JP2017506207A

JP2017506207A - 改善された残存性を有する強化ガラス物品

Info

Publication number: JP2017506207A
Application number: JP2016570948A
Authority: JP
Inventors: ラルフモーレー，ローレンス; デイヴィッドペサンスキー，ジョナサン; バリーレイマン，ケヴィン; アレンスティーヴンス，ベンジャミン; ポールストリンズ，ブライアン
Original assignee: Corning Inc
Current assignee: Corning Inc
Priority date: 2014-02-24
Filing date: 2015-03-31
Publication date: 2017-03-02
Anticipated expiration: 2035-03-31
Also published as: CN106604903A; JP6625567B2; KR20180012236A; KR20170015876A; JP6657173B2; US11079309B2; CN106232541A; JP2018519228A; KR102289810B1; US20150030834A1; WO2015127483A3; WO2015127483A2; CN115321838A; KR102555833B1

Abstract

実施形態は、強化ガラス物品を対象とし、上記強化ガラス物品は：厚さｔ≦１ｍｍ（１０００μｍ）；中央張力ＣＴ（ＭＰａ）を受けている内部領域；及び上記内部領域に隣接し、かつ上記強化ガラス物品の表面から上記強化ガラス物品内に、層深さＤＯＬ（μｍ）だけ延在する、少なくとも１つの圧縮応力層を備え、上記強化ガラス物品は、表面における圧縮応力ＣＳＳ（ＭＰａ）を受けている。上記強化ガラス物品は、０〜５モル％のＬｉ２Ｏ及び少なくとも３モル％のＡｌ２Ｏ３を含むアルカリアルミノシリケートガラス物品である。またＤＯＬ≧９０μｍ、及びＣＳＳ／ＤＯＬ比≧２．５ＭＰａ／μｍである。

Description

優先権

本出願は、米国特許法の下で２０１４年２月２４日出願の米国仮特許出願第６１／９４３７５８号の利益を主張するものであり、上記仮特許出願の内容は、依拠され、全体が参照により本出願に援用される。

本開示の実施形態は一般に、改善された破断耐性を有する強化ガラスを対象とし、具体的には、少なくとも９０μｍの深さ（ＤＯＬ）を有する圧縮層を有する、破断耐性強化ガラスを対象とする。

強化ガラスは、電子デバイスにおける及び他の用途における使用が確認されている。強化ガラスの利用はますます増加しているため、特に、「実世界での（ｒｅａｌｗｏｒｌｄ）」使用及び用途において経験される、アスファルト又はコンクリートといった硬質の／鋭利な表面と接触することによって生じる引張応力を受けた場合に、改善された残存性（ｓｕｒｖｉｖａｂｉｌｉｔｙ）を有する強化ガラス材料を開発することが、より重要となっている。

強化ガラスは、携帯電話、スマートフォン、タブレット、ビデオプレーヤ、情報端末（ＩＴ）デバイス、ラップトップコンピュータ等の携帯型又は移動体電子通信及びエンタテインメントデバイスのためのカバープレート又は窓として使用できる。本出願において使用される場合、用語「カバープレート」又は「カバーガラス」は、ディスプレイ及びタッチスクリーン用途のための、並びに透明性、高強度及び摩擦耐性を必要とする他の用途における、窓等を含む。更にカバーガラスは、電子デバイスの裏面及び側面等の装飾部品として使用できる。

電子デバイスのカバーガラス性能のための強度及び摩擦耐性を評価するために、製造者、顧客及び他の市場上の主体は、様々な落下試験方法を使用する。コンクリート及びアスファルトは、鋭利な接触損傷の結果として破損の蓋然性を調査する際に使用される、２つの典型的な落下表面である。このような破損において、カバーガラスを含むガラスパネルは、ガラスが鋭利な又は硬質の落下表面に接触することによって破断し得る。

本開示の実施形態は、鋭利な又は硬質の落下表面に接触した場合に破断しない、強化ガラス物品を対象とする。本開示の更なる実施形態は、移動体電子デバイスの実地での破損（ｆｉｅｌｄｆａｉｌｕｒｅｓ）を生成する条件（例えばアスファルト又はコンクリート上へのデバイスの落下）を一貫してシミュレートするために開発された試験方法を対象とする。本開示の具体的実施形態では、上記試験方法は、連続した複数の落下試験に関して落下高さを漸増させながら、硬質の／鋭利な表面接触をシミュレートするために、ある表面に接着された、サイズ及び化学的性質が制御された研磨媒体（例えばサンドペーパー）を使用する。

本開示の一態様によると、強化ガラス物品が提供される。上記強化ガラス物品は：厚さｔ≦１ｍｍ（１０００μｍ）；中央張力ＣＴ（ＭＰａ）を受けている内部領域；及び上記内部領域に隣接し、かつ上記強化ガラス物品の表面から上記強化ガラス物品内に、層深さＤＯＬ（μｍ）だけ延在する、少なくとも１つの圧縮応力層を備え、上記強化ガラス物品は、表面における圧縮応力ＣＳ_Ｓ（ＭＰａ）を受けている。上記強化ガラス物品は、０〜５モル％のＬｉ_２Ｏ及び少なくとも３モル％のＡｌ_２Ｏ_３を含むアルカリアルミノシリケートガラス物品である。更に、上記強化ガラス物品は、ＤＯＬ≧９０μｍ、及びＣＳ_Ｓ／ＤＯＬ比≧２．５ＭＰａ／μｍを有する。これらのＣＳ_Ｓ及びＤＯＬ値は、以下に記載するＦＳＭ技術を用いて計算した。

更なる態様では、上記強化ガラス物品は少なくとも５モル％のＮａ_２Ｏを含み、また、上記強化ガラス物品を破壊するのに十分な点衝突を受けた場合に、３未満の粉砕性指数を有する。

更に別の態様によると、上記強化ガラス物品は、ＣＳ_Ｓ／ＤＯＬ比≧３．０ＭＰａ／μｍ及びＣＴ≦１５０ＭＰａを含む。

これらの及びその他の態様、利点並びに顕著な特徴は、以下の「発明を実施するための形態」、図面及び添付の請求項から明らかになるだろう。

本開示の１つ又は複数の実施形態による強化ガラス物品の概略図強化ガラス物品の表面上の傷を示す顕微鏡写真ＤＯＬが比較的小さい圧縮層を有する強化ガラス物品に関する傷の衝突を示す概略図ＤＯＬが比較的深い圧縮層を有する強化ガラス物品に関する傷の衝突を示す概略図１５μｍ及び４５μｍのＤＯＬ値をそれぞれ有する強化ガラス物品に関する傷の相対的影響を示すグラフ（「チェック深さプロット（ｃｈｅｃｋｄｅｐｔｈｐｌｏｔ）」）表面における圧縮応力ＣＳ_Ｓが９０１ＭＰａ、及びＤＯＬが４０μｍである、１ｍｍ厚の強化ガラスの応力プロファイルのグラフ本開示の１つ又は複数の実施形態による、ＣＳ_Ｓが８９７ＭＰａ、及びＤＯＬが１０８μｍである、１ｍｍ厚の強化ガラスの応力プロファイルのグラフ本開示の１つ又は複数の実施形態による、ＣＳ_Ｓが２２５ＭＰａ、及びＤＯＬが１１２μｍである、１ｍｍ厚の強化ガラスの応力プロファイルのグラフ本開示の１つ又は複数の実施形態による、例示的な二重イオン交換の応力プロファイルを示すグラフ本開示の１つ又は複数の実施形態による、様々なＤＯＬ値を有する強化ガラス物品に関する落下破損高さを示すグラフ１）破砕時に粉砕挙動を呈する；及び２）破砕時に非粉砕挙動を呈する、強化ガラス物品を示す写真破砕時に非粉砕挙動を呈する強化ガラス物品を示す写真

改善された残存性を有する強化ガラス材料の複数の実施形態を以下に提供する。本開示の強化ガラス物品は、典型的にはイオン交換によって化学強化されるものの、積層又は熱強化によって強化してよく、例えばアルミノシリケートガラス（例えばアルカリアルミノシリケートガラス）、ソーダライムガラス、ボロシリケートガラス等の様々なガラスタイプを包含する。例えば上記ガラス物品は、アルカリアルミノシリケートガラスからなるが、これに限定されない。

化学強化ガラス物品の実施形態の概略断面図を図１に示す。ガラス物品１００は、厚さｔ、第１の表面１１０及び第２の表面１１２を有する。図１に示す実施形態は、平坦な平面シート又はプレートとしてガラス物品１００を示しているが、ガラス物品は、３次元形状又は非平面構成といった、他の構成を有してよい。ガラス物品１００は、第１の表面１００から層深さＤＯＬ_１までガラス物品１００のバルク内に延在する、第１の圧縮層１２０を有する。図１に示す実施形態では、ガラス物品１００は、第２の表面１１２から第２の層深さＤＯＬ_２まで延在する第２の圧縮層１２２も有する。ガラス物品１００はまた、圧縮層１２０と圧縮層１２２との間の中央領域１３０も有する。中央領域１３０は、引張応力又は中央張力（ＣＴ）を受けており、これは層１２０及び１２２それぞれの圧縮応力を平衡させるか又はこれらに反作用する。以下で説明するように、ガラス物品１００は圧縮応力層１２０及び１２２内に、中間限界深さＣＤ_１及びＣＤ_２を含む。理論によって拘束されるものではないが、これらの中間限界深さＣＤ_１及びＣＤ_２並びにこれらの限界深さにおける圧縮応力は、ガラス物品１００の第１の表面１１０及び第２の表面１１２に対する鋭利な衝突によって導入された傷を覆う又は包み込むことによって、ガラス物品１００の残存性を増大させるために十分なものである。参照として、ガラス表面に接触する傷の描写を図２の顕微鏡写真において示す。

カバー用途のために使用される従来の強化ガラスは、層深さ（ＤＯＬ）＜５０μｍであり、これは、現実的なイオン交換時間で高いＤＯＬを達成するためのガラスの能力によって制限される場合が多い。理論によって拘束されるものではないが、強化ガラスは圧縮に強く、引張に弱い。図３Ｂを参照すると、傷２５０がガラス表面上に存在する場合、傷２５０が層深さＤＯＬによって定義される圧縮層２２０内にあり、かつ中央領域２３０に貫入していなければ、ガラスは破損し得ない。しかしながら、図３Ａを参照すると、傷２５０が圧縮層２２２を中央領域２３２内へと貫入すると、ガラスは破損し得る。圧縮層２２２のＤＯＬがガラス内において増大すると、図３Ｂに示すように、ガラスは、圧縮層２２２内においてより深い傷を内包する又は覆うことができる。

例えば図４は、実地において破損した強化ガラス内の典型的な傷の深さを示す。本出願において使用される場合、「実地において破損した（ｆａｉｌｅｄｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄ）」は、実世界のユーザが市販のスマートフォン又は電子デバイスを落下させることによって生じるカバーガラスの破損を意味する。このデータは、ＤＯＬが約１５μｍであるガラスに関して、破損を引き起こす典型的な傷が１５μｍ超であることを示している。同様に、層深さが４５μｍのガラスに関して、破損を引き起こす典型的な傷は４５μｍ超である。図４の実地データを見ると、層深さが１５μｍの強化ガラス物品は、層深さが４５μｍの強化ガラス物品よりも大幅に多い破損を有することが明らかである。というのは、より深いＤＯＬは傷を覆うにあたって優れているためである。よって、理論によって拘束されるものではないが、より深いＤＯＬの圧縮層を有する強化ガラス物品は、圧縮層内においてより深い傷を覆う又は包み込むガラスの能力により、実地における残存性を改善する。

イオン交換によって達成される化学強化の度合いは、中央張力（ＣＴ）、圧縮応力（ＣＳ）及び層深さ（ＤＯＬ）のパラメータに基づいて定量化できる。圧縮応力ＣＳは、表面付近又は強化ガラス内の様々な深さにおいて測定してよい。最大圧縮応力値は、強化ガラスの表面において測定された圧縮応力（ＣＳ_Ｓ）である。イオン交換プロセスにより、層深さ（ＤＯＬ）として定義される厚さを有する圧縮応力層が得られる。ガラス物品内の圧縮応力層に隣接する内部領域に関して計算される中央張力ＣＴは、圧縮応力ＣＳ、厚さｔ及びＤＯＬから計算できる。

圧縮応力及び層深さは、当該技術分野で公知の手段を用いて測定される。このような手段は、株式会社ルケオ（日本国、東京都）が製造しているＦＳＭ‐６０００等の市販の機器を用いた表面応力の測定（ＦＳＭ）を含むがこれに限定されず、圧縮応力及び層深さを測定する方法は、「化学強化フラットガラスに関する標準仕様」というタイトルのＡＳＴＭ１４２２Ｃ‐９９、及びＡＳＴＭ１２７９．１９７７９「アニーリング、熱強化及び完全強化されたガラスにおける縁部及び表面応力の非破壊光弾性測定のための標準的試験方法」に記載されており、これらの内容はその全体が参照によって本出願に援用される。表面応力測定は、応力光係数（ＳＯＣ）の正確な測定によるものであり、これはガラスの複屈折に関連する。ＳＯＣは、繊維法及び４点屈曲法（上記２つの方法は両方とも、「ガラス応力光係数の測定のための標準的試験方法」というタイトルのＡＳＴＭ規格Ｃ７７０‐９８（２００８年）に記載されており、その内容はその全体が参照によって本出願に援用される）並びにバルクシリンダ法といった、当該技術分野で公知の方法によって測定される。本開示の様々な節において、中央張力ＣＴ及び圧縮応力ＣＳはメガパスカル（ＭＰａ）で表され、厚さｔはマイクロメートル（μｍ）又はミリメートル（ｍｍ）で表され、層深さＤＯＬはマイクロメートル（μｍ）で表される。

本出願において開示されるＤＯＬ値、具体的には少なくとも９０μｍのＤＯＬ値は、ＦＳＭ技術を用いて計算されたＤＯＬ値を反映したものである。分かりやすくするために、ＤＯＬ値は、少なくとも１つの圧縮応力層の厚さを表し、これは、少なくとも９０μｍのＤＯＬを有する１つの圧縮層、又は少なくとも９０μｍのＤＯＬをそれぞれ有する２つの圧縮層を有してよい。本開示のＤＯＬ値は、上記２つの圧縮応力層の組合せ、例えば合計又は平均ではない。

本出願において開示及び請求されるＤＯＬ値は、ＦＳＭ技術を用いて得られたものであるが、単に説明を目的として、図５〜８の応力プロファイルは、Ｒｏｕｓｓｅｖによる技術を用いてプロットしたものである。Ｒｏｕｓｓｅｖによる技術は、Ｒｏｕｓｓｅｖらによる米国特許出願第１３／４６３３２２号明細書、発明の名称「ＳｙｓｔｅｍｓＡｎｄＭｅｔｈｏｄｓｆｏｒＭｅａｓｕｒｉｎｇｔｈｅＳｔｒｅｓｓＰｒｏｆｉｌｅｏｆＩｏｎ‐ＥｘｃｈａｎｇｅｄＧｌａｓｓ」に記載されており、上記出願はその全体が参照により本出願に援用され、強化又は化学強化ガラスの詳細かつ正確な応力プロファイル（深さの関数としての応力）を抽出するための２つの方法を開示している。

本開示の一実施形態によると、強化ガラス物品は、厚さｔ≦１ｍｍ（１０００μｍ）、ＤＯＬ≧９０μｍ、及びＣＳ_Ｓ／ＤＯＬ比≧２．５ＭＰａ／μｍを備えるアルカリアルミノシリケートガラス物品である。

以下で提供される多数の例示的なガラス組成物は、様々なガラス組成物が好適であることを実証している。しかしながら具体的実施形態では、アルカリアルミノシリケートガラスは、０〜５モル％のＬｉ_２Ｏ、又は０〜１モル％のＬｉ_２Ｏを含んでよい。あるいは強化ガラス物品は、少なくとも３モル％のＡｌ_２Ｏ_３、又は約３〜１７モル％のＡｌ_２Ｏ_３を含んでよい。さらなる例示的実施形態では、アルカリアルミノシリケートガラスは、０〜５モル％のＫ_２Ｏ及び／又は０〜１０モル％のＭｇＯを含んでよい。更に上記アルカリアルミノシリケートガラスは、５モル％のＮａ_２Ｏ、又は少なくとも８モル％のＮａ_２Ｏ、又は少なくとも１２モル％のＮａ_２Ｏも含んでよい。代替的なガラスの実施形態は、５〜２０モル％の範囲のＮａ_２Ｏを含んでよい。

更に、本開示の深いＤＯＬを有するガラス物品に関して、様々なＤＯＬ値、例えば上述のように少なくとも９０μｍ、又は少なくとも１００μｍ又は少なくとも１１０μｍのＤＯＬ値が考えられる。更なる実施形態では、ＤＯＬは９０〜１５０μｍ又は９０〜１２０μｍの範囲であってよい。理論によって制限されるものではないが、この比較的深いＤＯＬを有する強化ガラス物品は、３Ｄ形状に形成された場合であっても、破断耐性を呈する。

これらの比較的深いＤＯＬ値（即ち≧９０μｍ）を有する強化ガラスに関して、表面における様々な圧縮応力値ＣＳ_Ｓが考えられる。例えば強化ガラスは、少なくとも２５０ＭＰａ又は少なくとも３００ＭＰａ又は少なくとも３５０ＭＰａであるＣＳ_Ｓを備えてよい。更なる実施形態では、強化ガラスは、３５０〜５００ＭＰａの範囲、又は少なくとも５００ＭＰａのＣＳ_Ｓを有してよい。更に強化ガラス物品は、例えば７００〜１２００ＭＰａ又は８００〜１０００ＭＰａの範囲の、比較的高い圧縮応力値も呈し得る。

上述のように、強化ガラス物品は、ＣＳ_Ｓ／ＤＯＬ比≧２．５ＭＰａを呈し得るが、様々な比が考えられる。例えば強化ガラス物品は、ＣＳ_Ｓ／ＤＯＬ比≧３．０ＭＰａを含んでよい。更に、ＣＳ_Ｓ／ＤＯＬ比は、２．５ＭＰａ／μｍ≦ＣＳ_Ｓ／ＤＯＬ≦１５ＭＰａ／μｍ、又は３ＭＰａ／μｍ≦ＣＳ_Ｓ／ＤＯＬ≦１２ＭＰａ／μｍの範囲によって定義できる。ＣＳ_Ｓがより低いガラスに関しては、ＣＳ／ＤＯＬ比は３ＭＰａ／μｍ≦ＣＳ／ＤＯＬ≦５ＭＰａ／μｍの範囲となり得る。あるいはＣＳ_Ｓがより高いガラスに関しては、ＣＳ／ＤＯＬ比は８ＭＰａ／μｍ／≦ＣＳ／ＤＯＬ≦１０ＭＰａ／μｍの範囲となり得る。

本開示の強化ガラスは、様々な形状（例えば２Ｄ及び３Ｄ形状）に好適であると考えられ、また様々な用途に利用できるため、本出願において様々な厚さが考えられる。カバーガラス用途において、強化ガラス物品は厚さｔ≦１．０ｍｍを備えてよい。別の実施形態では、強化ガラス物品は厚さｔ≦０．９ｍｍを備えてよい。更なる実施形態では、ガラス物品の厚さは、約０．１ｍｍから最大約１．０ｍｍ、又は約０．２ｍｍ〜約０．９ｍｍ、又は約０．５ｍｍ〜約０．８ｍｍの範囲である。更に別の実施形態では、ガラスは約０．３ｍｍ〜約０．５ｍｍの範囲の厚さを備えてよい。

更に、深いＤＯＬを有する強化ガラス物品は、このガラスの厚さに対するＤＯＬの比によって定義できる。例えば厚さｔに対するＤＯＬの関係は、以下の式：０．２ｔ≧ＤＯＬ≧０．１ｔによって定義できる。ある具体的実施形態では、強化ガラス物品は、以下の式：０．１２ｔ≧ＤＯＬ≧０．１ｔによって定義できる。

上述のように、強化ガラス物品はまた、その中央張力によっても定義できる。本開示の１つ又は複数の実施形態では、強化ガラス物品は、ＣＴ≦１５０ＭＰａ、又はＣＴ≦１２５ＭＰａ、又はＣＴ≦１００ＭＰａを有する。強化ガラスの中央張力は、強化ガラス物品の粉砕挙動に相関する。

粉砕挙動は：強化ガラス物品（例えばプレート又はシート）の、複数の小片（例えば≦１ｍｍ）への破壊；ガラス物品の単位面積あたりに形成された破片の数；ガラス物品の初期の割れから分岐する複数の割れ；少なくとも１つの破片の、その原位置からの特定の距離（例えば約５ｃｍ、又は約２インチ（５．０８ｃｍ））の猛烈な射出；並びに上述の破壊（サイズ及び密度）、割れ及び射出挙動のうちのいずれの組合せのうちの少なくとも１つによって特性決定される。本出願において使用される場合、用語「粉砕挙動（ｆｒａｎｇｉｂｌｅｂｅｈａｖｉｏｒ）」及び「粉砕性（ｆｒａｎｇｉｂｉｌｉｔｙ）」は、コーティング、接着層等のいずれの外的制止手段が存在しない強化ガラス物品の猛烈な又はエネルギに満ちた破砕のモードを表す。コーティング、接着層等は、本出願に記載の強化ガラス物品と併用できるが、このような外的制止手段は、ガラス物品の粉砕性又は粉砕挙動を決定するにあたっては使用されない。

図１０ａ及び１０ｂは、鋭利な圧子による点衝突を受けた場合の、強化ガラス物品の粉砕挙動及び非粉砕挙動の例を示す。粉砕挙動を決定するために使用される点衝突試験は、強化ガラス物品内に存在する内部保存エネルギを解放するために丁度十分な力で、ガラス物品の表面に対して送達される装置を含む。即ち点衝突力は、強化ガラスシートの表面に少なくとも１つの新規の割れを生成して、この割れを、圧縮応力ＣＳ領域（即ち層深さ）を通して、中央張力ＣＴを受けている領域へと延伸させるために十分なものである。強化ガラスシートに割れを生成する又は活性化するために必要な衝突エネルギは、物品の圧縮応力ＣＳ及び層深さＤＯＬに左右され、従ってシートが強化された条件（即ちイオン交換によってガラスを強化するために使用された条件）に左右される。そうでない場合、図１０ａ及び図１０ｂのイオン交換されたガラスプレートはそれぞれ、プレートの内部領域へと割れを伝播させるために十分な、鋭利な矢尻状圧子の接触を受け、この内部領域は引張応力下にある。ガラスプレートに印加される力は、内部領域の始点に到達するために丁度十分なものであり、従って、割れを促進するエネルギを、外面に対する矢尻の衝突からではなく、内部領域の引張応力から得ることができる。

図１０ａを参照すると、ガラスプレートａは、粉砕性であるものとして分類できる。特に、ガラスプレートａは、射出されることになる複数の小片へと破砕され、また初期割れから分岐して上記小片を形成する、高い度合いの割れを呈していた。破片のおよそ５０％は１ｍｍ未満のサイズであり、初期割れから約８〜１０個の割れが分岐したと推定される。ガラス片はまた、図１０ａに示すように、元のガラスプレートａから約５ｃｍ射出された。上述の３つの基準（即ち複数の割れの分岐、射出及び激しい破砕）のうちのいずれを呈するガラス物品は、粉砕性であるものとして分類される。例えば、ガラスが過度の分岐のみを呈するものの、上述のような射出又は激しい破砕を呈さない場合、ガラスはそれでもなお粉砕性であるものとして特性決定される。

ガラスプレートｂ、ｃ（図１０ｂ）及びｄ（図１０ａ）は、粉砕性ではないものとして分類される。これらの各試料において、ガラスシートは少数の大きな片へと破壊されている。ガラスプレートｂ（図１０ｂ）は例えば、割れの分岐がない２つの大きな片へと破壊され；ガラスプレートｃ（図１０ｂ）は、初期割れから２つの割れが分岐した４つの片へと破壊され；またガラスプレートｄ（図１０ａ）は、初期割れから２つの割れが分岐した４つの片へと破壊される。射出された破片が存在しないこと（即ち、原位置から２インチ（５．０８ｃｍ）を超えて強制的に射出されるガラス片が存在しないこと）、≦１ｍｍのサイズの視認可能な破片が存在しないこと、及び観察される割れの伝播が最小量であることに基づいて、試料ｂ、ｃ及びｄは、非粉砕性又は実質的に非粉砕性であるものとして分類される。

以上に基づいて、別の物体との衝突の際の、ガラス、ガラスセラミック及び／又はセラミック物品の粉砕又は非粉砕挙動の度合いを定量化するために、粉砕性指数（表１）を構成できる。非粉砕挙動に関する１から、高度の粉砕挙動に関する５までの指数が、様々なレベルの粉砕性又は非粉砕性を説明するために割り当てられている。この指数を用いて、多数のパラメータ：１）直径（即ち最大寸法）が１ｍｍ未満の破片の個数のパーセンテージ（表１の「破片サイズ」）；２）試料の単位面積（この例ではｃｍ^２）あたりに形成される破片の数（表１の「破片密度」）；３）衝突時に形成される初期割れから分岐した割れの数（表１の「割れ分岐」）；及び原位置から約５ｃｍ（又は約２インチ（５．０８ｃｍ））を超えて衝突時に射出される破片の個数のパーセンテージ（表１の「射出」）に関して、粉砕性を特性決定できる。

ガラス物品が、ある特定の指数値に関して上記基準のうちの少なくとも１つを満たす場合に、上記物品に対して粉砕性指数が割り当てられる。あるいは、ガラス物品が２つの特定の粉砕性のレベルの間の基準を満たす場合、上記物品に粉砕性指数範囲（例えば粉砕性指数２〜３）を割り当ててよい。ガラス物品には、表１に列挙された個々の基準から決定されるような、最高値の粉砕性指数を割り当ててよい。多くの例では、表１に列挙された破片密度又は原位置から５ｃｍを超えて射出される破片のパーセンテージといった各基準の値を確認できない。従って、異なる基準は、粉砕挙動及び粉砕性指数の別個の代替的な尺度と見做され、これにより、１つの基準レベルに該当するガラス物品には、対応する度合いの粉砕性及び粉砕性指数が割り当てられることになる。表１に列挙された４つの基準のうちのいずれに基づく粉砕性指数が３以上である場合、そのガラス物品は粉砕性であるものとして分類される。

図１０ａ及び１０に示されている試料に対して上述の粉砕性指数を適用すると、ガラスプレートａは、複数の射出される小片へと破砕され、また初期割れから分岐して上記小片を形成する、高い度合いの割れを呈していた。破片のおよそ５０％は１ｍｍ未満のサイズであり、初期割れから約８〜１０個の割れが分岐したと推定される。表１に列挙した基準に基づいて、ガラスプレートａは約４〜５の粉砕性指数を有し、中〜高程度の粉砕性を有するものとして分類される。

３未満の粉砕性指数を有する（低粉砕性の）ガラス物品は、非粉砕性又は実質的に非粉砕性であるものと考えてよい。ガラスプレートｂ、ｃ及びｄはそれぞれ、直径１ｍｍ未満の破片、衝突時に形成される初期割れからの複数の分岐、及び原位置から５ｃｍを超えて射出される破片を有しない。ガラスプレートｂ、ｃ及びｄは非粉砕性であり、従って粉砕性指数１を有する（非粉砕性である）。

上述のように、粉砕挙動を呈するプレートａと、図１０ａ及び１０ｂの非粉砕挙動を呈するガラスプレートｂ、ｃ及びｄとの間で観察される挙動の差は、試験される複数の試料間の中央張力ＣＴの差に起因し得る。このような粉砕挙動の可能性は、携帯電話、エンタテインメントデバイス等の携帯型又は移動体電子デバイスのための、及びラップトップコンピュータ等の情報端末（ＩＴ）デバイスのためのディスプレイのための、カバープレート又は窓といった、様々なガラス製品を設計する際の、１つの考慮するべき事柄である。更に、ガラス物品に対して設計できる又は与えることができる、圧縮層の深さＤＯＬ及び圧縮応力ＣＳ_Ｓの最大値は、このような粉砕挙動によって制限される。

従って、本開示の更なる実施形態では、強化ガラス物品は、この強化ガラス物品を破壊するために十分な点衝突を受ける際、３未満の粉砕性指数を有する。非粉砕性強化ガラス物品の更なる実施形態は、２未満又は１未満の粉砕性指数を達成し得る。

上述の中間限界深さに関する議論を更に詳述すると、本開示の強化ガラス物品は、強化ガラス物品の表面の下側の中間限界深さ５０μｍにおける圧縮応力ＣＳ_Ｄが少なくとも５０ＭＰａとなるような、応力プロファイルを有してよい。更に、ガラスの表面の下側の他の中間限界深さ（ＣＤ、μｍ）もまた、これらが、傷を覆う又は包み込むことによってガラスの破断又は破損を防止するために十分な圧縮応力を有する場合に、好適である。例えば限定するものではないが、ＣＤは４０〜６０μｍの範囲、又は約５０μｍであってよい。例示的実施形態では、ＣＤにおける圧縮応力（ＣＳ_Ｄ）は、ＣＳ_Ｄ／ＣＤ値≧０．５、又は１〜５若しくは１〜３の範囲のＣＳ_Ｄ／ＣＤ値を呈する。更なる実施形態では、ＣＤ値５０μｍにおいて、ＣＳ_Ｄは少なくとも５０ＭＰａ、又は少なくとも７０ＭＰａ、又は７０〜２００ＭＰａの範囲である。あるいは、ＣＤにおけるＣＳ_Ｄは、５０ＭＰａ未満、例えば５〜５０ＭＰａの範囲であってもよいと考えられる。更に、強化ガラスの圧縮応力は、ＣＳ_Ｓの少なくとも１０％、又はＣＳ_Ｓの少なくとも２５％、又はＣＳ_Ｓの２５〜７５％の範囲である、５０μｍの深さにおけるＣＳ_Ｄによって定義できる。

理論によって拘束されるものではないが、本開示の強化ガラス物品は、反復落下試験に供した場合に、改善された破断耐性を示す。当業者は、落下試験に関して様々な実験パラメータを考えることができるが、本開示の強化ガラス物品は、ある落下試験において少なくとも１００ｃｍの高さから落下表面へ、又は少なくとも１５０ｃｍの高さから、又は少なくとも２００ｃｍの高さから、又は２２０ｃｍの高さから落下させた場合に、破断に耐えることができる。

強化ガラスの改善された残存性を更に実証すると、強化ガラスは、強化ガラスが平坦な角度、平坦でない角度又はこれら両方において落下表面に接触する場合に、破断に耐えることができる。本出願において使用される場合、「平坦な角度（ｆｌａｔａｎｇｌｅ）」は、落下表面に対して１８０°を意味する。「平坦でない角度（ｎｏｎ‐ｆｌａｔａｎｇｌｅ）」に関しては、落下表面に対する様々な角度が考えられる。以下の例では、平坦でない角度は、落下表面に対して３０°である。

本開示によると、落下表面は、電子デバイスがアスファルト等の「実世界の」表面に落下する場合に発生し得る損傷をシミュレートするよう構成された、摩擦表面である。摩擦表面上への反復落下に耐えられることは、アスファルト、及び例えばコンクリート又は花崗岩といった他の表面における比較的良好な性能の指標である。摩擦表面としては様々な材料が考えられる。ある具体的な実施形態では、摩擦表面は、ＳｉＣサンドペーパー、工学的（ｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄ）サンドペーパーなどのサンドペーパー、又は当業者に公知の、類似の硬度及び／若しくは鋭度を有するいずれの研磨材料である。以下に示す実験例では、粒度１８０番及び平均粒径約８０μｍを備えるＳｉＣサンドペーパーを使用した。というのは上記ＳｉＣサンドペーパーは、公知の粒子鋭度、コンクリート又はアスファルトよりも一貫した表面トポグラフィ、並びに所望のレベルの試験片表面の損傷を形成する粒径及び鋭度を有するためである。本出願に記載の落下試験に使用してよい市販の粒度１８０番のＳｉＣサンドペーパーの、非限定的な一例は、Ｉｎｄａｓａが製造している、Ｒｈｙｎｏｗｅｔ（登録商標）粒度１８０番ＳｉＣサンドペーパーである。

この試験では、コンクリート又はアスファルト表面の反復使用において観察されている「経年劣化（ａｇｉｎｇ）」の影響を回避するために、各落下後にサンドペーパーを交換してよい。経年劣化に加えて、様々なアスファルトの形態的特徴並びに／又は様々な温度及び湿度が、アスファルトの性能に影響を及ぼし得る。コンクリート又はアスファルトとは異なり、サンドペーパー摩擦表面は、全ての試料に亘って一貫した量の損傷をもたらす。

更に、落下試験（その例は以下に提供される）では、様々な落下高さが利用される。例えば落下試験は、最小落下高さを用いて開始してよく（例えば以下の例では約１０〜２０ｃｍの落下高さ）、連続する複数の落下に関して、この高さを、設定された又は可変の増分だけ増加させてよい。強化ガラスが破壊されると、試験は停止される。あるいは、落下高さが最大落下高さ（例えば以下の例では約２２０ｃｍの高さ）に達し、ガラスが落下時に破断しない場合、落下試験を停止してもよく、又は強化ガラス物品を上記最大高さから繰り返し落下させてよい。

上に列挙した組成の実施形態に加えて、アルカリアルミノシリケートガラスは、以下に列挙するような様々なガラス組成物を包含し得る。

一実施形態では、アルカリアルミノシリケートガラスは：アルミナ及び酸化ホウ素のうちの少なくとも１つ、並びにアルカリ金属酸化物及びアルカリ土類金属酸化物のうちの少なくとも１つを含み、ここで‐１５モル％≦（Ｒ_２Ｏ＋Ｒ’Ｏ‐Ａｌ_２Ｏ_３‐ＺｒＯ_２）‐Ｂ_２Ｏ_３≦４モル％であり、ＲはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ及びＣｓのうちの１つであり、Ｒ’はＭｇ，Ｃａ，Ｓｒ及びＢａのうちの１つである。いくつかの実施形態では、アルカリアルミノシリケートガラスは：約６２モル％〜約７０ｍｏｌ％のＳｉＯ_２；０モル％〜約１８モル％のＡｌ_２Ｏ_３；０モル％〜約１０モル％のＢ_２Ｏ_３；０モル％〜約１５モル％のＬｉ_２Ｏ；０モル％〜約２０モル％のＮａ_２Ｏ；０モル％〜約１８モル％のＫ_２Ｏ；０モル％〜約１７モル％のＭｇＯ；０モル％〜約１８モル％のＣａＯ；及び０モル％〜約５モル％のＺｒＯ_２を含む。このガラスは、２００８年１１月２５日出願の、ＭａｔｔｈｅｗＪ．Ｄｅｊｎｅｋａらによる米国特許出願第１２／２７７，５７３号明細書、発明の名称「ＧｌａｓｓｅｓＨａｖｉｎｇＩｍｐｒｏｖｅｄＴｏｕｇｈｎｅｓｓａｎｄＳｃｒａｔｃｈＲｅｓｉｓｔａｎｃｅ」に記載されており、上記出願は、２００７年１１月２９日出願の米国仮特許出願第６１／００４，６７７号明細書に対する優先権を主張し、これらの出願の内容全体は参照により本出願に援用される。

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：約６０モル％〜約７０モル％のＳｉＯ_２；約６モル％〜約１４モル％のＡｌ_２Ｏ_３；０モル％〜約１５モル％のＢ_２Ｏ_３；０モル％〜約１５モル％のＬｉ_２Ｏ；０モル％〜約２０モル％のＮａ_２Ｏ；０モル％〜約１０モル％のＫ_２Ｏ；０モル％〜約８モル％のＭｇＯ；０モル％〜約１０モル％のＣａＯ；０モル％〜約５モル％のＺｒＯ_２；０モル％〜約１モル％のＳｎＯ_２；０モル％〜約１モル％のＣｅＯ_２；約５０ｐｐｍ未満のＡｓ_２Ｏ_３；及び約５０ｐｐｍ未満のＳｂ_２Ｏ_３を含み、ここで１２モル％≦Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ≦２０モル％かつ０モル％≦ＭｇＯ＋ＣａＯ≦１０モル％である。このガラスは、２０１２年４月１７日公開のＳｉｎｕｅＧｏｍｅｚらによる米国特許第８，１５８，５４３号明細書、発明の名称「ＦｉｎｉｎｇＡｇｅｎｔｓｆｏｒＳｉｌｉｃａｔｅＧｌａｓｓｅｓ」に記載されており、上記特許は、２００８年２月２６日出願の米国仮特許出願第６１／０６７，１３０号明細書に対する優先権を主張し、これらの特許及び仮特許出願の内容全体は参照により本出願に援用される。

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、約１シード／ｃｍ^３未満のシード濃度を有し：６０〜７２モル％のＳｉＯ_２；６〜１４モル％のＡｌ_２Ｏ_３；０〜１５モル％のＢ_２Ｏ_３；０〜１モル％のＬｉ_２Ｏ；０〜２０モル％のＮａ_２Ｏ；０〜１０モル％のＫ_２Ｏ；０〜２．５モル％のＣａＯ；０〜５モル％のＺｒＯ_２；０〜１モル％のＳｎＯ_２；及び０〜１モル％のＣｅＯ_２を含み、ここで１２モル％≦Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ≦２０モル％であり、上記シリケートガラスは、５０ｐｐｍ未満のＡｓ_２Ｏ_３を含む。他の実施形態では，上記シリケートガラスは：６０〜７２モル％のＳｉＯ_２；６〜１４モル％のＡｌ_２Ｏ_３；０．６３〜１５モル％のＢ_２Ｏ_３；０〜１モル％のＬｉ_２Ｏ；０〜２０モル％のＮａ_２Ｏ；０〜１０モル％のＫ_２Ｏ；０〜１０モル％のＣａＯ；０〜５モル％のＺｒＯ_２；０〜１モル％のＳｎＯ_２；及び０〜１モル％のＣｅＯ_２を含み、ここで１２モル％≦Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ≦２０モル％である。更なる実施形態では、上記シリケートガラスは：６０〜７２モル％のＳｉＯ_２；６〜１４モル％のＡｌ_２Ｏ_３；０〜１５モル％のＢ_２Ｏ_３；０〜１モル％のＬｉ_２Ｏ；０〜２０モル％のＮａ_２Ｏ；０〜１０モル％のＫ_２Ｏ；０〜１０モル％のＣａＯ；０〜５モル％のＺｒＯ_２；０〜１モル％のＳｎＯ_２；及び０〜１モル％のＣｅＯ_２を含み、ここで１２モル％≦Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ≦２０モル％であり、ここで０．１モル％≦ＳｎＯ_２＋ＣｅＯ_２≦２モル％であり、またここで上記シリケートガラスは、少なくとも１つの酸化剤清澄剤を含むバッチ又は原材料から形成される。このガラスは、２０１３年４月３０日公開のＳｉｎｕｅＧｏｍｅｚらによる米国特許第８，４３１，５０２号明細書、発明の名称「ＳｉｌｉｃａｔｅＧｌａｓｓｅｓＨａｖｉｎｇＬｏｗＳｅｅｄＣｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ」に記載されており、上記特許は、２００８年２月２６日出願の米国仮特許出願第６１／０６７，１３０号明細書に対する優先権を主張し、これらの特許及び仮特許出願の内容全体は参照により本出願に援用される。

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ＳｉＯ_２及びＮａ_２Ｏを含み、上記ガラスは、上記ガラスの粘度が３５キロポアズ（ｋｐｏｉｓｅ）（３．５ｋＰａ・ｓ）となる温度Ｔ_３５ｋｐを有し、ここでジルコンが破壊されてＺｒＯ_２及びＳｉＯ_２が形成される温度Ｔ_{ｂｒｅａｋｄｏｗｎ}は、Ｔ_３５ｋｐより高い。いくつかの実施形態では、アルカリアルミノシリケートガラスは：約６１モル％〜約７５モル％のＳｉＯ_２；約７モル％〜約１５モル％のＡｌ_２Ｏ_３；０モル％〜約１２モル％のＢ_２Ｏ_３；約９モル％〜約２１モル％のＮａ_２Ｏ；０モル％〜約４モル％のＫ_２Ｏ；０モル％〜約７モル％のＭｇＯ；及び０モル％〜約３モル％のＣａＯを含む。このガラスは、２０１０年８月１０日出願のＭａｔｔｈｅｗＪ．Ｄｅｊｎｅｋａらによる米国特許出願第１２／８５６，８４０号明細書、発明の名称「ＺｉｒｃｏｎＣｏｍｐａｔｉｂｌｅＧｌａｓｓｅｓｆｏｒＤｏｗｎＤｒａｗ」に記載されており、上記出願は、２００９年８月２９日出願の米国仮特許出願第６１／２３５，７６２号に対する優先権を主張し、これらの特許出願及び仮特許出願の内容全体は参照により本出願に援用される。

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、少なくとも５０モル％のＳｉＯ_２と、アルカリ金属酸化物及びアルカリ土類金属酸化物からなる群から選択される少なくとも１つの改質剤とを含み、ここで［（Ａｌ_２Ｏ_３（モル％）＋Ｂ_２Ｏ_３（モル％））／（Σアルカリ金属改質剤（モル％））］＞１である。いくつかの実施形態では、アルカリアルミノシリケートガラスは：５０モル％〜約７２モル％のＳｉＯ_２；約９モル％〜約１７モル％のＡｌ_２Ｏ_３；約２モル％〜約１２モル％のＢ_２Ｏ_３；約８モル％〜約１６モル％のＮａ_２Ｏ；及び０モル％〜約４モル％のＫ_２Ｏを含む。このガラスは、２０１０年８月１８日出願のＫｒｉｓｔｅｎＬ．Ｂａｒｅｆｏｏｔらによる米国特許出願第１２／８５８，４９０号明細書、発明の名称「ＣｒａｃｋＡｎｄＳｃｒａｔｃｈＲｅｓｉｓｔａｎｔＧｌａｓｓａｎｄＥｎｃｌｏｓｕｒｅｓＭａｄｅＴｈｅｒｅｆｒｏｍ」に記載されており、上記出願は、２００９年８月２１日出願の米国仮特許出願第６１／２３５，７６７号明細書に対する優先権を主張し、これらの特許出願及び仮特許出願の内容全体は参照により本出願に援用される。

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、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｐ_２Ｏ_５、及び少なくとも１つのアルカリ金属酸化物（Ｒ_２Ｏ）を含み、ここで０．７５≦［（Ｐ_２Ｏ_５（モル％）＋Ｒ_２Ｏ（モル％））／Ｍ_２Ｏ_３（モル％）］≦１．２であり、Ｍ_２Ｏ_３＝Ａｌ_２Ｏ_３＋Ｂ_２Ｏ_３である。いくつかの実施形態では、アルカリアルミノシリケートガラスは：約４０モル％〜約７０モル％のＳｉＯ_２；０モル％〜約２８モル％のＢ_２Ｏ_３；０モル％〜約２８モル％のＡｌ_２Ｏ_３；約１モル％〜約１４モル％のＰ_２Ｏ_５；及び約１２モル％〜約１６モル％のＲ_２Ｏを含み、特定の実施形態では：約４０〜約６４モル％のＳｉＯ_２；０モル％〜約８モル％のＢ_２Ｏ_３；約１６モル％〜約２８モル％のＡｌ_２Ｏ_３；約２モル％〜約１２％のＰ_２Ｏ_５；及び約１２モル％〜約１６モル％のＲ_２Ｏを含む。このガラスは、２０１１年１１月２８日出願のＤａｎａＣ．Ｂｏｏｋｂｉｎｄｅｒらによる米国特許出願第１３／３０５，２７１号明細書、発明の名称「ＩｏｎＥｘｃｈａｎｇｅａｂｌｅＧｌａｓｓｗｉｔｈＤｅｅｐＣｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅＬａｙｅｒａｎｄＨｉｇｈＤａｍａｇｅＴｈｒｅｓｈｏｌｄ」に記載されており、上記出願は、２０１０年１１月３０日出願の米国仮特許出願第６１／４１７，９４１号明細書に対する優先権を主張し、これらの特許出願及び仮特許出願の内容全体は参照により本出願に援用される。

更に他の実施形態では、アルカリアルミノシリケートガラスは、少なくとも約４モル％のＰ_２Ｏ_５を含み、ここで（Ｍ_２Ｏ_３（モル％）／Ｒ_ｘＯ（モル％））＜１であり、Ｍ_２Ｏ_３＝Ａｌ_２Ｏ_３＋Ｂ_２Ｏ_３であり、Ｒ_ｘＯは、アルカリアルミノシリケートガラス中に存在する１価及び２価カチオン酸化物の合計である。いくつかの実施形態では、上記１価及び２価カチオン酸化物は、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、Ｒｂ_２Ｏ、Ｃｓ_２Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、及びＺｎＯからなる群から選択される。いくつかの実施形態では、上記ガラスは０モル％のＢ_２Ｏ_３を含む。このガラスは、２０１２年１１月１５日出願のＴｉｍｏｔｈｙＭ．Ｇｒｏｓｓによる米国特許出願第１３／６７８，０１３号明細書、発明の名称「ＩｏｎＥｘｃｈａｎｇｅａｂｌｅＧｌａｓｓｗｉｔｈＨｉｇｈＣｒａｃｋＩｎｉｔｉａｔｉｏｎＴｈｒｅｓｈｏｌｄ」に記載されており、上記出願は、２０１１年１１月１６日出願の米国仮特許出願第６１／５６０，４３４号明細書に対する優先権を主張し、これらの特許出願及び仮特許出願の内容全体は参照により本出願に援用される。

他の実施形態では、アルカリアルミノシリケートガラスは、少なくとも約５０モル％のＳｉＯ_２及び少なくとも約１１モル％のＮａ_２Ｏを含み、圧縮応力は少なくとも約９００ＭＰａである。いくつかの実施形態では、上記ガラスは更に、Ａｌ_２Ｏ_３と、Ｂ_２Ｏ_３、Ｋ_２Ｏ、ＭｇＯ及びＺｎＯのうちの少なくとも１つを含み、ここで‐３４０＋２７．１・Ａｌ_２Ｏ_３‐２８．７・Ｂ_２Ｏ_３＋１５．６・Ｎａ_２Ｏ‐６１．４・Ｋ_２Ｏ＋８．１・（ＭｇＯ＋ＺｎＯ）≧０モル％である。特定の実施形態では、上記ガラスは：約７モル％〜約２６モル％のＡｌ_２Ｏ_３；０モル％〜約９モル％のＢ_２Ｏ_３；約１１モル％〜約２５モル％のＮａ_２Ｏ；０モル％〜約２．５モル％のＫ_２Ｏ；０モル％〜約８．５モル％のＭｇＯ；及び０モル％〜約１．５モル％のＣａＯを含む。このガラスは、２０１２年６月２６日出願のＭａｔｔｈｅｗＪ．Ｄｅｊｎｅｋａらによる米国特許出願第１３／５３３，２９８号明細書、発明の名称「ＩｏｎＥｘｃｈａｎｇｅａｂｌｅＧｌａｓｓｗｉｔｈＨｉｇｈＣｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅＳｔｒｅｓｓ」に記載されており、上記出願は、２０１１年７月１日出願の米国仮特許出願第６１／５０３，７３４号明細書に対する優先権を主張し、これらの特許出願及び仮特許出願の内容全体は参照により本出願に援用される。

いくつかの実施形態では、上記ガラスは：少なくとも約５０モル％のＳｉＯ_２；少なくとも約１０モル％のＲ_２Ｏ（ここでＲ_２ＯはＮａ_２Ｏを含む）；Ａｌ_２Ｏ_３；及びＢ_２Ｏ_３を含み、Ｂ_２Ｏ_３‐（Ｒ_２Ｏ‐Ａｌ_２Ｏ_３）≧３モル％である。特定の実施形態では、上記ガラスは：少なくとも約５０モル％のＳｉＯ_２；約９モル％〜約２２モル％のＡｌ_２Ｏ_３；約３モル％〜約１０モル％のＢ_２Ｏ_３；約９モル％〜約２０モル％のＮａ_２Ｏ；０モル％〜約５モル％のＫ_２Ｏ；少なくとも約０．１モル％のＭｇＯ、ＺｎＯ又はこれらの組合せ（ここで０≦ＭｇＯ≦６かつ０≦ＺｎＯ≦６モル％である）；並びに任意に、ＣａＯ、ＢａＯ及びＳｒＯのうちの少なくとも１つ（ここで０モル％≦ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ≦２モル％である）を含む。上記ガラスは、イオン交換されると、いくつかの実施形態では、少なくとも約１０ｋｇｆ（９８．０７Ｎ）のビッカース割れ開始閾値を有する。このようなガラスは、２０１３年５月２８日出願のＭａｔｔｈｅｗＪ．Ｄｅｊｎｅｋａらによる米国特許出願第１３／９０３，４３３号明細書、発明の名称「ＺｉｒｃｏｎＣｏｍｐａｔｉｂｌｅ，ＩｏｎＥｘｃｈａｎｇｅａｂｌｅＧｌａｓｓｗｉｔｈＨｉｇｈＤａｍａｇｅＲｅｓｉｓｔａｎｃｅ」に記載されており、上記出願は、２０１２年５月３１日出願の米国仮特許出願第６１／６５３，４８９号明細書に対する優先権を主張し、これらの特許出願及び仮特許出願の内容全体は参照により本出願に援用される。

いくつかの実施形態では、上記ガラスは：少なくとも約５０モル％のＳｉＯ_２；少なくとも約１０モル％のＲ_２Ｏ（ここでＲ_２ＯはＮａ_２Ｏを含む）；Ａｌ_２Ｏ_３（ここで‐０．５モル％≦Ａｌ_２Ｏ_３（モル％）‐Ｒ_２Ｏ（モル％）≦２モル％である）；及びＢ_２Ｏ_３を含み、ここでＢ_２Ｏ_３（モル％）‐（Ｒ_２Ｏ（モル％）‐Ａｌ_２Ｏ_３（モル％））≧４．５モル％である。他の実施形態では、上記ガラスは、上記ガラスの粘度が約４０ｋＰｏｉｓｅ（４ｋＰａ・ｓ）超となる温度に等しいジルコン破壊温度を有し、また：少なくとも約５０モル％のＳｉＯ_２；少なくとも約１０モル％のＲ_２Ｏ（ここでＲ_２ＯはＮａ_２Ｏを含む）；Ａｌ_２Ｏ_３；及びＢ_２Ｏ_３を含み、ここでＢ_２Ｏ_３（モル％）‐（Ｒ_２Ｏ（モル％）‐Ａｌ_２Ｏ_３（モル％））≧４．５モル％である。更に他の実施形態では、上記ガラスはイオン交換され、ビッカース割れ開始閾値が少なくとも約３０ｋｇｆ（２９４．２０Ｎ）であり、また：少なくとも約５０モル％のＳｉＯ_２；少なくとも約１０モル％のＲ_２Ｏ（ここでＲ_２ＯはＮａ_２Ｏを含む）；Ａｌ_２Ｏ_３（ここで‐０．５モル％≦Ａｌ_２Ｏ_３（モル％）‐Ｒ_２Ｏ（モル％）≦２モル％である）；及びＢ_２Ｏ_３を含み、ここでＢ_２Ｏ_３（モル％）‐（Ｒ_２Ｏ（モル％）‐Ａｌ_２Ｏ_３（モル％））≧４．５モル％である。このようなガラスは、２０１３年５月２８日出願のＭａｔｔｈｅｗＪ．Ｄｅｊｎｅｋａらによる米国特許出願第１３／９０３，３９８号明細書、発明の名称「ＺｉｒｃｏｎＣｏｍｐａｔｉｂｌｅ，ＩｏｎＥｘｃｈａｎｇｅａｂｌｅＧｌａｓｓｗｉｔｈＨｉｇｈＤａｍａｇｅＲｅｓｉｓｔａｎｃｅ」に記載されており、上記出願は、２０１２年５月３１日出願の米国仮特許出願第６１／６５３，４８５号明細書に対する優先権を主張し、これらの特許出願及び仮特許出願の内容全体は参照により本出願に援用される。

いくつかの実施形態では、上述のアルカリアルミノシリケートガラスは、リチウム、ホウ素、バリウム、ストロンチウム、ビスマス、アンチモン及びヒ素のうちの少なくとも１つを実質的に含まない（即ち０モル％含有する）。

上に列挙した組成物に加えて、本開示によるカバーガラスとして、様々な他のアルカリアルミノシリケートガラス組成物を使用してよい。上述の様々な実施形態から成分及び量を援用することが考えられ、これは本開示の範囲内と見做される。

上述のように、ガラス物品は、イオン交換によって化学強化してよい。このプロセスでは、ガラスの表面層のイオンを、同一価又は酸化状態を有する比較的大きなイオンによって置換する、又は上記比較的大きなイオンで交換する。ガラス物品がアルカリアルミノシリケートガラスを含む、アルカリアルミノシリケートガラスから本質的になる、又はアルカリアルミノシリケートガラスからなる実施形態では、ガラスの表面層のイオン及び上記比較的大きなイオンは、（ガラス中に存在する場合は）Ｌｉ^＋、Ｎａ^＋、Ｋ^＋、Ｒｂ^＋及びＣｓ^＋といった、１価のアルカリ金属カチオンである。あるいは、表面層の１価カチオンは、Ａｇ^＋等といった、アルカリ金属カチオン以外の１価カチオンで置換され得る。

イオン交換プロセスは典型的には、ガラス中の比較的小さなイオンと交換されることになる上記比較的大きなイオンを含有する溶融塩浴中に、ガラス物品を浸漬することによって実施される。浴の組成及び温度；浸漬時間；（１つ又は複数の）塩浴中のガラスの浸漬数；複数の塩浴の使用；アニーリング、洗浄等の追加のステップを含むがこれらに限定されない、イオン交換プロセスに関するパラメータは、一般に、ガラスの組成、並びに強化操作によって得られるガラスの所望の層深さ及び圧縮応力によって決定されることは、当業者には理解されるだろう。例えば、アルカリ金属含有ガラスのイオン交換は、限定するものではないが上記比較的大きなアルカリ金属イオンの硝酸塩、硫酸塩及び塩化物といった塩を含有する、少なくとも１つの溶融塩浴中での浸漬によって、達成し得る。溶融塩浴の温度は典型的には、約３８０℃から最高約４５０℃までの範囲内であり、その一方で浸漬時間は約１５分から最長約４０時間までの範囲である。しかしながら、上述のものとは異なる温度及び浸漬時間を使用してもよい。

更に、ガラスを複数のイオン交換浴中に浸漬し、浸漬と浸漬との間に洗浄及び／又はアニーリングステップを行う、イオン交換プロセスの非限定的な例は：２００９年７月１０日出願のＤｏｕｇｌａｓＣ．Ａｌｌａｎらによる米国特許出願第１２／５００，６５０号明細書、発明の名称「ＧｌａｓｓｗｉｔｈＣｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅＳｕｒｆａｃｅｆｏｒＣｏｎｓｕｍｅｒＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」に記載されており、上記出願は、２００８年７月１１日出願の米国仮特許出願第６１／０７９，９９５号に対する優先権を主張し、また上記出願においては、異なる濃度の塩浴中での、複数の連続するイオン交換処置における浸漬によって、ガラスが強化され；また、２０１２年１１月２０日公開のＣｈｒｉｓｔｏｐｈｅｒＭ．Ｌｅｅらによる米国特許第８，３１２，７３９号明細書、発明の名称「ＤｕａｌＳｔａｇｅＩｏｎＥｘｃｈａｎｇｅｆｏｒＣｈｅｍｉｃａｌＳｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇｏｆＧｌａｓｓ」に記載されており、上記特許は、２００８年７月２９日出願の米国仮特許出願第６１／０８４，３９８号明細書に対する優先権を主張し、また上記特許においては、流出したイオンによって希釈された第１の浴中でのイオン交換、及びこれに続く、第１の浴よりも低い濃度の上記流出したイオンを有する第２の浴中での浸漬によって、ガラスが強化される。米国特許出願第１２／５００，６５０号明細書及び米国特許第８，３１２，７３９号明細書の内容全体は、参照により本出願に援用される。更に、本開示のガラス組成物は、スロットドロー、フュージョンドロー、リドロー等といった、当該技術分野において公知のプロセスによってダウンドロー成形でき、少なくとも１３０キロポアズ（１３ｋＰａ・ｓ）の液相粘度を有する。

圧縮応力は、例えば本出願において上述したイオン交換プロセスによって、ガラス物品を化学強化することにより生成され、上記イオン交換プロセスでは、ガラス物品の外側領域の複数の第１の金属イオンが複数の第２の金属イオンと交換されて、上記外側領域が上記複数の第２の金属イオンを含むようになる。各第１の金属イオンは第１のイオン半径を有し、各第２のアルカリ金属イオンは第２のイオン半径を有する。上記第２のイオン半径は上記第１のイオン半径よりも大きく、上記外側領域内に上記比較的大きな第２のアルカリ金属イオンが存在することにより、上記外側領域に圧縮応力が生成される。

第１の金属イオン及び第２の金属イオンのうちの少なくとも一方は、アルカリ金属のイオンであることが好ましい。上記第１のイオンは、リチウム、ナトリウム、カリウム及びルビジウムのイオンであってよい。上記第２の金属イオンは、第２のアルカリ金属イオンが第１のアルカリ金属イオンよりも大きなイオン半径を有する限りにおいて、ナトリウム、カリウム、ルビジウム及びセシウムのうちの１つのイオンであってよい。

図８の予言的な例を参照すると、強化ガラス物品は、ガラスの表面から上記表面の下側の距離ｘまで延在する第１の圧縮応力領域（領域１）と、上記距離ｘからＤＯＬまで延在する第２の圧縮応力領域（領域２）とによって画定される応力プロファイルを有してよい。第１の圧縮応力領域は、上記表面から上記表面の下側の距離ｘまでの圧縮応力の低下率ｒ_１を画定し、第２の圧縮応力領域は、上記距離ｘから上記ＤＯＬまでの圧縮応力の低下率ｒ_２を画定し、ｒ_１≧２ｒ_２である。理論によって拘束されるものではないが、第１の圧縮応力領域は、表面付近に圧縮応力のスパイクをもたらすことを目的としたイオン交換ステップによって達成され、その一方で第２の圧縮応力領域は、ガラス中により深いＤＯＬをもたらすことを目的としたイオン交換ステップによって達成される。以下に記載するように、図６の応力プロファイルは、二重イオン交換によって化学強化されたガラス物品の応力プロファイルを示す。

本開示の更なる実施形態では、ｔ≦１ｍｍの厚さと、強化ガラス物品の表面から層深さＤＯＬ（μｍ）≧９０μｍまで延在する少なくとも１つの圧縮応力層とを有する、強化ガラス物品を製造する方法が提供される。本方法は第１のイオン交換ステップを含み、上記第１のイオン交換ステップでは、アルカリアルミノシリケートガラス物品を、この第１のイオン交換ステップ後に圧縮応力層が少なくとも７０μｍの深さを有するようにするために十分な時間にわたって、４００℃超の温度の第１のイオン交換浴中に浸漬する。

様々な期間が好適なものとして考えられるが、上記第１のイオン交換ステップは、少なくとも８時間にわたって実施してよい。理論によって拘束されるものではないが、上記第１のイオン交換ステップのためのイオン交換期間が長くなることは、第１のイオン交換浴中のナトリウムイオン含有量が大きいことと相関し得る。限定するものではないが例えば、第１のイオン交換浴中の所望のナトリウムイオン含有量は、少なくとも約３０重量％、又は少なくとも約４０重量％、又は任意に約４０重量％〜約６０重量％のナトリウム組成物を第１のイオン交換浴中に含むことによって達成できる。ある例示的実施形態では、上記ナトリウム組成物はＮａＮＯ_３である。更なる実施形態では、第１のイオン交換ステップの温度は４５０℃以上であってよい。

第１のイオン交換ステップの実施後、強化ガラス物品は、少なくとも１５０ＭＰａの圧縮応力（ＣＳ）を有してよい。更なる実施形態では、強化ガラス物品は、第１のイオン交換ステップ後に少なくとも２００ＭＰａのＣＳ、又は第１のイオン交換ステップ後に約２００〜約３００ＭＰａのＣＳ範囲を有してよい。第１のイオン交換ステップは少なくとも７０μｍの圧縮層深さを達成するが、第１のイオン交換ステップ後に上記圧縮応力層が７０〜８５μｍの深さを有し得ることも考えられる。

第１のイオン交換ステップの完了後、上記アルカリアルミノシリケートガラス物品を、ＤＯＬ≧９０μｍを有する圧縮層を形成するために十分な時間にわたって、少なくとも３５０℃の温度の、第１のイオン交換浴とは異なる第２のイオン交換浴中に浸漬することによって、第２のイオン交換ステップを実施できる。

理論によって拘束されるものではないが、上記第２のイオン交換ステップは、図８に示すようにガラスの表面付近に圧縮応力の「スパイク」をもたらす、高速イオン交換ステップであると考えられる。１つ又は複数の実施形態では、第２のイオン交換ステップは、３０分未満の時間にわたって、若しくは１５分未満の時間にわたって実施してよく、又は約１０〜約１５分の範囲で実施してよい。

更に、理論によって拘束されるものではないが、第２のイオン交換浴は、第１のイオン交換ステップとは異なるイオンをアルカリアルミノシリケートガラス物品にもたらすことを目的としているため、第２のイオン交換浴は第１のイオン交換浴とは異なる。１つ又は複数の実施形態では、上記第２のイオン交換浴は、アルカリアルミノシリケートガラス物品にカリウムイオンをもたらすカリウム組成物を、少なくとも約９５重量％含んでよい。ある具体的実施形態では、上記第２のイオン交換浴は、約９８重量％〜約９９．５重量％のカリウム組成物を含んでよい。第２のイオン交換浴がカリウム組成物のみを含むことも可能であるが、更なる実施形態では、上記第２のイオン交換浴は、０〜２重量％又は約０．５〜１．５重量％のナトリウム組成物、例えばＮａＮＯ_３を含んでよい。ある例示的実施形態では、カリウム組成物はＫＮＯ_３である。更なる実施形態では、第２のイオン交換ステップの温度は３９０℃以上であってよい。

化学強化処理によって終了してよい第２のイオン交換ステップの後、強化ガラス物品は、少なくとも７００ＭＰａの圧縮応力（ＣＳ）を有してよい。更なる実施形態では、強化ガラス物品は、第２のイオン交換ステップの後、約７００〜約１２００ＭＰａ、又は約７００〜１０００ＭＰａの圧縮応力を有する。第２のイオン交換ステップは少なくとも９０μｍの圧縮層ＤＯＬを達成するが、第２のイオン交換ステップ後に上記圧縮応力層が約９０〜１３０μｍのＤＯＬを有し得ることも考えられる。

例示のために、厚さ０．５ｍｍのアルカリアルミノシリケートガラス組成物に対して実施される例示的な二重イオン交換処理を以下に提供する。これらのアルカリアルミノシリケートガラス組成物は、米国特許出願第１３／３０５２７１号明細書に開示されており、また上述の段落００４９にも含まれている。第１のイオン交換ステップは、４３〜５２重量％のＮａＮＯ_３を含むイオン交換浴を利用し、およそ４５０℃で８時間超の期間にわたって実施された。第２のイオン交換ステップは、０〜１．４重量％のＮａＮＯ_３を含み、かつ残部がＫＮＯ_３であるイオン交換浴を利用した。第２のイオン交換ステップは１１〜１４分、及び特定の例では１３〜１４分の期間にわたって実施された。

この第１のイオン交換ステップの後の圧縮層深さは、約７２〜約８３マイクロメートルの範囲であり、圧縮応力はおよそ２１５〜２６５ＭＰａであった。二重イオン交換の両方のステップの実施後、この例示的なガラスは、およそ１００〜１２６μｍのＤＯＬ範囲、及び約７６０〜９６０ＭＰａのＣＳ範囲を有していた。これらのガラスの例では、応力スパイクの深さ、即ちＣＳ値が表面におけるピークＣＳの半分であるガラス内の深さは、ガラス物品の表面から約５．５〜７μｍであった。

落下試験手順
以下の記載は、サンドペーパー落下試験を実施するためにこれまでに利用されてきた詳細な手順の枠組みを列挙するものである。

落下試験器設備
落下試験のために、吉田精機ＤＴ‐２０５落下試験システムを利用し、塗装されたコンクリート床に完全に接触するものの固定はされないように配置した。鋼鉄製ベースプレートは厚さ〜３／４”（１．９０５ｃｍ）であり、垂直かつ平行な複数の面を有する在庫品の長方形のポリマー製ジョーを利用した。試験デバイスは市販のスマートフォンであり、上記スマートフォンには、本開示の強化カバーガラスが、上記ガラスが「盛り上がるように（ｐｒｏｕｄ）」（即ち上記スマートフォンのベゼルの上側に、かつフレーム内に陥凹せずに）載置されるように追加された。製造時のままの状態の電話機を用いた落下試験により、上述の落下試験が、通常使用時に発生する損傷の正に典型であることが確認された。

落下表面の調製
落下表面の調製のために、９×１１”（２２．８６×２７．９４ｃｍ）のＲｈｙｎｏｗｅｔ粒度１８０番ＳｉＣサンドペーパーを使用した。第１の片は、落下試験器のジョーの下側にセンタリングされ、裏面は落下試験器の鋼鉄製ベースプレートに、ＳｃｏｔｃｈＳｐｒａｙＭｏｕｎｔ（商標）接触接着剤の薄層を用いて完全に接着され、これにより実際の落下表面の側方への移動を防止した。

サンドペーパーの第２の片、実際の落下表面を、上述の第１の片を完全に被覆するように位置合わせし、ＳｉＣ側を上にし、接着剤は使用せず、各コーナーに４つの強力な希土類磁石を用いてこの片を所定の位置に保持した。各磁石は、デバイスが側方へと跳ねた場合のカバーガラスに対する接触損傷を防止するために、耐切創性手袋から切り出されたポリマー製指サックで被覆される。各試験デバイスに対して、新たなサンドペーパーの第２の片を使用したが、この１つのデバイスの落下シーケンス全体に対しては同一のシートを使用した。

試験デバイスは、カバーガラスを下向きとし、かつＳｉＣ落下表面の平面に対して平行にした状態で、落下試験器のジョーに装填した。円滑な落下を保証するために、上記ジョーは、デバイスの縁部の接触表面を超えて延在するいずれのボタン又は電話機の他の物理的な特徴部分と接触せず、ジョーは落下試験デバイスの長縁部にのみ接触していた。試験デバイスの縁部は、ジョーの垂直方向中点に接触するよう位置合わせされ、これらジョーは、ジョーのエアピストンアクチュエータ上にセンタリングした。これにより、垂直でない力の生成が防止され、試験デバイスに付与され得る生成される力に対する保護が得られた。

落下試験
第１の落下を開始高さ２０ｃｍで実施した。これは、カバーガラスの露出した表面から落下表面の上面までの距離を表す。カバーガラスの破損が発生しない場合、落下高さを１０ｃｍずつ増大させ、デバイスをジョー内で位置合わせして再び落下させた。カバーガラスが破損するまで、又はカバーガラスが２２０ｃｍの最大落下高さに耐えるまで、試験デバイスを１０ｃｍの増分で連続的に落下させた。

次のデバイスの落下のために、磁石と、ＳｉＣサンドペーパーの使用済みの上部片とを除去した。鋼鉄製の落下試験器ベースプレート、及びＳｉＣサンドペーパーの底部の第１の片をブラシで清掃した後、圧縮空気に供して、固着していない汚染物質を除去した。この時点で、上述の落下手順を再び実施した。

実施例
以下の実施例（実施例１〜３）は、ＤＯＬ≧９０μｍを有する強化アルカリアルミノシリケートガラスの、カバーガラスに従来使用されているＤＯＬがより小さいガラスと比較して改善された残存性を実証している。

実施例１
比較例では、以下で対照用ガラスと実験用ガラスとの比較のための基礎として使用されるガラスは、重量％で以下の組成を有していた：５８．５％のＳｉＯ_２、２１．５１％のＡｌ_２Ｏ_３、５．２％のＢ_２Ｏ_３、１３．０１％のＮａ_２Ｏ、０．０２％のＫ_２Ｏ、１．５１％のＭｇＯ、０．０３％のＣａＯ及び０．１８％のＳｎＯ_２。

以下の表１に示すように、対照用強化ガラスをＫＮＯ_３浴中で４３０℃において５時間イオン交換し、ＣＳ_Ｓ＝８０５ＭＰａ及びＤＯＬ＝４０μｍを得た。本開示に従って、実験用強化ガラスをＫＮＯ_３浴中で４５０℃において２７時間イオン交換し、ＣＳ_Ｓ＝３７６ＭＰａ及びＤＯＬ＝９７μｍを得た。これらのＣＳ_Ｓ及びＤＯＬ値は、ＦＳＭを用いて算出した。試験方法は初め、高さ２０ｃｍで実施され、後続の複数の落下に関して、２２０ｃｍの最大高さに達するまで、１０ｃｍの増分で増加させた。角度付きの落下及び水平面への落下の両方に関して、破損に関する落下高さをメートルで記録した。落下表面は、スチールプレート上に配置された粒度１８０番のＳｉＣサンドペーパー上面であった。これらの試験では、実世界での落下条件を最も良好にシミュレートするために、強化ガラスを市販のスマートフォンデバイスに取り付けた。３０°での落下及び水平（１８０°）落下は、デバイス上で試験されるガラスを、落下表面に接触するのが第１の表面となるように、衝突中に落下表面に対面させることによって配向した。

以下の表２に示すように、ＤＯＬが４０μｍの強化ガラスは、水平面落下試験に関しては平均１０２．５ｃｍ、３０°落下試験に関しては１１４ｃｍの落下高さにおいて、カバーガラスの破損を経験した。しかしながら、ＤＯＬが９７μｍの強化ガラスは、水平面落下試験に関しては２２０ｃｍにおける４回の落下、３０°落下試験に関しては２２０ｃｍにおける５回の落下に供され、強化ガラスはカバーガラスの破断又は破損を経験しなかった。

実施例２
更に、実施例１と同一の手順を用いて、ＤＯＬ＝１５１μｍを有する強化ガラスに関して、別の落下試験実験を実施した。この強化ガラスの組成は重量％でおよそ以下の通りである：４７．９３％のＳｉＯ_２、２３．３１％のＡｌ_２Ｏ_３、１２．７３％のＰ_２Ｏ_５、１４．３７％のＮａ_２Ｏ、１．５６％のＭｇＯ及び０．１１％のＳｎＯ_２。このガラスをイオン交換して、ＦＳＭによって算出されるものとしておよそＣＳ_Ｓ＝２３２ＭＰａ及びＤＯＬ＝１５１μｍを得た。この強化ガラスは厚さ１ｍｍであり、スマートフォンデバイスに組み込まれた。実施例１におけるものと同一の落下試験手順を実施すると、ガラスは２２０ｃｍの高さにおける５回の水平面への落下に耐え、また２２０ｃｍの高さにおける５回の３０°での落下にも耐えた。

実施例３
この例では、厚さ０．８ｍｍ、寸法５５．９ｍｍ×１２１．０ｍｍ、及び曲げ半径３ｍｍの例示的な３Ｄ形状ガラスを試験した。このガラスは重量％で以下のような組成を有していた：６１．２２％のＳｉＯ_２、１６．０３％のＡｌ_２Ｏ_３、０．６２％のＢ_２Ｏ_３、１３．８５％のＮａ_２Ｏ、３．５５％のＫ_２Ｏ、３．７％のＭｇＯ、０．５％のＣａＯ、０．５２％のＳｎＯ_２及び０．１％のＺｒＯ_２。

ガラスを単回イオン交換に供し、ＦＳＭによって算出されるものとしてＣＳ_Ｓ＝７８７ＭＰａ及びＤＯＬ＝９５μｍを得た。水平面落下試験を、落下高さ３０ｃｍで開始し、最大高さ２００ｃｍまで１０ｃｍの増分で増大させて実施した。このガラスを２００ｃｍの高さから４回落下させ、破壊又は破断は実証されなかった。

実施例４
更なる例示として、図６及び７は、図５のＤＯＬがより小さいガラス試料（ＤＯＬ＝４０μｍ）とは対照的に、比較的深いＤＯＬ（即ちＤＯＬ≧９０μｍ）を有する、厚さ１ｍｍの強化アルカリアルミノシリケートガラス物品試料の応力プロファイルを示す。上述のように、応力プロファイル曲線は、Ｒｏｕｓｓｅｖによる技術を用いてプロットした。

図６は、表面において圧縮応力スパイクを有する強化ガラス物品を示す。８９７ＭＰａのＣＳ_Ｓ及び１０８μｍのＤＯＬを有するこの強化ガラス物品は、５０μｍの深さにおいて約１００ＭＰａの圧縮応力ＣＳ_Ｄを有する。上述のように、図６は、ガラスの表面付近に圧縮応力スパイクを含む、二重イオン交換ガラス物品である。

表面において圧縮応力スパイクを有する、二重イオン交換された強化ガラス物品の応力プロファイルを示す図６とは異なり、図７の強化ガラス物品は、ＣＳ_Ｓが２２５ＭＰａかつＤＯＬが１１２μｍの単回イオン交換ガラスであり、５０μｍのＣＤにおいて約１１０ＭＰａのＣＳ_Ｄを含む。

例示を目的として典型的な実施形態を記載したが、以上の説明を、本開示又は添付の請求項の範囲に対する限定であると考えてはならない。

例えば、イオン交換以外のプロセスを用いてガラスを化学強化してよく、またガラスを強化する複数の異なる手段を互いに組み合わせて使用して、ガラス内において圧縮応力を達成してよい。１つの代替実施形態では、イオン交換プロセスにおいて、銀等の金属イオンを、アルカリ金属イオンの代わりに、又はアルカリ金属イオンと組み合わせて使用してよい。従って、本開示及び添付の請求項の精神及び範囲から逸脱することなく、様々な修正例、適合例及び代替例が当業者に想起され得る。

以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。

実施形態１
強化ガラス物品であって、
上記強化ガラス物品は：
厚さｔ（ただしｔ≦１ｍｍ）と、中央張力ＣＴを受けている内部領域と、上記内部領域に隣接し、かつ上記強化ガラス物品の表面から上記強化ガラス物品内に層深さＤＯＬ（ただし０．２ｔ≧ＤＯＬ≧０．１ｔ）だけ延在する、少なくとも１つの圧縮応力層とを備え；
上記強化ガラス物品は、上記強化ガラス物品の表面の下側の中間限界深さ５０μｍにおける圧縮応力ＣＳ_Ｄが少なくとも５０ＭＰａとなるような、応力プロファイルを有する、強化ガラス物品。

実施形態２
ＣＳ_Ｓは３００ＭＰａ超である、実施形態１に記載の強化ガラス物品。

実施形態３
上記強化ガラス物品は０〜５モル％のＫ_２Ｏを含む、実施形態１又は実施形態２に記載の強化ガラス物品。

実施形態４
上記厚さｔは０．９ｍｍ以下である、実施形態１〜３のいずれか１つに記載の強化ガラス物品。

実施形態５
上記強化ガラス物品は５〜２０モル％のＮａ_２Ｏを含む、実施形態１〜４のいずれか１つに記載の強化ガラス物品。

実施形態６
上記強化ガラス物品は０〜１０モル％のＭｇＯを含む、実施形態１〜５のいずれか１つに記載の強化ガラス物品。

実施形態７
上記ＤＯＬは９０〜１２０μｍの範囲内である、実施形態１〜６のいずれか１つに記載の強化ガラス物品。

実施形態８
上記ＣＳ_Ｓは７００〜１２００ＭＰａの範囲内である、実施形態１〜７のいずれか１つに記載の強化ガラス物品。

実施形態９
上記厚さｔは約０．５ｍｍ〜約０．８ｍｍの範囲内である、実施形態１〜８のいずれか１つに記載の強化ガラス物品。

実施形態１０
上記ＣＴ≦１５０ＭＰａである、実施形態１〜９のいずれか１つに記載の強化ガラス物品。

実施形態１１
上記強化ガラス物品は、上記強化ガラス物品の表面から上記表面の下側の距離ｘまで延在する第１の圧縮応力領域と、上記距離ｘからＤＯＬまで延在する第２の圧縮応力領域とによって画定される応力プロファイルを有し、
上記第１の圧縮応力領域は、上記表面から上記表面の下側の距離ｘまでの圧縮応力の低下率ｒ_１を画定し、第２の圧縮応力領域は、上記距離ｘから上記ＤＯＬまでの圧縮応力の低下率ｒ_２を画定し、ｒ_１≧２ｒ_２である、実施形態１〜１０のいずれか１つに記載の強化ガラス物品。

実施形態１２
上記ＣＳ_Ｓ≧３５０ＭＰａである、実施形態１〜１１のいずれか１つに記載の強化ガラス物品。

実施形態１３
上記強化ガラス物品は、アルカリアルミノシリケートガラスを含む、実施形態１〜１２のいずれか１つに記載の強化ガラス物品。

実施形態１４
上記アルカリアルミノシリケートガラスは、少なくとも約４モル％のＰ_２Ｏ_５を含み、ここで（Ｍ_２Ｏ_３（モル％）／Ｒ_ｘＯ（モル％））＜１であり、Ｍ_２Ｏ_３＝Ａｌ_２Ｏ_３＋Ｂ_２Ｏ_３であり、Ｒ_ｘＯは、アルカリアルミノシリケートガラス中に存在する１価及び２価カチオン酸化物の合計である、実施形態１３に記載の強化ガラス物品。

実施形態１５
強化ガラス物品であって、
厚さｔ（ただしｔ≦１ｍｍ）と、中央張力ＣＴを受けている内部領域と、上記内部領域に隣接し、かつ上記強化ガラス物品の表面から層深さＤＯＬ（ただし０．２ｔ≧ＤＯＬ≧０．１ｔ）だけ延在する、少なくとも１つの圧縮応力層とを備え、
上記強化ガラス物品は、表面における圧縮応力ＣＳ_Ｓを受け、
上記強化ガラス物品は、０〜５モル％のＬｉ_２Ｏ、少なくとも３モル％のＡｌ_２Ｏ_３及び少なくとも５モル％のＮａ_２Ｏを含むアルカリアルミノシリケートガラス物品であり、
上記強化ガラス物品は、上記強化ガラス物品を破壊するのに十分な点衝突を受けた場合に、３未満の粉砕性指数を有する、強化ガラス物品。

実施形態１６
ＣＳ_Ｓ＞３００ＭＰａである、実施形態１５に記載の強化ガラス物品。

実施形態１７
ＣＳ_Ｓ≧３５０ＭＰａである、実施形態１５又は実施形態１６に記載の強化ガラス物品。

実施形態１８
ｔ≦０．９ｍｍである、実施形態１５〜１７のいずれか１つに記載の強化ガラス物品。

実施形態１９
上記厚さｔは約０．５ｍｍ〜約０．８ｍｍの範囲内である、実施形態１５〜１８のいずれか１つに記載の強化ガラス物品。

実施形態２０
上記強化ガラス物品は、上記強化ガラス物品の表面から上記表面の下側の距離ｘまで延在する第１の圧縮応力領域と、上記距離ｘからＤＯＬまで延在する第２の圧縮応力領域とによって画定される応力プロファイルを有し、
上記第１の圧縮応力領域は、上記表面から上記表面の下側の距離ｘまでの圧縮応力の低下率ｒ_１を画定し、第２の圧縮応力領域は、上記距離ｘから上記ＤＯＬまでの圧縮応力の低下率ｒ_２を画定し、ｒ_１≧２ｒ_２である、実施形態１５〜１９のいずれか１つに記載の強化ガラス物品。

実施形態２１
上記強化ガラス物品は、上記強化ガラス物品の表面の下側の中間限界深さ５０μｍにおける圧縮応力ＣＳ_Ｄが少なくとも５０ＭＰａとなるような、応力プロファイルを有する、実施形態１５〜２０のいずれか１つに記載の強化ガラス物品。

実施形態２２
上記アルカリアルミノシリケートガラスは、少なくとも約４モル％のＰ_２Ｏ_５を含み、ここで（Ｍ_２Ｏ_３（モル％）／Ｒ_ｘＯ（モル％））＜１であり、Ｍ_２Ｏ_３＝Ａｌ_２Ｏ_３＋Ｂ_２Ｏ_３であり、Ｒ_ｘＯは、アルカリアルミノシリケートガラス中に存在する１価及び２価カチオン酸化物の合計である、実施形態１５〜２１のいずれか１つに記載の強化ガラス物品。

実施形態２３
強化ガラス物品であって、
厚さｔ（ただしｔ≦１ｍｍ）と、中央張力ＣＴを受けている内部領域と、上記内部領域に隣接し、かつ上記強化ガラス物品の表面から上記強化ガラス物品内に層深さＤＯＬ（ただし０．２ｔ≧ＤＯＬ≧０．１ｔ）だけ延在する、少なくとも１つの圧縮応力層とを備え、
上記強化ガラス物品は、表面における圧縮応力ＣＳ_Ｓを受け、
上記強化ガラス物品は、０〜５モル％のＬｉ_２Ｏ、少なくとも３モル％のＡｌ_２Ｏ_３及び少なくとも５モル％のＮａ_２Ｏを含むアルカリアルミノシリケートガラス物品であり、
中央張力ＣＴは１５０ＭＰａ以下である、強化ガラス物品。

実施形態２４
ＣＳ_Ｓ＞３００ＭＰａである、実施形態２３に記載の強化ガラス物品。

実施形態２５
ＣＳ_Ｓ≧３５０ＭＰａである、実施形態２３又は実施形態２４に記載の強化ガラス物品。

実施形態２６
上記厚さｔ≦０．９ｍｍ以下である、実施形態２３〜２５のいずれか１つに記載の強化ガラス物品。

実施形態２７
上記強化ガラス物品は、上記強化ガラス物品の表面から上記表面の下側の距離ｘまで延在する第１の圧縮応力領域と、上記距離ｘからＤＯＬまで延在する第２の圧縮応力領域とによって画定される応力プロファイルを有し、
上記第１の圧縮応力領域は、上記表面から上記表面の下側の距離ｘまでの圧縮応力の低下率ｒ_１を画定し、第２の圧縮応力領域は、上記距離ｘから上記ＤＯＬまでの圧縮応力の低下率ｒ_２を画定し、ｒ_１≧２ｒ_２である、実施形態２３に記載の強化ガラス物品。

実施形態２８
上記強化ガラス物品は、上記強化ガラス物品の表面の下側の中間限界深さ５０μｍにおける圧縮応力ＣＳ_Ｄが少なくとも５０ＭＰａとなるような、応力プロファイルを有する、実施形態２３に記載の強化ガラス物品。

実施形態２９
上記アルカリアルミノシリケートガラスは、少なくとも約４モル％のＰ_２Ｏ_５を含み、ここで（Ｍ_２Ｏ_３（モル％）／Ｒ_ｘＯ（モル％））＜１であり、Ｍ_２Ｏ_３＝Ａｌ_２Ｏ_３＋Ｂ_２Ｏ_３であり、Ｒ_ｘＯは、上記アルカリアルミノシリケートガラス中に存在する１価及び２価カチオン酸化物の合計である、実施形態２３に記載の強化ガラス物品。

実施形態３０
強化ガラス物品を作製する方法であって、
上記強化ガラス物品は、厚さｔ（ただしｔ≦１ｍｍ）と、上記強化ガラス物品の表面から層深さＤＯＬ（ただし０．２ｔ≧ＤＯＬ≧０．１ｔ）だけ延在する、少なくとも１つの圧縮応力層とを備え、
上記方法は：
第１のイオン交換ステップを実施するステップであって、アルカリアルミノシリケートガラス物品を、上記第１のイオン交換ステップ後に圧縮応力層が少なくとも７０μｍの深さを有するようにするために十分な時間にわたって、４００℃超の温度の第１のイオン交換浴中に浸漬することによって、実施されるステップ；及び
第２のイオン交換ステップを実施するステップであって、上記アルカリアルミノシリケートガラス物品を、０．２ｔ≧ＤＯＬ≧０．１ｔである圧縮応力層を形成するために十分な時間にわたって、少なくとも３５０℃の温度の、上記第１のイオン交換浴とは異なる第２のイオン交換浴中に浸漬することによって、実施されるステップ
を有してなる方法。

実施形態３１
上記第１のイオン交換ステップは、少なくとも８時間にわたって実施される、実施形態３０に記載の方法。

実施形態３２
上記第１のイオン交換浴は、上記アルカリアルミノシリケートガラス物品にナトリウムイオンをもたらすナトリウム組成物を、少なくとも約３０重量％含む、実施形態３０に記載の方法。

実施形態３３
上記第１のイオン交換浴は、約４０重量％〜約６０重量％の上記ナトリウム組成物を含む、実施形態３２に記載の方法。

実施形態３４
上記第１のイオン交換ステップの温度は４５０℃以上である、実施形態３０に記載の方法。

実施形態３５
上記強化ガラス物品は、上記第１のイオン交換ステップ後に、少なくとも１５０ＭＰａの圧縮応力（ＣＳ）を有する、実施形態３０に記載の方法。

実施形態３６
上記強化ガラス物品は、上記第１のイオン交換ステップ後に、約２００ＭＰａ〜約３００ＭＰａのＣＳを有する、実施形態３５に記載の方法。

実施形態３７
上記第２のイオン交換ステップは、３０分以下にわたって実施される、実施形態３０に記載の方法。

実施形態３８
上記第２のイオン交換ステップは、約１０〜約１５分にわたって実施される、実施形態３７に記載の方法。

実施形態３９
上記第２のイオン交換浴は、上記アルカリアルミノシリケートガラス物品にカリウムイオンをもたらすカリウム組成物を、少なくとも約９５重量％含む、実施形態３０に記載の方法。

実施形態４０
上記第２のイオン交換浴は、約９８重量％〜約９９．５重量％の上記カリウム組成物を含む、実施形態３９に記載の方法。

実施形態４１
上記第２のイオン交換浴は、０〜２重量％のナトリウム組成物を含む、実施形態３９に記載の方法。

実施形態４２
上記第２のイオン交換ステップの温度は３９０℃以上である、実施形態３０に記載の方法。

実施形態４３
上記強化ガラス物品は、上記第２のイオン交換ステップ後に、少なくとも７００ＭＰａの圧縮応力を有する、実施形態３０に記載の方法。

実施形態４４
上記強化ガラス物品は、上記第２のイオン交換ステップ後に、約７００ＭＰａ〜約１０００ＭＰａの圧縮を有する、実施形態４３に記載の方法。

実施形態４５
上記圧縮応力層は、上記第１のイオン交換ステップ後に、７０〜８５μｍの深さを有する、実施形態３０に記載の方法。

実施形態４６
上記ＤＯＬは、上記第２のイオン交換ステップ後に、９０〜１３０μｍの範囲内である、実施形態３０に記載の方法。

実施形態４７
上記第２のイオン交換浴後の上記強化ガラス物品は、上記強化ガラス物品の表面から上記表面の下側の距離ｘまで延在する第１の圧縮応力領域と、上記距離ｘからＤＯＬまで延在する第２の圧縮応力領域とによって画定される応力プロファイルを有し、
上記第１の圧縮応力領域は、上記表面から上記表面の下側の距離ｘまでの圧縮応力の低下率ｒ_１を画定し、第２の圧縮応力領域は、上記距離ｘから上記ＤＯＬまでの圧縮応力の低下率ｒ_２を画定し、ｒ_１≧２ｒ_２である、実施形態３０に記載の方法。

実施形態４８
上記第２のイオン交換浴後の上記強化ガラス物品は、上記強化ガラス物品の表面の下側の中間限界深さ５０μｍにおける圧縮応力ＣＳ_Ｄが少なくとも５０ＭＰａとなるような、応力プロファイルを有する、実施形態３０に記載の方法。

実施形態４９
上記強化ガラス物品は、アルカリアルミノシリケートガラスを含む、実施形態３０に記載の方法。

実施形態５０
上記アルカリアルミノシリケートガラスは、少なくとも約４モル％のＰ_２Ｏ_５を含み、ここで（Ｍ_２Ｏ_３（モル％）／Ｒ_ｘＯ（モル％））＜１であり、Ｍ_２Ｏ_３＝Ａｌ_２Ｏ_３＋Ｂ_２Ｏ_３であり、Ｒ_ｘＯは、上記アルカリアルミノシリケートガラス中に存在する１価及び２価カチオン酸化物の合計である、実施形態４９に記載の方法。

Claims

強化ガラス物品であって、
前記強化ガラス物品は：
厚さｔ（ただしｔ≦１ｍｍ）と、中央張力ＣＴを受けている内部領域と、前記内部領域に隣接し、かつ前記強化ガラス物品の表面から前記強化ガラス物品内に層深さＤＯＬ（ただし０．２ｔ≧ＤＯＬ≧０．１ｔ）だけ延在する、少なくとも１つの圧縮応力層とを備え；
前記強化ガラス物品は、前記強化ガラス物品の表面の下側の中間限界深さ５０μｍにおける圧縮応力ＣＳ_Ｄが少なくとも５０ＭＰａとなるような、応力プロファイルを有する、強化ガラス物品。
前記ＣＳ_Ｓは３００ＭＰａ超である、請求項１に記載の強化ガラス物品。
前記ＤＯＬは９０〜１２０μｍの範囲内である、請求項１又は２に記載の強化ガラス物品。
前記ＣＳ_Ｓは７００〜１２００ＭＰａの範囲内である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の強化ガラス物品。
前記強化ガラス物品は、前記強化ガラス物品の表面から前記表面の下側の距離ｘまで延在する第１の圧縮応力領域と、前記距離ｘから前記ＤＯＬまで延在する第２の圧縮応力領域とによって画定される応力プロファイルを有し、
前記第１の圧縮応力領域は、前記表面から前記表面の下側の距離ｘまでの圧縮応力の低下率ｒ_１を画定し、第２の圧縮応力領域は、前記距離ｘから前記ＤＯＬまでの圧縮応力の低下率ｒ_２を画定し、ｒ_１≧２ｒ_２である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の強化ガラス物品。
前記強化ガラス物品は、アルカリアルミノシリケートガラスを含み、
前記アルカリアルミノシリケートガラスは、少なくとも約４モル％のＰ_２Ｏ_５を含み、ここで（Ｍ_２Ｏ_３（モル％）／Ｒ_ｘＯ（モル％））＜１であり、Ｍ_２Ｏ_３＝Ａｌ_２Ｏ_３＋Ｂ_２Ｏ_３であり、Ｒ_ｘＯは、前記アルカリアルミノシリケートガラス中に存在する１価及び２価カチオン酸化物の合計である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の強化ガラス物品。
強化ガラス物品を作製する方法であって、
前記強化ガラス物品は、厚さｔ（ただしｔ≦１ｍｍ）と、前記強化ガラス物品の表面から層深さＤＯＬ（ただし０．２ｔ≧ＤＯＬ≧０．１ｔ）だけ延在する、少なくとも１つの圧縮応力層とを備え、
前記方法は：
第１のイオン交換ステップを実施するステップであって、アルカリアルミノシリケートガラス物品を、前記第１のイオン交換ステップ後に圧縮応力層が少なくとも７０μｍの深さを有するようにするために十分な時間にわたって、４００℃超の温度の第１のイオン交換浴中に浸漬することによって、実施されるステップ；及び
第２のイオン交換ステップを実施するステップであって、前記アルカリアルミノシリケートガラス物品を、０．２ｔ≧ＤＯＬ≧０．１ｔである圧縮応力層を形成するために十分な時間にわたって、少なくとも３５０℃の温度の、前記第１のイオン交換浴とは異なる第２のイオン交換浴中に浸漬することによって、実施されるステップ
を有してなる方法。
前記第２のイオン交換ステップの後、前記ＤＯＬは９０〜１３０μｍの範囲内である、請求項７に記載の方法。
前記第２のイオン交換ステップの後、前記強化ガラス物品は、前記強化ガラス物品の表面から前記表面の下側の距離ｘまで延在する第１の圧縮応力領域と、前記距離ｘからＤＯＬまで延在する第２の圧縮応力領域とによって画定される応力プロファイルを有し、
前記第１の圧縮応力領域は、前記表面から前記表面の下側の距離ｘまでの圧縮応力の低下率ｒ_１を画定し、第２の圧縮応力領域は、前記距離ｘから前記ＤＯＬまでの圧縮応力の低下率ｒ_２を画定し、ｒ_１≧２ｒ_２である、請求項７又は８に記載の方法。
前記第２のイオン交換ステップの後、前記強化ガラス物品は、前記強化ガラス物品の表面の下側の中間限界深さ５０μｍにおける圧縮応力ＣＳ_Ｄが少なくとも５０ＭＰａとなるような、応力プロファイルを有する、請求項７〜９のいずれか１項に記載の方法。
前記強化ガラス物品は、アルカリアルミノシリケートガラスを含み、
前記アルカリアルミノシリケートガラスは、少なくとも約４モル％のＰ_２Ｏ_５を含み、ここで（Ｍ_２Ｏ_３（モル％）／Ｒ_ｘＯ（モル％））＜１であり、Ｍ_２Ｏ_３＝Ａｌ_２Ｏ_３＋Ｂ_２Ｏ_３であり、Ｒ_ｘＯは、前記アルカリアルミノシリケートガラス中に存在する１価及び２価カチオン酸化物の合計である、請求項７〜１０のいずれか１項に記載の方法。
前記第１のイオン交換浴は、前記アルカリアルミノシリケートガラス物品にナトリウムイオンをもたらすナトリウム組成物を、少なくとも約３０重量％含む、請求項７〜１１のいずれか１項に記載の方法。
前記第２のイオン交換浴は、前記アルカリアルミノシリケートガラス物品にカリウムイオンをもたらすカリウム組成物を、少なくとも約９５重量％含む、請求項７〜１２のいずれか１項に記載の方法。
前記第２のイオン交換ステップは、３０分以下の時間にわたって実施される、請求項７〜１３のいずれか１項に記載の方法。