JP2018536615A - 金属酸化物濃度勾配を含むフュージョン成形可能なガラス系物品 - Google Patents
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Abstract
約３ミリメートル以下（例えば、約１ミリメートル以下）の厚さ（ｔ）を画定する、第１の表面および第１の表面の反対にある第２の表面と、応力プロファイルとを含むガラス系物品であって、約０・ｔ〜最大０．３・ｔおよび約０．７・ｔ超〜ｔの厚さ範囲間の応力プロファイルの全ての点は、約０．１ＭＰａ／マイクロメートルを超える絶対値を有する傾きを有する接線を含む、ガラス系物品。いくつかの実施形態では、ガラス系物品は、厚さの少なくとも一部（例えば、０・ｔ〜約０．３・ｔ）に沿って変動するゼロではない金属酸化物濃度、および約７１．５／√（ｔ）未満の最大中央張力（ＭＰａ）を含む。いくつかの実施形態では、金属酸化物またはアルカリ金属酸化物の濃度は、第１の表面から、第１の表面と第２の表面との間の点まで減少し、かつその点から第２の表面まで増加する。金属酸化物の濃度は、厚さ全体にわたって約０．０５モル％以上または約０．５モル％以上であり得る。そのようなガラス系物品を形成する方法も開示される。
Description
本出願は、米国特許法第１１９条の下で、２０１６年７月２２日に出願された米国仮特許出願第６２／３６５５３４号、２０１６年７月２０日に出願された米国仮特許出願第６２／３６４６８７号、２０１６年４月８日に出願された米国仮特許出願第６２／３２００９５号、および２０１５年１２月１１日に出願された米国仮特許出願第６２／２６６４１１号の優先権の利益を主張し、これらのそれぞれの内容は、依拠され、かつその全体が参照により本明細書に援用される。
本開示は、改善された破壊抵抗を含む改善された損傷抵抗を示すフュージョン成形可能なガラス系物品に関し、特に、ゼロではない金属酸化物濃度勾配または厚さの実質的な部分に沿って変動する濃度を示すフュージョン成形可能なガラスおよびガラスセラミック物品に関する。
ガラス系物品は、そのような物品の表面内に大きい傷を発生させ得る激しい衝撃を受けることが多い。このような傷は、表面から最大約２００マイクロメートル（ミクロンまたはμｍ）の深さまで延在し得る。従来、ガラス中にこのような傷が導入されることによって生じる破壊を防止するために熱強化ガラスが使用されており、なぜなら、熱強化ガラスは、大きい圧縮応力（ＣＳ）層（例えば、ガラス全体の厚さの約２１％）を示すことが多く、これによってガラス中への傷のさらなる伝播を防止することができ、したがって破壊を防止できるからである。熱強化によって得られる応力プロファイルの一例が図１に示される。図１では、熱処理されたガラス物品１００は、第１の表面１０１、厚さｔ１および表面ＣＳ１１０を含む。熱処理されたガラス物品１００は、第１の表面１０１から、本明細書において定義されるように応力が圧縮応力から引張応力に変化する深さである圧縮深さ１３０まで減少するＣＳを示し、最大中央張力（ＣＴ）１２０に到達する。
熱強化は、現在、厚いガラス系物品（すなわち、約３ミリメートル以上の厚さｔ１を有するガラス系物品）に限定され、なぜなら、熱強化および所望の残留応力を実現するために、そのような物品の中心と表面との間で十分な温度勾配を形成する必要があるからである。ディスプレイ（例えば、消費者用エレクトロニクス、例えば携帯電話、タブレット、コンピュータ、ナビゲーションシステムなど）、建築物（例えば、窓、シャワーパネル、カウンタートップなど）、輸送（例えば、自動車、列車、航空機、航洋船など）、電化製品、または優れた破壊抵抗を必要とするが薄く軽量の物品を必要とするあらゆる用途などの多くの用途では、このような物品は、望ましくないかまたは実用的でない。
化学強化は、熱強化と同じようにガラス系物品の厚さによって制限されないが、周知の化学強化ガラス系物品は、熱強化ガラス系物品の応力プロファイルを示さない。化学強化によって（例えば、イオン交換プロセスによって）得られる応力プロファイルの一例が図２に示される。図２では、化学強化ガラス系物品２００は、第１の表面２０１、厚さｔ２および表面ＣＳ２１０を含む。ガラス系物品２００は、第１の表面２０１から、本明細書において定義されるように応力が圧縮応力から引張応力まで変化する深さにおけるＤＯＣ２３０まで減少するＣＳを示し、最大ＣＴ２２０に到達する。図２に示されるように、このようなプロファイルは、実質的に平坦なＣＴ領域、すなわちＣＴ領域の少なくとも一部に沿って一定またはほぼ一定の引張張力を有するＣＴ領域を示す。多くの場合、周知の化学強化ガラス系物品は、図１に示される最大中央値と比較してより小さい最大ＣＴ値を示す。
したがって、改善された破壊抵抗を示す薄いガラス系物品が必要とされている。
本開示の第１の態様は、ミリメートル（ｍｍ）単位の厚さ（ｔ）を画定する、第１の表面および第１の表面の反対にある第２の表面と、ゼロではなく、かつ約０・ｔ〜約０．３・ｔの厚さ範囲に沿って変動する金属酸化物の濃度と、約７１．５／√（ｔ）未満の最大ＣＴ（ＭＰａ）を含む中央張力（ＣＴ）領域とを含むガラス系物品に関する。１つ以上の実施形態では、Ｚ．Ｔａｎｇ，ｅｔ ａｌ．Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｔｈｅ Ｆｒａｎｇｉｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ Ｆｒａｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄ Ｇｌａｓｓ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ（２０１４）５４：９０３−９１２に記載されるような「破砕試験」によって測定されるとき、ガラス系物品が破壊されると、ガラス系物品は、１平方インチ（６．４５１６ｃｍ２）当たり最大２つの破片に破壊される。破片数は、試験される試料の面積（平方インチ単位）で除され、ここで、使用される試料サイズは、５ｃｍ×５ｃｍ（２インチ×２インチ）の正方形であった。
１つ以上の実施形態では、金属酸化物の濃度は、ゼロではなく、かつ厚さ全体に沿って変動する。１つ以上の実施形態では、金属酸化物は、厚さ範囲に沿って応力を発生させる。金属酸化物の一価イオンは、ガラス系基材中の金属酸化物の一価イオンの全ての最大イオン直径を有することができる。金属酸化物の濃度は、第１の表面から、第１の表面と第２の表面との間の点まで減少することができ、かつその点から第２の表面まで増加する。例えば、第１の表面における金属酸化物の濃度は、約０．５・ｔに等しい深さにおける金属酸化物の濃度の約１．５倍（以上）であり得る。いくつかの場合、金属酸化物の濃度は、厚さ全体にわたって約０．０５モル％以上（例えば、約１モル％〜約１５モル％の範囲内）である。いくつかの場合、金属酸化物の濃度は、第１の表面から、第１の表面と第２の表面との間の点における値まで減少し、かつその値から第２の表面まで増加することができる。金属酸化物は、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、およびＣｓ２Ｏのいずれか１つ以上を含むことができる。１つ以上の実施形態では、金属酸化物の濃度勾配は、ガラス系物品のＣＴ領域内に存在することができる。
１つ以上の実施形態では、ガラス系物品は、厚さに沿って延在する応力プロファイルを含み、約０・ｔ〜最大０．３・ｔおよび約０．７・ｔ超〜ｔの厚さ範囲間の応力プロファイルの全ての点は、約０．１ＭＰａ／マイクロメートルを超える絶対値を有する傾きを有する接線（すなわち、約−０．１ＭＰａ／マイクロメートル未満、または約０．１ＭＰａ／マイクロメートルを超える値を有する傾きを有する接線）を含む。いくつかの実施形態では、接線は、「局所勾配」で説明されかつそれと同義で使用され得、これは、深さの増分がゼロに近づくときの、深さの関数としての応力の大きさの変化として定義される。いくつかの実施形態では、応力プロファイルは、最大ＣＳ、ＤＯＣ、および約７１．５／√（ｔ）未満の最大ＣＴ（ＭＰａ）を含み、最大ＣＳの絶対値に対する最大ＣＴの比は、約０．０１〜約０．２の範囲内であり、ＤＯＣは、約０．１・ｔ以上である。
１つ以上の実施形態では、本明細書に記載のガラス系物品は、ある破壊挙動を示す。例えば、１つ以上の実施形態では、ガラス系物品が１つの事象（すなわち、落下、または装置との１回の衝突などの１回の衝撃）によって破壊されるとき、ガラス系物品は、１平方インチ（６．４５１６ｃｍ２）当たり最大２つの破片に破壊され、使用される試料サイズは、５ｃｍ×５ｃｍ（２インチ×２インチ）の正方形であった。
１つ以上の実施形態のガラス系物品は、約３００ＭＰａ以上または約４００ＭＰａ以上の表面圧縮応力（ＣＳ）を含むことができる。いくつかの実施形態では、ガラス系物品は、約２００ＭＰａ以上の表面ＣＳ、および約０．４・ｔ以上の層の化学深さを含む。１つ以上の実施形態では、ＣＳは、第１の表面からＤＯＣまで延在することができ、ＤＯＣは、約０．１・ｔ以上である。いくつかの実施形態のガラス系物品は、約０．０１〜約０．２の範囲内の、表面ＣＳの絶対値（最大ＣＳを含むことができる）に対する最大ＣＴの比を示す。任意選択的に、表面ＣＳは、最大ＣＴよりも大きい。
１つ以上の実施形態では、ガラス系物品は、第１の金属酸化物濃度および第２の金属酸化物濃度を含み、第１の金属酸化物濃度は、約０・ｔ〜約０．５・ｔの第１の厚さ範囲から約０モル％〜約１５モル％の範囲内であり、第２の金属酸化物濃度は、約０マイクロメートル〜約２５マイクロメートルの第２の厚さ範囲から約０モル％〜約１０モル％の範囲内である。任意選択的に、ガラス系物品は、第３の金属酸化物を含む。
１つ以上の実施形態では、ガラス系物品は、ゼロではなく、かつ約０・ｔ〜約０．３・ｔ（または約０・ｔ〜約０．４・ｔ、または約０・ｔ〜約０．４５・ｔ）の厚さ範囲に沿って変動する金属酸化物の濃度と、約２００ＭＰａ以上を超える表面圧縮応力と、約７１．５／√（ｔ）未満の最大ＣＴ（ＭＰａ）を有するＣＴ領域とを含み、ここで、「７１．５」は、ＭＰａ・（ｍｍ）０．５の単位であり、および「ｔ」は、ミリメートル（ｍｍ）の単位である。
ガラス系物品は、約３ミリメートル以下または約１ミリメートル以下の厚さｔを有することができる。ガラス系物品は、非晶質構造、結晶構造、または両方の組合せを有することができる。ガラス系物品は、約３８０ｎｍ〜約７８０ｎｍの範囲内の波長にわたって約８８％以上の透過率を示すことができる。さらに、いくつかの実施形態では、ガラス系物品は、ＣＩＥ光源Ｆ０２下において、約８８以上のＬ＊値、約−３〜約＋３の範囲内のａ＊値、および約−６〜約＋６の範囲内のｂ＊値のＣＩＥＬＡＢ色空間座標を示すことができる。
１つ以上の実施形態では、ガラス系物品は、８０ＧＰａ未満のヤング率を含む。本開示に記載のヤング率値は、“Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｇｕｉｄｅ ｆｏｒ Ｒｅｓｏｎａｎｔ Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ｆｏｒ Ｄｅｆｅｃｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｉｎ Ｂｏｔｈ Ｍｅｔａｌｌｉｃ ａｎｄ Ｎｏｎ−ｍｅｔａｌｌｉｃ Ｐａｒｔｓ”という名称のＡＳＴＭ Ｅ２００１−１３に記載の一般的な種類の共鳴超音波スペクトロスコピー技術によって測定される値を意味する。ガラス系物品は、約１００キロポアズ（ｋＰ）（１０ｋＰａ・ｓ）以上の液相線粘度を含む。
ガラス系物品は、約１５モル％を超えるＡｌ２Ｏ３とＮａ２Ｏとの合計量を含む組成物と、約４モル％を超えるＮａ２Ｏを含む組成物と、Ｂ２Ｏ３、ＺｎＯ、またはＢ２Ｏ３とＺｎＯとの両方を実質的に含まない組成物と、ゼロではない量のＰ２Ｏ５を含む組成物とのいずれか１つ以上を有する組成物を含むことができる。
ガラス系物品は、約４６０℃において約４５０μｍ２／時以上の一価イオン（例えば、ナトリウムイオンまたはカリウムイオン）拡散率を含むことができる。１つ以上の実施形態では、この一価イオン拡散率は、約０．１５・ｔを超えるＤＯＣと組み合わせて示され、表面ＣＳは、最大ＣＴの１．５倍以上である。
いくつかの実施形態では、ガラス系物品は、約０．７ＭＰａ・ｍ１／２以上の破壊靱性（Ｋ１Ｃ）を含む。
１つ以上の実施形態では、ガラス系物品は、約０Ｊ／ｍ２超〜４０Ｊ／ｍ２未満の貯蔵引張エネルギーを示す。
１つ以上の実施形態では、ガラス系物品は、ＣＳ領域とＣＴ領域とを含む応力プロファイルを含み、そのＣＴ領域は、応力（ｘ）＝ＭａｘＴ−（（（ＣＴｎ・（ｎ＋１））／０．５ｎ）・｜（ｘ／ｔ）−０．５｜ｎ）の式によって概算され、式中、ＭａｘＴは、最大張力値であり、ＣＴｎは、ＭａｘＴ以下であり、かつＭＰａの単位の正の値であり、ｘは、マイクロメートル単位の厚さ（ｔ）に沿った位置であり、およびｎは、１．５〜５の範囲内（または１．５〜２）である。いくつかの実施形態では、ＣＴ領域は、約５０ＭＰａ〜約２５０ＭＰａの範囲内の最大ＣＴ値を含み、および最大ＣＴ値は、約０．４ｔ〜約０．６ｔの範囲内の深さにおけるものである。いくつかの場合、約０ｔ〜約０．１ｔの範囲内の深さから、応力プロファイルは、傾きであって、その（絶対値における）大きさが約２０ＭＰａ／マイクロメートル〜約２００ＭＰａ／マイクロメートルの範囲内である、傾きを含む。１つ以上の実施形態では、応力プロファイルは、０．５ｔから表面まで測定された場合の複数の誤差関数の組合せによって概算される。
本開示の第２の態様は、（モル％単位で）約６０〜約７５の範囲内の量のＳｉＯ２、約１２〜約２０の範囲内の量のＡｌ２Ｏ３、約０〜約５の範囲内の量のＢ２Ｏ３、約２〜約８の範囲内の量のＬｉ２Ｏ、４を超える量のＮａ２Ｏ、ゼロではない量のＰ２Ｏ５、約０〜約５の範囲内の量のＭｇＯ、約０〜約３の範囲内の量のＺｎＯ、約０〜約５の範囲内の量のＣａＯを含む、強化ガラス系物品中のガラス組成物の使用であって、ガラス組成物は、イオン交換可能でありかつ非晶質であり、Ａｌ２Ｏ３およびＮａ２Ｏの総量は、約１５モル％を超え、ガラス組成物は、核形成剤を実質的に含まず、ガラス組成物は、約１００ｋＰ（１０ｋＰａ・ｓ）以上の液相線粘度を含む、使用に関する。１つ以上の実施形態では、ガラス組成物は、Ｂ２Ｏ３、ＺｎＯ、またはＢ２Ｏ３とＺｎＯとの両方を実質的に含まない。
本開示の第３の態様は、モル％単位で約６０〜約７５の範囲内の量のＳｉＯ２、約１２〜約２０の範囲内の量のＡｌ２Ｏ３、約０〜約５の範囲内の量のＢ２Ｏ３、約２〜約８の範囲内の量のＬｉ２Ｏ、約４を超える量のＮａ２Ｏ、約０〜約５の範囲内の量のＭｇＯ、約０〜約３の範囲内の量のＺｎＯ、約０〜約５の範囲内の量のＣａＯ、およびゼロではない量のＰ２Ｏ５を含む組成物を含むガラス基材であって、イオン交換可能でありかつ非晶質であり、組成物中のＡｌ２Ｏ３およびＮａ２Ｏの総量は、約１５モル％を超え、ガラス組成物は、核形成剤を実質的に含まず、かつ約１００ｋＰ（１０ｋＰａ・ｓ）以上の液相線粘度を含む、ガラス基材に関する。
いくつかの実施形態では、ガラス基材は、非晶質でありかつ強化され、Ｎａ２Ｏ濃度は、変動し、組成物は、核形成剤を実質的に含まず、組成物中のＡｌ２Ｏ３およびＮａ２Ｏの総量は、約１５モル％を超え、ガラス組成物は、核形成剤を実質的に含まず、かつ約１００ｋＰ（１０ｋＰａ・ｓ）以上の液相線粘度を含む。いくつかの実施形態では、ガラス基材は、ゼロではない量のＰ２Ｏ５を含む。
本開示の第４の態様は、前面、背面、および側面を有するハウジングと、少なくとも部分的にハウジング内部にある電気部品と、ハウジングの前面におけるまたはそれに隣接するディスプレイと、ディスプレイ上に配置されるカバー基材とを含むデバイスであって、カバー基材は、本明細書に記載の実施形態によるガラス系物品を含む、デバイスに関する。
さらなる特徴および利点は、以下の詳細な説明に記載され、部分的に以下の説明から当業者に容易に明らかとなり、または以下の詳細な説明、請求項、および添付の図面を含む本明細書に記載の実施形態を実施することによって理解されるであろう。
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性を理解するための概要または枠組みを提供することが意図されることを理解されたい。添付の図面は、さらなる理解を得るために含まれ、本明細書に含まれかつ本明細書の一部を構成する。図面は、１つ以上の実施形態を示し、本明細書の記述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。
ここで、種々の実施形態を詳細に参照し、それらの例が付随する実施例および図面において例示される。
以下の説明において、図面に示されるいくつかの図の全体にわたり、同様の参照文字は同様のまたは対応する部分を示す。他に明記されない限り、「上部」、「底部」、「外側」、「内側」などの用語は便宜上の単語であり、限定の用語として解釈すべきではないことも理解される。さらに、群が要素の群およびそれらの組合せの少なくとも１つを含むとして記載される場合には常に、その群は、個別または互いの組合せのいずれかで任意の数の記載の要素を含むか、それから本質的になるか、またはそれからなることができると理解される。同様に、群が要素の群またはそれらの組合せの少なくとも１つからなると記載される場合には常に、その群は、個別または互いの組合せのいずれかで任意の数の記載の要素からなることができると理解される。他に明記されない限り、ある範囲の値が記載される場合、これは、その範囲の上限および下限と、それらの間のあらゆる範囲との両方を含む。本明細書において使用される場合、名詞は、他に明記されない限り、「少なくとも１つ」または「１つ以上」の対象を指す。本明細書および図面に開示される種々の特徴は、任意のおよびあらゆる組合せで使用できることも理解される。
本明細書において使用される場合、「ガラス系物品」および「ガラス系基材」という用語は、全体的または部分的にガラスでできたあらゆる物体を含む最も広い意味で使用される。ガラス系物品としては、ガラスと非ガラス材料との積層体、ガラスと結晶性材料との積層体、およびガラスセラミック（非晶質相および結晶相を含む）が挙げられる。他に明記されない限り、全ての組成は、モルパーセント（モル％）において表される。
「実質的に」および「約」という用語は、あらゆる定量的な比較、値、測定、または他の表現に起因し得る固有の不確実性の程度を表すために本明細書において使用できることに留意されたい。これらの用語は、本明細書において、ある定量的表現が、対象となる主題の基本的機能に変化を生じさせることなく記載の基準から変動できる程度を表すためにも使用される。
他に明記されない限り、全ての温度は摂氏温度（℃）で表される。本明細書において使用される場合、「軟化点」という用語は、ガラスの粘度が約１０７．６ポアズ（Ｐ）（１０６Ｐａ・ｓ）となる温度を意味し、「徐冷点」という用語は、ガラスの粘度が約１０１３．２ポアズ（１０１２．２Ｐａ・ｓ）となる温度を意味し、「２００ポアズ温度（Ｔ２００Ｐ）」という用語は、ガラスの粘度が約２００ポアズ（２０Ｐａ・ｓ）となる温度を意味し、「１０１１ポアズ温度」という用語は、ガラスの粘度が約１０１１ポアズ（１０１０Ｐａ・ｓ）となる温度を意味し、「３５ｋＰ温度（Ｔ３５ｋＰ）」という用語は、ガラスの粘度が約３５キロポアズ（ｋＰ）（３．５ｋＰａ・ｓ）となる温度を意味し、「１６０ｋＰ温度（Ｔ１６０ｋＰ）」は、ガラスの粘度が約１６０ｋＰ（１６ｋＰａ・ｓ）となる温度を意味する。
一般に図面および特に図１〜３を参照すると、これらの図は特定の実施形態を示すことを目的とし、本開示またはそれに添付される請求項の限定を意図するものではないことが理解されるであろう。図面は、必ずしも縮尺通りではなく、図面の特定の特徴および特定の図は、縮尺が誇張されて示されるか、または明確さおよび簡潔さのために概略的に示される場合がある。
本明細書において使用される場合、ＤＯＣは、ガラス系物品内の応力が圧縮応力から引張応力に変化する深さを意味する。ＤＯＣにおいて、応力は、正の（圧縮）応力から負の（引張）応力までを横切り（例えば、図１の１３０）、したがってゼロの応力値を示す。
本明細書において使用される場合、「化学深さ」、「層の化学深さ」、および「化学層深さ」という用語は、同義で使用することができ、金属酸化物またはアルカリ金属酸化物のイオン（例えば、金属イオンまたはアルカリ金属イオン）がガラス系物品中に拡散する深さ、および電子プローブマイクロアナリシス（ＥＰＭＡ）またはグロー放電発光分光法（ＧＤ−ＯＥＳ）によって測定されてイオン濃度が最小値に到達する深さを意味する。特に、Ｎａ２Ｏ拡散深さまたはＮａ＋イオン濃度の評価は、ＥＰＭＡおよび表面応力計を用いて決定され得る（以下により詳細に記載する）。
当技術分野において一般に使用される慣習によると、他に明記されない限り、圧縮は、負（＜０）の応力として表され、張力は、正（＞０）の応力として表される。しかし、この説明全体にわたり、圧縮応力ＣＳに関して言及する場合、これは正または負の値とは無関係に示され、すなわち、本明細書において記載される場合、ＣＳ＝｜ＣＳ｜である。
モバイル電子デバイスおよびタッチ可能なディスプレイのカバーガラスとして使用できる、アルカリ含有ガラス、およびガラスセラミックを含むケイ酸塩ガラスなどのガラスを含む薄い化学強化ガラス系物品が本明細書に記載される。ガラス系物品は、ディスプレイ（または表示装置として）（例えば、広告用掲示板、販売時点管理システム（ｐｏｉｎｔ ｏｆ ｓａｌｅ ｓｙｓｔｅｍ）、コンピュータ、ナビゲーションシステムなど）、建築物品（壁、建具、パネル、窓など）、輸送物品（例えば、自動車用途、列車、航空機、航洋船など）、電化製品（例えば、洗濯機、乾燥機、食器洗浄機、冷蔵庫など）、またはある程度の破壊抵抗を必要とするあらゆる物品に使用することもできる。
特に、本明細書に記載のガラス系物品は、薄く、典型的には厚いガラス物品（例えば、約２ｍｍまたは３ｍｍ以上の厚さを有する）の強化によってのみ実現可能な応力プロファイルを示す。ガラス系物品は、その厚さに沿って独特の応力プロファイルを示す。いくつかの場合、本明細書に記載のガラス系物品は、強化ガラス物品よりも大きい表面ＣＳを示す。１つ以上の実施形態では、ガラス系物品は、ガラス系物品内のより深くまで延在する圧縮応力層を有し（その中で、ＣＳは、周知の化学強化ガラス系物品よりも段階的に減少し増加する）、ガラス系物品またはそれを含むデバイスが硬い表面（例えば、花崗岩）または硬く粗い表面（例えば、アスファルト）上に落下する場合でも、このようなガラス系物品は、実質的に改善された破壊抵抗を示す。１つ以上の実施形態のガラス系物品は、いくつかの周知の化学強化ガラス基材よりも大きい最大ＣＴ値を示す。
ＣＳおよびカリウムイオン侵入深さ（「カリウムＤＯＬ」）は、当技術分野において周知の手段を用いて測定される。イオン交換プロセスの結果としてカリウム侵入深さが示されるため、カリウムＤＯＬは、ＤＯＣとは区別される。本明細書に記載の物品の場合、カリウムＤＯＬは、典型的にはＤＯＣよりも小さい。ＣＳおよびカリウムＤＯＬは、有限会社折原製作所（日本）製造のＦＳＭ−６０００などの市販の機器を用いて表面応力計（ＦＳＭ）によって測定される。表面応力測定は、ガラスの複屈折に関連する応力光係数（ＳＯＣ）を正確に測定することに依拠している。このＳＯＣは、その全体の内容が参照により本明細書に援用される“Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｇｌａｓｓ Ｓｔｒｅｓｓ−Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ”という名称のＡＳＴＭ規格Ｃ７７０−９８（２０１３）に記載のＰｒｏｃｅｄｕｒｅ Ｃの修正版により測定される。この修正版は、５〜１０ｍｍの厚さおよび１２．７ｍｍの直径を有する試験片としてのガラス円板の使用を含み、この円板は、等方性で均一であり、中心に穴が開けられ、両面は研磨されて平行である。この修正版は、加えられる最大の力Ｆｍａｘの計算も含んでいる。この力は２０ＭＰａ以上の圧縮応力を得るのに十分となるべきである。Ｆｍａｘは、以下のように計算される。
Ｆｍａｘ＝７．８５４・Ｄ・ｈ
式中、
Ｆｍａｘ＝ニュートン単位の力
Ｄ＝円板の直径
ｈ＝光路の厚さ
である。加えられるそれぞれの力の場合、応力は、以下のように計算される。
σＭＰａ＝８Ｆ／（π・Ｄ・ｈ）
式中、
Ｆ＝ニュートン単位の力
Ｄ＝円板の直径
ｈ＝光路の厚さ
である。
Ｆｍａｘ＝７．８５４・Ｄ・ｈ
式中、
Ｆｍａｘ＝ニュートン単位の力
Ｄ＝円板の直径
ｈ＝光路の厚さ
である。加えられるそれぞれの力の場合、応力は、以下のように計算される。
σＭＰａ＝８Ｆ／（π・Ｄ・ｈ）
式中、
Ｆ＝ニュートン単位の力
Ｄ＝円板の直径
ｈ＝光路の厚さ
である。
ＤＯＣおよび最大ＣＴ値は、散乱光偏光器（ＳＣＡＬＰ）を用いて測定される。屈折近視野（ＲＮＦ）法またはＳＣＡＬＰを使用して応力プロファイルを測定することができる。ＲＮＦ法が使用される場合、ＳＣＡＬＰによって得られる最大ＣＴ値が利用される。特に、ＲＮＦ法によって測定される応力プロファイルは、力平衡が形成され、ＳＣＡＬＰ測定によって得られる最大ＣＴ値に対して較正される。ＲＮＦ法は、“Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ａ ｐｒｏｆｉｌｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ａ ｇｌａｓｓ ｓａｍｐｌｅ”という名称の米国特許第８，８５４，６２３号明細書に記載されており、その全体が参照により本明細書に援用される。特に、ＲＮＦ法は、ガラス系物品を基準ブロックに隣接して配置するステップと、１Ｈｚ〜５０Ｈｚの速度で直交する偏光間で切り変えられる偏光スイッチされた光ビームを発生させるステップと、偏光スイッチされた光ビームの出力量を測定するステップと、偏光スイッチされた基準信号を発生させるステップとを含み、直交する偏光のそれぞれの測定出力量は、互いの５０％の範囲内である。この方法は、ガラス試料中の種々の深さにおいて、偏光スイッチされた光ビームをガラス試料および基準ブロックに透過させるステップと、次に中継光学系を用いて、透過した偏光スイッチされた光ビームを信号光検出器に中継するステップとをさらに含み、信号光検出器は、偏光スイッチされた検出器信号を発生させる。この方法はまた、検出器信号を基準信号で除して、正規化された検出器信号を形成するステップと、正規化された検出器信号からガラス試料のプロファイル特性を求めるステップとを含む。ＲＮＦプロファイルは、次に平滑化され、ＣＴ領域のために使用される。前述のように、ＦＳＭ技術は、表面ＣＳおよび表面付近のＣＳ領域中の応力プロファイルの傾きのために使用される。
前述したように、本明細書に記載のガラス系物品は、イオン交換によって化学強化され、周知の強化ガラス物品が示すものとは区別される応力プロファイルを示す。本開示において、ガラス系基材は、一般に強化されておらず、ガラス系物品は、一般に、（例えば、イオン交換によって）強化されたガラス系基材を意味する。このプロセスでは、ガラス系物品の表面または表面付近のイオンは、同じ価数または酸化状態を有するより大きいイオンで置換または交換される。ガラス系物品がアルカリアルミノケイ酸塩ガラスを含む実施形態では、ガラスの表面層中のイオンおよびより大きいイオンは、Ｌｉ＋（ガラス系物品中に存在する場合）、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｒｂ＋、およびＣｓ＋などの一価のアルカリ金属陽イオンである。代替的に、表面層中の一価陽イオンは、Ａｇ＋などのアルカリ金属陽イオン以外の一価陽イオンで置換することができる。このような実施形態では、ガラス系基材中で交換された一価イオン（または陽イオン）により、結果として得られるガラス系物品中に応力が発生する。
イオン交換プロセスは、典型的には、ガラス系基材中のより小さいイオンと交換されるより大きいイオンを含有する１つの溶融塩浴（または２つ以上の溶融塩浴）中にガラス系基材を浸漬することによって行われる。水性塩浴も使用できることに留意すべきである。さらに、浴の組成は、２種類以上のより大きいイオン（例えば、Ｎａ＋およびＫ＋）または１種類のより大きいイオンを含むことができる。限定するものではないが、浴の組成および温度、浸漬時間、ガラス系物品を１つの塩浴（または複数の浴）中に浸漬する回数、複数の塩浴の使用、アニール、洗浄などのさらなるステップなどのイオン交換プロセスのパラメーターが、ガラス系物品の組成（物品の構造および存在するあらゆる結晶相を含む）、ならびに強化によって得られるガラス系物品の所望のＤＯＣおよびＣＳによって一般に決定されることを当業者は理解するであろう。例として、ガラス系基材のイオン交換は、限定するものではないが、より大きいアルカリ金属イオンの硝酸塩、硫酸塩、および塩化物などの塩を含有する少なくとも１つの溶融浴中にガラス系基材を浸漬することによって行うことができる。典型的な硝酸塩としては、ＫＮＯ３、ＮａＮＯ３、ＬｉＮＯ３、ＮａＳＯ４、およびそれらの組合せが挙げられる。溶融塩浴の温度は、典型的には約３８０℃〜最大約４５０℃の範囲内であり、一方、浸漬時間は、ガラスの厚さ、浴温度、およびガラス（または一価イオン）の拡散率に依存して約１５分〜最大約１００時間の範囲である。しかし、上記のものと異なる温度および浸漬時間を使用することもできる。
１つ以上の実施形態では、ガラス系基材は、約３７０℃〜約４８０℃の温度を有する１００％ＮａＮＯ３の溶融塩浴中に浸漬することができる。いくつかの実施形態では、ガラス系基材は、約５％〜約９０％のＫＮＯ３および約１０％〜約９５％のＮａＮＯ３を含む溶融混合塩浴中に浸漬することができる。いくつかの実施形態では、ガラス系基材は、Ｎａ２ＳＯ４およびＮａＮＯ３を含む溶融混合塩浴中に浸漬することができ、より広い温度範囲（例えば、最大約５００℃）を有することができる。１つ以上の実施形態では、ガラス系物品は、第１の浴中に浸漬した後に第２の浴中に浸漬することができる。第２の浴中の浸漬は、１００％ＫＮＯ３を含む溶融塩浴中への１５分〜８時間の浸漬を含むことができる。
１つ以上の実施形態では、ガラス系基材は、約４２０℃未満の温度（例えば、約４００℃または約３８０℃）を有するＮａＮＯ３およびＫＮＯ３（例えば、４９％／５１％、５０％／５０％、５１％／４９％）を含む混合溶融塩浴中に約５時間未満、またはさらには約４時間以下にわたって浸漬することができる。
イオン交換条件は、「スパイク」が得られるように、または結果として得られるガラス系物品の表面もしくは表面付近の応力プロファイルの傾きが増加するように調整することができる。このスパイクは、本明細書に記載のガラス系物品中に使用されるガラス組成物の独自の性質のため、浴が１つの組成物または混合組成物を有する１つの浴または複数の浴によって実現することができる。
図３に示されるように、１つ以上の実施形態のガラス系物品３００は、厚さｔを画定する、第１の表面３０２および第１の表面の反対にある第２の表面３０４を含む。１つ以上の実施形態では、厚さｔは、約３ミリメートル以下（例えば、約０．０１ミリメートル〜約３ミリメートル、約０．１ミリメートル〜約３ミリメートル、約０．２ミリメートル〜約３ミリメートル、約０．３ミリメートル〜約３ミリメートル、約０．４ミリメートル〜約３ミリメートル、約０．０１ミリメートル〜約２．５ミリメートル、約０．０１ミリメートル〜約２ミリメートル、約０．０１ミリメートル〜約１．５ミリメートル、約０．０１ミリメートル〜約１ミリメートル、約０．０１ミリメートル〜約０．９ミリメートル、約０．０１ミリメートル〜約０．８ミリメートル、約０．０１ミリメートル〜約０．７ミリメートル、約０．０１ミリメートル〜約０．６ミリメートル、約０．０１ミリメートル〜約０．５ミリメートル、約０．１ミリメートル〜約０．５ミリメートル、または約０．３ミリメートル〜約０．５ミリメートルの範囲内）であり得る。
ガラス系物品は、第１の表面３０２から第２の表面３０４まで（または厚さｔの長さ全体に沿って）延在する応力プロファイルを含む。図３に示される実施形態では、本明細書に記載のようにＳＣＡＬＰまたはＲＮＦによって測定される応力プロファイル３１２が示されている。ｙ軸は応力値を表し、ｘ軸はガラス系物品中の厚さまたは深さを表す。
図３に示されるように、応力プロファイル３１２は、ＣＳ層３１５（表面ＣＳ３１０を有する）と、ＣＴ層３２５（最大ＣＴ３２０を有する）と、応力プロファイル３１２が圧縮から引張に変化するＤＯＣ３３０とを含む。ＣＳ層は、表面３０２、３０４からＤＯＣ３３０まで延在する関連する深さまたは長さ３１７を有する。ＣＴ層３２５も、関連する深さまたは長さ３２７（ＣＴ領域または層）を有する。
表面ＣＳ３１０は、約１５０ＭＰａ以上または約２００ＭＰａ以上（例えば、約２５０ＭＰａ以上、約３００ＭＰａ以上、約４００ＭＰａ以上、約４５０ＭＰａ以上、約５００ＭＰａ以上、または約５５０ＭＰａ以上）であり得る。表面ＣＳ３１０は、最大約９００ＭＰａ、最大約１０００ＭＰａ、最大約１１００ＭＰａ、または最大約１２００ＭＰａであり得る。本明細書において、表面ＣＳ値は、最大ＣＳを含むこともできる。いくつかの実施形態では、表面ＣＳは最大ＣＳよりも小さい。
最大ＣＴ３２０は、約７１．５／√（ｔ）未満であり得、式中、ｔは、ｍｍ単位の厚さである。１つ以上の実施形態では、最大ＣＴ３２０は約４５／√（ｔ）を超え得る。１つ以上の実施形態では、最大ＣＴは、約８０ＭＰａ以下、約７５ＭＰａ以下、または約７０ＭＰａ以下（例えば、約６０ＭＰａ以下、約５５ＭＰａ以下、５０ＭＰａ以下、または約４０ＭＰａ以下）であり得る。１つ以上の実施形態では、最大ＣＴの下限は、２５ＭＰａ、４０ＭＰａ、または５０ＭＰａであり得る。いくつかの実施形態では、最大ＣＴ３２０は、約２５ＭＰａ〜約８０ＭＰａ（例えば、約２５ＭＰａ〜約７５ＭＰａ、約２５ＭＰａ〜約７０ＭＰａ、約２５ＭＰａ〜約６５ＭＰａ、約４０ＭＰａ〜約８０ＭＰａ、約４０ＭＰａ〜約７５ＭＰａ、約４０ＭＰａ〜約７０ＭＰａ、約４０ＭＰａ〜約６５ＭＰａ、約４５ＭＰａ〜約８０ＭＰａ、約５０ＭＰａ〜約８０ＭＰａ、または約６０ＭＰａ〜約８０ＭＰａ）の範囲内であり得る。
最大ＣＴ３２０は、約０．３・ｔ〜約０．７・ｔ、約０．４・ｔ〜約０．６・ｔ、または約０．４５・ｔ〜約０．５５・ｔの範囲に位置することができる。表面ＣＳ３１０および最大ＣＴ３２０のいずれか１つ以上は、ガラス系物品の厚さによって決定され得ることに留意すべきである。例えば、約０．８ｍｍの厚さを有するガラス系物品は、約７５ＭＰａ以下の最大ＣＴを有することができる。ガラス系物品の厚さが減少すると、最大ＣＴが増加し得る。換言すると、最大ＣＴは、厚さの減少とともに（すなわちガラス系物品がより薄くなると）増加する。
いくつかの実施形態では、表面ＣＳ３１０の絶対値に対する最大ＣＴ３２０の比は、約０．０１〜約０．２の範囲内（例えば、約０．０１〜約０．１８、約０．０１〜約０．１６、約０．０１〜約０．１５、約０．０１〜約０．１４、約０．０１〜約０．１、約０．０２〜約０．２、約０．０４〜約０．２、約０．０５〜約０．２、約０．０６〜約０．２、約０．０８〜約０．２、約０．１〜約０．２、または約０．１２〜約０．２の範囲内）である。いくつかの実施形態では、表面ＣＳは、最大ＣＴの１．５倍（または２倍または２．５倍）以上であり得る。いくつかの実施形態では、表面ＣＳは、最大ＣＴの最大約４８倍、最大ＣＴの最大４０倍、最大ＣＴの最大２０倍、最大ＣＴの最大１０倍、または最大ＣＴの最大８倍であり得る。表面ＣＳは、最大ＣＴの約５倍〜最大約５０倍の範囲内であり得る。
１つ以上の実施形態では、応力プロファイル３１２は、最大ＣＳを含み、典型的には、これは表面ＣＳ３１０であり、第１の表面３０２および第２の表面３０４の一方または両方に見出すことができる。１つ以上の実施形態では、ＣＳ層または領域３１５は、厚さ３１７の一部からＤＯＣ３３０および最大ＣＴ３２０に沿って延在する。１つ以上の実施形態では、ＤＯＣ３３０は、約０．１・ｔ以上であり得る。例えば、ＤＯＣ３３０は、約０．１２・ｔ以上、約０．１４・ｔ以上、約０．１５・ｔ以上、約０．１６・ｔ以上、０．１７・ｔ以上、０．１８・ｔ以上、０．１９・ｔ以上、０．２０・ｔ以上、約０．２１・ｔ以上、または最大約０．２５・ｔであり得る。いくつかの実施形態では、ＤＯＣ３３０は、化学深さ未満である。化学深さは、約０．４・ｔ以上、０．５・ｔ以上、約０．５５・ｔ以上、または約０．６・ｔ以上であり得る。
１つ以上の実施形態では、ガラス系物品は、約６マイクロメートル〜約２０マイクロメートルの範囲内のカリウムＤＯＬを含む。いくつかの実施形態では、カリウムＤＯＬは、ガラス系物品の厚さｔの関数として表すことができる。１つ以上の実施形態では、カリウムＤＯＬは、約０．００５ｔ〜約０．０５ｔの範囲内であり得る。いくつかの実施形態では、カリウムＤＯＬは、約０．００５ｔ〜約０．０５ｔ、約０．００５ｔ〜約０．０４５ｔ、約０．００５ｔ〜約０．０４ｔ、約０．００５ｔ〜約０．０３５ｔ、約０．００５ｔ〜約０．０３ｔ、約０．００５ｔ〜約０．０２５ｔ、約０．００５ｔ〜約０．０２ｔ、約０．００５ｔ〜約０．０１５ｔ、約０．００５ｔ〜約０．０１ｔ、約０．００６ｔ〜約０．０５ｔ、約０．００８ｔ〜約０．０５ｔ、約０．０１ｔ〜約０．０５ｔ、約０．０１５ｔ〜約０．０５ｔ、約０．０２ｔ〜約０．０５ｔ、約０．０２５ｔ〜約０．０５ｔ、約０．０３ｔ〜約０．０５ｔ、または約０．０１ｔ〜約０．０２ｔの範囲内であり得る。
１つ以上の実施形態では、カリウムＤＯＬ深さにおける圧縮応力値は、約５０ＭＰａ〜約３００ＭＰａの範囲内であり得る。いくつかの実施形態では、カリウムＤＯＬ深さにおける圧縮応力値は、約５０ＭＰａ〜約２８０ＭＰａ、約５０ＭＰａ〜約２６０ＭＰａ、約５０ＭＰａ〜約２５０ＭＰａ、約５０ＭＰａ〜約２４０ＭＰａ、約５０ＭＰａ〜約２２０ＭＰａ、約５０ＭＰａ〜約２００ＭＰａ、約６０ＭＰａ〜約３００ＭＰａ、約７０ＭＰａ〜約３００ＭＰａ、約７５ＭＰａ〜約３００ＭＰａ、約８０ＭＰａ〜約３００ＭＰａ、約９０ＭＰａ〜約３００ＭＰａ、約１００ＭＰａ〜約３００ＭＰａ、約１１００ＭＰａ〜約３００ＭＰａ、約１２０ＭＰａ〜約３００ＭＰａ、約１３０ＭＰａ〜約３００ＭＰａ、または約１５０ＭＰａ〜約３００ＭＰａの範囲内であり得る。
１つ以上の実施形態では、応力プロファイル３１２は、放物線状の形状で記載することができる。いくつかの実施形態では、引張応力を示すガラス系物品の領域または深さに沿った応力プロファイルは放物線状の形状を示す。１つ以上の特定の実施形態では、応力プロファイル３１２は、平坦な応力（圧縮または引張のいずれか）の部分、すなわち実質的に一定の応力（圧縮または引張のいずれか）を示す部分を含まない。いくつかの実施形態では、ＣＴ領域は、平坦な応力を実質的に含まず、すなわち実質的に一定の応力を含まない応力プロファイルを示す。１つ以上の実施形態では、約０ｔ〜最大約０．２・ｔおよび０．８・ｔ超〜ｔ（または約０・ｔ〜約０．３・ｔおよび０．７・ｔ超）の厚さ範囲間の応力プロファイル３１２の全ての点は、約−０．１ＭＰａ／マイクロメートル未満または約０．１ＭＰａ／マイクロメートルを超える傾きを有する接線を含む。いくつかの実施形態では、接線の傾きは、約−０．２ＭＰａ／マイクロメートル未満、または約０．２ＭＰａ／マイクロメートル超であり得る。いくつかのさらなる特定の実施形態では、接線の傾きは、約−０．３ＭＰａ／マイクロメートル未満、または約０．３ＭＰａ／マイクロメートル超であり得る。さらなる特定の実施形態では、接線の傾きは、約−０．５ＭＰａ／マイクロメートル未満、または約０．５ＭＰａ／マイクロメートル超であり得る。換言すると、これらの厚さ範囲（すなわち、０・ｔ〜最大約０．２・ｔおよび０．８ｔ超、または約０ｔ〜約０．３・ｔおよび０．７・ｔ以上）に沿った１つ以上の実施形態の応力プロファイルは、ゼロの傾き、またはほぼゼロの傾き、または平坦な傾きを有する接線を有する点を含まない。理論によって束縛されるものではないが、周知の誤差関数または準線形応力プロファイルは、これらの厚さ範囲（すなわち、約０・ｔ〜最大約０．２・ｔおよび０．８・ｔ超、または約０・ｔ〜約０．３・ｔおよび０．７・ｔ以上）に沿って、ゼロの傾きまたはゼロに近い値の傾き、すなわち約−０．１ＭＰａ／マイクロメートル超〜約０．１ＭＰａ／マイクロメートル未満の範囲内の傾きを有する接線を有する点を有する（図２の２２０に示されるような、このような厚さ範囲に沿った平坦またはゼロの傾きの応力プロファイルを示す）。本開示の１つ以上の実施形態のガラス系物品は、図３に示されるように、これらの厚さ範囲に沿って平坦またはゼロの傾きの応力プロファイルを有するこのような応力プロファイルを示さない。
１つ以上の実施形態では、ガラス系物品は、約０．１・ｔ〜０．３・ｔおよび約０．７・ｔ〜０．９・ｔの厚さ範囲内で最大の傾きの接線および最小の傾きの接線を含む応力プロファイルを示す。いくつかの場合、最大の傾きの接線と最小の傾きの接線との間の差は、約３．５ＭＰａ／マイクロメートル以下、約３ＭＰａ／マイクロメートル以下、約２．５ＭＰａ／マイクロメートル以下、または約２ＭＰａ／マイクロメートル以下である。
１つ以上の実施形態では、ガラス系物品は、深さ方向、またはガラス系物品の厚さｔの少なくとも一部に沿って延在する任意の平坦部分を実質的に含まない応力プロファイル３１２を含む。換言すると、応力プロファイル３１２は、厚さｔに沿って実質的に連続的に増加または減少する。いくつかの実施形態では、応力プロファイルは、約１０マイクロメートル以上、約５０マイクロメートル以上、または約１００マイクロメートル以上、または約２００マイクロメートル以上の長さを有する深さ方向において任意の平坦部分を実質的に含まない。本明細書において使用される場合、「平坦」という用語は、平坦部分に沿って約０．５ＭＰａ／マイクロメートル未満、または約０．２ＭＰａ／マイクロメートル未満の大きさを有する傾きを意味する。いくつかの実施形態では、深さ方向に平坦部分を実質的に含まない応力プロファイルの１つ以上の部分は、第１の表面または第２の表面のいずれかまたは両方から約５マイクロメートル以上（例えば、１０マイクロメートル以上、または１５マイクロメートル以上）のガラス系物品中の深さで存在する。例えば、第１の表面から約０マイクロメートル〜約５マイクロメートル未満までの深さに沿って、応力プロファイルは直線部分を含むことができるが、第１の表面から約５マイクロメートル以上の深さでは、応力プロファイルは平坦部分を実質的に含まないことができる。本明細書において使用される場合、「直線」は、平坦な傾きを有する線分、および平坦な傾きを有さない線分を含み、後者の例は、表面から約１２マイクロメートルの深さの範囲内の図１１に見られる。
いくつかの実施形態では、応力プロファイルは、約０ｔ〜最大約０．１ｔの深さで直線部分を含むことができ、約０．１ｔ〜約０．４ｔの深さで平坦部分を実質的に含まないことができる。いくつかの実施形態では、約０ｔ〜約０．１ｔの範囲内の厚さでの応力プロファイルは、傾きであって、その大きさ（絶対値）が約２０ＭＰａ／マイクロメートル〜約２００ＭＰａ／マイクロメートルの範囲内である、傾きを有することができる。本明細書に記載されるように、このような実施形態は、浴が２種類以上のアルカリ塩を含むかまたは混合アルカリ塩浴である１つのイオン交換プロセス、または複数（例えば、２つ以上）のイオン交換プロセスを用いて形成することができる。
１つ以上の実施形態では、ガラス系物品は、ＣＴ領域（図３の３２７）に沿った応力プロファイルの形状に関して表すことができる。例えば、いくつかの実施形態では、（応力が張力である）ＣＴ領域に沿った応力プロファイルは、式（１）：
応力（ｘ）＝ＭａｘＴ−（（（ＣＴｎ・（ｎ＋１））／０．５ｎ）・｜（ｘ／ｔ）−０．５｜ｎ） （１）
によって概算することができる。式（１）中、応力（ｘ）は、位置ｘにおける応力値である。この場合、応力は、正（張力）である。式（１）中、ＭａｘＴは、最大張力値であり、ＣＴｎは、ｎにおける張力値であり、かつＭａｘＴ以下である。ＭａｘＴおよびＣＴｎの両方は、ＭＰａ単位の正の値である。値ｘは、マイクロメートル単位の厚さ（ｔ）に沿った位置であり、０〜ｔの範囲であり、ｘ＝０は、一方の表面（図３の３０２）であり、ｘ＝０．５ｔは、ガラス系物品の中央（この位置で応力（ｘ）＝ＭａｘＴ）であり、ｘ＝ｔは、反対の表面（図３の３０４）である。式（１）で使用されるＭａｘＴは、最大ＣＴに相当し、約７１．５／√（ｔ）未満であり得る。いくつかの実施形態では、式（１）で使用されるＭａｘＴは、約５０ＭＰａ〜約８０ＭＰａ（例えば、約６０ＭＰａ〜約８０ＭＰａ、約７０ＭＰａ〜約８０ＭＰａ、約５０ＭＰａ〜約７５ＭＰａ、約５０ＭＰａ〜約７０ＭＰａ、または約５０ＭＰａ〜約６５ＭＰａ）の範囲内であり得、およびｎは、１．５〜５（例えば、２〜４、２〜３、または１．８〜２．２）または約１．５〜約２のフィッティングパラメーターである。１つ以上の実施形態では、ｎ＝２では、放物線の応力プロファイルを得ることができ、ｎ＝２から逸脱した指数では、放物線に近い応力プロファイルを有する応力プロファイルが得られる。図４は、フィッティングパラメーターｎの変化に基づく、本開示の１つ以上の実施形態による種々の応力プロファイルを示すグラフである。
応力（ｘ）＝ＭａｘＴ−（（（ＣＴｎ・（ｎ＋１））／０．５ｎ）・｜（ｘ／ｔ）−０．５｜ｎ） （１）
によって概算することができる。式（１）中、応力（ｘ）は、位置ｘにおける応力値である。この場合、応力は、正（張力）である。式（１）中、ＭａｘＴは、最大張力値であり、ＣＴｎは、ｎにおける張力値であり、かつＭａｘＴ以下である。ＭａｘＴおよびＣＴｎの両方は、ＭＰａ単位の正の値である。値ｘは、マイクロメートル単位の厚さ（ｔ）に沿った位置であり、０〜ｔの範囲であり、ｘ＝０は、一方の表面（図３の３０２）であり、ｘ＝０．５ｔは、ガラス系物品の中央（この位置で応力（ｘ）＝ＭａｘＴ）であり、ｘ＝ｔは、反対の表面（図３の３０４）である。式（１）で使用されるＭａｘＴは、最大ＣＴに相当し、約７１．５／√（ｔ）未満であり得る。いくつかの実施形態では、式（１）で使用されるＭａｘＴは、約５０ＭＰａ〜約８０ＭＰａ（例えば、約６０ＭＰａ〜約８０ＭＰａ、約７０ＭＰａ〜約８０ＭＰａ、約５０ＭＰａ〜約７５ＭＰａ、約５０ＭＰａ〜約７０ＭＰａ、または約５０ＭＰａ〜約６５ＭＰａ）の範囲内であり得、およびｎは、１．５〜５（例えば、２〜４、２〜３、または１．８〜２．２）または約１．５〜約２のフィッティングパラメーターである。１つ以上の実施形態では、ｎ＝２では、放物線の応力プロファイルを得ることができ、ｎ＝２から逸脱した指数では、放物線に近い応力プロファイルを有する応力プロファイルが得られる。図４は、フィッティングパラメーターｎの変化に基づく、本開示の１つ以上の実施形態による種々の応力プロファイルを示すグラフである。
１つ以上の実施形態では、ガラス系物品の一方または両方の主面上に圧縮応力スパイクが存在する場合、ＣＴｎは、ＭａｘＴ未満であり得る。１つ以上の実施形態では、ガラス系物品の一方または両方の主面上に圧縮応力スパイクが存在しない場合、ＣＴｎは、ＭａｘＴに等しい。
いくつかの実施形態では、応力プロファイルは、熱処理によって調整することができる。このような実施形態では、熱処理は、任意のイオン交換プロセスの前、イオン交換プロセスの間または全てのイオン交換プロセス後に行うことができる。いくつかの実施形態では、熱処理により、表面または表面付近の応力プロファイルの傾きの大きさの絶対値を減少させることができる。いくつかの実施形態では、表面においてより急勾配、すなわちより大きい傾きが望ましい場合、「スパイク」を得るため、または表面もしくは表面付近の応力プロファイルの傾きを増加させるために、熱処理後のイオン交換プロセスを利用することができる。
１つ以上の実施形態では、厚さの一部に沿って変動する金属酸化物のゼロではない濃度のために、応力プロファイル３１２が得られる。前述したように、金属酸化物濃度の変動は、本明細書において金属酸化物濃度勾配と記載される場合がある。いくつかの実施形態では、金属酸化物の濃度は、約０・ｔ〜約０．３・ｔの厚さ範囲に沿ってゼロではなくかつ変動する。いくつかの実施形態では、金属酸化物の濃度は、約０・ｔ〜約０．３５・ｔ、約０・ｔ〜約０．４・ｔ、約０・ｔ〜約０．４５・ｔ、または約０・ｔ〜約０．４８・ｔの厚さ範囲に沿ってゼロではなくかつ変動する。金属酸化物は、ガラス系物品中に応力を発生させるとして記載することができる。濃度の変動は、上記厚さ範囲に沿って連続であり得る。濃度の変動は、約１００マイクロメートルの厚さ部分に沿って約０．２モル％の金属酸化物濃度の変化を含むことができる。この変化は、実施例１に示されるようなマイクロプローブなどの当技術分野において周知の方法によって測定することができる。厚さの一部に沿って濃度がゼロではなくかつ変動する金属酸化物は、ガラス系物品中に応力を発生させるとして記載することができる。
濃度の変動は、前述の厚さ範囲に沿って連続であり得る。いくつかの実施形態では、濃度の変動は、約１０マイクロメートル〜約３０マイクロメートルの範囲内の厚さ部分に沿って連続であり得る。いくつかの実施形態では、金属酸化物の濃度は、第１の表面から第１の表面と第２の表面との間の点まで減少し、かつその点から第２の表面まで増加する。
金属酸化物の濃度は、２種類以上の金属酸化物（例えば、Ｎａ２ＯとＫ２Ｏとの組合せ）を含むことができる。いくつかの実施形態では、２種類の金属酸化物が使用され、イオンの半径がいずれかと異なる場合、浅い深さでは、より大きい半径を有するイオンの濃度が、より小さい半径を有するイオンの濃度よりも高く、一方、より深い深さでは、より小さい半径を有するイオンの濃度が、より大きい半径を有するイオンの濃度よりも高い。例えば、ＮａおよびＫを含有する１つの浴がイオン交換プロセスに使用される場合、より浅い深さでは、ガラス系物品中のＫ＋イオンの濃度がＮａ＋イオンの濃度よりも高く、一方、より深い深さでは、Ｎａ＋の濃度がＫ＋イオンの濃度よりも高い。これは、部分的には、ガラス中でより小さい一価イオンと交換される一価イオンのサイズのためである。このようなガラス系物品では、表面または表面付近の領域は、表面または表面付近におけるより大きいイオン（すなわち、Ｋ＋イオン）の量がより多いため、より大きいＣＳを含む。このより大きいＣＳは、表面または表面付近においてより急勾配の傾き（すなわち、表面における応力プロファイルのスパイク）を有する応力プロファイルによって示され得る。
１つ以上の金属酸化物の濃度勾配または変動は、ガラス系基材中の複数の第１の金属イオンが複数の第２の金属イオンで交換される、本明細書で前述したようなガラス系基材の化学強化によって生じる。第１のイオンは、リチウム、ナトリウム、カリウム、およびルビジウムのイオンであり得る。第２の金属イオンは、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、およびセシウムの１つのイオンであり得、但し、第２のアルカリ金属イオンは、第１のアルカリ金属イオンのイオン半径よりも大きいイオン半径を有する。第２の金属イオンは、その酸化物（例えば、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、Ｃｓ２Ｏ、またはそれらの組合せ）としてガラス系基材中に存在する。
１つ以上の実施形態では、金属酸化物の濃度勾配は、ＣＴ層３２７を含むガラス系物品の厚さｔの実質的な部分または厚さｔ全体に延在する。１つ以上の実施形態では、金属酸化物の濃度は、ＣＴ層３２７中で約０．５モル％以上である。いくつかの実施形態では、金属酸化物の濃度は、ガラス系物品の厚さ全体に沿って約０．５モル％以上（例えば、約１モル％以上）であり得、第１の表面３０２および／または第２の表面３０４において最も高く、第１の表面３０２と第２の表面３０４との間の点まで実質的に減少し続ける。その点において、金属酸化物の濃度は、厚さｔ全体に沿って最低となるが、その点における濃度もゼロではない。換言すると、その特定の金属酸化物のゼロではない濃度は、（本明細書に記載のような）厚さｔの実質的な部分または厚さｔ全体に沿って延在する。いくつかの実施形態では、特定の金属酸化物の最低濃度は、ＣＴ層３２７において存在する。ガラス系物品中の特定の金属酸化物の全濃度は、約１モル％〜約２０モル％の範囲内であり得る。
１つ以上の実施形態では、ガラス系物品は、第１の金属酸化物濃度および第２の金属酸化物濃度を含み、第１の金属酸化物濃度は、約０ｔ〜約０．５ｔの第１の厚さ範囲に沿って約０モル％〜約１５モル％の範囲内であり、および第２の金属酸化物濃度は、約０マイクロメートル〜約２５マイクロメートル（または約０マイクロメートル〜約１２マイクロメートル）の第２の厚さ範囲から約０モル％〜約１０モル％の範囲内であるが、しかし、第１の金属酸化物および第２の金属酸化物の一方または両方の濃度は、ガラス系物品の厚さの実質的な部分または厚さ全体に沿ってゼロではない。ガラス系物品は、任意選択的な第３の金属酸化物の濃度を含むことができる。第１の金属酸化物はＮａ２Ｏを含むことができ、一方、第２の金属酸化物はＫ２Ｏを含むことができる。
金属酸化物の濃度は、そのような金属酸化物の濃度勾配を含むように調整される前のガラス系物品中の金属酸化物のベースライン量から求めることができる。
１つ以上の実施形態では、Ｚ．Ｔａｎｇ，ｅｔ ａｌ．Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｔｈｅ Ｆｒａｎｇｉｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ Ｆｒａｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄ Ｇｌａｓｓ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ（２０１４）５４：９０３−９１２に記載されるような「破砕試験」によって測定されるように、ガラス系物品は、それらがどのように破壊されるか、およびそのような破壊の結果得られる破片に関して表すことができる。１つ以上の実施形態では、破壊されると、ガラス系物品は、１平方インチ当たり（すなわち６．４５１６平方センチメートル当たり）ガラス系物品（破壊前）の２つ以下の破片に破壊され、使用される試料サイズは、５ｃｍ×５ｃｍ（２インチ×２インチ）の正方形であった。
１つ以上の実施形態では、ガラス系物品の化学強化後、結果として得られるガラス系物品の応力プロファイル３１２により、改善された破壊抵抗が得られる。例えば、いくつかの実施形態では、Ｚ．Ｔａｎｇ，ｅｔ ａｌ．Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｔｈｅ Ｆｒａｎｇｉｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ Ｆｒａｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄ Ｇｌａｓｓ． Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ（２０１４）５４：９０３−９１２に記載されるような「破砕試験」によって測定されるとき、破壊後に、ガラス系物品は、約２・ｔ以下（例えば、１．８・ｔ、１．６・ｔ、１．５・ｔ、１．４・ｔ、１．２・ｔ、または１．・ｔ以下）の平均最大断面寸法を有する破片を含む。破片の数は、試験される試料の面積（平方インチ単位）で除され、使用される試料サイズは、５ｃｍ×５ｃｍ（２インチ×２インチ）の正方形であった。
１つ以上の実施形態では、ガラス系物品は、約０．７ＭＰａ・ｍ１／２以上の破壊靱性（Ｋ１Ｃ）を示すことができる。いくつかの場合、破壊靱性は、約０．８ＭＰａ・ｍ１／２以上または約０．９ＭＰａ・ｍ１／２以上であり得る。いくつかの実施形態では、破壊靱性は、約０．７ＭＰａ・ｍ１／２〜約１ＭＰａ・ｍ１／２の範囲内であり得る。
いくつかの実施形態では、基材は、２００ｇの荷重においてビッカース硬度試験によって測定して約５００ＨＶＮ〜約８００ＨＶＮ（ｋｇｆ／ｍｍ２）の硬度を有するとして特徴付けることもできる。いくつかの実施形態では、ガラス系物品は、約６００ＨＶＮ〜約８００ＨＶＮの範囲内のビッカース硬度を含むことができる。
本明細書に記載のガラス系物品は、０Ｊ／ｍ２超〜約４０Ｊ／ｍ２の範囲内の貯蔵引張エネルギーを示すことができる。いくつかの場合、貯蔵引張エネルギーは、約５Ｊ／ｍ２〜約４０Ｊ／ｍ２、約１０Ｊ／ｍ２〜約４０Ｊ／ｍ２、約１５Ｊ／ｍ２〜約４０Ｊ／ｍ２、約２０Ｊ／ｍ２〜約４０Ｊ／ｍ２、約１Ｊ／ｍ２〜約３５Ｊ／ｍ２、約１Ｊ／ｍ２〜約３０Ｊ／ｍ２、約１Ｊ／ｍ２〜約２５Ｊ／ｍ２、約１Ｊ／ｍ２〜約２０Ｊ／ｍ２、約１Ｊ／ｍ２〜約１５Ｊ／ｍ２、約１Ｊ／ｍ２〜約１０Ｊ／ｍ２、約１０Ｊ／ｍ２〜約３０Ｊ／ｍ２、約１０Ｊ／ｍ２〜約２５Ｊ／ｍ２、約１５Ｊ／ｍ２〜約３０Ｊ／ｍ２、約１５Ｊ／ｍ２〜約２５Ｊ／ｍ２、約１８Ｊ／ｍ２〜約２２Ｊ／ｍ２、約２５Ｊ／ｍ２〜約４０Ｊ／ｍ２、または約２５Ｊ／ｍ２〜約３０Ｊ／ｍ２の範囲内であり得る。１つ以上の実施形態の熱および化学強化ガラス系物品は、約６Ｊ／ｍ２以上、約１０Ｊ／ｍ２以上、約１５Ｊ／ｍ２以上、または約２０Ｊ／ｍ２以上の貯蔵引張エネルギーを示すことができる。
貯蔵引張エネルギーは、以下の式（２）：
貯蔵引張エネルギー（Ｊ／ｍ２）＝［（１−ν）／Ｅ］∫（σ＾２）（ｄｔ） （２）
を用いて計算され、式中、νは、ポアソン比であり、Ｅは、ヤング率（ＭＰａ単位）であり、σは、応力（ＭＰａ単位）であり、積分は、引張領域のみの厚さ（マイクロメートル単位）にわたって計算される。
貯蔵引張エネルギー（Ｊ／ｍ２）＝［（１−ν）／Ｅ］∫（σ＾２）（ｄｔ） （２）
を用いて計算され、式中、νは、ポアソン比であり、Ｅは、ヤング率（ＭＰａ単位）であり、σは、応力（ＭＰａ単位）であり、積分は、引張領域のみの厚さ（マイクロメートル単位）にわたって計算される。
本明細書に記載のガラス系物品は、一般に、約８０ＧＰａ未満（例えば、約７５ＧＰａ以下、約７０ＧＰａ以下、約６５ＧＰａ以下、または約６０ＧＰａ以下）のヤング率を有する。ヤング率の下限は、約６５ＧＰａを超え得る。ガラス系物品の組成に固有のものであるヤング率により、外因的性質である所望の高い硬度を、それらから製造される最終的なガラス系物品に付与することができる。
いくつかの実施形態では、ガラス系物品は、高精度の表面平滑性を得ることが可能なダウンドロー技術（例えば、フュージョンドロー、スロットドロー、および他の同様の方法）によるガラス系物品の形成を可能にする高い液相線粘度を含む。本明細書において使用される場合、「液相線粘度」という用語は、液相線温度における溶融ガラスの粘度を意味し、ここで、「液相線温度」という用語は、溶融ガラスを溶融温度から冷却したときに結晶が最初に現れる温度（または温度を室温から上昇させるときに最後に結晶が融解する温度）を意味する。液相線粘度は、以下の方法によって求められる。最初に、“Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｐｒａｃｔｉｃｅ ｆｏｒ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｌｉｑｕｉｄｕｓ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ Ｇｌａｓｓ ｂｙ ｔｈｅ Ｇｒａｄｉｅｎｔ Ｆｕｒｎａｃｅ Ｍｅｔｈｏｄ”という名称のＡＳＴＭ Ｃ８２９−８１（２０１５）に準拠してガラスの液相線温度を測定する。次に、“Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｐｒａｃｔｉｃｅ ｆｏｒ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ ｏｆ Ｇｌａｓｓ Ａｂｏｖｅ ｔｈｅ Ｓｏｆｔｅｎｉｎｇ Ｐｏｉｎｔ”という名称のＡＳＴＭ Ｃ９６５−９６（２０１２）に準拠して液相線温度におけるガラスの粘度を測定する。一般に、本明細書に記載のガラス系物品（またはそのような物品の形成に使用される組成物）は、約１００キロポアズ（ｋＰ）（１０ｋＰａ・ｓ）以上の液相線粘度を示す。ダウンドロー加工性のためにより高い液相線粘度が望ましい場合、ガラス系物品（またはそのような物品の形成に使用される組成物）は、約２００ｋＰ（２０ｋＰａ・ｓ）以上（例えば、約６００ｋＰ（６０ｋＰａ・ｓ）以上）の液相線粘度を示す。
１つ以上の実施形態では、ガラス系物品は、約４Ｎ〜約７Ｎ、約４．５Ｎ〜約７Ｎ、約５Ｎ〜約７Ｎ、約４Ｎ〜約６．５Ｎ、約４Ｎ〜約６Ｎ、または約５Ｎ〜約６Ｎの範囲内のヌープ側方亀裂引っ掻き（Ｋｎｏｏｐ Ｌａｔｅｒａｌ Ｃｒａｃｋｉｎｇ Ｓｃｒａｔｃｈ）閾値を示す。本明細書において使用される場合、ヌープ引っ掻き側方亀裂閾値は側方亀裂の開始である（５回の圧入事象のうちの３回以上）。ヌープ側方亀裂引っ掻き閾値試験では、ガラス基材および物品の試料は、最初に、試料群の側方亀裂開始荷重範囲を明らかにするために動的または変化する荷重下でヌープ圧子で引っ掻かれた。加えることができる荷重範囲が明らかとなった後、一連の増加する一定荷重の引っ掻き（各荷重で最低３回以上）が行われて、ヌープ引っ掻き閾値が決定される。ヌープ引っ掻き閾値範囲は、試験片を以下の３つの破壊形式の１つと比較することによって求めることができる：１）溝の幅の２倍を超える持続的側面の亀裂、２）溝内に損傷が含まれるが、溝の幅の２倍未満の側面の亀裂が存在し、肉眼で確認可能な損傷が存在する、または３）溝の幅の２倍を超える大きい表面下の側方亀裂が存在し、および／もしくは引っ掻きの頂点における中央の亀裂が存在する。
１つ以上の実施形態では、ガラス系物品は、約１０ｋｇｆ以上、約１２ｋｇｆ以上、または約１５ｋｇｆ以上の範囲内のビッカース圧入破壊閾値を示す。本明細書において使用される場合、ビッカース圧入破壊閾値は、圧入場所の少なくとも１つの角から延在する中央／半径方向の亀裂の開始である（５回の圧入事象のうちの３回以上）。ビッカース圧入破壊閾値試験では、ガラス基材および物品の試料に増加する荷重においてダイヤモンドチップ（１３６°の角度）を繰り返し圧入した。各圧入により、圧痕のそれぞれの角から１つの４つの放射状の亀裂を生じさせる可能性がある。それぞれの圧入荷重における放射状の亀裂の平均数を数えることにより、亀裂閾値は、圧痕１つ当たり平均で２つの亀裂が存在する荷重となる（または５０％亀裂閾値）。
１つ以上の実施形態では、本明細書に記載のガラス系物品の引っ掻き抵抗は、本明細書に記載のガラス系基材と同じ組成を有する５００マイクロメートルガラス球を滑らせることによって測定することができる。例えば、球の組成は、約６４モル％のＳｉＯ２、１５．６７モル％のＡｌ２Ｏ３、６．４モル％のＬｉ２Ｏ、１０．８モル％のＮａ２Ｏ、１．２モル％のＺｎＯ、０．０４モル％のＳｎＯ２、および２．５モル％のＰ２Ｏ５を含むことができる。図５Ａ〜Ｂは、１つ以上の実施形態のガラス系物品の表面にガラス球が取り付けられるときにガラス球から表面に加えられる最大引張応力（ＭＰａ単位）を示す。図５Ａ〜５Ｂでは、接触応力（菱形のデータ点）、ならびに摩擦係数０．１（正方形のデータ点）および摩擦係数０．２（三角形のデータ点）を仮定した滑り接触力を、加えられた垂直荷重（Ｎ）の関数として示す。図５Ａでは、ガラス系物品は、約５００ＭＰａの表面ＣＳを有した。図５Ｂでが、ガラス系物品は、約７５０ＭＰａの表面ＣＳを有した。
１つ以上の実施形態では、ガラス系物品は、研磨時リングオンリング（ＡＲＯＲ）試験を行った場合に改善された表面強度を示す。材料の強度は、破壊が生じるときの応力である。ＡＲＯＲ試験は、平坦なガラス試験片を試験するための表面強度測定であり、“Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｍｏｎｏｔｏｎｉｃ Ｅｑｕｉｂｉａｘｉａｌ Ｆｌｅｘｕｒａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃｓ ａｔ Ａｍｂｉｅｎｔ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ”という名称のＡＳＴＭ Ｃ１４９９−０９（２０１３）が、本明細書に記載のＡＲＯＲ試験方法の基礎となる。ＡＳＴＭ Ｃ１４９９−０９の内容は、その全体が参照により本明細書に援用される。一実施形態では、“Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ Ｇｌａｓｓ ｂｙ Ｆｌｅｘｕｒｅ（Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｏｄｕｌｕｓ ｏｆ Ｒｕｐｔｕｒｅ）”という名称のＡＳＴＭ Ｃ１５８−０２（２０１２）の「ａｂｒａｓｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ」という名称のＡｎｎｅｘ Ａ２に記載の方法および装置を使用して、ガラス試料に供給される９０グリットの炭化ケイ素（ＳｉＣ）粒子を用いてガラス試験片をリングオンリング試験前に研磨する。ＡＳＴＭ Ｃ１５８−０２の内容および特にＡｎｎｅｘ ２の内容は、それらの全体が参照により本明細書に援用される。
リングオンリング試験前に、ガラス系物品の表面は、ＡＳＴＭ Ｃ１５８−０２、Ａｎｎｅｘ ２に記載されるように研磨することで、ＡＳＴＭ Ｃ１５８−０２の図Ａ２．１に示される装置を用いた試料の表面欠陥条件の正規化および／または制御が行われる。典型的には、研磨材料は、３０４ｋＰａ（４４ｐｓｉ）の空気圧を用いて１５ｐｓｉ（１０３ｋＰａ）の荷重でガラス系物品の表面１１０上にサンドブラストされるが、以下の実施例では、研磨材料は、別の荷重（例えば、２５ｐｓｉ（１７２ｋＰａ）または４５ｐｓｉ（３１０ｋＰａ））で表面１１０上にサンドブラストした。気流が安定した後、５ｃｍ３の研磨材料を漏斗中に投入し、研磨材料導入後に試料のサンドブラストを５秒間行った。
ＡＲＯＲ試験の場合、図６に示されるような少なくとも１つの研磨された表面を有するガラス系物品４１０は、これも図６に示されるように、等二軸曲げ強度（すなわち、２つの同心円状のリング間で曲げが加えられるときに材料が耐えることができる最大応力）を求めるために異なるサイズの２つの同心円状のリング間に配置される。ＡＲＯＲ構成４００では、研磨されたガラス系物品４１０は、直径Ｄ２を有する支持リング４２０によって支持される。直径Ｄ１を有する荷重リング４３０によってガラス系物品の表面にロードセル（図示せず）による力Ｆが加えられる。
荷重リングおよび支持リングの直径の比Ｄ１／Ｄ２は、約０．２〜約０．５の範囲内であり得る。いくつかの実施形態では、Ｄ１／Ｄ２は約０．５である。荷重リングおよび支持リング４３０、４２０は、支持リング直径Ｄ２の０．５％の範囲内で同心円状に配置すべきである。試験に使用されるロードセルは、選択される範囲内の任意の荷重において±１％の範囲内の精度となるべきである。いくつかの実施形態では、試験は、２３±２℃の温度および４０±１０％の相対湿度で行われる。
固定具の設計に関して、荷重リング４３０の突出面の半径ｒについて、ｈ／２≦ｒ≦３ｈ／２であり、式中、ｈは、ガラス系物品４１０の厚さである。荷重リングおよび支持リング４３０、４２０は、典型的には、硬度ＨＲｃ＞４０を有する硬化鋼でできている。ＡＲＯＲ固定具は市販されている。
ＡＲＯＲ試験の意図される破壊機構は、荷重リング４３０内の表面４３０ａから生じるガラス系物品４１０の破壊を観察することである。この領域外、すなわち、荷重リング４３０と支持リング４２０との間で生じる破壊は、データ分析から除外される。しかし、ガラス系物品４１０の薄さおよび高強度のため、場合により試験片厚さｈの１／２を超える大きいたわみが観察される。したがって、荷重リング４３０の下から発生する破壊が高パーセント値で観察されることは珍しくない。リングの内側と下との両方での応力発生（ひずみゲージ分析によって集められる）および各試験片の破壊の起点を知らなければ、応力を正確に計算することはできない。したがって、ＡＲＯＲ試験は、測定される応答としての破壊時のピーク荷重に焦点を合わせている。
ガラス系物品の強度は、表面の傷の存在に左右される。しかし、ガラスの強度は統計的な性質であるため、特定のサイズの傷が存在する可能性を正確に予測することはできない。したがって、得られたデータの統計的表現として確率分布を一般に使用することができる。
いくつかの実施形態では、表面を研磨するために２５ｐｓｉ（１７２ｋＰａ）またはさらには４５ｐｓｉ（３１０ｋＰａ）の荷重を使用してＡＲＯＲ試験によって測定すると、本明細書に記載のガラス系物品は、２０ｋｇｆ以上および最大約３０ｋｇｆの表面または等二軸曲げ強度を有する。別の実施形態では、表面強度は２５ｋｇｆ以上であり、さらに別の実施形態では３０ｋｇｆ以上である。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載のガラス系物品は、研磨紙上反転球（ＩＢｏＳ）試験における性能に関して記載することができる。ＩＢｏＳ試験は、図７に概略的に示されるように、モバイルまたは手持ち式の電子デバイスに使用されるガラス系物品に典型的に生じる損傷導入および曲げによる破壊の主要な機構を模倣する動的成分レベル試験である。この分野では、損傷導入（図８のａ）は、ガラス系物品の上面上で行われる。ガラス系物品の上面上で破壊が開始し、損傷がガラス系物品（図８のｂ）を貫通するか、または上面上の曲げからもしくはガラス系物品の内部部分（図８のｃ）から破壊が伝播する。ＩＢｏＳ試験は、ガラスの表面への損傷導入と、動荷重下で曲げを加えることとが同時に行われるように計画される。いくつかの場合、ガラス系物品は、同じガラス系物品が圧縮応力を含まない場合よりも圧縮応力を含む場合に改善された落下性能を示す。
ＩＢｏＳ試験装置を図７に概略的に示す。装置５００は、試験スタンド５１０および球５３０を含む。球５３０は、例えば、ステンレス鋼球などの剛性または中実の球である。一実施形態では、球５３０は、１０ｍｍの直径を有する４．２グラムのステンレス鋼球である。球５３０は、あらかじめ決定された高さｈからガラス系物品試料５１８上に直接落下させる。試験スタンド５１０は、花崗岩などの硬質剛性材料を含む固体土台５１２を含む。表面上に研磨材料が配置されたシート５１４を、研磨材料を有する面が上を向くように固体土台５１２の上面上に配置する。シート５１４は、いくつかの実施形態では３０グリットの表面、別の実施形態では１８０グリットの表面を有する研磨紙である。ガラス系物品試料５１８とシート５１４との間に空隙５１６が存在するように、ガラス系物品試料５１８は、試料ホルダー５１５によってシート５１４の上に維持される。シート５１４とガラス系物品試料５１８との間の空隙５１６により、ガラス系物品試料５１８は、球５３０による衝撃でシート５１４の研磨面上まで曲がることができる。一実施形態では、ガラス系物品試料２１８は、全ての角にわたって固定することで、球が衝突する点でのみ曲げが含まれるように維持され、再現性が保証される。いくつかの実施形態では、試料ホルダー５１５および試験スタンド５１０は、最大約２ｍｍの試料厚さを収容するように適合される。空隙５１６は約５０μｍ〜約１００μｍの範囲内である。空隙５１６は、材料の剛性（ヤング率、Ｅｍｏｄ）の違いに合わせて調節されるように適合されるが、試料のヤング率および厚さも含まれる。ガラス系物品試料の上面を覆って、球５３０の衝突時のガラス系物品試料５１８の破壊事象中の破片を収集するために、接着テープ５２０を使用することができる。
研磨面として種々の材料を使用することができる。特定の一実施形態では、研磨面は、研磨紙、例えば炭化ケイ素もしくはアルミナの研磨紙、工業用研磨紙、または同等の硬度および／もしくは鋭さを有するとして当業者に周知のあらゆる研磨材料であり得る。いくつかの実施形態では、コンクリートまたはアスファルトのいずれよりも均一な表面トポロジーを有し、所望のレベルの試験片表面の損傷を生じさせる粒度および鋭さを有するため、３０グリットを有する研磨紙を使用することができる。
一態様では、本明細書で前述した装置５００を使用するＩＢｏＳ試験を実施する方法６００が図９に示される。ステップ６１０では、ガラス系物品試料（図７の５１８）は、前述の試験スタンド５１０中に配置され、ガラス系物品試料５１８と、研磨面を有するシート５１４との間に空隙５１６が形成されるように試料ホルダー５１５中に固定される。方法６００は、研磨面を有するシート５１４が既に試験スタンド５１０中に配置されていることを想定している。しかし、いくつかの実施形態では、この方法は、研磨材料を有する面が上向きになるようにシート５１４を試験スタンド５１０中に配置するステップを含むことができる。いくつかの実施形態では（ステップ６１０ａ）、ガラス系物品試料５１８を試料ホルダー５１０中に固定する前に、ガラス系物品試料５１８の上面に接着テープ５２０が取り付けられる。
ステップ６２０では、球５３０が上面のほぼ中心（すなわち、中心の１ｍｍ以内、または３ｍｍ以内、または５ｍｍ以内、または１０ｍｍ以内）で上面（または上面に貼り付けた接着テープ５２０）に衝突するように、あらかじめ決定された質量およびサイズの中実球５３０を、あらかじめ決定された高さｈからガラス系物品試料５１８の上面上に落下させる。ステップ５２０における衝突後、ガラス系物品試料５１８の損傷の程度を測定する（ステップ６３０）。本明細書で前述したように、本明細書では、「破壊」という用語は、基材を落下させたときまたは物体を衝突させたときに基材の厚さ全体および／または全表面にわたって亀裂が伝播することを意味する。
方法６００では、別の種類（例えば、コンクリートまたはアスファルト）の落下試験面を繰り返し使用する際に確認されている「老化」効果を回避するために、各落下後、研磨面を有するシート５１８を取り替えることができる。
典型的には、種々のあらかじめ決定された落下高さｈおよび増分が方法６００で使用される。この試験は、例えば、開始するために最低落下高さ（例えば、約１０〜２０ｃｍ）を使用することができる。次に、高さは、設定された増分または可変の増分のいずれかだけ、連続する落下のために増加され得る。方法６００に記載の試験は、ガラス系物品試料５１８が破断または破壊されたときに停止される（ステップ６３１）。代替的に、破壊されることなく、落下高さｈが最大落下高さ（例えば、約１００ｃｍ）に到達した場合、方法６００の落下試験を停止することができ、または破壊が起こるまで最大高さでステップ６２０を繰り返すことができる。
いくつかの実施形態では、方法６００のＩＢｏＳ試験は、それぞれのあらかじめ決定された高さｈにおいて、それぞれのガラス系物品試料５１８に対して１回のみ行われる。しかし、別の実施形態では、それぞれの試料は、それぞれの高さで複数の試験を行うことができる。
ガラス系物品試料５１８の破壊が起こった場合（図９のステップ６３１）、方法６００によるＩＢｏＳ試験を終了する（ステップ６４０）。あらかじめ決定された落下高さにおいて球を落下させて破壊が確認されない場合（ステップ６３２）、例えば５、１０、または２０ｃｍなど、あらかじめ決定された増分だけ落下高さを増加させ（ステップ６３４）、試料の破壊が観察される（６３１）か、または試料が破壊されずに最大試験高さに到達する（６３６）かのいずれかとなるまで、ステップ６２０および６３０を繰り返す。ステップ６３１または６３６に到達したときに方法６００による試験を終了する。
前述の研磨紙上反転球（ＩＢｏＳ）試験を行うと、１００ｃｍの高さからガラスの表面上に球を落下させたときに、本明細書に記載のガラス系物品の実施形態は、約６０％以上の残存率を有する。例えば、５つの同一（またはほぼ同一）の試料（すなわち、ほぼ同じ組成を有し、本明細書に記載のように、強化した場合、ほぼ同じ圧縮応力および圧縮もしくは圧縮応力層の深さを有する）のうちの３つが規定の高さ（この場合には１００ｃｍ）から落下させた場合に破壊されずにＩＢｏＳ落下試験で残存する場合、特定の高さから落下させたときにガラス系物品は６０％の残存率を有すると記載される。別の実施形態では、強化されるガラス系物品の１００ｃｍＩＢｏＳ試験における残存率は、約７０％以上、別の実施形態では約８０％以上、さらに別の実施形態では約９０％以上である。別の実施形態では、ＩＢｏＳ試験において１００ｃｍの高さから落下させた強化ガラス系物品の残存率は、約６０％以上、別の実施形態では約７０％以上、さらに別の実施形態では約８０％以上、別の実施形態では約９０％以上である。１つ以上の実施形態では、ＩＢｏＳ試験において１５０ｃｍの高さから落下させた強化ガラス系物品の残存率は、約６０％以上、別の実施形態では約７０％以上、さらに別の実施形態では約８０％以上、別の実施形態では約９０％以上である。
本明細書で前述したＩＢｏＳ試験方法および装置を用いてあらかじめ決定された高さから落下させた場合のガラス系物品の残存率を求めるために、ガラス系物品の少なくとも５つの同一（またはほぼ同一）の試料（すなわち、ほぼ同じ組成を有し、強化した場合、ほぼ同じ圧縮応力および圧縮もしくは層の深さを有する）が試験されるが、試験結果の信頼水準を高めるためにより多い数（例えば、１０、２０、３０など）の試料の試験を行うことができる。各試料は、あらかじめ決定された高さ（例えば、１００ｃｍまたは１５０ｃｍ）から１回落下させるか、または代替的に、あらかじめ決定された高さに到達するまで破壊されることなく徐々により高い高さから落下させ、視覚的に（すなわち肉眼で）破壊（亀裂の形成、ならびに試料の厚さ全体および／または表面全体にわたる伝播）の形跡を調べる。あらかじめ決定された高さから落下させた後に破壊が全く観察されない場合、試料は落下試験に「残存した」と見なされ、あらかじめ決定された高さ以下の高さから試料を落下させたときに破壊が観察される場合、試料は「不合格」（または「残存しなかった」）と見なされる。残存率は、落下試験で残存した試料群のパーセントであると判断される。例えば、１０の群から７つの試料があらかじめ決定された高さから落下させたときに破壊されなかった場合、ガラスの残存率は７０％となる。
本明細書に記載のガラス系物品は透明であり得る。１つ以上の実施形態では、ガラス系物品は、約１ミリメートル以下の厚さを有することができ、約３８０ｎｍ〜約７８０ｎｍの範囲内の波長にわたって約８８％以上の透過率を示すことができる。
ガラス系物品は、実質的に白色を示すことができる。例えば、ガラス系物品は、ＣＩＥ光源Ｆ０２下において、約８８以上のＬ＊値、約−３〜約＋３の範囲内のａ＊値、および約−６〜約＋６の範囲内のｂ＊値のＣＩＥＬＡＢ色空間座標を示すことができる。
基材の選択は特に限定されない。いくつかの例では、ガラス系物品は、イオン交換の場合に高い陽イオン拡散率を有するとして記載することができる。１つ以上の実施形態では、ガラスまたはガラスセラミックは、速いイオン交換能力を有し、すなわち拡散率が５００μｍ２／時を超え、または４６０℃において４５０μｍ２／時を超えると特徴付けることができる。１つ以上の実施形態では、ガラスまたはガラスセラミックは、４６０℃において約４５０μｍ２／時以上または４６０℃において約５００μｍ２／時以上であるナトリウムイオン拡散率を示す。１つ以上の実施形態では、ガラスまたはガラスセラミックは、４６０℃において約４５０μｍ２／時以上または４６０℃において約５００μｍ２／時以上のカリウムイオン拡散率を示す。
ガラス系物品は、非晶質基材、結晶性基材、またはそれらの組合せ（例えば、ガラスセラミック基材）を含むことができる。１つ以上の実施形態では、ガラス系物品基材（本明細書に記載のような化学強化が行われる前）は、モルパーセント（モル％）単位で約４０〜約８０の範囲内のＳｉＯ２、約１０〜約３０の範囲内のＡｌ２Ｏ３、約０〜約１０の範囲内のＢ２Ｏ３、約０〜約２０の範囲内のＲ２Ｏ、および約０〜約１５の範囲内のＲＯを含むガラス組成物を含むことができる。本明細書において使用される場合、Ｒ２Ｏは、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、およびＣｓ２Ｏなどのアルカリ金属酸化物の総量を意味する。本明細書において使用される場合、ＲＯは、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＺｎＯなどのアルカリ土類金属酸化物の総量を意味する。いくつかの場合、組成物は、約０モル％〜約５モル％の範囲内のＺｒＯ２および約０〜約１５モル％の範囲内のＰ２Ｏ５のいずれか一方または両方を含むことができる。ＴｉＯ２は、約０モル％〜約２モル％で存在することができる。
いくつかの実施形態では、ガラス組成物は、モル％単位で約４５〜約８０、約４５〜約７５、約４５〜約７０、約４５〜約６５、約４５〜約６０、約４５〜約６５、約４５〜約６５、約５０〜約７０、約５５〜約７０、約６０〜約７０、約７０〜約７５、約７０〜約７２、約５０〜約６５、または約６０〜約６５の範囲内の量のＳｉＯ２を含むことができる。
いくつかの実施形態では、ガラス組成物は、モル％単位で約５〜約２８、約５〜約２６、約５〜約２５、約５〜約２４、約５〜約２２、約５〜約２０、約６〜約３０、約８〜約３０、約１０〜約３０、約１２〜約３０、約１４〜約３０、１５〜約３０、または約１２〜約１８の範囲内の量のＡｌ２Ｏ３を含むことができる。
１つ以上の実施形態では、ガラス組成物は、モル％単位で約０〜約８、約０〜約６、約０〜約４、約０．１〜約８、約０．１〜約６、約０．１〜約４、約１〜約１０、約２〜約１０、約４〜約１０、約２〜約８、約０．１〜約５、または約１〜約３の範囲内の量のＢ２Ｏ３を含むことができる。いくつかの場合、ガラス組成物はＢ２Ｏ３を実質的に含まなくてよい。本明細書において使用される場合、組成物の成分に関する「実質的に含まない」という語句は、その成分が、初期バッチング中に組成物に積極的または意図的には加えられないが、約０．００１モル％未満の量の不純物として存在し得ることを意味する。
いくつかの実施形態では、ガラス組成物は、ＭｇＯ、ＣａＯ、およびＺｎＯなどの１種類以上のアルカリ土類金属酸化物を含むことができる。いくつかの実施形態では、１種類以上のアルカリ土類金属酸化物の総量は、ゼロではない量〜最大約１５モル％であり得る。１つ以上の特定の実施形態では、任意のアルカリ土類金属酸化物の総量は、ゼロではない量〜最大約１４モル％、最大約１２モル％、最大約１０モル％、最大約８モル％、最大約６モル％、最大約４モル％、最大約２モル％、または最大約１．５モル％であり得る。いくつかの実施形態では、１種類以上のアルカリ土類金属酸化物の総量は、モル％単位で約０．０１〜１０、約０．０１〜８、約０．０１〜６、約０．０１〜５、約０．０５〜１０、約０．０５〜２、または約０．０５〜１の範囲内であり得る。ＭｇＯの量は、約０モル％〜約５モル％（例えば、約０．００１〜約１、約０．０１〜約２、または約２モル％〜約４モル％）の範囲内であり得る。ＺｎＯの量は、約０〜約２モル％（例えば、約１モル％〜約２モル％）の範囲内であり得る。ＣａＯの量は、約０モル％〜約２モル％であり得る。１つ以上の実施形態では、ガラス組成物は、ＭｇＯを含むことができ、ＣａＯおよびＺｎＯを実質的に含まなくてよい。一変形形態では、ガラス組成物は、ＣａＯまたはＺｎＯのいずれか１つを含むことができ、ＭｇＯ、ＣａＯ、およびＺｎＯの別のものを実質的に含まなくてよい。１つ以上の特定の実施形態では、ガラス組成物は、ＭｇＯ、ＣａＯ、およびＺｎＯのアルカリ土類金属酸化物の２種類のみを含むことができ、第３のアルカリ土類金属酸化物を実質的に含まなくてよい。
ガラス組成物中のアルカリ金属酸化物Ｒ２Ｏの総量は、モル％単位で約５〜約２０、約５〜約１８、約５〜約１６、約５〜約１５、約５〜約１４、約５〜約１２、約５〜約１０、約５〜約８、約５〜約２０、約６〜約２０、約７〜約２０、約８〜約２０、約９〜約２０、約１０〜約２０、約１１〜約２０、約１２〜約１８、または約１４〜約１８の範囲内であり得る。
１つ以上の実施形態では、ガラス組成物は、約０モル％〜約１８モル％、約０モル％〜約１６モル％、または約０モル％〜約１４モル％、約０モル％〜約１２モル％、約２モル％〜約１８モル％、約４モル％〜約１８モル％、約６モル％〜約１８モル％、約８モル％〜約１８モル％、約８モル％〜約１４モル％、約８モル％〜約１２モル％、または約１０モル％〜約１２モル％の範囲内の量のＮａ２Ｏを含む。いくつかの実施形態では、組成物は、約４モル％以上のＮａ２Ｏを含むことができる。
いくつかの実施形態では、成形性およびイオン交換性のバランスをとるために、Ｌｉ２ＯおよびＮａ２Ｏの量は、特定の量または比に制御される。例えば、Ｌｉ２Ｏの量が増加すると、液相線粘度が減少することがあり、したがって一部の成形方法の使用が妨げられるが、そのようなガラス組成物は、本明細書に記載のようにより深いＤＯＣレベルでイオン交換される。Ｎａ２Ｏの量により、液相線粘度を変化させることがあるが、より深いＤＯＣレベルでのイオン交換を妨害することがある。
１つ以上の実施形態では、ガラス組成物は、約５モル％未満、約４モル％未満、約３モル％未満、約２モル％未満、または約１モル％未満の量のＫ２Ｏを含むことができる。１つ以上の別の実施形態では、ガラス組成物は、本明細書に規定のようにＫ２Ｏを実質的に含まなくてよい。
１つ以上の実施形態では、ガラス組成物は、約０モル％〜約１８モル％、約０モル％〜約１５モル％、または約０モル％〜約１０モル％、約０モル％〜約８モル％、約０モル％〜約６モル％、約０モル％〜約４モル％、または約０モル％〜約２モル％の量のＬｉ２Ｏを含むことができる。いくつかの実施形態では、ガラス組成物は、約２モル％〜約１０モル％、約４モル％〜約１０モル％、約６モル％〜約１０モル％、または約５モル％〜約８モル％の量のＬｉ２Ｏを含むことができる。１つ以上の別の実施形態では、ガラス組成物は、本明細書に規定のようにＬｉ２Ｏを実質的に含まなくてよい。
１つ以上の実施形態では、ガラス組成物はＦｅ２Ｏ３を含むことができる。このような実施形態では、Ｆｅ２Ｏ３は、約１モル％未満、約０．９モル％未満、約０．８モル％未満、約０．７モル％未満、約０．６モル％未満、約０．５モル％未満、約０．４モル％未満、約０．３モル％未満、約０．２モル％未満、約０．１モル％未満、ならびにそれらの間の全ての範囲および部分的範囲の量で存在することができる。１つ以上の別の実施形態では、ガラス組成物は、本明細書に規定のようにＦｅ２Ｏ３を実質的に含まなくてよい。
１つ以上の実施形態では、ガラス組成物はＺｒＯ２を含むことができる。このような実施形態では、ＺｒＯ２は、約１モル％未満、約０．９モル％未満、約０．８モル％未満、約０．７モル％未満、約０．６モル％未満、約０．５モル％未満、約０．４モル％未満、約０．３モル％未満、約０．２モル％未満、約０．１モル％未満、ならびにそれらの間の全ての範囲および部分的範囲の量で存在することができる。１つ以上の別の実施形態では、ガラス組成物は、本明細書に規定のようにＺｒＯ２を実質的に含まなくてよい。
１つ以上の実施形態では、ガラス組成物は、約０モル％〜約１０モル％、約０モル％〜約８モル％、約０モル％〜約６モル％、約０モル％〜約４モル％、約０．１モル％〜約１０モル％、約０．１モル％〜約８モル％、約２モル％〜約８モル％、約２モル％〜約６モル％、または約２モル％〜約４モル％の範囲内のＰ２Ｏ５を含むことができる。いくつかの場合、ガラス組成物はＰ２Ｏ５を実質的に含まなくてよい。
１つ以上の実施形態では、ガラス組成物はＴｉＯ２を含むことができる。このような実施形態では、ＴｉＯ２は、約６モル％未満、約４モル％未満、約２モル％未満、または約１モル％未満の量で存在することができる。１つ以上の別の実施形態では、ガラス組成物は、本明細書に規定のようにＴｉＯ２を実質的に含まなくてよい。いくつかの実施形態では、ＴｉＯ２は、約０．１モル％〜約６モル％、または約０．１モル％〜約４モル％の範囲内の量で存在する。
いくつかの実施形態では、ガラス組成物は、種々の組成関係を含むことができる。例えば、ガラス組成物は、約０〜約１、約０〜約０．５、約０〜約０．４、約０．１〜約０．５、または約０．２〜約０．４の範囲内の、Ｌｉ２Ｏの量（モル％単位）のＲ２Ｏの総量（モル％単位）に対する比を含むことができる。
いくつかの実施形態では、ガラス組成物は、約０〜約５（例えば、約０〜約４、約０〜約３、約０．１〜約４、約０．１〜約３、約０．１〜約２、または約１〜約２）の範囲内の、Ｒ２Ｏの総量（モル％単位）とＡｌ２Ｏ３の量（モル％単位）との間の差（Ｒ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３）を含むことができる。
いくつかの実施形態では、ガラス組成物は、約０〜約５（例えば、約０〜約４、約０〜約３、約０．１〜約４、約０．１〜約３、約１〜約３、または約２〜約３）の範囲内の、ＲｘＯの総量（モル％単位）とＡｌ２Ｏ３の量（モル％単位）との間の差（ＲｘＯ−Ａｌ２Ｏ３）を含むことができる。本明細書において使用される場合、ＲｘＯは、本明細書に規定されるＲ２ＯおよびＲＯを含む。
いくつかの実施形態では、ガラス組成物は、約０〜約５（例えば、約０〜約４、約０〜約３、約０．１〜約４、約０．１〜約３、約１〜約３、または約２〜約３）の範囲内の、ＲｘＯの総量（モル％単位）とＡｌ２Ｏ３の量（モル％単位）との間の差（ＲｘＯ−Ａｌ２Ｏ３）を含むことができる。本明細書において使用される場合、ＲｘＯは、本明細書に規定されるＲ２ＯおよびＲＯを含む。
いくつかの実施形態では、ガラス組成物は、約０〜約５（例えば、約０〜約４、約０〜約３、約１〜約４、約１〜約３、または約１〜約２）の範囲内の、Ｒ２Ｏの総量（モル％単位）のＡｌ２Ｏ３の量（モル％単位）に対する比（Ｒ２Ｏ／Ａｌ２Ｏ３）を含むことができる。
１つ以上の実施形態では、ガラス組成物は、約１５モル％を超える（例えば、１８モル％を超え、約２０モル％を超え、または約２３モル％を超える）Ａｌ２Ｏ３とＮａ２Ｏとの合計量を含む。Ａｌ２Ｏ３とＮａ２Ｏとの合計量は、最大約３０モル％、約３２モル％、または約３５モル％（これらの値を含む）であり得る。
１つ以上の実施形態のガラス組成物は、約０〜約２の範囲内のＭｇＯの量（モル％単位）のＲＯの総量（モル％単位）に対する比を示すことができる。
いくつかの実施形態では、ガラス組成物は、核形成剤を実質的に含まなくてよい。典型的な核形成剤の例は、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２などである。核形成剤は、核形成剤がガラス中の微結晶の形成を開始することができるガラス中の構成要素という機能に関して記載することができる。
いくつかの実施形態では、ガラス基材に使用される組成物は、Ｎａ２ＳＯ４、ＮａＣｌ、ＮａＦ、ＮａＢｒ、Ｋ２ＳＯ４、ＫＣｌ、ＫＦ、ＫＢｒ、およびＳｎＯ２を含む群から選択される約０モル％〜約２モル％の少なくとも１種類の清澄剤とまとめることができる。１つ以上の実施形態によるガラス組成物は、約０〜約２、約０〜約１、約０．１〜約２、約０．１〜約１、または約１〜約２の範囲内のＳｎＯ２をさらに含むことができる。本明細書に開示されるガラス組成物は、Ａｓ２Ｏ３および／またはＳｂ２Ｏ３を実質的に含まなくてよい。
１つ以上の実施形態では、組成物は特に、約６２モル％〜７５モル％のＳｉＯ２；約１０．５モル％〜約１７モル％のＡｌ２Ｏ３；約５モル％〜約１３モル％のＬｉ２Ｏ；約０モル％〜約４モル％のＺｎＯ；約０モル％〜約８モル％のＭｇＯ；約２モル％〜約５モル％のＴｉＯ２；約０モル％〜約４モル％のＢ２Ｏ３；約０モル％〜約５モル％のＮａ２Ｏ；約０モル％〜約４モル％のＫ２Ｏ；約０モル％〜約２モル％のＺｒＯ２；約０モル％〜約７モル％のＰ２Ｏ５；約０モル％〜約０．３モル％のＦｅ２Ｏ３；約０モル％〜約２モル％のＭｎＯｘ；および約０．０５モル％〜約０．２モル％のＳｎＯ２を含むことができる。
１つ以上の実施形態では、組成物は、約６７モル％〜約７４モル％のＳｉＯ２；約１１モル％〜約１５モル％のＡｌ２Ｏ３；約５．５モル％〜約９モル％のＬｉ２Ｏ；約０．５モル％〜約２モル％のＺｎＯ；約２モル％〜約４．５モル％のＭｇＯ；約３モル％〜約４．５モル％のＴｉＯ２；約０モル％〜約２．２モル％のＢ２Ｏ３；約０モル％〜約１モル％のＮａ２Ｏ；約０モル％〜約１モル％のＫ２Ｏ；約０モル％〜約１モル％のＺｒＯ２；約０モル％〜約４モル％のＰ２Ｏ５；約０モル％〜約０．１モル％のＦｅ２Ｏ３；約０モル％〜約１．５モル％のＭｎＯｘ；および約０．０８モル％〜約０．１６モル％のＳｎＯ２を含むことができる。
１つ以上の実施形態では、組成物は、約７０モル％〜７５モル％のＳｉＯ２；約１０モル％〜約１５モル％のＡｌ２Ｏ３；約５モル％〜約１３モル％のＬｉ２Ｏ；約０モル％〜約４モル％のＺｎＯ；約０．１モル％〜約８モル％のＭｇＯ；約０モル％〜約５モル％のＴｉＯ２；約０．１モル％〜約４モル％のＢ２Ｏ３；約０．１モル％〜約５モル％のＮａ２Ｏ；約０モル％〜約４モル％のＫ２Ｏ；約０モル％〜約２モル％のＺｒＯ２；約０モル％〜約７モル％のＰ２Ｏ５；約０モル％〜約０．３モル％のＦｅ２Ｏ３；約０モル％〜約２モル％のＭｎＯｘ；および約０．０５モル％〜約０．２モル％のＳｎＯ２を含むことができる。
１つ以上の実施形態では、組成物は、約５２モル％〜約６５モル％のＳｉＯ２；約１４モル％〜約１８モル％のＡｌ２Ｏ３；約５．５モル％〜約７モル％のＬｉ２Ｏ；約１モル％〜約２モル％のＺｎＯ；約０．０１モル％〜約２モル％のＭｇＯ；約４モル％〜約１２モル％のＮａ２Ｏ；約０．１モル％〜約４モル％のＰ２Ｏ５；および約０．０１モル％〜約０．１６モル％のＳｎＯ２を含むことができる。いくつかの実施形態では、組成物は、Ｂ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ｋ２Ｏ、およびＺｒＯ２のいずれか１つ以上を実質的に含まなくてよい。
１つ以上の実施形態では、組成物は、０．５モル％以上のＰ２Ｏ５、Ｎａ２Ｏ、および任意選択的にＬｉ２Ｏを含むことができ、Ｌｉ２Ｏ（モル％）／Ｎａ２Ｏ（モル％）＜１である。さらに、これらの組成物はＢ２Ｏ３およびＫ２Ｏを実質的に含まなくてよい。いくつかの実施形態では、組成物は、ＺｎＯ、ＭｇＯ、およびＳｎＯ２を含むことができる。
いくつかの実施形態では、組成物は、約５８モル％〜約６５モル％のＳｉＯ２；約１１モル％〜約１９モル％のＡｌ２Ｏ３；約０．５モル％〜約３モル％のＰ２Ｏ５；約６モル％〜約１８モル％のＮａ２Ｏ；０モル％〜約６モル％のＭｇＯ；および０モル％〜約６モル％のＺｎＯを含むことができる。ある実施形態では、組成物は、約６３モル％〜約６５モル％のＳｉＯ２；１１モル％〜約１７モル％のＡｌ２Ｏ３；約１モル％〜約３モル％のＰ２Ｏ５；約９モル％〜約２０モル％のＮａ２Ｏ；０モル％〜約６モル％のＭｇＯ；および０モル％〜約６モル％のＺｎＯを含むことができる。
いくつかの実施形態では、組成物は、Ｒ２Ｏ（モル％）／Ａｌ２Ｏ３（モル％）＜２の組成関係を含むことができ、ここで、Ｒ２Ｏ＝Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏである。いくつかの実施形態では、６５モル％＜ＳｉＯ２（モル％）＋Ｐ２Ｏ５（モル％）＜６７モル％である。ある実施形態では、Ｒ２Ｏ（モル％）＋Ｒ’Ｏ（モル％）−Ａｌ２Ｏ３（モル％）＋Ｐ２Ｏ５（モル％）＞−３モル％であり、ここで、Ｒ２Ｏ＝Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏであり、Ｒ’Ｏは、組成物中に存在する二価の金属酸化物の総量である。
本明細書に記載のような化学強化前のガラス系物品の別の代表的な組成を表１Ａに示す。表１Ｂは、表１Ａに列挙される例に関して測定した選択された物理的性質を列挙する。表１Ｂに列挙される物理的性質は、密度；低温および高温ＣＴＥ；ひずみ点、徐冷点、および軟化点；１０１１ポアズ温度、３５ｋ温度Ｐ、２００ｋＰ温度、液相線温度、およびジルコン破壊温度；ジルコン破壊粘度および液相線粘度；ポアソン比；ヤング率；屈折率、ならびに応力光係数を含む。いくつかの実施形態では、本明細書に記載のガラス系物品およびガラス基材は、３０ｐｐｍ／℃以下の高温ＣＴＥおよび／または７０ＧＰａ以上のヤング率を有し、いくつかの実施形態では最大８０ＧＰａのヤング率を有する。
ガラス系物品がガラスセラミックを含む場合、その結晶相は、β−スポジュメン、ルチル、ガーナイト、もしくは別の周知の結晶相、およびそれらの組合せを含むことができる。
ガラス系物品は、実質的に平坦であり得るが、別の実施形態は、湾曲した基材または別の成形もしくは造形された基材を使用することができる。いくつかの場合、ガラス系物品は、３Ｄまたは２．５Ｄの形状を有することができる。ガラス系物品は、実質的に光学的に透明で透過性であり得、かつ光散乱が起こらなくてよい。ガラス系物品は、約１．４５〜約１．５５の範囲内の屈折率を有することができる。本明細書において使用される場合、屈折率値は５５０ｎｍの波長に関するものである。
さらにまたは代替的に、ガラス系物品の厚さは、１つ以上の寸法に沿って一定であり得、または美的および／もしくは機能的理由でその寸法の１つ以上に沿って変動し得る。例えば、ガラス系物品の端部は、ガラス系物品のより中央の領域よりも厚いことができる。ガラス系物品の長さ、幅、および厚さの寸法は、物品の用途または使用により変更することもできる。
ガラス系物品は、形成時の方法によって特徴付けることができる。例えば、ガラス系物品は、フロート成形可能（すなわち、フロート法によって形成される）、ダウンドロー可能、および特にフュージョン成形可能もしくはスロットドロー可能（すなわち、フュージョンドロー法またはスロットドロー法などのダウンドロー法によって形成される）として特徴付けることができる。
フロート成形可能なガラス系物品は、滑らかな表面によって特徴付けることができ、均一な厚さは、溶融金属、典型的にはスズの床の上に溶融ガラスを浮遊させることによって形成される。例示的な方法の１つでは、溶融スズ床の表面上に供給される溶融ガラスは、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るとき、温度が徐々に低下し、ガラスリボンは固化して、スズからローラー上に引き上げ可能な固体ガラス系物品となる。浴を離れた後、ガラス系物品は、さらに冷却し、内部応力を減少させるために徐冷することができる。ガラス系物品がガラスセラミックである場合、フロート法によって形成されたガラス系物品は、１つ以上の結晶相が形成されるセラミック化プロセスを行うことができる。
ダウンドロー法では、比較的無垢の表面を有し均一な厚さを有するガラス系物品が製造される。ガラス系物品の平均曲げ強度は、表面の傷の量およびサイズによって制御されるため、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。この高強度のガラス系物品が次に（例えば、化学的に）さらに強化されると、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系物品の強度よりも高くなる場合がある。ダウンドローされたガラス系物品は、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系物品は、費用のかかる研削および研磨を行わずにその最終用途に使用可能な非常に平坦で滑らかな表面を有する。ガラス系物品がガラスセラミックである場合、ダウンドロー法によって形成されたガラス系物品は、１つ以上の結晶相が形成されるセラミック化プロセスを行うことができる。
フュージョンドロー法では、例えば、溶融ガラス原材料を受け入れるためのチャネルを有するドロー用タンクが使用される。チャネルは、チャネルの両側面上のチャネルの長さに沿った上部で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、溶融ガラスが堰からあふれ出る。重力のために、溶融ガラスは、ドロー用タンクの外面を、２つの流動するガラス膜として流れ落ちる。ドロー用タンクのこれらの外面は、ドロー用タンクの下の端部でつながるように下方および内側に延在している。２つの流動するガラス膜は、この端部で合流して融合し、１つの流動するガラス系物品を形成する。フュージョンドロー法は、チャネルを越えて流れる２つのガラス膜が互いに融合するため、結果として得られるガラス系物品のいずれの外面も、装置のいずれの部分とも接触し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系物品の表面特性は、このような接触による影響を受けない。ガラス系物品がガラスセラミックである場合、フュージョン法によって形成されたガラス系物品は、１つ以上の結晶相が形成されるセラミック化プロセスを行うことができる。
スロットドロー法は、フュージョンドロー方法と異なる。スロットドロー法では、溶融原材料ガラスがドロー用タンクに供給される。ドロー用タンクの底部は、開放スロットを有し、これはスロットの長さに沿って延在するノズルを有する。溶融ガラスはスロット／ノズルを通って流れ、連続ガラス系物品として下方に延伸され、徐冷領域中に入る。
ガラス系物品は、表面の傷の影響をなくすかまたは軽減するために、酸磨きまたは別の処理を行うことができる。
本開示の別の一態様は、本明細書に記載のガラス系物品を含むデバイスに関する。例えば、デバイスは、ディスプレイを含むか、または強化された薄いガラスを必要とするあらゆるデバイスを含むことができる。１つ以上の実施形態では、デバイスは、モバイルデバイス、例えば携帯電話、ラップトップ、タブレット、ｍｐ３プレーヤー、ナビゲーション装置、または据え置き型デバイス、例えばコンピュータ、道路情報／娯楽システムにおける電子ディスプレイ、広告用掲示板、販売時点管理システム、ナビゲーションシステムなどを含むことができる電子デバイスである。いくつかの実施形態では、本明細書に記載のガラス系物品は、建築物品（壁、建具、パネル、窓など）、輸送物品（例えば、自動車用途、列車、航空機、航洋船などにおけるグレージングまたは内面）、電化製品（例えば、洗濯機、乾燥機、食器洗浄機、冷蔵庫など）、またはある程度の破壊抵抗を必要とするあらゆる物品に組み込むことができる。図２８に示されるように、電子デバイス１０００は、本明細書に記載の１つ以上の実施形態によるガラス系物品１００を含むことができる。デバイス１００は、前面１０４０、裏面１０６０、および側面１０８０を有するハウジング１０２０と、少なくとも部分的または完全にハウジング内にあり、かつ少なくともコントローラ、メモリを含む電気部品（図示せず）と、ハウジングの前面におけるまたはそれに隣接するディスプレイ１１２０とを含む。ガラス系物品１００は、ディスプレイ１１２０を覆うようにハウジングの前面またはその上に配置されるカバーとして示されている。いくつかの実施形態では、ガラス系物品は、裏面カバーとして使用することができる。
本開示の別の一態様は、破壊抵抗性ガラス系物品の形成方法に関する。この方法は、約１ミリメートル以下の厚さを画定する、第１の表面および第２の表面を有するガラス系基材を提供するステップと、本明細書に記載のようにガラス系基材中に応力プロファイルを生じさせて、破壊抵抗性ガラス系物品を得るステップとを含む。１つ以上の実施形態では、応力プロファイルを生じさせるステップは、複数のアルカリイオンのイオン交換をガラス系基材中で行って、厚さの実質的な部分に沿って（本明細書に記載のように）または厚さ全体に沿って変動するゼロではないアルカリ金属酸化物濃度を形成するステップを含む。一例では、応力プロファイルを生じさせるステップは、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｒｂ＋、Ｃｓ＋、またはそれらの組合せの硝酸塩を含み、約３５０℃以上（例えば、約３５０℃〜約５００℃）の温度を有する溶融塩浴中にガラス系基材を浸漬するステップを含む。一例では、溶融浴は、ＮａＮＯ３、ＫＮＯ３、またはそれらの組合せを含むことができ、約４８５℃以下の温度を有することができる。別の一例では、浴は、ＮａＮＯ３とＫＮＯ３との混合物を含むことができ、約４６０℃の温度を有することができる。ガラス系基材は、浴中に約２時間以上、最大約４８時間（例えば、約２時間〜約１０時間、約２時間〜約８時間、約２時間〜約６時間、約３時間〜約１０時間、または約３．５時間〜約１０時間）にわたって浸漬することができる。
いくつかの実施形態では、方法は、１つの浴中または２つ以上の浴中での連続浸漬ステップを使用する２つ以上のステップにおいて、ガラス系基材の化学強化またはイオン交換を行うステップを含むことができる。例えば、２つ以上の浴を連続して使用することができる。１つ以上の浴の組成は、１種類の金属（例えば、Ａｇ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｒｂ＋、またはＣｓ＋）または複数の金属の組合せを同じ浴中に含むことができる。２つ以上の浴が利用される場合、浴は、互いに同じまたは異なる組成および／または温度を有することができる。そのような各浴中の浸漬時間は、同じであり得るか、または所望の応力プロファイルを得るために変更され得る。
方法の１つ以上の実施形態では、より大きい表面ＣＳを得るために、第２の浴またはそれに続く浴を利用することができる。いくつかの場合、この方法は、ガラス系基材を第２またはそれに続く浴中に浸漬して、層の化学深さおよび／またはＤＯＣに顕著な影響を与えることなく、より大きい表面ＣＳを得るステップを含む。このような実施形態では、第２またはそれに続く浴は、１種類の金属（例えば、ＫＮＯ３またはＮａＮＯ３）または金属の混合物（ＫＮＯ３およびＮａＮＯ３）を含むことができる。第２またはそれに続く浴の温度は、より大きい表面ＣＳを得るために調節することができる。いくつかの実施形態では、第２またはそれに続く浴中のガラス系基材の浸漬時間も、層の化学深さおよび／またはＤＯＣに影響を与えることなくより大きい表面ＣＳを得るために調節することができる。例えば、第２またはそれに続く浴中の浸漬時間は、１０時間未満（例えば、約８時間以下、約５時間以下、約４時間以下、約２時間以下、約１時間以下、約３０分以下、約１５分以下、または約１０分以下）であり得る。
１つ以上の別の実施形態では、方法は、本明細書に記載のイオン交換プロセスと組み合わせて使用できる１つ以上の熱処理ステップを含むことができる。熱処理は、所望の応力プロファイルを得るためにガラス系物品の熱処理を行うステップを含む。いくつかの実施形態では、熱処理は、約３００℃〜約６００℃の範囲内の温度へのガラス系基材の徐冷、強化、または加熱を行うことを含む。熱処理は、１分〜最大約１８時間にわたって続けることができる。いくつかの実施形態では、熱処理は、１つ以上のイオン交換プロセス後または複数のイオン交換プロセスで使用することができる。
前述の例１〜６４および以下の実施例１〜６、ならびに本明細書に記載の一連の組成物などの本明細書に記載のガラス組成物の１つ以上の実施形態は、本明細書に記載されるようなガラス系物品の製造に使用することができる。一実施形態では、ガラス系物品は、厚さ（ｔ）（ｍｍ）を画定する、第１の表面および第１の表面の反対にある第２の表面と、ゼロではなく、かつ約０・ｔ〜約０．３・ｔの厚さ範囲に沿って変動する金属酸化物の濃度と、約７１．５／√（ｔ）未満の最大ＣＴ（ＭＰａ）を含む中央張力（ＣＴ）領域とを含み、物品は、物品が曲げられて１００ＭＰａの引張応力を付与するときに、５００ニュートンを超える閾値破壊衝撃力を示す。１つ以上の特定の実施形態では、ガラス物品は、物品が曲げられて１００ＭＰａの引張応力を付与するときに、５２５、５５０、５７５、６００、６２５、６５０、６７５、７００、７２５、７５０、７７５、８００、８２５、または８００ニュートンを超える閾値破壊衝撃力を示す。１つ以上の実施形態によると、上記の閾値破壊衝撃力特性を有するガラス系物品は、０．１〜３ｍｍの範囲内、特に０．２〜２ｍｍ、０．２〜１．９ｍｍ、０．２〜１．８ｍｍ、０．２〜１．７ｍｍ、０．２〜１．６ｍｍ、０．２〜１．５ｍｍ、０．２〜１．４ｍｍ、０．２〜１．３ｍｍ、０．２〜１．２ｍｍ、０．２〜１．１ｍｍ、０．３〜１ｍｍ、０．３〜０．９ｍｍ、０．３〜０．８ｍｍ、０．３〜０．７ｍｍ、０．３〜０．６ｍｍ、０．３〜０．５ｍｍ、および０．３〜０．４ｍｍの範囲内の厚さを有する。特定の実施形態では、上記の閾値破壊衝撃力特性を有するガラス系物品は、０．４ｍｍ、０．５ｍｍ、０．６ｍｍ、０．７ｍｍ、０．８ｍｍ、０．９ｍｍ、１ｍｍ、１．１ｍｍ、１．２ｍｍ、１．３ｍｍ、１．４ｍｍ、１．５ｍｍ、１．６ｍｍ、１．７ｍｍ、１．８ｍｍ、２ｍｍ、２．１ｍｍ、２．２ｍｍ、２．３ｍｍ、２．４ｍｍ、２．５ｍｍ、２．６ｍｍ、２．７ｍｍ、２．８ｍｍ、２．９ｍｍ、または３ｍｍの厚さを有する。上記実施形態のいずれにおいても、上記の閾値破壊衝撃力特性および厚さを有するガラス系物品は、約２００ＭＰａを超える表面圧縮応力を有する。
前述の例１〜６４および以下の実施例１〜６、ならびに本明細書に記載の一連の組成物などの本明細書に記載のガラス組成物の１つ以上の実施形態は、本明細書に記載のようなガラス系物品の製造に使用することができる。一実施形態では、ガラス系物品は、厚さ（ｔ）（ｍｍ）を画定する、第１の表面および第１の表面の反対にある第２の表面と、ゼロではなく、かつ約０・ｔ〜約０．３・ｔの厚さ範囲に沿って変動する金属酸化物の濃度と、約７１．５／√（ｔ）未満の最大ＣＴ（ＭＰａ）を含む中央張力（ＣＴ）領域とを含み、物品は、物品が曲げられて１００ＭＰａの引張応力を付与するときに、８００Ｎの衝撃力によって衝突された後に１２５ＭＰａ以上の残留強度を示す。１つ以上の実施形態では、ガラス系物品は、物品が曲げられて１００ＭＰａの引張応力を付与するときに、８００Ｎの衝撃力によって衝突された後に１３５、１４５、１５０、１６０、１７０、１８０、１９０、または２００ＭＰａ以上の残留強度を示す。
前述の例１〜６４および以下の実施例１〜６、ならびに本明細書に記載の一連の組成物などの本明細書に記載のガラス組成物の１つ以上の実施形態は、本明細書に記載のようなガラス系物品の製造に使用することができる。一実施形態では、ガラス系物品は、約３ミリメートル未満の厚さ（ｔ）を画定する、第１の表面および第１の表面の反対にある第２の表面と、厚さに沿って延在する応力プロファイルとを含み、約０・ｔ〜最大０．３・ｔおよび０．７・ｔ超からの厚さ範囲間の応力プロファイルの全ての点は、約０．１ＭＰａ／マイクロメートルを超える絶対値を有する傾きを有する接線を含み、応力プロファイルは、最大ＣＳ、ＤＯＣ、および約７１．５／√（ｔ）未満の最大ＣＴ（ＭＰａ）を含み、最大ＣＳの絶対値に対する最大ＣＴの比は、約０．０１〜約０．２の範囲内であり、ＤＯＣは、約０．１・ｔ以上であり、物品は、物品が曲げられて１００ＭＰａの引張応力を付与するときに、５００ニュートンを超える閾値破壊衝撃力を示す。
１つ以上の特定の実施形態では、ガラス物品は、物品が曲げられて１００ＭＰａの引張応力を付与するときに、５２５、５５０、５７５、６００、６２５、６５０、６７５、７００、７２５、７５０、７７５、８００、８２５、または８００ニュートンを超える閾値破壊衝撃力を示す。１つ以上の実施形態によると、上記の閾値破壊衝撃力特性を有するガラス系物品は、０．１〜３ｍｍの範囲内、特に０．２〜２ｍｍ、０．２〜１．９ｍｍ、０．２〜１．８ｍｍ、０．２〜１．７ｍｍ、０．２〜１．６ｍｍ、０．２〜１．５ｍｍ、０．２〜１．４ｍｍ、０．２〜１．３ｍｍ、０．２〜１．２ｍｍ、０．２〜１．１ｍｍ、０．３〜１ｍｍ、０．３〜０．９ｍｍ、０．３〜０．８ｍｍ、０．３〜０．７ｍｍ、０．３〜０．６ｍｍ、０．３〜０．５ｍｍ、および０．３〜０．４ｍｍの範囲内の厚さを有する。特定の実施形態では、上記の閾値破壊衝撃力特性を有するガラス系物品は、０．４ｍｍ、０．５ｍｍ、０．６ｍｍ、０．７ｍｍ、０．８ｍｍ、０．９ｍｍ、１ｍｍ、１．１ｍｍ、１．２ｍｍ、１．３ｍｍ、１．４ｍｍ、１．５ｍｍ、１．６ｍｍ、１．７ｍｍ、１．８ｍｍ、２ｍｍ、２．１ｍｍ、２．２ｍｍ、２．３ｍｍ、２．４ｍｍ、２．５ｍｍ、２．６ｍｍ、２．７ｍｍ、２．８ｍｍ、２．９ｍｍ、または３ｍｍの厚さを有する。上記実施形態のいずれにおいても、上記の閾値破壊衝撃力特性および厚さを有するガラス系物品は、約２００ＭＰａを超える表面圧縮応力を有する。
前述の例１〜６４および以下の実施例１〜６、ならびに本明細書に記載の一連の組成物などの本明細書に記載のガラス組成物の１つ以上の実施形態は、本明細書に記載のようなガラス系物品の製造に使用することができる。一実施形態では、ガラス系物品は、約３ミリメートル未満の厚さ（ｔ）を画定する、第１の表面および第１の表面の反対にある第２の表面と、厚さに沿って延在する応力プロファイルとを含み、約０・ｔ〜最大０．３・ｔおよび０．７・ｔ超からの厚さ範囲間の応力プロファイルの全ての点は、約０．１ＭＰａ／マイクロメートルを超える絶対値を有する傾きを有する接線を含み、応力プロファイルは、最大ＣＳ、ＤＯＣ、および約７１．５／√（ｔ）未満の最大ＣＴ（ＭＰａ）を含み、最大ＣＳの絶対値に対する最大ＣＴの比は、約０．０１〜約０．２の範囲内であり、ＤＯＣは、約０．１・ｔ以上であり、物品は、物品が曲げられて１００ＭＰａの引張応力を付与するときに、８００Ｎの衝撃力によって衝突された後に１２５ＭＰａ以上の残留強度を示す。１つ以上の実施形態では、ガラス系物品は、物品が曲げられて１００ＭＰａの引張応力を付与するときに、８００Ｎの衝撃力によって衝突された後に１３５、１４５、１５０、１６０、１７０、１８０、１９０、または２００ＭＰａ以上の残留強度を示す。
前述の例１〜６４および以下の実施例１〜６、ならびに本明細書に記載の一連の組成物などの本明細書に記載のガラス組成物の１つ以上の実施形態は、本明細書に記載のようなガラス系物品の製造に使用することができる。一実施形態では、ガラス系物品は、厚さ（ｔ）（ｍｍ）を画定する、第１の表面および第１の表面の反対にある第２の表面と、濃度勾配を形成する金属酸化物とを含み、金属酸化物の濃度は、第１の表面から、第１の表面と第２の表面との間の点まで減少し、かつその点から第２の表面まで増加し、その点における金属酸化物の濃度は、ゼロではなく、物品は、物品が曲げられて１００ＭＰａの引張応力を付与するときに、５００ニュートンを超える閾値破壊衝撃力を示す。
１つ以上の特定の実施形態では、ガラス物品は、物品が曲げられて１００ＭＰａの引張応力を付与するときに、５２５、５５０、５７５、６００、６２５、６５０、６７５、７００、７２５、７５０、７７５、８００、８２５、または８００ニュートンを超える閾値破壊衝撃力を示す。１つ以上の実施形態によると、上記の閾値破壊衝撃力特性を有するガラス系物品は、０．１〜３ｍｍの範囲内、特に０．２〜２ｍｍ、０．２〜１．９ｍｍ、０．２〜１．８ｍｍ、０．２〜１．７ｍｍ、０．２〜１．６ｍｍ、０．２〜１．５ｍｍ、０．２〜１．４ｍｍ、０．２〜１．３ｍｍ、０．２〜１．２ｍｍ、０．２〜１．１ｍｍ、０．３〜１ｍｍ、０．３〜０．９ｍｍ、０．３〜０．８ｍｍ、０．３〜０．７ｍｍ、０．３〜０．６ｍｍ、０．３〜０．５ｍｍ、および０．３〜０．４ｍｍの範囲内の厚さを有する。特定の実施形態では、上記の閾値破壊衝撃力特性を有するガラス系物品は、０．４ｍｍ、０．５ｍｍ、０．６ｍｍ、０．７ｍｍ、０．８ｍｍ、０．９ｍｍ、１ｍｍ、１．１ｍｍ、１．２ｍｍ、１．３ｍｍ、１．４ｍｍ、１．５ｍｍ、１．６ｍｍ、１．７ｍｍ、１．８ｍｍ、２ｍｍ、２．１ｍｍ、２．２ｍｍ、２．３ｍｍ、２．４ｍｍ、２．５ｍｍ、２．６ｍｍ、２．７ｍｍ、２．８ｍｍ、２．９ｍｍ、または３ｍｍの厚さを有する。上記実施形態のいずれにおいても、上記の閾値破壊衝撃力特性および厚さを有するガラス系物品は、約２００ＭＰａを超える表面圧縮応力を有する。
前述の例１〜６４および以下の実施例１〜６、ならびに本明細書に記載の一連の組成物などの本明細書に記載のガラス組成物の１つ以上の実施形態は、本明細書に記載のようなガラス系物品の製造に使用することができる。一実施形態では、ガラス系物品は、厚さ（ｔ）（ｍｍ）を画定する、第１の表面および第１の表面の反対にある第２の表面と、濃度勾配を形成する金属酸化物とを含み、金属酸化物の濃度は、第１の表面から、第１の表面と第２の表面との間の点まで減少し、かつその点から第２の表面まで増加し、その点における金属酸化物の濃度は、ゼロではなく、物品は、物品が曲げられて１００ＭＰａの引張応力を付与するときに、８００Ｎの衝撃力によって衝突されした後に１２５ＭＰａ以上の残留強度を示す。１つ以上の実施形態では、ガラス系物品は、物品が曲げられて１００ＭＰａの引張応力を付与するときに、８００Ｎの衝撃力によって衝突された後に１３５、１４５、１５０、１６０、１７０、１８０、１９０、または２００ＭＰａ以上の残留強度を示す。
前述の例１〜６４および以下の実施例１〜６、ならびに本明細書に記載の一連の組成物などの本明細書に記載のガラス組成物の１つ以上の実施形態は、本明細書に記載のようなガラス系物品の製造に使用することができる。一実施形態では、ガラス系物品は、ＣＳ領域とＣＴ領域とを含む応力プロファイルを含み、ＣＴ領域は、応力（ｘ）＝ＭａｘＴ−（（（ＣＴｎ・（ｎ＋１））／０．５ｎ）・｜（ｘ／ｔ）−０．５｜ｎ）の式によって概算され、式中、ＭａｘＴは、最大張力値であり、かつＭＰａの単位の正の値であり、ＣＴｎは、ｎにおける張力値であり、ＣＴｎは、ＭａｘＴ以下であり、かつＭＰａの単位の正の値であり、ｘは、マイクロメートル単位の厚さ（ｔ）に沿った位置であり、ｎは、１．５〜５の範囲内であり、物品は、物品が曲げられて１００ＭＰａの引張応力を付与するときに、５００ニュートンを超える閾値破壊衝撃力を示す。
１つ以上の特定の実施形態では、ガラス物品は、物品が曲げられて１００ＭＰａの引張応力を付与するときに、５２５、５５０、５７５、６００、６２５、６５０、６７５、７００、７２５、７５０、７７５、８００、８２５、または８００ニュートンを超える閾値破壊衝撃力を示す。１つ以上の実施形態によると、上記の閾値破壊衝撃力特性を有するガラス系物品は、０．１〜３ｍｍの範囲内、特に０．２〜２ｍｍ、０．２〜１．９ｍｍ、０．２〜１．８ｍｍ、０．２〜１．７ｍｍ、０．２〜１．６ｍｍ、０．２〜１．５ｍｍ、０．２〜１．４ｍｍ、０．２〜１．３ｍｍ、０．２〜１．２ｍｍ、０．２〜１．１ｍｍ、０．３〜１ｍｍ、０．３〜０．９ｍｍ、０．３〜０．８ｍｍ、０．３〜０．７ｍｍ、０．３〜０．６ｍｍ、０．３〜０．５ｍｍ、および０．３〜０．４ｍｍの範囲内の厚さを有する。特定の実施形態では、上記の閾値破壊衝撃力特性を有するガラス系物品は、０．４ｍｍ、０．５、ｍｍ、０．６、ｍｍ、０．７ｍｍ、０．８ｍｍ、０．９ｍｍ、１ｍｍ、１．１ｍｍ、１．２ｍｍ、１．３ｍｍ、１．４ｍｍ、１．５ｍｍ、１．６ｍｍ、１．７ｍｍ、１．８ｍｍ、２ｍｍ、２．１ｍｍ、２．２ｍｍ、２．３ｍｍ、２．４ｍｍ、２．５ｍｍ、２．６ｍｍ、２．７ｍｍ、２．８ｍｍ、２．９ｍｍ、または３ｍｍの厚さを有する。上記実施形態のいずれにおいても、上記の閾値破壊衝撃力特性および厚さを有するガラス系物品は、約２００ＭＰａを超える表面圧縮応力を有する。
前述の例１〜６４および以下の実施例１〜６、ならびに本明細書に記載の一連の組成物などの本明細書に記載のガラス組成物の１つ以上の実施形態は、本明細書に記載のようなガラス系物品の製造に使用することができる。一実施形態では、ガラス系物品は、ＣＳ領域とＣＴ領域とを含む応力プロファイルを含み、ＣＴ領域は、応力（ｘ）＝ＭａｘＴ−（（（ＣＴｎ・（ｎ＋１））／０．５ｎ）・｜（ｘ／ｔ）−０．５｜ｎ）の式によって概算され、式中、ＭａｘＴは、最大張力値であり、かつＭＰａの単位の正の値であり、ＣＴｎは、ｎにおける張力値であり、ＣＴｎは、ＭａｘＴ以下であり、かつＭＰａの単位の正の値であり、ｘは、マイクロメートル単位の厚さ（ｔ）に沿った位置であり、ｎは、１．５〜５の範囲内であり、物品は、物品が曲げられて１００ＭＰａの引張応力を付与するときに、８００Ｎの衝撃力によって衝突された後に１２５ＭＰａ以上の残留強度を示す。１つ以上の実施形態では、ガラス系物品は、物品が曲げられて１００ＭＰａの引張応力を付与するときに、８００Ｎの衝撃力によって衝突された後に１３５、１４５、１５０、１６０、１７０、１８０、１９０、または２００ＭＰａ以上の残留強度を示す。
物品が曲げられて１００ＭＰａの引張応力を付与するときに、物品が、ある力の値よりも大きい閾値破壊衝撃力を示すか、または物品が曲げられて１００ＭＰａの引張応力を付与するときに、８００Ｎの衝撃力によって衝突された後、物品が、ある値（以上）の残留強度を示す材料の性質を含む直前に記載の実施形態では、これらの性質は以下のように試験することができる。１つ以上の実施形態によると、「閾値破壊衝撃力」は、図８に関して前述したような、物品の表面上に観察可能な破壊を生じさせるのに十分な最小衝撃力を意味する。１つ以上の実施形態では、「閾値破壊衝撃力」が試験される物品は、０．１ｍｍ、０．２ｍｍ、０．３ｍｍ、０．４ｍｍ、０．５ｍｍ、０．６ｍｍ、０．７ｍｍ、０．８ｍｍ、０．９ｍｍ、１ｍｍ、１．１ｍｍ、１．２ｍｍ、１．３ｍｍ、１．４ｍｍ、１．５ｍｍ、１．６ｍｍ、１．７ｍｍ、１．８ｍｍ、１．９ｍｍ、または２ｍｍの厚さを有するシートである。
残留強度は、（本明細書に記載のような）４点曲げ試験または本明細書に記載のようなＡＲＯＲ試験を使用することによって測定される。「物品が曲げられて１００ＭＰａの引張応力を付与するとき」という語句は、曲げの結果としてガラス系物品に外部から加えられた引張応力を意味する。したがって、ガラス系物品が曲げられると、本明細書に記載の試験による接触面である頂点が形成され、曲げられたときのガラス系物品の外面に存在する頂点は、曲げの結果として外部から加えられた引張応力を有する。
本開示のさらなる態様は、閾値破壊衝撃力を測定するための装置および方法に関する。デバイスの信頼性試験は、それらの使用寿命中にそれらがどのように機能するかを理解するために不可欠である。デバイス落下試験は、落下事象（例えば、駐車場での電話の落下）が生じた後の手持ち式電子デバイス（例えば、スマートフォン、タブレット、ラップトップなど）の信頼性を理解するために一般に使用され、なぜなら、これらの事象によってデバイスの機能性が損なわれる場合があるからである。デバイスに関する問題の１つは、これらのデバイスに使用されるカバーガラスの信頼性である。手持ち式電子デバイスのカバーガラスの損傷または破壊により、デバイスが使用できなくなり、および／または使用者に対する安全性の問題が生じることがある。カバー材料の制限、およびそれがデバイス設計にどのように関連するかの理解は、カバーガラス性能の改善に不可欠である。
典型的には、実際のデバイスに対して、それらの信頼性の理解のための落下試験が行われる。しかし、これは非常に費用がかかる場合があり、デバイス設計が完成しデバイスが製造されている場合にのみ利用可能である。これらの欠点に対処するため、代用の試験手段（デバイスの寸法および重量が類似するデバイスの再利用可能なモックアップ）がカバーガラス性能試験のためのデバイスをシミュレートするために使用される。これらの代用手段は、顧客の要求に適合するガラスの性能の理解に役立ち、カバーガラスの残存性に役立つ設計（例えば、ベベルの設計）のフィードバックを得るのに役立つ。しかし、代用手段の作製および（落下）試験の実施は、時間がかかり、非常に費用がかかる。したがって、ほどんどの分野の破壊形式で見られるような、損傷導入および曲げの概念に関する、あまり時間がかからず費用のかからない試験が提供されることが望ましい。
本開示の一態様は、主として応力（曲げ）と損傷導入との組合せである、当技術分野で生じることが確認されている破壊形式を模倣する、ガラス系物品、例えばモバイル電子デバイスのためのカバーガラスの表面を試験するための装置に関する。この周知の破壊形式は、部品レベルに基づく表面衝撃試験を用いて再現される。広範な試験がこの装置を使用して行われており、ある種のガラス組成物およびイオン交換応力プロファイルによってカバーガラスの残存性を改善できることが、この試験によって分かった。
１つ以上の実施形態では、装置は、平坦から湾曲までの範囲の表面を有する単純な振子に基づく動的衝撃試験を含み、ここで、ガラス系物品試験試験片は、振子のおもりに搭載され、次にこれが試験片を、平滑または粗い表面であり得る衝突面と接触させるために使用される。１つ以上の実施形態では、試験を行うために、試料はホルダー上に取り付け、次に振子の平衡位置から後方に引っ張り、放すことで、衝突面上に動的衝撃を生じさせる。この試験は落下事象を模倣しており、そのため、ガラス／試験片は可動部品であり、表面は固定部品である。利用可能な曲面は、現場破壊で得られる応力回数を模倣している（曲げ応力）。装置の１つ以上の実施形態によると、ガラス系物品は、固定部品である衝突面に当たるように移動する可動部品であり、特定の高さから表面（固定部品）上に落下するデバイス（可動部品）を模倣している。
破壊形式は、損傷導入速度および曲げ速度とともに変化することが知られている。カバーガラス性能の特性決定に使用されるリングオンリング（ＲＯＲ）、圧入破壊閾値（ＩＦＴ）、および研磨時リングオンリング（ＡＲｏＲ − これは、損傷導入後に準静的負荷の使用による遅い曲げを含む）などの他の準静的負荷の使用に基づく部品レベル試験と異なり、この試験の性質は動的である。さらに、モバイルデバイス用途の薄いカバー材料への需要の増加が非常に一般的となっているため、異なる薄いカバー材料を評価するための部品レベルに基づく試験を有する必要性がより重要となっている。この試験は、異なる組成およびＩＯＸ処理の０．３ｍｍまでの厚さのガラス材料の評価において信頼性が示されているため、この薄いガラスの潜在的な落下性能応答の予測に使用できる。１つ以上の実施形態によると、この試験方法が単純であることで、ガラスの衝撃エネルギーおよび関連する衝撃力をより迅速に評価することができ、これは、システムレベルの落下試験から得られるものと十分に同等である。
ここで、図２９〜３３を参照すると、ピボット１１０６に取り付けられたおもり１１０４を含む振子１１０２を含むとして、脆性基材の衝撃試験のための装置１１００の一実施形態が示されている。振子上のおもりは、ピボットから吊り下げられ、アームによってピボットに接続されているウエイトである。例えば、図に示されるおもり１１０４は、ひも、または１つの棒、または図示されるような２つの棒などの複数の棒の形態であり得るアーム１１０８によってピボット１１０６に接続される。図３３に最も良く示されるように、おもり１１０４は、角度βがゼロとなるような破線で示される平衡位置１１０５を有する。換言すると、アーム１１０８は上昇した位置にはない。
おもり１１０４は、単にアーム１１０８の下端に取り付けられる脆性基材であり得る。１つ以上の実施形態では、おもり１１０４は、脆性基材を収容するための台座１１１０を含む。より詳細に図３４に示されるように、少なくとも２つの末端１１１４、１１１６、内面１１１３、および外面１１１５を有する、脆性基材１１１２を収容するための台座１１１０である。台座１１１０は、第１の末端１１２０および第２の末端１１２２、ならびに第１の末端１１２０と第２の末端１１２２との間である曲率半径を画定する曲面１１２４を有する。台座１１１０は、衝撃試験のための基材を固定するための台となるのに適切なあらゆる材料であり得、以下にさらに記載される。台座１１１０に適切な材料としては、木材、金属、セラミック、またはそれらの組合せを挙げることができる。曲面１１２４は頂点１１２５を有する。
１つ以上の実施形態による装置１１００は、脆性基材１１１２の少なくとも２つの末端１１１４、１１１６を保持し、曲面１１２４に関して脆性基材１１１２を曲げる力を加え、脆性基材をその曲率半径に適合させるための第１の固定具１１３０および第２の固定具１１３２をさらに含む。脆性基材１１１２を曲げることにより、脆性基材は、曲面１１２４の頂点１１２５に適合する頂点１１２７を有する。１つ以上の特定の実施形態では、曲面１１２４および脆性基材１１１２の曲率は、一定の半径または複合的な半径を有することができる。第１の固定具１１３０および第２の固定具１１３２のそれぞれは、クランプであり、特定の実施形態では、図３４に示されるようなトグルクランプである。しかし、バークランプ、しゃこ万力、または脆性基材の末端を保持するための別の適切な固定具などの別の種類の固定具を使用することができる。
１つ以上の実施形態による装置１１００は、粗面をさらに含み、これは、基材１１１２の外面に接触するように配置される研磨面を有する研磨シートであり得る。研磨シートの研磨面が、基材１１１２が上に搭載される曲面１１２４に面するように、研磨シートが（後述の衝突用物体１１４０の）衝突面１１５０に両面テープで取り付けられる。別の特定の実施形態では、研磨シートは、３０グリット〜４００グリット、または１００グリット〜３００グリットの範囲内、例えば１８０グリットのグリットサイズを有することができる研磨紙を含む。適切な研磨紙の１つは、Ｉｎｄａｓａ Ｒｈｙｎｏｗｅｔ（登録商標）Ｐｌｕｓ Ｌｉｎｅ Ｐ１８０グリット研磨紙である。１つ以上の実施形態による研磨紙は２５ｍｍの正方形の断片に切断され、切断プロセス中に断片が曲がる場合には研磨紙を平らにする。
装置１１００は、衝突用物体１１４０であって、おもり１１０４が、平衡位置１１０５から、ゼロより大きい角度βにおける位置から放されるときに、おもり１１０４の曲面１１２４（または曲面１１２４上に搭載された基材１１１２）が衝突用物体１１４０の衝突面１１５０（または衝突面１１５０上に配置された研磨シートの研磨側）と接触するように配置される衝突用物体１１４０をさらに含む。図示される実施形態では、衝突用物体１１４０は、台１１４２に取り付けられるＬ字型のブラケットであり、衝突用物体１１４０は、ねじ１１４４によって台１１４２に取り付けられる。衝突用物体１１４０は、ボルト、リベット、クランプなどのあらゆる別の適切な機構によって取り付けることもできる。台１１４２は、作業台１１４８の末端に装置１１００を保持できるようにするストッパー１１４６を含む。図示される実施形態では、衝突用物体１１４０は、固定され、おもり１１０４が衝突用物体１１４０の衝突面１１５０と接触するときに動かない。衝突面１１５０は、図３２に最も良く示されるようにスロット１１５２内のｘ−ｙ面内で移動可能な別個の要素であり得る。代替的に、衝突面１１５０は、衝突用物体１１４０に対して移動する必要はない。１つ以上の実施形態では、脆性基材が台座１１１０に取り付けられ、おもり１１０４が、平衡位置１１０５から、ゼロより大きい角度βにおける位置から放される場合、携帯電話またはタブレットデバイスの使用者が携帯電話またはタブレットデバイスを地面に落下させたときの、携帯電話またはタブレットデバイスの化学強化カバーガラスの曲げ半径を模倣する曲げ半径および衝撃力を脆性基材１１１２が受けるように、おもり１１０４および台座１１１０のサイズが決められ成形される。
１つ以上の実施形態では、台座１１１０上の曲面１１２４の曲率半径は、基材が曲面１１２４の周囲で曲げられるときに１００ＭＰａの曲げ引張力が得られるように選択され、そのため、この引張力は、基材の曲げの応力の結果得られる外部から加えられる引張力である。したがって、基材が曲げられるとき、引張力は脆性基材の頂点１１２５において存在する。１つ以上の実施形態によると、曲率半径は、０．２５ｍ〜１．５ｍの範囲内、例えば０．５ｍ〜１ｍの範囲内である。
１つ以上の実施形態では、第１の固定具１１３０および第２の固定具１１３２は、携帯電話またはタブレットのカバーガラスの長さの距離だけ離して配置される。特定の実施形態では、第１の固定具１１３０および第２の固定具１１３２は、５０ｍｍおよび５００ｍｍの範囲の距離だけ離して配置される。
本開示の別の態様は、脆性シートの衝撃試験方法であって、接触面を有する脆性シートを曲げて、ある曲率半径および頂点を接触面上に有する曲がったシートを得るステップと、振子を使用して、曲がったシートの頂点に衝突用物体を衝突させるステップとを含む方法に関する。一実施形態では、曲がったシートは、振子のおもりに取り付けられる。一実施形態では、振子のおもりに取り付けられた曲がったシートは、衝突用物体が接触面の頂点に接触するように配置される。１つ以上の実施形態では、脆性シートは、ガラスであり、曲率半径は、携帯電話またはタブレットデバイスの使用者が携帯電話またはタブレットデバイスを地面に落下させたときの、携帯電話またはタブレットデバイスの化学または熱強化カバーガラスの曲げ半径を模倣する範囲内であり、ここで、落下事象は、デバイスの端部が最初に地面に接触するような落下である（接触面が地面とほぼ平行となるような方向でデバイスが全体的に地面に衝突する面が最初となる落下とは対照的である）。
１つ以上の実施形態では、アーム１１０８のスイング運動によって脆性シートの頂点に接触するような位置で衝突面１１５０上に研磨シートが配置される。１つ以上の実施形態では、脆性シートは、両面テープで衝突用物体に固定される。
別の一実施形態は、脆性シートの衝撃試験方法であって、脆性シート上の接触面が露出するように脆性シートを振子のおもりに取り付けるステップと、振子のおもりに取り付けた脆性シートを有する振子のおもりを動かして、接触面を衝突物体に接触させるステップとを含む方法に関する。一実施形態では、この方法は、脆性シートを曲げて、ある曲率半径および頂点を接触面上に有する曲がったシートを得るステップを含む。一実施形態では、振子のおもりに取り付けられた曲がったシートは、衝突物体が接触面の頂点に接触するように配置される。１つ以上の実施形態では、脆性シートは、ガラスであり、曲率半径は、携帯電話またはタブレットデバイスの使用者が携帯電話またはタブレットデバイスを地面に落下させたときの、携帯電話またはタブレットデバイスの化学または熱強化カバーガラスの曲げ半径を模倣する範囲内であり、ここで、落下事象は、デバイスの端部が最初に地面に接触するような落下である（接触面が地面とほぼ平行となるような方向でデバイスが全体的に地面に衝突する面が最初となる落下とは対照的である）。いくつかの実施形態では、脆性シートは、頂点が衝突用物体に衝突する前に曲面に固定される。
ここで、図２９および３０を参照すると、装置の特定の非限定的な操作の詳細は、ピボット１１０６上にポインターノッチ１２００を含み、これは、種々の試験位置１２０２、すなわち、アーム１１０８が平衡位置１１０５に対して角度βで配置される位置、および振子の運動が開始する位置を指すことができる。ポインターノッチ１２００により、種々の試験位置１２０２との位置合わせが可能となり、種々の試験位置は、あらゆる適切な数の試験位置であり得、例えば１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０などで最大で５０以上まで増加することができる。装置１１００はロックをさらに含むことができ、これは、台座１１１０が衝突用物体１１４０の衝突面１１５０と直角になるように、その中心の長手方向軸に対する所望の回転方向にアーム１１０８を固定するためのナット１２０４の形態であり得る。
装置１１００は、１つ以上の実施形態により実際の電話の落下事象をシミュレートする。入射衝突エネルギーＥ、および平均衝撃力
は、
Ｅ＝ｍｇＬ｛１−ｃｏｓβ｝
Ｅ＝ｍｇＬ｛１−ｃｏｓβ｝
の式によって得られる。式中、ｍ＝振子１１０２（スイングアーム１１０８、おもり１１０４、および台座１１１０を含む）の質量、Ｌ＝アームの長さ、ｇ＝重力加速度であり、ｖｆは、初期衝突速度（すなわち、ガラスが最初に衝突用物体１１４０の衝突面１１５０に接触するときの速度）であり、ｖｉは、最終衝突速度（すなわち、ガラスが衝突用物体１１４０の衝突面１１５０を離れる速度、または換言すると、ガラスが最初に衝突用物体１１４０の衝突面１１５０から離れるときの速度）であり、Δｔ＝接触相互作用時間（すなわち、ガラスが衝突用物体１１４０の衝突面１１５０に接触している間の時間）である。接触相互作用時間は、ガラスが衝突面１１５０に接触している間のフレーム数を観察し、高速度ビデオカメラが単位時間当たりに撮影するフレーム数を乗じることにより、高速度ビデオカメラで測定される。平均力の式は、依然として破壊されていない試料の場合に有用であり、すなわち、試験前の装置１１００中に搭載された試料は、依然として破壊されていない試料である。スイングアームの質量および長さが既知であり、角度βが選択された位置に設定される場合、特定の高さから落下するときのデバイス上の衝撃をシミュレートするために、衝撃力を計算して使用することができる。例えば、１３０ｇの携帯電話デバイス上の基材カバーガラスが、１メートルの高さから落下したときに受ける平均力は、８００Ｎと計算されている。質量、アームの長さ、および角度βを使用すると、この力は、図２９〜３４に示される装置１１１０を使用して再現することができる。
図３５を参照すると、グラフ上の点１５００は、図２９〜３３に示される装置上で試験した０．５ｍｍの厚さを有する代替のアルミノケイ酸塩ガラス基材の破壊閾値力を表す。図３５は、平均衝撃力と相関させたスイング角度を示す。代替のアルミノケイ酸塩ガラスは、約２００ニュートンの破壊閾値力を有した。点１５０４は、５７．５モル％のＳｉＯ２、１６．５モル％のＡｌ２Ｏ３、１６．５モル％のＮａ２Ｏ、２．８モル％のＭｇＯ、６．５モル％のＰ２Ｏ５、および０．０５モル％のＳｎＯ２の公称組成を有する厚さ０．５ｍｍのガラス基材の場合である。この試験からのガラス基材は（点１５０４において）５００ニュートン未満の破壊閾値を有した。本明細書に請求され前述の例１〜６４および以下の実施例１〜６により作製されたガラス物品により製造されたガラス基材のデータは、点１５０６として示され、８００Ｎを超える衝撃力を有する。これらの値を、ＡＬＴ２として示される別の化学強化ガラスとともに図３６上にプロットしている。図３６に示されるように、全てのガラス基材は、図２９〜３４に関して記載した振子装置１１００を用いて試験を行い、曲げによりガラス基材の頂点上に１００ＭＰａの外部から加えられる引張応力を付与するために、０．４ｍｍの曲げ半径を用いた。
振子装置の試験を種々の試料に対して行った後、試料は、図３７上に「残留強度」と記載される強度の試験が行われ、これは、物品が曲げられて１００ＭＰａの引張応力を付与するときに、指定される衝撃力によって衝突された後の基材の強度を意味する。残留強度値は、本明細書に記載のような４点曲げ試験を使用して測定した。図３７では、縦の破線は、８００Ｎの衝撃力を表し、試験される試料の衝撃力はｘ軸上で正規化した。ＡＬＴ（代替のアルミノケイ酸塩ガラス基材、菱形のデータ点）は、最も悪い残留強度値を有し、全ての部品がはるかに低い衝撃力で破壊されたため、８００Ｎの衝撃力では試験できなかった。８００Ｎの衝撃力で衝突されたＡＬＴ２（三角形のデータ点）ガラス基材は、１２５Ｎを超える残留強度を有さなかった。しかし、本明細書に請求され前述の例１〜６４および以下の実施例１〜６により作製されたガラス物品によって製造されたガラス基材は、１５０６（正方形のデータ点）として示され、全てが１２５ＭＰａを超える残留強度値を有し、すなわち１５０ＭＰａを超え、一部は２００ＭＰａを超えた。
以下の実施例によって種々の実施形態をさらに明らかにする。実施例において、強化前に実施例は「基材」と呼ばれる。強化された後、実施例は「物品」または「ガラス系物品」と呼ばれる。
実施例１
実施例１Ａ〜１Ｇは、約６３．４６モル％のＳｉＯ２、１５．７１モル％のＡｌ２Ｏ３、６．３７モル％のＬｉ２Ｏ、１０．６９モル％のＮａ２Ｏ、０．０６モル％のＭｇＯ、１．１５モル％のＺｎＯ、２．４５モル％のＰ２Ｏ５、および０．０４モル％のＳｎＯ２の公称組成を有するガラス基材を含んだ。ガラス基材は０．８ｍｍの厚さを有した。実施例１Ａ〜１Ｇのガラス基材は、１００％ＮａＮＯ３を含み、約３９０℃の温度を有する溶融塩浴中で表２の条件によりイオン交換した。結果として得られたガラス系物品は、図１０のイオン交換時間の関数としてプロットされる最大ＣＴ値を示した。
実施例１Ａ〜１Ｇは、約６３．４６モル％のＳｉＯ２、１５．７１モル％のＡｌ２Ｏ３、６．３７モル％のＬｉ２Ｏ、１０．６９モル％のＮａ２Ｏ、０．０６モル％のＭｇＯ、１．１５モル％のＺｎＯ、２．４５モル％のＰ２Ｏ５、および０．０４モル％のＳｎＯ２の公称組成を有するガラス基材を含んだ。ガラス基材は０．８ｍｍの厚さを有した。実施例１Ａ〜１Ｇのガラス基材は、１００％ＮａＮＯ３を含み、約３９０℃の温度を有する溶融塩浴中で表２の条件によりイオン交換した。結果として得られたガラス系物品は、図１０のイオン交換時間の関数としてプロットされる最大ＣＴ値を示した。
本明細書に記載のＲＮＦ法を用いて、実施例１Ｅの応力プロファイルを測定した。図１１は、実施例１Ｅのガラス系物品の表面からガラス系物品中に延在する深さの関数としての測定応力を示す。応力の傾きが急激に変化する深さである「ニー」を含む特定の深さにおける応力を表３に示す。図１１では、正の数が圧縮応力に使用され、負の数は引張応力を示す。この同じ慣習（圧縮応力はｙ軸上の正の数として示され、引張応力はｙ軸上の負の値で示される）は、図１〜３でも使用されている。しかし、残りの図では、圧縮応力はｙ軸上の負の値として示され、および引張応力はｙ軸上の正の値として示される。
実施例２
実施例２Ａは、実施例１と同じ組成および０．８ｍｍの厚さを有するガラス基材を含んだ。ガラス基材は、５１％のＫＮＯ３および４９％のＮａＮＯ３を含み、約３８０℃の温度を有する１つの溶融塩浴中で３．７５時間のイオン交換を行った。結果として得られたガラス系物品は、表４に記載の応力プロファイルを示した。
実施例２Ａは、実施例１と同じ組成および０．８ｍｍの厚さを有するガラス基材を含んだ。ガラス基材は、５１％のＫＮＯ３および４９％のＮａＮＯ３を含み、約３８０℃の温度を有する１つの溶融塩浴中で３．７５時間のイオン交換を行った。結果として得られたガラス系物品は、表４に記載の応力プロファイルを示した。
実施例２Ａによるガラス系物品に対して、本明細書に記載のＡＲＯＲ試験を行った。第１の組のガラス系物品は、５ｐｓｉ（３４．５ｋＰａ）の荷重または圧力を用いて研磨し、第２の組のガラス系物品は、２５ｐｓｉ（１７２ｋＰａ）の荷重または圧力を用いて研磨し、第３の組のガラス系物品は、４５ｐｓｉ（３１０ｋＰａ）の荷重または圧力を用いて研磨した。ＡＲＯＲデータを図１２に示す。図１２に示されるように、実施例２Ａによる全てのガラス系物品は、約２０ｋｇｆを超える平均破壊荷重を示した。
実施例２Ａによるガラス系物品を同一の携帯電話デバイス上に後付けした。２０センチメートルから出発して徐々に増加する高さから、これらの電話デバイスを１８０グリット研磨紙上に落下させた。ガラス系物品がある高さ（例えば、２０ｃｍ）からの落下に残存した場合、携帯電話を、より高い高さ（例えば、３０ｃｍ、４０ｃｍ、５０ｃｍなど）で最大２２５ｃｍの高さから再び落下させた。残存したガラス系物品は、次に３０グリット研磨紙上に落下させた（同じ電話デバイス中）。１８０グリットの研磨紙および３０グリットの研磨紙の両方の上でガラス系物品が破壊される高さを図１３にプロットしている。図１３に示されるように、実施例２Ａの２つのガラス系物品を除いた全ては、１８０グリット研磨紙上に最大約２２５ｃｍの高さからの落下で残存した（約２１６ｃｍの平均残存落下高さが得られた）。３０グリット研磨紙上への平均残存落下高さは６６ｃｍであり、一部は１００ｃｍを超える落下高さで残存した。
実施例２Ａによるガラス系物品は、約４８０ｍＨｚ〜約３０００ｍＨｚの周波数範囲にわたって約６．９〜約７．０５の誘電率を示した。実施例２Ａによるガラス系物品は、約４８０ｍＨｚ〜約３０００ｍＨｚの周波数範囲にわたって約０．０１２〜約０．０１５の範囲内の誘電正接を示した。
実施例２Ａによるガラス系物品の屈折率は、約３８０ｎｍ〜約１５５０ｎｍの範囲にわたって約１．４９〜約１．５１８の範囲内であり、約３８０ｎｍ〜約８００ｎｍの波長範囲にわたって約１．４９７〜約１．５１８の範囲内である。
実施例２Ａによるガラス系物品に対して、表５に示す種々の化学処理を行った。ガラス系物品の耐薬品性を比較例２Ｂ、２Ｃおよび２Ｄと比較した。比較例２Ｂは、６４．３モル％のＳｉＯ２、７．０２モル％のＢ２Ｏ３、１４モル％のＡｌ２Ｏ３、１４モル％のＮａ２Ｏ、０．５モル％のＫ２Ｏ、０．０３モル％のＦｅ２Ｏ３、および０．１モル％のＳｎＯ２の公称組成を有するガラス基材であった。比較例２Ｃは、６４．７５モル％のＳｉＯ２、５モル％のＢ２Ｏ３、１４モル％のＡｌ２Ｏ３、１３．７５モル％のＮａ２Ｏ、２．４モル％のＭｇＯ、および０．０８モル％のＳｎＯ２の公称組成を有するガラス基材であった。比較例２Ｄは、５７．５モル％のＳｉＯ２、１６．５モル％のＡｌ２Ｏ３、１６．７１モル％のＮａ２Ｏ、２．８モル％のＭｇＯ、０．０５モル％のＳｎＯ２、および６．５モル％のＰ２Ｏ５の公称組成を有するガラス基材を含んだ。
実施例３
実施例３Ａは、実施例１と同じ組成および０．８ｍｍの厚さを有するガラス基材を含んだ。比較例３Ｂは、比較例２Ｄと同じ組成および０．８ｍｍの厚さを有するガラス基材を含んだ。実施例３Ａのガラス基材は、表６に記載されるように１つの浴を用いる１ステップで化学強化した。比較例３Ｂのガラス基材は、表６に記載されるように２ステッププロセスでイオン交換した。
実施例３Ａは、実施例１と同じ組成および０．８ｍｍの厚さを有するガラス基材を含んだ。比較例３Ｂは、比較例２Ｄと同じ組成および０．８ｍｍの厚さを有するガラス基材を含んだ。実施例３Ａのガラス基材は、表６に記載されるように１つの浴を用いる１ステップで化学強化した。比較例３Ｂのガラス基材は、表６に記載されるように２ステッププロセスでイオン交換した。
実施例３Ａおよび比較例３Ｂによるガラス系物品を同一の携帯電話デバイス上に後付けした。２０センチメートルから出発して徐々に増加する高さから、これらの電話デバイスを３０グリット研磨紙上に落下させた。３０グリット研磨紙上でガラス系物品が破壊される高さを図１４にプロットしている。図１４に示されるように、実施例３Ａのガラス系物品は、比較例３Ｂの平均残存落下高さ（すなわち、３８ｃｍ）の２倍を超える平均残存落下高さ（すなわち、９１ｃｍ）を示した。
実施例３Ａおよび比較例３Ｂによるガラス系物品に対して、２５ｐｓｉ（１７２ｋＰａ）の荷重または圧力を用いて本明細書に記載のＡＲＯＲ試験を行った。図１５に示されるように、実施例３Ａのガラス系基材は約３０ｋｇｆの平均破壊荷重を示し、一方、比較例３Ｂのガラス系基材は約２７ｋｇｆの平均破壊荷重を示した。研磨荷重または圧力を４５ｐｓｉ（３１０ｋＰａ）まで増加させると、実施例３Ａおよび比較例３Ｂの平均破壊荷重の差が増加した。特に、４５ｐｓｉ（３１０ｋＰａ）の荷重または圧力下では、図１６に示されるように、実施例３Ａは約２５．９ｋｇｆの平均破壊荷重を示し、一方、比較例３Ｂは約１９．６ｋｇｆの平均破壊荷重を示した。
実施例４
５７．５モル％のＳｉＯ２、１６．５モル％のＡｌ２Ｏ３、１６．７モル％のＮａ２Ｏ、２．５モル％のＭｇＯ、および６．５モル％のＰ２Ｏ５の公称組成、および約０．４ｍｍ、０．５５ｍｍ、または１ｍｍの厚さを有するガラス基材に対して化学強化を行った。厚さおよび化学強化の条件を表７に示す。
５７．５モル％のＳｉＯ２、１６．５モル％のＡｌ２Ｏ３、１６．７モル％のＮａ２Ｏ、２．５モル％のＭｇＯ、および６．５モル％のＰ２Ｏ５の公称組成、および約０．４ｍｍ、０．５５ｍｍ、または１ｍｍの厚さを有するガラス基材に対して化学強化を行った。厚さおよび化学強化の条件を表７に示す。
実施例４Ａは、表７に示される溶融塩浴中に４時間、８時間、１６時間、３２時間、６４時間、および１２８時間浸漬した（実施例４Ａ−１〜４Ａ−６）。実施例４Ｂは、表７に示される溶融塩浴中に４時間、８時間、１６時間、３２時間、６４時間、および１２８時間浸漬した（実施例４Ｂ−１〜４Ｂ−６）。実施例４Ｃは、表７に示される溶融塩浴中に１時間、２時間、４時間、８時間、１６時間、および３２時間浸漬した（実施例４Ｃ−１〜４Ｃ−６）。実施例４Ｄは、表７に示される溶融塩浴中に４時間、８時間、１６時間、３２時間、６４時間、および１２８時間浸漬した（実施例４Ｄ−１〜４Ｄ−６）。実施例４Ａ−１〜４Ａ−６、４Ｂ−１〜４Ｂ−６、６Ｃ−１〜４Ｃ−６、および４Ｄ−１〜４Ｄ−６の応力プロファイルをそれぞれ図１７、１９、２１、および２３に示す。図１７、１９、２１、および２３では、ガラス物品の深さまたは厚さをｘ軸上にプロットし、応力をｙ軸上にプロットしている。正の応力値はＣＴ値であり、負の応力値はＣＳ値である。
実施例４Ａ−１〜４Ａ−６、実施例４Ｂ−１〜４Ｂ−６、実施例４Ｃ−１〜４Ｃ−６および４Ｄ−１〜４Ｄ−６の溶融塩浴中に浸漬した時間の関数としてのＣＴ値およびＤＯＣ値をそれぞれ図１８、２０、２２、および２４に示す。
実施例５
表８に示される公称組成および約０．８ｍｍの厚さを有するガラス基材について、それぞれＮａＮＯ３とＮａＳＯ４との混合物および５００℃の温度を含む溶融塩浴中で１５分（比較例８Ａ）および１６時間（実施例８Ｂ）の化学強化を行った。
表８に示される公称組成および約０．８ｍｍの厚さを有するガラス基材について、それぞれＮａＮＯ３とＮａＳＯ４との混合物および５００℃の温度を含む溶融塩浴中で１５分（比較例８Ａ）および１６時間（実施例８Ｂ）の化学強化を行った。
実施例５Ａおよび５Ｂのガラス系物品の応力プロファイルを図２５に示す。図２５に示されるように、比較例５Ａは、周知の応力プロファイルを示し、一方、実施例５Ｂは、本開示の１つ以上の実施形態による応力プロファイルを示した。実施例５Ａおよび５Ｂのガラス系物品の貯蔵引張エネルギーを、測定ＳＣＡＬＰ応力プロファイルデータから前述の式（２）を用いて計算した。図２６に示されるように、計算した貯蔵引張エネルギーを測定ＣＴ（ＭＰａ）の関数としてプロットしている。
図２６に示されるように、比較例５Ａは、特定のＣＴ値の場合、（同じＣＴ値の場合の）実施例５Ｂよりもはるかに大きい貯蔵引張エネルギー値を示した。この図では、ＣＴは試料中の最大ＣＴである。特に約５５ＭＰａのＣＴにおいて、比較例５Ａは約６．５Ｊ／ｍ２の貯蔵引張エネルギーを示し、一方、実施例５Ｂは約３．５Ｊ／ｍ２の貯蔵引張エネルギーを示した。比較例５Ａおよび実施例５Ｂが破壊されると、実施例５Ｂは、比較例５Ａよりも少ない数の破片に破壊され、比較例５Ａは、はるかに多数の破片に破壊された。したがって、理論によって束縛しようとするものではないが、貯蔵引張エネルギーを制御することで、破壊によって生じる断片化パターンまたは破片数を制御または予測する方法を得ることができると考えられる。これらの例では、同じ浴の温度および組成を使用しながら、より長時間イオン交換浴中に試料を維持することによってＣＴが変化した。図２６では、０，０の点は実験的なものではなく、それが該当する場合、すなわち０ＣＴが存在する場合、貯蔵引張エネルギーが０となると当業者が予測する点である。
表８に示す公称組成および約１ｍｍの厚さを有するガラス基材について、それぞれＮａＮＯ３および４３０℃の温度を含む溶融塩浴中で４時間（比較例５Ｃ）および６１．５時間（実施例５Ｄ）の化学強化を行った。比較例５Ｃは、周知の応力プロファイルを示し、一方、実施例５Ｄは、本開示の１つ以上の実施形態による応力プロファイルを示した。実施例５Ａ〜５Ｂに用いた方法と同じ方法を用いて実施例５Ｃおよび５Ｄの貯蔵引張エネルギーを計算し、図２７に示されるように測定ＣＴ（ＭＰａ）の関数としてプロットしている。
図２７に示されるように、比較例５Ｃは、特定のＣＴ（この場合も図２６と同様に、これらは最大ＣＴ値であり、この場合もこれらの値は、同じイオン交換浴の温度および組成を使用するがより長い時間を使用することで変化した）値の場合、（同じＣＴ値の場合の）実施例５Ｄよりもはるかに大きい貯蔵引張エネルギー値を示した。比較例５Ｃおよび実施例５Ｄが破壊されると、実施例５Ｄは、比較例５Ｃよりも少ない数の破片に破壊され、比較例５Ｃは、はるかに多数の破片に破壊された。
実施例６
表９は、本明細書に記載のガラス基材の代表的な組成物（実施例６Ａ〜６Ｊ）を列挙する。表１０は、表９に列挙される例について求めた選択された物理的性質を列挙する。表１０に列挙される物理的性質は、密度；ＣＴＥ；ひずみ点、徐冷点、および軟化点；液相線温度；液相線粘度；ヤング率；屈折率、および応力光係数を含む。
表９は、本明細書に記載のガラス基材の代表的な組成物（実施例６Ａ〜６Ｊ）を列挙する。表１０は、表９に列挙される例について求めた選択された物理的性質を列挙する。表１０に列挙される物理的性質は、密度；ＣＴＥ；ひずみ点、徐冷点、および軟化点；液相線温度；液相線粘度；ヤング率；屈折率、および応力光係数を含む。
実施例６Ａ〜６Ｈからガラス物品（シート形態で特定の厚さを有する）を形成し、次に特定の温度を有する溶融塩浴中に指定の時間にわたって浸漬することによって化学強化した。表１１は、各ガラス物品の厚さ、化学強化条件、ならびに結果として得られた強化ガラス物品の測定最大ＣＴおよびＤＯＣ値を示す。
本発明の意図および範囲から逸脱することなく種々の修正形態および変形形態が可能であることは当業者に明らかであろう。例えば、種々の特徴は、以下の代表的な実施形態により組み合わせることができる。
実施形態１。厚さ（ｔ）（ｍｍ）を画定する、第１の表面および第１の表面の反対にある第２の表面と、
ゼロではなく、かつ約０・ｔ〜約０．３・ｔの厚さ範囲に沿って変動する金属酸化物の濃度と、
約７１．５／√（ｔ）未満の最大ＣＴ（ＭＰａ）を含む中央張力（ＣＴ）領域と
を含むガラス系物品であって、ガラス系物品が破壊されると、１平方インチ（６．４５１６ｃｍ２）当たり２つ以下の破片に破壊され、使用される試料サイズは、５ｃｍ×５ｃｍ（２インチ×２インチ）の正方形であった、ガラス系物品。
ゼロではなく、かつ約０・ｔ〜約０．３・ｔの厚さ範囲に沿って変動する金属酸化物の濃度と、
約７１．５／√（ｔ）未満の最大ＣＴ（ＭＰａ）を含む中央張力（ＣＴ）領域と
を含むガラス系物品であって、ガラス系物品が破壊されると、１平方インチ（６．４５１６ｃｍ２）当たり２つ以下の破片に破壊され、使用される試料サイズは、５ｃｍ×５ｃｍ（２インチ×２インチ）の正方形であった、ガラス系物品。
実施形態２。金属酸化物の濃度は、ゼロではなく、かつ厚さ全体に沿って変動する、実施形態１のガラス系物品。
実施形態３。約３００ＭＰａ以上の表面圧縮応力（ＣＳ）を含む、上記実施形態のいずれか１つのガラス系物品。
実施形態４。表面ＣＳは、約４００ＭＰａ以上である、実施形態３のガラス系物品。
実施形態５。ＣＴ領域は、金属酸化物濃度勾配を含む、上記実施形態のいずれか１つのガラス系物品。
実施形態６。第１の金属酸化物濃度および第２の金属酸化物濃度を含み、
第１の金属酸化物濃度は、厚さが約０・ｔ〜約０．５・ｔの第１の範囲にわたって変動するときに、約１５モル％〜約０モル％の範囲内で変動し、
第２の金属酸化物の濃度は、厚さが第１の表面および第２の表面の少なくとも１つから約０マイクロメートル〜約２５マイクロメートルの第２の範囲にわたって変動するときに、約０モル％〜約１０モル％の範囲内で変動する、上記実施形態のいずれか１つのガラス系物品。
第１の金属酸化物濃度は、厚さが約０・ｔ〜約０．５・ｔの第１の範囲にわたって変動するときに、約１５モル％〜約０モル％の範囲内で変動し、
第２の金属酸化物の濃度は、厚さが第１の表面および第２の表面の少なくとも１つから約０マイクロメートル〜約２５マイクロメートルの第２の範囲にわたって変動するときに、約０モル％〜約１０モル％の範囲内で変動する、上記実施形態のいずれか１つのガラス系物品。
実施形態７。第３の金属酸化物を含む、実施形態６のガラス系物品。
実施形態８。ガラス系物品であって、厚さ（ｔ）を画定する、第１の表面および第１の表面の反対にある第２の表面と、
ゼロではなく、かつ約０・ｔ〜約０．３・ｔの厚さ範囲に沿って変動する金属酸化物の濃度と、
約２００ＭＰａ以上の表面圧縮応力と、
約７１．５／√（ｔ）未満の最大ＣＴを有するＣＴ領域と
を含む、ガラス系物品。
ゼロではなく、かつ約０・ｔ〜約０．３・ｔの厚さ範囲に沿って変動する金属酸化物の濃度と、
約２００ＭＰａ以上の表面圧縮応力と、
約７１．５／√（ｔ）未満の最大ＣＴを有するＣＴ領域と
を含む、ガラス系物品。
実施形態９。金属酸化物濃度の厚さ範囲は、約０・ｔ〜約０．４・ｔである、実施形態８のガラス系物品。
実施形態１０。金属酸化物濃度の厚さ範囲は、約０・ｔ〜約０．４５・ｔである、実施形態８または実施形態９のガラス系物品。
実施形態１１。金属酸化物の一価イオンは、厚さ範囲に沿って応力を発生させる、実施形態１〜１０のいずれか１つのガラス系物品。
実施形態１２。金属酸化物の一価イオンは、ガラス系物品中の金属酸化物の一価イオンの全ての最大イオン直径を有する、実施形態１１のガラス系物品。
実施形態１３。金属酸化物の濃度は、第１の表面から、第１の表面と第２の表面との間の点における値まで減少し、かつその値から第２の表面まで増加する、実施形態１〜１２のいずれか１つのガラス系物品。
実施形態１４。約４６０℃において約４５０μｍ２／時以上のナトリウムまたはカリウムイオン拡散率と、約０．１５・ｔを超えるＤＯＣとを含み、表面ＣＳは、最大ＣＴの１．５倍以上である、実施形態１〜１３のいずれか１つのガラス系物品。
実施形態１５。表面ＣＳの絶対値は、最大ＣＴの絶対値よりも大きい、実施形態８〜１４のいずれか１つのガラス系物品。
実施形態１６。表面ＣＳは、約３００ＭＰａ以上であり、かつ約２ミリメートル以下の厚さである、実施形態８〜１５のいずれか１つのガラス系物品。
実施形態１７。ＣＴ領域は、ゼロではなく、かつ約０・ｔ〜約０．３・ｔの厚さ範囲に沿って変動する金属酸化物を含む、実施形態８〜１６のいずれか１つのガラス系物品。
実施形態１８。表面ＣＳの絶対値に対する最大ＣＴの比は、約０．１〜約０．２の範囲内である、実施形態１〜１７のいずれか１つのガラス系物品。
実施形態１９。約３ミリメートル未満の厚さ（ｔ）を画定する、第１の表面および第１の表面の反対にある第２の表面と、
厚さに沿って延在する応力プロファイルと
を含むガラス系物品であって、約０・ｔ〜最大０．３・ｔおよび約０．７・ｔ超〜ｔの厚さ範囲間の応力プロファイルの全ての点は、約０．１ＭＰａ／マイクロメートルを超える絶対値を有する傾きを有する接線を含み、
応力プロファイルは、最大ＣＳ、ＤＯＣ、および約７１．５／√（ｔ）未満の最大ＣＴ（ＭＰａ）を含み、最大ＣＳの絶対値に対する最大ＣＴの比は、約０．０１〜約０．２の範囲内であり、ＤＯＣは、約０．１・ｔ以上であり、
ガラス系物品が破壊されると、ガラス系物品は、１平方インチ（６．４５１６ｃｍ２）当たり２つ以下の破片に破壊され、使用される試料サイズは、５ｃｍ×５ｃｍ（２インチ×２インチ）の正方形であった、ガラス系物品。
厚さに沿って延在する応力プロファイルと
を含むガラス系物品であって、約０・ｔ〜最大０．３・ｔおよび約０．７・ｔ超〜ｔの厚さ範囲間の応力プロファイルの全ての点は、約０．１ＭＰａ／マイクロメートルを超える絶対値を有する傾きを有する接線を含み、
応力プロファイルは、最大ＣＳ、ＤＯＣ、および約７１．５／√（ｔ）未満の最大ＣＴ（ＭＰａ）を含み、最大ＣＳの絶対値に対する最大ＣＴの比は、約０．０１〜約０．２の範囲内であり、ＤＯＣは、約０．１・ｔ以上であり、
ガラス系物品が破壊されると、ガラス系物品は、１平方インチ（６．４５１６ｃｍ２）当たり２つ以下の破片に破壊され、使用される試料サイズは、５ｃｍ×５ｃｍ（２インチ×２インチ）の正方形であった、ガラス系物品。
実施形態２０。約２００ＭＰａ以上の表面ＣＳ、および約０．４・ｔ以上の層の化学深さを含む、実施形態１〜７または実施形態１９のいずれか１つのガラス系物品。
実施形態２１。厚さ（ｔ）（ｍｍ）を画定する、第１の表面および第１の表面の反対にある第２の表面と、
ゼロではなく、かつ約０・ｔ〜約０．３・ｔの厚さ範囲に沿って変動する金属酸化物の濃度と、
約７１．５／√（ｔ）未満の最大ＣＴ（ＭＰａ）を含む中央張力（ＣＴ）領域と
を含むガラス系物品であって、
（ｉ）物品が曲げられて１００ＭＰａの引張応力を付与するときに、５００ニュートンを超える閾値破壊衝撃力と、
（ｉｉ）物品が曲げられて１００ＭＰａの引張応力を付与するときに、８００Ｎの衝撃力によって衝突された後に１２５ＭＰａ以上の残留強度と
の少なくとも１つを示す、ガラス系物品。
ゼロではなく、かつ約０・ｔ〜約０．３・ｔの厚さ範囲に沿って変動する金属酸化物の濃度と、
約７１．５／√（ｔ）未満の最大ＣＴ（ＭＰａ）を含む中央張力（ＣＴ）領域と
を含むガラス系物品であって、
（ｉ）物品が曲げられて１００ＭＰａの引張応力を付与するときに、５００ニュートンを超える閾値破壊衝撃力と、
（ｉｉ）物品が曲げられて１００ＭＰａの引張応力を付与するときに、８００Ｎの衝撃力によって衝突された後に１２５ＭＰａ以上の残留強度と
の少なくとも１つを示す、ガラス系物品。
実施形態２２。約２００ＭＰａを超える表面圧縮応力を有する、実施形態２１のガラス系物品。
実施形態２３。約３ミリメートル未満の厚さ（ｔ）を画定する、第１の表面および第１の表面の反対にある第２の表面と、
厚さに沿って延在する応力プロファイルと
を含むガラス系物品であって、約０・ｔ〜最大０．３・ｔおよび約０．７・ｔ超〜ｔの厚さ範囲間の応力プロファイルの全ての点は、約０．１ＭＰａ／マイクロメートルを超える絶対値を有する傾きを有する接線を含み、
応力プロファイルは、最大ＣＳ、ＤＯＣ、および約７１．５／√（ｔ）未満の最大ＣＴ（ＭＰａ）を含み、最大ＣＳの絶対値に対する最大ＣＴの比は、約０．０１〜約０．２の範囲内であり、ＤＯＣは、約０．１・ｔ以上であり、
物品は、
（ｉ）物品が曲げられて１００ＭＰａの引張応力を付与するときに、５００ニュートンを超える閾値破壊衝撃力と、
（ｉｉ）物品が曲げられて１００ＭＰａの引張応力を付与するときに、８００Ｎの衝撃力によって衝突された後に１２５ＭＰａ以上の残留強度と
の少なくとも１つを示す、ガラス系物品。
厚さに沿って延在する応力プロファイルと
を含むガラス系物品であって、約０・ｔ〜最大０．３・ｔおよび約０．７・ｔ超〜ｔの厚さ範囲間の応力プロファイルの全ての点は、約０．１ＭＰａ／マイクロメートルを超える絶対値を有する傾きを有する接線を含み、
応力プロファイルは、最大ＣＳ、ＤＯＣ、および約７１．５／√（ｔ）未満の最大ＣＴ（ＭＰａ）を含み、最大ＣＳの絶対値に対する最大ＣＴの比は、約０．０１〜約０．２の範囲内であり、ＤＯＣは、約０．１・ｔ以上であり、
物品は、
（ｉ）物品が曲げられて１００ＭＰａの引張応力を付与するときに、５００ニュートンを超える閾値破壊衝撃力と、
（ｉｉ）物品が曲げられて１００ＭＰａの引張応力を付与するときに、８００Ｎの衝撃力によって衝突された後に１２５ＭＰａ以上の残留強度と
の少なくとも１つを示す、ガラス系物品。
実施形態２４。厚さ（ｔ）（ｍｍ）を画定する、第１の表面および第１の表面の反対にある第２の表面と、
濃度勾配を形成する金属酸化物と
を含むガラス系物品であって、金属酸化物の濃度は、第１の表面から、第１の表面と第２の表面との間の点における値まで減少し、かつその値から第２の表面まで増加し、
その点における金属酸化物の濃度は、ゼロではなく、
ガラス系物品は、約０Ｊ／ｍ２超〜２５Ｊ／ｍ２未満の貯蔵引張エネルギー、および約８０ＧＰａ未満のヤング率を含む、ガラス系物品。
濃度勾配を形成する金属酸化物と
を含むガラス系物品であって、金属酸化物の濃度は、第１の表面から、第１の表面と第２の表面との間の点における値まで減少し、かつその値から第２の表面まで増加し、
その点における金属酸化物の濃度は、ゼロではなく、
ガラス系物品は、約０Ｊ／ｍ２超〜２５Ｊ／ｍ２未満の貯蔵引張エネルギー、および約８０ＧＰａ未満のヤング率を含む、ガラス系物品。
実施形態２５。金属酸化物の濃度は、厚さ全体にわたって約０．０５モル％以上である、実施形態１〜１８または２４のいずれか１つのガラス系物品。
実施形態２６。第１の表面における金属酸化物濃度は、約０．５・ｔに等しい深さにおける金属酸化物の濃度の約１．５倍以上である、実施形態１〜１８、２４または２５のいずれか１つのガラス系物品。
実施形態２７。金属酸化物の全濃度は、約１モル％〜約１５モル％の範囲内である、実施形態１〜１８、２０または２４〜２６のいずれか１つのガラス系物品。
実施形態２８。金属酸化物は、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、およびＣｓ２Ｏのいずれか１つ以上を含む、実施形態１〜１８、２０または２４〜２７のいずれか１つのガラス系物品。
実施形態２９。第１の表面からＤＯＣまで延在するＣＳ層を含み、ＤＯＣは、約０．１・ｔ以上である、実施形態１〜１８、２０または２４〜２８のいずれか１つのガラス系物品。
実施形態３０。ＣＴ領域は、最大ＣＴを含み、および表面ＣＳの絶対値に対する最大ＣＴの比は、約０．０１〜約０．２の範囲内である、実施形態１９、２０または２４〜２９のいずれか１つのガラス系物品。
実施形態３１。約３ミリメートル未満の厚さ（ｔ）を画定する、第１の表面および第１の表面の反対にある第２の表面と、
厚さに沿って延在する応力プロファイルと
を含むガラス系物品であって、約０ｔ〜最大０．３ｔおよび約０．７・ｔ超〜ｔの厚さ範囲間の応力プロファイルの全ての点は、約０．１ＭＰａ／マイクロメートルを超える絶対値を有する局所勾配を含み、
応力プロファイルは、最大ＣＳ、ＤＯＣ、および最大ＣＴを含み、最大ＣＳの絶対値に対する最大ＣＴの比は、約０．０１〜約０．２の範囲内であり、ＤＯＣは、約０．１・ｔ以上であり、
ガラス系物品は、約０Ｊ／ｍ２超〜２５Ｊ／ｍ２未満の貯蔵引張エネルギー、および約８０ＧＰａ未満のヤング率を含む、ガラス系物品。
厚さに沿って延在する応力プロファイルと
を含むガラス系物品であって、約０ｔ〜最大０．３ｔおよび約０．７・ｔ超〜ｔの厚さ範囲間の応力プロファイルの全ての点は、約０．１ＭＰａ／マイクロメートルを超える絶対値を有する局所勾配を含み、
応力プロファイルは、最大ＣＳ、ＤＯＣ、および最大ＣＴを含み、最大ＣＳの絶対値に対する最大ＣＴの比は、約０．０１〜約０．２の範囲内であり、ＤＯＣは、約０．１・ｔ以上であり、
ガラス系物品は、約０Ｊ／ｍ２超〜２５Ｊ／ｍ２未満の貯蔵引張エネルギー、および約８０ＧＰａ未満のヤング率を含む、ガラス系物品。
実施形態３２。厚さ全体に沿って連続的に変動する金属酸化物のゼロではない濃度を含む、実施形態３１のガラス系物品。
実施形態３３。約１０マイクロメートルの厚さ部分に沿って連続的に変動する金属酸化物のゼロではない濃度を含む、実施形態３１または実施形態３２のガラス系物品。
実施形態３４。最大ＣＳは、約３００ＭＰａ以上を含む、実施形態１９、２０、２５または３１〜３３のいずれか１つのガラス系物品。
実施形態３５。約０．４・ｔ以上の層の化学深さを含む、実施形態８〜１８または３１〜３４のいずれか１つのガラス系物品。
実施形態３６。ＣＴ領域を含み、ＣＴ領域は、金属酸化物濃度勾配を含む、実施形態１９、２０、２４〜２９、３１〜３５のいずれか１つのガラス系物品。
実施形態３７。最大ＣＴは、約７１．５／√（ｔ）（ＭＰａ）未満である、実施形態２４〜３６のいずれか１つのガラス系物品。
実施形態３８。ＣＳ領域とＣＴ領域とを含む応力プロファイルを含むガラス系物品であって、ＣＴ領域は、応力（ｘ）＝ＭａｘＴ−（（（ＣＴｎ・（ｎ＋１））／０．５ｎ）・｜（ｘ／ｔ）−０．５｜ｎ）の式によって概算され、
式中、ＭａｘＴは、最大張力値であり、かつＭＰａの単位の正の値であり、
ＣＴｎは、ｎにおける張力値であり、ＣＴｎは、ＭａｘＴ以下であり、かつＭＰａの単位の正の値であり、
ｘは、マイクロメートル単位の厚さ（ｔ）に沿った位置であり、およびガラス系物品の表面においてｘ＝０であり、
ｎは、１．５〜５の範囲内である、ガラス系物品。
式中、ＭａｘＴは、最大張力値であり、かつＭＰａの単位の正の値であり、
ＣＴｎは、ｎにおける張力値であり、ＣＴｎは、ＭａｘＴ以下であり、かつＭＰａの単位の正の値であり、
ｘは、マイクロメートル単位の厚さ（ｔ）に沿った位置であり、およびガラス系物品の表面においてｘ＝０であり、
ｎは、１．５〜５の範囲内である、ガラス系物品。
実施形態３９。ｎは、１．５〜２の範囲内である、実施形態３８のガラス系物品。
実施形態４０。ＣＴ領域は、約５０ＭＰａ〜約２５０ＭＰａの範囲内の最大ＣＴ値を含み、および最大ＣＴ値は、約０．４ｔ〜約０．６ｔの範囲内の深さにおけるものである、実施形態３８または３９のガラス系物品。
実施形態４１。約０ｔ〜約０．１ｔの範囲内の厚さの場合、応力プロファイルは、傾きであって、その絶対値の大きさが約２０ＭＰａ／マイクロメートル〜約２００ＭＰａ／マイクロメートルの範囲内である、傾きを含む、実施形態３８〜４０のいずれか１つのガラス系物品。
実施形態４２。応力プロファイルは、０．５ｔから表面まで測定された場合の複数の誤差関数の組合せによって概算される、実施形態３８〜４１のいずれか１つのガラス系物品。
実施形態４３。ＣＳ領域とＣＴ領域とを含む応力プロファイルを含むガラス系物品であって、ＣＴ領域は、応力（ｘ）＝ＭａｘＴ−（（（ＣＴｎ・（ｎ＋１））／０．５ｎ）・｜（ｘ／ｔ）−０．５｜ｎ）の式によって概算され、
式中、ＭａｘＴは、最大張力値であり、かつＭＰａの単位の正の値であり、
ＣＴｎは、ｎにおける張力値であり、ＣＴｎは、ＭａｘＴ以下であり、かつＭＰａの単位の正の値であり、
ｘは、マイクロメートル単位の厚さ（ｔ）に沿った位置であり、およびガラス系物品の表面においてｘ＝０であり、
ｎは、１．５〜５の範囲内であり、
物品は、
（ｉ）物品が曲げられて１００ＭＰａの引張応力を付与するときに、５００ニュートンを超える閾値破壊衝撃力と、
（ｉｉ）物品が曲げられて１００ＭＰａの引張応力を付与するときに、８００Ｎの衝撃力によって衝突された後に１２５ＭＰａ以上の残留強度と
の少なくとも１つを示す、ガラス系物品。
式中、ＭａｘＴは、最大張力値であり、かつＭＰａの単位の正の値であり、
ＣＴｎは、ｎにおける張力値であり、ＣＴｎは、ＭａｘＴ以下であり、かつＭＰａの単位の正の値であり、
ｘは、マイクロメートル単位の厚さ（ｔ）に沿った位置であり、およびガラス系物品の表面においてｘ＝０であり、
ｎは、１．５〜５の範囲内であり、
物品は、
（ｉ）物品が曲げられて１００ＭＰａの引張応力を付与するときに、５００ニュートンを超える閾値破壊衝撃力と、
（ｉｉ）物品が曲げられて１００ＭＰａの引張応力を付与するときに、８００Ｎの衝撃力によって衝突された後に１２５ＭＰａ以上の残留強度と
の少なくとも１つを示す、ガラス系物品。
実施形態４４。厚さ（ｔ）（ｍｍ）を画定する、第１の表面および第１の表面の反対にある第２の表面と、
濃度勾配を形成する金属酸化物と
を含むガラス系物品であって、金属酸化物の濃度は、第１の表面から、第１の表面と第２の表面との間の点における値まで減少し、かつその値から第２の表面まで増加し、
その点における金属酸化物の濃度は、ゼロではなく、
物品は、
（ｉ）物品が曲げられて１００ＭＰａの引張応力を付与するときに、５００ニュートンを超える閾値破壊衝撃力と、
（ｉｉ）物品が曲げられて１００ＭＰａの引張応力を付与するときに、８００Ｎの衝撃力によって衝突された後に１２５ＭＰａ以上の残留強度と
の少なくとも１つを示す、ガラス系物品。
濃度勾配を形成する金属酸化物と
を含むガラス系物品であって、金属酸化物の濃度は、第１の表面から、第１の表面と第２の表面との間の点における値まで減少し、かつその値から第２の表面まで増加し、
その点における金属酸化物の濃度は、ゼロではなく、
物品は、
（ｉ）物品が曲げられて１００ＭＰａの引張応力を付与するときに、５００ニュートンを超える閾値破壊衝撃力と、
（ｉｉ）物品が曲げられて１００ＭＰａの引張応力を付与するときに、８００Ｎの衝撃力によって衝突された後に１２５ＭＰａ以上の残留強度と
の少なくとも１つを示す、ガラス系物品。
実施形態４５。６００ニュートンを超える閾値破壊衝撃力を示す、実施形態２１〜２３、４３または４４のいずれか１つのガラス系物品。
実施形態４６。７００ニュートンを超える閾値破壊衝撃力を示す、実施形態２１〜２３、４３または４４のいずれか１つのガラス系物品。
実施形態４７。８００ニュートンを超える閾値破壊衝撃力を示す、実施形態２１〜２３、４３または４４のいずれか１つのガラス系物品。
実施形態４８。１５０ＭＰａ以上の残留強度を示す、実施形態２１〜２３、４３または４４のいずれか１つのガラス系物品。
実施形態４９。２００ＭＰａ以上の残留強度を示す、実施形態２１〜２３、４３または４４のいずれか１つのガラス系物品。
実施形態５０。ｔは、約３ミリメートル以下を含む、上記実施形態のいずれか１つのガラス系物品。
実施形態５１。非晶質である、上記実施形態のいずれか１つのガラス系物品。
実施形態５２。結晶性である、上記実施形態のいずれか１つのガラス系物品。
実施形態５３。約３８０ｎｍ〜約７８０ｎｍの範囲内の波長にわたって約８８％以上の透過率をさらに示す、上記実施形態のいずれか１つのガラス系物品。
実施形態５４。ＣＩＥ光源Ｆ０２下において、約８８以上のＬ＊値、約−３〜約＋３の範囲内のａ＊値、および約−６〜約＋６の範囲内のｂ＊値のＣＩＥＬＡＢ色空間座標をさらに示す、上記実施形態のいずれか１つのガラス系物品。
実施形態５５。約０．６５ＭＰａ・ｍ１／２以上の破壊靱性（Ｋ１Ｃ）を含む、上記実施形態のいずれか１つのガラス系物品。
実施形態５６。８０ＧＰａ未満のヤング率を含む、上記実施形態のいずれか１つのガラス系物品。
実施形態５７。ｔは、約１ミリメートル以下を含む、上記実施形態のいずれか１つのガラス系物品。
実施形態５８。約１００ｋＰ（１０ｋＰａ・ｓ）以上の液相線粘度を含む、上記実施形態のいずれか１つのガラス系物品。
実施形態５９。約１７モル％を超えるＡｌ２Ｏ３とＮａ２Ｏとの合計量を含む組成物と、
約４モル％を超えるＮａ２Ｏを含む組成物と、
Ｂ２Ｏ３、ＺｎＯ、またはＢ２Ｏ３とＺｎＯとの両方を実質的に含まない組成物と、
ゼロではない量のＰ２Ｏ５を含む組成物と
のいずれか１つ以上を含む、上記実施形態のいずれか１つのガラス系物品。
約４モル％を超えるＮａ２Ｏを含む組成物と、
Ｂ２Ｏ３、ＺｎＯ、またはＢ２Ｏ３とＺｎＯとの両方を実質的に含まない組成物と、
ゼロではない量のＰ２Ｏ５を含む組成物と
のいずれか１つ以上を含む、上記実施形態のいずれか１つのガラス系物品。
実施形態６０。前面、背面、および側面を有するハウジングと、
少なくとも部分的にハウジング内部にある電気部品と、
ハウジングの前面におけるまたはそれに隣接するディスプレイと、
ディスプレイの上に配置されるカバー基材と
を含むデバイスであって、カバー基材は、上記実施形態のいずれか１つのガラス系物品を含む、デバイス。
少なくとも部分的にハウジング内部にある電気部品と、
ハウジングの前面におけるまたはそれに隣接するディスプレイと、
ディスプレイの上に配置されるカバー基材と
を含むデバイスであって、カバー基材は、上記実施形態のいずれか１つのガラス系物品を含む、デバイス。
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
厚さ（ｔ）（ｍｍ）を画定する、第１の表面および前記第１の表面の反対にある第２の表面と、
ゼロではなく、かつ約０・ｔ〜約０．３・ｔの厚さ範囲に沿って変動する金属酸化物の濃度と、
約７１．５／√（ｔ）未満の最大ＣＴ（ＭＰａ）を含む中央張力（ＣＴ）領域と
を含むガラス系物品において、前記ガラス系物品が破壊されると、１平方インチ（６．４５１６ｃｍ２）当たり２つ以下の破片に破壊され、使用される試料サイズは、５ｃｍ×５ｃｍ（２インチ×２インチ）の正方形であったことを特徴とするガラス系物品。
厚さ（ｔ）（ｍｍ）を画定する、第１の表面および前記第１の表面の反対にある第２の表面と、
ゼロではなく、かつ約０・ｔ〜約０．３・ｔの厚さ範囲に沿って変動する金属酸化物の濃度と、
約７１．５／√（ｔ）未満の最大ＣＴ（ＭＰａ）を含む中央張力（ＣＴ）領域と
を含むガラス系物品において、前記ガラス系物品が破壊されると、１平方インチ（６．４５１６ｃｍ２）当たり２つ以下の破片に破壊され、使用される試料サイズは、５ｃｍ×５ｃｍ（２インチ×２インチ）の正方形であったことを特徴とするガラス系物品。
実施形態２
前記金属酸化物の前記濃度は、ゼロではなく、かつ前記厚さ全体に沿って変動することを特徴とする、実施形態１に記載のガラス系物品。
前記金属酸化物の前記濃度は、ゼロではなく、かつ前記厚さ全体に沿って変動することを特徴とする、実施形態１に記載のガラス系物品。
実施形態３
約３００ＭＰａ以上の表面圧縮応力（ＣＳ）を含むことを特徴とする、実施形態１または２に記載のガラス系物品。
約３００ＭＰａ以上の表面圧縮応力（ＣＳ）を含むことを特徴とする、実施形態１または２に記載のガラス系物品。
実施形態４
前記表面ＣＳは、約４００ＭＰａ以上であることを特徴とする、実施形態３に記載のガラス系物品。
前記表面ＣＳは、約４００ＭＰａ以上であることを特徴とする、実施形態３に記載のガラス系物品。
実施形態５
前記ＣＴ領域は、金属酸化物濃度勾配を含むことを特徴とする、実施形態１〜４のいずれか一項に記載のガラス系物品。
前記ＣＴ領域は、金属酸化物濃度勾配を含むことを特徴とする、実施形態１〜４のいずれか一項に記載のガラス系物品。
実施形態６
第１の金属酸化物濃度および第２の金属酸化物濃度を含み、
前記第１の金属酸化物濃度は、厚さが約０・ｔ〜約０．５・ｔの第１の範囲にわたって変動するときに、約１５モル％〜約０モル％の範囲内で変動し、
前記第２の金属酸化物濃度は、厚さが前記第１の表面および前記第２の表面の少なくとも１つから約０マイクロメートル〜約２５マイクロメートルの第２の範囲にわたって変動するときに、約０モル％〜約１０モル％の範囲内で変動することを特徴とする、実施形態１〜５のいずれか一項に記載のガラス系物品。
第１の金属酸化物濃度および第２の金属酸化物濃度を含み、
前記第１の金属酸化物濃度は、厚さが約０・ｔ〜約０．５・ｔの第１の範囲にわたって変動するときに、約１５モル％〜約０モル％の範囲内で変動し、
前記第２の金属酸化物濃度は、厚さが前記第１の表面および前記第２の表面の少なくとも１つから約０マイクロメートル〜約２５マイクロメートルの第２の範囲にわたって変動するときに、約０モル％〜約１０モル％の範囲内で変動することを特徴とする、実施形態１〜５のいずれか一項に記載のガラス系物品。
実施形態７
第３の金属酸化物を含むことを特徴とする、実施形態６に記載のガラス系物品。
第３の金属酸化物を含むことを特徴とする、実施形態６に記載のガラス系物品。
実施形態８
ガラス系物品において、
厚さ（ｔ）（ｍｍ）を画定する、第１の表面および前記第１の表面の反対にある第２の表面と、
ゼロではなく、かつ約０・ｔ〜約０．３・ｔの厚さ範囲に沿って変動する金属酸化物の濃度と、
約２００ＭＰａ以上の表面圧縮応力と、
約７１．５／√（ｔ）未満の最大ＣＴを有するＣＴ領域と
を含むことを特徴とするガラス系物品。
ガラス系物品において、
厚さ（ｔ）（ｍｍ）を画定する、第１の表面および前記第１の表面の反対にある第２の表面と、
ゼロではなく、かつ約０・ｔ〜約０．３・ｔの厚さ範囲に沿って変動する金属酸化物の濃度と、
約２００ＭＰａ以上の表面圧縮応力と、
約７１．５／√（ｔ）未満の最大ＣＴを有するＣＴ領域と
を含むことを特徴とするガラス系物品。
実施形態９
前記金属酸化物濃度の前記厚さ範囲は、約０・ｔ〜約０．４・ｔであることを特徴とする、実施形態８に記載のガラス系物品。
前記金属酸化物濃度の前記厚さ範囲は、約０・ｔ〜約０．４・ｔであることを特徴とする、実施形態８に記載のガラス系物品。
実施形態１０
前記金属酸化物濃度の前記厚さ範囲は、約０・ｔ〜約０．４５・ｔであることを特徴とする、実施形態８または９に記載のガラス系物品。
前記金属酸化物濃度の前記厚さ範囲は、約０・ｔ〜約０．４５・ｔであることを特徴とする、実施形態８または９に記載のガラス系物品。
実施形態１１
前記金属酸化物の一価イオンは、前記厚さ範囲に沿って応力を発生させることを特徴とする、実施形態１〜１０のいずれか一項に記載のガラス系物品。
前記金属酸化物の一価イオンは、前記厚さ範囲に沿って応力を発生させることを特徴とする、実施形態１〜１０のいずれか一項に記載のガラス系物品。
実施形態１２
前記金属酸化物の前記一価イオンは、前記ガラス系物品中の前記金属酸化物の前記一価イオンの全ての最大イオン直径を有することを特徴とする、実施形態１１に記載のガラス系物品。
前記金属酸化物の前記一価イオンは、前記ガラス系物品中の前記金属酸化物の前記一価イオンの全ての最大イオン直径を有することを特徴とする、実施形態１１に記載のガラス系物品。
実施形態１３
前記金属酸化物の前記濃度は、前記第１の表面から、前記第１の表面と前記第２の表面との間の点における値まで減少し、かつ前記値から前記第２の表面まで増加することを特徴とする、実施形態１〜１２のいずれか一項に記載のガラス系物品。
前記金属酸化物の前記濃度は、前記第１の表面から、前記第１の表面と前記第２の表面との間の点における値まで減少し、かつ前記値から前記第２の表面まで増加することを特徴とする、実施形態１〜１２のいずれか一項に記載のガラス系物品。
実施形態１４
約４６０℃において約４５０μｍ２／時以上のナトリウムまたはカリウムイオン拡散率と、約０．１５・ｔを超えるＤＯＣとを含み、前記表面ＣＳは、前記最大ＣＴの１．５倍以上であることを特徴とする、実施形態１〜１３のいずれか一項に記載のガラス系物品。
約４６０℃において約４５０μｍ２／時以上のナトリウムまたはカリウムイオン拡散率と、約０．１５・ｔを超えるＤＯＣとを含み、前記表面ＣＳは、前記最大ＣＴの１．５倍以上であることを特徴とする、実施形態１〜１３のいずれか一項に記載のガラス系物品。
実施形態１５
表面ＣＳの絶対値は、最大ＣＴの絶対値よりも大きいことを特徴とする、実施形態８〜１４のいずれか一項に記載のガラス系物品。
表面ＣＳの絶対値は、最大ＣＴの絶対値よりも大きいことを特徴とする、実施形態８〜１４のいずれか一項に記載のガラス系物品。
実施形態１６
前記表面ＣＳは、約３００ＭＰａ以上であり、かつ約２ミリメートル以下の厚さであることを特徴とする、実施形態８〜１５のいずれか一項に記載のガラス系物品。
前記表面ＣＳは、約３００ＭＰａ以上であり、かつ約２ミリメートル以下の厚さであることを特徴とする、実施形態８〜１５のいずれか一項に記載のガラス系物品。
実施形態１７
前記ＣＴ領域は、ゼロではなく、かつ約０・ｔ〜約０．３・ｔの厚さ範囲に沿って変動する前記金属酸化物を含むことを特徴とする、実施形態８〜１６のいずれか一項に記載のガラス系物品。
前記ＣＴ領域は、ゼロではなく、かつ約０・ｔ〜約０．３・ｔの厚さ範囲に沿って変動する前記金属酸化物を含むことを特徴とする、実施形態８〜１６のいずれか一項に記載のガラス系物品。
実施形態１８
表面ＣＳの絶対値に対する最大ＣＴの比は、約０．１〜約０．２の範囲内であることを特徴とする、実施形態１〜１７のいずれか一項に記載のガラス系物品。
表面ＣＳの絶対値に対する最大ＣＴの比は、約０．１〜約０．２の範囲内であることを特徴とする、実施形態１〜１７のいずれか一項に記載のガラス系物品。
実施形態１９
約３ミリメートル未満の厚さ（ｔ）を画定する、第１の表面および前記第１の表面の反対にある第２の表面と、
前記厚さに沿って延在する応力プロファイルと
を含むガラス系物品において、約０・ｔ〜最大０．３・ｔおよび約０．７・ｔ超〜ｔの厚さ範囲間の前記応力プロファイルの全ての点は、約０．１ＭＰａ／マイクロメートルを超える絶対値を有する傾きを有する接線を含み、
前記応力プロファイルは、最大ＣＳ、ＤＯＣ、および約７１．５／√（ｔ）未満の最大ＣＴ（ＭＰａ）を含み、最大ＣＳの絶対値に対する最大ＣＴの比は、約０．０１〜約０．２の範囲内であり、前記ＤＯＣは、約０．１・ｔ以上であり、
前記ガラス系物品が破壊されると、前記ガラス系物品は、１平方インチ（６．４５１６ｃｍ２）当たり２つ以下の破片に破壊され、使用される試料サイズは、５ｃｍ×５ｃｍ（２インチ×２インチ）の正方形であったことを特徴とするガラス系物品。
約３ミリメートル未満の厚さ（ｔ）を画定する、第１の表面および前記第１の表面の反対にある第２の表面と、
前記厚さに沿って延在する応力プロファイルと
を含むガラス系物品において、約０・ｔ〜最大０．３・ｔおよび約０．７・ｔ超〜ｔの厚さ範囲間の前記応力プロファイルの全ての点は、約０．１ＭＰａ／マイクロメートルを超える絶対値を有する傾きを有する接線を含み、
前記応力プロファイルは、最大ＣＳ、ＤＯＣ、および約７１．５／√（ｔ）未満の最大ＣＴ（ＭＰａ）を含み、最大ＣＳの絶対値に対する最大ＣＴの比は、約０．０１〜約０．２の範囲内であり、前記ＤＯＣは、約０．１・ｔ以上であり、
前記ガラス系物品が破壊されると、前記ガラス系物品は、１平方インチ（６．４５１６ｃｍ２）当たり２つ以下の破片に破壊され、使用される試料サイズは、５ｃｍ×５ｃｍ（２インチ×２インチ）の正方形であったことを特徴とするガラス系物品。
実施形態２０
約２００ＭＰａ以上の表面ＣＳ、および約０．４・ｔ以上の層の化学深さを含むことを特徴とする、実施形態１〜７または１９のいずれか一項に記載のガラス系物品。
約２００ＭＰａ以上の表面ＣＳ、および約０．４・ｔ以上の層の化学深さを含むことを特徴とする、実施形態１〜７または１９のいずれか一項に記載のガラス系物品。
実施形態２１
厚さ（ｔ）（ｍｍ）を画定する、第１の表面および前記第１の表面の反対にある第２の表面と、
ゼロではなく、かつ約０・ｔ〜約０．３・ｔの厚さ範囲に沿って変動する金属酸化物の濃度と、
約７１．５／√（ｔ）未満の最大ＣＴ（ＭＰａ）を含む中央張力（ＣＴ）領域と
を含むガラス系物品において、
（ｉ）前記物品が曲げられて１００ＭＰａの引張応力を付与するときに、５００ニュートンを超える閾値破壊衝撃力と、
（ｉｉ）前記物品が曲げられて１００ＭＰａの引張応力を付与するときに、８００Ｎの衝撃力によって衝突された後に１２５ＭＰａ以上の残留強度と
の少なくとも１つを示すことを特徴とするガラス系物品。
厚さ（ｔ）（ｍｍ）を画定する、第１の表面および前記第１の表面の反対にある第２の表面と、
ゼロではなく、かつ約０・ｔ〜約０．３・ｔの厚さ範囲に沿って変動する金属酸化物の濃度と、
約７１．５／√（ｔ）未満の最大ＣＴ（ＭＰａ）を含む中央張力（ＣＴ）領域と
を含むガラス系物品において、
（ｉ）前記物品が曲げられて１００ＭＰａの引張応力を付与するときに、５００ニュートンを超える閾値破壊衝撃力と、
（ｉｉ）前記物品が曲げられて１００ＭＰａの引張応力を付与するときに、８００Ｎの衝撃力によって衝突された後に１２５ＭＰａ以上の残留強度と
の少なくとも１つを示すことを特徴とするガラス系物品。
実施形態２２
約２００ＭＰａを超える表面圧縮応力を有することを特徴とする、実施形態２１に記載のガラス系物品。
約２００ＭＰａを超える表面圧縮応力を有することを特徴とする、実施形態２１に記載のガラス系物品。
実施形態２３
約３ミリメートル未満の厚さ（ｔ）を画定する、第１の表面および前記第１の表面の反対にある第２の表面と、
前記厚さに沿って延在する応力プロファイルと
を含むガラス系物品において、約０・ｔ〜最大０．３・ｔおよび約０．７・ｔ超〜ｔの厚さ範囲間の前記応力プロファイルの全ての点は、約０．１ＭＰａ／マイクロメートルを超える絶対値を有する傾きを有する接線を含み、
前記応力プロファイルは、最大ＣＳ、ＤＯＣ、および約７１．５／√（ｔ）未満の最大ＣＴ（ＭＰａ）を含み、最大ＣＳの絶対値に対する最大ＣＴの比は、約０．０１〜約０．２の範囲内であり、前記ＤＯＣは、約０．１・ｔ以上であり、
前記物品は、
（ｉ）前記物品が曲げられて１００ＭＰａの引張応力を付与するときに、５００ニュートンを超える閾値破壊衝撃力と、
（ｉｉ）前記物品が曲げられて１００ＭＰａの引張応力を付与するときに、８００Ｎの衝撃力によって衝突された後に１２５ＭＰａ以上の残留強度と
の少なくとも１つを示すことを特徴とするガラス系物品。
約３ミリメートル未満の厚さ（ｔ）を画定する、第１の表面および前記第１の表面の反対にある第２の表面と、
前記厚さに沿って延在する応力プロファイルと
を含むガラス系物品において、約０・ｔ〜最大０．３・ｔおよび約０．７・ｔ超〜ｔの厚さ範囲間の前記応力プロファイルの全ての点は、約０．１ＭＰａ／マイクロメートルを超える絶対値を有する傾きを有する接線を含み、
前記応力プロファイルは、最大ＣＳ、ＤＯＣ、および約７１．５／√（ｔ）未満の最大ＣＴ（ＭＰａ）を含み、最大ＣＳの絶対値に対する最大ＣＴの比は、約０．０１〜約０．２の範囲内であり、前記ＤＯＣは、約０．１・ｔ以上であり、
前記物品は、
（ｉ）前記物品が曲げられて１００ＭＰａの引張応力を付与するときに、５００ニュートンを超える閾値破壊衝撃力と、
（ｉｉ）前記物品が曲げられて１００ＭＰａの引張応力を付与するときに、８００Ｎの衝撃力によって衝突された後に１２５ＭＰａ以上の残留強度と
の少なくとも１つを示すことを特徴とするガラス系物品。
実施形態２４
厚さ（ｔ）（ｍｍ）を画定する、第１の表面および前記第１の表面の反対にある第２の表面と、
濃度勾配を形成する金属酸化物と
を含むガラス系物品において、前記金属酸化物の濃度は、前記第１の表面から、前記第１の表面と前記第２の表面との間の点における値まで減少し、かつ前記値から前記第２の表面まで増加し、
前記点における前記金属酸化物の前記濃度は、ゼロではなく、
前記ガラス系物品は、約０Ｊ／ｍ２超〜２５Ｊ／ｍ２未満の貯蔵引張エネルギー、および約８０ＧＰａ未満のヤング率を含むことを特徴とするガラス系物品。
厚さ（ｔ）（ｍｍ）を画定する、第１の表面および前記第１の表面の反対にある第２の表面と、
濃度勾配を形成する金属酸化物と
を含むガラス系物品において、前記金属酸化物の濃度は、前記第１の表面から、前記第１の表面と前記第２の表面との間の点における値まで減少し、かつ前記値から前記第２の表面まで増加し、
前記点における前記金属酸化物の前記濃度は、ゼロではなく、
前記ガラス系物品は、約０Ｊ／ｍ２超〜２５Ｊ／ｍ２未満の貯蔵引張エネルギー、および約８０ＧＰａ未満のヤング率を含むことを特徴とするガラス系物品。
実施形態２５
前記金属酸化物の前記濃度は、前記厚さ全体にわたって約０．０５モル％以上であることを特徴とする、実施形態１〜１８または２４のいずれか一項に記載のガラス系物品。
前記金属酸化物の前記濃度は、前記厚さ全体にわたって約０．０５モル％以上であることを特徴とする、実施形態１〜１８または２４のいずれか一項に記載のガラス系物品。
実施形態２６
前記第１の表面における前記金属酸化物の前記濃度は、約０．５・ｔに等しい深さにおける前記金属酸化物の前記濃度の約１．５倍以上であることを特徴とする、実施形態１〜１８、２４または２５のいずれか一項に記載のガラス系物品。
前記第１の表面における前記金属酸化物の前記濃度は、約０．５・ｔに等しい深さにおける前記金属酸化物の前記濃度の約１．５倍以上であることを特徴とする、実施形態１〜１８、２４または２５のいずれか一項に記載のガラス系物品。
実施形態２７
前記金属酸化物の全濃度は、約１モル％〜約１５モル％の範囲内であることを特徴とする、実施形態１〜１８、２０または２４〜２６のいずれか一項に記載のガラス系物品。
前記金属酸化物の全濃度は、約１モル％〜約１５モル％の範囲内であることを特徴とする、実施形態１〜１８、２０または２４〜２６のいずれか一項に記載のガラス系物品。
実施形態２８
前記金属酸化物は、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、およびＣｓ２Ｏのいずれか１つ以上を含むことを特徴とする、実施形態１〜１８、２０または２４〜２７のいずれか一項に記載のガラス系物品。
前記金属酸化物は、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、およびＣｓ２Ｏのいずれか１つ以上を含むことを特徴とする、実施形態１〜１８、２０または２４〜２７のいずれか一項に記載のガラス系物品。
実施形態２９
前記第１の表面からＤＯＣまで延在するＣＳ層を含み、前記ＤＯＣは、約０．１・ｔ以上であることを特徴とする、実施形態１〜１８、２０または２４〜２８のいずれか一項に記載のガラス系物品。
前記第１の表面からＤＯＣまで延在するＣＳ層を含み、前記ＤＯＣは、約０．１・ｔ以上であることを特徴とする、実施形態１〜１８、２０または２４〜２８のいずれか一項に記載のガラス系物品。
実施形態３０
前記ＣＴ領域は、最大ＣＴを含み、および表面ＣＳの絶対値に対する最大ＣＴの比は、約０．０１〜約０．２の範囲内であることを特徴とする、実施形態１９、２０または２４〜２９のいずれか一項に記載のガラス系物品。
前記ＣＴ領域は、最大ＣＴを含み、および表面ＣＳの絶対値に対する最大ＣＴの比は、約０．０１〜約０．２の範囲内であることを特徴とする、実施形態１９、２０または２４〜２９のいずれか一項に記載のガラス系物品。
実施形態３１
約３ミリメートル未満の厚さ（ｔ）を画定する、第１の表面および前記第１の表面の反対にある第２の表面と、
前記厚さに沿って延在する応力プロファイルと
を含むガラス系物品において、約０ｔ〜最大０．３ｔおよび約０．７・ｔ超〜ｔの厚さ範囲間の全ての点における前記応力プロファイルは、約０．１ＭＰａ／マイクロメートルを超える絶対値を有する局所勾配を含み、
前記応力プロファイルは、最大ＣＳ、ＤＯＣ、および最大ＣＴを含み、最大ＣＳの絶対値に対する最大ＣＴの比は、約０．０１〜約０．２の範囲内であり、前記ＤＯＣは、約０．１・ｔ以上であり、
前記ガラス系物品は、約０Ｊ／ｍ２超〜２５Ｊ／ｍ２未満の貯蔵引張エネルギー、および約８０ＧＰａ未満のヤング率を含むことを特徴とするガラス系物品。
約３ミリメートル未満の厚さ（ｔ）を画定する、第１の表面および前記第１の表面の反対にある第２の表面と、
前記厚さに沿って延在する応力プロファイルと
を含むガラス系物品において、約０ｔ〜最大０．３ｔおよび約０．７・ｔ超〜ｔの厚さ範囲間の全ての点における前記応力プロファイルは、約０．１ＭＰａ／マイクロメートルを超える絶対値を有する局所勾配を含み、
前記応力プロファイルは、最大ＣＳ、ＤＯＣ、および最大ＣＴを含み、最大ＣＳの絶対値に対する最大ＣＴの比は、約０．０１〜約０．２の範囲内であり、前記ＤＯＣは、約０．１・ｔ以上であり、
前記ガラス系物品は、約０Ｊ／ｍ２超〜２５Ｊ／ｍ２未満の貯蔵引張エネルギー、および約８０ＧＰａ未満のヤング率を含むことを特徴とするガラス系物品。
実施形態３２
前記厚さ全体に沿って連続的に変動する金属酸化物のゼロではない濃度を含むことを特徴とする、実施形態３１に記載のガラス系物品。
前記厚さ全体に沿って連続的に変動する金属酸化物のゼロではない濃度を含むことを特徴とする、実施形態３１に記載のガラス系物品。
実施形態３３
約１０マイクロメートルの厚さ部分に沿って連続的に変動する金属酸化物のゼロではない濃度を含むことを特徴とする、実施形態３１または３２に記載のガラス系物品。
約１０マイクロメートルの厚さ部分に沿って連続的に変動する金属酸化物のゼロではない濃度を含むことを特徴とする、実施形態３１または３２に記載のガラス系物品。
実施形態３４
前記最大ＣＳは、約３００ＭＰａ以上を含むことを特徴とする、実施形態１９、２０、２５または３１〜３３のいずれか一項に記載のガラス系物品。
前記最大ＣＳは、約３００ＭＰａ以上を含むことを特徴とする、実施形態１９、２０、２５または３１〜３３のいずれか一項に記載のガラス系物品。
実施形態３５
約０．４・ｔ以上の層の化学深さを含むことを特徴とする、実施形態８〜１８または３１〜３４のいずれか一項に記載のガラス系物品。
約０．４・ｔ以上の層の化学深さを含むことを特徴とする、実施形態８〜１８または３１〜３４のいずれか一項に記載のガラス系物品。
実施形態３６
ＣＴ領域を含み、前記ＣＴ領域は、金属酸化物濃度勾配を含むことを特徴とする、実施形態１９、２０、２４〜２９または３１〜３５のいずれか一項に記載のガラス系物品。
ＣＴ領域を含み、前記ＣＴ領域は、金属酸化物濃度勾配を含むことを特徴とする、実施形態１９、２０、２４〜２９または３１〜３５のいずれか一項に記載のガラス系物品。
実施形態３７
前記最大ＣＴは、約７１．５／√（ｔ）（ＭＰａ）未満であることを特徴とする、実施形態２４〜３６のいずれか一項に記載のガラス系物品。
前記最大ＣＴは、約７１．５／√（ｔ）（ＭＰａ）未満であることを特徴とする、実施形態２４〜３６のいずれか一項に記載のガラス系物品。
実施形態３８
ＣＳ領域とＣＴ領域とを含む応力プロファイルを含むガラス系物品において、前記ＣＴ領域は、応力（ｘ）＝ＭａｘＴ−（（（ＣＴｎ・（ｎ＋１））／０．５ｎ）・｜（ｘ／ｔ）−０．５｜ｎ）の式によって概算され、
式中、ＭａｘＴは、最大張力値であり、かつＭＰａの単位の正の値であり、
ＣＴｎは、ｎにおける張力値であり、ＣＴｎは、ＭａｘＴ以下であり、かつＭＰａの単位の正の値であり、
ｘは、マイクロメートル単位の厚さ（ｔ）に沿った位置であり、および前記ガラス系物品の表面においてｘ＝０であり、
ｎは、１．５〜５の範囲内であることを特徴とするガラス系物品。
ＣＳ領域とＣＴ領域とを含む応力プロファイルを含むガラス系物品において、前記ＣＴ領域は、応力（ｘ）＝ＭａｘＴ−（（（ＣＴｎ・（ｎ＋１））／０．５ｎ）・｜（ｘ／ｔ）−０．５｜ｎ）の式によって概算され、
式中、ＭａｘＴは、最大張力値であり、かつＭＰａの単位の正の値であり、
ＣＴｎは、ｎにおける張力値であり、ＣＴｎは、ＭａｘＴ以下であり、かつＭＰａの単位の正の値であり、
ｘは、マイクロメートル単位の厚さ（ｔ）に沿った位置であり、および前記ガラス系物品の表面においてｘ＝０であり、
ｎは、１．５〜５の範囲内であることを特徴とするガラス系物品。
実施形態３９
ｎは、１．５〜２の範囲内であることを特徴とする、実施形態３８に記載のガラス系物品。
ｎは、１．５〜２の範囲内であることを特徴とする、実施形態３８に記載のガラス系物品。
実施形態４０
前記ＣＴ領域は、約５０ＭＰａ〜約２５０ＭＰａの範囲内の最大ＣＴ値を含み、および前記最大ＣＴ値は、約０．４ｔ〜約０．６ｔの範囲内の深さにおけるものであることを特徴とする、実施形態３８または３９に記載のガラス系物品。
前記ＣＴ領域は、約５０ＭＰａ〜約２５０ＭＰａの範囲内の最大ＣＴ値を含み、および前記最大ＣＴ値は、約０．４ｔ〜約０．６ｔの範囲内の深さにおけるものであることを特徴とする、実施形態３８または３９に記載のガラス系物品。
実施形態４１
約０ｔ〜約０．１ｔの範囲内の厚さの場合、前記応力プロファイルは、傾きであって、その絶対値の大きさが約２０ＭＰａ／マイクロメートル〜約２００ＭＰａ／マイクロメートルの範囲内である、傾きを含むことを特徴とする、実施形態３８〜４０のいずれか一項に記載のガラス系物品。
約０ｔ〜約０．１ｔの範囲内の厚さの場合、前記応力プロファイルは、傾きであって、その絶対値の大きさが約２０ＭＰａ／マイクロメートル〜約２００ＭＰａ／マイクロメートルの範囲内である、傾きを含むことを特徴とする、実施形態３８〜４０のいずれか一項に記載のガラス系物品。
実施形態４２
前記応力プロファイルは、０．５ｔから前記表面まで測定された場合の複数の誤差関数の組合せによって概算されることを特徴とする、実施形態３８〜４１のいずれか一項に記載のガラス系物品。
前記応力プロファイルは、０．５ｔから前記表面まで測定された場合の複数の誤差関数の組合せによって概算されることを特徴とする、実施形態３８〜４１のいずれか一項に記載のガラス系物品。
実施形態４３
ＣＳ領域とＣＴ領域とを含む応力プロファイルを含むガラス系物品において、前記ＣＴ領域は、応力（ｘ）＝ＭａｘＴ−（（（ＣＴｎ・（ｎ＋１））／０．５ｎ）・｜（ｘ／ｔ）−０．５｜ｎ）の式によって概算され、
式中、ＭａｘＴは、最大張力値であり、かつＭＰａの単位の正の値であり、
ＣＴｎは、ｎにおける張力値であり、ＣＴｎは、ＭａｘＴ以下であり、かつＭＰａの単位の正の値であり、
ｘは、マイクロメートル単位の厚さ（ｔ）に沿った位置であり、および前記ガラス系物品の表面においてｘ＝０であり、
ｎは、１．５〜５の範囲内であり、
前記物品は、
（ｉ）前記物品が曲げられて１００ＭＰａの引張応力を付与するときに、５００ニュートンを超える閾値破壊衝撃力と、
（ｉｉ）前記物品が曲げられて１００ＭＰａの引張応力を付与するときに、８００Ｎの衝撃力によって衝突された後に１２５ＭＰａ以上の残留強度と
の少なくとも１つを示すことを特徴とするガラス系物品。
ＣＳ領域とＣＴ領域とを含む応力プロファイルを含むガラス系物品において、前記ＣＴ領域は、応力（ｘ）＝ＭａｘＴ−（（（ＣＴｎ・（ｎ＋１））／０．５ｎ）・｜（ｘ／ｔ）−０．５｜ｎ）の式によって概算され、
式中、ＭａｘＴは、最大張力値であり、かつＭＰａの単位の正の値であり、
ＣＴｎは、ｎにおける張力値であり、ＣＴｎは、ＭａｘＴ以下であり、かつＭＰａの単位の正の値であり、
ｘは、マイクロメートル単位の厚さ（ｔ）に沿った位置であり、および前記ガラス系物品の表面においてｘ＝０であり、
ｎは、１．５〜５の範囲内であり、
前記物品は、
（ｉ）前記物品が曲げられて１００ＭＰａの引張応力を付与するときに、５００ニュートンを超える閾値破壊衝撃力と、
（ｉｉ）前記物品が曲げられて１００ＭＰａの引張応力を付与するときに、８００Ｎの衝撃力によって衝突された後に１２５ＭＰａ以上の残留強度と
の少なくとも１つを示すことを特徴とするガラス系物品。
実施形態４４
厚さ（ｔ）（ｍｍ）を画定する、第１の表面および前記第１の表面の反対にある第２の表面と、
濃度勾配を形成する金属酸化物と
を含むガラス系物品において、前記金属酸化物の濃度は、前記第１の表面から、前記第１の表面と前記第２の表面との間の点における値まで減少し、かつ前記値から前記第２の表面まで増加し、
前記点における前記金属酸化物の前記濃度は、ゼロではなく、
前記物品は、
（ｉ）前記物品が曲げられて１００ＭＰａの引張応力を付与するときに、５００ニュートンを超える閾値破壊衝撃力と、
（ｉｉ）前記物品が曲げられて１００ＭＰａの引張応力を付与するときに、８００Ｎの衝撃力によって衝突された後に１２５ＭＰａ以上の残留強度と
の少なくとも１つを示すことを特徴とするガラス系物品。
厚さ（ｔ）（ｍｍ）を画定する、第１の表面および前記第１の表面の反対にある第２の表面と、
濃度勾配を形成する金属酸化物と
を含むガラス系物品において、前記金属酸化物の濃度は、前記第１の表面から、前記第１の表面と前記第２の表面との間の点における値まで減少し、かつ前記値から前記第２の表面まで増加し、
前記点における前記金属酸化物の前記濃度は、ゼロではなく、
前記物品は、
（ｉ）前記物品が曲げられて１００ＭＰａの引張応力を付与するときに、５００ニュートンを超える閾値破壊衝撃力と、
（ｉｉ）前記物品が曲げられて１００ＭＰａの引張応力を付与するときに、８００Ｎの衝撃力によって衝突された後に１２５ＭＰａ以上の残留強度と
の少なくとも１つを示すことを特徴とするガラス系物品。
実施形態４５
６００ニュートンを超える閾値破壊衝撃力を示すことを特徴とする、実施形態２１〜２３、４３または４４のいずれか一項に記載のガラス系物品。
６００ニュートンを超える閾値破壊衝撃力を示すことを特徴とする、実施形態２１〜２３、４３または４４のいずれか一項に記載のガラス系物品。
実施形態４６
７００ニュートンを超える閾値破壊衝撃力を示すことを特徴とする、実施形態２１〜２３、４３または４４のいずれか一項に記載のガラス系物品。
７００ニュートンを超える閾値破壊衝撃力を示すことを特徴とする、実施形態２１〜２３、４３または４４のいずれか一項に記載のガラス系物品。
実施形態４７
８００ニュートンを超える閾値破壊衝撃力を示すことを特徴とする、実施形態２１〜２３、４３または４４のいずれか一項に記載のガラス系物品。
８００ニュートンを超える閾値破壊衝撃力を示すことを特徴とする、実施形態２１〜２３、４３または４４のいずれか一項に記載のガラス系物品。
実施形態４８
１５０ＭＰａ以上の残留強度を示すことを特徴とする、実施形態２１〜２３、４３または４４のいずれか一項に記載のガラス系物品。
１５０ＭＰａ以上の残留強度を示すことを特徴とする、実施形態２１〜２３、４３または４４のいずれか一項に記載のガラス系物品。
実施形態４９
２００ＭＰａ以上の残留強度を示すことを特徴とする、実施形態２１〜２３、４３または４４のいずれか一項に記載のガラス系物品。
２００ＭＰａ以上の残留強度を示すことを特徴とする、実施形態２１〜２３、４３または４４のいずれか一項に記載のガラス系物品。
実施形態５０
ｔは、約３ミリメートル以下を含むことを特徴とする、実施形態１〜４９のいずれか一項に記載のガラス系物品。
ｔは、約３ミリメートル以下を含むことを特徴とする、実施形態１〜４９のいずれか一項に記載のガラス系物品。
実施形態５１
非晶質であることを特徴とする、実施形態１〜５０のいずれか一項に記載のガラス系物品。
非晶質であることを特徴とする、実施形態１〜５０のいずれか一項に記載のガラス系物品。
実施形態５２
結晶性であることを特徴とする、実施形態１〜５１のいずれか一項に記載のガラス系物品。
結晶性であることを特徴とする、実施形態１〜５１のいずれか一項に記載のガラス系物品。
実施形態５３
約３８０ｎｍ〜約７８０ｎｍの範囲内の波長にわたって約８８％以上の透過率をさらに示すことを特徴とする、実施形態１〜５２のいずれか一項に記載のガラス系物品。
約３８０ｎｍ〜約７８０ｎｍの範囲内の波長にわたって約８８％以上の透過率をさらに示すことを特徴とする、実施形態１〜５２のいずれか一項に記載のガラス系物品。
実施形態５４
ＣＩＥ光源Ｆ０２下において、約８８以上のＬ＊値、約−３〜約＋３の範囲内のａ＊値、および約−６〜約＋６の範囲内のｂ＊値のＣＩＥＬＡＢ色空間座標をさらに示すことを特徴とする、実施形態１〜５３のいずれか一項に記載のガラス系物品。
ＣＩＥ光源Ｆ０２下において、約８８以上のＬ＊値、約−３〜約＋３の範囲内のａ＊値、および約−６〜約＋６の範囲内のｂ＊値のＣＩＥＬＡＢ色空間座標をさらに示すことを特徴とする、実施形態１〜５３のいずれか一項に記載のガラス系物品。
実施形態５５
約０．６５ＭＰａ・ｍ１／２以上の破壊靱性（Ｋ１Ｃ）を含むことを特徴とする、実施形態１〜５４のいずれか一項に記載のガラス系物品。
約０．６５ＭＰａ・ｍ１／２以上の破壊靱性（Ｋ１Ｃ）を含むことを特徴とする、実施形態１〜５４のいずれか一項に記載のガラス系物品。
実施形態５６
８０ＧＰａ未満のヤング率を含むことを特徴とする、実施形態１〜５５のいずれか一項に記載のガラス系物品。
８０ＧＰａ未満のヤング率を含むことを特徴とする、実施形態１〜５５のいずれか一項に記載のガラス系物品。
実施形態５７
ｔは、約１ミリメートル以下を含むことを特徴とする、実施形態１〜５６のいずれか一項に記載のガラス系物品。
ｔは、約１ミリメートル以下を含むことを特徴とする、実施形態１〜５６のいずれか一項に記載のガラス系物品。
実施形態５８
約１００ｋＰ（１０ｋＰａ・ｓ）以上の液相線粘度を含むことを特徴とする、実施形態１〜５７のいずれか一項に記載のガラス系物品。
約１００ｋＰ（１０ｋＰａ・ｓ）以上の液相線粘度を含むことを特徴とする、実施形態１〜５７のいずれか一項に記載のガラス系物品。
実施形態５９
約１７モル％を超えるＡｌ２Ｏ３とＮａ２Ｏとの合計量を含む組成物と、
約４モル％を超えるＮａ２Ｏを含む組成物と、
Ｂ２Ｏ３、ＺｎＯ、またはＢ２Ｏ３とＺｎＯとの両方を実質的に含まない組成物と、
ゼロではない量のＰ２Ｏ５を含む組成物と
のいずれか１つ以上を含むことを特徴とする、実施形態１〜５８のいずれか一項に記載のガラス系物品。
約１７モル％を超えるＡｌ２Ｏ３とＮａ２Ｏとの合計量を含む組成物と、
約４モル％を超えるＮａ２Ｏを含む組成物と、
Ｂ２Ｏ３、ＺｎＯ、またはＢ２Ｏ３とＺｎＯとの両方を実質的に含まない組成物と、
ゼロではない量のＰ２Ｏ５を含む組成物と
のいずれか１つ以上を含むことを特徴とする、実施形態１〜５８のいずれか一項に記載のガラス系物品。
実施形態６０
前面、背面、および側面を有するハウジングと、
少なくとも部分的に前記ハウジング内部にある電気部品と、
前記ハウジングの前記前面におけるまたはそれに隣接するディスプレイと、
前記ディスプレイの上に配置されるカバー基材と
を含むデバイスにおいて、前記カバー基材は、実施形態１〜５９のいずれか一項に記載のガラス系物品を含むことを特徴とするデバイス。
前面、背面、および側面を有するハウジングと、
少なくとも部分的に前記ハウジング内部にある電気部品と、
前記ハウジングの前記前面におけるまたはそれに隣接するディスプレイと、
前記ディスプレイの上に配置されるカバー基材と
を含むデバイスにおいて、前記カバー基材は、実施形態１〜５９のいずれか一項に記載のガラス系物品を含むことを特徴とするデバイス。
Claims (19)
- 厚さ（ｔ）（ｍｍ）を画定する、第１の表面および前記第１の表面の反対にある第２の表面と、
ゼロではなく、かつ約０・ｔ〜約０．３・ｔの厚さ範囲に沿って変動する金属酸化物の濃度と、
約７１．５／√（ｔ）未満の最大ＣＴ（ＭＰａ）を含む中央張力（ＣＴ）領域と
を含むガラス系物品において、５ｃｍ×５ｃｍ（２インチ×２インチ）の正方形の試験サイズで試験される場合、前記ガラス系物品が破壊されると、１平方インチ（約６．４５１６ｃｍ２）当たり２つ以下の破片に破壊されることを特徴とするガラス系物品。 - 前記金属酸化物の前記濃度は、ゼロではなく、かつ前記厚さ全体に沿って変動することを特徴とする、請求項１に記載のガラス系物品。
- 第１の金属酸化物濃度および第２の金属酸化物濃度を含み、
前記第１の金属酸化物濃度は、厚さが約０・ｔ〜約０．５・ｔの第１の範囲にわたって変動するときに、約１５モル％〜約０モル％の範囲内で変動し、
前記第２の金属酸化物濃度は、厚さが前記第１の表面および前記第２の表面の少なくとも１つから約０マイクロメートル〜約２５マイクロメートルの第２の範囲にわたって変動するときに、約０モル％〜約１０モル％の範囲内で変動することを特徴とする、請求項１または２に記載のガラス系物品。 - ガラス系物品において、
厚さ（ｔ）（ｍｍ）を画定する、第１の表面および前記第１の表面の反対にある第２の表面と、
ゼロではなく、かつ約０・ｔ〜約０．３・ｔの厚さ範囲に沿って変動する金属酸化物の濃度と、
約２００ＭＰａ以上の表面圧縮応力と、
約７１．５／√（ｔ）未満の最大ＣＴを有するＣＴ領域と
を含むことを特徴とするガラス系物品。 - 前記金属酸化物の一価イオンは、前記厚さ範囲に沿って応力を発生させ、前記金属酸化物の前記一価イオンは、前記ガラス系物品中の前記金属酸化物の前記一価イオンの全ての最大イオン直径を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のガラス系物品。
- 前記金属酸化物の前記濃度は、前記第１の表面から、前記第１の表面と前記第２の表面との間の点における値まで減少し、かつ前記値から前記第２の表面まで増加することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のガラス系物品。
- 約４６０℃において約４５０μｍ２／時以上のナトリウムまたはカリウムイオン拡散率と、約０．１５・ｔを超えるＤＯＣとを含み、前記表面ＣＳは、前記最大ＣＴの１．５倍以上であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のガラス系物品。
- 表面ＣＳの絶対値に対する最大ＣＴの比は、約０．１〜約０．２の範囲内であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のガラス系物品。
- 約３ミリメートル未満の厚さ（ｔ）を画定する、第１の表面および前記第１の表面の反対にある第２の表面と、
前記厚さに沿って延在する応力プロファイルと
を含むガラス系物品において、約０・ｔ〜最大０．３・ｔおよび約０．７・ｔ超〜ｔの厚さ範囲間の前記応力プロファイルの全ての点は、約０．１ＭＰａ／マイクロメートルを超える絶対値を有する傾きを有する接線を含み、
前記応力プロファイルは、最大ＣＳ、ＤＯＣ、および約７１．５／√（ｔ）（ＭＰａ）未満の最大ＣＴを含み、最大ＣＳの絶対値に対する最大ＣＴの比は、約０．０１〜約０．２の範囲内であり、前記ＤＯＣは、約０．１・ｔ以上であり、
５ｃｍ×５ｃｍ（２インチ×２インチ）の正方形の試験サイズで試験される場合、前記ガラス系物品が破壊されると、前記ガラス系物品は、１平方インチ（約６．４５１６ｃｍ２）当たり２つ以下の破片に破壊されることを特徴とするガラス系物品。 - 厚さ（ｔ）（ｍｍ）を画定する、第１の表面および前記第１の表面の反対にある第２の表面と、
ゼロではなく、かつ約０・ｔ〜約０．３・ｔの厚さ範囲に沿って変動する金属酸化物の濃度と、
約７１．５／√（ｔ）未満の最大ＣＴ（ＭＰａ）を含む中央張力（ＣＴ）領域と
を含むガラス系物品において、
（ｉ）前記物品が曲げられて１００ＭＰａの引張応力を付与するときに、５００ニュートンを超える閾値破壊衝撃力と、
（ｉｉ）前記物品が曲げられて１００ＭＰａの引張応力を付与するときに、８００Ｎの衝撃力によって衝突された後に１２５ＭＰａ以上の残留強度と
の少なくとも１つを示すことを特徴とするガラス系物品。 - 約３ミリメートル未満の厚さ（ｔ）を画定する、第１の表面および前記第１の表面の反対にある第２の表面と、
前記厚さに沿って延在する応力プロファイルと
を含むガラス系物品において、約０・ｔ〜最大０．３・ｔおよび約０．７・ｔ超〜ｔの厚さ範囲間の前記応力プロファイルの全ての点は、約０．１ＭＰａ／マイクロメートルを超える絶対値を有する傾きを有する接線を含み、
前記応力プロファイルは、最大ＣＳ、ＤＯＣ、および約７１．５／√（ｔ）未満の最大ＣＴ（ＭＰａ）を含み、最大ＣＳの絶対値に対する最大ＣＴの比は、約０．０１〜約０．２の範囲内であり、前記ＤＯＣは、約０．１・ｔ以上であり、
前記物品は、
（ｉ）前記物品が曲げられて１００ＭＰａの引張応力を付与するときに、５００ニュートンを超える閾値破壊衝撃力と、
（ｉｉ）前記物品が曲げられて１００ＭＰａの引張応力を付与するときに、８００Ｎの衝撃力によって衝突された後に１２５ＭＰａ以上の残留強度と
の少なくとも１つを示すことを特徴とするガラス系物品。 - 約３８０ｎｍ〜約７８０ｎｍの範囲内の波長にわたって約８８％以上の透過率をさらに示すことを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のガラス系物品。
- ＣＩＥ光源Ｆ０２下において、約８８以上のＬ＊値、約−３〜約＋３の範囲内のａ＊値、および約−６〜約＋６の範囲内のｂ＊値のＣＩＥＬＡＢ色空間座標をさらに示すことを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のガラス系物品。
- 約０．６５ＭＰａ・ｍ１／２以上の破壊靱性（Ｋ１Ｃ）を含むことを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のガラス系物品。
- ８０ＧＰａ未満のヤング率を含むことを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のガラス系物品。
- ｔは、約１ミリメートル以下を含むことを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のガラス系物品。
- 約１００ｋＰ（１０ｋＰａ・ｓ）以上の液相線粘度を含むことを特徴とする、請求項１〜１６のいずれか一項に記載のガラス系物品。
- 約１７モル％を超えるＡｌ２Ｏ３とＮａ２Ｏとの合計量を含む組成物と、
約４モル％を超えるＮａ２Ｏを含む組成物と、
Ｂ２Ｏ３、ＺｎＯ、またはＢ２Ｏ３とＺｎＯとの両方を実質的に含まない組成物と、
ゼロではない量のＰ２Ｏ５を含む組成物と
のいずれか１つ以上を含むことを特徴とする、請求項１〜１７のいずれか一項に記載のガラス系物品。 - 前面、背面、および側面を有するハウジングと、
少なくとも部分的に前記ハウジング内部にある電気部品と、
前記ハウジングの前記前面におけるまたはそれに隣接するディスプレイと、
前記ディスプレイの上に配置されるカバー基材と
を含むデバイスにおいて、前記カバー基材は、請求項１〜１８のいずれか一項に記載のガラス系物品を含むことを特徴とするデバイス。
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