JP2021525209A - 落下性能が改善されたガラス - Google Patents

落下性能が改善されたガラス Download PDF

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Abstract

改善された落下性能を示すガラス系物品が提供される。改善された落下性能を示す、ガラス組成物に起因する性質と、ガラス系物品の応力プロファイルとの間の関係が提供される。

Description

関連出願の説明
本出願は、その内容が依拠され、ここに全て引用される、２０１８年５月３１日に出願された米国仮特許出願第６２／６７８５６０号の米国法典第３５編第１１９条の下での優先権の恩恵を主張するものである。
本明細書は、広く、電子機器用のカバーガラスとして使用するのに適したガラス組成物に関する。
スマートフォン、タブレット、携帯型メディアプレーヤー、パーソナルコンピュータ、およびカメラなどの携帯型機器の持ち運べる性質のために、これらの機器は、地面などの硬質表面への偶発的な落下を特に被りやすい。これらの機器には通常、カバーガラスが組み込まれており、これは、硬質表面と衝突した際に損傷を受けることがある。これらの機器の多くにおいて、カバーガラスは、ディスプレイ用カバーとしての機能を果たし、タッチ機能性を備えることがあり、よって、そのような機器の使用は、カバーガラスが損傷を受けたときに、悪影響を受ける。
関連する携帯型機器が硬質表面に落とされたときの、カバーガラスの主な破損様式が２つある。その様式の一方は屈曲破損であり、これは、機器が、硬質表面との衝突からの動荷重に曝されたときのガラスの曲げにより生じる。他方の様式は鋭い接触破損であり、これは、ガラス表面への損傷の導入により生じる。ガラスが、アスファルト、花崗岩などの粗い硬質表面と衝突すると、ガラス表面に鋭い圧痕が生じ得る。これらの圧痕は、ガラス表面の破損部位となり、そこから、亀裂が生じ、伝搬することがある。
ガラスは、イオン交換技術によって屈曲破損に対してより耐性にすることができ、この技術は、ガラス表面に圧縮応力を導入することを含む。しかしながら、イオン交換されたガラスは、それでも、鋭い接触からのガラス中の局部圧痕により生じる高い応力濃度のために、動的な鋭い接触に対して弱い。
ガラス製造者および携帯型機器の製造業者は、鋭い接触破損に対する携帯型機器の耐性を改善する努力を継続的に行ってきた。解決策は、カバーガラス上のコーティングから、機器が硬質表面に落下したときに、カバーガラスが硬質表面に直接衝突するのを防ぐベゼルまでに及ぶ。しかしながら、美的要件および機能的要件の制約のために、カバーガラスが硬質表面に衝突するのを完全に防ぐことは非常に難しい。
携帯型機器をできるだけ薄くすることも望ましい。したがって、強度に加え、携帯型機器におけるカバーガラスとして使用すべきガラスをできるだけ薄くすることも望ましい。それゆえ、カバーガラスの強度を増加させることに加え、薄いガラスシートなどの薄いガラス物品を製造できる過程によってガラスを成形できるようにする機械的特徴をそのガラスが有することも望ましい。
したがって、イオン交換などによって強化でき、ガラスを薄いガラス物品として成形できるようにする機械的性質を有するガラスが必要とされている。
態様（１）によれば、ガラス系物品が提供される。そのガラス系物品は、ガラス系物品の表面から圧縮深さまで延在する圧縮応力層を含む。そのガラス系物品は、ＫＩＣ ２×ＤＯＣ／ｔ×√ＳＴＥ≧７．０×１０１１Ｐａ２．５ｍ１．５により特徴付けられ、式中、ＫＩＣは、ガラス系物品の中心での組成および相集合と等しい組成および相集合を有するガラス系基板のＰａ・ｍ０．５で表される破壊靭性であり、ＤＯＣはメートルで表される圧縮深さであり、ｔはメートルで表されるガラス系物品の厚さであり、ＳＴＥは、Ｐａ・ｍで表されるガラス系物品の貯蔵歪みエネルギーである。
態様（２）によれば、ＫＩＣ ２×ＤＯＣ／ｔ×√ＳＴＥ≧８．０×１０１１Ｐａ２．５ｍ１．５である、態様（１）のガラス系物品が提供される。
態様（３）によれば、ＫＩＣ ２×ＤＯＣ／ｔ×√ＳＴＥ≧９．０×１０１１Ｐａ２．５ｍ１．５である、態様（１）または（２）のガラス系物品が提供される。
態様（４）によれば、ＫＩＣ ２×ＤＯＣ／ｔ×√ＳＴＥ≧９．５×１０１１Ｐａ２．５ｍ１．５である、態様（１）から（３）のいずれかのガラス系物品が提供される。
態様（５）によれば、ＫＩＣ ２×ＤＯＣ／ｔ×√ＳＴＥ≧１．０×１０１２Ｐａ２．５ｍ１．５である、態様（１）から（４）のいずれかのガラス系物品が提供される。
態様（６）によれば、ガラス系物品が提供される。そのガラス系物品は、ガラス系物品の表面から圧縮深さまで延在する圧縮応力層を含む。そのガラス系物品は、ＫＩＣ ２×ＤＯＣ×√ＳＴＥ≧５．６×１０８Ｐａ２．５ｍ２．５により特徴付けられ、式中、ＫＩＣは、ガラス系物品の中心での組成および相集合と等しい組成および相集合を有するガラス系基板のＰａ・ｍ０．５で表される破壊靭性であり、ＤＯＣはメートルで表される圧縮深さであり、ｔはメートルで表されるガラス系物品の厚さであり、ＳＴＥは、Ｐａ・ｍで表されるガラス系物品の貯蔵歪みエネルギーである。
態様（７）によれば、ＫＩＣ ２×ＤＯＣ×√ＳＴＥ≧６．０×１０８Ｐａ２．５ｍ２．５である、態様（６）のガラス系物品が提供される。
態様（８）によれば、ＫＩＣ ２×ＤＯＣ×√ＳＴＥ≧７．０×１０８Ｐａ２．５ｍ２．５である、態様（６）または（７）のガラス系物品が提供される。
態様（９）によれば、ＫＩＣ ２×ＤＯＣ×√ＳＴＥ≧８．０×１０８Ｐａ２．５ｍ２．５である、態様（６）から（８）のいずれかのガラス系物品が提供される。
態様（１０）によれば、ガラス系物品が提供される。そのガラス系物品は、ガラス系物品の表面から圧縮深さまで延在する圧縮応力層を含む。そのガラス系物品は、ＫＩＣ ２×ＤＯＣ×Ｈ／Ｅ×√ＳＴＥ≧４．１×１０７Ｐａ２．５ｍ２．５により特徴付けられ、式中、ＫＩＣは、ガラス系物品の中心での組成および相集合と等しい組成および相集合を有するガラス系基板のＰａ・ｍ０．５で表される破壊靭性であり、ＤＯＣはメートルで表される圧縮深さであり、Ｈは、ガラス系物品の中心での組成および相集合と等しい組成および相集合を有するガラス系基板のパスカルで表される硬度であり、Ｅは、ガラス系物品の中心での組成および相集合と等しい組成および相集合を有するガラス系基板のパスカルで表されるヤング率であり、ＳＴＥは、Ｐａ・ｍで表されるガラス系物品の貯蔵歪みエネルギーである。
態様（１１）によれば、ＫＩＣ ２×ＤＯＣ×Ｈ／Ｅ×√ＳＴＥ≧４．５×１０７Ｐａ２．５ｍ２．５である、態様（１０）のガラス系物品が提供される。
態様（１２）によれば、ＫＩＣ ２×ＤＯＣ×Ｈ／Ｅ×√ＳＴＥ≧５．０×１０７Ｐａ２．５ｍ２．５である、態様（１０）または（１１）のガラス系物品が提供される。
態様（１３）によれば、ＫＩＣ ２×ＤＯＣ×Ｈ／Ｅ×√ＳＴＥ≧５．５×１０７Ｐａ２．５ｍ２．５である、態様（１０）から（１２）のいずれかのガラス系物品が提供される。
態様（１４）によれば、ＤＯＣ≧７５μｍである、先の態様のいずれかのガラス系物品が提供される。
態様（１５）によれば、ＤＯＣ≦３００μｍである、先の態様のいずれかのガラス系物品が提供される。
態様（１６）によれば、ＤＯＣ≦０．４ｔである、先の態様のいずれかのガラス系物品が提供される。
態様（１７）によれば、ＤＯＣ≧０．１ｔである、先の態様のいずれかのガラス系物品が提供される。
態様（１８）によれば、９５ＭＰａ以上の最大中央張力ＣＴを有する、先の態様のいずれかのガラス系物品が提供される。
態様（１９）によれば、ｔがｍｍで表される、１２０／√ｔＭＰａ以下の最大中央張力ＣＴを有する、先の態様のいずれかのガラス系物品が提供される。
態様（２０）によれば、ガラス系物品が１．０ｍｍ以下の厚さｔを有する、先の態様のいずれかのガラス系物品が提供される。
態様（２１）によれば、ガラス系物品が０．３ｍｍ以上の厚さｔを有する、先の態様のいずれかのガラス系物品が提供される。
態様（２２）によれば、ＳＴＥ≧２０Ｐａ・ｍである、先の態様のいずれかのガラス系物品が提供される。
態様（２３）によれば、５Ｐａ・ｍ≦ＳＴＥ≦１０Ｐａ・ｍである、態様（１）から（２１）のいずれかのガラス系物品が提供される。
態様（２４）によれば、圧縮応力層が、１００ＭＰａ以上の圧縮応力ＣＳを有する、先の態様のいずれかのガラス系物品が提供される。
態様（２５）によれば、圧縮応力層が、４００ＭＰａ以上の圧縮応力ＣＳを有する、先の態様のいずれかのガラス系物品が提供される。
態様（２６）によれば、圧縮応力層が、１３００ＭＰａ以下の圧縮応力ＣＳを有する、先の態様のいずれかのガラス系物品が提供される。
態様（２７）によれば、ガラス系物品がガラスセラミックから作られている、先の態様のいずれかのガラス系物品が提供される。
態様（２８）によれば、ガラス系物品が、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、および少なくとも１種類のアルカリ金属酸化物を含む、先の態様のいずれかのガラス系物品が提供される。
態様（２９）によれば、ガラス系物品の中心での組成および相集合と等しい組成および相集合を有するガラス系基板が、０．７５ＭＰａ√ｍ以上のＫＩＣを有する、先の態様のいずれかのガラス系物品が提供される。
態様（３０）によれば、ガラス系物品の中心での組成および相集合と等しい組成および相集合を有するガラス系基板が、１．５ＭＰａ√ｍ以下のＫＩＣを有する、先の態様のいずれかのガラス系物品が提供される。
態様（３１）によれば、ガラス系物品の中心での組成および相集合と等しい組成および相集合を有するガラス系基板が、６．０ＧＰａ以上の硬度Ｈを有する、先の態様のいずれかのガラス系物品が提供される。
態様（３２）によれば、ガラス系物品の中心での組成および相集合と等しい組成および相集合を有するガラス系基板が、８．０ＧＰａ以下の硬度Ｈを有する、先の態様のいずれかのガラス系物品が提供される。
態様（３３）によれば、ガラス系物品の中心での組成および相集合と等しい組成および相集合を有するガラス系基板が、８０ＧＰａ以上のヤング率Ｅを有する、先の態様のいずれかのガラス系物品が提供される。
態様（３４）によれば、ガラス系物品の中心での組成および相集合と等しい組成および相集合を有するガラス系基板が、１２０ＧＰａ以下のヤング率Ｅを有する、先の態様のいずれかのガラス系物品が提供される。
態様（３５）によれば、方法が提供される。その方法は、ガラス系基板をイオン交換して、ガラス系物品の表面から圧縮深さまで延在する圧縮応力層を有するガラス系物品を形成する工程を有してなる。そのガラス系物品は、ＫＩＣ ２×ＤＯＣ／ｔ×√ＳＴＥ≧７．０×１０１１Ｐａ２．５ｍ１．５により特徴付けられ、式中、ＫＩＣは、ガラス系基板のＰａ・ｍ０．５で表される破壊靭性であり、ＤＯＣはメートルで表される圧縮深さであり、ｔはメートルで表されるガラス系物品の厚さであり、ＳＴＥは、Ｐａ・ｍで表されるガラス系物品の貯蔵歪みエネルギーである。
態様（３６）によれば、方法が提供される。その方法は、ガラス系基板をイオン交換して、ガラス系物品の表面から圧縮深さまで延在する圧縮応力層を有するガラス系物品を形成する工程を有してなる。そのガラス系物品は、ＫＩＣ ２×ＤＯＣ×Ｈ／Ｅ×√ＳＴＥ≧４．１×１０７Ｐａ２．５ｍ２．５により特徴付けられ、式中、ＫＩＣは、ガラス系基板のＰａ・ｍ０．５で表される破壊靭性であり、ＤＯＣはメートルで表される圧縮深さであり、Ｈは、ガラス系基板のパスカルで表される硬度であり、Ｅは、ガラス系基板のパスカルで表されるヤング率であり、ＳＴＥは、Ｐａ・ｍで表されるガラス系物品の貯蔵歪みエネルギーである。
態様（３７）によれば、そのガラス系基板がガラスセラミックから作られている、態様（３５）または（３６）の方法が提供される。
態様（３８）によれば、イオン交換する工程が、ガラス系基板を溶融塩浴と接触させる工程を含む、態様（３５）から（３７）のいずれかの方法が提供される。
態様（３９）によれば、溶融塩浴が、硝酸ナトリウムおよび硝酸カリウムの少なくとも一方を含む、態様（３８）の方法が提供される。
態様（４０）によれば、接触させる工程が、４時間以上から４８時間までに亘る、態様（３８）または（３９）の方法が提供される。
態様（４１）によれば、接触させる工程中、溶融塩浴が、４００℃以上から５００℃以下の温度である、態様（３８）から（４０）のいずれかの方法が提供される。
態様（４２）によれば、態様（３５）から（４１）のいずれかの方法により製造されたガラス系物品が提供される。
態様（４３）によれば、家庭用電気製品が提供される。その家庭用電気製品は、前面、背面および側面を有する筐体と；その筐体内に少なくとも部分的に設けられた電気部品であって、少なくとも制御装置、メモリ、およびディスプレイを含み、そのディスプレイは筐体の前面またはそれに隣接して設けられている、電気部品と；ディスプレイ上に配置されたカバーガラスとを備え、筐体の一部またはカバーガラスの一部の少なくとも一方は、態様（１）から（３４）または（４２）のいずれかのガラス系物品から作られている。
追加の特徴および利点は、以下の詳細な説明に述べられており、一部は、その説明から当業者に容易に明白となるか、または以下の詳細な説明、特許請求の範囲、並びに添付図面を含む、ここに記載された実施の形態を実施することによって認識されるであろう。
先の一般的な説明および以下の詳細な説明の両方とも、様々な実施の形態を記載しており、請求項の主題の性質および特徴を理解するための概要または骨子を提供する目的であることが理解されよう。添付図面は、様々な実施の形態のさらなる理解を与えるために含まれ、本明細書に組み込まれ、その一部を構成する。図面は、ここに記載された様々な実施の形態を示しており、説明と共に、請求項の主題の原理および作動を説明する働きをする。
破壊靭性ＫＩＣを決定するために使用される試料およびその断面の概略図 ここに開示され、記載された実施の形態による、その表面に圧縮応力層を有するガラス系物品の断面図 ここに開示されたガラス系物品のいずれかを組み込んだ例示の電子機器の平面図 図３Ａの例示の電子機器の斜視図 様々な比較例および実施の形態に関する式（Ｉ）の値の関数としての落下性能のプロット 様々な比較例および実施の形態に関する式（ＩＩ）の値の関数としての落下性能のプロット
ここで、様々な実施の形態によるガラス系物品を詳しく参照する。ここに用いられているように、「ガラス系」とは、ガラスまたはガラスセラミック組成物などのガラスを含む物品を示す。一般に、「ガラス系基板」は、イオン交換前の物品を指し、「ガラス系物品」はイオン交換済み物品を指す。
そのガラス系物品は、改善された落下性能を示す。そのガラス系物品は、ガラス系物品の表面から圧縮深さまで延在する圧縮応力層を含む。そのガラス系物品は、ガラス組成物およびガラス系物品の圧縮プロファイル特徴により影響を受ける様々な性質に基づく所望の落下性能と相関する式の最小値を示す。
いくつかの実施の形態において、そのガラス系物品は、以下の式（Ｉ）：
Figure 2021525209
により特徴付けられ、式中、ＫＩＣは、ガラス系物品の中心での組成および相集合と等しい組成および相集合を有するガラス系基板のＰａ・ｍ０．５で表される破壊靭性であり、ＤＯＣはメートルで表される圧縮深さであり、ｔはメートルで表されるガラス系物品の厚さであり、ＳＴＥは、Ｐａ・ｍで表されるガラス系物品の貯蔵引張エネルギーである。そのガラス系物品の厚さに対する式（Ｉ）の依存性により、異なる厚さに亘るガラス系物品の性能の比較が可能になる。実施の形態において、そのガラス系物品は、９．０×１０１１Ｐａ２．５ｍ１．５以上、９．５×１０１１Ｐａ２．５ｍ１．５以上、１．０×１０１２Ｐａ２．５ｍ１．５以上、あるいはそれより大きいなど、８．０×１０１１Ｐａ２．５ｍ１．５以上の式（Ｉ）の値を示すことがある。
いくつかの実施の形態において、そのガラス系物品は、以下の式（ＩＡ）：
Figure 2021525209
により特徴付けられ、式中、ＫＩＣは、ガラス系物品の中心での組成および相集合と等しい組成および相集合を有するガラス系基板のＰａ・ｍ０．５で表される破壊靭性であり、ＤＯＣはメートルで表される圧縮深さであり、ＳＴＥは、Ｐａ・ｍで表されるガラス系物品の貯蔵引張エネルギーである。実施の形態において、そのガラス系物品は、６．５×１０８Ｐａ２．５ｍ２．５以上、７．５×１０８Ｐａ２．５ｍ２．５以上、８．０×１０８Ｐａ２．５ｍ２．５以上、あるいはそれより大きいなど、６．０×１０８Ｐａ２．５ｍ２．５以上の式（ＩＡ）の値を示すことがある。
いくつかの実施の形態において、そのガラス系物品は、以下の式（ＩＩ）：
Figure 2021525209
により特徴付けられ、式中、ＫＩＣは、ガラス系物品の中心での組成および相集合と等しい組成および相集合を有するガラス系基板のＰａ・ｍ０．５で表される破壊靭性であり、ＤＯＣはメートルで表される圧縮深さであり、Ｈは、ガラス系物品の中心での組成および相集合と等しい組成および相集合を有するガラス系基板のパスカルで表される硬度であり、Ｅは、ガラス系物品の中心での組成および相集合と等しい組成および相集合を有するガラス系基板のパスカルで表されるヤング率であり、ＳＴＥは、Ｐａ・ｍで表されるガラス系物品の貯蔵引張歪みエネルギーである。実施の形態において、そのガラス系物品は、５．０×１０７Ｐａ２．５ｍ２．５以上、５．５×１０７Ｐａ２．５ｍ２．５以上、あるいはそれより大きいなど、４．５×１０７Ｐａ２．５ｍ２．５以上の式（ＩＩの）値を示すことがある。
式（Ｉ）、（ＩＡ）、および（ＩＩ）のいずれかまたは両方を満たすガラス系物品は、そのガラス系物品を電子機器に使用するのに特に適したものとする品質である、改善された落下性能を示す。このようにして、電子機器に使用するためのガラス系物品を選択する場合、ガラス組成に起因する性質およびガラス系物品の応力プロファイルに起因する性質の特定の組合せの効果が全体として考えられるであろう。ＫＩＣは、亀裂を伝搬させるのに必要なエネルギーを示すものとして式に含まれ、ガラス系物品の破損は、少なくとも一部は、引張領域への亀裂の伝搬に依存する。落下性能は、ＫＩＣの二乗に比例する。ＤＯＣは、亀裂が引張領域に到達するのに伝搬しなければならない深さを示すものとして式に含まれ、ＤＯＣが深いほど、引張領域に到達する前により大きい亀裂伝搬深さを必要とすることによって、より大きい破損耐性を提供する。ＳＴＥは、イオン交換による強化の程度を示すものとして式に含まれ、これは、ガラス系物品の破損耐性を増加させることがある。ＳＴＥの平方根は、ＳＴＥの平方根とガラス系物品の破砕性限界との間の関係のために組み込まれている。
式（Ｉ）、（ＩＡ）、および（ＩＩ）において、ガラス系物品の中心での組成および相集合と等しい組成および相集合を有するガラス系基板を称する性質は、一般に、ガラス系物品を形成するためにイオン交換されたガラス系基板の組成および相集合に依存する。実際に、ガラス系物品の中心での組成および相集合は、当該技術分野に公知の技術により測定されるであろうし、測定された組成および相集合を有する、製造されたガラス系基板のＫＩＣ、Ｈ、およびＥ値が測定されるであろう。それに加え、ガラス系物品の中心は、イオン交換過程により影響を受けないか、または最小にしか影響を受けず、よって、ガラス系物品の中心での組成および相集合は、ガラス系基板の組成と実質的に同じまたは同じである。この理由のために、ガラス系物品の中心での組成および相集合を有するガラス系基板のＫＩＣ、Ｈ、およびＥ値は、イオン交換処理前のガラス系基板のこれらの性質を測定することによって、決定されるであろう。
ここで、そのガラス系物品の性質を論じる。これらの性質は、ガラス系組成物の成分の量またはガラス系物品の応力プロファイルを変えることによって、達成することができる。
実施の形態によるガラス系物品を形成するために使用される組成物は、高い破壊靭性（ＫＩＣ）を有する。先の式（Ｉ）および（ＩＩ）により示されるように、破壊靭性は、ガラス系物品の落下性能に強く影響する。いくつかの実施の形態において、このガラス系物品を形成するために使用される組成物は、０．７６ＭＰａ・ｍ０．５以上、０．７７ＭＰａ・ｍ０．５以上、０．７８ＭＰａ・ｍ０．５以上、０．７９ＭＰａ・ｍ０．５以上、０．８０ＭＰａ・ｍ０．５以上、０．８１ＭＰａ・ｍ０．５以上、０．８２ＭＰａ・ｍ０．５以上、０．８３ＭＰａ・ｍ０．５以上、０．８４ＭＰａ・ｍ０．５以上、０．８６ＭＰａ・ｍ０．５以上、０．８７ＭＰａ・ｍ０．５以上、０．８８ＭＰａ・ｍ０．５以上、０．８９ＭＰａ・ｍ０．５以上、０．９０ＭＰａ・ｍ０．５以上、０．９１ＭＰａ・ｍ０．５以上、０．９２ＭＰａ・ｍ０．５以上、０．９３ＭＰａ・ｍ０．５以上、０．９４ＭＰａ・ｍ０．５以上、０．９５ＭＰａ・ｍ０．５以上、０．９６ＭＰａ・ｍ０．５以上、０．９７ＭＰａ・ｍ０．５以上、０．９８ＭＰａ・ｍ０．５以上、０．９９ＭＰａ・ｍ０．５以上、１．００ＭＰａ・ｍ０．５以上、１．０１ＭＰａ・ｍ０．５以上、１．０２ＭＰａ・ｍ０．５以上、１．０３ＭＰａ・ｍ０．５以上、１．０４ＭＰａ・ｍ０．５以上、１．０５ＭＰａ・ｍ０．５以上、１．０６ＭＰａ・ｍ０．５以上、１．０７ＭＰａ・ｍ０．５以上、１．０８ＭＰａ・ｍ０．５以上、１．０９ＭＰａ・ｍ０．５以上、１．１０ＭＰａ・ｍ０．５以上、１．１１ＭＰａ・ｍ０．５以上、１．１２ＭＰａ・ｍ０．５以上、１．１３ＭＰａ・ｍ０．５以上、１．１４ＭＰａ・ｍ０．５以上、１．１５ＭＰａ・ｍ０．５以上、１．１６ＭＰａ・ｍ０．５以上、１．１７ＭＰａ・ｍ０．５以上、１．１８ＭＰａ・ｍ０．５以上、１．１９ＭＰａ・ｍ０．５以上、１．２０ＭＰａ・ｍ０．５以上、１．２１ＭＰａ・ｍ０．５以上、１．２２ＭＰａ・ｍ０．５以上、１．２３ＭＰａ・ｍ０．５以上、１．２４ＭＰａ・ｍ０．５以上、１．２５ＭＰａ・ｍ０．５以上、１．２６ＭＰａ・ｍ０．５以上、１．２７ＭＰａ・ｍ０．５以上、１．２８ＭＰａ・ｍ０．５以上、１．２９ＭＰａ・ｍ０．５以上、１．３０ＭＰａ・ｍ０．５以上、１．３１ＭＰａ・ｍ０．５以上、１．３２ＭＰａ・ｍ０．５以上、１．３３ＭＰａ・ｍ０．５以上、または１．３４ＭＰａ・ｍ０．５以上など、０．７５ＭＰａ・ｍ０．５以上のＫＩＣ値を示す。実施の形態において、このガラス系物品を形成するために使用される組成物は、０．７６ＭＰａ・ｍ０．５以上から１．３３ＭＰａ・ｍ０．５以下、０．７７ＭＰａ・ｍ０．５以上から１．３２ＭＰａ・ｍ０．５以下、０．７８ＭＰａ・ｍ０．５以上から１．３１ＭＰａ・ｍ０．５以下、０．７９ＭＰａ・ｍ０．５以上から１．３０ＭＰａ・ｍ０．５以下、０．８０ＭＰａ・ｍ０．５以上から１．２９ＭＰａ・ｍ０．５以下、０．８１ＭＰａ・ｍ０．５以上から１．２８ＭＰａ・ｍ０．５以下、０．８２ＭＰａ・ｍ０．５以上から１．２７ＭＰａ・ｍ０．５以下、０．８３ＭＰａ・ｍ０．５以上から１．２６ＭＰａ・ｍ０．５以下、０．８４ＭＰａ・ｍ０．５以上から１．２５ＭＰａ・ｍ０．５以下、０．８５ＭＰａ・ｍ０．５以上から１．２４ＭＰａ・ｍ０．５以下、０．８６ＭＰａ・ｍ０．５以上から１．２３ＭＰａ・ｍ０．５以下、０．８７ＭＰａ・ｍ０．５以上から１．２２ＭＰａ・ｍ０．５以下、０．８８ＭＰａ・ｍ０．５以上から１．２１ＭＰａ・ｍ０．５以下、０．８９ＭＰａ・ｍ０．５以上から１．２０ＭＰａ・ｍ０．５以下、０．９０ＭＰａ・ｍ０．５以上から１．１９ＭＰａ・ｍ０．５以下、０．９１ＭＰａ・ｍ０．５以上から１．１８ＭＰａ・ｍ０．５以下、０．９２ＭＰａ・ｍ０．５以上から１．１７ＭＰａ・ｍ０．５以下、０．９３ＭＰａ・ｍ０．５以上から１．１６ＭＰａ・ｍ０．５以下、０．９４ＭＰａ・ｍ０．５以上から１．１５ＭＰａ・ｍ０．５以下、０．９５ＭＰａ・ｍ０．５以上から１．１４ＭＰａ・ｍ０．５以下、０．９６ＭＰａ・ｍ０．５以上から１．１３ＭＰａ・ｍ０．５以下、０．９７ＭＰａ・ｍ０．５以上から１．１２ＭＰａ・ｍ０．５以下、０．９８ＭＰａ・ｍ０．５以上から１．１１ＭＰａ・ｍ０．５以下、０．９９ＭＰａ・ｍ０．５以上から１．１０ＭＰａ・ｍ０．５以下、１．００ＭＰａ・ｍ０．５以上から１．０９ＭＰａ・ｍ０．５以下、１．０１ＭＰａ・ｍ０．５以上から１．０８ＭＰａ・ｍ０．５以下、１．０２ＭＰａ・ｍ０．５以上から１．０７ＭＰａ・ｍ０．５以下、１．０３ＭＰａ・ｍ０．５以上から１．０６ＭＰａ・ｍ０．５以下、１．０４ＭＰａ・ｍ０．５以上から１．０５ＭＰａ・ｍ０．５以下など、０．７５ＭＰａ・ｍ０．５以上から１．３４ＭＰａ・ｍ０．５以下、および先の値の間の全ての範囲と部分的範囲のＫＩＣ値を示す。いくつかの実施の形態において、このガラス系物品を形成するために使用される組成物は、０．９０ＭＰａ・ｍ０．５以上のＫＩＣ値を示す。いくつかの実施の形態において、このガラス系物品を形成するために使用される組成物は、１．５ＭＰａ・ｍ０．５以下のＫＩＣ値を示す。
ここに用いられているように、ＫＩＣ破壊靭性は、二重片持ち梁（ＤＣＢ）法により測定される。ＫＩＣ値は、ガラス系物品を形成するためにイオン交換される前のガラス系基板について測定した。ＤＣＢ試験片の形状が図１に示されており、重要なパラメータは、亀裂長さａ、印加荷重Ｐ、断面寸法ｗと２ｈ、および亀裂誘導溝の厚さｂである。試料を、幅２ｈ＝１．２５ｃｍおよびｗ＝０．３ｍｍから１ｍｍに及ぶ厚さの長方形に切断し、試料の全長は５ｃｍから１０ｃｍと様々であるが、これは重要な寸法ではない。ダイヤモンドドリルで両端に孔を開けて、試料を試料ホルダおよび荷重に取り付ける手段を提供した。亀裂「誘導溝」は、ダイヤモンド刃を備えたウエハーダイシングソーを使用して、平らな両面に試料の長さを切り込み、刃の厚さに相当する１８０μｍの高さで、プレートの全厚の約半分（図１の寸法ｂ）の材料の「ウェブ」を残した。ダイシングソーの高精度の寸法公差により、試料間のばらつきを最小にすることができる。このダイシングソーを、ａ＝１５ｍｍの初期亀裂を切るためにも使用した。この最終操作の結果として、亀裂先端の近くに非常に薄い材料の楔を形成し（刃の曲率のために）、試料内の亀裂発生をより容易にできた。試料の底部の孔にある鋼線で、金属製試料ホルダ内に試料を取り付けた。低荷重条件下で試料を水平に維持するために、試料を反対の端部で支持した。上部の孔に、ロードセル（ＦＵＴＥＫ、ＬＳＢ２００）と直列のバネを引っ掛け、次いで、ロープと高精度スライドを使用して、引き伸ばして、徐々に荷重を印加した。デジタルカメラおよびコンピュータに取り付けられた５μｍの解像度を有する顕微鏡を使用して、亀裂をモニタした。以下の式（ＩＩＩ）：
Figure 2021525209
を使用して、印加した応力強度ＫＰを計算した。各試料について、ウェブの先端に亀裂を最初に発生させ、次いで、寸法比ａ／ｈが１．５より大きくなるまで（このことは、応力強度を正確に計算するために、資金（ＩＩＩ）に必要である）、開始亀裂を注意深く、未臨界成長させた。この時点で、５μｍの解像度を有する遊動顕微鏡を使用して、亀裂の長さａを測定し、記録した。次に、トルエンを一滴、亀裂の溝に入れ、毛管力によって、溝の全長に沿って運び、破壊靭性に達するまで、動かないように亀裂をピン止めした。次に、試料が破壊されるまで、荷重を増加させ、破壊荷重および試料寸法から臨界応力強度ＫＩＣを計算した。ＫＰは、測定方法のために、ＫＩＣと等しい。
このガラス系物品を形成するために使用されるガラス組成物のヤング率（Ｅ）は、式（Ｉ）および（ＩＩ）により示されるように、ガラス系物品の落下性能と逆相関を有する。実施の形態において、このガラス系物品を形成するために使用される組成物は、７６ＧＰａ以上から１１５ＧＰａ以下、７７ＧＰａ以上から１１３ＧＰａ以下、７８ＧＰａ以上から１１２ＧＰａ以下、７９ＧＰａ以上から１１１ＧＰａ以下、８０ＧＰａ以上から１１０ＧＰａ以下、８１ＧＰａ以上から１０９ＧＰａ以下、８２ＧＰａ以上から１０８ＧＰａ以下、８３ＧＰａ以上から１０７ＧＰａ以下、８４ＧＰａ以上から１０６ＧＰａ以下、８５ＧＰａ以上から１０５ＧＰａ以下、８６ＧＰａ以上から１０４ＧＰａ以下、８７ＧＰａ以上から１０３ＧＰａ以下、８８ＧＰａ以上から１０２ＧＰａ以下、８９ＧＰａ以上から１０１ＧＰａ以下、９０ＧＰａ以上から１００ＧＰａ以下、９１ＧＰａ以上から９９ＧＰａ以下、９２ＧＰａ以上から９８ＧＰａ以下、９３ＧＰａ以上から９７ＧＰａ以下、９４ＧＰａ以上から９６ＧＰａ以下、または９５ＧＰａと等しいなど、７５ＧＰａ以上から１２０ＧＰａ以下、および先の値の間の全ての範囲と部分的範囲のヤング率（Ｅ）を示す。実施の形態において、このガラス系物品を形成するために使用される組成物は、８０ＧＰａ以上から１２０ＧＰａ以下のヤング率（Ｅ）を示す。この開示において列挙されたヤング率値は、「Standard Guide for Resonant Ultrasound Spectroscopy for Defect Detection in Both Metallic and Non-metallic Parts」と題するＡＳＴＭ Ｅ２００１−１３に述べられた一般型の共鳴超音波スペクトロスコピー技術により測定されるような値を称する。
このガラス系物品を形成するために使用されるガラス組成物の硬度（Ｈ）は、式（Ｉ）および（ＩＩ）により示されるように、ガラス系物品の落下性能と正相関を有する。実施の形態において、このガラス系物品を形成するために使用される組成物は、６．１ＧＰａ以上から７．９ＧＰａ以下、６．２ＧＰａ以上から７．８ＧＰａ以下、６．３ＧＰａ以上から７．７ＧＰａ以下、６．４ＧＰａ以上から７．６ＧＰａ以下、６．５ＧＰａ以上から７．５ＧＰａ以下、６．６ＧＰａ以上から７．４ＧＰａ以下、６．７ＧＰａ以上から７．３ＧＰａ以下、６．８ＧＰａ以上から７．２ＧＰａ以下、６．９ＧＰａ以上から７．１ＧＰａ以下、または７．０ＧＰａと等しいなど、６．０ＧＰａ以上から８．０ＧＰａ以下、および先の値の間の全ての範囲と部分的範囲の硬度（Ｈ）を示す。この開示において列挙された硬度は、ビッカース硬度試験により測定されるような値を称する。ビッカース硬度試験は、２００グラムの荷重での１５秒間のビッカース圧子の先端による押し込みを含んだ。
このガラス系物品は、どのような適切な厚さを有してもよい。このガラス系物品の厚さ（ｔ）は、式（Ｉ）により示されるように、ガラス系物品の落下性能と逆相関を有する。実施の形態において、このガラス系物品は、０．３ｍｍ以上から１．０ｍｍ以下、０．４ｍｍ以上から０．９ｍｍ以下、０．５ｍｍ以上から０．８ｍｍ以下、０．６ｍｍ以上から０．７ｍｍ以下など、０．２ｍｍ以上から２．０ｍｍ以下、および先の値の間の全ての範囲と部分的範囲の厚さ（ｔ）を有することがある。
先に述べたように、ガラス系物品は、イオン交換などによって強化され、以下に限られないが、ディスプレイ用カバーまたは電子機器の筐体のための物品などの用途のために損傷抵抗性であるガラスを製造する。図２を参照すると、ガラス系物品は、ガラス系物品の表面から圧縮深さ（ＤＯＣ）まで延在する圧縮応力下にある第１の領域（例えば、図２の第１と第２の圧縮層１２０、１２２）、およびＤＯＣからガラス系物品の中央または内部領域まで延在する引張応力または中央張力（ＣＴ）下にある第２の領域（例えば、図２の中央領域１３０）を有する。ここに用いられているように、ＤＯＣは、ガラス系物品内の応力が圧縮から引張に変化する深さを称する。ＤＯＣでは、応力は、正の（圧縮）応力から負の（引張）応力に交差し、それゆえ、ゼロの応力値を示す。
当該技術分野に通常使用される慣習にしたがって、圧縮または圧縮応力は負の（＜０）応力と表され、張力または引張応力は正の（＞０）応力と表される。しかしながら、本明細書を通じて、ＣＳは、正のまたは絶対値として表される−すなわち、ここに挙げられるように、ＣＳ＝｜ＣＳ｜。圧縮応力（ＣＳ）は、ガラス系物品の表面で、またはその近くで最大値を有し、ＣＳは、ある関数にしたがって、表面からの距離ｄにより変化する。再び図２を参照すると、第１のセグメント１２０は第１の表面１１０から深さｄ１まで延在し、第２のセグメント１２２は第２の表面１１２から深さｄ２まで延在する。これらのセグメントは、共に、ガラス系物品１００の圧縮またはＣＳを規定する。圧縮応力（表面ＣＳを含む）は、有限会社折原製作所（日本国）により製造されているＦＳＭ−６０００などの市販の計器を使用して、表面応力計（ＦＳＭ）により測定される。表面応力測定は、ガラスの複屈折に関連する、応力光学係数（ＳＯＣ）の精密測定に依存する。次に、ＳＯＣは、その内容がここに全て引用される、「Standard Test Method for Measurement of Glass Stress-Optical Coefficient」と題する、ＡＳＴＭ基準Ｃ７７０−１６に記載されている、手順Ｃ（ガラスディスク法）にしたがって測定される。
いくつかの実施の形態において、ガラス系物品のＣＳは、３２５ＭＰａ以上から１２５０ＭＰａ以下、３５０ＭＰａ以上から１２００ＭＰａ以下、３７５ＭＰａ以上から１１５０ＭＰａ以下、４００ＭＰａ以上から１１００ＭＰａ以下、４２５ＭＰａ以上から１０５０ＭＰａ以下、４５０ＭＰａ以上から１０００ＭＰａ以下、４７５ＭＰａ以上から９７５ＭＰａ以下、５００ＭＰａ以上から９５０ＭＰａ以下、５２５ＭＰａ以上から９２５ＭＰａ以下、５５０ＭＰａ以上から９００ＭＰａ以下、５７５ＭＰａ以上から８７５ＭＰａ以下、６００ＭＰａ以上から８５０ＭＰａ以下、６２５ＭＰａ以上から８２５ＭＰａ以下、６５０ＭＰａ以上から８００ＭＰａ以下、６７５ＭＰａ以上から７７５ＭＰａ以下、または７００ＭＰａ以上から７５０ＭＰａ以下など、３００ＭＰａ以上から１３００ＭＰａ以下、および先の値の間の全ての範囲と部分的範囲である。いくつかの実施の形態において、そのガラス系物品のＣＳは１００ＭＰａ以上である。
１つ以上の実施の形態において、Ｎａ＋およびＫ＋イオンがガラス系物品中に交換され、このＮａ＋イオンはＫ＋イオンよりもガラス系物品中のより深い深さまで拡散する。Ｋ＋イオンの侵入深さ（「カリウムＤＯＬ」）は、イオン交換過程の結果としてのカリウムの侵入深さを表すので、ＤＯＣとは区別される。カリウムＤＯＬは、典型的に、ここに記載された物品に関して、ＤＯＣより小さい。カリウムＤＯＬは、ＣＳ測定に関して先に記載されたように、応力光学係数（ＳＯＣ）の精密測定に依存する、有限会社折原製作所（日本国）により製造されている市販のＦＳＭ−６０００表面応力計などの表面応力計を使用して測定される。第１と第２の圧縮層１２０、１２２の各々のカリウムＤＯＬは、６μｍ以上から２５μｍ以下、７μｍ以上から２０μｍ以下、８μｍ以上から１５μｍ以下、または９μｍ以上から１０μｍ以下など、５μｍ以上から３０μｍ以下、および先の値の間の全ての範囲と部分的範囲である。他の実施の形態において、第１と第２の圧縮層１２０、１２２の各々のカリウムＤＯＬは、１０μｍ以上から３０μｍ以下、１５μｍ以上から３０μｍ以下、２０μｍ以上から３０μｍ以下、または２５μｍ以上から３０μｍ以下など、６μｍ以上から３０μｍ以下、および先の値の間の全ての範囲と部分的範囲である。さらに他の実施の形態において、第１と第２の圧縮層１２０、１２２の各々のカリウムＤＯＬは、５μｍ以上から２０μｍ以下、５μｍ以上から１５μｍ以下、または５μｍ以上から１０μｍ以下など、５μｍ以上から２５μｍ以下、および先の値の間の全ての範囲と部分的範囲である。
両方の主面（図１の１１０、１１２）の圧縮応力は、ガラスの中央領域（１３０）内の貯蔵張力により釣り合わされる。最大中央張力（ＣＴ）およびＤＯＣ値は、当該技術分野で公知の散乱光偏光器（ＳＣＡＬＰ）を使用して測定される。応力プロファイルを測定するために、屈折近視野（ＲＮＦ）法またはＳＣＡＬＰが使用されることがある。応力プロファイルを測定するためにＲＮＦ法が使用される場合、ＳＣＡＬＰにより与えられる最大ＣＴ値がＲＮＦ法に使用される。詳しくは、ＲＮＦにより測定された応力プロファイルは、ＳＣＡＬＰ測定により与えられる最大ＣＴ値に対して力平衡され、較正される。このＲＮＦ法は、ここに全てが引用される、「Systems and methods for measuring a profile characteristic of a glass sample」と題する米国特許第８８５４６２３号明細書に記載されている。このＲＮＦ法は、基準ブロックに隣接してガラス物品を配置する工程、１Ｈｚと５０Ｈｚの間の速度で直交偏光の間で切り換えられる偏光切替光線を生成する工程、その偏光切替光線の出力量を測定する工程、および偏光切替基準信号を生成する工程を含み、直交偏光の各々の出力の測定量は互いの５０％以内にある。この方法は、偏光切替光線を、ガラス試料中の異なる深さについて、ガラス試料および基準ブロックに透過させ、次いで、リレー光学系を使用して、透過した偏光切替光線を信号光検出器に中継する工程をさらに含み、その信号光検出器は偏光切替検出器信号を生成する。この方法は、検出器信号を基準信号で割って、正規化検出器信号を形成する工程、およびその正規化検出器信号からガラス試料のプロファイル特徴を決定する工程も含む。
実施の形態において、そのガラス系物品は、１００ＭＰａ以上、１０５ＭＰａ以上、１１０ＭＰａ以上、１１０ＭＰａ以上、１２０ＭＰａ以上、１３０ＭＰａ以上、１４０ＭＰａ以上、または１５０ＭＰａ以上、あるいはそれより大きいなど、９５ＭＰａ以上の最大ＣＴを有することがある。いくつかの実施の形態において、そのガラス系物品は、１９０ＭＰａ以下、１８０ＭＰａ以下、１７０ＭＰａ以下、１６０ＭＰａ以下、１５０ＭＰａ以下、１４０ＭＰａ以下、１３０ＭＰａ以下、１２０ＭＰａ以下、１１０ＭＰａ以下、または１００ＭＰａ以下など、２００ＭＰａ以下の最大ＣＴを有することがある。実施の形態において、先の範囲のいずれを、いずれか他の範囲と組み合わせてもよいことを理解すべきである。しかしながら、他の実施の形態において、そのガラス系物品は、１００ＭＰａ以上から１９０ＭＰａ以下、１１０ＭＰａ以上から１８０ＭＰａ以下、１２０ＭＰａ以上から１７０ＭＰａ以下、１３０ＭＰａ以上から１６０ＭＰａ以下、または１４０ＭＰａ以上から１５０ＭＰａ以下など、９５ＭＰａ以上から２００ＭＰａ以下、および先の値の間の全ての範囲と部分的範囲の最大ＣＴを有することがある。
最大中央張力（ＣＴ）も、ガラス系物品の厚さに関して記載されることがある。実施の形態において、そのガラス系物品は、１１０／√（ｔ）ＭＰａ以下、１１０／√（ｔ）ＭＰａ以下、１００／√（ｔ）ＭＰａ以下、９０／√（ｔ）ＭＰａ以下、８０／√（ｔ）ＭＰａ以下、７０／√（ｔ）ＭＰａ以下、６０／√（ｔ）ＭＰａ以下、５０／√（ｔ）ＭＰａ以下、４０／√（ｔ）ＭＰａ以下、３０／√（ｔ）ＭＰａ以下、２０／√（ｔ）ＭＰａ以下、１０／√（ｔ）ＭＰａ以下、あるいはそれより小さいなど、ｔがｍｍで表される、１２０／√（ｔ）ＭＰａ以下の最大ＣＴを有することがある。実施の形態において、そのガラス系物品は、１１０／√（ｔ）ＭＰａ以下、１１０／√（ｔ）ＭＰａ以下、１００／√（ｔ）ＭＰａ以下、９０／√（ｔ）ＭＰａ以下、８０／√（ｔ）ＭＰａ以下、７０／√（ｔ）ＭＰａ以下、６０／√（ｔ）ＭＰａ以下、５０／√（ｔ）ＭＰａ以下、４０／√（ｔ）ＭＰａ以下、３０／√（ｔ）ＭＰａ以下、２０／√（ｔ）ＭＰａ以下、１０／√（ｔ）ＭＰａ以下、あるいはそれより小さいなど、ｔがｍｍで表される、１２０／√（ｔ）ＭＰａ以下の最大ＣＴを有することがある。実施の形態において、そのガラス系物品は、２０／√（ｔ）ＭＰａ以上、３０／√（ｔ）ＭＰａ以上、４０／√（ｔ）ＭＰａ以上、５０／√（ｔ）ＭＰａ以上、６０／√（ｔ）ＭＰａ以上、７０／√（ｔ）ＭＰａ以上、８０／√（ｔ）ＭＰａ以上、９０／√（ｔ）ＭＰａ以上、１００／√（ｔ）ＭＰａ以上、１１０／√（ｔ）ＭＰａ以上、あるいはそれより大きいなど、ｔがｍｍで表される、１０／√（ｔ）ＭＰａ以上の最大ＣＴを有することがある。実施の形態において、そのガラス系物品は、２０／√（ｔ）ＭＰａ以上から１１０／√（ｔ）ＭＰａ以下、３０／√（ｔ）ＭＰａ以上から１００／√（ｔ）ＭＰａ以下、４０／√（ｔ）ＭＰａ以上から９０／√（ｔ）ＭＰａ以下、５０／√（ｔ）ＭＰａ以上から８０／√（ｔ）ＭＰａ以下、６０／√（ｔ）ＭＰａ以上から７０／√（ｔ）ＭＰａ以下など、ｔがｍｍで表される、１０／√（ｔ）ＭＰａ以上から１２０／√（ｔ）ＭＰａ以下、および先の値の間の全ての範囲と部分的範囲の最大ＣＴを有することがある。
そのガラス系物品は、どのような適切な圧縮深さ（ＤＯＣ）を有してもよい。実施の形態において、ＤＯＣは、８５μｍ以上から２９０μｍ以下、９５μｍ以上から２８０μｍ以下、１００μｍ以上から２７０μｍ以下、１１０μｍ以上から２６０μｍ以下、１２０μｍ以上から２５０μｍ以下、１３０μｍ以上から２４０μｍ以下、１４０μｍ以上から２３０μｍ以下、１５０μｍ以上から２２０μｍ以下、１６０μｍ以上から２１０μｍ以下、１７０μｍ以上から２００μｍ以下、１８０μｍ以上から１９０μｍ以下など、７５μｍ以上から３００μｍ以下、および先の値の間の全ての範囲と部分的範囲である。
ＤＯＣは、いくつかの実施の形態において、そのガラス系物品の厚さ（ｔ）の一部としてここでは与えられる。実施の形態において、そのガラス系物品は、０．１８ｔ以上から０．３８ｔ以下、または０．１９ｔ以上から０．３６ｔ以下、０．２０ｔ以上から０．３４ｔ以下、０．１８ｔ以上から０．３２ｔ以下、０．１９ｔ以上から０．３０ｔ以下、０．２０ｔ以上から０．２９ｔ以下、０．２１ｔ以上から０．２８ｔ以下、０．２２ｔ以上から０．２７ｔ以下、０．２３ｔ以上から０．２６ｔ以下、または０．２４ｔ以上から０．２５ｔ以下など、０．１５ｔ以上から０．４０ｔ以下、および先の値の間の全ての範囲と部分的範囲の圧縮深さ（ＤＯＣ）を有することがある。
ここに記載されたガラス系物品は、どのような適切な量の貯蔵引張エネルギー（ＳＴＥ）を示してもよい。実施の形態において、そのガラス系物品は、６Ｐａ・ｍ以上、７Ｐａ・ｍ以上、８Ｐａ・ｍ以上、９Ｐａ・ｍ以上、１０Ｐａ・ｍ以上、１１Ｐａ・ｍ以上、１２Ｐａ・ｍ以上、１３Ｐａ・ｍ以上、１４Ｐａ・ｍ以上、１５Ｐａ・ｍ以上、１６Ｐａ・ｍ以上、１７Ｐａ・ｍ以上、１８Ｐａ・ｍ以上、１９Ｐａ・ｍ以上、２０Ｐａ・ｍ以上、２１Ｐａ・ｍ以上、２２Ｐａ・ｍ以上、２３Ｐａ・ｍ以上、２４Ｐａ・ｍ以上、２５Ｐａ・ｍ以上、２６Ｐａ・ｍ以上、２７Ｐａ・ｍ以上、２８Ｐａ・ｍ以上、２９Ｐａ・ｍ以上、あるいはそれより大きいなど、５Ｐａ・ｍ以上のＳＴＥを有することがある。実施の形態において、そのガラス系物品は、２９Ｐａ・ｍ以下、２８Ｐａ・ｍ以下、２７Ｐａ・ｍ以下、２６Ｐａ・ｍ以下、２５Ｐａ・ｍ以下、２４Ｐａ・ｍ以下、２３Ｐａ・ｍ以下、２２Ｐａ・ｍ以下、２１Ｐａ・ｍ以下、２０Ｐａ・ｍ以下、１９Ｐａ・ｍ以下、１８Ｐａ・ｍ以下、１７Ｐａ・ｍ以下、１６Ｐａ・ｍ以下、１５Ｐａ・ｍ以下、１４Ｐａ・ｍ以下、１３Ｐａ・ｍ以下、１２Ｐａ・ｍ以下、１１Ｐａ・ｍ以下、１０Ｐａ・ｍ以下、９Ｐａ・ｍ以下、８Ｐａ・ｍ以下、７Ｐａ・ｍ以下、６Ｐａ・ｍ以下、５Ｐａ・ｍ以下、あるいはそれより小さいなど、３０Ｐａ・ｍ以下のＳＴＥを有することがある。実施の形態において、そのガラス系物品は、６Ｐａ・ｍ以上から２９Ｐａ・ｍ以下、７Ｐａ・ｍ以上から２８Ｐａ・ｍ以下、８Ｐａ・ｍ以上から２７Ｐａ・ｍ以下、８Ｐａ・ｍ以上から２６Ｐａ・ｍ以下、９Ｐａ・ｍ以上から２５Ｐａ・ｍ以下、１０Ｐａ・ｍ以上から２４Ｐａ・ｍ以下、１１Ｐａ・ｍ以上から２３Ｐａ・ｍ以下、１２Ｐａ・ｍ以上から２３Ｐａ・ｍ以下、１３Ｐａ・ｍ以上から２２Ｐａ・ｍ以下、１４Ｐａ・ｍ以上から２１Ｐａ・ｍ以下、１５Ｐａ・ｍ以上から２０Ｐａ・ｍ以下、１６Ｐａ・ｍ以上から１９Ｐａ・ｍ以下、１７Ｐａ・ｍ以上から１８Ｐａ・ｍ以下など、５Ｐａ・ｍ以上から３０Ｐａ・ｍ以下、および先の値の間の全ての範囲と部分的範囲のＳＴＥを有することがある。
ここに用いられているように、ガラス系物品の貯蔵引張エネルギー（ＳＴＥ）は、以下の式（ＩＶ）：
Figure 2021525209
を使用して計算され、式中、νはポアソン比であり、Ｅはヤング率であり、σ（ｚ）は厚さ方向の位置（ｚ）の関数としての応力であり、積分は引張領域のみに亘り行われる。式（ＩＶ）は、１９９７年９月１３〜１５日に開催されたThe Fifth International Conference on Architectural and Automotive GlassのGLASS PROCESSING DAYSでＳｕｒｅｓｈ Ｔ．ＧｕｌａｔｉによるFrangibility of Tempered Soda-Lime Glass Sheetに数式番号４として記載されている。本開示に挙げられたポアソン比の値は、「Standard Guide for Resonant Ultrasound Spectroscopy for Defect Detection in Both Metallic and Non-metallic Parts」と題するＡＳＴＭ Ｅ２００１−１３に述べられた一般型の共鳴超音波スペクトロスコピー技術により測定された値を称する。
そのガラス系物品は、ガラス系基板をイオン交換溶液に暴露して、ガラス系物品の表面から圧縮深さまで延在する圧縮応力層を有するガラス系物品を形成することによって、形成されることがある。イオン交換過程は、式（Ｉ）、（ＩＡ）、および（ＩＩ）のいずれかを満たすガラス系物品を製造するのに十分な条件下で行われることがある。実施の形態において、そのイオン交換溶液は、溶融硝酸塩であることがある。いくつかの実施の形態において、そのイオン交換溶液は、溶融ＫＮＯ３、溶融ＮａＮＯ３、またはその組合せであることがある。特定の実施の形態において、そのイオン交換溶液は、約９０％未満の溶融ＫＮＯ３、約８０％未満の溶融ＫＮＯ３、約７０％未満の溶融ＫＮＯ３、約６０％未満の溶融ＫＮＯ３、または約５０％未満の溶融ＫＮＯ３など、約９５％未満の溶融ＫＮＯ３を含むことがある。特定の実施の形態において、そのイオン交換溶液は、少なくとも約１０％の溶融ＮａＮＯ３、少なくとも約２０％の溶融ＮａＮＯ３、少なくとも約３０％の溶融ＮａＮＯ３、または少なくとも約４０％の溶融ＮａＮＯ３など、少なくとも約５％の溶融ＮａＮＯ３を含むことがある。他の実施の形態において、そのイオン交換溶液は、約９５％の溶融ＫＮＯ３および約５％の溶融ＮａＮＯ３、約９４％の溶融ＫＮＯ３および約６％の溶融ＮａＮＯ３、約９３％の溶融ＫＮＯ３および約７％の溶融ＮａＮＯ３、約８０％の溶融ＫＮＯ３および約２０％の溶融ＮａＮＯ３、約７５％の溶融ＫＮＯ３および約２５％の溶融ＮａＮＯ３、約７０％の溶融ＫＮＯ３および約３０％の溶融ＮａＮＯ３、約６５％の溶融ＫＮＯ３および約３５％の溶融ＮａＮＯ３、または約６０％の溶融ＫＮＯ３および約４０％の溶融ＮａＮＯ３、および先の値の間の全ての範囲と部分的範囲を含むことがある。実施の形態において、例えば、ナトリウムまたはカリウムの亜硝酸塩、リン酸塩、または硫酸塩など、他のナトリウムとカリウムの塩がイオン交換溶液に使用されることがある。いくつかの実施の形態において、そのイオン交換溶液は、ＬｉＮＯ３などのリチウム塩を含むことがある。
そのガラス系基板は、ガラス系基板をイオン交換溶液の浴中に浸漬することにより、ガラス系基板にイオン交換溶液を吹き付けることにより、またはガラス系基板にイオン交換溶液を他のやり方で物理的に施すことにより、イオン交換溶液に暴露されることがある。ガラス系基板の暴露の際に、イオン交換溶液は、実施の形態によれば、３５０℃以上から４９０℃以下、３６０℃以上から４８０℃以下、３７０℃以上から４７０℃以下、３８０℃以上から４６０℃以下、３９０℃以上から４５０℃以下、４００℃以上から４４０℃以下、４１０℃以上から４３０℃以下、４２０℃と等しいなど、３４０℃以上から５００℃以下、および先の値の間の全ての範囲と部分的範囲の温度であることがある。実施の形態において、そのガラス組成物は、４時間以上から４４時間以下、８時間以上から４０時間以下、１２時間以上から３６時間以下、１６時間以上から３２時間以下、２０時間以上から２８時間以下、２４時間と等しいなど、２時間以上から４８時間以下、および先の値の間の全ての範囲と部分的範囲の期間に亘りイオン交換溶液に暴露されることがある。
イオン交換過程は、例えば、ここに全てが引用される、米国特許出願公開第２０１６／０１０２０１１号明細書に開示されているような、改善された圧縮応力プロファイルを与える処理条件下でイオン交換溶液中で行われることがある。いくつかの実施の形態において、イオン交換過程は、ここに全てが引用される、米国特許出願公開第２０１６／０１０２０１４号明細書に記載された応力プロファイルのような、放物線応力プロファイルをガラス物品中に形成するように選択されることがある。
イオン交換過程が行われた後、ガラス系物品の表面での組成が、イオン交換過程を経る前のガラス系基板の組成と異なることを理解すべきである。これは、例えば、それぞれ、Ｎａ＋またはＫ＋などのより大きいアルカリ金属イオンにより交換された、例えば、Ｌｉ＋またはＮａ＋などの、形成されたままのガラス中のアルカリ金属イオンの一種から生じる。しかしながら、ガラス系物品の深さの中心またはその近くでのガラス組成および相集合は、実施の形態において、それでも、ガラス系基板の組成を有するであろう。
ガラス系物品を形成するためにイオン交換されるガラス系基板は、アルカリアルミノケイ酸塩組成など、どのような適切な組成を有してもよい。実施の形態において、そのガラス系基板は、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、および少なくとも１種類のアルカリ金属酸化物を含む。この少なくとも１種類のアルカリ金属酸化物は、ガラス系基板のイオン交換を促進する。例えば、そのガラス系基板は、ガラス系物品を形成するためのＮａ＋およびＫ＋イオンのガラス系基板中への交換を促進するＬｉ２Ｏおよび／またはＮａ２Ｏを含むことがある。先に述べたように、そのガラス系基板の組成は、ガラス系物品の中心での組成および相集合と等しいことがある。
ここに記載されたガラス系基板の実施の形態において、構成成分（例えば、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｌｉ２Ｏなど）の濃度は、特に明記のない限り、酸化物基準のモルパーセント（モル％）で与えられている。実施の形態によるガラス系基板の成分が、下記に個別に述べられている。ある成分の様々に列挙された範囲のどれも、どの他の成分の様々に列挙された範囲のどれと個別に組み合わされてもよいことを理解すべきである。
ここに開示されたガラス系基板の実施の形態において、ＳｉＯ２は、最大成分であり、それゆえ、ＳｉＯ２は、そのガラス組成物から形成されるガラス網状構造の主成分である。純粋なＳｉＯ２は、比較的低いＣＴＥを有し、アルカリを含まない。しかしながら、純粋なＳｉＯ２は高い融点を有する。したがって、ガラス系基板中のＳｉＯ２の濃度が高すぎる場合、ＳｉＯ２のより高い濃度によりガラスを溶融する難点が増す（このことは、転じて、ガラスの成形性に悪影響を与える）ので、ガラス組成物の成形性が損なわれることがある。実施の形態において、そのガラス系基板は、一般に、５０．０モル％以上から６９．０モル％以下、および先の値の間の全ての範囲と部分的範囲の量でＳｉＯ２を含む。実施の形態において、そのガラス系基板は、５２．０モル％以上から６７．０モル％以下、５３．０モル％以上から６６．０モル％以下、５４．０モル％以上から６５．０モル％以下、５５．０モル％以上から６４．０モル％以下、５６．０モル％以上から６３．０モル％以下、５７．０モル％以上から６２．０モル％以下、５８．０モル％以上から６１．０モル％以下、または６０．０モル％以上から６１．０モル％以下など、５１．０モル％以上から６８．０モル％以下、および先の値の間の全ての範囲と部分的範囲の量のＳｉＯ２を含む。
実施の形態のガラス系基板は、Ａｌ２Ｏ３をさらに含むことがある。Ａｌ２Ｏ３は、ＳｉＯ２のように、ガラス網状構造形成材として働くことがある。Ａｌ２Ｏ３は、ガラス組成物から形成されたガラス溶融物中の四面体配位のために、ガラス組成物の粘度を増加させることがあり、Ａｌ２Ｏ３の量が多すぎる場合、ガラス組成物の成形性を低下させる。しかしながら、Ａｌ２Ｏ３の濃度が、ガラス系基板中のＳｉＯ２の濃度およびアルカリ酸化物の濃度に対して釣り合わされる場合、Ａｌ２Ｏ３は、ガラス溶融物の液相温度を低下させ、それによって、液相粘度を高め、フュージョン成形過程などの特定の成形過程とのガラス組成物の適合性を改善することができる。実施の形態において、そのガラス系基板は、一般に、１２．５モル％以上から２５．０モル％以下、および先の値の間の全ての範囲と部分的範囲の濃度でＡｌ２Ｏ３を含む。実施の形態において、そのガラス系基板は、１３．５モル％以上から２４．０モル％以下、１４．０モル％以上から２３．５モル％以下、１４．５モル％以上から２３．０モル％以下、１５．０モル％以上から２２．５モル％以下、１５．５モル％以上から２２．０モル％以下、１６．０モル％以上から２１．５モル％以下、１６．５モル％以上から２１．０モル％以下、１７．０モル％以上から２０．５モル％以下、１７．５モル％以上から２０．０モル％以下１８．０モル％以上から１９．５モル％以下、または１８．５モル％以上から１９．０モル％以下など、１３．０モル％以上から２４．５モル％以下、および先の値の間の全ての範囲と部分的範囲の量でＡｌ２Ｏ３を含む。
ＳｉＯ２およびＡｌ２Ｏ３のように、Ｂ２Ｏ３は、網状構造形成材としてガラス系基板に添加され、それによって、ガラス組成物の溶融性および成形性を低下させることがある。それゆえ、Ｂ２Ｏ３は、これらの性質を過剰に低下させない量で添加されるであろう。実施の形態において、そのガラス系基板は、０モル％以上から８．０モル％以下、および先の値の間の全ての範囲と部分的範囲の量でＢ２Ｏ３を含むことがある。実施の形態において、そのガラス系基板は、１．０モル％以上から７．０モル％以下、１．５モル％以上から６．５モル％以下、２．０モル％以上から６．０モル％以下、２．５モル％以上から５．５モル％以下、３．０モル％以上から５．０モル％以下、または３．５モル％以上から４．５モル％以下など、０．５モル％以上から７．５モル％以下、および先の値の間の全ての範囲と部分的範囲の量でＢ２Ｏ３を含む。
ガラス系基板中にＬｉ２Ｏを含ませると、イオン交換過程をより良く制御でき、ガラスの軟化点をさらに低下させ、それによって、ガラスの製造可能性が増す。実施の形態において、そのガラス系基板は、一般に、８．０モル％以上から１８．０以下、および先の値の間の全ての範囲と部分的範囲の量でＬｉ２Ｏを含む。実施の形態において、そのガラス系基板は、９．０モル％以上から１７．０モル％以下、９．５モル％以上から１６．５モル％以下、１０．０モル％以上から１６．０モル％以下、１０．５モル％以上から１５．５モル％以下、１１．０モル％以上から１５．０モル％以下、１１．５モル％以上から１４．５モル％以下、１２．０モル％以上から１４．０モル％以下、または１２．５モル％以上から１３．５モル％以下など、８．５モル％以上から１７．５モル％以下、および先の値の間の全ての範囲と部分的範囲の量のＬｉ２Ｏを含む。
実施の形態によれば、そのガラス系基板は、Ｎａ２Ｏなど、Ｌｉ２Ｏ以外のアルカリ金属酸化物も含むことがある。Ｎａ２Ｏは、ガラス組成物のイオン交換官能性に役立ち、そのガラス組成物の成形性も改善し、それによって、その製造可能性を改善する。しかしながら、ガラス系基板にあまりに多くのＮａ２Ｏが添加されると、ＣＴＥが低すぎることがあり、融点が高すぎることがある。実施の形態において、そのガラス系基板は、一般に、０．５モル％以上から８．０モル％以下、および先の値の間の全ての範囲と部分的範囲の量でＮａ２Ｏを含む。実施の形態において、そのガラス系基板は、１．５モル％以上から７．０モル％以下、２．０モル％以上から６．５モル％以下、２．５モル％以上から６．０モル％以下、３．０モル％以上から５．５モル％以下、３．５モル％以上から５．０モル％以下、または４．０モル％以上から４．５モル％以下など、１．０モル％以上から７．５モル％以下、および先の値の間の全ての範囲と部分的範囲の量でＮａ２Ｏを含む。
Ｎａ２Ｏのように、Ｋ２Ｏも、イオン交換を促進し、圧縮応力層のＤＯＣを増加させる。しかしながら、Ｋ２Ｏを添加すると、ＣＴＥが低くなりすぎることがあり、融点が高すぎることがある。いくつかの実施の形態において、そのガラス系基板は、Ｋ２Ｏを含み得る。実施の形態において、そのガラス組成物はカリウムを実質的に含まない。ここに用いられているように、「実質的に含まない」という用語は、成分が、０．０１モル％未満など、汚染物質として非常に少量だけ最終的なガラス中に存在するかもしれないが、その成分がバッチ材料の成分として添加されないことを意味する。他の実施の形態において、Ｋ２Ｏは、１モル％未満の量でガラス系基板中に存在することがある。
ＭｇＯはガラスの粘度を低下させ、これにより、ガラスの成形性および製造可能性が向上する。ガラス系基板中にＭｇＯを含ませると、ガラス組成物の歪み点およびヤング率も改善され、ガラスのイオン交換可能性も改善されることがある。しかしながら、ガラス組成物に多すぎるＭｇＯが添加されると、そのガラス組成物の密度およびＣＴＥが望ましくなく増加してしまう。実施の形態において、そのガラス系基板は、一般に、０モル％超から１７．５モル％以下、および先の値の間の全ての範囲と部分的範囲の濃度でＭｇＯを含む。実施の形態において、そのガラス系基板は、１．０モル％以上から１６．５モル％以下、１．５モル％以上から１６．０モル％以下、２．０モル％以上から１５．５モル％以下、２．５モル％以上から１５．０モル％以下、３．０モル％以上から１４．５モル％以下、３．５モル％以上から１４．０モル％以下、４．０モル％以上から１３．５モル％以下、４．５モル％以上から１３．０モル％以下、５．０モル％以上から１２．５モル％以下、５．５モル％以上から１２．０モル％以下、６．０モル％以上から１１．５モル％以下、６．５モル％以上から１１．０モル％以下、７．０モル％以上から１０．５モル％以下、７．５モル％以上から１０．０モル％以下、８．０モル％以上から９．５モル％以下、または８．５モル％以上から９．０モル％以下など、０．５モル％以上から１７．０モル％以下、および先の値の間の全ての範囲と部分的範囲の量でＭｇＯを含む。
ＣａＯはガラスの粘度を低下させ、これにより、成形性、歪み点およびヤング率が向上し、イオン交換可能性が改善されることがある。しかしながら、ガラス系基板に多すぎるＣａＯが添加されると、そのガラス組成物の密度およびＣＴＥが増加してしまう。実施の形態において、そのガラス系基板は、一般に、０モル％超から４．０モル％以下、および先の値の間の全ての範囲と部分的範囲の濃度でＣａＯを含む。実施の形態において、そのガラス系基板は、１．０モル％以上から３．０モル％以下、または１．５モル％以上から２．５モル％以下など、０．５モル％以上から３．５モル％以下、および先の値の間の全ての範囲と部分的範囲の量でＣａＯを含む。
Ｌａ２Ｏ３は、ガラスの靭性を増加させ、ガラスのヤング率および硬度も増加させる。しかしながら、ガラス組成物に多すぎるＬａ２Ｏ３が添加されると、そのガラスは失透しやすくなり、そのガラスの製造可能性が低下してしまう。実施の形態において、そのガラス系基板は、一般に、０モル％以上から２．５モル％以下、および先の値の間の全ての範囲と部分的範囲の濃度でＬａ２Ｏ３を含む。実施の形態において、そのガラス系基板は、１．０モル％以上から１．５モル％以下など、０．５モル％以上から２．０モル％以下、および先の値の間の全ての範囲と部分的範囲の量でＬａ２Ｏ３を含む。いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物は、Ｌａ２Ｏ３を含まないまたは実質的に含まない。
Ｙ２Ｏ３も、ガラスの靭性を増加させ、ガラスのヤング率および硬度を増加させる。しかしながら、ガラス組成物に多すぎるＹ２Ｏ３が添加されると、そのガラスは失透しやすくなり、そのガラスの製造可能性が低下してしまう。実施の形態において、そのガラス系基板は、０モル％以上から２．５モル％以下、および先の値の間の全ての範囲と部分的範囲の濃度などでＹ２Ｏ３を含む。実施の形態において、そのガラス系基板は、０．５モル％以上から１．５モル％以下の量でＹ２Ｏ３を含む。いくつかの実施の形態において、そのガラス系基板は、Ｙ２Ｏ３を含まないまたは実質的に含まない。
ＴｉＯ２も、ガラスの増加した靭性に寄与すると同時に、ガラスを軟化させる。しかしながら、ガラス組成物に多すぎるＴｉＯ２が添加されると、そのガラスは失透しやすくなり、望ましくない着色を示す。実施の形態において、そのガラス系基板は、０モル％以上から２．０モル％以下、および先の値の間の全ての範囲と部分的範囲の濃度などでＴｉＯ２を含む。実施の形態において、そのガラス系基板は、０．５モル％以上から１．５モル％以下の量でＴｉＯ２を含む。いくつかの実施の形態において、そのガラス系基板は、ＴｉＯ２を含まないまたは実質的に含まない。
ＺｒＯ２は、ガラスの靭性に寄与する。しかしながら、ガラス組成物に多すぎるＺｒＯ２が添加されると、少なくとも一部には、ガラス中のＺｒＯ２の低溶解度のために、ガラス中に望ましくないジルコニア含有物が形成されることがある。実施の形態において、そのガラス系基板は、０モル％以上から２．５モル％以下、および先の値の間の全ての範囲と部分的範囲の濃度などでＺｒＯ２を含む。実施の形態において、そのガラス系基板は、１．０モル％以上から１．５モル％以下など、０．５モル％以上から２．０モル％以下、および先の値の間の全ての範囲と部分的範囲の量でＺｒＯ２を含む。いくつかの実施の形態において、そのガラス系基板は、ＺｒＯ２を含まないまたは実質的に含まない。
ＳｒＯは、ここに開示されたガラス組成物の液相温度を低下させる。実施の形態において、そのガラス系基板は、０．２モル％以上から０．８モル％以下、または０．４モル％以上から０．６モル％以下など、０モル％以上から１．０モル％以下、および先の値の間の全ての範囲と部分的範囲の量でＳｒＯを含むことがある。いくつかの実施の形態において、そのガラス系基板は、ＳｒＯを実質的に含まないまたは含まないことがある。
実施の形態において、そのガラス系基板は、必要に応じて、１種類以上の清澄剤を含むことがある。いくつかの実施の形態において、その清澄剤は、例えば、ＳｎＯ２を含むことがある。そのような実施の形態において、ＳｎＯ２は、０モル％以上から０．１モル％以下など、０．２モル％以下、および先の値の間の全ての範囲と部分的範囲の量でガラス系基板中に存在することがある。他の実施の形態において、ＳｎＯ２は、０モル％以上から０．２モル％以下、または０．１モル％以上から０．２モル％以下など、０．２モル％以下、および先の値の間の全ての範囲と部分的範囲の量でガラス系基板中に存在することがある。いくつかの実施の形態において、そのガラス系基板は、ＳｎＯ２を実質的に含まないまたは含まないことがある。
実施の形態において、そのガラス系基板は、ヒ素およびアンチモンの一方または両方を実質的に含まないことがある。他の実施の形態において、そのガラス系基板は、ヒ素およびアンチモンの一方または両方を含まないことがある。
１つ以上の実施の形態において、ここに記載されたガラス物品は、非晶質微細構造を示すことがあり、結晶または晶子を実質的に含まないことがある。言い換えると、そのガラス物品は、いくつかの実施の形態において、ガラスセラミック材料を除く。
そのガラス系基板は、ガラスセラミックを含むことがある。そのガラスセラミックは、相集合により特徴付けられ、その相集合は、非晶相および少なくとも１つの結晶相を含む。そのガラスセラミックの結晶相は、ケイ酸リチウム、ベータ・スポジュメン、またはスピネル結晶構造など、どの適切な結晶構造を含んでもよい。そのガラスセラミックを含有するガラス系基板は、前駆体ガラスのセラミック化など、どの適切な方法により形成されてもよい。
そのガラス系基板は、どの適切な方法により成形されてもよい。実施の形態において、そのガラス系基板は、スロット成形法、フロート成形法、圧延成形法、およびフュージョン成形法を含む過程によって成形することができる。ガラス系基板を成形するための延伸過程が、欠陥が少ない薄いガラス物品を成形できるので、望ましい。
そのガラス系基板は、それが成形される様式によって特徴付けられることがある。例えば、そのガラス系基板は、フロート成形可能（すなわち、フロート法により成形される）、ダウンドロー可能、および特に、フュージョン成形可能また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り成形される）と特徴付けられることがある。
ここに記載されたガラス系物品のいくつかの実施の形態は、ダウンドロー法により成形されることがある。ダウンドロー法により、比較的無垢な表面を備えた均一な厚さを有するガラス系基板が生成される。ガラス系基板および結果として得られるガラス系物品の平均曲げ強度は、表面傷の量とサイズにより制御されるので、接触が最小な無垢な表面は、より高い初期強度を有する。それに加え、ダウンドローされたガラス系基板は、費用のかかる研削および研磨を必要とせずに最終用途に使用できる、非常に平らで滑らかな表面を有する。
そのガラス系基板のいくつかの実施の形態は、フュージョン成形可能（すなわち、フュージョンドロー法を使用して成形可能）と記載されることがある。このフュージョン法では、溶融ガラス原材料を受け容れるための通路を有する延伸槽が使用される。その通路は、通路の両側で通路の長さに沿って上部で開いた堰を有する。通路が溶融材料で満たされたときに、溶融ガラスは堰から溢れ出る。溶融ガラスは、重力のために、２つの流れるガラスフイルムとして、延伸槽の外面を下方に流れる。延伸槽のこれらの外面は、延伸槽の下のエッジで接合するように、下方かつ内側に延在する。その２つの流れるガラスフイルムは、このエッジで結合して、融合し、１つの流れるガラス物品を形成する。このフュージョンドロー法は、通路を越えて流れる２つのガラスフイルムは互いに融合するので、結果として得られたるガラス系基板の外面のいずれも、装置のどの部分とも接触しないという利点を提示する。それゆえ、フュージョンドローされたガラス系基板の表面特性は、そのような接触の影響を受けない。
ここに記載されたガラス基板のいくつかの実施の形態は、スロットドロー法により成形されることがある。このスロットドロー法は、フュージョンドロー法とは異なる。スロットドロー法において、溶融原材料ガラスが延伸槽に供給される。この延伸槽の底部は、開いたスロットを有し、このスロットは、スロットの長さに亘り延在するノズルを有する。この溶融ガラスは、ノズル／スロットを通って流れ、連続したガラス系基板として下方に徐冷領域中に延伸される。
ここに開示されたガラス系物品は、ディスプレイを備えた物品（またはディスプレイ物品）（例えば、携帯電話、タブレット、コンピュータ、ナビゲーションシステムなどを含む家庭用電子機器）、建築物品、輸送物品（例えば、自動車、列車、航空機、船舶など）、電化製品、またはある程度の透明性、耐引掻性、耐磨耗性またはその組合せを必要とする任意の物品などの別の物品に組み込まれることがある。ここに開示されたガラス系物品のいずれかを組み込んだ例示の物品が、図３Ａおよび３Ｂに示されている。詳しくは、図３Ａおよび３Ｂは、前面２０４、背面２０６、および側面２０８を有する筐体２０２；その筐体の少なくとも部分的に内側にまたは完全に中にあり、少なくとも制御装置、メモリ、およびその筐体の前面にまたはそれに隣接したディスプレイ２１０を含む電気部品（図示せず）；およびそのディスプレイを覆うように筐体の前面にまたはその上にあるカバー基板２１２を備えた家庭用電子機器２００を示している。カバー基板２１２および／または筐体は、ここに開示されたガラス系物品のいずれかを含むことがある。
実施の形態が、以下の実施例によりさらに明白になるであろう。これらの実施例は、先に記載された実施の形態を限定するものではないことが理解されよう。
下記の表Ｉの組成を有するガラス系物品を調製した。その成分の濃度が、モル％で与えられている。実施例１をセラミック化して、ガラスセラミックを形成した。そのガラス系基板の厚さは０．８ｍｍであった。
Figure 2021525209
次に、このガラス系基板をイオン交換して、ガラス系物品を製造した。そのガラス系基板およびガラス系物品の性質が、下記の表２に与えられている。ヤング率（Ｅ）、硬度（Ｈ）、および破壊靭性（ＫＩＣ）は、ガラス系物品を形成するためにイオン交換される前のガラス系基板について測定された。落下性能を測定するために、ガラス系物品をスマートフォンを模倣したパックに取り付け、３０グリットの研磨紙上に落下させた。その落下性能は、ガラス系物品が破損する前のｃｍで表された最大落下高さに関して報告されている。
Figure 2021525209
落下性能と式（Ｉ）の値との間の関係が、図４に示されている。落下性能と式（ＩＩ）の値との間の関係が、図５に示されている。図４および５に示されるように、式（Ｉ）および（ＩＩ）を満たすガラス系物品は、改善された落下性能を示す。図４および５に示されるように、式（Ｉ）および（ＩＩ）を満たす実施例１〜３の全ては、式（Ｉ）および（ＩＩ）を満たさなかった比較例Ａ〜Ｄよりも良好な落下性能を示した。
本明細書に開示された全ての範囲は、範囲が開示された前または後に明白に述べられていようとなかろうと、広く開示された範囲により包含される任意と全ての範囲および部分的範囲を含む。
請求項の主題の精神および範囲から逸脱せずに、ここに記載された実施の形態に様々な改変および変更を行えることが、当業者に明白であろう。それゆえ、明細書は、ここに記載された様々な実施の形態の改変および変更を、そのような改変および変更が、付随の特許請求の範囲およびその等価物の範囲内に入るという前提で、包含することが意図されている。
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
実施形態１
ガラス系物品において、
前記ガラス系物品の表面から圧縮深さまで延在する圧縮応力層、
を含み、
ＫＩＣ ２×ＤＯＣ／ｔ×√ＳＴＥ≧７．０×１０１１Ｐａ２．５ｍ１．５であり、
式中、ＫＩＣは、前記ガラス系物品の中心での組成および相集合と等しい組成および相集合を有するガラス系基板のＰａ・ｍ０．５で表される破壊靭性であり、ＤＯＣはメートルで表される前記圧縮深さであり、ｔはメートルで表される前記ガラス系物品の厚さであり、ＳＴＥは、Ｐａ・ｍで表される前記ガラス系物品の貯蔵歪みエネルギーである、ガラス系物品。
実施形態２
ＫＩＣ ２×ＤＯＣ／ｔ×√ＳＴＥ≧８．０×１０１１Ｐａ２．５ｍ１．５
である、実施形態１に記載のガラス系物品。
実施形態３
ＫＩＣ ２×ＤＯＣ／ｔ×√ＳＴＥ≧９．０×１０１１Ｐａ２．５ｍ１．５
である、実施形態１に記載のガラス系物品。
実施形態４
ＫＩＣ ２×ＤＯＣ／ｔ×√ＳＴＥ≧９．５×１０１１Ｐａ２．５ｍ１．５
である、実施形態１に記載のガラス系物品。
実施形態５
ＫＩＣ ２×ＤＯＣ／ｔ×√ＳＴＥ≧１．０×１０１２Ｐａ２．５ｍ１．５
である、実施形態１に記載のガラス系物品。
実施形態６
ガラス系物品において、
前記ガラス系物品の表面から圧縮深さまで延在する圧縮応力層、
を含み、
ＫＩＣ ２×ＤＯＣ×√ＳＴＥ≧５．６×１０８Ｐａ２．５ｍ２．５であり、
式中、ＫＩＣは、前記ガラス系物品の中心での組成および相集合と等しい組成および相集合を有するガラス系基板のＰａ・ｍ０．５で表される破壊靭性であり、ＤＯＣはメートルで表される前記圧縮深さであり、ｔはメートルで表される前記ガラス系物品の厚さであり、ＳＴＥは、Ｐａ・ｍで表される前記ガラス系物品の貯蔵歪みエネルギーである、ガラス系物品。
実施形態７
ＫＩＣ ２×ＤＯＣ×√ＳＴＥ≧６．０×１０８Ｐａ２．５ｍ２．５
である、実施形態６に記載のガラス系物品。
実施形態８
ＫＩＣ ２×ＤＯＣ×√ＳＴＥ≧７．０×１０８Ｐａ２．５ｍ２．５
である、実施形態６に記載のガラス系物品。
実施形態９
ＫＩＣ ２×ＤＯＣ×√ＳＴＥ≧８．０×１０８Ｐａ２．５ｍ２．５
である、実施形態６に記載のガラス系物品。
実施形態１０
ガラス系物品において、
全ガラス系物品の表面から圧縮深さまで延在する圧縮応力層、
を含み、
ＫＩＣ ２×ＤＯＣ×Ｈ／Ｅ×√ＳＴＥ≧４．１×１０７Ｐａ２．５ｍ２．５であり、
式中、ＫＩＣは、前記ガラス系物品の中心での組成および相集合と等しい組成および相集合を有するガラス系基板のＰａ・ｍ０．５で表される破壊靭性であり、ＤＯＣはメートルで表される前記圧縮深さであり、Ｈは、前記ガラス系物品の中心での組成および相集合と等しい組成および相集合を有するガラス系基板のパスカルで表される硬度であり、Ｅは、前記ガラス系物品の中心での組成および相集合と等しい組成および相集合を有するガラス系基板のパスカルで表されるヤング率であり、ＳＴＥは、Ｐａ・ｍで表される前記ガラス系物品の貯蔵歪みエネルギーである、ガラス系物品。
実施形態１１
ＫＩＣ ２×ＤＯＣ×Ｈ／Ｅ×√ＳＴＥ≧４．５×１０７Ｐａ２．５ｍ２．５
である、実施形態１０に記載のガラス系物品。
実施形態１２
ＫＩＣ ２×ＤＯＣ×Ｈ／Ｅ×√ＳＴＥ≧５．０×１０７Ｐａ２．５ｍ２．５
である、実施形態１０に記載のガラス系物品。
実施形態１３
ＫＩＣ ２×ＤＯＣ×Ｈ／Ｅ×√ＳＴＥ≧５．５×１０７Ｐａ２．５ｍ２．５
である、実施形態１０に記載のガラス系物品。
実施形態１４
ＤＯＣ≧７５μｍである、実施形態１から１３のいずれかに記載のガラス系物品。
実施形態１５
ＤＯＣ≦３００μｍである、実施形態１から１４のいずれかに記載のガラス系物品。
実施形態１６
ＤＯＣ≦０．４ｔである、実施形態１から１５のいずれかに記載のガラス系物品。
実施形態１７
ＤＯＣ≧０．１ｔである、実施形態１から１６のいずれかに記載のガラス系物品。
実施形態１８
９５ＭＰａ以上の最大中央張力ＣＴを有する、実施形態１から１７のいずれかに記載のガラス系物品。
実施形態１９
ｔがｍｍで表される、１２０／√ｔＭＰａ以下の最大中央張力ＣＴを有する、実施形態１から１８のいずれかに記載のガラス系物品。
実施形態２０
前記ガラス系物品が１．０ｍｍ以下の厚さｔを有する、実施形態１から１９のいずれかに記載のガラス系物品。
実施形態２１
前記ガラス系物品が０．３ｍｍ以上の厚さｔを有する、実施形態１から２０のいずれかに記載のガラス系物品。
実施形態２２
ＳＴＥ≧２０Ｐａ・ｍである、実施形態１から２１のいずれかに記載のガラス系物品。
実施形態２３
５Ｐａ・ｍ≦ＳＴＥ≦１０Ｐａ・ｍである、実施形態１から２１のいずれかに記載のガラス系物品。
実施形態２４
前記圧縮応力層が、１００ＭＰａ以上の圧縮応力ＣＳを有する、実施形態１から２３のいずれかに記載のガラス系物品。
実施形態２５
前記圧縮応力層が、４００ＭＰａ以上の圧縮応力ＣＳを有する、実施形態１から２４のいずれかに記載のガラス系物品。
実施形態２６
前記圧縮応力層が、１３００ＭＰａ以下の圧縮応力ＣＳを有する、実施形態１から２５のいずれかに記載のガラス系物品。
実施形態２７
前記ガラス系物品がガラスセラミックから作られている、実施形態１から２６のいずれかに記載のガラス系物品。
実施形態２８
前記ガラス系物品が、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、および少なくとも１種類のアルカリ金属酸化物を含む、実施形態１から２７のいずれかに記載のガラス系物品。
実施形態２９
前記ガラス系物品の中心での組成および相集合と等しい組成および相集合を有するガラス系基板が、０．７５ＭＰａ√ｍ以上のＫＩＣを有する、実施形態１から２８のいずれかに記載のガラス系物品。
実施形態３０
前記ガラス系物品の中心での組成および相集合と等しい組成および相集合を有するガラス系基板が、１．５ＭＰａ√ｍ以下のＫＩＣを有する、実施形態１から２９のいずれかに記載のガラス系物品。
実施形態３１
前記ガラス系物品の中心での組成および相集合と等しい組成および相集合を有するガラス系基板が、６．０ＧＰａ以上の硬度Ｈを有する、実施形態１から３０のいずれかに記載のガラス系物品。
実施形態３２
前記ガラス系物品の中心での組成および相集合と等しい組成および相集合を有するガラス系基板が、８．０ＧＰａ以下の硬度Ｈを有する、実施形態１から３１のいずれかに記載のガラス系物品。
実施形態３３
前記ガラス系物品の中心での組成および相集合と等しい組成および相集合を有するガラス系基板が、８０ＧＰａ以上のヤング率Ｅを有する、実施形態１から３２のいずれかに記載のガラス系物品。
実施形態３４
前記ガラス系物品の中心での組成および相集合と等しい組成および相集合を有するガラス系基板が、１２０ＧＰａ以下のヤング率Ｅを有する、実施形態１から３３のいずれかに記載のガラス系物品。
実施形態３５
方法において、
ガラス系基板をイオン交換して、ガラス系物品の表面から圧縮深さまで延在する圧縮応力層を有する該ガラス系物品を形成する工程、
を有してなり、
ＫＩＣ ２×ＤＯＣ／ｔ×√ＳＴＥ≧７．０×１０１１Ｐａ２．５ｍ１．５であり、
式中、ＫＩＣは、前記ガラス系基板のＰａ・ｍ０．５で表される破壊靭性であり、ＤＯＣはメートルで表される前記圧縮深さであり、ｔはメートルで表される前記ガラス系物品の厚さであり、ＳＴＥは、Ｐａ・ｍで表される前記ガラス系物品の貯蔵歪みエネルギーである、方法。
実施形態３６
方法において、
ガラス系基板をイオン交換して、ガラス系物品の表面から圧縮深さまで延在する圧縮応力層を有する該ガラス系物品を形成する工程、
を有してなり、
ＫＩＣ ２×ＤＯＣ×Ｈ／Ｅ×√ＳＴＥ≧４．１×１０７Ｐａ２．５ｍ２．５であり、
式中、ＫＩＣは、前記ガラス系基板のＰａ・ｍ０．５で表される破壊靭性であり、ＤＯＣはメートルで表される前記圧縮深さであり、Ｈは、前記ガラス系基板のパスカルで表される硬度であり、Ｅは、前記ガラス系基板のパスカルで表されるヤング率であり、ＳＴＥは、Ｐａ・ｍで表される前記ガラス系物品の貯蔵歪みエネルギーである、方法。
実施形態３７
前記ガラス系基板がガラスセラミックから作られている、実施形態３５または３６に記載の方法。
実施形態３８
前記イオン交換する工程が、前記ガラス系基板を溶融塩浴と接触させる工程を含む、実施形態３５から３７のいずれかに記載の方法。
実施形態３９
前記溶融塩浴が、硝酸ナトリウムおよび硝酸カリウムの少なくとも一方を含む、実施形態３８に記載の方法。
実施形態４０
前記接触させる工程が、４時間以上から４８時間までに亘る、実施形態３８または３９に記載の方法。
実施形態４１
前記接触させる工程中、前記溶融塩浴が、４００℃以上から５００℃以下の温度である、実施形態３８から４０のいずれかに記載の方法。
実施形態４２
実施形態３５から４１のいずれかに記載の方法により製造されたガラス系物品。
実施形態４３
家庭用電気製品において、
前面、背面および側面を有する筐体と、
前記筐体内に少なくとも部分的に設けられた電気部品であって、少なくとも制御装置、メモリ、およびディスプレイを含み、該ディスプレイは前記筐体の前面またはそれに隣接して設けられている、電気部品と、
前記ディスプレイ上に配置されたカバーガラスと、
を備え、
前記筐体の一部または前記カバーガラスの一部の少なくとも一方は、実施形態１から３４または４２のいずれかに記載のガラス系物品から作られている、家庭用電気製品。
１００ ガラス系物品
１１０ 第１の表面
１１２ 第２の表面
１２０ 第１のセグメント
１２２ 第２のセグメント
１３０ 中央領域
２００ 家庭用電子機器
２０４ 前面
２０６ 背面
２０８ 側面
２１０ ディスプレイ
２１２ カバー基板

Claims (15)

  1. ガラス系物品において、
    前記ガラス系物品の表面から圧縮深さまで延在する圧縮応力層、
    を含み、
    ＫＩＣ ２×ＤＯＣ／ｔ×√ＳＴＥ≧７．０×１０１１Ｐａ２．５ｍ１．５であり、
    式中、ＫＩＣは、前記ガラス系物品の中心での組成および相集合と等しい組成および相集合を有するガラス系基板のＰａ・ｍ０．５で表される破壊靭性であり、ＤＯＣはメートルで表される前記圧縮深さであり、ｔはメートルで表される前記ガラス系物品の厚さであり、ＳＴＥは、Ｐａ・ｍで表される前記ガラス系物品の貯蔵歪みエネルギーである、ガラス系物品。
  2. ガラス系物品において、
    前記ガラス系物品の表面から圧縮深さまで延在する圧縮応力層、
    を含み、
    ＫＩＣ ２×ＤＯＣ×√ＳＴＥ≧５．６×１０８Ｐａ２．５ｍ２．５であり、
    式中、ＫＩＣは、前記ガラス系物品の中心での組成および相集合と等しい組成および相集合を有するガラス系基板のＰａ・ｍ０．５で表される破壊靭性であり、ＤＯＣはメートルで表される前記圧縮深さであり、ｔはメートルで表される前記ガラス系物品の厚さであり、ＳＴＥは、Ｐａ・ｍで表される前記ガラス系物品の貯蔵歪みエネルギーである、ガラス系物品。
  3. ガラス系物品において、
    全ガラス系物品の表面から圧縮深さまで延在する圧縮応力層、
    を含み、
    ＫＩＣ ２×ＤＯＣ×Ｈ／Ｅ×√ＳＴＥ≧４．１×１０７Ｐａ２．５ｍ２．５であり、
    式中、ＫＩＣは、前記ガラス系物品の中心での組成および相集合と等しい組成および相集合を有するガラス系基板のＰａ・ｍ０．５で表される破壊靭性であり、ＤＯＣはメートルで表される前記圧縮深さであり、Ｈは、前記ガラス系物品の中心での組成および相集合と等しい組成および相集合を有するガラス系基板のパスカルで表される硬度であり、Ｅは、前記ガラス系物品の中心での組成および相集合と等しい組成および相集合を有するガラス系基板のパスカルで表されるヤング率であり、ＳＴＥは、Ｐａ・ｍで表される前記ガラス系物品の貯蔵歪みエネルギーである、ガラス系物品。
  4. ７５μｍ≦ＤＯＣ≦３００μｍである、請求項１から３いずれか１項記載のガラス系物品。
  5. ０．１ｔ≦ＤＯＣ≦０．４ｔである、請求項１から４いずれか１項記載のガラス系物品。
  6. ９５ＭＰａ以上の最大中央張力ＣＴを有する、請求項１から５いずれか１項記載のガラス系物品。
  7. ｔがｍｍで表される、１２０／√ｔＭＰａ以下の最大中央張力ＣＴを有する、請求項１から６いずれか１項記載のガラス系物品。
  8. 前記ガラス系物品が１．０ｍｍ以下の厚さｔを有する、請求項１から７いずれか１項記載のガラス系物品。
  9. ＳＴＥ≧２０Ｐａ・ｍである、請求項１から８いずれか１項記載のガラス系物品。
  10. ５Ｐａ・ｍ≦ＳＴＥ≦１０Ｐａ・ｍである、請求項１から８いずれか１項記載のガラス系物品。
  11. 前記圧縮応力層が、１００ＭＰａ以上から１３００ＭＰａ以下の圧縮応力ＣＳを有する、請求項１から１０いずれか１項記載のガラス系物品。
  12. 前記ガラス系物品の中心での組成および相集合と等しい組成および相集合を有するガラス系基板が、
    ０．７５ＭＰａ√ｍ以上から１．５ＭＰａ√ｍ以下のＫＩＣ、
    ６．０ＧＰａ以上から８．０ＧＰａ以下の硬度Ｈ、および
    ８０ＧＰａ以上から１２０ＧＰａ以下のヤング率Ｅ、
    の内の少なくとも１つを有する、請求項１から１１いずれか１項記載のガラス系物品。
  13. 方法において、
    ガラス系基板をイオン交換して、ガラス系物品の表面から圧縮深さまで延在する圧縮応力層を有する該ガラス系物品を形成する工程、
    を有してなり、
    ＫＩＣ ２×ＤＯＣ／ｔ×√ＳＴＥ≧７．０×１０１１Ｐａ２．５ｍ１．５であり、
    式中、ＫＩＣは、前記ガラス系基板のＰａ・ｍ０．５で表される破壊靭性であり、ＤＯＣはメートルで表される前記圧縮深さであり、ｔはメートルで表される前記ガラス系物品の厚さであり、ＳＴＥは、Ｐａ・ｍで表される前記ガラス系物品の貯蔵歪みエネルギーである、方法。
  14. 方法において、
    ガラス系基板をイオン交換して、ガラス系物品の表面から圧縮深さまで延在する圧縮応力層を有する該ガラス系物品を形成する工程、
    を有してなり、
    ＫＩＣ ２×ＤＯＣ×Ｈ／Ｅ×√ＳＴＥ≧４．１×１０７Ｐａ２．５ｍ２．５であり、
    式中、ＫＩＣは、前記ガラス系基板のＰａ・ｍ０．５で表される破壊靭性であり、ＤＯＣはメートルで表される前記圧縮深さであり、Ｈは、前記ガラス系基板のパスカルで表される硬度であり、Ｅは、前記ガラス系基板のパスカルで表されるヤング率であり、ＳＴＥは、Ｐａ・ｍで表される前記ガラス系物品の貯蔵歪みエネルギーである、方法。
  15. 家庭用電気製品において、
    前面、背面および側面を有する筐体と、
    前記筐体内に少なくとも部分的に設けられた電気部品であって、少なくとも制御装置、メモリ、およびディスプレイを含み、該ディスプレイは前記筐体の前面またはそれに隣接して設けられている、電気部品と、
    前記ディスプレイ上に配置されたカバーガラスと、
    を備え、
    前記筐体の一部または前記カバーガラスの一部の少なくとも一方は、請求項１から１２いずれか１項記載のガラス系物品から作られている、家庭用電気製品。
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105948536B (zh) * 2016-06-16 2019-02-26 深圳市东丽华科技有限公司 单一强化层玻璃及其制备方法
JP2021525209A (ja) 2018-05-31 2021-09-24 コーニング インコーポレイテッド 落下性能が改善されたガラス
JP2023503879A (ja) 2019-11-26 2023-02-01 コーニング インコーポレイテッド 破壊靱性が高いマグネシウムアルミノケイ酸塩ガラス
TW202124308A (zh) 2019-11-26 2021-07-01 美商康寧公司 具有高斷裂韌性的鋁矽酸鹽玻璃
US11827559B2 (en) 2020-06-23 2023-11-28 Corning Incorporated Frangible glass articles and methods of making the same
US20210403368A1 (en) * 2020-06-30 2021-12-30 Corning Incorporated Glass compositions with high central tension capability
CN116802161A (zh) 2020-11-30 2023-09-22 康宁股份有限公司 具有高断裂韧度的可离子交换玻璃
WO2022115370A1 (en) 2020-11-30 2022-06-02 Corning Incorporated Ion exchangeable glass compositions with improved toughness, surface stress and fracture resistance
US11884585B2 (en) 2021-10-04 2024-01-30 Corning Incorporated Ion exchangeable glasses having high fracture toughness
WO2023076253A1 (en) 2021-10-26 2023-05-04 Corning Incorporated Ion exchangeable glasses having high fracture toughness
US20230143992A1 (en) 2021-11-10 2023-05-11 Corning Incorporated Fusion formable high fracture toughness glasses
WO2023096951A1 (en) 2021-11-29 2023-06-01 Corning Incorporated Ion-exchangeable zirconium containing glasses with high ct and cs capability
WO2023101844A1 (en) 2021-11-30 2023-06-08 Corning Incorporated Lithium phosphoalumino silicate glasses with fast effective inter-diffusivity
WO2023101894A1 (en) 2021-11-30 2023-06-08 Corning Incorporated Lithium phosphoalumino silicate glasses containing cesium

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016529201A (ja) * 2013-09-06 2016-09-23 コーニング インコーポレイテッド 二ケイ酸リチウム及びβ‐スポジュメン構造を有する高強度ガラスセラミック
US20170305786A1 (en) * 2016-04-20 2017-10-26 Corning Incorporated Glass-based articles including a metal oxide concentration gradient
JP2017214282A (ja) * 2014-10-08 2017-12-07 コーニング インコーポレイテッド 金属酸化物濃度勾配を有するガラスおよびガラスセラミック
US20170355640A1 (en) * 2016-06-14 2017-12-14 Corning Incorporated Glasses having improved drop performance

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5602329A (en) 1995-08-09 1997-02-11 Massachusetts Institute Of Technology Method and apparatus for measuring fracture toughness of a material
JP2004233304A (ja) 2003-01-31 2004-08-19 Asahi Techno Glass Corp 固体材料の強度測定方法及び測定装置
EP1531041A1 (en) 2003-11-12 2005-05-18 Universita degli Studi di Trento High reliability ceramic multilayer laminates, manufacturing process and design thereof
US8854623B2 (en) 2012-10-25 2014-10-07 Corning Incorporated Systems and methods for measuring a profile characteristic of a glass sample
US10501364B2 (en) 2012-11-21 2019-12-10 Corning Incorporated Ion exchangeable glasses having high hardness and high modulus
US9321677B2 (en) * 2014-01-29 2016-04-26 Corning Incorporated Bendable glass stack assemblies, articles and methods of making the same
US10190955B2 (en) 2014-11-10 2019-01-29 California Institute Of Technology Systems and methods for determining the effective toughness of a material and for implementing materials possessing improved effective toughness characteristics
KR102029948B1 (ko) * 2015-12-11 2019-10-08 코닝 인코포레이티드 금속 산화물 농도 구배를 포함하는 융합-형성가능한 유리계 제품
US10271442B2 (en) * 2016-04-08 2019-04-23 Corning Incorporated Glass-based articles including a stress profile comprising two regions, and methods of making
KR20240033166A (ko) * 2016-04-08 2024-03-12 코닝 인코포레이티드 금속 산화물 농도 구배를 포함하는 유리-계 제품
US10427972B2 (en) 2016-07-21 2019-10-01 Corning Incorporated Transparent silicate glasses with high fracture toughness
US10934209B2 (en) * 2016-10-13 2021-03-02 Corning Incorporated Glass-based articles having improved fracture performance
CN107226614A (zh) * 2017-05-16 2017-10-03 东旭科技集团有限公司 一种玻璃用组合物和玻璃及其制备方法和应用
JP2020534238A (ja) 2017-09-21 2020-11-26 コーニング インコーポレイテッド 高い破壊靭性を有する透明でイオン交換可能なケイ酸塩ガラス
US10633279B2 (en) * 2017-11-29 2020-04-28 Corning Incorporated Glasses with low excess modifier content
WO2019191480A1 (en) 2018-03-29 2019-10-03 Corning Incorporated Glasses having high fracture toughness
JP2021525209A (ja) 2018-05-31 2021-09-24 コーニング インコーポレイテッド 落下性能が改善されたガラス
US11130705B2 (en) * 2018-09-11 2021-09-28 Corning Incorporated Glass-based articles with improved fracture resistance

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016529201A (ja) * 2013-09-06 2016-09-23 コーニング インコーポレイテッド 二ケイ酸リチウム及びβ‐スポジュメン構造を有する高強度ガラスセラミック
JP2017214282A (ja) * 2014-10-08 2017-12-07 コーニング インコーポレイテッド 金属酸化物濃度勾配を有するガラスおよびガラスセラミック
US20170305786A1 (en) * 2016-04-20 2017-10-26 Corning Incorporated Glass-based articles including a metal oxide concentration gradient
US20170355640A1 (en) * 2016-06-14 2017-12-14 Corning Incorporated Glasses having improved drop performance

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US20190369672A1 (en) 2019-12-05
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