JP6957456B2 - 決定された応力プロファイルを有する積層ガラス物品及びその形成方法 - Google Patents

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Description

関連出願の相互参照
本出願は、その内容全体がここに参照することによって本願に援用される、２０１５年１０月１４日出願の米国仮特許出願第６２／２４１３７３号の優先権の利益を主張する。
本開示は、ガラス物品に関し、より詳細には、複数のガラス層を含む積層ガラス物品、及びその形成方法に関する。
ガラス物品は、例えば、自動車窓ガラス、建築用パネル、器具、及びカバーガラス（例えば、スマートフォン、タブレット、ラップトップ型コンピュータ、及びモニタなどのタッチスクリーンデバイス用）を含めた多種多様な製品に用いることができる。使用中に、ガラス物品の表面に比較的大きい傷が取り込まれる場合がある。例えば、スマートフォンをアスファルトなどの粗面に落とした場合には、粗面の鋭い特徴との接触によって引き起こされる局所的なくぼみが、カバーガラスの表面における約３００μｍの深さの傷の原因となりうることが観察されている。
よって、機械的信頼性及び耐落下衝撃性能を向上させることができるように、深い傷を原因とする破損に対する改善された耐性を有するガラス物品を提供することは、望ましいであろう。
決定された応力プロファイルを有するガラス物品、及びその形成方法が本明細書に開示される。
コア熱膨張係数（ＣＴＥ）を含むガラスコア層と、コア層に隣接し、かつ、コア層が張力下にあり、クラッド層が圧縮状態にあるように、コアＣＴＥより小さいクラッドＣＴＥを含むガラスクラッド層とを含むガラス積層体が本明細書に開示される。ガラス積層体の応力プロファイルは、クラッド層の外面とクラッド層の内面との間に配置された圧縮ピークを含む。
コア熱膨張係数（ＣＴＥ）を含むガラスコア層と、コア層に隣接し、かつ、コアＣＴＥより小さいクラッドＣＴＥを含むガラスクラッド層とを含み、それによって、コア層が張力下にあり、クラッド層が圧縮状態にある、ガラス積層体もまた開示される。クラッド層の圧縮応力は、クラッド層の外面における表面圧縮応力からピーク層深さ（ＤＯＬ）におけるピーク圧縮応力へと深さが増加するにつれて増加し、ピークＤＯＬから第１の一定のＤＯＬにおける一定の圧縮応力へと深さが増加するにつれて低下し、かつ、第１の一定のＤＯＬから第２の一定のＤＯＬへと深さが増加するにつれて実質的に一定のまま保持される。
ガラス積層体を第１のイオン交換処理に供する工程を含む方法もまた開示される。ガラス積層体は、ガラスコア層と、該ガラスコア層に隣接したガラスクラッド層と、ガラス積層体を第１のイオン交換処理に供する前にガラス積層体の外面に表面圧縮応力を生成するためのガラスクラッド層とガラスコア層との間の熱膨張係数（ＣＴＥ）の不整合とを含む。ガラス積層体を第１のイオン交換処理に供することにより、表面圧縮応力が中間圧縮応力値へと増加する。ガラス積層体は、表面圧縮応力を最終的な圧縮応力値まで低下させるために、第２のイオン交換処理に供される。
さらなる特徴及び利点は、以下の詳細な説明に記載され、一部には、その説明から当業者にとって容易に明らかとなり、あるいは、以下の詳細な説明、特許請求の範囲、並びに添付の図面を含めた本明細書に記載される実施形態を実践することによって認識されよう。
前述の概要及び以下の詳細な説明はいずれも、単なる例示であり、特許請求の範囲の本質及び特徴を理解するための概観又は枠組みを提供することが意図されていることが理解されるべきである。添付の図面は、さらなる理解を提供するために含まれ、本明細書に取り込まれてその一部を構成する。図面は、１つ以上の実施形態を例証しており、その説明とともに、さまざまな実施形態の原理及び動作を説明する役割を担う。
ガラス物品の１つの例示的な実施形態の断面図 ガラス物品の形成に用いることができるオーバーフロー分配器の１つの例示的な実施形態の断面図 ガラス物品の１つの例示的な実施形態の応力プロファイルのグラフ図 機械的に強化されたガラス物品、化学的に強化されたガラス物品、及び機械的強化と化学的強化との組合せによって強化されたガラス物品の１つの例示的な実施形態の残存強度プロファイルを比較するグラフ図 ガラス物品の１つの例示的な実施形態の応力プロファイルのグラフ図
これより、添付の図面に示される例示的な実施形態について、詳細に言及する。可能な場合には、同一又は同様の部分についての言及には、図面全体を通じて同じ参照番号が用いられる。図面中の構成要素は、必ずしも一定の縮尺ではなく、代わりに、例示的な実施形態の原理の例示に重点が置かれている。
本明細書で使用される場合、用語「平均熱膨張係数」又は「平均ＣＴＥ」とは、０℃〜３００℃の所与の材料又は層の平均線熱膨張係数を指す。本明細書で使用される場合、用語「熱膨張係数」又は「ＣＴＥ」とは、特に断りのない限り、平均熱膨張係数のことを指す。
さまざまな実施形態では、ガラス物品は、少なくとも第１の層と第２の層とを含む。例えば、第１の層はコア層を含み、第２の層は、コア層に隣接した１つ以上のクラッド層を含む。第１の層及び／又は第２の層は、ガラス材料、セラミック材料、ガラスセラミック材料、又はそれらの組合せを含むガラス層である。幾つかの実施形態では、第１の層及び／又は第２の層は、透明なガラス層である。コア層はコアＣＴＥを有し、クラッド層はクラッドＣＴＥを有する。例えば、コア層は、コアＣＴＥを有する第１のガラス組成物から形成され、クラッド層は、クラッドＣＴＥを有する第２のガラス組成物から形成される。コアＣＴＥは、イオン交換処理前に、コア層が張力下にあり、クラッド層が圧縮状態にあるように、クラッドＣＴＥよりも大きい。幾つかの実施形態では、ガラス積層体の応力プロファイルは、クラッド層内（例えば、クラッド層の外面とクラッド層の内面との間）に配置された圧縮ピークを含む。加えて又は代替的に、ガラス積層体の応力プロファイルは、クラッド層内（例えば、圧縮ピークとクラッド層の内面との間）に配置された一定領域を含む。幾つかの実施形態では、クラッド層の圧縮応力は、クラッド層の外面における表面圧縮応力からピーク層深さ（ＤＯＬ）におけるピーク圧縮応力へとガラス物品内の深さが増加するにつれて増加し、ピークＤＯＬから第１の一定のＤＯＬにおける一定の圧縮応力へとガラス物品内の深さが増加するにつれて低下し、かつ、第１の一定のＤＯＬから第２の一定のＤＯＬへとガラス物品内の深さが増加するにつれて実質的に一定のまま保持される。
図１は、ガラス物品１００の１つの例示的な実施形態の断面図である。幾つかの実施形態では、ガラス物品１００は、複数のガラス層を含む積層シートを含む。積層シートは、図１に示されるように実質的に平坦であっても、あるいは平坦でなくてもよい。ガラス物品１００は、第１のクラッド層１０４と第２のクラッド層１０６との間に配置されたコア層１０２を含む。幾つかの実施形態では、第１のクラッド層１０４及び第２のクラッド層１０６は、図１に示される外層である。例えば、第１のクラッド層１０４の外面１０８は、ガラス物品１００の外面としての役割を果たし、及び／又は、第２のクラッド層１０６の外面１１０は、ガラス物品の外面としての役割を果たす。他の実施形態では、第１のクラッド層及び／又は第２のクラッド層は、コア層と外層との間に配置された中間層である。
コア層１０２は、第１の主面及び、該第１の主面とは反対側の第２の主面を含む。幾つかの実施形態では、第１のクラッド層１０４は、コア層１０２の第１の主面に融着される。加えて又は代替的に、第２のクラッド層１０６は、コア層１０２の第２の主面に融着される。このような実施形態では、第１のクラッド層１０４とコア層１０２との間の界面１１２、及び／又は、第２のクラッド層１０６とコア層１０２との間の界面１１４は、例えば、接着剤、コーティング層、若しくは、それぞれのクラッド層をコア層に接着させるように添加又は構成された任意の非ガラス材料などの結合材料を含まない。よって、第１のクラッド層１０４及び／又は第２のクラッド層１０６は、コア層１０２に直接融着されるか、あるいは、コア層１０２に直接隣接する。幾つかの実施形態では、ガラス物品は、コア層と第１のクラッド層との間、及び／又は、コア層と第２のクラッド層との間に配置された、１つ以上の中間層を含む。例えば、該中間層は、コア層とクラッド層との界面に形成された中間ガラス層及び／又は拡散層を含む。拡散層は、該拡散層に隣接する各層の構成成分を含むブレンド領域（例えば、２つの直接隣接したガラス層間のブレンド領域）を含みうる。幾つかの実施形態では、ガラス物品１００は、直接隣接するガラス層間の界面がガラス−ガラス界面である、ガラス−ガラス積層体（例えば、インサイチュで融着された多層ガラス−ガラス積層体）を含む。
幾つかの実施形態では、コア層１０２は第１のガラス組成物を含み、第１及び／又は第２のクラッド層１０４及び１０６は、第１のガラス組成物とは異なる第２のガラス組成物を含む。第１のガラス組成物及び第２のガラス組成物は、本明細書に記載されるガラス物品を化学的に強化する前において、互いに異なっている。例えば、図１に示される実施形態では、コア層１０２は第１のガラス組成物を含み、第１のクラッド層１０４及び第２のクラッド層１０６の各々は、第２のガラス組成物を含む。他の実施形態では、第１のクラッド層は第２のガラス組成物を含み、第２のクラッド層は、第１のガラス組成物及び／又は第２のガラス組成物とは異なる第３のガラス組成物を含む。
ガラス物品は、例えば、フュージョンドロー、ダウンドロー、スロットドロー、アップドロー、又はフロート法などの適切なプロセスを使用して形成されうる。幾つかの実施形態では、ガラス物品は、フュージョンドロー法を使用して形成される。図２は、例えば、ガラス物品１００などのガラス物品の形成に用いることができるオーバーフロー分配器２００の１つの例示的な実施形態の断面図である。オーバーフロー分配器２００は、その全体がここに参照することによって本明細書に取り込まれる、米国特許第４，２１４，８８６号明細書に記載されるように構成することができる。例えば、オーバーフロー分配器２００は、下部オーバーフロー分配器２２０及び、該下部オーバーフロー分配器の上方に位置付けられた上部オーバーフロー分配器２４０を含む。下部オーバーフロー分配器２２０はトラフ２２２を備えている。第１のガラス組成物２２４は、溶融され、粘稠状態でトラフ２２２へと供給される。第１のガラス組成物２２４は、以下にさらに説明するように、ガラス物品１００のコア層１０２を形成する。上部オーバーフロー分配器２４０はトラフ２４２を備えている。第２のガラス組成物２４４は、溶融され、粘稠状態でトラフ２４２へと供給される。第２のガラス組成物２４４は、以下にさらに説明するように、ガラス物品１００の第１及び第２のクラッド層１０４及び１０６を形成する。
第１のガラス組成物２２４は、トラフ２２２から溢れ出て、下部オーバーフロー分配器２２０の対向する外側成形面２２６及び２２８を流れ落ちる。外側成形面２２６及び２２８は、延伸ライン２３０において収束する。下部オーバーフロー分配器２２０のそれぞれの外側成形面２２６及び２２８を流れ落ちる第１のガラス組成物２２４の分離した流れは、延伸ライン２３０において収束し、そこで、それらはともに融着してガラス物品１００のコア層１０２を形成する。
第２のガラス組成物２４４は、トラフ２４２から溢れ出て、上部オーバーフロー分配器２４０の対向する外側成形面２４６及び２４８を流れ落ちる。第２のガラス組成物２４４は、第２のガラス組成物が下部オーバーフロー分配器２２０の周囲を流れ、下部オーバーフロー分配器の外側成形面２２６及び２２８上を流れる第１のガラス組成物２２４と接触するように、上部オーバーフロー分配器２４０によって外方に偏倚される。第２のガラス組成物２４４の分離した流れは、下部オーバーフロー分配器２２０のそれぞれの外側成形面２２６及び２２８を流れ落ちる第１のガラス組成物２２４のそれぞれの分離した流れに融着される。延伸ライン２３０において第１のガラス組成物２２４の流れが収束する際に、第２のガラス組成物２４４は、ガラス物品１００の第１及び第２のクラッド層１０４及び１０６を形成する。
幾つかの実施形態では、粘稠状態のコア層１０２の第１のガラス組成物２２４は、粘稠状態の第１及び第２のクラッド層１０４及び１０６の第２のガラス組成物２４４と接触して、積層されたシートを形成する。このような実施形態の幾つかでは、積層されたシートは、図２に示されるように、下部オーバーフロー分配器２２０の延伸ライン２３０から遠ざかる方へと移動するガラスリボンの一部である。ガラスリボンは、例えば、重力及び／又は引張ローラを含めた適切な手段によって、下部オーバーフロー分配器２２０から遠ざかる方へと延伸されうる。ガラスリボンは、下部オーバーフロー分配器２２０から遠ざかる方へと移動するにつれて、冷える。ガラスリボンは切断されて、そこから積層シートが分離する。よって、積層シートは、ガラスリボンから切り出される。ガラスリボンは、例えば、スコアリング、曲げ、熱衝撃、及び／又はレーザ切断などの適切な技法を使用して切断することができる。幾つかの実施形態では、ガラス物品１００は、図１に示されるような積層シートを含む。他の実施形態では、積層シートは、ガラス物品１００を形成するために、さらに加工（例えば、切断又は成形など）されてもよい。
図１に示されるガラス物品１００は３つの層を含んでいるが、本開示には他の実施形態も含まれる。他の実施形態では、ガラス物品は、２つ、４つ、又はそれ以上の層など、決定された数の層を有することができる。例えば、２つの層を含むガラス物品は、オーバーフロー分配器のそれぞれの延伸ラインから遠ざかる方へと移動する間に２つの層が接合されるように位置づけられた２つのオーバーフロー分配器を使用して、あるいは、２つのガラス組成物がオーバーフロー分配器の対向する外側成形面上を流れ、オーバーフロー分配器の延伸ラインで収束するように、分割されたトラフを有する単一のオーバーフロー分配器を使用して、形成されうる。４つ以上の層を含むガラス物品は、追加のオーバーフロー分配器を使用して、及び／又は、分割されたトラフを有するオーバーフロー分配器を使用して、形成されうる。よって、決定された数の層を有するガラス物品は、それに応じてオーバーフロー分配器を修正することによって形成することができる。
図１に示されるガラス物品１００は積層シートを含むが、本開示には他の実施形態も含まれる。他の実施形態では、ガラス物品は、複数の管状の層（例えば、１つ以上の環状オリフィスによって形成される）を備えた積層管を含む。例えば、積層管の部分断面は、図１に示されるものに似た積層構造を含む。他の実施形態では、ガラス物品は、形状化されたガラス物品（例えば、積層シートを整形又は成形することによって形成される）を含む。
幾つかの実施形態では、ガラス物品１００は、少なくとも約０．０５ｍｍ、少なくとも約０．１ｍｍ、少なくとも約０．２ｍｍ、又は少なくとも約０．３ｍｍの厚さを含む。加えて又は代替的に、ガラス物品１００は、最大で約２ｍｍ、最大で約１．５ｍｍ、最大で約１ｍｍ、最大で約０．７ｍｍ、又は最大で約０．５ｍｍの厚さを含む。幾つかの実施形態では、コア層１０２の厚さのガラス物品１００の厚さに対する比は、少なくとも約０．７、少なくとも約０．８、少なくとも約０．８５、少なくとも約０．９、又は少なくとも約０．９５である。加えて又は代替的に、コア層１０２の厚さのガラス物品１００の厚さに対する比は、最大で約０．９５、最大で約０．９３、最大で約０．９、最大で約０．８７、又は最大で約０．８５である。幾つかの実施形態では、第２の層（例えば、第１のクラッド層１０４及び第２のクラッド層１０６の各々）の厚さは、約０．０１ｍｍ〜約０．３ｍｍである。
幾つかの実施形態では、第１のガラス組成物及び／又は第２のガラス組成物は、本明細書に記載されるフュージョンドロー法を使用するガラス物品１００の形成に適した液相粘度を含む。例えば、第１の層（例えば、コア層１０２）の第１のガラス組成物は、少なくとも約１００ｋＰ、少なくとも約２００ｋＰ、又は少なくとも約３００ｋＰの液相粘度を含む。加えて又は代替的に、第１のガラス組成物は、最大で約３０００ｋＰ、最大で約２５００ｋＰ、最大で約１０００ｋＰ、又は最大で約８００ｋＰの液相粘度を含む。加えて又は代替的に、第２の層（例えば、第１及び／又は第２のクラッド層１０４及び１０６）の第２のガラス組成物は、少なくとも約５０ｋＰ、少なくとも約１００ｋＰ、又は少なくとも約２００ｋＰの液相粘度を含む。加えて又は代替的に、第２のガラス組成物は、最大で約３０００ｋＰ、最大で約２５００ｋＰ、最大で約１０００ｋＰ、又は最大で約８００ｋＰの液相粘度を含む。第１のガラス組成物は、オーバーフロー分配器から溢れる第２のガラス組成物を担持して第２の層を形成するのに役立ちうる。よって、第２のガラス組成物は、概して、フュージョンドロー法を使用して単層シートを形成するのに適していると考えられるよりも低い液相粘度を含むことができる。
幾つかの実施形態では、ガラス物品１００は、機械的強化と化学的強化との組合せによって強化される。例えば、本明細書に記載されるようなＣＴＥの不整合を含むガラス物品１００（例えば、ガラス積層体）は、本明細書に記載されるように化学的に強化されて、第２の層の外面の近くの圧縮応力をさらに増加させる、及び／又は、第２の層内に圧縮ピークを形成する。
幾つかの実施形態では、ガラス物品１００は、機械的に強化される。例えば、第２の層（例えば、第１及び／又は第２のクラッド層１０４及び１０６）の第２のガラス組成物は、第１の層（例えば、コア層１０２）の第１のガラス組成物とは異なるＣＴＥを含む。ガラス物品１００の直接隣接する層間のこのようなＣＴＥの不整合は、結果的に、ガラス物品の機械的強化を生じうる。例えば、第１及び第２のクラッド層１０４及び１０６は、コア層１０２のガラス組成物（例えば、第１のガラス組成物）より小さいＣＴＥを有するガラス組成物（例えば、第２のガラス組成物）から形成される。ＣＴＥの不整合（すなわち、第１及び第２のクラッド層１０４及び１０６のＣＴＥと、コア層１０２のＣＴＥとの間の差異）は、ガラス物品１００が冷える際に、クラッド層内に圧縮応力を形成し、かつ、コア層内に引張応力を形成する。さまざまな実施形態では、第１及び第２のクラッド層の各々は、独立して、コア層より大きいＣＴＥ、コア層より小さいＣＴＥ、又はコア層と実質的に同じＣＴＥを有しうる。表面圧縮応力は、既存の表面傷が亀裂へと発達するのを抑制する傾向がある。より大きいＣＴＥの不整合は、結果的に、クラッド層に、より高い表面圧縮を生じる。加えて、より厚いクラッド層は、結果的に、より深い全圧縮ＤＯＬを生じる。しかしながら、このようなより高い表面圧縮応力及びより深い全圧縮ＤＯＬは、結果的に、コア層の引張応力も増加させる。したがって、本明細書に記載されるように、さまざまな因子について互いにバランスをとるべきである。
幾つかの実施形態では、第１の層（例えば、コア層１０２）のＣＴＥと第２の層（例えば、第１及び／又は第２のクラッド層１０４及び１０６）のＣＴＥとは、少なくとも約５×１０−７℃−１、少なくとも約１５×１０−７℃−１、少なくとも約２５×１０−７℃−１、又は少なくとも約３０×１０−７℃−１だけ異なる。加えて又は代替的に、第１の層のＣＴＥと第２の層のＣＴＥとは、最大で約１００×１０−７℃−１、最大で約７５×１０−７℃−１、最大で約５０×１０−７℃−１、最大で約４０×１０−７℃−１、最大で約３０×１０−７℃−１、最大で約２０×１０−７℃−１、又は最大で約１０×１０−７℃−１だけ異なる。例えば、幾つかの実施形態では、第１の層のＣＴＥと第２の層のＣＴＥとは、約５×１０−７℃−１〜約３０×１０−７℃−１又は約５×１０−７℃−１〜約２０×１０−７℃−１だけ異なる。幾つかの実施形態では、第２の層の第２のガラス組成物は、最大で約６６×１０−７℃−１、最大で約５５×１０−７℃−１、最大で約５０×１０−７℃−１、最大で約４０×１０−７℃−１、又は最大で約３５×１０−７℃−１のＣＴＥを含む。加えて又は代替的に、第２の層の第２のガラス組成物は、少なくとも約１０×１０−７℃−１、少なくとも約１５×１０−７℃−１、少なくとも約２５×１０−７℃−１、又は少なくとも約３０×１０−７℃−１のＣＴＥを含む。加えて又は代替的に、第１の層の第１のガラス組成物は、少なくとも約４０×１０−７℃−１、少なくとも約５０×１０−７℃−１、少なくとも約５５×１０−７℃−１、少なくとも約６５×１０−７℃−１、少なくとも約７０×１０−７℃−１、少なくとも約８０×１０−７℃−１、又は少なくとも約９０×１０−７℃−１のＣＴＥを含む。加えて又は代替的に、第１の層の第１のガラス組成物は、最大で約１２０×１０−７℃−１、最大で約１１０×１０−７℃−１、最大で約１００×１０−７℃−１、最大で約９０×１０−７℃−１、最大で約７５×１０−７℃−１、又は最大で約７０×１０−７℃−１のＣＴＥを含む。
幾つかの実施形態では、ガラス物品１００は化学的に強化される。例えば、ガラス物品１００は、ガラス物品の外面（例えば、第２の層の外側部分）に近いガラス物品の領域における圧縮応力を増加させるために、第１のイオン交換処理に供される。幾つかの実施形態では、第１のイオン交換処理は、第１のイオン交換媒体をガラス物品１００の１つ以上の表面に適用する工程を含む。第１のイオン交換媒体は、溶液、ペースト、ゲル、又は、ガラスマトリクス（例えば、第２の層のガラスマトリクス）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む別の適切な媒体を含む。用語「より大きいイオン」及び「より小さいイオン」は、相対的な用語であり、より大きいイオンは、より小さいイオンと比較して相対的に大きく、より小さいイオンは、より大きいイオンと比較して相対的に小さいことを意味する。よって、より大きいイオンは、より小さいイオンよりも大きいイオン半径を有し、より小さいイオンは、より大きいイオンよりも小さいイオン半径を有する。幾つかの実施形態では、ガラス物品１００の第２の層は、アルカリアルミノケイ酸塩ガラスを含む。よって、ガラスの表層のより小さいイオン、及び第１のイオン交換媒体中のより大きいイオンは、一価のアルカリ金属カチオン（例えば、Ｌｉ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｒｂ＋、及び／又はＣｓ＋）でありうる。あるいは、ガラス物品１００中の一価のカチオンは、アルカリ金属カチオン以外の一価のカチオン（例えば、Ａｇ＋など）で置換されうる。幾つかの実施形態では、ガラス物品１００の第２の層は、アルカリ土類アルミノケイ酸塩ガラスを含む。よって、ガラスの表層のより小さいイオン、及び第１のイオン交換媒体中のより大きいイオンは、二価のアルカリ土類カチオン（例えば、Ｂｅ２＋、Ｍｇ２＋、Ｃａ２＋、Ｓｒ２＋、及び／又はＢａ２＋）でありうる。幾つかの実施形態では、第１のイオン交換媒体は、溶融塩溶液を含み、第１のイオン交換処理は、ガラスマトリクス中のより小さいイオン（例えば、Ｎａ＋、Ｌｉ＋、Ｃａ２＋、及び／又はＭｇ２＋）と交換される、より大きいイオン（例えば、Ｋ＋、Ｎａ＋、Ｂａ２＋、Ｓｒ２＋、及び／又はＣａ２＋）を含む溶融塩浴中に積層ガラス物品を浸漬する工程を含む。幾つかの実施形態では、溶融塩浴は、より大きいイオンの塩（例えば、硝酸塩、硫酸塩、及び／又は塩化物）を含む。例えば、溶融塩浴は、溶融ＫＮＯ３、溶融ＮａＮＯ３、又はそれらの組合せを含む。加えて又は代替的に、溶融塩浴の温度は約３８０℃〜約４５０℃であり、浸漬時間は約２時間〜約１６時間である。
ガラスマトリクス中のより小さいイオンをガラス物品１００の表面のより大きいイオンで置換することによって、第２の層の圧縮応力は、ガラス物品の外面の近くで増加する。例えば、第１のイオン交換処理中に、第１のイオン交換媒体に由来するより大きいイオンは、ガラス物品１００の第２の層の外側部分へと拡散し、ガラスマトリクスに由来するより小さいイオンは、ガラス物品の第２の層の外側部分から外へと拡散する。よって、第２の層の外側部分は、ガラス物品のイオン交換された領域を含む。イオン交換された領域におけるより大きいイオンの濃度の増加は、ガラスマトリクスの混み合いを引き起こし、イオン交換された領域におけるガラス物品１００の圧縮応力を増加させる。幾つかの実施形態では、ガラス物品１００を第１のイオン交換処理に供することにより、ガラス物品の外面における表面圧縮応力が（例えば、ＣＴＥの不整合によって生成された初期表面圧縮応力から）中間圧縮応力値へと増加する。例えば、中間圧縮応力値は、少なくとも約２００ＭＰａ、少なくとも約３００ＭＰａ、少なくとも約４００ＭＰａ、少なくとも約５００ＭＰａ、少なくとも約６００ＭＰａ、少なくとも約７００ＭＰａ、少なくとも約８００ＭＰａ、少なくとも約９００ＭＰａ、又は少なくとも約１０００ＭＰａである。加えて又は代替的に、中間圧縮応力値は、最大で約１３００ＭＰａ、最大で約１２００ＭＰａ、最大で約１１００ＭＰａ、最大で約１０００ＭＰａ、最大で約９００ＭＰａ、又は最大で約８００ＭＰａである。
幾つかの実施形態では、ガラス物品１００は、第１のイオン交換処理の後に、第２のイオン交換処理に供される。第２のイオン交換処理は、ガラス物品の外面に近いガラス物品の領域（例えば、本明細書に記載される第２の層の外側部分の外側サブ部分）における圧縮応力を低下させることができる。幾つかの実施形態では、第２のイオン交換処理は、第２のイオン交換媒体をガラス物品１００の１つ以上の表面に適用する工程を含む。第２のイオン交換媒体は、溶液、ペースト、ゲル、又は、ガラスマトリクス中のより大きいイオンと交換される、より小さいイオンを含む別の好適な媒体を含む。例えば、第２のイオン交換媒体中のより小さいイオンは、第１のイオン交換処理に関与する、ガラスマトリクス中のより小さいイオン（例えば、Ｎａ＋、Ｌｉ＋、Ｃａ２＋、及び／又はＭｇ２＋）と同じである。加えて又は代替的に、ガラスマトリクス中のより大きいイオンは、第１のイオン交換処理に関与する第１のイオン交換媒体中のより大きいイオン（例えば、Ｋ＋、Ｎａ＋、Ｂａ２＋、Ｓｒ２＋、及び／又はＣａ２＋）と同じである。他の実施形態では、第２のイオン交換処理に関与する、より小さいイオン及びより大きいイオンは、第１のイオン交換処理に関与する、より小さいイオン及びより大きいイオンとは異なっている。幾つかの実施形態では、第２のイオン交換媒体は、溶融塩溶液を含み、第２のイオン交換処理は、ガラスマトリクス中のより大きいイオン（例えば、Ｋ＋、Ｎａ＋、Ｂａ２＋、Ｓｒ２＋、及び／又はＣａ２＋）と交換される、より小さいイオン（例えば、Ｎａ＋、Ｌｉ＋、Ｃａ２＋、及び／又はＭｇ２＋）を含む溶融塩浴中に、積層ガラス物品を浸漬する工程を含む。幾つかの実施形態では、溶融塩浴は、より小さいイオンの塩（例えば、硝酸塩、硫酸塩、及び／又は塩化物）を含む。例えば、溶融塩浴は、溶融ＮａＮＯ３、溶融ＬｉＮＯ３、又はそれらの組合せを含む。加えて又は代替的に、溶融塩浴の温度は約３８０℃〜約４５０℃であり、浸漬時間は約２時間〜約１６時間である。幾つかの実施形態では、第２のイオン交換処理の曝露時間（例えば、浸漬時間又は、ガラス物品がイオン交換媒体と接触する時間）は、第１のイオン交換処理の曝露時間より短い。例えば、第１のイオン交換処理の曝露時間の第２のイオン交換処理の曝露時間に対する比は、少なくとも約６、少なくとも約７、少なくとも約８、少なくとも約９、又は少なくとも約１０である。加えて又は代替的に、第１のイオン交換処理の曝露時間の第２のイオン交換処理の曝露時間に対する比は、最大で約１８、最大で約１７、最大で約１６、最大で約１５、又は最大で約１４である。
ガラスマトリクス中のより大きいイオンを、ガラス物品１００の表面におけるより小さいイオンと置換することによって、第２の層の圧縮応力は、ガラス物品の外面（例えば、イオン交換された領域の外側部分）近くで低下する。よって、第２のイオン交換処理は、第１のイオン交換処理中にガラスマトリクス内に拡散される、より大きいイオン又はガラスマトリクス内の他のより大きいイオンの一部を、第２のイオン交換媒体に由来するより小さいイオンで置換することによって、第１のイオン交換処理中に行われたイオン交換によって生成した応力を部分的に取り消す又は元に戻すことができる。例えば、第２のイオン交換処理中に、第２のイオン交換媒体に由来するより小さいイオンは、ガラス物品１００の第２の層のイオン交換された領域の外側部分へと拡散し、ガラスマトリクスに由来するより大きいイオンは、ガラス物品の第２の層のイオン交換された領域の外側部分から外へと拡散する。よって、第２の層のイオン交換された領域の外側部分は、ガラス物品のイオン交換された部分領域を含む。イオン交換された部分領域におけるより大きいイオンの濃度の低下は、ガラスマトリクスの混み合いの低下を引き起こし、イオン交換された部分領域における圧縮応力を低下させる。幾つかの実施形態では、ガラス物品１００を第２のイオン交換処理に供することにより、ガラス物品の外面における表面圧縮応力が（例えば、第１のイオン交換処理後の中間圧縮応力値から）最終的な圧縮応力値へと低下する。例えば、最終的な圧縮応力値は、少なくとも約１００ＭＰａ、少なくとも約２００ＭＰａ、少なくとも約３００ＭＰａ、少なくとも約４００ＭＰａ、少なくとも約５００ＭＰａ、少なくとも約６００ＭＰａ、少なくとも約７００ＭＰａ、少なくとも約８００ＭＰａ、少なくとも約９００ＭＰａ、又は少なくとも約１０００ＭＰａである。加えて又は代替的に、最終的な圧縮応力値は、最大で約１３００ＭＰａ、最大で約１２００ＭＰａ、最大で約１１００ＭＰａ、最大で約１０００ＭＰａ、最大で約９００ＭＰａ、最大で約８００ＭＰａ、最大で約７００ＭＰａ、最大で約６００ＭＰａ、最大で約５００ＭＰａ、最大で約４００ＭＰａ、又は最大で約３００ＭＰａである。
図３は、本明細書に記載される機械的強化と二段階化学的強化（例えば、第１のイオン交換処理及び第２のイオン交換処理）との組合せによって形成された、例示的な応力プロファイル３００のグラフ図である。応力プロファイルは、ガラス物品内の深さの関数としてのガラス物品１００における応力を含む。ガラス物品の外面（例えば、外面１０８又は外面１１０）からの距離として与えられるガラス物品１００内の深さがｘ軸上にプロットされており、応力が、ｙ軸上にプロットされている。ガラス物品内の深さは、本明細書では、層深さ（ＤＯＬ）と称されうる。圧縮応力は、負のｙ軸上に示されており、引張応力は、正のｙ軸に示されている。しかしながら、本明細書に記載される圧縮応力及び引張応力の値は、応力の絶対値を指す。よって、圧縮応力は、本明細書では負の値ではなく正の値として与えられる。図３は、ガラス物品の厚さの一部分を通る（例えば、１つのクラッド層及びコア層の一部分を通る）ガラス物品１００の応力プロファイルの一部分のみを示していることが認識されよう。図１に示される対称的なガラス物品については、対向する外面におけるガラス物品の厚さの部分を通る応力プロファイルは、図３に示される応力プロファイルの部分の鏡像である。
幾つかの実施形態では、ガラス物品１００の応力プロファイルは、第２の層内に配置された圧縮ピーク３０２を含む。例えば、圧縮ピーク３０２は、第２の層の外面（例えば、第１及び／又は第２のクラッド層１０４及び１０６及び／又はガラス物品の外面）と、第２の層の内面（例えば、界面１１２及び／又は界面１１４）との間に配置される。圧縮ピーク３０２は、応力プロファイル曲線の第１の微分係数（例えば、応力プロファイル曲線の傾き）が、深さが増加するにつれて符号を変更する（例えば、負から正へ）点、若しくは、それらの一連の点の中間点を含む。例えば、第２の層の圧縮応力は、圧縮ピークにおけるピーク圧縮応力へと深さが増加するにつれて増加し、次に、圧縮ピークにおけるピーク圧縮応力から深さが増加するにつれて低下する。幾つかの実施形態では、ピーク圧縮応力は、ガラス物品１００の最大圧縮応力を含む。
幾つかの実施形態では、ガラス物品１００の応力プロファイルは、圧縮ピークと第２の層の内面との間に配置された一定領域３０４を含む。幾つかの実施形態では、一定領域は、ガラス物品１００のイオン交換されていない領域を含む。イオン交換されていない領域は、本明細書に記載される第１のイオン交換媒体、第２のイオン交換媒体、及び／又はガラス物品の第１の層からガラス物品の第２の層へと拡散する、イオンを実質的に含まない又は含まない、ガラス物品の第２の層の領域を含む。幾つかの実施形態では、応力プロファイルの第１の微分係数は、一定領域全体にわたり実質的にゼロである。加えて又は代替的に、応力プロファイルの線形傾向線の傾きは、一定領域に対し単純な線型回帰を使用して決定して、実質的にゼロである。例えば、応力プロファイルの第１の微分係数及び／又は線形傾向線の傾きは、一定領域全体にわたり、約−７ＭＰａ／μｍ〜約７ＭＰａ／μｍ、約−５ＭＰａ／μｍ〜約５ＭＰａ／μｍ、約−３ＭＰａ／μｍ〜約３ＭＰａ／μｍ、又は約−１ＭＰａ／μｍ〜約１ＭＰａ／μｍである。幾つかの実施形態では、応力プロファイルの第１の微分係数及び／又は応力プロファイルの線形傾向線の傾きは、一定領域の各５μｍ厚の区域又は各１０μｍ厚の区域に対し単純な線型回帰を使用して決定して、実質的にゼロである。例えば、一定領域は各々５μｍ又は１０μｍの厚さを有する複数の区域に分けられ、応力プロファイルの第１の微分係数及び／又は応力プロファイルの線形傾向線の傾きは、複数の区域の各々に対し単純な線型回帰を使用して決定して、実質的にゼロである。よって、応力プロファイルは、一定領域の各５μｍ厚の区域又は各１０μｍ厚の区域にわたり、実質的に平坦である。一定の圧縮応力は、一定領域内におけるガラス物品の平均圧縮応力である。幾つかの実施形態では、ガラス物品１００の圧縮応力は、一定領域全体にわたる一定の圧縮応力の約２０％以内、約１０％以内、約５％以内、約２％以内、又は約１％以内である。
幾つかの実施形態では、一定領域は、ガラス物品の第２の層のイオン交換されていない部分に対応する応力プロファイルのすべての部分を含む。加えて又は代替的に、一定領域は、応力プロファイル曲線の第１の微分係数又は線形傾向線の傾きが実質的にゼロである、圧縮ピークと第２の層の内面との間に配置された応力プロファイルのすべての部分を含む。例えば、一定領域は、応力プロファイルの平坦部分のサブ部分ではなく、応力プロファイルの平坦部分全体を含む。
幾つかの実施形態では、第２の層の圧縮応力は、クラッド層の外面における表面圧縮応力３０６からピークＤＯＬにおけるピーク圧縮応力３０８へと深さが増加するにつれて増加し、第１の一定のＤＯＬ３１０から第２の一定のＤＯＬ３１２まで延在する一定領域内では、深さが増加するにつれて実質的に一定のまま保持される。第２の層の圧縮応力は、ピークＤＯＬから第１の一定のＤＯＬへと深さが増加するにつれて低下する。
図１に示され、かつ本明細書に記載される一般的な構成を有するガラス物品をモデル化することにより、図３に示される例示的な応力プロファイルを生成した。コア層の厚さは８６０μｍである。各クラッド層の厚さは７０μｍである。コア層と各クラッド層との間のＣＴＥの不整合は、約３５．５×１０−７／℃である。イオン交換処理前の各クラッド層の圧縮応力（例えば、コア層とクラッド層との間のＣＴＥの不整合によって生じる圧縮応力）は、１９０ＭＰａである。よって、ガラス物品の圧縮応力は、イオン交換処理前の各クラッド層の厚さ全体にわたり、約１９０ＭＰａで実質的に一定である。イオン交換処理前のコア層の引張応力（例えば、コア層とクラッド層との間のＣＴＥの不整合によって生じる引張応力）は、３１ＭＰａである。よって、ガラス物品の引張応力は、イオン交換処理前のコア層の厚さ全体にわたり、約３１ＭＰａで実質的に一定である。
ガラス物品は、本明細書に記載される第１のイオン交換処理及び第２のイオン交換処理に供されて、各クラッド層のイオン交換された領域に圧縮ピークを形成する。図３に示されるように、イオン交換処理の後、ガラス物品の表面圧縮応力は２４０ＭＰａである。ピーク圧縮応力は、８μｍのピークＤＯＬにおいて７３０ＭＰａである。一定の圧縮応力は１９０ＭＰａであり、これは、イオン交換処理前の各クラッド層の圧縮応力と同じである。よって、クラッド層のイオン交換されていない領域における圧縮応力は、イオン交換処理の影響を受けない又は実質的に受けない。一定領域は、２９μｍの第１の一定のＤＯＬから７０μｍの第２の一定のＤＯＬまで延在する。よって、図３に示される例において、第２の一定のＤＯＬは、クラッド層の厚さに等しく、これは、一定領域が第１の一定のＤＯＬからコア層に直接隣接したクラッド層の内面まで延在することを示唆している。他の実施形態では、第２の一定のＤＯＬはクラッド層の厚さよりも小さく、これは、一定領域が、第１の一定のＤＯＬとクラッド層の内面との間の全体距離未満で延在することを示唆している。
図３に示される例において、クラッド層の圧縮応力は、クラッド層の外面における２４０ＭＰａの表面圧縮応力から８μｍのピークＤＯＬにおける７３０ＭＰａのピーク圧縮応力まで深さが増加するにつれて増加し、ピークＤＯＬにおけるピーク圧縮応力から２９μｍの第１の一定のＤＯＬにおける１９０ＭＰａの一定の圧縮応力まで深さが増加するにつれて低下し、かつ、第１の一定のＤＯＬから７０μｍの第２の一定のＤＯＬまで深さが増加するにつれて一定の圧縮応力で実質的に一定のまま保持される。
図３に示される例示的な応力プロファイルはモデル化によって生成されたが、物理的なガラス物品の応力プロファイルは、例えば、複屈折をベースとする測定技法又は屈折した近接場（ＲＮＦ）技法を含めた任意の適切な技法を使用して決定することができる。応力測定のため例示的な規格としては、例えば、ＡＳＴＭ Ｃ１４２２が挙げられる。
幾つかの実施形態では、クラッド層の外面における表面圧縮応力は、一定の圧縮応力の約５０％以内、約４０％以内、約３０％以内、約２７％以内、約２５％以内、約２０％以内、約１５％以内、約１０％以内、又は約５％以内である。よって、第２のイオン交換処理の間に低下させた後でさえ、クラッド層の外面における圧縮応力は、表面における傷の形成及び／又は伝播に抵抗するのに十分に高くなりうる。例えば、クラッド層の外面における表面圧縮応力は、少なくとも約１００ＭＰａ、少なくとも約２００ＭＰａ、少なくとも約３００ＭＰａ、少なくとも約４００ＭＰａ、少なくとも約５００ＭＰａ、少なくとも約６００ＭＰａ、少なくとも約７００ＭＰａ、少なくとも約８００ＭＰａ、少なくとも約９００ＭＰａ、又は少なくとも約１０００ＭＰａである。加えて又は代替的に、クラッド層の外面における表面圧縮応力は、最大で約１３００ＭＰａ、最大で約１２００ＭＰａ、最大で約１１００ＭＰａ、最大で約１０００ＭＰａ、最大で約９００ＭＰａ、最大で約８００ＭＰａ、最大で約７００ＭＰａ、最大で約６００ＭＰａ、最大で約５００ＭＰａ、最大で約４００ＭＰａ、又は最大で約３００ＭＰａである。
幾つかの実施形態では、一定領域は、クラッド層の厚さの少なくとも約８０％、少なくとも約８５％、少なくとも約９０％、又は少なくとも約９５％の厚さを含む。加えて又は代替的に、一定領域は、クラッド層の厚さの最大で約９９．９％、最大で約９９％、最大で約９５％、又は最大で約９０％の厚さを含む。加えて又は代替的に、一定領域は、少なくとも約８μｍ〜約３００μｍの厚さを含む。比較的厚い一定領域は、本明細書に記載される第１の層の比較的小さい引張力を維持しつつ、深い傷によって生じる破砕に対するガラス物品の耐性を向上させるのに役立ちうる。
幾つかの実施形態では、ピーク圧縮応力は、一定の圧縮応力よりも、少なくとも約１００％、少なくとも約１２５％、少なくとも約１５０％、少なくとも約１７５％、少なくとも約２００％、少なくとも約２２５％、少なくとも約２５０％、少なくとも約２７５％、又は少なくとも約３００％大きい。加えて又は代替的に、ピーク圧縮応力は、クラッド層の外面における表面圧縮応力よりも、少なくとも約１００％、少なくとも約１２５％、少なくとも約１５０％、少なくとも約１７５％、少なくとも約２００％、少なくとも約２２５％、少なくとも約２５０％、少なくとも約２７５％、又は少なくとも約３００％大きい。加えて又は代替的に、ピーク圧縮応力は、少なくとも約２００ＭＰａ、少なくとも約２５０ＭＰａ、少なくとも約３００ＭＰａ、少なくとも約４００ＭＰａ、少なくとも約５００ＭＰａ、少なくとも約６００ＭＰａ、少なくとも約７００ＭＰａ、少なくとも約８００ＭＰａ、少なくとも約９００ＭＰａ、又は少なくとも約１０００ＭＰａである。加えて又は代替的に、ピーク圧縮応力は、一定の圧縮応力よりも、最大で約６００％、最大で約５７５％、最大で約５５０％、最大で約５２５％、最大で約５００％、最大で約４７５％、最大で約４５０％、最大で約４２５％、最大で約４００％、最大で約３７５％、最大で約３５０％、最大で約３２５％、又は最大で約３００％大きい。加えて又は代替的に、ピーク圧縮応力は、クラッド層の外面における表面圧縮応力よりも、最大で約６００％、最大で約５７５％、最大で約５５０％、最大で約５２５％、最大で約５００％、最大で約４７５％、最大で約４５０％、最大で約４２５％、最大で約４００％、最大で約３７５％、最大で約３５０％、最大で約３２５％、又は最大で約３００％大きい。加えて又は代替的に、ピーク圧縮応力は、最大で約１３００ＭＰａ、最大で約１２００ＭＰａ、最大で約１１００ＭＰａ、最大で約１０００ＭＰａ、最大で約９００ＭＰａ、最大で約８００ＭＰａ、最大で約７００ＭＰａ、最大で約６００ＭＰａ、又は最大で約５００ＭＰａである。加えて又は代替的に、圧縮ピークは、約０．１μｍ〜約５０μｍの距離だけ、及び／又はクラッド層の厚さの約０．１％〜約２０％だけ、クラッド層の外面から離間される。
圧縮ピークの存在は、傷がピークＤＯＬよりも深い深さへとガラス物品内に伝播するのを防ぐのに役立ちうる。例えば、本明細書に記載されるガラス物品の表面から始まり、ガラス物品内のより深くへと伝播し始める傷は、圧縮応力の増加に遭遇するであろう。ガラス物品の表面からの圧縮応力のこのような増加は、傷がピークＤＯＬに達する前に、傷の伝播を阻止するのに役立ちうる。よって、圧縮ピークは、機械的強化のみによって強化された、クラッド層の厚さ全体にわたり実質的に一定の圧縮応力を有するガラス物品と比較して、及び／又は、化学的強化のみによって強化された、外面からガラス物品内へと深くなるにつれて圧縮応力が急速に低下するガラス物品と比較して、傷の伝播に対する耐性の向上をもたらすことができる。さらには、クラッド層は、化学的強化の前にＣＴＥの不整合に起因する圧縮応力下にあることから、ガラス物品は、二段階イオン交換のみによって強化されたガラス物品と比較して、高い表面圧縮応力を有しうる。例えば、第２のイオン交換処理の間にイオン交換された部分領域における圧縮応力を低下させた後でさえも、表面圧縮応力は、比較的高いまま保持されうる。よって、機械的強化と二段階イオン交換とを組み合わせることによって、表面傷の形成を防止するのに役立ちうる比較的高い表面圧縮応力を犠牲にすることなく、圧縮ピークの利益を達成することができる。
傷がピークＤＯＬを超えて伝播する場合、ガラス物品内へと比較的深く（例えば、一定領域全体にわたり）延在する圧縮応力は、傷に起因するガラス物品の不具合を防止するのに役立ちうる（例えば、傷が、張力下にあるコア層に達するのを防ぐことによって）。よって、一定領域の存在（例えば、機械的強化によってもたらされる）は、化学的強化のみによって強化された、ガラス物品内へと深くなるにつれて圧縮応力が急速に低下するガラス物品と比較して、不具合に対する耐性の向上をもたらしうる。したがって、本明細書に記載される機械的強化と二段階イオン交換強化との組合せによって生成される応力プロファイルは、従来の強化技法と比較して、ガラス物品の性能を向上させることができる。
本明細書に記載される機械的強化と二段階イオン交換強化との組合せによって生成可能なガラス物品１００の応力プロファイルは、有益な残存強度特性をガラス物品に付与することができる。図４は、機械的強化のみ、二段階イオン交換強化のみ、及び機械的強化と二段階イオン交換強化との組合せによって強化されたガラス物品の例示的な残存強度プロファイルを比較するグラフ図である。ガラス物品の残存強度とは、ガラス物品内に決定された大きさを有する傷の形成後のガラス物品の強度である。該強度は、例えば、リング・オン・リング試験法（例えば、ＡＳＴＭ Ｃ１４９９−０９に記載される）、リング・オン・リング耐摩耗性試験法、ボール・オン・リング試験法、３点曲げ試験法、４点曲げ試験法、又は別の適切な方法又は技法を使用して決定された、ガラス物品の曲げ強度である。残存強度プロファイルは、傷の大きさの関数として、残存強度で表される。ガラス物品の外面からの距離又は傷が延在する深さとして与えられる傷の大きさがｘ軸にプロットされ、残存強度がｙ軸にプロットされている。図４に示される残存強度プロファイルは、異なる強化方法から得られる応力プロファイルに基づいて、破砕力学シミュレーションを使用して生成された。機械的残存強度プロファイル４０２は、機械的強化のみによって得られる応力プロファイルに基づいている。機械的強化は、図３に関して説明したものと同じであるが、イオン交換処理をしていない。化学的残存強度プロファイル４０４は、二段階イオン交換強化のみによって得られる応力プロファイルに基づいている。二段階イオン交換は、図３に関して説明したものと同じであるが、積層ガラス物品ではなく、第２のガラス組成物から形成された単層ガラス物品に対して行われる。合体させた残存強度プロファイル４０６は、機械的強化と二段階イオン交換強化との組合せによって得られる、図３に示された応力プロファイルに基づいている。
図４に示されるように、機械的残存強度プロファイル４０２、化学的残存強度プロファイル４０４、及び合体させた残存強度プロファイル４０６の各々は、ガラス物品の外面近くに比較的高い残存強度（例えば、少なくとも約２００ＭＰａ）を含み、これらは、比較的浅い傷（例えば、約１０μｍ未満）に起因するガラス物品の破損を回避するのに役立ちうる。しかしながら、組合せ残存強度プロファイル４０６は、ガラス物品内へと深くなるにつれて、機械的残存強度プロファイル４０２及び化学的残存強度プロファイル４０４の各々よりも高い残存強度を有する。例えば、組合せ残存強度プロファイル４０６の残存強度は、約９０μｍの深さの傷サイズについて、機械的残存強度プロファイル４０２のものよりも高く、また、組合せ残存強度プロファイル４０６の残存強度は、約１３０μｍの深さの傷サイズについて、化学的残存強度プロファイル４０４のものよりも高い。ガラス物品内深くにおけるこのようなより高い残存強度は、比較的深い傷に起因するガラス物品の破損の回避に役立ちうる。
電子デバイス（例えば、スマートフォン）の落下に起因してカバーガラスに導入される傷は、しばしば、約７０μｍ以上の傷サイズを有しうる。よって、このような傷サイズによって生じる破損に対する耐性の向上は、機械的残存強度プロファイル４０２及び化学的残存強度プロファイル４０４と比較して、組合せ残存強度プロファイル４０６に似た残存強度プロファイルを有するカバーガラスの耐落下衝撃性能の改善につながりうる。さらには、大きい傷によって生じる破損に対する耐性の向上は、機械的残存強度プロファイル４０２及び／又は化学的残存強度プロファイル４０４と比較して、第１の層（例えば、コア層）の最大引張応力を実質的に増加させることなく、組合せ残存強度プロファイル４０６によって達成することができる。例えば、第２の層内比較的深くにおいて（例えば、一定領域にわたり）、圧縮応力を比較的一定のレベルに維持することは、比較的深い傷によって引き起こされる破損に対する保護ももたらしつつ、第１の層における最大引張応力に比例する応力プロファイル曲線の圧縮部分の下の領域を比較的小さく維持するのに役立ちうる。よって、最大引張応力は、脆弱性限界未満に維持されうる。脆弱性限界は、例えば、その全体がここに参照することによって本願に援用される、米国特許出願公開第２０１０／００３５０３８号明細書に記載されるように決定されうる。加えて又は代替的に、第１の一定のＤＯＬと第２の一定のＤＯＬとの距離（すなわち、一定領域の厚さ）は、最大引張応力を許容されないレベルまで（例えば、脆弱性限界を超えて）増加させることなく、ガラス物品内深くにおいて比較的高い圧縮応力を維持する（例えば、大きい傷に起因する破損に対する耐性の向上を達成する）のに十分に大きい。
幾つかの実施形態では、圧縮ピークの位置又はピークＤＯＬは、特定の用途に適した決定された応力プロファイルを有するガラス物品を形成するように適合可能である。例えば、第１のイオン交換処理の時間及び／又は温度を、第２の層のイオン交換された領域がガラス物品内により深く延在するように増加させてもよく、また、第２のイオン交換処理の時間及び／又は温度を、第２の層のイオン交換された部分領域がガラス物品内により深く延在するように増加させてもよい。よって、圧縮ピークの位置をガラス物品内で深くへとシフトさせてもよく、あるいは、ピークＤＯＬを増加させてもよい。あるいは、第１のイオン交換処理の時間及び／又は温度を、第２の層のイオン交換された領域がガラス物品内により浅く延在するように低下させてもよく、また、第２のイオン交換処理の時間及び／又は温度を、第２の層のイオン交換された部分領域がガラス物品内により浅く延在するように低下させてもよい。よって、圧縮ピークの位置をガラス物品内でより浅くシフトさせてもよく、あるいは、ピークＤＯＬを低下させてもよい。圧縮ピークをガラス物品内でより深くに位置付けることは、同じ中心張力について、圧縮ピークをガラス物品内により浅く位置付ける場合と比較して、残存強度で表されるガラス物品の信頼性の向上に役立ちうる。しかしながら、圧縮ピークをガラス物品内により浅く位置付けることは、同じ中心張力について、圧縮ピークをガラス物品内でより深くに位置付ける場合と比較して、ガラス物品の強度の向上に役立ちうる。よって、圧縮ピークは、強度と信頼性のバランスをとるように位置づけられうる。
幾つかの実施形態では、方法は、想定される傷深さを決定する工程、及び、ピークＤＯＬが想定される傷深さと実質的に等しくなる、又は等しくなるように、ガラス積層体を、本明細書に記載される第１のイオン交換処理及び第２のイオン交換処理に供する工程を含む。想定される傷深さは、特定の用途に用いられるガラス物品が典型的に経験する傷の深さを表しうる。例えば、想定される傷深さは、特定の用途に使用した後に、１つ以上のガラス物品を調べることによって集められた経験的証拠によって決定することができる。
幾つかの実施形態では、ガラス物品１００は、界面イオン交換によって強化される。界面イオン交換は、ガラス物品の応力プロファイルが、圧縮ピークと第１の層との間（例えば、圧縮ピークと第２の層の内面との間）に配置された圧縮スパイクを含むように、第１の層（例えば、コア層１０２）と第２の層（例えば、第１のクラッド層１０４及び／又は第２のクラッド層１０６）とのイオン交換を含む。例えば、圧縮スパイクは、一定領域と第１の層との間に配置される。幾つかの実施形態では、圧縮スパイクを有する第２の層の部分は、ガラス組成物プロファイル及び／又は応力プロファイルが、少なくとも一部には、界面イオン交換領域内において、より大きいイオンをガラスマトリクス内へと拡散させ、より小さいイオンをガラスマトリクスから外へと拡散させることによって（例えば、本明細書に記載される、それらの界面におけるクラッド層とコア層とのイオン交換によって）生成される、界面イオン交換領域を含む。例えば、界面イオン交換領域は、それが、少なくとも部分的には、イオン交換によって生成されたことを示唆する、特定の形状が備わった応力プロファイルを有すると特定することができる（例えば、誤差関数）。加えて又は代替的に、界面イオン交換領域は、圧縮応力が、一定領域内の実質的に一定の圧縮応力と比較して、ガラス物品内の深さの関数として増加する、圧縮領域と引張領域との間の界面における領域として特定することができる。幾つかの実施形態では、積層中、及び／又は、二段階イオン交換中のガラス物品１００の加熱は、追加的な又はそれに続く界面イオン交換加熱処理なしに、界面イオン交換を生じさせるのに十分である。
図５は、本明細書に記載される、機械的強化、二段階イオン交換、及び界面イオン交換の組合せによって形成される、例示的な応力プロファイル５００のグラフ図である。図５に示される例示的な応力プロファイルは、クラッド層の第１のガラス組成物とコア層の第２のガラス組成物とが界面イオン交換できるように選択されることを除いて、図３に関して本明細書に記載されるものと同じ構成を有するガラス物品に基づいている。例えば、大きいイオンが界面においてクラッド層内へと拡散し、小さいイオンが界面においてクラッド層から外へと拡散して、界面におけるクラッド層に圧縮応力の増加を生じさせるように、第１のガラス組成物は、比較的高濃度の比較的大きい移動性カチオン（例えば、Ｋ＋）を含み、第２のガラス組成物は、比較的高濃度の比較的小さい移動性カチオン（例えば、Ｎａ＋）を含む。図５に示される例示的な応力プロファイルは、圧縮ピーク５０２、圧縮スパイク５０３、及び圧縮ピークと圧縮スパイクとの間に配置された一定領域５０４を含む。圧縮スパイク５０３は、深さが増加するにつれて圧縮応力が増加する、クラッド層の内面に直接隣接した領域を含む。例えば、第２の層の圧縮応力は、第２の層の内面５１４におけるスパイク圧縮応力へと深さが増加するにつれて増加する。
図５に示されるように、二段階イオン交換及び界面イオン交換の後、クラッド層の外面５０６におけるガラス物品の表面圧縮応力は２４０ＭＰａである。ピーク圧縮応力は、８μｍのピークＤＯＬ５０８において７３０ＭＰａである。一定の圧縮応力は、イオン交換処理前の各クラッド層の圧縮応力と同じく１９０ＭＰａである。よって、クラッド層のイオン交換されていない領域における圧縮応力は、イオン交換処理の影響を受けない又は実質的に受けない。一定領域は、２９μｍの第１の一定のＤＯＬ５１０から６０μｍの第２の一定のＤＯＬ５１２へと延在する。よって、図５に示される例では、第２の一定のＤＯＬは、クラッド層の厚さ（例えば、図５に示される例では７０μｍ）より小さく、これは、一定領域が、第１の一定のＤＯＬとクラッド層の内面との間の全体距離未満で延在することを示唆している。圧縮スパイクは、第２の一定のＤＯＬからクラッド層の内面５１４へと延在する。スパイク圧縮応力は、クラッド層の内面において４００ＭＰａである。
図５に示される例では、クラッド層の圧縮応力は、クラッド層の外面における２４０ＭＰａの表面圧縮応力から８μｍのピークＤＯＬにおける７３０ＭＰａのピーク圧縮応力へと深さが増加するにつれて増加し、ピークＤＯＬにおけるピーク圧縮応力から２９μｍの第１の一定のＤＯＬにおける１９０ＭＰａの一定の圧縮応力へと深さが増加するにつれて低下し、第１の一定のＤＯＬから６０μｍの第２の一定のＤＯＬへと深さが増加するにつれて一定の圧縮応力で実質的に一定のままであり、かつ、第２の一定のＤＯＬからクラッド層の内面における４００ＭＰａのスパイク圧縮応力へと深さが増加するにつれて増加する。
第２の一定のＤＯＬとクラッド層の内面との距離、又は界面イオン交換領域の厚さは、ピークＤＯＬに関して本明細書に記載される範囲でありうる。さまざまな実施形態では、第２の一定のＤＯＬとクラッド層の内面との距離は、ピークＤＯＬと同じであっても異なっていてもよい。スパイク圧縮応力は、ピーク圧縮応力に関して本明細書に記載される範囲でありうる。さまざまな実施形態では、スパイク圧縮応力は、ピーク圧縮応力と同じであっても異なっていてもよい。幾つかの実施形態では、スパイク圧縮応力は、一定の圧縮応力とピーク圧縮応力との間にある。加えて又は代替的に、スパイク圧縮応力は、表面圧縮応力とピーク圧縮応力との間にある。
圧縮スパイクの圧縮応力の増大は、ガラス物品が脆弱な挙動を示すのに十分なほどに引張領域の最大張力を増加させることなく、深い傷によって生じる破損に対するガラス物品の耐性をさらに向上させることができる。例えば、圧縮ピークを超えて伝播する傷は、圧縮スパイクにおける圧縮応力が増加した第２の領域に遭遇するであろう。よって、傷は、一定領域によって分離された、圧縮応力が増加した２つの領域を乗り越えて初めて、コア層の引張応力に達するであろう。圧縮スパイクは第２の層の比較的薄い部分を占有することから、結果的に、第１の層の引張応力に比較的小さい増加をもたらす。
さまざまな実施形態では、第２の層（例えば、第１のクラッド層１０４及び／又は第２のクラッド層１０６）は、比較的低ＣＴＥのイオン交換可能なガラス組成物を含み、第１の層（例えば、コア層１０２）は、比較的高ＣＴＥのイオン交換可能な又はイオン交換可能ではないガラス組成物を含む。第２の層における使用に適しうる典型的なガラス組成物としては、その各々の全体がここに参照することによって本明細書に取り込まれる、米国特許出願公開第２０１４／０１４１２１７号及び同第２０１５／００３０８２７号の各明細書に記載されるものが挙げられる。第１の層における使用に適しうる例示的なガラス組成物としては、その各々の全体がここに参照することによって本明細書に取り込まれる、米国特許出願公開第２０１４／０１４１２１７号及び同第２０１５／００３７５５２号の各明細書に記載されるものが挙げられる。
本明細書に記載されるガラス物品は、例として、例えば、ＬＣＤ及びＬＥＤディスプレイ、コンピュータモニタ、及び現金自動預け払い機（ＡＴＭ）を含めた、消費者用又は商業用電子デバイスにおけるカバーガラス又はガラスバックプレーン用途；例えば、携帯電話、パーソナルメディアプレーヤー、及びタブレットコンピュータを含めた携帯型電子デバイスのためのタッチスクリーン又はタッチセンサ用途；例えば、半導体ウエハを含めた集積回路用途；光起電用途；建築用ガラス用途；自動車又は車両用ガラス用途；若しくは、商業用又は家庭用電化製品用途を含む、さまざまな用途に用いることができる。さまざまな実施形態において、消費者向け電子機器（例えば、スマートフォン、タブレットコンピュータ、パーソナルコンピュータ、ウルトラブック、テレビ、及びカメラ）、建築用ガラス、及び／又は自動車用ガラスは、本明細書に記載されるガラス物品を備えている。
本発明の精神又は範囲から逸脱することなく、さまざまな修正及び変更がなされうることは、当業者にとって明白であろう。したがって、本発明は、添付される特許請求の範囲及びそれらの等価物の観点を除き、制限されるべきではない。
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
コア熱膨張係数（ＣＴＥ）を含むガラスコア層、及び
該コア層に隣接し、かつ、前記コア層が張力下にあり、前記クラッド層が圧縮状態にあるように、前記コアＣＴＥより小さいクラッドＣＴＥを含む、ガラスクラッド層
を含む、ガラス積層体であって、
該ガラス積層体の応力プロファイルが、前記クラッド層の外面と前記クラッド層の内面との間に配置された圧縮ピークを含む、
ガラス積層体。
実施形態２
前記クラッド層の前記応力プロファイルが、前記圧縮ピークと前記クラッド層の前記内面との間に配置された一定領域を含み、及び
前記一定領域に対し単純な線型回帰を使用して決定される、前記応力プロファイルの線形傾向線の傾きが、約−７ＭＰａ／μｍ〜約７ＭＰａ／μｍである
ことを特徴とする、実施形態１に記載のガラス積層体。
実施形態３
前記一定領域の各５μｍ厚の区域に対し単純な線型回帰を使用して決定される、前記応力プロファイルの線形傾向線の傾きが、約−７ＭＰａ／μｍ〜約７ＭＰａ／μｍであることを特徴とする、実施形態２に記載のガラス積層体。
実施形態４
一定の圧縮応力が、前記一定領域内の前記クラッド層の平均圧縮応力であり、
前記クラッド層の前記外面における表面圧縮応力が、前記一定の圧縮応力の約５０％以内である
ことを特徴とする、実施形態２又は実施形態３に記載のガラス積層体。
実施形態５
前記一定領域が、少なくとも約８μｍの厚さを含むことを特徴とする、実施形態２〜４のいずれかに記載のガラス積層体。
実施形態６
前記一定領域が、前記クラッド層の厚さの少なくとも約８０％の厚さを含むことを特徴とする、実施形態２〜５のいずれかに記載のガラス積層体。
実施形態７
一定の圧縮応力が、前記一定領域内の前記クラッド層の平均圧縮応力であり、
前記圧縮ピークが、前記一定の圧縮応力よりも少なくとも約１００％大きいピーク圧縮応力を含む
ことを特徴とする、実施形態２〜６のいずれかに記載のガラス積層体。
実施形態８
前記ガラス積層体の前記応力プロファイルが、前記一定領域と前記クラッド層の前記内面との間に配置された圧縮スパイクを含むことを特徴とする、実施形態２〜７のいずれかに記載のガラス積層体。
実施形態９
前記ガラス積層体の前記応力プロファイルが、前記圧縮ピークと前記クラッド層の前記内面との間に配置された圧縮スパイクを含むことを特徴とする、実施形態１に記載のガラス積層体。
実施形態１０
前記圧縮ピークが、前記クラッド層の前記外面における表面圧縮応力よりも少なくとも約１００％大きいピーク圧縮応力を含むことを特徴とする、実施形態１〜９のいずれかに記載のガラス積層体。
実施形態１１
前記圧縮ピークが、約０．１μｍ〜約５０μｍの距離だけ前記クラッド層の前記外面から離間されることを特徴とする、実施形態１〜１０のいずれかに記載のガラス積層体。
実施形態１２
前記圧縮ピークが、前記クラッド層の厚さの約０．１％〜約２０％の距離だけ前記クラッド層の前記外面から離間されることを特徴とする、実施形態１〜１１のいずれかに記載のガラス積層体。
実施形態１３
前記コアＣＴＥと前記クラッドＣＴＥとの差異が、少なくとも約５×１０−７／℃であることを特徴とする、実施形態１〜１２のいずれかに記載のガラス積層体。
実施形態１４
前記クラッド層が、前記コア層に隣接した第１のガラスクラッド層と、前記コア層に隣接した第２のガラスクラッド層とを含み、前記コア層が、前記第１のガラスクラッド層と前記第２のガラスクラッド層との間に配置されることを特徴とする、実施形態１〜１３のいずれかに記載のガラス積層体。
実施形態１５
コア熱膨張係数（ＣＴＥ）を含むガラスコア層と、
該コア層に隣接し、かつ、前記コアＣＴＥより小さいクラッドＣＴＥを含む、ガラスクラッド層と
を含み、それによって、前記コア層が張力下にあり、かつ、前記クラッド層が圧縮状態にある、
ガラス積層体であって、
前記クラッド層の圧縮応力が、前記クラッド層の外面における表面圧縮応力からピーク層深さ（ＤＯＬ）におけるピーク圧縮応力へと深さが増加するにつれて増加し、前記ピークＤＯＬから第１の一定のＤＯＬにおける一定の圧縮応力へと深さが増加するにつれて低下し、かつ、前記第１の一定のＤＯＬから第２の一定のＤＯＬへと深さが増加するにつれて実質的に一定のまま保持される、
ガラス積層体。
実施形態１６
前記クラッド層の前記圧縮応力が、前記第２の一定のＤＯＬから前記クラッド層の内面へと深さが増加するにつれて増加することを特徴とする、実施形態１５に記載のガラス積層体。
実施形態１７
前記クラッド層の前記外面における前記表面圧縮応力が、前記一定の圧縮応力の約５０％以内であることを特徴とする、実施形態１５又は実施形態１６に記載のガラス積層体。
実施形態１８
前記第１の一定のＤＯＬと前記第２の一定のＤＯＬとの距離が、少なくとも約８μｍであることを特徴とする、実施形態１５〜１７のいずれかに記載のガラス積層体。
実施形態１９
前記第１の一定のＤＯＬと前記第２の一定のＤＯＬとの距離が、前記クラッド層の厚さの少なくとも約８０％であることを特徴とする、実施形態１５〜１８のいずれかに記載のガラス積層体。
実施形態２０
前記クラッド層の前記圧縮応力が、前記第１の一定のＤＯＬと前記第２の一定のＤＯＬとの間のすべての深さにおいて、前記一定の圧縮応力の約２０％以内であることを特徴とする、実施形態１５〜１９のいずれかに記載のガラス積層体。
実施形態２１
前記ピーク圧縮応力が、前記一定の圧縮応力よりも少なくとも約１００％大きいことを特徴とする、実施形態１５〜２０のいずれかに記載のガラス積層体。
実施形態２２
前記ピーク圧縮応力が、前記表面圧縮応力よりも少なくとも約１００％大きいことを特徴とする、実施形態１５〜２１のいずれかに記載のガラス積層体。
実施形態２３
前記ピークＤＯＬが約０．１μｍ〜約５０μｍであることを特徴とする、実施形態１５〜２２のいずれかに記載のガラス積層体。
実施形態２４
前記ピークＤＯＬが、前記クラッド層の厚さの約０．１％〜約２０％であることを特徴とする、実施形態１５〜２３のいずれかに記載のガラス積層体。
実施形態２５
前記コアＣＴＥと前記クラッドＣＴＥとの差異が、少なくとも約５×１０−７／℃であることを特徴とする、実施形態１５〜２４のいずれかに記載のガラス積層体。
実施形態２６
前記クラッド層が、前記コア層に隣接した第１のガラスクラッド層と、前記コア層に隣接した第２のガラスクラッド層とを含み、前記コア層が、前記第１のガラスクラッド層と前記第２のガラスクラッド層との間に配置されることを特徴とする、実施形態１５〜２５のいずれかに記載のガラス積層体。
実施形態２７
ガラス積層体を第１のイオン交換処理に供する工程であって、前記ガラス積層体が、ガラスコア層と、該ガラスコア層に隣接したガラスクラッド層と、前記ガラス積層体を前記第１のイオン交換処理に供する前に前記ガラス積層体の外面に表面圧縮応力を生成するための前記ガラスクラッド層と前記ガラスコア層との間の熱膨張係数（ＣＴＥ）の不整合とを含み、前記ガラス積層体を前記第１のイオン交換処理に供することによって、前記表面圧縮応力を中間圧縮応力値まで増加させる、工程、及び
前記ガラス積層体を第２のイオン交換処理に供して、前記表面圧縮応力を最終的な圧縮応力値まで低下させる工程
を含む、方法。
実施形態２８
前記ガラスクラッド層の比較的小さいイオンを、前記ガラスコア層の比較的大きいイオンと交換する工程をさらに含むことを特徴とする、実施形態２７に記載の方法。
実施形態２９
前記ガラス積層体を前記第１のイオン交換処理に供する工程が、前記ガラスクラッド層の比較的小さいイオンを、第１のイオン交換媒体の比較的大きいイオンと交換する工程を含むことを特徴とする、実施形態２７又は実施形態２８に記載の方法。
実施形態３０
前記ガラス積層体を前記第２のイオン交換処理に供する工程が、前記ガラスクラッド層の比較的大きいイオンを、第２のイオン交換媒体の比較的小さいイオンと交換する工程を含むことを特徴とする、実施形態２７〜２９のいずれかに記載の方法。
実施形態３１
前記クラッド層が、前記コア層に隣接した第１のガラスクラッド層と、前記コア層に隣接した第２のガラスクラッド層とを含み、前記コア層が、前記第１のガラスクラッド層と前記第２のガラスクラッド層との間に配置されることを特徴とする、実施形態２７〜３０のいずれかに記載の方法。
実施形態３２
実施形態１〜２６のいずれかに記載のガラス積層体を含む、家庭用電子機器、建築用ガラス、又は自動車用ガラス。
１００ ガラス物品
１０２ コア層
１０４ 第１のクラッド層
１０６ 第２のクラッド層
１０８，１１０ 外面
１１２，１１４ 界面
２００ オーバーフロー分配器
２２０ 下部オーバーフロー分配器
２２２ トラフ
２２４ 第１のガラス組成物
２２６，２２８ 下部オーバーフロー分配器の外側成形面
２３０ 延伸ライン
２４０ 上部オーバーフロー分配器
２４２ トラフ
２４４ 第２のガラス組成物
２４６，２４８ 上部オーバーフロー分配器の外側成形面

Claims (13)

  1. コア熱膨張係数（ＣＴＥ）を含むガラスコア層と、
    前記コア層に隣接し、かつ、前記コアＣＴＥより小さいクラッドＣＴＥを含む、ガラスクラッド層と
    を含み、それによって、前記コア層が張力下にあり、前記クラッド層が圧縮状態にある、
    ガラス積層体であって、
    前記クラッド層の圧縮応力が、前記クラッド層の外面における表面圧縮応力からピーク層深さ（ＤＯＬ）におけるピーク圧縮応力へと深さが増加するにつれて増加し、前記ピークＤＯＬから第１の一定のＤＯＬにおける一定の圧縮応力へと深さが増加するにつれて低下し、かつ、前記第１の一定のＤＯＬから第２の一定のＤＯＬへと深さが増加するにつれて実質的に一定のまま保持される、
    ガラス積層体。
  2. 前記クラッド層の前記圧縮応力が、前記第２の一定のＤＯＬから前記クラッド層の内面へと深さが増加するにつれて増加することを特徴とする、請求項１に記載のガラス積層体。
  3. 前記クラッド層の前記外面における前記表面圧縮応力が、前記一定の圧縮応力の５０％以内であることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のガラス積層体。
  4. 前記第１の一定のＤＯＬと前記第２の一定のＤＯＬとの距離が、少なくとも８μｍであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のガラス積層体。
  5. 前記第１の一定のＤＯＬと前記第２の一定のＤＯＬとの距離が、前記クラッド層の厚さの少なくとも８０％であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のガラス積層体。
  6. 前記第１の一定のＤＯＬと前記第２の一定のＤＯＬとの間の深さの各点において、前記クラッド層の前記圧縮応力の偏差が前記一定の圧縮応力の２０％以内であ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積層体。
  7. 前記ピーク圧縮応力が、前記一定の圧縮応力よりも少なくとも１００％大きいことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のガラス積層体。
  8. 前記ピーク圧縮応力が、前記表面圧縮応力よりも少なくとも１００％大きいことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のガラス積層体。
  9. 前記ピークＤＯＬが、０．１μｍ〜５０μｍであることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載のガラス積層体。
  10. 前記ピークＤＯＬが、前記クラッド層の厚さの０．１％〜２０％であることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載のガラス積層体。
  11. 前記コアＣＴＥと前記クラッドＣＴＥとの差異が、少なくとも５×１０−７／℃であることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のガラス積層体。
  12. 前記一定の圧縮応力が、前記第１の一定のＤＯＬから前記第２の一定のＤＯＬへと延在する一定領域内の前記クラッド層の平均圧縮応力であることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のガラス積層体。
  13. ガラス積層体を第１のイオン交換処理に供する工程であって、該ガラス積層体が、ガラスコア層と、前記ガラスコア層に隣接したガラスクラッド層と、前記ガラス積層体を前記第１のイオン交換処理に供する前に前記ガラス積層体の外面に表面圧縮応力を生成するための前記ガラスクラッド層と前記ガラスコア層との間の熱膨張係数（ＣＴＥ）の不整合とを含み、前記ガラス積層体を前記第１のイオン交換処理に供することにより、前記表面圧縮応力を中間圧縮応力値まで増加させる、工程、及び
    前記ガラス積層体を第２のイオン交換処理に供して、前記表面圧縮応力を最終的な圧縮応力値まで低下させる工程
    を含む、方法。
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