(57)【要約】  内側及び外側主表面と；複数の縁部表面と；複数の隅部表面と；（ｉ）複合構造体を製造するために、基材の上記外側主表面の限定された領域に亘って適用された、コーティング；（ｉｉ）基材の上記内側主表面に適用された、中間層；及び（ｉｉｉ）基材の１つ又は複数の隅部に配置された細長断絶部のうちの少なくとも１つと、を有する基材であって、上記（ｉ）〜（ｉｉｉ）はそれぞれ、基材の上記外側主表面に対する動的な鋭利な衝撃によって発生する基材の壊滅的な破損を低減するよう作用する、基材。
2017533167.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外側表面を有するデバイス本体；
互いから離間した内側主表面及び外側主表面を有する、カバー基材であって、前記内側主表面は、前記デバイス本体の前記外側表面の少なくとも一部分に向けて配置されて、前記外側表面の少なくとも一部分を被覆する、カバー基材；並びに
前記デバイス本体の前記外側表面と前記カバー基材との間に配置された、中間層であって、前記中間層は、前記カバー基材の前記外側主表面に対する動的な鋭利な衝突によって生成される動力学的エネルギの大半を吸収するよう、並びにこれによって、前記カバー基材及び前記デバイス本体に対する損傷を緩和するよう、作用する、中間層
を備える、物品であって、
前記カバー基材は、ガラス、結晶質材料、単結晶材料及びガラスセラミック材料のうちの１つ又は複数から形成されること；
前記カバー基材は、非イオン交換ガラスであること；並びに
前記カバー基材は、イオン交換ガラスであること
のうちの少なくとも１つを満たす、物品。
【請求項２】
前記中間層は、ポリマーバインダ中に中空の破砕可能な球体を含むこと；
前記中空の破砕可能な球体の体積割合は、前記中空の破砕可能な球体及び前記ポリマーバインダの合計体積の約２５〜７５％であること；
前記中空の破砕可能な球体の平均直径は、約５‐１２０μｍであること；
前記中空の破砕可能な球体の破砕強度は、約２ＭＰａ‐２００ＭＰａであること；
前記中間層の厚さは、約５０‐１０００μｍであること；並びに
前記中空の破砕可能な球体は、ガラス、セラミック及び／又はガラスセラミック材料から形成されること
のうちの１つ又は複数を満たす、請求項１に記載の物品。
【請求項３】
互いから離間した内側及び外側主表面；前記内側及び外側主表面それぞれの周縁部間に広がる複数の縁部表面；並びに前記内側及び外側主表面の各周縁部間、並びに隣接する前記縁部表面間に広がる、複数の隅部表面を有する、基材；並びに
複合構造体を製造するために、前記基材の前記外側主表面の限定された領域に亘って適用されたコーティングであって、前記限定された領域は、前記外側主表面の総面積より小さく、前記コーティングは、前記外側主表面に対する動的な鋭利な衝突による前記基材に対する損傷を緩和するよう作用する、コーティング
を備える、物品であって、
前記限定された領域は：
前記周縁部と、前記基材の前記外側主表面の中央区域に向かう第１の所定の距離との間に広がる、少なくとも１つの縁部領域；又は
前記周縁部と、前記基材の前記外側主表面の中央区域に向かう第２の所定の距離との間に広がる、少なくとも１つの隅部表面それぞれに隣接して延在する少なくとも１つの隅部領域
のうちの少なくとも１つを含み、
前記基材は、ガラス、結晶質材料、単結晶材料及びガラスセラミック材料のうちの１つ又は複数から形成される、物品。
【請求項４】
前記限定された領域は：
（ｉ）前記外側主表面の総面積の約１〜２０％；
（ｉｉ）前記外側主表面の総面積の約１〜１０％；
（ｉｉｉ）前記外側主表面の総面積の約２〜５％；及び
（ｉｖ）前記外側主表面の総面積の約２〜３％
のうちの１つ以下を占める、請求項３に記載の物品。
【請求項５】
前記コーティングの厚さは：
（ｉ）約１０ナノメートル〜約１０００マイクロメートル；
（ｉｉ）約１００ナノメートル〜約５００マイクロメートル；
（ｉｉｉ）約１マイクロメートル〜約１００マイクロメートル；及び
（ｉｖ）約１０マイクロメートル〜約５０マイクロメートルのうちの１つである、請求項３又は４に記載の物品。
【請求項６】
前記コーティングは、前記基材に対する損傷を緩和するために、前記外側主表面に対する動的な鋭利な衝撃に対してバネ様の応答を示す、透明な塑性変形性材料であること；
前記コーティングは：（ｉ）約１ＧＰａ未満；（ｉｉ）約５ＧＰａ未満；（ｉｉｉ）約１０ＧＰａ未満；（ｉｖ）約３０ＧＰａ未満；及び（ｖ）約５０ＧＰａ未満のうちの１つのヤング率を示すこと；並びに
前記コーティングは、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、Ｚｅｏｎｅｘ及びＴｏｐａｓとして公知のシクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）及びコポリマー（ＣＯＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリスチレン、アクリル、シリコン、ポリウレタンエラストマ、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、スチレンブロックコポリマー等の熱可塑性エラストマ（ＴＰＥ）のうちの１つ又は複数を含む、材料を含み、また前記１つ又は複数の材料は、約１ＭＰａ〜約１０ＧＰａのヤング率を有すること
のうちの少なくとも１つを満たす、請求項３〜５のいずれか１項に記載の物品。
【請求項７】
前記コーティングは超硬質材料であり、また前記コーティングは：（ｉ）少なくとも約８ＧＰａ；（ｉｉ）少なくとも約１０ＧＰａ；（ｉｉｉ）少なくとも約１４ＧＰａ；（ｉｖ）少なくとも約１８ＧＰａ；（ｖ）少なくとも約２２ＧＰａ；及び（ｖｉ）少なくとも約３０ＧＰａのうちの１つの硬度を示すこと；並びに
前記コーティングは：窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、炭化ケイ素、酸炭化ケイ素、窒化アルミニウム、酸窒化アルミニウム（ＡｌＯＮ）、炭化アルミニウム、酸炭化アルミニウム、酸化アルミニウム、ダイヤモンド様炭素、ナノ結晶質ダイヤモンド、酸化物、及びインジウム‐スズ‐酸化物（ＩＴＯ）のうちの１つ又は複数を含むこと
のうちの少なくとも１つを満たす、請求項３〜６のいずれか１項に記載の物品。
【請求項８】
前記コーティングは、バインダ中に中実球体を含むこと；
前記中実球体の体積割合は、前記中実球体及び前記バインダの合計体積の約２５〜７５％であること；
前記中実球体の平均直径は、約１０‐１０００μｍであること；
前記中間層の厚さは、約５０‐１０００μｍであること；並びに
前記中実球体は、シリカセラミック、ソーダライムガラス、チタン酸バリウムガラス、ボロシリケートガラス及びイットリウム安定化ジルコニアのうちの１つ又は複数から形成されること
のうちの１つ又は複数を満たす、請求項３〜７のいずれか１項に記載の物品。
【請求項９】
互いから離間した内側及び外側主表面；前記内側及び外側主表面それぞれの周縁部間に広がる複数の縁部表面；並びに前記内側及び外側主表面の各周縁部間、並びに隣接する前記縁部表面間に広がる、複数の隅部表面を有する、基材；並びに
近位端及び遠位端を有する第１の細長断絶部であって、前記近位端は、前記複数の縁部表面のうちの第１のものに、又は前記第１のものに隣接して位置し、また前記遠位端は、前記複数の縁部表面のうちの前記第１のものに隣接する前記複数の縁部表面のうちの第２のものに、又は前記第２のものに隣接して位置し、これにより、前記第１の細長断絶部は、前記基材の前記隅部表面のうちの第１のものの近傍に配置される、第１の細長断絶部
を備える、物品であって、
前記第１の細長断絶部は：
（ｉ）前記周縁部と前記第１の細長断絶部との間から始まる、前記基材の前記外側主表面に対する動的な鋭利な衝突に起因する割れの伝播を中断させるよう；
（ｉｉ）割れの伝播を、前記第１及び第２の縁部表面の少なくとも一方に向けて配向するよう；並びに
（ｉｉｉ）前記第１の細長断絶部を横断して前記基材の前記外側主表面の中央区域に向かう割れの伝播を緩和するよう、作用し、
前記基材は、ガラス、結晶質材料、単結晶材料及びガラスセラミック材料のうちの１つ又は複数から形成されること；並びに
前記基材は、イオン交換ガラスであること
のうちの少なくとも１つを満たす、物品。
【請求項１０】
前記第１の細長断絶部は、前記基材の厚さの一部を通って延在し、前記内側主表面を分割して、前記外側主表面に向かって、ただし前記外側主表面を通らずに延在すること；及び
前記第１の細長断絶部は、前記基材の厚さ全体を通って、前記基材の前記内側主表面と前記外側主表面との間に延在することにより、前記基材を分割すること
のうちの一方を満たす、請求項９に記載の物品。
【発明の詳細な説明】
【優先権】
【０００１】
本出願は、米国特許法第１１９条の下で、２０１５年６月１日出願の米国仮特許出願第６２／１６９２３９号、及び２０１４年１０月２２日出願の米国仮特許出願第６２／０６７０４５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信頼できるものであり、またその全体が参照によって本出願に援用される。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、例えばガラス基材、結晶質基材、単結晶基材、ガラスセラミック基材等を含む基材のために、衝撃破壊に対するカバー基材の信頼性を改善するための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
多くの消費者向け及び市販用製品は、製品中の重要なデバイスを保護するため、並びに入力及び／若しくは表示並びに／又は多数の他の機能のためのユーザインタフェースを提供するために、高品質カバーガラスのシートを採用している。例えば、スマートフォン、ｍｐ３プレーヤ、コンピュータタブレット等といった移動体デバイスは、製品を保護すること、及び上述のユーザインタフェースを得ることの両方のために、製品上に高強度ガラスの１つ又は複数のシートを採用する場合が多い。２０１３年には、１０億台を超えるスマートフォンが世界中で出荷され、これは前年から４０％の増加を示した。２０１７年には１７億台のスマートフォンが出荷されると予測する者もいる。
【０００４】
このような用途及び他の用途において、ガラスは、耐久性があり（例えば引掻き耐性及び破壊耐性があり）、透明であり、並びに／又は反射防止性であることが好ましい。実際、スマートフォン及び／又はタブレット用途では、カバーガラスはユーザ入力及び表示用の一次インタフェースであることが多く、これは、カバーガラスが高い耐久性及び高い光学性能特性を示すことが好ましいことを意味する。製品上のカバーガラスが厳しい動作条件に曝露され得ることを示す証拠の中でも、破壊（例えば割れ）及び引掻きはおそらく、最も一般的なものである。このような証拠は、鋭利な接触、単回の損傷が、移動体製品のカバーガラス上の視認可能な割れ（及び／又は引掻き）の主要な原因であることを示唆している。２００７年以降、損傷したスマートフォンは、米国において消費者に約５９億ドルのコストを課し、このような損傷の７６％はスマートフォンを地面に落下させることによって引き起こされたものであると推計する者もいる。
【０００５】
有意な割れ及び／又は引掻きは、ユーザ入力／表示素子のカバーガラスを傷つけ、製品の外観は劣化し、結果としてもたらされる光散乱の増加は、ディスプレイの性能の大幅な低下を引き起こし得る。有意な割れ及び／又は引掻きはまた、タッチセンサ式ディスプレイの精度及び信頼性に影響を及ぼし得る。１つの深刻な割れ及び／若しくは引掻き、並びに／又は多数の軽度の割れ及び／若しくは引掻きは、いずれも目障りであり、また製品の性能に有意な影響を及ぼし得るため、これらは、特にスマートフォン及び／又はタブレット等の移動体機器に関する顧客の主要な苦情となる場合が多い。
【０００６】
製品のカバーガラスの割れ及び／又は引掻きの可能性を低減するために、カバーガラスの硬度を約１５ＧＰａ以上に増大させることが提案されている。所与のガラス基材の硬度を増大させるための１つのアプローチは、上記ガラス基材にフィルムコーティング又は層を適用することによって、剥き出しのガラス基材に比べて高い硬度を示す複合構造体を生成することである。例えばダイヤモンド様炭素コーティングをガラス基材に適用することによって、複合構造体の硬度特性を改善してよい。実際には、ダイヤモンドは１００ＧＰａの硬度を示すものの、このような材料は、材料コストが高いため、わずかにしか使用されない。更に、ガラス基材上のコーティングが構造体の硬度を改善し得、これによって割れ及び／又は引掻きに対する耐性を改善し得るものの、上記コーティングは、ガラス基材の曲げ強度及び／又はガラス基材の破損歪みといった基材の他の特性を劣化させる場合がある。ガラス基材の強度及び／又は破損歪みの低減は、割れ、特に深い割れに対する感受性の高さを示し得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、当該技術分野において、ガラス基材、結晶質基材、単結晶基材、ガラスセラミック基材等の基材上の高硬度コーティングを達成するため、並びに衝突した場合に上記基材の破損を回避するための、新規の方法及び装置に対する需要が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
議論を目的として、本開示は、ガラスから形成されるカバー基材に関わる方法論及び装置について言及する場合が多いが、当業者であれば、本明細書中の方法論及び装置が、ガラス基材、結晶質基材、単結晶基材、ガラスセラミック基材、鋭利な接触による破損にさらされる他の材料等を含む、多数の種類の基材に適用されることを理解するであろう。
【０００９】
例えば基材は、コーニング社から入手可能であり、かつ上述の消費者向け電子機器製品中のカバーガラスとして広範に使用されているＧｏｒｉｌｌａ（登録商標）ガラスといった、酸化物ガラスから形成してよい。このようなガラスは、従来のガラスの強度及び／又は破損歪みが、所望の性能レベルを達成するには不十分である用途において使用される。「Ｇｏｒｉｌｌａ」ガラスは、望ましい光学特性（高い透過率、低い反射率及び好適な屈折率等）を維持しながら高いレベルの強度を達成するための化学強化（イオン交換）によって製作される。イオン交換に好適なガラス組成物としては、アルカリアルミノシリケートガラス又はアルカリアルミノボロシリケートガラスが挙げられるが、他のガラス組成物も可能である。イオン交換（ＩＸ）技法により、処理済みガラスにおいて高いレベルの圧縮応力を生成でき、またＩＸ技法は薄型ガラス基材に好適である。
【００１０】
その高い強度及び／又は破損歪みにもかかわらず、「Ｇｏｒｉｌｌａ」ガラスは、地面への落下を受けた場合に破壊されることが分かっている。例えば図１を参照すると、消費者向けデバイス１０（スマートフォン等）は、その少なくとも１つの主要な側部上にカバー基材１０２を含んでよい。カバー基材１０２は、ガラス基材、結晶質基材、単結晶基材、ガラスセラミック基材等を含むいずれの多数の材料から形成してよい。上述のように、カバー基材１０２の破損の主要な原因は、地面への衝突である。図２は、硬質の地表面（花崗岩等）の特徴部分のサイズの図示であり、上記地表面は、１０ｍｍの平面内特徴部分サイズ、及び数百マイクロメートルのピークを示し得る。上記地面への落下は、デバイス１０の一部分、特にカバー基材１０２が地面に衝突した場合に、ガラス基材１０２の破損を引き起こし得る。
【００１１】
デバイス１０が地面に落下した場合、ガラス基材等のカバー基材１０２の、２つの主要な破損モードが存在することが発見されている。第１の破損モードは曲げ破損であり、これは、デバイス１０が、地面との衝突によって発生する動的荷重を受けた場合の、カバー基材１０２の有意な屈曲によって引き起こされる。特に、上述の「Ｇｏｒｉｌｌａ」ガラス等、高い曲げ強度を示すガラス基材は、この曲げ破損モードによって引き起こされる破損に対して耐性を有し得る。実際には、「Ｇｏｒｉｌｌａ」ガラスの製造に使用されるイオン交換技法は、ガラスの表面上に圧縮応力をもたらし、従って曲げ破損に耐える。
【００１２】
第２の破損モードは、鋭利な接触による破損に関わり、これは、カバー基材１０２の表面が地面に衝突した場合の、カバー基材１０２の表面上の鋭利な圧痕によって引き起こされる。例えばガラス基材１０２の場合、「Ｇｏｒｉｌｌａ」ガラスは曲げ破損に対する改善された耐性を示し得るが、動的な鋭利な接触による破損は、このような破損が、接触物からの局所的な圧痕によって引き起こされる極めて高い応力集中を特徴とするため、依然として問題となる。報告されている、デバイス１０の落下に起因するカバーガラスの破損のうち、ガラス基材１０２への損傷の９２％は、鋭利な接触による破損によって引き起こされることが分かっている。更に、これらの鋭利な接触による破損のうちの大半は、ガラス基材１０２の縁部及び／又は隅部への衝撃によって引き起こされていた。
【００１３】
本開示は、鋭利な接触による破損の問題に、異なる複数の方法で対処し、上記複数の方法は、別個に又は組み合わせて使用できる。
【００１４】
１つの技法は、カバー基材１０２の外側表面を部分的にコーティングすることによって、鋭利な接触による破損及び／又は鋭利な接触による破損の影響に対する耐性を増大させることである。この技法は、上記コーティングを、カバー基材１０２の特定の領域のみ、例えばカバー基材１０２の（鋭利な接触の蓋然性が比較的高い）縁部領域及び／又は隅部領域のみに適用するステップ、並びにカバー基材１０２の外側表面の比較的大きな中央領域をコーティングされていない状態のまま残すステップを伴う。コーティングされるカバー基材１０２の表面領域を限定することにより、カバー基材１０２の外側表面全体のコーティングによって発生することになる、カバー基材１０２の曲げ強度特性の低減を緩和する。本明細書中でより詳細に議論するように、上記コーティングは、透明、エネルギ吸収性、塑性変形性、及び／又は超硬質であってよく、コーティングの具体的な特性（例えばエネルギ吸収性、塑性変形性又は超硬質であること）は、異なる複数の方法で、カバー基材１０２の破損の蓋然性の低減をもたらし得る。
【００１５】
換言すると、上記部分的コーティング技法により：互いから離間した内側及び外側主表面；上記内側及び外側主表面それぞれの周縁部間に広がる複数の縁部表面；並びに上記内側及び外側主表面の各周縁部間、並びに隣接する上記縁部表面間に広がる、複数の隅部表面を有する、カバー基材１０２を含む装置が得られる。上記装置は、複合構造体を製造するために、上記カバー基材の上記外側主表面の限定された領域に亘って適用されたコーティングも含んでよく、上記限定された領域は、上記外側主表面の総面積より小さく、上記コーティングは、上記外側主表面に対する動的な鋭利な衝突による上記カバー基材に対する損傷を緩和するよう作用する。いくつかの実施形態では、上記コーティングは、衝突による動力学的エネルギを吸収する。上記限定された領域は、上記周縁部と、上記カバー基材の上記外側主表面の中央区域に向かう第１の所定の距離との間に広がる、少なくとも１つの縁部領域を含んでよい。更に、及び／又はあるいは、上記限定された領域は、上記周縁部と、上記カバー基材の上記外側主表面の中央区域に向かう第２の所定の距離との間に広がる、少なくとも１つの隅部表面それぞれに隣接して延在する少なくとも１つの隅部領域を含んでよい。
【００１６】
鋭利な接触による破損の問題に対処するための別の技法は、破損発生を隔離し、割れの伝播を緩和し、特にカバー基材１０２の中央領域の破損発生を防止するための１つ又は複数の戦略的配置に、上記カバー基材１０２を区分するための、１つ又は複数の機構を提供することである。これにより、デバイス１０を落下させ、例えばカバー基材１０２の隅部において鋭利な接触による破損が開始された場合であっても、上記区分形成により、カバー基材１０２の上記中央領域に向かう、及び／又は上記中央領域内への、いずれの割れの伝播が阻止されることになる。多くのデバイス１０のジオメトリにより、カバー基材１０２の隅部は、鋭利な接触による破損が開始されやすい区域となる。従って、区分形成機構の戦略的配置により、上記隅部からカバー基材１０２の上記中央領域内への割れの伝播を防止でき、従ってユーザの視点からの、デバイス１０の落下特性を改善できる。
【００１７】
換言すると、上記隔離技法により：互いから離間した内側及び外側主表面；上記内側及び外側主表面それぞれの周縁部間に広がる複数の縁部表面；並びに上記内側及び外側主表面の各周縁部間、並びに隣接する上記縁部表面間に広がる、複数の隅部表面を有する、カバー基材１０２を含む装置が得られる。上記装置は、近位端及び遠位端を有する第１の細長断絶部も含んでよく、上記近位端は、上記複数の縁部表面のうちの第１のものに、又は上記第１のものに隣接して位置し、また上記遠位端は、上記複数の縁部表面のうちの上記第１のものに隣接する上記複数の縁部表面のうちの第２のものに、又は上記第２のものに隣接して位置し、これにより、上記第１の細長断絶部は、上記カバー基材の上記隅部表面のうちの第１のものの近傍に配置される。上記第１の細長断絶部は、上記周縁部と上記第１の細長断絶部との間から始まる、上記カバー基材の上記外側主表面に対する動的な鋭利な衝突に起因する割れの伝播を中断させるよう作用し得る。更に、及び／又はあるいは、上記第１の細長断絶部は、割れの伝播を、上記第１及び第２の縁部表面の少なくとも一方に向けて配向するよう作用し得る。更に、及び／又はあるいは、上記第１の細長断絶部は、上記第１の細長断絶部を横断して上記カバー基材の上記外側主表面の中央区域に向かう割れの伝播を緩和するよう作用し得る。
【００１８】
鋭利な接触による破損の問題に対処するための別の技法は、上記カバー基材と、上記カバー基材が接続された上記デバイスの本体との間に、接着層又はコーティング等の中間層を設けることである。上記中間層の特性としては、上記カバー基材への衝突に起因する動力学的エネルギを吸収して、破損の可能性を低減する能力が挙げられる。
【００１９】
他の態様、特徴及び利点は、添付の図面と併せて、本明細書中の説明から、当業者には明らかとなるであろう。
【００２０】
例示を目的として、図面には現時点で好ましい形態を示す。しかしながら、本明細書において開示及び説明する実施形態は、図示した正確な配置及び手段に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】ガラス基材等のカバー基材を有する消費者向けデバイスの概略図
【図２】図１のデバイスが接触し得る、硬質の地表面（花崗岩等）の特徴部分のサイズの図示
【図３】図１の消費者向けデバイス中での使用に好適なカバー基材の概略図
【図４】本明細書中の１つ又は複数の実施形態に従って部分的にコーティングされた、図３のカバー基材の概略図
【図５】上記カバー基材の表面の部分的コーティングを形成するためのコーティングプロセスに供される、コーティングされていないカバー基材の概略図
【図６】鋭利な接触による破損の開始後の割れの伝播を緩和するための１つ又は複数の隔離機構を含むカバー基材の概略図
【図７】図６のカバー基材中での使用に好適な隔離機構の１つ又は複数の実施形態の断面図
【図８】図６のカバー基材中での使用に好適な隔離機構の１つ又は複数の更なる実施形態の断面図
【図９】カバー基材とデバイスの本体との間に適用されるエネルギ吸収性中間層の１つ又は複数の実施形態の断面図
【図１０】図９に示す実施形態における使用に好適なエネルギ吸収性中間層の１つ又は複数の実施形態の、特定の細部の図
【図１１】図９に示す実施形態における使用に好適なエネルギ吸収性中間層の１つ又は複数の実施形態の、別の細部の図
【図１２】デバイスのカバー基材の外側表面に適用されるエネルギ吸収性コーティングの１つ又は複数の実施形態の断面図
【図１３】デバイスのカバー基材の外側表面に適用される別のエネルギ吸収性コーティングの１つ又は複数の実施形態の断面図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
上述のように、本開示は、カバー基材１０２における、鋭利な接触による破損の問題に、部分的コーティングの適用によって、及び／又は割れの伝播の開始後にこれを隔離することによって対処する。議論を目的として、以下で議論される実施形態は、ガラスから形成されるカバー基材１０２について言及する。しかしながらこれらの実施形態は、結晶質基材、単結晶基材、ガラスセラミック基材、鋭利な接触による破損にさらされる他の材料等といったカバー基材１０２を実装するために、異なる複数の材料を採用してよいことに留意されたい。
【００２３】
ガラス基材の詳細
ガラス基材１０２の鋭利な接触による破損の問題に対する解決策の議論に関連して、ガラス基材１０２に関する、背景となるいくつかの詳細が有益であると考えられる。これに関して、図１の消費者向けデバイス１０（及び／又は本明細書に記載の他のデバイスのうちのいずれ）中での使用に好適なガラス基材１０２の概略図である、図３を参照する。
【００２４】
ジオメトリ的特徴に関して、本明細書において提示される、図示された例は、略平面状の構造体に焦点を当てることになるが、他の実施形態は、湾曲した、又はそれ以外の形状に成形若しくは彫刻されたガラス基材１０２を採用してよい。更に、又はあるいは、ガラス基材１０２の厚さは、ガラス基材１０２の縁部において、比較的中央の区域に比べて大きな厚さを採用する等、美観的及び／又は機能的な理由で変更してよい。
【００２５】
図３を参照すると、ガラス基材１０２は、互いから離間した内側主表面１１０及び外側主表面１１２を含んでよい。内側主表面１１０及び外側主表面１１２はそれぞれ、ガラス基材１０２の外側輪郭又は形状を画定する周縁部１１０‐１、１１２‐１を含んでよい。図示されている例では、ガラス基材１０２の外側輪郭は、スマートフォンの製作において採用されることが多く、また各周縁部１１０‐１、１１２‐１は、対向する（相対的に長い）側縁部セグメントのペア、対向する（相対的に短い）側縁部セグメントのペア、及び４つの丸められた隅部セグメントを特徴とする。ガラス基材１０２はまた、内側主表面１１０及び外側主表面１１２それぞれの周縁部１１０‐１、１１２‐１の間に広がる、複数の縁部表面１１４も含んでよい。図示されている例では、縁部表面１１４‐１及び１１４‐３は、周縁部１１０‐１、１１２‐１の上記相対的に短い側縁部セグメントの間に広がり、また縁部表面１１４‐２及び１１４‐４は、周縁部１１０‐１、１１２‐１の上記相対的に長い側縁部セグメントの間に広がる。更にガラス基材１０２はまた、内側主表面１１０及び外側主表面１１２それぞれの周縁部１１０‐１、１１２‐１の間にそれぞれ広がり、かつ隣接する縁部表面１１４の間にそれぞれ広がる、複数の隅部表面１１６も含んでよい。図示されている例では、第１の隅部表面１１６‐１は、隣接する縁部表面１１４‐１及び１１４‐２が出会う隅部において、周縁部１１０‐１、１１２‐１の間に広がってよい。同様に、第２の隅部表面１１６‐２は、隣接する縁部表面１１４‐２及び１１４‐３が出会う別の隅部において、周縁部１１０‐１、１１２‐１の間に広がってよい。更に、第３の隅部表面１１６‐３は、縁部表面１１４‐３及び１１４‐４が出会う更に別の隅部において、周縁部１１０‐１、１１２‐１の間に広がってよく、第４の隅部表面１１６‐４は、縁部表面１１４‐４及び１１４‐１が出会う更に別の隅部において、周縁部１１０‐１、１１２‐１の間に広がってよい。
【００２６】
材料の特性に関して、ガラス基材１０２は、非イオン交換ガラス又はイオン交換ガラスから形成してよい。
【００２７】
イオン交換ガラスから形成されたガラス基材１０２に関して、このような基材を、イオン交換可能なガラス、具体的には化学強化（イオン交換、ＩＸ）によって増強された従来のガラス材料から形成することが考えられる。本明細書において使用される場合、「イオン交換可能な（ｉｏｎ  ｅｘｃｈａｎｇｅａｂｌｅ）」は、あるガラスが、上記ガラスの表面又は表面付近に位置するカチオンを、サイズが大きい又は小さい同一原子価のカチオンと交換できることを意味している。上述のように、１つのこのようなイオン交換可能なガラスは、コーニング社から入手可能なコーニング「Ｇｏｒｉｌｌａ」ガラスである。
【００２８】
原料ガラス基材１０２を提供するにあたって、いずれの多数の具体的なガラス組成物を採用してよい。例えば、本明細書中の実施形態における使用に好適なイオン交換可能なガラスとしては、アルカリアルミノシリケートガラス又はアルカリアルミノボロシリケートガラスが挙げられるものの、他のガラス組成物も考えられる。
【００２９】
例えば好適なガラス組成物は、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３及びＮａ２Ｏを含み、ここで（ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３）≧６６モル％、及びＮａ２Ｏ≧９モル％である。ある実施形態では、ガラスシートは少なくとも６モル％の酸化アルミニウムを含む。更なる実施形態では、ガラスシートは１つ又は複数のアルカリ土類酸化物を、アルカリ土類酸化物の含量が少なくとも５モル％となるように含む。いくつかの実施形態では、好適なガラス組成物は更に、Ｋ２Ｏ、ＭｇＯ、及びＣａＯのうちの少なくとも１つを含む。ある特定の実施形態では、上記ガラスは：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を含むことができる。
【００３０】
ハイブリッドガラス積層体を形成するために好適な更なる例示的なガラス組成物は：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、ここで１２モル％≦（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）≦２０モル％、及び０モル％≦（ＭｇＯ＋ＣａＯ）≦１０モル％である。
【００３１】
また更なる例示的なガラス組成物は：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、ここで１４モル％≦（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）≦１８モル％、及び２モル％≦（ＭｇＯ＋ＣａＯ）≦７モル％である。
【００３２】
別の実施形態では、アルカリアルミノシリケートガラスは：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を含むか、本質的にこれらからなるか、又はこれらからなる。
【００３３】
ある特定の実施形態では、アルカリアルミノシリケートガラスは、アルミナ、少なくとも１つのアルカリ金属、並びに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、及び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、
【００３４】
【数１】
2017533167.tif 000003
【００３５】
であり、上記比において、これらの成分はモル％で表されており、また改質剤はアルカリ金属酸化物である。特定の実施形態では、このガラスは：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を含むか、本質的にこれらからなるか、又はこれらからなり、ここで、
【００３６】
【数２】
2017533167.tif 000004
【００３７】
である。
【００３８】
更に別の実施形態では、アルカリアルミノシリケートガラス基材は：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を含むか、本質的にこれらからなるか、又はこれらからなり、ここで１２モル％≦Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ≦２０モル％、及び０モル％≦ＭｇＯ＋ＣａＯ≦１０モル％である。
【００３９】
更に別の実施形態では、アルカリアルミノシリケートガラスは：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を含むか、本質的にこれらからなるか、又はこれらからなり、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。
【００４０】
原料ガラス基材１０２の表面におけるイオン交換の具体的なプロセスに関して、イオン交換は、所定の期間にわたる溶融塩浴中への原料ガラス基材１０２の浸漬によって実施され、原料ガラス基材１０２中の、原料ガラス基材１０２の表面又は表面付近にあるイオンは、例えば上記塩浴からの比較的大きい金属イオンに交換される。上記原料ガラス基材は、約４‐２４時間、及び好ましくは約４‐１０時間の範囲内の期間に亘って、約４００‐５００℃の範囲内の温度の上記溶融塩浴中に浸漬してよい。上記比較的大きいイオンを上記ガラス中に組み込むと、表面付近区域に圧縮応力を生成することにより、イオン交換ガラス基材１０２’が強化される。対応する引張応力が、イオン交換ガラス基材１０２’の中央区域内に導入され、上記圧縮応力を平衡化する。ナトリウム系ガラス組成物及びＫＮＯ３の塩浴を想定すると、原料ガラス基材１０２中のナトリウムイオンを、溶融塩浴からの比較的大きいカリウムイオンによって置換して、イオン交換ガラス基材１０２’を製造できる。
【００４１】
ガラスのネットワークを弛緩させることができる温度未満の温度において、比較的小さいイオンを比較的大きいイオンによって置換することにより、イオン交換ガラス基材１０２’の表面に亘るイオンの分散が生成され、これは上述の応力プロファイルをもたらす。移入されるイオンの比較的大きい体積により、イオン交換ガラス基材１０２’の表面上の圧縮応力（ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ  ｓｔｒｅｓｓ：ＣＳ）と、イオン交換ガラス基材１０２’の中央区域の張力（中央張力（ｃｅｎｔｒａｌ  ｔｅｎｓｉｏｎ）又はＣＴ）とが生成される。圧縮応力は、以下の関係：
【００４２】
【数３】
2017533167.tif 000005
【００４３】
によって中央張力と関連付けられ、ここでｔは、ガラス基材１０２の全厚さであり、ＤＯＬはイオン交換の層深さであり、これは圧縮層の深さとも呼ばれる。圧縮層の深さは、約１５マイクロメートル超である場合もあり、また２０マイクロメートル超である場合もある。
【００４４】
イオン交換プロセスに利用可能な特定のカチオンに関して、当業者には多数の選択肢が存在する。例えばアルカリ金属は、このイオン交換プロセスのためのカチオンの有用な源である。アルカリ金属は、周期表の第１族に見られる化学元素であり、具体的には：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）、及びフランシウム（Ｆｒ）を含む。技術的にはアルカリ金属でないものの、タリウム（Ｔｌ）は、このイオン交換プロセスのためのカチオンの別の有用な源である。タリウムは、イオン塩として＋３及び＋１酸化状態へと酸化する傾向を有し、この＋３状態は、ホウ素、アルミニウム、ガリウム及びインジウムのそれと類似している。しかしながら、タリウムの酸化の＋１状態は、アルカリ金属の化学的性質をもたらす。
【００４５】
部分的コーティング技法
上述のように、鋭利な接触による破損に対する耐性を増大させるための１つの技法は、ガラス基材１０２の表面１１０、１１２のうちの一方、好ましくは外側表面１１２を部分的にコーティングするステップを伴う。特に、ガラス基材１０２の外側主表面１１２の限定された領域に亘ってコーティング１０４を適用することによって、複合構造体を製造する。上記限定された領域は、外側主表面１１２の総面積より小さく、これによりコーティング１０４は、動的な鋭利な衝突による損傷を緩和するよう、そして更に、コーティング１０４自体によるガラス基材１０２の曲げ強度のいずれの低減を緩和するようにも、作用し得る。
【００４６】
この技法は、コーティング１０２を、ガラス基材１０２の特定の領域のみ、例えばガラス基材１０２の（鋭利な接触の蓋然性が比較的高い）縁部領域及び／又は隅部領域のみに適用するステップ、並びにガラス基材１０２の外側表面の比較的大きな中央領域をコーティングされていない状態のまま残すステップを伴う。上記コーティングは、透明、塑性変形性、及び／又は超硬質であってよく、コーティング１０４の具体的な特性については以下でより詳細に議論する。
【００４７】
部分コーティング領域の画定
コーティング１０４が適用される１つ又は複数の特定の領域に関して、本明細書中の１つ又は複数の実施形態に従って部分的にコーティングされたガラス基材１０２の概略図である、図４を参照する。コーティング１０４は、１つ又は複数の部分的領域、例えばガラス基材１０２の外側主表面１１２上の１つ若しくは複数の縁部領域１２２及び／又は１つ若しくは複数の隅部領域１２４に適用してよい。
【００４８】
１つ又は複数の実施形態では、各縁部領域１２２は、周縁部１１２‐１と、このような周縁部１１２‐１から内向きに、ガラス基材１０２の主表面１１２の中央区域１０２‐１に向かう、１つ又は複数の所定の距離Ｄｉとの間に広がる、ガラス基材１０２の主表面１１２上の各部分縁部領域によって画定できる。例えば第１の部分縁部領域１２２‐１は、ガラス基材１１２の外側主表面１１２上において、相対的に短い側縁部表面１１４‐１に隣接する周縁部１１２‐１のセグメントに沿って長手方向に延在し、かつ周縁部１１２‐１から外側主表面１１２の中央区域１０２‐１に向かって幅方向に延在するものとして画定できる。上述のように、第１の部分縁部領域１２２‐１の幅方向の延在は、所定の距離Ｄ１となり得る。更なる例として、第２の部分縁部領域１２２‐２は、ガラス基材１１２の外側主表面１１２上において、相対的に長い側縁部表面１１４‐２に隣接する周縁部１１２‐１の別のセグメントに沿って長手方向に延在し、かつ周縁部１１２‐１から外側主表面１１２の中央区域１０２‐１に向かって幅方向に延在するものとして画定できる。ここでもまた、第２の部分縁部領域１２２‐２の幅方向の延在は、所定の距離Ｄ２となり得る。同様に、第３の部分縁部領域１２２‐３は、相対的に短い側縁部表面１１４‐３に隣接する周縁部１１２‐１の更に別のセグメントに沿って長手方向に延在でき、また周縁部１１２‐１から外側主表面１１２の中央区域１０２‐１に向かって幅方向に延在できる（ここで上記幅方向の延在は、所定の距離Ｄ３となり得る）。最後に、第４の部分縁部領域１２２‐４は、別の相対的に長い側縁部表面１１４‐４に隣接する周縁部１１２‐１の更に別のセグメントに沿って長手方向に延在でき、また周縁部１１２‐１から外側主表面１１２の中央区域１０２‐１に向かって幅方向に延在できる（ここで上記幅方向の延在は、所定の距離Ｄ４となり得る）。
【００４９】
更に、及び／又はあるいは、各隅部領域１２４は、周縁に及び／又は各隅部表面１１６のうちの１つに隣接して延在し、かつ周縁部１１２‐１と、このような周縁部１１２‐１から内向きに、ガラス基材１０２の外側主表面１１２の中央区域１０２‐１に向かう、所定の距離Ｃｉとの間に広がる、ガラス基材１０２の主表面１１２上の各部分隅部領域によって画定できる。
【００５０】
例えば第１の部分隅部領域１２４‐１は、ガラス基材１１２の外側主表面１１２上において、第１の隅部表面１１６‐１に隣接する周縁部１１２‐１のセグメントに沿って周縁に延在し、かつ周縁部１１２‐１から外側主表面１１２の中央区域１０２‐１に向かって幅方向に延在するものとして画定できる。上述のように、第１の部分隅部領域１２４‐１の幅方向の延在は、所定の距離Ｃ１となり得る。更なる例として、第２の部分隅部領域１２４‐２は、ガラス基材１１２の外側主表面１１２上において、第２の隅部表面１１６‐２に隣接する周縁部１１２‐１の別のセグメントに沿って周縁に延在し、かつ周縁部１１２‐１から外側主表面１１２の中央区域１０２‐１に向かって幅方向に延在するものとして画定できる（例えばここで、上記幅方向の延在は、所定の距離Ｃ２となる）。同様に、第３の部分隅部領域１２４‐３は、第３の隅部表面１１６‐３に隣接する周縁部１１２‐１の更に別のセグメントに沿って周縁に延在でき、また中央区域１０２‐１に向かって所定の距離Ｃ３だけ幅方向に延在できる。最後に、第４の部分隅部領域１２４‐４は、第４の隅部表面１１６‐４に隣接する周縁部１１２‐１の更に別のセグメントに沿って周縁に延在でき、また中央区域１０２‐１に向かって所定の距離Ｃ４だけ幅方向に延在できる。
【００５１】
上述のように、設計に関する考慮事項に応じて、いずれの数の別個の部分縁部領域１２２‐１、１２２‐２、１２２‐３、１２２‐４を、それぞれコーティング領域１０４‐１、１０４‐２、１０４‐３、１０４‐４でコーティングしてよい（又はコーティングしなくてよい）。更に、及び／又はあるいは、設計に関する考慮事項に応じて、いずれの数の別個の部分隅部領域１２４‐１、１２４‐２、１２４‐３、１２４‐４をコーティングしてよい（又はしなくてよい。更に、別個の部分縁部領域１２２ｉそれぞれの幅方向の距離Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、及び／又は別個の部分隅部領域１２４ｉそれぞれの中央向きの距離Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４は、ガラス基材１０２の特定のジオメトリ、寸法設定及び用途に応じて、いずれの同様の大きさ又はいずれの異なる大きさであってよい。
【００５２】
コーティングされた上記限定された領域（部分領域１２２ｉ及び１２４ｉそれぞれに存在し得るコーティング材料の合計によって表される）は、ガラス基材１０２の外側表面１１２の総面積より実質的に小さいことが好ましい。例えば：（ｉ）外側主表面１１２の総面積の約１〜２０％；（ｉｉ）外側主表面１１２の総面積の約１〜１０％；（ｉｉｉ）外側主表面１１２の総面積の約２〜５％；及び（ｉｖ）外側主表面１１２の総面積の約２〜３％のうちの１つ以下である。コーティングされた領域に対するこの限定は、コーティング１０４が、ガラス基材１０２の曲げ強度を過度に低下させながら、ガラス基材１０２の衝撃破壊に対する耐性を改善するという可能性に対処するために重要である。
【００５３】
厚さ及びコーティングの適用
コーティング１０４の厚さに関して、この厚さは：（ｉ）約１０ナノメートル〜約１０００マイクロメートル；（ｉｉ）約１００ナノメートル〜約５００マイクロメートル；（ｉｉｉ）約１マイクロメートル〜約１００マイクロメートル；及び（ｉｖ）約１０マイクロメートル〜約５０マイクロメートルのうちの１つに達する、１つの層又は複数の層によって達成できる。
【００５４】
ガラス基材１０２の主表面のうちの１つに部分的コーティング１０４を形成するためのコーティングプロセスに供される、コーティングされていないガラス基材１０２の概略図である図５をここで参照する。上述のコーティング厚さ（及び限定された適用領域）は、例えばガラス基材１０２を洗浄、酸研磨及び／又はその他の方法で処理することによって表面の傷の悪影響を除去又は低減することによって、コーティング１０４を受承するためにガラス基材１０２を予備処理することで達成できる。公知のマスキング技法のいずれを採用して、コーティング１０４が所望の領域１２２ｉ、１２４ｉのみに適用されることを保証してよい。コーティング１０４は、スパッタリング、プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）又は電子（Ｅビーム）蒸発法を含んでよい蒸着技法によって、原料基材１０２に適用してよい。しかしながら当業者であれば、コーティング１０４を適用する特定の機構は上述の技法に厳密に限定されず、特定の製品用途又は製作目標に関する切迫した要件に対処するために当業者が選択してよいことを理解するであろう。
【００５５】
１つ又は複数の代替実施形態では、ガラス基材１０２とコーティング１０４との間に中間コーティング（図示せず）を配置してよい。
【００５６】
塑性変形性コーティング
１つ又は複数の実施形態によると、コーティング１０４は、ガラス基材１０２の外側主表面１１２に対する動的な鋭利な衝撃に対してバネ様の応答を示す塑性変形性材料から形成してよい。
【００５７】
例えばコーティング１０４が、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、Ｚｅｏｎｅｘ及びＴｏｐａｓとして公知のシクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）及びコポリマー（ＣＯＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリスチレン、アクリル、シリコン、ポリウレタンエラストマ、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、スチレンブロックコポリマー等の熱可塑性エラストマ（ＴＰＥ）のうちの１つ又は複数を含む、塑性変形性材料から形成される場合、上に列挙した１つ又は複数の材料は、約１ＭＰａ〜約１０ＧＰａのヤング率を有する。
【００５８】
更に、及び／又はあるいは、コーティング１０４を塑性変形性材料から形成する場合、コーティング１０４は：（ｉ）約１ＧＰａ未満；（ｉｉ）約５ＧＰａ未満；（ｉｉｉ）約１０ＧＰａ未満；（ｉｖ）約３０ＧＰａ未満；及び（ｖ）約５０ＧＰａ未満のうちの１つのヤング率を示すことが好ましい。
【００５９】
コーティング１０４のバネ様特性は、衝撃の動態によって特性決定できる。例えばガラス基材１０２が特定の速度で粗面に衝突すると、コーティング１０４の塑性変形性材料はバネのように応答する。ガラス基材１０２と粗面との間の接触力は、鋭利な圧痕によるガラスの破損の蓋然性に直接関係する。デバイス１０の質量がｍ、衝突の瞬間の速度がｖ、コーティング１０４のバネ定数がｋ、及び最大バネ圧縮がｘであると仮定すると、系のエネルギ保存式は：
【００６０】
【数４】
2017533167.tif 000006
【００６１】
及び
【００６２】
【数５】
2017533167.tif 000007
【００６３】
となる。
【００６４】
従って、塑性変形性バネ（ｋ）により、比較的大きなバネ圧縮が得られ、デバイス１０は完全に停止するまでに（バネ様動態を有しない場合に比べて）より長い距離を移動しなければならない。換言すると、デバイス１０は、（バネ様動態を有しない場合に比べて）より小さい減速度を示す。運動の第２法則、力Ｆ＝ｍａによると、より小さい加速度（又は減速度）ａは、より小さな力Ｆをもたらし、これは衝突時のガラス基材１０２と粗面との間の反力である。従ってコーティング１０４に塑性変形性材料を採用することにより、鋭利な接触による破損によるガラス基材１０２への損傷の蓋然性が低減される。
【００６５】
超硬質コーティング
１つ又は複数の更なる実施形態によると、コーティング１０４は超硬質材料から形成でき、これによりガラス基材１０２の外側主表面１１２の硬度を増大させることができる。
【００６６】
ガラス基材に超硬質コーティング１０４を適用することは、ガラス基材１０２の硬度の改善を目的としており、これは鋭利な衝撃による圧痕による破壊に対する耐性を増大させる。例えば原料「Ｇｏｒｉｌｌａ」ガラス基材１０２は典型的には約７ＧＰａの硬度を有するが、破損に耐えるためのより高い硬度は、少なくとも約１０ＧＰａ、あるいは少なくとも１５ＧＰａ以上のオーダーであり得る。上述のように、より高い硬度は、原料ガラス基材１０２にコーティング１０４を適用することによって得られる。
【００６７】
例えば、コーティング１０４を超硬質材料から形成する場合、コーティング１０４は：（ｉ）少なくとも約８ＧＰａ；（ｉｉ）少なくとも約１０ＧＰａ；（ｉｉｉ）少なくとも約１４ＧＰａ；（ｉｖ）少なくとも約１８ＧＰａ；（ｖ）少なくとも約２２ＧＰａ；及び（ｖｉ）少なくとも約３０ＧＰａのうちの１つの硬度を示すことが好ましい。
【００６８】
更に、及び／又はあるいは、コーティング１０４を超硬質材料から形成する場合、コーティング１０４は：窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、炭化ケイ素、酸炭化ケイ素、窒化アルミニウム、酸窒化アルミニウム（ＡｌＯＮ）、炭化アルミニウム、酸炭化アルミニウム、酸化アルミニウム、ダイヤモンド様炭素、ナノ結晶質ダイヤモンド、酸化物、及びインジウム‐スズ‐酸化物（ＩＴＯ）のうちの１つ又は複数を含む。コーティング１０４の材料の更なる例としては：ＭｇＡｌ２Ｏ４；ＣａＡｌ２Ｏ４；近縁の組成物であるＭｇＡｌ２Ｏ４‐ｘ、ＭｇＡｌ２Ｏ４‐ｘ、Ｍｇ（１‐ｙ）Ａｌ（２＋ｙ）Ｏ４‐ｘ及び／若しくはＣａ（１‐ｙ）Ａｌ（２＋ｙ）Ｏ４‐ｘ；ＳｉＯｘＣｙ；ＳｉＯｘＣｙＮｚ：Ａｌ：ＡｌＮ：ＡｌＮｘＯｙ：Ａｌ２Ｏ３：Ａｌ２Ｏ３／ＳｉＯ２：ＢＣ：ＢＮ：ＤＬＣ：グラフェン：ＳｉＣＮｘ；ＳｉＮｘ；ＳｉＯ２；ＳｉＣ；ＳｎＯ２；ＳｎＯ２／ＳｉＯ２；Ｔａ３Ｎ５；ＴｉＣ；ＴｉＮ；ＴｉＯ２；並びに／又はＺｒＯ２のうちの１つ又は複数が挙げられる。
【００６９】
ガラス区分技法
上述のように、鋭利な接触による破損に対処するための別の技法は、破損発生を隔離し、割れの伝播を緩和し、及び／又はガラス基材１０２の中央区域１０２‐１の破損発生を防止するための、１つ又は複数の戦略的配置に、ガラス基材１０２を区分するための、１つ又は複数の機構を提供するステップを伴う。多くのデバイス１０のジオメトリにより、ガラス基材１０２の隅部は、鋭利な接触による破損が開始されやすい区域となる。従って、ガラス基材１０２の隅部に対する区分形成機構の戦略的配置により、上記隅部付近から中央区域１０２‐１に向かって開始する割れの伝播を防止でき、従ってユーザの視点からの、デバイス１０の落下特性の改善をもたらすことができる。
【００７０】
これに関して、鋭利な接触による破損の開始後の割れの伝播を緩和するための１つ又は複数の隔離機構１３０を含むガラス基材１０２の概略図である図６を参照する。各隔離機構は：（ｉ）隅部１１８又はその付近から始まる、ガラス基材１０２の外側主表面１１２に対する動的な鋭利な衝撃によって発生する割れの伝播を中断させること；（ｉｉ）上記割れの伝播を、１つ若しくは複数の縁部表面１１４に向けて（例えば側方に）配向すること；及び／又は（ｉｉｉ）隅部１１８からガラス基材１０２の中央区域１０２‐１に向かう、隔離機構１３０を横断する割れの伝播を緩和することのうちの少なくとも１つを実現するよう作用する。
【００７１】
隔離機構１３０が、特定の割れ伝播動態を中断、再配向及び／又は緩和すると仮定すると、隔離機構１３０は、少なくとも割れの伝播に対して「断絶部（ｄｉｓｃｏｎｔｉｎｕｉｔｙ）」を提供する機構であると考えられる。これに関して、断絶部は、ガラス基材１０２の体積内に：トレンチ、ノッチ、圧痕、凹部、スコア、アンダーカット、ガラス強度修正、残留応力修正等のうちの１つ又は複数を提供することによって達成できる。上記断絶部は細長くてよく、またガラス基材１０２の厚さの少なくとも一部を通って延在してよい。
【００７２】
例えば図７を参照すると、細長断絶部１３０は、ガラス基材１０２の厚さ全体を通って、ガラス基材１０２の内側主表面１１０と外側主表面１１２との間に延在してよく、これによりガラス基材１０２を各部分に分割する。あるいは図８を参照すると、細長断絶部１３０は、ガラス基材１０２の厚さの一部のみを通って延在してよく、好ましくは内側主表面１１０を分割して、外側主表面１１２に向かって、ただし外側主表面１１２を通らずに延在する。いずれの場合においても、デバイス１０が落下し、鋭利な接触による破損が例えばガラス基材１０２の隅部１１８において開始した場合であっても、上記断絶部（例えば区分形成）により、ガラス基材１０２の中央区域１０２‐１に向かう、及び／又は中央区域１０２‐１内への、いずれの割れの伝播が阻止されることになる。
【００７３】
より具体的には、第１の細長断絶部１３０‐１は、ガラス基材１０２の第１の隅部１１８‐１に隣接して配置してよい。更なる詳細（及び更なる例）として、第１の細長断絶部１３０‐１は近位端１３２‐１及び遠位端１３４‐１を有してよい。近位端１３２‐１は、第１の縁部表面１１４‐１に、又は少なくともこれに隣接して、位置してよい。遠位端１３４‐１は、第１の縁部表面１１４‐１に隣接する第２の縁部表面１１４‐２に、又は少なくともこれに隣接して、位置してよい。従って第１の細長断絶部１３０‐１は、ガラス基材１０２の第１の隅部１１８‐１（及び第１の隅部表面１１６‐１）の近傍に（又はこれに対して離間して）配置される。従って、第１の隔離機構１３０‐１は、例えば周縁部１１２‐１と第１の細長断絶部１３０‐１との間で始まる等、第１の隅部１１８‐１又はその付近で始まる、ガラス基材１０２の外側主表面１１２に対する動的な鋭利な衝撃によって発生する割れの伝播を中断させることができる。更に、及び／又はあるいは、第１の隔離機構１３０‐１は、隣接する第１の縁部表面１１４‐１及び第２の縁部表面１１４‐２のうちの少なくとも一方に向けて割れの伝播を配向でき、並びに／又は第１の細長断絶部１３０‐１を横断してガラス基材１０２の中央区域１０２‐１に向かう割れの伝播を緩和できる。
【００７４】
あるいは、第２の細長断絶部１３０‐２は、ガラス基材１０２の第２の隅部１１８‐２（及び第２の隅部表面１１６‐２）に隣接して（又はその近傍に、又はこれに対して離間して）配置してよい。例えば第２の細長断絶部１３０‐２は、第２の縁部表面１１４‐２に又は少なくともその近傍に位置する近位端１３２‐２、及び第３の縁部表面１１４‐３に又は少なくともその近傍に位置する遠位端１３４‐２を有してよい。更なる代替例は、ガラス基材１０２の第３の隅部１１８‐３（及び第３の隅部表面１１６‐３）に隣接して（又はその近傍に、又はこれに対して離間して）配置される、第３の細長断絶部１３０‐３を伴ってよい。第３の細長断絶部１３０‐３は、第３の縁部表面１１４‐３に又は少なくともその近傍に位置する近位端１３２‐３、及び第４の縁部表面１１４‐４に又は少なくともその近傍に位置する遠位端１３４‐３を有してよい。更に、第４の細長断絶部１３０‐４は、ガラス基材１０２第４の隅部１１８‐４に隣接して配置してよく、これは、第４の縁部表面１１４‐４に又はこれに隣接して位置する近位端１３２‐４、及び第１の縁部表面１１４‐１に又はこれに隣接して位置する遠位端１３４‐４を含む。
【００７５】
トレンチ、ノッチ、圧痕、凹部、スコア、アンダーカット等の形態の１つ又は複数の細長断絶部１３０‐ｉの場合、このような空隙を、塑性変形性（及び／又は透明）材料で充填してよい。
【００７６】
更に、図６のガラス基材１０２は、これ以前の実施形態において議論した部分領域１２２ｉ、１２４ｉのうちのいずれの上にコーティング１０４ｉを含んでもよい。
【００７７】
マイクロスフィアによるエネルギ吸収
カバー基材の背面の中間層
鋭利な接触による破損に対処するための別の技法は、カバー基材１０２の背面にエネルギ吸収性中間層を設けるステップを伴う。例えば図９を参照すると、デバイス本体２００（スマートフォン等）は、カバー基材１０２（ガラス基材等）を含み、これは上述の実施形態のうちの１つ又は複数において議論した構成のうちのいくつかと同様のものである。しかしながら特に、（接着層としても作用できる）エネルギ吸収性中間層２０２を、デバイス本体２００とカバー基材１０２との間に配置する。中間層２０２は、カバー基材１０２の外側主表面１１２に対する、（図２に図示されているような）表面１２による動的な鋭利な衝撃によって生成される動力学的エネルギの大半を吸収し、これによってカバー基材１０２及びデバイス本体２００に対する損傷を緩和するよう作用する。
【００７８】
図９に図示されている構成を想定すると、動的な鋭利な衝撃によって生成される動力学的エネルギを吸収することによってカバー基材１０２への損傷を低減する中間層２０２に関して明らかになる理論的機構について考察できる。衝突時にデバイスの位置エネルギを変換することによって生成される動力学的エネルギは、（割れ等による）カバー基材１０２の破損の蓋然性に直接関連することが観察される。デバイスが高さ（ｈ）から落下すると仮定すると、デバイスの動力学的エネルギは、以下の式：
【００７９】
【数６】
2017533167.tif 000008
【００８０】
によって与えられ、ここでＥＫＥはデバイスの動力学的エネルギであり、ＥＰＥは高さ（ｈ）におけるデバイスの位置エネルギであり、ｍはデバイスの質量であり、ｖは衝突時の速度であり、ｇは重力による加速定数である。
【００８１】
カバー基材１０２が、表面１２（日常生活において見られる多数の粗面のうちのいずれか等）に所与の速度で衝突する場合、動力学的エネルギは、カバー基材１０２の小さい接触領域に集中する。このような集中、特に粗面１２との鋭利な接触衝撃は、多大な圧力を生成し得る。衝突中に、カバー基材１０２及び／又はデバイス本体２００に対する過度の損傷を防止するための有効な手段は、衝突時にデバイスのモーメントによって生成される力を少なくとも部分的に吸収することである。現在、光学的に透明な接着剤（ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  ｃｌｅａｒ  ａｄｈｅｓｉｖｅ：ＯＣＡ）等の接着剤によってデバイス本体２００に連結されたカバー基材を有する、多くのデバイスが設計されている。上記接着剤は典型的には、約１‐１０ＭＰａといった比較的低いヤング率を有するエラストマ材料から形成してよい。このような比較的低いヤング率により、接着層は、衝突中に即座に変形する傾向を有することになり（これにより接着剤中に弾性的に保存される歪みエネルギは極めてわずかとなり）、従って上記接着剤は、動力学的エネルギをわずかしか吸収しない。従って、衝撃による動力学的エネルギの大半は、カバー基材１０２の、粗面１２による上記小さい接触領域に集中し、これによりカバー基材１０２及び／又はデバイスの他の感受性要素の壊滅的な破損がもたらされる場合がある。
【００８２】
しかしながら、図９の中間層２０２の特定のエネルギ吸収性特徴によると、以下のように表される単純なエネルギ保存の観点から、上記中間層２０２の利点を確認できる：
【００８３】
【数７】
2017533167.tif 000009
【００８４】
ここでＥＤＥは、デバイスの損傷を引き起こすために利用可能な動力学的エネルギであり、ＥＫＥは、デバイスの動力学的エネルギであり、ＥＤｉｓｓｉｐａｔｅｄは、中間層２０２内の特定の材料によって散逸されるエネルギであり、ＥＳＥは、デバイスのいずれの数の構成部品の弾性変形による歪みエネルギであり、これは衝撃後に系に戻されることになる。衝撃に起因するデバイスの動力学的エネルギのうちの有意なレベルを吸収することによって、デバイスの損傷を引き起こすために利用可能なまま残るエネルギをよりわずかなものとする中間層２０２を（例えば接着層の改質された特性によって）製造することに、利点が存在することは明らかである。
【００８５】
図９、１０、１１に示す系の１つ又は複数の実施形態によると、中間層２０２のエネルギ吸収性材料は、球体２０４及び／又は球体２０６からなってよく、これらはポリマーバインダ、エラストマバインダ及び／又は樹脂によって一体として結合される。球体２０４及び球体２０６それぞれのいくつかの顕著な、かつ異なる特徴について、以下でより詳細に議論する。好ましくは、球体２０４及び／又は球体２０６は、バインダ又は樹脂全体に略均一に分配される。球体２０４及び／又は球体２０６は好ましくは略球形に成形され、数十マイクロメートルの直径を有し、例えば約５‐１２０μｍの平均直径を有する。球体２０４及び／又は球体２０６の平均直径は、中間層２０２の厚さをある程度規定することになり、上記厚さは約５０μｍ‐約１０００μｍの厚さで変化し得る。中間層２０２のコーティング材料は、透明性が必要であるか又は望ましい領域においては透明であってよく、また完全な透明性が必要とされないか又は望ましくない領域においては完全に又は部分的に不透明であってよい。
【００８６】
球体２０４及び／又は球体２０６を含有する中間層２０２は、犠牲層として応答し、従って、デバイスが粗面１２に衝突した場合に、デバイスの動力学的エネルギのうちの有意な量が、複数の球体２０４及び／又は球体２０６の破砕、圧縮又はその他の変形によって散逸されることになる。従って、デバイスの損傷を引き起こすために利用可能な残留動力学的エネルギの量は低減される。
【００８７】
図１０の実施形態では、球体２０４は、ガラス、セラミック及び／又はガラスセラミック中空球体といった、剛性であるものの破砕可能な材料から形成される等、中空かつ破砕可能なものとして特性決定できる。よって、破砕可能な中空球体２０４を含有する中間層２０２は、犠牲層として応答し、従って、デバイスが粗面１２に衝突した場合に、デバイスの動力学的エネルギのうちの有意な量が、上記中空の破砕可能な球体２０４を破砕することによって散逸されることになる。
【００８８】
１つ又は複数の実施形態では、中間層２０２は、ポリマーバインダ中に中空の破砕可能な球体２０４を含んでよく、中空の破砕可能な球体２０４の体積割合は、中空の破砕可能な球体２０４及び上記ポリマーバインダの合計体積の約２５〜７５％である。更に、及び／又はあるいは、この組み合わせは：中空の破砕可能な球体２０４の平均直径が約５‐１２０μｍであること；中空の破砕可能な球体２０４の破砕強度が約２ＭＰａ‐２００ＭＰａであること；中間層２０２の厚さが約５０‐１０００μｍであること；並びに中空の破砕可能な球体２０４が、ガラス、セラミック及び／又はガラスセラミック材料から形成されることのうちの１つ又は複数を含んでよい。
【００８９】
中空の破砕可能な球体２０４を含有する上述の中間層２０２を形成する方法は：（１）上述の割合の中空の破砕可能な球体２０４（例えばシリケートガラス中空マイクロスフィア）と、３Ｍ（商標）Ｐｒｉｎｔａｂｌｅ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  Ｃｌｅａｒ  Ａｄｈｅｓｉｖｅ１０８８等の液体樹脂との、略均一な混合溶液を調製するステップ；（２）上記混合物を、カバー基材１０２の好適な部分（例えばカバー基材１０２の縁部、隅部及び／又は上述の他の限定された領域、ただしカバー基材１０２の外側主表面１１２の代わりに内側主表面１１０に適用される）上にコーティング又はスクリーン印刷するステップ；（３）カバー基材１０２及び混合物を、デバイス本体２００（デバイスのフレーム等）に接触するように配置するステップ；並びに（４）液体ＯＣＡを硬化させるステップを含んでよい。ポリマー結合材料の弾性により、中間層２０２は、中間層２０２に埋入された球体２０４の変形後でさえも、その元々の形状を維持することになる。
【００９０】
１つ又は複数の更なる実施形態では、中間層２０２は、樹脂中に（中空の破砕可能な球体２０４の代わりに）圧縮可能な中空球体２０４’を含んでよい。よって、圧縮可能な中空球体２０４’を含有する中間層２０２は、犠牲層として応答し、従って、デバイスが粗面１２に衝突した場合に、デバイスの動力学的エネルギのうちの有意な量が、圧縮可能な中空球体２０４’を圧縮することによって散逸されることになる。例えばこのような構成は、圧縮可能な中空球体２０４’及び樹脂の合計体積の約２５〜９０％の、圧縮可能な中空球体２０４’の体積割合を含んでよい。更に、及び／又はあるいは、この組み合わせは：圧縮可能な中空球体２０４’の平均直径が約２０‐１２０μｍであること；及び中間層２０２の厚さが約５０‐１０００μｍであることのうちの１つ又は複数を含んでよい。
【００９１】
圧縮可能な中空球体２０４’を含有する上述の中間層２０２を形成する方法は：（１）上述の割合の圧縮可能な中空マイクロスフィア（Ａｋｚｏｎｏｂｅｌ  Ｅｘｐａｎｃｅｌマイクロスフィア等）と、液体ＯＣＡ樹脂（３Ｍ  Ｐｒｉｎｔａｂｌｅ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  Ｃｌｅａｒ  Ａｄｈｅｓｉｖｅ１０８８等）との、略均一な混合溶液を調製するステップ；（２）上記混合物を、カバー基材１０２の好適な部分（例えばカバー基材１０２の縁部、隅部及び／又は上述の他の限定された領域、ただしカバー基材１０２の外側主表面１１２の代わりに内側主表面１１０に適用される）上にコーティング又はスクリーン印刷するステップ；（３）カバー基材１０２及び混合物を、デバイス本体２００（デバイスのフレーム等）に接触するように配置するステップ；並びに（４）液体ＯＣＡを硬化させるステップを含んでよい。Ｅｘｐａｎｃｅｌマイクロスフィアの比較的高い復元性により、中間層２０２は、複数サイクルの荷重印加／荷重解放に、破断することなく耐えることができる。
【００９２】
１つ又は複数の更なる実施形態では、中間層２０２は、図１１に示すように、バインダ中に圧縮可能な中実球体２０６を含んでよい。よってこの構成では、中間層２０２は犠牲層として応答し、従って、デバイスが粗面１２に衝突した場合に、デバイスの動力学的エネルギのうちの有意な量が、圧縮可能な中実球体２０６を圧縮することによって散逸されることになる。例えばこのような構成は、圧縮可能な中実球体２０６及びバインダの合計体積の約２５〜７５％の、圧縮可能な中実球体２０６の体積割合を含んでよい。更に、及び／又はあるいは、この組み合わせは：圧縮可能な中実球体２０６の平均直径が約１０‐１０００μｍであること；中間層２０２の厚さが約５０‐１０００μｍであること；並びに圧縮可能な中実球体２０６が、ポリエチレン、ポリスチレン及びポリメチルメタクリレートのうちの１つ又は複数から形成されることのうちの１つ又は複数を含んでよい。
【００９３】
図１２を参照し、１つ又は複数の更なる実施形態によると、ポリマーバインダ、エラストマバインダ及び／又は樹脂中で結合した上述の球体２０４及び／又は球体２０６は、カバー基材１０２の外側主表面１１２上にエネルギ吸収性層（又はコーティング）２１０を提供できる。特に、上述の中間層２０２又は標準的な接着層２１２を、デバイス本体２００とカバー基材１０２との間に配置してよい。エネルギ吸収性コーティング２１０は、カバー基材１０２の外側主表面１１２、特にコーティング２１０に対する、表面１２の動的な鋭利な衝突によって生成される動力学的エネルギの大半を吸収するよう、並びにそれによって、カバー基材１０２及びデバイス本体２００に対する損傷を緩和するよう、作用する。これらの実施形態によると、エネルギ吸収性コーティング２１０を、カバー基材１０２の外側主表面１１２の上述の限定された領域に亘って適用して、複合構造体を製造してよい。従って、上記限定された領域の特徴に関連するこれ以前の実施形態の様々な特徴及び代替例、球体２０４、２０６の特徴、並びに／又はポリマーバインダ、エラストマバインダ及び／若しくは樹脂の特徴は全て、図１２を参照して考察される実施形態に適用できる。
【００９４】
図１３を参照し、１つ又は複数の更なる実施形態によると、カバー基材１０２の外側主表面１１２上に、別のタイプのエネルギ吸収性層（又はコーティング）２２０を提供できる。エネルギ吸収性コーティング２２０は、表面１２の粗度と略同様の粗度を有する粗外面を含む。特に、上述の中間層２０２又は標準的な接着層２１２を、デバイス本体２００とカバー基材１０２との間に配置してよい。コーティング２２０と表面１２との粗度が類似していることにより、少なくともエネルギ吸収性コーティング２２０は、カバー基材１０２の外側主表面１１２、特にコーティング２２０に対する、表面１２の動的な鋭利な衝突によって生成される動力学的エネルギの大半を吸収するよう、並びにそれによって、カバー基材１０２及びデバイス本体２００に対する損傷を緩和するよう、作用する。これらの実施形態によると、エネルギ吸収性コーティング２２０を、カバー基材１０２の外側主表面１１２の上述の限定された領域に亘って適用して、複合構造体を製造してよい。従って、上記限定された領域の特徴に関連するこれ以前の実施形態の様々な特徴及び代替例は全て、図１３を参照して考察される実施形態に適用できる。
【００９５】
本明細書の開示について特定の実施形態を参照して説明したが、これらの実施形態は、本明細書の実施形態の原理及び応用例の単なる例示であることを理解されたい。従って、上記例示的実施形態に対して多数の修正を施してよいこと、及び本出願の精神及び範囲から逸脱することなく他の構成を考案してよいことを理解されたい。
【００９６】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【００９７】
実施形態１
外側表面を有するデバイス本体；
互いから離間した内側主表面及び外側主表面を有する、カバー基材であって、上記内側主表面は、上記デバイス本体の上記外側表面の少なくとも一部分に向けて配置されて、上記外側表面の少なくとも一部分を被覆する、カバー基材；並びに
上記デバイス本体の上記外側表面と上記カバー基材との間に配置された、中間層であって、上記中間層は、上記カバー基材の上記外側主表面に対する動的な鋭利な衝突によって生成される動力学的エネルギの大半を吸収するよう、並びにこれによって、上記カバー基材及び上記デバイス本体に対する損傷を緩和するよう、作用する、中間層
を備える、装置。
【００９８】
実施形態２
上記カバー基材は、ガラス、結晶質材料、単結晶材料及びガラスセラミック材料のうちの１つ又は複数から形成されること；
上記カバー基材は、非イオン交換ガラスであること；並びに
上記カバー基材は、イオン交換ガラスであること
のうちの少なくとも１つを満たす、実施形態１に記載の装置。
【００９９】
実施形態３
上記中間層は、ポリマーバインダ中に中空の破砕可能な球体を含むこと；
上記中空の破砕可能な球体の体積割合は、上記中空の破砕可能な球体及び上記ポリマーバインダの合計体積の約２５〜７５％であること；
上記中空の破砕可能な球体の平均直径は、約５‐１２０μｍであること；
上記中空の破砕可能な球体の破砕強度は、約２ＭＰａ‐２００ＭＰａであること；
上記中間層の厚さは、約５０‐１０００μｍであること；並びに
上記中空の破砕可能な球体は、ガラス、セラミック及び／又はガラスセラミック材料から形成されること
のうちの１つ又は複数を満たす、実施形態１に記載の装置。
【０１００】
実施形態４
上記中間層は、樹脂中に圧縮可能な中空球体を含むこと；  上記圧縮可能な中空球体の体積割合は、上記圧縮可能な中空球体及び上記樹脂の合計体積の約２５〜９０％であること；
上記圧縮可能な中空球体の平均直径は、約２０‐１２０μｍであること；並びに
上記中間層の厚さは約５０‐１０００μｍであること
のうちの１つ又は複数を満たす、実施形態１に記載の装置。
【０１０１】
実施形態５
上記中間層は、バインダ中に圧縮可能な中実球体を含むこと；
上記圧縮可能な中実球体の体積割合は、上記圧縮可能な中実球体及び上記バインダの合計体積の約２５〜７５％であること；
上記圧縮可能な中実球体の平均直径は、約１０‐１０００μｍであること；
上記中間層の厚さは、約５０‐１０００μｍであること；並びに
上記圧縮可能な中実球体は、ポリエチレン、ポリスチレン及びポリメチルメタクリレートのうちの１つ又は複数から形成されること
のうちの１つ又は複数を満たす、実施形態１に記載の装置。
【０１０２】
実施形態６
互いから離間した内側及び外側主表面；上記内側及び外側主表面それぞれの周縁部間に広がる複数の縁部表面；並びに上記内側及び外側主表面の各周縁部間、並びに隣接する上記縁部表面間に広がる、複数の隅部表面を有する、基材；並びに
複合構造体を製造するために、上記基材の上記外側主表面の限定された領域に亘って適用されたコーティングであって、上記限定された領域は、上記外側主表面の総面積より小さく、上記コーティングは、上記外側主表面に対する動的な鋭利な衝突による上記基材に対する損傷を緩和するよう作用する、コーティング
を備える、装置であって、
上記限定された領域は：
上記周縁部と、上記基材の上記外側主表面の中央区域に向かう第１の所定の距離との間に広がる、少なくとも１つの縁部領域；又は
上記周縁部と、上記基材の上記外側主表面の中央区域に向かう第２の所定の距離との間に広がる、少なくとも１つの隅部表面それぞれに隣接して延在する少なくとも１つの隅部領域
のうちの少なくとも１つを含む、装置。
【０１０３】
実施形態７
上記基材は、ガラス、結晶質材料、単結晶材料及びガラスセラミック材料のうちの１つ又は複数から形成される、実施形態６に記載の装置。
【０１０４】
実施形態８
上記限定された領域の総面積は：
（ｉ）上記外側主表面の総面積の約１〜２０％；
（ｉｉ）上記外側主表面の総面積の約１〜１０％；
（ｉｉｉ）上記外側主表面の総面積の約２〜５％；及び
（ｉｖ）上記外側主表面の総面積の約２〜３％
のうちの１つ以下を占める、実施形態６に記載の装置。
【０１０５】
実施形態９
上記コーティングの厚さは：
（ｉ）約１０ナノメートル〜約１０００マイクロメートル；
（ｉｉ）約１００ナノメートル〜約５００マイクロメートル；
（ｉｉｉ）約１マイクロメートル〜約１００マイクロメートル；及び
（ｉｖ）約１０マイクロメートル〜約５０マイクロメートルのうちの１つである、実施形態６に記載の装置。
【０１０６】
実施形態１０
上記基材は、非イオン交換ガラスであること；及び
上記基材は、イオン交換ガラスであること
のうちの少なくとも１つを満たす、実施形態６に記載の装置。
【０１０７】
実施形態１１
上記コーティングは、上記基材に対する損傷を緩和するために、上記外側主表面に対する動的な鋭利な衝撃に対してバネ様の応答を示す、透明な塑性変形性材料であること；
上記コーティングは：（ｉ）約１ＧＰａ未満；（ｉｉ）約５ＧＰａ未満；（ｉｉｉ）約１０ＧＰａ未満；（ｉｖ）約３０ＧＰａ未満；及び（ｖ）約５０ＧＰａ未満のうちの１つのヤング率を示すこと；並びに
上記コーティングは、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、Ｚｅｏｎｅｘ及びＴｏｐａｓとして公知のシクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）及びコポリマー（ＣＯＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリスチレン、アクリル、シリコン、ポリウレタンエラストマ、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、スチレンブロックコポリマー等の熱可塑性エラストマ（ＴＰＥ）のうちの１つ又は複数を含む、材料を含み、また上記１つ又は複数の材料は、約１ＭＰａ〜約１０ＧＰａのヤング率を有すること
のうちの少なくとも１つを満たす、実施形態６に記載の装置。
【０１０８】
実施形態１２
上記コーティングは超硬質材料であり、また上記コーティングは：（ｉ）少なくとも約８ＧＰａ；（ｉｉ）少なくとも約１０ＧＰａ；（ｉｉｉ）少なくとも約１４ＧＰａ；（ｉｖ）少なくとも約１８ＧＰａ；（ｖ）少なくとも約２２ＧＰａ；及び（ｖｉ）少なくとも約３０ＧＰａのうちの１つの硬度を示すこと；並びに
上記コーティングは：窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、炭化ケイ素、酸炭化ケイ素、窒化アルミニウム、酸窒化アルミニウム（ＡｌＯＮ）、炭化アルミニウム、酸炭化アルミニウム、酸化アルミニウム、ダイヤモンド様炭素、ナノ結晶質ダイヤモンド、酸化物、及びインジウム‐スズ‐酸化物（ＩＴＯ）のうちの１つ又は複数を含むこと
のうちの少なくとも１つを満たす、実施形態６に記載の装置。
【０１０９】
実施形態１３
上記コーティングは、バインダ中に中実球体を含むこと；
上記中実球体の体積割合は、上記中実球体及び上記バインダの合計体積の約２５〜７５％であること；
上記中実球体の平均直径は、約１０‐１０００μｍであること；
上記中間層の厚さは、約５０‐１０００μｍであること；並びに
上記中実球体は、シリカセラミック、ソーダライムガラス、チタン酸バリウムガラス、ボロシリケートガラス及びイットリウム安定化ジルコニアのうちの１つ又は複数から形成されること
のうちの１つ又は複数を満たす、実施形態６に記載の装置。
【０１１０】
実施形態１４
上記コーティングは、ある粗度を有する粗外面を含む、実施形態６に記載の装置。
【０１１１】
実施形態１５
互いから離間した内側及び外側主表面；上記内側及び外側主表面それぞれの周縁部間に広がる複数の縁部表面；並びに上記内側及び外側主表面の各周縁部間、並びに隣接する上記縁部表面間に広がる、複数の隅部表面を有する、基材；並びに
近位端及び遠位端を有する第１の細長断絶部であって、上記近位端は、上記複数の縁部表面のうちの第１のものに、又は上記第１のものに隣接して位置し、また上記遠位端は、上記複数の縁部表面のうちの上記第１のものに隣接する上記複数の縁部表面のうちの第２のものに、又は上記第２のものに隣接して位置し、これにより、上記第１の細長断絶部は、上記基材の上記隅部表面のうちの第１のものの近傍に配置される、第１の細長断絶部
を備える、装置であって、
上記第１の細長断絶部は：
（ｉ）上記周縁部と上記第１の細長断絶部との間から始まる、上記基材の上記外側主表面に対する動的な鋭利な衝突に起因する割れの伝播を中断させるよう；
（ｉｉ）割れの伝播を、上記第１及び第２の縁部表面の少なくとも一方に向けて配向するよう；並びに
（ｉｉｉ）上記第１の細長断絶部を横断して上記基材の上記外側主表面の中央区域に向かう割れの伝播を緩和するよう、作用する、装置。
【０１１２】
実施形態１６
上記基材は、ガラス、結晶質材料、単結晶材料及びガラスセラミック材料のうちの１つ又は複数から形成されること；並びに
上記基材は、イオン交換ガラスであること
のうちの少なくとも１つを満たす、実施形態１５に記載の装置。
【０１１３】
実施形態１７
上記第１の細長断絶部は、上記基材の厚さの一部を通って延在し、上記内側主表面を分割して、上記外側主表面に向かって、ただし上記外側主表面を通らずに延在すること；及び
上記第１の細長断絶部は、上記基材の厚さ全体を通って、上記基材の上記内側主表面と上記外側主表面との間に延在することにより、上記基材を分割すること
のうちの一方を満たす、実施形態１５に記載の装置。
【０１１４】
実施形態１８
上記第１の細長断絶部は、上記基材の厚さの少なくとも一部を通って延在するノッチを含むこと；
上記ノッチは、透明な塑性変形性材料で充填されること；
上記塑性変形性材料は：（ｉ）約１ＧＰａ未満；（ｉｉ）約５ＧＰａ未満；（ｉｉｉ）約１０ＧＰａ未満；（ｉｖ）約３０ＧＰａ未満；及び（ｖ）約５０ＧＰａ未満のうちの１つのヤング率を示すこと；並びに
上記塑性変形性材料は、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、Ｚｅｏｎｅｘ及びＴｏｐａｓとして公知のシクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）及びコポリマー（ＣＯＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリスチレン、アクリル、シリコン、ポリウレタンエラストマ、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、スチレンブロックコポリマー等の熱可塑性エラストマ（ＴＰＥ）のうちの１つ又は複数を含み、上記１つ又は複数の材料は、約１ＭＰａ〜約１０ＧＰａのヤング率を有すること
のうちの少なくとも１つを満たす、実施形態１５に記載の装置。
【０１１５】
実施形態１９
近位端及び遠位端を有する第２の細長断絶部であって、上記近位端は、上記複数の縁部表面のうちの第３のものに、又は上記第３のものに隣接して位置し、また上記遠位端は、上記複数の縁部表面のうちの上記第３のものに隣接する上記複数の縁部表面のうちの第４のものに、又は上記第４のものに隣接して位置し、これにより、上記第２の細長断絶部は、上記基材の上記隅部表面のうちの第２のものの近傍に配置される、第２の細長断絶部を更に備える、実施形態１５に記載の装置。
【０１１６】
実施形態２０
近位端及び遠位端を有する第３の細長断絶部であって、上記近位端は、上記複数の縁部表面のうちの上記第２のものに、又は上記第２のものに隣接して位置し、また上記遠位端は、上記複数の縁部表面のうちの上記第２のものに隣接する上記複数の縁部表面のうちの上記第３のものに、又は上記第３のものに隣接して位置し、これにより、上記第３の細長断絶部は、上記基材の上記隅部表面のうちの第３のものの近傍に配置される、第３の細長断絶部を更に備える、実施形態１９に記載の装置。
【０１１７】
実施形態２１
近位端及び遠位端を有する第４の細長断絶部であって、上記近位端は、上記複数の縁部表面のうちの上記第４のものに、又は上記第４のものに隣接して位置し、また上記遠位端は、上記複数の縁部表面のうちの上記第４のものに隣接する上記複数の縁部表面のうちの上記第１のものに、又は上記第１のものに隣接して位置し、これにより、上記第４の細長断絶部は、上記基材の上記隅部表面のうちの第４のものの近傍に配置される、第４の細長断絶部を更に備える、実施形態２０に記載の装置。
【符号の説明】
【０１１８】
１０        消費者向けデバイス
１２        表面
１０２      カバー基材、ガラス基材
１０２‐１  中央区域
１０４      コーティング
１０４‐１  コーティング領域
１０４‐２  コーティング領域
１０４‐３  コーティング領域
１０４‐４  コーティング領域
１１０      内側主表面
１１０‐１  周縁部
１１２      外側主表面
１１２‐１  周縁部
１１４      縁部表面
１１４‐１  縁部表面、相対的に短い側縁部領域、第１の縁部表面
１１４‐２  縁部表面、相対的に長い側縁部領域、第２の縁部表面
１１４‐３  縁部表面、相対的に短い側縁部領域、第３の縁部表面
１１４‐４  縁部表面、相対的に長い側縁部領域、第４の縁部表面
１１６      隅部表面
１１６‐１  第１の隅部表面
１１６‐２  第２の隅部表面
１１６‐３  第３の隅部表面
１１６‐４  第４の隅部表面
１１８      隅部
１１８‐１  第１の隅部
１１８‐２  第２の隅部
１１８‐３  第３の隅部
１１８‐４  第４の隅部
１２２      縁部領域
１２２ｉ    部分領域
１２２‐１  第１の部分縁部領域
１２２‐２  第２の部分縁部領域
１２２‐３  第３の部分縁部領域
１２２‐４  第４の部分縁部領域
１２４      隅部領域
１２４ｉ    部分領域
１２４‐１  第１の部分隅部領域
１２４‐２  第２の部分隅部領域
１２４‐３  第３の部分隅部領域
１２４‐４  第４の部分隅部領域
１３０      隔離機構、細長断絶部
１３０‐１  第１の細長断絶部
１３０‐２  第２の細長断絶部
１３０‐３  第３の細長断絶部
１３０‐４  第４の細長断絶部
１３２‐１  第１の細長断絶部の近位端
１３２‐２  第２の細長断絶部の近位端
１３２‐３  第３の細長断絶部の近位端
１３２‐４  第４の細長断絶部の近位端
１３４‐１  第１の細長断絶部の遠位端
１３４‐２  第２の細長断絶部の遠位端
１３４‐３  第３の細長断絶部の遠位端
１３４‐４  第４の細長断絶部の遠位端
２００      デバイス本体
２０２      エネルギ吸収性中間層
２０４      球体
２０４’    中空球体
２０６      球体、中実球体
２１０      エネルギ吸収性層、エネルギ吸収性コーティング
２１２      接着層
２２０      エネルギ吸収性層、エネルギ吸収性コーティング
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４  部分縁部領域１２２ｉの幅方向の距離
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４  部分隅部領域１２４ｉの中央向きの距離
【図１】
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【図２】
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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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【国際調査報告】
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