。一実施形態では、溶融塩浴の温度は約３６０〜４５０℃であり、所定の時間は約２〜約１４時間である。ガラス又はガラスセラミック基板へのより大きいイオンの取り込みは、表面近くの領域又は基板の表面及びそれに隣接した領域に圧縮応力を生成することによって基板を強化する。対応する引張応力が、基板の表面からある距離における一又は複数の中央領域内に誘起されて、圧縮応力の均衡が保たれる。この強化プロセスを使用するガラス又はガラスセラミック基板は、化学的に強化された又はイオン交換されたガラス又はガラスセラミック基板として、より詳細に説明することができる。
【００２９】
一例において、強化されたガラス又はガラスセラミック基板のナトリウムイオンは、硝酸カリウム塩浴などの溶融浴に由来するカリウムイオンで置換されるが、ルビジウム又はセシウムなどのより大きい原子半径を有する他のアルカリ金属イオンは、ガラス内のより小さいアルカリ金属イオンと置換することができる。特定の実施形態によれば、ガラス又はガラスセラミック内のより小さいアルカリ金属イオンをＡｇ＋イオンと置換して、抗菌効果をもたらすことができる。同様に、限定はしないが、硫酸塩、リン酸塩、ハロゲン化物などの他のアルカリ金属塩をイオン交換プロセスに用いることもできる。
【００３０】
ガラスネットワークが著しく緩和されうる温度未満の温度において、より小さいイオンをより大きいイオンで置換することにより、強化された基板の表面にわたってイオンの分布が生じ、結果的に応力プロファイルがもたらされる。取り込まれる大量のイオンによって、表面に圧縮応力（ＣＳ）が生じ、強化された基板の中央に張力（中央張力又はＣＴ）が生じる。圧縮応力は、次の関係（等式２）で中央張力に関係する：
ＣＳ＝（ＣＴ×（ｔ−２ＤＯＬ））／ＤＯＬ
式中、ｔは強化されたガラス又はガラスセラミック基板の全厚であり、層の圧縮深さ（ＤＯＬ）は交換の深さである。交換の深さは、イオン交換プロセスによって促進されたイオン交換が生じる、強化されたガラス又はガラスセラミック基板内の深さ（すなわち、ガラス基板の表面からガラス又はガラスセラミック基板の中央領域までの距離）として説明することができる。
【００３１】
１つ以上の実施形態では、第１の強化された基板は、例えば、４００ＭＰａ以上、４５０ＭＰａ以上、５００ＭＰａ以上、５５０ＭＰａ以上、６００ＭＰａ以上、６５０ＭＰａ以上、７００ＭＰａ以上、７５０ＭＰａ以上、又は８００ＭＰａ以上など、３００ＭＰａ以上の表面圧縮応力を有しうる。１つ以上の実施形態では、第１の強化された基板は、３００ＭＰａ〜９００ＭＰａの範囲、５００ＭＰａ〜９００ＭＰａの範囲、６００ＭＰａ〜９００ＭＰａの範囲、４００ＭＰａ〜９００ＭＰａの範囲、４５０ＭＰａ〜８５０ＭＰａの範囲、４５０ＭＰａ〜８００ＭＰａの範囲、４５０ＭＰａ〜７５０ＭＰａの範囲、並びに、上記値の間のすべての範囲及び部分範囲の圧縮応力値を有しうる。強化されたガラス又はガラスセラミック基板は、５０μｍ以下、４５μｍ以下、４０μｍ以下、３５μｍ以下、３０μｍ以下、２５μｍ以下、２０μｍ以下、１５μｍ以下、１０μｍ以下、９μｍ以下、８μｍ以下、７μｍ以下、６μｍ以下、５μｍ以下、又は４μｍ以下の層の圧縮深さを有しうる。圧縮深さの下限は、０．５μｍ又は１μｍ又は２μｍでありうる。中央張力は、０〜２０ＭＰａ、又は５〜２０ＭＰａ、又は５〜１５ＭＰａ、又は１０〜２０ＭＰａ、又は１０〜１５ＭＰａ、又は１５〜２０ＭＰａの範囲、並びに、上記値の間のすべての範囲及び部分範囲でありうる。１つ以上の特定の実施形態では、第１の強化された基板は、２０ＭＰａ〜３００ＭＰａの範囲の圧縮応力値及び２０μｍ〜１００μｍの範囲の層の深さの値；３００ＭＰａ〜９００ＭＰａの範囲の圧縮応力値及び２μｍ〜２０μｍの範囲の層の深さの値；又は、５００ＭＰａ〜９００ＭＰａの範囲の圧縮応力値及び２μｍ〜１２μｍの範囲の層の深さの値を有する。他の特定の実施形態では、第１の強化されたガラス基板は、４００ＭＰａ〜８００ＭＰａの範囲の圧縮応力値と、例えば０．１ｍｍ〜０．６ｍｍなど、０．０５ｍｍ〜０．７ｍｍの範囲の厚さと、１μｍ〜２０μｍ、１μｍ〜１５μｍ、１μｍ〜１４μｍ、１μｍ〜１３μｍ、１μｍ〜１２μｍ、１μｍ〜１１μｍ、１μｍ〜１０μｍ、１μｍ〜９μｍ、１μｍ〜８μｍ、１μｍ〜７μｍ、１μｍ〜６μｍ、及び１μｍ〜５μｍの範囲の層の深さの値と、０〜２０ＭＰａ、１〜２０ＭＰａ、１〜１９ＭＰａ、１〜１８ＭＰａ、１〜１７ＭＰａ、１〜１６ＭＰａ、１〜１５ＭＰａ、１〜１４ＭＰａ、１〜１３ＭＰａ、１〜１２ＭＰａ、１〜１１ＭＰａ、及び１〜１０ＭＰａの範囲の中央張力値、並びに、ＣＳ、厚さ、ＤＯＬ、及びＣＴについての上記値の間のすべての範囲及び部分範囲を有しうる。１つ以上の実施形態によれば、第１の強化されたガラス基板は、少なくとも３Ｎ、少なくとも３．５Ｎ、少なくとも４Ｎ、少なくとも４．５Ｎ、少なくとも５Ｎ、少なくとも６Ｎ、少なくとも７Ｎ、少なくとも８Ｎ、少なくとも９Ｎ、又は少なくとも１０Ｎのヌープ引っ掻き耐性を有する。本明細書で用いられる場合、「少なくとも３Ｎ（及び他の引っ掻き耐性値）のヌープ引っ掻き耐性」とは、本明細書にさらに記載されるヌープ横方向亀裂引っ掻き閾値試験によって得られる最小のヌープ引っ掻き耐性値を指す。よって、ヌープ引っ掻き耐性の決定については、ヌープ横方向亀裂引っ掻き閾値試験は、複数の引っ掻き測定（例えば、５回）を含み、「少なくとも３Ｎのヌープ引っ掻き耐性」とは、５回の測定から得られた最小値を指す。
【００３２】
１つ以上の実施形態では、第１の強化された基板は、０．０２５〜０．７ｍｍの範囲の厚さと、２０ＭＰａ〜３００ＭＰａの範囲の圧縮応力値と、２０μｍ〜１００μｍの範囲の層の深さの値とを有する、アフターマーケット画面プロテクタである。幾つかの実施形態では、アフターマーケット画面プロテクタは、２つ以上の基板の積層体でありうる。特定の実施形態では、第１の強化されたガラス基板は、０．０２５〜０．７ｍｍの範囲の厚さと、４００ＭＰａ〜８００ＭＰの範囲の圧縮応力値と、例えば、１μｍ〜２５μｍ、１μｍ〜２０μｍ、１μｍ〜１５μｍ、１μｍ〜１４μｍ、１μｍ〜１３μｍ、１μｍ〜１２μｍ、１μｍ〜１１μｍ、１μｍ〜１０μｍ、１μｍ〜９μｍ、１μｍ〜８μｍ、１μｍ〜７μｍ、１μｍ〜６μｍ、及び１μｍ〜５μｍの範囲など、１μｍ〜５０μｍの範囲の層の深さの値と、０〜２０ＭＰａ、１〜２０ＭＰａ、１〜１９ＭＰａ、１〜１８ＭＰａ、１〜１７ＭＰａ、１〜１６ＭＰａ、１〜１５ＭＰａ、１〜１４ＭＰａ、１〜１３ＭＰａ、１〜１２ＭＰａ、１〜１１ＭＰａ、及び１〜１０ＭＰａの範囲の中央張力値、並びに、厚さ、ＣＳ、ＤＯＬ、及びＣＴについての上記値の間のすべての範囲及び部分範囲を有する、アフターマーケット画面プロテクタである。１つ以上の実施形態では、第１の強化された基板は、０．０２５〜０．７ｍｍの範囲の厚さと、５００ＭＰａ〜９００ＭＰａの範囲の圧縮応力値と、例えば、１μｍ〜２５μｍ、１μｍ〜２０μｍ、１μｍ〜１５μｍ、１μｍ〜１４μｍ、１μｍ〜１３μｍ、１μｍ〜１２μｍ、１μｍ〜１１μｍ、１μｍ〜１０μｍ、１μｍ〜９μｍ、１μｍ〜８μｍ、１μｍ〜７μｍ、１μｍ〜６μｍ、及び１μｍ〜５μｍの範囲など、１μｍ〜５０μｍの範囲の層の深さの値と、０〜２０ＭＰａ、１〜２０ＭＰａ、１〜１９ＭＰａ、１〜１８ＭＰａ、１〜１７ＭＰａ、１〜１６ＭＰａ、１〜１５ＭＰａ、１〜１４ＭＰａ、１〜１３ＭＰａ、１〜１２ＭＰａ、１〜１１ＭＰａ、及び１〜１０ＭＰａの範囲の中央張力値、並びに、厚さ、ＣＳ、ＤＯＬ、及びＣＴについての上記値の間のすべての範囲及び部分範囲を有する、アフターマーケット画面プロテクタである。１つ以上の実施形態によれば、第１の強化されたガラス基板は、少なくとも３Ｎ、少なくとも３．５Ｎ、少なくとも４Ｎ、少なくとも４．５Ｎ、少なくとも５Ｎ、少なくとも６Ｎ、少なくとも７Ｎ、少なくとも８Ｎ、少なくとも９Ｎ、又は少なくとも１０Ｎのヌープ引っ掻き耐性を有する。特定の実施形態では、第１の強化されたガラス基板は、９１％を超える、３８０〜２０００ｎｍの範囲における透過率を有する。
【００３３】
１つ以上の特定の実施形態では、第１の強化された基板は、摩耗、引っ掻き、圧痕などによって生じる損傷に対して高度の耐性を有する、イオン交換可能なガラスを含む。特定の実施形態では、ガラスは、アルミナ、Ｂ２Ｏ３、及びアルカリ金属酸化物を含み、かつ、３配位を有するホウ素カチオンを含む。ガラスは、イオン交換されると、少なくとも３重量キログラム（ｋｇｆ）（約２９．４Ｎ）、少なくとも４重量キログラム（ｋｇｆ）（約３９．２Ｎ）、少なくとも５重量キログラム（ｋｇｆ）（約４９．０Ｎ）、少なくとも６重量キログラム（ｋｇｆ）（約５８．８Ｎ）、少なくとも７重量キログラム（ｋｇｆ）（約６８．６Ｎ）、少なくとも８重量キログラム（ｋｇｆ）（約７８．４Ｎ）、少なくとも９重量キログラム（ｋｇｆ）（約８８．２Ｎ）、又は少なくとも１０重量キログラム（ｋｇｆ）（約９８．０Ｎ）のビッカース亀裂開始閾値を有する。
【００３４】
圧痕破壊閾値（又はビッカース亀裂開始閾値）は、ビッカース圧子で測定される。圧痕破壊閾値は、ガラスの圧痕損傷耐性の尺度である。試験は、ビッカース圧子と称される、１３６°の面間角度の正四角錐形状のダイヤモンド圧子の使用を包含する。ビッカース圧子は、標準的な微小硬さ試験（参照番号ＡＳＴＭ−Ｅ３８４−１１）に用いられるものと同じである。目的とするガラスのタイプ及び／又は系統を代表して、最低５つの被検物が選択される。各被検物について、５つの圧痕の複数セットが被検物表面に導入される。５つの圧痕の各セットは、所与の荷重で導入され、各個々の圧痕は、被検物のエッジに対して最低５ｍｍ分離され、５ｍｍを超えて近づかない。５０ｋｇ／分の圧子の負荷／除荷速度を≧２ｋｇの試験荷重に使用した。＜２ｋｇの試験荷重については、５ｋｇ／分の速度が用いられる。目標荷重での１０秒の滞留（すなわち、保持）時間が用いられる。機械は、滞留期間中の荷重制御を維持する。少なくとも１２時間の期間の後に、圧痕は、５００倍の倍率の化合物顕微鏡を使用して、反射光の下で検査される。次に、メジアン／半径方向亀裂又は被検物破砕の有無が、各圧痕について記録される。この試験はメジアン／半径方向亀裂の形成又は被検物破砕に関係することから、横方向亀裂の形成は閾値挙動を示す指標とはみなされないことに留意されたい。被検物の閾値は、該閾値を満たす個々の圧痕の５０％超をブラケットする（bracket）、最低の連続圧痕負荷の中間点として定義される。例えば、個々の被検物内において、５ｋｇ荷重で誘起される５つの圧痕のうちの２つ（４０％）が閾値を超えており、６ｋｇ荷重で誘起される５つの圧痕のうちの３つ（６０％）が閾値を超えているならば、被検物の閾値は、５ｋｇと６ｋｇの中間点、又は５．５ｋｇとして定められる。試料の平均閾値は、すべての個々の被検物閾値の算術平均として定められる。平均と併せて、被検物のすべての中間点の範囲（最低値から最高値まで）を各試料について報告する。試験前、試験中、及び試験後の環境は、ガラス被検物の疲労（応力腐食）挙動の変動を最小限に抑えるために、理想的には、２３±２℃及び５０±５％ＲＨに制御されるべきである。精通していない組成物又は系統を最初に試験する場合、必要とされる圧痕荷重及びブラケット増分は、しばしば、「反復探索」を行うことによって決定しなければならないことに留意すべきである。ひとたび試料の性能に精通したら、将来の試験は、予想される閾値付近の荷重だけを試験することで合理化することができ、次に、必要な場合のみ、さらなる圧痕負荷を「補充（filling in）」することができる。
【００３５】
１つ以上の実施形態によれば、第１の強化された基板は、その内容全体がここに参照することによって本明細書に取り込まれる、米国特許第８，９５１，９２７号明細書に記載されるガラスを含む。このようなガラスは、この開示の１つ以上の実施形態によれば、少なくとも約５０モル％のＳｉＯ２；少なくとも約１０モル％のＲ２Ｏ（ここで、Ｒ２ＯはＮａ２Ｏを含む）；Ａｌ２Ｏ３（ここで、Ａｌ２Ｏ３（モル％）＜Ｒ２Ｏ（モル％）である）；及び、Ｂ２Ｏ３（ここで、Ｂ２Ｏ３（モル％）−（Ｒ２Ｏ（モル％）−Ａｌ２Ｏ３（モル％））≧３モル％である）を含む。幾つかの実施形態では、このようなガラスはまた、６６〜７４モル％のＳｉＯ２；≧２．７モル％のＢ２Ｏ３；９〜２２モル％のＡｌ２Ｏ３；９〜２０モル％のＮａ２Ｏ；及び、少なくとも約０．１モル％の、ＭｇＯ及びＺｎＯのうちの少なくとも一方を含み、ここで、Ｒ２Ｏ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ−Ａｌ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３＜０である。特定の実施形態では、第１の強化された基板は、少なくとも約５０モル％のＳｉＯ２；少なくとも約１０モル％のＲ２Ｏ（ここで、Ｒ２ＯはＮａ２Ｏを含む）；Ａｌ２Ｏ３；及び、Ｂ２Ｏ３（ここで、Ｂ２Ｏ３（モル％）−（Ｒ２Ｏ（モル％）−Ａｌ２Ｏ３（モル％））≧３モル％である）を含むガラスを含み、ここで、ガラスは、該ガラスが約２５キロポアズ〜約４０キロポアズの範囲の粘度を有する温度に等しい、ジルコン破壊温度を有する。特定の実施形態では、第１の強化された基板は、少なくとも３重量キログラム（ｋｇｆ）（約２９．４Ｎ）、少なくとも４重量キログラム（ｋｇｆ）（約３９．２Ｎ）、少なくとも５重量キログラム（ｋｇｆ）（約４９．０Ｎ）、少なくとも６重量キログラム（ｋｇｆ）（約５８．８Ｎ）、少なくとも７重量キログラム（ｋｇｆ）（約６８．６Ｎ）、少なくとも８重量キログラム（ｋｇｆ）（約７８．４Ｎ）、少なくとも９重量キログラム（ｋｇｆ）（約８８．２Ｎ）、又は少なくとも１０重量キログラム（ｋｇｆ）（約９８．０Ｎ）のビッカース亀裂開始閾値を有するイオン交換されたガラスを含むガラスを含み、該ガラスは、少なくとも約５０モル％のＳｉＯ２；少なくとも約１０モル％のＲ２Ｏ（ここで、Ｒ２ＯはＮａ２Ｏを含む）；Ａｌ２Ｏ３（ここで、Ａｌ２Ｏ３（モル％）＜Ｒ２Ｏ（モル％）である）；Ｂ２Ｏ３（ここで、Ｂ２Ｏ３（モル％）−（Ｒ２Ｏ（モル％）−Ａｌ２Ｏ３（モル％））≧３モル％である）を含む。幾つかの実施形態では、第１の強化された基板は、少なくとも３重量キログラム（ｋｇｆ）、少なくとも４重量キログラム（ｋｇｆ）（約３９．２Ｎ）、少なくとも５重量キログラム（ｋｇｆ）（約４９．０Ｎ）、少なくとも６重量キログラム（ｋｇｆ）（約５８．８Ｎ）、少なくとも７重量キログラム（ｋｇｆ）（約６８．６Ｎ）又は少なくとも８重量キログラム（ｋｇｆ）（約７８．４Ｎ）、少なくとも９重量キログラム（ｋｇｆ）（約８８．２Ｎ）、又は少なくとも１０重量キログラム（ｋｇｆ）（約９８．０Ｎ）のビッカース亀裂開始閾値を有するイオン交換されたガラスを含むガラスを含み、該ガラスは、６６〜７４モル％のＳｉＯ２；≧２．７モル％のＢ２Ｏ３；９〜２２モル％のＡｌ２Ｏ３；９〜２０モル％のＮａ２Ｏ；及び、少なくとも約０．１モル％のＭｇＯ及びＺｎＯのうちの少なくとも一方を含み、ここで、Ｒ２Ｏ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ−Ａｌ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３＜０である。特定の実施形態では、第１の強化された基板は、少なくとも約５０モル％のＳｉＯ２；少なくとも約１０モル％のＲ２Ｏ（ここで、Ｒ２ＯはＮａ２Ｏを含む）；Ａｌ２Ｏ３；及び、少なくとも２．７モル％のＢ２Ｏ３含有配位ホウ素カチオンを含むガラスを含み、ここで、Ｂ２Ｏ３−（Ｒ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３）≧３モル％である。特定の実施形態では、これらのガラスは、少なくとも０．１モル％の、ＭｇＯ及びＺｎＯのうちの少なくとも一方を含む。特定の実施形態では、これらのガラスは、約２．７モル％〜約４．５モル％のＢ２Ｏ３を含む。非常に特殊な実施形態では、第１の強化された基板は、６６〜７４モル％のＳｉＯ２；少なくとも約１０モル％のＲ２Ｏ（ここで、Ｒ２ＯはＮａ２Ｏを含む）；９〜２２モル％のＡｌ２Ｏ３；少なくとも２．７モル％のＢ２Ｏ３（ここで、Ｂ２Ｏ３−（Ｒ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３）≧３モル％である）；及び、少なくとも０．１モル％の、ＭｇＯ及びＺｎＯのうちの少なくとも一方を含むガラスを含む。１つ以上の実施形態によれば、ガラス中に存在するＢ２Ｏ３の少なくとも５０％は、３配位ホウ素カチオンを含む。
【００３６】
摩耗、引っ掻き、及び圧痕によって生じる損傷に対する高度の耐性を有し、アルミナ、Ｂ２Ｏ３、及びアルカリ金属酸化物を含み、かつ、直上に記載される３配位を有するホウ素カチオンを含む、イオン交換されたガラスは、約２０μｍ未満、約１５μｍ未満、又は約１０μｍ未満の層の圧縮深さ（ＤＯＬ）と、１ｍｍ未満、０．８ｍｍ未満、０．７ｍｍ未満、０．６ｍｍ未満、及び０．５ｍｍ未満の厚さとを有する。
【００３７】
引っ掻き耐性は、横方向引っ掻き閾値の限界及び引っ掻きの可視性を理解するために、ヌープ横方向亀裂引っ掻き閾値試験によって決定することができる。ヌープ圧子は、標準的な微小硬さ試験（参照番号ＡＳＴＭ−Ｅ３８４−１１）に用いられるものと同じである。引っ掻き耐性試験で使用されるヌープ圧子は、ＡＳＭ国際ハンドブック第８巻：機械的試験及び評価（ASM International Handbook Volume 08: Mechanical Testing and Evaluation）に示されるように、公称１３０°及び１７２．５°の夾角で構成される。
【００３８】
横方向引っ掻き閾値を決定するために、ガラス組成物あたり最低でも５つの試料を使用する。０．４ｍｍ／秒の速度で生成される、荷重あたり５つの引っ掻き傷で、一定荷重の引っ掻き傷が生成される。引っ掻き傷の長さは約１０ｍｍである。５つの引っ掻き傷の各セットが、所与の垂直荷重で導入され、各個々の引っ掻き傷は、被検物のエッジに対して最低３ｍｍ分離され、３ｍｍを超えて近づかない。測定単位はニュートン（Ｎ）である。負荷及び除荷速度は１４ｇ／秒を超えない。トラバース速度及び距離は、１０．０ｍｍの距離で０．４±０．０２５ｍｍ／秒である。トラバース方向は、圧子の長軸に対して±２°以内で平行である。試験を実施する設備は、Ｂｒｕｋｅｒ（旧ＣＥＴＲ）、Ｎａｎｏｖｅａ、ＣＳＭ機器及び他のものから得ることができる。被検物の表面は、残留物又はフィルムが残らないように注意深く、引っ掻きの前又は後に、非研磨布（任意選択的にアルコールで湿らせてもよい）又は空気キャニスターを使用して優しく清掃される。ダイヤモンドの先端は、これも残留物又はフィルムが残らないように、各引っ掻き傷の間をアルコールで湿らせた非研磨布を使用して清掃される。履歴が未知の試料については、開始負荷は０．２５Ｎであり、１Ｎの負荷に達するまで０．２５のデルタで増加させ、＞１Ｎでは、デルタの増加は１Ｎであり、１０Ｎを超えると、デルタの増加は２Ｎである。負荷は、０．２５Ｎから開始して、横方向引っ掻き閾値に達するまで増加させる。試料は、少なくとも１２時間の期間の後に、顕微鏡下で検査される。横方向引っ掻き閾値の範囲は、試験被検物を次の破壊モードのうちの１つと比較することによって決定される：１）溝の幅の２倍を超える、持続される横方向表面亀裂、又は、２）溝の幅の２倍を超える大きい表面下の横方向亀裂の存在、及び／又は、スクラッチの頂点にメジアン亀裂が存在する。検査倍率は、被検物内の引っ掻きの位置特定には１００倍、及び、引っ掻き溝及び横方向亀裂の幅の測定では５００倍である。ひとたびすべてのデータが回収されると、各個々の被検物の閾値は、目的のガラスのタイプ又は系統についての平均閾値（５つの被検物からなる試料に基づいて）と同様に決定される。特に：（ｉ）被検物の閾値は、閾値を超える個々の引っ掻きの５０％をブラケットする、最低の連続的な引っ掻き荷重の中間点として定められる。例えば、個別の被検物内において、５．０Ｎ荷重で誘起される５つの引っ掻き傷うちの２つ（４０％）が閾値を超えており、６．０Ｎ荷重で誘起される５つの引っ掻き傷のうちの３つ（６０％）が閾値を超えている場合には、被検物の閾値は、５．０Ｎと６．０Ｎとの中間点、又は５．５Ｎとして定められるであろう。（ｉｉ）試料の平均閾値は、すべての個々の被検物の閾値の算術平均として定められる。平均と併せて、すべての被検物の中間点の範囲（最低値から最高値まで）を、各試料について報告する必要がある。精通していない組成物又は系統を最初に試験する場合、必要とされる引っ掻き荷重及びブラケット増分は、しばしば、「反復探索」を実施することによって決定しなければならないことに留意すべきである。ひとたび試料の性能に精通したら、将来の試験は、予想される閾値付近の荷重だけを試験することで合理化することができ、次に、必要な場合のみ、さらなる引っ掻き荷重を「補充」することができる。試験前、試験中、及び試験後の環境は、ガラス被検物の疲労（応力腐食）挙動の変動を最小限に抑えるために、理想的には２３±２℃及び５０±５％ＲＨに制御すべきである。１つ以上の実施形態によれば、第１の強化されたガラス基板は、少なくとも３Ｎ、少なくとも３．５Ｎ、少なくとも４Ｎ、少なくとも４．５Ｎ、少なくとも５Ｎ、少なくとも６Ｎ、少なくとも７Ｎ、少なくとも８Ｎ、少なくとも９Ｎ、又は少なくとも１０Ｎのヌープ引っ掻き耐性を有する。
【００３９】
下記表１には、上記ＣＳ、ＤＯＬ及びＣＴの範囲内にある、直上に記載されるこのようなガラスの例示的な非限定的特性が提示されている。
【００４０】
【表１】
2018536613.tif 000004
【００４１】
１つ以上の実施形態では、ＣＳ／ＣＴの比は、２０以上、２５以上、３０以上、３５以上、４０以上、４５以上、５０以上、５５以上、６０以上、６５以上、７０以上、７５以上、８０以上、８５以上、又は９０以上であり、ＤＯＬは、１０マイクロメートル以下、９マイクロメートル以下、８マイクロメートル以下、７マイクロメートル以下、又は６マイクロメートル以下、又は５マイクロメートル以下、又は４マイクロメートル以下、又は３マイクロメートル以下、又は２マイクロメートル以下である。１つ以上の実施形態では、ｔ／ＤＯＬ及びＣＳ／ＣＴの比はいずれも、２０以上、２５以上、３０以上、３５以上、４０以上、４５以上、５０以上、５５以上、６０以上、６５以上、７０以上、７５以上、８０以上、８５以上、又は９０以上である。表１に提示される例示的な特性は、例えば０．１〜０．５時間など、０．１時間〜２時間の範囲の時間、及び、例えば３５０℃〜４２０℃など、３００℃〜４５０℃の範囲の温度で、適切なカリウム塩（例えば、硝酸カリウム又は塩化カリウム）を約７０質量％〜約１００質量％の範囲の浴中濃度で含む浴中にガラスを入れることを含むイオン交換プロセスを使用してイオン交換することができる、アルミナ、Ｂ２Ｏ３、及びアルカリ金属酸化物を含み、かつ、３配位を有するホウ素カチオンを含む、直上に記載のガラス組成に従う強化されたガラス基板を製造することによって得ることができる。時間、温度、イオン交換塩の量は、所望の特性（ＣＳ、ＤＯＬ、ＣＴ）を達成するように調整することができることが理解されよう。より薄いガラス基板は、短時間で、より高濃度のナトリウム塩を用いて交換することができるのに対し、より厚いガラス基板は、長時間かけて、より低い濃度のナトリウム塩と交換することができる。カリウム塩もまた、単独で、又はナトリウム塩と組み合わせて使用することができ、あるいは、ナトリウム塩とカリウム塩を使用する連続浴を使用してもよい。
【００４２】
１つ以上の実施形態によれば、ガラス基板は抗菌機能性を有する。用語「抗菌」とは、本明細書では、２種以上の２つ以上のタイプの微生物（例えば、細菌、ウイルス、菌類など）を死滅させるか、又はその増殖を抑制する能力のことを指す。１つ以上の実施形態では、ガラス基板表面は、表面から最初の５０ｎｍ以内に、酸化物基準で、ガラス基板の約１質量％〜３５質量％の範囲の銀イオン濃度を有する。１つ以上の実施形態によれば、銀イオンは、約１マイクロメートル〜２０マイクロメートルの範囲の深さまで存在する。銀イオンの浸透の深さはＤＯＬとは異なることに留意すべきである。銀イオンの浸透は、ＥＭＰ（電子マイクロプローブ）、ＳＩＭＳ（二次イオン質量分析法）、又はＧｄＯＥＳ（グロー放電発光分析装置）などの技術によって測定することができる。１つ以上の実施形態では、抗菌機能性を有するガラス基板において、該ガラス基板は、光源の下で、垂直入射において、ＣＩＥ  Ｌ＊、ａ＊、ｂ＊測色システムで約２未満（又は約１．８以下、約１．６以下、１．５以下、１．４以下、１．２以下、又は約１以下）の透過率（ガラス基板の両主面を通して測定）及び／又は反射率（反対側の表面の反射率を除く、単一の表面から測定）におけるｂ＊値を示しうる。光源には、Ａ光源（代表的なタングステンフィラメント照明）、Ｂ光源（昼光シミュレーション光源）、Ｃ光源（昼光シミュレーション光源）、Ｄシリーズ光源（代表的な自然光）、及びＦシリーズ光源（代表的なさまざまなタイプの蛍光照明）を含む、ＣＩＥで決定される標準的な光源が含まれうる。特定の例では、画面プロテクタは、ＣＩＥ  Ｆ２、Ｆ１０、Ｆ１１、Ｆ１２又はＤ６５光源下、又はより詳細には、ＣＩＥ  Ｄ６５又はＦ２光源下で、垂直入射で見た場合に、透過率及び／又は反射率における本明細書に記載されるｂ＊値を示す。１つ以上の実施形態では、抗菌機能性を有するガラス基板は、実質的に変色を有さず、例えば、ＣＩＥ１９７６色座標ｂ＊は＜２である。実質的な無変色には、厳しい条件にさらされる前の光透過率に対して約３パーセント以下のガラス物品の光透過率変化、厳しい条件にさらされる前のヘイズに対して約５パーセント以下のガラス物品のヘイズ変化、及び／又は、それぞれ、約±０．２以下、±０．１以下、及び±０．１以下の、ガラス物品のＣＩＥ１９７６色座標Ｌ＊、ａ＊及びｂ＊の変化が含まれうる。幾つかの実施形態では、抗菌ガラス物品のＣＩＥ１９７６色座標Ｌ＊、ａ＊及びｂ＊の変化は、それぞれ、約±０．１以下、±０．０５以下、±０．０５以下である。抗菌機能性を有する基板の１つ以上の実施形態では、該抗菌機能性を有するガラス基板は、可視スペクトル（すなわち、約４００ｎｍ〜約７００ｎｍの波長範囲）にわたり、９０％より高い透過率を有する。１つ以上の実施形態によれば、抗菌機能性を有するガラス基板は、名称を「抗菌加工製品−抗菌性試験方法・抗菌効果（Antimicrobial products-Test for antimicrobial activity and efficacy）」とする日本工業規格ＪＩＳ  Ｚ  ２８０１（２０００）に準拠して３を上回る抗菌有効性（Ｌｏｇ  Ｋｉｌｌ）を有する。ＪＩＳ  Ｚ  ２８０１の「湿潤」条件下（すなわち、約３７℃及び９０％を超える湿度で約２４時間）、本明細書に記載さ���る抗菌性を有する基板は、少なくとも黄色ブドウ球菌（Staphylococcus aureus）、エンテロバクター・アエロゲネス（Enterobacter aerogenes）、及び緑膿菌（Pseudomonas aeruginosa）の濃度における、少なくとも３の対数減少（又は９９．９９９％の殺傷率）を示しうる。ある特定の実施では、本明細書に記載される抗菌性を有する基板は、これらの試験条件下で曝露される細菌の濃度において、少なくとも５の対数減少を示しうる。
【００４３】
抗菌機能性を有するガラス基板は、清掃が容易なコーティング（又は０．５ｎｍ〜２０ｎｍ厚の耐指紋性コーティング）などの追加のコーティング層を有していてもよい。表面はまた、防眩仕上げ（テクスチャ表面）されてもよい。表面粗さ（Ｒａ）は０．２ｎｍ〜３００ｎｍでありうる。
【００４４】
抗菌性は、次の一般的なプロセスに従ってガラス基板にもたらされうる。一実施形態では、抗菌性は、１段階プロセス、若しくは、少なくとも１つのステップはガラスに抗菌剤を加える抗菌ステップである多段階プロセスによって、もたらすことができる。一実施形態では、ガラス表面にＡｇイオンを加えるステップは、高温、１気圧以上の圧力における、溶融塩浴、又は水溶液中でのイオン交換プロセスを含みうる。
【００４５】
特定の実施形態では、抗菌性が溶融浴にもたらされ、ここで、ＡｇＮＯ３の濃度は、１段階プロセスでは０．１質量％〜５０質量％、多段階プロセスでは０．１質量％〜１００質量％でありうる。水溶液中での多段階プロセスの１つ以上の実施形態では、ＡｇＮＯ３の濃度は、０．１質量％〜飽和（１００℃の水中で約９０質量％）でありうる。
【００４６】
よって、特定の実施形態では、薄いガラス基板は、直上に記載されるように提供することができ、抗菌性は、硝酸銀又は他の適切な銀塩を含む浴中の銀イオンをイオン交換することによって、薄いガラス基板に付与することができる。その後、耐指紋性及び／又は疎油性コーティングなどの他の機能を基板に適用することができる。
【００４７】
１段階プロセスの特定の実施形態では、以下の表２の組成を有するガラス基板をイオン交換することができる：
【００４８】
【表２】
2018536613.tif 000005
【００４９】
イオン交換（ＩＯＸ）条件の例が表３に提示されている。表２に示されるガラス組成物を、０．３ｍｍの厚さを有するシートへと成形した。１つ以上の実施形態によれば、ガラス組成物のための標準的なＩＯＸ条件に沿った総浴毒レベルを維持するように、硝酸ナトリウムと硝酸銀の合計濃度のバランスを保った。イオン交換前の出発ガラスは、０．２ｎｍ〜３００ｎｍの表面粗さを有しうる。１つ以上の実施形態では、結果的に得られるガラス（ＩＯＸ後）は、約５００ＭＰａ〜約６００ＭＰａの範囲の結果的に得られるＣＳも示すと同時に、銀系抗菌剤を含む。１つ以上の実施形態では、結果的に得られるガラスは、約５ＭＰａ〜約２０ＭＰａ（例えば、約５ＭＰａ〜約１６ＭＰａ）の範囲のＣＴを含む。１つ以上の実施形態では、結果的に得られるガラスは、約３マイクロメートル〜約１０マイクロメートルの範囲のＤＯＬを含む。
【００５０】
【表３】
2018536613.tif 000006
【００５１】
例示的な多段階プロセスでは、０．３ｍｍの厚さを有するシートへと成形された表２のガラス組成物を、次のようにイオン交換した。第１のＩＯＸ：３９０℃／０．１５時間、浴中のＮａＮＯ３は２５質量％である。第２のＩＯＸ：表４に記載。
【００５２】
【表４】
2018536613.tif 000007
【００５３】
１つ以上の実施形態では、結果的に得られるガラス（１段階ＩＯＸプロセス後）は、約１０マイクロメートル未満の深さにまで及ぶ銀系抗菌剤を含む。１つ以上の実施形態では、結果的に得られるガラス（２段階ＩＯＸプロセス後）は、約２０マイクロメートル未満の深さにまで及ぶ銀系抗菌剤を含む。
【００５４】
１つ以上の特定の実施形態では、第１の強化された基板は、鋭い衝撃による損傷に対して耐性であり、かつ、速いイオン交換が可能なアルカリアルミノケイ酸塩ガラスを含む。このようなガラスの例は、その内容全体が参照することによって本明細書に取り込まれる、米国特許第９，１５６，７２４号明細書に開示されている。このようなアルカリアルミノケイ酸塩ガラスの例は、少なくとも４モル％のＰ２Ｏ５を含み、イオン交換されると、少なくとも約３ｋｇｆ（約２９．４Ｎ）、少なくとも約４ｋｇｆ（約３９．２Ｎ）、少なくとも約５ｋｇｆ（約４９．０Ｎ）、少なくとも約６ｋｇｆ（約５８．８Ｎ）、又は少なくとも約７ｋｇｆ（約６８．６Ｎ）のビッカース亀裂開始閾値を有する。１つ以上の特定の実施形態では、第１の強化された基板は、少なくとも約４モル％のＰ２Ｏ５及び０モル％〜約４モル％のＢ２Ｏ３を含むアルカリアルミノケイ酸塩ガラスを含み、該アルカリアルミノケイ酸塩ガラスは、Ｌｉ２Ｏを含まず、１．３＜［（Ｐ２Ｏ５＋Ｒ２Ｏ）／Ｍ２Ｏ３］≦２．３であり、Ｍ２Ｏ３＝Ａｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３であり、Ｒ２Ｏは、アルカリアルミノケイ酸塩ガラス中に存在する一価のカチオン酸化物の合計である。特定の実施形態では、このようなアルカリアルミノケイ酸塩ガラスは、例えば０モル％のＫ２Ｏなど、１モル％未満のＫ２Ｏを含む。特定の実施形態では、このようなアルカリアルミノケイ酸塩ガラスは、例えば０モル％のＢ２Ｏ３など、１モル％未満のＢ２Ｏ３を含む。特定の実施形態では、このようなアルカリアルミノケイ酸塩ガラスは、少なくとも約１０μｍの層の深さまでイオン交換され、アルカリアルミノケイ酸塩ガラスは、ガラスの表面から層の深さにまで及ぶ圧縮層を有し、該圧縮層は、少なくとも約３００ＭＰａの圧縮応力下にある。特定の実施形態では、このようなアルカリアルミノケイ酸塩ガラスは、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、Ｃｓ２Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、及びＺｎＯからなる群より選択される一価及び二価のカチオン酸化物を含む。非常に特殊な実施形態では、このようなアルカリアルミノケイ酸塩ガラスは、約４０モル％〜約７０モル％のＳｉＯ２；約１１モル％〜約２５モル％のＡｌ２Ｏ３；約４モル％〜約１５モル％のＰ２Ｏ５；及び、約１３モル％〜約２５モル％のＮａ２Ｏを含む。
【００５５】
直上に記載されるガラス組成物でできているガラス基板は、例えば上記プロセスに従ってイオン交換されて、表１に提示され、かつ上述のＣＳ、ＤＯＬ及びＣＴの範囲内にある、例となる非限定的な特性をもたらすことができる。さらには、ガラス基板に、上述のような抗菌性をもたらしてもよく、例えば表３及び４に提示される特定の手順など、上述の手順に従って処理されてもよい。
【００５６】
第１の強化された基板に用いられうるガラスの他の非限定的な例には、アルカリアルミノケイ酸塩ガラス組成物又はアルカリアルミノボロシリケートガラス組成物が含まれうるが、他のガラス組成物も予定されている。このようなガラス組成物は、イオン交換可能であると特徴付けることができる。本明細書で用いられる場合、「イオン交換可能」とは、その組成物を含む基板が、該基板の表面又はその近くに位置するカチオンを、より大きい又はより小さいサイズの同じ価数のカチオンと交換することが可能であることを意味する。１つの例となるガラス組成物は、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３及びＮａ２Ｏを含み、（ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３）≧６６モル％、及びＮａ２Ｏ≧９モル％である。ある実施形態では、ガラス組成物は、少なくとも６質量％の酸化アルミニウムを含む。さらなる実施形態では、基板は、アルカリ土類酸化物の含量が少なくとも５質量％になるように、１つ以上のアルカリ土類酸化物を有するガラス組成物を含む。適切なガラス組成物は、幾つかの実施形態では、Ｋ２Ｏ、ＭｇＯ、及びＣａＯのうちの少なくとも１つをさらに含む。特定の実施形態では、基板に用いられるガラス組成物は、６１〜７５モル％のＳｉＯ２；７〜１５モル％のＡｌ２Ｏ３；０〜１２モル％のＢ２Ｏ３；９〜２１モル％のＮａ２Ｏ；０〜４モル％のＫ２Ｏ；０〜７モル％のＭｇＯ；及び、０〜３モル％のＣａＯを含みうる。
【００５７】
第１の強化された基板に適したさらなる例となるガラス組成物は、６０〜７０モル％のＳｉＯ２；６〜１４モル％のＡｌ２Ｏ３；０〜１５モル％のＢ２Ｏ３；０〜１５モル％のＬｉ２Ｏ；０〜２０モル％のＮａ２Ｏ；０〜１０モル％のＫ２Ｏ；０〜８モル％のＭｇＯ；０〜１０モル％のＣａＯ；０〜５モル％のＺｒＯ２；０〜１モル％のＳｎＯ２；０〜１モル％のＣｅＯ２；５０ｐｐｍ未満のＡｓ２Ｏ３；及び、５０ｐｐｍ未満のＳｂ２Ｏ３を含み、１２モル％≦（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）≦２０モル％、及び０モル％≦（ＭｇＯ＋ＣａＯ）≦１０モル％である。
【００５８】
第１の強化されたガラス基板に適したさらに別の例となるガラス組成物は、６３．５〜６６．５モル％のＳｉＯ２；８〜１２モル％のＡｌ２Ｏ３；０〜３モル％のＢ２Ｏ３；０〜５モル％のＬｉ２Ｏ；８〜１８モル％のＮａ２Ｏ；０〜５モル％のＫ２Ｏ；１〜７モル％のＭｇＯ；０〜２．５モル％のＣａＯ；０〜３モル％のＺｒＯ２；０．０５〜０．２５モル％のＳｎＯ２；０．０５〜０．５モル％のＣｅＯ２；５０ｐｐｍ未満のＡｓ２Ｏ３；及び、５０ｐｐｍ未満のＳｂ２Ｏ３を含み、１４モル％≦（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）≦１８モル％、及び２モル％≦（ＭｇＯ＋ＣａＯ）≦７モル％である。
【００５９】
特定の実施形態では、第１の強化されたガラス基板に適したアルカリアルミノケイ酸塩ガラス組成物は、アルミナ、少なくとも１つのアルカリ金属、及び、幾つかの実施形態では５０モル％を超えるＳｉＯ２、他の実施形態では少なくとも５８モル％のＳｉＯ２、さら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改質剤）＞１であり、この比において、成分はモル％で表されており、改質剤はアルカリ金属酸化物である。このガラス組成物は、特定の実施形態では、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、比（（Ａｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３）／Σ改質剤）＞１である。
【００６０】
さらに別の実施形態では、第１の強化されたガラス基板は、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を含有するアルカリアルミノケイ酸塩ガラス組成物を含みうる。
【００６１】
代替的な実施形態では、第１の強化された基板は、２モル％以上のＡｌ２Ｏ３及び／又はＺｒＯ２、若しくは、４モル％以上のＡｌ２Ｏ３及び／又はＺｒＯ２を含む、アルカリアルミノケイ酸塩ガラス組成物を含みうる。
【００６２】
これより、第１の強化された基板１００の実施形態を示す図２Ａを参照する。特定の実施形態では、第１の強化された基板１００は、熱的に強化及び／又は化学的に強化されうるガラス基板である。第１の強化された基板１００は、外面１０５と、該外面１０５とは反対側の内面１２５とを有し、ここで、外面１０５及び内面１２５の各々は、イオン交換されて、化学強化及び圧縮応力領域１１０及び１２０をもたらしうる。外面１０５は、電子デバイスのユーザに晒され、かつ、デバイスの落下時の鋭い衝撃損傷の影響を受けやすい。
【００６３】
第１の強化された基板１００の圧縮応力領域１１０、１２０は、各表面からＤＯＬへと（図１に示されるように）内向きに延び、ガラスの中央張力領域１３０は、２つの圧縮応力領域１１０、１２０の間に存在する。１つ以上の実施形態によれば、第１の強化された基板は、０ＭＰａ超かつ２０ＭＰａ未満の範囲の中央張力領域１３０における中央張力値を有する。
【００６４】
図２Ｂは、ガラス又はガラスセラミック基板でありうる第２の基板１５０の実施形態を示している。第２の基板１５０は、第３の表面１５５と、内面１２５とは反対側の第４の表面１７５とを有する。第２の基板１５０は、熱的に強化、化学的に強化、又は熱的及び化学的に強化されうる。第２の基板１５０が化学的に強化される実施形態では、第３の表面１５５及び第４の表面１７５の各々は、イオン交換されて、化学的強化をもたらしうる。第２の基板１５０が強化される実施形態では、圧縮応力領域１６０、１７０は、各々それぞれの表面１５５、１７５からＤＯＬへと内向きに延び、ガラスの中央張力領域１８０は、２つの圧縮応力領域１６０、１７０の間に存在する。
【００６５】
１つ以上の実施形態によれば、上述の第１の強化された基板は、デバイスのユーザによって施されるアフターマーケット画面プロテクタの形態であってよく、第１の強化された基板は、例えばスマートフォン又はタブレットデバイスなどのデバイスの表示画面を覆うカバーガラスを覆うように寸法決めされかつ構成される。他の実施形態では、上述の第１の強化された基板は、さらに後述されるデバイスの工場出荷時に取り付け済みのカバーガラス積層体である。このような積層体は、標準的なカバーガラスと同じ操作で作ることができ、ここで、該カバーガラスは、第２の基板として位置付けられ、カバーガラスの典型的な特性を有し、第１の基板は本明細書に記載される低いＣＴの特性を有する。２つの基板は、次に、表示ユニットに取り付けられる前に積層されて、デバイスアセンブリに組み込まれうる。第１の強化されたガラス基板は、ユーザに晒される外側面又は外面、及び、第２のガラス基板と接触する内面、すなわち、第１の強化されたガラスの外面及び内面を有する。「接触」は、必ずしも、表面同士が直接接触することを意味せず、表面同士の間に材料、すなわち、ともに基板を保持する接着剤又は他の材料が存在してもよいことが理解されよう。１つ以上の実施形態によれば、第１の基板の厚さは、０．０２５ｍｍ〜０．７ｍｍの範囲、又は０．０２５〜０．６ｍｍの範囲、又は０．０２５〜０．５ｍｍの範囲、又は０．０２５〜０．４ｍｍの範囲、又は０．０２５〜０．３ｍｍの範囲、又は０．０２５〜０．２ｍｍの範囲、並びに上記値の間のすべての範囲及び部分範囲である。
【００６６】
図３は、図２Ａに示される第１の強化された基板１００と図２Ｂに示される第２の強化された基板１５０とがともに積層された、積層体２００の実施形態を示している。積層体２００は、第１の厚さとは異なる第２の厚さを有する第２の基板１５０に接着剤層２１０によって積層された、第１の厚さを有する第１の強化された基板１００を含む。しかしながら、幾つかの実施形態では、第１の強化された基板１００及び第２の基板１５０は、同じ厚さを有していてもよいことが理解されよう。中間層（interlayer）は、ポリビニルブチラール、エチレン酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル、イオノマー、シリコーン、アクリル樹脂、熱可塑性ポリウレタン、及びそれらの組合せからなる群より選択されるポリマー中間層でありうる。中間層はまた、シリコーン系接着剤も含み、特定の実施形態では、自己湿潤性であり、容易に取り外して再適用することができる、シリコーン接着剤も含みうる。中間層はまた、１つ以上の実施形態によれば、感圧接着剤であってもよい。他の実施形態では、中間層は、金属フッ化物接着剤を含みうる。中間層は、２０マイクロメートル〜２００マイクロメートルの範囲の厚さを有しうる。
【００６７】
図４は、基板１００を矢印１０２の方向に適用することによってデバイス（図示せず）のカバーガラス２５０に貼り付けることができる接着剤層２２０を含む、アフターマーケット画面プロテクタの形態の図２Ａに示される第１の強化された基板１００を示している。カバーガラス２５０は、強化されたガラス基板（例えば、熱的に強化された又は化学的に強化された）であってもよく、あるいは、強化されていなくてもよい。図５は、図２Ｂに示される第２の強化された基板１５０に積層され、最終製品としてデバイス３００に組み付けられた、図２Ａに示される第１の強化された基板１００を示している。図に示されるように、第２のガラス基板は、ハンドヘルド電子デバイスのユーザに晒されない。よって、図５は、ハンドヘルド電子デバイスの表示画面を覆うように寸法決めされかつ構成された第１の強化された基板を含む、ハンドヘルドデバイス表示画面プロテクタを示しており、この第１の強化されたガラス基板は、０ＭＰａ超かつ２０ＭＰａ未満の範囲の中央張力値と、ハンドヘルド電子デバイスのユーザに晒される外面１０５とを有し、該第１の強化されたガラス基板は、ハンドヘルド電子デバイスのユーザに晒されない内部基板；及び、第１の化学的に強化されたガラス基板と第２の基板との間の接着剤層２１０に積層される。上記のように、第２の基板１５０は、標準的なカバーガラスであってよく、第１の強化された基板１３０は、電子デバイスの表示に対し、さらなる保護をもたらす。
【００６８】
本開示の別の態様は、電子デバイスの表示画面を保護する方法に関し、該方法は、電子デバイスの画面を、０ＭＰａ超かつ２０ＭＰａ未満の範囲の中央張力値と、本明細書に記載される電子デバイスのユーザに晒される表面とを有する第１の強化されたガラス基板で覆う工程を含む。ある実施形態によれば、第１の強化されたガラス基板は、化学的に強化されたガラス基板、熱的に強化されたガラス基板、並びに、化学的及び熱的に強化されたガラス基板からなる群より選択される。
【００６９】
１つ以上の方法の実施形態において、電子デバイスはカバーガラスを含み、第１の強化されたガラス基板はアフターマーケット画面プロテクタであり、本方法は、第１の強化されたガラス基板を、接着剤を用いてカバーガラスに貼り付ける工程を含む。ある実施形態では、第１の化学的に強化されたガラス基板は、２０ＭＰａ〜３００ＭＰａの範囲の圧縮応力値、及び３０μｍ〜１００μｍの範囲の層の深さの値を有する。別の実施形態では、第１の化学的に強化されたガラス基板は、３００ＭＰａ〜９００ＭＰａの範囲（例えば５００ＭＰａ〜９００ＭＰａの範囲）の圧縮応力値、及び２μｍ〜２０μｍの範囲（例えば２μｍ〜１２μｍの範囲）の層の深さの値を有する。別の実施形態では、第１の化学的に強化されたガラス基板は、３００ＭＰａ〜９００ＭＰａの範囲の圧縮応力値、及び２μｍ〜１２μｍの範囲の層の深さの値を有する。
【００７０】
別の方法の実施形態では、第１の化学的に強化されたガラス基板は、接着剤を用いて第２のガラス基板に積層されて、電子デバイスの画面を覆う積層カバーガラスをもたらす。
【００７１】
１つ以上の実施形態によれば、本開示は、画面プロテクタ及び、デバイス、特に、表示画面を含めたハンドヘルド携帯電子デバイスのための、機械的に有利かつ良好な耐損傷性のアフターマーケットカバーガラス画面プロテクタ及びカバーガラス積層体の製造方法を提供する。任意の（ＣＳ／ＤＯＬ）組合せ（例えば、低ＣＳ／高ＤＯＬ；高ＣＳ／低ＤＯＬ；中ＣＳ／低ＤＯＬ）で、若しくはイオン交換せずに、０〜２０ＭＰａの範囲のＣＴ値を有する第１の基板を提供することによって、時期尚早の製品破壊に特有の製品性能を改善することができる。例えばＮａｔｉｖｅ  Ｄａｍａｇｅ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ（商標）ガラス（ＮＤＲ）などのＣｏｒｎｉｎｇ（登録商標）ガラスの選択と組み合わせたこの属性は、第１の基板の表面損傷に対し、耐性の改善をもたらす。第１の基板は、さまざまなタイプのカバーガラスの形状（２次元及び３次元）及びサイズを有する、幅広い範囲の携帯電子機器用途に及ぶ、特定のＣＳ／ＤＯＬ条件で製造されうる。１つ以上の実施形態によれば、第１の基板は、携帯電話又はタブレットなどの電子デバイス上に、成形されたカバーガラスのエッジからエッジまでの被覆（coverage）をもたらすような３次元プロファイルを有しうる。図６は、ハンドヘルドデバイス４００上に湾曲した表面５５２を有する第２の強化された湾曲基板５５０に貼り付けられる湾曲した表面５０２を有する第１の強化された湾曲基板５００を示している。説明を容易にするために、第１の強化された湾曲基板５００及び第２の強化された湾曲基板５５０の圧縮応力領域及び中央張力領域などのガラスのさまざまな領域は、図６には示されていない。同様に、第１の強化された湾曲基板５００と第２の強化された湾曲基板５５０との間の中間層は示されていないが、１つ以上の実施形態では、中間層は、第１の強化された湾曲基板５００と第２の強化された湾曲基板５５０とを結合するために用いられる。中間層は、ポリビニルブチラール、エチレン酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル、イオノマー、シリコーン、アクリル樹脂、熱可塑性ポリウレタン及びそれらの組合せからなる群より選択されるポリマー中間層でありうる。中間層はまた、１つ以上の実施形態によれば、感圧接着剤であってもよい。中間層は、２０マイクロメートル〜２００マイクロメートルの範囲の厚さを有しうる。図示されるように、第２の強化された湾曲基板５５０はハンドヘルド電子デバイスのユーザに晒されず、第１の強化された湾曲基板５００は、第２の強化された湾曲基板５５０のエッジからエッジまでの保護をもたらす。
【００７２】
１つ以上の実施形態によれば、画面プロテクタの形態の第１の強化された基板によって保護された携帯デバイスが落下事象に遭遇すると、典型的には、エッジは落下表面と接触する。曲げ事象の存在の有無にかかわらず、損傷は、最初に周辺領域の周りで発生する。画面プロテクタのエッジは露出していることから、周辺の損傷／傷が生じたとき、かつ、プロテクタの中央張力が＜２０ＭＰａである場合、破砕は表示領域に伝播せず、局所的領域内に含まれる。中央張力が＞２０ＭＰａならば、ＣＴレベルに起因して、損傷の導入は臨界応力拡大レベルを超え、画面プロテクタは、破砕に伴ってすぐに亀裂し、ガラス内に瞬時に（≧１５００ｍ／秒）伝播する。応力拡大係数（ΚＩ）はΚＩ＝Υσａ√ａとして定められ、式中、ａは傷の深さであり、σａは印加される応力であり、Ｙは幾何学的定数である。印加される応力、傷の深さ、又はその両方の増大は、応力拡大係数（ΚＩ）を増加させるであろう。ＫＩ≧ＫＩＣのとき、すなわち、応力拡大係数（ＫＩ）が臨界応力拡大限界値ＫＩＣと等しいか、又はそれを超える場合、亀裂の伝播が生じる。１つ以上の実施形態では、この用途について、この状態は、２０ＭＰａを超えるＣＴ限界値について生じる。第１の強化された基板が、本明細書に記載される画面プロテクタの形態である実施形態では、Ｎａｔｉｖｅ  Ｄａｍａｇｅ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ（商標）（ＮＤＲ）の特性を有することは、比較ガラスと比べて、鋭い接触表面損傷及び引っ掻き傷について有利である。圧縮応力（ＣＳ）の存在に伴って、ガラスの破砕強度（σｆ）が増加し、印加される荷重（例えば、鋭い接触傷の導入）は、亀裂が引張応力を経験する前に、残留圧縮応力を克服しなければならない：σｆ＝ΚＩｃ／（Υ√ａ）＋σ比較。
【００７３】
強化された外部基板がアフターマーケット画面プロテクタである１つ以上の実施形態によれば、第１の基板は、プライバシーフィルタフィルム；グレア、反射、指紋、及び引っ掻き傷を低下させるためのさらなるコーティング及び表面処理；並びに、デバイスのカバーガラスに含まれない他の特徴を取り込んでもよい。より詳細には、強化された外部基板は、ＡｌＯＮ又はＳｉＯＮなどの耐スクラッチフィルム、反射防止及び防眩用のフィルム又は表面処理、プライバシー画面、抗菌性（例えば、Ａｇ＋及び／又はＣｕイオン）、疎油性コーティング及び／又は疎水性コーティング、エネルギー吸収層、並びに、自己修復可能なポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの犠牲ポリマー層のうちの１つ以上を含みうる。これらの追加のフィルムは、接着剤層と強化された外部基板の内面との間に配置することができる。
【００７４】
１つ以上の実施形態によれば、サンドブラスティング及び／又はエッチングなどの表面処理は、コーティングを施すことなく、同様の防眩効果を生成することができる。自己修復も可能な、ＰＥＴなどの犠牲ポリマーコーティングもまた、画面プロテクタの表面に配置してもよい。フィルムは、画面プロテクタの裏面にも同様に配置することができる。画面プロテクタの裏に導入することができるこのような特徴の１つは、間接的な角度でデバイスを見ることを制限する、プライバシーフィルムである。さらには、プラスチックがデバイスの被覆に用いられる場合には、紫外線によるプラスチックへの損傷を防ぐために、ＵＶ遮蔽層を画面プロテクタの裏面に導入してもよい。画面プロテクタはまた、抗菌性タッチ表面のために、銀又は他の金属イオン（例えば、Ｃｕ）を表面内へとイオン交換することを潜在的に可能にする。画面プロテクタ及びカバーガラスの落下性能は、集中力の脅威を緩和するために、画面プロテクタの下に軟質のエネルギー吸収層を導入することによって高めることができる。デバイス画面に搭載されるカバーガラスにおけるこのような機能の要求はあまりにも低すぎる可能性がある、あるいは、その機能は高価すぎる可能性があることから、アフターマーケット画面プロテクタは、特定のユーザのニーズに対してカスタマイズするためのプラットフォームを提供する。
【００７５】
さまざまな実施形態は、電子デバイスの表示画面を覆うように寸法決めされかつ構成された第１の強化された基板を含むデバイス表示画面プロテクタを対象とする第１の実施形態を含み、該第１の強化された基板は、０ＭＰａ超かつ２０ＭＰａ未満の範囲の中央張力（ＣＴ）値と、少なくとも３Ｎのヌープ横方向亀裂引っ掻き閾値を有する表面とを有する。第２の実施形態では、第１の実施形態の第１の強化されたガラス基板は、化学的に強化されたガラス基板、熱的に強化されたガラス基板、並びに、化学的及び熱的に強化されたガラス基板からなる群より選択される、強化されたガラス基板である。第３の実施形態では、第２の実施形態は、第２のガラス基板が電子デバイスのユーザに晒されないように、第１の強化されたガラス基板に接着した第２のガラス基板をさらに含む。第４の実施形態では、第２又は第３の実施形態の第１の強化されたガラス基板において、少なくとも３Ｎのヌープ横方向亀裂引っ掻き閾値を有する表面は外面であり、第１の強化されたガラス基板は第２のガラス基板と接触する内面を備えており、第１の強化されたガラス基板の外面及び内面は、０．０２５ｍｍ〜０．７ｍｍの範囲の厚さを画成する。第５の実施形態では、第２〜第４の実施形態の第１の強化されたガラス基板は、２０ＭＰａ〜３００ＭＰａの範囲の圧縮応力（ＣＳ）値、及び３０μｍ〜１００μｍの範囲の層の深さ（ＤＯＬ）の値を有する、化学的に強化されたガラス基板である。第６の実施形態では、第２〜第４の実施形態の第１の強化されたガラス基板は、３００ＭＰａ〜９００ＭＰａの範囲の圧縮応力値、及び２μｍ〜２０μｍの範囲の層の深さの値を有する、化学的に強化されたガラス基板である。
【００７６】
第７の実施形態では、第２〜第４の実施形態の第１の強化されたガラス基板は、３００ＭＰａ〜５００ＭＰａの範囲の圧縮応力値、及び２μｍ〜２０μｍの範囲の層の深さの値を有する化学的に強化されたガラス基板である。
【００７７】
第８の実施形態では、第１〜第４の実施形態の第１の強化されたガラス基板は、０．０２５〜０．７ｍｍの範囲の厚さ、及び２０ＭＰａ〜３００ＭＰａの範囲の圧縮応力値、並びに３０μｍ〜１００μｍの範囲の層の深さの値を有する、化学的に強化されたガラス基板を備えた、アフターマーケット画面プロテクタである。第９の実施形態では、第１〜第４の実施形態の第１の強化されたガラス基板は、０．０２５〜０．７ｍｍの範囲の厚さ、及び５００ＭＰａ〜９００ＭＰａの範囲の圧縮応力値、並びに２μｍ〜２０μｍの範囲の層の深さの値を有する、化学的に強化されたガラス基板を備えた、アフターマーケット画面プロテクタである。第１０の実施形態では、第１〜第４の実施形態の第１の強化されたガラス基板は、０．０２５〜０．７ｍｍの範囲の厚さ、及び３００ＭＰａ〜５００ＭＰａの範囲の圧縮応力値、並びに２μｍ〜２０μｍの範囲の層の深さの値を有する、化学的に強化されたガラス基板を備えた、アフターマーケット画面プロテクタである。
【００７８】
第１１の実施形態では、第３の実施形態の第２のガラス基板及び第１の強化されたガラス基板は、接着剤でともに接着される。第１２の実施形態では、第８の実施形態の画面プロテクタは積層体であり、接着剤は、ポリビニルブチラール、エチレン酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル、イオノマー、シリコーン、アクリル樹脂、熱可塑性ポリウレタン、及びそれらの組合せからなる群より選択される。
【００７９】
第１３の実施形態では、第１〜第９の実施形態は、耐スクラッチフィルム、反射防止フィルム、防眩フィルム、プライバシー画面、抗菌添加剤、疎油性コーティング、疎水性コーティング、エネルギー吸収層、及び犠牲ポリマー層のうちの１つ以上をさらに含む。
【００８０】
第１４の実施形態では、第１〜第１３の実施形態の第１の強化されたガラス基板は、摩耗、引っ掻き、及び圧痕によって生じる損傷に対して高度の耐性を有する、イオン交換可能なガラスを含む。第１５の実施形態では、第１４の実施形態のガラスは、アルミナ、Ｂ２Ｏ３、及びアルカリ金属酸化物を含み、かつ、３配位を有するホウ素カチオンを含む。第１５の実施形態では、第１〜第１４の実施形態の第１の強化されたガラス基板は、少なくとも３重量キログラム（ｋｇｆ）（約２９．４Ｎ）のビッカース亀裂開始閾値を有する。
【００８１】
第１６の実施形態では、第１〜第１５の実施形態の画面プロテクタは、湾曲した表面を有する。
【００８２】
第１７の実施形態では、第１〜第１３の実施形態の第１の強化されたガラス基板は、摩耗、引っ掻き、及び圧痕によって生じる損傷に対して高度の耐性を有する、イオン交換可能なガラスを含み、該ガラスは、鋭い衝撃に起因する損傷に対して耐性である、アルカリアルミノケイ酸塩ガラスである。第１８の実施形態では、第１７の実施形態のガラスは、少なくとも４モル％のＰ２Ｏ５を含み、第１の強化されたガラス基板は、少なくとも約３ｋｇｆ（約２９．４Ｎ）のビッカース圧痕亀裂開始荷重を有する。第１９の実施形態では、第１７及び第１８の実施形態のガラスは、少なくとも約４モル％のＰ２Ｏ５及び０モル％〜約４モル％のＢ２Ｏ３を含むアルカリアルミノケイ酸塩ガラスを含み、該アルカリアルミノケイ酸塩ガラスは、Ｌｉ２Ｏを含まず、ここで、１．３＜［Ｐ２Ｏ５＋Ｒ２Ｏ／Ｍ２Ｏ３］≦２．３であり、Ｍ２Ｏ３＝Ａｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３であり、Ｒ２Ｏは、アルカリアルミノケイ酸塩ガラス中に存在する一価のカチオン酸化物の合計である。第２０の実施形態では、第１〜第１９の実施形態の画面プロテクタは、湾曲した表面を有する。
【００８３】
第２１の実施形態は、電子デバイスの表示画面を覆うように寸法決めされかつ構成された第１の強化されたガラス基板を含むデバイス表示画面プロテクタに関し、該第１の強化されたガラス基板は、０ＭＰａ超かつ２０ＭＰａ未満の範囲の中央張力値と、ハンドヘルド電子デバイスのユーザに晒される表面とを有し、第１の強化されたガラス基板は、ハンドヘルド電子デバイスのユーザに晒されない第２の基板；及び、第１の強化されたガラス基板と第２の基板との間の接着剤層に積層されており、該第１の強化されたガラス基板は、少なくとも３Ｎのヌープ横方向亀裂引っ掻き閾値を有する。第２２の実施形態では、第２１の実施形態の第１の強化されたガラス基板は、化学的に強化されたガラス基板、熱的に強化されたガラス基板、並びに、化学的及び熱的に強化されたガラス基板からなる群より選択される。第２３の実施形態では、第２１及び第２２の実施形態の画面プロテクタは、湾曲した表面を有する。
【００８４】
第２４の実施形態は、電子デバイスの表示画面を保護する方法に関し、該方法は、電子デバイスの画面を、０ＭＰａ超かつ２０ＭＰａ未満の範囲の中央張力（ＣＴ）値と、少なくとも３Ｎのヌープ横方向亀裂引っ掻き閾値を有する表面とを有する第１の強化された基板で覆う工程を含む。第２５の実施形態では、第２４の実施形態における第１の強化された基板は、化学的に強化されたガラス基板、熱的に強化されたガラス基板、並びに、化学的及び熱的に強化されたガラス基板からなる群より選択されるガラス基板である。第２６の実施形態では、第２５の実施形態の電子デバイスは、カバーガラスを含み、第１の強化されたガラス基板はアフターマーケット画面プロテクタであり、本方法は、接着剤を用いて、第１の強化されたガラス基板をカバーガラスに貼り付ける工程を含む。第２７の実施形態では、第２４〜第２６の実施形態の第１の強化されたガラス基板は、２０ＭＰａ〜３００ＭＰａの範囲の圧縮応力値、及び３０μｍ〜１００μｍの範囲の層の深さの値を有する、化学的に強化されたガラス基板である。第２８の実施形態では、第２４〜第２６の実施形態の第１の強化されたガラス基板は、３００ＭＰａ〜９００ＭＰａの範囲の圧縮応力値、及び２μｍ〜２０μｍの範囲の層の深さの値を有する、化学的に強化されたガラス基板である。第２９の実施形態では、第２４〜第２６の実施形態の第１の強化されたガラス基板は、３００ＭＰａ〜５００ＭＰａの範囲の圧縮応力値、及び２μｍ〜２０μｍの範囲の層の深さの値を有する、化学的に強化されたガラス基板である。
【００８５】
第３０の実施形態では、第２５の実施形態の第１の強化されたガラス基板は、接着剤を用いて第２のガラス基板に積層されて、電子デバイスの画面を覆う積層カバーガラスをもたらす。第３１の実施形態では、第３０の実施形態の第１の強化されたガラス基板は、２０ＭＰａ〜３００ＭＰａの範囲の圧縮応力値、及び３０μｍ〜１００μｍの範囲の層の深さの値を有する、化学的に強化されたガラス基板である。第３２の実施形態では、第３０の実施形態の第１の強化されたガラス基板は、３００ＭＰａ〜９００ＭＰａの範囲の圧縮応力値、及び２μｍ〜２０μｍの範囲の層の深さの値を有する、化学的に強化されたガラス基板である。第３３の実施形態では、第３０の実施形態の第１の強化されたガラス基板は、３００ＭＰａ〜５００ＭＰａの範囲の圧縮応力値、及び２μｍ〜２０μｍの範囲の層の深さの値を有する、化学的に強化されたガラス基板である。
【００８６】
第３４の実施形態では、第５〜第２３の実施形態のいずれかは、第１の強化された基板が、２０以上、２５以上、３０以上、３５以上、４０以上、４５以上、５０以上、５５以上、６０以上、６５以上、７０以上、７５以上、８０以上、８５以上、又は９０以上であるＣＳ／ＣＴの比を有し、かつ、ＤＯＬが１０マイクロメートル以下であるという特徴を有しうる。第３５の実施形態では、第５〜第２３の実施形態のいずれかは、第１の強化された基板のｔ／ＤＯＬ及びＣＳ／ＣＴの比がいずれも、２０以上、２５以上、３０以上、３５以上、４０以上、４５以上、５０以上、５５以上、６０以上、６５以上、７０以上、７５以上、８０以上、８５以上、又は９０以上であるという特徴を有しうる。第３６の実施形態では、第５〜第２３の実施形態のいずれかは、第１の強化された基板のｔ／ＤＯＬ及びＣＳ／ＣＴの比がいずれも、２０以上、２５以上、３０以上、３５以上、４０以上、４５以上、５０以上、５５以上、６０以上、６５以上、７０以上、７５以上、８０以上、８５以上、又は９０以上であるという特徴を有しうる。
【００８７】
第３７の実施形態では、前面、裏面、及び側面を有する筐体；筐体の内部に少なくとも部分的に設けられている電気部品；筐体の前面又はそれに隣接した表示；及び、表示の上に配置された実施形態１〜２８及び３４〜３６のいずれかに記載の表示画面プロテクタを備えたデバイスが提供される。第３８の実施形態では、第３７の実施形態に従うデバイスは、表示の上に配置されたカバーガラスをさらに含み、表示画面プロテクタは、カバーガラスの上に配置される。
【実施例】
【００８８】
ガラス基板の調製
実施例１
０．４ｍｍの厚さを有し、上記表２の組成を有するガラス基板を調製し、０．４ｍｍの厚さについて上記表１に列挙された表面ＣＳ、ＤＯＬ、及びＣＴを有するようにイオン交換した。
【００８９】
比較ガラス基板の調製
比較例２（ＳＬＧ）．約５０５ＭＰａの表面ＣＳ、約６．５μｍのＤＯＬ、及び約８ＭＰａのＣＴを有するようにイオン交換された、０．４ｍｍの厚さを有するソーダ石灰ガラス基板を提供した。
【００９０】
比較例３（ＡＳＧ）．約７７２ＭＰａの表面ＣＳ、約４２μｍのＤＯＬ、及び約１０３ＭＰａのＣＴを有するようにイオン交換された、０．４ｍｍの厚さを有する市販のアルミノケイ酸塩ガラス基板を提供した。
【００９１】
引っ掻き試験
比較例２（ＳＬＧ）、比較例３（ＡＳＧ）及び実施例１の０．４ｍｍ試料を提供した。上述の手順を使用して、各々について、ヌープ横方向亀裂引っ掻き閾値を決定した。図７に示されるように、実施例１は、４．５Ｎの平均ヌープ横方向亀裂引っ掻き閾値を有しており、ＳＬＧは、０．７５Ｎの平均ヌープ横方向亀裂引っ掻き閾値を有し、ＡＳＧは、１．２５Ｎの平均ヌープ横方向亀裂引っ掻き閾値を有していた。実施例１の最適化された組成物及び処理条件の理由から、実施例１の性能は、比較例よりもはるかに良好である。
【００９２】
破壊性能
比較例２（ＳＬＧ）、比較例３（ＡＳＧ）、及び実施例１の０．４ｍｍ試料を提供した。上述の手順を使用して、各々について圧痕破壊閾値を決定した。図８に示されるように、実施例１は、５ｋｇｆ（約４９．０Ｎ）の平均圧痕破壊閾値を有しており、ＳＬＧは、０．１ｋｇｆ（約０．９８Ｎ）の平均圧痕破壊閾値を有し、ＡＳＧは、２ｋｇｆ（約１９．６Ｎ）の平均圧痕破壊閾値を有していた。実施例１の最適化された組成物及び処理条件の理由から、実施例１の性能は、比較例よりもはるかに良好である。
【００９３】
光学特性
比較例２（ＳＬＧ）、比較例３（ＡＳＧ）、及び実施例１の０．４ｍｍ試料を提供した。分光透過率、ヘイズ、透明度、及び色を測定した。分光透過率が図９に示されている。透過率及び色は、ＣＩＥ  ＣＷＦ（白色蛍光）、ＣＩＥ  Ｄ６５（昼光シミュレーション）、ＣＩＥ  Ａ（白熱光）を含む光源を用いて、可視スペクトル範囲をカバーする３６０〜７５０ｎｍの波長範囲における高効率のＸ−ｒｉｔｅ  Ｃｏｌｏｒ  ｉ７分光光度計で測定した。測定は、ＳＣＩ（正反射成分を含む）並びにＳＣＥ（正反射成分を含まない）で行われる。Ｌ＊、ａ＊、及びｂ＊色座標は、ＣＩＥ規格に従って計算及び報告した。ヘイズ及び透明度は、ＢＹＫヘイズ−ガードプラス機器で測定し、その結果は、ＡＳＴＭ及びＩＳＯの標準試験法（ＡＳＴＭ  Ｄ１００３、ＩＳＯ１３４６８）に準拠して示されている。
【００９４】
【表５】
2018536613.tif 000008
【００９５】
【表６】
2018536613.tif 000009
【００９６】
上記結果は、実施例１が、画面プロテクタがデバイスに加えられてもユーザ体験に悪影響を及ぼさないことが示唆される、優れた透過率（４００〜７００ｎｍの対象波長で＞９１％）、ヘイズ（＜１％）、透明度（１００％）、及び色（ＳＬＧよりも良好なｂ＊＜０．５）を有することを示している。これらの測定は、本発明の実際の利生を模倣するように、接着剤層を適所に用いて行われた。
【００９７】
引っ掻き損傷後の落下性能
各試料がいずれも０．４ｍｍの厚さを有する、ソーダ石灰ガラス試料（ＳＬＧ）と実施例１に従って調製された試料とを比較した。本試験の目的は、画面プロテクタ表面におけるフィールドの引っ掻き事象／傷をシミュレートし、次に、それらを滑らかなグラナイト表面に落下させることによって、これらの傷に過度の応力を加えることであった。携帯デバイス上に取り付けられた試験試料を、最初に４５分間タンブルさせ、一度に１つの試料について、画面プロテクタ上にフィールドの引っ掻き事象を再現した。タンブラーは、誰かのポケット又は財布の中に見出すことができそうな一般的な品目（家の鍵、小銭、化粧品、爪やすり等）を有する。４５分間のタンブル及び１２時間の待機時間の後、試料を滑らかなグラナイト表面に平面落下させた。試験部品を市販の落下試験機械（日本国所在の神栄テクノロジー株式会社製造の吉田精機落下試験機Ｍｏｄｅｌ−ＤＴ−２０５Ｈ）上に取り付け、落下表面（滑らかなグラナイト）上に平らに整列させた。落下高さは、試験試料が故障（すなわち、画面プロテクタの表示領域上の亀裂）するまで、２２ｃｍの開始高さから１０ｃｍの増分で順次増加させ、対応する破壊高さを記録した。典型的には、１条件あたり約１０の試料を試験し、平均破壊高さを計算した。図１０は、実施例１の基板が９８センチメートルの平均破壊高さを有し、ＳＬＧ試料が７２センチメートルの平均破壊高さを有していたことを示している。ＡＳＧ部品については、タンブル処理自体の間に故障してしまったため、利用可能な落下試験データはない。
【００９８】
１８０グリットのサンドペーパーにおける落下試験
各試料がいずれも０．４ｍｍの厚さを有する、実施例１に従って製造されたガラス基板と、比較例２（ＳＬＧ）及び比較例３（ＡＳＧ）とを比較した。この試験の目的は、グラナイト、アスファルト等のさまざまな現実世界の粗い表面における落下事象についての画面プロテクタの鋭い接触損傷に起因するフィールド破壊をシミュレートすることであった。経験から、１８０グリットのサンドペーパー（糊マトリクスに埋め込まれたＡｌ２Ｏ３粒子）のトポグラフィ及び鋭さは、現実世界の粗い表面をよく模倣しているということが分かっている。１８０グリットのサンドペーパーを使用して、制御された試験データを生成することにより、目的とする試料と比較試料とを公正に比較することができる。サンドペーパーは、一貫性を可能にするために、試験試料毎に交換した。目的とする試料と比較試料とを、次の２つの「独立した試験」構成で試験した：（ｉ）試験試料が１８０グリットの粗い表面の全面に接触する、平面落下、及び、（ｉｉ）試験試料が、１８０グリットの粗い表面において、屈曲／曲げ事象と、ある角度で接触する、３０度の角度落下。携帯デバイス上の試験試料を、（ｉ）１８０グリットの落下表面に平坦に整列させて、及び（ｉｉ）１８０グリットの落下表面に対して３０度の角度で整列させて、市販の落下試験機械（日本国所在の神栄テクノロジー株式会社製造の吉田精機落下試験機Ｍｏｄｅｌ−ＤＴ−２０５Ｈ）上に取り付けた。落下高さは、試験試料が故障（画面プロテクタの表示領域上の亀裂）するまで、２２センチメートルの開始高さから１０センチメートルの増分で順次増加させ、破壊高さを記録した。典型的には、１条件及び１配向あたり約１０の試料を試験し、平均破壊高さを計算した。図１１は、実施例１の基板の平面落下平均破壊高さが１３８ｃｍであり、ＳＬＧ試料では１０８ｃｍであり、ＡＳＧ試料では２５ｃｍであることを示している。図１２は、３０度の角度の落下試験結果を示している。実施例１の基板の平均破壊高さは１３２ｃｍであり、ＳＬＧ試料の破壊高さは１０６ｃｍであり、ＡＳＧ試料の破壊高さは２８ｃｍであった。これらの結果は、実施例１によるガラスが、ソーダ石灰ガラス及び市販のアルミノケイ酸塩ガラス基板のどちらよりもはるかに優れていたことを示している。
【００９９】
１つ以上の実施形態によれば、本明細書に記載される画面プロテクタは、電子デバイスの画面プロテクタとして使用することができる。本明細書に開示される強化された基板は、表示（又は表示物品）を有する電子デバイス（例えば、携帯電話、タブレット、コンピュータ、ナビゲーションシステムなどを含めた大衆消費電子製品）、建築用品、搬送用品（例えば、自動車、列車、航空機、船舶等）、電化製品、又はある程度の透明性、耐引っ掻き性、耐摩耗性又はそれらの組合せを必要とする任意の物品など、別の物品に組み込むことができる。本明細書に開示される強化された基板のいずれかを組み込む例示的な物品が図１３及び１４に示されている。具体的には、図１３及び１４は、前面６０４、裏面６０６、及び側面６０８を有する筐体６０２；筐体の内部に少なくとも部分的に又は全体的に存在し、コントローラ、メモリ、及び筐体の前面又はそれに隣接した表示６１０を少なくとも含む、電気部品（図示せず）；並びに、表示６１０を覆うように筐体の前面にある又は前面を覆うカバー基板６１２を備えた、大衆消費電子デバイス６００を示している。幾つかの実施形態では、カバー基板６１２は、本明細書に開示される強化された基板のいずれかを含みうる。例えば、カバー基板６１２は、図４に示されるように、デバイスのカバーガラス上に積層された本明細書に記載されるアフターマーケット画面プロテクタとして、第１の強化されたガラス基板を含みうる。この構成では、第１の強化された基板は、デバイス（デバイスと一体となったカバーガラスを含む）が製造された後に、個別に供給され、デバイスに貼り付けられる、アフターマーケット基板である。よって、アフターマーケット基板とともに、第１の強化された基板は、デバイスのエンドユーザ又は店員などの他の人材によって、アフターマーケット基板がカバー基板６１２に重なるように、カバー基板６１２に貼り付けられうる。あるいは、デバイス６００は、カバー基板６１２が、例えば図５に示されるように、デバイスの第２のガラス基板１５０上に積層された第１の強化されたガラス基板を含むように製造されてもよい。したがって、この構成では、カバー基板６１２は、デバイスが該デバイスの元々の製造業者によって製造されるときに形成されうる積層体を含む。
【０１００】
電子デバイスの筐体６０２は、表示６１０を含みうる。表示６１０は、ともに積層された複数のタッチ及び表示構成要素を含みうる。タッチ及び表示構成要素は、例えば、表示技術層（例えば、ＬＣＤパネル）、検知層（例えば、タッチセンサ）及び／又はバックライト層を含みうる。表示６１０は、電子デバイスの筐体６０２内に固定される。一実施形態では、表示６１０は、接着剤の層によってカバー基板６１２の底面に固定されてもよい。代替的に又は加えて、別の実施形態では、タッチ表示６１０は、ブラケット、接着剤、又は他の手段によって筐体６０２に固定されてもよい。電子デバイス６００の筐体６０２は、例えば、矩形構造を形成するように組み合わせることができる１つ以上の要素を含む、任意の適切な形状を有しうる。筐体６０２は、内容積を少なくとも部分的に囲むことができ、その内部に、電子デバイス構成要素が組み付けられ、保持されうる。筐体６０２の形状は、内容積の境界を実質的に画定することができ、内容積内に配置される構成要素の大きさ及びタイプに基づいて決定されうる。
【０１０１】
筐体６０２は、任意の適切な大きさを有していてよく、この大きさは、適切な基準に基づいて決定することができる。適切な基準には、美的又は産業デザイン、構造的考察、所望の機能性及び／又は製品デザインに必要とされる構成要素が含まれうるがこれらに限られない。筐体６０２は、例えば可変の断面又は一定の断面を含む、任意の適切な断面を有しうる。幾つかの実施形態では、断面は、筐体６０２の所望の構造特性に基づいて選択されうる。例えば、筐体６０２の断面は、筐体６０２の高さが筐体６０２の幅よりも実質的に大きくなるように、略矩形でありうる。このような断面形状は、圧縮及び張力、並びに曲げにおける構造剛性をもたらしうる。幾つかの実施形態では、筐体６０２の断面の寸法は、筐体６０２に内包される構成要素の寸法に関連して決定されうる。幾つかの実施形態では、筐体６０２は、１つ以上の開口部、ノブ、拡張部、フランジ、面取り部、若しくは、デバイスの構成要素又は要素を受け入れるための他の特徴を含む、さらなる特徴（図示せず）を含みうる。筐体６０２の特徴は、例として、例えば、内部構成要素又は構成要素層を保持するために内面から、又は外面からを含めた、筐体のいずれかの表面から延在しうる。特に、筐体６０２は、電子デバイス６００内にカード又はトレーを受け入れるためのスロット又は開口部（図示せず）を含みうる。筐体６０２は、例えば、それを通じてコネクタが電子デバイス６００の１つ以上の導電ピンを係合することができる３０−ピンコネクタなどのためのコネクタ用の開口部（図示せず）も含みうる。筐体６０２に含まれうる他の特徴としては、ユーザに音響を提供するための開口部、ユーザから音響を受信するための開口部、コネクタ用の開口部（例えば、オーディオコネクタ又は電源コネクタ）、及び／又は、音量制御又は消音スイッチなどのボタンを保持し有効にする特徴が挙げられうるが、これらに限られない。
【０１０２】
上記はさまざま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さらなる実施形態は、それらの基本的な範囲から逸脱することなく考案することができ、それらの範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。
【０１０３】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【０１０４】
実施形態１
電子デバイスの表示画面を覆う大きさの第１の強化された基板を備えたデバイス表示画面プロテクタであって、前記第１の強化された基板が、０ＭＰａ超かつ２０ＭＰａ未満の範囲の中央張力（ＣＴ）値と、少なくとも３Ｎのヌープ横方向亀裂引っ掻き閾値を有する表面とを有する、デバイス表示画面プロテクタ。
【０１０５】
実施形態２
前記第１の強化された基板が、化学的に強化されたガラス基板、熱的に強化されたガラス基板、並びに、化学的及び熱的に強化されたガラス基板からなる群より選択される、強化されたガラス基板であることを特徴とする、実施形態１に記載のデバイス表示画面プロテクタ。
【０１０６】
実施形態３
前記第１の強化されたガラス基板が、０．０２５〜０．７ｍｍの範囲の厚さ、及び５００ＭＰａ〜９００ＭＰａの範囲の圧縮応力値、並びに２μｍ〜１２μｍの範囲の層の深さの値を有する、化学的に強化されたガラス基板を備えたアフターマーケット画面プロテクタであることを特徴とする、実施形態２に記載のデバイス表示画面プロテクタ。
【０１０７】
実施形態４
前記第１の強化されたガラス基板に接着した第２のガラス基板をさらに備えていることを特徴とする、実施形態２又は３に記載のデバイス表示画面プロテクタ。
【０１０８】
実施形態５
少なくとも３Ｎのヌープ横方向亀裂引っ掻き閾値を有する前記表面が外面であり、前記第１の強化されたガラス基板が、前記第２のガラス基板と接触する内面を有し、前記第１の強化されたガラス基板の前記外面及び内面が、０．０２５ｍｍ〜０．７ｍｍの範囲の厚さ（ｔ）を画成することを特徴とする、実施形態４に記載のデバイス表示画面プロテクタ。
【０１０９】
実施形態６
前記第２のガラス基板と前記第１の強化されたガラス基板とが、ともに接着剤で接着されることを特徴とする、実施形態４又は５に記載のデバイス表示画面プロテクタ。
【０１１０】
実施形態７
前記画面プロテクタが積層体であり、前記接着剤が、ポリビニルブチラール、エチレン酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル、イオノマー、シリコーン、アクリル樹脂、熱可塑性ポリウレタン、及びそれらの組合せからなる群より選択されることを特徴とする、実施形態６に記載のデバイス表示画面プロテクタ。
【０１１１】
実施形態８
前記第１の強化された基板が、厚さ（ｔ）、３００ＭＰａ〜９００ＭＰａの範囲の圧縮応力（ＣＳ）値、及び２μｍ〜２０μｍの範囲の層の深さ（ＤＯＬ）の値を有することを特徴とする、実施形態１〜７のいずれかに記載のデバイス表示画面プロテクタ。
【０１１２】
実施形態９
前記第１の強化された基板のＣＳ／ＣＴ比が、２０以上、２５以上、３０以上、３５以上、４０以上、４５以上、５０以上、５５以上、６０以上、６５以上、７０以上、７５以上、８０以上、８５以上、又は９０以上であり、前記ＤＯＬが１０マイクロメートル以下であることを特徴とする、実施形態８に記載のデバイス表示画面プロテクタ。
【０１１３】
実施形態１０
前記第１の強化された基板のｔ／ＤＯＬ及びＣＳ／ＣＴの比が、いずれも、２０以上、２５以上、３０以上、３５以上、４０以上、４５以上、５０以上、５５以上、６０以上、６５以上、７０以上、７５以上、８０以上、８５以上、又は９０以上であることを特徴とする、実施形態８に記載のデバイス表示画面プロテクタ。
【０１１４】
実施形態１１
耐スクラッチフィルム、反射防止フィルム、防眩フィルム、プライバシー画面、抗菌添加剤、疎油性コーティング、疎水性コーティング、エネルギー吸収層、及び犠牲ポリマー層のうちの１つ以上をさらに含むことを特徴とする、実施形態１〜１０のいずれかに記載のデバイス表示画面プロテクタ。
【０１１５】
実施形態１２
前記第１の強化された基板が、摩耗、引っ掻き、及び圧痕によって生じる損傷に対して高度の耐性を有する、イオン交換可能なガラスを含むことを特徴とする、実施形態１〜１１のいずれかに記載のデバイス表示画面プロテクタ。
【０１１６】
実施形態１３
前記画面プロテクタが、０．０２５ｍｍ〜０．７ｍｍの範囲の厚さ、３００ＭＰａ〜９００ＭＰａの範囲の圧縮応力値、及び２μｍ〜２０μｍの範囲の層の圧縮深さの値を有することを特徴とする、実施形態１〜１２のいずれかに記載のデバイス表示画面プロテクタ。
【０１１７】
実施形態１４
前記第１の強化された基板が、アルミナ、Ｂ２Ｏ３、及びアルカリ金属酸化物を有するガラスを含み、かつ、３配位を有するホウ素カチオンを含むことを特徴とする、実施形態１〜１３のいずれかに記載のデバイス表示画面プロテクタ。
【０１１８】
実施形態１５
前記第１の強化されたガラス基板が、少なくとも３重量キログラム（ｋｇｆ）（約２９．４Ｎ）のビッカース亀裂開始閾値を有することを特徴とする、実施形態１４に記載のデバイス表示画面プロテクタ。
【０１１９】
実施形態１６
前記画面プロテクタが、湾曲した表面を有することを特徴とする、実施形態１〜１５のいずれかに記載のデバイス表示画面プロテクタ。
【０１２０】
実施形態１７
前記第１の強化された基板が、鋭い衝撃による損傷に対して耐性である、アルカリアルミノケイ酸塩ガラスを含むことを特徴とする、実施形態１〜１６のいずれかに記載のデバイス表示画面プロテクタ。
【０１２１】
実施形態１８
前記第１の強化された基板が、少なくとも４モル％のＰ２Ｏ５を有するガラスを含み、前記第１の強化されたガラス基板が、少なくとも約３ｋｇｆ（約２９．４Ｎ）のビッカース圧痕亀裂開始荷重を有することを特徴とする、実施形態１〜１７のいずれかに記載のデバイス表示画面プロテクタ。
【０１２２】
実施形態１９
前記ガラスが、少なくとも約４モル％のＰ２Ｏ５及び０モル％〜約４モル％のＢ２Ｏ３を含むアルカリアルミノケイ酸塩ガラスを含み、該アルカリアルミノケイ酸塩ガラスが、Ｌｉ２Ｏを含まず、１．３＜［（Ｐ２Ｏ５＋Ｒ２Ｏ）／Ｍ２Ｏ３］≦２．３であり、Ｍ２Ｏ３＝Ａｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３であり、Ｒ２Ｏが前記アルカリアルミノケイ酸塩ガラス中に存在する一価のカチオン酸化物の合計であることを特徴とする、実施形態１８に記載のデバイス表示画面プロテクタ。
【０１２３】
実施形態２０ 
電子デバイスの表示画面の保護方法であって、前記電子デバイスの画面を、０ＭＰａ超かつ２０ＭＰａ未満の範囲の中央張力値と、少なくとも３Ｎのヌープ横方向亀裂引っ掻き閾値を有する表面とを有する第１の強化された基板で覆う工程を含む、方法。
【０１２４】
実施形態２１
前記第１の強化された基板が、化学的に強化されたガラス基板、熱的に強化されたガラス基板、並びに、化学的及び熱的に強化されたガラス基板からなる群より選択される、強化されたガラス基板であることを特徴とする、実施形態２０に記載の方法。
【０１２５】
実施形態２２
前記電子デバイスがカバーガラスを含み、前記第１の強化された基板がアフターマーケットガラス画面プロテクタであり、前記方法が、接着剤を用いて、前記第１の強化されたガラス基板を前記カバーガラスに貼り付ける工程を含むことを特徴とする、実施形態２０又は２１に記載の方法。
【０１２６】
実施形態２３
前記第１の強化された基板が、３００ＭＰａ〜９００ＭＰａの範囲の圧縮応力値、及び２μｍ〜２０μｍの範囲の層の深さの値を有する、化学的に強化されたガラス基板であることを特徴とする、実施形態２０〜２２のいずれかに記載の方法。
【０１２７】
実施形態２４
前記第１の強化された基板が、３００ＭＰａ〜９００ＭＰａの範囲の圧縮応力値、及び２μｍ〜１２μｍの範囲の層の深さの値を有する、化学的に強化されたガラス基板であることを特徴とする、実施形態２０〜２２のいずれかに記載の方法。
【０１２８】
実施形態２５
前記第１の強化された基板が、接着剤を用いて第２のガラス基板に積層されて、前記電子デバイスの前記画面を覆う積層カバーガラスをもたらす、化学的に強化されたガラス基板であることを特徴とする、実施形態２０〜２４のいずれかに記載の方法。
【０１２９】
実施形態２６
前面、裏面、及び側面を有する筐体、
前記筐体の内部に少なくとも部分的に設けられている電気部品、
前記筐体の前記前面にある又はそれに隣接している表示、及び
前記表示の上に配置された、実施形態１〜１９のいずれかに記載される表示画面プロテクタ
を備えている、デバイス。
【０１３０】
実施形態２７
前記表示の上に配置されたカバーガラスをさらに備えており、前記表示画面プロテクタが、前記カバーガラスの上に配置されていることを特徴とする、実施形態２６に記載のデバイス。
【符号の説明】
【０１３１】
１０  第１の強化された基板
５０  小さい亀裂
６０  圧縮応力領域
８０  中央張力領域
９０  大きい亀裂
１００  第１の強化された基板
１０２  矢印
１０５  外面
１１０，１２０  圧縮応力領域
１２５  内面
１３０  第１の強化された基板
１５０  第２の強化された基板
１５５  第３の表面
１６０，１７０  圧縮応力領域
１７５  第４の表面
１８０  中央張力領域
２００  積層体
２１０，２２０  接着剤層
２５０  カバーガラス
３００  デバイス
４００  ハンドヘルドデバイス
５００，  ５５０  湾曲基板
５０２，  ５５２  湾曲した表面
６００  大衆消費電子デバイス
６０２  筐体
６０４  前面
６０６  裏面
６０８  側面
６１０  表示
６１２  カバー基板
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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