JP2022548606A - 破壊抵抗性ガラス系物品 - Google Patents

Abstract

ガラス系物品は、改善された破壊抵抗性を提供する応力プロファイルを有する。この応力プロファイルは、高いピーク張力および高度の負の曲率を有する領域を含む。このガラス系物品は、何回も落下させた後に、高い破壊抵抗性を提供する。

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、２０１９年９月１３日に出願された米国仮特許出願第６２／９００１５７号の優先権の恩恵を主張するものである。

本明細書は、広く、ガラス系物品における破壊抵抗の応力プロファイルに関する。より詳しくは、本明細書は、電子機器に利用することのできる、リチウムを含有することのある、ガラス系物品の応力プロファイルに関する。

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ばれる性質上、これらの機器は、地面などの硬質表面に偶発的に落下する状況に特になりやすい。これらの機器には、典型的に、カバーガラスが組み込まれ、このカバーガラス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で、カバーガラスは、ディスプレイ用カバーの機能を果たし、タッチ機能性を備えることがあり、よって、カバーガラスが損傷したときに、機器の使用が悪影響を受ける。

関連する携帯型機器が硬質表面上に落とされたときのカバーガラスには、主要な破壊モードが２つある。これらのモードの内の一方は曲げ破壊であり、これは、機器が硬質表面との衝突による動荷重に曝されたときのガラスの曲げにより生じる。他方のモードは鋭い接触による破壊であり、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、花崗岩などのざらざらした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、亀裂がそこから発生し、伝搬することのあるガラス表面の破損部位となる。

ガラス製造業者および手持ち式機器の製造業者は、手持ち式機器の破壊に対する抵抗性を改善することに継続して取り組んできた。また、携帯型機器ができるだけ薄いことも望ましい。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製造することも望ましい。それゆえ、カバーガラスの強度を増強させることに加え、ガラスが、薄いガラスシートなどの薄いガラス物品の製造を可能にする過程によって成形できるようにする機械的特性を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、強化することができ、薄い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系物品が必要とされている。

本開示の態様は、ガラス系物品およびその製造と使用のための方法に関する。本ガラス系物品は、高い破壊抵抗性を示す。特に、本ガラス系物品は、何回も落下させた後に高い破壊抵抗性を提供する。

態様（１）によれば、ガラス系物品が提供される。このガラス系物品は、基板厚さ（ｔ）を規定する互いに反対の第一面と第二面を有するガラス系基板、および応力プロファイルを備える。この応力プロファイルは、７０ＭＰａ以上のピーク張力（ＰＴ）、および－４０００ＭＰａ／ｍｍ^２以下の二次導関数値を持つ地点を有し、ここで、この地点は、０．０２５ｔ以上から０．２５ｔ以下の領域内に位置している。

態様（２）によれば、応力プロファイルが、０ＭＰａ／ｍｍ^２の二次導関数値を持つ曲率転移点を有し、ここで、曲率転移点は、０．０２５ｔ以上から０．２５ｔ以下の領域内に位置している、先の態様のガラス系物品が提供される。

態様（３）によれば、応力プロファイルが、０ＭＰａ／ｍｍ^２の二次導関数値を持つ曲率転移点を有し、ここで、曲率転移点は、０．７・ＤＯＣ以上から０．２５ｔ以下の領域内に位置している、先の態様のいずれかのガラス系物品が提供される。

態様（４）によれば、応力プロファイルが、－５０００ＭＰａ／ｍｍ^２以下の二次導関数値を持つ地点を有し、ここで、この地点は、０．０２５ｔ以上から０．２５ｔ以下の領域内に位置している、先の態様のいずれかのガラス系物品が提供される。

態様（５）によれば、応力プロファイルが、ｔがｍｍで表されている、－２５５０／ｔ^２ＭＰａ／ｍｍ^２以下の二次導関数値を持つ地点を有し、ここで、この地点は、０．０２５ｔ以上から０．２５ｔ以下の領域内に位置している、先の態様のいずれかのガラス系物品が提供される。

態様（６）によれば、第一面から圧縮深さ（ＤＯＣ）まで延在する圧縮領域を備え、応力プロファイルが、ＤＯＣの０．１・ＤＯＣ以内に位置する勾配の絶対値の極大値を有する、先の態様のいずれかのガラス系物品が提供される。

態様（７）によれば、勾配の絶対値の極大値が０．５ＭＰａ／μｍ以上である、態様（６）のガラス系物品が提供される。

態様（８）によれば、ＰＴが８０ＭＰａ以上である、先の態様のいずれかのガラス系物品が提供される。

態様（９）によれば、ＰＴが２００ＭＰａ以下である、先の態様のいずれかのガラス系物品が提供される。

態様（１０）によれば、ＰＴが、ｔがｍｍで表されている、６２．６／√ｔＭＰａ以上である、先の態様のいずれかのガラス系物品が提供される。

態様（１１）によれば、ＰＴが、ｔがｍｍで表されている、１７０／√ｔＭＰａ以下である、先の態様のいずれかのガラス系物品が提供される。

態様（１２）によれば、ガラス系物品の中心と同じ組成および構造を有するガラス系基板が、０．８５ＭＰａ√ｍ以上のＫ_ＩＣ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（１３）によれば、ガラス系物品の中心と同じ組成および構造を有するガラス系基板が、２ＭＰａ√ｍ以下のＫ_ＩＣ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（１４）によれば、８０ＭＰａ以上の屈曲部での圧縮応力（ＣＳ_ｋ）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（１５）によれば、ｔがｍｍで表されている、７１．５／√ｔＭＰａ以上の屈曲部での圧縮応力（ＣＳ_ｋ）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（１６）によれば、第一面から圧縮深さ（ＤＯＣ）まで延在する圧縮領域を有し、ＤＯＣが０．１５ｔ以上である、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、第一面から圧縮深さ（ＤＯＣ）まで延在する圧縮領域を有し、ＤＯＣが１３０μｍ以上である、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、３３０ＭＰａ以上の圧縮応力を有する、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、第一面からスパイクの層の深さ（ＤＯＬ_ｓｐ）まで延在するスパイク領域を有し、このＤＯＬ_ｓｐが３μｍ以上である、先の態様のいずれかのガラス系物品が提供される。

態様（２０）によれば、第一面からスパイクの層の深さ（ＤＯＬ_ｓｐ）まで延在するスパイク領域を有し、このＤＯＬ_ｓｐが１５μｍ以下である、先の態様のいずれかのガラス系物品が提供される。

態様（２１）によれば、応力プロファイルが、第一面から第１の圧縮深さＤＯＣ_１まで延在する第１の圧縮領域、第二面から第２の圧縮深さＤＯＣ_２まで延在する第２の圧縮領域、およびＤＯＣ_１からＤＯＣ_２まで延在する引張領域を含み、この引張領域が、１．４１ＭＰａ・√ｍ以上の引張応力係数Ｋ_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、ガラス系物品が非脆弱である、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、Ｌｉ_２Ｏ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（２４）によれば、ガラス系物品の中心でのＬｉ_２Ｏ濃度が、８モル％以上である、先の態様のいずれかのガラス系物品が提供される。

態様（２５）によれば、ガラス系物品中の最大Ｋ_２Ｏ濃度が、ガラス系物品の中心でのＫ_２Ｏ濃度より７．５モル％以下だけ大きい、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、第一面からスパイクの層の深さ（ＤＯＬ_ｓｐ）まで延在するスパイク領域を有し、ガラス系物品の中心でのＫ_２Ｏ濃度を上回るこのスパイク領域におけるＫ_２Ｏ濃度の増加の積分が、２９モル％・μｍ以下である、先の態様のいずれかのガラス系物品が提供される。

態様（２７）によれば、第一面からスパイクの層の深さ（ＤＯＬ_ｓｐ）まで延在するスパイク領域を有し、ガラス系物品の中心でのＫ_２Ｏ濃度を上回るこのスパイク領域におけるＫ_２Ｏ濃度の増加の積分が、４モル％・μｍ以上である、先の態様のいずれかのガラス系物品が提供される。

態様（２８）によれば、ガラス系物品の中心が、３．３以上のＬｉ_２Ｏ／Ｎａ_２Ｏモル比を有する、先の態様のいずれかのガラス系物品が提供される。

態様（２９）によれば、ガラス系物品の中心が、１００以下のＬｉ_２Ｏ／Ｎａ_２Ｏモル比を有する、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、ｔが、０．２ｍｍ以上から２．０ｍｍ以下である、先の態様のいずれかのガラス系物品が提供される。

態様（３１）によれば、ｔが、０．３ｍｍ以上から１．０ｍｍ以下である、先の態様のいずれかのガラス系物品が提供される。

態様（３２）によれば、第一面から圧縮深さ（ＤＯＣ）まで延在する圧縮領域を有し、第一面から０．６・ＤＯＣの深さでの圧縮応力が、４５ＭＰａ以上である、先の態様のいずれかのガラス系物品が提供される。

態様（３３）によれば、第一面から圧縮深さ（ＤＯＣ）まで延在する圧縮領域を有し、第一面から０．６５・ＤＯＣの深さでの圧縮応力が、４０ＭＰａ以上である、先の態様のいずれかのガラス系物品が提供される。

態様（３４）によれば、第一面から圧縮深さ（ＤＯＣ）まで延在する圧縮領域を有し、第一面から０．７・ＤＯＣの深さでの圧縮応力が、３７ＭＰａ以上である、先の態様のいずれかのガラス系物品が提供される。

態様（３５）によれば、第一面から圧縮深さ（ＤＯＣ）まで延在する圧縮領域を有し、第一面から０．７５・ＤＯＣの深さでの圧縮応力が、３２ＭＰａ以上である、先の態様のいずれかのガラス系物品が提供される。

態様（３６）によれば、第一面から圧縮深さ（ＤＯＣ）まで延在する圧縮領域を有し、第一面から０．８・ＤＯＣの深さでの圧縮応力が、２６ＭＰａ以上である、先の態様のいずれかのガラス系物品が提供される。

態様（３７）によれば、第一面から圧縮深さ（ＤＯＣ）まで延在する圧縮領域を有し、第一面から０．８５・ＤＯＣの深さでの圧縮応力が、１８ＭＰａ以上である、先の態様のいずれかのガラス系物品が提供される。

態様（３８）によれば、第一面から圧縮深さ（ＤＯＣ）まで延在する圧縮領域を有し、第一面から０．９・ＤＯＣの深さでの圧縮応力が、１１ＭＰａ以上である、先の態様のいずれかのガラス系物品が提供される。

態様（３９）によれば、０．０２５ｔ以上から０．２５ｔ以下の領域内のＮａ_２Ｏ濃度プロファイルを有し、このＮａ_２Ｏ濃度プロファイルが、０．０２５ｔ以上から０．２５ｔ以下の領域において正の曲率を示すか、曲率を示さない、先の態様のいずれかのガラス系物品が提供される。

態様（４０）によれば、ガラス系物品の中心が、５０モル％から６９モル％のＳｉＯ_２、１２．５モル％から２５モル％のＡｌ_２Ｏ_３、０モル％から８モル％のＢ_２Ｏ_３、０モル％超から４モル％のＣａＯ、０モル％超から１７．５モル％のＭｇＯ、０．５モル％から８モル％のＮａ_２Ｏ、０モル％から２．５モル％のＬａ_２Ｏ_３、および８モル％超から１８モル％のＬｉ_２Ｏを含み、（Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋ＭｇＯ）／Ａｌ_２Ｏ_３が０．９から１．３未満であり、Ａｌ_２Ｏ_３＋ＭｇＯ＋Ｌｉ_２Ｏ＋ＺｒＯ_２＋Ｌａ_２Ｏ_３＋Ｙ_２Ｏ_３が２３モル％超から５０モル％未満である、先の態様のいずれかのガラス系物品が提供される。

態様（４１）によれば、消費者向け電気製品が提供される。その消費者向け電気製品は、前面、背面、および側面を有する筐体；少なくとも部分的に筐体内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、および筐体の前面またはそれに隣接して設けられたディスプレイを含む電気部品；およびディスプレイを覆って配置されたカバーを備え、筐体およびカバーの少なくとも一方の少なくとも一部は、先の態様のいずれかのガラス系物品から作られている。

態様（４２）によれば、方法が提供される。この方法は、基板厚さ（ｔ）を規定する互いに反対の第一面と第二面を有するガラス系基板にイオン交換処理を行って、応力プロファイルを有するガラス系物品を形成する工程であって、この応力プロファイルは、７０ＭＰａ以上のピーク張力（ＰＴ）、および－４０００ＭＰａ／ｍｍ^２以下の二次導関数値を持つ地点を有し、ここで、この地点は、０．０２５ｔ以上から０．２５ｔ以下の領域内に位置している、工程を有してなる。

態様（４３）によれば、イオン交換処理が単一のイオン交換処理である、態様（４２）の方法が提供される。

態様（４４）によれば、ガラス系基板が、５０モル％から６９モル％のＳｉＯ_２、１２．５モル％から２５モル％のＡｌ_２Ｏ_３、０モル％から８モル％のＢ_２Ｏ_３、０モル％超から４モル％のＣａＯ、０モル％超から１７．５モル％のＭｇＯ、０．５モル％から８モル％のＮａ_２Ｏ、０モル％から２．５モル％のＬａ_２Ｏ_３、および８モル％超から１８モル％のＬｉ_２Ｏを含み、（Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋ＭｇＯ）／Ａｌ_２Ｏ_３が０．９から１．３未満であり、Ａｌ_２Ｏ_３＋ＭｇＯ＋Ｌｉ_２Ｏ＋ＺｒＯ_２＋Ｌａ_２Ｏ_３＋Ｙ_２Ｏ_３が２３モル％超から５０モル％未満である、態様（４２）から直前の態様のいずれかの方法が提供される。

態様（４５）によれば、ガラス系基板が、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、およびＬｉ_２Ｏを含み、そのガラスが、０．８５ＭＰａ√ｍ以上のＫ_ＩＣ値により特徴付けられる、態様（４２）から直前の態様のいずれかの方法が提供される。

追加の特徴および利点が、以下の詳細な説明に述べられており、一部には、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意図があることを理解すべきである。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、本明細書に包含され、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と作動を説明する働きをする。

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の断面の概略図 屈曲部応力を含む応力プロファイルの概略図 破壊靱性Ｋ_ＩＣを決定するために利用される試料の概略図およびその断面図 ここに開示されたガラス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４Ａの例示の電子機器の斜視図 脆弱性試験後の非脆弱試料の図 脆弱性試験後の脆弱試料の図 ある実施の形態による応力プロファイルのプロット 多項式フィッティングを含む、図７の応力プロファイルの一部のプロット 図８の多項式フィッティングの二次導関数のプロット ある実施の形態による応力プロファイルのプロット 多項式フィッティングを含む、図１０の応力プロファイルの一部のプロット 図１１の多項式フィッティングの二次導関数のプロット ある実施の形態による応力プロファイルのプロット 多項式フィッティングを含む、図１３の応力プロファイルの一部のプロット 図１４の多項式フィッティングの二次導関数のプロット ある実施の形態による応力プロファイルのプロット 多項式フィッティングを含む、図１６の応力プロファイルの一部のプロット 図１７の多項式フィッティングの二次導関数のプロット ある実施の形態による応力プロファイルのプロット 多項式フィッティングを含む、図１９の応力プロファイルの一部のプロット 図２０の多項式フィッティングの二次導関数のプロット

いくつかの例示の実施の形態を記載する前に、本開示は、以下の開示に述べられた構成または工程段階の詳細に限定されないことを理解すべきである。ここに与えられる開示は、他の実施の形態も可能であり、様々な様式で実施するまたは実行することができる。

本明細書を通じての「１つの実施の形態」、「特定の実施の形態」、「様々な実施の形態」、「１つ以上の実施の形態」または「ある実施の形態」への言及は、その実施の形態に関して記載された特定の特徴、構造、材料、または特性が、本開示の少なくとも１つの実施の形態に含まれることを意味する。それゆえ、本明細書に亘る様々な場所における「１つ以上の実施の形態」、「特定の実施の形態」、「様々な実施の形態」、「１つの実施の形態」、または「ある実施の形態」などの句の出現は、必ずしも、同じ実施の形態、またはただ１つの実施の形態を称するものではない。さらに、その特定の特徴、構造、材料、または特性は、１つ以上の実施の形態において、どの適切な様式で組み合わされてもよい。

定義および測定技術
「ガラス系物品」および「ガラス系基板」という用語は、ガラスセラミック（非晶相および結晶相を含む）を含む、ガラスから全てがまたは部分的に製造された任意の物体を含むために使用される。一般に、ガラス系基板には、ガラス系物品を形成するためにイオン交換処理が施される。積層ガラス系物品は、ガラス材料と非ガラス材料の積層体、ガラス材料と結晶質材料の積層体を含む。１つ以上の実施の形態によるガラス系基板は、ソーダ石灰ケイ酸塩ガラス、アルカリアルミノケイ酸塩ガラス、アルカリ含有ホウケイ酸ガラス、アルカリ含有アルミノホウケイ酸塩ガラス、およびアルカリ含有ガラスセラミックから選択することができる。

「基礎組成」は、任意のイオン交換（ＩＯＸ）処理の前の基板の化学的組成である。すなわち、基礎組成は、ＩＯＸからのどのイオンもドープされていない。言い方を変えれば、ガラス系基板は、イオン交換処理に施される前は、基礎組成を有する。ＩＯＸ処理されたガラス系物品の中心は、ＩＯＸ処理により最小限にしか影響が及ぼされず、ＩＯＸ処理の影響を受けないこともある。この理由のために、ガラス系物品の中心での組成は、ＩＯＸ処理条件が、ＩＯＸで供給されるイオンが基板の中心に拡散しないようなものである場合、ベース組成と同じであることがある。１つ以上の実施の形態において、ガラス物品の中心での中央組成は、基礎組成からなる。それに加え、ガラス系物品の中心と同じ組成および構造を有するガラス系基板は、ガラス系物品を形成するために利用される基板と同等の性質を有するであろう。

「実質的に」および「約」という用語は、任意の定量比較、値、測定、または他の表現に帰することがある不確実さの固有の程度を表すためにここに利用されることがある。これらの用語は、定量的表現が、問題となっている主題の基本機能に変化を生じずに、述べられた言及から変動することのある程度を表すためにもここに利用されることがある。それゆえ、例えば、「ＭｇＯを実質的に含まない」ガラス系物品は、ＭｇＯが、ガラス系物品に能動的に添加されたり、バッチ配合されたりしていないが、汚染物質として非常に少量存在することがあるものである。ここに用いられているように、「約」という用語は、量、サイズ、配合、パラメータ、および他の数量と特徴が、正確ではなく、正確である必要はないが、必要に応じて、許容差、変換係数、丸め、測定誤差など、並びに当業者に公知の他の要因を反映して、近似および／またはそれより大きいか小さいことがあることを意味する。範囲の値または端点を記載する上で「約」という用語が使用される場合、その開示は、言及されている特定の値または端点を含むと理解すべきである。明細書における範囲の数値または端点に「約」が付いていようとなかろうと、範囲の数値または端点は、２つの実施の形態：「約」により修飾されているもの、および「約」により修飾されていないものを含む意図がある。範囲の各々の端点は、他の端点に関してと、他の端点と関係なくの両方で有意であることがさらに理解されよう。

特に明記のない限り、ここに記載された全ての組成は、酸化物基準のモルパーセント（モル％）で表されている。

「応力プロファイル」は、ガラス系物品の厚さに亘る深さの関数としての応力である。圧縮応力領域は、物品の第一面から圧縮深さ（ＤＯＣ）まで延在し、ここで、その物品は、圧縮応力下にある。中央張力領域は、ＤＯＣから延在し、物品が引張応力下にある領域を含む。言い方を変えると、第１の圧縮応力領域は、第一面から第１の圧縮深さ（ＤＯＣ_１）まで延在し、引張領域は、ＤＯＣ_１から第２の圧縮深さ（ＤＯＣ_２）まで延在し、第２の圧縮領域は、ＤＯＣ_２から第二面まで延在することがある。応力プロファイルが対称である実施の形態において、各表面からそれぞれのＤＯＣまでの距離は等しい。

ここに用いられているように、圧縮深さ（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。機械の技術分野に通常使用される慣例によれば、圧縮は、負の（＜０）応力として表され、張力は、正の（＞０）応力として表される。しかしながら、本記載に亘り、応力の正の値が圧縮応力（ＣＳ）であり、これは、正の値または絶対値として表される－すなわち、ここに挙げられているように、ＣＳ＝｜ＣＳ｜である。それに加え、応力の負の値が引張応力である。しかし、用語「引張」に使用される場合、応力または中央張力（ＣＴ）は、正の値として表されることがある、すなわち、ＣＴ＝｜ＣＴ｜である。中央張力（ＣＴ）は、ガラス系物品の中央領域または中央張力領域における引張応力を称する。最大中央張力（最大ＣＴまたはＣＴ_ｍａｘ）は、名目上は０．５・ｔにある中央張力領域で生じ、ここで、ｔは物品の厚さであり、これにより、最大引張応力の位置の正確な中心からの変動の余地がある。ピーク張力（ＰＴ）は、測定された最大張力を称し、これは、物品の中心にあっても、なくてもよい。

応力プロファイルの「屈曲部」は、応力プロファイルの勾配が急から穏やかに移行する物品の深さである。表面からガラス系物品中に延在する応力プロファイルの急勾配部分は、「スパイク」と称される。この屈曲部は、勾配が変化する深さの範囲に亘る移行区域を称することがある。屈曲部での圧縮応力（ＣＳ_ｋ）は、ＣＳプロファイルのより深い部分がスパイクの深さ（ＤＯＬ_ｓｐ）で外挿する圧縮応力の値と定義される。ＤＯＬ_ｓｐは、公知の方法によって表面応力計により測定されると報告されている。屈曲部応力を含む応力プロファイルの概略図が、図２に与えられている。

第一面から層の深さまで金属酸化物に関して変動する、または物品の厚さ（ｔ）の少なくともかなりの部分に沿って変動する非ゼロの金属酸化物濃度は、イオン交換の結果として、応力が、物品内で生じていることを示す。金属酸化物濃度の変動は、ここでは、金属酸化物濃度勾配と称されることがある。濃度が非ゼロであり、第一面から層の深さまで、または厚さの一部に沿って変動する金属酸化物は、ガラス系物品内に応力を生じると記載されることがある。金属酸化物の濃度勾配または変動は、ガラス系基板内の複数の第１の金属イオンが複数の第２の金属イオンと交換される、ガラス系基板の化学強化により生じる。

特に明記のない限り、ＣＴおよびＣＳは、ここでは、メガパスカル（ＭＰａ）で表され、厚さはミリメートルで表され、ＤＯＣおよびＤＯＬは、マイクロメートル（μｍ）で表される。

圧縮応力（ピークＣＳ、ＣＳ_ｍａｘを含む）およびＤＯＬ_ｓｐは、有限会社小原製作所（日本国）により製造されているＦＳＭ－６０００などの市販の機器を使用する表面応力計（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係する応力光学係数（ＳＯＣ）の精密測定に依存する。ＳＯＣは、次に、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標準Ｃ７７０－１６に記載された手順Ｃ（ガラスディスク法）にしたがって測定される。

中央張力（ＣＴ）およびピーク張力（ＰＴ）および応力残留値は、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。応力プロファイルおよび圧縮深さ（ＤＯＣ）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。詳しくは、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から５０Ｈｚまで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特徴を示すプロファイルを決定する工程も含む。

ここに用いられているように、Ｋ_ＩＣ破壊靭性は、二重片持ち梁（ＤＣＢ）法により測定される。Ｋ_ＩＣ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３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３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）：

を使用して、印加した応力強度Ｋ_Ｐ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、応力強度を正確に計算するために、式（ＩＩＩ）のとおり、寸法比ａ／ｈが１．５より大きくなるまで、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Ｋ_ＩＣを計算した。Ｋ_Ｐは、測定方法のために、Ｋ_ＩＣと等しい。

ここに用いられているように、ガラス系物品は、脆弱性試験の結果として、試験区域における以下の少なくとも一方を示す場合、「非脆弱」と考えられる：（１）少なくとも１ｍｍの最大寸法を有する断片が４以下である、および／または（２）分岐の数が、亀裂枝当たり１．５分岐以下である。断片、分岐、および亀裂枝は、衝撃点を中心とする任意の５ｃｍ×５ｃｍの正方形に基づいて数えられる。それゆえ、ガラスは、下記に記載された手順にしたがって破損が生じさせられる衝撃点を中心とする任意の５ｃｍ×５ｃｍの正方形について、試験（１）および（２）の一方または両方を満たす場合、非脆弱と考えられる。脆弱性試験において、衝撃プローブがガラスと接触させられ、衝撃プローブがガラス中に延在する深さは、接触が連続的に反復されるにつれて増す。衝撃プローブの深さの段階的な増加により、ガラスの脆弱挙動の正確な決定を妨げるであろう過剰な外部力の印加を防ぎつつ、衝撃プローブにより生じる傷を引張領域に到達させることができる。ガラス系物品は、Ｎｅｗｐｏｒｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手できるＭＶＮ精密垂直ステージなどの鋼製表面に置かれる。この衝撃プローブは、４０ｇの重さを有する、炭化タングステン製チップを有するスタイラス（６０度の円錐球状チップを備えた、ＴＯＳＣＯ（登録商標）で、製造業者識別番号＃１３－３７８のＦｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓから入手できる）であり、スタイラスを上下に動かす歯車駆動機構でクランプに接続されている。１つの実施の形態において、ガラス中の衝撃プローブの深さは、反復毎に約５μｍ増加することがあり、その衝撃プローブは、各反復の間にガラスとの接触から取り除かれる。試験区域は、衝撃点を中心とする任意の５ｃｍ×５ｃｍの正方形である。図５は、非脆弱試験結果を示す。図５に示されるように、試験区域は、衝撃点１３５を中心とする正方形であり、ここで、正方形の辺ｄの長さは５ｃｍである。図５に示された非脆弱試料は、３つの断片１４２、および２つの亀裂枝１４０と１つの分岐１５０を含む。それゆえ、図５に示された非脆弱試料は、少なくとも１ｍｍの最大寸法を有する断片を４未満だけ含み、分岐の数は、亀裂枝の数以下である（亀裂枝当たり０．５分岐）。ここに用いられているように、亀裂枝は衝撃点から始まり、断片は、断片の任意の部分が試験区域に延在している場合、試験区域内にあると考えられる。コーティング、接着剤層などが、ここに記載された強化済みのガラス系物品と共に使用されることがあるが、ガラス系物品の脆弱性または脆弱挙動を判定する上で、そのような外部の拘束は使用されない。いくつかの実施の形態において、ガラス系物品の破壊挙動に影響を及ぼさない膜を、脆弱性試験の前にガラス系物品に施して、ガラス系物品からの断片の放出を防ぎ、試験を行う人の安全性を高めてもよい。

脆弱試料が、図６に示されている。この脆弱試料は、少なくとも１ｍｍの最大寸法を有する６つの断片１４２を含む。図６に示された試料は、２つの亀裂枝１４０および４つの分岐１５０を含み、亀裂枝より多く分岐を生じている（亀裂枝当たり２分岐）。それゆえ、図６に示された試料は、４以下の断片も、亀裂枝当たり１．５以下の分岐も示さない。図５および６は、衝撃点１３５で始まる２つの亀裂枝１４０を含んでいるが、３以上の亀裂枝など、２つより多い亀裂枝が衝撃点で始まってもよいことが理解されよう。

ここに記載された脆弱性試験において、衝撃は、強化済みガラス物品内に存在する内部貯蔵エネルギーを放出するのに丁度十分な力で、ガラス物品の表面に送達される。すなわち、点衝撃力は、強化済みガラスシートの表面に少なくとも１つの新たな亀裂を生じ、その亀裂を圧縮応力ＣＳ領域を通じて（すなわち、圧縮深さを越えて）中央引張領域中に伸ばすのに十分である。

ガラス系物品の性質の総括
ここでのガラス系物品は、硬質表面上に何回も落とされた後の残存確率を増加させるように設計された応力プロファイルを有する。高い破壊靭性は、これらの都合の良い応力プロファイルと組み合わされたときに、新たなより高いレベルの破壊抵抗を提供する。その応力プロファイルは、負の二次導関数を有することにより特定される負の曲率領域を圧縮応力層に含むことがあり、高度の負の曲率により特徴付けられることがあり、これは、ガラス系物品が何回もの落下に耐える能力に寄与する。どの特定の理論によっても束縛される意図はないが、負の曲率の領域は、ＤＯＣに近づく深さなどの大きい深さでガラス系物品中の圧縮応力の量を増加させることがある。

ここに記載された応力プロファイルを有するガラス系物品を形成するために利用されるガラス系基板は、アルカリアルミノケイ酸塩ガラスなど、どの適切な材料から形成されてもよい。アルカリアルミノケイ酸塩ガラスは良好なイオン交換可能性を有し、アルカリアルミノケイ酸塩ガラスにおいて高強度および高靭性の特性を達成するために、化学強化過程が使用されてきた。ナトリウムアルミノケイ酸塩ガラスは、ガラス成形性および品質の高い、高度にイオン交換可能なガラスである。リチウムアルミノケイ酸塩ガラスは、ガラス品質の高い、高度にイオン交換なガラスである。ケイ酸塩ガラスの網状構造中にＡｌ_２Ｏ_３を置換すると、イオン交換中に一価陽イオンの相互拡散性が増す。溶融塩浴（例えば、ＫＮＯ_３および／またはＮａＮＯ_３）中の化学強化によって、強度が高く、靭性が高く、圧痕亀裂形成抵抗が高いガラスを得ることができる。化学強化によって得られる応力プロファイルの形状は、ガラス系物品の落下性能、強度、靭性、および他の属性に影響を及ぼすことがある。

リチウムアルミノケイ酸塩ガラスは、良好な物理的性質、化学的耐久性、およびイオン交換可能性を提供するので、化学強化されたガラス系物品の形成に特に望ましい。異なるイオン交換過程により、より大きいピーク張力（ＰＴ）、圧縮深さ（ＤＯＣ）、および圧縮応力（ＣＳ）を達成することができる。ここに記載された応力プロファイルは、向上した破壊抵抗を与え、リチウムを含有するガラス系物品に適用されることが好ましいであろう。

ここに記載されたガラス組成物の実施の形態において、構成成分（例えば、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｌｉ_２Ｏ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。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。

ここに開示された応力プロファイルは、向上した破壊抵抗を示し、これは、落下試験における性能の改善により特徴付けられることがある。図１を参照すると、ガラスは、ガラス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１の第１と第２の圧縮層１２０、１２２）、およびＤＯＣからガラス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１の中央領域１３０）を有する。

圧縮応力（ＣＳ）は最大またはピーク値を有し、これは、一般に、ガラスの表面で生じ（しかし、ピークがガラスの表面からのある深さで生じることがあるので、その必要はない）、ＣＳは、ある関数にしたがって表面からの距離ｄにより変動する。再び図１を参照すると、第１の圧縮応力層１２０は第１の表面１１０から深さｄ_１まで延在し、第２の圧縮応力層１２２は第２の表面１１２から深さｄ_２まで延在する。これらのセグメントは、共に、ガラス１００の圧縮またはＣＳを規定する。

両方の主面（図１における１１０、１１２）の圧縮応力は、ガラスの中央領域（１３０）における貯蔵張力により釣り合わされる。

ガラス系物品において、金属酸化物に関して第１と第２の表面の一方または両方から層の深さ（ＤＯＬ）まで変動する非ゼロ濃度を有するアルカリ金属酸化物がある。応力プロファイルは、第１の表面から変動する金属酸化物の非ゼロ濃度のために生じる。その非ゼロ濃度は、物品の厚さの一部に沿って変動することがある。いくつかの実施の形態において、アルカリ金属酸化物の濃度は、共に、約０・ｔから約０．３・ｔまでの厚さ範囲に沿って、非ゼロであり、変動する。いくつかの実施の形態において、アルカリ金属酸化物の濃度は、非ゼロであり、約０・ｔから約０．３５・ｔまで、約０・ｔから約０．４・ｔまで、約０・ｔから約０．４５・ｔまで、約０・ｔから約０．４８・ｔまで、または約０・ｔから約０．５０・ｔまでの厚さ範囲に沿って変動する。濃度の変動は、上述した厚さ範囲に沿って連続的であることがある。濃度の変動は、約１００マイクロメートルの厚さ区分に沿った約０．２モル％以上の金属酸化物濃度の変化を含むことがある。金属酸化物濃度の変化は、約１００マイクロメートルの厚さ区分に沿って、約０．３モル％以上、約０．４モル％以上、または約０．５モル％以上であることがある。この変化は、マイクロプローブを含む、当該技術分野に公知の方法によって測定されることがある。

いくつかの実施の形態において、濃度の変動は、約１０マイクロメートルから約３０マイクロメートルの範囲の厚さ区分に沿って連続的であることがある。いくつかの実施の形態において、アルカリ金属酸化物の濃度は、第１の表面から、その第１の表面と第２の表面との間の値まで減少し、その値から第２の表面まで増加する。

アルカリ金属酸化物の濃度は、複数の金属酸化物（例えば、Ｎａ_２ＯおよびＫ_２Ｏの組合せ）を含むことがある。２種類の金属酸化物が使用され、イオンの半径が互いに異なる、いくつかの実施の形態において、浅い深さでは、半径が大きい方のイオンの濃度は、半径が小さい方のイオンの濃度より大きく、一方で、より深い深さでは、半径が小さい方のイオンの濃度は、半径が大きい方のイオンの濃度より大きい。

１つ以上の実施の形態において、アルカリ金属酸化物の濃度勾配は、その物品の厚さｔのかなりの部分を通じて延在する。いくつかの実施の形態において、金属酸化物の濃度は、第１および／または第２の区域の全厚に沿って約０．５モル％以上（例えば、約１モル％以上）であることがあり、第１の表面および／または第２の表面０・ｔで最大であり、第１の表面と第２の表面の間の値まで、実質的に一定に減少する。その値で、金属酸化物の濃度は、全厚ｔに沿って最小である；しかしながら、その濃度は、その地点で非ゼロである。言い換えると、その特定の金属酸化物の非ゼロ濃度は、厚さｔのかなりの部分（ここに記載されたような）、もしくは全厚ｔに沿って延在する。そのガラス系物品中の特定の金属酸化物の総濃度は、約１モル％から約２０モル％の範囲にあることがある。

そのアルカリ金属酸化物の濃度は、前記ガラス系物品を形成するようにイオン交換されたガラス系基板中の金属酸化物の基礎量から決定されることがある。金属酸化物の基本量は、ガラス系物品の中心での金属酸化物の濃度として定義されることがある。イオン交換処理の結果としてガラス系物品に添加される金属イオンは、この基本量に関して特徴付けられることがある。例えば、表面での金属イオンの添加量は、表面で測定される量から基本量を減算することによって決定されることがある。

１つ以上の実施の形態において、前記ガラス系物品は、負の曲率領域を含む応力プロファイルを有する。この負の曲率領域は、スパイクと圧縮深さとの間に位置している。応力プロファイルの曲率は、二次導関数によって与えられる。

実施の形態において、応力プロファイルは、－５０００ＭＰａ／ｍｍ^２以下、－６０００ＭＰａ／ｍｍ^２以下、－７０００ＭＰａ／ｍｍ^２以下、－８０００ＭＰａ／ｍｍ^２以下、またはそれより小さいなど、－４０００ＭＰａ／ｍｍ^２以下の、０．０２５ｔ以上から０．２５ｔの領域内に位置する二次導関数値の最小値を含む。実施の形態において、応力プロファイルは、－３２００／√ｔＭＰａ／ｍｍ^２以下、－３８００／√ｔＭＰａ／ｍｍ^２以下、－５１００／√ｔＭＰａ／ｍｍ^２以下、またはそれより小さいなど、ｔがミリメートルで表されるガラス系物品の厚さである、－２５５０／√ｔＭＰａ／ｍｍ^２以下の、０．０２５ｔ以上から０．２５ｔの領域内に位置する二次導関数値の最小値を含む。実施の形態において、０．０２５ｔ以上から０．２５ｔの領域内の二次導関数値の最小値は、－４００００ＭＰａ／ｍｍ^２以上、－３００００ＭＰａ／ｍｍ^２以上、－２００００ＭＰａ／ｍｍ^２以上、－１００００ＭＰａ／ｍｍ^２以上、またはそれより大きいなど、－５００００ＭＰａ／ｍｍ^２以上である。実施の形態において、０．０２５ｔ以上から０．２５ｔの領域内の二次導関数値の最小値は、－２６０００／√ｔＭＰａ／ｍｍ^２以上、－２００００／√ｔＭＰａ／ｍｍ^２以上、またはそれより大きいなど、－３２０００／√ｔＭＰａ／ｍｍ^２以上である。０．０２５ｔ以上から０．２５ｔの領域内に位置する二次導関数値の最小値は、上述した値の内のいずれかの間に形成される範囲内に入ることがある。０．０２５ｔから０．２５ｔにおける低い二次導関数値は、より高い二次導関数値を有するプロファイルよりも多い量のその領域内の応力に対応する。低い二次導関数値は、その領域が高度の負の曲率を有することを意味する。この負の曲率により、応力プロファイルが曲率を持たないか、または正の曲率を有する場合と比べて、より大きい「曲線の下の面積」、およびそれにより、より大きい圧縮応力が可能になる。

ここに記載された二次導関数値は、測定された応力プロファイルの多項式フィッティングに基づいて決定される。多項式フィッティングは、１．３・ＤＯＬ_ｓｐから０．３ｔまで延在する応力プロファイルの領域に適用され、式中、ｔはガラス系物品の厚さである。多項式フィッティングは、そのフィッティングが、０．９９９５以上、０．９９９７以上、または０．９９９９以上など、０．９９超のＲ^２フィッティング品質値を有するように選択される。このフィッティングが三次多項式であることが好ましい。三次多項式が、０．９９超のＲ^２フィッティング品質値を提供しない場合には、必要なＲ^２値を達成するために、四次多項式を用いてもよい。次に、１．３・ＤＯＬ_ｓｐから０．３ｔの領域における応力プロファイルの二次導関数は、この領域における多項式フィッティングの二次導関数を計算することによって決定される。スパイク領域を含まない応力プロファイルについて、ＤＯＬ_ｓｐは０と等しく、多項式フィッティングは、０から０．３ｔの領域に行われるであろう。

実施の形態において、応力プロファイルは、スパイクよりも深く、圧縮深さよりも小さい領域において、曲率を持たない地点として定義される、曲率転移点を含む。この曲率転移点は、負の曲率から正の曲率への転移を示すことがあり、転移点自体は曲率を持たない。この曲率転移点は、０ＭＰａ／ｍｍ^２の二次導関数を有する。

実施の形態において、曲率転移点は、０．０５ｔ以上から０．２５ｔ以下、０．１０ｔ以上から０．２４ｔ以下、または０．１５ｔ以上から０．２３ｔ以下など、０．０２５ｔ以上から０．２５ｔ以下の領域内に位置している。曲率転移点は、０．７５・ＤＯＣ以上からＤＯＣ以下、０．８・ＤＯＣ以上からＤＯＣ以下、０．８５・ＤＯＣ以上からＤＯＣ以下など、０．７・ＤＯＣ以上から０．２５ｔ以下の領域内に位置することがある。曲率転移点は、上述した値の内のいずれかの間に形成される範囲内に位置することがある。曲率転移点の大きい深さは、ガラス系物品中の大きい深さで負の曲率を有する応力プロファイルを生じ、これにより、ＤＯＣに近づく応力プロファイルの深い部分においてより大きい圧縮応力が可能になる。応力プロファイルの深い部分における圧縮応力がより高くなると、落下試験における性能の改善に示されるように、改善された破壊抵抗性がもたらされるであろう。

１つ以上の実施の形態において、ガラス系物品は、７５ＭＰａ以上、８０ＭＰａ以上、８５ＭＰａ以上、９０ＭＰａ以上、９５ＭＰａ以上、１００ＭＰａ以上、１０５ＭＰａ以上、１１０ＭＰａ以上、１１５ＭＰａ以上、またはそれより大きいなど、７０ＭＰａ以上のピーク張力（ＰＴ）を有する。実施の形態において、ガラス系物品のＰＴ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、またはそれより小さいなど、２００ＭＰａ以下である。実施の形態において、ガラス系物品のＰＴは、６７／√ｔＭＰａ以上、７１．５／√ｔＭＰａ以上、７６／√ｔＭＰａ以上、８０．５／√ｔＭＰａ以上、８５．９／√ｔＭＰａ以上、８９／√ｔＭＰａ以上、またはそれより大きいなど、ｔがミリメートルで表されるガラス系物品の厚さである、６２．６／√ｔＭＰａ以上であることがある。実施の形態において、ガラス系物品のＰＴは、１６０／√ｔＭＰａ以下、１５０／√ｔＭＰａ以下、１４０／√ｔＭＰａ以下、１３０／√ｔＭＰａ以下、１２０／√ｔＭＰａ以下、１１０／√ｔＭＰａ以下、１００／√ｔＭＰａ以下、またはそれより小さいなど、ｔがミリメートルで表されるガラス系物品の厚さである、１７０／√ｔＭＰａ以下であることがある。ＰＴは、上述した値の内のいずれかの間に形成される範囲内に入ることがある。ＰＴは、イオン交換処理によってガラス系物品中に導入される圧縮応力の量に相関付けられる。それゆえ、より高いＰＴ値は、より大きい圧縮応力がガラス系物品に与えられたことを示すことがあり、これにより、より大きい破壊抵抗性が可能になることがある。ＰＴ値が高すぎると、ガラス系物品は脆弱になることがあり、このことは多くの用途にとって望ましくない。

１つ以上の実施の形態において、前記ガラス系物品を形成するために利用されるガラス系基板は、０．８５ＭＰａ√ｍ以上、例えば、０．８６ＭＰａ√ｍ以上、０．８７ＭＰａ√ｍ以上、０．８８ＭＰａ√ｍ以上、０．８９ＭＰａ√ｍ以上、０．９０ＭＰａ√ｍ以上、０．９１ＭＰａ√ｍ以上、０．９２ＭＰａ√ｍ以上、０．９３ＭＰａ√ｍ、またはそれより大きい破壊靱性（Ｋ_ＩＣ）を有する。実施の形態において、そのガラス系物品を形成するために利用されるガラス系基板は、２ＭＰａ√ｍ以下、例えば、１．５ＭＰａ√ｍ以下、１．４ＭＰａ√ｍ以下、１．３ＭＰａ√ｍ以下、１．３６ＭＰａ√ｍ以下、またはそれより小さい大きい破壊靱性（Ｋ_ＩＣ）を有する。Ｋ_ＩＣは、上述した値の内のいずれかの間に形成される範囲内に入ることがある。そのガラス系物品を形成するために利用されるガラス系基板のＫ_ＩＣは、ガラス系物品の中心と同じ組成および構造を有するガラス系基板のＫ_ＩＣと等しいか、またはそれにより近似されることがある。そのガラス系基板の高いＫ_ＩＣは、落とされた場合など、破壊に対するガラス系物品の耐性を増加させる。それに加え、どの特定の理論によっても束縛される意図はないが、ここに記載されたガラス系基板の高いＫ_ＩＣにより、そのガラス系物品が、脆弱にならずに、より高いピーク張力値を持つ応力プロファイルを有することができる。

１つ以上の実施の形態において、ガラス系物品は、４００ＭＰａ以上、５００ＭＰａ以上、６００ＭＰａ以上、またはそれより大きいなど、３３０ＭＰａ以上のピーク圧縮応力（ＣＳ_ｍａｘ）を有する。実施の形態において、ＣＳ_ｍａｘは、９００ＭＰａ以下、８００ＭＰａ以下、７００ＭＰａ以下、６５０ＭＰａ以下、またはそれより小さいなど、１ＧＰａ以下である。ＣＳ_ｍａｘは、上述した値の内のいずれかの間に形成される範囲内に入ることがある。このピーク圧縮応力は、ガラス系物品の表面に、またはその近くに位置することがある。

１つ以上の実施の形態において、前記ガラス系物品は、８５ＭＰａ以上、９０ＭＰａ以上、９５ＭＰａ以上、１００ＭＰａ以上、１０５ＭＰａ以上、１１０ＭＰａ以上、１１５ＭＰａ以上、１２０ＭＰａ以上、１３０ＭＰａ以上、１４０ＭＰａ以上、またはそれより大きいなど、８０ＭＰａ以上の屈曲部での圧縮応力（ＣＳ_ｋ）を有する。実施の形態において、ＣＳ_ｋは、７１．６／√ｔＭＰａ以上、７６／√ｔＭＰａ以上、８０．５／√ｔＭＰａ以上、８５／√ｔＭＰａ以上、８９．４／√ｔＭＰａ以上、９４／√ｔＭＰａ以上、９８．４／√ｔＭＰａ以上、１０３／√ｔＭＰａ以上、１０７．３／√ｔＭＰａ以上、またはそれより大きいなど、ｔがミリメートルで表されるガラス系物品の厚さである、７１．５／√ｔＭＰａ以上である。実施の形態において、ＣＳ_ｋは、１９０ＭＰａ以下、１８０ＭＰａ以下、１７０ＭＰａ以下、１６０ＭＰａ以下、１５０ＭＰａ以下、またはそれより小さいなど、２００ＭＰａ以下である。実施の形態において、ＣＳ_ｋは、ｔがミリメートルで表されるガラス系物品の厚さである、２００／√ｔＭＰａ以下である、またはそれより小さい。ＣＳ_ｋは、上述した値の内のいずれかの間に形成される範囲内に入ることがある。高レベルのＣＳ_ｋは、粗面への落下により経験するものなど、鋭い損傷の導入と同時またはその後、ガラス系物品の曲げと組み合わされた鋭い損傷の導入の機構による破壊に対する保護と相関付けられる。

ここに記載された応力プロファイルは、圧縮深さに近づく深さでの高レベルの圧縮応力により特徴付けられることがある。実施の形態において、ガラス系物品は、５０ＭＰａ以上、５５ＭＰａ以上、または５９ＭＰａ以上など、４５ＭＰａ以上の第一面から０．６・ＤＯＣの深さでの圧縮応力を有する。実施の形態において、そのガラス系物品は、４５ＭＰａ以上、５０ＭＰａ以上、または５５ＭＰａ以上など、４０ＭＰａ以上の第一面から０．６５・ＤＯＣの深さでの圧縮応力を有する。実施の形態において、そのガラス系物品は、４１ＭＰａ以上、または４５ＭＰａ以上など、３７ＭＰａ以上の第一面から０．７・ＤＯＣの深さでの圧縮応力を有する。実施の形態において、そのガラス系物品は、３５ＭＰａ以上、または３８ＭＰａ以上など、３２ＭＰａ以上の第一面から０．７５・ＤＯＣの深さでの圧縮応力を有する。実施の形態において、そのガラス系物品は、２９Ｍｐａ以上、または３２ＭＰａ以上など、２６ＭＰａ以上の第一面から０．８・ＤＯＣの深さでの圧縮応力を有する。実施の形態において、そのガラス系物品は、２０Ｍｐａ以上、または２３ＭＰａ以上など、１８ＭＰａ以上の第一面から０．８５・ＤＯＣの深さでの圧縮応力を有する。実施の形態において、そのガラス系物品は、１３Ｍｐａ以上、または１５ＭＰａ以上など、１１ＭＰａ以上の第一面から０．９・ＤＯＣの深さでの圧縮応力を有する。応力プロファイルの深い部分における高い圧縮応力により、落下試験における性能の改善により示されるように、改善された破壊抵抗性がもたらされることがある。

１つ以上の実施の形態において、前記ガラス系物品は、０．１６ｔ以上、０．１７ｔ以上、０．１８ｔ以上、０．１９ｔ以上、０．２０ｔ以上、０．２１ｔ以上、０．２２ｔ以上、０．２３ｔ以上、またはそれより大きいなど、ｔがガラス系物品の厚さである、０．１５ｔ以上である圧縮深さ（ＤＯＣ）を有する。実施の形態において、ＤＯＣは、１４０μｍ以上、１５０μｍ以上、１６０μｍ以上、１７０μｍ以上、１８０μｍ以上、またはそれより大きいなど、１３０μｍ以上である。実施の形態において、ＤＯＣは、０．２９ｔ以下、０．２８ｔ以下、０．２７ｔ以下、０．２６ｔ以下、０．２５ｔ以下、０．２４ｔ以下、またはそれより小さいなど、ｔがガラス系物品の厚さである、０．３０ｔ以下である。実施の形態において、ＤＯＣは、２５０ＭＰａ以下、２００ＭＰａ以下、またはそれより小さいなど、３００ＭＰａ以下である。ＤＯＣは、上述した値の内のいずれかの間に形成される範囲内に入ることがある。

１つ以上の実施の形態において、前記ガラス系物品は、０．００４ｔ以上、０．００５ｔ以上、０．００６ｔ以上、０．００７ｔ以上、０．００８ｔ以上、０．００９ｔ以上、０．０１ｔ以上、またはそれより大きいなど、ｔがガラス系物品の厚さである、０．００３ｔ以上であるスパイクの層の深さ（ＤＯＬ_ｓｐ）を有する。実施の形態において、ＤＯＬ_ｓｐは、３．５μｍ以上、４μｍ以上、４．５μｍ以上、５μｍ以上、５．５μｍ以上、またはそれより大きいなど、３μｍ以上である。実施の形態において、ＤＯＬ_ｓｐは、１４μｍ以下、１３μｍ以下、１２μｍ以下、１１μｍ以下、またはそれより小さいなど、１５μｍ以下である。ＤＯＬ_ｓｐは、上述した値の内のいずれかの間に形成される範囲内に入ることがある。

ここに記載された応力プロファイルは、ＤＯＣの近くで勾配の絶対値の極大値を有することがある。実施の形態において、その応力プロファイルは、ＤＯＣの０．０９・ＤＯＣ以内、ＤＯＣの０．０８・ＤＯＣ以内、ＤＯＣの０．０７・ＤＯＣ以内、ＤＯＣの０．０６・ＤＯＣ以内、ＤＯＣの０．０５・ＤＯＣ以内、ＤＯＣの０．０４・ＤＯＣ以内、ＤＯＣの０．０３・ＤＯＣ以内、ＤＯＣの０．０２・ＤＯＣ以内、ＤＯＣの０．０１・ＤＯＣ以内、またはＤＯＣでなど、ＤＯＣの０．１・ＤＯＣ以内に位置する勾配の絶対値の極大値を有する。応力プロファイルの勾配は、上述した多項式フィッティングに基づいて計算することができ、その勾配は、フィッティングされた多項式の導関数により与えられる。ＤＯＣの近くでの応力プロファイルの勾配の絶対値の極大値は、圧縮応力が、ＤＯＣに近づく深さで高いことを示す。大きい深さでの増加した圧縮応力は、落下性能の改善により示されるように、増加した破壊抵抗性を与えることがある。いくつかの実施の形態において、応力プロファイルの勾配の絶対値の極大値は、曲率転移点に位置することがある。

前記ガラス系物品は、どの適切な厚さを有してもよい。１つ以上の実施の形態において、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以下の厚さ（ｔ）を有する。実施の形態において、そのガラス系物品は、約０．７５ｍｍの厚さ（ｔ）を有することがある。厚さ（ｔ）は、上述した値の内のいずれかの間に形成される範囲内に入ることがある。ガラス系物品の厚さは、そのガラス系物品を製造するために利用されるガラス系基板の厚さにより決定されることがある。実施の形態において、ガラス系物品は、表面研磨またはエッチングなど、ＩＯＸ後の処理のために、ガラス系物品を形成するために利用されるガラス系基板の厚さより小さい厚さを有することがある。

１つ以上の実施の形態において、前記ガラス系物品の中心は、４以上、５以上、６以上、またはそれより大きいなど、３．３以上のＬｉ_２Ｏ／Ｎａ_２Ｏモル比を有する。実施の形態において、そのガラス系物品の中心は、６０以下、またはそれより小さいなど、１００以下のＬｉ_２Ｏ／Ｎａ_２Ｏモル比を有する。そのガラス系物品の中心でのＬｉ_２Ｏ／Ｎａ_２Ｏモル比は、上述した値の内のいずれかの間に形成される範囲内に入ることがある。そのガラス系物品の中心でのＬｉ_２Ｏ／Ｎａ_２Ｏモル比は、そのガラス系物品を形成するために利用されるガラス系基板のＬｉ_２Ｏ／Ｎａ_２Ｏモル比と等しいことがある。

前記ガラス系物品は、Ｌｉ_２Ｏを含むことがある。１つ以上の実施の形態において、そのガラス系物品の中心は、８．５モル％以上、９モル％以上、９．５モル％以上、１０モル％以上、１０．５モル％以上、１１モル％以上、１１．５モル％以上、またはそれより大きいなど、８モル％以上のＬｉ_２Ｏモル濃度を有する。

実施の形態において、ここに記載されたガラス系物品は、非脆弱である。どの特定の理論によっても束縛される意図はないが、このガラス系物品の非脆弱の性質は、少なくとも一部には、特に、応力プロファイルの高いピーク張力が考えられる場合、ガラス系物品を形成するために利用されるガラス系基板の高い破壊靱性および応力プロファイルの形状によるであろう。応力プロファイルの形状は、先に記載された負の曲率領域によって、少なくともある程度、特徴付けられる。一例として、ここに記載された応力プロファイルの範囲内のピーク張力値を有する以前より公知のガラス系物品は、脆弱であった。

実施の形態において、前記ガラス系物品の応力プロファイルは、１．４５ＭＰａ・√ｍ以上、１．４９ＭＰａ・√ｍ以上、１．５０ＭＰａ・√ｍ以上、またはそれより大きいなど、１．４１ＭＰａ・√ｍ以上の引張応力係数（Ｋ_Ｔ）を有することがある。これらのＫ_Ｔ値を示すガラス系物品も、非脆弱であることがある。ここに用いられているように、引張応力係数（Ｋ_Ｔ）は、式：

により与えられ、式中、σは、面内成分の内の１つ（面内成分は等しいと推定されるので）により表される応力であり、ｚは厚さ方向の位置である。ＭＰａ√ｍの単位でＫ_Ｔの値を得るために、積分下の応力値は、ＭＰａで表されるべきであり、一方で、厚さ位置の尺度ｚはｍで表されるべきである。Ｋ_Ｔ値を計算するために利用される引張領域における応力プロファイルの多項式フィッティングは、二次導関数に関する先の説明と同様に行われることがある。ここに記載された応力プロファイルの高い引張領域係数は、イオン交換処理によりガラス系物品に与えられた応力の量を示し、引張領域における応力プロファイルの形状により影響を受けることがある。

ここに記載されたガラス系物品は、イオン交換過程中にガラス系基板に加わったカリウムの量によって特徴付けられることもある。そのガラス系物品は、７．０モル％以下、６．５モル％以下、６．０モル％以下、５．５モル％以下、またはそれより小さいなど、７．５モル％以下の、ガラス系物品の中心でのＫ_２Ｏ濃度を上回る最大Ｋ_２Ｏ濃度増加を有することがある。そのガラス系物品は、２．０モル％以上、３．０モル％以上、４．０モル％以上、４．５モル％以上、またはそれより大きいなど、１．５モル％以上の、ガラス系物品の中心でのＫ_２Ｏ濃度を上回る最大Ｋ_２Ｏ濃度増加を有することがある。ガラス系物品の中心でのＫ_２Ｏ濃度を上回る最大Ｋ_２Ｏ濃度増加は、上述した値の内のいずれかの範囲内に入ることがある。スパイクにおけるＫ_２Ｏ濃度は、スパイクにおける高い圧縮応力により与えられる耐破壊性に加え、引っ掻き中の横断亀裂の形成に対するガラス系物品の抵抗を向上させることがある。

実施の形態において、前記ガラス系物品は、６．２モル％以下、５．７モル％以下、５．３モル％以下、４．９モル％以下、またはそれより小さいなど、６．７モル％以下の、ガラス系物品の中心でのＫ_２Ｏ濃度を上回る、表面から最初の１μｍにおける平均Ｋ_２Ｏ濃度増加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、２．０モル％以上、３．０モル％以上、またはそれより大きいなど、１．０モル％以上の、ガラス系物品の中心でのＫ_２Ｏ濃度を上回る、表面から最初の１μｍにおける平均Ｋ_２Ｏ濃度増加を有することがある。ガラス系物品の中心でのＫ_２Ｏ濃度を上回る、表面から最初の１μｍにおける平均Ｋ_２Ｏ濃度増加は、上述した値の内のいずれかの範囲内に入ることがある。

実施の形態において、前記ガラス系物品は、５．８モル％以下、５．３モル％以下、４．９モル％以下、４．６モル％以下、またはそれより小さいなど、６．３モル％以下の、ガラス系物品の中心でのＫ_２Ｏ濃度を上回る、表面から最初の１．５μｍにおける平均Ｋ_２Ｏ濃度増加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、２．０モル％以上、３．０モル％以上、またはそれより大きいなど、１．０モル％以上の、ガラス系物品の中心でのＫ_２Ｏ濃度を上回る、表面から最初の１．５μｍにおける平均Ｋ_２Ｏ濃度増加を有することがある。ガラス系物品の中心でのＫ_２Ｏ濃度を上回る、表面から最初の１．５μｍにおける平均Ｋ_２Ｏ濃度増加は、上述した値の内のいずれかの範囲内に入ることがある。

実施の形態において、前記ガラス系物品は、５．４モル％以下、４．９モル％以下、４．５モル％以下、４．１モル％以下、またはそれより小さいなど、５．９モル％以下の、ガラス系物品の中心でのＫ_２Ｏ濃度を上回る、表面から最初の２μｍにおける平均Ｋ_２Ｏ濃度増加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、２．０モル％以上、３．０モル％以上、またはそれより大きいなど、１．０モル％以上の、ガラス系物品の中心でのＫ_２Ｏ濃度を上回る、表面から最初の２μｍにおける平均Ｋ_２Ｏ濃度増加を有することがある。ガラス系物品の中心でのＫ_２Ｏ濃度を上回る、表面から最初の２μｍにおける平均Ｋ_２Ｏ濃度増加は、上述した値の内のいずれかの範囲内に入ることがある。

スパイク領域におけるＫ_２Ｏ濃度は、ガラス系物品の中心でのＫ_２Ｏ濃度を上回る、スパイク領域におけるＫ_２Ｏ濃度増加の積分により特徴付けられることがある。実施の形態において、ガラス系物品の中心でのＫ_２Ｏ濃度を上回る、スパイク領域におけるＫ_２Ｏ濃度増加の積分は、２５モル％・μｍ以下、２０モル％・μｍ以下、１６モル％・μｍ以下、１２モル％・μｍ以下、またはそれより小さいなど、２９モル％・μｍ以下である。実施の形態において、ガラス系物品の中心でのＫ_２Ｏ濃度を上回る、スパイク領域におけるＫ_２Ｏ濃度増加の積分は、６モル％・μｍ以上、８モル％・μｍ以上、またはそれより大きいなど、４モル％・μｍ以上である。ガラス系物品の中心でのＫ_２Ｏ濃度を上回る、スパイク領域におけるＫ_２Ｏ濃度増加の積分は、上述した値の内のいずれかの範囲内に入ることがある。

ここに記載されたガラス系物品は、Ｎａ_２Ｏ濃度プロファイルにより特徴付けられることがある。実施の形態において、ガラス系物品の０．０２５ｔ以上から０．２５ｔ以下の領域は、正の曲率を持つか、または曲率を持たないＮａ_２Ｏ濃度プロファイルを有する。言い方を変えれば、実施の形態において、ガラス系物品の０．０２５ｔ以上から０．２５ｔ以下の領域は、負の曲率を有さないＮａ_２Ｏ濃度プロファイルを有する。

ここに記載された応力プロファイルを有するガラス物品は、いくつかの破壊モード－平滑な硬質表面上への落下からの過大応力（高いＣＳおよび深いＤＯＬ_ｓｐを有する表面圧縮スパイクを使用することによって抑制されるものなど）、表面引張領域への傷の伸長からの破壊による深い損傷導入（増加したＤＯＣを有することによって抑制されるものなど）、および同時または後続の曲げと組み合わされた中間深さへの損傷導入（中間の深さとより深い深さで高い圧縮応力を有することによって抑制されるものなど）－を同時に検討した場合、破壊抵抗性における全体的な改善の利点を提示する。ここに記載された応力プロファイルは、リチウムを含有するガラス系基板が利用される場合、高速ＩＯＸ時間により生じることもある。

前記ガラス系物品は、ここに記載された属性および特徴のいずれかまたは全てにより特徴付けられることがある。例えば、ここに記載されたタイプの応力プロファイルは、ここに記載された属性の任意の組合せにより特徴付けられることがある。

ガラス系基板
基板として使用できるガラスの例として、アルカリアルミノケイ酸塩ガラス組成物またはアルカリ含有アルミノホウケイ酸塩ガラス組成物が挙げられることがあるが、他のガラス組成物も考えられる。使用できるガラス系基板の具体例としては、以下に限られないが、アルカリアルミノケイ酸塩ガラス、アルカリ含有ホウケイ酸ガラス、アルカリアルミノホウケイ酸塩ガラス、アルカリ含有リチウムアルミノケイ酸塩ガラス、またはアルカリ含有リン酸塩ガラスが挙げられる。そのガラス系基板は、イオン交換可能として特徴付けられることがある基礎組成を有する。ここに用いられているように、「イオン交換可能」は、その組成を有する基板は、サイズがより大きいかまたは小さいかのいずれかである同じ価数の陽イオンにより、その基板の表面に、またはその近くに位置する陽イオンを交換できることを意味する。１つ以上の実施の形態において、ガラス系基板は、リチウム含有アルミノケイ酸塩を含むことがある。

実施の形態において、前記ガラス系基板は、応力プロファイルを形成できるどの組成物から形成されてもよい。いくつかの実施の形態において、そのガラス系基板は、その全てがここに引用される、２０１９年３月２９日に出願された、「Glasses Having High Fracture Toughness」と題する米国特許出願第１６／３７０００２号明細書に記載されたガラス組成物から形成されることがある。

実施の形態において、前記ガラス系基板は、５０モル％から６９モル％のＳｉＯ_２、１２．５モル％から２５モル％のＡｌ_２Ｏ_３、０モル％から８モル％のＢ_２Ｏ_３、０モル％超から４モル％のＣａＯ、０モル％超から１７．５モル％のＭｇＯ、０．５モル％から８モル％のＮａ_２Ｏ、０モル％から２．５モル％のＬａ_２Ｏ_３、および８モル％超から１８モル％のＬｉ_２Ｏを含み、（Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋ＭｇＯ）／Ａｌ_２Ｏ_３が０．９から１．３未満であり、Ａｌ_２Ｏ_３＋ＭｇＯ＋Ｌｉ_２Ｏ＋ＺｒＯ_２＋Ｌａ_２Ｏ_３＋Ｙ_２Ｏ_３が２３モル％超から５０モル％未満である、組成物から形成されることがある。

実施の形態において、前記ガラス系基板は、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、およびＬｉ_２Ｏを含む組成物から形成されることがあり、そのガラスは、０．８５ＭＰａ√ｍ以上のＫ_ＩＣ値により特徴付けられる。

ここに記載された所望の属性を有する応力プロファイルは、ＮａおよびＫの異なる比を有する浴中での二段階イオン交換によって、リチウムを含まないＮａ含有ガラスにおいて潜在的に得られるであろう。しかしながら、そのような場合、イオン交換は、数日ほどと、長くなり、ガラス組成物の破壊靱性がより低くなる。それゆえ、所望の応力プロファイルを有するガラス系物品を製造するには、リチウムを含有するガラス系基板が好ましい。

前記ガラス系基板は、Ｌｉ_２Ｏを含むことがある。１つ以上の実施の形態において、そのガラス系基板は、８．５モル％以上、９モル％以上、９．５モル％以上、１０モル％以上、１０．５モル％以上、１１モル％以上、１１．５モル％以上、またはそれより大きいなど、８モル％以上のＬｉ_２Ｏモル濃度を有する。そのガラス系基板中にＬｉ_２Ｏを含ませると、ガラス系基板の破壊靱性が増すことがあり、イオン交換により所望の応力プロファイルを生じるのに要する時間が減少することがある。

前記ガラス系基板は、その基板を成形でき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、フュージョンドロー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基板のいくつかの実施の形態は、ダウンドロー法によって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持つ、均一な厚さを有するガラス系基板が製造される。そのガラス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、接触が最小の無垢な表面は、より高い初期強度を有する。それに加え、ダウンドロー法により製造されたガラス物品は、費用のかかる研削や研磨を行わずに、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。

前記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、溶融したガラス原材料を受け入れるための通路を有する延伸槽が使用される。この通路は、通路の両側に通路の長さに沿って上部で開いた堰を有する。この通路が溶融材料で満たされると、溶融材料は堰から溢れる。溶融ガラスは、重力のために、２つの流れるガラス膜として、延伸槽の外面を流れ落ちる。延伸槽のこれらの外面は、延伸槽の下の縁で接合するように下方と内側に延在する。２つの流れるガラス膜はこの縁で結合して、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には、通路から溢れ流れる２つのガラス膜が互いに融合するために、結果として得られたガラス物品の外面のいずれも、装置のどの部分にも接触しないという利点がある。それゆえ、フュージョンドロー法により成形されたガラス物品の表面特性は、そのような接触により影響を受けない。

ここに記載されたガラス系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することができる。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。この延伸槽の底部にスロットが開けられており、このスロットは、スロットの長さに延在するノズルを有する。溶融ガラスは、スロット／ノズル中を流れ、連続したガラス物品として徐冷領域へと下方に延伸される。

いくつかの実施の形態において、ここに記載されたガラス系基板は、ロール成形法を使用して成形することができる。例えば、ロール成形法は、比較的均一な厚さを有するガラス系基板を製造するために利用されることがある。

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系基板は、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、このガラス系基板では、いくつかの実施の形態において、ガラスセラミック材料が排除される。

イオン交換（ＩＯＸ）処理
基礎組成を有するガラス系基板の化学強化は、イオン交換可能なガラス系基板を、ガラス中に拡散する陽イオン（例えば、Ｋ^＋、Ｎａ^＋、Ａｇ^＋など）を含有する溶融浴中に入れ、その間に、ガラスのより小さいアルカリイオン（例えば、Ｎａ^＋、Ｌｉ^＋）が溶融浴中に拡散することによって、行われる。より大きい陽イオンによる、より小さいイオンの置換によって、ガラス系物品の上面近くに圧縮応力が生じる。この表面近くの圧縮応力と釣り合う引張応力が、ガラス系物品の内部に生じる。

イオン交換過程について、それらは、独立して、熱拡散過程または電気拡散過程であることがある。浸漬の間に洗浄工程および／または徐冷工程がある、多数のイオン交換浴中にガラス系基板が浸漬される、イオン交換過程の非限定例が、ガラスが、異なる濃度の塩浴中の多数の連続したイオン交換処理における浸漬により強化される、２００８年７月１１日に出願された米国仮特許出願第６１／０７９９９５号からの優先権を主張する、「Glass with Compressive Surface for Consumer Applications」と題する、２０１３年１０月２２日に発光された、Douglas C. Allan等による米国特許第８５６１４２９号明細書；およびガラスが、流出イオンで希釈された第１の浴中のイオン交換により強化され、続いて、第１の浴より小さい濃度の流出イオンを有する第２の浴に浸漬される、２００８年７月２９日に出願された米国仮特許出願第６１／０８４３９８号からの優先権を主張する、「Dual Stage Ion Exchange for Chemical Strengthening of Glass」と題する２０１２年１１月２０日に発行されたChristopher M. Lee等による米国特許第８３１２７３９号明細書に記載されている。米国特許第８５６１４２９号および同第８３１２７３９号の各明細書の内容が、ここに全て引用される。

ここに開示されたガラス系物品を形成するためにガラス系基板のイオン交換処理に利用される浴は、塩の混合物を含むことがある。例えば、イオン交換浴は、硝酸リチウムを含まずに、硝酸ナトリウムおよび硝酸カリウムの混合物を含むことがある。他の実施の形態において、イオン交換浴は、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、および硝酸リチウムの混合物を含むことがある。その浴は、硝酸塩の総量の約０．５質量％の量などで、ケイ酸も含むことがある。

イオン交換処理は、一段階で行われることが好ましい。例えば、ガラス系物品を製造するために単一のイオン交換浴が利用されることがある。実施の形態において、ガラス系物品を形成するために、２つ以上の浴処理を行うイオン交換処理など、多段階イオン交換過程が利用されることがある。

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、成形されたまま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組成は、実施の形態において、それでも、成形されたままのガラス系基板の組成と同じであろう。

最終製品
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物品のいずれかを組み込んだ例示の物品が、図４Ａおよび４Ｂに示されている。詳しくは、図４Ａおよび４Ｂ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。いくつかの実施の形態において、カバー基板２１２は、ここに開示されたガラス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。

５８．３５モル％のＳｉＯ_２、１７．８１モル％のＡｌ_２Ｏ_３、６．０７モル％のＢ_２Ｏ_３、１．７３モル％のＮａ_２Ｏ、０．２０モル％のＫ_２Ｏ、１０．７４モル％のＬｉ_２Ｏ、４．４３モル％のＭｇＯ、０．５７モル％のＣａＯ、および０．０８モル％のＳｎＯ_２の組成を有するガラス基板を形成した。

実施例１
０．８ｍｍの厚さを有するガラス系基板に、１２時間の期間に亘り、ＬｉＮＯ_３を実質的に含まない、７質量％のＮａＮＯ_３および９３質量％のＫＮＯ_３を含有する浴中でイオン交換を施して、実施例１のガラス系物品を形成した。浴は、４５０℃の温度に維持し、この浴に、硝酸塩の総質量の０．５％のレベルでケイ酸を加えた。実施例１の応力プロファイルが、図７に示されている。実施例１の応力プロファイルは、実質的に対称である。実施例１は、１８９．５μｍ（０．２３７ｔ）のＤＯＣを有する。応力プロファイルは非脆弱であった。

図８は、実施例１の測定応力プロファイルの深い部分、および三次多項式フィッティング（点線）を示す。多項式フィッティングを行う前に、ＬＯＥＳＳ平滑化アルゴリズムを使用して、測定応力プロファイルを平滑化した。測定応力プロファイルにおけるスパイクの基部での振動を避けるために、１９μｍから３００μｍの深さ領域において、多項式フィッティングを行った。振動は、ＲＮＦ応力プロファイル抽出方法のアーチファクトであって、応力プロファイルの特徴ではない。

図９は、図８の多項式フィッティングの二次導関数のプロットである。図９に示されるように、二次導関数はゼロの値を有し、１８９．５μｍ（０．２３７ｔ）、すなわち、ほぼ圧縮深さで、曲率転移点を示す。図９における二次導関数の最小値は、－９０８０ＭＰａ／ｍｍ^２であり、計算された最小深さで生じる。

実施例２
０．８１ｍｍの厚さを有するガラス系基板に、８．４時間の期間に亘り、２質量％のＬｉＮＯ_３、１２質量％のＮａＮＯ_３、および８６質量％のＫＮＯ_３を含有する浴中でイオン交換を施して、実施例２のガラス系物品を形成した。浴は、４５０℃の温度に維持し、この浴に、硝酸塩の総質量の０．５％のレベルでケイ酸を加えた。実施例２の応力プロファイルが、図１０に示されている。実施例２の応力プロファイルは、実質的に対称である。実施例２は、１７４μｍ（０．２１５ｔ）のＤＯＣ、６０３ＭＰａのＣＳ_ｍａｘ、５．４１μｍのＤＯＬ_ｓｐ、１４１．２ＭＰａのＣＳ_ｋ、ガラス系物品の中心に位置する１０１．９ＭＰａのＰＴを有する。圧縮応力領域の深さ積分は、各圧縮応力領域において１５．８９６ＭＰａ・ｍｍであり、最初の１０μｍにおける圧縮応力深さ積分は、２．６８６ＭＰａ・ｍｍであった。応力プロファイルは非脆弱であった。

図１１は、実施例２の測定応力プロファイルの深い部分、および三次多項式フィッティングを示す。多項式フィッティングを行う前に、ＬＯＥＳＳ平滑化アルゴリズムを使用して、測定応力プロファイルを平滑化した。２０μｍから２２０μｍの深さ領域において、多項式フィッティングを行った。

図１２は、図１１の多項式フィッティングの二次導関数のプロットである。図１２に示されるように、二次導関数はゼロの値を有し、１４９．２μｍ（０．８５７・ＤＯＣ、０．１８４ｔ）で、曲率転移点を示す。図１２における二次導関数の最小値は、－１２６７０ＭＰａ／ｍｍ^２であり、計算された最小深さで生じる。

実施例３
０．７６１ｍｍの厚さを有するガラス系基板に、８．４時間の期間に亘り、１．２質量％のＬｉＮＯ_３、１０質量％のＮａＮＯ_３、および８８．８質量％のＫＮＯ_３を含有する浴中でイオン交換を施して、実施例３のガラス系物品を形成した。浴は、４４７℃の温度に維持し、この浴に、硝酸塩の総質量の０．５％のレベルでケイ酸を加えた。実施例３の応力プロファイルが、図１３に示されている。実施例３の応力プロファイルは、実質的に対称である。実施例３は、１６４μｍ（０．２１５５ｔ）のＤＯＣ、６４６ＭＰａのＣＳ_ｍａｘ、５．４１μｍのＤＯＬ_ｓｐ、１５６ＭＰａのＣＳ_ｋ、ガラス系物品の中心に位置する１０８ＭＰａのＰＴを有する。圧縮応力領域の深さ積分は、各圧縮応力領域において１５．７５３ＭＰａ・ｍｍ（２０．７ｔ）であり、最初の１０μｍにおける圧縮応力深さ積分は、２．９ＭＰａ・ｍｍ（３．８ｔ）であった。応力プロファイルは非脆弱であった。

図１４は、実施例３の測定応力プロファイルの深い部分、および三次多項式フィッティング（点線）を示す。多項式フィッティングを行う前に、ＬＯＥＳＳ平滑化アルゴリズムを使用して、測定応力プロファイルを平滑化した。７μｍから２５０μｍの深さ領域において、多項式フィッティングを行った。

図１５は、図１４の多項式フィッティングの二次導関数のプロットである。図１５に示されるように、二次導関数はゼロの値を有し、１３９．３μｍ（０．８５・ＤＯＣ、０．１８３ｔ）で、曲率転移点を示す。図１５における二次導関数の最小値は、－１５６５１ＭＰａ／ｍｍ^２であり、計算された最小深さで生じる。

実施例４
０．６５８ｍｍの厚さを有するガラス系基板に、７時間の期間に亘り、１．２質量％のＬｉＮＯ_３、１０質量％のＮａＮＯ_３、および８８．８質量％のＫＮＯ_３を含有する浴中でイオン交換を施して、実施例４のガラス系物品を形成した。浴は、４４７℃の温度に維持し、この浴に、硝酸塩の総質量の０．５％のレベルでケイ酸を加えた。実施例４の応力プロファイルが、図１６に示されている。実施例４の応力プロファイルは、実質的に対称である。実施例４は、１４９μｍ（０．２２６ｔ）のＤＯＣ、６４０ＭＰａのＣＳ_ｍａｘ、４．９６μｍのＤＯＬ_ｓｐ、１５２ＭＰａのＣＳ_ｋ、ガラス系物品の中心に位置する１２１ＭＰａのＰＴを有する。圧縮応力領域の深さ積分は、各圧縮応力領域において１４．５ＭＰａ・ｍｍ（２２．０４ｔ）であり、最初の１０μｍにおける圧縮応力深さ積分は、２．５４ＭＰａ・ｍｍ（３．８６ｔ）であった。応力プロファイルは非脆弱であった。

図１７は、実施例４の測定応力プロファイルの深い部分、および三次多項式フィッティング（点線）を示す。多項式フィッティングを行う前に、ＬＯＥＳＳ平滑化アルゴリズムを使用して、測定応力プロファイルを平滑化した。５μｍから１９８μｍ（０．３ｔ）の深さ領域において、多項式フィッティングを行った。

図１８は、図１７の多項式フィッティングの二次導関数のプロットである。図１８に示されるように、二次導関数はゼロの値を有し、１２７μｍ（０．８５３・ＤＯＣ、０．１９３ｔ）で、曲率転移点を示す。図１８における二次導関数の最小値は、－１７０２６ＭＰａ／ｍｍ^２であり、１６．５μｍの深さで生じる。図１６の応力プロファイルの深い部分の負の勾配の最大絶対値は、１２７μｍの深さで、１．３８１ＭＰａ／μｍである。ＤＯＣでの応力プロファイルの勾配は、－１．３４ＭＰａ／μｍである。

実施例５
０．５３８ｍｍの厚さを有するガラス系基板に、７時間の期間に亘り、１．２質量％のＬｉＮＯ_３、１０質量％のＮａＮＯ_３、および８８．８質量％のＫＮＯ_３を含有する浴中でイオン交換を施して、実施例５のガラス系物品を形成した。浴は、４４７℃の温度に維持し、この浴に、硝酸塩の総質量の０．５％のレベルでケイ酸を加えた。実施例５の応力プロファイルが、図１９に示されている。実施例５の応力プロファイルは、実質的に対称である。実施例５は、１２３μｍ（０．２２６ｔ）のＤＯＣ、６２１ＭＰａのＣＳ_ｍａｘ、４．８μｍのＤＯＬ_ｓｐ、１２０ＭＰａから１３０ＭＰａの範囲のＣＳ_ｋ、ガラス系物品の中心に位置する１３４．９ＭＰａのＰＴを有する。圧縮応力領域の深さ積分は、各圧縮応力領域において９．７８ＭＰａ・ｍｍ（１８．２ｔ）であり、最初の１０μｍにおける圧縮応力深さ積分は、２．３ＭＰａ・ｍｍ（４．３ｔ）であった。応力プロファイルは非脆弱であった。

図２０は、実施例５の測定応力プロファイルの深い部分、および三次多項式フィッティング（点線）を示す。多項式フィッティングを行う前に、ＬＯＥＳＳ平滑化アルゴリズムを使用して、測定応力プロファイルを平滑化した。５．５μｍから１６１μｍ（０．３ｔ）の深さ領域において、多項式フィッティングを行った。

図２１は、図２０の多項式フィッティングの二次導関数のプロットである。図２１に示されるように、二次導関数はゼロの値を有し、１４５μｍ（１．１９・ＤＯＣ、０．２７ｔ）で、曲率転移点を示す。図２１における二次導関数の最小値は、－１６５００ＭＰａ／ｍｍ^２であり、１３．５μｍの深さで生じる。図１９の応力プロファイルの深い部分の負の勾配の最大絶対値は、１４５μｍの深さで、１．４５ＭＰａ／μｍである。ＤＯＣでの応力プロファイルの勾配は、－１．４２ＭＰａ／μｍである。

実施例６
０．６５８ｍｍの厚さを有するガラス系基板に、７．３３時間の期間に亘り、１．４質量％のＬｉＮＯ_３、１０質量％のＮａＮＯ_３、および８８．６質量％のＫＮＯ_３を含有する浴中でイオン交換を施して、実施例６のガラス系物品を形成した。浴は、４４７℃の温度に維持し、この浴に、硝酸塩の総質量の０．５％のレベルでケイ酸を加えた。実施例６の応力プロファイルは、実質的に対称である。実施例６は、１４０μｍのＤＯＣ、６３０ＭＰａのＣＳ_ｍａｘ、４．７μｍのＤＯＬ_ｓｐ、１４１ＭＰａのＣＳ_ｋ、ガラス系物品の中心に位置する１２３ＭＰａのＰＴを有する。圧縮応力領域の深さ積分は、各圧縮応力領域において１２．３ＭＰａ・ｍｍ（１９．６ｔ）であった。応力プロファイルは非脆弱であった。三次多項式フィッティングを５．５μｍから０．３ｔの深さ領域で行い、０．９９９６のＲ^２値を有した。二次導関数はゼロの値を有し、１３５μｍ（０．９６ｔ）で、曲率転移点を示す。０．０２５ｔから０．２５ｔの領域内の二次導関数の最小値は、－１３９０００ＭＰａ／ｍｍ^２である。応力プロファイルの深い部分の負の勾配の最大絶対値は、１３５μｍの深さで、１．３０６ＭＰａ／μｍである。ＤＯＣでの応力プロファイルの勾配は、－１．３０４ＭＰａ／μｍである。

比較例
比較用のガラス系物品を調製した。この比較用のガラス系物品を形成するために利用したガラス系基板の組成が、表１に与えられている。この比較例を形成するために利用したガラス系基板の全ては、０．８ｍｍの厚さを有するものであった。

この比較例のイオン交換処理が、下記の表２に与えられている。

比較例の測定特性が、下記の表３に与えられている。比較例１は、負の曲率の領域を示す唯一の比較例であった。０．０２５ｔ以上から０．２５ｔ以下の領域における比較例１の二次導関数の最小値は、－３０００ＭＰａ／ｍｍ^２超であり、曲率転移点は、約０．５８・ＤＯＣに位置していた。

本明細書に記載された全ての組成の成分、関係、および比は、特に明記のない限り、モル％で与えられている。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、ここに開示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、本明細書は、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、
基板厚さ（ｔ）を規定する互いに反対の第一面と第二面を有するガラス系基板と、
応力プロファイルであって、
７０ＭＰａ以上のピーク張力（ＰＴ）、および
－４０００ＭＰａ／ｍｍ^２以下の二次導関数値を持つ地点であって、０．０２５ｔ以上から０．２５ｔ以下の領域内に位置している地点、
を有する応力プロファイルと、
を有するガラス系物品。

実施形態２
前記応力プロファイルが、０ＭＰａ／ｍｍ^２の二次導関数値を持つ曲率転移点を有し、該曲率転移点は、０．０２５ｔ以上から０．２５ｔ以下の領域内に位置している、実施形態１に記載のガラス系物品。

実施形態３
前記応力プロファイルが、０ＭＰａ／ｍｍ^２の二次導関数値を持つ曲率転移点を有し、該曲率転移点は、０．７・ＤＯＣ以上から０．２５ｔ以下の領域内に位置している、実施形態１または２に記載のガラス系物品。

実施形態４
前記応力プロファイルが、－５０００ＭＰａ／ｍｍ^２以下の二次導関数値を持つ地点を有し、該地点は、０．０２５ｔ以上から０．２５ｔ以下の領域内に位置している、実施形態１から３のいずれか１つに記載のガラス系物品。

実施形態５
前記応力プロファイルが、ｔがｍｍで表されている、－２５５０／ｔ^２ＭＰａ／ｍｍ^２以下の二次導関数値を持つ地点を有し、該地点は、０．０２５ｔ以上から０．２５ｔ以下の領域内に位置している、実施形態１から４のいずれか１つに記載のガラス系物品。

実施形態６
前記第一面から圧縮深さ（ＤＯＣ）まで延在する圧縮領域を備え、前記応力プロファイルが、ＤＯＣの０．１・ＤＯＣ以内に位置する勾配の絶対値の極大値を有する、実施形態１から５のいずれか１つに記載のガラス系物品。

実施形態７
前記勾配の絶対値の極大値が０．５ＭＰａ／μｍ以上である、実施形態６に記載のガラス系物品。

実施形態８
ＰＴが８０ＭＰａ以上である、実施形態１から７のいずれか１つに記載のガラス系物品。

実施形態９
ＰＴが２００ＭＰａ以下である、実施形態１から８のいずれか１つに記載のガラス系物品。

実施形態１０
ＰＴが、ｔがｍｍで表されている、６２．６／√ｔＭＰａ以上である、実施形態１から９のいずれか１つに記載のガラス系物品。

実施形態１１
ＰＴが、ｔがｍｍで表されている、１７０／√ｔＭＰａ以下である、実施形態１から１０のいずれか１つに記載のガラス系物品。

実施形態１２
前記ガラス系物品の中心と同じ組成および構造を有するガラス系基板が、０．８５ＭＰａ√ｍ以上のＫ_ＩＣを有する、実施形態１から１１のいずれか１つに記載のガラス系物品。

実施形態１３
前記ガラス系物品の中心と同じ組成および構造を有するガラス系基板が、２ＭＰａ√ｍ以下のＫ_ＩＣを有する、実施形態１から１２のいずれか１つに記載のガラス系物品。

実施形態１４
８０ＭＰａ以上の屈曲部での圧縮応力（ＣＳ_ｋ）を有する、実施形態１から１３のいずれか１つに記載のガラス系物品。

実施形態１５
ｔがｍｍで表されている、７１．５／√ｔＭＰａ以上の屈曲部での圧縮応力（ＣＳ_ｋ）を有する、実施形態１から１４のいずれか１つに記載のガラス系物品。

実施形態１６
前記第一面から圧縮深さ（ＤＯＣ）まで延在する圧縮領域を有し、ＤＯＣが０．１５ｔ以上である、実施形態１から１５のいずれか１つに記載のガラス系物品。

実施形態１７
前記第一面から圧縮深さ（ＤＯＣ）まで延在する圧縮領域を有し、ＤＯＣが１３０μｍ以上である、実施形態１から１６のいずれか１つに記載のガラス系物品。

実施形態１８
３３０ＭＰａ以上の圧縮応力を有する、実施形態１から１７のいずれか１つに記載のガラス系物品。

実施形態１９
前記第一面からスパイクの層の深さ（ＤＯＬ_ｓｐ）まで延在するスパイク領域を有し、ＤＯＬ_ｓｐが３μｍ以上である、実施形態１から１８のいずれか１つに記載のガラス系物品。

実施形態２０
前記第一面からスパイクの層の深さ（ＤＯＬ_ｓｐ）まで延在するスパイク領域を有し、ＤＯＬ_ｓｐが１５μｍ以下である、実施形態１から１９のいずれか１つに記載のガラス系物品。

実施形態２１
前記応力プロファイルが、前記第一面から第１の圧縮深さＤＯＣ_１まで延在する第１の圧縮領域、前記第二面から第２の圧縮深さＤＯＣ_２まで延在する第２の圧縮領域、およびＤＯＣ_１からＤＯＣ_２まで延在する引張領域を含み、
前記引張領域が、１．４１ＭＰａ・√ｍ以上の引張応力係数Ｋ_Ｔを有する、実施形態１から２０のいずれか１つに記載のガラス系物品。

実施形態２２
前記ガラス系物品が非脆弱である、実施形態１から２１のいずれか１つに記載のガラス系物品。

実施形態２３
Ｌｉ_２Ｏを含む、実施形態１から２２のいずれか１つに記載のガラス系物品。

実施形態２４
前記ガラス系物品の中心でのＬｉ_２Ｏ濃度が、８モル％以上である、実施形態１から２３のいずれか１つに記載のガラス系物品。

実施形態２５
前記ガラス系物品中の最大Ｋ_２Ｏ濃度が、該ガラス系物品の中心でのＫ_２Ｏ濃度より７．５モル％以下だけ大きい、実施形態１から２４のいずれか１つに記載のガラス系物品。

実施形態２６
前記第一面からスパイクの層の深さ（ＤＯＬ_ｓｐ）まで延在するスパイク領域を有し、前記ガラス系物品の中心でのＫ_２Ｏ濃度を上回る、該スパイク領域におけるＫ_２Ｏ濃度の増加の積分が、２９モル％・μｍ以下である、実施形態１から２５のいずれか１つに記載のガラス系物品。

実施形態２７
前記第一面からスパイクの層の深さ（ＤＯＬ_ｓｐ）まで延在するスパイク領域を有し、前記ガラス系物品の中心でのＫ_２Ｏ濃度を上回る、該スパイク領域におけるＫ_２Ｏ濃度の増加の積分が、４モル％・μｍ以上である、実施形態１から２６のいずれか１つに記載のガラス系物品。

実施形態２８
前記ガラス系物品の中心が、３．３以上のＬｉ_２Ｏ／Ｎａ_２Ｏモル比を有する、実施形態１から２７のいずれか１つ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が、１００以下のＬｉ_２Ｏ／Ｎａ_２Ｏモル比を有する、実施形態１から２８のいずれか１つに記載のガラス系物品。

実施形態３０
ｔが、０．２ｍｍ以上から２．０ｍｍ以下である、実施形態１から２９のいずれか１つに記載のガラス系物品。

実施形態３１
ｔが、０．３ｍｍ以上から１．０ｍｍ以下である、実施形態１から３０のいずれか１つに記載のガラス系物品。

実施形態３２
前記第一面から圧縮深さ（ＤＯＣ）まで延在する圧縮領域を有し、該第一面から０．６・ＤＯＣの深さでの圧縮応力が、４５ＭＰａ以上である、実施形態１から３１のいずれか１つに記載のガラス系物品。

実施形態３３
前記第一面から圧縮深さ（ＤＯＣ）まで延在する圧縮領域を有し、該第一面から０．６５・ＤＯＣの深さでの圧縮応力が、４０ＭＰａ以上である、実施形態１から３２のいずれか１つに記載のガラス系物品。

実施形態３４
前記第一面から圧縮深さ（ＤＯＣ）まで延在する圧縮領域を有し、該第一面から０．７・ＤＯＣの深さでの圧縮応力が、３７ＭＰａ以上である、実施形態１から３３のいずれか１つに記載のガラス系物品。

実施形態３５
前記第一面から圧縮深さ（ＤＯＣ）まで延在する圧縮領域を有し、該第一面から０．７５・ＤＯＣの深さでの圧縮応力が、３２ＭＰａ以上である、実施形態１から３４のいずれか１つに記載のガラス系物品。

実施形態３６
前記第一面から圧縮深さ（ＤＯＣ）まで延在する圧縮領域を有し、該第一面から０．８・ＤＯＣの深さでの圧縮応力が、２６ＭＰａ以上である、実施形態１から３５のいずれか１つに記載のガラス系物品。

実施形態３７
前記第一面から圧縮深さ（ＤＯＣ）まで延在する圧縮領域を有し、該第一面から０．８５・ＤＯＣの深さでの圧縮応力が、１８ＭＰａ以上である、実施形態１から３６のいずれか１つに記載のガラス系物品。

実施形態３８
前記第一面から圧縮深さ（ＤＯＣ）まで延在する圧縮領域を有し、該第一面から０．９・ＤＯＣの深さでの圧縮応力が、１１ＭＰａ以上である、実施形態１から３７のいずれか１つに記載のガラス系物品。

実施形態３９
０．０２５ｔ以上から０．２５ｔ以下の領域内のＮａ_２Ｏ濃度プロファイルを有し、該Ｎａ_２Ｏ濃度プロファイルが、０．０２５ｔ以上から０．２５ｔ以下の領域において正の曲率を示すか、曲率を示さない、実施形態１から３８のいずれか１つに記載のガラス系物品。

実施形態４０
前記ガラス系物品の中心が、
５０モル％から６９モル％のＳｉＯ_２、
１２．５モル％から２５モル％のＡｌ_２Ｏ_３、
０モル％から８モル％のＢ_２Ｏ_３、
０モル％超から４モル％のＣａＯ、
０モル％超から１７．５モル％のＭｇＯ、
０．５モル％から８モル％のＮａ_２Ｏ、
０モル％から２．５モル％のＬａ_２Ｏ_３、および
８モル％超から１８モル％のＬｉ_２Ｏ、
を含み、
（Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋ＭｇＯ）／Ａｌ_２Ｏ_３が０．９から１．３未満であり、
Ａｌ_２Ｏ_３＋ＭｇＯ＋Ｌｉ_２Ｏ＋ＺｒＯ_２＋Ｌａ_２Ｏ_３＋Ｙ_２Ｏ_３が２３モル％超から５０モル％未満である、実施形態１から３９のいずれか１つに記載のガラス系物品。

実施形態４１
消費者向け電気製品において、
前面、背面、および側面を有する筐体、
少なくとも部分的に前記筐体内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、および前記筐体の前面またはそれに隣接して設けられたディスプレイを含む電気部品、および
前記ディスプレイを覆って配置されたカバー、
を備え、
前記筐体および前記カバーの少なくとも一方の少なくとも一部は、実施形態１から４０のいずれか１つに記載のガラス系物品から作られている、消費者向け電気製品。

実施形態４２
方法において、
基板厚さ（ｔ）を規定する互いに反対の第一面と第二面を有するガラス系基板にイオン交換処理を行って、応力プロファイルを有するガラス系物品を形成する工程であって、該応力プロファイルは、
７０ＭＰａ以上のピーク張力（ＰＴ）、および
－４０００ＭＰａ／ｍｍ^２以下の二次導関数値を持つ地点であって、０．０２５ｔ以上から０．２５ｔ以下の領域内に位置している地点、
を有する、工程、
を有してなる方法。

実施形態４３
前記イオン交換処理が単一のイオン交換処理である、実施形態４２に記載の方法。

実施形態４４
前記ガラス系基板が、
５０モル％から６９モル％のＳｉＯ_２、
１２．５モル％から２５モル％のＡｌ_２Ｏ_３、
０モル％から８モル％のＢ_２Ｏ_３、
０モル％超から４モル％のＣａＯ、
０モル％超から１７．５モル％のＭｇＯ、
０．５モル％から８モル％のＮａ_２Ｏ、
０モル％から２．５モル％のＬａ_２Ｏ_３、および
８モル％超から１８モル％のＬｉ_２Ｏ、
を含み、
（Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋ＭｇＯ）／Ａｌ_２Ｏ_３が０．９から１．３未満であり、
Ａｌ_２Ｏ_３＋ＭｇＯ＋Ｌｉ_２Ｏ＋ＺｒＯ_２＋Ｌａ_２Ｏ_３＋Ｙ_２Ｏ_３が２３モル％超から５０モル％未満である、実施形態４２または４３に記載の方法。

実施形態４５
真前記ガラス系基板が、
ＳｉＯ_２、
Ａｌ_２Ｏ_３、および
Ｌｉ_２Ｏ、
を含み、
前記ガラスが、０．８５ＭＰａ√ｍ以上のＫ_ＩＣ値により特徴付けられる、実施形態４２から４４のいずれか１つに記載の方法。

１００ ガラス
１１０ 第１の表面
１１２ 第２の表面
１２０ 第１の圧縮応力層
１２２ 第２の圧縮応力層
１３０ 中央領域
１３５ 衝撃点
１４０ 亀裂枝
１４２ 断片
１５０ 分岐
２００ 家庭用電子機器
２０２ 筐体
２０４ 前面
２０６ 背面
２０８ 側面
２１０ ディスプレイ
２１２ カバー基板

Claims (10)

1. ガラス系物品において、
   基板厚さ（ｔ）を規定する互いに反対の第一面と第二面を有するガラス系基板と、
   応力プロファイルであって、
   ７０ＭＰａ以上のピーク張力（ＰＴ）、および
   －４０００ＭＰａ／ｍｍ^２以下の二次導関数値を持つ地点であって、０．０２５ｔ以上から０．２５ｔ以下の領域内に位置している地点、
   を有する応力プロファイルと、
   を有するガラス系物品。
2. 前記応力プロファイルが、
   ０ＭＰａ／ｍｍ^２の二次導関数値を持つ曲率転移点であって、０．０２５ｔ以上から０．２５ｔ以下の領域内に位置している曲率転移点、
   ０ＭＰａ／ｍｍ^２の二次導関数値を持つ曲率転移点であって、０．７・ＤＯＣ以上から０．２５ｔ以下の領域内に位置している曲率転移点、
   －５０００ＭＰａ／ｍｍ^２以下の二次導関数値を持つ地点であって、０．０２５ｔ以上から０．２５ｔ以下の領域内に位置している地点、
   ｔがｍｍで表されている、－２５５０／ｔ^２ＭＰａ／ｍｍ^２以下の二次導関数値を持つ地点であって、０．０２５ｔ以上から０．２５ｔ以下の領域内に位置している地点、
   前記第一面から圧縮深さ（ＤＯＣ）まで延在する圧縮領域が前記ガラス系物品に備えられた状態における、ＤＯＣの０．１・ＤＯＣ以内に位置する勾配の絶対値の極大値、
   の内の少なくとも１つを有する、請求項１記載のガラス系物品。
3. ＰＴが８０ＭＰａ以上である、
   ＰＴが２００ＭＰａ以下である、
   ＰＴが、ｔがｍｍで表されている、６２．６／√ｔＭＰａ以上である、および
   ＰＴが、ｔがｍｍで表されている、１７０／√ｔＭＰａ以下である、
   の内の少なくとも１つにより特徴付けられる、請求項１または２記載のガラス系物品。
4. ８０ＭＰａ以上、および
   ｔがｍｍで表されている、７１．５／√ｔＭＰａ以上、
   の少なくとも一方である屈曲部での圧縮応力（ＣＳ_ｋ）を有する、請求項１から３いずれか１項記載のガラス系物品。
5. 前記第一面から圧縮深さ（ＤＯＣ）まで延在する圧縮領域を有し、ＤＯＣが、
   ０．１５ｔ以上、および
   １３０μｍ以上、
   の少なくとも一方である、請求項１から４いずれか１項記載のガラス系物品。
6. ３３０ＭＰａ以上の圧縮応力、
   前記第一面から、３μｍ以上かつ１５μｍ以下のスパイクの層の深さ（ＤＯＬ_ｓｐ）まで延在するスパイク領域、および
   前記第一面から第１の圧縮深さＤＯＣ_１まで延在する第１の圧縮領域、前記第二面から第２の圧縮深さＤＯＣ_２まで延在する第２の圧縮領域、およびＤＯＣ_１からＤＯＣ_２まで延在する、１．４１ＭＰａ・√ｍ以上の引張応力係数Ｋ_Ｔを有する引張領域、
   の内の少なくとも１つを含む、請求項１から５いずれか１項記載のガラス系物品。
7. 前記ガラス系物品中の最大Ｋ_２Ｏ濃度が、該ガラス系物品の中心でのＫ_２Ｏ濃度より７．５モル％以下だけ大きい、
   前記第一面からスパイクの層の深さ（ＤＯＬ_ｓｐ）まで延在するスパイク領域を有し、前記ガラス系物品の中心でのＫ_２Ｏ濃度を上回る、該スパイク領域におけるＫ_２Ｏ濃度の増加の積分が、４モル％・μｍ以上かつ２９モル％・μｍ以下である、および
   ０．０２５ｔ以上から０．２５ｔ以下の領域内のＮａ_２Ｏ濃度プロファイルが、０．０２５ｔ以上から０．２５ｔ以下の領域において正の曲率を示すか、曲率を示さない、
   の内の少なくとも１つにより特徴付けられる、請求項１から６いずれか１項記載のガラス系物品。
8. 前記第一面から圧縮深さ（ＤＯＣ）まで延在する圧縮領域を有し、
   該第一面から０．６・ＤＯＣの深さでの圧縮応力が、４５ＭＰａ以上である、
   該第一面から０．６５・ＤＯＣの深さでの圧縮応力が、４０ＭＰａ以上である、
   該第一面から０．７・ＤＯＣの深さでの圧縮応力が、３７ＭＰａ以上である、
   該第一面から０．７５・ＤＯＣの深さでの圧縮応力が、３２ＭＰａ以上である、
   該第一面から０．８・ＤＯＣの深さでの圧縮応力が、２６ＭＰａ以上である、
   該第一面から０．８５・ＤＯＣの深さでの圧縮応力が、１８ＭＰａ以上である、および
   該第一面から０．９・ＤＯＣの深さでの圧縮応力が、１１ＭＰａ以上である、
   の少なくとも１つが成り立つ、請求項１から７いずれか１項記載のガラス系物品。
9. 前記ガラス系物品の中心が、
   ５０モル％から６９モル％のＳｉＯ_２、
   １２．５モル％から２５モル％のＡｌ_２Ｏ_３、
   ０モル％から８モル％のＢ_２Ｏ_３、
   ０モル％超から４モル％のＣａＯ、
   ０モル％超から１７．５モル％のＭｇＯ、
   ０．５モル％から８モル％のＮａ_２Ｏ、
   ０モル％から２．５モル％のＬａ_２Ｏ_３、および
   ８モル％超から１８モル％のＬｉ_２Ｏ、
   を含み、
   （Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋ＭｇＯ）／Ａｌ_２Ｏ_３が０．９から１．３未満であり、
   Ａｌ_２Ｏ_３＋ＭｇＯ＋Ｌｉ_２Ｏ＋ＺｒＯ_２＋Ｌａ_２Ｏ_３＋Ｙ_２Ｏ_３が２３モル％超から５０モル％未満である、請求項１から８いずれか１項記載のガラス系物品。
10. 消費者向け電気製品において、
    前面、背面、および側面を有する筐体、
    少なくとも部分的に前記筐体内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、および前記筐体の前面またはそれに隣接して設けられたディスプレイを含む電気部品、および
    前記ディスプレイを覆って配置されたカバー、
    を備え、
    前記筐体および前記カバーの少なくとも一方の少なくとも一部は、請求項１から９いずれか１項記載のガラス系物品から作られている、消費者向け電気製品。

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