(57)【要約】  狭い破断分布または１０を超えるワイブル係数を有するガラス−被膜積層体または物品。実施形態において、ガラス−被膜積層体または物品は、強化ガラス基材上に配置された少なくとも１つの第１の被膜を含む。第１の被膜または任意の追加の被膜は、強化ガラス基材の破断点ひずみよりも小さい平均破断点ひずみを示すことができる。実施形態においては、第１の被膜がガラス基材からの目に見える層間剥離を示さないように、第１の被膜がガラス基材に接着される。所望の強度レベルおよび狭い破断強度分布を有するガラス−被膜積層体または物品の形成方法も開示される。
2016526003.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の主面と、第２の主面と、前記第１の主面および前記第２の主面の一方または両方における平均基材破断点ひずみとを有する強化ガラス基材と、
前記第１の主面上に配置され、前記平均強化ガラス基材破断点ひずみよりも小さい平均被膜破断点ひずみを有する第１の被膜と
を備えた物品において、リングオンリング試験によって測定して約１０を超えるワイブル係数を有することを特徴とする物品。
【請求項２】
最大で約４０グラムのゼロでない荷重を用いてバーコビッチダイヤモンド圧子で押し込んだ後に光学顕微鏡下で観察して、前記被膜が前記強化ガラス基材からの目に見える層間剥離を示さないように、前記第１の被膜が前記強化ガラス基材に接着されていることを特徴とする請求項１に記載の物品。
【請求項３】
前記第１の被膜が、ＩＲ遮断層、ＵＶ遮断層、導電層、半導体層、エレクトロニクス層、薄膜トランジスタ層、タッチセンシング層、画像表示層、蛍光層、リン光層、発光層、波長選択的反射層、ヘッドアップディスプレイ層、耐擦傷層、反射防止層、アンチグレア層、防汚層、セルフクリーニング層、障壁層、パッシベーション層、密封層、拡散阻止層、および耐指紋層の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の物品。
【請求項４】
前記第１の被膜が、酸化物、酸窒化物、窒化物、炭化物、ケイ質ポリマー、半導体、透明導体、金属、またはそれらの組合せを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の物品。
【請求項５】
リングオンリング試験で測定した場合に前記ワイブル係数が約１５以上、約２０以上、および約５０以上の少なくとも１つであ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物品。
【請求項６】
前記強化ガラス基材上の前記第１の被膜の上に配置された少なくとも１つの第２の被膜をさらに含み、少なくとも１つの第２の被膜が、ＩＲ反射層、ＵＶ反射層、導電層、半導体層、エレクトロニクス層、薄膜トランジスタ層、タッチセンシング層、画像表示層、蛍光層、リン光層、発光層、波長選択的反射層、ヘッドアップディスプレイ層、耐擦傷層、反射防止層、アンチグレア層、防汚層、セルフクリーニング層、障壁層、パッシベーション層、密封層、拡散阻止層、および耐指紋層の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の物品。
【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条に基づき、２０１３年５月２３日に出願された米国仮特許出願第６１／８２６，８１６号明細書（その内容に依拠し、および参照によりその全体が本明細書に援用される）の優先権の利益を主張する。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、十分に制御された破断強度を示すガラス−被膜積層体または物品に関し、特に、強化ガラス基材と、強化ガラス基材上に配置された被膜とを含み、本明細書に示されるように１０を超えるワイブル係数を示すガラス−被膜積層体に関する。
【背景技術】
【０００３】
強化ガラス基材は、タッチスクリーン用途などの種々の表示用途の保護カバーガラスとして広く使用されている。自動車または建築用の窓、光起電力技術用のガラス基材、および当技術分野において周知の他の用途などの多くの別の可能性のある用途で強化ガラス基材が採用されうる。自動車用窓などの一部の用途では、制御され繰り返し可能な衝撃または曲げ荷重条件において破壊が生じる場合の、乗員の安全のための種々の破断強度および破断強度分布の条件を有しうる。
【０００４】
強化ガラス基材の破断強度分布は、傷寸法分布によって求められるように一般にモデル化される。曲げ荷重条件下では、最弱リンク説に基づくと、ガラス基材中の最大の傷によって突発的な破断が促進される。処理機能のばらつきのため、ガラス基材表面中に以前から存在する最大の傷は、多種多様となる可能性があり、それによって破断強度のばらつきが大きくなる。このばらつきは、ワイブル確率プロットで説明することができる。ワイブル確率プロットは、ガラスなどの脆性材料の強度分布を表すための広く受け入れられている統計的方法である。ワイブル係数は、ワイブル分布関数の無次元形状パラメータであり、脆性材料で測定された材料強度のばらつきを表すために使用される。ワイブル係数は、ワイブル確率プロット上のデータ点に沿って引かれた線の傾きである。より大きなワイブル係数は、試料間の強度のばらつきが小さいことを示し、より小さなワイブル係数は試料間の強度のばらつきが大きいことを示す。典型的な無垢の強化ガラス基材の場合、ワイブル係数は約５以下であり、強化ガラス基材の表面が非常に良く保護されている場合、ワイブル係数は場合により最大１０となりうる。
【０００５】
多くの実際的な用途においては、ある種の被膜を強化ガラス基材と組み合わせてガラス−被膜積層体を形成することが有利となる場合がある。このような被膜としては、インジウムスズ酸化物（「ＩＴＯ」）またはその他の透明導電性酸化物などの半導体層、さまざまな種類のハードコーティング層、ＩＲまたはＵＶ遮断層、導電層、エレクトロニクス層、薄膜トランジスタ層、ならびに反射防止層を挙げることができる。これらの被膜の多くは、硬質および脆性の材料を含む。多くの場合、被膜は、１つ以上の望ましい機能特性（たとえば、耐久性、導電性、光学的性質、または熱的性質）を維持するために硬質および脆性となりうる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
強化ガラス基材と硬質かつ脆性の被膜とを含み、調整可能で裸のガラス基材よりも分布が狭い破断強度を示すガラス−被膜積層体が必要とされている。さらに、ガラス組成、構造、または性質を直接変更することなく、そのようなガラス−被膜積層体の破断強度を特定の用途に要求される所望のレベルに調整する方法が必要とされている。窓用途などの一部の用途の場合、そのようなガラス−被膜積層体は、高い光透過率、低い光学的ひずみ、またはその両方を実現し、少ない光散乱を含むことができることが望ましいであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の第１の態様は、リングオンリング試験、４点曲げ試験、および３点曲げ試験の１つで測定した場合に約１０を超え、または１５以上、３０以上、またはさらには５０以上のワイブル係数を示すガラス−被膜積層体または物品に関する。本明細書において使用される場合、「ガラス−被膜積層体」および「物品」という用語は同義で使用することができる。一変形形態において、本発明のガラス−被膜積層体は、可視波長範囲の一部にわたって少なくとも約２０％の光透過率を示すことができる。別の一変形形態においては、本発明のガラス−被膜積層体は、ガラス−被膜積層体の厚さにわたって約１０％以下の光透過ヘイズを示すことができる。実施形態において、本発明のガラス−被膜積層体は、非対称の曲げ強度、非対称の耐衝撃性、またはそれらの組合せを示すことができる。
【０００８】
実施形態において、ガラス−被膜積層体は、第１および第２の主面を有する強化ガラス基材、ならびに第１の主面上に配置され、強化ガラス基材と界面を形成する被膜を備える。界面は、強化ガラス基材の破壊靱性の約５０％を超える界面破壊靱性を示すことができる。
【０００９】
実施形態において、ガラス−被膜積層体の曲げ荷重中に、被膜は、被膜中に存在する亀裂が界面にわたって架橋し、強化ガラス基材中まで架橋するのに十分な全応力を示すことができる。任意選択的に、最大で約４０グラムのゼロでない荷重を用いてバーコビッチダイヤモンド圧子で押し込んだ後に光学顕微鏡下で観察して、被膜が強化ガラス基材からの目に見える層間剥離を示さないように、被膜を強化ガラス基材に接着させることができる。
【００１０】
実施形態において、被膜は少なくとも１０ｎｍの厚さを有することができる。基材表面において約１％を超えることがある強化ガラス基材の破断点ひずみよりも小さい平均破断点ひずみを被膜が示すことができる。被膜は、約１０ＭＰａ・ｍ１／２以下の破壊靱性、約１ｋＪ／ｍ２未満の臨界ひずみエネルギー解放率（ＧＩＣ＝ＫＩＣ２／Ｅ）、またはその両方を示すこともできる。特定の実施形態においては、被膜の臨界ひずみエネルギー解放率は約０．５ｋＪ／ｍ２以下、またはさらには約０．１ｋＪ／ｍ２以下となりうる。
【００１１】
ガラス−被膜積層体は追加の被膜を含むことができる。実施形態において、被膜または追加の被膜は、ＩＲ遮断層、ＵＶ遮断層、導電層、半導体層、エレクトロニクス層、薄膜トランジスタ層、タッチセンシング層、画像表示層、蛍光層、リン光層、発光層、波長選択的反射層、ヘッドアップディスプレイ層、耐擦傷層、反射防止層、アンチグレア層、防汚層、セルフクリーニング層、障壁層、パッシベーション層、密封層、拡散阻止層、耐指紋層、またはそれらの組合せなどの１つ以上の層を含むことができる。被膜または追加の被膜は、たとえば、酸化物、酸窒化物、窒化物、炭化物、ケイ質ポリマー、半導体、透明導体、金属またはそれらの組合せを含むことができる。実施形態において、被膜は、層全体にわたって均一の組成を有する少なくとも１つの層を含むことができる。被膜および追加の被膜は、約１０ＭＰａ・ｍ１／２以下の破壊靱性を示すスタックを形成することができる。被膜または追加の被膜は、たとえば、真空に基づく技術、液体に基づく技術、またはそれらの組合せによって配置することができる。
【００１２】
本開示の第２の態様は、本明細書に記載されるようなガラス−被膜積層体の形成方法に関する。実施形態においては、この方法は、ガラス−被膜積層体の所望の破断強度を選択するステップと、化学強化ガラス基材を提供するステップと、強化ガラス基材の第１の主面の上に被膜を配置するステップと、所望の破断強度を制御するために被膜弾性率、被膜厚さ、および被膜残留応力の１つ以上を制御するステップとを含む。特定の実施形態においては、この方法は、一定被膜厚さ、一定残留応力、またはその両方を得ながら、被膜弾性率を制御するステップを含む。実施形態において、この方法は、一定被膜ヤング率、一定被膜残留応力、またはその両方を得ながら、被膜厚さを制御するステップを含む。さらに別の一実施形態においては、この方法は、一定被膜ヤング率、一定被膜厚さ、またはその両方を得ながら、被膜の残留応力を制御するステップを含むことができる。任意選択的に、この方法は、被膜厚さ、被膜残留応力、および被膜ヤング率の２つを制御するステップを含むことができる。
【００１３】
実施形態において、この方法は、界面が強化ガラス基材の破壊靱性の約５０％を超える破壊靱性を示すように、膜と強化ガラス基材との間の界面を形成するステップを含む。任意選択的に、この方法は、第１の主面の上に被膜を配置する前に、強化ガラス基材の第１の主面の洗浄（たとえば、湿式洗浄またはプラズマ洗浄）を行うステップを含むことができる。
【００１４】
さらなる特徴および利点は詳細な説明に記載される。
【００１５】
以上の概要および以下の詳細な説明の両方は、単に例示的なものであり、請求項の性質および特徴を理解するための概要または枠組みの提供を意図していることを理解されたい。図面は、実施形態を示しており、説明とともに、種々の実施形態の原理および操作を説明する役割を果たす。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】ガラス−被膜積層体を示す。
【図１Ａ】ガラス−被膜積層体を示す。
【図２】ガラス−被膜積層体を示す。
【図３】ガラス−被膜積層体を示す。
【図４】ガラス−被膜積層体を示す。
【図５】実施例１Ａ〜１Ｄのリングオンリング試験結果に基づくワイブル確率プロットである。
【図６】実施例２Ａ〜２Ｄのリングオンリング試験結果に基づくワイブル確率プロットである。
【図７】実施例３Ａ〜３Ｂのリングオンリング試験結果に基づくワイブル確率プロットである。
【図８】実施例４Ａ〜４Ｄのリングオンリング試験結果に基づくワイブル確率プロットである。
【図９】実施例５Ａ〜５Ｃのリングオンリング試験結果に基づくワイブル確率プロットである。
【図１０】ガラス−被膜積層体の曲げ強度を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
これより本発明の好ましい実施形態、添付の図面に示される例の詳細について言及する。
【００１８】
本開示の第１の態様は、十分に制御された破断強度を有し、約１０を超え、またはさらには２０を超えるワイブル係数を示すガラス−被膜積層体に関する。実施形態において、ガラス−被膜積層体は、少なくとも１５、少なくとも２０、少なくとも２５、少なくとも３０、少なくとも３５、少なくとも４０、少なくとも４５、少なくとも５０、少なくとも５５、少なくとも６０、または少なくとも６５であり、それらの間のあらゆる範囲および部分的範囲を含むワイブル係数を示す。特定の実施形態においては、ガラス−被膜積層体は、約１５〜約６５、約１５〜約６０、約１５〜約５５、約１５〜約５０、約１５〜約４５、約１５〜約４０、約１５〜約３５、約２０〜約６５、約２５〜約６５、約３０〜約６５、約３５〜約６５、約３６〜約５０、約３８〜約５０、約４０〜約５０、約４２〜約５０、約４４〜約５０、約４６〜約５０、または約４８〜約５０の範囲内であり、それらの間のあらゆる範囲および部分的範囲を含むワイブル係数を示す。ワイブル係数値を示すために本明細書において使用されるワイブル確率プロットは、特に、リングオンリング試験荷重構成の場合で破断点荷重（ｋｇｆ）を破断確率に対してプロットされる。リングオンリング試験は、ガラス−被膜積層体の表面強度に関連するものである。ガラス−被膜積層体の改善されたエッジ強度が望ましい場合、別の種類の試験または荷重形状または方法（たとえば、ボール落下試験、ボールオンリング試験、４点曲げ試験、３点曲げ試験、および当技術分野において周知の他のものが挙げられるが、これらに限定されるものではない）を使用して、ワイブル確率プロットおよびワイブル係数値を得ることもできる。ワイブル係数値は、試験条件によって、本開示から逸脱することなくある程度変動しうる。少なくとも１０個の同一のガラス−被膜積層体のサンプル集団を使用して、ガラス−被膜積層体のワイブル係数を求めることができる。
【００１９】
本明細書において使用される場合、用語「破断強度」は、ワイブル分布の特性破断強度、特定の数またはサンプルのガラス−被膜積層体の平均破断強度、１つのガラス−被膜積層体の平均破断強度、またはそれらの組合せを含んでいる。破断強度は、リングオンリング試験、ボールオンリング試験、またはボール落下試験などの方法によって測定することができる。特性破断強度は、リングオンリング試験またはボールオンリング試験における破断荷重の２パラメータワイブル統計を意味する場合がある。この尺度パラメータは、ワイブル特性強度と呼ばれる場合もあり、その場合、脆性材料の破壊確率は６３．２％である。破断強度がボール落下試験によって測定される場合、ガラス−被膜積層体の破断強度は、破断が生じずに許容できるボール落下高さによって特徴付けられる。場合によっては、破断強度は、３点曲げ試験または４点曲げ試験などの当技術分野において周知の方法によって試験されるような強度を含むこともできる。場合によっては、これらの試験方法は、試験される積層体または物品のエッジ強度によって大きく影響されうる。
【００２０】
図１を参照するとガラス−被膜積層体１００は、互いに反対側の主面１２２、１２４と、少なくとも１つの互いに反対側の主面（１２２または１２４）の上に配置された被膜１１０とを有する本明細書に記載の強化ガラス基材１２０を含む。実施形態において、被膜１１０は、少なくとも１つの主面（１２２または１２４）上に配置されることに加えて、またはその代わりに、強化ガラス基材の副表面（図示せず）上に配置することができる。
【００２１】
被膜１１０または追加の被膜１１２（図２〜４に示されるようなもの）または別の被膜１１４（図４に示されるようなもの）に対して適用される場合の用語「被膜」は、不連続堆積または連続堆積プロセスなどの当技術分野において周知のあらゆる方法によって形成される１つ以上の層を含む。このような層は互いに直接接触していてよい。これらの層は、同じ材料から形成される場合もあり、または２種類以上の異なる材料から形成される場合もある。実施形態において、このような層は、それらの間に配置される異なる材料の介在層を有することができる。実施形態において、被膜は、１つ以上の連続で継ぎ目のない層、または１つ以上の不連続で継ぎ目のある層（すなわち、互いに隣接して形成される異なる材料を有する層）を含むことができる。
【００２２】
本明細書において使用される場合、用語「配置する」は、当技術分野において周知のあらゆる方法を用いた表面上への材料のコーティング、堆積、形成、またはそれらの組合せを含む。配置される材料は、本明細書において規定されるような層または被膜を構成することができる。「上に配置される」という表現は、材料が表面と直接接触するように表面上に材料が形成される場合を含んでおり、材料が表面上に形成され、１種類以上の介在材料が配置される材料と表面との間に存在する場合を含んでいる。介在材料は、本明細書において規定されるような層または被膜を構成することができる。
【００２３】
一変形形態において、ガラス−被膜積層体１００は非対称の曲げ強度を示す場合がある。本明細書において使用される場合、非対称の曲げ強度は、曲げ荷重がガラス−被膜積層体に加えられる方向によって、ガラス−被膜積層体１００の曲げ強度が異なることを意味する。別の一変形形態において、ガラス−被膜積層体１００は非対称の耐衝撃性を示す場合がある。本明細書において使用される場合、非対称の耐衝撃性は、衝撃の方向によって（すなわち、ガラス−被膜積層体が衝撃を受ける側によって）耐衝撃性が異なることを意味する。さらに別の一変形形態においては、ガラス−被膜積層体１００は非対称の曲げ強度および非対称の耐衝撃性を示す場合がある。制御された破断強度レベルを有するガラス−被膜積層体を形成するための別の方法（サンドブラスト、スクライビング、レーザー損傷など）では光散乱（たとえば、表面粗さに由来する光学的光散乱）または光学的ひずみ（たとえば、屈折率のばらつきに由来）が生じる場合があるが、本明細書に記載のガラス−被膜積層体１００は、以下により詳細に説明するように、光透過性となり、あらゆる光散乱を含めた光学的ひずみが実質的に生じないことが可能となる。言い換えると、実施形態によるガラス−被膜積層体１００は、制御された破断強度レベルまたは分布を示し、同時に、制御された破断強度レベルまたは分布を有さないガラス−被膜積層体と同様または改善された光学的性質を維持する。
【００２４】
理論によって束縛しようとするものではないが、非対称の耐衝撃性は、強化ガラス基材１２０の被膜１１０の接着と、被膜１１０の弾性率、被膜１１０の硬度、および被膜１１０の脆性破壊挙動の１つ以上とに少なくとも部分的に依存すると考えられる。脆性破壊挙動は典型的には、最小限の延性変形または塑性変形を示す材料と関連する。このような材料は、非晶質材料またはポリマー材料の場合には、比較的高いガラス転移温度を有する場合がある。脆性破壊挙動を示す被膜は、ガラス−被膜積層体１００の非対称の破壊挙動を強めることが分かった。以下にさらに説明するように、脆性破壊挙動は、被膜１１０の比較的小さい破断点ひずみとも関連しうる。理論によって束縛しようとするものではないが、被膜１１０と組み合わせる前の強化ガラス基材１２０表面の注意深い洗浄および準備、被膜１１０材料の選択、および被膜形成条件の選択によって、接着を促進することができる。
【００２５】
実施形態において、本明細書に記載のガラス−被膜積層体１００中に使用される強化ガラス基材１２０は、シート物品を含むことができ、ガラス繊維は排除することができるが、その理由は、そのような繊維は互いに反対側の主面１２２、１２４を含まないからである。本明細書において使用される場合、強化ガラス基材１２０は実質的に平面であってよいが、別の実施形態では、湾曲したガラス基材、または別の形状のガラス基材、または彫刻が施されたガラス基材を使用することができる。実施形態においては、強化ガラス基材１２０はガラス繊維を含むことができる。強化ガラス基材１２０は、実質的に透き通っており、一般的に透明であり、光散乱が生じない場合がある強化ガラス基材は約１．４５〜約１．５５の屈折率を有することができる。強化ガラス基材１２０は、強化される前に汚れがなく、無傷であってよい。強化ガラス基材１２０は、そのような基材の１つ以上の互いに反対側の主面において、高い平均曲げ強度（強化されていないガラス基材と比較した場合）または高い破断点表面ひずみ（強化されていないガラス基材と比較した場合）を有することを特徴とすることができる。ガラス−被膜積層体１００は、比較的高い平均曲げ強度または高い表面破断点ひずみを有することもできる。たとえば、強化ガラス基材１２０は、０．５％以上、０．６％以上、０．７％以上、０．８％以上、０．９％以上、１％以上、１．１％以上、１．２％以上、１．３％以上、１．４％以上、１．５％以上、またはさらには２％以上であり、それらの間のあらゆる範囲および部分的範囲を含む平均破断点ひずみを示すことができる。特定の実施形態においては、強化ガラス基材１２０またはガラス−被膜積層体１００は、１．２％、１．４％、１．６％、１．８％、２．２％、２．４％、２．６％、２．８％、または３％の平均破断点ひずみを示すことができる。実施形態において、強化ガラス基材１２０は、被膜１１０、追加の被膜１１２（図２〜４に示されるようなもの）、および／または別の被膜１１４（図４に示されるようなもの）の破断点ひずみよりも高い平均破断点ひずみを示す。これとは別にまたはこれに加えて、強化ガラス基材１２０またはガラス−被膜積層体１００は、約３００ＭＰａを超え、４００ＭＰａを超え、５００ＭＰａを超え、７００ＭＰａを超え、１０００ＭＰａを超え、１５００ＭＰａを超え、または２０００ＭＰａを超え、それらの間のあらゆる範囲および部分的範囲を含む平均曲げ強度を示すことができる。平均破断点ひずみおよび／または平均曲げ強度のこれらの値は、ガラス−被膜積層体１００が示すことができ、ガラス−被膜積層体１００は、本明細書の別の箇所で明記される値などの高いワイブル係数（たとえば、１０を超える）または狭い破断強度分布（たとえば、約±２０％未満）値も示すことができる。
【００２６】
これに加えてまたはこれとは別に、強化ガラス基材１２０の厚さは、美的および／または機能的な理由で、その寸法の１つ以上に沿って変化してもよい。たとえば、強化ガラス基材１２０の端部は、強化ガラス基材のより中央の領域よりも厚くてよい。強化ガラス基材１２０の長さ、幅、および厚さの寸法は、ガラス−被膜積層体１００の用途または使用によっても変化しうる。
【００２７】
強化ガラス基材１２０は種々の異なる方法を用いて得ることができる。たとえば、ガラス基材形成方法の例としては、フロートガラス法、ならびにフュージョンドローおよびスロットドローなどのダウンドロー法が挙げられる。
【００２８】
フロートガラス法では、平滑な表面および均一な厚さを特徴とすることができるガラス基材は、溶融金属、典型的にはスズの層上に溶融ガラスを浮かべることによって製造される。例となる方法においては、溶融スズ層表面上に供給される溶融ガラスが、浮遊する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ながら、ガラスリボンが固化して固体ガラス基材となるまで温度が徐々に低下し、固体ガラス基材はスズからローラー上に引き上げることができる。浴から離れると、ガラス基材は、さらに冷却され、アニールされて、内部応力が低下することができる。
【００２９】
ダウンドロー法では、比較的無垢の表面を有する均一な厚さのガラス基材が得られる。ガラス基材の平均曲げ強度は表面の傷の量および大きさによって支配されるため、接触が最小限であった無垢の表面はより高い初期強度を有する。次にこの高強度ガラス基材がさらに強化（たとえば、化学強化）されると、その結果得られる強度は、ラップ仕上げおよび研磨が行われた表面を有するガラス基材の強度よりも高くなりうる。ダウンドローされるガラス基材は、約２ｍｍ未満の厚さまで延伸することができる。さらに、ダウンドローされたガラス基材は、非常に平坦で平滑な表面を有するため、費用のかかる研削および研磨を行わずに最終用途に使用することができる。
【００３０】
フュージョンドロー法では、たとえば、溶融ガラス原材料を受け取るチャネルを有するドローイングタンクが使用される。このチャネルは、チャネルの両側の上にチャネルの長さに沿って上部が開放された堰を有する。チャネルが溶融材料で満たされると、溶融ガラスは堰からあふれ出る。重力によって、溶融ガラスは、ドローイングタンクの外面を２つの流動するガラス被膜として流れ落ちる。ドローイングタンクのこれらの外面は、下方および内側に延在し、それによってこれらはドローイングタンクの下の端部で連結している。２つの流動するガラス被膜は、この端部で合流して融合して、１つの流動するガラス基材を形成する。フュージョンドロー方法では、チャネルを超えて流れる２つのガラス被膜が互いに融合するため、得られるガラス基材の外面はいずれも装置のあらゆる部分と接触することがないという利点が得られる。したがって、フュージョンドローされたガラス基材の表面特性は、このような接触による影響を受けない。
【００３１】
スロットドロー法は、フュージョンドロー方法とは異なる。スロットドロー法では、溶融原材料ガラスがドローイングタンクに供給される。ドローイングタンクの底部は、開放スロットを有し、これはスロットの長さに及ぶノズルを有する。溶融ガラスは、スロット／ノズルを通って流れ、連続基材として下方に引き出されて、アニール領域まで到達する。
【００３２】
形成された後、ガラス基材を強化して強化ガラス基材を形成することができる。本明細書において使用される場合、用語「強化ガラス基材」は、たとえば、ガラス基材の表面中のより小さなイオンをより大きなイオンと交換することにより化学強化されたガラス基材を意味することができる。しかし、熱強化などの当技術分野において周知の別の強化方法を使用して強化ガラス基材を形成することができる。後述のように、強化ガラス基材は、ガラス基材の強度維持に役立つ表面圧縮応力を表面に有するガラス基材を含むことができる。フュージョンドロー方法によって形成されたガラス基材は、無垢の表面品質によって強度を得ることができる。無垢の表面品質は、エッチングまたは研磨、ならびに後のガラス基材表面の保護、ならびに当技術分野において周知の他の方法によって実現することもできる。
【００３３】
強化ガラス基材１２０がイオン交換プロセスによって強化される場合、ガラス基材１２０は典型的には溶融塩浴中に所定の時間浸漬される。ガラス基材が浸漬される間に、ガラス基材の表面またはその付近のイオンは、塩浴のより大きな金属イオンと交換される。一実施形態において、溶融塩浴の温度は約３７０℃〜約４８０℃の範囲内であり、所定の時間は約２〜約１２時間である。ガラス基材中により大きなイオンが混入すると、ガラス基材の表面付近の領域、すなわち表面およびそれに隣接する領域で圧縮応力が生じることによって、ガラス基材が強化される。この圧縮応力とバランスを取るために、対応する引張応力が、ガラス基材の中央領域、すなわち表面からある距離にある領域で生じる。この強化方法を使用するガラス基材は、化学強化ガラス基材１２０またはイオン交換ガラス基材１２０としてより具体的に記載される場合がある。
【００３４】
一例において、ガラス基材中のナトリウムイオンは、硝酸カリウム塩浴などの溶融浴のカリウムイオンと交換されるが、ルビジウムまたはセシウムなどのより大きな原子半径を有する別のアルカリ金属イオンは、ガラス中のより小さなアルカリ金属イオンと交換されうる。特定の実施形態によると、ガラス中のより小さなアルカリ金属イオンは、Ａｇ＋イオンと交換されうる。同様に、限定するものではないが硫酸塩、リン酸塩、ハロゲン化物塩などの別のアルカリ金属塩をイオン交換プロセスに使用することができる。
【００３５】
ガラス網目構造が緩和しうる温度よりも低温でより小さなイオンがより大きなイオンで置換されると、強化ガラス基材１２０の表面にわたってイオンの濃度プロファイルが生じ、それによって応力プロファイルが生じる。多量のイオンが混入すると、強化ガラス基材１２０の表面上で圧縮応力（ＣＳ）が発生し、中心で張力（中心張力、またはＣＴ）が発生する。以下の関係：
【００３６】
【数１】
2016526003.tif 000003
【００３７】
（式中、ｔは強化ガラス基材１２０の全体の厚さであり、圧縮層深さ（ＤＯＬ）は交換の深さである）
によって、圧縮応力は中心張力と大まかに関係している。交換の深さは、イオン交換プロセスによって促進されるイオン交換が起こる強化ガラス基材１２０中の深さ（すなわち、ガラス基材表面からガラス基材の中心領域までの距離）を表すことができる。
【００３８】
一実施形態において、強化ガラス基材１２０は、３００ＭＰａ以上、たとえば、４００ＭＰａ以上、４５０ＭＰａ以上、５００ＭＰａ以上、５５０ＭＰａ以上、６００ＭＰａ以上、６５０ＭＰａ以上、７００ＭＰａ以上、７５０ＭＰａ以上、または８００ＭＰａ以上の表面圧縮応力を有することができる。強化ガラス基材１２０は、１５μｍ以上、２０μｍ以上（たとえば、２５μｍ、３０μｍ、３５μｍ、４０μｍ、４５μｍ、５０μｍ以上）の圧縮層深さ、および／または１０ＭＰａ以上、２０ＭＰａ以上、３０ＭＰａ以上、４０ＭＰａ以上（たとえば、４２ＭＰａ、４５ＭＰａ、または５０ＭＰａ以上）であるが、１００ＭＰａ未満（たとえば、９５、９０、８５、８０、７５、７０、６５、６０、５５ＭＰａ以下）の中心張力を有することができる。１つ以上の特定の実施形態においては、強化ガラス基材１２０は、４００ＭＰａを超える表面圧縮応力、１５μｍを超える圧縮層深さ、および１８ＭＰａを超える中心張力の１つ以上を有する。
【００３９】
理論によって束縛しようとするものではないが、４００ＭＰａを超える表面圧縮応力および約１５μｍを超える圧縮層深さを有する強化ガラス基材１２０は、典型的には、非強化ガラス基材（すなわち、イオン交換およびその他の強化が行われていないガラス基材）または大きなまたは制御されない傷分布もしくは不十分な表面品質を有する一部の強化ガラス基材よりも、高い破断点ひずみを有すると考えられる。
【００４０】
強化ガラス基材１２０に使用できるイオン交換可能な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またはアルカリアルミノホウケイ酸ガラス組成物を挙げることができるが、別のガラス組成物も考慮される。本明細書において使用される場合、「イオン交換可能」は、ガラス基材が、ガラス基材表面またはその付近に位置する陽イオンを、より大きなサイズまたはより小さなサイズのいずれかである価数が同じ陽イオンと交換可能であることを意味する。一例のガラス組成物は、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、およびＮａ２Ｏを含み、（ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３）≧６６モル％、およびＮａ２Ｏ≧９モル％である。一実施形態において、ガラス基材１２０は、少なくとも６重量％の酸化アルミニウムを有するガラス組成物を含む。さらなる一実施形態において、ガラス基材１２０は、１種類以上のアルカリ土類酸化物を有するガラス組成物を含み、アルカリ土類酸化物の含有量が少なくとも５重量％である。ある実施形態においては、好適なガラス組成物は、Ｋ２Ｏ、ＭｇＯ、およびＣａＯの少なくとも１つをさらに含む。特定の一実施形態において、ガラス基材１２０中に使用さ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；および０〜３モル％のＣａＯを含むことができる。
【００４１】
強化ガラス基材１２０に好適なさらなる一例のガラス組成物は、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；および５０ｐｐｍ未満のＳｂ２Ｏ３を含み；１２モル％≦（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）≦２０モル％および０モル％≦（ＭｇＯ＋ＣａＯ）≦１０モル％である。
【００４２】
強化ガラス基材１２０に好適なさらに別の一例のガラス組成物は、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；および５０ｐｐｍ未満のＳｂ２Ｏ３を含み；１４モル％≦（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）≦１８モル％および２モル％≦（ＭｇＯ＋ＣａＯ）≦７モル％である。
【００４３】
特定の一実施形態においては、強化ガラス基材１２０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、ある実施形態においては、５０モル％を超えるＳｉＯ２、別の実施形態においては少なくとも５８モル％のＳｉＯ２、さらに別の実施形態においては少なくとも６０モル％のＳｉＯ２を含み、比率
2016526003.tif 000004
【００４４】
（式中、比率の成分はモル％の単位で表され、改質剤はアルカリ金属酸化物である）
を満たす。このガラス組成物は、特定の実施形態においては、５８〜７２モル％のＳｉＯ２；９〜１７モル％のＡｌ２Ｏ３；２〜１２モル％のＢ２Ｏ３；８〜１６モル％のＮａ２Ｏ；および０〜４モル％のＫ２Ｏを含み、から実質的になり、またはからなり、比率は
2016526003.tif 000005
【００４５】
を満たす。
【００４６】
別の一実施形態において、強化ガラス基材１２０に好適なアルカリアルミノシリケートガラス組成物は、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；および０〜３モル％のＣａＯを含む、から実質的になる、またはからなる。
【００４７】
さらに別の一実施形態においては、強化ガラス基材１２０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；および５０ｐｐｍ未満のＳｂ２Ｏ３を含み、から実質的になり、またはからなり；１２モル％≦Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ≦２０モル％および０モル％≦ＭｇＯ＋ＣａＯ≦１０モル％であるアルカリアルミノシリケートガラス組成物を含むことができる。
【００４８】
さらに別の一実施形態においては、強化ガラス基材１２０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；および０〜５モル％のＣａＯを含み、から実質的になり、またはからなり：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％；および４モル％≦（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）−Ａｌ２Ｏ３≦１０モル％であるアルカリアルミノシリケートガラス組成物を含むことができる。
【００４９】
別の一実施形態において、強化ガラス基材１２０は、２モル％以上のＡｌ２Ｏ３および／またはＺｒＯ２、または４モル％以上のＡｌ２Ｏ３および／またはＺｒＯ２を含む、から実質的になる、またはからなるアルカリアルミノシリケートガラス組成物を含むことができる。
【００５０】
ある実施形態においては強化ガラス基材１２０中に使用されるガラス組成物は、Ｎａ２ＳＯ４、ＮａＣｌ、ＮａＦ、ＮａＢｒ、Ｋ２ＳＯ４、ＫＣｌ、ＫＦ、ＫＢｒ、およびＳｎＯ２を含む群から選択される０〜２モル％の少なくとも１種類の清澄剤とともにバッチを形成することができる。
【００５１】
１つ以上の実施形態による強化ガラス基材１２０は約１００μｍ〜５ｍｍの範囲の厚さを有することができる。代表的な強化ガラス基材１２０の厚さは、１００μｍ〜５００μｍの範囲であり、たとえば、１００、２００、３００、４００、または５００μｍである。さらなる例の強化ガラス基材１２０の厚さは５００μｍ〜１０００μｍの範囲であり、たとえば、５００、６００、７００、８００、９００、または１０００μｍである。強化ガラス基材１２０は１ｍｍを超える、たとえば、約２、３、４、または５ｍｍの厚さを有することができる。１つ以上の特定の実施形態においては、強化ガラス基材１２０は２ｍｍ以下または１ｍｍ未満の厚さを有することができる。強化ガラス基材１２０は、表面の傷の影響を除去または軽減するために、酸磨きまたはその他の処理を行うことができる。
【００５２】
図１、１Ａ、および２〜４に示されるように、被膜１１０は、強化ガラス基材１２０の一方の主面（１２２、１２４）上に配置することができる。図３および５に示されるように、強化基材の上に追加の被膜１１２および／または別の被膜１１４を配置することができる。互いのおよび／または強化ガラス基材１２０に対する被膜１１０、追加の被膜１１２、および別の被膜１１４の配列は用途により変更することができる。
【００５３】
図１、１Ａ、および２〜４に示されるように、被膜１１０はガラス基材１２０と第１の界面１３０を形成することができる。１つ以上の実施形態において、被膜１１０は、強化ガラス基材１２０の平均破断点ひずみよりも小さい平均被膜破断点ひずみを有することができる。特定の一実施形態において、曲げ荷重中、亀裂は被膜１１０中で始まる傾向にあり、被膜と強化ガラス基材１２０との強い接着のため、被膜１１０中で始まった亀裂は、本明細書において規定されるように、強化ガラス基材１２０中まで架橋することがあり、最終的にはガラス−被膜積層体１００の突発的破断が生じうる。この独特で計画された破断プロセスによって、強化ガラス基材１２０の表面上にあらかじめ存在する傷寸法の集団の影響が軽減され、より狭い強度分布が得られる。
【００５４】
本明細書において使用される場合、用語「架橋する」または「架橋」は、亀裂、傷、または欠陥の形成、ならびにそのような亀裂、傷、または欠陥の寸法の増加、および／または、ある材料、層、または被膜から別の材料、層、または被膜への伝播を意味する。たとえば、架橋は、被膜１１０中に存在する亀裂が、別の材料、層、または被膜（たとえば、強化ガラス基材１２０）の中に伝播する場合を含んでいる。用語「架橋する」または「架橋」は、異なる材料、異なる層、および／または異なる被膜の間の界面を横断する場合も含んでいる。材料、層、および／または被膜は、このような材料、層、および／または被膜の間で亀裂を架橋させるために互いに直接接触している必要はない。たとえば、第１および第２の材料の間に配置された中間材料を介して架橋することによって、第１の材料から、第１の材料とは直接接触していない第２の材料の中まで亀裂が架橋することができる。同じシナリオを、層および被膜、ならびに材料、層、および被膜の組合せに適用できる。本明細書に記載のガラス−被膜積層体において、亀裂は、ある被膜１１０、追加の被膜１１２、別の被膜１１４、および／または強化ガラス基材１２０の１つで始まることができ、別の被膜１１０、追加の被膜１１２、別の被膜１１４、および／または強化ガラス基材１２０の中に架橋することができる。本明細書に記載のガラス−被膜積層体１００は、狭い破断強度分布を示し、そのため亀裂の架は、より予測しやすく制御された方法で生じる。
【００５５】
被膜１１０は、硬質および／または脆性を特徴とすることができる。実施形態において被膜１１０は約１０ＧＰａ以上のヤング率を示すことができる。特定の実施形態において、被膜１１０は、約７０ＧＰａ以上、１４０ＧＰａ以上、またはさらには２００ＧＰａ以上であり、それらの間のあらゆる範囲および部分的範囲を含むヤング率を示すことができる。たとえば被膜１１０は、約１０ＧＰａ〜約３００ＧＰａの範囲内であり、その間のあらゆる範囲および部分的範囲を含むヤング率を示すことができる。１つ以上の変形形態において、被膜１１０は、約１０ＧＰａ、約１１ＧＰａ、約１２ＧＰａ、約１３ＧＰａ、約１４ＧＰａ、約１５ＧＰａ、約１６ＧＰａ、約１７ＧＰａ、約１８ＧＰａ、約１９ＧＰａ、約２０ＧＰａ、約２５ＧＰａ、約３０ＧＰａ、約３５ＧＰａ、約４０ＧＰａ、約４５ＧＰａ、約５０ＧＰａ、約５５ＧＰａ、約６０ＧＰａ、約６５ＧＰａ、約７５ＧＰａ、約８０ＧＰａ、約８５ＧＰａ、約９０ＧＰａ、約９５ＧＰａ、約１００ＧＰａ、約１０５ＧＰａ、約１１０ＧＰａ、約１１５ＧＰａ、約１２０ＧＰａ、約１２５ＧＰａ、約１３０ＧＰａ、約１３５ＧＰａ、約１４５ＧＰａ、約１５０ＧＰａ、約１５５ＧＰａ、約１６０ＧＰａ、約１６５ＧＰａ、約１７０ＧＰａ、約１７５ＧＰａ、約１８０ＧＰａ、約１８５ＧＰａ、約１９０ＧＰａ、約１９５ＧＰａ、約２０５ＧＰａ、約２１０ＧＰａ、約２１５ＧＰａ、約２２０ＧＰａ、約２２５ＧＰａ、約２３０ＧＰａ、約２３５ＧＰａ、約２４０ＧＰａ、約２４５ＧＰａ、約２５０ＧＰａ、約２５５ＧＰａ、約２６０ＧＰａ、約２６５ＧＰａ、約２７０ＧＰａ、約２７５ＧＰａ、約２８０ＧＰａ、約２８５ＧＰａ、約２９０ＧＰａ、約２９５ＧＰａ、約３００ＧＰａ、または約３０５ＧＰａのヤング率を示すことができる。
【００５６】
実施形態において、被膜１１０は、強化ガラス基材１２０の平均破断点ひずみよりも小さい平均破断点ひずみを示す。１つ以上の実施形態によると、被膜１１０は２％以下の平均破断点ひずみを示すことができる。特定の実施形態においては、被膜１１０は、１．９％以下、１．８％以下、１．７％以下、１．６％以下、１．５％以下、１．４％以下、１．３％以下、１．２％以下、１．１％以下、１．０％以下、０．９％以下、０．８％以下、０．７％以下、０．６％以下、または０．５％以下であり、それらの間のあらゆる範囲および部分的範囲を含む平均破断点ひずみを示すことができる。場合によっては、被膜１１０は、用途における通常の使用を許容するために、約０．０１％を超え、または場合によっては０．１％を超える平均破断点ひずみを示すことができる。
【００５７】
被膜１１０は１つ以上の層を含むことができる。図１Ａに示されるように、被膜１１０は第１の層１０１、第２の層１０２、第３の層１０３、第４の層１０４、および／または第５の層１０５を含むことができる。図１Ａは単に説明的なものであり、被膜１１０の層の数は異なっていてもよく、被膜が単層、２層、３層、４層、５層、またはそれを超える層を含みうることは理解されよう。これらの層は、ＩＲ遮断（たとえば、反射または吸収）層、ＵＶ遮断（たとえば、反射または吸収）層、導電層、半導体層、エレクトロニクス層、薄膜トランジスタ層、タッチセンシング層、画像表示層、蛍光層、リン光層、発光（たとえば有機発光ダイオード）層、波長選択的反射層、ヘッドアップディスプレイ層、耐擦傷層、反射防止層、アンチグレア層、防汚層、セルフクリーニング層、障壁層、パッシベーション層、密封層、拡散阻止層、および耐指紋層の１つ以上を含むことができる。以上の層は互いに同じまたは異なる組成の副層を含むことができる。これとは別にまたはこれに加えて、副層は互いに異なる性質（たとえば、機械的、光学的、または電気的性質）を有することができる。副層は互いに同じまたは異なる厚さを有することができる。
【００５８】
実施形態において、被膜１１０、または被膜の層もしくは副層は、酸化物、酸窒化物、窒化物、炭化物、ケイ質ポリマー、半導体、透明導体、金属、およびそれらの組合せを含むことができる。代表的な酸化物としては、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＺｒＯ２、およびそれらの組合せが挙げられる。同様に、酸窒化物または窒化物としては、種々の量の結合した酸素および／または窒素を有するＳｉ、Ｔｉ、Ａｌなどの化合物を挙げることができる。代表的な炭化物としては、Ｓｉ、Ｂ、Ｔｉ、Ｚｒなどの化合物が挙げられる。ケイ質ポリマーは、シロキサン、シルセスキオキサン、またはそれらの組合せからなる群から選択することができる。半導体は、Ｓｉ、Ｇｅ、またはそれらの組合せからなる群から選択することができる。透明導体は、インジウムスズ酸化物、酸化スズ、酸化亜鉛、またはそれらの組合せからなる群から選択することができる。実施形態において、さらには被膜全体となる層は、均一な組成を有することができる。
【００５９】
被膜１１０は、１つ以上の機能特性を示すことができる。たとえば、そのような機能特性としては、硬度、弾性率、耐摩耗性、耐擦傷性、機械的耐久性、摩擦係数、導電率、光屈折率、密度、不透明性、透明性、反射率などを挙げることができる。
【００６０】
実施形態において、被膜１１０およびガラス−被膜積層体１００は、光透過性および低い光学的ひずみ、たとえば少ない光散乱を示すことができる。ある実施形態において、本明細書に開示されるこのようなガラス−被膜積層体１００は、窓用途に使用することができる。ガラス−被膜積層体１００は、可視波長範囲の一部にわたって約１０％以上、２０％以上、３０％以上、４０％以上、５０％以上、６０％以上、７０％以上、８０％以上、または９０％以上の光透過率を示すことができる。たとえば、ガラス−被膜積層体１００は、約１０％〜約９９％、約１５％〜約９９％、約２０％〜約９９％、約２５％〜約９９％、約３０％〜約９９％、約４０％〜約９９％、約５０％〜約９９％、約１０％〜約９０％、約１０％〜約８０％、約１０％〜約７０％、約１０％〜約６０％、約５０％〜約９０％、約６０％〜約８０％、約５０％〜約７０％、約７０％〜約９９％、約７０％〜約９０％、約８０％〜約９９％、約８０％〜約９０％、または約９０％〜約９９％の範囲内であり、それらの間のあらゆる範囲および部分的範囲を含む光透過率を示すことができる。
【００６１】
ガラス−被膜積層体１００は、１０％以下、５％以下、４％以下、３％以下、２％以下、１％以下、またはさらには０．５％以下の光透過ヘイズ（ＡＳＴＭ  Ｄ１００３または同様の方法で測定）を示すことができる。実施形態において、ガラス−被膜積層体１００は、約０．０１％〜約１０％、約１％〜約１０％、約２％〜約１０％、約３％〜約１０％、約４％〜約１０％、約５％〜約１０％、約６％〜約１０％、約７％〜約１０％、約８％〜約１０％、約９％〜約１０％、約０．０１％〜約５％、約０．１％〜約４％、約０．１％〜約３％、約０．１％〜約２％、または約０．１％〜約１％の範囲内であり、それらの間のあらゆる範囲および部分的範囲を含む光透過ヘイズを示すことができる。ガラス−被膜積層体１００は、ガラス−被膜積層体１００（使用される強化ガラス基材および／またはその上に配置されるあらゆる被膜を含む）の厚さとは無関係にこのような透過ヘイズを示す。
【００６２】
被膜１１０に対しては種々の厚さが考慮される。たとえば、被膜１１０は最大１００μｍの厚さを含むことができる。実施形態において、被膜１１０は、約０．００２〜約１００μｍ、約０．００２μｍ〜約９０μｍ、約０．００２μｍ〜約８０μｍ、約０．００２μｍ〜約７０μｍ、約０．００２μｍ〜約６０μｍ、約０．００２μｍ〜約５０μｍ、約１μｍ〜約１００μｍ、約１０μｍ〜約１００μｍ、約２０μｍ〜約１００μｍ、約３０μｍ〜約１００μｍ、約４０μｍ〜約１００μｍ、約５０μｍ〜約１００μｍ、約０．００２μｍ〜約１０μｍ、約０．１μｍ〜約１０μｍ、約１μｍ〜約１０μｍまたは約１．５μｍ〜約１０μｍの範囲内であり、それらの間のあらゆる範囲および部分的範囲を含む厚さを有することができる。特定の実施形態においては、被膜１１０は、約０．００２μｍ、約０．００２５μｍ、約０．００３μｍ、約０．００４μｍ、約０．００５μｍ、約０．００６μｍ、約０．００７μｍ、約０．００８μｍ、約０．００９μｍ、約０．０１μｍ、約０．０１５μｍ、約０．０２μｍ、約０．０２５μｍ、約０．０３μｍ、約０．０３５μｍ、約０．０４μｍ、約０．０４５μｍ、約０．０５μｍ、約０．０５５μｍ、約０．０６μｍ、約０．０６５μｍ、０．０７μｍ、０．０７５μｍ、約０．０８μｍ、約０．０８５μｍ、約０．０９μｍ、約０．０９５μｍ、約０．１０μｍ、約０．１５μｍ、約０．２０μｍ、約０．２５μｍ、約０．３０μｍ、約０．３５μｍ、約０．４０μｍ、約０．４５μｍ、約０．５０μｍ、約０．５５μｍ、約０．６０μｍ、約０．６５μｍ、約０．７０μｍ、約０．７５μｍ、約０．８０μｍ、約０．８５μｍ、約０．９０μｍ、約０．９５μｍ、約１．０μｍ、約１．１μｍ、約１．２μｍ、約１．３μｍ、約１．４μｍ、約１．５μｍ、約１．６μｍ、約１．７μｍ、約１．８μｍ、約１．９μｍ、約２μｍ、約２．５μｍ、約３μｍ、約３．５μｍ、約４μｍ、約４．５μｍ、約５μｍ、約５．５μｍ、約６μｍ、約６．５μｍ、約７μｍ、約７．５μｍ、約８μｍ、約８．５μｍ、約９μｍ、約９．５μｍ、または約１０μｍの厚さを有する。実施形態において、被膜１１０の厚さを最小限にすることができる。
【００６３】
１つ以上の実施形態によると、ガラス−被膜積層体１００は、被膜と強化ガラス基材１２０との間に界面１３０を含み、界面１３０において被膜は強化ガラス基材に接着される。実施形態においては、最大で約４０グラム（たとえば、最大で約２グラム、最大で約４グラム、最大で約６グラム、最大で約８グラム、最大で約１０グラム、最大で約１２グラム、最大で約１４グラム、最大で約１６グラム、最大で約１８グラム、最大で約２０グラム、最大で約２２グラム、最大で約２４グラム、最大で約２６グラム、最大で約２８グラム、最大で約３０グラム、最大で約３２グラム、最大で約３４グラム、最大で約３６グラム、または最大で約３８グラムであり、それらの間のあらゆる範囲および部分的範囲を含む）のゼロでない荷重を使用してバーコビッチダイヤモンド圧子を用いてガラス−被膜積層体に押し込んだ後に光学顕微鏡下で観察した場合に、被膜が強化ガラス基材からの目に見える層間剥離を示さないように、被膜１１０は強化ガラス基材に接着される。
【００６４】
ガラス−被膜積層体１００に曲げ荷重が加えられると（たとえば、曲げ強度試験中）、被膜１１０は、被膜１１０と強化ガラス基材１２０との間で亀裂の架橋を生じさせるのに十分な荷重中に全正味応力を示しうる。被膜１１０の全正味応力は、界面１３０を横断して亀裂の架橋（たとえば、被膜１１０中で生じた亀裂の強化ガラス基材１２０中への架橋、または強化ガラス基材１２０中で生じた亀裂の被膜１１０中への架橋）を生じさせるのに十分な応力である。被膜１１０の全正味応力は、被膜、追加の被膜１１２、および／または別の被膜１１４の間で亀裂の架橋を生じさせるのに十分であってよい。本明細書において使用される場合、用語「正味応力」は、被膜１１０中の固有応力（たとえば、配置または形成中に被膜１１０中に存在する、または被膜１１０中で発生する応力）、熱膨張係数の不一致による応力（たとえば、被膜１１０、強化ガラス基材１２０、追加の被膜１１２、および／または別の被膜１１４の間）、および曲げ荷重による引張応力を含む。正味応力は、以上の応力の合計を含むことができる。
【００６５】
実施形態において被膜１１０は、約１０ＭＰａ・ｍ１／２以下の破壊靱性を示す。たとえば、被膜１１０は、約０．１ＭＰａ・ｍ１／２〜約１０ＭＰａ・ｍ１／２の範囲内であり、それらの間のあらゆる範囲および部分的範囲を含む破壊靱性を示すことができる。特定の実施形態においては、被膜１１０の破壊靱性は、約０．１ＭＰａ・ｍ１／２、約０．２ＭＰａ・ｍ１／２、約０．３ＭＰａ・ｍ１／２、約０．４ＭＰａ・ｍ１／２、約０．５ＭＰａ・ｍ１／２、約０．６ＭＰａ・ｍ１／２、約０．７ＭＰａ・ｍ１／２、約０．８ＭＰａ・ｍ１／２、約０．９ＭＰａ・ｍ１／２、約１ＭＰａ・ｍ１／２、約２ＭＰａ・ｍ１／２、約３ＭＰａ・ｍ１／２、約４ＭＰａ・ｍ１／２、約５ＭＰａ・ｍ１／２、約６ＭＰａ・ｍ１／２、約７ＭＰａ・ｍ１／２、約８ＭＰａ・ｍ１／２、約９ＭＰａ・ｍ１／２、または１０ＭＰａ・ｍ１／２である。実施形態において、被膜１１０の破壊靱性は、強化ガラス基材１２０の破壊靱性よりも小さい。
【００６６】
１つ以上の実施形態によると、被膜１１０は約１ｋＪ／ｍ２未満の臨界ひずみエネルギー解放率（ＧＩＣ＝ＫＩＣ２／Ｅ）を示す。たとえば、臨界ひずみエネルギー解放率は、約０．９９ｋＪ／ｍ２、０．９５ｋＪ／ｍ２、０．９ｋＪ／ｍ２、約０．８ｋＪ／ｍ２、約０．７ｋＪ／ｍ２、約０．６ｋＪ／ｍ２、約０．５ｋＪ／ｍ２、約０．４ｋＪ／ｍ２、約０．３ｋＪ／ｍ２、約０．２ｋＪ／ｍ２、約０．１ｋＪ／ｍ２、約０．０９ｋＪ／ｍ２、約０．０８ｋＪ／ｍ２、約０．０７ｋＪ／ｍ２、約０．０６ｋＪ／ｍ２、約０．０５ｋＪ／ｍ２、約０．０４ｋＪ／ｍ２、約０．０３ｋＪ／ｍ２、約０．０２ｋＪ／ｍ２、約０．０１ｋＪ／ｍ２、約０．００９ｋＪ／ｍ２、約０．００８ｋＪ／ｍ２、約０．００７ｋＪ／ｍ２、約０．００６ｋＪ／ｍ２、約０．００５ｋＪ／ｍ２、約０．００４ｋＪ／ｍ２、約０．００３ｋＪ／ｍ２、約０．００２ｋＪ／ｍ２、または約０．００１ｋＪ／ｍ２であってよく、それらの間のあらゆる範囲および部分的範囲も含まれる。
【００６７】
被膜１１０と強化ガラス基材１２０との間の界面１３０は、強化ガラス基材１２０の破壊靱性約２５％を超え、さらには５０％を超える界面破壊靱性を示すことができる。１つ以上の特定の実施形態においては、界面破壊靱性は、ガラス基材の破壊靱性の約５５％、６０％、６５％、７０％、８０％、９０％、または１００％を超える。ある実施形態において、界面破壊靱性は、ガラス基材の破壊靱性の少なくとも１．１倍、１．２倍、１．３倍、１．４倍、１．５倍、１．６倍、１．７倍、１．８倍、１．９倍、２倍、２．５倍、３倍、３．５倍、４倍、４．５倍、５倍、５．５倍、６倍、６．５倍、７倍、７．５倍、８倍、８．５倍、９倍、９．５倍、またはさらには１０倍である。比較的高い界面破壊靱性は、典型的には、被膜１１０と強化ガラス基材１２０との間の比較的強い接着力と関係がある。接着力は、本明細書に記載のダイヤモンド押し込み方法などの種々の他の測定方法によって特徴付けることもできる。
【００６８】
実施形態において、図２に示されるように被膜１１０が追加の被膜１１２と強化ガラス基材１２０との間に存在するように、追加の被膜１１２（すなわち、第２、または２つ以上の場合は複数）を被膜１１０（すなわち、第１）の上に配置することができる。あるいは、追加の被膜１１２を被膜１１０と強化ガラス基材１２０との間に配置することができる（図示せず）。図３に示される実施形態においては、追加の被膜１１２は、被膜１１０とは反対側の主面（１２２、１２４）の上に配置することができ、それによって強化ガラス基材１２０は被膜１１０と追加の被膜１１２との間に配置される。特に、被膜１１０は一方の主面１２２の上に配置することができ、追加の被膜１１２は他方の主面１２４の上に配置することができる。このような実施形態において、被膜１１０は曲げ荷重中に張力にさらされうる。
【００６９】
実施形態において、ガラス−被膜積層体１００は、強化ガラス基材１２０の一方または両方の主面（１２２、１２４）の上に配置された複数の被膜を含むことができる。このような実施形態は、多重被膜系を含むガラス−被膜積層体１００と呼ぶことができる。図４に示されるように、ガラス−被膜積層体１００は、被膜１１０、追加の被膜１１２、および別の被膜１１４を含む多重被膜系を含むことができる。別の被膜１１４は、強化ガラス基材１２０の主面１２２、１２４のいずれかの上に配置することができる。一変形形態において、別の被膜１１４は、被膜１１０と追加の被膜１１２との間に配置することができる。別の一変形形態においては、別の被膜１１４は、被膜１１０と強化ガラス基材１２０との間に配置することができ、または追加の被膜１１２と強化ガラス基材１２０との間に配置することができる。
【００７０】
追加の被膜１１２および／または別の被膜１１４は、被膜１１０と同じ性質を有する場合があり、または被膜１１０と異なる性質を有する場合がある。たとえば、追加の被膜１１２および／または別の被膜１１４は、脆性を特徴とする場合があるが、被膜１１０と同程度の脆性は有さない場合がある。このような実施形態において、追加の被膜１１２および／または別の被膜１１４は、被膜１１０、追加の被膜１１２、別の被膜１１４、および／または強化ガラス基材１２０の間で亀裂を架橋させることができる。
【００７１】
追加の被膜１１２および／または別の被膜１１４は１つ以上の層を含むことができる。これらの層は、１つ以上のＩＲ反射層、ＵＶ反射層、導電層、半導体層、エレクトロニクス層、薄膜トランジスタ層、タッチセンシング層、画像表示層、蛍光層、リン光層、発光（たとえば有機発光ダイオード）層、波長選択的反射層、ヘッドアップディスプレイ層、耐擦傷層、反射防止層、アンチグレア層、防汚層、セルフクリーニング層、障壁層、パッシベーション層、密封層、拡散阻止層、および耐指紋層を含むことができる。追加の被膜１１２および／または別の被膜１１４の上記の層は、互いに同じまたは異なる組成の副層を含むことができる。これとは別にまたはこれに加えて、副層は互いに異なる性質（たとえば、機械的、光学的、または電気的性質）を有することができる。副層は同じまたは異なる厚さを有することができる。
【００７２】
実施形態において、追加の被膜１１２および／または別の被膜１１４は、酸化物、酸窒化物、窒化物、炭化物、ケイ質ポリマー、半導体、透明導体、金属およびそれらの組合せを含むことができる。代表的な酸化物としては、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＺｒＯ２，およびそれらの組合せが挙げられる。同様に、酸窒化物または窒化物としては、種々の量の結合した酸素および／または窒素を有するＳｉ、Ｔｉ、Ａｌなどの化合物を挙げることができる。代表的な炭化物としては、Ｓｉ、Ｂ、Ｔｉ、Ｚｒなどの化合物が挙げられる。ケイ質ポリマーは、シロキサン、シルセスキオキサン、またはそれらの組合せからなる群から選択することができる。半導体は、Ｓｉ、Ｇｅ、またはそれらの組合せからなる群から選択することができる。透明導体は、インジウムスズ酸化物、酸化スズ、酸化亜鉛、またはそれらの組合せからなる群から選択することができる。
【００７３】
追加の被膜１１２および／または別の被膜１１４の厚さは、用途により変化させることができる。実施形態において、追加の被膜１１２および／または別の被膜１１４の厚さは最小限であってよい。追加の被膜１１２および／または別の被膜１１４は、最大１００μｍの厚さ、または約０．００２μｍ〜約１０μｍの範囲内であり、その間のあらゆる範囲および部分的範囲を含む厚さを含むことができる。特定の実施形態においては、追加の被膜１１２および／または別の被膜１１４は、約０．００３μｍ、約０．００４μｍ、約０．００５μｍ、約０．００６μｍ、約０．００７μｍ、約０．００８μｍ、約０．００９μｍ、約０．０１μｍ、約０．０１５μｍ、約０．０２μｍ、約０．０２５μｍ、約０．０３μｍ、約０．０３５μｍ、約０．０４μｍ、約０．０４５μｍ、約０．０５μｍ、約０．０５５μｍ、約０．０６μｍ、約０．０６５μｍ、約０．０７μｍ、約０．０７５μｍ、約０．０８μｍ、約０．０８５μｍ、約０．０９μｍ、約０．０９５μｍ、約０．１０μｍ、約０．１５μｍ、約０．２０μｍ、約０．２５μｍ、約０．３０μｍ、約０．３５μｍ、約０．４０μｍ、約０．４５μｍ、約０．５０μｍ、約０．５５μｍ、約０．６０μｍ、約０．６５μｍ、約０．７０μｍ、約０．７５μｍ、約０．８０μｍ、約０．８５μｍ、約０．９０μｍ、約０．９５μｍ、約１．０μｍ、約１．１μｍ、約１．２μｍ、約１．３μｍ、約１．４μｍ、約１．５μｍ、約１．６μｍ、約１．７μｍ、約１．８μｍ、約１．９μｍ、約２μｍ、約２．５μｍ、約３μｍ、約３．５μｍ、約４μｍ、約４．５μｍ、約５μｍ、約５．５μｍ、約６μｍ、約６．５μｍ、約７μｍ、約７．５μｍ、約８μｍ、約８．５μｍ、約９μｍ、または約９．５μｍを有し、それらの間のあらゆる範囲および部分的範囲を含む厚さを有する。追加の被膜１１２および別の被膜１１４の厚さは、互いにおよび／または被膜１１０と同じ場合も異なる場合もある。
【００７４】
実施形態において、図２および４に示されるように膜１１０、追加の被膜１１２、および／または別の被膜１１４は、約１０ＭＰａ・ｍ１／２以下の破壊靱性を示すスタック１１６を形成する。特定の実施形態において、スタック１１６は、約０．１ＭＰａ・ｍ１／２〜約１０ＭＰａ・ｍ１／２の間の範囲内であり、それらの間のあらゆる範囲および部分的範囲を含む破壊靱性を示すことができる。１つ以上の変形形態においては、スタック１１６は、約０．０５ＭＰａ・ｍ１／２、約０．１ＭＰａ・ｍ１／２、約０．２ＭＰａ・ｍ１／２、約０．３ＭＰａ・ｍ１／２、約０．４ＭＰａ・ｍ１／２、約０．５ＭＰａ・ｍ１／２、約０．６ＭＰａ・ｍ１／２、約０．７ＭＰａ・ｍ１／２、約０．８ＭＰａ・ｍ１／２、約０．９ＭＰａ・ｍ１／２、約１ＭＰａ・ｍ１／２、約２ＭＰａ・ｍ１／２、約３ＭＰａ・ｍ１／２、約４ＭＰａ・ｍ１／２、約５ＭＰａ・ｍ１／２、約６ＭＰａ・ｍ１／２、約７ＭＰａ・ｍ１／２、約８ＭＰａ・ｍ１／２、約９ＭＰａ・ｍ１／２、または１０ＭＰａ・ｍ１／２の破壊靱性を示すことができる。実施形態においては、スタック１１６の破壊靱性は、強化ガラス基材の破壊靱性よりも小さい。
【００７５】
被膜１１０、追加の被膜１１２、および／または別の被膜１１４は、真空蒸着技術、たとえば、化学蒸着（たとえば、プラズマ支援化学蒸着）、物理蒸着（たとえば、反応性もしくは非反応性のスパッタリングまたはレーザーアブレーション）、熱蒸着あるいはｅビーム蒸着、または原子層堆積によって配置することができる。液体系技術、たとえばゾル−ゲルコーティング方法またはポリマーコーティング方法、たとえば特にスピンコーティング、スプレーコーティング、スロットドローコーティング、スライドコーティング、巻線ロッドコーティング、ブレード／ナイフコーティング、エアナイフコーティング、カーテンコーティング、グラビアコーティング、およびローラーコーティングを使用して、被膜１１０、追加の被膜１１２、および／または別の被膜１１４を、強化ガラス基材１２０の１つ以上の表面１２２、１２４の上に配置することもできる。ある実施形態においては、被膜１１０と強化ガラス基材１２０との間、強化ガラス基材１２０と追加の被膜１１２との間、被膜１１０、追加の被膜１１２、および／または別の被膜１１４の間、被膜１１０と被膜１１０の複数の層（存在する場合）との間、追加の被膜１１２の複数の層（存在する場合）の間、および／または別の被膜１１４の複数の層（存在する場合）の間に接着促進剤を使用することが望ましい場合がある。別の実施形態においては、被膜１１０、追加の被膜１１２、および／または別の被膜１１４は、転写層として配置することができる。
【００７６】
ガラス−被膜積層体が多重被膜系を含む実施形態において、最大で約４０グラム（たとえば、最大で約２グラム、最大で約４グラム、最大で約６グラム、最大で約８グラム、最大で約１０グラム、最大で約１２グラム、最大で約１４グラム、最大で約１６グラム、最大で約１８グラム、最大で約２０グラム、最大で約２２グラム、最大で約２４グラム、最大で約２６グラム、最大で約２８グラム、最大で約３０グラム、最大で約３２グラム、最大で約３４グラム、最大で約３６グラム、または最大で約３８グラムであり、それらの間のあらゆる範囲および部分的範囲を含む）の０でない荷重を用いてバーコビッチダイヤモンド圧子でガラス−被膜積層体に押し込んだ後に光学顕微鏡下で観察して、被膜１１０、追加の被膜１１２、または別の被膜１１４の、強化ガラス基材１２０からの目に見える層間剥離、または互いの目に見える層間剥離を示さないように、被膜１１０、追加の被膜１１２、および／または別の被膜１１４は、互いに接着することができ、強化ガラス基材１２０に接着することができる。実施形態において、押し込みが行われる面上に少なくとも被膜１１０が存在する（すなわち、被膜１１０が押し込まれる）のであれば、ガラス−被膜積層体１００のいずれの面にも押し込みを行うことができる。
【００７７】
ガラス−被膜積層体が多重被膜系を含む実施形態において、被膜１１０と、追加の被膜１１２または別の被膜１１４の一方または両方とは、互いの間で、および／または強化ガラス基材１２０と界面を形成し、そのような界面の少なくとも１つは、強化ガラス基材１２０の破壊靱性の２５％を超え、またはさらには５０％を超える破壊靱性を示す。実施形態において、多重被膜系におけるこのような界面のすべてが、強化ガラス基材１２０の破壊靱性の約５０％を超える破壊靱性を示す。たとえば、界面の破壊靱性は、強化ガラス基材１２０の破壊靱性の５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％、またはさらには１００％を超えることができる。ある実施形態において、少なくとも１つの界面の破壊靱性は、ガラス基材の破壊靱性の少なくとも１．１倍、１．２倍、１．３倍、１．４倍、１．５倍、１．６倍、１．７倍、１．８倍、１．９倍、２倍、２．５倍、３倍、３．５倍、４倍、４．５倍、５倍、５．５倍、６倍、６．５倍、７倍、７．５倍、８倍、８．５倍、９倍、９．５倍、またはさらには１０倍である。
【００７８】
本開示の第２の態様は、本明細書に開示されるガラス−被膜積層体１００が採用される特定の用途に関する。１つ以上の実施形態において、自動車用窓はガラス−被膜積層体１００を含む。自動車用窓の用途に使用される場合、ガラス−被膜積層体１００は、可視波長範囲の一部にわたって、約１０％以上、２０％以上、３０％以上、４０％以上、５０％以上、６０％以上、７０％以上、８０％以上、または９０％以上であり、それらの間のあらゆる範囲および部分的範囲を含む光透過率を示すことができる。ガラス−被膜積層体１００は、１０％以下、５％以下、４％以下、３％以下、２％以下、１％以下、またはさらには０．５％以下であり、それらの間のあらゆる範囲および部分的範囲を含む光透過ヘイズ（ＡＳＴＭ  Ｄ１００３または類似の方法で測定される）を特徴とすることができる少ない光散乱を示すこともできる。ガラス−被膜積層体１００は、ガラス−被膜積層体１００の厚さ（使用される強化ガラス基材および／またはその上に配置されるあらゆる被膜を含む）とは無関係にこのような透過ヘイズを示すことができる。
【００７９】
自動車用窓用途は、ＵＶ遮断、ＩＲ遮断、タッチセンシング、情報表示、またはヘッドアップディスプレイの波長選択的反射などの本明細書において言及される機能の一部などの被膜１１０、被膜１１２、または別の被膜１１４の追加機能によって、さらなる利点を得ることができる。ガラス−被膜積層体１００は、自動車用窓用途に使用される場合、狭く制御された破断強度分布と、非対称の曲げ強度または非対称の耐衝撃性との両方を示すことができ、それによってガラス−被膜積層体はより大きな外部衝撃力に耐えるが、比較的より小さな内部衝撃力で破壊され、乗員の安全性が高まる。
【００８０】
本明細書に開示されるガラス−被膜積層体１００の実施形態は、強化ガラス基材１２０およびその上の被膜１１０の性質の間の関係を認識することによって、狭い破断強度分布を示す。実施形態において、使用される強化ガラス基材１２０は、イオン交換プロセス、取り扱い、洗浄、および／またはその他の要因の結果として特定の傷分布を有する。これらの要因のすべてが、開示される強化ガラス基材１２０を含むガラス基材の破断点ひずみに寄与しうる。比較的大きい破断点ひずみを示す本明細書に記載の強化ガラス基材１２０と比較すると、大きなもしくは制御されない傷分布または不十分な表面品質を有するガラス基材は、強化された場合でさえも、依然として比較的小さい破断点ひずみを示しうる。ある実施形態においては、被膜１１０は、開示される強化ガラス基材１２０に対して特に適応させた十分画定された性質を示す。たとえば、被膜１１０の破断点ひずみまたは靱性が、特定の強化ガラス基材の傷分布に関して定められ、その結果、ガラス基材の破断点ひずみが１つ以上の被膜の破断点ひずみよりも大きくなる条件が求められる。
【００８１】
実施形態において、ガラス−被膜積層体は、第１の主面および第２の主面の一方または両方で測定して、平均被膜破断点ひずみよりも大きな平均基材破断点ひずみを有するガラス基材（強化されてもよい）を含むことができ、この積層体は、１０以上の実質的に同一の積層体で測定して、１０以上の積層体の平均強度から約±２０％（たとえば、または未満±１０％、または未満±５％）だけ上下に変動する破断強度分布を有する。
【００８２】
本開示の第３の態様は、ガラス−被膜積層体の形成方法に関する。実施形態において、この方法は、強化ガラス基材１２０を提供するステップと、強化ガラス基材の表面上に被膜１１０を配置するステップとを含む。被膜は、強化ガラス基材の平均破断点ひずみよりも大きい平均破断点ひずみを示すことができる。この方法は、本明細書の別の箇所に記載される（たとえば、強化ガラス基材の破壊靱性の約２５％を超え、さらには５０％を超える）破壊靱性を示す界面を膜と強化ガラス基材との間に形成するステップを含むことができる。特定の実施形態においては、この方法は、被膜が配置される強化ガラス基材の表面に対して、そのような表面上に被膜を配置する前に、洗浄を行うステップを含む。表面は湿式洗浄またはプラズマ洗浄によって洗浄することができる。湿式洗浄は、液体洗浄液を使用することにより洗浄するステップを含むことができる。液体洗浄液の例としては、ＫＯＨ溶液、ＮａＯＨ溶液、洗剤溶液、酸性溶液、水酸化物溶液、ならびに「Ｐｉｒａｎｈａ」および「ＲＣＡクリーン」処方などの当技術分野において周知の種々の溶液および溶液の組合せを挙げることができる。プラズマ洗浄は、１種類以上の気体種（たとえば、アルゴン、酸素、空気など）から発生させたプラズマに強化ガラス基材を曝露するステップを含むことができる。実施形態において、上記方法は、本明細書に記載のような強化ガラス基材１２０の上に追加の被膜１１２または別の被膜１１４を配置するステップを含む。追加の被膜１１２および／または別の被膜１１４は、強化ガラス基材１２０と被膜１１０との間に配置することができる。あるいは、追加の被膜１１２および／または別の被膜１１４は、被膜１１０とは反対側の強化ガラス基材１２０の主面上に配置することができる。
【００８３】
実施形態において、この方法は、ガラス−被膜積層体１００の破断強度を調整するために被膜１１０の１つ以上の性質を制御するステップを含む。本明細書において使用される場合、用語「制御」は、１つ以上の性質の選択、変更、または維持を含むことができる。このような被膜の性質としては、被膜厚さ、被膜弾性率、または被膜残留応力を挙げることができる。被膜の厚さ、弾性率、または残留応力の１つ以上を制御しながら、被膜の厚さ、弾性率、または残留応力の他のものは固定することができる。たとえば、被膜のヤング率および残留応力が固定されながら、被膜の厚さが制御される。別の一例においては、被膜の厚さおよび残留応力が固定されながら、ヤング率が制御される。さらに別の一例においては、被膜の厚さおよびヤング率が固定されながら、被膜の残留応力が制御される。任意選択的に、厚さおよびヤング率が制御されながら、残留応力が固定される。別の選択肢では、ヤング率および残留応力が制御されながら、厚さが固定される。さらに別の選択肢では、厚さおよび残留応力が制御されながら、ヤング率が固定される。これとは別にまたはこれに加えて、被膜厚さ、被膜弾性率、または被膜残留応力の３つすべてを同時に制御することができる。
【００８４】
一変形形態において、この方法は、ガラス−被膜積層体の破断強度を調整するために、制御された量の被膜を堆積して特定の被膜厚さを得ることによって、被膜１１０の厚さを制御するステップを含む。被膜厚さは、被膜厚さの増加または減少のいずれかのために制御することができる。実施形態において、厚さが増加すると、ガラス−被膜積層体１００の破断強度が低下する。
【００８５】
別の一変形形態においては、この方法は、ガラス−被膜積層体が所望の破断強度を有するように、特定のヤング率を有する被膜を選択することによって、被膜１１０の弾性率を制御するステップを含む。実施形態において、より高いヤング率を有する被膜を選択すると、より低い破断強度を有するガラス−被膜積層体が得られる。
【００８６】
さらに別の一変形形態において、所望の破断強度を有するガラス−被膜積層体を得るために、被膜の残留応力が増加または減少するように被膜１１０を堆積することによって、被膜１１０の残留応力を制御することができる。残留応力は、被膜の堆積または形成中に形成される被膜１１０中の初期応力として特徴付けることができ、引張応力または圧縮応力を含むことができる。一変形形態において、残留引張応力は、被膜１１０中で増加させることができ、それによって被膜１１０はより小さい破断点ひずみを有し、言い換えると、ガラス−被膜積層体１００がより低いひずみレベルにさらされるときに、被膜１１０中に亀裂が形成されうる。さらに、理論によって束縛しようとするものではないが、より小さい破断点ひずみを有する被膜１１０では、特定の荷重において被膜１１０中に亀裂が形成される確率が増加し、したがって狭い破断強度分布が得られる傾向にある。当技術分野において周知の方法を用いて被膜１１０の堆積または形成を調整することによって、残留引張応力を被膜１１０中で増加または減少させることができる。
【００８７】
被膜１１０の性質を制御する場合、被膜１１０の別の性質の１つ以上は、制御された破断強度の所望の効果を実現するために、固定して維持することができる。固定して維持することができる被膜のこのような別の性質としては、破壊靱性、密度、微細構造、結晶性、化学組成、欠陥レベル、粗さ、粒子汚染、降伏応力、可塑性、被膜中の間隙もしくはピンホール、および本明細書に言及されるか当技術分野において周知である別の被膜の性質を挙げることができる。
【００８８】
ガラス−被膜積層体１００の破断強度または所望の破断強度は、当技術分野において周知の方法を用いて評価することができる。たとえば、破断強度は、被膜のヤング率、ポアソン比、厚さ、および残留応力、強化ガラス基材の臨界エネルギー解放率（ＧＩｃ）、既知の幾何学的因子、および／または強化ガラス基材中の圧縮応力などの変数または定数を用いて評価することができる。ガラス−被膜積層体１００の破断強度の評価において考慮できる他の要因としては、強化ガラス基材表面に形成されうる仮定の亀裂の長さが挙げられる。さらに、ガラス−被膜積層体１００の破断強度は、リングオンリング試験またはボール落下試験などの本明細書の別の箇所に記載される方法を用いて実験的に求めることができる。
【００８９】
ガラス−被膜積層体の破断強度または破断強度分布の評価または測定に使用されるこれらの上記方法は、積層体中に使用される強化ガラス基材１２０の破断強度および破断強度分布の評価または測定に使用することもできる。実施形態において、強化ガラス基材１２０の破断強度は、強化ガラス基材１２０の外面における曲げ応力σを測定するリングオンリング曲げ試験を用いて測定することができる。
【００９０】
理論によって束縛しようとするものではないが、亀裂の生じた被膜は、下にあるガラス基材（下にある強化ガラス基材を含む）の破壊を制御するために利用可能な関連エネルギーを有すると考えられる。エネルギー解放率の形態のこのエネルギーの大きさは、膜および下にあるガラス基材材料の機械的性質に依存する。たとえば、エネルギー解放率は、被膜ヤング率のガラス基材ヤング率に対する比の関数となりうる。さらにエネルギー解放率は、被膜の厚さに比例しうる。さらに、より大きな引張残留応力も、ガラス基材の破壊に対するエネルギーに影響を与えうる。
【００９１】
実施形態において、強化ガラス基材１２０が既知の破断強度および／または破断強度分布を有する場合、所望の破断強度または破断強度分布を有するガラス−被膜積層体を得るために、被膜１１０のヤング率を固定することができ、本明細書に記載のように被膜１１０の厚さを制御することができる。
【００９２】
これに加えてまたはこれとは別に、強化ガラス基材１２０が既知の破断強度または破断強度分布を有する場合、所望の破断強度または破断強度分布を有するガラス−被膜積層体を得るために、被膜１１０の厚さを固定することができ、本明細書に記載のように被膜１１０のヤング率を制御することができる。
【００９３】
上記方法は、所望の破断強度または破断強度分布を有するガラス−被膜積層体１００を得るために、強化ガラス基材１２０の既知の破断強度または破断強度分布を使用するステップと、本明細書に記載のように被膜１１０の残留応力を制御するステップとを含むことができる。
【００９４】
これとは別にまたはこれに加えて、上記方法は、所望の破断強度または破断強度分布を有するガラス−被膜積層体を得るために、破断点ひずみまたは靱性などの被膜１１０の別の性質を制御するステップを含むことができる。この方法は、被膜弾性率、被膜厚さ、または被膜残留応力の１つ以上を制御するステップの代わりに、またはそのステップに加えて、被膜１１０の破断点ひずみまたは靱性を制御するステップを含むことができる。
【００９５】
これとは別にまたはこれに加えて、上記方法は、被膜１１０の破断点ひずみを制御するために、被膜１１０の１つ以上の別の性質（密度、微細構造、結晶性、化学組成、欠陥レベル、粗さ、粒子汚染、降伏応力、可塑性、被膜の間隙もしくはピンホール、および本明細書に言及されるか当技術分野において周知である別の被膜の性質など）を制御するステップを含むことができる。被膜１１０の破断点ひずみの制御によって、ガラス−被膜積層体１００の破断強度の制御が可能となりうる。
【００９６】
図１Ａを参照すると、被膜１１０は、本明細書に記載されるような１つ以上の層を含むことができる。そのような実施形態において、強化ガラス基材１２０が既知の強度分布を有する場合、制御された破断強度または破断強度分布を有するガラス−被膜積層体を得るために、層１０１、１０２、１０３、１０４、および１０５の１つ以上の厚さ、ヤング率、残留応力、破断点ひずみ、および／または靱性を制御することができる。
【００９７】
１つ以上の被膜１１０の性質が固定される本明細書に開示される実施形態において、これとは別にまたはこれに加えて、通常のプロセスのばらつきによるそのような性質の変化が容認されうる（たとえば、厚さの変化によって残留被膜の変化が生じうる）。追加の被膜１１２、および別の被膜１１４の性質は、被膜１１０に対して、本明細書に記載のように制御することもできる。
【００９８】
図１０は、本明細書に開示される方法の１つ以上の実施形態を示している。図１０に示されるグラフの横軸は、強化ガラス基材１２０のメートルの単位での傷寸法を示している。破線は、被膜が上に配置されていない強化ガラス基材１２０の場合のリングオンリング強度結果を示している（実施例６Ａ）。残りの実線は、本明細書に開示される１つ以上の実施形態によるガラス−被膜積層体の破断強度の推定値を示している。このような推定値は、当技術分野において周知の方法を用いて求めた。ガラス−被膜積層体は、図１０に示されるように異なる厚さを有するＩＴＯ被膜１１０を含む。実施例６Ｂは３０ｎｍのＩＴＯ被膜１１０を含み、実施例６Ｃは６０ｎｍのＩＴＯ被膜１１０を含み、実施例６Ｄは８５ｎｍのＩＴＯ被膜１１０を含む。理論によって束縛しようとするものではないが、この評価は、被膜１１０の厚さが増加すると、強化ガラス基材１２０のあらかじめ存在するあらゆる傷の、そのような強化ガラス基材１２０を含むガラス−被膜積層体１００の破断強度分布に対する影響が少なくなることを示しており、したがって、これによって破断強度のばらつきが小さくなる、すなわちワイブル係数がより大きくなる。この関係は図１０に示されている。
【００９９】
さらに、これも図１０に示されるように、ＩＴＯ被膜１１０の厚さが３０ナノメートルから６０ナノメートルまで、および８５ナノメートルまで増加すると、ガラス−被膜積層体１００の強度が低下する。したがって、本明細書に記載の方法の実施形態は、被膜１１０の厚さを選択することによって所望の強度レベルを実現できる。ガラス−被膜積層体１００の傷寸法の関数としての図１０中の強度曲線は、ほぼ水平の線となることにも留意すべきである。これは、ガラス−被膜積層体１００の強度は、傷寸法に対して比較的敏感でないことを示している。これらのガラス−被膜積層体１００の強度は、これも図１０中に示されている被膜が上に配置されていない強化ガラス基材１２０よりも狭い強度分布を有する。理論によって束縛しようとするものではないが、より厚い被膜１１０を使用して、ガラス−被膜積層体１００の破断強度を低下できることが示され、そのような被膜が存在することによって、ガラス−被膜積層体のより狭い強度分布（より大きなワイブル係数）が得られることが実験的に示されている本明細書に開示される実験結果に、図１０に示される評価方法は一致している。
【実施例】
【０１００】
以下の実施例によって、種々の実施形態をさらに説明する。
【０１０１】
実施例１Ａ〜１Ｄ
実施例１Ａ〜１Ｄは、本開示の１つ以上の実施形態によるガラス−被膜積層体、または被膜が上に配置されていない強化ガラス基材を含んだ。実施例１Ａ〜１Ｄのそれぞれには、アルミノシリケートガラスを含む市販のガラス基材（Ｃｏｒｎｉｎｇ（登録商標）２３１９）を使用した。ガラス基材は、０．７ｍｍの厚さを有し、イオン交換プロセスによって強化して、８５６ＭＰａの表面圧縮強度および約２０μｍの圧縮層深さを得た。イオン交換プロセス中、ガラス基材は、約３５０℃〜約４５０℃の範囲内の温度に加熱した溶融硝酸カリウム（ＫＮＯ３）浴中に約３〜８時間浸漬した。
【０１０２】
イオン交換プロセスの終了後、実施例１Ａ〜１Ｄの強化ガラス基材は、Ｓｅｍｉｃｌｅａｎ  ＫＧより供給される５０〜７０℃の温度の１〜４％の濃度のＫＯＨ洗剤溶液中で湿式洗浄した。洗浄プロセス中、洗剤溶液は４０〜１１０ＫＨｚで超音波撹拌した。得られた強化ガラス基材を次に、これも４０〜１１０ＫＨｚで超音波撹拌されるＤＩ水中で洗浄し、その後乾燥させた。
【０１０３】
実施例１Ａ〜１Ｄの強化ガラス基材について、ＫＤＦよりモデル名９０３ｉで供給されるチャンバーを使用してプラズマ洗浄した。プラズマ洗浄は、約１５ｍＴｏｒｒ（２．０Ｐａ）の圧力ならびに約５ｓｃｃｍ（８．４５×１０−４Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃ）の酸素流量および約５０ｓｃｃｍ（８４．５×１０−４Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃ）のＡｒ流量において、約４００ＷのＲＦ出力を使用して約１分間行った。
【０１０４】
プラズマ洗浄の終了後、ＤＣマグネトロンスパッタリングによって、実施例１Ａおよび１Ｃの強化ガラス基材の表面上にＩＴＯ被膜を配置した。ＫＤＦよりモデル名９０３ｉで供給されるシステムを使用して酸化物ターゲットからＩＴＯ被膜をスパッタリングした。スパッタリングターゲットもＫＤＦより供給され、１０：９０の重量比で存在するＳｎＯ２およびＩｎ２Ｏ３を含んだ。ＩＴＯ被膜は、１０ｍＴｏｒｒ（１．３Ｐａ）の圧力において、約０．２ｓｃｃｍ（０．３３８×１０−４Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃ）〜約０．５ｓｃｃｍ（０．８４５×１０−４Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃ）の流量で流される酸素、および３０ｓｃｃｍ（５０．７×１０−４Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃ）の流量で流されるアルゴンの存在下、６００Ｗで供給されるＤＣ電源を用いてスパッタリングした。ＩＴＯ被膜を配置下の知、実施例１Ａおよび１Ｃは空気中約２００℃の温度で６０分間アニールした。比較例１Ｂおよび１Ｄも同一条件でアニールしたが、前述のように被膜は組み合わせなかった。実施例１ＡのＩＴＯ被膜は約３０ｎｍの厚さを有し、実施例１ＣのＩＴＯ被膜は約８５ｎｍの厚さを有した。実施例１Ａ〜１Ｄのそれぞれは２インチ（５．０８ｃｍ）×２インチ（５．０８ｃｍ）の寸法であった。
【０１０５】
実施例１Ａ〜１Ｄのそれぞれについて、リングオンリング試験を行って、実施例１Ａおよび１Ｃのガラス−被膜積層体、ならびに比較例１Ｂおよび１Ｄの強化ガラス基材の曲げ強度を評価した。この試験方法は、単調一軸荷重下の同心リング構成による周囲温度における実施例１Ａ〜１Ｄの二軸強度測定を扱う。リングオンリング試験は、直径約１インチ（２．５４ｃｍ）を有する支持リング、および直径約０．５インチ（１．２７ｃｍ）を有する荷重リングを用いて行った。荷重リングの接触半径は約１．６ｍｍであり、ヘッド速度は１．２ｍｍ／分であった。リングオンリング試験は、ＡＳＴＭ  Ｃ−１４９９−０３標準試験方法のＭｏｎｏｔｏｎｉｃ  Ｅｑｕｉｂｉａｘｉａｌ  Ｆｌｅｘｕｒａｌ  Ｓｔｒｅｎｇｔｈ  ｏｆ  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｃｅｒａｍｉｃｓ  ａｔ  Ａｍｂｉｅｎｔ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓに準拠して全体的に行い、試験固定具および試験条件に関しては、米国特許出願公開第２０１３／００４５３７５号明細書の［００２７］（参照により本明細書に援用される）に概略が示されるように一部修正した。ＲＯＲ試験前に実施例１Ａ〜１Ｄの研磨は行わなかったことに留意されたい。実施例１Ａおよび１Ｃの場合、リングオンリング試験中、上に配置されたＩＴＯ被膜を含むガラス−被膜積層体の面に対して張力を加えた。リングオンリング試験の結果は、図５に示すワイブルプロットで示している。
【０１０６】
図５に示されるように、実施例１Ａおよび１Ｃのワイブル係数は、それぞれ約１２を超え、約２０を超えた。比較として、比較例１Ｂおよび１Ｄのワイブル係数は、それぞれ５未満または４未満であった。図５は、強化ガラス基材上に配置される被膜の厚さを変化させることによって、ガラス−被膜積層体の破断強度を調整できることも示している。強化ガラス基材上により厚い被膜を配置すると、より薄い被膜を含むガラス−被膜積層体よりも低い破断強度を示すガラス−被膜積層体が得られた。実施例１Ａおよび１Ｃの両方のガラス−被膜積層体は、可視波長スペクトルの一部にわたって約７０％を超える光透過率、および約２％未満の光透過ヘイズを示した。
【０１０７】
さらに、実施例１Ａおよび１Ｃのガラス−被膜積層体は、図５の「尺度」パラメータで示されるように、それぞれ２１６．６ｋｇｆおよび１７５．４ｋｇｆの特性破断強度も示した。比較として、実施例１Ｂおよび１Ｄは、それぞれ３５６．０ｋｇｆおよび３５４．１ｋｇｆの特性破断強度を示した。
【０１０８】
これらのデータは、強化ガラス基材に脆性被膜を加えることによって、強度（すなわち、破断点荷重）が低下することを示している。この強度低下は、被膜厚さが増加すると増加する。しかし、被膜と強化ガラス基材との組合せによって、強度のばらつきが減少する（すなわち、ワイブル係数がより大きくなる）。
【０１０９】
実施例２Ａ〜２Ｄ
実施例２Ａ〜２Ｄは、本開示の実施形態によるガラス−被膜積層体、または被膜が上に配置されていない強化ガラス基材を含んだ。実施例２Ａ〜２Ｄのそれぞれには、アルミノシリケートガラスを含む市販のガラス基材（Ｃｏｒｎｉｎｇ（登録商標）２３１８）を使用した。これらのガラス基材は厚さが０．７ｍｍであり、実施例１Ａ〜１Ｄと同じ方法で強化および湿式洗浄を行ったが、実施例２Ａ〜２Ｄで得られた強化ガラス基材は、約６８４ＭＰａの表面圧縮応力および約２３μｍの圧縮層深さを示した。さらに、実施例２Ａ〜２Ｄの強化ガラス基材はプラズマ洗浄を行わなかった。
【０１１０】
湿式洗浄の終了後、室温および約５×１０−６Ｔｏｒｒ（６．７×１０−４Ｐａ）のベース圧力における電子ビーム蒸着によって、実施例２Ｂ、２Ｃ、および２Ｄの強化ガラス基材の表面上にクロム被膜を配置して、クロム被膜を堆積した。比較例２Ａの強化ガラス基材は被膜と組み合わせなかった。実施例２Ｂの被膜は約３００ｎｍの厚さを有し、実施例２Ｃの被膜は約９５０ｎｍの厚さを有し、実施例２Ｄの被膜は約３０００ｎｍの厚さを有した。実施例２Ａ〜２Ｄのそれぞれは２インチ（５．０８ｃｍ）×２インチ（５．０８ｃｍ）の寸法であった。
【０１１１】
実施例２Ａ〜２Ｄのそれぞれについて、実施例１Ａ〜１Ｄと同じ方法でリングオンリング試験を行った。リングオンリング試験の結果は、図６に示されるワイブルプロットで示している。
【０１１２】
図６に示されるように、実施例２Ｂ、２Ｃ、および２Ｄのワイブル係数は、それぞれ約４８を超え、約２１を超え、約２５を超えた。比較として比較例２Ａのワイブル係数は８未満であった。図６は、強化ガラス基材上に配置された被膜の厚さを変化させることによって、ガラス−被膜積層体の破断強度を調整できることも示している。強化ガラス基材上により厚い被膜を配置すると、より薄い被膜を含むガラス−被膜積層体よりも低い破断強度を示すガラス−被膜積層体が得られた。
【０１１３】
さらに、実施例２Ｂ、２Ｃ、および２Ｄのガラス−被膜積層体は、図６の「尺度」パラメータで示されるように、それぞれ１３６．５ｋｇｆ、１２１．３ｋｇｆ、および１０２．５ｋｇｆの特性破断強度も示した。比較例２Ａは、２４４．３ｋｇｆの特性破断強度を示した。
【０１１４】
図６に示されるデータは、図５と同様の傾向を示している。したがって、異なる被膜が使用される場合でも、図５で示された傾向が見られる。
【０１１５】
実施例３Ａおよび３Ｂ
比較例３Ａは、被膜が上に配置されていない周知の強化ガラス基材を含み、実施例３Ｂは、本開示の１つ以上の実施形態によるガラス−被膜積層体を含んだ。比較例３Ａおよび実施例３Ｂには、アルミノシリケートガラスを含む市販のガラス基材（Ｃｏｒｎｉｎｇ（登録商標）２３１９）を使用した。これらのガラス基材は０．７ｍｍの厚さを有し、実施例１Ａ〜１Ｄと同じ方法で強化および湿式洗浄を行ったが、得られた強化ガラス基材は、約９８３ＭＰａの表面圧縮応力および約２０μｍの圧縮層深さを有した。実施例２Ｂ〜２Ｄと同じ方法で実施例３Ｂの強化ガラス基材上にクロム被膜を配置したが、得られたクロム被膜の厚さは１０ｎｍであった。比較例３Ａおよび実施例３Ｂはプラズマ洗浄を行わなかった。
【０１１６】
図７に示されるように、実施例３Ｂのワイブル係数は１８を超え、比較例３Ａのワイブル係数は５未満であった。図７は、場合によっては非常に薄い被膜（たとえば、１０ｎｍ）でさえも約１５を超えるまでワイブル係数を増加可能であることを示している。
【０１１７】
さらに、実施例３Ｂのガラス−被膜積層体は、図７の「尺度」パラメータで示されるように、２５１．８ｋｇｆの特性破断強度も示した。比較例３Ａは３７９．０ｋｇｆの特性破断強度を示した。
【０１１８】
実施例４Ａ〜４Ｄ
比較例４Ａ〜４Ｂは、被膜を有さない強化ガラス基材を含み、実施例４Ｃ〜４Ｄは本開示の実施形態によるガラス−被膜積層体を含んだ。実施例４Ａ〜４Ｄのそれぞれには、アルミノシリケートガラスを含む市販のガラス基材（Ｃｏｒｎｉｎｇ（登録商標）２３１８）を使用した。これらのガラス基材は厚さが０．７ｍｍであり、実施例１Ａ〜１Ｄと同じ方法で強化および湿式洗浄を行ったが、得られた強化ガラス基材は、約７４０ＭＰａの表面圧縮応力および約４４μｍの圧縮層深さを有した。実施例４Ａ〜４Ｄの強化ガラス基材はプラズマ洗浄を行わなかった。
【０１１９】
比較例４Ａの強化ガラス基材は被膜と組み合わせず、後述のような試験前のさらなる処理も行わなかった。比較例４Ｂの強化ガラス基材は被膜と組み合わせなかったが、湿式洗浄後に実施例４Ｃおよび４Ｄと同じ方法で約２９０℃の温度まで加熱した。実施例４Ｃの強化ガラス基材は、後述のようにＳｉＯ２ゾル−ゲルでコーティングして、厚さ１００ｎｍのＳｉＯ２被膜を得て、次に約２９０℃の温度で硬化させた。実施例４Ｄは：１）後述のようにＳｉＯ２ゾル−ゲルをコーティングして、約１００ｎｍの厚さのＳｉＯ２被膜を得て；２）約２９０℃の温度で硬化させ；３）実施例１Ａおよび１Ｃと同じ方法でＩＴＯ被膜をコーティングして、約８５ｎｍの厚さのＩＴＯ被膜を得た。したがって、実施例４Ｄは、約１００ｎｍの厚さのＳｉＯ２被膜と、約８５ｎｍの厚さのＩＴＯ被膜とを有する強化ガラス基材を含み、ＳｉＯ２被膜は強化ガラス基材とＩＴＯ被膜との間に配置される。
【０１２０】
１）２５ｍＬのＴＥＯＳ（テトラエチルオルトシリケート）を２００ｍＬのメタノールにメタノールを撹拌しながら滴下し；
２）２５ｍＬの水中０．０１ＭのＨＣｌをメタノールおよびＴＥＯＳの混合物に滴下し；
３）水中のメタノール、ＴＥＯＳ、およびＨＣｌの混合物の加熱を、還流下約７０℃に加熱して約２時間行い；
４）水中のメタノール、ＴＥＯＳ、およびＨＣｌの混合物を室温まで冷却して混合物「Ａ」を形成し；
５）１２．５ｍＬの混合物「Ａ」を、５ｍＬの２−プロパノールおよび５ｍＬの２−エトキシエタノールと混合することによって、
調製したＳｉＯ２ゾル−ゲルを実施例４Ｃおよび４Ｄにコーティングした。
【０１２１】
次にＳｉＯ２ゾル−ゲルを、実施例４Ｃおよび４Ｄの洗浄した強化ガラス基材の表面上に４５０ＲＰＭのスピン速度で９０秒間スピンコーティングした。ＳｉＯ２被膜を有する強化ガラス基材を次に、以下のようにして約２９０℃の温度で約１．５時間硬化させた：１）温度を約２℃／分の速度で２９０℃まで上昇させ；２）温度を２９０℃で約１．５時間維持し；３）温度を約１０℃／分の速度で低下させた。得られたＳｉＯ２被膜は緻密であり、硬化中のＳｉＯ２コーティング中に応力が発生し、このことが、強化ガラス基材よりも小さい亀裂開始ひずみ（または破断点ひずみ）を有するＳｉＯ２被膜に寄与する。
【０１２２】
実施例１Ａ〜１Ｄのように実施例４Ａ〜４Ｄに対してリングオンリング試験を行ったリングオンリング試験の結果は、図８に示されるワイブルプロットで示している。図８に示されるように、ＳｉＯ２被膜のみを使用すると、狭く制御された破断強度分布がガラス−被膜積層体に付与される。理論によって束縛しようとするものではないが、狭くおよび制御された破断強度分布は、ゾル−ゲルの乾燥および硬化中に被膜に発生した引張応力によるＳｉＯ２ゾル−ゲル被膜の少ない破断点ひずみによって、部分的には生じると考えられる。実施例４Ｃおよび４Ｄによるガラス−被膜積層体のワイブル係数はそれぞれ２２および２６であり、一方、比較例４Ａおよび４Ｂのワイブル係数は５および１０であった。実施例４Ｃのガラス−被膜積層体は、可視波長スペクトルの一部にわたって約９０％を超える光透過率、および約０．５％未満の光透過ヘイズを示した。
【０１２３】
さらに、実施例４Ｃおよび４Ｄのガラス−被膜積層体は、図８の「尺度」パラメータで示されるように、それぞれ１３５．９ｋｇｆおよび１２２．４ｋｇｆの特性破断強度も示した。比較例４Ａおよび４Ｂは、それぞれ２４２．３ｋｇｆおよび３１３．９ｋｇｆの特性破断強度を示した。
【０１２４】
比較例５Ａ〜５Ｃ
比較例５Ａ〜５Ｃは、非強化ガラス基材、すなわち本明細書に記載のような強化を行わなかったガラス基材を使用したガラス−被膜積層体を含んだ。比較例５Ａ〜５Ｃのそれぞれには、アルミノシリケートガラスを含む市販のガラス基材（Ｃｏｒｎｉｎｇ（登録商標）２３１９）を使用した。これらのガラス基材は厚さが０．７ｍｍであった。比較例５Ａ〜５Ｃのガラス基材は、実施例１Ａ〜１Ｄのようにプラズマ洗浄を行った。
【０１２５】
湿式洗浄の終了後、実施例１Ａおよび１Ｃと同じ方法で、比較例５Ａおよび５Ｃのガラス基材の表面上にＩＴＯ被膜を配置した。実施例５ＡのＩＴＯ被膜は約３０ｎｍの厚さを有し、実施例５ＣのＩＴＯ被膜は約８５ｎｍの厚さを有した。比較例５Ａ〜５Ｃは２インチ（５．０８ｃｍ）×２インチ（５．０８ｃｍ）の寸法を有した。
【０１２６】
比較例５Ａ〜５Ｃのそれぞれについて、実施例１Ａ〜１Ｄと同じ方法でリングオンリング試験を行った。リングオンリング試験の結果は、図９に示すワイブルプロットで示している。
【０１２７】
図９に示されるように、実施例１Ａおよび１Ｄで使用したものと同様のＩＴＯ被膜を比較例５Ａおよび５Ｃに使用した場合でも、非強化ガラス基材が使用される場合、狭い破断分布（すなわち急勾配のワイブル係数）は得られない。実際、比較例５Ａおよび５Ｃの破断点ひずみ分布は、ＩＴＯ被膜を全く含まない比較例５Ｂの破断点ひずみ分布と同様であった。理論によって束縛しようと望むものではないが、比較例５Ａおよび５Ｃのガラス−被膜積層体（非強化ガラス基材およびＩＴＯ被膜を含む）は、本明細書に開示されるガラス−被膜積層体（強化ガラス基材を含む）の狭い破断強度分布を示さなかったが、その理由は、これらの比較例において、非強化ガラスはＩＴＯ被膜の平均破断点ひずみと同等以下の平均破断点ひずみを有するためと考えられる。これは、破断点ひずみ（表面品質、傷集団、強化方法、および本明細書において言及される他の要因によって影響される）などの強化ガラス基材１２０の性質の注意深い選択および制御、ならびに本明細書において言及される種々の被膜の性質の注意深い選択、さらに強化ガラス基材の性質に対する被膜の性質の注意深い検討が、所望の制御された狭い破断強度分布の実現に影響しうることを示している。
【０１２８】
説明の目的で限定された数の実施形態に関して本開示を説明してきたが、本開示の利益を有する当業者は、本明細書に開示される開示の範囲から逸脱しない別の実施形態が考案されうることを理解されよう。したがって、本開示の範囲から逸脱しない種々の変更形態、修正形態、および代替形態が当業者に想到されうる。
【図１】
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【図１Ａ】
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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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【国際調査報告】
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